(57)【要約】【課題】有機ＥＣ素子を有するＥＣ装置において、逆電圧を印加してＥＣ素子の消色駆動を行うにあたり、ＥＣ素子の光学濃度や温度に関わらず、消色応答性を向上させる。【解決手段】相補型のＥＣ層を有するＥＣ素子の消色時に、ＥＣ素子の光学濃度及び温度を検出し、検出された光学濃度と温度に基づいて、予め設定された印加時間において、ＥＣ層に、着色時とは逆極性の電圧を印加する。【選択図】図８
2020016805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード性の有機エレクトロクロミック材料とカソード性の有機エレクトロクロミック材料とを含む相補型のエレクトロクロミック層を有するエレクトロクロミック素子と、
前記エレクトロクロミック素子の光学濃度を検出する光学濃度検出手段と、
前記エレクトロクロミック素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記エレクトロクロミック素子に駆動電圧を供給する電圧供給手段と、
前記エレクトロクロミック素子の駆動を制御する制御手段と、を備えたエレクトロクロミック装置であって、
前記制御手段は、前記エレクトロクロミック素子を現在の光学濃度から次の目標光学濃度に消色させる場合に、前記光学濃度検出手段により検出された前記エレクトロクロミック素子の光学濃度と、前記温度検出手段により検出された前記エレクトロクロミック素子の温度と、に基づいて、前記電圧供給手段より前記エレクトロクロミック素子に逆極性の電圧を印加することを特徴とするエレクトロクロミック装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記光学濃度検出手段により検出された前記光学濃度と、前記温度検出手段が検出した前記温度と、に基づいて、前記逆極性の電圧を印加する時間である、逆電圧印加時間を決定することを特徴とする請求項１に記載のエレクトロクロミック装置。
【請求項３】
前記制御手段はデータ部を有し、前記データ部は、前記エレクトロクロミック素子の任意の光学濃度における逆電圧印加時間と、前記エレクトロクロミック素子の任意の温度における逆電圧印加時間と、前記エレクトロクロミック素子に逆極性の電圧印加後の消色応答に要する全体の消色時間と、の関係を、予め求めた検量線又はテーブルを有していることを特徴とする請求項１又は２に記載のエレクトロクロミック装置。
【請求項４】
光学フィルタと、複数のレンズを有する撮像光学系と、を有するレンズユニットであって、前記光学フィルタが、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置であることを特徴とするレンズユニット。
【請求項５】
光学フィルタと、複数のレンズを有する撮像光学系と、前記光学フィルタと前記撮像光学系とを透過した光を受光する受光素子と、を有する撮像装置であって、前記光学フィルタが、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置であることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
一対の基板と、前記一対の透明板間に配置されたエレクトロクロミック装置とを備えた窓材であって、前記エレクトロクロミック装置が、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置であることを特徴とする窓材。
【請求項７】
アノード性の有機エレクトロクロミック材料とカソード性の有機エレクトロクロミック材料とを含む相補型のエレクトロクロミック層を有するエレクトロクロミック素子と、
前記エレクトロクロミック素子の光学濃度を検出する光学濃度検出手段と、
前記エレクトロクロミック素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記エレクトロクロミック素子に駆動電圧を供給する電圧供給手段と、
前記エレクトロクロミック素子の駆動を制御する制御手段と、を備えたエレクトロクロミック装置の駆動方法であって、
前記制御手段が、前記エレクトロクロミック素子を現在の光学濃度から次の目標光学濃度に消色させる場合に、前記光学濃度検出手段により検出された前記エレクトロクロミック素子の光学濃度と、前記温度検出手段により検出された前記エレクトロクロミック素子の温度と、に基づいて、前記電圧供給手段より前記エレクトロクロミック素子に逆極性の電圧を印加することを特徴とするエレクトロクロミック装置の駆動方法。
【請求項８】
前記制御手段は、前記光学濃度検出手段により検出された前記光学濃度と、前記温度検出手段により検出された前記温度と、に基づいて、逆電圧を印加する時間である、逆電圧印加時間を決定することを特徴とする請求項７に記載のエレクトロクロミック装置の駆動方法。
【請求項９】
前記逆電圧印加時間は、前記制御手段が有するデータ部を参照することで得られることを特徴とする請求項８に記載のエレクトロクロミック装置の駆動方法。
【請求項１０】
前記逆極性の電圧は、一定値であることを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置の駆動方法。
【請求項１１】
前記逆極性の電圧は、漸減することを特徴とする請求項７乃至９のいずれか一項に記載のエレクトロクロミック装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロクロミック素子を用いてなるエレクトロクロミック装置とその駆動方法、該エレクトロクロミック装置を備えたレンズユニット、撮像装置、窓材に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気化学的な酸化還元反応により、物質の吸収波長及び吸光度等の光学特性が変化する化合物を、エレクトロクロミック（ＥＣ）化合物という。このＥＣ化合物を利用したＥＣ素子は、表示装置、可変反射率ミラー、可変透過窓等に応用されている。
有機ＥＣ化合物から構成されるＥＣ素子には、酸化により着色するアノード性の有機ＥＣ材料と還元により着色するカソード性の有機ＥＣ材料を含むＥＣ溶液をＥＣ層とする、相補型と呼ばれるＥＣ素子がある。このような相補型のＥＣ素子の消色には、電極間を短絡することでカチオンを再還元、アニオンを再酸化させる電極反応によるものと、カチオンとアニオンが会合して消滅する自己消色反応によるものがある。通常、有機ＥＣ素子の消色は材料の拡散で律速されるため、電極間のギャップが小さく、拡散長の短い素子ほど消色応答は速くなる。一方で、低温環境になるほど材料の拡散は遅くなるため消色応答が遅くなるという課題を有し、加速駆動方法の検討が必要であった。
特許文献１には、有機ＥＣ素子の消色方法として、着色駆動時の電圧とは逆極性の電圧（逆電圧）を印加し、その後、電極間を短絡することで、消色応答性が向上する旨が記載されている。着色状態を維持する通常駆動時において、アノード近傍にはカチオンが、カソード近傍にはアニオンがそれぞれ生成している。この状態から逆電圧を印加すると、アノード及びカソードが逆転するため、着色時のアノード近傍にはアニオンが、カソード近傍にはカチオンがそれぞれ生成する。よって、アノード及びカソードのそれぞれの近傍において、カチオンとアニオン間での自己消色反応が促進されるため、ＥＣ素子としての消色応答性が向上すると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０９８９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の消色方法においては、逆電圧印加制御に対する技術的思想が記載されておらず、以下のような課題を有していた。
