JP4543309B2

JP4543309B2 - 光学装置、レンズ鏡筒および撮像装置

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Publication number: JP4543309B2
Application number: JP2004065955A
Authority: JP
Inventors: 知彦田川; 和洋田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-03-09
Also published as: JP2005257783A

Description

本発明は光学装置、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。
ところで、光学系には、この光学系によって撮像素子に導かれる光の光量が前記光軸から周辺に向かうにつれて低下する、いわゆるシェーディング（Ｓｈａｄｉｎｇ）とよばれる現象が生じることが知られている。このシェーディング現象により、撮像素子で撮像された画像は、その明るさが前記光軸と一致する中心から周辺に向かうほど暗くなる。
このようなシェーディング現象は、近年の撮像素子の高解像度化や高画素数化に伴ってより顕著になっており、シェーディング現象を解消することがますます要求されている。
一方、光学特性を変えることができる光学特性可変素子が提案されており、例えば、液晶分子の配向を変えることにより光学特性を可変するものが提案されている（例えば特許文献１参照）。このような光学特性可変素子を光学系の光軸に介在させることで光学特性としての焦点距離が可変な焦点距離可変レンズを構成することが可能である。
特開２０００−８１５７０号公報

しかしながら、このような光学特性可変素子を用いて、あるいは、その他の方法によってシェーディング現象を効果的に解消する技術は未だ提案されていない。
そして、シェーディング現象を解消するにあたりレンズ鏡筒や撮像装置の大型化を如何に抑え、また、高コスト化を如何に抑えるかは極めて重要な問題となる。
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、小型化および低コスト化を図りつつ、光学系のシェーディング現象を効果的に解消することができる光学装置、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、本発明の光学装置は、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た電気調光素子とを備え、前記電気調光素子は、互いに対向する２つの透明電極間に封入され、透明電極間方向に対して直交する平面に円形に広がる輪郭を有し、前記透明電極に印加される駆動電圧に応じて前記透明電極間方向に透過する光の光透過量が変化する調光層を備え、前記調光層の厚さは、前記光学系で生じるシェーディング現象により光軸から周辺に向かうにつれて減少する光量の変化と前記調光層による光透過量の変化が互いに相殺されるように、前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に小さくなる寸法で形成されていることを特徴とする。
また本発明のレンズ鏡筒は、被写体像を導く光学系と、前記光学系で導かれた被写体像を撮像する撮像素子と、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電気調光素子とを備え、前記電気調光素子は、互いに対向する２つの透明電極間に封入され、透明電極間方向に対して直交する平面に円形に広がる輪郭を有し、前記透明電極に印加される駆動電圧に応じて前記透明電極間方向に透過する光の光透過量が変化する調光層を備え、前記調光層の厚さは、前記光学系で生じるシェーディング現象により光軸から周辺に向かうにつれて減少する光量の変化と前記調光層による光透過量の変化が互いに相殺されるように、前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に小さくなる寸法で形成されていることを特徴とする。
また本発明の撮像装置は、レンズ鏡筒が組み込まれたケースを備え、前記レンズ鏡筒は、被写体像を導く光学系と、前記光学系で導かれた被写体像を撮像する撮像素子と、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電気調光素子とを備える撮像装置であって、前記電気調光素子は、互いに対向する２つの透明電極間に封入され、透明電極間方向に対して直交する平面に円形に広がる輪郭を有し、前記透明電極に印加される駆動電圧に応じて前記透明電極間方向に透過する光の光透過量が変化する調光層を備え、前記調光層の厚さは、前記光学系で生じるシェーディング現象により光軸から周辺に向かうにつれて減少する光量の変化と前記調光層による光透過量の変化が互いに相殺されるように、前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に小さくなる寸法で形成されていることを特徴とする。

