JP2017198941A

JP2017198941A - エレクトロクロミック素子およびそれを有する光学系、撮像装置、レンズ装置

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Publication number: JP2017198941A
Application number: JP2016091578A
Authority: JP
Inventors: 悠修古賀; Hironobu Koga
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Filing date: 2016-04-28
Publication date: 2017-11-02
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Abstract

【課題】所望の透過率分布を得ることのできるエレクトロクロミック素子を提供することである。【解決手段】第１の電極層３１と第２の電極層３２の間に、エレクトロクロミック層３３を設ける。第１の電極層３１と第２の電極層３２のうち少なくとも一方の厚さと電気抵抗率の少なくとも一方をエレクトロクロミック素子１０上の位置に応じて変化させる。【選択図】図１

Description

本発明は、電圧の印加によって透過率が変化するエレクトロクロミック素子に関する。

ボケ像の輪郭を滑らかにするための光学素子として、アポダイゼーションフィルタが知られている。アポダイゼーションフィルタは、光軸から離れるにつれて透過率が低下するような透過率分布を有する素子である。

一方、電圧の印加によって透過率を可逆的に変化させられるエレクトロクロミック素子が知られている。このエレクトロクロミック素子を用いてアポダイゼーションフィルタを実現することで、アポダイゼーション効果のオン・オフの切り替えが可能となることが期待される。

特許文献１には、対向して配置された２枚の平板電極の間にエレクトロクロミック層を設けた構成のエレクトロクロミック素子を用いた電気制御絞りが記載されている。特許文献１のエレクトロクロミック素子では、２枚の平板電極に電圧を印加した際、それぞれの電極内で電圧降下が起こることから、エレクトロクロミック素子の透過率が中心から離れるにつれて低下することが開示されている。

特表２００２−５３７５８２号公報

アポダイゼーションフィルタに求められる透過率分布は、搭載される光学系によって様々である。しかしながら、特許文献１に記載されたエレクトロクロミック素子のように、平板電極における電圧降下によって透過率分布を形成しようとすると、必ずしもアポダイゼーションフィルタに適した透過率分布を得ることはできなかった。

本発明の目的は、所望の透過率分布を得られるエレクトロクロミック素子を提供することである。

本発明のエレクトロクロミック素子は、第１の電極層と、第２の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層の間に設けられたエレクトロクロミック層を有し、前記第１の電極層と前記第２の電極層の間に電位差を与えた際に、前記エレクトロクロミック層の中心から周辺に向かって光の透過率が減少するエレクトロクロミック素子において、前記第１の電極層と前記第２の電極層の少なくとも一方は、厚さと電気抵抗率の少なくとも一方が前記エレクトロクロミック層の位置に応じて変化していることを特徴とする。

本発明によれば、所望の透過率分布を得られるエレクトロクロミック素子を提供することができる。

実施例１のエレクトロクロミック素子の概略図である。第１の電極層の法線に平行な方向から見た場合の実施例１のエレクトロクロミック素子の概略図である。実施例１のエレクトロクロミック素子における第１の電極層の電気抵抗率の変化および厚さの変化を示した図である。実施例１のエレクトロクロミック素子において電圧を印加した際の透過率分布を示した図である。実施例２のエレクトロクロミック素子における第１の電極層の電気抵抗率の変化および厚さの変化を示した図である。実施例２のエレクトロクロミック素子において電圧を印加した際の透過率分布を示した図である。実施例３のエレクトロクロミック素子の概略図である。実施例３のエレクトロクロミック素子における第１の電極層の電気抵抗率の変化および厚さの変化を示した図である。実施例３のエレクトロクロミック素子において電圧を印加した際の透過率分布を示した図である。位相補償層を設けた場合の実施例３のエレクトロクロミック素子の概略図である。実施例４の光学系の概略図である。実施例４の撮像装置の概略図である。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。

