JP2002214545A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学特性可変光学素子を用いてフォーカス、
ズーミング等を行う際にレンズ等を移動させる必要がな
く光学装置全体を軽量に構成する。 【解決手段】 使用者は、電力送信ユニット３０３を首
にかける等で身に着けている。電力送信ユニット３０３
は衣服のポケット等に入れてもよく、使用者の身の回り
等に置いてもよい。電力送信ユニット３０３では、電源
３０４で発信回路３０５を動かし、送信アンテナ３０６
から可変焦点眼鏡３０２に向かって電磁波を出す。可変
焦点眼鏡３０２にには受信アンテナ３０７が眼鏡のフレ
ーム３０８に設けてあり、電力送信ユニット３０３から
送られた電磁波を受ける。これを例えば昇圧して、整流
することによって、可変焦点レンズを駆動することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光学装置に関し、
特に、光学特性可変光学素子を用いた光学装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、光学装置にはレンズ、ミラー等が
用いられてきたが、それらは焦点距離等が変化しないも
のであった。このため、例えばフォーカス、ズーミング
等を行おうとすると、レンズ等を移動させる必要があ
り、光学装置全体が重く大きくなる欠点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術のこ
のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的
は、光学特性可変光学素子を用いてフォーカス、ズーミ
ング等を行う際にレンズ等を移動させる必要がなく光学
装置全体を軽量に構成できるようにすることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の光学装置は例え
ば次のようなものを含むものである。

【０００５】〔１〕 圧電材料を用いたことを特徴とす
る可変焦点レンズ。

【０００６】〔２〕 圧電材料を用いたことを特徴とす
る可変ミラー。

【０００７】〔３〕 ポンプと流体を有することを特徴
とする可変焦点レンズ。

【０００８】〔４〕 ポンプと流体を有することを特徴
とする可変ミラー。

【０００９】〔５〕 ポンプと流体を有することを特徴
とする光学特性可変光学素子。

【００１０】〔６〕 静電気力、電磁力、圧電効果、磁
歪、流体の圧力、電場、磁場、電磁波、温度変化の中の
少なくとも２つを用いたことを特徴とする可変ミラー。

【００１１】〔７〕 静電気力、電磁力、圧電効果、磁
歪、流体の圧力、電場、磁場、電磁波、温度変化の中の
少なくとも２つを用いたことを特徴とする可変焦点レン
ズ。

【００１２】〔８〕 少なくとも２つ以上の異なる駆動
方法を用いたことを特徴とする光学特性可変光学素子。

【００１３】

〔９〕 静電気力、電磁力、圧電効果、磁
歪、流体の圧力、電場、磁場、電磁場、温度変化の中の
少なくとも２つを用いたことを特徴とする光学特性可変
素子。

【００１４】〔１０〕 流体あるいはゼリー状物質で駆
動される２つ以上の光学特性可変光学素子を有し、前記
光学特性可変光学素子の流体あるいはゼリー状の物質同
志が互いに連結されていることを特徴とする光学素子。

【００１５】〔１１〕 光学特性可変光学素子が可変焦
点レンズを含むことを特徴とする上記１０記載の光学素
子。

【００１６】〔１２〕 光学特性可変光学素子が可変焦
点ミラーを含むことを特徴とする上記１０記載の光学素
子。

【００１７】〔１３〕 電圧を昇圧する部材を有するこ
とを特徴とする光学特性可変光学素子。

【００１８】〔１４〕 静電気力あるいは圧電効果を用
いたことを特徴とする上記１３記載の光学特性可変光学
素子。

【００１９】〔１５〕 光学面の光偏向特性を変化させ
ることで、光量調節作用を有することを特徴とする光学
特性可変光学素子。

【００２０】〔１６〕 光学面の光偏向特性をある使用
状態から大きく変化させることで、光量調節作用を有す
ることを特徴とする光学特性可変光学素子。

【００２１】〔１７〕 固体撮像素子の転送時に光学面
の光偏向特性を変化させることで、光量減少作用を有す
ることを特徴とする光学特性可変光学素子。

【００２２】〔１８〕 静電気力又は圧電効果を用いた
ことを特徴とするマイクロポンプ。

【００２３】〔１９〕 上記１８記載のマイクロポンプ
を有することを特徴とする光学特性可変光学素子。

【００２４】〔２０〕 可変ミラーと対向する光学素子
の面形状が曲面で、その上に透明な導電部材を設けたこ
とを特徴とする可変ミラー。

【００２５】〔２１〕 可変ミラーと対向する光学素子
の面形状が凹面で、その上に透明な導電部材を設けたこ
とを特徴とする可変ミラー。

【００２６】〔２２〕 可変ミラーと対向する光学素子
の面形状が凸面で、その上に透明な導電部材を設けたこ
とを特徴とする可変ミラー。

【００２７】〔２３〕 圧電性を有する有機材料を用い
たことを特徴とする光学特性可変光学素子。

【００２８】〔２４〕 圧電性を有する合成樹脂を用い
たことを特徴とする光学特性可変光学素子。

【００２９】〔２５〕 有機材料あるいは合成樹脂を用
いた可変焦点レンズを透明基板で挟んだことを特徴とす
る可変焦点レンズ。

【００３０】〔２６〕 圧電性を有する有機材料あるい
は合成樹脂を用いた可変焦点レンズを透明基板で挟んだ
ことを特徴とする可変焦点レンズ。

【００３１】〔２７〕 有機材料あるいは合成樹脂を用
いた形状が変化する可変焦点レンズを透明基板で挟んだ
ことを特徴とする可変焦点レンズ。

【００３２】〔２８〕 上記１５から１７の何れか１項
記載の光学特性可変光学素子を有することを特徴とする
撮像装置。

【００３３】〔２９〕 光学特性可変光学素子を有する
ことを特徴とする携帯電話。

【００３４】〔３０〕 可変ミラーを有することを特徴
とする携帯電話。

【００３５】〔３１〕 可変焦点レンズを有することを
特徴とする携帯電話。

【００３６】〔３２〕 変倍機能を有することを特徴と
する携帯電話。

【００３７】〔３３〕 ズーム機能を有することを特徴
とする携帯電話。

【００３８】〔３４〕 フォーカス機能を有することを
特徴とする携帯電話。

【００３９】〔３５〕 可変ミラーを有することを特徴
とする上記３２から３４の何れか１項記載の携帯電話。

【００４０】〔３６〕 可変焦点レンズを有することを
特徴とする上記３２から３４の何れか１項記載の携帯電
話。

【００４１】〔３７〕 光学特性可変光学素子と自由曲
面とねじれ光軸を有することを特徴とする撮像装置又は
光学装置。

【００４２】〔３８〕 レンズと光学特性可変光学素子
と自由曲面とねじれ光軸を有することを特徴とする電子
撮像装置。

【００４３】〔３９〕 光学特性可変光学素子を有する
ことを特徴とする可変焦点眼鏡。

【００４４】〔４０〕 圧電材料を用いた光学特性可変
光学素子を有することを特徴とする可変焦点眼鏡。

【００４５】〔４１〕 マイクロポンプを用いた光学特
性可変光学素子を有することを特徴とする可変焦点眼
鏡。

【００４６】〔４２〕 静電気力を用いた光学特性可変
光学素子を有する可変焦点眼鏡。

【００４７】〔４３〕 電磁力を用いた光学特性可変光
学素子を有することを特徴とする可変焦点眼鏡。

【００４８】〔４４〕 流体あるいはゼリー状の物質を
有する光学特性可変光学素子を有することを特徴とする
可変焦点眼鏡。

【００４９】〔４５〕 流体あるいはゼリー状の物質と
透明電極を有する光学特性可変光学素子を有することを
特徴とする可変焦点眼鏡。

【００５０】〔４６〕 異なる駆動方法を用いた光学特
性可変光学素子を複数個有することを特徴とする光学装
置。

【００５１】〔４７〕 異なる駆動方法を用いた光学特
性可変光学素子を複数個有し、それらを異なる機能で使
用することを特徴とする光学装置。

【００５２】〔４８〕 異なる駆動方法を用いた可変ミ
ラーを複数個有することを特徴とする光学装置。

【００５３】〔４９〕 静電気力、電磁力、圧電効果、
磁歪、流体の圧力、電場、磁場、電磁波、温度変化の何
れかを用いた光学特性可変光学素子を複数個有し、それ
らを異なる機能で使用することを特徴とする光学装置。

【００５４】〔５０〕 光学特性可変光学素子を有する
ことを特徴とする車載用撮像装置。

【００５５】〔５１〕 可変ミラーと対向する光学素子
の面形状が凹面であることを特徴とする光学系。

【００５６】〔５２〕 拡張曲面を有する光学素子２つ
以上と、光学特性可変光学素子を有することを特徴とす
る光学系。

【００５７】〔５３〕 自由曲面を有する光学素子２つ
以上と、複数の光学特性可変光学素子を有することを特
徴とする光学系。

【００５８】〔５４〕 光学特性可変光学素子を含むこ
とを特徴とする信号処理装置。

【００５９】〔５５〕 光学特性可変光学素子を含むこ
とを特徴とする情報発信装置。

【００６０】〔５６〕 光学特性可変光学素子を含むこ
とを特徴とするリモコン。

【００６１】〔５７〕 光学特性可変素子を含むことを
特徴とする電話。〔５８〕 圧電効果でレンズの一部分
が変形することを特徴とする光学特性可変レンズ。

【００６２】〔５９〕 圧電効果でレンズ面の一部分が
変形し、かつ、流体の液溜を有しないことを特徴とする
光学特性可変レンズ。

【００６３】〔６０〕 圧電材料の層を複数有すること
を特徴とする光学特性可変レンズ。

【００６４】〔６１〕 有機材料あるいは合成樹脂ある
いはエラストマーからなる圧電材料を有することを特徴
とする光学特性可変光学素子。

【００６５】〔６２〕 有機材料あるいは合成樹脂ある
いはエラストマーからなる圧電材料を有することを特徴
とする光学特性可変レンズ。

【００６６】〔６３〕 有機材料あるいは合成樹脂ある
いはエラストマーからなる圧電材料の層と透明部材の層
とを有することを特徴とする光学特性可変レンズ。

【００６７】〔６４〕 有機材料あるいは合成樹脂ある
いはエラストマーからなる圧電材料とそれと一体化され
た透明部材とを有することを特徴とする光学特性可変レ
ンズ。

