JP4471036B2 - シャッタ装置および撮像装置 - Google Patents

Description

本発明はシャッタ装置および撮像装置に関する。

有極性または導電性を有する液体に電界を作用させることにより、電気毛管現象（エレクトロウエッティング現象）を用いて導電性または液体の形状を変化させることによって液体の光学特性を変化させる光学素子が提案されている。
また、有極性または導電性を有する液体に電界を作用させることにより、液体自体を所望の方向に移動させる液体移動手段が提案されている（特許文献１参照）。
この液体移動手段では、液体（液滴）に接触する第１電極と、液体に対して絶縁層を介して設けられ所定方向に沿って並べて配置された複数の第２電極と、第１電極と各第２電極との間に印加する電圧を個別に制御する制御手段とを備え、制御手段による第２電極への電圧印加の箇所を前記所定方向に変えることで絶縁層上の液体を前記所定方向に移動させるようにしている。

特開２００４-３３６８９８号公報

ところでこのような液体移動手段を、撮像装置の撮影光学系の光軸上に配置し、前記液体を光軸と直交する方向に移動させることでシャッターを構成した場合、シャッターの応答性の向上を図る上で液体の移動速度の高速化が求められる。
しかしながら上記の従来技術では、液体に作用する電界強度を上げるにも限界があり液体の移動速度を高速化する上で限界があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、応答性の向上を図る上で有利な光学素子を用いたシャッタ装置およびそのようなシャッタ装置を備える撮像装置を提供することにある。

上述した目的を達成するため、本発明は、光が透過する方向において所定の間隔をおいて対向する第１および第２の端面壁と、第１及び第２の端面壁を接続する側面壁とにより収容室を形成してなる容器と、収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、収容室に封入され第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、第１の端面壁側に配置された第１の電極と、第２端面壁側の第１の電極と対向する位置に配置されてなり、中央電極部材と、中央電極部材を挟むように配置された一対の周囲電極部材を備える第２の電極と、第１の電極および第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、中央電極部材と一対の周囲電極部材それぞれとの境界となる縁部は、それぞれ凹凸部が形成され、中央電極部材の縁部に形成された凹凸部の延在方向中央に位置し、該凹凸部を構成する凸部は、該凹凸部を構成する他の凸部に比べて一対の周囲電極部材方向にそれぞれ大きく突出しており、また、一対の周囲電極部材の縁部に形成された凹凸部の延在方向中央に位置し、該凹凸部を構成する凹部は、該凹凸部を構成する他の凹部に比べて一対の周囲電極部材方向にそれぞれ大きく窪んでおり、 電圧印加手段は、露光開始のために光を遮蔽する状態から透過する状態に変化させる場合、第１の液体が中央電極部材に臨む箇所に位置する状態において一対の周囲電極部材と第１の電極間にのみ電圧を印加することで第１の液体を前記一対の周囲電極部材に臨む箇所に分割して移動させるとともに、露光終了のために光を透過する状態から遮蔽する状態に変化させる場合、分割された前記第１の液体が周囲電極部材に臨む箇所にそれぞれ位置した状態において中央電極部材と前記第１の電極間にのみ電圧を印加することで、前記分割された前記第１の液体を中央電極部材に臨む箇所に移動させて１つに合体することを特徴とする。
また、本発明は、被写体像を導く撮影光学系と、撮影光学系の光軸上に設けられた撮像素子と、光軸上で撮像素子の前方に設けられたシャッタ装置とを備え、シャッタ装置は、光が透過する方向において所定の間隔をおいて対向する第１および第２の端面壁と、第１及び第２の端面壁を接続する側面壁とにより収容室を形成してなる容器と、収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、収容室に封入され第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、第１の端面壁側に配置された第１の電極と、第２端面壁側の第１の電極と対向する位置に配置されてなり、中央電極部材と、中央電極部材を挟むように配置された一対の周囲電極部材を備える第２の電極と、第１の電極および前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、中央電極部材と一対の周囲電極部材それぞれとの境界となる縁部は、それぞれ凹凸部が形成され、中央電極部材の縁部に形成された凹凸部の延在方向中央に位置し、該凹凸部を構成する凸部は、該凹凸部を構成する他の凸部に比べて一対の周囲電極部材方向にそれぞれ大きく突出しており、また、一対の周囲電極部材の縁部に形成された凹凸部の延在方向中央に位置し、該凹凸部を構成する凹部は、該凹凸部を構成する他の凹部に比べて一対の周囲電極部材方向にそれぞれ大きく窪んでおり、電圧印加手段は、露光開始のために光を遮蔽する状態から透過する状態に変化させる場合、第１の液体が中央電極部材に臨む箇所に位置する状態において一対の周囲電極部材と第１の電極間にのみ電圧を印加することで第１の液体を一対の周囲電極部材に臨む箇所に分割して移動させるとともに、露光終了のために光を透過する状態から遮蔽する状態に変化させる場合、分割された第１の液体が周囲電極部材に臨む箇所にそれぞれ位置した状態において中央電極部材と第１の電極間にのみ電圧を印加することで、分割された第１の液体を中央電極部材に臨む箇所に移動させて１つに合体することを特徴とする。

本発明によれば、収容室に設けられた複数の電極部材によって第１の液体に電圧を印加することで第１の液体を分割させて移動させるので、第１の液体をひとまとまりのままで移動させる場合に比較して、第１の液体の質量と移動距離を低減させることができるので、第１の液体の移動速度を高速化でき、光学素子の応答性の向上を図る上で有利となる。

（Ａ）は液体移動の原理を説明する断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡＡ線矢視図である。 （Ａ）は光学素子１０の構成を示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡＡ線断面図である。 （Ａ）は図２（Ａ）のＢＢ線矢視図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＣＣ線矢視図である。 光学素子１０の動作説明図である。 光学素子１０の動作説明図である。 光学素子１０の動作説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は光学素子１０の動作説明図である。 撮像装置１００の構成を示すブロック図である。 撮像装置１００の撮影光学系１０４の構成を示す図である。 （Ａ）は比較例における第１の液体１４の移動を説明する図、（Ｂ）は本実施の形態における第１の液体１４の移動を説明する図である。 （Ａ）、（Ｂ）は第２の電極２０の変形例を示す平面図である。 第２の実施の形態の光学素子１０の構成を示す縦断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は第２の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。 第３の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。 第３の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第４の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は第５の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。 第１の電極１８の平面図である。 第６の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。 第６の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。 第６の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。

（第１の実施の形態）
まず、電界による液体移動の動作原理について説明する。
図１（Ａ）は液体移動の原理を説明する断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡＡ線矢視図である。
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光が透過する方向において互いに間隔ｇをおいて対向する第１、第２の端面壁１Ａ、１Ｂと、第１、第２の端面壁１Ａ、１Ｂを接続する側面壁１Ｃとにより密閉された収容室１が形成されている。
第１の端面壁１Ａの内面全域には第１の電極２が形成され、第１の電極２が収容室１に臨む表面は撥水膜３Ａで覆われている。
第２の端面壁１Ｂの内面には第２の電極４が設けられており、第２の電極４は２つの電極体４Ａ、４Ｂが第１、第２の端面壁１Ａ、１Ｂが対向する方向と直交する方向に延在する仮想軸Ｌに沿って並べて配置されている。
２つの電極体４Ａ、４Ｂの表面および第２の端面壁１Ｂの内面の全域は絶縁膜５で覆われ、絶縁膜５が収容室１に臨む表面全域は撥水膜３Ｂで覆われている。
収容室１には第１の液体６と第２の液体７が封入され、第１の液体６は有極性または導電性を有するものであり、第２の液体７は第１の液体６の周囲を囲むように封入され、第１の液体と互いに混合しないものである。
第１の液体６には第１の電極２が撥水膜３Ａを介して臨み、また、第２の電極４が絶縁膜５と撥水膜３Ｂを介して臨んでいる。

