JP2011054373A - 可変照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広い光配向特性を得ることが可能な可変照明装置を提供すること。
【解決手段】可変照明装置２００１は、第１の基板１４１と、第２の基板１４２と、周囲壁２１４３と、隔壁２１４８と、液体レンズ５０と、光源と、を具備する。第２の基板は、第１の基板と所定の間隙をもって対向配置される。周囲壁は、第１の基板と第２の基板の間に配置され、対向する第１の開口２１４３ａと第２の開口２１４３ｂを有し、第１の開口から第２の開口に向かって開口面積が広がるように内側面２１４３ｃがテーパー形状を有する。隔壁は、第１の基板、第２の基板及び周囲壁によって囲まれて形成される液室１４８を複数の領域に区分けし、第１の基板及び第２の基板に垂直である。液体レンズ５０は、複数の領域それぞれに収容された屈折率の異なる２液の界面で形成され電気的に変形可能なレンズ面１５１を有する。光源は、第１の開口側から液体レンズに対して光を照射する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エレクトロウェッティング現象を利用した可変照明装置に関する。

出射する光の配向を可変させる可変照明装置として、例えばエレクトロウエッティング現象を利用して広範囲の被写体に対してフラッシュ照射できるフラッシュ装置がある。（例えば、特許文献１参照。）。このフラッシュ装置は、印加電圧を制御することにより形状が変化する２つの屈折率の異なる液体の界面（レンズ面）を備える液体レンズ素子と光源とを備えている。このようなフラッシュ装置において、フラッシュ装置の薄型化を実現するために、液体レンズ素子のレンズ面を複数設けることにより１つ１つのレンズ面の高さを低くし、１つのレンズ面を備える液体レンズ素子よりも薄い液体レンズ素子を構成することが考えられる。

特開２００８−１８０９１９号公報（段落[００２３]）

しかしながら、上述のようなフラッシュ装置においては、広い光配向特性を持たせることが困難であった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、薄型を実現しつつ広い光配向特性を有するエレクトロウエッティング現象を利用した可変照明装置を提供することにある。

本発明の一形態に係る可変照明装置は、第１の基板と、第２の基板と、周囲壁と、液体レンズと、光源と、を具備する。前記第２の基板は、前記第１の基板と所定の間隙をもって対向配置される。前記周囲壁は、前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置され、対向する第１の開口と第２の開口を有し、前記第１の開口から前記第２の開口に向かって開口面積が広がるように内側面がテーパー形状を有する。前記隔壁は、前記第１の基板、前記第２の基板及び前記周囲壁によって囲まれて形成される液室を複数の領域に区分けし、前記第１の基板及び第２の基板に垂直である。前記液体レンズは、前記複数の領域それぞれに収容された屈折率の異なる２液の界面で形成され電気的に変形可能なレンズ面を有する。前記光源は、前記第１の開口側から前記液体レンズに対して光を照射する。

この構成によれば、周囲壁に光源からの光の進行方向に沿って開口面積が広がるように周囲壁にテーパー形状を設けられているので、液体レンズのレンズ面の光軸は、光源の光軸に対して斜めに外側に広がるように位置される。これにより、この可変照明装置は、周囲壁にテーパー形状を有さない可変照明装置と比較して、光の出射範囲が広い光配向特性を有する。また、複数のレンズ面を設けることにより、１つのレンズ面を設ける場合と比較して、薄型化が可能となる。

前記光源及び前記液体レンズは、それぞれの長手方向が互いに平行な線形状を有していてもよい。このように、線形状の光源を用いる場合、レンズ面も線形状とすることが望ましい。

前記光源を収容し、前記光源から出射される光を反射し平行光として前記液体レンズに入射させる反射板と、前記光源と前記液体レンズとの間に、隣り合う前記液体レンズ間に対応して配置され、前記光源から出射され前記平行光と平行でない光を平行光として出射するシリンドリカルレンズと、を更に具備していてもよい。

この構成によれば、シリンドリカルレンズを設けることにより、光源から出射される光のうち反射板で反射せず平行光と平行でない光を平行光とすることができる。従って、光源の光軸付近の光の光量を、光学部材を設けない場合と比較して、増加させることができ、液体レンズを透過した光に所望の光配向特性を持たせることができる。

