CN101446654B - 光学元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光学元件。该光学元件包括：容器，其包括第一和第二端面壁、侧面壁、以及在所述壁内的容纳室；第一和第二液体，其被封入容纳室；第一电极，其设置在第一端面壁的表面上；第二电极，其设置在第二端面壁的表面上；绝缘膜，其设置在第二电极的表面上；以及被配置为施加电压的单元。通过电压的施加来改变液体之间的界面的形状，并在第二液体的一部分中形成以虚拟轴线为中心的光透射路径，所述虚拟轴线沿着容器的厚度方向经过端面壁。在第一电极中设置开口，所述开口具有与该透射路径的最大直径相等或更大的直径。

Description

光学元件
技术领域
本发明涉及光学元件。
背景技术
已经提出了一种通过利用电毛细管作用(电浸润现象)改变第一液体与第二液体之间界面的形状来改变其光学属性的光学元件。
这样的光学元件包括容器，该容器具有彼此面对的第一端面壁和第二端面壁，将第一端面壁连接到第二端面壁的侧面壁，以及设置在端面壁和侧面壁内的气密容纳室。
具有极性或导电性的第一液体和与第一液体不相溶的第二液体被封入容纳室，并设置用于将电场施加到第一液体的第一电极和第二电极。通过在第一电极和第二电极之间施加电压，第一液体与第二液体之间界面的形状改变(见日本专利申请No.2003-177219)。
发明内容
在上述光学元件中，除了第一和第二电极之外，还设置有各种膜，例如用于将电场施加到第一液体的绝缘膜、用于提高第一液体与第二液体之间界面的移动速度的亲水膜和疏水膜等。从提高光学元件的透明度的观点考虑，这种结构是不利的。
考虑这种状况进行了本发明，期望提供一种在提高透明度方面较有利的光学元件。
根据本发明的实施方式的光学元件包括：容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；第一电极和第二电极，其被配置为将电场施加到所述第一液体；绝缘膜；以及用于在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压的装置，其中，所述第一液体的透射率小于所述第二液体的透射率，通过利用所述用于施加电压的装置进行的电压的施加来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状，并在所述第二液体的一部分中形成以单个虚拟轴线为中心的光透射路径，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，并且当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在所述第一电极中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述透射路径的最大直径相等或更大的直径。
根据本发明的实施方式的光学元件包括：容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；第一电极和第二电极，其被配置为将电场施加到所述第一液体；绝缘膜；以及用于在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压的装置，其中，所述第一液体的透射率小于所述第二液体的透射率，通过利用所述用于施加电压的装置进行的电压的施加来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状，并在所述第二液体的一部分中形成以单个虚拟轴线为中心的光透射路径，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，并且当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在所述第二电极中或者在所述第二电极和所述绝缘膜的每一者中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述透射路径的最大直径相等或更小的直径。
根据本发明的实施方式的光学元件包括：容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；第一电极和第二电极，其被配置为将电场施加到所述第一液体；绝缘膜；对所述第二液体的浸润性高于对所述第一液体的浸润性的膜；以及用于在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压的装置，其中，所述第一液体的透射率小于所述第二液体的透射率，通过利用所述用于施加电压的装置进行的电压的施加来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状，并在所述第二液体的一部分中形成以单个虚拟轴线为中心的光透射路径，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，对所述第二液体的浸润性高于对所述第一液体的浸润性的所述膜设置在所述绝缘膜的面对所述容纳室的表面上，并且当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在设置于所述绝缘膜的所述表面上的所述膜中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述透射路径的最大直径相等或更小的直径。
根据本发明的实施方式的光学元件，包括：容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；透明的第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；透明的第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；第一电极和第二电极，其被配置为将电场施加到所述第一液体；绝缘膜；以及用于在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压的装置，其中，通过利用所述用于施加电压的装置进行的电压的施加来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状以形成以单个虚拟轴线为中心的具有曲表面的所述界面，由此对在所述虚拟轴线的方向上传播并经过所述界面的光进行折射，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，并且当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在所述第一电极中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述界面的最大直径相等或更大的直径。
根据本发明的实施方式的光学元件包括：容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；透明的第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；透明的第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；第一电极和第二电极，其被配置为将电场施加到所述第一液体；绝缘膜；以及用于在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压的装置，其中，通过利用所述用于施加电压的装置进行的电压的施加来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状以形成以单个虚拟轴线为中心的具有曲表面的所述界面，由此对在所述虚拟轴线的方向上传播并经过所述界面的光进行折射，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，并且当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在所述第二电极中或者在所述第二电极和所述绝缘膜的每一者中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述界面的最大直径相等或更小的直径。
根据本发明的实施方式的光学元件包括：容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；透明的第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；透明的第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；第一电极和第二电极，其被配置为将电场施加到所述第一液体；绝缘膜；对所述第二液体的浸润性高于对所述第一液体的浸润性的膜；以及用于在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压的装置，其中，通过利用所述用于施加电压的装置进行的电压的施加来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状以形成以单个虚拟轴线为中心的具有曲表面的所述界面，由此对在所述虚拟轴线的方向上传播并经过所述界面的光进行折射，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，对所述第二液体的浸润性高于对所述第一液体的浸润性的所述膜设置在所述绝缘膜的面对所述容纳室的表面上，并且当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在设置于所述绝缘膜的所述表面上的所述膜中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述界面的最大直径相等或更小的直径。
在根据本发明的实施方式的光学元件中，光透射通过设置在第一电极、疏水膜、绝缘膜或第二电极中的开口。因此，该光学元件在提高透明度方面较为有利。
附图说明
图1A是解释电毛细管作用的原理的视图，并示出了施加电压之前的状态；
图1B是解释电毛细管作用的原理的视图，并示出了施加电压之后的状态；
图2是示出光学元件10的基本结构的纵剖视图；
图3是示出光学元件10的基本结构的立体图；
图4A、4B和4C是图示当分别在光学元件10的第一电极18与第二电极20之间施加电压V1、V2和V3时的操作的剖视图；
图5是示出其中将光学元件10应用于图像拍摄设备的成像光学系统的示例的示意图；
图6是示出根据第一实施方式的光学元件10的结构的纵剖视图；
图7是示出根据第二实施方式的光学元件10的基本结构的纵剖视图；
