液晶調光素子および撮像装置
【課題】幅広い調光範囲を有する液晶調光素子を提供する。
【解決手段】液晶調光素子２６は、液晶層２６０ａ，２６０ｂにより構成される液晶層２６０を有する。液晶層２６０ａ，２６０ｂが配置された領域を配向領域２６８ａ，２６８ｂとする。液晶層２６０ａ，２６０ｂに含まれる分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向は互いに異なる。液晶層２６０の一方の面側から入射した光は、配向領域２６８ａを通過し、液晶層２６０の他方の面側に設けられた反射膜２６４により反射されて配向領域２６８ｂを通過する。
【解決手段】液晶調光素子２６は、液晶層２６０ａ，２６０ｂにより構成される液晶層２６０を有する。液晶層２６０ａ，２６０ｂが配置された領域を配向領域２６８ａ，２６８ｂとする。液晶層２６０ａ，２６０ｂに含まれる分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向は互いに異なる。液晶層２６０の一方の面側から入射した光は、配向領域２６８ａを通過し、液晶層２６０の他方の面側に設けられた反射膜２６４により反射されて配向領域２６８ｂを通過する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を用いて調光を行う液晶調光素子およびそのような液晶調光素子を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部から印加される電圧の程度に応じて光を反射する電気調光素子が多数提案されており（例えば、特許文献１）、中でも、液晶調光素子はその構造や制御方法が単純であることから注目されている。
【０００３】
液晶調光素子は、主に偏光板および液晶分子と二色性染料分子（色素）とを含むゲスト−ホスト（ＧＨ）セルから構成される。偏光板を透過した光は、ゲスト−ホストセルへと入射する。このとき液晶分子の長軸方向が光の進行方向となす角度が小さいと、出射側の光透過量が相対的に多く（光透過率が高く）なり、液晶分子の長軸方向がこの光の進行方向となす角度が直角に近いと、出射側の光透過量が相対的に少なく（光透過率が低く）なる。
【０００４】
なお、液晶分子はネガ型とポジ型の２種に大別される。ネガ型は電圧無印加時に光軸方向と液晶分子の長軸方向とが平行となり、電圧印加時に光軸方向と液晶分子の長軸方向とが垂直となる。二色性染料分子は液晶分子と同方向に配列する。よって、ネガ型の液晶分子をホストとして用いた場合、電圧無印加時に光透過率が相対的に高く（明るく）、電圧印加時に光透過率が相対的に低く（暗く）なる。
【０００５】
一方、ポジ型の液晶分子は、電圧無印加時および電圧印加時の液晶分子の配列がネガ型と逆となるため、ポジ型の液晶分子をホストとして用いた場合、電圧無印加時に光透過率が相対的に低く（暗く）、電圧印加時に光透過率が相対的に高く（明るく）なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３０５０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このような調光素子では、撮像装置等の様々な電子機器へと適用されることから光透過率の差（遮光度合い）を表す調光範囲（調光レンジ，ダイナミックレンジ）が広いものが求められる。
【０００８】
しかしながら、これまでの液晶調光素子の調光範囲は十分なものではなく、また、調光範囲を更に広げるための研究開発も活発になされていなかった。
【０００９】
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、幅広い調光範囲を有する液晶調光素子およびこの液晶調光素子を用いた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】
【００１０】
本発明による液晶調光素子は、一方の面から光が入射する第１液晶層と、第１液晶層を透過する光を反射する反射膜とを備え、第１液晶層は隣接する配向領域を有し、隣接する配向領域間の液晶分子の配向方向が異なっているものである。
【００１１】
本発明の液晶調光素子では、液晶層の一方の面から入射した光と、反射膜により反射され、再び液晶層を透過する光とは、通過する配向領域の液晶分子の配向方向が少なくとも一部異なる。
【００１２】
本発明による撮像装置は、上記本発明の液晶調光素子を備えたものであり、当該液晶調光素子によって調光され、撮像が行われる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液晶調光素子および撮像装置によれば、第１液晶層を透過する光を反射する反射膜を設けると共に液晶層が液晶分子の配向方向が異なる配向領域を有するようにしたため、液晶層の一方の面から入射した光の進行方向と液晶分子の長軸方向とのなす角度および反射膜から反射された光の進行方向と液晶分子の長軸方向とのなす角度を共に制御することができる。よって、液晶調光素子の調光範囲を拡大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の適用例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】本発明の第１の実施の形態に係る液晶調光素子の断面図である。
【図６】液晶分子のプレチルトについて説明するための図である。
【図７】図５に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向を説明するための模式図である。
【図８】図５に示した反射膜への入射光および反射膜からの反射光の一例を表す断面図である。
【図９】比較例１に係る液晶調光素子の断面図である。
【図１０】図９に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向を説明するための模式図である。
【図１１】図９に示した反射膜への入射光および反射膜からの反射光の一例を表す断面図である。
【図１２】図１１に示した光の進行方向からみた液晶分子について説明するための模式図である。
【図１３】図９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】比較例２に係る液晶調光素子の断面図である。
【図１５】図１４に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向を説明するための模式図である。
【図１６】図１４に示した反射膜への入射光および反射膜からの反射光の一例を表す断面図である。
【図１７】図１６に示した光の進行方向からみた液晶分子について説明するための模式図である。
【図１８】図１４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１９】図８に示した光の進行方向からみた液晶分子について説明するための模式図である。
【図２０】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２１】第１の実施の形態の変形例に係る液晶調光素子の断面図である。
【図２２】図２１に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向を説明するための模式図である。
【図２３】図２１に示した反射膜への入射光および反射膜からの反射光の一例を表す断面図である。
【図２４】図２３に示した光の進行方向からみた液晶分子について説明するための模式図である。
【図２５】図２１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２６】本発明の第２の実施の形態に係る液晶調光素子の断面図である。
【図２７】図２６に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向を説明するための模式図である。
【図２８】図２６に示した反射膜への入射光および反射膜からの反射光の一例を表す断面図である。
【図２９】図２６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３０】図５等に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向の他の例を説明するための図である。
【図３１】液晶分子の配向方向を検討する方法について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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．第１の実施の形態（液晶分子の配向方向が異なる配向領域を有する液晶調光素子の例）
２．変形例（ラビング処理の方向についての変形例）
３．第２の実施の形態（複数の液晶層が積層されてなる液晶調光素子の例）
【００１６】
〔第１の実施の形態〕
［撮像装置１の全体構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶調光素子（後述する液晶調光素子２６）が適用された撮像装置（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、鏡筒部材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内に上記した液晶調光素子２６が配置されている。鏡筒装置２および液晶調光素子２６の詳細構成については後述する（図３〜図５）。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
［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、撮像素子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。
【００２３】
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２５）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。
【００２４】
第１レンズ群２１は、光軸Ｌ１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、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）からテレ（望遠）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がワイドからテレまで移動することによって、フォーカス調整が行われる。
【００３０】
（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。
【００３１】
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および載置面Ｓpを有するプリズム２１ｂにおける載置面Ｓp上に配置（形成）されている。詳細には、液晶調光素子２６は、鏡筒部材２０とプリズム２１ｂ（載置面Ｓp）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、鏡筒部材２０におけるプリズム２１ｂの背面側（載置面Ｓp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。
【００３２】
