JP4697786B2 - 可変焦点レンズとこれを用いた焦点調節装置及び撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、電圧の印加によって曲率が変化し、焦点距離が変化する可変焦点レンズとこれを用いた焦点調節装置及び撮像装置に関する。

近年、携帯電話等の小型の電子機器に撮像装置が搭載されるようになり、撮像装置の小型化が進んでいる。これらの撮像装置に用いられるレンズと撮像素子との間の焦点距離を調節する焦点調節装置において、従来電磁モータを利用してレンズと撮像素子との距離を調節することが行われている。しかし、電磁モータを利用する場合、動力を伝達するための機構が必要となり、焦点調節装置の構成が複雑となり撮像装置の小型化に対応することが難しいという問題がある。

そこで、印加された電圧に応じて変形する電歪材料から構成されたアクチュエータを用いて、レンズを保持するレンズホルダをレンズの光軸方向に移動させ、レンズと撮像素子との距離を調節することが行われている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−２１５４２９号公報

しかし、特許文献１に開示されている技術では、電磁モータ等を利用する場合と比較し構造が簡単になるものの、電歪材料の伸縮の制御にガイドやバネが必要であり、部品点数が多く、構造も複雑となる問題は解決されない。

そこで、ガイド、バネ等を省略し簡単な構造を実現するため、レンズ自体の焦点距離を変化させることが可能な可変焦点レンズと、これを用いた焦点調節装置及び撮像装置が求められている。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で小型化に対応可能な可変焦点レンズと、これを利用した焦点調節装置及び撮像装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る可変焦点レンズは、
高分子から形成された第１の層と、前記第１の層の少なくとも光が透過する領域に高分子から形成されレンズの曲率を定める第２の層と、を有するレンズと、
前記第１の層の外周部と接するように形成された正電極と、
前記第１の層の内周部と接するように形成された負電極と、を備え、
前記正電極は前記第１の層よりも径方向外側に広く形成されており、
前記正電極と前記負電極との間に電圧が印加されると、前記第１の層が前記正電極に沿って径方向外側に広がるように変形するとともに、前記第２の層が前記正電極に引かれながら、径方向外側に広がるように変形することで、前記レンズの曲率が変化するように構成された、ことを特徴とする。

前記第２の層は、前記第１の層よりも硬く形成されてもよい。

前記第１の層と前記第２の層とは、可塑剤が添加された高分子から形成され、
高分子の種類、可塑剤の添加量、可塑剤の種類の少なくともいずれか１つを変化させることにより、前記第１の層と前記第２の層との硬さを変化させてもよい。

前記正電極と前記負電極とは、環状に形成されてもよい。

前記正電極と前記負電極とは、前記レンズの光軸を中心に対称となるよう分割された複数の電極から構成されてもよい。

前記第２の層は、前記第１の層の光の入射面の全体を覆うように形成されてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る焦点調節装置は、
高分子から形成された第１の層と、前記第１の層の少なくとも光の透過領域に高分子から形成されレンズの曲率を定める第２の層と、を有するレンズと、
前記レンズを保持するレンズホルダと、
前記レンズホルダの前記レンズと接触する領域に、前記第１の層の外周部と接するように設けられた正電極と、
前記レンズホルダの前記レンズと接触する領域に、前記第１の層の内周部と接するように設けられた負電極と、を備え、
前記正電極は前記第１の層よりも径方向外側に広く形成されており、
前記正電極と前記負電極との間に電圧が印加されると、前記レンズの前記第１の層が前記正電極に沿って径方向外側に広がるように変形するとともに、前記第２の層が前記正電極に引かれながら、径方向外側に広がるように変形することで、前記レンズの曲率が変化し、焦点距離が変わるように構成されたことを特徴とする。

前記レンズホルダは、開口部を有する平板部を備え、
前記レンズは前記平板部に保持されてもよい。

前記正電極は、前記平板部上に環状に形成され、
前記負電極は、前記平板部の前記開口部の内周面に形成されてもよい。

前記正電極は、前記平板部の一方の面に形成され、
前記負電極は、前記平板部の他方の面に、前記平板部の開口部を覆うように形成され、
前記負電極は光透過性を備える材質から形成されてもよい。

