JP2003057409A - 光学素子および光学機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 容器の一部に弾性膜を備えた温度補償部を設
けた場合、弾性膜が破れた場合等の液体漏出が問題とな
る。 【解決手段】 容器１０２，１０５，１０６内に液体１
２１，１２２を密封収容した光学素子において、上記容
器内に、気体を封入した弾性変形可能な気体封入部材１
０８を、液体とともに収容する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を利用した光
学素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】光学系において、レンズを機械的に移動
させることなく焦点距離を可変とするための提案が種々
なされている。

【０００３】例えば、特開平１１−１３３２１０号公報
には、透明液体を密閉容器に封止し、容器が備えている
第１電極と導電性弾性板との間に電位差を与えるように
した光学素子が提案されている。

【０００４】この光学素子では、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、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形に変形させ、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を形成させる。そして、この上記電
位差を変化させることによって凸レンズのパワーを変化
させることで、可変焦点距離の光学素子を構成してい
る。

【０００５】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、国際特許９９
／１８４５６号にて開示されている。この可変焦点レン
ズでは、容器内に第１の透明液体と第２の透明液体とを
密封し、これら第１の透明液体と第２の透明液体との界
面によりレンズを形成する。そして、電気エネルギを印
加して上記界面の形状を変化させることにより焦点距離
を可変としている。

【０００６】また、特開２０００−８１５０３号公報に
て提案の可変焦点レンズ装置では、アクチュエータでレ
ンズ容器を弾性変形させることにより焦点距離を変化さ
せる。

【０００７】ところで、一般に液体は熱膨張係数（単位
温度変化に対する体積変化率）が大きいため、周囲温度
が変化すると液体が膨張あるいは収縮し、液体を収容す
る容器に無理な力が作用し、液体が漏れ出るおそれがあ
る。

【０００８】このため、上記特開２０００−８１５０３
号公報にて提案の可変焦点レンズ装置では、以下に説明
する温度補償手段を備えている。

【０００９】すなわち、容器の外周部に、容器内の透明
液体が収容されている空間に連通するタンクを備えた温
度補償部を設け、この温度補償部によって熱膨張および
熱収縮によって増減する透明液体の体積の変動分を吸収
するようにしている。なお、温度補償部のタンク壁面の
うち少なくとも一部は変形容易な弾性壁となっている。

【００１０】これにより、周囲の温度環境の変化や長時
間動作に伴う温度上昇などによって容器中の透明液体が
熱膨張や熱収縮を起こした場合でも、温度補償部によっ
て透明液体の体積のうち温度変動分が吸収または供給さ
れ、温度変化等による光学パワーの変動を抑制すること
ができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開２０００−８１５０３号公報にて提案の可変焦点レン
ズ装置のように、容器の一部に弾性膜を備えた温度補償
部を設けた場合、弾性膜が直接外界にさらされているた
め、落下等の衝撃で弾性膜が破れたような場合に容器内
から液体が漏れ出てしまう。

【００１２】そこで本発明は、衝撃等に対する液体の密
封信頼性が高く、周囲温度の変化に伴う液体の体積変化
を適切に吸収できるようにした光学素子を提供すること
を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、容器内に液体を密封収容した光学素
子において、上記容器内に、気体を封入した弾性変形可
能な気体封入部材を、液体とともに収容している。

【００１４】ここで、気体封入部材としては、内部に気
泡が分散配置された高分子マトリクスや、相互に接合さ
れたフィルム状の２枚の弾性部材の間に気体を封入して
構成されたものを用いることが可能である。

【００１５】このように、弾性変形によって体積が可変
である気体封入部材を液体とともに容器内に収容するこ
とで、容器の全周を固体構造とすることが可能となり、
液体の密封信頼性を低下させずに液体の体積変化を確実
に吸収することが可能となる。特に単なる弾性部材では
なく気体を封入した部材を容器内に収容することで、液
体にわずかな体積変化が生じた場合でも弾性変形可能と
なり、そのわずかな体積変化をも確実に吸収することが
可能となる。

