JP2006235479A - 光学素子、光学ユニット、および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学素子の発熱を抑えるとともに、光学素子の屈折率分布を精度良く制御することができる光学素子、光学ユニット、および撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】透明な液晶分子からなる液晶層と、液晶層に沿って配置された第１電極と、各々と第１電極との間に電圧が印加される、液晶層を挟んで第１電極とは逆の側に液晶層に沿って配置された透明な複数の第２電極と、複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、液晶層に沿って複数の第２電極とともに配置された透明な複数のトランジスタとを備えた。
【選択図】 図４

Description

本発明は、光を透過する光学素子、光学ユニット、および被写体光を結像して画像データを取得する撮像装置に関する。

従来より、焦点距離が可変なレンズとして、液晶の電気光学効果を利用して焦点距離を変化させる液晶レンズが知られている。例えば、特許文献１、および特許文献２には、２枚の光透過性基板と、それら２枚の光透過性基板の間に封入された液晶層と、液晶層に電場を印加する電極とで構成された液晶レンズについて記載されている。この液晶レンズでは、印加される電場の大きさに応じて液晶分子の配向状態が変化し、これにより液晶レンズの屈折率が変化してレンズとしての焦点距離が調整される。

また、上記の液晶レンズの他にも、導電性の液体に電圧を印加して液面形状を変化させることにより焦点距離を変化させる液体レンズも知られている。例えば、非特許文献１には、内壁が撥水性のコーティングで覆われたチューブと、チューブ内に封入された導電性の水性液体および非導電性のオイルと、チューブ内の水性液体に電場を印加する電極とで構成された液体レンズについて記載されている。この液体レンズでは、導電性の水性液体に電圧が印加されていない状態では、水性液体は半球状の固まりとなっており、水性液体とオイルとの界面は凸状である。この界面は、導電性の水性液体に印加された電場の大きさに応じて、凸状から凹状まで変化する。このため、レンズとしての曲率半径が変化することとなり、焦点距離を自在に変えることができる。
特開２００１−２７２６４６号公報 特開２００４−４６１６号公報 "Ｐｈｉｌｉｐｓ’Ｆｌｕｉｄ Ｌｅｎｓｅｓ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、Ｍａｒｃｈ ０３，２００４、Ｒｏｙａｌ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、［平成１６年３月３１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｐｒｅｖｉｅｗ．ｃｏｍ／ｎｅｗｓ／０４０３／０４０３０３０２ｐｈｉｌｉｐｓｆｌｕｉｄｌｅｎｓ．ａｓｐ＞

ここで、上述した屈折率や形状を変えてレンズ中心を移動させることができれば、レンズから出射される光の方向を調整することができるため、そのようなレンズをカメラ等に搭載すると、被写体を撮影する際の手ぶれの防止などに使用することができる。上述した特許文献１、特許文献２、および非特許文献１に記載されたレンズでレンズ中心を移動させるとすると、レンズに複数の電極を配置し、それら複数の電極それぞれに電圧を引導する駆動線を繋いで、複数の電極から印加される電圧を個別に制御することが考えられる。しかし、レンズ中心の移動を細かく制御しようとすると、多数の電極と駆動線とを設ける必要があり、トランジスタを用いない駆動方式の場合、順次異なる箇所に電圧印加させていく必要があるため屈折率を瞬時に変化させることが困難であり、さらに、レンズの近くに引導電圧が集中してレンズが発熱し、レンズの屈折率が変化してしまうという問題がある。一方、トランジスタを用いた駆動方式の場合、屈折率を瞬時に変化させることは可能であるが、通常のトランジスタはブラックマトリックスで光を遮断させる必要があり、開口率が小さくなるためレンズとしての機能が低下するという問題がある。

尚、この上述した問題は、レンズのみに限らず、並行平面板やプリズムなどといった光学素子に一般的に当てはまるものである。

本発明は、上記事情に鑑み、光学素子の発熱を抑えるとともに、光学素子の屈折率分布を精度良く制御することができる光学素子、光学ユニット、および撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の光学素子は、透明な液晶分子からなる液晶層と、
液晶層に沿って配置された第１電極と、
各々と第１電極との間に電圧が印加される、液晶層を挟んで第１電極とは逆の側に液晶層に沿って配置された透明な複数の第２電極と、
複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、液晶層に沿って複数の第２電極とともに配置された透明な複数のトランジスタとを備えたことを特徴とする。

