(57)【要約】【課題】  液晶調光素子の透過光量ムラや各製品個体間の特性差を抑制する。【解決手段】  液晶調光素子１６の透明基板１６１、１６２の間には液晶層１６３が介在され、透明基板１６１、１６２の互いに対向する面に配置された透明電極１６４、１６５によって液晶層１６３に電圧が印加される。そして、透明電極１６４、１６５の配線形状に関し、電極の配線部における配線幅をＷ、配線長をＬ、配線厚をｄ、配線抵抗率をｒとしたときに、抵抗値Ｒを求める式Ｒ＝ｒＬ／（Ｗｄ）が成り立つように、電極の形状を３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲で形成する。【選択図】        図５
2006285127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並行に配置される少なくとも一部に透明基板を含む複数の基板と、前記複数の基板の互いに対向する面に形成される少なくとも一部に透明電極を含む電極と、前記複数の基板の対向する面の間に介在する液晶層とを有し、
前記電極は液晶層を制御する光制御部と前記光制御部に電源側からの電力を供給する配線部とを有し、前記配線部の配線は、配線幅をＷ、配線長をＬ、配線厚をｄ、配線抵抗率をｒとしたときに、抵抗値Ｒを求める式Ｒ＝ｒＬ／（Ｗｄ）が成り立つように、電極の形状が３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲で形成されている、
ことを特徴とする液晶調光素子。
【請求項２】
前記液晶層の透過率をＴとし、最大透過率をＴ１００とし、最低透過率をＴ０としたとき、液晶層をＴ１００＜Ｔ＜Ｔ０の範囲で駆動することを特徴とする請求項１記載の液晶調光素子。
【請求項３】
前記液晶層の最大透過率をＴＶ１００とし、最低透過率をＴＶ０とし、さらに（ＴＶ１００−ＴＶ０）×０．９＋ＴＶ０をＴＶ９０とし、（ＴＶ１００−ＴＶ０）×０．１＋ＴＶ０をＴＶ１０としたとき、Ｖ（印加電圧）−Ｔ（透過率）曲線において、透過率ＴＶ９０に対する電圧をＶ９０、透過率をＴＶ１０に対する電圧をＶ１０、最低透過率ＴＶ０に対する電圧をＶＭＡＸとし、αＶ＝（Ｖ１０−Ｖ９０）／ＶＭＡＸにより特定されるαＶの範囲が０．０５≦αＶ≦０．８を満すことを特徴とする請求項１記載の液晶調光素子。
【請求項４】
前記電極への印加電圧をＰＷＭ（パルス幅変調）方式で与え、そのＤｕｔｙによって透過光量を制御する動作において、最大透過率をＴＤ１００とし、最低透過率をＴＤ０とし、（ＴＤ１００−ＴＤ０）×０．９＋ＴＤ０をＴＤ９０、（ＴＤ１００−ＴＤ０）×０．１＋ＴＤ０をＴＤ１０としたとき、Ｄ（Ｄｕｔｙ）−Ｔ（透過率）曲線において、透過率ＴＤ９０に対するＤｕｔｙをＤ９０とし、透過率をＴＤ１０に対するＤｕｔｙをＤ１０とし、最低透過率ＴＤ０に対するＤｕｔｙをＤＭＡＸ（ＤＭＡＸ＝１００％）とし、αＤ＝（Ｄ１０−Ｄ９０）／ＤＭＡＸにより特定されるαＤの範囲が０．０５≦αＤ≦０．８を満すことを特徴とする請求項１記載の液晶調光素子。
【請求項５】
前記電極への印加電圧Ｖの周波数をｆとし、電極のシート抵抗をＲｓとし、電極間距離をＧとしたときに、３０［Ｈｚ］≦ｆ≦３×１０４［Ｈｚ］、３［ｖ］≦Ｖ≦２０［ｖ］、０.１［Ω］≦（Ｒｓ／ｄ）＝ｒ≦１０×１０４［Ω］、１.５［μｍ］≦Ｇ≦１０［μｍ］、３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲内とし、前記電極の配線抵抗を高くし、Ｖ(印加電圧)−Ｔ(透過率)曲線の閾値近傍の傾斜を緩和させることを特徴とする請求項１記載の液晶調光素子。
【請求項６】
前記電極への印加電圧Ｖの周波数をｆとし、電極のシート抵抗をＲｓとし、電極間距離をＧとしたときに、５００［Ｈｚ］≦ｆ≦５×１０３［Ｈｚ］、１０［ｖ］≦Ｖ≦１５［ｖ］、２５０［Ω］≦（Ｒｓ／ｄ）≦９×１０２［Ω]、２［μｍ]≦Ｇ≦３［μｍ］、０.７≦（Ｌ／Ｗ）≦１２０の範囲内とし、前記電極の配線抵抗を高くし、Ｖ(印加電圧)−Ｔ(透過率)曲線の閾値近傍の傾斜を緩和させることを特徴とする請求項１記載の液晶調光素子。
【請求項７】
前記配線部の配線は、複数の折曲部を含み、光制御部に向かう方向に対して線対称形の蛇行状に形成された配線形状を有することを特徴とする請求項１記載の液晶調光素子。
【請求項８】
被写体像を導く光学系が収容された鏡筒本体と、
前記光学系の光軸上に設けられ前記鏡筒本体で支持された液晶調光素子とを備え、
前記液晶調光素子は、互いに並行に配置される少なくとも一部に透明基板を含む複数の基板と、前記複数の基板の互いに対向する面に形成される少なくとも一部に透明電極を含む電極と、前記複数の基板の対向する面の間に介在する液晶層とを有し、
前記電極は液晶層を制御する光制御部と前記光制御部に電源側からの電力を供給する配線部とを有し、前記配線部の配線は、配線幅をＷ、配線長をＬ、配線厚をｄ、配線抵抗率をｒとしたときに、抵抗値Ｒを求める式Ｒ＝ｒＬ／（Ｗｄ）が成り立つように、電極の形状が３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲で形成されている、
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項９】
前記液晶層の透過率をＴとし、最大透過率をＴ１００とし、最低透過率をＴ０としたとき、液晶層をＴ１００＜Ｔ＜Ｔ０の範囲で駆動することを特徴とする請求項８記載のレンズ鏡筒。
