JP6011468B2 - Variable shape optical element - Google Patents
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Description
本発明は、形状可変光学素子に関するものである。 The present invention relates to a shape variable optical element.
従来、アクチュエータにおいて、一対の電極層と、一対の電極層の間に狭持されているイオン導電性高分子膜とを備え、一対の電極層の間に電圧が印加されることにより、イオン導電性高分子膜が一対の電極層とともに、屈曲するものがある(特許文献1参照)。アクチュエータでは、その一部が固定部として固定され、固定部より離れた位置が作用部として作用する。 2. Description of the Related Art Conventionally, an actuator includes a pair of electrode layers and an ion conductive polymer film sandwiched between the pair of electrode layers, and a voltage is applied between the pair of electrode layers. There is a flexible polymer film that bends together with a pair of electrode layers (see Patent Document 1). In the actuator, a part thereof is fixed as a fixed portion, and a position away from the fixed portion acts as an action portion.
一対の電極層は、それぞれ、作用部から固定部に近づくほど厚くなっている。このため、作用部から固定部に近づくほど、一対の電極層の剛性がそれぞれ大きくなる。したがって、作用部から固定部に近づくほど、アクチュエータの変形量を小さくすることができる。 Each of the pair of electrode layers is thicker toward the fixed part from the action part. For this reason, the rigidity of the pair of electrode layers increases as the distance from the action portion approaches the fixed portion. Therefore, the closer the actuator is to the fixed part, the smaller the amount of deformation of the actuator can be.
本発明者などは、上記特許文献1のアクチュエータにおいて一対の電極層のうち一方の電極層のうちイオン導電性高分子膜の反対側の面に光反射面を設け、イオン導電性高分子膜の屈曲に伴って光反射面の形状を変化させることが可能である形状可変光学素子を構成することを検討した。 In the actuator of Patent Document 1, the present inventors provide a light reflecting surface on the surface opposite to the ion conductive polymer film in one electrode layer of the pair of electrode layers. We studied the construction of a variable shape optical element capable of changing the shape of the light reflecting surface with bending.
例えば、形状可変光学素子の反射光に生じる収差を低減するためには、形状可変光学素子を変形させて光反射面を曲面状に変形させることが必要になる。つまり、一対の電極層を曲面状に変形させることが必要になる。 For example, in order to reduce the aberration generated in the reflected light of the variable shape optical element, it is necessary to deform the variable shape optical element to deform the light reflecting surface into a curved surface. That is, it is necessary to deform the pair of electrode layers into a curved shape.
しかし、上記特許文献1のアクチュエータでは、作用部から固定部に近づくほど、一対の電極層の剛性が大きくなる。したがって、光反射面のうち作用部側の変形量が大きくなるものの、光反射面のうち固定部側の変形量が小さくなる。よって、光反射面を曲面状に変形させることが困難である。 However, in the actuator of Patent Document 1, the rigidity of the pair of electrode layers increases as the action portion approaches the fixed portion. Therefore, although the deformation amount on the action part side of the light reflection surface increases, the deformation amount on the fixed part side of the light reflection surface decreases. Therefore, it is difficult to deform the light reflecting surface into a curved surface.
本発明は上記点に鑑みて、光反射面を曲面状に変形させることを可能にした形状可変光学素子を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a variable shape optical element that can deform a light reflecting surface into a curved surface.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、電解質膜(30)と、電解質膜の一面に沿うように形成されている第1の電極層(31)と、電解質膜の他面に沿うように形成されている第2の電極層(32)とを備え、第1、第2の電極層の間に電圧が制御回路(40、40A、40B)によって印加された際に、第1、第2の電極層の間の電界によって電解質膜内をイオンが移動することにより、電解質膜が第1、第2の電極層とともに屈曲するようになっており、第1、第2の電極層のうちいずれか一方の電極層のうち電解質膜の反対側の面には、光反射面(33)が配置されており、第1、第2の電極層のうち少なくとも一方の電極層には、面方向の端部から面方向の中央部に向かうほど厚み寸法が小さくなる勾配が形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the invention according to claim 1, the electrolyte membrane (30), the first electrode layer (31) formed along one surface of the electrolyte membrane, and the other surface of the electrolyte membrane. And a second electrode layer (32) formed along the first and second electrode layers, when a voltage is applied between the first and second electrode layers by the control circuit (40, 40A, 40B). The ions move in the electrolyte membrane by the electric field between the first and second electrode layers, so that the electrolyte membrane bends together with the first and second electrode layers, and the first and second electrodes A light reflecting surface (33) is disposed on the surface opposite to the electrolyte membrane in any one of the electrode layers, and at least one of the first and second electrode layers includes A gradient is formed in which the thickness dimension decreases from the end in the surface direction toward the center in the surface direction. And said that you are.
