JP2002055286A

JP2002055286A - 光学素子及び同光学素子を有した光学装置

Info

Publication number: JP2002055286A
Application number: JP2000242850A
Authority: JP
Inventors: Goro Noto; 悟郎能登; Takayuki Tsuboi; 孝之坪井; 秀夫 ▲高▼; Hideo Ko; Ichiro Onuki; 一朗大貫; Eirishi Kawanami; 英利子川浪
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-20

Abstract

(57)【要約】【課題】エレクトロウェッテイング効果を利用した光
学素子において、光軸中心の偏心される。【解決手段】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
において、前記電極を介して前記液体に対して電位勾配
を与え、容器内の前記界面をその中心軸に対して略直交
する方向に移動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトロウェッ
ティング効果(電気毛管現象)を利用した光学素子及び同
光学素子を有する光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、カメラをはじめとする光学系
の像振れ補正、つまり手振れなどによる振動を抑制して
像安定を行うための装置が提案されている。これは一般
に、振動を検出するセンサと、そのセンサからの信号に
応じて画像の振れが生じないよう補正を加える補正系か
ら構成されている。この種の像振れ補正装置は、カメラ
の振れ振動(通常、撮影光軸に垂直な２軸回りの傾斜振
動)をセンサによって加速度信号、または速度信号に変
換し、この変換後の信号に応答して前記補正系を振動抑
圧方向に駆動させるものとして構成される。

【０００３】例えば特開平７−１９９２６５では、像振
れ補正機構は光軸と直交する互いに垂直な２方向、ピッ
チ方向とヨー方向に駆動される。これは、補正レンズ保
持枠がすべり軸受を介してピッチスライド軸及びヨース
ライド軸上を摺動出来るようになっており、また、補正
レンズ保持枠に取り付けられたコイル、固定枠に取り付
けられたヨークと永久磁石とで磁気回路が構成されてい
る。

【０００４】よって、保持枠に取り付けられたコイルに
通電することにより、補正レンズ保持枠をピッチ方向及
びヨー方向それぞれに駆動することが出来る。

【０００５】これとは別に、光ヘッドにおいては、少な
くともフォーカシング制御とトラッキング制御の２種類
の光ビーム制御を必要とする。従来、対物レンズを可動
部としてコイルを巻装し、固定磁石とこのコイルとの間
に発生する電磁気力などを用いて、ディスク面上からの
反射光から作られる制御信号に基づいて対物レンズをそ
の光軸方向もしくは光軸方向とは直交する方向に移動さ
せることで、常にディスク面上のトラック上に対物レン
ズの焦点が結ばれるように制御されている。

【０００６】例えば特開平７−６４０１１では、光透過
性基板上にフレネルゾーンプレートが形成された可動基
板と、この可動基板を前記フレネルゾーンプレートの光
軸と直交する方向に移動させることにより光ビームの集
束点を移動させる事が可能な薄型、軽量のマイクロ光デ
バイスを提案している。

【０００７】このように、機械的にレンズ(もしくはレ
ンズ群)を光軸方向や光軸と垂直な方向に移動させて焦
点距離を変更したり偏心させたりする場合、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。

【０００８】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。

【０００９】例えば特開平１１−１３３２１０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。

【００１０】また前記導電性弾性板を、絶縁性弾性板と
その表面に形成された導電性の膜であって周方向に少な
くとも二つに分割されている分割導電膜によって形成
し、さらにはその分割導電膜にそれぞれ異なる電圧を印
加することによって、光線を偏向させている。

【００１１】一方、エレクトロウェッティング効果(電
気毛管現象)を用いた可変焦点レンズが、ＷＯ９９／１
８４５６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。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術は以下に示す欠点を有する。

【００１３】例えば特開平１１−１３３２１０では、第
１スペーサと透明弾性板、第１スペーサと第２スペー
サ、第２スペーサと導電性弾性板、導電性弾性板と透明
板、以上４ヵ所を液密に接合する必要があり、製造コス
トの増大を招く。

【００１４】それに対してシンプルな構成であるＷＯ９
９／１８４５６では、光学パワーを可変とする技術が開
示されているが、偏心方向に制御する技術についての記
述はない。

【００１５】そこで本発明は、上記従来の課題を解決す
るもので、ＷＯ９９／１８４５６に開示されているよう
なエレクトロウェッティング効果を利用した光学素子を
光学装置に組込んだ時に、光軸方向及び光軸に垂直な方
向の二方向についてそれぞれ駆動制御出来る光学素子及
び同光学素子を有する光学装置を提供する事を目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、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において、
前記電極を介して前記液体に対して電位勾配を与え、容
器内の前記界面をその中心軸に対して略直交する方向に
移動させた光学素子である。

【００１７】本願の請求項２の発明は、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において、前記電極を介して前
記液体に対して電位勾配を与え、前記容器内の前記界面
の頂点を該頂点を通る法線に対して略直交する方向に移
動させた光学素子である。

【００１８】本願の請求項３の発明は、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において、前記容器内に設けら
れた電極を不導体の表面に設けられた抵抗体で構成し、
該電極の少なくとも二ヶ所に異なる電位を印加するよう
に構成した光学素子である。

【００１９】本願の請求項４の発明は、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の液体の
うち第２の液体を、底面と側面及び上面で囲まれた液室
における底面に接して滴下し、該第２の液体と前記第１
液体との界面の形状として球面をなした状態で前記第１
及び第２の液体を前記液室に密閉し、前記界面形状に応
じた光学特性を持たせた光学素子において、前記底面に
おける少なくとも２つに位置を結ぶ方向に電位勾配を与
えることにより、前記界面の中心軸を変位させた光学素
子。

【００２０】本願の請求項５の発明は、請求項４の発明
において、前記底面には撥水処理された第１部と親水処
理された第２部が形成され、前記第１部に対して前記第
２の液体が滴下される構成の光学素子である。

【００２１】本願の請求項６の発明は、請求項４または
５の発明において、前記第１の液体に所定の電圧を印加
する電極が設けられるた光学素子である。

【００２２】本願の請求項７の発明は、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の液体の
うち第２の液体を、底面と側面及び上面で囲まれた液室
における底面に接して滴下し、該第２の液体と前記第１
液体との界面の形状として球面をなした状態で前記第１
及び第２の液体を前記液室に密閉し、前記界面形状に応
じた光学特性を持たせた光学素子において、前記底面に
撥水処理された第１部と親水処理された第２部が形成さ
れるとともに、前記第１部と第2部に沿って電位勾配を
与えることにより、前記界面の中心軸を変位させた光学
素子である。

【００２３】本願の請求項８の発明は、請求項７の発明
において前記第１部に対して前記第２の液体が滴下され
る構成の光学素子である。

【００２４】本願の請求項９の発明は、請求項４または
８の発明において、、前記第１の液体に所定の電圧を印
加する電極が設けられる構成の光学素子である。

【００２５】本願の請求項１０の発明は、請求項７また
は８，または９の発明において、前記第１部は前記底面
の中央に設けられ、第２部は該第１部を囲んで設けられ
る構成の光学素子である。

【００２６】本願の請求項１１の発明は、本願の請求項
１０の発明において、前記第１部と第２部にて形成され
る面に沿って電位勾配が与えられるようにした光学素子
である。

【００２７】本願の請求項１２の発明は、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
のうち第２の液体を、底面と側面及び上面で囲まれた液
室における底面から所定の高さまで滴下し、該第２の液
体と前記第１液体との界面の形状として球面をなした状
態で前記第１及び第２の液体を前記液室に密閉し、前記
界面形状に応じた光学特性を持たせた光学素子におい
て、前記側面における長手方向に沿って電位勾配を与え
ることにより、前記界面の中心軸を変位させる光学素子
である。

