(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に収納された導電性または有極性の第１の液体と、
該第１の液体と混ざり合うことがないように該第１の液体に対向するように前記容器に収納された導電性または有極性の第２の液体と、
前記第１の液体と前記第２の液体との間に配置され、前記第１の液体側の面及び前記第２の液体側の面の少なくとも一方が曲面である透明な光学素子と、
供給された電気信号に応じて前記第１の液体と前記第２の液体とを相対移動させる電極部とを備え、
前記光学素子は、前記第１の液体と前記第２の液体との界面形状が変化しても変形しない剛性を有し、前記光学素子の光軸に対して垂直な方向における外周が前記容器の内壁面と間隔を隔てて備えられ、前記第１の液体と前記第２の液体との界面形状の変化により前記光軸に対して垂直な方向に移動することを特徴とする光学装置。
【請求項２】
請求項１に記載された光学装置において、
前記容器は、前記第１の液体及び前記第２の液体が収納される部分が撥水性であり、
前記第１の液体は親水性であり、前記第２の液体と対向する面が凸形状であり、
前記第２の液体は疎水性であり、前記第１の液体と対向する面が凹形状であり、
前記光学素子は、前記第１の液体側の面が凹形状であり、前記第２の液体側の面が凸形状であることを特徴とする光学装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載された光学装置において、
前記光学素子の前記第１の液体側の面及び前記第２の液体側の面の少なくとも一方が球面形状であることを特徴とする光学装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載された光学装置において、
前記光学素子は、前記第１の液体側の面と前記第２の液体側の面とが異なる形状を有することを特徴とする光学装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載された光学装置において、
前記第１の液体の屈折率と前記第２の液体の屈折率は、異なることを特徴とする光学装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までの何れか１項に記載された光学装置において、
前記光学素子の屈折率は、少なくとも前記第１の液体の屈折率と前記第２の液体の屈折率のいずれか一方と異なることを特徴とする光学装置。
【請求項７】
請求項６に記載された光学装置において、
前記光学素子の屈折率は、前記第１の液体の屈折率と前記第２の液体の屈折率の中間の値であることを特徴とする光学装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までの何れか１項に記載された光学装置において、
前記電極部が前記光学素子を駆動するとき、前記光学装置の焦点距離が不変であることを特徴とする光学装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８までの何れか１項に記載された光学装置において、
前記光学素子の表面は、前記第１の液体又は前記第２の液体に対して親和性を有することを特徴とする光学装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までの何れか１項に記載された光学装置と、
前記光学装置の光軸方向に垂直方向のブレ量を検出し、前記検出されたブレ量に応じたブレ検出信号を出力するブレ検出部と、
前記ブレ検出信号に基づいて像ブレを補正するための補正量を演算し前記電気信号を出力する演算部とを備えたことを特徴とするブレ補正装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載されたブレ補正装置を搭載したことを特徴とするカメラシステム。
【請求項１２】
請求項１０に記載されたブレ補正装置を搭載したことを特徴とする交換レンズ。
【請求項１３】
