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JP4532651B2 - Variable focus lens, optical system and photographing apparatus - Google Patents

Variable focus lens, optical system and photographing apparatus Download PDF

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JP4532651B2
JP4532651B2 JP2000058285A JP2000058285A JP4532651B2 JP 4532651 B2 JP4532651 B2 JP 4532651B2 JP 2000058285 A JP2000058285 A JP 2000058285A JP 2000058285 A JP2000058285 A JP 2000058285A JP 4532651 B2 JP4532651 B2 JP 4532651B2
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    • G02B26/004Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements based on a displacement or a deformation of a fluid
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学系を通過する光の屈折力を制御する可変焦点レンズを構成する光学素子、いわゆる可変パワーレンズと、該光学素子を用いた撮影装置に関するものであり、特に、小型化を図ることができ、簡単な構成で効率よく光学パワーを制御することができ、可変焦点レンズ、可変フォーカスレンズ等に好適な可変焦点レンズ、一部を該可変焦点レンズによって構成された光学系および撮影装置の実現を目指すものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、スチルカメラ、ビデオカメラ等の撮影装置に用いられる撮影光学系においては、焦点調節、あるいは倍率調節等の機能が要求される。
これらの機能は、いずれもモーター等のアクチュエータとこれの出力をレンズの一部の光軸方向の移動に変換する変換機構を必要としていた。
しかし、この変換機構はメカニカル駆動部が必要で機器が大型化し、あるいは動作させた時に音が発生するという欠点がある。
【0003】
このような欠点を解消するため、電気毛管現象(エレクトロウエッティング現象)を用いた可変焦点レンズが、WO99/18456にて開示されている。当技術を用いると、電気エネルギを直接レンズの形状変化に用いることができるため、レンズを機械的に移動させること無く焦点調節が可能となる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、WO99/18456では、電気毛管現象(エレクトロウエッティング現象)を用い光学パワーを可変とする技術が開示されているが、ここに記載されている第1〜5の実施例においては、いずれも透過光路中に透明電極があり、レンズの透過光量が落ちるという欠点があった。また第1〜6のすべての実施例において光学素子の光軸方向の厚みが厚いため、コンパクトさが要求される民性用機器には実質的に組み込みにくいという点等に改良の余地があった。
【0005】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、エレクトロウエッティング現象を利用して、小型な構成で効率よくレンズパワーを制御することができる構造を有する可変焦点レンズを提供すると共に、一部を該可変焦点レンズによって構成された光学系および撮影装置を提供することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を達成するため、つぎの(1)〜()のように構成した可変焦点レンズ、一部を該可変焦点レンズによって構成された光学系および撮影装置を提供するものである。
(1)屈折率が異なり、互いに混合することのない導電性または有極性を備えている、第1の液体及び第2の液体を密閉した容器と、
前記第1の液体に導通するように設けられ、入射した光の通過の妨げとならない部位に形成された第1の電極と、
前記第1の電極と前記第1の液体から絶縁され、且つ光の入射面と対向する光の射出面が狭くなるように、これら入射出面に対する側面が光軸に対して傾けて構成されている前記容器の該側面側に、この側面の傾きと同方向に傾けて設けられた第2の電極とを有し、
前記第1及び第2の液体は、これらの液体同士の界面において形成されるR状の界面の凸の方向が前記光の射出面の方向を向く状態で、前記容器における前記第2の電極を含む側面と前記液体同士の界面との交点が存在するようにして前記容器に密閉され、
前記第1の電極と第2の電極により印加する電圧の出力を制御して前記第1の液体と前記第2の液体との界面形状を変化させることにより、通過する光の屈折力を変化させることを特徴とする可変焦点レンズ。
(2)前記第2の電極が、リング状の電極であって、前記第2の液体を取り囲むように配されていることを特徴とする上記(1)に記載の可変焦点レンズ。
)前記第1の液体の光軸上の光路長と第2の液体の光軸上の光路長が、前記印加電圧の出力に応じて変化することを特徴とする上記(1)または(2)に記載の可変焦点レンズ。
)前記第1の液体の屈折率が、第2の液体の屈折率より小さく、かつ第1の液体の前記光軸方向の光路長が前記光軸からの距離に応じて増大することを特徴とする上記(1)〜()のいずれかに記載の可変焦点レンズ。
)前記第1の液体の屈折率が、第2の液体の屈折率より小さく、かつ第1の液体の前記光軸上の光路長が印加電圧の出力に応じて、有限寸法の間を変化することを特徴とする上記(1)〜()のいずれかに記載の可変焦点レンズ。
)前記溶液の存在する容器の光学面を曲面としたことを特徴とする上記(1)〜()のいずれかに記載の可変焦点レンズ。
)レンズ素子によって所定の像を結像又は集光させるようにした光学系において、該光学系の一部を上記(1)〜()のいずれかに記載の可変焦点レンズによって構成したことを特徴とする光学系。
)上記()の光学系を備えていることを特徴とする撮影装置。
【0007】
【発明の実施の形態】
本実施の形態で開示する光学素子あるいは撮影装置は、上記した構成を用いることにより、コンパクトな可変焦点距離装置あるいは自動焦点調節装置等に好適な光学素子をレンズ素子に内蔵する光学系および撮影装置を実現することができる。
例えば、上記(1)〜(12)の構成を用いて、電極を光の通過しない面に設けることにより、印加電圧の出力制御による界面形状の変化によって第1及び第2の液体による光学パワーの変化の制御に際して、光の透過率を向上させ、効率の良い光学素子を構成することが可能となり、液体の光軸方向の厚さを薄くした状態で容器内に密閉することが可能となり、さらなるコンパクト化を図ることができる。
【0008】
ところで、上記した構成は、電気毛管現象(エレクトロウエッティング現象)を用いて、透過光量を制御できるようにした本出願人による光学素子(特願昭11−169657号)の原理構成に基づき、それを改良したものである。したがって、上記した構成はこの原理構成を前提とするものであるから、その詳細の理解のため、まず、この原理構成を図5以下を用いて説明する。
【0009】
図5及び図6は電気毛管現象(エレクトロウエッティング現象)を用いて、透過光量を制御できるようにした上記光学素子の原理構成を説明するための図である。
図5において、101は上記原理構成を説明するための光学素子の全体構成を示すものであり、102は中央に凹部を設けた透明アクリル製の透朋基板である。透明基板102の上面には、酸化インジウムスズ製の透明電極(ITO)103がスパッタリングで形成され、その上面には透明アクリル製の絶縁層104が密着して設けられる。絶縁層104は、前記透明電極103の中央にレプリカ樹脂を滴下し、ガラス板で押しつけて表面を平滑にした後、UV照射を行ない硬化させて形成する。絶縁層104の上面には、遮光性を有した円筒型の容器105が接着固定され、その上面には透明アクリル製のカバー板106が接着固定され、更にその上面には中央部に直径D3の開口を有した絞り板107が配置される。以上の構成において、絶縁層104、容器105及び上カバー106で囲まれた所定体積の密閉空間、すなわち液室を有した筐体が形成される。そして液室の壁面には、以下に示す表面処理が施される。
【0010】
まず絶縁層104の中央上面には、直径D1の範囲内に撥水処理剤が塗布され、撥水膜111が形成される。撥水処理剤は、フッ素化合物等が好適である。また、絶縁層104上面の直径D1より外側の範囲には、親水処理剤が塗布され、親水膜112が形成される。親水剤は、界面活性剤、親水性ポリマー等が好適である。一方、カバー板106の下面には、直径D2の範囲内に親水処理が施され、前記親水膜112と同様の性質を有した親水膜113が形成される。そしてこれまでに説明したすべての構成部材は、光軸123に対して回転対称形状をしている。更に、容器105の一部には孔があけられ、ここに棒状電極125が挿入され、接着剤で封止されて前記液室の密閉性を維持している。そして透明電極103と棒状電極125には給電手段126が接続され、スイッチ127の操作で両電極間に所定の電圧が印加可能になっている。
【0011】
以上の構成の液室には、以下に示す2種類の液体が充填される。まず絶縁層104上の撥水膜111の上には、第2の液体122が所定量だけ滴下される。第2の液体122は無色透明で、比重1.06、室温での屈折率1.49のシリコンオイルが用いられる。一方液室内の残りの空間には、第1の液体121が充填される。第1の液体121は、水とエチルアルコールが所定比率で混合され、更に所定量の食塩が加えられた、比重1.06、室温での屈折率1.38の電解液である。すなわち、第1及び第2の液体は、比重が等しく、かつ互いに不溶の液体が選定される。そこで両液体は界面124を形成し、混じりあわずに各々が独立して存在する。
【0012】
次に前記界面の形状について説明する。まず、第1の液体に電圧が印加されていない場合、界面124の形状は、両液体間の界面張力、第1の液体と絶縁層104上の撥水膜111あるいは親水膜112との界面張力、第2の液体と絶縁層104上の撥水膜111あるいは親水膜112との界面張力、及び第2の液体の体積で決まる。当実施例においては、第2の液体122の材料であるシリコンオイルと、撥水膜111との界面張力が相対的に小さくなるように材料選定されている。すなわち両材料間の濡れ性が高いため、第2の液体122が形成するレンズ状液滴の外縁は広がる性向を持ち、外縁が撥水膜111の塗布領域に一致したところで安定する。すなわち第2の液体が形成するレンズ底面の直径A1は、撥水膜111の直径D1に等しい。一方両液体の比重は前述のごとく等しいため、重力は作用しない。そこで界面124は球面になり、その曲率半径及び高さh1は第2の液体122の体積により決まる。また、第1の液体の光軸上の厚さはt1になる。
【0013】
