(57)【要約】【課題】撮像レンズ内に用いる液晶レンズを大口径化させることなく周辺光の結像性能が低下を防止することができる撮像レンズを提供する。【解決手段】被写体側に配置される前群レンズと、撮像素子側に配置される後群レンズと、前群レンズと後群レンズの間に配置され、互いに対向する２つの電極の間に液晶層を有し、対向する電極間に電圧を印加することにより液晶層の液晶分子の配向制御を行うことにより屈折率分布を変化させて液晶レンズとして機能させる液晶レンズとを備える撮像レンズであって、前群レンズから出射する光束の上光線と下光線が主光線と平行になるようにして、液晶レンズへ入射させ、後群レンズにより液晶レンズからの出射光を撮像素子に結像させる。【選択図】図１
2010113064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体側に配置される前群レンズと、
撮像素子側に配置される後群レンズと、
前記前群レンズと前記後群レンズの間に配置され、互いに対向する２つの電極の間に液晶層を有し、前記対向する電極間に電圧を印加することにより前記液晶層の液晶分子の配向制御を行うことにより屈折率分布を変化させてレンズとして機能させる液晶レンズとを備える撮像レンズであって、
前記前群レンズから出射する光束の上光線と下光線が主光線と該平行になるようにして、前記液晶レンズへ入射させ、前記後群レンズにより前記液晶レンズからの出射光を前記撮像素子に結像させることを特徴とする撮像レンズ。
【請求項２】
前記前群レンズは、正のパワーを持つレンズと、負のパワーを持つレンズとから構成し、前記正のパワーを持つレンズの後側焦点と前記負のパワーを持つレンズの焦点が略一致するように、前記正のパワーを持つレンズと前記負のパワーを持つレンズを配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項３】
前記液晶レンズの液晶層は、絞りと組み合わされていることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の撮像レンズ。
【請求項４】
前記液晶レンズの液晶層は、前記絞りを挟んで複数設けられており、かつ前記絞りを挟んで設けられた液晶層の液晶分子は互いに９０度ずれて配向しており、あらゆる振動方向の光を利用可能にすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の撮像レンズ。
【請求項５】
前記絞りを挟んで設けられた液晶層は、それぞれ２つの液晶層からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の撮像レンズ。
【請求項６】
前記互いに対向する２つの電極は、円形の切欠きを有する第１の電極と、前記円形部分に間隔を置いて配置された略円形状の第２の電極とからなることを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項７】
前記第１の電極は、４分割されていることを特徴とする請求項６に記載の撮像レンズ。
【請求項８】
前記液晶レンズの直径は、入射角の正接に前記電極から前記液晶層までの距離の２倍を掛けたものに前記絞りの直径を加えたものに等しいかより大きいことを特徴とする請求項３に記載の撮像レンズ。
【請求項９】
前記液晶レンズの直径は、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の撮像レンズ。
【請求項１０】
前記液晶レンズの直後に平行配向した液晶フィルムを配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
【請求項１１】
