JP2005173493A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏光板などの偏光子を使用することなく、したがって偏光子を入射光の光路に対して出し入れ可能にするといった機械的な構造によらずに、電気的な制御によって簡単かつ確実に、用途に応じた調光を行うことができるようにする。
【解決手段】撮像素子３の外光入射側に、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０を配列する。第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０は、両者の偏光モード（吸収モード）での偏光軸の方向が互いに直交するように形成または配置する。撮像素子３への入射光量を少なくする場合や、反射光や散乱光の強い対象を撮影する場合には、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０のいずれか一方または双方を偏光モードとする。
【選択図】図７

Description

この発明は、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置（カメラ）に関する。

車窓の人物や水中の魚などを撮影する場合には、窓ガラスや水面からの強い反射光が、被写体に写り込み、本来の被写体画像に重なって、被写体が見えにくくなる。また、青空を撮影した場合にも、青空は散乱光であるため、実際より色彩のコントラストが低い画像になってしまうことがある。

通常、これらの反射光や散乱光は偏光成分を多く含んでおり、かつ、その偏光成分はブリュースターの入射角をピークとするため、撮像レンズの前面に偏光板や偏光フィルムなどの偏光子（偏光フィルタ）を装着することによって、これらの反射光や散乱光を除去または低減することができる。

また、これらの反射光や散乱光を除去または低減する場合に限らず、光量絞りなどとして、撮像素子や撮像フィルムに入射する光量を調整することがある。このような調光も、撮像光学系に偏光型の調光装置を設けることによって可能である。

例えば、特許文献１（特開２００３−２２８０３８号公報）には、その公報の図１に、撮像光学系に偏光板およびＧＨ（ゲストホスト）液晶セルを、偏光板が被写体側となるように配置することが示されている。ＧＨ液晶セルのＧＨ液晶は、例えば、公報の図１０に示されているように、ネガ型の液晶、すなわち負の誘電率異方性を有する液晶に、ポジ型の二色性色素、すなわち偏光方向が分子長軸方向の偏光成分を吸収する二色性色素が混合されたものである。

この撮像光学系では、入射光が偏光板によって直線偏光の光に変換される。そして、ＧＨ液晶セルに電圧を印加しないときには、ＧＨ液晶中の液晶分子および二色性色素分子の長軸方向が入射光の光軸方向となるので、偏光板を透過した直線偏光光は、そのままＧＨ液晶セルを透過し、ＧＨ液晶セルに電圧を印加したときには、ＧＨ液晶中の液晶分子および二色性色素分子の長軸方向が偏光板を透過した直線偏光光の偏光方向に一致することによって、偏光板を透過した直線偏光光は二色性色素に吸収される。

したがって、ＧＨ液晶セルに対する電圧印加の有無によって、入射光の透過率を変化させることができ、偏光板およびＧＨ液晶セルからなる調光装置を光量絞りなどとして用いることができる。

また、この特許文献１に示された撮像装置では、偏光板は入射光の光路に対して出し入れ可能に構成され、偏光板を入射光の光路から外すことによって、撮像素子に十分な光量を入射させることができる。

さらに、この特許文献１に示された撮像装置では、偏光板の入射側またはＧＨ液晶セルの出射側に、入射光の光路に対して出し入れ可能な偏光解消素子が設けられ、偏光成分を有する被写体を撮影する場合には、この偏光解消素子を入射光の光路に挿入することによって、被写体からの光が偏光板を透過して、撮像素子への入射光量を大きくすることができるとともに、偏光成分を持たない通常の被写体を撮影する場合には、この偏光解消素子を入射光の光路から外すことによって、偏光解消素子でのわずかな光吸収もなくなり、より明るい画像を撮影することができる。

また、特許文献２（特開平１１−３２６８９４号公報）には、撮像光学系に、入射光の光路に対して出し入れ可能な偏光板と、複数のＧＨ液晶セルとを配置することが示されている。

