(57)【要約】【課題】高性能な光学素子、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】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、少なくとも一方は電圧印加によって屈折率が変化する屈折率可変液体であ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第２の電極とを備え、それら第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することによって、導電性液体と絶縁性液体との境界面の形状を変化させるとともに、屈折率可変液体の屈折率も変化させる。これにより、境界面の形状変化と屈折率変化との相乗効果によって光学素子の光学的機能が大きく変化する。【選択図】        図４
2006078650.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、少なくとも一方は電圧印加によって屈折率が変化する屈折率可変液体であ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】
前記屈折率可変液体が、光透過性の分散媒と、該分散媒内に分散した、光透過性であって該分散媒の屈折率とは異なる屈折率を有する分散質とからな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】
前記分散質がナノ粒子からなることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項４】
前記分散質が酸化チタンのナノ粒子からなることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項５】
前記分散質がアルミナのナノ粒子からなることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項６】
前記分散媒が、水であることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項７】
前記分散媒が、有機分散媒であることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項８】
前記分散媒が、炭化水素系有機分散媒であることを特徴とする請求項２記載の光学素子。
【請求項９】
前記屈折率可変液体が、液晶を含んだ液体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１０】
前記屈折率可変液体が、ネマチック液晶を含んだ液体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１１】
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、少なくとも一方は電圧印加によって屈折率が変化する屈折率可変液体であ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導電性液体との境界面の形状が変化するとともに前記屈折率可変液体の屈折率が変化することを特徴とするレンズユニット。
【請求項１２】
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、少なくとも一方は電圧印加によって屈折率が変化する屈折率可変液体であ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導電性液体との境界面の形状を変化させるとともに前記屈折率可変液体の屈折率も変化させる制御部と、
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、光を透過する光学素子、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化させ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。
【０００７】
また、このような液体レンズの改良技術として、撥水性膜と電極との間に設けられる絶縁を１μｍ以下の薄膜に形成することによって焦点変化に要する電圧の低下を図った技術（特許文献１参照）や、液体収容器内の液体にゲル剤を含ませて、重力や慣性力による界面の歪みを抑制する技術（特許文献２参照）も知られている。
また、焦点距離が可変なレンズとしては、液晶の電気光学効果を利用して焦点距離を変化させる液晶レンズも知られている。例えば、特許文献３には、平板状の第１，第２の光透過性基板と、両面が凹状に形成されて第１，第２の光透過性基板間に配備された第３の光透過性基板とを備えるとともに、第１の光透過性基板と第３の光透過性基板とに挟まれた空間および第２の光透過性基板と第３の光透過性基板とに挟まれた空間に封入された液晶を有する液晶レンズが提案されている。この液晶レンズでは、印加される電圧の大きさに応じて液晶分子の配向が変化し、これにより液晶レンズの屈折率が変化してレンズとしての焦点距離が変化する。
【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＞
【特許文献１】特開２０００−３４７００５号公報
【特許文献２】特開２００１−１３３０６号公報
【特許文献３】特開２００２−３４１３１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したような液体レンズで生じる焦点距離の変化量は、絶縁性オイルと導電性水溶液との屈折率差に依存しており、屈折率差が大きいほど焦点距離可変のレンズとしての性能が向上することとなる。また、上述したような液晶レンズで生じる焦点距離の変化量は、液晶分子の配向に伴うの屈折率変化に依存しており、屈折率変化が大きいほど焦点距離可変のレンズとしての性能が向上することとなる。
