(57)【要約】【課題】平坦な分光特性を確保しつつ、透明電極間に印加される動作電圧の変動に対する光透過率の変化量を抑制する。【解決手段】液晶調光素子１６は第１、第２透明電極１６０６、１６０８と、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の向かい合う面のそれぞれに形成される第１、第２配向膜１６１０、１６１２と、第１、第２配向膜１６１０、１６１２の間に封入される液晶層１６１４とを備え、液晶層１６１４には棒状を呈する液晶分子１６１５が含まれ液晶調光素子１６は液晶層１６１４にホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成されている。第１、第２透明電極１６０６，１６０８の透明導電膜の膜厚は５ｎｍ以上で３０ｎｍ以下に設定される。【選択図】        図５
2005338233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成された液晶層と、
前記液晶層を挟む２つの透明電極とを有し、
前記２つの透明電極の少なくとも一方は透明導電膜で形成され、
前記透明電極に印加される動作電圧により、前記液晶層の厚さ方向に透過する光の光透過量が調整される液晶調光素子であって、
前記透明導電膜は厚さ３０ｎｍ以下で形成されている、
ことを特徴とする液晶調光素子。
【請求項２】
前記２つの透明電極のうち少なくとも一方の透明電極が、厚さ５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の透明導電膜で形成されてい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２つの透明電極は共に透明導電膜で形成され、前記各透明導電膜は厚さ３０ｎｍ以下で形成されてい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４】
前記２つの透明電極のうち少なくとも一方の透明電極が、厚さ５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の透明導電膜で形成されてい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５】
前記各透明電極はそれぞれ透明な導電材料が均一の厚さで薄膜状に形成されることで構成されてい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】
前記液晶層はホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成され、前記ホスト材料は前記液晶分子で構成され、前記ゲスト材料は二色染料分子で構成されてい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】
前記液晶分子は誘電率異方性が負のネガ型であり、二色染料分子は分子長軸方向の光を吸収するポジ型色素分子であることを特徴とする請求項６記載の液晶調光素子。
【請求項８】
前記液晶分子は誘電率異方性が正のポジ型であり、二色染料分子は分子長軸方向の光を吸収するポジ型色素分子であることを特徴とする請求項６記載の液晶調光素子。
【請求項９】
前記液晶調光素子は、互いに間隔をおいて平行に延在する２つの透明基板を備え、前記透明電極は、前記２つ透明基板の互いに対面する面にそれぞれ形成され、前記各透明電極の向かい合う面のそれぞれに２つの配向膜が形成され、前記液晶層は前記２つの配向膜の間に封入されてい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１０】
前記液晶層を透過する光の光透過量の調整は、前記透明電極に印加される電圧により、前記液晶層の厚さ方向に対する前記液晶分子の傾斜角が変化されることによりなされることを特徴とする請求項９記載の液晶調光素子。
【請求項１１】
前記光透過量の調整は、前記液晶分子の長軸方向が前記各配向膜で決定される配向方向に沿った状態で行われることを特徴とする請求項１０記載の液晶調光素子。
【請求項１２】
前記液晶調光素子は、互いに間隔をおいて平行に延在する２つの透明基板を備え、前記透明電極は、前記２つ透明基板の互いに対面する面にそれぞれ形成され、前記各透明電極の向かい合う面のそれぞれに２つの配向膜が形成され、前記液晶層は前記２つの配向膜の間に封入され、
前記液晶層を透過する光の光透過量の調整は、前記透明電極に印加される電圧により、前記液晶層の厚さ方向に対する前記液晶分子の傾斜角が変化されることによりなされ、
前記光透過量の調整は、前記液晶分子の長軸方向が前記各配向膜で決定される配向方向に沿った状態で行われ、
前記２つの透明基板と前記２つの透明電極と前記２つの配向膜と前記液晶層とによって構成される前記液晶調光素子が前記液晶層の厚さ方向に２つ重ね合わされて液晶調光部が構成され、前記２つの液晶調光素子のうち一方の液晶調光素子の配向膜の配向方向と他方の液晶調光素子の配向膜の配向方向とは、双方の液晶調光素子の境に位置する配向膜に対して対称な向きとなるように構成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の液晶調光素子。
【請求項１３】
被写体像を導く光学系と、
前記光学系の光軸上に設けられ撮像面を有する撮像素子と、
前記光軸上で前記光学系と前記撮像素子との間に設けられた液晶調光素子とを備え、
前記液晶調光素子は、
ホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成された液晶層と、
前記液晶層を挟む２つの透明電極とを有し、