まず、初期状態では、第１の電極２と第２の電極４の２つの電極体４Ａ、４Ｂが共にグランドレベルに接続されており、この状態で第１の液体６が一方の電極体４Ａの全域と他方の電極体４Ｂのうち電極体４Ａに近接する部分とにわたって位置している。
この状態では、第１の液体６はその表面張力によって図１（Ａ）、（Ｂ）に実線で示すように平面視円形の形状を呈している。
ここで、他方の電極体４Ｂに電圧Ｅが印加されると、絶縁体５が第１の液体６に臨む箇所に正電荷がチャージされ、これにより、第１の液体６が絶縁体５に臨む箇所に電界（静電気力）が作用して第１の液体６が絶縁体５に臨む箇所に負電荷が引寄せられ、言い換えると、第１の液体６を構成する分子が引き寄せられる。
すると、第１の液体６は、図１（Ａ）、（Ｂ）に破線で示すように、電極体４Ｂに向かって引き寄せられるように形状が変化し、やがて、第１の液体６が第２の液体７によって周囲を囲まれた状態で第１の液体６全体が仮想軸Ｌの延在方向に沿って一方の電極体４Ａの上から他方の電極体４Ｂの上に移動する。
なお、撥水膜３Ａ、３Ｂは第１の液体６が第１、第２の電極２、４上で移動する際に液体６と第１、第２の端面壁１Ａ、１Ｂとの間で生じる抵抗を削減し、移動しやすくする作用を果たすものである。
このように、有極性または導電性を有する第１の液体６に第１、第２の電極２、４によって電界を作用させることで第１の液体６が移動される。

次に、本実施の形態の光学素子１０について説明する。
本実施の形態において光学素子１０はシャッターを構成している。
図２（Ａ）は光学素子１０の構成を示す縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡＡ線断面図である。
図３（Ａ）は図２（Ａ）のＢＢ線矢視図、（Ｂ）は図２（Ａ）のＣＣ線矢視図である。
図４、図５、図６は光学素子１０の動作説明図である。
図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光学素子１０は、容器１２と、第１の液体１４と、
第２の液体１６と、第１の電極１８および第２の電極２０と、電圧印加手段２２（図４参照）とを含んで構成されている。
容器１２は、互いに対向し平行をなして延在する第１の端面壁２４、第２の端面壁２６と、これら第１、第２の端面壁２４、２６を接続する側面壁２８とを有し、それら第１、第２の端面壁２４、２６と側面壁２８とにより密閉した収容室３０が設けられている。第１、第２の端面壁２４、２６は、絶縁性を有する材料で形成され、さらに、第１、第２の端面壁２４、２６は光を透過する透明な材料で形成されている。
第１、第２の端面壁２４、２６を構成する材料として、例えば、透明で絶縁性を有する合成樹脂材料あるいは透明なガラス材料を用いることができる。
ここで容器１２の厚さ方向とは、第１の端面壁２４と第２の端面壁２６とが互いに対向する方向であり、光が光学素子１０を透過する方向と合致している。

本実施の形態では、第１、第２の端面壁２４、２６は同形同大に形成された長方形板状を呈し、側面壁２８は第１、第２の端面壁２４、２６の輪郭に沿った長方形枠状を呈し、収容室３０は扁平な柱状を呈し、収容室３０は均一の矩形断面で前記光が透過する方向と直交する方向に延在している。
収容室３０は、調整室３２と、複数の退避室３４とを備えており、言い換えると、調整室３２および複数の退避室３４は、前記光が透過する方向において互いに対向する第１、第２の端面壁２４、２６を備えている。
調整室３２は、第１の液体１４の有無により光の透過量の調整を行なうためのものであり、退避室３４は、調整室３２に連通し調整室３２から退避された第１の液体１４の収容を可能としたものである。
本実施の形態では、調整室３２は収容室３０の延在方向の中央に位置し、退避室３４は収容室３０の延在方向の両側にそれぞれ設けられている。本実施の形態では、収容室３０の延在方向が容器１２の長辺の方向と平行している。
言い換えると、２つの退避室３４は調整室３２に対して、前記光が透過する方向と直交する方向から連通され、調整室３２の両側で前記光が透過する方向と直交する方向に延在する直線上に設けられている。

第１の液体１４は、有極性または導電性を有し収容室３０に封入されている。
第２の液体１６は、第１の液体１４と互いに混合しないものであり、第１の液体１４の周囲を囲むように収容室３０に封入されている。
また、第１の液体１４と第２の液体１６は実質的に等しい比重を有しかつ第１の液体１４の透過率は第２の液体１６の透過率よりも低くなるように形成されている。
本実施の形態では、第１の液体１４は、例えば、純水とエタノールとエチレングリコールを混合した液体に光を透過しない材料からなる微粒子が混合されることで形成されている。
前記微粒子としては、例えばカーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックを用いる場合には、カーボンブラックが、第１の液体１４に対して満遍なく混合されるように、それらの表面に親水コーティング処理をなすことが好ましい。前記親水コーティング処理は、例えば、カーボンブラックの表面に親水基を形成することでなされる。

また、本実施の形態では、第２の液体１６は透明なシリコンオイルで構成されている。第２の液体１６を構成するシリコンオイルとして低粘度のものを用いることにより、第１、第２の液体１４、１６の間の粘性抵抗の低減と、第１の液体１４と第１、第２の端面壁２４、２６との間の摩擦の緩和が図られ、第１の液体１４の移動速度の高速化による応答性の向上を図る上で有利となっている。
なお、第１の液体１４として使用できる液体としては、本実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ニトロメタン、無水酢酸、酢酸メチル、酢酸エチル、メタノール、アセトニトリル、アセトン、エタノール、プロピオニトリル、テトロヒドロフラン、ｎ−ヘキサン、２−プロパノール、２−ブタノン、ｎ−ブチロニトリル、１−プロパノール、１−ブタノール、ジメチルスルホキシド、クロロベンゼン、エチレングリコール、ホルムアミド、ニトロベンゼン、炭酸プロピレン、１，２−ジクロロエタン、二硫化炭素、クロロホルム、ブロモベンゼン、四塩化炭素、トリクロロ酢酸無水物、トルエン、ベンゼン、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、リン酸トリブチル、ピリジン、ベンゾニトル、アニリン、１，４−ジオキサン、ヘキサメチルホスホルアミドなどが挙げられる。
また、第２の液体１６として使用できる液体は、例えば、シリコン、デカン系、オクタン系、ノナン、ヘプタンなどが挙げられる。
また、第１の液体１４および第２の液体１６は、それぞれ単一の液体で形成してもよいし、複数の液体を混合して形成してもよい。要は、第１の液体１４と第２の液体１６が実質的に等しい比重を有するように形成されていればよい。

第１、第２の電極１８、２０は、第１の液体１４に電界をかけるためのものである。
図２（Ａ）、図３（Ａ）に示すように、第１の電極１８は、調整室３２および２つの退避室３４の第１の端面壁２４に設けられ、本実施の形態では、第１の電極１８は、調整室３２および２つの退避室３４の第１の端面壁２４にわたって延在する単一の電極部材３６で構成されている。本実施の形態では、図３（Ａ）に示すように、電極部材３６は、第１の端面壁２４の輪郭よりも一回り小さい輪郭の矩形状に形成されている。
図２（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、第２の電極２０は、調整室３２および２つの退避室３４の第２の端面壁２６に設けられ、本実施の形態では、第２の電極２０は、それぞれ切り離されて設けられた３つの電極部材３８、４０、４２で構成され、３つの電極部材３８、４０、４２のうちの１つの電極部材４０が調整室３２の第２の端面壁２６に、残りの２つの電極部材３８、４２が２つの退避室３４にそれぞれ設けられている。
これら３つの電極部材３８、４０、４２は、前記光が透過する方向と直交する方向に延在する直線に沿って配置されている。本実施の形態では、前記直線が容器１２の長辺の方向と平行している。
本実施の形態では、図３（Ｂ）に示すように、３つの電極部材３８、４０、４２は、同形同大の形状を呈し、互いに等しい間隔をおいて配置されている。
また、各電極部材３８、４０、４２が互いに隣り合う縁部は、前記直線の延在方向と直交する方向に延在する２０１０として形成され、隣り合う電極部材は、凹凸部２０１０が互いに平行し隙間を空けて向かい合った状態で配置されている。本実施の形態では、凹凸部２０１０の形状は振幅が均一の三角波状に形成されている。
第１、第２の電極１８、２０、すなわち、各電極部材３６、３８、４０、４２は、例えば、光を透過可能なＩＴＯ膜（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ膜）などの導電材料で形成されている。
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）において、符号１８０２は電極部材３６から延出された配線部、符号２００２は各電極部材３８、４０、４２から延出された配線部である。

