(57)【要約】【課題】環境温度の影響を受けにくく、その結果環境温度によって制御状態を変える必要がない光学素子を提供する。【解決手段】本発明に係る光学素子１１は、第１液体２２と、第１液体２２と異なる第２液体２３とを備えて容器１２内に封入し、当該容器１２内に印加する電圧を変化させることで、第１液体２２と第２液体２３との境界面形状（２４）を変化させることが可能な液体レンズ２１を有しており、空間３１に真空層を有する断熱部材が設けられ、容器１２内を外部に対して断熱するようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１液体と、前記第１液体と異なる第２液体とを備えて容器内に封入し、前記容器内に加える物理量を変化させることで、前記第１液体と前記第２液体との境界面形状を変化させることが可能な液体レンズを有し、
前記容器内を外部に対して断熱する断熱部材が設けられていることを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１液体および前記第２液体の一方は導電性を有し、他方は絶縁性を有することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記物理量は電圧であることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記容器内において前記第１液体または前記第２液体と接する接触面の面積をＳＬとし、前記接触面のうち前記断熱部材を構成する部分の面積をＳＩとしたとき、次式
ＳＩ／ＳＬ＞０．３０
の条件を満足することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記断熱部材が真空層を有して構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項６】
前記断熱部材が流体を有して構成されることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項７】
前記流体は気体であり、前記気体の摂氏２０度における熱伝導率をｋａ［単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ）］としたとき、次式
ｋａ＜０．１０
の条件を満足することを特徴とする請求項６に記載の光学素子。
【請求項８】
前記断熱部材の少なくとも一部が断熱材料で構成され、前記断熱材料の熱伝導率をｋｓ［単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ）］としたとき、次式
ｋｓ＜２．０
の条件を満足することを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項９】
前記容器の少なくとも一部が断熱材料を用いて形成され、前記容器における前記断熱材料部分の熱伝導率をｋｊ［単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ）］としたとき、次式
ｋｊ＜１０
の条件を満足することを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記第１液体および前記第２液体は、ほぼ同密度であることを特徴とする請求項１から請求項９のうちいずれか一項に記載の光学素子。
【請求項１１】
液体レンズを有する光学素子を用いて、物体の像を所定の面上に結像させる光学系であって、
前記光学素子が請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載の光学素子であることを特徴とする光学系。
【請求項１２】
液体レンズを有する光学素子を用いて、物体の像を所定の面上に結像させる光学系を有する光学装置であって、
前記光学素子が請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載の光学素子であり、
前記光学装置がカメラであることを特徴とする光学装置。
【請求項１３】
液体レンズを有する光学素子を用いて、物体の像を所定の面上に結像させる結像方法であって、
