JP2007264153A - 光学装置および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像振れを確実に防止しつつ小型化や省電力化を図る上で有利な光学装置および撮像装置を提供する。
【解決手段】光学装置２６は、第１、第２、第３の透明基板４４、４６、４８と、第１乃至第４の透明電極５０、５２、５４、５６と、第１、第２の偏向層５８、６０とを備えている。第１の透明電極５０を構成する複数の分割電極５１と、第４の透明電極５６を構成する複数の分割電極５７には、それぞれ第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する電圧が印加される。図５（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、第１の電界強度分布に対応して第１の偏向層５８に段階的にまたは連続的に変化する第１の屈折率分布が形成され、図５（Ｄ）、（Ｅ）に示すように、第２の電界強度分布に応じて、第２の偏向層６０に段階的にまたは連続的に変化する第２の屈折率分布が形成される。
【選択図】図５

Description

本発明は光学装置および撮像装置に関する。

撮影光学系で捉えた被写体像を撮像素子で撮像するデジタルスチルカメラなどの撮像装置がある。
撮像装置を用いて撮影を行なう際に手振れが生じると、撮像素子の撮像面で像振れが発生し、撮影が失敗してしまう。
このような像振れの発生を防止するために、加速度センサなどの振れ検出手段によって撮像装置の振動を検出し、その検出結果に基づいてリニアモータなどのレンズ駆動機構によって撮影光学系を構成するレンズの一部を光軸と直交する方向に動かすようにした像ぶれ防止装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開平３−１８８４３０号公報

このような像ぶれ防止装置は、レンズ駆動機構の占有スペースが大きく、また、消費電力が大きいため、撮像装置の小型化や省電力化を図る上で不利があった。
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、像振れを確実に防止しつつ小型化や省電力化を図る上で有利な光学装置およびそのような光学装置を有する撮像装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、印加される電圧の大きさに応じて屈折率が変化する材料で形成された第１の偏向層と前記第１の偏向層の厚さ方向の両面を挟む第１、第２の透明電極とからなり前記第１の偏向層の厚さ方向に透過する光を偏向させる第１の光学素子と、印加される電圧の大きさに応じて屈折率が変化する材料で形成された第２の偏向層と前記第２の偏向層の厚さ方向の両面を挟む第３、第４の透明電極とからなり前記第２の偏向層の厚さ方向に透過する光を偏向させる第２の光学素子とを有し、前記第１、第２の光学素子が前記第１、第２の偏向層の厚さ方向に重ね合わされた光学装置であって、前記第１、第２の透明電極は、前記厚さ方向と直交する第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第１の電圧を前記第１の偏向層に印加し、前記第３、第４の透明電極は、前記第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第２の電圧を前記第２の偏向層に印加することを特徴とする。
また、本発明は、被写体像を導く撮影光学系と、前記撮影光学系の光軸上に設けられた撮像素子と、前記光軸上で前記撮像素子の前方に設けられた光学装置とを備え、前記光学装置は、印加される電圧の大きさに応じて屈折率が変化する材料で形成された第１の偏向層と前記第１の偏向層の厚さ方向の両面を挟む第１、第２の透明電極とからなり前記第１の偏向層の厚さ方向に透過する光を偏向させる第１の光学素子と、印加される電圧の大きさに応じて屈折率が変化する材料で形成された第２の偏向層と前記第２の偏向層の厚さ方向の両面を挟む第３、第４の透明電極とからなり前記第２の偏向層の厚さ方向に透過する光を偏向させる第２の光学素子とを有し、前記第１、第２の光学素子が前記第１、第２の偏向層の厚さ方向に重ね合わされた光学装置であって、前記第１、第２の透明電極は、前記厚さ方向と直交する第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第１の電圧を前記第１の偏向層に印加し、前記第３、第４の透明電極は、前記第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第２の電圧を前記第２の偏向層に印加することを特徴とする。

