JPH1048589A - 可変ソフトフォーカスフィルター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 拡散状態時においても撮影に必要十分な透過
光量を満足して良好なソフトフォーカスフィルターとし
て機能し、さらには透過状態においては、拡散性が無く
像の先鋭度を損なうことのない高品位な状態を形成する
ことが可能で、必要なときにだけ拡散状態が実現でき、
通常の使用時には透明状態である可変ソフトフォーカス
フィルターを提供する。 【効果】２枚の透明基板と２枚の透明電極に挟まれた、
電圧が印加されない状態では透明状態を保つ液晶と高分
子が互いに配向分散した液晶高分子層を、カメラなどの
レンズの前、あるいは後ろに配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を用いた可変
ソフトフォーカスフィルター、さらにはソフト効果が制
御可能で特に、ビデオカメラ、デジタルカメラ、カメラ
用のフィルターとして有用な可変ソフトフォーカスフィ
ルターに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、カメラ、引き延ばし機などにおい
て、レンズなどにより結合された像の先鋭度を低下させ
てソフト描写の効果を出すためにソフトフォーカスフィ
ルターが用いられている。これらのソフトフォーカスフ
ィルターとしては、従来たとえば透明基板の表面をサン
ドブラスト処理などの方法により荒らして、拡散面を形
成したものや、図６に示したような透明基板に凹凸パタ
ーンを形成したものが用いられている。

【０００３】また、特開昭５９−２２８６２２などによ
り、液晶を用いてソフト効果の有無及び精度を制御する
素子も開示されており、図７及び図８はこの素子の例を
示す図である。図７は素子の断面図であり、図８は透明
電極のパターン図である。これらの図において６１、６
５はガラス基板で、これらガラス基板６１、６５の片面
に形成された透明電極６２、６４の間に液晶層６３を保
持してセルを構成させる。透明電極６２は円形の開口部
７２がランダムに配置された透明電極であり、６４は全
面一様な透明電極である。ここで液晶層６３は誘電異方
性が負のネマチック液晶で構成され、非電圧印加時の配
向状態は図示していない配向膜により電極に対してほぼ
垂直に配列している。そして、電圧印加により、透明電
極の開口部の無い領域においては電圧に従い液晶分子の
配向方向が変化する。これにより、光の入射方向に対し
て電極の開口部と非開口部との領域間で光の位相差が生
じ、その結果としてソフトフォーカス効果を得ることが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】まず、図６に示した透
明電極に凹凸を形成したものについては、カメラや引き
延ばし機にソフト効果を得たいときに装着して使用され
るものであるが、装着に手間がかかり、特にカメラにお
いては、シャッターチャンスを逃がしてしまうという問
題点がある。また、レンズ交換の可能なカメラにおいて
はレンズの種類、さらに絞り値によりソフト効果が変化
するため、数種類のソフトフォーカスフィルターを用意
し、所望のものを選択して使用しなければならない。

【０００５】また、図７、図８で説明した液晶を用いた
ソフトフォーカスフィルターについては、電圧印加時に
生じる光の位相差は一方の偏光に対してのみである。こ
のため、通常のソフトフォーカス効果を出すためには、
交差する２軸方向それぞれに位相差を生じる２つの素子
を重ねて使用しなければならないので、素子構成が複雑
になる。また、そのほかに、透明電極が４枚必要となり
可視部での光吸収が無視できなくなる問題もある。