前記２つの透明電極の少なくとも一方は透明導電膜で形成され、
前記透明電極に印加される動作電圧により、前記液晶層の厚さ方向に透過する光の光透過量が調整されるものであって、
前記透明導電膜は厚さ３０ｎｍ以下で形成されている、
ことを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項１４】
被写体像を導く光学系と、
前記光学系の光軸上に設けられ撮像面を有する撮像素子と、
前記光軸上で前記光学系と前記撮像素子との間に設けられた液晶調光素子とを備え、
前記液晶調光素子は、
ホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成された液晶層と、
前記液晶層を挟む２つの透明電極とを有し、
前記２つの透明電極の少なくとも一方は透明導電膜で形成され、
前記透明電極に印加される動作電圧により、前記液晶層の厚さ方向に透過する光の光透過量が調整されるものであって、
前記透明導電膜は厚さ３０ｎｍ以下で形成されている、
ことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液晶調光素子、レンズ鏡筒および撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやビデオカメラなどの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。
このような調光手段として可逆的なメッキ（ＲＥＤ：Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）が可能な電気化学材料を２つの透明電極間に挟んで構成した電気化学的調光素子が提案されている（例えば特許文献１の図１４、図１５参照）。
この電気化学的調光素子では、透明電極が同心円状のパターンからなる複数の電極を有し、各電極に印加する動作電圧を変化させることで、前記電気化学材料の中心部から周辺部に行くに従って着色濃度を変化させ、これにより調光素子を通過する光の光量を調整している。
したがって、透明電極の構成や透明電極に印加する動作電圧の制御が複雑となりコストを削減する上で不利があった。
一方、調光手段として、ゲスト−ホスト型液晶を用いた液晶調光素子が提案されている（例えば特許文献２参照）。
この液晶調光素子は、２つの透明電極の間にネガ型液晶をホスト材料とする液晶が封入され、各透明電極はそれぞれ単一のパターンで構成されており、透明電極間に印加する動作電圧の増減によって液晶の透過率を制御する構成となっている。
したがって、透明電極の構成や動作電圧の制御が単純でありコストを低減する上で有利となっている。
さらにこの液晶調光素子では、光透過率が波長によって変化する分光特性が透明電極を構成する透明導電膜の厚さに依存することに着目し、その厚さを一定の範囲に設定することで分光特性がなるべく平坦となるように、すなわち液晶調光素子を通過した光における色ずれが抑制されるように分光特性の向上を図っている。
【特許文献１】特開２００１−１３５３１号公報
【特許文献２】特開２００３−１４０１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、このような液晶調光素子では、光透過率の変動を低減する上で、透明電極間に印加される動作電圧の変動に対する光透過率の変化量を抑制することが重要となってきている。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、平坦な分光特性を確保しつつ、透明電極間に印加される動作電圧の変動に対する光透過率の変化量を抑制する上で有利な液晶調光素子、レンズ鏡筒および撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の目的を達成するため、本発明の液晶調光素子は、ホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成された液晶層と、前記液晶層を挟む２つの透明電極とを有し、前記２つの透明電極の少なくとも一方は透明導電膜で形成され、前記透明電極に印加される動作電圧により、前記液晶層の厚さ方向に透過する光の光透過量が調整される液晶調光素子であって、前記透明導電膜は厚さ３０ｎｍ以下で形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、被写体像を導く光学系と、前記光学系の光軸上に設けられ撮像面を有する撮像素子と、前記光軸上で前記光学系と前記撮像素子との間に設けられた液晶調光素子とを備え、前記液晶調光素子は、ホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成された液晶層と、前記液晶層を挟む２つの透明電極とを有し、前記２つの透明電極の少なくとも一方は透明導電膜で形成され、前記透明電極に印加される動作電圧により、前記液晶層の厚さ方向に透過する光の光透過量が調整されるものであって、前記透明導電膜は厚さ３０ｎｍ以下で形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、被写体像を導く光学系と、前記光学系の光軸上に設けられ撮像面を有する撮像素子と、前記光軸上で前記光学系と前記撮像素子との間に設けられた液晶調光素子とを備え、前記液晶調光素子は、ホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成された液晶層と、前記液晶層を挟む２つの透明電極とを有し、前記２つの透明電極の少なくとも一方は透明導電膜で形成され、前記透明電極に印加される動作電圧により、前記液晶層の厚さ方向に透過する光の光透過量が調整されるものであって、前記透明導電膜は厚さ３０ｎｍ以下で形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
