JP5070517B2 - 気密エレクトロウェッティング装置 - Google Patents

Description

発明の分野
この発明はエレクトロウェッティング装置、特に液体レンズ、およびその製作方法に関する。特に、この発明はエレクトロウェッティング装置の２つの部分の封止に関する。

発明の背景
可変焦点液体レンズの多数の実施例が、同一人に譲渡された欧州特許第１１６６１５７号に記載されている。この出願の図１は当該特許の図１２に対応する。図１に示されるように、光学レンズは２枚の絶縁透明板１００および１０２を備える。板１０２は、装置の光軸Δに対して傾斜した側面１０４を有し、かつ絶縁液体１０６の液滴を受ける円錐形または円筒形の凹部を備える。透明板１００の方へ上に延在するチャンバの残りの部分は、導電性の第２の液体１０８で充填される。液体は混和せず、屈折率は異なるが密度はほぼ同一である。透明板１０２の外面の上に透明電極１１０が形成される。他の電極１１２が液体１０８と接触して設けられる。

エレクトロウェッティング効果のため、電極１１０と１１２との間に電圧を印加することによって、第１の液体１０６と第２の液体１０８との界面の曲率を、たとえば線Ａで示されるような当初の凹型形状から線Ｂで示されるような凸型形状に変化させることが可能である。したがって、液滴１０６の領域内の板１００および１０２に垂直なセルを通過する光線は、印加電圧に多少依存して焦点合わせされることになる。

図１に示されるような可変レンズを製造する際には、電極１１０が導電液体１０８から電気的に絶縁され、かつ液体が容器の中にしっかりと封止される必要がある。

国際特許出願ＷＯ ２００５／０７３７７９は、封止リングを用いて流体チャンバを封止することで流体が当該チャンバの外へ漏れないようにする可変焦点レンズパッケージを示している。

しかし、液体によってそれらの容器に加えられる圧力は、製造プロセス中に、または製造プロセスのためその後の使用中に、または装置が高温に晒されると非常に高くなり得ることが出願人によって証明された。提供される封止が不十分であれば、液体がレンズから漏れ出てレンズの光学性能の劣化をもたらす。したがって、液体によって加えられる圧力に耐え得る特定的な封止が必要である。さらに、液体１０８および１０６はある一定の材料に対して腐食性であり得るので多くの材料がレンズを封止するのに不適切となり、使用され得る材料の選択が制限される。

したがって、レンズの製造を容易に保ちつつ、液体によって加えられる圧力が高い場合を含むレンズの寿命中に漏れを防ぐために高気密封止を提供する、可変レンズハウジングおよびその製造方法が必要とされる。

発明の要約
この発明の１つの目的は、上記の必要性に対処するエレクトロウェッティング装置およびその製造方法を提供することである。

この発明の第一の局面によると、エレクトロウェッティング装置であって、エレクトロウェッティングによって可動の界面を規定する第１および第２の混和しない流体を備え、液体は、キャップ部分と、ベース部分と、第１の材料で形成され、キャップ部分上の第１の接触面とベース部分上の第２の接触面との間に位置決めされるガスケットと、ガスケットと第１の接触面および第２の接触面の一方との間に第２の材料で形成される第１の膜とを備える構造の中に封止される、エレクトロウェッティング装置が提供される。

この発明のさらなる局面によると、第１および第２の混和しない流体を収容するエレクトロウェッティング装置を製造する方法であって、第１の接触面を有するキャップ部分、第２の接触面を有するベース部分、ならびに第１の材料で形成され、第１の接触面と接触するための第１の側および第２の面と接触するための第２の側を有するガスケットを設けるステップと、第１の接触面、ガスケットの第１の側、第２の接触面、およびガスケットの第２の側の少なくとも１つの上に、第２の材料の少なくとも第１の膜を形成するステップと、キャップ部分とベース部分との間にガスケットを位置決めし、ベースとキャップ部分との間に第１および第２の流体を位置決めするステップと、第１および第２の流体を内部に封止するためにキャップ部分とベース部分との間に封止を作り出すのに十分なほどガスケットおよび第１の膜が圧縮されるような量の圧力を加えるステップとを備える、方法が提供される。

