JP2002214662A

JP2002214662A - 光学装置の振れ補正装置

Info

Publication number: JP2002214662A
Application number: JP2001015075A
Authority: JP
Inventors: Masabumi Yamazaki; 正文山崎; Shinji Kaneko; 新二金子; Kimihiko Nishioka; 公彦西岡
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2001-01-23
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2002-07-31
Also published as: US7561185B2; US20040012683A1

Abstract

(57)【要約】【課題】画質を劣化させることなく簡単な構成でレスポ
ンスが早く十分な変位量をもったカメラの手振れ補正装
置等の光学装置の振れ補正装置を提供する。【解決手段】被写体像を結像するための光学系１と、こ
の光学系の光路中に配置された反射面と、反射面に隣接
配置された第１電極を有する第１基板２８と、第１基板
２８と対向して配置され、第１電極と対向する位置に第
２電極を有する、光学装置に固定された第２基板２９
と、第１電極と第２電極のうちのいずれか一方の電極が
複数の電極に分割され、この分割された各電極と対向す
る他方の電極との間に電圧を印加する電圧制御回路３９
と、光学装置の振れ角を検出する検出手段と、を有し、
電圧制御回路３９が、前記検出手段の出力に基づき前記
分割されたそれぞれの電極と対向する他方の電極との間
の電圧を制御するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、カメラ等
の光学装置における、撮影時に生じる手振れ等の振れを
補正する装置に関する。カメラには、銀塩フィルムカメ
ラ、デジタルカメラ、ＴＶカメラ、カムコーダ、胃カメ
ラ等を含むものとする。

【０００２】

【従来技術】従来、例えば、カメラ等の光学装置におけ
る手振れ等の振れを補正する装置としては、撮影レンズ
の前面に配置した可変頂角プリズムを利用したもの（例
えば、特開平５−１８１０９４号）や、撮影レンズの前
面に配置した反射ミラーを利用したもの（例えば、特開
平４−２１１２３０号）がある。

【０００３】特開平４−２１１２３０号公報に記載の手
振れ補正装置は、ミラーと、カメラの撮影レンズの前方
に、該撮影レンズの光軸に対して略４５°の角度を中心
にして前記ミラーを傾動自在に支持するミラー支持機構
であって、前記撮影レンズの前方に該撮影レンズの光軸
に対して略４５°の角度で固定されたシャーシと、前記
ミラーの裏面と前記シャーシとの間に介挿された球と、
前記ミラーを前記球を介して前記シャーシに弾性をもっ
て押し付けるバネ部材とから成るミラー支持機構と、前
記ミラーを傾動させるミラー駆動手段と、前記カメラの
振れを検出する振れセンサと、前記振れセンサの検出出
力に基づいて前記カメラの撮影面に入射する被写体光を
安定させるように前記ミラー駆動手段を制御する制御手
段と、を備えて構成されている。

【０００４】前記ミラー駆動手段は、前記シャーシとミ
ラーとの間隙を変化させる２つの圧電素子を有して構成
されている。前記２つの圧電素子は、２つのバイモルフ
であり、該２つのバイモルフは前記シャーシに片持ち梁
状に平行に配設され、且つ互いに直交するように配設さ
れている。また、前記ミラー駆動手段は、前記２つのバ
イモルフの先端部によって駆動される２つの動力伝達手
段を有し、該２つの動力伝達手段は、前記球の中心を頂
角とする直角二等辺三角形の２つの底角の位置に配設さ
れている。更に、前記２つの動力伝達手段は、前記ミラ
ーへの動力伝達基準点が、前記球の中心を通りミラーと
平行な平面上に略一致するように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、可変頂角プリ
ズムを利用するものは、プリズムを透過した光線が撮影
レンズに導かれるため色収差により画質が劣化しやすい
という問題があった。

【０００６】また、特開平４−２１１２３０号に記載の
手振れ補正装置は、バイモルフの変位を機械的にミラー
に伝達してミラーの傾きを制御するため、メカ的な機構
が複雑化しやすいとともに、比較的変位量が小さいため
に大きな振れの補正が難しい。また、バイモルフはヒス
テリシス特性を有するために、フィードバック制御を行
う必要があり制御が複雑になりレスポンスが遅くなる。
また、同公報にはアクチュエータとしてボイスコイルを
使用することが示唆されているが、基本的にはこれもバ
イモルフを用いた場合と同様の欠点を解消できない。

【０００７】そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、画
質を劣化させることなく簡単な構成でレスポンスが早く
十分な変位量をもったカメラの手振れ補正装置等の光学
装置の振れ補正装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による光学装置の振れ補正装置は、被写体像
を結像するための光学系と、この光学系の光路中に配置
された反射面と、反射面に隣接配置された第１電極を有
する第１基板と、前記第１基板と対向して配置され、前
記第１電極と対向する位置に第２電極を有する、光学装
置に固定された第２基板と、前記第１電極と前記第２電
極のうちのいずれか一方の電極が複数の電極に分割さ
れ、この分割された各電極と対向する他方の電極との間
に電圧を印加する電圧制御回路と、光学装置の振れ角を
検出する検出手段と、を有し、前記電圧制御回路が、前
記検出手段の出力に基づき前記分割されたそれぞれの電
極と対向する他方の電極との間の電圧を制御することを
特徴とする。

【０００９】また、本発明によるカメラの振れ補正装置
は、被写体像を結像するための撮影レンズと、前記撮影
レンズの物体側前面に前記撮影レンズの光軸に対し略４
５度の傾きで配置された反射面と、前記反射面に平行に
第１電極を有する第１基板と、前記第１基板と対向して
配置され、前記第１電極と対向する位置に第２電極を有
する、カメラ本体に固定された第２基板と、前記第１基
板を前記第２基板に支持し、且つ、前記第２基板の鉛直
方向に変位可能な弾性部材と、前記第１電極と前記第２
電極のうちのいずれか一方の電極が複数の電極に分割さ
れ、この分割された各電極と対向する他方の電極との間
に静電圧を印加する電圧制御回路と、カメラの振れ角を
検出する検出手段と、を有し、前記電圧制御回路が、前
記検出手段の出力に基づき前記分割されたそれぞれの電
極と対向する他方の電極との間の電圧を制御することを
特徴とする。

【００１０】また、本発明のカメラの振れ補正装置は、
好ましくは、前記第１電極と前記第２電極のうちの複数
の電極に分割された一方の電極が、前記撮影レンズの光
軸を通り前記反射面に垂直な第１の面に対して対称な第
１の一対の電極と、前記第１の面に対して垂直で、且
つ、前記撮影レンズの光軸と前記反射面とが交わる点を
通る第２の面に対して対称な第２の一対の電極をと有
し、前記電圧制御回路が、前記第１電極と前記第２電極
のうちの分割されていない他方の電極と前記第１の一対
の電極との間に印加される電圧差によって前記反射面の
第１方向の傾きを制御し、前記分割されていない他方の
電極と前記第２の一対の電極との間に印加される電圧差
によって前記反射面の第２方向の傾きを制御することを
特徴とする。

【００１１】また、本発明のカメラの振れ補正装置は、
前記電圧制御回路が、前記検出手段の出力に基づき前記
分割されたそれぞれの電極と対向する他方の電極との間
の電圧を時系列に制御することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる
振れ補正装置が適用されるカメラ内部のシステム構成を
示すブロック図である。本実施形態の振れ補正装置が適
用されるカメラは、撮影レンズ１と、モータ２と、モー
タドライバー３と、ＣＣＤ４と、ＣＣＤドライバー５
と、プロセス処理回路６と、Ａ／Ｄ変換器７と、フレー
ムメモリ８と、画像符号化／複合化部９と、ＬＣＤドラ
イバー１０と、ＬＣＤ１１と、記憶媒体１２と、測距回
路１３と、ストロボ発光回路１４と、角速度センサ１
５，１６と、Ａ／Ｄ変換器１７，１８と、可変形状鏡１
９と、可変形状鏡駆動回路２０と、コントローラ２１
と、操作スイッチ２２とを備えて構成されている。

【００１３】モータ２は、撮影レンズ１の焦点位置を調
整するためのモータである。モータドライバー３は、モ
ータ２を駆動するための駆動回路である。ＣＣＤ４は、
被写体像を電気信号に変換するための撮像素子である。
ＣＣＤドライバー５は、ＣＣＤ４を駆動するための駆動
回路である。プロセス処理回路６は、色信号の分離、ゲ
インコントロール、ガンマ補正などを行う回路である。
フレームメモリ８は、撮影された画像を一時的に記憶す
るメモリである。画像符号化／複合化部９は、撮影した
画像を圧縮したり受信した符号化された画像信号を伸張
するための回路である。ＬＣＤドライバー１０は、液晶
駆動部である。ＬＣＤ１１は、液晶表示部である。記憶
媒体１２は、撮影された画像を記憶するメモリである。
測距回路１３は、三角測距の原理により、所定の基線長
だけ離れたレンズを透過した光を内蔵したセンサーで検
出することにより被写体までの距離に相応する信号を検
出する回路である。角速度センサ１５は、カメラの上下
方向（ピッチ方向）の角速度θｐを検出するセンサであ
る。角速度センサ１６は、カメラの左右方向（ヨー方
向）の角速度θｙを検出するセンサである。コントロー
ラ２１は、全体のシーケンスを制御する制御装置であ
る。操作スイッチ２２は、レリーズスイッチや、各種モ
ードの切換スイッチである。

【００１４】図２は本実施形態の振れ補正装置が適用さ
れる図１のカメラ外部の概略構成を示す斜視図である。
図中、２３はレリーズ釦、２４はストロボ発光用窓、２
５はＡＦ（オートフォーカス）用受光窓、２６は撮影光
受光用窓である。レリーズ釦２３は、図１の操作スイッ
チの一つを構成している。

【００１５】図３は図１および図２のカメラ内部の要部
断面図である。可変形状鏡１９は、撮影レンズ１の物体
側前面に、撮影レンズ１の光軸２７に対し略４５度の傾
きを持つ反射面を有して配置されており、撮影用受光窓
２６を通った物体からの光を反射して、撮影レンズ１を
経てＣＣＤ４で撮像されるように光を導いている。

【００１６】図４は本実施例の振れ補正装置の原理説明
図であり、カメラが、例えば、一方向に振れたときに、
ＣＣＤの撮像面上における同一位置に同一の被写体像を
結像するために可変形状鏡を傾けた様子を示している。
カメラがヨー方向に角度θｙ傾いたとき、可変形状鏡１
９の鏡面（反射面）を同じ方向に角度θｙ／２傾ける
と、被写体ＯＢの像は点線で示すようにＣＣＤ４の撮像
面上の同じ位置に結像するため、ヨー方向での像振れが
発生しない。同様に、カメラがピッチ方向に角度θｐ傾
いたときも、可変形状鏡１９をピッチ方向に角度θｐ／
２傾ければ、ピッチ方向での像振れが発生しない。した
がって、カメラのヨー方向およびピッチ方向におけるそ
れぞれの傾きθｙ、θｐに対し、可変形状鏡１９の鏡面
（反射面）をヨー方向およびピッチ方向にそれぞれθｙ
／２、θｐ／２傾けてやれば、カメラの撮像時の手振れ
による像振れを補正することができる。本実施形態の振
れ補正装置にかかる可変形状鏡１９はそのように駆動す
るように構成されている。

【００１７】そこで、本実施形態の振れ補正装置にかか
る可変形状鏡の具体的構成について説明する。図５は本
実施形態の振れ補正装置にかかる可変形状鏡をカメラ本
体に取り付けた外観斜視図、図６は本実施形態の振れ補
正装置にかかる可変形状鏡の電極配置図であり、(a)は
上部基板の電極配置、(b)は下部基板の電極配置を夫々
示している。図７は本実施形態の振れ補正装置にかかる
可変形状鏡の横断面図である。可変形状鏡１９は、図５
に示すように、撮影レンズ１の物体側前面に撮影レンズ
１の光軸２７に対し略４５度の傾きで配置された反射鏡
を備えた第１基板である上部基板２８と、上部基板２８
と対向して配置され、カメラ本体にビスで固定された第
２基板である下部基板２９と、上部基板２８を下部基板
２９に支持し且つ下部基板２９の鉛直方向に変位可能な
バネを備えて構成されている。

【００１８】上部基板２８は、図７に示すように、第１
電極である上部電極３０と、可撓性薄膜３１とを備えて
構成されている。上部基板２８の表面には反射鏡３２が
設けられており、被写体から入射した光を反射し撮影レ
ンズを介して図３，４に示すＣＣＤ４に導くようになっ
ている。上部電極３０は、反射鏡３２の反射面に平行に
設けられている。また、上部電極３０は、図６(a)に示
すように、ほぼ矩形状に形成されているとともに、図７
に示すように、可撓性薄膜３１に挟まれており、外部リ
ード電極３３のみが外部に露出している。外部リード電
極３３は、上部電極３０における外部との接続端子とし
て構成されている。

【００１９】また、下部基板２９は、図７に示すよう
に、薄膜３４と、４枚に分割された第２電極である下部
電極３５〜３８と、電圧制御回路部３９と、半導体基板
４０とを備えて構成されている。下部電極３５〜３８
は、図６(b)に示すように、上部電極３０と対向する位
置に設けられており、それぞれ接続線を介して電圧制御
回路部３９に導かれるようになっている。電子制御回路
部３９は、図７に示す半導体基板４０上に形成された集
積回路であり、下部電極３５〜３８に印加される電圧を
制御するように構成されている。電圧制御回路部３９に
は、図６(b)に示すように、外部リード電極４１〜４５
が接続されている。外部リード電極４１〜４５は、電圧
制御回路部３９に電源を供給したり、制御信号を与える
ための端子として構成されている。下部電極３５〜３８
は、図７に示すように、薄膜３４に挟まれている。一
方、外部リード電極４１〜４５は、外部と接続するため
に露出している。

【００２０】そして、上部基板２８と下部基板２９との
間には、４辺がそれぞれ２辺ずつ、図６(b)に示す下部
電極３７，３８の中央を通るＸ軸、下部電極３５，３６
の中央を通るＹ軸に平行で、且つその対角線の交わる点
が、前記Ｘ軸とＹ軸との交点に位置するように四角形を
描いた場合にその頂点に対応する位置にバネ４６〜４９
が取り付けられていて、このバネを介して上部基板２８
は、下部基板２９に変位可能に支持されている。またこ
のとき、下部基板２９のＸ軸とＹ軸の交わる点に対向す
る上部基板２８の点が、この上部基板２８の重心になる
ように配置されている。

