撮像装置
【課題】調光素子を含む鏡筒装置を用いた場合において小型化を図ることが可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置１は、入射した撮像光をその光路を屈曲させて出射する鏡筒装置２と、鏡筒装置２から出射された撮像光を検出して撮像信号を取得する撮像素子３とを備えている。鏡筒装置２は、撮像光の光路の屈曲領域に、調光素子（液晶調光素子２６）を有している。鏡筒装置内の撮像素子３側の領域（屈曲領域と撮像素子３との間の光路上）に調光素子が配置されている従来の撮像装置と比べ、調光素子の配置スペースの分、撮像素子３へ至るまでの撮像光の光路長（レンズ長）が短くて済むようになる。
【解決手段】撮像装置１は、入射した撮像光をその光路を屈曲させて出射する鏡筒装置２と、鏡筒装置２から出射された撮像光を検出して撮像信号を取得する撮像素子３とを備えている。鏡筒装置２は、撮像光の光路の屈曲領域に、調光素子（液晶調光素子２６）を有している。鏡筒装置内の撮像素子３側の領域（屈曲領域と撮像素子３との間の光路上）に調光素子が配置されている従来の撮像装置と比べ、調光素子の配置スペースの分、撮像素子３へ至るまでの撮像光の光路長（レンズ長）が短くて済むようになる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈曲型（折り曲げ型）の鏡筒装置を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ（デジタルスチルカメラ）等の撮像装置では、小型化（薄型化）を図るため、一般に屈曲型（折り曲げ型）の鏡筒装置（レンズ鏡筒装置）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この屈曲型の鏡筒装置では、対物レンズの後方（光出射側）にプリズムが配設されており、このプリズムを用いて撮像光の光路を９０°屈曲させる（折り曲げる）ようになっている。
【０００３】
このような屈曲型の鏡筒装置内には、通常、撮像素子において検出される撮像光の光量を調整する調光素子として、機械的に調光動作（光量調整）を行うアイリス絞りが設けられている。ところが、このアイリス絞りを調光素子として用いた場合、アイリス羽根（絞り羽根）とその駆動機構との設置スペースがそれぞれ大きくなることから、鏡筒装置の小型化（薄型化）を図る上で不利となってしまう。また、この他にもアイリス絞りでは、小絞りの際の回折劣化による解像度の低下が問題視されている。
【０００４】
そこで、このような機械式のアイリス絞りの代替手段として、二色性色素を含有するゲスト−ホスト（ＧＨ）型の液晶を用いた電気式の調光素子（液晶調光素子）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６００７号公報
【特許文献２】特開２００２−８２３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の屈曲型の鏡筒装置では、鏡筒装置内の撮像素子側の領域（プリズムと撮像素子との間の光路上）に、上記した液晶調光素子が配置されている。すなわち、従来のアイリス絞りの設置領域に、そのまま液晶調光素子が配置されている。
【０００７】
このため、機械式のアイリス絞りと比べれば鏡筒装置の小型化（薄型化）が図られるものの、更なる小型化を実現するには不十分であり、改善の余地があった。具体的には、従来の構成では、液晶調光素子自身をその構成部材等の最適化によってどんなに薄型化を実現したとしても、この液晶調光素子の配置スペースの分、撮像素子へ至るまでの撮像光の光路長（レンズ長）が長くなってしまう。このことから、従来の屈曲型の鏡筒装置を用いた撮像装置では、鏡筒装置内に調光素子を配置した場合、小型化を図るには限界があった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、調光素子を含む鏡筒装置を用いた場合において小型化を図ることが可能な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の撮像装置は、入射した撮像光をその光路を屈曲させて出射する鏡筒装置と、この鏡筒装置から出射された撮像光を検出して撮像信号を取得する撮像素子とを備えたものである。鏡筒装置は、上記光路の屈曲領域に調光素子を有している。
【００１０】
本発明の撮像装置では、鏡筒装置へ入射した撮像光の光路を屈曲させる屈曲領域に、調光素子が設けられている。これにより、鏡筒装置内の撮像素子側の領域（上記屈曲領域と撮像素子との間の光路上）に調光素子が配置されている従来の撮像装置と比べ、調光素子の配置スペースの分、撮像素子へ至るまでの撮像光の光路長（レンズ長）が短くて済むようになる。
【００１１】
本発明の撮像装置では、上記鏡筒装置が、筒状部材とこの筒状部材内の上記屈曲領域に配設されたプリズムとを有すると共に、上記調光素子が、筒状部材の内壁面とプリズムとの間隙に配置されているようにすることが可能である。このように構成した場合、上記した従来の撮像装置とは異なり、調光素子を配置するための専用スペース（専用の空間）が不要となる。すなわち、デッドスペースである筒状部材の内壁面とプリズムとの間隙に光調光素子が配置されているため、そのような専用スペースが不要となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の撮像装置によれば、鏡筒装置へ入射した撮像光の光路を屈曲させる屈曲領域に調光素子を設けるようにしたので、従来と比べて撮像光の光路長（レンズ長）を短く設定することができ、鏡筒装置の構造を小さくする（薄型化を図る）ことができる。よって、調光素子を含む鏡筒装置を用いた撮像装置において、小型化（薄型化）を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像装置の外観構成例を表す斜視図である。
【図２】図１に示した鏡筒装置の外観構成例を表す斜視図である。
【図３】図１に示した鏡筒装置等における光学系の構成例を表す図である。
【図４】図３に示した鏡筒装置の一部を拡大して表す断面図である。
【図５】図４に示した液晶調光素子の詳細構成例を表す模式断面図である。
【図６】図１に示した撮像装置における制御処理部等の構成例を表すブロック図である。
【図７】図５に示した液晶調光素子の作用について説明するための模式断面図である。
【図８】図５に示した液晶調光素子における電圧印加率と透過率との関係の一例を表す特性図である。
【図９】比較例に係る鏡筒装置を備えた撮像装置における光学系の構成例を表す図である。
【図１０】図９に示した鏡筒装置の一部を拡大して表す断面図である。
【図１１】撮像装置起動後の経過時間と温度との関係の一例を表す特性図である。
【図１２】変形例１に係る液晶調光素子の構成例を表す模式断面図である。
【図１３】図１２に示した液晶調光素子における電圧印加率と透過率との関係の一例を表す特性図である。
【図１４】変形例２に係る鏡筒装置を備えた撮像装置における光学系の構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（複数のレンズ群を有する鏡筒装置を備えた撮像装置の例）
２．変形例
変形例１（複数の液晶層が積層されてなる液晶調光素子の例）
変形例２（１つのレンズ群のみを有する鏡筒装置を備えた撮像装置の例）
【００１５】
＜実施の形態＞
［撮像装置１の全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置（撮像装置１）の全体構成（外観構成）を斜視図で表したものである。この撮像装置１は、被写体からの光学的な画像を撮像素子（後述する撮像素子３）によって電気的な信号に変換するデジタルカメラ（デジタルスチルカメラ）である。なお、このようにして得られた撮像信号（デジタル信号）は、半導体記録メディア（図示せず）に記録したり、液晶ディスプレイ等の表示装置（図示せず）に表示したりすることが可能となっている。
【００１６】
撮像装置１では、本体部１０（筐体）上に、レンズ部１１、レンズカバー１２、フラッシュ１３および操作ボタン１４が設けられている。具体的には、本体部１０の前面（Ｚ−Ｘ平面）に、レンズ部１１、レンズカバー１２およびフラッシュ１３がそれぞれ配設され、本体部１０の上面（Ｘ−Ｙ平面）に操作ボタン１４が配設されている。この撮像装置１はまた、本体部１０内に、上記したレンズ部１１を含む鏡筒装置２（レンズ鏡筒装置）と、撮像素子３と、図示しない制御処理部（後述する制御処理部４）とを備えている。なお、本体部１０内には、これらの他にも、例えばバッテリーやマイクロフォン、スピーカー等（いずれも図示せず）が内蔵されている。
【００１７】
鏡筒装置２は、後述するように入射した撮像光をその光路を屈曲させて出射する、いわゆる屈曲型（折り曲げ型）の鏡筒装置であり、これにより鏡筒装置２の薄型化（Ｙ軸方向の薄型化）を図ることが可能となっている。この鏡筒装置２は、例えば図２に示したような外観構成からなる。すなわち、鏡筒装置２では、筒状部材２０の上部（Ｚ軸上の正方向の端部）に、上記したレンズ部１１が配設されている。このレンズ部１１は、後述する対物レンズとしてのレンズ２１ａと、本体部１０の一部を構成するフロントフレーム１１０とからなる。なお、この鏡筒装置２の詳細構成については後述する（図３〜図５）。
【００１８】
撮像素子３は、鏡筒装置２から出射された撮像光を検出して撮像信号を取得する素子である。この撮像素子３は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等のイメージングセンサーを用いて構成されている。
【００１９】
レンズカバー１２は、レンズ部１１を外部から保護するための部材であり、図中の破線の矢印で示したように、Ｚ軸方向に沿って移動することが可能となっている。具体的には、被写体の撮像時には、レンズ部１１が外部に露出されるように、レンズカバー１２がレンズ部１１の下方に配置される。一方、撮像時以外のときには、レンズ部１１が外部に露出されないように、レンズ部１１の上方に配置されるようになっている。
【００２０】
操作ボタン１４は、ここでは、撮像装置１の電源をオン・オフさせるための電源ボタン１４ａと、被写体の撮像を実行するための記録ボタン１４ｂ（シャッターボタン）と、撮像信号に対して所定の像ぶれ補正を実行するための手ぶれ設定ボタン１４ｃとからなる。なお、本体部１０上に、これらに加えて（これらの代わりに）他の操作を行うためのボタンが設けられているようにしてもよい。
【００２１】
［鏡筒装置２の詳細構成］
次に、図３〜図５を参照して、鏡筒装置２の詳細構成について説明する。図３は、鏡筒装置２における光学系の構成例を、撮像装置３等とともに表したものである。図４は、図３に示した鏡筒装置２の一部を拡大して表した断面図（Ｙ−Ｚ断面図）である。
【００２２】
図３に示したように、鏡筒装置２は、５つのレンズ群（第１レンズ群２１、第２レンズ群２２、第３レンズ群２３、第４レンズ群２４および第５レンズ群）と、液晶調光素子２６（調光素子）とを備えている。これら５つのレンズ群（群レンズ）のうち、第１レンズ群２１は、Ｙ軸に沿った光軸Ｌ１上およびＺ軸に沿った光軸Ｌ２上に沿って配置され、第２〜第５レンズ群２２〜２５はそれぞれ、光軸Ｌ２上に沿って配置されている。また、第２〜第５レンズ群２２〜２５は、第１レンズ群２１（液晶調光素子２６）と撮像素子３との間の光路上において、第１レンズ群２１側からこの順に配置されている。なお、ここでは、鏡筒装置２と撮像素子３との間（第５レンズ群２５（後述するレンズ２５ｂ）と撮像素子３との間）には、所定の光学フィルム１５が配置されている。
【００２３】