【００６８】〔６５〕 磁歪材料を用いたことを特徴と
する光学特性可変光学素子。

【００６９】〔６６〕 磁歪材料を用いたことを特徴と
する光学特性可変ミラー。

【００７０】〔６７〕 磁歪材料を用いたことを特徴と
する光学特性可変レンズ。

【００７１】〔６８〕 磁気力を用いたことを特徴とす
る可変ミラー。

【００７２】〔６９〕 強磁性体を有し、磁気力を用い
たことを特徴とする可変ミラー。

【００７３】〔７０〕 保護用の透明部材を有すること
を特徴とする光学特性可変光学素子。

【００７４】〔７１〕 保護用の透明部材を可変ミラー
又は可変焦点レンズの少なくとも片側の面近傍に有する
ことを特徴とする光学特性可変光学素子。

【００７５】〔７２〕 フォトメカニカル効果を用いた
ことを特徴とする光学特性可変光学素子。

【００７６】〔７３〕 フォトメカニカル効果を用いた
ことを特徴とする可変焦点レンズ。

【００７７】〔７４〕 フォトメカニカル効果を用いた
ことを特徴とする可変ミラー。

【００７８】〔７５〕 ２種類以上の光源を有するフォ
トメカニカル効果を用いたことを特徴とする光学特性可
変光学素子。

【００７９】〔７６〕 電源を可変焦点光学素子と分離
して設けたことを特徴とする可変焦点眼鏡。

【００８０】〔７７〕 電磁波によって電力を供給する
ことを特徴とする可変焦点眼鏡。

【００８１】〔７８〕 送信アンテナと受信アンテナを
有することを特徴とする上記７７記載の可変焦点眼鏡。

【００８２】〔７９〕 眼鏡フレームに受信アンテナを
有することを特徴とする上記７７記載の可変焦点眼鏡。

【００８３】〔８０〕 電源を使用者の身の回りに置く
ことを特徴とする上記７６又は７７記載の可変焦点眼
鏡。

【００８４】〔８１〕 送信アンテナから出る電磁波が
特定の方向に強く出ることを特徴とする上記７７記載の
可変焦点眼鏡。

【００８５】〔８２〕 マイクロ波を用いたことを特徴
とする上記７７記載の可変焦点眼鏡。

【００８６】〔８３〕 タッチスイッチを有することを
特徴とする可変焦点眼鏡。

【００８７】〔８４〕 サイクリックのタッチスイッチ
を有することを特徴とする可変焦点眼鏡。

【００８８】〔８５〕 角度センサーを有することを特
徴とする可変焦点眼鏡。

【００８９】〔８６〕 角度センサーの信号によって眼
鏡の屈折力を変えることを特徴とする可変焦点眼鏡。

【００９０】〔８７〕 ピント合わせを行う光学特性可
変光学素子を有し、光学素子を動かすことでズーミング
あるいは変倍を行うことを特徴とする光学系。

【００９１】〔８８〕 ピント合わせを行う可変ミラー
を有し、光学素子を動かすことでズーミングあるいは変
倍を行うことを特徴とする光学系。

【００９２】〔８９〕 ピント合わせを行う可変焦点レ
ンズを有し、光学素子を動かすことでズーミングあるい
は変倍を行うことを特徴とする光学系。

【００９３】

〔９０〕 撮像エリアの短辺方向が可変ミ
ラーの光束入射面と略平行な可変ミラーを用いたことを
特徴とする光学系。

【００９４】〔９１〕 撮像エリアの短辺方向が可変ミ
ラーの光束入射面に対して４０°以内にある可変ミラー
を用いたことを特徴とする光学系。

【００９５】〔９２〕 光学特性可変光学素子の変化量
を予め記憶装置に記録した値を物体距離、画角等に応じ
て参照して決定することを特徴とする光学特性可変光学
素子の制御方法。

【００９６】〔９３〕 可変ミラーの変形量を、予め記
憶装置に記録した値を物体距離、画角等に応じて参照し
て決定することを特徴とする可変ミラーの制御方法。

【００９７】〔９４〕 可変焦点レンズの変化量を、予
め記憶装置に記録した値を物体距離、画角等に応じて参
照して決定することを特徴とする可変焦点レンズの制御
方法。

【００９８】〔９５〕 光学特性可変光学素子を有する
ことを特徴とするリモコン。

【００９９】〔９６〕 光学特性可変光学素子を有する
ことを特徴とするコードレスのリモコン。

【０１００】〔９７〕 広角特性可変光学素子を有する
ことを特徴とする自動車。

【０１０１】〔９８〕 光学特性可変光学素子を有する
ことを特徴とするビューファインダー。

【０１０２】

〔９９〕 光学特性可変光学素子を有する
ことを特徴とするビューファインダー型表示装置。

【０１０３】〔１００〕 ズーム機能を有することを特
徴とする上記９８又は９９記載のビューファインダーあ
るいはビューファインダー型表示装置。

【０１０４】〔１０１〕 光学特性可変光学素子を用い
たことを特徴とする表示装置。

【０１０５】〔１０２〕 光学特性可変光学素子を用い
たことを特徴とするビデオプロジェクター。

【０１０６】〔１０３〕 光学特性可変光学素子を用い
たことを特徴とする信号処理装置。

【０１０７】〔１０４〕 光学特性可変光学素子を用い
たことを特徴とする観察装置。

【０１０８】〔１０５〕 可変ミラーと対向する光学素
子の面形状が曲面であることを特徴とする可変ミラー。

【０１０９】〔１０６〕 可変ミラーと対向する光学素
子の面形状が凹面であることを特徴とする可変ミラー。

【０１１０】〔１０７〕 可変ミラーと対向する光学素
子の面形状が凸面であることを特徴とする可変ミラー。

【０１１１】〔１０８〕 透明部材と機械部材とで光学
特性可変光学素子に対向する空間を閉鎖したことを特徴
とする光学装置。

【０１１２】〔１０９〕 透明部材と機械部材とで光学
特性可変光学素子に対向する空間を密閉したことを特徴
とする光学装置。

【０１１３】〔１１０〕 空気の流通が可能な機械部
材、あるいは透明部材を用いたことを特徴とする上記１
０８記載の光学装置。

【０１１４】〔１１１〕 光学特性可変光学素子が可変
ミラーであることを特徴とする上記１０８から１１０の
何れか１項記載の光学装置。

【０１１５】〔１１２〕 光学特性可変光学素子が可変
焦点レンズ又はプリズムであることを特徴とする上記１
０８から１１０の何れか１項記載の光学装置。

【０１１６】〔１１３〕 眼鏡レンズに受信アンテナを
有し、電磁波によって電力を供給することを特徴とする
可変焦点眼鏡。

【０１１７】〔１１４〕 光学特性可変光学素子を有す
ることを特徴とする光学装置。

【０１１８】〔１１５〕 光学特性可変光学素子を有
し、フォーカス、変倍、視野方向の変換を行うことを特
徴とする光学装置。

【０１１９】〔１１６〕 上記１１５の光学装置を備え
たことを特徴とする車載用撮像装置。

【０１２０】〔１１７〕 有機圧電材料又は圧電性を有
する合成樹脂を用いたことを特徴とする可変ミラー。

【０１２１】〔１１８〕 光学面の形をある使用状態か
ら大きく変化させることで光量調節作用を有することを
特徴とする光学特性可変光学素子。

【０１２２】〔１１９〕 上記１１８のの光学素子を備
えたことを特徴とする撮像装置。

【０１２３】〔１２０〕 異なる駆動方法を用いた光学
特性可変光学素子を複数個有し、それらを異なる応答速
度で使用することを特徴とする光学装置。

【０１２４】〔１２１〕 自由曲面を有する光学素子２
つ以上と、光学特性可変光学素子を有することを特徴と
する光学系。

【０１２５】〔１２２〕 動作のために電力を必要とす
ることを特徴とする光学特性可変光学素子。

【０１２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の光学装置の実施例
について説明する。

【０１２７】図１は、本発明の光学製品に用いられる静
電気力を利用した１例の可変焦点レンズ６２の構成と作
用を説明するための図である。透明部材６０が電圧によ
り変形することでレンズの形が変わり可変焦点が実現で
きる。図１中、５９は透明電極、１６１は透明流体、１
６３は透明基板、１６８は液溜であり、透明基板１６３
と透明部材６０を対向させてそれぞれの内面側に透明電
極５９を設け、その間に液溜１６８から透明流体１６１
を充填し、透明電極５９、５９間に印加する電圧を変え
ることで透明部材６０を変形させ、レンズ形状が変えら
れる。

【０１２８】図２は、本発明の光学製品に用いられる透
明圧電樹脂を用いた１例の可変焦点レンズ５６の構成と
作用を説明するための図である。圧電性のある柔らかい
透明物質１４３の両面に透明電極５９を張り付け、その
間に電圧を加えることで透明物質１４３の圧電効果によ
り変形して可変焦点が実現できる。透明電極５９、５９
間に印加する電圧を変えることで透明物質１４３を変形
させ、レンズ形状が変えられる。

【０１２９】なお、図１の場合は静電気力を用いて可変
焦点レンズ６２の形状を変えているが、その代わりに電
磁力を用いてもよく、下記の可変ミラーの例を参照され
たい。

【０１３０】次に、可変ミラーについて説明する。

【０１３１】図３は、本発明の１例の光学装置の構成を
示す図であり、光学特性可変ミラー９を用いたデジタル
カメラのケプラー式ファインダーの例を示している。も
ちろん、銀塩フィルムカメラにも使える。まず、光学特
性可変ミラー９について説明する。

【０１３２】光学特性可変ミラー９は、アルミコーティ
ングされた薄膜（反射面）９ａと複数の電極９ｂからな
る光学特性可変ミラー（以下、単に可変ミラーと言
う。）であり、１１は各電極９ｂにそれぞれ接続された
複数の可変抵抗器、１２は可変抵抗器１１と電源スイッ
チ１３を介して薄膜９ａと電極９ｂ間に接続された電
源、１４は複数の可変抵抗器１１の抵抗値を制御するた
めの演算装置、１５、１６及び１７はそれぞれ演算装置
１４に接続された温度センサー、湿度センサー及び距離
センサーで、これらは図示のように配設されて１つの光
学装置を構成している。