そのため、本発明によれば、透明電極の透明導電膜の膜厚を３０ｎｍ以下に設定したので、平坦な分光透過率を確保しつつ、動作電圧の変動量に対する透過率の変動量を抑制する上で有利となる。
したがって、液晶調光素子が平坦な分光透過率を有しているので、液晶調光素子を通って撮像素子に導かれる被写体像に不自然な色が付くことが防止され、かつ、液晶調光素子に印加される動作電圧の変動量に対する透過率の変動量が抑制されるので、撮像素子に導かれる被写体像の光量の調整を確実に行う上で有利となり、撮像素子によって撮像される画像の画質を向上させる上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
平坦な分光特性を確保しつつ、透明電極間に印加される動作電圧の変動に対する光透過率の変化量を抑制するという目的を、透明電極の透明導電膜の膜厚を３０ｎｍ以下に設定することによって実現した。
【実施例１】
【０００７】
次に本発明の実施例１について図面を参照して説明する。
本実施例では、本発明の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。
【０００８】
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、シャッターボタン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。
【０００９】
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から供給される動作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１１６、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。
【００１０】
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。
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。
【００１１】
次に液晶調光素子１６について説明する。
図５に示すように、液晶調光素子１６は、互いに間隔をおいて平行に延在する第１、第２透明基板１６０２、１６０４と、第１、第２透明基板１６０２、１６０４の互いに対面する面に形成された第１、第２透明電極１６０６、１６０８と、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の向かい合う面のそれぞれに形成される第１、第２配向膜１６１０、１６１２と、第１、第２配向膜１６１０、１６１２の間に封入される液晶層１６１４とを備え、液晶層１６１４には棒状を呈する液晶分子１６１５が含まれている。
第１、第２透明電極１６０６、１６０８は、それぞれ透明導電膜で形成され、透明導電膜は、透明な導電材料が均一の厚さで薄膜状に形成されている。
前記透明な導電材料としては、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）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つを用いることができる。
また、第１透明基板１６０２には第１透明電極１６０６に導通する第１接続端子１６２８が設けられ、第２透明基板１６０４には第２透明電極１６０８に導通する第２接続端子１６３０とが設けられている。
そして、第１、第２接続端子１６２８、１６３０の間に液晶駆動用の動作電圧Ｅが印加されるように構成されている。
【００１２】
また、液晶調光素子１６は、液晶層１６１４にホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成され、前記ホスト材料は液晶分子１６１５で構成され、前記ゲスト材料は二色染料分子で構成されている。本実施例では、液晶分子１６１５は誘電率異方性が負のネガ型であり、二色染料分子は分子長軸方向の光を吸収するポジ型色素分子である。
液晶層１６１４を透過する光の光透過量の調整は、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に印加される動作電圧により、液晶分子１６１５の長軸方向が第１、第２配向膜１６１０、１６１２で決定される配向方向に沿った状態で第１液晶層１６１４の厚さ方向に対する液晶分子１６１５の傾斜角が変化されることによりなされる。
図６（Ａ）は動作電圧無印加時の液晶調光素子１６の動作説明図、（Ｂ）は動作電圧印加時の液晶調光素子１６の動作説明図、図７は印加される動作電圧の波形図、図８は液晶調光素子１６に印加される動作電圧と光透過率の特性図である。
なお、図６では、説明の便宜上、偏光板１が液晶調光素子１６の入射側に設けられ、偏光板１を通過した入射光５が直線偏光となって液晶調光素子１６に入射するものとして説明する。
図６（Ａ）に示すように、動作電圧無印加時には液晶分子１６１５の長軸方向が電界方向に向くため二色染料分子１６１７の長軸方向も液晶分子１６１５にならって電界方向を向き、二色染料分子１６１７の長軸方向が直線偏光の偏光方向と直角になるため、入射光５は液晶調光素子１６にほとんど吸収されず透過する。
図６（Ｂ）に示すように、動作電圧印加時には液晶分子１６１５の長軸方向が電界方向と直交する方向に向くため二色染料分子１６１７の長軸方向も液晶分子１６１５にならって電界方向と直交する方向を向き、二色染料分子１６１７の長軸方向が直線偏光の偏光方向と平行になるため、入射光５は液晶調光素子１６に大部分が吸収される。