図４に示すように、電圧印加手段２２は容器１２の外部に設けられ、第１の電極１８に配線部１８０２（図３参照）を介して電気的に接続されたグランド端子２２０２と、第２の電極２０の電極部材３８、４０、４２に配線部２００２（図３参照）を介して電気的に接続された複数の電圧出力端子２２０４とを備えている。
電圧印加手段２２は、電圧Ｅを出力する電源２２Ａを有し、電圧出力端子２２０４を介して第２の電極２０の各電極部材３８、４０、４２のそれぞれに選択的に電圧Ｅを印加できるように構成されている。

また、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、収容室３０に臨む第２の端面壁２６の内面およびこの内面に設けられた第２の電極２０上に絶縁膜４４が形成されている。
したがって、第１の電極１８と第２の電極２０との間に電圧が印加されることで絶縁膜４４の表面に例えばプラス電荷が帯電され、これにより第１の液体１４に電界がかかり、第１の液体１４を構成する分子に電界（静電気力）が作用して第１の液体１４の移動がなされるように構成されている。

また、第２の端面壁２６の内面および第１の電極１８の全域を覆うように光を透過する透明な撥水膜４６が形成されている。
また、側面壁２８の内面を覆うように撥水膜４６が形成されている。
撥水膜４６は第２の液体１６に対する濡れ性が第１の液体１４に対する濡れ性よりも高くなるように構成されている。言い換えると、撥水膜４６に対する第２の液体１６の接触角は、撥水膜４６に対する第１の液体１４の接触角よりも小さい値となるように構成されている。
撥水膜４６は第１の液体１４が第１、第２の電極１８、２０上で移動する際に第１の液体１４と第１、第２の端面壁２４、２６との間で生じる抵抗を削減し、移動しやすくする作用を果たすものである。
撥水膜４６は、親油性を有する膜であり、例えば、シリコンを主成分とする材料を焼き付けることで、あるいは、非結晶フッ素樹脂からなる材料を成膜することで形成することができ、撥水膜４６としては、従来公知の様々な材料を採用可能である。

次に、光学素子１０の動作について説明する。
図７（Ａ）、（Ｂ）は光学素子１０の動作説明図である。
まず、光学素子１０の調整室３２が光を遮蔽する状態から光を透過する状態に変化する場合の動作について説明する。
初期状態で、第１の液体１４は、図４に示すように、調整室３２で第１の電極１８の電極部材３６と第２の電極２０の中央の電極部材４０とに挟まれた箇所に位置している。
この状態で、電圧印加手段２２は、中央の電極部材４０に電圧Ｅを印加し、残り２つの電極部材３８、４２を開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）としている。
したがって、第１の電極１８と中央の電極部材４０に印加された電圧Ｅによる電界が中央の電極部材４０に臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４は移動することなくその位置に位置した状態で保持され、その結果、第１の液体１４の大部分は中央の電極部材４０に臨み、第１の液体１４の一部が隣接する２つの電極部材３８、４２に臨んでいる。
この状態で、図７（Ｂ）に示すように、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が低い第１の液体１４によって遮蔽される。

次に、図５に示すように、電圧印加手段２２が、中央の電極部材４０を開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とし、残り２つの電極部材３８、４２に電圧Ｅを印加すると、すなわち、第２の電極２０への電圧印加の箇所を残り２つの電極部材３８、４２に変える。
すると、図５に示すように、第１の電極１８と２つの電極部材３８、４２に印加された電圧Ｅによる電界が中央の電極部材４０に臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、第１の液体１４のうちの半分は一方の退避室３４に向かって移動すると同時に、第１の液体１４の残りの半分は他方の退避室３４に向かって移動する。
これにより、図６に示すように、第１の液体１４が２分割され、２つの退避室３４にそれぞれ収容される。したがって、第１の液体１４の半分は一方の退避室３４に位置した状態で保持され、第１の液体１４の残りの半分は他方の退避室３４に位置した状態で保持される。
この際、分割された一方の第１の液体１４の大部分は一方の電極部材３８に臨み、分割された一方の第１の液体１４の一部が隣接する中央の電極部材４０に臨み、分割された他方の第１の液体１４の大部分は他方の電極部材４２に臨み、分割された他方の第１の液体１４の一部が隣接する中央の電極部材４０に臨んでいる。
この状態で、図７（Ａ）に示すように、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が高い第２の液体１６を透過する。

次に、上述とは逆に、光学素子１０の調整室３２が光を透過する状態から遮蔽する状態に変化する場合の動作について説明する。
図６に示すように、分割された第１の液体１４が２つの退避室３４にそれぞれ収容された状態で、電圧印加手段２２が、中央の電極部材４０に電圧Ｅを印加し、残り２つの電極部材３８、４２を開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とする。
すると、図５に示すように、第１の電極１８と中央の電極部材４０に印加された電圧Ｅによる電界が２つの電極部材３８、４２に臨んだ箇所に位置している分割された第１の液体１４にそれぞれ作用することで、分割された第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、各退避室３４から調整室３２に向かって移動する。
これにより、図４に示すように、２つに分割されていた第１の液体１４が調整室３２に収容され合体する。
したがって、第１の電極１８と中央の電極部材４０に印加された電圧Ｅによる電界が第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４は移動することなく中央の電極部材４０に臨んだ箇所に位置した状態で保持され、その結果、第１の液体１４の大部分は中央の電極部材４０に臨み、第１の液体１４の一部が隣接する２つの電極部材３８、４２に臨んでいる。
この状態で、図７（Ｂ）に示すように、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が低い第１の液体１４によって遮蔽される。

以上のように、電圧印加手段２２により電圧印加の箇所を変えて、第１の液体１４を調整室３２から２つの退避室３４に分割して移動させることで調整室３２を光が透過可能な状態とし、また、２つの退避室３４に退避していた第１の液体１４を調整室３２に移動させて合体させることで調整室３２を光が遮蔽される状態とすることによって、光学素子１０をシャッターとして機能させることができる。

次に、上述した光学素子１０をシャッターとして、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置の撮影光学系に設けた場合について説明する。
図８は撮像装置１００の構成を示すブロック図、図９は撮像装置１００の撮影光学系１０４の構成を示す図である。
図８に示すように撮像装置１００は外装を構成する不図示のケースを有し、前記ケースにはレンズ鏡筒１０２が組み込まれるとともに、ケースの表面にはディスプレイ１１２やシャッタボタンや撮影にまつわる種々の操作を行うための操作スイッチ１１６が設けられている。
レンズ鏡筒１０２には、撮影光学系１０４と、撮影光学系１０４によって捉えられた被写体像を撮像する撮像素子１０６が組み込まれている。
撮像装置１００は、撮像素子１０６から出力された撮像信号に基づいて画像データを生成し、メモリカードなどの記憶媒体１０８に記録する画像処理部１１０、前記画像データをディスプレイ１１２に表示させる表示制御部１１４、シャッタボタンや操作スイッチ１１６の操作に応じて画像処理部１１０、表示制御部１１４を制御するＣＰＵを含む制御部１１８などを備えている。

