JP2000267010A

JP2000267010A - 光学装置

Info

Publication number: JP2000267010A
Application number: JP11072557A
Authority: JP
Inventors: Kimihiko Nishioka; 公彦西岡
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】温湿度変化等による結像性能或いは各種光学
性能の変化を補償し得る各種の光学装置を提供する。【解決手段】光学装置は、入射光を固体撮像素子８上
に結像させるため、レンズ１，２，６と、プリズム４
と、光学特性可変ミラー９と、ミラー５を備えている。
光学特性可変ミラー５は、薄膜（反射面）９ａと複数の
分割された電極９ｂとから成っていて、演算装置１４を
介し温度センサー１５，湿度センサー１６及び距離セン
サー１７からの信号に応じて電極９ｂに印加される電圧
を変化させることにより、各光学要素の温湿度等の変化
による光学特性の変化を補償するように、反射面９ａの
形状を変える。それにより、固体撮像素子８の受像面上
には常に鮮明な物体像が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学特性可変光学
素子，光学特性可変ミラー又はこれらの組合せを含む光
学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、デジタルカメラは、図３９に示す
ように、プラスチックレンズＰＬ，絞りＤ，フォーカシ
ング用ソレノイドＦＳ，シャッターＳ，電荷結合型固体
撮像素子ＣＣＤ，信号処理回路ＰＣ及びメモリーＭ等の
構成部品を集めて、これらを組み立てることにより作ら
れていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般にプラ
スチックレンズは、温度や湿度の変化により屈折率や形
状が変化するため、結像性能は温度変化により低下す
る。従って、ガラスレンズが多用され、製品の軽量化や
高精度化やコストダウンには限界があった。

【０００４】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、温湿度変化等によ
る結像性能或いは各種光学性能の変化を補償し得る各種
光学装置、例えば、デジタルカメラ，電子内視鏡，携帯
情報端末（ＰＤＡ），テレビ電話，ＶＴＲカメラ，テレ
ビカメラ，フィルムカメラ，顕微鏡，レーザスキャンニ
ング顕微鏡，バーコードスキャナー，バーコードリーダ
ー，光ディスクのピックアップ等を提供しようとするも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による光学装置は、光学特性可変光学素子か
ら成っている。また、本発明による光学装置は、光学特
性可変ミラーから成っている。本発明によれば、光学特
性可変ミラーは光学特性可変レンズとミラーとの組合せ
から成っている。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図示
した実施例に基づき説明する。実施例１図１は本発明による光学装置の第１実施例を示す図であ
る。図中、１及び２はレンズ枠３に保持された合成樹脂
製レンズ、４は合成樹脂製のプリズム、５はミラー、６
はレンズ枠７に保持された合成樹脂製レンズ、８はレン
ズ枠７に保持された固体撮像素子、９はアルミコーティ
ングされた薄膜（反射面）９ａと複数の電極９ｂから成
る光学特性可変ミラー（以下、単に可変ミラーと云
う）、１０は基板、１１は各電極９ｂにそれぞれ接続さ
れた複数の可変抵抗器、１２は可変抵抗器１１と電源ス
イッチ１３を介して薄膜９ａと電極９ｂ間に接続された
電源、１４は複数の可変抵抗器１１の抵抗値を制御する
ための演算装置、１５，１６及び１７はそれぞれ演算装
置１４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、これらは図示の如く配設されて一つの光
学装置を構成している。

【０００７】なお、レンズ１，２，６及びプリズム４の
各面は、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、或いは対称面
を有する非球面、対称面を一つだけ有する非球面、対称
面のない非球面、自由曲面、微分不可能な点または線を
有する面等如何なる形状をしていても良く、更に反射面
でも屈折面でも光に何らかの影響を与え得る面ならば良
い。以下、これらの面を総称して「拡張曲面」と云う。

【０００８】また、薄膜９ａは、例えば、P. Rai-choud
hury編、Handbook ofMicrolithography, Micromachinin
g and Microfabrication, Volume 2 :Micromachining a
nd Microfabrication, P495, Fig. 8. 58, SPIE PRESS
刊やOptics Communications, 140巻(1997 年)P187 〜19
0 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９ｂとの間に電圧が印加されると、静電気力によ
り薄膜９ａ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、レンズ１，２，６及び／又はプリ
ズム４の温度や湿度変化による変形や屈折率の変化或い
はレンズ枠３及び７等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。

【０００９】本実施例によれば、物体からの光は、レン
ズ１，２及びプリズム４の各入射面と出射面で屈折さ
れ、可変ミラー９で反射され、ミラー５で更に反射さ
れ、レンズ６を介して固体撮像素子８に入射するように
なっている。このように、レンズ１，２，６、プリズム
４、ミラー５及び可変ミラー９は、本実施例による光学
装置の撮像光学系を構成しており、これらの各光学素子
の面と肉厚を最適化することにより、物体像の収差を最
小にすることが出来るようになっている。即ち、反射面
としての薄膜９ａの形状は、結像性能が最適になるよう
に演算装置１４からの信号により各可変抵抗器１１の抵
抗値を変化させることにより制御される。即ち、演算装
置１４への温度センサー１５，湿度センサー１６及び距
離センサー１７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１４
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９ａの形状が決定されるような電圧が電極９ｂに印加
されるように可変抵抗器１１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９ａは電極９ｂに印加
される電圧即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出来る。な
お、距離センサー１７は無くてもよく、その場合薄膜９
ａの形状を多少変化させて、固体撮像素子からの像の信
号の高周波成分がほぼ最大になるように薄膜９ａの形状
を決めればピント合わせができる。

【００１０】本実施例では、固体撮像素子８と可変ミラ
ー９とは別体で基板１０上に配置されているが、可変ミ
ラー９はシリコンリソグラフィープロセス等で作ること
も出来るので、基板１０をシリコンで形成し、固体撮像
素子８と共にリソグラフィープロセスで可変ミラー９の
少なくとも一部を基板１０上に形成するようにしても良
い。このようにすれば、装置の小型化と低コスト化の点
で有利である。また、薄膜９ａ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、固体撮像素子８と可変ミラー９
と基板１０を上述のように一体的に形成してユニット化
することが出来るが、このユニットは本発明による光学
装置の一例である。

【００１１】また、図示を省略したが、基板１０上に反
射型液晶ディスプレー又は透過型液晶ディスプレー等の
表示素子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。なお、この基板１０はガラス或いは石英等
の透明物質で形成しても良い。その場合は、ガラス基板
上に薄膜トランジスター等の技術を用いて固体撮像素子
や液晶ディスプレーを形成すれば良い。或いは、これら
の表示素子を別体で作り、基板１０上に配置しても良
い。

【００１２】光学素子１，２，４，５，６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
曲面を容易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１のみがプリズ
ム４から離れて形成されているが、レンズ１を設けるこ
となく収差を除去することができるように光学素子２，
４，６，９を設計すれば、可変ミラー９を除く光学素子
は一つの光学ブロックとなり、組立てが容易となる。ま
た、光学素子１，２，４，５，６の一部或いは全部をガ
ラスで作成しても良く、このように構成すれば更に精度
の良い撮像装置が得られる。