近年、透明なトランジスタを作成できることが報告されている（特開２００４−１０３９５公報参照）。本発明は、このような透明なトランジスタを利用するものである。

本発明の光学素子によると、第１電極と、複数の第２電極それぞれとの相互間に電圧が印加されると、それら第１電極と、複数の第２電極との間に挟まれた液晶層に電場が印加されて液晶分子の配向状態が変化し、光学素子の屈折率が調整される。複数の第２電極には、それら第２電極それぞれに印加される電圧を調整する複数の透明トランジスタが備えられているため、高速、かつ高精度に光学素子の屈折率を調整することができる。また、それら複数の透明トランジスタで複数の第２電極それぞれの印加電圧を作るので、第２電極それぞれに電圧を引導する電圧線が不要となり、光学素子に大きな電圧が集中して導かれることによる発熱や、光学素子の屈折率のずれといった不具合が回避される。

また、本発明の光学素子において、上記第１電極が透明な電極であることが好ましい。

透明な第１電極を用いることによって、光学素子の光軸上に第１電極を配備して、第１電極と第２電極を接近させることができ、光学素子の屈折率をさらに高精度に調整することができる。

また、本発明の光学素子において、上記複数の第２電極が、マトリクス状に配置されたものであることが好適である。

本発明における好適な形態の光学素子によると、屈折率分布が精度よく調整される。

また、上記目的を達成する本発明の光学ユニットは、透明な液晶分子からなる液晶層と、
液晶層に沿って配置された第１電極と、
各々と第１電極との間に電圧が印加される、液晶層を挟んで第１電極とは逆の側に液晶層に沿って配置された透明な複数の第２電極と、
複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、液晶層に沿って複数の第２電極とともに配置された透明な複数のトランジスタと、
複数のトランジスタそれぞれに関し独立に駆動信号を印加して、第１電極と複数の第２電極それぞれとの間に電圧を印加させ、液晶分子の配向状態を変化させる制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の光学ユニットによると、本発明の光学素子と同様に、液晶層の発熱を抑えるとともに、屈折率分布を精度良く制御することができる。

尚、本発明にいう光学ユニットについては、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいう光学ユニットには、上記の基本形態のみではなく、前述した光学素子の各形態に対応する各種の形態が含まれる。

また、上記目的を達成する本発明の撮像装置は、透明な液晶分子からなる液晶層と、
液晶層に沿って配置された第１電極と、
各々と第１電極との間に電圧が印加される、液晶層を挟んで第１電極とは逆の側に液晶層に沿って配置された透明な複数の第２電極と、
複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、液晶層に沿って複数の第２電極とともに配置された透明な複数のトランジスタと、
複数のトランジスタそれぞれに関し独立に駆動信号を印加して、第１電極と複数の第２電極それぞれとの間に電圧を印加させ、液晶分子の配向状態を変化させる制御部と、
第１の電極、液晶層、および第２の電極を通ってきた被写体光が表面に結像されて、被写体光を表わす画像信号を生成する撮像器とを備えたことを特徴とする。

本発明にいう撮像器とは、典型的には、光を受光して受光信号を生成する受光素子が複数配備されたＣＣＤや、ＣＭＯＳセンサなどを指す。

本発明の撮像装置によると、焦点距離などを高精度に調節することができ、高画質な撮影画像を得ることができる。

尚、本発明にいう撮像装置については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいう撮像装置には、上記の基本形態のみではなく、前述した光学素子の各形態に対応する各種の形態が含まれる。

本発明によれば、光学素子の発熱を抑え、光学素子の屈折率分布を精度良く制御することができる光学素子、光学ユニット、および撮像装置を提供することができる。

以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。

図１に示すように、このデジタルカメラ１００の前面中央部には、撮影レンズ１０１が備えられている。また、このデジタルカメラ１００の前面上部には、光学式ファインダ対物窓１０２および補助光発光部１０３が備えられている。さらに、このデジタルカメラ１００の上面には、スライド式の電源スイッチ１０４およびレリーズスイッチ１５０が備えられている。

図２は、図１に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。

図２に示すように、デジタルカメラ１００の内訳は、大きく分けて撮影光学系１１０と信号処理部１２０とに分かれる。デジタルカメラ１００には、それらのほかにも、撮影した画像を表示させるための画像表示部１３０、撮影した画像信号を記録しておくための外部記録媒体１４０、撮影のための各種処理をデジタルカメラ１００に行なわせる、ズームスイッチ１７０、撮影モードスイッチ１６０、およびレリーズスイッチ１５０、デジタルカメラ１００の移動を検知する移動センサ１８０が設けられている。