図９に示すように、撮影光学系１０４は、その光軸Ｇ上において、被写体から撮像素子１０６に向かって、第１のレンズ群１２０、第２のレンズ群１２２、第３のレンズ群１２４、第４のレンズ群１２６、フィルター群１２８がこの順番で配置されている。
本例においては、第１のレンズ群１２０、第３のレンズ群１２４が光軸方向に移動不能に設けられ、第２のレンズ群１２２がズームレンズとして光軸方向に移動可能に設けられ、第４のレンズ群１２６がフォーカスレンズとして光軸方向に移動可能に設けられている。
第１のレンズ群１２０によって導かれた被写体からの光束は第２のレンズ群１２２によって平行な光束とされ第３のレンズ群１２４に導かれて、第４のレンズ群１２６、フィルター群１２８を介して撮像素子１０６の撮像面１０６Ａに収束される。
光学素子１０は、フィルター群１２８と撮像素子１０６の間に配置され、調整室３２を光軸Ｇ上に位置させ光が透過する方向を光軸Ｇと平行させた状態で、第１の液体１４が移動することにより、第１の液体１４が撮像素子１０６に導かれる光束を遮断できるように設けられている。
したがって、光学素子１０において、第１の液体１４の移動により光束が遮られると、撮像面１０６Ａに照射される時間、すなわち、撮像素子１０６の露光時間を制御することができる。
なお、撮影光学系１０４によって収束される被写体像の光束の断面積は撮像素子１０６の撮像面１０６Ａに近づくほど小さくなる。したがって、本実施の形態のように、光学素子１０を撮像素子１０６の撮像面１０６Ａの直前に配置すると、光学素子１０によって開放および遮蔽する光束の断面積が小さくなるので、第１の液体１４の移動距離を縮小でき、光学素子１０の小型化および応答性の向上を図る上で有利となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、調整室３２に収容されている第１の液体１４が退避室３４に設けられた電極部材３８、４２から印加される電界によって分割されて退避室３４に移動され、また、各退避室３４に分割して収容されている第１の液体１４が調整室３２に設けられた電極部材４０から印加される電界によって各退避室３４から収容室３２に移動されて合体される。
したがって、第１の液体１４を分割した状態で移動させるので、第１の液体１４をひとまとまりのままで移動させる場合に比較して、第１の液体１４の質量と移動距離を低減させることができることから、第１の液体１４の移動速度を高速化でき、光学素子１０の応答性の向上を図る上で有利となる。

次に比較例について説明する。
図１０（Ａ）は比較例における第１の液体１４の移動を説明する図、（Ｂ）は本実施の形態における第１の液体１４の移動を説明する図である。
図１０（Ｂ）に示すように、本実施の形態の光学素子１０では、第１の液体１４が２つに分割された状態で調整室３２と各退避室３４との間を移動する。
図１０（Ａ）に示すように、比較例の光学素子１０では、本実施の形態における光学素子１０の第１の液体１４と同じ体積の第１の液体１４がひとまとまりの状態で調整室３２と一方の退避室３４との間を移動する。
したがって、第１の液体１４の体積が同一ならば、本実施の形態では、分割された第１の液体１４の体積と質量は、それぞれ比較例の第１の液体１４の半分となる。
比較例において、第１の液体１４が隣接する電極部材上を移動するために必要な移動量は、第１の液体１４の直径（液径）とほぼ等しい。
これに対して実施の形態において、分割された第１の液体１４が隣接する電極部材上に移動して合体するために必要な移動量は、比較例の移動量の半分とほぼ等しい。
実施の形態では、分割された第１の液体１４の体積が比較例の半分であるため、第１の液体１４の直径は比較例よりも大幅に小さく、したがって、本実施の形態による分割された第１の液体１４が移動すべき移動量は、比較例の第１の液体１４が移動すべき移動量に比較して大幅に短縮される。
また、印加される電界が同じであれば、第１の液体１４の質量が軽いほど移動速度が速くなる。
したがって、本実施の形態の光学素子１０は、比較例と比べて、第１の液体１４の移動量が少なく、かつ、質量も軽いので、第１の液体１４の移動速度を高速化する上で有利となる。

また、本実施の形態では、各電極部材３８、４０、４２が互いに隣り合う縁部には前記直線の延在方向と直交する方向に凹凸部２０１０が延在形成され、隣り合う電極部材は、凹凸部２０１０が互いに平行して向かい合った状態で配置されている。
したがって、電極部材の配置間隔を第１の液体１４の直径と同じ寸法か、直径よりもやや大きな寸法としても、第１の液体１４の大部分が１つの電極部材に位置した状態で、移動方向における第１の液体１４の一部を隣の電極部材に臨ませることができ、電極部材の配置間隔を大きくしたい場合に有利となる。
また、凹凸部２０１０の形状は本実施の形態のように振幅がほぼ一定の三角波状としてもよいが、図１１（Ａ）に示すように、凹凸部２０１０の形状を振幅がほぼ一定の方形波状としても上述と同様の効果を奏することは無論である。

また、図１１（Ｂ）に示すように、調整室３２の端面壁２６に設けられた電極部材４０の凹凸部２０１０の延在方向の中央には、凹凸部２０１０を構成する他の凸部よりも退避室３４の端面壁２６側に大きく突出する凸部２０１２を設け、各退避室３４の端面壁２６に設けられた電極部材３８、４２の凹凸部２０１０の延在方向の中央には、凹凸部２０１０を構成する他の凹部よりも該退避室３４の中央側に大きく窪む凹部２０１４を設け、凸部２０１２が凹部２０１４に隙間を空けて向かい合った状態で配置した場合には次の効果が奏される。
すなわち、各退避室３４の電極部材３８、４２上に位置した第１の液体１４が調整室３２の電極部材４０に向かって移動する際に、凸部２０１２の部分が他の中央の電極部材４０の凹凸部２０１０の部分に比べて第１の液体１４により広い面積で接触していることから、凸部２０１２の部分から第１の液体１４に電界を強く作用させることができる。
これにより、第１の液体１４の中央部分を他の部分よりも先行して調整室３２の電極部材４０に向けて移動させることができ、したがって、第１の液体１４をより円滑に移動させることができ、第１の液体１４の退避室３４から調整室３２への移動速度を高める上で有利となる。
なお、第１の液体１４に電界を作用させるためには、第１の液体１４の大部分が１つの電極部材に位置した状態で、第１の液体１４の一部が隣の電極部材に臨んでいればよく、各電極部材３８、４０、４２が互いに隣り合う箇所に凹凸部２０１０が形成されておらず、前記直線の延在方向と直交する方向に直線状に形成されていてもよいことは無論である。しかしながら、凹凸部２０１０が形成されていると、上述したように移動速度の高速化を図る上で有利となる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態は、第１の液体１４が透明であり、第２の液体１６の透過率が第１の液体１４の透過率よりも低くなるように形成されている点が第１の実施の形態と異なっている。
図１２は第２の実施の形態の光学素子１０の構成を示す縦断面図、図１３（Ａ）、（Ｂ）は第２の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。なお、以下の実施の形態において、第１の実施の形態と同一または同様の箇所、部材には同一の符号を付して説明する。
図１２に示すように、光学素子１０は、第１の実施の形態と同様に、容器１２と、第１の液体１４と、第２の液体１６と、第１の電極１８および第２の電極２０と、電圧印加手段２２とを含んで構成されている。
第１の液体１４は、有極性または導電性を有し収容室３０に封入されている。
第２の液体１６は、第１の液体１４と互いに混合しないものであり、第１の液体１４の周囲を囲むように収容室３０に封入されている。
また、第１の液体１４と第２の液体１６は実質的に等しい比重を有しかつ第２の液体１６の透過率は第１の液体１４の透過率よりも低くなるように形成されている。
本実施の形態では、第１の液体１４は、例えば、純水とエタノールとエチレングリコールを混合した液体で構成され、第２の液体１６は透明なシリコンオイルで構成され光を透過しない材料からなる微粒子（例えばカーボンブラック）が混合されることで形成されている。
容器１２、第１の電極１８および第２の電極２０、電圧印加手段２２は第１の実施の形態と同様に構成されている。

次に、光学素子１０の動作について説明する。
まず、光学素子１０の調整室３２が光を透過する状態から光を遮蔽する状態に変化する場合の動作について説明する。
初期状態で、第１の液体１４は、図１２、図１３（Ａ）に示すように、調整室３２で第１の電極１８の電極部材３６と第２の電極２０の中央の電極部材４０とに挟まれた箇所に位置している。
この状態で、電圧印加手段２２は、中央の電極部材４０に電圧Ｅを印加し、残り２つの電極部材３８、４２を開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）としている。
したがって、第１の電極１８と中央の電極部材４０に印加された電圧Ｅによる電界が中央の電極部材４０に臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４は移動することなくその位置に位置した状態で保持され、その結果、第１の液体１４の大部分は中央の電極部材４０に臨み、第１の液体１４の一部が隣接する２つの電極部材３８、４２に臨んでいる。
この状態で、図１３（Ａ）に示すように、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が高い第１の液体１４を透過する。