【００１３】実施例２図２は、本発明による光学装置の第２実施例を示す図で
ある。図中、第１実施例で示した部材と実質上同一の部
材には同一符号が付されている。本実施例では、一枚の
シリコン基板１８上に反射面９ａ，マイクロマシン技術
で作られた静電気力で動くマイクロシャッター１９，撮
像素子８等がリソグラフィープロセスで作られている。
そして、このシリコン基板１８とモールドで作った拡張
曲面プリズム２０とを組み合わせれば、光学装置として
小型のデジタルカメラ用撮像ユニットが出来上がる。な
お、マイクロシャッター１９は、絞りを兼ねることもで
きるようになっている。拡張曲面プリズム２０は、プラ
スチックモールドで作ると安価にできる。また、拡張曲
面プリズム２０をエネルギー硬化型樹脂で作れば、熱可
塑性樹脂で作るよりも耐久性があるので好ましい。ま
た、拡張曲面プリズム２０を赤外光を吸収する性質の材
料を用いて構成して、赤外カットフィルター効果を持た
せてもよい。或いは、拡張曲面プリズム２０の光路中の
何れかの面に赤外光を反射する干渉膜を設けて、赤外光
をカットするようにしてもよい。ミラー２１は、シリコ
ン基板１８を凹面に加工し、アルミコートすることによ
って形成されている。マイクロシャッター１９は、例え
ば、特開平１０−３９２３９号の図８，図９に示されて
いるようなシャッターを改良したものを用いることがで
きる。

【００１４】図３は拡張曲面プリズムを除去して図２の
光学装置を上方から見た、マイクロシャッター１９付近
の拡大図である。マイクロシャッター１９は、固定電極
１９ａと遮光板１９ｂのそれぞれに設けられた電極１９
ｃに電位差を与えることによって、静電気力で二枚の遮
光板１９ｂを左右に開いたり閉じたりすることができる
ようになっている。ここで、二つの遮光板１９ｂのそれ
ぞれに、他方の遮光板１９ｂに近い側の中央に三角形の
凹部を設け、かつ二枚の遮光板１９ｂを段違いに設置し
て、遮光板１９ｂを途中まで開いた状態で撮像を行えば
絞りとして動作し、遮光板１９ｂを完全に閉じればシャ
ッターとなるようになっている。電源１２は＋−の電極
を変えることができるようになっており、それに伴い、
二枚の遮光板１９ｂは逆方向に動くようになっている。
また、二枚の遮光板１９ｂは、完全に閉じた時には図２
に示すように多少重なるように設計されている。

【００１５】マイクロシャッター１９は、リソグラフィ
ープロセスで反射面９ａ、固体撮像素子８と共に一緒に
作ることができるというメリットがある。なお、マイク
ロシャッター１９としては、上記以外にも、特開平１０
−３９２３９号の図４７に示すようなマイクロシャッタ
ーを用いてもよい。或いは、本実施例の撮像装置に用い
るシャッターとして、通常のフィルムカメラのシャッタ
ーのように、バネ，電磁力等で動作するシャッターを製
作して、これをシリコン基板１８に設置してもよい。

【００１６】また、本実施例の撮像装置を、例えば、図
２に示すように、別に絞り２２を設けた構成としてもよ
い。絞り２２としては、フィルムカメラのレンズに用い
るような虹彩絞りでもよく、または、図４に示すような
複数の穴あき板をスライドさせるような構成のものでも
よい。或いは絞り開口面積の変わらない固定絞りであっ
てもよい。また、マイクロシャッター１９を絞りとして
のみ動作させ、固体撮像素子８の素子シャッターを用い
てシャッター機能を遂行させるようにしてもよい。ま
た、本実施例の撮像装置は、電極９ｂ，ミラー２１，マ
イクロシャッター１９，固体撮像素子８の少なくとも一
つを別部品として作り、残りの部材と共に一枚の基板上
に配置した構成としてもよい。

【００１７】図５は可変ミラー９の第１及び第２実施例
に用いられているのは異なる他の実施例を示している。
この実施例では、薄膜９ａと電極９ｂとの間に圧電素子
９ｃが介装されていて、これらが支持台２３上に設けら
れている。そして、圧電素子９ｃに加わる電圧を各電極
９ｂ毎に変えることにより、圧電素子９ｃに部分的に異
なる伸縮を生じさせて、薄膜９ａの形状を変えることが
出来るようになっている。電極９ｂの形は、図６に示す
ように同心分割であっても良いし、図７に示すように矩
形分割であっても良く、その他適宜の形のものを選択す
ることが出来る。２４は演算装置１４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撮影
時の振れを検知し、振れによる像の乱れを補償するよう
に薄膜９ａを変形させるべく、演算装置１４及び可変抵
抗器１１を介して電極９ｂに印加される電圧を変化させ
る。この時、温度センサー１５，湿度センサー１６及び
距離センサー１７からの信号も同時に考慮され、ピント
合せ，温湿度補償等が行われる。この場合、薄膜９ａに
は圧電素子９ｃの変形に伴う応力が加わるので、薄膜９
ａの厚さは或る程度厚目に作られて相応の強度を持たせ
るようにするのが良い。

【００１８】図８は可変ミラー９の更に他の実施例を示
している。この実施例は、薄膜９ａと電極９ｂ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
れた二枚の圧電素子９ｃ及び９ｃ′で構成されている点
で、図５に示された実施例とは異なる。即ち、圧電素子
９ｃと９ｃ′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９ｃと９ｃ′は電圧が印加されると逆方
向に伸縮するので、薄膜９ａを変形させる力が図５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云う利点がある。

【００１９】圧電素子９ｃ，９ｃ′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），二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、PbZrO₃とPbTi
O₃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９ａの形状を適切に変形させること
も可能である。

【００２０】図９は可変ミラー９の更に他の実施例を示
している。この変形例では、圧電素子９ｃが薄膜９ａと
電極９ｄとにより挾持され、薄膜９ａと電極９ｄ間に演
算装置１４により制御される駆動回路２５を介して電圧
が印加されるようになっており、更にこれとは別に支持
台２３上に設けられた電極９ｂにも演算装置１４により
制御される駆動回路２５を介して電圧が印加されるよう
に構成されている。従って、この実施例では、薄膜９ａ
は、電極９ｄとの間に印加される電圧と電極９ｂ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且つ応答性も早いと云う利点があ
る。

【００２１】図１０は可変ミラー９の更に他の実施例を
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２３の内
部底面上には永久磁石２６が、頂面上には窒化シリコン
又はポリイミド等から成る基板９ｅの周縁部が載置固定
されており、基板９ｅ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９ａが付設されていて、可変ミラ
ー９を構成している。基板９ｅの下面には複数のコイル
２７が配設されており、これらのコイル２７はそれぞれ
駆動回路２８を介して演算装置１４に接続されている。
従って、各センサー１５，１６，１７，２４からの信号
によって演算装置１４において求められる光学系の変化
に対応した演算装置１４からの出力信号により、各駆動
回路２８から各コイル２７にそれぞれ適当な電流が供給
されると、永久磁石２６との間に働く電磁気力で各コイ
ル２７は反発または吸収され、基板９ｅ及び薄膜９ａを
変形させる。

