JP2004341032A

JP2004341032A - 撮像ユニット及び撮像装置

Info

Publication number: JP2004341032A
Application number: JP2003134440A
Authority: JP
Inventors: Tetsuei Takeyama; 哲英武山; Toshiyuki Nagaoka; 利之永岡
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2003-05-13
Publication date: 2004-12-02
Also published as: US7043153B2; US20040228003A1

Abstract

【課題】可変光学素子の内壁面で発生されるフレアー光及びゴースト光や、液体中の不純物の写り込みや、前記第１液体と第２液体との界面反射によって発生するゴースト光による画質の劣化を実用レベルに抑制した撮像装置を実現する。
【解決手段】第１液体８及び第１液体８と混合することのない第２液体９を容器１０内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて第１液体８と第２液体９との界面形状が変化する可変光学素子５を有する撮像ユニット１であって、撮像ユニット１は、可変光学素子の光線入射側に配置された光学ユニットを備え、可変光学素子単体における軸上光束の最大径をΦ（ｍｍ）、可変光学素子の入射面における軸上光束の最大光線高さをｈ（ｍｍ）とするとき、下記の式を満足する開口絞り４を備えることを特徴とする。
０．１＜（Φ−２×ｈ）＜２０．０
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気毛管現象を利用した光学素子を含む撮像ユニット、及び撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラなどの撮像装置において、焦点距離を変更できる光学系がある。これらの光学系のほとんどは、レンズ又はレンズ群の一部を機械的に動かすことによって、焦点距離を変更している。しかしながら、このような構成では、機械的構造が複雑になってしまう問題がある。そこで、レンズそのものの光学特性を変化させることによって、焦点距離を変更する可変焦点レンズが考案されている。その一例として、電気毛管現象を用いた可変光学素子がある。
【０００３】
この可変光学素子としては、次のような構成のものが知られている。この可変光学素子は、第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体が、容器内に収容されている。また、前記第１液体を取り囲むリング状の第１電極と、前記第２液体を取り囲むリング状の第２電極とを有する。そして、前記電極に加える印加電圧の変化に応じて、前記第１液体と前記第２液体との界面形状を変化させている（例えば、非特許文献１参照。）。また、可変光学素子を備えた光学系に関しては、各種のものが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２４９２０３号公報（第１６頁、第６図）
【特許文献２】
特開２００１−２４９２６１号公報（第１４頁、第７図）
【非特許文献１】
ＲｏｂｅｒｔＥ．Ｆｉｓｃｈｅｒ、「ＣｕｒｒｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｉｎＬｅｎｄｓＤｅｓｉｇｎａｎｄＯｐｔｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩＩＩ」、（米国）、ＳＰＩＥ、２００２年７月
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、可変光学素子を組み込んだ撮像装置においては、フレアー光やゴースト光を発生する不都合がある。これは、可変光学素子の内壁面に配された電極などの構造物に、光束が当たることによる。
