JP3856141B2 - レンズ鏡筒および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はレンズ鏡筒および撮像装置に関する。

デジタルカメラやビデオカメラなどの撮像装置のレンズ鏡筒は、被写体像を導く光学系と、光学系の光軸上に設けられたＣＣＤなどからなる撮像素子と、光学系の光軸に介在され撮像素子に導かれる光の光量を調整する調光手段とを有している。
多くの場合、調光手段として機械的に絞りを調整するアイリス絞りが設けられているが、アイリス絞りを用いた場合、アイリスはねと該アイリスはねを駆動する駆動機構がスペースを占有してしまうためレンズ鏡筒の小型化を図る上で不利があった。
このため、占有スペースが少なくて済む液晶調光素子を用いた撮像装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
図４に示すように、液晶調光素子１６は液晶層１６０４を有し、液晶層１６０４には多数の棒状の液晶分子１６０２が、その長軸方向を互いに平行させて傾動されるように封入されており、液晶調光素子１６に印加される電圧により、互いに平行する多数の液晶分子１６０２の長軸方向が液晶層１６０４の厚さ方向となす傾斜角が変わるように構成されている。
そして、液晶分子１６０２の長軸方向が光の進行方向となす角度が小さいほど光透過量が増加し（光透過率が上がり）、長軸方向が光の進行方向となす角度が直角に近いほど光透過量が減少する（光透過率が下がる）。
また、撮像装置の光学系１４は複数のレンズ１４０２、１４０４と、これらレンズを保持する鏡筒１４０６とを備えており、これらレンズ１４０２、１４０４の径と、光学系１４における各レンズの光軸方向の寸法とを削減し、鏡筒１４０６の外径及び長さを短縮して光学系１４の小型化を図ると、光学設計上、鏡筒１４０６から撮像素子１８に導かれる光が前記レンズの光軸から離れる方向に傾斜することが多い。
したがって、鏡筒１４０６の外径及び長さを短縮し、鏡筒１４０６と撮像素子１８との間に調光手段として液晶調光素子１６を配置した場合、レンズ鏡筒１０の小型化を図る上で極めて有利となるが、液晶調光素子１６には平行光ではなく前記レンズの光軸から離れる方向に傾斜する光が透過することになる。
特開２００２−８２３５８号公報

したがって、図４に示すように、各液晶分子１６０２が液晶層１６０４の厚さ方向に対してある傾斜角で傾斜した状態で、液晶調光素子１６に前記レンズの光軸から離れる方向に傾斜する光が透過すると、該透過する光と液晶分子１６０２の長軸方向とがなす角度は一定ではなく、液晶層１６０４の延在方向に沿って変化することから光透過量も液晶層１６０４の延在方向に沿って変化する。
このように、光学系１４の小型化の実現により光透過量が撮像素子１８の撮像面１８０２に沿って変化すると、撮像素子１８で撮像された画像に不自然な明暗差（明るさムラ）が生じる不都合があった。
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、光学系の小型化を実現しつつ液晶調光素子に起因する画像の不自然な明暗差を視覚的に目立たなくする上で有利なレンズ鏡筒および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、本発明のレンズ鏡筒は、被写体像を導く光学系と、前記光学系の光軸上に設けられ長辺と短辺を有する長方形状の撮像面を有する撮像素子と、前記光軸上で前記光学系と前記撮像素子との間に設けられた液晶調光素子とを備え、前記液晶調光素子は、前記光軸の延在方向に間隔をおいて平行に延在する２つの透明電極と、前記各透明電極の向かい合う面のそれぞれに形成される２つの配向膜と、２つの配向膜の間に封入される液晶層と、前記液晶層に含まれる棒状を呈する液晶分子とを備え、前記透明電極に印加される電圧により、前記液晶分子の長軸方向が前記各配向膜で決定される配向方向に沿った状態で前記液晶層の厚さ方向に対する前記液晶分子の傾斜角を変えることにより光透過量が調整されるレンズ鏡筒であって、前記液晶調光素子は、前記配向方向が前記撮像面の短辺とほぼ平行となるように配置され、前記撮像面に撮像される画像の天地方向が前記撮像面の短辺方向とほぼ平行である場合、前記撮像面に撮像される画像の天地方向のうちの天側から地側に向かうにつれて液晶調光素子の光透過量が単調に低下するように前記液晶調光素子の配向方向が設定されていることを特徴とする。
また、本発明の撮像装置は、被写体像を導く光学系と、前記光学系の光軸上に設けられ長辺と短辺を有する長方形状の撮像面を有する撮像素子と、前記光軸上で前記光学系と前記撮像素子との間に設けられた液晶調光素子とを備え、前記液晶調光素子は、前記光軸の延在方向に間隔をおいて平行に延在する２つの透明電極と、前記各透明電極の向かい合う面のそれぞれに形成される２つの配向膜と、２つの配向膜の間に封入される液晶層と、前記液晶層に含まれる棒状を呈する液晶分子とを備え、前記透明電極に印加される電圧により、前記液晶分子の長軸方向が前記各配向膜で決定される配向方向に沿った状態で前記液晶層の厚さ方向に対する前記液晶分子の傾斜角を変えることにより光透過量が調整される撮像装置であって、前記液晶調光素子は、前記配向方向が前記撮像面の短辺とほぼ平行となるように配置され、前記撮像面に撮像される画像の天地方向が前記撮像面の短辺方向とほぼ平行である場合、前記撮像面に撮像される画像の天地方向のうちの天側から地側に向かうにつれて液晶調光素子の光透過量が単調に低下するように前記液晶調光素子の配向方向が設定されていることを特徴とする。