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、透明基板２６３（基板）および反射膜２６４がこの順に配置された積層構造を有している。すなわち、液晶層２６０の一方の面側にプリズム２１ｂが設けられ、他方の面側に透明基板２６３および反射膜２６４がこの順に設けられている。液晶層２６０（第１液晶層）は仕切り部材２６７で区切られた液晶層２６０ａおよび液晶層２６０ｂにより構成されている。液晶層２６０ａ，２６０ｂが配置されている領域をそれぞれ配向領域２６８ａ，２６８ｂとする。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（図示せず）が設けられている。
【００３３】
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、液晶分子および二色性染料分子をまとめて「分子Ｍａ，Ｍｂ」として示している）。すなわち、液晶調光素子２６は、二色性色素を含有するゲスト−ホスト型の液晶を用いて構成されている。
【００３４】
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。一般的に、代表的なネガ型液晶であるＶＡ（Vertical Alignmnt）方式用途の液晶では配向膜にラビング処理を行わないが、本実施の形態では配向膜にラビング処理が施され、液晶分子の配向方向が制御されている。
【００３５】
液晶層２６０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。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。
【００３６】
本実施の形態の液晶層２６０は前述のように、液晶層２６０ａ，２６０ｂにより構成されている。この液晶層２６０ａ，２６０ｂは、それぞれ分子Ｍａ，Ｍｂを含有しており、分子Ｍａ，Ｍｂは同種の液晶分子、二色性染料分子であるが、分子Ｍａと分子Ｍｂとの配向方向（倒れ方向）は互いに異なる。液晶層２６０ａ，２６０ｂが配置されている領域をそれぞれ配向領域２６８ａ，２６８ｂとする。
【００３７】
ここで、図６を用いて配向方向の制御方法について説明する。図６（Ａ）に、電圧無印加時の液晶分子Ｍｒと基板２６３との関係を示し、図６（Ｂ）に電圧印加時の液晶分子Ｍｒと基板２６３との関係を示した。一般的に、液晶分子の長軸方向と基板界面（配向膜）とのなす角度、所謂プレチルト角は、配向膜に対するラビング処理により制御される。このようなラビング処理を行うことにより、図６（Ａ）に示した液晶分子Ｍｒと基板２６３とが略垂直の状態から、電圧を印加していくと、図６（Ｂ）に示したようにラビング処理により決定された方向へと液晶分子Ｍｒが倒れる。
【００３８】
上記のように配向膜２６２ａ（第１配向膜），２６２ｂ（第２配向膜）はそれぞれ、液晶層２６０ａ，２６０ｂ内の分子Ｍａ，Ｍｂ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や無機材料からなる。この配向膜２６２ａ，２６２ｂに予め所定の方向の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。
【００３９】
図７は配向膜２６２ａ，２６２ｂのラビング処理の方向を表した図である。図中の矢印がラビング処理の方向を表す。なお、実線が配向膜２６２ａに対するラビング処理の方向、破線が配向膜２６２ｂに対するラビング処理の方向である。後述の図１０，図１５，図２２および図２７についても同様とする。図７に示したように、配向膜２６２ａ，２６２ｂには仕切り部材２６７を基準として対称となる方向にラビング処理がなされる。すなわち、配向領域２６８ａにおける配向膜２６２ａ，２６２ｂへのラビング処理の方向と配向領域２６８ｂにおける配向膜２６２ａ，２６２ｂへのラビング処理の方向とが仕切り部材２６７を基準として対称となっている。プリズム２１ｂ側の配向膜２６２ａには、プリズム２１ｂの載置面Ｓpの傾斜方向と平行かつ仕切り部材２６７に向かう方向へとラビング処理が施され、透明基板２６３側の配向膜２６２ｂには、配向膜２６２ａへのラビング方向から１８０度回転させた方向、すなわち反平行方向のラビング処理が施される。
【００４０】
図７に示した方向のラビング処理が行われることにより、分子Ｍａ，Ｍｂは仕切り部材２６７を基準として互いに対称となるように配向する。つまり、液晶層２６０ａ内の分子Ｍａと液晶層２６０ｂ内の分子Ｍｂとは鏡像の関係となっている。
【００４１】
仕切り部材２６７は、配向方向の異なる分子Ｍａと分子Ｍｂとが混在することを防止し、かつ液晶層２６０ａ内の各分子Ｍａの動作および液晶層２６０ｂ内の各分子Ｍｂの動作それぞれを揃える役割を担う。分子Ｍａと分子Ｍｂとが仕切り部材２６７により隔てられていることにより、電圧を印加した際の液晶調光素子２６の応答速度が安定化し、撮像装置１において撮影画内の変化が一様となる。特に動画撮影では、撮影画内の変化が一様となることで撮影画に生じる違和感をなくすことができる。加えて、例えば液晶調光素子２６をプロジェクタに適用させた場合には投射される画像の明るさを一様に変化させることができる。
【００４２】
仕切り部材２６７は配向領域２６８ａと配向領域２６８ｂとの間に、配向膜２６２ａから配向膜２６２ｂに亘り設けられている。具体的には、所定の光軸Ｌ１と光軸Ｌ１が反射膜２６４により反射された反射光Ｌref（後述の図８）とが線対称となるような仮想線を配向膜２６２ａ，２６２ｂに設け、この仮想線に沿って仕切り部材２６７が形成される。仕切り部材２６７はシール剤２６５と同じ材料、例えばエポキシ接着剤やアクリル接着剤等の接着剤により構成することができる。仕切り部材２６７は、できるだけ薄いことが好ましく、例えば０．２μｍ程度である。
【００４３】
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。
【００４４】
透明基板２６３は、透明電極２６１ｂ、配向膜２６２ｂおよび反射膜２６４を支持すると共に液晶層２６０を封止するための基板であり、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がこのように基板の役割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。
【００４５】
反射膜２６４は、透明基板２６３の鏡筒部材２０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、撮像光を例えば９０度の角度で反射（全反射および一部反射）する機能を有する膜である。このような反射膜２６４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膜等からなる。
【００４６】
シール剤２６５は、液晶層２６０内の分子Ｍａ，Ｍｂ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やガラスからなる。図示しない封止部は、液晶層２６０内に分子Ｍａ，Ｍｂ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Ｍａ，Ｍｂを外部から封止する部分である。
【００４７】
［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の反射面（載置面Ｓp）上の液晶調光素子２６内で反射される。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、制御処理部（図示せず）は、所定の信号処理を行う。また、この制御処理部は、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。
【００４８】
このとき、液晶調光素子２６では、詳細には図８に示したように、プリズム２１ｂの入射面Ｓinから載置面Ｓp（液晶層２６０）に対して斜め、例えば４５度の角度で入射した撮像光（入射光Ｌin）が、このプリズム２１ｂを介して液晶層２６０ａ等を通過し、反射膜２６４において反射（全反射）される。そして、反射された反射光Ｌrefは、液晶層２６０ｂ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。ここでは、反射層２６４において反射された後、液晶調光素子２６を通過し終える前の光を反射光Ｌrefとする。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Ｍａ，Ｍｂ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。
【００４９】
（２．特徴的部分の作用）
次に、液晶調光素子２６の特徴的部分の作用について、比較例（比較例１，２）と比較しつつ詳細に説明する。
【００５０】
（比較例１）
図９は、比較例１に係る液晶調光素子１２６の断面図（Ｙ−Ｚ断面図）を表したものである。液晶層１０６に仕切り部材２６７が設けられておらず、液晶層１０６内の全ての分子Ｍの配向方向が同一となっている。この点において液晶調光素子１２６は本実施の形態の液晶調光素子２６と異なる。
【００５１】
図１０に液晶調光素子１２６における配向膜２６２ａ，２６２ｂのラビング処理の方向を示す。液晶調光素子２６と異なり、比較例１では配向膜２６２ａ内，配向膜２６２内ではそれぞれ同一方向にラビング処理が施されている。配向膜２６２ａ，２６２ｂにおけるラビング処理はＸ軸方向に行われている。配向膜２６２ａには、図９の紙面奥から紙面手前方向、配向膜２６２ｂには、配向膜２６２ａへのラビング処理の方向から１８０度回転させた方向（図９の紙面手前から紙面奥方向）にラビング処理がなされている。
【００５２】
ここで、図１１，図１２および図１３を用いて液晶調光素子１２６の調光動作について説明する。図１１に示したように液晶調光素子１２６についても、液晶調光素子２６と同様に入射光Ｌinが、液晶層１０６等を通過し、反射層２６４において反射された反射光Ｌrefは、再び液晶層１０６等を通過し、出射光Ｌoutとして出射される。比較例１では、入射光Ｌinと反射光Ｌrefが通過する液晶層１０６内の分子Ｍの配向方向は同じである。
【００５３】
図１２は入射光Ｌinおよび反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍの形状を模式的に表したものである。図１２（Ａ）は、入射光Ｌinの進行方向から見た分子Ｍの形状、図１２（Ｂ）は、反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍの形状を表す。電圧印加率０％（電圧無印加状態）から電圧無印加率１００％（最大電圧印加状態）まで徐々に電圧を印加していくと、分子Ｍはラビング処理により制御された方向へと倒れていく。このとき、液晶層１０６内の全ての分子Ｍの配向方向が同一であるため、分子Ｍの長軸方向と入射光Ｌinの進行方向とのなす角度，分子Ｍの長軸方向と反射光Ｌrefの進行方向とのなす角度が異なるものとなる（例えば、電圧印加率＝１２％）。
【００５４】
図１３は、電圧を印加していった際の比較例１に係る電圧印加率と透過率（光透過率）との関係の一例を示す特性図である。比較例１では、液晶層１０６にネガ型のゲスト−ホスト型液晶を用い、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。なお、この条件は後述の図１８，図２０，図２５および図２９についても同様である。図１３より、電圧印加率が大きくなるのに応じて液晶層１０６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＝５０％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。また、図１０に示したラビング処理の方向と逆方向のラビング処理を行っても、図１３に示した特性と同様の結果が得られた。
【００５５】
