KR20060004983A

KR20060004983A - 광학계 및 촬상 장치

Info

Publication number: KR20060004983A
Application number: KR1020057021425A
Authority: KR
Inventors: 유우이찌 아따라시; 노부요시 모리; 쇼우지 고고; 에이고 사노
Original assignee: 코니카 미놀타 옵토 인코포레이티드
Priority date: 2003-05-15
Filing date: 2004-05-10
Publication date: 2006-01-16
Also published as: US20040227838A1; DE602004032021D1; EP1626301B1; WO2004102246A1; KR101046019B1; EP1626301A1; US6891679B2; EP1626301A4

Abstract

기판과, 상기 기판 상에 마련되고, 집광된 광속을 전기 신호로 변환하는 촬상 소자와, 피사체로부터의 광속을 상기 촬상 소자에 대해 집광시키도록 배치된 촬영 광학 소자와, 상기 촬상 소자 및 상기 촬영 광학 소자를 엄폐하는 차광 부재와, 상기 전기 신호의 출력 및 상기 촬상 소자의 제어를 행하는 제어 장치 및 굴절 작용 가변 광학 요소를 갖는 촬상 장치에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 제1 굴절률을 갖는 동시에, 도전성을 갖는 제1 유동체와, 제1 굴절률과는 다른 제2 굴절률을 갖고, 절연성을 갖고, 또한 상기 제1 유동체와 친화성을 갖지 않는 동시에, 상기 제1 유동체와 실질적으로 동일 밀도인 제2 유동체와, 절연성 재료로 구성되고, 상기 제1 유동체와 상기 제2 유동체가 밀폐 충전되는 동시에, 상기 제1 유동체와 상기 제2 유동체를 광속이 통과하도록 개구부가 설치된 외피 부재와, 상기 제1 유동체에 접촉하는 제1 전극과, 상기 외피 부재에 설치된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 외피 부재의 상기 제2 유동체에 대한 습윤성을 변화시킴으로써, 상기 제2 유동체의 상기 외피 부재 내에 있어서의 충전 형상을 변화하게 하는 전압 인가 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.

유동체, 촬상 장치, 절연층, 굴절 작용 가변 광학 소자, 차광 부재

Description

광학계 및 촬상 장치{OPTICAL SYSTEM AND IMAGING DEVICE}

본 발명은 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터, PDA, 감시 카메라, 센서 카메라 등에 이용되는 소형의 촬상 장치 및 촬상 광학계에 관한 것이다. 특히, CCD형 이미지 센서 혹은 CM0S형 이미지 센서 등의 고체 촬상 소자를 이용한 소형의 촬상 장치 및 촬상 광학계에 관한 것이다.

종래, CCD(Charged Coupled Device)형 이미지 센서나 CM0S(Complementary Metal Oxide Semiconductor)형 이미지 센서 등의 촬상 소자(광전자 변환 소자)와, 촬영 렌즈를 일체화한 소형의 촬상 장치가 알려져 있고, 휴대 전화나 PDA(Personal Digital Assistance) 등 여러 가지 용도로 채용되어 있다. 이러한 촬상 장치는, 특히 최근에는 휴대 전화로의 채용이 왕성하게 행해지고, 또한 그에 이용하는 촬상 소자의 고화소화도 진보가 현저하다. 또는, 이러한 촬상 장치에 오토 포커스(초점) 기구를 탑재하고 싶다는 요구도 높아지고 있다.

여기서, 일반적으로 이용되는 오토 포커스 기구에서는 스텝핑 모터 등의 액튜에이터를 탑재하고, 촬영하는 물체 거리에 따라서 촬상 렌즈의 전체 또는 일부를 이동시키고 있지만, 기계적으로 렌즈를 구동시키는 종래의 수법에서는 휴대 전화 등에 탑재되는 촬상 장치에 강하게 요구되고 있는 내충격성을 충분히 만족시킬 수 없는 우려가 있다.

이에 대해, 종래「전기적 습윤 현상」(전기 모세관 현상이라고도 함)을 이용함으로써, 전기적이면서 모터 등의 구동 수단을 이용하지 않고, 광학적 기능을 절환 가능한 광학 요소가 제안되어 있다. 예를 들어, 일본 특허 공표 제2001-519539(WO99/18456, U.S.Patent No.6,369,954)나 일본 특허 공표 제2002-540464(WO00/58763)에 이러한 기술에 대해 기재되어 있다. 이러한 문헌에서는, 상술의「전기적 습윤 현상」을 이용한 광학 요소에 관한 것으로, 특히 유동체의 형상을 변형시킴으로써 굴절력을 변화시키거나, 광축 중심을 보유 지지하는 기술을 개시하고 있다.

그런데, 상술한 바와 같은 촬상 장치의 촬영 광학계에 이용하는 광학 요소에 대해서는, 여러 가지 수차를 발생시키는 일 없이 촬상 소자에 집광시키는 광학 특성이 요구되지만, 상기의 문헌에는 촬영 광학계의 광학 요소로서 요구되는 광학 특성에 대해서는 개시가 없다.

즉, 이 광학 요소를 촬영 광학계, 특히 상술한 바와 같은 촬영 렌즈 일체형의 촬상 장치에 적용하는 경우에 있어서의 문제 및 그 해결책 등에 대해서는 전혀 개시가 없다. 이에 대해, 본 발명자들은 검토의 결과, 다음과 같은 과제를 발견하였다.

(1) 이러한「전기적 습윤 현상」을 이용한 굴절 작용 가변 광학 요소에 있어서는, 굴절 작용을 변화시킬 수는 있지만 비전압 인가 상태로 형성되는 굴절면의 갖는 수차를 고려할 필요가 있다.

(2) 이 굴절 작용 가변 광학 요소는 제조상의 개체차가 크고, 캘리블레이션이 필요하다.

(3) 촬영 광학계에 이용하는 광학 요소로서는 광축 어긋남의 문제가 가장 중요하지만, 그것을 동적으로 보정할 필요가 있다.

또한,「전기적 습윤 현상」을 이용한 굴절 작용 가변 광학 요소는, 단독으로서는 적절한 촬상 렌즈를 구성할 수 없어 복수의 광학 소자나 조리개와 조합시킴으로써, 비로소 오토 포커스 가능한 촬상 렌즈를 실현 가능하게 되는 경우가 많다. 그래서, 다른 광학 부재와 조합시켰을 때에, 어떻게 하여 수차를 억제하는가는 문제가 있다. 그러나, 상기의 문헌에는「전기적 습윤 현상」을 이용한 굴절 작용 가변 광학 요소를 이용하여 오토 포커스 가능한 촬상 광학계를 구성한 경우에, 광학계 전체로서 수차를 어떻게 억제하는지에 대해 개시도 시사도 되어 있지 않다.

본 발명은, 이러한 과제에 비추어 이루어진 것으로, 본 발명에 따르면 전기적 습윤 현상을 이용한 광학 요소를 이용하여 적절한 촬상을 행할 수 있는 촬상 장치를 제공할 수 있다. 또는, 오토 포커스 수단으로서 전기적 습윤 현상을 이용한 굴절 작용 가변 광학 요소를 가지면서도, 수차가 양호하게 보정된 촬상 광학계(이하, 간단히 광학계라고도 말함) 및 촬상 장치를 제공할 수 있다.

본 발명은, 이하의 구성에 의해 달성된다.

본 발명의 제1 구성은 기판과, 기판 상에 마련되고, 집광된 광속을 전기 신호로 변환하는 촬상 소자와, 상기 촬상 소자에 대해 피사체로부터의 광속을 집광시키도록 배치된 촬영 광학 소자와, 상기 촬상 소자 및 촬영 광학 소자를 일체적으로 엄폐하는 차광 부재와, 상기 전기 신호의 출력 및 상기 촬상 소자의 제어를 행하는 제어 장치 및 굴절 작용 가변 광학 요소를 갖는 촬상 장치이다.

상기 굴절 작용 가변 광학 요소는 제1 굴절률을 갖고, 도전성을 갖는 제1 유동체와, 상기 제1 유동체와 친화성을 갖지 않고, 상기 제1 유동체와 실질적으로 동일 밀도이며, 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖고, 또한 절연성을 갖는 제2 유동체와 절연체로 구성되고, 상기 제1 유동체 및 상기 제2 유동체가 밀폐 충전되는 동시에, 상기 제1 유동체 및 상기 제2 유동체에 광속을 통과시키는 위한 개구를 갖는 외피 부재와, 상기 유동체에 접촉하는 제1 전극과, 상기 외피 부재에 설치된 전극 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 외피 부재의 상기 제2 유동체에 대한 습윤성을 변화시킴으로써, 상기 제2 유동체의 상기 외피 부재 내에 있어서의 충전 형상을 변화하게 하는 전압 인가 장치를 갖는다.

상기 제1 구성에 따르면, 상기 전압 인가 장치에 의해 상기 제2 유동체의 충전 형상을 변화시킴으로써, 최적의 초점 거리나 수차 특성 등을 확보하고, 보다 적절한 광학상을 상기 촬상 소자의 수광면에 결상시킬 수 있다.

본 발명의 제2 구성은, 통과하는 광속의 양을 제한하는 광학 조리개(개구 조리개라고도 함)와, 굴절 작용 가변 광학 요소를 갖는 광학계이다.

