專利名稱：電子取景器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適合用于例如視頻攝像機(jī)裝置的電子取景器裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及適合于通過使用目鏡組將其放大來觀察具有視角特性的諸如LCD的視頻顯示裝置的電子取景器裝置，它可以通過使視頻顯示裝置與目鏡組的相對(duì)配置適當(dāng)、依靠視角特性來提高圖像的對(duì)比度。
按照常規(guī)，在用于視頻攝像機(jī)裝置的電子取景器中，主要用小型CRT(陰極射線管)、LCD等作為視頻顯示裝置。并且可以這樣安排，以便通過使用目鏡組放大來觀察視頻顯示裝置的圖像。但是，因?yàn)閺娘@像屏表面測(cè)量起，CRT在深度方向上具有長(zhǎng)的尺寸，所以它不適合用于小型視頻攝像機(jī)裝置。而且，LCD尺寸小且重量輕，另外其像素的數(shù)量近年來已經(jīng)顯著地得到提高。因而，它也變得足以實(shí)用以執(zhí)行對(duì)于取景器的圖像的聚焦，所以LCD也已經(jīng)在高級(jí)裝置上廣泛地傳播了。
另外，在使用CRT的視頻顯示裝置中，甚至當(dāng)從與正面觀察它的方向或多或少偏移的傾斜方向來看顯像屏表面時(shí)，不會(huì)發(fā)生圖像的亮度或?qū)Ρ榷让舾械馗淖?。但是，在LCD的情況下，當(dāng)從傾斜方向觀看顯像屏表面時(shí)，亮度或?qū)Ρ榷让舾械刈兓?。另外，?dāng)已經(jīng)從正面觀察顯像屏表面時(shí)，并不總是獲得最佳對(duì)比度。并且有這種情況，當(dāng)從相對(duì)于指定的方位角傾斜一個(gè)指定角度的方向觀察顯像屏表面時(shí)，對(duì)比度變?yōu)樽罴?。這種亮度或?qū)Ρ榷热Q于觀察方向的性質(zhì)稱為“視角特性”。
作為用于LCD的液晶有很多種類，最廣泛使用的液晶是TN(扭曲向列)型液晶。本發(fā)明還涉及其中使用了采用TN型液晶的LCD的電子取景器裝置。
這里，將給出以下工作原理的說明TN型液晶的視角特性不對(duì)稱，并且當(dāng)從指定方向和在指定角度觀看這種液晶時(shí)，它具有最佳的對(duì)比度。
圖4說明當(dāng)沒有電壓加在TN型液晶上時(shí)液晶分子的排列。
在兩片極化方向垂直相交的極化板10，11之間，液晶盒12和13以?shī)A于其間的方式被夾緊。關(guān)于液晶盒12和13，在一個(gè)液晶盒12一側(cè)的液晶分子14與在光的入射面的極化板10平行。另一方面，在另一個(gè)液晶盒13一側(cè)，它們扭轉(zhuǎn)90°的角，并且在這種狀態(tài)下，它們變得與在光的出射面的極化板11平行。因此，從在光的入射面的極化板10一側(cè)射入液晶的背光被極化板10線性極化。由此，象在液晶分子14的場(chǎng)合下，背光扭轉(zhuǎn)(轉(zhuǎn)動(dòng))90°并且從極化板11穿出。也就是說，LCD看上去是白的。
圖5說明當(dāng)電壓已經(jīng)通過未示出的透明電極加在液晶盒12和13之間時(shí)液晶分子的排列。
按照這種排列，液晶分子14變成沿著上述施加的電場(chǎng)的方向而與液晶盒12和13垂直。因而，不發(fā)生旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。因此，從在光的入射面的極化板10一側(cè)射入的背光被在光的出射面的極化板阻斷。結(jié)果，LCD看上去是黑的。
同時(shí)，嚴(yán)格地講，圖5中所示的液晶分子14中僅僅與液晶盒12和13接觸的液晶分子受他們本身與液晶盒表面上覆蓋的高分子薄膜表面之間的分子間引力的影響。為此，由于這種影響，那些液晶分子不能完全變成與液晶盒12和13垂直而是變?yōu)槁杂修D(zhuǎn)動(dòng)。也就是說，LCD不會(huì)完全看上去是黑的。