前記可変照明装置は２つの前記液体レンズを有し、前記光源は１つであり、前記光源は、２つの前記液体レンズの境界に対応して配置されていてもよい。このように、レンズ面を２つ、光源を１つ設ける場合、２つのレンズ面の境界に光源からの光の光軸が位置するように配置され、更に、２つのレンズ面の境界に対応してシリンドリカルレンズを配置することができる。これにより、光源が１つであっても、液体レンズを透過する光に、２つのレンズ面それぞれに対応して光源が１つずつ計２つ配置されるのと同等な光配向特性を持たせることができる。

前記光源と前記液体レンズとの間に配置され、前記液体レンズに入射される光の光軸を、前記光源から出射される光の光軸に対して斜めに外側に広がるように変換する光学部材を更に具備していてもよい。

この構成によれば、光学部材が更に設けられているので、光の出射範囲のより広い光配向特性を有する可変照明装置を得ることができる。

本発明の別の形態に可変照明装置は、第１の基板と、第２の基板と、第３の基板と、液体レンズと、光源と、光学部材とを具備する。第２の基板は、前記第１の基板と所定の間隙をもって対向配置される。前記第３の基板は、前記第１、第２の基板の間に配置され液室を形成する。前記液体レンズは、前記液室内に収容された屈折率の異なる２液の界面で形成され電気的に変形可能な複数のレンズ面を有する。前記光源は、前記液体レンズに対して光を照射する。前記光学部材は、前記光源と前記液体レンズとの間に配置され、前記液体レンズに入射される光の光軸を、前記光源から出射される光の光軸に対して斜めに外側に広がるように変換する。

この構成によれば、光学部材が設けられているので、光学部材を具備しない可変照明装置と比較して光の出射範囲が広い光配向特性を有する可変照明装置を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、広い光配向特性を得ることが可能な可変照明装置を提供することが可能である。

第１の実施形態に係るフラッシュ装置の概略断面図である。 図１のフラッシュ装置を構成する液体レンズ素子の概略平面図である。 第２の実施形態に係るフラッシュ装置の概略断面図である。 図３のフラッシュ装置の電圧無印加状態、電圧印加状態の概略断面図である。 図３のフラッシュ装置の電圧無印加状態、電圧印加状態における光学特性を示す図である。 第３の実施形態に係るフラッシュ装置の概略断面図である。 第４の実施形態に係るフラッシュ装置の概略断面図である。 第５の実施形態に係るフラッシュ装置の概略断面図である。 変形例に係る液体レンズ素子の概略平面図である。

（第１の実施形態）

以下、本発明の第１の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は、本実施形態に係る可変照明装置としてのフラッシュ装置の概略断面図である。図２は、フラッシュ装置を構成する液体レンズ素子の概略平面図である。

図１及び図２に示すように、エレクトロウエッティング現象を利用したフラッシュ装置２００１は、光源１０と、反射板としてのリフレクタ２０と、液体レンズ素子２１４０とを備える。

光源１０は、線状の直径１〜２ｍｍの円筒形の閃光放電管（キセノン管）である。キセノン管１０は、後述する隣り合う２つのレンズ面１５１の境界に対応して配置され、キセノン管１０から液体レンズ素子２１４０に出射される光の光軸１１（ｚ軸に平行）に２つのレンズ面１５１の境界が位置するように配置される。

リフレクタ２０は、キセノン管１０を収容し、キセノン管１０から出射される光を反射させ絞って平行光として、液体レンズ素子２１４０に対して照射するものである。線状のリフレクタ１０は、その断面が半楕円弧形状や放物線形状を有し、キセノン管１０から出射される光を絞るように、例えば放物線の焦点にキセノン管１０が位置するように配置される。リフレクタ２０は、例えばアルミニウム等の高反射率を有する部材から形成される。リフレクタ２０は、キセノン管１０から出射される光を反射させ平行光として液体レンズ素子２１４０に対して出射するものである。

液体レンズ素子２１４０は、第１の基板１４１、第２の基板１４２、第３の基板としてのキャビティ基板１４３及び封止部材１４４を有し、その内部に第１の液体１４５及び第２の液体１４６からなる液体レンズ５０が収容される。第１の基板１４１と第２の基板１４２とは、所定の間隙をもって対向配置される。キャビティ基板１４３は、第１の基板１４１と第２の基板１４２との間に配置される。

液体レンズ素子２１４０では、第１の基板１４１、キャビティ基板１４３、第２の基板１４２の順で積層される。キャビティ基板１４３に形成された貫通孔２１４７と、第１の基板１４１及び第２の基板１４２とで形成される空間が液室１４８となる。第１の液体１４５及び第２の液体１４６からなる液体レンズ５０は液室１４８に収容される。封止部材１４４はその平面形状が環状で、第１の液体１４５及び第２の液体１４６を液体レンズ素子２１４０内に封止することが可能な位置に配置される。

