焦点距離可変プリズム、及びそれを用いたプリズム光学系
【課題】光学性能面で有利で、かつ、小型化を実現可能とする焦点距離可変プリズムを提供する。
【解決手段】焦点距離可変プリズム２は、第１の透過型液体１４と、該第１の透過型液体１４とは屈折率の異なる第２の透過型液体１５と、反射型液体１８とを有し、第１の透過型液体１４と第２の透過型液体１５との境界に形成される透過面１６及び第２の透過型液体１５と反射型液体１８との境界に形成される反射面１９を電気制御することで、透過面１６及び反射面１９の形状を変化させる。
【解決手段】焦点距離可変プリズム２は、第１の透過型液体１４と、該第１の透過型液体１４とは屈折率の異なる第２の透過型液体１５と、反射型液体１８とを有し、第１の透過型液体１４と第２の透過型液体１５との境界に形成される透過面１６及び第２の透過型液体１５と反射型液体１８との境界に形成される反射面１９を電気制御することで、透過面１６及び反射面１９の形状を変化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点距離可変プリズム、及びそれを用いたプリズム光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、３面以上の光の透過面及び反射面から成るプリズムを用いて、光路を折り曲げたり、又は光路を折り畳んだりすることで、そのプリズムを採用する光学系全体の小型化や薄型化を図る技術がある。しかしながら、通常のプリズムのみでは、固体素子であるためプリズム自体の焦点距離を変えることはできない。そこで、プリズムを用いたプリズム光学系では、ズームやフォーカスを行うために、種々の構成要素を加える例がある。特許文献１は、３角プリズムの入射側又は射出側に、焦点距離可変型の透過型液体レンズを隣接させた光学素子を開示している。この透過型液体レンズは、電圧を印加することで電解質液体と非電解質液体との境界面の曲率半径を可変とするエレクトロウェッティング駆動（ＥＷ駆動）によるレンズである。また、更なる薄型化や広角化のために、特許文献２は、特に被写体側の画角を分割し、全体を分割プリズムとした光学系を開示している。この光学系では、プリズムと可変ミラー（ディフォーマブルミラー）とのユニットを被写体画角の分割毎に複数配置し、各可変ミラーが分割画角毎にフォーカスを行う。更に、上記の透過型液体レンズに対して、特許文献３に開示された反射型液体レンズを採用することも考えられる。この反射型液体レンズは、透明液体と磁性流体とで構成され、該磁性流体に与える磁界の強さにより、磁性流体の曲率半径を可変とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９１６４７号公報
【特許文献２】特開２００１−４８０９号公報
【特許文献３】特開２００７−１２１９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示す光学素子では、採用する液体レンズが透過型のみである。また、特許文献２に示す光学系では、光線が光路内のプリズムで射出と入射とを繰り返す。したがって、屈折力（光学的パワー）を有する屈折面による色収差が発生する可能性がある。また、特許文献１、２では、プリズムの近傍に焦点距離可変型の光学素子（以下、単に「可変素子」と表記する）を配置しているが、この可変素子とプリズムとが干渉しないよう考慮すると、光学系全体が大型化する。例えば、ズーム動作を行う場合、バリエータとコンペンセーターとのそれぞれの機能を有する少なくとも２面の可変面が必要となる。したがって、光学系として１つのプリズムと２つの可変素子との少なくとも３つの構成要素が必要となるため、大型化や調整工程の増加となり、それに伴いコストアップの原因となる。更に、特許文献３に示す反射型液体レンズは、磁性流体の磁界制御方法で制御するが、この磁界制御のための機構が比較的大きく、また、応答性も悪いため、実用的ではない。
【０００５】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、光学性能面で有利で、かつ、小型化を実現可能とする焦点距離可変プリズムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の焦点距離可変プリズムは、第１の透過型液体と、該第１の透過型液体とは屈折率の異なる第２の透過型液体と、反射型液体とを有し、第１の透過型液体と第２の透過型液体との境界に形成される透過面及び第２の透過型液体と反射型液体との境界に形成される反射面を電気制御することで、透過面及び反射面の形状を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光学性能面で有利で、かつ、小型化を実現可能とする焦点距離可変プリズムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図１は、本実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。なお、図１において、被写体（物体）からプリズム光学系へ向かう方向にＺ軸を取り、該Ｚ軸に対して垂直な面における垂直方向と水平方向とにＸ軸及びＹ軸を取って説明する。このプリズム光学系１０は、焦点距離を可変とするプリズム光学系であり、例えば、薄型デジタルカメラに採用される９０度屈曲のズーム光学系等に応用可能である。以下、各実施形態に示すプリズム光学系も同様である。プリズム光学系１０は、被写体側から順に、第１単焦点光学系１と、焦点距離が可変の全体プリズム２と、第２単焦点光学系３と、撮像素子４とを備える。ここで、第１単焦点光学系１は、更なる薄型化を図るためであれば必須ではない。また、第２単焦点光学系３は、従来のズーム光学系であってもよい。この場合、第２単焦点光学系３は、後述する全体プリズム２でのズームと連動する。更に、撮像素子４は、例えば、ＣＣＤ、又はＣＭＯＳ等のセンサーである。
【００１１】
