专利名称：镜头筒和成像装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镜头筒和一种成像装置。
背景技术：
诸如数字照相机和摄像机之类的成像装置的镜头筒(lens barrel)包括引导物体图像的光学系统、设置在该光学系统光轴中的成像元件(可以是CCD)、以及用于调整沿着该光学系统的光轴引导到该成像元件的光量的光控制装置。
在许多情形中，将机械调整孔径(aperture)的光圈(iris)用作该光控制装置。然而，利用光圈不利于减少镜头筒的尺寸，这是因为光圈的叶片和用于驱动该光圈叶片的机构占据了相当大的空间。
因此，已经提出了一种成像装置，其利用占据较小空间的液晶光控制元件。例如，JP-A-2002-82358中公开了这种成像装置。
如图3所示，液晶光控制元件16包括液晶层1604，在该液晶层中封入大量的每个均为棒(rod)状的液晶分子1602，使得该分子1602能够一起倾斜，其中各个分子1602的纵向方向或轴相互平行。通过向液晶光控制元件16施加电压，改变了彼此平行的棒状液晶分子1602的轴的方向，从而改变了液晶分子1602的轴相对于液晶层1604的厚度方向的角度。
液晶分子1602的轴与光路方向之间的夹角越小，则允许越多的光通过光控制元件16(或者光透射率更高)。也就是说，所述轴与光路方向之间的夹角越接近直角，则允许越少的光通过光控制元件16(或者光透射率更低)。
该成像装置的光学系统14包括多个透镜1402、1404和固定透镜1402、1404的圆柱体1406。根据光学设计，通常的情况是，当减少透镜1402、1404的直径和透镜1402、1404在光学系统14光轴方向上的尺寸以减小圆柱体1406的外径和长度以便减少光学系统14的尺寸时，从该圆柱体1406引导到成像元件18的光线随着它们向成像元件18传播而分别远离透镜1402、1404的光轴发散。
因此，减少镜头筒10的圆柱体1406的直径和长度，并且将液晶光控制元件16作为光控制装置设置在圆柱体1406与成像元件18之间，十分有利于减少镜头筒10的尺寸，但是引起的缺点是通过该液晶光控制元件16的光线相互不平行，而是分别远离透镜1402、1404的光轴发散。
相应地，当远离透镜的光轴发散的光线通过该液晶光控制元件16时，如果液晶分子1602倾斜从而相对于液晶层1604的厚度方向成一角度，如图14所示，则在透射光(即通过该液晶光控制元件16的透射光)与液晶分子1602的轴之间形成的角度在液晶层1604的平面上是不平均的，而是沿平行于该平面的方向变化。因此，通过的光量也根据在该液晶层1604的平面中的位置变化。
因此，当通过该光控制元件16的光量由于光学系统14尺寸减小而在沿着成像元件18的成像区域1802的平面的方向上变化时，引起了成像元件18拍摄的图像中出现亮度不自然的改变或者变化的麻烦。
发明内容
考虑到上述情况开发了本发明，因此本发明的目的是提供一种镜头筒和一种成像装置，其有利于使由于液晶光控制元件导致的图像中的不自然的亮度变化在观察该图像时较不明显，同时实现了光学系统体积的减小。
为了实现上述目的，本发明的一个方面涉及一种镜头筒，其包括具有光轴并且引导物体图像的光学系统；设置在光学系统光轴中的成像元件，其包括矩形成像区域，该区域具有长边和短边；以及设置在光学系统与成像元件之间的光轴中的液晶光控制元件，包括在沿光轴的方向上相互平行设置的一对透明电极，其间有间隔；分别形成在透明电极的相对表面上的一对对准层；以及液晶层，密封在对准层之间并且包含均呈棒状的液晶分子，该液晶光控制元件通过向透明电极施加电压而改变液晶分子轴向相对于液晶层厚度方向的倾斜角度来调整通过它的光量，各个液晶分子的轴平行于由对准层所确定的定位方向(orientational direction)，其中该定位方向基本上平行于该成像区域的短边。
