(57)【要約】【課題】重力などによる光学性能の劣化が抑えられたレンズユニット、および撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】光透過性を有する液体収容器内に、相互に屈折率が異なり、相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する絶縁性液体と導電性液体とを収容する。さらに、導電性液体に接触した第１の電極と、導電性液体に対して絶縁された１つ以上の第２の電極と、第２の電極のうち１つ以上の第２の電極との間に印加する電圧を重力方向に応じて制御することによって、絶縁性液体と導電性液体との境界面の形状を変化させて、境界面の重力による歪みを補正する補正部とを備える。【選択図】        図５
2006064948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に屈折率が異なる、相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、絶縁性液体および導電性液体が内部に収容された、少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる液体収容器と、
前記液体収容器内の導電性液体に接触した第１の電極と、
前記液体収容器内の導電性液体に対して絶縁された１つ以上の第２の電極と、
前記第１の電極と、前記第２の電極のうち１つ以上の第２の電極との間に印加する電圧を重力方向に応じて制御することによって、前記絶縁性液体と前記導電性液体との境界面の形状を変化させて、該境界面の重力による歪みを補正する補正部とを備えたことを特徴とするレンズユニット。
【請求項２】
前記１つ以上の第２の電極として、複数の第２の電極を備え、
前記補正部は、前記第１の電極と、前記複数の第２の電極それぞれとの間に、互いに異なる大きさの電圧を印加するものであることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項３】
このレンズユニットの姿勢を検出する姿勢センサを備え、
前記補正部は、前記姿勢センサの出力に応じた電圧を、前記第１の電極と、前記１つ以上の第２の電極それぞれとの間に印加するものであることを特徴とする請求項１記載のレンズユニット。
【請求項４】
相互に屈折率が異なる、相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、絶縁性液体および導電性液体が内部に収容された、少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる液体収容器と、
前記液体収容器内の導電性液体に接触した第１の電極と、
前記液体収容器内の導電性液体に対して絶縁された１つ以上の第２の電極と、
前記第１の電極と、前記第２の電極のうち１つ以上の第２の電極との間に印加する電圧を重力方向に応じて制御することによって、前記絶縁性液体と前記導電性液体との境界面の形状を変化させて、該境界面の重力による歪みを補正する補正部と、
前記絶縁性液体、および前記導電性液体を通ってきた被写体光が表面に結像されて、該被写体光を表わす画像信号を生成する撮像素子とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を透過するレンズユニット、および被写体光を結像して画像データを取得する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）などといった固体撮像素子上に被写体の像を結像させて、その被写体を表す画像データを信号として取り込む電子スチールカメラや、写真フィルム上に写真撮影を行うフィルムカメラなどの中には、撮影画角を自在に設定するズーム機能を備えたものがあり、このようなカメラにはズームスイッチの操作に応じて焦点距離が変化する撮影レンズが備えられている。この撮影レンズは、一般に、複数のレンズエレメントの組み合わせからなる複合レンズであって、ズームスイッチによって設定された焦点距離に応じて複数のレンズエレメントの相対位置が調整される。このようなカメラにはカム機構が備えられており、ズームスイッチの操作に応じてそのカム機構がモータの回転を伝達することによって複数のレンズエレメントそれぞれが光軸方向に前後して相対位置が調整され、焦点距離が変更される。
【０００３】
また、複数のレンズエレメントの中にはピント調整用のフォーカスレンズもあり、このフォーカスレンズを移動させるレンズ駆動機構が上記カム機構とは別に配備されている場合もある。
【０００４】
近年、上述した、駆動機構を有する撮影レンズに替えて、相互に屈折率が異なる、相互に不混和な２種類の液体が内部に収容された焦点距離可変の液体レンズが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