全体プリズム２は、本実施形態の特徴となる焦点距離可変プリズムであり、光線の入射面を形成する透過部１１と、該透過部１１に対して４５度チルト偏心した反射面を形成する反射部１２と、該反射部１２で反射した光線を外部へ出射する出射面１３とを有する。まず、透過部１１は、被写体側に第１電解質液体１４を配置し、透過側に非電解質液体１５を配置することで第１境界面（透過面）１６を形成する液体レンズである。この透過部１１は、エレクトロウェッティング駆動、即ち、外周部に設置された略環状の第１電極１７から電圧を印加することで、第１境界面１６の形状（曲率半径）を変形させる。本実施形態では、第１電解質液体１４として、第１の透過型液体である水とＮａＣｌ電解液との混合液を採用する。一方、非電解質液体１５としては、第２の透過型液体であるシリコンオイルを採用する。この場合、透過液体可変面である第１境界面１６は、プリズム光学系１０におけるコンペンセーター及びフォーカス部として機能する。反射部１２は、被写体側に非電解質液体１５を配置し、反射側に第２電解質液体１８を配置することで第２境界面（反射面）１９を形成する液体レンズである。この反射部１２も、外周部に設置された略環状の第２電極２０から電圧を印加することで、第２境界面１９の形状を変形させる。本実施形態では、第２電解質液体１８として、反射型液体である水銀、アルミ溶液、又は銀溶液うちのいずれかを採用する。この場合、反射液体可変面である第２境界面１９は、プリズム光学系１０におけるズームバリエータとして機能する。なお、出射面１３は、液体レンズの構成を取らず、単に非電解質液体１５で形成される面である。このように本実施形態の全体プリズム２は、光の通過面として、入射面、第１境界面１６、第２境界面１９（反射面）、出射面１３を備える。
【００１２】
ここで、反射部１２を構成する非電解質液体１５は、図１に示すように透過部１１を構成する非電解質液体１５と一体であり反射面を含む内部プリズムを形成する。この内部プリズムの体積、即ち、非電解質液体１５の体積は、全体プリズム２の体積のうちの大部分を占める必要があるため、非電解質液体１５の量は、透過部１１及び反射部１２を構成する電解質液体の総量よりも４倍以上とすることが望ましい。これにより、各境界面１６、１９の形状を制御するための消費電力の低減が可能となる。
【００１３】
また、全体プリズム２では、透過部１１と反射部１２との各構成要素である第１電解質液体１４と第２電解質液体１８とが、非電解質液体１５を介して互いに隔離している。したがって、図１に示すように、第１電極１７と第２電極２０とのなす角の基点である電極接触部２ａにて各電極１７、２０を一体化することで、印加電圧を制御する制御部は、その一体化した電極をグランドとして利用する。この場合、制御部は、第１電解質液体１４及び第２電解質液体１８のそれぞれに対して電圧を印加することで、複数の境界面（第１境界面１６及び第２境界面１９）の形状を連動して電気制御する。これにより、電圧を印加する構造を簡略化しつつ、制御部は、各境界面１６、１９の形状を個別に制御することができる。この電極の共通化により、全体プリズム２の構造の単純化が可能となる。
【００１４】
また、一般に、ズーム光学系では、広角側での最大画角光線の入射角度は、入射面への入射角が大きく、一方、望遠側での最大画角光線の入射角度は、入射面への入射角が小さい。しかしながら、この入射角の差が大きい、即ち、高倍ズームの光学系であるほど、光学設計が難しく、光学系が大型化する可能性が高い。そこで、全体プリズム２の入射側に第１境界面１６を形成する透過部１１を配置して、広角側では第１境界面１６を負の屈折力が強くなるように設定することで、入射角度を小さくする。一方、望遠側では第１境界面１６の負の屈折力を緩め、入射角度を小さいままとする。これにより、第１境界面１６を通過した光線の角度は、広角と望遠とで近似するので、それ以後のズーム変倍動作がほぼ不要となり、プリズム光学系１０の小型化が可能となる。
【００１５】
更に、透過液体可変面である第１境界面１６における形状変化に対する焦点距離の変動値は、第１電解質液体１４と非電解質液体１５との屈折率の差で決まる。例えば、第１電解質液体１４として採用する上記混合液は、屈折率ｎ＝１．４であり、非電解質液体１５として採用するシリコンオイル（Ａ）は、屈折率ｎ＝１．５５である。したがって、この場合の屈折率の差Δｎは、Δｎ＝０．１５と小さな値となり、焦点距離の変動幅を大きく取ることが難しい。一方、反射型液体可変面である第２境界面１９では、焦点距離の変動値は、非電解質液体１５の屈折率値＋１で決まる。例えば、非電解質液体１５では、屈折率ｎ＝１．５５であるから、変動値は、１．５５＋１＝２．５５である。即ち、反射部１２は、反射型液体を採用して反射面（第２境界面１９）を形成しているので、透過型液体を採用した透過面（第１境界面１６）に比べ、同じ形状変化でも焦点距離の変動幅を、２．５５／０．１５＝１７倍大きくすることができる。更に、本実施形態では、反射液体可変面である第２境界面１９は、ズームバリエータとして機能するものであるため、色収差の発生を抑えることが可能となる。
【００１６】
なお、本実施形態では、非電解質液体１５として屈折率ｎ＝１．５５のシリコンオイル（Ａ）を採用したが、非電解質液体１５は、これに限らず、屈折率ｎ≧１．５５の物質であれば更に望ましい。このとき、非電解質液体１５の屈折率ｎが１．５５よりも大きければ、その非電解質液体１５で満たされた内部プリズムの空気換算光路長が短くなり、結果的に内部プリズムの小型化が可能となる。一方、屈折率ｎ＜１．５５の場合では、透過部１１における第１電解質液体１４と非電解質液体１５との屈折率の差Δｎが小さくなり、結果的に第１境界面１６による焦点距離の可変量が小さくなる。
【００１７】
以上のように、本実施形態の全体プリズム２によれば、色収差の低減や焦点距離の可変量等の光学性能面で有利な全体プリズム２を、小型化された１部品で達成することができる。更に、全体プリズム２は、各電極をグランドとして共通化できるので、全体プリズム２、ひいてはプリズム光学系１０全体の低価格化や、プリズム光学系１０を内包する鏡筒の構造等の簡略化にも寄与する。
【００１８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図２は、本実施形態に係るプリズム光学系３０の構成を示す概略図である。なお、以下の各図では、各実施形態の特徴となる全体プリズムの構造と、撮像素子の配置とを示し、その他の構成要素の記載は省略する。本実施形態の全体プリズム３１は、第１実施形態の全体プリズム２では光の通過面が３面であるのに対して、入射面、２つの反射面、及び出射面の４面から成る焦点距離可変プリズムである。この場合、全体プリズム３１は、まず、光線の入射面を形成する第１透過部３３と、該第１透過部３３に対して略３０度チルト偏心した反射面を形成する第１反射部３４とを有する。更に、全体プリズム３１は、第１反射部３４で反射した光線を受け、第２透過部３６に対して略３０度チルト偏心した反射面を形成する第２反射部３５と、該第２反射部３５で反射された光線の出射面を形成し、光線を撮像素子３２へ導く第２透過部３６とを有する。
