JP2007140170A - 液晶レンズおよび撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の小型化および軽量化を図ることができ入射された光を光軸方向や光軸方向以外の方向にも出射することができる液晶レンズ、および小型化および軽量化が図られて補助光の照射位置や照射角を可変することができる撮影装置を提供する。
【解決手段】 二次元的に分割された複数の液晶ピクセル３４ａ，３５ａからなる透明電極３４，３５と、複数の液晶ピクセル３４ａ，３５ａの中の同時には一部のみを順次選択して選択した液晶ピクセル３４ａ，３５ａへの電圧印加を制御する、Ｘ方向選択回路３８＿１およびＹ方向選択回路３８＿２からなる透明ＸＹアドレス選択部３８と、Ｘ方向選択回路３９＿１およびＹ方向選択回路３９＿２からなる透明ＸＹアドレス選択部３９とを備え、透明電極３４，３５に透過光に対する屈折率分布を形成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、液晶を用い印加電圧に応じて屈折率が変化する液晶レンズ、および焦点距離可変の撮影光学系を備えその撮影光学系を経由して入射してきた被写体像を捉えて画像データを生成する撮影装置に関する。

撮影装置の一つであるカメラでは、写真撮影にあたり、被写体輝度が不足している場合、シャッタ動作に同期して撮影補助光としてのフラッシュ光を発光ユニットから被写体に向けて照射するということが行なわれている。発光ユニットとしては、フラッシュ光を発する発光管と、その発光管から発せられたフラッシュ光を反射するリフレクタ（反射笠）を備えた発光ユニットが知られている。

このような発光ユニットとして、光照射方向を可変する手段を備え、撮影レンズ光軸と発光ユニットの光軸とを被写体位置で常に交わらせるようにすることにより、撮影レンズ光軸と発光ユニット光軸とのずれを補正する技術が提案されている（特許文献１参照）。

また、リフレクタの形状を、略楕円形状から略放物面形状に変化させることにより、照射角を可変する技術が提案されている（特許文献２参照）。

さらに、撮影画面からの被写体情報に基づいて照射方向偏向機構を操作して、発光部の照射方向を自動的に変更する技術が提案されている（特許文献３参照）。

また、電極を４つの部分に分割し、分割された４つの部分それぞれに異なる電圧を印加することにより、液晶を用いた液晶マイクロレンズの焦点距離を可変する技術が提案されている（特許文献４参照）。

さらに、透明基板の間に液晶分子を封入してなる回折型液晶レンズにおいて、液晶分子の配向方向が異なるように配向処理された複数の同心円状の領域を有する配光膜を備え、光軸方向に焦点距離を可変する技術が提案されている（特許文献５参照）。

また、光ピックアップ装置に備えられた液晶レンズにおいて、供給される駆動信号に応じて光ビームの焦点距離を光軸方向に可変する技術が提案されている（特許文献６参照）。

尚、光を出射する発光ユニットとして、低照度下での撮影時に光源（ＬＥＤ）から測距用補助光を出射することによりオートフォーカス（ＡＦ）機能を補助するＡＦ用補助光発光装置も知られている。ＡＦ用補助光発光装置から出射された測距用補助光は、被写体に照射され、その被写体で反射した測距用補助光に基づいて合焦動作が行なわれる。この合焦動作では、例えば、いわゆる「山登り方式」の連続的なＡＦ処理が行なわれる。即ち、フォーカスレンズを光軸に沿って前後に微小移動させて、焦点評価値の増減方向をチェックしながら、評価値の極大点まで徐々にフォーカスレンズを移動させることにより、合焦位置を決定する。
特開昭５７−１２２４２３号公報 特開平２−１９６２２８号公報 特開平４−１４０２９号公報 特開平１１−１０９３０４号公報 特開２００２−３５７８０４号公報 特開２００５−１８８４０号公報

上述した、特許文献１，２，３に提案された技術では、光の照射方向や照射角を可変するにあたり、いずれも機械的な構造を変化させるための機構が必要であり、従って発光ユニットの小型化および軽量化に支障をきたすという問題が生ずる。

また、特許文献４に提案された技術では、液晶マイクロレンズの焦点距離を可変するにあたり、電極の４つの部分それぞれに異なる電圧を印加するための４つの電源が必要である。従って、やはり発光ユニットの小型化および軽量化に支障をきたすという問題が生ずる。