また、生産時に、前記第１液体中と前記第２液体中とにゴミ等の不純物が混入した場合、該不純物が撮像した画像に写り込む。そのため、画質が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は、これらの事情を鑑みてなされたものであり、フレアー光やゴースト光の発生が抑制された撮像ユニット、あるいは撮像装置を実現することを目的としている。また、液体中に不純物があっても、写り込みのない撮像ユニット、あるいは撮像装置を実現することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像ユニットであって、該撮像ユニットは、前記可変光学素子の光線入射側に配置された光学ユニットを備え、前記可変光学素子単体における軸上光束の最大径をΦ（ｍｍ）、前記可変光学素子の入射面における軸上光束の最大光線高さをｈ（ｍｍ）とするとき、下記の式（１）を満足する光束制限部を備えることを特徴とする。
０．１＜（Φ−２×ｈ）＜２０．０…式（１）
【０００８】
この発明によれば、前記可変光学素子と前記光学ユニットの組み合わせにおいて、フレアー光やゴースト光の発生を抑えることができる。この条件を満足すると、撮影範囲の画角より大きな画角等の光束が入射した際に、前記容器の内壁面に対して、光束を適切な距離だけ離すことができる。そのため、該容器の内壁面に光束が当たることがない。その結果、フレアー光やゴースト光が発生しない。
また、前記可変光学素子中において、光束が通過しない範囲が大きくなり過ぎない。そのため、該可変光学素子を大型化させずに済む。その結果、該可変光学素子を備える前記撮像ユニットの大型化を抑制することができる。また、コストの増大を抑えることが可能となる。
【０００９】
前記可変光学素子をより小型化し、コストを低くするためには、上述の条件に代えて、
０．１＜（Φ−２×ｈ）＜１０．０
を満足することが望ましい。
更に前記可変光学素子を小型化し、コストを低くするためには、上述の条件に代えて、
０．１＜（Φ−２×ｈ）＜５．０
を満足することが望ましい。
【００１０】
請求項２に係る発明は、第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて、前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像ユニットであって、該撮像ユニットは、前記可変光学素子の光線入射側に配置された光学ユニットを備え、前記可変光学素子は、両端における開口部の径が異なる部材を備え、該部材は、小さい方の開口部が光線入射側に位置するように配置され、該部材の小さい方の開口径をΦ_１（ｍｍ）、大きい方の開口径をΦ_２（ｍｍ）、前記可変光学素子の入射面における軸上光束の最大光線高さをｈ_１（ｍｍ）及び、前記界面における軸上光束の最大光線高さをｈ_２（ｍｍ）とするとき、下記の式（２）および式（３）を同時に満足する光束制限部を備えることを特徴とする。
０．１＜（Φ_１−２×ｈ_１）＜２０．０…式（２）
０．１＜（Φ_２−２×ｈ_２）＜２０．０…式（３）
【００１１】
この発明による効果は、請求項１に係る発明と同じである。
【００１２】
前記可変光学素子をより小型化し、コストを低くするためには、上述の条件に代えて、
０．１＜（Φ_１−２×ｈ_１）＜１０．０
０．１＜（Φ_２−２×ｈ_２）＜１０．０
を満足することが望ましい。
更に、前記可変光学素子を小型化し、コストを低くするためには、上述の条件に代えて、
０．１＜（Φ_１―２×ｈ_１）＜５．０
０．１＜（Φ_２―２×ｈ_２）＜５．０
を満足することが望ましい。
【００１３】
請求項３に係る発明は、第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて前記第１液体と前第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像ユニットであって、前記可変光学素子の入射面における最大画角の光束の面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、下記の式（４）を満足する光束制限部を備えることを特徴とする。
０．５＜Ｓ＜２０．０…式（４）
【００１４】
この発明によれば、上記条件を満足することで、前記可変光学素子の入射面における最大画角の光束面積を、適切な大きさにすることができる。そのため、前記第１液体や前記第２液体中に、生産時に混入したゴミなどの不純物が、撮像した画像に写り込まない。その結果、画質が劣化しない。また、前記第１液体と前記第２液体の境界面が大きくなり過ぎない。そのため、電気毛管現象の制御が困難にならない。その結果、印加電圧が高くなり過ぎずに、所望の形状精度を得ることが可能となる。