【０００９】
従来の液体レンズや液晶レンズの性能は、ズームレンズやフォーカスレンズとしての性能としては不十分であるので、より大きな屈折率差や屈折率変化が得られる材料の開発が望まれている。
【００１０】
しかし、このような材料は、単に屈折率についての要件を満たすだけでなく、液体レンズや液晶レンズとしての機能を発揮するための要件も満たす必要があるので材料選択の自由度が小さく、材料開発が困難であるという問題がある。
【００１１】
このような問題は、レンズに限って生じる問題ではなく、上述した液体レンズや液晶レンズの原理を応用した光学素子について一般的に生じる問題である。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑み、高性能な光学素子、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】
【００１３】
上記目的を達成する本発明の光学素子は、
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、少なくとも一方は電圧印加によって屈折率が変化する屈折率可変液体であ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第２の電極とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
ここで、屈折率可変液体は、電圧印加によって液体全体の屈折率が変化する必要はなく、例えば電極に近い部分の屈折率のみが変化するものであってもよい。また、この屈折率変化は、物性等の変化による絶対的な変化である必要はなく、例えば特定の方向から見たときの見かけ上の変化であってもよい。
【００１５】
本発明の光学素子によると、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る。この結果、導電性液体中の電荷と、第２の電極に集まった電荷とがクーロン力によって引き合い、導電性液体と絶縁性液体との境界面の形状が変化する。更に、屈折率可変液体の屈折率も変化し、境界面の形状変化と屈折率変化との相乗効果によって光学素子の光学的機能（例えばレンズの焦点距離やプリズムの屈折角度など）が大きく変化する。従って本発明の光学素子は性能が高く、低い電圧で十分な変化が得られるので寿命も長い。
【００１６】
本発明の光学素子は、上記屈折率可変液体が、光透過性の分散媒と、その分散媒内に分散した、光透過性であって分散媒の屈折率とは異なる屈折率を有する分散質とからなるものであることが好適である。
【００１７】
このような好適な光学素子によれば、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、上述した境界面の形状変化とともに、分散媒の屈折率とは異なる屈折率を有する分散質の電気泳動が生じ、分散質の移動量に応じた屈折率変化が生じる。
【００１８】
このような分散質の選択の自由度は高く、困難な材料開発を経ることなく、高性能の光学素子が実現される。
【００１９】
ここで、上記分散質がナノ粒子からなることが好ましい。
【００２０】
分散質がナノ粒子であっても電気泳動させることができる。
【００２１】
また、上記分散質が、酸化チタンのナノ粒子からなることも好ましい態様である。
【００２２】
分散質が酸化チタンのナノ粒子からなるものであると、より屈折率の高い光学素子を実現することができる。また、酸化チタンのナノ粒子は汎用的なものであるため、製造にあたり入手が容易である。
【００２３】
さらに、上記分散質が、アルミナのナノ粒子からなることも好ましい。
【００２４】
分散質がアルミナのナノ粒子からなるものであると、分散質のコストが安価で済む。
【００２５】
さらに、上記分散媒が、水であることも好ましい。
【００２６】
分散媒が水であると、分散質の分散性に優れるとともに分散媒のコストも安価で済む。
【００２７】
また、上記分散媒が、有機分散媒であることも好ましい態様である。
【００２８】
分散媒が有機分散媒であると、電気的に安定である。
【００２９】
さらに、上記分散媒が、炭化水素系有機分散媒であることも好ましい。
【００３０】
分散媒が炭化水素系有機分散媒であると、官能基を持つ有機溶媒と比較し、さらに電気的に安定である。
【００３１】
本発明の光学素子は、上記屈折率可変液体が、液晶を含んだ液体であることも好適である。
【００３２】
このような好適な光学素子によれば、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、上述した境界面の形状変化とともに、液晶分子の配向が生じ、配向量に応じた屈折率変化が生じる。このような液晶分子の配向は、電気泳動による分散質の移動よりも高速であるので、光学素子の応答速度が速い。
【００３３】
また、本発明の光学素子は、上記屈折率可変液体が、ネマチック液晶を含んだ液体であることが更に好適である。
【００３４】
ネマチック液晶は誘電率異方性が負であるため、電圧印加によって親疎水性が大きく変化する。この結果、液体収容器内での配向が大きく変化して大きな屈折率変化を生じることとなる。
【００３５】
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、少なくとも一方は電圧印加によって屈折率が変化する屈折率可変液体であ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第２の電極とを備え、
