JP3271165B2

JP3271165B2 - 液晶光学ローパスフィルタ

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Publication number: JP3271165B2
Application number: JP12797493A
Authority: JP
Inventors: 敬一仁藤; 公一伊勢; 章夫安田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 2002-04-02
Anticipated expiration: 2017-04-02
Also published as: JPH06317776A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶光学ローパスフィ
ルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビデオカメラ等の撮像素子として
ＣＣＤ（電荷結合素子）等が用いられている。しかし、
ＣＣＤは、受光画素部分が離散的であるために、結像し
た画像出力にモアレ縞パターンや色偽信号が生じてしま
う。

【０００３】これを防止するために、図14に示すよう
に、撮像装置としてのビデオカメラの受光部にあるＣＣ
Ｄ撮像素子10の前面に水晶フィルタ11等のローパスフィ
ルタが単独あるいは積層して用いられている。更に、赤
外光をカットするフィルタ12を積層する場合もある。な
お、図中の13は絞り、14は集光レンズである。

【０００４】このローパスフィルタは図15に示すよう
に、１枚の水晶板の場合には、入射光をその複屈折を利
用して２点ボケにしたり、さらに光軸の周りに回転させ
た水晶板の積層により２点像を４点像に、さらに高画質
化のために図16のように、３枚重ねで７点像としてぼか
し、ローパスフィルタ特性を向上させている。

【０００５】即ち、このように入射光をぼかすことによ
り、画像情報の空間周波数の高い成分を除去でき、モア
レ縞及び色偽信号等の問題を回避することができる。但
し、図15の場合は、ｙ方向のみ高周波成分をカット若し
くは分散できるが、図16ではｘ、ｙの両方向において高
周波成分をカット若しくは分散でき、低周波成分の感度
を保持したまま高周波成分の画像への影響を一層なくす
ことができる。

【０００６】しかしながら、上記ローパスフィルタに用
いる水晶板では、位相差を稼ぐためには、板の厚みをか
なり厚くしなければならないので、重量、容積率の低
減、さらにはコストの低減が望まれていた。

【０００７】他方、液晶を用いた光学ローパスフィルタ
が特開昭59−29236 号公報において知られている。しか
しながら、このローパスフィルタは光散乱を応用したも
のであるため、光散乱に伴う迷光の発生により、画像の
黒レベルのバックグラウンドが上がり、特に夜景等の暗
い映像においてコントラストが低下する等の問題があ
る。

【０００８】また、位相制御を用いた方法としては、特
開昭59−228622号、同61−258570号公報に示されたもの
がある。ところが、これらの場合、液晶の持つ大きな複
屈折異方性は利用できるものの、少なからず２点ボケ程
度しか得られない。また、液晶として、ネマチック液晶
のねじれ構造とその電気光学的作用についての記述はあ
るが、有効な位相制御範囲ではネマチック液晶のねじれ
構造の利用は実現できず、しかも、液晶層も厚くなるた
めに、特に可視光短波長側でネマチック液晶が本質的に
有する液晶ダイレクタの熱揺らぎによる光散乱の発生を
防ぐ手段がなく、この光散乱の影響により前述の迷光の
問題が生じ、実用に供しえないこともあった。

【０００９】

【発明に至った経過】本発明者は、上記したネマチック
液晶のもつ問題について以下に述べるように種々検討を
加えた。これについて、図17〜図20を参照して説明す
る。

【００１０】ネマチック液晶を用いた光学ローパスフィルタ図17のフローチャートに従って、光学ローパスフィルタ
21の作製を行った。ガラス基板２として光学ガラス（Ｂ
Ｋ７：オハラ株式会社製）を用い、ガラス片面に配向膜
４を形成した。この配向膜としては、無機系の配向膜で
あるＳｉＯの斜方蒸着膜を用いた。

【００１１】ＳｉＯの斜方蒸着膜を形成する方法として
は、ＳｉＯ真空蒸着装置内に、ＳｉＯ蒸着源から鉛直上
に基板を配し、鉛直の線と基板法線のなす角を85度とし
て設置した。ＳｉＯを基板温度 170℃で真空蒸着後、 3
00℃、１時間の焼成を行った。