【請求項１０】
前記液晶層の最大透過率をＴＶ１００とし、最低透過率をＴＶ０とし、さらに（ＴＶ１００−ＴＶ０）×０．９＋ＴＶ０をＴＶ９０とし、（ＴＶ１００−ＴＶ０）×０．１＋ＴＶ０をＴＶ１０としたとき、Ｖ（印加電圧）−Ｔ（透過率）曲線において、透過率ＴＶ９０に対する電圧をＶ９０、透過率をＴＶ１０に対する電圧をＶ１０、最低透過率ＴＶ０に対する電圧をＶＭＡＸとし、αＶ＝（Ｖ１０−Ｖ９０）／ＶＭＡＸにより特定されるαＶの範囲が０．０５≦αＶ≦０．８を満すことを特徴とする請求項８記載のレンズ鏡筒。
【請求項１１】
前記電極への印加電圧をＰＷＭ（パルス幅変調）方式で与え、そのＤｕｔｙによって透過光量を制御する動作において、最大透過率をＴＤ１００とし、最低透過率をＴＤ０とし、（ＴＤ１００−ＴＤ０）×０．９＋ＴＤ０をＴＤ９０、（ＴＤ１００−ＴＤ０）×０．１＋ＴＤ０をＴＤ１０としたとき、Ｄ（Ｄｕｔｙ）−Ｔ（透過率）曲線において、透過率ＴＤ９０に対するＤｕｔｙをＤ９０とし、透過率をＴＤ１０に対するＤｕｔｙをＤ１０とし、最低透過率ＴＤ０に対するＤｕｔｙをＤＭＡＸ（ＤＭＡＸ＝１００％）とし、αＤ＝（Ｄ１０−Ｄ９０）／ＤＭＡＸにより特定されるαＤの範囲が０．０５≦αＤ≦０．８を満すことを特徴とする請求項８記載のレンズ鏡筒。
【請求項１２】
前記電極への印加電圧Ｖの周波数をｆとし、電極のシート抵抗をＲｓとし、電極間距離をＧとしたときに、３０［Ｈｚ］≦ｆ≦３×１０４［Ｈｚ］、３［ｖ］≦Ｖ≦２０［ｖ］、０.１［Ω］≦（Ｒｓ／ｄ）＝ｒ≦１０×１０４［Ω］、１.５［μｍ］≦Ｇ≦１０［μｍ］、３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲内とし、前記電極の配線抵抗を高くし、Ｖ(印加電圧)−Ｔ(透過率)曲線の閾値近傍の傾斜を緩和させることを特徴とする請求項８記載のレンズ鏡筒。
【請求項１３】
前記電極への印加電圧Ｖの周波数をｆとし、電極のシート抵抗をＲｓとし、電極間距離をＧとしたときに、５００［Ｈｚ］≦ｆ≦５×１０３［Ｈｚ］、１０［ｖ］≦Ｖ≦１５［ｖ］、２５０［Ω］≦（Ｒｓ／ｄ）≦９×１０２［Ω]、２［μｍ]≦Ｇ≦３［μｍ］、０.７≦（Ｌ／Ｗ）≦１２０の範囲内とし、前記電極の配線抵抗を高くし、Ｖ(印加電圧)−Ｔ(透過率)曲線の閾値近傍の傾斜を緩和させることを特徴とする請求項８記載のレンズ鏡筒。
【請求項１４】
前記配線部の配線は、複数の折曲部を含み、光制御部に向かう方向に対して線対称形の蛇行状に形成された配線形状を有することを特徴とする請求項８記載のレンズ鏡筒。
【請求項１５】
被写体像を導く光学系が収容された鏡筒本体と、
前記光学系で導かれた被写体像を撮像する撮像素子と、
前記光学系の光軸上で前記光学系と前記撮像素子との間に設けられ前記鏡筒本体で支持された液晶調光素子とを備え、
前記液晶調光素子は、互いに並行に配置される少なくとも一部に透明基板を含む複数の基板と、前記複数の基板の互いに対向する面に形成される少なくとも一部に透明電極を含む電極と、前記複数の基板の対向する面の間に介在する液晶層とを有し、
前記電極は液晶層を制御する光制御部と前記光制御部に電源側からの電力を供給する配線部とを有し、前記配線部の配線は、配線幅をＷ、配線長をＬ、配線厚をｄ、配線抵抗率をｒとしたときに、抵抗値Ｒを求める式Ｒ＝ｒＬ／（Ｗｄ）が成り立つように、電極の形状が３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲で形成されている、
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１６】
前記液晶層の透過率をＴとし、最大透過率をＴ１００とし、最低透過率をＴ０としたとき、液晶層をＴ１００＜Ｔ＜Ｔ０の範囲で駆動することを特徴とする請求項１５記載の撮像装置。
【請求項１７】
前記液晶層の最大透過率をＴＶ１００とし、最低透過率をＴＶ０とし、さらに（ＴＶ１００−ＴＶ０）×０．９＋ＴＶ０をＴＶ９０とし、（ＴＶ１００−ＴＶ０）×０．１＋ＴＶ０をＴＶ１０としたとき、Ｖ（印加電圧）−Ｔ（透過率）曲線において、透過率ＴＶ９０に対する電圧をＶ９０、透過率をＴＶ１０に対する電圧をＶ１０、最低透過率ＴＶ０に対する電圧をＶＭＡＸとし、αＶ＝（Ｖ１０−Ｖ９０）／ＶＭＡＸにより特定されるαＶの範囲が０．０５≦αＶ≦０．８を満すことを特徴とする請求項１５記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記電極への印加電圧をＰＷＭ（パルス幅変調）方式で与え、そのＤｕｔｙによって透過光量を制御する動作において、最大透過率をＴＤ１００とし、最低透過率をＴＤ０とし、（ＴＤ１００−ＴＤ０）×０．９＋ＴＤ０をＴＤ９０、（ＴＤ１００−ＴＤ０）×０．１＋ＴＤ０をＴＤ１０としたとき、Ｄ（Ｄｕｔｙ）−Ｔ（透過率）曲線において、透過率ＴＤ９０に対するＤｕｔｙをＤ９０とし、透過率をＴＤ１０に対するＤｕｔｙをＤ１０とし、最低透過率ＴＤ０に対するＤｕｔｙをＤＭＡＸ（ＤＭＡＸ＝１００％）とし、αＤ＝（Ｄ１０−Ｄ９０）／ＤＭＡＸにより特定されるαＤの範囲が０．０５≦αＤ≦０．８を満すことを特徴とする請求項１５記載の撮像装置。
【請求項１９】