第１の電極と第２の電極との間に印加される電圧に応じて、絶縁性液体と導電性液体との境界面の形状が変化することを特徴とする。
【００３６】
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、光学的機能の大きな変化が生じるので性能が高い。
【００３７】
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、前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。
【００３８】
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、少なくとも一方は電圧印加によって屈折率が変化する屈折率可変液体であ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第２の電極と、
第１の電極と第２の電極との間に電圧を印加することによって、絶縁性液体と導電性液体との境界面の形状を変化させる制御部と、
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。
【００３９】
本発明の撮像装置によると、本発明の光学素子と同様に、光学的機能の大きな変化が生じるので、その光学的機能の変化を利用した、例えば広いフォーカス範囲や大きなズーム変化などといった高い性能が実現される。
【００４０】
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、前述した光学素子の各形態に対応する各種の形態が含まれる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、高性能な光学素子、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】
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
しかし、この液体レンズ１では、水２１と油２２との屈折率の差が小さく、ズーム機能やフォーカス機能を実現するためには境界面の形状の大きな変化が必要となる。このため、第１電極１２と第２電極１３との間には高電圧が印加されることとなり、液体レンズ１の寿命は短縮することとなる。
【００５１】
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。
【００５２】
以下図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
【００５３】
図２は、本発明の第１実施形態に相当する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。
【００５４】
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。
【００５５】
図３は、図２に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。
【００５６】
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が設けられている。
【００５７】
まず撮影光学系１１０の構成を、図３を参照して説明する。
【００５８】
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、ズーム部１１５およびフォーカス部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３では、焦点距離の変化に係わるレンズをズーム部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部１１４として模式的に示している。
【００５９】
ズーム部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、フォーカス部１１４には、モータの替わりに、フォーカス部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。
【００６０】
ズーム部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。ズーム部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、焦点距離が変更されて撮影倍率が決定される。
【００６１】
フォーカス部１１４は、ＴＴＬＡＦ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部を移動させながら、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、フォーカス部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、フォーカス部１１４を移動させる替わりに、フォーカスコントローラ１１４ａでフォーカス部１１４のレンズ形状および屈折率を変化させることによって、被写体に焦点を合わせる。このフォーカス部１１４の構成と、レンズ形状および屈折率を変化させる方法については、後で詳しく説明する。
【００６２】
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。
【００６３】
以上が撮影光学系１１０の構成である。
【００６４】
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。