まず撮影光学系１１０の構成を、図２を参照して説明する。

デジタルカメラ１００では、図２の左方から被写体光が入射し、ズームレンズ１１６、フォーカスレンズ１１５、および手ブレ補正レンズ１１４を経て、被写体光の光量を調整するアイリス１１３を通過した後、シャッタ１１２が開いている場合は固体撮像素子１１１に結像する。この固体撮像素子１１１は、本発明にいう撮像器の一例に相当する。本来、撮影光学系には複数のレンズが配備され、それら複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズがピント調節に大きく関与し、各レンズの相対位置が焦点距離に関与するが、この図２では、焦点距離の変化に係わるレンズをズームレンズ１１６として模式的に示しており、ピントの調節に係わるレンズをフォーカスレンズ１１５として模式的に示している。

ズームレンズ１１６、フォーカスレンズ１１５、アイリス１１３、およびシャッタ１１２は、ズームモータ１１６ａ、フォーカスモータ１１５ａ、アイリスモータ１１３ａ、およびシャッタモータ１１２ａによりそれぞれ駆動され移動する。また、手ブレ補正レンズ１１４には、モータの替わりに、手ブレ補正レンズ１１４の屈折率を変化させる手ブレコントローラ１１４ａが設けられている。これらズームモータ１１６ａ、フォーカスモータ１１５ａ、アイリスモータ１１３ａ、およびシャッタモータ１１２ａを作動させる指示は、信号処理部１２０中のデジタル信号処理部１２０ｂからモータドライバ１２０ｃを通じて伝達されるとともに、手ブレコントローラ１１４ａを作動させる指示は、デジタル信号処理部１２０ｂから直接伝達される。また、手ブレコントローラ１１４ａには、移動センサ１８０で検知された検知結果が伝えられる。本実施形態では、移動センサ１８０は、デジタルカメラ１００の仰角方向（上下方向）の角速度が測定される仰角速度センサ１８１と、デジタルカメラ１００の方位角方向（左右方向）の角速度が測定される方位角速度センサ１８２とで構成されており、仰角速度センサ１８１、および方位角速度センサ１８２それぞれにおける測定結果が手ブレコントローラ１１４ａに伝えられる。手ブレコントローラ１１４ａは、デジタル信号処理部１２０ｂから作動指示を受けると、移動センサ１８０から伝えられた検知結果に応じて作動する。

ズームレンズ１１６は、ズームモータ１１６ａによって光軸に沿う方向に移動される。ズームレンズ１１６が、信号処理部１２０からの信号に応じた位置に移動されることによって、焦点距離が変化して撮影倍率が決定される。

フォーカスレンズ１１５は、ＴＴＬＡＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｔｈｅ Ｌｅｎｓ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ）機能を実現するためのレンズである。このＴＴＬＡＦ機能とは、光軸に沿う方向にフォーカスレンズを移動させながら、固体撮像素子１１１で得られた画像信号のコントラストを信号処理部１２０のＡＦ／ＡＥ演算部１２６で検出し、そのコントラストのピークが得られるレンズ位置をピント位置として、フォーカスレンズ１１５をピント位置に調節するものである。このＴＴＬＡＦ機能によって、コントラストがピークになる被写体に自動的に焦点を合わせて撮影を行うことができる。

手ブレ補正レンズ１１４は、デジタルカメラ１００が動いてしまったときでも、固体撮像素子１１１上の正しい位置に被写体光が結像されるように、被写体光の進路を修正する手ブレ補正機能を実現するためのレンズである。本実施形態においては、手ブレコントローラ１１４ａが手ブレ補正レンズ１１４の屈折率を変化させることによって、被写体光の進路を修正する。この手ブレ補正レンズ１１４の構成と、屈折率を変化させる方法については、後で詳しく説明する。

