JP2001142048A - Light control device, imaging device, and driving method thereof - Google Patents
Light control device, imaging device, and driving method thereofInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透過率制御を容易かつ正確に行え、低しきい
値化、階調数の向上、駆動回路の簡略化及び低コスト化
を可能とする調光装置及びこれを用いた撮像装置、並び
にこれらの駆動方法を提供すること。
【解決手段】 調光装置は、GHセル12と偏光板11
とからなり、GHセル12を駆動するための駆動パルス
発生回路部63と、GHセル12に入射する光の透過率
を制御するために駆動パルスのパルス幅を変調するパル
ス幅制御部64とを具備する調光装置23、及びこの調
光装置が撮像系の光路中に配されているCCDカメラ5
0などの撮像装置。
[PROBLEMS] To provide a light control device and a light control device capable of easily and accurately performing transmittance control, lowering the threshold value, improving the number of gradations, simplifying the drive circuit, and reducing the cost. To provide an imaging device used and a driving method thereof. A light control device includes a GH cell (12) and a polarizing plate (11).
A driving pulse generation circuit 63 for driving the GH cell 12 and a pulse width control unit 64 for modulating the pulse width of the driving pulse for controlling the transmittance of light incident on the GH cell 12. Light control device 23 provided, and CCD camera 5 provided with this light control device in the optical path of the imaging system
Imaging device such as 0.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、入射光の光量を調
節して出射するための調光装置、及びこれを用いた撮像
装置、並びにこれらの駆動方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light control device for adjusting the amount of incident light and emitting the light, an image pickup device using the same, and a method for driving these devices.
【0002】[0002]
【従来の技術】通常、液晶セルを用いる調光装置には、
偏光板が使用される。この液晶セルには、例えばTN
(Twisted Nematic)型液晶セルやゲスト−ホスト型液晶
セル(GH(Guest Host) セル)が用いられる。2. Description of the Related Art Generally, a light control device using a liquid crystal cell includes:
A polarizing plate is used. In this liquid crystal cell, for example, TN
(Twisted Nematic) type liquid crystal cells and guest-host type liquid crystal cells (GH (Guest Host) cells) are used.
【0003】図20は、従来の調光装置の動作原理を示
す概略図である。この調光装置は、主に偏光板1とGH
セル2とで構成される。GHセル2は、図示せぬ2枚の
ガラス基板の間に封入され、また動作電極や液晶配向膜
も図示省略している(以下、同様)。GHセル2には、
液晶分子3と二色性染料分子4とが封入されている。二
色性染料分子4は、光の吸収に異方性を有し、例えば分
子長軸方向の光を吸収するポジ型(p型)色素分子であ
る。また、液晶分子3は、誘電率異方性が正のポジ型
(正型)である。FIG. 20 is a schematic diagram showing the operation principle of a conventional light control device. This dimmer mainly includes a polarizing plate 1 and a GH
And cell 2. The GH cell 2 is sealed between two glass substrates (not shown), and an operating electrode and a liquid crystal alignment film are not shown (the same applies hereinafter). In the GH cell 2,
Liquid crystal molecules 3 and dichroic dye molecules 4 are enclosed. The dichroic dye molecules 4 have anisotropy in light absorption, and are, for example, positive (p-type) dye molecules that absorb light in the molecular long axis direction. The liquid crystal molecules 3 are of a positive type (positive type) having a positive dielectric anisotropy.
【0004】図20(a)は、電圧を印加していない
(電圧無印加)時のGHセル2の状態を示す。入射光5
は、偏光板1を透過することにより直線偏光にされる。
図20(a)では、この偏光方向と二色性染料分子4の
分子長軸方向とが一致するので、光は、二色性染料分子
4に吸収され、GHセル2の透過率が低下する。FIG. 20A shows a state of the GH cell 2 when no voltage is applied (no voltage is applied). Incident light 5
Is converted into linearly polarized light by transmitting through the polarizing plate 1.
In FIG. 20A, since the polarization direction coincides with the molecular long axis direction of the dichroic dye molecules 4, light is absorbed by the dichroic dye molecules 4 and the transmittance of the GH cell 2 decreases. .
【0005】そして、図20(b)で示すように、GH
セル2に電圧印加を行なうと、二色性染料分子4の分子
長軸方向は、直線偏光の偏光方向と直角になる。このた
め、光はGHセル2によりほとんど吸収されずに透過す
る。[0005] Then, as shown in FIG.
When a voltage is applied to the cell 2, the direction of the long axis of the dichroic dye molecules 4 is perpendicular to the direction of linearly polarized light. Therefore, light is transmitted by the GH cell 2 without being absorbed.
【0006】なお、分子短軸方向の光を吸収するネガ型
(n型)の二色性染料分子を用いる場合は、上記ポジ型
の二色性染料分子4の場合と逆になり、電圧無印加時に
は光が吸収されず、電圧印加時に光が吸収される。When a negative (n-type) dichroic dye molecule that absorbs light in the direction of the minor axis of the molecule is used, the operation is the reverse of the case of the positive dichroic dye molecule 4 described above. When the voltage is applied, the light is not absorbed, and when the voltage is applied, the light is absorbed.
【0007】図20に示された調光装置では、電圧印加
時と電圧無印加時との吸光度の比、即ち、光学濃度の比
が約10である。これは、偏光板1を使用せずにGHセ
ルのみで構成される調光装置に比べて約2倍の光学濃度
比を有する。In the light control device shown in FIG. 20, the ratio of the absorbance between when a voltage is applied and when no voltage is applied, that is, the ratio of the optical density is about 10. This has about twice the optical density ratio as compared with a light control device which does not use the polarizing plate 1 but includes only the GH cell.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の調光装
置を駆動するには、DC(直流)電圧印加、交流電圧印
加による電圧強度の変調により透過率制御を行ってい
た。In order to drive the above-mentioned conventional light control device, the transmittance is controlled by modulating the voltage intensity by applying a DC (direct current) voltage and applying an alternating voltage.
【0009】しかしながら、コンシューマレベルの商品
においては、電圧制御を精度良く行うのが難しく、ま
た、低しきい値の特性を得ることが容易ではなく、透過
率レベルの階調数に限度があり、透過光強度による電圧
制御のためにD/A変換が必要となり、回路コストも増
加してしまう。However, in a consumer-level product, it is difficult to perform voltage control with high accuracy, and it is not easy to obtain a low-threshold characteristic, and the number of gradations of the transmittance level is limited. D / A conversion is required for voltage control based on transmitted light intensity, and circuit cost increases.
【0010】本発明は、上記の如き事情を考慮してなさ
れたものであり、その目的は透過率制御を容易かつ正確
に行え、低しきい値化、階調数の向上、駆動回路の簡略
化及び低コスト化を可能とする調光装置及びこれを用い
た撮像装置、並びにこれらの駆動方法を提供することに
ある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and has as its object to easily and accurately control the transmittance, reduce the threshold value, improve the number of gradations, and simplify the driving circuit. It is an object of the present invention to provide a dimming device capable of achieving cost reduction and cost reduction, an imaging device using the same, and a driving method thereof.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、液晶素
子と、この液晶素子を駆動するための駆動パルス発生部
と、前記液晶素子に入射する光の透過率を制御するため
に前記駆動パルスのパルス幅を変調するパルス幅制御部
とを具備する調光装置、及びこの調光装置が撮像系の光
路中に配されている撮像装置に係るものである。That is, the present invention provides a liquid crystal device, a driving pulse generator for driving the liquid crystal device, and the driving device for controlling the transmittance of light incident on the liquid crystal device. The present invention relates to a light control device including a pulse width control unit that modulates a pulse width of a pulse, and an image pickup device in which the light control device is disposed in an optical path of an image pickup system.
【0012】本発明の調光装置及び撮像装置によれば、
調光用の液晶素子の駆動パルスのパルス幅を変調して光
透過率を制御しているので、電圧強度変調による場合に
比べて、パルス幅変調は容易であってクロックにより高
精度に透過率制御を行える上に、パルス幅による透過率
変化が低しきい値で可能となり、しかもその変化が比較
的緩やかであって透過率制御が容易かつ高精度となり、
階調数を増加させることができ、またD/A変換が不要
であって回路コストも低減することができる。特に、コ
ンシューマレベルの商品においてはパルス幅変調はその
精度及び容易性から有利であり、また、最近のデジタル
制御の商品に上記装置が実装される場合にも、パルス幅
制御のように時間軸を制御する方が低コストで高精度の
制御を期待できる。According to the light control device and the image pickup device of the present invention,
Since the light transmittance is controlled by modulating the pulse width of the driving pulse of the liquid crystal element for dimming, the pulse width modulation is easier and the transmittance can be more accurately controlled by the clock than the voltage intensity modulation. In addition to being able to control, the transmittance change due to the pulse width is possible at a low threshold, and the change is relatively gradual, making the transmittance control easy and accurate,
The number of gradations can be increased, and D / A conversion is not required, so that the circuit cost can be reduced. In particular, for products at the consumer level, pulse width modulation is advantageous because of its accuracy and simplicity. In addition, even when the above-described device is implemented in recent digitally controlled products, the time axis is controlled as in pulse width control. Control can be expected to achieve high-precision control at low cost.
【0013】このように、本発明は、パルス幅変調方式
を液晶調光素子に適用し、素子光学特性の向上及びその
安定性のために、駆動波形を選定し、パルス幅変調とい
う独特の手段を講じたものである。As described above, according to the present invention, a pulse width modulation method is applied to a liquid crystal light control device, and a drive waveform is selected to improve the device optical characteristics and its stability. It was taken.
【0014】また、本発明は、本発明の調光装置及び撮
像装置を制御性良く駆動する方法として、液晶素子を駆
動するに際し、前記液晶素子に入射する光の透過率を制
御するために前記液晶素子の駆動パルスのパルス幅を変
調する、調光装置及び撮像装置の駆動方法も提供するも
のである。Further, the present invention provides a method of driving the light control device and the image pickup device of the present invention with good controllability by controlling the transmittance of light incident on the liquid crystal element when driving the liquid crystal element. Another object of the present invention is to provide a method of driving a light control device and an image pickup device, which modulates a pulse width of a drive pulse of a liquid crystal element.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】本発明の調光装置及び撮像装置、
並びにこれらの駆動方法においては、前記パルス幅変調
による駆動パルスのパルス電圧が一定であることが望ま
しい。また、前記パルス幅の変調時に前記液晶素子の駆
動電極間に印加される電圧の時間平均がほぼゼロである
ことが、フリッカの一因となるDC成分によるバイアス
作用をなくす上で望ましい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A light control device and an image pickup device according to the present invention,
In these driving methods, it is desirable that the pulse voltage of the driving pulse by the pulse width modulation is constant. Further, it is desirable that the time average of the voltage applied between the drive electrodes of the liquid crystal element at the time of the modulation of the pulse width is substantially zero in order to eliminate a bias effect due to a DC component which causes flicker.
【0016】また、駆動パルス波形が基本周波数の周期
内に存在するように前記パルス幅変調が行われ、この場
合、定常駆動においてフリッカーが生じないように前記
基本周波数と前記パルス幅変調の変調幅が調整されるこ
とがよく、前記駆動波形のパルスが、駆動回路部のクロ
ックと同期して取り出されるのがよい。Further, the pulse width modulation is performed so that the driving pulse waveform exists within the period of the fundamental frequency. In this case, the fundamental frequency and the modulation width of the pulse width modulation are controlled so that flicker does not occur in steady driving. Is preferably adjusted, and the pulse of the drive waveform is preferably taken out in synchronization with the clock of the drive circuit unit.