複数のＧＨ液晶セルとしては、特許文献２の段落００３４以下および図４には、第２の実施形態として、偏光板の出し入れ時に偏光板が吸収するべき偏光成分を吸収する第１ＧＨ液晶セルと、偏光板が入射光の光路に完全に挿入されている状態で偏光板が吸収する偏光成分と直交する偏光成分を吸収する第２ＧＨ液晶セルとを設けることが示され、段落００４４以下および図５には、第３の実施形態として、偏光板が入射光の光路に完全に挿入されている状態で、それぞれ偏光板が吸収する偏光成分と直交する偏光成分を吸収する第１ＧＨ液晶セルおよび第２ＧＨ液晶セルを設けることが示され、段落００５１以下および図６には、第４の実施形態として、偏光板の出し入れ時に偏光板が吸収するべき偏光成分を吸収する第１ＧＨ液晶セルと、偏光板が入射光の光路に完全に挿入されている状態で、それぞれ偏光板が吸収する偏光成分と直交する偏光成分を吸収する第２ＧＨ液晶セルおよび第３ＧＨ液晶セルとを設けることが示されている。

第２または第４の実施形態では、第１ＧＨ液晶セルによって、入射光の光路の偏光板で覆われている部分と偏光板で覆われていない部分の透過光量を均一にすることができる。

上に挙げた先行技術文献は、以下の通りである。
特開２００３−２２８０３８号公報 特開平１１−３２６８９４号公報

しかしながら、上述した特許文献１または特許文献２に示された撮像装置は、調光装置として偏光板を使用するので、偏光成分を持たない通常の被写体を撮影する場合、偏光板による透過光量の損失が大きく、撮像素子や撮像フィルムへの入射光量が大きく低減してしまう問題がある。

この問題を解決するために、特許文献１または特許文献２に示された撮像装置は、偏光板を入射光の光路に対して出し入れ可能とし、必要に応じて偏光板を入射光の光路から外すことができるように構成している。

しかし、このように機械的に偏光板を入射光の光路に対して出し入れ可能とする場合には、撮像装置の機構が複雑化・大型化し、撮像装置のコストアップを来たすとともに、偏光板の出し入れに手間や時間がかかる。

そこで、この発明は、偏光板などの偏光子を使用することなく、したがって偏光子を入射光の光路に対して出し入れ可能にするといった機械的な構造によらずに、電気的な制御によって簡単かつ確実に、用途に応じた調光を行うことができるようにしたものである。

この発明の撮像装置は、撮像光学系に、それぞれ対向する透明電極間にゲストホスト液晶が装填された複数のゲストホスト液晶セルが、それぞれの偏光モードでの偏光軸の方向が互いに交差する状態で入射光の光軸方向に配列されたものである。

このように構成した、この発明の撮像装置では、複数のゲストホスト液晶セルに対する電圧印加の有無を制御して、場合に応じて、複数のゲストホスト液晶セルの一部または全部を偏光モード（吸収モード）とし、あるいは複数のゲストホスト液晶セルの全部を非偏光モード（透過モード）とすることによって、撮像素子や撮像フィルムに入射する光量を制限し、または反射光や散乱光を除去または低減し、あるいは撮像素子や撮像フィルムに十分な光量を入射させることができる。

以上のように、この発明によれば、偏光板などの偏光子を使用することなく、したがって偏光子を入射光の光路に対して出し入れ可能にするといった機械的な構造によらずに、電気的な制御によって簡単かつ確実に、用途に応じた調光を行うことができる。

〔第１の実施形態：図１〜図６〕
図１は、この発明の撮像装置の第１の実施形態を示し、（Ａ）は撮像装置の外観の概略を示す斜視図、（Ｂ）は概略的な断面図である。

この例の撮像装置では、撮像装置１の前面部に撮像光学系２が設けられ、その撮像光学系２では、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）撮像素子などの撮像素子３の前方側に、前方レンズ群４ａおよび後方レンズ群４ｂが設けられ、例えば、前方レンズ群４ａと後方レンズ群４ｂとの間に、調光装置５が設けられる。

調光装置５は、後述のような構成の第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０によって構成される。なお、以下では、ゲストホスト液晶をＧＨ液晶と称する。

撮像装置１の一側部には、ファインダ６が設けられ、背面側には、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイなどのモニタ７が設けられる。

撮像装置１の上面部には、シャッタボタン８、電圧印加スイッチ９ａ、電圧調整キー９ｃなどが設けられる。

電圧印加スイッチ９ａは、これをオンにすることによって、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に電圧が印加されるものである。電圧調整キー９ｃは、例えば、これをスライドさせることによって、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に印加される電圧の実効値（実効電圧）を調整することができるものである。

図２に、調光装置５を構成する第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０の一例を示す。

第１ＧＨ液晶セル１０は、一対のガラス基板などの透明基板１１，１２上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）などによって透明電極１３，１４が形成され、透明電極１３，１４上に、ラビング処理や配向膜１５，１６の形成によって配向処理が施され、配向処理後の透明電極１３，１４間にＧＨ液晶１７が注入されたものである。

