(57)【要約】【課題】本発明は、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の水溶液が内部に収容された光学素子、レンズユニット、および、このような光学素子が組み込まれた撮影光学系を経由して入射した被写体光を捉えることにより撮影を行う撮像装置に関し、重力の影響を受けても界面部分の形状が維持される光学素子、レンズユニット、および、このような光学素子が組み込まれた撮影光学系を経由して入射した被写体光を捉えることにより撮影を行う撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】水の比重との差が「０．１」以下の化合物のうち１つ以上の化合物を主成分とする絶縁性液体が適用される。【選択図】        図５
2006065042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テトラリン、フェニルシクロヘキサン、ジフェニルエタン、重芳香族ナフサ、クレオソート油、パイン油、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、アニソール、ジメチルアニリン、ジクロロペンタン、クロルコサン、クロロトルエン、デイフノン、およびニトロプロパンのうち１つ以上の化合物を主成分とする絶縁性液体、および導電性の水溶液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水溶液に接触した第１の電極と、
前記液体収容器内の水溶液に対して絶縁された第２の電極とを備えたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記絶縁性液体が、１つ以上の炭化水素系の化合物を含有するものであることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項３】
テトラリン、フェニルシクロヘキサン、ジフェニルエタン、重芳香族ナフサ、クレオソート油、パイン油、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、アニソール、ジメチルアニリン、ジクロロペンタン、クロルコサン、クロロトルエン、デイフノン、およびニトロプロパンのうち１つ以上の化合物を主成分とする絶縁性液体、および導電性の水溶液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水溶液に接触した第１の電極と、
前記液体収容器内の水溶液に対して絶縁された第２の電極とを備え、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加される電圧に応じて、前記絶縁性液体と前記水溶液との境界面の形状が変化することを特徴とするレンズユニット。
【請求項４】
撮影光学系を有し、該撮影光学系を経由して入射した被写体光を捉えることにより撮影を行う撮像装置において、
前記撮影光学系が、
テトラリン、フェニルシクロヘキサン、ジフェニルエタン、重芳香族ナフサ、クレオソート油、パイン油、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、アニソール、ジメチルアニリン、ジクロロペンタン、クロルコサン、クロロトルエン、デイフノン、およびニトロプロパンのうち１つ以上の化合物を主成分とする絶縁性液体、および導電性の水溶液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水溶液に接触した第１の電極と、
前記液体収容器内の水溶液に対して絶縁された第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に電圧を印加することによって、前記絶縁性液体と前記水溶液との境界面の形状を変化させる制御部とを備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記被写体光による被写体像が結像され、該被写体像を表す画像信号を出力する固体撮像素子を備えたことを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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の水溶液が内部に収容された光学素子、レンズユニット、および、このような光学素子が組み込まれた撮影光学系を経由して入射した被写体光を捉えることにより撮影を行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）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といったカメラの中には、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の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、焦点距離が変化する。
【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。
【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】
【０００６】
上述した、上記非特許文献１に提案された液体レンズでは、液体収容器の中に収容された導電性水溶液および絶縁性オイルそれぞれの比重が異なるため、その液体レンズの向きによっては、重力の影響によってそれら２種類の液体の界面部分の形状が歪むおそれがある。このようにして界面形状が歪むことは、即ち、レンズの形状が変形することと同意であるため、結果として、レンズ性能の劣化が引き起こされ、例えば、このような液体レンズが組み込まれたカメラによって撮影されると撮影画像の画質低下をもたらすおそれがある。
【０００７】
なお、上述したような問題は液体レンズに限られるものではなく、上記非特許文献１に提案された液体レンズにおける界面変形の原理が他種の光学素子に応用された場合であっても、このような問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、重力の影響を受けても界面部分の形状が維持される光学素子、レンズユニット、および、このような光学素子が組み込まれた撮影光学系を経由して入射した被写体光を捉えることにより撮影を行う撮像装置を提供することを目的とするものである。
【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光学素子は、
テトラリン、フェニルシクロヘキサン、ジフェニルエタン、重芳香族ナフサ、クレオソート油、パイン油、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、アニソール、ジメチルアニリン、ジクロロペンタン、クロルコサン、クロロトルエン、デイフノン、およびニトロプロパンのうち１つ以上の化合物を主成分とする絶縁性液体、および導電性の水溶液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、
上記液体収容器内の水溶液に接触した第１の電極と、
上記液体収容器内の水溶液に対して絶縁された第２の電極とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、水と上記各化合物との比重の差は「０．１」以下である。
【００１１】
本発明の光学素子は、水の比重との差が「０．１」以下の化合物のうち１つ以上の化合物を主成分とする絶縁性液体が適用されるものであるため、重力の影響によって絶縁性液体および導電性の水溶液の界面部分の形状が歪むことが回避され、その界面部分の形状が維持される。
【００１２】
ここで、上記本発明の光学素子は、上記絶縁性液体が、１つ以上の炭化水素系の化合物を含有するものであることが好ましい。
【００１３】
炭化水素系の化合物は、電気的な安定性が高い。
