(57)【要約】【課題】  薄型で焦点距離の調整範囲が広く取れて、フレア現象やゴースト現象の発生を抑えられるオートフォーカス機構のカメラの撮像構造を提供する。【解決手段】  絞り２４に接触させて、あるいは一体的にオートフォーカス機能を有する液晶レンズ３０を配設する。液晶レンズ３０は２層からなる液晶セルで構成し、透明基板のレンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜３０ａを設ける。遮光膜３０ａは黒色金属膜、黒色塗料膜、黒色フィルムなどで形成する。【選択図】    図１
2007206300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも複数の撮影レンズと絞りと結像部材を有するカメラの撮像構造において、フォーカス機能を有する液晶レンズを配設し、該液晶レンズのレンズ機能領域以外の領域部分の少なくとも一部分に遮光膜を設けたことを特徴とするカメラの撮像構造。
【請求項２】
少なくとも複数の撮影レンズと絞りと結像部材を有するカメラの撮像構造において、フォーカス機能を有する液晶レンズを配設し、該液晶レンズを前記絞りと一体的に又は隣接して配設すると共に前記液晶レンズのレンズ機能領域以外の領域部分の少なくとも一部分に遮光膜を設けたことを特徴とするカメラの撮像構造。
【請求項３】
少なくとも複数の撮影レンズと絞りと結像部材を有するカメラの撮像構造において、フォーカス機能を有する液晶レンズを配設し、該液晶レンズの中に前記絞りを配設すると共に前記液晶レンズのレンズ機能領域以外の領域部分の少なくとも一部分に遮光膜を設けたことを特徴とするカメラの撮像構造。
【請求項４】
前記液晶レンズは２層の液晶セルを積層したものからなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のカメラの撮像構造。
【請求項５】
前記遮光膜は前記液晶レンズの透明基板の上下面及び前記液晶レンズの側面の少なくとも一部分に設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカメラの撮像構造。
【請求項６】
前記絞りは前記遮光膜の一部分から構成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のカメラの撮像構造。
【請求項７】
前記前記遮光膜は黒色金属膜、黒色塗料膜、黒色フィルムの少なくとも１種からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のカメラの撮像構造。
【請求項８】
前記複数の撮影レンズと前記絞りと前記液晶レンズは鏡筒内に固定したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のカメラの撮像構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラの撮像構造に関し、特に、液晶レンズを備えた撮像構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、フィルムを使わないデジタルカメラ（電子カメラ）が著しく普及して来ている。フィルムに代えてＣＣＤやＣＭＯＳなどの光学センサーを用い、撮影画像をデジタル画像データとして内部メモリーやメモリーカードなどに記録する。このデジタルカメラの一つの撮像構造を示すものとして、下記の特許文献１に示されたものなどがある。
【０００３】
ここで、従来技術におけるデジタルカメラの撮像構造の一つとして、特許文献１に記載された撮像構造について図９を用いて簡単に説明する。図９は従来技術の一つとして特許文献１に示された所のデジタルカメラの内部の構造を示す断面図を示している。図９において、電子カメラは大きく分けてカメラ本体１とレンズ鏡筒２とからなり、カメラ本体１には光学ファインダーの接眼レンズ３の外、ビームスプリッタ１４、カラー個体撮像素子であるＣＣＤ１５や、表示部としてのカラー液晶ディスプレイ４、操作部としてのレリーズボタン、メニューボタン（これらは、何れも図示していない）などが設けられている。
【０００４】
一方、レンズ鏡筒２にはズームレンズである第１レンズ群１１ａ、第２レンズ群１１ｂと、絞り／シャッター１２と、フォーカスレンズである第３レンズ群１１ｃが設けられている。被写体光はズームレンズである第１レンズ群１１ａ、第２レンズ群１１ｂを通過した後、絞り／シャッター１２で光量が制御される。絞り／シャッター１２を通過した被写体光は第３レンズ群１１ｃを通過してカメラ本体１内に導かれ、ビームスプリッタ１４によって透過光と反射光の２つに分割さる。そして、透過光はＣＣＤ１５上に結像する。一方、反射光はピントを合わせるためのピント板１６、被写体像を反転させるためのリレーレンズ１７、接眼レンズからの逆入射光を遮断するための液晶シャッター１８を透過して接眼レンズ３に到達し、観察用の被写体像として観察者に提供される。そして、この観察用の被写体像はカラー液晶ディスプレイ４にも表示される。
【０００５】
ズームレンズである第２のレンズ群１１ｂは図示した矢印の方向、即ち、レンズ鏡筒２内を前後に移動する。前後に移動して被写体像を拡大したり縮小したりする。また、フォーカスレンズである第３レンズ群１１ｃはオートフォーカスになっているために焦点距離を合わせるために自動的に前後（図中矢印の方向）に移動する。
【０００６】