【００１６】また、上記液体として、導電性又は有極性
を有する第１の液体と、この第１の液体と混合しない第
２の液体とが容器内に収容されている場合には、上記気
体封入部材を、第１および第２の液体のうち体積が大き
い側の液体に接するように配置するとよい。

【００１７】これにより、２つの液体に体積変化が生じ
ても、これらの界面の形状変化を少なくすることが可能
となり、光学素子の焦点距離変動を少なくすることが可
能である。

【００１８】なお、気体封入部材の表面に、気体および
液体の透過を防止するための処理を施すことにより、気
体封入部材の性能劣化や光学素子の光学特性変化を防止
することが可能となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）図１には、本発
明の第１実施形態である光学素子の構成を示している。
本実施形態の光学素子は、カメラ等の光学機器における
可変焦点距離の結像（対物）光学系として用いられる。

【００２０】図１において、１０１は上記光学素子の全
体を示している。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ている。

【００２１】絶縁層１０４は、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。

【００２２】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、撥水層１１１が形成さ
れる。撥水処理剤としては、フッ素化合物等が好適であ
る。

【００２３】絶縁層１０４の外周部上面には、遮光性を
有した円筒型の容器本体１０５が接着固定されている。
容器本体１０５の内側には、予めリング状に成型された
マイクロカプセル１０８が貼り付けられている。

【００２４】このマイクロカプセル１０８は、高分子マ
トリクスに発泡剤を混合し、マトリクスをリング状に成
型する過程で発泡剤を発泡させ、中空粒子すなわち気泡
１０８ａを分散生成させる。その後、マトリクスの表面
全体にアルミニウムを蒸着し、防湿コートを形成する。

【００２５】ここで、高分子マトリクスに弾性材料を用
いることで、周囲の圧力変動が生じると、気泡１０８ａ
の体積変化とマトリクスの弾性変形とにより、マイクロ
カプセル１０８の体積が変化する。アルミニウムの蒸着
膜は非常に薄いため、マイクロカプセル１０８の弾性変
形の妨げにはならない。

【００２６】なお、本実施形態では、マイクロカプセル
１０８の表面の防湿コートをアルミ蒸着により形成する
場合について説明したが、金属材料のメッキや防湿性有
機材料の塗装等で代替してもよい。

【００２７】容器本体１０５の上端には、透明アクリル
製のカバー板１０６が接着固定される。カバー板１０６
には、後述する液体を注入するための注入孔１０６ａが
形成されている。

【００２８】１０７は中央部に所定寸法の開口を有した
絞り板であり、液体注入後に上記注入孔１０６ａをふさ
ぐ蓋の役目も兼ねている。そして、カバー板１０６と絞
り板１０７には、棒状電極１２５が貫通挿入され、接着
剤で封止固定される。

【００２９】透明電極１０３と棒状電極１２５との間に
は、給電回路１２６が接続され、スイッチ１２７のオン
・オフ操作に応じて両電極間に所定の電圧が印加された
り電圧印加が停止されたりするようになっている。

【００３０】以上の構成により、透明基板１０２、絶縁
層１０４、容器本体１０５、カバー板１０６で囲まれ、
かつマイクロカプセル１０８が収容された所定体積の空
間、すなわち後述する液体を満たすための液室を有した
筐体としての容器が形成される。

【００３１】次に、上記液室への液体の充填方法を説明
する。まずカバー板１０６に形成された注入孔１０６ａ
を通して、絶縁層１０４上の撥水膜１１１の上に第２の
液体１２２が所定量だけ滴下される。この第２の液体１
２２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。

【００３２】次に、液室内の残りの空間に、第１の液体
１２１が充填される。この第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、さらに所定量の
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。