图8A、8B和8C是图示当分别在光学元件10的第一电极18与第二电极20之间施加电压V1、V2和V3时的操作的剖视图；
图9是示出根据第二实施方式的光学元件10的结构的纵剖视图；
图10是根据第三实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图；
图11是光学元件10的俯视图；
图12是示出图4A中的第二液体16的形状的示意性立体图；
图13是示出图4B中的第二液体16的形状的示意性立体图；
图14是图4C的俯视图。
图15是图示其中光透射路径52的中心对应于虚拟轴线38的状态的视图；
图16是图示其中光透射路径52的中心从虚拟轴线38偏离并成为偏心的状态的视图；
图17是图16的立体图；
图18是根据第四实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图；
图19是根据第五实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图；
图20是根据第六实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图；
图21是根据第七实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图；
图22是根据第八实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图；
图23是根据第九实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图；
图24是根据第十实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图；
图25是根据第十一实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图；
图26是示出乙醇对纯水的混合比与比重之间的关系、以及该混合比与折射率之间的关系的图；
图27是示出乙二醇对纯水的混合比与比重之间的关系、以及该混合比与折射率之间的关系的图；
图28是示出表示纯水、乙醇和乙二醇的比重和折射率的图；
图29是示出表示各种液体的比重和折射率的图；并且
图30是示出各种液体的比重和折射率的数值的表。
具体实施方式
第一实施方式
首先，在描述此实施方式的光学元件10之前，将描述由根据本发明实施方式的光学元件所利用的电毛细管作用(电浸润现象)的原理。
图1A和1B是解释电毛细管作用的原理的视图。图1A示出了施加电压之前的状态，图1B示出了施加电压之后的状态。
如图1A所示，绝缘膜2设置在基底1上。具有极性或导电性的第一液体3布置在绝缘膜2的表面上。第一电极4电连接到第一液体3。
第二电极5设置在绝缘膜2与基底1之间。
如图1A所示，当未在第一电极4与第二电极5之间施加电压时，第一液体3的表面由于表面张力而具有向上突起的大体球形表面。在此情况下，由绝缘膜2的表面和在第一液体3与绝缘膜2接触的部分处的液面形成的角θ，即接触角θ被界定为θ0。注意，在其中液体面对空气的状态下测量接触角θ。即，在气液界面处测量接触角θ。
相反，如图1B所示，当通过在第一电极4与第二电极5之间施加电压E而将电场施加到第一液体3时，例如在绝缘膜2的表面上产生负电荷，因此，电场(静电力)作用在构成第一液体3的分子上。因此，构成第一液体3的分子彼此吸引而提高了第一液体3在绝缘膜2上的浸润性。结果，接触角θ变为小于θ0的θ1。接触角θ随着电压E的值降低而减小。
此现象称为电毛细管作用。
接着，将描述构成第一实施方式的光学元件10的前提的基本结构和操作。
在此实施方式中，光学元件10构成光阑。
图2是示出光学元件10的基本结构的纵剖视图，图3是示出光学元件10的基本结构的立体图。
如图2和3所示，光学元件10包括容器12、第一液体14、第二液体16、第一电极18、第二电极20和电压施加单元22。
容器12包括彼此面对的第一端面壁24和第二端面壁26，以及将第一端面壁24连接到第二端面壁26的侧面壁28。容器12包括由第一端面壁24、第二端面壁26和侧面壁28气密地密封的容纳室30。
这里，术语“容器12的厚度方向”表示其中第一端面壁24和第二端面壁26彼此面对所沿的方向。
第一端面壁24和第二端面壁26是具有相同形状和相同尺寸的矩形板。侧面壁28是具有落在第一端面壁24和第二端面壁26的轮廓内的尺寸的圆筒壁。容纳室30具有扁平圆柱形状。
第一端面壁24、第二端面壁26和侧面壁28由绝缘材料制成。此外，第一端面壁24和第二端面壁26由透明且光可透射材料制成。
构成第一端面壁24和第二端面壁26的材料的示例包括透明且绝缘的合成树脂材料，以及透明玻璃材料。
第一液体14具有极性或导电性，并被封入容纳室30。
第二液体16与第一液体14不相溶，并也被封入容纳室30。
第一液体14和第二液体16具有大体相同的比重。此外，第一液体14的透射率小于第二液体16的透射率。
因为第一液体14和第二液体16具有大体相同比重，所以第一液体14与第二液体16之间的界面48(图2)维持稳定的形状而不受重力的影响。
此外，因为第一液体14的透射率小于第二液体16的透射率，所以由第二液体16形成光透射路径52(图4)。
在此实施方式中，通过将由不能透射光的材料的精细微粒与含纯水、乙醇和乙二醇的混合液体相混合，来制备第一液体14。
例如，可以使用碳黑来作为精细微粒。当使用碳黑时，优选地在碳黑微粒的表面上执行亲水涂覆处理，使得碳黑微粒可以与第一液体14均匀地混合。可以通过例如在碳黑微粒的表面上形成亲水基团来执行亲水涂覆处理。
在此实施方式中，第二液体16由硅酮油组成。
能够用作第一液体14的液体不限于此实施方式中使用的液体。其示例还包括硝基甲烷、乙酸酐、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲醇、乙腈、丙酮、乙醇、乙基氰、四氢呋喃、正己烷、2-丙醇、2-丁醇、正丁腈、1-丙醇、1-丁醇、二甲基亚砜、氯苯、乙二醇、甲酰胺、硝基苯、碳酸丙烯、1，2-二氯乙烷、二硫化碳、氯仿、溴苯、四氯化碳、三氯乙酸酐、甲苯、苯、乙二胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、磷酸三丁酯、吡啶、氰苯、苯胺、1，4-二氧杂环乙烷、以及六甲基磷酰胺。
能够用作第二液体16的液体的示例包括硅酮、癸烷、辛烷、壬烷、以及庚烷。
第一液体14和第二液体16每一者都可以由单种液体或多种液体的混合物组成。第一液体14和第二液体16具有大体相同比重就足够了。
此外，将描述第一液体14和第二液体16的组成。
首先，将描述第一液体14。通过将具有不同比重和不同折射率的三种液体混合来制备第一液体14。本发明的发明人已经发现，通过改变这三种液体的混合比，可以在第一液体14的比重和折射率每一者都可以在较宽范围内改变。
例如，首先，将对使用两种液体制备第一液体14的情况进行描述。
使用纯水和乙醇作为所述两种液体来制备第一液体14，并改变乙醇与纯水的混合比。
如图26所示，当乙醇与水的混合比改变时，第一液体14的比重和折射率线性地或沿着曲线改变。
或者，使用纯水和乙二醇作为所述两种液体来制备第一液体14，并改变乙二醇与纯水的混合比。
如图27所示，当乙二醇与水的混合比改变时，第一液体14的比重和折射率线性地或沿着曲线改变。
注意，纯水的比重是基底1.0，且纯水的折射率是基底1.333。乙醇的比重是0.789，且乙醇的折射率是基底1.361。乙二醇的比重是1.113，且乙二醇的折射率是基底1.430。
相反，使用三种液体制备第一液体14，并改变液体的混合比。
例如，使用纯水、乙醇和乙二醇作为所述三种液体来制备第一液体14，并改变其混合比。
如图28所示，通过改变纯水、乙醇和乙二醇的混合比，第一液体14的比重和折射率可以在通过将纯水、乙醇和乙二醇的三个坐标连接而界定的较大三角形区域R中改变。
此外，在图28中，还表示了各种可商业获取的硅酮油的比重和折射率的坐标。
此外，表示在三角形区域R内的可商业获取的硅酮油可以用作第二液体16，并且通过将纯水、乙醇和乙二醇混合使得得到的混合液体的比重和折射率与以上硅酮油相同来制备的液体可以用作第一液体14。
在此实施方式中，通过将碳黑溶解在包含纯水、乙醇和乙二醇的混合液体中来制备第一液体14，并且第一液体14是黑色的。第一液体14被配制为使得具有约0.1mm厚度的第一液体14可以阻挡光。此结构的优点在于可以减小光学元件的厚度。
当光学元件10被构造为使得第一液体14的折射率与第二液体16的折射率相同时，可以防止在界面48处产生透镜效应。此优点在于可以可靠地进行光阑的操作。
此外，当通过将乙醇与水混合来制备第一液体14时，可以降低第一液体14的凝固点(熔点)，因此，可以防止在寒冷地区中固化。因此，光学元件10可以用于寒冷地区。
乙醇的凝固点是-114℃，而乙二醇的凝固点是-13℃。因此，第一液体14的凝固点可以降低到-40℃或更低。
如上所述，代替选择两种液体来构造比重相等的第一液体14和第二液体16，可以将具有三种比重不同的液体的混合物用作第一液体14。由此，如图28的区域R所示，第一液体14的比重可以在较宽范围内改变。
更具体而言，如图28所示，当具有不同比重的两种液体彼此混合时，通过改变两种液体的混合比获得的第一液体14的比重仅在由将两种液体的坐标连接的直线所表示的范围内改变。
相反，当将三种液体彼此混合时，第一液体14的比重可以在通过将纯水、乙醇和乙二醇的三个坐标连接所界定的较大三角形区域R内改变。
因此，更容易使第一液体14的比重与第二液体16相等，因此，可以容易地制造具有期望属性的光学元件10。
此外，如图28所示，当通过将至少三种具有不同比重和不同折射率的液体(例如，纯水、乙醇和乙二醇)混合来制备第一液体14时，可以容易地使第一液体14的比重等于第二液体16，此外，可以容易地同时使第一液体14的折射率等于第二液体16的折射率。因此，其优点在于可以防止透镜效应的产生。
已经对使用纯水、乙醇和乙二醇作为多种液体来制备第一液体14的情况进行了描述。多种液体不限于纯水、乙醇和乙二醇，可以选择各种现有的液体。
将参考图29和30进行描述。
图29是示出各种液体的比重和折射率的图，图30是示出所使用的各种液体的比重和折射率的数值的表。
例如，如图29所示，所使用的液体的示例包括分类为群组A、群组B、群组C和群组D的液体。在群组A至D中使用的液体的具体组分如图30所示。
如图29的三角形区域R1所示，通过在将从群组A选择的液体的坐标、从群组B选择的液体的坐标和从群组C选择的液体的坐标所界定的较大的三角形区域R1内改变三种液体的混合比，可以改变比重和折射率。
此外，如图29的三角形区域R2所示，通过在将从群组B选择的液体的坐标、从群组C选择的液体的坐标和从群组D选择的液体的坐标所界定的较大的三角形区域R1内改变三种液体的混合比，可以改变比重和折射率。
