JP2007328233A - Optical element - Google Patents

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Kanae Murata
香苗 村田
Keiichi Shimaoka
敬一 島岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an optical element with which an irradiation pattern is stably and excellently varied. <P>SOLUTION: The optical element 10 is equipped with: a transparent electrode 18 which transmits light of a predetermined wavelength; a transparent electrode 14 which is constructed in such a way that it can independently switch among voltage applied states of a plurality of regions and which transmits the light of the predetermined wavelength; and a light controlling layer 20 sealed in between the transparent electrode 14 and the transparent electrode 18. The light controlling layer 20 comprises: a fluid layer 22 which has an oil 24 with colored water 26 insoluble in the oil 24 existing therein; and a self-organizing film 16 in which the position of the colored water 26 is varied corresponding to the voltage applied states. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光の照射パターンを変化させ得る光学素子に関する。   The present invention relates to an optical element capable of changing a light irradiation pattern.

光の照射パターンを可変にした光学素子として、例えばアレイ化されたミラーをそれぞれを傾けるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、機械的な可動部を備えないものとして、液晶を利用したものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2001−242396号公報 特開平7−110463号公報 イシズカ、外2名、「Electrical Control of a Contact Angle on a SAM−coated Electrode」、PROCEEDING OF THE 22ND SENSOR SYMPOSIUM 、2005、p191−194
As an optical element having a variable light irradiation pattern, for example, an arrayed mirror is tilted (see, for example, Patent Document 1). Moreover, what uses a liquid crystal is known as what does not have a mechanical movable part (for example, refer patent document 2).
JP 2001-242396 A JP-A-7-110463 Ishizuka, two others, "Electrical Control of a Contact on a SAM-coated Electrode", PROCEEDING OF THE 22ND SENSOR SYMPISOUM, 2005, p191-194

しかしながら、上記前者の構成では、例えば機械的な可動部の耐久性を確保するための工夫が必要であり、後者の構成では、例えば斜め入射光に対する透過、不透過の選択性等を改善するための必要があり、いずれにしても改善の余地がある。   However, the former configuration requires, for example, a device for ensuring the durability of the mechanical movable portion, and the latter configuration improves, for example, selectivity for transmission and non-transmission of oblique incident light. In any case, there is room for improvement.

本発明は、上記事実を考慮して、照射パターンを安定して良好に変化させることができる光学素子を得ることが目的である。   In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain an optical element that can stably and favorably change an irradiation pattern.

上記目的を達成するために請求項1記載の発明に係る光学素子は、特定波長の光を透過可能な第1の電極と、複数の領域の電圧印加状態を独立して切り替え得るように構成され、前記特定波長(範囲)の光を透過可能な第2の電極と、前記第1の電極と第2の電極との間に封入された第1の流体中に、前記第1の流体とは前記特定波長の光の透過性が異なる液相の第2の流体を存在させて構成され、電圧印加状態に応じて前記第2の流体の位置が変化する調光層と、を備えている。   In order to achieve the above object, an optical element according to the first aspect of the present invention is configured to be capable of independently switching a voltage application state in a plurality of regions and a first electrode capable of transmitting light of a specific wavelength. The first fluid is a second electrode capable of transmitting light of the specific wavelength (range), and the first fluid sealed between the first electrode and the second electrode. And a light control layer configured to be present in the presence of a second fluid in a liquid phase having different light transmittances of the specific wavelength, and the position of the second fluid changes according to a voltage application state.

請求項1記載の光学素子では、第2の電極における特定領域の電圧印加状態(例えば、電圧印加の有無や印加電圧の大きさ)を他の領域の電圧印加状態と異ならせると、該第2の電極の特定領域又はその周囲では、他の領域とは第2の流体の相対位置が異なる状態をとる(例えば、第2の流体が移動し又は姿勢が変化する)。第2の流体は第1の流体とは特定波長の光の透過率が異なるので、第2の電極における電圧印加状態を異ならせる領域を変化させることで、特定波長の光の照射パターンを変化させること(調光)ができる。そして、本光学素子では、機械的な可動部分ないため、長期に亘り安定した調光を行うことが可能になり、また液晶のように配向を利用しないため、光入射方向に対する制約が少なく照射パターンを良好に変化させることが可能になる。   In the optical element according to claim 1, if the voltage application state (for example, presence / absence of voltage application or magnitude of applied voltage) of the specific region of the second electrode is different from the voltage application state of other regions, The relative position of the second fluid is different from that of the other region in the specific region of the electrode or the periphery thereof (for example, the second fluid moves or changes its posture). Since the second fluid has a light transmittance of a specific wavelength different from that of the first fluid, the irradiation pattern of the light of the specific wavelength is changed by changing a region where the voltage application state in the second electrode is changed. (Light control). And since this optical element has no mechanical moving parts, it is possible to perform stable light control over a long period of time, and since it does not use alignment like liquid crystal, there are few restrictions on the light incident direction and the irradiation pattern. Can be changed satisfactorily.

このように、請求項1記載の光学素子では、照射パターンを安定して良好に変化させることができる。   Thus, in the optical element according to the first aspect, the irradiation pattern can be changed stably and satisfactorily.

請求項2記載の発明に係る光学素子は、請求項1記載の光学素子において、前記調光層の前記第1の流体は、液相で、前記第2流体と共に前記第1の電極と第2の電極との間に封入されている。   The optical element according to a second aspect of the present invention is the optical element according to the first aspect, wherein the first fluid of the light control layer is in a liquid phase and the first electrode and the second together with the second fluid. Between the electrodes.

請求項2記載の光学素子では、液相で調光層を構成する第2の流体は、電圧が印加される状態すなわち第2の電極の特定領域への電圧印加状態に応じて、液相の第1の流体中で第2の電極の領域内での相対位置を変化させる。調光層を構成する2つの流体が何れも液相であるため、光学素子の設置方向に対する制約が少なくなる。なお、第1の流体と第2の流体とは、比重が近いことが望ましい。   In the optical element according to claim 2, the second fluid constituting the light control layer in the liquid phase is in a liquid phase depending on a state in which a voltage is applied, that is, a voltage application state to a specific region of the second electrode. The relative position in the region of the second electrode is changed in the first fluid. Since both of the two fluids constituting the light control layer are in a liquid phase, restrictions on the installation direction of the optical element are reduced. Note that it is desirable that the first fluid and the second fluid have similar specific gravity.

請求項3記載の発明に係る光学素子は、請求項1又は請求項2記載の光学素子において、前記調光層は、電圧の印加状態に応じて、表面の前記第2の流体に対する親液性と疎液性とが切り替わる膜を含む。   The optical element according to a third aspect of the present invention is the optical element according to the first or second aspect, wherein the light control layer is lyophilic with respect to the second fluid on the surface in accordance with a voltage application state. And a membrane that switches between lyophobic properties.

請求項3記載の光学素子では、第2の電極における特定領域の電圧印加状態(例えば、電圧印加の有無や印加電圧)を他の領域の電圧印加状態に対し異ならせると、膜の表面が第2の流体に対し、親液性から疎液性に又は疎液性から親液性に切り替わる。例えば、膜の表面が疎液性になっている部分に位置する第2の流体は、膜の表面が親液性になっている部分又は疎液性になっていない部分に移動する。これにより、電圧印加状態に応じた膜の親液性の変化を利用した簡単な構造で、特定波長の光照射パターンを良好に変化させ得る。   In the optical element according to claim 3, when the voltage application state (for example, presence or absence of voltage application or applied voltage) of the specific region in the second electrode is made different from the voltage application state of other regions, the surface of the film is The fluid of 2 is switched from lyophilic to lyophobic or from lyophobic to lyophilic. For example, the second fluid located in a portion where the surface of the membrane is lyophobic moves to a portion where the surface of the membrane is lyophilic or a portion which is not lyophobic. Thereby, the light irradiation pattern of a specific wavelength can be satisfactorily changed with a simple structure utilizing the lyophilic change of the film according to the voltage application state.