同様に、第２ＧＨ液晶セル２０は、一対の透明基板２１，２２上に、透明電極２３，２４が形成され、透明電極２３，２４上に、ラビング処理や配向膜２５，２６の形成によって配向処理が施され、配向処理後の透明電極２３，２４間にＧＨ液晶２７が注入されたものである。

第１ＧＨ液晶セル１０のＧＨ液晶１７、および第２ＧＨ液晶セル２０のＧＨ液晶２７は、例えば、それぞれ、ネガ型の液晶、すなわち負の誘電率異方性を有する液晶に、ポジ型の二色性色素、すなわち偏光方向が分子長軸方向の偏光成分を吸収する二色性色素を混合したものとする。

上記の電圧印加スイッチ９ａがオンにされたときには、駆動電圧源３１から、第１ＧＨ液晶セル１０の透明電極１３，１４間、および第２ＧＨ液晶セル２０の透明電極２３，２４間に、駆動電圧Ｖｄが印加される。駆動電圧Ｖｄは、図３に示すような矩形波電圧である。駆動電圧Ｖｄの電圧値Ｖｄａは、上記の電圧調整キー９ｃによって調整することができる。

図４（Ａ）に、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に駆動電圧Ｖｄが印加されない場合のＧＨ液晶１７および２７の状態を示す。

この例では、ＧＨ液晶１７および２７のホスト液晶が、それぞれネガ型であるので、この電圧無印加時、ＧＨ液晶１７および２７の液晶分子１７ａおよび２７ａは、それぞれの分子長軸方向が、入射光３３の光軸方向であるＺ軸方向に沿うようになり、ＧＨ液晶１７および２７の二色性色素分子１７ｂおよび２７ｂも、それぞれの分子長軸方向がＺ軸方向に沿うようになって、ＧＨ液晶１７および２７は、それぞれ透過モードとなり、入射光３３は、ＧＨ液晶１７または２７にほとんど吸収されることなく、ＧＨ液晶１７および２７を透過する。

これに対して、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に駆動電圧Ｖｄが印加された場合には、図４（Ｂ）に示すように、ＧＨ液晶１７および２７の液晶分子１７ａおよび２７ａは、それぞれの分子長軸方向および分子短軸方向が、入射光３３の光軸方向に垂直なＸＹ平面上に沿うようになり、ＧＨ液晶１７および２７の二色性色素分子１７ｂおよび２７ｂも、それぞれの分子長軸方向および分子短軸方向が、ＸＹ平面上に沿うようになって、ＧＨ液晶１７および２７は、それぞれ偏光モード（吸収モード）となる。

このとき、ＧＨ液晶１７の偏光軸（この例では液晶分子１７ａおよび二色性色素分子１７ｂの分子長軸方向）とＧＨ液晶２７の偏光軸（この例では液晶分子２７ａおよび二色性色素分子２７ｂの分子長軸方向）が、互いに交差するように、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０の製造時、上述した配向処理を行い、または撮像装置１の組立時、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０のＺ軸（入射光３３の光軸）回りの回転位置を調整する。

このように、電圧印加時、ＧＨ液晶１７の偏光軸とＧＨ液晶２７の偏光軸が、互いに交差することによって、すなわち、例えば、図４（Ｂ）に示すように、ＧＨ液晶１７の偏光軸がＸ軸方向となり、ＧＨ液晶２７の偏光軸がＹ軸方向となることによって、ＧＨ液晶１７および２７は、入射光３３中の偏光成分を吸収するようになる。

電圧印加時のＧＨ液晶１７の偏光軸とＧＨ液晶２７の偏光軸の成す角を交差角θとして、図５（Ａ）に示すようにθ＝０°となる場合、同図（Ｂ）に示すようにθ＝４５°となる場合、同図（Ｃ）に示すようにθ＝９０°となる場合、および同図（Ｄ）に示すようにθ＝１８０°となる場合につき、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０からなる調光装置５の、可視域の入射光に対する透過率を測定した。

ホスト液晶としては、誘電率異方性が負の液晶であるＭｅｒｃｋ社製ＭＬＣ−６６０８を用い、ゲスト材料の二色性色素としては、ポジ型の二色性染料であるＢＤＨ社製Ｄ５を用いた。