［実施例１］
図１は本実施例のエレクトロクロミック素子（以下、ＥＣ素子と称する）１０を示す概略図である。

ＥＣ素子１０は、第１の電極層１と、第２の電極層２を有する。実施例１において、第１の電極層１は第１の基板４に設けられている。第２の電極層２は、第２の基板５に設けられている。第１の基板４と第２の基板５は、第１の電極層１と第２の電極層２が互いに向かい合うように配置されている。

図１において、ＯはＥＣ素子１０の中心軸を示している。第１の電極層１の厚みは、ＥＣ素子の中心軸Ｏからｒなる距離だけ離れた位置においてｔ_１（ｒ）となっている。また、第２の電極層２の厚みは、ＥＣ素子の中心軸Ｏからｒなる距離だけ離れた位置においてｔ_２（ｒ）となっている。

第１の電極層１には、第１の電極層１と電気接点を有する第１の給電部６が設けられている。また、第２の電極層２には、第２の電極層２と電気接点を有する第２の給電部７が設けられている。不図示の電気回路によって、第１の電極層１と第２の電極層２に電圧を印加することができる。

第１の電極層１と第２の電極層２の間には、エレクトロクロミック層（以下、ＥＣ層と称する）３が設けられている。ＥＣ層３は、電気化学的な酸化還元反応によって、着色または消色する材料（以下、着色材料と称する）を含んでいる。これによって、ＥＣ層３の透過率は、第１の電極層１と第２の電極層２の間の電位差に応じて変化する。

第１の給電部６および第２の給電部７を介して第１の電極層１と第２の電極層２の間に電位差を与えると、ＥＣ層３の透過率は、中心軸Ｏから離れるにつれて減少するような分布を示す。これは、第１の電極層１および第２の電極層２の内部抵抗によって、電圧降下が起こるためである。すなわち、第１の給電部６および第２の給電部７を介して第１の電極層１と第２の電極層２に電圧が印加されている場合、第１の電極層１においては第１の給電部６から離れるにつれて第１の電極層１の電位は変化することになる。また、第２の電極層２の電位は、第２の給電部７から離れるにつれて変化することになる。

ゆえに、第１の電極層１と第２の電極層２の間に生じる電場は均一とはならない。従って、ＥＣ素子１０の位置に応じてＥＣ層３の透過率は異なる。このため、ＥＣ層３の透過率の分布を制御するためには、第１の電極層１と第２の電極層２の少なくとも一方の電極層における内部抵抗を制御すれば良い。

図２は、ＥＣ素子１０を第１の電極層１の法線に平行な方向から見た場合のＥＣ素子１０を示す概略図である。図２に示す通りＥＣ素子１０は、Ｏを中心とした円形状となっている。このとき、中心軸Ｏから第１の給電部６までの距離はｒ_ｍａｘとなっている。また、図２には示していないが、第２の電極層２の外形は第１の電極層１と同様であるとする。すなわち、第２の電極層２は第１の電極層１と同じく、Ｏを中心とした円形状である。

このとき、第１の電極層１に関して、中心軸Ｏからｒなる距離だけ離れた位置における、幅ｄｒなる輪の抵抗値ｄＲ_１（ｒ）は、以下の条件式（１）によって与えられる。

ここで、式（１）におけるρ_１（ｒ）は、中心軸Ｏからｒなる距離だけ離れた位置における第１の電極層１の電気抵抗率である。また、ｔ_１（ｒ）は中心軸Ｏからｒなる距離だけ離れた位置における第１の電極層１の厚みである。

また、第２の電極層２についても同様に、ＥＣ素子１０の中心軸Ｏからｒなる距離だけ離れた位置における、幅ｄｒなる輪の抵抗値ｄＲ_２（ｒ）は、以下の条件式（２）によって与えられる。

ここで、式（２）におけるρ_２（ｒ）は、中心軸Ｏからｒなる距離だけ離れた位置における第２の電極層２の電気抵抗率である。また、ｔ_２（ｒ）は中心軸Ｏからｒなる距離だけ離れた位置における第２の電極層２の厚みである。