次に、電圧印加手段２２が、中央の電極部材４０を開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とし、残り２つの電極部材３８、４２に電圧Ｅを印加すると、すなわち、第２の電極２０への電圧印加の箇所を残り２つの電極部材３８、４２に変える。
すると、図１３（Ｂ）に示すように、第１の電極１８と２つの電極部材３８、４２に印加された電圧Ｅによる電界が中央の電極部材４０に臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、第１の液体１４のうちの半分は一方の退避室３４に向かって移動すると同時に、第１の液体１４の残りの半分は他方の退避室３４に向かって移動する。
これにより、第１の液体１４が２分割され、２つの退避室３４にそれぞれ収容される。
したがって、第１の液体１４の半分は一方の退避室３４に位置した状態で保持され、第１の液体１４の残りの半分は他方の退避室３４に位置した状態で保持される。
この際、分割された一方の第１の液体１４の大部分は一方の電極部材３８に臨み、分割された一方の第１の液体１４の一部が隣接する中央の電極部材４０に臨み、分割された他方の第１の液体１４の大部分は他方の電極部材４２に臨み、分割された他方の第１の液体１４の一部が隣接する中央の電極部材４０に臨んでいる。
この状態で、図１３（Ｂ）に示すように、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が低い第２の液体１６で遮蔽される。

次に、上述とは逆に、光学素子１０の調整室３２が光を遮蔽する状態から透過する状態に変化する場合の動作について説明する。
分割された第１の液体１４が２つの退避室３４にそれぞれ収容された状態で、電圧印加手段２２が、中央の電極部材４０に電圧Ｅを印加し、残り２つの電極部材３８、４２を開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とする。
すると、図１３（Ｂ）に示すように、第１の電極１８と中央の電極部材４０に印加された電圧Ｅによる電界が２つの電極部材３８、４２に臨んだ箇所に位置している分割された第１の液体１４にそれぞれ作用することで、分割された第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、各退避室３４から調整室３２に向かって移動する。
これにより、図１３（Ａ）に示すように、２つに分割されていた第１の液体１４が調整室３２に収容され合体する。
したがって、第１の電極１８と中央の電極部材４０に印加された電圧Ｅによる電界が第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４は移動することなく中央の電極部材４０に臨んだ箇所に位置した状態で保持され、その結果、第１の液体１４の大部分は中央の電極部材４０に臨み、第１の液体１４の一部が隣接する２つの電極部材３８、４２に臨んでいる。
この状態で、図１３（Ａ）に示すように、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が低い第１の液体１４によって透過する。
第２実施の形態の光学素子１０によっても第１の実施の形態と同様に、電圧印加手段２２により電圧印加の箇所を変えて、第１の液体１４を分割させて調整室３２と２つの退避室３４の間で移動させることにより、調整室３２を光が透過可能な状態と光が遮蔽される状態に変化させることで光学素子１０をシャッターとして機能させることができる。
したがって、第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、第１の液体１４の移動速度を高速化でき、光学素子１０の応答性の向上を図る上で有利となる。

（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。
第３の実施の形態は、退避室３４を４つ設け、第１の液体１４を４分割して調整室３２と各退避室３４との間で移動させる点が第１の実施の形態と異なっている。
図１４、図１５は第３の実施の形態の光学素子１０の動作説明図であり、光学素子１０を平面視している。
図１４に示すように、４つの退避室３４は、光が透過する方向から見て調整室３２の周囲にその周方向に沿って同一のピッチで（９０度のピッチで）並べられて設けられている。
言い換えると、収容室３０は、前記光が透過する方向から見て十字架状を呈し、この十字架状の中心に調整室３２が位置し、４つのうちの２つの退避室３４は、調整室３２の両側で前記光が透過する方向と直交する方向に延在する直線上に設けられ、残りの２つの退避室３４は、調整室３２の両側で前記光が透過する方向と直交する方向で前記直線と直交する別の直線上に設けられている。
調整室３２および４つの退避室３４は、前記光が透過する方向において互いに対向する第１端面壁（不図示）と、第２の端面壁２６とを備えている。
４つの退避室３４は、さらに、第１、第２端面壁を接続する側面壁２８を備え、各退避室３４は、調整室３２に連通する箇所を除いて第１、第２端面壁の間が側面壁２８により仕切られている。
そして、隣り合う退避室３４の側面壁２８は、調整室３２に連通する箇所において第１、第２端面壁の間を延在する角部２８０２を形成している。本実施の形態では、角部２８０２は直角を呈している。
第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、第１の液体１４と第２の液体１６は実質的に等しい比重を有しかつ第１の液体１４の透過率は第２の液体１６の透過率よりも低くなるように形成され、第２の液体１６は第１の液体１４の周囲を囲むように収容室３０に封入されている。

図１４に示すように、第１の電極１８は、調整室３２および４つの退避室３４の第１の端面壁に設けられ、第１の電極１８は、調整室３２および４つの退避室３４の第１の端面壁にわたって延在する単一の電極部材３６で構成されている。本実施の形態では、電極部材３６は、第１の端面壁の輪郭よりも一回り小さい輪郭の十字架状に形成されている。
第２の電極２０は、調整室３２および４つの退避室３４の第２の端面壁２６に設けられ、本実施の形態では、第２の電極２０は、それぞれ切り離されて設けられた同形同大の５つの電極部材５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅで構成され、５つの電極部材のうちの１つの電極部材５０Ａが調整室３２の第２の端面壁２６に、残りの４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅが４つの退避室３４の第２の端面壁２６にそれぞれ設けられている。
中心の電極部材５０Ａと、４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅとが互いに隣り合う縁部は、前記直線の延在方向と直交する方向に延在する凹凸部２０１０として形成され、隣り合う電極部材は、凹凸部２０１０が互いに平行し隙間を空けて向かい合った状態で配置されている。

電圧印加手段２２は、第１の電極１８にグランド電位を供給するとともに、第２の電極２０の５つの電極部材５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅのそれぞれに選択的に電圧Ｅを印加できるように構成されている。

次に、光学素子１０の動作について説明する。
まず、光学素子１０の調整室３２が光を遮蔽する状態から光を透過する状態に変化する場合の動作について説明する。
初期状態で、第１の液体１４は、図１４に示すように、調整室３２で第１の電極１８の電極部材３６と第２の電極２０の中央の電極部材５０Ａとに挟まれた箇所に位置している。
この状態で、電圧印加手段２２は、中央の電極部材５０Ａに電圧Ｅを印加し、残り４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）としている。
したがって、第１の電極１８と中央の電極部材５０Ａに印加された電圧Ｅによる電界が中央の電極部材５０Ａに臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４は移動することなくその位置に位置した状態で保持され、その結果、第１の液体１４の大部分は中央の電極部材５０Ａに臨み、第１の液体１４の一部が隣接する４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅに臨んでいる。
この状態で、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が低い第１の液体１４によって遮蔽される。

次に、電圧印加手段２２が、図１５に示すように、中央の電極部材５０Ａを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とし、残り４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅに電圧Ｅを印加すると、すなわち、第２の電極２０への電圧印加の箇所を残り４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅに変える。
すると、第１の電極１８と４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅに印加された電圧Ｅによる電界が中央の電極部材５０Ａに臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、第１の液体１４は４分割されてそれぞれ４つの退避室３４に向かって移動する。
これにより、４分割された第１の液体１４が４つの退避室３４にそれぞれ収容される。
この際、分割された第１の液体１４の大部分は各４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅに臨み、第１の液体１４の一部は隣接する中央の電極部材５０Ａに臨んでいる。
この状態で、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が高い第２の液体１６を透過する。

