(57)【要約】【課題】小型化を図る上で有利な光学素子を提供する。【解決手段】第１の電極１８は、少なくともその一部が第１の液体１４に接触するように容器１２の内部に臨ませて形成され第１の端面壁１２０２の外周に周方向に沿って円環状に延在形成されており、内側に開口１８０２が形成されている。第２の電極２０は、収容室１２Ａに臨む側面壁１２０６の箇所に形成され、側面壁１２０６の周方向に沿って延在して設けられるとともに、容器１２の厚さ方向における側面壁１２０６のほぼ全域にわたって延在している。第２の電極２０は、側面壁１２０６の周方向に沿って切り離された複数の分割体２２で構成され、各分割体２２は同一形状を呈している。電源３０は、各分割体２２に対して異なる値の電圧を印加できるように構成されている。【選択図】        図１
2007121821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向において互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、
前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、
前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、
前記第１の液体に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記電圧印加手段は、前記第１の端面壁に設けられ少なくともその一部が前記第１の液体に接触する第１の電極と、前記収容室に臨む前記側面壁の箇所に該側面壁の周方向に沿って延在して設けられ前記第２の液体に臨む第２の電極とを有し、
前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁を通り前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、
前記第２の電極は、前記側面壁の周方向に沿って切り離された複数の分割体で構成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
厚さ方向において互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、
前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、
前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、
前記第１の液体に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記電圧印加手段は、前記第１の端面壁に設けられ少なくともその一部が前記第１の液体に接触するように前記第１の端面壁の周方向に沿って延在して設けられた第１の電極と、前記収容室に臨む前記側面壁の箇所に該側面壁の周方向に沿って設けられた第２の電極とを有し、
前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁を通り前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、
前記第１の電極は、前記第１の端面壁の周方向に沿って切り離された複数の分割体で構成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記第１の液体と第２の液体は実質的に等しい比重を有しかつ前記第１の液体の屈折率が前記第２の液体の屈折率よりも高く形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項４】
前記第２の電極を覆う絶縁膜が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項５】
前記第２の電極を覆う絶縁膜が設けられ、前記絶縁膜を覆い前記第２の液体に対する濡れ性が前記第１の液体に対する濡れ性よりも高い撥水膜が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項６】
前記第２の電極を覆う絶縁膜が設けられ、前記絶縁膜を覆い前記第２の液体に対する濡れ性が前記第１の液体に対する濡れ性よりも高い撥水膜が設けられ、前記電圧印加手段による電圧印加がなされていない状態で、前記第１の液体は、前記第１の端面壁上で前記第１の電極に接触するとともに、前記第１の液体が前記側面壁に臨む箇所が前記絶縁膜および前記撥水膜を介して前記第２の電極上に位置し、かつ、前記第２の液体は、前記第２の端面壁上に位置するとともに、前記第２の液体が前記側面壁に臨む箇所が前記撥水膜上に位置していることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項７】
前記電圧印加手段は、前記複数の分割体に、それら分割体が並べられた方向に沿って値が次第に変化する電圧を印加するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項８】
前記電圧印加手段により前記複数の分割体に電圧印加がなされていない状態で、前記界面形状の中心を通る中心軸は、前記第１、第２の端面壁の中心を通り、前記電圧印加手段の電圧印加による界面形状の変形は、前記中心軸が傾動するようになされることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項９】
前記複数の分割体は、前記周方向に延在する延在長さが同一であることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１０】
前記複数の分割体は、前記周方向に延在する延在長さが同一であり、４Ｎ（Ｎは自然数）個設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１１】
前記複数の分割体は、同一形状であることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１２】