상기 굴절 작용 가변 광학 요소는 제1 굴절률을 갖고, 도전성을 갖는 제1 유동체와, 상기 제1 유동체와 친화성을 갖지 않고, 상기 제1 유동체와 실질적으로 동일 밀도이며, 상기 제1 굴절률과 다른 제2 굴절률을 갖고, 또한 절연성을 갖는 제2 유동체와 절연체로 구성되고, 상기 제1 유동체 및 상기 제2 유동체가 밀폐 충전되는 동시에, 상기 제1 유동체 및 상기 제2 유동체에 광속을 통과시키기 위한 개구를 갖는 외피 부재와, 상기 유동체에 접촉하는 제1 전극과, 상기 외피 부재에 설치된 전극 및 상기 제1 전극 및 상기 제2 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 제1 유동체와 상기 제2 유동체 사이의 계면의 형상을 변화하게 하는 전압 인가 장치를 갖는다. 상기 광학계는, 상기 제1 유동체와 상기 제2 유동체 사이의 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가질 때, 계면 정점으로부터 곡률 반경 중심의 방향과, 계면 정점으로부터 상기 광학 조리개로의 방향이 일치한다.

상기 굴절 작용 가변 광학 요소를 이용함으로써, 액튜에이터 등의 가동부를 갖는 일 없이 오토 포커스 기구를 실현할 수 있으므로, 구성의 간소화, 초수명화, 정음화 등에 효과가 있다. 그런데, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소를 이용하여 광학계를 구성하는 경우, 수차를 어떻게 억제하는지가 문제가 된다.

상기 계면이 최소의 곡률 반경을 가질 때, 계면 정점으로부터 곡률 반경 중심의 방향으로 광학 조리개를 설치하도록 하면, 상기 계면은 조리개에 대해 콘센트 릭에 가까운 구성이 되므로, 이에 따라 상기 계면의 굴절력의 절대치가 가장 커질 때 축외광선의 상기 계면으로의 입사 각도(입사 광선과 계면의 법선과의 이루는 각도)를 작게 할 수 있고, 상기 계면에서 발생하는 축외광선의 수차를 보다 저감할 수 있다.

도1은 제1 실시 형태에 관한 촬상 장치의 단면도이다.

도2는 촬상 장치의 변형예에 관한 일부 단면도이다.

도3a는 보호 커버 일체형의 촬상 장치의 사시도 및 도3b, 도3c는 단면도이다.

도4는 촬상 장치의 변형예에 관한 일부 단면도이다.

도5는 제2 실시 형태에 관한 촬상 장치의 단면도이다.

도6은 촬상 장치의 변형예에 관한 단면도이다.

도7은 제3 실시 형태에 관한 촬상 장치의 단면도이다.

도8은 제4 실시 형태에 관한 촬상 장치의 단면도이다.

도9는 제5 실시 형태에 관한 스토로보스코프 장치의 단면도이다.

도10은 제7 실시 형태에 관한 촬상 장치의 단면도이다.

도11은 본 실시 형태에 관한 촬상 장치의 개략 구성도이다.

도12는 굴절 작용 가변 광학 소자 QL 및 그 구동부의 개략 구성도이다.

도13a 및 도13b는 제1 실시예의 광학계의 단면도이다.

도14a 및 도14b는 제1 실시예의 광학계의 수차도이다.

도15a 및 도15b는 비교예의 광학계의 단면도이다.

도16a 및 도16b는 비교예의 광학계의 수차도이다.

도17a 및 도17b는 제2 실시예의 광학계의 단면도이다.

도18a 및 도18b는 제2 실시예의 광학계의 수차도이다.

도19a 및 도19b는 제3 실시예의 광학계의 단면도이다.

도20a 및 도20b는 제3 실시예의 광학계의 수차도이다.

도21a 및 도21b는 본 실시에 따른 별도의 광학계의 단면도이다.

본 발명의 촬상 장치에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소는, 또한 광 투과성이며, 적어도 하나의 광학면에 비구면 광학면을 갖는 밀봉 부재를 갖고, 상기 밀봉 부재에 의해, 상기 개구를 밀봉하는 것이 바람직하다. 광 투과성의 비구면 광학면을 갖는 밀봉 부재에 의해 상기 개구를 밀봉함으로써, 상기 제2 유동체의 형상 변화와 더불어, 상기 촬상 소자에 대한 결상 특성을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 비구면은 상기 제1 유동체 및 상기 제2 유동체를 광속이 통과함으로써 생기는 수차를 해소하는 광학면으로 되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 촬상 장치에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소는 상기 촬영 광학 소자보다도 피사체측에 배치되는 것이 바람직한 형태 중 하나이다.

본 발명의 촬상 소자에 있어서, 상기 촬영 광학 소자가 가장 피사체측의 광학 소자를 갖고, 상기 광학 소자가 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 상기 촬상 장치측의 밀봉 부재인 것이 바람직한 형태 중 하나이다.

본 발명의 촬상 장치에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가, 또한 적외광을 차단하는 IR 커트 필터를 갖고, 상기 IR 커트 필터에 의해 상기 개구를 밀봉하는 것이 바람직하다.

상기의 형태에 따르면, 상기 전압 인가 장치에 의해 상기 제2 유동체의 충전 형상을 변화시킴으로써, 최적의 초점 거리나 수차 특성 등을 확보하고, 보다 적절한 광학상을 상기 촬상 소자의 수광면에 결상시킬 수 있고, 또한 IR 커트 필터에 의해 상기 개구를 밀봉함으로써, 적외광이 입사되는 것을 억제하고, 더 적절한 광학상을 상기 촬상 소자의 수광면에 결상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 촬상 소자에 있어서는, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가, 또한 상기 전압 인가 장치에 의해 인가되는 전압의 값과, 그에 따른 상기 제2 유동체의 충전 형상과의 관계를 기억한 기억 수단과, 상기 기억 수단에 기억된 관계를 기초로 하여, 상기 전압 인가 장치에 전압을 인가시키는 제어 수단을 갖는 것을 특징으로 한다.

상기의 형태에 따르면, 상기 전압 인가 장치에 의해 상기 제2 유동체의 충전 형상을 변화시킴으로써, 최적의 초점 거리나 수차 특성 등을 확보하고, 고화질인 화상을 상기 촬상 소자의 수광면에 결상시킬 수 있고, 또한 상기 기억 수단에 기억된 관계를 기초로 하여, 상기 제어 수단이 상기 전압 수단에 전압을 인가시키므로, 예를 들어 근접 촬영 모드로서는 제1 전압, 원거리 촬영 모드에서는 제2 전압이라 하는 바와 같이 절환하여 사용함으로써, 원하는 장면을 맞춘 촬영을 행하는 것이 가능해진다.

본 발명의 촬상 장치에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 초점 거리조절을 행하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 촬상 장치에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 핀트 조정을 행하는 것도 바람직한 형태이다.

본 발명의 촬상 장치에 있어서는, 상기 전압 인가 장치에 의해 인가된 전압에 의해, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 광축을, 상기 촬영 광학 소자의 광축에 대해 시프트 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 촬상 장치에 있어서는, 상기 전압 인가 장치에 의해 전압을 인가함으로써, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 광축을, 상기 촬영 광학 소자의 광축에 대해 틸트 조정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 광학계에 있어서는, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가질 때, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 유동체를 밀폐하는 부재(외피 부재) 중 적어도 1면의 곡률 반경의 부호와, 상기 계면의 곡률 반경의 부호가 동일 부호인 것이 바람직하다.

상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가질 때, 상기 유동체를 밀폐하는 부재 중 적어도 1면을, 상기 계면의 곡률 반경의 부호와 동일 부호의 곡면에 형성함으로써, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가진 경우의 상기 굴절 작용 가변 광학 요소로 발생하는 수차를 저감할 수 있다. 상기 유동체를 밀폐하는 부재 곡면의 갖는 굴절력이 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가졌을 때에 갖는 굴절력과 동일 부호이면, 상기 유동체를 밀폐하는 부재의 곡면이 갖는 굴절력이 상기 계면의 굴절력을 분담하는 작용을 행하기 때문에, 상기 광학계 전체적으로 발생하는 수차를 저감할 수 있다. 한편, 상기 유동체를 밀폐하는 부재의 곡면이 갖는 굴절력이, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가졌을 때에 갖는 굴절력과 다른 부호이면, 상기 유동체를 밀폐하는 부재의 곡면으로 발생하는 수차가, 상기 계면에서 발생하는 수차를 부정하는 작용을 하므로, 상기 광학계 전체적으로 발생하는 수차를 저감할 수 있다.

본 발명의 광학계에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 소자의 유동체를 밀폐하는 부재를 평행 평판으로 하고, 상기 평행 평판에 근접 또는 밀착하는 광학 소자 중 적어도 1면을, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가질 때 상기 계면의 곡률 반경의 부호와 동일 부호의 곡면에 형성하는 것도 바람직하다. 즉 상기 평행 평판과 상기 광학 소자와의 조합으로 굴절력을 가진 상기 유동체를 밀폐하는 곡면의 부재와 동일한 기능을 발휘시킬 수도 있다.

본 발명의 광학계에 있어서, 상기 적어도 1면은 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가질 때에 갖는 굴절력과 다른 부호의 굴절력을 갖는 것이 바람직하다.

상기 적어도 1면을, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가졌을 때에 갖는 굴절력과 다른 부호의 굴절력을 갖도록 함으로써, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가진 경우의 상기 굴절 작용 가변 광학 요소로 발생하는 수차를 저감할 수 있다. 상기 유동체를 밀폐하는 부재 곡면으로 발생하는 수차는, 최소의 곡률 반경을 갖는 상기 계면에서 발생하는 수차를 부정하는 작용을 하기 때문에, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소로 발생하는 수차를 저감할 수 있다.