前記後群レンズの後に平行配向した液晶フィルムを配置したことを特徴とする請求項１に記載の撮像レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶レンズを備える撮像レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カメラの撮像光学系内に液晶レンズを配置する撮像レンズが提案されている。例えば、液晶レンズをカメラの絞りに隣接して絞りの前、あるいは絞りの後に配置し、液晶レンズのレンズとして機能する領域を絞りの開口量とほぼ同じ位に設定することで液晶レンズのレンズ機能領域を小さい面積の領域にすることができ、また、レンズ機能領域の面積が小さくなることにより、レンズパワーを高めることができて、焦点距離の調整範囲を広くすることができるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、カメラの撮像系にフォーカス機能を有する液晶レンズを配設したものが知られている（例えば、特許文献２参照）。このフォーカス機能が得られる液晶レンズに印加する電圧量を変化させることによって自由に焦点距離の調整ができるため、レンズをアクチュエータによって移動させて焦点距離を調整する機構が不要となり、カメラの構造を薄型にすることができる。また、液晶レンズのレンズ機能領域を除いた領域部分に遮光膜を設け、液晶レンズ内に強い光が入ってもその遮光膜により光を吸収して遮り、強い光が結像部材に届くのを防止してフレア現象やゴースト現象などの発生を防止することができる。
【特許文献１】特開２００７−２０６２９９号公報
【特許文献２】特開２００７−２０６３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、撮像レンズは、得られる画像の画角を大きくしようとする場合、一般的に撮像レンズを構成する液晶レンズ等の光学系部材を大口径化する必要がある。
【０００５】
しかしながら、撮像レンズ内に用いる液晶レンズの大口径化は液晶ガラスの厚みの増大、印加電圧の増大を招き、更に液晶レンズの焦点距離も長くなるという問題がある。また撮像する画角が大きくなると周辺光の結像性能が低下してしまうという問題もある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、撮像レンズ内に用いる液晶レンズを大口径化させることなく周辺光の結像性能が低下を防止することができる撮像レンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、被写体側に配置される前群レンズと、撮像素子側に配置される後群レンズと、前記前群レンズと前記後群レンズの間に配置され、互いに対向する２つの電極の間に液晶層を有し、前記対向する電極間に電圧を印加することにより前記液晶層の液晶分子の配向制御を行うことにより屈折率分布を変化させてレンズとして機能させる液晶レンズとを備える撮像レンズであって、前記前群レンズから出射する光束の上光線と下光線が主光線と平行になるようにして、前記液晶レンズへ入射させ、前記後群レンズにより前記液晶レンズからの出射光を前記撮像素子に結像させることを特徴とする。
【０００８】
本発明は、前記前群レンズは、正のパワーを持つレンズと、負のパワーを持つレンズとから構成し、前記正のパワーを持つレンズの後側焦点と前記負のパワーを持つレンズの焦点が略一致するように、前記正のパワーを持つレンズと前記負のパワーを持つレンズを配置したことを特徴とする。
【０００９】
本発明は、前記液晶レンズの液晶層は、絞りと組み合わされていることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、前記液晶レンズの液晶層は、前記絞りを挟んで複数設けられており、かつ前記絞りを挟んで設けられた液晶層の液晶分子は互いに９０度ずれて配向しており、あらゆる振動方向の光を利用可能にすることを特徴とする。
【００１１】
本発明は、前記絞りを挟んで設けられた液晶層は、それぞれ２つの液晶層からなることを特徴とする。
【００１２】
本発明は、前記互いに対向する２つの電極は、円形の切欠きを有する第１の電極と、前記円形部分に間隔を置いて配置された略円形状の第２の電極とからなることを特徴とする。
【００１３】