そのため、本発明によれば、光学系の小型化により、光学系から出射され液晶調光素子を透過する光が、液晶調光素子の液晶層の厚さ方向に対してなす傾斜角が液晶調光素子上の位置に応じて変化し前記位置に応じて液晶調光素子を透過する光透過量が変化しても、液晶調光素子の配向方向が撮像面の短辺とほぼ平行となるように構成したので、液晶調光素子の配向方向が撮像面の長辺とほぼ平行となるように構成した場合に比較して、液晶調光素子を透過する光透過量の変化が少ないことから、光透過量の変化が画像の明るさに与える影響がより少なくて済み、前記撮像された画像の不自然な明暗差を視覚的に目立たなくする上で有利となる。

光学系の小型化を実現しつつ液晶調光素子に起因する画像の不自然な明暗差を視覚的に目立たなくするという目的を、液晶調光素子を、その配向方向が撮像素子の撮像面の短辺とほぼ平行となるように配置することによって実現した。

次に本発明の実施例１について図面を参照して説明する。
本実施例では、本発明のレンズ鏡筒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は実施例１の撮像装置を前方から見た斜視図、図２は実施例１の撮像装置を後方から見た斜視図、図３はレンズ鏡筒の概略構成図、図４は撮像装置の制御系を示すブロック図、図５はレンズ鏡筒１０の分解斜視図、図６はレンズ鏡筒１０の断面図、図７は液晶調光素子１６および撮像素子１８を含む後部ユニットの組立図、図８は図７の断面図、図９は後部ユニットの分解斜視図、図１０は導電部材の斜視図、図１１は押え部材の斜視図、図１２は撮像素子１８の斜視図、図１３は液晶調光素子１６の動作説明図、図１４は液晶調光素子１６の光透過量の説明図、図１５は図１４の光透過量の特性を示す線図、図１６は液晶調光素子１６の光透過量と撮像面との関係を示す説明図である。

図１、図２に示すように、撮像装置１００はデジタルスチルカメラであって、外装を構成する矩形板状のケース１０２を有している。なお、本明細書において左右は、撮像装置１００を前方から見た状態でいうものとし、また、光学系の光軸方向で被写体側を前方といい、撮像素子側を後方という。
ケース１０２の右側部には、本発明に係るレンズ鏡筒１０が組み込まれている。
図３、図５に示すように、レンズ鏡筒１０は、光学系１４や鏡筒１４０６を含む前部ユニット２０と、液晶調光素子１６および撮像素子１８を含む後部ユニット２２とを含んで構成されている。
光学系１４で捉えた被写体像は液晶調光素子１６を透過して撮像素子１８に導かれるように構成されている。
光学系１４は、前群レンズ１４０２および後群レンズ１４０４で構成され、これらレンズ１４０２、１４０４は鏡筒１４０６で保持されている。
前群レンズ１４０２はケース１０２の前面に設けられたレンズ窓１０４を介してケース１０２前方に臨んで配置されている。
レンズ窓１０４の上方箇所には、撮影補助光を出射するフラッシュ１０６が設けられている。
ケース１２の上面の左寄り箇所には、シャッターボタン１０８などが設けられている。
ケース１２の後面には静止画および動画などの画像や文字や記号などが表示されるディスプレイ１１０（液晶表示器）、各種操作を行なうための十字スイッチ１１２および複数の操作ボタン１１４などが設けられている。
本実施例では、ディスプレイ１１０は左右方向に長辺方向を、上下方向に短辺方向を一致させた長方形の表示面１１０を有しており、図２に示すように、通常の使用状態において表示面１１０の短辺方向が撮像装置１００の上下方向と一致し、長辺方向が撮像装置１００の左右方向と一致することになる。
ケース１２の左側面には、静止画あるいは動画などの画像などを記録するためのメモリカード１１６（記憶媒体）を装脱可能に収容するメモリ収容部１１８が設けられている。