請求項１０に記載されたブレ補正装置を光学系に搭載したことを特徴とするカメラ機能付き携帯電話。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置、光学装置を用いたブレ補正装置、ブレ補正装置を備えたカメラシステム、光学装置を用いた交換レンズ、カメラ機能付き携帯電話、及びブレ補正装置の制御方法、その制御方法を記録した記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光学系の光軸調整に液体レンズを用いた光学装置を用いることが提案されている（特許文献１参照）。前記光学系に用いる液体レンズは、第１の液体と第２の液体を容器内に密封し、容器に設けられた電極に電圧を印加して、第１の液体と第２の液体との界面形状を変化させ、光学的特性を変化させるものである。
【特許文献１】特開２００２−５５２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の液体レンズには、容器に設けられた電極または導電性液体に電圧を印加して駆動するとき、第１の液体と第２の液体との界面形状を希望する界面形状に維持できないという課題がある。
本発明は、前記した従来技術の課題に鑑み為されたもので、第１の液体と第２の液体との界面形状を希望する界面形状に保持することを可能にする光学装置、及び当該光学装置を用いたブレ補正装置、カメラシステム、交換レンズ、カメラ機能付き携帯電話、ブレ補正装置の制御方法、その制御方法を記録した記憶媒体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】
【０００４】
本発明の光学装置は、容器に収納された導電性または有極性の第１の液体と、該第１の液体と混ざり合うことがないように該第１の液体に対向するように前記容器に収納された導電性または有極性の第２の液体と、前記第１の液体と前記第２の液体との間に配置され、前記第１の液体側の面及び前記第２の液体側の面の少なくとも一方が曲面である透明な光学素子と、供給された電気信号に応じて前記第１の液体と前記第２の液体とを相対移動させる電極部とを備え、前記光学素子は、前記第１の液体と前記第２の液体との界面形状が変化しても変形しない剛性を有し、前記光学素子の光軸に対して垂直な方向における外周が前記容器の内壁面と間隔を隔てて備えられ、前記第１の液体と前記第２の液体との界面形状の変化により前記光軸に対して垂直な方向に移動することを特徴とする。
【０００５】
なお、前記容器は、前記第１の液体及び前記第２の液体が収納される部分が撥水性であり、
前記第１の液体は親水性であり、前記第２の液体と対向する面が凸形状であり、
前記第２の液体は疎水性であり、前記第１の液体と対向する面が凹形状であり、
前記光学素子は、前記第１の液体側の面が凹形状であり、前記第２の液体側の面が凸形状であっても良い。
また、前記光学素子の表面は、前記第１の液体又は前記第２の液体に対して親和性を有しても良い。
また、前記光学素子の前記第１の液体側の面及び前記第２の液体側の面の少なくとも一方が球面形状であっても良い。
【０００６】
また、前記光学素子は、前記第１の液体側の面と前記第２の液体側の面とが異なる形状を有しても良い。
また、前記第１の液体の屈折率と前記第２の液体の屈折率が、異なっても良い。
【０００７】
また、前記光学素子の屈折率は、少なくとも前記第１の液体の屈折率と前記第２の液体の屈折率のいずれか一方と異なっても良い。
また、前記光学素子の屈折率は、前記第１の液体の屈折率と前記第２の液体の屈折率の中間の値であっても良い。
【０００８】
また、前記電極部が前記光学素子を駆動するとき、前記光学装置の焦点距離が不変であっても良い。
本発明のブレ補正装置は、上述した何れかの光学装置と、前記光学装置の光軸方向に垂直方向のブレ量を検出し、前記検出されたブレ量に応じたブレ検出信号を出力するブレ検出部と、前記ブレ検出信号に基づいて、像ブレを補正するための補正量を演算し前記電気信号を出力する演算部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明のカメラシステムは、上述したブレ補正装置を搭載したことを特徴とする。
本発明の交換レンズは、上述したブレ補正装置を搭載したことを特徴とする。