測定結果は、図６に示すようになり、交差角θが９０度の場合、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０からなる調光装置５の透過率が最小となり、電圧無印加時と電圧印加時との間の透過率の差であるダイナミックレンジが最大となることが認められた。

これは、θ＝９０°の場合、すなわち、例えば、図４（Ｂ）のように、ＧＨ液晶１７の偏光軸がＸ軸方向、ＧＨ液晶２７の偏光軸がＹ軸方向となる場合には、入射光３３中の偏光方向がＸ軸方向の偏光成分がＧＨ液晶１７に吸収され、偏光方向がＹ軸方向の偏光成分がＧＨ液晶２７に吸収される結果、入射光３３中の調光装置５に吸収される成分の割合が最大となるからである。

これに対して、θ＝０°またはθ＝１８０°の場合、すなわち、例えば、ＧＨ液晶１７の偏光軸およびＧＨ液晶２７の偏光軸がＸ軸方向となる場合には、入射光３３中の偏光方向がＸ軸方向の偏光成分はＧＨ液晶１７，２７に吸収されるが、偏光方向がＹ軸方向の偏光成分はＧＨ液晶１７，２７に吸収されず、入射光３３中の調光装置５に吸収される成分の割合が最小となる。

したがって、この例では、電圧印加時のＧＨ液晶１７の偏光軸とＧＨ液晶２７の偏光軸を交差させるように、例えば直交させるように、撮像装置１を構成し、撮像素子３への入射光量を多くする場合には、電圧印加スイッチ９ａをオフにして、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に駆動電圧Ｖｄを印加せず、撮像素子３への入射光量を少なくする場合には、電圧印加スイッチ９ａをオンにして、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に駆動電圧Ｖｄを印加することによって、撮像素子３への入射光量を大きく変化させることができる。

また、電圧印加時でも、モニタ７やファインダ６で確認しながら、電圧調整キー９ｃの操作によって印加電圧Ｖｄａを調整することによって、撮像素子３への入射光量を調整することができる。

上記の例は、ＧＨ液晶１７および２７のホスト液晶を、それぞれネガ型の液晶とする場合であるが、ＧＨ液晶１７および２７のホスト液晶を、それぞれポジ型の液晶、すなわち正の誘電率異方性を有する液晶としてもよい。

この場合には、上記の例とは逆に、ＧＨ液晶１７および２７は、それぞれ、電圧無印加時、図４（Ｂ）に示すような偏光モード（吸収モード）となり、電圧印加時、図４（Ａ）に示すような非偏光モード（透過モード）となる。

したがって、上記の例とは逆に、撮像素子３への入射光量を多くする場合には、ユーザの操作に応じて第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に駆動電圧Ｖｄが印加され、撮像素子３への入射光量を少なくする場合には、ユーザの操作に応じて第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に駆動電圧Ｖｄが印加されないように構成すればよい。

また、一方のＧＨ液晶セルのホスト液晶をネガ型とし、他方のＧＨ液晶セルのホスト液晶をポジ型としてもよい。

この場合には、電圧印加スイッチ９ａの代わりに、または電圧印加スイッチ９ａとともに、選択スイッチを設け、撮像素子３への入射光量を少なくする場合には、その選択スイッチが一の状態に切り換えられることによって、一方のＧＨ液晶セルにのみ駆動電圧Ｖｄが印加されて、両方のＧＨ液晶セルが偏光モード（吸収モード）となり、撮像素子３への入射光量を多くする場合には、選択スイッチが他の状態に切り換えられることによって、他方のＧＨ液晶セルにのみ駆動電圧Ｖｄが印加されて、両方のＧＨ液晶セルが非偏光モード（透過モード）となるように構成すればよい。

さらに、ゲスト材料としての二色性色素として、第１ＧＨ液晶セル１０と第２ＧＨ液晶セル２０の両者につき、ネガ型（偏光方向が分子短軸方向の偏光成分を吸収する二色性色素）とし、または、一方のＧＨ液晶セルについてはポジ型とし、他方のＧＨ液晶セルについてはネガ型とすることができる。

さらに、第１ＧＨ液晶セル１０と第２ＧＨ液晶セル２０からなる組を複数組設けてもよい。

〔第２の実施形態：図７〜図１０〕
図７は、この発明の撮像装置の第２の実施形態を示し、（Ａ）は撮像装置の外観の概略を示す斜視図、（Ｂ）は概略的な断面図である。

この例の撮像装置では、撮像装置１の前面部に撮像光学系２が設けられ、その撮像光学系２では、ＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子などの撮像素子３の前方側に、前方レンズ群４ａおよび後方レンズ群４ｂが設けられ、例えば、前方レンズ群４ａの前方側に、調光装置５が設けられる。