【００３３】すなわち、第１および第２の液体１２１，
１２２には、比重が等しく、かつ互いに混合することの
ない液体が選定される。

【００３４】そして、第１の液体１２１を充填する際に
は、第１の液体１２１によって液室が満たされたあと、
圧力を印加して更に所定量余分に第１の液体１２１を注
入する。これにより、マイクロカプセル１０８内の気泡
１０８ａが上記圧力によって収縮し、マイクロカプセル
１０８の全体が弾性変形してその体積が減少し、その
分、第１の液体１２１が余分に充填されることになる。
こうして液質内の圧力が所定値に達したところで第１の
液体１２１の充填を停止し、カバー板１０６の上に絞り
板１０７を接着して光学素子の組み立てが完了する。

【００３５】この状態では、両液体１２１，１２２は界
面１２４ａを形成し、混ざり合わずにそれぞれが独立し
て液室内に存在する。そしてマイクロカプセル１０８
は、第２の液体１２２よりも体積が大きい第１の液体１
２１に接しているとともに、両液体１２１，１２２に
は、マイクロカプセル１０８の気泡１０８ａの復元力に
よって所定の圧力が加わっている。

【００３６】ここで、光学素子１０１の周囲温度が上昇
すると、第１および第２の液体１２１，１２２が膨張す
るが、これに応じてマイクロカプセル１０８が収縮する
ため、液体の膨張が吸収される。

【００３７】一方、光学素子１０１の周囲温度が下降す
ると、第１および第２の液体１２１，１２２が収縮する
が、これに応じてマイクロカプセル１０８が膨張するこ
とで、液体１２１，１２２の収縮が吸収される。

【００３８】そしていずれの場合にも、液体１２１には
気泡１０８ａの復元力による圧力が付与されるため、液
体に溶解した気体が析出するのを防止できる。

【００３９】また、マイクロカプセル１０８の表面には
防湿コートが施されているため、気泡１０８ａ内の気体
が第１の液体１２１に溶出するのを防止したり、第１の
液体がマイクロカプセル１０８内に浸透するのを防止し
たりすることができる。

【００４０】次に、光学素子１０１内の液体界面の形状
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１２４ａの形状は、両液体間
の界面張力、第１の液体１２１と絶縁層１０４との界面
張力、第２の液体１２２と絶縁層１０４上の撥水膜１１
１との界面張力および第２の液体１２２の体積で決ま
る。

【００４１】本実施形態においては、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。

【００４２】すなわち、第２の液体１２２が形成するレ
ンズ底面の直径は、撥水膜１１１の直径Ｄ１に等しい。

【００４３】一方、両液体１２１，１２２の比重は前述
したように等しいため、重力は作用しない。このため、
界面１２４ａは光軸１２３を中心とする球面になり、そ
の曲率半径および高さｈ１は第２の液体１２２の体積に
より決まる。

【００４４】スイッチ１２７がオン操作され、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と絶縁層１０４との界面張力が減少
し、第１の液体１２１が疎水膜１１１の外縁を乗り越え
て疎水膜１１１内に侵入する。その結果、第２の液体１
２２が作るレンズの底面の直径はＤ１からＤ２に減少
し、球状の界面１２４ａは１２４ｂのように盛り上が
り、高さはｈ１からｈ２に増加する。

【００４５】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１２１，１２２の界面が絶縁層
１０４と交わる点で、界面張力の釣り合いが変化して両
液体間の界面の形状が変わる。

【００４６】よって、給電回路１２６の電圧制御によっ
て界面１２４の形状を自在に変えることができる。ま
た、第１および第２の液体１２１，１２２が異なる屈折
率を有しているため、光学レンズとしてのパワーが付与
されることになり、光学素子１０１の焦点距離を界面１
２４の形状変化、つまりは印加電圧値によって変化させ
ることができる。

【００４７】また、本実施形態では、第２の液体１２２
よりも第１の液体１２１の体積が大きいため、温度変化
に伴う体積変化量の大半は、第１の液体１２１の量に支
配される。このため、前述したように、液体の体積変化
を吸収するマイクロカプセル１０８は第１の液体１２１
に接する位置に設けられている。この結果、２種類の液
体１２１，１２２の体積変化が生じても、界面１２４ａ
の形状変化が少なく、光学素子１０１の焦点距離変動を
少なくすることができる。