この非特許文献１に提案された液体レンズには、相互に屈折率が異なる、相互に不混和な２種類の液体が内部に収容されており、これら２種類の液体のうちの一方の液体は導電性水溶液であり、もう一方の液体は絶縁性オイルである。これら２種類の液体は、短いガラス製のチューブの両端が、光透過性を有する透明なエンドキャップで塞がれた液体収容器の中に収容されている。また、このチューブの内壁と一方のエンドキャップの内壁とが撥水性膜で被覆されている。このように構成された液体レンズによれば、２種類の液体のうちの導電性水溶液が、撥水性膜で被覆されたチューブの内壁、および一方のエンドキャップの内壁と反撥することとなり、この導電性水溶液が、他方のエンドキャップに接触する状態で半球形状を有して滞留するため、導電性水溶液と絶縁性オイルとの界面部分が凹レンズとして機能する。また、この液体レンズには、導電性水溶液に対して電圧を印加するための２つの電極も備えられていて、これら２つの電極のうちの一方の電極は導電性水溶液に接するように配設され、他方の電極は撥水性膜の裏側に配設されている。このような電極に対して電圧が印加されると、導電性水溶液に接するように配設された電極からこの導電性水溶液中に電荷が放出され、放出された電荷が導電性水溶液中の、絶縁性オイルとの界面部分に溜まる現象が生じる。この界面部分に溜まった電荷と、この電荷とは逆極性の、撥水性膜の裏側に配設された電極に集まった電荷とがクーロン力によって引き合って、導電性水溶液中の電荷が撥水性膜付近に引き付けられる。その結果、導電性水溶液がチューブの内壁に被覆された撥水性膜を濡らし始めて、２種類の液体の界面形状が変化する。即ち、導電性水溶液に対して電圧が強くかけられるに従って、最初に凹レンズとして機能していた導電性水溶液の、絶縁性オイルとの界面部分の曲率半径が変化し、例えば、その界面部分が完全に平らになったり、その導電性水溶液が凸レンズとして機能するようになったりして、焦点距離が変化することとなる。
【０００６】
このような液体レンズによると、レンズを移動させずに焦点距離を変えることができるため、上述したカム機構やレンズ駆動機構などを設けなくても、ズーム機能やフォーカス機能を実現することができる。したがって、装置を大幅に小型化することができ、携帯電話などといった小型機器にも適用することができる。
【非特許文献１】"Ｐｈｉｌｉｐｓ´Ｆｌｕｉｄ  Ｌｅｎｓｅｓ"、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成１６年３月３日、Ｒｏｙａｌ  Ｐｈｉｌｉｐｓ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ、［平成１６年３月３１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｐｒｅｖｉｅｗ．ｃｏｍ／ｎｅｗｓ／０４０３／０４０３０３０２ｐｈｉｌｉｐｓｆｌｕｉｄｌｅｎｓ．ａｓｐ＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、非特許文献１に記載された液体レンズでは、電圧が印加されて液体間の境界部分の形状が目的の形状に合わせられても、重力がかかることによって、その境界部分の形状が歪んでしまう。この結果、液体レンズの焦点位置のずれなどが生じ、撮影画像に像ずれなどが生じてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、重力による光学性能の劣化が抑えられたレンズユニット、および撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明のレンズユニットは、相互に屈折率が異なる、相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、絶縁性液体および導電性液体が内部に収容された、少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる液体収容器と、
液体収容器内の導電性液体に接触した第１の電極と、
液体収容器内の導電性液体に対して絶縁された１つ以上の第２の電極と、
第１の電極と、第２の電極のうち１つ以上の第２の電極との間に印加する電圧を重力方向に応じて制御することによって、絶縁性液体と導電性液体との境界面の形状を変化させて、境界面の重力による歪みを補正する補正部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明のレンズユニットによると、第１の電極と第２の電極との相互間に電圧が印加されると、第１の電極から導電性液体中に電荷が放出されるとともに、第２の電極にはその電荷とは逆極性の電荷が集まり、それら相互に逆の極性を有する電荷同士がクーロン力で引き合うことによって、導電性液体と絶縁性液体との境界面の形状が変化する。このとき、レンズユニットには重力がかかっているが、重力による導電性液体と絶縁性液体との境界面の歪みが、クーロン力による境界面の形状変化によって補正されるため、レンズユニットの光学性能が維持される。
【００１１】
また、本発明のレンズユニットにおいて、上記１つ以上の第２の電極として、複数の第２の電極を備え、
上記補正部は、第１の電極と、複数の第２の電極それぞれとの間に、互いに異なる大きさの電圧を印加するものであることが好ましい。
【００１２】