本发明的另一方面涉及一种包括光学系统的成像装置，该光学系统具有光轴并且引导物体图像；设置在光学系统光轴中的成像元件，包括具有长边和短边的矩形成像区域；以及设置在光学系统与成像元件之间的光轴中的液晶光控制元件，包括在沿着光轴的方向上相互平行设置的一对透明电极，其间有间隔；分别形成在透明电极的相对表面上的一对对准层；以及液晶层，密封在对准层之间并且包含均呈棒状的液晶分子，该液晶光控制元件通过向透明电极施加电压而改变液晶分子轴向相对于液晶层厚度方向的倾斜角度来调整通过它的光量，各个液晶分子的轴平行于由对准层所确定的定位方向，其中该定位方向基本上平行于该成像区域的短边。
根据本发明，其中液晶光控制元件的定位方向基本上平行于成像区域的短边，甚至当通过该液晶光控制元件的光量根据在该液晶光控制元件平面中的位置变化，以及由于光学系统体积的减小导致从光学系统发出并且通过该液晶光控制元件的光相对于该液晶光控制元件的液晶层厚度方向的角度根据在该平面中的位置而变化时，与液晶光控制元件的定位方向基本上平行于成像区域长边的配置相比，通过该液晶光控制元件的光量变化对图像亮度的影响也减少了，这是因为通过该液晶光控制元件的光量变化小于对比配置中的光量变化。因此，本发明有利于使所拍摄图像中的不自然的亮度变化在观察该图像时更不易察觉。
图1是从其前侧观察到的根据本发明第一实施例的成像装置的透视图；图2是从其后侧观察到的第一实施例的成像装置的透视图；图3是图1所示的镜头筒的示意图；图4是表示该成像装置的控制系统的框图；图5是镜头筒的分解透视图；图6是镜头筒的横截面图；图7是部分构成包括液晶光控制元件和成像元件的镜头筒的后部单元的装配图；图8是图7所示的装配的横截面图；图9是该后部单元的分解透视图；图10(A)和10(B)是包括在该后部单元中的固定部件的透视图；图11是包括在该后部单元中的导电部件的透视图；图12是该成像元件的透视图；图13(A1)-(A7)、13(B1)-(B7)和13(C1)-(C7)是表示该液晶光控制元件的操作的视图；图14(A)-14(E)是表示通过该液晶光控制元件的光量如何变化的视图；图15是与图14(A)-14(E)所示的光量有关的特征曲线图；
图16(A)和16(B)是表示通过该液晶光控制元件的光量与成像区域中的位置之间关系的视图；图17是根据本发明第二实施例的移动电话的透视图。
具体实施例方式
本发明的目的是在减小光学系统的尺寸的同时使由于液晶光控制元件引起的图像中的不自然亮度变化在观察该图像时更不易察觉，该目的通过设置液晶光控制元件使得该液晶光控制元件的定位方向基本上平行于成像元件的成像区域的短边而实现。
第一实施例参照
本发明的第一实施例。
在第一实施例中，根据本发明的镜头筒嵌入成像装置中。
图1是从其前侧观察到的根据本发明第一实施例的成像装置的透视图。图2是从其后侧观察到的第一实施例的成像装置的透视图。
图3是图1所示的镜头筒的示意图。图4是表示该成像装置控制系统的结构图。图5是该镜头筒的分解透视图。图6是镜头筒的横截面图。图7是部分构成包括液晶光控制元件和成像元件的镜头筒的后部单元的装配图。图8是图7所示装配的横截面图。图9是该后部单元的分解透视图。图10(A)和10(B)是包括在该后部单元中的固定部件的透视图。图11是包括在该后部单元中的导电部件的透视图。图12是该成像元件的透视图。图13(A1)-(A7)、13(B1)-(B7)和13(C1)-(C7)是表示该液晶光控制元件的操作的视图。图14(A)-14(E)是表示通过该液晶光控制元件的光量如何变化的视图。图15是与图14(A)-14(E)所示的光量有关的特征曲线图。图16(A)和16(B)是表示通过该液晶光控制元件的光量与在成像区域中的位置之间关系的视图。