このような液晶調光素子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、液晶層の材料や濃度、液晶層のセルギャップ（厚み）、配向膜の種類（材料）等に応じて変化するようになっている。例えば、液晶層１０６においてポジ型のゲスト−ホスト型液晶を用いた場合には、図１３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。
【００５６】
（比較例２）
図１４は、比較例２に係る液晶調光素子１２６Ａの断面図（Ｙ−Ｚ断面図）を表したものである。この比較例２の液晶調光素子１２６Ａでは、比較例１に係る液晶調光素子１２６と同様に液晶層２０６に仕切り部材２６７が設けられておらず、液晶層２０６内の全ての分子Ｍの配向方向は同一となっている。比較例２では、比較例１と分子Ｍの配向方向（配向膜２６２ａ，２６２ｂのラビング方向）が異なる。
【００５７】
図１５に液晶調光素子１２６Ａにおける配向膜２６２ａ，２６２ｂのラビング方向を示した。比較例１と同様に配向膜２６２ａ内，配向膜２６２ｂ内ではそれぞれ同一方向にラビング処理が施される。ラビング処理はプリズム２１ｂの載置面Ｓpの傾斜方向と平行方向になされ、配向膜２６２ａでは、載置面Ｓpの傾斜を下る方向、配向膜２６２ｂでは、配向膜２６２ａへのラビング方向から１８０度回転させた方向（載置面Ｓpの傾斜を上る方向）に行われる。
【００５８】
ここで、図１６，図１７および図１８を用いて液晶調光素子１２６Ａの調光動作について説明する。図１６に示したように液晶調光素子１２６Ａについても、入射光Ｌinが、液晶層２０６を通過し、反射層２６４において反射された反射光Ｌrefは、再び液晶層２０６等を通過し、出射光Ｌoutとして出射される。比較例２においても、比較例１と同様に入射光Ｌinと反射光Ｌrefが通過する液晶層２０６内の分子Ｍの配向方向は同じである。
【００５９】
図１７は入射光Ｌinおよび反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍの形状を模式的に表したものである。図１７（Ａ）は、入射光Ｌinの進行方向から見た分子Ｍの形状、図１７（Ｂ）は、反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍの形状を表す。比較例１と同様に液晶層２６０内の全ての分子Ｍの配向方向が同一であるため、分子Ｍの長軸方向と入射光Ｌinの進行方向とのなす角度，分子Ｍの長軸方向と反射光Ｌrefの進行方向とのなす角度が異なるものとなる（例えば、電圧印加率＝１５％）。
【００６０】
図１８に電圧を印加していった際の液晶調光素子１２６Ａにおける電圧印加率と透過率との関係を表す。比較例２では電圧印加率＝４０％程度で透過率＝４５％程度（略一定値）まで減光した。図１８では、比較例１（図１３）と異なり、電圧印加率の増加と共に継続的に透過率の減少が進まず、電圧印加率＝１５％程度で透過率が一旦上昇している（透過率＝１１０％程度）。これは、電圧印加率１５％程度のとき、反射光Ｌrefの進行方向と分子Ｍの長軸方向とが平行に近い状態となるためである（図１７（Ｂ））。また、図１７に示したラビング処理の方向と逆方向のラビング処理を行っても、図１８に示した特性と同様の結果が得られた。
【００６１】
（本実施の形態の作用）
上記のような比較例１，２と異なり、図８に示したように本実施の形態の液晶調光素子２６では、入射光Ｌinは配向領域２６８ａを通過し、反射光Ｌrefは配向領域２６８ａとは液晶分子の配向方向が異なる配向領域２６８ｂを通過する。
【００６２】
図１９は、本実施の形態の液晶調光素子２６において入射光Ｌinおよび反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍａ，Ｍｂの形状を模式的に表したものである。図１９（Ａ）は、入射光Ｌinの進行方向から見た分子Ｍａの形状、図１９（Ｂ）は、反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍｂの形状を表す。徐々に電圧を印加していくと、分子Ｍａ，Ｍｂ共に電圧印加率１５％程度で入射光Ｌin，反射光Ｌrefの進行方向に対して、その長軸方向がほぼ垂直となる。本実施の形態に係る液晶調光素子２６では、入射光Ｌinと反射光Ｌrefとが配向領域２６８ａ，２６８ｂをそれぞれ通過することにより、分子Ｍａの長軸方向と入射光Ｌinの進行方向とのなす角度，分子Ｍｂの長軸方向と反射光Ｌrefの進行方向とのなす角度の両方が制御される。
【００６３】
特に、液晶調光素子２６では、仕切り部材２６７を基準として分子Ｍａの配向方向と分子Ｍｂの配向方向とが対称となるようにしたので、分子Ｍａの長軸方向と入射光Ｌinの進行方向とのなす角度と、分子Ｍｂの長軸方向と反射光Ｌrefの進行方向とのなす角度とがほぼ等しくなる。
【００６４】
図２０は、電圧を印加していった際の液晶調光素子２６における電圧印加率と透過率（光透過率）との関係の一例を表したものである。本実施の形態では、電圧印加率＝４０％程度で透過率＝４０％程度（略一定値）に収束していることが分かる。すなわち、液晶調光素子２６における調光範囲は、約６０％（透過率＝１００％〜４０％の範囲）となっている。
【００６５】
比較例１（透過率５０％）および比較例２（透過率５５％）と比較して本実施の形態に係る実施例では、透過率が４０％程度まで下がり、調光範囲を６０％程度にまで拡大していることがわかる。
【００６６】
以上のように本実施の形態の液晶調光素子２６では、液晶層２６０の他方の面側に反射膜２６４を設け、液晶層２６０が分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向が異なる配向領域２６８ａ，２６８ｂを有するようにしたため、入射光Ｌinと反射光Ｌrefとが、分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向が異なる配向領域２６８ａ，２６８ｂをそれぞれ通過する（図８）。これにより、分子Ｍａの長軸方向と入射光Ｌinの進行方向とのなす角度，分子Ｍｂの長軸方向と反射光Ｌrefの進行方向とのなす角度を共に制御することができる。よって、液晶調光素子２６の調光範囲を拡大することができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、隣接する配向領域２６８ａ，２６８ｂの分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向を配向領域２６８ａ，２６８ｂの境界（仕切り部材２６７）を基準として対称とすることにより、入射光Ｌinの進行方向と分子Ｍａの長軸方向とのなす角度，反射光Ｌrefの進行方向と分子Ｍｂの長軸方向とのなす角度がほぼ等しくなる。よって、より効果的に調光範囲が拡大される。
【００６８】
なお、液晶調光素子２６は２つの配向領域２６８ａ，２６８ｂにより構成されているが、液晶調光素子が３つ以上の配向領域により構成されていてもよい。このとき、それぞれの配向領域における液晶分子の配向方向は全て異なっていてもよく、また、同じ配向方向の配向領域が存在していてもよい。
【００６９】
＜変形例＞
続いて、上記第１の実施の形態の変形例について説明する。なお、上記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。
【００７０】
図２１は、変形例に係る液晶調光素子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。この液晶調光素子２６Ａでは、上記実施の形態の液晶調光素子２６と分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向（配向膜２６２ａ，２６２ｂへのラビング処理の方向）が逆となっている。
【００７１】
図２２は配向膜２６２ａ，２６２ｂにおけるラビング処理の方向を表したものである。配向膜２６２ａ，２６２ｂには仕切り部材２６７を基準として対称となる方向のラビング処理がなされる。本変形例では、上記実施の形態の液晶調光素子２６と逆方向にラビング処理が行われる。詳細には、透明基板２６３側の配向膜２６２ｂには、プリズム２１ｂの載置面Ｓpの傾斜方向と平行かつ仕切り部材２６７に向かう方向へとラビング処理が施され、プリズム２１ｂ側の配向膜２６２ａには、配向膜２６２ｂへのラビング方向から１８０度回転させた方向、すなわち反平行方向のラビング処理が施される。
【００７２】
図２２に示した方向のラビング処理が行われることにより、分子Ｍａおよび分子Ｍｂは仕切り部材２６７を基準として互いに対称となるように配向する。つまり、液晶層２６０ａ内の分子Ｍａと液晶層２６０ｂ内の分子Ｍｂとは鏡像の関係となっている。
【００７３】
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、図２３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２６０ａ等を通過し、反射層２６４において反射される。そして、反射された反射光Ｌrefは、液晶層２６０ｂ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。液晶調光素子２６Ａでは、入射光Ｌinは配向領域２６８ａを通過し、反射光Ｌrefは配向領域２６８ａとは液晶分子の配向方向が異なる配向領域２６８ｂを通過する。
【００７４】
図２４は入射光Ｌinおよび反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍａ，Ｍｂの形状を模式的に表したものである。図２４（ａ）は、入射光Ｌinの進行方向から見た分子Ｍａの形状、図２４（ｂ）は、反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍｂの形状を表す。徐々に電圧を印加していくと、分子Ｍａ，Ｍｂ共に電圧印加率１５％程度で入射光Ｌin，反射光Ｌrefに対して、その長軸方向がほぼ平行となる。すなわち、電圧印加率１５％では入射光Ｌin，出射光Ｌoutを透過しやすい方向に分子Ｍａ，Ｍｂが配向する。
【００７５】
図２５は、この液晶調光素子２６Ａでの電圧印加率と透過率との関係の一例を表したものである。本変形例では、図２０と異なり、電圧印加率１５％程度で透過率が一旦急激に上昇する。これは前述のように分子Ｍａ，Ｍｂが入射光Ｌin，出射光Ｌoutを透過しやすい方向に配向するためである。一度このような透過率のピークをむかえた後は、電圧印加率の増加に伴い、透過率は減少していき、電圧印加率＝５０％程度で透過率＝５０％程度（略一定値）に収束している。
【００７６】
図２５より、本変形例では透過率５０％程度までしか遮光できないため、上記実施の形態と比較して調光範囲が狭いとも思える。しかし、電圧印加率１５％では電圧無印加の状態よりも透過率が上昇し、その透過率は１６０％程度となっている。よって、このピークを考慮すると調光範囲は１１０％（透過率＝１６０％〜５０％の範囲）となる。
【００７７】
このように幅広い調光範囲を実現可能な液晶調光素子２６Ａは、撮像装置等の分野において有用である。しかし一方で、このように電圧を印加していく際に透過率が一旦上昇するものは、その後の透過率の減少が急峻であるため使用できる電圧範囲が限定される。よって、特性を考慮し、液晶調光素子を適用する状況に応じて液晶調光素子２６あるいは液晶調光素子２６Ａを使い分けることが望ましい。
【００７８】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、上記第１の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。
【００７９】
図２６は、第２の実施の形態に係る液晶調光素子２７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。この液晶調光素子２７では、液晶層が１層（単層）構造（液晶層２６０）であった上記第１の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２７では、以下詳述するように、２層の液晶層２６０，２６０ｃが積層されてなる。