本発明によれば、光学装置は、第１の偏向層および第１、第２の透明電極を有する第１の光学素子と、第２の偏向層および第３、第４の透明電極を有する第２の光学素子とを備えるという簡素な構成によって光路を変位することができる。したがって、占有スペースが少なく、また、第１、第２の偏向層に屈折率分布を形成するために必要な電力は少なくて済む。
したがって、光学装置を撮像装置の手振れ防止に用いた場合には、手振れを確実に防止でき小型化および省電力化を図る上で極めて有利となる。

（第１の実施の形態）
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態では、本発明の光学装置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は撮像装置１０の構成を示すブロック図である。
図１に示すように、撮像装置１０はデジタルスチルカメラである。
撮像装置１０は外装を構成するケース（不図示）を有し、ケースに、レンズ鏡筒１２、駆動部１４、信号処理部１６、制御部１８、操作部２０、ＬＣＤディスプレイ２２、外部インターフェース２４、媒体インターフェース２５などが組み込まれている。
レンズ鏡筒１２は鏡筒１２０２を有し、鏡筒１２０２には、撮影光学系１２０４と、撮影光学系１２０４によって導かれた被写体像を撮像する撮像素子１２０６とが設けられ、撮影光学系１２０４の光軸上において撮像素子１２０６の前方に本発明に係る光学素子２６が設けられている。
駆動部１４は、撮影光学系１２０４を構成する可動レンズを駆動するアクチュエータなどの駆動手段１４０２、駆動手段１４０２に駆動信号を供給するドライバ１４０４、駆動手段１４０２の移動量などを検出する検出手段１４０６、撮像素子１２０６に駆動信号を供給するドライバ１４０８、撮像素子１２０６およびドライバ１４０８にタイミング信号を供給するタイミング生成回路１４１０、撮像素子１２０６で生成された撮像信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコンバータ１４１２などを有している。
さらに駆動部１４は、光学装置２６に駆動信号を供給するドライバ２８、撮像装置１０の手振れ量を検出する、加速度センサやジャヤイロセンサなどからなるブレ検出手段３０を有している。
信号処理部１６は、Ａ／Ｄコンバータ１４１２から供給される撮像信号に対して所定の信号処理を行い画像データを生成したり、撮影にまつわる様々な動作（自動焦点動作、自動露出動作、自動ホワイトバランス動作、画像データの圧縮、解凍など）を行なうものであり、例えばＤＳＰによって構成されている。
また、信号処理部１６は、ＳＤＲＡＭコントローラ１６０２を介してメモリ（ＳＤＲＡＭ）１７を画像データの処理を行うための作業エリアとして使用する。

制御部１８は、ＣＰＵ１８０２、ＲＡＭ１８０４、フラッシュＲＯＭ１８０６、時計回路１８０８、およびそれらを接続するシステムバス１８１０などを含んでいる。
ＣＰＵ１８０２はフラッシュＲＯＭ１８０６に格納されている制御プログラムに基づいて動作するものである。
ＣＰＵ１８０２は、システムバス１８１０を介してＲＡＭ１８０４、フラッシュＲＯＭ１８０６、時計回路１８０８とデータを授受し、また、操作部２０から供給される操作指令、検出手段１４０６から供給される検出信号、ブレ検出手段３０から供給される検出信号などに応じて動作し、また、駆動部１４のドライバ１４０４、２８、タイミング生成回路１４１０、Ａ／Ｄコンバータ１４１２を制御する。
さらに、ＣＰＵ１８０２は、媒体インターフェース２５を介して内蔵メモリやメモリカードなどの記録媒体２５０２との間で画像データを含むデータの授受を行う。また、ＬＣＤコントローラ２２０２を介して画像データなどをディスプレイ２２に表示させる。また、外部インターフェース２４を介して外部装置（パーソナルコンピュータやプリンタ）との間で画像データを含むデータの授受を行う。
操作部２０は、電源スイッチ、シャッターボタン、撮影モードの切り換えや様々な設定を行なうための操作ボタンを備えている。