【００２２】この場合、各コイル２７にはそれぞれ異な
る量の電流を流すようにすることもできる。また、コイ
ル２７は一個でも良いし、永久磁石２６を基板９ｅに付
設しコイル２７を支持台２３の内部底面側に設けるよう
にしても良い。また、コイル２７はリソグラフィー等の
手法で作ると良く、更にコイル２７には強磁性体より成
る鉄芯を入れるようにしても良い。

【００２３】図１１は可変ミラー９の更に他の実施例を
示している。この実施例では、基板９ｅの下面に薄膜コ
イル２８が設けられ、これに対向して支持台２３の内部
底面上にコイル２７が設けられている。そして、薄膜コ
イル２８には必要に応じて適切な電流を供給するための
可変抵抗器１１，電源１２及び電源スイッチ１３が接続
されている。また、各コイル２７にはそれぞれ可変抵抗
器１１が接続されており、更に各コイル２７と可変抵抗
器１１に電流を供給するための電源１２とコイル２７に
流す電流の方向を変えるための切換え兼電源開閉用のス
イッチ２９が設けられている。従って、この実施例によ
れば、可変抵抗器１１の抵抗値をそれぞれ変えることに
より、各コイル２７と薄膜コイル２８との間に働く電磁
気力を変化させ、基板９ｅと薄膜９ａを変形させて、可
動ミラーとして動作させることが出来る。また、スイッ
チ２９を反転しコイル２７に流れる電流の方向を変える
ことにより、薄膜９ａを凹面にも凸面にも変えることが
出来る。

【００２４】この場合、薄膜コイル２８の巻き密度を図
１２に示すように場所によって変化させることにより、
基板９ｅ及び薄膜９ａに所望の変形を与えるようにする
ことも出来る。また、図１３に示すようにコイル２７は
一個でも良いし、また、これらのコイル２７には強磁性
体より成る鉄芯を挿入してもよい。また、支持台２３に
より形成される空間内へ磁性流体を充填すれば、電磁気
力は更に強くなる。

【００２５】図１４は可変ミラー９の更に他の実施例を
示している。この実施例では、基板９ｅは鉄等の強磁性
体で作られており、反射膜としての薄膜９ａはアルミニ
ウム等から成っている。この場合、薄膜コイルを設けな
くても済むから、例えば図１１に示した実施例に比べる
と構造が簡単で、製造コストを低減することができる。
また、電源スイッチ１３を切換え兼電源開閉用スイッチ
２９（図１１参照）に置換すればコイル２７に流れる電
流の方向を変えることができ、基板９ｅ及び薄膜９ａの
形状を自由に変えることができる。図１５はこの実施例
におけるコイル２７の配置を示し、図１６はコイル２７
の他の配置例を示しているが、これらの配置は、図１０
及び１１に示した実施例にも適用することが出来る。な
お、図１７は図１０に示した実施例においてコイル２７
の配置を図１６に示したようにした場合に適する永久磁
石２６の配置を示している。即ち、図１７に示すように
永久磁石２６を放射状に配置すれば、図１０に示した実
施例に比べて微妙な変形を基板９ｅ及び薄膜９ａに与え
ることが出来る。また、このように電磁気力を用いて基
板９ｅ及び薄膜９ａを変形させる場合（図１０，１１及
び１４の実施例）は、静電気力を用いた場合よりも低電
圧で駆動できると云う利点がある。

【００２６】実施例３図１８は本発明による光学装置の第３実施例を示す図で
ある。図中、第１及び第２実施例で用いたのと実質上同
一の部材には同一符号が付され説明は省略されている。
この実施例は、物体からの光をプリズム３０を介して固
体撮像素子８へ導くのに液晶可変焦点レンズをミラーの
前面に配置して成る液晶可変ミラー３１を用いた点で、
既述の実施例とは異なる。液晶可変ミラー３１は、透明
電極３１ａと曲面形状の基板３１ｂの表面に塗布された
ミラーを兼ねた分割電極３１ｃとの間にツイストネマチ
ック液晶３１ｄを充填することにより構成されている。
ツイストネマチック液晶３１ｄの螺旋ピッチＰは、Ｐ＜５λ （１）を満たすようになっている。ここでλは光の波長で、可
視光であればλ＝３８０nm〜７００nm程度である。ツイ
ストネマチック液晶３１ｄは、上記式（１）を満たすと
き、入射光の偏光方向に関係なく屈折率が略等方的にな
るので、偏光板を設けなくてもボケのない可変焦点ミラ
ーが得られる。

【００２７】なお、この光学装置を低コストのデジタル
カメラとして用いる場合には、ツイストネマチック液晶
３１ｄの螺旋ピッチＰはＰ＜１５λ （２）であっても、実用上使用できる場合もある。ツイストネ
マチック液晶の代わりに上記式（１）又は（２）を満た
す螺旋構造を持つ液晶例えばコレステリック液晶やスメ
クティック液晶等を用いても良い。また、ツイストネマ
チック液晶の代わりに高分子分散液晶，高分子安定化液
晶を用いても良い。液晶の代わりに電気によって屈折率
の変わる物質を用いても良い。

【００２８】上記液晶可変ミラー３１において、電極３
１ａ，３１ｃ間に電圧を印加すると、図１９に示される
ように液晶３１ｄの方向が変わり、入射光に対する屈折
率が低下するので、液晶可変ミラー３１の反射作用例え
ば焦点距離が変化する。従って、オートフォーカス作用
と共に、各可変抵抗器１１の抵抗値を温度変化や撮影時
のブレに対応して適宜調整するようにすれば、プリズム
３０の温度変化に対する補償や撮影時の振れ防止を行う
ことが可能となる。また、撮影中に電極３１ｃに印加さ
れる電圧を僅かに変化させて像の位置をずらすようにす
れば、液晶可変ミラー３１にローパスフィルターとして
の効果を発生させることができて、モアレ除去に役立た
せることも出来る。

【００２９】第４実施例図２０は本発明による光学装置の第４実施例を示す図で
ある。この実施例は電子撮像装置の一つであるデジタル
カメラの一例であって、振れ防止機能を備えている。こ
の実施例においても、既述の実施例におけるのと実質上
同一の部材には同一符号が付されている。撮影時の振れ
防止は、撮影レンズ３２の間の絞り３３の近傍に置かれ
た光学特性可変プリズム３４，３５により行われるよう
になっている。以下、図２１を用いて光学特性可変プリ
ズム３４の詳細構造と作用を説明する。図中、３４ａ，
３４ｅ，３４ｉはガラス又は合成樹脂等で構成された透
明基板、３４ｂ，３４ｈは幾つかに分割された透明電
極、３４ｄ，３４ｆは透明電極、３４ｃ，３４ｇは液晶
である。透明基板３４ａ，３４ｅ，３４ｉの屈折率ｎｋ
は、液晶３４ｃが図２１に示されるように並んだ時（電
極３４ｂ，３４ｄ間に電圧が印加されていない時）の屈
折率と等しくなるように選定されている。即ち、液晶３
４ｃの常光に対する屈折率をｎ_o、異常光に対する屈折
率をｎｅとすると、ｎｋ≒（ｎｏ＋ｎｅ）／２（３）となっている。液晶３４ｃ及び３４ｇの螺旋ピッチＰが
何れも式（１）又は（２）を満足していると、光路中に
偏光板を入れる必要がないので好都合である。

