JP6693528B2 - 調光駆動装置、撮像装置、調光駆動方法 - Google Patents
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Description
調光素子としては液晶調光素子が知られている。液晶調光素子を搭載する撮像装置においては、ND濃度を無段階に可変させたり、諸条件に応じて自動調光を行うことができるようにされている。
上記特許文献1には液晶調光装置及び撮像装置についての構成及び動作が開示されている。
液晶調光素子では、この交流駆動としての駆動周波数が高いと消費電力が増大および液晶への充電能力が低下する。充電能力が低下すると濃度レンジの縮小を引き起こす。
また液晶の特性から交流駆動時の反転タイミング時に一瞬微妙に調光量(透過する光量)が設定量から異なるノイズのような状態を生じる。撮像装置に液晶調光素子を搭載する場合、駆動周波数が低いと、シャッタースピードとの関係もあるが、液晶反転時のノイズによって撮像画像に生ずるスジやムラといった画質劣化が目立つようになる。
そこで本開示では、これらの駆動周波数の高低による問題を解消又は低減することを目的とする。
液晶調光装置は、それぞれが両端電極に印加された駆動信号により透過率が制御される複数の独立した液晶層を有する。この場合に、各液晶層に対する駆動信号の位相が同相又は逆相の関係からずれていることで、交流駆動されている各液晶層の反転タイミングがずれるようにする。
各駆動信号を位相が90°ずれた信号とすることで、2つの液晶層の反転タイミングが均等にずれる。
また各駆動信号は、振幅レベルにより液晶層の透過率を変化させる信号である。
また位相が同相又は逆相の関係からずれた複数のタイミング信号を生成し、各液晶層の透過率に応じた振幅信号と前記複数のタイミング信号を用いて、各液晶層に対する駆動信号を生成する。これにより位相がずれた複数の駆動信号が生成できる。
また特に、各液晶層に対して共通に生成した前記振幅信号に対して、前記複数のタイミング信号を用いて、各液晶層に対する駆動信号を生成する。これにより構成の簡易化を図る。
つまり撮像装置において、液晶調光素子の各液晶層に対する駆動信号の位相がずれているようにして、交流駆動されている各液晶層の反転タイミングを分散させる。
例えば前記液晶調光素子は、2つの液晶層を備え、前記調光駆動部は、前記液晶調光素子の各液晶層の両端電極に与える各駆動信号を位相が90°ずれた信号とする。これにより2つの液晶層の反転タイミングが均等にずれるようにする。
また前記調光駆動部が前記液晶調光素子に与える各駆動信号は、振幅レベルにより液晶層の透過率を変化させる信号とする。
これにより、撮像素子への入射光について液晶調光素子で調光される場合に、液晶調光素子の各液晶層の反転タイミングが駆動信号の周波数の反転タイミングから分散されるようにする。
即ち交換レンズを装着する撮像装置の本体内に、調光素子を配置する。そして液晶調光素子が、前記マウント部に交換レンズが装着された際に、該交換レンズ内のレンズ系を介して入射される入射光の調光を行うように配置されている。
上記した本技術に係る撮像装置においては、前記液晶調光素子は、入射光経路から待避可能とされることが考えられる。 液晶調光素子を待避させることで、透過率を最大とすることができる。
また上記した本技術に係る撮像装置においては、前記液晶調光素子が待避した状態では、入射光経路にクリアガラスが挿入されることが考えられる。クリアガラスを挿入することで、液晶調光素子が入っている場合の光学的状態に近い状態を得る。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
<1.実施の形態の撮像装置>
<2.内部構成>
<3.調光駆動部の構成及び動作>
<4.他の構成例>
<5.まとめ及び変形例>
まず実施の形態となる撮像装置の構成例を各種概略的に説明する。
図1Aは撮像装置1と、撮像装置1に装着可能な交換レンズの1つとしてのレンズ鏡筒2を示している。図示する撮像装置1、レンズ鏡筒2の外観形状は一例に過ぎない。本実施の形態の類型の1つとして、レンズ交換型のビデオカメラ、或いはデジタルスチルカメラが想定される。
レンズ鏡筒2側には、ズームレンズ、フォーカスレンズを含む複数のレンズ等の光学部品によるレンズ系21が設けられている。本実施の形態では、レンズ鏡筒2が撮像装置1に装着された際に、レンズ系21を介した入射光が、撮像装置1側の液晶調光素子11で調光されて撮像素子12に受光される構成を採っている。