第１レンズ群２１は、光軸Ｌ上に配置されたレンズ２１ａと、プリズム２１ｂと、光軸Ｌ２上に配置されたレンズ２１ｃとからなる。レンズ２１ａは、前述したように対物レンズとして機能するレンズであり、被写体の撮像光が入射されるようになっている。プリズム２１ｂは、鏡筒装置２内の屈曲領域（撮像光の光路の屈曲領域）に配置されており、撮像光の入射面（Ｚ−Ｘ面）および出射面（Ｘ−Ｙ面）と、傾斜面（後述する液晶調光素子２６の載置面，形成面，反射面）とを有する三角柱状となっている。すなわち、このプリズム２１ｂは、光軸Ｌ１に沿って入射する撮像光を、その光路を屈曲させた後に（折り曲げた後に）光軸Ｌ２に沿って出射させる直角プリズムである。これにより、鏡筒装置２が前述した屈曲型（折り曲げ型）の鏡筒装置として機能するようになっている。レンズ２１ｃは、プリズム２１ｂの出射面側に配置されたレンズである。なお、これに対してレンズ２１ａは、プリズム２１ｂの入射面側に配置されている。
【００２４】
第２レンズ群２２は、光軸Ｌ２上に配置された２つのレンズ２２ａ，２２ｂからなる。これらのレンズ２２ａ，２２ｂはそれぞれ、例えば、光軸Ｌ２上をワイド方向（広角方向）およびテレ方向（望遠方向）に移動することが可能となっている。
【００２５】
第３レンズ群２３は、ここでは１つのレンズからなり、鏡筒装置２内で固定配置されている。
【００２６】
第４レンズ群２４は、ここでは１つのレンズからなり、光軸Ｌ２上を移動することが可能となっている。この第４レンズ群２４を構成するレンズは、焦点距離を調整するため（合焦のため）に用いられるレンズ（フォーカスレンズ）である。
【００２７】
第５レンズ群２５は、光軸Ｌ２上に配置された２つのレンズ２５ａ，２５ｂからなる。レンズ２５ａは鏡筒装置２内で固定配置される一方、レンズ２５ｂ（補正レンズ）は、図中の矢印および破線で示したように、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。
【００２８】
ここで、第２レンズ群２２および第４レンズ群２４は、互いに独立して光軸Ｌ２に沿ってテレ方向およびワイド方向に移動することが可能となっている。第２レンズ群２２および第４レンズ群２４がテレ方向またはワイド方向に移動することにより、ズーム調整およびフォーカス調整がなされるようになっている。すなわち、ズーム時には、第２レンズ群２２および第４レンズ群２４がワイド（広角）方向からテレ（望遠）方向まで移動することによって、ズーム調整が行われる。また、フォーカス時には、第４レンズ群２４がワイド方向からテレ方向まで移動することによって、フォーカス調整が行われる。
【００２９】
（液晶調光素子２６）
液晶調光素子２６は、撮像光の光量を調整する素子（調光素子）であり、液晶を利用して電気的に光量調整（調光）を行うようになっている。この液晶調光素子２６は、図３に示したように、前述した撮像光の光路の屈曲領域に配置されている。
【００３０】
具体的には、図４に示したように、液晶調光素子２６は、前述した入射面Ｓin、出射面Ｓoutおよび傾斜面Ｓsを有するプリズム２１ｂにおける傾斜面Ｓs上に配置（形成）されている。詳細には、液晶調光素子２６は、筒状部材２０の内壁面とプリズム２１ｂ（傾斜面Ｓs）との間隙部（間隙領域）２０Ｇ（隙間，これらの間の空間領域）に配置されている。なお、図中に示したように、筒状部材２０におけるプリズム２１ｂの背面側（傾斜面Ｓs側）には、鏡筒装置２と撮像装置１の本体部１０とを取り付ける際に用いられる位置決め孔２０Ｈ（ボス穴）が、Ｙ軸方向に沿って形成されている。
【００３１】
図５は、液晶調光素子２６の詳細な断面構成例（Ｙ−Ｚ断面構成例）を、プリズム２１ｂ等とともに模式的に表したものである。液晶調光素子２６は、プリズム２１ｂ側から、透明電極２６１ａ、配向膜２６２ａ、液晶層２６０、配向膜２６２ｂ、透明電極２６１ｂおよび透明基板２６３がこの順に積層された積層構造を有している。液晶調光素子２６にはまた、シール剤２６５、スペーサー２６６および封止部２６７が設けられている。また、この液晶調光素子２６のプリズム２１と反対側（筒状部材２０の内壁面側）には、反射膜２７（反射部）が設けられている。換言すると、鏡筒装置２では、液晶調光素子２６が、プリズム２１と反射膜２７との間に配置されている。
【００３２】
液晶層２６０は液晶分子を含有する層であり、ここでは液晶分子に加えて所定の色素分子（二色性染料分子）を含有するようになっている（図５では図示の簡略化のため、液晶分子および色素分子をまとめて「分子Ｍ」として示している）。すなわち、液晶調光素子２６は、色素（二色性色素）を含有するゲスト−ホスト（ＧＨ）型の液晶を用いて構成されている。
【００３３】
このようなＧＨ型の液晶（ＧＨ型液晶）は、電圧印加時における液晶分子の長軸方向の相違により、ネガ型のものとポジ型のものとに大別される。ポジ型のＧＨ型液晶は、電圧無印加時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して垂直となり、電圧印加時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して平行となるものである。一方、ネガ型のＧＨ型液晶は、逆に、電圧無印加時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して平行となり、電圧印加時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して垂直となるものである。ここで、色素分子は液晶分子と同じ方向（向き）に配向するため、ポジ型の液晶をホストとして用いた場合には、電圧無印加時には光透過率が相対的に低くなり（光出射側が相対的に暗くなり）、電圧印加時には光透過率が相対的に高くなる（光出射側が相対的に明るくなる）。一方、ネガ型の液晶をホストとして用いた場合には、逆に、電圧無印加時には光透過率が相対的に高くなり（光出射側が相対的に明るくなり）、電圧印加時には光透過率が相対的に低くなる（光出射側が相対的に暗くなる）。なお、本実施の形態では、液晶層２６０がポジ型およびネガ型のいずれの液晶によって構成されていてもよいが、以下では、液晶層２６０がネガ型の液晶からなる場合について代表して説明する。
【００３４】
ここで、このような液晶層２６０では、プリズム２１ｂと略同等（好ましくは同一）の光屈折率を有する液晶を用いて構成されているのが望ましい。換言すると、プリズム２１ｂにおける光屈折率と液晶層２６０における光屈折率とが、略同等（好ましくは同一）の値となっているのが望ましい。これにより、プリズム２１ｂと液晶調光素子２６（液晶層２６０）との界面において撮像光が屈折（反射）され、撮像光の光路が光軸Ｌ１，Ｌ２からずれてしまうのが回避されるからである。なお、液晶調光素子２６内の他の部材（透明電極２６１ａ，２６１ｂや配向膜２６２ａ，２６２ｂ等）の光屈折率による影響については、以下の理由から実質的に考慮しなくてもよい。まず、これらの部材の厚みは、非常に小さい（数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度）ためである。また、配向膜２６２ａ，２６２ｂの光屈折率は、液晶層２６０の光屈折率と同程度となるように設定されるのが一般的であり、透明電極２６１ａ，２６１ｂについては、それらの膜厚の調整によって容易に光屈折率の合わせ込みを行うことができるからである。
【００３５】
透明電極２６１ａ，２６１ｂはそれぞれ、液晶層２６０に対して電圧（駆動電圧）を印加するための電極であり、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなる。なお、これらの透明電極２６１ａ，２６１ｂと電気的に接続するための配線（図示せず）は、適宜配置すればよい。
【００３６】
配向膜２６２ａ，２６２ｂはそれぞれ、液晶層２６０内の各液晶分子を所望の方向（配向方向）に配向させるための膜である。これらの配向膜２６２ａ，２６２ｂはそれぞれ、例えばポリイミド等の高分子材料からなり、予め所定の方向にラビング処理が施されることによって液晶分子の配向方向が設定されるようになっている。
【００３７】
透明基板２６３は、透明電極２６１ｂ、配向膜２６２ｂおよび反射膜２７を支持すると共に液晶層２６０を封止するための一方側の基板であり、例えばガラス基板からなる。なお、ここでは、透明電極２６１ａおよび配向膜２６２ａを支持すると共に液晶層２６０を封止するための他方側の基板が、プリズム２１ｂにより構成されているが、このプリズム２１ｂの代わりに、プリズム２１ｂと透明電極２６１ａとの間に透明基板を更に設けるようにしてもよい。ただし、プリズム２１ｂがこのような他方側の基板を兼ねている場合のほうが、液晶調光素子２６の構成部材が少なくて済むため望ましいと言える。
【００３８】
反射膜２７は、透明基板２６３の筒状部材２０（内壁面）側（液晶層２６０の反対側）に配置されており、詳細は後述するが、撮像光を反射（全反射）する機能を有する膜である。このような反射膜２７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）もしくは銀（Ａｇ）、またはそれらの合金等の金属材料からなる。
【００３９】
シール剤２６５は、液晶層２６０内の分子Ｍ（液晶分子および色素分子）を側面側から封止するための部材であり、例えばエポキシ接着剤やアクリル接着剤等の接着剤からなる。スペーサー２６６は、液晶層２６０におけるセルギャップ（厚み）を一定に保持するための部材であり、例えば所定の樹脂材料またはガラス材料からなる。封止部２６７は、液晶層２６０内に分子Ｍを封入する際の封入口であると共に、その後液晶層２６０内の分子Ｍを外部から封止する部分である。
【００４０】
［制御処理部４のブロック構成］
続いて、前述した制御処理部４の構成について説明する。図６は、この制御処理部４のブロック構成を、鏡筒装置２および撮像素子３とともに表わしたものである。なお、鏡筒装置２の内部およびその周辺については、図示の簡略化のため、一部の構成のみ代表して示している。
【００４１】
制御処理部４は、以下説明するように、撮像素子３において得られた撮像信号に対して所定の信号処理を行うと共に、鏡筒装置２内の液晶調光素子２６に対して所定のフィードバック制御を行うものである。この制御処理部４は、Ｓ／Ｈ・ＡＧＣ回路４１、Ａ／Ｄ変換部４２、撮像信号処理部４３、検波部４４、マイコン（マイクロコンピュータ）４５、温度センサー４６および駆動部４７を有している。
【００４２】
Ｓ／Ｈ・ＡＧＣ回路４１は、撮像素子３から出力される撮像信号に対してＳ／Ｈ（サンプル・ホールド）処理を行うと共に、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）機能を用いた所定の信号増幅処理を行う回路である。
【００４３】
Ａ／Ｄ変換部４２は、Ｓ／Ｈ・ＡＧＣ回路４１から出力される撮像信号に撮像信号に対してＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）処理を行うことにより、デジタル信号からなる撮像信号を生成するものである。
【００４４】
撮像信号処理部４３は、Ａ／Ｄ変換部４２から出力される撮像信号（デジタル信号）に対して、所定の信号処理（画質改善処理等）を行うものである。このようにして信号処理がなされた後の撮像信号は、制御処理部４３の外部（図示しない半導体記録メディア等）へ出力されるようになっている。
【００４５】
検波部４４は、Ａ／Ｄ変換部４２から出力される撮像信号（デジタル信号）について所定のＡＥ検波を行い、そのときの検波値を出力するものである。
【００４６】
温度センサー４６は、液晶調光素子２６の近傍（周辺領域）に配置されており、この液晶調光素子２６の温度を検出するためのセンサーである。なお、このようにして検出された液晶調光素子２６の温度情報は、マイコン４６へ出力されるようになっている。