【００８０】
具体的には、液晶調光素子２７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、透明基板２６３、透明電極２６１ａ、配向膜２６２ｃ、液晶層２６０ｃ（第２液晶層）、配向膜２６２ｄ、透明電極２６１ｂ、透明基板２６３および反射膜２６４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２７では、液晶調光素子２６と同様に、配向領域２６８ａ，２６８ｂを有し、液晶層２６０が仕切り部材２６７で区切られた液晶層２６０ａおよび液晶層２６０ｂにより構成されている。液晶層２６０，２６０ｃ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（図示せず）が設けられている。
【００８１】
液晶層２６０，２６０ｃはそれぞれ、液晶調光素子２６と同様に、二色性色素を含有するゲスト−ホスト型液晶を用いて構成されている。具体的には、液晶層２６０を構成する液晶層２６０ａ，２６０ｂは、それぞれ分子Ｍａ，Ｍｂを含有し、液晶層２６０ｃは、分子Ｍｃ（液晶分子および二色性色素分子）を含有している。また、上記第１の実施の形態と同様に分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向は互いに異なる。なお、ここでは液晶層２６０ｃは全ての分子Ｍｃの配向方向が同一となっているが、液晶層２６０と同様に液晶分子の配向方向が異なる複数の配向領域の液晶層により構成されていてもよい。
【００８２】
図２７は配向膜２６２ａ，２６２ｂ，２６２ｃ，２６２ｄのラビング方向を表したものである。図２７に示したように、配向膜２６２ａ，２６２ｂに対しては、仕切り部材２６７を基準として対称となる方向のラビング処理がなされる。ラビング方向は上記第１の実施の形態と同じである（図７）。配向膜２６２ｃ，２６２ｄには、配向膜２６２ａ，２６２ｂになされたラビング処理の方向と直交する方向のラビング処理がなされる。詳細には、配向膜２６２ｃに、図２６の紙面奥から紙面手前方向、配向膜２６２ｄに、配向膜２６２ｃのラビング方向から１８０度回転させた方向（図２６の紙面手前から紙面奥方向）のラビング処理が行われる。
【００８３】
図２７に示した方向のラビング処理を行うことにより、分子Ｍａ，Ｍｂは仕切り部材２６７を基準として互いに対称となるように配向する。つまり、液晶層２６０ａ内の分子Ｍａと液晶層２６０ｂ内の分子Ｍｂとは鏡像の関係となっている。分子Ｍｃは分子Ｍａ，Ｍｂと直交する方向に配向する。
【００８４】
本実施の形態の液晶調光素子２７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、図２８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２６０ａ，２６０ｃ等を通過し、反射層２６４において反射される。そして、反射された反射光Ｌrefは、液晶層２６０ｃ，２６０ｂ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。なお、液晶層２６０，２６０ｃ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。
【００８５】
ただし、この液晶調光素子２７は、上記したように、２層の液晶層２６０，２６０ｃ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、一般にゲスト−ホスト型液晶では、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、ある一定濃度のゲスト−ホスト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、この液晶調光素子を撮像装置に適用させた場合、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。
【００８６】
これに対して本変形例の液晶調光素子２７では、上記した２層構造の液晶層２６０，２６０ｃ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。
【００８７】
図２９は、上記第１の実施の形態における図２０と同様に、液晶調光素子２７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。この図２９から、本実施の形態では、電圧印加率＝４０％程度で透過率＝２０％以下（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２７における調光範囲が約８０％（透過率＝１００％〜２０％の範囲）となっており、図２０に示した液晶調光素子２６の実施例と比べ、更に調光範囲が拡大していることが分かる。
【００８８】
以上のように第２の実施の形態に係る液晶調光素子２７では、液晶分子の配向方向が異なる配向領域２６８ａ，２６８ｂを設けたことに加え、液晶層を液晶層２６０，２６０ｃから構成される２層構造としたことで、液晶調光素子２７の調光範囲を更に拡大することが可能となる。
【００８９】
なお、本実施の形態では液晶層が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。
【００９０】
また、配向膜２６２ａ，２６２ｂ，２６２ｃ，２６２ｄへのラビング処理の方向は限定されるものではないが、液晶層２６０の配向方向を制御する配向膜２６２ａ，２６２ｂへのラビング処理の方向と液晶層２６０ｃの配向方向を制御する配向膜２６２ｃ，２６２ｄへのラビング処理の方向とが直交するとき、特に調光範囲を拡大することができる。ここでは、配向膜２６２ａ，２６２ｂに対して、上記第１の実施の形態に係る液晶調光素子２６と同方向のラビング処理を行ったが、配向膜２６２ａ，２６２ｂに上記変形例に係る液晶調光素子２６Ａと同方向のラビング処理を行ってもよい。
【００９１】
［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。
【００９２】
例えば上記実施の形態等では、ラビング処理の方向をプリズム２１ｂの載置面Ｓpの傾斜方向と平行または垂直方向としたが、傾斜方向に対して斜めにラビング処理を行ってもよい。また、上記実施の形態等では、対向する配向膜には反平行方向のラビング処理を行ったが、対向する配向膜に同方向のラビング処理を行ってもよく、あるいは図３０に示したように一方の配向膜に、他方の配向膜から９０度（２７０度）回転させた方向のラビング処理を行ってもよい。更に、液晶分子の配向方向を制御するため、ホスト液晶に添加物を加え、液晶分子の回転角を調整してもよい。
【００９３】
上記のように液晶分子の配向方向（ラビング処理の方向）の組み合わせを設計する際には、例えば、まず全ての液晶分子の配向方向が同一の液晶セル（基板，透明電極，配向膜および液晶層）を用いて検討を行う。図３１に示したようにこの液晶セル３０６の基板に対して液晶調光素子への入射角に相当する角度θ、例えば４５度の方向から光を液晶セル３０６へと入射させ、電圧印加率による液晶セル３０６の透過率変化を測定する。このような検討を重ねることにより所望の調光範囲が得られる液晶分子の配向方向を設計する。
【００９４】
また、例えば、上記実施の形態等では、ゲスト−ホスト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、ゲスト−ホスト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い。
【００９５】
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。
【００９６】
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。なお、上記実施の形態等においては、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の撮像装置やライトバルブ、反射型表示体あるいは光スイッチ素子など調光素子を有する種々の装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１…撮像装置、１０…本体部、１１…レンズ部、２…鏡筒装置、２０…鏡筒部材、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，２７…液晶調光素子、２６０，２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃ…液晶層、２６１ａ，２６１ｂ…透明電極、２６２ａ，２６２ｂ，２６２ｃ，２６２ｄ…配向膜、２６３…透明基板、２６４…反射膜、２６５…シール材、２６６…スペーサー、２６７…仕切り、２６８ａ，２６８ｂ…配向領域、３…撮像素子、Ｌ１，Ｌ２…光軸、Ｌin…入射光、Ｌout…出射光、Ｌref…反射光、Ｓin…入射面、Ｓout…出射面、Ｓp…載置面（反射面）、Ｍ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ…分子（液晶分子・色素分子）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を用いて調光を行う液晶調光素子およびそのような液晶調光素子を備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部から印加される電圧の程度に応じて光を反射する電気調光素子が多数提案されており（例えば、特許文献１）、中でも、液晶調光素子はその構造や制御方法が単純であることから注目されている。
【０００３】
液晶調光素子は、主に偏光板および液晶分子と二色性染料分子（色素）とを含むゲスト−ホスト（ＧＨ）セルから構成される。偏光板を透過した光は、ゲスト−ホストセルへと入射する。このとき液晶分子の長軸方向が光の進行方向となす角度が小さいと、出射側の光透過量が相対的に多く（光透過率が高く）なり、液晶分子の長軸方向がこの光の進行方向となす角度が直角に近いと、出射側の光透過量が相対的に少なく（光透過率が低く）なる。
【０００４】
なお、液晶分子はネガ型とポジ型の２種に大別される。ネガ型は電圧無印加時に光軸方向と液晶分子の長軸方向とが平行となり、電圧印加時に光軸方向と液晶分子の長軸方向とが垂直となる。二色性染料分子は液晶分子と同方向に配列する。よって、ネガ型の液晶分子をホストとして用いた場合、電圧無印加時に光透過率が相対的に高く（明るく）、電圧印加時に光透過率が相対的に低く（暗く）なる。
【０００５】
一方、ポジ型の液晶分子は、電圧無印加時および電圧印加時の液晶分子の配列がネガ型と逆となるため、ポジ型の液晶分子をホストとして用いた場合、電圧無印加時に光透過率が相対的に低く（暗く）、電圧印加時に光透過率が相対的に高く（明るく）なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３０５０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このような調光素子では、撮像装置等の様々な電子機器へと適用されることから光透過率の差（遮光度合い）を表す調光範囲（調光レンジ，ダイナミックレンジ）が広いものが求められる。
【０００８】
しかしながら、これまでの液晶調光素子の調光範囲は十分なものではなく、また、調光範囲を更に広げるための研究開発も活発になされていなかった。
【０００９】