【０００６】高分子膜中にネマチック液晶を分散させ、
電圧により液晶分子の向きを制御し液晶の複屈折率と高
分子の屈折率の差に基づいた光の拡散性を制御する液晶
素子は特表昭５８−５０１６３１などにより開示されて
いる。この液晶素子は、液晶の常光線屈折率（ｎｏ）と
高分子の屈折率はほぼ等しい部材で形成されており、電
圧を印加しない状態では高分子中に分散した液晶は各ド
メインごとにある方向に配向している。また、このと
き、各ドメインが示す液晶の向きは高分子膜中にランダ
ムに存在している。この結果、非電圧印加時において、
この素子は、液晶の異常光線屈折率（ｎｅ）と高分子の
屈折率の差に基づく拡散状態を形成する。一方この液晶
素子に電圧を印加した場合には、高分子膜中の各ドメイ
ンにおいて、液晶分子を電界の向きに向かせようとする
力が働く。このとき、液晶分子は、電界の強さによるこ
の力と高分子膜から受ける配向規制力、及び液晶の弾性
エネルギーによりある一定の平衡状態に達し、液晶分子
が、ほぼ電界の向きに従ったときには、良好な透明状態
を形成する。また、中間電圧においては、拡散状態も中
間的なものになる。なお、正の誘電率異方性のネマチッ
ク液晶において常光線屈折率とは液晶分子の短軸方向の
偏光に対する屈折率であり、異常光線屈折率とは液晶分
子の長軸方向の偏光に対する屈折率である。

【０００７】しかしながら、この素子は主に表示用とし
て考案されているため、そのまま可変ソフトフォーカス
フィルターをして用いても十分に機能することはできな
い。これは以下のような原因による。すなわち、表示用
として作成された可変ソフトフォーカスフィルターとし
て使用するには、印加電圧が小さい場合には拡散度が大
きすぎて結像する事が困難となり、また印加電圧が十分
に大きい飽和状態においても拡散性が残り高品位な透過
状態が形成できない。

【０００８】また、特開平３−２７０１６には、液晶素
子が液晶を分散させた高分子層の厚さが２μｍから３０
μｍの間であって、各液晶の高分子に対する体積比が３
０％以下であるような可変ソフトフォーカスフィルター
が開示されている。この素子は上記の問題を解決できる
が、電圧が印加されていない状態では拡散状態を示すた
めに、常時フィルターをレンズに装着しておく場合には
常に電界を印加しておく必要がある。そのため、電池寿
命が非常に短い問題があった。また、電池寿命を延ばす
ためにフィルターをレンズからはずしておき、必要なと
きにだけ装着する方法もあるが、この場合には装着に時
間がかかり、特にカメラにおいてはシャッターチャンス
を逃してしまう問題がある。

【０００９】本発明の目的とする可変ソフトフォーカス
フィルター用素子としては、拡散状態時においてもたと
えば撮影に必要十分な透過光量を満足して良好なソフト
フォーカスフィルターとして機能し、さらには透過状態
においては、拡散性が無く像の先鋭度を損なうことのな
い高品位な状態を形成することが必要である。また、必
要なときにだけ拡散状態が実現でき、通常の使用時には
透明状態であるものが好ましい。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するためになされたもので、正の誘電異方性のネマチ
ック液晶と、この液晶の常光線屈折率のほぼ同じ屈折率
を有する高分子とを互いに分散配向させた調光層を透明
電極が形成された一対の透明基板間に挟持されて液晶素
子を形成してなり、該液晶素子に電圧を印加することに
よりソフトフォーカス効果を付与することを特徴とす
る。また、無段階にソフトフォーカス効果を変化させる
ための電圧印加を調整するための手段を設けたことを特
徴とする。

【００１１】本発明で使用される得られた液晶表示素子
の代表的な断面図の概略を図１（ａ），（ｂ）に示す。
図１（ａ）は電界が印加されていない状態、図１（ｂ）
は電界が印加された状態である。図１（ａ）において、
２枚の基板１１ａ，１８ａの間には、直線状、あるいは
光学活性物質の影響で基板間ではツイスト状、あるいは
螺旋状にねじられて配向、配置している粒子状高分子１
４ａ、液晶分子１５ａが存在している。高分子粒子は単
独でも連続してつながっていてもよく、また、一部分に
液晶しか含有されていない部分があってもよい。これら
液晶分子と粒子状高分子からなる液晶高分子層の中で
は、直線状、あるいは光学活性物質により螺旋状にねじ
られた配向状態をしている粒子状高分子１４ａの影響に
より、電極間に電界が印加されていない場合には、液晶
分子１５ａは高分子粒子とほぼ同一方向に配向するた
め、両者の間に屈折率の差は生ぜず透明状態が得られ
る。そのため、液晶高分子層に入射した光は、拡散され
ることなくほぼすべてが透過する。