前記光学素子が請求項１から請求項１０のうちいずれか一項に記載の光学素子であることを特徴とする結像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体レンズを有する光学素子、これを用いた光学系および光学装置、並びに結像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロウェティング現象を用い、印加する電圧量によって２つの液体の界面形状を変更可能な液体レンズが数多く提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００１−２４９２８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１にも開示されている通り、液体レンズは環境温度によって、材料の屈折率や粘性、液体界面の形状が変化してしまうため、温度によって制御状態を変える必要があった。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、環境温度の影響を受けにくく、その結果環境温度によって制御状態を変える必要がない光学素子、光学系および光学装置、並びに結像方法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】
【０００５】
このような目的達成のため、本発明に係る光学素子は、第１液体と、前記第１液体と異なる第２液体とを備えて容器内に封入し、前記容器内に加える物理量を変化させることで、前記第１液体と前記第２液体との境界面形状を変化させることが可能な液体レンズを有し、前記容器内を外部に対して断熱する断熱部材が設けられている。
【０００６】
なお、上述の発明において、前記第１液体および前記第２液体の一方は導電性を有し、他方は絶縁性を有することが好ましい。
【０００７】
また、上述の発明において、前記物理量は電圧であることが好ましい。
【０００８】
また、上述の発明において、前記容器内において前記第１液体または前記第２液体と接する接触面の面積をＳＬとし、前記接触面のうち前記断熱部材を構成する部分の面積をＳＩとしたとき、次式
ＳＩ／ＳＬ＞０．３０
の条件を満足することが好ましい。
【０００９】
また、上述の発明において、前記断熱部材が真空層を有して構成されることが好ましい。
【００１０】
また、上述の発明において、前記断熱部材が流体を有して構成されていてもよい。
【００１１】
なおこのとき、前記流体が気体である場合、前記気体の摂氏２０度における熱伝導率をｋａ［単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ）］としたとき、次式
ｋａ＜０．１０
の条件を満足することが好ましい。
【００１２】
また、上述の発明において、前記断熱部材の少なくとも一部が断熱材料で構成され、前記断熱材料の熱伝導率をｋｓ［単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ）］としたとき、次式
ｋｓ＜２．０
の条件を満足するようにしてもよい。
【００１３】
また、上述の発明において、前記容器の少なくとも一部が断熱材料を用いて形成され、前記容器における前記断熱材料部分の熱伝導率をｋｊ［単位：Ｗ／（ｍ・Ｋ）］としたとき、次式
ｋｊ＜１０
の条件を満足することが好ましい。
【００１４】
また、上述の発明において、前記第１液体および前記第２液体は、ほぼ同密度であることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係る光学系は、液体レンズを有する光学素子を用いて、物体の像を所定の面上に結像させる光学系であって、前記光学素子が本発明に係る光学素子であることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る光学装置は、液体レンズを有する光学素子を用いて、物体の像を所定の面上に結像させる光学系を有する光学装置であって、前記光学素子が本発明に係る光学素子であり、前記光学装置がカメラであることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係る結像方法は、液体レンズを有する光学素子を用いて、物体の像を所定の面上に結像させる結像方法であって、前記光学素子が本発明に係る光学素子であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、環境温度の影響を受けにくく、その結果環境温度によって制御状態を変える必要がない光学素子、光学系および光学装置、並びに結像方法を提供することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本願の好ましい実施形態について図を参照しながら説明する。第１実施形態の光学素子１１は、図１および図２に示すように、液体容器部１２に液体が封入された液体レンズ２１を有して構成されている。ここで、図１は第１実施形態に係る光学素子１１の側断面図を示しており、図２は第１実施形態に係る光学素子１１の平断面図を示している。液体容器部１２は、導電性材料を用いて円筒形の碗状に形成された第１電極１４、プラスチック等の絶縁性材料を用いて円筒状に形成された容器部材１５、絶縁性材料を用いて円筒状に形成された第１絶縁体１６、導電性材料を用いて二重円筒状に形成された第２電極１７、光を透過する材料を用いて円板状に形成された２つの光学窓部材１８ａ，１８ｂ、および、光を透過する絶縁性材料を用いて円筒形の碗状に形成された第２絶縁体１９から構成される。