次に光学装置２６について説明する。
まず、光学装置２６を構成する光学素子３２について説明する。
図２は光学装置２６を構成する光学素子３２の原理を示す説明図、図３は光学素子３２のプリズム効果の説明図である。
図２に示すように、光学素子３２は、互いに間隔をおいて平行に延在する第１、第２の透明基板３４、３６と、第１、第２の透明基板３４、３６の互いに対面する面に形成された第１、第２透明電極３８、４０と、第１、第２の透明電極３８、４０の間に封入される偏向層４２を備えている。
第１の透明電極３８は、帯状の分割電極３９がその延在方向と直交する方向に一定の間隔をおいて複数個並べられて構成されている。以下、複数の分割電極３９が並べられる方向を第１の方向といい、第１の方向は偏向層４２の厚さ方向と直交する方向である。
第２の透明電極４０は、第２の透明基板３６の表面の全域にわたって延在形成された単一の電極で構成されている。
偏向層４２は、印加される電圧の大きさに応じて屈折率が変化する材料で形成され、このような材料として屈折率異方性媒質が採用可能であり、例えば次のような材料を用いることができるが材料は限定されるものではない。
１）比較的配向性がよく、一般的な液晶素子に用いられているような基板間に与える印加電界の大きさに応じて液晶分子がホモジニアス配向からホメオトロピック配向に変化する正の誘電異方性を有するネマチック液晶。
２）基板面にホメオトロピック配向膜を形成する場合には、基板間に与える印加電界の大きさに応じて液晶分子がホメオトロピック配向からホモジニアス配向に変化する負の誘電異方性を有するネマチック液晶。
３）印加電界の大きさに応じて屈折率が変化するリチウムタンタレート（ＬｉＴａｏ_３）やリチウムニオベート（ＬｉＮｂｏ_３）。なお、一般的にリチウムタンタレートは液晶よりも大きな屈折率を形成することができることが知られている。
ここで、第２の透明電極４０には基準電位ＶＬとして例えばグランドレベルの電位が印加される。
第１の透明電極３８を構成する複数の分割電極３９には、第１の方向に沿って段階的にまたは連続的にその大きさが変化する電圧が印加される。前記電圧は例えば数Ｖ乃至数十Ｖの直流電圧（または交流電圧）である。
例えば、図２に示すように、第１の透明電極３８がＮ個の分割電極３９−１、３９−２、３９−３、……、３９−Ｎで構成されているものとする。
そして、第１の方向の一方の端部に位置する分割電極３９−１に印加する電圧を基準電圧ＶＬとし、第１の方向の他方の端部に位置する分割電極３９−Ｎに印加する電圧を最大電圧ＶＨとする。
そして、隣り合う分割電極同士の電圧の差をΔＶとすると、この電圧差ΔＶは式（１）で示される。
ΔＶ＝（ＶＨ−ＶＬ）／（Ｎ−１） （１）
このように各分割電極３９に第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する電圧が印加されると、各分割電極３９により偏向層４２に印加される電圧により第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する電界強度分布が形成される。
これにより、偏向層４２には、前記の電界強度分布に対応して第１の方向に沿って段階的にまたは連続的に変化する屈折率分布が形成される。
このような屈折率分布が形成された状態で偏向層４２の厚さ方向に進行する入射光Ｌｉが第１の透明基板３４に入射すると、この入射光Ｌｉは偏向層４２で前記屈折率分布に応じて屈折され第２の透明基板３６から出射光Ｌｏとして出射される。
すなわち、図３に示すように、光学素子３２がいわゆるプリズムとして作用し、偏向層４２の厚さ方向に入射した入射光Ｌｉが偏向され出射光Ｌｏとして出射される。