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、幅広い調光範囲を有する液晶調光素子およびこの液晶調光素子を用いた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】
【００１０】
本発明による液晶調光素子は、一方の面から光が入射する第１液晶層と、第１液晶層を透過する光を反射する反射膜とを備え、第１液晶層は隣接する配向領域を有し、隣接する配向領域間の液晶分子の配向方向が異なっているものである。
【００１１】
本発明の液晶調光素子では、液晶層の一方の面から入射した光と、反射膜により反射され、再び液晶層を透過する光とは、通過する配向領域の液晶分子の配向方向が少なくとも一部異なる。
【００１２】
本発明による撮像装置は、上記本発明の液晶調光素子を備えたものであり、当該液晶調光素子によって調光され、撮像が行われる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の液晶調光素子および撮像装置によれば、第１液晶層を透過する光を反射する反射膜を設けると共に液晶層が液晶分子の配向方向が異なる配向領域を有するようにしたため、液晶層の一方の面から入射した光の進行方向と液晶分子の長軸方向とのなす角度および反射膜から反射された光の進行方向と液晶分子の長軸方向とのなす角度を共に制御することができる。よって、液晶調光素子の調光範囲を拡大することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の適用例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】本発明の第１の実施の形態に係る液晶調光素子の断面図である。
【図６】液晶分子のプレチルトについて説明するための図である。
【図７】図５に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向を説明するための模式図である。
【図８】図５に示した反射膜への入射光および反射膜からの反射光の一例を表す断面図である。
【図９】比較例１に係る液晶調光素子の断面図である。
【図１０】図９に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向を説明するための模式図である。
【図１１】図９に示した反射膜への入射光および反射膜からの反射光の一例を表す断面図である。
【図１２】図１１に示した光の進行方向からみた液晶分子について説明するための模式図である。
【図１３】図９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】比較例２に係る液晶調光素子の断面図である。
【図１５】図１４に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向を説明するための模式図である。
【図１６】図１４に示した反射膜への入射光および反射膜からの反射光の一例を表す断面図である。
【図１７】図１６に示した光の進行方向からみた液晶分子について説明するための模式図である。
【図１８】図１４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１９】図８に示した光の進行方向からみた液晶分子について説明するための模式図である。
【図２０】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２１】第１の実施の形態の変形例に係る液晶調光素子の断面図である。
【図２２】図２１に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向を説明するための模式図である。
【図２３】図２１に示した反射膜への入射光および反射膜からの反射光の一例を表す断面図である。
【図２４】図２３に示した光の進行方向からみた液晶分子について説明するための模式図である。
【図２５】図２１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２６】本発明の第２の実施の形態に係る液晶調光素子の断面図である。
【図２７】図２６に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向を説明するための模式図である。
【図２８】図２６に示した反射膜への入射光および反射膜からの反射光の一例を表す断面図である。
【図２９】図２６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３０】図５等に示した液晶調光素子の配向膜におけるラビング方向の他の例を説明するための図である。
【図３１】液晶分子の配向方向を検討する方法について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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．第１の実施の形態（液晶分子の配向方向が異なる配向領域を有する液晶調光素子の例）
２．変形例（ラビング処理の方向についての変形例）
３．第２の実施の形態（複数の液晶層が積層されてなる液晶調光素子の例）
【００１６】
〔第１の実施の形態〕
［撮像装置１の全体構成］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る液晶調光素子（後述する液晶調光素子２６）が適用された撮像装置（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、鏡筒部材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内に上記した液晶調光素子２６が配置されている。鏡筒装置２および液晶調光素子２６の詳細構成については後述する（図３〜図５）。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
［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、撮像素子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。
【００２３】
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２５）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。
【００２４】
第１レンズ群２１は、光軸Ｌ１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、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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）からテレ（望遠）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がワイドからテレまで移動することによって、フォーカス調整が行われる。
【００３０】
（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。
【００３１】
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および載置面Ｓpを有するプリズム２１ｂにおける載置面Ｓp上に配置（形成）されている。詳細には、液晶調光素子２６は、鏡筒部材２０とプリズム２１ｂ（載置面Ｓp）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、鏡筒部材２０におけるプリズム２１ｂの背面側（載置面Ｓp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。
【００３２】
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、透明基板２６３（基板）および反射膜２６４がこの順に配置された積層構造を有している。すなわち、液晶層２６０の一方の面側にプリズム２１ｂが設けられ、他方の面側に透明基板２６３および反射膜２６４がこの順に設けられている。液晶層２６０（第１液晶層）は仕切り部材２６７で区切られた液晶層２６０ａおよび液晶層２６０ｂにより構成されている。液晶層２６０ａ，２６０ｂが配置されている領域をそれぞれ配向領域２６８ａ，２６８ｂとする。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（図示せず）が設けられている。
【００３３】
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、液晶分子および二色性染料分子をまとめて「分子Ｍａ，Ｍｂ」として示している）。すなわち、液晶調光素子２６は、二色性色素を含有するゲスト−ホスト型の液晶を用いて構成されている。
【００３４】
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。一般的に、代表的なネガ型液晶であるＶＡ（Vertical Alignmnt）方式用途の液晶では配向膜にラビング処理を行わないが、本実施の形態では配向膜にラビング処理が施され、液晶分子の配向方向が制御されている。
【００３５】
液晶層２６０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。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。
【００３６】
本実施の形態の液晶層２６０は前述のように、液晶層２６０ａ，２６０ｂにより構成されている。この液晶層２６０ａ，２６０ｂは、それぞれ分子Ｍａ，Ｍｂを含有しており、分子Ｍａ，Ｍｂは同種の液晶分子、二色性染料分子であるが、分子Ｍａと分子Ｍｂとの配向方向（倒れ方向）は互いに異なる。液晶層２６０ａ，２６０ｂが配置されている領域をそれぞれ配向領域２６８ａ，２６８ｂとする。
【００３７】
ここで、図６を用いて配向方向の制御方法について説明する。図６（Ａ）に、電圧無印加時の液晶分子Ｍｒと基板２６３との関係を示し、図６（Ｂ）に電圧印加時の液晶分子Ｍｒと基板２６３との関係を示した。一般的に、液晶分子の長軸方向と基板界面（配向膜）とのなす角度、所謂プレチルト角は、配向膜に対するラビング処理により制御される。このようなラビング処理を行うことにより、図６（Ａ）に示した液晶分子Ｍｒと基板２６３とが略垂直の状態から、電圧を印加していくと、図６（Ｂ）に示したようにラビング処理により決定された方向へと液晶分子Ｍｒが倒れる。
【００３８】
上記のように配向膜２６２ａ（第１配向膜），２６２ｂ（第２配向膜）はそれぞれ、液晶層２６０ａ，２６０ｂ内の分子Ｍａ，Ｍｂ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や無機材料からなる。この配向膜２６２ａ，２６２ｂに予め所定の方向の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。
【００３９】
図７は配向膜２６２ａ，２６２ｂのラビング処理の方向を表した図である。図中の矢印がラビング処理の方向を表す。なお、実線が配向膜２６２ａに対するラビング処理の方向、破線が配向膜２６２ｂに対するラビング処理の方向である。後述の図１０，図１５，図２２および図２７についても同様とする。図７に示したように、配向膜２６２ａ，２６２ｂには仕切り部材２６７を基準として対称となる方向にラビング処理がなされる。すなわち、配向領域２６８ａにおける配向膜２６２ａ，２６２ｂへのラビング処理の方向と配向領域２６８ｂにおける配向膜２６２ａ，２６２ｂへのラビング処理の方向とが仕切り部材２６７を基準として対称となっている。プリズム２１ｂ側の配向膜２６２ａには、プリズム２１ｂの載置面Ｓpの傾斜方向と平行かつ仕切り部材２６７に向かう方向へとラビング処理が施され、透明基板２６３側の配向膜２６２ｂには、配向膜２６２ａへのラビング方向から１８０度回転させた方向、すなわち反平行方向のラビング処理が施される。