【特許文献１】特許公開２００２−２５８３５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この様な構造の中で、カメラの低価格化、小型化、薄型化などの市場ニーズにより、コンパクトカメラやカメラ付携帯電話のカメラなどにあってはズーム機構を無くしてオートフォーカス機構のみを設けたシンプルなメカニカル構造にし、低価格化、小型化、薄型化などを実現している。
【０００８】
しかしながら、フォーカスレンズを前後に移動させて自動的に焦点を合わせるオートフォーカス機構は特に非常に薄型なカメラ付携帯電話などにおいてはそのレンズの移動距離を十分に取ることができず、狭い限られた距離範囲でしか焦点が合わせられないと云う問題を有する。このため、遠距離あるいは至近距離での写真映像は不鮮明なものとなり、鮮明な写真映像を得るには限られた距離範囲でしか使用することができないと云う問題を有する。
【０００９】
また、上記の構造にあっては、強い光がレンズ内に入ってくるとレンズ内部や鏡筒内部で複雑な反射が起き、被写体像に滲みなどのフレア現象やゴースト現象などの問題が発生し易い。
【００１０】
本発明は、上記の課題に鑑みて成されたもので、薄型であっても広い距離範囲で焦点距離の調整が可能で、且つ、フレア現象やゴースト現象が発生しないカメラの撮像構造を見いだすことを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するための手段として、本発明のカメラの撮像構造は、少なくとも複数の撮影レンズと絞りと結像部材を有するカメラの撮像構造において、フォーカス機能を有する液晶レンズを配設し、該液晶レンズのレンズ機能領域以外の領域部分の少なくとも一部分に遮光膜を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のカメラの撮像構造は、少なくとも複数の撮影レンズと絞りと結像部材を有するカメラの撮像構造において、フォーカス機能を有する液晶レンズを配設し、該液晶レンズを前記絞りと一体的に又は隣接して配設すると共に前記液晶レンズのレンズ機能領域以外の領域部分の少なくとも一部分に遮光膜を設けたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明のカメラの撮像構造は、少なくとも複数の撮影レンズと絞りと結像部材を有するカメラの撮像構造において、フォーカス機能を有する液晶レンズを配設し、該液晶レンズの中に前記絞りを配設すると共に前記液晶レンズのレンズ機能領域以外の領域部分の少なくとも一部分に遮光膜を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のカメラの撮像構造は、前記液晶レンズは２層の液晶セルを積層したものからなることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明のカメラの撮像構造は、前記遮光膜は前記液晶レンズの透明基板の上下面及び前記液晶レンズの側面の少なくとも一部分に設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明のカメラの撮像構造は、前記絞りは前記遮光膜の一部分から構成されることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明のカメラの撮像構造は、前記前記遮光膜は黒色金属膜、黒色塗料膜、黒色フィルムの少なくとも１種からなることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明のカメラの撮像構造は、前記複数の撮影レンズと前記絞りと前記液晶レンズは鏡筒内に固定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のカメラの撮像構造はフォーカス機能を有する液晶レンズを配設して用いる。ホモジニアスな分子配列を持つネマティック液晶を封入した液晶セルを用い、そのネマティック液晶の複屈折率を利用して所要の電圧を印加すると透過光に位相変調が起き、その位相変調を利用することにより焦点距離が調整できるフォーカス機能が得られる。このフォーカス機能が得られる液晶セルを液晶レンズとして用いると、印加する電圧量によって自由に焦点距離の調整ができる。この液晶レンズを配設することにより、従来技術でのレンズの移動をなくすことができ、そのアクチュエータなどの移動手段をなくすことができるのでコストダウンの効果を得る。また、この液晶レンズは厚みを薄く形成することができ、そして、従来技術のように撮影レンズを移動させる必要はなくなるのでカメラの構造を薄型にすることができる。また、この液晶レンズのレンズとして機能する領域（本発明では、以降、レンズとして機能する領域をレンズ機能領域と呼んで説明することにする）、即ち、レンズ機能領域を除いた領域部分に遮光膜を設ける。そして、その遮光膜を黒色金属膜、黒色塗料膜、混色フィルムなどでもって形成する。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。
【００２０】