【００６５】
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、フォーカス部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。
【００６６】
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。
【００６７】
ここで、デジタルカメラ１００における本発明の特徴は、フォーカス部１１４にある。以下では、このフォーカス部１１４について詳しく説明する。
【００６８】
図４は、フォーカス部の概略構成図である。なお、図４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４の左側）を前側、光が出射する側（図４の右側）を後側と称して説明を行う。
【００６９】
フォーカス部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３０２と、導電性液体３０２とは不混和な絶縁性液体３０１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。
【００７０】
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、撥水性を有する撥水性膜２０５で覆われている。この撥水性膜２０５は、本発明にいう被覆膜の一例に相当する。
【００７１】
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、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。
【００７２】
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３０２と、絶縁性液体３０１とが収容される。本実施形態では、導電性液体３０２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３０１として、有機溶媒（アイソパー：エクソン社製、屈折率１．４３）が適用される。この導電性液体３０２は、本発明にいう導電性液体の一例にあたり、絶縁性液体３０１は、本発明にいう絶縁性液体の一例に相当する。
【００７３】
更に、絶縁性液体３０１中には、酸化チタンのナノ粒子３０３（屈折率２．３０）が２０体積％程度混入されて分散している。即ち、本実施形態では、絶縁性液体３０１は、本発明にいう分散媒の一例に相当し、ナノ粒子３０３は、本発明にいう分散質の一例に相当しており、ナノ粒子３０３が分散した状態の絶縁性液体３０１は、本発明にいう屈折率可変液体の一例に相当する。
【００７４】
この酸化チタンのナノ粒子３０３は、含水酸化チタンをアルカリで無定形としたのち、塩酸中で熟成させて、加熱処理により粒子サイズ１０ｎｍのものとし、その粒子表面をチタンカップリング剤（イソプロピルトリイソステアロイルチタネート）の溶液で処理して得たものであり、プラスに帯電されている。
【００７５】
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、導電性液体３０２が撥水性膜２０５と反撥することによって、導電性液体３０２と絶縁性液体３０１との境界面は図４に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３０２とが接触する。また、ナノ粒子３０３は絶縁性液体３０１中に均一に分散している。
【００７６】
この図４に示す状態では、絶縁性液体３０１の屈折率ｎ１は１．６０４であり、導電性液体３０２の屈折率ｎ２は１．３３であるので、フォーカス部１１４は凹レンズとして作用する。このときの焦点距離は、境界面の曲率Ｒが５．０ｍｍ、絶縁性液体３０１の厚みｄ１が１．０ｍｍ、導電性液体３０２の厚みｄ２が３．５ｍｍとすると、
焦点距離            −１８．２５ｍｍ
バックフォーカス    −２０．８８ｍｍ
フロントフォーカス  １８．８７ｍｍ
となる。
【００７７】
ここで、図３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から導電性液体３０２に電荷が放出され、第２電極２０３には、導電性液体３０２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３０２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３０２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３０２と絶縁性液体３０１との境界面が変化する。
【００７８】
図５は、フォーカス部に電圧が印加された状態を示す図である。
【００７９】
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、導電性液体３０２と絶縁性液体３０１との境界面は、この図５に示すような形状に変化する。ここでは第１電極２０２が陽極で第２電極２０３が陰極となっている。
【００８０】
絶縁性液体３０１中に分散しているナノ粒子３０３は正に帯電しているので、ナノ粒子３０３は電気泳動によって第２電極２０３の近辺に集まる。ナノ粒子３０３の表面はチタンカップリング剤の溶液で処理されているのでナノ粒子３０３どうしの凝集が防がれている。また、第２電極２０３の表面は撥水性膜２０５で覆われているのでナノ粒子３０３が第２電極２０３の表面に吸着することも防がれている。
【００８１】