【００４８】なお、マイクロカプセルの製法は上記方法
に限定されるものではなく、他の方法で製造してもよ
い。

【００４９】（第２実施形態）上記第１実施形態では、
光学素子を構成する液体の体積変化を吸収する気体封入
部材として、高分子マトリクス内に中空粒子である気泡
を分散させたマイクロカプセルを用いた場合について説
明したが、本実施形態では、図２に示すように、互いに
接合される２枚のフィルム間に気体を封入したエアシー
ト部材２０８を用いている。

【００５０】図２において、２０１は本実施形態の光学
素子の全体を示している。２０２は中央に凹部を設けた
透明アクリル製の透明基板であり、第１実施形態と同様
にその上面には、酸化インジウムスズ製の透明電極（Ｉ
ＴＯ）２０３と透明アクリル製の絶縁層２０４が密着し
て設けられ、さらに直径Ｄ１の範囲内に撥水処理剤が塗
布され、撥水層２１１が形成される。

【００５１】絶縁層２０４の外周部上面には、遮光性を
有した円筒型の容器本体２０５が接着固定されている。
容器本体２０５の内側には、気室を有した帯状のエアシ
ート部材２０８がリング状に貼り付けられている。

【００５２】エアシート部材２０８は、一般にいわゆる
エアキャップシートと称されるものであり、多数の凸部
を形成したエアキャップフィルムと平坦なバックフィル
ムとを重ね、両フィルムを接着あるいは熱溶着すること
で、エアキャップフィルムの凸部内に空気が封じ込めら
れた気体室２０８ａが形成される。このようにして製造
されたエアシート部材２０８の表面全体には、アルミニ
ウムが蒸着されて防湿コートが形成されている。

【００５３】容器本体２０５の上端には、第１実施形態
と同様のカバー板２０６が接着され、棒状電極２２５、
給電回路２２６およびスイッチ２２７がそれぞれ取り付
け又は接続される。

【００５４】以上の構成により、透明基板２０２、絶縁
層２０４、容器本体２０５およびカバー板２０６で囲ま
れた所定体積の空間、すなわち液室を有した筐体として
の容器が形成される。

【００５５】次に上記液室への液体の充填方法を説明す
る。まず、カバー板２０６の注入孔２０６ａを通して、
絶縁層２０４上の撥水膜２１１の上に、第１実施形態と
同様の第２の液体２２２が所定量だけ滴下される。その
後、液室内の残りの空間に第１実施形態と同様の第１の
液体２２１が充填される。そして、第１の液体２２１を
充填する際に、第１の液体２２１によって液室が満たさ
れたあと、圧力を印加して更に所定量余分に第１の液体
２２１を注入する。これにより、エアシート部材２０８
内の気体室２０８ａが上記圧力によって収縮し、その
分、第１の液体２２１を余分に充填することができる。

【００５６】そして、容器内の圧力が所定値に達したと
ころで第１の液体２２１の充填を停止し、カバー板２０
６の上に絞り板２０７を接着して光学素子の組み立てが
完了する。

【００５７】この状態では、両液体２２１，２２２は光
軸２２３を中心とする球面形状の界面２２４ａを形成
し、互いに混ざり合わずにそれぞれが独立して液室内に
存在する。そしてエアシート部材２０８は、第２の液体
２２２よりも体積が大きい第１の液体２２１に接してい
るとともに、両液体２２１，２２２には、気体室２０８
ａの復元力によって所定の圧力が加わっている。

【００５８】ここで、光学素子２０１の周囲温度が上昇
すると、第１および第２の液体２２１，２２２が膨張す
るが、気体室２０８ａが収縮することで、液体の膨張が
吸収される。

【００５９】また、光学素子２０１の周囲温度が下降す
ると、第１および第２の液体２２１，２２２は収縮する
が、気体室２０８ａが膨張することで、液体の収縮が吸
収される。そしていずれの場合にも、液体には気体室２
０８ａの復元力による圧力が付与されるため、液体に溶
解した気体が析出するのを防止できる。