この発明のさらなる局面によると、可変焦点レンズであって、異なる屈折率を有し、エレクトロウェッティングによって可動の光合焦界面を規定する第１および第２の混和しない流体を備え、液体は、ベース部分と、第１の材料で形成され、キャップ部分上の第１の接触面とベース部分上の第２の接触面との間に位置決めされるガスケットと、ガスケットと第１の接触面および第２の接触面の一方との間に第２の材料で形成される第１の膜とを備える構造の中に封止される、可変焦点レンズが提供される。

この発明のまたさらなる局面によると、光学絞りであって、エレクトロウェッティングによって可動の界面を規定する第１および第２の混和しない流体を備え、液体は、キャップ部分と、ベース部分と、第１の材料で形成され、キャップ部分上の第１の接触面とベース部分上の第２の接触面との間に位置決めされるガスケットと、ガスケットと第１の接触面および第２の接触面の一方との間に第２の材料で形成される第１の膜とを備える構造の中に封止される、光学絞りが提供される。

この発明のさらなる局面によると、上記で説明されたようなエレクトロウェッティング装置、可変焦点レンズまたは光学絞りを備えるカメラモジュールが提供される。この発明のさらなる局面によると、上記で説明されたカメラモジュールを備える携帯電話が提供される。

この発明のさらなる目的、特徴および利点は、添付の図面とともに考慮されると例示的な好ましい実施例の以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。

わかりやすくするために、図面全体を通して、対応する特徴には同様の参照番号を用いている。図面は一定の比に応じて描かれていない。

好ましい実施例の詳細な説明
図２は可変焦点液体レンズの実施例の断面斜視図を図示する。レンズ２００はキャップ部分２０２、ガスケット２０４およびベース部分２０６を備え、キャップ部分２０２はベース部分２０６の上に配置されているがガスケット２０４によってベース部分２０６から
分離されている。

キャップ部分２０２は、導電金属の薄いシートから形成される金属キャップ２０８を備え、ディスク形状のガラス窓２１０が、たとえばにかわで形成される封止剤２１２によって金属キャップ２０８へ封止される。キャップは、光がガラス窓２１０へ通過することを許す円形の開口部２１４を有する。円形の開口部２１４はレンズの光軸Δを中心とし、光軸Δに垂直な平面上にある。

金属キャップ２０８のシートメタルは、光軸Δについて回転対称な多数の部分を有する形状に成形またはプレス加工されている。光軸から外側に向かって、金属キャップ２０８は、開口部２１４を囲み、かつ好ましくは光軸Δに垂直である環状の平坦部分２１６を備える。部分２１６の内面の第１の部分は窓２１０の外面と接触し、部分２１６の内面の径方向に外側の部分は窓２１０の外側端縁および封止剤２１２と接触する。部分２１６の外側端縁は、ほぼ直角に光軸Δと平行して延在し、かつ部分２１６からベース部分２０６に向かって延在する端縁２１８を形成するように曲がる。この端縁は好ましくは封止剤２１２とも接触する。この実施例によると、端縁２１８から、実質的にＳ字型の部分２２０が光軸Δから離れるように延在し、端縁２１８を、好ましくは光軸Δに少なくとも実質的に垂直に延在するさらなる環状の平坦部分２２２と繋げる。このＳ字型部分２２０は、レンズ内部の流体によって圧力がかけられた際に窓２１０がある程度、光軸Δと平行な方向の動きのみであるが、動くことを許すように設計される。

部分２２２からの直角の湾曲部は、ガスケット２０４およびベース部分２０６を囲んでレンズの外縁を形成する、光軸Δと少なくとも実質的に平行して延在する環状の縁部分２２４に繋がる。金属キャップ２０８を形成するメタルシートの外側端縁である部分２２４の端部は、ガスケット２０４およびベース部分２０６を所定の位置に保持するように、好ましくは圧着によって領域２２６で光軸Δに向かって内側に曲がる。この圧着は好ましくはレンズの全周縁にわたって行なわれる。この端縁を圧着することで、製造プロセスを簡単で低コストに維持しつつ、キャップ部分とベース部分との間に必要な圧力を与える。