撮像素子１８で撮像された像は撮像信号として画像処理部１２０に出力され、画像処理部１２０ではこの撮像信号に基づいて静止画あるいは動画の画像データが生成され、メモリカード１１６に記録される。また、前記画像データは表示処理部１２２によりディスプレイ１１０に表示される。
さらに、撮像装置１００は、シャッタボタン１１６、十字スイッチ１１２、操作ボタン１１４の操作に応じて、画像処理部１２０、表示処理部１２２を制御するＣＰＵなどを含む制御部１２４を備えている。

図５、図６に示すように、前部ユニット２０は、ホルダ２４と、可動環２６と、鏡筒本体２８と、ばねワッシャー３０とを備え、本実施例ではこれらホルダ２４と鏡筒本体２８によって鏡筒１４０６が構成されている。
ホルダ２４は、前群レンズ１４０２を収容保持する円筒壁状のホルダ本体２４０２と、該ホルダ本体２４０２の外周面に１２０度の間隔で突設された３つの凸部２４０４とを有している。
可動環２６はホルダ２４よりも一回り大きな円筒壁状に形成され、その外周壁部２６０２には周方向に延在する３つのカム溝２６０４が形成されている。
鏡筒本体２８は、後群レンズ１４０４を収容保持する円筒壁部２８０２と、円筒壁部２８０２の後端に接続され後部ユニット２２に取着される矩形板状の取付部２８０６とを有し、円筒壁部２８０２にはその周方向に１２０度の間隔をおいて円筒壁部２８０２の軸方向に延在する３つの縦溝２８０４が形成されている。

前部ユニット２０の組立は次のようになされている。
ホルダ２４が円筒壁部２８０２の内側に収容され、可動環２６が円筒壁部２８０２の外側に回転可能に取着される。そして、ホルダ２４の３つの凸部２４０４が円筒壁部２８０２の３つの縦溝２８０４に挿通されるとともに可動環２６の周方向に延在する３つのカム溝２６０４に挿通される。
なお、鏡筒本体２８の円筒壁部２８０２の外周面には円筒壁部２８０２の周方向に沿って不図示の凹溝が３つ形成され、可動間２６の内周面には前記各凹溝に係合する３つの不図示の凸部が形成され、前記各凹溝に各凸部が係合することで可動環２６は鏡筒本体２８から脱落不能にかつ回動可能に取着されるように構成されている。
さらに、ばねワッシャー３０が円筒壁部２８０２の外周に挿入され、取付部２８０６の前面と、可動環２６の後端との間に介在されることで、可動環２６を前記各凸部が前記鏡筒本体２８の各凹溝に当接される方向に付勢しており、可動環２６を鏡筒本体２８に対して回動する際に適度な抵抗感を付与するように構成されている。
そして、可動環２６が回動されると、ホルダ２４の３つの凸部２４０４が３つのカム溝２６０４および縦溝２８０４により案内されることで、ホルダ２４が前記光学系１４（前群レンズ１４０２および後群レンズ１４０４）の光軸方向に移動するように構成されている。このようなホルダ２４の移動により、前群レンズ１４０２と後群レンズ１４０４との距離を変化させることで光学系１４の焦点距離を通常撮影用の焦点距離とマクロ撮影用の焦点距離とに切り換えることができる。

後部ユニット２２は、液晶調光素子１６および撮像素子１８の他に、導電部材３２と、押え部材３４と、基板３６とを備えている。
液晶調光素子１６は、全体として長方形の板状を呈し、図４に示すように、光学系１４の光軸の延在方向に間隔をおいて互いに平行に延在する２つの透明基板１６０６と、各透明基板１６０６の互いに対向する面にそれぞれ形成される２つの透明電極１６０８と、各透明電極１６０８の互いに対向する面にそれぞれ形成される２つの配向膜１６１０と、２つの配向膜１６１０の間に封入される液晶層１６０４と、液晶層１６０４に含まれる棒状を呈する液晶分子１６０２とを備えている。
また、液晶調光素子１６は液晶層１６０４にホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成され、前記ホスト材料は液晶分子１６０２で構成され、前記ゲスト材料は二色染料分子で構成されている。
なお、本実施例では、液晶調光素子１６は、２つの液晶調光素子１６が積層された２層構造となっているが、図４では、図面の煩雑化をさけるため１層分の液晶調光素子１６のみを示している。
そして、図９に示すように、２つの透明基板１６０６のうち、後方側、すなわち光学系１４と反対側に位置する透明基板１６０６の後面の各短辺寄りの箇所にそれぞれ２つの作動電極１６１２が前記短辺方向に間隔をおいて設けられており、合計４つの作動電極１６１２が設けられている。これら４つの作動電極１６１２のうち２つの作動電極１６１２は一方の液晶調光素子１６の透明電極１６０８に接続されており、残りの２つの作動電極１６１２は他方の液晶調光素子１６の透明電極１６０８に接続されている。