一方、スイッチ127が閉操作され、第1の液体121に電圧が印加されると、電気毛管現象によって第1の液体121と親水膜112との界面張力が減少し、第1の液体が親水膜112と疎水膜122の境界を乗り越えて疎水膜122内に侵入する。その結果、図6のごとく、第2の液体が作るレンズの底面の直径はA1からA2に減少し、高さはh1からh2に増加する。また、第1の液体の光軸上の厚さはt2になる。このように第1の液体121への電圧印加によって、2種類の液体の界面張力の釣り合いが変化し、両液体間の界面の形状が変わる。
【0014】
よって、給電手段126の電圧制御によって界面123の形状を自在に変えられる光学素子が実現できる。また.第1及ぴ第2の液体が異なつている屈折率を有しているため、光学レンズとしてのパワーが付与される事になるから、光学素子101は界面123の形状変化によって可変焦点レンズとなる。
【0015】
さらには、図5に比べて図6の界面124の方が曲率半径が短くなるので、図6の状態の光学素子101の方が図5の状態に比べて光学素子101の焦点距離は短くなる。
【0016】
図7は、本発明の給電手段126の出力電圧と光学素子101の変形との関係を説明する図である。
同図(a)において、時刻t0に光学素子101に対して電圧値V0の電圧を印加すると、時定数t11で光学素子101の界面124の変形が始まる(図7(b))参照)。このまま電圧印加を統けていても、界面124が所望の変化量δ0に達する迄にはかなり長い時間が必要となる。そこで、光学系としては誤差として許容できる変形量、例えば図7(b)においては所望の界面変化量δ0の95%(0.95δ0と表記)まで界面124が変形した時(時刻t12)に所望の変形量に達したと見なす。この変形量に達しなければ、光学素子101の次の制御は進まない設定となっている。なおこの許容できる変形量は、光学素子101が組込まれる光学系に基いて決定されるものである。
【0017】
図8及び図9は上記原理構成における光学素子及び後述する本発明の実施例1の可変焦点レンズに係わる給電手段の説明図であって、図8はこれらに好適な駆動回路を示した図であり、図9はこれらに対する駆動電圧を示した図である。
この図8及び図9を用いて上記給電手段の構成と作成方法を説明する。
130は後述する光学装置150全体の動作を制御する中央演算処理装置(以下CPUと略す)で、ROM、RAM、EEPROM、A/D変換機能、D/A変換機能、PWM(Pulse Width Modulation)機能を有する1チップマイコンである。131は光学素子101へ電圧を印加するための給電手段であり、以下その構成を説明する。
【0018】
132は光学装置151に組込まれている乾電池等の直流電源、133は電源132から出力された電圧をCPU130の制御信号に応じて所望の電圧値へと昇圧するDC/DCコンバータ、134及び135はCPU130の制御信号、例えばPWM機能が実現される周波数/デューティ比可変信号に応じて、その信号レベルをDC/DCコンバータ133で昇圧された電圧レベルにまで増幅する増幅器である。また、増幅器134は光学素子101の透明電極103に、増幅器135は光学素子101の棒状電極125にそれぞれ接続している。つまり、CPU130の制御信号に応じて、電源132の出力電圧がDC/DCコンバータ133、増幅器134、増幅器135によって所望の電圧値、周波数、及びデューティーで光学素子101に印加されるようになる。
【0019】
図9は、上記増幅器134及び135から出力される電圧波形を説明する図である。なお、DC/DCコンバータ133から増幅器134及び135へそれぞれ100Vの電圧が出力されたものとして以下説明を行う。
図9の(a)にも示したように、増幅器134及び135はそれぞれ光学素子101に接続している。増幅器134からは、図9(b)に示すようにCPU130の制御信号により所望の周波数、デューティ比で矩形波形の電圧が出力される。一方増幅器135からは、図9(c)に示したようにCPU130の制御信号により、増幅器134とは逆位相で、同一周波数、同一デューティ比の矩形波形の電圧が出力される。これにより、光学素子101の透明電極103及び棒状電極125間に印加される電圧は図9(d)に示すように±100Vの矩形波形の電圧、つまり交流電圧となる。
【0020】
よって、給電手段131によって光学素子101には交流電圧が印加されることになる。ところで、光学素子101に印加される電圧の印加開始からの実効値は図9(e)の様に表す事が出来るので、以後、光学素子101に印加する交流電圧の波形を図9(e)にならって表す事とする。
なお、上記説明中、増幅器134及び135から矩形波形の電圧が出力されるものとして説明したが、正弦波でも同様の構成となる事は言うまでもない。
また、上記説明中、光学装置150に電源132が組込まれた場合について説明を行ったが、外付けの電源や給電手段によって光学素子101に交流印加される場合でも良い。
【0021】
図10は、光学素子101を光学装置に応用したものである。当実施例では、光学装置150は静止画像を撮影手段で電気信号に光電変換し、これをデジタルデータとして記録する、いわゆるデジタルスチルカメラを例として説明する。
140は複数のレンズ群からなる撮影光学系で、第1レンズ群141、第2レンズ群142、及び光学素子101で構成される。第1レンズ群141の光軸方向の進退で、焦点調節がなされる。光学素子101のパワー変化でズーミングがなされる。第2レンズ群142は移動しないリレーレンズ群である。そして、第1レンズ群141と第2レンズ群142の間に光学素子101が配置され、第1レンズ群141と光学素子101との間には、公知の技術によって絞り開口径が調整して撮影光束の光量を調整する絞りユニット143が配置されている。
また撮影光学系140の焦点位置(予定結像面)には、撮像手段144が配置される。これは照射された光エネルギを電荷に変換する複数の光電変換部、該電荷を蓄える電荷蓄積部、及び該電荷を転送し、外部に送出する電荷転送部からなる2次元CCD等の光電変換手段が用いられる。
【0022】
145は画像信号処理回路で、撮像手段144から入力したアナログの面像信号をA/D変換し、AGC制御、ホワイトバランス、γ補正、エッジ強調等の画像処理を施す。146は光学装置150の環境温度(気温)を測定する温度センサーである。147はCPU130の内部に設けられたタイマで、CPU130によって設定された時間をカウントするためのものである。
【0023】
151は液晶ディスプレイ等の表示器で、撮像手段144で取得した被写体像や、可変焦点レンズを有する光学装置の動作状況を表示する。152はCPU130をスリープ状態からプログラム実行状態に起動するメインスイッチ、153はズームスイッチで、撮影者のズームスイッチ操作に応じて後述する変倍動作を行ない、撮影光学系140の焦点距離を変える。154は上記スイッチ以外の操作スイッチ群で、撮影準備スイッチ、撮影開始スイッチ、シャッター秒時等を設定する撮影条件設定スイッチ等で構成される。155は焦点検出手段で、一眼レフカメラに用いられる位相差検出式焦点検出手段等が好適である。156はフォーカス駆動手段で、第1レンズ群141を光軸方向に進退させるアクチュエータとドライバ回路を含み、前記焦点検出手段155で演算したフォーカス信号に基づいてフォーカス動作を行ない、撮影光学系140の焦点状態を調節する。157はメモリ手段で、撮影された画像信号を記録する。具体的には、着脱可能なPCカード型のフラッシュメモリ等が好適である。
【0024】
図11は、図10に示した光学装置150が有するCPU130の制御フロー図である。以下、図10及び図11を用いて光学装置150の制御フローを説明する。
ステップS101において、メインスイッチ152がオン操作されたかどうかを判別し、オン操作されていない時は、そのまま各種スイッチの操作を待つ待機モードの状態である。ステップS101においてメインスイッチ152がオン操作されたと判定されたら、待機モードを解除し、次のステップS102以降へと進む。
ステップS102では、温度センサー146によって光学装置150が置かれている環境温度、つまり光学装置150の周囲の気温を測定する。
ステップS103では、撮影者による撮影条件の設定を受付ける。例えは、露出制御モードの設定(シャッター優先AE、プログラムAE等)や面質モード(記録面素数の大小、画像圧縮率の大小等)、ストロボモード(強制発光、発光禁止等)等の設定を行う。
ステップS104では、撮影者によってズームスイッチ153が操作されたか否かを判別する。オン操作されていない場合はステップS105に進む。ここでズームスイッチ153が操作された場合は、ステップS121に移行する。
【0025】
ステップS121ではタイマ147がカウント中かどうかの判別を行う。カウントしていなければステップS123へ移行し、カウント中である場合は、そのカウンタ値をリセットした後(S122)、ステップS123へと移行する。
【0026】
ステップS123では、ズームスイッチ153の操作量(操作方向やオン時間等)を検出し、その操作量に基いて対応する焦点距離変化量を演算する(S124)。その演算結果によって、光学素子101への最終印加電圧値V0を決定し(S125)、温度による最終電圧値の補正及び電圧印加波形の決定を行う「温度補正」のサブルーチンに進む(図12参照、詳細は後述)。この「温度補正」のサブルーチンで決定した光学素子101に印加する最終電圧値及び印加波形パターンで給電手段131の制御を行い、光学素子101に電圧を印加する(S127)。それと同時にタイマ147のカウントを開始する(S128)。そしてステップS103へ戻る。つまり、ズームスイッチ153が操作され続けている場合は、ステップS103からステップS128を繰り返し実行し、ズームスイッチ153のオン操作が終了した時点でステップS105へと移行する。
【0027】
ステップS105では、撮影者によって操作スイッチ群154のうち、撮影準備スイッチ(図11のフローチャートではSW1と表記)のオン操作が行われたか否かを判別する。オン操作されていない場合はステップS103に戻り、撮影条件設定の受付や、ズームスイッチ153の操作の判別を繰り返す。ステップS105で撮影準備スイッチがオン操作されたと判定されたら、ステップS111へ移行する。
【0028】
ステップS111では、撮像手段144及び信号処理回路145を駆動して、プレビュー画像を取得する。プレビュー画像とは、最終記録用面像の撮影条件を適切に設定するため、及び撮影者に撮影構図を把握させるために撮影前に取得する画像の事である。
ステップS112では、ステップS111で取得したプレビュー画像の受光レベルを認識す。具体的には、撮像手段144が出力する画像信号において、最高、最低及び平均の出力信号レベルを演算し、撮像手段144に入射する光量を認識する。
ステップS113では、前記ステップS112で認識した受光量に基いて、撮影光学系140内に設けられた絞りユニット143を駆動して適正光量になるように絞りユニット143の開口径を調整する。