式（１）からわかるように、ρ_１（ｒ）とｔ_１（ｒ）の少なくとも一方をｒに対して変化させることで、第１の電極層１の内部抵抗を制御することができる。また、式（２）からわかるように、ρ_２（ｒ）とｔ_２（ｒ）の少なくとも一方をｒに対して変化させることで、第２の電極層２の内部抵抗を制御することができる。

すなわち、第１の電極層１と第２の電極層２のうち少なくとも一方の電極層について、厚さと電気抵抗率の少なくとも一方をＥＣ素子１０の位置に応じて変化させることで、第１の電極層１と第２の電極層２に生じる電場の強さの分布を制御することができる。これによって、所望の透過率分布を有するＥＣ素子１０を得ることができる。

また、本実施例のＥＣ素子１０の第１の電極層１および第２の電極層２は複雑な形状を有さないため、後述のように電極層の形状による透過波面の位相ずれが生じたとしても、容易に補正することができる。さらに、第１の電極層１および第２の電極層２は複雑な形状を有さないため、ＥＣ素子１０を容易に製造することができる。

アポダイゼーションフィルタを用いると、ボケ像の輪郭を滑らかにすることはできるが、透過光量が減少する。そのため、アポダイゼーションフィルタの透過率分布は、できる限り透過光量を多くすることができるような分布にすることが好ましい。具体的には、ＥＣ素子１０の中心部の透過率はなるべく大きくし、周辺部において大きく透過率が減少するような透過率分布を形成すれば良い。これは、ＥＣ素子１０の中心部の透過率はアポダイゼーションフィルタによるボケ像の輪郭を滑らかにする効果に対して大きく寄与しないためである。

そのため、第１の電極層１や第２の電極層２の厚みの分布によってＥＣ素子１０の透過率分布を制御する場合、中心軸Ｏから離れるにつれて電極層の厚みを薄くすることが好ましい。式（１）または（２）からわかるように、これによって電極層の周辺部における内部抵抗をより大きくすることができる。したがって、電極層の周辺部における電圧降下をより大きくすることができ、結果として、ＥＣ素子１０の中心部の透過率を大きくすることができる。

また、第１の電極層１や第２の電極層２の電気抵抗率の分布によってＥＣ素子１０の透過率分布を制御する場合、中心軸Ｏから離れるにつれて電気抵抗率を大きくすることが好ましい。式（１）または（２）からわかるように、これによって電極層の周辺部における内部抵抗をより大きくすることができる。したがって、電極層の周辺部における電圧降下をより大きくすることができ、結果として、ＥＣ素子１０の中心部の透過率を大きくすることができる。

また、第１の電極層１や第２の電極層２の厚さや電気抵抗率は滑らかに変化していることが好ましい。これによって、第１の電極層１と第２の電極層２の間に生じる電場の強さの分布を連続的に変化させることができる。結果として、ＥＣ素子１０の透過率を連続的に変化させることができる。

第１の給電部６の電気抵抗率は、第１の電極層１の電気抵抗率の最低値よりも小さいことが好ましい。これにより、第１の給電部６における電圧降下を低減することができる。また、第１の給電部６上の位置に依らず一定の電位とすることができる。同様に、第２の給電部７は、第２の電極層２よりも電気抵抗率が小さいことが好ましい。これにより、第２の給電部６における電圧降下を低減することができる。また、第２の給電部７上の位置に依らず一定の電位とすることができる。

さらに、第１の給電部６および第２の給電部７は、図２に示すように、円環状であることが好ましい。これによって、第１の給電部６および第２の給電部７を介して第１の電極層１と第２の電極層２の間に電圧を印加する際、第１の電極層１と第１の給電部６の電気接点から中心軸Ｏに向かって同心円状に第１の電極層１の電位を変化させることができる。