したがって、金属キャップ２０８は好ましくは、部分２１６および２１８から形成されガラス窓２１０を受けるための隆起した中央のハウジングと、部分２２２および２２４から形成されガスケット２０４およびベース部分２０６を受けるためのより大きな下部のハウジングとを備える。最も好ましくは、これらのハウジングはＳ字型部分２２０によって分離される。

好ましくは、ガスケット２０４はポリマーで形成され、環状であり、断面が実質的にＬ字型であるため、「Ｌ」の第１の脚部または肢２２８の外面が金属キャップ２０８の環状の平坦部分２２２の内面と接触して平行となり、「Ｌ」の第２の脚部または肢２３０の外面が金属キャップ２０８の縁部分２２４の内面と接触して平行となって、接触面が増大する。ガスケット２０４について他の形状も可能であり、たとえばいくつかの実施例では、ガスケットは第１の肢２２８のみを備え得る。以下により詳細に説明されるように、第１および第２の肢２２８、２３０の内面はベース部分２０６の表面と接触する。第２の肢２３０の端の領域２３２は、金属キャップ２０８の圧着領域２２６により加えられる圧力によって光軸Δに向かって内側に曲がり、この点のガスケット２０４の内面がベース部分２０６の角に圧力を加え、これを所定の位置に保持する。第１の肢２２８の端面２３４は光軸Δに面し、レンズの内側チャンバに露出する。

ベース部分２０６は好ましくは、好ましくは金属である導電材料で形成される環状電極２３６を備え、光軸Δにおおむね垂直に位置決めされるディスク形状のガラス窓２３８が、たとえばにかわまたは接着剤の封止剤２４０によって環状電極２３６へ接着および封止
される。光軸Δを中心として環状電極２３６に開口部２４２が形成され、レンズへまたはレンズから光がガラス窓２３８を通過することを許す。ガラス窓２３８はこの開口部の外側に位置決めされる。環状電極２３６は、好ましくは光軸Δについて回転対称な多数の表面を有するリング形状に成形または機械加工され、これらは以下により詳細に説明される。

開口部２４２を囲んでいる環状電極２３６の内側端縁２４４は好ましくは、たとえば光軸に対して約４５度に傾斜した表面であり、上向きにレンズ内に面している。端縁２４４に隣接してこれを囲んでいるのは、これも光軸Δにおおむね垂直である環状の平坦部分２４６であり、これに隣接しているのは、これもレンズ内に面し端縁２４４とほぼ平行のさらなる傾斜した端縁２４８である。傾斜した端縁２４８に隣接してこれを囲んでいるのは環状の平坦表面２５０であり、平坦表面２５０の内側部分はレンズの内側チャンバに露出し、平坦表面２５０の外側部分は、ガスケット２０４の肢２２８の内面と接触している第１の接触面を提供する。表面２５０に隣接しているのは、好ましくはガスケット２０４の肢２３０の内面と接触している第２の接触面を提供する、光軸Δとおおむね平行である端縁面２５２である。端縁面２５２に隣接する環状の平坦な外面２５４は、レンズから外に面して光軸Δに向かって再び延在する。端縁面２５２と外面２５４とのおおむね直角の角は、金属キャップ２０８の圧着領域２２６によって曲がる、ガスケット２０４の内側領域と好ましくは接触する角である。外面２５４に隣接するさらなる表面２５６は光軸Δとおおむね平行してレンズから外に延在し、表面２５６に隣接して、光軸Δにおおむね垂直な環状表面２５８は、光軸Δに向かって内側に延在する。径方向に内側に面している表面２
６０は、表面２５８に隣接して光軸Δとおおむね平行して延在し、レンズの内側チャンバに向かって再び延在する。表面２６０は、環状電極の内側端縁における端縁２４４で終端する、これも光軸Δにおおむね垂直である環状の平坦表面２６２に隣接する。表面２６２の径方向に内側の部分はガラス窓２３８と接触し、表面２６２の径方向に外側の部分は、窓２３８を所定の位置に保持する封止剤２４０と接触する。