また、本発明においては、このような液晶レンズを絞りと一体的に、或いは絞りに隣接して配設する。絞りはレンズを通過する光の量を調節する働きをなしており、その絞りの開口した量（これは開口した径によって決まるが）でレンズを通過する光の量が決まる。従って、絞りの開口部分だけ光が通過し、開口以外の部分は光が遮断される。尚、本発明においては、絞りの開口した量（径）を開口量と呼んで説明することにする。従って、液晶レンズを絞りと一体的に、あるいは、絞りに隣接して配設すると、液晶レンズのレンズ機能領域を絞りの開口量より僅かに大きく設定すれば良い。このことは、液晶レンズのレンズ機能領域をミニマムな面積にすることができ、小さい面積領域で光の位相変調量を大きくすることができるのでレンズパワーを高めることができ、焦点距離の調整範囲を広く取れるようになる。
【００２１】
また、本発明においては、このような液晶レンズの中に絞りを配設する。液晶レンズと絞りが１個の部品になっていることから、部品取扱が容易になり、また、カメラ組立の容易さなどの効果を得る。
【００２２】
また、本発明においては、液晶レンズを２層の液晶セルを積層したものから構成する。そして、１層目の液晶セルの配向膜の配向方向と２層目の液晶セルの配向膜の配向方向を丁度９０°にクロスさせて積層する。これにより、光のＰ偏光成分（液晶セルへの入射面に平行な振動方向を持つ成分）とＳ偏光成分（液晶セルへの入射面に垂直な振動方向を持つ成分）を透過して利用することができて光の利用効率を高める効果を得る。
【００２３】
また、本発明においては、遮光膜を液晶レンズの透明基板の上下面、液晶レンズの側面に設ける。これにより、液晶層に入る強い光で、レンズ機能領域外に入る光の殆どは遮光膜に吸収されて遮断され、フレア現象やゴースト現象の発生を抑える。
【００２４】
また、本発明においては、絞りを遮光膜の一部分で構成する。新たに絞りとしての部品を設ける必要もなくなり、コストダウンの効果を生む。
【００２５】
また、本発明においては、複数の撮影レンズ、絞り、液晶レンズを鏡筒内に固定する。カメラの構造がシンプルな構造になることからユニット化ができ、取扱いが容易になる。また、落下などによる衝撃に対しても破損発生を少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図１〜図４用いて説明する。ここで、図１は本発明の実施形態に係るカメラの撮像構造を模式的に示した主要構成部品の配置図である。尚、本実施形態においてはカメラ付携帯電話のカメラの撮像構造を示している。また、図２は図１における絞りの平面図と要部断面図で、図２の（ａ）は平面図、図２の（ｂ）は要部断面図である。また、図３は図１における液晶レンズの要部断面図、図４は図３における上透明電極の形状を示した平面図である。
【００２７】
本発明の実施形態に係るカメラの撮像構造は、図１に示すように、撮影光（撮影する被写体からの反射光のことで、以降、撮影光と呼んで説明する）Ｐの入射方向（矢印方向）に向かって第１レンズ２１、絞り２４、液晶レンズ３０、第２レンズ２２、第３レンズ２３、結像部材２７とが順に配列した構造をなしている。また、図示はしていないが、ここでの第１レンズ２１、第２レンズ２２、第３レンズ２３の撮影レンズと絞り２４、液晶レンズ３０は鏡筒の中に収納されて、何れも固定されている。また、結像部材２７はＣＣＤやＣＲＯＭなどの撮像素子が用いられ、電子シャッター機構を用いた撮像構造をなしている。
【００２８】
ここで、本実施形態においては、絞り２４は液晶レンズ３０の前に配置して液晶レンズと接触した状態で固定されている。そして、絞り２４に設けられた開口２４ａの部分を通過する光のみが液晶レンズ３０に入射するようになっている。絞り２４は、図２に示すように、遮光部材２４ｂを設けた遮光フィルムからなり、その中心部に円形の開口２４ａを設けたリング状の形状をなしている。そして、開口２４ａが光透過部分をなしている。図２において、開口２４ａの所の直径で示したＮはこの開口２４ａの開口量を示しており、この開口量Ｎの大きさでもって光の通過量を決めている。本実施形態のレンズの撮像構造においては、この開口量Ｎは一定の値に設定している。開口量Ｎが一定であると、撮影環境の明るさ、暗さによってカメラ内に入射する撮影光の光量が異なってくるが、光量の不足が生じても回路上のソフトで撮影画像の明るさがある程度調整できるようになっている。
【００２９】
本実施形態での絞り２４は遮光部材２４ｂを設けた遮光フィルムから構成している。フィルムの素材は耐湿性や耐熱性、耐衝撃性、耐薬品性などに優れたポリエチレンテレフタレートのフィルムを用い、その表面に酸化クロム（ＣｒＯ）金属膜からなる遮光部材２４ｂを設けている。酸化クロム金属膜からなる遮光部材２４ｂは黒色の色調をなして光を吸収し、光を透過しない。この酸化クロム金属膜は真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの方法で形成することができる。例えば、真空蒸着法などで形成する場合には、チャンバー内の載品台に被着物（フィルム）を載置し、真空蒸着機のチャンバー内の蒸着時の圧力を１×１０−６〜５×１０−５ｔｏｒｒ（１．３３×１０−４〜６．６５×１０−３Ｐａ）の範囲に設定して、所要の厚みになるまで蒸着を施すことによって得られる。時間によって膜厚が決まるので、時間管理の下で蒸着作業を行う。厚みは光透過がない厚みであれば良く、５００Å以上の厚みがあれば十分である。
【００３０】