【０１３３】なお、対物レンズ９０２、接眼レンズ９０
１、及び、プリズム４、二等辺直角プリズム５、ミラー
６及び可変ミラー９の各面は、平面でなくてもよく、球
面、回転対称非球面の他、光軸に対して偏心した球面、
平面、回転対称非球面、あるいは、対称面を有する非球
面、対称面を１つだけ有する非球面、対称面のない非球
面、自由曲面、微分不可能な点又は線を有する面等、い
かなる形状をしていてもよく、さらに、反射面でも屈折
面でも光に何らかの影響を与え得る面ならばよい。以
下、これらの面を総称して拡張曲面という。

【０１３４】また、薄膜９ａは、例えば、P.Rai-choudh
ury 編、Handbook of Michrolithography,Michromachin
ing and Michrofabrication,Volume 2:Michromachining
andMichrofabrication,P495,Fig.8.58,SPIE PRESS 刊
やOptics Communication,140巻 (1997年)P187 〜190 に
記載されているメンブレインミラーのように、複数の電
極９ｂとの間に電圧が印加されると、静電気力により薄
膜９ａが変形してその面形状が変化するようになってお
り、これにより、観察者の視度に合わせたピント調整が
できるだけでなく、さらに、レンズ９０１、９０２及び
／又はプリズム４、二等辺直角プリズム５、ミラー６の
温度や湿度変化による変形や屈折率の変化、あるいは、
レンズ枠の伸縮や変形及び光学素子、枠等の部品の組立
誤差による結像性能の低下が抑制され、常に適性にピン
ト調整並びにピント調整で生じた収差の補正が行われ得
る。

【０１３５】電極９ｂの形は、例えば図５、図６のよう
に、薄膜９ａの変形のさせ方に応じて選べばよい。

【０１３６】本実施例によれば、物体からの光は、対物
レンズ９０２及びプリズム４の各入射面と射出面で屈折
され、可変ミラー９で反射され、プリズム４を透過し
て、二等辺直角プリズム５でさらに反射され（図３中、
光路中の＋印は、紙面の裏側へ向かって光線が進むこと
を示している。）、ミラー６で反射され、接眼レンズ９
０１を介して眼に入射するようになっている。このよう
に、レンズ９０１、９０２、プリズム４、５、及び、可
変ミラー９によって、本実施例の光学装置の観察光学系
を構成しており、これらの各光学素子の面形状と肉厚を
最適化することにより、物体像の収差を最小にすること
ができるようになっている。

【０１３７】すなわち、反射面としての薄膜９ａの形状
は、結像性能が最適になるように演算装置１４からの信
号により各可変抵抗器１１の抵抗値を変化させることに
より制御される。すなわち、演算装置１４へ、温度セン
サー１５、湿度センサー１６及び距離センサー１７から
周囲温度及び湿度並びに物体までの距離に応じた大きさ
の信号が入力され、演算装置１４は、これらの入力信号
に基づき周囲の温度及び湿度条件と物体までの距離によ
る結像性能の低下を補償すべく、薄膜９ａの形状が決定
されるような電圧を電極９ｂに印加するように、可変抵
抗器１１の抵抗値を決定するための信号を出力する。こ
のように、薄膜９ａは電極９ｂに印加される電圧すなわ
ち静電気力で変形させられるため、その形状は状況によ
り非球面を含む様々な形状をとり、印加される電圧の極
性を変えれば凸面とすることもできる。なお、距離セン
サー１７はなくてもよく、その場合、固体撮像素子８か
らの像の信号の高周波成分が略最大になるように、デジ
タルカメラの撮像レンズ３を動かし、その位置から逆に
物体距離を算出し、可変ミラーを変形させて観察者の眼
にピントが合うようにすればよい。

【０１３８】また、薄膜９ａをポリイミド等の合成樹脂
で製作すれば、低電圧でも大きな変形が可能であるので
好都合である。なお、プリズム４と可変ミラー９を一体
的に形成してユニット化することができるが、このユニ
ットは本発明による光学装置の１例である。

【０１３９】また、図示を省略したが、可変ミラー９の
基板上に固体撮像素子８をリソグラフィープロセスによ
り一体的に形成してもよい。

【０１４０】また、レンズ９０１、９０２、プリズム
４、５、ミラー６は、プラスチックモールド等で形成す
ることにより任意の所望形状の曲面を容易に形成するこ
とができ、製作も簡単である。なお、本実施例の撮像装
置では、レンズ９０１、９０２がプリズム４から離れて
形成されているが、レンズ９０１、９０２を設けること
なく収差を除去することができるようにプリズム４、
５、ミラー６、可変ミラー９を設計すれば、プリズム
４、５、可変ミラー９は１つの光学ブロックとなり、組
立が容易となる。また、レンズ９０１、９０２、プリズ
ム４、５、ミラー６の一部あるいは全部をガラスで作製
してもよく、このように構成すれば、さらに精度の良い
撮像装置が得られる。

【０１４１】なお、図３の例では、演算装置１４、温度
センサー１５、湿度センサー１６、距離センサー１７を
設け、温湿度変化、物体距離の変化等も可変ミラー９で
補償するようにしたが、そうではなくてもよい。つま
り、演算装置１４、温度センサー１５、湿度センサー１
６、距離センサー１７を省き、観察者の視度変化のみを
可変ミラー９で補正するようにしてもよい。

【０１４２】次に、可変ミラー９の構成について述べ
る。

【０１４３】図４は、可変ミラー９の別の実施例を示し
ており、この実施例では、薄膜９ａと電極９ｂとの間に
電圧素子９ｃが介装されていて、これらが支持台２３上
に設けられている。そして、圧電素子９ｃに加わる電圧
を各電極９ｂ毎に変えることにより、圧電素子９ｃに部
分的に異なる伸縮を生じさせて、薄膜９ａの形状を変え
ることができるようになっている。電極９ｂの形は、図
５に示すように、同心分割であってもよいし、図６に示
すように、矩形分割であってもよく、その他、適宜の形
のものを選択することができる。図中、２４は演算装置
１４に接続された振れ（ブレ）センサーであって、例え
ばデジタルカメラの振れを検知し、振れによる像の乱れ
を補償するように薄膜９ａを変形させるべく、演算装置
１４及び可変抵抗器１１を介して電極９ｂに印加される
電圧を変化させる。このとき、温度センサー１５、湿度
センサー１６及び距離センサー１７からの信号も同時に
考慮され、ピント合わせ、温湿度補償等が行われる。こ
の場合、薄膜９ａには圧電素子９ｃの変形に伴う応力が
加わるので、薄膜９ａの厚さはある程度厚めに作られて
相応の強度を持たせるようにするのがよい。

【０１４４】図７は、可変ミラー９のさらに他の実施例
を示している。この実施例は、薄膜９ａと電極９ｂの間
に介置される圧電素子が逆方向の圧電特性を持つ材料で
作られた２枚の圧電素子９ｃ及び９ｃ’で構成されてい
る点で、図４に示された実施例とは異なる。すなわち、
圧電素子９ｃと９ｃ’が強誘電性結晶で作られていると
すれば、結晶軸の向きが互いに逆になるように配置され
る。この場合、圧電素子９ｃと９ｃ’は電圧が印加され
ると逆方向に伸縮するので、薄膜９ａを変形させる力が
図４に示した実施例の場合よりも強くなり、結果的にミ
ラー表面の形を大きく変えることができるという利点が
ある。

【０１４５】圧電素子９ｃ、９ｃ’に用いる材料として
は、例えばチタン酸バリウム、ロッシエル塩、水晶、電
気石、リン酸二水素カリウム（ＫＤＰ）、リン酸二水素
アンモニウム（ＡＤＰ）、ニオブ酸リチウム等の圧電物
質、同物質の多結晶体、同物質の結晶、ＰｂＺｒＯ₃ と
ＰｂＴｉＯ₃ の固溶体の圧電セラミックス、二フッ化ポ
リビニール（ＰＶＤＦ）等の有機圧電物質、上記以外の
強誘電体等があり、特に有機圧電物質はヤング率が小さ
く、低電圧でも大きな変形が可能であるので、好まし
い。なお、これらの圧電素子を利用する場合、厚さを不
均一にすれば、上記実施例において薄膜９ａの形状を適
切に変形させることも可能である。

【０１４６】図８は、可変ミラー９のさらに他の実施例
を示している。この変形例では、圧電素子９ｃが薄膜９
ａと電極９ｄとにより挟持され、薄膜９ａと電極９ｄ間
に演算装置１４により制御される駆動回路２５を介して
電圧が印加されるようになっており、さらにこれとは別
に、支持台２３上に設けられた電極９ｂにも演算装置１
４により制御される駆動回路２５を介して電圧が印加さ
れるように構成されている。したがって、この実施例で
は、薄膜９ａは電極９ｄとの間に印加される電圧と電極
９ｂに印加される電圧による静電気力とにより二重に変
形され得、上記実施例に示した何れのものよりもより多
くの変形パターンが可能であり、かつ、応答性も速いと
いう利点がある。

【０１４７】そして、薄膜９ａと電極９ｄ間の電圧の符
号を変えれば、可変ミラーを凸面にも凹面にも変形させ
ることができる。大きな変形を圧電効果で行い、微細な
形状変化を静電気力で行ってもよい。また、凸面の変形
には圧電効果を主に用い、凹面の変形には静電気力を主
に用いてもよい。

【０１４８】なお、電極９ｄは電極９ｂのように複数の
電極から構成してもよい。この様子を図８に示した。な
お、本明細書では、圧電効果と電歪効果、電歪、電歪効
果を全てまとめて圧電効果と述べている。したがって、
電歪材料も圧電材料に含まれるものとする。

【０１４９】また、圧電素子９ｃとして電歪材料を用い
る場合、圧電素子９ｃを変形可能な基板と電歪材料を一
体化した構造にしてもよい。

【０１５０】図９は、可変ミラー９のさらに他の実施例
を示している。この実施例は、電磁気力を利用して反射
面の形状を変化させ得るようにしたもので、支持台２３
の内部底面上には永久磁石２６が、頂面上には窒化シリ
コン又はポリイミド等からなる基板９ｅの周縁部が載置
固定されており、基板９ｅの表面にはアルミニウム等の
金属コートで作られた薄膜９ａが付設されていて、可変
ミラー９を構成している。基板９ｅの下面には複数のコ
イル２７が配設されており、これらのコイル２７はそれ
ぞれ駆動回路２８を介して演算装置１４に接続されてい
る。したがって、各センサー１５、１６、１７、２４か
らの信号によって演算装置１４において求められる光学
系の変化に対応した演算装置１４からの出力信号によ
り、各駆動回路２８から各コイル２７にそれぞれ適当な
電流が供給されると、永久磁石２６との間に働く電磁気
力で各コイル２７は反発又は吸着され、基板９ｅ及び薄
膜９ａを変形させる。