【００６０】また、エアシート部材２０８の表面には防
湿コートが施されているため、気体室２０８ａ内の気体
が第１の液体２２１に溶出したり、第１の液体２２１が
気体室２０８ａ内に浸透したりするのが防止される。

【００６１】光学素子２０１内の液体同士の界面２２４
ａは、第１実施形態と同様のメカニズムで球状の界面を
形成し、給電回路２２６によって電圧が印加されると、
界面は２２４ｂのように変形する。これにより、光学素
子２０１の焦点距離が変化する。

【００６２】また、本実施形態でも、第２の液体２２２
よりも第１の液体２２１の体積が大きいため、温度変化
に伴う体積変化量の大半は、第１の液体２２１の量に支
配される。このため、体積変化を吸収するエアシート部
材２０８は第１の液体２２１に接する位置に設けられて
いる。この結果、２種類の液体に体積変化が生じても、
界面２２４ａの形状変化が少なく、光学素子の焦点距離
変動を少なくすることができる。

【００６３】なお、上記各実施形態では、全体として略
円筒型に構成された光学素子について説明したが、本発
明は略矩形筒型や略多角筒型に構成された光学素子にも
適用することができる。

【００６４】（第３実施形態）図３には、上記第１およ
び第２実施形態にて説明した光学素子１０１，２０１
を、光学機器に応用した場合の光学機器の構成を示して
いる。本実施形態では、光学機器１５０として、静止画
像を撮像素子によって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。

【００６５】１４０は複数のレンズ群からなる撮影光学
系（結像光学系）であり、第１レンズ群１４１と、第２
レンズ群１４２と、光学素子１０１，２０１とにより構
成される。この撮影光学系１４０では、第１レンズ群１
４１の光軸方向の進退によって焦点調節がなされ、光学
素子１０１，２０１の光学パワー変化によってズーミン
グがなされる。

【００６６】なお、撮影光学系のズーミングを行うに
は、通常は複数のレンズ群のパワー変化や群の移動が必
要であるが、本実施形態では、光学素子１０１，２０１
のパワー変化でズーミング動作を代表させている。

【００６７】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１４１と第２レン
ズ群１４２の間に光学素子２０１が配置され、第１レン
ズ群１４１と光学素子１０１，２０１との間には、絞り
開口径を変化させて撮影光束の光量を調節する絞りユニ
ット１４３が配置されている。

【００６８】また、撮影光学系１４０の焦点位置（予定
結像面）には、撮像素子１４４が配置されている。この
撮像素子１４４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と、この電荷を蓄える電荷蓄積部
と、この電荷を転送して外部に送出する電荷転送部とか
らなる２次元ＣＣＤやＣＭＯＳ等の光電変換素子が用い
られる。

【００６９】１４５は画像信号処理回路で、撮像素子１
４４から入力されたアナログの画像信号をＡ／Ｄ変換
し、デジタル画像信号に対して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。

【００７０】１５１は液晶ディスプレイ等の表示器で、
撮像素子１４４を通じて得られた被写体の画像データや
本光学機器１５０の動作状況等を示す情報を表示する。

【００７１】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である。
１５３ａおよび１５３ｂはそれぞれ、ワイド側およびテ
レ側のズームスイッチで、撮影者の操作に応じて後述す
る変倍動作を行なわせ、撮影光学系１４０の焦点距離を
変更させる。

【００７２】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。

【００７３】１５５は焦点検出ユニットであり、一眼レ
フカメラに用いられる位相差検出方式の焦点検出ユニッ
ト等が好適である。

【００７４】１５６はフォーカス駆動ユニットであり、
第１レンズ群１４１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とを含み、焦点検出ユニット１５５
で演算されたフォーカス信号に基づいてフォーカス駆動
を行ない、撮影光学系１４０の焦点調節を行う。