【００１９】
ここで、第１透過部３３及び第２透過部３６の構成は、第１実施形態の透過部１１の構成とそれぞれ同一である。また、第１反射部３４及び第２反射部３５の構成は、第１実施形態の反射部１２の構成とそれぞれ同一である。但し、第２透過部３６を構成する第４電解質液体３７は、透過型液体であれば、第１透過部３３を構成する第１電解質液体３８と同一でもよいし、異なる物質でもよい。同様に、第２反射部３５を構成する第３電解質液体３９も、反射型液体であれば、第１反射部３４を構成する第２電解質液体４０と同一でもよいし、異なる物質でもよい。いずれの場合においても、各電解質液体３７〜４０は、第１実施形態の全体プリズム２と同様に、共通の非電解質液体４１に隣接する。なお、本実施形態では、非電解質液体４１として、第１実施形態におけるシリコンオイル（Ａ）に対して、屈折率の異なるシリコンオイル（Ｂ）（屈折率ｎ＝１．６）を採用することが望ましい。また、この場合、第１反射部３４及び第２反射部３５における反射液体可変面である第２境界面４２及び第３境界面４３は、プリズム光学系３０におけるズームバリエータ及びコンペンセーターとしての機能を有する。また、このような全体プリズム３１の構成によれば、第１実施形態の全体プリズム２と同様に、各電解質液体３７〜４０に電圧を印加する各電極のうち、少なくとも１組の共通化が可能である。
【００２０】
このように、本実施形態の全体プリズム３１によれば、第１実施形態の効果に加えて、２つの反射液体可変面（第２境界面４２及び第３境界面４３）を採用して光路を折り畳むことにより、チルト方向（図中Ｚ方向）の厚みを薄くすることができる。更に、反射液体可変面は、上述の通り、焦点距離の変動を大きくすることができるので、色収差の発生、及び変動を低減しつつ、ズーム倍率の拡大化が可能となる。
【００２１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図３は、本実施形態に係るプリズム光学系５０の構成を示す概略図である。本実施形態の全体プリズム５１は、第２実施形態の全体プリズム３１を被写体に対して絶縁体５３を介して左右対称（鏡対象）に備えた構成を有し、被写体側の画角を左側と右側とに分割した焦点距離可変プリズムである。また、本実施形態の撮像素子５２は、分割撮像のため、全体プリズム５１を構成する一方の分割光学系５１ａから導かれる光線を受光する第１撮像素子５２ａと、他方の分割光学系５１ｂから導かれる光線を受光する第２撮像素子５２ｂとの２つの撮像素子からなる。この場合、被写体を基準として左側に位置する第１撮像素子５２ａは、同様に左側に位置する分割光学系５１ａから導かれる光線を受光面の左側で受光するように、入射光に対して水平方向で右側にある程度ずらして配置される。一方、被写体を基準として右側に位置する第２撮像素子５２ｂは、同様に右側に位置する分割光学系５１ｂから導かれる光線を受光面の右側で受光するように、入射光に対して水平方向で左側にある程度ずらして配置される。これにより、光学系の厚さをそのままとして、画角を２倍程度、例えば、通常１つの入射面で３０度程度の画角を左右併せて６０度程度とする広角化が可能となる。更に、全体プリズム５１では、左右の光学系は、絶縁体５３を介して接続されるので、第２実施形態の全体プリズム３１と同様に左右それぞれの光学系において各電解質液体に電圧を印加する各電極の共通化が可能である。このように、本実施形態の全体プリズム５１によれば、第２実施形態と同様の効果に加えて、各分割光学系５１ａ、５１ｂの画角は、第２実施形態のプリズム光学系３０の画角の半分となるため、更なる薄型化が可能となる。例えば、このプリズム光学系５０では、厚さが２〜数ｍｍでもズーム動作が可能となる。なお、本実施形態では、撮像素子５２を画角の分割数に対応して同数設置しているが、例えば、１つの撮像素子５２で左右共用することも可能である。この撮像素子の共用は、以下の実施形態でも同様である。
【００２２】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図４は、本実施形態に係るプリズム光学系６０の構成を示す概略図である。本実施形態の全体プリズム６１は、第３実施形態の全体プリズム５１を構成する左右の分割光学系５１ａ、５１ｂを合成、即ち、非電解質液体で形成される内部プリズムを共用とした焦点距離可変プリズムである。この場合、全体プリズム６１は、まず、光線の入射面を形成する、左右の第１透過部６２及び第２透過部６３と、該第１透過部６２及び第２透過部６３に対してそれぞれ略３０度チルト偏心した反射面を形成する、第１反射部６４及び第２反射部６５とを有する。更に、全体プリズム３１は、第１反射部６４及び第２反射部６５でそれぞれ反射した光線を受け、第１透過部６２及び第２透過部６３と略平行な反射面を形成する第３反射部６６と、該第３反射部６６で反射された光線の出射面を形成する第３透過部６７とを有する。この場合も、上記実施形態と同様に、各透過部６２、６３、６７を構成する各電解質液体６８、６９、７４は、透過型液体であり、一方、各反射部６４、６５、６６を構成する各電解質液体７０、７１、７５は、反射型液体である。この全体プリズム６１の構成によれば、各入射面、反射面、及び出射面に隣接する非電解質液体７２では、第３反射部６６で反射された光線は、第３透過部６７に進む際に、図４に示すように交差する。また、本実施形態の撮像素子７３は、第３実施形態の撮像素子５２と同様に第１撮像素子７３ａと第２撮像素子７３ｂとの左右２つの撮像素子からなる。但し、本実施形態では、非電解質液体７２内で光線が交差するので、被写体を基準として左側に位置する第１撮像素子７３ａは、第３実施形態の第１撮像素子５２ａとは逆に、入射光に対して水平方向で左側にある程度ずらして配置される。一方、被写体を基準として右側に位置する第２撮像素子７３ｂも、入射光に対して水平方向で右側にある程度ずらして配置される。更に、本実施形態の全体プリズム６１では、非電解質液体７２を左右の光学系で共用としているので、左右の光学系の全ての電極をグランドとして共通化することができる。このように、本実施形態の全体プリズム６１によれば、左右の光学系で第３反射部６６と第３透過部６７とを共用するので、第３実施形態の全体プリズム５１と比較して、ズーム及びフォーカスの制御面を減らし、構成の簡略化が可能となる。
