JP2001249261A - Optical device - Google Patents

Optical device

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JP2001249261A
JP2001249261A JP2000058295A JP2000058295A JP2001249261A JP 2001249261 A JP2001249261 A JP 2001249261A JP 2000058295 A JP2000058295 A JP 2000058295A JP 2000058295 A JP2000058295 A JP 2000058295A JP 2001249261 A JP2001249261 A JP 2001249261A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical device capable of controlling the drive of an optical element using electrocapillarity by a simple driving circuit when controlling the drive of the optical element, accurately controlling the optical power in a short time and capable of driving with a small power. SOLUTION: The optical device with the optical element whose optical property is changed in accordance with a change in a surface shape when a voltage is applied is provided with a power feeding means for applying a prescribed AC voltage on an electrode arranged in the container so as to change the surface shape, and an apply voltage control means for controlling the apply voltage, and the duty factor of the AC voltage is controlled by the apply voltage control means, and the surface shape is changed by controlling the duty factor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロウェッ
ティング(電気毛管現象)を利用した光学素子を含む光
学装置に関し、特に該素子を駆動するための給電手段に
関するものである。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to an optical device including an optical element utilizing electrowetting (electrocapillary phenomenon), and more particularly to a power supply means for driving the element.

【0002】[0002]

【従来の技術】スチルカメラ、ビデオカメラ等の光学装
置に組込まれている光学系の内、焦点距離を変えられる
ものにおいて、そのほとんどが光学系を構成するレンズ
(もしくはレンズ群)の一部を機械的に光軸方向に移動
させる事により、光学系全体の焦点距離を変更してい
る。例えば特許第2633079号公報では、ズーミン
グにより光軸方向に移動する1群レンズと、該1群レン
ズの移動の際に前記光軸方向に移動する1群鏡筒と、該
1群鏡筒の移動により前記光軸方向に移動するカム筒と
を有するズームレンズ鏡筒であって、前記1群鏡筒が固
定筒の外径側に嵌合し、前記カム筒が前記固定筒の内径
側に嵌合し、前記カム筒の前側の部分が前記1群鏡筒の
内径側に嵌合することを特徴とした構成であって、前記
カム筒を光軸方向に移動させる事で、該1群レンズを移
動させてズーミング動作を行う。このように、機械的に
レンズ(もしくはレンズ群)を光軸方向に移動させて焦
点距離を変更する場合、光学装置の機械的構造が複雑に
なるという不具合が有る。
2. Description of the Related Art Among optical systems incorporated in optical devices such as still cameras and video cameras, most of which can change the focal length include a part of a lens (or a lens group) constituting the optical system. The focal length of the entire optical system is changed by mechanically moving the optical system in the optical axis direction. For example, in Japanese Patent No. 2633079, a first-group lens that moves in the optical axis direction by zooming, a first-group barrel that moves in the optical axis direction when the first-group lens moves, and a movement of the first-group barrel A zoom lens barrel having a cam barrel that moves in the optical axis direction, wherein the first group barrel fits on the outer diameter side of the fixed barrel, and the cam barrel fits on the inner diameter side of the fixed barrel. Wherein the front part of the cam barrel is fitted into the inner diameter side of the first lens barrel, and the first lens is moved by moving the cam cylinder in the optical axis direction. Is moved to perform a zooming operation. As described above, when the focal length is changed by mechanically moving the lens (or the lens group) in the optical axis direction, there is a problem that the mechanical structure of the optical device becomes complicated.

【0003】この不具合を解決するために、レンズその
ものの光学特性を変化させる事によって焦点距離を可変
にするものが有る。例えば特開平8−114703号公
報では、少なくとも一面側が透明弾性膜によって構成さ
れた圧力室内に作動液を封入して、透明弾性膜に作用す
る作動液による圧力によって透明弾性膜を変形させて、
焦点距離が可変制御されるようにした場合、透明弾性膜
の変形形状がレンズ収差の発生が小さくなるように最適
化されると共に、圧力室内の作動液の圧力を透明弾性膜
に形成された圧力センサで計測し、その値を基に作動液
の圧力を調整することにより、作動液の熱膨張及び収縮
等による焦点距離の変動も抑制することができるように
した可変焦点レンズを提供している。
[0003] In order to solve this problem, there is a method in which the focal length is made variable by changing the optical characteristics of the lens itself. For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. H08-114703, a working fluid is sealed in a pressure chamber having at least one surface side formed of a transparent elastic film, and the transparent elastic film is deformed by the pressure of the working liquid acting on the transparent elastic film.
When the focal length is variably controlled, the deformed shape of the transparent elastic film is optimized so that the occurrence of lens aberration is reduced, and the pressure of the working fluid in the pressure chamber is reduced by the pressure formed on the transparent elastic film. Provided is a variable focus lens that measures a sensor and adjusts the pressure of the working fluid based on the value to suppress fluctuations in the focal length due to thermal expansion and contraction of the working fluid. .

【0004】また特開平11−133210号公報で
は、第1電極と導電性弾性板との間に電位差を与えるこ
とにより、クーロン力による吸引力を発生させて両者の
間隔を狭め、その結果、両者の間隔から排斥された透明
液体の体積をもって、透明弾性板の中央部分を透明液体
に背向して凸に突出して変形させることが可能となる。
すると、凸状に変形した透明弾性板と透明板と両者の間
を満たしている透明液体とで凸レンズが形成されるの
で、この凸レンズのパワーを上記電位差を調整すること
によって、可変焦点レンズを構成している。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-133210, a potential difference is applied between the first electrode and the conductive elastic plate to generate a suction force due to Coulomb force to reduce the distance between the two. With the volume of the transparent liquid rejected from the distance of, the central portion of the transparent elastic plate can be deformed by protruding convexly rearward of the transparent liquid.
Then, a convex lens is formed by the transparent elastic plate deformed into a convex shape, the transparent plate, and the transparent liquid filling the space between the transparent plate and the transparent plate. By adjusting the potential difference, the power of this convex lens is adjusted to form a varifocal lens. are doing.

【0005】一方、電気毛管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、第1の液体と第2
の液体との界面が形成する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
可変焦点にする事が可能となる。
On the other hand, a variable focus lens using the electrocapillary phenomenon is disclosed in WO99 / 18456. Using this technique, electrical energy is directly transferred to the first liquid and the second liquid.
Can be used to change the shape of the lens formed by the interface with the liquid, so that the variable focus can be achieved without mechanically moving the lens.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の技術は、つぎのような点に問題を有している。
例えば、上記した特開平8−114703号公報では、
アクチュエータとして透明弾性膜上に形成した圧電素子
によるユニモルフ機構が利用され、該アクチュエータを
駆動するためのアクチュエータ制御装置の記載がある。
しかし当公知技術は弾性変形部の剛性が高く、その結
果、アクチュエータ駆動に大電力を要する欠点がある。
また、上記した特開平11−133210号公報も同様
に、弾性変形部の剛性が高く、その結果、アクチュエー
タ駆動に大電力を要する欠点がある。また、上記したW
O99/18456では、機械的な可動部がないため
に、少ない電力で光学パワーを変化させられるが、電源
手段に詳しい記載がなく、光学パワーを精密にかつ低消
費電力で制御するための技術は開示されていない。
However, the above-mentioned prior art has problems in the following points.
For example, in JP-A-8-114703 described above,
There is a description of an actuator control device for driving an actuator using a unimorph mechanism using a piezoelectric element formed on a transparent elastic film as an actuator.
However, this known technique has a disadvantage that the elastic deformation portion has high rigidity, and as a result, a large power is required for driving the actuator.
Similarly, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 11-133210 mentioned above has a drawback that the rigidity of the elastically deformable portion is high, and as a result, a large power is required for driving the actuator. In addition, W
In O99 / 18456, the optical power can be changed with a small amount of power because there is no mechanical moving part. Not disclosed.

【0007】そこで、本発明は、上記従来のものにおけ
る課題を解決し、電気毛管現象を利用した光学素子を駆
動制御する際、簡略な駆動回路で構成することができ、
その光学パワーを短時間で正確に制御し、少ない電力で
駆動することが可能となる光学装置を提供することを目
的とするものである。
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems in the conventional art, and can control the optical element utilizing the electrocapillary phenomenon with a simple driving circuit.
It is an object of the present invention to provide an optical device capable of accurately controlling the optical power in a short time and driving with a small amount of power.

【0008】[0008]