【００７５】１５７はメモリであり、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。

【００７６】図４には、図３に示した光学機器１５０が
有するＣＰＵ１３０の制御フローチャートである。ま
ず、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
ドとなる。ステップＳ１０１においてメインスイッチ１
５２がオン操作されたと判定すると、待機モードを解除
し、次のステップＳ１０２以降へと進む。

【００７７】ステップＳ１０２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（シャッター優先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）等の設定を受け付
ける。

【００７８】ステップＳ１０３では、撮影者によってワ
イド（Ｗ）側ズームスイッチ１５３ａが操作されたか否
かを判別する。操作されていない場合はステップＳ１０
４に進む。ここでワイド側ズームスイッチ１５３ａが操
作された場合は、ステップＳ１２１に移行する。

【００７９】ステップＳ１２１では、ワイド側ズームス
イッチ１５３ａの操作量（操作方向やオン時間等）を検
出し、ステップＳ１２２では、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。そして、ステップＳ
１２３では、この演算結果に応じて光学素子１０１，２
０１への印加電圧量を決定し、次のステップＳ１２４
で、給電回路１３１の出力電圧を制御して光学素子１０
１，２０１に当該電圧を印加する。そしてステップＳ１
０２へ戻る。

【００８０】つまり、ワイド側ズームスイッチ１５３ａ
が操作され続けている場合は、ステップＳ１０２からス
テップＳ１２４を繰り返し実行し、ワイド側ズームスイ
ッチ１５３ａのオン操作が終了した時点でステップＳ１
０４へと移行する。

【００８１】ステップＳ１０４では、撮影者によってテ
レ（Ｔ）側ズームスイッチ１５３ｂが操作されたか否か
を判別する。操作されていない場合はステップＳ１０５
に進む。ここでテレ側ズームスイッチ１５３ｂが操作さ
れた場合は、ステップＳ１２１に移行する。

【００８２】ステップＳ１２１では、テレ側ズームスイ
ッチ１５３ｂの操作量（操作方向やオン時間等）を検出
し、ステップＳ１２２では、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。そして、ステップＳ１
２３では、その演算結果に応じて光学素子１０１，２０
１への印加電圧量を決定し、次のステップＳ１２４にて
給電回路１３１の出力電圧を制御して光学素子１０１，
２０１に電圧を印加する。そしてステップＳ１０２へ戻
る。

【００８３】つまり、テレ側ズームスイッチ１５３ｂが
操作され続けている場合は、ステップＳ１０２からステ
ップＳ１２４を繰り返し実行し、テレ側ズームスイッチ
１５３ｂのオン操作が終了した時点でステップＳ１０５
へと移行する。

【００８４】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４の
フローチャートではＳＷ１と記す）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Ｓ１０２に戻り、撮影条件設定の受け付けや、ズー
ムスイッチ１５３の操作の判別を繰り返す。ステップＳ
１０５で撮影準備スイッチがオン操作されたと判定した
ときは、ステップＳ１１１へ移行する。

【００８５】ステップＳ１１１では、撮像素子１４４お
よび信号処理回路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、およ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ことである。

【００８６】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、撮像素子１４４が出力する画像信号におい
て、最高、最低および平均の出力信号レベルを演算し、
撮像素子１４４に入射する光量を認識する。

【００８７】ステップＳ１１３では、ステップＳ１１２
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。

【００８８】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Ｓ１１５では、焦点検出ユニット１５５
を用いて撮影光学系１４０の焦点調節状態を検出する。
続いてステップＳ１１６では、フォーカス駆動ユニット
１５６により、第１レンズ群１４１を光軸方向に進退さ
せて合焦動作を行う。

【００８９】その後、ステップＳ１１７に進み、撮影ス
イッチ（フローチャートではＳＷ２と記す）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Ｓ１１１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。

【００９０】以上のようにして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。

【００９１】ステップＳ１３１では撮像を行う。すなわ
ち、撮像素子１４４上に結像した被写体像を光電変換さ
せ、光学像の強度に比例した電荷を各受光部近傍の電荷
蓄積部に蓄積させる。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。