請求項1に記載の発明によれば、第1、第2の電極層のうち少なくとも一方の電極層には、面方向の端部から面方向の中央部に向かうほど厚み寸法が小さくなる勾配が形成されている。このため、一方の電極層の剛性は、面方向の端部から面方向の中央部に向かうほど小さくなる。よって、制御回路が第1、第2の電極層の間に電圧を印加した際に、電解質膜の変形量を、面方向の端部から面方向の中央部に向かうほど大きくすることができる。これに伴い、光反射面の変形量を、面方向の端部から面方向の中央部に向かうほど大きくすることができる。したがって、光反射面を曲面状に変形させることを可能にすることができる。 According to the first aspect of the present invention, at least one of the first and second electrode layers has a gradient in which the thickness dimension decreases from the end in the surface direction toward the center in the surface direction. Is formed. For this reason, the rigidity of one electrode layer becomes small as it goes to the center part of a surface direction from the edge part of a surface direction. Therefore, when the control circuit applies a voltage between the first and second electrode layers, the deformation amount of the electrolyte membrane can be increased from the end in the surface direction toward the center in the surface direction. Accordingly, the deformation amount of the light reflecting surface can be increased from the end in the surface direction toward the center in the surface direction. Therefore, the light reflecting surface can be deformed into a curved surface.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in this column and the claim shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.
(第1実施形態)
図1に本発明の形状可変光学素子が適用される自動車用のヘッドアップディスプレイ1の第1実施形態の構成を示す。
(First embodiment)
FIG. 1 shows the configuration of a first embodiment of an automotive head-up display 1 to which the variable shape optical element of the present invention is applied.
ヘッドアップディスプレイ1は、図1に示すように、表示装置10、および光学ミラー20を備える。表示装置10は、表示光を面状に出力する。光学ミラー20は、表示装置10から出力される面状の表示光をフロントウインドシールド21に向けて反射する。光学ミラー20は、その形状が変更されて、焦点距離や反射方向を変える形状可変光学素子である。
As shown in FIG. 1, the head-up display 1 includes a
次に、本実施形態の光学ミラー20の構造について図2を参照して説明する。
Next, the structure of the
光学ミラー20は、図2、図3、および図4に示すように、電解質膜30、および電極層31、32を備える。
As shown in FIGS. 2, 3 and 4, the
電解質膜30は、電極層31、32とともに、イオン導電性高分子アクチュエータを構成するものである。電解質膜30は、イオン導電性高分子膜にイオン液体(電解液)が含浸されているものである。イオン導電性高分子膜は、イオン導電性高分子化合物からなるもので、円板状で、かつ薄膜状に形成されている。
The
本実施形態のイオン導電性高分子化合物としては、例えば、Nafion(Du pont社製)、Flemion(旭硝子社製)、Aciplex(旭化成社製)等の、陽イオン交換樹脂が用いられる。陽イオン交換樹脂とは、電極層31、32の間の電界によって陽イオンが水分子とともに電極層31、32の間を移動することにより、電解質膜30が屈曲するようになっているものである。
As the ion conductive polymer compound of the present embodiment, for example, a cation exchange resin such as Nafion (manufactured by DuPont), Flemion (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), Aciplex (manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) or the like is used. The cation exchange resin is one in which the
なお、陰イオンが電極層31、32の間を移動する陰イオン交換樹脂を陽イオン交換樹脂に代えて用いてもよい。
An anion exchange resin in which anions move between the
電極層31は、電解質膜30の厚み方向の一面側に沿って一面側の全体にわたって薄膜状に形成されている第1の電極である。電極層31は、金等の導電性金属材料からなるのである。
The