本発明は、前記第１の電極は、４分割されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明は、前記液晶レンズの直径は、入射角の正接に前記電極から前記液晶層までの距離の２倍を掛けたものに前記絞りの直径を加えたものに等しいかより大きいことを特徴とする。
【００１５】
本発明は、前記液晶レンズの直径は、１ｍｍ以上４ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
本発明は、前記液晶レンズの直後に平行配向した液晶フィルムを配置したことを特徴とする。
【００１７】
本発明は、前記後群レンズの後に平行配向した液晶フィルムを配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、液晶レンズへ入射する光束の上光線と下光線が主光線と平行になるため、画角が大きい場合であっても液晶レンズを大口径化する必要がなくなり、液晶ガラスの厚みの増大、印加電圧の増大を防止することができるという効果が得られる。また撮像する画角が大きくなっても周辺光の結像性能が低下してしまうことを防止することができるという効果も得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態による撮像レンズを図面を参照して説明する。図１は同実施形態の構成を示す図である。この図において、符号１００は、撮像レンズであり、被写体側に配置される前群レンズ１、液晶レンズ２及び撮像素子５側に配置される後群レンズ３から構成する。符号４は、カバーガラスであり、撮像素子５を保護する。撮像素子５には、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサなどを用いる。前群レンズ１は、第１のレンズ１１、第２のレンズ１２で構成する。後群レンズ３は、第３のレンズ３１、第４のレンズ３２及び第５のレンズ３３で構成する。被写体（図示せず）からの光束は、前群レンズ１によって撮像レンズの絞り中心で主光線が交わるように進行し、液晶レンズ２に入射する。液晶レンズ２を透過し射出した光束は、後群レンズ３により集光され、カバーガラス４を透過し撮像素子５の受光面に結像される。これにより、撮像素子５の受光面には、撮像レンズ１００によって、被写体の像が結像することになる。撮像素子５は、この結像された光の強弱を光電変換し、得られた電気信号は画像処理して、デジタル画像を生成する。
【００２０】
次に、図２を参照して、図１に示す前群レンズ１の構成について説明する。図２に示すように、前群レンズは２枚のレンズで構成されており、第１のレンズ１１は正のパワーを持つ凸レンズ、第２のレンズ１２は負のパワーを持つ凹レンズであり、前群レンズ１全体としては正のパワーを持つレンズを構成している。第１のレンズ１１の後側焦点ｆ１と第２のレンズ１２の前側焦点ｆ２は略一致するように配置されている。このため、第１のレンズ１１に入射して第２のレンズ１２から射出する被写体からの光は、上光線ａと下光線ｂのそれぞれが主光線ｃに該平行になる。なお、色収差の補正のためには、第１のレンズ１１に低分散硝材（アッベ数が大）、第２のレンズ１２に高分散硝材（アッベ数が小）を用いることが望ましい。
【００２１】
次に、図３〜図６を参照して、図１に示す液晶レンズ２の構成について説明する。図３は、図１に示す液晶レンズ２の構成を示す正面図と断面図である。図３の正面図に示すように、液晶レンズ２の中央には以下に詳説する略円形の物理的に特異な部分２１５を有する。液晶レンズ２は、同一層にある透明な第１の電極２０１と第２の電極２０２、透明な第３の電極２０３、透明な第４の電極２０４、第１の電極２０１と第３の電極２０３の間に配置された第１の絶縁層２０５、第２の絶縁層２０６、第３の絶縁層２０７、第１の電極２０１と、第４の電極２０４の間に配置された第４の絶縁層２０８、第５の絶縁層２０９、第６の絶縁層２１０、第１の絶縁層２０５と第２の絶縁層２０６の間に配置された第１の液晶層２１１、第２の絶縁層２０６と第３の絶縁層２０７の間に配置された第２の液晶層２１２、第４の絶縁層２０８と第５の絶縁層２０９の間に配置された第３の液晶層２１３、第５の絶縁層２０９と第６の絶縁層２１０の間に配置された第４の液晶層２１４、第１の電極２０１、第２の電極２０２に接して配置され絶縁遮光層で作成された円形開口の絞り２１５によって構成されている。