【００１２】このようにして作製した配向膜付きの基板
の一対を、その配向処理方向が対向面で反平行となるよ
うに組み、そのスペーサとして目的ギャップ20に応じた
厚さのポリエチレンテレフタレートフィルム（ダイアホ
イル）を用いた。ポリエチレンテレフタレートフィルム
（ＰＥＴ）はその平面性を向上させるために、所定の寸
法に切り出した後、３mm厚のガラス板に挟み、その上に
約100 グラムの定加重を加え、 100℃で１時間の熱処理
を行った。

【００１３】その後、２枚のガラス基板間にスペーサを
挟み、ギャップをとった後、セルの周囲に液晶の注入孔
を確保してＵＶ硬化型の接着剤（ＵＶ−1000：ソニーケ
ミカル社製）で接着した。その後、ネマチック液晶22を
室温あるいは等方相温度で注入した。注入孔周囲のガラ
ス基板上の液晶を除去した後、エポキシ系の接着剤で封
止し、光学ローパスフィルタを作製した。

【００１４】ここで、非カイラルネマチック液晶材料と
してメルク社製ＺＬＩ−２００８−０００を用いた。Ｚ
ＬＩ−２００８−０００は融点−６℃、ネマチック相温
度範囲−20〜64℃である。複屈折率異方性はΔｎ＝ｎ_e
−ｎ_o＝1.707 −1.517 ＝0.19である。この液晶を用い
て光学ローパスフィルタの特性を持たせるためには、図
18の様な液晶ダイレクタの傾きを達成しなければならな
い。

【００１５】ここで作製したローパスフィルタに使用し
たガラス基板２はＢＫ７であり、寸法は図19の通りであ
る。そして、基板面内の軸を図19、20のようにｘ、ｙと
し、基板法線方向をｚとすると、液晶ダイレクタの配向
様式は図の様にθ、Φを用いて表すことができる。ここ
で、ｘ軸方向がラビング方向に対応し、同時にＣＣＤ撮
像素子の水平走査線方向と一致させた。

【００１６】ここでいう、ネマチック液晶の液晶ダイレ
クタの傾きとは、θのことを意味し、液晶のプレチルト
角α(rad.)とは、α＝（π／２）−θの関係がある。ネ
マチック液晶が螺旋を形成する場合には、ｚ方向のシフ
トに伴い、Φが回転するように液晶の配列操作を行う。

【００１７】そして、上記の如くにして、ＺＬＩ−２０
０８−０００液晶を注入して作製した液晶ローパスフィ
ルタ21について以下のフィールドテストを行った。

【００１８】ネマチック液晶光学ローパスフィルタを用
いたフィールドテスト入射光のボケが確認されたネマチック液晶セルについて
は、ネマチック液晶本来の性質である液晶ダイレクタの
熱揺らぎによる光散乱によるくもりが発生する。特に、
実用的なボケ量を得るためには液晶層の厚みを厚くしな
ければならないため、光散乱が増え、 400〜500nm の透
過率が悪くなり易い。

【００１９】ソニー社製のビデオカメラ：ハンディカム
Sony TR−900[1/3'ＣＣＤ](これは図14に示したものと
同等）に、赤外カットフィルタ12のみを残し、水晶フィ
ルタ11を液晶フィルタ21と置き換えて実装し、フィール
ドテストを行った結果、光学ローパスフィルタの特性が
ある程度認められ、モアレ縞、色偽信号を低減すること
ができた。

【００２０】ところが、昼光及び室内光でのテストでは
問題ないが、夜間での点光源（車のヘッドライト等）に
対してはバックグラウンドが持ち上がってしまい、霧が
かかったような画像になり、画質が低下してしまった。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ロー
パスフィルタ機能を十分発揮すると共に、素子の厚みを
小さくして重量、容積率、コストを低減し、かつ、光散
乱を低減することのできる液晶光学ローパスフィルタを
提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、液晶を
一対の基体（例えば、光学的に透明なガラス基板）間に
配した液晶光学ローパスフィルタの複数個が光路に沿っ
て順次設けられている液晶光学ローパスフィルタにおい
て、前記液晶として非カイラルスメクチック相を示す液
晶が用いられ、隣接し合う前記液晶光学ローパスフィル
タの液晶配向処理方向が、前記光路に直交する面内で互
いに交差していることを特徴とする液晶光学ローパスフ
ィルタに係るものである。