調光装置５は、後述のような構成の第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０によって構成される。

撮像装置１の一側部には、ファインダ６が設けられ、背面側には、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイなどのモニタ７が設けられる。

撮像装置１の上面部には、シャッタボタン８、電圧印加スイッチ９ａ、選択スイッチ９ｂ、電圧調整キー９ｃなどが設けられる。

電圧印加スイッチ９ａは、これをオンにすることによって、第１ＧＨ液晶セル１０または第２ＧＨ液晶セル２０に電圧が印加されるものである。

選択スイッチ９ｂは、これを第１の状態に切り換えることによって、第１ＧＨ液晶セル１０に電圧が印加され、第２の状態に切り換えることによって、第２ＧＨ液晶セル２０に電圧が印加され、第３の状態に切り換えることによって、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に電圧が印加されるものである。

電圧調整キー９ｃは、例えば、これをスライドさせることによって、第１ＧＨ液晶セル１０または第２ＧＨ液晶セル２０に印加される電圧の実効値（実効電圧）を調整することができるものである。

図８に、調光装置５を構成する第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０の一例を示す。

第１ＧＨ液晶セル１０は、一対のガラス基板などの透明基板１１，１２上に、ＩＴＯなどによって透明電極１３，１４が形成され、透明電極１３，１４上に、配向膜１５，１６の形成やラビング処理によって配向処理が施され、配向処理後の透明電極１３，１４間にＧＨ液晶１７が注入されたものである。

同様に、第２ＧＨ液晶セル２０は、一対の透明基板２１，２２上に、透明電極２３，２４が形成され、透明電極２３，２４上に、配向膜２５，２６の形成やラビング処理によって配向処理が施され、配向処理後の透明電極２３，２４間にＧＨ液晶２７が注入されたものである。

第１ＧＨ液晶セル１０のＧＨ液晶１７、および第２ＧＨ液晶セル２０のＧＨ液晶２７は、例えば、それぞれ、ネガ型の液晶、すなわち負の誘電率異方性を有する液晶に、ポジ型の二色性色素、すなわち偏光方向が分子長軸方向の偏光成分を吸収する二色性色素を混合したものとする。

上記の電圧印加スイッチ９ａがオンにされ、かつ、選択スイッチ９ｂが第１の状態に切り換えられることによって、選択スイッチ９ｂｘがオンにされ、選択スイッチ９ｂｙがオフにされたときには、駆動電圧源３１から、第１ＧＨ液晶セル１０の透明電極１３，１４間に、駆動電圧Ｖｅが印加される。

また、電圧印加スイッチ９ａがオンにされ、かつ、選択スイッチ９ｂが第２の状態に切り換えられることによって、選択スイッチ９ｂｘがオフにされ、選択スイッチ９ｂｙがオンにされたときには、駆動電圧源３１から、第２ＧＨ液晶セル２０の透明電極２３，２４間に、駆動電圧Ｖｅが印加される。

また、電圧印加スイッチ９ａがオンにされ、かつ、選択スイッチ９ｂが第３の状態に切り換えられることによって、選択スイッチ９ｂｘおよび９ｂｙがオンにされたときには、駆動電圧源３１から、第１ＧＨ液晶セル１０の透明電極１３，１４間、および第２ＧＨ液晶セル２０の透明電極２３，２４間に、駆動電圧Ｖｅが印加される。

駆動電圧Ｖｅは、図９に示すような矩形波電圧である。駆動電圧Ｖｅの電圧値Ｖｅａは、上記の電圧調整キー９ｃによって調整することができる。

この例で、電圧印加スイッチ９ａがオフで、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に駆動電圧Ｖｅが印加されない場合には、ＧＨ液晶１７および２７は、第１の実施形態の図１〜図４で上述した例と同様に、図４（Ａ）に示した状態となる。

すなわち、この例でも、ＧＨ液晶１７および２７のホスト液晶が、それぞれネガ型であるので、この電圧無印加時、ＧＨ液晶１７および２７の液晶分子１７ａおよび２７ａは、それぞれの分子長軸方向が、入射光３３の光軸方向であるＺ軸方向に沿うようになり、ＧＨ液晶１７および２７の二色性色素分子１７ｂおよび２７ｂも、それぞれの分子長軸方向がＺ軸方向に沿うようになって、ＧＨ液晶１７および２７は、それぞれ透過モードとなり、入射光３３は、ＧＨ液晶１７または２７にほとんど吸収されることなく、ＧＨ液晶１７および２７を透過する。