【００２２】
図３に示す第１の電極２０１は、図４に示すように、透明かつ導電性の薄膜（例えば、ＩＴＯ（酸化インジウム錫）からなる）の中央部分を円形に切り欠いた円形切欠部と、膜の一部細片を切り欠いた細片切欠部を有する。円形切欠部は、細片切欠部を通して外部に通じている。第１の電極２０１は、円形開口の外側に電圧を印加するための電極である。また、第２の電極２０２は、円形状の透明かつ電導性の薄膜からなり、この電極の外周の一部には透明かつ電導性の細片２０２ａが導通性を保つ状態で付加されている。第２の電極２０２および細片２０２ａは、第１の電極２０１の円形切欠部及び一部細片切欠部に間隔を空けて収められている。第２の電極２０１は、円形開口の内側に電圧を印加するための電極である。第１の電極２０１と第２の電極２０２は、それぞれの電極に独立した電圧を印加することができる構造となっている。
【００２３】
また、第１の液晶層２１１と第３の液晶層２１３の液晶分子（例えば、ネマチック液晶分子）は、同一方向（例えば、図４に示す斜め４５度の配向方向Ａ）に配向されており、第２の液晶層２１２と第４の液晶層２１４の液晶分子は、第１の液晶層２１１と第３の液晶層２１３の液晶分子の配向方向を、円形開口の中心を中心として電極２０３側から見て時計回りに９０度回転した方向（例えば、図４に示す配向方向Ｂ）に配向されており、Ｐ偏光波とＳ偏光波の両者を利用できるので、液晶レンズ２はあらゆる振動方向の光に対してレンズとして機能することが可能である。図４に示す配向方向Ａ及び配向方向Ｂは、第１の電極２０１の引き出し部２０２ａが延びる方向と一致していないことが望ましい。なお、図３に示す液晶レンズ２は、第２の電極２０２に対して厚み方向に対称な構造となっており、高速化のため各振動方向に２層ずつの層を有する構造としている。
【００２４】
次に、図３に示す液晶レンズ２の寸法の一例を示す。第２の電極２０２の円形状外形の径は約３ｍｍである。第３の絶縁層２０７と第４の絶縁層２０８の厚さは、円形開口の径から決定するものであり、７００μｍである。第２の絶縁層２０６と第５の絶縁層２０９の厚みが大きいと９０度異なる２偏光の液晶レンズ２の光軸方向の結像位置の位置ずれが大きくなり、撮像光学系の結像性能が悪くなるため、なるべく薄いほうが良い。ここでは、第２の絶縁層２０６と第５の絶縁層２０９の厚みを７０μｍとしている。第１絶縁層２０５と第６の絶縁層２１０の厚みも液晶レンズ２の厚みに影響し、なるべく薄いほうが撮像レンズ１００の結像性能が良くなるため、ここでは５００μｍとしている。なお、絶縁層の材料には、可視光を透過する必要があるため、ガラスなどを用いるのがよい。
【００２５】
また、第２の電極２０２、第３の電極２０３、第４の電極２０４は可視光を透過する必要があるため、透明導電膜であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜等をガラス薄板の表面に対してスパッタリングを用いて形成されている。第１の電極２０１は、第２の電極作成の際に用いたガラス薄板の表面に蒸着したＩＴＯ膜でもよいし、アルミニウム等の金属薄膜でもよい。
【００２６】
次に、図３に示す液晶レンズ２の動作を説明する。円形開口を持つ第１の電極２０１と、第２の電極２０２と、第３の電極２０３、第４の電極２０４の間に電位差を与えることにより、円形開口を有する第１の電極２０１の中心軸２２０に対して軸対象な電界が発生する。第１の液晶層２１１、第２の液晶層２１２、第３の液晶層２１３、第４の液晶層２１４中の液晶分子は、発生した電界に沿って配向する。液晶分子は、複屈折性を持っており、楕円形をした液晶分子の長軸方向の屈折率と、短軸方向の屈折率が異なる。通常、楕円形をした液晶分子では、「短軸方向の屈折率＞長軸方向の屈折率」となる。
【００２７】