次に、光学装置２６について説明する。
図４は光学装置２６の構成を示す断面図である。
図４に示すように、光学装置２６は、第１、第２、第３の透明基板４４、４６、４８と、第１乃至第４の透明電極５０、５２、５４、５６と、第１、第２の偏向層５８、６０とを備えている。
第１、第２、第３の透明基板４４、４６、４８は、互いに間隔をおいて平行に延在している。
第１の透明電極５０は、第１の透明基板４４が第２の透明基板４６に対面する面に形成されている。
第２の透明電極５２は、第２の透明基板４６が第１の透明基板４４に対面する面に形成されている。
第３の透明電極５４は、第２の透明基板４６が第３の透明基板４８に対面する面に形成されている。
第４の透明電極５６は、第３の透明基板４８が第２の透明基板４６に対面する面に形成されている。
第１の偏向層５８は、第１、第２の透明電極５０、５２の間に封入されている。
第２の偏向層６０は、第３、第４の透明電極５４、５６の間に封入されている。
第１、第２の偏向層５８、６０は、上述した偏向層４２と同様に、印加される電圧の大きさに応じて屈折率が変化する材料で形成されている。
したがって、本実施の形態では、第１、第２の透明基板４４、４６、第１、第２の透明電極５０、５２、第１の偏向層５８によって第１の光学素子３２Ａが構成され、第２、第３の透明基板４６、４８、第３、第４の透明電極５４、５６、第２の偏向層６０によって第２の光学素子３２Ｂが構成されており、言い換えると、第１、第２の光学素子３２Ａ、３２Ｂが第１、第２の偏向層５８、６０の厚さ方向に重ね合わされることで光学装置２６が構成されている。

第１の透明電極５０は、帯状の分割電極５１がその帯状の延在方向と直交する方向に一定の間隔をおいて複数個並べられて構成されている。複数の分割電極５１が並べられる方向を第１の方向といい、第１の方向は第１、第２の偏向層５８、６０の厚さ方向と直交する方向である。
第２の透明電極５２は、第２の透明基板４６が第１の偏向層５８に臨む面の全域にわたって延在形成された単一の電極で構成されている。
第３の透明電極５４は、第２の透明基板４６が第２の偏向層６０に臨む面の全域にわたって延在形成された単一の電極で構成されている。
第４の透明電極５６は、帯状の分割電極５７がその帯状の延在方向と直交する方向に一定の間隔をおいて複数個並べられて構成されている。複数の分割電極５７が並べられる方向は前記第１の方向と一致している。
本実施の形態では、分割電極５１と分割電極５７は同形同大に形成され、第１、第２の偏向層５８、６０の厚さ方向から見て分割電極５１と分割電極５７とはそれぞれの輪郭が互いに一致するように配置されている。

図５（Ａ）は光学装置２６の断面図、（Ｂ）は第１の偏向層５８に印加される第１の電界強度分布の説明図、（Ｃ）は第１の偏向層５８の第１の屈折率分布の説明図、（Ｄ）は第２の偏向層６０に印加される第２の電界強度分布の説明図、（Ｅ）は第２の偏向層６０の第２の屈折率分布の説明図、図６は光学装置２６のプリズム効果の説明図である。
図５（Ａ）に示すように、第２、第３の透明電極５２、５４には基準電位ＶＬとして例えばグランドレベルの電位が共通に印加される。
第１の透明電極５０を構成する複数の分割電極５１と、第４の透明電極５６を構成する複数の分割電極５７には、前述した光学素子３２の場合と同様に、それぞれ第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する電圧が印加される。
したがって、図５（Ｂ）に示すように、第１の偏向層５８には前記電圧により前記第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第１の電界強度分布が形成され、図５（Ｄ）に示すように、第２の偏向層６０には前記電圧により前記第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第２の電界強度分布が形成される。
したがって、図５（Ｃ）に示すように、第１の電界強度分布に対応して第１の偏向層５８に段階的にまたは連続的に変化する第１の屈折率分布が形成され、図５（Ｅ）に示すように、第２の電界強度分布に応じて、第２の偏向層６０に段階的にまたは連続的に変化する第２の屈折率分布が形成される。
ここで、第１の電界強度分布の勾配と第２の電界強度分布の勾配は、前記第１の方向に沿った変化率の極性が反対であり、かつ、変化率の絶対値が同一となっていることから、第１の屈折率分布の勾配と前記第２の屈折率分布の勾配は前記第１の方向に沿った変化率の極性が反対であり、かつ、変化率の絶対値が同一となる。