如图1和2所示，该成像装置100是一种数字静止照相机，其包括作为外部覆盖物的矩形平面形壳体102。在本说明书中，“左”和“右”是指从该成像装置100的前侧所看到的，而前侧和后侧分别是相对于光学系统14的光轴的被拍摄物体侧和成像元件侧。
根据本发明的镜头筒10嵌入壳体102的右侧。
如图3和5所示，该镜头筒10包括前部单元20和后部单元22，该前部单元包括光学系统14和柱状体1406，该后部单元22包括液晶(LC)光控制单元16和成像元件18。
光学系统14获取的物体图像透过LC光控制元件16并且引导到成像元件18。
光学系统14包括前透镜组1402和后透镜组1404，这两个透镜组固定在柱状体1406中并被其夹持。
前透镜组1402设置为通过形成在壳体102前表面中的透镜窗104暴露于壳体102前侧上的外部空间。
在透镜窗104上方设置了闪光灯单元106，其发出闪光以在光强低的环境中辅助拍摄。
在壳体102上表面的左手部分中，设置了例如快门按钮108。
在壳体102的后表面中，设置了液晶显示器110，其上显示诸如静止图像、动态图像之类的图像以及字符、符号等等，还设置了箭头开关112，通过它输入指令来执行各种操作，以及设置了多个操作按钮114。
在本实施例中，该显示器110具有矩形屏幕111，其长边在水平方向上延伸，而短边在垂直方向上延伸。在一般用途中，该屏幕111的短边平行于成像装置100的垂直方向，且长边平行于成像装置100的横向，如图2所示。
在壳体102的左表面上设置了存储器装卸槽118，其中可拆卸地插入用于记录诸如静态图像和动态图像等图像的存储卡116或者存储介质。
成像元件18拍摄的图像以图像信号的形式输出到图像处理器120，该处理器根据该图像信号生成静态或者动态图像的图像数据。图像数据记录到存储卡116。也通过显示处理器122将该图像数据显示在显示器110上。该成像装置100进一步包括控制器124，其包括响应于快门按钮116、箭头开关112和操作按钮114的操作来控制图像和显示处理器120、122的CPU。
如图5和6所示，前部单元20包括固定器24、可动环26、柱状体1406的主要部分28和弹簧垫圈30。在本实施例中的柱状体1406由固定器24和主要部分28构成。
固定器24包括柱状壁形的主体2402，其固定前透镜组1402，还包括每隔120°形成在主体2402外圆周表面上的三个凸起2404。
可动环26形成在柱状壁中，其尺寸大于固定器24，并且在其外圆周表面2602上具有在圆周方向上延伸的三个凸轮槽2604。
镜头筒10的柱状体1406的主要部分28包括容纳并固定后透镜组1404的柱状壁2802，还包括矩形平面形状的连接部分2806，其与柱状壁2802的后端结合并且连接后部单元22。该柱状壁2802具有沿着该柱状壁2802的轴向延伸的三个纵向槽2804，这三个槽在柱状壁2802的圆周方向上间隔120°形成。
前部单元20如下进行组装。
将固定器24容纳在柱状壁2802中，并且将可动环26可转动地连接在柱状壁2802的外表面上。将固定器24的三个凸起2404分别插入柱状壁2802的纵向槽2804中以及在可动环26的圆周方向上延伸的三个凸轮槽2604中。
在该柱状体1406的主要部分28的柱状壁2802的外圆周表面上，形成在该壁2802圆周方向上延伸的三个槽(未示出)，与形成在可动环26的内圆周表面上的三个凸起(未示出)分别啮合。这样可动环26连接到柱状体1406的主要部分28，使得可动环26不可以从该柱状体1406的主要部分28上脱开，并且可以相对于该柱状体1406的主要部分28旋转。
将弹簧垫圈30穿到柱状壁2802上，使其插在连接部分2806的前表面与可动环26的后端之间，并且将可动环26向保持凸起与相应的槽啮合的方向偏转，从而当可动环26相对于主要部分28旋转时施加适当的阻力。