【００１２】図１（ｂ）に概略を示すように、透明電極
１２ｂ，１６ｂに電界が印加されると、その電界が作用
する範囲の液晶分子１５ｂは電界の方向に配向するが、
直線状あるいは螺旋状にねじられた配向状態の粒子状高
分子１４ｂは、全くあるいはほとんどその位置を変化さ
せない。そのため、液晶分子１５ｂと粒子状高分子１４
ｂの間に屈折率の差が生じ、入射した光のある部分は散
乱、拡散される。この拡散の程度は、図５ ５０に示す
ように印加される電圧の強さによって無段階に調整可能
である。

【００１３】以下実施例によって本発明を説明する。

【００１４】

【発明の実施の形態】

（実施例１）図１、図２は本発明の第１の実施例を示
す。図１は液晶素子の断面図であり、１１、１５は透明
基板、１２、１４は透明電極、１３は液晶と高分子が互
いに分散配向した液晶高分子層である。

【００１５】図２はこの液晶素子を一眼レフカメラに可
変ソフトフォーカスフィルターとして用いたときのカメ
ラの断面図を表し、２０は可変ソフトフォーカスフィル
ター、２１は撮影レンズ、２２はペンタプリズム、２３
はアイピースレンズ、２４はフレネルレンズ及びコンデ
ンサーレンズ、２５は焦点板、２６はフィルム、２７は
カメラ本体、２８はミラー、２９は可変ソフトフォーカ
スフィルター駆動装置をそれぞれ示している。

【００１６】液晶素子の作成法の一例を示す。まず、２
枚のガラス基板上にスパッタリングによりＩＴＯを約２
０００Åの厚さに成膜しフォトエッチング法により選択
的にエッチングして所定の形状にパターニングし透明電
極とした。

【００１７】このようにして作成したＭＩＭ素子基板と
反射対向電極基板に通常の方法により配向剤を塗布した
後、ツイスト角が１８０度になるようにラビング処理を
施し、ギャップ剤を散布した後、シール剤を介して張り
合わせ組み立て、ギャップ厚が５．１μｍの液晶が封入
されていない空セルが出来上がった。

【００１８】この空セルの隙間に、カイラル物質ＣＢ−
１５（メルク社製）を１重量％、それぞれ液晶ＴＬ−２
０２（メルク社製）に対して溶解した後、パラメチルタ
ーフェニルメタクリレートと、ビフェニルメタクリレー
トとを１：２（重量比）で混合し、更に液晶：モノマー
＝９３：７（重量比）の割合で混合し、パネル中に真空
下で封入した。さらにモノマーを高分子にするために、
３５０ｎｍの波長の紫外線強度が４．５ｍＷ／ｃｍ²の
紫外線を２５分間、５０℃で照射した。硬化した後の高
分子は、長さ約５μｍ、直径約０．８μｍの粒子が無数
に形成されたものであった。このようにして液晶と粒子
状の高分子などからなる調光層が作成された。