【００３０】ｎｅ＞ｎｏの場合には、液晶の屈折率楕円
体は図２２に示すようになる。３４ｃには電圧が加わっ
ていないとする。この場合には上記式（３）が満たされ
るので、透明基板３４，液晶３４ｃ，透明基板３４ｅで
は入射光線は屈折されない。しかし、液晶３４ｇは光軸
方向に向いている（液晶３４ｇには数ボルト乃至数十ボ
ルトの電圧が印加されているものとする）ので、その屈
折率はｎ_oになっている。従って、入射光線は液晶３４
ｇにおいて下方へ屈折される。これに対し、液晶３４ｃ
に同様の電圧を印加し液晶３４ｇには電圧を印加しない
ようにすれば、入射光線は上方へ屈折される。また、液
晶３４ｃ，３４ｇの何れにも電圧を掛けなければ、入射
光線は屈折されずに直進する。

【００３１】光学特性可変プリズム３５は、光学特性可
変プリズム３４を光軸の周りに９０゜回転させた状態で
配置されていて、図１１の紙面に垂直な方向に入射光線
を光学特性可変プリズム３４と同様な方法で屈折させる
ことができる。従って、撮影時の振れをキャンセルする
方向に、撮像中に液晶３４ｃ，３４ｇ，３５ｃ，３５ｇ
に印加される電圧を変化させて、入射光線を偏向させれ
ば、振れの低減された画像が得られる。

【００３２】透明電極３４ｂと３４ｈが複数に分割され
ているのは次の理由による。液晶３４ｃと３４ｇに印加
される電圧値を中程度にしてこれらの液晶の屈折率を
（ｎｅ＋ｎｏ）／２とｎｏとの中間にすれば、入射光線
の偏向量を図２１に示された角度θの何割かに小さくす
ることが出来る。そのようにするためには、液晶３４ｃ
と３４ｇに加わる電場を液晶層の厚さによらず一定値に
する必要がある。そこで、液晶層の厚い部分にはやや高
めの電圧を印加し、液晶層の薄い部分にはやや低めの電
圧を印加する必要があり、そのために透明電極３４ｂと
３４ｈは分割されているのである。入射光線の小さい偏
向量は撮像の途中において有用であり、連続的に偏向量
を変化させれば、更に良好な振れ防止が実現できる。な
お、液晶３４ｃと３４ｇの楔角β（図２１参照）が小さ
く液晶層の厚さの変化が小さい場合には、電極を分割せ
ずに一つの電極としても良い。

【００３３】また、液晶３４ｃ及び３４ｇの配向を変
え、入射光線の進行方向を変えるのに、液晶３４ｃ，３
４ｇに印加される電圧の大きさを変えるのではなく、液
晶３４ｃ，３４ｇに加わる電場の周波数を変化させても
良い。この周波数が低周波（数Ｈｚ〜数キロＨｚ）の場
合には、液晶分子の配向は図２１の液晶３４ｇのように
なるが、高周波（約１ＭＨｚ以上）の場合には、図２１
の液晶３４ｃのようになるので、上記周波数を変えるこ
とにより入射光線の方向を変えることも出来る。この周
波数を連続的に変化させれば、入射光線の方向も連続的
に変えることが出来る。このような液晶の駆動法は図１
９に示す実施例にも適用することも出来る。

【００３４】なお、液晶３４ｃ，３４ｇ共に高い電圧を
印加すると、液晶層の屈折率は何れもｎｏに低下する
が、両方の液晶層のプリズム作用が相殺するので入射光
線の偏向は生じない。しかし、光軸に沿う光路長は変化
するので、撮像系のピント合せをすることが出来る。即
ち、距離センサー１７（図２０参照）からの信号に基づ
いて光学特性可変プリズム３４，３５の光学特性を変化
させ、光路長を変えればオートフォーカスが実現でき
る。併せて、温度センサー１５及び湿度センサー１６か
らの信号を用いて光学特性可変プリズム３４，３５を変
化させれば、撮影レンズ３２及び光学特性可変プリズム
３４，３５自身の温湿度補償も行うことが出来る。これ
らのオートフォーカス，温湿度補償は振れ防止と併せて
行っても良い。その場合、透明電極３４ｂ，３４ｈに印
加される電圧は、電極毎に変えても良いし変えなくても
良い。また、この場合液晶３４ｃ，３４ｇ，３５ｃ，３
５ｇの屈折率は（ｎｅ＋ｎｏ）／２からｎｏまでの総ゆ
る値を選んで用いても良い。

【００３５】また、振れ防止以外に固体撮像素子８の一
画素の１／２だけ像をずらすように液晶３４ｃ，３４
ｇ，３５ｃ，３５ｇに加わる電圧を制御し、ずらさない
像と二枚以上続けて撮像を行い、それらを撮像時のずれ
と同じだけずらして重ね合わせることにより、実効的に
固体撮像素子８の画素数を増やしたのと同様な高精細画
像を得ることが出来る。この高解像化は温湿度補償やピ
ント合わせ等と同時に行うようにしても良い。

【００３６】図２３は上記第４実施例（図２０参照）に
も用いることの出来る屈折特性可変プリズム３６の一実
施例を示す図である。このプリズム３６は、角度βをな
すように傾けられた二つの平面より成る透明基板３６
ａ，３６ｂによって、液晶３６ｃが挾持されることによ
り構成されている。３６ｄ，３６ｅは配向膜、３６ｆは
透明基板３６ａに設けられた透明電極、３６ｇ，３６ｈ
は透明基板３６ｂの各斜面に独立して設けられた透明電
極、１１ａ，１２ａ及び１３ａは電極３６ｆ，３６ｇ間
に直列に接続された可変抵抗器，電源及び電源スイッ
チ、１１ｂ，１２ｂ及び１３ｂは電極３６ｆ，３６ｈ間
に直列に接続された可変抵抗器，電源及び電源スイッチ
である。

【００３７】この実施例において、透明基板３６ａの屈
折率をｎ₁、透明基板３６ｂの屈折率をｎ２とした時、
ｎ₁＝ｎｏ、ｎ₂＝（ｎｅ＋ｎｏ）／２とする。図２３
に示すように、電源スイッチ１３ａがオンで電源スイッ
チ１３ｂがオフならば、入射光線Ｌ₁，Ｌ₂は共に直進
し偏向されない。これに対して、電源スイッチ１３ａが
オフで電源スイッチ１３ｂがオンならば、入射光線
Ｌ₁，Ｌ₂は図２４に示すように共に下方に曲げられ
る。従って、上記第４実施例（図２０）における光学特
性可変プリズム３４と同様の光学的効果を有するが、こ
の屈折特性偏角プリズム３６は光学特性可変プリズム３
４に比べて液晶層の厚さを半分にすることが出来るの
で、高速応答で光の透過率が良い点で優れている。この
場合、液晶３６ｃの代わりに、ｎ₁＝ｎｏ，ｎ₂＝（ｎ
ｅ＋ｎｏ）／２なる条件を満たす他の屈折率可変物質が
用いられても良い。

