JP2017227760A - 液体レンズおよびその駆動方法、撮像装置、並びに表示装置 - Google Patents

液体レンズおよびその駆動方法、撮像装置、並びに表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】製造がより容易な液体レンズを提供する。
【解決手段】液体レンズは、所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備える。第２の電極は、第１の電極の平面方向外側に配置されており、第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている。本技術は、例えば、撮像装置等に組み込まれるレンズに適用できる。
【選択図】図２

Description

本技術は、液体レンズおよびその駆動方法、撮像装置、並びに表示装置に関し、特に、製造がより容易な液体レンズおよびその駆動方法、撮像装置、並びに表示装置に関する。
エレクトロウェッティング現象を利用したエレクトロウェッティングデバイスが知られている。エレクトロウェッティング現象は、導電性を有する液体と電極との間に電圧を印加したときに電極表面と液体との固液界面のエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化する現象をいう。
例えば、特許文献１には、電解液と絶縁膜間の接触角制御により油のレンズ曲率を制御する液体レンズが開示されている。この液体レンズでは、接触角を印加電圧だけで制御しているため、所望のレンズ形状を平面上の電極で実現するためには高電圧が必要となる。
そこで例えば、側壁面の傾きを利用して、固有の接触角におけるレンズの曲率を制御して印加電圧を低くできるようにしたものもある（例えば、特許文献２，３参照）。
特開２０１１−１５０３２９号公報 特開２０１３−３２１０号公報 特表２０１０−５３２０１０号公報
しかしながら、特許文献２，３で開示された素子構造は立体的な構造となるため、製造が難しい。
本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、製造がより容易な液体レンズを提供することができるようにするものである。
本技術の第１の側面の液体レンズは、所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備え、前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている。
本技術の第１の側面においては、所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極が設けられ、前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている。
本技術の第２の側面の液体レンズの駆動方法は、第１の電極の平面方向外側に第２の電極が配置され、前記第２の電極の上面に撥水性を有する絶縁膜が形成されている液体レンズの前記第１の電極と前記第２の電極に所定の電圧を印加する。
本技術の第２の側面においては、第１の電極の平面方向外側に第２の電極が配置され、前記第２の電極の上面に撥水性を有する絶縁膜が形成されている液体レンズの前記第１の電極と前記第２の電極に所定の電圧が印加される。
本技術の第３の側面の撮像装置は、所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備え、前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている液体レンズを備える。
本技術の第３の側面においては、所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備える液体レンズが設けられ、前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている。
本技術の第４の側面の表示装置は、所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備え、前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている液体レンズを備える。
本技術の第４の側面においては、所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備える液体レンズが設けられ、前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている。
液体レンズ、撮像装置、及び、表示装置は、独立した装置であっても良いし、他の装置に組み込まれるモジュールであっても良い。
本技術の第１乃至第４の側面によれば、液体レンズの製造をより容易にすることができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。
エレクトロウェッティング現象の原理を説明する模式図である。 本開示の液体レンズの第１の実施の形態の断面図である。 図２の液体レンズの電極と絶縁膜の平面図である。 電圧印加によるオイルの接触角を説明する図である。 図２の液体レンズのオイルの平面図である。 液体レンズの製造方法について説明する図である。 レンズアレイを説明する図である。 電極の変形例を説明する図である。 図８のAの電極におけるオイルの位置及び形状の制御例を示す図である。 電極の変形例を説明する図である。 本開示の液体レンズの第２の実施の形態の断面図である。 図１１の液体レンズの電極の平面図である。 第２の実施の形態の液体レンズの駆動例を示す図である。 電極の変形例を説明する図である。 図１４のAの電極におけるオイルの位置及び形状の制御例を示す図である。 本開示の液体レンズの第３の実施の形態の断面図である。 電圧印加によるオイルの接触角を説明する図である。 第３の実施の形態の変形例を説明する図である。 本開示の液体レンズの第４の実施の形態の断面図である。 第４の実施の形態の液体レンズの駆動例を示す図である。 積層レンズへの適用例を示す図である。 マイクロレンズアレイへの適用例を示す図である。 ライトフィールドカメラへの適用例を示す図である。 本開示の液体レンズを用いた表示装置の構成例を示すブロック図である。 表示装置の表示部の構成例を示す図である。 表示装置の表示部の構成例を示す図である。 表示部の表示面よりも遠い位置に虚像を提示する例を説明する図である。 液体レンズの平面形状の変形例を示す図である。
以下、本技術を実施するための形態（以下、実施の形態という）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．エレクトロウェッティング現象の説明
２．液体レンズの第１の実施の形態
３．第１の実施の形態の変形例
４．液体レンズの第２の実施の形態
５．第２の実施の形態の変形例
６．液体レンズの第３の実施の形態
７．第３の実施の形態の変形例
８．液体レンズの第４の実施の形態
９．液体レンズのまとめ
１０．撮像装置への適用例
１１．表示装置への適用例
＜１．エレクトロウェッティング現象の説明＞
初めに、エレクトロウェッティング現象について簡単に説明する。
図１は、エレクトロウェッティング現象の原理を説明する模式図である。
図１に示されるように、例えば、電極１の表面に絶縁膜２が形成されており、この絶縁膜２の上に電解液から成る導電性の液滴３が置かれている。絶縁膜２の表面には撥水処理が施されている。図１のAに示されるように、電圧を印加していない無電圧状態では、絶縁膜２の表面と液滴３との間の相互作用エネルギーは低く、接触角θ0は大きい。接触角θ0は、絶縁膜２の表面と液滴３の正接線との成す角度であり、液滴３の表面張力や絶縁膜２の表面エネルギー等の物性に依存する。
一方、図１のBに示されるように、電極１と液滴３との間に所定の電圧を印加すると、液滴３側の電解質イオンが絶縁膜２の表面に集中することによって電荷二重層の帯電量変化が生じ、液滴３の表面張力の変化が誘発される。この現象がエレクトロウェッティング現象であり、印加電圧の大きさによって液滴３の接触角θVが変化する。即ち、図１のBにおいて、接触角θVは、印加電圧Ｖの関数として、以下の式（１）の Lippman-Young の式で表される。