前記正電極及び前記負電極は、前記レンズの光軸を中心に対称に分割された複数の電極から構成されてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第３の観点に係る撮像装置は、
第２の観点に係る焦点調節装置と、
前記焦点調節装置が設置される基板と、
前記基板上に配置される撮像素子と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、印加された電圧に応じて変形し、曲率が変化する可変焦点レンズを用いることによって、構造が簡単で小型化に対応可能な焦点調節装置と、これを用いた撮像装置を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る可変焦点レンズと、これを用いた焦点調節装置及び撮像装置について図を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置３０を図１〜図４に示す。図２は撮像装置３０の平面図である。図１は、図２の一点鎖線Ａ−Ａにおける断面図である。また、図３は撮像装置３０を構成する焦点調節装置２０に設けられた可変焦点レンズ１０に電圧が印加された状態を模式的に示す断面図である。図４（ａ）及び（ｂ）は、可変焦点レンズ１０の動作を説明するための図である。なお、図２では説明の便宜のため、特にレンズホルダ２１の平板部２１ａ、レンズ２２、可変焦点レンズ１０を構成するレンズ１１と正電極１３とを図示している。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置３０は、図１に示すように焦点調節装置２０と、撮像素子３１と、基板３２とを備える。

撮像素子３１は、被写体の光学像を電気信号に変換するものであり、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等から構成されており、例えば図１に示すように基板３２上に設置される。

焦点調節装置２０は、図１に示すように、可変焦点レンズ１０と、レンズホルダ２１と、レンズ２２とを備える。

可変焦点レンズ１０は、図１、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、レンズ１１と、正電極１３と、負電極１４と、を備える。レンズ１１は、レンズホルダ２１の平板部２１ｃの平板部２１ａと対向する面上に設置される。また、レンズ１１は、正電極１３と負電極１４に印加される電圧がゼロ、つまり初期状態で図２に示すように環状に形成される。正電極１３と負電極１４に印加される電圧をゼロから上昇させると、レンズ１１を構成する第１の層１１ａが、図３に示すように正電極１３に沿うように変形し、また第２の層１１ｂも正電極１３に引かれるように変形し、レンズ１１の曲率が変化し、焦点距離が変化する。

レンズ１１を構成する第１の層１１ａと第２の層１１ｂとは、いずれも電圧の印加に応じて変形する高分子から形成され、本実施の形態ではポリ塩化ビニルに可塑剤を添加したものから形成される。ポリ塩化ビニルと可塑剤は、後述するようにそれぞれの層に要求される変位量、強度等から決定され、例えば１：９（ポリ塩化ビニル：可塑剤）の割合で混合される。

第１の層１１ａは、レンズホルダ２１の平板部２１ｃに形成された正電極１３と負電極１４とに接するように設置される。また、第２の層１１ｂは、第１の層１１ａの一方の面（レンズ２２側と対向する面、光の入射面）の少なくとも光が透過する領域を覆うように形成され、レンズ１１の曲率を決定する。第２の層１１ｂは、第１の層１１ａと比較し曲率の変化が少なくなるように形成され、また可変焦点レンズ１０に保護膜が不要となる程度に硬く形成される。

レンズ１１を構成する第１の層１１ａと第２の層１１ｂとの硬さは、用いるポリ塩化ビニルの重合の程度、可塑剤の混入量、用いる可塑剤の性質によって決まるため、第１の層１１ａと第２の層１１ｂに要求される性質に応じて、これらを適宜調節することによって決定する。

具体的に、例えばポリ塩化ビニルに関して、本実施の形態では、ｎ＝１１００のポリ塩化ビニルを用いることが好ましい。例えば、ｎ＝３７００のポリ塩化ビニルは、可塑剤を多く含むことができ、また強度が高く好ましいが、透明度がｎ＝１１００のものに比べて低いため、本実施の形態のように可変焦点レンズ１０として用いるのは適さない。

次に、可塑剤は、フタル酸エステル系のものが好ましく、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）、フタル酸ジ−２−エチルヘキシル（ＤＥＨＰ（ＤＯＰ））、フタル酸ジノルマルオクチル（ＤｎＯＰ）、フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮＰ）、フタル酸ジイソデシル（ＤＩＤＰ）、フタル酸ジウンデシル（ＤＵＰ）がより好ましい。