【００４０】
図７に示した方向のラビング処理が行われることにより、分子Ｍａ，Ｍｂは仕切り部材２６７を基準として互いに対称となるように配向する。つまり、液晶層２６０ａ内の分子Ｍａと液晶層２６０ｂ内の分子Ｍｂとは鏡像の関係となっている。
【００４１】
仕切り部材２６７は、配向方向の異なる分子Ｍａと分子Ｍｂとが混在することを防止し、かつ液晶層２６０ａ内の各分子Ｍａの動作および液晶層２６０ｂ内の各分子Ｍｂの動作それぞれを揃える役割を担う。分子Ｍａと分子Ｍｂとが仕切り部材２６７により隔てられていることにより、電圧を印加した際の液晶調光素子２６の応答速度が安定化し、撮像装置１において撮影画内の変化が一様となる。特に動画撮影では、撮影画内の変化が一様となることで撮影画に生じる違和感をなくすことができる。加えて、例えば液晶調光素子２６をプロジェクタに適用させた場合には投射される画像の明るさを一様に変化させることができる。
【００４２】
仕切り部材２６７は配向領域２６８ａと配向領域２６８ｂとの間に、配向膜２６２ａから配向膜２６２ｂに亘り設けられている。具体的には、所定の光軸Ｌ１と光軸Ｌ１が反射膜２６４により反射された反射光Ｌref（後述の図８）とが線対称となるような仮想線を配向膜２６２ａ，２６２ｂに設け、この仮想線に沿って仕切り部材２６７が形成される。仕切り部材２６７はシール剤２６５と同じ材料、例えばエポキシ接着剤やアクリル接着剤等の接着剤により構成することができる。仕切り部材２６７は、できるだけ薄いことが好ましく、例えば０．２μｍ程度である。
【００４３】
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。
【００４４】
透明基板２６３は、透明電極２６１ｂ、配向膜２６２ｂおよび反射膜２６４を支持すると共に液晶層２６０を封止するための基板であり、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がこのように基板の役割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。
【００４５】
反射膜２６４は、透明基板２６３の鏡筒部材２０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、撮像光を例えば９０度の角度で反射（全反射および一部反射）する機能を有する膜である。このような反射膜２６４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膜等からなる。
【００４６】
シール剤２６５は、液晶層２６０内の分子Ｍａ，Ｍｂ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やガラスからなる。図示しない封止部は、液晶層２６０内に分子Ｍａ，Ｍｂ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Ｍａ，Ｍｂを外部から封止する部分である。
【００４７】
［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の反射面（載置面Ｓp）上の液晶調光素子２６内で反射される。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、制御処理部（図示せず）は、所定の信号処理を行う。また、この制御処理部は、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。
【００４８】
このとき、液晶調光素子２６では、詳細には図８に示したように、プリズム２１ｂの入射面Ｓinから載置面Ｓp（液晶層２６０）に対して斜め、例えば４５度の角度で入射した撮像光（入射光Ｌin）が、このプリズム２１ｂを介して液晶層２６０ａ等を通過し、反射膜２６４において反射（全反射）される。そして、反射された反射光Ｌrefは、液晶層２６０ｂ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。ここでは、反射層２６４において反射された後、液晶調光素子２６を通過し終える前の光を反射光Ｌrefとする。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Ｍａ，Ｍｂ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。
【００４９】
（２．特徴的部分の作用）
次に、液晶調光素子２６の特徴的部分の作用について、比較例（比較例１，２）と比較しつつ詳細に説明する。
【００５０】
（比較例１）
図９は、比較例１に係る液晶調光素子１２６の断面図（Ｙ−Ｚ断面図）を表したものである。液晶層１０６に仕切り部材２６７が設けられておらず、液晶層１０６内の全ての分子Ｍの配向方向が同一となっている。この点において液晶調光素子１２６は本実施の形態の液晶調光素子２６と異なる。
【００５１】
図１０に液晶調光素子１２６における配向膜２６２ａ，２６２ｂのラビング処理の方向を示す。液晶調光素子２６と異なり、比較例１では配向膜２６２ａ内，配向膜２６２内ではそれぞれ同一方向にラビング処理が施されている。配向膜２６２ａ，２６２ｂにおけるラビング処理はＸ軸方向に行われている。配向膜２６２ａには、図９の紙面奥から紙面手前方向、配向膜２６２ｂには、配向膜２６２ａへのラビング処理の方向から１８０度回転させた方向（図９の紙面手前から紙面奥方向）にラビング処理がなされている。
【００５２】
ここで、図１１，図１２および図１３を用いて液晶調光素子１２６の調光動作について説明する。図１１に示したように液晶調光素子１２６についても、液晶調光素子２６と同様に入射光Ｌinが、液晶層１０６等を通過し、反射層２６４において反射された反射光Ｌrefは、再び液晶層１０６等を通過し、出射光Ｌoutとして出射される。比較例１では、入射光Ｌinと反射光Ｌrefが通過する液晶層１０６内の分子Ｍの配向方向は同じである。
【００５３】
図１２は入射光Ｌinおよび反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍの形状を模式的に表したものである。図１２（Ａ）は、入射光Ｌinの進行方向から見た分子Ｍの形状、図１２（Ｂ）は、反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍの形状を表す。電圧印加率０％（電圧無印加状態）から電圧無印加率１００％（最大電圧印加状態）まで徐々に電圧を印加していくと、分子Ｍはラビング処理により制御された方向へと倒れていく。このとき、液晶層１０６内の全ての分子Ｍの配向方向が同一であるため、分子Ｍの長軸方向と入射光Ｌinの進行方向とのなす角度，分子Ｍの長軸方向と反射光Ｌrefの進行方向とのなす角度が異なるものとなる（例えば、電圧印加率＝１２％）。
【００５４】
図１３は、電圧を印加していった際の比較例１に係る電圧印加率と透過率（光透過率）との関係の一例を示す特性図である。比較例１では、液晶層１０６にネガ型のゲスト−ホスト型液晶を用い、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。なお、この条件は後述の図１８，図２０，図２５および図２９についても同様である。図１３より、電圧印加率が大きくなるのに応じて液晶層１０６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＝５０％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。また、図１０に示したラビング処理の方向と逆方向のラビング処理を行っても、図１３に示した特性と同様の結果が得られた。
【００５５】
このような液晶調光素子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、液晶層の材料や濃度、液晶層のセルギャップ（厚み）、配向膜の種類（材料）等に応じて変化するようになっている。例えば、液晶層１０６においてポジ型のゲスト−ホスト型液晶を用いた場合には、図１３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。
【００５６】
（比較例２）
図１４は、比較例２に係る液晶調光素子１２６Ａの断面図（Ｙ−Ｚ断面図）を表したものである。この比較例２の液晶調光素子１２６Ａでは、比較例１に係る液晶調光素子１２６と同様に液晶層２０６に仕切り部材２６７が設けられておらず、液晶層２０６内の全ての分子Ｍの配向方向は同一となっている。比較例２では、比較例１と分子Ｍの配向方向（配向膜２６２ａ，２６２ｂのラビング方向）が異なる。
【００５７】
図１５に液晶調光素子１２６Ａにおける配向膜２６２ａ，２６２ｂのラビング方向を示した。比較例１と同様に配向膜２６２ａ内，配向膜２６２ｂ内ではそれぞれ同一方向にラビング処理が施される。ラビング処理はプリズム２１ｂの載置面Ｓpの傾斜方向と平行方向になされ、配向膜２６２ａでは、載置面Ｓpの傾斜を下る方向、配向膜２６２ｂでは、配向膜２６２ａへのラビング方向から１８０度回転させた方向（載置面Ｓpの傾斜を上る方向）に行われる。
【００５８】
ここで、図１６，図１７および図１８を用いて液晶調光素子１２６Ａの調光動作について説明する。図１６に示したように液晶調光素子１２６Ａについても、入射光Ｌinが、液晶層２０６を通過し、反射層２６４において反射された反射光Ｌrefは、再び液晶層２０６等を通過し、出射光Ｌoutとして出射される。比較例２においても、比較例１と同様に入射光Ｌinと反射光Ｌrefが通過する液晶層２０６内の分子Ｍの配向方向は同じである。
【００５９】
図１７は入射光Ｌinおよび反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍの形状を模式的に表したものである。図１７（Ａ）は、入射光Ｌinの進行方向から見た分子Ｍの形状、図１７（Ｂ）は、反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍの形状を表す。比較例１と同様に液晶層２６０内の全ての分子Ｍの配向方向が同一であるため、分子Ｍの長軸方向と入射光Ｌinの進行方向とのなす角度，分子Ｍの長軸方向と反射光Ｌrefの進行方向とのなす角度が異なるものとなる（例えば、電圧印加率＝１５％）。
【００６０】
図１８に電圧を印加していった際の液晶調光素子１２６Ａにおける電圧印加率と透過率との関係を表す。比較例２では電圧印加率＝４０％程度で透過率＝４５％程度（略一定値）まで減光した。図１８では、比較例１（図１３）と異なり、電圧印加率の増加と共に継続的に透過率の減少が進まず、電圧印加率＝１５％程度で透過率が一旦上昇している（透過率＝１１０％程度）。これは、電圧印加率１５％程度のとき、反射光Ｌrefの進行方向と分子Ｍの長軸方向とが平行に近い状態となるためである（図１７（Ｂ））。また、図１７に示したラビング処理の方向と逆方向のラビング処理を行っても、図１８に示した特性と同様の結果が得られた。
【００６１】
（本実施の形態の作用）
上記のような比較例１，２と異なり、図８に示したように本実施の形態の液晶調光素子２６では、入射光Ｌinは配向領域２６８ａを通過し、反射光Ｌrefは配向領域２６８ａとは液晶分子の配向方向が異なる配向領域２６８ｂを通過する。
【００６２】