前記第１の液体と第２の液体の界面は、前記第１の液体に対する電圧印加の有無に拘わらず、前記第１の液体から第２の液体に向かって凸状の曲面形状が維持されることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１３】
前記第１の液体と第２の液体の界面は、前記第１の液体に対する電圧印加の有無に拘わらず、前記第２の液体から第１の液体に向かって凸状の曲面形状が維持されることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１４】
前記第１の液体は、前記界面の形状の変化に拘わらず常時前記第１の端面壁の外周部分に面する部分を有し、前記第１の電極は、前記第１の液体が常時面する前記第１の端面壁の外周部分に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項１５】
前記第２の液体は、前記界面の形状の変化によって前記側面壁に面する部分が移動し、前記第２の電極は、少なくとも前記第２の液体が移動する前記側面壁の部分にわたって形成されていることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像装置は、撮影光学系によって導かれた被写体像を撮像素子上に結像させることで被写体像を撮像する。
ところで、撮影中に撮像装置を持った手が動き、いわゆる手振れが生じると、撮像素子上に結像された被写体像に像振れが生じてしまう。
このような像振れを防止するために、撮影光学系の一部に撮影光学系の光軸と直交する平面に沿って移動可能に補正レンズを設けるとともに、その補正レンズを前記平面に沿って移動させる駆動機構を設け、像振れが発生した際に、駆動機構により補正レンズを移動させることで撮像素子上に結像される被写体像の像振れを防止する像振れ防止装置が提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００３】
上記従来技術では、駆動機構がコイルとマグネットを有していることから構造が複雑で占有スペースが大きくなり小型化を図る上で不利があった。
このような不具合を解消するために、補正レンズを、エレクトロウエッティング効果を利用した光学素子で構成したものが提案されている（特許文献３参照）。
この光学素子は、有極性の液体と無極性の液体との２種類の液体とを容器に封入し、２つの液体の界面形状を球面状とすることでレンズを形成するものであり、有極性の液体に対して前記光軸と直交する平面にそって電位勾配を与えることによって前記光学素子で形成される補正レンズを撮影光学系の光軸と直交する平面に沿って移動させるように構成されている。
【特許文献１】特許公報第２６４１１７２号公報
【特許文献２】特開２０００-２５８８１３号公報
【特許文献３】特開２００５-５５２８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで上記光学素子で補正レンズを構成した従来技術では、補正レンズを撮影光学系の光軸と直交する平面に沿って移動させることから、撮影光学系の光軸と直交する方向における寸法を縮小する上で不利があり、小型化を図る上で限界があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、小型化を図る上で有利な光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するため、本発明は、厚さ方向において互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、前記第１の液体に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段は、前記第１の端面壁に設けられ少なくともその一部が前記第１の液体に接触する第１の電極と、前記収容室に臨む前記側面壁の箇所に該側面壁の周方向に沿って延在して設けられ前記第２の液体に臨む第２の電極とを有し、前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁を通り前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、前記第２の電極は、前記側面壁の周方向に沿って切り離された複数の分割体で構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、厚さ方向において互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、前記第１の液体に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段は、前記第１の端面壁に設けられ少なくともその一部が前記第１の液体に接触するように前記第１の端面壁の周方向に沿って延在して設けられた第１の電極と、前記収容室に臨む前記側面壁の箇所に該側面壁の周方向に沿って設けられた第２の電極とを有し、前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁を通り前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、前記第１の電極は、前記第１の端面壁の周方向に沿って切り離された複数の分割体で構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の光学素子によれば、光学素子の第２の電極あるいは第１の電極を複数の分割体で構成することにより、各分割体に分割体が並べられた方向に沿って値が次第に変化する電圧を印加することで、第１の液体と第２の液体の界面形状の中心を通る中心軸を傾動させることができ、従来の光学素子に比較して、撮影光学系の光軸と直交する方向における光学素子の寸法を縮小することができ、光学素子の小型化、ひいては、光学素子を有するレンズ鏡筒や撮像装置の小型化を図る上で有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