【0017】そして、出射光の輝度情報が制御回路部に
フィードバックされ、この制御回路部からの制御信号に
より、前記駆動回路部のクロックと同期して、前記パル
ス幅変調された駆動パルスが得られるようにし、或い
は、前記駆動回路部が、前記調光装置の光出射側に配さ
れた撮像素子の駆動回路部であり、前記撮像素子の出力
信号が輝度情報として制御回路部にフィードバックさ
れ、この制御回路部からの制御信号により、前記駆動回
路部のクロックと同期して、前記パルス幅変調された駆
動パルスが得られるようにしてよい。The luminance information of the emitted light is fed back to the control circuit, and the pulse width modulated drive pulse is obtained in synchronization with the clock of the drive circuit by the control signal from the control circuit. Or the drive circuit unit is a drive circuit unit of an image sensor arranged on the light emission side of the light control device, and an output signal of the image sensor is fed back to the control circuit unit as luminance information. The pulse width-modulated drive pulse may be obtained in synchronization with a clock of the drive circuit unit by a control signal from a control circuit unit.
【0018】なお、本発明の調光装置及び撮像装置は、
前記液晶素子の駆動電極が少なくとも有効光透過部の全
域に亘って形成されている場合に好適であり、そのよう
に形成された駆動電極への駆動パルス幅の制御によって
有効光路幅全体に亘って透過率の一括制御を高精度に行
うことができる。The light control device and the image pickup device of the present invention are:
It is preferable that the drive electrode of the liquid crystal element is formed at least over the entire area of the effective light transmitting portion, and by controlling the drive pulse width to the drive electrode formed as described above, over the entire effective optical path width. Batch control of transmittance can be performed with high accuracy.
【0019】また、前記液晶素子はゲスト−ホスト型液
晶素子であること、即ち、前記液晶素子のホスト材料
は、誘電率異方性が負又は正のネガ型又はポジ型液晶で
あり、また、前記液晶素子のゲスト材料は、光吸収異方
性が正又は負のポジ型又はネガ型の二色性染料分子から
なるのがよい。Further, the liquid crystal element is a guest-host type liquid crystal element, that is, the host material of the liquid crystal element is a negative or positive liquid crystal having a negative or positive dielectric anisotropy; The guest material of the liquid crystal element is preferably made of positive or negative dichroic dye molecules having positive or negative light absorption anisotropy.
【0020】特にホスト材料にネガ型(即ち、誘電率異
方性(Δε)が負)の液晶を用いると、ポジ型(即ち、
Δεが正)の液晶を用いる場合に比べて光透過(特に透
明)時の光透過率が向上し、撮像光学系中にそのまま位
置固定しておくことができる。In particular, when a negative type liquid crystal (ie, having a negative dielectric anisotropy (Δε)) is used as a host material, a positive type (ie, a negative type liquid crystal) is used.
The light transmittance at the time of light transmission (especially transparent) is improved as compared with the case of using a liquid crystal having a positive Δε, and the position can be fixed as it is in the imaging optical system.
【0021】そして、この液晶素子への入射光の光路中
に偏光板を配すると、電圧無印加時と電圧印加時の吸光
度の比(即ち、光学濃度の比)が向上し、調光装置のコ
ントラスト比が大きくなり、明るい場所から暗い場所ま
でにおいて、調光を正常に行うことができる。When a polarizing plate is arranged in the optical path of the light incident on the liquid crystal element, the ratio of the absorbance between when no voltage is applied and when a voltage is applied (ie, the ratio of the optical density) is improved, and The contrast ratio increases, and light control can be normally performed from a bright place to a dark place.
【0022】そして、前記偏光板は、機械式アイリスの
可動部に配置されることにより前記光路に対して出し入
れ可能とされることが望ましい。Preferably, the polarizing plate is disposed on a movable portion of a mechanical iris so that the polarizing plate can be moved in and out of the optical path.
【0023】以下、本発明を液晶ND(neutral densit
y)フィルタ及びカメラシステムに適用した好ましい実施
の形態を図面の参照下に説明する。Hereinafter, the present invention will be described with reference to a liquid crystal ND (neutral densit
y) Preferred embodiments applied to filters and camera systems are described with reference to the drawings.
【0024】調光装置の光透過率とその光学配置 まず、図20に示したゲスト−ホスト型液晶セル(GH
セル)2において、ホスト材料3として、誘電率異方性
(Δε)が正のポジ型の汎用液晶であるMerck社製
のMLC−6849を用い、ゲスト材料4には二色性を
有する光吸収異方性(ΔA)が正のポジ型染料であるB
DH社製のD5を用い、偏光板1をGHセル2の入射側
に配し、矩形波を駆動波形として動作電圧印加時の光透
過率の変化を計測した。First, the light transmittance of the light control device and its optical arrangement First, the guest-host type liquid crystal cell (GH) shown in FIG.
In the cell 2, MLC-6849 manufactured by Merck, which is a positive general-purpose liquid crystal having a positive dielectric anisotropy (Δε), is used as the host material 3, and the guest material 4 has dichroic light absorption. B which is a positive type dye having a positive anisotropy (ΔA)
Using D5 manufactured by DH, the polarizing plate 1 was arranged on the incident side of the GH cell 2, and a change in light transmittance when an operating voltage was applied was measured using a rectangular wave as a driving waveform.
【0025】この結果、図4に示すように、動作電圧の
印加に伴って、可視光の平均光透過率(空気中。液晶セ
ルに加えて偏光板を足したときの透過率を参照(=10
0%)とした:以下、同様。)が増加するが、電圧を2
0Vにまで上昇させると最大透過率は60%程度とな
り、しかも光透過率の変化が緩やかであることが分かっ
た。As a result, as shown in FIG. 4, the average light transmittance of visible light (in air; see the transmittance when a polarizing plate is added in addition to the liquid crystal cell) with the application of the operating voltage (=) 10
0%): The same applies hereinafter. ) Increases, but the voltage is increased by 2
It was found that when the voltage was increased to 0 V, the maximum transmittance was about 60%, and the change in light transmittance was gradual.
【0026】これは、ポジ型のホスト材料を用いる場
合、電圧無印加時に液晶セルの液晶配向膜との界面での
液晶分子の相互作用(interaction)が強いため、電圧を
印加してもダイレクタの向きが変化しない(或いは、変
化し難い)液晶分子が残ってしまうからであると考えら
れる。This is because, when a positive type host material is used, the interaction of liquid crystal molecules at the interface with the liquid crystal alignment film of the liquid crystal cell is strong when no voltage is applied, so that even when a voltage is applied, the director of the director is not affected. This is probably because liquid crystal molecules whose orientation does not change (or hardly changes) remain.
【0027】これに対し、図2に示すように、ゲスト−
ホスト型液晶セル(GHセル)12において、ホスト材
料13として、誘電率異方性(Δε)が負のネガ型の液
晶であるMerck社製のMLC−6608を用い、ゲ
スト材料4には二色性を有する上記と同じポジ型染料で
あるBDH社製のD5を用い、偏光板11をGHセル1
2の入射側に配し、矩形波を駆動波形として動作電圧印
加時の光透過率の変化を計測した。この場合の光透過率
は、図9の場合と逆であり、電圧無印加時に透過する
が、電圧印加に伴って非透過となる。On the other hand, as shown in FIG.
In the host type liquid crystal cell (GH cell) 12, MLC-6608 manufactured by Merck, which is a negative type liquid crystal having a negative dielectric anisotropy (Δε), is used as the host material 13, and the guest material 4 has two colors. The polarizing plate 11 is made of GH cell 1 using D5 manufactured by BDH, which is the same positive type dye having the above-mentioned properties.
2, and the change in light transmittance when an operating voltage was applied was measured using a rectangular wave as a drive waveform. The light transmittance in this case is opposite to that in FIG. 9 and is transmitted when no voltage is applied, but becomes non-transmitted with the voltage applied.
【0028】この結果、図3に示すように、動作電圧の
印加に伴って、可視光の平均光透過率(空気中)が最大
透過率約75%から数%にまで減少し、しかも光透過率
の変化が急峻となることが分かった。As a result, as shown in FIG. 3, the average light transmittance (in air) of visible light decreases from the maximum transmittance of about 75% to several percent with the application of the operating voltage, and the light transmission It was found that the change in the rate became steep.
【0029】これは、ネガ型のホスト材料を用いる場
合、電圧無印加時に液晶セルの液晶配向膜との界面での
液晶分子の相互作用(interaction)が非常に弱いため、
電圧無印加時に光が透過し易く、また電圧印加と共に液
晶分子のダイレクタの向きが変化し易くなるからである
と考えられる。This is because, when a negative type host material is used, the interaction of liquid crystal molecules at the interface with the liquid crystal alignment film of the liquid crystal cell when no voltage is applied is very weak.
This is considered to be because light is easily transmitted when no voltage is applied, and the direction of the director of the liquid crystal molecule is easily changed with the application of the voltage.
【0030】このように、ネガ型のホスト材料を用いる
GHセル12では、光透過率が向上し、光透過率の高い
領域での設計が可能となる。また、光透過率の変化が急
峻であるため、動作電圧による光透過率の制御を特有に
行える調光装置を提供できる。As described above, in the GH cell 12 using the negative type host material, the light transmittance is improved, and it is possible to design in a region having a high light transmittance. Further, since the change in light transmittance is steep, a light control device capable of controlling the light transmittance by operating voltage uniquely can be provided.
【0031】上記のGHセルにおいては、ホスト材料と
ゲスト材料の組み合わせは種々であってよく、ネガ型
(Δε<0)−ポジ型(ΔA>0)、ネガ型(Δε<
0)−ネガ型(ΔA<0)、ポジ型(Δε>0)−ポジ
型(ΔA>0)、ポジ型(Δε>0)−ネガ型(ΔA<
0)のいずれでもよい。In the above GH cell, the combination of the host material and the guest material may be various, such as a negative type (Δε <0) -positive type (ΔA> 0) and a negative type (Δε <0).
0) -negative type (ΔA <0), positive type (Δε> 0) -positive type (ΔA> 0), positive type (Δε> 0) -negative type (ΔA <
0).
【0032】また、上記のGHセルでは、駆動電極、例
えばITO(indium tin oxide:インジウム酸化物にス
ズをドープしたもの)電極は基板面上にべた付けされて
いるが、これを分割してセグメント方式又はマトリクス
方式としてもよい。In the above-mentioned GH cell, a drive electrode, for example, an ITO (indium oxide: tin-doped) electrode is adhered on the substrate surface. A system or a matrix system may be used.
【0033】なお、本発明に基づく調光装置において、
使用可能な誘電率異方性(Δε)が負のネガ型のホスト
材料は、下記に例示することができる。但し、実際の使
用の場合は、実使用温度範囲でネマチック性を示すよう
に、下記の化合物から選択し、ブレンドした組成物を用
いる。In the light control device according to the present invention,
Negative-type host materials having a negative dielectric anisotropy (Δε) that can be used are exemplified below. However, in the case of actual use, a composition selected from the following compounds and blended is used so as to exhibit nematicity in an actual use temperature range.