請求項4記載の発明に係る光学素子は、請求項3記載の光学素子において、前記第2の流体は水であり、前記膜は、電圧印加の有無で、表面の親水性と疎水性とが切り替わる自己組織化膜である。   An optical element according to a fourth aspect of the present invention is the optical element according to the third aspect, wherein the second fluid is water, and the film has surface hydrophilicity and hydrophobicity with or without voltage application. It is a self-assembled film that switches.

請求項4記載の光学素子では、第2の流体として水を含む調光層の自己組織化膜の表面は、第2の電極における電圧を印加した特定領域において、親水性から疎水性に又は疎水性から親水性に切り替わる。これにより、調光層を簡単に勝つ安価に構成することができる。   5. The optical element according to claim 4, wherein the surface of the self-assembled film of the light control layer containing water as the second fluid is changed from hydrophilic to hydrophobic or hydrophobic in a specific region where a voltage is applied to the second electrode. Switches from hydrophilic to hydrophilic. Thereby, the light control layer can be easily configured at low cost.

請求項5記載の発明に係る光学素子は、請求項1又は請求項2記載の光学素子において、前記調光層は、帯電された前記第2の流体と、該第2の流体の帯電状態を維持する帯電維持手段とを含んで構成されている。   An optical element according to a fifth aspect of the present invention is the optical element according to the first or second aspect, wherein the light control layer is configured to change the charged state of the second fluid and the charged state of the second fluid. Charge maintaining means for maintaining.

請求項5記載の光学素子では、例えば、プラスに帯電した第2の流体は、第2の電極におけるマイナスの電圧を印加した領域に引き寄せられる。これにより、印加電圧の駆動力を利用した簡単な構造で、光照射パターンを変化させることができる。   In the optical element according to the fifth aspect, for example, the positively charged second fluid is attracted to a region where a negative voltage is applied to the second electrode. As a result, the light irradiation pattern can be changed with a simple structure using the driving force of the applied voltage.

請求項6記載の発明に係る光学素子は、請求項1乃至請求項5の何れか1項記載の光学素子において、前記第1の流体及び第2の流体の何れか一方は、可視光を透過可能な透明とされ、前記第1の流体及び第2の流体の他方は、特定波長の可視光を吸収するように着色されている。   An optical element according to a sixth aspect of the present invention is the optical element according to any one of the first to fifth aspects, wherein either one of the first fluid and the second fluid transmits visible light. The other of the first fluid and the second fluid is colored so as to absorb visible light having a specific wavelength.

請求項6記載の光学素子では、調光層(第1の電極と第2の電極との間)における第2の流体が位置しない部分では可視光が透過される一方、調光層における第2の流体が位置する部分では、特定波長の可視光の透過すなわち照射が遮られる。この光学素子は、照明装置、表示装置、露光装置等として用いることができる。   In the optical element according to claim 6, visible light is transmitted through a portion where the second fluid is not located in the light control layer (between the first electrode and the second electrode), while the second light in the light control layer. In a portion where the fluid is located, transmission of visible light having a specific wavelength, that is, irradiation is blocked. This optical element can be used as an illumination device, a display device, an exposure device, or the like.

以上説明したように本発明に係る光学素子は、照射パターンを安定して良好に変化させることができるという優れた効果を有する。   As described above, the optical element according to the present invention has an excellent effect that the irradiation pattern can be stably and favorably changed.

本発明の第1の実施形態に係る光学素子10について、図1乃至図3に基づいて説明する。   An optical element 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図2には、光学素子10の概略構成が断面図にて示されている。この図2に示される如く、光学素子10は、特定波長範囲の光(この実施形態では、可視光。以下、単に可視光という)を透過する透明基板12を備えている。透明基板12上には、例えばITO(酸化インジウムスズ)より成る第2の電極としての透明電極14が配設されている。透明電極14は、複数の電極群の集合体として構成され、透明基板12表面に2次元的に所定間隔で配置(アレイ化)されている(図3参照)。複数の透明電極14は、互いに絶縁されており、独立して電圧を印加可能とされている。以下の説明で、複数の透明電極14を区別する場合には、図1にて示しているように、透明電極14A、透明電極14B、透明電極14C、透明電極14Dということとする。   FIG. 2 shows a schematic configuration of the optical element 10 in a cross-sectional view. As shown in FIG. 2, the optical element 10 includes a transparent substrate 12 that transmits light in a specific wavelength range (in this embodiment, visible light, hereinafter simply referred to as visible light). On the transparent substrate 12, a transparent electrode 14 is disposed as a second electrode made of, for example, ITO (indium tin oxide). The transparent electrode 14 is configured as an assembly of a plurality of electrode groups, and is arranged (arrayed) two-dimensionally at a predetermined interval on the surface of the transparent substrate 12 (see FIG. 3). The plurality of transparent electrodes 14 are insulated from each other and can be independently applied with a voltage. In the following description, when a plurality of transparent electrodes 14 are distinguished, they are referred to as a transparent electrode 14A, a transparent electrode 14B, a transparent electrode 14C, and a transparent electrode 14D, as shown in FIG.

また、複数の透明電極14上には、自己組織化膜(SAM膜)16が成膜されている。自己組織化膜16は、可視光を透過し、電圧が印加されない状態では表面が撥水性(親油性)を呈し、電圧が印加された部分が親水性を呈するように構成されている。自己組織化膜16としては、例えば有機珪素化合物を用いることができる。   A self-assembled film (SAM film) 16 is formed on the plurality of transparent electrodes 14. The self-assembled film 16 is configured to transmit visible light, exhibit a water repellency (lipophilic property) in a state where no voltage is applied, and exhibit a hydrophilic property in a portion to which a voltage is applied. As the self-assembled film 16, for example, an organosilicon compound can be used.

さらに、光学素子10は、自己組織化膜16(複数の透明電極14)と所定間隔で対向する第1の電極としての透明電極18を備えている。透明電極18は、例えばITO(酸化インジウムスズ)より成り、図示しない支持構造にて透明基板12に支持され、各透明電極14との絶縁を確保した状態で自己組織化膜16との対向間隔が保持されている。   Furthermore, the optical element 10 includes a transparent electrode 18 as a first electrode facing the self-assembled film 16 (a plurality of transparent electrodes 14) at a predetermined interval. The transparent electrode 18 is made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide), and is supported on the transparent substrate 12 by a support structure (not shown), and the spacing between the transparent electrode 18 and the self-assembled film 16 is ensured with insulation from each transparent electrode 14. Is retained.

そして、自己組織化膜16と透明電極18との間には、自己組織化膜16とで調光層20を成す流体層22が封止されている。流体層22は、可視光を透過する透明な油24中に、水26を水滴として存在させて構成されている。水26は、可視光中の特定波長の光を吸収するように着色されており、以下、着色水26という。これにより、光学素子10は、着色水26の存在する部分において可視光が透過されない構成とされている。   Between the self-assembled film 16 and the transparent electrode 18, a fluid layer 22 that forms the light control layer 20 with the self-assembled film 16 is sealed. The fluid layer 22 is configured by allowing water 26 to exist as water droplets in a transparent oil 24 that transmits visible light. The water 26 is colored so as to absorb light having a specific wavelength in visible light, and is hereinafter referred to as colored water 26. Thereby, the optical element 10 is configured such that visible light is not transmitted through the portion where the colored water 26 exists.