【００１５】
前記第１液体と前記第２液体の境界面を小さくするためは、上述の条件に代えて、
０．５＜Ｓ＜１０．０
を満足することが望ましい。
更に、前記境界面を小さくするためは、上述の条件に代えて、
０．５＜Ｓ＜５．０
を満足することが望ましい。
【００１６】
請求項４に係る発明は、第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像ユニットであって、該撮像ユニットは、前記可変光学素子の光線射出側に配置された撮像素子を備え、前記界面の曲率半径をＲ_１２（ｍｍ）、前記界面から前記撮像素子面までの軸上主光線の光路長をｄ（ｍｍ）としたとき、Ｒ_１２−ｄの絶対値が、前記光路長ｄの１０％以上、且つ５００％以下であることを特徴とする。
【００１７】
この発明にかかる撮像ユニットによれば、界面形状の変化しうる曲率半径を、前記界面位置から前記撮像素子面までの軸上主光線の光路長に対し、適切な値とすることができる。そのため、界面反射からのゴースト光が、前記撮像素子面で小さなスポット状となって結像されない。その結果、該撮像素子面の各画素あたりにもたらす光量エネルギーを小さくできる。よって、画質劣化への影響を抑制することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る撮像ユニットの一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。
第１実施形態に係る撮像ユニット１を図１に示す。撮像ユニット１は、光軸２に沿って間隔をあけて順に配置された、第１レンズ３と、開口絞り（光束制限部）４と、可変光学素子５と、第２レンズ６及び、撮像素子７から構成されている。
可変光学素子５は、第１液体８と、第１液体８とは混合することのない第２液体９と、第１液体８と第２液体９とを収容する容器１０とを有する。ここで、第１液体８と第２液体９は、お互いが混合しないため、両者の間に界面１１が形成されている。すなわち、両者は、１つの密閉された空間内において、互いに界面１１を境にして分離する性質を持っている。
更に、容器１０は、リング状の第１電極１２と、リング状の第２電極１３と、絶縁部材１４と、第１カバーガラス１５と、第２カバーガラス１６を有する。
第１電極１２は、中空の筒状であり、内周面が光束の射出方向に向かって徐々に内径寸が拡大する形状となって、第１液体８を取り囲むように配されている。また、第２電極１３の形状は、同様に中空の筒状であり、第２液体９を取り囲むように配されている。
また、絶縁部材１４は、第１電極１２と第２電極１３との間に配置され、両電極を電気的に絶縁する。また、第１カバーガラス１５は第１液体８側に配されている。第２カバーガラス１６は、第２液体９側に配されている。
ここで、第１電極１２と第２電極１３との間の印加電圧を変化させることによって、界面１１の形状が変化し、可変光学素子５の焦点距離を変化させる。
【００１９】
この撮像ユニット１において、第１レンズ３側から平行光束を入射させる。この光束は軸上光束である。この場合、平行光束は、第１レンズ３で収斂光束に変換される。この収斂光束は、開口絞り４を通過する。図１（ａ）では、開口絞り４の開口部を通過する光線のみを示している。
開口絞り４を通過した光束は、可変光学素子５に入射する。そして、第１カバーガラス１５、第１液体８、第２液体９、第２カバーガラス１６を通過して、射出する。続いて、可変光学素子５から射出した収斂光束は、第２レンズ６を通過して撮像素子７上に集光する。
このような構成において、撮像ユニット１は、下記の式（１）を満足する光束制限部を備えている。
０．１＜（Φ―２×ｈ）＜２０．０…式（１）
パラメータΦ、ｈについて説明する。図１（ａ）に示す構成では、可変光学素子５の入射面側には、第１レンズ３と開口絞り４が配置されている。ｈ（ｍｍ）はこのような構成におけるパラメータであり、可変光学素子５の入射面における軸上光束の最大光線の高さを表している。ここで、開口絞り４の開口部よりも大きな光束部分は、開口絞り４で遮光されることになる。よって、開口絞り４は、光束制限部として機能する。
【００２０】