図９に示すように、導電部材３２は、液晶調光素子１６の４つの端面を囲むように形成された４つの側壁３２０２と、これら側壁３２０２の後端に接続され液晶調光素子１６の４つの作動電極１６１２に臨むように形成された帯状の２つの後壁３２０４とを有し、２つの後壁３２０４の間に矩形状の開口３２０６が形成されている。
４つの側壁３２０２の内側には複数のリブ３２０８が設けられ、これらのリブ３２０８が液晶調光素子１６の４つの端面に当接することで液晶調光素子１６の導電部材３２に対する位置決めがなされるように構成されている。
図１０において導電部材３２を一部破断した状態を示すように、後壁３２０４の各作動電極１６１２に対応した箇所に４つの導電部３２１０が後壁３２０４の厚さ方向に貫通形成されている。導電部３２０８は従来から液晶素子の電極の接続用に用いられているものであり、いわゆるドットコネクターあるいはゼブラゴムと称され、ゴムなどの絶縁材料に導電性を有する粉末部材を分散させることなどによって形成されている。
側壁３２０２および後壁３２０４は、粘着性を有するゴムなどの絶縁材料から形成されている。なお、後壁３２０４は厚さ方向に対しては導電性を有し、厚さ方向と直交する方向には高抵抗を呈する材料で構成されていてもよい。

図９、図１０に示すように、押え部材３４は、導電部材３２の外形よりも一回り大きな長方形の板状に形成された板部３４０２と、板部３４０２の中央に設けられた開口３４０４とを備えている。
板部３４０２の２つの短辺から後方に２つの係止片３４０６が突設され、板部３４０２の後面の２つの短辺寄りの箇所に、該短辺方向に延在する凸部３４０８がそれぞれ膨出形成されている。

図６、図９、図１２に示すように、撮像素子１８は、長方形の板状を呈するパッケージ１８０２と、パッケージ１８０２の前面中央に設けられた矩形状凹部に収容されたセンサ部１８０４と、パッケージ１８０２の前面に取着され前記矩形状凹部に収容されたセンサ部１８０４を密閉するカバーガラス１８０６とを備えている。
センサ部１８０４は例えばＣＣＤイメージセンサを構成する矩形板状のチップによって構成され、図８に示すように前面が長方形状の撮像面１８０５として構成されており、本実施例では前記撮像面の長辺および短辺はパッケージ１８０２の長辺および短辺と平行をなしている。
パッケージ１８０２の２つの短辺側の端面には押え部材３４の各係止片３４０６と係脱する係合部１８１０が設けられている。
パッケージ１８０２の前面の２つの短辺寄りの箇所にはそれぞれ２つの電極１８０８が設けられており、合計４つの電極１８０８が設けられている。
パッケージ１８０２の２つの長辺側の端面にはセンサ部１８０４に対する撮像信号を含む電気信号の入出力を行なうための複数の端子１８１２が設けられており、これら端子１８１２の中の４つの端子１８１２は４つ電極１８０８とパッケージ１８０２の内部で電気的に導通されている。

基板３６は撮像素子１８よりも一回り大きな矩形板状に形成され、基板３６の前面は撮像素子１８の後面に接着剤などで取着され、撮像素子１８の各端子１８１２と基板３６の前面に設けられた不図示の端子とが半田付けによって接続されている。
基板３６の後面にはセンサ部１８０４との間で前記撮像信号を含む電気信号を入出力することで撮像信号の処理を行なうための回路と、液晶調光素子１６に対する駆動電圧を印加するための回路とが設けられている。