ｃｏｓ（θV）＝ｃｏｓ（θO）＋（ε0・ε）／（２・γLG・ｔ）×Ｖ2 （１）
ここで、
ε0 ：真空の誘電率
ε ：絶縁膜の比誘電率
γLG：電解液の表面張力
ｔ ：絶縁膜の膜厚
である。
以上のように、電極１と液滴３との間に印加する電圧Ｖの大きさによって、液滴３の表面形状（曲率）が変化する。例えば、液滴３をレンズ素子として用いた場合、焦点位置（焦点距離）を電気的に制御できる光学素子を実現することができる。
＜２．液体レンズの第１の実施の形態＞
次に、本開示の液体レンズの第１の実施の形態について説明する。
図２は、エレクトロウェッティング現象を利用して、印加電圧を制御することでレンズの曲率を変えることができる液体レンズ１１の断面図である。
図２のAとBは、印加電圧の違いによる液体レンズ１１の異なる状態を示している。
支持基板２１の上面に、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bが形成されている。図２の断面図において第２の電極２２Bは、第１の電極２２Aの両側に配置されている。なお、図２の例では、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bの最上面と支持基板２１の最上面が同一となるように、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bが支持基板２１に埋め込まれているが、支持基板２１の平面の上に、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bを形成してもよい。
図３のAは、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bの平面形状を示しており、第１の電極２２Aは、液体レンズ１１の平面方向の中心位置に円状に形成されている。第２の電極２２Bは、円状の第１の電極２２Aを囲むように、第１の電極２２Aの平面方向外側に形成されている。
図２の支持基板２１は、例えば、ガラス基板などの入射光を通過させる部材で構成される。支持基板２１は、その他、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ＡBＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）などで構成してもよい。
第１の電極２２Aと第２の電極２２Bは、ＩＴＯ系材料、銀添加ＩＴＯ、ＩＺＯ系材料、ＳｎＯ2系材料、Ｉｎ2Ｏ3系材料、ＳB2Ｏ5系材料、ＺｎＯ系材料、Ｉｎ2Ｏ3−ＺｎＯ系材料、ＧＡ添加ＺｎＯ、Ｉｎ4Ｓｎ3Ｏ12、ＩｎＧＡＺｎＯ等の導電性金属酸化物や、金属、合金、半導体材料等から構成された透明電極とすることができる。また、入射光を通過させる必要がない場合には、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bの材料には、不透明な金属や合金を用いることもできる。不透明な金属や合金としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（ＮＢ）、タンタル（ＴA）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属、これらの金属元素を含む合金（例えばＭｏＷ）あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴＡＳｉ2等のシリサイド）、シリコン（Ｓｉ）等の半導体、ダイヤモンド等の炭素薄膜などを用いることができる。
第２の電極２２Bの上面には、絶縁膜２３が形成されている。絶縁膜２３の表面には撥水処理が施されており、絶縁膜２３は撥水性を有する。図３のBに示されるように、絶縁膜２３の平面形状は、第２の電極２２Bと同じである。
絶縁膜２３の材料は、電気絶縁性の物質であれば特に制限されず、好適には、比誘電率が比較的高い物質が選択される。また、比較的大きな静電容量を得るために絶縁膜２３の膜厚は薄い方が好ましいが、絶縁強度を確保できる膜厚以上であることが必要である。絶縁膜２３を構成する材料として、例えば、ＳｉＯX材料やＳｉＮ、ＳｉＯＮ、酸化フッ化シリコン、ポリイミド樹脂、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラス、ガラスペーストといったＳｉＯ2系材料、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（ＴＡ2Ｏ5）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化クロム（ＣｒＯx）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化ニオブ（ＮＢ2Ｏ5）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、又は、酸化バナジウム（ＶＯx）を挙げることができる。また例えば、絶縁膜２３は、パリレンＣ、パリレンＮ、パリレンＤ、パリレンＡＦ−４、パリレンＦ（パリレンＨＴまたはパリレンＤｉｘＦとして市販されている）、パリレンＶＴ−４、または他の種類のフッ素化パリレンなどで形成されてもよい。
図２において、第１の電極２２Aの上面と、第１の電極２２A及び第２の電極２２Bが形成されていない支持基板２１の上面には、第１の液体２４が配置されている。また、第２の電極２２B上の絶縁膜２３の少なくとも一部の上面と第１の液体２４の上面に、第２の液体２５が配置されている。これにより、第１の液体２４は、第１の電極２２Aに接し、第２の液体２５は、第２の電極２２B上の絶縁膜２３と第１の液体２４と接している。
第１の液体２４としては、絶縁性を有する透明な液体が用いられ、例えば、デカン、ドデカン、ヘキサデカンもしくはウンデカン等の炭化水素系の材料、シリコーンオイル、ジフェニルスルフィド、メチルナフタレン、ジフェニルエチレン(DPE)、ブロモナフタレン、HIVAC、フッ素系の材料などの無極性溶媒を用いることができる。
第２の液体２５としては、導電性を有する透明な液体が用いられ、例えば、水、電解液（塩化カリウムや塩化ナトリウム、塩化リチウム等の電解質の水溶液）、分子量の小さなメチルアルコール、エチルアルコール、エチレングリコール、プロプレングリコール等のアルコール類、常温溶融塩（イオン性液体）などの有極性液体を用いることができる。
第１の液体２４と第２の液体２５は、互いに異なる屈折率を有するとともに、互いに混和することなく存在できる材料が選ばれる。第１の液体２４及び第２の液体２５は、互いに同等の比重をもつことが好ましい。また、第１の液体２４及び第２の液体２５は、必要に応じて着色されていてもよい。
本実施の形態では、第１の液体２４としてシリコーンオイルが用いられ、第２の液体２５として電解液が用いられることとし、以下の説明では、第１の液体２４をオイル２４、第２の液体２５を電解液２５と称して説明する。
例えば、図４に示されるように、仮に第１の電極２２Aと第２の電極２２Bを対向配置させたとして、印加電圧有りのときのオイル２４の接触角θonと、印加電圧無しのときのオイル２４の接触角θoffは、接触角θonが接触角θoffより大きい（θon＞θoff）という関係にある。
そのため、図２に示した液体レンズ１１において、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの間に所定の電圧を印加しない状態では、オイル２４の接触角θが小さくなり（接触角θoffとなり）、また絶縁膜２３の撥水性が利用されることにより、図２のAの断面図及び図５のAの平面図で示されるように、オイル２４の表面形状が、平坦または平坦に近い凸形状となる。
一方、第１の電極２２Aが正極、第２の電極２２Bが負極となるように、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの間に所定の電圧を印加した状態では、図２のBにおいて矢印で示される電界の影響を受け、オイル２４の接触角θが大きくなる（接触角θonとなる）ので、図２のBの断面図及び図５のBの平面図で示されるように、オイル２４の表面形状が、図２のAの電圧印加なしの形状よりも球面に近い凸形状または球面形状となる。