【００２０】
第２電極１７は、断面がコの字状に形成されており、容器部材１５の上面および外周面を覆うとともに第１絶縁体１６の外周に接して取り付けられている。なお、説明容易化のため、図１および図３における上下左右方向を、各実施形態における上下左右方向と称することにする。すなわち、本願の光学素子は、各実施形態で規定される向きに限定されるものではない。第１絶縁体１６の一部の外周部と、容器部材１５、第１電極１４、および第２電極１７で囲まれた空間３１は、真空層で構成され、液体への外部からの温度伝達を防いでいる。すなわち、第１絶縁体１６および第２絶縁体１９の側部と、容器部材１５、第１電極１４、および第２電極１７から、真空層を有する断熱部材が構成される。
【００２１】
また、第１絶縁体１６の外径は、第２電極１７の内径と略同一の大きさに形成されており、第２電極１７の内側に対して、第１絶縁体１６が挿入されて取り付けられるようになっている。さらに、第２絶縁体１９の外径は、第１絶縁体１６の内径と略同一の大きさに形成されており、この第２絶縁体１９の開口部１９ａが下方に向くように、第１絶縁体１６内に第２絶縁体１９が挿入されて取り付けられるようになっている。
【００２２】
このように容器部材１５に対して、第２電極１７、第１絶縁体１６、および第２絶縁体１９が取り付けられた状態で、これらの上面が略同一平面上に位置するようになっており、この上面に対して円板状の第２の光学窓部材１８ｂが接合されている。また、容器部材１５、第１絶縁体１６、および第２絶縁体１９の下面も略同一平面上に位置しており、この下面に対して第１電極１４が接合されている。
【００２３】
第１電極１４の底部１４ａには、円形の開口窓１４ｂが設けられており、この開口窓１４ｂの内径は、第２絶縁体１９の開口部１９ａの内径よりやや小さく形成され、開口窓１４ｂと開口部１９ａとはその回転対称軸（後述する液体レンズ２１の光軸Ｘ１）が一致するようになっている。また、円板状に形成された第１の光学窓部材１８ａの外径は、第１電極１４の内径と略同一の大きさに形成されており、この第１電極１４に第１の光学窓部材１８ａが挿入されて取り付けられるようになっている。
【００２４】
第２絶縁体１９と第１電極１４および第１の光学窓部材１８ａとで囲まれた空間には、導電性の塩化リチウム水溶液（これを「第１液体２２」と呼ぶ）と、第１液体２２と同密度の絶縁性のシリコンオイル（これを「第２液体２３」と呼ぶ）とが充填されて封入されている。このとき、第１液体２２と第２液体２３とは混合せず、表面張力により境界面２４が形成され、この境界面２４を境にこれらの液体２２，２３が配置され、液体レンズ２１を構成している。なお、第１液体２２と第２液体２３とが同密度で構成されることで、境界面２４へ重力が全く影響しなくなるため、この境界面２４にかかる重力方向の影響を回避することができ、また、振動による混合を回避することができる。
【００２５】
図１および図２において、第２絶縁体１９の内壁面１９ｂは、回転対称に形成されており、この内壁面１９ｂに対する回転対称軸として、液体レンズ２１の光軸Ｘ１を定義することができる。この液体レンズ２１の光軸Ｘ１は、図１における下方から上方に向かって入射する入射光線の光軸と一致しており、境界面２４を貫いている。この液体レンズ２１の光軸Ｘ１に沿って入射した光線は、第１の光学窓部材１８ａ、第１液体２２、第２液体２３、および第２の光学窓部材１８ｂを透過し、第２の光学窓部材１８ｂより射出される。なお、光線の進行方向は逆であってもよい。
【００２６】
この光学素子１１において、第１液体２２と第２液体２３との境界面２４は、液体レンズ２１の光軸Ｘ１周りの全周で第２絶縁体１９の内壁面１９ｂに接している。また、第２電極１７は、第１および第２絶縁体１６，１９により、第１液体２２および第２液体２３と絶縁されている。一方、第２電極１７と容器部材１５および真空である空間３１を介して絶縁されている第１電極１４は、第１電極１４の開口部１４ｂが導電性液体である第１液体２２に接し、第１液体２２と電気的に接続されている。したがって、エレクトロウェティング現象により、第１電極１４および第２電極１７に電圧を印加することで、境界面２４と内壁面１９ｂとの表面張力を変更可能であり、電圧の変化に対して、境界面形状の変更が可能な構成となっている。