【００２１】そして、このように構成された可変形状鏡
は、下部基板２９が、取り付け穴２９ａに上述のように
ビスをさし込んでカメラ本体に固定されており、下部電
極３５，３６は、図６(b)に示す、それらの中心部を結
ぶ線（Ｙ軸）が、図３，４に示す撮影レンズ１の光軸２
７を通り、且つ、上部基板２８の反射面（反射鏡３２の
面）に対して垂直な第１の面に対して対称に配置されて
いるとともに、下部電極３７，３８は、図６(b)に示
す、それらの中心を結ぶ線（Ｘ軸）が、第１の面に対し
て垂直で、且つ、前記光軸２７と前記反射面とが交わる
点を通る第２の面内に対して対称に配置されている。そ
して、上部電極３０と下部電極３５，３６のそれぞれと
の間に印加される電圧差によってヨー方向の手振れを補
正するように上部電極３０に設けられた反射鏡３２が上
記バネを介して上部電極３０と共に傾斜し、また、上部
電極３０と下部電極３７，３８のそれぞれとの間に印加
される電圧差によってピッチ方向の手振れを補正するよ
うに上部電極３０に設けられた反射鏡３２が上記バネを
介して上部電極３０と共に傾斜するようになっている。
なお、以上の説明においては、可変形状鏡を、図６(b)
に示すように下部電極を４つの領域の電極に分割して構
成したが、上部電極を複数の電極に分割すると共に、下
部電極を１つの電極にして構成してもよい。

【００２２】なお、バネ４６〜４９のかわりに図８
(a)，(b)に示すような多結晶シリコン等からなる板バネ
４６Ｂ〜４９Ｂを用いてもよい。このような板バネは、
リソグラフィーの手法を用いて薄く簡単に作ることがで
きる。また、コイルバネ、板バネ等の弾性部材は、金
属、半導体、ゴム、プラスチック、合成樹脂、等で作っ
てもよい。

【００２３】図９は本実施形態の可変形状鏡の電圧制御
回路部３９の原理を説明するためのブロック図および制
御電極である下部電極３５〜３８に対向して配置された
上部電極３０の関係を示した図である。これら対向電極
間に電圧を印加することでこの静電引力により上部電極
３０および反射面（反射鏡３２の反射面）の形状或いは
位置が変化する。また、この印加電圧を制御することで
上部電極３０および反射面３２の変形量或いは変位量を
制御することができる。

【００２４】図９において、高圧電源は１００Ｖ程度の
定電圧源であり、リファレンス電圧は５Ｖ程度の可変電
圧である。また、駆動電圧は制御回路を駆動させるため
の電圧源である。これら高電圧源、リファレンス電圧、
駆動電圧源およびＧＮＤはそれぞれ図６(b)に示す外部
リード電極４１〜４５のいずれかに印加され電圧制御回
路部３９へ供給される。電圧制御回路部３９には、高耐
圧の電圧制御トランジスタと制御回路が形成されてお
り、この電圧制御回路部３９により低電圧であるリファ
レンス電圧に対応した出力電圧になるように高電圧源を
電圧制御し制御電極である下部電極３５〜３８に印加す
る。

【００２５】一方、上部電極３０は図６(a)に示す外部
リード電極３３を介してＧＮＤへ接続されている。この
ため、対向電極間には電圧制御回路部３９により制御さ
れた出力電圧が印加され、この静電引力により反射面の
形状が変化する。また、リファレンス電圧を変えること
で上部電極３０および反射面の変形量を制御することが
できる。

【００２６】ここで、可変形状鏡では、負荷成分が対向
電極によるキャパシタンス成分であり、また、対向電極
に印加する電圧は直流電圧であるため、対向電極間には
ほとんど電流が流れない。このため電圧制御トランジス
タでの消費電力が非常に小さくなるので特別な放熱手段
を用いる必要が無く、電圧制御基板上に通常の半導体デ
バイス製造プロセスを用いて電圧制御トランジスタと制
御回路とを一体に形成することができる。また、電圧制
御基板上に形成するのが難しいデバイスについてはディ
スクリート部品をマウントすることもできる。また可変
形状鏡にこれら電圧制御回路部３９を一体化すること
で、外部から電源と制御信号を供給するだけで可変形状
鏡を駆動することができるため、省スペース化すること
ができ、小型化に適した可変形状鏡を提供することがで
きる。

【００２７】図１０は本実施形態の可変形状鏡の電圧制
御回路部３９のブロック図および制御電極に対向して配
置された上部電極３０の関係を示した図における、下部
電極を複数の電極３５〜３８に分割した場合についての
説明図である。図１０において、高圧電源、リファレン
ス電圧、駆動電圧源は図９に示した電圧と同様である。
また、タイミングパルスはリファレンス電圧の変化と同
期したパルス電圧である。これら高電圧源、リファレン
ス電圧、駆動電圧源、タイミングパルスおよびＧＮＤは
それぞれ外部リード電極に印加され電圧制御回路部３９
へ供給される。電圧制御回路部３９には、高耐圧の電圧
制御トランジスタと制御回路とタイミング発生回路と高
耐圧のスイッチング用トランジスタが形成されている。

【００２８】分割した制御電極の任意の電極に印加する
電圧に応じたリファレンス電圧を入力し、電圧制御トラ
ンジスタと制御回路により出力電圧を制御する。これと
同期してタイミングパルスを入力し、タイミング発生回
路の出力により該当制御電極に対応するスイッチング用
トランジスタをＯＮ状態にする。一定時間を経過してか
らスイッチング用トランジスタをＯＦＦ状態にし、電圧
制御トランジスタの出力と該当制御電極の接続を断ち、
該当制御電極へ印加した電圧を一定に保つ。これにより
該当制御電極に電圧制御された電圧が印加される。この
リアファレンス電圧による電圧制御とタイミングパルス
によるスイッチング用トランジスタのＯＮＮ−ＯＦＦを
時系列に行うことで分割した全ての制御電極（下部電
極）３５〜３８に任意の電圧を印加することができる。
なお、この場合の電圧制御回路の各部のタイミングチャ
ートを図１１に示す。なお図１１においては、分割した
電極のうちの任意の２つの電極について示してある。

【００２９】ここで、図９でも述べたように、可変形状
鏡では負荷成分が対向電極によるキャパシタンス成分で
あり、また対向電極に印加する電圧は直流電圧であるた
め、分割した制御電極の印加電圧を時系列に制御して
も、各々の電極に印加される電圧を一定に保つことは容
易にできる。これら電圧制御回路を一体化することで、
外部から電源と制御信号を供給するだけで複数に分割し
た制御電極を有する可変形状鏡を駆動することができ、
また、制御電極の分割数を増加してもそれに応じて制御
回路を増やす必要は無く、タイミング発生回路の簡単な
変更とスイッチング用トランジスタの増設で電圧制御を
することができるため、省スペース化することができ、
小型化に適した可変形状鏡を提供することができる。

【００３０】このように構成された本実施例の振れ補正
装置を備えたカメラの撮影時の動作を説明する。図１２
は、本実施形態の振れ防止装置を備えたカメラの要部動
作を示すフローチャートである。以下の動作シーケンス
制御は、図１に示すコントローラ２１を介して行われ
る。まず、図２に示すレリーズ釦２３がレリーズされた
かどうかを判断する（ステップＳ１）。レリーズ釦２３
がレリーズされたときは次に図１に示す測距回路１３を
介して測距を行う（ステップＳ２）。一方、ステップＳ
１においてレリーズ釦２３がレリーズされないときは、
この判断を繰り返す。なお、実際は各キー入力の判断や
そのキー入力情報に応じた様々な制御を行っているが、
図１２においてはこれらの制御についての説明は省略す
る。

【００３１】ステップＳ２における測距は、三角測距の
原理により、所定の基線長だけ離れたレンズを透過した
光を図１に示す測距回路１３に内蔵したセンサー（図示
省略）で検出することにより被写体までの距離に相応す
る信号を検出して行なう。

【００３２】次に、測距回路１３において検出した情報
に基づき図１に示すモータ２を介して撮影レンズ１を合
焦位置に駆動する（ステップＳ３）。次に、角速度セン
サー１５，１６でカメラのピッチ方向、ヨー方向の角速
度θｐ，θｙを検出し（ステップＳ４）、次いで、角速
度センサー１５，１６の出力値をＡ／Ｄ変換し（ステッ
プＳ５）、更に、この角速度センサー１５，１６の出力
値を積分することによりカメラのヨー方向の回転角度θ
ｙとピッチ方向の回転角度θｐを演算する（ステップＳ
６）。次に、可変形状鏡１９を駆動することにより反射
鏡３２の反射面をヨー方向にθｙ／２、ピッチ方向にθ
ｐ／２だけ傾ける。次に、撮影が終了しているかどうか
を判断し（ステップＳ８）、撮影が終了していない場
合、再びステップＳ４に分岐し、撮影が終了するまで以
上の動作を高速に繰り返す。このようにすることによ
り、振れのない画像が得られる。

【００３３】このとき、本実施形態によれば、反射鏡の
傾きを静電気の力により制御できるので、簡単な構成で
画質を劣化させることなくカメラの撮影時の振れを補正
することができる。また、少ない数の外部リード電極で
可変形状鏡を制御することができる。

【００３４】なお、図５〜図７に示す実施形態では、可
変形状鏡を上下の電極を備えた基板の間にバネを介在さ
せて構成したが、図１３に示すように、可撓性薄膜３１
および可撓性薄膜３１の上に蒸着された反射膜３２を備
えた上部電極３０自体が下部に配置された複数の電極３
５〜３８との静電引力によって自在に変形するように構
成し、図１４に示すようにしてカメラの振れに対して所
定の補正も行うように変形させてもよい。このようにす
れば、光学部材の構成がより簡単になるとともに、変形
又は変位部分である反射鏡を非接触で駆動することがで
きる。また更に、その場合、図１５に示すように、可変
形状鏡の鏡面を凹面にも変化させることで、合焦と振れ
補正とを同時に行うことができるようにするとより一層
光学部材の構成を簡単にすることできるので好ましい。

【００３５】さらに、図１６に示すように、２つの電極
のうちの一方の電極に設けられる可撓性薄膜部分を板バ
ネ状に構成して反射鏡を備えた可変形状鏡を用いてもよ
い。この部材は、MEMS (Micro Electro Mechanical Sys
tem) として知られるシリコンをベースにした微細加工
技術を用いて製作できるので、微小化、特にバネ部材の
低剛性化に有利である。この技術は特に反射鏡を薄く構
成することができるので、慣性質量が小さくなり可変形
状鏡の応答性を向上させることができる。また、部品点
数が少なくで済み、コストを低減させることができる。

【００３６】上記構造を図１６及び図１７を用いて説明
する。図１６は本発明の振れ補正装置に適用可能な板バ
ネアクチュエータの一例を示す全体斜視図、図１７は図
１６に示す板バネアクチュエータの各部の詳細な説明図
であであり、(a)は上部基板を表側からみた斜視図、(b)
は下部基板を表側からみた斜視図である。図１６で示さ
れる板バネ５０Ａ〜５０Ｄと電極３０Ｃ，３５Ｃ〜３８
Ｃからなる構造物を板バネアクチュエータ５１と呼ぶ。
板バネアクチュエータ５１の上にはミラー５２が設けら
れている。電極間に異なる電圧を加えることで、静電気
力によりミラー５２は方向を自由に変えることができ、
図６の可変形状鏡と同様の働きをする。板バネアクチュ
エータは、小型、軽量にできるというメリットがある。
なお、図６の例に適用された図９〜１２に示す制御方法
は、図１６の例にも同様に適用できる。

【００３７】その他、例えば、図６に示す反射鏡３２、
図１６に示すミラー５２のかわりにレンズを配置しても
振れ補正は実現できる。

【００３８】また、本発明に用いる可変形状鏡は、静電
気力の以外に電磁気力で変形するように構成してもよ
く、あるいは、圧電材料を電極を備えた基板に含んで構
成してもよい。そしてコイルは電極の一つである。ま
た、可変形状鏡の変形する電極部分を反射鏡で兼ねるよ
うに構成してもよい。また、可変形状鏡のかわりに複数
の電極を有する可変焦点レンズを用いてもよい。

【００３９】次に、本発明の振れ補正装置に適用可能な
可変形状鏡、可変焦点レンズの構成例について説明す
る。

【００４０】まず、本発明の振れ補正装置に適用可能な
可変形状鏡について説明する。図１８は本発明の振れ補
正装置を適用した光学装置の他の実施例にかかる、光学
特性ミラーを用いたデジタルカメラのケプラー式ファイ
ンダーの概略構成図である。もちろん、銀塩フィルムカ
メラにも使える。まず、光学特性可変形状鏡４０９につ
いて説明する。

【００４１】光学特性可変形状鏡４０９は、アルミコー
ティングされた薄膜（反射面）４０９ａと複数の電極４
０９ｂからなる光学特性可変形状鏡（以下、単に可変形
状鏡と言う。）であり、４１１は各電極４０９ｂにそれ
ぞれ接続された複数の可変抵抗器、４１２は可変抵抗器
４１１と電源スイッチ４１３を介して薄膜４０９ａと電
極４０９ｂ間に接続された電源、４１４は複数の可変抵
抗器４１１の抵抗値を制御するための演算装置、４１
５，４１６及び４１７はそれぞれ演算装置４１４に接続
された温度センサー、湿度センサー及び距離センサー
で、これらは図示のように配設されて１つの光学装置を
構成している。

【００４２】なお、対物レンズ９０２、接眼レンズ９０
１、及び、プリズム４０４、二等辺直角プリズム４０
５、ミラー４０６及び可変形状鏡の各面は、平面でなく
てもよく、球面、回転対称非球面の他、光軸に対して偏
心した球面、平面、回転対称非球面、あるいは、対称面
を有する非球面、対称面を１つだけ有する非球面、対称
面のない非球面、自由曲面、微分不可能な点又は線を有
する面等、いかなる形状をしていてもよく、さらに、反
射面でも屈折面でも光に何らかの影響を与え得る面なら
ばよい。以下、これらの面を総称して拡張曲面という。

