(57)【要約】【課題】光学素子の発熱を抑えるとともに、光学素子の屈折率分布を精度良く制御することができる光学素子、光学ユニット、および撮像装置を提供する。【解決手段】少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる、内部に流体が収容される流体収容器と、流体収容器内に収容された、光透過性を有する分散媒と、分散媒内に分散した、光透過性を有し、分散媒の屈折率とは異なる屈折率を有する、電場の印加を受けて分散媒内で電気泳動する分散質と、第１電極と、各々と第１電極との間に電圧が印加される、流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数の第２電極と、複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、複数の第２電極とともに流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数のトランジスタとを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる、内部に流体が収容される流体収容器と、
前記流体収容器内に収容された、光透過性を有する分散媒と、
前記分散媒内に分散した、光透過性を有し、該分散媒の屈折率とは異なる屈折率を有する、電場の印加を受けて該分散媒内で電気泳動する分散質と、
第１電極と、
各々と前記第１電極との間に電圧が印加される、前記流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数の第２電極と、
前記複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、該複数の第２電極とともに前記流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数のトランジスタとを備えたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記複数の第２電極が、マトリクス状に配置された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】
前記流体収容器が、レンズ状の内部空間を有し、その内部空間内に、前記分散質が分散した前記分散媒が収容され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４】
前記流体収容器が、前記複数の第２電極が配置される透明な面を挟んだ複数のレンズ状の内部空間を有し、それらの内部空間それぞれの内部に、前記分散質が分散した前記分散媒が収容され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５】
前記流体収容器が、前記複数の第２電極が各々に配置される複数の透明な面と、それらの透明な面それぞれを挟むようにそれらの透明な面と交互に配置された複数の内部空間とを有し、それらの内部空間それぞれの内部に、前記分散質が分散した前記分散媒が収容され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６】
少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる、内部に流体が収容される流体収容器と、
前記流体収容器内に収容された、光透過性を有する分散媒と、
前記分散媒内に分散した、光透過性を有し、該分散媒の屈折率とは異なる屈折率を有する、電場の印加を受けて該分散媒内で電気泳動する分散質と、
第１電極と、
各々と前記第１電極との間に電圧が印加される、前記流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数の第２電極と、
前記複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、該複数の第２電極とともに前記流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数のトランジスタと、
前記複数のトランジスタそれぞれに関し独立に駆動信号を印加して、前記第１電極と前記複数の第２電極それぞれとの間に電圧を印加させ、前記分散媒内に分散する分散質を電気泳動させることによって、前記流体収容器を通過する光の屈折を制御する制御部とを備えたことを特徴とする光学ユニット。
【請求項７】
少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる、内部に流体が収容される流体収容器と、
前記流体収容器内に収容された、光透過性を有する分散媒と、
前記分散媒内に分散した、光透過性を有し、該分散媒の屈折率とは異なる屈折率を有する、電場の印加を受けて該分散媒内で電気泳動する分散質と、
第１電極と、
各々と前記第１電極との間に電圧が印加される、前記流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数の第２電極と、
前記複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、該複数の第２電極とともに前記流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数のトランジスタと、
前記複数のトランジスタそれぞれに関し独立に駆動信号を印加して、前記第１電極と前記複数の第２電極それぞれとの間に電圧を印加させ、前記分散媒内に分散する分散質を電気泳動させることによって、前記流体収容器を通過する光の屈折を制御する制御部と、
前記液体収容器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器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、光学ユニット、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】
従来より、焦点距離が可変なレンズとして、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が知られている。例えば、特許文献１、および特許文献２には、２枚の光透過性基板と、それら２枚の光透過性基板の間に封入された液晶層と、液晶層に電場を印加する電極とで構成された液晶レンズについて記載されている。この液晶レンズでは、印加される電場の大きさに応じて液晶分子の配向状態が変化し、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調整される。
【０００３】
