JP2011053706A - 光学素子、撮像装置及び駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の光学素子は、有極性または導電性の第1液体と、第1液体と混ざらず且つ第1液体と略等しい比重を有する無極性または絶縁性の第2液体とを備える。また、第1基材部と、第2基材部と、第1及び第2基材部を接続する側壁部と、第1及び第2液体を内部に密封する収容部とを備える。また、第1基材部、第2基材部及び側壁部はそれぞれ第1電極、第2電極及び第3電極を備える。そして、静止状態から第1液体と第2液体との界面形状を変形させる際には、従来と同様に、第2及び第3電極間に電圧を印加し、第1液体と第2液体との界面形状を元の静止状態に戻す際には、第1及び第3電極間に電圧を印加する。
【選択図】 図2
Description
1.撮像装置の構成
2.液体アイリスの構成
3.液体アイリスの作製方法
4.エレクトウェッティング現象
5.液体アイリスの動作サイクル
6.開口部を形成する際の液体アイリスの動作
7.開口部を閉じる際の液体アイリスの動作
8.変形例
図1に、本実施形態の液体アイリスを適用した撮像装置の概略構成例を示す。なお、図1には、ズーム機構を備えた撮像装置の例を示す。また、図1には、主に撮像装置の光学系の構成を示し、撮像した画像の処理及び光学系の制御処理を行う構成部は省略する。なお、本発明は、ズーム機構を備えない撮像装置にも適用可能である。
図2(a)及び(b)に、本実施形態の液体アイリス10の概略構成を示す。図2(a)は、電圧を印加していないとき(静止状態時)の液体アイリス10の概略断面図であり、図2(b)は、そのときの光入射側からみた液体アイリス10の上面図である。
次に、本実施形態の液体アイリス10の作製方法を、図3を参照しながら説明する。図3は、液体アイリス10の作製手順を示すフローチャートである。
ここで、本実施形態の液体アイリス10の駆動動作を説明する前に、この駆動動作に用いるエレクトロウェッティング現象(電気毛管現象)について簡単に説明する。図4(a)及び(b)に、エレクトロウェッティング現象の原理図を示す。図4(a)は、有極性液体90に電圧が印加されていない場合の有極性液体90の状態を示す図であり、図4(b)は、有極性液体90に電圧を印加した際の有極性液体90の状態を示す図である。
次に、本実施形態の液体アイリス10の駆動動作(駆動方法)の概要を図2及び5を参照しながら説明する。図5は、液体アイリス10の駆動動作のサイクルを示す図である。なお、ここでは、第1電極13及び側壁電極32間または第2電極23及び側壁電極32間に電圧を印加しない状態(静止状態)から説明する。静止状態では、図2(a)及び(b)に示すように、第2液体42が第2基材部21側の膜に接触しないので、開口部は形成されない。
ここで、開口部を形成する際の液体アイリス10の動作(図5中のステップS21の動作)を詳細に説明する。開口部を形成する際には、上述のように、切替スイッチ8bを端子A側に接続して第2電極23及び側壁電極32間に電圧を印加する。その動作の様子を図6(a)及び(b)に示す。
次に、開口部50を閉じる際の液体アイリス10の動作(図5中のステップS22の動作)を詳細に説明する。開口部50を閉じる際には、上述のように、切替スイッチ8bを端子B側に接続して第1電極13及び側壁電極32間に電圧を印加する。その動作の様子を図10(a)及び(b)に示す。図10(a)及び(b)は、第1電極13及び側壁電極32間に電圧を印加した際の液体アイリス10の動作の様子を示す図である。なお、図10(a)は、その際の液体アイリス10の断面図であり、図10(b)は、その際の光入射側から見た液体アイリス10の上面図である。
(変形例1)
上記実施形態では、第1基材部11と第2基材部21とを接続する側壁部材として金属製の円筒状部材を用い、側壁部材を電極として用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、側壁部材を絶縁性の円筒状部材で形成し、金属製の棒状電極をその側壁部材を介して収容室40に挿入してもよい。図12(a)及び(b)に、そのような構成の液体アイリスの一例(変形例1)を示す。
上記実施形態では、側壁電極32を開口断面が円形の筒状金属製部材を用いた例を説明したが、本発明はこれに限定されない。側壁電極32の開口断面の形状が、開口断面の中心に対して点対称であれば任意のものを用いることができる。例えば、側壁電極の開口断面を正方形状としてもよい。図13(a)及び(b)に、そのような構成の液体アイリスの一例(変形例2)を示す。
また、上記実施形態では、第2電極23を第2基材22上の全面に渡って形成した例を説明したが、本発明はこれに限定されない。第2電極23を所定形状にパターニングしてもよい。図14に、そのような第2電極の構成例(変形例3)を示す。
Claims (10)
- 有極性または導電性を有する第1液体と、
前記第1液体と混合しない第2液体と、
光透過性を有する第1基材と、前記第1基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第1電極と、前記第1電極上に形成された光透過性を有する第1絶縁膜と、前記第1絶縁膜上に形成され、前記第2液体より前記第1液体との親和性が高く、且つ、光透過性を有する第1膜と、前記第1膜の中央に形成され、前記第1液体より前記第2液体との親和性が高く、且つ、光透過性を有する第2膜とを有する第1基材部と、