【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)〜(15)のように構成した
光学装置を提供するものである。 (1)導電性または有極性の第1の液体及び該第1の液
体と互いに混合することのない第2の液体を、それらの
界面が所定の形状をなした状態で容器内に密閉し、該容
器に設けられた電極に対する電圧の印加による界面形状
の変化によって光学的特性が変化する光学素子を有する
光学装置であって、前記界面形状を変化させるために前
記電極に所定の交流電圧を印加する給電手段と、印加す
る前記交流電圧を制御する印加電圧制御手段を有し、該
印加電圧制御手段が前記交流電圧のデューティ比を制御
する構成を備え、該デューティ比を制御することによっ
て前記界面形状を変化させることを特徴とする光学装
置。 (2)前記給電手段が、ピーク電圧と周波数が実質上一
定の矩形波である交流電圧を印加する構成を有すること
を特徴とする上記(1)に記載の光学装置。 (3)導電性または有極性の第1の液体及び該第1の液
体と互いに混合することのない第2の液体を、それらの
界面が所定の形状をなした状態で容器内に密閉し、該容
器に設けられた電極に対する電圧の印加による界面形状
の変化によって光学的特性が変化する光学素子を有する
光学装置であって、前記界面形状を変化させるために前
記電極に所定の交流電圧を印加する給電手段と、印加す
る前記交流電圧を制御する印加電圧制御手段を有し、該
印加電圧制御手段が前記交流電圧の周波数を制御する構
成を備え、該周波数を制御することによって前記界面形
状を変化させることを特徴とする光学装置。 (4)前記給電手段が、ピーク電圧とデューティ比が実
質上一定の矩形波である交流電圧を印加する構成を有す
ることを特徴とする上記(3)に記載の光学素子。 (5)導電性または有極性の第1の液体及び該第1の液
体と互いに混合することのない第2の液体を、それらの
界面が所定の形状をなした状態で容器内に密閉し、該容
器に設けられた電極に対する電圧の印加による界面形状
の変化によって光学的特性が変化する光学素子を有する
光学装置であって、前記光学素子を通過した光束を観察
あるいは記録に供するために用いる付加手段と、前記界
面形状を変化させるために前記電極に所定の交流信号を
印加する給電手段と、印加する前記交流信号を制御する
給電制御手段と、前記付加手段の動作を制御する付加制
御手段を有し、前記付加制御手段の制御状態に応じて、
前記給電制御手段により前記交流信号の周波数を切り換
えることを特徴とする光学装置。 (6)前記給電制御手段は、前記光学素子への電圧印加
開始時には前記交流電圧を第1の周波数とし、前記光学
素子の変形が完了した後は前記交流電圧を第2の周波数
に切り換えるとすることを特徴とする上記(5)に記載
の光学装置。 (7)前記付加手段は、撮影手段を有し、前記給電制御
手段は該撮影手段が画像を記録するための撮影準備時に
は前記交流電圧を第2の周波数とし、前記撮影手段が画
像を記録するための撮影時には前記交流電圧を第1の周
波数に切り換えるとすることを特徴とする上記(5)ま
たは上記(6)に記載の光学装置。 (8)前記第1の液体及び第2の液体は、屈折率が実質
的に異なり、それらの界面が前記電圧の無印加時に大き
なR状をなした状態で、前記容器内に密閉されているこ
とを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の
光学装置。 (9)前記第1の液体及び第2の液体は、屈折率が実質
的に等しく、それらの界面が前記電圧の無印加時に略フ
ラットの形状をなした状態で、前記容器内に密閉されて
いることを特徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに
記載の光学装置。 (10)前記電極が、第1の電極と前記第1の液体から
絶縁された第2の電極とからなり、該第1の電極が前記
第1の液体に導通するように設けられていることを特徴
とする上記(1)〜(9)のいずれかに記載の光学装
置。 (11)前記第1の電極が、前記容器の側面側から前記
第1の液体に導通するように設けられていることを特徴
とする上記(10)に記載の光学装置。 (12)前記第1の電極が、前記容器の上面側から前記
第1の液体に導通するように設けられていることを特徴
とする上記(10)に記載の光学装置。 (13)前記第2の電極が、前記容器の側面側に設けら
れていることを特徴とする上記(10)に記載の光学装
置。 (14)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(13)に記載の光学装置。 (15)前記リング状の電極は、光束の射出方向に向か
って徐々に内径寸が変化する形状を有していることを特
徴とする上記(14)に記載の光学装置。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an optical device having the following constitutions (1) to (15) to achieve the above object. (1) A conductive or polar first liquid and a second liquid which are not mixed with the first liquid are hermetically sealed in a container with their interfaces having a predetermined shape, An optical device having an optical element whose optical characteristics change due to a change in an interface shape due to application of a voltage to an electrode provided in the container, wherein a predetermined AC voltage is applied to the electrode to change the interface shape. And an applied voltage control means for controlling the AC voltage to be applied, wherein the applied voltage control means controls a duty ratio of the AC voltage, and the interface is controlled by controlling the duty ratio. An optical device characterized by changing its shape. (2) The optical device according to (1), wherein the power supply unit has a configuration in which an AC voltage having a rectangular wave whose peak voltage and frequency are substantially constant is applied. (3) A conductive or polar first liquid and a second liquid that are not mixed with the first liquid are hermetically sealed in a container with their interfaces having a predetermined shape, An optical device having an optical element whose optical characteristics change due to a change in an interface shape due to application of a voltage to an electrode provided in the container, wherein a predetermined AC voltage is applied to the electrode to change the interface shape. Power supply means, and an applied voltage control means for controlling the applied AC voltage, the applied voltage control means having a configuration for controlling the frequency of the AC voltage, and controlling the frequency to form the interface shape. An optical device characterized by changing. (4) The optical element according to the above (3), wherein the power supply means has a configuration for applying an AC voltage that is a rectangular wave having a substantially constant duty ratio and a peak voltage. (5) A conductive or polar first liquid and a second liquid which are not mixed with each other are sealed in a container with their interfaces having a predetermined shape, An optical device having an optical element whose optical characteristics change due to a change in an interface shape caused by application of a voltage to an electrode provided in the container, wherein an additional element is used for observing or recording a light beam passing through the optical element. Means, power supply means for applying a predetermined AC signal to the electrode to change the interface shape, power supply control means for controlling the applied AC signal, and additional control means for controlling the operation of the additional means. Having, according to the control state of the additional control means,
An optical device, wherein the frequency of the AC signal is switched by the power supply control means. (6) The power supply control means sets the AC voltage to the first frequency at the start of voltage application to the optical element, and switches the AC voltage to the second frequency after the deformation of the optical element is completed. The optical device according to (5), wherein: (7) The adding unit has a photographing unit, and the power supply control unit sets the AC voltage to the second frequency when the photographing unit prepares for photographing for recording an image, and the photographing unit records the image. The optical device according to the above (5) or (6), wherein the AC voltage is switched to the first frequency at the time of photographing. (8) The first liquid and the second liquid have substantially different refractive indices, and their interfaces are sealed in the container with a large R-shape when no voltage is applied. The optical device according to any one of the above (1) to (7), wherein (9) The first liquid and the second liquid have substantially the same refractive index, and are sealed in the container in a state where their interfaces have a substantially flat shape when the voltage is not applied. The optical device according to any one of the above (1) to (7). (10) The electrode includes a first electrode and a second electrode insulated from the first liquid, and the first electrode is provided so as to be electrically connected to the first liquid. The optical device according to any one of the above (1) to (9), wherein (11) The optical device according to (10), wherein the first electrode is provided so as to be electrically connected to the first liquid from a side surface of the container. (12) The optical device according to (10), wherein the first electrode is provided so as to be electrically connected to the first liquid from an upper surface side of the container. (13) The optical device according to (10), wherein the second electrode is provided on a side surface of the container. (14) the second electrode is a ring-shaped electrode,
The optical device according to (13), wherein the optical device is arranged so as to surround the second liquid. (15) The optical device according to the above (14), wherein the ring-shaped electrode has a shape whose inner diameter gradually changes in the light beam emission direction.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態においては、
上記した構成を適用して、界面形状を変化させるための
電極に所定の交流電圧を印加する給電手段と、印加電圧
を制御する印加電圧制御手段と、該印加電圧制御手段を
前記交流電圧のデューティ比を制御するように構成し、
印加電圧のデューティ比を変えることで、光学素子への
印加電圧実効値を制御し、光学素子の光学特性を正確に
制御することが可能となる。また、前記給電手段によっ
て、ピーク電圧と周波数が実質上一定の矩形波である交
流電圧を印加するように構成することで、簡単なディジ
タル制御回路で光学素子への印加電圧実効値を制御し、
光学素子の光学特性を正確に制御することが可能とな
る。また、界面形状を変化させるための電極に所定の交
流電圧を印加する給電手段と、印加電圧を制御する印加
電圧制御手段と、該印加電圧制御手段を前記交流電圧の
周波数を制御するように構成し、印加電圧の周波数を変
えることで、光学素子への入力電力に対する界面変形の
エネルギ変換効率を制御し、光学素子の光学特性を正確
に制御することが可能となる。また、前記給電手段によ
って、ピーク電圧とデューティ比が実質上一定の矩形波
である交流電圧を印加するように構成することで、簡単
なディジタル制御回路で、光学素子への入力電力に対す
る界面変形のエネルギ変換効率を制御し、光学素子の光
学特性を正確に制御することが可能となる。また、前記
界面形状を変化させるために前記電極に所定の交流電圧
を印加する給電手段と、前記印加電圧を制御する印加電
圧制御手段を有し、該印加電圧制御手段が前記交流電圧
の周波数を制御する構成を備え、該周波数を制御するこ
とによって前記界面形状を変化させるように構成するこ
とで、光学素子の界面の変形制御の仮定に応じて、該光
学素子に印加する電圧の周波数を切り換えることが可能
となる。また、給電制御手段を、前記光学素子への電圧
印加開始時には前記交流電圧を第1の周波数とし、前記
光学素子の変形が完了した後は前記交流電圧を第2の周
波数に切り換えるように構成することで、光学素子の界
面を変形させる際には第1の周波数で、該界面の変形が
完了してその形状を維持する際には第2の周波数で駆動
することが可能となる。付加手段は、撮影手段を有し、
前記給電制御手段は該撮影手段が画像を記録するための
撮影準備時には前記交流電圧を第2の周波数とし、前記
撮影手段が画像を記録するための撮影時には前記交流電
圧を第1の周波数に切り換えるように構成することで、
光学装置が撮影準備段階にある時は光学素子を第1の周
波数で駆動し、撮影準備段階から撮影動作に移行する場
合は撮影動作の前に第2の周波数に切り換えて駆動する
ことが可能となる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In an embodiment of the present invention,
A power supply unit for applying a predetermined AC voltage to an electrode for changing an interface shape by applying the above-described configuration, an applied voltage control unit for controlling an applied voltage, and a duty cycle of the AC voltage. Configured to control the ratio,
By changing the duty ratio of the applied voltage, the effective value of the applied voltage to the optical element can be controlled, and the optical characteristics of the optical element can be accurately controlled. Further, by configuring the power supply unit to apply an AC voltage that is a rectangular wave whose peak voltage and frequency are substantially constant, a simple digital control circuit controls the effective value of the voltage applied to the optical element,
It is possible to accurately control the optical characteristics of the optical element. A power supply unit for applying a predetermined AC voltage to an electrode for changing an interface shape; an applied voltage control unit for controlling an applied voltage; and the applied voltage control unit configured to control a frequency of the AC voltage. By changing the frequency of the applied voltage, the energy conversion efficiency of interface deformation with respect to the input power to the optical element can be controlled, and the optical characteristics of the optical element can be accurately controlled. Further, by configuring the power supply unit to apply an AC voltage that is a rectangular wave having a substantially constant peak voltage and a duty ratio, a simple digital control circuit can be used to reduce the interface deformation with respect to the input power to the optical element. It is possible to control the energy conversion efficiency and accurately control the optical characteristics of the optical element. A power supply unit for applying a predetermined AC voltage to the electrodes to change the interface shape; and an applied voltage control unit for controlling the applied voltage, wherein the applied voltage control unit controls the frequency of the AC voltage. By providing a configuration for controlling and changing the interface shape by controlling the frequency, the frequency of the voltage applied to the optical element is switched in accordance with the assumption of the deformation control of the interface of the optical element. It becomes possible. Further, the power supply control means is configured to set the AC voltage to the first frequency at the start of voltage application to the optical element, and to switch the AC voltage to the second frequency after the deformation of the optical element is completed. Thus, it is possible to drive the optical element at the first frequency when deforming the interface, and at the second frequency when the deformation of the interface is completed and its shape is maintained. The adding means has a photographing means,
The power supply control means sets the AC voltage to the second frequency when the photographing means prepares for photographing for recording an image, and switches the AC voltage to the first frequency when the photographing means performs photographing for recording an image. By configuring
When the optical device is in the shooting preparation stage, the optical element can be driven at the first frequency, and when shifting from the shooting preparation stage to the shooting operation, the optical device can be driven by switching to the second frequency before the shooting operation. Become.

【0010】[0010]

【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]図1ないし図11は本発明の実施例1の構
成を説明するための図であり、図2は本実施例の光学素
子の構成を示す断面図である。図2を用いて、まず、本
実施例の光学素子の構成と作成方法を説明する。図2に
おいて、101は本発明の光学素子全体を示し、102
は中央に凹部を設けた透明アクリル製の透明基板であ
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10
5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。
Embodiments of the present invention will be described below. [Embodiment 1] FIGS. 1 to 11 are views for explaining the configuration of Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the configuration of an optical element of the present embodiment. First, a configuration and a manufacturing method of the optical element of the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 2, reference numeral 101 denotes the entire optical element of the present invention;
Denotes a transparent acrylic transparent substrate provided with a concave portion in the center. On the upper surface of the transparent substrate 102, a transparent electrode (ITO) 103 made of indium tin oxide is formed by sputtering, and on the upper surface, a transparent acrylic insulating layer 104 is provided in close contact. The insulating layer 104 is formed on the transparent electrode 103.
A replica resin is dropped at the center of the plate, pressed with a glass plate to smooth the surface, and then cured by UV irradiation. A cylindrical container 105 having a light-shielding property is bonded and fixed to the upper surface of the insulating layer 104, and a transparent acrylic cover plate 106 is bonded and fixed to the upper surface thereof. An aperture plate 107 having an opening is arranged. In the above configuration, the insulating layer 104 and the container 10
5, a closed space of a predetermined volume surrounded by the upper cover 106,
That is, a housing having a liquid chamber is formed. The wall surface of the liquid chamber is subjected to the following surface treatment.

【0011】まず絶縁層104の中央上面には、直径D
1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。
First, the diameter D
A water-repellent treatment agent is applied within the range of 1 to form a water-repellent film 111. As the water repellent, a fluorine compound or the like is preferable. Further, a hydrophilic treatment agent is applied to a region outside the diameter D1 on the upper surface of the insulating layer 104 to form a hydrophilic film 112. As the hydrophilic agent, a surfactant, a hydrophilic polymer and the like are preferable. On the other hand, on the lower surface of the cover plate 106, a hydrophilic treatment is performed within the range of the diameter D2, and a hydrophilic film 113 having the same properties as the hydrophilic film 112 is formed. All the components described so far have rotationally symmetric shapes with respect to the optical axis 123. Further, a hole is formed in a part of the container 105, and a rod-like electrode 125 is inserted therein, and sealed with an adhesive to maintain the hermeticity of the liquid chamber. A power supply 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.

【0012】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11
1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。
The liquid chamber having the above configuration is filled with the following two types of liquids. First, the water-repellent film 11 on the insulating layer 104
A predetermined amount of the second liquid 122 is dropped on the first liquid 122. The second liquid 122 is a colorless and transparent silicone oil having a specific gravity of 1.06 and a refractive index of 1.49 at room temperature.
On the other hand, the remaining space in the liquid chamber is filled with the first liquid 121. The first liquid 121 is obtained by mixing water and ethyl alcohol at a predetermined ratio, and further adding a predetermined amount of salt.
An electrolytic solution having a specific gravity of 1.06 and a refractive index of 1.38 at room temperature. That is, the first and second liquids have the same specific gravity,
Liquids that are insoluble in each other are selected. Therefore, both liquids form an interface 124, and each liquid exists independently without being mixed.

【0013】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1
24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A
1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h
1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。
Next, the shape of the interface will be described. First, when no voltage is applied to the first liquid, the interface 1
The shape of 24 is the interfacial tension between the two liquids, the interfacial tension between the first liquid and the water-repellent film 111 or the hydrophilic film 112 on the insulating layer 104, the second liquid and the water-repellent film 111 on the insulating layer 104 or It is determined by the interfacial tension with the hydrophilic film 112 and the volume of the second liquid. In the present embodiment, the material is selected such that the interfacial tension between silicon oil, which 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 second liquid 122
The outer edge of the lens-shaped liquid droplet formed by has a tendency to spread, and becomes stable when the outer edge coincides with the application area of the water-repellent film 111. That is, the diameter A of the lens bottom surface formed by the second liquid
1 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. The interface 124 becomes a spherical surface, and has a radius of curvature and a height h.
1 is determined by the volume of the second liquid 122. Also, the first
The thickness of the liquid on the optical axis is t1.