この図５に示す状態では、絶縁性液体３０１の屈折率ｎ１は１．４３であり、導電性液体３０２の屈折率ｎ２は１．３３であるので、ここでもフォーカス部１１４は凹レンズとして作用する。このときの焦点距離は、境界面の曲率Ｒが８．５ｍｍ、絶縁性液体３０１の厚みｄ１が１．５ｍｍ、導電性液体３０２の厚みｄ２が３．０ｍｍとすると、
焦点距離            −８５．０ｍｍ
バックフォーカス    −８７．２６ｍｍ
フロントフォーカス  ８６．０５ｍｍ
となる。
【００８２】
このように、フォーカス部１１４の焦点距離は、境界面の形状変化と屈折率の変化との相乗効果によって低電圧で大幅に変化する。また、このようなフォーカス部１１４は高電圧印加による劣化が回避されて寿命が長い。
【００８３】
図４および図５に示す状態は静的な電圧によって実現される状態であるが、境界面の形状変化の速度とナノ粒子の電気泳動の速度は大幅に異なるので、静的な電圧に加えて瞬間的な電圧変化が用いられることによって中間的な状態も実現される。
【００８４】
図６は、図４に示す状態から瞬間的に電圧が印加されて実現される状態を示す図である。
【００８５】
図４に示す状態で、フォーカスコントローラ１１４ａが第１電極２０２と第２電極２０３との相互間に瞬間的に電圧を印加すると、ナノ粒子３０３の均一な分散状態が維持されたまま境界面の形状変化が生じて、図６に示すような状態が実現する。
【００８６】
図６に示す状態における屈折率は図４に示す状態と同様に絶縁性液体３０１の屈折率ｎ１が１．６０４であり、導電性液体３０２の屈折率ｎ２が１．３３である。また、境界面の形状が図５に示す形状と同様に、境界面の曲率Ｒが８．５ｍｍ、絶縁性液体３０１の厚みｄ１が１．５ｍｍ、導電性液体３０２の厚みｄ２が３．０ｍｍになるとすると、フォーカス部１１４の焦点距離は、
焦点距離            −３１．０２ｍｍ
バックフォーカス    −３３．２８ｍｍ
フロントフォーカス  ３１．９６ｍｍ
となる。
【００８７】
このように、図４に示す状態から瞬間的に電圧が印加されることで中間的な焦点距離が瞬間的に実現される。さらに、瞬間的な印加電圧の大きさが調整されることで、−１８．２５ｍｍから−３１．０２ｍｍまでの間の任意の焦点距離が得られることとなる。図２に示すデジタルカメラ１００では、このように瞬間的に実現される状態であっても十分に撮影が可能である。
【００８８】
中間的な焦点距離は、図５に示す状態から瞬間的に印加電圧を低下させることでも実現される。
【００８９】
図７は、図５に示す状態から瞬間的に印加電圧が低下されて実現される状態を示す図である。
【００９０】
図５に示す状態で、フォーカスコントローラ１１４ａが第１電極２０２と第２電極２０３との相互間の電圧を瞬間的に低下させると、ナノ粒子３０３が第２電極２０３の近辺に集まった状態が維持されたまま境界面の形状変化が生じて、図７に示すような状態が実現する。
【００９１】
図７に示す状態における屈折率は図５に示す状態と同様に絶縁性液体３０１の屈折率ｎ１が１．４３であり、導電性液体３０２の屈折率ｎ２が１．３３である。また、瞬間的に電圧が０Ｖまで低下した場合には、境界面の形状が図４に示す形状と同様に、境界面の曲率Ｒが５．０ｍｍ、絶縁性液体３０１の厚みｄ１が１．０ｍｍ、導電性液体３０２の厚みｄ２が３．５ｍｍになるので、フォーカス部１１４の焦点距離は、
焦点距離            −５０．０ｍｍ
バックフォーカス    −５２．６３ｍｍ
フロントフォーカス  ５０．７０ｍｍ
となる。
【００９２】
このように、図５に示す状態から瞬間的に電圧が低下されることで中間的な焦点距離が瞬間的に実現される。さらに、瞬間的な低下電圧の大きさが調整されることで、−８５．０ｍｍから−５０．０ｍｍまでの間の任意の焦点距離が得られることとなる。なお、上記に示した例では、図６に示す状態における焦点距離と図７に示す状態における焦点距離との間で焦点距離のギャップが存在するので、図６に示す状態における印加電圧は、焦点距離のギャップが無くなる程度にやや高めに設定されることが望ましい。
【００９３】
このようなフォーカス部１１４が用いられて、以下のような手順でＴＴＬＡＦ機能が実現される。
【００９４】
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との間に静的な電圧および瞬間的な電圧が印加されて、フォーカス部１１４の瞬間的な焦点距離が徐々に変えられながら、図３に示す固体撮像素子１１１で各瞬間の撮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焦点距離を実現する静的な電圧および瞬間的な電圧が第１電極２０２および第２電極２０３の相互間に印加される。このようにして適切な焦点距離が確定された状態で撮影が行われることによって、被写体に焦点を合わせることができる。
【００９５】
以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、続いて第２実施形態について説明する。第１実施形態と第２実施形態とでは、ほぼ同じ装置構成を有するため、第１実施形態との相違点に注目し、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。
【００９６】
図８は、本発明の第２実施形態におけるフォーカス部の概略構成図である。なおここでも、図の左側から矢印Ｏの方向に被写体光が入射し、光が入射する側（図の左側）を前側、光が出射する側（図の右側）を後側と称して説明を行う。
【００９７】
第２実施形態では、ここに示すフォーカス部１１６が、図３に示すフォーカス部１１４に替えてデジタルカメラ１００に組み込まれている。
【００９８】