オイル２４と電解液２５の屈折率の関係が、オイル２４が電解液２５よりも大きい関係（オイル２４＞電解液２５）にある場合には、オイル２４が凸レンズとして機能し、電解液２５がオイル２４よりも大きい関係（オイル２４＜電解液２５）にある場合には、電解液２５が凹レンズとして機能する。
＜製造方法＞
次に、図６を参照して、液体レンズ１１の製造方法について説明する。
初めに、図６のAに示されるように、支持基板２１の上面に、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bが、リソグラフィ技術を用いてパターン形成された後、図６のBに示されるように、第２の電極２２Bの上面に絶縁膜２３が成膜される。絶縁膜２３の撥水性処理も施される。
そして、図６のCに示されるように、第１の電極２２Aを中心とする中央部にオイル２４が注入され、その後、図６のDに示されるように、電解液２５が注入される。
液体レンズ１１は、図７に示されるように行列状に複数配列され、レンズアレイ３０を構成することができる。レンズアレイ３０を構成する各液体レンズ１１の第１の電極２２A及び第２の電極２２B間の電圧は、駆動制御部３１によって制御される。
以上のように構成される液体レンズ１１は、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bが、対向する位置ではなく、同一平面上に形成されるので、リソグラフィ技術のみで形成でき、製造が容易である。製造が容易であるので、設計の自由度が上がり、量産性が向上し、コストを大幅に削減することができる。また、光が通過する電極層を１層とすることができるので、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bを対向する配置とした場合と比べて光量の透過率を向上させることができる。
＜３．第１の実施の形態の変形例＞
次に、第１の実施の形態の変形例について説明する。
上述した第１の実施の形態では、第２の電極２２Bが１枚の電極で構成されていたが、図８のA及びBに示されるように、第２の電極２２Bは、周方向に複数に分割された構成としてもよい。図８のAでは、第２の電極２２Bが周方向に４個に分割されている。図８のBでは、第２の電極２２Bが周方向に８個に分割されている。
また、図８のCに示されるように、第２の電極２２Bに加えて、第１の電極２２Aについても、周方向に複数に分割された構成としてもよい。
周方向に複数に分割された第２の電極２２Bにおいて、分割された各領域に異なる電圧を印加することで、レンズとしてのオイル２４の位置や形状を変えることができる。
図９は、第２の電極２２Bが図８のAのように４つの領域に分割されており、その４つの領域を第１乃至第４の領域として、第１乃至第４の領域に異なる電圧を印加した場合のオイル２４の位置及び形状の例を示している。
図９では、第１乃至第４の領域に等しい電圧を印加した場合のオイル２４の位置及び形状が一番左に示されており、右側の４つは、第１乃至第４の領域の少なくとも１つに異なる電圧を印加した場合のオイル２４の位置及び形状を示している。図９においては、第１乃至第４の領域に印加される電圧の大小関係が、不等号及び等号で示されている。
また、上述した第１の実施の形態では、中心に配置される第１の電極２２Aの平面形状が円状に形成されていたが、第１の電極２２Aの平面形状は、図１０に示されるような四角形状や、その他の多角形形状でもよい。第１の電極２２Aがどのような形状であっても、第２の電極２２Bは、第１の電極２２Aの周囲を囲むように第１の電極２２Aの平面方向外側に形成される。
＜４．液体レンズの第２の実施の形態＞
次に、本開示の液体レンズの第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態以降の図面及び説明では、上述した第１の実施の形態の対応する部分については同一の符号を付すことにより説明を省略し、第１の実施の形態と異なる部分について注目して説明する。
図１１は、第２の実施の形態に係る液体レンズの断面図である。
図１１のAは、電圧印加無しの液体レンズ１１の断面図を示し、図１１のBは、電圧印加有りの液体レンズ１１の断面図を示している。
上述した第１の実施の形態では、電圧を印加するための電極として第１の電極２２Aと第２の電極２２Bの２枚の電極２２が支持基板２１上面に形成されていた。第２の実施の形態では、第１の電極２２A及び第２の電極２２Bに、第３の電極２２C及び第４の電極２２Dを加えた４枚の電極２２が支持基板２１上面に形成されている。
図１２は、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dを上から見た平面図である。
図１２に示されるように、第１の電極２２Aは、第１の実施の形態と同様に、液体レンズ１１の平面方向の中心位置に円状に形成され、第２の電極２２Bないし第４の電極２２Dが、円状の第１の電極２２Aを囲むように、平面方向外側に同心円状に形成されている。
換言すれば、第２の実施の形態では、第１の実施の形態における第２の電極２２Bが、径方向に３つに分割され、第２の電極２２Bないし第４の電極２２Dとされている。
なお、図１２の例は、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dの平面形状が真円の例であるが、必ずしも真円である必要はなく、略同心円状であればよい。
以上のように構成される第２の実施の形態に係る液体レンズ１１において、図１１のAに示されるように、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dに電圧が印加されない場合には、オイル２４の接触角θが小さくなり（接触角θoffとなり）、また絶縁膜２３の撥水性が利用されることにより、オイル２４の表面形状が、平坦または平坦に近い凸形状となる。
一方、例えば、図１１のBに示されるように、第１の電極２２A及び第４の電極２２Dが正極、第２の電極２２B及び第３の電極２２Cが負極となるように、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの間、及び、第３の電極２２Cと第４の電極２２Dとの間に所定の電圧を印加した場合には、図１１のBにおいて矢印で示される電界の影響を受け、オイル２４の接触角θが大きくなる（接触角θonとなる）ので、オイル２４の表面形状が、図１１のAの電圧印加なしの形状よりも球面に近い凸形状または球面形状となる。
第２の実施の形態の液体レンズ１１においても、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bが同一平面上に配置された構成を有するので、製造が容易であり、設計の自由度や量産性が向上し、コストの大幅な削減が可能である。また、光が通過する電極層を１層とすることができるので光量の透過率を向上させることができる。
＜駆動方法＞
第２の実施の形態においては、径方向に分割して配置された第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dのなかの２つの電極２２を１組として、任意の１組または２組の電極２２を選択して所定の電圧を印加する駆動が可能である。
図１３は、駆動制御部３１による第２の実施の形態の液体レンズ１１の駆動例を示す図である。
図１３のAは、印加電圧無しの液体レンズ１１の状態を示している。
図１３のBは、駆動制御部３１が、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dのなかの第１の電極２２Aと第２の電極２２Bを選択し、第１の電極２２Aが正極、第２の電極２２Bが負極となるように、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの間に所定の電圧を印加したときの液体レンズ１１の状態を示している。
図１３のCは、駆動制御部３１が、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dのなかの第３の電極２２Cと第４の電極２２Dを選択し、第４の電極２２Dが正極、第３の電極２２Cが負極となるように、第３の電極２２Cと第４の電極２２Dとの間に所定の電圧を印加したときの液体レンズ１１の状態を示している。