アイリス１１３は、デジタル信号処理部１２０ｂのＡＦ／ＡＥ演算部１２６から与えられた指示に基づいて駆動されることによって、被写体光の光量を調整する。

以上が撮影光学系１１０の構成である。

続いて信号処理部１２０の構成を説明する。撮影光学系で固体撮像素子１１１に結像させた被写体像が画像信号としてアナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａに読み出され、このアナログ処理部（Ａ／Ｄ）１２０ａでアナログ信号がデジタル信号に変換されデジタル信号処理部１２０ｂへと供給される。デジタル信号処理部１２０ｂにはシステムコントローラ１２１が配備されており、そのシステムコントローラ１２１内の動作の手順を示したプログラムにしたがってデジタル信号処理部１２０ｂ内の信号処理が行なわれる。このシステムコントローラ１２１と、画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７、バッファメモリ１２８、内部メモリ１２９との間のデータの受け渡しはバス１２００を介して行なわれ、そのバス１２００を介してデータの受け渡しが行なわれるときのバッファとして内部メモリ１２９が働いている。この内部メモリ１２９に各部の処理プロセスの進行状況に応じて変数となるデータが随時書き込まれて、システムコントローラ１２１、および画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７の各部では、そのデータを参照することにより適切な処理が行なわれる。つまり、システムコントローラ１２１からの指示がバス１２００を介して上記の各部に伝えられ、各部の処理プロセスが立ち上げられる。そして、その内部メモリ１２９のデータがプロセスの進行状況に応じて書き換えられ、さらにシステムコントローラ１２１側で参照されて上記の各部の動作が管理される。言い換えれば、電源が投入され、システムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって各部のプロセスが立ち上げられる。たとえば、レリーズスイッチ１５０、ズームスイッチ、撮影モードスイッチのスイッチが操作されると、その操作されたという情報がキーコントローラ１２７を経由してシステムコントローラ１２１に伝えられ、その操作に応じた処理がシステムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって行われる。

レリーズ操作が行われると、固体撮像素子から読み出された画像データは、アナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａでアナログ信号からデジタル信号に変換され、このデジタル化された画像データがデジタル信号処理部１２０ｂ内のバッファメモリ１２８にいったん蓄えられる。このデジタル化された画像データのＲＧＢ信号が画像信号処理部１２２でＹＣ信号に変換され、さらに画像圧縮部１２４でＪＰＥＧ圧縮と呼ばれる圧縮が行なわれて画像信号が画像ファイルとなってメディアコントローラ１２５を介して外部記録媒体１４０に記録される。この画像ファイルとして記録された画像データは、画像表示制御部１２３を通じて画像表示部１３０において再生される。この処理の際、ＲＧＢ信号に基づいてピント調節および露出調節の演算を行なっているのがＡＦ／ＡＥ演算部である。このＡＦ／ＡＥ演算部１２６ではピント調節のためにＲＧＢ信号から被写体距離ごとにコントラストを検出することが行なわれる。この検出結果に基づいて、フォーカスレンズ１１５によってピント調整が行われる。またＡＦ／ＡＥ演算部ではＲＧＢ信号から輝度信号が抽出され、そこから被写界輝度が検出される。この結果に基づき、固体撮像素子に与えられる被写体光の光量が適切になるように、アイリス１１３によって露出調節が行なわれる。

デジタルカメラ１００は、基本的には以上のように構成されている。

以下では、手ブレ補正レンズ１１４について詳しく説明する。

図３は、手ブレ補正レンズの概略構成図である。なお、図３の左側から被写体光が入射し、光が入射する側（図３の左側）を前側、光が出射する側（図３の右側）を後側と称して説明を行う。

手ブレ補正レンズ１１４は、２枚の透明基板２１０の間に、透明な液晶分子で構成された液晶層２４０と、液晶層２４０の前面に沿って配置された透明な電極層２２０と、液晶層２４０の後面に沿って配置された透明な対向電極２５０と、液晶層２４０と対向電極２５０および電極層２２０それぞれとの間に配置された透明な絶縁層２３０とで構成されている。透明基板２１０、電極層２２０、絶縁層２３０（ポリイミド膜）、液晶層２４０、および対向電極２５０は全て透明であり、手ブレ補正レンズ１１４は、光軸Ｌ方向に光透過性を有している。手ブレ補正レンズ１１４には、図１にも示す手ブレコントローラ１１４ａが接続されている。手ブレコントローラ１１４ａは、電極層２２０と対向電極２５０との間に電圧を印加する電源２６０と、図１に示す移動センサ１８０の検知結果に応じて電源２６０での印加電圧を制御する電圧制御部２７０とで構成されている。液晶層２４０は、本発明にいう液晶層の一例にあたり、対向電極２５０は、本発明にいう第１電極の一例に相当する。また、手ブレコントローラ１１４ａは、本発明にいう制御部の一例に相当する。