前記電極への印加電圧Ｖの周波数をｆとし、電極のシート抵抗をＲｓとし、電極間距離をＧとしたときに、３０［Ｈｚ］≦ｆ≦３×１０４［Ｈｚ］、３［ｖ］≦Ｖ≦２０［ｖ］、０.１［Ω］≦（Ｒｓ／ｄ）＝ｒ≦１０×１０４［Ω］、１.５［μｍ］≦Ｇ≦１０［μｍ］、３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲内とし、前記電極の配線抵抗を高くし、Ｖ(印加電圧)−Ｔ(透過率)曲線の閾値近傍の傾斜を緩和させることを特徴とする請求項１５記載の撮像装置。
【請求項２０】
前記電極への印加電圧Ｖの周波数をｆとし、電極のシート抵抗をＲｓとし、電極間距離をＧとしたときに、５００［Ｈｚ］≦ｆ≦５×１０３［Ｈｚ］、１０［ｖ］≦Ｖ≦１５［ｖ］、２５０［Ω］≦（Ｒｓ／ｄ）≦９×１０２［Ω]、２［μｍ]≦Ｇ≦３［μｍ］、０.７≦（Ｌ／Ｗ）≦１２０の範囲内とし、前記電極の配線抵抗を高くし、Ｖ(印加電圧)−Ｔ(透過率)曲線の閾値近傍の傾斜を緩和させることを特徴とする請求項１５記載の撮像装置。
【請求項２１】
前記配線部の配線は、複数の折曲部を含み、光制御部に向かう方向に対して線対称形の蛇行状に形成された配線形状を有することを特徴とする請求項１５記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種のカメラシステムや光学機器で用いられる液晶調光素子、レンズ鏡筒、及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、デジタルカメラやビデオカメラなどに用いられる撮像装置のレンズ鏡筒は、被写体像を導く光学系と、光学系の光軸上に設けられたＣＣＤイメージセンサなどからなる撮像素子と、光学系の光軸に介在され撮像素子に導かれる光の光量を調整する調光手段とを有している。
そして、調光手段として機械的に絞りを調整するアイリス絞りが設けられているが、アイリス絞りを用いた場合、アイリスはねとそれを駆動する駆動機構がスペースを占有してしまうためレンズ鏡筒の小型化を図る上で不利があった。
このため、占有スペースが少なくて済む液晶調光素子を用いた撮像装置が提案されている。
このような液晶調光素子としては、平行な透明基板の間に液晶層を挟み込み、各透明基板に設けた電極への印加電圧を制御することにより、液晶層の透過率を変化させるようにしたものが提案されている（例えば特許文献１参照）。
すなわち、液晶層には互いに平行な棒状の液晶分子が多数の封入されており、液晶層に印加される電圧により、各液晶分子の角度が変化するものであり、この液晶分子の角度変化によって液晶層の光透過率が変化する。具体的には、液晶分子の長軸方向が光の進行方向となす角度が小さいほど光透過量が増加し（光透過率が上がり）、長軸方向が光の進行方向となす角度が直角に近いほど光透過量が減少する（光透過率が下がる）。
このような作用によって、液晶層の光透過率を制御することにより、調光作用を得ることができる。
【特許文献１】特開２００２−８２３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した液晶素子を構成する場合、透明電極には、例えばＩＴＯ（Indium-doped tin oxide：錫をドープした酸化インジウム）、ＦＴＯ（Fluorine-doped tin oxide：フッ素をドープした酸化錫）、あるいはＡＴＯ（Antimony-doped tin oxide：アンチモンをドープした酸化錫）といった配線抵抗を無視できない材質が用いられており、この場合、配線の抵抗値のバラツキにより、透過光量にムラが生じ易くなるという問題を有しており、特に中間諧調（閾値近傍）における透過光量ムラが目立っていた。
図７はＶ（印加電圧）−Ｔ（透過率）特性のバラツキの例を示している。本図に示す異なる２つのＶ−Ｔ特性（曲線i、曲線ii）は中間諧調電圧Ｖ１において透過率Ｔ１、Ｔ２が大きく異なり、特性のバラツキが大きいことを示している。
そして、このような透過光量ムラにより、特に中間諧調における良好な画像を提供することが困難であり、また、製品個体間で特性がばらつくという問題も生じていた。
【０００４】
また近年では、高解像の要求は更に強まっており、この抵抗値のバラツキに伴う透過光量ムラは無視できない問題となっており、このような透過光量ムラを防止するために、透明電極の配線形状を工夫することが提案されている。例えば、配線形状を「く」の字に透明電極をパターニングし、長さを統一することで抵抗値のバラツキを低減したり、透過面内の配向のバラツキを均一にするように、配線幅をそれぞれ変えて透明電極をパターニングし、透過面内の画素のバラツキを低減することが提案されている。
しかしながら、配線を配置する範囲に制約があったり、中間諧調でのムラを抑制することが困難であるといった問題が残り、また製品個体間のバラツキも十分に解消できないという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、透過光量ムラや各製品個体間の特性差を抑制することが可能な液晶調光素子、並びに、その液晶調光素子を用いたレンズ鏡筒、及び撮像装置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】
【０００６】