このような屈折率分布が形成された状態で、図５（Ａ）に示すように、第１、第２の偏向層５８、６０の厚さ方向に進行する入射光Ｌｉが第１の透明基板４４に入射すると、この入射光Ｌｉは第１の偏向層５８で第１の屈折率分布に応じて屈折された後、第２の透明基板４６を透過し第２の偏向層６０で第２の屈折率分布に応じて屈折され、第３の透明基板４８から出射光Ｌｏとして出射される。
すなわち、図６に示すように、光学装置２６（第１、第２の光学素子３２Ａ、３２Ｂ）が２つのプリズムとして作用し、偏向層４２の厚さ方向に入射した入射光Ｌｉが２回偏向され出射光Ｌｏとして出射される。
この際、光学装置２６によって入射光Ｌｉが２回偏向されることにより、入射光Ｌｉの延長線に対して出射光Ｌｏが平行をなしかつ前記第１の方向に変位している。
前記第１の方向における入射光Ｌｉの延長線に対する出射光Ｌｏの変位量、言い換えると、光学装置２６によって変位される光路の変位量は、第１、第２の屈折率分布の勾配の大きさに従って変化する。
したがって、第１、第４の透明電極５０、５６に印加する電圧の大きさを変化させ、第１、第２の電界強度分布の勾配を変化させることによって、光路の変位量を調整することができる。
なお、第１の光学素子３２Ａで偏向された光は入射光Ｌｉに対して偏向した状態で第２の透明基板４６内を進行した後、第２の光学素子３２Ｂで偏向される。したがって、第２の透明基板４６の厚さ方向の寸法の大きさを変化させることによって、光路の変位量を調整することができる。

次に、撮像装置１０における光学装置２６を用いた手振れ防止の動作について説明する。
図１に示すように、ＣＰＵ１８０２は、ブレ検出手段３０によって検出された手振れ量に基づいて、前記手振れ量を補正するために必要な光学装置２６による光路の変位量（補正量）を算出する。
そして、ＣＰＵ１８０２は、前記変位量に基づいてドライバ２８に制御信号を供給し、これによりドライバ２８から光学装置２６の第１、第４の透明電極５０、５６に前記変位量（補正量）に対応した大きさの電圧を印加する。
これにより、ブレ検出手段３０によって検出された手振れ量に見合うように光学装置２６による光路の変位量（補正量）が調整され、撮像素子１２０６に導かれる被写体像の像振れが防止される。

なお、上述の光学装置２６はそれ単体では、第１の方向に光路を変位するのみであるため、１つの光学装置２６を設けただけでは、撮影光学系１２０４の光軸と直交する１軸方向の像ブレを防止することに留まっている。
図７は２つの光学装置２６が組み込まれた撮像装置１０の説明図である。
図７に示すように、撮影光学系１２０４の光軸上において２つの光学装置２６を撮像素子１２０６の前方に配置し、それら２つの光学装置２６の第１の方向が光路方向から見て直交するように配置することで、例えば、それら２つの光学装置２６のうち一方の光学装置２６の第１の方向が水平方向となり、他方の光学装置２６の第１の方向が鉛直方向となるように配置することで、光軸と直交する全ての方向に光路を変位することができ、全ての方向において像ブレを防止することができる。

本実施の形態によれば、光学装置２６は、第１の偏向層５８を挟む第１、第２の透明電極５０、５２を有する第１の光学素子３２Ａと、第２の偏向層６０を挟む第３、第４の透明電極５４、５６とを有する第２の光学素子３２Ｂとを備えるという簡素な構成であるため、占有スペースが少なく、また、第１、第２の偏向層５８、６０に屈折率分布を形成するために必要な電力は少なくて済む。
したがって、光学装置２６を撮像装置１０の手振れ防止に用いた場合には、手振れを確実に防止できることは無論のこと、従来のようにレンズをアクチュエータで動かす場合に比較して小型化および省電力化を図る上で極めて有利となる。
また、本実施の形態によれば、光学装置２６の入射光Ｌｉの延長線に対して出射光Ｌｏが平行をなしかつ前記第１の方向に変位しているので、撮影光学系１２０４によって撮像素子１２０６に導かれる光は、撮影光学系１２０４の光軸と平行をなした状態で変位されるので、撮像素子１２０６に結像される被写体像に片ボケが生じることがなく有利である。