【００４３】また、薄膜４０９ａは、例えば、P.Rai-ch
oudhury編、Handbook of Michrolithography, Michroma
chining and Michrofabrication, Volume 2:Michromach
ining and Michrofabrication,P495,Fig.8.58, SPIE PR
ESS刊やOptics Communication, 140巻（1997年）P187〜
190に記載されているメンブレインミラーのように、複
数の電極４０９ｂとの間に電圧が印加されると、静電気
力により薄膜４０９ａが変形してその面形状が変化する
ようになっており、これにより、観察者の視度に合わせ
たピント調整ができるだけでなく、さらに、レンズ９０
１，９０２及び／又はプリズム４０４、二等辺直角プリ
ズム４０５、ミラー４０６の温度や湿度変化による変形
や屈折率の変化、あるいは、レンズ枠の伸縮や変形及び
光学素子、枠等の部品の組立誤差による結像性能の低下
が抑制され、常に適正にピント調整並びにピント調整で
生じた収差の補正が行われ得る。なお、電極４０９ｂの
形は、例えば図２０、２１に示すように、薄膜４０９ａ
の変形のさせ方に応じて選べばよい。

【００４４】本実施例によれば、物体からの光は、対物
レンズ９０２及びプリズム４０４の各入射面と射出面で
屈折され、可変形状鏡４０９で反射され、プリズム４０
４を透過して、二等辺直角プリズム４０５でさらに反射
され（図１８中、光路中の＋印は、紙面の裏側へ向かっ
て光線が進むことを示している。）、ミラー４０６で反
射され、接眼レンズ９０１を介して眼に入射するように
なっている。このように、レンズ９０１，９０２、プリ
ズム４０４，４０５、及び、可変形状鏡４０９によっ
て、本実施例の光学装置の観察光学系を構成しており、
これらの各光学素子の面形状と肉厚を最適化することに
より、物体面の収差を最小にすることができるようにな
っている。

【００４５】すなわち、反射面としての薄膜４０９ａの
形状は、結像性能が最適になるように演算装置４１４か
らの信号により各可変抵抗器４１１の抵抗値を変化させ
ることにより制御される。すなわち、演算装置４１４
へ、温度センサー４１５、湿度センサー４１６及び距離
サンサー４１７から周囲温度及び湿度並びに物体までの
距離に応じた大きさの信号が入力され、演算装置４１４
は、これらの入力信号に基づき周囲の温度及び湿度条件
と物体までの距離による結像性能の低下を補償すべく、
薄膜４０９ａの形状が決定されるような電圧を電極４０
９ｂに印加するように、可変抵抗器４１１の抵抗値を決
定するための信号を出力する。このように、薄膜４０９
ａは電極４０９ｂに印加される電圧すなわち静電気力で
変形させられるため、その形状は状況により非球面を含
む様々な形状をとり、印加される電圧の極性を変えれば
凸面とすることもできる。なお、距離センサー４１７は
なくてもよく、その場合、固体撮像素子４０８からの像
の信号の高周波成分が略最大になるように、デジタルカ
メラの撮像レンズ４０３を動かし、その位置から逆に物
体距離を算出し、可変形状鏡を変形させて観察者の眼に
ピントが合うようにすればよい。

【００４６】また、薄膜４０９ａをポリイミド等の合成
樹脂で製作すれば、低電圧でも大きな変形が可能である
ので好都合である。なお、プリズム４０４と可変形状鏡
４０９を一体的に形成してユニット化することができる
が、このユニットは本発明による振れ補正装置を用いた
光学装置の一例である。

【００４７】また、図示を省略したが、可変形状鏡４０
９の基板上に固体撮像素子４０８をリソグラフィープロ
セスにより一体的に形成してもよい。

【００４８】また、レンズ９０１，９０２、プリズム４
０４，４０５、ミラー４０６は、プラスチックモールド
等で形成することにより任意の所望形状の曲面を用意に
形成することができ、製作も簡単である。なお、本実施
例の撮像装置では、レンズ９０１，９０２がプリズム４
０４から離れて形成されているが、レンズ９０１，９０
２を設けることなく収差を除去することができるように
プリズム４０４，４０５、ミラー４０６、可変形状鏡４
０９を設計すれば、プリズム４０４，４０５、可変形状
鏡４０９は１つの光学ブロックとなり、組立が容易とな
る。また、レンズ９０１，９０２、プリズム４０４，４
０５、ミラー４０６の一部あるいは全部をガラスで作製
してもよく、このように構成すれば、さらに精度の良い
撮像装置が得られる。

【００４９】なお、図１８の例では、演算装置４１４、
温度センサー４１５、湿度センサー４１６、距離センサ
ー４１７を設け、温湿度変化、物体距離の変化等も可変
形状鏡４０９で補償するようにしたが、そうではなくて
もよい。つまり、演算装置４１４、温度センサー４１
５、湿度センサー４１６、距離センサー４１７を省き、
観察者の視度変化のみを可変形状鏡４０９で補正するよ
うにしてもよい。

【００５０】次に、可変形状鏡４０９の別の構成につい
て述べる。

【００５１】図１９は本発明の振れ補正装置に適用可能
な可変形状鏡４０９の他の実施例を示しており、この実
施例では、薄膜４０９ａと電極４０９ｂとの間に圧電素
子４０９ｃが介装されていて、これらが支持台４２３上
に設けられている。そして、圧電素子４０９ｃに加わる
電圧を各電極４０９ｂ毎に変えることにより、圧電素子
４０９ｃに部分的に異なる伸縮を生じさせて、薄膜４０
９ａの形状を変えることができるようになっている。電
極４０９ｂの形は、図２０に示すように、同心分割であ
ってもよいし、図２１に示すように、矩形分割であって
もよく、その他、適宜の形のものを選択することができ
る。図１９中、４２４は演算装置４１４に接続された振
れ（ブレ）センサーであって、例えばデジタルカメラの
振れを検知し、振れによる像の乱れを補償するように薄
膜４０９ａを変形させるべく、演算装置４１４及び可変
抵抗器４１１を介して電極４０９ｂに印加される電圧を
変化させる。このとき、温度センサー４１５、湿度セン
サー４１６及び距離センサー４１７からの信号も同時に
考慮され、ピント合わせ、温湿度補償等が行われる。こ
の場合、薄膜４０９ａには圧電素子４０９ｃの変形に伴
う応力が加わるので、薄膜４０９ａの厚さはある程度厚
めに作られて相応の強度を持たせるようにするのがよ
い。

【００５２】図２２は本発明の振れ補正装置に適用可能
な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示している。
この実施例は、薄膜４０９ａと電極４０９ｂの間に介置
される圧電素子が逆方向の圧電特性を持つ材料で作られ
た２枚の圧電素子４０９ｃ及び４０９ｃ’で構成されて
いる点で、図１９に示された実施例とは異なる。すなわ
ち、圧電素子４０９ｃと４０９ｃ’が強誘電性結晶で作
られているとすれば、結晶軸の向きが互いに逆になるよ
うに配置される。この場合、圧電素子４０９ｃと４０９
ｃ’は電圧が印加されると逆方向に伸縮するので、薄膜
４０９ａを変形させる力が図１９に示した実施例の場合
よりも強くなり、結果的にミラー表面の形を大きく変え
ることができるという利点がある。

【００５３】圧電素子４０９ｃ，４０９ｃ’に用いる材
料としては、例えばチタン酸バリウム、ロッシエル塩、
水晶、電気石、リン酸二水素カリウム（ＫＤＰ）、リン
酸二水素アンモニウム（ＡＤＰ）、ニオブ酸リチウム等
の圧電物質、同物質の多結晶体、同物質の結晶、ＰｂＺ
ｒＯ₃とＰｂＴｉＯ₃の固溶体の圧電セラミックス、二フ
ッ化ポリビニール（ＰＶＤＦ）等の有機圧電物質、上記
以外の強誘電体等があり、特に有機圧電物質はヤング率
が小さく、低電圧でも大きな変形が可能であるので、好
ましい。なお、これらの圧電素子を利用する場合、厚さ
を不均一にすれば、上記実施例において薄膜４０９ａの
形状を適切に変形させることも可能である。

【００５４】また、圧電素子４０９ｃ，４０９ｃ’の材
質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、アクリルエ
ラストマー、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ポリフッ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）等の高分子圧電体、シアン化ビニリデン共
重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレ
ンの共重合体等が用いられる。圧電性を有する有機材料
や、圧電性を有する合成樹脂、圧電性を有するエラスト
マー等を用いると可変形状鏡面の大きな変形が実現でき
てよい。

【００５５】なお、図１９、２３の圧電素子４０９ｃに
電歪材料、例えば、アクリルエラストマー、シリコンゴ
ム等を用いる場合には、圧電素子４０９ｃを別の基板４
０９ｃ−１と電歪材料４０９ｃ−２を貼り合わせた構造
にしてもよい。

【００５６】図２３は本発明の振れ補正装置に適用可能
な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示している。
この実施例では、圧電素子４０９ｃが薄膜４０９ａと電
極４０９ｄとにより挟持され、薄膜４０９ａと電極４０
９ｄ間に演算装置４１４により制御される駆動回路４２
５を介して電圧が印加されるようになっており、さらに
これとは別に、支持台４２３上に設けられた電極４０９
ｂにも演算装置４１４により制御される駆動回路４２５
を介して電圧が印加されるように構成されている。した
がって、この実施例では、薄膜４０９ａは電極４０９ｄ
との間に印加される電圧と電極４０９ｂに印加される電
圧による静電気力とにより二重に変形され得、上記実施
例に示した何れのものよりもより多くの変形パターンが
可能であり、かつ、応答性も速いという利点がある。

【００５７】そして、薄膜４０９ａ、電極４０９ｄ間の
電圧の符号を変えれば、可変形状鏡を凸面にも凹面にも
変形させることができる。その場合、大きな変形を圧電
効果で行ない、微細な形状変化を静電気力で行なっても
よい。また、凸面の変形には圧電効果を主に用い、凹面
の変形には静電気力を主に用いてもよい。なお、電極４
０９ｄは電極４０９ｂのように複数の電極から構成され
てもよい。この様子を図２３に示した。なお、本願で
は、圧電効果と電歪効果、電歪をすべてまとめて圧電効
果と述べている。従って、電歪材料も圧電材料に含むも
のとする。

【００５８】図２４は本発明の振れ補正装置に適用可能
な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示している。
この実施例は、電磁気力を利用して反射面の形状を変化
させ得るようにしたもので、支持台４２３の内部底面上
には永久磁石４２６が、頂面上には窒化シリコン又はポ
リイミド等からなる基板４０９ｅの周縁部が載置固定さ
れており、基板４０９ｅの表面にはアルミニウム等の金
属コートで作られた薄膜４０９ａが付設されていて、可
変形状鏡４０９を構成している。基板４０９ｅの下面に
は複数のコイル４２７が配設されており、これらのコイ
ル４２７はそれぞれ駆動回路４２８を介して演算装置４
１４に接続されている。したがって、各センサー４１
５，４１６，４１７，４２４からの信号によって演算装
置４１４において求められる光学系の変化に対応した演
算装置４１４からの出力信号により、各駆動回路４２８
から各コイル４２７にそれぞれ適当な電流が供給される
と、永久磁石４２６との間に働く電磁気力で各コイル４
２７は反発又は吸着され、基板４０９ｅ及び薄膜４０９
ａを変形させる。

【００５９】この場合、各コイル４２７はそれぞれ異な
る量の電流を流すようにすることもできる。また、コイ
ル４２７は１個でもよいし、永久磁石４２６を基板４０
９ｅに付設しコイル４２７を支持台４２３の内部底面側
に設けるようにしてもよい。また、コイル４２７はリソ
グラフィー等の手法で作るとよく、さらに、コイル４２
７には強磁性体よりなる鉄心を入れるようにしてもよ
い。

【００６０】この場合、薄膜コイル４２７の巻密度を、
図２５に示すように、場所によって変化させることによ
り、基板４０９ｅ及び薄膜４０９ａに所望の変形を与え
るようにすることもできる。また、コイル４２７は１個
でもよいし、また、これらのコイル４２７には強磁性体
よりなる鉄心を挿入してもよい。

【００６１】図２６は本発明の振れ補正装置に適用可能
な可変形状鏡４０９のさらに他の実施例を示している。
この実施例では、基板４０９ｅは鉄等の強磁性体で作ら
れており、反射膜としての薄膜４０９ａはアルミニウム
等からなっている。この場合、薄膜コイルを設けなくて
もすむから、構造が簡単で、製造コストを低減すること
ができる。また、電源スイッチ４１３を切換え兼電源開
閉用スイッチに置換すれば、コイル４２７に流れる電流
の方向を変えることができ、基板４０９ｅ及び薄膜４０
９ａの形状を自由に変えることができる。図２７はこの
実施例におけるコイル４２７の配置を示し、図２８はコ
イル４２７の他の配置例を示しているが、これらの配置
は、図２４に示した実施例にも適用することができる。
なお、図２９は、図２４に示した実施例において、コイ
ル４２７の配置を図２８に示したようにした場合に適す
る永久磁石４２６の配置を示している。すなわち、図２
９に示すように、永久磁石４２６を放射状に配置すれ
ば、図２４に示した実施例に比べて、微妙な変形を基板
４０９ｅ及び薄膜４０９ａに与えることができる。ま
た、このように電磁気力を用いて基板４０９ｅ及び薄膜
４０９ａを変形させる場合（図１８及び図２６の実施
例）は、静電気力を用いた場合よりも低電圧で駆動でき
るという利点がある。

【００６２】以上いくつかの可変形状鏡の実施例を述べ
たが、ミラーの形を変形させるのに、図２３の例に示す
ように、２種類以上の力を用いてもよい。つまり静電気
力、電磁力、圧電効果、磁歪、流体の圧力、電場、磁
場、温度変化、電磁波等のうちから２つ以上を同時に用
いて可変形状鏡を変形させてもよい。つまり２つ以上の
異なる駆動方法を用いて光学特性可変光学素子を作れ
ば、大きな変形と微細な変形とを同時に実現でき、精度
の良い鏡面が実現できる。