ステップS114では、ステップS111で取得したプレビュー画像を表示器151に表示する。続いてステップS115では、焦点検出手段154を用いて撮影光学系140の焦点状態を検出する。続いてステップS116では、フォーカス駆動手段155により、第1レンズ群141を光軸方向に進退きせて合焦動作を行なう。その後、ステップS117に進み、撮影スイッチ(フロー図11では、SW2と表記)のオン操作がなされたか否かを判別する。オン操作されていない時はステップS111に戻り、プレビュー面像の取得からフォーカス駆動までのステップを繰り返し実行する。
【0029】
以上のごとく、撮影準備動作を繰り返し実行している最中に、撮影者が撮影スイッチをオン操作すると、タイマ147のカウントが完了しているかどうかの判別を行う(S118)。カウントが完了していない場合はそのまま判別を続行し、タイマ147のカウントが完了した時点でステップS118からステップS131にジャンプし、タイマ147のカウント値をリセットした後(S131)、ステップS132へと移行する。
【0030】
ステップS132では撮像を行なう。すなわち撮像手段144上に結像した被写体像を光電変換し、光学像の強度に比例した電荷が各受光部近傍の電荷蓄積部に蓄積される。ステップS133では、ステップS132で蓄積された電荷を電荷転送ラインを介して読み出し、読み出しされたアナログ信号を信号処理回路145に入力させる。ステップS134では、信号処理回路145において、入力したアナログ画像信号をA/D変換し、AGC制御、ホワイトバランス、γ補正、エッジ強調等の画像処理を施し、さらに必要に応じてCPU130内に記憶された画像圧縮プログラムでJPEG圧縮等を施す。ステップS135では、上記ステップS134で得られた画像信号をメモリ157に記録すると同時に、ステップS136にて一旦プレビュー画像を消去した後に、ステップS134で得られた画像信号を表示器151に改めて表示する。その後、給電手段131を制御して光学素子101への電圧印加をオフして(S137)、一連の撮影動作が終了する。
【0031】
ステップS151では温度センサー146で測定した気温が15℃以上かどうかの判別を行う。気温が15℃以下の場合は、図9の(a)に示した電圧印加波形Aを選択する(S152)。これは先述したように、低温時には光学素子101中の液体121及び122の粘性が高くなる事によって界面が変形を完了するまでの時間が長くなっていたのに対し、電源投入後の立上がり時に所定の最終電圧基準値V0よりも高い電圧を印加することによつて起動時の界面の変形量を多くする事で界面の変形完了時間の短縮化を図っている。
これは、光学素子101に印加する第1の電圧、すなわち、最終電圧基準値V0を印加する前の所定時間(以下、プリ印加時間と呼ぶ)は最終電圧基準値V0よりも高い第2の電圧、すなわち、プリ電圧値V1を光学素子101に印加し、プリ印加時間経過後は最終電圧基準値V0を光学素子101に印加する波形パターンである。
測定気温が10℃以上15℃未満の場合は(S153)、プリ印加時間を0msに設定し(S154)、プリ電圧値V1を演算するS180へと進む。
【0032】
測定気温が5℃以上10℃未満の場合は(S155)、プリ印加時間を10msに設定し(S156)、プリ電圧値V1を演算するS180へと進む。
測定気温が0℃以上5℃未満の場合は(S160)、プリ印加時間を20msに設定し(S156)、プリ電圧値V1を演算するS180へと進む。
測定気温が0℃未満の場合は(S160)、プリ印加時間を30msに設定し(S156)、プリ電圧値V1を演算するS180へと進む。
ステップS180で演算するプリ電圧値V1は例えば以下のような式で求まる。
プリ電圧値V1=(補正定数1)×(基準温度−測定温度)・・・(1−1)式
つまり基準温度、15℃との温度差に(補正定数1)を掛けた値がプリ電圧値V1となる。
【0033】
プリ電圧値V1が求まった後、ステップS181に進んで、最終電圧基準値V0の補正量を計算すると共に、最終電圧印加時間を求める。最終電圧基準値V0はステップS125で求まっているが、これにも例えば以下のような式で表される補正を行う。
補正最終電圧値V0’=(最終電圧基準値V0)+(補正定数2)×(基準温度−測定温度)・・・(1−2)式
つまり、ステップS125で求まった最終電圧基準値V0に、基準温度15℃との温度差に(補正定数2)を掛けた値を加えたものが補正最終電圧値V0’となる。
以上の制御を行う事で、印加電圧波形は温度に応じて図9(a)に示した様にきめ細かく変更され、その結果、界面の応答波形は同図(c)のごとく温度によらずほぼ一定となり、時刻t32でほば変形が完了する。そこで変形完了の目安となるタイマ147の待ち時間をt32より若干長いTAとし、これを予めCPUl30のメモリ内に記憶しておく。そして、図7のステップS118でこのTAをタイマ完了の判断値とする事により、界面が静定してからステップS131以降のフローの実行が許可される。
【0034】
一方、ステップS151にて測定温度が15℃以上の場合は、図9の(b)に示した電圧印加波形Bを選択する(S170)。これは、先述したように高温時には光学素子101中の液体121及び122の粘性が低くなる事によって界面が変形を完了するまでに振動現象が起こつてしまう事に対し、電源投入後の立上がり時に徐々に所定の最終電圧基準値V0まで電圧を印加することによって起動時の界面の振動現象の抑制を図っている。
つまり、光学素子101に印加する最終電圧基準値V0を印加する前の所定時間(これもプリ印加時間と呼ぶ)は徐々に最終電圧基準値V0になるように電圧制御を行う波形パターンである。
【0035】
測定気温が15℃以上20℃未満の場合は(S171)、プリ印加時間を10msに設定し(S172)、補正最終電圧値V0’を演算すると共に、最終電圧印加時間を求めるステップS181へと進む。
測定気温が20℃以上30℃未満の場合は(S173)、プリ印加時間を20msに設定し(S174)、補正最終電圧値V0’を演算すると共に、最終電圧印加時間を求めるステップS181へと進む。
測定気温が30℃以上の場合は(S173)、プリ印加時間を30msに設定し(S175)、補正最終電圧値V0’を演算すると共に、最終電圧印加時間を求めるステップS181へと進む。
【0036】
以上の制御を行う事で、印加電圧波形は温度に応じて図9(b)に示した様にきめ細かく変更され、その結果、界面の応答波形は同図(d)のごとく温度によらずほぼ一定となり、時刻t42でほぼ変形が完了する。そこで変形完了の目安となるタイマ147の待ち時間を、t42より若干長いTBとし、これを予めCPU130のメモリ内に記憶しておく。そして、図7のステップS118でこのTBをタイマ完了の判断値とする事により、界面が静定してからステップS131以降のフローの実行が許可される。
【0037】
以上により、温度に応じた最終印加電圧値や電圧印加波形パターンが決定するので(S182)、ステツプSl27に戻る。
また温度に応じて最終印加電圧値や電圧印加波形パターンを制御することによって、各温度毎に最適な駆動制御を行う事が可能となる。
【0038】
上記実施例1によれば、
(1)温度に応じて光学素子への最終印加電圧値や電圧印加波形パターンを制御することによって、光学素子の変形完了時間の短縮可能な光学装置を得ることが出来ること。
(2)実際に光学素子を駆動させる時間を短くする事が出来たので、光学装置の消費電力を低減する事が出来ること。
(3)光学素子の変形が静定するまで露光を禁止しているので、光学装置の撮影動作に影響を与える事が解消されること。
等が達成される。
【0039】
なお、本実施例では電圧印加波形パターンの切り替える基準温度を15℃としていたり、プリ印加時間を各温度毎に設定しているが、光学素子の構成やその液体の種類・組合せ等によって基準温度やプリ印加時間を設定すれば同様な効果が得られる。
また、光学素子への電圧印加を2段階にしているが、それ以上の多段階にしても同様な効果が得られる。
さらには、温度毎の最終印加電圧値やプリ印加電圧値の補正量を演算で求めているが、例えば図10に示したように、所望の焦点距離の温度によって決まるテーブルをCPUに記憶しておき、それを各補正量として使用しても本実施例と同様な効果が得られる。
なお、本実施例では光学装置の一例としてデジタルスチルカメラを取り挙げたが、それ以外のビデオカメラや銀塩カメラ等にも効果を損なわずに適用できる事は言うまでもない。
【0040】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。
[実施例1]
本発明の実施例1の光学系に用いられる可変焦点レンズを構成する光学素子の構成の原理を図1を用いて説明する。
図1において、7は前述した原理図において説明したと同様の、以下の液体を封止した容器で絶縁体でできており、図中左右方向(光の入射出方向)は透明に出来ている。
8は容器7に封止された第2の液体でここでは透明なシリコンオイルで構成されている。9は容器7に封止された第2の液体よりも屈折率の低い透明な第1の液体で食塩を溶した水の様な電解液で構成されている。
10は電解液9に外部から電位をかける為の電極で不図示のコントロール回路に連結されており前述したようなプラス、マイナス200V程度の交流電界がかけられる。
【0041】
11は絶縁体の中に埋め込まれたリング状の第2の電極で同じく不図示のコントロール回路に連結されており 前述したようなプラス、マイナス200V程度の交流電界が前述の電極10とは逆極性の位相でかけられる。
12は光束で図1(a)の状態では 第2の液体8から第1の液体9に入射するときに屈折率の違いにより界面で屈折し集光するようになっているが、交流電界をかけた(b)の状態では電界液である第1の液体9がシリコンオイル等の第1の液体8をリング状の電極11の付近で押しのけることにより、両液体の界面がさらに凸状を増大させ、射出光13の集光性を上げている。すなわち、図1の光学素子が焦点距離の短いレンズと変化している。
【0042】
上記構成において、前述したように図1(a)の非通電状態からカメラの焦点調節あるいは倍率変更を行う為に不図示のコントロール回路が電極10、及び11に交流通電を始めると図1(b)の様により短い焦点距離となる。これは電極10、11にかける電圧に関係するから任意の焦点距離を設定できる。
【0043】
本実施例では、以上の光学素子を用い、焦点調節や倍率変更を行い、例えば図10に示されるようにレンズ101を構成し、小型化および高性能化を達成することが可能な光学系を構成することができる。
【0044】
図2(b)(c)に、本発明の実施例1における光学素子の構成を示す。前記図1に示した原理図及び図2(a)に再示したものよりも、更に液体の光軸方向の厚さを薄くした状態で容器内に密閉することを可能とし、さらなるコンパクト化を図ることができるようにしたものである。
【0045】
図2(a)は図1と同様の原理構成による図であるがこの時、容器の側面と第1の液と第2の液の2液の交点である点Pに着目すると、この2液の境界面の接線ψ方向に界面の状態が生成され、この状態から電極10,11に通電する事でこの界面の状態、ψが増加する方向に変化する(ここでθがいわゆる接触角でψ=90°−θの関係がある。)。
【0046】
上記したユニットの厚みdに着目すると前記ψが0に近づくような構成にすれば本実施例のユニットの厚みd´はさらに小さく(薄く)構成できることがわかる。
このようなことから、容器の側面を角度ψだけ傾けて7bの様に構成することにより、図2(b)に示すように厚みの薄いユニットを形成することができる。