これに対して、電圧印加スイッチ９ａおよび選択スイッチ９ｂｘがオンにされて、第１ＧＨ液晶セル１０にのみ駆動電圧Ｖｅが印加された場合には、図１０（Ａ）に示すように、ＧＨ液晶１７の液晶分子１７ａの分子長軸方向および分子短軸方向が、入射光３３の光軸方向に垂直なＸＹ平面上に沿うようになり、ＧＨ液晶１７の二色性色素分子１７ｂの分子長軸方向および分子短軸方向も、ＸＹ平面上に沿うようになって、ＧＨ液晶１７のみが、偏光モード（吸収モード）となる。

したがって、このとき、ＧＨ液晶１７の偏光軸（この例では液晶分子１７ａおよび二色性色素分子１７ｂの分子長軸方向）をＸ軸方向とすると、入射光３３中の偏光方向がＸ軸方向の偏光成分がＧＨ液晶１７に吸収される。

さらに、このとき、電圧調整キー９ｃの操作によって印加電圧Ｖｅａを調整することによって、ＧＨ液晶１７の偏光軸の強さ（この例では液晶分子１７ａおよび二色性色素分子１７ｂの分子長軸方向が一定方向（Ｘ軸方向）に揃う度合い）を変化させることができ、入射光３３中の偏光方向がＸ軸方向の偏光成分がＧＨ液晶１７に吸収される度合いを変化させることができる。具体的に、印加電圧Ｖｅａを大きくするほど、偏光軸の強さが増し、Ｘ軸方向の偏光成分の吸収度合いが高くなる。

一方、電圧印加スイッチ９ａおよび選択スイッチ９ｂｙがオンにされて、第２ＧＨ液晶セル２０にのみ駆動電圧Ｖｅが印加された場合には、図１０（Ｂ）に示すように、ＧＨ液晶２７の液晶分子２７ａの分子長軸方向および分子短軸方向が、入射光３３の光軸方向に垂直なＸＹ平面上に沿うようになり、ＧＨ液晶２７の二色性色素分子２７ｂの分子長軸方向および分子短軸方向も、ＸＹ平面上に沿うようになって、ＧＨ液晶２７のみが、偏光モード（吸収モード）となる。

ただし、そのＧＨ液晶２７の偏光軸と、第１ＧＨ液晶セル１０に駆動電圧Ｖｅが印加されてＧＨ液晶１７が偏光モードとなるときのＧＨ液晶１７の偏光軸とが、互いに交差するように、望ましくは互いに直交するように、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０の製造時、上述した配向処理を行い、または撮像装置１の組立時、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０のＺ軸（入射光３３の光軸）回りの回転位置を調整する。

したがって、このとき、ＧＨ液晶２７の偏光軸（この例では液晶分子２７ａおよび二色性色素分子２７ｂの分子長軸方向）をＹ軸方向とすると、入射光３３中の偏光方向がＹ軸方向の偏光成分がＧＨ液晶２７に吸収される。

さらに、このとき、電圧調整キー９ｃの操作によって印加電圧Ｖｅａを調整することによって、ＧＨ液晶２７の偏光軸の強さ（この例では液晶分子２７ａおよび二色性色素分子２７ｂの分子長軸方向が一定方向（Ｙ軸方向）に揃う度合い）を変化させることができ、入射光３３中の偏光方向がＹ軸方向の偏光成分がＧＨ液晶２７に吸収される度合いを変化させることができる。具体的に、印加電圧Ｖｅａを大きくするほど、偏光軸の強さが増し、Ｙ軸方向の偏光成分の吸収度合いが高くなる。

また、電圧印加スイッチ９ａおよび選択スイッチ９ｂｘおよび９ｂｙがオンにされて、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に駆動電圧Ｖｅが印加された場合には、図４（Ｂ）に示したように、ＧＨ液晶１７および２７が、それぞれ偏光モード（吸収モード）となる。

したがって、このとき、ＧＨ液晶１７の偏光軸をＸ軸方向、ＧＨ液晶２７の偏光軸をＹ軸方向とすると、入射光３３中の偏光方向がＸ軸方向の偏光成分がＧＨ液晶１７に吸収され、偏光方向がＹ軸方向の偏光成分がＧＨ液晶２７に吸収される。