キャビティ基板１４３は周囲壁２１４３と隔壁２１４８とからなる。周囲壁１４３は、対向する第１の開口２１４３ａと第２の開口２１４３ｂを有する額縁状を有し、第１の開口２１４３ａから第２の開口２１４３ｂに向かって開口面積が広がるように内側面２１４３ｃがテーパー形状を有する。テーパーは、第２の基板１４２に垂直な平面に対して５〜１０°の角度のテーパー角θを有している。隔壁２１４８は、周囲壁２１４３によって囲まれて形成される液室１４８を複数、本実施形態においては２つの領域に区分けするものである。隔壁２１４８は第１の基板１４１及び第２の基板１４２に垂直に配置され、これにより２つの貫通孔２１４７が形成される。隔壁２１４８の側面２１４８ａはテーパー形状を有さず、第１の基板１４１及び第２の基板１４２に垂直に配置される。また、隔壁２１４８は、光源１０の光軸１１（図面、ｚ軸に平行）に沿って配置される。キャビティ基板１４３は、合成樹脂、金属、ガラス、セラミックス等の材料から形成される。キャビティ基板１４３の、液室１４８側の面には、第１の電極１４９が形成され、第１の電極１４９の上層には絶縁層１５０が形成される。第１の電極１４９は図示しない外部電源と接続されている。

キセノン管１０は、液体レンズ素子２１４０の第１の開口２１４３ａ側に配置される。

本実施形態に係る液体レンズ素子２１４０は、エレクトロウェッティング効果による光学特性を発現することが可能に構成される。尚、液体レンズ素子２１４０の構成は以下に示すものに限定されない。

第１の基板１４１及び第２の基板１４２は、液室１４８を形成すると共に、液体レンズ素子２１４０への入射光あるいは液体レンズ素子２１４０からの出射光の経路となる。第１の基板１４１及び第２の基板１４２をガラス、アクリル樹脂等の透明度が高い素材で形成することにより、入射光あるいは出射光強度の損失を低減することが可能である。第２の基板１４２の液室１４８側の面には、第１の液体１４５と接触する第２の電極１５２が形成され、第２の電極１５２は図示しない外部電源と接続されている。

封止部材１４４は、キャビティ基板１４３と第２の基板１４２の間に配置される。封止部材１４４は、キャビティ基板１４３の貫通孔２１４７の周縁部あるいは、貫通孔２１４７と別に形成された封止部材用溝等に配置されてもよい。封止部材１４４は、第１の液体１４５及び第２の液体１４６を封止することが可能なように、エラストマー、金属、合成樹脂等の材料から形成される。封止部材１４４の断面形状は、円形、Ｖ字形、矩形等から適宜選択可能である。

第１の電極１４９はスパッタリング法等により形成された、酸化スズ、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)等からなる透明な薄膜である。絶縁層１５０は、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等により形成されたパリレン（パラキシリレン系樹脂）、無機材料等からなる撥水性を有する薄膜である。

第１の液体１４５は導電性あるいは有極性の液体である。有極性の液体材料としては、たとえば純水などを用いることができる。導電性の液体材料としては、塩を溶かした水溶液などを用いることができる。第１の液体１４５として、広い温度範囲で安定に液体として存在する液体を選定することが望ましく、本実施形態に係る第１の液体１４５として、塩化リチウム水溶液（２０ｗｔ％）を用いた。

第２の液体１４６は絶縁性の液体又は無極性の液体である。無極性の液体材料としてはヘキサンなどを用いることができる。絶縁性の液体としては、例えばシリコーンオイルなどを用いることができる。本実施形態に係る第２の液体１４６として、第１の液体１４５との屈折率差を大きくするため、高屈折率材料であるシリコーンオイルを用いた。

第１の液体１４５と第２の液体１４６は、混和しない液体材料を選定する必要がある。また、安定な液体レンズ素子を提供するため、第１の液体１４５と第２の液体１４６の比重を同じにすることが望ましい。更に、第１の液体１４５及び第２の液体１４６は可変光学部材として使用するため、透明で粘度の小さな液体材料であることが望ましい。