この第２実施形態のフォーカス部１１６では、第１実施形態のフォーカス部における、ナノ粒子が分散された絶縁性液体に替えて、液晶３０４が用いられている。この液晶３０４としては、誘電率異方性が負の液晶ＭＬＣ−６６０８（メルク社製）が用いられている。また、前側のキャップ２０１ｂの内面部分については、液晶分子の垂直配向を生じさせる垂直配向膜（ここではポリイミド膜）２０７が設けられており、液晶３０４の分子は光の入射方向に沿って配向している。
【００９９】
ここで、図３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、導電性液体３０２と絶縁性液体３０１との境界面の形状が変化するとともに、液晶３０４中の分子の配向も変化する。
【０１００】
図９は、図８に示すフォーカス部に電圧が印加された状態を示す図である。
【０１０１】
この図９に示すように、第１電極２０２と第２電極２０３との相互間に電圧が印加された場合には、境界面形状が変化すると共に、第２電極２０３の付近で液晶３０４中の分子が第２電極２０３に向かう方向に配向する。この結果、第２電極２０３の付近では、電圧の印加がないときの屈折率「１．７０」から電圧印加時の屈折率「１．５０」まで屈折率が変化する。このような屈折率変化と境界面形状の変化との相乗効果によって、フォーカス部１１６の焦点距離は低電圧で大きく変化することとなる。また、このフォーカス部１１６では、屈折率変化と境界面形状の変化の双方が、静的な印加電圧の大きさに応じた変化となるので、ＴＴＬＡＦ機能が実現される際には、印加電圧が少しずつ変えられながら、各印加電圧におけるコントラストが検出される。
【０１０２】
以上で本発明の実施形態についての説明を終了する。
【０１０３】
なお、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。
【０１０４】
また、上記では、本発明の光学素子がフォーカス部に適用される例について説明したが、本発明の光学素子は、ズーム部などに適用されてもよい。
【０１０５】
また、上記では、本発明の光学素子の一例として、中間的な焦点距離も実現可能なフォーカス部が示されているが、本発明の光学素子においては中間的な焦点距離の実現は必須ではなく、例えば撮影倍率の切り換えに利用される場合などには、焦点距離が最長の状態と最短の状態のみが用いられても良い。
【０１０６】
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。
＜液体＞
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
また、本発明では、導電性液体および絶縁性液体のうち少なくとも一方は、電圧印加によって光の進行方向における屈折率が変化するものであることが必要であり、このように屈折率が変化するものとしては、いかなるものであっても良いが、好ましくは、透明な荷電粒子が分散された液体、あるいは少なくとも１種以上の液晶性化合物を含む液体である。また、透明な荷電粒子としてはナノ粒子が好ましい。
＜ナノ粒子＞
上述したナノ粒子の材質はいかなるものであってもよい。例えば、シリカ、アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、酸化タングステン、酸化亜鉛、酸化錫、チタン酸バリウムなどが挙げられる。好ましくは、酸化チタン、シリカゲル（ＳｉＯ2）、アルミナ、ポリマー粒子である。ナノ粒子の調整法は、固相法、液相法、気相法いずれでもよく、好ましくは、液相法と気相法である。その詳細は、文献「ナノ微粒子の調整および分散・凝集コントロールとその評価、技術情報協会、２００３年」に記載されている。粒子サイズは、１００ｎｍ以下が好ましい。粒子サイズが１００ｎｍを越えると、光の散乱が生じ、透明性（光透過性）が損なわれることとなる。
【０１１０】
また、ナノ粒子は、分散媒への分散安定性を高める目的で、表面を修飾することが好ましい。表面を修飾する方法としては、チタンカップリング剤（イソプロピルトリイソステアロイルチタネートなど）、シランカップリング剤（ペンタデカフルオロデシルトリメチルシランなど）、アルミニウムカップリング剤（アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレートなど）、グラフト重合などが挙げられる。グラフト重合は、酸化チタンに対してはポリエチレングラフト重合、ポリスチレングラフト重合が、シリガゲルに対してはシラノール基を利用したグラフト重合が利用できる。ポリマー粒子に対しては、公知のアニオン、カチオン、ノニオン性界面活性剤が用いられる。特に好ましくはアニオン性界面活性剤であり、例えばラウリン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ステアリル硫酸ナトリウム、ステアリル燐酸ナトリウムなどが挙げられる。
【０１１１】
さらに、ナノ粒子には、適切な荷電を付与するために帯電剤を用いることが好ましい。用いられる帯電剤としては、各種両親媒性（高）分子、ニグロシン系化合物、アルコキシ化アミン類、第四級アンモニウム塩、アルキルアミド、リンおよびタングステンの単体および化合物、モリブデンキレート顔料、疎水性シリカ、ホウ素類、ハロゲン化合物、モノアゾ染料の金属錯塩、サリチル酸、アルキルサリチル酸、ジアルキルサリチル酸、ナフトエ酸の金属錯塩、塩素化ポリオレフィン、塩素化ポリエステル、酸基過剰のポリエステル、銅フタロシアニンのスルホニルアミン、オイルブラック、ナフテン酸金属塩、脂肪酸金属塩、樹脂酸石けんなどが挙げられる。ナノ粒子に含有させる帯電剤の添加量は、２質量％から７０質量％の範囲が好ましい。
＜分散媒＞