本発明のカメラ機能付き携帯電話は、上述したブレ補正装置を光学系に搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、前記第１の液体と前記第２の液体間に物理信号を入力し、透明な光学素子を駆動するとき、第１の液体と第２の液体との界面形状を希望する界面形状に保持することを可能にする光学装置、前記光学装置を用いたブレ補正装置、カメラシステム、交換レンズ、携帯電話、及びブレ補正装置の制御方法、その制御方法を記録した記憶媒体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】
【００１２】
以下、添付の図面に示す実施形態について説明する。本実施形態は、第１の液体と第２の液体との界面形状を規定するため、透明光学素子を用いたものである。
（光学装置の説明）
図１〜図３は、本実施形態における透明光学素子を備えた光学装置の動作を示す説明図である。
【００１３】
図１に示す光学装置１２０は、導電性液体（屈折率大）１と、誘電性液体（屈折率小）２と、容器５と、絶縁層６と、上部電極７ａ，８ａと、下部電極７ｂ，８ｂと、透明光学素子１３とから構成されている。ここで、上部電極７ａと下部電極７ｂ、及び上部電極８ａと下部電極８ｂが各々１対の電極を構成し、後述するように直流電圧が印加される。
導電性液体１は例えば無機塩の水溶液、誘電性液体２は例えばフッ素系オイルであり、界面が混じり合うことのないように構成されている。また、容器５の内側側面には撥水加工が施されおり、このため導電性液体１は凸球面状となっている。
【００１４】
この実施形態では、透明光学素子１３の下面は導電性液体１に親和性を持っており、透明光学素子１３の上面は誘電性液体２に親和性を持っている。実際には、透明光学素子１３の下面が導電性液体１に親和性を持っているか、又は透明光学素子１３の上面が誘電性液体２に親和性を持っていればよい。ここで、親和性とはある物質が他の物質と容易に結合する性質を意味する。
【００１５】
図２は、上部電極８ａと下部電極８ｂ間に直流電圧を印加したときの状態を示す図である。直流電圧の印加により導電性液体１と誘電性液体２との界面が変化し、図２に示す様に、導電性液体１が電極８ｂの方に変位した状態となる。これは、通常の光学防振レンズ（不図示）がシフトしてブレを補正した状態に相当する。このとき、透明光学素子１３が導電性液体１と誘電性液体２とに挟まれているため、界面の形状を一定に保つことが可能になる。「また、本実施形態の透明光学素子１３は無色透明なポリカ−ボネ−ト樹脂で形成されており、導電性液体１と誘電性液体２との界面形状が変化しても透明光学素子１３は変形しない強度を有している。そのため、導電性液体１と誘電性液体２との両方の界面形状を保ったまま界面を光軸方向と直交する方向に移動させることができ、合焦状態を保ったまま光軸を移動することができる。なお、本実施形態ではポリカ−ボネ−ト樹脂で透明光学素子１３を形成したが、アクリル樹脂・ウレタン樹脂・有機ガラス・無機ガラス等で形成することもできる。また、コ−ティングによって表面に反射防止処理を施しても良い。」
また、透明光学素子１３の上面又は下面の少なくとも一方が球面形状であることが好ましい。すなわち、透明光学素子１３が球面形状である方が、透明光学素子１３の移動をスムースに行うことができるからである。
【００１６】
さらに、前記透明光学素子１３は、導電性液体１に接する面と誘電性液体２に接する面とが、異なる形状を有することが好ましい。これにより、透明光学素子１３の屈折率が定まる。
さらに、透明光学素子１３の屈折率は、少なくとも導電性液体１の屈折率と誘電性液体２の屈折率のいずれか一方と異なることが好ましい。これにより、透明光学素子１３の屈折力が定まる。
【００１７】
さらに、透明光学素子１は、導電性液体１の屈折率と誘電性液体２の屈折率の中間の値であることが好ましい。これにより反射が低減でき、透過率を高めることができる。
また、透明光学素子１３を駆動したとき、透明光学素子１３が光軸と垂直方向に移動するため、前記光学装置１２０の焦点距離は不変である。
さらに、前記した光学装置１２０を光学系の少なくともの一部に設け、不図示の角速度センサから出力される角速度検出信号（ブレ検出信号）により光学装置１２０の光軸と垂直方向に前記界面に位置する透明光学素子１３をシフトさせることによりブレ補正装置が構成可能となる。