【0034】[0034]
【化1】 Embedded image
【0035】[0035]
【化2】 Embedded image
【0036】[0036]
【化3】 Embedded image
【0037】[0037]
【化4】 Embedded image
【0038】[0038]
【化5】 Embedded image
【0039】[0039]
【化6】 Embedded image
【0040】[0040]
【化7】 Embedded image
【0041】[0041]
【数1】 (Equation 1)
【0042】[0042]
【数2】 (Equation 2)
【0043】[0043]
【数3】 (Equation 3)
【0044】[0044]
【数4】 (Equation 4)
【0045】また、本発明に基づく調光装置において、
使用可能な誘電率異方性が正のポジ型のホスト材料とし
ては、下記に例示することができる。In the light control device according to the present invention,
Usable positive type host materials having a positive dielectric anisotropy include the following.
【0046】<例示化合物><Exemplary Compounds>
【化8】 Embedded image
【0047】[0047]
【化9】 Embedded image
【0048】[0048]
【化10】 Embedded image
【0049】[0049]
【化11】 Embedded image
【0050】[0050]
【化12】 Embedded image
【0051】[0051]
【化13】 Embedded image
【0052】[0052]
【化14】 Embedded image
【0053】[0053]
【化15】 Embedded image
【0054】[0054]
【化16】 Embedded image
【0055】[0055]
【化17】 Embedded image
【0056】[0056]
【化18】 Embedded image
【0057】[0057]
【化19】 Embedded image
【0058】[0058]
【化20】 Embedded image
【0059】[0059]
【化21】 Embedded image
【0060】[0060]
【化22】 Embedded image
【0061】 [0061]
【0062】[0062]
【数5】 (Equation 5)
【0063】[0063]
【数6】 (Equation 6)
【0064】[0064]
【数7】 (Equation 7)
【0065】[0065]
【数8】 (Equation 8)
【0066】[0066]
【数9】 (Equation 9)
【0067】[0067]
【数10】 (Equation 10)
【0068】[0068]
【数11】 [Equation 11]
【0069】[0069]
【数12】 (Equation 12)
【0070】[0070]
【数13】 (Equation 13)
【0071】[0071]
【数14】 [Equation 14]
【0072】[0072]
【数15】 (Equation 15)
【0073】[0073]
【数16】 (Equation 16)
【0074】[0074]
【数17】 [Equation 17]
【0075】[0075]
【数18】 (Equation 18)
【0076】また、本発明に基づく調光装置において、
使用可能な二色性染料分子は、下記に例示することがで
きる。In the light control device according to the present invention,
The dichroic dye molecules that can be used are exemplified below.
【0077】[0077]
【化23】 Embedded image
【0078】[0078]
【化24】 Embedded image
【0079】[0079]
【化25】 Embedded image
【0080】矩形波基本駆動波形と調光装置のフリッカ 図2に示したように、例えばGHセル12の駆動波形は
矩形波であるが、台形波、正弦波のいずれでも駆動可能
であり、両電極間の電位差に応じて液晶のダイレクタの
傾きが変化し、光透過率が制御される。従って、通常は
この波高値(パルス電圧)により透過率制御を行う。 Basic drive waveform of rectangular wave and flicker of light control device As shown in FIG. 2, for example, the drive waveform of the GH cell 12 is a rectangular wave, but can be driven by either a trapezoidal wave or a sine wave. The inclination of the director of the liquid crystal changes according to the potential difference between the electrodes, and the light transmittance is controlled. Therefore, normally, transmittance control is performed by this peak value (pulse voltage).
【0081】しかしながら、こうした波高値の制御は、
基本的にはアナログ信号に置き換えて行うD/A変換が
必要であり、また、電圧を高精度に制御することは難し
く、回路コスト増大の要因となる。However, such control of the peak value is as follows.
Basically, D / A conversion that is performed by replacing the analog signal with an analog signal is required. In addition, it is difficult to control the voltage with high accuracy, which causes an increase in circuit cost.
【0082】一方、ネマチック液晶材料の電気光学応答
は速いものでもミリ秒であり、遅いものでは数100ミ
リ秒にも及んでいる。ここで、本発明者は、このような
応答特性を持った材料系に駆動パルス幅変調方式を適用
する場合の周波数として、何が適当かを検討した。On the other hand, the electro-optical response of a nematic liquid crystal material is milliseconds even at a high speed, and several hundred milliseconds at a slow speed. Here, the present inventor studied what is appropriate as a frequency when the drive pulse width modulation method is applied to a material system having such a response characteristic.
【0083】例えば、図5に示したように0V→5V→
0V→−5V→0V……の順に各駆動パルスを印加し
た。パルス(特に休止パルス0V)の幅を変えることに
よる、透過率変動を観察した。For example, as shown in FIG.
Each drive pulse was applied in the order of 0V → −5V → 0V. The change in transmittance due to changing the width of the pulse (especially the pause pulse 0 V) was observed.
【0084】その結果、休止パルス期間が300μs以
上では、透過率にフリッカが見られ、光学的な安定性に
欠けることが分かった。200μs以下の休止期間で
は、透過率のフリッカが見られないことが分かった。As a result, it was found that when the pause pulse period was 300 μs or longer, flicker was observed in the transmittance, and optical stability was lacking. It was found that in the rest period of 200 μs or less, no flicker of the transmittance was observed.
【0085】従って、この調光装置の場合、パルス幅変
調による駆動時に、休止期間を200μs以上にしない
ように設定すればよいことが分かる。液晶の種類が変わ
ったり、環境温度により、液晶の応答速度は変わるた
め、使用条件内でフリッカのない設定を選択することが
必要である。また、環境温度をフィードバックしてパル
ス幅を制御することも、安定な素子光学特性を得るため
には有効である。Therefore, in the case of this light control device, it can be seen that the idle period may be set not to be longer than 200 μs during the driving by the pulse width modulation. Since the response speed of the liquid crystal changes depending on the type of the liquid crystal or the environmental temperature, it is necessary to select a setting free from flicker within the use conditions. Controlling the pulse width by feeding back the ambient temperature is also effective for obtaining stable element optical characteristics.
【0086】パルス幅変調 上記した検討結果から、基本的なパルス発生周期を10
0μsとして、この基本周期内で、パルス幅(PW)を
制御した。図1はパルス波高値が5V及び10Vと一定
とした場合を示している。 Pulse width modulation From the above examination results, the basic pulse generation period is set to 10
The pulse width (PW) was controlled within this basic period with 0 μs. FIG. 1 shows a case where the pulse peak value is constant at 5 V and 10 V.
【0087】いずれの場合も、パルス幅の制御により透
過率を容易に制御できた(印加電圧ゼロ時の偏光板を含
めた場合の透過率を100%とする)。これは、パルス
電圧の幅に対応した電界エネルギーにより液晶分子のダ
イレクタの向きが変化し、配向制御されるためである。
また、パルス波高値とパルス幅との組み合わせにより、
自由に透過率が制御可能なことがわかる。このことは、
最小クロック限界による階調制限も、電圧をデジタルに
制御して下位ビットとし、上位ビットとしてパルス幅変
調を付加することにより、階調制御の分解能が増大する
(上位、下位ビットの設定は逆でも可能)。また、コス
トの面からも、調光素子を実装する周辺回路のクロック
を加工して作られた波形を用いることにメリットがあ
る。In each case, the transmittance could be easily controlled by controlling the pulse width (the transmittance including the polarizing plate when the applied voltage was zero was 100%). This is because the direction of the director of the liquid crystal molecules is changed by the electric field energy corresponding to the width of the pulse voltage, and the alignment is controlled.
Also, by combining the pulse crest value and pulse width,
It can be seen that the transmittance can be freely controlled. This means
As for the gradation limitation by the minimum clock limit, the resolution of the gradation control is increased by controlling the voltage digitally to the lower bits and adding pulse width modulation as the upper bits (the upper and lower bits may be set in reverse order). Possible). Also, from the viewpoint of cost, there is an advantage in using a waveform created by processing a clock of a peripheral circuit on which the dimming element is mounted.
【0088】図6には、パルス幅変調時の波形の2形態
(A)と(B)を示すが、(A)の波形が基本周期の開
始時にパルスを入れるのに対し、(B)では基本周期の
開始時から一定の遅延時間後にパルスを印加する例であ
り、(A)の場合と効果は同等である。このような遅延
時間後のパルス印加は、基本周期毎に行ってもよいし、
(A)のような波形と任意に組み合わせてもよい。な
お、駆動パルスは基本周期内に必要個数印加してよい。
(C)には、パルスの数密度を変調するパルス密度変調
を示す。FIG. 6 shows two forms (A) and (B) of the waveform at the time of pulse width modulation. In the waveform of (A), a pulse is inserted at the start of the basic period, while in (B), This is an example in which a pulse is applied after a fixed delay time from the start of the basic cycle, and the effect is the same as in the case of (A). The pulse application after such a delay time may be performed for each basic cycle,
Any combination with the waveform shown in FIG. The required number of drive pulses may be applied within the basic period.
(C) shows pulse density modulation for modulating the number density of pulses.
【0089】図7は、図2に示したGHセルの如く、ネ
ガ型液晶をホスト材料に用いたときの液晶緩和過程を示
す。これによれば、パルス電圧の大きさによって電圧印
加→オフ後の緩和時間が変化し、高電圧印加時ほど緩和
時間が長くなることが分かる。FIG. 7 shows a liquid crystal relaxation process when a negative type liquid crystal is used as a host material as in the GH cell shown in FIG. According to this, it is understood that the relaxation time after voltage application → off changes depending on the magnitude of the pulse voltage, and the relaxation time becomes longer as the voltage is applied higher.
【0090】図8には、図7と同様の緩和過程におい
て、調光素子の透過光強度(A)とその変動(B)、
(C)を示すが、緩和がリニアに生じる領域(0〜5m
s)での変動を比較すると、次のことが判明した。FIG. 8 shows the transmitted light intensity (A) of the light control element and its variation (B) in the relaxation process similar to FIG.
(C) shows the region where relaxation occurs linearly (0-5 m
Comparison of the variations in s) revealed the following.
【0091】1%以内の変動とするには、300μs以
下のオフ時間が必要。2%以内の変動とするには、42
0μs以下のオフ時間が必要。In order to make the fluctuation within 1%, an off time of 300 μs or less is required. To make the fluctuation within 2%, 42
Off time of 0 μs or less is required.
【0092】この事実は、図5に示したように透過率フ
リッカを無くすための条件に対応しており、2%以下の
変動が許容されるという条件で上記基本周期を設定する
(例えば100μsとする)ことができる。This fact corresponds to the condition for eliminating the transmittance flicker as shown in FIG. 5, and the above basic period is set under the condition that the variation of 2% or less is allowed (for example, 100 μs and 100 μs). can do.
【0093】この2%以内の変動の意味は、現在使用し
ている後述のCCDの撮像スペックと同等であることを
基準としている。The meaning of the fluctuation within 2% is based on the fact that it is equivalent to an imaging specification of a CCD which is currently used and described later.