ナノ粒子を分散させる分散媒としては、水あるいは非水系有機分散媒を用いることができる。また、水と有機分散媒を混合して用いてもよい。非水系有機分散媒としては、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）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、エチルベンゼンなど）、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（ジブチルエーテル、アニソール、ジフェニルエーテルなど）、アルコール系化合物（グリセリンなど）、カルボニル基を有する化合物（プロピレンカーボネートなど）、ニトロ系化合物（ニトロメタンなど）、ニトリル系化合物（アセトニトリル、ベンゾニトリルなど）、水が好ましい。
【０１１２】
分散媒については、光学素子の用途との関連において、屈折率、比重、粘度、抵抗率、誘電率などを調整することが好ましい。この調整には、複数の分散媒を混合して行なうことができる。
【０１１３】
また、分散媒には、酸、アルカリ、塩、分散安定剤、酸化防止や紫外線吸収などを目的
とした安定剤、抗菌剤、防腐剤などを添加することができる。
＜液晶＞
上述した、液晶性化合物を含む液体としては、液晶性化合物のみからなる液体であってもよく、あるいは、水または有機溶媒と液晶性化合物との混合液体であっても良い。
【０１１４】
電界の印加に応じて屈折率が変化する液晶としては、ネマチック液晶、スメチック液晶、またはデイスコチック液晶が好ましく、特に好ましくはネマチック液晶であり、更に好ましくはフッ素系液晶である。
【０１１５】
液晶は、通常、分子長軸方向の屈折率（ｎ‖）と分子短軸方向の屈折率（ｎ⊥）とを比較すると、ｎ‖のほうが大きい値を有しており、印加される電界の方向に分子長軸が揃う。
【０１１６】
本発明において液晶が用いられる場合には、伝導性液体として水、絶縁性液体として液晶性化合物を用いる組み合わせが好ましい。よって、電界が無印加の場合には液晶分子は、光の入射方向に対して平行に配向させておく方が好ましい。なぜならば、電界印加時に、電極近傍の液晶分子が光の入射方向に対して交わる方向に配向することで、２つの液体の屈折率の差をより小さくすることができるからである。液晶分子を光の入射方向に対して平行に配向させるためには、液体収容器の光が入射する位置の内壁に垂直配向膜（ポリイミド膜など）が設けられることが望ましい。
＜液体収容器器＞
上述した液体収容器の材料としては、ガラス基板、ポリエステル、ポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルフォン、シリコーン樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂、セルロース誘導体、ポリオレフィンなどの高分子のフイルムや板状基板、金属基板、セラミック基板等の無機基板などが好適に用いられる。少なくとも５０％以上の光透過率を有する容器が好ましく、さらに好ましくは８０％以上の光透過率を有するものである。
＜電極＞
陰極や陽極の電極部材としては、金、銀、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、プラチナ、カーボン、導電性高分子、酸化錫一酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛などに代表される金属酸化物層が形成されたものが好適に用いられる。また、電極を光の透過する部位に設置する場合には、いわゆる透明電極を用いることが好ましい。酸化錫一酸化インジウム（ＩＴＯ）、酸化錫、酸化亜鉛などに代表される金属酸化物が好ましい。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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】
【０１２３】
【図１】比較例である液体レンズの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に相当する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２に示すデジタルカメラ１００の概略構成図である。
【図４】フォーカス部の概略構成図である。
【図５】フォーカス部に電圧が印加された状態を示す図である。
【図６】図４に示す状態から瞬間的に電圧が印加されて実現される状態を示す図である。
【図７】図５に示す状態から瞬間的に印加電圧が低下されて実現される状態を示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態におけるフォーカス部の概略構成図である。
【図９】図８に示すフォーカス部に電圧が印加された状態を示す図である。
【符号の説明】
【０１２４】
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
１１４，１１６    フォーカス部
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
２０７    垂直配向膜
３０１    絶縁性液体
３０２    導電性液体
３０３    ナノ粒子
３０４    液晶
【図１】
2006078650.tif 000003
【図２】
2006078650.tif 000004
【図３】
2006078650.tif 000005
【図４】
2006078650.tif 000006
【図５】
2006078650.tif 000007
【図６】
2006078650.tif 000008
【図７】
2006078650.tif 000009
【図８】
2006078650.tif 000010
【図９】
2006078650.tif 000011