圖6說明加在液晶盒兩端的電壓(V)與透射率(T)之間的關(guān)系。這個(gè)曲線圖是在LCD的垂直方向上測(cè)量的V-T特性(θ＝0°)的實(shí)例。從該曲線圖可以明白，在液晶盒上加高電壓導(dǎo)致透射率變?yōu)榱?。但是，由于如上所述液晶分子變?yōu)槁杂修D(zhuǎn)動(dòng)，所述透射率不完全變?yōu)榱?。而且，由于在?gòu)成驅(qū)動(dòng)電路的器件的耐壓、電壓消耗上的不必要增加等方面的問題，加高電壓不現(xiàn)實(shí)。因此，一般，LCD的黑色信號(hào)電壓電平設(shè)為4伏。
而且，LCD的白色信號(hào)電壓設(shè)為1.5伏，由此通過加4至1.5伏的信號(hào)電壓來顯示從黑至灰至白的顏色。
這里，以加白信號(hào)電壓時(shí)的透射率與加黑信號(hào)電壓時(shí)的透射率之間的反差比從數(shù)量上定義LCD亮度的對(duì)比的優(yōu)良程度。也就是說，由于對(duì)應(yīng)于4伏的透射率為2％，這種情況下的反差比為100/2＝50。
除了圖6的關(guān)于LCD的垂直方向的V-T特性(θ＝0°)之外，圖7說明關(guān)于傾斜方向的V-T特性。也就是說，如上所述，甚至在加了高電壓時(shí)，與液晶盒接觸的液晶分子也不完全與液晶盒垂直。即，他們或多或少傾斜并且由此具有一定低程度的可轉(zhuǎn)動(dòng)性。當(dāng)從所述傾斜方向看LCD時(shí)，低程度的可轉(zhuǎn)動(dòng)性相對(duì)被減輕。因此，甚至當(dāng)加同樣的黑色信號(hào)電壓時(shí)，LCD看起來是黑的。
例如，V-T特性(θ＝10°)是這樣的，使得當(dāng)黑色信號(hào)電壓為4伏時(shí)，透射率大約為0.1％。因而，反差比變?yōu)?00/0.1＝1000。因而大大提高了反差比。相反，當(dāng)從促進(jìn)旋轉(zhuǎn)極化的一側(cè)看LCD時(shí)，V-T特性(θ＝-10°)是這樣的，使得當(dāng)黑色信號(hào)電壓為4伏時(shí)，透射率大約為10％。因而，反差比變?yōu)?00/10＝10，這表明反差比極大地惡化了。
本發(fā)明是為了解決上述問題而做的并且其目的是提供這樣的電子取景器裝置所述裝置通過使LCD和目鏡之間的相對(duì)位置適當(dāng)可以減輕旋轉(zhuǎn)極化并且能夠由此提高圖像的對(duì)比度。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種電子取景器裝置，它是這樣配置的，使得液晶顯像屏表面具有這樣的視角特性，以致這種顯像屏表面看上去其對(duì)比度或亮度隨著看顯像屏表面的方向而不同；以中心偏離目鏡組的光軸的方式布置目鏡組的光射出面上的開口部分的中心；因而觀察者的眼睛被引向與對(duì)應(yīng)于光軸的位置分開的位置；以及，結(jié)果，當(dāng)使觀察者從傾斜方向看液晶顯像屏表面時(shí)，通過滿足下列條件而使顯像屏表面看起來比當(dāng)觀察者從沿著光軸的方向看顯像屏表面時(shí)具有更高的對(duì)比度0.3h＜Δ＜1.5h其中，在θ代表由最清楚地看到圖像的方向相對(duì)于光軸形成的角、以及f代表目鏡組的焦距的假定下，當(dāng)屈光度設(shè)為具有0值時(shí)，對(duì)于在θ角度看圖像、從h＝f·tanθ得到光軸和視線之間的偏移量h；并且Δ代表光軸與視線之間的實(shí)際偏移量。
根據(jù)上述電子取景器裝置，能夠觀看具有極佳對(duì)比度的視頻顯示裝置，在該視頻顯示裝置中，當(dāng)從其正面看時(shí)對(duì)比度由于視角特性而變低。