電極層31の電解質膜30側は、平面状に形成されている。電極層31のうち電解質膜30の反対側には、電解質膜30側に凹む凹部が形成されている。このことにより、電極層31は、面方向外周側から面方向中央部31a側に向かうほど徐々に厚み寸法が小さくなる勾配が形成されている。具体的には、電極層31は、その面方向の中心点を中心とする周方向にわたって厚み寸法が同一になっている。本実施形態の電極層31のうち電解質膜30の反対側の面は、表示装置10から出力される面状の表示光を反射する光反射面33を構成している。
The
なお、図2では、電極層31の厚さ寸法が階段状に変化している例を示しているが、実際には、電極層31の厚さ寸法が滑らかに変化している。
FIG. 2 shows an example in which the thickness dimension of the
電極層32は、図2および図3に示すように、電解質膜30の厚み方向の他面側に沿って他面側の全体にわたって薄膜状に形成されている第2の電極である。本実施形態の電極層32は、厚み寸法が面方向にわたって同一になっている。電極層32は、金等の導電性金属材料からなるのである。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
なお、本実施形態では、電極層31のうち厚さ寸法が最も小さい最薄部の厚さ寸法は0.2μm程度である。電極層31のうち厚さ寸法が最も大きい最厚部の厚さ寸法は10μm程度である。電極層32のうち厚さ寸法は0.2μm程度である。電解質膜30(イオン導電性高分子膜)の厚さ寸法は、200μm程度である。
In the present embodiment, the thickness dimension of the thinnest part of the
次に、本実施形態の光学ミラー20の製造方法について図4を参照して説明する。
Next, the manufacturing method of the
まず、第1の工程(ステップ100)では、陽イオン交換樹脂からなる陽イオン交換樹脂膜を用意する。 First, in the first step (step 100), a cation exchange resin membrane made of a cation exchange resin is prepared.
次の第2の工程(ステップ110)では、陽イオン交換樹脂膜の一面側に導電性金属材料からなるメッキ層をメッキ処理によって形成する。これに加えて、蒸着処理によってメッキ層を被覆する蒸着膜を形成する。蒸着膜は、メッキ処理で用いた導電性金属材料と同一の金属材料(例えば、金)からなるものである。 In the next second step (step 110), a plating layer made of a conductive metal material is formed on one side of the cation exchange resin film by plating. In addition, a vapor deposition film that covers the plating layer is formed by vapor deposition. The deposited film is made of the same metal material (for example, gold) as the conductive metal material used in the plating process.
蒸着処理において、陽イオン交換樹脂膜の面方向中央部側から面方向外周側に向けて、メッキ層を被覆する導電性金属の量を多くする。例えば、メタルマスクを用いて、メタルマスクの開口箇所を変えた蒸着を繰り返すことで、蒸着膜において、面方向中央部側から面方向外周側に向けて厚み寸法が大きくなる勾配が形成される。これに伴い、蒸着膜の一面としての光反射面33が形成されることになる。このことにより、メッキ層および蒸着膜からなる電極層31が形成されることになる。
In the vapor deposition process, the amount of the conductive metal that covers the plating layer is increased from the center in the surface direction to the outer periphery in the surface direction of the cation exchange resin film. For example, by repeating vapor deposition using a metal mask while changing the opening location of the metal mask, a gradient in which the thickness dimension increases from the center in the surface direction to the outer periphery in the surface direction is formed in the deposited film. Along with this, a
次の第3の工程(ステップ120)では、陽イオン交換樹脂膜の他面側にメッキ処理によって導電性金属膜としての電極層32を形成する。このとき、メッキ処理において陽イオン交換樹脂膜の他面側を被覆する導電性金属の量を陽イオン交換樹脂膜の他面の全体にわたって同一にする。これにより、電極層32が形成される。
In the next third step (step 120), an
次に、第4の工程で、陽イオン交換樹脂膜にイオン液体を含浸させる(ステップS130)。このことにより、電解質膜30が形成されることになる。以上により、光学ミラー20の製造が完了することになる。
Next, in the fourth step, the cation exchange resin membrane is impregnated with an ionic liquid (step S130). As a result, the
次に、本実施形態のヘッドアップディスプレイ1の電気的構成について説明する。 Next, the electrical configuration of the head-up display 1 of the present embodiment will be described.