【００２８】本願の請求項１３の発明は、請求項１２の
発明において、前記側面には底面から前記所定の高さま
で撥水処理された第１部が設けられるとともに、側面の
該第１部に続く部分には親水処理された第２部が形成さ
れる構成の光学素子である。

【００２９】本願の請求項１４の発明は、請求項１２ま
たは１３の発明において、前記第１の液体に所定の電圧
を印加する電極が設けられる構成の光学素子である。

【００３０】本願の請求項１５の発明は、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
のうち第２の液体を、底面と側面及び上面で囲まれた液
室における底面に接して滴下し、該第２の液体と前記第
１液体との界面の形状として球面をなした状態で前記第
１及び第２の液体を前記液室に密閉し、前記界面形状に
応じた光学特性を持たせた光学素子を含む結像光学系を
有する光学装置において、前記光学素子の前記液室を構
成する底面における少なくとも２つに位置を結ぶ方向に
電位勾配を与えることにより、前記界面の中心軸を変位
させ前記結像光学系の結像位置をその結像平面内で移動
させる光学装置である。

【００３１】本願の請求項１６の発明は、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
のうち第２の液体を、底面と側面及び上面で囲まれた液
室における底面に接して滴下し、該第２の液体と前記第
１液体との界面の形状として球面をなした状態で前記第
１及び第２の液体を前記液室に密閉し、前記界面形状に
応じた光学特性を持たせた光学素子を含む結像光学系を
有する光学装置において、前記光学素子の液室の前記底
面に撥水処理された第１部と親水処理された第２部が形
成されるとともに、前記第１部と第2部に沿って電位勾
配を与えることにより、前記界面の中心軸を変位させ前
記結像光学系の結像位置をその結像平面内で移動させる
光学装置である。

【００３２】本願の請求項１７の発明は、請求項１６ま
たは１７の発明において、前記界面の中心軸の移動量に
対応するデータを記憶する記憶手段を設け、該記憶手段
にデータに応じた電位勾配を印加する構成の光学装置で
ある。

【００３３】本願の請求項１８の発明は、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において、前記電極を介して
前記液体の面方向に対して電位勾配を与える手段を設け
た光学素子である。

【００３４】本願の請求項１９の発明は、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
のうち第２の液体を、底面と側面及び上面で囲まれた液
室における底面に接して滴下し、該第２の液体と前記第
１液体との界面の形状として球面をなした状態で前記第
１及び第２の液体を前記液室に密閉し、前記界面形状に
応じた光学特性を持たせた光学素子において、前記底面
における少なくとも２つに位置を結ぶ方向に電位勾配を
与える手段を設けた光学素子である。

【００３５】本願の請求項２０の発明は、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
のうち第２の液体を、底面と側面及び上面で囲まれた液
室における底面に接して滴下し、該第２の液体と前記第
１液体との界面の形状として球面をなした状態で前記第
１及び第２の液体を前記液室に密閉し、前記界面形状に
応じた光学特性を持たせた光学素子において、前記底面
に撥水処理された第１部と親水処理された第２部が形成
されるとともに、前記第１部と第2部に沿って電位勾配
を与える手段を設けた光学素子である。

【００３６】本願の請求項２１の発明は、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
のうち第２の液体を、底面と側面及び上面で囲まれた液
室における底面から所定の高さまで滴下し、該第２の液
体と前記第１液体との界面の形状として球面をなした状
態で前記第１及び第２の液体を前記液室に密閉し、前記
界面形状に応じた光学特性を持たせた光学素子におい
て、前記側面における長手方向に沿って電位勾配を与え
る手段を設けたこと光学素子である。

【００３７】

【発明の実施の形態】(第１の実施の形態)図１ないし図
１４は、本発明の第１の実施形態に係わる図である。

【００３８】まず始めに、本発明の光学素子について、
構成とその給電手段について説明する。

【００３９】図１は光学素子の構成を示す断面図であ
る。図１を用いて光学素子の構成と作成方法を説明す
る。

【００４０】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、所定の表面抵抗率を有した、
薄膜上の抵抗体である透明電極103が形成され、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。なお、この透明電極103には後述するように複数の
接続部が設けられている。図1および図２では簡略化の
ため、不図示としている。

【００４１】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照射を行い硬化させて形成する。絶縁層10
4の上面には、遮光性を有した円筒型の容器105が接着固
定され、その上面には透明アクリル製のカバー板106が
接着固定され、更にその上面には中央部に直径Ｄ３の開
口を有した絞り板107が配置される。以上の構成におい
て、絶縁層104、容器105及び上カバー106で囲まれた所
定体積の密閉空間、すなわち液室を有した筐体が形成さ
れる。そして液室の壁面には、以下に示す表面処理が施
される。

【００４２】まず絶縁層104の中央上面には、直径Ｄ１
の範囲内に撥水処理剤が塗布され、撥水膜111が形成さ
れる。撥水処理剤は、フッ素化合物等が好適である。ま
た、絶縁層104上面の直径Ｄ１より外側の範囲には、親
水処理剤が塗布され、親水膜112が形成される。親水剤
は、界面活性剤、親水性ポリマー等が好適である。一
方、カバー板106の下面には、直径Ｄ２の範囲内に親水
処理が施され、前記親水膜112と同様の性質を有した親
水膜113が形成される。そしてこれまでに説明したすべ
ての構成部材は、光軸123に対して回転対称形状をして
いる。更に、容器105の一部には孔があけられ、ここに
棒状電極125が挿入され、接着剤で封止されて前記液室
の密閉性を維持している。そして透明電極103の各接続
部(不図示)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。

【００４３】以上の構成の液室には、以下に示す２種類
の液体が充填される。まず絶縁層104上の撥水膜111の上
には、第２の液体122が所定量だけ滴下される。第２の
液体122は無色透明で、比重1.06、室温での屈折率1.49
のシリコー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。

【００４４】次に前記界面の形状について説明する。ま
ず、第１の液体121に電圧が印加されていない場合、界
面124の形状は、両液体間の界面張力、第１の液体121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122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122の体積で決
まる。当例においては、第２の液体122の材料であるシ
リコーンオイルと、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122が形成するレンズ底面の直径Ａ１は、撥水膜1
11の直径Ｄ１に等しい。一方両液体の比重は前述のごと
く等しいため、重力は作用しない。そこで界面124は球
面になり、その曲率半径及び高さｈ１は第２の液体122
の体積により決まる。また、第１の液体121の光軸上の
厚さはｔ１になる。

【００４５】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、エレクトロウェッティ
ング効果によって第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121が親水膜112と撥水膜111の
境界を乗り越えて撥水膜111内に侵入する。その結果、
図２のごとく、第２の液体122が作るレンズの底面の直
径はＡ１からＡ２に減少し、高さはｈ１からｈ２に増加
する。また、第１の液体121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124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。

【００４６】さらには、図１に比べて図２の界面124の
方が曲率半径が短くなるので、図２の状態の光学素子10
1の方が図１の状態に比べて光学素子101の焦点距離は短
くなる。

【００４７】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国際特許ＷＯ９９／１８４５６に記
載されており、本実施例の界面124は、同特許の図２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。

【００４８】図3は、給電手段126の出力電圧と光学素子
101の変形との関係を説明する図である。

【００４９】同図(a)において、時刻ｔ₀に光学素子101
に対して電圧値Ｖ₀の電圧を印加すると、時定数ｔ₁₁で
光学素子101の界面124の変形が始まる((b)参照)。この
まま電圧印加を続けていても、界面124が所望の変化量
δ₀に達する迄にはかなり長い時間が必要となる。そこ
で、光学系としては誤差として許容できる変形量、例え
ば(b)においては所望の界面変化量δ₀の95%(0.95δ₀と
表記)まで界面124が変形した時(時刻ｔ₁₂)に所望の変形
量に達したと見なす。この変形量に達しなければ、光学
素子101の次の制御、例えば光学素子101に印加している
電圧値を変更するといった制御には進まない設定になっ
ている。なおこの許容できる変形量は、光学素子101が
組込まれる光学系に基づいて決定されるものである。

