專利名稱：：自動(dòng)聚焦設(shè)備和光學(xué)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種自動(dòng)聚焦設(shè)備和一種光學(xué)裝置。更明確地說，本發(fā)明涉及一種使用用于焦距調(diào)節(jié)的液晶透鏡、從由通過液晶透鏡聚焦的光學(xué)圖像得到的圖像信號(hào)抽取與聚焦程度對(duì)應(yīng)的多個(gè)聚焦信號(hào)、及通過探測(cè)多個(gè)聚焦信號(hào)的峰值探測(cè)聚焦點(diǎn)的自動(dòng)聚焦設(shè)備，并且本發(fā)明也涉及一種用在該設(shè)備中的光學(xué)裝置。
背景技術(shù)：
：通過移動(dòng)透鏡實(shí)現(xiàn)聚焦的方法被廣泛用來實(shí)施用來改變光學(xué)系統(tǒng)的焦距或焦點(diǎn)位置的聚焦系統(tǒng)。然而，這種方法要求透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用，并因此具有聚焦系統(tǒng)復(fù)雜、需要較大量的功率以驅(qū)動(dòng)透鏡驅(qū)動(dòng)電機(jī)的缺點(diǎn)。另外的缺點(diǎn)是，耐沖擊性一般較低。鑒于這點(diǎn)，作為不要求透鏡驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的使用的聚焦系統(tǒng)，提出有一種通過改變液晶透鏡的折射率實(shí)現(xiàn)聚焦的系統(tǒng)(例如，參考專利文件l)。另一方面，一種輪廓探測(cè)方法已知用來實(shí)施用于攝像機(jī)的自動(dòng)對(duì)焦(自動(dòng)聚焦)系統(tǒng)，該輪廓控制方法直接從捕獲的視頻圖像抽取與圖像離焦?fàn)顟B(tài)相對(duì)應(yīng)的信息，并且通過使用登山法控制透鏡以使離焦?fàn)顟B(tài)最小。提出了使用這樣一種登山控制方法的各種自動(dòng)對(duì)焦設(shè)備(例如，參考專利文件2、3、4及5)。專利文件1:日本專利No.3047082(第3至5頁、圖1至4)專利文件2:日本實(shí)用專利公報(bào)No.H02-44248(第4至10頁、圖7至11)專利文件3:日本專利No.2742741(第l和第2頁、圖5至7)專利文件4:日本已審查專利公報(bào)No.H01-15188(第l至3頁、圖l至5)專利文件5:日本已審查專利公報(bào)No.H02-11068(第3至5頁、圖1至3)
發(fā)明內(nèi)容然而，液晶透鏡具有探測(cè)聚焦點(diǎn)占用相當(dāng)量的時(shí)間的問題，因?yàn)橐壕У捻憫?yīng)速度很慢。另一方面，液晶具有這樣的特性當(dāng)高電壓施加到液晶上時(shí)，響應(yīng)速度增大，并且在短時(shí)間內(nèi)可探測(cè)聚焦點(diǎn)。然而，在高電壓存在時(shí)，液晶透鏡的圖像聚焦性能下降。本發(fā)明的目的是提供解決與現(xiàn)有技術(shù)有關(guān)的上述問題的一種自動(dòng)聚焦設(shè)備和一種光學(xué)裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的是，通過釆取與當(dāng)抽取與聚焦程度相對(duì)應(yīng)的多個(gè)聚集信號(hào)時(shí)施加到液晶透鏡上的電壓相比減小當(dāng)調(diào)節(jié)聚集點(diǎn)時(shí)施加到液晶透鏡上的電壓的措施，提供能以足夠高速度探測(cè)聚焦點(diǎn)并且可實(shí)現(xiàn)具有良好聚焦性能的透鏡狀態(tài)的一種自動(dòng)聚焦設(shè)備和一種光學(xué)裝置。根據(jù)本發(fā)明的一種自動(dòng)聚焦設(shè)備包括液晶透鏡，它形成折射率分布(profile);光電轉(zhuǎn)換單元，它把通過液晶透鏡聚焦的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且輸出電信號(hào)作為圖像信號(hào)；聚焦信號(hào)抽取單元，它通過把第一范圍的電壓施加到液晶透鏡上使折射率分布變化，并且基于圖像信號(hào)抽取多個(gè)聚焦信號(hào)；聚焦點(diǎn)辨別單元，它從多個(gè)抽取聚焦信號(hào)中辨別與聚焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)；及聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元，它通過把第二電壓施加到液晶透鏡上調(diào)節(jié)聚焦點(diǎn)，該第二電壓能夠產(chǎn)生與由聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的折射率分布，并且小于施加到液晶透鏡上以便得到由聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)的第一范圍的電壓。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備還包括存儲(chǔ)單元，該存儲(chǔ)單元按每個(gè)指定溫度分別對(duì)應(yīng)起來地存儲(chǔ)第一范圍的電壓和與在第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)的第二電壓。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，第一范圍的電壓包括為每個(gè)預(yù)置焦距預(yù)先規(guī)定的多個(gè)電壓。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，聚焦信號(hào)抽取單元獲得用于每個(gè)預(yù)置焦距的聚焦信號(hào)。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，聚焦信號(hào)抽取單元包括與第一焦距相對(duì)應(yīng)的先前探測(cè)的聚焦信號(hào)以及與第二焦距相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前探測(cè)的聚焦信號(hào)以檢查聚焦信號(hào)是已經(jīng)增大還是已經(jīng)減小，并且然后轉(zhuǎn)到抽取與第三焦距相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)，由此依次把一個(gè)聚焦信號(hào)與下一個(gè)相比較，并且當(dāng)與聚焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)由聚焦點(diǎn)辨別單元辨別到時(shí)，停止聚焦信號(hào)的抽取。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備還包括切換電壓施加單元，該切換電壓施加單元在施加第二電壓之前，把切換電壓施加到液晶透鏡上，該切換電壓的電勢(shì)差大于第二電壓。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，存儲(chǔ)單元按每個(gè)指定溫度分別對(duì)應(yīng)起來地存儲(chǔ)第一范圍的電壓、與在第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)的第二電壓、及與在第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)和與第二電壓相對(duì)應(yīng)的切換電壓優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備還包括用來探測(cè)液晶透鏡附近的溫度的溫度探測(cè)單元。