尚、この遮光部材２４ｂは酸化クロム（ＣｒＯ）金属膜に限るものではなく、黒色塗膜などで形成しても良い。黒色塗膜は印刷方法、吹き付け塗装方法、ロールコータ方法などの方法によって形成することができる。また、絞り２４は遮光部材を設けた遮光フィルムに限らず、遮光部材を設けた金属薄板で構成することも可能である。しかしながら、軽量性や部品接触による他部品への損傷性などを考慮するとフィルムを使用するのがより好ましい。また、フィルムの素材はポリエチレンテレフタレートのフィルムに限るものではなく、耐湿性や耐熱性、耐衝撃性、耐薬品性などに優れたフィルムであれば良く、この様なものとしては、他にポリカーボネイトフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリイミドフィルムなどを挙げることができる。また、フィルムの厚みとしては０．０５〜０．３５ｍｍのものが取扱い易く、しかも薄型化が狙えることで好適である。
【００３１】
次に、絞り２４と接触させて配設した液晶レンズ３０は部分的に遮光膜３０ａを設けた液晶レンズになっている。この液晶レンズ３０は、図３に示すように、第１液晶セル３０−１と第２液晶セル３０−２の２層からなる液晶セルで構成している。そして、第１液晶セル３０−１と第２液晶セル３０−２は下基板３５を共用した液晶セルになっている。また、第１液晶セル３０−１の配向膜の配向方向と第２液晶セル３０−２の配向膜の配向方向は丁度９０°にクロスした配向方向をなして積層されている。
【００３２】
第１液晶セル３０−１は上基板３１Ａと下基板３５との間隙に封止材４０を介して液晶３９を封入したものから構成している。そして、ここでの上基板３１Ａはガラスからなる上透明基板３２の下面に上透明電極３３を設け、その上に上配向膜３４ａを設け、後述するレンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜３０ａを設け、上透明基板３２の上面のレンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜３０ａを設けた構成をなしている。また、下基板３５はガラスからなる下透明基板３６の上面に下透明電極３７を設け、その上に下配向膜３８ａを設け、レンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜３０ａを設け、下透明基板３６の下面には下透明電極３７を設け、その上に下配向膜３８ｂを設け、レンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜３０ａを設けた構成をなしている。そして、下透明基板３６の上面側の下配向膜３８ａの配向方向と下面側の下配向膜３８ｂの配向方向は丁度９０°クロスした配向方向をなしている。また、上基板３１Ａの上配向膜３４ａの配向方向と下基板３５の下配向膜３８ａの配向方向は１８０°異なる正反対の方向に向けたパラレル配向になる配置をなしている。
【００３３】
次に、第２液晶セル３０−２は下基板３５と上基板３１Ｂとの間隙に封止材４０を介して液晶３９を封入したものから構成している。ここでの上基板３１Ｂは上透明基板３２の上面に上透明電極３３を設け、その上に上配向膜３４ｂを設け、レンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜３０ａを設け、上透明基板３２の下面にレンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜３０ａを設けた構成をなしている。そして、下基板３５の下配向膜３８ｂの配向方向と上基板３１Ｂの上配向膜３４ｂの配向方向は１８０°異なる正反対の方向に向けたパラレル配向になる配置をなしている。従って、第１液晶セル３０−１の配向膜の配向方向と第２液晶セル３０−２の配向膜の配向方向は丁度９０°にクロスする配向をなしている。尚、上記の中での上面とか下面は図３において上方側を向いた面を上面、下方側を向いた面を下面と表している。
【００３４】
更に、以上の構成をなす第１液晶セル３０−１と第２液晶セル３０−２の積層した２層からなる液晶セルの４辺の側面に遮光膜３０ａを設けて液晶レンズ３０を構成している。
【００３５】
ここで、上透明電極３３は、錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜で形成しており、その形状は図４に示す形状をなしている。即ち、中心に丸い円形電極３３ａを設け、その周りに同心円で形成した環状電極３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅを設けた構成をなしている。そして、円形電極３３ａと複数の環状電極３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅのそれぞれに電圧を印加するために円形電極３３及びそれぞれの環状電極３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅに接続する接続電極３３ａ１、３３ｂ１、３３ｃ１、３３ｄ１、３３ｅ１を上透明基板３２の一部分の縁に集合させて設けている。そして、一番外側にある環状電極３３ｅの外形の大きさまでがレンズとして機能する領域になっており、図３、４の中で示したＭの領域がレンズの機能領域をなしている。以降、このＭをレンズ機能領域Ｍと呼んで説明する。尚、図４は分かり易くするために上透明電極３３を５つの電極に分割したもので示したが、必要とされる分割数でもって形成する。この分割数は多い方が精度の良い位相変調の分布が得られるので好ましい。また、この円形電極３３ａ、環状電極３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅにはそれぞれ異なる電圧量が印加される。