【００４７】
マイコン４５は、駆動部４７に対して液晶調光素子２６の制御信号（具体的には、電圧印加量）を供給することにより、液晶調光素子２６の調光動作（光量調整動作）を制御するものである。具体的には、検波部４４から供給される検波値に基づき、液晶調光素子２６に対する電圧印加量を設定するようになっている。また、マイコン４５は、図示しない記憶部（メモリ）上に予め保持された「温度と透過光量との対応関係」を示すデータを用いて、温度センサー４６から出力される液晶調光素子２６の温度情報を利用した所定の温度補正（電圧印加量の温度補正）を行う機能も有している。
【００４８】
駆動部４７は、マイコン４６から供給される制御信号（電圧印加量）に基づいて、液晶調光素子２６の駆動動作を行うものである。具体的には、図示しない配線を介して、液晶調光素子２６内の透明電極２６１ａ，２６１ｂ間に設定された電圧を印加するようになっている。
【００４９】
［撮像装置１の作用・効果］
（１．撮像動作）
この撮像装置１では、図１に示した操作ボタン１４がユーザ（使用者）によって操作されることにより被写体の撮像動作が行われ、撮像画像（撮像データ）が得られる。具体的には、図１〜図３に示したように、撮像光がレンズ部１１を介して鏡筒装置２へ入射し、その撮像光の光路が鏡筒装置２内で屈曲された（折り曲げられた）後、撮像素子３へ出射されて検出される。鏡筒装置２内では、詳細には図３に示したように、まず、光軸Ｌ１に沿ってレンズ２１ａ（対物レンズ）を介してプリズム２１ｂへ入射した撮像光は、このプリズム２１ｂの傾斜面Ｓs上の反射膜２７において反射される。この反射光は、レンズ２１ｃを介して光軸Ｌ２に沿って出射される。そして、反射光としての撮像光は、第２〜第５レンズ群２２〜２５をこの順に通過し、鏡筒装置２から出射される。この鏡筒装置２から出射された撮像光は、光学フィルム１５を介して撮像素子３へ入射し検出される。このようにして撮像素子３において取得された撮像信号に対して、図６に示した制御処理部４は、前述した所定の信号処理を行う。また、この制御処理部４は、取得された撮像信号に基づいて、鏡筒装置２内の液晶調光素子２６に対して、前述した所定のフィードバック制御を行う。
【００５０】
このとき、液晶調光素子２６では、詳細には図７に示したように、プリズム２１ｂの入射面Ｓinから入射した撮像光（入射光Ｌin）が、このプリズム２１ｂを介して液晶層２６０等を通過し、反射膜２７において反射（全反射）される。そして、反射された撮像光は、再び液晶層２６０等を通過し、出射光Ｌoutとしてプリズム２１ｂの出射面Ｓoutから出射される。この際に、液晶層２６０に対して所定の電圧（駆動電圧）が印加されると、分子Ｍ（液晶分子および色素分子）の配向方向（長軸方向）が変化し、それに応じて液晶層２６０を通過する撮像光の光量も変化する。したがって、このときの駆動電圧を調整することにより、液晶調光素子２６全体を通過する撮像光の光量が、（機械的ではなく）電気的に調整可能となる（任意の調光動作が可能となる）。このようにして、鏡筒装置２内で撮像光に対する光量調整（調光）が行われる。
【００５１】
ここで、図８は、液晶調光素子２６における、電圧印加率（０％：電圧無印加状態、１００％：最大電圧印加状態）と透過率（光透過率）との関係を示す一実施例を表したものである。この実施例では、液晶層２６０においてネガ型のＧＨ型液晶を用い、電圧無印加状態（０Ｖ状態）における撮像光の透過光量を基準（１００％）として示している。この図８により、電圧印加率が大きくなるのに応じて液晶層２６０での遮光量が急激に大きくなっていき（透過率が急激に低くなっていき）、電圧印加率＝２０％程度で透過率＝５０％程度（略一定値）に収束していることが分かる。すなわち、この実施例では、液晶調光素子２６における調光範囲（調光レンジ，ダイナミックレンジ）は、約５０％（透過率＝１００％〜５０％の範囲）となっている。このような液晶調光素子２６における透過率変化の際の値や傾き、調光範囲はそれぞれ、液晶層２６０（液晶および色素）の材料や濃度、液晶層２６０のセルギャップ（厚み）、配向膜２６２ａ，２６２ｂの種類（材料）等に応じて変化するようになっている。なお、液晶層２６０においてポジ型のＧＨ型液晶を用いた場合には、図８の特性とは逆に、電圧無印加状態（電圧印加率＝０％）で透過率が低く、電圧印加率が大きくなるのに応じて透過率が上昇していく傾向となる。
【００５２】
（２．特徴的部分の作用）
次に、撮像装置１の特徴的部分の作用について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
【００５３】
（比較例）
図９は、比較例に係る従来の鏡筒装置（鏡筒装置１０２）を備えた撮像装置（撮像装置１０１）における光学系の構成例を表したものである。また、図１０は、この鏡筒装置１０２の一部を拡大して表した断面図（Ｙ−Ｚ断面図）である。この比較例に係る撮像装置１０１は、鏡筒装置１０２、光学フィルム１５および撮像素子３を備えている。すなわち、図３に示した本実施の形態の撮像装置１において、鏡筒装置２の代わりに鏡筒装置１０２を設けたものとなっている。
【００５４】
鏡筒装置１０２は、図３に示した本実施の形態の鏡筒装置２において、前述した液晶調光素子２６の代わりに、機械式の調光素子（アイリス絞り）１０６を設けたものに対応している。したがって、図１０に示したように、この鏡筒装置１０２では鏡筒装置２とは異なり、筒状部材２０の内壁面とプリズム２１ｂ（傾斜面Ｓs）との間隙部２０Ｇに、液晶調光素子２６が配設されていない。一方、調光素子１０６は、ここでは第３レンズ群２３と第４レンズ群２４との間の光路（光軸Ｌ２）上に配置されている。
【００５５】
このように、比較例の鏡筒装置１０２では、鏡筒装置１０２内の撮像素子３側の領域（屈曲領域と撮像素子３との間の光路上）に、調光素子１０６が配置されている。ところが、この機械式の調光素子１０６では、アイリス羽根（絞り羽根）とその駆動機構との設置スペースがそれぞれ大きくなることから、鏡筒装置１０２の小型化（薄型化）を図る上で不利となってしまう。
【００５６】
そこで、機械式の調光素子１０６の代わりに、本実施の形態の液晶調光素子１０６のように、ＧＨ型の液晶を用いた電気式の調光素子（液晶調光素子）を配置することが考えられる。しかしながら、上記した調光素子１０６の設置領域にそのまま液晶調光素子を配置した場合、機械式の調光素子１０６と比べれば鏡筒装置１０２の小型化（薄型化）が図られるものの、更なる小型化を実現するには不十分である。具体的には、その構成では、液晶調光素子自身をその構成部材等の最適化によってどんなに薄型化を実現したとしても、この液晶調光素子の配置スペースの分、撮像素子へ至るまでの撮像光の光路長（レンズ長）が長くなってしまう。このため、比較例に係る屈曲型の鏡筒装置１０２を用いた撮像装置１０１では、鏡筒装置１０２内に調光素子を配置した場合に、小型化を図るには限界がある。
【００５７】
また、上記のように、比較例の鏡筒装置１０２において、調光素子１０６の設置領域にＧＨ型の液晶を用いた液晶調光素子を配置させた場合、撮像素子３における温度上昇の影響が大きくなってしまうという問題もある。具体的には、まず、ＧＨ型の液晶では、ホストとなる液晶が温度依存性を有するため、周囲の温度（環境温度）の変化に応じて、液晶の応答性や倒れ量（電圧印加の際の傾き角）が変化してしまうことが知られている。したがって、このようなＧＨ型の液晶を用いた液晶調光素子では、光量調整（調光）動作の際に、様々な補正処理（温度補正処理）を行う必要が生じる。また、撮像素子３は、撮像装置１０１が起動している際には、非常に熱を発し易い（素子の温度が上昇し易い）。これらのことから、比較例の鏡筒装置１０２では、上記のように撮像素子３と調光素子１０６（液晶調光素子）との距離が近いため、撮像素子３からの熱の影響を受け易くなる（熱の影響を大きく受けてしまう）。したがって、上記した温度補正処理が複雑なものとなり、補正後の値と理想値との間に大きなずれが生じてしまう場合がある。
【００５８】
（本実施の形態の作用）
これに対して本実施の形態の撮像装置１では、図４に示したように、鏡筒装置２において、鏡筒装置２へ入射した撮像光の光路を屈曲させる屈曲領域に、液晶調光素子２６が設けられている。これにより、上記比較例の撮像装置１０１（鏡筒装置１０２）と比べ、調光素子の配置スペース（光軸Ｌ２上の設置スペース）の分、撮像素子３へ至るまでの撮像光の光路長（レンズ長）が短くて済むようになる。具体的には、上記比較例の撮像装置１０１とは異なり、調光素子を配置するための専用スペース（専用の空間）が不要となる。これは、屈曲型の鏡筒装置では一般に、本実施の形態の鏡筒装置２のように、筒状部材２０におけるプリズム２１ｂの背面側（傾斜面Ｓs側）には位置決め孔２０Ｈが設けられているくらいであり、デッドスペースとなっているためである。すなわち、筒状部材２０の内壁面とプリズム２１ｂとの間隙部２０Ｇ（プリズム２１ｂの背面側）に液晶光調光素子２６が配置されているため、そのような専用スペースが不要となる。また、鏡筒装置２では、機械式の調光素子ではなく電気式の調光素子（液晶調光素子２６）を用いていることから、機械式の絞り機構（の設置スペース）も不要となる。
【００５９】
更に、図３に示したように、本実施の形態の鏡筒装置２では、液晶調光素子２６が撮像素子３から離れた位置（光軸Ｌ２上の最も遠い位置）に配置されているため、上記比較例の鏡筒装置１０２と比べ、前述した撮像素子３における温度上昇の影響が軽減される。具体的には、必要となる温度補正量が小さくて済むようになり、処理負担が大きくなりがちな温度補正処理が平易なものとなることから、補正後の値と理想値との間のずれが小さくなる（補正ずれが抑えられ、より適切な光量調整（調光）がなされるようになる）。
【００６０】
ここで、図１１は、撮像装置の起動後の経過時間と温度（調光素子または撮像素子３における温度）との関係を、本実施の形態の上記実施例および上記比較例と、参考例としての撮像素子３とについて表したものである。この図１１により、参考例としての撮像素子３では、上記したように、起動後の時間経過に従って温度上昇が大きくなっていることが分かる（約２５℃（室温）から約４０℃まで上昇）。そして比較例では、そのような撮像素子３の温度上昇に伴って、調光素子１０６においても大きく温度が上昇していることが分かる（約２５℃から約３５℃まで上昇）。これに対して実施例では、液晶調光素子２６が撮像素子３から離れた位置に配置されているため、ほとんど温度上昇が生じていないことが分かる（約２５℃から約２７℃への上昇）。
【００６１】
以上のように本実施の形態では、鏡筒装置２へ入射した撮像光の光路を屈曲させる屈曲領域に調光素子（液晶調光素子２６）を設けるようにしたので、従来と比べて撮像光の光路長（レンズ長）を短く設定することができ、鏡筒装置２の構造を小さくする（薄型化を図る）ことができる。よって、調光素子を含む鏡筒装置を用いた撮像装置において、小型化（薄型化）を図ることが可能となる。
【００６２】
また、プリズム２１ｂにおける光屈折率と液晶層２６０における光屈折率とが略同等の値となっているようにした場合には、液晶調光素子２６内のガラス間多重反射が回避されるため、ゴーストやフレアの発生を回避することができ、素子に含まれるゴミや配向膜２６２ａ，２６２ｂ内の傷、スペーサー２６６による撮像画像への悪影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００６３】