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，聚焦信號(hào)抽取單元基于由溫度探測(cè)單元探測(cè)的溫度通過把第一范圍的電壓施加到液晶透鏡上使折射率分布變化，并且基于圖像信號(hào)抽取多個(gè)聚焦信號(hào)，并且聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元基于由溫度探測(cè)單元探測(cè)的溫度把第二電壓施加到液晶透鏡上，該第二電壓能夠產(chǎn)生與由聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的折射率分布，并且小于施加到液晶透鏡上以便得到由聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)的第一范圍的電壓。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，存儲(chǔ)單元按每個(gè)指定溫度分別對(duì)應(yīng)起來地存儲(chǔ)第一范圍的電壓和與在第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)的第二電壓。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，聚焦信號(hào)抽取單元基于由溫度探測(cè)單元探測(cè)的溫度通過把第一范圍的電壓施加到液晶透鏡上使折射率分布變化，并且基于圖像信號(hào)抽取多個(gè)聚焦信號(hào)，聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元基于由溫度探測(cè)單元探測(cè)的溫度把第二電壓施加到液晶透鏡上，該第二電壓能夠產(chǎn)生與由聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的折射率分布，并且小于施加到液晶透鏡上以便得到由聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)的第一范圍的電壓，及在第二電壓施加之前，切換電壓施加單元基于由溫度探測(cè)單元探測(cè)的溫度，把切換電壓施加到液晶透鏡上，該切換電壓的電勢(shì)差大于第二電壓。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，存儲(chǔ)單元按每個(gè)指定溫度分別對(duì)應(yīng)起來地存儲(chǔ)第一范圍的電壓、與在第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)的第二電壓、及與在第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)和與第二電壓相對(duì)應(yīng)的切換電壓。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，液晶透鏡包括多個(gè)環(huán)形區(qū)和一個(gè)液晶層。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備還包括與液晶透鏡協(xié)作的光學(xué)透鏡。根據(jù)本發(fā)明的一種光學(xué)裝置包括液晶透鏡，它形成折射率分布；聚焦信號(hào)抽取單元，它通過把第一范圍的電壓施加到液晶透鏡上使折射率分布變化，并且基于圖像信號(hào)抽取多個(gè)聚焦信號(hào)；聚焦點(diǎn)辨別單元，它從多個(gè)抽取聚焦信號(hào)中辨別與聚焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)；及聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元，它通過把第二電壓施加到液晶透鏡上調(diào)節(jié)聚焦點(diǎn)，該第二電壓能夠產(chǎn)生與由聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的折射率分布，并且小于施加到液晶透鏡上以便得到由聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)的第一范圍的電壓。根據(jù)本發(fā)明的一種自動(dòng)聚焦設(shè)備包括光學(xué)透鏡裝置，包括液晶透鏡，光電轉(zhuǎn)換單元，用來把通過光學(xué)透鏡裝置聚焦的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且輸出電信號(hào)作為圖像信號(hào)；和液晶透鏡控制單元，它從圖像信號(hào)抽取與聚焦程度相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)，并且控制液晶透鏡驅(qū)動(dòng)狀態(tài)，從而聚焦信號(hào)成為最大，其中，液晶透鏡控制單元包括聚焦信號(hào)抽取單元，它在通過把第一電壓施加到液晶透鏡上改變折射率的同時(shí)通過在規(guī)定頻率下取樣而抽取多個(gè)聚焦信號(hào)；聚焦點(diǎn)辨別單元，它從由聚焦信號(hào)抽取單元抽取的多個(gè)聚焦信號(hào)中辨別提供最大值的聚焦信號(hào)；及聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元，它通過施加第二電壓調(diào)節(jié)聚焦點(diǎn)，該第二電壓小于第一電壓，并且能夠產(chǎn)生與由聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的折射率分布，該聚焦信號(hào)作為提供最大值的聚焦信號(hào)。優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，在存儲(chǔ)單元中的對(duì)應(yīng)性表格為每個(gè)預(yù)置焦距提供。通過采取與當(dāng)抽取與聚焦程度相對(duì)應(yīng)的多個(gè)聚集信號(hào)時(shí)施加到液晶透鏡上的電壓相比減小當(dāng)調(diào)節(jié)聚集點(diǎn)時(shí)施加到液晶透鏡上的電壓的措施，提供了能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)于實(shí)際使用能以足夠高速度探測(cè)聚焦點(diǎn)并且可實(shí)現(xiàn)具有良好聚焦性能的透鏡狀態(tài)的一種自動(dòng)聚焦設(shè)備和一種光學(xué)裝置的便利效果。圖1是方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備的基本構(gòu)造。圖2是前視圖，表示液晶透鏡的結(jié)構(gòu)。圖3是橫截面圖，表示液晶透鏡的結(jié)構(gòu)。圖4是前視圖，表示圖形化(patterned)電極的結(jié)構(gòu)。圖5(a)示意表示基于掃描法的自動(dòng)聚焦操作，并且圖5(b)示意表示基于登山法的自動(dòng)聚焦操作。圖6表示在對(duì)于液晶的施加電壓與延遲之間的關(guān)系。圖7U)表示在Rel范圍中的MTF值，并且圖7(b)表示在Re2范圍中的MTF值。圖8表示自動(dòng)聚焦過程流程的一個(gè)例子。圖9表示施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓在圖8中表示的流程中如何變化。圖IO表示自動(dòng)聚焦過程流程的另一個(gè)例子。圖ll表示施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓在圖IO中表示的流程中如何變化。圖12表示施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓如何變化的另一個(gè)例子。圖13是方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明的另一種自動(dòng)聚焦設(shè)備的基本構(gòu)造。圖14表示在圖13中表示的自動(dòng)聚焦設(shè)備中進(jìn)行的自動(dòng)聚焦過程的一個(gè)例子。圖15表示施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓在圖14中表示的流程中如何變化。具體實(shí)施方式下面參照附圖將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備的優(yōu)選實(shí)施例。然而，應(yīng)該注意，本發(fā)明不由這里給出的描述所限制，而是覆蓋在附屬權(quán)利要求書和其等效物中描述的本發(fā)明。