【０１５１】この場合、各コイル２７にはそれぞれ異な
る量の電流を流すようにすることもできる。また、コイ
ル２７は１個でもよいし、永久磁石２６を基板９ｅに付
設しコイル２７を支持台２３の内部底面側に設けるよう
にしてもよい。また、コイル２７はリソグラフィー等の
手法で作るとよく、さらに、コイル２７には強磁性体よ
りなる鉄心を入れるようにしてもよい。

【０１５２】図１０は、可変ミラー９のさらに他の実施
例を示している。この実施例では、基板９ｅの下面に薄
膜コイル２８’が設けられ、これに対向して支持体２３
の内部底面上にコイル２７が設けられている。そして、
薄膜コイル２８’には必要に応じて適切な電流を供給す
るための可変抵抗器１１、電源１２及び電源スイッチ１
３が接続されている。また、各コイル２７にはそれぞれ
可変抵抗器１１が接続されており、さらに、各コイル２
７と可変抵抗器１１に電流を供給するための電源１２と
コイル２７に流す電流の方向を変えるための切換え兼電
源開閉用のスイッチ２９が設けられている。したがっ
て、この実施例によれば、可変抵抗器１１の抵抗値をそ
れぞれ変えることにより、各コイル２７と薄膜コイル２
８’との間に働く電磁気力を変化させ、基板９ｅと薄膜
９ａを変形させて、可動ミラーとして動作させることが
できる。また、スイッチ２９を反転しコイル２７に流れ
る電流の方向を変えることにより、薄膜９ａを凹面にも
凸面にも変えることができる。

【０１５３】この場合、薄膜コイル２８’の巻密度を、
図１１に示すように、場所によって変化させることによ
り、基板９ｅ及び薄膜９ａに所望の変形を与えるように
することもできる。また、図１２に示すように、コイル
２７は１個でもよいし、また、これらのコイル２７には
強磁性よりなる鉄心を挿入してよい。また、支持台２３
により形成される空間内へ磁性流体を充填すれば、電磁
気力はさらに強くなる。

【０１５４】図１３は、可変ミラー９のさらに他の実施
例を示している。この実施例では、基板９ｅは鉄等の強
磁性体で作られており、反射膜としての薄膜９ａはアル
ミニウム等からなっている。この場合、薄膜コイルを設
けなくてもすむから、例えば図１０に示した実施例に比
べると、構造が簡単で、製造コストを低減することがで
きる。また、電源スイッチ１３を切換え兼電源開閉用ス
イッチ２９（図１０参照）に置換すれば、コイル２７に
流れる電流の方向を変えることができ、基板９ｅ及び薄
膜９ａの形状を自由に変えることができる。図１４はこ
の実施例におけるコイル２７の配置を示し、図１５はコ
イル２７の他の配置例を示しているが、これらの配置
は、図９及び図１０に示した実施例にも適用することが
できる。なお、図１６は、図９に示した実施例におい
て、コイル２７の配置を図１５に示したようにした場合
に適する永久磁石２６の配置を示している。すなわち、
図１６に示すように、永久磁石２６を放射状に配置すれ
ば、図９に示した実施例に比べて、微妙な変形を基板９
ｅ及び薄膜９ａに与えることができる。また、このよう
に電磁気力を用いて基板９ｅ及び薄膜９ａを変形させる
場合（図９、図１０及び図１３の実施例）は、静電気力
を用いた場合よりも低電圧で駆動できるという利点があ
る。

【０１５５】以上、いくつかの可変ミラーの例を述べた
が、ミラーの形を変形させるのに、図８の例に示すよう
に、２種類以上の力を用いてもよい。つまり、静電気
力、電磁力、圧電効果、磁歪、流体の圧力、電場、磁
場、温度変化、電磁波等の中から２つ以上を同時に用い
て可変ミラーを変形させてもよい。つまり、２つ以上の
異なる駆動方法を用いて光学特性可変光学素子を作れ
ば、大きな変形と微細な変形を同時に実現でき、精度の
良い鏡面が実現できる。そして、この考え方は、以下に
述べる可変焦点レンズの場合にも適用できる。

【０１５６】図１７は、本発明のさらに別の１例の構成
を示す図であり、可変焦点レンズ１４０を用いた撮像ユ
ニット１４１の例である。凸レンズ１０２と可変焦点レ
ンズ１４０とで撮像レンズを形成している。そして、固
体撮像素子８と合わせて撮像ユニットとなっている。

【０１５７】可変焦点レンズ１４０は、透明部材１４２
と圧電性のある合成樹脂等の柔らかい透明物質１４３と
で光を透過する流体あるいはゼリー状物質１４４を挟ん
でできている。流体あるいはゼリー状物質１４４として
は、シリコンオイル、弾性ゴム、ゼリー、水等を用いる
ことができる。

【０１５８】柔らかい透明物質１４３の両面には透明電
極１４５が設けられており、電子回路１０３から所定の
電圧を加えることで柔らかい透明物質１４３の圧電効果
により透明物質１４３が変形し、可変焦点レンズ１４０
の焦点距離が変わる。したがって、物体距離が変わった
場合でも、光学系をモーター等で動かすことなくフォー
カスができ、小型、軽量、消費電力が少ない点で優れて
たものとなっている。なお、図１７中、符号１４６は流
体あるいはゼリー状物質１４４を溜めるためのシリンダ
ーである。なお、圧電性の柔らかい透明物質１４３の材
質としては、ポリウレタン、シリコンゴム、アクリルエ
ラストマー、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ポリフッ化ビニリデン
（ＰＶＤＦ）等の高分子圧電体、シアン化ビニリデン共
重合体、ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレ
ンの共重合体等が用いられる。

【０１５９】なお、柔らかい透明物質１４３に電歪材
料、例えばアクリルエラストマー、シリコンゴム等を用
いる場合には、透明物質１４３を透明基板と電歪材料を
張り合わせた構造にしてもよい。

【０１６０】圧電性を有する有機材料、圧電性を有する
合成樹脂、圧電性を示すエラストマー等を用いると、可
変焦点レンズ面の大きな変形が実現できてよい。なお、
可変焦点レンズ１４０には、透明な圧電材料を用いるの
が当然よい。

【０１６１】また、これらの材料は圧電効果を用いた可
変ミラーに用いてもよい。大変形の可変ミラーが実現で
きる。

【０１６２】なお、図１７の例で、シリンダー１４６の
代わりに、図１８（ａ）に示すように、シリンダー１４
６を省略した構造にしてもよい。この場合に、支持部材
１４７は圧電性の柔らかい透明物質１４３のある周辺部
分を固定しており、透明物質１４３に電圧をかけること
で、図１８（ｂ）に示すように透明物質１４３が変形し
ても、可変焦点レンズ１４０の体積が変わらぬよう変形
するので、シリンダー１４６が不要になるのである。こ
こで、符号１４８は変形可能な部材で、弾性体、アコー
ディオン状の合成樹脂又は金属等でできている。

【０１６３】電子回路１０３には昇圧回路を含めてもよ
い。昇圧回路には圧電トランス等を用いると、小型でよ
い。昇圧回路は本発明の光学特性可変素子の全てに用い
てもよい。

【０１６４】図１７、図１８の例では、電圧を逆に印加
すると、圧電性の柔らかい透明物質１４３は逆向きに変
形するので、凹レンズにすることも可能である。

【０１６５】図１９は可変焦点レンズの別の１例を示す
図で、マイクロポンプ１６０で流体１６１を出し入れ
し、レンズ面を変形させる可変焦点レンズ１６２の例で
ある。マイクロポンプ１６０は、例えばマイクロマシン
の技術で作られた小型のポンプで電力で動く。流体１６
１が透明基板１６３と弾性体１６４の間に挟まれてい
る。符号１６５は、弾性体１６４を保護するための透明
基板であり、省いてもよい。マイクロマシンの技術で作
られたポンプ１６０の例としては、熱変形を利用したも
の、圧電材料を用いたもの、静電気力を用いたもの等が
ある。透明基板１６５はレンズでもよい。なお、図中、
符号４００はスペーサである。

【０１６６】図２０はマイクロポンプ１８０の１例の構
成を示す図である。振動板１８１は静電気力、圧電効果
等で電気力により振動する。図２０は静電気力で振動す
る例で、符号１８２、１８３は電極である。点線は変形
したときの振動板１８１を示している。振動板１８１の
振動に伴い、２つの弁１８４、１８５が開閉し、流体１
６１を図の右から左へ送る。例えば、マイクロポンプ１
８０を２つ図１９のように用いればよい（図１９ではマ
イクロポンプ１６０が対応する。）。

【０１６７】流体ポンプ１８０を用いた可変ミラー１８
８の１例を図２１に示す。反射膜１８９は流体１６１の
量に応じて、凹凸に変形し、可変ミラーとなる。

【０１６８】図２２は圧電効果で変形する可変焦点レン
ズ１９０の例で、２つの可変焦点レンズ１９０Ａ、１９
０Ｂからなる。流体１６１は可変焦点レンズ１９０Ａ、
１９０Ｂの間を行ったり来たりするように、パイプ等の
流路で繋がれており、さらに、可変焦点レンズ１９０
Ａ、１９０Ｂの弾性体１６４の変形が逆になるように、
異符号の電圧がそれぞれ加わるようになっている。この
ため、液溜１６８が不要になる点で優れている。

【０１６９】図２２のような可変焦点レンズ１９０は、
２個の可変焦点レンズ１９０Ａ、１９０Ｂが同時に実現
でき、ズームレンズ、広いフォーカス範囲を望む光学
系、変倍光学等に用いるとよい。図２２では、固体撮像
素子８と組み合わせたズーム撮像系（デジダルカメラ、
カムコーダ用）の例を示した。もちろん、圧電効果でな
く、例えば静電気力、電磁力等で可変焦点レンズ１９０
Ａ、１９０Ｂを駆動するようにしてもよく、あるいは、
一方の駆動方式のみを異ならせてもよい。あるいは、弾
性体１６４の表面に反射膜を設けて、２つの可変ミラー
を作ってもよいし、一方が可変ミラー、もう一方が可変
焦点レンズとなるようにしてもよい。