【００２３】本発明者は、上述した従来例等で述べた問
題点について鋭意検討を加えた結果、ローパスフィルタ
として水晶板に代えて単に液晶を使用するのではなく、
高周波成分のカット機能（入射角のボケ又は分散）を良
好に発揮しながら上述した光散乱を低減させるために、
非カイラルスメクチック相を示す液晶（非カイラルスメ
クチック液晶）を用いれば、ネマチック液晶では致命的
となっていた特に可視光短波長側での光散乱による迷光
の発生を抑えることができることを突き止めたのであ
る。

【００２４】即ち、ネマチック液晶では実用上、光散乱
の影響のために適用範囲（セルギャップ長等）が制約さ
れることが判明し、本発明者はこれらで生じた問題を根
本的な概念から見直し、鋭意努力の結果、液晶を光学的
なローパスフィルタとして実用化するために非カイラル
スメクチック液晶を用い、ネマチック液晶のもつ問題点
を解消したのである。非カイラルスメクチック液晶はネ
マチック液晶よりも分子間相互作用が強く、高次の規則
性を有し、液晶分子ダイレクタの熱揺らぎが少ないため
に、そのダイレクタ方位の揺らぎによる屈折率の揺らぎ
が小さく、光散乱の度合いが少ないと考えられる。この
ような非カイラルスメクチック液晶は、ピッチ長が無限
大であり、配向が比較的容易である。しかし、カイラル
を含むカイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ^＊）液晶では、
その有限のピッチのために、５μｍ以上のギャップでは
液晶分子が全体として２つの状態（配向方向が互いに逆
方向）の一方を選択的にとり難くなり、配向が難しくな
る。

【００２５】本発明において、上記の一対の基体の対向
面にそれぞれＳｉＯ斜方蒸着膜等の液晶配向膜が形成さ
れていること、配向膜と液晶とのプレチルト角が３度以
上であることが望ましい。

【００２６】本発明による液晶光学ローパスフィルタ
は、上記の非カイラルスメクチック液晶を一対の基体間
に配した液晶光学ローパスフィルタの複数個が光路に沿
って順次設けられ、隣接し合う前記液晶光学ローパスフ
ィルタの液晶配向処理方向が、前記光路に直交する面内
で互いに交差していることが重要であり、特に、前記基
体の両面の側で前記液晶配向処理方向が互いに交差し、
前記両面の側においてそれぞれ液晶層が配されており、
また前記基体が、隣接し合う前記液晶光学ローパスフィ
ルタで共用されているのがよい。

【００２７】なお、従来の水晶板を用いたローパスフィ
ルタでは、その複屈折率異方性Δｎ＝ｎ_ｅ−ｎ_ｏ＝0.00
91であるため、ＣＣＤ撮像素子のモアレ縞や色偽信号等
を除去するためには１枚当たり１mm程度の厚みを必要と
していた。そして、高画質化の為には３枚重ねる必要が
あり、更に厚みを伴い、コストも高くなる。そこで、本
発明では、複屈折率異方性の大きな非カイラルスメクチ
ック液晶（Δｎ＝ｎ_ｅ−ｎ_ｏ≒0.10〜0.25）を用いるこ
とにより、重量、容積率、コストの低減が図れることに
なる。

【００２８】本発明において使用可能な非カイラルスメ
クチック液晶には、その配列様式に従って、ＳｍＡ、Ｓ
ｍＢ、ＳｍＣ、ＳｍＤ、ＳｍＥ、ＳｍＦ、ＳｍＧ、Ｓｍ
Ｈ、ＳｍＩなどとして分類されている（液晶デバイスハ
ンドブック、日刊工業新聞社、ｐ.112（1990）参照）。
これらのスメクチック液晶分子中にカイラル構造を含む
ことにより、さらに細分化される（例えばカイラルスメ
クチックＣ：ＳｍＣ^＊）。