【0014】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
3のごとく、第2の液体が作るレンズの底面の直径はA
1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。よって、給電手段126の電圧制御によ
って界面124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及び第2の液体が異なっている屈
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124の
形状変化によって可変焦点レンズとなる。さらには、図
2に比べて図3の界面124の方が曲率半径が短くなる
ので、図3の状態の光学素子101の方が図2の状態に
比べて光学素子101の焦点距離は短くなる。
On the other hand, when the switch 127 is closed, the first
When a voltage is applied to the 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 crosses the boundary between the hydrophilic film 112 and the hydrophobic film 122 and becomes hydrophobic. It penetrates into the film 122. As a result, as shown in FIG. 3, the diameter of the bottom surface of the lens formed by the second liquid is A.
It decreases from 1 to A2 and the height increases from h1 to h2.
The thickness of the first liquid on the optical axis is t2. Thus, the application of the voltage to the first liquid 121 changes the balance of the interfacial tension between the two liquids, and changes the shape of the interface between the two liquids. Therefore, an optical element in which the shape of the interface 124 can be freely changed by controlling the voltage of the power supply unit 126 can be realized. Further, since the first and second liquids have different refractive indices, power as an optical lens is given. Therefore, the optical element 101 is different from the varifocal lens by the shape change of the interface 124. Become. Further, since the radius of curvature is shorter at the interface 124 in FIG. 3 than in FIG. 2, the focal length of the optical element 101 in the state of FIG. 3 is shorter than in the state of FIG. .

【0015】図4は、給電手段126より直流電圧を発
生させた時の、光学素子101の界面124の変形過程
を概念的に説明する図である。同図(a)において、時
刻t0に光学素子101に対して電圧値V0のステップ状
の直流電圧を印加する。この時、光学素子101の界面
は同図(b)に示す曲線のような応答を示す。すなわち
所定の時定数で立ち上がり、時刻t12において最終変形
量δ0の95%値に到達し、更にδ0に向かって漸近する
が、電圧が印加されているにもかかわらず、その後変形
量は減少する。これは図3において、絶縁層104内に
徐々に電荷が注入され、電気毛管現象が減じられること
に起因する。この現象を回避するため、給電手段126
に50ないし3kHz程度の交流電源を用いれば良いこ
とが、Comptes Rendus des Sea
nces dei´Academie des Sci
ence 317(1993)の158ページに記載さ
れている。なお、δは界面変形の量を概念的に表わした
もので、界面の高さや接触角を直接的に表わす数値では
なく、電気毛管現象の強さを意味している。
FIG. 4 is a diagram conceptually illustrating a deformation process of the interface 124 of the optical element 101 when a DC voltage is generated from the power supply means 126. In FIG. 7A, a step-like DC voltage having a voltage value V 0 is applied to the optical element 101 at time t 0 . At this time, the interface of the optical element 101 shows a response like a curve shown in FIG. That is, it rises at a predetermined time constant, reaches a value of 95% of the final deformation amount δ 0 at time t 12 , and further approaches ascending toward δ 0. Decrease. This is due to the fact that charges are gradually injected into the insulating layer 104 in FIG. 3 to reduce the electrocapillary phenomenon. In order to avoid this phenomenon, the power supply means 126
Computes Renders des Sea should use an AC power supply of about 50 to 3 kHz.
nces dei'Academie des Sci
ence 317 (1993), page 158. Note that δ conceptually represents the amount of interface deformation, not a numerical value directly representing the height or contact angle of the interface, but the strength of the electrocapillary phenomenon.

【0016】図5は、給電手段126より交流電圧を発
生させた時の、光学素子101の界面124の変形過程
を概念的に説明する図である。同図(a)において、時
刻t0に光学素子101に対して最大電圧V0で所定周波
数の正弦波状交流電圧を印加すると光学素子101の界
面は同図(b)に示す曲線のような応答を示す。すなわ
ち図4と同様に所定の時定数で立ち上がり、時刻t12
おいて最終変形量δsineの95%値に到達する。そして
時間の経過と共にδsineに向かって漸近し、その後変形
量が減少することはない。
FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a deformation process of the interface 124 of the optical element 101 when an AC voltage is generated from the power supply means 126. In FIG. 7A, when a sinusoidal AC voltage having a predetermined frequency and a maximum frequency V 0 is applied to the optical element 101 at time t 0 , the interface of the optical element 101 has a response like a curve shown in FIG. Is shown. That is, FIG. 4 similarly to the rise with a predetermined time constant, to reach 95% of the final deformation amount [delta] sine at time t 12. Then, asymptotically toward δ sine over time, the amount of deformation does not decrease thereafter.

【0017】以上のように、光学素子101は、給電手
段の駆動周波数によって、界面変形時の応答特性が異な
る。そこで、給電手段から出力される電圧の周波数と光
学素子101の界面124の変形応答を概念的に示した
ものが図6である。当図において、横軸は給電手段から
光学素子101に供給される交流電圧の周波数、縦軸は
給電開始時の界面変形速度、給電開始から充分な時間が
経過した時の界面変形量、及び給電手段が消費する電力
である。
As described above, the optical element 101 has different response characteristics at the time of interface deformation depending on the driving frequency of the power supply means. FIG. 6 conceptually shows the frequency of the voltage output from the power supply means and the deformation response of the interface 124 of the optical element 101. In this figure, the horizontal axis represents the frequency of the AC voltage supplied from the power supply unit to the optical element 101, the vertical axis represents the interface deformation speed at the start of power supply, the amount of interface deformation after a sufficient time has elapsed from the start of power supply, and the power supply. The power consumed by the means.

【0018】当図によると、駆動周波数がf1の時は前
記図4の現象が生じて所定の変形量が得られないので、
光学素子101の光学状態を正確に制御するには不適で
ある。駆動周波数がf2の時は所定の変形量は得られる
が、変形(応答)速度は比較的遅い。駆動周波数がf3
の時は所定の変形量が得られ、かつ変形速度も速い。駆
動周波数がf4の時は所定の変形量が得られなくなる。
これは、光学素子は所定の静電容量を有するコンデンサ
と見なせるが、透明電極103の抵抗や電解液122の
イオン易動度が有限値を持つため、駆動周波数が高周波
になると光学素子101への電荷注入がさまたげられて
電気毛管現象が効果的に発現しなくなるためである。す
なわち光学素子101を効果的に制御するためには、こ
れを駆動するための電源条件を適切に設定することが必
要である。
[0018] According to those figures, the driving frequency can not be obtained a predetermined amount of deformation phenomena of the Figure 4 occurs when the f 1,
It is not suitable for accurately controlling the optical state of the optical element 101. Predetermined deformation amount when the driving frequency f 2 is obtained, deformation (response) speed is relatively slow. Drive frequency is f 3
In this case, a predetermined amount of deformation is obtained, and the deformation speed is high. Predetermined deformation amount when the driving frequency f 4 can not be obtained.
This means that the optical element can be regarded as a capacitor having a predetermined capacitance. However, since the resistance of the transparent electrode 103 and the ionic mobility of the electrolyte 122 have finite values, when the driving frequency becomes high, the optical element 101 This is because charge injection is suppressed and the electrocapillary phenomenon does not effectively appear. That is, in order to effectively control the optical element 101, it is necessary to appropriately set a power supply condition for driving the optical element 101.

【0019】図7及び図8は本発明の実施例1の給電手
段に係わる説明図であり、図7は本実施例の光学素子の
断面と給電手段の構成を示す図である。図7において、
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、R
AM、EEPROM、A/D変換機能、D/A変換機
能、PWM(Pulse Width Modulat
ion)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。
FIGS. 7 and 8 are explanatory views relating to the power supply means of the first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram showing a cross section of the optical element of the present embodiment and a configuration of the power supply means. In FIG.
Reference numeral 130 denotes a central processing unit (hereinafter abbreviated as CPU) for controlling the operation of the entire optical device 150 described later.
AM, EEPROM, A / D conversion function, D / A conversion function, PWM (Pulse Width Modulant)
ion) A one-chip microcomputer having a function. 131
Is a power supply unit for applying a voltage to the optical element 101, and its configuration will be described below.

【0020】132は光学装置150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(Pulse
Width Modulation)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。
Reference numeral 132 denotes a DC power supply such as a dry battery incorporated in the optical device 150; 133, a DC / DC converter for boosting a voltage output from the power supply 132 to a desired voltage value in accordance with a control signal of the CPU 130; And 135
Is a control signal of the CPU 130, for example, PWM (Pulse
This is an amplifier that amplifies the signal level to a voltage level boosted by the DC / DC converter 133 according to a variable frequency / duty ratio signal that realizes a Width Modulation 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.

【0021】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13
3、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。
That is, in response to the control signal of the CPU 130, the output voltage of the power
3. The amplifier 134 and the amplifier 135 apply the desired voltage value, frequency, and duty to the optical element 101.

【0022】図8は増幅器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8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8(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8
(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8(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。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。
FIG. 8 is a diagram for explaining voltage waveforms output from the amplifiers 134 and 135. The following description is based on the assumption 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. 8A, the amplifiers 134 and 135 are connected to the optical element 101, respectively. From the amplifier 134, as shown in FIG.
, A rectangular waveform voltage is output at a desired frequency and a desired duty ratio. On the other hand, FIG.
As shown in (c), by the control signal of the CPU 130,
A rectangular waveform voltage having the same frequency and the same duty ratio is output in a phase opposite to that of the amplifier 134. Accordingly, 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 AC voltage, as shown in FIG. Therefore, an AC voltage is applied to the optical element 101 by the power supply unit 131.

【0023】また光学素子101に印加される電圧の印
加開始からの実効値は図8(e)の様に表す事が出来
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。
The effective value from the start of the application of the voltage applied to the optical element 101 can be expressed as shown in FIG. In the above description, it has been described that a rectangular waveform voltage is output from the amplifiers 134 and 135. However, it is needless to say that a sine wave has the same configuration. In the above description, the case where the power supply 132 is incorporated in the optical device 150 has been described. However, a case where an alternating current is applied to the optical element 101 by an external power supply or a power supply unit may be used.

【0024】図9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
画像を撮像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1
42、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。な
お、撮影光学系のズーミングを行なうには、通常は複数
レンズ群のパワー変化や群の移動が必要であるが、当図
では簡便のために光学素子101のパワー変化でズーミ
ング動作を代表させている。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1
41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を調整して撮影光束
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。
FIG. 9 shows an example in which the optical element 101 is applied to an optical device. In the present embodiment, a description will be given of an example of a so-called digital still camera in which the optical device 150 photoelectrically converts a still image into an electric signal by an imaging unit and records this as digital data. An imaging optical system 140 includes a plurality of lens groups, and includes a first lens group 141 and a second lens group 1.
42 and an optical element 101. Focus adjustment is performed by moving the first lens group 141 back and forth in the optical axis direction. Zooming is performed by the power change of the optical element 101. In order to perform zooming of the photographing optical system, it is usually necessary to change the power of a plurality of lens groups and move the groups. However, in this figure, the zooming operation is represented by the power change of the optical element 101 for simplicity. I have. The second lens group 142 is a relay lens group that does not move. Then, the first lens group 1
The optical element 101 is arranged between the first lens group 141 and the second lens group 142, and the aperture of the diaphragm is adjusted between the first lens group 141 and the optical element 101 by a known technique to adjust the light amount of the photographing light beam. An aperture unit 143 is provided. An imaging unit 144 is arranged at a focal position (planned image 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 electric charges, a charge storage unit for storing the electric charges, and a charge transfer unit for transferring the electric charges and sending them to the outside. Is used.

【0025】145は画像信号処理回路で、撮像手段1
44から入力したアナログの画像信号を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CP
U130の内部のメモリ領域に設けられたルックアップ
テーブルで、光学素子101の光学パワーを所定値に制
御するために必要な給電手段131の出力電圧のデュー
ティ比データが、対応表の形態で記憶されている。15
1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。
Reference numeral 145 denotes an image signal processing circuit.
A / D conversion of the analog image signal input from 44,
Image processing such as AGC control, white balance, γ correction, and edge enhancement is performed. Reference numeral 146 denotes a temperature sensor that measures the environmental temperature (air temperature) of the optical device 150. 147 is CP
In a lookup table provided in a memory area inside the U130, duty ratio data of an output voltage of the power supply unit 131 necessary for controlling the optical power of the optical element 101 to a predetermined value is stored in a form of a correspondence table. ing. Fifteen
Reference numeral 1 denotes a display such as a liquid crystal display, which displays a subject image acquired by the imaging unit 144 and an operation state of an optical device having a variable focus lens. 152 is a main switch for activating the CPU 130 from the sleep state to the program execution state, and 153 is a zoom switch. 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 shutter time, and the like.

【0026】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14
1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。
Reference numeral 155 denotes a focus detecting means, preferably a phase difference detecting type focus detecting means used in a single-lens reflex camera. Reference numeral 156 denotes a focus driving unit, which is a first lens group 14.
It includes an actuator and a driver circuit for moving the lens 1 in the optical axis direction, and performs a focus operation based on the focus signal calculated by the focus detection means 155 to adjust the focus state of the photographing optical system 140. 157 is a memory means,
The captured image signal is recorded. Specifically, a removable PC card type flash memory or the like is preferable.