同様に、第２の電極層２と第２の給電部７の電気接点から中心軸Ｏに向かって同心円状に第２の電極層２の電位を変化させることができる。すなわち、第１の電極層１と第２の電極層２の間の電場の大きさが等しい領域をＥＣ素子１０の中心軸Ｏに対して同心円状に分布させることができる。この結果、ＥＣ素子１０の中心軸Ｏに対して同心円状の透過率分布を得ることができる。

次にＥＣ素子１０を構成する材料について説明する。

ＥＣ層３は、電気化学的な酸化還元反応によって、着色または消色する材料（着色材料）を含んでいれば良い。ＥＣ層３の構成としては、着色材料を含む層と電解質層を積層する構成であっても良いし、着色材料を溶媒に溶解した単一の層により構成しても良い。

ＥＣ層３を、着色材料を含む層と電解質層を積層する構成により構成する場合、着色材料としては還元により着色するものであっても、酸化により着色するものであっても良い。還元により着色する材料としてはＷＯ_３、ＭｏＯ_３、Ｖ_２Ｏ_５，Ｎｂ_２Ｏ_５、ＴｉＯ_２が挙げられる。また、酸化により着色する材料としてはＩｒＯ_２、ＮｉＯＯＨ、ＣｏＯＯＨ、ヘプチルビオロゲン、Ｃｒ_２Ｏ_３、チオフェン系化合物、スチリル系化合物、金属錯体などが挙げられる。

また、電解質層としては、酸化チタン、酸化タンタル、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ニオブ，酸化ジルコニウムなどを用いることができる。

着色材料を溶媒に溶解した単一の層によりＥＣ層３を構成する場合、ＥＣ層３は少なくとも一種類以上のアノード性の着色材料と、少なくとも一種類以上のカソード性の着色材料とを含有していることが好ましい。

アノード性の着色材料は酸化されることによって着色する材料、カノード性の着色材料は還元されることによって着色する材料である。アノード性の着色材料及びカソード性の着色材料は、中性状態で可視光に対して透明な材料であることが好ましい。可視光に対して吸収係数の波長依存性の異なる着色材料を複数混合することにより、透過率の波長依存性を平坦にすることができる。アノード性の着色材料の例としては、チオフェン類等の有機エレクトロクロミック分子が挙げられる。またカソード性の着色材料の例としてはビオロゲン類等の有機エレクトロクロミック分子が挙げられる。

着色材料を溶解する溶媒としては、溶解性、蒸気圧、粘性、電位窓等を考慮し、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ベンゾニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド等の極性非プロトン溶媒を使用することができる。

第１の電極層１および第２の電極層２は、可視光に対して透明であり、導電性を有する材料を用いれば良い。ここで、透明とは、波長４００〜７００ｎｍの光に対して透過率が７０％以上であれば透明とみなすことができる。

第１の電極層１および第２の電極層２を構成する材料としては、スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化亜鉛、ガリウムドープ酸化亜鉛（ＧＺＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（ＡＺＯ）、酸化スズ、アンチモンドープ酸化スズ（ＡＴＯ）等がある。また、ＰＥＤＯＴなどの導電性ポリマーを用いても良い。さらに導電性と高透明性を考慮して、これら材料を積層して第１の電極層１や第２の電極層２を構成しても良い。

本実施例において、第１の電極層１は、例えば蒸着を用いて、第１の基板４に形成することができる。その際、蒸着源と第１の基板４との間にマスクを配置することで、厚さの分布を有する第１の電極層１を形成することができる。また、スズドープ酸化インジウムなどは、蒸着時の基板の温度を変化させることによって電気抵抗率を変化させられることが知られている。

第１の電極層１や第２の電極層２を形成する方法は蒸着に限定されず、第１の電極層１や第２の電極層２を構成する材料の特性に応じて、スパッタリングやゾル・ゲル法などを選択すれば良い。