【００２９】使用可能なスメクチック液晶を以下に例示
する。

【化１】

【００３０】

【化２】

【００３１】〔１〕スメクチックＡ液晶あるいはスメク
チックＣ液晶の例としては、以下に示す様な化合物の単
体、あるいはこれら液晶のブレンドにより室温を含む温
度範囲でＳｍＡあるいはＳｍＣ相を広げた液晶組成物が
適用できる。

【化３】

【００３２】

【化４】

【００３３】

【化５】

【００３４】

【化６】

【００３５】

【化７】

【００３６】

【化８】

【００３７】

【化９】

【００３８】

【化10】

【００３９】〔２〕高次のスメクチック相（ＳｍＦ、Ｓ
ｍＪ、ＳｍＧ、ＳｍＫ、ＳｍＨ、ＳｍＥ、ＳｍＬ、等）
等を示す例としてはその代表例として

【化１１】

【００４０】また、上述したすべてのスメクチック液晶
相を示す液晶の中で非カイラル液晶を選択し、必要に応
じて混合することにより、更に各相の温度範囲の広い液
晶組成物を得ることができる。

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。

【００４２】図１は、本発明による液晶光学ローパスフ
ィルタを説明するための液晶光学ローパスフィルタ31を
概略的に示すものである。

【００４３】このローパスフィルタ31によれば、互いに
対向した透明ガラス基板２と２との対向面にそれぞれ配
向膜４が形成され、これらの配向膜側においてガラス基
板２と２との間の間隙（ギャップ）30内に液晶32が注入
されている。この液晶は、使用温度でスメクチック相を
なす液晶である。そして、図示した方向に斜方蒸着（又
はラビング処理）された配向膜４と液晶32とのプレチル
ト角αが３度以上である。

【００４４】また、このフィルタの周辺部は、図示した
如く、スペーサ23が設けられてギャップ30が保持され、
かつ、接着剤24で封止されている。

【００４５】次に、この光学ローパスフィルタを図２に
示す作製方法に沿って具体的に説明する。

【００４６】スメクチック（Ｓｍ）液晶を用いた光学ロ
ーパスフィルタ〔配向膜の形成〕有機系の配向膜としては、例えば市販
のポリイミド系（宇部興産Ｕ−ワニスＡ、日産化学社製
のサンエバー150 、610 、721)を用いた。また、無機系
の配向膜としては、ＳｉＯの斜方蒸着膜を用いた。

【００４７】透明ガラス基板（ＢＫ−７）を洗浄後、溶
剤に希釈したポリアミド酸をスピンキャスト法により基
板材料に塗布し、80℃、15分、さらに 180〜240 ℃、１
時間で熱処理することによりイミド化し、薄膜（10〜15
0nm)を形成した。このようにして形成したガラス基板上
のポリイミド薄膜にベルベット布を巻き付けたローラー
を押し付け、回転させながら、並進移動させることによ
りポリイミド分子の配向を促した。

【００４８】ＳｉＯの斜方蒸着膜の形成方法としては、
透明ガラス基板（ＢＫ−７）を洗浄後、ＳｉＯ真空蒸着
装置内に、ＳｉＯ蒸着源から鉛直上に基板を配し、鉛直
の線と基板法線のなす角を85度として設置した。ＳｉＯ
を基板温度 170℃で真空蒸着後、 300℃、１時間の焼成
を行った。

【００４９】〔セルの組み立て〕このようにして作製し
た配向膜付きの基板をその配向膜が対向するように組
み、そのスペーサとして目的ギャップに応じた厚さのポ
リエチレンテレフタレートフィルム（ダイアホイル：50
〜250 μｍ）を用いた。ポリエチレンテレフタレートフ
ィルム（ＰＥＴ）はその平面性を向上させるために、所
定の寸法に切り出した後、３mm厚のガラス板に挟み、そ
の上に約100 グラムの定加重を加え、 100℃で１時間の
熱処理を行った。