この場合も、レンズ鏡筒2が撮像装置1に装着された際に、レンズ系21を介した入射光が液晶調光素子11で調光されて撮像素子12に受光される構成となる。
当然ながらこの場合、レンズ系21、液晶調光素子11、撮像素子12、調光駆動部32は全て撮像装置1の本体内に配置される。
図3は撮像装置1の正面図であり、図4A、図4Bは、図3のA−A断面の一部として撮像素子12までの光学系部分を示したものである。
図3は、レンズ鏡筒2を装着していない状態の正面図であるので、正面側にレンズ鏡筒2を装着するためのマウント部80が表出している。
マウント部80を構成するマウントリング80aに沿った内周側には、端子部85が設けられている。端子部85は複数の電気接点とされており、撮像装置1が接続されたレンズ鏡筒2と通信を行うための通信端子として機能する。この撮像装置1に対応するレンズ鏡筒2には、装着状態で、端子部85の各電気接点と接触する電気接点が設けられており、この接触状態により撮像装置1とレンズ鏡筒2の通信経路が形成される。
カバーガラス81の周囲は入射光が遮蔽されるモールド部86とされている。カバーガラス81から光軸方向に向かっては、図4A、図4Bに示す構成が配置されている。
図4Aは液晶調光素子11が入射光経路から待避している状態、図4Bは液晶調光素子11が入射光経路に配置されている状態の一例を、それぞれ示している。
例えば通常は液晶調光素子11を図4Bのように配置して、液晶調光素子11による調光機能を発揮させる。これに対し入射光量を増加させたい場合、図4Aのように液晶調光素子11を待避させることで、ほぼ100%透過の状態とすることができる。
図4Aの状態では、入射光の進行方向の順に、カバーガラス81、クリアガラス82、オプティカルローパスフィルタ83、撮像素子12が配置された状態となる。
なおクリアガラス82とオプティカルローパスフィルタ83の配置の順番は逆であってもよい。
この例では、図4Aの状態では、液晶調光素子11が空間R1に待避し、図4Bの状態では、クリアガラス82が空間R2に待避するものとしている。
図4Aの液晶調光素子11の退避時では、液晶調光素子11はカバーガラス81とは光軸方向の位置が重ならない位置に移動し、移動後は少なくともマウントリング80aと光軸方向の位置が重なる位置となる。さらにその状態において液晶調光素子11は、モールド部86とも光軸方向の位置が重なっている。
液晶調光素子11の待避した状態の位置が、このようにマウントリング80a及びモールド部86と光軸方向に見て(被写体側から見て)重なる位置とされていることとすることで、空間R1を小さくできる。つまり、より図面上上方へ液晶調光素子11を待避させると、光軸と垂直方向に空間R1を広げる必要が生ずるが、待避位置を図のようにしていることで空間R1を最小限の広さとすることができる。
また図4Bの状態では、クリアガラス82がマウントリング80aと光軸方向の位置が重なる位置となる。さらにその状態においてマウントリング80aは、モールド部86とも光軸方向の位置が重なっている。
クリアガラス82の待避した状態の位置が、このようにマウントリング80a及びモールド部86と光軸方向に見て(被写体側から見て)重なる位置とされていることとすることで、空間R2を小さくできる。つまり、より図面上下方へクリアガラス82を待避させると、光軸と垂直方向に空間R2を広げる必要が生ずるが、待避位置を図のようにしていることで空間R2を最小限の広さとすることができる。
この機構により、液晶調光素子11とクリアガラス82の移動を一体的に実行でき、液晶調光素子11の退避及び退避からの復帰のための機構の容易化や、入射光経路への液晶調光素子11とクリアガラス82の入れ替え動作の安定化が図られる。
なお、クリアガラス82の待避方向(待避位置)は、撮像素子12を挟んで液晶調光素子11の待避方向(待避位置)と180度反対側であってもよいし、90度異なる方向に待避されるようにする場合もある。さらにクリアガラス82の待避方向(待避位置)は、液晶調光素子11の待避方向(待避位置)と同じ方向(位置)に待避する場合もあり得る。
図5に実施の形態の撮像装置1の内部構成を示す。同時に撮像装置1に装着されるレンズ鏡筒2も示している。
撮像装置1は、液晶調光素子11、撮像素子(イメージャ)12、カメラ信号処理部13、記録部14、出力部15、電源部16、カメラ制御部30、メモリ部31、調光駆動部32、レンズ駆動回路33、通信部34を有する。