圖1是說明按照本發(fā)明的電子取景器裝置的原理的示意圖；圖2是按照本發(fā)明的目鏡組的結(jié)構(gòu)圖；圖3用圖解法說明所述目鏡組的像散和畸變像差；圖4說明當(dāng)沒有電壓加在LCD的TN型液晶上時(shí)液晶分子的排列；圖5說明當(dāng)有電壓加在LCD的TN型液晶上時(shí)液晶分子的排列；圖6是說明加在TN型液晶上的電壓與LCD的透射率之間的關(guān)系的V-T特性曲線圖；而圖7是特性曲線圖，其中關(guān)于傾斜方向的V-T特性疊加在圖6的特性曲線圖上。
下面將參照附圖對(duì)按照本發(fā)明的電子取景器裝置的實(shí)施例作說明。
圖1是說明電子取景器裝置的原理的示意圖。其結(jié)構(gòu)如下。液晶的顯像屏表面1對(duì)于視角特性具有高敏感性。并且假定當(dāng)基本上以相對(duì)于顯像屏表面1的正面為θ的前述方位角觀察顯像屏表面1時(shí)，對(duì)比度看起來最好。而且，假定把從顯像屏表面1的中心發(fā)出并且向著角θ前進(jìn)的光線表示成中心光線4，這條中心光線4穿過目鏡組2。此后，該中心光線繼續(xù)以基本上與光軸3平行的光線5前進(jìn)。然后，該中心光線進(jìn)入觀察者的眼睛。
在目鏡組2由小厚度透鏡組成、屈光度被調(diào)為0值、從顯像屏表面1至目鏡2的距離為焦距f這樣的假定下，用傍軸原理執(zhí)行計(jì)算。然后，通過把光軸3與視線7之間的距離h設(shè)置為h＝f·tanθ，可以獲得上述結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，甚至在沒有設(shè)置Δ＝h的情況下，光軸3與視線7之間的偏移量Δ也具有一個(gè)使顯像屏表面實(shí)質(zhì)上看起來極好的范圍。因而，最好把Δ的范圍設(shè)置成如上述一樣。當(dāng)超過條件表達(dá)式的下限時(shí)，就失去了本發(fā)明的效果，因而與當(dāng)從顯像屏表面的正面觀察它時(shí)相比在優(yōu)點(diǎn)方面沒有不同。而當(dāng)Δ的值變大時(shí)，取景器裝置的高度總體上會(huì)變大。而且，當(dāng)超過該條件表達(dá)式的上限時(shí)，尺寸變大，因而取景器裝置變得不實(shí)用。同時(shí)，由于光軸3與視線7之間的偏離變得不容忽視，目鏡組2的性能下降，因而象差校正變得難以執(zhí)行。因此，通過以眼罩的上部和下部關(guān)于距光軸3的偏移量Δ對(duì)稱的方式設(shè)置眼罩的開口6，觀察者自然能使其視線7基本上與光線5一致。
圖2說明目鏡組2的實(shí)例。這里，當(dāng)按照從觀察者一側(cè)觀看的順序來講時(shí)，目鏡組包括凸鏡L1、凹鏡L2、凸鏡L3三片塑料透鏡。所述各個(gè)透鏡的共六個(gè)透鏡面每個(gè)包括非球面。并且非球面與基準(zhǔn)球面的偏離量具有非球面表面系數(shù)，在所述系數(shù)下，當(dāng)按照從觀察者一側(cè)觀看的順序來講時(shí)，第一表面r1變?yōu)橹赶螂x開顯像屏表面的方向，第二表面r2變?yōu)橹赶蛞葡蝻@像屏表面的方向，第三表面r3變?yōu)橹赶螂x開顯像屏表面的方向，第四表面r4變?yōu)橹赶螂x開顯像屏表面的方向，第五表面r5變?yōu)橹赶螂x開顯像屏表面的方向，以及第六表面r6變?yōu)橹赶螂x開顯像屏表面的方向。
同時(shí)，下面說明的數(shù)值的實(shí)例表明構(gòu)造的成像系統(tǒng)的狀態(tài)，其中與當(dāng)取景裝置(finder apparatus)用作取景器(finder)時(shí)發(fā)生的光線路徑相反，使光線從觀察者入射到取景器上以便由此形成真實(shí)的圖像。