当旋转可动环26时，三个凸轮槽2604和纵向槽2804引导固定器24的三个凸起2404，使得固定器24在平行于光学系统14光轴的方向上移动，该光学系统14包括前、后透镜组1402、1404。通过固定器24的这种移动，就改变了前、后透镜组1402、1404之间的距离，从而将光学系统14的焦距在用于拍摄普通图像的第一焦距与用于拍摄微距图像的第二焦距之间切换。
除了LC光控制元件16和成像元件18之外，后部单元22还包括导电部件32、固定部件34和基板36。
该LC光控制元件16通常具有矩形平面形状，如图3所示，并且包括沿着光学系统14的光轴方向上相互平行设置的一对透明基底1606，其间有间隔；分别形成在透明基底1606的相对表面上的一对透明电极1608；分别形成在透明电极1608相对表面上的一对对准层1610；以及密封在对准层1610之间的液晶层1604，并且该液晶层包含均呈棒状的液晶分子1602。
LC光控制元件16由宾-主单元构成，其中液晶层1604包含主材料和宾材料。主材料由液晶分子1602构成，而宾材料由二向色性染料分子构成。
尽管在本实施例中，该LC光控制元件16实际上是由两个如本文中所述的LC光控制元件16组成的两层结构，但在图4中仅表示了其中的一个，并且出于简化说明的目的，该LC控制元件16在以下的说明中的某些位置可能表示为单个部件16。
如图9所示，在两个透明基底1606中后面的一个(即位于远离光学系统14一侧上的透明基底1606)的后表面中，设置了总共四个激励电极1612。这四个激励电极1612中的两个设置在透明基底1606的一条短边附近，它们在该短边的方向上有间隔，另两个激励电极1612设置在另一条短边附近，并且它们在同样的方向上有间隔。在四个激励电极1612中，其中的两个与两个LC光控制元件16之一的透明电极1608相连，而另两个与另一个LC光控制元件16的透明电极1608相连。
如图9所示，导电部件32包括四个侧壁3202，从而包围了LC光控制元件16的四边，并且后壁的两个带状部分3204与侧壁3202的后端连接，以面对该LC光控制元件16的激励电极1612，在后壁部分3204之间具有矩形开口。
多个棱3210形成在四个侧壁3202的内表面上，并且保持与该LC光控制元件16的四边相接触，从而相对于导电部件32定位LC光控制元件16。
如去掉一部分的图11所示，该导电部件32具有四个导电部分3208，这四个导电部分是通过在分别对应于激励电极1612的位置处打孔该后壁部分3204而形成的，每个导电部分3208的类型与常规用于连接液晶元件电极的类型相同，即所谓的点连接器或者斑纹橡胶，其是通过将具有导电性的粉末材料散布到诸如橡胶的绝缘材料中形成的。
侧壁3202和后壁部分3204是由具有黏性的绝缘材料制成的，例如橡胶。后壁部分3204可以由这样的材料形成，该材料具有使得后壁部分3204在其厚度方向上表现出导电性而在垂直于该厚度方向的方向上表现出高阻抗的特性。
如图9和10所示，固定部件34包括矩形形状的平面部分3402，其尺寸大于导电部件32的尺寸，并且还包括形成在平面部分3402中心处的开口3404。
提供从该平面部分3402的各个短边向后突出的一对啮合部件3406，在各个短边附近形成一对凸起3408，每个凸起在沿着短边的方向上延伸。
如图6、9和12所示，该成像元件18包括具有矩形平面形状的壳1802；容纳在形成于该外壳1802前表面中心矩形凹进中的传感器单元1804；以及盖玻片1806，连接在该外壳1802前表面从而将传感器单元1804密封在该矩形凹进中。
传感器单元1804由例如矩形板状的CCD图像传感器芯片构成，并且其前表面形成为矩形成像区域1805，如图8所示。在这个实施例中，该成像区域的长边和短边分别平行于壳1802的长边和短边。