更に、従来（比較例）の構成では、鏡筒装置の薄型化を図るには調光素子（液晶調光素子）自体を極力薄くすることが求められていたため、透明基板を構成するガラス部材も薄いものに限定されていた。これに対して、本実施の形態では、上記のようにプリズム２１ｂの背面側（傾斜面Ｓs側）に液晶調光素子２６を設けるようにしたので、厚みの大きい種類のガラス部材を透明基板として使用することができるようになる。また、位置決め孔２０Ｈへの影響が生じなければ、ガラス部材の厚みは全く気にしなくてよいことになる。更に、従来のように薄いガラス部材を用いた場合には、歪みやニュートンリングの発生が問題となるが、厚みの大きいガラス部材を用いることができるため、歪み対策を行うことも可能となる。
【００６４】
＜変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１，２）について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６５】
［変形例１］
図１２は、変形例１に係る液晶調光素子（液晶調光素子２６Ａ）の断面構成例（Ｙ−Ｚ断面構成例）を、プリズム２１ｂとともに模式的に表したものである。本変形例の液晶調光素子２６Ａでは、液晶層が１層（単層）構造（液晶層２６０）であった上記実施の形態の液晶調光素子２６とは異なり、液晶層が２層（複数層）構造となっている。すなわち、液晶調光素子２６Ａでは、以下詳述するように、２層の液晶層２６０ａ，２６０ｂが積層されてなる。
【００６６】
具体的には、液晶調光素子２６Ａは、プリズム２１ｂ側から、透明電極２６１ａ、配向膜２６２ａ、液晶層２６０ａ、配向膜２６２ｂ、透明電極２６１ｂ、透明基板２６３、透明電極２６１ａ、配向膜２６２ａ、液晶層２６０ｂ、配向膜２６２ｂ、透明電極２６１ｂおよび透明基板２６３がこの順に積層された積層構造を有している。この液晶調光素子２６Ａではまた、液晶調光素子２６と同様に、液晶層２６０ａ，２６０ｂの側面側にそれぞれ、シール剤２６５、スペーサー２６６および封止部２６７が設けられている。更に、この液晶調光素子２６Ａのプリズム２１と反対側（筒状部材２０の内壁面側）にも、反射膜２７が設けられている。換言すると、液晶調光素子２６Ａが、プリズム２１と反射膜２７との間に配置されている。
【００６７】
液晶層２６０ａ，２６０ｂはそれぞれ、液晶層２６０と同様に、色素（二色性色素）を含有するＧＨ型液晶を用いて構成されている。具体的には、液晶層２６０ａは、分子Ｍａ（液晶分子および色素分子）を含有し、液晶層２６０ｂは、分子Ｍｂ（液晶分子および色素分子）を含有している。なお、ここでは、液晶層２６０ａ内の分子Ｍａと液晶層２６０ｂ内の分子Ｍｂとの間で、それらの配向方向（長軸方向）が互いに異なっているが、この場合には限られず、配向方向は任意に設定することが可能である。
【００６８】
本変形例の液晶調光素子２６Ａにおいても、液晶調光素子２６と同様の調光動作を行うことが可能である。すなわち、プリズム２１ｂの入射面Ｓinから入射した撮像光（入射光Ｌin）は、このプリズム２１ｂを介して液晶層２６０ａ，２６０ｂ等をこの順に通過し、反射膜２７において反射（全反射）される。そして、反射された撮像光は、再び液晶層２６０ｂ，２６０ａ等をこの順に通過し、出射光Ｌoutとしてプリズム２１ｂの出射面Ｓoutから出射される。そして、この際に液晶層２６０ａ，２６０ｂに対してそれぞれ所定の電圧（駆動電圧）が印加されると、分子Ｍａ，Ｍｂ（液晶分子および色素分子）の配向方向（長軸方向）が変化し、それに応じて液晶層２６０ａ，２６０ｂを通過する撮像光の光量も変化する。したがって、液晶調光素子２６Ａにおいても、このときの液晶層２６０ａ，２６０ｂに対する駆動電圧をそれぞれ調整することにより、液晶調光素子２６Ａ全体を通過する撮像光の光量を電気的に調整可能となる。なお、液晶層２６０Ａ，２６０ｂに対する駆動電圧（印加電圧）が互いに異なるようにした場合には、例えば、撮像光における特定方向の偏光（偏光成分）を意図的に弱めつつ、一定の光量を保持するといったことも可能となる。
【００６９】
ただし、この液晶調光素子２６Ａは、上記したように、２層の液晶層２６０ａ，２６０ｂが積層されてなることにより、以下の効果も得られる。すなわち、まず、一般にＧＨ型液晶では、ホストとしての液晶に溶ける色素の種類や溶解量には限界があるため、液晶調光素子における調光範囲（調光レンジ）もある程度限られたものとなることが知られている。ここで、ある一定濃度のＧＨ型液晶を用いた場合、液晶層のセルギャップを増加させる（厚みを大きくする）ことによって調光範囲を増加させることが可能であるものの、セルギャップの増大は、液晶の応答速度に悪影響を及ぼしてしまう（液晶の応答速度が低下してしまう）。そこで、調光範囲を増加させるために偏光板を併用することが考えられるが、偏光板が固定（偏光軸が固定）されてしまうと、撮像装置におけるレンズのＦ値が低下してしまう。そのため、偏光板を光路に対して出し入れ可能（挿脱自体）に構成して用いることが現実的であるが、そのような構成の偏光板を併用した場合、鏡筒装置（ひいては撮像装置）の省スペース化（薄型化）を図ることが困難となってしまう。
【００７０】
これに対して本変形例の液晶調光素子２６Ａでは、上記した２層構造の液晶層２６０ａ，２６０ｂからなることにより、液晶層自体のセルギャップ（厚み）はそのままで（変化させることなく）、液晶の応答速度も保持しつつ（低下させることなく）、調光範囲を増加させることが可能となる。
【００７１】
図１３は、実施の形態における図８と同様に、液晶調光素子２６Ａにおける電圧印加率と透過率との関係を示す一実施例を表したものである。この実施例においても、液晶層２６０ａ，２６０ｂにおいてそれぞれネガ型のＧＨ型液晶を用い、電圧無印加状態（０Ｖ状態）における撮像光の透過光量を基準（１００％）として示している。この図１３により、電圧印加率＝２０％程度で透過率＝２５％程度（略一定値）に収束していることが分かる。すなわち、この実施例では、液晶調光素子２６Ａにおける調光範囲が約７５％（透過率＝１００％〜２５％の範囲）となっており、図８に示した液晶調光素子２６の実施例と比べ、調光範囲が増加（約５０％が約７５％に増加、図中の矢印参照）していることが分かる。
【００７２】
なお、本変形例では液晶層が２層構造となっている場合について説明したが、この場合には限られず、液晶調光素子内において液晶層が３層以上の積層構造となっているようにしてもよい。
【００７３】
［変形例２］
図１４は、変形例２に係る撮像装置（撮像装置１Ａ）の概略構成を表したものである。本変形例の撮像装置１Ａは、上記実施の形態の撮像装置１において、鏡筒装置２の代わりに、以下説明する本変形例に係る鏡筒装置（鏡筒装置２Ａ）を設けたものとなっている。
【００７４】
本変形例の鏡筒装置２Ａは、鏡筒装置２において、第２レンズ群２２、第３レンズ群２３、第４レンズ群２４および第５レンズ群２５を省いた（設けないようにした）ものに対応している。すなわち、この鏡筒装置２Ａは、１つのレンズ群（第１レンズ群２１）のみを含んで構成されており、この第１のレンズ群２１と、液晶調光素子２６（または液晶調光素子２６Ａ）とを有している。
【００７５】
したがって、本変形例の撮像装置１Ａでは、鏡筒装置２Ａ内のレンズ２１ｃから出射した撮像光（反射光）は、そのまま直接、撮像素子３において検出されるか、または、光学フィルム１５を介して撮像素子３において検出される。このように鏡筒装置では、液晶調光素子と撮像素子との間の光路上に、１または複数のレンズ群が設けられているようにすればよい。
【００７６】
［その他の変形例］
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【００７７】
例えば、上記実施の形態等では、ＧＨ型の液晶を用いた液晶調光素子を例に挙げて説明したが、この場合には限られず、ＧＨ型の液晶以外の液晶を用いた液晶調光素子を用いるようにしてもよく、更には液晶調光素子以外の調光素子であってもよい。
【００７８】
具体的には、液晶調光素子以外の調光素子としては、以下の方式の調光素子が挙げられる。すなわち、例えば、サーモクロミズム（実用例：マグカップ、ポリマーシート等）やサーモトロピックに使用されるゲル物質を用いた調光素子、フォトクロミック（実用例：紫外線によって変化するサングラス等）における材料を用いた調光素子、ガスクロミック（実用例：窓ガラス等）における水素ガス等を用いた調光素子、エレクトロクロミック（実用例：窓ガラス等）におけるＷＯ3（酸化タングステン），Ｎｂ2Ｏ5（酸化ニオブ），ＮｉＯ（酸化ニッケル），Ｃｒ2Ｏ3（酸化クロム）等を用いた調光素子などが挙げられる。これらの調光素子のうち、上記実施の形態等の構成と最も相関性（親和性）が高いものは、エクレトロクロミックを利用した調光素子である。この方式の調光素子の基本構成は、例えば、「透明ガラス」−「透明電極」−「エレクトロ区のミック材料（上記した物質が代表的）」−「固体電解質」−「イオンストレージ材料」−「透明電極」の順に積層された積層構造である。
【００７９】
更に、上記実施の形態等では、鏡筒装置内の屈曲領域にプリズムが配置されている場合について説明したが、場合によっては、プリズム以外の光学部材（例えば、ミラーなど）が鏡筒装置内の屈曲領域に配設されているようにしてもよい。
【００８０】
加えて、上記実施の形態等では、鏡筒装置や撮像装置等の各構成要素（光学系）を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１，１Ａ…撮像装置、１０…本体部、１１…レンズ部、２，２Ａ…鏡筒装置、２０…筒状部材、２０Ｇ…間隙部、２０Ｈ…位置決め孔（ボス穴）、２１…第１レンズ群、２１ｂ…プリズム、２２…第２レンズ群、２３…第３レンズ群、２４…第４レンズ群、２５…第５レンズ群、２６，２６Ａ…液晶調光素子、２６０，２６０ａ，２６０ｂ…液晶層、２６１ａ，２６１ｂ…透明電極、２６２ａ，２６２ｂ…配向膜、２６３…透明基板、２６５…シール材、２６６…スペーサー、２６７…封止部、２７…反射膜（反射部）、３…撮像素子、４…制御処理部、Ｌ１，Ｌ２…光軸、Ｌin…入射光、Ｌout…出射光（反射光）、Ｓin…入射面、Ｓout…出射面、Ｓs…傾斜面、Ｍ，Ｍａ，Ｍｂ…分子（液晶分子・色素分子）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屈曲型（折り曲げ型）の鏡筒装置を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラ（デジタルスチルカメラ）等の撮像装置では、小型化（薄型化）を図るため、一般に屈曲型（折り曲げ型）の鏡筒装置（レンズ鏡筒装置）が用いられている（例えば、特許文献１参照）。この屈曲型の鏡筒装置では、対物レンズの後方（光出射側）にプリズムが配設されており、このプリズムを用いて撮像光の光路を９０°屈曲させる（折り曲げる）ようになっている。
【０００３】
このような屈曲型の鏡筒装置内には、通常、撮像素子において検出される撮像光の光量を調整する調光素子として、機械的に調光動作（光量調整）を行うアイリス絞りが設けられている。ところが、このアイリス絞りを調光素子として用いた場合、アイリス羽根（絞り羽根）とその駆動機構との設置スペースがそれぞれ大きくなることから、鏡筒装置の小型化（薄型化）を図る上で不利となってしまう。また、この他にもアイリス絞りでは、小絞りの際の回折劣化による解像度の低下が問題視されている。
【０００４】
そこで、このような機械式のアイリス絞りの代替手段として、二色性色素を含有するゲスト−ホスト（ＧＨ）型の液晶を用いた電気式の調光素子（液晶調光素子）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２６００７号公報