即ち、逆電圧の印加時間が短過ぎる場合、アノード及びカソード近傍で生成される逆極性の材料の光学濃度（着色濃度）が小さいため、消色応答性の改善に対して十分な効果が得られない。反対に逆電圧の印加時間が長過ぎる場合、逆極性の材料の着色が強く生じてしまうため、自己消色反応のバランスが崩れ、消色応答性はむしろ遅くなってしまう。このように、逆電圧印加時間にはＥＣ素子の光学濃度に応じた最適値が存在する。
また、この自己消色反応のバランスは、ＥＣ素子の光学濃度や温度に依存する拡散性によっても大きく変動する。そのため、前述の逆電圧印加時間の最適値は、ＥＣ素子の光学濃度や温度環境に応じてそれぞれ選択する必要がある。
低光学濃度における最適値を高光学濃度に適用しても消色応答性の十分な改善は見込めない。反対に、高光学濃度における最適値を低光学濃度に適用した場合は、消色応答性はむしろ遅くなってしまう場合がある。温度に関しても同様であり、高温環境における最適値を低温環境に適用しても消色応答性の十分な改善は見込めず、低温環境における最適値を高温環境に適用した場合は、消色応答性はむしろ遅くなってしまう場合がある。
本発明は、上記課題に鑑み、有機ＥＣ素子を有するＥＣ装置において、逆電圧を印加してＥＣ素子の消色駆動を行うにあたり、ＥＣ素子の光学濃度や温度に関わらず、消色応答性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第一は、アノード性の有機エレクトロクロミック材料とカソード性の有機エレクトロクロミック材料とを含む相補型のエレクトロクロミック層を有するエレクトロクロミック素子と、
前記エレクトロクロミック素子の光学濃度を検出する光学濃度検出手段と、
前記エレクトロクロミック素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記エレクトロクロミック素子に駆動電圧を供給する電圧供給手段と、
前記エレクトロクロミック素子の駆動を制御する制御手段と、を備えたエレクトロクロミック装置であって、
前記制御手段は、前記エレクトロクロミック素子を現在の光学濃度から次の目標光学濃度に消色させる場合に、前記光学濃度検出手段により検出された前記エレクトロクロミック素子の光学濃度と、前記温度検出手段により検出された前記エレクトロクロミック素子の温度と、に基づいて、前記電圧供給手段より前記エレクトロクロミック素子に逆極性の電圧を印加することを特徴とする。
本発明の第二は、光学フィルタと、複数のレンズを有する撮像光学系と、を有するレンズユニットであって、前記光学フィルタが、上記本発明のエレクトロクロミック装置であることを特徴とする。
本発明の第三は、光学フィルタと、複数のレンズを有する撮像光学系と、前記光学フィルタと前記撮像光学系とを透過した光を受光する受光素子と、を有する撮像装置であって、前記光学フィルタが、上記本発明のエレクトロクロミック装置であることを特徴とする。
本発明の第四は、一対の基板と、前記一対の透明板間に配置されたエレクトロクロミック装置とを備えた窓材であって、前記エレクトロクロミック装置が、上記本発明のエレクトロクロミック装置であることを特徴とする。
本発明の第五は、アノード性の有機エレクトロクロミック材料とカソード性の有機エレクトロクロミック材料とを含む相補型のエレクトロクロミック層を有するエレクトロクロミック素子と、
前記エレクトロクロミック素子の光学濃度を検出する光学濃度検出手段と、
前記エレクトロクロミック素子の温度を検出する温度検出手段と、
前記エレクトロクロミック素子に駆動電圧を供給する電圧供給手段と、
前記エレクトロクロミック素子の駆動を制御する制御手段と、を備えたエレクトロクロミック装置の駆動方法であって、
前記制御手段が、前記エレクトロクロミック素子を現在の光学濃度から次の目標光学濃度に消色させる場合に、前記光学濃度検出手段により検出された前記エレクトロクロミック素子の光学濃度と、前記温度検出手段により検出された前記エレクトロクロミック素子の温度と、に基づいて、前記電圧供給手段より前記エレクトロクロミック素子に逆極性の電圧を印加することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ＥＣ素子の光学濃度や温度に応じて適切な逆電圧印加時間が選択されるため、消色応答性が向上した調光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に用いられるＥＣ素子の一実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】本発明に用いられるＥＣ素子の他の実施形態の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。
【図３】図１のＥＣ素子の着色時の印加電圧波形の一例を示す図である。
【図４】図２のＥＣ素子の着色時の印加電圧波形の一例を示す図である。
【図５】本発明のＥＣ装置の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の撮像装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図７】本発明の窓材の構成を模式的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は端面図である。
【図８】実施例１の逆電圧印加時間の濃度依存性を示す図である。
【図９】実施例１の逆電圧印加時間の温度依存性を示す図である。
【図１０】実施例２の消色応答のプロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明のエレクトロクロミック装置（ＥＣ装置）及びこれに用いられるエレクトロクロミック素子（ＥＣ素子）、本発明のＥＣ装置を調光装置として備えた各種装置について、好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成、相対配置等は特に記載がない限り、本発明の範囲を限定する趣旨のものではない。
【０００９】
〈ＥＣ素子〉
図１は、本発明のＥＣ装置を構成するＥＣ素子の一実施形態の構成を示す模式図である。図１（ａ）は端面図、（ｂ）は正面図であり、（ａ）は（ｂ）中におけるＢ−Ｂ’断面の端面図に、後述する給電端子Ａ１，Ｃ１と、該給電端子Ａ１，Ｃ１と電圧供給手段１０との接続形態を加えた図である。本例のＥＣ素子は、外形が略長方形であり、図１（ｂ）の正面図におけるＥＣ素子の長辺方向をＸ軸、短辺方向をＹ軸、紙面に直交する厚さ方向をＺ軸とする。
【００１０】