【００２７】
ここで、第１液体２２のｄ線における屈折率はｎ＝１．４４であり、第２液体２３のｄ線における屈折率はｎ＝１．５１であることから、電圧変化に伴う境界面形状の変化により、この光学素子１１全体の焦点距離を変更可能としている。なお、内壁面１９ｂの形状は回転対称の形状に限定されるものでなく、例えば、液体レンズ２１の光軸Ｘ１を含む面対称に構成することも可能である。あるいは、内壁面１９ｂは非対称形状であってもよい。また、第１液体２２および第２液体２３として、屈折率がほぼ同一で、アッベ数が異なる２つの液体を用いることにより、電圧変化に伴う境界面形状の変化により、光学素子１１全体の収差を変更可能に構成することもできる。
【００２８】
前述したように、第１絶縁体１６および第２絶縁体１９の側部と、容器部材１５、第１電極１４、および第２電極１７から、真空層を有する断熱部材が構成されている。このような断熱部材を設けることにより、環境温度の影響を受けにくく、その結果環境温度によって制御状態を変える必要がない光学素子および、これを用いた光学系並びに光学装置（結像方法）を提供することが可能になる。特に、真空層を有することで、高い断熱効果を得ることができる。
【００２９】
なお、上述の第１実施形態では、液体容器部１２内において第１液体２２または第２液体２３と接する接触面（すなわち、第２絶縁体１９の内壁面１９ｂおよび底面１９ｃと、第１の光学窓部材１８ａおよび第１電極１４の底面の一部からなる面）の面積をＳＬとし、当該接触面のうち断熱部材を構成する部分（すなわち、第２絶縁体１９の内壁面１９ｂ）の面積をＳＩとしたとき、ＳＩ／ＳＬ＞０．３０の条件を満足することが好ましい。このようにすれば、各液体との接触面のうち断熱部材を構成する部分の面積が大きくなるため、より効果的な断熱効果を得ることができる。第１実施形態において、ＳＩ／ＳＬ＝０．３７となっている。
【００３０】
なお、上述したように、第１液体２２が導電性を有し、第２液体２３が絶縁性を有することで、電気（電位差）を利用して容易に境界面形状を変形させることが可能になる。
【００３１】
また、電圧を変化させることにより境界面形状を変化させることで、フォーカシング等のためにレンズを駆動する駆動装置が不要となり、レンズの大型化や駆動騒音を抑えることが可能になる。
【００３２】
なお、上述の第１実施形態において、断熱部材は、真空層に限らず、流体を有して構成されてもよい。これにより、上述の場合と同様の効果を得ることができる。具体的には、例えば、空間３１に空気（２０℃における熱伝導率ｋａ＝０．０２５６［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］）を充填して密閉した構造でもよく、このようにすれば、比較的容易に、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
また、空間３１に熱伝導率の低い気体、例えば、キセノンガス（２０℃における熱伝導率ｋａ＝０．００５４）や、アルゴンガス（２０℃における熱伝導率ｋａ＝０．０１７３）等を充填して密閉した構造でもよく、このようにしても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。なお、このような気体の２０℃における熱伝導率ｋａは、ｋａ＜０．１０であることが好ましい。
【００３４】
また、流体は、気体に限らず、液体であってもよく、このようにしても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。具体的には、例えば、熱伝導率が低く、常温付近あるいは光学素子を搭載した光学機器等の保存温度（例えば、−２０℃〜７０℃）において液体相である、エチルアルコール（２０℃における熱伝導率ｋＬ＝０．１７、融点＝−１１４℃、沸点＝７８℃）やトルエン（２０℃における熱伝導率ｋＬ＝０．１３、融点＝−９５℃、沸点＝１１１℃）を空間３１に充填して密閉した構造でもよい。なお、このような液体の２０℃における熱伝導率ｋＬについては、上限値が０．５０であることが好ましく、望ましくは０．３０、より望ましくは０．２０であることが好ましい。
【００３５】
また、液体容器部１２の少なくとも一部が断熱材料を用いて形成されることが望ましく、液体容器部１２における断熱材料部分の熱伝導率をｋｊとしたとき、ｋｊ＜１０の条件を満足することが好ましい。このようにすれば、より高い断熱効果を得ることができる。このような断熱材料として、例えば、第１および第２の光学窓部材１８ａ，１８ｂに、ガラス（２０℃における熱伝導率ｋｊ＝０．５５）や、アクリル（２０℃における熱伝導率ｋｊ＝０．１７）を用いることができ、また容器部材１５に、ポリスチレン（２０℃における熱伝導率ｋｊ＝０．０８）や紙（２０℃における熱伝導率ｋｊ＝０．０６）等を用いることができる。ただし、望ましくは、断熱材料の熱伝導率ｋｊの上限値が１．１０であることがより好ましく、より望ましくは０．２５、さらに望ましくは０．１０であることが好ましい。