【0027】図10は、図9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9
及び図10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15
2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。
FIG. 10 is a control flowchart of the CPU 130 included in the optical device 150 shown in FIG. Hereinafter, FIG.
The control flow of the optical device 150 will be described with reference to FIG. In step S101, the main switch 15
It is determined whether or not No. 2 has been turned on, and if it has not been turned on, it is in a standby mode state of waiting for the operation of various switches. If it is determined in step S101 that the main switch 152 has been turned on, the standby mode is released, and the process proceeds to step S102 and subsequent steps.

【0028】ステップS102では、温度センサー14
6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。例えば、露出制御モードの設定(シャッター優先A
E、プログラムAE等)や画質モード(記録画素数の大
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。
In step S102, the temperature sensor 14
6, the ambient temperature at which the optical device 150 is placed, that is, the ambient temperature around the optical device 150 is measured. In step S103, the photographer sets the photographing conditions. For example, setting of the exposure control mode (shutter priority A
E, program AE, etc.), image quality mode (size of recording pixels, size of image compression ratio, etc.), strobe mode (forced emission, emission inhibition, etc.) are set.

【0029】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。ステップS121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
出する。ステップS122では、その操作量に基いて撮
影光学系140の焦点距離制御目標値を演算する。ステ
ップS123では、CPU130内のルックアップテー
ブル147より、上記焦点距離制御目標値に対応する、
光学素子101への印加電圧のデューティ比を読み出
す。該デューティ比に対する光学素子101の変形量
は、図1及び図11を用いて後述する。ステップS12
4では、上記デューティ比にて給電手段131より光学
素子101へ給電を開始し、ステップS103に戻る。
すなわちズームスイッチ153の操作が継続中は、該操
作量に応じた所定デューティ比の信号が光学素子101
に印加され、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。
In the step S104, it is determined whether or not the photographer has operated the zoom switch 153. If the ON operation has not been performed, the process proceeds to step S105. If the zoom switch 153 has been operated here, the process proceeds to step S121. In step S121, the operation amount of the zoom switch 153 (operation direction, ON time, and the like) is detected. In step S122, a focal length control target value of the photographing optical system 140 is calculated based on the operation amount. In step S123, the lookup table 147 in the CPU 130 corresponds to the focal length control target value.
The duty ratio of the voltage applied to the optical element 101 is read. The deformation amount of the optical element 101 with respect to the duty ratio will be described later with reference to FIGS. Step S12
In step 4, power supply from the power supply means 131 to the optical element 101 is started at the above duty ratio, and the process returns to step S103.
That is, while the operation of the zoom switch 153 is continued, a signal having a predetermined duty ratio corresponding to the operation amount is output to the optical element 101.
At the time when the ON operation of the zoom switch 153 is completed, the process proceeds to step S105.

【0030】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10
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S1
05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。
In step S105, the photographing preparation switch (FIG. 10) of the operation switches 154 is operated by the photographer.
It is determined whether or not the on operation of SW1 is performed in the flowchart of (1). If the ON operation has not been performed, the process returns to step S103, and the reception of the shooting condition setting and the determination of the operation of the zoom switch 153 are repeated. Step S1
If it is determined in step 05 that the shooting preparation switch has been turned on, the process proceeds to step S111.

【0031】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、最終記録用画像の撮影条
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る。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。
In step S111, the image pickup means 144 and the signal processing circuit 145 are driven to obtain a preview image. The preview image is an image acquired before shooting in order to appropriately set the shooting conditions of the image for final recording and to allow the photographer to grasp the shooting composition. In step S112, the light receiving level of the preview image acquired in step S111 is recognized. Specifically, the maximum, minimum, and average output signal levels of the image signal output by the imaging unit 144 are calculated, and the amount of light incident on the imaging unit 144 is recognized.

【0032】ステップS113では、前記ステップS1
12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S
115では、焦点検出手段155を用いて撮影光学系1
40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156により、第1レンズ群1
41を光軸方向に進退さ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
10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S11
1に戻り、プレビュー画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。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、ステップS117からステ
ップS131にジャンプする。
In step S113, step S1 is performed.
Based on the amount of received light recognized in step 12, the aperture unit 143 provided in the photographing optical system 140 is driven to adjust the aperture diameter of the aperture unit 143 so as to obtain an appropriate amount of light. In step S114, the preview image acquired in step S111 is displayed on the display 151. Then step S
At 115, the photographing optical system 1 is
Forty focus states are detected. Subsequently, in step S116, the first lens group 1 is
The focusing operation is performed by moving the lens 41 forward and backward in the optical axis direction. Thereafter, the process proceeds to step S117, and it is determined whether or not the photographing switch (in FIG. 10, denoted by SW2) is turned on. Step S11 when the on operation is not performed
Returning to step 1, the steps from acquisition of the preview image to focus driving are repeatedly executed. As described above, when the photographer turns on the photographing switch while the photographing preparation operation is repeatedly performed, the process jumps from step S117 to step S131.

【0033】ステップS131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S132では、ステップ
S131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1
45に入力させる。ステップS133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CPU
130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S134では、上記ステップS1
33で得られた画像信号をメモリ157に記録する。ス
テップS135では、まずステップS114で表示され
たプレビュー画像を消去し、ステップS133で得られ
た画像信号を表示器151に改めて表示する。ステップ
S136では、給電手段131からの給電出力を停止
し、ステップS137にて一連の撮影動作が終了する。
In step S131, an image is taken. That is, the subject image formed on the imaging unit 144 is photoelectrically converted, and charges proportional to the intensity of the optical image are accumulated in the charge accumulation units near each light receiving unit. In step S132, the charge accumulated in step S131 is read out via the charge transfer line, and the read analog signal is read by the signal processing circuit 1.
45. In step S133, the signal processing circuit 145 converts the input analog image signal into an A / D signal.
The image data is converted and subjected to image processing such as AGC control, white balance, gamma correction, and edge enhancement.
JPEG compression or the like is performed by an image compression program stored in 130. In step S134, the above step S1
The image signal obtained at 33 is recorded in the memory 157. In step S135, first, the preview image displayed in step S114 is deleted, and the image signal obtained in step S133 is displayed again on the display 151. In step S136, the power supply output from the power supply unit 131 is stopped, and in step S137, a series of photographing operations ends.

【0034】次に図1及び図11を用いて前記図10の
ステップS123における作用を説明する。図11は、
光学素子101の界面124に大きな変形を与え、光学
素子101の焦点距離を短くする場合の給電手段の制御
方法とその効果を説明する図である。同図(a)は、給
電手段131から出力され、光学素子101へ印加され
る電圧波形で、その定義は図8(d)で説明したものと
同様である。この波形は、ピーク電圧が±V0[V]、
周波数1kHz、デューティ比が100%の矩形波の交
流電圧である。この時、光学素子101へ印加される実
効電圧は図11(b)のようにV0となり、界面124
の変形は図11(c)に示すごとく、所定の変形量δ1
で静定する。
Next, the operation in step S123 in FIG. 10 will be described with reference to FIGS. FIG.
FIG. 4 is a diagram illustrating a control method of a power supply unit and a description of an effect thereof when a large deformation is applied to an interface 124 of the optical element 101 to shorten the focal length of the optical element 101. FIG. 8A shows a voltage waveform output from the power supply unit 131 and applied to the optical element 101, and its definition is the same as that described with reference to FIG. This waveform has a peak voltage of ± V 0 [V],
This is a rectangular wave AC voltage having a frequency of 1 kHz and a duty ratio of 100%. At this time, the effective voltage applied to the optical element 101 becomes V 0 as shown in FIG.
Is a predetermined amount of deformation δ 1 as shown in FIG.
And settle.

【0035】図1は、光学素子101の界面124に与
える変形量が図11よりも小さな場合の、給電手段の制
御方法とその効果を説明する図である。同図(a)は、
給電手段131から出力され、光学素子101へ印加さ
れる電圧波形である。この波形は、ピーク電圧が図11
と同様の±V0[V]、周波数も同様の1kHz、デュ
ーティ比が50%の矩形波の交流電圧である。この時、
光学素子101へ印加される実効電圧は図1(b)のよ
うに0.5V0となり、界面124の変形は図1(c)
に示すごとく、図11の変形量の約半分、すなわち0.
5δ1で静定する。
FIG. 1 is a diagram for explaining a control method of the power supply means and its effect when the amount of deformation applied to the interface 124 of the optical element 101 is smaller than that in FIG. FIG.
This is a voltage waveform output from the power supply unit 131 and applied to the optical element 101. This waveform has a peak voltage of FIG.
± V 0 [V], the frequency is 1 kHz, and the duty ratio is 50%. At this time,
The effective voltage applied to the optical element 101 is 0.5 V 0 as shown in FIG. 1B, and the deformation of the interface 124 is shown in FIG.
As shown in FIG. 11, about half of the deformation amount in FIG.
To settle at 5δ 1.

【0036】すなわち本実施例では、給電手段から出力
される駆動電圧のピーク電圧と周波数は常に一定で、デ
ューティ比を可変とすることで、光学素子101へ供給
される実効電圧を制御し、界面124の変形量を制御し
ている。そしてこの駆動周波数は本実施例では1kHz
としたが、これは図6のf3付近の周波数に相当する。
この様な周波数を選択することで、光学素子101の光
学パワーを高速に、かつ安定して変化させる事が可能で
ある。
That is, in this embodiment, the peak voltage and the frequency of the drive voltage output from the power supply means are always constant, and the duty ratio is made variable to control the effective voltage supplied to the optical element 101, 124 is controlled. The driving frequency is 1 kHz in this embodiment.
And the, corresponding to a frequency near f 3 in FIG.
By selecting such a frequency, the optical power of the optical element 101 can be rapidly and stably changed.

【0037】上記実施例1によれば、(1)給電手段か
ら出力される駆動電圧のピーク値と周波数を固定し、デ
ューティ比のみを可変とすることで、給電手段の構成が
簡単で済み、マイコン等を用いたディジタル制御に適し
た給電手段を提供できる。その結果、安価な制御回路で
光学素子の光学特性を正確に制御可能となること。 (2)給電手段の出力周波数を、光学素子の絶縁層への
電荷注入が生じる周波数より高く、かつインピーダンス
の増加による電荷移動が阻害される周波数より低い周波
数を選定したため、界面を安定的に変形させることが可
能であること。等が達成される。なお、本実施例では光
学装置の一例として、画像を光電変換してそのデータを
記録するデジタルスチルカメラを取り挙げたが、ビデオ
カメラや、画像を銀塩フィルムに記録する銀塩カメラ等
にも効果を損なわずに適用できる事は言うまでもない。
According to the first embodiment, (1) the configuration of the power supply means can be simplified by fixing the peak value and frequency of the drive voltage output from the power supply means and making only the duty ratio variable. Power supply means suitable for digital control using a microcomputer or the like can be provided. As a result, the optical characteristics of the optical element can be accurately controlled with an inexpensive control circuit. (2) Since the output frequency of the power supply means is selected to be higher than the frequency at which charge injection into the insulating layer of the optical element occurs and lower than the frequency at which charge transfer is impeded by an increase in impedance, the interface is stably deformed. It is possible to make it. Etc. are achieved. In the present embodiment, as an example of the optical device, a digital still camera that photoelectrically converts an image and records the data is described. However, a video camera, a silver halide camera that records an image on a silver halide film, and the like are also used. Needless to say, it can be applied without impairing the effect.

【0038】[実施例2]前述の実施例1は、ピーク電
圧と周波数が一定の交流電圧を光学素子に印加し、その
交流信号のデューティを変える事で光学素子の界面を所
望の形状に変える実施形態であった。これに対して、実
施例2では、ピーク電圧とデューティが一定の交流電圧
を光学素子に印加し、その交流信号の周波数を変える事
で光学素子の界面を所望の形状に変える実施例を示す。
[Second Embodiment] In the first embodiment, an AC voltage having a constant peak voltage and a constant frequency is applied to an optical element, and the duty of the AC signal is changed to change the interface of the optical element into a desired shape. This is the embodiment. On the other hand, in a second embodiment, an AC voltage having a constant peak voltage and a constant duty is applied to an optical element, and the interface of the optical element is changed into a desired shape by changing the frequency of the AC signal.

【0039】図12ないし図15は本実施例を説明する
ための図であり、図12は本実施例の光学装置の構成を
示す図で、実施例1と同様の光学素子101や給電手段
131を備えたデジタルスチルカメラ250を示す図で
ある。
FIGS. 12 to 15 are views for explaining the present embodiment. FIG. 12 is a view showing the configuration of an optical apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a digital still camera 250 provided with.