これらの可塑剤は、一般にポリ塩化ビニルに添加される量が増えるに従って、ポリ塩化ビニルのゲルが柔軟になり、電圧を印加した際の変位量が多くなる傾向にある。また、それぞれの可塑剤は、エステル基の直鎖が長いほどポリ塩化ビニルに電圧を印加した際の変位量が少ない傾向を示す。また、エステル基に分岐があると電圧を印加した際の変位量が少ない傾向を示す。従って、この性質を利用し、可変焦点レンズに要求される変位量、強度等に応じ可塑剤の材質、混合量を適宜調節する。例えば、可変焦点レンズ１０が特に大きい変位量を必要とする場合、柔らかいゲルを作る必要があるため、可塑剤の混入量を増やす、エステル基の直鎖が短い可塑剤を用いる、エステル基の分岐が少ない可塑剤を用いる、等のいずれか１つ、もしくはこれらの組み合わせによってゲルの硬さを調節する。

また、レンズ１１を構成する第１の層１１ａ及び第２の層１１ｂは、以下に記述するようにして形成する。まず、ポリ塩化ビニルに可塑剤として例えばフタル酸ジブチルを加え、これをテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解させる。続いて、この溶液を予め可変焦点レンズの形状に成型した型に流し込み、数日間放置する。放置することによって、テトラヒドロフランが蒸発し、ゲルレンズが形成される。

正電極１３は、例えばカーボンブラック、金、銀、アルミニウム、リン青銅等の無機導電性材料又は有機導電性高分子等の有機導電性材料から構成され、図２に示すように環状に形成される。正電極１３は、レンズホルダ２１の平板部２１ｃの平板部２１ａと対向する面上に形成される。上述したように、正電極１３と負電極１４との間に電圧が印加されるとレンズ１１は正電極１３に引かれ、正電極１３に沿うように変形する。本実施の形態では、レンズ１１を径方向外側に良好に変形させるため、正電極１３は、図４（ａ）に示すようにレンズ１１よりも径方向外側に広く形成される。

負電極１４は例えばカーボンブラック、金、銀、アルミニウム等、リン青銅等の無機導電性材料又は有機導電性高分子等の有機導電性材料から構成される。負電極１４は、レンズホルダ２１の平板部２１ｃに形成された開口部２１ｄを周方向に全面に覆うように環状に形成される。
また、正電極１３と負電極１４とは、電源（図示せず）及び制御部（図示せず）に接続されており、制御部（図示せず）からの入力に従い正電極１３と負電極１４との間に電圧が印加される。

次に、可変焦点レンズ１０に電圧が印加された場合を図４を用いて説明する。
図４（ａ）に示す初期状態のレンズ１１に、正電極１３と負電極１４とに印加する電圧をゼロから上げていくと、レンズ１１の第１の層１１ａと第２の層１１ｂとを構成するポリ塩化ビニルが正電極１３に引き寄せられるため、第１の層１１ａと第２の層１１ｂとは図４（ｂ）に示すように正電極１３を覆うように径方向に外側に変形する。例えば、レンズ１１の厚みはＴａからＴｂへと変化する。この際、第２の層１１ｂも径方向に外側に変形するため、第２の層１１ｂの曲率半径は大きくなる、換言すれば曲率は小さくなり、レンズ１１の焦点距離は遠くなる。

各電極間に電圧が印加された際、第２の層１１ｂは可塑剤の混入量が予め少ない、及び／又は変位量の少ない可塑剤を用いているため、正電極１３に引き寄せられる程度が第１の層１１ａと比較して少ない。一方、第１の層１１ａは、強く引き寄せられ、大きく変形する。しかし、第１の層１１ａと第２の層１１ｂとは、可塑剤の添加量、種類等が異なるのみで、ほぼ同じ材質から形成されるため密着性に優れる。従って、このように変形の度合いに差があっても両者の界面が剥離する、空気が混入する等は生じず、良好な光透過性を備える。

また、正電極１３と負電極１４とに印加する電圧を、ゼロに戻すと、第１の層１１ａと第２の層１１ｂとを構成するポリ塩化ビニルが正電極１３に引き寄せられなくなるため、レンズ１１は図４（ａ）に示す初期状態に戻る。