第１の基板４および第２の基板５は、可視光に対して透明であれば良く、ガラス板やプラスチック板、ポリイミドなどの合成樹脂板が挙げられる。

第１の給電部６および第２の給電部７は、電気抵抗率の小さい材料により構成することが好ましい。例えば、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）等の金属を用いると良い。

次に、実施例１のＥＣ素子１０の特性について説明する。

図３（ａ）に、本実施例のＥＣ素子１０について、中心軸Ｏからの距離と第１の電極層１の電気抵抗率の関係を示す。図３（ａ）の横軸は、中心軸Ｏから第１の給電部６までの距離ｒ_ｍａｘを１として中心軸Ｏからの距離を規格化した値である。また、図３（ａ）の縦軸は、第１の電極層１の電気抵抗率の最大値ρ_{１，ｍａｘ}を１として第１の電極層１の電気抵抗率を規格化した値である。

また、図３（ｂ）に、本実施例のＥＣ素子１０について、中心軸Ｏからの距離と第１の電極層１の厚さの関係を示す。図３（ａ）の縦軸は、第１の電極層１の厚さの最大値ｔ_{１，ｍａｘ}を１として第１の電極層１の厚さを規格化した値である。

図３（ａ）に示すように、第１の電極層１の電気抵抗率は中心軸Ｏから離れるにつれて直線的に大きくなるように変化している。すなわち、第１の電極層１の電気抵抗率のｒ／ｒ_ｍａｘに対する変化量は一定である。また、図３（ｂ）に示すように、第１の電極層１の厚さは、中心軸Ｏからの距離に依らず一定である。なお、第２の電極層２の電気抵抗率および厚さは、ｒ／ｒ_ｍａｘに依らず一定である。

図４に、本実施例のＥＣ素子１０に電圧を印加した際の透過率分布を示す。図４より、本実施例のＥＣ素子１０は、電圧の印加により中心から周辺に向かって透過率が減少するような透過率分布を形成することがわかる。すなわち、アポダイゼーションフィルタとして用いるのに適した透過率分布が得られている。

また、図４に示すように、ＥＣ素子１０の透過率は、中心部において略一定であり、周辺部において大きく減少していることがわかる。これは、図３（ａ）に示すように、中心軸Ｏからの離れるにつれて第１の電極層１の電気抵抗率を増加させたためである。これによって、アポダイゼーション効果によりボケ像の輪郭を滑らかにしつつ、透過光量を多くすることができる。

［実施例２］
次に、実施例２のＥＣ素子について説明する。本実施例のＥＣ素子は、図１に示す実施例１のＥＣ素子１０と同様の形状となっている。

図５（ａ）に、本実施例のＥＣ素子について、中心軸Ｏからの距離と第１の電極層の電気抵抗率の関係を示す。また、図５（ｂ）に、本実施例のＥＣ素子について、中心軸Ｏからの距離と第１の電極層の厚さの関係を示す。

図５（ａ）に示すように、第１の電極層の電気抵抗率は中心軸Ｏから離れるにつれて二次関数的に大きくなるように変化している。すなわち、本実施例は、ｒ／ｒ_ｍａｘに対する第１の電極層の電気抵抗率の変化量が大きくなっている点で実施例１と異なる。なお、図５（ｂ）に示すように、第１の電極層の厚さは、中心軸Ｏからの距離に依らず一定である。また、第２の電極層の電気抵抗率および厚さは、ｒ／ｒ_ｍａｘに依らず一定である。

図６に、本実施例のＥＣ素子に電圧を印加した際の透過率分布を示す。なお、印加した電圧は、図４に示した場合と同一である。

図６より、本実施例のＥＣ素子においても、電圧の印加により中心から周辺に向かって透過率が減少するような透過率分布が得られることがわかる。

また、図６に示すように、本実施例のＥＣ素子の透過率分布は、実施例１のＥＣ素子と比較して、透過率が略一定である領域が広がっていることがわかる。これは、ｒ／ｒ_ｍａｘに対する第１の電極層の電気抵抗率の変化量を実施例１よりも大きくしたためである。アポダイゼーション効果によりボケ像の輪郭を滑らかにしつつ、なるべく大きなボケ像を得るためには、本実施例のように透過率が一定である領域を広くすることが好ましい。