【００３６】
次に、光学素子の第２実施形態について図３および図４を参照しながら説明する。ここで、図３は第２実施形態に係る光学素子５１の側断面図を示しており、図４は第２実施形態に係る光学素子５１の平断面図を示している。第２実施形態の光学素子５１は、液体容器部５２に液体が封入された液体レンズ６１を有して構成されている。液体容器部５２は、導電性材料を用いて円筒形の碗状に形成された第１電極５４、断熱材料を用いて円筒状に形成された容器部材５５、絶縁性材料を用いて円筒状に形成された第１絶縁体５６、導電性材料を用いて二重円筒状に形成された第２電極５７、光を透過する材料を用いて円板状に形成された２つの光学窓部材５８ａ，５８ｂ、および、光を透過する絶縁性材料を用いて円筒形の碗状に形成された第２絶縁体５９から構成される。
【００３７】
第２電極５７は、断面がコの字状に形成されており、容器部材５５の上面および内外周面を覆うとともに第１絶縁体５６の外周に接して取り付けられている。第２実施形態における容器部材５５は、断熱材料で構成され、液体への外部からの温度伝達を防いでいる。すなわち、この容器部材５５が断熱材料を用いた断熱部材となる。容器部材５５に用いられる断熱材料として、例えば、紙（２０℃における熱伝導率ｋｓ＝０．０６）、スポンジ（２０℃における熱伝導率ｋｓ＝０．０４）、綿（２０℃における熱伝導率ｋｓ＝０．０３）等が挙げられる。
【００３８】
また、第１絶縁体５６の外径は、容器部材５５の内径の一部および第２電極５７の内径と略同一の大きさに形成されており、容器部材５５および第２電極５７に対して、第１絶縁体５６が挿入されて取り付けられるようになっている。さらに、第２絶縁体５９の外径は、第１絶縁体５６の内径と略同一の大きさに形成されており、この第２絶縁体５９の開口部５９ａが下方に向くように、第１絶縁体５６内に第２絶縁体５９が挿入されて取り付けられるようになっている。
【００３９】
このように容器部材５５に対して、第２電極５７、第１絶縁体５６、および第２絶縁体５９が取り付けられた状態で、これらの上面が略同一平面上に位置するようになっており、この上面に対して円板状の第２の光学窓部材５８ｂが接合されている。また、容器部材５５、第１絶縁体５６、および第２絶縁体５９の下面も略同一平面上に位置しており、この下面に対して第１電極５４が接合されている。
【００４０】
第１電極５４の底部５４ａには、円形の開口窓５４ｂが設けられており、この開口窓５４ｂの内径は、第２絶縁体５９の開口部５９ａの内径よりやや小さく形成され、開口窓５４ｂと開口部５９ａとはその回転対称軸（後述する液体レンズ６１の光軸Ｘ２）が一致するようになっている。また、円板状に形成された第１の光学窓部材５８ａの外径は、第１電極５４の内径と略同一の大きさに形成されており、この第１電極５４に第１の光学窓部材５８ａが挿入されて取り付けられるようになっている。
【００４１】
第２絶縁体５９と第１電極５４および第１の光学窓部材５８ａとで囲まれた空間には、第１実施形態の場合と同様に、同密度の、第１液体（導電性の塩化リチウム水溶液）６２と、第２液体（絶縁性のシリコンオイル）６３とが充填されて封入されている。この第２実施形態においても、第１液体６２と第２液体６３とは混合せず、表面張力により第１液体６２側に凸の曲面状態を含む境界面６４が形成され、液体レンズ６１を構成している。また、第１液体６２と第２液体６３とが同密度の液体で構成されているため、境界面６４にかかる重力方向の影響および振動による混合を回避することができる。
【００４２】
さらに、第２絶縁体５９の内壁面５９ｂは回転対称に形成されており、この内壁面５９ｂに対する回転対称軸と液体レンズ６１の光軸Ｘ２とは一致している。そして、液体レンズ６１の光軸Ｘ２に沿って入射した光線は、第１の光学窓部材５８ａ、第１液体６２、第２液体６３、および第２の光学窓部材５８ｂを透過し、第２の光学窓部材５８ｂより射出される。なお、光線の進行方向は逆であってもよい。
【００４３】