【００６３】図３０は本発明のさらに他の実施例に係
る、振れ補正装置に適用可能な可変形状鏡４０９を用い
た撮像系、例えば携帯電話のデジタルカメラ、カプセル
内視鏡、電子内視鏡、パソコン用デジタルカメラ、ＰＤ
Ａ用デジタルカメラ等に用いられる撮像系の概略構成図
である。本実施例の撮像系は、可変形状鏡４０９と、レ
ンズ９０２と、固体撮像素子４０８と、制御系１０３と
で一つの撮像ユニット１０４を構成している。本実施例
の撮像ユニット９０２では、レンズ１０２を通った物体
からの光は可変形状鏡４０９で集光され、固体撮像素子
４０８の上に結像する。可変形状鏡４０９は、光学特性
可変光学素子の一種であり、可変焦点ミラーとも呼ばれ
ている。

【００６４】本実施例によれば、物体距離が変わっても
可変形状鏡４０９を変形させることでピント合わせをす
ることができ、レンズをモータ等で駆動する必要がな
く、小型化、軽量化、低消費電力化の点で優れている。
また、撮像ユニット１０４は本発明の撮像系としてすべ
ての実施例で用いることができる。また、可変形状鏡４
０９を複数用いることでズーム、変倍の撮像系、光学系
を作ることができる。なお、図３０では、制御系１０３
にコイルを用いたトランスの昇圧回路を含む制御系の構
成例を示している。特に積層型圧電トランスを用いる
と、小型化できてよい。昇圧回路は本発明のすべての電
気を用いる可変形状鏡、可変焦点レンズに用いることが
できるが、特に静電気力、圧電効果を用いる場合の可変
形状鏡、可変焦点レンズに有用である。

【００６５】図３１は本発明の振れ補正装置に適用可能
な可変形状鏡のさらに他の実施例に係る、マイクロポン
プ１８０で流体１６１を出し入れし、レンズ面を変形さ
せる可変形状鏡１８８の概略構成図である。本実施例に
よれば、レンズ面を大きく変形させることが可能になる
というメリットがある。マイクロポンプ１８０は、例え
ば、マイクロマシンの技術で作られた小型のポンプで、
電力で動くように構成されている。流体１６１は、透明
基板１６３と、弾性体１６４との間に挟まれている。マ
イクロマシンの技術で作られたポンプの例としては、熱
変形を利用したもの、圧電材料を用いたもの、静電気力
を用いたものなどがある。

【００６６】図３２は本発明の振れ補正装置に適用可能
なマイクロポンプの一実施例を示す概略構成図である。
本実施例のマイクロポンプ１８０では、振動板１８１は
静電気力、圧電効果等の電気力により振動する。図３２
では静電気力により振動する例を示しており、図３２
中、１８２，１８３は電極である。また、点線は変形し
た時の振動板１８１を示している。振動板１８１の振動
に伴い、２つの弁１８４，１８５が開閉し、流体１６１
を右から左へ送るようになっている。

【００６７】本実施例の可変形状鏡１８８では、反射膜
１８９が流体１６１の量に応じて凹凸に変形すること
で、可変形状鏡として機能する。可変形状鏡１８８は流
体１６１で駆動されている。流体としては、シリコンオ
イル、空気、水、ゼリー、等の有機物、無機物を用いる
ことができる。

【００６８】なお、静電気力、圧電効果を用いた可変形
状鏡、可変焦点レンズなどにおいては、駆動用に高電圧
が必要になる場合がある。その場合には、例えば図３０
に示すように、昇圧用のトランス、あるいは圧電トラン
ス等を用いて制御系を構成するとよい。また、反射用の
薄膜４０９ａは、変形しない部分にも設けておくと、可
変形状鏡の形状を干渉計等で測定する場合に、基準面と
して使うことができ便利である。

【００６９】次に、本発明の振れ補正装置に適用可能な
可変焦点レンズについて説明する。図３３は本発明の振
れ補正装置に適用可能な可変焦点レンズの原理的構成を
示す図である。この可変焦点レンズ５１１は、第１，第
２の面としてのレンズ面５０８ａ，５０８ｂを有する第
１のレンズ５１２ａと、第３，第４の面としてのレンズ
面５０９ａ，５０９ｂを有する第２のレンズ５１２ｂ
と、これらレンズ間に透明電極５１３ａ，５１３ｂを介
して設けた高分子分散液晶層５１４とを有し、入射光を
第１，第２のレンズ５１２ａ，５１２ｂを経て収束させ
るものである。透明電極５１３ａ，５１３ｂは、スイッ
チ５１５を介して交流電源５１６に接続して、高分子分
散液晶層５１４に交流電界を選択的に印加するようにす
る。なお、高分子分散液晶層５１４は、それぞれ液晶分
子５１７を含む球状、多面体等の任意の形状の多数の微
小な高分子セル５１８を有して構成し、その体積は、高
分子セル５１８を構成する高分子および液晶分子５１７
がそれぞれ占める体積の和に一致させる。

【００７０】ここで、高分子セル５１８の大きさは、例
えば球状とする場合、その平均の直径Ｄを、使用する光
の波長をλとするとき、例えば、２ｎｍ≦Ｄ≦λ／５ …（1）とする。すなわち、液晶分子５１７の大きさは、２ｎｍ
程度以上であるので、平均の直径Ｄの下限値は、２ｎｍ
以上とする。また、Ｄの上限値は、可変焦点レンズ５１
１の光軸方向における高分子分散液晶層５１４の厚さｔ
にも依存するが、λに比べて大きいと、高分子の屈折率
と液晶分子５１７の屈折率との差により、高分子セル５
１８の境界面で光が散乱して高分子分散液晶層５１４が
不透明になってしまうため、後述するように、好ましく
はλ／５以下とする。可変焦点レンズが用いられる光学
製品によっては高精度を要求しない場合もあり、そのと
きＤはλ以下でよい。なお、高分子分散液晶層５１４の
透明度は、厚さｔが厚いほど悪くなる。

【００７１】また、液晶分子５１７は、例えば、一軸性
のネマティック液晶分子を用いる。この液晶分子５１７
の屈折率楕円体は、図３４に示すような形状となり、ｎ_ox＝ｎ_oy＝ｎ_o …(2) である。ただし、ｎ_oは常光線の屈折率を示し、ｎ_oxお
よびｎ_oyは、常光線を含む面内での互いに直交する方向
の屈折率を示す。

【００７２】ここで、図３３に示すように、スイッチ５
１５をオフ、すなわち高分子分散液晶層５１４に電界を
印加しない状態では、液晶分子５１７が様々な方向を向
いているので、入射光に対する高分子分散液晶層５１４
の屈折率は高く、屈折力の強いレンズとなる。これに対
し、図３５に示すように、スイッチ５１５をオンとして
高分子分散液晶層５１４に交流電界を印加すると、液晶
分子５１７は、屈折率楕円体の長軸方向が可変焦点レン
ズ５１１の光軸と平行となるように配向するので、屈折
率が低くなり、屈折力の弱いレンズとなる。

【００７３】なお、高分子分散液晶層５１４に印加する
電圧は、例えば、図３６に示すように、可変抵抗器５１
９により段階的あるいは連続的に変化させることもでき
る。このようにすれば、印加電圧が高くなるにつれて、
液晶分子５１７は、その楕円長軸が徐々に可変焦点レン
ズ５１１の光軸と平行となるように配向するので、屈折
力を段階的あるいは連続的に変えることができる。

【００７４】ここで、図３３に示す状態、すなわち高分
子分散液晶層５１４に電界を印加しない状態での、液晶
分子５１７の平均屈折率ｎ_LC’は、図３４に示すように
屈折率楕円体の長軸方向の屈折率をｎ_zとすると、およ
そ（ｎ_ox＋ｎ_oy＋ｎ_Z）／３≡ｎ_LC’ …(3) となる。また、上記(2)式が成り立つときの平均屈折率
ｎ_LCは、ｎ_zを異常光線の屈折率ｎ_eと表して、（２ｎ_o＋ｎ_e）／３≡ｎ_LC …(4) で与えられる。このとき、高分子分散液晶層５１４の屈
折率ｎ_Aは、高分子セル５１８を構成する高分子の屈折
率をｎ_Pとし、高分子分散液晶層５１４の体積に占める
液晶分子５１７の体積の割合をｆｆとすると、マックス
ウェル・ガーネットの法則により、ｎ_A＝ｆｆ・ｎ_LC’＋（１−ｆｆ）ｎ_P …(5) で与えられる。

【００７５】したがって、図３６に示すように、レンズ
５１２ａおよび５１２ｂの内側の面、すなわち高分子分
散液晶層５１４側の面の曲率半径を、それぞれＲ₁およ
びＲ₂とすると、可変焦点レンズ５１１の焦点距離ｆ
₁は、１／ｆ₁＝（ｎ_A−１）（１／Ｒ₁−１／Ｒ₂） …(6) で与えられる。なお、Ｒ₁およびＲ₂は、曲率中心が像点
側にあるとき、正とする。また、レンズ５１２ａおよび
５１２ｂの外側の面による屈折は除いている。つまり、
高分子分散液晶層５１４のみによるレンズの焦点距離
が、(6)式で与えられる。

【００７６】また、常光線の平均屈折率を、（ｎ_ox＋ｎ_oy）／２＝ｎ_o’ …(7) とすれば、図３５に示す状態、すなわち高分子分散液晶
層５１４に電界を印加した状態での、高分子分散液晶層
５１４の屈折率ｎ_Bは、ｎ_B＝ｆｆ・ｎ_o’＋（１−ｆｆ）ｎ_P …(8) で与えられるので、この場合の高分子分散液晶層５１４
のみによるレンズの焦点距離ｆ₂は、１／ｆ₂＝（ｎ_B−１）（１／Ｒ₁−１／Ｒ₂） …(9) で与えられる。なお、高分子分散液晶層５１４に、図３
５におけるよりも低い電圧を印加する場合の焦点距離
は、(6)式で与えられる焦点距離ｆ₁と、(9)式で与えら
れる焦点距離ｆ₂との間の値となる。

【００７７】上記(6)および(9)式から、高分子分散液晶
層５１４による焦点距離の変化率は、｜（ｆ₂−ｆ₁）／ｆ₂｜＝｜（ｎ_B−ｎ_A）／（ｎ_B−１）｜ …(10) で与えられる。したがって、この変化率を大きくするに
は、｜ｎ_B−ｎ_A｜を大きくすればよい。ここで、ｎ_B−ｎ_A＝ｆｆ（ｎ_o’−ｎ_LC’） …(11) であるから、｜ｎ_o’−ｎ_LC’｜を大きくすれば、変化
率を大きくすることができる。実用的には、ｎ_Bが、
１．３〜２程度であるから、０．０１≦｜ｎ_o’−ｎ_LC’｜≦１０ …(12) とすれば、ｆｆ＝０．５のとき、高分子分散液晶層５１
４による焦点距離を、０．５％以上変えることができる
ので、効果的な可変焦点レンズを得ることができる。な
お、｜ｎ_o’−ｎ_LC’｜は、液晶物質の制限から、１０
を越えることはできない。

【００７８】次に、上記(1)式の上限値の根拠について
説明する。「Solar Energy Materials and Solar Cell
s」31巻,Wilson and Eck,1993, Eleevier Science Publ
ishersB.v.発行の第197 〜214 頁、「Transmission var
iation using scattering/transparent switching film
s 」には、高分子分散液晶の大きさを変化させたときの
透過率τの変化が示されている。そして、かかる文献の
第206 頁、図６には、高分子分散液晶の半径をｒとし、
ｔ＝３００μｍ、ｆｆ＝０．５、ｎ_P ＝１．４５、ｎ_LC
＝１．５８５、λ＝５００ｎｍとするとき、透過率τ
は、理論値で、ｒ＝５ｎｍ（Ｄ＝λ／５０、Ｄ・ｔ＝λ
・６μｍ（ただし、Ｄおよびλの単位はｎｍ、以下も同
じ））のときτ≒９０％となり、ｒ＝２５ｎｍ（Ｄ＝λ
／１０）のときτ≒５０％になることが示されている。

【００７９】ここで、例えば、ｔ＝１５０μｍの場合を
推定してみると、透過率τがｔの指数関数で変化すると
仮定して、ｔ＝１５０μｍの場合の透過率τを推定して
みると、ｒ＝２５ｎｍ（Ｄ＝λ／１０、Ｄ・ｔ＝λ・１
５μｍ）のときτ≒７１％となる。また、ｔ＝７５μｍ
の場合は、同様に、ｒ＝２５ｎｍ（Ｄ＝λ／１０、Ｄ・
ｔ＝λ・７．５μｍ）のときτ≒８０％となる。

【００８０】これらの結果から、Ｄ・ｔ≦λ・１５μｍ …(13) であれば、τは７０％〜８０％以上となり、レンズとし
て十分実用になる。したがって、例えば、ｔ＝７５μｍ
の場合は、Ｄ≦λ／５で、十分な透過率が得られること
になる。

【００８１】また、高分子分散液晶層５１４の透過率
は、ｎ_Pの値がｎ_LC’の値に近いほど良くなる。一方、
ｎ_o’とｎ_Pとが異なる値になると、高分子分散液晶層５
１４の透過率は悪くなる。図３３の状態と図３５の状態
とで、平均して高分子分散液晶層５１４の透過率が良く
なるのは、ｎ_P＝（ｎ_o’＋ｎ_LC’）／２ …(14) を満足するときである。

【００８２】ここで、可変焦点レンズ５１１は、レンズ
として使用するものであるから、図３３の状態でも、図
３５の状態でも、透過率はほぼ同じで、かつ高い方が良
い。そのためには、高分子セル５１８を構成する高分子
の材料および液晶分子５１７の材料に制限があるが、実
用的には、ｎ_o’≦ｎ_P≦ｎ_LC’ …(15) とすればよい。

【００８３】上記(14)式を満足すれば、上記(13)式は、
さらに緩和され、Ｄ・ｔ≦λ・６０μｍ …(16) であれば良いことになる。なぜなら、フレネルの反射則
によれば、反射率は屈折率差の２乗に比例するので、高
分子セル５１８を構成する高分子と液晶分子５１７との
境界での光の反射、すなわち高分子分散液晶層５１４の
透過率の減少は、およそ上記の高分子と液晶分子５１７
との屈折率の差の２乗に比例するからである。