【００１８】
なお、透明光学素子１３は質量を有すため、予め透明光学素子１３の重力による移動分を考慮して、電極８ａ，８ｂ等に印可する直流電圧のオフセット値を定めておく。これにより、透明光学素子１３の移動量を正確に制御することができる。
また、図１、図２においては、Ｘ軸（一軸）方向の動作だけを示した。しかし、実際には、光軸に対して垂直な面内（Ｘ軸、Ｙ軸の二軸）での動作が必要となる。
【００１９】
図３は、光学装置１２０を光軸方上から見た図である。図示するように、光学装置１２０の電極（円周状）を４分割して、４対の電極７（７ａ，７ｂ）、８（８ａ，８ｂ）、９（９ａ，９ｂ）、１０（１０ａ，１０ｂ）とし、光軸に対して垂直な面内の二軸方向に制御可能とした。すなわち、電極７、８により紙面左右方向（Ｘ方向）、電極９、１０により紙面上下方向（Ｙ方向）に光学装置１２０を制御する。なお、光学装置１２０を有効に駆動する最小限の電極数は、３対の電極である。
【００２０】
また、光学装置１２０を高精度に制御してブレを補正する必要がある場合には、電極の分割数を増やせばよい。
以上の構成によれば、電極は大変薄いので、小型化された光学装置及びブレ補正装置を提供できる。
なお、この実施形態では、電極７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂを設けたが、導電性液体１、２に対して電圧を直接印加する構成にしてもよい。
（カメラシステムへの適用）
図４は、本実施形態の光学装置１２０をカメラシステムのレンズシフト系のブレ補正装置として適用したものである。具体的には、交換レンズ２００内にブレ補正装置が搭載されている。
【００２１】
図示するように、カメラシステムは、交換レンズ２００とカメラボディ２１０から構成されている。
交換レンズ２００は、角速度センサ１５と、増幅部２０と、Ａ／Ｄ変換部３０と、基礎値演算部４０と、減算器５０と、目標駆動値演算部６０と、駆動量データテーブル７０と、撮影倍率情報計算部９０と、撮影距離情報計算部１００と、ブレ補正レンズ光学情報計算部１１０と、ＲＯＭ１１５と、ドライバ８０と、像ブレ補正用の光学装置１２０とから構成されている。
【００２２】
なお、光学装置１２０において、電極の数は少なくとも３対必要であるが、説明の便宜上、図１に示す光学装置（電極の数は２対）を用いている。また、基礎値演算部４０、減算器５０、目標駆動値演算部６０、駆動量データテーブル７０、撮影倍率情報計算部９０、撮影距離情報計算部１００、ブレ補正レンズ光学情報計算部１１０、ＲＯＭ１１５は、図示するように、マイコン１５０によって構成されている。ＲＯＭ１１５は、マイコン１５０の制御方法（制御手順）を記憶している
カメラボディ２１０は、クイックリターンミラー３００、ＣＣＤ，ＣＭＯＳ等の増幅型の撮像素子４００、光学式ファインダ５００等を備えている。
（ブレ補正装置の動作）
角速度センサ１５は、カメラシステムに加えられた振動を角速度として検出して、検出された角速度に応じた角速度検出信号を出力する。角速度センサ１５としては、通常コリオリ力を検出する圧電振動式角速度センサが用いられる。
【００２３】
増幅部２０は、角速度センサ１５から出力される角速度検出信号を増幅する。角速度センサ１０の出力は小さい。そのため、Ａ／Ｄ変換部３０においてデジタル化してマイコン内で処理しようとしても、角速度検出信号の分解能が低すぎる（すなわち、１ビットあたりの角速度検出信号が大きすぎる）。そのため、このままでは正確な振動検出を行うことができず、像ブレ補正の精度を上げることができない。そこで、増幅部２０は、角速度検出信号をＡ／Ｄ変換部３０に入力する前に増幅する。これにより、マイコン１５０内での角速度検出信号の分解能を上げる（１ビットあたりの角速度検出信号を小さくする）ことができ、ブレ補正精度を上げることが可能になる。また、増幅部２０は、角速度検出信号を増幅するだけではなく、角速度センサ１５の出力に含まれる高周波ノイズを低減させるため、ローパスフィルタ等を備えてもよい。増幅した角速度検出信号は、Ａ／Ｄ変換部３０へ送信される。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換部３０は、増幅部２０から送られてきたアナログの角速度信号をデジタル信号に変換する。角速度検出信号をデジタル信号に変換することで、マイコン１５０内での演算処理が可能となる。なお、このＡ／Ｄ変換部３０は、図４に示すようにマイコン１５０と別に設けてもよいし、マイコン１５０にＡ／Ｄ変換部が内蔵されている場合には、そのＡ／Ｄ変換部を利用してもよい。