さらに、特許文献５，６に提案された技術は、光軸方向に焦点距離を可変する技術であり、光軸方向以外の方向に焦点距離を可変することは困難であるという問題がある。

また、光を出射する発光ユニットであるＡＦ用補助光発光装置は、一般にレイアウト上、光軸に対してずれた位置に配置されており、このためＡＦ用補助光発光装置から出射する測距用補助光の向きは光軸に対して交差する方向にある。従って、測距用補助光のカバーできるレンズの焦点距離はある限られた範囲であり、また遠い位置までは到達しないという欠点を有する。ここで、測距用補助光を出射する光源を大きくすることが考えられるが、ＡＦ用補助光発光装置の小型化に支障をきたすという問題が発生する。

本発明は、上記事情に鑑み、装置の小型化および軽量化を図ることができ入射された光を光軸方向や光軸方向以外の方向にも出射することができる液晶レンズ、および小型化および軽量化が図られて補助光の照射位置や照射角を可変することができる撮影装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の液晶レンズは、二次元的に分割された複数の液晶ピクセルからなる光透過性の液晶板と、上記複数の液晶ピクセルの中の同時には一部のみを選択し、上記選択した液晶ピクセルへの電圧印加を制御する液晶駆動部とを備えると共に、上記液晶板に、上記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御により、上記液晶板を透過する透過光に対する屈折率分布を形成することを特徴とする。

本発明の液晶レンズは、その液晶レンズに用いられる液晶の応答速度が比較的遅いことに着目してなされたものであり、同時には一部にしか電圧を印加しなくても液晶の状態が保たれることから、屈折率分布も保つことができる。

また、二次元的に分割された複数の液晶ピクセルを用いることで、屈折率分布の中心や分布そのものも可変とすることが出来る。例えば、複数の液晶ピクセルの中の同時には第１の部分のみを選択して所定の電圧を印加し上記液晶板に、その液晶板の中央部から光が出射される第１の屈折率分布を形成したり、あるいは複数の液晶ピクセルの中の同時には第２の部分のみを選択して所定の電圧を印加し上記液晶板に、その液晶板の左部から光が出射される第２の屈折率分布を形成したりすることができる。従って、単一の電源で光を光軸方向や光軸方向以外の方向に出射することができる。

ここで、本発明の液晶レンズにおける上記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、上記屈折率分布の略分布範囲外側の液晶ピクセルに対して行なわれることが好ましい。

このようにすると、本発明の液晶レンズをフラッシュ用発光ユニットやＡＦ用発光ユニットに用いた場合、それらの発光ユニットから照射される光を被写体の正面、左側、左下側等に向けて照射することができ、従ってそれら正面、左側、左下側等における集光効率を高めることができる。

また、本発明の液晶レンズにおける上記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、上記屈折率分布の略分布範囲内側の液晶ピクセルに対して行なわれることも好ましい態様である。

このようにすると、本発明の液晶レンズをフラッシュ用発光ユニットやＡＦ用発光ユニットに用いた場合、撮影光学系の焦点距離に応じた屈折率分布を形成することができる。従って、屈折率を小さく変化させるように屈折率分布を形成して、液晶レンズからのフラッシュ光や測距用補助光を遠距離にまで到達させることにより、遠距離に位置する被写体にフラッシュ光や測距用補助光を照射したり、あるいは液晶レンズの屈折率を大きく変化させるように屈折率分布を形成して、液晶レンズからのフラッシュ光や測距用補助光を近距離に到達させることにより、近距離に位置する被写体にフラッシュ光や測距用補助光を照射することができる。

さらに、本発明の液晶レンズにおける上記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、順次選択で行なわれることも好ましい。

このようにすると、選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御を行なう回路の構成を簡素化することができる。

また、上記目的を達成する本発明の撮影装置は、焦点距離可変の撮影光学系を備えその撮影光学系を経由して入射してきた被写体像を捉えて画像データを生成する撮影装置において、
撮影にあたり被写体に向けて補助光を照射するための光源と、
上記光源前面に配置された、二次元的に分割された複数の液晶ピクセルからなる光透過性の液晶板と、
上記複数の液晶ピクセルの中の同時には一部のみを選択し、上記選択した液晶ピクセルの中の同時には一部のみを制御することにより、上記液晶板に、上記光源から発せられた補助光に対する、上記撮影光学系の焦点距離に応じた屈折率分布を形成する液晶駆動部とを備えたことを特徴とする。