본 발명에 기재된 광학계에 있어서, 상기 유동체를 밀폐하는 2개의 부재의 공기와의 경계면을, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가질 때 곡률 반경의 부호와 동일 부호의 곡면에 형성하는 것을 특징으로 한다.

상기 유동체를 밀폐하는 2개의 부재의 공기와의 경계면을, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가질 때 곡률 반경의 부호와 동일 부호의 곡률 반경 을 갖는 곡면에 형성함으로써, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가진 경우의 상기 굴절 작용 가변 광학 요소로 발생하는 수차를 저감할 수 있다. 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가졌을 때에 갖는 굴절력과 동일 부호인 상기 유동체를 밀폐하는 부재 곡면의 굴절력은, 상기 계면의 굴절력을 분담하는 작용을 하기 때문에, 상기 광학계 전체적으로 발생하는 수차를 저감할 수 있다. 또한, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가졌을 때에 갖는 굴절력과 다른 부호의 굴절력을 갖는 상기 유동체를 밀폐하는 또 한 쪽의 부재 곡면에서는, 이 곡면에서 발생하는 수차가 상기 계면에서 발생하는 수차를 부정하는 작용을 하기 때문에, 상기 광학계 전체적으로 발생하는 수차를 저감할 수 있다.

본 발명의 광학계에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 유동체의 굴절률을 광학계의 개구 조리개로부터 근접한 차례로 ni, no로 하고, 원거리 물체 초점시 및 근거리 물체 초점시 상기 계면의 곡률 반경을 각각 Rf, Rn으로 할 때,

ni > no이면 ｜Rf｜> ｜Rn｜ (1)

을 채우고,

ni < no이면 ｜Rf｜ < ｜Rn｜ (2)

를 충족시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 특히 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소의 값을 가질 때, 상기 계면에서 발생하는 축외광선의 수차를 저감할 수 있다. 상기 계면에 입사하는 축외광선의 각도는, 식 (1)을 충족시키는 경우 원거리 물체 초점시로부터, 상기 계면의 굴절력이 가장 커지는 근거리 물체 초점시로 작아지고, 특히 근거 리 물체 초점시 축외광선 수차를 보정할 수 있다. 한편, 식 (2)를 충족시키는 경우, 근거리 물체 초점시로부터 상기 계면의 굴절력의 절대치가 가장 커지는 원거리 물체 초점시로 작아지고, 특히 원거리 물체 초점시 축외광선 수차를 보정할 수 있다.

본 발명의 광학계에 있어서, 상기 촬영 렌즈는 물체측으로부터 차례로 상기 굴절 작용 가변 광학 요소 및 주렌즈를 갖고, 상기 광학계의 초점 가능 물체 거리 범위 중에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 초점 거리의 절대치가 가장 커질 때의 값을 ｜f'｜로 하고, 주렌즈의 초점 거리를 f라 할 때,

｜f'｜/f > 5 (3)

을 충족시키는 것이 바람직하다.

식 (3)을 충족시킴으로써 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 각 면이 광축으로부터 편심한 경우에 생기는 광학 성능 열화를 저감할 수 있다. 또, ｜f'｜/f' > 10이 보다 바람직하고, ｜f'｜/f가 ∞이면 가장 바람직하다. 또한, 주렌즈보다도 물체측에 상기 굴절 작용 가변 광학 요소를 배치함으로써, 광학계로부터 간단하게 상기 굴절 작용 가변 광학 요소를 제거하거나 장착하거나 할 수 있다. 또, 본 발명의 광학계에 있어서는 상기 굴절 작용 가변 광학 요소와 상기 주렌즈 사이에 상기 광학 조리개를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 광학계에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 유동체를 밀폐하는 부재에, 적외광을 커트하는 기능을 갖게 하는 것이 별개로 적외선 커트 필터 등을 마련할 필요가 없게 되고, 콤팩트하게 광학계를 제공할 수 있는 점에서 바 람직하다.

또한, 본 발명의 촬상 장치는 상술의 광학계를 가짐으로써, 보다 고성능인 화상을 촬상 가능한 촬상 장치를 얻을 수 있다.

이하, 도면에 따라서 본 발명에 관한 실시 형태를 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시 형태로 한정되는 것은 아니다.

(제1 실시 형태)

도1을 이용하여, 본 발명의 일례에 대해서 설명한다. 부호 1은 촬영 광학 소자와 촬상 소자를 일체화한 촬상 장치이다. 여기서는 제조상의 순서나, 조정의 시간을 고려하여 굴절 작용 가변 광학 요소(2)(후술)를 피사체측에 배치하고 있지만, 조리개 위치에 배치하는 것이 소형화의 점 및 성능상 바람직하다.

부호 S는 촬상 소자이며, 촬상면에 집광된 빛을 전기 신호로 변환하는 기능을 가지므로, 공지의 CCD 혹은 CMOS 센서를 이용할 수 있다. 이는 기판(B)에 열경화성 은 페이스트 등에 의해 점착되어 있고, 소위 베어 칩(무피복 칩)의 실장이다.

부호 L은 촬영 광학 소자(대물 렌즈라고도 함)이며, 피사체 화상을 집광하여 촬상 소자(S)의 촬상면(수광면이라고도 함)에 집광시키는 기능을 갖는다(피사체로부터 발한 빛을 집광시킴). 이 예로서는 플라스틱으로 된 비구면 렌즈를 채용하고 있고, 또한 포커스 위치 조정을 위해 플랜지부를 광축 방향으로 연신시켜 촬상 소자(S)에 접촉시킨 구성으로 되어 있다. 이와 같은 구조로 함으로써, 조립시 핀트 조정이 불필요해진다.

또한 이러한 단일 렌즈의 촬영 광학 소자(L)뿐만 아니라, 복수의 구면 렌즈 ㆍ비구면 렌즈를 조합한 광학계의 구성으로 할 수도 있고, 그러한 소자 사이에 각종의 필터나 조리개를 마련할 수도 있다. 또한 플랜지부를 촬상 소자에 접촉시키지 않는 구조라도 상관없다.

부호 C는 차광 부재이며, 카본 블랙 등의 차광 재료를 분산한 플라스틱 수지에 의해 구성된 외피이다. 차광 부재(C)는 접착제에 의해 기판에 점착되어 있다. 또한 촬영 광학 소자(L)의 플랜지부는 D 커트 형상으로 되어 있고, 차광 부재(C)와 끼워 맞추어 광축 주위의 회전이 방지된다. 또한, 그 플랜지부가 금속 스프링으로 이루어지는 탄성 부재(Sp)에 의해 압박됨으로써 촬영 광학 소자(L)의 광축 방향의 위치 결정이 이루어져 있다.

부호 E는 전기 부품이며, 촬상 신호ㆍ제어 신호의 입출력 및 동력 전원의 입출력 등에 기여하는 제어 수단을 구성하고 있다. 이들은 필요에 따라서, 기판(B)의 표리에 마련할 수 있다.

부호 CN은 커넥터부이며, 여기로부터 가요성 기판 등을 통해, 퍼스널 컴퓨터나 PDA, 휴대 전화 등의 기기측 CPU로 전기 신호 전달 가능하게 접속된다.

부호 2는, 소위「전기적 습윤 현상」을 이용한 굴절 작용 가변 광학 소자이다. 이는, 일본 특허 공표 제2001-519539(WO99/18456, U.S.Patent No. 6,369,954)에 상세하게 서술되어 있는 것과 기본적으로 마찬가지인 구조이므로, 그 설명은 생략한다.

부호 CH는 외피 부재이며, 절연체에 의해 형성되어 있다. 또한 P1로 도시하는 전극 부재가 외피 부재(CH)의 내부에 배치되어 있다. 즉 다수의 전극 부재(P1) 가 광축 방향 및 주위 방향으로, 소정의 간격을 통해 다수 배열되어 있게 된다. 이에 의해, 복잡한 유체 형상 제어가 가능해진다. 한편, P2는 외피(CH)의 밀폐 충전부에 돌출하여 마련되고, 제1 유동체(LQ1)에 접촉하는 전극이다. 한편, 전극(P2)은 절연성이 있고 또한 유체 밀봉성이 있는 부재를 통해 외피 부재(CH)에 부착되어 있다.

부호 LQ1은 제1 유동체이며, 도전성을 갖고, 또 제1 굴절률을 갖는다. 여기서는 식염수를 이용하고 있다. 부호 LQ2는 절연성을 갖는 제2 유동체이며, 제1 굴절률보다도 큰 제2 굴절률을 갖는다. 여기서는 오일을 이용하고 있고, 그로 인해 제1 유동체와는 친화성이 매우 낮고, 혼합하지 않고 2층 상태가 유지된다. 여기서는, 제2 유동체(LQ2)가 볼록 렌즈 형상을 취하고, 제1 유동체(LQ1)가 오목 렌즈 형상을 취한다. 이들 2개의 유동체(LQ1, LQ2)는 외피 부재(CH) 중에 밀폐 충전되어 있고, 개구(HO)를 통해 광학상이 통과 가능하게 되어 있다.

부호 PL1은, 외피 부재(CH)의 개구(HO)측(하측)을 밀봉하는 제1 밀봉 부재를 구성하는 플라스틱 평판이며, 상기 탄성 부재(Sp)를 압박하기 위한 고정 부재로서도 기능하고 있다. 또 이 밀봉판(PL1)을 IR 커트 필터나 조리개로서도 좋다.