次に、上述とは逆に、光学素子１０の調整室３２が光を透過する状態から遮蔽する状態に変化する場合の動作について説明する。
図１５に示すように、分割された第１の液体１４が４つの退避室３４にそれぞれ収容された状態で、電圧印加手段２２が、中央の電極部材５０Ａに電圧Ｅを印加し、残り４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とする。
すると、第１の電極１８と中央の電極部材５０Ａに印加された電圧Ｅによる電界が４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅに臨んだ箇所に位置している第１の液体１４にそれぞれ作用することで、分割された第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、各退避室３４から調整室３２に向かって移動する。
これにより、図１４に示すように、４つに分割されていた第１の液体１４が調整室３２に収容され合体する。
したがって、第１の電極１８と中央の電極部材５０Ａに印加された電圧Ｅによる電界が第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４は移動することなく中央の電極部材５０Ａに臨んだ箇所に位置した状態で保持され、その結果、第１の液体１４の大部分は中央の電極部材５０Ａに臨み、第１の液体１４の一部が隣接する４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅに臨んでいる。
この状態で、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が低い第１の液体１４によって遮蔽される。

このような第３実施の形態の光学素子１０によっても第１の実施の形態と同様に、電圧印加手段２２により電圧印加の箇所を変えて、第１の液体１４を分割させて調整室３２と４つの退避室３４の間で移動させることにより、調整室３２を光が透過可能な状態と光が遮蔽される状態に変化させることで光学素子１０をシャッターとして機能させることができる。
特に第３の実施の形態では、第１の液体１４を４分割するため、第１の実施の形態に比較して、第１の液体１４の移動速度をより高速化でき、光学素子１０の応答性の向上を図る上でより有利となる。
また、第３の実施の形態では、収容室３０に４つの角部２８０２が臨んでいるため、調整室３２に収容されている第１の液体１４が分割されて各退避室３４に移動される際に、第１の液体１４が各角部２８０２の部分で分離されることによって円滑に分割されるので、第１の液体１４の移動速度を高速化する上でより有利となる。
なお、収容室３０に角部２８０２が形成されていなくても第１の液体１４を分割して移動することはできるが、角部２８０２が形成されていると角部２８０２が形成されていない場合に比較して、上述のように第１の液体１４の移動速度の高速化を図る上で有利である。

（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。
第４の実施の形態は第３の実施の形態の変形例であり、構成は第３の実施の形態と同一であるが、２つに第１の液体１４を分割する際の動作が第３の実施の形態と異なっている。
図１６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は第４の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。
図１６（Ａ）に示すように、電圧印加手段２２によって、対向する２つの退避室３４の電極部材５０Ｂ、５０Ｄに電圧Ｅを印加し、残りの２つの退避室３４の電極部材５０Ｃ、５０Ｅおよび中心の電極部材５０Ａを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とし、第１の液体１４を２つに分割して対向する２つの退避室３４に収容しておく。
この状態で、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が高い第２の液体１６を透過する。

次に、電圧印加手段２２により、中央の電極部材５０Ａに電圧Ｅを印加し、残り４つの電極部材５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、５０Ｅを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とする。
すると、図１６（Ｂ）に示すように、対向する２つの退避室３４に収容されていた第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、各退避室３４から調整室３２に向かって移動し、第１の液体１４が調整室３２に収容され合体する。
この状態で、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が低い第１の液体１４によって遮蔽される。
この際、互いに接近する方向に移動する２つの第１の液体１４が合体するので、そのときに各第１の液体１４に作用していた力によって、図１６（Ｂ）に二点鎖線で示すように、合体した第１の液体１４は対向する２つの退避室３４を結ぶ直線と直交する直線上に沿って、すなわち、残り２つの退避室３４を結ぶ直線上に沿って引き伸ばされた形状に変形する。
この変形が生じている状態で、図１６（Ｃ）に示すように、電圧印加手段２２によって、残りの２つの退避室３４の電極部材５０Ｃ、５０Ｅに電圧Ｅを印加し、２つの退避室３４の電極部材５０Ｂ、５０Ｄおよび中心の電極部材５０Ａを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とすると、第１の液体１４は、残りの２つの退避室３４の電極部材５０Ｃ、５０Ｅに印加された電圧Ｅによる電界の作用により２つに分離され、残り２つの退避室３４にそれぞれ移動して収容される。
この状態で、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が高い第２の液体１６を透過する。

第４の実施の形態によれば、第１の液体１４が対向する２つの退避室３４から調整室３２に移動して合体して変形した後、その変形した方向に位置する残り２つの退避室３４に第１の液体１４を移動させるようにしたので、２つの対向する退避室３４から調整室３２に第１の液体１４を移動させた後、速やかに第１の液体１４を残り２つの退避室３４に移動させることができるため、第１の液体１４が調整室３２に留まっている時間を短くでき、光学素子１０による光路の遮蔽動作の高速化を図る上で有利となる。

（第５の実施の形態）
次に第５の実施の形態について説明する。
第５の実施の形態は第３の実施の形態の変形例であり、退避室３４を８つ設け、第１の液体１４を８つに分割するものである。
図１７（Ａ）、（Ｂ）は第５の実施の形態の光学素子１０の動作説明図、図１８は第１の電極１８の平面図である。
図１７（Ａ）に示すように、光学素子１０は収容室３０を備え、収容室３０は、調整室３２と、調整室３２の外周に等間隔をおいて配置された８つの退避室３４とを備えている
。
調整室３２および８つの退避室３４は、前記光が透過する方向において互いに対向する第１端面壁（不図示）と、第２の端面壁２６とを備えている。
８つの退避室３４は、さらに、第１、第２端面壁を接続する側面壁２８を備え、各退避室３４は、調整室３２に連通する箇所を除いて第１、第２端面壁の間が側面壁２８により仕切られている。
そして、隣り合う退避室３４の側面壁２８は、調整室３２に連通する箇所において第１、第２端面壁の間を延在する角部２８０２を形成し、本実施の形態では、角部２８０２は鋭角を呈している。
第５の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、第１の液体１４と第２の液体１６は実質的に等しい比重を有しかつ第１の液体１４の透過率は第２の液体１６の透過率よりも低くなるように形成され、第２の液体１６は第１の液体１４の周囲を囲むように収容室３０に封入されている。

図１８に示すように、第１の電極１８は、調整室３２および８つの退避室３４の第１の端面壁に設けられ、第１の電極１８は、調整室３２および８つの退避室３４の第１の端面壁にわたって延在する単一の電極部材３６で構成されている。本実施の形態では、電極部材３６は、第１の端面壁の輪郭よりも一回り小さい輪郭で形成されている。
図１７（Ａ）に示すように、第２の電極２０は、調整室３２および８つの退避室３４の第２の端面壁２６に設けられ、本実施の形態では、第２の電極２０は、それぞれ切り離されて設けられた９つの電極部材で構成され、そのうちの１つの電極部材５０Ｆは、調整室３２の第２の端面壁２６に設けられ、残りの８つの電極部材５０Ｇは同形同大に形成され８つの退避室３４の第２の端面壁２６にそれぞれ設けられている。

電圧印加手段は、第１の電極１８にグランド電位を供給するとともに、第２の電極２０の９つの電極部材５０Ｆ、５０Ｇのそれぞれに選択的に電圧Ｅを印加できるように構成されている。

次に、光学素子１０の動作について説明する。
まず、光学素子１０の調整室３２が光を遮蔽する状態から光を透過する状態に変化する場合の動作について説明する。
初期状態で、第１の液体１４は、図１７（Ａ）に示すように、調整室３２で第１の電極１８の電極部材３６と第２の電極２０の中央の電極部材５０Ｆとに挟まれた箇所に位置している。
この状態で、電圧印加手段２２は、中央の電極部材５０Ｆに電圧Ｅを印加し、残り８つの電極部材５０Ｇを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）としている。
したがって、第１の電極１８と中央の電極部材５０Ｆに印加された電圧Ｅによる電界が中央の電極部材５０Ｆに臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４は移動することなくその位置に位置した状態で保持され、その結果、第１の液体１４の大部分は中央の電極部材５０Ｆに臨み、第１の液体１４の一部が隣接する８つの電極部材５０Ｇに臨んでいる。
この状態で、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が低い第１の液体１４によって遮蔽される。