【００１３】
図７に示すように、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に印加される動作電圧は例えば基準値０Ｖを中心として振幅値Ｖｐが最大値＋Ｖと最小値−Ｖとに一定周期で変化する矩形状の波形を呈している。
第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に印加される動作電圧の制御は、例えば、振幅値Ｖｐ＝（最大値＋Ｖ）−（最小値−Ｖ）を増減するパルス電圧変調（ＰＨＭ）を用いることができるが、１周期当たりにおいて最大値あるいは最小値の動作電圧が印加されている時間の割合（デューティ比）を制御するパルス幅変調（ＰＷＭ）であってもよい。
このような調光素子１６によれば、図８に示すように、動作電圧の増減に伴って、可視光の平均光透過率（空気中）が最大透過率約７５％から数％にまで減少し、しかも光透過率の変化が比較的急峻となる。
これは、ネガ型のホスト材料を用いる場合、動作電圧無印加時に第１、第２配向膜１６１０，１６１２との界面での液晶分子１６１５の相互作用（interaction）が非常に弱いため、動作電圧無印加時に光が透過し易く、また動作電圧印加と共に液晶分子のダイレクタの向きが変化し易くなるからであると考えられる。このようにして、ネガ型のホスト材料を用いて液晶調光素子１６を構成することにより、光透過率（特に透明時）が向上し、液晶調光素子１６を撮像光学系中にそのまま位置固定して使用できコンパクトなレンズ鏡筒や撮像装置が実現可能となる。この場合、液晶素子への入射光の光路中に偏光板１を配することにより、動作電圧無印加時と動作電圧印加時の吸光度の比（即ち光学濃度の比）が一層向上し、調光装置のコントラスト比が更に大きくなり、明るい場所から暗い場所にまでにおいて、調光動作をより正常に行うことができる。
【００１４】
本発明に係る液晶調光素子１６についてさらに詳細に説明する。
本発明者らは、液晶調光素子１６に印加される動作電圧の変動に対する光透過率の変動の低減を図るために種々の事項について鋭意研究をしていたところ、第１、第２透明電極を構成する透明導電膜に最適な厚さ（以下膜厚という）の範囲（膜厚範囲）が存在することを見出した。以下最適な膜厚範囲について検討する。
図９は透明導電膜を構成する導電材料としてＩＴＯを用いたときの光透過率とシート抵抗の膜厚依存性を示す線図である。
図９より明らかなように、光透過率は、透明導電膜の膜厚増加によって一旦極小値を迎え、その後さらなる膜厚増加により極大と極小を繰り返して迎える。ＩＴＯで構成された透明導電膜の屈折率が約２．０であることから、約１３７ｎｍのピッチの膜厚で光透過率の極大値が周期的に存在する。なお、図９では光の波長が５５０ｎｍ、透明導電膜の抵抗率が２．０×１０−４Ω・ｃｍの場合を例示している。
【００１５】
図１０は光透過率対動作電圧の特性を透明導電膜の膜厚を変えて測定した測定結果を示す線図である。
具体的には、第１、第２透明電極１６０６，１６０８の透明導電膜の膜厚を同一とし、これら膜厚を、５ｎｍから、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍと変えて測定し、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に印加される動作電圧の制御を前記パルス電圧変調（ＰＨＭ）とし動作電圧の値は動作電圧の振幅値とした。
図１０から明らかなように、膜厚が厚くなるとともに、透過率対動作電圧カーブの変化量が増加する。すなわち、動作電圧の変動量に対する透過率の変動量が大きくなる。このことから、膜厚をできるだけ薄く設定することが、動作電圧の変動量に対して透過率の変動量を抑制する上で有利であることがわかる。
【００１６】
図１１は図１０と同様に光透過率対動作電圧のデューティ比の特性を透明導電膜の膜厚を変えて測定した測定結果を示す線図である。
具体的には、第１、第２透明電極１６０６，１６０８の透明導電膜の膜厚を同一とし、これら膜厚を、５ｎｍから、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍと変えて測定し、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に印加される動作電圧の制御を前記パルス幅変調（ＰＷＭ）としている。
図１１から明らかなように、膜厚が厚くなるとともに、透過率対デューティ比カーブの変化量が増加する。すなわち、動作電圧のデューティ比の変動量に対する透過率の変動量が大きくなる。このことから、膜厚をできるだけ薄く設定することが、動作電圧のデューティ比の変動量、すなわち動作電圧の変動量に対して透過率の変動量を抑制する上で有利であることがわかる。
【００１７】
図１２は光透過率対光の波長の特性である分光特性を透明導電膜の膜厚を変えて測定した測定結果を示す線図である。
具体的には、第１、第２透明電極１６０６，１６０８の透明導電膜の膜厚を同一とし、これら膜厚を、５ｎｍから、１０ｎｍ、２０ｎｍ、３０ｎｍ、４０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、１５０ｎｍ、２００ｎｍと変えて測定した。
図１１から明らかなように、膜厚の増加とともに透過率が低下し、膜厚が３０ｎｍ以下では光透過率が波長の変化（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）に対してほぼ平坦であり、液晶調光素子１６を通過した光に色が付くことが防止されているのに対し、膜厚が４０ｎｍを超えると短波長側で透過率の低下が起こり、これにより液晶調光素子１６を通過した光に色が付く傾向にあることがわかる。