また、光学素子10は、各透明電極14と透明電極18との間に電圧を印加するための素子駆動回路28を備えている。素子駆動回路28は、透明電極18を共通電圧(例えば0V)として、電源30の電圧を複数の透明電極14の一部又は全部に選択に印加し得るように構成されている。素子駆動回路28の一部又は全部は、透明基板12に設けられている。   Further, the optical element 10 includes an element drive circuit 28 for applying a voltage between each transparent electrode 14 and the transparent electrode 18. The element drive circuit 28 is configured to selectively apply the voltage of the power supply 30 to some or all of the plurality of transparent electrodes 14 with the transparent electrode 18 as a common voltage (for example, 0 V). Part or all of the element driving circuit 28 is provided on the transparent substrate 12.

以上説明した光学素子10は、透明電極18から入射された可視光である平行光を調光して透明基板12から照射するようになっている。透明電極18に入射される平行光は、例えば、点光源32が照射する拡散光をレンズ34にて変換して得ることができる。また、多数のLEDをアレイ化した電源により平行光を得るようにしても良い。光学素子10は、このような平行光照射手段(点光源32及びレンズ34、又はアレイ化したLED等)とで、調光装置を構成していると把握することも可能である。   The optical element 10 described above controls the parallel light that is visible light incident from the transparent electrode 18 and irradiates it from the transparent substrate 12. The parallel light incident on the transparent electrode 18 can be obtained, for example, by converting diffused light irradiated by the point light source 32 with the lens 34. Moreover, you may make it obtain parallel light with the power supply which arrayed many LED. It can be understood that the optical element 10 constitutes a light control device with such parallel light irradiation means (a point light source 32 and a lens 34, or an arrayed LED or the like).

次に、第1の実施形態の作用を説明する。   Next, the operation of the first embodiment will be described.

上記構成の光学素子10では、図1(A)に模式的に示される如く、透明電極14A〜14Dの何れにも電圧を印加しない状態では、自己組織化膜16における透明電極14A〜14Dのそれぞれに対応する部分が疎水性を呈し、着色水26は透明電極14間の領域に位置している。この状態では、透明電極18から入射された可視光である平行光Rtは、該透明電極18、油24(油層)、透明電極14、透明基板12を透過し、該透明基板12から照射される。   In the optical element 10 configured as described above, as schematically illustrated in FIG. 1A, each of the transparent electrodes 14A to 14D in the self-assembled film 16 is not applied to any of the transparent electrodes 14A to 14D. The portions corresponding to the above are hydrophobic, and the colored water 26 is located in the region between the transparent electrodes 14. In this state, the parallel light Rt that is visible light incident from the transparent electrode 18 passes through the transparent electrode 18, the oil 24 (oil layer), the transparent electrode 14, and the transparent substrate 12, and is irradiated from the transparent substrate 12. .

例えば、図1(B)に示される如く、1つの透明電極14Cに電圧を印加すると、自己組織化膜16における透明電極14Cと接触している領域の表面(流体層22側)が疎水性から親水性に変化する。すると、着色水26は、その表面張力によって、自己組織化膜16の表面における親水性に変化した部分に移動し、該親水性部分を覆う。このため、光学素子10における透明電極14Cが占める領域では、可視光である平行光Rsが着色水26にて吸収され、透過することがない。   For example, as shown in FIG. 1B, when a voltage is applied to one transparent electrode 14C, the surface (fluid layer 22 side) of the region in contact with the transparent electrode 14C in the self-assembled film 16 becomes hydrophobic. Change to hydrophilic. Then, the colored water 26 moves to a portion of the surface of the self-assembled film 16 that has been changed to hydrophilicity by the surface tension, and covers the hydrophilic portion. For this reason, in the region occupied by the transparent electrode 14 </ b> C in the optical element 10, the parallel light Rs that is visible light is absorbed by the colored water 26 and is not transmitted.

これにより、図3に示される如く、光学素子10は、自己組織化膜16における電圧が印加された透明電極14に接する領域で、入射された可視光である平行光を透過させず、照射面36の一部に光が照射されない領域Aを生じさせる。したがって、光学素子10では、電圧を印加する透明電極14の位置、数、電圧印加のタイミング、これらの一部又は全部の組み合わせ等によって、透明基板12から照射する可視光の照射パターンを変化させることができる。   As a result, as shown in FIG. 3, the optical element 10 does not transmit the parallel light that is incident visible light in the region in contact with the transparent electrode 14 to which the voltage is applied in the self-assembled film 16, and the irradiated surface. A region A where light is not irradiated to a part of 36 is generated. Therefore, in the optical element 10, the irradiation pattern of visible light irradiated from the transparent substrate 12 is changed according to the position and number of the transparent electrodes 14 to which the voltage is applied, the timing of voltage application, a part or all of these, and the like. Can do.

このような光学素子10は、例えば、照明装置、照明装置、表示装置、露光装置等に適用することができる。例えば、自動車のヘッドランプに適用した構成では、単一光源を用いてハイビームとロービームとの切替を行うことができる。   Such an optical element 10 can be applied to, for example, an illumination device, an illumination device, a display device, an exposure device, and the like. For example, in a configuration applied to a headlamp of an automobile, switching between a high beam and a low beam can be performed using a single light source.

ここで、光学素子10では、機械的な可動部に頼ることなく照射パターンを可変としているため、構成材料の疲労による破壊、経時による特性の変動等の問題がなく、長期に亘って安定した性能(特性)を得ることができる。すなわち、光学素子10は、耐久性の良好な調光装置を構成することができる。   Here, in the optical element 10, since the irradiation pattern is variable without relying on a mechanical movable part, there is no problem such as destruction due to fatigue of the constituent material and fluctuation of characteristics over time, and stable performance over a long period of time. (Characteristic) can be obtained. That is, the optical element 10 can constitute a light control device with good durability.

また、光学素子10では、液晶による光の透過、不透過の制御のように液晶分子が入射面に対し垂直に揃うか否かの配向(配列)を利用することなく照射パターンを可変としているため、上記した液晶による照射パターンの制御のように斜め入射光に対する透過、不透過の選択性が低いという問題が生じ難い。すなわち、光学素子10では、入射光の方向依存性が殆どなく、入射方向に対する制約が少ない。さらに、液晶による透過、不透過の制御においては偏光フィルタを用いる場合があり、偏光フィルタを用いた場合には透過光の強度が半分以下に低下してしまう問題が生じるが、光学素子10では、偏光フィルタに頼る必要がないため、透過光の強度低下が著しく小さい(殆どない)。   Further, in the optical element 10, the irradiation pattern is variable without using the orientation (arrangement) of whether or not the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the incident surface, such as control of light transmission and non-transmission by the liquid crystal. The problem that the selectivity of transmission and non-transmission for obliquely incident light is low as in the above-described control of the irradiation pattern by the liquid crystal hardly occurs. That is, the optical element 10 has almost no direction dependency of incident light, and there are few restrictions on the incident direction. Furthermore, in the control of transmission and non-transmission by liquid crystal, a polarizing filter may be used. When a polarizing filter is used, there is a problem that the intensity of transmitted light is reduced to half or less. Since there is no need to rely on a polarizing filter, the intensity reduction of transmitted light is extremely small (almost no).

さらにまた、光学素子10では、液晶のように特殊な配向処理を必要としないので、簡単なプロセスで安価に製造することができる。また、光学素子10では、液晶のように特殊な配向処理を必要としないので、大面積のものを作成することが可能である。   Furthermore, since the optical element 10 does not require a special alignment treatment unlike liquid crystal, it can be manufactured at a low cost by a simple process. In addition, the optical element 10 does not require a special alignment treatment unlike liquid crystal, so that a large area element can be produced.