【0094】CCDの撮像は、実際には、フィールド周
期内に蓄積された受光量の平均となるため、通常動作時
にはフリッカとしては現れることは少ないと予想される
が、透過率制御のダイナミックレンジは低下してしま
う。また、シャッタ機能などを用いた場合に、シャッタ
の開放時間と光量の関係がリニアにならず、制御上問題
となる。従って、上記した2%以内の変動量は望ましい
ものと考えられる。The CCD image pickup is actually an average of the amount of light received accumulated within the field period, so it is expected that it will not appear as flicker during normal operation, but the dynamic range of transmittance control is small. Will drop. Further, when a shutter function or the like is used, the relationship between the shutter open time and the amount of light is not linear, which is a problem in control. Therefore, it is considered that the above-mentioned variation within 2% is desirable.
【0095】仮に、フィールド周期を超える基本周期を
用いた場合には、フリッカとして撮像されるため、基本
周期をフィールド周期内とすることは、パルス幅制御で
の限界基本周期となる。If a basic period exceeding the field period is used, an image is taken as flicker, and setting the basic period within the field period is a limit basic period in pulse width control.
【0096】パルス幅変調とパルス電圧変調の比較 図9は、従来のパルス電圧変調(PHM)と本発明に基
づくパルス幅変調(PWM)との特性を比較したもので
ある(この図の横軸は、電極間に印加されている電位差
の絶対値の時間平均であり、これを相当電圧として表現
した)。 Comparison between Pulse Width Modulation and Pulse Voltage Modulation FIG. 9 shows a comparison between the characteristics of the conventional pulse voltage modulation (PHM) and the pulse width modulation (PWM) according to the present invention (the horizontal axis in this figure). Is the time average of the absolute value of the potential difference applied between the electrodes, which was expressed as a corresponding voltage).
【0097】その結果、パルス幅変調の方が、しきい値
電圧が低く、全体的に低電圧側にシフトするため、低電
圧制御が可能で、消費電力の低減も図れる。また、透過
率変化は比較的緩やかとなるため、電圧により透過率を
制御し易く、階調性が向上する。As a result, the pulse width modulation has a lower threshold voltage and shifts to a lower voltage side as a whole, so that low voltage control is possible and power consumption can be reduced. In addition, since the transmittance changes relatively slowly, the transmittance can be easily controlled by the voltage, and the gradation can be improved.
【0098】このように、パルス幅変調は、まとめると
次の利点がある。 (1)パルス幅変調の駆動により、低しきい値の特性を
得ることができる。 (2)透過率レベルの階調数を多くとることができ、ま
た高精度の透過率制御が可能である。 (3)D/A変換しないため、回路コストを低減でき
る。As described above, the pulse width modulation has the following advantages. (1) Low threshold characteristics can be obtained by driving pulse width modulation. (2) The number of gradations of the transmittance level can be increased, and highly accurate transmittance control is possible. (3) Since D / A conversion is not performed, circuit cost can be reduced.
【0099】パルス幅変調とパルス密度変調 パルスの波高値(電圧)の大きさを変調する代わりにパ
ルス密度を変調(PDM)し、パルス幅変調(PWM)
と比較した。パルス密度変調とは、ある単位時間内に発
生するパルスの数を可変することであり、ひとつのパル
ス幅は非常に短く、高周波成分を多く含んでいる。 Pulse width modulation and pulse density modulation Instead of modulating the peak value (voltage) of the pulse, the pulse density is modulated (PDM), and the pulse width modulation (PWM) is performed.
And compared. The pulse density modulation is to change the number of pulses generated within a certain unit time, and one pulse width is very short and contains many high frequency components.
【0100】図10に示すように、PWMとPDMの駆
動特性は互いに類似している。しかし、低消費電力を考
えれば、パルス密度変調では単位時間当りの液晶セルへ
の充放電電流量は大きく、パルス幅変調のほうが有利で
あることが分かる。また、インピーダンス整合の観点か
らも、パルス幅変調の方が有利である。As shown in FIG. 10, the driving characteristics of PWM and PDM are similar to each other. However, considering the low power consumption, in the pulse density modulation, the charge / discharge current to the liquid crystal cell per unit time is large, and it can be seen that the pulse width modulation is more advantageous. From the viewpoint of impedance matching, pulse width modulation is more advantageous.
【0101】パルス数による影響 パルス幅変調波形を用いて駆動する場合、電極間に印加
される電位差の時間平均がほぼゼロとなるように駆動す
る(換言すれば、DC成分が0Vとなる)ことにより、
調光素子内のイオンなどの分極の偏りをなくし、精度の
高い透過率制御が可能となった。 Influence by Number of Pulses When driving using a pulse width modulation waveform, driving is performed so that the time average of the potential difference applied between the electrodes becomes substantially zero (in other words, the DC component becomes 0 V). By
This eliminates the bias of polarization of ions and the like in the light control element, and enables highly accurate transmittance control.
【0102】即ち、図11に示すように、(A)の駆動
波形に対し、(B)のように正極性及び負極性をそれぞ
れ2パルスずつ交互に印加すると、正、負両極性のパル
ス数の時間平均が同一である場合に、常に同一の透過率
駆動特性を得ることができた。That is, as shown in FIG. 11, when the positive and negative polarities are alternately applied to the drive waveform of (A) by two pulses each as shown in (B), the number of pulses of both positive and negative polarities is obtained. , The same transmittance driving characteristics could always be obtained when the time averages were the same.
【0103】また、(C)のように正、負のパルス数を
m=1,2,……と正の整数で変化させて測定したが、
図示した透過率vsパルス幅特性に変化が無かった。Also, as shown in (C), the number of positive and negative pulses was measured with m = 1, 2,...
There was no change in the illustrated transmittance vs. pulse width characteristics.
【0104】また、(D)のようにパルスの発生順位が
異なっても、正と負のパルス数が同じであれば、同一特
性を示した。さらに、パルスの時間幅を個々に変調した
場合も、時間平均で等価であれば、問題ないことは予想
できる。Further, even if the order of pulse generation is different as in (D), if the number of positive and negative pulses is the same, the same characteristics are exhibited. Further, it can be expected that there is no problem if the time width of the pulse is individually modulated as long as the time average is equivalent.
【0105】これに対し、正、負のパルス数が異なる場
合(負極性パルスが正極性パルスよりもk倍大きい場
合)には、k=1の時が対称駆動時の透過率であるが、
kが大きくなって非対称性が増すと、図12に示すよう
に透過率は所定の透過率よりも大きくなり、制御性を困
難にしている。これは、mの値には依存せず、kに対し
て同様の変動を示す。On the other hand, when the number of positive and negative pulses is different (when the negative pulse is k times larger than the positive pulse), the transmittance at the time of k = 1 is the transmittance in the symmetric drive.
When k becomes large and the asymmetry increases, the transmittance becomes larger than a predetermined transmittance as shown in FIG. 12, making controllability difficult. It does not depend on the value of m and shows a similar variation for k.
【0106】さらに、非対称の極性を瞬時に反転する
と、透過率は一時的に低下し、数秒で直前の透過率に再
び戻る(長周期のフリッカとして観察される)。この秒
オーダの過度的変動は、時間平均でのバイアス電圧のた
めに生じた液晶セル中の可動イオンの偏りに起因すると
考えられる。Further, when the asymmetric polarity is instantaneously inverted, the transmittance temporarily decreases and returns to the immediately preceding transmittance within a few seconds (observed as a long-period flicker). This transient fluctuation on the order of seconds is considered to be due to the bias of mobile ions in the liquid crystal cell caused by the bias voltage on the time average.
【0107】以上の理由から、パルス数の非対称よりも
パルス数の対称(正、負の両極性パルス数が同数)は安
定した駆動には望ましい。For the above reasons, the symmetry of the pulse number (the number of positive and negative bipolar pulses is the same) is more desirable for the stable driving than the asymmetry of the pulse number.
【0108】ポジ型液晶を用いた場合 上述した例とは異なり、図2において、ホスト材料とし
てポジ型の液晶(Merck社製のMLC−6849)
を用い、他は上述したものと同様にしてGHセルを作製
した。When a positive liquid crystal is used Unlike the above-described example, in FIG. 2, a positive liquid crystal (MLC-6849 manufactured by Merck) is used as a host material.
And a GH cell was fabricated in the same manner as described above except for the above.
【0109】この結果、図13のように、基本周波数と
同じ矩形波を電圧変調して印加した場合(A)に比べ
て、パルス幅変調をした場合(B)には、透過光強度変
化が比較的緩やかであるため、制御性、階調性が向上
し、また(C)の比較からより低いしきい値で同等の透
過光強度を得ることができる。As a result, as shown in FIG. 13, the transmitted light intensity change is larger in the case of pulse width modulation (B) than in the case of voltage modulation of the rectangular wave having the same fundamental frequency and applied (A). Since it is relatively gentle, controllability and gradation are improved, and the same transmitted light intensity can be obtained with a lower threshold value from the comparison of (C).
【0110】調光装置の具体例 次に、上述したGHセルのうち、例えばGHセル12を
用いる調光装置の一例を図14〜図16について説明す
る。 Specific Example of Light Control Device Next, an example of a light control device using, for example, the GH cell 12 among the GH cells described above will be described with reference to FIGS.
【0111】この調光装置23は、図14に示すよう
に、GHセル12と偏光板11aとからなる。GHセル
12は、図示せぬ2枚のガラス基板の間に封入される。
GHセル12には、ネガ型の液晶分子(ホスト材料)と
ポジ型又はネガ型の二色性染料分子(ゲスト材料)とが
封入されている。液晶分子は、例えば誘電率異方性が負
であり、また二色性染料分子は、光の吸収に異方性を有
し、例えば分子長軸方向の光を吸収するp型である。偏
光板11の光吸収軸は、GHセルに電圧を印加したとき
の光吸収軸と直交させた。As shown in FIG. 14, the dimmer 23 includes the GH cell 12 and the polarizing plate 11a. The GH cell 12 is sealed between two glass substrates (not shown).
The GH cell 12 contains a negative liquid crystal molecule (host material) and a positive or negative dichroic dye molecule (guest material). Liquid crystal molecules have, for example, a negative dielectric anisotropy, and dichroic dye molecules have anisotropy in light absorption, and are, for example, p-type, which absorbs light in the molecular major axis direction. The light absorption axis of the polarizing plate 11 was orthogonal to the light absorption axis when a voltage was applied to the GH cell.
【0112】この調光装置23は、例えばズームレンズ
のように複数のレンズで構成されるレンズ前群15とレ
ンズ後群16との間に配置される。レンズ前群15を透
過した光は、偏光板11を介して直線偏光にされた後、
GHセル12に入射する。GHセル12を透過した光
は、レンズ後群16で集光され、撮像面17に映像とし
て映し出される。The light control device 23 is disposed between a front lens group 15 and a rear lens group 16 composed of a plurality of lenses such as a zoom lens. The light transmitted through the front lens group 15 is linearly polarized through the polarizing plate 11, and then
The light enters the GH cell 12. The light transmitted through the GH cell 12 is condensed by the rear lens group 16 and projected on the imaging surface 17 as an image.