なお図示は省略したが、表示部や操作部などのユーザインターフェースのための構成も備えていることが通常である。
液晶調光素子11は、入射光の光量調整を行う。液晶調光素子11の構成は後述する。
この撮像素子12では、受光した光を光電変換して得た電気信号について、例えばCDS(Correlated Double Sampling)処理、AGC(Automatic Gain Control)処理などを実行し、さらにA/D(Analog/Digital)変換処理を行う。そしてデジタルデータとしての撮像信号を、後段のカメラ信号処理部13に出力する。
前処理では、撮像素子12からの撮像画像信号に対して、R,G,Bの黒レベルを所定のレベルにクランプするクランプ処理や、R,G,Bの色チャンネル間の補正処理を行う。また前処理では、液晶調光素子11を介した入射光を撮像することで発生するシェーディングを補正するための補正処理や、レンズ系21に起因したシェーディングを補正するための補正処理も行う。
同時化処理では、各画素についての画像データが、R,G,B全ての色成分を有するようにするデモザイク処理を施す。
YC生成処理では、R,G,Bの画像データから、輝度(Y)信号および色(C)信号を生成(分離)する。
解像度変換処理では、各種の信号処理が施された画像データに対して、解像度変換処理を実行する。
コーデック処理では、解像度変換された画像データについて、例えば記録用や通信用の符号化処理を行う。
画像ファイルは、例えばJPEG(Joint Photographic Experts Group)、TIFF(Tagged Image File Format)、GIF(Graphics Interchange Format)等の形式で記憶される。
記録部14の実際の形態は多様に考えられる。例えば記録部14は、撮像装置1に内蔵されるフラッシュメモリでもよいし、撮像装置1に着脱できるメモリカード(例えば可搬型のフラッシュメモリ)と該メモリカードに対して記録再生アクセスを行うカード記録再生部による形態でもよい。また撮像装置1に内蔵されている形態としてHDD(Hard Disk Drive)などとして実現されることもある。
例えば外部の表示装置、記録装置、再生装置等に対して撮像画像データ(静止画ファイルや動画ファイル)の送信出力を行う。
また出力部15はネットワーク通信部であるとして、例えばインターネット、ホームネットワーク、LAN(Local Area Network)等の各種のネットワークによる通信を行い、ネットワーク上のサーバ、端末等との間で各種データ送受信を行うようにしてもよい。
メモリ部31は、カメラ制御部30が処理に用いる情報等を記憶している。例えばROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリなど包括的に示している。メモリ部31はカメラ制御部30としてのマイクロコンピュータチップに内蔵されるメモリ領域であってもよいし、別体のメモリチップにより構成されてもよい。
カメラ制御部30はメモリ部31のROMやフラッシュメモリ等に記憶されたプログラムを実行することで、この撮像装置1全体を統括的に制御する。
例えばカメラ制御部30は、撮像素子12のシャッタースピードの制御、カメラ信号処理部13における各種信号処理の指示、ユーザの操作に応じた撮像動作や記録動作、記録した画像ファイルの再生動作、ズーム、フォーカス、露光調整等のカメラ動作、ユーザインターフェース動作等について、必要各部の動作を制御する。
メモリ部31におけるRAMは、CPUの各種データ処理の際の作業領域として、データやプログラム等の一時的な格納に用いられる。
メモリ部31におけるROMやフラッシュメモリ(不揮発性メモリ)は、CPUが各部を制御するためのOS(Operating System)や、画像ファイル等のコンテンツファイルの他、各種動作のためのアプリケーションプログラムや、ファームウエア等の記憶に用いられる。
また本例においては、例えばフラッシュメモリに後述するシェーディング補正のための補正テーブルが記憶される。
なお、液晶駆動信号SP1,SP2として2系統の液晶駆動信号を示しているのは、後述するように液晶調光素子11が2層構造であり、各液晶層の駆動を行うためである。
レンズ鏡筒2の駆動系23は、例えばレンズ系21におけるフォーカスレンズやズームレンズを駆動するモータ、絞り機構を駆動するモータ等を備える。レンズ駆動回路33はこれらのモータの駆動信号を出力し、レンズ鏡筒2において所要の動作を実行させる。