まず、本発明の光学素子が用いる電気毛管現象（エレクトロウエッティング現象）の原理について説明する。
図１３は電気毛管現象の原理説明図であり、（Ａ）は電圧印加前の状態を示す図、（Ｂ）は電圧印加後の状態を示す図である。
図１３（Ａ）に示すように、基板１の表面上に第１の電極２が形成され、この電極２の上に絶縁膜３が形成されている。
この絶縁膜３の表面に有極性または導電性を有する第１の液体４が位置しており、第１の液体４には第２の電極５が電気的に接続されている。
図１３（Ａ）に示すように、第１の電極２と第２の電極５との間に電圧Ｅが印加されていない状態では、第１の液体４は表面張力によってその表面が上方に凸のほぼ球面をなしている。このときに絶縁膜３の表面と、第１の液体４が絶縁膜３に接触している部分における液面の角度θ、すなわち接触角θをθ０とする。なお、接触角θは液体が空気に面した状態で測定されるものであり、言い換えると、気液界面において測定されるものである。
ところが、図１３（Ｂ）に示すように、第１の電極２と第２の電極５との間に電圧Ｅが印加された状態では、絶縁膜３の表面に例えばプラス電荷が帯電することで第１の液体４を構成する分子に電界（静電気力）が作用する。これにより、第１の液体４を構成する分子が引き寄せされることで、第１の液体４の絶縁膜３に対する濡れ性が良くなり、接触角θはθ０よりも小さなθ１となる。また、接触角θは電圧Ｅの値が大きくなるに従って小さくなる。
このような現象を電気毛管現象という。
【０００８】
次に、本実施の形態の光学素子１０について説明する。
図１は光学素子１０の構成を示す縦断面図、図２は図１のＡＡ線断面図、図３は光学素子１０の一部を省略した斜視図である。
図１に示すように、光学素子１０は、容器１２と、第１の液体１４と、第２の液体１６と、電圧印加手段を含んで構成されている。
容器１２は、厚さ方向において互いに対向する第１の端面壁１２０２、第２の端面壁１２０４と、これら第１、第２の端面壁１２０２、１２０４を接続する側面壁１２０６とを有し、それら第１、第２の端面壁１２０２、１２０４を接続する側面壁１２０６とにより密閉された収容室１２Ａを有している。
本実施の形態では、第１、第２の端面壁１２０２、１２０４は同一径を有する円板状を呈し、側面壁１２０６は第１、第２の端面壁１２０２、１２０４の外径と同じ寸法の外径を有する円筒状を呈し、収容室１２Ａは扁平な円柱状を呈している。
また、第１、第２の端面壁１２０２、１２０４および側面壁１２０６は、絶縁性を有する材料で形成され、さらに、第１、第２の端面壁１２０２、１２０４は光を透過する透明な材料で形成されている。
第１、第２の端面壁１２０２、１２０４を構成する材料として、例えば、透明で絶縁性を有する合成樹脂材料あるいは透明なガラス材料を用いることができる。
【０００９】
第１の液体１４は、有極性または導電性を有し収容室１２Ａに封入されている。
第２の液体１６は、第１の液体１４と互いに混合しないものであり収容室１２Ａに封入されている。
また、第１の液体１４と第２の液体１６は実質的に等しい比重を有しかつ第１の液体１４の屈折率ｎ１が第２の液体１６の屈折率ｎ２よりも高く形成されている。
本実施の形態では、第２の液体１６はシリコンオイルで構成され、第１の液体１４はエチレングリコールとエタノールの混合液で構成され、比重が上記のシリコンオイルと実質的に等しく、かつ、屈折率ｎ１がシリコンオイルの屈折率ｎ２よりも高く形成されている。
なお、第１の液体１４として使用できる液体は、例えば、ニトロメタン、無水酢酸、酢酸メチル、酢酸エチル、メタノール、アセトニトリル、アセトン、エタノール、プロピオニトリル、テトロヒドロフラン、ｎ−ヘキサン、２−プロパノール、２−ブタノン、ｎ−ブチロニトリル、１−プロパノール、１−ブタノール、ジメチルスルホキシド、クロロベンゼン、エチレングリコール、ホルムアミド、ニトロベンゼン、炭酸プロピレン、１，２−ジクロロエタン、二硫化炭素、クロロホルム、ブロモベンゼン、四塩化炭素、トリクロロ酢酸無水物、トルエン、ベンゼン、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、リン酸トリブチル、ピリジン、ベンゾニトル、アニリン、１，４−ジオキサン、ヘキサメチルホスホルアミドなどが挙げられる。
また、第２の液体１６として使用できる液体は、例えば、シリコン、デカン系、オクタン系、ノナン、ヘプタンなどが挙げられる。
また、第１の液体１４および第２の液体１６は、それぞれ単一の液体で形成してもよいし、複数の液体を混合して形成してもよい。要は、第１の液体１４と第２の液体１６が実質的に等しい比重を有しかつ第１の液体１４の屈折率ｎ１が第２の液体１６の屈折率ｎ２よりも高く形成されていればよい。
【００１０】
電圧印加手段は、第１の電極１８と第２の電極２０と電源３０とを含んで構成されている。
図１に示すように、第１の電極１８（正極電極）は、第１の液体１４に電圧を印加するためのものであり、第１の端面壁１２０２に形成されている。
第１の電極１８は、少なくともその一部が第１の液体１４に接触するように容器１２の内部に臨ませて形成され、本実施の形態では、第１の電極１８は単一であり、第１の端面壁１２０２の外周に周方向に沿って円環状に延在形成されており、内側に開口１８０２が形成されている。
言い換えると、第１の液体１４は、界面２８の形状の変化に拘わらず常時第１の端面壁１２０２の外周部分に面する部分を有しており、第１の電極１８は、第１の液体１４が常時面する第１の端面壁１２０２の外周部分に形成されている。
図１、図２に示すように、第２の電極２０（負極電極）は、収容室１２Ａに臨む側面壁１２０６の箇所に形成されている。
本実施の形態では、第２の電極２０は、側面壁１２０６の周方向に沿って延在して設けられるとともに、容器１２の厚さ方向における側面壁１２０６のほぼ全域にわたって延在している。
第１、第２の電極１８、２０は、例えば、銅メッキ、あるいは、ＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ膜）などの導電材料で形成されている。