【００３８】図２５は第４実施例にも用いることの出来
る可変焦点レンズ３７の一実施例を示す図である。この
可変焦点レンズ３７は、周辺部が曲面で中央部が平面の
透過基板３７ａと、周辺部が平面で中央部が凹曲面の透
明基板３７ｂとで液晶３７ｃを挾持することにより構成
されている。３７ｄ，３７ｅは配向膜、３７ｆは透明基
板３７ａに設けられた透明電極、３７ｇ，３７ｈは透明
基板３７ｂの凹曲面と平面に独立して設けられた島状と
リング状の透明電極であって、電源１２を共通にして可
変抵抗器１１ａと電源スイッチ１３ａは電極３７ｆ，３
７ｇ間に、可変抵抗１１ｂと電源スイッチ１３ｂは電極
３７ｆ，３７ｈ間にそれぞれ直列に接続されている。

【００３９】この可変焦点レンズ３７においても、透明
基板３７ａの屈折率をｎ₁，透明基板３７ｂの屈折率を
ｎ₂とした時、ｎ₁＝ｎｏ，ｎ₂＝（ｎｅ＋ｎｏ）／２
とする。図２５に示すように、電源スイッチ１３ａがオ
フで電源スイッチ１３ｂがオンならば、入射光線Ｌ₁，
Ｌ₂は共に直進する。しかし、電源スイッチ１３ａがオ
ンで電源スイッチ１３ｂがオフの時には、液晶３７ｃは
図２６に示すように配向するため、可変焦点レンズ３７
に凹レンズ作用が生じ、入射光Ｌ₁，Ｌ₂は図２６に示
すように発散して進み、可変焦点レンズとして作用す
る。この実施例は、液晶層を薄くすることができ、従っ
て高速応答且つ高透過率の光学装置を提供できるという
利点がある。この可変焦点レンズ３７は第４実施例の光
学装置において光学特性可変素子３４と置換してピント
合わせのために用いることができ、また、電極３７ｆ，
３７ｇ，３７ｈに既述の各種センサーと演算装置と駆動
回路を含む制御装置を接続すれば、温湿度補償等に用い
ることも出来る。また、この可変焦点レンズ３７は、可
変焦点眼鏡，顕微鏡，カメラファインダー等の視度調整
装置や光ディスク用ピックアップのオートフォーカス装
置等各種の光学装置にも利用することが出来る。

【００４０】第５実施例図２７は本発明による光学装置の第５実施例を示す図で
ある。この実施例は、上記可変焦点レンズ３７を用いた
可変焦点眼鏡の一例である。図中、３８は一対の可変焦
点レンズ３７を眼鏡として使用できるように支持するフ
レーム、３９は電源１２，電源スイッチ１３ａ，１３
ｂ，可変抵抗器１１ａ，１１ｂ等を収納した駆動装置、
４０は各可変焦点レンズ３７と駆動装置３９を接続する
コードである。この実施例において、駆動装置３９に収
納された可変抵抗器１１ａ，１１ｂ（図２５参照）の抵
抗値を連続的に変化させれば、可変焦点レンズ３７ａの
焦点距離を連続的に変えることができ、実用上極めて便
利な眼鏡を提供することが出来る。このような可変抵抗
器の抵抗値を連続的に変化させることによる光学特性の
連続的な変化は既述の各種実施例においても同様であ
る。

【００４１】第６実施例図２８は本発明による光学装置の第６実施例を示す図で
ある。この実施例は、上記可変焦点レンズ３７を利用し
た振れ防止装置付きデジタルカメラの一例である。この
実施例では、可変焦点レンズ３７の透明電極３７ｇ，３
７ｈは多数に分割されており、分割された各電極はそれ
ぞれ駆動回路２５に接続されている。そして駆動回路２
５より各電極３７ｇ，３７ｈに印加される電圧を、各セ
ンサー１５，１６，１７及び２４からの信号に基づいて
適宜調整することにより、振れ防止のみならず、オート
フォーカス，撮影レンズ３２に対する温湿度補償が行え
るようになっている。

【００４２】第７実施例図２９は本発明による光学装置の第７実施例を示す図で
ある。図中、既述の実施例で用いたのと実質上同一の部
材には同一符号が付され、詳細な説明は省略されてい
る。この実施例は、プリズム４が好ましくはガラスまた
は樹脂で作られた板状の透明基板４１により置換され、
この透明基板４１に新たにレンズ４２と図８に示したの
と同一構造の可変ミラー４３とＩＣ４４とディスプレー
４５が付設されている点で、図１に示した第１実施例と
は異なる。４６はＣｒ−ＣｒＯ₂−Ｃｒの三層蒸着，黒
い塗料の塗装または印刷等で作られた迷光を除去するた
めの遮光膜である。この遮光膜４６は、図示の如く必要
に応じて透明基板４１の表面，側面または内部に設けれ
ば良く、設けなくても良い場合もある。レンズ２，４２
は、透明基板４１の表面に曲面状の樹脂薄膜を貼り付け
ることにより形成しても良いし、透明基板４１を製作す
る際一体成形により形成しても良い。

【００４３】ディスプレー４５の一例として、液晶ディ
スプレーは薄膜トランジスタ技術でガラス等の透明基板
上に作ることが出来るが、固体撮像素子８等はシリコン
基板上でないと作りにくい。本実施例では、固体撮像素
子８とディスプレー４５をそれぞれ別の基板に分けて設
けているので、同一基板上に設けるよりはコスト的に有
利である。なお、透明基板４１またはレンズ２，４２の
材質に赤外光吸収効果を持たせて、赤外カットフィルタ
ーの役割を持たせるようにしても良い。また、赤外線カ
ットのために、可変ミラー９の薄膜９ａ，レンズ４２ま
たは透明基板４１等の表面に赤外線カット機能を有する
干渉膜を設けるようにしても良い。更に、本実施例は、
固体撮像素子８を取り除き、光学系に例えばオペラグラ
スのような観察機能を持たせた表示装置として構成する
ようにしても良い。

【００４４】本実施例では反射面の形状を変えることの
出来る二つの可変ミラー９及び４３が用いられているの
で、これらを駆動することでズーミングとピント合わせ
を同時に行うことが出来る。そして、既述の各種実施例
と同様にこれらの可変ミラー９，４３の複数または一つ
の電極に適当な電圧を印加することにより、振れ防止，
温湿度補償，部品組立時の誤差の補償，モアレ除去及び
画像の高精細化を実現することが出来る。

【００４５】第８実施例図３０は本発明による光学装置の第８実施例を示す図で
ある。この実施例は、光コンピュータ等の光信号処理に
用いられる光計算及び光インターコネクション用の信号
処理装置の一例である。図中、既述の実施例におけるも
のと実質上同一の部材には同一符号が付されていて、詳
細な説明は省略されている。４７は入力信号端子４７ａ
を有するレーザダイオードの二次元アレー、４８は図５
に示した構造の可変ミラー９を駆動するための演算装置
１４に接続されたコンピュータ、４９は出力信号端子４
９ａを有する受光用の二次元フォトダイオードアレーで
ある。