ヘッドアップディスプレイ1は、図2に示すように、制御回路40を備える。制御回路40は、光学ミラー20の電極層31、32に電圧を印加するための出力電極40a、40bを備える。出力電極40aと電極層31の側面31bとの間が配線41によって接続されている。側面31bは、電解質膜30の厚み方向に平行に形成されている面である。出力電極40bと電極層32の一面32aとの間が配線42によって接続されている。一面32aは、電極層32のうち電解質膜30に対して反対側の面である。
The head-up display 1 includes a
次に、本実施形態のヘッドアップディスプレイ1の作動を図5を参照して説明する。図5において制御回路40を電池の記号で示している。
Next, the operation of the head-up display 1 of the present embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the
まず、制御回路40が電極層31、32の間に直流電圧を印加する。
First, the
例えば、電極層31が陽極電極で、電極層32が陰極電極になるように制御回路40が電極層31、32の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが水分子とともに電解質膜30内を電極層31、32の間の電界に沿って電極層32側に移動する。
For example, the
ここで、電極層31は、面方向外周側から面方向中央部31a側に向かうほど徐々に厚み寸法が小さくなる勾配が形成されている。このため、電極層31では、その剛性が、面方向外周側から面方向中央部31a側に向かうほど小さくなっている。このため、電解質膜30のうち面方向中央部が電極層32側に凸になるように変形する。これに伴い、電極層31、32が電解質膜30に沿うように変形する。このことにより、光反射面33は、その面方向中央部が電解質膜30側に凹む曲面状に変形する(図5参照)。
Here, the
例えば、電極層31が陰極電極で、電極層32が陽極電極になるように制御回路40が電極層31、32の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが水分子とともに電解質膜30内を電極層31、32の間の電界に沿って電極層31側に移動する。
For example, the
このため、電極層31では、その剛性が、面方向外周側から面方向中央部31a側に向かうほど小さくなっている。このため、電解質膜30のうち面方向中央部が電極層31側に凸になるように変形する。これに伴い、電極層31、32が電解質膜30に沿うように変形する。このことにより、光反射面33が電解質膜30の反対側に凸になる曲面状に変形する。
For this reason, in the
以上説明した本実施形態によれば、光学ミラー20は、電解質膜30と、電解質膜30の一面に沿うように形成されている電極層31と、電解質膜30の他面に沿うように形成されている電極層32とを備える。電極層31、32の間に電圧が制御回路40によって印加された際に、電極層31、32の間の電界によって電解質膜30内を陽イオンが水分子とともに移動する。このことにより、電解質膜30が電極層31、32とともに屈曲するようになっている。電極層31には、光反射面33が形成されている。電極層31には、面方向外周部から面方向中央部に向かうほど厚み寸法が小さくなる勾配が形成されていることを特徴とする。
According to this embodiment described above, the
したがって、電極層31の剛性は、面方向外周側から面方向中央部に向かうほど小さくなる。よって、制御回路40が電極層31、32の間に電圧を印加した際に、電解質膜30の変形量を、面方向外周側から面方向中央部に向かうほど大きくすることができる。これに伴い、光反射面33の変形量を、面方向外周側から面方向中央部に向かうほど大きくすることができる。したがって、光反射面33を曲面状に変形させることができる。
Therefore, the rigidity of the
本実施形態では、電極層31には、上述の如く、面方向外周部から面方向中央部に向かうほど厚み寸法が小さくなる勾配が形成されている。そこで、電極層31のうち厚さ寸法が最も小さい最薄部寸法と電極層31のうち厚さ寸法が最も大きい最厚部の厚さ寸法の比を大きくすると、曲率半径が大きく変わって焦点距離を長くすることができる。
In the present embodiment, as described above, the
本実施形態では、電極層31の一面に光反射面33が形成されている。このため、電極層31以外に光反射膜を設ける場合に比べて、光反射面の変形量を増加させることができる。このため、光反射面の変形の自由度を大きくすることができる。
In the present embodiment, a
本実施形態では、電極層31の側面31bと制御回路40の出力電極40aとの間が配線41によって接続されている。このため、電極層31と制御回路40との間を接続するための配線が光反射面33による光反射の邪魔することを未然に避けることができる。
In this embodiment, the
上記第1実施形態では、電極層31の一面を光反射面33とした例について説明したが、これに代えて、電極層32の一面32aを光反射面としてもよい。
In the first embodiment, the example in which one surface of the
上記第1実施形態では、電極層31の一面を光反射面33とした例について説明したが、これに代えて、電極層31、32以外に別部材としての光反射膜を設けてもよい。
In the first embodiment, the example in which one surface of the
(第2実施形態)
上記第1実施形態では、電極層31に厚み寸法に勾配を設けた例について説明したが、これに加えて、本第2の実施形態では、電極層32にも厚み寸法に勾配を設けた例について説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the example in which the