図１に示すように、電源３０は容器１２の外部に設けられ出力電圧が可変であり、電源３０の正電圧出力端子が第１の電極１８に電気的に接続され、電源３０の負電圧出力端子が第２の電極２０に電気的に接続されている。
【００１１】
図２に示すように、第２の電極２０が収容室１２Ａに臨む箇所の全域を覆うように絶縁膜２４が形成され、本実施の形態では、絶縁膜２４は第２の電極２０の全域を覆うように円筒状に形成されている。
したがって、第１の電極１８と第２の電極２０に電圧が印加されることで絶縁膜２４の表面に例えばプラス電荷が帯電され、これにより第１の液体１４を構成する分子に電界（静電気力）が作用して電気毛管現象が発生するように構成されている。
本実施の形態では、第１の電極１８、第２の電極２０、絶縁膜２４、電源３０によって前記電圧印加手段が構成されている。
また、絶縁膜２４を覆うように撥水膜２６が形成されている。
撥水膜２６は、第２の液体１６に対する濡れ性が第１の液体１４に対する濡れ性よりも高くなるように構成されたものである。
すなわち、図１０（Ａ）の場合と同様に空気中において（気液界面において）、撥水膜２６に対する第２の液体１６の接触角を測定すると、その接触角は、撥水膜２６に対する第１の液体１４の接触角よりも小さい値となる。
撥水膜２６は、親油性を有する膜であり、例えば、シリコンを主成分とする材料を焼き付けることで、あるいは、非結晶フッ素樹脂からなる材料を成膜することで形成することができる。なお、撥水膜２６としては、従来公知の様々な材料を採用可能である。
【００１２】
前記電圧印加手段による電圧印加がなされていない状態で、第１の液体１４は、第１の端面壁１２０２上で第１の電極１８に接触するとともに、第１の液体１４が側面壁１２０６に臨む箇所が絶縁膜２４および撥水膜２６を介して第２の電極２０上に位置し、かつ、第２の液体１６は、第２の端面壁１２０４上に位置するとともに、第２の液体１６が側面壁１２０６に臨む箇所が撥水膜２６上に位置している。
したがって、電源３０から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧が印加されると、絶縁膜２４の表面に電荷が帯電され、第１の液体１４を構成する分子に電界（静電気力）が作用することになる。
また、前記電圧印加手段による電圧印加がなされていない状態で、図１、図３に示すように、第１の液体１４と第２の液体１６の界面２８は、第１の液体１４から第２の液体１６に向かって凸状の曲面をなしている。なお、図３においては、図を簡略化するために、第１端面壁１２０２と第２の液体１６を取り除くとともに、絶縁膜２４と撥水膜２６の境界線を省略している。
ここで、第１の液体１４の屈折率ｎ１が第２の液体１６の屈折率ｎ２よりも高く形成されていることから、第１、第２の端面壁１２０２、１２０４を通り容器１２の厚さ方向に進行して界面２８を通過する光は界面２８で屈折され、したがって、光学素子１０は光を収束させるパワーを有するレンズ３２を構成している。
【００１３】
図２に示すように、第２の電極２０は、側面壁１２０６の周方向に沿って切り離された複数の分割体２２で構成され、各分割体２２は同一形状を呈している。
本実施の形態では、各分割体２２は８個設けられ、周方向に延在する延在長さが同一となるように形成されている。
そして、第１、第２端面壁１２０２、１２０４と直交し、第１、第２端面壁１２０２、１２０４の中心を通る中心軸と直交する平面上で前記中心軸を通り互いに直交するＸ軸とＹ軸を想定した場合、各分割体２２はＸ軸に対して線対称となるように配置されるとともに、Ｙ軸に対して線対称となるように配置されている。
なお、電源３０は、各分割体２２に対して異なる値の電圧を印加できるように構成されている。
【００１４】
次に、光学素子１０の動作について説明する。
まず、光学素子１０を通常のレンズとして使用する場合について説明する。
図４（Ａ）、（Ｂ）は第１の液体１４と撥水膜２６がなす角度θの説明図、図５は図２のＢＢ線断面図である。
電源３０から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧が印加されない状態（Ｅ＝０Ｖ）では、第１、第２の液体１４、１６の界面２８の形状は、図５に実線で示すように、第１、第２の液体１４、１６の表面張力、撥水膜２６上の界面張力のバランスによって決定され、第１の液体１４から第２の液体１６に向かって凸状の曲面をなしている。
第１の液体１４は第１の端面壁１２０２上に位置し、第２の液体１６は第２の端面壁１２０４上に位置している。
そして、図４（Ａ）に示すように、側面壁１２０６（撥水膜２６）の部分では第２の液体１６が側面壁１２０６に沿って第１の液体１４に進入している。
この際、第１の液体１４と絶縁膜２６がなす角度θをθ０とする。
このような第１の液体１４と第２の液体１６の位置関係は、側面壁１２０６に撥水膜２６が形成されていることによって生じるものであり、言い換えると、撥水膜２６に対する第１、第２の液体１４、１６の接触角に差によって生じるものである。
この際、レンズ３２の中心軸（レンズ３２の光軸）Ｌ１、言い換えると界面２８の形状の中心を通る中心軸は、第１、第２端面壁１２０２、１２０４の中心を通り、かつ、第１、第２端面壁１２０２、１２０４に対して直交している。
【００１５】
次に、電源３０から第１の電極１８と第２の電極２０との間に電圧Ｅ１＞０Ｖが印加されると、すなわち、各分割体２２に対して同一の電圧Ｅ１が印加されると、電気毛管現象により、第１の液体１４の撥水膜２６に対する濡れ性が高まり（接触角が小さくなり）、図４（Ｂ）に示すように、第１の液体１４が撥水膜２６に対してなす角度θはθ０よりも大きな角度θ１となり、側面壁１２０６（撥水膜２６）の部分では、第１の電極１８、第２の電極２０に電圧が印加されていない場合に比較して、第１の液体１４が側面壁１２０６に沿って第２の液体１６に対してより大きく進入する。したがって、界面２８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜が小さくなる。