また、図２は本発明に係るＥＣ素子の他の実施形態の構成を示す模式図である。図２（ａ）は端面図、（ｂ）は正面図であり、（ａ）は（ｂ）中におけるＤ−Ｄ’断面の端面図に、後述する給電端子Ａ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２と、該給電端子Ａ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２と電圧供給手段１０との接続形態を加えた図である。図１と同様にＸＹＺ軸が定義される。
尚、図１、図２の実施形態における説明では、Ｙ軸方向を鉛直方向とし、ＥＣ素子１はＹ軸方向に沿って、立てて使用するものとする。
【００１１】
図１のＥＣ素子１は、透明な電極３，５を形成した透明な基板２，６を、電極３，５面が対向するようスペーサ４を介して貼り合せ、一対の電極３，５とスペーサ４で形成された空隙内にエレクトロクロミック層（ＥＣ層）７が存在する構造である。有効光学領域９は、電極３，５間に挟持されたＥＣ層７のうち、ＥＣ素子１を光学部材として用いた装置において、実質的に光学的な影響を示す領域である。
【００１２】
電極３，５には電極それ自身よりも抵抗値が小さい低抵抗配線８ａ，８ｂが形成され、それぞれの低抵抗配線８ａ，８ｂはＹ軸方向に有効光学領域９を挟んで対向するように配置される。給電端子Ａ１，Ｃ１は低抵抗配線８ａ，８ｂと接点を有するように形成され、ＥＣ素子１外部の電圧供給手段１０と接続している。駆動電圧は電圧供給手段１０を介して給電端子Ａ１，Ｃ１、低抵抗配線８ａ，８ｂを経て電極３，５に印加される。電圧供給手段１０は、駆動電圧波形を発生するための不図示の制御手段に接続され、該制御手段からの指令に基づいて給電端子Ａ１，Ｃ１間に電圧を印加する。電圧供給手段１０は給電端子Ａ１とＣ１間の極性を反転させるためのリレーやスイッチ回路を少なくとも有することが好ましく、電源やレギュレーターなど周辺装置を更に含んでいても構わない。また、電気化学反応で生じる電流、或いは、電荷を測定するための回路機構を含んでいても構わない。
【００１３】
また、図２のＥＣ素子１は、電極３，５それぞれにＹ軸方向に有効光学領域９を挟むように二つの低抵抗配線８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄが形成され、それぞれの低抵抗配線８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄに給電端子Ａ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２が接続されている。
【００１４】
ＥＣ層７は、１種以上のアノード性の有機エレクトロクロミック材料（有機ＥＣ材料）と１種以上のカソード性の有機ＥＣ材料とを含む相補型のＥＣ層である。
上記構成において、電極３，５の間に電圧を印加することで、有機ＥＣ材料は電気化学的反応を起こす。
【００１５】
一般に有機ＥＣ材料は、電圧が印加されていない状態で中性状態をとり、可視光領域に吸収を持たない。このような消色状態において、ＥＣ素子１は最も高い光透過率を示す。電極３，５間に電圧を印加するとＥＣ層７内で電気化学反応が起き、アノード性有機ＥＣ材料は中性状態から酸化状態（カチオン）となり、カソード性有機ＥＣ材料は還元状態（アニオン）となり、それぞれ可視光領域に吸収を有するようになり、着色する。このような着色状態において、ＥＣ素子１は低い光透過率を示す。
【００１６】
以下では、ＥＣ素子１の光透過率をＥＣ素子１の光学濃度に置き換えて議論する。光透過率と光学濃度は、−ＬＯＧ（透過率）＝（光学濃度）の関係を有し、光透過率が１／２になる毎に光学濃度は約０．３ずつ増大する。
【００１７】
〈基板〉
基板２，６は可視光を十分に透過させる透明基板であることが好ましく、一般的にはガラス材が用いられ、Ｃｏｒｎｉｎｇ＃７０５９やＢＫ−７等の光学ガラス基板を好適に使用することができる。また、プラスチックやセラミック等の材料であっても十分な透明性があれば適宜使用が可能である。基板２，６は剛性で歪みを生じることが少ない材料が好ましい。また、基板２，６として可撓性が少ないことがより好ましい。基板２，６の厚みは一般に、数十μｍから数ｍｍである。
【００１８】
〈電極〉
電極３，５は可視光を十分に透過させる透明電極であることが好ましく、可視光領域における高い光透過性と共に高い導電性を有した材料からなることがより好ましい。電極材料には、例えば、酸化インジウムスズ合金（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＮＥＳＡ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化銀、酸化バナジウム、酸化モリブデン、金、銀、白金、銅、インジウム、クロムなどの金属や金属酸化物、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン系材料、カーボンブラック、グラフェン、グラファイト、グラッシーカーボン等の炭素材料などを挙げることができる。また、ドーピング処理などで導電率を向上させた導電性ポリマー（例えば、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）など）も好適に用いられる。本発明のＥＣ素子においては、消色状態で高い光透過率を有することが好ましいため、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＮＥＳＡ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、グラフェンなどが特に好ましく用いられる。これらはバルク状、微粒子状など様々な形態で使用できる。尚、これらの電極材料は、単独で使用してもよく、或いは複数併用してもよい。
【００１９】
〈ＥＣ層〉
ＥＣ層７は、電解質と、低分子系有機材料等の有機ＥＣ材料とを溶媒に溶解したものであることが好ましい。
【００２０】
溶媒としては、電解質を溶解できるものであれば特に限定されないが、特に極性を有するものが好ましい。具体的には水の他、例えば、メタノール、エタノール、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルスルホキシド、ジメトキシエタン、アセトニトリル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、スルホラン、ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、アセトニトリル、プロピオンニトリル、ジメチルアセトアミド、メチルピロリジノン、ジオキソラン等の有機極性溶媒が挙げられる。
【００２１】