本実施形態の液体レンズ５０は、第１の液体１４５と第２の液体１４６の２液の界面で形成されたレンズ面１５１を有する。本実施形態における液体レンズ素子２１４０では、２つのレンズ面１５１を有する。２つの液体レンズ５０は、線形状を有し、その長手方向はキセノン管１０の長手方向と平行となっている。２つの液体レンズ５０は、第２の基板１４２の面と平行な面内にその長手方向と直交する方向に配列されている。液体レンズ５０のレンズ面１５１は、第１の電極１４９及び第２の電極１５２による電圧制御により電気的に変形可能となっている。

上述のように構成された液体レンズ素子２１４０は、次のように動作する。以下、図４を用いて説明する。

図４（ａ）、（ｂ）は、後述する第２実施形態におけるフラッシュ装置２２０１の概略断面図であるが、電圧無印加時及び電圧印加時における液体レンズ素子２１４０の動作は同様であるため、図３を用いて第１実施形態におけるフラッシュ装置２００１の動作について説明する。図４（ａ）は液体レンズ素子２１４０に電圧を印加していない状態、図４（ｂ）は液体レンズ素子２１４０に電圧を印加した状態をしめす。また、図４において、図面を見やすくするために、第１の電極１４９、第２の電極１５２及び絶縁層１５０についてはそれらの図示を省略している。

図４（ａ）に示すように、電圧無印加状態では、第１の液体１４５及び第２の液体１４６は、２液間及びそれぞれと（撥水性である）絶縁層１５０の間の界面張力により、例えば曲面状の２液界面１５１（レンズ面）を形成する。第１の液体１４５と第２の液体１４６の絶対屈折率が異なるため、液体レンズ素子２１４０に入射した光は、当該２液界面１５１でのレンズ効果を受け屈折する。このような電圧無印加状態では、フラッシュ装置２００１から出射される光は広い光配光特性を有する。

キャビティ基板１４３に形成された第１の電極１４９に、外部電源により電圧を印加することによって、第１の液体１４５及び第１の電極１４９に電荷が蓄積する。この電荷が引き合うことによって、第１の液体１４５と第１の電極１４９上に配置されている絶縁層１５０の間の界面張力が変化し、図４（ｂ）に示すように、２液界面１５１の形状が変化する（エレクトロウェッティング効果）。このような電圧印加状態では、フラッシュ装置２００１から出射される光は狭い配光特性を有する、言い換えれば、電圧印加により光を絞ることができる。このように、電圧印加により光配向特性が変化するレンズ面１５１を得ることができる。

本実施形態においては、キャビティ基板１４３の一部を構成する周囲壁２１４３にテーパー形状を設けることにより、電圧無印加状態で、液体レンズ５０のレンズ面１５１の光軸３０は、光源１０の光軸１１に対して斜めに外側に広がるように位置する。これにより、液体レンズ素子２１４０を透過する光は、周囲壁２１４３にテーパー形状を有さない液体レンズ素子と比較して、光の出射範囲が広い光配向特性を有する。尚、光源１０の光軸１１は、液体レンズ素子２１４０の第１の基板１４１及び第２の基板１４２に対して垂直に位置する。

（第２の実施形態）

次に、本発明の第２の実施形態を説明する。

以下、第２の実施形態について、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

図３は、本実施形態に係るフラッシュ装置２２０１を示す断面図である。

本実施形態においては、第１の実施形態の構成に加え、キセノン管１０と液体レンズ素子２１４０との間にシリンドリカルレンズ２４０が設けられる。

本実施形態におけるフラッシュ装置２２０１は、光源１０と、反射板としてのリフレクタ２０と、レンズ素子２０４０とを備える。

レンズ素子２０４０は、液体レンズ素子２１４０と、第１光学部材としてのシリンドリカルレンズ２４０とを備えている。

凸レンズであるシリンドリカルレンズ２４０は線形状を有し、その長手方向がキセノン管１０及びレンズ面１５１それぞれの長手方向と平行となるように配置されている。シリンドリカルレンズ２４０は、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透明有機部材からなり、正の焦点距離を持つ。シリンドリカルレンズ２４０は、第２の基板１４２の液室１４８側の面と反対側の面上に、２つの隣り合うレンズ面１５１の境界に対応して、固定配置される。言い換えると、液室１４８内を複数の領域に区分けするキャビティ基板１４３の隔壁２１４８に対応して配置される。シリンドリカルレンズ２４０は、キセノン管１０と２液体レンズ素子１４０との間に配置される。キセノン管１０及びシリンドリカルレンズ２４０はそれぞれ２つのレンズ面１５１の境界に対応して配置される。