【００３６】
一方、下透明電極３７は、上透明電極３３と同様に錫をドープした酸化インジウムのＩＴＯ膜などで形成するが、その形状は丸い円形形状で一面に形成しており、その大きさは上透明電極３３の一番外側にある環状電極３３ｅの外形の大きさ、即ち、レンズ機能領域Ｍと同じ大きさで形成している。尚、図示はしていないが、この下透明電極３７にも電圧を印加するために下透明基板３６の縁まで引き回した接続電極を設けている。
【００３７】
このＩＴＯ膜からなる上透明電極３３、下透明電極３７は真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法などの方法でＩＴＯ膜を全面に形成し、その後に、ホォトリソグラフイ法によって上記の形状に形成する。
【００３８】
ここで、絞り２４の開口２４ａの部分を通過する撮影光Ｐが液晶レンズ３０のレンズ機能領域Ｍを透過するようにレンズ機能領域Ｍの大きさを設定する。絞り２４と接触して液晶レンズ３０が配設されていることから液晶レンズ３０のレンズ機能領域Ｍの大きさを絞り２４の開口量Ｎより僅かに大きく設定している。そして、絞り２４の開口２４ａを通過する光は全てレンズ機能領域Ｍに入射するようになっている。
【００３９】
次に、上配向膜３４ａ、３４ｂ、及び下配向膜３８ａ、３８ｂは印刷法やスピンコート法などによって形成したポリイミド樹脂の樹脂膜からなり、その表面にはコットン布材などを用いてラビング処理しての配向処理を施している。
【００４０】
封入する液晶３９はホモジニアス分子配列をなすネマティック液晶、あるいは、このネマティック液晶に微量のカイラルネマティック液晶を混合した混合液晶などを用いている。
【００４１】
封止材４０は熱硬化性のエポキシ樹脂にシリカボールなるスペーサを分散したものからなっている。このスペーサは所要のセルギャップを設けるために設けているもので、本実施形態では粒径２０μｍのシリカボールを用いて、セルギャップは２０μｍに設定している。セルギャップは電圧印加ＯＮ時−ＯＦＦ時に液晶分子の配向立ち上がり反応速度や立ち下がり反応速度の応答速度に影響を及ぼす。セルギャップが小さいと液晶分子の立ち上がりや立ち下がりの応答速度は早くなり、セルギャップが大きいと液晶分子の立ち上がりや立ち下がりの応答速度は遅くなる。本実施形態の液晶セルはセルギャップを２０μｍに小さく取ることで液晶分子の応答速度を早くしている。各種の実験の結果から、セルギャップは１０〜５０μｍの範囲が好適な範囲であるとの結果を得ている。
【００４２】
更にまた、封止材４０を介して第１液晶セル３０−１と第２液晶セル３０−２を構成するときに、第１液晶セル３０−１を構成するところの上基板Ａの配向膜３４ａの配向方向と下基板３５の配向膜３８ａの配向方向は１８０°異なる正反対の方向に向けたパラレル配向をなして組立て、また、第２液晶セル３０−２を構成するところの下基板３５の下配向膜３８ｂの配向方向と上基板３１Ｂの上配向膜３４ｂの配向方向は１８０°異なる正反対の方向に向けたパラレル配向をなして組立ている。このようにパラレル配向の配置を取ると光の屈折方向を同一方向に揃えられる。また、第１液晶セル３０−１の配向膜の配向方向と第２液晶セル３０−２の配向膜の配向方向を９０°にクロスした状態にして組み立てている。この様にすることによって、光のＰ偏光成分（液晶セルへの入射面に平行な振動方向を持つ成分）とＳ偏光成分（液晶セルへの入射面に垂直な振動方向を持つ成分）を透過して利用することができて光の利用効率を高める効果を得る。
【００４３】
構成する上透明基板３２及び下透明基板３６は、０．１５〜１．１ｍｍの範囲の厚みの透明なガラスが用いられる。ガラスの厚みは研磨によって任意に設定することができるが、強度的な保証から見ると０．１５ｍｍ以上あることが好ましい。本実施形態においては、上透明基板３２は０．１５ｍｍ、下透明基板３６は０．３ｍｍのガラスを使用し、液晶レンズの総厚を約０．６ｍｍの厚みに形成している。
【００４４】
次に、遮光膜３０ａは、本実施形態においては、酸化クロム（ＣｒＯ）金属膜を真空蒸着法で５００〜６００Åの厚みに形成している。この酸化クロム金属膜は黒色色調をなしており、光を吸収して光透過はしない。そして、この酸化クロム金属膜からなる遮光膜３０ａに入射する光は酸化クロム金属膜に吸収されて消滅する。
【００４５】
この様な構成をなす液晶レンズ３０は次の様な方法で形成する。最初に、上基板３１Ａ、３１Ｂと下基板３５の何れか一方の基板に封止材４０をスクリーン印刷などの方法で形成する。次に、上基板３１Ａ、下基板３５、上基板３１Ｂを対向して位置を合わせ、加圧の下で加熱して上基板３１Ａ、下基板３５、上基板３１Ｂを接合する。尚、封止材４０は液晶注入口として１箇所開口部を設けている。また、上基板３１Ａ、下基板３５、上基板３１Ｂの対向は、前述したように配向膜の配向方向を合わせて対向させる。次に、液晶を真空注入方法で開口部から注入し、注入後は紫外線硬化樹脂でもって開口部を封口する。そして、最後に４辺の側面に真空蒸着方法で酸化クロム蒸着膜なる遮光膜３０ａを形成する。これによって液晶レンズ３０が出来上がる。
【００４６】