ここで、図2の点P部を拡大した図を図3に示す。図3においてtは水溶液側の厚みを示し、t=0.1から0.5mmが、遮光性とユニットのコンパクトさを両立した好適な条件となる。
また、ψは図2(a)で示したような2つの溶液と容器の側面で決まる接触角に合わせた角度で2液の界面が図のごとく大きなR状になるよう構成され、リング状の電極11は容器側面より更にごくわずかの角度であるδ分だけ傾いて且つ限りなく容器の内側に近いように、例えば10〜30μ程度に構成されている。
また、図中破線で示される容器内面にはあらかじめ公知の撥水処理がなされ、水溶液9をはじくように構成されている。
【0047】
以上の様な構成で前述の図8に示した増幅器134、135からの通電により、図2(c)の様に2液の界面が変形し、図中入射からの光を屈折させて射出側に通過させる焦点調節装置の役割を果たす。この時の凸状の大きさ、すなわちレンズの焦点距離又はレンズパワーは、前述の増幅器134、135からの電圧に略比例することは既に前例で述べた。
【0048】
[実施例2]
図4は、本発明の実施例2の可変焦点レンズの構成を示すものであり、実施例1の基本構成を用いて形成された可変焦点レンズを、レンズ素子の中に内蔵させたものである。
図4(a)には非通電状態で可変焦点レンズを透過する光に2液の界面があまり影響を生じさせない状態、図4(b)は前記図4(a)から前述のごとく電界をかけて2液の界面を変化させ、図4のレンズの焦点距離を変化させた状態を示す。
【0049】
図4(b)の状態では 前述の例と同じ電圧をかけない(a)の状態に比べ屈折率の高い第2液体8と屈折率の低い第1液体9との界面のRが小さくなっており、図のレンズ全体としての焦点距離がより短く、すなわちパワーが強く変化していて、焦点調節機能を果たしている。
【0050】
本実施例においては、前述した実施例1に比べ可変焦点構造をレンズの機能の中に内蔵したことにより、トータルで更にコンパクトなユニットを実現することができる。
【0051】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、エレクトロウエッティング現象を利用して、簡単な構成で効率よくレンズ系の焦点調節あるいは変倍を制御することができる可変焦点レンズを提供することができると共に、さらに、該可変焦点レンズにより小型光学系および撮影装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の光学系に用いる光学素子の構成原理を示す図である。
【図2】本発明の実施例1における光学素子の構成を示す図である。
【図3】図2の点P部を拡大した構成を示す図である。
【図4】本発明の実施例2における可変焦点レンズの構成を示す図である。
【図5】電気毛管現象(エレクトロウエッティング現象)を用いて、可変焦点レンズを制御できるようにした光学素子の原理構成を説明するための図である。
【図6】電気毛管現象(エレクトロウエッティング現象)を用いて、可変焦点レンズを制御できるようにした光学素子の原理構成を説明するための図である。
【図7】図6の光学素子又は本実施例のレンズに電圧を印加した際における給電手段の出力電圧と光学素子の変形との関係を説明する図である。
【図8】上記原理構成の光学素子及び本発明の実施例における可変焦点レンズに好適な駆動回路を示した図である。
【図9】上記原理構成の光学素子及び本発明の実施例における可変焦点レンズに対する駆動電圧を示した図である。
【図10】上記原理構成の光学素子及び本発明の実施例における可変焦点レンズを光学装置に応用した時のシステム図である。
【図11】上記光学装置に応用した時のフローチャート図である。
【図12】上記光学装置に応用した時のフローチャート図である。
【図13】本発明の可変焦点レンズの温度補正の動作を示す図である。
【図14】上記図13における温度補正した際のマイコン内のテーブルを示す図である。
【符号の説明】
7・・・光学素子容器
8・・・シリコンオイル等の油
9・・・カーボン粒子を混ぜた水溶液(電解液)
10・・・電極端子
11・・・リング状の電極
12・・・入射光
13・・・射出光
101・・・光学素子
102・・・透明基板
103・・・透明電極
104・・・絶縁層
105・・・容器
106・・・上カバー
107・・・絞り板
111・・・撥水膜
112・・・親水膜
113・・・親水膜
121、421・・・第1の液体
122、422・・・第2の液体
123・・・光軸
124・・・界面
125・・・棒状電極
126・・・給電手段
130・・・CPU
131・・・給電手段
132・・・電源
134、135・・・増幅器
140・・・撮影光学系
141・・・第1レンズ群
142・・・第2レンズ群
143・・・絞りユニット
144・・・撮像手段
145・・・画像信号処理回路
146・・・温度センサー
147・・・タイマ
150・・・光学装置
151・・・表示器
152・・・メインスイッチ
153・・・ズームスイッチ
154・・・操作スイッチ群
155・・・焦点検出手段
156・・・フォーカス駆動手段
157・・・メモリ手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical element constituting a varifocal lens that controls the refractive power of light passing through an optical system, a so-called variable power lens, and a photographing apparatus using the optical element, and particularly to miniaturization. it can, efficiently with a simple structure can control the optical power, the variable focus lens, a variable focus lens suitable variable focus lens or the like, partially formed by the varifocal lens optics and imaging apparatus It aims at realization.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a photographing optical system used in a photographing apparatus such as a still camera or a video camera requires functions such as focus adjustment or magnification adjustment.
Each of these functions requires an actuator such as a motor and a conversion mechanism that converts the output of the actuator into movement in the direction of the optical axis of a part of the lens.
However, this conversion mechanism has a drawback that a mechanical drive unit is required and the apparatus becomes large or generates sound when operated.
[0003]
In order to eliminate such drawbacks, a variable focus lens using an electrocapillary phenomenon (electrowetting phenomenon) is disclosed in WO99 / 18456. When this technology is used, electric energy can be directly used to change the shape of the lens, so that the focus can be adjusted without mechanically moving the lens.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, WO99 / 18456 discloses a technique for making optical power variable by using electrocapillarity (electrowetting phenomenon). However, in the first to fifth embodiments described herein, all of them are disclosed. There is a drawback in that there is a transparent electrode in the transmitted light path, and the amount of light transmitted through the lens is reduced. In all of the first to sixth embodiments, the optical element has a large thickness in the optical axis direction, so there is room for improvement in that it is substantially difficult to incorporate into a civilian device that requires compactness. .
[0005]
Therefore, the present invention provides a variable focus lens having a structure that can efficiently control the lens power with a small configuration by solving the above-described problems and utilizing the electrowetting phenomenon. It is an object of the present invention to provide an optical system and a photographing apparatus configured by a variable focus lens .
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a variable focus lens configured as in the following (1) to ( 8 ), an optical system and a photographing apparatus partially configured by the variable focus lens. is there.