そのため、電気調光素子の調光層の厚さが透明電極に沿って部分的に異なるように構成されているので、電気調光素子による光透過量の変化が透明電極に沿って部分的に変化する。したがって、電気調光素子により光透過量を部分的に変化させることで、光学系で生じるシェーディング現象による光量の変化を調整でき、光学系のシェーディング現象を効果的に解消することができる。また、電気調光素子以外に専用の部材を新たに設けることなく、光学系のシェーディング現象を効果的に解消することができるので、レンズ鏡筒および撮像装置の小型化および低コスト化を図る上で有利となる。

小型化および低コスト化を図りつつ、光学系のシェーディング現象を効果的に解消するという目的を、電気調光素子の厚さを透明電極に沿って部分的に異なるように構成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は撮像装置の制御系を示すブロック図、図４はレンズ鏡筒の概略構成図、図５は液晶調光素子の構成を示す断面図、図６は液晶調光素子の平面図である。

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。
図１に示すように、ケース１０２の前面の右寄り箇所にレンズ窓１０４が設けられ、レンズ窓１０４に臨むようにレンズ鏡筒１０が設けられている。
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。
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。

図３に示すように、レンズ鏡筒１０は、被写体像を導く光学系１４と、光学系１４の光軸上に設けられ撮像面を有する撮像素子１８と、光軸上で光学系１４と撮像素子１８との間に設けられた液晶調光素子１６（特許請求の範囲の電気調光素子に相当）とを備え、光学系１４で捉えた被写体像が液晶調光素子１６を透過して撮像素子１８の長方形状の撮像面１８０２に導かれるように構成されている。
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４に示すように、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。

次に液晶調光素子１６について詳細に説明する。
図５、図６に示すように、液晶調光素子１６は、全体として円形の板状を呈している。
液晶調光素子１６は、互いに間隔をおいて延在する第１、第２透明基板１６０２、１６０４と、第１、第２透明基板１６０２、１６０４の互いに対面する面に形成された第１、第２透明電極１６０６、１６０８と、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の向かい合う面のそれぞれに形成される第１、第２配向膜１６１０、１６１２と、第１、第２配向膜１６１０、１６１２の間に封入される液晶層１６１４（特許請求の範囲の調光層に相当）とを備えている。言い換えると、液晶調光素子１６は、互いに対向する２つの第１、第２透明電極１６０６、１６０８間に封入されこれら第１、第２透明電極１６０６、１６０８に印加される駆動信号に応じてそれら第１、第２透明電極１６０６、１６０８間方向に透過する光の光透過量が変化する液晶層１６１４を有している。
本実施例では、第１透明電極１６０６に光が入射され、第２透明電極１６０８から光が出射されるように構成されている。
なお、図５および図８〜図１０では、説明の都合上、液晶層１６１４の厚さを誇張して描いているが、第１、第２透明基板１６０２、１６０４の厚さは例えば２６０ミクロン程度、液晶層１６１４の厚さは例えば数十ミクロン程度であり、かつ、第１、第２透明基板１６０２、１６０４および液晶層１６１４はそれらを透過する光を屈折させるパワーを有しない形状となっている。

液晶層１６１４には棒状を呈する液晶分子１６１５が含まれている。
液晶層１６１４は、第１、第２透明電極１６０６、１６０８間の寸法である厚さを有している。
また、液晶層１６１４は、第１、第２透明電極１６０６、１６０８間方向に対して直交する方向に広がる輪郭を有し、言い換えると、前記液晶層１６１４の厚さ方向から見て該厚さ方向に対して直交する方向に広がる円形の面積を有している。
液晶層１６１４の厚さは、前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に小さくなる寸法で形成されている。言い換えると、第１、第２透明電極１６０６、１６０８間の寸法である液晶層１６１４の厚さは、第１、第２透明電極１６０６、１６０８に沿って部分的に異なるように構成されている。