このように、第1の実施形態に係る光学素子10では、照射パターンを安定して良好に変化させることができる。また、光学素子10では、互いに不溶性の油24中に着色水26を存在させているので、換言すれば、透過率の異なる流体がそれぞれ液相を成すので、重力方向に対し様々な姿勢で安定して用いることができる。   Thus, in the optical element 10 according to the first embodiment, the irradiation pattern can be changed stably and satisfactorily. Further, in the optical element 10, since the colored water 26 is present in the mutually insoluble oil 24, in other words, fluids having different transmittances form liquid phases, so that they are stable in various postures with respect to the direction of gravity. Can be used.

次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、上記第1の実施形態又は前出の構成と基本的に同一の部分等については、上記第1の実施形態又は前出の構成と同一の符号を付して説明を省略し、また図示を省略する場合がある。   Next, another embodiment of the present invention will be described. Note that portions that are basically the same as those in the first embodiment or the previous configuration are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment or the previous configuration, and description thereof is omitted. May be omitted.

(第2の実施形態)
図4(A)、図4(B)には、それぞれ本発明の第2の実施形態に係る光学素子40の動作状態が図1(A)、図1(B)に対応する模式図にて示されている。これらの図に示される如く、光学素子40は、流体層22が、透明な油24及び着色水26に代えて、可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色された着色油(油層)42中に、可視光を透過可能な透明な水(水滴)44を存在させて構成されている点で、第1の実施形態に係る光学素子10とは異なる。光学素子40の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子10の対応する構成と同じである。
(Second Embodiment)
FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams corresponding to FIGS. 1A and 1B, respectively, illustrating the operating state of the optical element 40 according to the second embodiment of the present invention. It is shown. As shown in these drawings, the optical element 40 includes a colored oil (oil layer) in which the fluid layer 22 is colored so as to be able to absorb light of a specific wavelength among visible light instead of the transparent oil 24 and the colored water 26. The optical element 10 according to the first embodiment is different from the optical element 10 according to the first embodiment in that a transparent water (water droplet) 44 capable of transmitting visible light is present in 42. Other configurations of the optical element 40 are the same as the corresponding configurations of the optical element 10 including portions not shown.

上記構成の光学素子40では、図4(A)に模式的に示される如く、透明電極14A〜14Dの何れにも電圧を印加しない状態では、自己組織化膜16における透明電極14A〜14Dのそれぞれに対応する部分が疎水性を呈し、透明な水44は透明電極14間の領域に位置している。この状態では、透明電極18から入射された可視光である平行光Rsは、着色油42に吸収されて光学素子10を透過することがない(照射されない)。   In the optical element 40 having the above configuration, as schematically shown in FIG. 4A, each of the transparent electrodes 14A to 14D in the self-assembled film 16 is not applied to any of the transparent electrodes 14A to 14D. The portion corresponding to is hydrophobic, and the transparent water 44 is located in the region between the transparent electrodes 14. In this state, the parallel light Rs that is visible light incident from the transparent electrode 18 is absorbed by the colored oil 42 and does not pass through the optical element 10 (not irradiated).

例えば、図4(B)に示される如く、1つの透明電極14Cに電圧を印加すると、自己組織化膜16における透明電極14Cと接触している領域の表面(流体層22側)が疎水性から親水性に変化する。すると、透明な水44は、その表面張力によって、自己組織化膜16の表面における親水性に変化した部分に移動し、該親水性部分を覆う。このため、光学素子10における透明電極14Cが占める領域では、可視光である平行光Rtが透過し、透明基板12から照射される。この場合、図3に示す照射面36における領域Aに相当する部分だけ、可視光が照射されることになる。   For example, as shown in FIG. 4B, when a voltage is applied to one transparent electrode 14C, the surface (fluid layer 22 side) of the region in contact with the transparent electrode 14C in the self-assembled film 16 becomes hydrophobic. Change to hydrophilic. Then, the transparent water 44 moves to the portion of the surface of the self-assembled film 16 that has been changed to hydrophilicity by the surface tension, and covers the hydrophilic portion. For this reason, in the region occupied by the transparent electrode 14 </ b> C in the optical element 10, the parallel light Rt that is visible light is transmitted and irradiated from the transparent substrate 12. In this case, only the portion corresponding to the region A on the irradiation surface 36 shown in FIG. 3 is irradiated with visible light.

このように、光学素子40では、光の透過、不透過が光学素子10とは逆になるだけで、光学素子10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。   As described above, in the optical element 40, the same effect can be obtained by the same operation as the optical element 10 only by the transmission and non-transmission of light being opposite to those of the optical element 10.

(第3の実施形態)
図5(A)、図5(B)には、それぞれ本発明の第3の実施形態に係る光学素子50の動作状態が図1(A)、図1(B)に対応する模式図にて示されている。これらの図に示される如く、光学素子50は、流体層22が、透明な油24及び着色水26に代えて、可視光を透過可能な透明な水(水層)52中に、可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色された着色油(油滴)54を存在させて構成されている点で、第1の実施形態に係る光学素子10とは異なる。光学素子50の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子10の対応する構成と同じである。
(Third embodiment)
FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams corresponding to FIGS. 1A and 1B showing the operation state of the optical element 50 according to the third embodiment of the present invention. It is shown. As shown in these drawings, the optical element 50 has a fluid layer 22 in which transparent light (water layer) 52 that can transmit visible light is used instead of transparent oil 24 and colored water 26. The optical element 10 according to the first embodiment is different from the optical element 10 according to the first embodiment in that a colored oil (oil droplet) 54 colored to absorb light of a specific wavelength is present. The other configuration of the optical element 50 is the same as the corresponding configuration of the optical element 10 including a portion not shown.

上記構成の光学素子50では、図5(A)に模式的に示される如く、透明電極14A〜14Dの何れにも電圧を印加しない状態では、自己組織化膜16における透明電極14A〜14Dのそれぞれに対応する部分が疎水性すなわち親油性を呈し、着色油54は、自己組織化膜16における透明電極14に接触している部分の表面に位置している。この状態では、透明電極18から入射された可視光である平行光Rsは、着色油54に吸収されて光学素子10を透過することがない(照射されない)。   In the optical element 50 having the above-described configuration, as schematically illustrated in FIG. 5A, each of the transparent electrodes 14 </ b> A to 14 </ b> D in the self-assembled film 16 is not applied to any of the transparent electrodes 14 </ b> A to 14 </ b> D. The portion corresponding to is hydrophobic, that is, lipophilic, and the colored oil 54 is located on the surface of the portion of the self-assembled film 16 that is in contact with the transparent electrode 14. In this state, the parallel light Rs that is visible light incident from the transparent electrode 18 is absorbed by the colored oil 54 and does not pass through the optical element 10 (not irradiated).

例えば、図5(B)に示される如く、1つの透明電極14Cに電圧を印加すると、自己組織化膜16における透明電極14Cと接触している領域の表面(流体層22側)が疎水性から親水性に変化する。すると、透明な水52は、その表面張力によって、自己組織化膜16の表面における親水性に変化した部分に移動し、該親水性部分から着色油54を排除して該親水性部分を覆う。このため、光学素子10における透明電極14Cが占める領域では、可視光である平行光Rtが透過し、透明基板12から照射される。この場合、図3に示す照射面36における領域Aに相当する部分だけ、可視光が照射されることになる。   For example, as shown in FIG. 5B, when a voltage is applied to one transparent electrode 14C, the surface (fluid layer 22 side) of the region in contact with the transparent electrode 14C in the self-assembled film 16 becomes hydrophobic. Change to hydrophilic. Then, the transparent water 52 moves to the hydrophilic portion of the surface of the self-assembled film 16 due to its surface tension, excludes the colored oil 54 from the hydrophilic portion, and covers the hydrophilic portion. For this reason, in the region occupied by the transparent electrode 14 </ b> C in the optical element 10, the parallel light Rt that is visible light is transmitted and irradiated from the transparent substrate 12. In this case, only the portion corresponding to the region A on the irradiation surface 36 shown in FIG. 3 is irradiated with visible light.