(1) A container in which the first liquid and the second liquid are sealed, each having a different refractive index and having conductivity or polarity that does not mix with each other;
A first electrode provided to be electrically connected to the first liquid and formed at a site that does not hinder the passage of incident light;
Side surfaces with respect to the incident and exit surfaces are inclined with respect to the optical axis so that the light exit surface that is insulated from the first electrode and the first liquid and faces the light incident surface is narrowed. A second electrode provided on the side surface of the container and inclined in the same direction as the inclination of the side surface;
The first and second liquids are formed so that the convex direction of the R-shaped interface formed at the interface between these liquids faces the direction of the light exit surface, and the second electrode in the container is Sealed to the container in such a way that there is an intersection between the containing side surface and the interface between the liquids ,
The refractive power of light passing therethrough is changed by changing the shape of the interface between the first liquid and the second liquid by controlling the output of the voltage applied by the first electrode and the second electrode. A variable focus lens characterized by that.
(2) The variable focus lens according to (1), wherein the second electrode is a ring-shaped electrode and is disposed so as to surround the second liquid.
(3) the optical path length on the optical axis of the optical path length and the second liquid on the optical axis of the first liquid, above, characterized in that changes in accordance with output of the applied voltage (1) or ( The variable focus lens according to 2) .
( 4 ) The refractive index of the first liquid is smaller than the refractive index of the second liquid, and the optical path length of the first liquid in the optical axis direction increases according to the distance from the optical axis. The variable focus lens according to any one of (1) to ( 3 ), wherein
( 5 ) The refractive index of the first liquid is smaller than the refractive index of the second liquid, and the optical path length on the optical axis of the first liquid varies between finite dimensions according to the output of the applied voltage. The varifocal lens according to any one of (1) to ( 3 ), wherein the varifocal lens changes.
( 6 ) The variable focus lens according to any one of (1) to ( 5 ), wherein the optical surface of the container in which the solution exists is a curved surface.
( 7 ) In an optical system in which a predetermined image is formed or condensed by a lens element, a part of the optical system is configured by the variable focus lens according to any one of (1) to ( 6 ). An optical system characterized by that.
( 8 ) An imaging apparatus comprising the optical system of ( 7 ) above.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical element or the photographing apparatus disclosed in the present embodiment uses the above-described configuration, so that an optical system and a photographing apparatus in which an optical element suitable for a compact variable focal length apparatus or an automatic focusing apparatus is built in a lens element. Can be realized.
For example, by using the configurations (1) to (12) described above, by providing the electrode on a surface through which light does not pass, the optical power of the first and second liquids is changed by the change in the interface shape by the output control of the applied voltage. In controlling the change, it becomes possible to improve the light transmittance and to construct an efficient optical element, and to seal the liquid in the container in a state where the thickness of the liquid in the optical axis direction is reduced. Compactness can be achieved.
[0008]
By the way, the above-described configuration is based on the principle configuration of the optical element (Japanese Patent Application No. 11-169657) by the present applicant that can control the amount of transmitted light by using the electrocapillary phenomenon (electrowetting phenomenon). Is an improvement. Therefore, since the above-described configuration is based on this principle configuration, for the purpose of understanding the details, first, this principle configuration will be described with reference to FIG.
[0009]
FIG. 5 and FIG. 6 are diagrams for explaining the principle configuration of the above-described optical element in which the amount of transmitted light can be controlled using the electrocapillary phenomenon (electrowetting phenomenon).
In FIG. 5, reference numeral 101 denotes an overall configuration of an optical element for explaining the above-described principle configuration, and 102 is a transparent acrylic transparent substrate having a recess at the center. A transparent electrode (ITO) 103 made of indium tin oxide is formed on the upper surface of the transparent substrate 102 by sputtering, and an insulating layer 104 made of transparent acrylic is provided in close contact with the upper surface. The insulating layer 104 is formed by dropping a replica resin onto the center of the transparent electrode 103 and pressing it with a glass plate to smooth the surface, and then irradiating with UV irradiation and curing. A cylindrical container 105 having a light-shielding property is bonded and fixed to the upper surface of the insulating layer 104, and a cover plate 106 made of transparent acrylic is bonded and fixed to the upper surface. Further, the upper surface has a diameter D3 at the center. A diaphragm plate 107 having an opening is disposed. In the above configuration, a sealed space having a predetermined volume surrounded by the insulating layer 104, the container 105, and the upper cover 106, that is, a casing having a liquid chamber is formed. And the following surface treatment is given to the wall surface of a liquid chamber.
[0010]
First, a water repellent treatment agent is applied within the range of the diameter D1 to form a water repellent film 111 on the central upper surface of the insulating layer 104. The water repellent treatment agent is preferably a fluorine compound or the like. In addition, a hydrophilic treatment agent is applied to a range outside the diameter D1 on the upper surface of the insulating layer 104, and a hydrophilic film 112 is formed. As the hydrophilic agent, a surfactant, a hydrophilic polymer and the like are suitable. On the other hand, a hydrophilic film 113 having the same properties as the hydrophilic film 112 is formed on the lower surface of the cover plate 106 within the range of the diameter D2. All the constituent members described so far have a rotationally symmetric shape with respect to the optical axis 123. Further, a hole is formed in a part of the container 105, and a rod-shaped electrode 125 is inserted therein and sealed with an adhesive to maintain the sealing property of the liquid chamber. A power feeding means 126 is connected to the transparent electrode 103 and the rod-shaped electrode 125, and a predetermined voltage can be applied between both electrodes by operating the switch 127.
[0011]
The liquid chamber having the above configuration is filled with the following two types of liquids. First, a predetermined amount of the second liquid 122 is dropped on the water repellent film 111 on the insulating layer 104. The second liquid 122 is colorless and transparent, and silicon oil having a specific gravity of 1.06 and a refractive index of 1.49 at room temperature is used. On the other hand, the remaining space in the liquid chamber is filled with the first liquid 121. The first liquid 121 is an electrolytic solution having a specific gravity of 1.06 and a refractive index of 1.38 at room temperature, in which water and ethyl alcohol are mixed at a predetermined ratio and a predetermined amount of sodium chloride is added. That is, as the first and second liquids, liquids having the same specific gravity and insoluble in each other are selected. Therefore, both liquids form an interface 124, and they exist independently without being mixed.
[0012]
Next, the shape of the interface will be described. First, when no voltage is applied to the first liquid, the shape of the interface 124 includes the interface tension between the two liquids and the interface tension between the first liquid and the water-repellent film 111 or the hydrophilic film 112 on the insulating layer 104. It is determined by the interfacial tension between the second liquid and the water repellent film 111 or the hydrophilic film 112 on the insulating layer 104 and the volume of the second liquid. In this embodiment, the material is selected so that the interfacial tension between the silicon oil that is the material of the second liquid 122 and the water repellent film 111 is relatively small. That is, since the wettability between the two materials is high, the outer edge of the lenticular droplet formed by the second liquid 122 has a tendency to spread, and is stabilized when the outer edge coincides with the application region of the water repellent film 111. That is, the diameter A1 of the bottom surface of the lens formed by the second liquid is equal to the diameter D1 of the water repellent film 111. On the other hand, since the specific gravity of both liquids is equal as described above, gravity does not act. Therefore, the interface 124 becomes a spherical surface, and the radius of curvature and the height h 1 are determined by the volume of the second liquid 122. Further, the thickness of the first liquid on the optical axis is t1.
[0013]
On the other hand, when the switch 127 is closed and a voltage is applied to the first liquid 121, the interfacial tension between the first liquid 121 and the hydrophilic film 112 decreases due to the electrocapillary phenomenon, and the first liquid becomes a hydrophilic film. Overcoming the boundary between 112 and the hydrophobic film 122 and entering the hydrophobic film 122. As a result, as shown in FIG. 6, the diameter of the bottom surface of the lens made by the second liquid decreases from A1 to A2, and the height increases from h1 to h2. Further, the thickness of the first liquid on the optical axis is t2. In this way, by applying a voltage to the first liquid 121, the balance of the interfacial tension between the two liquids changes, and the shape of the interface between the two liquids changes.
[0014]
Therefore, an optical element in which the shape of the interface 123 can be freely changed by voltage control of the power feeding means 126 can be realized. Also. Since the first and second liquids have different refractive indexes, power as an optical lens is applied, so that the optical element 101 becomes a variable focus lens due to the shape change of the interface 123. .
[0015]
Furthermore, since the radius of curvature of the interface 124 of FIG. 6 is shorter than that of FIG. 5, the optical element 101 in the state of FIG. 6 has a shorter focal length of the optical element 101 than that of FIG. .
[0016]
FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the output voltage of the power feeding means 126 of the present invention and the deformation of the optical element 101.
In FIG. 7A, when a voltage having a voltage value V 0 is applied to the optical element 101 at time t 0 , the deformation of the interface 124 of the optical element 101 starts with a time constant t 11 (see FIG. 7B). ). Even if the voltage application is controlled as it is, a considerably long time is required until the interface 124 reaches the desired change amount δ 0 . Therefore, when the interface 124 is deformed to an allowable amount as an error for the optical system, for example, 95% of the desired interface change amount δ 0 (denoted as 0.95δ 0 in FIG. 7B) (time t 12). ) Is considered to have reached the desired amount of deformation. If the amount of deformation is not reached, the next control of the optical element 101 is set not to proceed. The allowable deformation amount is determined based on the optical system in which the optical element 101 is incorporated.
[0017]
FIG. 8 and FIG. 9 are explanatory views of the power supply means related to the optical element in the above-described principle configuration and the variable focus lens of Example 1 of the present invention to be described later, and FIG. 8 is a diagram showing a drive circuit suitable for them. FIG. 9 is a diagram showing drive voltages for these.