光透過性を有する第2基材と、前記第2基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第2電極と、前記第2電極上に形成された光透過性を有する第2絶縁膜と、前記第2絶縁膜上に形成され、前記第1液体より前記第2液体との親和性が高く、且つ、光透過性を有する第3膜とを有する第2基材部と、
第3電極を有し、前記第1膜及び前記第3膜が対向するように前記第1及び第2基材部を接続する側壁部と、
前記第1基材部、前記第2基材部及び前記側壁部により画成され、前記第1及び第2液体を内部に密封する収容部と
を備える光学素子。 - 前記第1液体の光透過率が前記第2液体の光透過率より低く、前記第1液体の屈折率と前記第2液体の屈折率とが同じである
請求項1に記載の光学素子。 - 前記第1膜の膜厚と、前記第2膜の膜厚とが同じである
請求項1に記載の光学素子。 - 前記側壁部が、前記側壁部の前記収容部側の面上に形成され、且つ、前記第2液体より前記第1液体との親和性が高い第4膜を有する
請求項1に記載の光学素子。 - 前記第3電極が筒状電極であり、前記第3電極により前記第1及び第2基材部が接続される
請求項1に記載の光学素子。 - 前記第3電極が棒状電極であり、前記第3電極の一方の先端が前記収容部内の前記第1溶液と接触する
請求項1に記載の光学素子。 - 前記第2膜の前記収容部側の面形状が円形である
請求項1に記載の光学素子。 - 前記第2電極の中央に星形形状の開口部が形成されている
請求項1に記載の光学素子。 - 有極性または導電性を有する第1液体と、前記第1液体と混合しない第2液体と、光透過性を有する第1基材、前記第1基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第1電極、前記第1電極上に形成された光透過性を有する第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成され、前記第2液体より前記第1液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第1膜、及び、前記第1膜の中央に形成され、前記第1液体より前記第2液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第2膜を有する第1基材部と、光透過性を有する第2基材、前記第2基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第2電極、前記第2電極上に形成された光透過性を有する第2絶縁膜、及び、前記第2絶縁膜上に形成され、前記第1液体より前記第2液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第3膜を有する第2基材部と、第3電極を有し、前記第1膜及び前記第3膜が対向するように前記第1及び第2基材部を接続する側壁部と、前記第1基材部、前記第2基材部及び前記側壁部により画成され且つ前記第1及び第2液体を内部に密封する収容部とを有する光学素子と、
前記光学素子の前記第1電極及び前記第3電極間、または、前記第2電極及び前記第3電極間に電圧を印加する電源部と、
入射光を集光するレンズ群と、
前記光学素子及び前記レンズ群を介して入射光が集光される撮像素子と
を備える撮像装置。 - 有極性または導電性を有する第1液体と、前記第1液体と混合しない第2液体と、光透過性を有する第1基材、前記第1基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第1電極、前記第1電極上に形成された光透過性を有する第1絶縁膜、前記第1絶縁膜上に形成され、前記第2液体より前記第1液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第1膜、及び、前記第1膜の中央に形成され、前記第1液体より前記第2液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第2膜を有する第1基材部と、光透過性を有する第2基材、前記第2基材の一方の面上に形成された光透過性を有する第2電極、前記第2電極上に形成された光透過性を有する第2絶縁膜、及び、前記第2絶縁膜上に形成され、前記第1液体より前記第2液体との親和性が高く且つ光透過性を有する第3膜を有する第2基材部と、第3電極を有し、前記第1膜及び前記第3膜が対向するように前記第1及び第2基材部を接続する側壁部と、前記第1基材部、前記第2基材部及び前記側壁部により画成され且つ前記第1及び第2液体を内部に密封する収容部とを有する光学素子の前記第2電極と前記第3電極との間に電圧を印加して、前記第1液体及び前記第2液体の界面形状を変化させるステップと、
前記変化した前記第1液体及び前記第2液体の界面形状を元の形状に戻す際に、前記第1電極と前記第3電極との間に電圧を印加するステップと
を含む光学素子の駆動方法。
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