シリンドリカルレンズ２４０は、その断面の直径がキセノン管１０の直径とほぼ同等かそれ以下であることが望ましい。これにより、キセノン管１０から出射され、リフレクタ２０を反射しない、平行光と平行でない光は、シリンドリカルレンズ２４０を透過することによって平行光となって出射し、液体レンズ素子２１４０に入射される。例えばシリンドリカルレンズ２４０の断面の直径が、キセノン管１０の直径よりも大きいと、リフレクタ２０に反射して平行光となった光がシリンドリカルレンズ２４０を透過し、平行光に対して斜めの光となってしまい、所望の光学特性が得られない。シリンドリカルレンズ２４０は、キセノン管１０の光軸１１に対応して配置される。

このようにシリンドリカルレンズ２４０を設けることにより、キセノン管１０から出射されレンズ素子２０４０を通過する出射光のうち、出射角が０度付近の光の光量を十分に確保できる。すなわち、キセノン管１０から出射され第２の基板１４２に入射される光にはリフレクタ２０に反射せず平行光と平行でない光があるため、第２の基板１４２の基板面と垂直なｚ軸と平行な光軸１１付近の光の光量が少なくなる。従って、シリンドリカルレンズ２４０を設けない場合、キセノン管１０の光軸１１に沿って配置される２つのレンズ面１５１の境界付近に入射される光が少なくなり、液体レンズ素子２１４０を通過した光のうち出射角が０度付近の光の光量が少なくなる。これに対し、本実施形態におけるレンズ素子２０４０では、シリンドリカルレンズ２４０を設けているので、キセノン管１０から出射され、リフレクタ２０に反射しない平行光と平行でない光は、シリンドリカルレンズ２４０によって平行光となる。これにより、キセノン管１０から出射される光の光軸１１付近の光量を十分に確保でき、所望の光配向特性を得ることができる。

このようにシリンドリカルレンズ２４０を配置することにより、キセノン管１０が１つであっても、あたかも２つの液体レンズ５０それぞれに対応してキセノン管１０が１つずつ計２つ設けられた場合の光学特性とほぼ同等の光学特性を得ることができる。

上述のように構成された液体レンズ素子２１４０は、次のように動作する。以下、図４及び図５を用いて説明する。

図４（ａ）、（ｂ）は、本実施形態におけるフラッシュ装置２２０１の概略断面図である。図４（ａ）は液体レンズ素子２１４０に電圧を印加していない状態、図４（ｂ）は液体レンズ素子２１４０に電圧を印加した状態をしめす。また、図４において、図面を見やすくするために、第１の電極１４９、第２の電極１５２及び絶縁層１５０についてはそれらの図示を省略している。

図５は、図４（ａ）、図４（ｂ）で示したフラッシュ装置の光配向特性を示し、図４（ａ）、（ｂ）それぞれに示すフラッシュ装置２２０１の光配向特性は、それぞれ順に実線ａ、ｂとして示される。図５において、縦軸は、キセノン管１０から出射されレンズ素子２０４０を通過した出射光の光量を示す。横軸は、キセノン管１０から出射されレンズ素子２０４０を通過した出射光の第１の基板１４１に対する角度、すなわち出射角を示す。

図４（ａ）に示すように、電圧無印加状態では、第１の液体１４５及び第２の液体１４６は、２液間及びそれぞれと（撥水性である）絶縁層１５０の間の界面張力により、例えば曲面状の２液界面１５１（レンズ面）を形成する。第１の液体１４５と第２の液体１４６の絶対屈折率が異なるため、液体レンズ素子２１４０に入射した光は、液体レンズ５０の２液界面１５１でのレンズ効果を受け屈折する。電圧無印加状態では、図５に示す実線ａに示すように、フラッシュ装置２２０１から出射される光は広い光配光特性を有する。

キャビティ基板１４３に形成された第１の電極１４９に、外部電源により電圧を印加することによって、第１の液体１４５及び第１の電極１４９に電荷が蓄積する。この電荷が引き合うことによって、第１の液体１４５と第１の電極１４９上に配置されている絶縁層１５０の間の界面張力が変化し、図４（ｂ）に示すように、２液界面１５１の形状が変化する（エレクトロウェッティング効果）。電圧印加状態では、図５の実線ｂに示すように、フラッシュ装置２２０１から出射される光は狭い配光特性を有する、言い換えれば、電圧印加により光を絞ることができる。このように、電圧印加により光配向特性が変化するレンズ面１５１を得ることができる。