即，可以通过选择各种现有的液体并改变液体的混合比，可以容易地改变比重和折射率。
用作第一液体14的液体的种数不限于三种，而可以是四种或更多。
已经对通过将具有不同比重和不同折射率的液体混合来将第一液体14的比重调节为等于第二液体16的比重的情况进行了描述。可选地，可以通过将具有不同比重和不同折射率的液体混合来将第二液体16的比重调节为等于第一液体14的比重。
此外，在此实施方式中，已经描述了将单种硅酮油用作第二液体16的情况。但是，可以获得多种具有不同属性(例如折射率和比重)的硅酮油。因此，可以选择具有期望属性的单种硅酮油并用作第二液体16，或者可以选择具有多种不同属性的硅酮油并通过改变其混合比将折射率和比重调节为期望值，然后可以将得到的混合物用作第二液体16。
第一电极18和第二电极20用于将电场施加到第一液体14以在第一液体14中产生电毛细管作用。
在基本结构中，如下所述，使用亲水膜34，以提高光阑的操作速度。亲水膜34设置在第一电极18面对第一液体14的位置处。即，第一电极18设置为面对第一液体14，且亲水膜34位于第一电极18与第一液体14之间。
第二电极20设置在第二端面壁26的内表面上，该内表面面对容纳室30。
在此基本结构中，第一电极18设置在第一端面壁24的内表面的整个区域上，第二电极20设置在第二端面壁26的内表面的整个区域上。
第一电极18和第二电极20每一者都例如有诸如氧化铟锡(ITO)膜之类的光可透射导电材料制成。
电压施加单元22设置在容器12外部，并且从电压施加单元22输出的电压可变。电压施加单元22的正电压输出端子电连接到第一电极18，电压施加单元22的负电压输出端子电连接到第二电极20。
在此基本结构中，将对通过将DC电压施加到第一液体14来产生电毛细管作用的情况进行说明。但是，施加到第一液体14的电压不限于DC电压。可以使用诸如AC电压、脉冲电压或步进升高或降低的电压，只要在第一液体14中产生电毛细管作用即可。
此外，在此基本结构中，绝缘膜32设置在第二电极20的整个区域上，第二电极20设置在第二端面壁26的内表面上，该内表面面对容纳室30。
绝缘膜32也用于通过将电场施加到第一液体14来在第一液体14中产生电毛细管作用。
更具体而言，通过在第一电极18与第二电极20之间施加电压，例如在绝缘膜32的表面上产生负电荷，由此将电场施加到第一液体14。电场(静电力)作用于构成第一液体14的分子，从而产生电毛细管作用。
在从基本结构中，如图2所示，为了提高光阑的操作速度，还设置光可透射的透明亲水膜34(即，根据本发明的实施方式，其对第一液体的浸润性高于其对第二液体的浸润性)以覆盖在第一电极18的整个区域和侧面壁28的整个区域上，如下所述。
此亲水膜34被构造为使得对第一液体14的浸润性高于对第二液体16的浸润性。即，亲水膜34被构造为使得第一液体14对亲水膜34的接触角小于第二液体16对亲水膜34的接触角。
可以例如通过将亲水聚合物或表面活性剂涂覆到第一电极18和侧面壁28的内表面来形成亲水膜34。各种现有的材料可以用作亲水膜34。
在此基本结构中，如图2所示，为了提高光阑的操作速度，还设置光可透射的透明疏水膜36(即，根据本发明的实施方式，其对第二液体的浸润性高于其对第一液体的浸润性)以覆盖在设置于第二端面壁26的第二电极20上的绝缘膜32的整个区域上，如下所述。
此疏水膜36被构造为使得对第二液体16的浸润性高于对第一液体14的浸润性。即，疏水膜36被构造为使得第二液体16对疏水膜36的接触角小于第一液体14对疏水膜36的接触角。
疏水膜36是具有亲油性的膜。可以通过烘焙包含硅作为主要组分的材料，或者通过形成由无定形碳氟化合物树脂制成的膜，来形成疏水膜36。各种现有的材料可以用作疏水膜36。
在图3中，省略了亲水膜34和疏水膜36的图示。
根据此基本结构，如图2所示，位于第一端面壁24的其上布置第一液体14的内表面上的第一液体14的整个区域面对第一电极18，并且亲水膜34置于第一液体14的整个区域与第一电极18之间。此外，位于第二端面壁26的其上布置第二液体16的内表面上的第二液体16的整个区域面对第二电极20，并且疏水膜36和绝缘膜32置于第二液体16的整个区域与第二电极20之间。
因此，当将电压V从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，例如在绝缘膜32的表面上产生负电荷。由此，电场施加到第一液体14，并且电场(静电力)作用于构成第一液体14的分子，从而产生电毛细管作用。
接着，将描述基本结构中的光学元件10的操作。
图4A、4B和4C是图示当分别在光学元件10的第一电极18与第二电极20之间施加电压V1、V2和V3时的操作的剖视图。
如图2所示，在没有将电压V从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状由第一液体14和第二液体16的表面张力与疏水膜36上的界面张力之间的平衡来确定。
此外，因为第一液体14对疏水膜36的接触角与第二液体16对疏水膜36的接触角之间的差，第二液体16更扁平地在疏水膜36上扩展。结果，第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状变为更接近平坦表面的曲面。
第一液体14被布置为覆盖设置于第一端面壁24上的亲水膜34和设置于侧面壁28上的亲水膜34。
因此，第一液体14的布置在侧面壁28与第二端面壁26之间的界面附近的环形部分上的一部分直接接触疏水膜36，二第二液体16不与设置于侧面壁28上的亲水膜34接触。
因此，其中第一液体14与疏水膜36接触的环形部分面对第二电极20而未将第二液体16夹置于两者之间，并且疏水膜36和绝缘膜32置于该环形部分与第二电极20之间。
在此状态下，第一液体14被布置为延伸过在与光的透射方向垂直的方向上的整个区域，因此阻挡了在容器12的厚度方向上的光透射。
接着，如图4A所示，当将电压V1(>0)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，界面48的形状通过电毛细管作用而改变以形成从第二液体16朝向第一液体14突起的曲表面(球形表面)，并且界面48的中心接触第一端面壁24(亲水膜34)。
在此状态下，在界面48与第一端面壁24(亲水膜34)接触处的区域中不存在第一液体14。结果，在容纳室30中形成仅存在第二液体16的区域50。此区域50形成了通过第一端面壁24和第二端面壁26并沿着容器12的厚度方向延伸的光透射路径52。更具体而言，光透射路径52构成孔52A，并且光透射路径52的直径被界定为光阑的孔径D1。
即，通过将电场施加到第一液体14，第一液体14与第二液体16之间的界面的形状改变以形成由第二液体16的一部分构成的光透射路径52。光透射路径52的中心是经过第一端面壁24、第二液体16和第二端面壁26并在容器12的厚度方向上(即，在其中第一端面壁24和第二端面壁26彼此面对所沿的方向上)延伸的单个虚拟轴线。
接着，如图4B所示，当将电压V2(>V1)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，界面48的凸表面(球形表面)的弯曲斜率进一步增大。
因此，形成在容纳室30中并且仅存在第二液体16的区域50的直径增大。因此，光透射路径52的直径，即光阑的孔径从D1增大到D2。
接着，如图4C所示，当将电压V3(>V2)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，界面48的凸表面(球形表面)的弯曲斜率进一步增大。
因此，形成在容纳室30中并且仅存在第二液体16的区域50的直径进一步增大。因此，光透射路径52的直径，即光阑的孔径增大到最大孔径D3(>D2)。
因此，通过调节从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20的电压，仅存在第二液体16的区域50的直径增大或减小以调节光阑的孔径。
在图4A、4B和4C中，θ1、θ2和θ3每一者都表示第一液体14的接触角。随着施加到第一液体14的电场增大，接触角减小，即θ1>θ2>θ3，并且第一液体14的浸润性增大。
亲水膜34和疏水膜36可以省略。但是，从确保光学元件10的性能的角度看，优选地设置亲水膜34和疏水膜36，这是因为亲水膜34和疏水膜36的存在提供了以下优点。
当设置光可透射的透明亲水膜34以覆盖第一电极18的整个区域和侧面壁28的内表面的整个区域时，第一液体14令人满意地浸润亲水膜34。因此，一旦当第二液体16接触第一端面壁24并接着离开第一端面壁24，第二液体16容易与亲水膜34分离，从而提高光阑的操作速度。
当设置光可透射的透明疏水膜36以覆盖设置于第二电极20(其在第二端面壁26上)上的绝缘膜32的整个区域时，第一液体14的液体表面可以平滑地在疏水膜36上移动，从而提高光阑的操作速度。
接着，将详细描述第一液体14和第二液体16的界面48的形状的改变。
当如图4A至4C所示，在第一电极18与第二电极20之间施加电压V并且由第一液体14与第二液体16之间的界面48形成的角被界定为接触角θ时，接触角θ由方程(1)表示：
cosθ(V)＝cosθ(V＝0)+ε0×εr×V2/2γt         (1)
其中cosθ(V)表示当施加的电压是V[V]时的接触角，cosθ(V＝0)表示当不施加电压时的接触角，ε0表示8.85×10-12[F/m]的真空介电常数，εr表示绝缘膜32的相对介电常数，V表示施加的电压[V]，t表示绝缘膜32的厚度[m]，γ表示第一液体14与第二液体16之间的界面张力(或界面能)[N/m]。
更具体而言，通过升高或降低电压V来增大或减小接触角θ(改变第一液体14的浸润性)，由此改变由第一液体14对第二液体16的推力。结果，界面48的形状改变。
光学元件10用于诸如数字静态相机、视频相机等的图像拍摄设备的成像光学系统中。
图5是示出其中将光学元件10应用于图像拍摄设备的成像光学系统的示例的示意图。
如图5所示，图像拍摄设备100包括用于捕捉物体的图像的图像拍摄装置102，以及用于将物体的图像引导到图像拍摄装置102的成像光学系统104。
在成像光学系统104的光轴L上，从物体到图像拍摄装置102，依次布置了第一透镜单元106、第二透镜单元108、第三透镜单元110、第四透镜单元112和滤镜单元滤镜单元114。
在此示例中，第一透镜单元106和第三透镜单元110被设置为在光轴方向上不可移动。第二透镜单元108被设置为在光轴方向上可移动的变焦透镜。第四透镜单元112被设置为聚焦透镜以在光轴方向上可移动。
由第二透镜单元108将由第一透镜单元106引导的来自物体的光束转换为平行光束。该平行光束被引导至第三透镜单元110并通过第四透镜单元112和滤镜单元114被会聚在图像拍摄装置102的图像拍摄表面102A上。