第１の電極と、複数の第２の電極それぞれとの間に、互いに異なる大きさの電圧が印加されることによって、導電性液体と絶縁性液体との境界面の重力による歪みの補正精度が向上する。また、例えば、第１の電極と、複数の第２の電極のうち１つ以上の第２の電極との間に電圧が印加されて、導電性液体と絶縁性液体との境界面の形状が所望の光学特性に応じた形状に合わせられ、第１の電極と、残りの第２の電極との間に電圧が印加されて、重力による境界面の歪みが補正されることによって、所望の光学特性を有するレンズユニットを精度良く実現することができる。
【００１３】
また、本発明のレンズユニットにおいて、このレンズユニットの姿勢を検出する姿勢センサを備え、
上記補正部は、姿勢センサの出力に応じた電圧を、第１の電極と、１つ以上の第２の電極それぞれとの間に印加するものであることが好適である。
【００１４】
レンズユニットの姿勢によって、導電性液体と絶縁性液体との境界面が重力によって歪められる度合いや形状が異なるが、本発明の好適な形態のレンズユニットによると、レンズユニットの姿勢に応じた電圧印加によって、境界面の歪みが精度良く補正される。
【００１５】
また、上記目的を達成する本発明の撮像装置は、相互に屈折率が異なる、相互に不混和な、それぞれが光透過性を有する、絶縁性液体および導電性液体が内部に収容された、少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる液体収容器と、
液体収容器内の導電性液体に接触した第１の電極と、
液体収容器内の導電性液体に対して絶縁された１つ以上の第２の電極と、
第１の電極と、第２の電極のうち１つ以上の第２の電極との間に印加する電圧を重力方向に応じて制御することによって、絶縁性液体と導電性液体との境界面の形状を変化させて、境界面の重力による歪みを補正する補正部と、
絶縁性液体、および導電性液体を通ってきた被写体光が表面に結像されて、被写体光を表わす画像信号を生成する撮像素子とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
本発明の撮像装置によると、本発明のレンズユニットと同様に、重力による液体の境界面の歪みを抑えて、光学性能を維持することができる。
【００１７】
なお、本発明にいう撮像装置については、ここではその基本形態のみを示すのにとどめるが、これは単に重複を避けるためであり、本発明にいう撮像装置には、上記の基本形態のみではなく、前述したレンズユニットの各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、重力による光学性能の劣化が抑えられたレンズユニット、および撮像装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を説明するのに先立って、上述した非特許文献１に記載された液体レンズの問題点について詳しく分析する。
【００２０】
図１は、比較例である液体レンズの概略構成図である。以下では、矢印Ｏの方向に光が透過するものとし、光の入射側（図１の左側）を左側、光の出射側（図１の右側）を右側と称する。
【００２１】
図１に示すように、液体レンズ１は、チューブ１１ａの両端がキャップ１１ｂ，１１ｃで塞がれたガラス製の容器１１の内部に、支持電解質が加えられた透明な水２１と、絶縁性液体である透明な油２２とが互いに混じり合わずに収容されている。水２１よりも油２２の方が光の屈折率が大きいため、液体レンズ１では、油２２が光を屈折させるレンズの役割を担う。
【００２２】
容器１１の、チューブ１１ａの内面と、チューブ１１ａの左端を塞ぐキャップ１１ｂの内面は、撥水性を有する撥水性膜１５で覆われており、チューブ１１ａの右端を塞ぐキャップ１１ｃの内面は、親水性を有する親水性膜１６で覆われている。
【００２３】
また、チューブ１１ａと撥水性膜１５との間には、絶縁膜１４が設けられており、液体レンズ１には、水２１と接する第１電極１２と、絶縁膜１４によって水２１と絶縁された第２電極１３も備えられている。
【００２４】
第１電極１２と第２電極１３との相互間に電圧が印加されていない状態では、図１のパート（Ａ）に示すように、水２１は撥水性膜１５と反撥して親水性膜１６と接触するため、水２１と撥水性膜１５との接触部分Ｐ1が小さくなる。このため、水２１は半球形状に滞留し、水２１に押された油２２は円筒形状から半球を刳り貫いた形状に滞留する。油２２からみたときの、水２１と油２２との境界面の形状は凹状であるため、パート（Ａ）では、液体レンズ１は凹レンズとして機能する。
【００２５】
また、例えば、第１電極１２にプラスの電圧を印加し、第２電極１３にマイナスの電圧を印加すると、第１電極１２から水２１にプラス電荷３１ａが放出され、第２電極１３にはマイナス電荷３１ｂが溜まる。このとき、水２１に放出されたプラス電荷３１ａが、クーロン力によって第２電極１３のマイナス電荷３１ｂに引き付けられ、水２１と撥水性膜１５との接触部分Ｐ2が印加電圧に応じて大きくなる。パート（Ｂ）では、油２２からみたときの、水２１と油２２との境界面の形状は凸状となっており、液体レンズ１は凸レンズとして機能する。また、第１電極１２および第２電極１３に印加される電圧を調整することによって、水２１と油２２との境界面の形状を少しずつ変化させることができる。
【００２６】
このように、液体レンズ１によると、レンズを移動させる機構を設けなくても、水２１と油２２との境界面の形状を変化させることによって、ズーム機能やフォーカス機能を実現することができる。
【００２７】