電解質としては、イオン解離性の塩で、良好な溶解性を示し、有機ＥＣ材料の着色を確保できる程度に電子供与性を有するカチオン或いはアニオンを含む塩であれば特に限定されない。各種のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などの無機イオン塩や４級アンモニウム塩や環状４級アンモニウム塩などが挙げられる。具体的にはＬｉＣｌＯ4、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＢＦ4、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＰＦ6、ＬｉＩ、ＮａＩ、ＮａＳＣＮ、ＮａＣｌＯ4、ＮａＢＦ4、ＮａＡｓＦ6、ＫＳＣＮ、ＫＣｌ等のＬｉ、Ｎａ、Ｋのアルカリ金属塩等や、（ＣＨ3）4ＮＢＦ4、（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4、（ｎ−Ｃ4Ｈ9）4ＮＢＦ4、（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢｒ、（Ｃ2Ｈ5）4ＮＣｌＯ4、（ｎ−Ｃ4Ｈ9）4ＮＣｌＯ4等の４級アンモニウム塩及び環状４級アンモニウム塩等が挙げられる。アニオン種として、ＣｌＯ4-、ＣＦ3ＳＯ3-、ＢＦ4-、ＰＦ6-、（ＣＦ3ＳＯ2）2Ｎ-、など一般的に知られる構造が用いられる。また、イオン液体を用いてもよい。これらの電解質材料は、単独で使用してもよく、或いは複数併用してもよい。
【００２２】
有機ＥＣ材料は、溶媒に対して溶解性を有し、電気化学的な反応で着色と消色を表現できるものであれば、どのようなものであっても構わない。公知の酸化／還元着色性有機ＥＣ材料を使用することができる。また、複数の材料を併用することも可能である。
【００２３】
上記したように、本発明において、有機ＥＣ材料としては、アノード性有機ＥＣ材料とカソード性有機ＥＣ材料とを併用する。アノード性有機ＥＣ材料、カソード性有機ＥＣ材料はそれぞれ単独に、一種を用いても、複数種を用いても構わない。
【００２４】
アノード性の有機ＥＣ材料としては、チオフェン誘導体、フェロセンなどメタロセン誘導体、フェナジン誘導体やトリフェニルアミン誘導体、フェノチアジン誘導体、フェノキサジン誘導体など芳香族アミン誘導体、ピロール誘導体、ピラゾリン誘導体等が挙げられる。また、カソード性の有機ＥＣ材料としては、ビオロゲン系化合物、アントラキノン系化合物、フェロセニウム塩系化合物、スチリル化系化合物などが挙げられる。
【００２５】
ＥＣ層７は液体又はゲルであることが好ましい。ＥＣ層７は、好適には溶液状態として用いられるが、応答速度を著しく損なわない範囲でゲル状で用いることも可能である。ゲル化には、溶液にさらにポリマーやゲル化剤を含有させる。ポリマー（ゲル化剤）としては、特に限定されず、例えばポリアクリロニトリル、カルボキシメチルセルロース、ポリ塩化ビニル、ポリ臭化ビニル、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン、ナフィオンなどが挙げられる。このようにＥＣ層７として粘稠若しくはゲル状としたもの等を用いることができる。
また、上記のような混合状態で使用する他、透明且つ柔軟な網目構造を有した構造体（例えばスポンジ状のもの）にこれら溶液を担持させても良い。
【００２６】
〈低抵抗配線〉
低抵抗配線８ａ，８ｂは、給電端子Ａ１，Ｃ１から電極３，５に供給する電圧の面内分布を低減する目的で形成される。給電端子Ａ１，Ｃ１からの距離で電極３，５の面内に電位勾配ができるとＥＣ素子１の面内で電気化学反応量にむらが生じてしまう。電位が高い給電端子側ほど有機ＥＣ材料の電気化学反応が生じやすい。そのため、電位分布の大きな状態でＥＣ素子１を駆動していると、アノード性有機ＥＣ材料はアノード給電端子（プラス電極）側に、カソード性有機ＥＣ材料はカソード給電端子（マイナス電極）側に反応が偏在するようになる。この結果、電位分布の影響によるセグリゲーションが生じてしまう。有効光学領域９内における電位分布をできるだけ小さく抑えるために、給電端子Ａ１，Ｃ１は長辺側で且つＹ軸方向に有効光学領域９を挟んで互いに対向する位置に設置するのが好適である。図１の例では、Ｙ軸方向の上方にＡ１端子を、下方にＣ１端子を設置している。
【００２７】
更に、この時、長辺方向の電位降下を１０ｍＶ程度に抑えて長辺方向の電位分布によるセグリゲーションを抑制するために、長辺に沿って低抵抗配線８ａ，８ｂを設置する必要がある。この低抵抗配線８ａ，８ｂの面抵抗は電極３，５の抵抗の１／１００未満、更に好ましくは１／５００未満であることが好ましい。低抵抗配線８ａ，８ｂとしては、真空成膜によって形成した薄膜銀配線や、スクリーン印刷やインクジェット塗布等によって形成した厚膜銀配線を好適に使用することができる。
【００２８】
但し、図１のように、一対の給電端子のみ（例えば、Ａ１端子（アノード）とＣ１端子（カソード））を選択して着色動作を続けた場合には、依然として電位分布の影響によるセグリゲーションを避けることは難しい。この場合、Ａ１端子及び該Ａ１端子に接続された低抵抗配線８ａ近傍にはアノード性有機ＥＣ材料が強く着色し、且つ、Ｃ１端子及び該Ｃ１端子に接続された低抵抗配線８ｂ近傍にはカソード性有機ＥＣ材料が強く着色する。この電位分布の影響によるセグリゲーションは、有機ＥＣ材料の比重の影響による鉛直方向へのセグリゲーションよりも初期的に、且つ、強く生じる傾向がある。
【００２９】
この電位分布によるセグリゲーションを回避するために、図２のように、有効光学領域９を挟んで、給電端子Ａ１，Ｃ１とそれぞれ対向する位置に給電端子Ａ２，Ｃ２を設置する。そして、給電端子Ａ１，Ａ２を同時にアノードとし、また、給電端子Ｃ１，Ｃ２を同時にカソードとして使用することで、電位分布によるセグリゲーションを回避することができる。また、Ａ１−Ｃ１端子間、及びＡ２−Ｃ２端子間に順繰りに同じ極性の電圧パルスを印加することによって、電位分布によるセグリーションを相殺することも可能である。
【００３０】
〈ＥＣ素子の駆動方法〉
図３は、図１に示したＥＣ素子１を鉛直方向であるＹ軸方向に立てて駆動する場合の印加電圧波形を示す図である。本例では、Ａ１端子及びＣ１端子のうち、Ｃ１端子をグランドに接続しているため、印加電圧＋Ｖ１及び−Ｖ１はＡ１端子の極性を表示する。＋Ｖ１でＡ１端子側にはアノード性の反応が、Ｃ１端子側にはカソード性の反応が生じて着色する。逆に−Ｖ１でＡ１端子側にはカソード性の反応が、Ｃ１端子側にはアノード性の反応が生じて着色する。
【００３１】
印加電圧として−Ｖ１のみを継続して印加した場合、電位分布の影響によるセグリゲーションが優勢的に生じ、Ａ１端子側（鉛直上方）でアニオンが、Ｃ１端子側（鉛直下方）でカチオンが偏在する。さらに比重の影響が遅れて加わり、アニオンが鉛直上方に、カチオンが鉛直下方に移動するため、両方の影響が重畳してセグリゲーションがさらに増大してしまう。
【００３２】
一方、印加電圧として＋Ｖ１のみを継続して印加した場合、電位分布の影響によるセグリゲーションで、Ａ１端子側にカチオンが、Ｃ１端子側にアニオンが偏在する。これに比重の影響でアニオンが鉛直上方に、カチオンが鉛直下方に移動する。カチオンとアニオンが衝突すると電荷授受でラジカル状態が初期状態に戻るため消色する。これから−Ｖ１を継続して印加した場合と比べて有機ＥＣ材料の鉛直方向でのセグリゲーションは低下する。しかしながら、電位分布の影響によるセグリゲーションが優勢であるため、−Ｖ１を印加した場合とは逆に、鉛直上方にはカチオンが、鉛直下方にはアニオンが偏在してしまう。
【００３３】
本発明においては、図３（ａ）で示したように＋Ｖ１と−Ｖ１を交互に印加し、印加する時間幅を制御することで電位分布の影響によるセグリゲーションを調整し、且つ、比重によるセグリゲーションとの相殺を調整することが望ましい。具体的には、＋Ｖ１の印加時間ｔ１と−Ｖ１の印加時間ｔ２を１周期Ｔとし、その時間の比を制御することでＡ１端子側（鉛直上方）におけるアノード性有機ＥＣ材料の反応量をカソード性有機ＥＣ材料の反応量よりも相対的に大きくなるよう制御する。これは言い換えれば、Ａ１端子側（鉛直上方）におけるアノード性有機ＥＣ材料の反応量を、Ｃ１端子側（鉛直下方）におけるアノード性有機ＥＣ材料の反応量よりも相対的に大きくなるように制御することに等しい。