【００４６】この実施例によれば、レーザダイオードの
二次元アレー４７から入力信号に基づいて出射した光は
図中矢印で示したような経路を辿り、プリズム２０によ
って二次元フォトダイオード４９上に結像する。このよ
うにして、入力信号端子４７ａに入力された信号に応じ
て出力信号端子４９ａより出力信号が得られる。この場
合、可変ミラー９は、温湿度の変化によってプリズム２
０の形状が変化した時に、この変化を補償してレーザダ
イオードの二次元アレー４７から出射した光信号が正し
く二次元フォトダイオードアレー４９上に結像するよう
に作用する。また、コンピュータ４８からの信号によっ
て可変ミラー９の反射面（薄膜９ａ）を変形させて、二
次元フォトダイオードアレー４９の受光面上でレーザダ
イオードの二次元アレー４７の像位置をシフトさせるこ
とにより、レーザダイオードの二次元アレー４７からの
光を受ける二次元フォトダイオードアレー４９中のフォ
トダイオードを選択的に切り換え、各種演算を行なうこ
とも出来る。

【００４７】プリズム２０の温湿度の変化による変形が
微小な場合や上記の各種演算が必要でない場合は、図３
１に示すように可変ミラー９は省略されても良い。な
お、プリズム２０の表面には、光を反射させるために必
要に応じてアルミコート等を施すと良いし、この表面が
全反射面となるようにしても良い。また、図３０，３１
でプリズム２０を除いた部分の表面の一部または全部を
リソグラフィー等の微細加工技術で作っても良い。

【００４８】第９実施例図３２は本発明による光学装置の第９実施例を示す図で
ある。この実施例は、振れ防止等の機能を有するフィル
ムカメラの一例である。図中、既述の実施例におけるも
のと実質上同一の部材には同一符号が付されていて、詳
細な説明は省略されている。５０は銀塩フィルムで、可
変ミラー９としては、図１に示された構造のもの，図５
に示された構造のもの，図８に示された構造のもの及び
図９に示された構造のものの何れかが用いられ、また、
可変ミラー９に代えて液晶可変ミラー３１が用いられて
も良い。

【００４９】この実施例では、撮影レンズ３２を通った
物体からの光は、可変ミラー９（液晶可変ミラー３１）
により反射され、銀塩フィルム５０上に結像する。そし
て、この可変ミラー９（液晶可変ミラー３１）に印加さ
れる電圧を適当に制御することにより、振れ防止，温湿
度補償及びピント合わせ等が行われ得る。

【００５０】ここで、上記の各種可変ミラー９における
反射面（薄膜９ａ）の変化のさせ方について、第１実施
例（図１）を参照して説明することにする。物体が比較
的遠方にある場合には、電源スイッチ１３をオフにし、
薄膜９ａが図３３に示すように平らになるように設定し
て置く。物体が近距離にある場合には、電源スイッチ１
３をオンにし、電極９ｂに電圧を印加して、薄膜９ａが
図３４に示すように凹形状になるようにし、光束を収束
させる力を強めるようにする。この時、光線が斜入射の
場合には、収差を除去するために薄膜９ａの形状は、光
線の入射面方向に曲率半径の大きい楕円体面に近い形状
となるようにするのが良い。

【００５１】光学系に製作誤差等で収差がある場合に
は、図３４に示すように電極９ｂに印加される電圧を電
極区分毎に変え、薄膜９ａが非対称な面形状になるよう
にして収差を補正すれば良く、これにピント合わせのた
めの面形状変化を加えても良い。温湿度の変化等で光学
系が変化し、収差が発生したりピント位置がずれた場合
も、変化のさせ方は同様である。振れ防止を行なう場合
或いは光信号処理において光束のシフトを行なう場合等
には、光軸の方向を変えるように薄膜９ａを変形させれ
ば良い。即ち、図３５に示すように、薄膜９ａを傾斜さ
せるように電圧を印加するのが良い。図３６は逆方向に
光軸の方向を変える場合の薄膜９ａの形状を示してい
る。

【００５２】今、可変ミラー９（図１，５，８参照），
液晶可変ミラー３１（図９参照），光学特性可変プリズ
ム３４，３５（図２０参照）は、光学系の絞り位置近傍
に配置されているものとして、薄膜９ａの上記傾斜角を
ψ（図３５参照）、薄膜９ａより後方の光学系即ち反射
面より後方で結像面までの間にある光学系の焦点距離を
ｆ₂とすると、薄膜９ａが角度ψだけ傾いたとき結像面
までの光軸のずれ量Ｓは、Ｓ＝２｜ｆ₂｜ψ （４）で与えられる。固体撮像素子８の一画素の大きさをＰと
すれば、振れ防止効果を出すためには、Ｓ≧（１／２）Ｐ（５）であることが必要である。振れが大きい場合には、Ｓ≧Ｐ（６）で、特に小舟の上での撮影のように、大きな振れを補正
したい時には、Ｓ≧３Ｐ（７）を満たすと良い。上記式（４）を上記（５），（６），
（７）に代入して次式（８），（９），（１０）を得
る。即ち、４｜ｆ₂｜ψ≧Ｐ（８）２｜ｆ₂｜ψ≧Ｐ（９）｜ｆ₂｜ψ≧Ｐ（10）従って、上記式（８），（９），（10）の何れか一つを
満たせば、振れ防止をした光学装置が実現できる。

【００５３】式（８），（９），（10）は、図１８にお
ける液晶可変ミラー３１の例で振れ防止等を行なう時に
もあてはまるが、この場合ψとしては液晶可変ミラー３
１からの出射光の光軸の角度変化の１／２を採るものと
する。図２０に示す実施例では、光学特性可変プリズム
３４による光軸の屈折角の１／２をψとして採用すれ
ば、式（８），（９），（10）は同様に成り立つ。（１／２）ψ≦｜β〔（ｎｅ−ｎｏ）／２〕｜（βは図２１参照）（11）であるから、式（８），（９），（10）より、２｜β〔（ｎｅ−ｎｏ）／２〕｜≧Ｐ／（４｜ｆ₂｜）（12）２｜β〔（ｎｅ−ｎｏ）／２〕｜≧Ｐ／（２｜ｆ₂｜）（13）２｜β〔（ｎｅ−ｎｏ）／２〕｜≧Ｐ／｜ｆ₂｜（14）を得る。上記式（12），（13），（14）の何れかを満た
せば、振れが良好に補正される。銀塩フィルムカメラ等
に振れ防止を採用する場合には、Ｐとしてはフィルムの
粒子の平均の大きさを採用すれば、上記の式は成り立
つ。

【００５４】なお、本発明の幾つかの実施例では拡張曲
面プリズム２０，３０等を用いたが、それらの代わりに
図３７に示した如く拡張曲面を有する反射鏡５０を用い
ても良い。反射鏡５０の反射面の形状は拡張曲面になっ
ている。この場合には、拡張曲面プリズムに比べて中空
のため重量が軽くなると云う利点がある。図３７は電子
撮像装置（バーコードスキャナー）の例である。また、
図３８に示す如く、本発明の可変ミラーを二つ以上用い
て光学系を形成しても良い。この場合には、例えば、振
れ防止とピント調整とを別々の可変ミラーで行うことが
でき、光学設計上の自由度が増す。また、一つの光学系
で本発明の可変ミラーを二つ以上用いて、光学系のズー
ミングとピント調整と振れ防止等を行うようにすること
も出来る。図３８はデジタルカメラの例である。本発明
の光学装置に共通して云えることであるが、可変ミラー
は光学系の絞りの近傍に置くと良い。絞り近傍では光線
高が低いので、可変ミラーを小型にすることができ、応
答速度，コスト，重量の点で有利である。