光学元件10布置在第二透镜单元108与第三透镜单元110之间的位置处，平行光束经过光学元件10，由此虚拟轴线38的位置对应于成像光学系统104的光轴L。
因此，通过光学元件10的光透射路径52(孔52A)的扩大或缩小，引导至图像拍摄表面102A的光束量增大或减小。
在光学元件10的上述基本结构中，除了第一电极18和第二电极20之外，例如还在光所透射通过的第一端面壁24和第二端面壁26上设置了用于对第一液体14提供电场的绝缘膜32、以及用于提高第一液体14与第二液体16之间的界面48的移动速度的亲水膜34和疏水膜36。因此，从提高光学元件10的透明度的角度看，此基本结构是不利的。
因此，在第一实施方式中，通过形成经过第一电极18、第二电极20、绝缘膜32和疏水膜36的开口，来提高光学元件10的透明度。
现在，将详细描述包括本发明的实施方式的特征的第一电极18、第二电极20、绝缘膜32、和疏水膜36。
图6是示出根据第一实施方式的光学元件10的结构的纵剖视图。
在下述实施方式中，与上述基本结构相同的部分和部件分配有相同的附图标记，并省略其描述。
第一实施方式的光学元件10除了第一电极18、第二电极20、绝缘膜32和疏水膜36之外与具有上述基本结构的光学元件相同。
如图6所示，当从容器12的厚度方向观察光学元件10时，在第一电极18中设置第一电极开口40，在第二电极20中设置第二电极开口42，在绝缘膜32中设置绝缘膜开口44，并在疏水膜36中设置疏水膜开口46。
第一电极开口40形成为具有能够使用第一电极18将电场施加到第一液体14的尺寸就足够了。因此，第一电极开口40具有与以虚拟轴线38为中心的光透射路径52的最大直径Dmax相等或更大的直径。
第一电极18设置在第一端面壁24的内表面上除了第一电极开口40之外的整个区域。
第二电极开口42和绝缘膜开口44形成为具有能够使用第二电极20和绝缘膜32将电场施加到第一液体14的尺寸就足够了。因此，第二电极开口42和绝缘膜开口44被形成为具有与以虚拟轴线38为中心的光透射路径52的最大直径Dmax相等的直径。
这里，当形成第二电极开口42和绝缘膜开口44两者并且第二电极开口42的尺寸与光透射路径52的最大直径Dmax相等时，绝缘膜开口44形成为具有与第二电极开口42相等或更小的尺寸。
即，在第二电极开口42具有光透射路径52的最大直径Dmax的状态下，如果第一液体14通过第二电极开口42接触第二电极20，则第一电极18和第二电极20经由第一液体14短接。为此，为了即使在光透射路径52的最大直径Dmax的情况下也利用第一液体14与第二电极20之间的绝缘膜32将第一液体14与第二电极20绝缘，绝缘膜开口44被形成为具有与第二电极开口42相等或更小的尺寸。
疏水膜开口46形成为具有第一液体14能够接触疏水膜36的尺寸就足够了。因此，疏水膜开口46被形成为具有与以虚拟轴线38为中心的光透射路径52的最大直径Dmax相等的直径。
接着，将再次参考图4A、4B和4C描述光学元件10的操作和优点。
当将电压从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20以改变界面48的形状、由此使得孔径扩大或缩小时，由第二液体16的一部分形成的光透射路径52的直径也在D1至Dmax的范围内增大或减小。
在此情况下，无论光透射路径52的直径的尺寸如何，从光学元件10的入射表面入射的光都经过第一端面壁24，并接着依次经过第一电极开口40、第二液体16的一部分、疏水膜开口46、绝缘膜开口44、第二电极开口42和第二端面壁26。
因此，关于结构，上述具有基本结构的光学元件的缺点在于因为光经过第一电极18、疏水膜36、绝缘膜32和第二电极20这四个部分而使得光学元件的透明度降低。相反，在此实施方式中，光在不经过第一电极18、疏水膜36、绝缘膜32和第二电极20这四个部分的情况下经过光学元件。因此，此光学元件有利于提高透明度。预计此实施方式的光学元件10的透射率相比具有基本结构的光学元件提高了3％至10％。
在此实施方式中，已经对其中设置了第一电极开口40、疏水膜开口46、绝缘膜开口44和第二电极开口42这四个开口的结构进行了说明。可选地，在以下四种结构中，可以选择一种结构或者组合两种或更多种结构。但是，不包括(3)和(4)的组合。
(1)设置第一电极开口40。
(2)设置疏水膜开口46。
(3)设置绝缘膜开口44和第二电极开口42两者。
(4)设置第二电极开口42。
但是，如在此实施方式中，从提高光学元件10的透明度(透射率)的角度看，包括第一电极开口40、疏水膜开口46、绝缘膜开口44和第二电极开口42这四个开口的结构是最有利的。
在此实施方式中，已经对第二电极开口42的直径和绝缘膜开口44的直径与光透射路径52的最大直径Dmax相等的情况进行了描述。但是，第二电极开口42和绝缘膜开口44被形成为具有能够使用第二电极20和绝缘膜32将电场施加到第一液体14的尺寸就足够了。因此，第二电极开口42的直径和绝缘膜开口44的直径可以小于最大直径Dmax。但是，如在本实施方式中，当第二电极开口42的直径和绝缘膜开口44的直径与光透射路径52的最大直径Dmax相等时，此结构更有利于确保光学元件10的透明度。
此外，在此实施方式中，已经对疏水膜开口46的直径与光透射路径52的最大直径Dmax相等的情况进行了描述。但是，疏水膜开口46被形成为具有使第一液体14接触疏水膜36的尺寸就足够了。因此，疏水膜开口46的直径可以小于最大直径Dmax。但是，如在此实施方式中，当疏水膜开口46的直径与光透射路径52的最大直径Dmax相等时，此结构更有利于确保光学元件10的透明度。
此外，在此实施方式中，已经描述了设置疏水膜36的情况。可选地，可以省略疏水膜36。但是，疏水膜36的形成有利于提高光阑的操作速度。
第二实施方式
接着，将描述第二实施方式。
图7是示出根据第二实施方式的光学元件10的基本结构的纵剖视图。
第二实施方式与第一实施方式以及第三至第十实施方式的不同之处在于光学元件10构成透镜。
除了第一液体14和第二液体16与第一实施方式不同之外，第二实施方式的光学元件10的基本结构与第一实施方式基本相同。因此，以下将主要描述与第一实施方式不同的结构。
在光学元件10中，通过用电压施加单元22施加电压来改变第一液体14与第二液体16之间的界面48。由此，具有曲表面并且以经过第一端面壁24和第二端面壁26并在容器12的宽度方向(其是第一端面壁24和第二端面壁26彼此面对所沿的方向)上延伸的虚拟轴线38为中心的界面48被形成为对在虚拟轴线38的方向上传播并经过界面48的光进行折射。
如同在第一实施方式中，光学元件10包括容器12、第一液体14、第二液体16、第一电极18、第二电极20和电压施加单元22。
第一液体14具有极性或导电性，并被封入容纳室30。
第二液体16与第一液体14不相溶，并被封入容纳室30。
第一液体14和第二液体16是透明的，并具有彼此大体相同的比重。
第二液体16的折射率与第一液体14的折射率不同，在此实施方式中，光学元件10被构造为使得第二液体16的折射率大于第一液体14的折射率。
可选地，此实施方式的光学元件10被构造为使得第二液体16的阿贝数与第一液体14的阿贝数不同。
可选地，此实施方式的光学元件10被构造为使得第二液体16的折射率与第一液体14的折射率不同，且第二液体16的阿贝数与第一液体14的阿贝数不同。
接着，将描述光学元件10的操作。
图8A、8B和8C是图示当分别在光学元件10的第一电极18与第二电极20之间施加电压V1、V2和V3时的操作的剖视图。
如图7所示，在没有将电压V从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状由第一液体14和第二液体16的表面张力与疏水膜36上的界面张力之间的平衡来确定。在此状态下，界面48形成从第二液体16朝向第一液体14突起的平缓凸表面。
这里，因为第二液体16的折射率大于第一液体14的折射率，所以经过第一端面壁24和第二端面壁26在容器12的厚度方向上传播并经过界面48的光在界面48处折射。因此，光学元件10构成具有用于会聚光的能力的透镜。
这里，当从容器12的厚度方向观察光学元件10时，以虚拟轴线38为中心的界面48的直径是最大直径DLmax。
接着，如图8A所示，当将电压V1(>0)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，界面48的凸表面(球形表面)的弯曲斜率通过电毛细管作用而增大。
这里，当从容器12的厚度方向观察光学元件10时，以虚拟轴线38为中心的界面48的直径DL1小于最大直径DLmax(DL1<DLmax)。
接着，如图8B所示，当将电压V2(>V1)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，界面48的凸表面(球形表面)的弯曲斜率进一步增大。
这里，当从容器12的厚度方向观察光学元件10时，以虚拟轴线38为中心的界面48的直径DL2小于DL1(DL2<DL1)。
接着，如图8C所示，当将电压V3(>V2)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，界面48的凸表面(球形表面)的弯曲斜率进一步增大并变为最大斜率。
这里，当从容器12的厚度方向观察光学元件10时，以虚拟轴线38为中心的界面48的直径DL3小于DL2(DL3<DL2)。
因此，通过调节从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20的电压，改变界面48的弯曲，并由此可以改变透镜的焦距(可以改变透镜的能力)。
此外，通过调节从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20的电压，当从容器12的厚度方向观察光学元件10时，以虚拟轴线38为中心的界面48的直径在DL3至最大直径DLmax的范围内增大或减小。
如上所述，如同在第一实施方式中，构成透镜的光学元件10用于诸如数字静态相机、视频相机等的图像拍摄设备的成像光学系统中。
接着，将详细描述包括本发明的实施方式的特征的第一电极18、第二电极20、绝缘膜32、和疏水膜36。
图9是示出根据第二实施方式的光学元件10的结构的纵剖视图。
如图9所示，当从容器12的厚度方向观察光学元件10时，在第一电极18中设置第一电极开口40，在第二电极20中设置第二电极开口42，在绝缘膜32中设置绝缘膜开口44，并在疏水膜36中设置疏水膜开口46。
第一电极开口40形成为具有能够使用第一电极18将电场施加到第一液体14的尺寸就足够了。因此，第一电极开口40具有与以虚拟轴线38为中心的界面48的最大直径DLmax相等或更大的直径。
第一电极18设置在第一端面壁24的内表面上除了第一电极开口40之外的整个区域。