【００８４】以上は、ｎ_o’≒１．４５、ｎ_LC’≒１．
５８５の場合であったが、より一般的に定式化すると、Ｄ・ｔ≦λ・１５μｍ・（１．５８５−１．４５）²／（ｎ_u−ｎ_P）² …(17) であればよい。ただし、（ｎ_u−ｎ_P）²は、（ｎ_LC’−
ｎ_P）²と（ｎ_o’−ｎ_P）²とのうち、大きい方である。

【００８５】また、可変焦点レンズ５１１の焦点距離変
化を大きくするには、ｆｆの値が大きい方が良いが、ｆ
ｆ＝１では、高分子の体積がゼロとなり、高分子セル５
１８を形成できなくなるので、０．１≦ｆｆ≦０．９９９ …(18) とする。一方、ｆｆは、小さいほどτは向上するので、
上記(17)式は、好ましくは、 4×10^-6〔μｍ〕²≦Ｄ・ｔ≦λ・45μｍ・(1.585−1.45)²/(ｎ_u−ｎ_P)²…(19) とする。なお、ｔの下限値は、図３３から明らかなよう
に、ｔ＝Ｄで、Ｄは、上述したように２ｎｍ以上である
ので、Ｄ・ｔの下限値は、（２×１０^-3μｍ）²、すな
わち４×１０^-6〔μｍ〕²となる。

【００８６】なお、物質の光学特性を屈折率で表す近似
が成り立つのは、「岩波科学ライブラリー８小惑星が
やってくる」向井正著,1994,岩波書店発行の第５８頁に
記載されているように、Ｄが１０ｎｍ〜５ｎｍより大き
い場合である。また、Ｄが５００λを越えると、光の散
乱は幾何学的となり、高分子セル５１８を構成する高分
子と液晶分子５１７との界面での光の散乱がフレネルの
反射式に従って増大するので、Ｄは、実用的には、７ｎｍ≦Ｄ≦５００λ …(20) とする。

【００８７】図３７は、図３６に示す可変焦点レンズ５
１１を用いるデジタルカメラ用の撮像光学系の構成を示
すものである。この撮像光学系においては、物体（図示
せず）の像を、絞り５２１、可変焦点レンズ５１１およ
びレンズ５２２を介して、例えばＣＣＤよりなる固体撮
像素子５２３上に結像させる。なお、図３７では、液晶
分子の図示を省略してある。

【００８８】かかる撮像光学系によれば、可変抵抗器５
１９により可変焦点レンズ５１１の高分子分散液晶層５
１４に印加する交流電圧を調整して、可変焦点レンズ５
１１の焦点距離を変えることより、可変焦点レンズ５１
１およびレンズ５２２を光軸方向に移動させることな
く、例えば、無限遠から６００ｍｍまでの物体距離に対
して、連続的に合焦させることが可能となる。

【００８９】図３８は本発明の振れ補正装置に適用可能
な可変焦点回折光学素子の一例の構成を示す図である。
この可変焦点回折光学素子５３１は、平行な第１，第２
の面５３２ａ，５３２ｂを有する第１の透明基板５３２
と、光の波長オーダーの溝深さを有する断面鋸歯波状の
リング状回折格子を形成した第３の面５３３ａおよび平
坦な第４の面５３３ｂを有する第２の透明基板５３３と
を有し、入射光を第１，第２の透明基板５３２，５３３
を経て出射させるものである。第１，第２の透明基板５
３２，５３３間には、図３３で説明したと同様に、透明
電極５１３ａ，５１３ｂを介して高分子分散液晶層５１
４を設け、透明電極５１３ａ，５１３ｂをスイッチ５１
５を経て交流電源５１６に接続して、高分子分散液晶層
５１４に交流電界を印加するようにする。

【００９０】かかる構成において、可変焦点回折光学素
子５３１に入射する光線は、第３の面５３３ａの格子ピ
ッチをｐとし、ｍを整数とすると、ｐsinθ＝ｍλ …(21) を満たす角度θだけ偏向されて出射される。また、溝深
さをｈ、透明基板３３の屈折率をｎ₃₃とし、ｋを整数と
すると、ｈ（ｎ_A−ｎ₃₃）＝ｍλ …(22) ｈ（ｎ_B−ｎ₃₃）＝ｋλ …(23) を満たせば、波長λで回折効率が１００％となり、フレ
アの発生を防止することができる。

【００９１】ここで、上記(22)および(23)式の両辺の差
を求めると、ｈ（ｎ_A−ｎ_B）＝（ｍ−ｋ）λ …(24) が得られる。したがって、例えば、λ＝５００ｎｍ、ｎ
_A＝１．５５、ｎ_B＝１．５とすると、０．０５ｈ＝（ｍ−ｋ）・５００ｎｍとなり、ｍ＝１，ｋ＝０とすると、ｈ＝１００００ｎｍ＝１０μｍとなる。この場合、透明基板５３３の屈折率ｎ₃₃は、上
記(22)式から、ｎ₃₃＝１．５であればよい。また、可変
焦点回折光学素子５３１の周辺部における格子ピッチｐ
を１０μｍとすると、θ≒２．８７°となり、Ｆナンバ
ーが１０のレンズを得ることができる。

【００９２】かかる、可変焦点回折光学素子５３１は、
高分子分散液晶層５１４への印加電圧のオン・オフで光
路長が変わるので、例えば、レンズ系の光束が平行でな
い部分に配置して、ピント調整を行うのに用いたり、レ
ンズ系全体の焦点距離等を変えるのに用いることができ
る。

【００９３】なお、この実施形態において、上記(22)〜
(24)式は、実用上、０．７ｍλ≦ｈ（ｎ_A−ｎ₃₃）≦１．４ｍλ …(25) ０．７ｋλ≦ｈ（ｎ_B−ｎ₃₃）≦１．４ｋλ …(26) ０．７（ｍ−ｋ）λ≦ｈ（ｎ_A−ｎ_B）≦１．４（ｍ−ｋ）λ …(27) を満たせば良い。

【００９４】また、ツイストネマティック液晶を用いる
可変焦点レンズもある。図３９および図４０は、この場
合の可変焦点眼鏡５５０の構成を示すものであり、可変
焦点レンズ５５１は、レンズ５５２および５５３と、こ
れらレンズの内面上にそれぞれ透明電極５１３ａ，５１
３ｂを介して設けた配向膜５３９ａ，５３９ｂと、これ
ら配向膜間に設けたツイストネマティック液晶層５５４
とを有して構成し、その透明電極５１３ａ，５１３ｂを
可変抵抗器５１９を経て交流電源５１６に接続して、ツ
イストネマティック液晶層５５４に交流電界を印加する
ようにする。

【００９５】かかる構成において、ツイストネマティッ
ク液晶層５５４に印加する電圧を高くすると、液晶分子
５５５は、図４０に示すようにホメオトロピック配向と
なり、図３９に示す印加電圧が低いツイストネマティッ
ク状態の場合に比べて、ツイストネマティック液晶層５
５４の屈折率は小さくなり、焦点距離が長くなる。

【００９６】ここで、図３９に示すツイストネマティッ
ク状態における液晶分子５５５の螺旋ピッチＰは、光の
波長λに比べて同じ程度か十分小さくする必要があるの
で、例えば、２ｎｍ≦Ｐ≦２λ／３ …(28) とする。なお、この条件の下限値は、液晶分子の大きさ
で決まり、上限値は、入射光が自然光の場合に、図３９
の状態でツイストネマティック液晶層５５４が等方媒質
として振る舞うために必要な値であり、この上限値の条
件を満たさないと、可変焦点レンズ５５１は偏光方向に
よって焦点距離の異なるレンズとなり、これがため二重
像が形成されてぼけた像しか得られなくなる。

【００９７】図４１(a)は、本発明の振れ補正装置に適
用可能な可変偏角プリズムの構成を示すものである。こ
の可変偏角プリズム５６１は、第１，第２の面５６２
ａ，５６２ｂを有する入射側の第１の透明基板５６２
と、第３，第４の面５６３ａ，５６３ｂを有する出射側
の平行平板状の第２の透明基板５６３とを有する。入射
側の透明基板５６２の内面（第２の面）５６２ｂは、フ
レネル状に形成し、この透明基板５６２と出射側の透明
基板５６３との間に、図３３で説明したと同様に、透明
電極５１３ａ，５１３ｂを介して高分子分散液晶層５１
４を設ける。透明電極５１３ａ，５１３ｂは、可変抵抗
器５１９を経て交流電源５１６に接続し、これにより高
分子分散液晶層５１４に交流電界を印加して、可変偏角
プリズム５６１を透過する光の偏角を制御するようにす
る。なお、図４１(a)では、透明基板５６２の内面５６
２ｂをフレネル状に形成したが、例えば、図４１(b)に
示すように、透明基板５６２および５６３の内面を相対
的に傾斜させた傾斜面を有する通常のプリズム状に形成
することもできるし、あるいは図３８に示した回折格子
状に形成することもできる。回折格子状に形成する場合
には、上記の(21)〜(27)式が同様にあてはまる。

【００９８】かかる構成の可変偏角プリズム５６１は、
例えば、ＴＶカメラ、デジタルカメラ、フィルムカメ
ラ、双眼鏡等のブレ防止用として有効に用いることがで
きる。この場合、可変偏角プリズム５６１の屈折方向
（偏向方向）は、上下方向とするのが望ましいが、さら
に性能を向上させるためには、２個の可変偏角プリズム
５６１を偏向方向を異ならせて、例えば図４２に示すよ
うに、上下および左右の直交する方向で屈折角を変える
ように配置するのが望ましい。なお、図４１および図４
２では、液晶分子の図示を省略してある。

【００９９】図４３は本発明の振れ補正装置に適用可能
な可変焦点レンズとしての可変焦点ミラーを示すもので
ある。この可変焦点ミラー５６５は、第１，第２の面５
６６ａ，５６６ｂを有する第１の透明基板５６６と、第
３，第４の面５６７ａ，５６７ｂを有する第２の透明基
板５６７とを有する。第１の透明基板５６６は、平板状
またはレンズ状に形成して、内面（第２の面）５６６ｂ
に透明電極５１３ａを設け、第２の透明基板５６７は、
内面（第３の面）５６７ａを凹面状に形成して、該凹面
上に反射膜５６８を施し、さらにこの反射膜５６８上に
透明電極５１３ｂを設ける。透明電極５１３ａ，５１３
ｂ間には、図３３で説明したと同様に、高分子分散液晶
層５１４を設け、これら透明電極５１３ａ，５１３ｂを
スイッチ５１５および可変抵抗器５１９を経て交流電源
５１６に接続して、高分子分散液晶層５１４に交流電界
を印加するようにする。なお、図４３では、液晶分子の
図示を省略してある。

【０１００】かかる構成によれば、透明基板５６６側か
ら入射する光線は、反射膜５６８により高分子分散液晶
層５１４を折り返す光路となるので、高分子分散液晶層
５１４の作用を２回もたせることができると共に、高分
子分散液晶層５１４への印加電圧を変えることにより、
反射光の焦点位置を変えることができる。この場合、可
変焦点ミラー５６５に入射した光線は、高分子分散液晶
層５１４を２回透過するので、高分子分散液晶層５１４
の厚さの２倍をｔとすれば、上記の各式を同様に用いる
ことができる。なお、透明基板５６６または５６７の内
面を、図３８に示したように回折格子状にして、高分子
分散液晶層５１４の厚さを薄くすることもできる。この
ようにすれば、散乱光をより少なくできる利点がある。

【０１０１】なお、以上の説明では、液晶の劣化を防止
するため、電源として交流電源５１６を用いて、液晶に
交流電界を印加するようにしたが、直流電源を用いて液
晶に直流電界を印加するようにすることもできる。ま
た、液晶分子の方向を変える方法としては、電圧を変化
させること以外に、液晶にかける電場の周波数、液晶に
かける磁場の強さ・周波数、あるいは液晶の温度等を変
化させることによってもよい。以上に示した実施形態に
おいて、高分子分散液晶は液状ではなく固体に近いもの
もあるので、その場合はレンズ５１２ａ，５１２ｂの一
方、透明基板５３２、レンズ５３８、レンズ５５２，５
５３の一方、図４１(a)における透明基板５６３、図４
１(b)における透明基板５６２，５６３の一方、透明基
板５６６，５６７の一方はなくてもよい。

【０１０２】図４４は本発明の振れ補正装置に適用可能
なさらに他の実施例に係る、可変焦点レンズ１４０を用
いた撮像ユニット１４１の概略構成図である。撮像ユニ
ット１４１は本発明の撮像系として用いることができ
る。本実施例では、レンズ１０２と可変焦点レンズ１４
０とで、撮像レンズを構成している。そして、この撮像
レンズと固体撮像素子４０８とで撮像ユニット１４１を
構成している。可変焦点レンズ１４０は、透明部材１４
２と圧電性のある合成樹脂等の柔らかい透明物質１４３
とで、光を透過する流体あるいはゼリー状物質１４４を
挟んで構成されている。

【０１０３】流体あるいはゼリー状物質１４４として
は、シリコンオイル、弾性ゴム、ゼリー、水等を用いる
ことができる。透明物質１４３の両面には透明電極１４
５が設けられており、回路１０３’を介して電圧を加え
ることで、透明物質１４３の圧電効果により透明物質１
４３が変形し、可変焦点レンズ１４０の焦点距離が変わ
るようになっている。従って、本実施例によれば、物体
距離が変わった場合でも光学系をモーター等で動かすこ
となくフォーカスができ、小型、軽量、消費電力が少な
い点で優れている。

【０１０４】なお、図４４中、１４５は透明電極、１４
６は流体をためるシリンダーである。また、透明物質１
４３の材質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、ア
クリルエラストマー、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ポリフッ化ビ
ニリデン（ＰＶＤＦ）等の高分子圧電体、シアン化ビニ
リデン共重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオ
ロエチレンの共重合体等が用いられる。圧電性を有する
有機材料や、圧電性を有する合成樹脂、圧電性を有する
エラストマー等を用いると可変焦点レンズ面の大きな変
形が実現できてよい。可変焦点レンズには透明な圧電材
料を用いるとよい。