【００５５】以上説明したように、本発明の光学装置
は、特許請求の範囲に記載した特徴のほかに下記の特徴
を有している。

【００５６】（１）光学特性可変光学素子。

【００５７】（２）光学特性可変ミラー。

【００５８】（３）有機材料または合成樹脂から成る光
学特性可変ミラー。

【００５９】（４）電磁気力を用いた光学特性可変ミラ
ー。

【００６０】（５）永久磁石を備え、電磁気力を用いた
光学特性可変ミラー。

【００６１】（６）コイルと永久磁石を備え、電磁気力
を用いた光学特性可変ミラー。

【００６２】（７）永久磁石とミラー基板と一体化され
たコイルとを備え、電磁気力を用いた光学特性可変ミラ
ー。

【００６３】（８）コイルとミラー基板と一体化された
永久磁石とを備え、電磁気力を用いた光学特性可変ミラ
ー。

【００６４】（９）複数のコイルとミラー基板と一体化
された永久磁石とを備え、電磁気力を用いた光学特性可
変ミラー。

【００６５】（10）複数のコイルと永久磁石とを備え、
電磁気力を用いた光学特性可変ミラー。

【００６６】（11）永久磁石とミラー基板と一体化され
た複数のコイルとを備え、電磁気力を用いた光学特性可
変ミラー。

【００６７】（12）コイルを備え、電磁気力を用いた光
学特性可変ミラー。

【００６８】（13）複数のコイルを備え、電磁気力を用
いた光学特性可変ミラー。

【００６９】（14）強磁性体を備え、電磁気力を用いた
光学特性可変ミラー。

【００７０】（15）強磁性体と対向配置されたコイルを
備え、電磁気力を用いた光学特性可変ミラー。

【００７１】（16）強磁性体のミラー基板とコイルとを
備え、電磁気力を用いた光学特性可変ミラー。

【００７２】（17）光学特性可変レンズとミラーを組み
合わせた光学特性可変ミラー。

【００７３】（18）光学特性可変拡張曲面光学素子。

【００７４】（19）複数の電極を備えた光学特性可変光
学素子。

【００７５】（20）複数の電極を備えた光学特性可変ミ
ラー。

【００７６】（21）静電気力で駆動せしめられる上記
（１）または（19）に記載の光学特性可変光学素子。

【００７７】（22）静電気力で駆動せしめられる上記
（２）または（20）に記載の光学特性可変ミラー。

【００７８】（23）静電気力で駆動せしめられる上記
（18）に記載の光学特性可変拡張曲面光学素子。

【００７９】（24）圧電物質を用いた上記（１）または
（19）に記載の光学特性可変光学素子。

【００８０】（25）圧電物質を用いた上記（２）または
（20）に記載の光学特性可変ミラー。

【００８１】（26）圧電物質を用いた上記（18）に記載
の光学特性可変拡張曲面光学素子。

【００８２】（27）複数の電極を備えた光学特性可変レ
ンズ。

【００８３】（28）複数の電極を備えた光学特性可変プ
リズム。

【００８４】（29）互いに交叉する二つの面を備えた上
記（27）に記載の光学特性可変レンズ。

【００８５】（30）互いに交叉する二つの面を備えた上
記（28）に記載の光学特性可変プリズム。

【００８６】（31）液晶を用いた上記（１）または（1
9）に記載の光学特性可変光学素子。

【００８７】（32）液晶を用いた上記（２）または（1
7）に記載の光学特性可変ミラー。

【００８８】（33）液晶を用いた上記（18）に記載の光
学特性可変拡張曲面光学素子。

【００８９】（34）液晶を用いた上記（27）に記載の光
学特性可変レンズ。

【００９０】（35）液晶を用いた上記（28）に記載の光
学特性可変プリズム。

【００９１】（36）印加電圧の周波数を変化させること
により液晶の配向を変えるようにした上記（31）に記載
の光学特性可変光学素子。

【００９２】（37）印加電圧の周波数を変化させること
により液晶の配向を変えるようにした上記（32）に記載
の光学特性可変ミラー。

【００９３】（38) 印加電圧の周波数を変化させること
により液晶の配向を変えるようにした上記（33）に記載
の光学特性可変拡張曲面光学素子。

【００９４】（39）印加電圧の周波数を変えることによ
り液晶の配向を変えるようにした上記（34）に記載の光
学特性可変レンズ。

【００９５】（40）印加電圧の周波数を変えることによ
り液晶の配向を変えるようにした上記（35）に記載の光
学特性可変プリズム。

【００９６】（41）静電気力で動く絞り又はマイクロシ
ャッター又は絞り兼用マイクロシャッター。

【００９７】（42）リソグラフィー技術で作られた絞り
又はマイクロシャッター又は絞り兼マイクロシャッタ
ー。

【００９８】（43）上記（１），（19），（21），（2
4），（31）または（36）に記載の光学特性可変光学素
子を備えた光学系。

【００９９】（44）上記（２）乃至（17）の何れか又は
上記（20），（22），（25），（32）または（37）に記
載の光学特性可変ミラーを備えた光学系。

【０１００】（45）上記（18），（23），（26），（3
3）または（38）に記載の光学特性可変拡張曲面光学素
子を備えた光学系。

【０１０１】（46）上記（27），（29），（34）または
（39）に記載の光学特性可変レンズを備えた光学系。

【０１０２】（47）上記（28），（30），（35) または
（40）に記載の光学特性可変プリズムを備えた光学系。

【０１０３】（48）上記（41）または（42）に記載の絞
り又はマイクロシャッターまたは絞り兼マイクロシャッ
ターを備えた光学系。

【０１０４】（49）拡張曲面プリズムを含む上記（43）
乃至（48）の何れかに記載の光学系。

【０１０５】（50）拡張曲面反射鏡を含む上記（43）乃
至（48）の何れかに記載の光学系。

【０１０６】（51）板状ユニットを含む上記（43）乃至
（50）の何れかに記載の光学系。

【０１０７】（52）可変ミラーの入射面に対して光線を
斜入射させる可変ミラーを備えた光学系。

【０１０８】（53）上記（41）または（42）に記載の絞
りまたはマイクロシャッターまたは絞り兼マイクロシャ
ッターを備えた光学系。

【０１０９】（54）合成樹脂を用いた光学素子又は合成
樹脂を用いた枠を含む上記（43）乃至（52）の何れかに
記載の光学系。

【０１１０】（55）光学特性可変光学素子の光学特性を
変化させることにより光学系の結像状態の変化を補償す
るようにしたことを特徴とする光学系。

【０１１１】（56）光学特性可変光学素子の光学特性を
変化させることにより、光学系の温度変化，湿度変化，
製作誤差，振れ及びピントずれの何れか一つ以上を主に
補償するようにした光学系。