以上の構成の液晶レンズ３０は円形電極と円形電極を取り巻く複数の環状電極にそれぞれ異なる電圧を印加して液晶分子の配向方向を電極毎に変えることにより、そこを透過する光に位相変調を与えて焦点距離を調整することができる。撮影体との距離を自動計測したデータ信号に基づいて制御回路の中でそれぞれの印加電圧の指示信号が出され、そして、それぞれの接続電極を介して液晶レンズ３０が駆動し、そして、焦点距離を自動的に調整するオートフォーカスの機能を果たす。従って、従来技術でのアクチュエータを用いてのレンズ移動する機構をなくすことができ、構成部品の削減でコストダウン効果を生む。また、液晶レンズ３０を薄く形成することで薄型な撮像構造が得られる。
【００４７】
また、液晶レンズ３０を絞り２４と接触させて配設することで、液晶レンズ３０のレンズ機能領域Ｍの大きさをミニマムな大きさに設定することができる。これにより、上透明電極３３の分割数を少なくすることができる。そして、小さい面積領域で光の位相変調量を大きくすることができるので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取ることができる。そして、遠距離から至近距離までの焦点距離調整ができるようになる。また、電極の分割数が少ないと回路設計が複雑にならずに済み、回路の設計、製作が容易になる。
【００４８】
また、液晶レンズ３０は液晶セルを２層積層して構成する。これにより、前述したように焦点距離調整の応答速度を速くする効果、光のＰ偏光成分、Ｓ偏光成分を透過して利用することができて光の利用効率を高める効果を得る。
【００４９】
また、液晶レンズ３０はレンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜３０ａを設けていることで、遮光膜３０ａに入射する強い光は遮光膜３０ａに吸収されて消滅する。そして、結像部材２７の方に回り込む強い光が殆どなくなってフレア現象やゴースト現象の発生が抑えられる。
【００５０】
また、第１レンズ２１、絞り２４、液晶レンズ３０、第２レンズ２２、第３レンズ２３は鏡筒内に固定収納され、鏡筒ユニットとして用いられる。従来技術の構造と比較するとシンプルなユニットになり、組立易さ、取扱い易さなどの効果も生まれる。また、落下などの衝撃に対しても破損危険は少なくなる。
【００５１】
尚、本実施形態においては、遮光膜３０ａは酸化クロム金属膜で構成したが、黒色塗料膜や黒色フィルムなどで構成しても良く、設ける場所に応じて使い分けしても良い。
【００５２】
また、液晶レンズ３０は下基板を共用した２層の液晶セルで構成したが、２個の液晶セルを接着剤を介して貼合わせて形成したもので構成しても同様な効果を得る。
【００５３】
また、液晶レンズ３０は絞り２４の後方に配設したが、絞り２４の前方に配設してもレンズ機能領域Ｍを極端に大きく設定する必要はないので同様な効果を奏する。また、液晶レンズ３０と絞り２４との間に僅かな隙間があっても、その隙間から強い光が多く逃げない状態であれば同様な効果を奏する。
【実施例１】
【００５４】
以下、実施例を用いて、更なる本発明のカメラの撮像構造を説明する。最初に実施例１について図５、図６を用いて説明する。ここで、図５は本発明の実施例１に係るカメラの撮像構造を模式的に示した主要構成部品の配置図で、図６は図５における液晶レンズと絞りの要部断面図を示している。尚、本実施例１においてはカメラ付携帯電話のカメラの撮像構造を示している。
【００５５】
実施例１に係るカメラの撮像構造は、図５に示すように、撮影光Ｐの入射方向（矢印の方向）に向かって第１レンズ２１、絞り４４、液晶レンズ５０、第２レンズ２２、第３レンズ２３、結像部材２７の順で配列されている。この配列順序は前述の実施形態での配列と同じ配列をなしていて、前述の実施形態での構造と異なる所は、絞り４４が液晶レンズ５０に一体をなして設けられている所である。また、液晶レンズの大きさが大きく形成されている。以降、構造として異なる所の絞り４４と液晶レンズ５０を論主にして本実施例１を説明する。
【００５６】
実施例１の液晶レンズ５０は、図５、図６に示すように、絞り４４の大きさと同じ大きさに形成している。そして、液晶レンズ５０に絞り４４を一体に設けた構成をなしている。尚、図５、図６において、絞り４４と遮光膜５０ａは分かり易くするために線の太さを変えて誇張して描いている。この絞り４４は酸化クロム（ＣｒＯ）金属膜からなる遮光部材でもって構成して、絞り４４と同じ大きさに形成した液晶レンズ５０の上面に開口量Ｎなる開口４４ａを持って設けている。この酸化クロム金属膜は液晶レンズ５０を構成する第１液晶セル５０−１の上基板５１Ａの上面に、開口４４ａを設ける部分にマスキングを施して、酸化クロム金属を用いて真空蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティング法などの方法で、５００〜６００Åの厚みに形成している。５００Å以上の厚みがあれば遮光部材として十分な働きをなす。開口４４ａの開口量Ｎは光の撮影光Ｐの通過量を決めており、本実施例１では一定の値に設定している。開口４４ａが設けられた面が撮影光Ｐの入射方向に向かって配置される。
【００５７】
液晶レンズ５０は、図６に示すように、第１液晶セル５０−１と第２液晶セル５０−２の２層の液晶セルでもって構成している。そして、第１液晶セル５０−１と第２液晶セル５０−２は下基板５５を共用した液晶セルになっていて、第１液晶セル５０−１の配向膜の配向方向と第２液晶セル５０−２の配向膜の配向方向は丁度９０°にクロスした配向方向をなして積層されている。
【００５８】