ここで、第１電極１２および第２電極１３に電圧が印加されることによって、水２１と油２２との境界面の形状が図１の実線で示すような形状に合わせられることが理想的であるが、液体レンズ１には、重力などが加えられているため、実際には、境界面の形状は図１の一点破線で示すように歪んでしまう。この結果、液体レンズ１の光軸がずれてしまい、液体レンズ１の光学性能が劣化してしまうという問題がある。
【００２８】
本発明は、上記のような詳しい分析に基づいたものである。
【００２９】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３０】
図２は、本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。
【００３１】
図２に示すように、このデジタルカメラ１００の前面中央部には、撮影レンズ１０１が備えられている。また、このデジタルカメラ１００の前面上部には、光学式ファインダ対物窓１０２および補助光発光部１０３が備えられている。さらに、このデジタルカメラ１００の上面には、スライド式の電源スイッチ１０４およびレリーズスイッチ１５０が備えられている。
【００３２】
図３は、図１に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。
【００３３】
図３に示すように、デジタルカメラ１００の内訳は、大きく分けて撮影光学系１１０と信号処理部１２０とに分かれる。デジタルカメラ１００には、それらのほかにも、撮影した画像を表示させるための画像表示部１３０、撮影した画像信号を記録しておくための外部記録媒体１４０、撮影のための各種処理をデジタルカメラ１００に行なわせる、ズームスイッチ１７０、撮影モードスイッチ１６０、およびレリーズスイッチ１５０、デジタルカメラ１００の姿勢を検知するための姿勢センサ１８０が設けられている。この姿勢センサ１８０は、本発明にいう姿勢センサの一例に相当する。
【００３４】
まず撮影光学系１１０の構成を、図３を参照して説明する。
【００３５】
デジタルカメラ１００では、図３の左方から被写体光が入射し、ズームレンズ１１５およびフォーカスレンズ１１４を経て、被写体光の光量を調整するアイリス１１３を通過した後、シャッタ１１２が開いている場合は固体撮像素子１１１に結像する。固体撮像素子１１１としては、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサーなどが適用され、この固体撮像素子１１１は、本発明にいう撮像素子の一例に相当する。本来、撮影光学系には複数のレンズが配備され、それら複数のレンズのうち少なくとも１つのレンズがピント調節に大きく関与し、各レンズの相対位置が焦点距離に関与するが、この図３では、焦点距離の変化に係わるレンズをズームレンズ１１５として模式的に示しており、同じくピントの調節に係わるレンズをフォーカスレンズ１１４として模式的に示している。
【００３６】
ズームレンズ１１５、アイリス１１３、およびシャッタ１１２は、ズームモータ１１５ａ、アイリスモータ１１３ａ、およびシャッタモータ１１２ａによりそれぞれ駆動され移動する。また、フォーカスレンズ１１４には、モータの替わりに、フォーカスレンズ１１４のレンズ形状を変化させるフォーカスコントローラ１１４ａが設けられている。これらズームモータ１１５ａ、アイリスモータ１１３ａ、およびシャッタモータ１１２ａを作動させる指示は、信号処理部１２０中のデジタル信号処理部１２０ｂからモータドライバ１２０ｃを通じて伝達されるとともに、フォーカスコントローラ１１４ａを作動させる指示は、デジタル信号処理部１２０ｂから直接伝達される。フォーカスコントローラ１１４ａには、姿勢センサ１８０で検知された検知結果（デジタルカメラ１００の姿勢）が伝えられ、フォーカスコントローラ１１４ａは、デジタル信号処理部１２０ｂから伝達された指示と、姿勢センサ１８０から伝えられた検知結果とに応じて作動する。
【００３７】
ズームレンズ１１５は、ズームモータ１１５ａによって光軸に沿う方向に移動される。ズームレンズ１１５が、信号処理部１２０からの信号に応じた位置に移動されることによって、焦点距離が変化して撮影倍率が決定される。
【００３８】
フォーカスレンズ１１４は、ＴＴＬＡＦ（Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｔｈｅ  Ｌｅｎｓ  Ａｕｔｏ  Ｆｏｃｕｓ）機能を実現するためのレンズである。このＴＴＬＡＦ機能とは、一般的には、光軸に沿う方向にフォーカスレンズを移動させながら、固体撮像素子１１１で得られた画像信号のコントラストを信号処理部１２０のＡＦ／ＡＥ演算部１２６で検出し、そのコントラストのピークが得られるレンズ位置をピント位置として、フォーカスレンズ１１４をピント位置に調節するものである。このＴＴＬＡＦ機能によって、コントラストがピークになる被写体（つまり、最も近くにある最近被写体）に自動的に焦点を合わせて撮影を行うことができる。本実施形態においては、フォーカスレンズ１１４を移動させる替わりに、フォーカスコントローラ１１４ａでフォーカスレンズ１１４のレンズ形状を変化させることによって、最近被写体に焦点を合わせる。このフォーカスレンズ１１４の構成と、レンズ形状を変化させる方法については、後で詳しく説明する。