本実施形態では、図6に示すように、電極層32は、その面方向中央部が電解質膜30側に凹む凹部が形成されている。このことにより、電極層31、32は、それぞれ、面方向外周側から面方向中央部側に向かうほど徐々に厚み寸法が小さくなる勾配が形成されていることになる。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
(第3実施形態)
上記第1実施形態では、1つの制御回路40によって電極層31、32の間に電圧を印加した例について説明したが、これに代えて、本第3実施形態では、2つの制御回路40A、40Bによって電極層31、32の間に電圧を印加した例について説明する。
(Third embodiment)
In the first embodiment, the example in which the voltage is applied between the electrode layers 31 and 32 by one
図7に本実施形態の光学ミラー20の電気的構成の模式図を示す。本実施形態の光学ミラー20には、制御回路40A、40Bが用いられている。制御回路40Aと電極層31の側面との間は、配線41aで接続されている。制御回路40Bと電極層31の側面との間は、配線41bで接続されている。
FIG. 7 shows a schematic diagram of the electrical configuration of the
ここで、電極層31の側面のうち配線41aが接続される部位を部位42aとし、電極層31の側面のうち配線41bが接続される部位を部位42bとする。部位42a、42bは、電極層31の面方向中心部を中心とする点対称になる部位である。
Here, a part of the side surface of the
したがって、上記第1実施形態に比べて、電極層31の抵抗値の分布のムラを緩和することができる。これに伴い、電極層31、32の間の電界の分布のムラを緩和することができる。これにより、陽イオンの移動のムラを緩和することができる。このため、電解質膜30をより滑らかな曲面状に変形させることができる。したがって、光反射面33をより滑らかな曲面状に変形させることができる。
Therefore, the resistance distribution unevenness of the
上記第3実施形態では、2つの制御回路40A、40Bを用いて電極層31、32の間に電圧を印加した例について説明したが、これに代えて、1つの制御回路40を用いて電極層31、32の間に電圧を印加してよい。
In the third embodiment, the example in which the voltage is applied between the electrode layers 31 and 32 using the two
この場合、制御回路40の第1の出力端子と電極層31の側面の部位42aとを第1の配線によって接続し、かつ制御回路40の第1の出力端子と電極層31の側面の部位42bとを第2の配線によって接続する。第1の出力端子は、上記第1実施形態の出力電極40aに相当する電極である。
In this case, the first output terminal of the
上記第3実施形態では、電極層31の側面において配線を接続する部位を2つ設けた例について説明したが、これに限らず、電極層31の側面において配線を接続する部位を3つ以上設けてもよい。この場合、電極層31の側面において配線を接続する複数の部位のうち2つの部位は、電極層31の面方向中心部を中心とする点対称になる部位である。この場合、複数の部位は、電極層31の面方向中心部を中心とする周方向において同一間隔に配置されることが好適である。
In the third embodiment, the example in which two parts for connecting the wirings are provided on the side surface of the
(第4実施形態)
上記第1〜第3の実施形態では、制御回路40aから延びる配線を電極層31の側面に接続した例について説明したが、これに代えて、本第4実施形態では、
制御回路40から延びる配線を電極層31の裏面34(すなわち、光反射面33の反対側の面)に接続した例について説明する。
(Fourth embodiment)
In the first to third embodiments, the example in which the wiring extending from the
An example in which the wiring extending from the
図8に本実施形態の光学ミラー20の上面図、図9に本実施形態の光学ミラー20の断面図を示す。本実施形態の光学ミラー20では、制御回路40および電極層31の裏面34の間を接続するために、配線50が用いられる。配線50は、電極層31の裏面34の面方向中央部34aから電解質膜30および電極層32を通して光反射面33の反対側に貫通するように形成されている。
FIG. 8 is a top view of the
配線50は、内部導体51と内部導体51を被覆する被覆部材52とから構成されている。内部導体51の一端は、電極層31の裏面34の面方向中央部34aに接続されている。内部導体51の他端は、制御回路40の出力端子40aに接続されている。本実施形態の制御回路40の出力端子40bは、上記第1〜第3の実施形態と同様に電極層32の一面32aに配線によって接続されている。
The wiring 50 includes an inner conductor 51 and a covering
以上説明した本実施形態によれば、制御回路40および電極層31の裏面34の間を接続するために、配線50は、電極層31の裏面34の面方向中央部34aから電解質膜30および電極層32を通して光反射面33の反対側に貫通するように形成されている。したがって、光反射面33の光反射を配線によって邪魔をすることを未然にさせることができる。
According to this embodiment described above, in order to connect between the