第１液晶セル５０−１は上基板５１Ａと下基板５５との間隙に封止材６０を介して液晶５９を封入したものから構成している。そして、ここでの上基板５１Ａはガラスからなる上透明基板５２の下面に上透明電極５３を設け、その上に上配向膜５４ａを設け、機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜５０ａを設けた構成をなしている。また、下基板５５はガラスからなる下透明基板５６の上面に下透明電極５７を設け、その上に下配向膜５８ａを設け、レンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜５０ａを設けている。また、下透明基板５６の下面には下透明電極５７を設け、その上に下配向膜５８ｂを設け、レンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜５０ａを設けた構成をなしている。そして、下透明基板５６の上面側の下配向膜５８ａの配向方向と下面側の下配向膜５８ｂの配向方向は丁度９０°クロスした配向方向をなしている。また、上基板５１Ａの上配向膜５４ａの配向方向と下基板５５の下配向膜５８ａの配向方向は１８０°異なる正反対の方向に向けたパラレル配向になる配置をなしている。
【００５９】
次に、第２液晶セル５０−２は下基板５５と上基板５１Ｂとの間隙に封止材６０を介して液晶５９を封入したものから構成している。ここでの上基板５１Ｂは上透明基板５２の上面に上透明電極５３を設け、その上に上配向膜５４ｂを設け、レンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜５０ａを設けている。また、上透明基板５２の下面のレンズ機能領域Ｍを除く領域部分に遮光膜５０ａを設けた構成をなしている。そして、下基板５５の下配向膜３８ｂの配向方向と上基板３１Ｂの上配向膜３４ｂの配向方向は１８０°異なる正反対の方向に向けたパラレル配向になる配置をなしている。従って、第１液晶セル５０−１の配向膜の配向方向と第２液晶セル５０−２の配向膜の配向方向は丁度９０°にクロスする配向をなしている。尚、上記の中での上面とか下面は図６において上方側を向いた面を上面、下方側を向いた面を下面と表している。
【００６０】
更に、以上の構成をなす第１液晶セル５０−１と第２液晶セル５０−２の積層した２層からなる液晶セルの４辺の側面に遮光膜５０ａを設けて液晶レンズ５０を構成している。
【００６１】
ここで、この液晶レンズ５０を構成するそれぞれの構成部品、即ち、上透明基板５２、下透明基板５６、上透明電極５３、下透明電極５７，上配向膜５４ａ、５４ｂ、下配向膜５８ａ、５８ｂ、液晶５９、封止材６０、遮光膜５０ａは前述の実施形態のものと同じ仕様のものを用いているので、ここでの仕様説明は省略する。
【００６２】
また、液晶レンズ５０のレンズ機能領域Ｍは絞り４４の開口量Ｎの大きさより僅かに大きく設定していて、絞り４４の開口４４ａを透過する光はレンズ機能領域Ｍを透過して位相変調するようになっている。
【００６３】
以上の構成をなすことにより、絞り４４付液晶レンズ５０として１個の部品になる。そして、第１レンズ２１、第２レンズ２２、第３レンズの撮影レンズと絞り４４付液晶レンズ５０は鏡筒の中に収納されて鏡筒ユニットを形成する。前述の実施形態の構成と比較すると、構成部品の点数が少なくなり取扱が更に楽になる。
【００６４】
また、液晶レンズ５０の構成は前述の実施形態の液晶レンズの構成と殆ど同じ構成をなしているので、前述の実施形態で述べた効果と同じ効果が得られる。
【実施例２】
【００６５】
次に、実施例２について図７、図８を用いて説明する。ここで、図７は本発明の実施例２に係るカメラの撮像構造を模式的に示した主要構成部品の配置図で、図８は図７における液晶レンズの要部断面図を示している。尚、実施例２はカメラ付携帯電話の撮像構造を示している。
【００６６】
実施例２のカメラの撮像構造は液晶レンズの中に絞りを配設した構造をなしている。図７に示すように、第１レンズ２１と第２レンズ２２の間に、内部に絞り８４を配設した液晶レンズ９０を配置した構造を取っている。実施例２のカメラの撮像構造は、撮影光Ｐの入射方向（矢印の方向）に向かって、第１レンズ２１、液晶レンズ９０、第２レンズ２２、第３レンズ２３、結像部材２７の順で配列している。ここでの第１レンズ２１、第２レンズ２２、第３レンズ２３、結像部材２７の配置順序、並びに、その部品仕様は前述の実施形態のものと同じ配列順序を取っており、また、同じ部品仕様のものを用いている。また、前述の実施例１の構造と異なる所は液晶レンズと絞りの仕様のみが異なっている。従って、この実施例２においては仕様の異なっている液晶レンズ９０と絞り９４を論主にして説明する。
【００６７】
実施例２の液晶レンズ９０は、図８に示すように、第１液晶セル９０−１と第２液晶セル９０−２との間に絞り８４を配設して、第１液晶セル９０−１と絞り８４と第２液晶セル９０−２とで液晶レンズ９０を構成している。また、ここでの液晶レンズ９０は、レンズ機能領域Ｍを除く外周面に、即ち、第１液晶セル９０−１の上面側と第２液晶セル９０−２の下面側とそれらの側面側に遮光膜９０ａを設けている。
【００６８】
ここでの第１液晶セル９０−１は上基板９１Ａと下基板９５Ａとの間に封止剤１００を介して液晶９９を封入した液晶セルからなっている。上基板９１Ａは透明なガラスからなる上透明基板９２と、この上透明基板９２の下面に設けた上透明電極９３と、上透明電極９３上に設けた上配向膜９４ａと、上透明基板９２の上面のレンズ機能領域Ｍを除く部分に設けた遮光膜９０ａとから構成している。また、下基板９５Ａは透明なガラスからなる下透明基板９６と、この下透明基板９６の上面に設けた下透明電極９７と、下透明電極９７上に設けた下配向膜９８ａとから構成している。そして、上基板９１Ａの上配向膜９４ａの配向方向と下基板９５Aの下配向膜９８ａの配向方向は１８０°異なる正反対の方向に向けたパラレル配向になる配置をなしている。