【００５０】図4及び図5は光学素子の給電手段に係わる
説明図である。ここでも説明を単純化するために、透明
電極103の複数の接続部には等しい電圧が印加された場
合の動作を説明する。

【００５１】図4は光学素子及び給電手段の構成を示す
断面図であり、図４及び図５を用いて給電手段の構成を
説明する。

【００５２】130は光学素子101の動作を制御する中央演
算処理装置(以下ＣＰＵと略す)で、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｅ
ＥＰＲＯＭ、Ａ／Ｄ変換機能、Ｄ／Ａ変換機能、ＰＷＭ
(Pulse Width Modulation)機能を有する１チップマイコ
ンである。131は光学素子101へ電圧を印加するための給
電手段であり、以下その構成を説明する。

【００５３】132は乾電池等の直流電源、133は電源132
から出力された電圧をＣＰＵ130の制御信号に応じて所
望の電圧値へと昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ、134及
び135はＣＰＵ130の制御信号、例えばＰＷＭ機能が実現
される周波数／デューティ比可変信号に応じて、その信
号レベルをＤＣ／ＤＣコンバータ133で昇圧された電圧
レベルにまで増幅する増幅器である。また、増幅器134
は光学素子101の透明電極103に、増幅器135は光学素子1
01の棒状電極125にそれぞれ接続している。なお、ここ
では説明を簡略化するために、透明電極103には増幅器1
34から出力される電圧がその表面に一定の値として印加
されるものとする。

【００５４】上記より、ＣＰＵ130の制御信号に応じ
て、電源132の出力電圧がＤＣ／ＤＣコンバータ133、増
幅器134、増幅器135によって所望の電圧値、周波数、及
びデューティで光学素子101に印加されるようになる。

【００５５】図５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。

【００５６】図５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５の(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５の(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５の(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。

【００５７】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。

【００５８】ところで、光学素子101に印加される電圧
の印加開始からの実効値は図５の(ｅ)の様に表す事が出
来るので、以後、光学素子101に印加する交流電圧の波
形を図５の(ｅ)にならって表す事とする。

【００５９】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。

【００６０】また、上記説明中、給電手段131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
源によって光学素子101に交流印加される場合でも良
い。

【００６１】以上が光学素子101の構成及び給電手段の
説明である。

【００６２】次に、本発明の目的にあるように、光軸方
向ならびに偏心方向にも制御可能な光学素子及び給電手
段について説明する。

【００６３】図６及び図７は光学素子101及びその給電
手段160、170の概観図及びその構成を示した断面図であ
る。なお、同図中、その説明を前述したものと同一の場
合はその説明を省略する。例えば、以下の通りである。

【００６４】131,160,170：給電手段、132,162：電源 133,163,166,171,172,173：ＤＣ／ＤＣコンバータ 134,135,164,167,174,175,176：増幅器

【００６５】また透明電極103は、４つの接続部141,14
2,143,144を有している(図８参照)。さらには、棒状電
極125には給電手段160の増幅器165と給電手段170の増幅
器174とが接続されており、また、透明電極103の各接続
部141,142,143,144はそれぞれ順番に給電手段160の増幅
器164,167及び給電手段170の増幅器175,176と接続され
ている。これにより、各接続部間で所定の電位差で電圧
供給することによって、透明電極103の抵抗体内部に電
流が流れるようになり、その結果、抵抗体内部に電圧勾
配が生じる。よって、透明電極103内に電位勾配を持た
せる事が可能になる。これにより、光学素子101内の界
面124を偏心方向に制御することが可能になる。

【００６６】なお棒状電極125には給電手段160の増幅器
165と給電手段170の増幅器174とが接続されているが、
これは給電手段160の増幅器165で生成された電圧を基準
電圧として棒状電極125に印加するため、給電手段170の
基準電圧を給電手段160の基準電圧に揃えるために回路
図上、両増幅器165,174とが接続されている。

【００６７】では、図９から図１３を用いて、ある１方
向に光学素子101の界面124を偏心させる場合について説
明する。

【００６８】図９及び図１０において、増幅器165,174
から電圧値Ｖ₁の電圧、増幅器164から電圧値Ｖ₂の電
圧、増幅器175から電圧値Ｖ₃の電圧を、それぞれ棒状電
極125、接続部141,143に印加する(図１０の(ａ)〜(ｄ)
参照)。なお、Ｖ₁＝(Ｖ₂＋Ｖ₃)／２，Ｖ₂＞Ｖ₃、であ
る。これにより、光学素子101の電解液である第１の液
体121には、図１０の(ｅ)に示すように、電圧値Ｖ₁の交
流電圧が印加されることになる。

【００６９】一方透明電極103では、接続部141には電圧
値Ｖ₂の電圧が印加され、また接続部143には電圧値Ｖ₃
の電圧が印加されているので、時刻ｔ_Aには図１１に示
した方向に電流が流れ、時刻ｔ_Bには図１１とは逆方向
の電流が流れるから、透明電極103内には所定の電位勾
配が生じる。図９(ｂ)はこの時の電位勾配を示したもの
である。エレクトロウェッティング現象は電位の符号に
は無関係で、その大きさ、すなわち実効値に依存するか
ら、界面124は図９において左側方向に移動する。

【００７０】つまり、図１２に示したように、光学素子
101の各接続部141,143に等しい電圧を印加した時(図１
２の(ｂ)のの電圧勾配時)には、図１２(ａ)のに示
したように光軸が123のまま光軸方向のパワーが変化す
る。

【００７１】光学素子101の各接続部141,143に異なる電
圧を印加した時(図１２の(ｂ)のの電圧勾配時)には、
図１２(ａ)のに示したように光軸が126に移動(偏心)
するとともに、光軸方向にも所定量パワー変化する。

【００７２】さらにこのの状態から各接続部141,143
の印加電圧値を同じ量だけ増加させると、透明電極103
には図１２の(ｂ)のに示した電圧勾配が発生するの
で、光学素子101の界面124はの状態からさらに光軸方
向のみパワー変化したの状態に変化する。

【００７３】まとめると、上記のように透明電極103内
に電位勾配を生ずるように透明電極103及び棒状電極125
に電圧を印加すると、図１３に示したように、界面124
は変形前(電圧印加開始前、図１３の(ａ)参照)の光軸12
3と所定量δ分偏心した光軸126を有した位置に変形する
(図１３の(ｂ)参照)。つまり、光学素子101は電圧印加
によって光軸方向の変化であるパワー変化をするととも
に、光軸と垂直な方向である偏心方向にも変化する(光
軸が偏心する)事が可能になっている。

【００７４】以上はある１方向にのみ偏心させる場合に
ついて説明したが、透明電極103の各接続部141,142,14
3,144それぞれに異なる電圧を印加すれば、図１４に示
すように透明電極103内で任意の方向に電流が流れるよ
うになるから、光学素子101の界面124も任意の方向に偏
心させる事が可能である。

【００７５】上記第1の実施の形態によれば、 (1)電極内の所定方向に電位勾配を発生させる様に電圧
を印加することによって、光軸の偏心方向への制御が可
能になる。 (2)メカ的な駆動部を用いることなく光軸の偏心方向の
制御が可能になったので、メカ部品の削減に伴う小型化
とコストダウンが可能になる。という効果がある。

【００７６】なお、本実施の形態では透明電極には４つ
の接続部が設けられているが、これに限定することはな
く、接続部の個数が少なくとも２つあれば、光学素子の
光軸を偏心させる事が出来る。また、透明電極は連続し
ているが、複数に分割し、そのそれぞれの分割電極に異
なった電圧を印加しても同様な効果が得られる事は言う
までもない事である。