【００３９】
アイリス１１３は、デジタル信号処理部１２０ｂのＡＦ／ＡＥ演算部１２６から与えられた指示に基づいて駆動されることによって、被写体光の光量を調整する。
【００４０】
以上が撮影光学系１１０の構成である。
【００４１】
続いて信号処理部１２０の構成を説明する。撮影光学系で固体撮像素子１１１に結像させた被写体像が画像信号としてアナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａに読み出され、このアナログ処理部（Ａ／Ｄ）１２０ａでアナログ信号がデジタル信号に変換されデジタル信号処理部１２０ｂへと供給される。デジタル信号処理部１２０ｂにはシステムコントローラ１２１が配備されており、そのシステムコントローラ１２１内の動作の手順を示したプログラムにしたがってデジタル信号処理部１２０ｂ内の信号処理が行なわれる。このシステムコントローラ１２１と、画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７、バッファメモリ１２８、内部メモリ１２９との間のデータの受け渡しはバス１２００を介して行なわれ、そのバス１２００を介してデータの受け渡しが行なわれるときのバッファとして内部メモリ１２９が働いている。この内部メモリ１２９に各部の処理プロセスの進行状況に応じて変数となるデータが随時書き込まれて、システムコントローラ１２１、および画像信号処理部１２２、画像表示制御部１２３、画像圧縮部１２４、メディアコントローラ１２５、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６、キーコントローラ１２７の各部では、そのデータを参照することにより適切な処理が行なわれる。つまり、システムコントローラ１２１からの指示がバス１２００を介して上記の各部に伝えられ、各部の処理プロセスが立ち上げられる。そして、その内部メモリ１２９のデータがプロセスの進行状況に応じて書き換えられ、さらにシステムコントローラ１２１側で参照されて上記の各部の動作が管理される。言い換えれば、電源が投入され、システムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって各部のプロセスが立ち上げられる。たとえば、レリーズスイッチ１５０、ズームスイッチ、撮影モードスイッチのスイッチが操作されると、その操作されたという情報がキーコントローラ１２７を経由してシステムコントローラ１２１に伝えられ、その操作に応じた処理がシステムコントローラ１２１内のプログラムの手順にしたがって行われる。
【００４２】
レリーズ操作が行われると、固体撮像素子から読み出された画像データは、アナログ処理（Ａ／Ｄ）部１２０ａでアナログ信号からデジタル信号に変換され、このデジタル化された画像データがデジタル信号処理部１２０ｂ内のバッファメモリ１２８にいったん蓄えられる。このデジタル化された画像データのＲＧＢ信号が画像信号処理部１２２でＹＣ信号に変換され、さらに画像圧縮部１２４でＪＰＥＧ圧縮と呼ばれる圧縮が行なわれて画像信号が画像ファイルとなってメディアコントローラ１２５を介して外部記録媒体１４０に記録される。この画像ファイルとして記録された画像データは、画像表示制御部１２３を通じて画像表示部１３０において再生される。この処理の際、ＲＧＢ信号に基づいてピント調節および露出調節の演算を行なっているのがＡＦ／ＡＥ演算部である。このＡＦ／ＡＥ演算部１２６ではピント調節のためにＲＧＢ信号から被写体距離ごとにコントラストを検出することが行なわれる。この検出結果に基づいて、フォーカスレンズ１１４によってピント調整が行われる。またＡＦ／ＡＥ演算部ではＲＧＢ信号から輝度信号が抽出され、そこから被写界輝度が検出される。この結果に基づき、固体撮像素子に与えられる被写体光の光量が適切になるように、アイリス１１３によって露出調節が行なわれる。
【００４３】
デジタルカメラ１００は、基本的には以上のように構成されている。
【００４４】
ここで、デジタルカメラ１００における本発明の特徴は、姿勢センサ１８０での検知結果に応じてレンズ形状が調節されるフォーカスレンズ１１４にある。
【００４５】
まず、姿勢センサ１８０について説明する。
【００４６】
図４は、姿勢センサ１８０の簡略構成図である。
【００４７】
姿勢センサ１８０には、円筒形状を有する密閉容器１８１と、密閉容器１８１に放射状に差し込まれた複数の電極１８２とが備えられており、密閉容器１８１の内部には、導電性を有する液体１８３（本実施形態においては、水銀）が充填されている。この姿勢センサ１８０は、密閉容器１８１の円筒形状の軸がデジタルカメラ１００の光軸に沿うようにデジタルカメラ１００の内部に配設される。
【００４８】
複数の電極１８２には、各電極１８２の配置位置に応じた、相互に異なる番号がそれぞれ割り当てられている。
【００４９】
デジタルカメラ１００が動かされると、密閉容器１８１内の液体１８３は、重力によって鉛直下方向に流れ、複数の電極１８２のうち、そのときのデジタルカメラ１００の姿勢において鉛直下側に位置する電極１８２と接触する。液体１８３と接触した電極１８２は通電し、その通電した電極１８２に割り当てられた番号に基づいて、デジタルカメラ１００の姿勢が判定される。判定結果は、図３に示すフォーカスコントローラ１１４ａに伝えられる。