本発明の撮影装置は、液晶の応答速度が比較的遅いことに着目してなされたものであり、同時には一部にしか電圧を印加しなくても液晶の状態が保たれることから、屈折率分布も保つことができる。また、二次元的に分割された複数の液晶ピクセルを用いることで、屈折率分布の中心や分布そのものも可変とすることが出来る。例えば、複数の液晶ピクセルの中の同時には第１の部分のみを選択して所定の電圧を印加し上記液晶板に第１の焦点距離に応じた第１の屈折率分布を形成してその液晶板の中央部から補助光を出射したり、あるいは複数の液晶ピクセルの中の同時には第２の部分のみを選択して所定の電圧を印加し上記液晶板に第２の焦点距離に応じた第２の屈折率分布を形成してその液晶板の左部から補助光を出射したりすることができる。従って、小型化および軽量化が図られて補助光の照射位置や照射角を可変することができる撮影装置を提供することができる。

ここで、本発明の撮影装置における上記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、上記屈折率分布の略分布範囲外側の液晶ピクセルに対して行なわれることが好ましい。

このようにすると、本発明の撮影装置を構成するフラッシュ用発光ユニットやＡＦ用発光ユニットから照射される光を被写体の正面、左側、左下側等に向けて照射することができ、従ってそれら正面、左側、左下側等における集光効率を高めることができる。

また、本発明の撮影装置における上記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、上記屈折率分布の略分布範囲内側の液晶ピクセルに対して行なわれることも好ましい態様である。

このようにすると、本発明の撮影装置を構成するフラッシュ用発光ユニットやＡＦ用発光ユニットにおいて、撮影光学系の焦点距離に応じた屈折率分布を形成することができる。従って、フラッシュ光や測距用補助光を遠距離にまで到達させることにより、遠距離に位置する被写体にフラッシュ光や測距用補助光を照射したり、あるいはフラッシュ光や測距用補助光を近距離に到達させることにより、近距離に位置する被写体にフラッシュ光や測距用補助光を照射することができる。

さらに、本発明の撮影装置における上記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、順次選択で行なわれることも好ましい。

このようにすると、選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御を行なう回路の構成を簡素化することができる。

本発明によれば、装置の小型化および軽量化を図ることができ入射された光を光軸方向や光軸方向以外の方向にも出射することができる液晶レンズ、および小型化および軽量化が図られて補助光の照射位置や照射角を可変することができる撮影装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の液晶レンズの第１実施形態の断面図である。

図１に示す液晶レンズ３には、スペーサ３１と、スペーサ３１を介して互いに対向して配置された平板状の透明基板３２，３３と、透明基板３２，３３の内面に配備された透明ＸＹアドレス選択部３８，３９と、透明ＸＹアドレス選択部３８，３９の内面に配備された透明電極３４，３５と、透明電極３４，３５の内面に配備された配光膜３６，３７と、スペーサ３１および配光膜３６，３７からなる空間に封入された液晶４０とが備えられている。液晶４０は液晶分子４０ａを有する。

透明基板３２，３３は、入射される光の波長帯域に対して高い透過率を有する材料で形成され、ガラスや高分子フイルム等を用いることができる。

透明電極３４，３５は、本発明にいう光透過性の液晶板の一例に相当し、詳細については後述するが、二次元的に分割された複数の液晶ピクセルからなる光透過性の液晶板である。

透明ＸＹアドレス選択部３８，３９は、本発明にいう液晶駆動部の一例に相当し、詳細については後述するが、複数の液晶ピクセルの中の同時には一部のみ選択し、選択した液晶ピクセルへの電圧印加を、液晶コントローラ１＿３からの制御信号により制御する。

配光膜３６，３７は、透明電極３４，３５に電圧が印加されていないときに液晶分子４０ａを所定の配列の方向にさせておくためのものである。

図２は、図１に示す液晶レンズを構成する透明電極および透明ＸＹアドレス選択部を模式的に示す図である。

図２には、液晶レンズ３を構成する透明電極３４，３５と、Ｘ方向選択回路３８＿１およびＹ方向選択回路３８＿２からなる透明ＸＹアドレス選択部３８と、Ｘ方向選択回路３９＿１およびＹ方向選択回路３９＿２からなる透明ＸＹアドレス選択部３９とが示されている。

透明電極３４は、二次元的に分割された複数の液晶ピクセル３４ａからなる電極である。また、透明電極３５は、二次元的に分割された複数の液晶ピクセル３５ａからなる電極である。

Ｘ方向選択回路３８＿１およびＹ方向選択回路３８＿２には、電源１＿５から電圧が供給されるとともに図１に示す液晶コントローラ１＿３からの制御信号が入力される。また、Ｘ方向選択回路３９＿１およびＹ方向選択回路３９＿２にも、電源１＿５から電圧が供給されるとともに図１に示す液晶コントローラ１＿３からの制御信号が入力される。