次に、電圧印加手段２２が、中央の電極部材５０Ｆを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とし、残り８つの電極部材５０Ｇに電圧Ｅを印加すると、すなわち、第２の電極２０への電圧印加の箇所を残り８つの電極部材５０Ｇに変える。
すると、第１の電極１８と８つの電極部材５０Ｇに印加された電圧Ｅによる電界が中央の電極部材５０Ｆに臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、図１７（Ｂ）に示すように、第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、第１の液体１４は８分割されてそれぞれ８つの退避室３４に向かって移動する。
これにより、８分割された第１の液体１４が８つの退避室３４にそれぞれ収容される。
この際、分割された第１の液体１４の大部分は各８つの電極部材５０Ｇに臨み、第１の液体１４の一部は隣接する中央の電極部材５０Ｆに臨んでいる。
この状態で、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が高い第２の液体１６を透過する。

次に、上述とは逆に、光学素子１０の調整室３２が光を透過する状態から遮蔽する状態に変化する場合の動作について説明する。
図１７（Ｂ）に示すように、分割された第１の液体１４が８つの退避室３４にそれぞれ収容された状態で、電圧印加手段２２が、中央の電極部材５０Ｆに電圧Ｅを印加し、残り８つの電極部材５０Ｇを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とする。
すると、第１の電極１８と中央の電極部材５０Ｆに印加された電圧Ｅによる電界が８つの電極部材５０Ｇに臨んだ箇所に位置している第１の液体１４にそれぞれ作用することで、分割された第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、各退避室３４から調整室３２に向かって移動する。
これにより、図１７（Ａ）に示すように、８つに分割されていた第１の液体１４が調整室３２に収容され合体する。
したがって、第１の電極１８と中央の電極部材５０Ｆに印加された電圧Ｅによる電界が第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４は移動することなく中央の電極部材５０Ｆに臨んだ箇所に位置した状態で保持され、その結果、第１の液体１４の大部分は中央の電極部材５０Ｆに臨み、第１の液体１４の一部が隣接する８つの電極部材５０Ｇに臨んでいる。
この状態で、調整室３２に向かって進行する入射光は、調整室３２に位置する透過率が低い第１の液体１４によって遮蔽される。

このような第５実施の形態の光学素子１０によっても第１の実施の形態と同様に、第１の液体１４を分割させて調整室３２と８つの退避室３４の間で移動させることにより、調整室３２を光が透過可能な状態と光が遮蔽される状態に変化させることで光学素子１０をシャッターとして機能させることができる。
特に第５の実施の形態では、第１の液体１４を８分割するため、第１の液体１４を２分割する第１の実施の形態あるいは第１の液体１４を４分割する第３の実施の形態に比較して、第１の液体１４の移動速度をより高速化でき、光学素子１０の応答性の向上を図る上でより有利となる。
また、収容室３０に８つの角部２８０２が臨んでいるため、第３の実施の形態と同様に、調整室３２に収容されている第１の液体１４が分割されて各退避室３４に移動される際に、第１の液体１４が各角部２８０２の部分で分離されることによって円滑に分割されるので、第１の液体１４の移動速度を高速化する上でより有利となる。

（第６の実施の形態）
次に第６の実施の形態について説明する。
第６の実施の形態は、第１の液体１４を分割する際には２段階に分けて分割し第１の液体１４を合体する際には１段階で行なうようにすることで応答性の向上を図るものである。
図１９乃至図２１は第６の実施の形態の光学素子１０の動作説明図である。
図１９に示すように、光学素子１０は、容器１２と、第１の液体１４と、第２の液体１６と、第１の電極１８および第２の電極２０と、電圧印加手段２２とを含んで構成されている。
容器１２は、光が透過する方向において互いに対向し平行をなして延在する第１の端面壁（不図示）、第２の端面壁２６と、これら第１、第２の端面壁２４、２６を接続する側面壁２８とを有し、それら第１、第２の端面壁と側面壁２８とにより密閉した収容室３０が設けられている。
第１の電極１８は、第１の端面壁２４に設けられ、第２の電極２０は、第２の端面壁２６に設けられている。
第２の電極２０は、中央電極部材５２と、中央電極部材５２の周囲に設けられた複数の周囲電極部材５４とで構成され、本実施の形態では周囲電極部材５４は、中央電極部材５２の両側にそれぞれ３つずつ設けられている。３つの周囲電極部材５４は３つの周囲電極部材５４のうち中央に位置する第１周囲電極部材５４Ａと、第１周囲電極部材５４を挟む２つの第２周囲電極部材５４Ｂとで構成されている。
第１の電極１８は、中央電極部材５２および複数の周囲電極部材５４に対向する単一の電極部材５６で構成されている。

電圧印加手段２２は、第１の電極１８にグランド電位を供給するとともに、第２の電極２０の中央電極部材５２および６つの周囲電極部材５４のそれぞれに選択的に電圧Ｅを印加できるように構成されている。

次に、光学素子１０の動作について説明する。
まず、光学素子１０の収容室３０が光を遮蔽する状態から光を透過する状態に変化する場合の動作について説明する。
初期状態で、第１の液体１４は、図１９に示すように、収容室３０で第１の電極１８の電極部材５６と第２の電極２０の中央電極部材５２とに挟まれた箇所に位置している。
この状態で、電圧印加手段２２は、中央の電極部材５２に電圧Ｅを印加し、残り６つの電極部材５４を開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）としている。
したがって、第１の電極１８と中央電極部材５２に印加された電圧Ｅによる電界が中央電極部材５２に臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４は移動することなくその位置に位置した状態で保持され、その結果、第１の液体１４の大部分は中央電極部材５２に臨み、第１の液体１４の一部が隣接する６つの周囲電極部材５４に臨んでいる。
この状態で、収容室３０に向かって進行する入射光は、収容室３０に位置する透過率が低い第１の液体１４によって遮蔽される。

次に、電圧印加手段２２が、図２０に示すように、中央電極部材５２、４つの第２周囲電極部材５４Ｂを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とし、２つの第１周囲電極部材５４Ａに電圧Ｅを印加する。すなわち、第２の電極２０への電圧印加の箇所を第１周囲電極部材５４Ａに変える。
すると、第１の電極１８と２つの第１周囲電極部材５４Ａに印加された電圧Ｅによる電界が中央電極部材５２に臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、第１の液体１４は２分割されてそれぞれ２つの第１周囲電極部材５４Ａに向かって移動する。
これにより、２分割された第１の液体１４が２つの第１周囲電極部材５４Ａに臨んだ状態で保持される。
この際、分割された第１の液体１４の大部分は各第１周囲電極部材５４Ａに臨み、第１の液体１４の一部は隣接する中央電極部材５２、第２周囲電極部材５４Ｂに臨んでいる。

次に、電圧印加手段２２は、図２１に示すように、中央電極部材５２、２つの第１周囲電極部材５４Ａを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とし、４つの第２周囲電極部材５４Ｂに電圧Ｅを印加する。すなわち、第２の電極２０への電圧印加の箇所を第２周囲電極部材５４Ｂに変える。
すると、第１の電極１８と４つの第２周囲電極部材５４Ｂに印加された電圧Ｅによる電界が各第１周囲電極部材５４Ａに臨んだ箇所に位置している第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、第１の液体１４は２分割されてそれぞれ各第２周囲電極部材５４Ｂに向かって移動する。
これにより、４分割された第１の液体１４が４つの第２周囲電極部材５４Ｂ上に臨んだ状態で保持される。
この際、分割された第１の液体１４の大部分は各第２周囲電極部材５４Ｂに臨み、第１の液体１４の一部は隣接する中央電極部材５２、第１周囲電極部材５４Ａに臨んでいる。この状態で、収容室３０に向かって進行する入射光は、収容室３０に位置する透過率が高い第２の液体１６を透過する。