【００５０】
続いて、フォーカスレンズ１１４について説明する。
【００５１】
図５は、フォーカスレンズの概略構成図である。尚、図５の左側から矢印Ｏの方向に被写体光が入射し、光が入射する側（図５の左側）を前側、光が出射する側（図５の右側）を後側と称して説明を行う。
【００５２】
フォーカスレンズ１１４は、チューブ２０１ａの両端がキャップ２０１ｂ，２０１ｃで塞がれた液体収容器２０１内に、導電性液体３０１と、導電性液体３０１と不混和な絶縁性液体３０２とが収容されて形成されている。この液体収容器２０１は、透明なガラスで構成されており、本発明にいう液体収容器の一例に相当する。
【００５３】
チューブ２０１ａの後端を塞ぐキャップ２０１ｃの、液体と接触する面（内面）は、親水性を有する親水性膜２０６で覆われている。また、液体収容器２０１の、親水性膜２０６で覆われた部分以外の内面は、疎水性を有する疎水性膜２０５で覆われている。
【００５４】
また、液体収容器２０１には、親水性膜２０６を挟むように配置された、液体と接触する第１電極２０２と、チューブ２０１ａと疎水性膜２０５に挟まれた絶縁膜２０４と、絶縁膜２０４によって液体と絶縁された複数の第２電極２０３も備えられている。
【００５５】
図６は、図５のフォーカスレンズ１１４を前側（図５の左側）からみた図である。
【００５６】
図６に示すように、第２電極２０３（２０３ａ，２０３ｂ，２０３ｃ，２０３ｄ，２０３ｅ，２０３ｆ，２０３ｇ，２０３ｈ）は、チューブ２０１ａを取り囲むように複数設けられている。
【００５７】
第１電極２０２、および第２電極２０３は、図３に示すフォーカスコントローラ１１４ａと接続されており、フォーカスコントローラ１１４ａによって、第１電極２０２と、複数の第２電極２０３それぞれとの相互間に電圧が印加される。この第１電極２０２は、本発明にいう第１の電極の一例に相当し、第２電極２０３は、本発明にいう第２の電極の一例に相当する。また、フォーカスコントローラ１１４ａは、本発明にいう補正部の一例に相当する。
【００５８】
上記のような液体収容器２０１に、相互に光屈折率が異なる導電性液体３０１と、絶縁性液体３０２とが収容される。本実施形態では、導電性液体として、水に支持電解質（テトラブチルアンモニウムパークロレイト０．１ｍｏｌ／Ｌ）が加えられたものが適用され、絶縁性液体３０２として、有機溶媒（アイソパー：エクソン社製）が適用される。この導電性液体３０１は、本発明にいう導電性液体の一例にあたり、絶縁性液体３０２は、本発明にいう絶縁性液体の一例に相当する。
【００５９】
第１電極２０２と、複数の第２電極２０３それぞれとの間に電圧が印加されていない状態では、導電性液体３０１が撥水性膜２０５と反撥することによって、導電性液体３０１と絶縁性液体３０２との境界面は実線で示すような形状になる。このとき、第１電極２０２と導電性液体３０１とが接触する。
【００６０】
フォーカスコントローラ１１４ａが、第１電極２０２と、複数の第２電極２０３それぞれとの相互間に同一の電圧を印加すると、第１電極２０２から導電性液体３０１に電荷が放出され、複数の第２電極２０３それぞれには、導電性液体３０１に放出された電荷とは逆極性の電荷が集まる。この導電性液体３０１に放出された電荷と、第２電極２０３の電荷とがクーロン力によって引き合い、導電性液体３０１中の電荷が撥水性膜２０５付近に引き付けられる。その結果、導電性液体３０１と絶縁性液体３０２との境界面が、例えば、図５の点線で示すような形状に変化する。
【００６１】
このフォーカスレンズ１１４を用いて、以下のような手順でＴＴＬＡＦ機能が実現される。
【００６２】
まず、フォーカスコントローラ１１４ａによって、第１電極２０２と第２電極２０３との間に印加される電圧が少しずつ変えられることによって、導電性液体３０１と絶縁性液体３０２との境界面の形状が変えられながら、図３に示す固体撮像素子１１１で画像信号が取得される。続いて、撮像信号のコントラストがＡＦ／ＡＥ演算部１２６で検出され、コントラストのピークが得られるときの電圧が第１電極２０２と第２電極２０３との間に印加される。このようにして、レンズ形状が確定された状態で撮影が行われることによって、最も近い位置にある被写体に焦点を合わせることができる。
【００６３】
ここで、フォーカスコントローラ１１４ａが、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６から伝達される作動指示にそのまま従って、第１電極２０２と、複数の第２電極２０３それぞれとの間に同一の電圧を印加すると、フォーカスレンズ１１４にかかる重力によって、導電性液体３０１と絶縁性液体３０２との境界面が歪んでしまう。この歪みを補正するため、フォーカスコントローラ１１４ａでは、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６から伝達される作動指示による電圧に加えて、姿勢センサ１８０での検知結果に応じた、互いに異なる電圧が、第１電極２０２と、複数の第２電極２０３それぞれとの各間に印加される。
【００６４】