したがって、環状電極２３６は好ましくは、窓２３８を受けるための接触面２６０、２６２と、以下により詳細に説明されるように第１の流体の液滴を受けるための傾斜した端縁２４４と、ガスケット２０４の内面と接触するための第１および第２の接触面２５０、２５２と、ガスケット２０４の曲がった部分２３２と接触するための表面２５２と２５４との角とを備え、それによって環状電極２３６を所定の位置に保持する。

図２には示されていないが、レンズ２００は、窓２１０と２３８との間に形成される内側のチャンバの中に第１および第２の混和しない流体を収容する。誘電体である第１の流体の液滴は、ガラス窓２３８の表面上で電極２３６の開口部２４２を覆うように位置決めされる。この流体はたとえば油を備える。液滴の端縁は好ましくは、電極２３６の表面２４４の一部に収まる。導電であり、たとえば塩などの電解質と混合された水を備える第２の流体が、チャンバの残りの容量を充填する。第１および第２の流体のいずれも、以下により詳細に説明されるように絶縁層で覆われた電極２３６の露出表面と直接接触しない。第２の導電流体は、内側チャンバに露出した金属キャップ２０８のＳ字型領域２２０と接触し、Ｓ字型領域２２０と電気的に接触する。

動作中、レンズは図１の装置と同様のやり方で機能する。好ましくは発振している電圧が電極２３６と金属キャップ２０８との間に印加され、金属キャップ２０８は第２の電極として機能し、導電流体と接触している。端縁２４４の水によるぬれ性を増大させるエレクトロウェッティング効果により、この電圧によって第１の流体と第２の流体との界面の曲率が変わる。第１および第２の流体は屈折率が異なるので、それらどうしの界面で光が屈折する。光は窓２１０および２３８を通過し、流体の界面を通過する。この実施例では、界面の端縁が端縁２４４から出るように設計されていないため、図１の電極１１０の場
合のように電極２３６が液滴の下で窓２３８のガラス表面全体に延在する必要はない。

第１および第２の流体を漏れが全くないように収容するために、金属キャップ２０８と電極２３６との間の封止は非常に頑丈である必要がある。これは、金属キャップ２０８と電極２３６との間に挟まれるポリマーガスケット２０４を設けることによって部分的に達成される。しかし、ガスケット２０４単独では、特に製造プロセス中または装置が高温に晒されるとガスケットの側部の周りでいくらかの漏れが生じ得ることが出願人によって証明された。

本発明によると、ガスケット２０４の表面と、キャップ部分および／またはベース部分の接触面との間に膜が形成され、これらの表面どうしの間で接触がなされる。膜は、ガスケットを構成する材料の機械的特性（たとえば硬度、引張り強度、伸び率）とは異なる機械的特性を有する材料からなる。有利には、膜はポリマー膜である。異なる機械的特性の当該膜を形成すれば、ガスケット２０４の接触面と、金属キャップ２０８および／または電極２３６との間の接触が増大することが出願人によって証明された。実際のところ、金属キャップ２０８および電極２３６とのガスケット２０４の接触面は粗いため接触が完璧ではなく、小さなチャネルが生じてこれを通して液体または空気がゆっくりと通過し、毛管現象のためガスケットの側部の周りでいくらかの漏れが生じると思われる。

図２の可変焦点液体レンズ、特にガスケットおよびポリマー膜を形成するステップが、次に図３、図４および図５に関連して説明される。

図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃはそれぞれ、装置２００の製作時の１つのステップにおける装置のキャップ部分２０２、ガスケット２０４およびベース部分２０６の断面図を図示する。

図３Ａを参照して、金属キャップ２０８はステンレス鋼などの金属合金のシートで形成され、まだ圧着されておらずしたがって真っ直ぐな縁部分２２４と、平坦部分２２２と、波形のＳ字型部分２２０と、平坦部分２１６と、開口部２１４とを有する形状にプレス加工される。これらの特徴は好ましくは図２に関連して説明された態様で配置され、したがってこの配置は再度説明されない。ガラス窓２１０は、部分２１８および２１６の内側側部と接触するにかわ封止剤２１２で定位置に貼付けられる。