【００７７】(第２の実施の形態)図１５ないし図２１は
本発明の第２の実施の形態に係わる図である。

【００７８】まず始めに、本実施の形態の光学素子につ
いて、その構成と作成方法について説明する。

【００７９】図１５は光学素子301の構成を示した断面
図である。同図において、301は光学素子全体を示し、3
02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。303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大きくなってい
る。この電極リング303は、不導体で出来たリング部材
表面に、例えばカーボンと樹脂の混合物等の抵抗体を設
けたリング状部材である。

【００８０】電極リング303の内面全周にはアクリル樹
脂等で出来た絶縁層304が密着形成される。絶縁層304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。そして絶縁層304の内面全周の下側には撥水処理
剤が塗布され、撥水膜311が形成されるとともに、絶縁
層304の内面全周の上側には親水処理剤が塗布され、親
水膜312が形成される。

【００８１】306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325が挿入され、接着剤で封止される。307
は、光学素子301に入射する光束の径を制限する絞り板
で、第２の封止板306の上面に固設される。そして第１
の封止板302、電極リング303及び第２の封止板306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、棒状電極325挿入部以外は光軸323に対して軸
対称形状をなしている。そして液室には、以下に示す２
種類の液体が充填される。

【００８２】まず液室の底面側には、第２の液体322
が、その液柱の高さが撥水膜311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322は無色透明
で、比重1.06、室温での屈折率1.49のシリコーンオイル
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321が充填される。第１の液体321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324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324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32
4の外縁部に働く３つの界面張力の釣り合いで決まる。

【００８３】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は電極リング303に接
続され、増幅器135は棒状電極325に接続される。この構
成において、第１の液体321には棒状電極325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324が変形する。

【００８４】次に光学素子301の前記界面324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１６
を用いて説明する。まず、第１の液体321に電圧が印加
されていない場合、界面324の形状は、両液体間の界面
張力、第１の液体321と絶縁層304上の撥水膜311あるい
は親水膜312との界面張力、第２の液体322と絶縁層304
上の撥水膜311あるいは親水膜312との界面張力、及び第
２の液体322の体積で決まる (図１６の(ａ))。また、第
１の液体321の光軸上の厚さはｔ１になる。

【００８５】一方、第１の液体321に電圧が印加される
と、エレクトロウェッティング効果によって第１の液体
321と親水膜312との界面張力が減少し、第１の液体321
が親水膜312と撥水膜311の境界を乗り越えて撥水膜311
内に侵入する。その結果、図１６の(ｂ)のごとく、第２
の液体322の高さはｈ１からｈ２に増加する。また、第
１の液体321の光軸上の厚さはｔ２になる。このように
第１の液体321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131の電圧制御によって界面3
24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321,322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301は界面324の形状変化に
よって可変焦点レンズとなる。

【００８６】さらには、図１６の(ａ)に比べて図１６の
(ｂ)の界面324の方が曲率半径が短くなるので、図１６
の(ｂ)の光学素子301の方が図１６の(ａ)の状態に比べ
て光学素子301の焦点距離は短くなる。

【００８７】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国際特許ＷＯ９９／１８４５６に記
載されており、本実施例の界面324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。

【００８８】図1７は光学素子301の概観図であり、図１
８に示したように電極リング303はその内面に４つの接
続部333,334,335,336を有しており、それぞれが光学素
子301の筐体外で給電手段160,170と接続されている。

【００８９】なお、図１８では電極リング303の外周面
から各接続部333,334,335,336に接続されたリード線が
突出しているが、これは説明のためであり、このリード
線も電極リング303の内面で各接続部333,334,335,336に
接続している。

【００９０】また図１９に示したように、棒状電極325
には給電手段160の増幅器165と給電手段170の増幅器174
とが接続されており、また、電極リング303の各接続部3
33,334,335,336はそれぞれ順番に給電手段160の増幅器1
64,167及び給電手段170の増幅器175,176と接続されてい
る。これにより、各接続部間で所定の電位差で電圧供給
することによって、電極リング303の表面にある抵抗体
内部に電流が流れるようになる。その結果、抵抗体内部
に電圧勾配が生じるから、電極リング303の抵抗体内に
電位勾配を持たせる事が可能になる。よって、光学素子
301内の界面324を偏心方向に制御することが可能にな
る。

【００９１】なお棒状電極325には給電手段160の増幅器
165と給電手段170の増幅器174とが接続されているが、
これは給電手段160の増幅器165で生成された電圧を基準
電圧として棒状電極325に印加するため、給電手段170の
基準電圧を給電手段160の基準電圧に揃えるために回路
図上、両増幅器165,174とが接続されている。

【００９２】では、図２０から図２３を用いて、ある１
方向に光学素子101の界面124を偏心させる場合について
説明する。

【００９３】図２０において、増幅器165,174から電圧
値Ｖ₁の電圧、増幅器164から電圧値Ｖ₂の電圧、増幅器1
75から電圧値Ｖ₃の電圧を、それぞれ棒状電極125、接続
部141,143に印加する(図１０の(ａ)〜(ｄ)と同様)。こ
れにより、光学素子301の電解液である第１の液体321に
は、第１の実施の形態と同様に図１０の(ｅ)に示すよう
に、電圧値Ｖ₁の交流電圧が印加されることになる。

【００９４】一方、電極リング303では、接続部333には
電圧値Ｖ₂の電圧が印加され、また接続部335には電圧値
Ｖ₃の電圧が印加されているので、第１実施形態で説明
したのと同様に、ある時刻には図２１に示した方向に電
流が流れ、他の時刻には図２１とは逆方向の電流が流れ
るから、電極リング303の抵抗体内には所定の電圧勾配
が生じる。図２０の(ｂ)はこの時の電位勾配を示したも
のである。エレクトロウェッティング現象は電位の符号
には無関係で、その大きさ、すなわち実効値に依存する
から、界面324は図２０において左側方向に移動する。

【００９５】つまり、図２２に示したように、光学素子
301の各接続部333,335に等しい電圧を印加した時(図２
２(ｂ)のの電圧勾配時)には、図２２(ａ)のに示し
たように光軸が323のまま光軸方向のパワーが変化す
る。

【００９６】光学素子301の各接続部333,335に異なる電
圧を印加した時(図２２(ｂ)のの電圧勾配時)には、図
２２(ａ)のに示したように光軸が326に移動(偏心)す
るとともに、光軸方向にも所定量パワー変化する。

【００９７】さらにこのの状態から各接続部333,335
の印加電圧値を同じ量だけ増加させると、電極リング30
3の抵抗体内には図２２(ｂ)のに示した電圧勾配が発
生するので、光学素子301の界面324はの状態からさら
に光軸方向のみパワー変化したの状態に変化する。

【００９８】まとめると、上記のように電極リング303
の抵抗体内に電位勾配が生じるように電極リング303及
び棒状電極325に電圧を印加すると、図２３に示したよ
うに、界面324は変形前(電圧印加開始前、図２３(ａ)参
照)の光軸323と所定量γ分偏心した光軸326を有した位
置に変形する(図２３(ｂ)参照)。つまり、光学素子301
は電圧印加によって光軸方向の変化であるパワー変化を
するとともに、光軸と垂直な方向である偏心方向にも変
化する(光軸が偏心する)事が可能になっている。

【００９９】以上はある１方向にのみ偏心させる場合に
ついて説明したが、電極リング303の各接続部333,334,3
35,336それぞれに異なる電圧を印加すれば、電極リング
303内で任意の方向に電流が流れるようになるから、光
学素子301の界面324も任意の方向に偏心させる事が可能
である。