後部ユニット２２の組立は次のようになされている。
基板３６上に半田付けされ取着された撮像素子１８の前面に導電部材３２を載置し、載置された導電部材３２の４つの側壁３２０２の内側に液晶調光素子１６を収容し、その上から押え部材３４を被せ、２つの係合片３４０６を撮像素子１８の係合部１８１０に係合させる。
このように押え部材３４が撮像素子１８に係合されることで、押え部材３４の板部３４０２と撮像素子１８の前面との間に液晶調光素子１６および導電部材３２が挟み込まれた状態で保持され、これによりパッケージ１８０２の電極１８０８に対して導電部材３２の導電部３２０８の後面箇所が圧接され、かつ、導電部材３２の導電部３２０８の前面箇所が液晶調光素子１６の作動電極１６１２に圧接される。
ここで、図８に示すように、押え部材３４の凸部３４０８が液晶調光素子１６の作動電極１６１２に対応する箇所を押圧することにより、導電部３２０８と液晶調光素子１６の作動電極１６１２との圧接および導電部３２０８とパッケージ１８０２の電極１８０８との圧接がより確実になされる。
したがって、基板３６で生成された液晶調光素子１６に対する駆動電圧は、基板３６の端子１８１２、パッケージ１８０２の電極１８０８、導電部材３２の導電部３２０８、液晶調光素子１６の作動電極１６１２を介して液晶調光素子１６の各透明電極１６０８に印加されることになる。
前部ユニット２０の後部ユニット２２への取付は、鏡筒本体２８の取付部２８０６を押え部材３４の板部３４０２の前面に当接した状態で接着剤によって接着することによりなされる。

次に本実施の作用効果について説明する。
まず、液晶調光素子１６の作用について詳細に説明する。
図３に示すように、本実施例では、光学系１４における前群レンズ１４０２および後群レンズ１４０４の光軸方向の寸法を削減し、鏡筒１４０６の外径及び長さを短縮して光学系１４の小型化を図っており、そのため光学設計上、光学系１４から撮像素子１８に導かれる光が撮像素子１８に近づくにつれて前記光軸から次第に離れるように傾いている。
図１３は液晶層１６０４内の液晶分子１６０２の長軸方向の傾斜と液晶調光素子１６を透過する光Ｌとの関係を説明している。
以下に説明するように、液晶分子１６０２の傾斜と液晶調光素子１６を透過する光Ｌとの関係は、ブラインド（日よけ用のよろい戸）を構成する各はねとこれらはねの間を透過する光との関係と類似している。
図１３（Ａ１）は液晶調光素子１６をその前方から見た図、（Ａ２）は（Ａ１）を液晶分子１６０２の配向方向であるＹ方向から見た図、（Ａ３）は（Ａ１）を前記配向方向とと直交するＸ方向から見た図であり、液晶調光素子１６に駆動電圧が印加されていない状態を示している。なお、図１３に示すように、本実施例では、液晶調光素子１６の配向方向が撮像素子１８の撮像面１８０５の短辺とほぼ平行となるように構成されている。
したがって、各液晶分子１６０２の長軸方向が液晶層１６０４の厚さ方向に対する傾斜角は０度である。このため、進行方向が液晶層１６０４の厚さ方向と平行な光Ｌが入射すると、液晶調光素子１６の光透過量は光Ｌと液晶分子１６０２の長軸方向とがなす傾斜角０度に対応して最大値となる。
図１３（Ｂ１）、（Ｂ２）、（Ｂ３）はそれぞれ図１３（Ａ１）、（Ａ２）、（Ａ３）と同様の図であるが、液晶調光素子１６に中間の駆動電圧が印加されている状態を示している。
したがって、各液晶分子１６０２の長軸方向が液晶層１６０４の厚さ方向に対する傾斜角は例えば４５度となる。このため、進行方向が液晶層１６０４の厚さ方向と平行な光Ｌが入射すると、液晶調光素子１６の光透過量は該光Ｌと液晶分子１６０２の長軸方向とがなす傾斜角４５度に対応した中間値となる。
図１３（Ｃ１）、（Ｃ２）、（Ｃ３）もそれぞれ図１３（Ａ１）、（Ａ２）、（Ａ３）と同様の図であるが、液晶調光素子１６に最大の駆動電圧が印加されている状態を示している。
したがって、各液晶分子１６０２の長軸方向が液晶層１６０４の厚さ方向に対する傾斜角は９０度となる。このため、進行方向が液晶層１６０４の厚さ方向と平行な光Ｌが入射すると、液晶調光素子１６の光透過量は該光Ｌと液晶分子１６０２の長軸方向とがなす傾斜角９０度に対応して最小値となる。