【０１０５】なお、図４４の例で、可変焦点レンズ１４
０は、シリンンダー１４６を設けるかわりに、図４５に
示すように、支援部材１４７を設けてシリンダー１４６
を省略した構造にしてもよい。支援部材１４７は、間に
透明電極１４５を挟んで、透明物質１４３の一部の周辺
部分を固定している。本実施例によれば、透明物質１４
３に電圧をかけることによって、透明物質１４３が変形
しても、図４６に示すように、可変焦点レンズ１４０全
体の体積が変わらないように変形するため、シリンダー
１４６が不要になる。なお、図４５，４６中、１４８は
変形可能な部材で、弾性体、アコーディオン状の合成樹
脂または金属等でできている。

【０１０６】図４４、図４５に示す実施例では、電圧を
逆に印加すると透明物質１４３は逆向きに変形するので
凹レンズにすることも可能である。なお、透明物質１４
３に電歪材料、例えば、アクリルエラストマー、シリコ
ンゴム等を用いる場合は、透明物質１４３を透明基板と
電歪材料を貼り合わせた構造にするとよい。

【０１０７】図４７は本発明の振れ補正装置に適用可能
な可変焦点レンズのさらに他の実施例に係る、マイクロ
ポンプ１６０で流体１６１を出し入れし、レンズ面を変
形させる可変焦点レンズ１６２の概略構成図である。マ
イクロポンプ１６０は、例えば、マイクロマシンの技術
で作られた小型のポンプで、電力で動くように構成され
ている。流体１６１は、透明基板１６３と、弾性体１６
４との間に挟まれている。図４７中、１６５は弾性体１
６４を保護するための透明基板で、設けなくてもよい。
マイクロマシンの技術で作られたポンプの例としては、
熱変形を利用したもの、圧電材料を用いたもの、静電気
力を用いたものなどがある。

【０１０８】そして、図３２で示したようなマイクロポ
ンプ１８０を、例えば、図４７に示す可変焦点レンズに
用いるマイクロポンプ１６０のように、２つ用いればよ
い。

【０１０９】なお、静電気力、圧電効果を用いた可変焦
点レンズなどにおいては、駆動用に高電圧が必要になる
場合がある。その場合には、昇圧用のトランス、あるい
は圧電トランス等を用いて制御系を構成するとよい。特
に積層型圧電トランスを用いると小型にできてよい。

【０１１０】図４８は本発明の振れ補正装置に適用可能
な光学特性可変光学素子の他の実施例であって圧電材料
２００を用いた可変焦点レンズ２０１の概略構成図であ
る。圧電材料２００には透明物質１４３と同様の材料が
用いられており、圧電材料２００は、透明で柔らかい基
板２０２の上に設けられている。なお、基板２０２に
は、合成樹脂、有機材料を用いるのが望ましい。本実施
例においては、２つの透明電極５９を介して電圧を圧電
材料２００に加えることで圧電材料２００は変形し、図
４８において凸レンズとしての作用を持っている。

【０１１１】なお、基板２０２の形をあらかじめ凸状に
形成しておき、かつ、２つの透明電極５９のうち、少な
くとも一方の電極の大きさを基板２０２と異ならせてお
く、例えば、一方の透明電極５９を基板２０２よりも小
さくしておくと、電圧を切ったときに、図４９に示すよ
うに、２つの透明電極５９が対向する所定部分だけが凹
状に変形して凹レンズの作用を持つようになり、可変焦
点レンズとして動作する。このとき基板２０２は、流体
１６１の体積が変化しないように変形するので、液溜１
６８が不要になるというメリットがある。

【０１１２】本実施例では、流体１６１を保持する基板
の一部分を圧電材料で変形させて、液溜１６８を不要と
したところに大きなメリットがある。なお、図４７の実
施例にも言えることであるが、透明基板１６３，１６５
はレンズとして構成しても、或いは平面で構成してもよ
い。

【０１１３】図５０は本発明の振れ補正装置に適用可能
な光学特性可変光学素子のさらに他の実施例であって圧
電材料からなる２枚の薄板２００Ａ，２００Ｂを用いた
可変焦点レンズの概略構成図である。本実施例の可変焦
点レンズは、薄板２００Ａと２００Ｂの材料の方向性を
反転させることで、変形量を大きくし、大きな可変焦点
範囲が得られるというメリットがある。なお、図５０
中、２０４はレンズ形状の透明基板である。本実施例に
おいても、紙面の右側の透明電極５９は基板２０２より
も小さく形成されている。

【０１１４】なお、図４８〜図５０の実施例において、
基板２０２、薄板２００、２００Ａ，２００Ｂの厚さを
不均一にして、電圧を掛けたときの変形のさせかたをコ
ントロールしてもよい。そのようにすれば、レンズの収
差補正等もすることができ、便利である。

【０１１５】図５１は本発明の振れ補正装置に適用可能
な可変焦点レンズのさらに他の実施例を示す概略構成図
である。本実施例の可変焦点レンズ２０７は、例えばシ
リコンゴムやアクリルエラストマー等の電歪材料２０６
を用いて構成されている。本実施例の構成によれば、電
圧が低いときには、図５１に示すように、凸レンズとし
て作用し、電圧を上げると、図５２に示すように、電歪
材料２０６が上下方向に伸びて左右方向に縮むので、焦
点距離が伸びる。従って、可変焦点レンズとして動作す
る。本実施例の可変焦点レンズによれば、大電源を必要
としないので消費電力が小さくて済むというメリットが
ある。

【０１１６】図５３は本発明の振れ補正装置に適用可能
な光学特性可変光学素子のさらに他の実施例であってフ
ォトニカル効果を用いた可変焦点レンズの概略構成図で
ある。本実施例の可変焦点レンズ２１４は、透明弾性体
２０８，２０９でアゾベンゼン２１０が挟まれており、
アゾベンゼン２１０には、透明なスペーサー２１１を経
由して紫外光が照射されるようになっている。図５３
中、２１２，２１３はそれぞれ中心波長がλ₁，λ₂の例
えば紫外ＬＥＤ、紫外半導体レーザー等の紫外光源であ
る。

【０１１７】本実施例において、中心波長がλ₁の紫外
光が図５４(a)に示すトランス型のアゾベンゼンに照射
されると、アゾベンゼン２１０は、図５４(b)に示すシ
ス型に変化して体積が減少する。このため、可変焦点レ
ンズ２１４の形状はうすくなり、凸レンズ作用が減少す
る。一方、中心波長がλ₂の紫外光がシス型のアゾベン
ゼン２１０に照射されると、アゾベンゼン２１０はシス
型からトランス型に変化して、体積が増加する。このた
め、可変焦点レンズ２１４の形状は厚くなり、凸レンズ
作用が増加する。このようにして、本実施例の光学素子
２１４は可変焦点レンズとして作用する。また、可変焦
点レンズ２１４では、透明弾性体２０８，２０９の空気
との境界面で紫外光が全反射するので外部に光がもれ
ず、効率がよい。

【０１１８】以上述べた各実施例の可変焦点レンズにお
いては、透明電極１４５，５９，５０８ａ，５０９ａ，
５１３ａ，５１３ｂ等は複数に分割されていてもよい。
そして、分割された透明電極のそれぞれに異なる電圧を
加えることによって、光学装置のピント合わせ、ズー
ム、変倍のみならず、振れ補正、製造誤差による光学性
能の低下の補償、収差の補正等が可能になる。

【０１１９】次に、本発明の振れ補正装置に適用可能な
可変焦点レンズに用いる透明電極の分割例を図５５〜５
８を用いて説明する。図５５の例は、透明電極６００を
同心状に分割した例を示している。周辺部にいくほど輪
帯の幅が狭くなっている。これは収差を補正しやすくす
るためである。

【０１２０】図５６の例は、輪帯をさらに分割したもの
で、電極の境界線が３つずつ一点に集まるように分けて
ある部分を含んでいる。このようにすると、圧電材料２
００の形状が滑らかに変化するので収差の少ないレンズ
が得られる。

【０１２１】図５７の例は、透明電極６００を６角形に
分割したもので、上記と同様の理由により電極の境界線
が３つずつ一点で集まるように分けてある部分を含んで
いる。

【０１２２】なお、図５６、５７の例においてそれぞれ
分割された一つ一つの電極６００Ａ、６００Ｂ、６００
Ｃ……は、ほぼ同じ面積にした方が収差補正上有利であ
る。このため、分割された電極のうち最も面積の大きい
電極と最も面積の小さい電極との面積比は１００：１以
内に抑えるのがよい。また、電極分割の配列は、図５
５、５６、５７の例のように、対称の中心の電極６００
Ａを包むようにすると円形レンズの場合、特に収差補正
上有利となる。また、一点に集まる透明電極の境界線が
相互になす角が９０°よりも大きくなるようにしてもよ
い。また、図５８の例に示すように、電極の分割は格子
状にしてもよい。このような分割形態にすれば、簡単に
製作できるというメリットがある。

【０１２３】また、光学系の収差或いは振れを充分に補
正するには、透明分割電極６００の個数は多い方が良
く、２次収差を補正するためには最低７個の分割電極、
３次収差を補正するためには最低９個の分割電極、４次
収差を補正するためには最低１３個の分割電極、５次収
差を補正するためには最低１６個の分割電極、７次収差
を補正するためには最低２５個の分割電極が必要とな
る。なお、２次収差とは、ティルト、非点収差、コマ収
差のｘ方向，ｙ方向の２方向の成分である。ただし、低
コストの商品では最低でも３つの分割電極があれば、大
きな収差又は大きな振れは補正できる。

【０１２４】図５９は本発明の別の一実施例に係る電歪
材料からなる可変焦点レンズ８０１を用いたデジタルカ
メラの振れ補正装置の概略構成図である。本実施例の振
れ補正装置８０２は、レンズ８０８と固体撮像素子８０
３の間に配置された可変焦点レンズ８０１を配置し、さ
らに、駆動回路８０７と、振れセンサー８０６を備えて
構成されている。

【０１２５】可変焦点レンズ８０１は、電歪材料８１０
を挟んで透明な第１電極８０４、透明な複数に分割され
た第２電極８０５を有し、さらに変形可能な透明部材８
１３と、シール部材８１２でシールされた流体８０９
と、透明基板８１１とを有して構成されており、第１電
極８０４、第２電極８０５がいずれも変形可能に構成さ
れていて、振れセンサー８０６からの信号によって駆動
回路８０７が動き、第１電極８０４と複数に分割された
第２電極８０５との間にそれぞれ異なる電圧を印加して
可変焦点レンズ８０１にプリズム作用をさせて振れを補
正することができるようになっている。本実施例の可変
焦点プリズムを用いた振れ補正装置によれば、第２電極
８０５へ印加する電圧を変えることで、可変焦点レンズ
８０１は振れ補正のみでなく、フォーカス、ズーム、収
差補正、振れ補正に伴う収差変動の補正も行なうことが
できる。

【０１２６】なお、本発明の振れ補正装置は、デジタル
カメラ、カムコーダ、テレビカメラ等のいずれの電子カ
メラにも適用可能である。また、以上ではデジタルカメ
ラの手振れ補正装置について述べたが、これに限らず双
眼鏡の振れ補正、船上での望遠鏡観察時の振れ補正、テ
レビカメラの振れ補正等、さまざまな光学装置、撮像装
置、観察装置等に用いることができる。また、本発明の
実施形態においては電子カメラに応用した場合を示した
が、銀塩フィルムに被写体像を露光する従来のカメラに
も応用できることはもちろんである。

【０１２７】最後に、本発明で用いる用語の定義を述べ
ておく。

【０１２８】光学装置とは、光学系あるいは光学素子を
含む装置のことである。光学装置単体で機能しなくても
よい。つまり、装置の一部でもよい。

【０１２９】光学装置には、撮像装置、観察装置、表示
装置、照明装置、信号処理装置等が含まれる。

【０１３０】撮像装置の例としては、フィルムカメラ、
デジタルカメラ、ロボットの眼、レンズ交換式デジタル
一眼レフカメラ、テレビカメラ、動画記録装置、電子動
画記録装置、カムコーダ、ＶＴＲカメラ、電子内視鏡等
がある。デジカメ、カード型デジカメ、テレビカメラ、
ＶＴＲカメラ、動画記録カメラなどはいずれも電子撮像
装置の一例である。

【０１３１】観察装置の例としては、顕微鏡、望遠鏡、
眼鏡、双眼鏡、ルーペ、ファイバースコープ、ファイン
ダー、ビューファインダー等がある。

【０１３２】表示装置の例としては、液晶ディスプレ
イ、ビューファインダー、ゲームマシン（ソニー社製プ
レイステーション）、ビデオプロジェクター、液晶プロ
ジェクター、頭部装着型画像表示装置（ｈｅａｄｍｏ
ｕｎｔｅｄｄｉｓｐｌａｙ：ＨＭＤ）、ＰＤＡ（携帯
情報端末）、携帯電話等がある。

【０１３３】照明装置の例としては、カメラのストロ
ボ、自動車のヘッドライト、内視鏡光源、顕微鏡光源等
がある。

【０１３４】信号処理装置の例としては、携帯電話、パ
ソコン、ゲームマシン、光ディスクの読取・書込装置、
光計算機の演算装置等がある。

【０１３５】撮像素子は、例えばＣＣＤ、撮像管、固体
撮像素子、写真フィルム等を指す。また、平行平面板は
プリズムの１つに含まれるものとする。観察者の変化に
は、視度の変化を含むものとする。被写体の変化には、
被写体となる物体距離の変化、物体の移動、物体の動
き、振動、物体のぶれ等を含むものとする。

【０１３６】拡張曲面の定義は以下の通りである。球
面、平面、回転対称非球面のほか、光軸に対して偏心し
た球面、平面、回転対称非球面、あるいは対称面を有す
る非球面、対称面を１つだけ有する非球面、対称面のな
い非球面、自由曲面、微分不可能な点、線を有する面
等、いかなる形をしていても良い。反射面でも、屈折面
でも、光になんらかの影響を与えうる面ならば良い。本
発明では、これらを総称して拡張曲面と呼ぶことにす
る。

【０１３７】光学特性可変光学素子とは、可変焦点レン
ズ、可変形状鏡、面形状の変わる偏光プリズム、頂角可
変プリズム、光偏向作用の変わる可変回折光学素子、つ
まり可変ＨＯＥ，可変ＤＯＥ等を含む。