界面２８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜は、電圧Ｅが増大するにつれて小さくなる。なお、電圧Ｅの増減に拘わらずレンズ３２の中心軸Ｌ１は、第１、第２端面壁１２０２、１２０４の中心を通り、かつ、第１、第２端面壁１２０２、１２０４に対して直交した状態を保持している。
したがって、電圧Ｅを調整することにより界面２８の曲率を変えてレンズ３２の焦点距離を可変できる（レンズ３２のパワーを可変できる）。
【００１６】
次に、第２の電極２０の各分割体２２に分割体２２が並べられた方向に沿って値が次第に変化する電圧を印加する場合、言い換えると、第１の液体１４が第２の電極２０に臨む箇所に側面壁１２０６の周方向に沿って電圧の勾配を与えた場合の動作について説明する。
説明の都合上、図２において、各分割体２２に符号２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈを付して説明する。
なお、分割体２２Ａから側壁壁１２０６の周方向に沿って反時計回りに分割体２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈがこの順番で位置し、かつ、Ｘ軸の両端に分割体２２Ａ、２２Ｅが位置し、Ｙ軸の両端に分割体２２Ｃ、２２Ｇが位置している。
【００１７】
図６は各分割体２２に印加する電圧Ｅの大きさを示す図である。
図６に示すように、電源３０から分割体２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、２２Ｅ、２２Ｆ、２２Ｇ、２２Ｈに印加する電圧を、それぞれ電圧Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ４、Ｅ３、Ｅ２とする。
そして、電源３０によって各分割体２２に印加する電圧の大きさをＥ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４＜Ｅ５とすることで、各分割体２２Ａ乃至２２Ｈにそれら分割体２２Ａ乃至２２Ｈが並べられた方向に沿って値が次第に変化する電圧を印加する。すなわち、各分割体２２に印加する電圧がＸ軸に沿って徐々に増加（減少）するような電圧の勾配をつけるとともに、Ｘ軸を挟んで対称となる位置の分割体２２には同一の電圧を印加する。
すると、各分割体２２Ａ乃至２２Ｈに臨む第１の液体１４部分に作用する電界（静電気力）の大きさにも電圧の大きさに応じた勾配が生じる。
そのため、各分割体２２Ａ乃至２２Ｈに臨む第１の液体１４部分の撥水膜２６に対する接触角にもそれぞれ勾配が生じ、各分割体２２Ａ乃至２２Ｈに臨む第２の液体１６部分に対して第１の液体１４が進入する大きさにもそれぞれ勾配が生じる。
これにより、図５に破線で示すように界面２８の曲面が変形することになる。
すなわち、各分割体２２Ａ乃至２２Ｈに対して電圧勾配を与えることにより界面２８の曲面が変形し、これにより界面２８の曲面の先端が最も低い電圧Ｅ１が印加された分割体２２Ａ寄りに変位する。
この結果、レンズ３２の中心軸Ｌ２は、上記中心軸Ｌ１と交差する方向に傾き、第１、第２端面壁１２０２、１２０４に対して傾斜した状態となり、言い換えると、レンズ３２があおられた状態（傾けられた状態）となる。すなわち、界面２８の形状の変形は、その界面形状の中心軸が傾動するようになされる。
つまり、各分割体２２Ａ乃至２２Ｈに印加する電圧を調整することにより、光学素子１０で構成されるレンズ３２の中心軸の傾きを調整することができるのである。
【００１８】
次に、上述した光学素子１０を適用した撮像装置４０について説明する。
図７は撮像装置４０の構成を示すブロック図である。
撮像装置４０はデジタルスチルカメラであり、外装を構成するケース４２を有し、ケース４２には、撮影光学系４４が組み込まれた鏡筒４６が設けられ、鏡筒４６の後端には撮影光学系４４によって導かれた被写体像を撮像する撮像素子４８などが収容されている。
鏡筒４６には本発明に係る光学素子１０が設けられ、撮影光学系４４で導かれた被写体像が光学素子１０を介して撮像素子４８に結像されるように構成されている。
ケース４２には画像などを表示する液晶表示パネルなどからなるディスプレイ４９が設けられている。
撮像装置４０には、映像信号増幅部５０、映像信号処理部５２、映像信号記録再生部５４、制御部５６、モニタドライバ５８、内部メモリ６０、メモリカード用インターフェース６２、メモリカード用スロット６４、外部入出力インターフェース６６、外部入出力端子６８、操作パネル部７０、手振れ検出部７２、手振れ信号処理部７４、デバイス駆動部７６などが設けられている。
【００１９】
撮像素子４８で生成された撮像信号は映像増幅部５０で増幅され、映像信号処理部５２によって所定の信号処理がなされ映像信号として映像信号記録再生部５４に供給される。
映像信号記録再生部５４は、映像信号処理部５２から供給された映像信号を制御部５６の制御にしたがってインターフェース６２を介してメモリスロット６４に装着された記録媒体としてのメモリカード７８に記録する。
また、映像信号記録再生部５４は、映像信号処理部５２から供給された映像信号、あるいは、インターフェース６２を介してメモリカード７８から供給される映像信号を、モニタドライバ５８を介してディスプレイ４９に供給して画像の表示を行わせる。
制御部５６は、操作パネル部７０に設けられたシャッタボタンや各種操作スイッチの操作に基づいて、映像信号記録再生部５４の制御を行う。
内部メモリ６０は、映像信号記録再生部５４の動作のために必要なメモリエリアを提供する。
外部入出力インターフェース６６は、外部入出力端子６８に接続された外部の電子機器と映像信号記録再生部５４との間で映像信号の授受を司る。
【００２０】
手振れ検出部７２は、撮像装置４０に加わった加速度、あるいは、振動などに基づいて手振れを検出するものであり、手振れの大きさに応じた手振れ検出信号を出力する。
手振れ検出部７２としては、例えば、ジャイロセンサなど従来公知の様々なセンサを採用可能である。