【０１７０】同様の用途に用いられる流体１６１を複数
の光学特性可変光学素子で共有するという考え方が本実
施例の基本思想であり、３つ以上の光学特性可変素子で
も適用できる。流体の代わりに、図１７の例と同様に、
ゼリー状物質を用いてもよい。

【０１７１】ところで、静電気力、圧電効果を用いた可
変ミラー、可変焦点レンズ等では、駆動用に高電圧が必
要になる場合がある。この場合、昇圧用のトランス、あ
るいは、圧電トランス等を用いるとよい。特に、積層型
圧電トランスを用いると、小型にできてよい。

【０１７２】図２３は光学特性可変光学素子の１例を示
す図で、磁歪材料を用いた可変ミラー１９５の例であ
る。磁歪材料からなる膜１９６は、その上に反射膜１９
７（例えばアルミニウム）が設けられ、コイル１９８に
電流を流すことで磁場が係り変形する。電流の向きを変
えることで、凹面にも凸面にも変形させることができ
る。この構成は高電圧を必要としないメリットがある。
複数のコイル１９８を設け、それらに加わる電流を変え
ることで様々な形に変形させることもできる。磁歪材料
としては、コバルト、ニッケル、アルフェロ合金、ガド
リミウム、鉄−アルミニウム合金、鉄−シリコン合金、
ニッケル−クロム合金、ニッケル−バナジウム合金、鉄
−コバルト合金、ニッケル−コバルト合金、スピネル型
のフェライト、ガーネット型のフェライト、超磁歪合金
等を用いるとよい。なお、磁歪材料からなる膜１９６を
強磁性体で作り、コイル１９８との磁気力で膜１９６を
変形させるようにしてもよい。強磁性体としては、鉄、
コバルト等がある。なお、図２３中、符号１６５は可変
ミラー１９５保護用の透明部材であり、特に反射膜１９
７の表面を守る効果がある。なお、透明部材１６５はレ
ンズでもよい。

【０１７３】図２４は光学特性可変光学素子の１例を示
す図で、圧電材料２００を用いた可変焦点レンズ２０１
の例である。圧電材料２００としては、透明物質１４３
と同様の材料が用いられる。透明で柔らかい基板２０２
の上に圧電材料２００が設けられている。基板２０２と
しては、合成樹脂、有機材料が望ましい。透明電極５９
を介して電圧を圧電材料２００に加えることで圧電材料
２００は変形し、図２４では凸レンズ作用を有する。基
板２０２の形を予め凸に形成しておき、かつ、２つの透
明電極５９の中少なくとも一方の大きさを基板２０２と
異ならせておくと、つまり、例えば図２５のように基板
２０２より透明電極５９を小さくしておくと、電圧を切
ったとき、あるいは電圧を下げたとき、図２５のように
透明電極５９のある部分だけが凹に形を変え、凹レンズ
作用を持つようになり、可変焦点レンズとして動作す
る。このとき、流体１６１の体積は変化しないように基
板２０２は変形するので、液溜１６８が不要であるメリ
ットがある。この例では、流体１６１を保持する基板２
０２の一部分を圧電材料２００で変形させ、液溜１６８
が不要としたところが大きなメリットである。

【０１７４】なお、図１、図２、図１７、図１９の例に
も言えることであるが、透明部材１４２、透明基板１６
３はレンズとしてもよい。平行平板でもよい。

【０１７５】図２６は光学特性可変素子の１例を示す図
で、圧電材料からなる２枚の薄膜２００Ａ、２００Ｂを
用いた可変焦点レンズの例である。薄膜２００Ａと２０
０Ｂの材料の方向性を反転させることで変形量を大きく
し、大きな可変焦点範囲が得られるメリットがある。符
号２０４はレンズ形状の透明基板であり、この例でも、
図の右側の透明電極５９は基板２０２より小さく形成さ
れている。なお、基板２０２、圧電材料２００、２００
Ａ、２００Ｂの厚さを不均一にして、電圧をかけたとき
の変形の仕方をコントロールするようにしてもよい。そ
うすると、レンズの収差補正等もでき、有利である。

【０１７６】図２７は可変焦点レンズの１例を示す図
で、電歪材料２０６、例えばシリコンゴム、アクリルエ
ラストマー等を用いた可変焦点レンズ２０７である。電
圧が低いときには、図２７のように凸レンズとして働
き、電圧を上げると図２８のように電歪材料２０６が図
の上下方向に伸び、左右方向に縮むので、焦点距離が伸
びる。したがって、可変焦点レンズとして動作する。こ
の例の場合は、大電流を必要としないので、消費電力が
小さいメリットがある。

【０１７７】図２９は光学特性可変光学素子の１例を示
す図で、フォトメカニカル効果を用いた可変焦点レンズ
２１４の例である。透明弾性体２０８、２０９でアゾベ
ンゼン２１０が挟まれており、透明なスペーサー２１１
を経て紫外光がアゾベンゼン２１０には照射される。符
号２１２、２１３はそれぞれ中心波長λ₁ 、λ₂ の紫外
光源で、例えば、紫外ＬＥＤ、紫外半導体レーザーから
なる。λ₁ の紫外光が、図３０（Ａ）のトランス型のア
ゾベンゼンに照射されると、図３０（Ｂ）のシス型に変
化し、アゾベンゼン２１０の体積は小さくなる。したが
って、可変焦点レンズ２１４の形状は薄くなり、凸レン
ズ作用が減少する。また、λ₂ の紫外光がシス型のアゾ
ベンゼン２１０に照射されると、アゾベンゼン２１０は
シス型からトランス型に変わり、アゾベンゼン２１０の
体積は増え、凸レンズ作用が増す。このようにして、可
変焦点レンズ２１４は可変焦点レンズとして作用する。
透明弾性体２０８、２０９の空気との境界面で紫外光は
全反射するので、外に光が漏れず効率が良い。

【０１７８】次に、以上のような光学特性可変光学素子
を用いた光学装置の実施例を示す。

【０１７９】図３１は、可変焦点レンズ３０１を用いた
可変焦点眼鏡３０２の例である。可変焦点レンズ３０１
としては、すでに述べた図１の可変焦点レンズ６２、図
２の可変焦点レンズ５６、図１７の可変焦点レンズ１４
０、図１９の可変焦点レンズ１６２等の他、液晶を用い
た可変焦点レンズ等も用いることができる。

【０１８０】従来、このような可変焦点眼鏡では、電源
供給のためにコードが必要で邪魔になることが多かっ
た。この点に鑑みるに、本発明では無線により電力をコ
ードなしで供給し、使い勝手を向上させている。その電
力の供給方法を説明すると、図３２に示すように電磁波
を用いる。使用者は、電力送信ユニット３０３を首にか
ける等で身に着けている。電力送信ユニット３０３は衣
服のポケット等に入れてもよく、使用者の身の回り（例
えば机の上）等に置いてもよい。電力送信ユニット３０
３では、電源３０４（例えば電池）で発信回路３０５を
動かし、送信アンテナ３０６から可変焦点眼鏡３０２に
向かって電磁波を出す。可変焦点眼鏡３０２にには受信
アンテナ３０７が眼鏡のフレーム３０８に設けてあり、
電力送信ユニット３０３から送られた電磁波を受ける。
これを例えば昇圧して、整流することによって、可変焦
点レンズ１４０、５６等を駆動することができる。可変
焦点レンズ１６２等を用いる場合は必ずしも整流しなく
てもよい。

【０１８１】なお、受信アンテナ３０７を透明な導電材
料で作り、可変焦点レンズ３０１に受信アンテナ３０７
を設けてもよい。あるいは、導体で作った受信アンテナ
３０７を可変焦点レンズ３０１の周辺又は一部分に配置
してもよい。

【０１８２】また、電力送信ユニット３０３あるいは電
源３０４は、他の機器、例えば携帯電話、ポータブルオ
ーディオ装置、ノートパソコン等と兼用でもよい。電磁
波としてはマイクロ波を用いると電送効率が良い。ま
た、送信アンテナ３０６から出る電磁波は、特定の方向
に向かって強くビーム３０９状に放射するようにすると
よい。こうすると、無駄なエネルギー消費がなく、他の
電子機器への影響も少ないからである。図３２に示すよ
うに上方向に向かって強く放射されるとよい。

【０１８３】また、符号３１４はタッチスイッチで、指
等で軽く触れるだけで、可変焦点レンズ３０１の屈折力
を切り換えること、あるいは、電気のＯＮ、ＯＦＦが可
能となっている。タッチスイッチ３１４はサイクリック
式にしておくと、触れる回数を変えるだけで、例えばピ
ントの合う距離を近点→中点→遠点→近点→中点→遠
点、あるいは、近点→遠点→近点→遠点…と切り換える
ことができ便利である。

【０１８４】また、符号３１６はジャイロ等による角度
センサーで、例えば使用者が下を向いたときは近点に、
上方又は水平方向を向いたときは遠点に可変焦点眼鏡３
０２のピントを合わせるようにすれば、オートフォーカ
ス類似の制御ができ、便利である。

【０１８５】図３３は可変焦点レンズ２０７を用いた可
変焦点眼鏡３０２の例を示す図で、透明基板又はレンズ
３１０、３１１で可変焦点レンズ２０７を挟んで保護す
ると共に、可変焦点レンズ２０７の一部を透明基板又は
レンズ３１０に固定してある。このようにすることで、
電歪材料２０６（図２７）の伸縮を妨げることなく可変
焦点レンズ２０７を固定することができる。

【０１８６】図３４は本発明の１例を示す図で、可変ミ
ラー３２０を用いたズームデジタルカメラ用光学系３２
１である。凹レンズよりなるレンズ群３２２は固定され
ているが、レンズ群３２３、レンズ群３２４は可動でズ
ーミングのために矢印のように光軸方向に可動となって
いる。一方、可変ミラー３２０はピント合わせ用に作動
し、応答が速いので、コントラスト検出方式のオートフ
ォーカスに用いられる。コントラスト検出方式のオート
フォーカスとは、ピントをずらしつつ撮像した画像の高
周波成分を調べ、高周波成分が最大となった位置をもっ
て合焦状態とする方式である。ズーミングを使用者が手
で行えばモータが不要になり、消費電力の少ないオート
フォーカス付きズームデジタルカメラが得られる。な
お、図中、符号３２５は絞りである。