図３は、図２に示す透明ＸＹアドレス選択部により透明電極の複数の液晶ピクセルの中の一部が選択された一例を示す図である。

尚、ここでは、透明ＸＹアドレス選択部３８により透明電極３４の複数の液晶ピクセル３４ａの一部を選択する例で説明するが、透明ＸＹアドレス選択部３９により透明電極３５の、上記透明電極３４の複数の液晶ピクセル３４ａの一部に対応する複数の液晶ピクセル３５ａの一部も共に選択される。

図３（ａ）には、透明ＸＹアドレス選択部３８により透明電極３４の複数の液晶ピクセル３４ａの中の中央部Ａを除く斜線で示す周辺部における液晶ピクセル３４ａが選択された様子が示されている。具体的には、透明ＸＹアドレス選択部３８により中央部Ａを除く周辺部に対応するアドレスが順次に指定（オン）されて、周辺部における液晶ピクセル３４ａが順次に選択され、それらの液晶ピクセル３４ａに所定の値の電圧が順次に印加される。ここで、液晶４０の反応速度は比較的遅いため、この図３（ａ）に示すように、周辺部における液晶ピクセル３４ａは同時に選択された状態となる。このような状態では、周辺部における液晶分子３８ａの配列の方向は、光学軸に対して垂直状態にある。一方、中央部Ａにおける液晶分子３８ａの配列の方向は、光学軸に対して水平状態にある。従って、この液晶レンズ３に入射した光は、中央部Ａから出射されることとなる。このため、詳細は後述するが、この液晶レンズ３をフラッシュ用発光ユニットやＡＦ用発光ユニットに用いた場合、この図３（ａ）に示す状態では、これらの発光ユニットから照射される光は被写体の正面に向けて照射される。尚、焦点深度はアドレスのオン時間／オフ時間で制御することができる他、印加電圧が制御できる場合は電圧でも制御することができる。

ここで、発光ユニットから照射される光を被写体の左側に照射したい場合は、図３（ｂ）に示すように、左中央部Ｂを除く周辺部に対応するアドレスを順次指定（オン）する。これにより、それらのアドレスに対応して配置されている液晶ピクセル３４ａに所定の値の電圧が順次に印加される。従って、液晶レンズ３に入射した光は、左中央部Ｂから出射されることとなる。このようにして、発光ユニットから照射される光を被写体の左側に照射することができる。

また、発光ユニットから照射される光を被写体の左下側に照射したい場合は、図３（ｃ）に示すように、左下部Ｃを除く周辺部に対応するアドレスを順次指定（オン）する。これにより、それらのアドレスに対応して配置されている液晶ピクセル３４ａに所定の電圧が順次に印加される。従って、液晶レンズ３に入射した光は、左下部Ｃから出射されることとなる。このようにして、発光ユニットから照射される光を被写体の左下側に照射することができる。

尚、ここでは、周辺部における液晶分子３８ａの配列の方向が光学軸に対して垂直状態になるような値の電圧をそれら液晶ピクセル３４ａに印加する例で説明したが、周辺部における液晶分子３８ａの配列の方向が光学軸に対して所定の角度を持つような大きさの電圧をそれら液晶ピクセル３４ａに印加することにより、凹状（もしくは凸状）のレンズ機能を実現することができる。

図４は、図２に示す透明ＸＹアドレス選択部により透明電極の複数の液晶ピクセルの中の一部が選択された他の一例を示す図である。

図４（ａ）には、透明ＸＹアドレス選択部３８により透明電極３４の複数の液晶ピクセル３４ａの中の中央部Ａを除く斜線で示す周辺部における液晶ピクセル３４ａが順次選択された様子が示されている。ここでは、中央部Ａの面積は周辺部の面積よりも大きく、従って液晶レンズ３に入射した光のうちの大部分の光が中央部Ａから出射されることとなる。

尚、本図の説明に限らないが、液晶と初期配向により、選択する部分が逆（排他的）になる場合もある。

また、発光ユニットから照射される大部分の光を被写体の左側に照射したい場合は、図４（ｂ）に示すように、左部Ｂを除く周辺部における液晶ピクセル３４ａを順次選択する。これにより、液晶レンズ３に入射した光のうちの大部分の光が左部Ｂから出射されることとなる。