【００１４】
また、上記目的を達成する本発明のレンズユニットは、
テトラリン、フェニルシクロヘキサン、ジフェニルエタン、重芳香族ナフサ、クレオソート油、パイン油、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、アニソール、ジメチルアニリン、ジクロロペンタン、クロルコサン、クロロトルエン、デイフノン、およびニトロプロパンのうち１つ以上の化合物を主成分とする絶縁性液体、および導電性の水溶液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、
上記液体収容器内の水溶液に接触した第１の電極と、
上記液体収容器内の水溶液に対して絶縁された第２の電極とを備え、
上記第１の電極と上記第２の電極との間に印加される電圧に応じて、上記絶縁性液体と上記水溶液との境界面の形状が変化することを特徴とする。
【００１５】
本発明のレンズユニットによると、本発明の光学素子と同様に、重力の影響によって絶縁性液体および導電性の水溶液の界面部分の形状が歪むことが回避され、その界面部分の形状が維持される。
【００１６】
なお、本発明にいうレンズユニットについては、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、本発明にいうレンズユニットには、上記の基本形態のみではなく、上述した光学素子の各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【００１７】
また、上記目的を達成する本発明の撮像装置は、
撮影光学系を有し、その撮影光学系を経由して入射した被写体光を捉えることにより撮影を行う撮像装置において、
上記撮影光学系が、
テトラリン、フェニルシクロヘキサン、ジフェニルエタン、重芳香族ナフサ、クレオソート油、パイン油、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、アニソール、ジメチルアニリン、ジクロロペンタン、クロルコサン、クロロトルエン、デイフノン、およびニトロプロパンのうち１つ以上の化合物を主成分とする絶縁性液体、および導電性の水溶液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、
上記液体収容器内の水溶液に接触した第１の電極と、
上記液体収容器内の水溶液に対して絶縁された第２の電極と、
上記第１の電極と上記第２の電極との間に電圧を印加することによって、上記絶縁性液体と上記水溶液との境界面の形状を変化させる制御部とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の撮像装置は、水の比重との差が「０．１」以下の化合物のうち１つ以上の化合物を主成分とする絶縁性液体が適用されるものであるため、重力の影響によって絶縁性液体および導電性の水溶液の界面部分の形状が歪むことが回避され、その界面部分の形状が維持される。さらに、本発明の撮像装置は、従来、焦点距離を変化させるにあたって複数のレンズエレメントそれぞれを移動させていたレンズ駆動機構が不要であるため、薄型化、小型化が実現される。
【００１９】
ここで、上記本発明の撮像装置は、上記被写体光による被写体像が結像され、その被写体像を表す画像信号を出力する固体撮像素子を備えたものであることが好ましい。
【００２０】
このような固体撮像素子を備えた撮像装置によれば、より一層薄型化、小型化することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、重力の影響を受けても界面部分の形状が維持される光学素子、レンズユニット、および、このような光学素子が組み込まれた撮影光学系を経由して入射した被写体光を捉えることにより撮影を行う撮像装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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の上側）を上側、光の出射側（図１の下側）を下側と称する。
【００２４】
図１に示すように、液体レンズ１は、ガラス製のチューブ１１ａの両端がガラス製のキャップ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。
【００２５】
容器１１の、チューブ１１ａの内面と、チューブ１１ａの上端を塞ぐキャップ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の下端を塞ぐキャップ１１ｃの内面は、親水性を有する親水性膜１６で覆われている。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
ここで、図１に示す液体レンズ１は図１の下側に重力がかかっているものとして説明したが、以下の図２の説明では、図１に示す液体レンズ１を重力に対して９０度回転させた場合に生じる問題点を説明する。
【００３１】
図２は、図１に示す液体レンズの問題点を説明する図である。なお、点線で示した、水２１と油２２との境界面４１の形状は、図１のパート（Ｂ）で示した境界面の形状である。
【００３２】
この液体レンズ１の容器１１の中に収容された水２１および油２２それぞれの比重が異なるため、図２に示すように、水２１と油２２との境界面４２の形状が、重力の影響を受けて、実線で示すような形状に歪む。
【００３３】
このようにして界面形状が歪むことは、即ち、レンズの形状が変形することと同意であるため、結果として、レンズ性能の劣化が引き起こされ、例えば、このような液体レンズ１が組み込まれたカメラによって撮影されると撮影画像の画質低下をもたらすおそれがある。
【００３４】
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。
【００３５】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００３６】
図３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。
【００３７】
図３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。
【００３８】
図４は、図３に示すデジタルカメラの概略構成図である。
【００３９】
図４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が設けられている。
【００４０】
まず撮影光学系１１０の構成を、図４を参照して説明する。
【００４１】
デジタルカメラ１００では、図４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。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４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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
以上が撮影光学系１１０の構成である。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
ここで、デジタルカメラ１００における本発明の特徴は、フォーカスレンズ１１４にある。以下では、このフォーカスレンズ１１４について詳しく説明する。
【００５１】