【０１３８】可変焦点レンズには、焦点距離が変化せ
ず、収差量が変化するような可変レンズも含むものとす
る。可変形状鏡についても同様である。要するに、光学
素子で、光の反射、屈折、回折等の光偏向作用が変化し
うるものを光学特性可変光学素子と呼ぶ。

【０１３９】情報発信装置とは、携帯電話、固定式の電
話、ゲームマシン、テレビ、ラジカセ、ステレオ等のリ
モコンや、パソコン、パソコンのキーボード、マウス、
タッチパネル等の何らかの情報を入力し、送信すること
ができる装置を指す。撮像装置のついたテレビモニタ
ー、パソコンのモニター、ディスプレイも含むものとす
る。情報発信装置は、信号処理装置の中に含まれる。

【０１４０】以上説明したように、本発明の光学装置の
振れ補正装置は、特許請求の範囲に記載された発明の他
に、次に示すような特徴も備えている。

【０１４１】（１）被写体像を結像するための撮影レン
ズと、前記撮影レンズの物体側前面に前記撮影レンズの
光軸に対し略４５度の傾きで配置された反射面と、前記
反射面に平行に第１電極を有する第１基板と、前記第１
基板と対向して配置され、前記第１電極と対向する位置
に第２電極を有する、電子撮像装置本体に固定された第
２基板と、前記第１基板を前記第２基板に支持し、且
つ、前記第２基板の鉛直方向に変位可能な弾性部材と、
前記第１電極と前記第２電極のうちのいずれか一方の電
極が複数の電極に分割され、この分割された各電極と対
向する他方の電極との間に静電圧を印加する電圧制御回
路と、電子撮像装置の振れ角を検出する検出手段と、を
有し、前記電圧制御回路が、前記検出手段の出力に基づ
き前記分割されたそれぞれの電極と対向する他方の電極
との間の電圧を制御することを特徴とする電子撮像装置
の振れ補正装置。

【０１４２】（２）前記第１電極と前記第２電極のうち
の複数の電極に分割された一方の電極が、前記撮影レン
ズの光軸を通り前記反射面に垂直な第１の面に対して対
称な第１の一対の電極と、前記第１の面に対して垂直
で、且つ、前記撮影レンズの光軸と前記反射面とが交わ
る点を通る第２の面に対して対称な第２の一対の電極を
と有し、前記電圧制御回路が、前記第１電極と前記第２
電極のうちの分割されていない他方の電極と前記第１の
一対の電極との間に印加される電圧差によって前記反射
面の第１方向の傾きを制御し、前記分割されていない他
方の電極と前記第２の一対の電極との間に印加される電
圧差によって前記反射面の第２方向の傾きを制御するこ
とを特徴とする上記（１）に記載の電子撮像装置の振れ
補正装置。

【０１４３】（３）前記電圧制御回路が、前記検出手段
の出力に基づき前記分割されたそれぞれの電極と対向す
る他方の電極との間の電圧を時系列に制御することを特
徴とする上記（１）に記載の電子撮像装置の振れ補正装
置。

【０１４４】（４）被写体像を結像するための撮影レン
ズと、前記撮影レンズの物体側前面に前記撮影レンズの
光軸に対し略４５度の傾きで配置された反射面と、前記
反射面に平行に第１電極を有する第１基板と、前記第１
基板と対向して配置され、前記第１電極と対向する位置
に第２電極を有する、テレビカメラ本体に固定された第
２基板と、前記第１基板を前記第２基板に支持し、且
つ、前記第２基板の鉛直方向に変位可能な弾性部材と、
前記第１電極と前記第２電極のうちのいずれか一方の電
極が複数の電極に分割され、この分割された各電極と対
向する他方の電極との間に静電圧を印加する電圧制御回
路と、テレビカメラの振れ角を検出する検出手段と、を
有し、前記電圧制御回路が、前記検出手段の出力に基づ
き前記分割されたそれぞれの電極と対向する他方の電極
との間の電圧を制御することを特徴とするテレビカメラ
の振れ補正装置。

【０１４５】（５）前記第１電極と前記第２電極のうち
の複数の電極に分割された一方の電極が、前記撮影レン
ズの光軸を通り前記反射面に垂直な第１の面に対して対
称な第１の一対の電極と、前記第１の面に対して垂直
で、且つ、前記撮影レンズの光軸と前記反射面とが交わ
る点を通る第２の面に対して対称な第２の一対の電極を
と有し、前記電圧制御回路が、前記第１電極と前記第２
電極のうちの分割されていない他方の電極と前記第１の
一対の電極との間に印加される電圧差によって前記反射
面の第１方向の傾きを制御し、前記分割されていない他
方の電極と前記第２の一対の電極との間に印加される電
圧差によって前記反射面の第２方向の傾きを制御するこ
とを特徴とする上記（４）に記載のテレビカメラの振れ
補正装置。

【０１４６】（６）前記電圧制御回路が、前記検出手段
の出力に基づき前記分割されたそれぞれの電極と対向す
る他方の電極との間の電圧を時系列に制御することを特
徴とする上記（４）に記載のテレビカメラの振れ補正装
置。

【０１４７】（７）被写体像を結像するための撮影レン
ズと、前記撮影レンズの物体側前面に前記撮影レンズの
光軸に対し略４５度の傾きで配置された反射面と、前記
反射面に平行に第１電極を有する第１基板と、前記第１
基板と対向して配置され、前記第１電極と対向する位置
に第２電極を有する、デジタルカメラ本体に固定された
第２基板と、前記第１基板を前記第２基板に支持し、且
つ、前記第２基板の鉛直方向に変位可能な弾性部材と、
前記第１電極と前記第２電極のうちのいずれか一方の電
極が複数の電極に分割され、この分割された各電極と対
向する他方の電極との間に静電圧を印加する電圧制御回
路と、デジタルカメラの振れ角を検出する検出手段と、
を有し、前記電圧制御回路が、前記検出手段の出力に基
づき前記分割されたそれぞれの電極と対向する他方の電
極との間の電圧を制御することを特徴とするデジタルカ
メラの振れ補正装置。

【０１４８】（８）前記第１電極と前記第２電極のうち
の複数の電極に分割された一方の電極が、前記撮影レン
ズの光軸を通り前記反射面に垂直な第１の面に対して対
称な第１の一対の電極と、前記第１の面に対して垂直
で、且つ、前記撮影レンズの光軸と前記反射面とが交わ
る点を通る第２の面に対して対称な第２の一対の電極を
と有し、前記電圧制御回路が、前記第１電極と前記第２
電極のうちの分割されていない他方の電極と前記第１の
一対の電極との間に印加される電圧差によって前記反射
面の第１方向の傾きを制御し、前記分割されていない他
方の電極と前記第２の一対の電極との間に印加される電
圧差によって前記反射面の第２方向の傾きを制御するこ
とを特徴とする上記（７）に記載のデジタルカメラの振
れ補正装置。

【０１４９】（９）前記電圧制御回路が、前記検出手段
の出力に基づき前記分割されたそれぞれの電極と対向す
る他方の電極との間の電圧を時系列に制御することを特
徴とする上記（７）に記載のデジタルカメラの振れ補正
装置。

【０１５０】（１０）静電気力を用いた請求項１に記載
の光学装置の振れ補正装置。

【０１５１】（１１）電磁気力を用いた請求項１に記載
の光学装置の振れ補正装置。

【０１５２】（１２）圧電材料を第１基板に含む請求項
１に記載の光学装置の振れ補正装置。

【０１５３】（１３）被写体像を結像するための撮影レ
ンズと、この光学系の光路中に配置された反射面と、反
射面と一体化された第１電極を有する第１基板と、前記
第１基板と対向して配置され、前記第１電極と対向する
位置に第２電極を有する、撮像装置に固定された第２基
板と、前記第１電極と前記第２電極のうちのいずれか一
方の電極が複数の電極に分割され、この分割された各電
極と対向する他方の電極間に電圧を印加又は電流を流す
電子回路と、撮像装置の振れ角を検出する検出手段と、
を有し、前記電子回路が前記検出手段の出力に基づき前
記分割されたそれぞれの電極と対向する他方の電極間の
電圧又は電流を制御することを特徴とする撮像装置の振
れ補正装置。

【０１５４】（１４）静電気力を用いた上記（１３）に
記載の撮像装置の振れ補正装置。

【０１５５】（１５）電磁気力を用いた上記（１３）に
記載の撮像装置の振れ補正装置。

【０１５６】（１６）圧電材料を第１基板に含む上記
（１３）に記載の撮像装置の振れ補正装置。

【０１５７】（１７）被写体像を結像するための光学系
と、この光学系の光路中に配置された反射面と、反射面
に隣接配置された第１電極を有する第１基板と、前記第
１基板と対向して配置され、前記第１電極と対向する位
置に第２電極を有する、光学装置に固定された第２基板
と、前記第１基板を前記第２基板に支持し、且つ、この
第２基板に対して変位可能な弾性部材と、前記第１電極
と前記第２電極のうちのいずれか一方の電極が複数の電
極に分割され、この分割された各電極と対向する他方の
電極間に電圧を印加する電圧制御回路と、光学装置の振
れ角を検出する検出手段と、を有し、前記電圧制御回路
が前記検出手段の出力に基づき前記分割されたそれぞれ
の電極と対向する他方の電極間の電圧を制御することを
特徴とする光学装置の振れ補正装置。

【０１５８】（１８）前記反射面が変形することを特徴
とする請求項１〜４、上記（１）〜（１７）のいずれか
に記載の振れ補正装置。

【０１５９】（１９）静電気力を用いた上記（１８）に
記載の振れ補正装置。

【０１６０】（２０）電磁気力を用いた上記（１８）に
記載の振れ補正装置。

【０１６１】（２１）圧電材料を第１基板に含む上記
（１８）に記載の振れ補正装置。

【０１６２】（２２）振れ補正と共に合焦も行う上記
（１８）に記載の振れ補正装置。

【０１６３】（２３）反射面に隣接配置された第１電極
を有する第１基板と、前記第１基板と対向して配置さ
れ、前記第１電極と対向する位置に第２電極を有する、
光学装置に固定された第２基板と、前記第１基板を前記
第２基板に支持し、且つ、この第２基板に対して変位可
能な弾性部材と、前記第１電極と前記第２電極のうちの
いずれか一方の電極が複数の電極に分割され、この分割
された各電極と対向する他方の電極間に電圧を印加する
電圧制御回路とを有する可変形状鏡。

【０１６４】（２４）静電気力を用いた上記（２３）に
記載の可変形状鏡。

【０１６５】（２５）電磁気力を用いた上記（２３）に
記載の可変形状鏡。

【０１６６】（２６）圧電材料を第１基板に含む上記
（２３）に記載の可変形状鏡。

【０１６７】（２７）被写体像を結像するための光学系
と、この光学系の光路中に配置された光学面と、光学面
に隣接配置された第一電極を有する第一基板と、前記第
一基板と対向して配置され、前記第一電極と対向する位
置に第２電極を有する、光学装置に固定された第二基板
と、前記第一基板を前記第二基板に支持し、かつ、この
第二基板に対して変位可能な弾性部材と、前記第一電極
と第二電極のいずれか一方の電極が複数の電極に分割さ
れ、この分割された各電極と対向する他方の電極間に電
圧を印加する、または電流を流す電子回路と、光学装置
の振れ角を検出する検出手段と、を有し、前記電子回路
が前記検出手段の出力に基づき前記分割されたそれぞれ
の電極と対向する他方の電極間の電圧あるいは電流を制
御することを特徴とする光学装置の振れ補正装置。

【０１６８】（２８）弾性部材として板バネを用いた上
記（２７）に記載の振れ補正装置。

【０１６９】（２９）弾性部材としてコイルバネを用い
た上記（２７）に記載の振れ補正装置。

【０１７０】（３０）板バネアクチュエータを用いた上
記（２７）に記載の振れ補正装置。

【０１７１】（３１）被写体像を結像するための光学系
と、この光学系の光路中に配置された光学面と、光学面
に隣接配置された第一電極を有する第一基板と、前記第
一基板と対向して配置され、前記第一電極と対向する位
置に第２電極を有し前記第一電極と第二電極のいずれか
一方の電極が複数の電極に分割され、この分割された各
電極と対向する他方の電極間に電圧を印加する、または
電流を流す電子回路と、光学装置の振れ角を検出する検
出手段と、を有し、前記電子回路が前記検出手段の出力
に基づき前記分割されたそれぞれの電極と対向する他方
の電極間の電圧あるいは電流を制御することを特徴とす
る光学装置の振れ補正装置。

【０１７２】（３２）光学素子が複数の電極を有す可変
焦点レンズである上記（３１）に記載の光学装置の振れ
補正装置。

【０１７３】（３３）図８〜１１の制御系に従う振れ補
正装置。

【０１７４】（３４）図８〜１１の制御系に従う、請求
項１、上記（１３）、（１７）、（２７）、（３１）の
いずれかに記載の振れ補正装置。

【０１７５】（３５）被写体像を結像するための光学系
と、この光学系の光路中に配置された反射面と、反射面
に隣接配置された第１電極を有する第１基板と、前記第
１基板と対向して配置され、前記第１電極と対向する位
置に第２電極を有する、光学装置に固定された第２基板
と、前記第１電極と前記第２電極のうちのいずれか一方
の電極が複数の電極に分割され、この分割された各電極
と対向する他方の電極との間に電圧を印加する、または
電流を流す電子回路と、光学装置の振れ角を検出する検
出手段と、を有し、前記電子回路が、前記検出手段の出
力に基づき前記分割されたそれぞれの電極と対向する他
方の電極との間の電圧又は電流を制御することを特徴と
する光学装置の振れ補正装置。

【０１７６】（３６）弾性部材として板バネを用いた上
記（３５）に記載の振れ補正装置。

【０１７７】（３７）弾性部材としてコイルバネを用い
た上記（３５）に記載の振れ補正装置。

【０１７８】（３８）板バネアクチュエータを用いた上
記（３５）に記載の振れ補正装置。

【０１７９】（３９）図８〜１１の制御系に従う上記
（３５）に記載の振れ補正装置。

【０１８０】

【発明の効果】本発明によれば、少ない数の外部リード
電極で可変形状鏡を制御することができる。また、反射
鏡の傾きを静電気の力等により非接触で制御できるの
で、簡単な構成で画質を劣化させることなくカメラの手
振れを補正することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる振れ補正装置が適
用されるカメラ内部のシステム構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本実施形態の振れ補正装置が適用される図１の
カメラ外部の概略構成を示す斜視図である。