レンズホルダ２１は、図１及び図２に示すように円筒状であり、その内側に可変焦点レンズ１０及びレンズ２２を保持する。また、レンズホルダ２１は、平板部２１ａ及び平板部２１ｃを備える。平板部２１ａは、レンズ２２の径に対応した開口部２１ｂを有する。平板部２１ｃは、可変焦点レンズ１０に対応する開口部２１ｄを備える。また、平板部２１ｃの平板部２１ａに対向する面上には、正電極１３が形成されており、平板部２１ｃの開口部２１ｄには、内周面の全集に亘って負電極１４が形成される。このようにレンズホルダ２１の平板部２１ｃには正電極１３及び負電極１４が形成されるため、両者を電気的に絶縁するため、レンズホルダ２１の少なくとも平板部２１ｃは絶縁材料から形成されるのが好ましく、具体的にＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）から形成される。

レンズ２２は、プラスチックレンズ、ガラスレンズ等から構成され、可変焦点レンズ１０とともに被写体の光学画像を集光する。可変焦点レンズ１０は上述したように、正電極１３と負電極１４との間に印加された電圧に応じて曲率が変化するが、レンズ２２の曲率は一定である。

本実施の形態の可変焦点レンズ１０によれば、第２の層１１ｂと第１の層１１ａから構成されたレンズ１１を備えるため、曲率の制御が容易となる。なぜなら、レンズ１１の曲率はレンズ表面により決定されるため、レンズ１１の曲率の変化を所定程度得るにはレンズ１１の表面の変形を制御する必要がある。しかし、レンズ１１全体が同じ硬さに形成されると、レンズ１１を作製した際の微妙な形状の差等で変形の程度が大きく変わり、レンズ１１の表面の形状、つまりレンズ１１の曲率を制御するのが難しい。しかし、本実施の形態のように、レンズ１１の曲率を決定する表面領域に第２の層１１ｂを設けることによって、この第２の層１１ｂの変形のみを制御することにより、レンズ１１の曲率を制御することができる。従って、その他の領域、つまり第１の層１１ａの変位量等はレンズ１１の曲率に影響を及ぼさないため、レンズ１１の曲率の制御が容易となる。

また、例えば、可変焦点レンズを構成するレンズを単一の層で形成する場合、レンズの表面を外部環境から保護するため、例えば、レンズの表面を、例えばポリウレタン、ポリパラキシリレン樹脂（パリレン）等の伸縮性のある薄い膜で覆う必要があった。しかし、保護膜とレンズとは違う素材であるため、密着性に乏しく、レンズを変形させると保護膜とレンズとの間に隙間が生ずる等の問題がある。従って、レンズを変形させ曲率を制御する際、隙間等が生じないよう正確に制御することが難しいという問題があった。しかし、本実施の形態のように第２の層１１ｂを形成することによりレンズ表面が外部環境の影響を受けにくくなるため、単一の層から形成される場合に必要であった保護膜を省略することが可能となる。

上述したように本実施の形態の可変焦点レンズ１０は、電圧を印加することによってレンズ１１そのものが変形し、曲率が変化し、焦点距離が変化する。従って、従来利用されてきたレンズを保持するレンズホルダをアクチュエータ等によって光軸方向に移動させ、焦点距離を調節する構成と異なり、アクチュエータ、動力伝達手段、ガイド等を省略することができる。結果として、焦点調節装置１０を小型化することが可能となり、さらには撮像装置３０の小型化に容易に対応することができる。

（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置５２を図５及び図６に示す。図６は撮像装置５２の平面図である。図５は、図６の一点鎖線Ｂ−Ｂにおける断面図である。第２の実施の形態にかかる可変焦点レンズ８０が、第１の実施の形態の可変焦点レンズ１０と異なるのは正電極の形が異なることである。第１の実施の形態と共通する部分に関しては、同一の引用番号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施の形態の撮像装置５２は、焦点調節装置６２と、基板３１と、撮像素子３２と、を備える。そして、焦点調節装置６２は、可変焦点レンズ８０と、レンズホルダ２１と、レンズ２２と、を備える。