【特許文献２】特開２００２−８２３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の屈曲型の鏡筒装置では、鏡筒装置内の撮像素子側の領域（プリズムと撮像素子との間の光路上）に、上記した液晶調光素子が配置されている。すなわち、従来のアイリス絞りの設置領域に、そのまま液晶調光素子が配置されている。
【０００７】
このため、機械式のアイリス絞りと比べれば鏡筒装置の小型化（薄型化）が図られるものの、更なる小型化を実現するには不十分であり、改善の余地があった。具体的には、従来の構成では、液晶調光素子自身をその構成部材等の最適化によってどんなに薄型化を実現したとしても、この液晶調光素子の配置スペースの分、撮像素子へ至るまでの撮像光の光路長（レンズ長）が長くなってしまう。このことから、従来の屈曲型の鏡筒装置を用いた撮像装置では、鏡筒装置内に調光素子を配置した場合、小型化を図るには限界があった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、調光素子を含む鏡筒装置を用いた場合において小型化を図ることが可能な撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の撮像装置は、入射した撮像光をその光路を屈曲させて出射する鏡筒装置と、この鏡筒装置から出射された撮像光を検出して撮像信号を取得する撮像素子とを備えたものである。鏡筒装置は、上記光路の屈曲領域に調光素子を有している。
【００１０】
本発明の撮像装置では、鏡筒装置へ入射した撮像光の光路を屈曲させる屈曲領域に、調光素子が設けられている。これにより、鏡筒装置内の撮像素子側の領域（上記屈曲領域と撮像素子との間の光路上）に調光素子が配置されている従来の撮像装置と比べ、調光素子の配置スペースの分、撮像素子へ至るまでの撮像光の光路長（レンズ長）が短くて済むようになる。
【００１１】
本発明の撮像装置では、上記鏡筒装置が、筒状部材とこの筒状部材内の上記屈曲領域に配設されたプリズムとを有すると共に、上記調光素子が、筒状部材の内壁面とプリズムとの間隙に配置されているようにすることが可能である。このように構成した場合、上記した従来の撮像装置とは異なり、調光素子を配置するための専用スペース（専用の空間）が不要となる。すなわち、デッドスペースである筒状部材の内壁面とプリズムとの間隙に光調光素子が配置されているため、そのような専用スペースが不要となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の撮像装置によれば、鏡筒装置へ入射した撮像光の光路を屈曲させる屈曲領域に調光素子を設けるようにしたので、従来と比べて撮像光の光路長（レンズ長）を短く設定することができ、鏡筒装置の構造を小さくする（薄型化を図る）ことができる。よって、調光素子を含む鏡筒装置を用いた撮像装置において、小型化（薄型化）を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る撮像装置の外観構成例を表す斜視図である。
【図２】図１に示した鏡筒装置の外観構成例を表す斜視図である。
【図３】図１に示した鏡筒装置等における光学系の構成例を表す図である。
【図４】図３に示した鏡筒装置の一部を拡大して表す断面図である。
【図５】図４に示した液晶調光素子の詳細構成例を表す模式断面図である。
【図６】図１に示した撮像装置における制御処理部等の構成例を表すブロック図である。
【図７】図５に示した液晶調光素子の作用について説明するための模式断面図である。
【図８】図５に示した液晶調光素子における電圧印加率と透過率との関係の一例を表す特性図である。
【図９】比較例に係る鏡筒装置を備えた撮像装置における光学系の構成例を表す図である。
【図１０】図９に示した鏡筒装置の一部を拡大して表す断面図である。
【図１１】撮像装置起動後の経過時間と温度との関係の一例を表す特性図である。
【図１２】変形例１に係る液晶調光素子の構成例を表す模式断面図である。
【図１３】図１２に示した液晶調光素子における電圧印加率と透過率との関係の一例を表す特性図である。
【図１４】変形例２に係る鏡筒装置を備えた撮像装置における光学系の構成例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（複数のレンズ群を有する鏡筒装置を備えた撮像装置の例）
２．変形例
変形例１（複数の液晶層が積層されてなる液晶調光素子の例）
変形例２（１つのレンズ群のみを有する鏡筒装置を備えた撮像装置の例）
【００１５】
＜実施の形態＞
［撮像装置１の全体構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る撮像装置（撮像装置１）の全体構成（外観構成）を斜視図で表したものである。この撮像装置１は、被写体からの光学的な画像を撮像素子（後述する撮像素子３）によって電気的な信号に変換するデジタルカメラ（デジタルスチルカメラ）である。なお、このようにして得られた撮像信号（デジタル信号）は、半導体記録メディア（図示せず）に記録したり、液晶ディスプレイ等の表示装置（図示せず）に表示したりすることが可能となっている。
【００１６】
撮像装置１では、本体部１０（筐体）上に、レンズ部１１、レンズカバー１２、フラッシュ１３および操作ボタン１４が設けられている。具体的には、本体部１０の前面（Ｚ−Ｘ平面）に、レンズ部１１、レンズカバー１２およびフラッシュ１３がそれぞれ配設され、本体部１０の上面（Ｘ−Ｙ平面）に操作ボタン１４が配設されている。この撮像装置１はまた、本体部１０内に、上記したレンズ部１１を含む鏡筒装置２（レンズ鏡筒装置）と、撮像素子３と、図示しない制御処理部（後述する制御処理部４）とを備えている。なお、本体部１０内には、これらの他にも、例えばバッテリーやマイクロフォン、スピーカー等（いずれも図示せず）が内蔵されている。
【００１７】
鏡筒装置２は、後述するように入射した撮像光をその光路を屈曲させて出射する、いわゆる屈曲型（折り曲げ型）の鏡筒装置であり、これにより鏡筒装置２の薄型化（Ｙ軸方向の薄型化）を図ることが可能となっている。この鏡筒装置２は、例えば図２に示したような外観構成からなる。すなわち、鏡筒装置２では、筒状部材２０の上部（Ｚ軸上の正方向の端部）に、上記したレンズ部１１が配設されている。このレンズ部１１は、後述する対物レンズとしてのレンズ２１ａと、本体部１０の一部を構成するフロントフレーム１１０とからなる。なお、この鏡筒装置２の詳細構成については後述する（図３〜図５）。
【００１８】
撮像素子３は、鏡筒装置２から出射された撮像光を検出して撮像信号を取得する素子である。この撮像素子３は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Devices）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）等のイメージングセンサーを用いて構成されている。
【００１９】
レンズカバー１２は、レンズ部１１を外部から保護するための部材であり、図中の破線の矢印で示したように、Ｚ軸方向に沿って移動することが可能となっている。具体的には、被写体の撮像時には、レンズ部１１が外部に露出されるように、レンズカバー１２がレンズ部１１の下方に配置される。一方、撮像時以外のときには、レンズ部１１が外部に露出されないように、レンズ部１１の上方に配置されるようになっている。
【００２０】
操作ボタン１４は、ここでは、撮像装置１の電源をオン・オフさせるための電源ボタン１４ａと、被写体の撮像を実行するための記録ボタン１４ｂ（シャッターボタン）と、撮像信号に対して所定の像ぶれ補正を実行するための手ぶれ設定ボタン１４ｃとからなる。なお、本体部１０上に、これらに加えて（これらの代わりに）他の操作を行うためのボタンが設けられているようにしてもよい。
【００２１】
［鏡筒装置２の詳細構成］
次に、図３〜図５を参照して、鏡筒装置２の詳細構成について説明する。図３は、鏡筒装置２における光学系の構成例を、撮像装置３等とともに表したものである。図４は、図３に示した鏡筒装置２の一部を拡大して表した断面図（Ｙ−Ｚ断面図）である。
【００２２】
図３に示したように、鏡筒装置２は、５つのレンズ群（第１レンズ群２１、第２レンズ群２２、第３レンズ群２３、第４レンズ群２４および第５レンズ群）と、液晶調光素子２６（調光素子）とを備えている。これら５つのレンズ群（群レンズ）のうち、第１レンズ群２１は、Ｙ軸に沿った光軸Ｌ１上およびＺ軸に沿った光軸Ｌ２上に沿って配置され、第２〜第５レンズ群２２〜２５はそれぞれ、光軸Ｌ２上に沿って配置されている。また、第２〜第５レンズ群２２〜２５は、第１レンズ群２１（液晶調光素子２６）と撮像素子３との間の光路上において、第１レンズ群２１側からこの順に配置されている。なお、ここでは、鏡筒装置２と撮像素子３との間（第５レンズ群２５（後述するレンズ２５ｂ）と撮像素子３との間）には、所定の光学フィルム１５が配置されている。
【００２３】
第１レンズ群２１は、光軸Ｌ上に配置されたレンズ２１ａと、プリズム２１ｂと、光軸Ｌ２上に配置されたレンズ２１ｃとからなる。レンズ２１ａは、前述したように対物レンズとして機能するレンズであり、被写体の撮像光が入射されるようになっている。プリズム２１ｂは、鏡筒装置２内の屈曲領域（撮像光の光路の屈曲領域）に配置されており、撮像光の入射面（Ｚ−Ｘ面）および出射面（Ｘ−Ｙ面）と、傾斜面（後述する液晶調光素子２６の載置面，形成面，反射面）とを有する三角柱状となっている。すなわち、このプリズム２１ｂは、光軸Ｌ１に沿って入射する撮像光を、その光路を屈曲させた後に（折り曲げた後に）光軸Ｌ２に沿って出射させる直角プリズムである。これにより、鏡筒装置２が前述した屈曲型（折り曲げ型）の鏡筒装置として機能するようになっている。レンズ２１ｃは、プリズム２１ｂの出射面側に配置されたレンズである。なお、これに対してレンズ２１ａは、プリズム２１ｂの入射面側に配置されている。
【００２４】
第２レンズ群２２は、光軸Ｌ２上に配置された２つのレンズ２２ａ，２２ｂからなる。これらのレンズ２２ａ，２２ｂはそれぞれ、例えば、光軸Ｌ２上をワイド方向（広角方向）およびテレ方向（望遠方向）に移動することが可能となっている。
【００２５】
第３レンズ群２３は、ここでは１つのレンズからなり、鏡筒装置２内で固定配置されている。
【００２６】
第４レンズ群２４は、ここでは１つのレンズからなり、光軸Ｌ２上を移動することが可能となっている。この第４レンズ群２４を構成するレンズは、焦点距離を調整するため（合焦のため）に用いられるレンズ（フォーカスレンズ）である。
【００２７】
第５レンズ群２５は、光軸Ｌ２上に配置された２つのレンズ２５ａ，２５ｂからなる。レンズ２５ａは鏡筒装置２内で固定配置される一方、レンズ２５ｂ（補正レンズ）は、図中の矢印および破線で示したように、Ｙ軸方向に移動可能に構成されている。
【００２８】
ここで、第２レンズ群２２および第４レンズ群２４は、互いに独立して光軸Ｌ２に沿ってテレ方向およびワイド方向に移動することが可能となっている。第２レンズ群２２および第４レンズ群２４がテレ方向またはワイド方向に移動することにより、ズーム調整およびフォーカス調整がなされるようになっている。すなわち、ズーム時には、第２レンズ群２２および第４レンズ群２４がワイド（広角）方向からテレ（望遠）方向まで移動することによって、ズーム調整が行われる。また、フォーカス時には、第４レンズ群２４がワイド方向からテレ方向まで移動することによって、フォーカス調整が行われる。
【００２９】
（液晶調光素子２６）
液晶調光素子２６は、撮像光の光量を調整する素子（調光素子）であり、液晶を利用して電気的に光量調整（調光）を行うようになっている。この液晶調光素子２６は、図３に示したように、前述した撮像光の光路の屈曲領域に配置されている。
【００３０】