【００９２】ステップＳ１３３では、信号処理回路１４
５に、入力されたアナログ画像信号をＡ／Ｄ変換させ、
ＡＧＣ制御、ホワイトバランス、γ補正、エッジ強調等
の画像処理を行わせ、さらに必要に応じてＣＰＵ１３０
内に記憶された画像圧縮プログラムでＪＰＥＧ圧縮等を
施す。

【００９３】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に記録すると同
時に、ステップＳ１３５にて一旦プレビュー画像を消去
した後に、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。その後、ステップＳ１３６
で、給電回路１３１を制御して光学素子１０１，２０１
への電圧印加をオフし、一連の撮影動作を終了する。

【００９４】なお、本実施形態では、光学素子を備えた
光学機器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光学
素子を用いることができる。

【００９５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
弾性変形によって体積が可変である気体封入部材を液体
とともに容器内に収容したので、容器の全周を固体構造
とすることができる。したがって、液体の密封信頼性を
低下させずに液体の体積変化を吸収することができる。

【００９６】特に単なる弾性部材ではなく気体を封入し
た部材を容器内に収容することで、液体にわずかな体積
変化が生じた場合でも弾性変形可能となり、そのわずか
な体積変化をも確実に吸収することができる。

【００９７】また、上記液体として、導電性又は有極性
を有する第１の液体と、この第１の液体と混合しない第
２の液体とが容器内に収容されている場合には、上記気
体封入部材を、第１および第２の液体のうち体積が大き
い側の液体に接するように配置すれば、２つの液体に体
積変化が生じても、これらの界面の形状変化を少なくす
ることが可能となり、光学素子の焦点距離変動を少なく
することができる。

【００９８】さらに、気体封入部材の表面に、気体およ
び液体の透過を防止するための処理を施すようにすれ
ば、気体封入部材の性能劣化や光学素子の光学特性変化
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である光学素子の断面図
である。

【図２】本発明の第２実施形態である光学素子の断面図
である。

【図３】本発明の第３実施形態である光学機器の構成図
である。

【図４】上記光学機器の動作フローチャートである。

【符号の説明】

１０１，２０１ 光学素子 １０２，２０２ 透明基板 １０３，２０３ 透明電極 １０４，２０４ 絶縁層 １０５，２０５ 容器本体 １０６，２０６ 上カバー １０８ マイクロカプセル １０８ａ 気泡（中空粒子） １２１，２２１ 第１の液体 １２２，２２２ 第２の液体 １２３，２２３ 光軸 １２４，２２４ 界面 １２５，２２５ 棒状電極 １２６，２２６ 給電回路 ２０８ エアシート部材 ２０８ａ 気体室

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０４Ｎ 5/225 Ｇ０２Ｂ 7/04 Ｄ Ｅ (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 AA20 AC00 BF01 DA01 DA02 DB00 EF05 5C022 AB21 AB43 AC54 AC74

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 容器内に液体を密封収容した光学素子で
   あって、 前記容器内に、気体を封入した弾性変形可能な気体封入
   部材が、前記液体とともに収容されていることを特徴と
   する光学素子。
2. 【請求項２】 前記液体として、導電性又は有極性を有
   する第１の液体と、この第１の液体と混合しない第２の
   液体とが前記容器内に収容されており、 前記気体封入部材が、前記第１および第２の液体のうち
   体積が大きい側の液体に接していることを特徴とする請
   求項１に記載の光学素子。
3. 【請求項３】 前記気体封入部材が、内部に気泡が分散
   配置された高分子マトリクスにより構成されていること
   を特徴とする請求項１又は２に記載の光学素子。
4. 【請求項４】 前記気体封入部材が、相互に接合された
   フィルム状の２枚の弾性部材の間に気体を封入して構成
   されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光
   学素子。
5. 【請求項５】 前記気体封入部材の表面に、気体および
   液体の透過を防止するための処理が施されていることを
   特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の光学素
   子。
6. 【請求項６】 請求項１から５のいずれかに記載の光学
   素子を備えたことを特徴とする光学機器。