The configuration and creation method of the power supply means will be described with reference to FIGS.
Reference numeral 130 denotes a central processing unit (hereinafter abbreviated as CPU) that controls the operation of the entire optical device 150, which will be described later. ROM, RAM, EEPROM, A / D conversion function, D / A conversion function, PWM (Pulse Width Modulation) function It is a one-chip microcomputer having. Reference numeral 131 denotes power supply means for applying a voltage to the optical element 101, and the configuration thereof will be described below.
[0018]
132 is a DC power source such as a dry battery incorporated in the optical device 151, 133 is a DC / DC converter that boosts the voltage output from the power source 132 to a desired voltage value according to a control signal of the CPU 130, and 134 and 135 are This is an amplifier that amplifies the signal level to a voltage level boosted by the DC / DC converter 133 in accordance with a control signal of the CPU 130, for example, a frequency / duty ratio variable signal for realizing the PWM function. The amplifier 134 is connected to the transparent electrode 103 of the optical element 101, and the amplifier 135 is connected to the rod-shaped electrode 125 of the optical element 101. That is, the output voltage of the power supply 132 is applied to the optical element 101 at a desired voltage value, frequency, and duty by the DC / DC converter 133, the amplifier 134, and the amplifier 135 according to the control signal of the CPU 130.
[0019]
FIG. 9 is a diagram for explaining voltage waveforms output from the amplifiers 134 and 135. In the following description, it is assumed that a voltage of 100 V is output from the DC / DC converter 133 to the amplifiers 134 and 135, respectively.
As shown in FIG. 9A, the amplifiers 134 and 135 are connected to the optical element 101, respectively. As shown in FIG. 9B, the amplifier 134 outputs a voltage having a rectangular waveform with a desired frequency and duty ratio in accordance with a control signal from the CPU 130. On the other hand, as shown in FIG. 9C, the amplifier 135 outputs a rectangular waveform voltage having the same frequency and the same duty ratio as the amplifier 134 in accordance with the control signal of the CPU 130. As a result, the voltage applied between the transparent electrode 103 and the rod-shaped electrode 125 of the optical element 101 becomes a voltage having a rectangular waveform of ± 100 V, that is, an alternating voltage as shown in FIG.
[0020]
Therefore, an AC voltage is applied to the optical element 101 by the power supply means 131. Incidentally, since the effective value from the start of application of the voltage applied to the optical element 101 can be expressed as shown in FIG. 9E, the waveform of the AC voltage applied to the optical element 101 is shown in FIG. It will be expressed following.
In the above description, it has been described that a rectangular waveform voltage is output from the amplifiers 134 and 135, but it goes without saying that a sine wave has the same configuration.
In the above description, the case where the power source 132 is incorporated in the optical device 150 has been described. However, an AC power may be applied to the optical element 101 by an external power source or a power feeding unit.
[0021]
FIG. 10 shows the optical element 101 applied to an optical apparatus. In the present embodiment, the optical device 150 will be described by taking as an example a so-called digital still camera in which a still image is photoelectrically converted into an electrical signal by a photographing means and recorded as digital data.
Reference numeral 140 denotes a photographing optical system composed of a plurality of lens groups, and includes a first lens group 141, a second lens group 142, and an optical element 101. Focus adjustment is performed by the advance and retreat of the first lens group 141 in the optical axis direction. Zooming is performed by changing the power of the optical element 101. The second lens group 142 is a relay lens group that does not move. The optical element 101 is disposed between the first lens group 141 and the second lens group 142, and a diaphragm aperture diameter is adjusted between the first lens group 141 and the optical element 101 by a known technique. A diaphragm unit 143 for adjusting the amount of light flux is disposed.
An imaging unit 144 is disposed at the focal position (planned imaging plane) of the photographing optical system 140. This is a photoelectric conversion means such as a two-dimensional CCD comprising a plurality of photoelectric conversion units for converting irradiated light energy into charges, a charge storage unit for storing the charges, and a charge transfer unit for transferring the charges and sending them to the outside. Is used.
[0022]
An image signal processing circuit 145 performs A / D conversion on the analog surface image signal input from the imaging unit 144 and performs image processing such as AGC control, white balance, γ correction, and edge enhancement. A temperature sensor 146 measures the environmental temperature (air temperature) of the optical device 150. Reference numeral 147 denotes a timer provided in the CPU 130 for counting the time set by the CPU 130.
[0023]
Reference numeral 151 denotes a display such as a liquid crystal display, which displays the subject image acquired by the imaging unit 144 and the operation status of the optical apparatus having a variable focus lens. Reference numeral 152 denotes a main switch for starting the CPU 130 from the sleep state to the program execution state, and reference numeral 153 denotes a zoom switch. The zoom switch performs a scaling operation described later according to the zoom switch operation of the photographer, thereby changing the focal length of the photographing optical system 140. Reference numeral 154 denotes an operation switch group other than the above switches, which includes a shooting preparation switch, a shooting start switch, a shooting condition setting switch for setting a shutter speed, and the like. Reference numeral 155 denotes a focus detection unit, which is preferably a phase difference detection type focus detection unit used in a single-lens reflex camera. A focus driving unit 156 includes an actuator and a driver circuit for moving the first lens group 141 back and forth in the optical axis direction. The focus driving unit 156 performs a focusing operation based on the focus signal calculated by the focus detection unit 155 to Adjust the condition. Reference numeral 157 denotes memory means for recording a photographed image signal. Specifically, a detachable PC card type flash memory or the like is preferable.
[0024]
FIG. 11 is a control flow chart of the CPU 130 included in the optical device 150 shown in FIG. Hereinafter, the control flow of the optical device 150 will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
In step S101, it is determined whether or not the main switch 152 has been turned on. When the main switch 152 has not been turned on, the standby mode is awaiting the operation of various switches. If it is determined in step S101 that the main switch 152 is turned on, the standby mode is canceled, and the process proceeds to the next step S102 and subsequent steps.
In step S102, the temperature sensor 146 measures the ambient temperature where the optical device 150 is placed, that is, the ambient temperature around the optical device 150.
In step S103, the setting of the photographing condition by the photographer is accepted. For example, setting of exposure control mode (shutter priority AE, program AE, etc.), surface quality mode (number of recorded surface primes, image compression rate, etc.), strobe mode (forced flash, flash emission prohibited, etc.) Do.
In step S104, it is determined whether the zoom switch 153 has been operated by the photographer. If it is not turned on, the process proceeds to step S105. When the zoom switch 153 is operated here, the process proceeds to step S121.
[0025]
In step S121, it is determined whether the timer 147 is counting. If not counting, the process proceeds to step S123. If the counting is being performed, the counter value is reset (S122), and then the process proceeds to step S123.
[0026]
In step S123, the operation amount (operation direction, on-time, etc.) of the zoom switch 153 is detected, and the corresponding focal length change amount is calculated based on the operation amount (S124). Based on the calculation result, the final applied voltage value V 0 to the optical element 101 is determined (S125), and the process proceeds to a “temperature correction” subroutine for correcting the final voltage value by temperature and determining the voltage application waveform (see FIG. 12). Details will be described later). The power supply means 131 is controlled by the final voltage value and the applied waveform pattern applied to the optical element 101 determined in the “temperature correction” subroutine, and a voltage is applied to the optical element 101 (S127). At the same time, the timer 147 starts counting (S128). Then, the process returns to step S103. That is, when the zoom switch 153 is continuously operated, Steps S103 to S128 are repeatedly executed, and the process proceeds to Step S105 when the zoom switch 153 is turned on.
[0027]
In step S105, it is determined whether or not the photographer has turned on the photographing preparation switch (denoted as SW1 in the flowchart of FIG. 11) in the operation switch group 154. If the on-operation has not been performed, the process returns to step S103, and reception of shooting condition settings and determination of the operation of the zoom switch 153 are repeated. If it is determined in step S105 that the shooting preparation switch has been turned on, the process proceeds to step S111.
[0028]
In step S111, the imaging unit 144 and the signal processing circuit 145 are driven to obtain a preview image. The preview image is an image acquired before photographing in order to appropriately set the photographing condition of the final recording surface image and to allow the photographer to grasp the photographing composition.
In step S112, the light reception level of the preview image acquired in step S111 is recognized. Specifically, the highest, lowest and average output signal levels are calculated in the image signal output by the imaging unit 144, and the amount of light incident on the imaging unit 144 is recognized.
In step S113, based on the amount of received light recognized in step S112, the aperture unit 143 provided in the photographing optical system 140 is driven to adjust the aperture diameter of the aperture unit 143 so that an appropriate amount of light is obtained.
In step S114, the preview image acquired in step S111 is displayed on the display 151. In step S115, the focus detection unit 154 is used to detect the focus state of the photographing optical system 140. In step S116, the focus driving unit 155 moves the first lens group 141 back and forth in the optical axis direction to perform a focusing operation. Thereafter, the process proceeds to step S117, and it is determined whether or not the photographing switch (denoted as SW2 in the flow chart 11) is turned on. When the on-operation is not performed, the process returns to step S111, and steps from acquisition of the preview surface image to focus driving are repeatedly executed.
[0029]
As described above, when the photographer turns on the photographing switch while the photographing preparation operation is repeatedly executed, it is determined whether or not the timer 147 has been counted (S118). If the count is not completed, the determination is continued as it is, and when the count of the timer 147 is completed, the process jumps from step S118 to step S131, resets the count value of the timer 147 (S131), and proceeds to step S132. To do.