第１の電極２０１に印加する電圧をＶ１、第２の電極２０２に印加する電圧をＶ２、第３の電極２０３に印加する電圧をＶ３、第４の電極２０４に印加する電圧をＶ４とし、Ｖ３＝Ｖ４、Ｖ４＜Ｖ２＜Ｖ１となるように各電圧を印加すると、図５に示すように液晶層のダイレクタ方向（液晶分子の平均的な配向方向）が変化する。これにより、円形開口を有する第１の電極２０１の中心軸２２０から周辺にかけて液晶分子の角度が変化して、屈折率分布が発生する。このとき中心の屈折率のほうが周辺の屈折率より高く、その中心を通る一断面の分布が２次曲線に近い特性となることから、正のパワーを持つ屈折率分布レンズとしての作用を持つ。
【００２８】
また、第１の電極２０１と第２の電極２０２に印加する電圧を調整することにより、液晶レンズ２の焦点距離を変えることができるため、可変焦点レンズとして機能させることも可能である。また、第１の電極２０１に印加する電圧をＶ１、第２の電極２０２に印加する電圧をＶ２、第３の電極２０３に印加する電圧をＶ３、第４の電極２０４に印加する電圧をＶ４とし、Ｖ３＝Ｖ４、Ｖ４＜Ｖ１＜Ｖ２となるように電圧を印加すると、円形開口を有する第１の電極２０１の中心軸２２０から周辺にかけて液晶分子の角度が変化して屈折率分布が発生する。このとき中心の屈折率のほうが周辺の屈折率より低く、その中心を通る一断面の分布が２次曲線に近い特性となることから、負のパワーをもつ可変焦点レンズとしての機能させることも可能となる。
【００２９】
ここでは、第１の電極２０１と第２の電極２０２の間に２０Ｖｒｍｓ（ｒｍｓ：root mean square value）の実効電圧を印加し、また、第２の電極２０２と第３、第４の電極２０３、２０４の間に７０Ｖｒｍｓの実効電圧を印加し、第１の電極２０１と第３、第４の電極２０３、２０４の間には９０Ｖｒｍｓの実効電圧を印加し、凸レンズとして機能させる。液晶駆動電圧（各電極間に印加する電圧）は正弦波、またはデューティ比５０％の矩形波の交流波形である。例えば１００Ｖｒｍｓの交流正弦波は、±１４４Ｖの尖頭値を有する電圧波形となる。また、交流電圧の周波数は例えば１ｋＨｚが用いられる。
【００３０】
このように、液晶レンズ２の焦点距離は面内の液晶層のダイレクタ方向の変化による屈折率分布で決定されるため、液晶分子の複屈折でその最大値が決まり、上記の電圧値を印加したときの焦点距離は約２００ｍｍとなる。図１に示す撮像レンズ１００の焦点距離は約７ｍｍであるため、液晶レンズ２のパワーは撮像レンズ１００のパワーの約３％である。このため、液晶レンズ２単体での屈折力は小さい。前群レンズ１から入射した光束の第１の液晶層２１１での屈折角度は約０．５度と小さいため、前群レンズ１から入射した上光線、主光線、下光線はほぼ平行な状態で、液晶レンズ２から出射する。液晶レンズ２はレンズとして利用する径を大きくすると、第３の絶縁層２０８と、第４の絶縁層２０９を厚くする必要があるため、撮像レンズ１００の長さが増大する。更にそれに伴い第１の電極２０１、第２の電極２０２への印加電圧も高くする必要があるため、液晶レンズ２の径（電極２０２の円形状外形の径）はφ１ｍｍ〜φ４ｍｍとすることが望ましい。
【００３１】
このことから、図６に示すように、液晶レンズ２の第１の電極２０２付近に、中心に円形の開口を有する開口絞り２１５を液晶レンズ２の中心軸２２０に合わせて配置することにより、第１の液晶層２１１と第４の液晶層２１４、第２の液晶層２１２と第３の液晶層２１３を透過する光束径をほぼ同じにすることができ、このとき液晶層を透過する光束径が最小となる。ここで、円形開口絞り２１５は、第１の電極２０１、第２の電極２０２の近傍にあるため絶縁性を持ち、かつ可視光を透過しないことが必要であり、チタン系黒色顔料や、絶縁性の酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）膜などを用いることができる。
【００３２】
次に、図１に示す後群レンズ３について説明する。後群レンズ３は、図７に示すように凹のパワーを持つ第３のレンズ３１と正のパワーを持つ第４のレンズ３２、正のパワーを持つ第５のレンズ３３により構成されている。更に第３のレンズ３１と第４のレンズ３２は貼り合わせレンズとなっており、第３のレンズ３１に高分散硝材（アッベ数が小）、第４のレンズ３２に低分散硝材（アッベ数が大）を用いることにより、色収差を補正することが可能である。