また、上記の液晶レンズの他にも、導電性の液体に電圧を印加して液面形状を変化させることにより焦点距離を変化させる液体レンズも知られている。例えば、非特許文献１には、内壁が撥水性のコーティングで覆われたチューブと、チューブ内に封入された導電性の水性液体および非導電性のオイルと、チューブ内の水性液体に電場を印加する電極とで構成された液体レンズについて記載されている。この液体レンズでは、導電性の水性液体に電圧が印加されていない状態では、水性液体は半球状の固まりとなっており、水性液体とオイルとの界面は凸状である。この界面は、導電性の水性液体に印加された電場の大きさに応じて、凸状から凹状まで変化する。このため、レンズとしての曲率半径が変化することとなり、焦点距離を自在に変えることができる。
【特許文献１】特開２００１−２７２６４６号公報
【特許文献２】特開２００４−４６１６号公報
【非特許文献１】“Ｐｈｉｌｉｐｓ’Ｆｌｕｉｄ  Ｌｅｎｓｅｓ”、［ｏｎｌｉｎｅ］、Ｍａｒｃｈ  ０３，２００４、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】
【０００４】
上述した特許文献１に提案された技術では、液晶分子の長軸方向の屈折率（ｎ‖）と短軸方向の屈折率（ｎ⊥）との差分Δｎ（ｎ‖−ｎ⊥）を利用することで液晶レンズの焦点距離を変化させるということが行なわれる。しかし、この差分Δｎが小さ過ぎてレンズとしての屈折力を自在に変化させることができない。また、非特許文献１に提案された技術では、導電性の水性液体に電場が印加されると、その導電性の水性液体に電流が流れ、水性液体が電気分解されて水素と酸素が発生する。このため、長期にわたって使用すると、それらの気体が溜まって気泡化してしまい、光の散乱が起こってレンズとしての性能が劣化するという問題がある。
【０００５】
また、上述した屈折率や形状を変えてレンズ中心を移動させることができれば、レンズから出射される光の方向を調整することができるため、そのようなレンズをカメラ等に搭載すると、被写体を撮影する際の手ぶれの防止などに使用することができる。上述した特許文献１、特許文献２、および非特許文献１に記載されたレンズでレンズ中心を移動させるとすると、レンズに複数の電極を配置し、それら複数の電極それぞれに電圧を引導する駆動線を繋いで、複数の電極から印加される電圧を個別に制御することが考えられる。しかし、レンズ中心の移動を細かく制御しようとすると、多数の電極と駆動線とを設ける必要があり、トランジスタを用いない駆動方式の場合、順次異なる箇所に電圧印加させていく必要があるため屈折率を瞬時に変化させることが困難であり、さらに、レンズの近くに引導電圧が集中してレンズが発熱し、レンズの屈折率が変化してしまうという問題がある。一方、トランジスタを用いた駆動方式の場合、屈折率を瞬時に変化させることは可能であるが、通常のトランジスタはブラックマトリックスで光を遮断させる必要があり、開口率が小さくなるためレンズとしての機能が低下するという問題がある。
【０００６】
尚、この上述した問題は、レンズのみに限らず、並行平面板やプリズムなどといった光学素子に一般的に当てはまるものである。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑み、光学素子の発熱を抑えるとともに、光学素子の屈折率分布を精度良く制御することができる光学素子、光学ユニット、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】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の光学素子は、少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる、内部に流体が収容される流体収容器と、
流体収容器内に収容された、光透過性を有する分散媒と、
分散媒内に分散した、光透過性を有し、分散媒の屈折率とは異なる屈折率を有する、電場の印加を受けて該分散媒内で電気泳動する分散質と、
第１電極と、
各々と第１電極との間に電圧が印加される、流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数の第２電極と、
複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、複数の第２電極とともに流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数のトランジスタとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
近年、透明なトランジスタを作成できることが報告されている（特開２００４−１０３９５公報参照）。本発明は、このような透明なトランジスタを利用するものである。
【００１０】
本発明の光学素子によると、第１電極と、複数の第２電極それぞれとの相互間に電圧が印加されると、それらの電極で発生した電場によって、分散質が分散媒中で電気泳動する。分散質と分散媒とは相互に異なる屈折率を有しているため、分散質が電気泳動することによって光学素子に屈折率勾配が形成され、光学素子の焦点距離が調整される。分散質は電界により移動するため、分散媒を電極と接触させる必要がなく、分散媒が電気分解することによるレンズ性能の劣化を抑えることができる。
【００１１】
また、複数の第２電極には、それら第２電極それぞれに印加される電圧を調整する複数の透明トランジスタが備えられているため、高速、かつ高精度に光学素子の屈折率を調整することができる。また、それら複数の透明トランジスタで複数の第２電極それぞれの印加電圧を作るので、第２電極それぞれに電圧を引導する電圧線が不要となり、光学素子に大きな電圧が集中して導かれることによる発熱や、光学素子の屈折率のずれといった不具合が回避される。
【００１２】
また、本発明の光学素子において、上記複数の第２電極が、マトリクス状に配置されたものであることが好ましい。
【００１３】
マトリクス状に配置された複数の第２電極それぞれに印加される電圧を個別に制御することによって、光学素子に所望の屈折率分布を形成することができる。
【００１４】
また、本発明の光学素子において、上記流体収容器が、レンズ状の内部空間を有し、その内部空間内に、分散質が分散した分散媒が収容されるものであることが好ましい。
【００１５】
焦点距離が可変なレンズとして使用することができる。
【００１６】
また、本発明の光学素子において、上記流体収容器が、複数の第２電極が配置される透明な面を挟んだ複数のレンズ状の内部空間を有し、それらの内部空間それぞれの内部に、分散質が分散した分散媒が収容されるものであることが好ましい。
【００１７】
複数のレンズ状の内部空間それぞれにおいて分散質を電気泳動させることによって、さらに高精度に光学素子の屈折率を調整することができる。
【００１８】
また、本発明の光学素子において、上記流体収容器が、複数の第２電極が各々に配置される複数の透明な面と、それらの透明な面それぞれを挟むようにそれらの透明な面と交互に配置された複数の内部空間とを有し、それらの内部空間それぞれの内部に、分散質が分散した分散媒が収容されるものであることが好適である。