図４は、電極層２２０の概略構成図である。

電極層２２０は、絶縁層２３０を挟んで液晶層２４０に沿って配置された複数の透明な駆動電極２２０ａと、それら複数の駆動電極２２０ａそれぞれに印加される電圧を調整する複数の透明トランジスタ２２０ｂとで構成されている。駆動電極２２０ａは、本発明にいう第２電極の一例にあたり、透明トランジスタ２２０ｂは、本発明にいうトランジスタの一例に相当する。

図５は、駆動電極２２０ａおよび透明トランジスタ２２０ｂの配置を説明するための図である。

図３に示す電圧制御部２７０には、電極層２２０への引導電圧を制御するＸ方向ドライバ２６１、およびＹ方向ドライバ２６２が備えられており、透明トランジスタ２２０ｂに駆動信号を伝える駆動線２２０Ｘ，２２０Ｙが、Ｘ方向ドライバ２６１、およびＹ方向ドライバ２６２それぞれから複数本ずつ延びている。図５に示す、Ｘ方向ドライバ２６１、およびＹ方向ドライバ２６２それぞれから延びる駆動線２２０Ｘ，２２０Ｙが交わる各位置に、駆動電極２２０ａと透明トランジスタ２２０ｂとの組が１組ずつ配置されている。また、図５に示す円形は、図３に示す手ブレ補正レンズ１１４の外径を表わしている。

Ｘ方向およびＹ方向から１本ずつ駆動線が選択されると、それらの駆動線の交点上に配置された透明トランジスタが１つに決定される。１本の駆動線上には複数の透明トランジスタが存在するため、同じ駆動線上の透明トランジスタに対しては、時間差をつけてそれぞれの駆動信号が与えられる。Ｘ方向ドライバ２６１およびＹ方向ドライバ２６２は、選択した透明トランジスタに繋がる駆動線２２０Ｘ，２２０Ｙに駆動信号を与えることによって、複数の透明トランジスタ２２０ｂを個別に制御することができ、複数の駆動電極２２０ａそれぞれに印加される電圧の分布を細かく調整することができる。また、複数の駆動電極２２０ａそれぞれに電圧を引導する電圧線を設ける必要がないため、液晶層２４０の発熱を抑えることができる。

続いて、液晶層２４０について説明する。

図６は、液晶層２４０を示す図である。

液晶層２４０は、透明な液晶分子２４１で構成されている。液晶分子２４１は、細長形状を有しており、電場の印加を受けると配向状態が変化し、屈折率も変化する。この例では、液晶層２４０に電場が印加されていない状態では、図６のパート（Ａ）に示すように、液晶分子２４１は光軸に沿う方向（図６の左右方向）に長径側が揃って存在し（この状態を、ＯＦＦ状態と称する）、光軸に沿う方向の電場が印加されると、液晶分子２４１がＯＦＦ状態から傾く。また、ＯＦＦ状態に近いほど光の屈折率が小さく、ＯＦＦ状態からの傾きが大きいほど光の屈折率が大きくなる。

例えば、図５に示すＸ方向ドライバ２６１およびＹ方向ドライバ２６２で、図の上側ほど小さく下側ほど大きい電圧を印加する駆動信号を複数の透明トランジスタ２２０ｂに与えると、第１電極２１２０と複数の駆動電極２２０ａそれぞれとの間には、上側ほど小さく下側ほど大きい電圧が印加される。このとき、液晶分子２４１は、図６のパート（Ｂ）に示すように、上側ほど小さく下側ほど大きく傾き、屈折率は、上側ほど小さく下側ほど大きくなって、液晶層２４０には、点線で示すくさび状のプリズムに相当する屈折を生じる屈折率分布が形成される。

手ブレ補正レンズ１１４は、以上のように構成されている。

ここで、撮影者が図１に示すレリーズスイッチ１５０を押すときなどに、デジタルカメラ１００が動いてしまうことがある。このとき、デジタルカメラ１００の移動に伴って、図２に示すズームレンズ１１６、およびフォーカスレンズ１１５を通ってくる被写体光の進路が変わってしまうため、手ブレ補正を行わないと、固体撮像素子１１１上の結像位置がずれてしまって、撮影画像に像ずれなどが生じてしまう恐れがある。

本実施形態のデジタルカメラ１００では、手ブレ補正レンズ１１４の液晶層２４０に封入された液晶分子２４１の配向状態が変化され、屈折率分布が調整されることによって、デジタルカメラの移動による被写体光の進路が修正される。