このように、光学素子50では、光の透過、不透過が光学素子10とは逆になるだけで、光学素子10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。   As described above, in the optical element 50, the same effect can be obtained by the same operation as the optical element 10 only by the transmission and non-transmission of light being opposite to those of the optical element 10.

(第4の実施形態)
図6(A)、図6(B)には、それぞれ本発明の第4の実施形態に係る光学素子60の動作状態が図1(A)、図1(B)に対応する模式図にて示されている。これらの図に示される如く、光学素子60は、流体層22が、透明な油24及び着色水26に代えて、
可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色された着色水(水層)62中に、可視光を透過可能な透明の油(油滴)64を存在させて構成されている点で、第1の実施形態に係る光学素子10とは異なる。光学素子60の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子10の対応する構成と同じである。
(Fourth embodiment)
FIGS. 6A and 6B are schematic diagrams corresponding to FIGS. 1A and 1B, respectively, showing the operating state of the optical element 60 according to the fourth embodiment of the present invention. It is shown. As shown in these figures, the optical element 60 has a fluid layer 22 in place of transparent oil 24 and colored water 26,
In the colored water (water layer) 62 colored so as to be able to absorb light of a specific wavelength among visible light, a transparent oil (oil droplet) 64 capable of transmitting visible light is present, This is different from the optical element 10 according to the first embodiment. The other configuration of the optical element 60 is the same as the corresponding configuration of the optical element 10 including a portion not shown.

上記構成の光学素子60では、図6(A)に模式的に示される如く、透明電極14A〜14Dの何れにも電圧を印加しない状態では、自己組織化膜16における透明電極14A〜14Dのそれぞれに対応する部分が疎水性を呈し、透明の油64は、自己組織化膜16における透明電極14に接触している部分の表面に位置している。この状態では、透明電極18から入射された可視光である平行光Rtは、透明電極18、透明の油64、自己組織化膜16、透明電極14、透明基板12を透過し、透明基板12から照射される。   In the optical element 60 configured as described above, as schematically illustrated in FIG. 6A, each of the transparent electrodes 14A to 14D in the self-assembled film 16 is not applied to any of the transparent electrodes 14A to 14D. The portion corresponding to is hydrophobic, and the transparent oil 64 is located on the surface of the portion in contact with the transparent electrode 14 in the self-assembled film 16. In this state, the parallel light Rt, which is visible light incident from the transparent electrode 18, passes through the transparent electrode 18, the transparent oil 64, the self-assembled film 16, the transparent electrode 14, and the transparent substrate 12, and from the transparent substrate 12. Irradiated.

例えば、図6(B)に示される如く、1つの透明電極14Cに電圧を印加すると、自己組織化膜16における透明電極14Cと接触している領域の表面(流体層22側)が疎水性から親水性に変化する。すると、着色水62は、その表面張力によって、自己組織化膜16の表面における親水性に変化した部分に移動し、該親水性部分から透明の油64を排除して該親水性部分を覆う。このため、光学素子60における透明電極14Cが占める領域では、可視光である平行光Rsが着色水62にて吸収され、透過することがない。この場合、図3に示す照射面36における領域Aに相当する部分だけ、可視光の照射が遮られることになる。   For example, as shown in FIG. 6B, when a voltage is applied to one transparent electrode 14C, the surface (fluid layer 22 side) of the region in contact with the transparent electrode 14C in the self-assembled film 16 becomes hydrophobic. Change to hydrophilic. Then, the colored water 62 moves to the hydrophilic portion of the surface of the self-assembled film 16 due to the surface tension, excludes the transparent oil 64 from the hydrophilic portion, and covers the hydrophilic portion. For this reason, in the region occupied by the transparent electrode 14 </ b> C in the optical element 60, the parallel light Rs that is visible light is absorbed by the colored water 62 and does not pass therethrough. In this case, only the portion corresponding to the region A on the irradiation surface 36 shown in FIG.

このように、光学素子60では、流体層22を構成する2流体が光学素子10とは異なるだけで、光学素子10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。   As described above, in the optical element 60, the same effect can be obtained by the same operation as the optical element 10 only in that the two fluids constituting the fluid layer 22 are different from those of the optical element 10.

(第5の実施形態)
図7(A)には、本発明の第5の実施形態に係る光学素子70の概略構成が図2に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子70は、自己組織化膜16を備えず、調光層20とは異なる原理で調光(光の透過、不透過の切替)を行う調光層72を備える点で、光学素子10とは異なる。以下、具体的に説明する。
(Fifth embodiment)
FIG. 7A shows a schematic configuration of an optical element 70 according to the fifth embodiment of the present invention in a schematic diagram corresponding to FIG. As shown in this figure, the optical element 70 does not include the self-assembled film 16 but includes a light control layer 72 that performs light control (switching between light transmission and non-transmission) on a principle different from that of the light control layer 20. In this respect, it differs from the optical element 10. This will be specifically described below.

調光層72は、流体層22に代えて流体層74を備えており、流体層74は、可視光を透過する第1流体としての透明な水(水層)76中に、水76に対し不溶性を呈する第2流体としての油滴78を存在させて構成されている。油滴78は、可視光中の特定波長の光を吸収するように着色されると共にプラスに帯電されており、以下、着色油滴78という。これにより、光学素子10は、着色油滴78の存在する部分において可視光が透過されない構成とされている。また、調光層72は、着色油滴78の帯電状態を維持するための帯電維持手段としての絶縁膜80を備えている。絶縁膜80は、可視光を透過可能に構成されており、この実施形態では、全ての透明電極14の表面を被覆している。   The light control layer 72 includes a fluid layer 74 instead of the fluid layer 22, and the fluid layer 74 is formed in the transparent water (water layer) 76 as the first fluid that transmits visible light with respect to the water 76. The oil droplet 78 as the 2nd fluid which exhibits insolubility is made to exist. The oil droplets 78 are colored so as to absorb light of a specific wavelength in visible light and are positively charged, and are hereinafter referred to as colored oil droplets 78. Thereby, the optical element 10 is configured such that visible light is not transmitted through the portion where the colored oil droplets 78 are present. The light control layer 72 includes an insulating film 80 as a charge maintaining means for maintaining the charged state of the colored oil droplets 78. The insulating film 80 is configured to transmit visible light. In this embodiment, the insulating film 80 covers the surfaces of all the transparent electrodes 14.

さらに、光学素子70は、各透明電極14にプラス又はマイナスの電圧を印加するための素子駆動回路82を備えている。素子駆動回路82は、透明電極18を共通電圧(例えば0V)として、プラス側の電源84の電圧を複数の透明電極14の一部又は全部に選択に印加し得ると共に、マイナス側の電源86の電圧を複数の透明電極14の一部又は全部に選択に印加し得るように構成されている。素子駆動回路28の一部又は全部は、透明基板12に設けられている。   Further, the optical element 70 includes an element drive circuit 82 for applying a positive or negative voltage to each transparent electrode 14. The element drive circuit 82 can selectively apply the voltage of the plus-side power supply 84 to some or all of the plurality of transparent electrodes 14 with the transparent electrode 18 as a common voltage (for example, 0 V), and the minus-side power supply 86. A voltage can be selectively applied to some or all of the plurality of transparent electrodes 14. Part or all of the element driving circuit 28 is provided on the transparent substrate 12.

光学素子70の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子10の対応する構成と同じである。   Other configurations of the optical element 70 are the same as the corresponding configurations of the optical element 10 including a portion not shown.