【００３４】
また、有機ＥＣ材料の反応量は電気化学反応で測定される電荷量から見積もることが可能である。また、Ａ１端子（鉛直上方）とＣ１端子（鉛直下方）への＋Ｖ１と−Ｖ１の交互の印加は、鉛直上方及び鉛直下方の給電端子を交互にプラス極に切り替えていることと同等である。これから、Ａ１端子側（鉛直上方）におけるアノード性有機ＥＣ材料の反応量を、Ｃ１端子側（鉛直下方）におけるアノード性有機ＥＣ材料の反応量よりも相対的に大きくなるように制御するとは、鉛直方向上方に位置する給電端子をプラス極とした時に生じる電荷量を、鉛直方向下方に位置する給電端子をプラス極とした時に生じる電荷量よりも大きくするよう制御を行うことに相当する。電荷量の見積は、電圧供給手段１０が単位時間当たりの電流を測定し、その積算から算出しても良い。
【００３５】
また、図３（ｂ）で示したように電圧の波高値を制御することで電位分布の影響によるセグリゲーションを調整しても良い。この場合、例えば、印加時間ｔ２には−Ｖ１よりも絶対値の小さい−Ｖ２を印加する。電気化学反応の反応量は駆動電圧の大きさに依存するため、Ｖ１とＶ２の制御をもってＡ１端子側（鉛直上方）におけるアノード性有機ＥＣ材料の反応量を、カソード性有機ＥＣ材料の反応量よりも相対的に大きくなるよう制御する。
また、時間幅と電圧波高値の両方をもって任意に制御することも可能である。
【００３６】
また、ＥＣ素子１の光学濃度、即ち階調を制御する場合には、ｔ１及びｔ２の比の調整、或いは、Ｖ１とＶ２の比の調整、或いは時間幅と電圧波高値の両方をもって調整することが可能である。また、ｔ１或いはｔ２の期間に、印加電圧を間欠的に印加する方法をもって調整することも可能である。
ｔ１及びｔ２の印加時間が大きい場合、ｔ１からｔ２に、及び、ｔ２からｔ１に切り替わるタイミングでＥＣ素子１の光学濃度が上下に変化してしまう。そのため、着色駆動時においてＥＣ素子１の光学濃度の変化を抑制するためには、１周期Ｔの時間幅は０．１Ｈｚ以下、より好ましくは１Ｈｚ以下、さらに好ましくは１０Ｈｚ以下であることが好ましい。
【００３７】
次に図２に示したＥＣ素子１において、Ａ１−Ｃ１端子間、Ａ２−Ｃ２端子間に順繰りに電圧パルスを印加する場合の駆動制御方法について、図４を用いて説明する。
図４は、図２に示したＥＣ素子１を鉛直方向であるＹ軸方向に立てて駆動する場合の印加電圧波形を示す図である。同図において、Ａ１及びＣ２端子側が鉛直上方、Ａ２及びＣ１端子側が鉛直下方に定義される。Ａ１−Ｃ１端子間ではＣ１端子を、Ａ２−Ｃ２端子間ではＣ２端子をグランドに接続しているため、印加電圧＋Ｖ１はＡ１及びＡ２端子に同一の極性の電圧が印加されることを意味する。本例では、図４（ａ）に示されるように、Ａ１−Ｃ１端子間とＡ２−Ｃ２端子間には逆位相の電圧波形が印加される。Ａ１−Ｃ１端子間の駆動波形は時間ｔ１の間に電圧＋Ｖ１を印加し、時間ｔ２の間は開回路電圧（Ｏｐｅｎ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｖｏｌｔａｇｅ，ＯＣＶ）に保っている。開回路電圧にするとは、駆動源側とＡ１−Ｃ１端子間で電気的な接点を遮断する、或いは、高抵抗体の挿入で電流を遮断する、ことを意味する。具体的にはリレーやトランジスタ等のスイッチング素子でｔ１の間に導通とし、ｔ２の間に非導通とする。＋Ｖ１を印加した時間ｔ１の間は着色反応が生じ、ＯＣＶである時間ｔ２の間は着色反応が生じない。
【００３８】
Ａ２−Ｃ２端子間には、Ａ１−Ｃ１端子間とは逆位相の電圧波形が印加されるため、時間ｔ１の間はＯＣＶに保たれ、ｔ２の間は電圧＋Ｖ１が印加される。よって、Ａ１とＡ２端子間には、交互に＋Ｖ１が印加されることになるため、ＥＣ素子１に印加されている電圧を落とすことはない。また、電位分布の向きが交互に切り替わるため、電位分布の影響によるセグリゲーションを小さく抑制することが可能となる。さらに具体的に説明すると、時間ｔ１の間は、Ａ１端子側にカチオンが、Ｃ１端子側にアニオンが生じ、時間ｔ２の間は、Ａ２端子側にカチオンが、Ｃ２端子側にアニオンが生じる。このため、Ａ１とＣ２端子間で偏在するカチオンとアニオンが電荷授受により消色し、また、Ａ２とＣ１端子間で偏在するカチオンとアニオンが同様に電荷授受により消色する。これにより電位分布の影響によるセグリゲーションはさらに抑制される。
【００３９】
ｔ１とｔ２の値が等しい場合に、Ａ１とＣ２端子間、Ａ２とＣ１端子間で生成するカチオンとアニオンの濃度が最も近しいものとなるため、電位分布の影響によるセグリゲーションは最も抑制される。しかしながら、これに比重の影響が加わってくると、素子面内で形成されたカチオンとアニオンが徐々に移動し、最終的にはアニオンが鉛直上方に、カチオンが鉛直下方に偏在してしまう。
【００４０】
本例の駆動制御形態では、図４（ａ）に示すようにｔ１とｔ２の時間幅を制御することで電位分布の影響によるセグリゲーションを調整し、且つ、比重によるセグリゲーションとの相殺を調整する。ＥＣ素子１は鉛直方向に立てているため、Ａ１端子がＡ２端子よりも鉛直上方に位置する。Ａ１端子側の着色反応の時間幅ｔ１を、Ａ２端子側の着色反応の時間幅ｔ２よりも相対的に大きく取ることで、電位分布の影響によるカチオンの偏在をＡ１端子側で優勢になるように制御することが可能である。
【００４１】
また、図４（ｂ）で示すように電圧の波高値を制御することでＡ１及びＡ２端子の電位分布の影響によるセグリゲーションを調整しても良い。この場合、例えば、印加時間ｔ２には＋Ｖ１よりも絶対値の小さい＋Ｖ２を印加する。電気化学反応の反応量は駆動電圧の大きさに依存するため、Ｖ１とＶ２の制御をもって電位分布の影響によるカチオンの偏在をＡ１端子側で優勢になるように制御することが可能である。
また、時間幅と電圧波高値の両方をもって任意に制御することも可能である。
【００４２】
また、ＥＣ素子１の光学濃度の階調を制御する場合には、ｔ１及びｔ２の比の調整、或いは、Ｖ１とＶ２の比の調整、或いは時間幅と電圧波高値の両方をもって調整することが可能である。また、ｔ１或いはｔ２の期間に、印加電圧を間欠的に印加する方法をもって調整することも可能である。
【００４３】
ｔ１及びｔ２の印加時間が大きい場合、ｔ１からｔ２に、及び、ｔ２からｔ１に切り替わるタイミングでＥＣ素子１の光学濃度が上下に変化してしまう。そのため、着色駆動時においてＥＣ素子１の光学濃度の変化を抑制するためには、１周期Ｔの時間幅は０．１Ｈｚ以上、より好ましくは１Ｈｚ以上、さらに好ましくは１０Ｈｚ以上であることが好ましい。
【００４４】
尚、本例が述べるところは、鉛直方向に立てたＥＣ素子１において、鉛直上方に位置する端子側で生じるカチオンの生成量を、鉛直下方に位置する端子側で生じるカチオンの生成量よりも相対的に大きくするということである。電位分布の影響によるセグリゲーションを有効に使い、比重の影響によるセグリゲーションを相殺することを目的としている。本例では、図１及び図２のＥＣ素子１の構造、図３及び図４の駆動制御方法を用いて説明したが、同様な目的を達成する構造及び駆動制御法であれば、発明を満たすものとみなしてかまわない。