【図３】図１および図２のカメラ内部の要部平面図であ
る。

【図４】本実施例の振れ補正装置の原理説明図であり、
カメラが、例えば、一方向に振れたときに、ＣＣＤの撮
像面上における同一位置に同一の被写体像を結像するた
めに可変形状鏡を傾けた様子を示している。

【図５】本実施形態の振れ補正装置にかかる可変形状鏡
をカメラ本体に取り付けた外観斜視図である。

【図６】本実施形態の振れ補正装置にかかる可変形状鏡
の電極配置図であり、(a)は上部基板の電極配置、(b)は
下部基板の電極配置を夫々示している。

【図７】本実施形態の振れ補正装置にかかる可変形状鏡
の横断面図である。

【図８】本実施形態の振れ補正装置にかかる可変形状鏡
の変形例を示す図であり、(a)は表側からみた斜視図、
(b)は裏側からみた斜視図である。

【図９】本実施形態の可変形状鏡の電圧制御回路部３９
の原理を説明するためのブロック図および制御電極であ
る下部電極３５〜３８に対向して配置された上部電極３
０の関係を示した図である。

【図１０】本実施形態の可変形状鏡の電圧制御回路部３
９のブロック図および制御電極に対向して配置された上
部電極３０の関係を示した図における、下部電極を複数
の電極３５〜３８に分割した場合についての説明図であ
る。

【図１１】図１０の電圧制御回路の各部のタイミングチ
ャートである。

【図１２】本実施形態の振れ防止装置を備えたカメラの
要部動作を示すフローチャートである。

【図１３】本発明の振れ防止装置に適用可能な可変形状
鏡の変形例を示す概略構成図である。

【図１４】図１３の可変形状鏡を本発明の振れ補正装置
として光学装置に組みこんだ状態を示す説明図である。

【図１５】図１３の可変形状鏡を振れ補正装置に加えて
合焦装置として構成した場合のミラーの変形状態を示す
説明図である。

【図１６】本発明の振れ補正装置に適用可能な板バネア
クチュエータの一例を示す全体斜視図である。

【図１７】図１６に示す板バネアクチュエータの各部の
詳細な説明図であり、(a)は上部基板を表側からみた斜
視図、(b)は下部基板を表側からみた斜視図である。

【図１８】本発明の振れ補正装置を適用した光学装置の
他の実施例にかかる、光学特性ミラーを用いたデジタル
カメラのケプラー式ファインダーの概略構成図である。

【図１９】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変形状
鏡４０９の他の実施例を示す概略構成図である。

【図２０】図１９の実施例の可変形状鏡に用いる電極の
一形態を示す説明図である。

【図２１】図１９の実施例の可変形状鏡に用いる電極の
他の形態を示す説明図である。

【図２２】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変形状
鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

【図２３】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変形状
鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

【図２４】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変形状
鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

【図２５】図２４の実施例における薄膜コイル４２７の
巻密度の状態を示す説明図である。

【図２６】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変形状
鏡４０９のさらに他の実施例を示す概略構成図である。

【図２７】図２６の実施例におけるコイル４２７の一配
置例を示す説明図である。

【図２８】図２６の実施例におけるコイル４２７の他の
配置例を示す説明図である。

【図２９】図２４に示した実施例において、コイル４２
７の配置を図２８に示したようにした場合に適する永久
磁石４２６の配置を示す説明図である。

【図３０】本発明のさらに他の実施例に係る、振れ補正
装置に適用可能な可変形状鏡４０９を用いた撮像系、例
えば携帯電話のデジタルカメラ、カプセル内視鏡、電子
内視鏡、パソコン用デジタルカメラ、ＰＤＡ用デジタル
カメラ等に用いられる撮像系の概略構成図である。

【図３１】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変形状
鏡のさらに他の実施例に係る、マイクロポンプ１８０で
流体１６１を出し入れし、レンズ面を変形させる可変形
状鏡１８８の概略構成図である。

【図３２】本発明の振れ補正装置に適用可能なマイクロ
ポンプの一実施例を示す概略構成図である。

【図３３】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変焦点
レンズの原理的構成を示す図である。

【図３４】一軸性のネマティック液晶分子の屈折率楕円
体を示す図である。

【図３５】図３３に示す高分子分散液晶層に電界を印加
状態を示す図である。

【図３６】図３３に示す高分子分散液晶層への印加電圧
を可変にする場合の一例の構成を示す図である。

【図３７】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変焦点
レンズを用いるデジタルカメラ用の撮像光学系の一例の
構成を示す図である。

【図３８】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変焦点
回折光学素子の一例の構成を示す図である。

【図３９】ツイストネマティック液晶を用いる可変焦点
レンズを有する可変焦点眼鏡の構成を示す図である。

【図４０】図３９に示すツイストネマティック液晶層へ
の印加電圧を高くしたときの液晶分子の配向状態を示す
図である。

【図４１】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変偏角
プリズムの二つの例の構成を示す図である。

【図４２】図４１に示す可変偏角プリズムの使用態様を
説明するための図である。

【図４３】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変焦点
レンズとしての可変焦点ミラーの一例の構成を示す図で
ある。

【図４４】本発明の振れ補正装置に適用可能なさらに他
の実施例に係る、可変焦点レンズ１４０を用いた撮像ユ
ニット１４１の概略構成図である。

【図４５】図４４の実施例における可変焦点レンズの変
形例を示す説明図である。

【図４６】図４５の可変焦点レンズが変形した状態を示
す説明図である。

【図４７】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変焦点
レンズのさらに他の実施例に係る、マイクロポンプ１６
０で流体１６１を出し入れし、レンズ面を変形させる可
変焦点レンズ１６２の概略構成図である。

【図４８】本発明の振れ補正装置に適用可能な光学特性
可変光学素子の他の実施例であって圧電材料２００を用
いた可変焦点レンズ２０１の概略構成図である。

【図４９】図４８の変形例に係る可変焦点レンズの状態
説明図である。

【図５０】本発明の振れ補正装置に適用可能な光学特性
可変光学素子のさらに他の実施例であって圧電材料から
なる２枚の薄板２００Ａ，２００Ｂを用いた可変焦点レ
ンズの概略構成図である。

【図５１】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変焦点
レンズのさらに他の実施例を示す概略構成図である。

【図５２】図５１の実施例に係る可変焦点レンズの状態
説明図である。

【図５３】本発明の振れ補正装置に適用可能な光学特性
可変光学素子のさらに他の実施例であってフォトニカル
効果を用いた可変焦点レンズの概略構成図である。

【図５４】図５３の実施例に係る可変焦点レンズに用い
るアゾベンゼンの構造を示す説明図であり、(a)はトラ
ンス型、(b)はシス型を示している。

【図５５】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変焦点
レンズに用いる透明電極の一分割例を示す説明図であ
る。

【図５６】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変焦点
レンズに用いる透明電極の他の分割例を示す説明図であ
る。

【図５７】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変焦点
レンズに用いる透明電極のさらに他の分割例を示す説明
図である。

【図５８】本発明の振れ補正装置に適用可能な可変焦点
レンズに用いる透明電極のさらに他の分割例を示す説明
図である。

【図５９】本発明の別の一実施例に係る電歪材料からな
る可変焦点レンズ８０１を用いたデジタルカメラの振れ
補正装置の概略構成図である。

【符号の説明】１撮影レンズ２モータ３モータドライバー４ＣＣＤ５ＣＣＤドライバー６プロセス処理回路７，１７，１８Ａ／Ｄ変換器８フレームメモリ９画像符号化／複合化部１０ＬＣＤドライバー１１ＬＣＤ１２記憶媒体１３測距回路１４ストロボ発光回路１５，１６角速度センサ１９，１８８可変形状鏡２０可変形状鏡駆動回路２１コントローラ２２操作スイッチ２３レリーズ釦２４ストロボ発光用窓２５ＡＦ（オートフォーカス）用受光窓２６撮影光受光用窓２７撮影レンズ１の光軸２８上部基板２９下部基板２９ａ取り付け穴３０上部電極３０Ｃ，３５Ｃ，３６Ｃ，３７Ｃ，３８Ｃ，４０９ｂ，
４０９ｄ，１８２，１８３電極３１可撓性薄膜３２反射鏡３３、４１、４２、４３、４４、４５外部リ
ード電極３４，４０９ａ薄膜３５，３６，３７，３８下部電極３９電圧制御回路部４０半導体基板４６，４７，４８，４９バネ４６Ｂ，４７Ｂ，４８Ｂ，４９Ｂ，５０Ａ，５０Ｂ，５
０Ｃ，５０Ｄ板バネ５１板バネアクチュエータ５２，４０６ミラー５９，１４５，５１３ａ，５１３ｂ，６００
透明電極１０２，５１２ａ，５１２ｂ，５２２，５３７，５３８
レンズ１０３制御系１０３’ 回路１０４，１４１撮像ユニット１４０，１６２，２０１，２０７，２１４，５１１，５
２７，８０１可変焦点レンズ１４２透明部材１４３圧電性のある透明物質１４４流体あるいはゼリー状物質１４６シリンダー１４７支援部材１４８変形可能な部材１６０，１８０マイクロポンプ１６１，８０９流体１６３，１６５，２０４，５３２，５３３，５６２，５
６３，５６６，５６７，８１１透明基板１６４弾性体１６８液溜１８１振動板１８４，１８５弁１８９反射膜２００圧電材料２００Ａ，２００Ｂ薄板２０２透明で柔らかい基板２０６，４０９ｃ−２，８１０電歪材料２０８，２０９透明弾性体２１０アゾベンゼン２１１スペーサー２１２，２１３紫外光源４０３撮像レンズ４０４プリズム４０５二等辺直角プリズム４０８，５２３，５２９，８０３固体撮像素
子４０９光学特性可変形状鏡４０９ｃ，４０９ｃ’ 圧電素子４０９ｃ−１，４０９ｅ基板４１１可変抵抗器４１２電源４１３電源スイッチ４１４演算装置４１５温度センサー４１６湿度センサー４１７距離センサー４２３支持台４２４，８０６振れセンサー４２５，４２８，８０７駆動回路４２６永久磁石４２７コイル５０８ａ，５３２ａ，５６２ａ，５６６ａ第１の
面５０８ｂ，５３２ｂ，５６２ｂ，５６６ｂ第２の
面５０９ａ，５３３ａ，５６３ａ，５６７ａ第３の
面５０９ｂ，５３３ｂ，５６３ｂ，５６７ｂ第４の
面５１４高分子分散液晶層５１５スイッチ５１６交流電源５１７液晶分子５１８高分子セル５１９可変抵抗器５２１絞り５２５前方レンズ５２６絞り５２８後方レンズ５３１可変焦点回折光学素子５３５可変焦点眼鏡５３５ａフレーム５３６可変焦点回折光学素子５３９ａ，５３９ｂ配向膜５４５物体５４６測距センサ５６１可変偏角プリズム５６５可変焦点ミラー５６８反射膜６００Ａ，６００Ｂ，６００Ｃ分割された一
つ一つの電極８０２振れ補正装置８０４第１電極８０５第２電極８０８レンズ８１２シール部材８１３変形可能な透明部材９０１接眼レンズ９０２対物レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者西岡公彦東京都渋谷区幡ヶ谷２丁目43番２号オリンパス光学工業株式会社内Ｆターム(参考） 5C022 AA09 AA13 AB55 AC42 AC51 AC54 AC69 AC74 AC78 5C024 BX01 CY34 EX05 EX06 EX41 EX42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被写体像を結像するための光学系と、この光学系の光路中に配置された反射面と、反射面に隣接配置された第１電極を有する第１基板と、前記第１基板と対向して配置され、前記第１電極と対向
する位置に第２電極を有する、光学装置に固定された第
２基板と、前記第１電極と前記第２電極のうちのいずれか一方の電
極が複数の電極に分割され、この分割された各電極と対
向する他方の電極との間に電圧を印加する電圧制御回路
と、光学装置の振れ角を検出する検出手段と、を有し、前記電圧制御回路が、前記検出手段の出力に基づき前記
分割されたそれぞれの電極と対向する他方の電極との間
の電圧を制御することを特徴とする光学装置の振れ補正
装置。
【請求項２】被写体像を結像するための撮影レンズ
と、前記撮影レンズの物体側前面に前記撮影レンズの光軸に
対し略４５度の傾きで配置された反射面と、前記反射面に平行に第１電極を有する第１基板と、前記第１基板と対向して配置され、前記第１電極と対向
する位置に第２電極を有する、カメラ本体に固定された
第２基板と、前記第１基板を前記第２基板に支持し、且つ、前記第２
基板の鉛直方向に変位可能な弾性部材と、前記第１電極と前記第２電極のうちのいずれか一方の電
極が複数の電極に分割され、この分割された各電極と対
向する他方の電極との間に静電圧を印加する電圧制御回
路と、カメラの振れ角を検出する検出手段と、を有し、前記電圧制御回路が、前記検出手段の出力に基づき前記
分割されたそれぞれの電極と対向する他方の電極との間
の電圧を制御することを特徴とするカメラの振れ補正装
置。
【請求項３】前記第１電極と前記第２電極のうちの複
数の電極に分割された一方の電極が、前記撮影レンズの
光軸を通り前記反射面に垂直な第１の面に対して対称な
第１の一対の電極と、前記第１の面に対して垂直で、且
つ、前記撮影レンズの光軸と前記反射面とが交わる点を
通る第２の面に対して対称な第２の一対の電極をと有
し、前記電圧制御回路が、前記第１電極と前記第２電極のう
ちの分割されていない他方の電極と前記第１の一対の電
極との間に印加される電圧差によって前記反射面の第１
方向の傾きを制御し、前記分割されていない他方の電極
と前記第２の一対の電極との間に印加される電圧差によ
って前記反射面の第２方向の傾きを制御することを特徴
とする請求項１又は２に記載のカメラの振れ補正装置。
【請求項４】前記電圧制御回路が、前記検出手段の出
力に基づき前記分割されたそれぞれの電極と対向する他
方の電極との間の電圧を時系列に制御することを特徴と
する請求項１又は２に記載のカメラの振れ補正装置。