圖1是方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備的基本構(gòu)造。如圖1中所示，本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備包括液晶透鏡l、光學(xué)透鏡2、成像裝置3、DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)4、自動(dòng)對(duì)焦控制器5、及液晶透鏡驅(qū)動(dòng)器6。液晶透鏡1通過把用于P波的液晶透鏡與用于S波的液晶透鏡相組合而建造。光學(xué)透鏡2包括光團(tuán)、一組全焦點(diǎn)透鏡元件、及紅外截止濾波器。成像裝置3包括由固態(tài)成像裝置，如CCD或CMOS成像器，建造的圖像傳感器、和模數(shù)轉(zhuǎn)換器。通過液晶透鏡1和光學(xué)透鏡2聚焦的光學(xué)圖像由在成像裝置3中的圖像傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。從圖像傳感器輸出的電信號(hào)由模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。DSP4對(duì)于從模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行圖像處理。當(dāng)圖像信號(hào)從DSP4輸出時(shí)，自動(dòng)對(duì)焦控制器5通過在規(guī)定頻率下取樣圖像信號(hào)而抽取與聚焦程度相對(duì)應(yīng)的多個(gè)聚焦信號(hào)。然后，基于如此抽取的多個(gè)聚焦信號(hào)，自動(dòng)對(duì)焦控制器5辨別在其處聚焦信號(hào)電平成為最大的點(diǎn)，并且基于辨別結(jié)果，借助于液晶透鏡驅(qū)動(dòng)器6控制液晶透鏡1的驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)對(duì)焦控制器5包括進(jìn)行以上序列的控制操作的微處理器51、和存儲(chǔ)單元52。存儲(chǔ)單元52包括只讀存儲(chǔ)器區(qū)域(ROM區(qū)域)，它存儲(chǔ)由微處理器51執(zhí)行的程序、為得到最佳驅(qū)動(dòng)電壓必需的各種關(guān)系、等等；和可寫存儲(chǔ)器區(qū)域(RAM區(qū)域)，微處理器51把它用作工作區(qū)域。液晶透鏡驅(qū)動(dòng)器6基于從自動(dòng)對(duì)焦控制器5接收的控制信號(hào)把電壓施加到液晶透鏡1上。液晶透鏡1和與液晶透鏡1協(xié)作的光學(xué)透鏡2與光學(xué)透鏡裝置相對(duì)應(yīng)。成像裝置3和DSP4—起與光電轉(zhuǎn)換裝置相對(duì)應(yīng)。自動(dòng)對(duì)焦控制器5和液晶透鏡驅(qū)動(dòng)器6—起與液晶透鏡控制單元或與以后將詳細(xì)描述的聚焦信號(hào)抽取單元、聚焦點(diǎn)辨別單元、聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元、切換電壓施加單元、等等相對(duì)應(yīng)。其次，下面將描述液晶透鏡的結(jié)構(gòu)。圖2和3分別是前視圖和橫截面圖，表示液晶透鏡的單元結(jié)構(gòu)。液晶透鏡l包括液晶面板IO、等等。在液晶面板10中，圖形化電極13和共用電極14彼此面對(duì)地布置在一對(duì)相對(duì)玻璃基片11和12的內(nèi)表面上。對(duì)準(zhǔn)膜15和16彼此面對(duì)地布置在圖形化電極13和共用電極14的內(nèi)表面上。均勻?qū)?zhǔn)的液晶層17密封在對(duì)準(zhǔn)膜15和16之間，但是另一種液晶層可以被替代地使用。用于P波的液晶透鏡和用于S波的液晶透鏡在結(jié)構(gòu)上是相同的，但它們的液晶層17彼此以90°定向。當(dāng)改變用于P波的液晶透鏡的折射率分布時(shí)，其偏振平面與用于P波的液晶透鏡的定向方向相重合的光受折射率分布變化的影響，但其偏振平面與用于P波的液晶透鏡的定向方向成直角的光不受折射率分布變化的影響。這同樣適于用于S波的液晶透鏡。為此，必須提供彼此以90。定向的兩個(gè)液晶透鏡，即用于P波的液晶透鏡和用于S波的液晶透鏡。用于P波的液晶透鏡和用于S波的液晶透鏡都由相同波形的驅(qū)動(dòng)電壓驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電壓例如是脈沖高度調(diào)制(PHM)或脈沖寬度調(diào)制(PWM)直流電壓。其折射率隨施加電壓變化的透鏡區(qū)域18提供在液晶透鏡1的中心中。液晶透鏡1繞其周緣由密封部件19密封。液晶層17的厚度借助于墊片部件20保持恒定。柔性印刷電路板(FPC)22通過使用各向異性導(dǎo)電膜連接到圖形化電極10的電極引線21上。電極引線21的一些與圖形化電極13電氣隔離，并且連接到共用電極14上。液晶透鏡1的尺寸下面通過例子給出，盡管它們不具體地限于這里給出的值。玻璃基片11和12每個(gè)是10毫米的方形，但大小范圍可從幾個(gè)毫米至十幾毫米左右。然而，對(duì)于其上形成圖形化電極13的玻璃基片11，這個(gè)尺寸排除覆蓋圖形化電極13的電極引線21的部分。玻璃基片11和12的每一個(gè)的厚度是300nm，但在幾百微米范圍中的厚度是允許的。液晶層14的厚度是23nm，但范圍可從十幾微米至幾十微米。透鏡區(qū)域18的直徑是2.4mm，但在幾毫米范圍中的直徑是允許的。圖4是前視圖，示意表示圖形化電極13的結(jié)構(gòu)。如圖4中所示，圖形化電極13具有包括多個(gè)C形環(huán)形電極24的圖形，該C形環(huán)形電極24以繞圓形中心電極23的不同半徑的同心圓形成。絕緣空間提供在中心電極23與最內(nèi)環(huán)形電極24之間、以及在每對(duì)相鄰環(huán)形電極24之間。為了說明的原因，在圖4中表示的環(huán)形電極24的數(shù)量與實(shí)際數(shù)量不同。多個(gè)引導(dǎo)電極25從中心電極23和多個(gè)環(huán)形電極24以彼此電氣絕緣的這樣一種方式徑向向外延伸。在圖4中表示的圖形化電極13形成為重疊在透鏡區(qū)域18(見圖2)上。當(dāng)把不同的電壓施加到相應(yīng)引導(dǎo)電極25上時(shí)，把中心電極23和環(huán)形電極24帶到相對(duì)于共用電極14分別不同的電位，產(chǎn)生跨過透鏡區(qū)域18的電壓分布。當(dāng)這種電壓分布被改變時(shí)，液晶透鏡1的折射率分布變化，并因而可使液晶透鏡7起凸透鏡、平行玻璃板、或凹透鏡的作用。圖形化電極13的各個(gè)部分的尺寸下面通過例子給出，盡管它們不具體地限于這里給出的值。電極，即中心電極23和環(huán)形電極24，的總數(shù)量是20。這里，通過假定中心電極23由n=l代表并且環(huán)形電極24由n=2至n=20代表按這種順序從最內(nèi)電極到最外電極，考慮從中心到中心電極23的外周緣的距離和從中心到每個(gè)環(huán)形電極24的外周緣的距離。圖形化電極13這樣形成，從而保持關(guān)系n=Arn2(A:常數(shù))，其中rn是從中心到每個(gè)電極的距離。在本實(shí)施例中使用的尺寸表示在下面的表l中。在中心電極23和環(huán)形電極24的相鄰電極之間提供的空隙寬度是3pm。在表l中表示的尺寸和在中心電極23和環(huán)形電極24的相鄰電極之間提供的空隙寬度僅僅是例子，并不限于這里給出的值。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>其次，下面將描述液晶透鏡控制單元或聚焦信號(hào)抽取單元、聚焦點(diǎn)辨別單元、聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元、及切換電壓施加單元。首先，將給出在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中提供的聚焦信號(hào)抽取單元和聚焦點(diǎn)辨別單元中自動(dòng)對(duì)焦控制器5進(jìn)行的自動(dòng)對(duì)焦操作的描述。