撮影者によって図１に示すレリーズスイッチ１５０が押されると、手ブレコントローラ１１４ａは、移動センサ１８０から、デジタルカメラ１００の移動における角速度（仰角速度、および方位角速度）を取得する。

続いて、手ブレコントローラ１１４ａの電圧制御部２７０は、Ｘ方向ドライバ２６１およびＹ方向ドライバ２６２によって、移動センサ１８０から取得した角速度に相当する早さで電圧を変化させる。これにより、移動センサ１８０から取得した仰角速度に対応した速度で手ブレ補正レンズ１１４の屈折率分布が上下方向に変化し、方位角速度に対応した速度で手ブレ補正レンズ１１４の屈折率分布が左右方向に変化する。Ｘ方向ドライバ２６１およびＹ方向ドライバ２６２は、複数の駆動線２２０Ｘ，２２０Ｙそれぞれを使って各透明トランジスタ２２０ｂに個別に駆動信号を与える。

各透明トランジスタ２２０ｂは、対応する各駆動電極２２０ａに印加される電圧を調整する。各駆動電極２２０ａと対向電極２１０との間に電圧が印加されると、それらによって形成された電場によって液晶層２４０の液晶分子２４１が傾き、手ブレ補正レンズ１１４の屈折率が調整される。

図７は、手ブレ補正レンズ１１４による光路変更を説明する図である。

図７のパート（Ａ）に示すように、複数の駆動電極２２０ａに電圧が印加されていない状態では、手ブレ補正レンズ１１４内の液晶層２４０は、図６のパート（Ａ）に示すように、液晶分子２４１が同じ方向を向いており、一様な屈折率分布を形成している。このとき、手ブレ補正レンズ１１４に入射してきた光Ｌは、固体撮像素子１１１上の正しい位置に結像される。

例えば、撮影者がレリーズボタン１５０を押すときに、カメラ１００の前面が上を向いてしまった場合（仰角方向の手ブレ）、下側の駆動電極２２０ａほど大きく上側の駆動電極２２０ａほど小さい電圧が印加され、下側の液晶分子ほど大きく傾いて、図７のパート（Ｂ）に示すような屈折率分布が形成される。その結果、手ブレ補正レンズ１１４に入射してきた光Ｌは、液晶分子２４１によって屈折されて、固体撮像素子１１１上の正しい位置に結像される。

このように、本実施形態のデジタルカメラ１００によると、手ブレを精度良く回避し、高画質な撮影画像を得ることができる。

ここで、上記では、本発明の光学素子および光学ユニットが手ブレ防止に適用される例について説明したが、本発明の光学素子および光学ユニットは、フォーカスレンズやズームレンズなどに適用されてもよい。例えば、本発明の光学素子および光学ユニットがフォーカスレンズに適用される場合、第１の電極と複数の第２の電極それぞれとの間に、ＴＴＬＡＦ機能を実現するための電圧と、手ブレ補正機能を実現するための電圧とが印加されることによって、それらの機能を１つのレンズで実現することができる。

また、上記では、本発明にいう第１電極を１つだけ備える例について説明したが、本発明にいう第１電極は複数備えられるものであってもよく、それら複数備えられた第１電極それぞれに印加される電圧を制御する複数の透明トランジスタをさらに備えるものであってもよい。

また、上記では、本発明にいう複数の第２電極として、マトリクス状に配置された複数の第２電極を備える例について説明したが、本発明にいう複数の第２電極は、例えば、複数の第２電極を同心円状に配置するものであってもよい。

続いて、本発明を構成する各構成部分において採用可能な種々の形態について付記する。

透明トランジスタを形成させる基板としては、ガラス基板あるいはフイルム基板が用いられる。

透明トランジスタの形成方法としては、基板上に、ＭＢＥ法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）等により、ＺｎＯ単結晶薄膜をエピタキシャル成長させ、次に、該ＺｎＯ薄膜上に、ＩｎＭＯ₃（ＺｎＯ）_m（Ｍ＝Ｉｎ， Ｆｅ， Ｇａ， Ａｌ， ｍ＝１以上５０未満の整数）と記述されるホモロガス化合物薄膜を、ターゲットとして、該酸化物の多結晶焼結体を使用して、ＭＢＥ法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）等により成長させる方法が挙げられる。

得られた薄膜は、単結晶膜である必要はなく、多結晶膜でも、アモルファス膜でも良い。最後に、薄膜全体をカバーできるように高融点化合物，例えばＡｌ₂Ｏ₃を被せ、高温で、ＺｎＯ蒸気を含む大気圧中で加熱拡散処理を行なうことが好ましい。