上記構成の光学素子70では、図7(B)に示される如く、複数の透明電極14におけるマイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには着色油滴78が引き寄せられる一方、プラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには着色油滴78が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子70では、プラスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。なお、透明電極14間の領域は、着色油滴78の逃がしスペースとしても機能し、全透明電極14をプラスの電圧に印加した場合には、全透明電極14の存在領域で可視光が透過される。   In the optical element 70 configured as described above, as shown in FIG. 7B, colored oil droplets 78 are attracted to the transparent electrodes 14A and 14C to which a negative voltage is applied in the plurality of transparent electrodes 14, while a positive voltage is applied. The colored oil droplets 78 are not attracted (excluded) to the applied transparent electrodes 14B and 14D. Thereby, in the optical element 70, visible light can be transmitted only through the region where the transparent electrode 14 to which a positive voltage is applied is present. The area between the transparent electrodes 14 also functions as an escape space for the colored oil droplets 78. When the all transparent electrode 14 is applied with a positive voltage, visible light is transmitted through the area where the all transparent electrode 14 exists. The

したがって、光学素子70では、プラス電圧を印加する透明電極14及びマイナスの電圧を印加する透明電極14のそれぞれの位置、数、電圧印加のタイミング、これらの一部又は全部の組み合わせ等によって、透明基板12から照射する可視光の照射パターンを変化させることができる。   Accordingly, in the optical element 70, the transparent substrate 14 can be changed depending on the position and number of the transparent electrode 14 that applies a positive voltage and the transparent electrode 14 that applies a negative voltage, the timing of voltage application, a part or all of these combinations, and the like. The irradiation pattern of visible light irradiated from 12 can be changed.

このような光学素子70は、例えば、照明装置、照明装置、表示装置、露光装置等に適用することができる。例えば、自動車のヘッドランプに適用した構成では、単一光源を用いてハイビームとロービームとの切替を行うことができる。   Such an optical element 70 can be applied to, for example, an illumination device, an illumination device, a display device, an exposure device, and the like. For example, in a configuration applied to a headlamp of an automobile, switching between a high beam and a low beam can be performed using a single light source.

ここで、光学素子70では、機械的な可動部に頼ることなく照射パターンを可変としているため、構成材料の疲労による破壊、経時による特性の変動等の問題がなく、長期に亘って安定した性能(特性)を得ることができる。すなわち、光学素子70は、耐久性の良好な調光装置を構成することができる。   Here, in the optical element 70, since the irradiation pattern is variable without relying on a mechanical movable part, there is no problem such as destruction due to fatigue of the constituent material and fluctuation of characteristics over time, and stable performance over a long period of time. (Characteristic) can be obtained. That is, the optical element 70 can constitute a light control device with good durability.

また、光学素子70では、液晶による光の透過、不透過の制御のように液晶分子が入射面に対し垂直に揃うか否かの配向(配列)を利用することなく照射パターンを可変としているため、上記した液晶による照射パターンの制御のように斜め入射光に対する透過、不透過の選択性が低いという問題が生じ難い。すなわち、光学素子70では、入射光の方向依存性が殆どなく、入射方向に対する制約が少ない。さらに、液晶による透過、不透過の制御においては偏光フィルタを用いる場合があり、偏光フィルタを用いた場合には透過光の強度が半分以下に低下してしまう問題が生じるが、光学素子70では、偏光フィルタに頼る必要がないため、透過光の強度低下が著しく小さい(殆どない)。   Further, in the optical element 70, the irradiation pattern can be changed without using the orientation (arrangement) of whether or not the liquid crystal molecules are aligned perpendicular to the incident surface, such as control of transmission and non-transmission of light by the liquid crystal. As in the case of controlling the irradiation pattern by the liquid crystal as described above, the problem of low selectivity of transmission and non-transmission for obliquely incident light hardly occurs. In other words, the optical element 70 has little dependency on the direction of incident light, and there are few restrictions on the direction of incidence. Further, in the control of transmission and non-transmission by the liquid crystal, a polarizing filter may be used. When the polarizing filter is used, there is a problem that the intensity of transmitted light is reduced to half or less. Since there is no need to rely on a polarizing filter, the intensity reduction of transmitted light is extremely small (almost no).

さらにまた、光学素子70では、液晶のように特殊な配向処理を必要としないので、簡単なプロセスで安価に製造することができる。また、光学素子70では、液晶のように特殊な配向処理を必要としないので、大面積のものを作成することが可能である。   Furthermore, since the optical element 70 does not require a special alignment treatment unlike liquid crystal, it can be manufactured at a low cost by a simple process. In addition, since the optical element 70 does not require special alignment processing unlike liquid crystal, a large-area element can be produced.

このように、第5の実施形態に係る光学素子70では、照射パターンを安定して良好に変化させることができる。また、光学素子70では、互いに不溶性の水76中に着色油滴78を存在させているので、換言すれば、透過率の異なる流体がそれぞれ液相を成すので、重力方向に対し様々な姿勢で安定して用いることができる。   Thus, in the optical element 70 according to the fifth embodiment, the irradiation pattern can be changed stably and satisfactorily. Further, in the optical element 70, the colored oil droplets 78 are present in the mutually insoluble water 76. In other words, the fluids having different transmittances form liquid phases, and thus in various postures with respect to the direction of gravity. It can be used stably.

(第6の実施形態)
図8には、本発明の第6の実施形態に係る光学素子90の概略構成が図7(B)に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子90は、流体層74が、プラスに帯電した着色油滴78に代えて、マイナスに帯電した着色油滴92を有する点で、第5の実施形態に係る光学素子70とは異なる。光学素子90の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子10の対応する構成と同じである。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 shows a schematic configuration of an optical element 90 according to the sixth embodiment of the present invention in a schematic diagram corresponding to FIG. As shown in this figure, the optical element 90 has an optical element 90 according to the fifth embodiment in that the fluid layer 74 includes colored oil droplets 92 that are negatively charged instead of the colored oil droplets 78 that are positively charged. Different from the element 70. Other configurations of the optical element 90 are the same as the corresponding configurations of the optical element 10 including portions not shown.

上記構成の光学素子90では、図8に示される如く、複数の透明電極14におけるプラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには着色油滴92が引き寄せられる一方、マイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには着色油滴92が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子90では、マイナスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。   In the optical element 90 configured as described above, as shown in FIG. 8, the colored oil droplets 92 are attracted to the transparent electrodes 14B and 14D to which the positive voltage is applied in the plurality of transparent electrodes 14, while a negative voltage is applied. The colored oil droplets 92 are not attracted (excluded) to the transparent electrodes 14A and 14C. As a result, the optical element 90 can transmit visible light only in the region where the transparent electrode 14 to which a negative voltage is applied is present.

このように、光学素子90では、光の透過、不透過の制御に用いる印加電圧の極性が光学素子70とは逆になるだけで、光学素子70と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。   As described above, in the optical element 90, the same effect can be obtained by the same operation as the optical element 70 only by the polarity of the applied voltage used for controlling the transmission and non-transmission of light being opposite to that of the optical element 70. it can.

(第7の実施形態)
図9には、本発明の第7の実施形態に係る光学素子100の概略構成が図7(B)に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子90は、流体層74が、透明な水76及び油滴78に代えて、透明な油(油層)102中に、可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色されると共にプラスに帯電した着色水滴104を存在させて構成されている点で、第5の実施形態に係る光学素子70とは異なる。光学素子100の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子70の対応する構成と同じである。
(Seventh embodiment)
FIG. 9 shows a schematic configuration of an optical element 100 according to the seventh embodiment of the present invention in a schematic diagram corresponding to FIG. As shown in this figure, in the optical element 90, the fluid layer 74 can absorb light of a specific wavelength out of visible light in the transparent oil (oil layer) 102 instead of the transparent water 76 and the oil droplets 78. The optical element 70 is different from the optical element 70 according to the fifth embodiment in that the colored water droplets 104 that are colored and positively charged are present. The other configuration of the optical element 100 is the same as the corresponding configuration of the optical element 70 including a portion not shown.