圖5(a)示意表示自動(dòng)對(duì)焦控制操作(基于掃描法)，并且圖5(b)示意表示自動(dòng)對(duì)焦控制操作(基于登山法)。在圖5(a)和5(b)中，縱坐標(biāo)代表聚焦信號(hào)電平，并且橫坐標(biāo)代表透鏡級(jí)。這里，透鏡級(jí)是指透鏡狀態(tài)的設(shè)置值(透鏡狀態(tài)與焦距相對(duì)應(yīng))，該透鏡狀態(tài)由聚焦信號(hào)抽取單元和聚焦點(diǎn)辨別單元通過控制液晶透鏡1而得到，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)定焦距的希望的一種，如以后將描述的那樣。在掃描法的情況下，首先聚焦信號(hào)抽取單元對(duì)于所有透鏡級(jí)(0至8)得到聚焦信號(hào)電平(fo至fj，如圖5(a)中所示，并且然后，聚焦點(diǎn)辨別單元辨別最靠近焦點(diǎn)中狀態(tài)的透鏡級(jí)(在這種情況下，聚焦信號(hào)電平成為最大的透鏡級(jí))。在這種掃描法中，用來對(duì)于所有透鏡級(jí)得到聚焦信號(hào)電平的過程與聚焦信號(hào)抽取過程相對(duì)應(yīng)，并且用來辨別與所獲得的所有聚焦信號(hào)電平的最大聚焦信號(hào)電平相對(duì)應(yīng)的透鏡級(jí)的過程與焦點(diǎn)辨別過程相對(duì)應(yīng)。掃描法進(jìn)一步分類成兩種方法一種其中在規(guī)定電壓施加到在液晶透鏡1中的中心電極23和多個(gè)環(huán)形電極24上之后等待直到液晶分子的行為穩(wěn)定之后依次取樣聚焦信號(hào)電平的方法；和一種其中在把規(guī)定電壓施加到在液晶透鏡l中的中心電極23和多個(gè)環(huán)形電極24上的同時(shí)當(dāng)液晶分子處于響應(yīng)施加電壓的過程中時(shí)在過渡響應(yīng)時(shí)段期間取樣多個(gè)聚焦信號(hào)的方法。在登山法的情況下，如圖5(b)中所示，把與第一透鏡級(jí)(例如，透鏡級(jí)0)相對(duì)應(yīng)的以前探測(cè)的聚焦信號(hào)電平(f(j)與同第一透鏡級(jí)不同的第二透鏡級(jí)(例如，透鏡級(jí)1)相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前探測(cè)聚焦信號(hào)電平(&)相比較，以檢查聚焦信號(hào)電平已經(jīng)增大還是減小，并且隨后抽取與第三透鏡級(jí)(例如，透鏡級(jí)2)相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)電平(f2)，由此把一個(gè)聚焦信號(hào)與下一個(gè)依次相比較。在這種過程中，如果聚焦點(diǎn)辨別單元探測(cè)到與在其下聚焦信號(hào)電平達(dá)到最大的透鏡級(jí)(例如，透鏡級(jí)4)相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)電平(f4),則終止聚焦信號(hào)抽取過程。在這種登山法中，用來把對(duì)于一定透鏡級(jí)得到的聚焦信號(hào)與以前得到的聚焦信號(hào)依次相比較以檢查信號(hào)電平已經(jīng)增大還是減小、和然后轉(zhuǎn)到下個(gè)透鏡級(jí)的過程，與聚焦信號(hào)抽取過程相對(duì)應(yīng)；并且用來辨別與當(dāng)前透鏡級(jí)相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)電平是否大于在當(dāng)前透鏡級(jí)之前和之后的透鏡級(jí)相對(duì)應(yīng)的那些聚焦信號(hào)電平的過程與聚焦點(diǎn)辨別過程相對(duì)應(yīng)。下面通過使用掃描法將描述本實(shí)施例。首先，將描述液晶透鏡l的透鏡級(jí)。在本實(shí)施例中，通過定義與液晶透鏡l的焦距相對(duì)應(yīng)的透鏡級(jí)和通過設(shè)置透鏡級(jí)，可得到希望的焦距。表2表示在透鏡級(jí)與焦距之間的關(guān)系。透鏡級(jí)的數(shù)值和在表l中表示的數(shù)值僅僅是例子，并且不限于這里表示的例子。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>為了解釋方便，在本實(shí)施例中，當(dāng)液晶透鏡l設(shè)置為起凸透鏡作用時(shí)的焦距f由正數(shù)值表達(dá)，并且當(dāng)液晶透鏡1設(shè)置為起凹透鏡作用時(shí)的焦距f由負(fù)數(shù)值表達(dá)。在這種情況下，當(dāng)液晶透鏡l的焦距f在正或負(fù)無窮處時(shí)，液晶透鏡l起平行玻璃板的作用。如表2中所示，在本實(shí)施例中，實(shí)現(xiàn)273mm的焦距的透鏡級(jí)定義為"0"，并且以相同方式定義實(shí)現(xiàn)其它焦距的透鏡級(jí)，即365mm的焦距定義為"l"、547mm的焦距定義為"2"、1095mm的焦距定義為"3"、焦距oo定義為"4"、-1095mm的焦距定義為"5"、-547mm的焦距定義為"6"、-365mm的焦距定義為"7"、及-273mm的焦距定義為其次，將給出在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中提供的聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元的描述，同時(shí)進(jìn)行聚焦信號(hào)抽取單元施加到中心電極23和環(huán)形電極24上的電壓的比較。圖6表示根據(jù)本實(shí)施例在施加到液晶上的電壓與延遲值之間的關(guān)系。在圖6中，縱坐標(biāo)代表液晶透鏡l的延遲(nm),并且橫坐標(biāo)代表均方根電壓(Vrms)。當(dāng)分別不同的電壓施加到中心電極23和相應(yīng)環(huán)形電極24上時(shí)，得到從一個(gè)電極到下一個(gè)變化的折射率分布。這里，考慮到其中分別施加落在圖6中的"V1范圍，，內(nèi)的電壓和落在"V2范圍"內(nèi)的電壓的情形。當(dāng)施加落在圖6中的"V1范圍"內(nèi)的電壓時(shí)，在中心電極23和相應(yīng)環(huán)形電極24處得到的延遲值落在圖6中的"Rel范圍"內(nèi)。另一方面，當(dāng)施加落在圖6中的"V2范圍"內(nèi)的電壓時(shí)，在中心電極23和相應(yīng)環(huán)形電極24處得到的延遲值落在圖6中的"Re2范圍"內(nèi)。在中心電極23和相應(yīng)環(huán)形電極24處的延遲值的數(shù)值在這兩種情況之間不同。然而，可使在中心電極23與每個(gè)環(huán)形電極24之間的延遲值的差的數(shù)值在兩種情況之間相同。通過以這種方式使在延遲值的差的數(shù)值相同，在任一種情況下跨過透鏡區(qū)域18可產(chǎn)生相同的折射率分布。如果折射率分布對(duì)于"Rel范圍，，與對(duì)于"Re2范圍"相同，那么液晶透鏡l的焦距變得相同。另一方面，知道對(duì)于在"Re2范圍"中得到的透鏡狀態(tài)比在"Rel范圍"中得到的透鏡狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)更好的聚焦性能。在根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，在聚焦信號(hào)抽取單元中的處理通過施加落在圖6中的"V1范圍，，內(nèi)的電壓而進(jìn)行。另一方面，在聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元中進(jìn)行的處理中，通過施加比在"V1范圍，，內(nèi)的電壓低的在"V2范圍"內(nèi)的電壓，把透鏡設(shè)置到由聚焦點(diǎn)辨別單元得到的透鏡級(jí)。作為例子，下面將描述在本實(shí)施例中為實(shí)現(xiàn)與透鏡級(jí)2(參考例如圖5(a))相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)而施加的電壓。表3表示聚焦信號(hào)抽取單元施加到相應(yīng)電極上以實(shí)現(xiàn)透鏡級(jí)2的電壓、以及施加到用于聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)的相應(yīng)電極上的電壓。