本実施例では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６は、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の面で形成されている。本実施例では、この面１６１６は曲面で構成されている。
また、液晶層１６１４が第２透明電極に臨む面１６１８は、前記輪郭の中央部分が最も前記第２透明電極寄りに位置した第２透明電極側に凸状の面で形成されている。本実施例では、この面１６１８は、前記面１６１６と同形同大で向きが異なる曲面で形成されている。
また、液晶調光素子１６は、液晶層１６１４の前記輪郭の中央部分が光学系１４の光軸と一致するように配設されている。

本実施例では、液晶調光素子１６は、液晶層１６１４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１６１５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。
したがって、液晶層１６１４を透過する光の光透過量の調整は、以下に説明するように、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に印加される駆動電圧Ｅ（特許請求の範囲の駆動信号に相当）により、液晶分子１６１５の長軸方向が第１、第２配向膜１６１０、１６１２で決定される配向方向に沿った状態で液晶層１６１４の厚さ方向に対する液晶分子１６１５の傾斜角が変化されることによりなされる。

次に液晶調光素子１６による光透過量の調整について詳細に説明する。
液晶分子１６１５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。
まず、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に駆動電圧Ｅが印加されていない状態では、各液晶分子１６１５の長軸方向が液晶層１６１４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１６１４の厚さ方向に沿った光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１６１５の長軸方向とがなす傾斜角に対応して最大値となる。
第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に中間の駆動電圧Ｅが印加されている状態では、各液晶分子１６１５の長軸方向が液晶層１６１４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、進行方向が第１液晶層１６１４の厚さ方向に沿った光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１６１５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。
第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に最大の駆動電圧Ｅが印加されている状態では、各液晶分子１６１５の長軸方向が液晶層１６１４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１６１４の厚さ方向に沿った光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１６１５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。
このように第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に印加される駆動電圧Ｅの値に応じて液晶調光素子１６の光透過量が増減されることにより、撮像素子１８に導かれる光量を適切に調整して撮像を行うことが可能となる。

次に、液晶層１６１４の厚さと光透過量の関係について説明する。
図７は液晶層１６１４の厚さｇと光透過率ｐとの関係を示す線図である。
図７に示すように、駆動電圧Ｅが０Ｖの状態では液晶層１６１４の厚さに関わらず光透過率ｐが一定であるのに対して、駆動電圧Ｅが所定値Ｅ１（ただしＥ１＞０Ｖ）の状態では液晶層１６１４の厚さが増加するに従って光透過率ｐ（光透過量）が低下している。
本実施例では、液晶層１６１４の厚さが前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に小さくなる寸法で形成されているので、第１、第２透明電極１６０６、１６０８の間に駆動電圧Ｅを印加した状態では、光透過量は前記輪郭の中央部部分から周囲に向かうにつれて次第に増加することになる。
図６を参照して具体的に説明する。図６は、駆動電圧Ｅが所定値Ｅ１の状態における光透過量の分布を示しており、図中ハッチングの濃淡は液晶調光素子１６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６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。