【０１８７】ズームデジタルカメラ用光学系３２１は、
ＴＶカメラ、カムコーダ等、他の電子撮像系にも用いる
ことができる。可変ミラーとしては本願で述べた全ての
可変ミラーを用いることができるが、特に、静電気力、
電磁力、圧電効果、磁歪を用いたものは応答が速くてよ
い。

【０１８８】図３４の例で、固体撮像素子８は長方形の
撮像エリアの短辺が図３４の上下方向となるように配置
するのがよい。これは、像高が小さいため、可変ミラー
３２０で発生する収差の非対称成分が小さくなるからで
ある。つまり、撮像エリアの短辺方向（長方形に限らす
楕円、多角形でもよい）が、可変ミラーの光軸入射面に
対して略平行、より正確には４０°以内であればよい。

【０１８９】また、可変ミラー、可変焦点レンズ等を光
学系のピント合わせ、ズーミング等に用いる場合、それ
らの変形量あるいは焦点距離変化量、収差の補正量等
は、物体距離、ズーム時の画角等に対応してルックアッ
プテーブル等でメモリーに記憶させておくのが簡単でよ
い。物体距離あるいは画角が変化するときにルックアッ
プテーブルを参照し、可変焦点レンズ、可変ミラーを所
定の焦点距離の形に変化させればよい。

【０１９０】図３５は本発明の１例を示す図で、図３４
の可変ミラーの代わりに、可変焦点レンズ３２６を用い
たズーム光学系３２７である。可変焦点レンズ３２６は
フォーカス用に用いられ、ズーミングはレンズ群３２
３、３２４を手で動かして行う。その用途、効果は図３
４の例と略同じであるが、光学系が一直線上に並んでい
るため、光学製品の機械設計がしやすいメリットをさら
に有する。可変焦点レンズ３２６としては、本願で述べ
た全ての可変焦点レンズの他、液晶を用いた可変焦点レ
ンズ等も利用可能である。また、レンズ群３２３、３２
４は手で動かす代わりに、モータ、ソレノイド等で動か
してもよい。

【０１９１】図３６は本発明の１例を示す図で、異なる
駆動方法で動く２つの光学特性可変光学素子（ここで
は、可変ミラー）２２０、２２１を用いた車載用テレビ
カメラ２２２（自動車に搭載するＴＶカメラ）の例であ
る。図中、符号２２３はＴＶモニター、２２４は電子回
路、２２７は絞りで、２つの自由曲面プリズム２２５、
２２６と２つの光学特性可変光学素子２２０、２２１と
で可変画角、かつ、オートフォーカスの光学系を形成し
ている。光学特性可変光学素子２２０は静電気で駆動さ
れるので応答が速く、オートフォーカスを行い、一方、
光学特性可変光学素子２２１は応答は遅いが変形量が大
きいので、画角を可変するのにあるいは視野方向を変化
させるのに用いられる。このように異なる駆動方法の光
学特性可変素子を異なる機能で用いることで、より便利
な光学装置が実現できる。可変ミラー２２１は流体で駆
動される可変ミラーである。

【０１９２】可変ミラー２２０、２２１とそれらに対向
する光学素子（ここでは、自由曲面プリズム）２２５、
２２６の面は凹面となっており、このようにすること
で、可変ミラー２２０、２２１に入射する光線の入射角
を小さくすることができ、収差補正上有利である。図３
６中、符号１４５は透明電極で、自由曲面プリズム２２
５の凹面に透明電極１４５を形成することで、反射膜２
２８を強い凸面に変形させることもでき有利である。こ
のような透明導電部材、例えば透明電極の設定法は、電
磁力、磁歪、圧電効果等を用いたミラーでも利用でき
る。

【０１９３】図３７はテレビカメラ２２２を自動車２３
０に積んだ図で、自動車２３０の後車監視用のＴＶカメ
ラ、あるいは、ダッシュボード２３１近くに積んで自動
車テレビ電話として使用した例てある。車載用テレビカ
メラ２２２はカーナビゲーション、カーオーディオ装置
に積んでもよい。

【０１９４】図３８はＢＳデジタルＴＶ、あるいは、地
上波デジタルＴＶ、あるいは、ケーブルＴＶ等のテレビ
２３２のリモコン２３３にテレビカメラ２２２を積んだ
例で、例えば使用者の顔の画像をデジタルＴＶの双方向
通信を使って送ることもでき、便利である。テレビカメ
ラ２２２はステレオのリモコン、ゲームマシンのリモコ
ン等コードレスのリモコンに用いると低消費電力なので
よい。

【０１９５】図３９は可変ミラー８０１、８０２を用い
たビューファインダー型表示装置８０３の例を示す図で
ある。２枚の可変ミラー８０１、８０２を用いているの
で、レンズを動かすことなくズーミング、視度調整、変
倍等ができ、便利である。図中、符号８０４はレンズ、
８０５は表示デバイス（液晶表示素子、有機ＥＬ等）、
８０６はバックライト、８０７は電子回路、８０８はノ
ート型パソコン、８０９はスクリーン、８１４はビュー
ファインダー型表示装置の窓である。なお、可変ミラー
８０１又は８０２の代わりに、可変焦点レンズ８１０を
配置してもよく、少なくとも２つ以上の光学特性可変光
学素子があれば、ズーミング、視度調整、変倍が実現で
きる。なお、可変ミラー８０１、８０２、可変焦点レン
ズ８１０としては、本発明の他の実施例、上記の説明で
述べられた可変ミラー、可変焦点レンズ等が利用でき
る。

【０１９６】上記のようなビューファインダー型表示装
置８０３は、図４０に示すように、ＰＤＡ（携帯情報端
末）８１５、携帯電話、ポータブルパソコン、ＨＭＤ
（ヘッドマウンテッドディスプレイ）等に用いることが
できる。ビューファインダー型表示装置８０３を、デジ
タルカメラ、ＶＴＲカメラ等のビューファインダーに用
いてもよい。図３７、図３８の例共に、テレビカメラ２
２２以外に、ズームデジタルカメラ用光学系３２１（図
３４）、ズーム光学系３２７（図３５）、可変焦点レン
ズ１９０（図２２）、撮像ユニット１４１（図１７）等
の例も用いることができるのは言うまでもない。

【０１９７】なお、本願で圧電効果という用語を用いた
が、圧電効果には電歪効果も含めるものとする。

【０１９８】圧電材料についても同様で、電歪材料を含
むものとする。

【０１９９】本発明で述べた光学特性可変素子を用いた
撮像装置は、以下の物に設けると、低消費電力、ショッ
クに強い、小型軽量等のメリットがあるので良い。

【０２００】自動車のダッシュボード、自動車のインパ
ネ、Ｗ−ＣＤＭＡ（ＩＭＴ−２０００）（次世代携帯電
話）、ＤＶＤ、ＣＤ、ＭＤ等のプレーヤー、ＤＶＤ、Ｃ
Ｄ、ＭＤ等のポータブルプレーヤー、カーオーディオの
操作パネル、カーナビゲーション装置、眼鏡、可変焦点
眼鏡、ＨＭＤ（ヘッドマウンテッドディスプレイ）、Ｔ
Ｖ、ＨＤ−ＴＶ、ＢＳデジタルＴＶ、ノートパソコン、
パソコン、マウス、キーボード、ＰＤＡ、液晶モニタ
ー、ホームシアター、ゲームマシン、ヘッドフォンステ
レオ、オーディオ、ステレオのアンプ、チューナー、カ
セットデッキ、ＤＶＤ、ＣＤ用等のリモコン、スピーカ
ー、自転車、自動車、バス、オートバイ、スクーター、
ヘルメット、電車、列車、飛行機、船、等。

【０２０１】なお、光学特性可変光学素子を有しない撮
像装置を、上記製品に設けてもよい。別個にＴＶカメ
ラ、デジタルカメラ等を用いるよりは便利だからであ
る。

【０２０２】最後に本発明で用いる用語の定義を述べて
おく。

【０２０３】光学装置とは、光学系あるいは光学素子を
含む装置のことである。光学装置単独で機能しなくても
よい。つまり、装置の一部でもよい。

【０２０４】光学装置には、撮像装置、観察装置、表示
装置、照明装置、信号処理装置等が含まれる。

【０２０５】撮像装置の例としては、フィルムカメラ、
デジタルカメラ、ロボットの眼、レンズ交換式デジタル
一眼レフカメラ、テレビカメラ、動画記録装置、電子動
画記録装置、カムコーダ、ＶＴＲカメラ、電子内視鏡等
がある。

【０２０６】観察装置の例としては、顕微鏡、望遠鏡、
眼鏡、双眼鏡、ルーペ、ファイバースコープ、ファイン
ダー、ビューファインダー等がある。

【０２０７】表示装置の例としては、液晶ディスプレ
イ、ビューファインダー、ゲームマシン（ソニー社 プ
レイステーション）、ビデオプロジェクター、液晶プロ
ジェクター、頭部装着型画像表示装置（ｈｅａｄ ｍｏ
ｕｎｔｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ：ＨＭＤ）、ＰＤＡ（携帯
情報端末）、携帯電話等がある。

【０２０８】照明装置の例としては、カメラのストロ
ボ、自動車のヘッドライト、内視鏡光源、顕微鏡光源等
がある。

【０２０９】信号処理装置の例としては、携帯電話、パ
ソコン、光ディスクの読取・書込装置、光計算機の演算
装置等がある。

【０２１０】撮像素子は、例えば、ＣＣＤ、撮像管、固
体撮像素子、写真フィルム等を指す。また、平行平面板
はプリズムの１つに含まれるものとする。観察者の変化
には、視度の変化を含むものとする。被写体の変化に
は、被写体となる物体距離の変化、物体の移動、物体の
動き、振動、物体のぶれ等を含むものとする。

【０２１１】なお、デジタルカメラ、デジカメ、テレビ
カメラ、ＶＴＲカメラ、動画記録カメラ等は、何れも電
子撮像装置の１例である。

【０２１２】拡張曲面の定義は以下の通りである。

【０２１３】球面、平面、回転対称非球面の他、光軸に
対して偏心した球面、平面、回転対称非球面、あるい
は、対称面を有する非球面、対称面を１つだけ有する非
球面、対称面のない非球面、自由曲面、微分不可能な
点、線を有する面等、いかなる形をしていてもよい。反
射面でも、屈折面でも、光に何らかの影響を与え得る面
ならばよい。本発明では、これらを総称して拡張曲面と
呼ぶことにする。