【００２３】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図５は、本実施形態に係るプリズム光学系８０の構成を示す概略図である。本実施形態の全体プリズム８１は、第３及び第４実施形態の全体プリズム５０、６０の構成を変更し、臨界角条件により、全反射面、かつ、透過面として機能する反射透過面を有する焦点距離可変プリズムである。この場合、全体プリズム８１は、まず、被写体に対して偏心した光線の入射面を形成する、左右の第１透過部８２及び第２透過部８３と、該第１透過部８２及び第２透過部８３に対してそれぞれ略３０度チルト偏心した反射透過面８４とを有する。また、全体プリズム８１は、反射透過面８４で反射した光線を受け、再度、反射透過面８４に対して光線を反射する左右の第１反射部８５及び第２反射部８６を有する。この第１反射部８５及び第２反射部８６も、光線を反射透過面８４に導くために、該反射透過面８４に対してそれぞれ略３０度チルト偏心している。更に、各透過部８２、８３、及び各反射部８５、８６に隣接する非電解質液体８７は、第４実施形態と同様に、左右の光学系で共用である。なお、このプリズム光学系８０における左右の各撮像素子８８ａ、８８ｂは、上記実施形態とは異なり、被写体からの光線が左右の光学系でそれぞれ斜めに傾いた、即ち、被写体に対して偏心した画角で入射するので、入射光に対してずらして配置する必要はない。このように、本実施形態の全体プリズム８１によれば、第４実施形態の効果に加えて、臨界角条件による反射透過面８４を採用し、全反射面と透過面とを同一面で機能させるので、更なる薄型化が可能となる。
【００２４】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図６は、本実施形態に係るプリズム光学系９０の構成を示す概略図である。本実施形態の全体プリズム９１は、第３実施形態の全体プリズム５０と同様に、被写体側の画角を左側と右側とに分割した焦点距離可変プリズムである。更に、全体プリズム９１では、全体プリズム５０とは異なり、被写体からの光線の入射方向（Ｚ方向）に対して垂直方向（Ｘ方向）に設置された左右の２つの撮像素子９２、９３にそれぞれ出射光を導くように出射面を設定する。この場合、まず、全体プリズム９１を構成する左側の分割光学系９１ａは、光線の入射面を形成する第１透過部９４と、該第１透過部９４に対して略３０度チルト偏心した反射面を形成する第１反射部９５とを有する。また、分割光学系９１ａは、第１反射部９５で反射した光線を受け、該光線を、第１透過部９４を通過する光線に対して垂直方向に公差するように反射させる反射面を形成する第２反射部９６を有する。更に、分割光学系９１ａは、第２反射部９６で反射された光線の出射面を形成し、光線を撮像素子９２へ導く第２透過部９７を有する。なお、全体プリズム９１を構成する右側の分割光学系９１ｂも、絶縁体９８を基準として、左側の分割光学系５１ｂと左右対称で同一構成（符号９９〜１０２）を有する。また、各透過部９４、９７及び各反射部９５、９６の構成、及び内部プリズム１０３が非電解質液体で形成される点は、第３実施形態と同様である。また、本実施形態では、被写体を基準として左側に位置する第１撮像素子９２は、左側の分割光学系９１ａから導かれる光線を受光面の左側で受光するように、入射光に対して水平方向で右側（Ｚ方向下側）にある程度ずらして配置される。一方、被写体を基準として右側に位置する第２撮像素子９３も、右側に位置する分割光学系９１ｂから導かれる光線を受光面の右側で受光するように、入射光に対して水平方向で左側（Ｚ方向下側）にある程度ずらして配置される。このように、本実施形態の全体プリズム９１によれば、第３実施形態と同様の効果に加えて、全体プリズム９１内の光路が「４」の字型であることから、全体プリズム９１の体積を縮小させ、体積効率を良好とすることが可能である。なお、プリズム光学系９０は、図７に示すように、左右の分割光学系９１ａ、９１ｂを構成する各第２反射部９６、１０１の電解質液体９６ａ、１０１ａを１つの電解質液体１０４として共用させることも可能である。但し、この場合、各第２反射部９６、１０１を構成する各電極をそれぞれ絶縁するための絶縁体１０５が２箇所に備わる。
【００２５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００２６】
２ 全体プリズム
１４ 第１電解質液体
１５ 非電解質液体
１６ 第１境界面
１８ 第２電解質液体
１９ 第２境界面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点距離可変プリズム、及びそれを用いたプリズム光学系に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、３面以上の光の透過面及び反射面から成るプリズムを用いて、光路を折り曲げたり、又は光路を折り畳んだりすることで、そのプリズムを採用する光学系全体の小型化や薄型化を図る技術がある。しかしながら、通常のプリズムのみでは、固体素子であるためプリズム自体の焦点距離を変えることはできない。そこで、プリズムを用いたプリズム光学系では、ズームやフォーカスを行うために、種々の構成要素を加える例がある。特許文献１は、３角プリズムの入射側又は射出側に、焦点距離可変型の透過型液体レンズを隣接させた光学素子を開示している。この透過型液体レンズは、電圧を印加することで電解質液体と非電解質液体との境界面の曲率半径を可変とするエレクトロウェッティング駆動（ＥＷ駆動）によるレンズである。また、更なる薄型化や広角化のために、特許文献２は、特に被写体側の画角を分割し、全体を分割プリズムとした光学系を開示している。この光学系では、プリズムと可変ミラー（ディフォーマブルミラー）とのユニットを被写体画角の分割毎に複数配置し、各可変ミラーが分割画角毎にフォーカスを行う。更に、上記の透過型液体レンズに対して、特許文献３に開示された反射型液体レンズを採用することも考えられる。この反射型液体レンズは、透明液体と磁性流体とで構成され、該磁性流体に与える磁界の強さにより、磁性流体の曲率半径を可変とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１９１６４７号公報
【特許文献２】特開２００１−４８０９号公報