［実施例３］
次に、実施例３のＥＣ素子３０について説明する。ＥＣ素子３０は、前述した実施例１や実施例２のＥＣ素子と異なり、ＥＣ素子３０上の位置に応じて第１の電極層の厚さが変化している。

図７は、本実施例のＥＣ素子３０を示す概略図である。ＥＣ素子３０は、第１の電極層３１と、第２の電極層３２を有する。本実施例において、第１の電極層３１は第１の基板３４に設けられている。第２の電極層３２は第２の基板３５に設けられている。第１の基板３４と第２の基板３５は、第１の電極層３１と第２の電極層３２が互いに向かい合うように配置されている。第１の電極層３１と第２の電極層３２の間には、ＥＣ層３３が設けられている。

図７において、ＯはＥＣ素子３０の中心軸を示している。第１の電極層３１の厚みは、ＥＣ素子３０の中心軸Ｏからｒなる距離だけ離れた位置においてｔ_１（ｒ）となっている。また、第２の電極層３２の厚みは、ＥＣ素子３０の中心軸Ｏからｒなる距離だけ離れた位置においてｔ_２（ｒ）となっている。図７に示すように、第１の電極層３１の厚みｔ_１（ｒ）は、ＥＣ素子３０の中心軸Ｏから離れるにつれて薄くなっている。また、第２の電極層３２の厚みｔ_２（ｒ）は、ＥＣ素子３０の中心軸Ｏからの距離によらず一定となっている。

第１の電極層３１には、第１の電極層３１と電気接点を有する第１の給電部３６が設けられている。また、第２の電極層３２には、第２の電極層３２と電気接点を有する第２の給電部３７が設けられている。

図８（ａ）に、本実施例のＥＣ素子３０について、中心軸Ｏからの距離と第１の電極層３１の電気抵抗率の関係を示す。また、図８（ｂ）に、本実施例のＥＣ素子３０について、中心軸Ｏからの距離と第１の電極層３１の厚さの関係を示す。

図８（ａ）に示すように、第１の電極層３１の電気抵抗率は一定である。また、図８（ｂ）に示すように、第１の電極層３１の厚さは、中心軸Ｏから離れるにつれて直線的に減少している。なお、第２の電極層３２の電気抵抗率および厚さは、ｒ／ｒ_ｍａｘに依らず一定である。

図９に、本実施例のＥＣ素子３０に電圧を印加した際の透過率分布を示す。なお、印加した電圧は、図４や図６に示した場合と同一である。

図９より、本実施例のＥＣ素子３０は、電圧の印加により中心から周辺に向かって透過率が減少するような透過率分布を形成することがわかる。すなわち、アポダイゼーションフィルタとして用いるのに適した透過率分布が得られている。

図８（ａ）、（ｂ）の各図に示すように、第１の電極層３１の電気抵抗率を一定にし、第１の電極層３１の厚さを直線的に変化させることで、ＥＣ素子３０の中心から透過率を減少させるような透過率分布を形成することもできる。

なお、本実施例のＥＣ素子３０ように、電極層の厚さを変えて透過率分布を制御する場合、ＥＣ素子３０を透過する光の透過波面において、第１の電極層３１の厚さに応じて位相がずれることが考えられる。このような透過波面の位相ずれを補償するために、図１０に示すように、ＥＣ素子３０において位相補償層３８を設けることが好ましい。

位相補償層３８は、導電性を有さない透明な材料により構成される。第１の電極層３１の厚さがｒの増加に対して薄くなるのに対して、位相補償層３８の厚さはｒの増加に対して厚くなっている。すなわち、位相補償層３８の厚さは、第１の電極層３１の厚さの増加する方向に対して反対の方向に厚さが増加するように変化している。