なお、本実施の形態では、第１、第４の透明電極５０、５６が帯状に形成された複数の分割電極５１、５７で形成され、第２、第３の透明電極５２、５４が単一の電極で形成されている場合について説明したが、第１、第４の透明電極５０、５６を単一の電極で形成し、第２、第３の透明電極５２、５４を複数の分割電極で形成してもよい。
また、第１、第２の透明電極５０、５２および第３、と第４の透明電極５４、５６は、第１、第２の偏向層５８、６０に対して前記第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する電界強度分布を形成できるものであればよく、それらの形状は限定されるものではない。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、透明電極と偏向層の間に誘電体層を介在させた点が第１の実施の形態と異なっている。
図８は第２の実施の形態の光学装置２６の構成を示す断面図である。なお、以下の実施の形態において、第１の実施の形態と同一または同様の箇所、部材には同一の符号を付して説明する。
図８に示すように、第１の透明電極５０と第１の偏向層５８の間に誘電体層６２が介在されるとともに、第４の透明電極５６と第２の偏向層６０の間に誘電体層６４が介在されている。誘電体層６２、６４としては光が透過可能な誘電体を用いればよく、例えば、透明な合成樹脂や透明なガラスを用いることができる。
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、誘電体層６２、６４を設けることにより、隣り合う分割電極５１、５７の間に生じる不均一電界が偏向層５８、６０に印加されることを防止できる。
したがって、第１、第２の透明電極５０、５２および第３、第４の透明電極５４、５６によって第１、第２の偏向層５８、６０のそれぞれに形成される電界強度分布の勾配、すなわち、屈折率分布の勾配を滑らかにすることができ、光学装置２６における収差の発生を防止する上で有利となり、撮像素子１２０６に結像される被写体像の品質を向上させる上で有利となる。

（第３の実施の形態）
第３の実施の形態は、第２の実施の形態の変形例であり、第２、第３の透明電極５２、５４も帯状の分割電極で構成した点が第２の実施の形態と異なっている。
図９は第３の実施の形態の光学装置２６の構成を示す断面図である。
図９に示すように、第２の透明電極５２は、第１の透明電極５０を構成する分割電極５１と同形同大の複数の分割電極５３を備えている。
厚さ方向から見て第１の透明電極５０の各分割電極５１と第２の透明電極５２の各分割電極５３とはそれらの輪郭が一致するように配置されている。
同様に、第３の透明電極５４は、第４の透明電極５６を構成する分割電極５７と同形同大の複数の分割電極５５を備えている。
厚さ方向から見て第３の透明電極５４の各分割電極５５と第４の透明電極５６の各分割電極５７とはそれらの輪郭が一致するように配置されている。
第２の透明電極５２と第１の偏向層５８の間に誘電体層６６が介在されるとともに、第３の透明電極５４と第２の偏向層６０の間に誘電体層６８が介在されている。誘電体層６６、６８は誘電体層６２、６４と同様に光が透過可能な誘電体で構成され、隣り合う分割電極５３、５５の間に生じる不均一電界が偏向層５８、６０に印加されることを防止する作用を奏する。
第３の実施の形態では、分割電極５１、５３、５５、５７は同形同大に形成されている。
第３の実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、第１乃至第４の透明電極５０、５２、５４、５６の全てが複数の分割電極５１、５３、５５、５７で形成されているので、第１、第２の偏向層５８、６０に印加する電圧の大きさの設定の自由度を確保することができ、したがって、第１、第２の偏向層５８、６０に形成される電界強度分布の勾配、すなわち、屈折率分布の勾配の調整を自由に行い光路の変位量の調整を自由に行う上で有利となる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は、第３の実施の形態の変形例であり、分割電極の配置位置が第３の実施の形態と異なっている。
図１０は第４の実施の形態の光学装置２６の構成を示す断面図である。
図１０に示すように、第３の実施の形態と同様に、第１、第２、第３、第４の透明電極５０、５２、５４、５６の分割電極５１、５３、５５、５７は同形同大に形成されている。
また、第１、第２、第３、第４の透明電極５０、５２、５４、５６において、隣り合う分割電極は全て等しい間隔をおいて配置されている。
そして、厚さ方向から見て第１の透明電極５０の各分割電極５１と第２の透明電極５２の各分割電極５３との輪郭が重ならないように、すなわち、分割電極５１、５３が第１の方向に沿って交互に配置されている。
同様に、厚さ方向から見て第３の透明電極５４の各分割電極５５と第４の透明電極５６の各分割電極５７との輪郭が重ならないように、すなわち、分割電極５５、５７が第１の方向に沿って交互に配置されている。
第４の実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様の効果を奏することは無論のこと、第１の透明電極５０と第２の透明電極５２の分割電極５１、５３が重ならず交互に位置し、かつ、第３の透明電極５４と第４の透明電極５６の分割電極５５、５７が重ならず交互に位置している。したがって、第３の実施の形態に比較して光の透過率の向上および均一化を図る上で有利となり、光学装置２６の光学特性の向上を図る上で有利となる。