【0040】本実施例の光学装置250が実施例1の光
学装置150と異なる部分は、CPU230が有するル
ックアップテーブル247には、光学素子101の光学
パワーを所定値に制御するために必要な給電手段131
の出力周波数データが対応表の形態で記憶されている点
である。これ以外は実施例1と同様の構成と作用をなす
ため、くわしい説明は省略する。
The difference between the optical device 250 of the present embodiment and the optical device 150 of the first embodiment is that the look-up table 247 of the CPU 230 supplies power necessary for controlling the optical power of the optical element 101 to a predetermined value. Means 131
Is stored in the form of a correspondence table. Except for this, the configuration and operation are the same as those of the first embodiment, and a detailed description thereof will be omitted.

【0041】図13は実施例2の光学装置250が有す
るCPU230の制御フロー図である。当フロー図が実
施例1における図10のフロー図と異なる部分は、前記
ルックアップテーブル247からのデータ読み出し部分
のみである。以下、この変更部分のみを説明する。ステ
ップS204では、撮影者によってズームスイッチ15
3が操作されたか否かを判別し、該スイッチ153が操
作された場合は、ステップS221に移行する。
FIG. 13 is a control flowchart of the CPU 230 included in the optical device 250 according to the second embodiment. This flowchart differs from the flowchart of FIG. 10 in the first embodiment only in the data read-out portion from the lookup table 247. Hereinafter, only this changed portion will be described. In step S204, the zoom switch 15
It is determined whether or not No. 3 has been operated, and if the switch 153 has been operated, the flow proceeds to step S221.

【0042】ステップS221では、ズームスイッチ1
53の操作量(操作方向やオン時間等)を検出する。ス
テップS222では、その操作量に基いて撮影光学系1
40の焦点距離制御目標値を演算する。ステップS22
3では、CPU230内のルックアップテーブル247
より、上記焦点距離制御目標値に対応した、光学素子1
01へ印加される給電信号の周波数を読み出す。該周波
数に対する光学素子101の変形量は、図14及び図1
5を用いて説明する。ステップS224では、上記周波
数にて給電手段131より光学素子101へ給電を開始
し、ステップS203に戻る。
In step S221, the zoom switch 1
The amount of operation (operation direction, ON time, etc.) of 53 is detected. In step S222, the photographing optical system 1 is set based on the operation amount.
Forty focal length control target values are calculated. Step S22
3, the lookup table 247 in the CPU 230
The optical element 1 corresponding to the focal length control target value
The frequency of the power supply signal applied to 01 is read. The deformation amount of the optical element 101 with respect to the frequency is shown in FIGS.
5 will be described. In step S224, power supply from the power supply unit 131 to the optical element 101 is started at the above frequency, and the process returns to step S203.

【0043】次に図14及び図15を用いて前記図13
のステップS223における作用を説明する。図14
は、光学素子101の界面124に大きな変形を与え、
光学素子101の焦点距離を短くする場合の給電手段の
制御方法とその効果を説明する図である。同図(a)
は、給電手段131から出力され、光学素子101へ印
加される電圧波形で、その定義は図8(d)あるいは図
1(a)及び図11(a)で説明したものと同様であ
る。この波形は、ピーク電圧が±V0[V]、周波数2
kHz、デューティ比が100%の矩形波交流電圧であ
る。この時、光学素子101へ印加される実効電圧は図
11(b)のようにV0となり、界面124の変形は図
11(c)に示すごとく、所定の変形量δ2で静定す
る。
Next, referring to FIG. 13 and FIG.
The operation in step S223 will be described. FIG.
Gives a large deformation to the interface 124 of the optical element 101,
FIG. 4 is a diagram illustrating a control method of a power supply unit when the focal length of the optical element 101 is shortened, and an effect thereof. FIG.
Is a voltage waveform output from the feeding means 131 and applied to the optical element 101, and its definition is the same as that described with reference to FIG. 8D or FIG. 1A and FIG. This waveform has a peak voltage of ± V 0 [V] and a frequency of 2
It is a rectangular wave AC voltage having a kHz and a duty ratio of 100%. At this time, the effective voltage applied to the optical element 101 becomes V 0 as shown in FIG. 11B, and the deformation of the interface 124 is settled at a predetermined deformation amount δ 2 as shown in FIG. 11C.

【0044】図15は、光学素子101の界面124に
与える変形量が図14よりも小さな場合の、給電手段の
制御方法とその効果を説明する図である。同図(a)
は、給電手段131から出力され、光学素子101へ印
加される電圧波形である。この波形は、ピーク電圧が図
14と同様の±V0[V]、デューティ比も同様の10
0%、周波数は2倍の4kHzの矩形波交流電圧であ
る。この時、光学素子101へ印加される実効電圧は図
14(b)と同じくV0となるが、界面124の変形は
図15(c)に示すごとく、図14の変形量の約半分、
すなわち0.5δ2で静定する。
FIG. 15 is a diagram for explaining a control method of the power supply means and its effect when the amount of deformation applied to the interface 124 of the optical element 101 is smaller than that in FIG. FIG.
Is a voltage waveform output from the power supply unit 131 and applied to the optical element 101. This waveform has a peak voltage of ± V 0 [V] similar to that of FIG.
0%, the frequency is a double-wave 4 kHz rectangular wave AC voltage. At this time, the effective voltage applied to the optical element 101 is V 0 as in FIG. 14B, but the deformation of the interface 124 is about half of the deformation amount in FIG. 14 as shown in FIG.
That is to settle in 0.5δ 2.

【0045】これは当実施例が図6のf4付近の周波数
を用いているためである。すなわち、給電電圧を所定値
よりも高周波にすると、光学素子101には界面124
を変形させるための電荷が供給されにくくなり、電気毛
管現象の発現が抑制されるためである。従って、駆動周
波数の増加とともに界面124の変形量が低下するた
め、駆動周波数を制御することで光学素子101の光学
パワーを所望の値に制御する事が可能である。
[0045] This is because those embodiments are used frequencies near f 4 in Fig. That is, when the supply voltage is higher than a predetermined value, the optical element 101 is
This is because it becomes difficult to supply the electric charge for deforming the liquid crystal, and the occurrence of the electrocapillary phenomenon is suppressed. Therefore, the amount of deformation of the interface 124 decreases as the driving frequency increases, so that the optical power of the optical element 101 can be controlled to a desired value by controlling the driving frequency.

【0046】上記実施例2によれば、(1)給電手段か
ら出力される駆動電圧のピーク値とデューティ比を固定
し、周波数のみを可変とすることで、給電手段の構成が
簡単で済み、マイコン等を用いたディジタル制御に適し
た制御手段を提供できる。その結果、安価な制御回路で
光学素子の光学特性を正確に制御可能となること。
According to the second embodiment, (1) the configuration of the power supply means can be simplified by fixing the peak value and the duty ratio of the drive voltage output from the power supply means and making only the frequency variable. Control means suitable for digital control using a microcomputer or the like can be provided. As a result, the optical characteristics of the optical element can be accurately controlled with an inexpensive control circuit.

【0047】(2)給電手段の出力周波数を、光学素子
への電荷移動が阻害される周波数より高い周波数を選定
したため、周波数の変化で界面を正確かつ連続的に変形
させる事が可能であること。等が達成される。なお、本
実施例でも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。
(2) Since the output frequency of the power supply means is selected to be higher than the frequency at which charge transfer to the optical element is inhibited, it is possible to deform the interface accurately and continuously by changing the frequency. . Etc. are achieved. Although a digital still camera has been described as an example of the optical apparatus in this embodiment, it is needless to say that the present invention can be applied to other video cameras, silver halide cameras, and the like without impairing the effects.

【0048】[実施例3]図16ないし図21は本発明
の実施例3を説明するための図であり、図16及び図1
7は本実施例に用いられる光学素子及び給電手段に係わ
る説明図である。図16は本実施例の光学素子の構成を
示す断面と、これを駆動する給電手段の構成を示す図で
ある。図16を用いて光学素子の構成を説明する。図1
6において、801は本実施例の光学素子全体を示し、
802は円盤形の透明アクリルあるいはガラス製の第1
の封止板である。803は電極リングで、外径寸法は均
一、内径寸法は下方向に向かって徐々に直径が変化す
る。すなわち当実施例では内径寸法は下方向に向かって
徐々に直径が大きくなる金属製のリング状部材である。
該電極リング803の内面全周にはアクリル樹脂等でで
きた絶縁層804が密着形成される。該絶縁層804の
内径寸法は均一なため、厚さは下に向かって徐々に増加
する。そして該絶縁層804の内面全周の下側には撥水
処理剤が塗布され、撥水膜811が形成されるととも
に、絶縁層804の内面全周の上側には親水処理剤が塗
布され、親水膜812が形成される。
Third Embodiment FIGS. 16 to 21 are diagrams for explaining a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram relating to an optical element and a power supply unit used in the present embodiment. FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating the configuration of the optical element according to the present embodiment and a configuration of a power supply unit that drives the optical element. The configuration of the optical element will be described with reference to FIG. FIG.
6, reference numeral 801 denotes the entire optical element of the present embodiment;
802 is a disc-shaped transparent acrylic or glass first
It is a sealing plate. Reference numeral 803 denotes an electrode ring, whose outer diameter is uniform, and whose inner diameter gradually changes downward. That is, in this embodiment, the inner diameter is a metal ring-shaped member whose diameter gradually increases downward.
An insulating layer 804 made of acrylic resin or the like is closely formed on the entire inner surface of the electrode ring 803. Since the inner diameter of the insulating layer 804 is uniform, the thickness gradually increases downward. Then, a water-repellent agent is applied to the lower side of the entire inner surface of the insulating layer 804 to form a water-repellent film 811, and a hydrophilic agent is applied to the upper side of the entire inner surface of the insulating layer 804, A hydrophilic film 812 is formed.

【0049】806は円盤形の透明アクリルあるいはガ
ラス製の第2の封止板で、その一部には孔があけられ、
ここに棒状電極825が挿入され、接着剤で封止され
る。807は、光学素子801に入射する光束の径を制
限する絞り板で、第2の封止板806の上面に固設され
る。そして第1の封止板802、金属リング803及び
第2の封止板806は互いに接着固定され、これらの部
材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。この筐体は、前記棒状電極825
挿入部以外は光軸823に対して軸対称形状をなしてい
る。そして該液室には、以下に示す2種類の液体が充填
される。
Reference numeral 806 denotes a disk-shaped second sealing plate made of transparent acrylic or glass, a part of which is provided with a hole.
The rod-shaped electrode 825 is inserted here and sealed with an adhesive. Reference numeral 807 denotes an aperture plate for limiting the diameter of a light beam incident on the optical element 801, which is fixed on the upper surface of the second sealing plate 806. The first sealing plate 802, the metal ring 803, and the second sealing plate 806 are adhered and fixed to each other to form a sealed space of a predetermined volume surrounded by these members, that is, a housing having a liquid chamber. You. This housing is provided with the rod-shaped electrode 825.
The portion other than the insertion portion has an axially symmetric shape with respect to the optical axis 823. The liquid chamber is filled with the following two types of liquids.

【0050】まず、液室の底面側には、第2の液体82
2が、その液柱の高さが前記撥水膜811形成部と同一
の高さになる分量だけ滴下される。第2の液体822は
無色透明で、比重1.06、室温での屈折率1.38の
シリコンオイルが用いられる。続いて液室内の残りの空
間には、第1の液体821が充填される。第1の液体8
21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。更に第1の液体82
1には無彩色の水溶性染料、例えばカーボンブラック
や、酸化チタン系の材料が加えられる。すなわち、第1
及び第2の液体は、比重と屈折率が等しく、光線吸収能
率が異なり、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824を形成し、混じりあわずに各々が
独立して存在する。そしてこの界面824の形状は、液
室内壁、第1の液体及び第2の液体の3物質が交わる
点、すなわち界面824の外縁部に働く3つの界面張力
の釣り合いで決まる。本実施例においては、液室内壁に
対する第1及び第2の液体の接触角がいずれも90度に
なるよう、前記撥水膜811及び親水膜812の材料が
選定される。
First, the second liquid 82 is placed on the bottom side of the liquid chamber.
2 is dropped by an amount such that the height of the liquid column is the same as the height of the water-repellent film 811 forming portion. The second liquid 822 is a colorless and transparent silicone oil having a specific gravity of 1.06 and a refractive index of 1.38 at room temperature. Subsequently, the remaining space in the liquid chamber is filled with the first liquid 821. First liquid 8
21 is a mixture of water and ethyl alcohol at a predetermined ratio,
Further, an electrolyte solution having a specific gravity of 1.06 and a refractive index of 1.38 at room temperature to which a predetermined amount of salt has been added. Further, the first liquid 82
To 1 is added an achromatic water-soluble dye, for example, carbon black or a titanium oxide-based material. That is, the first
As the second liquid, liquids having the same specific gravity and the same refractive index, different light absorption efficiencies, and insoluble in each other are selected. Therefore, both liquids form an interface 824, and each of them exists independently without being mixed. The shape of the interface 824 is determined by the balance of three interfacial tensions acting on the point where the three substances of the liquid chamber wall, the first liquid, and the second liquid intersect, that is, the outer edge of the interface 824. In this embodiment, the materials of the water-repellent film 811 and the hydrophilic film 812 are selected such that the contact angles of the first and second liquids with the inner wall of the liquid chamber are both 90 degrees.