上述の目的を達成するため、本発明の液晶調光素子は、互いに並行に配置される少なくとも一部に透明基板を含む複数の基板と、前記複数の基板の互いに対向する面に形成される少なくとも一部に透明電極を含む電極と、前記複数の基板の対向する面の間に介在する液晶層とを有し、前記電極は液晶層を制御する光制御部と前記光制御部に電源側からの電力を供給する配線部とを有し、前記配線部の配線は、配線幅をＷ、配線長をＬ、配線厚をｄ、配線抵抗率をｒとしたときに、抵抗値Ｒを求める式Ｒ＝ｒＬ／（Ｗｄ）が成り立つように、電極の形状が３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲で形成されていることを特徴とする。
【０００７】
また本発明のレンズ鏡筒は、被写体像を導く光学系が収容された鏡筒本体と、前記光学系の光軸上に設けられ前記鏡筒本体で支持された液晶調光素子とを備え、前記液晶調光素子は、互いに並行に配置される少なくとも一部に透明基板を含む複数の基板と、前記複数の基板の互いに対向する面に形成される少なくとも一部に透明電極を含む電極と、前記複数の基板の対向する面の間に介在する液晶層とを有し、前記電極は液晶層を制御する光制御部と前記光制御部に電源側からの電力を供給する配線部とを有し、前記配線部の配線は、配線幅をＷ、配線長をＬ、配線厚をｄ、配線抵抗率をｒとしたときに、抵抗値Ｒを求める式Ｒ＝ｒＬ／（Ｗｄ）が成り立つように、電極の形状が３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲で形成されていることを特徴とする。
【０００８】
また本発明の撮像装置は、被写体像を導く光学系が収容された鏡筒本体と、前記光学系で導かれた被写体像を撮像する撮像素子と、前記光学系の光軸上で前記光学系と前記撮像素子との間に設けられ前記鏡筒本体で支持された液晶調光素子とを備え、前記液晶調光素子は、互いに並行に配置される少なくとも一部に透明基板を含む複数の基板と、前記複数の基板の互いに対向する面に形成される少なくとも一部に透明電極を含む電極と、前記複数の基板の対向する面の間に介在する液晶層とを有し、前記電極は液晶層を制御する光制御部と前記光制御部に電源側からの電力を供給する配線部とを有し、前記配線部の配線は、配線幅をＷ、配線長をＬ、配線厚をｄ、配線抵抗率をｒとしたときに、抵抗値Ｒを求める式Ｒ＝ｒＬ／（Ｗｄ）が成り立つように、電極の形状が３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲で形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の液晶調光素子によれば、電極の配線部の配線幅をＷ、配線長をＬ、配線厚をｄ、配線抵抗率をｒとしたときに、抵抗値Ｒを求める式Ｒ＝ｒＬ／（Ｗｄ）が成り立ように、電極の形状を３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲で形成したことから、電極形状の制限によって配線抵抗を安定化できる。したがって、特に中間諧調における透過光量ムラを抑制でき、また、個体間の特性のバラツキも最小限に抑制できる効果がある。また、製造時において、特性のバラツキを最小限に抑制できるため、歩留まりの高い製品を製造することができ、製造コストを低減できる効果もある。
また、本発明のカメラ鏡筒及び撮像装置においても、上述のような液晶調光素子を用いたことから、液晶調光素子における透過光量ムラや個体間の特性のバラツキを有効に抑制でき、良好な画像を提供できる効果がある。また、製造時における歩留まりの向上による製造コストの低減も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態では、液晶調光素子の液晶層を制御する電極の電力供給路となる配線部の配線形状を以下のように制限する。まず、基本構成として、電極の配線部の配線幅をＷ、配線長をＬ、配線厚をｄ、配線抵抗率をｒとしたときに、抵抗値Ｒを求める式Ｒ＝ｒＬ／（Ｗｄ）が成り立つように、電極の形状を３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲で形成する。
ここで、液晶層の透過率をＴとし、最大透過率をＴ１００とし、最低透過率をＴ０としたとき、液晶層をＴ１００＜Ｔ＜Ｔ０の範囲で駆動する。または、液晶層の最大透過率をＴＶ１００とし、最低透過率をＴＶ０とし、さらに（ＴＶ１００−ＴＶ０）×０．９＋ＴＶ０をＴＶ９０とし、（ＴＶ１００−ＴＶ０）×０．１＋ＴＶ０をＴＶ１０としたとき、Ｖ（印加電圧）−Ｔ（透過率）曲線において、透過率ＴＶ９０に対する電圧をＶ９０、透過率をＴＶ１０に対する電圧をＶ１０、最低透過率ＴＶ０に対する電圧をＶＭＡＸとし、αＶ＝（Ｖ１０−Ｖ９０）／ＶＭＡＸにより特定されるαＶの範囲が０．０５≦αＶ≦０．８を満すようにする。
【００１１】
また、電極の配線抵抗を高める具体的限定として、電極への印加電圧をＰＷＭ（パルス幅変調）方式で与え、そのＤｕｔｙによって透過光量を制御する動作において、最大透過率をＴＤ１００とし、最低透過率をＴＤ０とし、（ＴＤ１００−ＴＤ０）×０．９＋ＴＤ０をＴＤ９０、（ＴＤ１００−ＴＤ０）×０．１＋ＴＤ０をＴＤ１０としたとき、Ｄ（Ｄｕｔｙ）−Ｔ（透過率）曲線において、透過率ＴＤ９０に対するＤｕｔｙをＤ９０とし、透過率をＴＤ１０に対するＤｕｔｙをＤ１０とし、最低透過率ＴＤ０に対するＤｕｔｙをＤＭＡＸ（ＤＭＡＸ＝１００％）とし、αＤ＝（Ｄ１０−Ｄ９０）／ＤＭＡＸにより特定されるαＤの範囲が０．０５≦αＤ≦０．８を満すようにする。
