JP5069850B2 - 撮像レンズ及び撮像装置 - Google Patents
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Description
。
図1に示すように、撮像レンズ1は、外部から光が入射する第1の光学レンズ2、第1の光学レンズ2を通過した光が入射する液晶可変偏向プリズム3、液晶可変偏向プリズム3を通過した光が入射する第2の光学レンズ4、および第2の光学レンズ4を通過した光が入射する第3の光学レンズ5を備えている。第3の光学レンズ5を透過した光は、Irフィルター6を透過し、固体撮像素子8の撮像面7に結像している。このIrフィルター6は、赤外線をカットし、赤外線に感度のある撮像素子による像質の悪化を少なくする目的で挿入されている。
図2(a)に示すように、液晶可変偏向プリズム3は、例えば3枚の対向する透明基板21a,21b,21cを有している。前側、すなわち第1の光学レンズ2側に配置される透明基板21aの後側の面には、透明導電膜からなる対向電極23aが形成されている。中央の透明基板21bの前側の面には、透明導電膜からなるストライプ電極24aが形成され、中央の透明基板21bの後側の面には、透明導電膜からなるストライプ電極24bが形成されている。
液晶層25a、25bが封入されている。つまり、液晶可変偏向プリズム3は、対向電極23a、液晶層25aおよびストライプ電極24aよりなる前側の液晶パネルと、ストライプ電極24b、液晶層25bおよび対向電極23bよりなる後側の液晶パネルの2層構成となっている。
図2(b)に示すように、ストライプ電極24a、24bは、ストライプ状の電極構造を持っており、各ストライプ電極24a、24b間は、ストライプ電極に比較して、大きな電気抵抗を持つ高抵抗体(斜線で図示している)で接続されており、電極引き出し部27a、27bに供給される電圧差を、抵抗分割によりリニアな電圧勾配が生じるように調整されている。ここで、引き出し電極数を減少させるため、抵抗分割により各ストライプ電極24a、24bへ印加される電圧を調整する方法について示したが、各ストライプ電極に個別に電圧を提供し、電圧勾配を構成しても構わない。
上述した液晶可変偏向プリズム3の作用により、図1に示す実線を点線で示すように光線方向を偏向することができる。ここで、実線で示した線は、液晶可変偏向プリズム3に電圧を印加せず素ガラス状態にしたときの光線を示している。
図3にMTF(Modulation Transform Function)のシミュレーションデータを示す。ここに示すMTFは、レンズ性能を表す尺度として一般的に広く使われており、ある空間周波数の繰り返しパターンを、撮像レンズにより結像したときのコントラストの伝達度合いを表しており、MTFが高いほど、高解像度のレンズであることを表している。そして、図3は、本実施例におけるレンズのMTFのグラフを示しており、横軸に空間周波数(cycle/mm)、縦軸にMTF(%)を取っており、ここでは、画角15度の光線のMTFを示しており、図3(a)では、設計データにおけるMTFを示し、図3(b)は、第2の光学レンズ4が10μm偏芯した場合のMTFを示し、図3(c)では、液晶可変偏向プリズムを動作させたときのMTFを示している。
図3(b)から、設計データ(図3(a)参照)に比べてMTFが悪化しており、特に子午方向のMTFが顕著に劣化している様子が分かる。これに対して、本発明の撮像レンズに備えている液晶可変偏向プリズム3で所定の方向に入射する光線を偏向させることにより、上述の偏芯があっても、図3(c)のようにMTFを改善する効果を得ることができる。ここで液晶可変偏向プリズム3に与えた屈折率差Δnは、0.15であり、十分実現可能な数字である。
本実施例について、上記シミュレーションに用いた数値を下記表1に示す。この表に示す値において、「曲率半径」および「面間隔」の単位はミリメートル(mm)である。また、「面間隔」は、光軸の中心における間隔である。また、第1の光学レンズ2については、前側の面も後側の面も非球面とした。第2の光学レンズ4および第3の光学レンズ5についても同様である。
先の実施例においては、液晶層25a、25bに電圧を印加する電極構造として、一方
がストライプ電極24a、24bであり、他方はベタ構造の対向電極23a、23bとなっている。従って、液晶層25a、25bには、リニアな電圧勾配のみが印加される。ここで、対向電極23a、23bとして、図5に示すような輪帯電極構造とした場合の効果について述べる。図5は、対向電極構造を示しており、同心円状の電極の集合である輪帯電極構成を表している。
実施例1、実施例2に示した液晶可変偏向プリズムは、1軸性の偏向素子であるが、この液晶可変偏向プリズムを2個積層し、互いに直交するように配置すると、直交する2軸X、Y軸の偏向のコントロールが可能となり、任意の方向、大きさの偏向のコントロールが可能となる。
X軸方向の液晶可変偏向プリズム61とY軸方向の液晶可変偏向プリズム62が積層され、X軸、Y軸の偏向がなされている様子が示されている。2つの液晶可変偏向プリズム61、62は、同一の構成で良く、直交配置するだけで良い。また、各液晶可変偏向プリズム61、62は、2層の液晶層を持ち各偏光成分の偏向を担当しているが、図6では、簡単のために省略した図になっている。
ていてもよい。
2 第1の光学レンズ
3 液晶可変偏向プリズム
4 第2の光学レンズ
5 第3の光学レンズ
6 Irフィルター
7 撮像面
8 固体撮像素子
21a、21b、21c 透明基板
22a、22b スペーサー
23a、23b 対向電極
24a、24b ストライプ電極
25a、25b 液晶層
27a、27b 電極引き出し部
41 液晶可変偏向プリズムホルダー
42 レンズ鏡筒
43 ベース
51 輪帯電極
52 接続部
53a、53b 電極引き出し部
61、62 液晶可変偏向プリズム
Claims (2)
- 複数の光学レンズと、
入射光線の、光軸に垂直な平面内のある1つの軸に平行な偏光成分の光線方向を偏向する第1の液晶可変偏向プリズムと、
該第1の液晶可変偏向プリズムと重ねて配置され、前記入射光線の前記1つの軸に直交する偏光成分の光線方向を偏向する第2の液晶可変偏向プリズムと、を備え、
前記第1の液晶可変偏向プリズムは、向かい合う一対の電極を備え、
前記第2の液晶可変偏向プリズムも、向かい合う一対の電極を備え、
前記第1と第2の液晶可変偏向プリズムにおける、それぞれ一対の電極のうち、一方の電極は、いずれもストライプ電極であり、
それぞれの前記ストライプ電極は、前記第1と第2の液晶可変偏向プリズムの液晶層に入射する前記入射光線の光軸と垂直な平面内で、リニアな電圧分布を形成できるようになっており、
また、前記第1と第2の液晶可変偏向プリズムにおける、他方の電極は、いずれも輪帯電極であり、
前記第1、第2の液晶可変偏向プリズムは、それぞれ可変偏向プリズムと可変焦点レンズの両方の機能を兼ね備えることを特徴とする撮像レンズ。 - 請求項1の撮像レンズと、
前記撮像レンズを通して結像する光学像を撮像する撮像素子と、を有することを特徴とする撮像装置。
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