図３に示す内部メモリ１２９には、予め、デジタルカメラ１００の姿勢と、その姿勢における、導電性液体３０１と絶縁性液体３０２との境界面の重力による歪みを補正するのに必要な補正電圧値との対応関係が記憶されている。例えば、デジタルカメラ１００が、図６に示すように第２電極２０３ｅが上にくるような姿勢の場合、複数の第２電極２０３それぞれに、第１電極２０２と第２電極２０３ａとの間に印加される電圧（以下、第１電極２０２と第２電極２０３ｘとの間に印加される電圧を単に電圧２０３ｘと称する）＞（電圧２０３ｂ及び電圧２０３ｈ）＞（電圧２０３ｃ及び電圧２０３ｇ）＞（電圧２０３ｄ及び電圧２０３ｆ）＞電圧２０３ｅとなるような補正電圧と対応付けられている。このような補正電圧が印加されることによって、導電性液体３０１と絶縁性液体３０２との境界面が望ましい形状に保たれる。
【００６５】
フォーカスコントローラ１１４ａは、ＡＦ／ＡＥ演算部１２６からＴＴＬＡＦ機能を実現するための電圧が指示されると、姿勢センサ１８０からデジタルカメラ１００の姿勢の検知結果を取得する。続いて、フォーカスコントローラ１１４ａは、図３に示す内部メモリ１２９に記憶されている対応関係において、姿勢センサ１８０から伝えられたデジタルカメラ１００の姿勢と対応する補正電圧値を取得する。デジタルカメラ１００の姿勢に応じた補正電圧値を取得すると、フォーカスコントローラ１１４ａは、ＴＴＬＡＦ機能を実現するための電圧と補正電圧とを加えた電圧を、第１電極２０２と第２電極２０３相互間に印加する。
【００６６】
第１電極２０２と第２電極２０３との相互間に電圧が印加されると、ＴＴＬＡＦ機能を実現するための電圧によるクーロン力によって、導電性液体３０１と絶縁性液体３０２との境界面の形状がＡＦ／ＡＥ演算部１２６からの指示に従って変化され、補正電圧によって、境界面の歪みが補正される。このように、フォーカスレンズ１１４は、重力による光学性能の劣化が抑えられており、デジタルカメラ１００によると、精度良くＴＴＬＡＦ機能を実現することができる。
【００６７】
ここで、上記では、液体収容器中に、導電性液体と絶縁性液体の２種類の液体が収容された例について説明したが、本発明にいう液体収容器には、３種類以上の液体が収容されていてもよい。
【００６８】
また、上記では、第２の電極を複数備えた例について説明したが、例えば、本発明のレンズユニットを、上下方向のＴＴＬＡＦ機能を行うカメラなどに適用する場合には、第２の電極を１つだけ備えてもよい。この場合、第１の電極と第２の電極に、液体の境界面を上下方向に変形させるＴＴＬＡＦ機能用の電圧に加えて、重力の方向（鉛直下方向）とは逆の上方向に液体の境界面を変形させるような補正電圧を印加することによって、重力による液体の境界面の歪みが補正される。
【００６９】
また、上記では、第１の電極と、全ての第２の電極それぞれとの間に、ＴＴＬＡＦ機能を実現するための電圧と、重力による液体の境界面の歪みを補正するための電圧とを印加する例について説明したが、本発明のレンズユニットは、複数の第２の電極を、ＴＴＬＡＦ機能を実現する電極と、歪み補正を行う電極とに分けて、第１の電極と、ＴＴＬＡＦ用の第２の電極それぞれとの間に、ＴＴＬＡＦ機能を実現するための電圧を印加し、第１の電極と、歪み補正用の第２の電極それぞれとの間に、重力による液体の境界面の歪みを補正するための電圧を印加するものであってもよい。
【００７０】
また、上記では、本発明のレンズユニットがフォーカスレンズに適用される例について説明したが、本発明のレンズユニットは、ズームレンズなどに適用されてもよい。
【００７１】
また、上記では、デジタルカメラの光軸を中心とする回転方向の補正を行う例について説明したが、姿勢センサとして、球状を有する密閉容器に複数の電極を備えることにより、光軸中心の回転方向に加えて仰角方向の補正をも行えるようにしてもよい。
【００７２】
続いて、本発明を構成する各構成部分において採用可能な種々の形態について付記する。
【００７３】
本発明にいう導電性液体、および絶縁性液体は、屈折率が互いに異なり、互いに混合しない２種類以上の液体であればよい。また、これらの液体の比重の差は、０．１以下であることが好ましい。
【００７４】
これらの液体の組み合わせとしては、いかなるものであってもよいが、好ましくは、水と有機溶媒の組み合わせである。有機溶媒としては、好ましくは、炭化水素（ヘキサン、ヘプタン、ペンタン、オクタン、アイソパー（エクソン社製）など）、炭化水素系芳香族化合物（ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレンなど）、ハロゲン系炭化水素（ジフルオロプロパン、ジクロロエタン、クロロエタン、ブロモエタンなど）、ハロゲン系炭化水素系芳香族化合物（クロロベンゼンなど）、エーテル系化合物（ジフェニルエーテル、アニソール、ジフェニルエーテルなど）が好ましい。
【００７５】
また、水には、電気伝導度を高める目的で、支持電解質を添加することが好ましい。支持電解質としては、ＴＭＡＰ：Ｔｅｔｒａｍｅｔｈｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｐｅｒｃｈｌｏｒａｔｅ、あるいは、ＴＢＡＦ：Ｔｅｔｒａｂｕｔｙｌａｍｍｏｎｉｕｍ  ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ等が用いられる。
【００７６】