また、電極の配線抵抗を高める具体的限定として、電極への印加電圧Ｖの周波数をｆとし、電極のシート抵抗をＲｓとし、電極間距離をＧとしたときに、３０［Ｈｚ］≦ｆ≦３×１０４［Ｈｚ］、３［ｖ］≦Ｖ≦２０［ｖ］、０.１［Ω］≦（Ｒｓ／ｄ）＝ｒ≦１０×１０４［Ω］、１.５［μｍ］≦Ｇ≦１０［μｍ］、３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲内とし、前記電極の配線抵抗を高くし、Ｖ(印加電圧)−Ｔ(透過率)曲線の閾値近傍の傾斜を緩和させるようにする。
【００１２】
また、電極の配線抵抗を高めるさらに好ましい具体的限定として、電極への印加電圧Ｖの周波数をｆとし、電極のシート抵抗をＲｓとし、電極間距離をＧとしたときに、５００［Ｈｚ］≦ｆ≦５×１０３［Ｈｚ］、１０［ｖ］≦Ｖ≦１５［ｖ］、２５０［Ω］≦（Ｒｓ／ｄ）≦９×１０２［Ω]、２［μｍ]≦Ｇ≦３［μｍ］、０.７≦（Ｌ／Ｗ）≦１２０の範囲内とし、前記電極の配線抵抗を高くし、Ｖ(印加電圧)−Ｔ(透過率)曲線の閾値近傍の傾斜を緩和させるようにする。
さらに、電極の配線部として、複数の１８０°折曲部を含み、光制御部に向かう方向に対して線対称形の蛇行状に形成された配線形状を採用することにより、さらなる透過特性の安定化を達成する。
【実施例１】
【００１３】
次に本発明の具体的実施例について図面を用いて説明する。
本実施例では、本発明の液晶調光素子を含むレンズ鏡筒が撮像装置に組み込まれている場合について説明する。
図１は実施例１の撮像装置を前方から見た斜視図、図２は実施例１の撮像装置を後方から見た斜視図、図３は撮像装置の制御系を示すブロック図、図４はレンズ鏡筒の断面図である。
【００１４】
図１、図２に示すように、撮像装置１００はデジタルスチルカメラであって、外装を構成する矩形板状のケース１０２を有している。なお、本明細書において左右は、撮像装置１００を前方から見た状態でいうものとし、また、光学系の光軸方向で被写体側を前方といい、撮像素子側を後方という。
図１に示すように、ケース１０２の前面の右寄り箇所にレンズ窓１０４が設けられ、レンズ窓１０４に臨むようにレンズ鏡筒１０が設けられている。
レンズ窓１０４の上方箇所には、撮影補助光を出射するフラッシュ１０６が設けられている。
ケース１２の上面の左寄り箇所には、シャッタボタン１０８などが設けられている。
ケース１２の後面には静止画および動画などの画像や文字や記号などが表示されるディスプレイ１１０（液晶表示器）、各種操作を行なうための十字スイッチ１１２および複数の操作ボタン１１４などが設けられている。
ケース１２の左側面には、静止画あるいは動画などの画像などを記録するためのメモリカード１１６（記憶媒体）を装脱可能に収容するメモリ収容部１１８が設けられている。
【００１５】
図３に示すように、レンズ鏡筒１０は、被写体像を導く光学系１４と、光学系１４の光軸上に設けられた撮像素子１８と、液晶調光素子１６とを備え、光学系１４で捉えた被写体像が液晶調光素子１６を透過して撮像素子１８に結像されるように構成されている。
撮像素子１８に結像された像は撮像されて撮像信号として画像処理部１２０に出力され、画像処理部１２０ではこの撮像信号に基づいて静止画あるいは動画の画像データが生成され、メモリカード１１６に記録される。また、前記画像データは表示処理部１２２によりディスプレイ１１０に表示される。
また、液晶調光素子１６は調光制御部１２６から供給される駆動電圧によって制御される。
さらに、撮像装置１００は、シャッタボタン１０８、十字スイッチ１１２、操作ボタン１１４の操作に応じて、画像処理部１２０、表示処理部１２２、調光制御部１２６を制御するＣＰＵなどを含む制御部１２４を備えている。
【００１６】
次にレンズ鏡筒１０について説明する。
図４に示すように、レンズ鏡筒１０は鏡筒本体１００２を有し、鏡筒本体１００２には、光学系１４を構成する第１固定レンズ１４０２、第１移動レンズ１４０４、第２固定レンズ１４０６、第２移動レンズ１４０８が光軸方向の前方から後方に向かってこの順番で配設されている。
本実施例では、光学系１４は、これら４群からなるインナーフォーカスレンズとして構成され、第１固定レンズ１４０２と第２固定レンズ１４０６は光学系１４の光軸方向に移動不能に鏡筒本体１００２に固定され、第１移動レンズ１４０４と第２移動レンズ１４０８はそれぞれ不図示の移動機構により光学系１４の光軸方向に移動されるように構成されている。第１移動レンズ１４０４は光軸方向に移動されることで光学系１４の焦点距離を調整するズームレンズとして構成され、第２移動レンズ１４０８は光軸方向に移動されることで光学系１４の焦点調節がなされるフォーカスレンズとして構成されている。すなわち、第１移動レンズ１４０４の変位によって焦点距離を可変し、この焦点距離の変化によって生じた合焦位置のずれを第２移動レンズ１４０８の変位によって修正し適切に合焦させるように構成されている。
【００１７】
鏡筒本体１００２は、例えば円筒状あるいは直方体状を呈しており、鏡筒本体１００２の後端には開口１００４が設けられ、撮像素子１８は長方形を呈する撮像面１８０２を開口１００４から前方に臨ませた状態で鏡筒本体１００２の後端に取着されている。また、開口１００４には第２移動レンズ１４０８を通過した光が通過する光学フィルタ１００６が取着されており、光学フィルタ１００６は例えばローパスフィルタ、あるいは、赤外線フィルタで構成されている。