[0030]
In step S132, imaging is performed. That is, the subject image formed on the image pickup unit 144 is photoelectrically converted, and charges proportional to the intensity of the optical image are accumulated in the charge accumulating unit near each light receiving unit. In step S133, the charge accumulated in step S132 is read through the charge transfer line, and the read analog signal is input to the signal processing circuit 145. In step S134, the signal processing circuit 145 performs A / D conversion on the input analog image signal, performs image processing such as AGC control, white balance, γ correction, and edge enhancement, and is stored in the CPU 130 as necessary. JPEG compression or the like is performed using the image compression program. In step S135, the image signal obtained in step S134 is recorded in the memory 157. At the same time, the preview image is once erased in step S136, and then the image signal obtained in step S134 is displayed again on the display 151. Thereafter, the power supply means 131 is controlled to turn off the voltage application to the optical element 101 (S137), and a series of photographing operations is completed.
[0031]
In step S151, it is determined whether or not the temperature measured by the temperature sensor 146 is 15 ° C. or higher. When the temperature is 15 ° C. or lower, the voltage application waveform A shown in FIG. 9A is selected (S152). As described above, the time until the interface is completely deformed is increased because the viscosity of the liquids 121 and 122 in the optical element 101 is increased at a low temperature. By applying a voltage higher than the final voltage reference value V 0, the amount of deformation of the interface at the time of startup is increased, thereby shortening the interface deformation completion time.
This is because the first voltage applied to the optical element 101, that is, a predetermined time before applying the final voltage reference value V 0 (hereinafter referred to as pre-application time) is higher than the final voltage reference value V 0 . , That is, a pre-voltage value V 1 is applied to the optical element 101, and after the pre-application time has elapsed, a final voltage reference value V 0 is applied to the optical element 101.
When the measured temperature is 10 ° C. or higher and lower than 15 ° C. (S153), the pre-application time is set to 0 ms (S154), and the process proceeds to S180 for calculating the pre-voltage value V 1 .
[0032]
When the measured temperature is 5 ° C. or higher and lower than 10 ° C. (S155), the pre-application time is set to 10 ms (S156), and the process proceeds to S180 for calculating the pre-voltage value V 1 .
When the measured temperature is 0 ° C. or higher and lower than 5 ° C. (S160), the pre-application time is set to 20 ms (S156), and the process proceeds to S180 for calculating the pre-voltage value V 1 .
When the measured temperature is less than 0 ° C. (S160), the pre-application time is set to 30 ms (S156), and the process proceeds to S180 for calculating the pre-voltage value V 1 .
The pre-voltage value V 1 calculated in step S180 is obtained by the following equation, for example.
Pre-voltage value V 1 = (correction constant 1) × (reference temperature−measured temperature) (1-1) In other words, the value obtained by multiplying the temperature difference from the reference temperature and 15 ° C. by (correction constant 1) The voltage value is V 1 .
[0033]
After the pre-voltage value V 1 is obtained, the process proceeds to step S181 to calculate the correction amount of the final voltage reference value V 0 and obtain the final voltage application time. Although the final voltage reference value V 0 is obtained in step S125, for example, correction represented by the following equation is performed.
Corrected final voltage value V 0 ′ = (final voltage reference value V 0 ) + (correction constant 2) × (reference temperature−measured temperature) (1-2) Equation, that is, the final voltage reference value obtained in step S125 The corrected final voltage value V 0 ′ is obtained by adding a value obtained by multiplying V 0 by the temperature difference from the reference temperature of 15 ° C. (correction constant 2).
By performing the above control, the applied voltage waveform is finely changed according to the temperature as shown in FIG. 9A. As a result, the response waveform at the interface is almost independent of the temperature as shown in FIG. fixed and will, time t 32 Deho if the deformation is completed. Therefore the latency timer 147 which is a measure of the deformation completed slightly longer T A from t 32, and stored in this pre CPUl30 in memory. Then, by the T A and determined value of the timer completes in step S118 of FIG. 7, the interface is executed from the settling in step S131 and subsequent flow is admitted.
[0034]
On the other hand, if the measured temperature is 15 ° C. or higher in step S151, the voltage application waveform B shown in FIG. 9B is selected (S170). This is because, as described above, the vibration phenomenon occurs until the interface is completely deformed due to the low viscosity of the liquids 121 and 122 in the optical element 101 at a high temperature. By applying a voltage up to a predetermined final voltage reference value V 0 , the vibration phenomenon of the interface at the start-up is suppressed.
That is, a waveform pattern for performing voltage control so that a predetermined time (also referred to as pre-application time) before applying the final voltage reference value V 0 applied to the optical element 101 gradually becomes the final voltage reference value V 0. is there.
[0035]
When the measured temperature is 15 ° C. or higher and lower than 20 ° C. (S171), the pre-application time is set to 10 ms (S172), the corrected final voltage value V 0 ′ is calculated, and the process proceeds to step S181 for obtaining the final voltage application time. move on.
When the measured temperature is 20 ° C. or higher and lower than 30 ° C. (S173), the pre-application time is set to 20 ms (S174), the corrected final voltage value V 0 ′ is calculated, and the process proceeds to step S181 for obtaining the final voltage application time. move on.
If the measured temperature is 30 ° C. or higher (S173), the pre-application time is set to 30 ms (S175), the corrected final voltage value V 0 ′ is calculated, and the process proceeds to step S181 for obtaining the final voltage application time.
[0036]
By performing the above control, the applied voltage waveform is finely changed according to the temperature as shown in FIG. 9B. As a result, the response waveform of the interface is almost independent of the temperature as shown in FIG. constant and becomes substantially deformation is completed at time t 42. Therefore the latency timer 147 which is a measure of the deformation completed, slightly longer T B from t 42, and stored in this pre-CPU130 in memory. Then, by the T B and determined value of the timer completes in step S118 of FIG. 7, the interface is executed from the settling in step S131 and subsequent flow is admitted.
[0037]
Thus, the final applied voltage value and the voltage applied waveform pattern corresponding to the temperature are determined (S182), and the process returns to step S127.
Further, by controlling the final applied voltage value and the voltage applied waveform pattern according to the temperature, it becomes possible to perform optimum drive control for each temperature.
[0038]
According to Example 1 above,
(1) It is possible to obtain an optical device capable of shortening the deformation completion time of the optical element by controlling the final applied voltage value and the voltage application waveform pattern to the optical element according to the temperature.
(2) Since the time for actually driving the optical element can be shortened, the power consumption of the optical device can be reduced.
(3) Since the exposure is prohibited until the deformation of the optical element is settled, the influence on the photographing operation of the optical device is eliminated.
Etc. are achieved.
[0039]
In this embodiment, the reference temperature for switching the voltage application waveform pattern is set to 15 ° C., and the pre-application time is set for each temperature. A similar effect can be obtained by setting the pre-application time.
Further, although the voltage application to the optical element is made in two stages, the same effect can be obtained even if the voltage is applied in more stages.
Further, the correction amount of the final applied voltage value and the pre-applied voltage value for each temperature is obtained by calculation. For example, as shown in FIG. 10, a table determined by the temperature of the desired focal length is stored in the CPU. Even if it is used as each correction amount, the same effect as in this embodiment can be obtained.
In this embodiment, a digital still camera is taken as an example of an optical apparatus, but it goes without saying that the present invention can be applied to other video cameras, silver halide cameras, and the like without impairing the effect.
[0040]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
[Example 1]
The principle of the configuration of the optical element constituting the variable focus lens used in the optical system of Example 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
In FIG. 1, reference numeral 7 denotes a container sealed with the following liquid, which is the same as described in the principle diagram, and is made of an insulator. In the drawing, the horizontal direction (light incident / exit direction) is made transparent. .
8 is the 2nd liquid sealed by the container 7, and is comprised here with transparent silicone oil. Reference numeral 9 denotes an electrolytic solution such as water in which salt is dissolved in a transparent first liquid having a refractive index lower than that of the second liquid sealed in the container 7.
Reference numeral 10 denotes an electrode for applying an electric potential to the electrolytic solution 9 from the outside and is connected to a control circuit (not shown), and an alternating electric field of about plus or minus 200 V as described above is applied.
[0041]
Reference numeral 11 denotes a ring-shaped second electrode embedded in an insulator, which is also connected to a control circuit (not shown). The above-described positive and negative AC electric fields of about 200 V are opposite in polarity to the electrode 10 described above. It is applied with the phase.
Reference numeral 12 denotes a light beam. In the state shown in FIG. 1A, when the light enters the first liquid 9 from the second liquid 8, it is refracted and condensed at the interface due to the difference in refractive index. In the applied state (b), the first liquid 9 which is an electrolysis liquid pushes the first liquid 8 such as silicon oil in the vicinity of the ring-shaped electrode 11, thereby further increasing the convexity of the interface between the two liquids. Thus, the light collecting property of the emitted light 13 is increased. That is, the optical element in FIG. 1 is changed to a lens having a short focal length.
[0042]
In the above configuration, as described above, when a control circuit (not shown) starts alternating current energization to the electrodes 10 and 11 in order to adjust the focus of the camera or change the magnification from the non-energized state of FIG. ), The focal length is shorter. Since this is related to the voltage applied to the electrodes 10 and 11, an arbitrary focal length can be set.
[0043]
In this embodiment, the above optical element is used, focus adjustment and magnification change are performed, for example, the lens 101 is configured as shown in FIG. 10, and an optical system capable of achieving miniaturization and high performance is provided. Can be configured.
[0044]
2B and 2C show the configuration of the optical element in Example 1 of the present invention. Compared to the principle diagram shown in FIG. 1 and the one shown again in FIG. 2 (a), the liquid can be sealed in the container in a state where the thickness in the direction of the optical axis is further reduced, thereby further reducing the size. It is designed to be able to plan.