この光学素子５１において、第１液体６２のｄ線における屈折率はｎ＝１．４４であり、第２液体６３のｄ線における屈折率はｎ＝１．５１であることから、第１実施形態の場合と同様に、電圧変化に伴う境界面形状の変化により、光学素子５１全体の焦点距離を変更可能としている。なお、内壁面５９ｂの形状は回転対称の形状に限定されるものでなく、例えば、液体レンズ６１の光軸Ｘ２を含む面対称に構成することも可能である。あるいは、内壁面５９ｂは非対称形状であってもよい。また、第１液体６２および第２液体６３として、屈折率がほぼ同一で、アッベ数が異なる２つの液体を用いることにより、電圧変化に伴う境界面形状の変化により、光学素子５１全体の収差を変更可能に構成することもできる。
【００４４】
前述したように、第２実施形態における容器部材５５は、断熱材料を用いた断熱部材となっている。このような構成としても、第１実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
なお、断熱材料の熱伝導率をｋｓとしたとき、ｋｓ＜２．０の条件を満足することが好ましく、このようにすれば、効果的な断熱効果を得ることができる。ただし、望ましくは、断熱材料の熱伝導率ｋｓの上限値が０．４０であることがより好ましく、より望ましくは０．２０、さらに望ましくは０．０９であることが好ましい。
【００４６】
また、上述の第２実施形態では、液体容器部５２内において第１液体６２または第２液体６３と接する接触面（すなわち、第２絶縁体５９の内壁面５９ｂおよび底面５９ｃと、第１の光学窓部材５８ａおよび第１電極５４の底面の一部からなる面）の面積をＳＬとし、当該接触面のうち断熱部材を構成する部分（すなわち、第２絶縁体５９の内壁面５９ｂ）の面積をＳＩとしたとき、ＳＩ／ＳＬ＝０．３９となっている。
【００４７】
なお、各実施形態における液体容器の形態は、同じ機能を有していれば本明細書中に示される実施例に限定されることはない。
【００４８】
また、上述の各実施形態において、液体材料（第１液体および第２液体）は、同じ機能を有していれば、本明細書中に示される実施例に限定されることはない。例えば、第１液体が絶縁性を有し、第２液体が導電性を有していてもよい。また例えば、第１液体と第２液体との間に絶縁性を有し混合を防ぐ薄膜を設けるようにすれば、第１液体および第２液体をともに導電性の液体にしてもよい。
【００４９】
次に、上述のような光学素子を備えた光学系について図５を参照しながら説明する。なお、このような光学系の一例である撮像光学系が図５に示されている。この撮像光学系ＳＹＳは、光軸に沿って物体側から順に並んだ、２枚のメニスカスレンズからなる第１レンズ群Ｇ１と、両凸レンズ、両凸レンズと両凹レンズとの接合レンズ、および両凸レンズからなる第２レンズ群Ｇ２と、液体レンズを有する光学素子１１および両凸レンズからなる第３レンズ群Ｇ３と、光学ローパスフィルタＬＰと、カバーガラスＣＧと、像面Ｉ上に配設された撮像素子ＣＣＤとを有した、３群構成のズームレンズを備えた構造となっている。なお、開口絞りＳは、第２レンズ群Ｇ２の物体側近傍に配置される。このような撮像光学系ＳＹＳにおいて、物体からの光は、第１〜第３レンズ群Ｇ１〜Ｇ３、光学ローパスフィルタＬＰ、およびカバーガラスＣＧを介して像面Ｉ上に結像されるが、光学素子１１の焦点距離変更機能を用いて合焦を行っている。
【００５０】
以上のように構成される撮像光学系ＳＹＳに、第１実施形態の光学素子１１（もしくは、第２実施形態の光学素子５１）を適用することで、前述で述べた効果をより効果的に得ることができる。
【００５１】
続いて、上述のような光学素子を備えた光学装置について図６〜図８を参照しながら説明する。このような光学装置の一例である電子カメラ１０１を図６および図７に示している。図６に示すように、電子カメラ１０１の正面側には、レリーズスイッチ１０３と、メインスイッチ１０４と、ファインダー対物窓１０５と、フラッシュ発光窓１０６と、アンテナ１０７と、レンズ鏡筒１０８とが設けられている。一方、図７に示すように、電子カメラ１０１の背面側には、表示部１０９と、ファインダー接眼窓１１０と、ズームスイッチ１１１と、メニュースイッチ１１２と、モードダイヤル１１３と、十字キー１１４と、決定スイッチ１１５とが設けられている。
【００５２】
図８は、電子カメラ１０１の要部構成を示すブロック図である。この図８において、ＣＰＵ１１６は、後述する各ブロックから出力される信号を入力して所定の演算を行い、演算結果に基づく制御信号を各ブロックへ出力する。ＣＰＵ１１６が実行するプログラムは、ＣＰＵ１１６内の不揮発性メモリ（不図示）に格納されている。
【００５３】
撮影光学系１４０はレンズ鏡筒１０８内に構成され、被写体像を撮像素子１４１の撮像面上に結像させる。撮像素子１４１は、ＣＣＤイメージセンサなどによって構成される。撮像素子１４１は、撮像面上の被写体像を撮像して撮像信号を出力する。Ａ／Ｄ変換回路１４２は、不図示の信号処理回路によってアナログ処理（ゲインコントロールなど）された後の撮像信号をディジタル信号に変換する。