在表3中表示的施加電壓值僅僅是例子，并且不限于這里給出的值。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>如可從表3看到的那樣，由聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元施加的電壓(在"V2范圍，，中的電壓)低于由聚焦信號(hào)抽取單元施加的電壓(在"V1范圍，，中的電壓)。盡管以上已經(jīng)表示透鏡級(jí)2的情形作為例子，但要理解，對(duì)于所有透鏡級(jí)，由聚焦點(diǎn)抽取裝置施加的電壓(在"V2范圍，，中的電壓)低于由聚焦信號(hào)抽取單元施加的電壓(在"V1范圍"中的電壓)。其次，將給出在本實(shí)施例中完成聚焦信號(hào)抽取需要的時(shí)間的描述。將描述響應(yīng)時(shí)間，即響應(yīng)液晶透鏡l的透鏡級(jí)變化占用的時(shí)間。表4通過例子表示分別對(duì)于在"V1范圍"中的電壓和在"V2范圍"中的電壓，當(dāng)透鏡級(jí)在25°C下變化時(shí)液晶透鏡1穩(wěn)定占用的時(shí)間。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>在本實(shí)施例中，由于聚焦信號(hào)抽取使用在圖5(a)中表示的掃描法進(jìn)行，所以聚焦信號(hào)抽取在透鏡級(jí)O下開始，并且按透鏡級(jí)1、2、3、4、5、6、7、及8的順序進(jìn)行。就是說，完成聚焦信號(hào)抽取需要在"總計(jì)，，條目中表示的時(shí)間。如可從表4看到的那樣，借助于在"V2范圍"中的電壓的聚焦信號(hào)抽取占用多于三秒，這是不實(shí)用的。另一方面，借助于在"V1范圍"中的電壓，聚焦信號(hào)抽取在稍大于1秒中完成，這是實(shí)用的。其次，將給出通過進(jìn)行在通過在圖6中表示的"Rel范圍"中的折射率分布得到的透鏡狀態(tài)與在通過在"Re2范圍"中的折射率分布得到的透鏡狀態(tài)之間的比較的聚焦性能的描述。圖7表示在通過實(shí)現(xiàn)透鏡級(jí)2的折射率分布得到的透鏡狀態(tài)中的MTF。這里，圖7(a)表示在與通過在"Rel范圍"中的折射率分布得到的透鏡級(jí)2相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)中的MTF，并且圖7(b)表示在與通過在"Re2范圍"中的折射率分布得到的透鏡級(jí)2相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)中的MTF。在圖7(a)和7(b)中，橫坐標(biāo)代表空間頻率(循環(huán)/mm:線對(duì)每毫米)，并且縱坐標(biāo)代表在圖像平面上的光學(xué)對(duì)比度(MTF:調(diào)制傳遞函數(shù))。這里，在圖7(a)中表示的31和在7(b)中表示的33每個(gè)指示在0。/。的圖像高度處的MTF,并且在圖7(a)中表示的32和在7(b)中表示的34每個(gè)指示在40%的圖像高度處的MTF。圖像高度這里表達(dá)為當(dāng)從在其處測(cè)量MTF的視場(chǎng)角的中心到視場(chǎng)角的邊緣的高度當(dāng)作100%時(shí)的百分比。如圖7中所示，在0%的圖像高度處，用于與在"V1范圍"中的施加電壓相對(duì)應(yīng)的"Rel范圍"的情形的MTF31和用于與在"V2范圍"中的施加電壓相對(duì)應(yīng)的"Re2范圍"的情形的MTF33近似相同。然而，可看到，在40%的圖像高度處，用于"Re2范圍，，的情形的MTF34比用于"Rel范圍，，的情形的MTF32高。這意味著，借助于通過在與在"V2范圍"中的施加電壓相對(duì)應(yīng)的"Re2范圍"中的折射率分布得到的透鏡狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)更好的聚焦性能。為了以上原因，在本實(shí)施例中，當(dāng)進(jìn)行聚焦信號(hào)抽取時(shí)把在"V1范圍，，中的電壓施加到液晶透鏡1上，并且當(dāng)進(jìn)行聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)時(shí)把在"V2范圍，，中的電壓施加到液晶透鏡l上。圖8表示自動(dòng)聚焦過程流程的一個(gè)例子。在圖8中表示的流程中，微處理器51按照在存儲(chǔ)單元52中預(yù)存儲(chǔ)的程序通過與本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備的各種元件協(xié)作進(jìn)行處理。如下流程基于較早描述的掃描法。首先，微處理器51把N設(shè)置到0(Sl)。其次，微處理器51進(jìn)行控制，從而把與透鏡級(jí)O相對(duì)應(yīng)的電壓(在"V1范圍，，中)從LC透鏡驅(qū)動(dòng)器6施加到中心電極23和相應(yīng)環(huán)形電極(Rl至R20)上(S2)，并且從成像裝置3獲得生成聚焦信號(hào)電平(S3)。其次，微處理器51把N設(shè)置到N+1(S4)，并且檢查N是否大于8(S5)。通過重復(fù)步驟S1至S5，微處理器51對(duì)于所有透鏡級(jí)0至8抽取聚焦信號(hào)電平(聚焦信號(hào)抽取)。例如為實(shí)現(xiàn)透鏡級(jí)2施加到中心電極23和相應(yīng)環(huán)形電極24(Rl至R20)上的電壓(在"V1范圍"中)的例子表示在表3中。這里給出的透鏡級(jí)的數(shù)量?jī)H僅是例子，并且不限于9個(gè)。其次，微處理器51辨別在其處抽取聚焦信號(hào)電平成為最大的透鏡級(jí)(聚焦點(diǎn)辨別)(S6)。在圖5(a)的例子中，抽取聚焦信號(hào)電平在透鏡級(jí)4處成為最大。其次，微處理器51進(jìn)行控制，從而把與如此辨別的透鏡級(jí)相對(duì)應(yīng)的電壓(在"V2范圍"中)從LC透鏡驅(qū)動(dòng)器6施加到中心電極23和相應(yīng)環(huán)形電極(Rl至R20)上(S7)，并且終止自動(dòng)聚焦過程。例如為實(shí)現(xiàn)透鏡級(jí)2，施加到中心電極23和相應(yīng)環(huán)形電極24(Rl至R20)上的電壓(在"V2范圍"中)的例子表示在表3中。圖9表示施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓在圖8中表示的流程中如何變化。在圖9中，縱坐標(biāo)代表施加電壓，并且橫坐標(biāo)代表環(huán)形電極位置。Rl指示最內(nèi)環(huán)形電極，并且R20指示最外環(huán)形電極。在圖9中表示的曲線IOO和llO每條通過畫出施加到相應(yīng)環(huán)形電極(l至20)上的電壓并且連結(jié)畫出點(diǎn)而畫出。在圖9中，曲線IOO代表當(dāng)最后透鏡級(jí)由掃描法測(cè)量時(shí)(參考在圖5(a)中的透鏡級(jí)8)施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的在"V1范圍"中的電壓。而且，在圖9中，曲線IIO代表與在圖8的S6中辨別為是在其處聚焦信號(hào)電平成為最大的透鏡級(jí)相對(duì)應(yīng)的在"V2范圍，，中的電壓。例如，如果透鏡級(jí)2在圖8中的S6中辨別為是在其處聚焦信號(hào)電平成為最大的透鏡級(jí)，則曲線代表在表3中表示的"V2范圍，，中的電壓。換句話說，在圖8的S7中，在微處理器51控制下的LC透鏡驅(qū)動(dòng)器6把施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓從由曲線100代表的那些變化到由曲線110代表的那些(見箭頭A)。這里，假定為了得到所有透鏡級(jí)而施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的在"VI范圍，，中的電壓和在"V2范圍"中的電壓預(yù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元52中。