本実施形態では、配線50は、電極層31の裏面34の面方向中央部34aに接続されている。したがって、上記第3実施形態と同様に、電極層31の抵抗値の分布のムラを緩和することができる。これにより、電極層31、32の間の電界の分布のムラを緩和することができる。このため、光反射面33を滑らかな曲面状に変形させることができる。
In the present embodiment, the wiring 50 is connected to the
(第5実施形態)
上記第1〜第4の実施形態では、電極層31の凹部に光反射面33を設けた例について説明したが、これに代えて、本第5実施形態では、図10に示すように、
電極層31の光反射面33を平面状に形成してもよい。この場合、電極層31には、電解質膜30の反対側に凹む凹部が形成されることになる。
(Fifth embodiment)
In the first to fourth embodiments, the example in which the
The
(第6実施形態)
上記第1〜第4の実施形態では、電極層31の厚み寸法が面方向中心点を中心とする周方向にわたって同一厚さ寸法になるようにした例について説明したが、これに代えて、本第6実施形態では、次のようにする。
(Sixth embodiment)
In the first to fourth embodiments, the example in which the thickness dimension of the
図11に本第6実施形態の本実施形態の光学ミラー20の上面図を示す。本実施形態の光学ミラー20の電極層31では、横方向端部から横方向中央部に向かって厚み寸法が小さくなり、かつ縦方向にわたって厚み寸法が同一になっている。なお、図11では、電極層31の厚み寸法が階段状に変化している例を示しているが、実際には電極層31の厚み寸法が滑らかに変化している。
FIG. 11 shows a top view of the
ここで、電極層31の横方向は、電極層31の面方向に相当する。そして、電極層31の縦方向は、電極層31の面方向に直交し、かつ厚み方向に直交する方向である。
Here, the horizontal direction of the
次に、本実施形態の光学ミラー20の作動について図12を参照して説明する。
Next, the operation of the
例えば、電極層31が陰極電極で、電極層32が陽極電極になるように制御回路40が電極層31、32の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが水分子とともに電解質膜30内を電極層31、32の間の電界に沿って電極層31側に移動する。
For example, the
ここで、電極層31では、その剛性が、横方向端部から横方向中央部31a側に向かうほど小さくなっている。このため、電解質膜30のうち横方向中央部が電極層31側に凸になるように変形する。これに伴い、電極層31、32が電解質膜30に沿うように変形する。このことにより、光反射面33はその横方向中央部が電解質膜30の反対側に凸になる曲面状に変形することになる(図12(a)参照)。
Here, in the
例えば、電極層31が陽極電極で、電極層32が陰極電極になるように制御回路40が電極層31、32の間に直流電圧を印加する。すると、陽イオンが水分子とともに電解質膜30内を電極層31、32の間の電界に沿って電極層32側に移動する。
For example, the
これに伴い、電解質膜30のうち横方向中央部が電極層32側に凸になるように変形する。これに伴い、電極層31、32が電解質膜30に沿うように変形する。このことにより、光反射面33は、その面方向中央部が電解質膜30側に凹む曲面状に変形する(図12(b)参照)。
Along with this, the
以上説明した本実施形態によれば、本実施形態の光学ミラー20の電極層31では、横方向端部から横方向中央部に向かって厚み寸法が小さくなり、かつ縦方向にわたって厚み寸法が同一になっている。このため、制御回路40が電極層31、32の間に直流電圧を印加することにより、電解質膜30は、その横方向中央部が電極層32側、或いは電極層31側に凸になる曲面状に変形する。これに伴い、光反射面33は、その横方向中央部が電極層32側、或いは電極層31側に凸になる曲面状に変形することが可能になる。
According to the present embodiment described above, in the
(他の実施形態)
上記第1〜6実施形態では、本発明に係る光学ミラー20をヘッドアップディスプレイ1に適用した例について説明したが、これに代えて、顕微鏡、望遠鏡などの各種の光学機器に本発明に係る光学ミラー20を適用してもよい。
(Other embodiments)
In the above first to sixth embodiments, the example in which the
上記第1〜6実施形態では、光学ミラー20によって面状の光を反射させる例について説明したが、これに代えて、光学ミラー20によって線状の光を反射させるようにしてもよい。
In the first to sixth embodiments, the example in which planar light is reflected by the
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記第1〜第5の実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能である。 In addition, this invention is not limited to above-described embodiment, In the range described in the claim, it can change suitably. The first to fifth embodiments are not irrelevant to each other, and can be combined as appropriate unless the combination is clearly impossible.