第二电极开口42和绝缘膜开口44形成为具有能够使用第二电极20和绝缘膜32将电场施加到第一液体14的尺寸就足够了。因此，第二电极开口42和绝缘膜开口44被形成为具有与以虚拟轴线38为中心的界面48的最大直径DLmax相等的直径。
这里，当形成第二电极开口42和绝缘膜开口44两者并且第二电极开口42的尺寸与界面48的最大直径DLmax相等时，绝缘膜开口44形成为具有与第二电极开口42相等或更小的尺寸。
即，在第二电极开口42具有最大直径DLmax的状态下，如果第一液体14通过第二电极开口42接触第二电极20，则第一电极18和第二电极20经由第一液体14短接。为此，为了即使在界面48具有最大直径DLmax的情况下也利用第一液体14与第二电极20之间的绝缘膜32将第一液体14与第二电极20绝缘，绝缘膜开口44被形成为具有与第二电极开口42相等或更小的尺寸。
疏水膜开口46形成为具有第一液体14能够接触疏水膜36的尺寸就足够了。因此，疏水膜开口46被形成为具有与以虚拟轴线38为中心的界面48的最大直径DLmax相等的直径。
接着，将再次参考图7和图8A、8B和8C描述光学元件10的操作和优点。
当通过从未施加电压的状态将电压从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20以改变界面48的形状时，界面48的直径也在DLmax至DL3的范围内增大或减小。
在此情况下，无论界面48的直径增大还是减小，在从光学元件10的入射表面入射的光分量中，经过界面48的光分量经过第一端面壁24，并接着依次经过第一电极开口40、第二液体16的一部分、疏水膜开口46、绝缘膜开口44、第二电极开口42和第二端面壁26。
因此，关于结构，上述具有基本结构的光学元件的缺点在于因为光经过第一电极18、疏水膜36、绝缘膜32和第二电极20这四个部分而使得光学元件的透明度降低。相反，在此实施方式中，光在不经过第一电极18、疏水膜36、绝缘膜32和第二电极20这四个部分的情况下经过光学元件。因此，此光学元件有利于提高透明度。预计此实施方式的光学元件10的透射率相比具有基本结构的光学元件提高了3％至10％。
在此实施方式中，已经对其中设置了第一电极开口40、疏水膜开口46、绝缘膜开口44和第二电极开口42这四个开口的结构进行了说明。可选地，在以下四种结构中，可以选择一种结构或者组合两种或更多种结构。但是，不包括(3)和(4)的组合。
(1)设置第一电极开口40。
(2)设置疏水膜开口46。
(3)设置绝缘膜开口44和第二电极开口42两者。
(4)设置第二电极开口42。
但是，如在此实施方式中，从提高光学元件10的透明度(透射率)的角度看，包括第一电极开口40、疏水膜开口46、绝缘膜开口44和第二电极开口42这四个开口的结构是最有利的。
在此实施方式中，已经对第二电极开口42的直径和绝缘膜开口44的直径与界面48的最大直径DLmax相等的情况进行了描述。但是，第二电极开口42和绝缘膜开口44被形成为具有能够使用第二电极20和绝缘膜32将电场施加到第一液体14的尺寸就足够了。因此，第二电极开口42的直径和绝缘膜开口44的直径可以小于最大直径DLmax。但是，如在本实施方式中，当第二电极开口42的直径和绝缘膜开口44的直径与界面48的最大直径DLmax相等时，此结构更有利于确保光学元件10的透明度。
此外，在此实施方式中，已经对疏水膜开口46的直径与界面48的最大直径DLmax相等的情况进行了描述。但是，疏水膜开口46被形成为具有使第一液体14接触疏水膜36的尺寸就足够了。因此，疏水膜开口46的直径可以小于最大直径DLmax。但是，如在此实施方式中，当疏水膜开口46的直径与界面48的最大直径DLmax相等时，此结构更有利于确保光学元件10的透明度。
此外，在此实施方式中，已经描述了设置疏水膜36的情况。可选地，可以省略疏水膜36。但是，疏水膜36的形成有利于提高透镜的操作速度。
第三实施方式
接着，将描述第三实施方式。
第三实施方式是第一实施方式的修改。第三实施方式的第二电极20的形状与第一实施方式的第二电极20的形状不同。
图10是根据第三实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图。
如图10所示，第二电极开口42包括以虚拟轴线38为中心的圆形部分60，以及从以圆周方向上的间隔布置在圆形部分60的外周上的部分朝向径向上的外侧突出的多个突出部分62。
每个突出部分62都具有在与突出部分62突出所沿的方向垂直的方向上的宽度，并被构造为使得该宽度随着突出部分62朝向径向上的外侧延伸而缩窄。
即，第二电极20由在径向上延伸并以在容器12的厚度方向上延伸的单个虚拟轴线38为中心的多个电极部分64构成。
在此实施方式中，第二电极20由具有相同形状和相同尺寸的四个电极部分64构成，并且布置在电极部分64的外侧的部分6402彼此连接。因此，由电压施加单元22将电压均匀地施加到整个第二电极20，即，将相同的电压施加到各个电极部分64。
每个突出部分62都布置于在绕虚拟轴线38的周向上彼此相邻的电极部分64之间，并且每个突出部分62都构成其中不形成电极部分64的第一非电极部分66。
在此实施方式中，设置了具有相同形状和相同尺寸的四个第一非电极部分66。
各个电极部分64和各个第一非电极部分66都具有在虚拟轴线38的周向上的宽度。各个电极部分64被形成为使得电极部分64的宽度朝向以虚拟轴线38为中心的圆的径向上的外侧扩张。各个第一非电极部分66被形成为使得第一非电极部分66的宽度朝向径向上的外侧缩窄。
此外，在以虚拟轴线38为中心的单个圆周上，各个电极部分64的宽度大于第一非电极部分66的宽度。
在此实施方式中，各个电极部分64相对于用作中心的虚拟轴线38以扇形的形式向径向上的外侧延伸。各个第一非电极部分66以等腰三角形的形式延伸，使得第一非电极部分66的宽度朝向径向上的外侧缩窄。各个第一非电极部分66的末端位于以虚拟轴线38为中心的单个虚拟圆上。
因此，在各个电极部分64的内周与第二非电极部分68的外周之间的边界处形成圆弧部分70。
接着，将再次参考图4A、4B和4C描述第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状的改变。
首先，如图4A所示，将对当将电压V1(>0)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时的情况进行描述。
图11是图4A的俯视图。在图11中，单点划线表示第一端面壁24上的界面48a，并且双点划线表示第二端面壁26上的界面48b。
图12是示出图4A中的第二液体16的形状的示意性立体图。
如图11和12所示，在第一端面壁24上，界面48a具有以虚拟轴线38为中心的大体圆形形状。
在第二端面壁26上，界面48b由四个弧形部分48b1和四个突出部分48b2构成。弧形部分48b1在布置于第二非电极部分68的径向上的外侧的、以虚拟轴线38为中心的圆周上延伸。各个突出部分48b2连接相邻的弧形部分48b1，并从由弧形部分48b1形成的圆周向径向上的外侧突出。
接着，如图4B所示，将对当将电压V2(>V1)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时的情况进行描述。
图13是示出图4B中的第二液体16的形状的示意性立体图。
如图13所示，由第一液体14推压第二液体16。结果第一端面壁24上的界面48a的直径增大，并且第二端面壁26上的界面48b收缩到第一非电极部分66和第二非电极部分68的轮廓附近的位置。
接着，如图4C所示，将对当将电压V3(>V2)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时的情况进行描述。
图14是图4C的俯视图。
如图14所示，由第一液体14进一步推压第二液体16。结果，第一端面壁24上的界面48a的直径增大到最大直径，并且第二端面壁26上的界面48b收缩到与第一非电极部分66和第二非电极部分68的轮廓相对应的位置。
在此情况下，在第二端面壁26上，第二液体16延伸在第一非电极部分66和第二非电极部分68的整个区域上。
因此，第二液体16构成的四个臂从第二液体16的位于第二非电极部分68上的一部分的外周沿着各个第一非电极部分66向第二非电极部分68的径向上的外侧突出。因此，通过被四个臂部拖拉，改变了第二液体16的中心部分(位于第二电极开口42上的那部分)的外周界的形状。
结果，在第一端面壁24上的界面48a的形状变为大体矩形，在该大体矩形中，四个角部位于第一非电极部分66上。
如上所述，通过施加到第一液体14的电压来改变第一液体14的接触角(浸润性)。结果，第一液体14移动而推压第二液体16。因此，在第二端面壁26上，界面48仅在被施加了电压的电极部分64上移动，而不在未被施加电压的第一非电极部分66或第二非电极部分68上移动。
即，在第二端面壁26上，第二液体16定常地布置在第一非电极部分66和第二非电极部分68上。此外，随着第一液体14朝向第二非电极部分68的径向上的外侧移动，第二液体16移动以从第一非电极部分66和第二非电极部分68延伸到电极部分64。
如上所述，通过在V1至V3的范围内提高或降低在第一电极18与第二电极20之间施加的电压，改变界面48的形状，并且孔径从D1至D3改变。在此情况下，无论在第一电极18与第二电极20之间施加的电压如何改变，如图4A至4C所示的光透射路径52(孔52A)的中心定常地对应于虚拟轴线38。即使光透射路径52的中心从虚拟轴线38偏移并发生偏心，光透射路径52的中心的位置也会自动地复原以与虚拟轴线38相对应。现在将详细解释此现象。
图15是图示其中光透射路径52的中心对应于虚拟轴线38的状态的视图。图16是图示其中光透射路径52的中心从虚拟轴线38偏离并成为偏心的状态的视图。图17是图16的立体图。
在图15、16和17中，出于解释的方便，将与虚拟轴线38垂直的绝缘膜32上与虚拟轴线38垂直并且彼此垂直的两根坐标轴划分的四个象限分别定义为第一象限A、第二象限B、第三象限C和第四象限D。
电极部分64布置在第一象限A、第二象限B、第三象限C和第四象限D上。
如图15所示，在光透射路径52(见图4A至4C)中未发生偏心的状态下，第一液体14的位于电极部分64上的面积彼此相等，并且第二液体16的位于电极部分64上的面积彼此相等。即，在各电极部分64上第一液体14与第二液体16之间的界面48b1的长度彼此相等。
相反，如图16和17所示，例如，当第二液体16向第二象限B的方向移动并在光透射路径52中发生偏心时，位于第二象限B的电极部分64上的界面48b1的长度与位于第四象限D的电极部分64上的界面48b1的长度不相等。
更具体而言，位于第二象限B的电极部分64上的界面48b1的长度长于位于第四象限D的电极部分64上的界面48b1的长度。