例如，當(dāng)有9個(gè)透鏡級(jí)(透鏡級(jí)0至8)時(shí)，對(duì)于環(huán)形電極(例如，1至20)存儲(chǔ)施加電壓的總共9x2=18種組合。如以上描述的那樣，當(dāng)進(jìn)行聚焦信號(hào)抽取時(shí)，施加用來增大液晶的操作速度的電壓(在"V1范圍"中)，并且在聚焦點(diǎn)辨別過程中辨別到在其處聚焦信號(hào)成為最大的透鏡級(jí)之后，施加不降級(jí)聚焦性能的電壓(在"V2范圍，，中)。相應(yīng)地，在本實(shí)施例中，自動(dòng)聚焦能以高速度完成并且不降級(jí)在聚焦時(shí)的聚焦性能。圖IO表示自動(dòng)聚焦過程流程的另一個(gè)例子。在圖10中表示的流程中，微處理器51按照在存儲(chǔ)單元52中預(yù)存儲(chǔ)的程序通過與本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備的各種元件協(xié)作進(jìn)行處理。如下流程基于較早描述的掃描法。在圖8中表示的過程流程中，在最后透鏡級(jí)由掃描法測(cè)量之后，施加電壓從為實(shí)現(xiàn)該透鏡級(jí)施加的在"V1范圍"中的電壓(在圖9中的曲線IOO)變到與在圖8中的S6中辨別為是在其處聚焦信號(hào)電平成為最大的透鏡級(jí)相對(duì)應(yīng)的在"V2范圍"中的電壓(在圖9中的曲線110)。然而，如果施加與在圖8中的S6中辨別為是在其處聚焦信號(hào)電平成為最大的透鏡級(jí)相對(duì)應(yīng)的在"V2范圍，，中的電壓(在圖9中的曲線IIO),則液晶分子不能立即響應(yīng)施加電壓變到穩(wěn)定狀態(tài)。時(shí)間滯后因而發(fā)生。鑒于這點(diǎn)，在圖10的過程流程中，為了減小時(shí)間滯后，在施加與辨別為是在其處聚焦信號(hào)電平成為最大的透鏡級(jí)相對(duì)應(yīng)的在"V2范圍，，中的電壓之前，施加切換電壓。在圖10中，與在圖8中的那些相同的步驟由相同步驟號(hào)指示，并且這里不重復(fù)這樣的步驟的描述。換句話說，圖10的過程流程的不同之處在于，在圖8中的S6與S7之間提供另外的步驟S10。圖ll表示施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓在圖IO中表示的流程中如何變化。在圖11中，縱坐標(biāo)代表施加電壓，并且橫坐標(biāo)代表環(huán)形電極位置。Rl指示最內(nèi)環(huán)形電極，并且R20指示最外環(huán)形電極。在圖11中表示的曲線100、110及120每條通過畫出施加到相應(yīng)環(huán)形電極(1至20)上的電壓并且連結(jié)畫出點(diǎn)而畫出。在圖11中，曲線IOO和110與在圖9中表示的那些相同。在圖11中，曲線120代表在圖10的S10中施加的切換電壓。由曲線120代表的切換電壓利用過渡響應(yīng)的原理；就是說，預(yù)先施加其電勢(shì)差比目標(biāo)電壓(曲線110)的電勢(shì)差大的電壓，使得液晶分子響應(yīng)目標(biāo)電壓(曲線IIO)變到穩(wěn)定狀態(tài)較容易。在圖10的S10中，在微處理器51的控制下，LC透鏡驅(qū)動(dòng)器6曲線120代表的那些、:見箭頭B)。換句話2，自動(dòng)對(duì)焦控制器5和液晶透鏡驅(qū)動(dòng)器6起切換電壓施加單元的作用。其次，在圖10的S7中，在微處理器51的控制下，LC透鏡驅(qū)動(dòng)器6把施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓從由曲線120代表的那些變到由曲線110代表的那些(見箭頭C)。以這種方式，在圖10中表示的過程流程中，由于采取在施加其相對(duì)于開始電壓(曲線IOO)的電勢(shì)差大于目標(biāo)電壓(110)的電勢(shì)差的切換電壓(曲線120)之后施加目標(biāo)電壓(110)的措施，所以有可能減小液晶分子響應(yīng)施加電壓變到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間滯后。這里，切換電壓(曲線120)挑選成具有這樣的值，從而當(dāng)進(jìn)行從切換電壓(曲線120)到目標(biāo)電壓(110)的切換時(shí)，對(duì)于所有環(huán)形電極(例如，1至20)幾乎相等地減小時(shí)間滯后；因此，優(yōu)選的是，預(yù)先提供與開始電壓(曲線100)和目標(biāo)電壓(110)的組合總數(shù)一樣多組切換電壓。例如，當(dāng)有9個(gè)透鏡級(jí)(透鏡級(jí)0至8)時(shí)，由于在掃描法的情況下有開始電壓(曲線100)的一種可能組合和目標(biāo)電壓(110)的9種可能組合，所以預(yù)先應(yīng)該創(chuàng)建總共1x9=9組切換電壓(曲線120)并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元51中。另一方面，在登山法的情況下，有開始電壓(曲線100)的9種可能組合和目標(biāo)電壓(110)的9種可能組合，所以預(yù)先應(yīng)該創(chuàng)建總共9x9=81組切換電壓(曲線120)并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元51中。這里，GND電壓可以用作切換電壓。然而，如果使用GND電壓，那么當(dāng)進(jìn)行到目標(biāo)電壓的切換時(shí)，液晶分子響應(yīng)目標(biāo)電壓而穩(wěn)定需要的時(shí)間對(duì)于每個(gè)環(huán)形電極變得不同。鑒于這點(diǎn)，如果用來從切換電壓切換到目標(biāo)電壓的計(jì)時(shí)從一個(gè)環(huán)形電極到下一個(gè)交錯(cuò)，則可縮短液晶分子響應(yīng)目標(biāo)電壓而穩(wěn)定需要的時(shí)間。圖12表示當(dāng)進(jìn)行以上布置時(shí)施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓如何變化。在圖12中，縱坐標(biāo)代表施加電壓，并且橫坐標(biāo)代表環(huán)形電極位置。Rl指示最內(nèi)環(huán)形電極，并且R20指示最外環(huán)形電極。在圖12中表示的曲線100和110及直線130(代表用作切換電壓的GND電壓)每條通過畫出施加到相應(yīng)環(huán)形電極(1至20)上的電壓并且連結(jié)畫出點(diǎn)而畫出。換句話說，如圖12中所示，進(jìn)行控制，從而對(duì)于R1(最內(nèi)環(huán)形電極)用來從GND電壓切換到目標(biāo)電壓的計(jì)時(shí)(由箭頭D指示)與對(duì)于R20(最外環(huán)形電極)用來從GND電壓切換到目標(biāo)電壓的計(jì)時(shí)(由箭頭E指示)不同。圖13是方塊圖，表示根據(jù)本發(fā)明的另一種自動(dòng)聚焦設(shè)備的基本構(gòu)造。與在圖1中表示的自動(dòng)聚焦設(shè)備的唯一差別是包括溫度傳感器7。否則，構(gòu)造與在圖1中表示的自動(dòng)聚焦設(shè)備的構(gòu)造相同，并因此，這里不重復(fù)描述。溫度傳感器7探測(cè)液晶透鏡1附近的溫度，并且把探測(cè)信號(hào)發(fā)送到微處理器51。微處理器51因而可確定液晶透鏡l的溫度，圖14表示在圖13中表示的自動(dòng)聚焦設(shè)備中進(jìn)行的自動(dòng)聚焦過程的一個(gè)例子。在圖14中表示的流程中，微處理器51按照在存儲(chǔ)單元52中預(yù)存儲(chǔ)的程序通過與本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備的各種元件協(xié)作進(jìn)行處理。如下流程基于較早描述的掃描法。在圖14中表示的過程流程與以前參照?qǐng)DIO描述的過程流程之間的唯一差別是，在對(duì)于所有透鏡級(jí)獲得聚焦信號(hào)電平之前通過探測(cè)液晶透鏡1附近的溫度獲得溫度信息。然而，應(yīng)該注意，當(dāng)抽取聚焦信號(hào)電平時(shí)在S2中施加的在"V1范圍，，中的電壓、在SIO中施加的切換電壓、及在S7中為實(shí)現(xiàn)辨別透鏡級(jí)施加的在"V2范圍，，中的電壓都按照在步驟Sll中獲得的溫度被挑選。