1 ヘッドアップディスプレイ
10 表示装置
20 光学ミラー
30 電解質膜
31、32 電極層
33 光反射面
40、40A、40B 制御回路
41a、41b 配線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Head up
Claims (10)
前記第1、第2の電極層の間に電圧が制御回路(40、40A、40B)によって印加された際に、前記第1、第2の電極層の間の電界によって前記電解質膜内をイオンが移動することにより、前記電解質膜が前記第1、第2の電極層とともに屈曲するようになっており、
前記第1、第2の電極層のうちいずれか一方の電極層のうち前記電解質膜の反対側の面には、光反射面(33)が配置されており、
前記第1、第2の電極層のうち少なくとも一方の電極層には、面方向の端部から前記面方向の中央部に向かうほど厚み寸法が小さくなる勾配が形成されていることを特徴とする形状可変光学素子。 An electrolyte membrane (30), a first electrode layer (31) formed along one surface of the electrolyte membrane, and a second electrode layer (formed along the other surface of the electrolyte membrane) 32)
When a voltage is applied between the first and second electrode layers by a control circuit (40, 40A, 40B), ions are generated in the electrolyte membrane by the electric field between the first and second electrode layers. , The electrolyte membrane bends together with the first and second electrode layers,
A light reflecting surface (33) is disposed on the surface of either one of the first and second electrode layers opposite to the electrolyte membrane,
At least one of the first and second electrode layers is formed with a gradient in which the thickness dimension decreases from the end in the surface direction toward the center in the surface direction. Variable shape optical element.
前記配線の一端は、前記光反射面側の電極層の側面(31b)に接続されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の形状可変光学素子。 In order to apply the voltage between the first and second electrode layers from the control circuit, the electrode layer (31) on the light reflecting surface side of the first and second electrode layers and the control circuit Wiring (41, 41a, 41b) for connecting between
5. The shape-variable optical element according to claim 1, wherein one end of the wiring is connected to a side surface (31 b) of the electrode layer on the light reflecting surface side.
前記複数の配線は、それぞれの一端が前記光反射面側の電極層において相違する複数の部位にそれぞれ接続されており、
前記複数の部位のうち2つの部位は、前記光反射面側の電極層の前記面方向の中心部を中心とする点対称になっていることを特徴とする請求項5に記載の形状可変光学素子。 The one end includes a plurality of the wirings (41a, 41b) each connected to the side surface of the electrode layer on the light reflecting surface side,
Each of the plurality of wirings is connected to a plurality of different parts at one end of each of the electrode layers on the light reflecting surface side,
6. The shape-variable optical according to claim 5, wherein two of the plurality of portions are point-symmetric with respect to a central portion in the surface direction of the electrode layer on the light reflecting surface side. element.
前記配線の一端側が前記光反射面側の電極層(31)のうち前記電解質膜側に接続されており、前記配線は、前記光反射面側の電極層側から、前記電解質膜および前記光反射面の反対側の電極層(32)を、前記光反射面の反対側に貫通しており、前記配線の他端側が前記制御回路に接続されており、
前記光反射面の反対側の電極層は、前記第1、第2の電極層のうち前記電解質膜に対して前記光反射面の反対側に位置する電極層であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の形状可変光学素子。 In order to apply a voltage between the control circuit and the first and second electrode layers, between the control circuit and the electrode layer on the light reflecting surface side of the first and second electrode layers. The wiring (50) to be connected is provided,
One end of the wiring is connected to the electrolyte membrane side of the electrode layer (31) on the light reflecting surface side, and the wiring is connected to the electrolyte film and the light reflecting from the electrode layer side on the light reflecting surface side. The electrode layer (32) on the opposite side of the surface passes through the opposite side of the light reflecting surface, and the other end of the wiring is connected to the control circuit,
The electrode layer on the opposite side of the light reflecting surface is an electrode layer located on the opposite side of the light reflecting surface with respect to the electrolyte membrane among the first and second electrode layers. 5. The variable shape optical element according to any one of 1 to 4.
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