可変焦点レンズ８０は、第１の実施の形態と同様にレンズ１１と、正電極８３と、負電極８４とから構成される。

レンズ１１を構成する第１の層１１ａ及び第２の層１１ｂは、第１の実施の形態と同様に、ポリ塩化ビニルに可塑剤を混入したものから形成される。また、第２の層１１ｂは、第１の層１１ａよりも所定程度硬く形成され、また第１の層１１ａ上の、少なくとも光の透過領域を覆うように形成され、第２の層１１ｂがレンズ１１の曲率を定める。

正電極８３は、例えばカーボンブラック、金、銀、アルミニウム、リン青銅等の無機導電性材料又は有機導電性高分子等の有機導電性材料から構成され、図６に示すように中心軸（光軸）に対して対称に４つに分割されて形成される。また、正電極８３は、図５に示すようにレンズホルダ２１の平板部２１ｃ上に設置される。

負電極８４は例えばカーボンブラック、金、銀、アルミニウム、リン青銅等の無機導電性材料又は有機導電性高分子等の有機導電性材料から構成される。負電極８４は、正電極８３を構成する電極８３ａに対応して、レンズホルダ２１の平板部２１ｃに形成された開口部２１ｄの内面上に、図６に示すように中心軸に対して対称に４つに分割されて形成される。
正電極８３を構成する４つの電極８３ａと、負電極８４を構成する４つの電極８４ａは、それぞれ図示しない電源及び図示しない制御部に接続されており、個々に電圧が印加される。

このような構成を採る可変焦点レンズ８０は、複数に分割された電極を備えるため、各電極間に同電圧を印加することで、第１の実施の形態にかかる可変焦点レンズ１０と同様に曲率を変化させ焦点距離を変化させることができる。

更に、本実施の形態の可変焦点レンズ８０は、正電極８３を構成する電極８３ａと、負電極８４を構成する電極８４ａとの間に、それぞれ異なる電圧を印加することが可能である。従って、例えば、レンズ１１に光軸に対する誤差がある場合、一つの電極８３ａ、電極８４ａ間に印加する電圧を高めることにより、第１の層１１ａ及び第２の層１１ｂの変形を調節し、これらの誤差を修正することが可能となる。

また、このように各電極を中心軸に対して対称に分割することによって、印加する電圧によって誤差を修正することが可能となるため、第１の実施の形態のように正電極を環状に形成する場合、必要とされていたレンズ実装時に光軸をあわせながらレンズを固定する作業を省略することが可能となる。

また、仮に静止状態で光軸合わせを行いレンズを固定した場合であっても、形成されたレンズの形状に誤差がある、電極界面との微妙な差異等により、可変焦点レンズを稼働させた際、画質個体差が大きいという問題が生ずる可能性があった。しかし、本実施の形態のように、各電極を分割して形成することによって、レンズ実装時に光軸合わせを厳密に行わなくとも、各電極間に印加する電圧を調節することによって、光軸とのズレを補正することができる。従って、本実施の形態の可変焦点レンズ８０を利用することによって、個々のレンズに即した調節機能が備わるため、可変焦点レンズ製造時の個体差（形状等）の許容値が大きくなり、製造コストを下げることも可能となる。

また、一般的な可変焦点レンズは、光軸方向（Ｚ軸方向）のみの焦点調節機能を有するが、本実施の形態の可変焦点レンズ８０は、光軸に対し垂直となる面方向（ＸＹ軸方向）の微妙な調節が可能となる。従って、例えば、防犯カメラ等カメラが固定されている場合にも、レンズを調節することによって、所望の被写体の映像を捉えることが可能となる。

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態にかかる撮像装置５３を図７及び図８に示す。図８は撮像装置５３の平面図である。図７は、図８の一点鎖線Ｃ−Ｃにおける断面図である。本実施の形態にかかる可変焦点レンズ９０が上述した実施の形態の可変焦点レンズ１０、８０と異なるのは、負電極の形成される領域が異なる点にある。上述した実施の形態と共通する部分については、同一の引用番号を付し、詳細な説明は省略する。

撮像装置５３は、図７及び図８に示すように焦点調節装置６３と、基板３１と、撮像素子３２と、を備える。焦点調節装置６３は、可変焦点レンズ９０と、レンズホルダ２１と、レンズ２２とを備える。