鏡筒本体１００２の第２固定レンズ１４０６と第２移動レンズ１４０８との間の箇所には鏡筒本体１００２の径方向外方に開放された開口１００８が設けられている。開口１００８は、液晶調光素子１６が挿入可能な大きさで形成され、開口１００８に対向する鏡筒本体１００２の内周面箇所には液晶調光素子１６の突出部１６Ａが接続されるコネクタ２０が設けられている。開口１００８は、液晶調光素子１６が挿入された後に蓋体１０１０によって閉塞される。
【００１８】
次に液晶調光素子１６について説明する。
図５は液晶調光素子１６の断面図、図６は液晶調光素子１６の斜視図である。また、図１７は液晶調光素子１６に設けられる配線形状の一例を示す正面図である。
本実施例の液晶調光素子１６は、互いに並行に配置される一対の透明基板１６１、１６２と、これら透明基板１６１、１６２の互いに対向する面の間に介在した液晶層１６３と、透明基板１６１、１６２の互いに対向する面に設けられた液晶層１６３に電圧を印加するための透明電極１６４、１６５とを有する。なお、本実施例では、２枚の基板間に１つの液晶層を挟み込んだ例を説明するが、３枚以上の基板間に２つ以上の液晶層を挟み込んだものについても同様に適用できるものである。
また、図１７に示すように、本実施例の透明電極（図では透明電極１６５の例を示す）は、液晶層１６３を制御する光制御部１６５Ａとこの光制御部１６５Ａに電源側からの電力を供給する配線部１６５Ｂとを有しており、本実施例では、配線部１６５Ｂの配線幅や形状を制限することにより、配線抵抗等によるＶ−Ｔ曲線特性を最適化する。
なお、図１７に示す例のように、本実施例で用いる配線部１６５Ｂの配線は、複数の１８０°折曲部を含み、光制御部１６５Ａに向かう方向に対して線対称形の蛇行状に形成された配線形状となっている。
すなわち、図１７において、配線部１６５Ｂの配線膜は、両側から中央に向けて等間隔で形成された等しい長さの絶縁部１６６で分離されており、この絶縁部１６６の間を通って１８０°折れ曲がった蛇行状の電流路を構成している。したがって、この配線部１６５Ｂを流れる電流は、図１８に矢印αで示すように、光制御部１６５Ａに向かう方向に対して線対称形の蛇行状に曲がって流れ、光制御部１６５Ａへ流入する。この結果、図１６（Ａ）に示すようなＶ−Ｔ曲線を描くことが可能となり、液晶調光素子の更なる小型化も可能となる。
【００１９】
この種の液晶素子において、透明電極の材料には、ＩＴＯ（Indium-doped tin oxide：錫をドープした酸化インジウム）、ＦＴＯ（Fluorine-doped tin oxide：フッ素をドープした酸化錫）、及びＡＴＯ（Antimony-doped tin oxide：アンチモンをドープした酸化錫）のうちの少なくとも１種が用いられており、この場合、中間諧調での表示ムラまたは調光ムラが目立っていた。これは、電極間のＶ（印加電圧）−Ｔ（透過率）曲線の傾斜が急なことが原因で特性のバラツキが大きくなるくという問題が生じる。
【００２０】
例えば、図８、図９にＶ−Ｔ曲線の具体例を示す。これらのＶ−Ｔ曲線は、それぞれ２つの液晶調光素子の抵抗値バラツキが等しく、図８のＶ−Ｔ曲線iiiは最大の閾値Ｖｔｈ_a1をとる曲線、図８のＶ−Ｔ曲線iｖは最小の閾値Ｖｔｈ_a2をとる曲線、図９のＶ−Ｔ曲線ｖは最大の閾値Ｖｔｈ_b1をとる曲線、図９のＶ−Ｔ曲線ｖiは最小の閾値Ｖｔｈ_b2をとる曲線を示している。そして、抵抗値のバラツキによって発生する閾値変動が(Ｖｔｈ_a1)-(Ｖｔｈ_a2)＝(Ｖｔｈ_b1)-(Ｖｔｈ_b2)と成り立つとき、図８、図９のそれぞれ等しい透過率Ｔ３となる中間諧調電圧Ｖ２、Ｖ３において、Ｖ−Ｔ曲線（曲線iii、曲線iｖ）の透過率差（Ｔ３−Ｔ４）とＶ−Ｔ曲線（曲線ｖ、曲線ｖi）の透過率差（Ｔ３−Ｔ５）を比較すると、傾斜の緩やかな図９のＶ−Ｔ曲線（曲線ｖ、曲線ｖi）の透過率差（Ｔ３−Ｔ５）の方が小さく、同じ抵抗値バラツキにおいて、透過率バラツキと個体バラツキの両方が小さいということが分かる。
【００２１】
すなわち、図８、図９に示す通りＶ‐Ｔ曲線の傾斜が急であることにより、抵抗値バラツキと個体バラツキの２つに基づく中間諧調ムラと個体バラツキが目立つことになり、従って、Ｖ‐Ｔ曲線の閾値近傍の傾斜(図８)を緩和することにより、Ｖ-Ｔ曲線の個体差を抑制し、かつ抵抗値バラツキを低減させる方法をとれば良い。
そこで、本実施例では、透明電極の配線形状等を限定することにより、配線抵抗を高くして抵抗値バラツキを低減する構成を提供するものであり、基本構成としては、電極の配線幅をＷ、配線長をＬ、配線厚をｄ、配線抵抗率をｒとしたときに、抵抗値Ｒを求める式Ｒ＝ｒＬ／（Ｗｄ）が成り立つように、電極の形状を３×１０-３≦（Ｌ／Ｗ）≦２×１０５の範囲で形成するようにしたものである。
【００２２】
以下、本実施例の具体的な例を説明する。
上述のように本実施例１では、液晶調光素子の電極における配線部の配線抵抗を高くし、Ｖ(印加電圧)−Ｔ(透過率)曲線の閾値近傍の傾斜を緩和させる。
そして、この電圧変調駆動の配線抵抗を高くする方法として、以下のような範囲で配線部の配線形状及び印加電圧を設計する。
３０［Ｈｚ］≦ｆ(周波数)≦３×１０４［Ｈｚ］
３［ｖ］≦Ｖ(印加電圧)≦２０［ｖ］
０.１［Ω］≦(Ｒｓ(シート抵抗)／ｄ(配線厚))≦１０×１０４［Ω］
１.５［μｍ]≦Ｇ(電極間距離)≦１０［μｍ]