具体的には、図４に示したように、液晶調光素子２６は、前述した入射面Ｓin、出射面Ｓoutおよび傾斜面Ｓsを有するプリズム２１ｂにおける傾斜面Ｓs上に配置（形成）されている。詳細には、液晶調光素子２６は、筒状部材２０の内壁面とプリズム２１ｂ（傾斜面Ｓs）との間隙部（間隙領域）２０Ｇ（隙間，これらの間の空間領域）に配置されている。なお、図中に示したように、筒状部材２０におけるプリズム２１ｂの背面側（傾斜面Ｓs側）には、鏡筒装置２と撮像装置１の本体部１０とを取り付ける際に用いられる位置決め孔２０Ｈ（ボス穴）が、Ｙ軸方向に沿って形成されている。
【００３１】
図５は、液晶調光素子２６の詳細な断面構成例（Ｙ−Ｚ断面構成例）を、プリズム２１ｂ等とともに模式的に表したものである。液晶調光素子２６は、プリズム２１ｂ側から、透明電極２６１ａ、配向膜２６２ａ、液晶層２６０、配向膜２６２ｂ、透明電極２６１ｂおよび透明基板２６３がこの順に積層された積層構造を有している。液晶調光素子２６にはまた、シール剤２６５、スペーサー２６６および封止部２６７が設けられている。また、この液晶調光素子２６のプリズム２１と反対側（筒状部材２０の内壁面側）には、反射膜２７（反射部）が設けられている。換言すると、鏡筒装置２では、液晶調光素子２６が、プリズム２１と反射膜２７との間に配置されている。
【００３２】
液晶層２６０は液晶分子を含有する層であり、ここでは液晶分子に加えて所定の色素分子（二色性染料分子）を含有するようになっている（図５では図示の簡略化のため、液晶分子および色素分子をまとめて「分子Ｍ」として示している）。すなわち、液晶調光素子２６は、色素（二色性色素）を含有するゲスト−ホスト（ＧＨ）型の液晶を用いて構成されている。
【００３３】
このようなＧＨ型の液晶（ＧＨ型液晶）は、電圧印加時における液晶分子の長軸方向の相違により、ネガ型のものとポジ型のものとに大別される。ポジ型のＧＨ型液晶は、電圧無印加時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して垂直となり、電圧印加時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して平行となるものである。一方、ネガ型のＧＨ型液晶は、逆に、電圧無印加時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して平行となり、電圧印加時には液晶分子の長軸方向が光軸に対して垂直となるものである。ここで、色素分子は液晶分子と同じ方向（向き）に配向するため、ポジ型の液晶をホストとして用いた場合には、電圧無印加時には光透過率が相対的に低くなり（光出射側が相対的に暗くなり）、電圧印加時には光透過率が相対的に高くなる（光出射側が相対的に明るくなる）。一方、ネガ型の液晶をホストとして用いた場合には、逆に、電圧無印加時には光透過率が相対的に高くなり（光出射側が相対的に明るくなり）、電圧印加時には光透過率が相対的に低くなる（光出射側が相対的に暗くなる）。なお、本実施の形態では、液晶層２６０がポジ型およびネガ型のいずれの液晶によって構成されていてもよいが、以下では、液晶層２６０がネガ型の液晶からなる場合について代表して説明する。
【００３４】
ここで、このような液晶層２６０では、プリズム２１ｂと略同等（好ましくは同一）の光屈折率を有する液晶を用いて構成されているのが望ましい。換言すると、プリズム２１ｂにおける光屈折率と液晶層２６０における光屈折率とが、略同等（好ましくは同一）の値となっているのが望ましい。これにより、プリズム２１ｂと液晶調光素子２６（液晶層２６０）との界面において撮像光が屈折（反射）され、撮像光の光路が光軸Ｌ１，Ｌ２からずれてしまうのが回避されるからである。なお、液晶調光素子２６内の他の部材（透明電極２６１ａ，２６１ｂや配向膜２６２ａ，２６２ｂ等）の光屈折率による影響については、以下の理由から実質的に考慮しなくてもよい。まず、これらの部材の厚みは、非常に小さい（数十ｎｍ〜数百ｎｍ程度）ためである。また、配向膜２６２ａ，２６２ｂの光屈折率は、液晶層２６０の光屈折率と同程度となるように設定されるのが一般的であり、透明電極２６１ａ，２６１ｂについては、それらの膜厚の調整によって容易に光屈折率の合わせ込みを行うことができるからである。
【００３５】
透明電極２６１ａ，２６１ｂはそれぞれ、液晶層２６０に対して電圧（駆動電圧）を印加するための電極であり、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなる。なお、これらの透明電極２６１ａ，２６１ｂと電気的に接続するための配線（図示せず）は、適宜配置すればよい。
【００３６】
配向膜２６２ａ，２６２ｂはそれぞれ、液晶層２６０内の各液晶分子を所望の方向（配向方向）に配向させるための膜である。これらの配向膜２６２ａ，２６２ｂはそれぞれ、例えばポリイミド等の高分子材料からなり、予め所定の方向にラビング処理が施されることによって液晶分子の配向方向が設定されるようになっている。
【００３７】
透明基板２６３は、透明電極２６１ｂ、配向膜２６２ｂおよび反射膜２７を支持すると共に液晶層２６０を封止するための一方側の基板であり、例えばガラス基板からなる。なお、ここでは、透明電極２６１ａおよび配向膜２６２ａを支持すると共に液晶層２６０を封止するための他方側の基板が、プリズム２１ｂにより構成されているが、このプリズム２１ｂの代わりに、プリズム２１ｂと透明電極２６１ａとの間に透明基板を更に設けるようにしてもよい。ただし、プリズム２１ｂがこのような他方側の基板を兼ねている場合のほうが、液晶調光素子２６の構成部材が少なくて済むため望ましいと言える。
【００３８】
反射膜２７は、透明基板２６３の筒状部材２０（内壁面）側（液晶層２６０の反対側）に配置されており、詳細は後述するが、撮像光を反射（全反射）する機能を有する膜である。このような反射膜２７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）もしくは銀（Ａｇ）、またはそれらの合金等の金属材料からなる。
【００３９】
シール剤２６５は、液晶層２６０内の分子Ｍ（液晶分子および色素分子）を側面側から封止するための部材であり、例えばエポキシ接着剤やアクリル接着剤等の接着剤からなる。スペーサー２６６は、液晶層２６０におけるセルギャップ（厚み）を一定に保持するための部材であり、例えば所定の樹脂材料またはガラス材料からなる。封止部２６７は、液晶層２６０内に分子Ｍを封入する際の封入口であると共に、その後液晶層２６０内の分子Ｍを外部から封止する部分である。
【００４０】
［制御処理部４のブロック構成］
続いて、前述した制御処理部４の構成について説明する。図６は、この制御処理部４のブロック構成を、鏡筒装置２および撮像素子３とともに表わしたものである。なお、鏡筒装置２の内部およびその周辺については、図示の簡略化のため、一部の構成のみ代表して示している。
【００４１】
制御処理部４は、以下説明するように、撮像素子３において得られた撮像信号に対して所定の信号処理を行うと共に、鏡筒装置２内の液晶調光素子２６に対して所定のフィードバック制御を行うものである。この制御処理部４は、Ｓ／Ｈ・ＡＧＣ回路４１、Ａ／Ｄ変換部４２、撮像信号処理部４３、検波部４４、マイコン（マイクロコンピュータ）４５、温度センサー４６および駆動部４７を有している。
【００４２】
Ｓ／Ｈ・ＡＧＣ回路４１は、撮像素子３から出力される撮像信号に対してＳ／Ｈ（サンプル・ホールド）処理を行うと共に、ＡＧＣ（Automatic Gain Control）機能を用いた所定の信号増幅処理を行う回路である。
【００４３】
Ａ／Ｄ変換部４２は、Ｓ／Ｈ・ＡＧＣ回路４１から出力される撮像信号に撮像信号に対してＡ／Ｄ変換（アナログ／デジタル変換）処理を行うことにより、デジタル信号からなる撮像信号を生成するものである。
【００４４】
撮像信号処理部４３は、Ａ／Ｄ変換部４２から出力される撮像信号（デジタル信号）に対して、所定の信号処理（画質改善処理等）を行うものである。このようにして信号処理がなされた後の撮像信号は、制御処理部４３の外部（図示しない半導体記録メディア等）へ出力されるようになっている。
【００４５】
検波部４４は、Ａ／Ｄ変換部４２から出力される撮像信号（デジタル信号）について所定のＡＥ検波を行い、そのときの検波値を出力するものである。
【００４６】
温度センサー４６は、液晶調光素子２６の近傍（周辺領域）に配置されており、この液晶調光素子２６の温度を検出するためのセンサーである。なお、このようにして検出された液晶調光素子２６の温度情報は、マイコン４６へ出力されるようになっている。
【００４７】
マイコン４５は、駆動部４７に対して液晶調光素子２６の制御信号（具体的には、電圧印加量）を供給することにより、液晶調光素子２６の調光動作（光量調整動作）を制御するものである。具体的には、検波部４４から供給される検波値に基づき、液晶調光素子２６に対する電圧印加量を設定するようになっている。また、マイコン４５は、図示しない記憶部（メモリ）上に予め保持された「温度と透過光量との対応関係」を示すデータを用いて、温度センサー４６から出力される液晶調光素子２６の温度情報を利用した所定の温度補正（電圧印加量の温度補正）を行う機能も有している。
【００４８】
駆動部４７は、マイコン４６から供給される制御信号（電圧印加量）に基づいて、液晶調光素子２６の駆動動作を行うものである。具体的には、図示しない配線を介して、液晶調光素子２６内の透明電極２６１ａ，２６１ｂ間に設定された電圧を印加するようになっている。
【００４９】
［撮像装置１の作用・効果］
（１．撮像動作）
この撮像装置１では、図１に示した操作ボタン１４がユーザ（使用者）によって操作されることにより被写体の撮像動作が行われ、撮像画像（撮像データ）が得られる。具体的には、図１〜図３に示したように、撮像光がレンズ部１１を介して鏡筒装置２へ入射し、その撮像光の光路が鏡筒装置２内で屈曲された（折り曲げられた）後、撮像素子３へ出射されて検出される。鏡筒装置２内では、詳細には図３に示したように、まず、光軸Ｌ１に沿ってレンズ２１ａ（対物レンズ）を介してプリズム２１ｂへ入射した撮像光は、このプリズム２１ｂの傾斜面Ｓs上の反射膜２７において反射される。この反射光は、レンズ２１ｃを介して光軸Ｌ２に沿って出射される。そして、反射光としての撮像光は、第２〜第５レンズ群２２〜２５をこの順に通過し、鏡筒装置２から出射される。この鏡筒装置２から出射された撮像光は、光学フィルム１５を介して撮像素子３へ入射し検出される。このようにして撮像素子３において取得された撮像信号に対して、図６に示した制御処理部４は、前述した所定の信号処理を行う。また、この制御処理部４は、取得された撮像信号に基づいて、鏡筒装置２内の液晶調光素子２６に対して、前述した所定のフィードバック制御を行う。
【００５０】
このとき、液晶調光素子２６では、詳細には図７に示したように、プリズム２１ｂの入射面Ｓinから入射した撮像光（入射光Ｌin）が、このプリズム２１ｂを介して液晶層２６０等を通過し、反射膜２７において反射（全反射）される。そして、反射された撮像光は、再び液晶層２６０等を通過し、出射光Ｌoutとしてプリズム２１ｂの出射面Ｓoutから出射される。この際に、液晶層２６０に対して所定の電圧（駆動電圧）が印加されると、分子Ｍ（液晶分子および色素分子）の配向方向（長軸方向）が変化し、それに応じて液晶層２６０を通過する撮像光の光量も変化する。したがって、このときの駆動電圧を調整することにより、液晶調光素子２６全体を通過する撮像光の光量が、（機械的ではなく）電気的に調整可能となる（任意の調光動作が可能となる）。このようにして、鏡筒装置２内で撮像光に対する光量調整（調光）が行われる。
【００５１】