以上の構成によれば、液晶層１６１４の厚さが第１、第２透明電極１６０６、１６０８に沿って部分的に異なるように構成されているので、液晶調光素子１６による光透過量の変化が第１、第２透明電極１６０６、１６０８に沿って部分的に変化する。
したがって、液晶調光素子１６により光透過量を部分的に変化させることで、光学系１４で生じるシェーディング現象による光量の変化を調整でき、光学系１４のシェーディング現象を効果的に解消することができる。
例えば、液晶調光素子１６をレンズ鏡筒１０の光学系１４の光軸上に設ければ、光学系１４によって撮像素子１８に導かれる光の光量を光軸を中心に変化させることができ、撮像素子１８によって撮像される画像における明暗の変化を必要に応じて任意に設定することが可能となる。
また、実施例のように、液晶層１６１４の厚さを前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に小さくなる寸法で形成すれば、光学系１４で生じるシェーディング現象による光量の変化（光軸から周辺に向かうにつれて光量が次第に減少する）と、液晶調光素子１６による光透過量の変化（液晶層１６１４の輪郭の中央部分から周囲に向かうにつれて光透過量が次第に増加する）とが互いに相殺され、光学系１４のシェーディング現象を効果的に解消することができる。
また、液晶調光素子１６が撮像素子１８に導かれる光量を適切に調整するために設けられている場合には、液晶調光素子１６以外に専用の部材を新たに設けることなく、光学系１４のシェーディング現象を効果的に解消することができ、レンズ鏡筒１０および撮像装置１００の小型化および低コスト化を図る上で有利となる。
なお、液晶調光素子１６に印加される駆動電圧Ｅが０Ｖの場合には、液晶調光素子１６による光透過量の変化（液晶層１６１４の輪郭の中央部分から周囲に向かうにつれて光透過量が次第に増加する）が生じないため、液晶調光素子１６によるシェーディング現象の解消ができない。
したがって、液晶調光素子１６に対して常時駆動電圧Ｅを印加した状態で使用すれば、液晶調光素子１６によるシェーディング現象の解消が可能となる。
あるいは、液晶調光素子１６に印加される駆動電圧Ｅが０の場合には、画像処理部１２０によって画像データの中央部分の明るさと画像データの周辺部分の明るさとが同程度となるように画像データを補正することによってシェーディング現象を解消することができる。
また、液晶調光素子１６と画像データの補正との双方を用いれば、シェーディング現象をより効果的に解消することが可能となる。
また、本実施例では、液晶層１６１４の厚さが前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に小さくなる寸法で形成されているが、例えば液晶層１６１４の厚さが前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に大きくなる寸法で形成されていれば、液晶調光素子１６による光透過量の変化が液晶層１６１４の輪郭の中央部分から周囲に向かうにつれて光透過量が次第に減少することになり、中央部分から周辺部分に向かうにつれて暗くなる画像を得ることができ、いわゆる特殊撮影効果を実現することができる。
また、液晶調光素子１６の液晶層１６１４の厚さを第１、第２透明基板１６０６、１６０８に沿ってどのように変えるかは任意である。