上記の入射面は、第１カバーガラス１５における２つの面のうち、開口絞り４側の面である。ここで、第１カバーガラス１５の厚みが薄ければ、第１カバーガラス１５の両面での最大光線の高さに大きな違いはない。よって、ｈ（ｍｍ）は、第１カバーガラス１５における２つの面のうち、第１液体８側の面における、軸上光束の最大光線の高さということもできる。さらに、この面の位置は、第１カバーガラス１５と第１液体８とが接している位置である。また、この面の位置は、第１電極１２における２つの端面のうち、第１カバーガラス１５側の端面の位置でもある。
【００２１】
一方、図１（ｂ）に示す構成では、可変光学素子５の入射面側には、何も配置されていない。Φ（ｍｍ）はこのような構成におけるパラメータであり、可変光学素子５における軸上光束の最小径である。ここで、カバーガラス１２の全面に入射した光束は、第１電極１２における２つの端面のうち、第１カバーガラス１５側の端面で遮光されることになる。よって、この端面は、可変光学素子単体時には、光束制限部として機能する。
上記の端面（第１電極１２における第１カバーガラス１５側端面）によって、軸上光束の最小径が決まる。よって、Φ（ｍｍ）は、第１カバーガラス１５側の端面における、第１電極１２の内径と言うことができる。また、第１カバーガラス１５側で内径が最も小さい、よって、Φ（ｍｍ）は、第１電極１２の内径の最小値である、ということができる。また、この端面の位置は、第１カバーガラス１５と第１液体８とが接している位置でもある。
ここで、例えば、ｈが５．０ｍｍとなるように、第１レンズ３と開口絞り４を構成する。また、Φが１３．０ｍｍとなるように、第１電極１２を構成する。このようにすると、式（１）のΦ−２×ｈ＝３．０ｍｍとなり、式（１）を満足する。
【００２２】
上記の構成からなる撮像ユニット１において、光束を第１レンズ３に入射させる。すると、入射光束は、第１レンズ３で集光される。そして、開口絞り４によって、可変光学素子５へ入射する光束径が、最大光線高さｈの２倍以下になるように制限される。そして、可変光学素子５、第２レンズ６でさらに集光し、撮像素子７上に至る。このとき、第１電極１２と第２電極１３との間の印加電圧を調節することによって界面１１の形状を変化させることができる。このようにして、可変光学素子５の焦点距離を調節すると、入射光束が、撮像素子７上に結像する。
【００２３】
上記の構成によれば、第１電極１２と入射光束との間隔が１．５ｍｍとなっている。そのため、入射光束が可変光学素子５に入射しても、第１電極１２に当たらない。よって、フレアー光やゴースト光の発生が抑制される。この結果、フレアー光やゴースト光の発生による画質劣化を抑えることが可能となる。
【００２４】
次に、この発明の第２実施形態に係る撮像ユニット１について、図２を参照して説明する。なお、本実施形態の説明において、上述した第１実施形態と構成を共通とする箇所には、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、撮像ユニット１は、下記の式（２）、（３）同時に満足する光束制限部を備えている。
０．１＜（Φ_１―２×ｈ_１）＜２０．０…式（２）
０．１＜（Φ_２―２×ｈ_２）＜２０．０…式（３）
ここで、パラメータΦ_１、ｈ_１、Φ_２、ｈ_２について説明する。図２（ａ）に示す構成では、可変光学素子５の入射面側には、第１レンズ３と開口絞り４が配置されている。ｈ_１、ｈ_２（ｍｍ）は、このような構成におけるパラメータである。すなわち、ｈ_１（ｍｍ）は、第１実施形態と同様に、可変光学素子５の入射面における軸上光束の最大光線の高さを表している。あるいは、ｈ_１（ｍｍ）は、第１カバーガラス１５における２つの面のうち、第１液体８側の面における、軸上光束の最大光線の高さということもできる。一方、ｈ_２（ｍｍ）は、界面１１における軸上光束の最大光線の高さを表している。なお、この界面１１は、第１電極１２における２つの端面のうち、第２カバーガラス１６側の端面に近い。よって、第１電極１２における２つの端面のうち、第２カバーガラス１６側の端面を通過する最大光線の高さともいえる。ここで、ｈ_１とｈ_２を導き出すための軸上光束は、開口絞り４の開口部を通過した光束である。前述のように、開口絞り４の開口部よりも大きな光束部分は、開口絞り４で遮光されることになる。よって、開口絞り４は、光束制限部として機能する。
【００２５】