【００１９】
本発明の好適な形態の光学素子によると、複数の内部空間それぞれに印加される電場が個々に制御されるため、それら内部空間それぞれでの屈折率を変えることができ、光学素子を通過する光の光路を多方向に対して調整することができる。
【００２０】
また、上記目的を達成する本発明の光学ユニットは、少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる、内部に流体が収容される流体収容器と、
流体収容器内に収容された、光透過性を有する分散媒と、
分散媒内に分散した、光透過性を有し、分散媒の屈折率とは異なる屈折率を有する、電場の印加を受けて該分散媒内で電気泳動する分散質と、
第１電極と、
各々と前記第１電極との間に電圧が印加される、流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数の第２電極と、
複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、複数の第２電極とともに流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数のトランジスタと、
複数のトランジスタそれぞれに関し独立に駆動信号を印加して、第１電極と複数の第２電極それぞれとの間に電圧を印加させ、分散媒内に分散する分散質を電気泳動させることによって、流体収容器を通過する光の屈折を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【００２１】
本発明の光学ユニットによると、本発明の光学素子と同様に、光学ユニットの発熱を抑えるとともに、光学ユニットの屈折率分布を精度良く制御することができる。
【００２２】
また、上記目的を達成する本発明の撮像装置は、少なくとも所定の光軸方向については光を透過させる、内部に流体が収容される流体収容器と、
流体収容器内に収容された、光透過性を有する分散媒と、
分散媒内に分散した、光透過性を有し、分散媒の屈折率とは異なる屈折率を有する、電場の印加を受けて分散媒内で電気泳動する分散質と、
第１電極と、
各々と第１電極との間に電圧が印加される、流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数の第２電極と、
複数の第２電極それぞれに印加される電圧を調整する、複数の第２電極とともに流体収容器の透明な面上に配置された透明な複数のトランジスタと、
複数のトランジスタそれぞれに関し独立に駆動信号を印加して、第１電極と複数の第２電極それぞれとの間に電圧を印加させ、分散媒内に分散する分散質を電気泳動させることによって、流体収容器を通過する光の屈折を制御する制御部と、
液体収容器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器とを備えたことを特徴とする。
【００２３】
本発明にいう撮像器とは、典型的には、光を受光して受光信号を生成する受光素子が複数配備されたＣＣＤや、ＣＭＯＳセンサなどを指す。
【００２４】
本発明の撮像装置によると、焦点距離などを高精度に調節することができ、高画質な撮影画像を得ることができる。
【００２５】
尚、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】
【００２６】
本発明によれば、光学素子の発熱を抑えるとともに、光学素子の屈折率分布を精度良く制御することができる光学素子、光学ユニット、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】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
まずは、本発明の光学素子において、レンズ形状を有する各種実施形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の第１実施形態の可変焦点レンズの断面形状を示す図である。
【００３０】
図１に示す可変焦点レンズ１０には、少なくとも光通過領域１０ａが光透過性であってレンズ形状を有する容器１１が備えられている。ここで、容器１１の、少なくとも光通過領域１０ａは、外に向かって凸のレンズ形状を有している。容器１１は、本発明にいう流体収容器の一例に相当する。
【００３１】
また、この可変焦点レンズ１０には、容器１１内に封入された光透過性の分散媒１２が備えられている。分散媒１２は、本発明にいう分散媒の一例に相当する。
【００３２】
さらに、この可変焦点レンズ１０には、分散媒１２内に分散した、光透過性であって分散媒１２の屈折率よりも高い屈折率を有する分散質１３が備えられている。一般に、分散された状態は、分散媒と分散質から構成されており、分散質は、粒子であったりする。この分散質１３は、本発明にいう分散質の一例に相当する。
【００３３】
また、この可変焦点レンズ１０には、電源１６ａと、分散媒１２内に分散した分散質１３を電気泳動させることにより光通過領域１０ａを通過する光の屈折を制御する電極である陰極１４および陽極４１と、陽極４１に印加される電圧を調整する電圧制御部１６ｂが備えられている。電圧制御部１６ｂは、本発明にいう制御部の一例に相当する。
【００３４】
陰極１４および陽極４１双方の内側の面には、透明な絶縁膜１５（例えば、ポリイミド膜など）がコーティングされ、それら絶縁膜１５が分散媒１２に接して配置されている。この絶縁膜１５によって、分散質１３の、陰極１４および陽極４１への凝集が防止される。
【００３５】
ここで、陰極１４は、１つの電極で構成されているが、陽極４１は、複数の電極と、それら複数の電極それぞれに印加される電圧を調整する複数の透明なトランジスタとで構成されている。陰極１４は、本発明にいう第１電極の一例にあたる。
【００３６】
図２は、陽極４１の概略構成図である。
【００３７】
陽極４１は、絶縁膜１５を挟んで分散媒１２と対向する複数の透明な電極４１ａと、それら複数の電極４１ａそれぞれに印加される電圧を調整する複数の透明トランジスタ４１ｂとで構成されている。電極４１ａは、本発明にいう第２電極の一例にあたり、透明トランジスタ４１ｂは、本発明にいうトランジスタの一例に相当する。
【００３８】
図３は、電極４１ａおよび透明トランジスタ４１ｂの配置を説明するための図である。
【００３９】
図１に示す電圧制御部１６ｂには、陽極４１への引導電圧を制御するＸ方向ドライバ１６１、およびＹ方向ドライバ１６２が備えられており、透明トランジスタ４１ｂに駆動信号を伝える駆動線１６Ｘ，１６Ｙが、Ｘ方向ドライバ１６１、およびＹ方向ドライバ１６２それぞれから複数本ずつ延びている。Ｘ方向ドライバ１６１、およびＹ方向ドライバ１６２それぞれから延びる駆動線１６Ｘ，１６Ｙが交わる各位置に、駆動電極４１ａと透明トランジスタ４１ｂとの組が１組ずつ配置されている。また、図３に示す円形は、図１に示す可変焦点レンズ１０の外径を表わしている。