【００２５】
角速度検出信号は、Ａ／Ｄ変換部３０においてアナログ信号からデジタル信号に変換された後、基準値演算部４０と減算器５０とに入力される。
基準値演算部４０は、角速度検出信号に基づいて、振れが存在しないときの角速度検出信号の基準値を演算する。すなわち、基準値演算部４０は、振れがゼロのときの角速度検出信号を基準値として減算器５０に出力する。
【００２６】
基準値演算部４０における基準値の演算方法の一例として、次の（数１）に示す移動平均がある。
【００２７】
【数１】
0004645523.tif 000002
この他、一般的なローパスフィルタを利用して基準値を算出してもよい。例えば、増幅部２０とＡ／Ｄ変換部３０の間にローパスフィルタを設けてもよい。
減算器５０は、Ａ／Ｄ変換部３０から出力される角速度検出信号から前記基準値を減算して角速度で表される振れ検出信号を求め、求めた振れ検出信号を目標駆動値演算部６０へ出力する。
【００２８】
目標駆動値演算部６０は、角速度で表される振れ検出信号を時間積分することにより振れ角度情報に変換する。その後、目標駆動値演算部６０は、前記振れ角度情報と、撮影倍率情報計算部９０で演算される撮影倍率情報βと、撮影距離情報計算部１００で演算されるレンズの焦点距離情報Ｒと、ブレ補正レンズ光学情報計算部１１０で演算されるブレ補正レンズ光学情報（ブレ補正係数Ｋ）とを利用して、光学装置１２０を駆動するための目標駆動値情報を演算する。
【００２９】
すなわち、撮影倍率情報計算部９０は、撮影倍率情報光学系の焦点距離や焦点調節用レンズの位置などから撮影倍率情報βを算出する。算出された撮影倍率情報βは目標駆動値演算部６０に入力される。
撮影距離情報計算部１００は、撮影距離情報光学系の焦点距離や焦点調節用レンズの位置などから撮影距離情報Ｒを算出する。撮影距離情報Ｒは目標駆動値演算部６０に入力される。
【００３０】
ブレ補正レンズ光学情報計算部１１０は、ブレ補正レンズに関する光学情報を目標駆動値演算部６０に入力する。ここでの光学情報は、前記したようにブレ補正係数Ｋである。ブレ補正係数Ｋの定義は、ブレ補正係数＝レンズ移動量に対する像移動量である。
目標駆動値情報の演算式の例を次の（数２）に示す。
【００３１】
【数２】
0004645523.tif 000003
（数２）は、レンズ目標駆動値θとＡ／Ｄ変換部３０から出力される角速度検出信号との偏差を求め（減算器５０の働き）、それをもとにして光学装置１２０を駆動するための駆動信号を演算するものである。駆動信号の演算は、偏差に比例する項、偏差の積分に比例する項、偏差の微分に比例する項を足しあわせる形で駆動信号を演算するＰＩＤ制御が一般的である。しかし、ＰＩＤ制御に限らず、他の方法を用いてもよい。
【００３２】
目標駆動値演算部６０から出力される駆動信号は、駆動量データテーブル７０に入力される。駆動量データテーブル７０は、光学装置１２０の光軸シフト量、及び光軸方向のずれ量を勘案して、目標駆動値演算部６０から出力される駆動信号（デジタル信号）を光学装置１２０の駆動電圧に換算して、ドライバ８０に出力する。
ドライバ８０は、駆動量データテーブル７０から出力される駆動電圧を受けて、上部電極７ａ、下部電極７ｂ、上部電極８ａ、下部電極８ｂに各々印加する電圧に変換して出力する。
【００３３】
光学装置１２０は、図４に示すように、撮影部の結像光学系に内蔵されており、導電性液体１と誘電性液体２の界面に位置する透明光学素子１３が、光軸と略直交する方向に動くことができるように構成されている（図１〜図３参照）。