図１３のDは、駆動制御部３１が、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dのなかの第２の電極２２Bと第３の電極２２Cを選択し、第３の電極２２Cが正極、第２の電極２２Bが負極となるように、第２の電極２２Bと第３の電極２２Cとの間に所定の電圧を印加したときの液体レンズ１１の状態を示している。
図１３のEは、駆動制御部３１が、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dの全てを選択し、第１の電極２２A及び第４の電極２２Dが正極、第２の電極２２B及び第３の電極２２Cが負極となるように、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの間、及び、第３の電極２２Cと第４の電極２２Dとの間に所定の電圧を印加したときの液体レンズ１１の状態を示している。
電解液２５は電界の影響を受け、オイル２４は絶縁体であるので電界の影響を受けない。そのため、例えば、図１３のAの電圧印加無しのレンズ状態から、図１３のBのレンズ状態に直接変形させる場合には強い電界が必要となる。
そこで、駆動制御部３１は、電圧を印加する２つの電極２２を段階的に選択し、例えば、図１３のAのレンズ状態から、第１段階として図１３のCのレンズ状態、第２の段階として図１３のBのレンズ状態とすることで、低い電圧による電界でレンズ形状を変形させることができる。
あるいはまた、例えば、図１３のAのレンズ状態から、第１段階として図１３のCのレンズ状態、第２の段階として図１３のDのレンズ状態と、段階的にレンズ形状を変形させ、凸レンズとしてのオイル２４の曲率を変えることができる。
また、例えば、図１３のAのレンズ状態から、第１段階として図１３のCのレンズ状態、第２の段階として図１３のEのレンズ状態と、段階的にレンズ形状を変形させ、凸レンズとしてのオイル２４の曲率を変えてもよい。
以上のように、駆動制御部３１は、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dのなかから、少なくとも２つの電極２２に対して所定の電圧を選択的に印加する駆動制御を行うことができる。これにより、液体レンズ１１のレンズ形状を、より低い電圧で制御することができる。
＜５．第２の実施の形態の変形例＞
次に、第２の実施の形態の変形例について説明する。
第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dは、図８を参照して説明した第１の実施の形態の変形例と同様に、周方向に複数に分割された構成とすることができる。
図１４のAは、第２の電極２２Bないし第４の電極２２Dが周方向に４個に分割された構成を示している。
図１４のBは、第２の電極２２Bないし第４の電極２２Dが周方向に８個に分割された構成を示している。
図１４のCは、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dが周方向に８個に分割された構成を示している。
図１５は、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dとして図１４のAに示した構成が採用された場合に制御可能なオイル２４の位置及び形状の例を示している。
図１５の上段のオイル２４の位置及び形状は、図９に示した第１の実施の形態の変形例におけるオイル２４の位置及び形状と同じである。
第２の実施の形態の変形例では、第１の実施の形態の変形例で制御可能な上段のオイル２４の位置及び形状に加えて、図１５の下段に示されるような、より細かいオイル２４の位置及び形状が可能である。
＜６．液体レンズの第３の実施の形態＞
次に、本開示の液体レンズの第３の実施の形態について説明する。
図１６は、第３の実施の形態に係る液体レンズの断面図である。
図１６のAは、電圧印加無しの液体レンズ１１の断面図を示し、図１６のBは、電圧印加有りの液体レンズ１１の断面図を示している。
第３の実施の形態の液体レンズ１１は、図２に示した第１の実施の形態の液体レンズ１１と比較すると、オイル２４と電解液２５の配置が反対になっている。
また、第３の実施の形態においては、図１７に示されるように、絶縁膜２３から第１の電極２２Aまでの平面方向の距離ｄ１が、第２の電極２２Bから第１の電極２２Aまでの平面方向の距離ｄ２よりも短くなっている。これは、電解液２５を介した第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの短絡を防止するためである。
図１７に示されるように、印加電圧有りのときのオイル２４の接触角θonと、印加電圧無しのときのオイル２４の接触角θoffは、接触角θonが接触角θoffより大きい（θon＞θoff）という関係にある。
そのため、図１６の液体レンズ１１において、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの間に所定の電圧を印加しない状態では、オイル２４の接触角θが小さくなる（接触角θoffとなる）とともに、絶縁膜２３の撥水性が利用されることにより、図１６のAの断面図で示されるように、電解液２５の表面形状が、球面に近い凸形状または球面形状となる。
一方、第１の電極２２Aが正極、第２の電極２２Bが負極となるように、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの間に所定の電圧を印加した状態では、図１６のBにおいて矢印で示される電界の影響を受け、オイル２４の接触角θが大きくなる（接触角θonとなる）ので、図１６のBの断面図で示されるように、電解液２５の表面形状が、図１６のAの電圧印加なしの形状よりも平坦に近い凸形状または平坦となる。
オイル２４と電解液２５の屈折率の関係が、オイル２４が電解液２５よりも大きい関係（オイル２４＞電解液２５）にある場合には、オイル２４が凹レンズとして機能し、電解液２５がオイル２４よりも大きい関係（オイル２４＜電解液２５）にある場合には、電解液２５が凸レンズとして機能する。第３の実施の形態のその他の構成は、上述した第１の実施の形態と同様である。
第３の実施の形態の液体レンズ１１においても、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bが同一平面上に配置された構成を有するので、製造が容易であり、設計の自由度や量産性が向上し、コストの大幅な削減が可能である。また、光が通過する電極層を１層とすることができるので光量の透過率を向上させることができる。
＜７．第３の実施の形態の変形例＞
図１８は、第３の実施の形態の変形例を説明する図である。
図１６に示した第３の実施の形態の液体レンズ１１は、図１８のAに示されるように、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bが同一平面上に形成された構成とされていた。
しかしながら、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bは、図１８のBないしDに示されるように、第１の電極２２Aの平面と第２の電極２２Bの平面が同一平面上でなく、多少の段差を設けてもよい。この場合、中心部に形成される第１の電極２２Aが、第２の電極２２Bよりもわずかに低い位置に形成される。
図１８のBの液体レンズ１１は、第１の電極２２Aが、第２の電極２２Bよりもわずかに低い位置に形成され、第１の電極２２Aの端部の支持基板２１の壁面が垂直となっている。
図１８のCの液体レンズ１１は、第１の電極２２Aが、第２の電極２２Bよりもわずかに低い位置に形成され、第１の電極２２Aの端部の支持基板２１の壁面が斜面（テーパ状）となっている。
図１８のDの液体レンズ１１は、第１の電極２２Aが、第２の電極２２Bよりもわずかに低い位置に形成され、第１の電極２２Aの端部の支持基板２１の壁面が斜面（テーパ状）となり、その斜面と第１の電極２２Aの膜面に親水膜４１が成膜されている。この親水膜４１は、図１８のAやBの構成においても、絶縁膜２３が形成されていない支持基板２１の上面及び第１の電極２２Aの上面に形成してよい。