さらに、発光ユニットから照射される大部分の光を被写体の左下側に照射したい場合は、図４（ｃ）に示すように、左下部Ｃを除く周辺部における液晶ピクセル３４ａを順次選択する。これにより、液晶レンズ３に入射した光のうちの大部分の光が左下部Ｃから出射されることとなる。このようにすることにより、集光効率を高めることができる。

本実施形態の液晶レンズ３は、二次元的に分割された複数の液晶ピクセル３４ａ，３５ａの中の同時には図３（ａ）に示す周辺部のみを順次選択して所定の値の電圧を印加し透明電極３４，３５に、それら透明電極３４，３５の中央部から光が出射される第１の屈折率分布を形成したり、あるいは複数の液晶ピクセル３４ａ，３５ａの中の同時には図３（ｂ）に示す周辺部のみを順次選択して所定の電圧を印加し透明電極３４，３５に、それら透明電極３４，３５の左部から光が出射される第２の屈折率分布を形成したりすることができる。従って、装置の小型化および軽量化を図ることができ入射された光を光軸方向や光軸方向以外の方向にも出射することができる。

図５は、本発明の撮影装置の第１実施形態であるデジタルカメラの外観斜視図である。

図５（ａ）には、本発明の撮影装置の第１実施形態であるデジタルカメラを正面上方から見た図が示されている。また、図５（ｂ）には、本発明の撮影装置の第１実施形態であるデジタルカメラを背面上方から見た図が示されている。

図５に示すデジタルカメラ１００は、焦点距離可変の撮影光学系を備えその撮影光学系を経由して入射してきた被写体像を捉えて画像データを生成するデジタルカメラである。

図５（ａ）に示すように、本実施形態のデジタルカメラ１００のカメラボディ中央にはレンズ鏡胴１０が配備されている。そのレンズ鏡胴１０にはズームレンズである撮影レンズ１０１を含む撮影光学系が内蔵されており、その撮影光学系を通してデジタルカメラ１００内部に配備されている撮像素子であるＣＣＤ固体撮像素子（以降ＣＣＤという）まで被写体の像が導かれるようになっている。

また、図５（ａ）に示すデジタルカメラ１００のレンズ鏡胴１０上方には、ファインダ１０５と、測光部１６と、測距部１７と、フラッシュ用発光ユニット１とが配備されている。測光部１６は、撮影にあたり適切な露出値を得るために、測光センサで測光範囲を測定して測光値を求める。測距部１７は、互いに所定距離だけ離れた位置に配置されたＡＦ受光窓１７ａ，１７ｂを有し、被写体からの自然散乱光（フラッシュ発光ユニット１や太陽光等）である反射光をそれらＡＦ受光窓１７ａ，１７ｂを介して受光素子で受光して、いわゆる三角測距の原理を用いることにより被写体距離を測定する。フラッシュ用発光ユニット１には、前述した液晶レンズ３が備えられている。

また、図５（ｂ）に示すように、本実施形態のデジタルカメラ１００の背面および上面には、ユーザがこのデジタルカメラ１００を使用するときに種々の操作を行なうための操作スイッチ群１１１が設けられている。

この操作スイッチ群１１１の中にはデジタルカメラ１００を作動させるための電源スイッチ１１１ａのほか、シャッタ釦１１１ｂ、十字キー１１１ｃ、メニュー／ＯＫキー１１１ｄ、キャンセルキー１１１ｅ、モードレバー１１１ｆなどがある。この操作スイッチ群１１１の中のモードレバー１１１ｆによって再生モードと撮影モードの切替えや撮影モードの中でさらに動画モード，静止画モードの切替えが行なわれる。このモードレバー１１１ｆが撮影モードに切り替えられるとスルー画が表示されてそのスルー画を見ながらシャッタ釦１１１ｂが押されると被写体の撮影が行なわれ、再生側に切り替えられると既撮影画像の再生表示がＬＣＤパネル１５０上に行なわれる。

また、十字キー１１１ｃの操作によりレンズ鏡胴１０に備えられた撮影レンズ１０１が、ワイド（広角）端とテレ（望遠）端との間で光軸に沿って移動することにより焦点距離が変化する。

図６は、図５に示すデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。

このデジタルカメラ１００には、撮影レンズ１０１と、測光部１６と、測距部１７と、フラッシュ発光ユニット１とが備えられている。尚、フラッシュ発光部１の構成については後述する。

また、このデジタルカメラ１００には、シャッタユニット１２１と、撮像素子（ＣＣＤ）１２２と、アナログ信号処理部１２３と、このデジタルカメラ１００の動作を総括的に制御するＣＰＵ１２４と、駆動回路１２５と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）部１２６とが備えられている。駆動回路１２５は、撮影状況に応じて撮影レンズ１０１，シャッタユニット１２１，撮像素子１２２，測光部１６，測距部１７，フラッシュ発光部１を駆動する。