さらに、このとき、電圧調整キー９ｃの操作によって印加電圧Ｖｅａを調整することによって、ＧＨ液晶１７および２７の偏光軸の強さを変化させることができ、入射光３３中の偏光方向がＸ軸方向の偏光成分がＧＨ液晶１７に吸収される度合い、および偏光方向がＹ軸方向の偏光成分がＧＨ液晶２７に吸収される度合いを変化させることができる。

したがって、この例では、ユーザは、車窓の人物や水中の魚などを撮影する場合や、青空を撮影する場合には、電圧印加スイッチ９ａをオンにし、モニタ７またはファインダ６を見ながら、選択スイッチ９ｂを第１、第２または第３の状態に切り換えて（選択スイッチ９ｂｘおよび９ｂｙのいずれか一方または双方をオンにして）、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０のいずれか一方または双方に駆動電圧Ｖｅを印加し、さらに電圧調整キー９ｃの操作によって印加電圧Ｖｅａを調整した上で、シャッタボタン８を押すことによって、偏光成分を多く含む、窓ガラスや水面からの反射光や、青空からの散乱光を、第１ＧＨ液晶セル１０または第２ＧＨ液晶セル２０に吸収させて、強い反射光のために被写体が見えにくくなることを回避し、実際より色彩のコントラストが低い画像になってしまうことを防止した状態で、被写体を撮影することができる。

一方、このような反射光や散乱光が存在しない対象を撮影する場合には、電圧印加スイッチ９ａをオフにして、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に駆動電圧Ｖｅを印加しないことによって、被写体からの光の損失を来たすことなく、被写体を撮影することができる。

この第２の実施形態でも、ＧＨ液晶１７および２７のホスト液晶を、それぞれポジ型の液晶、すなわち正の誘電率異方性を有する液晶としてもよい。

この場合には、上記の例とは逆に、ＧＨ液晶１７および２７は、それぞれ、電圧無印加時、偏光モード（吸収モード）となり、電圧印加時、非偏光モード（透過モード）となる。

したがって、上記の例とは逆に、反射光や散乱光が存在しない対象を撮影する場合には、ユーザの操作に応じて第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０に駆動電圧Ｖｅが印加され、反射光や散乱光の強い対象を撮影する場合には、ユーザの操作に応じて第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０のいずれか一方または双方への駆動電圧Ｖｅの印加が阻止されるように構成すればよい。

また、この第２の実施形態でも、一方のＧＨ液晶セルのホスト液晶をネガ型とし、他方のＧＨ液晶セルのホスト液晶をポジ型としてもよい。

さらに、この第２の実施形態でも、ゲスト材料としての二色性色素として、第１ＧＨ液晶セル１０と第２ＧＨ液晶セル２０の両者につきネガ型とし、または、一方のＧＨ液晶セルについてはポジ型とし、他方のＧＨ液晶セルについてはネガ型とすることができる。

さらに、上記の例は、２枚のＧＨ液晶セルを配列する場合であるが、第３ＧＨ液晶セルを含めて、３枚以上のＧＨ液晶セルを配列してもよい。この場合、ＧＨ液晶セルの数をＮとすると、それぞれのＧＨ液晶セルの偏光モードでの偏光軸の方向が、α＝１８０°／Ｎの角度ずつ、異なるように構成することが望ましい。

すなわち、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０の２枚のＧＨ液晶セルを配列する場合には、上述したように、第１ＧＨ液晶セル１０の偏光軸の方向を０°方向、第２ＧＨ液晶セル２０の偏光軸の方向を９０°方向とし、第１ＧＨ液晶セル、第２ＧＨ液晶セルおよび第３ＧＨ液晶セルの３枚のＧＨ液晶セルを配列する場合には、第１ＧＨ液晶セルの偏光軸の方向を０°方向、第２ＧＨ液晶セルの偏光軸の方向を６０°方向、第３ＧＨ液晶セルの偏光軸の方向を１２０°方向とする。

これにより、上述したように、反射光や散乱光の強い対象を撮影する場合には、その対象に応じて、一部（（Ｎ−１）枚以下）または全部（Ｎ枚）のＧＨ液晶セルを偏光モードとすることによって、反射光や散乱光を確実に除去または低減することができる。