ここで、図８は、液晶調光素子２６における、電圧印加率（０％：電圧無印加状態、１００％：最大電圧印加状態）と透過率（光透過率）との関係を示す一実施例を表したものである。この実施例では、液晶層２６０においてネガ型のＧＨ型液晶を用い、電圧無印加状態（０Ｖ状態）における撮像光の透過光量を基準（１００％）として示している。この図８により、電圧印加率が大きくなるのに応じて液晶層２６０での遮光量が急激に大きくなっていき（透過率が急激に低くなっていき）、電圧印加率＝２０％程度で透過率＝５０％程度（略一定値）に収束していることが分かる。すなわち、この実施例では、液晶調光素子２６における調光範囲（調光レンジ，ダイナミックレンジ）は、約５０％（透過率＝１００％〜５０％の範囲）となっている。このような液晶調光素子２６における透過率変化の際の値や傾き、調光範囲はそれぞれ、液晶層２６０（液晶および色素）の材料や濃度、液晶層２６０のセルギャップ（厚み）、配向膜２６２ａ，２６２ｂの種類（材料）等に応じて変化するようになっている。なお、液晶層２６０においてポジ型のＧＨ型液晶を用いた場合には、図８の特性とは逆に、電圧無印加状態（電圧印加率＝０％）で透過率が低く、電圧印加率が大きくなるのに応じて透過率が上昇していく傾向となる。
【００５２】
（２．特徴的部分の作用）
次に、撮像装置１の特徴的部分の作用について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。
【００５３】
（比較例）
図９は、比較例に係る従来の鏡筒装置（鏡筒装置１０２）を備えた撮像装置（撮像装置１０１）における光学系の構成例を表したものである。また、図１０は、この鏡筒装置１０２の一部を拡大して表した断面図（Ｙ−Ｚ断面図）である。この比較例に係る撮像装置１０１は、鏡筒装置１０２、光学フィルム１５および撮像素子３を備えている。すなわち、図３に示した本実施の形態の撮像装置１において、鏡筒装置２の代わりに鏡筒装置１０２を設けたものとなっている。
【００５４】
鏡筒装置１０２は、図３に示した本実施の形態の鏡筒装置２において、前述した液晶調光素子２６の代わりに、機械式の調光素子（アイリス絞り）１０６を設けたものに対応している。したがって、図１０に示したように、この鏡筒装置１０２では鏡筒装置２とは異なり、筒状部材２０の内壁面とプリズム２１ｂ（傾斜面Ｓs）との間隙部２０Ｇに、液晶調光素子２６が配設されていない。一方、調光素子１０６は、ここでは第３レンズ群２３と第４レンズ群２４との間の光路（光軸Ｌ２）上に配置されている。
【００５５】
このように、比較例の鏡筒装置１０２では、鏡筒装置１０２内の撮像素子３側の領域（屈曲領域と撮像素子３との間の光路上）に、調光素子１０６が配置されている。ところが、この機械式の調光素子１０６では、アイリス羽根（絞り羽根）とその駆動機構との設置スペースがそれぞれ大きくなることから、鏡筒装置１０２の小型化（薄型化）を図る上で不利となってしまう。
【００５６】
そこで、機械式の調光素子１０６の代わりに、本実施の形態の液晶調光素子１０６のように、ＧＨ型の液晶を用いた電気式の調光素子（液晶調光素子）を配置することが考えられる。しかしながら、上記した調光素子１０６の設置領域にそのまま液晶調光素子を配置した場合、機械式の調光素子１０６と比べれば鏡筒装置１０２の小型化（薄型化）が図られるものの、更なる小型化を実現するには不十分である。具体的には、その構成では、液晶調光素子自身をその構成部材等の最適化によってどんなに薄型化を実現したとしても、この液晶調光素子の配置スペースの分、撮像素子へ至るまでの撮像光の光路長（レンズ長）が長くなってしまう。このため、比較例に係る屈曲型の鏡筒装置１０２を用いた撮像装置１０１では、鏡筒装置１０２内に調光素子を配置した場合に、小型化を図るには限界がある。
【００５７】
また、上記のように、比較例の鏡筒装置１０２において、調光素子１０６の設置領域にＧＨ型の液晶を用いた液晶調光素子を配置させた場合、撮像素子３における温度上昇の影響が大きくなってしまうという問題もある。具体的には、まず、ＧＨ型の液晶では、ホストとなる液晶が温度依存性を有するため、周囲の温度（環境温度）の変化に応じて、液晶の応答性や倒れ量（電圧印加の際の傾き角）が変化してしまうことが知られている。したがって、このようなＧＨ型の液晶を用いた液晶調光素子では、光量調整（調光）動作の際に、様々な補正処理（温度補正処理）を行う必要が生じる。また、撮像素子３は、撮像装置１０１が起動している際には、非常に熱を発し易い（素子の温度が上昇し易い）。これらのことから、比較例の鏡筒装置１０２では、上記のように撮像素子３と調光素子１０６（液晶調光素子）との距離が近いため、撮像素子３からの熱の影響を受け易くなる（熱の影響を大きく受けてしまう）。したがって、上記した温度補正処理が複雑なものとなり、補正後の値と理想値との間に大きなずれが生じてしまう場合がある。
【００５８】
（本実施の形態の作用）
これに対して本実施の形態の撮像装置１では、図４に示したように、鏡筒装置２において、鏡筒装置２へ入射した撮像光の光路を屈曲させる屈曲領域に、液晶調光素子２６が設けられている。これにより、上記比較例の撮像装置１０１（鏡筒装置１０２）と比べ、調光素子の配置スペース（光軸Ｌ２上の設置スペース）の分、撮像素子３へ至るまでの撮像光の光路長（レンズ長）が短くて済むようになる。具体的には、上記比較例の撮像装置１０１とは異なり、調光素子を配置するための専用スペース（専用の空間）が不要となる。これは、屈曲型の鏡筒装置では一般に、本実施の形態の鏡筒装置２のように、筒状部材２０におけるプリズム２１ｂの背面側（傾斜面Ｓs側）には位置決め孔２０Ｈが設けられているくらいであり、デッドスペースとなっているためである。すなわち、筒状部材２０の内壁面とプリズム２１ｂとの間隙部２０Ｇ（プリズム２１ｂの背面側）に液晶光調光素子２６が配置されているため、そのような専用スペースが不要となる。また、鏡筒装置２では、機械式の調光素子ではなく電気式の調光素子（液晶調光素子２６）を用いていることから、機械式の絞り機構（の設置スペース）も不要となる。
【００５９】
更に、図３に示したように、本実施の形態の鏡筒装置２では、液晶調光素子２６が撮像素子３から離れた位置（光軸Ｌ２上の最も遠い位置）に配置されているため、上記比較例の鏡筒装置１０２と比べ、前述した撮像素子３における温度上昇の影響が軽減される。具体的には、必要となる温度補正量が小さくて済むようになり、処理負担が大きくなりがちな温度補正処理が平易なものとなることから、補正後の値と理想値との間のずれが小さくなる（補正ずれが抑えられ、より適切な光量調整（調光）がなされるようになる）。
【００６０】
ここで、図１１は、撮像装置の起動後の経過時間と温度（調光素子または撮像素子３における温度）との関係を、本実施の形態の上記実施例および上記比較例と、参考例としての撮像素子３とについて表したものである。この図１１により、参考例としての撮像素子３では、上記したように、起動後の時間経過に従って温度上昇が大きくなっていることが分かる（約２５℃（室温）から約４０℃まで上昇）。そして比較例では、そのような撮像素子３の温度上昇に伴って、調光素子１０６においても大きく温度が上昇していることが分かる（約２５℃から約３５℃まで上昇）。これに対して実施例では、液晶調光素子２６が撮像素子３から離れた位置に配置されているため、ほとんど温度上昇が生じていないことが分かる（約２５℃から約２７℃への上昇）。
【００６１】
以上のように本実施の形態では、鏡筒装置２へ入射した撮像光の光路を屈曲させる屈曲領域に調光素子（液晶調光素子２６）を設けるようにしたので、従来と比べて撮像光の光路長（レンズ長）を短く設定することができ、鏡筒装置２の構造を小さくする（薄型化を図る）ことができる。よって、調光素子を含む鏡筒装置を用いた撮像装置において、小型化（薄型化）を図ることが可能となる。
【００６２】
また、プリズム２１ｂにおける光屈折率と液晶層２６０における光屈折率とが略同等の値となっているようにした場合には、液晶調光素子２６内のガラス間多重反射が回避されるため、ゴーストやフレアの発生を回避することができ、素子に含まれるゴミや配向膜２６２ａ，２６２ｂ内の傷、スペーサー２６６による撮像画像への悪影響を最小限に抑えることが可能となる。
【００６３】
更に、従来（比較例）の構成では、鏡筒装置の薄型化を図るには調光素子（液晶調光素子）自体を極力薄くすることが求められていたため、透明基板を構成するガラス部材も薄いものに限定されていた。これに対して、本実施の形態では、上記のようにプリズム２１ｂの背面側（傾斜面Ｓs側）に液晶調光素子２６を設けるようにしたので、厚みの大きい種類のガラス部材を透明基板として使用することができるようになる。また、位置決め孔２０Ｈへの影響が生じなければ、ガラス部材の厚みは全く気にしなくてよいことになる。更に、従来のように薄いガラス部材を用いた場合には、歪みやニュートンリングの発生が問題となるが、厚みの大きいガラス部材を用いることができるため、歪み対策を行うことも可能となる。
【００６４】
＜変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１，２）について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６５】
［変形例１］
図１２は、変形例１に係る液晶調光素子（液晶調光素子２６Ａ）の断面構成例（Ｙ−Ｚ断面構成例）を、プリズム２１ｂとともに模式的に表したものである。本変形例の液晶調光素子２６Ａでは、液晶層が１層（単層）構造（液晶層２６０）であった上記実施の形態の液晶調光素子２６とは異なり、液晶層が２層（複数層）構造となっている。すなわち、液晶調光素子２６Ａでは、以下詳述するように、２層の液晶層２６０ａ，２６０ｂが積層されてなる。
【００６６】
具体的には、液晶調光素子２６Ａは、プリズム２１ｂ側から、透明電極２６１ａ、配向膜２６２ａ、液晶層２６０ａ、配向膜２６２ｂ、透明電極２６１ｂ、透明基板２６３、透明電極２６１ａ、配向膜２６２ａ、液晶層２６０ｂ、配向膜２６２ｂ、透明電極２６１ｂおよび透明基板２６３がこの順に積層された積層構造を有している。この液晶調光素子２６Ａではまた、液晶調光素子２６と同様に、液晶層２６０ａ，２６０ｂの側面側にそれぞれ、シール剤２６５、スペーサー２６６および封止部２６７が設けられている。更に、この液晶調光素子２６Ａのプリズム２１と反対側（筒状部材２０の内壁面側）にも、反射膜２７が設けられている。換言すると、液晶調光素子２６Ａが、プリズム２１と反射膜２７との間に配置されている。
【００６７】
液晶層２６０ａ，２６０ｂはそれぞれ、液晶層２６０と同様に、色素（二色性色素）を含有するＧＨ型液晶を用いて構成されている。具体的には、液晶層２６０ａは、分子Ｍａ（液晶分子および色素分子）を含有し、液晶層２６０ｂは、分子Ｍｂ（液晶分子および色素分子）を含有している。なお、ここでは、液晶層２６０ａ内の分子Ｍａと液晶層２６０ｂ内の分子Ｍｂとの間で、それらの配向方向（長軸方向）が互いに異なっているが、この場合には限られず、配向方向は任意に設定することが可能である。
【００６８】
本変形例の液晶調光素子２６Ａにおいても、液晶調光素子２６と同様の調光動作を行うことが可能である。すなわち、プリズム２１ｂの入射面Ｓinから入射した撮像光（入射光Ｌin）は、このプリズム２１ｂを介して液晶層２６０ａ，２６０ｂ等をこの順に通過し、反射膜２７において反射（全反射）される。そして、反射された撮像光は、再び液晶層２６０ｂ，２６０ａ等をこの順に通過し、出射光Ｌoutとしてプリズム２１ｂの出射面Ｓoutから出射される。そして、この際に液晶層２６０ａ，２６０ｂに対してそれぞれ所定の電圧（駆動電圧）が印加されると、分子Ｍａ，Ｍｂ（液晶分子および色素分子）の配向方向（長軸方向）が変化し、それに応じて液晶層２６０ａ，２６０ｂを通過する撮像光の光量も変化する。したがって、液晶調光素子２６Ａにおいても、このときの液晶層２６０ａ，２６０ｂに対する駆動電圧をそれぞれ調整することにより、液晶調光素子２６Ａ全体を通過する撮像光の光量を電気的に調整可能となる。なお、液晶層２６０Ａ，２６０ｂに対する駆動電圧（印加電圧）が互いに異なるようにした場合には、例えば、撮像光における特定方向の偏光（偏光成分）を意図的に弱めつつ、一定の光量を保持するといったことも可能となる。