撮影レンズ１０１およびシャッタユニット１２１を経由してきた被写体光は、撮像素子１２２に入射される。撮像素子１２２は、入射された被写体光を電気信号であるアナログの画像信号に変換して、アナログ信号処理部１２３に出力する。

アナログ信号処理部１２３は、撮像素子１２２から出力されたアナログ画像信号に対して雑音低減処理等を施し、その処理等が施されたアナログ画像信号をＡ／Ｄ部１２６に出力する。Ａ／Ｄ部１２６は、そのアナログ画像信号にＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換処理を行なって、デジタルの画像信号を出力する。

また、デジタルカメラ１００には、デジタル信号処理部１２７と、テンポラリメモリ１２８と、圧縮伸長部１２９と、内蔵メモリ（またはメモリカード）１３０と、画像モニタ１５０とが備えられている。Ａ／Ｄ部１２６でＡ／Ｄ変換処理されてデジタルに変換されたデジタル画像信号は、デジタル信号処理部１２７に入力される。デジタル信号処理部１２７は、入力されたデジタル画像信号に所定のデジタル信号処理を施して今回の撮影シーンの被写体画像を表わす画像データを完成させて、テンポラリメモリ１２８に一時的に格納する。テンポラリメモリ１２８に格納されたデータは、圧縮伸長部１２９で圧縮されて内蔵メモリ（またはメモリカード）１３０に記録される。尚、撮影モードによっては、圧縮の過程を省いて内蔵メモリ１３０に直接記録してもよい。テンポラリメモリ１２８に格納されたデータは画像モニタ１５０に読み出され、これにより画像モニタ１５０に被写体の画像が表示される。

さらに、デジタルカメラ１００には、前述した操作スイッチ群１１１が備えられている。写真撮影にあたっては、操作スイッチ群１１１を操作して所望の撮影状態に設定してシャッタ釦１１１ｂを押下する。ここで、被写体輝度が不足している場合、シャッタ動作に同期して、以下に説明するフラッシュ発光ユニット１から撮影補助光としてのフラッシュ光が被写体に向けて照射される。

フラッシュ発光ユニット１には、前述した液晶レンズ３と、液晶コントローラ１＿３と、電源１＿５とが備えられている。また、このフラッシュ発光ユニット１には、光源１＿１と、リフレクタ１＿２と、通信部１＿４とが備えられている。

光源１＿１は、撮影にあたり被写体に向けて撮影補助光としてのフラッシュ光を照射する。

リフレクタ１＿２は、光源１＿１の背面に配備され、その光源１＿１から発せられて背面に向かうフラッシュ光を液晶レンズ３に向けて反射する。

通信部１＿４は、ＣＰＵ１２４から液晶レンズ３を制御するためのデータを受信して液晶コントローラ１＿３に送信する。

図７は、図６に示すフラッシュ発光ユニットを構成する光源とリフレクタと液晶レンズとの位置関係を示す図、図８は、図７に示す光源から発せられたフラッシュ光の照射位置や照射角が液晶レンズで可変される様子を示す図である。

図７に示すように、液晶レンズ３は光源１＿１の前面に配置され、光源１＿１で発せられたフラッシュ光と、リフレクタ１＿２で反射されたフラッシュ光との双方が、液晶レンズ３に入射される。液晶レンズ３は、前述したように、二次元的に分割された複数の液晶ピクセル３４ａ，３５ａからなる透明電極３４，３５を備え、透明ＸＹアドレス選択部３８，３９で複数の液晶ピクセル３４ａ，３５ａの中の同時には一部のみを順次選択して選択した液晶ピクセル３４ａ，３５ａの中の同時には一部のみを制御することにより、透明電極３４，３５に、光源１＿１から発せられたフラッシュ光に対する、撮影光学系の焦点距離に応じた屈折率分布を形成する。このため、図８に示すように、被写体距離に応じて、光軸方向にフラッシュ光Ａ１を照射したり、あるいは光軸方向以外の下方向にフラッシュ光Ａ２を照射したりすることができる。また、このフラッシュ発光ユニット１は、機械的な機構を採用する必要もなく、従って小型化および軽量化が図られている。

図９は、本発明の撮影装置の第２実施形態であるデジタルカメラの外観斜視図、図１０は、図９に示すデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。