【0113】この調光装置23を構成する偏光板11
は、GHセル12に入射する光の有効光路に対して出し
入れ可能である。具体的には、偏光板11を仮想線で示
される位置に移動させることにより、光の有効光路の外
へ出すことができる。この偏光板11を出し入れする手
段として、図15に示す機械式アイリスが用いられてよ
い。The polarizing plate 11 constituting the light control device 23
Can be moved in and out of an effective optical path of light incident on the GH cell 12. Specifically, by moving the polarizing plate 11 to a position indicated by a virtual line, the light can be emitted out of the effective optical path. As a means for taking the polarizing plate 11 in and out, a mechanical iris shown in FIG. 15 may be used.
【0114】この機械式アイリスは、一般にデジタルス
チルカメラやビデオカメラ等に用いられる機械式絞り装
置であり、主として2枚のアイリス羽根18、19と、
アイリス羽根18に貼付された偏光板11とからなる。
アイリス羽根18、19は、上下方向に移動させること
ができる。矢印21で示される方向に、図示せぬ駆動モ
ーターを用いてアイリス羽根18、19を相対的に移動
させる。This mechanical iris is a mechanical diaphragm device generally used for digital still cameras, video cameras and the like, and mainly includes two iris blades 18 and 19,
The polarizing plate 11 is attached to the iris blade 18.
The iris blades 18, 19 can be moved up and down. The iris blades 18 and 19 are relatively moved using a drive motor (not shown) in the direction indicated by the arrow 21.
【0115】これにより、図15で示すように、アイリ
ス羽根18、19は部分的に重ねられ、この重なりが大
きくなると、アイリス羽根18、19の中央付近に位置
する有効光路20上の開口部22が偏光板11により覆
われる。As a result, as shown in FIG. 15, the iris blades 18 and 19 are partially overlapped with each other. When the overlap increases, the opening 22 on the effective optical path 20 located near the center of the iris blades 18 and 19 is formed. Is covered with the polarizing plate 11.
【0116】図16は、有効光路20付近の機械式アイ
リスを示す部分拡大図である。アイリス羽根18が下方
に移動すると同時に、アイリス羽根19が上方に移動す
る。これに伴って、図16(a)に示すように、アイリ
ス羽根18に貼付された偏光板11も有効光路20の外
へと移動する。逆に、アイリス羽根18を上方に、また
アイリス羽根19を下方に移動させることにより、互い
のアイリス羽根18、19が重なる。これに従って、図
16(b)に示すように、偏光板11は有効光路20上
に移動し、開口部22を次第に覆う。アイリス羽根1
8、19は互いの重なりが大きくなると、図16(c)
に示すように、偏光板11は開口部20を覆う。FIG. 16 is a partially enlarged view showing a mechanical iris near the effective optical path 20. At the same time as the iris blade 18 moves downward, the iris blade 19 moves upward. Along with this, as shown in FIG. 16A, the polarizing plate 11 attached to the iris blade 18 also moves out of the effective optical path 20. Conversely, by moving the iris blade 18 upward and the iris blade 19 downward, the iris blades 18 and 19 overlap each other. Accordingly, as shown in FIG. 16B, the polarizing plate 11 moves on the effective optical path 20 and gradually covers the opening 22. Iris feather 1
8 and 19, when the mutual overlap becomes large, FIG.
As shown in (2), the polarizing plate 11 covers the opening 20.
【0117】次に、この機械式アイリスを用いた調光装
置23の調光動作について説明する。Next, the dimming operation of the dimmer 23 using the mechanical iris will be described.
【0118】図示せぬ被写体が明るくなるにつれて、図
16(a)で示したように、上方方向に開いたアイリス
羽根18、19は、図示せぬモーターにより駆動され、
重なり始める。これによって、アイリス羽根18に貼付
されている偏光板11は、有効光路20に入り始め、開
口部22の一部を覆う(図16(b))。As the subject (not shown) becomes brighter, the iris blades 18 and 19 opened upward are driven by a motor (not shown) as shown in FIG.
Begin to overlap. As a result, the polarizing plate 11 attached to the iris blade 18 starts to enter the effective optical path 20 and covers a part of the opening 22 (FIG. 16B).
【0119】このとき、GHセル12は光を吸収しない
状態にある(なお、熱的揺らぎ、または表面反射などの
ため、GHセル12による若干の吸収はある)。このた
め、偏光板11を通過した光と開口部22を通過した光
とは、ほぼ強度分布が同等となる。At this time, the GH cell 12 is in a state of not absorbing light (there is some absorption by the GH cell 12 due to thermal fluctuation, surface reflection, or the like). For this reason, the light having passed through the polarizing plate 11 and the light having passed through the opening 22 have substantially the same intensity distribution.
【0120】その後、偏光板11は、完全に開口部22
を覆った状態になる(図16(c))。さらに、被写体
の明るさが増す場合は、GHセル12への電圧を上昇
し、GHセル12で光を吸収することにより調光を行
う。After that, the polarizing plate 11 is completely opened.
(FIG. 16 (c)). Further, when the brightness of the subject increases, the voltage to the GH cell 12 is increased, and light is adjusted by absorbing the light with the GH cell 12.
【0121】これとは逆に、被写体が暗くなる場合は、
まず、GHセル12への電圧を減少又は無印加とするこ
とにより、GHセル12による光の吸収効果を無くす
る。さらに、被写体が暗くなった場合は、図示せぬモー
ターを駆動することにより、アイリス羽根18を下方
へ、またアイリス羽根19を上方へ移動させる。こうし
て、偏光板11を有効光路20の外へ移動させる(図1
6(a))。On the contrary, when the subject becomes dark,
First, by reducing or not applying a voltage to the GH cell 12, the light absorbing effect of the GH cell 12 is eliminated. Further, when the subject becomes dark, a motor (not shown) is driven to move the iris blade 18 downward and the iris blade 19 upward. Thus, the polarizing plate 11 is moved out of the effective optical path 20 (FIG. 1).
6 (a)).
【0122】この実施の形態によれば、偏光板11(透
過率例えば40%〜50%)を光の有効光路20から外
に出すことができるので、偏光板11に光が吸収されな
い。従って、調光装置の最大透過率を例えば2倍以上に
高めることができる。具体的には、この調光装置を、従
来の固定されて設置される偏光板及びGHセルからなる
調光装置と比較すると、最大透過率は例えば約2倍にな
る。なお、最低透過率は両者で等しい。According to this embodiment, since the polarizing plate 11 (transmittance, for example, 40% to 50%) can be taken out of the effective optical path 20 for light, the light is not absorbed by the polarizing plate 11. Therefore, the maximum transmittance of the light control device can be increased to, for example, twice or more. Specifically, when this light control device is compared with a conventional light control device including a fixedly installed polarizing plate and a GH cell, the maximum transmittance is, for example, about twice. Note that the minimum transmittance is the same for both.
【0123】また、デジタルスチルカメラ等に実用化さ
れている機械式アイリスを用いて、偏光板11の出し入
れが行われるので、調光装置は容易に実現可能となる。Further, since the polarizing plate 11 is moved in and out using a mechanical iris which is put into practical use in a digital still camera or the like, a dimming device can be easily realized.
【0124】また、GHセル12を用いるので、偏光板
11による調光に加えて、GHセル12自体が光を吸収
することにより、調光を行うことができる。Since the GH cell 12 is used, dimming can be performed by absorbing the light by the GH cell 12 in addition to dimming by the polarizing plate 11.
【0125】このように、本発明に基づく調光装置は、
明、暗のコントラスト比を高めると共に、光量分布をほ
ぼ均一に保つことができるものとなる。As described above, the light control device according to the present invention has the following features.
The contrast ratio between light and dark can be increased, and the light amount distribution can be kept substantially uniform.
【0126】なお、この実施の形態に用いられるGHセ
ル12として、液晶分子の誘電率異方性が負であるとい
う条件下で、二色性染料分子がネガ型(n型)のものを
用いてもよい。As the GH cell 12 used in this embodiment, a negative (n-type) dichroic dye molecule is used under the condition that the dielectric anisotropy of liquid crystal molecules is negative. You may.
【0127】なお、図20に示した如き従来の調光装置
では、偏光板1が常に光の有効光路中に固定されて設置
されている。従って、偏光板によって例えば50%の光
は常に吸収され、また偏光板の表面反射等の影響もあ
る。このため、偏光板を透過する光の最大透過率は、例
えば50%を超えることができず、光量低下が著しくな
る。この光量低下は、液晶セルを用いた調光装置の実用
化を困難にしている要因の一つになっている。In the conventional light control device as shown in FIG. 20, the polarizing plate 1 is always fixed and installed in the effective optical path of light. Therefore, for example, 50% of the light is always absorbed by the polarizing plate, and there is also an influence such as surface reflection of the polarizing plate. For this reason, the maximum transmittance of the light transmitted through the polarizing plate cannot exceed, for example, 50%, and the amount of light significantly decreases. This decrease in light quantity is one of the factors that make it difficult to commercialize a light control device using a liquid crystal cell.
【0128】一方、偏光板を使用しない種々の調光装置
が提案されている。偏光板を使用しない調光装置の例と
して、2層のGHセルを用いる場合がある。このGHセ
ルでは、1層目は、ある偏光と同一方向の偏光成分を吸
収し、また2層目は、該偏光と直角方向の偏光成分を吸
収する。また、コレステリック−ネマティック液晶セル
の相転移を利用するものがある。さらには、液晶の散乱
を利用する高分子散乱型のものがある。On the other hand, various light control devices not using a polarizing plate have been proposed. As an example of a light control device that does not use a polarizing plate, a two-layer GH cell may be used. In this GH cell, the first layer absorbs a polarized light component in the same direction as a certain polarized light, and the second layer absorbs a polarized light component in a direction perpendicular to the polarized light. Further, there is a device that utilizes a phase transition of a cholesteric-nematic liquid crystal cell. Furthermore, there is a polymer scattering type that utilizes the scattering of liquid crystal.
【0129】しかし、偏光板を使用しないこれらの調光
装置では、電圧無印加時と電圧印加時の吸光度の比、即
ち光学濃度の比は、前述したことから約5にしかならな
い。このため、調光装置のコントラスト比が小さく、明
るい場所から暗い場所までにおいて、調光を正常に行う
には不十分である。また、高分子散乱型の調光装置で
は、撮像光学系の結像性能が大幅に劣化する。However, in these light control devices that do not use a polarizing plate, the ratio of the absorbance between when no voltage is applied and when a voltage is applied, that is, the ratio between the optical densities is only about 5, as described above. For this reason, the contrast ratio of the light control device is small, and it is insufficient for normal light control from a bright place to a dark place. Further, in the polymer scattering type light control device, the imaging performance of the image pickup optical system is significantly deteriorated.
【0130】しかも、用いる液晶系によっては、透明時
の光透過率が暗くなることがあるため、このような光量
で撮像する場合には、撮像光学系から調光装置を外す必
要がある。In addition, depending on the liquid crystal system to be used, the light transmittance in a transparent state may be dark. Therefore, when imaging with such a light amount, it is necessary to remove the dimmer from the imaging optical system.
【0131】これに対し、本実施の形態では、偏光板1
1を用い、これを有効光路に対して出し入れ可能となし
ているので、光量を増大させ、コントラスト比を高めか
つ光量を均一に保つことを可能とする。On the other hand, in the present embodiment, the polarizing plate 1
1, which can be moved in and out of the effective optical path, it is possible to increase the light amount, increase the contrast ratio, and keep the light amount uniform.