このように第１の電極２２Aの平面と第２の電極２２Bの平面に多少の段差を設けた場合であっても、２枚の電極を対向配置させた場合よりも製造が容易であり、設計の自由度や量産性が向上し、コストの大幅な削減が可能である。また、光が通過する電極層を１層とすることができるので光量の透過率を向上させることができる。
なお、上述した第１及び第２の実施の形態、及び、後述する第４の実施の形態においても、図１８のBないしDに示したように第１の電極２２Aの平面と、その周辺の第２の電極２２Bないし第４の電極２２Dの平面に段差を設けた構成とすることができる。第１及び第２の実施の形態において、図１８のDの親水膜４１に相当する膜は、親油膜となる。
また、第３の実施の形態においても、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bは、図８に示した周方向に複数に分割した構成や、図１０に示した略同心四角形状の構成を採用することができる。
＜８．液体レンズの第４の実施の形態＞
次に、本開示の液体レンズの第４の実施の形態について説明する。
図１９は、第４の実施の形態に係る液体レンズの断面図である。
図１９のAは、電圧印加無しの液体レンズ１１の断面図を示し、図１９のBは、電圧印加有りの液体レンズ１１の断面図を示している。
第４の実施の形態の液体レンズ１１は、図１１に示した第２の実施の形態の液体レンズ１１と比較すると、オイル２４と電解液２５の配置が反対になっている。第４の実施の形態のその他の構成は、第２の実施の形態と同様である。即ち、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dは、円状の第１の電極２２Aを中心に同心円状に形成されている。
第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dに電圧が印加されない場合には、オイル２４の接触角θが小さくなる（接触角θoffとなる）とともに、絶縁膜２３の撥水性が利用されることにより、図１９のAに示されるように、電解液２５の表面形状が、球面に近い凸形状または球面形状となる。
一方、例えば、図１９のBに示されるように、第１の電極２２A及び第４の電極２２Dが正極、第２の電極２２B及び第３の電極２２Cが負極となるように、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの間、及び、第３の電極２２Cと第４の電極２２Dとの間に所定の電圧を印加した場合には、図１９のBにおいて矢印で示される電界の影響を受け、オイル２４の接触角θが大きくなる（接触角θonとなる）ので、電解液２５の表面形状が、図１９のAの電圧印加なしの形状よりも平坦に近い凸形状または平坦となる。
第４の実施の形態の液体レンズ１１においても、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bが同一平面上に配置された構成を有するので、製造が容易であり、設計の自由度や量産性が向上し、コストの大幅な削減が可能である。また、光が通過する電極層を１層とすることができるので光量の透過率を向上させることができる。
＜駆動方法＞
第４の実施の形態においても、径方向に分割して配置された第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dのなかの２つの電極２２を１組として、任意の１組または２組の電極２２を選択して所定の電圧を印加する駆動が可能である。
図２０は、駆動制御部３１による第４の実施の形態の液体レンズ１１の駆動例を示す図である。
図２０のAは、印加電圧無しの液体レンズ１１の状態を示している。
図２０のBは、駆動制御部３１が、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dのなかの第１の電極２２Aと第２の電極２２Bを選択し、第１の電極２２Aが正極、第２の電極２２Bが負極となるように、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの間に所定の電圧を印加したときの液体レンズ１１の状態を示している。
図２０のCは、駆動制御部３１が、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dのなかの第２の電極２２Bと第３の電極２２Cを選択し、第２の電極２２Bが正極、第３の電極２２Cが負極となるように、第２の電極２２Bと第３の電極２２Cとの間に所定の電圧を印加したときの液体レンズ１１の状態を示している。
図２０のDは、駆動制御部３１が、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dの全てを選択し、第１の電極２２A及び第４の電極２２Dが正極、第２の電極２２B及び第３の電極２２Cが負極となるように、第１の電極２２Aと第２の電極２２Bとの間、及び、第３の電極２２Cと第４の電極２２Dとの間に所定の電圧を印加したときの液体レンズ１１の状態を示している。
図２０のEは、駆動制御部３１が、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dのなかの第３の電極２２Cと第４の電極２２Dを選択し、第４の電極２２Dが正極、第３の電極２２Cが負極となるように、第３の電極２２Cと第４の電極２２Dとの間に所定の電圧を印加したときの液体レンズ１１の状態を示している。
電解液２５の表面形状が球面に近い図２０のAのレンズ形状から、電解液２５の表面形状が平坦に近いレンズ形状にレンズ形状を変形させる場合、駆動制御部３１は、例えば、図２０のB、図２０のC、図２０のDの順に、印加電圧を段階的に制御する。あるいはまた、駆動制御部３１は、例えば、図２０のB、図２０のC、図２０のEの順に、印加電圧を段階的に制御する。これにより、低い電圧による電界でレンズ形状を変形させることができる。
以上のように、駆動制御部３１は、第１の電極２２Aないし第４の電極２２Dのなかから、少なくとも２つの電極２２に対して所定の電圧を選択的に印加する駆動制御を行うことができる。これにより、液体レンズ１１のレンズ形状を、より低い電圧で制御することができる。
＜９．液体レンズのまとめ＞
以上説明したように、液体レンズ１１は、所定の電圧が印加される複数の電極２２（第１の電極２２Aと第２の電極２２B、第１の電極２２Aないし第４の電極２２D）を略同一平面上に径方向に隣接して配置した構成とされる。これにより、液体レンズ１１の製造が容易となり、設計の自由度や量産性が向上し、コストの大幅な削減が可能である。また、光が通過する電極層を１層とすることができるので光量の透過率を向上させることができる。
そして、径方向の複数の電極２２に対する印加電圧を制御（オンオフ）することで、液体レンズ１１のレンズ形状の曲率を変えることができ、レンズ屈折力を変えることができる。
また、中心に配置された第１の電極２２Aの平面方向外側（径方向）に複数の電極２２（第２の電極２２Bないし第４の電極２２D）を配置し、隣り合う２つの電極２２に対して所定の電圧を選択的に印加することで、液体レンズ１１のレンズ形状を、より低い電圧で制御することができる。
なお、上述した実施の形態では、中心に配置された第１の電極２２Aの平面方向外側（径方向）に３つの電極２２（第２の電極２２Bないし第４の電極２２D）を配置した例について説明したが、第１の電極２２Aの外側に配置する電極２２の個数は２つ以上であればよい。
また、略同一平面上に径方向に隣接して配置した複数の電極２２の少なくとも１つを、周方向に複数に分割し、異なる電圧を印加することにより、レンズとしてのオイル２４または電解液２５の位置や形状を変えることができる。
＜１０．撮像装置への適用例＞
上述した液体レンズ１１は、例えば、撮像装置を構成する部品として組み込むことができる。以下では、液体レンズ１１を用いた撮像装置の例について説明する。
＜積層レンズへの適用例＞
図２１は、液体レンズ１１を積層レンズへ適用した例を示す図である。
図２１の撮像装置１００は、複数のレンズ付き基板１１１が積層された積層レンズ構造体１１２と、受光素子１１３を含んで構成される。