【００４０】
Ｘ方向およびＹ方向から１本ずつ駆動線が選択されると、それらの駆動線の交点上に配置された透明トランジスタが１つに決定される。１本の駆動線上には複数の透明トランジスタが存在するため、同じ駆動線上の透明トランジスタに対しては、時間差をつけてそれぞれの駆動信号が与えられる。Ｘ方向ドライバ１６１、およびＹ方向ドライバ１６２は、選択した透明トランジスタに繋がる駆動線１６Ｘ，１６Ｙに駆動信号を与えることによって、複数の透明トランジスタ４１ｂを個別に制御することができ、複数の駆動電極４１ａそれぞれに印加される電圧の分布を細かく調整することができる。また、複数の駆動電極４１ａそれぞれに電圧を引導する電圧線を設ける必要がないため、分散媒１２の発熱を抑えることができる。
【００４１】
可変焦点レンズ１０は、容器１１内に封入された光透過性の分散媒１２内に分散した、光透過性であってその分散媒１２の屈折率とは異なる屈折率を有する分散質１３を、陰極１４と陽極４１との間に印加される電圧に応じて電気泳動させることにより光通過領域１０ａを通過する光の屈折を制御するものである。このため、分散媒１２と、分散質１３の、電気泳動により光通過領域１０ａに移動した量とにより定まる屈折率に応じた焦点距離を持つ焦点距離可変なレンズが得られることとなる。以下、詳細に説明する。
【００４２】
陰極１４と陽極４１との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、分散媒１２内には分散質１３が一様に分散されている。この例では、分散質１３は、マイナスに帯電したナノ粒子１３ａである。
【００４３】
ここで、図３に示すＸ方向ドライバ１６１、およびＹ方向ドライバ１６２から、図２に示す複数の透明トランジスタ４１ｂそれぞれに、中央付近の電極４１ａほど大きく、中央から離れるほど小さい電圧を与える駆動信号を伝えると、陰極１４と陽極４１との間には電圧が印加され、容器１１内の陽極４１付近には、中央部分ほど大きい電場が生じ、図１のパート（ｂ）に示すように、マイナスに帯電したナノ粒子１３ａが陽極４１側に引き寄せられる。その結果、中心部分にナノ粒子１３ａが凸レンズ状に集まり、可変焦点レンズ１０の焦点距離が変化する。尚、陰極１４，陽極４１間への電圧の印加を中止すると、再び図１のパート（ａ）に示す状態に落ち着く。
【００４４】
ここで、光通過領域１０ａに位置する分散質１３の、電気泳動により移動する量は、陽極４１の複数の電極４１ａそれぞれに印加される電圧により、自在に制御することができる。また、それらの印加電圧は、複数の透明トランジスタ４１ｂによって制御されているため、高速、かつ高精度に、可変焦点レンズ１０の屈折率分布を調整することができる。また、分散媒１２内に分散した分散質１３は、陰極１４および陽極４１に電圧を印加することによって生じた電界により移動するものであって、そこに電流は発生せず、従って非特許文献１に提案された、導電性の水性溶液に電流が流れる技術と比較し、電気分解する恐れは少なく、従って長期にわたってレンズとしての性能の劣化を抑えることができる。
【００４５】
ここで、この可変焦点レンズ１０を構成する分散質、分散媒、電極などの好ましい実施例について説明する。
【００４６】
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。
【００４７】
また、ナノ粒子は、分散媒１２（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。
【００４８】
ナノ粒子を分散させる分散媒１２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）、水などである。分散媒として好ましくは水あるいは炭化水素、炭化水素系芳香族化合物である。
【００４９】
分散媒１２については、可変焦点レンズ１０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。
【００５０】
また、この分散媒１２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。
【００５１】
容器１１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１１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。
【００５２】
さらに、陰極１４や陽極４１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、後述するように、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。
【００５３】
透明トランジスタを形成させる基板としては、ガラス基板あるいはフイルム基板が用いられる。
【００５４】
透明トランジスタの形成方法としては、基板上に、ＭＢＥ法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）等により、ＺｎＯ単結晶薄膜をエピタキシャル成長させ、次に、該ＺｎＯ薄膜上に、ＩｎＭＯ3（ＺｎＯ）m（Ｍ＝Ｉｎ，  Ｆｅ，  Ｇａ，  Ａｌ，  ｍ＝１以上５０未満の整数）と記述されるホモロガス化合物薄膜を、ターゲットとして、該酸化物の多結晶焼結体を使用して、ＭＢＥ法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）等により成長させる方法が挙げられる。
【００５５】
得られた薄膜は、単結晶膜である必要はなく、多結晶膜でも、アモルファス膜でも良い。最後に、薄膜全体をカバーできるように高融点化合物，例えばＡｌ2Ｏ3を被せ、高温で、ＺｎＯ蒸気を含む大気圧中で加熱拡散処理を行なうことが好ましい。
【００５６】
ＩｎＭＯ3（ＺｎＯ）m  （Ｍ＝Ｉｎ，  Ｆｅ，  Ｇａ，  又はＡｌ，  ｍ＝１以上５０未満の整数）とＺｎＯ膜が相互に拡散・反応し、温度を適切に設定すれば、均一組成ＩｎＭＯ3（ＺｎＯ）m´（Ｍ＝Ｉｎ，  Ｆｅ，  Ｇａ，又はＡｌ，  ｍ´＝１以上５０未満の整数）となる。ｍ´は、ＩｎＭＯ3（ＺｎＯ）m（Ｍ＝Ｉｎ，  Ｆｅ，  Ｇａ，又は  Ａｌ，  ｍ＝１以上５０未満の整数）とＺｎＯ膜厚比から決まるが、ＺｎＯ膜厚が５ｎｍ未満で、ＩｎＭＯ3（ＺｎＯ）m（Ｍ＝Ｉｎ，  Ｆｅ，  Ｇａ，  又はＡｌ，  ｍ＝１以上５０未満の整数）膜厚が１００ｎｍを越える場合には、ｍ＝ｍ´である。
【００５７】
適切な温度は８００度以上，１６００度以下，より好ましくは１２００度以上，１５００度以下である。８００度未満では拡散が遅く，均一組成のＩｎＭＯ3（ＺｎＯ）m（Ｍ＝Ｉｎ，  Ｆｅ，  Ｇａ，  又はＡｌ，  ｍ＝１以上５０未満の整数）が得られない。また，１６００度を越えるとＺｎＯの蒸発が抑えられなくなり均一組成のＩｎＭＯ3（ＺｎＯ）ｍ（Ｍ＝Ｉｎ，  Ｆｅ，  Ｇａ，  又はＡｌ，  ｍ＝１以上５０未満の整数）が得られない。