【0132】カメラシステムの具体例 図17は、実施の形態による調光装置23をCCD(Ch
arge coupled device)カメラに組み込んだ例を示すもの
である。 Specific Example of Camera System FIG. 17 shows that the light control device 23 according to the embodiment is connected to a CCD (Ch).
5 shows an example in which the camera is incorporated into an (arge coupled device) camera.
【0133】即ち、CCDカメラ50において、一点鎖
線で示す光軸に沿って、前記レンズ前群15に相当する
1群レンズ51及び2群レンズ(ズーム用)52、前記
レンズ後群16に相当する3群レンズ53及び4群レン
ズ(フォーカス用)54、CCDパッケージ55が適宜
の間隔をおいてこの順に配設されており、CCDパッケ
ージ55には赤外カットフィルタ55a、光学ローパス
フィルタ系55b、CCD撮像素子55cが収納されて
いる。2群レンズ52と3群レンズ53との間には、3
群レンズ53寄りに、上記した本発明に基づくGHセル
12と偏光板11からなる調光装置23が光量調節(光
量絞り)のために同じ光路上に取付けられている。な
お、フォーカス用の4群レンズ54は、リニアモータ5
7により光路に沿って3群レンズ53とCCDパッケー
ジ55との間を移動可能に配設され、またズーム用の2
群レンズ52は、光路に沿って1群レンズ51と調光装
置23との間を移動可能に配設されている。That is, in the CCD camera 50, the first lens group 51 and the second lens group (for zoom) 52 corresponding to the front lens group 15 and the rear lens group 16 correspond to the lens front group 15 along the optical axis indicated by the one-dot chain line. A third lens group 53, a fourth lens group (for focusing) 54, and a CCD package 55 are arranged in this order at appropriate intervals. The CCD package 55 includes an infrared cut filter 55a, an optical low-pass filter system 55b, a CCD The image sensor 55c is housed. The distance between the second group lens 52 and the third group lens 53 is 3
Near the group lens 53, the light control device 23 including the GH cell 12 and the polarizing plate 11 according to the present invention is mounted on the same optical path for light amount adjustment (light amount stop). Note that the focusing fourth group lens 54 includes a linear motor 5.
7 movably disposed between the third lens group 53 and the CCD package 55 along the optical path.
The group lens 52 is disposed so as to be movable between the first group lens 51 and the light control device 23 along the optical path.
【0134】図18には、このカメラシステムにおける
調光装置23による光透過率制御のシーケンスのアルゴ
リズムを示す。FIG. 18 shows an algorithm of a light transmittance control sequence by the light control device 23 in this camera system.
【0135】この実施の形態によると、2群レンズ52
と3群レンズ53の間にセットされた本発明に基づく調
光装置23は、上述したように電界の印加によって光量
を調節できるので、システムが小型化でき、実質的に光
路の有効範囲の大きさまで小型化できる。従って、CC
Dカメラの小型化を達成することが可能である。また、
パターン化された電極への印加電圧の大きさによって光
量を適切に制御できるので、従来のような回折現象を防
止し、撮像素子へ十分な光量を入射させ、像のぼやけを
なくせる。According to this embodiment, the second group lens 52
Since the light control device 23 according to the present invention set between the lens and the third group lens 53 can adjust the light amount by applying the electric field as described above, the system can be downsized, and the effective range of the optical path is substantially large. It can be downsized. Therefore, CC
It is possible to reduce the size of the D camera. Also,
Since the amount of light can be appropriately controlled by the magnitude of the voltage applied to the patterned electrodes, the conventional diffraction phenomenon can be prevented, a sufficient amount of light can be made incident on the image sensor, and the blur of the image can be eliminated.
【0136】カメラシステムの駆動回路 図19は、上記のCCDカメラの駆動回路ブロック図で
ある。これによれば、調光装置23の光出射側に配され
たCCD撮像素子55cの駆動回路部60を有し、CC
D撮像素子55cの出力信号がY/C信号処理部61で
処理され、輝度情報(Y信号)としてGHセル駆動制御
回路部62にフィードバックされ、この制御回路部から
の制御信号により、駆動回路部60の基本クロックと同
期して、上述した如くにパルス幅変調された駆動パルス
がパルス発生回路部63から得られるようになってい
る。制御回路部62と、パルス発生回路部63とで、パ
ルス幅制御のためのGH液晶駆動制御部64が構成され
ている。 Driving Circuit of Camera System FIG. 19 is a block diagram of a driving circuit of the above-mentioned CCD camera. According to this, it has the drive circuit unit 60 of the CCD image sensor 55c arranged on the light emission side of the light control device 23,
The output signal of the D imaging element 55c is processed by the Y / C signal processing unit 61, and is fed back as luminance information (Y signal) to the GH cell drive control circuit unit 62. The drive circuit unit receives a control signal from the control circuit unit. In synchronization with the 60 basic clocks, a drive pulse whose pulse width has been modulated as described above is obtained from the pulse generation circuit section 63. The control circuit section 62 and the pulse generation circuit section 63 constitute a GH liquid crystal drive control section 64 for pulse width control.
【0137】なお、このカメラシステムとは別のシステ
ムにおいても、調光装置23の出射光をフォトディテク
タ(又はフォトマル)で受け、ここから出射光の輝度情
報を制御回路部62へフィードバックし、GHセル駆動
回路部(図示せず)のクロックと同期して、パルス発生
回路部からパルス幅制御された駆動パルスを得ることが
できる。In a system different from the camera system, the light emitted from the light control device 23 is received by a photodetector (or photomultiplier), and the luminance information of the emitted light is fed back to the control circuit 62 to provide a GH signal. In synchronization with a clock of a cell drive circuit unit (not shown), a drive pulse whose pulse width is controlled can be obtained from the pulse generation circuit unit.
【0138】以上、本発明を好ましい実施の形態に従っ
て説明したが、上述の実施の形態は、本発明の技術的思
想に基づき種々に変形が可能である。As described above, the present invention has been described in accordance with the preferred embodiments. However, the above-described embodiments can be variously modified based on the technical idea of the present invention.
【0139】例えば、上述した液晶素子や偏光板の構造
や材質、その駆動機構、駆動回路や制御回路の構成など
は種々に変更が可能である。また、駆動波形は矩形波、
台形波、正弦波のいずれでも駆動可能であり、両電極間
の電位差に応じて液晶の傾きが変化し、光透過率が制御
される。For example, the structure and material of the above-described liquid crystal element and the polarizing plate, the driving mechanism thereof, and the configuration of the driving circuit and the control circuit can be variously changed. The driving waveform is a square wave,
It can be driven by either a trapezoidal wave or a sine wave, and the tilt of the liquid crystal changes according to the potential difference between the two electrodes, and the light transmittance is controlled.
【0140】また、GHセルとして、上述したもの以外
に、2層構造等のGHセルも使用可能である。偏光板1
1のGHセル12に対する位置は、レンズ前群15とレ
ンズ後群16との間としたが、この配置に限らず、撮像
レンズの設定条件から最適となる位置に配置されればよ
い。即ち、位相差フィルム等の偏光状態が変化する光学
素子を用いない限り、偏光板11は、例えば撮像面17
とレンズ後群16との間等、被写体側又は撮像素子側の
任意の位置に置くことができる。さらにまた、偏光板1
1は、レンズ前群15又はレンズ後群16に代わる単一
のレンズ(単レンズ)の前又は後に配置されてもよい。As the GH cell, a GH cell having a two-layer structure or the like can be used in addition to the above-described one. Polarizing plate 1
The position of one GH cell 12 with respect to the front lens group 15 and the rear lens group 16 is not limited to this arrangement, but may be any position that is optimal from the setting conditions of the imaging lens. That is, unless an optical element such as a retardation film that changes the polarization state is used, the polarizing plate 11
It can be placed at any position on the subject side or the image sensor side, such as between the lens and the rear lens group 16. Furthermore, polarizing plate 1
1 may be arranged before or after a single lens (single lens) instead of the front lens group 15 or the rear lens group 16.
【0141】また、アイリス羽根18、19は2枚に限
られず、より多くの枚数を用いることにしてもよいし、
逆に1枚でもよい。また、アイリス羽根18、19は、
上下方向に移動することにより重ねられるが、他の方向
に移動してもよく、周囲から中央に向けて絞り込むこと
にしてもよい。The number of iris blades 18 and 19 is not limited to two, and a larger number may be used.
Conversely, one sheet may be used. Also, the iris blades 18 and 19
Although they are overlapped by moving in the vertical direction, they may move in other directions, or may be narrowed down from the periphery toward the center.
【0142】また、偏光板11は、アイリス羽根18に
貼付されているが、アイリス羽根19の方に貼付されて
もよい。Although the polarizing plate 11 is attached to the iris blade 18, it may be attached to the iris blade 19.
【0143】また、被写体が明るくなるにつれて、先に
偏光板11の出し入れによる調光を行なった後、GHセ
ル12による光の吸収を行なったが、逆に、先にGHセ
ル12の光吸収による調光を行なうことにしても良い。
この場合、GHセル12の透過率が所定の値まで低下し
た後に、偏光板11の出し入れによる調光を行なう。Further, as the subject becomes brighter, the light is adjusted by moving the polarizing plate 11 in and out, and then the light is absorbed by the GH cell 12. On the contrary, the light is absorbed by the GH cell 12 first. Dimming may be performed.
In this case, after the transmittance of the GH cell 12 has decreased to a predetermined value, light adjustment is performed by taking the polarizing plate 11 in and out.
【0144】また、偏光板11を有効光路20から出し
入れする手段として、機械式アイリスを用いたが、これ
に限られない。例えば、偏光板11が貼付されたフィル
ムを駆動モーターに直接設置することにより、偏光板1
1を出し入れしてもよい。Although a mechanical iris is used as a means for moving the polarizing plate 11 in and out of the effective optical path 20, the present invention is not limited to this. For example, by directly installing the film on which the polarizing plate 11 is stuck on the drive motor, the polarizing plate 1
1 may be taken in and out.
【0145】また、上記の例では偏光板11を有効光路
20に対し出し入れしたが、有効光路中に位置固定する
ことも勿論可能である。In the above example, the polarizing plate 11 is moved in and out of the effective optical path 20, but it is of course possible to fix the position in the effective optical path.
【0146】また、本発明の調光装置は、公知の他のフ
ィルター材(例えば、有機系のエレクトロクロミック
材、液晶、エレクトロルミネッセンス材等)と組み合わ
せて用いることも可能である。The light control device of the present invention can be used in combination with other known filter materials (for example, organic electrochromic materials, liquid crystals, electroluminescent materials, etc.).
【0147】更に、本発明の調光装置は、既述したCC
Dカメラ等の撮像装置の光学絞り以外にも、各種光学
系、例えば、電子写真複写機や光通信機器等の光量調節
用としても広く適用が可能である。更に、本発明の調光
装置は、光学フィルター以外に、キャラクターやイメー
ジを表示する各種の画像表示素子に適用することができ
る。Further, the dimming device of the present invention has the CC
In addition to the optical diaphragm of an imaging device such as a D camera, it can be widely applied to various optical systems, for example, for adjusting the amount of light in an electrophotographic copying machine or an optical communication device. Further, the light control device of the present invention can be applied to various image display elements for displaying characters and images, in addition to the optical filters.