次に、各液晶分子１６０２の長軸方向が液晶層１６０４の厚さ方向に対してなす傾斜角がそれぞれ０度、４５度、９０度となった場合において、光Ｌの進行方向が液晶層１６０４の厚さ方向に対して傾斜していた場合について説明する。
以下では、説明の便宜上、図１３に表記したように配向方向を示すＹ方向の一方を上、他方を下として説明する。
光Ｌの進行方向が液晶層１６０４の厚さ方向に対して斜め上に向かって角度αで傾斜している場合を示すと、図１３（Ａ４）、（Ａ５）、（Ｂ４）、（Ｂ５）、（Ｃ４）、（Ｃ５）となる。液晶分子１６０２の長軸方向の傾斜角に関していえば、図１３（Ａ４）、（Ａ５）は図１３（Ａ１）、（Ａ３）と同様であり、図１３（Ｂ４）、（Ｂ５）は図１３（Ｂ１）、（Ｂ３）と同様であり、図１３（Ｃ４）、（Ｃ５）は図１３（Ｃ１）、（Ｃ３）と同様である。
これに対して光Ｌの進行方向が液晶層１６０４の厚さ方向に対して斜め下に向かって角度αで傾斜している場合を示すと、図１３（Ａ６）、（Ａ７）、（Ｂ６）、（Ｂ７）、（Ｃ６）、（Ｃ７）となる。液晶分子１６０２の長軸方向の傾斜角に関していえば、図１３（Ａ６）、（Ａ７）は図１３（Ａ１）、（Ａ３）と同様であり、図１３（Ｂ６）、（Ｂ７）は図１３（Ｂ１）、（Ｂ３）と同様であり、図１３（Ｃ６）、（Ｃ７）は図１３（Ｃ１）、（Ｃ３）と同様である。
これらの図から、液晶層１６０４の厚さ方向に対する液晶分子１６０２の長軸方向の傾斜角が同一であっても、光Ｌの進行方向が液晶層１６０４の厚さ方向に対してなす角度が変化すれば、光Ｌの進行方向が液晶分子１６０２の長軸方向に対してなす傾斜角も変化することがわかる。
前述したように光学系１４から出射される光Ｌは撮像素子１８に近づくにつれて前記光軸から次第に離れるように傾いているため、液晶調光素子１６上の位置に応じて光Ｌの進行方向が液晶層１６０４の厚さ方向に対してなす傾斜角が変化することになり、したがって前記位置に応じて液晶調光素子１６を透過する光Ｌの光透過量も変化することになる。
このことについて更に説明する。
図１４（Ａ）〜（Ｅ）は液晶分子１６０２が液晶層１６０４の厚さ方向に対してなす傾斜角が０度〜９０度の範囲で次第に大きくなっている状態を示している。
図１５は横軸に液晶調光素子１６上の配向方向（Ｙ方向）に沿った位置を示し、縦軸に液晶調光素子１６を透過する光Ｌの光透過量を示しており、各符号Ａ〜Ｅは図１３（Ａ）〜（Ｅ）に対応している。
図１５のＡ〜Ｅに示すように、液晶調光素子１６を透過する光透過量が液晶調光素子１６の配向方向（Ｙ方向）の位置に応じて変化していることがわかる。特に、図１５のＢ〜Ｅに示すように、液晶分子１６０２の長軸方向の傾斜が０度以外の場合、液晶調光素子１６を透過する光透過量が液晶調光素子１６の配向方向（Ｙ方向）の位置に応じて単調（無段階的にあるいは連続的）に増加あるいは減少するように変化していることがわかる。
ここで、液晶調光素子１６の液晶分子１６０２の長軸方向の傾斜が図１３（Ｂ）〜（Ｅ）の状態で、均一の明るさを有する被写体像を撮像し、光学系１４から液晶調光素子１６に対して均一の明るさの光が入射した場合について考える。
図１６は撮像面１８０５と液晶調光素子１６０２との位置関係を示しており、（Ａ）は液晶調光素子１６の配向方向が撮像面１８０５の短辺方向と平行した状態を示し、（Ｂ）は液晶調光素子１６の配向方向が撮像面１８０５の長辺方向と平行した状態を示している。
図１６において、ハッチングの濃淡は液晶調光素子１６０２の光透過量の大小を示しており、ハッチングが薄いが低いほど光透過量が大きいことを示し、ハッチングが濃いほど光透過量が小さいことを示している。また、図１６において、実際には光透過量に境目があるわけではないが説明の都合上、濃淡が異なるハッチングの境目に境界線が表示されている。
図１６（Ａ）、（Ｂ）の何れの場合においても、撮像面１８０５の短辺方向あるいは長辺方向に沿って光透過量が変化している。このような光透過量の変化は撮像素子１８によって撮像された画像の明るさに影響を与え画像の明るさが不自然なものとなる。
ここで、図１６（Ａ）、（Ｂ）を比較してみると、光透過量が短辺方向に沿って変化している（Ａ）の方は、光透過量が長辺方向に沿って変化している（Ｂ）に比較して光透過量の変化がより少ないことがわかる。
本実施例では、液晶調光素子１６の配向方向が撮像面１８０５の短辺とほぼ平行となるように構成したので、光学系１４の小型化を実現することで光学系１４から出射される光Ｌが撮像素子１８に近づくにつれて前記光軸から次第に離れるように傾いていても、液晶調光素子１６の配向方向が撮像面１８０５の長辺とほぼ平行となるように構成した場合に比較して、液晶調光素子１６を透過する光透過量の変化が少ないことから、光透過量の変化が画像の明るさに与える影響がより少なくて済み、前記撮像された画像を、図２に示すようにディスプレイ１１０に表示した場合、その表示された画像の不自然な明暗差を視覚的に目立たなくする上で有利となる。
更に詳しく説明すると、長方形を呈する撮像素子１８の撮像面１８０５の短辺方向と、長方形を呈するディスプレイ１１０の表示面１１０の短辺方向とは互いに対応するから、撮像素子１８で撮像されディスプレイ１１０の表示面１１０に表示される画像の明暗差は該表示面１１０の短辺方向に生じることになる。したがって、表示面１１０に表示される画像の明暗差が表示面１１０の長辺方向に生じる場合に比較して、表示面１１０に表示される画像の明暗差が表示面１１０の短辺方向に生じる場合は画像の明暗差をより低減することができる。
また、画像の明暗差を低減する効果は、撮像面１８０５の長辺方向の寸法と短辺方向の寸法の比が大きくなるほどより顕著となる。
また、このように撮像された画像の不自然な明暗差を視覚的に目立たなくすることができるので、光学系１４の一層の小型化を図る上で有利となり、レンズ鏡筒１０を有する撮像装置およびレンズ鏡筒１０を組み込んだ種々の携帯用電子機器の小型化を図る上で極めて有利となる。
なお、撮像された画像を長方形の領域に印刷出力する場合においても、印刷された画像の不自然な明暗差を視覚的に目立たなくする上で有利となることはディスプレイ１１０に画像を表示する場合と同様である。