手振れ信号処理部７４は、手振れ検出部７２から供給されるアナログ信号としての第１の手振れ検出信号を処理し、手振れの方向や手振れの大きさなどを示すデジタル信号としての第２の手振れ検出信号を生成して制御部５６に供給する。
制御部５６は、手振れ信号処理部７４から供給された第２の手振れ補正信号に基づいて手振れ補正信号を生成しデバイス駆動部７６に与える。
デバイス駆動部７６は、前述した光学素子１０の電源３０を含んで構成され、制御部５６から供給される手振れ補正信号に基づいて電源３０を制御し、各分割体２２に対して電圧を供給するように構成されている。
なお、光学素子１０は、各分割体２２に同一の電圧が印加されている状態で、レンズ３２の中心軸Ｌ１が撮影光学系４４の光軸と合致するように配置されている。
【００２１】
次に、撮像装置４０における光学素子１０を用いた手振れ補正（像振れ補正）の動作について説明する。
図８はレンズ３２による像振れ補正の説明図であり、（Ａ）は像振れの補正がなされていない状態を示し、（Ｂ）は像振れの補正がなされている状態を示す。
ユーザーが撮像装置４０を把持して撮影を行っているものとする。
その際、手振れ信号検出部７２によって手振れが検出され、手振れ信号処理部７４から制御部５６に第２の手振れ信号が供給されている。
制御部５６は、第２の手振れ信号に基づいて生成した手振れ補正信号をデバイス駆動部７６に与える。
これにより、デバイス駆動部７６は、前記検出された手振れの大きさと方向に対応してレンズ３２の中心軸が傾くように、言い換えると、前記手振れによって撮像素子４８上に生じる像振れを解消するために必要な大きさと角度でレンズ３２の中心軸が傾くように電源３０を制御して各分割体２２に対して電圧を供給する。
したがって、手振れが検出されていない状態では、図８（Ａ）に示すように、光学素子１０は、レンズ３２の中心軸Ｌ１が撮影光学系４４の光軸と合致した状態となっている。そのため、被写体からの光２はレンズ３２の中心軸Ｌ１に沿って撮像素子４８上に収束され結像される。
一方、手振れが検出されると、図８（Ｂ）に示すように、光学素子１０は、レンズ３２の中心軸Ｌ２が手振れによる像振れを解消するために必要な方向と角度で傾けられる。
そのため、被写体からの光２は傾けられたレンズ３２の中心軸Ｌ２に沿って撮像素子４８上に収束され結像される。
【００２２】
本実施の形態によれば、光学素子１０の第２の電極２０を容器１２の側面壁１２０６の周方向に沿って切り離された複数の分割体２２で構成することにより、それら分割体２２が並べられた方向に沿って値が次第に変化する電圧を印加することで（第１の液体１４が第２の電極２０に臨む箇所に側面壁１２０６の周方向に沿って電圧の勾配を与えることで）、第１の液体１４と第２の液体１６の間に形成される界面２８の形状を変化させることによりレンズ３２の中心軸を傾けることができる。
すなわち、従来の光学素子は、撮影光学系の光軸に垂直な平面に沿ってレンズを移動させるものであったのに対して、本発明の光学素子１０は、ＶＡＰ（バリアブルアンングルプリズム）方式やアクティブプリズム方式と同様、撮影光学系の光軸に対してレンズ３２の光軸を傾けている点が異なっている。
したがって、従来の光学素子に比較して、レンズ３２をその光軸を傾けるだけで済むため、撮影光学系の光軸と直交する方向における光学素子１０の寸法を縮小することができ、光学素子１０の小型化、ひいては、レンズ鏡筒や撮像装置の小型化を図る上で有利となる。
【００２３】
なお、本実施の形態では、絶縁膜２４を覆うように撥水膜２６を設けたが、絶縁膜２４が、第２の液体１６に対する濡れ性が第１の液体１４に対する濡れ性よりも高い性質を有していれば、絶縁膜２４と撥水膜２６を兼用することができる。
また、本実施の形態では、第２の電極２０が８個の分割体２２で構成されている場合について説明したが、分割体２２の数は複数であればよく、限定されない。
ただし、分割体２２の数を多くするとともに、隣り合う分割体２２における電圧の差を小さくするほど、界面２８の曲面の変化をなだらかにすることができ、したがって、レンズ３２によって収束される被写体像に生じるひずみを抑制する上で有利となる。
【００２４】
また、手振れが水平方向に生じているにも拘わらず、レンズ３２による像振れの補正が水平方向成分に加えて斜め方向の成分を含んでいる場合、あるいは、手振れが鉛直方向のみに生じているにも拘わらず、レンズ３２による像振れの補正が鉛直方向成分に加えて斜め方向の成分を含んでいる場合には、補正後の画像に斜め方向の像振れが生じることになる。このような画像は、人間が見たときにその像振れが目立ちやすいことが知られている。
したがって、手振れが水平方向のみあるいは鉛直方向のみに生じた場合には、レンズ３２による像振れの補正が斜め方向の成分を含まないようにすることが好ましい。
そのため、分割体２２を４の倍数の数（４、８、１６、……）だけ設けるとともに、撮像装置４０の撮影光学系を被写体に向けている状態で光学素子１０の水平方向（Ｘ軸方向）と、鉛直方向（Ｙ軸方向）のそれぞれに対して分割体２２が対称となるように配置させると、手振れが水平方向のみあるいは鉛直方向のみに生じた場合には、レンズ３２による像振れの補正が斜め方向の成分を含まないようにすることができ、補正後の画像の品質を確保する上で有利となり好ましい。
【００２５】
また、本実施の形態では、第１の電極１８は、第１端面壁１２０２上に円環状に形成され中央に開口１８０２が形成されているが、第１の電極１８は第１の液体１４に常時接触していればよい。例えば、第１の電極１８が透過可能なＩＴＯ膜などからなり第１端面壁１２０２の全域にわたって円板状に形成されていてもよいし、あるいは、第１の電極１８が第１端面壁１２０２を貫通して第１の液体１４に接触する棒状あるいは針状に形成されていてもよい。
しかしながら、本実施の形態のように第１の電極１８に開口１８０２を形成すると、その開口１８０２の部分における光の透過度を確保する上で有利となる。