図１９は、本実施の形態の液晶調光素子２６において入射光Ｌinおよび反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍａ，Ｍｂの形状を模式的に表したものである。図１９（Ａ）は、入射光Ｌinの進行方向から見た分子Ｍａの形状、図１９（Ｂ）は、反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍｂの形状を表す。徐々に電圧を印加していくと、分子Ｍａ，Ｍｂ共に電圧印加率１５％程度で入射光Ｌin，反射光Ｌrefの進行方向に対して、その長軸方向がほぼ垂直となる。本実施の形態に係る液晶調光素子２６では、入射光Ｌinと反射光Ｌrefとが配向領域２６８ａ，２６８ｂをそれぞれ通過することにより、分子Ｍａの長軸方向と入射光Ｌinの進行方向とのなす角度，分子Ｍｂの長軸方向と反射光Ｌrefの進行方向とのなす角度の両方が制御される。
【００６３】
特に、液晶調光素子２６では、仕切り部材２６７を基準として分子Ｍａの配向方向と分子Ｍｂの配向方向とが対称となるようにしたので、分子Ｍａの長軸方向と入射光Ｌinの進行方向とのなす角度と、分子Ｍｂの長軸方向と反射光Ｌrefの進行方向とのなす角度とがほぼ等しくなる。
【００６４】
図２０は、電圧を印加していった際の液晶調光素子２６における電圧印加率と透過率（光透過率）との関係の一例を表したものである。本実施の形態では、電圧印加率＝４０％程度で透過率＝４０％程度（略一定値）に収束していることが分かる。すなわち、液晶調光素子２６における調光範囲は、約６０％（透過率＝１００％〜４０％の範囲）となっている。
【００６５】
比較例１（透過率５０％）および比較例２（透過率５５％）と比較して本実施の形態に係る実施例では、透過率が４０％程度まで下がり、調光範囲を６０％程度にまで拡大していることがわかる。
【００６６】
以上のように本実施の形態の液晶調光素子２６では、液晶層２６０の他方の面側に反射膜２６４を設け、液晶層２６０が分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向が異なる配向領域２６８ａ，２６８ｂを有するようにしたため、入射光Ｌinと反射光Ｌrefとが、分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向が異なる配向領域２６８ａ，２６８ｂをそれぞれ通過する（図８）。これにより、分子Ｍａの長軸方向と入射光Ｌinの進行方向とのなす角度，分子Ｍｂの長軸方向と反射光Ｌrefの進行方向とのなす角度を共に制御することができる。よって、液晶調光素子２６の調光範囲を拡大することができる。
【００６７】
また、本実施の形態では、隣接する配向領域２６８ａ，２６８ｂの分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向を配向領域２６８ａ，２６８ｂの境界（仕切り部材２６７）を基準として対称とすることにより、入射光Ｌinの進行方向と分子Ｍａの長軸方向とのなす角度，反射光Ｌrefの進行方向と分子Ｍｂの長軸方向とのなす角度がほぼ等しくなる。よって、より効果的に調光範囲が拡大される。
【００６８】
なお、液晶調光素子２６は２つの配向領域２６８ａ，２６８ｂにより構成されているが、液晶調光素子が３つ以上の配向領域により構成されていてもよい。このとき、それぞれの配向領域における液晶分子の配向方向は全て異なっていてもよく、また、同じ配向方向の配向領域が存在していてもよい。
【００６９】
＜変形例＞
続いて、上記第１の実施の形態の変形例について説明する。なお、上記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。
【００７０】
図２１は、変形例に係る液晶調光素子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。この液晶調光素子２６Ａでは、上記実施の形態の液晶調光素子２６と分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向（配向膜２６２ａ，２６２ｂへのラビング処理の方向）が逆となっている。
【００７１】
図２２は配向膜２６２ａ，２６２ｂにおけるラビング処理の方向を表したものである。配向膜２６２ａ，２６２ｂには仕切り部材２６７を基準として対称となる方向のラビング処理がなされる。本変形例では、上記実施の形態の液晶調光素子２６と逆方向にラビング処理が行われる。詳細には、透明基板２６３側の配向膜２６２ｂには、プリズム２１ｂの載置面Ｓpの傾斜方向と平行かつ仕切り部材２６７に向かう方向へとラビング処理が施され、プリズム２１ｂ側の配向膜２６２ａには、配向膜２６２ｂへのラビング方向から１８０度回転させた方向、すなわち反平行方向のラビング処理が施される。
【００７２】
図２２に示した方向のラビング処理が行われることにより、分子Ｍａおよび分子Ｍｂは仕切り部材２６７を基準として互いに対称となるように配向する。つまり、液晶層２６０ａ内の分子Ｍａと液晶層２６０ｂ内の分子Ｍｂとは鏡像の関係となっている。
【００７３】
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、図２３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２６０ａ等を通過し、反射層２６４において反射される。そして、反射された反射光Ｌrefは、液晶層２６０ｂ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。液晶調光素子２６Ａでは、入射光Ｌinは配向領域２６８ａを通過し、反射光Ｌrefは配向領域２６８ａとは液晶分子の配向方向が異なる配向領域２６８ｂを通過する。
【００７４】
図２４は入射光Ｌinおよび反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍａ，Ｍｂの形状を模式的に表したものである。図２４（ａ）は、入射光Ｌinの進行方向から見た分子Ｍａの形状、図２４（ｂ）は、反射光Ｌrefの進行方向から見た分子Ｍｂの形状を表す。徐々に電圧を印加していくと、分子Ｍａ，Ｍｂ共に電圧印加率１５％程度で入射光Ｌin，反射光Ｌrefに対して、その長軸方向がほぼ平行となる。すなわち、電圧印加率１５％では入射光Ｌin，出射光Ｌoutを透過しやすい方向に分子Ｍａ，Ｍｂが配向する。
【００７５】
図２５は、この液晶調光素子２６Ａでの電圧印加率と透過率との関係の一例を表したものである。本変形例では、図２０と異なり、電圧印加率１５％程度で透過率が一旦急激に上昇する。これは前述のように分子Ｍａ，Ｍｂが入射光Ｌin，出射光Ｌoutを透過しやすい方向に配向するためである。一度このような透過率のピークをむかえた後は、電圧印加率の増加に伴い、透過率は減少していき、電圧印加率＝５０％程度で透過率＝５０％程度（略一定値）に収束している。
【００７６】
図２５より、本変形例では透過率５０％程度までしか遮光できないため、上記実施の形態と比較して調光範囲が狭いとも思える。しかし、電圧印加率１５％では電圧無印加の状態よりも透過率が上昇し、その透過率は１６０％程度となっている。よって、このピークを考慮すると調光範囲は１１０％（透過率＝１６０％〜５０％の範囲）となる。
【００７７】
このように幅広い調光範囲を実現可能な液晶調光素子２６Ａは、撮像装置等の分野において有用である。しかし一方で、このように電圧を印加していく際に透過率が一旦上昇するものは、その後の透過率の減少が急峻であるため使用できる電圧範囲が限定される。よって、特性を考慮し、液晶調光素子を適用する状況に応じて液晶調光素子２６あるいは液晶調光素子２６Ａを使い分けることが望ましい。
【００７８】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、上記第１の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。
【００７９】
図２６は、第２の実施の形態に係る液晶調光素子２７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。この液晶調光素子２７では、液晶層が１層（単層）構造（液晶層２６０）であった上記第１の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２７では、以下詳述するように、２層の液晶層２６０，２６０ｃが積層されてなる。
【００８０】
具体的には、液晶調光素子２７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、透明基板２６３、透明電極２６１ａ、配向膜２６２ｃ、液晶層２６０ｃ（第２液晶層）、配向膜２６２ｄ、透明電極２６１ｂ、透明基板２６３および反射膜２６４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２７では、液晶調光素子２６と同様に、配向領域２６８ａ，２６８ｂを有し、液晶層２６０が仕切り部材２６７で区切られた液晶層２６０ａおよび液晶層２６０ｂにより構成されている。液晶層２６０，２６０ｃ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（図示せず）が設けられている。
【００８１】
液晶層２６０，２６０ｃはそれぞれ、液晶調光素子２６と同様に、二色性色素を含有するゲスト−ホスト型液晶を用いて構成されている。具体的には、液晶層２６０を構成する液晶層２６０ａ，２６０ｂは、それぞれ分子Ｍａ，Ｍｂを含有し、液晶層２６０ｃは、分子Ｍｃ（液晶分子および二色性色素分子）を含有している。また、上記第１の実施の形態と同様に分子Ｍａ，Ｍｂの配向方向は互いに異なる。なお、ここでは液晶層２６０ｃは全ての分子Ｍｃの配向方向が同一となっているが、液晶層２６０と同様に液晶分子の配向方向が異なる複数の配向領域の液晶層により構成されていてもよい。
【００８２】
図２７は配向膜２６２ａ，２６２ｂ，２６２ｃ，２６２ｄのラビング方向を表したものである。図２７に示したように、配向膜２６２ａ，２６２ｂに対しては、仕切り部材２６７を基準として対称となる方向のラビング処理がなされる。ラビング方向は上記第１の実施の形態と同じである（図７）。配向膜２６２ｃ，２６２ｄには、配向膜２６２ａ，２６２ｂになされたラビング処理の方向と直交する方向のラビング処理がなされる。詳細には、配向膜２６２ｃに、図２６の紙面奥から紙面手前方向、配向膜２６２ｄに、配向膜２６２ｃのラビング方向から１８０度回転させた方向（図２６の紙面手前から紙面奥方向）のラビング処理が行われる。
【００８３】
図２７に示した方向のラビング処理を行うことにより、分子Ｍａ，Ｍｂは仕切り部材２６７を基準として互いに対称となるように配向する。つまり、液晶層２６０ａ内の分子Ｍａと液晶層２６０ｂ内の分子Ｍｂとは鏡像の関係となっている。分子Ｍｃは分子Ｍａ，Ｍｂと直交する方向に配向する。
【００８４】
本実施の形態の液晶調光素子２７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、図２８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２６０ａ，２６０ｃ等を通過し、反射層２６４において反射される。そして、反射された反射光Ｌrefは、液晶層２６０ｃ，２６０ｂ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。なお、液晶層２６０，２６０ｃ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。
【００８５】