【００５０】その後、２枚のガラス基板間にスペーサを
挟み、ギャップをとった後、セルの周囲を液晶の注入孔
を確保してＵＶ硬化型の接着剤（ＵＶ−1000：ソニーケ
ミカル社製）で接着した。

【００５１】このとき、対向させるセルのラビング方向
あるいは蒸着方向が同じ組み合わせを平行セル、ラビン
グ方向あるいは蒸着方向が逆向きの組み合わせを反平行
セルと呼ぶ。

【００５２】〔液晶の注入〕セルの組み立て後、スメク
チック液晶を等方相温度あるいはネマチック相温度でセ
ル注入孔より減圧下で注入した。液晶注入を完了後、温
度を室温まで戻し、注入孔周囲のガラス基板上の液晶を
除去したのち、エポキシ系の接着剤で封止した。

【００５３】図３に示すように、液晶分子ダイレクタと
配向膜面とのなす角をプレチルト角αというが、このプ
レチルト角はクリスタルローテーション法あるいは磁場
容量法を用い、ネマチック液晶（ＺＬＩ−２００８−０
００）との組み合わせで測定した。その結果、プレチル
ト角αは、宇部Ｕ−ワニスＡ：２度、サンエバー150：
3.6 度、サンエバー610 ：8.1 度、サンエバー721 ：10
度、ＳｉＯ斜方蒸着：35度となった。

【００５４】スメクチックＡ（ＳｍＡ）液晶を用いた光
学ローパスフィルタスメクチックＡ液晶としては、良く知られているシアノ
ビフェニル系の

【化12】を用いた。

【００５５】８ＣＢの相転移温度はＣryst 21, ＳｍＡ 32.5, Ｎ 40，Iso であり、室温25℃でスメクチックＡ相を示す。

【００５６】上記液晶を各種配向膜のセル（ギャップ50
〜250 μｍ）に注入した。いずれも配向処理方向にホモ
ジニアス配向した。これらのセルについてローパスフィ
ルタのボケ量を測定した。このボケの観察では反射型の
顕微鏡システム（Ｎikon Ｏpti-Ｐhoto Ｐol) を用い
て曇ガラス表面の輝点（約１μｍ径）の２点ボケを測長
した（図４参照）。

【００５７】平行セル（図６参照）では、輝点のボケは
観察できるが、ボケ量の再現性が低く、また反平行セル
（図５参照）に比べ小さい。一方、反平行セルでは、安
定したボケ量が観察され、例えばＳｉＯの斜方蒸着配向
膜、 100μｍギャップの組み合わせで、10.5μｍのボケ
が観察できた。しかし、プレチルト角２度ではボケが観
察困難であった。

【００５８】スメクチックＣ（ＳｍＣ）液晶を用いた光
学ローパスフィルタ非カイラルスメクチックＣ液晶組成物（ＤＦＥ：３環性
２フッ素エステル系液晶58wt％、ＰＰｍ：フェニルピリ
ミジン系22wt％、ＰＢ：フェニルベンゾエート系20wt％
のブレンド）を用いた。この液晶組成物の相転移温度はＣryst −29.2, ＳｍＣ 77.5, ＳｍＡ 93，Ｎ 105，
Iso であり、室温25℃を含む広い温度範囲でスメクチックＣ
相を示す。

【００５９】液晶セルに等方相、あるいはネマチック相
温度で注入し、室温まで冷却したところ、同様に水平配
向した。

【００６０】これらのセルについても、ローパスフィル
タのボケ量を測定した。平行セルでは、スメクチックＡ
の場合と同様に輝点のボケは観察できるが、ボケ量の再
現性が低く、また反平行セルに比べ小さい。一方、反平
行セルでは、安定したボケ量が観察され、例えばＳｉＯ
の斜方蒸着配向膜、 100μｍギャップの組み合わせで、
8.7μｍの輝点のボケが観察できた。