【００５８】
また、反応性固相エピタキシャル成長法で得られたＺｎＯを含むホモロガス単結晶膜は、化学量論組成に近く、室温では、１０８Ｗ・ｃｍ以上の高い絶縁性を示し、ノーマリーオフ電界効果型トランジスタに適している。
【００５９】
得られたＺｎＯを主たる構成成分として含有するホモロガス単結晶薄膜を活性層とした、トップゲート型ＭＩＳ電界効果型トランジスタを作製することができる。
【００６０】
まず、基板上にエピタキシャル成長したＺｎＯを主たる構成成分として含有するホモロガス単結晶薄膜上にゲート絶縁膜及びゲート電極用の金属膜を形成する。
【００６１】
ゲート絶縁膜には、Ａｌ2Ｏ3が最も適している。ゲート電極用金属膜は、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ、又はＣｕ等を用いることができる。光リゾグラフィー法及びドライエッチング、又はリフトオフ法により、ゲート電極４を作製し、最後に、ソース電極５及びドレイン電極６を作成する。
【００６２】
本発明の電界効果型トランジスタの形状は、トップゲート型ＭＩＳ電界効果型トランジスタ（ＭＩＳ−ＦＥＴ）、Ｊ−ＦＥＴ等も含まれる。
【００６３】
ＺｎＯを主たる構成成分として含有するホモロガスアモルファス薄膜を用いても、同様に、トップゲート型ＭＩＳ電界効果型トランジスタを作成することができる。また、アモルファス薄膜の場合は、エピタキシャル成長させる必要はないので、ＺｎＯエピタキシャル成長及び高温アニールプロセスを除くことができる。このために、ゲート電極を基板と膜の間に作りつけることが可能で、ボトムゲート型ＭＩＳ電界効果型トランジスタも作製することができる。
【００６４】
次に、上述した好ましい実施例を組み合わせて形成した、本発明の可変焦点レンズの実施例について説明する。
【００６５】
透明トランジスタは、以下のように作製した。
【００６６】
作製例１．  単結晶ＩｎＧａＯ3（ＺｎＯ）5薄膜の作製
シリコン単結晶基板上にＰＬＤ法により厚み２ｎｍのＺｎＯ薄膜を基板温度７００度でエピタキシャル成長させた。次に、基板温度を室温まで冷却し、該ＺｎＯエピタキシャル薄膜上にＰＬＤ法により、厚み１５０ｎｍの多結晶ＩｎＧａＯ3（ＺｎＯ）5薄膜を堆積させた。こうして作製した二層膜を大気中に取り出し、電気炉を用いて、大気中、１４００度、３０ｍｉｎ加熱拡散処理した後、室温まで冷却した。
【００６７】
作製例２．  ＭＩＳＦＥＴ素子の作製フォトリソグラフィー法により、トップゲート型ＭＩＳＦＥＴ素子を作製した。ソースとドレイン電極及びゲート絶縁膜にはＡｕ及びアモルファスＡｌ2Ｏ3をそれぞれ用いた。チャネル長及びチャネル幅はそれぞれ０．０５ｍｍ及び０．２ｍｍである。
【００６８】
また、本実施例では、分散質１３として酸化チタンのナノ粒子を用いた。この酸化チタンのナノ粒子は、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）の溶液で処理した。このようにして得られた酸化チタンのナノ粒子をアイソパー（エクソン社製）に分散して、光学素子である可変焦点レンズ１０を作製した。
【００６９】
アイソパー（屈折率１．４８）中に、酸化チタンのナノ粒子（屈折率２．３０）を２０体積％程度混入した場合、屈折率は１．４８から１．６４４に変化した。また、３０体積％程度混入した場合、屈折率は１．４８から１．７２６に変化した。これらを用いて図２に示す形状のレンズ（ナノ粒子を含む媒質）を作成した。
【００７０】
図４は、ナノ粒子を含む媒質を有するレンズの曲率および厚さを示す図である。
【００７１】
レンズの曲率Ｒ１  ５．００ｍｍ
レンズの厚さＤ１  ３．００ｍｍ
レンズの曲率Ｒ２  無限大
（１＿１）アイソパー（屈折率１．４８）のみの場合
焦点距離            １０．４２ｍｍ
バックフォーカス    ８．３９ｍｍ
フロントフォーカス  −１０．４２ｍｍ
（１＿２）酸化チタンのナノ粒子を２０％混入した（屈折率１．６４４）場合
焦点距離            ７．７６ｍｍ
バックフォーカス    ５．９４ｍｍ
フロントフォーカス  −７．７６ｍｍ
（１＿３）酸化チタンのナノ粒子を３０％混入した（屈折率１．７２６）場合
焦点距離            ６．８９ｍｍ
バックフォーカス    ５．１５ｍｍ
フロントフォーカス  −６．８９ｍｍ
このように焦点距離を、１０．４２→７．７６または１０．４２→６．８９と変化させることができた。
【００７２】
図５は、屈折率が１．４８，１．６４４，１．７２６と変化した場合の可変焦点レンズのバックフォーカスを示す図である。
【００７３】
上述したように、屈折率が１．４８，１．６４４，１．７２６と変化した場合の可変焦点レンズの焦点距離は、１０．４２，７．７６，６．８９となる。これらをバックフォーカスで表わすと、図３のようになる。図３に示すように、屈折率が１．４８のときのバックフォーカスＢｆ’（８．３９）が最も大きく、以下、屈折率が１．６４４のときのバックフォーカスＢｆ’（５．９４）、屈折率が１．７２６のときのバックフォーカスＢｆ’（５．１５）の順に小さくなっている。
【００７４】
次に、通常のガラス（ＢＫ７；屈折率１．５１６３３）と組み合わせたレンズ（ナノ粒子を含む媒質）を作成した。
【００７５】
図６は、通常のガラスと組み合わせたレンズの曲率および厚さを示す図である。
【００７６】
ガラスの曲率Ｒ１  無限大
ガラスの厚さＤ１  １．００ｍｍ
レンズの曲率Ｒ２  ５．００ｍｍ
レンズの厚さＤ２  ３．００ｍｍ
レンズの曲率Ｒ３  無限大
（２＿１）アイソパー（屈折率１．４８）のみの場合
焦点距離            −１３７．６ｍｍ
バックフォーカス    １３３．７ｍｍ
フロントフォーカス  １３８．３ｍｍ
（２＿２）酸化チタンのナノ粒子を２０％混入した（屈折率１．６４４）場合
焦点距離            ３９．２ｍｍ
バックフォーカス    ３７．３ｍｍ
フロントフォーカス  −３８．５ｍｍ
（２＿３）酸化チタンのナノ粒子を３０％混入した（屈折率１．７２６）場合
焦点距離            ２３．８ｍｍ
バックフォーカス    ２２．１ｍｍ
フロントフォーカス  −２３．２ｍｍ
以上のように焦点距離を、−１３７．６→３９．２または−１３７．６→２３．８と変化させることができた。
【００７７】
さらに、通常のガラス（ＢＫ７；屈折率１．５１６３３）にナノ粒子を封入したレンズを作成した。
【００７８】
図７は、通常のガラスにナノ粒子を封入したレンズの曲率および厚さを示す図である。
【００７９】
第１のガラスの曲率Ｒ１  無限大
第１のガラスの厚さＤ１  １．００ｍｍ
第２のガラスの曲率Ｒ２  １３．６３４ｍｍ（ナノ粒子を含む媒質）
第２のガラスの厚さＤ２  ２．００ｍｍ（ナノ粒子を含む媒質）
第３のガラスの曲率Ｒ３  −２０．２ｍｍ