３×１０-３≦（Ｌ(配線長)／Ｗ(配線幅)）≦２×１０５
なお、Ｒｓ(シート抵抗)／ｄ(配線厚)＝ｒ(配線抵抗率)であり、また、Ｌは電気の通る距離、Ｗは電気の通る幅を示す。
【００２３】
また、より好ましくは、以下のような範囲で配線形状及び印加電圧を設計する。
５００［Ｈｚ］≦ｆ(周波数)≦５×１０３［Ｈｚ］
１０［ｖ］≦Ｖ(印加電圧)≦１５［ｖ］
２５０［Ω］≦(Ｒｓ(シート抵抗)／ｄ(配線厚))≦９×１０２［Ω］
２［μｍ]≦Ｇ(電極間距離)≦３［μｍ] 
０.７≦（Ｌ(配線長)／Ｗ(配線幅)）≦１２０
【００２４】
また、個々の配線抵抗率バラツキを見込んだ、個々の配線抵抗バラツキは、相対値を最大値からみて−３０％以内、好ましくは−１５％以内にすることが有効である。このとき、中間諧調における透過光量のバラツキは最大に変化のある位置で透過率の差が２０％、好ましくは１０％以内にするのが有効である。もちろん使用条件等により透過光量ムラが目立って許容されない場合には、抵抗値のバラツキをより小さくする必要がある場合もある。
そして、配線形状は(Ｌ／Ｗ)の上記範囲内で作製すればよく、固有の形状に限定されないものである。そのため図１０（Ａ）〜（Ｅ）に示すような配線形状で図１６に示すようなＶ−Ｔ曲線を描くことも可能であり、液晶調光素子の更なる小型化も可能となる。
【００２５】
また、具体的な試作例１として、図１１に示すように、ガラス基板１６０１、１６０２上にＩＴＯ製の(Ｒｓ(シート抵抗)／ｄ(配線厚)＝２×１０２［Ω］からなる透明電極１６１１、１６１２を有する、配線形状（Ｌ(配線長)／Ｗ(配線幅)）＝５０の電極付き基板を作成する。
そして、この電極付き基板に、ポリイミドの配向膜１６２１、１６２２を形成し、スペーサ１６３１を載せて、注入口を除いて周辺部をシール剤１６３２でシールして、電極間距離を３［μｍ］に保ち、空セルを形成する。そして、この空セル内にネマチック液晶を封入して液晶セル１６４１を形成し、図示のような液晶素子を完成する。
また、比較のため、従来と同様の図７のようなＶ−Ｔ曲線を描く電極付き基板を作成した。
そして、これら試作例１、比較例１をｆ(周波数)＝１.５×１０３［Ｈｚ］、Ｖ(印加電圧)＝１５［ｖ］で駆動した。
【００２６】
ここで、液晶層の最大透過率をＴＶ１００とし、最低透過率をＴＶ０とし、さらに（ＴＶ１００−ＴＶ０）×０．９＋ＴＶ０をＴＶ９０とし、（ＴＶ１００−ＴＶ０）×０．１＋ＴＶ０をＴＶ１０としたとき、Ｖ（印加電圧）−Ｔ（透過率）曲線において、透過率ＴＶ９０に対する電圧をＶ９０、透過率をＴＶ１０に対する電圧をＶ１０、最低透過率ＴＶ０に対する電圧をＶＭＡＸとし、αＶ＝（Ｖ１０−Ｖ９０）／ＶＭＡＸにより特定されるαＶを求める。
まず、試作例１においては、αＶ＝０.４８であり、図１２に示すように、個々の配線抵抗バラツキによる閾値変動は、相対値を最大値からみて−１０％程度であり、透過率差は５％以内に制約することができた。また、製造した個々の試作例１は、それぞれ中間諧調において鮮明な画像を得ることができた。
一方、比較例１は、αＶ＝０.１１であり、図１３に示すように、個々の配線抵抗バラツキによる閾値変動は、相対値を最大値からみて−２０％程度であるが、透過率差は２５％もあった。また、製造した個々の比較例１は、それぞれ中間諧調において鮮明な画像を得ることができなかった。
【実施例２】
【００２７】
本実施例２では、ＰＷＭ（パルス幅変調）駆動方式を用いる液晶調光素子の配線抵抗を高くし、Ｄ(Ｄｕｔｙ)-Ｔ(透過率)曲線の閾値近傍の傾斜を緩和させる例について説明する。
また、本実施例２においても、ＰＷＭ（パルス幅変調）駆動方式による配線部の配線抵抗を高くする方法として、以下のような範囲で配線形状及び印加電圧を設計する。
３０［Ｈｚ］≦ｆ(周波数)≦３×１０４［Ｈｚ］、
３［ｖ］≦Ｖ(印加電圧)≦２０［ｖ］、
０.１［Ω］≦(Ｒｓ(シート抵抗)／ｄ(配線厚))≦１０×１０４［Ω］
１.５［μｍ]≦Ｇ(電極間距離)≦１０［μｍ]
３×１０-３≦（Ｌ(配線長)／Ｗ(配線幅)）≦２×１０５
なお、Ｒｓ(シート抵抗)／ｄ(配線厚)＝ｒ(配線抵抗率)であり、また、Ｌは電気の通る距離、Ｗは電気の通る幅を示す。
【００２８】
また、より好ましくは、以下のような範囲で配線形状及び印加電圧を設計する。
５００［Ｈｚ］≦ｆ(周波数)≦５×１０３［Ｈｚ］、
１０［ｖ］≦Ｖ(印加電圧)≦１５［ｖ］、
２５０［Ω］≦(Ｒｓ(シート抵抗)／ｄ(配線厚))≦９×１０２［Ω］
２［μｍ］≦Ｇ(電極間距離)≦３［μｍ]
０.７≦（Ｌ(配線長)/Ｗ(配線幅)）≦１２０
【００２９】
そして、本実施例２においても、個々の配線抵抗率バラツキを見込んだ、個々の配線抵抗バラツキは、相対値を最大値からみて−３０％以内、好ましくは−１５％以内にすることが有効である。このとき、中間諧調における透過光量のバラツキは最大に変化のある位置で透過率の差が２０％、好ましくは１０％以内にするのが好ましい。もちろん使用条件等により透過光量ムラが目立って許容されない場合には、抵抗値のバラツキをより小さくする必要がある場合もある。
そして、配線形状は(Ｌ／Ｗ)の上記範囲内で作製すればよく、固有の形状に限定されないものである。そのため図１０（Ａ）〜（Ｅ）に示すような配線形状で(Ｌ／Ｗ)の値を適宜に変更することにより、図１６に示すようなＶＴ曲線を描くことも可能であり、液晶調光素子の更なる小型化も可能となる。
【００３０】