可変焦点レンズ９０は、レンズ１１と、正電極９３と、負電極９４と、から構成される。可変焦点レンズ９０は、図に示すようにレンズホルダ２１の平板部２１ｃ上に設置される。

レンズ１１を構成する第２の層１１ｂ及び第１の層１１ａは、第１の実施の形態と同様に、ポリ塩化ビニルに可塑剤を混入したものから形成される。また、第２の層１１ｂは、第１の層１１ａよりも所定程度硬く形成され、また第１の層１１ａ上の、少なくとも光の透過領域を覆うように形成され、レンズ１１の曲率を定める。なお、本実施の形態では、第１の層１１ａは、平板部２１ｃの基板３１と対向する面（下面）に形成された負電極９４と接するように、レンズホルダ２１の平板部２１ｃの開口部２１ｄを充填するように形成される。

正電極９３は、カーボンブラック、金、銀、アルミニウム、リン青銅等の無機導電性材料又は有機導電性高分子等の有機導電性材料、例えばリン青銅板から形成され、レンズホルダ２１の平板部２１ｃの上面を覆うように形成される。

負電極９４は、光透過性を備える導電材料、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）から形成され、図７に示すように平板部２１ｃの下面上に、開口部２１ｄを塞ぐよう設置される。

本実施の形態の可変焦点レンズ９０も、第１の実施の形態と同じように第１の層１１ａと第２の層１１ｂとから構成されるレンズ１１を備えることによって、曲率の制御を容易に行うことが可能となる。さらに、本実施の形態では可変焦点レンズ９０を構成する第１の層１１ａの下側に負電極１４が形成されるため、可変焦点レンズ９０の下面は均一となり、光学像に乱れが生ずることが軽減される。また、負電極を平板部２１ｃの下面に形成することにより、平板部２１ｃの開口部２１ｄの内周面に負電極を形成する構成より、負電極の形成が容易となる。

本発明は上述した実施の形態に限られず、様々な修正及び応用が可能である。例えば、上述したそれぞれの実施の形態では、レンズ１１の第２の層１１ｂは、第１の層１１ａの少なくとも光の透過面を覆うように形成される場合を例に挙げて説明した。しかし、これに限られず図９に示す可変焦点レンズ１００の様に、第２の層１０１ｂが、第１の層１０１ａ全体を覆うように形成されてもよい。

また、上述した第２の実施の形態では、正電極８３と負電極８４とが、それぞれ中心軸に対して対称に４つに分割される場合を例に挙げて説明したが、分割される数は４に限らず、２以上の任意の整数であっても良い。また、第２の実施の形態の電極を分割して形成する構成は、第３の実施の形態に応用することも可能である。

また、可変焦点レンズ１０に印加される電圧は、一段階に限らず、多段階に変化させ、可変焦点レンズ１０の曲率を多段階に変化させることも可能である。

また、第１の実施の形態において、正電極１３がレンズホルダ２１の平板部２１ｃ上に、負電極１４が平板部２１ｃの開口部２１ｄの内周面上に形成され、第１の層１１ａ及び第２の層１１ｂが径方向外側に変形する構成を例に挙げて説明したが、これに限られず、正電極１３、負電極１４を形成する領域、第１の層１１ａ及び第２の層１１ｂを変形させる方向は任意に変更することが可能である。例えば、負電極１４を平板部２１ｃ上に形成し、それより径方向に内側に正電極１３を形成し、第１の層１１ａ及び第２の層１１ｂを径方向に内側に変形させることも可能である。また、正電極１３と負電極１４を平板部２１ｃの同一面上に形成する構成を採ることも可能である。

上述したそれぞれの実施の形態では、第２の層１１ｂが、光の入射面（レンズ２２と対向する面）にのみ形成される場合を例に挙げて説明したが、これに限られず、撮像素子３２と対向する面に第２の層１１ｂと同様の第１の層１１ａよりも硬い層を形成し、可変焦点レンズ１０の両面の曲率を変える構成を採ることも可能である。

上述した各実施の形態では、ポリ塩化ビニルを用いた場合を例に挙げて説明したが、正電極と負電極との間に印加された電圧に応じて変形する性質を備えれば、ポリ塩化ビニル以外を用いることも可能である。