本実施形態においても、キャビティ基板１４３の一部を構成する周囲壁２１４３がテーパー形状を有するので、電圧無印加状態で、液体レンズ５０のレンズ面１５１の光軸３０は、光源１０の光軸１１に対して斜めに外側に広がるように位置する。これにより、液体レンズ素子２１４０を透過する光は、周囲壁２１４３にテーパー形状を有さない液体レンズ素子と比較して、光の出射範囲が広い光配向特性を有する。

（第３の実施形態）

本発明の第３の実施形態を説明する。

以下、第３の実施形態について、第２の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

図６は、本実施形態に係るフラッシュ装置４００１を示す断面図である。

本実施形態においては、第２の実施形態と比較して、キャビティ基板４１４３の形状が異なり、更にシリンドリカルレンズ２４０の両側にそれぞれプリズム３０１０を有する点で異なる。本実施形態においては、キャビティ基板４１４３を構成する周囲壁４１４４の内側面にテーパー形状を持たせず、プリズム３０１０を設けることによってフラッシュ装置４００１から出射される光の出射範囲を広くしている。

本実施形態におけるフラッシュ装置４００１は、光源１０と、反射板としてのリフレクタ２０と、レンズ素子４０と、第２光学部材としてのプリズム３０１０を備える。

レンズ素子４０は、液体レンズ素子１４０と、第１光学部材としてのシリンドリカルレンズ２４０とを備えている。

液体レンズ素子１４０は、第１の基板１４１、第２の基板１４２、第３の基板としてのキャビティ基板４１４３及び封止部材１４４を有し、その内部に第１の液体１４５及び第２の液体１４６からなる液体レンズ５０が収容される。

キャビティ基板４１４３は周囲壁４１４４と隔壁４１４８とからなり、これらにより２つの貫通孔１４７が形成される。隔壁４１４８は、周囲壁４１４４によって囲まれて形成される液室１４８を複数、本実施形態においては２つの領域に区分けするものである。周囲壁４１４４の内側面及び隔壁４１４８ａはそれぞれテーパー形状を有さず、第１の基板１４１及び第２の基板１４２に垂直に配置される。また、隔壁４１４８は、光源１０の光軸（図面、ｚ軸に平行）に沿って配置される。キャビティ基板４１４３の、液室１４８側の面には、第１の電極１４９が形成され、第１の電極１４９の上層には絶縁層１５０が形成される。第１の電極１４９は図示しない外部電源と接続されている。

液体レンズ素子１４０においては、第１の基板１４１、キャビティ基板４１４３、第２の基板１４２の順で積層される。キャビティ基板４１４３に形成された貫通孔１４７と、第１の基板１４１及び第２の基板１４２とで形成される空間が液室１４８となる。第１の液体１４５及び第２の液体１４６は液室１４８に収容される。

第２光学部材としてのプリズム３０１０は、第２の基板１４２の液室１４８側の面とは反対側の面上に、シリンドリカルレンズ２４０を挟んで、その両側に１つずつ配置される。プリズム３０１０は、キセノン管１０と液体レンズ素子１４０との間に配置される。プリズム３０１０は、キセノン管１０から出射され周囲壁４１４４に接する液体レンズ素子１４０に入射される光の光軸３０を、キセノン管１０からの光の光軸１１に対して斜めに外側に広がるように変換するものである。これにより、キセノン管１０から出射されリフレクタ２０に反射されてなる平行光は、矢印４０１１の如く、プリズム３０１０によって光軸３０に沿った方向に変換されて、液体レンズ素子１４０に入射される。

以上のように、第１及び第２の実施形態ではキャビティ基板の周囲壁にテーパー形状を持たせることによって広い出射範囲の光学特性を得ていたが、第３の実施形態のようにプリズムを設けて広い出射範囲の光学特性を得ることもできる。

（第４の実施形態）

本発明の第４の実施形態を説明する。

以下、第４の実施形態について、第２の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

図７は、本実施形態に係るフラッシュ装置３２０１を示す断面図である。

本実施形態においては、第２の実施形態と比較して、シリンドリカルレンズ２４０の両側にそれぞれプリズム３０１０を有する点で異なる。また、本実施形態においては、第３の実施形態と比較して、キャビティ基板の周囲壁がテーパー形状を有している点で異なる。すなわち、第４の実施形態は、キャビティ基板の周囲壁にテーパー形状を持たせ、更にプリズムを設けることによって、より出射範囲の広い光学特性を有するフラッシュ装置を得るものである。