【００６１】以上の例の場合は、ピッチ長が無限大であ
り、配向が比較的容易である。しかし、カイラルを含む
カイラルスメクチックＣ（ＳｍＣ^*）液晶では、その有
限のピッチのために、５μｍ以上のギャップでは液晶分
子が全体として２つの状態（配向方向が互いに逆方向）
の一方を選択的にとり難くなり、配向が難しくなる。そ
こで、ＳｍＣ^*液晶では、そのピッチの極性とは逆のピ
ッチを有するカイラル剤を添加し、ピッチをキャンセル
すれば、ＳｍＣ液晶と同様の配向が得られることは容易
に判る。

【００６２】反平行セルと平行セルでのボケ量の差は、
以下の様に説明できる。反平行セル（図５）では、セル
の厚さ方向にプレチルト角がほぼ一定のブックシェルフ
構造をとっており、ボケが有効に得られる。しかし、平
行セル（図６）では、スメクチック層形成過程で対向す
る配向膜の与えるプレチルト角が逆向きになるため、セ
ル中央部で「く」の字型の不整合を生じる。この「く」
の字型の層構造をその形状からシェブロン構造と称して
いる。しかし、このとき、層１と層２の厚さによりボケ
量の不安定性が生じる。

【００６３】すなわち、層１と層２の厚さが等しい場合
（図７）、異常光成分は層２で一度はボケを有するもの
の、再び、逆に傾いた層１を通過することにより、もと
の常光と同じ光路となり、ボケは相殺されてしまう。層
１と層２の厚さが異なる場合（図８）、異常光成分は層
２で一度はボケを有するものの、再び、逆に傾いた層１
を通過することにより、層１と層２の厚みの差の分だ
け、ボケが生じる。しかし、反平行セルの様にブックシ
ェルフの配列をする場合（図９）は、常に一定の大きな
ボケ量を与えることができる。

【００６４】スメクチック液晶光学ローパスフィルタを
用いたフィールドテスト各種のスメクチック液晶を用いた光学ローパスフィルタ
では、光散乱による 400〜500nm 近傍の透過率低下が見
られず、肉眼での透明性も非常に良い。これらのスメク
チック液晶を用いた液晶ローパスフィルタをカメラに実
装し、フィールドテストを行った。

【００６５】即ち、ソニー社製のビデオカメラ：ハンデ
ィカムSony TR−900[1/3'ＣＣＤ](これは図14に示した
ものと同等）に、、赤外カットフィルタ12のみを残して
水晶フィルタを上記条件の液晶フィルタ31と置き換えて
図10のように実装した（図中の23はスペーサ、24は接着
層である）。図11は、同ビデオカメラの詳細断面図であ
る。

【００６６】液晶ローパスフィルタ31は、その液晶配向
軸をＣＣＤの水平走査方向あるいは垂直方向に一致さ
せ、実装した。あるいは、図16に示した水晶フィルタ３
枚の組み合わせを液晶ローパスフィルタ３枚で行った。

【００６７】フィールドテストを行った結果、いずれの
組み合わせについても、光学ローパスフィルタ31の特性
が認められ、昼光及び室内光のテスト結果は勿論のこ
と、夜間での背景の黒レベルを上昇させることがなく、
モアレ縞、色偽信号を除去することができた。

【００６８】液晶光学ローパスフィルタの組み合わせ液晶ローパスフィルタを複数枚組み合わせるとき、接着
層33を設けて各液晶ローパスフィルタを一体化する方法
（図12）、さらには、重なり合う透明基板２を省略でき
る方法（図13）がある。すなわち、図13のように、透明
基板２の両側に配向膜４を付け、その配向膜の配向処理
方向を透明基板２の両面で変える。これにより、３枚の
液晶ローパスフィルタの組み合わせのとき、接着層33を
省略し、２枚の透明基板を省略することができた。

【００６９】以上、本発明の実施例を説明したが、上述
の実施例は本発明の技術的思想に基いて更に変形が可能
である。

【００７０】例えば、上述した光学ローパスフィルタの
各構成部分（特に、液晶や配向膜）の材質や形状、組み
立て方法等は種々変更してよい。基板もガラス板でな
く、他の光学的に透明な材質であればよい。液晶につい
ては、注入時に既に、使用温度で目的とする液晶相を形
成してもよい。