부호 PL2는, 외피 부재(CH)의 개구(HO)의 반대측(상측)을 밀봉하는 제2 밀봉 부재이고, 이 또한 플라스틱제이며, 제1 유동체(LQ1)에 접하는 면은 평면이지만, 반대측의 면은 비구면으로 이루어지는 광학 기능면으로 되어 있다.

또 여기서는 촬상 장치(1)와, 굴절 작용 가변 광학 요소(2)를 일체화한 예를 개시하고 있지만 촬상 장치 부분과, 굴절 작용 가변 광학 소자를 개별로 작성하고 근접하여 배치해도 상관없다.

부호 V로서 모식적으로 도시하는 전압 인가 장치는 전극(P1) 및 전극(P2)에 접속되어 있고, 필요에 따라서 전압을 인가하여 전계를 생기게 한다. 이에 의해「전기적 습윤 현상」이 생기고, 제2 유동체(LQ2)의 형상이 변화되어 굴절 작용이 변화된다.

또한, 전압 인가 장치(V)는 비교적 고전압의 전압을 인가하기 때문에, 승압 회로가 필요해진다. 그래서, 여기서는 도시하지 않는 스토로보스코프 발광 장치와 조합시켜 구성하고, 스토로보스코프 발광 장치에 포함되는 승압 회로를 이용하여 고전압을 인가한다는 구성을 채용할 수 있다.

또, 본 예로서는 전극 부재(P1)가 다수 배치되어, 필요에 따라서 여러 가지 전계를 생기게 하고, 이로써 전기적 습윤 현상이 다양한 제어를 행할 수 있다. 그러나 본 예로 한정되지 않고, 목적에 따라서 전극의 배치 위치ㆍ수를 보다 한정적인 것으로 해도 물론 상관없다. 게다가 또한, 전계 형성에 따라 습윤 작용을 변화시키고 있지만, 예를 들어 잉크젯 중 하나의 방식인 버블젯 방식과 같이, 열을 발생시켜 거품을 생기게 하고, 이에 의해 용적을 변화시키고, 이로써 제2 유동체(LQ2)의 형상을 변형시켜 굴절률 변화를 일으키는 방법도 채용할 수 있다.

우선, 앞서 서술한 바와 같이, 각 유동체(LQ1, LQ2)에 의해 형성되어 있는 굴절면은 단일 부재로 무수차가 아니라, 여러 가지 수차를 내재한 상태에 있다. 그래서 본 실시 형태에서는 제2 밀봉 부재인 PL2를 비구면 플라스틱 렌즈로 함으로써, 이 문제를 해결하고 있다.

이로 인해, 전압을 인가하지 않고 있는 상태라도, 무수차로 광학 요소로서 이용할 수 있고, 또한 비구면 형상을 더 연구함으로써, 전압을 인가하고 있는 상태, 하지 않고 있는 상태에 관계 없이 유동체의 굴절면에 의해 생기는 수차를 보정하는 광학면으로 하는 것도 가능하다.

게다가 또한, 이 제1 밀봉 부재(PL1) 및/또는 제2 밀봉 부재(PL2)에 회절 구조를 마련하는 것도 가능하다. 도2에는, 제2 밀봉 부재(PL2)의 하면에 회절 구조(D)를 마련한 예를 나타내고 있다.

또 외피 부재(CH)의 개구(HO)의 형상은 진원 형상이 아니라도 좋다. 후술한 바와 같이, 보정하는 대상이 AS(비점 수차)인 등, 비축 대상의 보정을 행하는 경우에는, 그것을 생기게 하기 쉬운 개구 형상으로 해 두는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 타원 형상이나 직사각형 형상으로 할 수 있다.

특히, 촬상 소자(S)는 통상, 직사각형 형상으로 되어 있기 때문에, 이에 맞춘 개구 형상으로 하는 것이 집광 효율의 점으로부터도 바람직하다.

또 모식적으로 도시하는 기억 수단(M)은 전압 인가 장치(V)에 인가하는 전압치와, 그에 기초로 하여 유동체(LQ2)가 형성하는 굴절면의 굴절 작용과의 대응 관계를 나타내는 LUT를 기억하고 있다. 이는 미리 설계ㆍ실험하여 얻어진 값을 기록한 ROM부와, 개개의 개체차를 해소하기 위한 캘리블레이션을 행하여 보정치를 기억한 RAM 부분으로 이루어지고 있다.

그리고 마찬가지로 모식적으로 도시하는 제어 수단(CTR)은, 도시하지 않는 본체측(CPU)(도시되지 않음)으로부터의 지시에 의거하여, 원하는 굴절면을 형성하 도록 굴절 작용에 의거하여 기억 수단(M)으로부터 전압치를 판독하고 전압 인가 장치(V)에 지시한다.

또한 기억 수단(M)은, 그 외에 온도 변화를 보정하기 위해, 검출된 온도에 대해 굴절 작용을 변화시켜 보정을 행하기 위한 LUT을 기억하고 있어도 좋다.

이하에, 이 전기적 습윤 현상을 이용한 굴절 작용 가변 광학 요소(2)를 이용한 제어의 예에 대해 설명한다.

(1) 초점 거리 조절을 행하는 예

촬영 광학 소자(L)와, 굴절 작용 가변 광학 요소(2)와의 조합에 의해, 전압을 인가하지 않는 상태와 전압을 인가한 상태로 초점 거리가 변화하도록 한다. 이 경우, 정밀한 초점 작용을 갖게 할 수 없으므로, 팬 포커스 형상으로 되지만, 초점 거리를 변경할 수 있으므로, 촬영의 자유도가 증가된다.

(2) 핀트 조정을 행하는 예

전압을 인가함으로써, 굴절 작용을 변화시켜 핀트 조정을 행한다. 이에 의해, 여러 가지 거리의 피사체에 대해, 핀트를 맞춘 촬영이 가능해진다. 또한 특히, 촬영 광학 소자(L)의 위치 조정 및 성능이 충분하지 않아도, 굴절 작용 가변 광학 요소(2)를 이용함으로써, 충분한 핀트 성능을 얻을 수 있다.

(3) 매크로 촬영인 경우

근접 촬영을 행하고 싶은 경우, 통상이면 촬영 렌즈의 전체 군을 약간 조출하거나 혹은 촬영 렌즈의 일부를 약간 조출하는 등이 행해진다. 여기서는, 그와 같은 조출 기구를 이용하지 않은 대신에, 굴절 작용을 약간 변화시킴으로써 대응한 다. 또한 굴절 상태는 전압비 인가의 상태로서는 통상 촬영이 되고, 전압을 인가한 상태로 매크로 촬영이 되도록 하는 것이 전력 소비의 점으로부터도 바람직하다.

(4) 수차 보정을 행하는 경우

전압 인가를 연구함으로써, 굴절면을 비구면으로 한다. 이에 의해, 색 수차뿐만 아니라, 상면 왜곡이나 코마 수차 등의 여러 가지 수차를 보정한다. 또한, 온도 센서를 마련해 두고, 온도차에 의해 굴절률 변화가 생기고, 이에 의해 발생하는 구면 수차를 보정하는 것도 가능하다.

(5) 시프트 조정을 행하는 경우

고화질인 화상을 얻기 위해, 촬영 광학계에서 요구되는 특성 중 하나는, 각 광학 요소의 광축을 일치시키는 것이다. 그래서, 촬영 광학 소자(L)와 굴절 작용 가변 광학 요소(2)와의 광축이 어긋나 있는 경우, 전압 인가의 정도를 연구함으로써, 유동체의 광축을 시프트시키고, 결과적으로 촬영 광학 소자와 광축이 일치하도록 한다. 동일한 사고 방식으로 편심 보정도 가능하다.

(6) 틸트 조정을 행하는 경우

상기의 경우와 마찬가지로, 광축이 서로 기울어져 있는 경우에도 보정할 필요가 있다. 또한, 의도적으로 광축을 기울인 촬영을 행하는 경우도 있다. 그래서, 전압 인가의 정도를 연구함으로써, 유동체의 광축을 기울여 원하는 축 각도가 되도록 조정한다.

(7) 손 떨림 보정을 행하는 경우

촬상 장치를 포함하는 촬영 기기를 보유 지지하여 손수 촬영하면, 손 떨림의 문제가 생긴다. 그래서, 진동 센서를 조립하고, 그리고나서 얻어지는 정보를 바탕으로, 상기의 시프트 조정 및 틸트 조정을 행함으로써, 손 떨림 보정을 행한다. 이 경우, 셔터 스피드를 느리게 하여 소음이 증대되는 현상을 막는 것이 바람직하다.

(8) 비점 수차 보정을 행하는 경우

광축(Z축)에 대해, 어떤 직각인 방향(X 방향)과, 그에 또한 직교하는 방향(Y 방향)으로 광선이 수차를 갖는 경우, 그것들을 보정하기 위해 전압 인가를 연구함으로써, X 방향과 Y 방향의 곡률을 달리하여 비점 수차를 보정한다. 상술한 바와 같이, 이 경우에는 개구부(HO)의 형상을 진원 형상으로 하지 않는 편이 바람직하다.

(9) 보호 커버 일체형 촬상 소자를 이용하는 경우

본 예에 대해, 도3을 이용하여 설명한다. 도3a에 도시하는 촬상 소자(SPK)는, 상술한 바와 같이 베어 칩이 아니라, 보호 커버(CV)를 갖는 패키지화된 소자이며, VTR 카메라 및 디지털 스틸 카메라 등에 대부분 채용되어 있다. 도3b는 단면도이다.