【特許文献３】特開２００７−１２１９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に示す光学素子では、採用する液体レンズが透過型のみである。また、特許文献２に示す光学系では、光線が光路内のプリズムで射出と入射とを繰り返す。したがって、屈折力（光学的パワー）を有する屈折面による色収差が発生する可能性がある。また、特許文献１、２では、プリズムの近傍に焦点距離可変型の光学素子（以下、単に「可変素子」と表記する）を配置しているが、この可変素子とプリズムとが干渉しないよう考慮すると、光学系全体が大型化する。例えば、ズーム動作を行う場合、バリエータとコンペンセーターとのそれぞれの機能を有する少なくとも２面の可変面が必要となる。したがって、光学系として１つのプリズムと２つの可変素子との少なくとも３つの構成要素が必要となるため、大型化や調整工程の増加となり、それに伴いコストアップの原因となる。更に、特許文献３に示す反射型液体レンズは、磁性流体の磁界制御方法で制御するが、この磁界制御のための機構が比較的大きく、また、応答性も悪いため、実用的ではない。
【０００５】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、光学性能面で有利で、かつ、小型化を実現可能とする焦点距離可変プリズムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の焦点距離可変プリズムは、第１の透過型液体と、該第１の透過型液体とは屈折率の異なる第２の透過型液体と、反射型液体とを有し、第１の透過型液体と第２の透過型液体との境界に形成される透過面及び第２の透過型液体と反射型液体との境界に形成される反射面を電気制御することで、透過面及び反射面の形状を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、光学性能面で有利で、かつ、小型化を実現可能とする焦点距離可変プリズムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図５】本発明の第５実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の第６実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面等を参照して説明する。
【００１０】
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図１は、本実施形態に係るプリズム光学系の構成を示す概略図である。なお、図１において、被写体（物体）からプリズム光学系へ向かう方向にＺ軸を取り、該Ｚ軸に対して垂直な面における垂直方向と水平方向とにＸ軸及びＹ軸を取って説明する。このプリズム光学系１０は、焦点距離を可変とするプリズム光学系であり、例えば、薄型デジタルカメラに採用される９０度屈曲のズーム光学系等に応用可能である。以下、各実施形態に示すプリズム光学系も同様である。プリズム光学系１０は、被写体側から順に、第１単焦点光学系１と、焦点距離が可変の全体プリズム２と、第２単焦点光学系３と、撮像素子４とを備える。ここで、第１単焦点光学系１は、更なる薄型化を図るためであれば必須ではない。また、第２単焦点光学系３は、従来のズーム光学系であってもよい。この場合、第２単焦点光学系３は、後述する全体プリズム２でのズームと連動する。更に、撮像素子４は、例えば、ＣＣＤ、又はＣＭＯＳ等のセンサーである。
【００１１】
全体プリズム２は、本実施形態の特徴となる焦点距離可変プリズムであり、光線の入射面を形成する透過部１１と、該透過部１１に対して４５度チルト偏心した反射面を形成する反射部１２と、該反射部１２で反射した光線を外部へ出射する出射面１３とを有する。まず、透過部１１は、被写体側に第１電解質液体１４を配置し、透過側に非電解質液体１５を配置することで第１境界面（透過面）１６を形成する液体レンズである。この透過部１１は、エレクトロウェッティング駆動、即ち、外周部に設置された略環状の第１電極１７から電圧を印加することで、第１境界面１６の形状（曲率半径）を変形させる。本実施形態では、第１電解質液体１４として、第１の透過型液体である水とＮａＣｌ電解液との混合液を採用する。一方、非電解質液体１５としては、第２の透過型液体であるシリコンオイルを採用する。この場合、透過液体可変面である第１境界面１６は、プリズム光学系１０におけるコンペンセーター及びフォーカス部として機能する。反射部１２は、被写体側に非電解質液体１５を配置し、反射側に第２電解質液体１８を配置することで第２境界面（反射面）１９を形成する液体レンズである。この反射部１２も、外周部に設置された略環状の第２電極２０から電圧を印加することで、第２境界面１９の形状を変形させる。本実施形態では、第２電解質液体１８として、反射型液体である水銀、アルミ溶液、又は銀溶液うちのいずれかを採用する。この場合、反射液体可変面である第２境界面１９は、プリズム光学系１０におけるズームバリエータとして機能する。なお、出射面１３は、液体レンズの構成を取らず、単に非電解質液体１５で形成される面である。このように本実施形態の全体プリズム２は、光の通過面として、入射面、第１境界面１６、第２境界面１９（反射面）、出射面１３を備える。
【００１２】
ここで、反射部１２を構成する非電解質液体１５は、図１に示すように透過部１１を構成する非電解質液体１５と一体であり反射面を含む内部プリズムを形成する。この内部プリズムの体積、即ち、非電解質液体１５の体積は、全体プリズム２の体積のうちの大部分を占める必要があるため、非電解質液体１５の量は、透過部１１及び反射部１２を構成する電解質液体の総量よりも４倍以上とすることが望ましい。これにより、各境界面１６、１９の形状を制御するための消費電力の低減が可能となる。
【００１３】
また、全体プリズム２では、透過部１１と反射部１２との各構成要素である第１電解質液体１４と第２電解質液体１８とが、非電解質液体１５を介して互いに隔離している。したがって、図１に示すように、第１電極１７と第２電極２０とのなす角の基点である電極接触部２ａにて各電極１７、２０を一体化することで、印加電圧を制御する制御部は、その一体化した電極をグランドとして利用する。この場合、制御部は、第１電解質液体１４及び第２電解質液体１８のそれぞれに対して電圧を印加することで、複数の境界面（第１境界面１６及び第２境界面１９）の形状を連動して電気制御する。これにより、電圧を印加する構造を簡略化しつつ、制御部は、各境界面１６、１９の形状を個別に制御することができる。この電極の共通化により、全体プリズム２の構造の単純化が可能となる。
【００１４】