第３のガラスの厚さＤ３  １．００ｍｍ
第３のガラスの曲率Ｒ４  無限大
（３＿１）アイソパー（屈折率１．４８）のみの場合
焦点距離            −２２３．７ｍｍ
バックフォーカス    −２２５．２ｍｍ
フロントフォーカス  ２２４．９ｍｍ
（３＿２）酸化チタンのナノ粒子を２０％混入した（屈折率１．６４４）場合
焦点距離            ６４．１ｍｍ
バックフォーカス    ６２．７ｍｍ
フロントフォーカス  −６２．９ｍｍ
（３＿３）酸化チタンのナノ粒子を３０％混入した（屈折率１．７２６）場合
焦点距離            ３９．１ｍｍ
バックフォーカス    ３７．７ｍｍ
フロントフォーカス  −３８．０ｍｍ
以上のように焦点距離を、−２２３．７→６４．１または−２２３．７→３９．１と変化させることができた。
【００８０】
以上で、本発明の第１実施形態の説明を終了し、本発明の第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、容器の形状以外はほぼ同じ構成を有するため、以下では、第１実施形態との共通要素については同じ符号を付して説明を省略し、第１実施形態との相違点のみ説明する。
【００８１】
図８は、本発明の第３実施形態の屈折率可変板の断面形状を示す図である。
【００８２】
本実施形態の屈折率可変板２０は、図１に示す第1実施形態の可変焦点レンズ１０とほぼ同様の構成を有するが、容器１１´の形状のみ異なる。
【００８３】
図８に示す屈折率可変板２０では、少なくとも光通過領域１０ａが光透過性であって外形が板形状を有する容器１１´が用いられている。屈折率可変板２０は、外形が板形状を有する容器１１´内に封入された光透過性の分散媒１２内に分散した、光透過性であってその分散媒１２の屈折率とは異なる屈折率を有する分散質１３を、陰極１４と陽極４１との間に印加される電圧に応じて電気泳動させることにより光通過領域１０ａを通過する光の屈折を制御するものである。このため、分散媒１２と、分散質１３の、電気泳動により光通過領域１０ａに移動した量とにより定まる屈折率を持つ屈折率可変な平行平面板が得られることとなる。
【００８４】
陰極１４と陽極４１との間に電圧が印加されていない状態では、図８のパート（ａ）に示すように、分散媒１２内には分散質１３が一様に分散されている。この状態で、陽極４１の複数の電極４１ａに一様な電圧を印加しても、発生する電場は一様にはなりにくく、端部分に発生する電場は小さくなってしまったりすることが多い。
【００８５】
例えば、図３に示すＸ方向ドライバ１６１、およびＹ方向ドライバ１６２から、図２に示す複数の透明トランジスタ４１ｂそれぞれに、端部分の電極４１ａには大きく、端部分を除く部分には一様な大きさの電圧を与える駆動信号を伝えると、陰極１４と陽極４１との間には電圧が印加されて一様な大きさの電場が発生する。その結果、図８のパート（ｂ）に示すように、マイナスに帯電したナノ粒子１３ａが陽極４１側に引き寄せられて、屈折率可変板２０には、陽極４１側に一様な屈折分布が形成される。
【００８６】
ここで、屈折率可変板を使った光の光路調整について説明する。
【００８７】
図９は、屈折率可変板における結像位置のずれを説明するための図である。
【００８８】
図９のパート（ａ）には、凸状のレンズからの被写体光の結像位置が示されている。ここで、図９のパート（ｂ）に示すように、厚さｄ，屈折率ｎの屈折率可変板を像空間に挿入する。この屈折率可変板の空気換算長は、厚さｄを屈折率ｎで割った値（ｄ／ｎ）で表わされる。このため、結像位置は、ｄ（１−１／ｎ）だけ後方（図２の左側）にずれることとなる。
【００８９】
また、図９のパート（ｃ）に示すように、像空間において、ともに厚さｄであって屈折率が異なる２枚の屈折率可変板（屈折率はそれぞれｎ１，ｎ２とする）を用意し、それらの屈折率可変板を入れ替えた場合、それら屈折率可変板の結像位置のずれΔｄは、ｄ（１／ｎ１−１／ｎ２）となる。焦点距離ｆのレンズ系における、物体距離Ｄ時の結像位置の後側焦点からの距離は、ｆ2／Ｄであるので、屈折率の異なる屈折率可変板の出し入れによって、無限遠物体と、ｆ2／Ｄで示される距離の物体への焦点調節が可能になる。ここで、２枚の屈折率可変板の出し入れに代えて、前述した図１に示す屈折率可変板２０を用いて分散質１３を電気泳動させて光の屈折を制御することにより、焦点距離の調節を行なうことができる。
【００９０】
以上で、本発明の第３実施形態の説明を終了する。
【００９１】
ここで、上記では、陽極４１の複数の電極４１ａがマトリクス状に配置されていたが、これら複数の電極４１ａの電極配置は、マトリクス状には限らない。
【００９２】
図１０は、複数の電極の配置例を示す図である。
【００９３】
図１０のパート（ａ）に示す陽極４１１は、水平方向に形成されたストライプ状の電極４１１ａを有する。また、図１０のパート（ｂ）に示す陽極４１２は、複数の同心円状の電極４１２ａを有する。このような陽極４１１，４１２を用いてナノ粒子の分布を制御することにより、可変焦点レンズや屈折率可変板の屈折率を自在に制御してもよい
また、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である屈折率可変板を実用するにあたっては、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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
以上で、本発明の光学素子および光学ユニットの実施形態の説明を終了し、これらの実施形態が適用された、本発明の撮像装置の実施形態について説明する。
【０１００】
以下では、上記で説明したレンズが用いられたカメラについて説明する。
【０１０１】
図１１は、デジタルカメラを前面斜め上から見た外観斜視図、図１２は、図１１のデジタルカメラを背面斜め上から見た外観斜視図、図１３は、図１１に示すデジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。また、図１４は、図１３に示す撮影レンズ、シャッタユニット、ＣＣＤ、および駆動回路の配置構成を示す図である。
【０１０２】
図１１に示すように、このデジタルカメラ１の前面中央部には、撮影レンズ２１０が備えられており、デジタルカメラ１の前面上部には、光学式ファインダ対物窓３１２および補助光発光部３１３が備えられている。また、このデジタルカメラ１の上面には、シャッタボタン３１４およびスライド式の電源スイッチ３１５が備えられている。
【０１０３】
このデジタルカメラ１の背面には、図１２に示すように、光学式ファインダ接眼窓３１６と、メニュースイッチ３１７と、実行／画面切換スイッチ３１８と、画像モニタ３１９とが備えられている。
【０１０４】