次に、上述とは逆に、光学素子１０の収容室３０が光を透過する状態から遮蔽する状態に変化する場合の動作について説明する。
図２１に示すように、４つに分割された第１の液体１４が４つの第２周囲電極部材５４Ｂに臨む箇所にそれぞれ位置した状態で、電圧印加手段２２が、中央電極部材５２に電圧Ｅを印加し、２つの第１周囲電極部材５４Ａおよび４つの第２周囲電極部材５４Ｂの全てを開放状態（あるいはグランド電位を印加した状態）とする。
すると、第１の電極１８と中央電極部材５２に印加された電圧Ｅによる電界が４つの第２周囲電極部材５４Ｂに臨んだ箇所に位置している第１の液体１４にそれぞれ作用することで、分割された第１の液体１４が第２の液体１６によって周囲を囲まれた状態で、中央電極部材５２に向かって移動する。
これにより、図１９に示すように、４つに分割されていた第１の液体１４が中央電極部材５２上で合体する。
したがって、第１の電極１８と中央電極部材５２に印加された電圧Ｅによる電界が第１の液体１４に作用することで、第１の液体１４は移動することなく中央電極部材５２に臨んだ箇所に位置した状態で保持され、その結果、第１の液体１４の大部分は中央電極部材５２に臨み、第１の液体１４の一部が隣接する第１周囲電極部材５４Ａ、第２周囲電極部材５４Ｂに臨んでいる。
この状態で、収容室３０に向かって進行する入射光は、収容室３０に位置する透過率が低い第１の液体１４によって遮蔽される。

このような第６実施の形態の光学素子１０によっても第１の実施の形態と同様に、電圧印加手段２２により電圧印加の箇所を変えて、第１の液体１４を分割させて中央電極部材５２と周囲電極部材５４との間を移動させることにより、収容室３０を光が透過可能な状態と光が遮蔽される状態に変化させることで光学素子１０をシャッターとして機能させることができる。
特に第６の実施の形態では、第１の液体１４をいったん２分割した後、２分割された第１の液体１４をそれぞれ２分割するため、第１の液体１４を２分割するに足る電圧を第１周囲電極部材５４Ａ、第２周囲電極部材５４Ｂに印加すればよく、第１の液体１４を同時に４つに分割する場合に比較して電圧が少なくて済み、省電力化を図る上で有利となる。
また、４分割された第１の液体１４を中央電極部材５４Ａに移動させて１つに合体させる際には、第１の液体１４が４分割されているため体積および質量が、２分割されている場合よりも第１の液体１４の体積および質量よりも小さいため、第１の液体１４の移動速度をより高速化でき、光学素子１０の応答性の向上を図る上でより有利となる。

なお、実施の形態では、複数の電極部材を２つあるいは４つあるいは８つ設けることによって第１の液体１４を２分割、４分割、８分割する場合について説明したが、複数の電極部材の数はそれらに限定されるものではない。複数の電極部材を２つ以上の偶数個または偶数個設けることによって第１の液体１４を分割してもよいことは無論である。
また、実施の形態では、光学素子１０がシャッターとして構成されている場合について説明したが、光学素子１０をＮＤフィルター（NeutralDensityFilter）として構成してもよいことは無論である。この場合には、例えば、第１の液体１４および第２の液体１６の一方の透過率をＮＤフィルターとして機能する値にするとともに、第１の液体１４および第２の液体１６の他方の透過率を１００％とすればよい。
また、透過率（減光率）が異なる複数種類のＮＤフィルターを光学素子１０によって構成するとともに、それら複数の光学素子１０を、撮像装置１００の光軸上に多層化して配置すれば減光率を複数種類に変化させることができるＮＤフィルターを構成することができる。
また、本実施の形態では、撮像装置１００がデジタルスチルカメラやビデオカメラである場合について説明したが、本発明は、カメラ付きの携帯電話機、カメラ付きのＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）、カメラ付きのノートパソコンなど種々の撮像装置に広く適用可能である。

１０……光学素子、１２……容器、１４……第１の液体、１６……第２の液体、１８……第１の電極、２０……第２の電極、２２……電圧印加手段、２４……第１の端面壁、２６……第２の端面壁、３０……収容室、３２……調整室、３４……退避室、１００……撮像装置。

Claims (4)

1. 光が透過する方向において所定の間隔をおいて対向する第１および第２の端面壁と、
   前記第１及び第２の端面壁を接続する側面壁とにより収容室を形成してなる容器と、
   前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、
   前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、
   前記第１の端面壁側に配置された第１の電極と、
   前記第２端面壁側の前記第１の電極と対向する位置に配置されてなり、中央電極部材と、前記中央電極部材を挟むように配置された一対の周囲電極部材を備える第２の電極と、
   前記第１の電極および前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
   前記中央電極部材と前記一対の周囲電極部材それぞれとの境界となる縁部は、それぞれ凹凸部が形成され、前記中央電極部材の前記縁部に形成された前記凹凸部の延在方向中央に位置し、該凹凸部を構成する凸部は、該凹凸部を構成する他の凸部に比べて前記一対の周囲電極部材方向にそれぞれ大きく突出しており、前記一対の周囲電極部材の前記縁部に形成された前記凹凸部の延在方向中央に位置し、該凹凸部を構成する凹部は、該凹凸部を構成する他の凹部に比べて前記一対の周囲電極部材方向にそれぞれ大きく窪んでおり、
   前記電圧印加手段は、露光開始のために光を遮蔽する状態から透過する状態に変化させる場合、前記第１の液体が前記中央電極部材に臨む箇所に位置する状態において前記一対の周囲電極部材と前記第１の電極間にのみ電圧を印加することで前記第１の液体を前記一対の周囲電極部材に臨む箇所に分割して移動させるとともに、露光終了のために光を透過する状態から遮蔽する状態に変化させる場合、分割された前記第１の液体が前記周囲電極部材に臨む箇所にそれぞれ位置した状態において前記中央電極部材と前記第１の電極間にのみ電圧を印加することで、前記分割された前記第１の液体を前記中央電極部材に臨む箇所に移動させて１つに合体する
   ことを特徴とするシャッタ装置。
2. 前記第１の液体の透過率が前記第２の液体の透過率より低いことを特徴とする請求項１記載のシャッタ装置。
3. 被写体像を導く撮影光学系と、
   前記撮影光学系の光軸上に設けられた撮像素子と、
   前記光軸上で前記撮像素子の前方に設けられたシャッタ装置とを備え、
   前記シャッタ装置は、光が透過する方向において所定の間隔をおいて対向する第１および第２の端面壁と、
   前記第１及び第２の端面壁を接続する側面壁とにより収容室を形成してなる容器と、
   前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、
   前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、
   前記第１の端面壁側に配置された第１の電極と、
   前記第２端面壁側の前記第１の電極と対向する位置に配置されてなり、中央電極部材と、前記中央電極部材を挟むように配置された一対の周囲電極部材を備える第２の電極と、
   前記第１の電極および前記第２の電極との間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
   前記中央電極部材と前記一対の周囲電極部材それぞれとの境界となる縁部は、それぞれ凹凸部が形成され、前記中央電極部材の前記縁部に形成された前記凹凸部の延在方向中央に位置し、該凹凸部を構成する凸部は、該凹凸部を構成する他の凸部に比べて前記一対の周囲電極部材方向にそれぞれ大きく突出しており、また、前記一対の周囲電極部材の前記縁部に形成された前記凹凸部の延在方向中央に位置し、該凹凸部を構成する凹部は、該凹凸部を構成する他の凹部に比べて前記一対の周囲電極部材方向にそれぞれ大きく窪んでおり、
   前記電圧印加手段は、露光開始のために光を遮蔽する状態から透過する状態に変化させる場合、前記第１の液体が前記中央電極部材に臨む箇所に位置する状態において前記一対の周囲電極部材と前記第１の電極間にのみ電圧を印加することで前記第１の液体を前記一対の周囲電極部材に臨む箇所に分割して移動させるとともに、露光終了のために光を透過する状態から遮蔽する状態に変化させる場合、分割された前記第１の液体が前記周囲電極部材に臨む箇所にそれぞれ位置した状態において前記中央電極部材と前記第１の電極間にのみ電圧を印加することで、前記分割された前記第１の液体を前記中央電極部材に臨む箇所に移動させて１つに合体する
   ことを特徴とする撮像装置。
4. 前記第１の液体の透過率が前記第２の液体の透過率より低いことを特徴とする請求項３記載の撮像装置。

Images