為此目的，施加到相應(yīng)環(huán)形電極(l至20)上的電壓對(duì)于在-20。C與60。C之間的每5。C溫度范圍預(yù)先存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元52中。在圖14中表示的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，由于液晶層的折射率是依賴溫度的，并且液晶分子響應(yīng)施加電壓變到穩(wěn)定狀態(tài)需要的時(shí)間也是依賴溫度的，所以探測(cè)液晶透鏡l附近的溫度，并且按照環(huán)境溫度調(diào)節(jié)施加到液晶層上的電壓。圖15表示施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓在圖14中表示的流程中如何變化。在圖15中，縱坐標(biāo)代表施加電壓，并且橫坐標(biāo)代表環(huán)形電極位置。Rl指示最內(nèi)環(huán)形電極，并且R20指示最外環(huán)形電極。在圖15中表示的曲線每條通過畫出施加到相應(yīng)環(huán)形電極(1至20)上的電壓并且連結(jié)畫出點(diǎn)而畫出。在圖15中，曲線100代表對(duì)于25。C的開始電壓(當(dāng)與最后透鏡級(jí)相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)電平由掃描法測(cè)量時(shí)施加的在"V1范圍，，中的電壓)，并且曲線101代表對(duì)于-20。C的開始電壓。同樣，曲線110代表對(duì)于25。C的目標(biāo)電壓(與確定透鏡級(jí)相匹配的在"V2范圍，，中的電壓)，并且曲線111代表對(duì)于-20。C的目標(biāo)電壓.而且，曲線120代表與曲線100和IIO相對(duì)應(yīng)的切換電壓，而曲線121代表與曲線101和111相對(duì)應(yīng)的切換電壓。這里要注意，由于在-20。C下的響應(yīng)速度比在25。C下的響應(yīng)速度慢，所以通過把對(duì)于-20。C的切換電壓設(shè)置為比對(duì)于25°C的切換電壓低改進(jìn)響應(yīng)速度。也在圖14和15中，在微處理器51的控制下，LC透鏡驅(qū)動(dòng)器6首先把施加到相應(yīng)環(huán)形電極上的電壓從開始電壓變到切換電壓，并且然后把施加電壓從切換電壓變到目標(biāo)電壓。以這種方式，也在圖14由于采取在施加其相對(duì)于開始電壓的電勢(shì)差大于目標(biāo)電壓的電勢(shì)差的切換電壓之后施加目標(biāo)電壓的措施，所以有可能減小液晶分子響應(yīng)施加電壓變到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間滯后。例如，當(dāng)有9個(gè)透鏡級(jí)(透鏡級(jí)0至8)和17個(gè)溫度級(jí)(在-20。C至60。C的范圍中按5。C的增量)時(shí)，那么在掃描法的情況下，1x17=17種開始電壓組合(曲線100等等)、9x17=153種目標(biāo)電壓組合(曲線110等等)、及17x153=2601種切換電壓組合(曲線120等等)必須預(yù)先創(chuàng)建并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元51中。另一方面，在登山法的情況下，9x17=153種開始電壓組合(曲線100等等)、9x17=153種目標(biāo)電壓組合(曲線110等等)、及153x153=23409種切換電壓組合(曲線120等等)必須預(yù)先創(chuàng)建并且存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元51中。在圖1和13中表示的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，都與液晶透鏡l分離地提供的自動(dòng)對(duì)焦控制器5和液晶透鏡驅(qū)動(dòng)器6已經(jīng)構(gòu)造成起聚焦信號(hào)抽取單元、聚焦點(diǎn)辨別單元、聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元、及/或切換電壓施加單元的作用。然而，諸如ROM之類的存儲(chǔ)裝置可以并入液晶透鏡驅(qū)動(dòng)器6中，并且只有液晶透鏡驅(qū)動(dòng)器6可以構(gòu)造成起聚焦信號(hào)抽取單元、聚焦點(diǎn)辨別單元、聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元、及/或切換電壓施加單元的作用。在該情況下，液晶透鏡1和液晶透鏡驅(qū)動(dòng)器6可以在一個(gè)光學(xué)裝置中組合，并且可以構(gòu)造成使來自與光學(xué)裝置分離地提供的成像裝置3的圖像信號(hào)直接輸入到液晶透鏡驅(qū)動(dòng)器6。在圖1和13中表示的自動(dòng)聚焦設(shè)備中，已經(jīng)提供與液晶透鏡l協(xié)作的光學(xué)透鏡2，但光學(xué)透鏡2不是基本元件并且依據(jù)目的可以省去。如以上描述的那樣，根據(jù)本發(fā)明的自動(dòng)聚焦設(shè)備對(duì)于在具有自動(dòng)對(duì)焦功能的設(shè)備中的使用是便利的，并且特別適于在膠片攝影機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、電影攝影機(jī)、建造到移動(dòng)電話中的攝影機(jī)、安裝在車輛等上用于后部視野監(jiān)視的攝影機(jī)、適于用在內(nèi)診鏡中的攝影機(jī)、具有用來改變透鏡光學(xué)能力的功能的護(hù)目鏡、等等中實(shí)施自動(dòng)對(duì)焦功能。2權(quán)利要求1.一種自動(dòng)聚焦設(shè)備，包括液晶透鏡，形成折射率分布；光電轉(zhuǎn)換單元，把通過所述液晶透鏡聚焦的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且輸出所述電信號(hào)作為圖像信號(hào)；聚焦信號(hào)抽取單元，通過把第一范圍的電壓施加到所述液晶透鏡上使所述折射率分布變化，并且基于所述圖像信號(hào)抽取多個(gè)聚焦信號(hào)；聚焦點(diǎn)辨別單元，從所述多個(gè)抽取聚焦信號(hào)中辨別與聚焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)；及聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元，通過把第二電壓施加到所述液晶透鏡上來調(diào)節(jié)聚焦點(diǎn)，該第二電壓能夠產(chǎn)生與由所述聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的折射率分布，并且小于施加到所述液晶透鏡上以便得到由所述聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)的所述第一范圍的電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，還包括存儲(chǔ)單元，該存儲(chǔ)單元按每個(gè)指定溫度分別對(duì)應(yīng)起來地存儲(chǔ)所述第一范圍的電壓和與在所述第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)的所述第二電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中，所述第一范圍的電壓包括為每個(gè)預(yù)置焦距預(yù)先規(guī)定的多個(gè)電壓。