撮像装置１００において、上方から積層レンズ構造体１１２へと入射した光は、積層レンズ構造体１１２を透過し、積層レンズ構造体１１２の下側に配置された受光素子１１３で受光される。受光素子１１３は、例えば、表面照射型または裏面照射型のCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサで構成される。積層レンズ構造体１１２の上には、絞り板１１４が配置されている。絞り板１１４は、例えば、光吸収性もしくは遮光性を有する材料で形成された層を備える。
図２１の例では、積層レンズ構造体１１２は、５枚のレンズ付き基板１１１ａ乃至１１１ｅで構成されており、５枚のレンズ付き基板１１１ａ乃至１１１ｅそれぞれは、レンズ１２１を有する。そして、レンズ付き基板１１１ａ乃至１１１ｅの少なくとも１つのレンズ１２１が、上述した液体レンズ１１で構成されている。図２１の例では、レンズ付き基板１１１ａのレンズ１２１が液体レンズ１１となっている。
図２１の例のように、複数のレンズ付き基板１１１のうち、１枚のレンズ付き基板１１１のレンズ１２１を液体レンズ１１とした場合、液体レンズ１１は焦点可変レンズとして機能し、積層レンズ構造体１１２は、オートフォーカス機能を有する。
また例えば、複数のレンズ付き基板１１１のうち、複数枚のレンズ付き基板１１１のレンズ１２１を液体レンズ１１とした場合には、液体レンズ１１は焦点可変レンズとして機能し、積層レンズ構造体１１２は、ズーム機能を有する。
＜マイクロレンズアレイへの適用例＞
図２２は、液体レンズ１１をマイクロレンズアレイへ適用した例を示す図である。
図２２の撮像装置１４０は、マイクロレンズアレイ基板１５１と、積層型受光素子１５２を含んで構成される。
マイクロレンズアレイ基板１５１は、シリコン基板等で構成される担体基板１６１に対して複数の導光路１６２と、各導光路１６２の上面（光入射側）に形成されたマイクロレンズ１６３とを備える。
積層型受光素子１５２は、上側基板１７１と下側基板１７２とを積層して構成される。上側基板１７１には、フォトダイオード（PD）１７３、カラーフィルタ１７４、及びオンチップレンズ１７５がアレイ状に形成され、最表面がシール樹脂１７６で覆われている。下側基板１７２には、フォトダイオード１７３で生成された画素信号を処理する信号処理回路と、はんだボール等で構成される外部端子１７７が形成されている。
マイクロレンズアレイ基板１５１では、担体基板１６１に対して複数配置されたマイクロレンズ１６３単位で入射光が集光され、上側基板１７１のフォトダイオード１７３で結像されるようになっている。このマイクロレンズアレイ基板１５１のマイクロレンズ１６３が、上述した液体レンズ１１で構成されている。
撮像装置１４０は、液体レンズ１１が採用された複数のマイクロレンズ１６３それぞれを、異なる焦点位置となるようにレンズ形状を制御した場合、導光路１６２単位で焦点位置が異なる複数枚の画像を生成することができる。
一方、撮像装置１４０は、液体レンズ１１が採用された複数のマイクロレンズ１６３それぞれを、同一の焦点位置となるようにレンズ形状を制御した場合には、視差を有する複数枚の画像を生成することができる。
＜ライトフィールドカメラへの適用例＞
図２３は、液体レンズ１１をライトフィールドカメラ（撮像装置）へ適用した例を示す図である。
図２３の撮像装置１９０は、メインレンズ２０１と、マイクロレンズアレイ２０２と、被写体２１１からの光を受光して光電変換するイメージセンサ２０３を有する。マイクロレンズアレイ２０２は、メインレンズ２０１の焦点位置に設けられ、イメージセンサ２０３は、マイクロレンズアレイ２０２の焦点位置に設けられる。マイクロレンズアレイ２０２の各マイクロレンズは、イメージセンサ２０３の複数画素に対して１つずつ設けられる。
以上のように構成される撮像装置１９０において、マイクロレンズアレイ２０２を構成するマイクロレンズそれぞれが液体レンズ１１で構成されている。
マイクロレンズアレイ２０２のマイクロレンズとしての液体レンズ１１のレンズ形状を凸形状に制御した場合、撮像装置１９０はライトフィールドカメラとして利用することができる。
一方、マイクロレンズアレイ２０２のマイクロレンズとしての液体レンズ１１のレンズ形状をフラット形状に制御した場合、被写体２１１からの光をイメージセンサ２０３に結像させる通常カメラとして撮像装置１９０を利用することができる。
以上のように液体レンズ１１は、様々な撮像装置の構成部品として利用することができる。
＜１１．表示装置への適用例＞
上述した液体レンズ１１は、表示装置を構成する部品として組み込むことができる。以下では、液体レンズ１１を用いた表示装置の例について説明する。
図２４は、本開示の表示装置の構成例を示すブロック図である。
表示装置３００は、表示部３１１、撮像部３１２、測距部３１３、信号処理部３１４、表示制御部３１５、及び、入力部３１６を備えている。信号処理部３１４及び表示制御部３１５は、例えば、マイクロコンピュータを用いて構成することができる。
表示装置３００は、表示部３１１の表示面と異なる提示位置に虚像を提示することができる虚像表示装置であり、また、表示部３１１の表示面上に実像（二次元的な画像）を表示することもできる表示装置である。例えば、表示装置３００は、表示部３１１の表示面のアスペクト比と異なるアスペクト比にて虚像を提示する。
図２５は、表示部３１１の構成例を示している。
表示部３１１は、発光部として例えば有機ＥＬ（Electro Luminescence：エレクトロルミネッセンス）素子を用いた有機ＥＬ表示装置から構成される。但し、表示部３１１としては、有機ＥＬ表示装置に限られるものではなく、液晶表示装置やＦＥＤ（Field Emission Display）表示装置などの他の平面型（フラットパネル型）表示装置を用いることも可能である。
表示部３１１において、カラー画像を形成する際の単位となる１つの画素（ピクセル）３２１は、例えば３つの副画素（サブピクセル）から構成されている。例えば、１つの画素３２１は、赤色（Ｒｅｄ：Ｒ）光を発光する有機ＥＬ素子を含む副画素３２１Ｒ、緑色（Ｇｒｅｅｎ：Ｇ）光を発光する有機ＥＬ素子を含む副画素３２１Ｇ、及び、青色（Ｂｌｕｅ：Ｂ）光を発光する有機ＥＬ素子を含む副画素３２１Ｂの３原色の副画素から構成されている。
但し、１つの画素３２１としては、ＲＧＢの３原色の副画素の組み合わせに限られるものではなく、３原色の副画素に更に１色あるいは複数色の副画素を加えて１つの画素を構成することも可能である。より具体的には、例えば、輝度向上のために白色（Ｗｈｉｔｅ；Ｗ）光を発光する副画素を加えて１つの画素を構成したり、色再現範囲を拡大するために補色光を発光する少なくとも１つの副画素を加えて１つの画素を構成したりすることも可能である。
表示部３１１は、図２５に示すように、複数の画素３２１、好ましくは偶数画素を単位として、例えばマイクロレンズ３２２がアレイ状に配置された構成となっている。
図２５には、例えば２×３のマイクロレンズアレイの正面図、当該正面図のＡ-Ａ線に沿った矢視断面図（Ａ-Ａ線断面図）、及び、Ｂ-Ｂ線に沿った矢視断面図（Ｂ-Ｂ線断面図）を示している。
図２５では、２×２の４個の画素３２１に対して１個のマイクロレンズ３２２が、副画素３２１Ｒ，３２１Ｇ，３２１Ｂの上の拡散層３２４を介して配置されている。
１個のマイクロレンズ３２２が配置される単位となる４個の画素３２１は、例えば、図２６に示されるように、上下を組とする左側の２つの右眼用画素３２３Ｒと、上下を組とする右側の２つの左眼用画素３２３Ｌとで構成される。
マイクロレンズ３２２は、本開示の液体レンズ１１で構成されており、第１の液体３３１と第２の液体３３２とを含む。第１の液体３３１と第２の液体３３２の一方が、オイル等の、絶縁性を有する透明な液体であり、他方が、電解液等の導電性を有する透明な液体とされている。
かかる構成により、マイクロレンズ３２２は、焦点距離が可変な可変焦点レンズとして機能し、表示制御部３１５による駆動制御の下に、焦点距離を変えることによって虚像の提示位置を調整可能となる。また、マイクロレンズ３２２にレンズ機能を持たせないことにより、表示部３１１の表示面上に実像（二次元的な画像）を表示することもできる。