なお、膜厚が５ｎｍ以下であると、安定した電気的な導通状態が確保できないため、膜厚は５ｎｍ以上であることが好ましい。
以上のことから、動作電圧の変動量に対する透過率の変動量を抑制するため、また、平坦な分光透過率を確保するため、第１、第２透明電極１６０６，１６０８の透明導電膜の膜厚は５ｎｍ以上で３０ｎｍ以下が好ましい。
このため、本実施例では、第１、第２透明電極１６０６，１６０８の透明導電膜の膜厚を、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下に設定した。
【００１８】
本実施例では、第１、第２透明電極１６０６，１６０８の透明導電膜の膜厚を、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下に設定したので、平坦な分光透過率を確保しつつ、動作電圧の変動量に対する透過率の変動量を抑制する上で有利となる。
したがって、撮像装置１０において、液晶調光素子１６が平坦な分光透過率を有しているので、液晶調光素子１６を通って撮像素子１８に導かれる被写体像に不自然な色が付くことが防止され、かつ、液晶調光素子１６に印加される動作電圧の変動量に対する透過率の変動量が抑制されるので、撮像素子１８に導かれる被写体像の光量の調整を確実に行う上で有利となり、撮像素子１８によって撮像される画像の画質を向上させる上で有利となる。
【００１９】
なお、本実施例では、第１、第２透明電極１６０６，１６０８双方の透明導電膜の膜厚が同一である場合について説明したが、第１、第２透明電極１６０６，１６０８の何れか一方の透明導電膜の膜厚が５ｎｍ以上３０ｎｍ以下に設定されていてもよい。ただし、第１、第２透明電極１６０６，１６０８双方の透明導電膜の膜厚が同一であった方が、動作電圧の変動量に対する透過率の変動量を抑制するとともに、平坦な分光透過率を確保する上でより有利である。
また、本実施例では、液晶分子１６１５の誘電率異方性が負であるネガ型の液晶分子を用いた場合について説明したが、本発明は、液晶分子１６１５の誘電率異方性が正であるポジ型の液晶分子を用いた場合にも無論適用可能である。
ただし、ポジ型の液晶分子１６１５を用いた液晶調光素子１６の最大の光透過率は、ネガ型の液晶分子１６１５を用いた液晶調光素子１６の最大の光透過率よりも低い値となることが知られている。この原因は、ネガ型のホスト材料を用いる場合、電圧無印加時に配向膜との界面での液晶分子の相互作用（interaction）が非常に弱いため、電圧無印加時に光が透過し易くなるからであると考えられる。このため、液晶調光素子１６による光学的濃度比（コントラスト比）を高くする上でポジ型の液晶分子を用いた構成の方が有利である。
【００２０】
また、本実施例では、液晶調光素子１６の第１、第２透明電極１６０６，１６０８に印加する動作電圧の波形を矩形波とした場合について説明したが、動作電圧の波形は、台形波、三角波、正弦波のいずれでもよく、第１、第２透明電極１６０６，１６０８間の電位差に応じて液晶分子１６１５の傾きが変化し、光透過率が制御されることは本実施例と同様である。
また、本実施例では、光学系１４の光路上に偏光板を配置しない場合について説明したが、偏光板を液晶調光素子１６の光入射側あるいは光出射側に設けてもよく、偏光板を設けた場合には直線偏光の偏光方向と液晶調光素子１６の第１、第２配向膜１６１０、１６１２の配向方向とが直角をなすか否かにより二色染料分子１６１７に吸収される光量が大きく変化し、これにより光透過率が大きく変化し、液晶調光素子１６による光学的濃度比（コントラスト比）を高くする上で有利である。
また、本実施例では、液晶調光素子１６に対して光が一方向に通過する透過型液晶光学素子として説明したが、液晶調光素子１６の第１、第２透明電極１６０６，１６０８のいずれか一方を、光を反射する反射電極に置き換えて反射型の液晶光学素子として構成してもよい。
また、本実施例においては、液晶調光素子１６がレンズ鏡筒１０内に移動不能に取り付けられる場合について説明したが、液晶調光素子１６を光学系１４の光路上に位置する動作位置と、前記光路上から退避する退避位置との移動可能に設けてもよい。
また、液晶調光素子１６の前方あるいは後方に従来公知の機械式の絞り機構（アイリス機構）や様々な光学フィルターを設け、液晶調光素子１６と前記絞り機構あるいは前記光学フィルターとを組み合わせて使用してもよいことはもちろんである。
また、本実施例においては、撮像装置としてデジタルスチルカメラを例示したが、本発明はビデオカメラやテレビカメラなど撮像装置やカメラ付携帯電話機、あるいはレンズ鏡筒を有する種々の電子機器に無論適用可能である。
【実施例２】
【００２１】
次に本発明の実施例２について説明する。
実施例２が実施例１と異なるのは、２つの液晶調光素子が重ね合わされて液晶調光部が構成されている点である。
図１３は実施例２におけるレンズ鏡筒１０および液晶調光部１６′の構成を示す説明図である。なお、以下では実施例１と同様の部分および部材には同一の符号を付して説明する。
図１３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撮像面を有する撮像素子１８と、光軸上で光学系１４と撮像素子１８との間に設けられた液晶調光部１６′とを備え、光学系１４で捉えた被写体像が液晶調光部１６′を透過して撮像素子１８の長方形状の撮像面１８０２に導かれるように構成されている。
撮像素子１８から出力される撮像信号の処理は実施例１と同様である。
光学系１４′は、前群レンズ１４０２′および後群レンズ１４０４′で構成され、これらレンズ１４０２′、１４０４′は鏡筒１４０６′で保持されている。