小型のカメラなどを使って被写体を撮影する場合、撮影者がシャッタボタン３１４を押下するときなどにカメラが動いてしまって、撮影画像に像ずれなどが生じる手ブレが発生しやすい。本実施形態のデジタルカメラ１には、上述した焦点距離の調節が可変な手ぶれ補正レンズ２１２（図１４参照）が内蔵されており、この手ぶれ補正レンズ２１２によって被写体光の光路が調整されることによって手ブレが補正される。
【０１０５】
図１３に示すように、デジタルカメラ１の内部には、図１１にも示す撮影レンズ２１０と、シャッタユニット３２１と、ＣＣＤ３２２と、アナログ信号処理部３２３と、このデジタルカメラ１の動作を総括的に制御するＣＰＵ３２４と、駆動回路３２５と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）部３２６と、このデジタルカメラ１の移動における角速度（仰角速度、および方位角速度）を検知する角速度センサ２３２が備えられている。
【０１０６】
図１４に示すように、撮影レンズ２１０中には、ズームレンズやフォーカスレンズなどのレンズ群２１１と、図１に示す可変焦点レンズ１０とほぼ同様の構成を有する手ブレ補正レンズ２１２が含まれる。図１３の駆動回路３２５には、図１４に示すように、レンズ群２１１を光軸方向に移動させるためのレンズ駆動部２１１ａ、図１に示す電圧制御部１６が含まれ、角速度センサ２３２での検知結果に応じて手ブレ補正レンズ２１２に電圧を印加して、手ブレ補正レンズ２１２の屈折率を制御する手ぶれコントローラ２１２ａ、シャッタユニット３２１を駆動するためのシャッタ駆動部３２１ａ、ＣＣＤ３２２を駆動するためのＣＣＤ駆動部３２２ａが備えられている。
【０１０７】
撮影レンズ２１０およびシャッタユニット３２１を経由してきた被写体光は、ＣＣＤ３２２に入射される。ＣＣＤ３２２は、入射された被写体光を電気信号であるアナログの画像信号に変換して、アナログ信号処理部３２３に出力する。
【０１０８】
アナログ信号処理部３２３は、ＣＣＤ３２２から出力されたアナログ画像信号に対して雑音低減処理等を施し、その処理等が施されたアナログ画像信号をＡ／Ｄ部３２６に出力する。Ａ／Ｄ部３２６は、そのアナログ画像信号にＡ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換処理を行なって、デジタルの画像信号を出力する。
【０１０９】
また、デジタルカメラ１には、デジタル信号処理部３２７と、テンポラリメモリ３２８と、圧縮伸長部３２９と、内蔵メモリ（またはメモリカード）３３０と、前述した画像モニタ３１９とが備えられている。Ａ／Ｄ部３２６でＡ／Ｄ変換処理されてデジタルに変換されたデジタル画像信号は、デジタル信号処理部３２７に入力される。デジタル信号処理部３２７は、入力されたデジタル画像信号に所定のデジタル信号処理を施して今回の撮影シーンの被写体画像を表わす画像データを完成させて、テンポラリメモリ３２８に一時的に格納する。テンポラリメモリ３２８に格納されたデータは、圧縮伸長部３２９で圧縮されて内蔵メモリ（またはメモリカード）３３０に記録される。尚、撮影モードによっては、圧縮の過程を省いて内蔵メモリ３３０に直接記録してもよい。テンポラリメモリ３２８に格納されたデータは画像モニタ３１９に読み出され、これにより画像モニタ３１９に被写体の画像が表示される。
【０１１０】
さらに、デジタルカメラ１には、前述したメニュースイッチ３１７および実行／画面切換スイッチ３１８からなる操作スイッチ部３３１と、シャッタボタン３１４とが備えられている。写真撮影にあたっては、操作スイッチ部２３１を操作して所望の撮影状態に設定してシャッタボタン３１４を押下する。
【０１１１】
デジタルカメラ１は、基本的には、以上のように構成されている。
【０１１２】
以下では、手ブレ補正レンズ２１２における手ブレ補正について説明する。
【０１１３】
図１５は、手ブレ補正レンズ２１２による光路変更を説明する図である。
【０１１４】
図１５に示す手ブレ補正レンズ２１２は、図１に示す可変焦点レンズ１０の容器１１の、外に向かって凸の部分の外面が、透明なプラスチックなどで構成された固体部３０で覆われている。
【０１１５】
デジタルカメラ１が正しく正面を向いている状態では、図２に示す複数の透明トランジスタ４１ｂによって複数の電極４１ａのうちの中央部分の電極４１ａほど大きい電圧が印加され、図１５のパート（Ａ）に示すように、マイナスに帯電したナノ粒子１３ａが陽極４１１に引き寄せられて、中央部分に偏って存在する。その結果、ナノ粒子１３ａが集まった中央部分の屈折率が高くなり、被写体光ＬはＣＣＤ３２２に集光される。
【０１１６】
シャッタボタンを押すときなどにデジタルカメラ１が動いてしまったときには、角速度センサ２３２でデジタルカメラ１の移動における角速度（仰角速度、および方位角速度）が検知され、検知結果が駆動回路３２５に伝えられる。駆動回路３２５の手ぶれコントローラ２１２ａは、Ｘ方向ドライバ１６１およびＹ方向ドライバ１６２によって、移動センサから取得した角速度に相当する速さで電圧を変化させる。これにより、角速度センサ２３２から取得した仰角速度に対応した速度で手ブレ補正レンズ２１２の屈折率分布が上下方向に変化し、方位角速度に対応した速度で手ブレ補正レンズ２１２の屈折率分布が左右方向に変化する。例えば、デジタルカメラ１が上向きに動いてしまったときには、図１５のパート（Ａ）に示す状態から、ナノ粒子１３ａが全体的に下側に移動され、屈折率分布が下方向に変化する。その結果、被写体光ＬはＣＣＤ３２２上で正しく受光され、手ブレが回避される。
【０１１７】
このように、手ブレ補正レンズ２１２は、複数の電極４１ａそれぞれに印加される電圧が複数の透明トランジスタ４１ｂによって調整されており、手ブレ補正レンズ２１２の屈折率分布を精度良く変更することができるため、手ブレを確実に抑えることができる。
【０１１８】
上記では、手ブレ補正レンズとして、凸形状を有するレンズを使用する実施形態について説明したが、以下では、他の形状の手ブレ補正レンズの例について説明する。
【０１１９】
まず、平行平面板を手ブレ補正レンズとして使用する例について説明する。
【０１２０】
図１６は、平行平面板を手ブレ補正レンズとして使用する例を示す図である。
【０１２１】
手ブレ補正レンズ２１３は、図８に示す第２実施形態の屈折率可変板２０とほぼ同様の構成を有しているが、容器１１´の光軸の入射側の面がプラスチックなどで構成された透明な固体部３０で覆われていることと、容器１１´内に、プラスに帯電したナノ粒子１３ｂが多量に封入されている点が異なっている。
【０１２２】
デジタルカメラ１が正しく正面を向いている状態では、図２に示す複数の透明トランジスタ４１ｂによって複数の電極４１ａのうちの中央部分の電極４１ａほど大きい電圧が印加され、図１６のパート（Ａ）に示すように、プラスに帯電したナノ粒子１３ｂが陽極４１１と反撥して、中央部分を避けて存在する。その結果、ナノ粒子１３ｂが反撥された中央部分の屈折率が低くなり、手ブレ補正レンズ２１３は凹レンズの役割を担う。
【０１２３】