【００１９】さらに定法により透明電極端子及び液晶を
駆動するための電界を印加する駆動用ＩＣの電極を、い
わゆるＴＡＢテープを使用して異方性導電シートを介し
て接続した。接続部分は、外圧、傷などにより断線しな
いように樹脂によりモールドした。このようにして作成
した駆動用ＩＣが接続された液晶表示素子を、あらかじ
め配線が形成された実装基板に接続することにより、液
晶表示素子が完成した。 上記液晶素子を可変ソフトフ
ォーカスフィルターとしてカメラに装着した状態を図２
に示す。このような構成において、電圧を印加しない状
態ではソフトフォーカス効果は得られず、光量低下のな
い品位の高い透過状態が形成され露出補正なしで撮影が
可能であった。また、周波数６０ｋＨｚ、５Ｖの矩形波
を印加したところ、ソフトフォーカス効果が得られ、そ
の露出補正料は１／２段であった。電圧印加のオンオフ
により透過状態と拡散状態の瞬時の切り替えが行えた。
なお、そのスピードは５０ｍＳｅｃ以下であった。さら
に、その中間の印加電圧により素子の拡散状態を制御す
ることにより、撮影者に任意のソフトフォーカス効果を
出すことが可能であった。なお、実施例１において、着
脱可能なフィルターとしてフィルター系の同じ従来のレ
ンズに任意にとりつけて使用することが可能である。

【００２０】（実施例２）図３は本発明の第２の実施例
を説明するための図である。図は液晶素子からなる可変
ソフトフォーカスフィルターを一眼レフカメラに用いた
ときのカメラの断面図を示している。この図３におい
て、３０は可変ソフトフォーカスフィルター、３１は撮
影レンズ、３２はペンタプリズム、３３はアイピースレ
ンズ、３４はフレネルレンズ及びコンデンサーレンズ、
３５は焦点板、３６はフィルム、３７はカメラ本体、３
８はミラーを示す。

【００２１】以下、実施例１と同様に作成した液晶素子
と、これらからなる可変ソフトフォーカスフィルターの
駆動操作例について述べる。

【００２２】上記図３の構成において、電圧を印加しな
い状態では、フィルターのない状態と同等の撮影が可能
であった。

【００２３】６０Ｈｚ、３Ｖの電圧を印加すると拡散性
が発現し始め、全体に薄く霧がかかったような弱いソフ
トフィルター効果が得られ、さらに６Ｖの電圧を印加す
ると拡散性が強く全体に霧がかかったような効果が得ら
れた。

【００２４】（実施例３）図４は、本発明の第３の実施
例を説明するための図であり、レンズシャッターカメラ
に実施例２と同様の素子を装着した状態を示す。

【００２５】この図において、４０は本発明の可変ソフ
トフォーカスフィルター、４１はシャッターボタン、４
２は撮影レンズ、４３はフィルム、４４はシャッター、
４５は通常モード及びソフトフォーカスフィルターモー
ド切り替えスイッチ、４６はカメラ本体を示す。このよ
うな構成において、ソフトフォーカス効果を得たいとき
には、切り替えスイッチにより、シャッターボタンの第
１ストロークに同期して６０Ｈｚ，５ｖの電圧が印加さ
れるように調整すると、実施例２と同様な良好なソフト
フォーカス効果が得られた。また、電圧非印加時には良
好な透過状態が得られ、電池寿命を気にする必要は全く
なかった。

【００２６】また、電圧印加の大きさを何段階かに分け
ることにより何種類かのソフトフォーカス撮影が可能で
あった。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、高分子と液晶を互
いに配向分散させた液晶表示素子を使用することによ
り、偏光特性の無い良好な可変ソフトフォーカスフィル
ターを提供できる効果があり、このフィルターを用いる
ことで交換時のわずらわしさをなくすとともに、撮影者
に任意の状態を選択できる効果がある。

【００２８】また、状態の切り替えが瞬時で行えるた
め、シャッターチャンスを逃す恐れも無いという効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の電圧印加時と電圧非印加時
の状態を示す図。