レンズ鏡筒2においては、例えばマイクロコンピュータによる通信/制御部22が搭載されており、カメラ制御部30は、通信部34を介して通信/制御部22と各種のデータ通信が可能とされる。例えばカメラ制御部30は、通信部34による通信により、レンズ鏡筒2におけるレンズ系21のズームレンズ位置、フォーカスレンズ位置、射出瞳距離、絞り値等の情報を取得することができる。
なお、通信部34と通信/制御部22の間の通信や、レンズ駆動回路33から駆動系23へのモータ駆動信号の供給は、図3に示した端子部85(及び図示しないレンズ鏡筒2側の端子部)を介した有線接続で行われる。
液晶調光素子11はゲスト−ホスト型液晶(GH:Guest Host)セルを用いる調光装置とされる。
図6に液晶調光素子11の構造を示す。
液晶調光素子11は、ガラス基板41,42,43が設けられ、調光する光の進行方向(矢印L)に対して2つの液晶層45,48を有する。
まずガラス基板41,42が図示のようにシール材49を介して配置され、その間に一方の液晶層45が形成される。ガラス基板41,42のそれぞれの液晶層側には液晶層45の両端電極となる透明電極膜44a,44bが設けられる。また液晶層45の両面側には配向膜46,46が設けられる。
またガラス基板42,43についても図示のようにシール材49を介して配置され、その間に他方の液晶層48が形成される。ガラス基板42,43のそれぞれの液晶層側には液晶層48の両端電極となる透明電極膜47a,47bが設けられる。また液晶層48の両面側には配向膜46,46が設けられる。
例えばシール材49は、液晶層45,48を側面側から封止する。このシール材49は例えばエポキシ接着剤やアクリル接着剤等の接着剤からなる。
スペーサは液晶層45,48のセルギャップを一定に保持するために配置される場合もある。例えば樹脂材料またはガラス材料等が用いられる。
封止部は液晶を封入する際の封入口であり、その後に液晶を外部から封止する。
液晶層45,48にはゲストーホスト型の液晶分子のほか所定の色素分子(二色性染料分子)を含有している。GH型の液晶は、電圧印加時における液晶分子の長軸方向の相違により、ネガ型のものとポジ型がある。例えばポジ型のGH型液晶は、電圧無印加時(OFF状態)には液晶分子の長軸方向が光軸に対して垂直となり、電圧印加時(ON状態)には液晶分子の長軸方向が光軸に対して平行となる。
液晶は耐久性確保のため交流反転が必須であり、各液晶層45,48の2つの電極には2相のクロックがそれぞれ供給される。つまり、ある周波数のクロックパルスとされた液晶駆動信号SP1について、その信号と反転信号が透明電極膜44a,44bに印加される。また同じくある周波数のクロックパルスとされた液晶駆動信号SP2について、その信号と反転信号が透明電極膜47a,47bに印加される。
つまりカメラ制御部30が、明るさの指示値である調光制御信号SG1を調光駆動部32に与え、調光駆動部32が、その指示に応じた振幅の液晶駆動信号SP1,SP2を出力することで、液晶調光素子11による透過率が可変され、調光動作が実行される。
各値は次のとおりとする。
ベクトルa:入射光の光線のベクトル
ベクトルb:入射側の液晶層45の液晶分子(色素)のベクトル
ベクトルb’:出射側の液晶層48の液晶分子(色素)のベクトル
Ii:光線強度
t:入射側の液晶層45のγ=90°のときの透過率
t’:出射側の液晶層48のγ’=90°のときの透過率
α:入射側の液晶分子の配光角
γ:入射側の液晶分子の仰角
α’:出射側の液晶分子の配光角
γ’:出射側の液晶分子の仰角
なお図7Bにはα、α’をX−Y平面で示し、図7Cにはγ、γ’をX−Z平面で示している。
本実施の形態では、調光駆動部32が液晶調光素子11に対して出力する液晶駆動信号SP1,SP2の位相が互いにずれるようにしている。以下、この点について説明する。
例えば図6のような2層構造の液晶調光素子11を用いる場合、この図8Aの液晶駆動信号SP1,SP2のように、或る特定の周波数(周波数fs1とする)のクロックにて反転された振幅電圧Vtをもつ矩形波の交流駆動波形を液晶が挟まれる両側の電極にそれぞれ位相が180°ずらした(逆相)の形で印加し駆動される。即ち液晶駆動信号SP1が透明電極膜44a,44bに対して、正負極が交互に切り替わるように印加される。また液晶駆動信号SP2が透明電極膜47a,47bに対して、正負極が交互に切り替わるように印加される。