【００４５】
〈有機ＥＣ装置〉
図５は、本発明のＥＣ装置の主要構成部材を示すブロック図である。
本発明のＥＣ装置は、ＥＣ素子１と、光学濃度検出手段１１と、温度検出手段１２と、制御手段１３と、電圧供給手段１０と、を少なくとも有している。光学濃度検出手段１１はＥＣ素子１の光学濃度を検出し、温度検出手段１２はＥＣ素子１の温度を検出し、制御手段１３はＥＣ素子１の駆動を制御し、電圧供給手段１０は、制御手段１３から指令を受けてＥＣ素子１に駆動電圧を供給する。
【００４６】
電圧供給手段１０は、駆動電圧波形を発生するための制御手段１３に接続され、制御手段１３からの指令に基づいて、電源とＥＣ素子１のＡ１，Ｃ１端子（図１）、或いは、Ａ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２端子（図２）の接続を制御し、所定の端子間に電圧を印加する。
【００４７】
光学濃度検出手段１１は、ＥＣ素子１の着消色反応が生じるアクティブ領域（図１，図２中の、ＥＣ層７が電極３，５に挟持された領域）の内部に配置される。より好ましくは、アクティブ領域内であり、且つ、有効光学領域９外に配置される。光学濃度検出手段１１は、ＥＣ素子１の光学濃度検出手段１１を有し、取得した光学濃度のデータを制御手段１３に受け渡す。前記機能において光学濃度検出手段１１の構成は特に問わないが、例えば、ＬＥＤなどの投光部と、フォトダイオードなどの受光部とを組み合わせた構成が好適に挙げられる。
【００４８】
温度検出手段１２は、ＥＣ素子１の温度を検出するためのものであり、取得した温度のデータを制御手段１３に受け渡す。温度検出手段１２は、ＥＣ素子１の温度を検出することができれば、その構成は特に限定されないが、例えば、検出用のセンサーとして各種の熱電対を有するものが好適に挙げられる。
【００４９】
制御手段１３は、ＣＰＵとメモリを有するマイクロコンピューターの機能を有し、ＥＣ素子１の駆動制御命令を司る。制御手段１３は、ＥＣ素子１の着色、着色状態の維持、消色などの制御シーケンスに応じた駆動波形のパターン決定や変更を行い、電圧供給手段１０へ所定の指令を下す。具体的には、着色時に印加する電圧制御、電圧の印加時間幅（ＰＷＭ駆動におけるＤｕｔｙ比）、消色時の電圧制御の決定などを行う。また、制御手段１３は、光学濃度検出手段１１や温度検出手段１２にデータ取得の命令を下し、それら検出手段から取得したデータを受け取る。
【００５０】
また、本発明において、制御手段１３は、ＥＣ素子１を消色する場合に必要とされる逆電圧印加時間を提供するデータ部１４を有している。
データ部１４は、ＥＣ素子１の消色時において制御手段１３から参照される。データ部１４は、予めＥＣ素子１の任意の光学濃度、及び、任意の温度における、逆電圧の印加時間と、逆電圧の印加後にＥＣ素子１を短絡した場合の消色応答に要した全体の消色時間（即ち、逆電圧時間と短絡時間の和）の関係を取得している。
【００５１】
例えば、データ部１４が有する、任意の温度における逆電圧印加時間と全体の消色時間の光学濃度依存性は、後述する実施例１で説明するように図８のようになる。逆電圧印加時間が短すぎる場合、アノード及びカソード近傍で生成される逆極性の材料の濃度が低いため、消色応答性の改善に対して十分な効果が得られない。反対に逆電圧の印加時間が長すぎる場合、逆極性の材料の濃度が高すぎるため、自己消色反応のバランスが崩れ、消色応答性はむしろ遅くなってしまう。また、自己消色反応のバランスは、ＥＣ素子１の光学濃度や拡散性（即ち、温度）によっても変わるため、光学濃度が高いほど、より多くの逆極性の材料の誘起が必要となる。これから、図８に示すように、逆電圧印加時間にはＥＣ素子１の光学濃度に応じた最適値がそれぞれ存在する。温度が同じであれば、光学濃度が高いほど、逆電圧印加時間の最適値も大きくなる。
【００５２】
同様に、ある光学濃度における逆電圧印加時間と全体の消色時間の温度依存性においても、温度に応じた最適値がそれぞれ存在する。光学濃度が同じであれば、温度が低いほど、逆電圧印加時間の最適値も大きくなる。
【００５３】
データ部１４は、上述の、任意の光学濃度における逆電圧印加時間の最適値の温度依存性、或いは、任意の温度における逆電圧時間の最適値の光学濃度依存性を検量線として有していてもよい。また、データ部１４は、上述の関係から取得された光学濃度と温度と逆電圧印加時間の最適値のマトリクス的なテーブルを有していてもよい。取得する光学濃度及び温度の分解能は任意でよいが、温度であればΔ５℃、光学濃度であればΔ１段（階調の最小単位）とそれぞれ同等或いはより細かい分解能が好ましい。
【００５４】
任意の光学濃度、任意の温度において採用しうる逆電圧印加時間は、好ましくは逆電圧印加時間の最適値である。しかしながら、逆電圧駆動印加時間が０秒（即ち、短絡のみ）の場合の全体の消色時間と比較し、それよりも消色応答性を速める効果を有する範囲であれば任意に選択してかまわない。但し、逆電圧印加時間の最適値よりも長い時間を採用するメリットは小さく、逆電圧印加時間の最適値、或いは、それより短い時間の範囲で採用することが好ましい。
【００５５】
制御手段１３は、データ部１４から取得した逆電圧印加時間の間はＥＣ素子１に逆電圧を印加するよう電圧供給手段１０を制御し、その後は、ＥＣ素子１を目標光学濃度に維持するよう電圧供給手段１０を制御する。ＥＣ素子１を消色状態に維持したい場合には、逆電圧印加後は電極３，５間を短絡するよう制御する。
【００５６】
〈ＥＣ素子の消色駆動方法〉
図５に示したＥＣ装置の構成において、ＥＣ素子１の消色駆動は、以下のように行われる。尚、端子の接続に関しては、同様な制御を行える範囲では特に限定するものではない。
【００５７】
ＥＣ素子１が現在の光学濃度から、次の目標光学濃度へ消色方向に変化する場合、制御手段１３は、光学濃度検出手段１１から現在の光学濃度を、温度検出手段１２から現在の素子温度をそれぞれ取得する。これらの取得は、消色の命令に対して、直前に一度行ってもよく、消色の命令に関わらず定期的なサンプリングで行われていてもよい。
【００５８】
制御手段１３は、取得した光学濃度及び温度に基づいて、データ部１４を参照し、予め取得していた光学濃度と温度と逆電圧時間の最適値から作成された検量線、或いは、テーブルから、必要とする逆電圧印加時間を取得する。
【００５９】
制御手段１３は、ＥＣ素子１を消色方向へ制御するよう、電圧供給手段１０へ電圧制御のパターン、即ち逆電圧印加時間、逆電圧印加時間後の駆動電圧の制御を伝える。
【００６０】
電圧供給手段１０は、電源とＥＣ素子１のＡ１，Ｃ１端子、或いは、Ａ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２端子の接続を着色状態から変更し、ＥＣ素子１の端子Ａ１−Ｃ１間（図１）、或いは、端子Ａ１−Ｃ１間及びＡ２−Ｃ２間（図２）に逆電圧が印加されるよう制御する。逆電圧は一定値として印加してもよく、また、印加時間内で漸減させるよう制御しても構わない。漸減の波形としては、階段形状、直線形状、曲線形状、など任意に選択可能であるが、データ部１４が有する、検量線、或いは、テーブルの取得方法と揃えることが好ましい。
【００６１】