ＩｎＭＯ₃（ＺｎＯ）_m （Ｍ＝Ｉｎ， Ｆｅ， Ｇａ， 又はＡｌ， ｍ＝１以上５０未満の整数）とＺｎＯ膜が相互に拡散・反応し、温度を適切に設定すれば、均一組成ＩｎＭＯ₃（ＺｎＯ）_m´（Ｍ＝Ｉｎ， Ｆｅ， Ｇａ，又はＡｌ， ｍ´＝１以上５０未満の整数）となる。ｍ´は、ＩｎＭＯ₃（ＺｎＯ）_m（Ｍ＝Ｉｎ， Ｆｅ， Ｇａ，又は Ａｌ， ｍ＝１以上５０未満の整数）とＺｎＯ膜厚比から決まるが、ＺｎＯ膜厚が５ｎｍ未満で、ＩｎＭＯ₃（ＺｎＯ）_m（Ｍ＝Ｉｎ， Ｆｅ， Ｇａ， 又はＡｌ， ｍ＝１以上５０未満の整数）膜厚が１００ｎｍを越える場合には、ｍ＝ｍ´である。

適切な温度は８００度以上，１６００度以下，より好ましくは１２００度以上，１５００度以下である。８００度未満では拡散が遅く，均一組成のＩｎＭＯ₃（ＺｎＯ）_m（Ｍ＝Ｉｎ， Ｆｅ， Ｇａ， 又はＡｌ， ｍ＝１以上５０未満の整数）が得られない。また，１６００度を越えるとＺｎＯの蒸発が抑えられなくなり均一組成のＩｎＭＯ₃（ＺｎＯ）_m（Ｍ＝Ｉｎ， Ｆｅ， Ｇａ， 又はＡｌ， ｍ＝１以上５０未満の整数）が得られない。

また、反応性固相エピタキシャル成長法で得られたＺｎＯを含むホモロガス単結晶膜は、化学量論組成に近く、室温では、１０８Ｗ・ｃｍ以上の高い絶縁性を示し、ノーマリーオフ電界効果型トランジスタに適している。

得られたＺｎＯを主たる構成成分として含有するホモロガス単結晶薄膜を活性層とした、トップゲート型ＭＩＳ電界効果型トランジスタを作製することができる。

まず、基板上にエピタキシャル成長したＺｎＯを主たる構成成分として含有するホモロガス単結晶薄膜上にゲート絶縁膜及びゲート電極用の金属膜を形成する。

ゲート絶縁膜には、Ａｌ₂Ｏ₃が最も適している。ゲート電極用金属膜は、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ、又はＣｕ等を用いることができる。光リゾグラフィー法及びドライエッチング、又はリフトオフ法により、ゲート電極４を作製し、最後に、ソース電極５及びドレイン電極６を作成する。

本発明の電界効果型トランジスタの形状は、トップゲート型ＭＩＳ電界効果型トランジスタ（ＭＩＳ−ＦＥＴ）、Ｊ−ＦＥＴ等も含まれる。

ＺｎＯを主たる構成成分として含有するホモロガスアモルファス薄膜を用いても、同様に、トップゲート型ＭＩＳ電界効果型トランジスタを作成することができる。また、アモルファス薄膜の場合は、エピタキシャル成長させる必要はないので、ＺｎＯエピタキシャル成長及び高温アニールプロセスを除くことができる。このために、ゲート電極を基板と膜の間に作りつけることが可能で、ボトムゲート型ＭＩＳ電界効果型トランジスタも作製することができる。

以下に実施例を挙げて本発明を詳細に説明する
実施例１． 単結晶ＩｎＧａＯ₃（ＺｎＯ）₅薄膜の作製
シリコン単結晶基板上にＰＬＤ法により厚み２ｎｍのＺｎＯ薄膜を基板温度７００度でエピタキシャル成長させた。次に、基板温度を室温まで冷却し、該ＺｎＯエピタキシャル薄膜上にＰＬＤ法により、厚み１５０ｎｍの多結晶ＩｎＧａＯ₃（ＺｎＯ）₅薄膜を堆積させた。こうして作製した二層膜を大気中に取り出し、電気炉を用いて、大気中、１４００度、３０ｍｉｎ加熱拡散処理した後、室温まで冷却した。