【０１００】以上説明したように、光学素子の電極リン
グをリング状の抵抗を持った電極とし、また、電極リン
グ内の所定方向に電位勾配を発生させる様に電圧を印加
する事によって、光学素子を光軸方向の変化であるパワ
ー変化とともに、光軸と垂直な方向である偏心方向にも
変化させる(光軸を偏心させる)事が可能になる。

【０１０１】また光学素子の光軸方向と偏心方向のそれ
ぞれに制御することが出来るので、両方向の制御用のメ
カ部品が不要になり、光学素子を備えた光学装置全体の
小型化とコストダウンが可能になる。

【０１０２】(第３の実施の形態)本実施の形態では、第
1の実施もしくは第2の実施の形態で説明した光学素子を
各種光学装置に応用した場合の説明を行う。第２の実施
の形態で説明した光学素子と、光学装置としてはコンパ
クトディスク(CD)やDVDの光ピックアップ光学系を有す
る光情報再生装置を代表例として取り上げる。なお、光
学素子や光学装置はこれに限定するものではない。

【０１０３】図２４は、光学素子301を光学装置に応用
したものである。なお、第１の実施の形態と同様な給電
手段160,170については、その詳細な説明は省略する。

【０１０４】まず始めに、従来の光情報再生装置(以
下、光ディスク装置と呼ぶ)の概要について説明する。

【０１０５】光ディスク装置では、光ディスクを回転さ
せると共に光ヘッドを光ディスクの半径方向に移動させ
ることにより、光スポットで光ディスクの情報記録面を
走査している。その回転や外部振動の影響、及びディス
クや光ディスク装置の機械精度のため、トラックは上下
左右に激しく動いたり、回転が揺らいだりする。そこで
光ディスク装置では、光スポットをディスクのトラック
上に高精度で保持し、正しい信号再生を行うために光ス
ポットの走査を制御している。それがトラッキング制御
とフォーカス制御である。

【０１０６】トラッキング制御とは、光スポットがトラ
ック上を正しく走査しているかどうかを光学的に検出
し、その信号で光スポット駆動機構を動かし、常に正し
い操作を行うことである。

【０１０７】このトラッキング制御は、ディスクからの
反射光よりトラッキング誤差信号を検出し、これにより
対物レンズをディスクの情報記録面と平行な方向に駆動
して行う。

【０１０８】またフォーカス制御とは、ディスクの面振
れに対し、対物レンズとディスクの情報記録面との相対
距離を一定に保ち、ディスクの情報記録面がレーザのビ
ームウェストの範囲、すなわち焦点深度内に位置するよ
うに対物レンズを制御することである。

【０１０９】このフォーカス制御は、ディスクからの反
射光よりフォーカス誤差信号を検出し、これにより対物
レンズをディスクの情報記録面と垂直な方向に駆動して
行う。

【０１１０】これに対して、本実施の形態の光学装置34
0である光ディスク装置においては、上記フォーカス制
御とトラッキング制御を、光学素子301の各接続部333,3
34,335,336に印加する印加電圧値を制御することによっ
て光学素子301の界面を変形させる事によって実現させ
ている。

【０１１１】図２４において、330は光学装置340全体の
制御を行うＣＰＵである。350は光ピックアップ手段
で、光学記録媒体に対して情報信号の書き込み及び読み
出しを行う。その主要構成を図２５に示す。

【０１１２】同図において、基板351上に、光源となる
半導体レーザ352と複数の光検出部355,356を形成してお
り、また光検出部355,356上には、ビームスプリッタプ
リズム353が配置されている。またこのビームスプリッ
タプリズム353の一端部には45°の傾斜面354が設けられ
ている。

【０１１３】半導体レーザ352が発したレーザ光は、ビ
ームスプリッタプリズム353の傾斜面354で反射されて、
基板351に対して垂直方向に出射される。この出射され
たレーザ光は光学素子301に入射する。以上が光ピック
アップ手段350の構成である。

【０１１４】この光学素子301により光学記憶媒体であ
る光ディスク362(詳細は後述)の信号記録面上に集束さ
れたレーザ光は、その信号記録面により反射され、光学
素子301を透過してビームスプリッタプリズム353の傾斜
面354に戻る。この戻ったレーザ光はビームスプリッタ
プリズム353内に入射し、各光検出部355,356に照射され
る。各光検出部355,356は、照射された光に応じて電気
信号を出力する。その電気信号の一部は、光学素子301
や光ピックアップ手段350等の各種制御を行う制御手段3
70に出力される。以上が光ピックアップ手段350の作用
である。

【０１１５】図２４において、361は光ピックアップ手
段350を光ディスク362の内周から外周までの情報の読み
出しや、もしくは、内周から外周までに情報の書き込み
を行うために、光ピックアップ手段350を光ディスク362
の半径方向へ移動させる送り手段である。この送り手段
361は公知の手段で構成されており、例えば特開平７−
１６９０６８に示されているようにモータやガイド棒等
で構成されている。

【０１１６】光学記憶媒体である光ディスク362は、そ
のディスク上にピットの形で情報が記憶される。また36
3はスピンドルモータで、光ディスク362を不図示のチャ
ッキング機構に固定された状態で回転させる。

【０１１７】制御手段370は、主に以下に説明する４つ
の制御回路から構成させている。

【０１１８】371は、光アップ手段350から出力される電
気信号からフォーカス誤差信号検出を行うとともに、そ
の検出結果から光学素子301に印加する電圧の演算を行
うフォーカス制御回路である。

【０１１９】372は、光アップ手段350から出力される電
気信号からトラッキング誤差信号検出を行うと共に、そ
の検出結果から光学素子301に印加する電圧の演算を行
うトラッキング制御回路である。

【０１２０】373は、光学素子301によるトラッキング制
御に連動して光ピックアップ手段350を光ディスク362の
半径方向に移動させる動作を制御する送り制御回路であ
る。

【０１２１】374は、光学素子301によるトラッキング制
御に連動して光ディスク362の回転速度を制御する回転
制御回路である。

【０１２２】図２４において、光ピックアップ装置350
により電気信号に変換された光ディスク362上の情報信
号は、記録情報処理手段381に送出される。この記録情
報処理手段381では、光ピックアップ手段350で読み出し
た上記電気信号を処理してデジタル信号をデコーダ382
へと出力し、その後、デコーダ382では、そのデジタル
信号から光ディスク362の回転制御信号を生成し、回転
制御手段374へと出力する。

【０１２３】図２６は、図２４及び図２５に示した光学
装置340が有するＣＰＵ330の制御フロー図である。以
下、図２４ないし図２６を用いて光学装置340の制御フ
ローを説明する。

【０１２４】ステップS101では、光学装置340に光ディ
スク362が設置されたか否かを判別し、設置されていな
い時はステップS101に留まる。ステップS101で光ディス
ク362が設置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S102以降を実行する。

【０１２５】ステップS102では、光ピックアップ手段35
0内の半導体レーザ352を点灯し、光ディスク362に向け
てレーザ光を照射する。

【０１２６】ステップS103では、光ディスク362から戻
ってきたレーザ光を光検出部355,356で検出し、出力さ
れる電気信号からフォーカス誤差信号検出を行う。

【０１２７】ステップS104では、ステップS103における
フォーカス誤差信号検出結果から、光学素子301による
レーザ光のフォーカス調整の良否を判定する。

【０１２８】ステップS104で光学素子301によるフォー
カス制御が不適と判定されたら、ステップS121へ移行す
る。

【０１２９】ステップS121では、ステップS104のフォー
カス誤差信号検出結果から光学素子301の各接続部333,3
34,335,336に印加する電圧値の演算を行う。