一方、図２（ｂ）に示す構成では、可変光学素子５の入射面側には、何も配置されていない。Φ_１、Φ_２（ｍｍ）はこのような構成におけるパラメータである。ここで、可変光学素子５は両端における開口部の径が異なる部材を備えている。そして、この部材は、小さい方の開口部が光線入射側位置するように配置されている。Φ_１（ｍｍ）は、この部材の小さい方の開口径である。本実施形態では、第１電極１２がこの部材に該当する。よって、Φ_１（ｍｍ）は、第１電極１２における２つの端面のうち、第１カバーガラス１５側における端面の内径ということができる。一方、Φ_２（ｍｍ）は、この部材の大きい方の開口径である。よって、Φ_２（ｍｍ）は、第１電極１２における２つの端面のうち、第２カバーガラス１６側における端面の内径ということができる。
なお、カバーガラス１２の全面に入射した光束は、第１電極１２における２つの端面のうち、第１カバーガラス１５側の端面で遮光されることになる。よって、この端面は、可変光学素子単体時には、光束制限部として機能する。
【００２６】
ここで、例えば、ｈ_１が４．５ｍｍ、ｈ_２が４．０ｍｍとなるように、第１レンズ３と開口絞りを構成する。また、Φ_１が１０．０ｍｍ、Φ_２が１１．０ｍｍとなるように、第１電極１２を構成する。このようにすると、式（２）のΦ_１―２×ｈ_１＝２．０ｍｍとなり、また式（３）のΦ_２―２×ｈ_２＝３．０ｍｍとなり、式（２）、式（３）を満足する。
【００２７】
上記の構成からなる撮像ユニット１において、第１の実施形態と同様に、光束を第１レンズ３に入射させる。すると、開口絞り４によって可変光学素子５へ入射する光束径が、最大光線高さｈ_１の２倍以下、かつ最大光線高さｈ_２の２倍以下になるように制限される。そして、可変光学素子５、第２レンズ６でさらに集光し、撮像素子７上に至る。このとき、入射光束が、撮像素子７上に結像するように、第１電極１２と第２電極１３との間の印加電圧を調節する。
【００２８】
上記の構成によれば、第１電極１２と入射光束の間隔が、第１カバーガラス１５側で１．０ｍｍとなっている。そのため、入射光束が可変光学素子５に入射しても、第１電極１２に入射光束が当たらない。よって、フレアー光やゴースト光の発生が抑制される。また、第１電極１２と入射光束の間隔が、第２カバーガラス１６側で１．５ｍｍとなっている。そのため、可変光学素子５を大型化させずに済む。この結果、可変光学素子５を大型化させることなく、フレアー光やゴースト光の発生による画質劣化を抑えることが可能となる。
【００２９】
次に、この発明の第３実施形態に係る撮像ユニット１について、図３を参照して説明する。なお、本実施形態の説明において、上述した第１実施形態と構成を共通とする箇所には、同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態では、撮像ユニット１は、可変光学素子の入射面における最大画角の光束の面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、下記の式（４）を満足する光束制限部を備えている。
０．５＜Ｓ＜２０．０…式（４）
【００３０】
上記の入射面は、第１カバーガラス１５における２つの面のうち、開口絞り４側の面である。ただし、第１カバーガラス１５の厚さが薄ければ、第１カバーガラス１５の両面での最大光線の高さに大きな違いはない。よって、上記の入射面は、第１カバーガラスと第１液体との境界面ということもできる。
ここで、例えば、Ｓが２．０ｍｍ^２となるように、開口絞り４を構成する。そうすると、第１の実施形態と同様に、開口絞り４によって第１カバーガラス１５へ入射する光束径の面積が、最大画角の光束面積Ｓ以下になるように制限される。このとき、撮像素子７上に結像するように、第１電極１２と第２電極１３との間の印加電圧を調節する。
上記の構成によれば、光束面積Ｓが条件を満足しているため、第１液体８及び第２液体９中に混入したゴミ等の不純物の写り込みが抑制防止される。
【００３１】
次に、この発明の第４実施形態に係る撮像ユニット１について、図４を参照して説明する。なお、本実施形態の説明において、上述した第１実施形態と構成を共通とする箇所には、同一の符号を付して説明を省略する。符号１７は、光学系への入射光束の正規結像スポットを示す。また、符号１８は、界面１１からのゴースト光によるスポット像を示している。
この撮像ユニット１において、界面１１から撮像素子面までの軸上主光線の光路長ｄ（ｍｍ）と、界面１１の曲率半径Ｒ_１２（ｍｍ）との差の絶対値が、前記光路長ｄの１０％以上、且つ５００％以下となるように、前記曲率半径Ｒ_１２及び前記光路長ｄが設定されている。ここで、Ｒ_１２を、例えば２３．０ｍｍとし、ｄを、例えば２０．０ｍｍとする。