ここで、上記では、本発明の概念を実現するための基本的な実施形態について説明したが、本発明に採用するレンズユニットを実用化するにあたっては、光路上にゴミや水滴などが付着してレンズ性能が劣化してしまう不具合を防止するための工夫を施すことが好ましい。
【００７７】
例えば、液体が収容された容器の光路と交わる外面（以下では、この面を光透過面と称する）に撥水性膜を付設することが好ましい。光透過面に撥水性を付与することによって、ゴミや水滴の付着などが防止され、レンズユニットの高い光透過性を維持することができる。この撥水性膜を構成する材料としては、シリコーン樹脂、オルガノポリシロキサンのブロック共重合体、フッ素系ポリマー、およびポリテトラフルオロエタンなどが好ましい。
【００７８】
また、レンズユニットを構成する容器の光透過面に、親水性膜を付設することも好ましい。光透過面に親水撥油性を付与することによっても、ゴミの付着を防止することができる。この親水性膜としては、アクリレート系ポリマーで構成されたものや、非イオン性オルガノシリコーン系界面活性剤などといった界面活性剤を塗布したものなどが好ましく、親水性膜の作製方法としては、シラン系モノマーのプラズマ重合や、イオンビーム処理などを適用することができる。
【００７９】
また、レンズユニットを構成する容器の光透過面に、酸化チタンなどといった光触媒を付設することも好ましい。光と反応した光触媒によって汚れなどが分解され、光透過面をきれいに保つことができる。
【００８０】
また、レンズユニットを構成する容器の光透過面に、帯電防止膜を付設することも好ましい。容器の光透過面に静電気が溜まったり、電極によって帯電してしまうと、光透過面にゴミや埃がくっついてしまう恐れがある。光透過面に帯電防止膜を付設することによって、このような不要物の付着を防止し、レンズユニットの光透過性を維持することができる。この帯電防止膜は、ポリマーアロイ系の材料で構成されていることが好ましく、このポリマーアロイ系が、ポリエーテル系や、ポリエーテルエステルアミド系や、カチオン性基を有するものや、レオミックス（商品名、第一工業製薬株式会社）であることが特に好ましい。また、この帯電防止膜が、ミスト法によって作製されたものであることが好ましい。
【００８１】
また、レンズユニットを構成する容器に、防汚性素材を適用しても良い。防汚性素材としてはフッ素樹脂が好ましいが、具体的には、含フッ素アルキルアルコキシシラン化合物や、含フッ素アルキル基含有ポリマー、オリゴマー等が好ましく、上記硬化性樹脂と架橋可能な官能基を有するものが特に好ましい。また、防汚性素材の添加量は、防汚性を発現する必要最低量であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】比較例である液体レンズの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態が適用されたデジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図である。
【図３】図１に示すデジタルカメラの概略構成図である。
【図４】姿勢センサの概略構成図である。
【図５】フォーカスレンズの概略構成図である。
【図６】図５のフォーカスレンズを前側（図５の左側）からみた図である。
【符号の説明】
【００８３】
１    液体レンズ
１１    容器
１１ａ    チューブ
１１ｂ，１１ｃ    キャップ
１２    第１電極
１３    第２電極
１４    絶縁膜
１５    撥水性膜
１６    親水性膜
２１    水
２２    油
１００    デジタルカメラ
１０１    撮影レンズ
１０２    光学式ファインダ対物窓
１０３    補助光発光部
１０４    電源スイッチ
１１０    撮影光学系
１１１    固体撮像素子
１１２    シャッタ
１１２ａ    シャッタモータ
１１３    アイリス
１１３ａ    アイリスモータ
１１４    フォーカスレンズ
１１４ａ    フォーカスコントローラ
１１５    ズームレンズ
１１５ａ    ズームモータ
１２０    信号処理部
１２０ａ    アナログ処理（Ａ／Ｄ）部
１２０ｂ    デジタル信号処理部
１２０ｃ    モ−タドライバ
１２１    システムコントローラ
１２２    画像信号処理部
１２３    画像表示制御部
１２４    画像圧縮部
１２５    メディアコントローラ
１２６    ＡＦ／ＡＥ演算部
１２７    キーコントローラ
１２８    バッファメモリ
１２９    内部メモリ
１２００    バス
１３０    画像表示部
１４０    外部記録媒体
１５０    レリーズスイッチ
１６０    撮影モードスイッチ
１７０    ズームスイッチ
１８０    姿勢センサ
２０１    液体収容器
２０１ａ    チューブ
２０１ｂ，２０１ｃ    キャップ
２０２    第１電極
２０３    第２電極
２０４    絶縁膜
２０５    撥水性膜
２０６    親水性膜
３０１    導電性液体
３０２    絶縁性液体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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