【０１３０】ステップS122では、ステップS121で求まっ
た電圧値に基づいて各接続部333,334,335,336に電圧を
印加する。そして再びステップS103に戻って、フォーカ
ス検出を行う。ステップS104でフォーカス制御が適切で
あると判定されるまでステップS103からステップS122ま
でを繰り返し実行する。

【０１３１】一方ステップS104において光学素子301の
フォーカス制御が適切であると判定された場合は、ステ
ップS105へと移行する。

【０１３２】ステップS105では光ディスク362から戻っ
てきたレーザ光を光検出部355,356で検出し、出力され
る電気信号からトラッキング誤差信号検出を行う。

【０１３３】ステップS106では、ステップS105における
トラッキング誤差信号検出結果から、光学素子301によ
るレーザ光のトラッキング調整の良否を判定する。

【０１３４】ステップS106で光学素子301によるトラッ
キング制御が不適と判定されたら、ステップS131へ移行
する。

【０１３５】ステップS131では、ステップS105のトラッ
キング誤差信号検出結果から光学素子301の各接続部33
3,334,335,336に印加する電圧値の演算を行う。

【０１３６】ステップS125では、ステップS131で求まっ
た電圧値に基づいて各接続部333,334,335,336に電圧を
印加する。そして再びステップS105に戻って、トラッキ
ング検出を行う。ステップS106でトラッキング制御が適
切であると判定されるまでステップS105からステップS1
25までを繰り返し実行する。

【０１３７】一方ステップS106において光学素子301の
トラッキング制御が適切であると判定された場合は、ス
テップS107へと移行する。

【０１３８】ステップS107では、通常動作を行う。この
通常動作とは、例えばこの光ディスク装置がオーディオ
用ＣＤプレーヤの場合、音楽や音声を出力することで、
光ディスク装置に要求される動作を意味する。

【０１３９】以上説明したように、上記第３の実施の形
態によれば、メカ的な駆動部を用いることなくレンズの
フォーカス方向及びトラッキング方向の制御が可能にな
ったので、部品の削減に伴なう小型化とコストダウンが
可能になるという効果がある。尚フォーカス制御及びト
ラッキング制御の両者を行っているがどちらか一方を行
うようにしても良い。

【０１４０】なお本実施の形態では、光学装置の一例と
して光ディスク装置を取り挙げたが、それ以外の光学装
置である銀塩スチルカメラやデジタルカメラ、ビデオカ
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。

【０１４１】また、本実施の形態では光軸方向のパワー
変化の後に偏心調整分の偏心方向変化を行っているが、
偏心調整量読込みと同時に偏心方向への変化を行う場合
でも、あるいは光軸方向へのパワー変化と同時に偏心方
向への変化させる場合でも同様な効果を得られる事も言
うまでもない。

【０１４２】（第４の実施の形態）第３の実施形態で
は、光学装置を駆動(操作)中に装置内で得られた制御信
号に基づいて光学素子を光軸方向と光軸と垂直な偏心方
向の両方向に制御する場合を説明したが、本実施形態で
は、光学装置内の記憶手段に記憶されたデータに基づい
て光学素子の偏心方向への制御を行い、光軸方向への制
御は光学装置を駆動(操作)中に装置内で得られる制御信
号に基づいて行われる場合について説明する。

【０１４３】図２７ないし図２８は本発明の第４の実施
の形態に係わる図である。本実施の形態では、第１の実
施形態で説明した光学素子101を組込んでいる。また、
光学装置440は一眼レフタイプのスチルカメラを例とし
説明する。

【０１４４】図２７は、光学装置440の主要構成図であ
る。同図において、441はペンタプリズム、442は撮影光
学系450を透過してきた光線の一部をフィルム面443へ、
残りをファインダ光学系へと反射させる固定された半透
明型のメインミラーである。444は測距またはフォーカ
ス検知（以下測距と称す）を行うイメージセンサ445へ
光を導く補助ミラーであって、露光中は不図示のミラー
ボックス下面へ退避する。446は接眼レンズ、447はシャ
ッタユニットである。450は撮影光学系で、撮影レンズ4
51、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452、光学素子201、不図示の焦点
調整用のレンズ群より構成されている。

【０１４５】461は液晶ディスプレイ等の表示器で、可
変焦点レンズを有する光学装置440の動作状況を表示す
る。462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、464は操作スイッチ群
で、シャッタ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。465は測距部で、一般に一眼レフカメラ
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。466は測光部で、被写体の明るさを測定する。467は
フォーカス駆動手段で、撮影光学系450のうち、不図示
のレンズ(もしくはレンズ群)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、前記測距部465で
演算した測距信号に基づいてフォーカス動作を行い、撮
影光学系450の焦点状態を調節する。

【０１４６】468はレリーズスイッチであり、不図示の
レリーズボタンの第1ストロークでスイッチＳＷ１がＯ
Ｎ、第２ストロークでスイッチＳＷ２がＯＮになるよう
に構成させている。において、472はＷ側ズームスイッ
チで、撮影者の操作に応じてワイド側への変倍動作を行
い、光学装置440の撮影光学系450の焦点距離を変える。

【０１４７】473はＴ側ズームスイッチで、撮影者の操
作に応じてテレ側への変倍動作を行い、光学装置440の
撮影光学系450の焦点距離を変える。

【０１４８】ところで、従来、カメラ等の光学機器にお
けるレンズの組み立て時に、１つのレンズをレンズホル
ダに固着させる場合、あるいは複数のレンズを収めたレ
ンズホルダを地板に固定する場合、被固定側となるレン
ズの光軸と固定側となるレンズホルダや地板の基準中心
とを一致させる、平行偏心調整が必要である。その場合
の調整方法の１つを以下に示す。

【０１４９】固定側と被固定側との嵌合取り付け部分を
密嵌合状態とはせずに、所定量の隙間を設ける。また被
固定側のレンズ(もしくはレンズホルダ)を治工具にて保
持し、光軸に垂直な平面内において両者を相対的に平行
移動可能とした偏心調整構造であって、偏心調整により
光軸と基準中心とが合った時点で接着剤やネジ止め等で
固定する方式である(例えば特開平７−２０３６６)。

【０１５０】このように、メカ的に調整可能な構成にし
ておくと、メカ部品の増加や、組み立て時間、組み立て
コストの増加を招いてしまう場合がある。

【０１５１】そこで本実施の形態では、上記平行偏心調
整作業において、光学素子101を光軸と垂直な方向であ
る偏心方向に変化させて偏心調整を行い、その時に光学
素子101の各接続部141,142,143,144に印加されている電
圧値の設定を光学装置440の組み立て工程中にＣＰＵ130
内のメモリ158に記憶させておく。

【０１５２】図２８は、図２７に示した光学装置440が
有するＣＰＵ130の制御フロー図である。以下、図２７
及び図２８を用いて光学装置440の制御フローを説明す
る。

【０１５３】ステップS201からステップS203までは第１
の実施の形態と同様なので、その説明を省略する。

【０１５４】ステップS204では、組み立て工程中に行わ
れた光学素子101の偏心調整結果によって求められた、
透明電極103の各接続部141〜144に印加する電圧値を読
み込んで、ＣＰＵ130内のメモリ158に記憶させる。

【０１５５】ステップS205では、撮影者による撮影条件
の設定を受け付ける。例えば、露出制御モードの設定
(シャッタ優先ＡＥ、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。

【０１５６】ステップS206では、撮影者によってW側ズ
ームスイッチ472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S207に進む。ここでW
側ズームスイッチ472が操作された場合は、ステップS22
1に移行する。ステップS221では、W側ズームスイッチ47
2の操作量(操作方向やオン時間等)を検出し、その操作
量に基づいて対応する焦点距離変化量を演算する(S22
2)。その演算結果によって、光学素子101への印加電圧
量を決定し(S223)、給電手段160,170の出力電圧を制御
して光学素子101の各接続部141〜144に等しい電圧を印
加する(S224)。そしてステップS205へ戻る。つまり、W
側ズームスイッチ472が操作され続けている場合は、ス
テップS205からステップS224を繰り返し実行し、W側ズ
ームスイッチ472のオン操作が終了した時点でステップS
207へと移行する。