【００３２】
上記の構成からなる撮像ユニット１において、第１の実施形態と同様に入射光束が、撮像素子７上に結像するように、第１電極１２と第２電極１３との間の印加電圧を調節する。
上記の構成によれば、撮像素子７面上に界面１１における反射によるゴースト光は、撮像素子７上で小さなスポット状に結像されない。この結果、界面１１における反射によるゴースト光が、撮像素子７上の各画素あたりに与える光量エネルギーは小さくなる。よって、画質劣化への影響が抑制される。
なお、光路長ｄ（ｍｍ）と、界面１１の曲率半径Ｒ_１２（ｍｍ）との差の絶対値が、前記光路長ｄの１０％以上、且つ１００％以下であるのが好ましい。更には、１０％以上、且つ５０％以下であるのが好ましい。
なお、前記第１カバーガラス１５及び前記第２カバーガラス１６は、球面、非球面、回折光学面、自由曲面などで構成することも可能である。
【００３３】
以下に、撮像ユニット１を用いた本実施形態にかかる撮像装置の具体的な例を説明する。
図５に示したのは、撮像ユニット１をカプセル内視鏡２０に用いた例である。
カプセル内視鏡２０は、照明光源２１、撮像ユニット１、撮像ユニット１の撮像素子からの信号を処理する画像処理回路２２及び、それらに電源を供給するバッテリー２３を備え、全体がカバー２４で覆われている。
カバー２４の先端には、透明窓２５が設けられている。この透明窓２５を介して、照明光の投射と撮像ユニット１による反射光の受光が行われる。
【００３４】
次に、図６に示したのは、撮像ユニット１を携帯用端末３０に用いた例である。図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ正面図、側面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＸ−Ｘ断面図である。
携帯用端末３０は、撮像ユニット１が用いられた撮像部３１、モニタ部３２、文字記号や知れ信号をボタン・ダイヤル等で入力する入力部３３、マイク部３４、スピーカ部３５及び、無線通信の授受を行うアンテナ３６を備えている。
図６（ｃ）に示したように、携帯用端末３０の内部には、基板取付部３７に固定された回路基板３８上に、撮像ユニット１に含まれるＣＣＤ３９が、電気的に接続されて固定され、撮像部光軸４０の方向にカバーガラス４１が設けられて封止されている。
【００３５】
次に、図７に示したのは、撮像ユニット１をパーソナルコンピュータ５０に用いた例である。図７は、パーソナルコンピュータ５０の概略構成を説明するための斜視説明図である。
パーソナルコンピュータ５０は、キーボード５１、モニタ部５２及び、撮像部５３を備えている。モニタ部５２は、撮像部５３で撮られた画像も含む画像５４を表示することができる構成とされている。撮像部５３は、モニタ部５２の横に設けられている。撮像ユニット１（図示略。）は、撮像部５３の内部に設けられており、光軸方向断面が、図６（ｃ）に示したものと同じ構成を備えている。
【００３６】
次に、図８に示したのは、撮像ユニット１を監視カメラ６０に用いた例である。図７は、監視カメラ６０の概略構成を説明するための側面視説明図である。
監視カメラ６０は、監視カメラ本体をなす回路部６１と、撮像部６２とを備え、天井６３に固定された取付部６４に、軸６５及びモータ６６を介して取り付けられている。撮像部６２の内部には、図示真直矢印方向が現像可能となるように、撮像ユニット１が設けられている。撮像ユニット１は、光軸方向断面が、図６（ｃ）に示したものと同じ構成を備え、撮像部６２内に固定されている。基板取付部３７（図６（ｃ）参照。）は、回動機構（図示略。）により、首振り運動可能に取り付けてもよい。
【００３７】
次に、図９に示したのは、撮像ユニット１を自動車の車載用カメラシステム７０に用いた例である。図９は、車載用カメラシステム７０の概略構成を説明するための斜視説明図である。
車載用カメラシステム７０は、撮像部７１ａ、ｂ、ｃを備え、信号処理部７２及び、切換制御部７３を介してそれぞれの撮像部により撮影された画像をモニタ部７４に表示できるようにしたシステムである。撮像部７１ａ、ｂ、ｃは、それぞれ、光ファイバ７５ａ、ｂ、ｃによって結合されている。
撮像ユニット１は、光軸方向断面が、図６（ｃ）に示したものと同じ構成を備え、撮像部７１ａ、ｂ、ｃ内に固定されている。
【００３８】