【００５４】
なお、ＣＰＵ１１６は画像処理部を含み、ディジタル変換後の画像データにホワイトバランス処理などの画像処理を行うほか、画像処理後の画像データを所定の形式で圧縮する圧縮処理、圧縮された画像データを伸長する伸長処理などを行う。メモリ１１７はＣＰＵ１１６による作業用メモリとして使用されるほか、表示部１０９に表示されるデータを格納する表示用メモリ（VRAM）として使用される。また、ＣＰＵ１１６は、ＣＦカードやＳＤカードのような外部メモリ１１７ａに画像データの書き込み（保存処理）を行ったりする。
【００５５】
撮像素子１４１による撮像データからコントラストを検出する方式によって、ＣＰＵ１１６は合焦するフォーカスレンズ位置を求め、フォーカスレンズの移動量を示す信号は、ＣＰＵ１１６からフォーカス駆動部１１９へ出力される。フォーカス駆動部１１９は、フォーカスレンズを光軸方向に進退移動させてフォーカス調節を行う。また、ズーム駆動部１２１は、ＣＰＵ１１６からの指示に応じて撮影光学系１４０を構成するズームレンズを光軸方向に進退移動させて倍率を変更する。
【００５６】
電子観察光学系１３０（以降、ＥＶＦとも呼ぶ）は、可変焦点部材である光学素子１１と接眼レンズを有し、ＥＶＦ用表示部材であるＬＣＤ１３６に表示される画像を拡大観察する。光学素子１１は、いわゆる液体レンズによって構成され、給電部１２５から印加される電圧に応じて焦点距離を変え、電子観察光学系１３０の視度を調節する。給電部１２５は可変ＤＣ／ＤＣ変換回路を含み、ＣＰＵ１１６からの指示に応じた電圧を光学素子１１へ印加する。なお、電源１２６は電池によって構成され、ＣＰＵ１１６を含むカメラ内各部へ電力を供給する。また、マイク１１８は、入力された音声を電気信号に変換してＣＰＵ１１６へ出力する。
【００５７】
レリーズスイッチ１０３、メインスイッチ１０４、ズームスイッチ１１１、モードダイヤル１１３、十字キー１１４、メニュースイッチ１１２、および決定スイッチ１１５は操作部材を構成する。各スイッチおよびダイヤルは、それぞれの設定操作に応じた操作信号を発生してＣＰＵ１１６へ出力する。表示部１０９はカラー液晶表示パネルによって構成され、ＣＰＵ１１６からの指示に応じて撮影画像や操作メニュー（撮影機能や撮影条件などの設定／変更を行うための操作メニュー）、電子カメラ１０１に設定されている情報等を表示する。
【００５８】
アンテナ１０７と電気的に接続されている通信部１２３は、ＣＰＵ１１６からの指示によって電子カメラと無線接続されている外部機器１９０との間で通信を行う。電子カメラ１０１および外部機器１９０間の通信では、例えば、外部データサーバー１９５側のデータベース１９６に登録されているメンテナンス情報やデータ等が電子カメラへ送信される一方、カメラＩＤ情報やメンテナンス情報等が電子カメラ１０１から外部データサーバー１９５へ送信される。なお、アンテナ１０７は無線通信の送受信に使用される。無線ＬＡＮアクセスポイント１９１、インターネット１９２、外部データサーバー１９５、およびデータベース１９６は外部機器１９０を構成する。
【００５９】
以上のように構成される電子カメラ１０１に、第１実施形態の光学素子１１（もしくは、第２実施形態の光学素子５１）を適用しても、前述で述べた効果をより効果的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１実施形態に係る光学素子の側断面図である。
【図２】第１実施形態に係る光学素子の平断面図である。
【図３】第２実施形態に係る光学素子の側断面図である。
【図４】第２実施形態に係る光学素子の平断面図である。
【図５】撮像光学系の概略構成図である。
【図６】電子カメラの正面図である。
【図７】電子カメラの背面図である。
【図８】電子カメラの要部構成を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００６１】
ＳＹＳ  撮像光学系
１１  光学素子（第１実施形態）
１２  液体容器部（容器）
２１  液体レンズ
２２  第１液体                          ２３  第２液体
５１  光学素子（第２実施形態）
５２  液体容器部（容器）
６１  液体レンズ
６２  第１液体                          ６３  第２液体
１０１  電子カメラ（光学装置）
【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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