また、本実施の形態では、第２の電極２０は、容器１２の厚さ方向における側面壁１２０６のほぼ全域にわたって形成されているが、第２の電極２０は第１の液体１４に対して電界を与えることができればよく、したがって、第２の電極２０は少なくとも容器１２の厚さ方向において第２の液体１６が移動する側面壁１２０６の部分にわたって延在していればよい。
【００２６】
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるのは、第１の実施の形態では第１の電極１８が単一であり、第２の電極２０が複数の分割体２２で構成されていたのに対して、第２の実施の形態では第１の電極１８が複数の分割体１９で構成され、第２の電極２０が単一である点であり、その他の点は第１の実施の形態と同様である。
図９は第２の実施の形態の光学素子１０の構成を示す断面図、図１０は第２の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。以下では第１の実施の形態と同様の部分、部材には同一の符号を付して説明する。
図９に示すように、第２の電極２０は、側面壁１２０６の周方向に沿って延在して設けられ単一に形成されるとともに、容器１２の厚さ方向における側面壁１２０６のほぼ全域にわたって延在している。
第１の電極１８は、少なくともその一部が第１の液体１４に接触するように容器１２の内部に臨ませて形成され、第１の端面壁１２０２の外周に周方向に沿って円環状に延在形成され内側に開口１８０２が形成されている。
そして、第１の電極１８は、周方向に沿って切り離された複数の分割体１９で構成され、各分割体１９は同一形状を呈している。
第２の実施の形態では、各分割体１９は８個設けられ、周方向に延在する延在長さが同一となるように形成されている。
そして、第１、第２端面壁１２０２、１２０４と直交し、第１、第２端面壁１２０２、１２０４の中心を通る中心軸と直交する平面上で前記中心軸を通り互いに直交するＸ軸とＹ軸を想定した場合、各分割体１９はＸ軸に対して線対称となるように配置されるとともに、Ｙ軸に対して線対称となるように配置されている。
なお、電源３０は、各分割体１９に対して異なる値の電圧を印加できるように構成されている。
【００２７】
光学素子１０の動作について説明すると、第１の実施の形態と同様に、電源３０から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧が印加されない状態（Ｅ＝０Ｖ）では、第１、第２の液体１４、１６の界面２８の形状は、図５に実線で示すように、第１、第２の液体１４、１６の表面張力、撥水膜２６上の界面張力のバランスによって決定され、第１の液体１４から第２の液体１６に向かって凸状の曲面をなしており、レンズ３２の中心軸（レンズ３２の光軸）Ｌ１、言い換えると界面２８の形状の中心を通る中心軸は、第１、第２端面壁１２０２、１２０４の中心を通り、かつ、第１、第２端面壁１２０２、１２０４に対して直交している。
【００２８】
次に、電源３０から第１の電極１８と第２の電極２０との間に電圧Ｅ１＞０Ｖが印加され、各分割体１９に対して同一の電圧Ｅ１が印加されると、第１の実施の形態と同様に、電気毛管現象により、界面２８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜が小さくなる。
界面２８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜は、電圧Ｅが増大するにつれて小さくなる。なお、電圧Ｅの増減に拘わらずレンズ３２の中心軸Ｌ１は、第１、第２端面壁１２０２、１２０４の中心を通り、かつ、第１、第２端面壁１２０２、１２０４に対して直交した状態を保持している。
したがって、電圧Ｅを調整することにより界面２８の曲率を変えてレンズ３２の焦点距離を可変できる（レンズ３２のパワーを可変できる）。
【００２９】
次に、第１の電極１８の各分割体１９に印加する電圧に分割体１９が並べられた方向に沿って値が次第に変化する電圧を印加する場合、言い換えると、各分割体１９に印加する電圧に勾配をつけた場合の動作について説明する。
説明の都合上、図９、図１０において、各分割体１９に符号１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ、１９Ｅ、１９Ｆ、１９Ｇ、１９Ｈを付して説明する。
なお、分割体１９Ａから側壁壁１２０６の周方向に沿って反時計回りに分割体１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ、１９Ｅ、１９Ｆ、１９Ｇ、１９Ｈがこの順番で位置し、かつ、Ｘ軸の両端に分割体１９Ａ、１９Ｅが位置し、Ｙ軸の両端に分割体１９Ｃ、１９Ｇが位置している。
【００３０】
図１１は各分割体１９に印加する電圧Ｅの大きさを示す図である。
図１１に示すように、電源３０から分割体１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃ、１９Ｄ、１９Ｅ、１９Ｆ、１９Ｇ、１９Ｈに印加する電圧を、それぞれ電圧Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ４、Ｅ３、Ｅ２とする。
そして、電源３０によって各分割体１９に印加する電圧の大きさをＥ１＜Ｅ２＜Ｅ３＜Ｅ４＜Ｅ５とすることで、各分割体１９Ａ乃至１９Ｈにそれら分割体１９Ａ乃至１９Ｈが並べられた方向に沿って値が次第に変化する電圧を印加する。言い換えると、第１の液体１４が第１の電極１８に臨む箇所に第１の端面壁１２０２の周方向に沿って電圧の勾配を与える。
すなわち、各分割体１９に印加する電圧がＸ軸に沿って徐々に増加（減少）するような勾配をつけるとともに、Ｘ軸を挟んで対称となる位置の分割体１９には同一の電圧を印加する。
すると、各分割体１９Ａ乃至１９Ｈに臨む第１の液体１４部分に作用する電界（静電気力）の大きさにも電圧の大きさに応じた勾配が生じる。
そのため、各分割体１９Ａ乃至１９Ｈに臨む第１の液体１４部分の撥水膜２６に対する接触角にもそれぞれ勾配が生じ、各分割体１９Ａ乃至１９Ｈに臨む第２の液体１６部分に対して第１の液体１４が進入する大きさにもそれぞれ勾配が生じる。