また、一般に、ズーム光学系では、広角側での最大画角光線の入射角度は、入射面への入射角が大きく、一方、望遠側での最大画角光線の入射角度は、入射面への入射角が小さい。しかしながら、この入射角の差が大きい、即ち、高倍ズームの光学系であるほど、光学設計が難しく、光学系が大型化する可能性が高い。そこで、全体プリズム２の入射側に第１境界面１６を形成する透過部１１を配置して、広角側では第１境界面１６を負の屈折力が強くなるように設定することで、入射角度を小さくする。一方、望遠側では第１境界面１６の負の屈折力を緩め、入射角度を小さいままとする。これにより、第１境界面１６を通過した光線の角度は、広角と望遠とで近似するので、それ以後のズーム変倍動作がほぼ不要となり、プリズム光学系１０の小型化が可能となる。
【００１５】
更に、透過液体可変面である第１境界面１６における形状変化に対する焦点距離の変動値は、第１電解質液体１４と非電解質液体１５との屈折率の差で決まる。例えば、第１電解質液体１４として採用する上記混合液は、屈折率ｎ＝１．４であり、非電解質液体１５として採用するシリコンオイル（Ａ）は、屈折率ｎ＝１．５５である。したがって、この場合の屈折率の差Δｎは、Δｎ＝０．１５と小さな値となり、焦点距離の変動幅を大きく取ることが難しい。一方、反射型液体可変面である第２境界面１９では、焦点距離の変動値は、非電解質液体１５の屈折率値＋１で決まる。例えば、非電解質液体１５では、屈折率ｎ＝１．５５であるから、変動値は、１．５５＋１＝２．５５である。即ち、反射部１２は、反射型液体を採用して反射面（第２境界面１９）を形成しているので、透過型液体を採用した透過面（第１境界面１６）に比べ、同じ形状変化でも焦点距離の変動幅を、２．５５／０．１５＝１７倍大きくすることができる。更に、本実施形態では、反射液体可変面である第２境界面１９は、ズームバリエータとして機能するものであるため、色収差の発生を抑えることが可能となる。
【００１６】
なお、本実施形態では、非電解質液体１５として屈折率ｎ＝１．５５のシリコンオイル（Ａ）を採用したが、非電解質液体１５は、これに限らず、屈折率ｎ≧１．５５の物質であれば更に望ましい。このとき、非電解質液体１５の屈折率ｎが１．５５よりも大きければ、その非電解質液体１５で満たされた内部プリズムの空気換算光路長が短くなり、結果的に内部プリズムの小型化が可能となる。一方、屈折率ｎ＜１．５５の場合では、透過部１１における第１電解質液体１４と非電解質液体１５との屈折率の差Δｎが小さくなり、結果的に第１境界面１６による焦点距離の可変量が小さくなる。
【００１７】
以上のように、本実施形態の全体プリズム２によれば、色収差の低減や焦点距離の可変量等の光学性能面で有利な全体プリズム２を、小型化された１部品で達成することができる。更に、全体プリズム２は、各電極をグランドとして共通化できるので、全体プリズム２、ひいてはプリズム光学系１０全体の低価格化や、プリズム光学系１０を内包する鏡筒の構造等の簡略化にも寄与する。
【００１８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図２は、本実施形態に係るプリズム光学系３０の構成を示す概略図である。なお、以下の各図では、各実施形態の特徴となる全体プリズムの構造と、撮像素子の配置とを示し、その他の構成要素の記載は省略する。本実施形態の全体プリズム３１は、第１実施形態の全体プリズム２では光の通過面が３面であるのに対して、入射面、２つの反射面、及び出射面の４面から成る焦点距離可変プリズムである。この場合、全体プリズム３１は、まず、光線の入射面を形成する第１透過部３３と、該第１透過部３３に対して略３０度チルト偏心した反射面を形成する第１反射部３４とを有する。更に、全体プリズム３１は、第１反射部３４で反射した光線を受け、第２透過部３６に対して略３０度チルト偏心した反射面を形成する第２反射部３５と、該第２反射部３５で反射された光線の出射面を形成し、光線を撮像素子３２へ導く第２透過部３６とを有する。
【００１９】
ここで、第１透過部３３及び第２透過部３６の構成は、第１実施形態の透過部１１の構成とそれぞれ同一である。また、第１反射部３４及び第２反射部３５の構成は、第１実施形態の反射部１２の構成とそれぞれ同一である。但し、第２透過部３６を構成する第４電解質液体３７は、透過型液体であれば、第１透過部３３を構成する第１電解質液体３８と同一でもよいし、異なる物質でもよい。同様に、第２反射部３５を構成する第３電解質液体３９も、反射型液体であれば、第１反射部３４を構成する第２電解質液体４０と同一でもよいし、異なる物質でもよい。いずれの場合においても、各電解質液体３７〜４０は、第１実施形態の全体プリズム２と同様に、共通の非電解質液体４１に隣接する。なお、本実施形態では、非電解質液体４１として、第１実施形態におけるシリコンオイル（Ａ）に対して、屈折率の異なるシリコンオイル（Ｂ）（屈折率ｎ＝１．６）を採用することが望ましい。また、この場合、第１反射部３４及び第２反射部３５における反射液体可変面である第２境界面４２及び第３境界面４３は、プリズム光学系３０におけるズームバリエータ及びコンペンセーターとしての機能を有する。また、このような全体プリズム３１の構成によれば、第１実施形態の全体プリズム２と同様に、各電解質液体３７〜４０に電圧を印加する各電極のうち、少なくとも１組の共通化が可能である。
【００２０】
このように、本実施形態の全体プリズム３１によれば、第１実施形態の効果に加えて、２つの反射液体可変面（第２境界面４２及び第３境界面４３）を採用して光路を折り畳むことにより、チルト方向（図中Ｚ方向）の厚みを薄くすることができる。更に、反射液体可変面は、上述の通り、焦点距離の変動を大きくすることができるので、色収差の発生、及び変動を低減しつつ、ズーム倍率の拡大化が可能となる。