【0051】131は図1に記載された給電手段131
と同一の構成及び作用をなす部材であるため、詳しい説
明は省略する。給電手段131の増幅器134は金属リ
ング803に接続され、増幅器135は棒状電極825
に接続される。この構成において、第1の液体821に
は棒状電極825を介して電圧が印加され、エレクトロ
ウェッティング効果によって界面824が変形する。
Reference numeral 131 denotes a power supply means 131 shown in FIG.
Since these members have the same configuration and operation as those described above, detailed description thereof will be omitted. The amplifier 134 of the feeding means 131 is connected to the metal ring 803, and the amplifier 135 is connected to the rod-shaped electrode 825.
Connected to. In this structure, a voltage is applied to the first liquid 821 via the rod-shaped electrode 825, and the interface 824 is deformed by an electrowetting effect.

【0052】次に、光学素子801の前記界面824の
変形と、該変形によってもたらされる光学作用につい
て、図17を用いて説明する。まず、第1の液体821
に電圧が印加されていない場合、界面824の形状は上
述したように平坦となる(図17(a))。ここで、第
2の液体は実質上透明であるが、第1の液体は添加され
た光吸収性材料のために所定の光線吸収能率を有する。
そこで、絞り板807の開口から光束を入射させると、
第1の液体の光路長に応じた分だけ光線が吸収され、第
2の封止板802から射出する光束の強度は一様に低下
する。
Next, the deformation of the interface 824 of the optical element 801 and the optical action brought about by the deformation will be described with reference to FIG. First, the first liquid 821
When no voltage is applied to the interface 824, the shape of the interface 824 becomes flat as described above (FIG. 17A). Here, the second liquid is substantially transparent, but the first liquid has a predetermined light absorbing efficiency due to the added light absorbing material.
Then, when a light beam is incident from the opening of the aperture plate 807,
Light rays are absorbed by an amount corresponding to the optical path length of the first liquid, and the intensity of the light beam emitted from the second sealing plate 802 is uniformly reduced.

【0053】一方、第1の液体に電圧を印加すると、界
面824の形状はエレクトロウェッティング効果で球面
となる(図17(b))。そこで、絞り板807の開口
から入射した光束は、第1の液体の光路長変化に応じた
割合で吸収率も変化し、第2の封止板802から射出す
る光束の強度は、中央から周辺に向かって漸減し、その
平均強度は同図(a)の場合よりも高い。すなわち給電
手段131の電圧制御によって界面824の形状を変え
ることにより、透過光量を自在に変えられる光学素子が
実現できる。また、第1及び第2の液体の屈折率が等し
く、入射した光束はその方向を変えずに射出光の強度の
みが変えられるため、入射光束の光量を調節する絞り手
段や、入射光束を透過・遮断する光シャッタに用いるこ
とができる。
On the other hand, when a voltage is applied to the first liquid, the shape of the interface 824 becomes spherical due to the electrowetting effect (FIG. 17B). Therefore, the light flux incident from the aperture of the aperture plate 807 also changes in absorptance at a rate corresponding to the change in the optical path length of the first liquid, and the intensity of the light flux emitted from the second sealing plate 802 changes from the center to the periphery. , And the average intensity is higher than in the case of FIG. That is, by changing the shape of the interface 824 by controlling the voltage of the power supply unit 131, an optical element that can freely change the amount of transmitted light can be realized. In addition, since the refractive indices of the first and second liquids are equal and only the intensity of the emitted light is changed without changing the direction of the incident light, the aperture means for adjusting the light quantity of the incident light, -Can be used for an optical shutter that blocks light.

【0054】なお、エレクトロウェッティングによる2
液界面の変形原理は前述した国際特許WO99/184
56に記載されており、本実施例の界面824は、同特
許の図6に記載された2液界面のポジションA及びBに
相当する。また、2液界面の変形による入射光束の透過
光量調節原理とその効果は、本出願人による特願平11
−169657号公報に記載されている。
Note that 2 by electrowetting
The principle of deformation of the liquid interface is described in the aforementioned International Patent WO99 / 184.
56, the interface 824 of this embodiment corresponds to the positions A and B of the two-liquid interface described in FIG. 6 of the patent. The principle of adjusting the amount of transmitted light of the incident light beam due to the deformation of the interface between the two liquids and the effect thereof are described in Japanese Patent Application No. 11-111,197.
No. 169657.

【0055】図18は、光学素子801を光学装置に応
用したものである。当実施例では、実施例1と同様に、
光学装置150は静止画像を撮像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。なお、実
施例1と同様なものについては、その詳細な説明は省略
する。
FIG. 18 shows an optical element 801 applied to an optical device. In this embodiment, similar to the first embodiment,
The optical device 150 will be described as an example of a so-called digital still camera that photoelectrically converts a still image into an electric signal by an imaging unit and records this as digital data. The detailed description of the same components as those in the first embodiment is omitted.

【0056】図18において、430は複数のレンズ群
からなる撮影光学系で、第1レンズ群431、第2レン
ズ群432、第4レンズ群433で構成される。第1レ
ンズ群431の光軸方向の進退で、焦点調節がなされ
る。第2レンズ群432の光軸方向の進退で、ズーミン
グがなされる。第4レンズ群433は移動しないリレー
レンズ群である。そして、第2レンズ群432と第4レ
ンズ群433の間に光学素子801が配置される。撮影
光学系440の焦点位置(予定結像面)には、撮像手段
144が配置される。
In FIG. 18, reference numeral 430 denotes a photographing optical system including a plurality of lens groups, which includes a first lens group 431, a second lens group 432, and a fourth lens group 433. Focus adjustment is performed by moving the first lens group 431 in the optical axis direction. Zooming is performed by the reciprocation of the second lens group 432 in the optical axis direction. The fourth lens group 433 is a relay lens group that does not move. Then, the optical element 801 is arranged between the second lens group 432 and the fourth lens group 433. An imaging unit 144 is arranged at a focal position (planned image plane) of the imaging optical system 440.

【0057】次に当実施例における光学素子801の作
用を説明する。自然界に存在する被写体の輝度のダイナ
ミックレンジは非常に大きく、これを所定範囲に収める
ために、通常は撮影光学系内部に機械式絞り機構を有
し、撮影光束の光量を調節している。しかしながら、機
械式絞り機構は小さくする事は困難で、かつ絞り開口部
が小さい小絞り状態では、絞り羽根端面による光線の回
折現象で、被写体像の解像力が低下する。そこで当実施
例では、光学素子801を前記機械式絞り機構を代用す
る可変NDフィルタとして用いることで、上記欠点を生
ずること無く、撮影光学系を通過する光量を適切に調節
する。
Next, the operation of the optical element 801 in this embodiment will be described. The dynamic range of the luminance of a subject existing in the natural world is very large, and in order to keep the dynamic range within a predetermined range, a mechanical diaphragm mechanism is usually provided inside the photographing optical system to adjust the light amount of the photographing light beam. However, it is difficult to reduce the size of the mechanical aperture mechanism, and in a small aperture state where the aperture opening is small, the resolution of the subject image is reduced due to the diffraction phenomenon of light rays by the end face of the aperture blade. Therefore, in this embodiment, by using the optical element 801 as a variable ND filter that substitutes for the mechanical diaphragm mechanism, the amount of light passing through the photographing optical system is appropriately adjusted without causing the above-described disadvantage.

【0058】図19は、図18に示した光学装置350
が有するCPU330の制御フロー図である。以下、図
18及び図19を用いて光学装置350の制御フローを
説明する。なお、実施例1と同様な制御フローについて
はその詳細な説明を省略する。ステップS301では、
撮影者によりメインスイッチ152がオン操作されたか
否かを判別し、オン操作されていない時はステップS3
01に留まる。ステップS301でメインスイッチ15
2がオン操作されたと判定されたら、CPU330はス
リープ状態から脱してステップS302以降を実行す
る。
FIG. 19 shows the optical device 350 shown in FIG.
FIG. 7 is a control flowchart of a CPU 330 included in the CPU. Hereinafter, a control flow of the optical device 350 will be described with reference to FIGS. A detailed description of the same control flow as in the first embodiment will be omitted. In step S301,
It is determined whether or not the main switch 152 has been turned on by the photographer.
Stay at 01. In step S301, the main switch 15
If it is determined that No. 2 has been turned on, the CPU 330 exits the sleep state and executes the steps from step S302.

【0059】ステップS302では実施例1と同様に、
温度センサー146によって光学装置350が置かれて
いる環境温度、つまり光学装置350の周囲の気温を測
定する。ステップS303では、撮影者による撮影条件
の設定を受け付ける。ステップS304では、撮影者に
よる撮影準備スイッチ(フロー図では、SW1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S303に戻り、撮影条件設定の受付の判
別を繰り返す。
In step S302, as in the first embodiment,
The temperature sensor 146 measures the environmental temperature where the optical device 350 is placed, that is, the ambient temperature around the optical device 350. In step S303, the photographer sets the photographing conditions. In step S304, a photographing preparation switch by the photographer (in the flowchart, denoted as SW1)
It is determined whether or not the ON operation has been performed. If the ON operation has not been performed, the process returns to S303, and the determination of the reception of the shooting condition setting is repeated.

【0060】ステップS304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S311へ移行
する。ステップS311及びステップS312は実施例
1と同様なので、その説明を省略する。ステップS31
3では、前記ステップS312で判定した受光量が適正
か否かを判別する。そして当ステップで適正と認識され
たら、ステップS314に進む。
If it is determined in step S304 that the photographing preparation switch has been turned on, the flow advances to step S311. Steps S311 and S312 are the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. Step S31
In 3, it is determined whether or not the amount of received light determined in step S312 is appropriate. If it is determined in this step that it is appropriate, the process proceeds to step S314.

【0061】一方ステップS313において、前記ステ
ップS312で判定した受光量が適正でないと判別され
たら、ステップS321にジャンプする。ステップS3
21では、実際の受光量と適正な受光量を比較し、撮影
光学系430内の光学素子801に与えるべき適正透過
率を演算する。ステップS322ではステップS321
で演算した適正透過率を得るために、光学素子801に
印加する電圧を演算する。具体的には、CPU330の
ROMには、印加電圧に対する透過率の関係がルックア
ップテーブル347として記憶されているので、該テー
ブルを参照し、ステップS321で演算した透過率に対
する印加電圧V3を求める。すなわち、光学素子の界面
変形量を制御するために、実施例1では給電手段からの
交流出力のデューティ比を、実施例2では周波数を切り
換えていたが、実施例3ではピーク電圧を切り換えてい
る。
On the other hand, if it is determined in step S313 that the amount of received light determined in step S312 is not appropriate, the process jumps to step S321. Step S3
In 21, the actual amount of received light is compared with an appropriate amount of received light, and an appropriate transmittance to be given to the optical element 801 in the imaging optical system 430 is calculated. In step S322, step S321
The voltage to be applied to the optical element 801 is calculated in order to obtain the appropriate transmittance calculated in. Specifically, the ROM of the CPU 330, the relationship of the transmittance with respect to the applied voltage so stored as a look-up table 347, by referring to the table to determine the applied voltage V 3 for the calculated transmittance in step S321 . That is, in order to control the amount of interface deformation of the optical element, the duty ratio of the AC output from the power supply unit is switched in the first embodiment, and the frequency is switched in the second embodiment, but the peak voltage is switched in the third embodiment. .

【0062】ステップS323では、給電手段よりピー
ク電圧が±V3で、第1の周波数の交流電圧を光学素子
801に印加する。ここで当実施例では、第1の周波数
は1kHzに設定されている。すると光学素子801の
界面824は入力電圧の実効値に応じて所定形状に変形
し、該素子801の光束透過率が所望の値に制御され
る。
In step S323, an AC voltage having a peak voltage of ± V3 and a first frequency is applied to the optical element 801 from the power supply means. Here, in this embodiment, the first frequency is set to 1 kHz. Then, the interface 824 of the optical element 801 is deformed into a predetermined shape in accordance with the effective value of the input voltage, and the light transmittance of the element 801 is controlled to a desired value.

【0063】ステップS323実行後はステップS31
1に戻り、撮像手段144に入射する光量が適正になる
まで、ステップS311の画像信号の取得からステップ
S323までのステップを繰り返し実行する。そして撮
像手段144に入射する光量が適正になると、ステップ
S313からステップS314に移行する。ステップS
314では、給電手段131から出力される交流信号の
周波数を第2の周波数に切り換える。当実施例では、第
2の周波数は250Hzに設定されているが、この切り
換えによる作用は図20及び図21にて後述する。
After execution of step S323, step S31 is executed.
Returning to step 1, the steps from the acquisition of the image signal in step S311 to step S323 are repeatedly executed until the amount of light incident on the imaging unit 144 becomes appropriate. When the amount of light incident on the imaging unit 144 becomes appropriate, the process proceeds from step S313 to step S314. Step S
At 314, the frequency of the AC signal output from the power supply means 131 is switched to the second frequency. In this embodiment, the second frequency is set to 250 Hz, but the effect of this switching will be described later with reference to FIGS.