一般的に液晶調光素子では、交流駆動が必要であるが、駆動周波数が高いと消費電力が増大および液晶への充電能力が低下する。充電能力が低下すると濃度レンジの縮小を引き起こす。
そして、液晶調光素子を搭載するカメラでは、近年、撮像素子の大型化に合わせて液晶調光素子も大型化の要望があり、省電力、充電能力の観点から低周波数での駆動が望まれている。
一方で、液晶の特性から交流駆動時の反転タイミング時に一瞬微妙に調光量が設定量から異なるノイズのような状態を生じる。即ち図8Aに調光出力として、液晶調光素子を透過する光量レベルTLを示しているが、交流駆動による液晶の反転タイミングに合わせた周期Tinv毎に瞬間的に透過光量が低下する。これを説明上「ノイズ」と呼ぶこととする。
このように液晶調光素子の透過率は時間方向で交流反転するタイミング、即ち周期Tinv毎に、一瞬、所定の透過率から電圧が印加されにくい方向に揺らぐ現象が起きる。この揺らぎのレベルは液晶の物性に依存するVT特性(電圧−透過率特性)、応答速度および反転時の波形に影響を及ぼす液晶調光素子の容量に依存する。
しかしシャッタースピードを超高速にするような場合、露光量に対してノイズによる調光量のずれが無視できない割合になる。かつ通常は、シャッターの各露光時間に対してノイズのタイミングが非同期であることから、露光時間ごとにノイズによる影響差が生じ、カメラ出力としてスジ、ムラ等の画質劣化を生じてしまう。
シャッタースピードを1/SSとすると露光時間Tssは1/SS[sec]となるが、およそTss<Tinv×2となると、透過率揺らぎ(反転タイミング)の露光時間ごとのばらつきが目立ち、画面上で横スジが発生する原因となる。
[ケース1]の場合、露光時間内においてノイズは2回生じており、[ケース2]の場合、その露光時間内においてノイズが1回生じている。
例えば1フレームの露光においては、ライン毎に露光タイミングがずれる。すると、1フレーム内において、[ケース1]の期間で露光したラインと[ケース2]の期間で露光したラインが生ずる。またさらに露光時間が短くなれば、露光中にノイズが生じないラインと露光中にノイズが生ずるラインが生ずる。
このように1フレーム内でノイズの影響が大きく異なることとなり、画像にスジ、ムラ等が発生し、画質劣化(ユニフォーミティ劣化)が生じる。
例えば露光時間が長く、露光時間中にノイズが10回発生するラインと、ノイズが9回発生するラインが生じたとしても、ノイズの影響は小さい或いはほとんど影響は生じない。しかし図8Aの例のようにノイズが2回発生するラインと、ノイズが1回発生するラインが生じるような場合、露光量に対してノイズによる調光量のずれが無視できない割合になり、画質に大きく影響する。
すると、露光時間が短くても露光期間中のノイズ発生回数が増え、逆にノイズによる光量変化が平準化されてしまうことで、視覚上の画質劣化が生じなくなる。露光タイミングによっては、露光時間内にノイズが発生する回数がばらつくことはあるが、それによる画質への影響は小さくなる。
従って、液晶調光素子に対する液晶駆動信号SP1,SP2の駆動周波数は高いほど有利となる。
そこで本実施の形態では、ノイズ対策としてある周波数での駆動が必要な場合に、低消費電力および調光レンジ(充電能力)を確保するようにする。
そこで、液晶駆動信号SP1,SP2は、画質劣化を生じさせない(視覚的に画質劣化と認められない程度とする)駆動周波数をfs2としたときに、その1/2の周波数、即ち周波数fs1で駆動し、低消費電力化と充電能力を確保しながらも周波数fs2と同等のノイズ発生タイミングを維持する。
液晶駆動信号SP1,SP2は、図8Aと同じく周波数fs1のクロックにて反転された振幅電圧Vtをもつ矩形波である。そしてこの場合、位相が90°ずれている。
この液晶駆動信号SP1が透明電極膜44a,44bに対して、正負極が交互に切り替わるように印加される。また液晶駆動信号SP2が透明電極膜47a,47bに対して、正負極が交互に切り替わるように印加される。
従って液晶調光素子11においては、液晶層45,48の液晶反転タイミングがずれることになる。反転周期Tinvは、(T1/2)/2[sec]、即ち2倍の周波数fs2としたときとのT2/2[sec]と同等となる。
つまり、液晶駆動信号SP1,SP2は、例えば消費電力や充電時間の点で適切とされる周波数fs1の信号としつつ、ノイズ発生周期を、2倍の周波数fs2を用いた時と同等とすることで、ノイズの画像への影響を低減する、