尚、図５、図６に示すデジタルカメラ１００の構成要素と同じ構成要素には同一の符号を付し、異なる点について説明する。

図９に示すデジタルカメラ２００には、従来のフラッシュ発光ユニット２０１と、一般にアクティブタイプと呼ばれるオートフォーカス（ＡＦ）装置を構成するＡＦ用発光ユニット２およびＡＦ用受光部２０２が備えられている。ＡＦ用発光ユニット２は、低照度下での撮影時に測距用補助光を出射することによりオートフォーカス（ＡＦ）機能を補助するユニットである。このＡＦ用発光ユニット２には、図１０に示すように、前述した液晶レンズ３と、液晶コントローラ１＿３と、通信部１＿４と、電源１＿５が備えられている。さらに、このＡＦ用発光ユニット２には、後述する光源２０が備えられている。ＡＦ用発光ユニット２からデジタルカメラ２００の前方に向けて放たれた測距用補助光Ａは被写体で反射し、反射して戻ってきた測距用補助光ＢはＡＦ用受光部２０２で受光され、これにより被写体までの距離がＣＰＵ１２４で求められる。

図１１は、図１０に示す光源の構成を示す図である。

図１１に示す光源２０には、コンポジット層２５＿１，２５＿２，ベースメタル２５＿３からなるメタルベースコンポジット多層基板２５と、その多層基板２５上にフリップチップ実装されたＬＥＤ２１および蛍光体２２と、これらＬＥＤ２１および蛍光体２２を覆うように形成されたレンズ部２３と、反射板２４とが備えられている。ＬＥＤ２１の発光層は、この図１１の下向きに位置し、周囲の反射板２４とレンズ部２３によって所定の照射角に決定されている。

図１２は、図１１に示す光源と液晶レンズとの位置関係を示す図、図１３は、図１２に示す光源から発せられた測距用補助光の照射位置や照射角が液晶レンズで可変される様子を示す図である。

図１２に示すように、光源２０の前面に液晶レンズ３が配置され、また図１３に示すように、光源２０および液晶レンズ３の下部には、撮影レンズ１０１が設けられている。光源２０で発せられた測距用補助光は液晶レンズ３に入射される。この液晶レンズ３は、前述したように、撮影光学系の焦点距離に応じた屈折率分布を形成するため、屈折率を小さく変化させるように屈折率分布を形成した場合は、図１３に示すように、この液晶レンズ３から発せられる測距用補助光Ａ１は遠距離にまで到達する。従って、遠距離に位置する被写体に測距用補助光を照射することができる。一方、液晶レンズ３の屈折率を大きく変化させるように屈折率分布を形成した場合は、図１３に示すように、この液晶レンズ３から発せられる測距用補助光Ａ２は近距離に到達する。従って、近距離に位置する被写体に測距用補助光を照射することができる。

被写体に照射され、その被写体で反射した測距用補助光は撮影レンズ１０１および図示しないフォーカスレンズを経由して撮像素子（ＣＣＤ）に入射され、これにより画像データが生成される。この画像データに基づいて合焦動作が行なわれる。この合焦動作では、例えば、いわゆる「山登り方式」の連続的なＡＦ処理が行なわれる。即ち、フォーカスレンズを光軸に沿って前後に微小移動させて、焦点評価値の増減方向をチェックしながら、評価値の極大点まで徐々にフォーカスレンズを移動させることにより、合焦位置を決定する。

ここで、ＡＦ用発光ユニット２は、撮影レンズ１０１の光軸に対して上部に配置されているものの、光軸方向以外の下部の方向に測距用補助光が照射されるように、液晶レンズ３の透明電極３４，３５の屈折率分布を形成することができる。従って、近距離に位置する被写体に測距用補助光を照射する場合であっても、パララックス（視差）による影響を受けてＡＦ動作に支障をきたすということが防止される。また、測距用補助光を発する光源を大きくする必要もなく、ＡＦ用発光ユニット２の小型化が実現されるとともに消費電力を抑えることができる。