本実施形態におけるフラッシュ装置３２０１は、光源１０と、反射板としてのリフレクタ２０と、レンズ素子２０４０と、第２光学部材としてのプリズム３０１０を備える。

レンズ素子２０４０は、液体レンズ素子２１４０と、第１光学部材としてのシリンドリカルレンズ２４０とを備えている。

液体レンズ素子２１４０は、第１の基板１４１、第２の基板１４２、第３の基板としてのキャビティ基板１４３及び封止部材１４４を有し、その内部に第１の液体１４５及び第２の液体１４６からなる液体レンズ５０が収容される。

第３の実施形態と同様、第２光学部材としてのプリズム３０１０は、第２の基板１４２の液室１４８側の面とは反対側の面上に、シリンドリカルレンズ２４０を挟んで、その両側に１つずつ配置される。プリズム３０１０は、キセノン管１０と液体レンズ素子１４０との間に配置される。プリズム３０１０は、キセノン管１０から出射され周囲壁３１４３に接する液体レンズ素子１４０に入射される光の光軸３０を、キセノン管１０からの光の光軸１１に対して斜めに外側に広がるように変換するものである。これにより、キセノン管１０から出射されリフレクタ２０に反射されてなる平行光は、矢印４０１１の如く、プリズム３０１０によって光軸３０に沿った方向に変換されて、液体レンズ素子１４０に入射される。

このように、キャビティ基板の周囲壁にテーパー形状を持たせ、かつ、プリズムを設けることにより、より出射範囲の広い光学特性を得ることができる。

（第５の実施形態）

本発明の第５の実施形態を説明する。

以下、第５の実施形態について、第１の実施形態と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を簡略化または省略し、異なる点を中心に説明する。

図８は、本実施形態に係るフラッシュ装置３００１を示す断面図である。

本実施形態においては、第１の実施形態とキャビティ基板３１４３の形状が異なる。第１の実施形態では液体レンズ５０が２つあるのに対して、本実施形態では３つのレンズ面３１５１を有する点で第１の実施形態と異なる。

本実施形態におけるフラッシュ装置３００１は、光源１０と、反射板としてのリフレクタ２０と、レンズ素子３０４０とを備える。

レンズ素子３０４０は、液体レンズ素子３１４０と、第１光学部材としてのシリンドリカルレンズ２４０とを備えている。

液体レンズ素子３１４０は、第１の基板１４１、第２の基板１４２、第３の基板としてのキャビティ基板３１４３及び封止部材１４４を有し、その内部に第１の液体１４５及び第２の液体１４６からなる液体レンズ５０が収容される。

液体レンズ素子３１４０においては、第１の基板１４１、キャビティ基板３１４３、第２の基板１４２の順で積層される。キャビティ基板３１４３に形成された貫通孔３１４７と、第１の基板１４１及び第２の基板１４２とで形成される空間が液室１４８となる。第１の液体１４５及び第２の液体１４６は液室１４８に収容される。

キャビティ基板３１４３は周囲壁３１４４と隔壁３１４８とからなり、これらにより３つの貫通孔３１４７が形成される。周囲壁３１４４は、対向する第１の開口３１４４ａと第２の開口３１４４ｂを有する額縁状を有し、第１の開口３１４４ａから第２の開口３１４４ｂに向かって開口面積が広がるように内側面３１４４ｃがテーパー形状を有する。テーパーは、第２の基板１４２に垂直な平面に対して５〜１０°の角度のテーパー角θを有している。隔壁３１４８は、周囲壁３１４４によって囲まれて形成される液室１４８を複数、本実施形態においては３つの領域に区分けするものであり、これにより３つの液体レンズ５０が形成される。隔壁３１４８の側面３１４８ａはテーパー形状を有さず、第１の基板１４１及び第２の基板１４２に垂直に配置される。キャビティ基板３１４３の、液室１４８側の面には、第１の電極１４９が形成され、第１の電極１４９の上層には絶縁層１５０が形成される。第１の電極１４９は図示しない外部電源と接続されている。

キャビティ基板３１４３の一部を構成する周囲壁３１４４にテーパー形状を設けることにより、周囲壁３１４４に接する液体レンズ５０のレンズ面３１５１の光軸は、光源１０の光軸１１に対して斜めに外側に広がるようになっている。このため、キセノン管１０から出射され液体レンズ素子３１４０を透過する光は、周囲壁３１４４にテーパー形状を持たせない液体レンズ素子と比較して、外側に広がるような光配向特性を有し、出射範囲の広い光配向特性を得ることができる。