これによって、第１の電極層３１の厚さの変化による透過波面の位相ずれを低減することができる。

なお、位相補償層３８を設ける場合、ＥＣ素子３０に電圧を印加した際に第１の電極層３１と第２の電極層３２の間に生じる電場の強さを低減しないような位置に配置することが好ましい。そのため、位相補償層３８は第１の電極層３１と第２の電極層３２の間には配置されていないことが好ましい。すなわち、位相補償層３８は第１の電極層３１に対してＥＣ層３３とは反対側に配置されることが好ましい。また、位相補償層３８を第２の電極層３２に対してＥＣ層３３とは反対側に配置してもよい。これによって、ＥＣ素子３０において、印加した電圧を有効に利用することができる。

なお、実施例１乃至３では、第１の電極層のみの電気抵抗率または厚みを変化させることによって透過率分布を制御していたが、第１の電極層の電気抵抗率と厚みの両方を変化させても良いし、これらに加えて第２の電極層の電気抵抗率や厚みも変化させても良い。

［実施例４］
次に、実施例４としての光学系について述べる。

図１１は本実施例における光学系７０の断面図である。光学系７０は、複数の光学素子としてのレンズを有する。物体からの光は光学系７０を透過して、撮像面ＩＰにおいて結像する。

本実施例では、絞り７１の直後にＥＣ素子７２が配置されている。ＥＣ素子７２は、前述した実施例１乃至３のＥＣ素子のいずれかである。

光学系７０にＥＣ素子７２を配置し、ＥＣ素子７２に透過率分布を形成することで、アポダイゼーション効果により滑らかな輪郭を有するボケ像を得ることができる。

また、ＥＣ素子７２の中心部に透過率が一定である領域を設けることで、ＥＣ素子７２による透過光量の減少を抑制することができる。また、その場合、ＥＣ素子７２の中心部を透過する光束は、ＥＣ素子７２による透過率の変調を受けない。そのため、光学系７０を有する撮像装置が位相差方式の自動焦点合わせ機構を有している場合、ＥＣ素子７２の中心部を透過した光束を用いて自動焦点合わせを行うことができる。

加えて、ＥＣ素子７２の中心部に透過率が一定である領域を設けることで、アポダイゼーション効果によるボケ像の輪郭を滑らかにしつつ、ボケ像が小さくなりすぎないようにすることができる。

なお、ＥＣ素子７２の配置としては図１１（ａ）に示した位置に限定されない。ＥＣ素子７３は光学系７０のどこに配置していても良い。ただし、光学系７０が１つのＥＣ素子７３のみを有する場合は、ＥＣ素子７３を絞り７１の位置の近くに配置することで、アポダイゼーション効果によるボケ像の輪郭を滑らかにする効果をより大きくすることができる。

図１１（ｂ）に示すように、２つのＥＣ素子７２ａ、７２ｂを絞り７１の光入射側と光出射側に１つずつ配置することで、軸外光束に対しても有効にアポダイゼーション効果を得ることができる。この結果、画面全域で滑らかな輪郭を有するボケ像を得ることができる。

次に、本実施例の光学系７０を有する撮像装置について説明する。

図１２（ａ）は、本実施例の撮像装置としてのデジタルカメラ８０である。デジタルカメラ８０は、レンズ部８２に前述した実施例の光学系７０を有する。また、光学系７０の結像面ＩＰには、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなどの撮像素子８３が、本体部８１に配置される。

図１２（ｂ）は、レンズ部８２の断面を示している。７３は光学系７０における光学素子としてのレンズである。ＥＣ素子７２は、ＥＣ素子に電圧を印加するための電気回路８４と接続されている。電気回路８４の端子は、不図示の第１の給電部と第２の給電部に接続されている。電気回路８４を介して、ＥＣ素子７２に電圧を印加することで、ＥＣ素子に透過率分布を形成することができる。