電圧供給手段１０は、制御手段１３から指示された逆電圧印加時間が経過した後は、次の目標光学濃度を維持するよう電源と端子間の接続を制御する。ＥＣ素子１を消色状態に維持したい場合には、Ａ１，Ｃ１端子、或いは、Ａ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２端子間を短絡した状態に保つ。また、別の光学濃度に維持したい場合には、再び電源と端子間の接続を着色状態に変更する。
【００６２】
本発明によれば、逆電圧印加を用いたＥＣ素子の消色駆動において、ＥＣ素子の光学濃度や温度に関わらず、消色応答性を向上させることができる。
【００６３】
＜各種装置への適用〉
本発明のＥＣ装置は、光学フィルタとしてレンズユニットや撮像装置に用いられる他、窓材に用いることができる。
【００６４】
［光学フィルタ］
本発明のＥＣ装置は、光学フィルタとしてカメラの如き撮像装置に用いられてもよく、撮像装置に用いられる場合、撮像装置本体に設けられても、レンズユニットに設けられてもよい。以下、光学フィルタとして、減光（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ，ＮＤ）フィルタを構成した場合について説明する。
【００６５】
減光フィルタは、可視光域で均等な光吸収が必要である。有機ＥＣ材料を用いたＮＤフィルタの実現には、可視光域で異なる吸収波長域を持つ複数の材料を混合し、可視光域での吸収強度を平坦にすることが好ましい。有機ＥＣ材料を混合した場合の吸収スペクトルは、各材料の吸収スペクトルの和で表現されるため、適切な波長域を持つ複数材料の選択と、その濃度の調整から均一な光吸収を実現することが可能である。
【００６６】
低分子系の有機ＥＣ材料では、一般に一つの材料でカバーできる波長域は１００ｎｍ乃至２００ｎｍである。可視光域である３８０ｎｍ乃至７５０ｎｍの全般をカバーするためには、少なくとも３種類以上の有機ＥＣ材料を用いることが好ましい。例えば、有機ＥＣ材料として、アノード性有機ＥＣ材料を３種類以上、カソード性有機ＥＣ材料を３種類以上、或いは、アノード性有機ＥＣ材料を２種以上且つカソード性有機ＥＣ材料を２種以上用いることが好ましい。
ＮＤフィルタとして１／２乃至１／６４までの減光を行うには、光学濃度の変化量を０．３刻みで０乃至１．８まで制御できれば良い。
【００６７】
［レンズユニット及び撮像装置］
本発明のレンズユニットは、上述の光学フィルタと、複数のレンズを有する撮像光学系と、を有する。光学フィルタは、光学フィルタを通過した光が撮像光学系を通過するように配置されていてもよいし、撮像光学系を通過した光が光学フィルタを通過するように配置されていてもよい。
【００６８】
また、本発明の撮像装置は、上述した本発明の光学フィルタと、光学フィルタを通過した光を受光する受光素子とを有する。
【００６９】
図６を用いて、本発明のＥＣ装置を光学フィルタとして用いたレンズユニット及び撮像装置の構成について説明する。図６（ａ）は、レンズユニット２２が光学フィルタ２１を有する構成を、図６（ｂ）は、撮像装置２３が光学フィルタ２１を有する構成を示す図である。図６に示す様に、レンズユニット２２はマウント部材（不図示）を介して撮像装置２３に着脱可能に接続されている。
【００７０】
レンズユニット２２は、複数のレンズ或いはレンズ群を有するユニットである。例えば、図６（ａ）に示したレンズユニット２２は、開口絞り２８より後ろでフォーカシングを行うリアフォーカス式のズームレンズである。被写体側（紙面に向かって左側）より順に正の屈折力の第一のレンズ群２４、負の屈折力の第二のレンズ群２５、正の屈折力の第三のレンズ群２６、正の屈折力の第四のレンズ群２７の４つのレンズ群を有する。第二のレンズ群２５と第三のレンズ群２６の間隔を変化させて変倍を行い、第四のレンズ群２７の一部のレンズ群を移動させてフォーカスを行う。図６（ａ）中のＥは、レンズ群２４乃至２７の中心軸である。
【００７１】
レンズユニット２２は、例えば、第二のレンズ群２５と第三のレンズ群２６の間に開口絞り２８を有し、また、第三のレンズ群２６と第四のレンズ群２７の間に光学フィルタ２１を有する。レンズユニット２２を通過する光は、各レンズ群２４乃至２７、開口絞り２８及び光学フィルタ２１を通過するよう配置されており、開口絞り２８及び光学フィルタ２１を用いて光量の調整を行うことができる。尚、光学フィルタ２１以外の構成が、本発明に係る撮像光学系である。
【００７２】
また、レンズユニット２２内の構成は適宜変更可能である。例えば、光学フィルタ２１は開口絞り２８の前（被写体側）或いは後（撮像装置２３側）に配置でき、また、第一のレンズ群２４よりも前に配置しても良く、第四のレンズ群２７よりも後に配置しても良い。光の収束する位置に配置すれば、光学フィルタ２１の面積を小さくできるなどの利点がある。また、レンズユニット２２の形態も適宜選択可能であり、リアフォーカス式の他、絞りより前でフォーカシングを行うインナーフォーカス式であっても良く、その他の方式であっても構わない。また、ズームレンズ以外にも魚眼レンズやマクロレンズなどの特殊レンズも適宜選択可能である。
【００７３】
撮像装置２３が有するガラスブロック２９は、ローパスフィルタやフェースプレートや色フィルタ等のガラスブロックである。また、受光素子３０は、レンズユニット２２を通過した光を受光するセンサー部であって、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子が使用できる。また、フォトダイオードのような光センサーであっても良く、光の強度或いは波長の情報を取得し出力するものを適宜利用可能である。
【００７４】
図６（ａ）に示したように、光学フィルタ２１がレンズユニット２２に組み込まれている場合、図５の電圧供給手段１０のうち、駆動電源など一部の構成部品はレンズユニット２２内に配置されても良く、レンズユニット２２外に配置されても良い。レンズユニット２２外に配置される場合は、配線を通してレンズユニット２２内の光学フィルタ２１と接続し、駆動制御する。
【００７５】
図６（ｂ）に示したように、撮像装置２３自体が光学フィルタ２１を有していても良い。光学フィルタ２１は撮像装置２３内部の適当な箇所に配置され、受光素子３０は光学フィルタ２１を通過した光を受光するよう配置されていれば良い。図６（ｂ）においては、例えば光学フィルタ２１は受光素子３０の直前に配置されている。撮像装置２３自体が光学フィルタ２１を内蔵する場合、接続されるレンズユニット２２自体が光学フィルタ２１を持たなくても良いため、既存のレンズユニットを用いた調光可能な撮像装置２３を構成することが可能となる。
【００７６】
このような撮像装置は、光量調整と受光素子の組合せを有する製品に適用可能である。例えばカメラ、デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジタルビデオカメラに使用可能であり、また、携帯電話やスマートフォン、ＰＣ、タブレットなど撮像装置を内蔵する製品にも適用できる。
【００７７】
［窓材］
本発明の窓材について、図７を参照して説明する。図７（ａ）は、本発明の窓材の一実施形態の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ’端面図である。
【００７８】