図３Ｂを参照して、ガスケット２０４は好ましくはポリマー材料で形成され、図２に関連して説明されたように、断面がほぼＬ字型のリングを形成する形状に成形または機械加工される。ガスケット２０４は第１および第２の脚部または肢２２８および２３０を備える。全体で１０ｍｍのレンズ直径と仮定すると、肢２２８は厚みが約０．５ｍｍであり、肢２３０は厚みが約０．２ｍｍである。第１および第２の肢２２８と２３０との外側角では、金属キャップ２０８の部分２２４および２２２の内面の中にガスケットがより簡単に嵌るように、たとえば直角の角端縁が好ましくは除去されており、傾斜しているか斜めの端縁を残している。

図３Ｃはベース部分２０６を示しており、これは、ステンレス鋼などの金属合金で形成される環状電極２３６を備え、好ましくは図２に関連して説明された形状に成形または機械加工されるが、これは再度詳細には説明されない。しかし、図からわかるように、ガスケットの内面と接触する、接触面２５０と２５２との角が除去されており、表面間の良好な接触を確実なものとしている。窓２３８は好ましくは環状電極２３６の表面２６２に貼付けられて、封止剤２４０を提供する。図３Ｃに示されるように、たとえばポリマーである絶縁層３００がベース部分２０６の頂部および側部に、すなわち表面２５６、２５４、２５２、２５０、２４８、２４６、２４４および窓２３８の表面全体にわたって塗布され
て、確実にエレクトロウェッティングを効果的なものにする。

図４Ａ、図４Ｂおよび図４Ｃはそれぞれ、キャップ部分２０２、ガスケット２０４およびベース部分２０６上のソフトポリマーコーティングの形成を図示する。これらの表面の１つのみの上に膜を塗布すれば封止が改良されることから、ポリマーコーティングはこれらの表面のすべての上に形成される必要はないことに留意すべきである。しかし最も好ましくは、ガスケットとキャップ部分およびベース部分の両方との間の良好な封止を確実なものとするために、ガスケット２０４の両側にコーティングが形成される。

図４Ａを参照して、ソフトポリマーコーティング４００が、ガスケット２０４と接触することになる金属キャップ２０８の露出内面に、換言すれば部分２２４および２２２の内面の上、ならびにＳ字型部分２２０の内側部分の少なくとも一部分上に塗布される。

図４Ｂを参照して、ガスケット２０４は外面および内面の両方の上をそれぞれソフトポリマーコーティング４０２および４０４でコーティングされる。これらはそれぞれ、金属キャップ２０８およびベース部分２０６と接触することになる領域である。

図４Ｃを参照して、ポリマーコーティング４０６が、絶縁層３００の上の、環状電極２３６の外側端縁面２５２および頂面２５０に塗布される。これらの表面は、装置が組立てられるとガスケット２０４と接触することになる表面である。

ガスケットとキャップ部分および／またはベース部分の接触面との間に膜を形成することにより、製造プロセスをより複雑にすることなく封止が改良される。上記で説明されたように膜はコーティングによって作られ得、さらなる機械部品を設ける必要がないからである。

図５に示されるように、レンズ構成要素が次に組立てられ、組立時にレンズの中に流体が封止される。これは好ましくは、キャップ部分２０２、ガスケット２０４およびベース部分２０６を第２の導電流体５０２に浸漬させつつ、第１の絶縁流体５００の必要量の液滴を端縁２４４の中の定位置に注入することによって達成され得る。ガスケット２０４はベース部分２０６の上の定位置に置かれ、次にベース部分２０６およびガスケット２０４がキャップ部分２０２の中の定位置に置かれる。代替的に、ガスケット２０４がキャップ部分２０２内部の定位置に置かれ、次にベース部分２０６がキャップ部分２０２内部に置かれ得る。流体５０２に依然として浸漬されている間、次に圧力がキャップ部分とベース部分との間に加えられ、これによりガスケット２０４がキャップとベースとの間で押圧され、ソフトポリマーコーティング４００、４０２、４０４および４０６が好ましくは十分な圧力を受けて変形してガスケットとキャップ部分およびベース部分との間にきっちりとした封止を作り出す。この圧力が加えられている間、金属キャップ２０８の区域２２６が圧着され、それによってベース部分を定位置にロックする。代替的に、圧着だけでベース部分とキャップ部分との間に必要な圧力を与えて、ソフトポリマーコーティングを変形させて封止を作り出すこともできる。