【０１１２】（57）光学特性可変光学素子を備えた振れ
防止機能を有する光学系。

【０１１３】（58）光学特性可変光学素子を備えた解像
力向上機能を有する光学系。

【０１１４】（59）光学特性可変光学素子を備えたモア
レ除去機能を有する光学系。

【０１１５】（60）光学特性可変光学素子を備えたズー
ム機能を有する光学系。

【０１１６】（61）光学特性可変光学素子，拡張曲面プ
リズム及び板状ユニットの少なくとも一つを備えた信号
伝達又は信号処理機能を有する光学系。

【０１１７】（62）上記（43）乃至（54）に記載の光学
系の何れか一つを備えた上記（55)乃至（61）の何れか
に記載の光学系。

【０１１８】（63）可変ミラーを備えた振れ防止機能を
有する光学系。

【０１１９】（64）可変レンズを備えた振れ防止機能を
有する光学系。

【０１２０】（65）複数の焦点距離を切り替えることが
可能な光学特性可変光学素子を備えた光学系。

【０１２１】（66）上記（43）乃至（65）の何れかに記
載の光学系を含む撮像装置。

【０１２２】（67）上記（43）乃至（65）の何れかに記
載の光学系を含む電子撮像装置。

【０１２３】（68）上記（43）乃至（65）の何れかに記
載の光学系を含む観察装置。

【０１２４】（69）上記（43）乃至（65）の何れかに記
載の光学系を含む光学装置。

【０１２５】（70）上記（43）乃至（65）の何れかに記
載の光学系を含む結像装置。

【０１２６】（71）上記（43）乃至（65）の何れかに記
載の光学系を含む信号処理装置。

【０１２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光学特性可変光学素子例えば可変ミラーを用いたことに
より、振れ防止，フォーカシング即ちピント合わせ，温
湿度の変化による光学要素の変化に対する補償，光学系
の製作誤差の補償等を実現した各種の光学装置即ち撮像
装置，観察装置，信号処理装置及び表示装置等を、簡単
且つ小型に製作することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学装置の第１実施例を示す図で
ある。

【図２】本発明による光学装置の第２実施例を示す図で
ある。

【図３】拡張曲面プリズムを除去して示す図２の一部拡
大平面図である。

【図４】第２実施例において用いられる絞りの一例の平
面図である。

【図５】光学特性可変ミラーの他の実施例を示す図であ
る。

【図６】図５に示す可変ミラーの電極配置の一例を示す
平面図である。

【図７】図５に示す可変ミラーの電極配置の他の例を示
す平面図である。

【図８】光学特性可変ミラーの更に他の実施例を示す図
である。

【図９】光学特性可変ミラーの更に他の実施例を示す図
である。

【図１０】光学特性可変ミラーの更に他の実施例を示す
図である。

【図１１】光学特性可変ミラーの更に他の実施例を示す
図である。

【図１２】図１１に示した可変ミラーに用いられる薄膜
コイルの一例を示す平面図である。

【図１３】図１１に示した可変ミラーの変形例を示す図
である。

【図１４】光学特性可変ミラーの更に他の実施例を示す
図である。

【図１５】図１４に示した可変ミラーに用いられるコイ
ルの配置の一例を示す平面図である。

【図１６】図１４に示した可変ミラーに用いられるコイ
ルの配置の他の例を示す平面図である。

【図１７】図１６に示した如きコイル配置に適する永久
磁石の配置を示す平面図である。

【図１８】本発明による光学装置の第３実施例を示す図
である。

【図１９】図１８に示した液晶可変ミラーにおける液晶
の変化を示す図である。

【図２０】本発明による光学装置の第４実施例を示す図
である。

【図２１】図２０に示した実施例に用いられる光学特性
可変プリズムの詳細構造と作用を説明するための図であ
る。

【図２２】液晶の屈折率楕円体を示す図である。

【図２３】図２０に示した実施例に適用することの出来
る屈折特性偏角プリズムの一実施例を示す図である。

【図２４】図２３に示された屈折特性偏角プリズムの状
態変化の様子を示す図である。

【図２５】図２０に示した実施例に適用することの出来
る可変焦点レンズの一実施例を示す図である。

【図２６】図２５に示された可変焦点レンズの状態変化
の様子を示す図である。

【図２７】本発明による光学装置の第５実施例を示す図
である。

【図２８】本発明による光学装置の第６実施例を示す図
である。

【図２９】本発明による光学装置の第７実施例を示す図
である。

【図３０】本発明による光学装置の第８実施例を示す図
である。

【図３１】図３０に示した実施例の変形例を示す図であ
る。

【図３２】本発明による光学装置の第９実施例を示す図
である。

【図３３】図１に用いられている可変ミラーの常態を示
す図である。

【図３４】図３３に示した可変ミラーの一つの状態変化
を示す図である。

【図３５】図３３に示した可変ミラーの他の状態変化を
示す図である。

【図３６】図３３に示した可変ミラーの更に他の状態変
化を示す図である。

【図３７】拡張曲面を有する反射鏡を用いた本発明によ
る光学装置の一例を示す図である。

【図３８】可変ミラーを複数用いた本発明による光学装
置の一例を示す図である。

【図３９】従来のデジタルカメラの構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１，２，６，４２レンズ３，７レンズ枠４，２０，３０プリズム５，２１ミラー８固体撮像素子９，４３光学特性可変ミラー９ａ薄膜（反射面）９ｂ，９ｄ，１９ｃ，３１ｃ電極９ｃ圧電素子９ｅ，１０，１８，３１ｂ基板１１，１１ａ，１１ｂ可変抵抗器１２，１２ａ，１２ｂ電源１３，１３ａ，１３ｂ電源スイッチ１４演算装置１５温度センサー１６湿度センサー１７距離センサー１８シリコン基板１９マイクロシャッター１９ａ固定電極１９ｂ遮光板２２絞り２３支持台２４手振れセンサー２５，２８駆動回路２６永久磁石２７コイル２８薄膜コイル２９スイッチ３１液晶可変ミラー３１ａ，３４ｂ，３４ｈ，３６ｆ，３６ｇ，３６ｈ，３
７ｆ，３７ｇ，３７ｈ透明
電極３１ｄツイストネマチック液晶３２撮影レンズ３３絞り３４，３５光学特性可変プリズム３４ａ，３４ｅ，３４ｉ，３６ａ，３６ｂ，３７ａ，３
７ｂ透明基板３４ｃ，３４ｇ，３５ｃ，３５ｇ，３６ｃ液晶３６屈折率特性偏角プリズム３７可変焦点レンズ３８フレーム３９駆動装置４０コード４１透明基板４４ＩＣ４５ディスプレー４６遮光膜４７レーザダイオードの二次元ア
レー４７ａ入力信号端子４８コンピュータ４９受光用の二次元フォトダイオ
ードアレー４９ａ出力信号端子５０反射鏡 β，θ，ψ 角度Ｌ₁，Ｌ₂ 入射光線

フロントページの続きＦターム(参考） 2H042 DA02 DA11 DD11 DD13 DE00 2H087 KA02 KA03 KA09 KA10 KA13 KA14 KA20 KA22 MA00 NA07 NA08 NA10 PA01 PA05 PA17 PA18 PB01 PB06 RA00 RA27 RA28 RA32 RA41 RA43 TA01 TA02 TA03 TA04 TA05 UA01 UA09 9A001 BB06 HH34 KK16 KK31 KK42 KK54

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光学特性可変光学素子から成る光学装
置。
【請求項２】光学特性可変ミラーから成る光学装置。
【請求項３】前記光学特性可変ミラーは光学特性可変
レンズとミラーとの組合せから成っている請求項２に記
載の光学装置。