マイクロレンズ３２２は、観察者の眼の水晶体がピントを合わせる位置、即ち、虚像の提示位置が表示部３１１の表示面上と異なる位置（即ち、表示面よりも遠い位置又は近い位置）となるように、焦点距離によって虚像の提示位置を調整する作用を持っている。換言すれば、マイクロレンズ３２２は、対応する複数の画素からの画像の光を、観察者の眼の網膜上に結像して観察者に虚像として視認させる作用を持っている。
撮像部３１２及び測距部３１３は、表示部３１１に対して一体的に取り付けられており、表示部３１１の表示面に対する観察者の眼の位置情報及び方位情報を検出する検出部の一部を構成している。撮像部３１２は、表示部３１１の表示画像を観察する観察者の顔を撮影可能なカメラから成り、撮像した画像情報を信号処理部３１４に供給する。
測距部３１３は、表示部３１１の表示面と観察者の眼との間の距離を測定し、表示部３１１の表示面から観察者の眼までの距離情報として出力する。測距部３１３としては、例えば、赤外光等によるＴＯＦ（Time Of Flight）方式により、表示部３１１の表示面と観察者の眼との間の距離を測定する構成のものを用いることができる。あるいは、撮像部３１２を構成するカメラに加えてもう１つカメラを設け、２つのカメラの撮像画像による三角測量法によって、表示部３１１の表示面と観察者の眼との間の距離を測定する構成のものを用いることができる。
信号処理部３１４は、撮像部３１２が撮像した画像情報及び測距部３１３が測定した距離情報を入力とする。そして、信号処理部３１４は、撮像部３１２が撮像した画像情報及び測距部３１３が測定した距離情報を基に、表示部３１１の表示面に対する観察者の眼の位置情報及び方位情報を検出する。観察者の眼の位置情報は、表示部３１１の表示面と観察者の眼との間の距離や、左眼と右眼との間（眼間）の間隔等の情報である。観察者の眼の方位情報は、表示部３１１に対する眼の傾き、即ち、左眼と右眼とを結ぶ線の表示部３１１に対する傾き等の情報である。
信号処理部３１４は、撮像部３１２から供給される画像情報に基づいて、観察者の顔検出を行い、更に、顔検出をもとに左眼及び右眼（以下、「左右両眼」と記述する場合もある）の位置を特定し、画像内での左右両眼の座標情報を得る（左眼位置（ＸＬ，ＹＬ）、右眼位置（ＸＲ，ＹＲ））。左右両眼の座標情報を得たら、信号処理部３１４は、左右両眼の座標情報と測距部３１３から供給される距離情報とを用いて、表示部３１１に対する観察者の左右両眼の位置関係を決定する。
上述した観察者の顔の検出、左右両眼の検出、左右両眼の位置関係の決定等の信号処理部３１４の機能は、撮像部３１２及び測距部３１３と共に、表示部３１１の表示面に対する観察者の眼の位置情報及び方位情報を検出する検出部を構成している。尚、測距部３１３を用いなくても撮像部３１２の画像情報から得られる左右両眼の間隔等を基に、表示部３１１の表示面と観察者の眼との間の距離を検出することができる。従って、測距部３１３は必須の構成要素ではない。但し、左右両眼の間隔は観察者によって異なり、左右両眼の間隔を基に距離を精度よく検出するのは難しいため、測距部３１３を用いた方が、距離の検出精度を上げることができる。
信号処理部３１４は、表示部３１１の表示面に対する観察者の眼の位置情報及び方位情報を検出する演算処理の他に、観察者の眼の位置から虚像を提示する（表示する）虚像の提示位置までの距離（以下、「虚像距離」と記述する）を演算する処理も行う。マイクロレンズ３２２の焦点距離は、入力部３１６からの観察者による指定によって決まる。このとき、信号処理部３１４は、入力部３１６から観察者によって指定されるマイクロレンズ３２２の焦点距離から虚像距離を演算する。また、表示制御部３１５は、観察者が指定した焦点距離になるようにマイクロレンズ３２２の焦点距離の調整を行う。
信号処理部３１４は更に、観察者の眼の位置情報及び方位情報、虚像距離情報、ならびに、表示すべき画像情報を基に、表示部３１１の表示面のアスペクト比と異なるアスペクト比で、虚像距離の位置に虚像を提示するように、左眼用画素３２３Ｌ及び右眼用画素３２３Ｒそれぞれに対する虚像情報（画像情報）を演算し、表示制御部３１５に供給する。表示制御部３１５は、信号処理部３１４から供給される虚像情報に基づいて、左眼用画素３２３Ｌ及び右眼用画素３２３Ｒを駆動する。表示制御部３１５は、入力部３１６からのユーザによる指定に応じて、マイクロレンズ３２２の焦点距離を制御する。
表示制御部３１５による駆動制御により、虚像距離の位置、即ち、虚像の提示位置に虚像の提示（表示）が行われる。すなわち、左眼用画素３２３Ｌ及び右眼用画素３２３Ｒからの画像の光が、マイクロレンズ３２２によって観察者の網膜上に結像されることにより、観察者は、マイクロレンズ３２２の焦点距離によって決まる提示位置（虚像距離の位置）に表示された虚像として認識することができる。
図２７は、表示装置３００が表示部３１１の表示面よりも遠い位置（遠方）に虚像を提示する例を示している。
図２７においては、観察者の左眼３５１Ｌに関連する光線を一点鎖線で示し、右眼３５１Ｒに関連する光線を破線で示している。また、観察者の左眼３５１Ｌと右眼３５１Ｒとの間（眼間）の間隔を例えば６５［ｍｍ］とする。
表示装置３００において、虚像の提示は、信号処理部３１４による信号処理及び表示制御部３１５による表示制御の下に実行される。すなわち、表示制御部３１５は、信号処理部３１４で生成された画像情報に基づいて、表示部３１１の左眼用画素３２３Ｌ及び右眼用画素３２３Ｒを駆動することにより、マイクロレンズ３２２の焦点距離や視距離によって表示部３１１の表示面よりも遠い位置に設定される提示位置に虚像３５２を提示する。
より具体的には、信号処理部３１４は、左眼用画像の左側と右眼用画像の右側とが隣接するような画像情報を生成する。表示制御部３１５は、信号処理部３１４で生成された画像情報に基づいて、左眼用画素３２３Ｌ及び右眼用画素３２３Ｒを駆動することにより、表示部３１１の表示面よりも遠い位置に設定された提示位置に虚像３５２を提示する。すなわち、表示装置３００では、左眼用画面３５３Ｌ及び右眼用画面３５３Ｒが左右方向において隣接する２画面として虚像３５２の表示が行われる。
左眼用画面３５３Ｌ及び右眼用画面３５３Ｒの２画面には同一のコンテンツの画像を表示することもできるし、別々のコンテンツ、例えば図２７に示すように、右眼用画面３５３ＲにコンテンツＡの画像を表示し、左眼用画面３５３ＬにコンテンツＢの画像を表示することもできる。後者の表示例としては、左眼用画面３５３Ｌには、指定地点を強調して当該指定地点を含む地図情報等の画像情報を表示する一方、右眼用画面３５３Ｒには、指定地点の時間帯毎の天気予報等の画像情報や、指定地点のグルメ情報等の画像情報を表示する例が挙げられる。
以上のように、表示装置３００は、表示部３１１の表示面よりも遠い位置に虚像を提示することができ、また、表示部３１１の表示面よりも近い位置に虚像を提示することもできる。さらに、マイクロレンズ３２２にレンズ機能を持たせないことにより、表示部３１１の表示面上に実像（二次元的な画像）を表示することもできる。
＜その他＞
上述した各実施の形態では、液体レンズ１１の平面形状が四角形状であるとして説明したが、液体レンズ１１の平面形状は、四角形状に限られず、例えば、図２８に示されるように正六角形状として、複数の液体レンズ１１をハニカム配置としてもよい。
本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上述した複数の実施の形態の全てまたは一部を組み合わせた形態を採用することができる。
本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、本明細書に記載されたもの以外の効果があってもよい。
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備え、
前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、
前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている
液体レンズ。
（２）
前記第１の電極と第２の電極は、同一平面上に配置されている
前記（１）に記載の液体レンズ。
（３）
一方が導電性で他方が絶縁性である第１及び第２の液体をさらに備え、