図9Aの構成例では、調光駆動部32は調光制御部51、D/A変換器52a,52b、電圧可変部53a,53b、反転生成部54a,54bを備える。
振幅信号Sa1はD/A変換器52aでアナログ信号に変換されて電圧可変部53aに供給される。
また振幅信号Sa2はD/A変換器52bでアナログ信号に変換されて電圧可変部53bに供給される。
電圧可変部53aは、D/A変換器52aからの振幅信号Sa1(電圧)を所定の増幅率で液晶駆動に必要なレベルに増幅し、さらにタイミング信号Stm1のタイミングでH/Lを切り替えた信号Si1を生成して、反転生成部54aに出力する。反転生成部54aは、その信号Si1を透明電極膜44aに印加する信号とし、またその信号Si1の反転信号を透明電極膜44bに印加する信号とする。これが透明電極膜44a,44bに与えられる液晶駆動信号SP1となる。
電圧可変部53bは、D/A変換器52bからの振幅信号Sa2(電圧)を所定の増幅率で液晶駆動に必要なレベルに増幅し、さらにタイミング信号Stm2のタイミングでH/Lを切り替えた信号Si2を生成して、反転生成部54bに出力する。反転生成部54bは、その信号Si2を透明電極膜47aに印加する信号とし、またその信号Si2の反転信号を透明電極膜47bに印加する信号とする。これが透明電極膜47a,47bに与えられる液晶駆動信号SP2となる。
調光制御部51は、調光制御信号SG1で指示された透過率に応じた振幅値を示す振幅信号Saを出力する。振幅信号SaはD/A変換器52でアナログ信号に変換され、電圧可変部53に供給される。電圧可変部53は、振幅信号Saを所定の増幅率で液晶駆動のために必要なレベルに増幅し、信号Sapとして反転生成部54a,54bに出力する。
調光制御部51は反転生成部54a,54bに対して、位相が90°ずれたタイミング信号Stm1、Stm2をそれぞれ供給する。
反転生成部54aは、信号Sapを、タイミング信号Stm1を用いてH/Lを切り替えた信号と、その反転信号を生成し、それらを透明電極膜44a,44bに対する液晶駆動信号SP1として出力する。
反転生成部54bは、信号Sapを、タイミング信号Stm2を用いてH/Lを切り替えた信号と、その反転信号を生成し、それらを透明電極膜47a,47bに対する液晶駆動信号SP2として出力する。
また上記各例において、D/A変換器52a、52b、52は調光制御部51に内蔵されることも考えられる。
以上の実施の形態は、図1Bのように液晶調光素子11及び調光駆動部32が撮像装置1の本体内に設けられる例で説明したが、図1Cのように液晶調光素子11及び調光駆動部32がレンズ鏡筒2側に設けられる場合もある。
図10は、この場合の構成例を示している。図5の構成例と異なるのは、液晶調光素子11及び調光駆動部32がレンズ鏡筒2側に設けられることに応じた、カメラ制御部30からの透過率指示の経路となる。
即ち図10の場合、カメラ制御部30は透過率指示を、通信部34を介して通信/制御部22に伝える。そして通信/制御部22が当該指示に応じて調光制御信号SG1を調光駆動部32に与える構成となる。
調光駆動部32の構成及び動作は上述のとおりである。
図2Bは、レンズ一体型の撮像装置であるが、この場合は図5の構成が撮像装置1の本体内に設けられればよいため図示を省略する。但し通信部34、通信/制御部22は不要とすることができる。
以上の実施の形態では、次のような効果が得られる。
実施の形態では、液晶調光素子11は、両端電極となる2枚の電極に挟まれた液晶層45,48が、複数、透過光の光軸方向に並んで配置されている。調光駆動部32は、この液晶調光素子11の各液晶層45,48の両端電極(44a,44bと、47a,47b)に所定周期で反転する液晶駆動信号SP1,SP2を与えるとともに、液晶駆動信号SP1,SP2は位相が同相又は逆相の関係からずれた信号としている。具体的に位相が90°ずれた信号としている。
これにより複数の液晶層45,48の反転タイミングがずれ、液晶調光素子の全体として、透過光に与える影響を、反転周波数を高くした場合と同様とすることができる。
つまり反転により出力光量に現れるノイズの頻度を高めることで、ノイズの影響を分散させることで、画像上のスジ、ムラ等によるユニフォーミティの悪化を低減又は解消できる。その上、比較的低い周波数fs1の液晶駆動信号SP1,SP2を用いるため、消費電力低減及び充電許容時間の確保もできる。
つまり画質観点で設定した比較的高い周波数fs2と同等の性能と、周波数fs2駆動時と比較しての2倍の充電許容時間と1/2の消費電力を実現することができる。