此现象的原因如下。各个电极部分64和各个第一非电极部分66都具有在虚拟轴线38的周向上的长度。各个电极部分64被形成为使得其宽度朝向以虚拟轴线38为中心的圆的径向上的外侧扩张。各个第一非电极部分66被形成为使得其宽度朝向该圆的径向上的外侧缩窄。
因此，当施加到各个电极部分64的电压均一时(当电极电势均一时)，第一液体14推压第二液体16所用的每单位长度的力在各个象限是均一的。但是，因为位于第二象限B中的电极部分64上的界面48b1的长度较长，所以用于推压第二液体16的力与界面48b1的长度成比例地增大。结果，在第二象限B中用于推压第二液体16的力比第四象限D中的该力更强地作用。
因此，因为位于第二象限B的电极部分64上的界面48b1的长度长于位于第四象限D的电极部分64上的界面48b1的长度，所以位于第二象限B上的第一液体14推压第二液体16所用的力变得大于位于第四象限的第一液体14推压第二液体16所用的力。
结果，第二液体16被推回到由第一液体14推压第二液体16所用的力得到平衡的位置。即，如图15所示，第二液体16被推回到使第二象限B中界面48b1的长度等于第四象限D中界面48b1的长度的位置。结果，第二液体16的中心的位置对应于虚拟轴线38。第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状在此位置处稳定，并因此防止光透射路径52的偏心。
如图13所示，由第二液体16构成的四个臂从第二液体16的位于第二非电极部分68上的一部分的外周沿着各个第一非电极部分66朝向第二非电极部分68的径向上的外侧突出。换言之，聚集在第一非电极部分66上的第二液体16形成四个臂。
因此，第二液体16的中心部分(位于第二电极开口42上的部分)的外周处于被四个臂部拖拉的状态。由此，第二液体16的中心部分被定常地施力以对应于虚拟轴线38。
因此，如图17所示，当第二液体16朝向第二象限B的方向移动并且第二液体16的中心部分与虚拟轴线38偏心时，由四个臂部产生并作用于第二液体16的中心部分的力之间的平衡被破坏，并且由四个臂部产生的力沿着使第二液体16的中心对应于虚拟轴线38的方向作用。
通过此操作，第二液体16更可靠地复原到使第二液体16的中心对应于虚拟轴线38的位置。第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状在此位置处更加稳定，并因此能够更有效地防止光透射路径52的偏心。
可以例如如下形容四个臂部的用于控制第二液体16的中心部分的上述操作。
具体而言，当鼓膜以张力固定在鼓的鼓桶上时，使鼓膜的中心对应于鼓桶的中心轴线。
在此情况下，将鼓膜的位于鼓桶的中心轴线的周向上的若干个点临时地固定，并将鼓膜的这若干个点朝向鼓桶的外侧一点点地拖拉。由此，可以容易地使鼓膜的中心对应于鼓桶的中心轴线。
类似地，朝向径向上的外侧的力借助于四个臂部作用于第二液体16，因此可以容易地使第二液体16的中心对应于虚拟轴线38。
此外，当在第二液体16聚集在各个第一非电极部分66上的状态下提高或降低在第一电极18与第二电极20之间施加的电压时，第二液体16沿着四个臂部移动。因此，此结构有利于使第二液体16均匀并平滑地在以虚拟轴线38为中心的圆的周向上移动。
如上所述，根据第三实施方式，除了与第一实施方式相同的优点之外，还可以获得以下优点。
光学元件10的各个电极部分64和各个第一非电极部分66具有在虚拟轴线38的周向上的宽度。各个电极部分64被形成为使得电极部分64的宽度朝向以虚拟轴线38为中心的圆的径向上的外侧扩张。各个第一非电极部分66被形成为使得第一非电极部分66的宽度朝向径向上的外侧缩窄。因此，虽然将相同电压施加到各个电极部分64，但是第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状在使第二液体16的中心对应于虚拟轴线38的位置处稳定。因此，防止光透射路径52(孔52A)的偏心。
因此，此结构有利于减小由于光学元件10的光透射路径52的偏心导致的光差或由于周边光量的不均匀导致的阴影(shading)所引起的光学属性的劣化。
第四实施方式
第四实施方式与第三实施方式的不同之处在于第二电极20包括三个电极部分64并且第一非电极部分66的数量是三个。
具体而言，如图18所示，第二电极20由具有相同形状和相同尺寸的三个电极部分64构成，并且布置在电极部分64的外侧的部分6402彼此连接。
其中未形成电极部分64的第一非电极部分66(突出部分62)设置于在虚拟轴线38的周向上相邻的电极部分64之间。
在此实施方式中，设置具有相同形状和相同尺寸的三个第一非电极部分66。
除了第二电极20包括三个电极部分64且第一非电极部分66的数量是三个之外，第四实施方式的结构与第三实施方式相同。
具有以上结构的第四实施方式也可以获得与第三实施方式相同的优点。
第五实施方式
接着，将描述第五实施方式。
图19是根据第五实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图。
第五实施方式与第三实施方式的不同之处在于第二电极20包括六个电极部分64并且第一非电极部分66(突出部分62)的数量是六个。
具体而言，如图19所示，第二电极20由具有相同形状和相同尺寸的六个电极部分64构成，并且布置在电极部分64的外侧的部分6402彼此连接。
其中未形成电极部分64的第一非电极部分66(突出部分62)设置于在虚拟轴线38的周向上相邻的电极部分64之间。
在此实施方式中，设置具有相同形状和相同尺寸的六个第一非电极部分66。
除了第二电极20包括六个电极部分64且第一非电极部分66的数量是六个之外，第五实施方式的结构与第三实施方式相同。
具有以上结构的第五实施方式也可以获得与第三实施方式相同的优点。
在第五实施方式中，电极部分64的数量和第一非电极部分66(突出部分62)的数量大于第三实施方式。因此，在以虚拟轴线38为中心的圆的周向上施加到第一液体14的电场力的不均匀程度可以得到进一步降低。因此，第一液体14与第二液体16之间的界面48也在周向上变得均匀。因此，此结构有利于使光学元件10的光透射路径52(孔52A)的形状更接近于圆。
第六实施方式
接着，将描述第六实施方式。
图20是根据第六实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图。
第六实施方式与第三实施方式的不同之处在于第二电极20包括八个电极部分64并且第一非电极部分66(突出部分62)的数量是八个。
具体而言，如图20所示，第二电极20由具有相同形状和相同尺寸的八个电极部分64构成，并且布置在电极部分64的外侧的部分6402彼此连接。
其中未形成电极部分64的第一非电极部分66(突出部分62)设置于在虚拟轴线38的周向上相邻的电极部分64之间。
在此实施方式中，设置具有相同形状和相同尺寸的八个第一非电极部分66。
除了第二电极20包括八个电极部分64且第一非电极部分66的数量是八个之外，第六实施方式的结构与第三实施方式相同。
具有以上结构的第六实施方式也可以获得与第三实施方式相同的优点。
在第六实施方式中，电极部分64的数量和第一非电极部分66(突出部分62)的数量大于第三实施方式。因此，在以虚拟轴线38为中心的圆的周向上施加到第一液体14的电场力的不均匀程度可以得到进一步降低。因此，第一液体14与第二液体16之间的界面48也在周向上变得均匀。因此，此结构有利于使光学元件10的光透射路径52(孔52A)的形状更接近于圆。
第七实施方式
接着，将描述第七实施方式。
图21是根据第七实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图。
在第七实施方式中，构成第二电极20的各个电极部分64的形状以及各个第一非电极部分66(突出部分62)的形状与第五实施方式不同。
具体而言，如图19所示，第五实施方式中的各个第一非电极部分66(突出部分62)的形状是大体等腰三角形，而第七实施方式中的该形状是大体等边三角形。
根据各个第一非电极部分66的形状，位于相邻的第一非电极部分66(突出部分62)之间的各个电极部分64的形状(即，形成各个电极部分64的扇形形状)也与第五实施方式不同。
除了构成第二电极20的各个电极部分64的形状以及各个第一非电极部分66(突出部分62)的形状之外，第七实施方式的结构与第五实施方式相同。
具有以上结构的第七实施方式也可以获得与第五实施方式相同的优点。
第八实施方式
接着，将描述第八实施方式。
图22是根据第八实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图。
在第八实施方式中，各个第一非电极部分66(突出部分62)的末端部(位于以虚拟轴线38为中心的圆的周向上的外侧处的端部)与第五实施方式不同。
具体而言，如图22所示，各个电极部分64的末端部具有布置在以虚拟轴线38为中心的单个圆的圆周上的弧形。
除了各个电极部分64的末端部的形状之外，第八实施方式的结构与第五实施方式相同。
具有以上结构的第八实施方式也可以获得与第五实施方式相同的优点。
第九实施方式
接着，将描述第九实施方式。
图23是根据第九实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图。
第九实施方式与第三实施方式的不同之处在于，第一非电极部分66(突出部分62)被设置为与第二非电极部分68的外周相接。
更具体而言，在第九实施方式中，在各个电极部分64的内周与第二非电极部分68的外周之间不设置圆弧部分70(见图10)，并且第一非电极部分66(突出部分62)被设置为与第二非电极部分68的外周相接。因此，电极部分64的内部被配置为具有朝向虚拟轴线38突出的角部。
此外，第九实施方式与第三实施方式的不同之处在于，第二电极20包括五个电极部分64，并且第一非电极部分66(突出部分62)的数量是五个。
第九实施方式的其他结构与第三实施方式相同。
具有以上结构的第九实施方式也可以获得与第三实施方式相同的优点。
第十实施方式
接着，将描述第十实施方式。
图24是根据第十实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图。
如图24所示，第二电极开口42包括以虚拟轴线38为中心的圆形部分60，以及从以圆周方向上的间隔布置在圆形部分60的外周上的部分朝向径向上的外侧突出的多个突出部分62。
每个突出部分62都具有在与突出部分62突出所沿的方向垂直的方向上的均一宽度。
即，第二电极20由在径向上延伸并以在容器12的厚度方向上延伸的单个虚拟轴线38为中心的多个电极部分64构成。
在此实施方式中，第二电极20由具有相同形状和相同尺寸的六个电极部分64构成，并且布置在电极部分64的外侧的部分6402彼此连接。因此，由电压施加单元22将电压均匀地施加到整个第二电极20，即，将相同的电压施加到各个电极部分64。