在该外壳1802的两条短边的边缘中，形成分别与固定部件34的啮合部分3406啮合的被啮合部分1810。
在壳1802的前表面中，两个电极1808设置在其两条短边中的每一条附近，因此，在该前表面上设置了总共四个电极1808。
在该壳1802的两条长边边缘提供了多个端子1812，以用于将包括图像信号的电信号由传感器单元1804输入和输出。在所有端子1812中，其中的四个与壳1802内的四个电极1808电连接。
基板36是矩形平面部件，其尺寸大于成像元件18。该基板36的前表面例如通过粘合剂粘接而附着于成像元件18的后表面。成像元件18的端子1812通过焊接与设置在基板36前表面中的各个端子(未示出)相连接。
在基板36的后表面中，设置了电路，该电路将包括图像信号在内的电信号从传感器单元1804输入和输出，并对该图像信号进行处理，还设置了用于向LC光控制元件16施加驱动电压的电路。
按照如下方式装配后部单元22。
将导电部件32设置在成像元件18的前侧上，该成像元件18已经焊接到基板36上。LC光控制元件16容纳在上述设置的导电部件32的四个侧壁3202内。所设的固定部件34用于覆盖该光控制元件16，其中啮合部分3406分别与被啮合部分1810啮合。
利用与成像元件18这样啮合的固定部件34，该LC光控制元件16和导电部件32固定在固定部件34的平面部分3402与成像元件18的前表面之间，从而导电部件32的各个导电部分3208的后表面保持与壳1802的电极1808中相应的一个压接，而该导电部件32的各个导电部分3208的前表面保持与LC光控制元件16的激励电极1612中相应的一个压接。
如图8所示，因为固定部件34的凸起3408分别压住LC光控制元件16的激励电极1612上的相应部分，所以更加可靠地确保了导电部分3208与LC光控制元件16的激励电极1612之间的压接以及导电部分3208与外壳1802的电极1808之间的压接。
因此，将基板36处产生的驱动电压通过基板36的端子1812、壳1802的电极1808、导电部件32的导电部分3208以及LC光控制元件16的激励电极1612施加到LC光控制元件16的透明电极1608。
通过将该镜头筒的柱状体1406的主要部分28的连接部分2806利用粘合剂粘结到固定部件34的平面部分3402的前表面，将前部单元20连接到后部单元22。
现在将描述本实施例的操作和效果。
首先，将详细描述LC光控制元件16的操作。
如图3所示，在本实施例中，减小光学系统14在前、后透镜组1402、1404的光轴方向上的尺寸以减少柱状体1406的直径和长度，从而实现光学系统14尺寸的减小。因此，根据光学设计，从光学系统14引导到成像元件18的光线随着其向成像元件18的传播而远离光轴发散。
图13表示了包含在液晶层1604中的液晶分子1602的轴的倾斜角与通过LC光控制元件16的光L之间的关系。
如下所述，该液晶分子1602的倾斜角与通过LC光控制元件16的光L之间的关系类似于不透光固定百叶窗(lightproof louver)或者百叶窗(blind)的百叶窗板与在百叶窗板之间通过的光之间的关系。
图13(A1)是从其前侧观察到的LC光控制元件16的视图，而图13(A2)是在沿着Y轴的方向上观察到的LC光控制元件16，其中液晶分子1602定位在Y轴上，图13(A3)是在沿着X轴的方向上观察到的视图，X轴垂直于Y轴方向或者定位方向。图13(A1)、13(A2)和13(A3)表示了未向LC光控制元件16施加驱动电压时的状态。如这些附图所示，在本实施例中，LC光控制元件16的定位方向基本上平行于成像元件18的成像区域1805的短边。
相应地，液晶分子1602的轴相对于液晶层1604厚度方向的倾斜角是0°。因此，当传播方向平行于液晶层1604厚度方向的光L入射到该LC光控制元件16上时，对应于光L与液晶分子1602的轴之间的倾斜角为0°，通过该LC光控制元件16的光量获得最大值。