【０１５７】ステップS207では、撮影者によってＴ側ズ
ームスイッチ473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S208に進む。ここでＴ
側ズームスイッチ472が操作された場合は、ステップS22
1に移行する。ステップS221では、Ｔ側ズームスイッチ4
73の操作量(操作方向やオン時間等)を検出し、その操作
量に基づいて対応する焦点距離変化量を演算する(S22
2)。その演算結果によって、光学素子101への印加電圧
量を決定し(S223)、給電手段160,170の出力電圧を制御
して光学素子101の各接続部141〜144に等しい電圧を印
加する(S224)。そしてステップS205へ戻る。つまり、Ｔ
側ズームスイッチ473が操作され続けている場合は、ス
テップS205からステップS224を繰り返し実行し、Ｔ側ズ
ームスイッチ473のオン操作が終了した時点でステップS
208へと移行する。

【０１５８】ステップS208では、撮影者によって不図示
のレリーズボタンの第１ストロークによってＳＷ１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S205に戻り、撮影条件設定の受付の
判別やW側ズームスイッチ472、Ｔ側ズームスイッチ473
の操作の判別を繰り返す。ステップS208でレリーズボタ
ンによってＳＷ１がオン操作されたと判定されたら、ス
テップS211へ移行する。

【０１５９】ステップS211では、ステップS204でメモリ
158内に記憶した偏心調整分の印加電圧値を読み込み、
ステップS211以前に光学素子101の各接続部141〜144に
印加されていた電圧値に対する偏心調整用の補正量の演
算を行う。

【０１６０】ステップS212では、前記ステップS211で求
まった各接続部141〜144の電圧値が印加されるように給
電手段160,170を制御する。

【０１６１】ステップS213では、測光部466を駆動して
測光情報を得る。

【０１６２】ステップS214では、測距部455を駆動して
測距情報を得る。

【０１６３】ステップS215では、上記ステップS214にて
得られた測距情報に基づいて、フォーカス駆動手段467
により不図示のフォーカス用のレンズ(もしくはレンズ
群)を光軸方向に進退させてフォーカス動作を行う。

【０１６４】ステップS216では、不図示のフォーカス用
のレンズ(もしくはレンズ群)が合焦位置に達したか否か
を判別し、もし達していなければステップS205に戻って
同様の動作を繰り返す。一方、合焦位置に達していれ
ば、ステップS217へ進む。

【０１６５】ステップS217では、不図示のレリーズボタ
ン第２ストロークによってＳＷ２のオン操作が行われた
否かを判別する。オン操作されていない場合はステップ
S205へ戻り一連の動作を行う。またステップS217でＳＷ
２がオン操作されたと判定されたら、ステップS231へ移
行する。

【０１６６】ステップS231では、メインミラー442をア
ップさせる。

【０１６７】ステップS232では、前記ステップS213の測
光情報に基づいて、撮影光学系450内に設けられた絞り
ユニット452を駆動して適正光量になるように絞りユニ
ット452の開口径を調整する。

【０１６８】ステップS233では、シャッタ部447を駆動
してシャッタ先幕を走行させ、露光を開始する。

【０１６９】続いてステップS234では、ＣＰＵ130に内
蔵させているタイマ159をスタートさせる。

【０１７０】ステップS235では、前記ステップS213にお
いて得られた測光値情報等によって定められるシャッタ
秒時に前記タイマ159のカウント値が達すると、前記シ
ャッタ部447を駆動してシャッタ後幕を走行させ、露光
を開始する。

【０１７１】ステップS236では、絞りユニット452を開
放に戻す。

【０１７２】ステップS237では、メインミラー442をダ
ウンさせ、露光動作を終了する。

【０１７３】ステップS238ではステップS203と同様に、
光学素子101を初期状態のパワーを有した形状に戻すた
めに、透明電極103の各接続部141〜144各々に印加され
ている電圧値を、初期の等しい電圧値へと変更する。

【０１７４】以上説明したように、上記第４の実施の形
態によれば、 (１)組み立て工程中に偏心調整したレンズを固定する工
程を省くことが可能になるので、組み立てコストの削減
が可能になる。 (２)偏心調整用のメカ部品が不要になるので、治工具代
や部品コストの削減が可能になる。という効果がある。

【０１７５】なお本実施の形態では、光学装置の一例と
して一眼レフタイプのスチルカメラを取り挙げたが、そ
れ以外の銀塩カメラやデジタルカメラ、ビデオカメラ等
にも効果を損なわずに適用できる事は言うまでもない。

【０１７６】また、本実施形態では光軸方向のパワー変
化の後に偏心調整分の偏心方向変化を行っているが、偏
心調整量読込みと同時に偏心方向への変化を行う場合で
も、あるいは光軸方向へのパワー変化と同時に偏心方向
への変化させる場合でも同様な効果を得られる事も言う
までもない。

【０１７７】

【発明の効果】以上説明したように、本出願に係る請求
項１から１４及び１８から２１に記載の発明によれば、
光軸と垂直な偏心方向への制御または光軸方向へのパワ
ー変化と、光軸と垂直な偏心方向の両方向の制御が可能
な光学素子が得られる。

【０１７８】また、本出願に係る本出願に係る請求項１
５から１７の発明によれば、結像光学系における、結像
位置を光軸と垂直な偏心方向に移動させることが可能は
光学装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における光学素子の断面図
である。