【００３３】
ここで、液晶レンズ２からの出射光はほぼ平行光であるため液晶レンズ２中の円形開口絞り２１５の直径をＤ１、後群レンズ３の焦点距離をｆ２、撮像レンズ１００のＦナンバーをＦとしたとき、
Ｄ１＝ｆ２／Ｆ
の関係が成立する。
【００３４】
また液晶レンズ２中の円形開口絞り２１５への光束の入射角度をθ［ｒａｄ］、第１の電極２０１から第１の液晶層２１１までの距離をＴ、第１の液晶層２１１での光束径をＤ２とすると
Ｄ２＝Ｄ１＋２Ｔ・ｔａｎθ＝ｆ２／Ｆ＋２Ｔ・ｔａｎθ
となる。ここで液晶レンズ２の直径（電極２０２の円形状外形の径）をＤＬとすると、
ＤＬ≧ｆ２／Ｆ＋２Ｔ・ｔａｎθ
とすることが望ましい。
【００３５】
また、液晶レンズ２の直径ＤＬは１ｍｍから４ｍｍが望ましいため、
１≦ｆ２／Ｆ＋２Ｔ・ｔａｎθ≦４
とすることが望ましい。
【００３６】
ＤＬ＜ｆ２／Ｆ＋２Ｔ・ｔａｎθの場合は、周辺光量が低下するため、周辺光のＦｎｏの増大により回折限界のＭＴＦ特性が低下し、画面周辺での高い空間周波数でのコントラスト（ＭＴＦ）の低下を招く。図８に、ＤＬ≧ｆ２／Ｆ＋２Ｔ・ｔａｎθの場合と、ＤＬ＜ｆ２／Ｆ＋２Ｔ・ｔａｎθの場合の画面センタと画面周辺におけるＭＴＦ曲線の一例を示す。横軸は空間周波数であり、縦軸はＭＴＦをパーセントで示す。図８に示すように、ＤＬ≧ｆ２／Ｆ＋２Ｔ・ｔａｎθを満たす場合の方が、ＤＬ＜ｆ２／Ｆ＋２Ｔ・ｔａｎθの場合より画面周辺での高い空間周波数でのコントラスト（ＭＴＦ）の低下が少ない。
【００３７】
なお、第５レンズ３３は、レンズの表面（両面）を非球面にしてもよい。非球面レンズを用いることで、第５レンズ３３のレンズ曲面上で、物体面上の１点からの光束が最も分離されるため、収差の補正が行いやすくなる。同様に第１レンズ１１を非球面レンズにしてもよい。また撮像レンズ１００の一部または全てを非球面レンズにしてもよい。
また本実施形態では、撮像レンズを５枚構成で説明したが、性能向上のため更に枚数を増やしたり、あるいは薄型化のため低減することも可能である。
【００３８】
このように、液晶レンズ２へ入射する光束の上光線と下光線が主光線と平行になるため、画角が大きい場合であっても液晶レンズ２を大口径化する必要がなくなり、液晶ガラスの厚みの増大、印加電圧の増大を防止することができる。また撮像する画角が大きくなっても周辺光の結像性能が低下してしまうことを防止することができる。
【００３９】
＜第２の実施形態＞
図９は、第２の実施形態における液晶レンズ２の構成を示す図である。図９に示す液晶レンズ２が図３に示す液晶レンズ２と異なる点は、液晶レンズ２の第１の電極２０１を縦横の方向に４分割し、電極２０１ａ、電極２０１ｂ、電極２０１ｃ、電極２０１ｄを設けた点である。この４分割した電極２０１ａ、電極２０１ｂ、電極２０１ｃ、電極２０１ｄのそれぞれに異なった電圧を印加することにより、電極を分割していないときは軸対象であった屈折率分布が、電極の円形開口の中心軸に対して、軸のずれた非対称な分布に変化させることができる。これはすなわち液晶レンズ２の光軸を移動させることと等価である。
【００４０】
これにより、液晶レンズ２への入射光を偏向させることができる。また電極２０１ａ、電極２０１ｂ、電極２０１ｃ、電極２０１ｄに印加する電圧を適宜変えることにより、入射光の偏向量を変化させることができる。前述したように、液晶レンズ２のパワーは撮像レンズ１００全体のパワーの約３％であるため、液晶レンズ２の光軸シフト量の約３％の光軸シフト量を得ることが可能となる。
【００４１】
また、第１の液晶層２１１と第３の液晶層２１３の液晶分子は、同一方向（例えば、図４に示す斜め４５度の配向方向Ａ）に配向されており、第２の液晶層２１２と第４の液晶層２１４の液晶分子は、第１の液晶層２１１と第３の液晶層２１３の液晶分子の配向方向を、円形開口の中心を中心として時計回りに９０度回転した方向（例えば、図４に示す配向方向Ｂ）に配向されている。図９に示す配向方向Ａ及び配向方向Ｂは、第１の電極２０１を４つの電極２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄに分割する分割方向と一致していないことが望ましい。