图13(B1)、13(B2)和13(B3)是分别对应于图13(A1)、13(A2)和13(A3)的LC光控制元件16的视图，但是表示了向LC光控制元件16施加驱动电压时的状态。
在这种状态下，液晶分子1602的轴相对于液晶层1604厚度方向的倾斜角(例如)是45°。因此，当传播方向平行于液晶层1604厚度方向的光L入射到该LC光控制元件16上时，对应于光L与液晶分子1602的轴之间的倾斜角为45°，通过该LC光控制元件16的光量获得中间值。
图13(C1)、13(C2)和13(C3)是分别对应于图13(A1)、13(A2)和13(A3)的LC光控制元件16的视图，但是表示了向LC光控制元件16施加最大值的驱动电压时的情况。
在这种状态下，液晶分子1602的轴相对于液晶层1604厚度方向的倾斜角(例如)是90°。因此，当传播方向平行于液晶层1604厚度方向的光L入射到该LC光控制元件16上时，对应于光L与液晶分子1602的轴之间的倾斜角为90°，通过该LC光控制元件16的光量获得了最小值。
现在将描述光L的传播方向相对于液晶层1604的厚度方向倾斜的情况，其中液晶分子1602的轴相对于液晶层1604厚度方向的倾斜角分别是0°、45°、90°。
在以下的说明中，为了便于说明，该LC光控制元件16在Y轴方向上的对边分别称为上边和下边，其中液晶分子1602沿着该Y轴方向定位，如图13(A1)-13(C7)所示。
在图13(A4)、13(A5)、13(34)、13(B5)、13(C4)和13(C5)中表示了光L的传播方向相对于液晶层1604厚度方向向上倾斜了α角的情况。关于液晶分子1602的轴的倾斜角，图13(A4)和13(A5)与图13(A1)和13(A3)相同，图13(B4)和13(B5)与图13(B1)和13(B3)相同，图13(C4)和13(C5)与图13(C1)和13(C3)相同。
另一方面，在图13(A6)、13(A7)、13(B6)、13(B7)、13(C6)和13(C7)中表示了光L的传播方向相对于液晶层1604厚度方向向下倾斜了α角的情况。关于液晶分子1602的轴的倾斜角，图13(A6)和13(A7)与图13(A1)和13(A3)相同，图13(B6)和13(B7)与图13(B1)和13(B3)相同，图13(C6)和13(C7)与图13(C1)和13(C3)相同。
从这些附图中可以看出，即使当液晶分子1602的轴相对于液晶层1604厚度方向的倾斜角相同时，光L的传播方向相对于液晶层1604厚度方向的角度变化也改变了液晶分子1602的轴相对于光L的传播方向的倾斜角。
如上所述，从光学系统14发出的光随着它们向成像元件18传播而远离光轴发散。因此，光L的传播方向相对于液晶层1604厚度方向的夹角依赖于LC光控制元件16上的位置而变化，并且通过该LC光控制元件16的光量也相应地依赖于该位置而变化。
现在将更加详细地描述这一点。
图14(A)-(E)是液晶分子1602的轴相对于液晶层1604厚度方向的倾斜角逐渐从0°增加到90°的视图。
在图15的图表中，水平轴表示在该LC光控制元件16上的定位方向或者Y轴方向中的位置，而垂直轴表示光L通过该LC光控制元件16的光量。附图标记A-E分别对应于图14(A)-(E)。
如图15中的A-E所示，通过LC光控制元件16的光量依赖于在该LC光控制元件16的定位方向或者Y方向上的位置而变化。
特别是如图15中的B-E所示，其中液晶分子1602的倾斜角不等于0°，通过LC光控制元件16的光量依赖于在定位方向或者Y轴方向上的位置而单调(即无阶地或者连续地)变化，即增加或者减少。
现在将讨论LC光控制元件16的液晶分子1602的轴如图14(B)-(E)所示倾斜情况，并且拍摄了发射均匀强度光线的物体的图像，因此具有均匀亮度的光从光学系统14入射到LC光控制元件16上。