図５は組立後のレンズの断面図を示しており、流体５００が、電極間に電圧が印加されていないとき（線Ａ）および電極間に電圧が印加されているとき（線Ｂ）の両方の場合で示される。ポリマーコーティング４００、４０２、４０４および４０６も、ガスケット２０４とキャップ部分２０２およびベース部分２０６との間に封止を提供するとして示される。

ガスケットおよびポリマーコーティングの絶対および相対硬度値は、良好な封止を作り上げるのに寄与し得る。好ましくは、ベース部分とキャップ部分との間に圧力が作り出さ
れると変形して気密封止を作り出すような十分軟らかいソフトポリマーコーティングが提供される。このポリマーコーティングについては２０〜４０の範囲内のショア硬度（Ａ）が良好に働くことが分かっている。なお、ショア硬度（Ａ）とは、Ａ型硬度計を用いたショア硬度測定である。ポリマーはエラストマー、特に、化学的耐久性を改良するためにフッ素化エラストマーであり得る。たとえば、有利にはＳｉｆｅｌ（信越化学工業株式会社によって商品化された、末端のシリコーン架橋基を含むパーフルオロポリエーテル骨格を有するポリマー）などのフルオロエラストマーが、たとえばＨＦＥ７２００（３Ｍ）または希釈剤Ｓ−１００（信越化学工業株式会社）または同等の製品を備え得るフッ素化溶媒中のたとえば希釈によって、厚みが１０から３０マイクロメートルの間の均質な薄膜において適用されて用いられ得る。コーティングは、使用中に劣化しないようにレンズの流体と化学的に融和性がある。代替的な実施例では、コーティングは他の種類の材料で構成され得る。たとえば、デュポン社の銘柄バイトン（登録商標）のいくつかの等級などの、フルオロカーボンＦＫＭ（フルオロエラストマー）が用いられ得る。代替的に、ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・モノマー）、またはある種類のシリコーンもしくはフルオロシリコーンが用いられ得る。

ガスケット２０４は好ましくは４０から７０の範囲内のショア硬度（Ｄ）を有する。なお、ショア硬度（Ｄ）とは、Ｄ型硬度計を用いたショア硬度測定である。ガスケットは、圧着中に領域２２６内の金属キャップ２０８の圧力によって変形するほど十分軟らかいべきであり、レンズ内で用いられる液体に対して化学的に耐性があるべきである。しかしガスケットは、ソフトポリマーが変形してしっかりとした封止を作り出すように、ソフトポリマーコーティングに十分な圧力を加えるほど十分硬いべきである。

さらに、ガスケットは、如何なる液体または液体中に溶けた如何なる化学物質もレンズの寿命中に吸収されないようにするために、レンズの液体に対する吸収レベルは１％よりも低いべきである。特に、化学物質が吸収されると、液体の配合が変化するため、たとえばレンズの性能が不安定になり得る。ガスケットはたとえばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）で形成され得、銘柄名ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）（デュポン・ド・ヌムール社）のいくつかの等級が用いられ得る。代替的に、ガスケットはセラミック材料または複合材料で構成され得る。

図６は、図２の実施例に係る可変焦点長さのレンズ２００を組込んだ光学装置６００の例を概略的な形態で図示する。光学装置は、可変焦点レンズ２００および固定レンズ群６２０を保持する取付台６１０を備える。光学装置はさらに、レンズ２００を制御するための制御ブロック６４０を備え、制御ブロック６４０は接続部６５０、６６０を通してレンズ２００の電極に接続されている。レンズ２００および６２０を介して受取った画像を撮像するための光学センサアレイ６３０が設けられる。

光学装置６００は、たとえば携帯電話、内視鏡システムなどの可変焦点長さ光学装置を小型化する必要性がある多くの様々なシステムに組込まれ得る。

可変焦点レンズの実施例は、本出願人名義の同時係属中の欧州出願第０５１１１１８３号に記載されている。

したがって、この発明の１つの実施例によると、液体レンズハウジングは有利にはガスケットで分離されたキャップ部分およびベース部分を備え、ガスケットとキャップおよびベースとの間の接触面の少なくとも１つは、有利にはガスケットを形成する材料より軟らかいポリマーコーティングを有する。そのようなレンズおよびその製造方法のいくつかの好ましい実施例が図面を参照して説明されたが、様々な代替例および修正例が当業者に明らかになるであろう。