其中未形成电极部分64的第一非电极部分66(突出部分62)设置于在虚拟轴线38的周向上相邻的电极部分64之间。
在此实施方式中，设置了具有相同形状和相同尺寸的六个第一非电极部分66(突出部分62)。
各个电极部分64和各个第一非电极部分66(突出部分62)都具有在虚拟轴线38的周向上的宽度。各个电极部分64被形成为使得电极部分64的宽度朝向以虚拟轴线38为中心的圆的径向上的外侧扩张。各个第一非电极部分66(突出部分62)被形成为具有在径向上均匀的宽度。
此外，在以虚拟轴线38为中心的单个圆周上，各个电极部分64的宽度大于第一非电极部分66(突出部分62)的宽度。
在此实施方式中，各个电极部分64相对于用作中心的虚拟轴线38以扇形的形式向径向上的外侧延伸。各个第一非电极部分66(突出部分62)的末端位于以虚拟轴线38为中心的单个虚拟圆上。
此外，在此实施方式中，其中未形成电极部分64的第二非电极部分68设置在以虚拟轴线38为中心的大体圆形区域中。
各个电极部分64设置在第二非电极部分68的径向上的外侧。各个电极部分64的径向上的内周界部分在以虚拟轴线38为中心的单个虚拟圆上延伸。
各个第一非电极部分66(突出部分62)被设置为从以圆周方向上的间隔布置在第二非电极部分68的外周上的部分朝向径向上的外侧突出。各个第一非电极部分66(突出部分62)连接到第二非电极部分68的外周。
因此，在各个电极部分64的内周与第二非电极部分68的外周之间的边界处形成圆弧部分70。
具有以上结构的第十实施方式也可以获得与第三实施方式相同的优点。
第十一实施方式
接着，将描述第十一实施方式。
图25是根据第十一实施方式的光学元件10的第二电极20的俯视图。
第十一实施方式是第二实施方式的修改。在此实施方式中，光学元件10构成透镜。
除了第十一实施方式的第一液体14和第二液体16的组成与第三实施方式的第一液体14和第二液体16不同之外，第十一实施方式的光学元件10的结构与第三实施方式大体相同。因此，以下将描述与第三实施方式不同的结构。
在光学元件10中，通过用电压施加单元22施加电压来将第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状改变为曲表面。由此，对在容器12的宽度方向(其是第一端面壁24和第二端面壁26彼此面对所沿的方向)传播并经过界面48的光进行折射。
如同在第三实施方式中，光学元件10包括容器12、第一液体14、第二液体16、第一电极18、第二电极20和电压施加单元22。
第一液体14具有极性或导电性，并被封入容纳室30。
第二液体16与第一液体14不相溶，并被封入容纳室30。
第一液体14和第二液体16是透明的，并具有彼此大体相同的比重。
第二液体16的折射率与第一液体14的折射率不同，在此实施方式中，光学元件10被构造为使得第二液体16的折射率大于第一液体14的折射率。
可选地，此实施方式的光学元件10被构造为使得第二液体16的阿贝数与第一液体14的阿贝数不同。
可选地，此实施方式的光学元件10被构造为使得第二液体16的折射率与第一液体14的折射率不同，且第二液体16的阿贝数与第一液体14的阿贝数不同。
第一电极18和第二电极20的形状和布置与第三实施方式相同。
如图25所示，第二电极开口42包括以虚拟轴线38为中心的圆形部分60，以及从以圆周方向上的间隔布置在圆形部分60的外周上的部分朝向径向上的外侧突出的多个突出部分62。
每个突出部分62都具有在与突出部分62突出所沿的方向垂直的方向上的宽度，并被构造为使得该宽度随着突出部分62朝向径向上的外侧延伸而缩窄。
即，第二电极20由在径向上延伸并以在容器12的厚度方向上延伸的单个虚拟轴线38为中心的多个电极部分64构成。
其中未形成电极部分64的第一非电极部分66(突出部分62)设置于在虚拟轴线38的周向上相邻的电极部分64之间。
在此实施方式中，设置了具有相同形状和相同尺寸的四个第一非电极部分66(突出部分62)。
各个电极部分64和各个第一非电极部分66(突出部分62)都具有在虚拟轴线38的周向上的宽度。各个电极部分64被形成为使得电极部分64的宽度朝向以虚拟轴线38为中心的圆的径向上的外侧扩张。各个第一非电极部分66(突出部分62)被形成为使得第一非电极部分66的宽度朝向径向上的外侧缩窄。
此外，在以虚拟轴线38为中心的单个圆周上，各个电极部分64的宽度大于第一非电极部分66(突出部分62)的宽度。
在此实施方式中，各个电极部分64相对于用作中心的虚拟轴线38以扇形的形式向径向上的外侧延伸。各个第一非电极部分66(突出部分62)以等腰三角形的形式延伸，使得第一非电极部分66(突出部分62)的宽度朝向径向上的外侧缩窄。各个第一非电极部分66的末端位于以虚拟轴线38为中心的单个虚拟圆上。
在此实施方式中，其中未形成电极部分64的第一非电极部分66(突出部分62)位于以虚拟轴线38为中心的大体圆形区域中。
各个电极部分64设置在第二非电极部分68的径向上的外侧。各个电极部分64的径向上的内周界部分在以虚拟轴线38为中心的单个虚拟圆上延伸。
第一非电极部分66(突出部分62)被设置为从以圆周方向上的间隔布置在第二非电极部分68的外周上的部分朝向径向上的外侧突出。各个第一非电极部分66(突出部分62)连接到第二非电极部分68的外周。
因此，在各个电极部分64的内周与第二非电极部分68的外周之间的边界处形成圆弧部分70。
如示出第三实施方式的图11所示，图25中的双点划线表示第二端面壁26上的界面48(48b、48b1、和48b2)。
接着，将再次参考图7和图8A、8B和8C描述光学元件10的操作。
如图7所示，在没有将电压V从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状由第一液体14和第二液体16的表面张力与疏水膜36上的界面张力之间的平衡来确定。在此状态下，界面48形成从第二液体16朝向第一液体14突起的平缓凸表面。
这里，因为第二液体16的折射率大于第一液体14的折射率，所以经过第一端面壁24和第二端面壁26在容器12的厚度方向上传播并经过界面48的光在界面48处折射。因此，光学元件10构成具有用于会聚光的能力的透镜。
接着，如图8A所示，当将电压V1(>0)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，界面48的凸表面(球形表面)的弯曲斜率通过电毛细管作用而增大。
接着，如图8B所示，当将电压V2(>V1)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，界面48的凸表面(球形表面)的弯曲斜率进一步增大。
接着，如图8C所示，当将电压V3(>V2)从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20时，界面48的凸表面(球形表面)的弯曲斜率进一步增大并变为最大斜率。
因此，通过调节从电压施加单元22施加到第一电极18和第二电极20的电压，改变界面48的弯曲，并由此可以改变透镜的焦距(可以改变透镜的能力)。
如上所述，如同在第二实施方式中，构成透镜的光学元件10用于诸如数字静态相机、视频相机等的图像拍摄设备的成像光学系统中。
如上所述，根据第十一实施方式，除了与第二实施方式相同的优点之外，还可以获得以下优点。
在光学元件10中，通过在V1至V3的范围内提高或降低在第一电极18与第二电极20之间施加的电压，改变界面48的形状，并改变透镜的焦距。在此情况下，无论在第一电极18与第二电极20之间施加的电压如何改变，透镜的中心定常地对应于虚拟轴线38。即使透镜的中心从虚拟轴线38偏移并发生偏心，透镜的中心的位置也会自动地复原以与虚拟轴线38相对应。
具体而言，如同在第三实施方式中，各个电极部分64和各个第一非电极部分66(突出部分62)都具有在虚拟轴线38的周向上的长度。各个电极部分64被形成为使得电极部分64的宽度朝向以虚拟轴线38为中心的圆的径向上的外侧扩张。各个第一非电极部分66被形成为使得第一非电极部分66(突出部分62)的宽度朝向该圆的径向上的外侧缩窄。因此，虽然将相同的电压施加到各个电极部分64，第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状在使第二液体16的中心对应于虚拟轴线38的位置处稳定。因此，防止了透镜的偏心。
此外，如同在第三实施方式中，由第二液体16构成的四个臂从第二液体16的位于第二非电极部分68上的一部分的外周沿着各个第一非电极部分66(突出部分62)朝向第二非电极部分68的径向上的外侧突出。因此，第二液体16的中心部分(位于第二电极开口42上的部分)的外周处于被四个臂部拖拉的状态。由此，第二液体16的中心部分被定常地施力以对应于虚拟轴线38。因此由四个臂部产生并作用于第二液体16的中心部分的力沿着使第二液体16的中心对应于虚拟轴线38的方向作用。
通过此操作，第二液体16更可靠地复原到使第二液体16的中心对应于虚拟轴线38的位置。第一液体14与第二液体16之间的界面48的形状在此位置处更加稳定，并因此能够更有效地防止透镜的偏心。
在第十一实施方式中，已经对光学元件10的第二电极20具有与第三实施方式相同的结构的情况进行了描述。可选地，第二电极20可以具有与第四实施方式至第十实施方式相同的结构。
本领域的技术人员应该理解，根据设计要求和其他因素可以进行各种修改、组合、子组合和替换，而它们仍落在所附权利要求及其等同方案的范围内。
本申请包含与2007年11月27日递交的日本专利申请JP 2007-306079相关的主题，其整个内容通过引用而被包含于此。

Claims (20)

1.一种光学元件，包括：
容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；
第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；
第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；
第一电极和第二电极，其被配置以将电场施加到所述第一液体；
绝缘膜；
其中，所述第一液体的透射率小于所述第二液体的透射率，
通过在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状，并在所述第二液体的一部分中形成以单个虚拟轴线为中心的光透射路径，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，
所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，并且
当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在所述第一电极中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述透射路径的最大直径相比相等或更大的直径。