【0064】ステップS315では、ステップS311
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S316では、焦点検出手段155を用
いて撮影光学系430の焦点状態を検出する。続いてス
テップS317では、フォーカス駆動手段156によ
り、第1レンズ群431を光軸方向に進退させて合焦動
作を行なう。その後、ステップS318に進み、撮影ス
イッチ(フロー図19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S311に戻り、プレビュー画像の取得から
フォーカス駆動までのステップを繰り返し実行する。
In step S315, step S311
Is displayed on the display 151.
Subsequently, in step S316, the focus state of the imaging optical system 430 is detected using the focus detection unit 155. Subsequently, in step S317, the focus driving unit 156 moves the first lens group 431 in the optical axis direction to perform a focusing operation. Thereafter, the process proceeds to step S318, and it is determined whether or not the photographing switch (in FIG. 19, described as SW2) is turned on. If the ON operation has not been performed, the process returns to step S311, and steps from acquisition of the preview image to focus driving are repeatedly executed.

【0065】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、ステップS318からステップS331にジャン
プする。ステップS331では、給電手段131から出
力される交流信号の周波数を第1の周波数に切り換え
る。すなわち、250Hzから1kHzに戻す。ステッ
プS332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S333では、ステップS131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S334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CPU330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
S335では、上記ステップS334で得られた画像信
号をメモリ157に記録する。ステップS336では、
まずステップS315で表示されたプレビュー画像を消
去し、ステップS334で得られた画像信号を表示器1
51に改めて表示する。ステップS337では、給電手
段131からの給電出力を停止し、ステップS338に
て一連の撮影動作が終了する。
As described above, if the photographer turns on the photographing switch while the photographing preparation operation is being repeatedly executed, the process jumps from step S318 to step S331. In step S331, the frequency of the AC signal output from the power supply unit 131 is switched to the first frequency. That is, the frequency is returned from 250 Hz to 1 kHz. In step S332, imaging is performed. That is, the imaging unit 144
The subject image formed above is subjected to photoelectric conversion, and electric charges proportional to the intensity of the optical image are accumulated in electric charge accumulating units near each light receiving unit.
In step S333, the charge accumulated in step S131 is read out via the charge transfer line, and the read-out analog signal is input to the signal processing circuit 145. In step S334, the signal processing circuit 145 performs A / D conversion on the input analog image signal, and performs AGC control.
Image processing such as white balance, gamma correction, and edge enhancement is performed, and JPEG compression or the like is performed as necessary using an image compression program stored in the CPU 330. In step S335, the image signal obtained in step S334 is recorded in the memory 157. In step S336,
First, the preview image displayed in step S315 is deleted, and the image signal obtained in step S334 is displayed on the display 1
51 is displayed again. In step S337, the power supply output from the power supply unit 131 is stopped, and a series of photographing operations ends in step S338.

【0066】次に図20及び図21を用いて、給電手段
出力の周波数切り換えの作用と効果を説明する。図20
は、給電手段131の出力が第1の周波数、すなわち1
kHzの場合の給電手段の制御方法とその効果を説明す
る図である。同図(a)は、給電手段131から出力さ
れ、光学素子101へ印加される電圧波形で、その定義
は図8(d)で説明したものと同様である。この波形
は、ピーク電圧が±V3[V]、周波数1kHz、デュ
ーティ比が100%の矩形波交流電圧である。ここでの
周波数1kHzは、図6におけるf3に相当する。この
時、光学素子101へ印加される実効電圧は図20
(b)のようにV3となり、給電手段131における消
費電力は同図(c)となる。すなわち、光学素子801
はコンデンサ構造をしているため、一定電圧印加後は電
荷の蓄積と共に流入電流が減少するため、消費電力は同
図(c)に示すごとく、電源電圧の極性切り換えと同期
して細かい変動を繰り返す。この時の消費電力のピーク
値をW30、平均値をW31と仮定する。また、界面8
24は同図(d)に示す波形で変形する。
Next, the operation and effect of switching the frequency of the power supply means output will be described with reference to FIGS. 20 and 21. FIG.
Means that the output of the power supply means 131 is at the first frequency,
It is a figure explaining the control method of the electric power feeding means in the case of kHz, and its effect. FIG. 8A shows a voltage waveform output from the power supply unit 131 and applied to the optical element 101, and its definition is the same as that described with reference to FIG. This waveform is a rectangular wave AC voltage having a peak voltage of ± V 3 [V], a frequency of 1 kHz, and a duty ratio of 100%. Here frequency 1kHz in is equivalent to f 3 in FIG. 6. At this time, the effective voltage applied to the optical element 101 is as shown in FIG.
As shown in (b), the voltage becomes V 3 , and the power consumption in the power supply means 131 is as shown in FIG. That is, the optical element 801
Since the capacitor has a capacitor structure, the inflow current decreases with the accumulation of electric charge after the application of a constant voltage, so that the power consumption repeats a fine fluctuation synchronously with the switching of the polarity of the power supply voltage as shown in FIG. . It is assumed that the peak value of the power consumption at this time is W30 and the average value is W31. In addition, interface 8
24 is deformed with the waveform shown in FIG.

【0067】図21は、給電手段131の出力が第2の
周波数、すなわち250Hzの場合の給電手段の制御方
法とその効果を説明する図で、それぞれの波形は図20
と同一の意味を成す。同図(a)は、給電手段131か
ら出力され、光学素子101へ印加される電圧波形で、
ピーク電圧は図20と同一の±V3[V]、デューティ
比も図20と同一の100%、周波数は250Hzの矩
形波交流電圧である。ここでの周波数250Hzは、図
6におけるf2に相当する。この時、光学素子101へ
印加される実効電圧は図21(b)のようにV3とな
り、給電手段131における消費電力は同図(c)とな
る。すなわち、光学素子801へ給電される信号の周波
数が減少したため、消費電力は図20に示したものより
大きく変動する。従って消費電力平均値をW32は図20
の場合より低い。また、界面824は同図(d)に示す
波形で変形するが、この時の界面変形速度は図20の場
合よりも遅い。ただし、界面変形量が所定値δ3に静定
したのちは、界面形状は安定する。
FIG. 21 is a diagram for explaining a control method of the power supply means and its effect when the output of the power supply means 131 is at the second frequency, that is, 250 Hz.
Has the same meaning as FIG. 3A shows a voltage waveform output from the power supply unit 131 and applied to the optical element 101.
The peak voltage is the same ± V 3 [V] as in FIG. 20, the duty ratio is the same as in FIG. 20, 100%, and the frequency is a 250 Hz rectangular wave AC voltage. Here, the frequency of 250 Hz corresponds to f 2 in FIG. At this time, the effective voltage applied to the optical element 101 is V 3 as shown in FIG. 21B, and the power consumption in the power supply means 131 is as shown in FIG. That is, since the frequency of the signal supplied to the optical element 801 decreases, the power consumption fluctuates more than that shown in FIG. W 32 power consumption average Thus Figure 20
Lower than the case. The interface 824 is deformed with the waveform shown in FIG. 20D, but the interface deformation speed at this time is lower than that in FIG. However, after the amount of surface deformation is settled to a predetermined value [delta] 3, the interface shape is stabilized.

【0068】以上の説明により、光学素子801に印加
する交流信号を高周波にすると、消費電力は大きいが界
面の応答速度は速く、該信号を低周波にすると、応答は
遅くなるが消費電力は少なくて済む。従って当実施例で
は、図19のステップS323で示したように、光学素
子の界面形状を変化させる場合は高周波を印加して素早
い変形を可能としている。一方図19のステップS31
4に示したように、変形が完了して所定形状を維持しつ
づける場合には駆動周波数を低周波に切り換え、省電を
達成している。この場合、界面824の変形はすでに完
了しているため、界面の応答速度が遅いことは、何ら障
害とならない。また当実施例では、図19のステップS
331に示したように、撮影動作直前には駆動周波数を
高周波に戻している。これは、撮影時には光学素子の界
面拘束力を強くし、撮影中の外乱による光学特性の変動
を少なくする効果がある。また、撮影時間は短いため、
消費電力の増大は大きな障害とはならない。
As described above, when the AC signal applied to the optical element 801 is set to a high frequency, the power consumption is large but the response speed of the interface is fast. When the signal is set to a low frequency, the response is slow but the power consumption is small. I can do it. Therefore, in this embodiment, as shown in step S323 of FIG. 19, when the interface shape of the optical element is changed, a high frequency is applied to enable quick deformation. On the other hand, step S31 in FIG.
As shown in FIG. 4, when the deformation is completed and the predetermined shape is maintained, the driving frequency is switched to a low frequency to achieve power saving. In this case, since the deformation of the interface 824 has already been completed, the slow response speed of the interface does not hinder at all. Further, in the present embodiment, step S in FIG.
As shown at 331, the driving frequency is returned to the high frequency immediately before the photographing operation. This has the effect of strengthening the interface restraining force of the optical element at the time of photographing and reducing fluctuations in optical characteristics due to disturbance during photographing. Also, because the shooting time is short,
The increase in power consumption is not a major obstacle.

【0069】上記実施例3によれば、(1)給電手段か
ら出力される駆動信号の周波数を、光学装置の状態に応
じて適宜切り換えるため、光学素子の変形速度を犠牲に
するとことなく、給電手段の省電が図れること。 (2)光学素子に高い安定性が要求される時は高周波の
駆動信号を供給し、安定性が低くても許容できる時は低
周波の駆動信号を供給することで、光学装置の性能を低
下させることなく給電手段の省電が図れること。等が達
成される。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。また、当実施例の光学素子801
の給電制御方法を、実施例1及び実施例2に適用しても
同様の効果が得られ、実施例1及び実施例2の給電制御
方法を当実施例3に適用しても同様の効果が得られる。
According to the third embodiment, (1) the frequency of the drive signal output from the power supply means is appropriately switched according to the state of the optical device, so that the power supply is performed without sacrificing the deformation speed of the optical element. Power saving of means can be achieved. (2) A high-frequency drive signal is supplied when high stability is required for the optical element, and a low-frequency drive signal is supplied when high stability is acceptable, thereby deteriorating the performance of the optical device. Power saving of power supply means can be achieved without causing Etc. are achieved. In this embodiment, a digital still camera is taken as an example of the optical device. However, it goes without saying that the present invention can be applied to other video cameras, silver halide cameras, and the like without impairing the effects. Further, the optical element 801 of this embodiment
The same effect can be obtained by applying the power supply control method of Example 1 to Example 1 and Example 2, and the same effect can be obtained by applying the power supply control method of Example 1 and Example 2 to Example 3. can get.

【0070】[0070]

【発明の効果】以上説明したように、本出願の発明によ
れば、光学素子に印加する矩形波の交流信号のデューテ
ィ比を変化させて該光学素子の特性を変えるため、特に
給電手段をマイクロコンピュータを用いてディジタル制
御する装置において給電手段の構成を簡単かつ安価にで
きる。また、光学特性も高分解能で正確に制御可能とな
る。
As described above, according to the invention of the present application, since the characteristics of the optical element are changed by changing the duty ratio of the AC signal of the rectangular wave applied to the optical element, the power supply means is particularly required to be a micro power supply. The configuration of the power supply means in a device digitally controlled using a computer can be made simple and inexpensive. Also, the optical characteristics can be accurately controlled with high resolution.

【0071】また、本出願に係る他の発明によれば、光
学素子に印加する矩形波の交流信号の周波数を変化させ
て該光学素子の特性を変えるため、特に給電手段をマイ
クロコンピュータを用いてディジタル制御する装置にお
いて給電手段の構成を簡単かつ安価にできる。また、光
学特性も高分解能で正確に制御可能となる。
According to another aspect of the present invention, the characteristics of the optical element are changed by changing the frequency of the rectangular wave AC signal applied to the optical element. In a digitally controlled device, the configuration of the power supply means can be made simple and inexpensive. Also, the optical characteristics can be accurately controlled with high resolution.

【0072】また、本出願に係る他の発明によれば、光
学素子に印加する矩形波の交流信号の周波数を、信号印
加開始時と信号印加継続時とで変えるため、不要な電力
の消費を防止でき、光学装置が有する電源の寿命を延ば
すことができる。
According to another aspect of the present invention, the frequency of the rectangular wave AC signal applied to the optical element is changed between when the signal is applied and when the signal is applied, so that unnecessary power is consumed. This can prevent the power of the optical device from increasing.