每個(gè)符號(hào)對(duì)其相關(guān)數(shù)值的實(shí)例都通用，這些符號(hào)如下
ri第(i)個(gè)表面的曲率半徑，di第(i)個(gè)表面的背面的表面間隔，ni透鏡Li的材料性質(zhì)在線d的折射率，vi透鏡Li的材料性質(zhì)的阿貝數(shù)。
非球面的定義假定xi代表非球面的深度而H代表從光軸量起的高度，以下列等式的形式來表達(dá)非球面Xi＝H2/ri{1＋(1－H2/ri2)1/2}＋∑AkHk非球面系數(shù)中的(e-3)代表(x10-3)。
數(shù)值實(shí)例r127.892d15.66 n11.492 v157.2r2-45.778d25.03r3-29.923d32.4 n21.492 v257.2r4108.108d44.94r5-421.525 d55.88 n31.492 v357.2r6-17.143非球面 A4 A6 A8 A10r1-0.7951 e-5+0.3539 e-8-0.5582 e-10 -0.3591 e-11r2+0.1608 e-4-0.1423 e-6+0.5592 e-9-0.3876 e-11r3-0.1841 e-4+0.3188 e-7+0.5581 e-9-0.6217 e-12r4-0.6944 e-4+0.3416 e-6-0.3349 e-10 +0.3876 e-11r5-0.7957 e-4+0.2271 e-7+0.5582 e-9+0.3876 e-11r6-0.4060 e-5+0.3363 e-7-0.5076 e-9+0.3456 e-11
焦距33.73這里，當(dāng)執(zhí)行屈光時(shí)，或者把三片透鏡L1、L2、和L3整體移向顯像屏表面1或者使上述數(shù)值進(jìn)入負(fù)屈光狀態(tài)。并且，甚至當(dāng)在這種狀態(tài)下僅有一片最接近觀察者的透鏡L1被移動(dòng)，并且由此執(zhí)行屈光度的校正時(shí)，也獲得了優(yōu)異的性能。
圖3說明在具有-1的屈光度的圖像系統(tǒng)的情況下的散光和畸變象差。應(yīng)該注意，在象散性的曲線圖中，實(shí)線表示弧矢圖像曲面；而虛線表示子午圖像曲面。
如上文已經(jīng)說明的，這樣安排按照本發(fā)明的電子取景器，使得液晶顯像屏表面具有視角特性，即這個(gè)屏幕表面看上去其對(duì)比度或亮度隨著觀看屏幕表面的方向不同而不同；所述目鏡組的光出射面上的開口部分的中心布置成該中心偏離目鏡組的光軸；由此觀察者的眼睛被引向與光軸對(duì)應(yīng)的位置偏離的位置；并且當(dāng)因而使觀察者從傾斜的方向看到液晶顯像屏表面時(shí)，屏幕表面看起來具有更高的對(duì)比度。因此，所述電子取景器裝置非常適合用于視頻攝像機(jī)裝置等。
而且，當(dāng)按照從觀察者一側(cè)觀看的順序來講時(shí)，所述目鏡組包括凸鏡、凹鏡、凸鏡三片塑料透鏡。所述各個(gè)透鏡的共六個(gè)透鏡面每個(gè)包括非球面。并且非球面與基準(zhǔn)球面的偏離量具有非球面表面系數(shù)，在所述系數(shù)下，當(dāng)按照從觀察者一側(cè)觀看的順序來講時(shí)，第一表面變成指向離開顯像屏表面的方向，第二表面變成指向移向顯像屏表面的方向，第三表面變成指向離開顯像屏表面的方向，第四表面變成指向離開顯像屏表面的方向，第五表面變成指向離開顯像屏表面的方向，以及第六表面變成指向離開顯像屏表面的方向。并且，當(dāng)執(zhí)行屈光時(shí)，或者把三片透鏡L1、L2、和L3整體移向顯像屏表面，或者僅有一片最接近觀察者的透鏡能被移動(dòng)，而其余兩片透鏡對(duì)于顯像屏表面是固定的。通過這樣做，可能容易校正由于視線與光軸偏離而引起的象差。