また液晶層を3層以上とした場合において、それぞれの液晶層に対する液晶調光素子11の位相が、互いに同相又は逆相の関係にならないようにずれているようにすることも考えられる。
なお液晶駆動信号SP1,SP2の位相のずれは90°以外であってもよい。
また調光駆動部32が液晶調光素子11に与える液晶駆動信号SP1,SP2は、振幅レベルにより液晶層の透過率を変化させる信号である。これにより液晶駆動信号SP1,SP2により可変調光制御が適切に行われる。
また特に図9Bのように、各液晶層45,48に対して共通に生成した振幅信号Saに対して、複数のタイミング信号Stm1,Stm2を用いて、各液晶層45,48に対する液晶駆動信号SP1,SP2を生成する。調光駆動部32の構成の簡易化を図ることができる。
これにより、撮像素子12への入射光が液晶調光素子11で調光されるとともに、液晶調光素子11の各液晶層45,48の反転タイミングが液晶駆動信号SP1,SP2によって分散されることで、撮像素子12で得られる画像信号へのノイズの影響を低減できる。
レンズ交換式の撮像装置を考えると、調光素子を交換レンズ側に配置することが通常に考えられる。しかしながら液晶調光素子を交換レンズに内蔵する場合、自動調光等の機能を実現するためには、全ての交換レンズに調光素子を設けることや、交換レンズの種類に応じた調光素子を用意しなければならない。
これに対して交換レンズを装着する撮像装置1の本体内に、液晶調光素子11を配置することにより、レンズ交換式の撮像装置1において、多様なレンズ系21との組み合わせで調光機能を実現することができる。
特にこの場合、入射光の光軸方向において被写体側から、マウント部80、液晶調光素子11、撮像素子12の順の位置関係となるように配置されていることで、調光動作に適した配置状態が得られる。
また液晶調光素子11が待避した状態では、入射光経路にクリアガラス82が挿入される構造としている。
液晶調光素子11を待避させることで、透過率を最大とすることができる。また液晶調光素子11の待避時に、入射光経路にクリアガラス82を挿入することで、液晶調光素子11が入っている場合の光学的状態に近い状態を得ることができる。これにより液晶調光素子11の入射光経路上での有無に応じた光学特性の変化を抑え、液晶調光素子11の待避有無に関わらず画像品質を安定化させる。
(1)両端電極となる2枚の電極に挟まれた液晶層が、複数、透過光の光軸方向に並んで配置される液晶調光素子に対して、各液晶層の両端電極に所定周期で反転する駆動信号を与えるとともに、各駆動信号は位相が同相又は逆相の関係からずれた信号とする
調光駆動装置。
(2)前記液晶調光素子は、2つの液晶層を備え、
各液晶層の両端電極に与える各駆動信号は位相が90°ずれた信号とする
上記(1)に記載の調光駆動装置。
(3)各駆動信号は、振幅レベルにより液晶層の透過率を変化させる信号である
上記(1)又は(2)に記載の調光駆動装置。
(4)位相が同相又は逆相の関係からずれた複数のタイミング信号を生成し、
各液晶層の透過率に応じた振幅信号と前記複数のタイミング信号を用いて、各液晶層に対する駆動信号を生成する
上記(1)乃至(3)のいずれかに記載の調光駆動装置。
(5)各液晶層に対して共通に生成した前記振幅信号に対して、前記複数のタイミング信号を用いて、各液晶層に対する駆動信号を生成する
上記(4)に記載の調光駆動装置。
(6)両端電極となる2枚の電極に挟まれた液晶層が、複数、透過光の光軸方向に並んで配置される液晶調光素子と、
前記液晶調光素子に対して、各液晶層の両端電極に所定周期で反転する駆動信号を与えるとともに、各駆動信号は位相が同相又は逆相の関係からずれた信号とする調光駆動部と、を備えた
撮像装置。
(7)前記液晶調光素子は、2つの液晶層を備え、
前記調光駆動部は、前記液晶調光素子の各液晶層の両端電極に与える各駆動信号を位相が90°ずれた信号とする
上記(6)に記載の撮像装置。
(8)前記調光駆動部が前記液晶調光素子に与える各駆動信号は、振幅レベルにより液晶層の透過率を変化させる信号である
上記(6)又は(7)に記載の撮像装置。
(9)前記調光駆動部は、位相が同相又は逆相の関係からずれた複数のタイミング信号を生成し、
各液晶層の透過率に応じた振幅信号と前記複数のタイミング信号を用いて、各液晶層に対する駆動信号を生成する
上記(6)乃至(8)のいずれかに記載の撮像装置。
(10)前記調光駆動部は、各液晶層に対して共通に生成した前記振幅信号に対して、前記複数のタイミング信号を用いて、各液晶層に対する駆動信号を生成する