이러한 촬상 소자(SPK)에는 글래스나 플라스틱으로 이루어지는 보호 커버(CV)가 설치되어 있지만, 도3c에 도시한 바와 같이 제조상의 부착 오차에 의해, 이 보호 커버(CV)가 촬상면과 약간이지만 기울어 배치되는 경우가 많다. 그렇지만, 이러한 상태를 방치하면 그 밖의 광학 요소를 정밀도 좋게 배치해도, 보호 커버의 경사에 의해 생기는 오차를 해소할 수 없고, 소위「한 쪽으로 치우침」이 생겨 버 린다.

이에 대해, 본 실시 형태에 있어서는 촬상 소자(SPK)로부터 출력된 신호를 바탕으로, 상술과 마찬가지의 시프트 조정을 행함으로써, 보호 커버의 부착 오차에 기인하는 성능 불량을 해소할 수 있다. 또 시프트 조정뿐만 아니라, 틸트 보정을 동시에 행해도 좋다.

(10) 회절면을 형성하는 경우

본 예에 대해서, 도4에 모식도를 도시한다. 전압 인가 장치(V)로부터, 고주파의 전압을 인가함으로써, 개략 사인 곡선 형상으로 물결치는 면을 형성시키고, 유사적인 회절면을 형성한다. 인가하는 전압과 주파수를 컨트롤함으로써, 회절면의 깊이(D)ㆍ피치(P)를 제어한다. 또한, 주파수 중첩에 의해, 비구면과 회절면과의 조합을 자유롭게 컨트롤 가능하다. 이에 의해, 색 수차ㆍ구면 수차 등을 자유롭게 보정하는 것이 가능해진다.

다음에, 유동체에 대해 설명한다. 충전하는 유동체는 광학 요소 소재로서 분산이 작은 것이 바람직하므로, 아베수가 비교적 작은 것이 요구된다. 또한 유동체에 대해서는, 종래 기술에 있는 바와 같은 것을 채용할 수 있지만, 그로 인해 다음과 같은 고안을 가할 수도 있다.

(1) 유동체에 미분말을 분산시켜 굴절률을 조정한다. 예를 들어, 유동체로서 물이나 오일을 이용해도, 굴절률이 보정하는 기능과의 관계로 매치하지 않고 있는 경우가 있다. 그래서, 투과율을 내리지 않는 정도로 미분말을 분산시킴으로써, 굴절률을 조정한다.

(2) 유동체에 착색함으로써, 농도 가변의 ND 필터로 한다. 이는 제1 유동체, 제2 유동체 중 어느 한 쪽도 좋고, 또 양쪽에 착색해도 좋다.

(3) 특히 오목 렌즈 형상이 되는 제1 유동체에 착색함으로써, 의도적으로 주변 광량을 저하시켜 어포다이제이션 필터(Apodization filter)와 마찬가지의 기능을 갖게 한다.

(4) 유동체에 IR 커트 기능을 갖는 것을 채용한다. 이에 의해, 밀봉판이나 그 밖의 광학 소자로서 IR 커트 기능을 갖는 것을 조립할 필요가 없게 되고, 소형화에 기여할 수 있다.

(5) 유동체에 액정 성분을 이용함으로써, 전압 인가에 의해 형상을 변형시키는 것뿐만 아니라, 편광 상태도 변화시켜 편광 보정을 행한다.

(제2 실시 형태)

본 예에 대해, 도5를 이용하여 설명한다. 이는, 복수의 굴절 작용 가변 광학 요소(2)를 광축 방향으로 연속 설치한 것이다. 제1 실시 형태와 공통되어 있는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

도5의 구성은, 원리적으로는 굴절 렌즈를 2군, 각각 광축 방향으로 이동 가능하게 배치한 것과 같으며, 줌 렌즈계와 기능적으로 동일 광학계를 실현 가능하다. 또한 도6과 같이, 굴절 작용 가변 광학 요소(2)를 서로 반대 방향으로 조합시킨 배치도 가능하다.

또한, 당연 3 이상의 굴절 작용 가변 광학 요소(2)의 편성도 가능하고, 이 때에는 더 풍부한 광학 기능을 실현할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태에서 서술한 보정 기능을 동시에 적용하는 것도 가능하다.

또한, 본 예에서는 광축 방향을 단축시키기 위해 밀봉 부재(PL)를 겸용하고 있다. 이에 의해, 제조상 위치 결정이 용이해지는 동시에, 광축의 틸트가 발생하기 어려운 이점도 있다.

또한 전압을 인가함으로써 전계가 생기고, 이로써 전기적 습윤 작용이 현상되는 바, 2개의 외피 부재가 근접하고 있으면 간섭 작용이 발생할 우려가 있다. 그래서, 전극의 배치를 고안하거나, 혹은 전계를 차폐하는 부재(SH)를 굴절 작용 가변 광학 요소(2) 사이에 배치하는 것이 바람직하다. 이 부재(SH)도 조리개로서 이용할 수 있다.

(제3 실시 형태)

본 예를, 도7을 이용하여 설명한다. 이는 제1 실시 형태로부터, 또한 광축 방향의 소형화를 도모한 것으로, 유동체의 내부에 촬영 광학 소자를 매몰시킨 경우 이다. 제1 실시 형태와 공통되어 있는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

여기서는, 광축 방향의 위치 결정을 위해, 밀봉 부재(PL1)로부터 하방으로 돌출한 부재(T1)를 마련하고, 촬상 소자(S)의 표면에 접촉시키도록 하고 있다. 또 유동체끼리 계면을 어지럽히지 않도록 하기 때문에, 촬상 광학 소자(L)의 플랜지로부터 하방으로 돌출한 부재(T2)는 제2 유동체(LQ2)에는 접촉되지 않도록 하여 밀봉 부재(PL1)에 접촉하도록 구성되어 있다. 이와 같이 구성되어 있기 때문에, 광축 방향으로 소형인 촬상 장치를 실현 가능하다.

(제4 실시 형태)

도8을 이용하여 제4 실시예에 대해 설명한다. 상술의 각 실시예는, 촬영 광학계의 광로 중에 광학 요소를 배치하는 예였지만, 본 예로서는 촬상 소자의 각 화소 혹은 몇 가지의 화소에 대응하여 전기적 습윤 현상에 의해 변동되는 미소한 광학 요소를 마련하고 있다.

도8에 있어서의 SLQ2는, 촬상 소자(S)의 1 화소에 상당하는 영역의 바로 위에 배치된 제2 유동체이다. 또 도8은 모식도이며, 실제로는 수만 내지 수백만의 화소로부터 촬상 소자는 구성되므로, 실제로는 SLQ2가, 이 모식도에 도시되는 것보다도 많게 배열된다. 제작 상은 잉크젯 기술을 채용함으로써, 제2 유동체(SLQ2)가 미소한 액적을 분사함으로써, 미세한 액적을 형성할 수 있다. 여기서, 촬상 소자(S)의 바로 위에 제2 유동체(SLQ2) 액적을 배치해도 좋지만, 투명한 코트를 실시하고, 또한 이 코트에 제2 유동체(SLQ2)가 필요 이상으로 습윤성 확산하는 것을 방지하는 가공을 실시해 둔 편이 바람직하다. 이는 코트가 아니라, 투명하면서 얇은 글래스 기판ㆍ플라스틱 기판 등을 촬상 소자에 밀착시킴으로써도 실현할 수 있다.

이와 같이 제2 유동체(SLQ2)의 액적이 촬상 소자(S)에 배치된 후, 제1 유동체(LQ1)를 외피 부재(CH) 내에 충전하여 투명한 부재(PL2)로 밀봉한다.

이와 같이 전기적 습윤 현상을 이용한 광학 요소를 채용할 때는, 외피 부재(CH)에 마련하는 전극을 다수개로 해 두는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 광축 방향 및 주위 방향으로 다수의 전극을 마련하고, 또한 통전 상태를 제어함으로써, 발생시키는 전계의 조합을 풍부하게 할 수 있고, 이에 의해 각 제2 유동체(SQL2) 액적의 형상을 제어하는 것이 가능해진다.

즉, 제2 유동체(SQL2)를 이용함으로써, 촬상 소자(S)의 각 화소에 대응한 마이크로 렌즈의 형상을 제어하는 것이 가능해지므로, 노출 제어ㆍ쉐이딩 보정 등이 가능해진다.

(제5 실시 형태)

이는, 촬영 광학계가 아니라, 스토로보스코프 장치에 응용하는 예이다. 도9를 이용하여 설명한다. 상술해 온 바와 같이, 굴절 작용을 변화시키는 것이 가능한 광학 요소가 있으므로, 키세논관이나 백색 LED 등의 발광 부재(F)와 피사체(투광 대상) 사이에 굴절 작용 가변 광학 요소(2)를 배치하고, 투광할 때 각도 등을 가변하게 할 수 있다.

예를 들어, 비교적 가까운 거리의 피사체를 촬영하는 경우와, 먼 거리의 피사체를 촬영하는 경우로 배광을 바꿈으로써, 상황에 따른 바람직한 투광을 행할 수 있다. 또한, 상술한 회절면화를 시킴으로써, 프레넬판 형상으로 유동체를 변형시켜 발산광을 얻을 수도 있다. 이 때는 피사체에 그림자가 생기기 어렵다는 이점이 있다.