【００６９】
ただし、この液晶調光素子２６Ａは、上記したように、２層の液晶層２６０ａ，２６０ｂが積層されてなることにより、以下の効果も得られる。すなわち、まず、一般にＧＨ型液晶では、ホストとしての液晶に溶ける色素の種類や溶解量には限界があるため、液晶調光素子における調光範囲（調光レンジ）もある程度限られたものとなることが知られている。ここで、ある一定濃度のＧＨ型液晶を用いた場合、液晶層のセルギャップを増加させる（厚みを大きくする）ことによって調光範囲を増加させることが可能であるものの、セルギャップの増大は、液晶の応答速度に悪影響を及ぼしてしまう（液晶の応答速度が低下してしまう）。そこで、調光範囲を増加させるために偏光板を併用することが考えられるが、偏光板が固定（偏光軸が固定）されてしまうと、撮像装置におけるレンズのＦ値が低下してしまう。そのため、偏光板を光路に対して出し入れ可能（挿脱自体）に構成して用いることが現実的であるが、そのような構成の偏光板を併用した場合、鏡筒装置（ひいては撮像装置）の省スペース化（薄型化）を図ることが困難となってしまう。
【００７０】
これに対して本変形例の液晶調光素子２６Ａでは、上記した２層構造の液晶層２６０ａ，２６０ｂからなることにより、液晶層自体のセルギャップ（厚み）はそのままで（変化させることなく）、液晶の応答速度も保持しつつ（低下させることなく）、調光範囲を増加させることが可能となる。
【００７１】
図１３は、実施の形態における図８と同様に、液晶調光素子２６Ａにおける電圧印加率と透過率との関係を示す一実施例を表したものである。この実施例においても、液晶層２６０ａ，２６０ｂにおいてそれぞれネガ型のＧＨ型液晶を用い、電圧無印加状態（０Ｖ状態）における撮像光の透過光量を基準（１００％）として示している。この図１３により、電圧印加率＝２０％程度で透過率＝２５％程度（略一定値）に収束していることが分かる。すなわち、この実施例では、液晶調光素子２６Ａにおける調光範囲が約７５％（透過率＝１００％〜２５％の範囲）となっており、図８に示した液晶調光素子２６の実施例と比べ、調光範囲が増加（約５０％が約７５％に増加、図中の矢印参照）していることが分かる。
【００７２】
なお、本変形例では液晶層が２層構造となっている場合について説明したが、この場合には限られず、液晶調光素子内において液晶層が３層以上の積層構造となっているようにしてもよい。
【００７３】
［変形例２］
図１４は、変形例２に係る撮像装置（撮像装置１Ａ）の概略構成を表したものである。本変形例の撮像装置１Ａは、上記実施の形態の撮像装置１において、鏡筒装置２の代わりに、以下説明する本変形例に係る鏡筒装置（鏡筒装置２Ａ）を設けたものとなっている。
【００７４】
本変形例の鏡筒装置２Ａは、鏡筒装置２において、第２レンズ群２２、第３レンズ群２３、第４レンズ群２４および第５レンズ群２５を省いた（設けないようにした）ものに対応している。すなわち、この鏡筒装置２Ａは、１つのレンズ群（第１レンズ群２１）のみを含んで構成されており、この第１のレンズ群２１と、液晶調光素子２６（または液晶調光素子２６Ａ）とを有している。
【００７５】
したがって、本変形例の撮像装置１Ａでは、鏡筒装置２Ａ内のレンズ２１ｃから出射した撮像光（反射光）は、そのまま直接、撮像素子３において検出されるか、または、光学フィルム１５を介して撮像素子３において検出される。このように鏡筒装置では、液晶調光素子と撮像素子との間の光路上に、１または複数のレンズ群が設けられているようにすればよい。
【００７６】
［その他の変形例］
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
【００７７】
例えば、上記実施の形態等では、ＧＨ型の液晶を用いた液晶調光素子を例に挙げて説明したが、この場合には限られず、ＧＨ型の液晶以外の液晶を用いた液晶調光素子を用いるようにしてもよく、更には液晶調光素子以外の調光素子であってもよい。
【００７８】
具体的には、液晶調光素子以外の調光素子としては、以下の方式の調光素子が挙げられる。すなわち、例えば、サーモクロミズム（実用例：マグカップ、ポリマーシート等）やサーモトロピックに使用されるゲル物質を用いた調光素子、フォトクロミック（実用例：紫外線によって変化するサングラス等）における材料を用いた調光素子、ガスクロミック（実用例：窓ガラス等）における水素ガス等を用いた調光素子、エレクトロクロミック（実用例：窓ガラス等）におけるＷＯ3（酸化タングステン），Ｎｂ2Ｏ5（酸化ニオブ），ＮｉＯ（酸化ニッケル），Ｃｒ2Ｏ3（酸化クロム）等を用いた調光素子などが挙げられる。これらの調光素子のうち、上記実施の形態等の構成と最も相関性（親和性）が高いものは、エクレトロクロミックを利用した調光素子である。この方式の調光素子の基本構成は、例えば、「透明ガラス」−「透明電極」−「エレクトロ区のミック材料（上記した物質が代表的）」−「固体電解質」−「イオンストレージ材料」−「透明電極」の順に積層された積層構造である。
【００７９】
更に、上記実施の形態等では、鏡筒装置内の屈曲領域にプリズムが配置されている場合について説明したが、場合によっては、プリズム以外の光学部材（例えば、ミラーなど）が鏡筒装置内の屈曲領域に配設されているようにしてもよい。
【００８０】
加えて、上記実施の形態等では、鏡筒装置や撮像装置等の各構成要素（光学系）を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。
【符号の説明】
【００８１】
１，１Ａ…撮像装置、１０…本体部、１１…レンズ部、２，２Ａ…鏡筒装置、２０…筒状部材、２０Ｇ…間隙部、２０Ｈ…位置決め孔（ボス穴）、２１…第１レンズ群、２１ｂ…プリズム、２２…第２レンズ群、２３…第３レンズ群、２４…第４レンズ群、２５…第５レンズ群、２６，２６Ａ…液晶調光素子、２６０，２６０ａ，２６０ｂ…液晶層、２６１ａ，２６１ｂ…透明電極、２６２ａ，２６２ｂ…配向膜、２６３…透明基板、２６５…シール材、２６６…スペーサー、２６７…封止部、２７…反射膜（反射部）、３…撮像素子、４…制御処理部、Ｌ１，Ｌ２…光軸、Ｌin…入射光、Ｌout…出射光（反射光）、Ｓin…入射面、Ｓout…出射面、Ｓs…傾斜面、Ｍ，Ｍａ，Ｍｂ…分子（液晶分子・色素分子）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した撮像光をその光路を屈曲させて出射する鏡筒装置と、
前記鏡筒装置から出射された撮像光を検出して撮像信号を取得する撮像素子と
を備え、
前記鏡筒装置は、前記光路の屈曲領域に調光素子を有する
撮像装置。
【請求項２】
前記鏡筒装置は、筒状部材と、この筒状部材内の前記屈曲領域に配設されたプリズムとを有し、
前記調光素子は、前記筒状部材の内壁面と前記プリズムとの間隙に配置されている
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記プリズムが、前記撮像光の入射面および出射面と傾斜面とを有する三角柱状である
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記調光素子は、前記内壁面と前記傾斜面との間隙に配置されている
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記鏡筒装置は、前記撮像光を反射させる反射部を有し、
前記調光素子が、前記プリズムと前記反射部との間に配置されている
請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記調光素子は、複数の液晶層が積層されてなる液晶調光素子である
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記調光素子は、前記プリズムと略同等の光屈折率を有する液晶を用いて構成された液晶調光素子である
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記調光素子は、二色性色素を含有するゲスト−ホスト（ＧＨ）型の液晶を用いて構成された液晶調光素子である
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記鏡筒装置は、前記調光素子と前記撮像素子との間の光路上に、１または複数のレンズ群を有する
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１】
入射した撮像光をその光路を屈曲させて出射する鏡筒装置と、
前記鏡筒装置から出射された撮像光を検出して撮像信号を取得する撮像素子と
を備え、
前記鏡筒装置は、前記光路の屈曲領域に調光素子を有する
撮像装置。
【請求項２】
前記鏡筒装置は、筒状部材と、この筒状部材内の前記屈曲領域に配設されたプリズムとを有し、
前記調光素子は、前記筒状部材の内壁面と前記プリズムとの間隙に配置されている
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記プリズムが、前記撮像光の入射面および出射面と傾斜面とを有する三角柱状である
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記調光素子は、前記内壁面と前記傾斜面との間隙に配置されている
請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記鏡筒装置は、前記撮像光を反射させる反射部を有し、
前記調光素子が、前記プリズムと前記反射部との間に配置されている
請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記調光素子は、複数の液晶層が積層されてなる液晶調光素子である
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記調光素子は、前記プリズムと略同等の光屈折率を有する液晶を用いて構成された液晶調光素子である
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記調光素子は、二色性色素を含有するゲスト−ホスト（ＧＨ）型の液晶を用いて構成された液晶調光素子である
請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記鏡筒装置は、前記調光素子と前記撮像素子との間の光路上に、１または複数のレンズ群を有する
請求項１に記載の撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−９８３２２（Ｐ２０１２−９８３２２Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４３２５９（Ｐ２０１０−２４３２５９）
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２９日（２０１０．１０．２９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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