すなわち、デジタルカメラ８０が光学系７０を有することで、アポダイゼーション効果により滑らかな輪郭を有するボケ像を得ることができる。

また、ＥＣ素子７２への電圧の印加を停止することで、ＥＣ素子７２の透過率を一定にすることもできる。すなわち、アポダイゼーション効果のオン・オフを切り替えることができる。このような電圧のオン・オフは、不図示の制御部によって行われる。

なお、図１２（ａ）では、本体部８１とレンズ部８２が一体となった例を示しているが、撮像装置本体に対して着脱可能なレンズ装置に本発明を適用してもよい。このようなレンズ装置は、例えば一眼カメラ用の交換レンズとして用いられる。この場合、図１２（ａ）は、光学系７０を有するレンズ装置８２が撮像装置本体８１に装着されている状態と見ることもできる。

なお、本発明の光学系は、デジタルカメラ等の撮像装置や、撮像装置本体に着脱可能なレンズ装置（交換レンズ）以外に適用することもできる。例えば双眼鏡や顕微鏡等に対しても、本発明の光学系を適用しても良い。

以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について説明したが、本発明はこれらの実施形態及び実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の組合せ、変形及び変更が可能である。

１第１の電極層
２第２の電極層
３エレクトロクロミック層
１０エレクトロクロミック素子

Claims

第１の電極層と、第２の電極層と、前記第１の電極層と前記第２の電極層の間に設けられたエレクトロクロミック層を有し、前記第１の電極層と前記第２の電極層の間に電位差を与えた際に、前記エレクトロクロミック層の中心から周辺に向かって光の透過率が減少するエレクトロクロミック素子において、
前記第１の電極層と前記第２の電極層の少なくとも一方は、厚さと電気抵抗率の少なくとも一方が前記エレクトロクロミック層の位置に応じて変化していることを特徴とするエレクトロクロミック素子。
前記第１の電極層には、前記第１の電極層の電気抵抗率の最低値よりも小さな電気抵抗率の第１の給電部が設けられており、
前記第２の電極層には、前記第２の電極層の電気抵抗率の最低値よりも小さな電気抵抗率の第２の給電部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック素子。
前記第１の給電部と前記第２の給電部は、共に円環状の形状を有していることを特徴とする請求項２に記載のエレクトロクロミック素子。
前記第１の電極層と前記第２の電極層のうち少なくとも一方の電極層の厚さは、前記一方の電極層の中心から離れるほど減少することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
前記第１の電極層と前記第２の電極層のうち少なくとも一方の電極層の電気抵抗率は、前記一方の電極層の中心から離れるほど増加することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
前記第１の電極層と前記第２の電極層のうち少なくとも一方の電極層の厚さは前記エレクトロクロミック素子の位置に応じて変化しており、
前記一方の電極層の厚さが増加する方向に対して反対の方向に厚さが増加する位相補償層を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック素子。
前記位相補償層は、前記第１の電極層に対して前記エレクトロクロミック層とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のエレクトロクロミック素子。
前記位相補償層は、前記第２の電極層に対して前記エレクトロクロミック層とは反対側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のエレクトロクロミック素子。
複数の光学素子と、請求項１乃至８のいずれか一項に記載されたエレクトロクロミック素子を有することを特徴とする光学系。
絞りと、前記絞りの光入射側と光出射側に少なくとも１つずつ配置された請求項１乃至８のいずれか一項に記載されたエレクトロクロミック素子と、を有することを特徴とする光学系。
撮像素子と、請求項９または１０に記載の光学系と、前記エレクトロクロミック素子に対して電圧を印加するための電気回路と、を有することを特徴とする撮像装置。
請求項９または１０に記載の光学系と、前記エレクトロクロミック素子に対して電圧を印加するための電気回路とを有し、撮像装置本体に対して着脱可能であることを特徴とするレンズ装置。