また、人間の視覚特性上、画像の上方（天側）から下方（地側）に向かうにつれて徐々に明るさが暗く変化する場合は、その逆に画像の上方から下方に向かうにつれて徐々に明るさが明るく変化する場合に比較して視覚的不自然さを感じにくいことが経験的に知られている。
したがって、撮像装置において、撮像素子１８によって撮像される画像の天地方向（上下方向）が撮像素子１８の撮像面１８０５の短辺方向とほぼ平行である場合には、前記撮像される画像の天地方向のうち天側から地側に向かうにつれて液晶調光素子１８の光透過量が単調（無段階的にあるいは連続的）に低下するように、液晶調光素子１８の配向方向を設定すれば、撮像素子１８によって撮像される画像の天地方向の天側から地側に向かうにつれて画像の明るさが単調に低下することになり、撮像素子１６で撮像された画像の不自然な明暗差を視覚的に目立たなくする上でより有利となる。

図１７は実施例２を示す携帯電話機２００の斜視図である。
携帯電話機２００は、ヒンジ２０２で互いに連結された操作部２０４と表示部２０６とを備え、表示部２０６には実施例１と同様のレンズ鏡筒１０が外面に臨んで設けられ、表示部２０６の内面には実施例１と同様のディスプレイ２０８が設けられている。
携帯電話機２００は、実施例１の撮像装置１００と同様にレンズ鏡筒１０によって画像を撮像するとともに、その画像をディスプレイ２０８に表示する機能などを有しており、本発明の撮像装置を構成している。
携帯電話機２００は、通常の使用状態においてディスプレイ２０８の表示面１１０の短辺方向が左右方向と一致し、長辺方向が上下方向と一致している点が実施例１の撮像装置１００と異なっているが、この携帯電話機２００においても、本発明は適用可能であり、レンズ鏡筒１０の液晶調光素子１６の配向方向が撮像面１８０５の短辺とほぼ平行となるように構成することで、撮像された画像の不自然な明暗差を視覚的に目立たなくすることができる。この場合、ディスプレイ２０８に表示される画像には該ディスプレイ２０８の表示面１１０の短辺方向（左右方向）に沿って明暗差が生じることになるが、画像の不自然な明暗差を視覚的に目立たなくすることができる効果に変わりはない。

また、実施例２において、あえてレンズ鏡筒１０の液晶調光素子１６の配向方向が撮像面１８０５の短辺とほぼ直交するように構成し、かつ、撮像される画像の天地方向の一方から他方に向かうにつれて液晶調光素子１８の光透過量が単調に低下するように液晶調光素子１８の配向方向を設定してもよい。この場合には、撮像される画像の天地方向に沿った光透過量の変化を利用することによって、前記撮像された画像の天地方向に沿った不自然な明暗差を視覚的に目立たなくすることができる。