尚、上述した実施形態では、デジタルカメラの例で説明したが、これに限られるものではなく、本発明は、携帯電話に搭載されるカメラやビデオカメラ等であってもよい。

本発明の液晶レンズの第１実施形態の断面図である。 図１に示す液晶レンズを構成する透明電極および透明ＸＹアドレス選択部を模式的に示す図である。 図２に示す透明ＸＹアドレス選択部により透明電極の複数の液晶ピクセルの中の一部が選択された一例を示す図である。 図２に示す透明ＸＹアドレス選択部により透明電極の複数の液晶ピクセルの中の一部が選択された他の一例を示す図である。 本発明の撮影装置の第１実施形態であるデジタルカメラの外観斜視図である。 図５に示すデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。 図６に示すフラッシュ発光ユニットを構成する光源とリフレクタと液晶レンズとの位置関係を示す図である。 図７に示す光源から発せられたフラッシュ光の照射位置や照射角が液晶レンズで可変される様子を示す図である。 本発明の撮影装置の第２実施形態であるデジタルカメラの外観斜視図である。 図９に示すデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。 図１０に示す光源の構成を示す図である。 図１１に示す光源と液晶レンズとの位置関係を示す図である。 図１２に示す光源から発せられた測距用補助光の照射位置や照射角が液晶レンズで可変される様子を示す図である。

符号の説明

１ フラッシュ発光ユニット
１＿１，２０ 光源
１＿２ リフレクタ
１＿３ 液晶コントローラ
１＿４ 通信部
１＿５ 電源
２ ＡＦ用発光ユニット
３ 液晶レンズ
１０ レンズ鏡胴
１６ 測光部
１７ 測距部
１７ａ，１７ｂ ＡＦ受光窓
２１ ＬＥＤ
２２ 蛍光体
２３ レンズ部
２４ 反射板
２５ 多層基板
２５＿１，２５＿２ コンポジット層
２５＿３ ベースメタル
３１ スペーサ
３２，３３ 透明基板
３４，３５ 透明電極
３４ａ，３５ａ 液晶ピクセル
３６，３７ 配光膜
３８，３９ 透明ＸＹアドレス選択部
３８＿１，３９＿１ Ｘ方向選択回路
３８＿２，３９＿２ Ｙ方向選択回路
４０ 液晶
４０ａ 液晶分子
１００，２００ デジタルカメラ
１０１ 撮影レンズ
１０５ ファインダ
１１１ 操作スイッチ群
１１１ａ 電源スイッチ
１１１ｂ シャッタ釦
１１１ｃ 十字キー
１１１ｄ メニュー／ＯＫキー
１１１ｅ キャンセルキー
１１１ｆ モードレバー
１２１ シャッタユニット
１２２ 撮像素子（ＣＣＤ）
１２３ アナログ信号処理部
１２４ ＣＰＵ
１２５ 駆動回路
１２６ Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）部
１２７ デジタル信号処理部
１２８ テンポラリメモリ
１２９ 圧縮伸長部
１３０ 内蔵メモリ（またはメモリカード）
１５０ 画像モニタ
２０２ ＡＦ用受光部

Claims (8)

1. 二次元的に分割された複数の液晶ピクセルからなる光透過性の液晶板と、前記複数の液晶ピクセルの中の同時には一部のみを選択し、前記選択した液晶ピクセルへの電圧印加を制御する液晶駆動部とを備えると共に、前記液晶板に、前記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御により、前記液晶板を透過する透過光に対する屈折率分布を形成することを特徴とする液晶レンズ。
2. 前記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、前記屈折率分布の略分布範囲外側の液晶ピクセルに対して行なわれることを特徴とする請求項１の液晶レンズ。
3. 前記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、前記屈折率分布の略分布範囲内側の液晶ピクセルに対して行なわれることを特徴とする請求項１の液晶レンズ。
4. 前記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、順次選択で行なわれることを特徴とする請求項１または３のいずれか１項の液晶レンズ。
5. 焦点距離可変の撮影光学系を備え該撮影光学系を経由して入射してきた被写体像を捉えて画像データを生成する撮影装置において、
   撮影にあたり被写体に向けて補助光を照射するための光源と、
   前記光源前面に配置された、二次元的に分割された複数の液晶ピクセルからなる光透過性の液晶板と、
   前記複数の液晶ピクセルの中の同時には一部のみを選択し、前記選択した液晶ピクセルの中の同時には一部のみを制御することにより、前記液晶板に、前記光源から発せられた補助光に対する前記撮影光学系の焦点距離に応じた屈折率分布を形成する液晶駆動部とを備えたことを特徴とする撮影装置。
6. 前記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、前記屈折率分布の略分布範囲外側の液晶ピクセルに対して行なわれることを特徴とする請求項５の撮影装置。
7. 前記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、前記屈折率分布の略分布範囲内側の液晶ピクセルに対して行なわれることを特徴とする請求項５の撮影装置。
8. 前記選択した液晶ピクセルへの電圧印加制御が、順次選択で行なわれることを特徴とする請求項５または７のいずれか１項の撮影装置。

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