図５は、図４に示すフォーカスレンズの概略構成図である。なお、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、導電性水溶液３０１と、導電性水溶液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、導電性水溶液３０１に対する濡れ性が高い親水性膜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、導電性水溶液３０１に対する濡れ性が絶縁性液体３０２に対する濡れ性よりも低い撥水性膜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と撥水性膜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第２電極２０３も備えられている。これら第１電極２０２、および第２電極２０３は、図４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、これらの電極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、本発明にいう制御部の一例に相当する。
【００５５】
上記のような液体収容器２０１に、相互に屈折率が異なる導電性水溶液３０１と、絶縁性液体３０２とが収容される。本実施形態では、導電性水溶液３０１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（テトラリン）が適用される。絶縁性液体３０２として適用されたテトラリンの比重は「０．９７」であって、水の比重「１．０」との差が「０．０３」であるため、重力の影響によって絶縁性液体および導電性の水溶液の界面部分の形状が歪むことが回避され、重力に対するフォーカスレンズ１１４の姿勢にかかわらず、その界面部分の形状が維持される。この導電性水溶液３０１は、本発明にいう導電性の水溶液の一例にあたり、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。
【００５６】
第１電極２０２と第２電極２０３との間に電圧が印加されていない状態では、導電性水溶液３０１が撥水性膜２０５と反撥することによって、導電性水溶液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２電極２０２と導電性水溶液３０１とが接触する。
【００５７】
図４に示す信号処理部１２０からの指示に従って、フォーカスコントローラ１１４ａが第１電極２０２と第２電極２０３との相互間に電圧を印加すると、第１電極２０２から導電性水溶液３０１に電荷が放出され、第２電極２０３には、導電性水溶液３０１に放出された電荷とは逆極性の電荷が集まる。この導電性水溶液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、導電性水溶液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、導電性水溶液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。
【００５８】
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。
【００５９】
まず、フォーカスコントローラ１１４ａによって、第１電極２０２、および第２電極２０３に印加される電圧が少しずつ変えられることによって、導電性水溶液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４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、および第２電極２０３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。
【００６０】
尚、上述した各実施形態では、Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）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デジタルカメラに本発明を適用した例で説明したが、本発明は、これに限られるものではなく、例えば、写真フィルム上に写真撮影を行うフィルムカメラ、あるいはフィルムをカメラ外部に送り出すとともに現像するインスタントカメラ、あるいは動画を撮影するビデオカメラのいずれにも適用することができる。
【００６１】
また、上述した各実施形態では、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。
【００６２】
また、上述した各実施形態では、本発明にいう光学素子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、本発明にいう光学素子は、ズームレンズなどに適用されてもよい。
【００６３】
最後に、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。
＜絶縁性液体＞
本発明にいう絶縁性液体は、本発明にいう導電性の水溶液の比重との差が「０．１」以下の比重の有機溶媒である。具体的には、テトラリン、フェニルシクロヘキサン、ジフェニルエタン、重芳香族ナフサ、クレオソート油、パイン油、メチルシクロヘキサノン、アセトフェノン、アニソール、ジメチルアニリン、ジクロロペンタン、クロルコサン、クロロトルエン、デイフノン、ニトロプロパンなどが挙げられる。また、これらの化合物のうち１つ以上の化合物を主成分とする有機溶媒であってもよい。
＜導電性の水溶液＞
本発明にいう導電性の水溶液としては、いかなるものであってもよいが、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。
【００６４】
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、本発明に採用する光学素子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。
【００６５】
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、光学素子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。
【００６６】
また、光学素子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。
【００６７】
また、光学素子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。
【００６８】
また、光学素子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、光学素子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。
【００６９】
また、光学素子を構成する容器に、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】
【００７０】
【図１】比較例である液体レンズの概略構成図である。
【図２】図１に示す液体レンズの問題点を説明する図である。
【図３】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４】図３に示すデジタルカメラの概略構成図である。
【図５】図４に示すフォーカスレンズの概略構成図である。
【符号の説明】
【００７１】
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
３１ａ    プラス電荷
３１ｂ    マイナス電荷
４１    境界面
４２    境界面
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
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    導電性水溶液
３０２    絶縁性液体
【図１】
2006065042.tif 000003
【図２】
2006065042.tif 000004
【図３】
2006065042.tif 000005
【図４】
2006065042.tif 000006
【図５】
2006065042.tif 000007