图16(A)和16(B)表示了成像区域1805与LC光控制元件16之间的位置关系。图16(A)表示了LC光控制元件16的定位方向平行于成像区域1805短边的配置，而图16(B)表示了LC光控制元件16的定位方向平行于成像区域1805长边的配置。
在图16中，阴影的密度表示通过该LC光控制元件16的光量。也就是说，阴影越稀疏，通过的光越多，而阴影越密集，则通过的光越少。在图16中，为了便于说明在不同阴影密度之间画出了边界线，但是在实际的光通过量中并不存在该边界。
在图16(A)或(B)中，光通过量沿着成像区域1805的短边或者长边改变。这种光通过量的变化影响了成像元件18拍摄的图像的亮度，使图像的亮度不自然。
当分别比较图16(A)与16(B)所示的配置时，可以看出图16(A)的配置中沿着短边方向出现的光通过量的变化小于图16(B)的配置中沿着长边方向出现的变化。
在本实施例(LC光控制元件16的定位方向基本上平行于成像区域1805的短边)中，即使光学系统14的尺寸减小导致来自光学系统14的光L的光线随着其向成像元件18的传播而逐渐远离光轴发散，与LC光控制元件16的定位方向基本上平行于成像区域1805的长边的情况相比，光通过量的变化对于图像亮度的影响减小了，这是因为通过LC光控制元件16的光量的变化更小。因此，当在显示器110上显示所拍摄的图像时，如图2所示，根据本实施例的配置有利于使得在观察图像时图像亮度的不自然变化更不易察觉。
更具体地描述，因为成像元件18的矩形成像区域1805的短边和显示器110的矩形屏幕111的短边相对应，所以成像元件18拍摄并在屏幕111上显示的图像在沿着该屏幕111短边的方向上出现亮度变化。因此，与显示在屏幕111上的图像在屏幕111的长边方向上出现亮度变化的配置相比，在亮度变化出现在沿着屏幕111短边方向上的配置中可以减少显示在屏幕111上的图像的亮度变化。
减小图像中亮度变化的效果随着成像区域1805的长边尺寸与其短边尺寸之比的增加而加强。
而且，使所拍摄图像的不自然亮度变化在观察该图像时更不易察觉的配置有利于减小光学系统14的尺寸，并且因此显著地有利于减小包括镜头筒10的成像装置的尺寸以及内嵌了该镜头筒10的各种便携电子设备的尺寸。
注意，当在矩形区域中打印出所拍摄的图像时，本实施例的配置有效地使打印图像的不自然亮度变化在观察该图像时更不易察觉，与图像在显示器110上显示的情况相似。
根据实验获知，由于人的视觉特性，与亮度从上到下增加时相比，图像亮度向下降低或者从上到下降低时感觉到的不自然更少。
因此，当成像装置配置成使成像元件18所拍摄的图像的垂直或者高度方向基本上平行于成像元件18的成像区域1805的短边时，LC光控制元件16的定位方向优选设定为使通过该LC光控制元件16的光量从图像的上边到下边单调(即无阶地或者连续地)减小，以使成像元件18所拍摄的图像的亮度在垂直方向上从上到下单调减小。这种配置使本实施例进一步有利于使成像元件18所拍摄的图像的不自然亮度变化在观察该图像时更不易察觉。
第二实施例图17是根据本发明第二实施例的移动电话200的透视图。
该移动电话200包括操作部分204和显示部分206，二者利用铰链202连接。该显示部分206具有与第一实施例相似并暴露于外部空间的镜头筒10。在该显示部分206的内表面上，设置了与第一实施例的显示器110相似的显示器208。