[0045]
FIG. 2A is a diagram based on the same principle configuration as FIG. 1, but at this time, paying attention to a point P that is the intersection of the two liquids of the side surface of the container and the first liquid and the second liquid, these two liquids The interface state is generated in the direction of the tangent line ψ of the boundary surface of this electrode, and when the electrodes 10 and 11 are energized from this state, the state of the interface, ψ changes in the increasing direction (where θ is a so-called contact angle and ψ = 90 [deg.]-[Theta].
[0046]
Paying attention to the thickness d of the unit, it can be seen that the thickness d ′ of the unit of this embodiment can be made smaller (thinner) if the configuration is such that ψ approaches zero.
For this reason, a thin unit can be formed as shown in FIG. 2 (b) by inclining the side surface of the container by an angle ψ and configuring it like 7b.
Here, FIG. 3 shows an enlarged view of the point P in FIG. In FIG. 3, t indicates the thickness on the aqueous solution side, and t = 0.1 to 0.5 mm is a suitable condition that achieves both light shielding properties and unit compactness.
Further, ψ is configured so that the interface between the two liquids has a large R shape as shown in the figure at an angle that matches the contact angle determined by the side surfaces of the two solutions and the container as shown in FIG. The electrode 11 is, for example, about 10 to 30 μm so as to incline by δ, which is a very slight angle from the side surface of the container, and as close as possible to the inside of the container.
In addition, the inner surface of the container indicated by a broken line in the drawing is subjected to a known water repellent treatment in advance to repel the aqueous solution 9.
[0047]
With the configuration as described above, the energization from the amplifiers 134 and 135 shown in FIG. 8 described above deforms the interface between the two liquids as shown in FIG. It plays the role of a focusing device that passes through. As described above, the convex size at this time, that is, the focal length of the lens or the lens power is approximately proportional to the voltage from the amplifiers 134 and 135 described above.
[0048]
[Example 2]
FIG. 4 shows the configuration of a variable focus lens according to Example 2 of the present invention. The variable focus lens formed using the basic configuration according to Example 1 is incorporated in a lens element. .
FIG. 4 (a) shows a state where the interface between the two liquids does not affect the light transmitted through the variable focus lens in a non-energized state, and FIG. 4 (b) applies an electric field as described above from FIG. 4 (a). 4 shows a state in which the focal length of the lens in FIG. 4 is changed by changing the interface between the two liquids.
[0049]
In the state of FIG. 4B, R at the interface between the second liquid 8 having a higher refractive index and the first liquid 9 having a lower refractive index is smaller than in the state of (a) where the same voltage as in the above example is not applied. In addition, the focal length of the entire lens shown in the figure is shorter, that is, the power changes strongly, and the focus adjustment function is achieved.
[0050]
In the present embodiment, a variable focus structure is incorporated in the lens function as compared with the first embodiment, so that a more compact unit can be realized in total.
[0051]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a variable focus lens capable of efficiently controlling the focus adjustment or zooming of the lens system with a simple configuration by utilizing the electrowetting phenomenon. it is possible, furthermore, it is possible to realize a compact optical system and imaging device by the variable focus lens.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration principle of an optical element used in an optical system according to Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of an optical element in Example 1 of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration in which a point P portion in FIG. 2 is enlarged.
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of a variable focus lens in Example 2 of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining a principle configuration of an optical element that can control a variable focus lens by using an electrocapillary phenomenon (electrowetting phenomenon).
FIG. 6 is a diagram for explaining the principle configuration of an optical element that can control a variable focus lens by using an electrocapillary phenomenon (electrowetting phenomenon).
7 is a diagram illustrating the relationship between the output voltage of the power feeding means and the deformation of the optical element when a voltage is applied to the optical element of FIG. 6 or the lens of the present embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a driving circuit suitable for an optical element having the above-described principle configuration and a variable focus lens in an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing drive voltages for the optical element having the above-described principle configuration and a variable focus lens in an embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a system diagram when the optical element having the above-described principle configuration and the variable focus lens in the embodiment of the present invention are applied to an optical device.
FIG. 11 is a flowchart when applied to the optical device.
FIG. 12 is a flowchart when applied to the optical device.
FIG. 13 is a diagram showing the temperature correction operation of the variable focus lens of the present invention.
14 is a diagram showing a table in the microcomputer when the temperature is corrected in FIG. 13; FIG.
[Explanation of symbols]
7 ... Optical element container 8 ... Oil such as silicon oil 9 ... Aqueous solution mixed with carbon particles (electrolyte)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Electrode terminal 11 ... Ring-shaped electrode 12 ... Incident light 13 ... Emission light 101 ... Optical element 102 ... Transparent substrate 103 ... Transparent electrode 104 ... Insulating layer 105 ... Container 106 ... Upper cover 107 ... Diaphragm 111 ... Water repellent film 112 ... Hydrophilic film 113 ... Hydrophilic film 121, 421 ... First liquid 122, 422 .... Second liquid 123 ... Optical axis 124 ... Interface 125 ... Bar electrode 126 ... Power supply means 130 ... CPU
131 ... Power supply means 132 ... Power supply 134, 135 ... Amplifier 140 ... Shooting optical system 141 ... First lens group 142 ... Second lens group 143 ... Aperture unit 144 ... Image pickup means 145 ... image signal processing circuit 146 ... temperature sensor 147 ... timer 150 ... optical device 151 ... display 152 ... main switch 153 ... zoom switch 154 ... Operation switch group 155 ... focus detection means 156 ... focus drive means 157 ... memory means

Claims (8)

屈折率が異なり、互いに混合することのない導電性または有極性を備えている、第1の液体及び第2の液体を密閉した容器と、
前記第1の液体に導通するように設けられ、入射した光の通過の妨げとならない部位に形成された第1の電極と、
前記第1の電極と前記第1の液体から絶縁され、且つ光の入射面と対向する光の射出面が狭くなるように、これら入射出面に対する側面が光軸に対して傾けて構成されている前記容器の該側面側に、この側面の傾きと同方向に傾けて設けられた第2の電極とを有し、
前記第1及び第2の液体は、これらの液体同士の界面において形成されるR状の界面の凸の方向が前記光の射出面の方向を向く状態で、前記容器における前記第2の電極を含む側面と前記液体同士の界面との交点が存在するようにして前記容器に密閉され、
前記第1の電極と第2の電極により印加する電圧の出力を制御して前記第1の液体と前記第2の液体との界面形状を変化させることにより、通過する光の屈折力を変化させることを特徴とする可変焦点レンズ。
A container having a first liquid and a second liquid hermetically sealed, having different refractive indices and having conductivity or polarity that do not mix with each other;
A first electrode provided to be electrically connected to the first liquid and formed at a site that does not hinder the passage of incident light;
Side surfaces with respect to the incident and exit surfaces are inclined with respect to the optical axis so that the light exit surface that is insulated from the first electrode and the first liquid and faces the light incident surface is narrowed. A second electrode provided on the side surface of the container and inclined in the same direction as the inclination of the side surface;
The first and second liquids are formed so that the convex direction of the R-shaped interface formed at the interface between these liquids faces the direction of the light exit surface, and the second electrode in the container is Sealed to the container in such a way that there is an intersection between the containing side surface and the interface between the liquids ,
The refractive power of light passing therethrough is changed by changing the shape of the interface between the first liquid and the second liquid by controlling the output of the voltage applied by the first electrode and the second electrode. A variable focus lens characterized by that.
前記第2の電極が、リング状の電極であって、前記第2の液体を取り囲むように配されていることを特徴とする請求項1に記載の可変焦点レンズ。  The variable focus lens according to claim 1, wherein the second electrode is a ring-shaped electrode and is disposed so as to surround the second liquid. 前記第1の液体の光軸上の光路長と第2の液体の光軸上の光路長が、前記印加電圧の出力に応じて変化することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の可変焦点レンズ。The optical path length on the optical axis of the optical path length and the second liquid on the optical axis of the first liquid, according to claim 1 or claim 2, characterized in that changes in accordance with output of the applied voltage Variable focus lens. 前記第1の液体の屈折率が、第2の液体の屈折率より小さく、かつ第1の液体の前記光軸方向の光路長が前記光軸からの距離に応じて増大することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。The refractive index of the first liquid is smaller than the refractive index of the second liquid, and the optical path length of the first liquid in the optical axis direction increases according to the distance from the optical axis. The variable focus lens of any one of Claims 1-3 . 前記第1の液体の屈折率が、第2の液体の屈折率より小さく、かつ第1の液体の前記光軸上の光路長が印加電圧の出力に応じて、有限寸法の間を変化することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。The refractive index of the first liquid is smaller than the refractive index of the second liquid, and the optical path length on the optical axis of the first liquid varies between finite dimensions according to the output of the applied voltage. The variable focus lens according to any one of claims 1 to 3 . 前記溶液の存在する容器の光学面を曲面としたことを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。Variable focus lens according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it has a curved optical surface of the container in the presence of said solution. レンズ素子によって所定の像を結像又は集光させるようにした光学系において、該光学系の一部を請求項1〜のいずれか1項に記載の可変焦点レンズによって構成したことを特徴とする光学系。An optical system in which a predetermined image is formed or condensed by a lens element, wherein a part of the optical system is configured by the variable focus lens according to any one of claims 1 to 6. Optical system. 請求項の光学系を備えていることを特徴とする撮影装置。A photographing apparatus comprising the optical system according to claim 7 .
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