以上に説明した本実施形態にかかる撮像装置によれば、いずれも本発明の第１から第４の実施形態に係る撮像ユニットを用いているため、第１から第４の実施形態の撮像ユニットと同様の作用効果を奏する。
【００３９】
［付記］
以上の本発明の撮像装置は、例えば次のように構成することができる。
【００４０】
（１）第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて、前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像装置において、
前記容器が、前記液体を光軸方向に挟む第１カバーガラス及び第２カバーガラスと、前記第１カバーガラスに隣接し、前記第１液体を取り囲むリング状の第１電極と、前記第２カバーガラスに隣接し、前記第２液体を取り囲むリング状の第２電極とを備え、
前記第１電極が、前記第１液体に導通しかつ前記第２液体から絶縁されるとともに、前記第１カバーガラス側から光軸方向に沿って徐々に内径寸法が拡大する内面を備え、前記第２電極が、前記第２液体に導通しかつ前記第１液体から絶縁され、
第１電極における最も第１カバーガラス側での内径Φ_１（ｍｍ）、第１電極における最も第２カバーガラス側での内径Φ_２（ｍｍ）、前記第１電極の前記第１カバーガラス側の端面を通過する最大光線高さｈ_１（ｍｍ）及び、前記第１電極の前記第２カバーガラス側の端面を通過する最大光線高さｈ_２（ｍｍ）が、下記の式（２）および式（３）を同時に満足することを特徴とする撮像装置。
０．１＜（Φ_１―２×ｈ_１）＜２０．０…式（２）
０．１＜（Φ_２―２×ｈ_２）＜２０．０…式（３）
この構成によれば、例えば、撮影範囲の画角より大きな画角等の光束が入射した際に、光束が前記第１電極の最も第１カバーガラス側での内径から適切な距離だけ離れているため、前記第１電極に当たらず、その結果、フレアー光やゴースト光が発生しない。また、同様に光束が、前記第１電極の最も第２カバーガラス側での内径から適切な距離だけ離れているため、前記第１電極に当たらず、その結果、フレアー光やゴースト光が発生しない。
また、前記可変光学素子中において光束が通過しない範囲が大き過ぎないため、前記可変光学素子を大型化させずに済む。その結果、この可変光学素子を備える撮像装置の大型化を抑制して、コストの増大を抑えることが可能となる。
（２）第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像装置において、
前記容器が、前記液体を光軸方向に挟む要素であって、前記第１液体に隣接する第１カバーガラスを有し、
前記第１カバーガラスと前記第１液体との界面を通過する最大画角の光束面積Ｓ（ｍｍ^２）が、下記の式（４）を満足することを特徴とする撮像装置。
０．５＜Ｓ＜２０．０…式（４）
この構成によれば、第１カバーガラスと第１液体との界面を通過する最大画角の光束面積を規定することによって液体中のゴミの写り込みによる影響と制御性が両立でき、画質の劣化が実用レベルまで抑えられる。
（３）第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像装置において、
前記界面形状の変化しうる曲率半径Ｒ_１２（ｍｍ）と、前記第１液体と前記第２液体との界面位置から撮像素子面までの軸上主光線の光路長ｄ（ｍｍ）との差の絶対値が、前記光路長ｄの１０％以上５００％以下であることを特徴とする撮像装置。
この構成によれば、第１液体と第２液体との界面の曲率半径を規定することによって界面反射によるゴースト光の発生が回避でき、画質の劣化を実用レベルまで抑えられる。
（付記項１）上記構成において、撮像素子と電源供給手段とを有し、撮像作用と可変光学作用とを同一の電源供給手段によって行う。
【００４１】
（付記項２）上記構成において、２つの液体の屈折率が異なる。
【００４２】
（付記項３）撮像装置は、上記撮像ユニットを備えた携帯電話機。
【００４３】
（付記項４）撮像装置は、上記撮像ユニットを備えたデジタルカメラ。
【００４４】
（付記項５）撮像装置は、上記撮像ユニットを備えた顕微鏡。
【００４５】
（付記項６）撮像装置は、上記撮像ユニットを備えた測定機。
【００４６】
（付記項７）撮像装置は、上記撮像ユニットを備えた携帯情報端末。
【００４７】