導電性液体１と誘電性液体２の界面に位置する透明光学素子１３は、上部電極７ａ、下部電極７ｂ、上部電極８ａ、下部電極８ｂに印加する電圧により光軸と略直交する方向に適正に駆動され、結像光学系の光軸を偏向させる。写真等の像ブレは、手ぶれ等のカメラに加えられる振動により、露光中に撮像面上の像が動いてしまうことにより発生する。しかし、図４に示すようなブレ補正装置付きカメラにおいては、角速度センサ１５などの振動検出センサが内蔵されている。これらの振動検出センサは、カメラシステムに加えられた振動を検出する。そして、カメラシステムに加えられた振動が検出されれば、撮像面の像の動きを知ることができるので、結像面上の像の動きが止まるように光学装置１２０を動作させ、結像面上の像の動き、すなわち像ブレを補正することができる。
【００３４】
以上の実施形態では、角速度センサ１５を用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、角速度センサ１５の代わりに、例えば加速度センサを用いてもよい。
なお、マイコン１５０は、以上に説明した演算部、変換部、制御プログラム等の各種情報を記憶する不揮発性メモリ等を全て含んでいる。また、カメラシステムはレンズ交換式でもよいし、レンズ交換できないレンズ一体でもよい。
【００３５】
さらに、本発明は、図５に示すように、カメラ機能を備えた携帯電話のレンズ系Ｌに適用することができる。すなわち、携帯電話のレンズ系Ｌに適用することにより、ブレ補正可能なカメラ機能を備えた携帯電話を提供することができる。
（像ブレ補正の具体例）
以下、光学装置を制御して、像ブレを補正する具体例について説明する。
【００３６】
図６は、本実施形態におけるブレ補正装置であり、図１において説明した部分には同一符号を付してその説明を省略する。この実施形態の光学系は、光軸に対してシフトしない光学系群２１、２２、及び光軸に対してシフトする光学装置１２０から構成されている。
図６は、各光学系群の光軸がほぼ同軸上にある状態を示し、そのときの無限遠に対する像面は３１である。
【００３７】
図７は、本実施形態において、光学装置１２０の上部電極７ａと下部電極７ｂ間、及び上部電極８ａと下部電極８ｂ間に、図４に示すドライバ８０から出力される電圧を印加した状態を示している。レンズ系の構成は図６と同様である。
この具体例では、光学装置１２０において、導電性液体（屈折率大）１と誘電性液体（屈折率小）２の界面に透明光学素子１３が位置するため、界面の形状を一定に保つことが可能になる。したがって、図７に示すように、像面３３の位置を図６に示す像面３１とほぼ同一の位置（ピントが合った状態）にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、光学装置、ブレ補正装置、ブレ補正装置を搭載したカメラシステム、ブレ補正装置を搭載した交換レンズ、ブレ補正装置を搭載したカメラ付き携帯電話等の分野において、産業上大いに利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】光学装置を示す説明図である。
【図２】光学装置を示す説明図である。
【図３】光学装置を示す説明図である。
【図４】ブレ補正装置を備えたカメラの基本構成を表すブロック図である。
【図５】カメラ機能付き携帯電話の一例を示す説明図である。
【図６】光学装置を制御して像ブレを補正する具体例を示す説明図である。
【図７】光学装置を制御して像ブレを補正する具体例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…導電性液体、２…誘電性液体、５…容器、６…絶縁層、７ａ，７ｂ…上部電極、８ａ，８ｂ…下部電極、１３…透明光学素子、１５…角速度センサ、２０…増幅部、３０…Ａ／Ｄ変換部、４０…基礎値演算部、５０…減算器、６０…目標駆動値演算部、７０…駆動量データテーブル、８０…ドライバ、９０…撮影倍率情報計算部、１００…撮影距離情報計算部、１１０…ブレ補正レンズ光学情報計算部、１１５…ＲＯＭ、１２０…光学装置、２００…交換レンズ、２１０…カメラボディ、Ｌ…レンズ系（携帯電話）。
【図１】
0004645523.tif 000004
【図２】
0004645523.tif 000005
【図３】
0004645523.tif 000006
【図４】
0004645523.tif 000007
【図５】
0004645523.tif 000008
【図６】
0004645523.tif 000009
【図７】
0004645523.tif 000010