なお、各実施例においては、撮像装置としてデジタルスチルカメラあるいは携帯電話機を例示したが、本発明はビデオカメラやテレビカメラなど撮像装置やレンズ鏡筒を有する種々の電子機器に無論適用可能である。

実施例１の撮像装置を前方から見た斜視図である。 実施例１の撮像装置を後方から見た斜視図である。 レンズ鏡筒の概略構成図である。 撮像装置の制御系を示すブロック図である。 レンズ鏡筒１０の分解斜視図である。 レンズ鏡筒１０の断面図である。 液晶調光素子１６および撮像素子１８を含む後部ユニットの組立図である。 図７の断面図である。 後部ユニットの分解斜視図である。 導電部材の斜視図である。 押え部材の斜視図である。 撮像素子１８の斜視図である。 液晶調光素子１６の動作説明図である。 液晶調光素子１６の光透過量の説明図である。 図１４の光透過量の特性を示す線図である。 液晶調光素子１６の光透過量と撮像面との関係を示す説明図である。 実施例２を示す携帯電話機２００の斜視図である。

符号の説明

１００……撮像装置、１０……レンズ鏡筒、１４……光学系、１６……液晶調光素子、１６０４……液晶層、１６０２……液晶分子、１６０６……透明基板、１６０８……透明電極、１６１０……配向膜、１８……撮像素子。

Claims (4)

1. 被写体像を導く光学系と、
   前記光学系の光軸上に設けられ長辺と短辺を有する長方形状の撮像面を有する撮像素子と、
   前記光軸上で前記光学系と前記撮像素子との間に設けられた液晶調光素子とを備え、
   前記液晶調光素子は、前記光軸の延在方向に間隔をおいて平行に延在する２つの透明電極と、前記各透明電極の向かい合う面のそれぞれに形成される２つの配向膜と、２つの配向膜の間に封入される液晶層と、前記液晶層に含まれる棒状を呈する液晶分子とを備え、
   前記透明電極に印加される電圧により、前記液晶分子の長軸方向が前記各配向膜で決定される配向方向に沿った状態で前記液晶層の厚さ方向に対する前記液晶分子の傾斜角を変えることにより光透過量が調整されるレンズ鏡筒であって、
   前記液晶調光素子は、前記配向方向が前記撮像面の短辺とほぼ平行となるように配置され、
   前記撮像面に撮像される画像の天地方向が前記撮像面の短辺方向とほぼ平行である場合、前記撮像面に撮像される画像の天地方向のうちの天側から地側に向かうにつれて液晶調光素子の光透過量が単調に低下するように前記液晶調光素子の配向方向が設定されている、
   ことを特徴とするレンズ鏡筒。
2. 前記光学系から前記撮像素子に導かれる光が、前記撮像素子に近づくにつれて前記光軸から次第に離れるように傾いていることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
3. 前記液晶調光素子は前記液晶層にホスト材料とゲスト材料を有するゲスト−ホスト型セルで構成され、前記ホスト材料は前記液晶分子で構成され、前記ゲスト材料は二色染料分子で構成されていることを特徴とする請求項１記載のレンズ鏡筒。
4. 被写体像を導く光学系と、
   前記光学系の光軸上に設けられ長辺と短辺を有する長方形状の撮像面を有する撮像素子と、
   前記光軸上で前記光学系と前記撮像素子との間に設けられた液晶調光素子とを備え、
   前記液晶調光素子は、前記光軸の延在方向に間隔をおいて平行に延在する２つの透明電極と、前記各透明電極の向かい合う面のそれぞれに形成される２つの配向膜と、２つの配向膜の間に封入される液晶層と、前記液晶層に含まれる棒状を呈する液晶分子とを備え、
   前記透明電極に印加される電圧により、前記液晶分子の長軸方向が前記各配向膜で決定される配向方向に沿った状態で前記液晶層の厚さ方向に対する前記液晶分子の傾斜角を変えることにより光透過量が調整される撮像装置であって、
   前記液晶調光素子は、前記配向方向が前記撮像面の短辺とほぼ平行となるように配置され、
   前記撮像面に撮像される画像の天地方向が前記撮像面の短辺方向とほぼ平行である場合、前記撮像面に撮像される画像の天地方向のうちの天側から地側に向かうにつれて液晶調光素子の光透過量が単調に低下するように前記液晶調光素子の配向方向が設定されている、
   ことを特徴とする撮像装置。

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