【０２１４】本発明で使用する自由曲面とは，以下の式
で定義されるものである。この定義式のＺ軸が自由曲面
の軸となる。

【０２１５】 ここで、（ａ）式の第１項は球面項、第２項は自由曲面
項である。

【０２１６】球面項中、 ｃ：頂点の曲率 ｋ：コーニック定数（円錐定数） ｒ＝√（Ｘ² ＋Ｙ² ） である。

【０２１７】自由曲面項は、 ただし、Ｃ_j （ｊは２以上の整数）は係数である。

【０２１８】上記自由曲面は、一般的には、Ｘ−Ｚ面、
Ｙ−Ｚ面共に対称面を持つことはないが、Ｘの奇数次項
を全て０にすることによって、Ｙ−Ｚ面と平行な対称面
が１つだけ存在する自由曲面となる。また、Ｙの奇数次
項を全て０にすることによって、Ｘ−Ｚ面と平行な対称
面が１つだけ存在する自由曲面となる。

【０２１９】また、上記の回転非対称な曲面形状の面で
ある自由曲面の他の定義式として、Ｚｅｒｎｉｋｅ多項
式により定義できる。この面の形状は以下の式（ｂ）に
より定義する。その定義式（ｂ）のＺ軸がＺｅｒｎｉｋ
ｅ多項式の軸となる。回転非対称面の定義は、Ｘ−Ｙ面
に対するＺの軸の高さの極座標で定義され、ＡはＸ−Ｙ
面内のＺ軸からの距離、ＲはＺ軸回りの方位角で、Ｚ軸
から測った回転角で表せられる。

【０２２０】 ｘ＝Ｒ×cos(A) ｙ＝Ｒ×sin(A) Ｚ＝Ｄ₂ ＋Ｄ₃ Ｒcos(A)＋Ｄ₄ Ｒsin(A) ＋Ｄ₅ Ｒ² cos(2A)＋Ｄ₆ （Ｒ² −１）＋Ｄ₇ Ｒ² sin(2A) ＋Ｄ₈ Ｒ³ cos(3A) ＋Ｄ₉ （３Ｒ³ −２Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₁₀（３Ｒ³ −２Ｒ）sin(A)＋Ｄ₁₁Ｒ³ sin(3A) ＋Ｄ₁₂Ｒ⁴cos(4A)＋Ｄ₁₃（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₁₄（６Ｒ⁴ −６Ｒ² ＋１）＋Ｄ₁₅（４Ｒ⁴ −３Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₁₆Ｒ⁴ sin(4A) ＋Ｄ₁₇Ｒ⁵ cos(5A) ＋Ｄ₁₈（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）cos(3A) ＋Ｄ₁₉（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）cos(A) ＋Ｄ₂₀（１０Ｒ⁵ −１２Ｒ³ ＋３Ｒ）sin(A) ＋Ｄ₂₁（５Ｒ⁵ −４Ｒ³ ）sin(3A) ＋Ｄ₂₂Ｒ⁵ sin(5A) ＋Ｄ₂₃Ｒ⁶cos(6A)＋Ｄ₂₄（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）cos(4A) ＋Ｄ₂₅（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）cos(2A) ＋Ｄ₂₆（２０Ｒ⁶ −３０Ｒ⁴ ＋１２Ｒ² −１） ＋Ｄ₂₇（１５Ｒ⁶ −２０Ｒ⁴ ＋６Ｒ² ）sin(2A) ＋Ｄ₂₈（６Ｒ⁶ −５Ｒ⁴ ）sin(4A) ＋Ｄ₂₉Ｒ⁶sin(6A)・・・・・ ・・・・（ｂ） ただし、Ｄ_m （ｍは２以上の整数）は係数である。な
お、Ｘ軸方向に対称な光学系として設計するには、
Ｄ₄ ，Ｄ₅ ，Ｄ₆ 、Ｄ₁₀，Ｄ₁₁，Ｄ₁₂，Ｄ₁₃，Ｄ₁₄，Ｄ
₂₀，Ｄ₂₁，Ｄ₂₂…を利用する。

【０２２１】上記定義式は、回転非対称な曲面形状の面
の例示のために示したものであり、他のいかなる定義式
に対しても同じ効果が得られることは言うまでもない。
数学的に同値ならば他の定義で曲面形状を表してもよ
い。

【０２２２】なお、自由曲面の他の定義式の例として、
次の定義式（ｃ）があげられる。

【０２２３】Ｚ＝ΣΣＣ_nmＸＹ 例として、ｋ＝７（７次項）を考えると、展開したと
き、以下の式で表せる。

【０２２４】 Ｚ＝Ｃ₂ ＋Ｃ₃ Ｙ＋Ｃ₄ ｜Ｘ｜ ＋Ｃ₅ Ｙ² ＋Ｃ₆ Ｙ｜Ｘ｜＋Ｃ₇ Ｘ² ＋Ｃ₈ Ｙ³ ＋Ｃ₉ Ｙ² ｜Ｘ｜＋Ｃ₁₀ＹＸ² ＋Ｃ₁₁｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₁₂Ｙ⁴ ＋Ｃ₁₃Ｙ³ ｜Ｘ｜＋Ｃ₁₄Ｙ² Ｘ² ＋Ｃ₁₅Ｙ｜Ｘ³ ｜＋Ｃ₁₆Ｘ⁴ ＋Ｃ₁₇Ｙ⁵ ＋Ｃ₁₈Ｙ⁴ ｜Ｘ｜＋Ｃ₁₉Ｙ³ Ｘ² ＋Ｃ₂₀Ｙ² ｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₁ＹＸ⁴ ＋Ｃ₂₂｜Ｘ⁵ ｜ ＋Ｃ₂₃Ｙ⁶ ＋Ｃ₂₄Ｙ⁵ ｜Ｘ｜＋Ｃ₂₅Ｙ⁴ Ｘ² ＋Ｃ₂₆Ｙ³ ｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₂₇Ｙ² Ｘ⁴ ＋Ｃ₂₈Ｙ｜Ｘ⁵ ｜＋Ｃ₂₉Ｘ⁶ ＋Ｃ₃₀Ｙ⁷ ＋Ｃ₃₁Ｙ⁶ ｜Ｘ｜＋Ｃ₃₂Ｙ⁵ Ｘ² ＋Ｃ₃₃Ｙ⁴ ｜Ｘ³ ｜ ＋Ｃ₃₄Ｙ³ Ｘ⁴ ＋Ｃ₃₅Ｙ² ｜Ｘ⁵ ｜＋Ｃ₃₆ＹＸ⁶ ＋Ｃ₃₇｜Ｘ⁷ ｜ ・・・（ｃ） また、非球面は、以下の定義式で与えられる回転対称非
球面である。

【０２２５】 Ｚ＝（Ｙ² ／Ｒ）／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｙ² ／Ｒ² ｝^{1 /2}］ ＋ＡＹ⁴ ＋ＢＹ⁶ ＋ＣＹ⁸ ＋ＤＹ¹⁰＋…… ・・・（ｄ） ただし、Ｚを光の進行方向を正とした光軸（軸上主光
線）とし、Ｙを光軸と垂直な方向にとる。ここで、Ｒは
近軸曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、…はそ
れぞれ４次、６次、８次、１０次の非球面係数である。
この定義式のＺ軸が回転対称非球面の軸となる。

【０２２６】また、アナモルフィック面の形状は以下の
式により定義する。面形状の原点を通り、光学面に垂直
な直線がアナモルフィック面の軸となる。

【０２２７】 Ｚ＝（Ｃｘ・Ｘ² ＋Ｃｙ・Ｙ² ）／［１＋｛１−（１＋Ｋｘ）Ｃｘ² ・Ｘ² −（１＋Ｋｙ）Ｃｙ² ・Ｙ² ｝^1/2 ］ ＋ΣＲｎ｛（１−Ｐｎ）Ｘ² ＋（１＋Ｐｎ）Ｙ² ｝⁽ⁿ⁺¹⁾ ここで、例としてｎ＝４（４次項）を考えると、展開し
たとき、以下の式（ａ）で表すことができる。

【０２２８】 Ｚ＝（Ｃｘ・Ｘ² ＋Ｃｙ・Ｙ² ）／［１＋｛１−（１＋Ｋｘ）Ｃｘ² ・Ｘ² −（１＋Ｋｙ）Ｃｙ² ・Ｙ² ｝^1/2 ］ ＋Ｒ１｛（１−Ｐ１）Ｘ² ＋（１＋Ｐ１）Ｙ² ｝² ＋Ｒ２｛（１−Ｐ２）Ｘ² ＋（１＋Ｐ２）Ｙ² ｝³ ＋Ｒ３｛（１−Ｐ３）Ｘ² ＋（１＋Ｐ３）Ｙ² ｝⁴ ＋Ｒ４｛（１−Ｐ４）Ｘ² ＋（１＋Ｐ４）Ｙ² ｝⁵ ・・・（ｅ） ただし、Ｚは面形状の原点に対する接平面からのズレ
量、ＣｘはＸ軸方向曲率、ＣｙはＹ軸方向曲率、Ｋｘは
Ｘ軸方向円錐係数、ＫｙはＹ軸方向円錐係数、Ｒｎは非
球面項回転対称成分、Ｐｎは非球面項回転非対称成分で
ある。なお、Ｘ軸方向曲率半径Ｒｘ、Ｙ軸方向曲率半径
Ｒｙと曲率Ｃｘ、Ｃｙとの間には、 Ｒｘ＝１／Ｃｘ，Ｒｙ＝１／Ｃｙ の関係にある。