〔他の実施形態または例：図１１および図１２〕
第１の実施形態と第２の実施形態に共通するが、第１ＧＨ液晶セル１０および第２ＧＨ液晶セル２０は、図１（Ｂ）の例のように、両者を前方レンズ群４ａと後方レンズ群４ｂとの間に配置し、または図７（Ｂ）の例のように、両者を前方レンズ群４ａの前方側に配置する代わりに、図１１に示すように、両者を後方レンズ群４ｂと撮像素子３との間に配置し、または図１２に示すように、第１ＧＨ液晶セル１０を前方レンズ群４ａと後方レンズ群４ｂとの間に配置し、第２ＧＨ液晶セル２０を後方レンズ群４ｂと撮像素子３との間に配置するなど、撮像光学系であれば、すなわち撮像素子３を用いる場合には撮像素子３の外光入射側であれば、任意の位置に配置することができる。

第１の実施形態で第１ＧＨ液晶セル１０と第２ＧＨ液晶セル２０からなる組を複数組設ける場合や、第２の実施形態で３枚以上のＧＨ液晶セルを配列する場合も、同様である。

また、上述した各実施形態は、スイッチやキーの操作によって、それぞれのＧＨ液晶セルのモード切り換えや、ＧＨ液晶セルに印加される電圧の調整を行う場合であるが、撮像素子３から得られる画像信号から、画像の明度や彩度などを検出し、その検出結果を、ＧＨ液晶セルのモード切り換えや、ＧＨ液晶セルに印加される電圧の調整にフィードバックすることによって、調光装置５による調光状態が、自動的に適正な状態となるように構成することもできる。

この発明の撮像装置の第１の実施形態を示す図である。 図１の撮像装置の調光装置部の一例を示す図である。 ＧＨ液晶セルの駆動電圧の例を示す図である。 図２の調光装置部の状態を示す図である。 交差角θについての説明に供する図である。 図２の調光装置部の印加電圧に対する透過率の変化の測定結果を示す図である。 この発明の撮像装置の第２の実施形態を示す図である。 図７の撮像装置の調光装置部の一例を示す図である。 ＧＨ液晶セルの駆動電圧の例を示す図である。 図８の調光装置部の状態を示す図である。 ＧＨ液晶セルの配置の他の例を示す図である。 ＧＨ液晶セルの配置の他の例を示す図である。

符号の説明

主要部については図中に全て記述したので、ここでは省略する。

Claims (9)

1. 撮像光学系に、それぞれ対向する透明電極間にゲストホスト液晶が装填された複数のゲストホスト液晶セルが、それぞれの偏光モードでの偏光軸の方向が互いに交差する状態で入射光の光軸方向に配列された撮像装置。
2. 請求項１の撮像装置において、
   前記ゲストホスト液晶セルの数をＮとするとき、そのＮ個のゲストホスト液晶セルの偏光モードでの偏光軸の方向が、１８０度／Ｎの角度ずつ異なる撮像装置。
3. 請求項１または２の撮像装置において、
   前記複数のゲストホスト液晶セルの一部または全部に選択的に電圧を印加して、前記複数のゲストホスト液晶セルの一部または全部を偏光モードとする手段を備える撮像装置。
4. 請求項３の撮像装置において、
   前記印加電圧の実効値を調整する手段を備える撮像装置。
5. 撮像光学系に、それぞれ対向する透明電極間にゲストホスト液晶が装填された第１ゲストホスト液晶セルおよび第２ゲストホスト液晶セルが、両者の偏光モードでの偏光軸の方向が互いに交差する状態で入射光の光軸方向に配列された撮像装置。
6. 請求項５の撮像装置において、
   前記第１ゲストホスト液晶セルおよび前記第２ゲストホスト液晶セルの偏光モードでの偏光軸の方向が互いに直交する撮像装置。
7. 請求項５または６の撮像装置において、
   前記第１ゲストホスト液晶セルおよび前記第２ゲストホスト液晶セルに同時に電圧を印加して、前記第１ゲストホスト液晶セルおよび前記第２ゲストホスト液晶セルを同時に偏光モードとする手段を備える撮像装置。
8. 請求項５または６の撮像装置において、
   前記第１ゲストホスト液晶セルおよび前記第２ゲストホスト液晶セルのいずれか一方または双方を選択する手段、および、その選択されたゲストホスト液晶セルに電圧を印加して、選択されたゲストホスト液晶セルを偏光モードとする手段を備える撮像装置。
9. 請求項７または８の撮像装置において、
   前記印加電圧の実効値を調整する手段を備える撮像装置。

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