前記第１の液体は、前記第１の電極に接し、
前記第２の液体は、前記第２の電極上の前記絶縁膜と前記第１の液体と接している
前記（１）または（２）に記載の液体レンズ。
（４）
前記第１の液体が絶縁性の液体であり、前記第２の液体が導電性の液体である
前記（３）に記載の液体レンズ。
（５）
前記絶縁膜が形成されていない支持基板の上面及び前記第１の電極の上面に、親油膜が成膜されている
前記（４）に記載の液体レンズ。
（６）
前記第１の液体が導電性の液体であり、前記第２の液体が絶縁性の液体である
前記（３）に記載の液体レンズ。
（７）
前記絶縁膜が形成されていない支持基板の上面及び前記第１の電極の上面に、親水膜が成膜されている
前記（６）に記載の液体レンズ。
（８）
前記絶縁膜から前記第１の電極までの平面方向の距離は、前記第２の電極から前記第１の電極までの平面方向の距離よりも短い
前記（６）または（７）に記載の液体レンズ。
（９）
前記第１の電極と第２の電極は、略同心円状または略同心四角状に配置されている
前記（１）乃至（８）のいずれかに記載の液体レンズ。
（１０）
前記第２の電極は、周方向に複数に分割されている
前記（１）乃至（９）のいずれかに記載の液体レンズ。
（１１）
周方向に分割された２つの前記第２の電極には、異なる電圧が印加される
前記（１０）に記載の液体レンズ。
（１２）
前記第１の電極も、周方向に複数に分割されている
前記（１０）または（１１）に記載の液体レンズ。
（１３）
前記第２の電極のさらに外側に、１つ以上の電極をさらに備える
前記（１）乃至（１２）のいずれかに記載の液体レンズ。
（１４）
前記第２の電極のさらに外側に、第３及び第４の電極をさらに備える
前記（１３）に記載の液体レンズ。
（１５）
第１の電極の平面方向外側に第２の電極が配置され、前記第２の電極の上面に撥水性を有する絶縁膜が形成されている液体レンズの
前記第１の電極と前記第２の電極に所定の電圧を印加する
液体レンズの駆動方法。
（１６）
前記液体レンズの前記第２の電極の平面方向外側には第３及び第４の電極が配置されており、
前記駆動制御部は、前記第１乃至第４の電極の隣り合う２つの電極に対して所定の電圧を選択的に印加する
前記（１５）に記載の液体レンズの駆動方法。
（１７）
所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備え、
前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、
前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている
液体レンズ
を備える撮像装置。
（１８）
前記液体レンズは、複数のレンズが積層された積層レンズの少なくとも１つのレンズである
前記（１７）に記載の撮像装置。
（１９）
前記液体レンズは、マイクロレンズアレイのマイクロレンズである
前記（１７）に記載の撮像装置。
（２０）
前記液体レンズは、ライトフィールドカメラのマイクロレンズである
前記（１７）に記載の撮像装置。
（２１）
所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備え、
前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、
前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている
液体レンズ
を備える表示装置。
１１ 液体レンズ， ２２A 第１の電極， ２２B 第２の電極， ２２C 第３の電極， ２２D 第４の電極， ２３ 絶縁膜， ２４ 第１の液体（オイル）， ２５ 第２の液体（電解液）， ３１ 駆動制御部， ４１ 親水膜， １００ 撮像装置， １１３ 積層レンズ構造体， １２１ レンズ， １４０ 撮像装置， １５１ マイクロレンズアレイ基板， １６３ マイクロレンズ， １９０ 撮像装置， ２０２ マイクロレンズアレイ， ３００ 表示装置， ３１１ 表示部， ３２２ マイクロレンズ

Claims (20)

  1. 所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備え、
    前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、
    前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている
    液体レンズ。
  2. 前記第１の電極と第２の電極は、同一平面上に配置されている
    請求項１に記載の液体レンズ。
  3. 一方が導電性で他方が絶縁性である第１及び第２の液体をさらに備え、
    前記第１の液体は、前記第１の電極に接し、
    前記第２の液体は、前記第２の電極上の前記絶縁膜と前記第１の液体と接している
    請求項１に記載の液体レンズ。
  4. 前記第１の液体が絶縁性の液体であり、前記第２の液体が導電性の液体である
    請求項３に記載の液体レンズ。
  5. 前記絶縁膜が形成されていない支持基板の上面及び前記第１の電極の上面に、親油膜が成膜されている
    請求項４に記載の液体レンズ。
  6. 前記第１の液体が導電性の液体であり、前記第２の液体が絶縁性の液体である
    請求項３に記載の液体レンズ。
  7. 前記絶縁膜が形成されていない支持基板の上面及び前記第１の電極の上面に、親水膜が成膜されている
    請求項６に記載の液体レンズ。
  8. 前記絶縁膜から前記第１の電極までの平面方向の距離は、前記第２の電極から前記第１の電極までの平面方向の距離よりも短い
    請求項６に記載の液体レンズ。
  9. 前記第１の電極と第２の電極は、略同心円状または略同心四角状に配置されている
    請求項１に記載の液体レンズ。
  10. 前記第２の電極は、周方向に複数に分割されている
    請求項１に記載の液体レンズ。
  11. 周方向に分割された２つの前記第２の電極には、異なる電圧が印加される
    請求項１０に記載の液体レンズ。
  12. 前記第１の電極も、周方向に複数に分割されている
    請求項１０に記載の液体レンズ。
  13. 前記第２の電極のさらに外側に、第３及び第４の電極をさらに備える
    請求項１に記載の液体レンズ。
  14. 第１の電極の平面方向外側に第２の電極が配置され、前記第２の電極の上面に撥水性を有する絶縁膜が形成されている液体レンズを駆動する駆動制御部が、前記第１の電極と前記第２の電極に所定の電圧を印加する
    液体レンズの駆動方法。
  15. 前記液体レンズの前記第２の電極の平面方向外側には第３及び第４の電極が配置されており、
    前記駆動制御部は、前記第１乃至第４の電極の隣り合う２つの電極に対して所定の電圧を選択的に印加する
    請求項１４に記載の液体レンズの駆動方法。
  16. 所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備え、
    前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、
    前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている
    液体レンズ
    を備える撮像装置。
  17. 前記液体レンズは、複数のレンズが積層された積層レンズの少なくとも１つのレンズである
    請求項１６に記載の撮像装置。
  18. 前記液体レンズは、マイクロレンズアレイのマイクロレンズである
    請求項１６に記載の撮像装置。
  19. 前記液体レンズは、ライトフィールドカメラのマイクロレンズである
    請求項１６に記載の撮像装置。
  20. 所定の電圧が印加される第１の電極と第２の電極を備え、
    前記第２の電極は、前記第１の電極の平面方向外側に配置されており、
    前記第２の電極の上面には、撥水性を有する絶縁膜が形成されている
    液体レンズ
    を備える表示装置。
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