【００２２】
液晶調光部１６′は、互いに重ね合わされる第１液晶調光素子１６Ａと第２液晶調光素子１６Ｂとから構成され全体として長方形の板状を呈している。
第１液晶調光素子１６Ａは、互いに間隔をおいて平行に延在する第１、第２透明基板１６０２、１６０４と、第１、第２透明基板１６０２、１６０４の互いに対面する面に形成された第１、第２透明電極１６０６、１６０８と、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の向かい合う面のそれぞれに形成される第１、第２配向膜１６１０、１６１２と、第１、第２配向膜１６１０、１６１２の間に封入される第１液晶層１６１４とを備え、第１液晶層１６１４には棒状を呈する液晶分子１６１５が含まれている。
第２液晶調光素子１６Ｂも第１液晶調光素子１６Ａと同様に構成されており、第２透明基板１６０４と、該第２透明基板１６０４と間隔をおいて平行に延在する第３透明基板１６１６と、前記第２、第３透明基板１６０４、１６１６の互いに対面する面に形成された第３、第４透明電極１６１８、１６２０と、前記第３、第４透明電極１６１８、１６２０の向かい合う面のそれぞれに形成される第３、第４配向膜１６２２、１６２４と、第３、第４配向膜１６２２、１６２４の間に封入される第２液晶層１６２６とを備え、第２液晶層１６２６には棒状を呈する液晶分子１６１５が含まれている。
したがって、第１、第２液晶調光素子１６Ａ、１６Ｂが重ね合わされる箇所では、１つの第２透明基板１６０４が第１、第２液晶調光素子１６Ａ、１６Ｂの各透明基板として兼用されている。
この実施例２においても、第１、第２透明電極１６０６、１６０８、第３、第４透明電極１６１８、１６２０が実施例１と同様に形成されており、すなわち、厚さ５ｎｍ以上３０ｎｍ以下の透明導電膜で形成されている。また、第１、第２液晶層１６１４、１６２６は実施例１と同様のゲスト−ホスト型セルで構成されている。
第１透明基板１６０２には第１透明電極１６０６に導通する第１接続端子１６２８が設けられ、第２透明基板１６０４には第２透明電極１６０８に導通する第２接続端子１６３０と第３透明電極１６１８に導通する第３接続端子１６３２が設けられ、第３透明基板１６１６には第４透明電極１６２０に導通する第４接続端子１６３４が設けられている。
そして、第１、第２接続端子１６２８、１６３０の間に液晶駆動用の動作電圧Ｅが印加されるように構成され、同様に、第３、第４接続端子１６３２、１６３４の間に動作電圧Ｅが印加されるように構成されている。
したがって、第１液晶層１６１４を透過する光の光透過量の調整は、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に印加される動作電圧Ｅにより、液晶分子１６１５の長軸方向が第１、第２配向膜１６１０、１６１２で決定される配向方向に沿った状態で第１液晶層１６１４の厚さ方向に対する液晶分子１６１５の傾斜角が変化されることによりなされる。同様に、第２液晶層１６２６を透過する光の光透過量の調整は、第３、第４透明電極１６１８、１６２０の間に印加される動作電圧Ｅにより、液晶分子１６１５の長軸方向が第３、第４配向膜１６２２、１６２４で決定される配向方向に沿った状態で第２液晶層１６２６の厚さ方向に対する液晶分子１６１５の傾斜角が変化されることによりなされる。
【００２３】
次に液晶調光部１６′の作用について説明する。
まず、図１４を参照して、液晶調光部１６′の液晶分子の長軸方向の傾斜と液晶調光部１６′を透過する光Ｌとの関係について説明する。なお、図面を単純化するため図１４では第１液晶層１６１４についてのみ示す。
以下に説明するように、液晶分子１６１５の傾斜と液晶調光部１６′を透過する光Ｌとの関係は、ブラインド（日よけ用のよろい戸）を構成する各はねとこれらはねの間を透過する光との関係と類似している。なお、図１４に示すように、本実施例では、第１液晶調光素子１６Ａの配向方向が撮像素子１８の撮像面１８０２の短辺とほぼ平行となるように構成されている。
図１４（Ａ１）、（Ａ２）、（Ａ３）は第１液晶調光素子１６Ａに動作電圧Ｅが印加されていない状態を示し、図１４（Ａ１）は第１液晶調光素子１６Ａをその前方から見た図、（Ａ２）は（Ａ１）を液晶分子１６１５の配向方向であるＹ方向から見た図、（Ａ３）は（Ａ１）を前記配向方向と直交するＸ方向から見た図である。
したがって、第１液晶調光素子１６Ａに動作電圧Ｅが印加されていない状態では、各液晶分子１６１５の長軸方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対する傾斜角は０度である。このため、進行方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向と平行な光Ｌが入射すると、第１液晶調光素子１６Ａの光透過量は光Ｌと液晶分子１６１５の長軸方向とがなす傾斜角０度に対応して最大値となる。
図１４（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｂ３）はそれぞれ図１４（Ａ１）、（Ａ２）、（Ａ３）と同様の図であるが、第１液晶調光素子１６Ａに中間の動作電圧Ｅが印加されている状態を示している。
したがって、第１液晶調光素子１６Ａに中間の動作電圧Ｅが印加されている状態では、各液晶分子１６１５の長軸方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対する傾斜角は例えば４５度となる。このため、進行方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向と平行な光Ｌが入射すると、第１液晶調光素子１６Ａの光透過量は該光Ｌと液晶分子１６１５の長軸方向とがなす傾斜角４５度に対応した中間値となる。