本例の窓材は、入射した光の透過量を調整する調光窓であり、一対の透明板間に本発明のＥＣ装置を挟持してなる。図７の実施形態は、図１に示したＥＣ素子１と、それを挟持する透明板４３ａ，４３ｂと、全体を囲繞して一体化するフレーム４２とからなる。図５に示した制御手段１３及び電圧供給手段１０は、フレーム４２内に一体化されていても良く、フレーム４２外に配置され配線を通してＥＣ素子１と接続されていてもよい。
【００７９】
透明板４３ａ，４３ｂは、光透過率が高い材料であれば特に限定されず、窓としての利用を考慮すればガラス素材であることが好ましい。本発明では、ＥＣ素子１と透明板４３ａ，４３ｂとは異なる構成部材で構成しているが、これに限らず、例えば、ＥＣ素子１の基板２、６を透明板４３ａ，４３ｂとして用いてもよい。
【００８０】
フレーム４２は、材質を問わないが、ＥＣ素子１の少なくとも一部を被覆し、一体化された形態を有するもの全般をフレームとして見なして構わない。
【００８１】
本発明の窓材は、例えば日中の太陽光の室内への入射量を調整する用途に適用できる。太陽の光量の他、熱量の調整にも適用できるため、室内の明るさや温度の制御に使用することが可能である。また、シャッターとして、室外から室内への眺望を遮断する用途にも適用可能である。このような窓材は、建造物用のガラス窓の他に、自動車や電車、飛行機、船など乗り物の窓、時計や携帯電話の表示面のフィルタにも適用可能である。
【実施例】
【００８２】
（実施例１）
図１に示したＥＣ素子１を用いた場合の、逆電圧消色駆動の効果について測定した。本実施例で使用したＥＣ素子１は以下のように作製した。
厚さ０．７ｍｍのガラス基板（基板２，６）上に、シート抵抗１０Ω／□のＩＴＯ透明電極（電極３，５）を形成し、電極基板とした。本実施例のＥＣ素子１は素子外形が長方形であるため、ＥＣ素子１の長辺に沿って低抵抗配線８ａ，８ｂを形成した。低抵抗配線８ａ，８ｂは、銀ナノ粒子ペーストを使用したスクリーン印刷によって、シート抵抗６．６ｍΩ／□（膜厚５μｍ）の銀厚膜を形成した。
【００８３】
ギャップ制御粒子（直径５０μｍ）と熱硬化型エポキシ樹脂を混練し、ディスペンサ装置で一方の電極基板の電極上に、ＥＣ溶液注入用の開口部があるシールパターンを描画塗布した。続いて、他方の電極基板と互いに電極を対向させて貼り合わせ、電極間隙５０μｍの空のセルを作製した。ギャップ制御粒子と熱硬化型エポキシ樹脂は、スペーサ４に相当する。
【００８４】
次に、ＥＣ溶液として、アノード性有機ＥＣ材料と、カソード性有機ＥＣ材料と、増粘材としてポリメタクリル酸メチル樹脂（ＰＭＭＡ）を炭酸プロピレン溶媒に溶解したものを作製した。アノード性有機ＥＣ材料としては下記構造式（１）に示したフェナジン類化合物を、カソード性有機ＥＣ材料としては下記構造式（２）に示したビピリジニウム塩類化合物を用いた。尚、アノード性有機ＥＣ材料及びカソード性有機ＥＣ材料のそれぞれの濃度は１００ｍＭ、ＰＭＭＡの添加量は溶媒に対し１０質量％とした。
【００８５】
【化１】
2020016805.tif 000003
【００８６】
【化２】
2020016805.tif 000004
【００８７】
先に作製した開口部を残して作製したセルに、真空注入法により上記ＥＣ溶液を充填し、開口部を紫外線硬化型エポキシ樹脂により封止した。さらに低抵抗配線８ａ，８ｂにはリード線をハンダ付けして、Ａ１端子及びＣ１端子を有するＥＣ素子１を作製し、Ａ１端子側が鉛直方向上方になるように垂直に立てて配置した。駆動シーケンスを設定できる電気化学測定装置を制御手段１３及び電圧供給手段１０とし、上記ＥＣ素子１の着消色を制御した。ＥＣ素子１の光学濃度の測定には、ＬＥＤとフォトダイオードを組み合わせて使用し、環境試験機の室内にＥＣ素子１及びＬＥＤ、フォトダイオードを設置し、任意の温度環境下でＥＣ素子１を駆動させた。
【００８８】
図８は本実施例において、−５℃における逆電圧印加時間と全体の消色時間の光学濃度依存性を説明するものである。光学濃度が各段数に着色するよう制御した後、−１．０Ｖの逆電圧を任意の時間印加し、その後、短絡した。尚、本実施例では、ＥＣ素子１の最も高い光学濃度と最も低い光学濃度の間で、光学濃度を均等に６段に分割し、７階調表示を制御した。
【００８９】
光学濃度を６段から０段へと消色する場合、逆電圧印加時間を振っていくと、全体の消色時間は徐々に減少し、極小を示した後、再び増大した。このように、任意の温度、及び、任意の光学濃度からの消色において、逆電圧印加時間には最適値が存在した。また、任意の温度下において、逆電圧印加時間の最適値は光学濃度によって変化し、光学濃度が大きいほど最適値は大きくなり、また、全体の消色時間も大きくなった。
【００９０】
図９は本実施例において、光学濃度６段における逆電圧印加時間と全体の消色時間の温度依存性を説明するものである。各温度下において、光学濃度が６段に着色するよう制御した後、−１．０Ｖの逆電圧を任意の時間印加し、その後、短絡した。
【００９１】
−５℃で６段から０段へ消色する場合、逆電圧印加時間を振っていくと、全体の消色時間は徐々に減少し、極小を示した後、再び増大した。このように任意の光学濃度、及び、任意の温度からの消色において、逆電圧印加時間には最適値が存在した。また、任意の光学濃度において、逆電圧印加時間の最適値は温度によって変化し、温度が低いほど最適値は大きくなり、また、全体の消色時間も大きくなった。
【００９２】
本発明のＥＣ装置においてはこれら関係を予め取得し、データ部１４として有し、参照することで、光学濃度や温度に関わらず、ＥＣ素子１の消色応答性を向上させることが可能である。
【００９３】
（実施例２）
本実施例では、逆電圧消色駆動において、逆電圧を印加時間内で漸減させるよう制御した場合の効果について測定した。本実施例で使用したＥＣ素子１は実施例１と同様に作製した。
【００９４】
図１０は、本実施例の消色応答のプロファイルを説明する図である。ＥＣ素子１を４０℃の環境下で光学濃度６段から消色している。図１０中（ａ）は逆電圧時間を０秒（短絡のみ）とした時の消色応答のプロファイルであり、（ｂ）は−１．０Ｖの逆電圧を一定時間印加した時の消色応答のプロファイルである。また、（ｃ）は−１．０Ｖの逆電圧を直線形状に０Ｖに向かって漸減するよう制御した時の消色応答のプロファイルである。（ｂ）、（ｃ）においては、逆電圧の印加時間を調整して、全体の消色時間が最も速かったものを選択している。
【００９５】
逆電圧を印加した（ｂ）、（ｃ）は共に（ａ）よりも消色応答性が向上している。逆電圧を一定電圧として印加した（ｂ）においては、プロファイルに２段階の大きな変動が見られる。消色過程における光学濃度のこのような変動は、ユーザーに対して違和感を与える場合があるが、（ｃ）においてはプロファイルの変動が抑制されており、且つ、逆電圧制御による応答性向上の効果も有していて、より好ましい。
【符号の説明】
【００９６】
１：ＥＣ素子、７：ＥＣ層、１０：電圧供給手段、１１：光学濃度検出手段、１２：温度検出手段、１３：制御手段、１４：データ部、２１：光学フィルタ、２２：レンズユニット、２３：撮像装置、３０：受光素子、４３ａ，４３ｂ：透明板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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