上記構成の光学素子100では、図9に示される如く、複数の透明電極14におけるマイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには着色水滴104が引き寄せられる一方、プラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには着色水滴104が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子100では、プラスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。   In the optical element 100 configured as described above, as shown in FIG. 9, the colored water droplets 104 are attracted to the transparent electrodes 14A and 14C to which a negative voltage is applied in the plurality of transparent electrodes 14, while the transparent voltage to which a positive voltage is applied. The colored water droplets 104 are not attracted (excluded) to the electrodes 14B and 14D. Thereby, in the optical element 100, visible light can be transmitted only through the existence region of the transparent electrode 14 to which a positive voltage is applied.

このように、光学素子100では、流体層74を構成する2流体が光学素子10とは異なるだけで、光学素子70と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。   As described above, in the optical element 100, the same effect can be obtained by the same operation as that of the optical element 70 except that the two fluids constituting the fluid layer 74 are different from those of the optical element 10.

(第8の実施形態)
図10には、本発明の第8の実施形態に係る光学素子110の概略構成が図7(B)に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子110は、流体層74が、プラスに帯電した着色水滴104に代えて、マイナスに帯電した着色水滴112を有する点で、第7の実施形態に係る光学素子100とは異なる。光学素子110の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子100の対応する構成と同じである。
(Eighth embodiment)
FIG. 10 shows a schematic configuration of an optical element 110 according to the eighth embodiment of the present invention in a schematic diagram corresponding to FIG. As shown in this figure, the optical element 110 includes an optical element 100 according to the seventh embodiment in that the fluid layer 74 has colored water droplets 112 that are negatively charged instead of the colored water droplets 104 that are positively charged. Is different. The other configuration of the optical element 110 is the same as the corresponding configuration of the optical element 100 including a portion not shown.

上記構成の光学素子110では、図10に示される如く、複数の透明電極14におけるプラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには着色水滴112が引き寄せられる一方、マイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには着色水滴112が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子110では、マイナスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。   In the optical element 110 configured as described above, as shown in FIG. 10, the colored water droplets 112 are attracted to the transparent electrodes 14B and 14D to which a positive voltage is applied in the plurality of transparent electrodes 14, while the transparent voltage to which a negative voltage is applied. The colored water droplets 112 are not attracted (excluded) to the electrodes 14A and 14C. As a result, the optical element 110 can transmit visible light only in the region where the transparent electrode 14 to which a negative voltage is applied is present.

このように、光学素子110では、光の透過、不透過の制御に用いる印加電圧の極性が光学素子100とは逆になるだけで、光学素子100すなわち光学素子70と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。   As described above, in the optical element 110, the same effect is obtained by the same operation as that of the optical element 100, that is, the optical element 70, except that the polarity of the applied voltage used for controlling the transmission and non-transmission of light is opposite to that of the optical element 100. Can be obtained.

(第9の実施形態)
図11には、本発明の第9の実施形態に係る光学素子120の概略構成が図7(B)に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子120は、流体層74が、透明な水76及び油滴78に代えて、可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色された着色水(水層)122中に、プラスに帯電し可視光を透過可能な透明の油滴124を存在させて構成されている点で、第5の実施形態に係る光学素子70とは異なる。光学素子120の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子70の対応する構成と同じである。
(Ninth embodiment)
FIG. 11 shows a schematic configuration of an optical element 120 according to the ninth embodiment of the present invention in a schematic diagram corresponding to FIG. As shown in this figure, the optical element 120 includes colored water (water layer) in which the fluid layer 74 is colored so as to be able to absorb light of a specific wavelength among visible light instead of the transparent water 76 and the oil droplets 78. 122 is different from the optical element 70 according to the fifth embodiment in that a transparent oil droplet 124 that is positively charged and capable of transmitting visible light is present. The other configuration of the optical element 120 is the same as the corresponding configuration of the optical element 70 including a portion not shown.

上記構成の光学素子120では、図11に示される如く、複数の透明電極14におけるマイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには透明の油滴124が引き寄せられる一方、プラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには油滴124が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子120では、マイナスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。   In the optical element 120 configured as described above, as shown in FIG. 11, the transparent oil droplets 124 are attracted to the transparent electrodes 14A and 14C to which a negative voltage is applied in the plurality of transparent electrodes 14, while a positive voltage is applied. The oil droplets 124 are not attracted (excluded) to the transparent electrodes 14B and 14D. Thereby, in the optical element 120, visible light can be transmitted only through the existence region of the transparent electrode 14 to which a negative voltage is applied.

このように、光学素子120では、着色流体が光学素子70とは逆になるだけで、光学素子70と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。なお、光学素子120において、着色水122及び透明の油滴124に代えて、着色油及びプラスに帯電した透明水滴にて流体層74を構成しても良い。   As described above, in the optical element 120, the same effect can be obtained by the same operation as that of the optical element 70 only by the colored fluid being opposite to that of the optical element 70. In the optical element 120, the fluid layer 74 may be configured with colored oil and positively charged transparent water droplets instead of the colored water 122 and the transparent oil droplets 124.

(第10の実施形態)
図12には、本発明の第10の実施形態に係る光学素子130の概略構成が図7(B)に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子130は、流体層74が、透明な水76及び油滴78に代えて、可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色された着色油(油層)132中に、マイナスに帯電し可視光を透過可能な透明の水滴134を存在させて構成されている点で、第5の実施形態に係る光学素子70とは異なる。光学素子120の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子70の対応する構成と同じである。
(Tenth embodiment)
FIG. 12 is a schematic diagram corresponding to FIG. 7B of a schematic configuration of the optical element 130 according to the tenth embodiment of the present invention. As shown in this figure, the optical element 130 includes a colored oil (oil layer) 132 in which the fluid layer 74 is colored so as to be able to absorb light of a specific wavelength among visible light instead of the transparent water 76 and the oil droplets 78. The optical element 70 is different from the optical element 70 according to the fifth embodiment in that a transparent water droplet 134 that is negatively charged and can transmit visible light is present. The other configuration of the optical element 120 is the same as the corresponding configuration of the optical element 70 including a portion not shown.

上記構成の光学素子130では、図11に示される如く、複数の透明電極14におけるプラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには透明の水滴134が引き寄せられる一方、マイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには水滴134が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子130では、プラスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。   In the optical element 130 configured as described above, as shown in FIG. 11, the transparent water droplets 134 are attracted to the transparent electrodes 14B and 14D to which the positive voltage is applied in the plurality of transparent electrodes 14, while the negative voltage is applied. The water droplets 134 are not attracted (excluded) to the transparent electrodes 14A and 14C. Thereby, in the optical element 130, visible light can be transmitted only through the existence region of the transparent electrode 14 to which a positive voltage is applied.

このように、光学素子130では、着色流体が光学素子100とは逆になるだけで、光学素子100すなわち光学素子70と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。なお、光学素子130において、着色油132及び透明の水滴134に代えて、着色水及びマイナスに帯電した透明水滴にて流体層74を構成しても良い。   As described above, in the optical element 130, the same effect can be obtained by the same operation as that of the optical element 100, that is, the optical element 70, only by the colored fluid being opposite to that of the optical element 100. In the optical element 130, the fluid layer 74 may be configured with colored water and negatively charged transparent water droplets instead of the colored oil 132 and the transparent water droplets 134.