これにより、第１の実施の形態と同様に、界面２８の曲面が変形することになる。
すなわち、各分割体１９Ａ乃至１９Ｈに対して電圧勾配を与えることにより界面２８の曲面が変形し、これにより界面２８の曲面の先端が最も低い電圧Ｅ１が印加された分割体１９Ａ寄りに変位する。
この結果、レンズ３２の中心軸Ｌ２は、上記中心軸Ｌ１と交差する方向に傾き、第１、第２端面壁１２０２、１２０４に対して傾斜した状態となり、言い換えると、レンズ３２があおられた状態（傾けられた状態）となる。すなわち、界面２８の形状の変形は、その界面形状の中心軸が傾動するようになされる。
つまり、各分割体１９Ａ乃至１９Ｈに印加する電圧を調整することにより、光学素子１０で構成されるレンズ３２の中心軸の傾きを調整することができるのである。
【００３１】
このような第２の実施の形態によっても第１の実施の形態と同様の効果を奏することができる。
なお、第２の実施の形態では、各分割体１９が円環形状を周方向に沿って切り離されてそれぞれ同一形状を呈している場合について説明したが、各分割体１９の形状はこれに限定されるものではなく、分割体１９に臨む第１の液体１４の部分に電圧を印加することができればよく、例えば、分割体１９は、円形をその中心を通る放射線で分割した同一形状を呈するものであってもよい。
また、第２の実施の形態において、第２の電極２０を単一に形成せず、第１の実施の形態と同様に複数の分割体２２で構成し、例えば、第１の電極１８の分割体１９と第２の電極２０の分割体２２とを同数とし、かつ、各分割体１９、２２がそれぞれ周方向において同一の位置となるように構成し、各分割体１９、２２に印加する電圧を調整することにより、光学素子１０で構成されるレンズ３２の中心軸の傾きを調整してもよいことは無論である。
【００３２】
また、実施の形態では、第１の液体１４と第２の液体１６の界面２８は、第１の液体１４に対する電圧印加の有無に拘わらず、第１の液体１４から第２の液体１６に向かって凸状の曲面形状が維持されており、したがって、光学素子１０によって形成されるレンズ３２が光を収束するパワーを持ったレンズ、すなわち、凸レンズである場合について説明した。
しかしながら、第１の液体１４と第２の液体１６の界面２８が第１の液体１４に対する電圧印加の有無に拘わらず、第２の液体１６から第１の液体１４に向かって凸状の曲面形状が維持され、したがって、光学素子１０によって形成されるレンズ３２が光を発散するパワーを持ったレンズ、すなわち、凹レンズであっても、手振れによる像振れの補正を行うことができる。
図１２は凹レンズによる像振れの補正の説明図であり、（Ａ）は凹レンズの中心軸と撮影光学系４４の光軸とが一致している状態を示し、（Ｂ）は凹レンズの中心軸が撮影光学系４４の光軸と直交する面内で所定方向に移動した状態を示している。
すなわち、撮影光学系４４は、２つのレンズ４４Ａ、４４Ｂからなり、その２つのレンズ４４Ａ、４４Ｂの間に、レンズ３２が配置され、被写体からの光２は、レンズ４４Ａ、レンズ３２、レンズ４４Ｂを通過することにより、撮像素子４８上に収束され結像される。
ここで、レンズ３２の中心軸を撮影光学系４４の光軸と直交する面内で所定方向に移動すると、撮像素子４８上に結像される被写体像の位置が前記所定方向とは反対方向に移動する。
このように光学素子１０によって形成されるレンズ３２が凹レンズであっても像振れ補正が可能となる。そして、レンズ３２が凹レンズである場合において、第１、第２の実施の形態と同様の構成によって、レンズ３２の中心軸を撮影光学系４４の光軸に対して傾けるようにしても、第１、第２の実施の形態と同様に像振れ補正が可能である。
【００３３】
なお、本実施の形態では、第１の液体１４に直流電圧を印加することで電気毛管現象を発生させる場合について説明したが、第１の液体１４に印加する電圧は直流電圧に限定されるものではなく、交流電圧やパルス電圧、あるいは、ステップ状に増減する電圧など、どのような電圧を用いてもよく、要は第１の液体１４に電気毛管現象を発生させることができればよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】光学素子１０の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡＡ線断面図である。
【図３】光学素子１０の一部を省略した斜視図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は第１の液体１４と撥水膜２６がなす角度θの説明図である。
【図５】図２のＢＢ線断面図である。
【図６】各分割体２２に印加する電圧Ｅの大きさを示す図である。
【図７】撮像装置４０の構成を示すブロック図である。
【図８】レンズ３２による像振れ補正の説明図であり、（Ａ）は像振れの補正がなされていない状態を示し、（Ｂ）は像振れの補正がなされている状態を示す。
【図９】第２の実施の形態の光学素子１０の構成を示す断面図である。
【図１０】第２の実施の形態における第２の電極２０の平面図である
【図１１】各分割体１９に印加する電圧Ｅの大きさを示す図である。
【図１２】凹レンズによる像振れの補正の説明図であり、（Ａ）は凹レンズの中心軸と撮影光学系４４の光軸とが一致している状態を示し、（Ｂ）は凹レンズの中心軸が撮影光学系４４の光軸と直交する面内で所定方向に移動した状態を示している。
【図１３】電気毛管現象の原理説明図であり、（Ａ）は電圧印加前の状態を示す図、（Ｂ）は電圧印加後の状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０……光学素子、１２……容器、１２０２……第１の端面壁、１２０４……第２の端面壁、１２０６……側面壁、１４……第１の液体１４……第２の液体、１８……第１の電極、２０……第２の電極、２２……分割体、２４……絶縁膜、２６……撥水膜、２８……界面。
【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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