【０２２９】また、トーリック面にはＸトーリック面と
Ｙトーリック面があり、それぞれ以下の式により定義す
る。面形状の原点を通り、光学面に垂直な直線がトーリ
ック面の軸となる。Ｘトーリック面は、 Ｆ（Ｘ）＝Ｃｘ・Ｘ² ／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｃｘ² ・Ｘ² ｝^1/2 ］ ＋ＡＸ⁴ ＋ＢＸ⁶ ＋ＣＸ⁸ ＋ＤＸ¹⁰・・・ Ｚ＝Ｆ（Ｘ）＋（１／２）Ｃｙ｛Ｙ² ＋Ｚ² −Ｆ（Ｘ）² ｝・・・（ｆ） 次いで、Ｙ方向の曲率中心を通ってＸ軸の周りで回転す
る。その結果、その面はＸ−Ｚ面内で非球面になり、Ｙ
−Ｚ面内で円になる。Ｙトーリック面は、 Ｆ（Ｙ）＝Ｃｙ・Ｙ² ／［１＋｛１−（１＋Ｋ）Ｃｙ² ・Ｙ² ｝^1/2 ］ ＋ＡＹ⁴ ＋ＢＹ⁶ ＋ＣＹ⁸ ＋ＤＹ¹⁰・・・ Ｚ＝Ｆ（Ｙ）＋（１／２）Ｃｘ｛Ｘ² ＋Ｚ² −Ｆ（Ｙ）² ｝・・・（ｇ） 次いで、Ｘ方向の曲率中心を通ってＹ軸の周りで回転す
る。その結果、その面はＹ−Ｚ面内で非球面になり、Ｘ
−Ｚ面内で円になる。

【０２３０】ただし、Ｚは面形状の原点に対する接平面
からのズレ量、ＣｘはＸ軸方向曲率、ＣｙはＹ軸方向曲
率、Ｋは円錐係数、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは非球面係数であ
る。なお、Ｘ軸方向曲率半径Ｒｘ、Ｙ軸方向曲率半径Ｒ
ｙと曲率Ｃｘ、Ｃｙとの間には、 Ｒｘ＝１／Ｃｘ，Ｒｙ＝１／Ｃｙ の関係にある。

【０２３１】光学特性可変光学素子とは、可変焦点レン
ズ、可変ミラー、面形状の変わる可変プリズム、頂角可
変プリズム、光偏向作用の変わるプリズム、光偏向作用
の変わる可変回折光学素子つまり可変ＨＯＥ、可変ＤＯ
Ｄ等を含む。

【０２３２】可変焦点レンズには、焦点距離が変化せ
ず、収差量が変化するような可変レンズも含むものとす
る。可変ミラーについても同様である。

【０２３３】要するに、光学素子で光の反射、屈折、回
折等の光偏向作用が変化し得るものを光学特性可変光学
素子と呼ぶ。

【０２３４】情報発信装置とは、携帯電話、固定式の電
話、ゲームマシン、テレビ、ラジカセ、ステレオ等のリ
モコン、パソコン、パソコンのキーボード、マウス、タ
ッチパネル等の何れかの情報を入力し、送信することが
できる装置を指す。

【０２３５】撮像装置の付いたテレビモニター、パソコ
ンのモニター、ディスプレイも含むものとする。

【０２３６】情報発信装置は信号処理装置の中に含まれ
る。

【０２３７】

【発明の効果】以上の本発明によれば、小型、軽量で、
安価な機能拡張容易な光学装置、表示装置、信号処理装
置、撮像装置等が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学製品に用いられる静電気力を利用
した１例の可変焦点レンズの構成と作用を説明するため
の図である。

【図２】本発明の光学製品に用いられる透明圧電樹脂を
用いた１例の可変焦点レンズの構成と作用を説明するた
めの図である。

【図３】本発明の１例の光学装置の構成を示す図であ
る。

【図４】可変ミラーの別の実施例を示す図である。

【図５】電極を同心分割することを示す図である。

【図６】電極を矩形分割することを示す図である。

【図７】可変ミラーのさらに他の実施例を示す図であ
る。

【図８】可変ミラーのさらに他の実施例を示す図であ
る。

【図９】可変ミラーのさらに他の実施例を示す図であ
る。

【図１０】可変ミラーのさらに他の実施例を示す図であ
る。

【図１１】薄膜コイルの巻密度が場所によって変化して
いる様子を示す図である。

【図１２】コイルを１個用いる構成を示す図である。

【図１３】可変ミラーのさらに他の実施例を示す図であ
る。

【図１４】コイルの配置を示す別の例の構成を示す図で
ある。

【図１５】コイルの他の配置例を示す図である。

【図１６】図９の実施例における永久磁石の配置を示す
図である。

【図１７】本発明の可変焦点レンズを用いた撮像ユニッ
トの１つの実施例の構成を示す図である。

【図１８】図１７の可変焦点レンズでシリンダーを省略
した実施例の構成と作用を説明するための図である。

【図１９】本発明の可変焦点レンズのマイクロポンプで
流体を出し入れする実施例の構成を示す図である。

【図２０】マイクロポンプの１例の構成を示す図であ
る。

【図２１】本発明の流体ポンプを用いた可変ミラーの実
施例の構成を示す図である。

【図２２】本発明の圧電効果で変形する可変焦点レンズ
の実施例の構成を示す図である。

【図２３】本発明の磁歪材料を用いた可変ミラーの実施
例の構成を示す図である。

【図２４】本発明の圧電材料を用いた可変焦点レンズの
実施例の構成を示す図である。

【図２５】図２４の可変焦点レンズの実施例の変形の構
成を示す図である。

【図２６】本発明の圧電材料からなる２枚の薄膜を用い
た可変焦点レンズの実施例の構成を示す図である。

【図２７】本発明の電歪材料を用いた可変焦点レンズの
実施例の構成を示す図である。

【図２８】図２７の可変焦点レンズが変形した様子を示
す図である。

【図２９】本発明のフォトメカニカル効果を用いた可変
焦点レンズの実施例の構成を示す図である。

【図３０】トランス型のアゾベンゼンの状態変化を示す
図である。

【図３１】本発明による可変焦点レンズを用いた可変焦
点眼鏡の実施例の構成を示す斜視図である。

【図３２】図３１の可変焦点眼鏡を使用者が装着した様
子を示す図である。

【図３３】本発明による可変焦点レンズを用いた可変焦
点眼鏡の実施例の構成を示す図である。

【図３４】本発明による可変ミラーを用いたズームデジ
タルカメラ用光学系の実施例の構成を示す図である。

【図３５】本発明による可変焦点レンズを用いたズーム
光学系の実施例の構成を示す図である。

【図３６】本発明による異なる駆動方法で動く２つの光
学特性可変光学素子を用いた車載用テレビカメラの実施
例の構成を示す図である。

【図３７】テレビカメラを自動車に積んだ例の様子を示
す図である。

【図３８】テレビのリモコンにテレビカメラを積んだ例
の様子を示す図である。

【図３９】本発明による可変ミラを用いたビューファイ
ンダー型表示装置の実施例の構成を示す図である。

【図４０】図３９のようなビューファインダー型表示装
置を搭載したＰＤＡ等を示す斜視図である。

【符号の説明】

３…撮像レンズ ４…プリズム ５…二等辺直角プリズム ６…ミラー ８…固体撮像素子 ９…光学特性可変ミラー ９ａ…薄膜（反射面） ９ｂ…電極 ９ｃ…電圧素子 ９ｃ’…圧電素子 ９ｄ…電極 ９ｅ…基板 １１…可変抵抗器 １２…電源 １３…電源スイッチ １４…演算装置 １５…温度センサー １６…湿度センサー １７…距離センサー ２３…支持台 ２４…振れ（ブレ）センサー ２５…駆動回路 ２６…永久磁石 ２７…コイル ２８…駆動回路 ２８’…薄膜コイル ２９…スイッチ ５６…可変焦点レンズ ５９…透明電極 ６０…透明部材 ６２…可変焦点レンズ １０２…凸レンズ １０３…電圧制御回路 １４０…可変焦点レンズ １４１…撮像ユニット １４２…透明部材 １４３…圧電性透明物質 １４４…流体あるいはゼリー状物質 １４５…透明電極 １４６…シリンダー １４７…支持部材 １４８…変形可能な部材 １６０…マイクロポンプ １６１…透明流体 １６２…可変焦点レンズ １６３…透明基板 １６４…弾性体 １６５…透明基板（透明部材） １６８…液溜 １８０…マイクロポンプ １８１…振動板 １８２、１８３…電極 １８４、１８５…弁 １８８…可変ミラー １８９…反射膜 １９０、１９０Ａ、１９０Ｂ…可変焦点レンズ １９５…可変ミラー １９６…磁歪材料膜 １９７…反射膜 １９８…コイル ２００…圧電材料 ２００Ａ、２００Ｂ…薄膜（圧電材料） ２０１…可変焦点レンズ ２０２…基板 ２０４…透明基板 ２０６…電歪材料 ２０７…可変焦点レンズ ２０８、２０９…透明弾性体 ２１０…アゾベンゼン ２１１…スペーサー ２１２、２１３…紫外光源 ２１４…可変焦点レンズ ２２０、２２１…光学特性可変光学素子（可変ミラー） ２２２…テレビカメラ ２２３…ＴＶモニター ２２４…電子回路 ２２５、２２６…自由曲面プリズム ２２７…絞り ２２８…反射膜 ２３０…自動車 ２３１…ダッシュボード ２３２…テレビ ２３３…リモコン ３０１…可変焦点レンズ ３０２…可変焦点眼鏡 ３０３…電力送信ユニット ３０４…電源 ３０５…発信回路 ３０６…送信アンテナ ３０７…受信アンテナ ３０８…フレーム ３１４…タッチスイッチ ３１６…角度センサー ３１０、３１１…透明基板又はレンズ ３２０…可変ミラー ３２１…ズームデジタルカメラ用光学系 ３２２、３２３、３２４…レンズ群 ３２５…絞り ３２６…可変焦点レンズ ３２７…ズーム光学系 ４００…スペーサ ８０１、８０２…可変ミラー ８０３…ビューファインダー型表示装置 ８０４…レンズ ８０５…表示デバイス ８０６…バックライト ８０７…電子回路 ８０８…ノート型パソコン ８０９…スクリーン ８１０…可変焦点レンズ ８１４…ビューファインダー型表示装置の窓 ８１５…ＰＤＡ（携帯情報端末） ９０１…接眼レンズ ９０２…対物レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H041 AA02 AB32 AB38 AC02 AC05 AC06 AC07 AC08 AZ02 AZ06 5C022 AA00 AB21 AC01 AC54 AC78 CA00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機材料あるいは合成樹脂あるいはエラ
   ストマーからなる圧電材料を有することを特徴とする光
   学特性可変光学素子。
2. 【請求項２】 電磁波によって電力を供給することを特
   徴とする可変焦点眼鏡。
3. 【請求項３】 ピント合わせを行う光学特性可変光学素
   子を有し、光学素子を動かすことでズーミングあるいは
   変倍を行うことを特徴とする光学系。