【００６９】
また、第２液晶セル９０−２も第１液晶セル９０−１と同じような構成を取っており、下基板９５Ｂと上基板９１Ｂとの間に封止材１００を介して液晶９９を封入した構成を取っている。ここでの下基板９５Ｂは下透明基板９６と、この下透明基板９６の下面に設けた下透明電極９７と、その上に設けた下配向膜９８ｂとから構成し、上基板９１Ｂは上透明基板９２と、上透明基板９２の上面に設けた上透明電極９３と、その上に設けた上配向膜９４ｂと、上透明基板９２の下面のレンズ機能領域Ｍを除く領域部分に設けた遮光膜９０ａとから構成している。そして、下基板９５Ｂの下配向膜９８ｂの配向方向と上基板９１Ｂの上配向膜９４ｂの配向方向は１８０°異なる正反対の方向に向けたパラレル配向になる配置をなしている。また、第１液晶セル９０−１の配向膜の配向方向と第２液晶セル９０−２の配向膜の配向方向は９０°にクロスした配向方向をなしている。尚、上記の中での上面とか下面は図９において上方側を向いた面を上面、下方側を向いた面を下面と表している。
【００７０】
そして、この第１液晶セル９０−１と第２液晶セル９０−２の間に開口８４ａを有する絞り８４を設けている。また、第１液晶セル９０−１と第２液晶セル９０−２の側面にも遮光膜９０ａを設けている。
【００７１】
ここでの絞り８４は開口８４ａを設けた０．０５ｍｍ厚みの黒色フィルムで構成しており、両面接着テープを介して第１液晶セル９０−１と第２液晶セル９０−２に貼付けてある。また、第１液晶セル９０−１側を撮影光の入射側に向けて配置され、液晶レンズ９０のレンズ機能領域Ｍの大きさは絞り８４の開口量Ｎより僅かに大きく設定している。そして、絞り８４の開口８４ａの部分には第１液晶セル９０−１のレンズ機能領域Ｍでもって位相変調された光が通過するようになっている。
【００７２】
また、ここでの遮光膜９０ａは０．０５ｍｍの黒色フィルムで構成しており、黒色フィルムを両面接着テープで貼付けて設けている。
【００７３】
以上の構成を取った液晶レンズ９０は、強い光を絞り８４や遮光膜９０ａで吸収して遮断し、フレア現象やゴースト現象の発生を抑制する。また、焦点距離の調整範囲を広くするなどの前述の実施例１と同様な効果を得る。
【００７４】
以上、カメラ付携帯電話を実施例に取って説明したが、本発明のカメラの撮像構造はコンパクトカメラなどにも適用でき、絞りの値を一定の値に設定して用いるカメラには全て適用して用いることができる。  
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施形態に係るカメラの撮像構造を模式的に示した主要構成部品の配置図である。
【図２】図１における絞りの平面図と要部断面図で、図２の（ａ）は平面図、図２の（ｂ）は要部断面図である。
【図３】図１における液晶レンズの要部断面図である。
【図４】図３における上透明電極の形状を示した平面図である。
【図５】本発明の実施例１に係るカメラの撮像構造を模式的に示した主要構成部品の配置図である。
【図６】図５における液晶レンズと絞りの要部断面図である。
【図７】本発明の実施例２に係るカメラの撮像構造を模式的に示した主要構成部品の配置図である。
【図８】図７における液晶レンズの要部断面図である。
【図９】従来技術の一つとして特許文献１に示された所のデジタルカメラの内部の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
２１    第１レンズ
２２    第２レンズ
２３    体３レンズ
２４、４４、８４    絞り
２４ａ、４４ａ、８４ａ    開口
２４ｂ    遮光部材
２７    結像部材
３０、５０、９０    液晶レンズ
３０ａ、５０ａ、９０ａ    遮光膜
３０−１、５０−１、９０−１    第１液晶セル
３０−２、５０−２、９０−２    第２液晶セル
３１Ａ、３１Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ、９１Ａ、９１Ｂ    上基板
３２、５２、９２    上透明基板
３３、５３、９３    上透明電極
３３ａ    円形電極
３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ、３３ｅ    環状電極
３３ａ１、３３ｂ１、３３ｃ１、３３ｄ１、３３ｅ１    接続電極
３４ａ、３４ｂ、５４ａ、５４ｂ、９４ａ、９４ｂ    上配向膜
３５、５５、９５Ａ、９５Ｂ    下基板
３６、５６、９６    下透明基板
３７、５７、９７    下透明電極
３８ａ、３８ｂ、５８ａ、５８ｂ、９８ａ、９８ｂ    下配向膜
３９、５９、９９    液晶
４０、６０、１００    封止材
Ｎ    開口量
Ｍ    レンズ機能領域
【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】
2007206300.tif 000009
【図８】
2007206300.tif 000010
【図９】
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