実施例２． ＭＩＳＦＥＴ素子の作製フォトリソグラフィー法により、トップゲート型ＭＩＳＦＥＴ素子を作製した。ソースとドレイン電極及びゲート絶縁膜にはＡｕ及びアモルファスＡｌ₂Ｏ₃をそれぞれ用いた。チャネル長及びチャネル幅はそれぞれ０．０５ｍｍ及び０．２ｍｍである。

本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。 図１に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。 手ブレ補正レンズの概略構成図である。 電極層２２０の概略構成図である。 駆動電極２２０ａおよび透明トランジスタ２２０ｂの配置を説明するための図である。 液晶層２４０を示す図である。 手ブレ補正レンズ１１４による光路変更を説明する図である。

符号の説明

１００ デジタルカメラ
１０１ 撮影レンズ
１０２ 光学式ファインダ対物窓
１０３ 補助光発光部
１０４ 電源スイッチ
１１０ 撮影光学系
１１１ 固体撮像素子
１１２ シャッタ
１１２ａ シャッタモータ
１１３ アイリス
１１３ａ アイリスモータ
１１４ 手ブレ補正レンズ
１１４ａ 手ブレコントローラ
１１５ フォーカスレンズ
１１５ａ フォーカスモータ
１１６ ズームレンズ
１１６ａ ズームモータ
１２０ 信号処理部
１２０ａ アナログ処理（Ａ／Ｄ）部
１２０ｂ デジタル信号処理部
１２０ｃ モ−タドライバ
１２１ システムコントローラ
１２２ 画像信号処理部
１２３ 画像表示制御部
１２４ 画像圧縮部
１２５ メディアコントローラ
１２６ ＡＦ／ＡＥ演算部
１２７ キーコントローラ
１２８ バッファメモリ
１２９ 内部メモリ
１２００ バス
１３０ 画像表示部
１４０ 外部記録媒体
１５０ レリーズスイッチ
１６０ 撮影モードスイッチ
１７０ ズームスイッチ
１８０ 移動センサ
２１０ 透明基板
２２０ 電極層
２２０ａ 駆動電極
２２０ｂ 透明トランジスタ
２２０Ｘ，２２０Ｙ 駆動線
２３０ 絶縁層
２４０ 液晶層
２４１ 液晶分子
２５０ 対向電極
２６０ 電源
２６１ Ｘ方向ドライバ
２６２ Ｙ方向ドライバ
２７０ 電圧制御部

Claims (5)

1. 透明な液晶分子からなる液晶層と、
   前記液晶層に沿って配置された第１電極と、
   各々と前記第１電極との間に電圧が印加される、前記液晶層を挟んで前記第１電極とは逆の側に該液晶層に沿って配置された透明な複数の第２電極と、
   前記複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、前記液晶層に沿って該複数の第２電極とともに配置された透明な複数のトランジスタとを備えたことを特徴とする光学素子。
2. 前記第１電極が透明な電極であることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
3. 前記複数の第２電極が、マトリクス状に配置されたものであることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
4. 透明な液晶分子からなる液晶層と、
   前記液晶層に沿って配置された第１電極と、
   各々と前記第１電極との間に電圧が印加される、前記液晶層を挟んで前記第１電極とは逆の側に該液晶層に沿って配置された透明な複数の第２電極と、
   前記複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、前記液晶層に沿って該複数の第２電極とともに配置された透明な複数のトランジスタと、
   前記複数のトランジスタそれぞれに関し独立に駆動信号を印加して、前記第１電極と前記複数の第２電極それぞれとの間に電圧を印加させ、前記液晶分子の配向状態を変化させる制御部とを備えたことを特徴とする光学ユニット。
5. 透明な液晶分子からなる液晶層と、
   前記液晶層に沿って配置された第１電極と、
   各々と前記第１電極との間に電圧が印加される、前記液晶層を挟んで前記第１電極とは逆の側に該液晶層に沿って配置された透明な複数の第２電極と、
   前記複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、前記液晶層に沿って該複数の第２電極とともに配置された透明な複数のトランジスタと、
   前記複数のトランジスタそれぞれに関し独立に駆動信号を印加して、前記第１電極と前記複数の第２電極それぞれとの間に電圧を印加させ、前記液晶分子の配向状態を変化させる制御部と、
   前記第１の電極、前記液晶層、および前記第２の電極を通ってきた被写体光が表面に結像されて、該被写体光を表わす画像信号を生成する撮像器とを備えたことを特徴とする撮像装置。

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