上記(9)に記載の調光駆動装置。
(11)入射光経路に前記液晶調光素子が配置されているとともに、
前記液晶調光素子を介した入射光を光電変換して撮像画像信号を生成する撮像素子を備えた
上記(6)乃至(10)のいずれかに記載の撮像装置。
(12)交換レンズを装着するマウント部と、
前記液晶調光素子を介した入射光を光電変換して撮像画像信号を生成する撮像素子と、を備え、
入射光の光軸方向において被写体側から、前記マウント部、前記液晶調光素子、前記撮像素子の順の位置関係となるように配置されている
上記(6)乃至(11)のいずれかに記載の撮像装置。
(13)前記液晶調光素子は、入射光経路から待避可能とされる
上記(12)に記載の撮像装置。
(14)前記液晶調光素子が待避した状態では、入射光経路にクリアガラスが挿入される
上記(13)に記載の撮像装置。
(15)両端電極となる2枚の電極に挟まれた液晶層が、複数、透過光の光軸方向に並んで配置される液晶調光素子の駆動方法として、
各液晶層の両端電極に、所定周期で反転する駆動信号であって、位相が同相又は逆相の関係からずれた駆動信号を与える
調光駆動方法。
Claims (15)
- 両端電極となる2枚の電極に挟まれた液晶層が、複数、透過光の光軸方向に並んで配置される液晶調光素子に対して、各液晶層の両端電極に所定周期で反転する駆動信号を与えるとともに、各駆動信号は位相が同相又は逆相の関係からずれた信号とする
調光駆動装置。 - 前記液晶調光素子は、2つの液晶層を備え、
各液晶層の両端電極に与える各駆動信号は位相が90°ずれた信号とする
請求項1に記載の調光駆動装置。 - 各駆動信号は、振幅レベルにより液晶層の透過率を変化させる信号である
請求項1に記載の調光駆動装置。 - 位相が同相又は逆相の関係からずれた複数のタイミング信号を生成し、
各液晶層の透過率に応じた振幅信号と前記複数のタイミング信号を用いて、各液晶層に対する駆動信号を生成する
請求項1に記載の調光駆動装置。 - 各液晶層に対して共通に生成した前記振幅信号に対して、前記複数のタイミング信号を用いて、各液晶層に対する駆動信号を生成する
請求項4に記載の調光駆動装置。 - 両端電極となる2枚の電極に挟まれた液晶層が、複数、透過光の光軸方向に並んで配置される液晶調光素子と、
前記液晶調光素子に対して、各液晶層の両端電極に所定周期で反転する駆動信号を与えるとともに、各駆動信号は位相が同相又は逆相の関係からずれた信号とする調光駆動部と、を備えた
撮像装置。 - 前記液晶調光素子は、2つの液晶層を備え、
前記調光駆動部は、前記液晶調光素子の各液晶層の両端電極に与える各駆動信号を位相が90°ずれた信号とする
請求項6に記載の撮像装置。 - 前記調光駆動部が前記液晶調光素子に与える各駆動信号は、振幅レベルにより液晶層の透過率を変化させる信号である
請求項6に記載の撮像装置。 - 前記調光駆動部は、位相が同相又は逆相の関係からずれた複数のタイミング信号を生成し、
各液晶層の透過率に応じた振幅信号と前記複数のタイミング信号を用いて、各液晶層に対する駆動信号を生成する
請求項6に記載の撮像装置。 - 前記調光駆動部は、各液晶層に対して共通に生成した前記振幅信号に対して、前記複数のタイミング信号を用いて、各液晶層に対する駆動信号を生成する
請求項9に記載の撮像装置。
- 入射光経路に前記液晶調光素子が配置されているとともに、
前記液晶調光素子を介した入射光を光電変換して撮像画像信号を生成する撮像素子を備えた
請求項6に記載の撮像装置。 - 交換レンズを装着するマウント部と、
前記液晶調光素子を介した入射光を光電変換して撮像画像信号を生成する撮像素子と、を備え、
入射光の光軸方向において被写体側から、前記マウント部、前記液晶調光素子、前記撮像素子の順の位置関係となるように配置されている
請求項6に記載の撮像装置。 - 前記液晶調光素子は、入射光経路から待避可能とされる
請求項12に記載の撮像装置。 - 前記液晶調光素子が待避した状態では、入射光経路にクリアガラスが挿入される
請求項13に記載の撮像装置。 - 両端電極となる2枚の電極に挟まれた液晶層が、複数、透過光の光軸方向に並んで配置される液晶調光素子の駆動方法として、
各液晶層の両端電極に、所定周期で反転する駆動信号であって、位相が同相又は逆相の関係からずれた駆動信号を与える
調光駆動方法。
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