(제6 실시 형태)

본 예를, 도10을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태에서는 촬상 소자(S)에 대해 2개의 광학 부재를 구비하여, 이들에 의해 피사체로부터의 광속을 집광시킨다. 도1에 도시한 제1 실시 형태에서는, 밀봉 부재(2)인 PL2를 비구면으로 함으로써, 굴절률 가변형 광학 요소(2)가 갖고 있는 수차를 보정하도록 하고 있지만, 본 예로서는 PL2'는 광 투과성을 갖는 평판이다.

굴절률 가변형 광학 요소(2) 자체의 조정이나 성능 시점에서는, 이것이 갖고 있는 수차가 문제가 되지 않는 경우도 있으므로, 이러한 경우에는 평판(PL2')을 비구면으로 할 필요가 없다. 또한 소형화를 위해, 대물 광학 소자(L)에 굴절률 가변형 광학 요소(2)의 수차를 보정시키는 기능을 갖게 하는 것도 가능하다. 이 경우에는 대물 광학 소자를 복수 매수로 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

(제7 실시 형태)

상술의 실시예에서는 제조 상의 개체차를 해소하기 위해, 캘리블레이션을 행하여 굴절 작용 변화의 정도를 측정하거나 전압 비인가 상태의 굴절 작용을 측정하고, 기준을 정하는 기술을 설명하였지만 그와 같은 측정이나 기준 설정의 시간을 줄이는 것이 바람직하다.

그래서, 상기의 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명에 관계되는「전기적 습윤 현상」을 이용한 굴절 작용 가변 광학 요소(2)를 제조할 때에는 잉크젯 기술을 채용할 수 있다. 잉크젯 기술에 의하면, 액적의 미소한 양을 분사시킬 수 있으므로, 제2 유동체의 액량을 고정밀도로 컨트롤할 수 있다. 또 고정밀도의 액 공급 기술로서 디스펜서를 이용할 수도 있다.

또한, 외피 부재 내부에 있어서의 제2 유동체의 습윤성 확산을 규제하거나 혹은 원활하게 하기 위해, 상기 부위에 표면 가공을 해 두는 것이 바람직하다. 실리콘계 수지나 유기 화합물 등에 따라서 표면 코트할 수 있지만, 최근 개발ㆍ제안되어 있는 대기압 하에 플라즈마에 의한 표면 개질 방법을 채용할 수도 있다.

그리고, 제2 유동체를 개구에 배치한 후, 제1 유동체를 충전하기 전에 제1 유동체에 대해 탈기ㆍ탈포를 해 두는 것이 바람직하다. 탈기ㆍ탈포를 위해서는 소정의 용기 내에 제1 유동체를 넣은 후, 초음파 진동을 가함으로써 효율적으로 불필요한 기체 성분을 배제할 수 있다. 이 때, 다른 주파수의 초음파를 중첩하여 가함으로써, 효과적으로 탈기ㆍ탈포를 행할 수 있다.

제1 유동체의 충전에 있어서는, 이에 앞서서 밀도가 작은 유동체를 충전하여 미소한 위치 조정을 행한 후, 제1 유동체를 유입하는 방법을 취할 수 있다. 이 때, 제1 유동체의 쪽이 밀도가 크므로(= 비중이 큼), 자연스럽게 최초로 유입한 유동체를 밀어내어 제2 유동체로 치환한다.

도11은, 본 발명의 실시 형태에 관한 광학계를 포함하는 촬상 장치의 광축 방향 단면도이지만, 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)의 구동부 그 밖의 전기 회로는 생략되어 있다. 도11에 있어서, 광학계는 물체측으로부터 차례로, 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)와, 주렌즈(L1)와, 개구 조리개(S)와, 주렌즈(L2)와, 주렌즈(L3)를 포함하고, 이 광학계와 이미지 센서(CM0S)로 촬상 장치가 구성된다. 또, 도11에서는 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)를 간략화하여 나타내고 있다.

도12는, 굴절 작용 가변 광학 요소(QL) 및 그 구동부의 개략 구성도이다. 부호 QL은 본 실시 형태에 관한 굴절 작용 가변 광학 요소를 도시하고 있다. 부호 40은 부도체로 형성된 하측 용기이다. 이하 하측 용기(40)의 바닥면(도면에서 오른 쪽 내측면) 중 주변부에는 제1 오목부(41)가 형성되어 있는 동시에, 이보다도 내경측(중심측)에는 제1 밀봉판(2)을 보유 지지하는 제2 오목부(42)가 형성되어 있다. 제1 밀봉판(유동체를 밀봉하는 부재)(2)는 투명 아크릴 혹은 글래스에 의해 형성되어 있다.

이 하측 용기(40)의 주변벽부의 내측 전체 주위에는 제2 전극 링(43)이 마련되어 있고, 이 제2 전극 링(43)의 표면에는 전극 단부면(43a)도 커버하는 아크릴 수지 등으로 된 절연층(44)이 밀착 형성되어 있다.

여기서, 하측 용기(40)의 주변벽부는 광축(X)에 대해 도면에서 우단부측이 좌단부측보다도 광축(X)에 근접하도록 경사져 있다. 이로 인해, 제1 전극 링(43)과 절연층(44)과 함께 광축(X)에 대하여 경사져 있다.

또한, 절연층(44)의 두께는 도면에서 우측을 향해 서서히 증가되어 있다. 또, 절연층(44)의 내면 전체 주위의 하측에는 발수 처리제가 도포되어 발수층(11)이 형성되어 있다. 또한, 절연층(44)의 내면 전체 주위의 좌측에는 친수 처리제가 도포되어 친수층(12)이 형성되어 있다.

부호 50은 부도체로 형성된 상측 용기이며, 그 내경측에서 투명 아크릴 혹은 글래스에 의해 형성된 제2 밀봉판(유동체를 밀봉하는 부재)(6)을 보유 지지한다. 또한, 상측 용기(50)의 주변부 우단부면에는 시트 형상의 제1 전극 링(51)이 밀착 형성되어 있다.

이 제1 전극 링(51)의 표면에는 절연층(52)이 밀착 형성되어 있지만, 후술하는 제1 유동체(21)에 접하여 이에 전압을 인가하기 위한 노출부(51a)가 구비되도록, 절연층(52)은 제1 전극 링(51)의 외연측만을 커버하도록 형성되어 있다.

그리고, 하측 용기(40)의 주변벽부와 상측 용기(50)를 액체 밀폐로 밀봉함으로써, 하측 용기(40), 상측 용기(50), 제1 밀봉판(2) 및 제2 밀봉판(6)으로 둘러싸 인 소정 체적의 액실을 가진 하우징으로서의 용기가 형성된다.

이 용기는, 광축(X)에 대해 축대칭 형상을 이루고 있다. 그리고, 액실에는 아래와 같이 하여 2 종류의 유동체가 충전된다.

우선, 제1 밀봉판(2)을 부착한 하측 용기(40)의 광축(X)을 연직 방향을 향한 상태로, 액실의 바닥면인 제1 밀봉판(2)의 상면 및 하측 용기(40)의 주변측의 바닥면, 즉(이들이 계면 대향면에 상당함) 제2 유동체(22)가 그 액 기둥의 높이가 주변벽부의 발수막(11)의 중간의 높이가 되는 분량만큼 적하된다.

제2 유동체(22)는 무색 투명이고, 비중 1.06, 실온에서의 굴절률 1.45의 실리콘 오일이 이용된다. 계속해서, 액실 내의 남은 공간에는 제1 유동체(21)가 충전된다. 제1 유동체(21)는 물과 에틸 알코올이 소정 비율로 혼합되고, 또한 소정량의 식염이 가해진 비중 1.06, 실온에서의 굴절률 1.35의 전해액(도전성 또는 유극성을 갖는 유동체)이다.

즉, 제1 및 제2 유동체(21, 22)는 비중이 같고, 굴절률이 다르고, 또한 서로 섞이는 일이 없는(용해되지 않음) 유동체가 선정된다. 그리고, 양쪽 유동체(21, 22)는 계면(24)을 형성하여 혼합되지 않고 각각이 독립되어 존재한다.

이 계면(24)의 형상은 액실(용기)의 내면, 제1 유동체(21) 및 제2 유동체(22)의 3 물질이 교차되는 점, 즉 계면(24)의 외연부에 작동하는 3개의 계면 장력의 균형으로 결정된다. 그 후, 제2 밀봉판(6)을 부착한 상측 용기(50)를, 하측 용기(40)에 부착함으로써 2 종류의 유동체가 밀봉된다.

부호 31은 제1 전극 링(25)과 제2 전극 링(3)에 접속된 급전 회로이다.

급전 회로(31)의 2개의 증폭기(도시하지 않음)는 각각, 제1 전극 링(51) 및 제2 전극 링(43)으로부터 상측 용기(50)의 우단부면에 따라서 광축 직교 방향으로 인출된 단자부(51b, 43b)에 접속되어 있다.

이상의 구성에 있어서, 제1 유동체(21)에 제1 전극 링(51) 및 제2 전극 링(43)을 통해 전압이 인가되면, 소위 일렉트로웨팅 효과에 의해 계면(24)이 변형된다.

다음에, 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)에 있어서의 계면(24)의 변형과, 이 변형에 의해 초래되는 광학 작용에 대해 설명한다.