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中，所述聚焦信號(hào)抽取單元獲得用于每個(gè)預(yù)置焦距的所述聚焦信號(hào)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中，所述聚焦信號(hào)抽取單元把與第一焦距相對(duì)應(yīng)的先前探測(cè)的聚焦信號(hào)同與第二焦距相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前探測(cè)聚焦信號(hào)相比較以檢查所述聚焦信號(hào)是已經(jīng)增大還是已經(jīng)減小，并且然后轉(zhuǎn)到抽取與第三焦距相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)，由此依次把一個(gè)聚焦信號(hào)與下一個(gè)相比較，并且當(dāng)與所述聚焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)由所述聚焦點(diǎn)辨別單元辨別到時(shí)，停止所述聚焦信號(hào)的抽取。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，還包括切換電壓施加單元，該切換電壓施加單元在施加所述第二電壓之前，把切換電壓施加到所述液晶透鏡上，該切換電壓相對(duì)于所述第一范圍的電壓的電勢(shì)差大于所述第二電壓。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中，所述存儲(chǔ)單元按每個(gè)指定溫度分別對(duì)應(yīng)起來地存儲(chǔ)所述第一范圍的電壓、與在所述第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)的所述第二電壓、及與在所述第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)和與所述第二電壓相對(duì)應(yīng)的所述切換電壓。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，還包括用來探測(cè)所述液晶透鏡附近的溫度的溫度探測(cè)單元。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中，所述聚焦信號(hào)抽取單元基于由所述溫度探測(cè)單元探測(cè)的溫度通過把所述第一范圍的電壓施加到所述液晶透鏡上使所述折射率分布變化，并且基于所述圖像信號(hào)抽取所述多個(gè)聚焦信號(hào)，并且所述聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元基于由所述溫度探測(cè)單元探測(cè)的溫度把所述第二電壓施加到所述液晶透鏡上，該第二電壓能夠產(chǎn)生與由所述聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的折射率分布，并且小于施加到所述液晶透鏡上以便得到由所述聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)的所述第一范圍的電壓。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中，所述存儲(chǔ)單元按每個(gè)指定溫度分別對(duì)應(yīng)起來地存儲(chǔ)所述第一范圍的電壓和與在所述第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)的所述第二電壓。11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，還包括用來探測(cè)所述液晶透鏡附近的溫度的溫度探測(cè)單元。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中，所述聚焦信號(hào)抽取單元基于由所述溫度探測(cè)單元探測(cè)的溫度通過把所述第一范圍的電壓施加到所述液晶透鏡上使所述折射率分布變化，并且基于所述圖像信號(hào)抽取所述多個(gè)聚焦信號(hào)，所述聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元基于由所述溫度探測(cè)單元探測(cè)的溫度把所述第二電壓施加到所述液晶透鏡上，該第二電壓能夠產(chǎn)生與由所述聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的折射率分布，并且小于施加到所述液晶透鏡上以便得到由所述聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)的所述第一范圍的電壓，及在所述第二電壓的施加之前，所述切換電壓施加單元基于由溫度探測(cè)單元探測(cè)的溫度，把所述切換電壓施加到所述液晶透鏡上，該切換電壓相對(duì)于所述第一范圍的電壓的電勢(shì)差大于所述第二電壓。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中，所述存儲(chǔ)單元按每個(gè)指定溫度分別對(duì)應(yīng)起來地存儲(chǔ)所述第一范圍的電壓、與在所述第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)的所述第二電壓、及與在所迷第一范圍的電壓中的每個(gè)個(gè)別電壓相對(duì)應(yīng)和與所述第二電壓相對(duì)應(yīng)的所述切換電壓。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，其中，所述液晶透鏡包括多個(gè)環(huán)形區(qū)和一個(gè)液晶層。15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)聚焦設(shè)備，還包括與所述液晶透鏡協(xié)作的光學(xué)透鏡。16.—種光學(xué)裝置，包括液晶透鏡，形成折射率分布；聚焦信號(hào)抽取單元，通過將第一范圍的電壓施加到所述液晶透鏡上使所述折射率分布變化，并且基于所述圖像信號(hào)抽取多個(gè)聚焦信號(hào)；聚焦點(diǎn)辨別單元，從所述多個(gè)抽取聚焦信號(hào)中辨別與聚焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的聚焦信號(hào)；及聚焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元，通過將第二電壓施加到所述液晶透鏡上來調(diào)節(jié)聚焦點(diǎn)，該第二電壓能夠產(chǎn)生與由所述聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)相對(duì)應(yīng)的折射率分布，并且小于施加到所述液晶透鏡上以便得到由所述聚焦點(diǎn)辨別單元辨別的聚焦信號(hào)的所述第一范圍的電壓。全文摘要提供的是一種通過其對(duì)于實(shí)際使用能以足夠高速度探測(cè)聚焦點(diǎn)并且可得到用于優(yōu)良成像性能的透鏡狀態(tài)的自動(dòng)聚焦設(shè)備。自動(dòng)聚焦設(shè)備設(shè)有液晶透鏡，它形成折射率分布；光電轉(zhuǎn)換部分，它把通過液晶透鏡形成的光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并且輸出圖像信號(hào)；焦點(diǎn)信號(hào)抽取部分，它通過把在第一范圍中的電壓施加到液晶透鏡上改變折射率分布，并且基于圖像信號(hào)抽取多個(gè)焦點(diǎn)信號(hào)；焦點(diǎn)辨別單元，用來從抽取焦點(diǎn)信號(hào)辨別與焦點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的焦點(diǎn)信號(hào)；及焦點(diǎn)調(diào)節(jié)單元，它提供與由焦點(diǎn)辨別單元辨別的焦點(diǎn)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的折射率分布，并且通過把第二電壓施加到液晶透鏡上調(diào)節(jié)焦點(diǎn)。第二電壓比在第一范圍中并且施加到液晶透鏡上以便得到由焦點(diǎn)辨別單元辨別的焦點(diǎn)信號(hào)的電壓低。文檔編號(hào)G02F1/13GK101331417SQ200780000659公開日2008年12月24日申請(qǐng)日期2007年3月9日優(yōu)先權(quán)日2006年3月13日發(fā)明者影山康博申請(qǐng)人:西鐵城控股株式會(huì)社