デジタルカメラ１が上向きに動いてしまったときには、ナノ粒子１３ｂが全体的に下側に移動され、手ブレ補正レンズ２１３の屈折率分布が下方向に変化して、被写体光ＬはＣＣＤ３２２上で正しく受光され、手ブレが回避される。
【０１２４】
続いて、陽極を複数備えたレンズを手ブレ補正レンズとして使用する例について説明する。
【０１２５】
図１７は、陽極を複数備えたレンズを手ブレ補正レンズとして使用する例を示す図である。
【０１２６】
手ブレ補正レンズ２１４は、図１５に示す凸レンズ形状が相反する方向に２つ並べられた形状を有し、内部が、２つの陽極４１１を挟んで３つの空間に分割された容器内のそれぞれの空間に、マイナスに帯電したナノ粒子１３ａが封入されて形成されている。３つの空間のうち、図１６の左側の空間は左側の陽極４１１＿１によって電場が印加され、右側の空間は右側の陽極４１１＿２によって電場が印加され、中央の空間は、左右両方の陽極４１１＿１，４１１＿２によって電場が印加される。
【０１２７】
手ブレを補正するときには、角速度センサ２３２から取得した仰角速度に応じて、左側の陽極４１１＿１で電圧が与えられ、方位角速度に応じて、右側の陽極４１１＿２で電圧が与えられる。その結果、角速度センサ２３２から取得した仰角速度に対応した速度で、左側の陽極４１１＿１付近のナノ粒子１３ａが上下方向に移動し、方位角速度に対応した速度で、右側の陽極４１１＿２付近のナノ粒子１３ａが左右方向に移動することにより、手ブレ補正レンズ２１４の屈折率分布が変化する。
【０１２８】
このように、複数の陽極４１１を備えることによって、多方向における手ブレを精度良く回避することができる。
【０１２９】
図１８は、図１７に示す手ブレ補正レンズ２１４における、屈折率調整の第２の方法を示す図である。
【０１３０】
図１８に示す方法では、左側の陽極４１１＿１にのみ電圧が印加されており、マイナスに帯電したナノ粒子１３ａが左側の陽極４１１＿１に偏って存在している。
【０１３１】
デジタルカメラ１が動いてしまったときには、左側の陽極４１１＿１に加えて、右側の陽極４１１＿２にも電圧が印加され、手ブレ補正レンズ２１４の屈折率分布が移動される。
【０１３２】
ここで、上記では、本発明の光学素子および光学ユニットが手ブレ防止に適用される例について説明したが、本発明の光学素子および光学ユニットは、フォーカスレンズやズームレンズなどに適用されてもよい。例えば、本発明の光学素子および光学ユニットがフォーカスレンズに適用される場合、第１の電極と複数の第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、手ブレ補正機能を実現するための電圧とが印加されることによって、それらの機能を１つのレンズで実現することができる。
【０１３３】
また、上記では、本発明にいう第１電極を１つだけ備える例について説明したが、本発明にいう第１電極は複数備えられるものであってもよく、それら複数備えられた第１電極それぞれに印加される電圧を制御する複数の透明トランジスタをさらに備えるものであってもよい。
【０１３４】
また、上記では、本発明にいう第１電極を陰極、本発明にいう第２電極を陽極として使用する例について説明したが、本発明にいう第１電極を陽極、本発明にいう第２電極を陰極として使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の第１実施形態の可変焦点レンズの断面形状を示す図である。
【図２】陽極４１の概略構成図である。
【図３】電極４１ａおよび透明トランジスタ４１ｂの配置を説明するための図である。
【図４】ナノ粒子を含む媒質を有するレンズの曲率および厚さを示す図である。
【図５】屈折率が１．４８，１．６４４，１．７２６と変化した場合の可変焦点レンズのバックフォーカスを示す図である。
【図６】通常のガラスと組み合わせたレンズの曲率および厚さを示す図である。
【図７】通常のガラスにナノ粒子を封入したレンズの曲率および厚さを示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態の屈折率可変板の断面形状を示す図である。
【図９】屈折率可変板における結像位置のずれを説明するための図である。
【図１０】複数の電極の配置例を示す図である。
【図１１】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１２】デジタルカメラを背面斜め上から見た外観斜視図である。
【図１３】デジタルカメラの回路構成を示すブロック図である。
【図１４】図１３に示す撮影レンズ部、シャッタユニット、ＣＣＤ、および駆動回路の配置構成を示す図である。
【図１５】手ブレ補正レンズ２１２による光路変更を説明する図である。
【図１６】平行平面板を手ブレ補正レンズとして使用する例を示す図である。
【図１７】陽極を複数備えたレンズを手ブレ補正レンズとして使用する例を示す図である。
【図１８】図１７に示す手ブレ補正レンズ２１４における、屈折率調整の第２の方法を示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１    デジタルカメラ
１０    可変焦点レンズ
１０ａ    光通過領域
１１，１１´    容器
１２    分散媒
１３    分散質
１３ａ，１３ｂ    ナノ粒子
１４    陰極
１５    絶縁膜
１６ａ    電源
１６ｂ    電圧制御部
１６Ｘ，１６Ｙ    駆動線
２０    屈折率可変板
４１，４１１，４１２    陽極
４１ａ，４１１ａ，４１２ａ    電極
４１ｂ    透明トランジスタ
１６１    Ｘ方向ドライバ
１６２    Ｙ方向ドライバ
２１０    撮影レンズ
２１１    レンズ群
２１２    手ブレ補正レンズ
３１２    光学式ファインダ対物窓
３１３    補助光発光部
３１４    シャッタボタン
３１５    電源スイッチ
３１６    光学式ファインダ接眼窓
３１７    メニュースイッチ
３１８    実行／画面切換スイッチ
３１９    画像モニタ
３２１    シャッタユニット
３２２    ＣＣＤ
３２３    アナログ信号処理部
３２４    ＣＰＵ
３２５    駆動回路
３２５ａ    ズームモータ
３２５ｂ    モータドライバ
３２５ｃ    シャッタモータ
３２５ｄ    ピント調節部
３２５ｅ    ＣＣＤ駆動部
３２６    Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）部
３２７    デジタル信号処理部
３２８    テンポラリメモリ
３２９    圧縮伸長部
３３０    内蔵メモリ（またはメモリカード）
３３１    操作スイッチ部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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