우선, 제1 유동체(21)에 전압이 인가되어 있지 않은 경우, 도12에 도시한 바와 같이 계면(24)의 형상은 양쪽 유동체(21, 22) 사이의 계면 장력, 제1 유동체(21)와 절연층(44) 상의 발수막(11) 혹은 친수막(12)과의 계면 장력, 제2 유동체(22)와 절연층(44) 상의 발수막(11) 혹은 친수막(12)과의 계면 장력 및 제2 유동체(22)의 체적으로 결정된다.

한편, 급전 회로(31)로부터 제1 유동체(21)에 전압이 인가되면, 일렉트로웨팅 효과에 의해 제1 유동체(21)와 친수막(12)과의 계면 장력이 감소되고, 제1 유동체(21)가 친수막(12)과 발수막(11)과의 경계를 타고넘어 발수막(11) 상에 인입한다. 이 결과, 제2 유동체(22)의 광축 상에서의 높이가 증가된다.

이와 같이 제1 및 제2 전극 링(51, 43)을 통한 제1 유동체(21)로의 전압 인가에 의해, 2 종류의 유동체의 계면 장력의 균형이 변화되어 양쪽 유동체(21, 22) 사이의 계면(24)의 형상이 변한다. 이렇게 해서, 급전 회로(31)의 전압 제어에 의 해 계면(24)의 형상을 자유자재로 바뀌어지는 광학 소자가 실현된다.

또한, 제1 및 제2 유동체(21, 22)가 다른 굴절률을 갖고 있기 때문에, 광학 렌즈로서의 광학 파워(1/f : f는 초점 거리)가 부여되게 되고, 즉 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)는 계면(24)의 형상 변화에 의해 초점 거리가 변화된다.

도12에 도시한 장치에 있어서 오토 포커스가 이루어졌다고 하면, 급전 회로(31)는 도시하지 않은 측정 거리 센서로부터 피사체까지의 거리를 구하고, 각 배율에 있어서의 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)에 인가하는 전압을 미리 기억하고 있는 테이블로부터 설정된 피사체 거리에 대응한 인가 전압을 구하여 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)에 인가한다. 이와 같이 제어함으로써, 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)는 소망과 같이 광학 파워를 변화시킬 수 있다. 또, 광학 파워의 변화는 다단계이면 바람직하고, 연속적이면 보다 바람직하다.

이렇게 하여 초점 거리가 조정된 가변 초점 거리 광학계를 통과함으로써 촬상면에 결상된 광학상은 이미지 센서 CM0S에서 전기 신호로 변환되고, 또한 소정의 처리를 실시함으로써 화상 신호로 변환되도록 되어 있다.

<실시예>

이하, 상술한 촬상 장치에 바람직한 광학계의 실시예를 나타낸다. 각 실시예에 사용하는 기호는 하기와 같다. 한편, 본 명세서 중(표의 데이터를 포함함)에 있어서, 10의 제곱(예를 들어 2.5 × 10^-3)을, E(예를 들어 2.5 × E^-3)를 이용하여 나타내는 것으로 한다.

f_total : 광학계 전계의 초점 거리

f' : 굴절 작용 가변 광학 요소의 초점 거리

f : 주렌즈의 초점 거리

fB : 백 포커스

F : F 넘버

T : 물체 거리

2Y : 고체 촬상 소자의 촬상면 대각선 길이

R : 곡률 반경

D : 축 상면 간격

Nd : 렌즈 재료의 d선에 대한 굴절률

νd : 렌즈 재료의 아베수

각 실시예에 있어서 비구면의 형상은 면의 정점을 원점으로 하여 광축 방향에 X축을 취하고, 광축과 수직 방향의 높이를 h로서 이하의「수학식 1」로 나타낸다.

[수학식 1]

단,

Ai : i차의 비구면 계수

R : 곡률 반경

κ: 원뿔 정수

한편, 이하의 실시예 데이터에 관한 것으로, 굴절 작용 가변 광학 요소의 계면 곡률 반경이 변화된 경우에, 각 유동체의 중심 두께가 일정하게 되어 있지만, 이는 발명의 효과를 나타내기 위한 근사이며, 실제로는 계면 곡률 반경이 변화된 경우, 각 유동체의 체적이 변화되지 않도록 각 유동체 중심 두께가 변화된다.

<제1 실시예>

제1 실시예에 관한 광학계에 관해서, 그 렌즈 데이터를 표 1, 표 2에 나타내고, 또한 무한원 물체 촬영시 광학계의 단면도를 도13a에 그 경우의 수차도를 도14a에 나타내고, 또한 물체 거리 5 ㎝의 물체 촬영시[굴절 작용 가변 광학 요소(QL)의 계면(B)의 곡률 반경의 절대치가 최소치를 가짐] 광학계의 단면도를 도13b에, 그 경우의 수차도를 도14b에 나타낸다.

[표 1]

[표 2]

한편, 비교예에 관한 광학계에 관한 것으로, 그 렌즈 데이터를 표 3, 표 4에 나타내고, 또한 무한원 물체 촬영시 광학계의 단면도를 도15a에, 그 경우의 수차도를 도16a에 나타내고, 또한 물체 거리 5 ㎝의 물체 촬영시[굴절 작용 가변 광학 요소(QL)의 계면(B)이 최소의 곡률 반경을 가짐] 광학계의 단면도를 도15b에, 그 경우의 수차도를 도16b에 나타낸다.

[표 3]

[표 4]

제1 실시예와 비교예와의 차이는 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)를 광축 방향 반대로 부착한 점이며, 무한 물체 촬영시에는 계면이 광축과 직교하도록 제어된다.

도14a, 도14b와 도16a, 도16b의 비점 수차도를 비교하면, 제1 실시예가 축 밖에서의 상면 만곡 및 비점 수차를 저감하고 있는 것을 알 수 있다. 또한 왜곡 수차도 작게 억제되어 있다. 이와 같이 굴절 작용 가변 광학 요소의 유동체 계면(B)의 곡률 반경의 절대치가 최소치를 가질 때의 계면 정점으로부터 곡률 반경 중심의 방향과, 계면 정점으로부터 상기 개구 조리개로의 방향이 일치함으로써, 축외광선의 수차를 저감할 수 있다.

<제2 실시예>

제2 실시예에 관한 광학계에 관해, 그 렌즈 데이터를 표 5, 표 6에 나타내고, 또한 무한원 물체 촬영시 광학계의 단면도를 도17a에, 그 경우의 수차도를 도18a에 나타내고, 또한 물체 거리 5 ㎝의 물체 촬영시[굴절 작용 가변 광학 요소(QL)의 계면(B)의 곡률 반경의 절대치가 최소치를 가짐] 광학계의 단면도를 도17b에, 그 경우의 수차도를 도18b에 나타낸다. 제2 실시예에서는 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)의 밀봉판(2, 6)에 굴절력을 갖게 하고 있다.

[표 5]

[표 6]

도18a, 도18b(제2 실시예)와 도14a, 도14b(비교예)의 비점 수차도를 비교하면, 제2 실시예가 축 밖에서의 비점 수차를 저감하고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)를 밀폐하는 부재[밀봉판(2, 6)]의 면을, 물체 거리에 따라서 변화되는 계면(B)의 곡률 반경의 절대치가 최소치일 때 곡률 반경의 부호와 동일 부호의 곡면에 형성함으로써, 특히 축외광선의 수차를 저감할 수 있다.

<제3 실시예>

제3 실시예에 관한 광학계에 관해, 그 렌즈 데이터를 표 7, 표 8에 나타내고, 또한 무한원 물체 촬영시[굴절 작용 가변 광학 요소(QL)의 계면(B)의 곡률 반경의 절대치가 최소치를 가짐]의 광학계의 단면도를 도19a에, 그 경우의 수차도를 도20a에 나타내고, 또한 물체 거리 5 ㎝의 물체 촬영시 광학계의 단면도를 도19b에, 그 경우의 수차도를 도20b에 나타낸다. 제3 실시예라도, 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)의 밀봉판(2, 6)에 굴절력을 갖게 하고 있다.

[표 7]

[표 8]

도20a, 도20b(제3 실시예)와 도14a, 도14b(비교예)의 비점 수차도를 비교하면, 제3 실시예가 축 밖에서의 비점 수차를 저감하고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)를 밀폐하는 부재[밀봉판(2, 6)]의 면을, 물체 거리에 따라서 변화되는 계면(B)의 곡률 반경이 최소치를 가질 때, 곡률 반경의 부호와 동일 부호의 곡면에 형성함으로써, 특히 축외광선의 수차를 저감할 수 있다.

여기서, 제1 내지 제3 실시예는 주렌즈를 구성하는 3매의 렌즈(L1 내지 L3)를 플라스틱 재료로 형성한 예이다. 따라서, 물체 거리가 고정이라도 주위 온도가 변화하면, 플라스틱 재료의 굴절률 변화나 열 팽창이 원인이 되어 광학계 전계의 상점 위치가 변동될 우려가 있지만, 이러한 경우도 온도에 따라서 굴절 작용 가변 광학 요소의 굴절력을 조정함으로써 핀트를 맞춘 화상을 얻을 수 있다.

또, 제2 실시예로서는 밀폐 부재 곡면이 구면 형상이지만, 비구면 형상이라도 마찬가지의 효과가 있고, 게다가 유동체와 밀폐 부재 경계면이 구면 또는 비구면이라도 좋다. 또한, 밀봉판(2, 6)의 공기와의 경계면측에는 반사 방지 코팅이 실시되어 있으면, 광학계 전체의 투과율을 향상시킬 수 있어 바람직하다. 또한, 밀폐 부재 중 적어도 한 쪽이 적외선 흡수 특성을 갖는 재료로 형성되어 있으면, 별도 적외선 커트 필터를 마련할 필요가 없어 바람직하다.