図１４（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｃ３）もそれぞれ図１４（Ａ１）、（Ａ２）、（Ａ３）と同様の図であるが、第１液晶調光素子１６Ａに最大の動作電圧Ｅが印加されている状態を示している。
したがって、第１液晶調光素子１６Ａに最大の動作電圧Ｅが印加されている状態では、各液晶分子１６１５の長軸方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対する傾斜角は９０度となる。このため、進行方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向と平行な光Ｌが入射すると、第１液晶調光素子１６Ａの光透過量は該光Ｌと液晶分子１６１５の長軸方向とがなす傾斜角９０度に対応して最小値となる。
以上のように構成された液晶調光部１６′によれば、実施例１と同様の効果を奏することに加えて次の効果を奏する。
すなわち、第１液晶調光素子１６Ａと第２液晶調光素子１６Ｂが第１、第２液晶層１６１４、１６２６の厚さ方向に重ね合わされているので、第１、第２液晶層１６１４、１６２６をそれらの厚さ方向に透過する光の光透過量の調整範囲が拡大される。すなわち、第１液晶調光素子１６Ａによる光透過率をＡ、第２液晶調光素子１６Ｂによる光透過率をＢとすれば、液晶調光部１６′全体による光透過率はＡ・Ｂとなるため、光透過量の調整範囲を拡大することができ、低い光透過量を得ることができる。これにより、明るい環境下における撮影時においても撮像素子１８に導かれる光量を適切に調整して撮像を行うことが可能となる。
【００２４】
また、本実施例によれば、光学系１４における前群レンズ１４０２および後群レンズ１４０４の光軸方向の寸法を削減し、鏡筒１４０６の外径及び長さを短縮して光学系１４の小型化を図るため、光学設計上、光学系１４から撮像素子１８に導かれる光が撮像素子１８に近づくにつれて前記光軸から次第に離れるように傾くように構成されている場合の不具合を解消することもできる。言い換えると、光Ｌの進行方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対して傾斜している場合の不具合を解消することができる。
ここでは、各液晶分子１６１５の長軸方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対してなす傾斜角がそれぞれ０度、４５度、９０度となった場合を例にとって説明する。なお、以下では説明の便宜上、図１４に表記したように配向方向を示すＹ方向の一方を上、他方を下として説明する。
光Ｌの進行方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対して斜め上に向かって角度αで傾斜している場合を示すと、図１４（Ａ４）、（Ａ５）、（Ｂ４）、（Ｂ５）、（Ｃ４）、（Ｃ５）となる。液晶分子１６１５の長軸方向の傾斜角に関していえば、図１４（Ａ４）、（Ａ５）は図１４（Ａ１）、（Ａ３）と同様であり、図１４（Ｂ４）、（Ｂ５）は図１４（Ｂ１）、（Ｂ３）と同様であり、図１４（Ｃ４）、（Ｃ５）は図１４（Ｃ１）、（Ｃ３）と同様である。
これに対して光Ｌの進行方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対して斜め下に向かって角度αで傾斜している場合を示すと、図１４（Ａ６）、（Ａ７）、（Ｂ６）、（Ｂ７）、（Ｃ６）、（Ｃ７）となる。液晶分子１６１５の長軸方向の傾斜角に関していえば、図１４（Ａ６）、（Ａ７）は図１４（Ａ１）、（Ａ３）と同様であり、図１４（Ｂ６）、（Ｂ７）は図１４（Ｂ１）、（Ｂ３）と同様であり、図１４（Ｃ６）、（Ｃ７）は図１４（Ｃ１）、（Ｃ３）と同様である。
これらの図から、第１液晶層１６１４の厚さ方向に対する液晶分子１６１５の長軸方向の傾斜角が同一であっても、光Ｌの進行方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対してなす角度が変化すれば、光Ｌの進行方向が液晶分子１６１５の長軸方向に対してなす傾斜角も変化することがわかる。
前述したように光学系１４から出射される光Ｌは撮像素子１８に近づくにつれて前記光軸から次第に離れるように傾いているため、第１液晶調光素子１６Ａ上の位置に応じて光Ｌの進行方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対してなす傾斜角が変化することになり、したがって前記位置に応じて第１液晶調光素子１６Ａを透過する光Ｌの光透過量も変化することになる。
【００２５】
このことについて更に説明する。
図１５（Ａ）〜（Ｅ）は液晶分子１６１５が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対してなす傾斜角が０度〜９０度の範囲で次第に大きくなっている状態を示している。なお、図面を単純化するため図１４でも第１液晶層１６Ａについてのみ示す。
図１６は横軸に第１液晶調光素子１６Ａ上の配向方向（Ｙ方向）に沿った位置を示し、縦軸に第１液晶調光素子１６Ａを透過する光Ｌの光透過量を示しており、各符号Ａ〜Ｅは図１４（Ａ）〜（Ｅ）に対応している。
図１６のＡ〜Ｅに示すように、第１液晶調光素子１６Ａを透過する光透過量が第１液晶調光素子１６Ａの配向方向（Ｙ方向）の位置に応じて変化していることがわかる。特に、図１５のＢ〜Ｅに示すように、液晶分子１６１５の長軸方向の傾斜が０度以外の場合、第１液晶調光素子１６Ａを透過する光透過量が第１液晶調光素子１６Ａの配向方向（Ｙ方向）の位置に応じて単調（無段階的にあるいは連続的）に増加あるいは減少するように変化していることがわかる。