【００２１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図３は、本実施形態に係るプリズム光学系５０の構成を示す概略図である。本実施形態の全体プリズム５１は、第２実施形態の全体プリズム３１を被写体に対して絶縁体５３を介して左右対称（鏡対象）に備えた構成を有し、被写体側の画角を左側と右側とに分割した焦点距離可変プリズムである。また、本実施形態の撮像素子５２は、分割撮像のため、全体プリズム５１を構成する一方の分割光学系５１ａから導かれる光線を受光する第１撮像素子５２ａと、他方の分割光学系５１ｂから導かれる光線を受光する第２撮像素子５２ｂとの２つの撮像素子からなる。この場合、被写体を基準として左側に位置する第１撮像素子５２ａは、同様に左側に位置する分割光学系５１ａから導かれる光線を受光面の左側で受光するように、入射光に対して水平方向で右側にある程度ずらして配置される。一方、被写体を基準として右側に位置する第２撮像素子５２ｂは、同様に右側に位置する分割光学系５１ｂから導かれる光線を受光面の右側で受光するように、入射光に対して水平方向で左側にある程度ずらして配置される。これにより、光学系の厚さをそのままとして、画角を２倍程度、例えば、通常１つの入射面で３０度程度の画角を左右併せて６０度程度とする広角化が可能となる。更に、全体プリズム５１では、左右の光学系は、絶縁体５３を介して接続されるので、第２実施形態の全体プリズム３１と同様に左右それぞれの光学系において各電解質液体に電圧を印加する各電極の共通化が可能である。このように、本実施形態の全体プリズム５１によれば、第２実施形態と同様の効果に加えて、各分割光学系５１ａ、５１ｂの画角は、第２実施形態のプリズム光学系３０の画角の半分となるため、更なる薄型化が可能となる。例えば、このプリズム光学系５０では、厚さが２〜数ｍｍでもズーム動作が可能となる。なお、本実施形態では、撮像素子５２を画角の分割数に対応して同数設置しているが、例えば、１つの撮像素子５２で左右共用することも可能である。この撮像素子の共用は、以下の実施形態でも同様である。
【００２２】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図４は、本実施形態に係るプリズム光学系６０の構成を示す概略図である。本実施形態の全体プリズム６１は、第３実施形態の全体プリズム５１を構成する左右の分割光学系５１ａ、５１ｂを合成、即ち、非電解質液体で形成される内部プリズムを共用とした焦点距離可変プリズムである。この場合、全体プリズム６１は、まず、光線の入射面を形成する、左右の第１透過部６２及び第２透過部６３と、該第１透過部６２及び第２透過部６３に対してそれぞれ略３０度チルト偏心した反射面を形成する、第１反射部６４及び第２反射部６５とを有する。更に、全体プリズム３１は、第１反射部６４及び第２反射部６５でそれぞれ反射した光線を受け、第１透過部６２及び第２透過部６３と略平行な反射面を形成する第３反射部６６と、該第３反射部６６で反射された光線の出射面を形成する第３透過部６７とを有する。この場合も、上記実施形態と同様に、各透過部６２、６３、６７を構成する各電解質液体６８、６９、７４は、透過型液体であり、一方、各反射部６４、６５、６６を構成する各電解質液体７０、７１、７５は、反射型液体である。この全体プリズム６１の構成によれば、各入射面、反射面、及び出射面に隣接する非電解質液体７２では、第３反射部６６で反射された光線は、第３透過部６７に進む際に、図４に示すように交差する。また、本実施形態の撮像素子７３は、第３実施形態の撮像素子５２と同様に第１撮像素子７３ａと第２撮像素子７３ｂとの左右２つの撮像素子からなる。但し、本実施形態では、非電解質液体７２内で光線が交差するので、被写体を基準として左側に位置する第１撮像素子７３ａは、第３実施形態の第１撮像素子５２ａとは逆に、入射光に対して水平方向で左側にある程度ずらして配置される。一方、被写体を基準として右側に位置する第２撮像素子７３ｂも、入射光に対して水平方向で右側にある程度ずらして配置される。更に、本実施形態の全体プリズム６１では、非電解質液体７２を左右の光学系で共用としているので、左右の光学系の全ての電極をグランドとして共通化することができる。このように、本実施形態の全体プリズム６１によれば、左右の光学系で第３反射部６６と第３透過部６７とを共用するので、第３実施形態の全体プリズム５１と比較して、ズーム及びフォーカスの制御面を減らし、構成の簡略化が可能となる。
【００２３】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図５は、本実施形態に係るプリズム光学系８０の構成を示す概略図である。本実施形態の全体プリズム８１は、第３及び第４実施形態の全体プリズム５０、６０の構成を変更し、臨界角条件により、全反射面、かつ、透過面として機能する反射透過面を有する焦点距離可変プリズムである。この場合、全体プリズム８１は、まず、被写体に対して偏心した光線の入射面を形成する、左右の第１透過部８２及び第２透過部８３と、該第１透過部８２及び第２透過部８３に対してそれぞれ略３０度チルト偏心した反射透過面８４とを有する。また、全体プリズム８１は、反射透過面８４で反射した光線を受け、再度、反射透過面８４に対して光線を反射する左右の第１反射部８５及び第２反射部８６を有する。この第１反射部８５及び第２反射部８６も、光線を反射透過面８４に導くために、該反射透過面８４に対してそれぞれ略３０度チルト偏心している。更に、各透過部８２、８３、及び各反射部８５、８６に隣接する非電解質液体８７は、第４実施形態と同様に、左右の光学系で共用である。なお、このプリズム光学系８０における左右の各撮像素子８８ａ、８８ｂは、上記実施形態とは異なり、被写体からの光線が左右の光学系でそれぞれ斜めに傾いた、即ち、被写体に対して偏心した画角で入射するので、入射光に対してずらして配置する必要はない。このように、本実施形態の全体プリズム８１によれば、第４実施形態の効果に加えて、臨界角条件による反射透過面８４を採用し、全反射面と透過面とを同一面で機能させるので、更なる薄型化が可能となる。
【００２４】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態に係る焦点距離可変プリズムを採用したプリズム光学系について説明する。図６は、本実施形態に係るプリズム光学系９０の構成を示す概略図である。本実施形態の全体プリズム９１は、第３実施形態の全体プリズム５０と同様に、被写体側の画角を左側と右側とに分割した焦点距離可変プリズムである。更に、全体プリズム９１では、全体プリズム５０とは異なり、被写体からの光線の入射方向（Ｚ方向）に対して垂直方向（Ｘ方向）に設置された左右の２つの撮像素子９２、９３にそれぞれ出射光を導くように出射面を設定する。この場合、まず、全体プリズム９１を構成する左側の分割光学系９１ａは、光線の入射面を形成する第１透過部９４と、該第１透過部９４に対して略３０度チルト偏心した反射面を形成する第１反射部９５とを有する。また、分割光学系９１ａは、第１反射部９５で反射した光線を受け、該光線を、第１透過部９４を通過する光線に対して垂直方向に公差するように反射させる反射面を形成する第２反射部９６を有する。