次に、他の実施例について説明する。他の実施例では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６、あるいは、液晶層１６１４が第２透明電極１６０８に臨む面１６１８の形状、あるいは、第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面、あるいは、第２透明基板１６０２が光の出射側に臨む面の形状が実施例１と異なっている。
まず、実施例２から説明すると、図８（Ａ）に示すように、実施例２では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第２透明電極１６０６寄りに位置した第２透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。
また、実施例１では第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されていたのに対し、実施例２では、第１透明基板１６０２が光の入射側に対して凸状の曲面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に対して凸状の曲面で形成されている。
このような実施例２によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図８（Ｂ）に示すように、実施例３では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第２透明電極１６０６寄りに位置した第２透明電極１６０８側に凸状の円錐面で形成されている。
また、実施例１では第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されていたのに対し、実施例３では、第１透明基板１６０２が光の入射側に対して凸状の曲面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に対して凸状の円錐面で形成されている。
このような実施例３によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図８（Ｃ）に示すように、実施例４では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第２透明電極１６０６寄りに位置した第２透明電極１６０８側に凸状の円錐面で形成されている。
また、実施例１では第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されていたのに対し、実施例４では、第１透明基板１６０２が光の入射側に対して凸状の円錐面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に対して凸状の円錐面で形成されている。
このような実施例４によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図８（Ｄ）に示すように、実施例５では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第２透明電極１６０６寄りに位置した第２透明電極１６０８側に凸状の曲面で形成されている。
また、実施例１と同様に、第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されている。
このような実施例５によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図８（Ｅ）に示すように、実施例６では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第２透明電極１６０６寄りに位置した第２透明電極１６０８側に凸状の円錐面で形成されている。
また、実施例１と同様に、第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されている。
このような実施例６によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図９（Ａ）に示すように、実施例７では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０８に臨む面が、液晶層１６１４の厚さ方向に対して直交する方向に広がる平面で形成されている。
また、実施例１では第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されていたのに対し、実施例４では、第１透明基板１６０２が光の入射側に対して凸状の曲面で形成され、第２透明基板１６０４が平坦面で形成されている。
このような実施例７によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図９（Ｂ）に示すように、実施例８では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、液晶層１６１４の厚さ方向に対して直交する方向に広がる平面で形成されている。
また、実施例１では第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されていたのに対し、実施例８では、第１透明基板１６０２が光の入射側に対して凸状の円錐面で形成され、第２透明基板１６０４が平坦面で形成されている。
このような実施例８によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図９（Ｃ）に示すように、実施例８では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、液晶層１６１４の厚さ方向に対して直交する方向に広がる平面で形成されている。
また、実施例１と同様に、第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されている。
このような実施例９によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図９（Ｄ）に示すように、実施例８では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、液晶層１６１４の厚さ方向に対して直交する方向に広がる平面で形成されている。
また、実施例１と同様に、第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されている。
このような実施例１０によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図１０（Ａ）に示すように、実施例１１では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。
また、実施例１では第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されていたのに対し、実施例１１では、第１透明基板１６０２が光の入射側に対して凸状の曲面で形成され、第２透明基板１６０４が光の入射側に対して凸状の円錐面で形成されている。
このような実施例１１によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図１０（Ｂ）に示すように、実施例１２では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。
また、実施例１では第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されていたのに対し、実施例１２では、第１透明基板１６０２が光の入射側に対して凸状の円錐面で形成され、第２透明基板１６０４が光の入射側に対して凸状の曲面で形成されている。
このような実施例１２によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図１０（Ｃ）に示すように、実施例１３では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。
また、実施例１では第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されていたのに対し、実施例１２では、第１透明基板１６０２が光の入射側に対して凸状の曲面で形成され、第２透明基板１６０４が光の入射側に対して凸状の曲面で形成されている。
このような実施例１３によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図１０（Ｄ）に示すように、実施例１３では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。
また、実施例１と同様に、第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されている。
このような実施例１４によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図１０（Ｅ）に示すように、実施例１５では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。
また、実施例１と同様に、第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されている。
このような実施例１５によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図１０（Ｆ）に示すように、実施例１６では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。
また、実施例１と同様に、第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されている。
このような実施例１６によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図１０（Ｇ）に示すように、実施例１７では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の曲面で形成されている。
また、実施例１と同様に、第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されている。
このような実施例１７によっても実施例１と同様な効果が奏される。

図１０（Ｈ）に示すように、実施例１８では、液晶層１６１４が第１透明電極１６０６に臨む面１６１６が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。また、液晶層１６１４が第２透明電極１６０６に臨む面１６１８が、前記輪郭の中央部分が最も前記第１透明電極１６０６寄りに位置した第１透明電極１６０６側に凸状の円錐面で形成されている。
また、実施例１では第１透明基板１６０２が光の入射側に臨む面が平坦面で形成され、第２透明基板１６０４が光の出射側に臨む面が平坦面で形成されていたのに対し、実施例１２では、第１透明基板１６０２が光の入射側に対して凸状の円錐面で形成され、第２透明基板１６０４が光の入射側に対して凸状の円錐面で形成されている。
このような実施例１８によっても実施例１と同様な効果が奏される。