또, 본 발명의 별도 형태로서, 도21a 및 도21b에 도시된 광학계를 예로 들 수 있다. 본 형태에 있어서는, 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)와 광학 조리개가 인접하여 배치된 것을 특징으로 한다. 도21a는 물체 거리가 무한원인 경우 광학계의 상태를 나타내고, 도21b는 물체 거리가 짧은 경우 광학계의 상태를 나타낸다. 상술의 도면과 같은 번호는 같은 부재를 가리키고, 여기서는 설명을 생략한다. 이와 같이, 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)에 근접한 위치에 광학 조리개를 배치함으로써, 굴절 작용 가변 광학 요소(QL)의 외경을 작게 하는 것이 가능해져 제조가 용이해진다.

이상, 본 발명을 실시 형태를 참조하여 설명하여 왔지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정하여 해석될 필요는 없고, 적절하게 변경ㆍ개량이 가능한 것은 물론이다. 본 발명의 촬상 장치는, 소형의 디지털 스틸 카메라나, 휴대 전화, PDA 등의 휴대 단말에 탑재되는 것이 바람직하지만, 퍼스널 컴퓨터 카메라 등 다른 용도에도 이용할 수 있다.

상기와 같이, 촬상 장치와 전기적으로 굴절 작용을 절환 가능한 광학용 요소를 조합시킴으로써, 소형 또한 다용도로 여러 가지 보정이나 조정이 가능한 촬상 장치를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 오토 포커스 수단으로서 전기 모세관 현상을 이용한 가변초점 렌즈를 가지면서도, 수차가 양호하게 보정된 광학계 및 촬상 장치를 제공할 수 있다.

Claims

기판과, 상기 기판 상에 마련되고, 집광된 광속을 전기 신호로 변환하는 촬상 소자와, 피사체로부터의 광속을 상기 촬상 소자에 대해 집광시키도록 배치된 촬영 광학 소자와, 상기 촬상 소자 및 상기 촬영 광학 소자를 엄폐하는 차광 부재와, 상기 전기 신호의 출력 및 상기 촬상 소자의 제어를 행하는 제어 장치 및 굴절 작용 가변 광학 요소를 갖는 촬상 장치에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 제1 굴절률을 갖는 동시에, 도전성을 갖는 제1 유동체와, 제1 굴절률과는 다른 제2 굴절률을 갖고, 절연성을 갖고, 또한 상기 제1 유동체와 비친화성을 갖는 동시에, 상기 제1 유동체와 실질적으로 동일 밀도인 제2 유동체와, 절연성 재료로 구성되고, 상기 제1 유동체와 상기 제2 유동체가 밀폐 충전되는 동시에, 상기 제1 유동체와 상기 제2 유동체를 광속이 통과하도록 개구부가 설치된 외피 부재와, 상기 제1 유동체에 접촉하는 제1 전극과, 상기 외피 부재에 설치된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 외피 부재의 상기 제2 유동체에 대한 습윤성을 변화시킴으로써, 상기 제2 유동체의 상기 외피 부재 내에 있어서의 충전 형상을 변화하게 하는 전압 인가 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가, 또한 상기 외피 부재의 상기 개구부를 밀봉하는 밀봉 부재를 갖고, 상기 밀봉 부재가 광 투과성을 갖는 동시에, 상기 밀봉 부재가 적어도 한 쪽 면에 비구면 광학면을 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제2항에 있어서, 상기 비구면 광학면은, 상기 제1 유동체 및 제2 유동체를 상기 광속이 통과함으로써 생기는 수차를 해소하는 광학면으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 상기 촬영 광학 소자보다도 피사체측에 배치되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제4항에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 상기 밀봉 부재를 촬상 장치측에 갖고, 상기 촬영 광학 소자가 적어도 가장 피사체측에 배치된 광학 소자를 갖는 동시에, 상기 밀봉 부재와 상기 가장 피사체측에 배치된 광학 소자가 공통의 소자인 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가, 또한 적외광을 차단하는 동시에 상기 개구부를 밀봉하는 IR 커트 필터를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가, 또한 상기 전압 인가 장치에 의해 인가되는 전압의 값과, 그에 따른 상기 제2 유동체의 충전 형상과의 관 계를 기억한 기억 수단 및 상기 기억 수단에 기억된 관계를 기초로 하여, 상기 전압 인가 장치에 의해 인가되는 전압을 제어하는 전압 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 상기 전압 인가 장치에 의해서 인가되는 전압에 의해 초점 거리 조절을 행하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 상기 전압 인가 장치에 의해서 인가되는 전압에 의해 핀트 조정을 행하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 상기 전압 인가 장치에 의해서 인가되는 전압에 의해, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 광축을 상기 촬영 광학 소자의 광축에 일치시키도록 시프트 조정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 상기 전압 인가 장치에 의해서 인가되는 전압에 의해, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 광축을 상기 촬영 광학 소자의 광축에 일치시키도록 틸트 조정하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
통과하는 광량을 제한하는 광학 조리개 및 굴절 작용 가변 광학 요소를 갖는 광학계에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소가 제1 굴절률을 갖는 동시에, 도전성을 갖는 제1 유동체와, 제1 굴절률과는 다른 제2 굴절률을 갖고, 절연성을 갖고, 또한 상기 제1 유동체와 친화성을 갖지 않는 동시에, 상기 제1 유동체와 실질적으로 동일 밀도인 제2 유동체와, 절연성 재료로 구성되고, 상기 제1 유동체와 상기 제2 유동체가 밀폐 충전되는 동시에, 상기 제1 유동체와 상기 제2 유동체를 광속이 통과하도록 개구부가 설치된 외피 부재와, 상기 제1 유동체에 접촉하는 제1 전극, 상기 외피 부재에 설치된 제2 전극 및 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 상기 제1 유동체와 상기 제2 유동체와의 계면의 형상을 변화하게 하는 전압 인가 장치를 갖고, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소치를 가질 때, 상기 계면 정점으로부터 상기 계면의 곡률 반경의 중심의 방향과, 상기 계면 정점으로부터 상기 광학 조리개의 방향이 일치하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제12항에 있어서, 상기 외피 부재의 상기 광속의 광로 상의 광학면 중 적어도 한 쪽의 광학면이 곡면인 동시에, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소치를 가질 때, 상기 곡면의 곡률 반경의 부호와 상기 제1 유동체와 상기 제2 유동체와의 계면의 곡률 반경의 부호가 일치하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제12항에 있어서, 상기 광학계가, 또한 상기 굴절 작용 가변 광학 요소에 근접 또는 접촉하는 광학 소자를 갖고,

상기 외피 부재의 상기 광속의 광로 상의 2개의 광학 부재가 평행 평판이며, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소치를 가질 때, 상기 광학 소자 중 적어도 한 쪽 광학면의 곡률 반경의 부호와, 상기 계면의 곡률 반경의 부호가 일치하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제13항에 있어서, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소치를 가질 때, 상기 외피 부재의 곡면의 굴절 파워와 상기 계면의 굴절 파워가 다른 부호를 갖는 것을 특징으로 하는 광학계.
제14항에 있어서, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소치를 가질 때, 상기 광학 소자의 한 쪽 광학면의 굴절 파워와, 상기 계면의 굴절 파워가 다른 부호를 갖는 것을 특징으로 하는 광학계.
제12항에 있어서, 상기 외피 부재의 상기 광속의 광로 상이며, 또한 공기와의 경계면인 2개의 면이 각각 곡면이며, 상기 계면의 곡률 반경의 절대치가 최소치를 가질 때, 상기 2개의 곡면의 곡률 반경의 부호와, 상기 계면의 곡률 반경의 부호가 일치하는 것을 특징으로 하는 광학계.
제12항에 있어서, 상기 제1 유동체 및 상기 제2 유동체 중, 상기 광학 조리개에 가까운 측의 유동체의 굴절률을 ni, 상기 광학 조리개로부터 먼 측의 유동체의 굴절률을 no로 하고, 원거리 물체 초점시 상기 계면의 곡률 반경을 Rf, 근거리 물체 초점시 상기 계면의 곡률 반경을 Rn이라 할 때,

ni > no이면 ｜Rf｜ > ｜Rn｜ (1)

을 충족시키고,

ni < no이면 ｜Rf｜ < ｜Rn｜ (2)

를 충족시키는 것을 특징으로 하는 광학계.
제12항에 있어서, 상기 광학계가, 또한 상기 굴절 작용 가변 광학 요소보다도 물체측으로부터 먼 측에 주렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 광학계.
제19항에 있어서, 상기 광학 조리개가 상기 굴절 작용 가변 광학 요소와 인접한 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 광학계.
제19항에 있어서, 상기 광학계의 초점 가능 물체 거리 범위 중에 있어서, 상기 굴절 작용 가변 광학 요소의 초점 거리의 절대치가 가장 커질 때 값을 ｜f'｜로 하고, 상기 주렌즈의 초점 거리를 f라 할 때,

｜f'｜/ f > 5 (3)

을 충족시키는 것을 특징으로 광학계.
제12항에 있어서, 상기 외피 부재에 적외광을 커트하는 기능을 갖게 한 것을 특징으로 하는 광학계.
제12항에 기재된 광학계 및 상기 광학계에 의해 집광된 광속을 전기 신호로 변환하는 촬상 소자를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.