撮像装置１０の構成を示すブロック図である。 光学装置２６を構成する光学素子３２の原理を示す説明図である。 光学素子のプリズム効果の説明図である。 光学装置２６の構成を示す断面図である。 （Ａ）は光学装置２６の断面図、（Ｂ）は第１の偏向層５８に印加される第１の電界強度分布の説明図、（Ｃ）は第１の偏向層５８の第１の屈折率分布の説明図、（Ｄ）は第２の偏向層６０に印加される第２の電界強度分布の説明図、（Ｅ）は第２の偏向層６０の第２の屈折率分布の説明図である。 光学装置２６のプリズム効果の説明図である。 ２つの光学装置２６が組み込まれた撮像装置１０の説明図である。 第２の実施の形態の光学装置２６の構成を示す断面図である。 第３の実施の形態の光学装置２６の構成を示す断面図である。 第４の実施の形態の光学装置２６の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０……撮像装置、１２０４……撮影光学系、１２０６……撮像素子、２６……光学装置、３２Ａ……第１の光学素子、３２Ｂ……第２の光学素子、５０……第１の透明電極、５２……第２の透明電極、５４……第３の透明電極、５６……第４の透明電極、５８……第１の偏向層、６０……第２の偏向層。

Claims (11)

1. 印加される電圧の大きさに応じて屈折率が変化する材料で形成された第１の偏向層と前記第１の偏向層の厚さ方向の両面を挟む第１、第２の透明電極とからなり前記第１の偏向層の厚さ方向に透過する光を偏向させる第１の光学素子と、
   印加される電圧の大きさに応じて屈折率が変化する材料で形成された第２の偏向層と前記第２の偏向層の厚さ方向の両面を挟む第３、第４の透明電極とからなり前記第２の偏向層の厚さ方向に透過する光を偏向させる第２の光学素子とを有し、
   前記第１、第２の光学素子が前記第１、第２の偏向層の厚さ方向に重ね合わされた光学装置であって、
   前記第１、第２の透明電極は、前記厚さ方向と直交する第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第１の電圧を前記第１の偏向層に印加し、
   前記第３、第４の透明電極は、前記第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第２の電圧を前記第２の偏向層に印加する、
   ことを特徴とする光学装置。
2. 前記第１、第２の電圧により前記第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第１、第２の電界強度分布が前記第１、第２の偏向層にそれぞれ形成され、
   前記第１、第２の電界強度分布に対応してそれぞれその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第１、第２の屈折率分布が前記第１、第２の偏向層にそれぞれ形成され、
   前記第１、第２の屈折率分布に応じて前記第１、第２の偏向層の厚さ方向に進行する光がそれぞれ偏向される、
   ことを特徴とする請求項１記載の光学装置。
3. 前記第１、第２の屈折率分布の勾配は前記第１の方向に沿って直線状に変化する勾配であり、前記第１の屈折率分布の勾配と前記第２の屈折率分布の勾配は前記第１の方向に沿った変化率の極性が反対であり、かつ、変化率の絶対値が同一である、
   ことを特徴とする請求項２記載の光学装置。
4. 前記第１、第２の偏向層の厚さ方向に進行する光が前記第１、第２の偏向層をこの順番で透過する際、前記第１の偏向層に入射する前記光を入射光とし、前記第２の偏向層から出射される前記光を出射光とした場合、前記入射光の延長線に対して前記出射光が平行をなしかつ前記第１の方向に変位していることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