（付記項８）撮像装置は、上記撮像ユニットを備えた内視鏡。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１及び２に係る発明によれば、第１電極と通過光束との離れ具合を規定することによって可変光学素子の内壁面で発生されるフレアー光やゴースト光が抑制され、画質の劣化が実用レベルまで抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態による構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態による構成図である。
【図４】本発明の第４実施形態による構成図である。
【図５】同撮像ユニットを用いたカプセル内視鏡の概略構成を示す断面図である。
【図６】同撮像ユニットを用いた携帯用端末の概略構成を示す正面図、側面図及び断面図である。
【図７】同撮像ユニットを用いたパーソナルコンピュータの概略構成を示す斜視説明図である。
【図８】同撮像ユニットを用いた監視カメラの概略構成を示す側面視説明図である。
【図９】同撮像ユニットを用いた自動車の車載用カメラシステムの概略構成を示す斜視説明図である。
【符号の説明】
４：開口絞り（光束制限部）
５：可変光学素子
６：撮像素子
８：第１液体
９：第２液体
１０：容器
１１：第１液体及び第２液体により形成される界面
Φ：可変光学素子単体における軸上光束の最大径（ｍｍ）
ｈ：可変光学素子の入射面における軸上光束の最大光線高さ（ｍｍ）
Φ_１：第１電極における最も第１カバーガラス側での内径（ｍｍ）
Φ_２：第１電極における最も第２カバーガラス側での内径（ｍｍ）
ｈ_１：可変光学素子の入射面における軸上光束の最大光線高さ（ｍｍ）
ｈ_２：界面における軸上光束の最大光線高さ（ｍｍ）
Ｓ：可変光学素子の入射面における最大画角の光束の面積（ｍｍ^２）
ｄ：界面から前記撮像素子面までの軸上主光線の光路長（ｍｍ）

Claims

第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像ユニットであって、
該撮像ユニットは、前記可変光学素子の光線入射側に配置された光学ユニットを備え、
前記可変光学素子単体における軸上光束の最大径をΦ（ｍｍ）、前記可変光学素子の入射面における軸上光束の最大光線高さをｈ（ｍｍ）とするとき、下記の式（１）を満足する光束制限部を備えることを特徴とする撮像ユニット。
０．１＜（Φ−２×ｈ）＜２０．０…式（１）
第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて、前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像ユニットであって、
該撮像ユニットは、前記可変光学素子の光線入射側に配置された光学ユニットを備え、
前記可変光学素子は、両端における開口部の径が異なる部材を備え、
該部材は、小さい方の開口部が光線入射側位置するように配置され、
該部材の小さい方の開口径をΦ_１（ｍｍ）、大きい方の開口径をΦ_２（ｍｍ）、前記可変光学素子の入射面における軸上光束の最大光線高さをｈ_１（ｍｍ）及び、前記界面における軸上光束の最大光線高さをｈ_２（ｍｍ）とするとき、下記の式（２）および式（３）を同時に満足する光束制限部を備えることを特徴とする撮像ユニット。
０．１＜（Φ_１−２×ｈ_１）＜２０．０…式（２）
０．１＜（Φ_２−２×ｈ_２）＜２０．０…式（３）
第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像ユニットであって、
前記可変光学素子の入射面における最大画角の光束の面積をＳ（ｍｍ^２）としたとき、下記の式（４）を満足する光束制限部を備えることを特徴とする撮像装置。
０．５＜Ｓ＜２０．０…式（４）
第１液体及び該第１液体と混合することのない第２液体を容器内に収容し、前記液体への印加電圧の変化に応じて前記第１液体と前記第２液体との界面形状が変化する可変光学素子を有する撮像ユニットであって、
該撮像ユニットは、前記可変光学素子の光線射出側に配置された撮像素子を備え、
前記界面の曲率半径をＲ_１２（ｍｍ）、前記界面から前記撮像素子面までの軸上主光線の光路長をｄ（ｍｍ）としたとき、Ｒ_１２−ｄの絶対値が、前記光路長ｄの１０％以上、且つ５００％以下であることを特徴とする撮像ユニット。
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の撮像ユニットを備えた撮像装置。