【図２】本発明の第１実施例の光学素子に電圧を印加し
た時の動作説明図である。

【図３】本発明の第１実施例における光学素子の印加電
圧と界面変形との関係図である。

【図４】本発明の第１実施例における光学素子の給電手
段の説明図である。

【図５】本発明の第１実施例における光学素子の給電手
段の動作説明図である。

【図６】本発明の第１実施例における光学素子及び給電
手段の概観図である。

【図７】本発明の第１実施例における光学素子及び給電
手段の構成図である。

【図８】本発明の第１実施例における透明電極の概略図
である。

【図９】本発明の第１実施例の光学素子と印加実効値電
圧との関係図である。

【図１０】本発明の第１実施例における透明電極に所定
の電位勾配を持った電圧を印加する場合の説明図であ
る。

【図１１】本発明の第１実施例における透明電極に所定
の電位勾配を持った電圧を印加した場合の概念図であ
る。

【図１２】本発明の第１実施例における光学素子に所定
の電位勾配を持った電圧を印加した場合の界面と印加電
圧の関係を表す説明図である。

【図１３】本発明の第１実施例における光学素子に所定
の電位勾配を持った電圧を印加した場合の動作説明図で
ある。

【図１４】本発明の第１実施例における透明電極の各接
続部それぞれに所定の電圧を印加した場合の概念図であ
る。

【図１５】本発明の第２実施例における光学素子及び給
電手段の概観図である。

【図１６】本発明の第２実施例の光学素子に電圧を印加
した場合の動作説明図である。

【図１７】本発明の第２実施例における光学素子の概観
図である。

【図１８】本発明の第２実施例における電極リングの概
観図である。

【図１９】本発明の第２実施例における光学素子及び給
電手段の構成図である。

【図２０】本発明の第２実施例の光学素子と印加実効値
電圧との関係図である。

【図２１】本発明の第２実施例における電極リングに所
定の電位勾配を持った電圧を印加した場合の概念図であ
る。

【図２２】本発明の第２実施例における光学素子に所定
の電位勾配を持った電圧を印加した場合の界面と印加電
圧の関係を表す説明図である。

【図２３】本発明の第２実施例における光学素子に所定
の電位勾配を持った電圧を印加した場合の動作説明図で
ある。

【図２４】本発明の第３実施例における光学装置の概観
図である。

【図２５】本発明の第３実施例における光ピックアップ
手段の構成図である。

【図２６】本発明の第３実施例における光学装置の制御
フロー図である。

【図２７】本発明の第４実施例における光学装置の構成
図である。

【図２８】本発明の第４実施例における光学装置の制御
フロー図である。

【符号の説明】

１０１，３０１光学素子１０２透明基板１０３透明電極１０４，３０４絶縁層１０７，３０７絞り板１１１，３１１撥水膜１１２，１１３，３１２，３１２親水膜１２１，３２１第１の液体１２２，３２２第２の液体１２３，１２６，３２３，３２６光軸１２４，３２４界面１２５，３２５棒状電極１３０，３３０ＣＰＵ１２６，１３１，１６０，１７０給電手段１３２，１６２電源１３３，１６３，１６６，１７１，１７２，１７３Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ１３４，１３５，１６４，１６５，１６７，１７４，１
７５，１７６増幅器１４１，１４２，１４３，１４４，３３３，３３４，３
３５，３３６接続部３４０，４４０光学装置３０３電極リング３５０ピックアップ手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼ 秀夫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 (72)発明者大貫一朗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 (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） 2H041 AA01 AB24 AB38 AC06 AZ05

Claims

【特許請求の範囲】

【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
において、前記電極を介して前記液体の面方向に対して
電位勾配を与え、容器内の前記界面をその中心軸に対し
て略直交する方向に移動させることを特徴とする光学素
子。
【請求項２】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
において、前記電極を介して前記液体に対して電位勾配
を与え、前記容器内の前記界面の頂点を該頂点を通る法
線に対して略直交する方向に移動させることを特徴とす
る光学素子。
【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
において、前記容器内に設けられた電極を不導体の表面
に設けられた抵抗体で構成し、該電極の少なくとも二ヶ
所に異なる電位を印加するように構成したことを特徴と
する光学素子。
【請求項４】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の液体のうち第２の液体を、底面
と側面及び上面で囲まれた液室における底面に接して滴
下し、該第２の液体と前記第１液体との界面の形状とし
て球面をなした状態で前記第１及び第２の液体を前記液
室に密閉し、前記界面形状に応じた光学特性を持たせた
光学素子において、前記底面における少なくとも２つに
位置を結ぶ方向に電位勾配を与えることにより、前記界
面の中心軸を変位させることを特徴とする光学素子。
【請求項５】前記底面には撥水処理された第１部と親
水処理された第２部が形成され、前記第１部に対して前
記第２の液体が滴下されることを特徴とする請求項４に
記載の光学素子。
【請求項６】前記第１の液体に所定の電圧を印加する
電極が設けられることを特徴とする請求項４または５に
記載の光学素子。
【請求項７】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の液体のうち第２の液体を、底面
と側面及び上面で囲まれた液室における底面に接して滴
下し、該第２の液体と前記第１液体との界面の形状とし
て球面をなした状態で前記第１及び第２の液体を前記液
室に密閉し、前記界面形状に応じた光学特性を持たせた
光学素子において、前記底面に撥水処理された第１部と
親水処理された第２部が形成されるとともに、前記第１
部と第2部に沿って電位勾配を与えることにより、前記
界面の中心軸を変位させることを特徴とする光学素子。
【請求項８】前記第１部に対して前記第２の液体が滴
下されることを特徴とする請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】前記第１の液体に所定の電圧を印加する
電極が設けられることを特徴とする請求項４または８に
記載の光学素子。
【請求項１０】前記第１部は前記底面の中央に設けら
れ、第２部は該第１部を囲んで設けられることを特徴と
する請求項７または８，または９に記載の光学素子。
【請求項１１】前記第１部と第２部にて形成される面
に沿って電位勾配が与えられることを特徴とする請求項
７または８または９に記載の光学素子。
【請求項１２】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の液体のうち第２の液体を、底
面と側面及び上面で囲まれた液室における底面から所定
の高さまで滴下し、該第２の液体と前記第１液体との界
面の形状として球面をなした状態で前記第１及び第２の
液体を前記液室に密閉し、前記界面形状に応じた光学特
性を持たせた光学素子において、前記側面における長手
方向に沿って電位勾配を与えることにより、前記界面の
中心軸を変位させることを特徴とする光学素子。
【請求項１３】前記側面には底面から前記所定の高さ
まで撥水処理された第１部が設けられるとともに、側面
の該第１部に続く部分には親水処理された第２部が形成
されることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１４】前記第１の液体に所定の電圧を印加す
る電極が設けられることを特徴とする請求項１２または
１３に記載の光学素子。
【請求項１５】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の液体のうち第２の液体を、底
面と側面及び上面で囲まれた液室における底面に接して
滴下し、該第２の液体と前記第１液体との界面の形状と
して球面をなした状態で前記第１及び第２の液体を前記
液室に密閉し、前記界面形状に応じた光学特性を持たせ
た光学素子を含む結像光学系を有する光学装置におい
て、前記光学素子の前記液室を構成する底面における少
なくとも２つに位置を結ぶ方向に電位勾配を与えること
により、前記界面の中心軸を変位させ前記結像光学系の
結像位置をその結像平面内で移動させることを特徴とす
る光学装置。
【請求項１６】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の液体のうち第２の液体を、底
面と側面及び上面で囲まれた液室における底面に接して
滴下し、該第２の液体と前記第１液体との界面の形状と
して球面をなした状態で前記第１及び第２の液体を前記
液室に密閉し、前記界面形状に応じた光学特性を持たせ
た光学素子を含む結像光学系を有する光学装置におい
て、前記光学素子の液室の前記底面に撥水処理された第
１部と親水処理された第２部が形成されるとともに、前
記第１部と第2部に沿って電位勾配を与えることによ
り、前記界面の中心軸を変位させ前記結像光学系の結像
位置をその結像平面内で移動させることを特徴とする光
学装置。
【請求項１７】前記界面の中心軸の移動量に対応する
データを記憶する記憶手段を設け、該記憶手段にデータ
に応じた電位勾配を印加することを特徴とする請求項１
６または１７に記載の光学装置。
【請求項１８】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
素子において、前記電極を介して前記液体の面方向に対
して電位勾配を与える手段を設けたことを特徴とする光
学素子。
【請求項１９】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の液体のうち第２の液体を、底
面と側面及び上面で囲まれた液室における底面に接して
滴下し、該第２の液体と前記第１液体との界面の形状と
して球面をなした状態で前記第１及び第２の液体を前記
液室に密閉し、前記界面形状に応じた光学特性を持たせ
た光学素子において、前記底面における少なくとも２つ
に位置を結ぶ方向に電位勾配を与える手段を設けたこと
を特徴とする光学素子。
【請求項２０】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の液体のうち第２の液体を、底
面と側面及び上面で囲まれた液室における底面に接して
滴下し、該第２の液体と前記第１液体との界面の形状と
して球面をなした状態で前記第１及び第２の液体を前記
液室に密閉し、前記界面形状に応じた光学特性を持たせ
た光学素子において、前記底面に撥水処理された第１部
と親水処理された第２部が形成されるとともに、前記第
１部と第2部に沿って電位勾配を与える手段を設けたこ
とを特徴とする光学素子。
【請求項２１】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の液体のうち第２の液体を、底
面と側面及び上面で囲まれた液室における底面から所定
の高さまで滴下し、該第２の液体と前記第１液体との界
面の形状として球面をなした状態で前記第１及び第２の
液体を前記液室に密閉し、前記界面形状に応じた光学特
性を持たせた光学素子において、前記側面における長手
方向に沿って電位勾配を与える手段を設けたことを特徴
とする光学素子。