また、上述した各実施の形態では、２枚のレンズで被写体の光学画像を集光する構成を例に挙げて説明したがこれに限られず、例えば３枚のレンズを用いる構成を採ることが可能である。また、可変焦点レンズの位置も、任意である。可変焦点レンズと撮像素子との間にレンズを設置する構成を採ることもできる。

本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の平面図である。 本発明の第１実施の形態に係る撮像装置に設置された可変焦点レンズに電圧が印加された場合の撮像装置の断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る可変焦点レンズの動作を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る撮像装置の平面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る撮像装置の平面図である。 本発明の実施の形態の変形例を示す断面図である。

符号の説明

１０ 可変焦点レンズ
１１ レンズ
１１ａ 第１の層
１１ｂ 第２の層
１３ 正電極
１４ 負電極
２０ 焦点調節装置
２１ レンズホルダ
２２ レンズ
３０ 撮像装置
３１ 撮像素子
３２ 基板

Claims (12)

1. 高分子から形成された第１の層と、前記第１の層の少なくとも光が透過する領域に高分子から形成されレンズの曲率を定める第２の層と、を有するレンズと、
   前記第１の層の外周部と接するように形成された正電極と、
   前記第１の層の内周部と接するように形成された負電極と、を備え、
   前記正電極は前記第１の層よりも径方向外側に広く形成されており、
   前記正電極と前記負電極との間に電圧が印加されると、前記第１の層が前記正電極に沿って径方向外側に広がるように変形するとともに、前記第２の層が前記正電極に引かれながら、径方向外側に広がるように変形することで、前記レンズの曲率が変化するように構成された、ことを特徴とする可変焦点レンズ。
2. 前記第２の層が、前記第１の層よりも硬く形成されることを特徴とする請求項１に記載の可変焦点レンズ。
3. 前記第１の層と前記第２の層とが、可塑剤が添加された高分子から形成され、
   高分子の種類、可塑剤の添加量、可塑剤の種類の少なくともいずれか１つを変化させることにより、前記第１の層と前記第２の層との硬さを変化させることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変焦点レンズ。
4. 前記正電極と前記負電極とが、環状に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の可変焦点レンズ。
5. 前記正電極と前記負電極とが、前記レンズの光軸を中心に対称となるよう分割された複数の電極から構成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の可変焦点レンズ。
6. 前記第２の層は、前記第１の層の光の入射面の全体を覆うように形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の可変焦点レンズ。
7. 高分子から形成された第１の層と、前記第１の層の少なくとも光の透過領域に高分子から形成されレンズの曲率を定める第２の層と、を有するレンズと、
   前記レンズを保持するレンズホルダと、
   前記レンズホルダの前記レンズと接触する領域に、前記第１の層の外周部と接するように設けられた正電極と、
   前記レンズホルダの前記レンズと接触する領域に、前記第１の層の内周部と接するように設けられた負電極と、を備え、
   前記正電極は前記第１の層よりも径方向外側に広く形成されており、
   前記正電極と前記負電極との間に電圧が印加されると、前記レンズの前記第１の層が前記正電極に沿って径方向外側に広がるように変形するとともに、前記第２の層が前記正電極に引かれながら、径方向外側に広がるように変形することで、前記レンズの曲率が変化し、焦点距離が変わるように構成されたことを特徴とする焦点調節装置。
8. 前記レンズホルダが、開口部を有する平板部を備え、
   前記レンズが前記平板部に保持される、ことを特徴とする請求項７に記載の焦点調節装置。
9. 前記正電極が、前記平板部上に環状に形成され、
   前記負電極が、前記平板部の前記開口部の内周面に形成されることを特徴とする請求項８に記載の焦点調節装置。
10. 前記正電極が、前記平板部の一方の面に形成され、
    前記負電極が、前記平板部の他方の面に、前記平板部の開口部を覆うように形成され、
    前記負電極は光透過性を備える材質から形成されることを特徴とする請求項８に記載の焦点調節装置。
11. 前記正電極及び前記負電極が、前記レンズの光軸を中心に対称に分割された複数の電極から構成されることを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項に記載の焦点調節装置。
12. 請求項７乃至１１のいずれか１項に記載の焦点調節装置と、
    前記焦点調節装置が設置される基板と、
    前記基板上に配置される撮像素子と、を備えることを特徴とする撮像装置。

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