该移动电话200的功能包括以与第一实施例的成像装置100相似的方式通过镜头筒10来拍摄图像，以及在显示器208上显示该图像，其构成了根据本尽管该移动电话200与第一实施例的成像装置100的区别在于普通款式中使用的显示器208的屏幕209的短边方向与水平方向一致，并且其长边与垂直方向一致，但本发明的原理也可以用于该移动电话200。也就是说，通过使镜头筒10的LC光控制元件16的定位方向基本上平行于成像区域1805的短边，就能够使所拍摄图像的不自然亮度变化在观察该图像时更不易察觉。在这种情况下，虽然显示在该显示器208上的图像的亮度变化出现在沿着该显示器208的屏幕209短边的方向上(即水平方向)，但是也获得了能够使该图像的不自然亮度变化在观察该图像时更不易察觉的相同效果。
在该第二实施例中，可以配置成使该镜头筒10的LC光控制元件16的定位方向特意设置为基本上垂直于成像区域1805的短边，以及使通过该LC光控制元件16的光量在从所拍摄图像的一条垂直对边向另一条垂直对边的方向上单调减小。在这种配置中，利用沿着所拍摄图像垂直方向的光通过量变化使该图像沿着垂直方向的不自然亮度变化在观察该图像时更不易察觉。
尽管仅出于示例的目的，描述了作为根据本发明实施例的成像装置的数字静止照影机和移动电话，但本发明还可以用于其它成像装置，例如摄像机、电视摄象机以及各种具有镜头筒的电子设备上。
权利要求
1.一种镜头筒，包括具有光轴并且引导物体图像的光学系统；设置在光学系统光轴中的成像元件，其包括具有长边和短边的矩形成像区域；以及液晶光控制元件，设置在光学系统与成像元件之间的光轴上，并且包括在沿着光轴的方向上相互平行设置的一对透明电极，其间有间隔；分别形成在透明电极的相对表面上的一对对准层；以及液晶层，密封在对准层之间并且包含均呈棒状的液晶分子，该液晶光控制元件通过向透明电极施加电压而改变液晶分子轴向相对于液晶层厚度方向的倾斜角度来调整通过它的光量，各个液晶分子的轴平行于由对准层所确定的定位方向，其中该定位方向基本上平行于该成像区域的短边。
2.根据权利要求1所述的镜头筒，其中从光学系统引导到成像元件的光线随着该光线向成像元件的传播而远离光轴发散。
3.根据权利要求1所述的镜头筒，其中该液晶光控制元件由宾—主单元构成，在宾—主单元中液晶层包含主材料和宾材料，主材料是液晶分子，而宾材料是二向色性染料分子。
4.根据权利要求1所述的镜头筒，其中在成像区域上拍摄的图像的垂直方向基本上平行于该成像区域的短边，液晶光控制元件的定位方向设定为使通过该液晶光控制元件的光量从该图像垂直对边中的一条向对边中的另一条的方向上单调减少。
5.一种成像装置，包括具有光轴并且引导物体图像的光学系统；设置在光学系统光轴中的成像元件，其包括具有长边和短边的矩形成像区域；以及液晶光控制元件，设置在光学系统与成像元件之间的光轴上，并且包括在沿着光轴的方向上相互平行设置的一对透明电极，其间有间隔；分别形成在透明电极的相对表面上的一对对准层；以及液晶层，密封在对准层之间并且包含均呈棒状的液晶分子，该液晶光控制元件通过向透明电极施加电压而改变液晶分子轴向相对于液晶层厚度方向的倾斜角度来调整通过它的光量，各个液晶分子的轴平行于由对准层所确定的定位方向，其中该定位方向基本上平行于该成像区域的短边。
全文摘要
本发明公开了镜头筒和成像装置，其有利于在减小光学系统的尺寸的同时，使由于液晶光控制元件的存在导致的图像中的不自然的亮度变化在观察该图像时更不易察觉。一种镜头筒包括光学系统、矩形平面液晶光控制元件以及成像元件。该光学系统所获取的物体图像通过控制元件引导到成像元件，该控制元件包括一个液晶层，所述液晶层密封在一对对准层之间并且包含棒状的液晶分子。该成像元件的传感器单元具有矩形成像区域。从光学系统引导到成像元件的光线远离光轴发散。该控制元件的定位方向基本上平行于该成像区域的短边。
文档编号G02F1/1335GK1629681SQ200410010460
公开日2005年6月22日 申请日期2004年12月17日 优先权日2003年12月17日
发明者今井聪, 水岛正康, 清水秀二, 佐藤裕, 田部井浩之 申请人:索尼株式会社