【0148】[0148]
【発明の作用効果】本発明の調光装置及び撮像装置によ
れば、調光用の液晶素子の駆動パルスのパルス幅を変調
して光透過率を制御しているので、電圧強度変調による
場合に比べて、パルス幅変調は容易であってクロックに
より高精度に透過率制御を行える上に、パルス幅による
透過率変化が低しきい値で可能となり、しかもその変化
が比較的緩やかであって透過率制御が容易かつ高精度と
なり、階調数を増加させることができ、またD/A変換
が不要であって回路コストも低減することができる。特
に、コンシューマレベルの商品においてはパルス幅変調
はその精度及び容易性から有利であり、また、最近のデ
ジタル制御の商品に上記装置が実装される場合にも、パ
ルス幅制御のように時間軸を制御する方が低コストで高
精度の制御を期待できる。According to the light control device and the image pickup device of the present invention, the light transmittance is controlled by modulating the pulse width of the drive pulse of the liquid crystal device for light control. In comparison with pulse width modulation, it is easy to perform transmittance control with high accuracy by using a clock, and it is possible to change transmittance with a low threshold by a pulse width, and the change is relatively gradual. The transmittance control becomes easy and highly accurate, the number of gradations can be increased, and the D / A conversion is unnecessary, and the circuit cost can be reduced. In particular, for products at the consumer level, pulse width modulation is advantageous because of its accuracy and simplicity. In addition, even when the above-described device is implemented in recent digitally controlled products, the time axis is controlled as in pulse width control. Control can be expected to achieve high-precision control at low cost.
【図1】本発明の実施の形態による調光装置の光透過率
と駆動パルスのパルス幅との関係を示すグラフ、及び駆
動パルス波形図である。FIG. 1 is a graph showing a relationship between a light transmittance and a pulse width of a driving pulse of a light control device according to an embodiment of the present invention, and a driving pulse waveform diagram.
【図2】同、調光装置の動作原理を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an operation principle of the light control device.
【図3】同、ネガ型液晶を用いた調光装置の光透過率と
印加電圧との関係を0〜10V(A)及び0〜20V
(B)の範囲で示すグラフである。FIG. 3 shows the relationship between the light transmittance and the applied voltage of a light control device using a negative type liquid crystal, which is 0 to 10 V (A) and 0 to 20 V.
It is a graph shown in the range of (B).
【図4】同、ポジ型液晶を用いた調光装置の光透過率と
印加電圧との関係を0〜10V(A)及び0〜20V
(B)の範囲で示すグラフである。FIG. 4 shows the relationship between the light transmittance and the applied voltage of a light control device using a positive type liquid crystal, which is 0 to 10 V (A) and 0 to 20 V.
It is a graph shown in the range of (B).
【図5】同、調光装置の駆動パルスの波形と透過率フリ
ッカとの関係を種々のパルス休止時間毎に示す波形図で
ある。FIG. 5 is a waveform chart showing the relationship between the waveform of a drive pulse of the light control device and the transmittance flicker at various pulse pause times.
【図6】同、調光装置の駆動パルスの各種変調による波
形図である。FIG. 6 is a waveform chart showing various modulations of a driving pulse of the light control device.
【図7】同、調光装置のネガ型液晶系の緩和過程を説明
するためのグラフ及び表である。FIG. 7 is a graph and a table for explaining a relaxation process of a negative liquid crystal system of the light control device.
【図8】同、ネガ型液晶を用いた調光装置の応答特性を
示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a response characteristic of the light control device using the negative liquid crystal.
【図9】同、調光装置の駆動パルスのパルス幅変調及び
パルス電圧変調における光透過率と電圧との関係を比較
して示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a comparison between a light transmittance and a voltage in pulse width modulation and pulse voltage modulation of a drive pulse of the light control device.
【図10】同、調光装置の駆動パルスのパルス幅変調及
びパルス密度変調における光透過率とデューティ比との
関係を比較して示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a comparison between a light transmittance and a duty ratio in pulse width modulation and pulse density modulation of a drive pulse of the light control device.
【図11】同、調光装置の駆動パルスのパルス幅変調に
おける各種パルス波形図とその光透過率特性図である。FIG. 11 is a diagram showing various pulse waveforms and a light transmittance characteristic diagram in pulse width modulation of a driving pulse of the light control device.
【図12】同、調光装置の駆動パルスの正及び負極性の
パルス数による光透過率特性図である。FIG. 12 is a light transmittance characteristic diagram according to the number of positive and negative pulses of a driving pulse of the light control device.
【図13】同、ポジ型液晶を用いた調光装置の駆動パル
スのパルス電圧変調及びパルス幅変調における透過光強
度の変化を比較して示すグラフである。FIG. 13 is a graph showing a comparison between changes in transmitted light intensity in pulse voltage modulation and pulse width modulation of a driving pulse of a light control device using a positive type liquid crystal.
【図14】同、調光装置の概略側面図である。FIG. 14 is a schematic side view of the light control device.
【図15】同、調光装置の機械式アイリスの正面図であ
る。FIG. 15 is a front view of a mechanical iris of the light control device.
【図16】同、調光装置の有効光路付近の機械式アイリ
スの動作を示す概略部分拡大図である。FIG. 16 is a schematic partial enlarged view showing an operation of a mechanical iris near an effective optical path of the dimmer.
【図17】同、調光装置を組み込んだカメラシステムの
概略断面図である。FIG. 17 is a schematic sectional view of a camera system incorporating the light control device.
【図18】同、カメラシステムにおける光透過率制御の
アルゴリズムである。FIG. 18 shows an algorithm of light transmittance control in the camera system.
【図19】同、駆動回路を含むカメラシステムのブロッ
ク図である。FIG. 19 is a block diagram of a camera system including a drive circuit.
【図20】従来の調光装置の動作原理を示す概略図であ
る。FIG. 20 is a schematic diagram illustrating the operation principle of a conventional light control device.
1、11…偏光板、2、12…GHセル、3…ポジ型液
晶、4…ポジ型染料分子、5…入射光、13…ネガ型液
晶、15、16…レンズ群、17…撮像面、18、19
…アイリス羽根、20…有効光路、22…開口部、23
…調光装置、50…CCDカメラ、51…1群レンズ、
52…2群レンズ、53…3群レンズ、54…4群レン
ズ、55…CCDパッケージ、55b…光学ローパスフ
ィルタ、55c…CCD撮像素子、60…CCD駆動回
路部、61…Y/C信号処理部、62…制御回路部、6
3…パルス発生回路部、64…パルス幅制御部(GH液
晶駆動制御装置)Reference numerals 1, 11: polarizing plate, 2, 12: GH cell, 3: positive liquid crystal, 4: positive dye molecule, 5: incident light, 13: negative liquid crystal, 15, 16: lens group, 17: imaging surface, 18, 19
... Iris blade, 20 ... Effective optical path, 22 ... Aperture, 23
... dimmer, 50 ... CCD camera, 51 ... 1 group lens,
52: 2 group lens, 53: 3 group lens, 54: 4 group lens, 55: CCD package, 55b: Optical low-pass filter, 55c: CCD imaging device, 60: CCD drive circuit unit, 61: Y / C signal processing unit , 62 ... control circuit section, 6
3 pulse generator, 64 pulse width controller (GH liquid crystal drive controller)
フロントページの続き Fターム(参考) 2H088 EA33 GA13 HA06 HA24 JA06 KA26 KA27 MA13 2H093 NA56 NB02 NC49 NC54 ND07 ND10 NE06 NF06 NG20 5C022 AA01 AA11 AB14 AB15 AC42 AC55 Continued on front page F term (reference) 2H088 EA33 GA13 HA06 HA24 JA06 KA26 KA27 MA13 2H093 NA56 NB02 NC49 NC54 ND07 ND10 NE06 NF06 NG20 5C022 AA01 AA11 AB14 AB15 AC42 AC55
Claims (56)
めの駆動パルス発生部と、前記液晶素子に入射する光の
透過率を制御するために前記駆動パルスのパルス幅を変
調するパルス幅制御部とを具備する調光装置。1. A liquid crystal element, a driving pulse generator for driving the liquid crystal element, and pulse width control for modulating a pulse width of the driving pulse to control a transmittance of light incident on the liquid crystal element. Light control device comprising:
ルス電圧が一定である、請求項1に記載した調光装置。2. The light control device according to claim 1, wherein a pulse voltage of the drive pulse by the pulse width modulation is constant.
駆動電極間に印加される電圧の時間平均がほぼゼロであ
る、請求項1に記載した調光装置。3. The light control device according to claim 1, wherein the time average of the voltage applied between the drive electrodes of the liquid crystal element during the modulation of the pulse width is substantially zero.
存在するように前記パルス幅変調が行われる、請求項1
に記載した調光装置。4. The pulse width modulation according to claim 1, wherein the pulse width modulation is performed such that a driving pulse waveform exists within a period of a fundamental frequency.
The light control device described in 1 above.
ように前記基本周波数と前記パルス幅変調の変調幅が調
整される、請求項4に記載した調光装置。5. The light control device according to claim 4, wherein a modulation width of the fundamental frequency and the pulse width modulation is adjusted so that flicker does not occur in the steady driving.
クロックと同期して取り出される、請求項4に記載した
調光装置。6. The light control device according to claim 4, wherein the pulse having the drive waveform is extracted in synchronization with a clock of a drive circuit unit.
ドバックされ、この制御回路部からの制御信号により、
前記駆動回路部のクロックと同期して、前記パルス幅変
調された駆動パルスが得られるようにした、請求項6に
記載した調光装置。7. The luminance information of the emitted light is fed back to a control circuit unit, and a control signal from the control circuit unit
7. The light control device according to claim 6, wherein the pulse width modulated drive pulse is obtained in synchronization with a clock of the drive circuit unit.
子である、請求項1に記載した調光装置。8. The light control device according to claim 1, wherein the liquid crystal element is a guest-host type liquid crystal element.
方性が負又は正のネガ型又はポジ型液晶である、請求項
8に記載した調光装置。9. The light control device according to claim 8, wherein the host material of the liquid crystal element is a negative or positive liquid crystal having a negative or positive dielectric anisotropy.
異方性が正又は負のポジ型又はネガ型の二色性染料分子
からなる、請求項8に記載した調光装置。10. The light control device according to claim 8, wherein the guest material of the liquid crystal element is made of a positive or negative dichroic dye molecule having positive or negative light absorption anisotropy.
偏光板が配されている、請求項1に記載した調光装置。11. The light control device according to claim 1, wherein a polarizing plate is disposed in an optical path of light incident on the liquid crystal element.
れ可能に配される、請求項11に記載した調光装置。12. The light control device according to claim 11, wherein the polarizing plate is disposed so as to be able to be taken in and out of the optical path.
部に配置されることにより前記光路に対して出し入れ可
能とされる、請求項12に記載した調光装置。13. The light control device according to claim 12, wherein the polarizing plate is disposed in a movable portion of a mechanical iris so that the light can be moved in and out of the optical path.
有効光透過部の全域に亘って形成されている、請求項1
に記載した調光装置。14. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the drive electrode is formed over at least the entire area of the effective light transmitting portion.
The light control device described in 1 above.