【００７１】また、上述の光学ローパスフィルタは、上
述した以外の枚数を組み合わせて様々な複屈折を生ぜし
めたり、或いは水晶板との組み合わせも可能である。

【００７２】

【発明の作用効果】本発明は、上述した如く、隣接し合
う液晶光学ローパスフィルタの液晶配向処理方向が、光
路に直交する面内で互いに交差しているので、液晶光学
ローパスフィルタとして効果的な輝点のボケが得られ、
また液晶として非カイラルスメクチック液晶を用いるの
で、分子間相互作用が強く、高次の規則性を有し、液晶
分子ダイレクタの熱揺らぎが少なく、そのダイレクタ方
位の揺らぎによる屈折率の揺らぎが小さいため、光散乱
の度合いが少ない。また、複屈折率異方性の大きな液晶
であるため、高周波成分のカット機能（入射光のボケ又
は分散）を良好に発揮しながら光散乱を低減させること
ができる。しかも、水晶では期待し難い重量、容積率、
コストの低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるスメクチック液晶光学ロ
ーパスフィルタの概略断面図である。

【図２】同光学ローパスフィルタの作製フロー図であ
る。

【図３】同光学ローパスフィルタの液晶−配向膜間のプ
レチルト角を示す概略断面図である。

【図４】入射光のボケ量の測定を説明するための光学系
の概略図である。

【図５】本発明の実施例による光学ローパスフィルタの
概略断面図である。

【図６】本発明の他の実施例による光学ローパスフィル
タの概略断面図である。

【図７】液晶光学ローパスフィルタの概略断面図であ
る。

【図８】本発明の他の実施例による液晶光学ローパスフ
ィルタの概略断面図である。

【図９】本発明の他の実施例による液晶光学ローパスフ
ィルタの概略断面図である。

【図10】本発明の他の実施例による光学ローパスフィル
タの実装例の概略図である。

【図11】同実装例の具体構造を示す断面図である。

【図12】本発明の他の実施例による液晶光学ローパスフ
ィルタの概略断面図である。

【図13】本発明の更に他の実施例による液晶光学ローパ
スフィルタの概略断面図である。

【図14】従来例による水晶光学ローパスフィルタの実装
状態の概略図である。

【図15】同水晶フィルタ１枚により生じるボケを説明す
る原理図である。

【図16】同水晶フィルタ３枚により生じるボケを説明す
る原理図である。

【図17】ネマチック液晶光学ローパスフィルタの作製フ
ロー図である。

【図18】同光学ローパスフィルタにより生じるボケを原
理的に説明する概略断面図である。

【図19】同光学ローパスフィルタのガラス基板のサイズ
を示す仕様図である。

【図20】同液晶のダイレクタを示す説明図である。

【符号の説明】

２・・・ガラス基板４・・・配向膜 10・・・ＣＣＤ（電荷結合素子） 11・・・水晶板（水晶フィルタ） 12・・・赤外カットフィルタ 13・・・絞り 14・・・レンズ 20、30・・・ギャップ 21、31・・・液晶光学ローパスフィルタ 22、32・・・液晶分子（液晶層） α・・・プレチルト角

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−258570（ＪＰ，Ａ) 特開平５−27255（ＪＰ，Ａ) 特開平２−81561（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−269118（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13 G02F 1/141 G02B 27/46

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】液晶を一対の基体間に配した液晶光学ロ
ーパスフィルタの複数個が光路に沿って順次設けられて
いる液晶光学ローパスフィルタにおいて、前記液晶とし
て非カイラルスメクチック相を示す液晶が用いられ、隣
接し合う前記液晶光学ローパスフィルタの液晶配向処理
方向が、前記光路に直交する面内で互いに交差している
ことを特徴とする液晶光学ローパスフィルタ。
【請求項２】前記基体の両面の側で前記液晶配向処理
方向が互いに交差し、前記両面の側においてそれぞれ液
晶層が配されている、請求項１に記載した液晶光学ロー
パスフィルタ。
【請求項３】前記基体が、隣接し合う前記液晶光学ロ
ーパスフィルタで共用されている、請求項２に記載した
液晶光学ローパスフィルタ。