説明された本発明の例となる実施例は可変レンズの文脈内にあるが、この発明は、液体を収容するのに封止が必要なすべてのエレクトロウェッティング装置に有用である。たとえば、本明細書中で説明される方法に従って液体光学絞りが封止され得る。

説明された実施例のいくつかではガスケット２０４とベース部分およびキャップ部分の接触面との両方に薄膜が塗布されるが、もう少し厚い膜が設けられる場合は、この厚い膜をガスケットと各接触面との間に一度塗布するだけでよい。たとえば、ポリマーコーティングはガスケットの内面および外面のみに塗布され、キャップ部分およびベース部分には塗布され得ない。代替的に、ポリマーコーティングはキャップ部分およびベース部分の接触面のみに塗布され、ガスケットには塗布され得ない。さらに、ガスケットとベースまたはキャップの他の接触面の１つのいずれか一方との間に単一の膜を塗布すれば、それだけで装置の気密性が改良される。

レンズの窓２１０および２３８は図面の実施例では断面が矩形であり、したがってレンズに入来する光に対して中立の光学特性を有するが、代替的な実施例ではこれらの窓自身の一方または両方が凸または凹のいずれか一方のレンズであり得る。

金属キャップ２０８、ガスケット２０４および環状電極２３６の形状の好ましい例が説明されたが、説明された実施例の利点のいくつかまたはすべてを持ち続けつつこれらの形状について多くの代替例が可能である。さらに、キャップ部分およびベース部分はともに圧着される必要はなく、たとえばにかわなどの固定機構でともにプレス加工され維持され得るか、何らかの他の方法でともに溶接または固定され得る。しかし、圧着することで、キャップ部分およびベース部分をともに力で保持する安価で効率的な手段の利点が与えられる。

図中のレンズ実施例の厚みは典型的に数ミリメートルの領域内にあるが、代替的な実施例ではこの厚みは要件に依存してこれより小さくまたは大きくなり得る。ガスケットおよびレンズの他の構成要素の寸法も、レンズの全体サイズに基づいて異なることになる。

ガスケットおよびポリマー膜のおおよその硬度が例として与えられたが、ある一定の状況ではより硬いまたはより軟らかい材料が用いられ得る。ガスケットは好ましくは非エラストマーであり、ポリマー膜は好ましくはエラストマーであるが、ある一定の実施例では、ガスケットがエラストマーでポリマー膜が非エラストマーであり得る。

本発明の少なくとも１つの例示的な実施例がこのように説明されたが、さまざまな変更例、修正例および改良例が当業者に容易に見出されるであろう。そのような変更例、修正例および改良例は本発明の範囲内であると意図される。したがって、上述の説明は一例に過ぎず、限定することを意図するものではない。本発明は以下の請求項およびその均等物においてのみ規定される。

公知の可変焦点液体レンズの実施例を概略的に示す図である。 この発明に係る可変焦点液体レンズの実施例の断面の斜視図である。 この発明に係る製造の１つのステップにおける、図２の実施例に係る可変焦点液体レンズのキャップ部分の概略断面図である。 この発明に係る製造の１つのステップにおける、図２の実施例に係る可変焦点液体レンズのガスケットの概略断面図である。 この発明に係る製造の１つのステップにおける、図２の実施例に係る可変焦点液体レンズのベース部分の概略断面図である。 この発明に係る製造のさらなるステップにおける図２の液体レンズ実施例のキャップ部分の概略断面図である。 この発明に係る製造のさらなるステップにおける図２の液体レンズ実施例のガスケットの概略断面図である。 この発明に係る製造のさらなるステップにおける図２の液体レンズ実施例のベース部分の概略断面図である。 この発明の１つの実施例に係る図２の組立後の可変焦点液体レンズの概略断面図である。 本発明の実施例に係る可変焦点レンズを有する光学装置を含む携帯電話の一部の概略図である。