ための駆動パルス発生部と、前記液晶素子に入射する光
の透過率を制御するために前記駆動パルスのパルス幅を
変調するパルス幅制御部とを具備する調光装置が撮像系
の光路中に配されている撮像装置。15. A liquid crystal element, a driving pulse generator for driving the liquid crystal element, and pulse width control for modulating a pulse width of the driving pulse to control transmittance of light incident on the liquid crystal element. An imaging apparatus in which a dimming device including a unit is disposed in an optical path of an imaging system.
パルス電圧が一定である、請求項15に記載した撮像装
置。16. The imaging device according to claim 15, wherein a pulse voltage of the drive pulse based on the pulse width modulation is constant.
の駆動電極間に印加される電圧の時間平均がほぼゼロで
ある、請求項15に記載した撮像装置。17. The imaging device according to claim 15, wherein a time average of a voltage applied between drive electrodes of the liquid crystal element at the time of modulation of the pulse width is substantially zero.
に存在するように前記パルス幅変調が行われる、請求項
15に記載した撮像装置。18. The imaging apparatus according to claim 15, wherein the pulse width modulation is performed so that a driving pulse waveform exists within a period of a fundamental frequency.
いように前記基本周波数と前記パルス幅変調の変調幅が
調整される、請求項18に記載した撮像装置。19. The imaging apparatus according to claim 18, wherein the fundamental frequency and the modulation width of the pulse width modulation are adjusted so that flicker does not occur in the steady driving.
のクロックと同期して取り出される、請求項18に記載
した撮像装置。20. The imaging device according to claim 18, wherein the pulse of the driving waveform is taken out in synchronization with a clock of a driving circuit unit.
出射側に配された撮像素子の駆動回路部であり、前記撮
像素子の出力信号が輝度情報として制御回路部にフィー
ドバックされ、この制御回路部からの制御信号により、
前記駆動回路部のクロックと同期して、前記パルス幅変
調された駆動パルスが得られるようにした、請求項19
に記載した撮像装置。21. The drive circuit section, wherein the drive circuit section is a drive circuit section of an image sensor arranged on the light emitting side of the dimmer, and an output signal of the image sensor is fed back to the control circuit section as luminance information. By the control signal from the control circuit part,
20. The pulse width-modulated drive pulse is obtained in synchronization with a clock of the drive circuit unit.
An imaging device according to item 1.
素子である、請求項15に記載した撮像装置。22. The imaging device according to claim 15, wherein the liquid crystal element is a guest-host type liquid crystal element.
異方性が負又は正のネガ型又はポジ型液晶である、請求
項22に記載した撮像装置。23. The imaging device according to claim 22, wherein the host material of the liquid crystal element is a negative or positive liquid crystal having a negative or positive dielectric anisotropy.
異方性が正又は負のポジ型又はネガ型の二色性染料分子
からなる、請求項22に記載した撮像装置。24. The imaging device according to claim 22, wherein the guest material of the liquid crystal element is made of a positive or negative dichroic dye molecule having positive or negative light absorption anisotropy.
偏光板が配されている、請求項15に記載した撮像装
置。25. The imaging device according to claim 15, wherein a polarizing plate is provided in an optical path of light incident on the liquid crystal element.
れ可能に配される、請求項25に記載した撮像装置。26. The imaging device according to claim 25, wherein the polarizing plate is disposed so as to be able to be taken in and out of the optical path.
部に配置されることにより前記光路に対して出し入れ可
能とされる、請求項26に記載した撮像装置。27. The imaging device according to claim 26, wherein the polarizing plate is disposed on a movable portion of a mechanical iris so that the polarizing plate can be moved in and out of the optical path.
有効光透過部の全域に亘って形成されている、請求項1
5に記載した撮像装置。28. The liquid crystal device according to claim 1, wherein the drive electrode is formed over at least the entire area of the effective light transmitting portion.
5. The imaging device according to 5.
素子に入射する光の透過率を制御するために前記液晶素
子の駆動パルスのパルス幅を変調する、調光装置の駆動
方法。29. A method for driving a light control device, comprising: when driving a liquid crystal element, modulating a pulse width of a driving pulse of the liquid crystal element in order to control a transmittance of light incident on the liquid crystal element.
パルス電圧を一定とする、請求項29に記載した調光装
置の駆動方法。30. The driving method of a light control device according to claim 29, wherein a pulse voltage of the driving pulse by the pulse width modulation is fixed.
の駆動電極間に印加される電圧の時間平均をほぼゼロと
する、請求項29に記載した調光装置の駆動方法。31. The driving method of a light control device according to claim 29, wherein a time average of a voltage applied between driving electrodes of the liquid crystal element at the time of modulating the pulse width is substantially zero.
に存在するように前記パルス幅変調を行う、請求項29
に記載した調光装置の駆動方法。32. The method according to claim 29, wherein the pulse width modulation is performed so that a driving pulse waveform exists within a period of a fundamental frequency.
The driving method of the light control device described in 1 above.
いように前記基本周波数と前記パルス幅変調の変調幅を
調整する、請求項32に記載した調光装置の駆動方法。33. The method according to claim 32, wherein the fundamental frequency and the modulation width of the pulse width modulation are adjusted so that flicker does not occur in the steady driving.
のクロックと同期して取り出す、請求項32に記載した
調光装置の駆動方法。34. The driving method of a light control device according to claim 32, wherein the pulse of the driving waveform is taken out in synchronization with a clock of a driving circuit unit.
ードバックし、この制御回路部からの制御信号により、
前記駆動回路部のクロックと同期して、前記パルス幅変
調された駆動パルスを得る、請求項34に記載した調光
装置の駆動方法。35. The luminance information of the outgoing light is fed back to the control circuit unit, and a control signal from the control circuit unit
35. The driving method of a light control device according to claim 34, wherein the pulse width-modulated drive pulse is obtained in synchronization with a clock of the drive circuit unit.
液晶素子を用いる、請求項29に記載した調光装置の駆
動方法。36. The driving method of the light control device according to claim 29, wherein a guest-host type liquid crystal element is used as the liquid crystal element.
電率異方性が負又は正のネガ型又はポジ型液晶を用い
る、請求項36に記載した調光装置の駆動方法。37. The method of driving a light control device according to claim 36, wherein a negative or positive liquid crystal having a negative or positive dielectric anisotropy is used as a host material of the liquid crystal element.
吸収異方性が正又は負のポジ型又はネガ型の二色性染料
分子を用いる、請求項36に記載した調光装置の駆動方
法。38. The method of driving a light control device according to claim 36, wherein a positive or negative dichroic dye molecule having positive or negative light absorption anisotropy is used as a guest material of the liquid crystal element.
偏光板を配する、請求項29に記載した調光装置の駆動
方法。39. The driving method of a light control device according to claim 29, wherein a polarizing plate is disposed in an optical path of light incident on the liquid crystal element.
れ可能に配する、請求項39に記載した調光装置の駆動
方法。40. The driving method of a light control device according to claim 39, wherein the polarizing plate is disposed so as to be able to be taken in and out of the optical path.
部に配置することにより前記光路に対して出し入れ可能
とする、請求項40に記載した調光装置の駆動方法。41. The driving method of a light control device according to claim 40, wherein the polarizing plate is disposed on a movable portion of a mechanical iris so that the polarizing plate can be moved in and out of the optical path.
光透過部の全域に亘って形成した前記調光装置を用い
る、請求項29に記載した調光装置の駆動方法。42. The driving method of a light control device according to claim 29, wherein the light control device in which a drive electrode of a liquid crystal element is formed at least over an entire area of an effective light transmitting portion is used.
像装置を駆動するに際し、前記液晶素子に入射する光の
透過率を制御するために前記液晶素子の駆動パルスのパ
ルス幅を変調する、撮像装置の駆動方法。43. When driving an image pickup device having a liquid crystal element arranged in an optical path of an image pickup system, a pulse width of a drive pulse of the liquid crystal element is modulated in order to control a transmittance of light incident on the liquid crystal element. , A driving method of an imaging device.
パルス電圧を一定とする、請求項43に記載した撮像装
置の駆動方法。44. The driving method of an imaging device according to claim 43, wherein a pulse voltage of the driving pulse by the pulse width modulation is constant.
の駆動電極間に印加される電圧の時間平均をほぼゼロと
する、請求項43に記載した撮像装置の駆動方法。45. The method according to claim 43, wherein the time average of the voltage applied between the drive electrodes of the liquid crystal element during the modulation of the pulse width is substantially zero.
に存在するように前記パルス幅変調を行う、請求項43
に記載した撮像装置の駆動方法。46. The apparatus according to claim 43, wherein the pulse width modulation is performed such that the driving pulse waveform exists within the period of the fundamental frequency.
The driving method of the imaging device described in 1 above.
いように前記基本周波数と前記パルス幅変調の変調幅を
調整する、請求項46に記載した撮像装置の駆動方法。47. The method according to claim 46, wherein the fundamental frequency and the modulation width of the pulse width modulation are adjusted so that flicker does not occur in the steady driving.
のクロックと同期して取り出す、請求項46に記載した
撮像装置の駆動方法。48. The driving method of an imaging device according to claim 46, wherein the driving waveform pulse is extracted in synchronization with a clock of a driving circuit unit.
出射側に配された撮像素子の駆動回路部とし、前記撮像
素子の出力信号を輝度情報として制御回路部にフィード
バックし、この制御回路部からの制御信号により、前記
駆動回路部のクロックと同期して、前記パルス幅変調さ
れた駆動パルスを得る、請求項48に記載した撮像装置
の駆動方法。49. The driving circuit section is a driving circuit section of an image sensor arranged on the light emission side of the dimmer, and an output signal of the image sensor is fed back to the control circuit section as luminance information, and 49. The driving method of an imaging device according to claim 48, wherein the pulse width-modulated drive pulse is obtained in synchronization with a clock of the drive circuit unit by a control signal from a circuit unit.
液晶素子を用いる、請求項43に記載した撮像装置の駆
動方法。50. The method according to claim 43, wherein a guest-host type liquid crystal element is used as the liquid crystal element.
電率異方性が負又は正のネガ型又はポジ型液晶を用い
る、請求項50に記載した撮像装置の駆動方法。51. The method according to claim 50, wherein a negative or positive liquid crystal having a negative or positive dielectric anisotropy is used as a host material of the liquid crystal element.
吸収異方性が正又は負のポジ型又はネガ型の二色性染料
分子を用いる、請求項50に記載した撮像装置の駆動方
法。52. The method according to claim 50, wherein a positive or negative dichroic dye molecule having positive or negative light absorption anisotropy is used as a guest material of the liquid crystal element.
偏光板を配する、請求項43に記載した撮像装置の駆動
方法。53. The method according to claim 43, wherein a polarizing plate is disposed in an optical path of light incident on the liquid crystal element.
れ可能にする、請求項53に記載した撮像装置の駆動方
法。54. The driving method of an imaging device according to claim 53, wherein the polarizing plate can be moved in and out of the optical path.
部に配置することにより前記光路に対して出し入れ可能
とする、請求項54に記載した撮像装置の駆動方法。55. The driving method of an imaging device according to claim 54, wherein the polarizing plate is disposed on a movable portion of a mechanical iris so that the polarizing plate can be moved in and out of the optical path.
有効光透過部の全域に亘って形成した前記調光装置を用
いる、請求項43に記載した撮像装置の駆動方法。56. The driving method of an imaging device according to claim 43, wherein the dimming device in which a driving electrode of the liquid crystal element is formed at least over an entire effective light transmitting portion is used.
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