なお、上述した各実施例では、液晶調光素子を構成する第１、第２透明基板１６０２、１６０４が光を屈折させるパワーを有しないものとして説明したが、例えば第１、第２透明基板１６０２、１６０４の少なくとも一方が光を屈折させるパワーを有するレンズとして構成され、該レンズが光学系１４の一部を構成されていてもよい。この場合、第１、第２透明基板１６０２、１６０４の少なくとも一方がレンズを兼用することになるため、部材を省くことができ小型化および低コスト化を図る上で有利となる。
また、各実施例では、電気調光素子として液晶調光素子１６を例示したが、電気調光素子としては、互いに対向する２つの透明電極間に封入されこれら透明電極に印加される駆動信号に応じてそれら透明電極間方向に透過する光の光透過量が変化する調光層を有するものを用いることができる。このような電気調光素子としては、例えば有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ）などがある。
また、各実施例では、液晶調光素子１６として、液晶層が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液晶分子の形状が棒状を呈しているものとして説明したが、液晶層はその厚さ方向に透過する光の透過量を調整する作用を有するものであればよく、液晶層を構成する材料や液晶分子の形状は限定されない。
また、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カメラ付携帯電話機、あるいは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。撮像装置の制御系を示すブロック図である。レンズ鏡筒の概略構成図である。液晶調光素子の構成を示す断面図である。液晶調光素子の平面図である。液晶層１６１４の厚さｇと光透過率ｐとの関係を示す線図である。実施例２〜６における液晶調光素子の構成を示す断面図である。実施例７〜１０における液晶調光素子の構成を示す断面図である。実施例１０〜１８における液晶調光素子の構成を示す断面図である。

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、１６０２……第１透明電極、１６０４……第２透明電極、１６１４……液晶層、１６１５……液晶分子、１６１６……面、１６１８……面。

Claims

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た電気調光素子とを備え、
前記電気調光素子は、互いに対向する２つの透明電極間に封入され、透明電極間方向に対して直交する平面に円形に広がる輪郭を有し、前記透明電極に印加される駆動電圧に応じて前記透明電極間方向に透過する光の光透過量が変化する調光層を備え、
前記調光層の厚さは、前記光学系で生じるシェーディング現象により光軸から周辺に向かうにつれて減少する光量の変化と前記調光層による光透過量の変化が互いに相殺されるように、前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に小さくなる寸法で形成されている
光学装置。
前記調光層は前記透明電極間に駆動電圧が印加されていない場合に光透過量が最大値となる
請求項１に記載の光学装置。
前記調光層ならびに前記透明電極は互いに対向する２つの透明基板の間に構成され、
前記透明基板および前記調光層はそれらを透過する光を屈折させない
請求項１に記載の光学装置。
前記調光層ならびに前記透明電極は互いに対向する２つの透明基板の間に構成され、
前記透明基板のうち少なくとも一方がレンズとして構成される
請求項１に記載の光学装置。
被写体像を導く光学系と、
前記光学系で導かれた被写体像を撮像する撮像素子と、
前記光学系の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電気調光素子とを備え、
前記電気調光素子は、互いに対向する２つの透明電極間に封入され、透明電極間方向に対して直交する平面に円形に広がる輪郭を有し、前記透明電極に印加される駆動電圧に応じて前記透明電極間方向に透過する光の光透過量が変化する調光層を備え、
前記調光層の厚さは、前記光学系で生じるシェーディング現象により光軸から周辺に向かうにつれて減少する光量の変化と前記調光層による光透過量の変化が互いに相殺されるように、前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に小さくなる寸法で形成されている
レンズ鏡筒。
レンズ鏡筒が組み込まれたケースを備え、
前記レンズ鏡筒は、被写体像を導く光学系と、前記光学系で導かれた被写体像を撮像する撮像素子と、前記光学系の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電気調光素子とを備える撮像装置であって、
前記電気調光素子は、互いに対向する２つの透明電極間に封入され、透明電極間方向に対して直交する平面に円形に広がる輪郭を有し、前記透明電極に印加される駆動電圧に応じて前記透明電極間方向に透過する光の光透過量が変化する調光層を備え、
前記調光層の厚さは、前記光学系で生じるシェーディング現象により光軸から周辺に向かうにつれて減少する光量の変化と前記調光層による光透過量の変化が互いに相殺されるように、前記輪郭の中央部から周囲に向かうにつれて次第に小さくなる寸法で形成されている
撮像装置。