ただし、この液晶調光素子２７は、上記したように、２層の液晶層２６０，２６０ｃ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、一般にゲスト−ホスト型液晶では、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、ある一定濃度のゲスト−ホスト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、この液晶調光素子を撮像装置に適用させた場合、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。
【００８６】
これに対して本変形例の液晶調光素子２７では、上記した２層構造の液晶層２６０，２６０ｃ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。
【００８７】
図２９は、上記第１の実施の形態における図２０と同様に、液晶調光素子２７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。この図２９から、本実施の形態では、電圧印加率＝４０％程度で透過率＝２０％以下（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２７における調光範囲が約８０％（透過率＝１００％〜２０％の範囲）となっており、図２０に示した液晶調光素子２６の実施例と比べ、更に調光範囲が拡大していることが分かる。
【００８８】
以上のように第２の実施の形態に係る液晶調光素子２７では、液晶分子の配向方向が異なる配向領域２６８ａ，２６８ｂを設けたことに加え、液晶層を液晶層２６０，２６０ｃから構成される２層構造としたことで、液晶調光素子２７の調光範囲を更に拡大することが可能となる。
【００８９】
なお、本実施の形態では液晶層が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。
【００９０】
また、配向膜２６２ａ，２６２ｂ，２６２ｃ，２６２ｄへのラビング処理の方向は限定されるものではないが、液晶層２６０の配向方向を制御する配向膜２６２ａ，２６２ｂへのラビング処理の方向と液晶層２６０ｃの配向方向を制御する配向膜２６２ｃ，２６２ｄへのラビング処理の方向とが直交するとき、特に調光範囲を拡大することができる。ここでは、配向膜２６２ａ，２６２ｂに対して、上記第１の実施の形態に係る液晶調光素子２６と同方向のラビング処理を行ったが、配向膜２６２ａ，２６２ｂに上記変形例に係る液晶調光素子２６Ａと同方向のラビング処理を行ってもよい。
【００９１】
［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。
【００９２】
例えば上記実施の形態等では、ラビング処理の方向をプリズム２１ｂの載置面Ｓpの傾斜方向と平行または垂直方向としたが、傾斜方向に対して斜めにラビング処理を行ってもよい。また、上記実施の形態等では、対向する配向膜には反平行方向のラビング処理を行ったが、対向する配向膜に同方向のラビング処理を行ってもよく、あるいは図３０に示したように一方の配向膜に、他方の配向膜から９０度（２７０度）回転させた方向のラビング処理を行ってもよい。更に、液晶分子の配向方向を制御するため、ホスト液晶に添加物を加え、液晶分子の回転角を調整してもよい。
【００９３】
上記のように液晶分子の配向方向（ラビング処理の方向）の組み合わせを設計する際には、例えば、まず全ての液晶分子の配向方向が同一の液晶セル（基板，透明電極，配向膜および液晶層）を用いて検討を行う。図３１に示したようにこの液晶セル３０６の基板に対して液晶調光素子への入射角に相当する角度θ、例えば４５度の方向から光を液晶セル３０６へと入射させ、電圧印加率による液晶セル３０６の透過率変化を測定する。このような検討を重ねることにより所望の調光範囲が得られる液晶分子の配向方向を設計する。
【００９４】
また、例えば、上記実施の形態等では、ゲスト−ホスト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、ゲスト−ホスト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い。
【００９５】
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。
【００９６】
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。なお、上記実施の形態等においては、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の撮像装置やライトバルブ、反射型表示体あるいは光スイッチ素子など調光素子を有する種々の装置に適用可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１…撮像装置、１０…本体部、１１…レンズ部、２…鏡筒装置、２０…鏡筒部材、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，２７…液晶調光素子、２６０，２６０ａ，２６０ｂ，２６０ｃ…液晶層、２６１ａ，２６１ｂ…透明電極、２６２ａ，２６２ｂ，２６２ｃ，２６２ｄ…配向膜、２６３…透明基板、２６４…反射膜、２６５…シール材、２６６…スペーサー、２６７…仕切り、２６８ａ，２６８ｂ…配向領域、３…撮像素子、Ｌ１，Ｌ２…光軸、Ｌin…入射光、Ｌout…出射光、Ｌref…反射光、Ｓin…入射面、Ｓout…出射面、Ｓp…載置面（反射面）、Ｍ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｍｃ…分子（液晶分子・色素分子）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面から光が入射する第１液晶層と、
前記第１液晶層を透過する光を反射する反射膜とを備え、
前記第１液晶層は隣接する配向領域を有し、前記隣接する配向領域間の液晶分子の配向
方向が異なっている
液晶調光素子。
【請求項２】
前記隣接する配向領域では、前記液晶分子の配向方向が前記隣接する配向領域の境界を
基準として対称となっている
請求項１記載の液晶調光素子。
【請求項３】
前記第１液晶層の一方の面および他方の面には、それぞれ第１配向膜および第２配向膜
が設けられ、
前記第１配向膜は、前記隣接する配向領域に対応する領域に異なる方向のラビング処理が施されている
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項４】
前記第１配向膜に施されたラビング処理の方向は、前記隣接する配向領域の境界を基準として対称かつ前記境界に向かう方向となっている
請求項３記載の液晶調光素子。
【請求項５】
前記第２配向膜に施されたラビング処理の方向は、前記第１配向膜のラビング処理の方向と反平行方向となっている
請求項４記載の液晶調光素子。
【請求項６】
前記第１液晶層と前記反射膜との間に基板を有すると共に、前記第１液晶層の一方の面
側にプリズムを有する
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項７】
前記第１液晶層と前記反射膜との間に第２液晶層を備えた
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項８】
前記第２液晶層では、液晶分子の配向方向が一方向に揃っている
請求項７記載の液晶調光素子。
【請求項９】
前記隣接する配向領域の境界に仕切り部材を備えた
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項１０】
前記第１液晶層は、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ている
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項１１】
前記一方の面から前記第１液晶層へ入射する光と、前記反射膜により反射され前記一方の面へ出射する光との間で、通過する配向領域の配向方向が少なくとも一部異なっている
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項１２】
液晶調光素子と撮像素子とを備え、
前記液晶調光素子は、
一方の面から光が入射する第１液晶層と、
前記第１液晶層を透過する光を反射する反射膜とを備え、
前記第１液晶層は隣接する配向領域を有し、前記隣接する配向領域間の液晶分子の配向
方向が異なっている
撮像装置。
【請求項１】
一方の面から光が入射する第１液晶層と、
前記第１液晶層を透過する光を反射する反射膜とを備え、
前記第１液晶層は隣接する配向領域を有し、前記隣接する配向領域間の液晶分子の配向
方向が異なっている
液晶調光素子。
【請求項２】
前記隣接する配向領域では、前記液晶分子の配向方向が前記隣接する配向領域の境界を
基準として対称となっている
請求項１記載の液晶調光素子。
【請求項３】
前記第１液晶層の一方の面および他方の面には、それぞれ第１配向膜および第２配向膜
が設けられ、
前記第１配向膜は、前記隣接する配向領域に対応する領域に異なる方向のラビング処理が施されている
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項４】
前記第１配向膜に施されたラビング処理の方向は、前記隣接する配向領域の境界を基準として対称かつ前記境界に向かう方向となっている
請求項３記載の液晶調光素子。
【請求項５】
前記第２配向膜に施されたラビング処理の方向は、前記第１配向膜のラビング処理の方向と反平行方向となっている
請求項４記載の液晶調光素子。
【請求項６】
前記第１液晶層と前記反射膜との間に基板を有すると共に、前記第１液晶層の一方の面
側にプリズムを有する
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項７】
前記第１液晶層と前記反射膜との間に第２液晶層を備えた
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項８】
前記第２液晶層では、液晶分子の配向方向が一方向に揃っている
請求項７記載の液晶調光素子。
【請求項９】
前記隣接する配向領域の境界に仕切り部材を備えた
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項１０】
前記第１液晶層は、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ている
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項１１】
前記一方の面から前記第１液晶層へ入射する光と、前記反射膜により反射され前記一方の面へ出射する光との間で、通過する配向領域の配向方向が少なくとも一部異なっている
請求項１または２記載の液晶調光素子。
【請求項１２】
液晶調光素子と撮像素子とを備え、
前記液晶調光素子は、
一方の面から光が入射する第１液晶層と、
前記第１液晶層を透過する光を反射する反射膜とを備え、
前記第１液晶層は隣接する配向領域を有し、前記隣接する配向領域間の液晶分子の配向
方向が異なっている
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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２０１２−９８３２１（Ｐ２０１２−９８３２１Ａ）
【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２０１０−２４３２５７（Ｐ２０１０−２４３２５７）
【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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