このように液体レンズ５０を３つ設ける場合においても、キセノン管１１から出射される光の光軸１１に対応してシリンドリカルレンズ２４０を配置してもよい。これにより、あたかも３つの液体レンズ５０それぞれに対応してキセノン管１０が１つずつ計３つ設けられた場合の光学特性とほぼ同等の光学特性を得ることができる。

（変形例）

上述の実施形態における液体レンズ素子は、図２に示すように、２つまたは３つの液体レンズが第１の基板１４１及び第２の基板１４２と平行な面内で上下に１つずつ配置された構成となっていた。これに対し、図９に示す液体レンズ素子４１４０に示すように、図面上、左右方向にも複数の液体レンズを設ける構成としてもよい。このような形態においては、上述の実施形態のように、第１の基板１４１と第２の基板１４２の間に配置される周囲壁の内側面にテーパー形状を設ければよい。図９は、液体レンズ素子４１４０の概略平面図であり、液体レンズ素子の配置を示すものである。上述の実施形態と同様の構成については同様の符号を付している。

上述の実施形態においては、光源として線形状のキセノン管を用いたが、点形状のＬＥＤ（発光ダイオード）を用いても良い。

また、上述の実施形態においては、複数の各液体レンズ５０を構成する第１の液体１４５が互いに連通可能にキャビティ基板１４３、３１４３、４１４３の隔壁が形成されている。しかし、複数のレンズ面１５１、３１５１を構成する液体が互いに連通しないように各液体レンズ５０を区分けするようにキャビティ基板１４３、３１４３、４１４３の隔壁を形成してもよい。

１０…キセノン管
１１…キセノン管の光軸
２０…リフレクタ
５０…液体レンズ
１４１…第１の基板
１４２…第２の基板
１４３、３１４３、４１４３…キャビティ基板
１４５…第１の液体
１４６…第２の液体
１４８…液室
１５１、３１５１…レンズ面
２４０…シリンドリカルレンズ
２１４３、３１４４、４１４４…周囲壁
２１４３ａ、３１４４ａ…第１開口
２１４３ｂ、３１４４ｂ…第２開口
２１４３ｃ、３１４４ｃ…内側面
２１４８、３１４８、４１４８…隔壁
３０１０…プリズム

Claims (6)

1. 第１の基板と、
   前記第１の基板と所定の間隙をもって対向配置された第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置され、対向する第１の開口と第２の開口を有し、前記第１の開口から前記第２の開口に向かって開口面積が広がるように内側面がテーパー形状を有する周囲壁と、
   前記第１の基板、前記第２の基板及び前記周囲壁によって囲まれて形成される液室を複数の領域に区分けする、前記第１の基板及び第２の基板に垂直な隔壁と、
   前記複数の領域それぞれに収容された屈折率の異なる２液の界面で形成され電気的に変形可能なレンズ面を有する液体レンズと、
   前記第１の開口側から前記液体レンズに対して光を照射する光源と
   を具備する可変照明装置。
2. 請求項１に記載の可変照明装置であって、
   前記光源及び前記液体レンズは、それぞれの長手方向が互いに平行な線形状を有する可変照明装置。
3. 請求項２に記載の可変照明装置であって、
   前記光源を収容し、前記光源から出射される光を反射し平行光として前記液体レンズに入射させる反射板と、
   前記光源と前記液体レンズとの間に、隣り合う前記液体レンズ間に対応して配置され、前記光源から出射され前記平行光と平行でない光を平行光として出射するシリンドリカルレンズと、
   を更に具備する可変照明装置。
4. 請求項３に記載の可変照明装置であって、
   前記可変照明装置は２つの前記液体レンズを有し、
   前記光源は１つであり、
   前記光源は、２つの前記液体レンズの境界に対応して配置される可変照明装置。
5. 請求項４に記載の可変照明装置であって、
   前記光源と前記液体レンズとの間に配置され、前記液体レンズに入射される光の光軸を、前記光源から出射される光の光軸に対して斜めに外側に広がるように変換する光学部材
   を更に具備する可変照明装置。
6. 第１の基板と、
   前記第１の基板と所定の間隙をもって対向配置された第２の基板と、
   前記第１、第２の基板の間に配置され液室を形成する第３の基板と、
   前記液室内に収容された屈折率の異なる２液の界面で形成され電気的に変形可能な複数のレンズ面を有する液体レンズと、
   前記液体レンズに対して光を照射する光源と、
   前記光源と前記液体レンズ子との間に配置され、前記液体レンズに入射される光の光軸を、前記光源から出射される光の光軸に対して斜めに外側に広がるように変換する光学部材と、
   を具備する可変照明装置。

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