5. 前記第１、第２の透明電極の一方は、前記第１の方向と直交する方向に延在し、かつ、前記第１の方向に間隔をおいて並べられた複数の分割電極で形成され、前記第１、第２の透明電極の他方は、前記一方の透明電極の全ての分割電極に対向する単一の電極で構成され、前記第３、第４の透明電極の一方は、前記第１の方向と直交する方向に延在し、かつ、前記第１の方向に間隔をおいて並べられた複数の分割電極で形成され、前記第３、第４の透明電極の他方は、前記一方の透明電極の全ての分割電極に対向する単一の電極で構成されていることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
6. 前記第１、第２の透明電極の双方は、前記第１の方向と直交する方向に延在し、かつ、前記第１の方向に間隔をおいて並べられた複数の分割電極で形成され、前記第３、第４の透明電極の双方は、前記第１の方向と直交する方向に延在し、かつ、前記第１の方向に間隔をおいて並べられた複数の分割電極で形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
7. 前記第１、第２の透明電極の双方は、前記第１の方向と直交する方向に延在し、かつ、前記第１の方向に間隔をおいて並べられた複数の分割電極で形成され、前記第３、第４の透明電極の双方は、前記第１の方向と直交する方向に延在し、かつ、前記第１の方向に間隔をおいて並べられた複数の分割電極で形成され、
   前記第１、第２の偏向層の厚さ方向から見て、前記第１の透明電極の分割電極と前記第２の透明電極の分割電極とは前記第１の方向に沿って交互に配置され、かつ、前記第３の透明電極の分割電極と前記第４の透明電極の分割電極とは前記第１の方向に沿って交互に配置されていることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
8. 前記複数の分割電極と該複数の分割電極が臨む前記第１の偏向層あるいは前記第２の偏向層との間に誘電体からなる誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項５、６または７記載の光学装置。
9. 前記材料は屈折率異方性媒質であることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
10. 前記材料は液晶またはリチウムタンタレートまたはリチウムニオベートであることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
11. 被写体像を導く撮影光学系と、
    前記撮影光学系の光軸上に設けられた撮像素子と、
    前記光軸上で前記撮像素子の前方に設けられた光学装置とを備え、
    前記光学装置は、
    印加される電圧の大きさに応じて屈折率が変化する材料で形成された第１の偏向層と前記第１の偏向層の厚さ方向の両面を挟む第１、第２の透明電極とからなり前記第１の偏向層の厚さ方向に透過する光を偏向させる第１の光学素子と、
    印加される電圧の大きさに応じて屈折率が変化する材料で形成された第２の偏向層と前記第２の偏向層の厚さ方向の両面を挟む第３、第４の透明電極とからなり前記第２の偏向層の厚さ方向に透過する光を偏向させる第２の光学素子とを有し、
    前記第１、第２の光学素子が前記第１、第２の偏向層の厚さ方向に重ね合わされた光学装置であって、
    前記第１、第２の透明電極は、前記厚さ方向と直交する第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第１の電圧を前記第１の偏向層に印加し、
    前記第３、第４の透明電極は、前記第１の方向に沿ってその大きさが段階的にまたは連続的に変化する第２の電圧を前記第２の偏向層に印加する、
    ことを特徴とする撮像装置。
    

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