【0073】また、本出願に係る他の発明によれば、光
学素子に印加する矩形波の交流信号の周波数を、光学素
子に高い安定性が要求される場合とそれ以外とで変える
ため、不要な電力の消費を防止でき、光学装置が有する
電源の寿命を延ばすことができる。
According to another aspect of the present invention, the frequency of the AC signal of the rectangular wave applied to the optical element is changed depending on whether high stability is required for the optical element or not. Power consumption can be prevented, and the life of the power supply of the optical device can be extended.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施例1における光学素子の給電制御
方法を説明する図である。
FIG. 1 is a diagram illustrating a power supply control method for an optical element according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例1における光学素子の断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical element according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例1における光学素子に電圧を印
加した時の動作説明図である。
FIG. 3 is an operation explanatory diagram when a voltage is applied to the optical element according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の光学素子に直流電圧を印加した時の動
作説明図である。
FIG. 4 is an operation explanatory diagram when a DC voltage is applied to the optical element of the present invention.

【図5】本発明の光学素子に交流電圧を印加した時の動
作説明図である。
FIG. 5 is an operation explanatory diagram when an AC voltage is applied to the optical element of the present invention.

【図6】本発明の光学素子における駆動周波数と応答の
概念図である。
FIG. 6 is a conceptual diagram of a driving frequency and a response in the optical element of the present invention.

【図7】本発明の実施例1における光学素子と給電手段
の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an optical element and a power supply unit according to the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例1における給電手段の動作説明
図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of an operation of a power supply unit according to the first embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例1の光学装置の構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of the optical device according to the first embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施例1の光学装置の制御フロー図
である。
FIG. 10 is a control flowchart of the optical apparatus according to the first embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施例1における給電制御方法を説
明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a power supply control method according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施例2の光学装置の構成図であ
る。
FIG. 12 is a configuration diagram of an optical device according to a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例2の光学装置の制御フロー図
である。
FIG. 13 is a control flowchart of the optical device according to the second embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施例2における給電制御方法を説
明する図である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a power supply control method according to the second embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施例2における給電制御方法を説
明する図である。
FIG. 15 is a diagram illustrating a power supply control method according to the second embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施例3における光学素子の断面図
である。
FIG. 16 is a sectional view of an optical element according to a third embodiment of the present invention.

【図17】本発明の実施例3における光学素子に電圧を
印加した時の動作説明図である。
FIG. 17 is an operation explanatory diagram when a voltage is applied to the optical element according to the third embodiment of the present invention.

【図18】本発明の実施例3の光学装置の構成図であ
る。
FIG. 18 is a configuration diagram of an optical device according to a third embodiment of the present invention.

【図19】本発明の実施例3の光学装置の制御フロー図
である。
FIG. 19 is a control flowchart of the optical device according to the third embodiment of the present invention.

【図20】本発明の実施例3における給電制御方法を説
明する図である。
FIG. 20 is a diagram illustrating a power supply control method according to a third embodiment of the present invention.

【図21】本発明の実施例3における給電制御方法を説
明する図である。
FIG. 21 is a diagram illustrating a power supply control method according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101、801:光学素子 102、802:透明基板 103:透明電極 104、804:絶縁層 107、807:絞り板 803:電極リング 111、811:撥水膜 112、812:親水膜 113、813:親水膜 121、821:第1の液体 122、822:第2の液体 123、823:光軸 124、824:界面 125、825:棒状電極 130、230、330:CPU 126、131:給電手段 132:電源 133:DC/DCコンバータ 134、135:増幅器 140、430:撮影光学系 144:撮像手段 146:温度センサー 150、250、350:光学装置 151:表示器 152:メインスイッチ 153:ズームスイッチ 101, 801: optical element 102, 802: transparent substrate 103: transparent electrode 104, 804: insulating layer 107, 807: aperture plate 803: electrode ring 111, 811: water-repellent film 112, 812: hydrophilic film 113, 813: hydrophilic Film 121, 821: First liquid 122, 822: Second liquid 123, 823: Optical axis 124, 824: Interface 125, 825: Rod electrode 130, 230, 330: CPU 126, 131: Power supply means 132: Power 133: DC / DC converter 134, 135: amplifier 140, 430: photographing optical system 144: imaging means 146: temperature sensor 150, 250, 350: optical device 151: display 152: main switch 153: zoom switch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 13/32 G02B 7/11 Z 9A001 9/02 G03B 3/04 11/00 (72)発明者 川浪 英利子 東京都大田区下丸子3丁目30番2号 キヤ ノン株式会社内 Fターム(参考) 2H044 BF00 DA02 DB00 DC00 EF00 EF01 EF05 2H051 FA61 GB00 2H080 AA03 2H083 AA01 AA05 AA14 AA26 AA32 AA53 2H087 KA01 PA01 PA17 PB01 QA02 QA05 QA13 RA27 9A001 BB06 HH23 KK16 KK32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G03B 13/32 G02B 7/11 Z 9A001 9/02 G03B 3/04 11/00 (72) Inventor Eriko Kawanami 3-30-2 Shimomaruko, Ota-ku, Tokyo F-term (reference) in Canon Inc. 9A001 BB06 HH23 KK16 KK32

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】導電性または有極性の第1の液体及び該第
1の液体と互いに混合することのない第2の液体を、そ
れらの界面が所定の形状をなした状態で容器内に密閉
し、該容器に設けられた電極に対する電圧の印加による
界面形状の変化によって光学的特性が変化する光学素子
を有する光学装置であって、 前記界面形状を変化させるために前記電極に所定の交流
電圧を印加する給電手段と、印加する前記交流電圧を制
御する印加電圧制御手段を有し、該印加電圧制御手段が
前記交流電圧のデューティ比を制御する構成を備え、該
デューティ比を制御することによって前記界面形状を変
化させることを特徴とする光学装置。
An electroconductive or polar first liquid and a second liquid which are not mixed with the first liquid are sealed in a container with their interfaces having a predetermined shape. An optical device having an optical element whose optical characteristics change due to a change in interface shape caused by application of a voltage to an electrode provided in the container, wherein a predetermined AC voltage is applied to the electrode in order to change the interface shape. Power supply means for applying the AC voltage, and an applied voltage control means for controlling the AC voltage to be applied, wherein the applied voltage control means controls a duty ratio of the AC voltage, and by controlling the duty ratio, An optical device, wherein the interface shape is changed.
【請求項2】前記給電手段が、ピーク電圧と周波数が実
質上一定の矩形波である交流電圧を印加する構成を有す
ることを特徴とする請求項1に記載の光学装置。
2. The optical device according to claim 1, wherein said feeding means has a configuration for applying an AC voltage having a rectangular wave whose peak voltage and frequency are substantially constant.
【請求項3】導電性または有極性の第1の液体及び該第
1の液体と互いに混合することのない第2の液体を、そ
れらの界面が所定の形状をなした状態で容器内に密閉
し、該容器に設けられた電極に対する電圧の印加による
界面形状の変化によって光学的特性が変化する光学素子
を有する光学装置であって、 前記界面形状を変化させるために前記電極に所定の交流
電圧を印加する給電手段と、印加する前記交流電圧を制
御する印加電圧制御手段を有し、該印加電圧制御手段が
前記交流電圧の周波数を制御する構成を備え、該周波数
を制御することによって前記界面形状を変化させること
を特徴とする光学装置。
3. A container for sealing a conductive or polar first liquid and a second liquid which are not mixed with each other in a container with their interfaces having a predetermined shape. An optical device having an optical element whose optical characteristics change due to a change in interface shape caused by application of a voltage to an electrode provided in the container, wherein a predetermined AC voltage is applied to the electrode in order to change the interface shape. And a voltage control means for controlling the AC voltage to be applied, wherein the applied voltage control means controls the frequency of the AC voltage, and the interface is controlled by controlling the frequency. An optical device characterized by changing its shape.
【請求項4】前記給電手段が、ピーク電圧とデューティ
比が実質上一定の矩形波である交流電圧を印加する構成
を有することを特徴とする請求項3に記載の光学素子。
4. The optical element according to claim 3, wherein said power supply means has a configuration for applying an AC voltage which is a rectangular wave having a substantially constant duty ratio and a peak voltage.
【請求項5】導電性または有極性の第1の液体及び該第
1の液体と互いに混合することのない第2の液体を、そ
れらの界面が所定の形状をなした状態で容器内に密閉
し、該容器に設けられた電極に対する電圧の印加による
界面形状の変化によって光学的特性が変化する光学素子
を有する光学装置であって、 前記光学素子を通過した光束を観察あるいは記録に供す
るために用いる付加手段と、前記界面形状を変化させる
ために前記電極に所定の交流信号を印加する給電手段
と、印加する前記交流信号を制御する給電制御手段と、
前記付加手段の動作を制御する付加制御手段を有し、前
記付加制御手段の制御状態に応じて、前記給電制御手段
により前記交流信号の周波数を切り換えることを特徴と
する光学装置。
5. A container for sealing a conductive or polar first liquid and a second liquid which do not mix with each other in a container with their interfaces having a predetermined shape. An optical device having an optical element whose optical characteristics change due to a change in interface shape caused by application of a voltage to an electrode provided in the container, for observing or recording a light beam passing through the optical element. Additional means to be used, power supply means for applying a predetermined AC signal to the electrode to change the interface shape, and power supply control means for controlling the AC signal to be applied,
An optical device, comprising: additional control means for controlling an operation of the additional means, wherein a frequency of the AC signal is switched by the power supply control means in accordance with a control state of the additional control means.
【請求項6】前記給電制御手段は、前記光学素子への電
圧印加開始時には前記交流電圧を第1の周波数とし、前
記光学素子の変形が完了した後は前記交流電圧を第2の
周波数に切り換えるとすることを特徴とする請求項5に
記載の光学装置。
6. The power supply control means sets the AC voltage to a first frequency when voltage application to the optical element is started, and switches the AC voltage to a second frequency after the deformation of the optical element is completed. The optical device according to claim 5, wherein
【請求項7】前記付加手段は、撮影手段を有し、前記給
電制御手段は該撮影手段が画像を記録するための撮影準
備時には前記交流電圧を第2の周波数とし、前記撮影手
段が画像を記録するための撮影時には前記交流電圧を第
1の周波数に切り換えるとすることを特徴とする請求項
5または請求項6に記載の光学装置。
7. The addition means has a photographing means, and the power supply control means sets the AC voltage to a second frequency when the photographing means prepares for photographing for recording an image, and the photographing means converts the image to an image. 7. The optical device according to claim 5, wherein the AC voltage is switched to the first frequency during photographing for recording.
【請求項8】前記第1の液体及び第2の液体は、屈折率
が実質的に異なり、それらの界面が前記電圧の無印加時
に大きなR状をなした状態で、前記容器内に密閉されて
いることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記
載の光学装置。
8. The first liquid and the second liquid have substantially different refractive indices, and are sealed in the container with their interface in a large R shape when the voltage is not applied. The optical device according to claim 1, wherein:
【請求項9】前記第1の液体及び第2の液体は、屈折率
が実質的に等しく、それらの界面が前記電圧の無印加時
に略フラットの形状をなした状態で、前記容器内に密閉
されていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1
項に記載の光学装置。
9. The first liquid and the second liquid have substantially the same refractive index, and their interfaces are substantially flat when no voltage is applied. The method according to claim 1, wherein
The optical device according to Item.
【請求項10】前記電極が、第1の電極と前記第1の液
体から絶縁された第2の電極とからなり、該第1の電極
が前記第1の液体に導通するように設けられていること
を特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の光学
装置。
10. An electrode comprising: a first electrode; and a second electrode insulated from the first liquid, wherein the first electrode is provided so as to be electrically connected to the first liquid. The optical device according to claim 1, wherein:
【請求項11】前記第1の電極が、前記容器の側面側か
ら前記第1の液体に導通するように設けられていること
を特徴とする請求項10に記載の光学装置。
11. The optical device according to claim 10, wherein the first electrode is provided so as to be electrically connected to the first liquid from a side surface of the container.
【請求項12】前記第1の電極が、前記容器の上面側か
ら前記第1の液体に導通するように設けられていること
を特徴とする請求項10に記載の光学装置。
12. The optical device according to claim 10, wherein the first electrode is provided so as to conduct from the upper surface side of the container to the first liquid.
【請求項13】前記第2の電極が、前記容器の側面側に
設けられていることを特徴とする請求項10に記載の光
学装置。
13. The optical device according to claim 10, wherein the second electrode is provided on a side surface of the container.
【請求項14】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13に記載の光学装置。
14. The optical device according to claim 13, wherein the second electrode is a ring-shaped electrode and is arranged so as to surround the second liquid.
【請求項15】前記リング状の電極は、光束の射出方向
に向かって徐々に内径寸が変化する形状を有しているこ
とを特徴とする請求項14に記載の光学装置。
15. The optical device according to claim 14, wherein the ring-shaped electrode has a shape whose inner diameter gradually changes in a light beam emitting direction.
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