【図２】本発明の可変ソフトフォーカスフィルターを１
眼レフカメラのレンズに装着した図。

【図３】本発明の可変ソフトフォーカスフィルターを１
眼レフカメラの内部に装着した図。

【図４】本発明の可変ソフトフォーカスフィルターをレ
ンズシャッターカメラに装着した図。

【図５】本発明の液晶素子と従来の液晶素子の印加電圧
との関係を示す図。

【図６】従来のソフトフォーカスフィルターの一例を示
す図。

【図７】従来の液晶高分子を使用した液晶素子の例を示
す図。

【符号の説明】

１１ａ，１１ｂ，１８ａ，１８ｂ、７１、７８ 透明基
板 １２ａ，１２ｂ，１６ａ，１６ｂ、７２、７６ 透明電
極 １３ａ，１３ｂ，１７ａ，１７ｂ 配向膜 １４ａ，１４ｂ、７４ 液晶分子 １５ａ，１５ｂ、７５ 高分子 １９ａ，１９ｂ、７９ シール剤 ２０、３０ 可変フォーカスフィルター ２１、３１ レンズ ２２、３２ ペンタプリズム ２３、３３ アイピースレンズ ２４、３４ フレネルレンズ及びコンデンサーレンズ ２５、３５ 焦点板 ２６、３６ フィルム ２７、３７ カメラ本体 ２８、３８ ミラー ２９ 駆動装置 ４０ 可変ソフトフォーカスフィルター ４１ シャッターボタン ４２ 撮影レンズ ４３ フィルム ４４ シャッター ４５ モード切り替えスイッチ ４６ カメラ本体 ５０ 本発明の液晶素子が示す電気光学特性 ５１ 従来の液晶素子が示す電気光学特性 ６１ 従来のソフトフォーカスフィルター ６２ 開口部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年１０月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の液晶素子の電圧印加時と電圧非印加時
の状態を示す図。

【図２】本発明の可変ソフトフォーカスフィルターを１
眼レフカメラのレンズに装着した図。

【図３】本発明の可変ソフトフォーカスフィルターを１
眼レフカメラの内部に装着した図。

【図４】本発明の可変ソフトフォーカスフィルターをレ
ンズシャッターカメラに装着した図。

【図５】本発明の液晶素子と従来の液晶素子の印加電圧
との関係を示す図。

【図６】従来のソフトフォーカスフィルターの一例を示
す図。

【図７】従来の液晶高分子を使用した液晶素子の例を示
す図。

【図８】従来の液晶素子に用いられた透明電極のパター
ンを示す図。

【符号の説明】 １１ａ，１１ｂ，１８ａ，１８ｂ、７１、７８ 透明基
板 １２ａ，１２ｂ，１６ａ，１６ｂ、７２、７６ 透明電
極 １３ａ，１３ｂ，１７ａ，１７ｂ 配向膜 １４ａ，１４ｂ、７４ 液晶分子 １５ａ，１５ｂ、７５ 高分子 １９ａ，１９ｂ、７９ シール剤 ２０、３０ 可変フォーカスフィルター ２１、３１ レンズ ２２、３２ ペンタプリズム ２３、３３ アイピースレンズ ２４、３４ フレネルレンズ及びコンデンサーレンズ ２５、３５ 焦点板 ２６、３６ フィルム ２７、３７ カメラ本体 ２８、３８ ミラー ２９ 駆動装置 ４０ 可変ソフトフォーカスフィルター ４１ シャッターボタン ４２ 撮影レンズ ４３ フィルム ４４ シャッター ４５ モード切り替えスイッチ ４６ カメラ本体 ５０ 本発明の液晶素子が示す電気光学特性 ５１ 従来の液晶素子が示す電気光学特性 ６１ 従来のソフトフォーカスフィルター ６２ 開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神宮 啓至 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 曽根原 富雄 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 幾川 修司 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正の誘電異方性のネマチック液晶と、こ
   の液晶の常光線屈折率のほぼ同じ屈折率を有する高分子
   とを互いに分散配向させた調光層を透明電極が形成され
   た一対の透明基板間に挟持されて液晶素子を形成してな
   り、該液晶素子に電圧を印加することによりソフトフォ
   ーカス効果を付与することを特徴とする可変ソフトフォ
   ーカスフィルター。
2. 【請求項２】 無段階にソフトフォーカス効果を変化さ
   せるための電圧印加を調整するための手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の可変ソフトフォーカスフィ
   ルター。