更に、分割光学系９１ａは、第２反射部９６で反射された光線の出射面を形成し、光線を撮像素子９２へ導く第２透過部９７を有する。なお、全体プリズム９１を構成する右側の分割光学系９１ｂも、絶縁体９８を基準として、左側の分割光学系５１ｂと左右対称で同一構成（符号９９〜１０２）を有する。また、各透過部９４、９７及び各反射部９５、９６の構成、及び内部プリズム１０３が非電解質液体で形成される点は、第３実施形態と同様である。また、本実施形態では、被写体を基準として左側に位置する第１撮像素子９２は、左側の分割光学系９１ａから導かれる光線を受光面の左側で受光するように、入射光に対して水平方向で右側（Ｚ方向下側）にある程度ずらして配置される。一方、被写体を基準として右側に位置する第２撮像素子９３も、右側に位置する分割光学系９１ｂから導かれる光線を受光面の右側で受光するように、入射光に対して水平方向で左側（Ｚ方向下側）にある程度ずらして配置される。このように、本実施形態の全体プリズム９１によれば、第３実施形態と同様の効果に加えて、全体プリズム９１内の光路が「４」の字型であることから、全体プリズム９１の体積を縮小させ、体積効率を良好とすることが可能である。なお、プリズム光学系９０は、図７に示すように、左右の分割光学系９１ａ、９１ｂを構成する各第２反射部９６、１０１の電解質液体９６ａ、１０１ａを１つの電解質液体１０４として共用させることも可能である。但し、この場合、各第２反射部９６、１０１を構成する各電極をそれぞれ絶縁するための絶縁体１０５が２箇所に備わる。
【００２５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００２６】
２ 全体プリズム
１４ 第１電解質液体
１５ 非電解質液体
１６ 第１境界面
１８ 第２電解質液体
１９ 第２境界面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の透過型液体と、該第１の透過型液体とは屈折率の異なる第２の透過型液体と、反射型液体とを有し、前記第１の透過型液体と前記第２の透過型液体との境界に形成される透過面及び前記第２の透過型液体と前記反射型液体との境界に形成される反射面を電気制御することで、前記透過面及び前記反射面の形状を変化させることを特徴とする焦点距離可変プリズム。
【請求項２】
前記第１の透過型液体、および前記反射型液体は、電解質液体であり、
前記第２の透過型液体は、非電解質液体であることを特徴とする請求項１に記載の焦点距離可変プリズム。
【請求項３】
前記第１の透過型液体は、光線の入射側の面に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点距離可変プリズム。
【請求項４】
前記非電解質液体である前記第２の透過型液体の量は、前記電解質液体である第１の透過型液体及び前記反射型液体の総量の４倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の焦点距離可変プリズム。
【請求項５】
前記第２の透過型液体の屈折率ｎは、
ｎ≧１．５５
を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点距離可変プリズム。
【請求項６】
前記透過面及び前記反射面の形状を変化させるための複数の電極を有し、
前記複数の電極のうち、少なくとも１組の前記電極を共通化し、前記第１の透過型液体と前記反射型液体とにかける電圧を異ならせて電気制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点距離可変プリズム。
【請求項７】
少なくとも１つのプリズムと、該プリズムを通過した光線を受光する撮像素子とを有するプリズム光学系であって、
前記プリズムは、請求項１〜６のいずれか１項に記載の焦点距離可変プリズムであることを特徴とするプリズム光学系。
【請求項１】
第１の透過型液体と、該第１の透過型液体とは屈折率の異なる第２の透過型液体と、反射型液体とを有し、前記第１の透過型液体と前記第２の透過型液体との境界に形成される透過面及び前記第２の透過型液体と前記反射型液体との境界に形成される反射面を電気制御することで、前記透過面及び前記反射面の形状を変化させることを特徴とする焦点距離可変プリズム。
【請求項２】
前記第１の透過型液体、および前記反射型液体は、電解質液体であり、
前記第２の透過型液体は、非電解質液体であることを特徴とする請求項１に記載の焦点距離可変プリズム。
【請求項３】
前記第１の透過型液体は、光線の入射側の面に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点距離可変プリズム。
【請求項４】
前記非電解質液体である前記第２の透過型液体の量は、前記電解質液体である第１の透過型液体及び前記反射型液体の総量の４倍以上であることを特徴とする請求項２に記載の焦点距離可変プリズム。
【請求項５】
前記第２の透過型液体の屈折率ｎは、
ｎ≧１．５５
を満たすことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の焦点距離可変プリズム。
【請求項６】
前記透過面及び前記反射面の形状を変化させるための複数の電極を有し、
前記複数の電極のうち、少なくとも１組の前記電極を共通化し、前記第１の透過型液体と前記反射型液体とにかける電圧を異ならせて電気制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の焦点距離可変プリズム。
【請求項７】
少なくとも１つのプリズムと、該プリズムを通過した光線を受光する撮像素子とを有するプリズム光学系であって、
前記プリズムは、請求項１〜６のいずれか１項に記載の焦点距離可変プリズムであることを特徴とするプリズム光学系。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１３３０２６（Ｐ２０１２−１３３０２６Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３５９５（Ｐ２０１０−２８３５９５）
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２０日（２０１０．１２．２０）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]