Claims (13)

1. エレクトロウェッティング装置であって、
   エレクトロウェッティングによって可動の界面を規定する第１および第２の混和しない液体（５００、５０２）を備え、液体は構造内に封止されており、この構造は
   キャップ部分（２０２）と、
   ベース部分（２０６）と、
   第１の材料で形成され、前記キャップ部分上の第１の接触面（２２２、２２４）と前記ベース部分上の第２の接触面（２５０、２５２）との間に位置決めされるガスケット（２０４）とを含み、前記ガスケット（２０４）は４０から７０の範囲内のショア硬度（Ｄ）を有する材料からなり、
   前記ガスケット（２０４）の第１の側と前記第１の接触面（２２２、２２４）との少なくとも一方に付与されたポリマーコーティングからなる第１の膜（４００、４０２、４０４、４０６）と、前記ガスケットの第２の側と前記第２の接触面（２５０、２５２）の少なくとも一方に付与されたポリマーコーティングからなる第２の膜をさらに含み、前記ポリマーコーティングは２０から４０の範囲内のショア硬度（Ａ）を有するフッ素化エラストマーを含む、エレクトロウェッティング装置。
2. 前記フッ素化エラストマーは、末端のシリコーン架橋基を含むパーフルオロポリエーテル骨格を有する、請求項１に記載のエレクトロウェッティング装置。
3. 前記第１の材料は非エラストマーで構成される、請求項１に記載のエレクトロウェッティング装置。
4. 前記ガスケット（２０４）はＰＴＦＥで形成される、請求項１に記載のエレクトロウェッティング装置。
5. 前記キャップ部分（２０２）は前記ベース部分に固定されるように圧接される、請求項１に記載のエレクトロウェッティング装置。
6. 前記ガスケット（２０４）は環状形状であり、断面が本質的にＬ字型である、請求項１に記載のエレクトロウェッティング装置。
7. 第１および第２の混和しない液体（５００、５０２）を収容するエレクトロウェッティング装置を製造する方法であって、
   第１の接触面（２２２、２２４）を有するキャップ部分（２０２）、第２の接触面（２５０、２５２）を有するベース部分（２０６）、ならびに４０から７０の範囲内のショア硬度（Ｄ）を有するポリマー材料（２０４）で形成されていて前記第１の接触面と接触するための第１の側および前記第２の面と接触するための第２の側を有するガスケットを設けるステップと、
   前記第１の接触面（２２２、２２４）と前記ガスケット（２０４）の前記第１の側との少なくとも一方に付与されたポリマーコーティングからなる第１の膜（４００、４０２）、および前記第２の接触面（２５０、２５２）と前記ガスケットの前記第２の側との少なくとも一方に付与されたポリマーコーティングからなる第２の膜を少なくとも形成するステップとを含み、前記ポリマーコーティングは２０から４０の範囲内のショア硬度（Ａ）を有するフッ素化エラストマーを含み、
   前記キャップ部分と前記ベース部分との間に前記ガスケットを位置決めし、前記ベース部分とキャップ部分との間に前記第１および第２の液体を位置決めするステップと、
   前記第１および第２の液体を内部に封止するために前記キャップ部分と前記ベース部分との間に封止を作り出すのに十分なほど前記ガスケットおよび前記第１の膜が圧縮されるような量の圧力を加えるステップとをさらに備える、方法。
8. 前記少なくとも第１の膜（４００、４０２、４０４、４０６）は、溶媒で希釈されたポリマーを塗布することによって形成される、請求項７に記載の方法。
9. 前記圧力を加えるステップは、前記ベース部分（２０６）に固定されるように前記キャップ部分（２０２）を圧接するステップを備える、請求項７に記載の方法。
   記載の方法。
10. 請求項１に記載のエレクトロウェッティング装置を含む、可変焦点レンズ。
11. 請求項１に記載のエレクトロウェッティング装置を含む、光学絞り。
12. 請求項１に記載のエレクトロウェッティング装置または請求項１０に記載の可変焦点レンズまたは請求項１１に記載の光学絞りを備えるカメラモジュール。
13. 請求項１２に記載のカメラモジュールを備える携帯電話。

Images