なお、上記した各実施形態では、流体層22、流体層74を構成する2流体が油及び水である例を示したが、本発明はこれに限定されず、一方の流体に対し他方の流体が不溶性であり(互いに不溶性であり)、かつ少なくとも一方の流体が液相である各種流体の組み合わせを採用することができる。また、光透過方向を鉛直方向にする構成(光学素子10等が水平面に沿って配置される構成)等においては、第1流体としてガスを用いることも可能である。   In each of the above-described embodiments, the example in which the two fluids constituting the fluid layer 22 and the fluid layer 74 are oil and water has been shown. However, the present invention is not limited to this, and the other fluid with respect to one fluid. A combination of various fluids that are insoluble (insoluble with each other) and at least one fluid is in a liquid phase can be employed. Further, in a configuration in which the light transmission direction is a vertical direction (a configuration in which the optical element 10 or the like is disposed along a horizontal plane) or the like, a gas can be used as the first fluid.

また、上記した各実施形態では、光学素子10等が可視光の透過、不透過を制御する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、光学素子10が紫外光、赤外光、レーザ等の各種光の透過、不透過を制御(調光)する構成とすることができる。   Further, in each of the above-described embodiments, an example in which the optical element 10 or the like controls transmission and non-transmission of visible light has been shown. However, the present invention is not limited to this, and for example, the optical element 10 includes ultraviolet light and infrared light. It can be set as the structure which controls transmission (light control) of various lights, such as light and a laser.

本発明の第1の実施形態に係る光学素子を模式的に示す図であって、(A)は光透過状態を示す断面図、(B)は光の一部遮断状態を示す断面図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows typically the optical element which concerns on the 1st Embodiment of this invention, Comprising: (A) is sectional drawing which shows a light transmissive state, (B) is sectional drawing which shows the partial interruption | blocking state of light. . 本発明の第1の実施形態に係る光学素子の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the optical element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る光学素子による調光例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light control example by the optical element which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態に係る光学素子を模式的に示す図であって、(A)は光の遮断状態を示す断面図、(B)は光の一部透過状態を示す断面図である。It is a figure which shows typically the optical element which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, Comprising: (A) is sectional drawing which shows the interruption | blocking state of light, (B) is sectional drawing which shows the partial transmission state of light. is there. 本発明の第3の実施形態に係る光学素子を模式的に示す図であって、(A)は光の遮断状態を示す断面図、(B)は光の一部透過状態を示す断面図である。It is a figure which shows typically the optical element which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, Comprising: (A) is sectional drawing which shows the interruption | blocking state of light, (B) is sectional drawing which shows the partial transmission state of light. is there. 本発明の第4の実施形態に係る光学素子を模式的に示す図であって、(A)は光透過状態を示す断面図、(B)は光の一部遮断状態を示す断面図である。It is a figure which shows typically the optical element which concerns on the 4th Embodiment of this invention, Comprising: (A) is sectional drawing which shows a light transmissive state, (B) is sectional drawing which shows the partial interruption | blocking state of light. . 本発明の第5の実施形態に係る光学素子を示す図であって、(A)は全体構成を示す断面図、(B)は調光状態を示す断面図である。It is a figure which shows the optical element which concerns on the 5th Embodiment of this invention, Comprising: (A) is sectional drawing which shows the whole structure, (B) is sectional drawing which shows a light control state. 本発明の第6の実施形態に係る光学素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態に係る光学素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 本発明の第8の実施形態に係る光学素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element which concerns on the 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9の実施形態に係る光学素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element which concerns on the 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10の実施形態に係る光学素子を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the optical element which concerns on the 10th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 光学素子
14 透明電極(第2の電極)
16 自己組織化膜(膜)
18 透明電極(第1の電極)
20 調光層
24 油(第1の流体)
26 着色水(第2の流体)
40・50・60・70・90・100・110・120・130 光学素子
42 着色油(第1の流体)
44 水(第2の流体)
52 水(第1の流体)
54 着色油(第2の流体)
62 着色水(第1の流体)
64 油(第2の流体)
72 調光層
76 水(第1の流体)
78 着色油滴(第2の流体)
80 絶縁膜(帯電維持手段)
92 着色油滴(第2の流体)
104 着色水滴(第2の流体)
112 着色水滴(第2の流体)
122 着色水(第1の流体)
124 油滴(第2の流体)
132 着色油(第1の流体)
134 水滴(第2の流体)
10 Optical element 14 Transparent electrode (second electrode)
16 Self-assembled membrane
18 Transparent electrode (first electrode)
20 Light control layer 24 Oil (first fluid)
26 Colored water (second fluid)
40, 50, 60, 70, 90, 100, 110, 120, 130 Optical element 42 Colored oil (first fluid)
44 Water (second fluid)
52 Water (first fluid)
54 Colored oil (second fluid)
62 Colored water (first fluid)
64 oil (second fluid)
72 Light control layer 76 Water (first fluid)
78 Colored oil droplets (second fluid)
80 Insulating film (charging maintenance means)
92 Colored oil droplets (second fluid)
104 Colored water droplets (second fluid)
112 Colored water droplets (second fluid)
122 Colored water (first fluid)
124 oil droplet (second fluid)
132 Colored oil (first fluid)
134 Water droplet (second fluid)

Claims (6)

特定波長の光を透過可能な第1の電極と、
複数の領域の電圧印加状態を独立して切り替え得るように構成され、前記特定波長の光を透過可能な第2の電極と、
前記第1の電極と第2の電極との間に封入された第1の流体中に、前記第1の流体とは前記特定波長の光の透過性が異なる液相の第2の流体を存在させて構成され、電圧印加状態に応じて前記第2の流体の位置が変化する調光層と、
を備えた光学素子。
A first electrode capable of transmitting light of a specific wavelength;
A second electrode configured to be able to independently switch voltage application states of a plurality of regions, and capable of transmitting light of the specific wavelength;
In the first fluid sealed between the first electrode and the second electrode, there exists a second fluid in a liquid phase that is different from the first fluid in the transmission of light of the specific wavelength. A light control layer configured to change the position of the second fluid according to a voltage application state;
An optical element comprising:
前記調光層の前記第1の流体は、液相で、前記第2流体と共に前記第1の電極と第2の電極との間に封入されている請求項1記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the first fluid in the light control layer is in a liquid phase and is sealed between the first electrode and the second electrode together with the second fluid. 前記調光層は、電圧の印加状態に応じて、表面の前記第2の流体に対する親液性と疎液性とが切り替わる膜を含む請求項1又は請求項2記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the light control layer includes a film that switches between lyophilic and lyophobic properties with respect to the second fluid on the surface according to a voltage application state. 前記第2の流体は水であり、
前記膜は、電圧印加の有無で、表面の親水性と疎水性とが切り替わる自己組織化膜である請求項3記載の光学素子。
The second fluid is water;
The optical element according to claim 3, wherein the film is a self-assembled film in which hydrophilicity and hydrophobicity of a surface are switched depending on whether voltage is applied.
前記調光層は、帯電された前記第2の流体と、該第2の流体の帯電状態を維持する帯電維持手段とを含んで構成されている請求項1又は請求項2記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the light control layer includes the charged second fluid and a charge maintaining unit that maintains a charged state of the second fluid. 前記第1の流体及び第2の流体の何れか一方は、可視光を透過可能な透明とされ、
前記第1の流体及び第2の流体の他方は、特定波長の可視光を吸収するように着色されている請求項1乃至請求項5の何れか1項記載の光学素子。
Either one of the first fluid and the second fluid is transparent to transmit visible light,
The optical element according to claim 1, wherein the other of the first fluid and the second fluid is colored so as to absorb visible light having a specific wavelength.
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