【００４２】
＜第３の実施形態＞
図１０は、液晶レンズ２の第２の絶縁層２０６と第５の絶縁層２０９の厚みによって発生する９０度異なる２偏光の光軸方向の焦点の位置ずれを示す図である。液晶層２１１及び液晶層２１３の配向方向と同一振動方向の偏光（異常光）は、液晶層２１１と液晶層２１３のレンズ効果により屈折し、図１０に示すように焦点を持つ。しかしながら液晶層２１２と液晶層２１４では配向方向が９０度回転しているため、レンズ効果は持たず透過する。また、上記偏光と９０度回転した方向の偏光（液晶層２１２及び液晶層２１４の配向方向と同一振動方向の偏光）は、液晶層２１２と液晶層２１４のレンズ効果により屈折し、図１０に示すように焦点を持つ。しかしながら液晶層２１１と液晶層２１３では配向方向が９０度回転しているため、レンズ効果は持たず透過する。すなわち上記の直交した２偏光は、位置の異なるレンズで屈折し焦点を持つため、焦点位置ズレが発生する。
【００４３】
この焦点の位置ずれは、撮像素子５上では結像ぼけとなる。液晶レンズ２の直後でこの焦点位置ずれを補正するためには、非常に大きな複屈折が必要となるため、平行配向した液晶フィルムを配置するのがよい。液晶フィルム内の液晶分子を所定の角度立った状態で固定し常光と異常光の間に複屈折を持たせることにより、上記直交した２偏光のそれぞれの位相を変えることが可能となるため、焦点位置ズレを補正することが可能となる。液晶フィルムによって、この焦点の位置ずれを補正する場合、液晶の複屈折は通常０．２程度であるため、７０μｍの焦点位置ずれを補正するためには、３５０μｍの厚みにすればよい。
【００４４】
また、図１１に示すように、後群レンズ３の後に液晶フィルム６を設けるようにしてもよい。撮像レンズ１０１内に液晶フィルム６を組み込む場合、液晶レンズ２のパワーは撮像レンズ１００のパワーの３％程度になるため、後群レンズ３の後に液晶フィルム６を設けることにより更に薄い液晶フィルム６によって焦点の位置ずれを補正することが可能となる。
【００４５】
なお、９０度異なる２偏光の光軸方向の焦点の位置ずれを補正するための複屈折材料は、液晶フィルムに限るものではない。例えば複屈折のあるプラスチックフィルムや水晶やサファイアガラスなどを用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１の実施形態における撮像レンズ１００の構成を示す図である。
【図２】図１に示す前群レンズ１の構成を示す図である。
【図３】図１に示す液晶レンズ２の構成を示す図である。
【図４】図３に示す液晶レンズ２の電極の構成を示す図である。
【図５】図３に示す液晶レンズ２に電圧を印加した時の液晶分子のダイレクタ方向を示す説明図である。
【図６】図３に示す液晶レンズ２内の光束の方向を示す説明図である。
【図７】図１に示す撮像レンズ１００の光路を示す説明図である。
【図８】ＭＴＦ特性を示す説明図である。
【図９】本発明の第２の実施形態における液晶レンズ２の構成を示す図である。
【図１０】液晶レンズ２による焦点の位置ずれを示す説明図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における撮像レンズ１０１の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１００、１０１・・・撮像レンズ、１・・・前群レンズ、２・・・液晶レンズ、３・・・後群レンズ、４・・・カバーガラス、５・・・撮像素子、６・・・液晶フィルム、２１１〜２１４・・・液晶層、２０１〜２０４・・・電極、２１５・・・絞り、２０１・・・第１の電極、２０１ａ〜２０１ｄ・・・電極、２０２・・・第２の電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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