已經(jīng)參照附圖描述了本發(fā)明的最佳實(shí)施例，但應(yīng)該明白，本發(fā)明并不限于這些明確的實(shí)施例，并且只要不背離在所附中定義的本發(fā)明的精神或范圍，本專業(yè)的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種電子取景器裝置，所述電子取景器裝置具有通過使用目鏡組放大液晶顯像屏表面而適合于觀看液晶顯像屏表面的電子取景器，其中當(dāng)所述液晶顯像屏表面具有屏幕表面看上去其對(duì)比度或亮度隨觀看屏幕表面的方向而不同的所述視角特性時(shí)，把所述目鏡組的光出射面上的開口部分的所述中心布置成所述中心偏離所述目鏡組的光軸；觀察者的眼睛由此被引向與所述光軸對(duì)應(yīng)的位置偏離的位置；并且當(dāng)因而使觀察者從傾斜的方向看所述液晶顯像屏表面時(shí)，與所述觀察者從沿著光軸的方向觀察所述屏幕表面時(shí)相比，所述屏幕表面看起來具有更高的對(duì)比度。
2.權(quán)利要求1的電子取景器裝置，其特征在于所述目鏡組的光出射面的開口部分的中心從所述目鏡的光軸偏移的量滿足下列條件0.3h＜Δ＜1.5h其中，在θ代表由最清楚地看到圖像的方向相對(duì)于所述光軸形成的角、以及f代表所述目鏡組的焦距的假定下，當(dāng)所述屈光度設(shè)為具有0值時(shí)，對(duì)于以θ角度看圖像、從h＝f·tanθ得到所述光軸和所述視線之間的所述偏移量h；并且Δ代表所述光軸與所述視線之間的所述實(shí)際偏移量。
3.權(quán)利要求1的電子取景器裝置，其特征在于所述具有視角特征的液晶裝置是TN(扭曲向列)液晶。
4.權(quán)利要求1的電子取景器裝置，其特征在于當(dāng)按照從觀察者一側(cè)觀看的順序來講這些透鏡時(shí)，所述目鏡組包括凸鏡、凹鏡、凸鏡三片塑料透鏡；所述各個(gè)透鏡的共六個(gè)透鏡面每個(gè)包括非球面；并且所述非球面與基準(zhǔn)球面的偏離量具有非球面表面系數(shù)，在所述系數(shù)下，當(dāng)按照從觀察者一側(cè)觀看的順序來講時(shí)，第一表面變成指向離開所述顯像屏表面的方向，第二表面變成指向移向所述顯像屏表面的方向，第三表面變成指向離開所述顯像屏表面的方向，第四表面變成指向離開所述顯像屏表面的方向，第五表面變成指向離開所述顯像屏表面的方向，第六表面變成指向離開所述顯像屏表面的方向。
5.權(quán)利要求1的電子取景器裝置，其特征在于對(duì)所述目鏡的屈光的調(diào)整是通過把所述三片透鏡相對(duì)所述顯像屏表面整體移動(dòng)，或者使兩片透鏡對(duì)于顯像屏表面是固定的并且使僅有一片最接近觀察者的透鏡能移動(dòng)來執(zhí)行的。
全文摘要
一種通過使LCD和目鏡組之間的相對(duì)位置適當(dāng)而能夠減小旋轉(zhuǎn)極化特性并能由此提高圖像的對(duì)比度的用于視頻攝相機(jī)裝置的電子取景器。當(dāng)液晶顯像屏表面具有視角特性使得屏幕表面看上去其對(duì)比度和亮度隨觀看屏幕表面的方向而不同時(shí),在目鏡組(2)的光出射面上的眼罩開口部分(6)的中心偏離目鏡組(2)的光軸(3)。從而觀察者的眼睛被引向偏離對(duì)應(yīng)于光軸(3)的位置的位置而從傾斜方向來看液晶顯像屏表面(1)。從而能夠觀看具有極佳對(duì)比度的液晶顯像屏表面。
文檔編號(hào)H04N5/225GK1329269SQ0112196
公開日2002年1月2日 申請(qǐng)日期2001年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月20日
發(fā)明者南條雄介, 五十川俊明 申請(qǐng)人:索尼公司