2.一种光学元件，包括：
容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；
第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；
第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；
第一电极和第二电极，其被配置以将电场施加到所述第一液体；
绝缘膜；
其中，所述第一液体的透射率小于所述第二液体的透射率，
通过在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状，并在所述第二液体的一部分中形成以单个虚拟轴线为中心的光透射路径，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，
所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，并且
当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在所述第二电极中或者在所述第二电极和所述绝缘膜的每一者中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述透射路径的最大直径相比相等或更小的直径。
3.根据权利要求2所述的光学元件，
其中，当在所述第二电极和所述绝缘膜的每一者中设置所述开口、并且所述第二电极的所述开口具有与所述透射路径的所述最大直径相同的直径时，所述绝缘膜的所述开口具有与所述第二电极的所述开口的直径相比相等或更小的直径。
4.一种光学元件，包括：
容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；
第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；
第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；
第一电极和第二电极，其被配置为将电场施加到所述第一液体；
绝缘膜；
对所述第二液体的浸润性高于对所述第一液体的浸润性的膜；
其中，所述第一液体的透射率小于所述第二液体的透射率，
通过在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状，并在所述第二液体的一部分中形成以单个虚拟轴线为中心的光透射路径，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，
所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，
对所述第二液体的浸润性高于对所述第一液体的浸润性的所述膜设置在所述绝缘膜的面对所述容纳室的表面上，并且
当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在设置于所述绝缘膜的所述表面上的所述膜中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述透射路径的最大直径相比相等或更小的直径。
5.根据权利要求1、2及4中任一项所述的光学元件，
其中，所述开口由以所述虚拟轴线为中心的圆形部分，以及从在圆周方向上间隔布置在所述圆形部分的外周上的部分朝向径向上的外侧突出的多个突出部分构成。
6.根据权利要求1、2及4中任一项所述的光学元件，
其中，所述开口由以所述虚拟轴线为中心的圆形部分，以及从在圆周方向上间隔布置在所述圆形部分的外周上的部分朝向径向上的外侧突出的多个突出部分构成，并且
各个所述突出部分都具有在与所述突出部分突出所沿的方向垂直的方向上的均一宽度。
7.根据权利要求1、2及4中任一项所述的光学元件，
其中，所述开口由以所述虚拟轴线为中心的圆形部分，以及从在圆周方向上间隔布置在所述圆形部分的外周上的部分朝向径向上的外侧突出的多个突出部分构成，
各个所述突出部分都具有在与所述突出部分突出所沿的方向垂直的方向上的宽度，并且
所述宽度随着所述突出部分向所述径向上的外侧延伸而逐渐变窄。
8.根据权利要求1、2及4中任一项所述的光学元件，其中，所述第一液体和所述第二液体具有实际相同的比重。
9.根据权利要求1、2或4中任一项所述的光学元件，还包括：
对所述第一液体的浸润性高于对所述第二液体的浸润性的膜，所述膜设置在所述第一端面壁的内表面上。
10.一种光学元件，包括：
容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；
透明的第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；
透明的第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；
第一电极和第二电极，其被配置为将电场施加到所述第一液体；
绝缘膜；
其中，通过在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状以形成具有以单个虚拟轴线为中心的曲面形状的界面，由此对在所述虚拟轴线的方向上传播并通过所述界面的光进行折射，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，
所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，并且
当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在所述第一电极中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述界面的最大直径相比相等或更大的直径。
11.一种光学元件，包括：
容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；
透明的第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；
透明的第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；
第一电极和第二电极，其被配置为将电场施加到所述第一液体；
绝缘膜；
其中，通过在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状以形成具有以单个虚拟轴线为中心的曲面形状的界面，由此对在所述虚拟轴线的方向上传播并通过所述界面的光进行折射，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，
所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，并且
当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在所述第二电极中或者在所述第二电极和所述绝缘膜的每一者中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述界面的最大直径相比相等或更小的直径。
12.根据权利要求11所述的光学元件，
其中，当在所述第二电极和所述绝缘膜的每一者中设置所述开口时，所述绝缘膜的所述开口具有与所述第二电极的所述开口的直径相比相等或更小的直径。
13.一种光学元件，包括：
容器，其包括彼此面对的第一端面壁和第二端面壁、将所述第一端面壁连接到所述第二端面壁的侧面壁、以及设置在所述端面壁和所述侧面壁内的气密密封的容纳室；
透明的第一液体，其具有极性或导电性，并被封入所述容纳室；
透明的第二液体，其与所述第一液体不相溶，并被封入所述容纳室；
第一电极和第二电极，其被配置为将电场施加到所述第一液体；
绝缘膜；
对所述第二液体的浸润性高于对所述第一液体的浸润性的膜；
其中，通过在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压来改变所述第一液体与所述第二液体之间的界面的形状以形成具有以单个虚拟轴线为中心的曲面形状的界面，由此对在所述虚拟轴线的方向上传播并经过所述界面的光进行折射，所述虚拟轴线经过所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面对所沿的方向，
所述第一电极设置在所述第一端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述第二电极设置在所述第二端面壁的面对所述容纳室的内表面上，
所述绝缘膜设置在所述第二电极的面对所述容纳室的表面上，
对所述第二液体的浸润性高于对所述第一液体的浸润性的所述膜设置在所述绝缘膜的面对所述容纳室的表面上，并且
当从所述容器的所述厚度方向上观察时，在设置于所述绝缘膜的所述表面上的所述膜中设置开口，所述开口具有与以所述虚拟轴线为中心的所述界面的最大直径相比相等或更小的直径。
14.根据权利要求10、11或13中任一项所述的光学元件，
其中，所述开口由以所述虚拟轴线为中心的圆形部分，以及从在圆周方向上间隔布置在所述圆形部分的外周上的部分朝向径向上的外侧突出的多个突出部分构成。
15.根据权利要求10、11或13中任一项所述的光学元件，
其中，所述开口由以所述虚拟轴线为中心的圆形部分，以及从在圆周方向上间隔布置在所述圆形部分的外周上的部分朝向径向上的外侧突出的多个突出部分构成，并且
各个所述突出部分都具有在与所述突出部分突出所沿的方向垂直的方向上的均一宽度。
16.根据权利要求10、11或13中任一项所述的光学元件，
其中，所述开口由以所述虚拟轴线为中心的圆形部分，以及从在圆周方向上间隔布置在所述圆形部分的外周上的部分朝向径向上的外侧突出的多个突出部分构成，
各个所述突出部分都具有在与所述突出部分突出所沿的方向垂直的方向上的宽度，并且
所述宽度随着所述突出部分向所述径向上的外侧延伸而逐渐变窄。
17.根据权利要求10、11或13中任一项所述的光学元件，其中，所述第一液体和所述第二液体具有实际相同的比重。
18.根据权利要求10、11或13中任一项所述的光学元件，其中，所述第二液体的折射率与所述第二液体的折射率不同。
19.根据权利要求10、11或13中任一项所述的光学元件，其中，所述第二液体的阿贝数与所述第二液体的阿贝数不同。
20.根据权利要求10、11或13中任一项所述的光学元件，还包括：
对所述第一液体的浸润性高于对所述第二液体的浸润性的膜，所述膜设置在所述第一端面壁的内表面上。
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