また、具体的な試作例２として、上述した図１１に示すように、ガラス基板１６０１、１６０２上にＩＴＯ製の(Ｒｓ(シート抵抗)／ｄ(配線厚)＝２×１０２［Ω］からなる透明電極１６１１、１６１２を有する、配線形状（Ｌ(配線長)／Ｗ(配線幅)）＝５０の電極付き基板を作成する。そして、この電極付き基板に、ポリイミドの配向膜１６２１、１６２２を形成し、スペーサ１６３１を載せて、注入口を除いて周辺部をシール剤１６３２でシールして、電極間距離を３［μｍ］に保ち、空セルを形成する。そして、この空セル内にネマチック液晶を封入して液晶セル１６４１を形成し、図示のような液晶素子を完成する。
また、比較のため、従来と同様の図７のようなＶ−Ｔ曲線を描く電極付き基板を作成した。
そして、これら試作例２、比較例２をｆ(周波数)＝１.５×１０３［Ｈｚ］、Ｖ(印加電圧)＝１５［ｖ］でＰＷＭ駆動した。
【００３１】
ここで、電極への印加電圧をＰＷＭ（パルス幅変調）方式で与える、そのＤｕｔｙによって透過光量を制御する動作において、最大透過率をＴＤ１００とし、最低透過率をＴＤ０とし、（ＴＤ１００−ＴＤ０）×０．９＋ＴＤ０をＴＤ９０、（ＴＤ１００−ＴＤ０）×０．１＋ＴＤ０をＴＤ１０としたとき、Ｄ（Ｄｕｔｙ）−Ｔ（透過率）曲線において、透過率ＴＤ９０に対するＤｕｔｙをＤ９０とし、透過率をＴＤ１０に対するＤｕｔｙをＤ１０とし、最低透過率ＴＤ０に対するＤｕｔｙをＤＭＡＸ（ＤＭＡＸ＝１００％）とし、αＤ＝（Ｄ１０−Ｄ９０）／ＤＭＡＸにより特定されるαＤを求める。
まず、試作例２では、αＤ＝０.４８であり、図１４に示すように、個々の配線抵抗バラツキによる閾値変動は、相対値を最大値からみて−１０％程度であり、透過率差は５％以内に制約することができた。また、製造した個々の試作例２は、それぞれ中間諧調において鮮明な画像を得ることができた。
一方、比較例２は、αＤ＝０.１１であり、図１５に示すように、個々の配線抵抗バラツキによる閾値変動は、相対値を最大値からみて−２０％程度であるが、透過率差は２５％もあった。また、製造した個々の比較例２は、それぞれ中間諧調において鮮明な画像を得ることができなかった。
【００３２】
以上のような実施例の構成により、特に中間諧調における透過光量ムラを抑制でき、また、個体間の特性のバラツキも最小限に抑制できる。また、製造時において、特性のバラツキを最小限に抑制できるため、歩留まりの高い製品を製造することができ、製造コストを低減できる。
なお、以上は本発明の最も好ましい実施例を説明したものであり、本発明を実現するための具体的な構成は上記実施例に限らず、種々変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施例１の撮像装置を前方から見た斜視図である。
【図２】実施例１の撮像装置を後方から見た斜視図である。
【図３】撮像装置の制御系を示すブロック図である。
【図４】レンズ鏡筒の断面図である。
【図５】液晶調光素子を示す断面図である。
【図６】液晶調光素子を示す斜視図である。
【図７】液晶調光素子のＶ（印加電圧）−Ｔ（透過率）特性のバラツキの例を示す説明図である。
【図８】Ｖ‐Ｔ曲線の傾斜が急峻な場合の特性のバラツキの例を示す説明図である。
【図９】Ｖ‐Ｔ曲線の傾斜が緩慢な場合の特性のバラツキの例を示す説明図である。
【図１０】液晶調光素子の配線形状の例を示す説明図である。
【図１１】液晶調光素子の具体的な試作例の構成を示す断面図である。
【図１２】液晶調光素子の試作例１と比較例１のＶ−Ｔ特性を示す説明図である。
【図１３】液晶調光素子の試作例１と比較例１のＶ−Ｔ特性を示す説明図である。
【図１４】液晶調光素子の試作例２と比較例２のＤ−Ｔ特性を示す説明図である。
【図１５】液晶調光素子の試作例２と比較例２のＤ−Ｔ特性を示す説明図である。
【図１６】図１０に示す液晶調光素子の配線形状に対するＶ‐Ｔ曲線の例を示す説明図である。
【図１７】液晶調光素子に設けられる透明電極の配線形状の一例を示す説明図である。
【図１８】図１７に示す配線形状の場合の電流経路を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１６……液晶調光素子、１６１、１６２……透明基板、１６３……液晶層、１６４、１６５……透明電極。
【図１】
2006285127.tif 000003
【図２】
2006285127.tif 000004
【図３】
2006285127.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006285127.tif 000007
【図６】
2006285127.tif 000008
【図７】
2006285127.tif 000009
【図８】
2006285127.tif 000010
【図９】
2006285127.tif 000011
【図１０】
2006285127.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2006285127.tif 000016
【図１５】
2006285127.tif 000017
【図１６】
2006285127.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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