【００２６】
ここで、第１液晶素子１６Ａの第１、第２配向膜１６１０、１６１２の配向方向と第２液晶素子１６Ｂの第３、第４配向膜１６２２、１６２４の配向方向とが同一の向きとなるように構成されているものと仮定する。すなわち、図１７に示すように、第１液晶層１６１４の液晶分子１６１５の長軸方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対してなす傾斜と、第２液晶層１６２６の液晶分子１６１５の長軸方向が第２液晶層１６２６の厚さ方向に対してなす傾斜とが同じ方向となるように構成されているものと仮定する。
そして、第１液晶調光素子１６Ａおよび第２液晶調光素子１６Ｂの液晶分子１６１５の長軸方向の傾斜が図１４（Ｂ）〜（Ｅ）の状態で、均一の明るさを有する被写体像を撮像し、光学系１４から第１液晶調光素子１６Ａに対して均一の明るさの光が入射した場合について考える。
図１６は撮像面１８０２と第１液晶調光素子１６Ａおよび第２液晶調光素子１６Ｂとの位置関係を示しており、（Ａ）は第１液晶調光素子１６Ａおよび第２液晶調光素子１６Ｂの配向方向が撮像面１８０２の短辺方向と平行した状態を示し、（Ｂ）は第１液晶調光素子１６Ａおよび第２液晶調光素子１６Ｂの配向方向が撮像面１８０２の長辺方向と平行した状態を示している。
図１６において、ハッチングの濃淡は第１液晶調光素子１６Ａおよび第２液晶調光素子１６Ｂの光透過量の大小を示しており、ハッチングが薄いが低いほど光透過量が大きいことを示し、ハッチングが濃いほど光透過量が小さいことを示している。また、図１６において、実際には光透過量に境目があるわけではないが説明の都合上、濃淡が異なるハッチングの境目に境界線が表示されている。
図１６（Ａ）、（Ｂ）の何れの場合においても、撮像面１８０２の短辺方向あるいは長辺方向に沿って光透過量が変化している。このような光透過量の変化は撮像素子１８によって撮像された画像の明るさに影響を与え画像の明るさが不自然なものとなる。
このような不都合を回避するため、第１液晶素子１６Ａの第１、第２配向膜１６１０、１６１２の配向方向と第２液晶素子１６Ｂの第３、第４配向膜１６２２、１６２４の配向方向とは、第１液晶素子１６Ａと第２液晶素子１６Ｂとの境に位置する第３、第４配向膜１６２２、１６２４に対して対称な向きとなるように構成する。
このような構成によれば、図１８に示すように、第１液晶層１６１４の液晶分子１６１５の長軸方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に対してなす傾斜と、第２液晶層１６２６の液晶分子１６１５の長軸方向が第２液晶層１６２６の厚さ方向に対してなす傾斜とが対称となるので、第１液晶層１６１４における光透過量の変化と、第２液晶層１６２６における光透過量の変化が互いに打ち消しあう。したがって、光学系１４の小型化を図るため光学系１４から撮像素子１８に導かれる光が撮像素子１８に近づくにつれて前記光軸から次第に離れるように傾いている構成において、液晶調光部１６′における光透過量の変化を生じさせることなく、レンズ鏡筒および撮像装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【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】液晶調光素子の断面図である。
【図６】液晶調光素子１６の動作説明図である。
【図７】印加される動作電圧の波形図である。
【図８】液晶調光素子１６に印加される動作電圧と光透過率の特性図である。
【図９】透明導電膜を構成する導電材料としてＩＴＯを用いたときの光透過率とシート抵抗の膜厚依存性を示す線図である。
【図１０】光透過率対動作電圧の特性を透明導電膜の膜厚を変えて測定した測定結果を示す線図である。
【図１１】光透過率対動作電圧のデューティ比の特性を透明導電膜の膜厚を変えて測定した測定結果を示す線図である。
【図１２】光透過率対光の波長の特性である分光特性を透明導電膜の膜厚を変えて測定した測定結果を示す線図である。
【図１３】実施例２におけるレンズ鏡筒１０および液晶調光部１６′の構成を示す説明図である。
【図１４】液晶調光素子１６における液晶分子１６１５の傾きを示す説明図である。
【図１５】液晶調光素子１６の光透過量の説明図である。
【図１６】図１５の光透過量の特性を示す線図である。
【図１７】液晶調光素子１６の光透過量と撮像面との関係を示す説明図である。
【図１８】液晶調光素子１６における液晶分子１６１５の傾きを示す説明図である。
【図１９】液晶調光素子１６における液晶分子１６１５の傾きを示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１００……撮像装置、１０……レンズ鏡筒、１４……光学系、１６……液晶調光素子、１６′……液晶調光部、１６Ａ……第１液晶調光素子、１６Ｂ……第２液晶調光素子、１６０２……第１透明基板、１６０４……第２透明基板、１６０６……第１透明電極、１６０８……第２透明電極、１６１０……第１配向膜、１６１２……第２配向膜、１６１４……第１液晶層、１６１５……液晶分子、１６１７……二色染料分子、１６１６……第３透明基板、１６１８……第３透明電極、１６２０……第４透明電極、１６２２……第３配向膜、１６２４……第４配向膜、１６２６……第２液晶層。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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