(57)【要約】【課題】液室の密閉作業性を高めることができる液体レンズ装置の製造方法及び液体レンズ装置を提供する。【解決手段】押圧機構Ｃにより第１の透明基板９及び第２の透明基板１０がそれぞれ押圧され、押圧された第１の透明基板９及び第２の透明基板１０により封止部材１１が挟圧される。この際、封止部材１１が圧縮され液室１の容積が減少するので、電極管５の第１の端部５１と接触している第１の液体３が、第２の端部５２から排出される。これにより、押圧機構Ｃにより液室１に過負荷となる圧力が加えられる場合でも、液室１の内部圧力の過度の上昇が抑制され、液室１が破損してしまうのを防ぐことができる。従って、液室１の密閉作業に熟練度を要したり、精度の高いプレス機を用いたりする必要がないので、液室１の密閉作業性を高めることができる。【選択図】図６
2010243631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極層が形成された第１の透明基板、及び、環状の封止部材を挟んで前記第１の透明基板と対向する第２の透明基板により形成された液室と、前記液室に収容され、互いに屈折率が異なりかつ互いに混合することがない、導電性の第１の液体及び絶縁性の第２の液体と、前記第１の液体と接触する第１の端部及び前記液室の外部に位置する第２の端部を介して前記液室の内部及び外部を連通させる中空状の電極管とを有する本体を作製し、
前記第２の端部から前記第１の液体を排出しながら、前記第１及び第２の透明基板により前記封止部材を挟圧し、
前記第２の端部を閉塞する
液体レンズ装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の液体レンズ装置の製造方法であって、
前記本体の作製工程は、
内面側に位置する前記第１の端部及び外面側に位置する前記第２の端部を介して内面側及び外面側を連通させるように、前記電極管を前記封止部材に装着し、
前記第１の透明基板上に、前記電極管が装着された前記封止部材を載置し、
前記第１の透明基板上の前記封止部材の内面側に前記第１及び第２の液体を注入し、
前記封止部材上に前記第２の透明基板を載置する
液体レンズ装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の液体レンズ装置の製造方法であって、
前記閉塞工程は、前記第２の端部をかしめ加工により閉塞する
液体レンズ装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の液体レンズ装置の製造方法であって、
前記閉塞工程の後に、前記第１及び第２の透明基板により前記封止部材をさらに挟圧する
液体レンズ装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の液体レンズ装置の製造方法であって、
前記封止部材をさらに挟圧する工程は、固定部材により、前記第１及び第２の透明基板を相互に固定する工程を含む
液体レンズ装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１から５のうちいずれか１項に記載の液体レンズ装置の製造方法であって、さらに、
閉塞された前記第２の端部と前記電極層とを、前記本体外部の電源回路に接続する
液体レンズ装置の製造方法。
【請求項７】
導電性の第１の液体と、
前記第１の液体と屈折率が異なる絶縁性の第２の液体と、
透光領域を有する第１及び第２の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板の間に装着された環状の封止部材とを有し、前記第１及び第２の液体を互いに混和させることなく収容する密閉性の液室を形成する本体と、
導体層及び前記導体層を被覆する絶縁層の積層構造でなり、前記液室の内面の一部に形成される電極層と、
前記液室の内部で前記第１の液体と接触する開放された第１の端部と、前記液室の外部に位置する閉塞された第２の端部とを有する中空状の導体管を含み、前記第１の液体と前記電極層との間に電圧を印加することで、前記第１及び第２の液体の界面の形状を変化させる中空状の電極管と
を具備する液体レンズ装置。
【請求項８】
請求項７に記載の液体レンズ装置であって、
前記封止部材の内面側は、前記液室の内部の一部を形成し、
前記電極管は、前記第１の端部が前記封止部材の内面側に位置し、前記第２の端部が前記封止部材の外面側に位置するように、前記封止部材を貫通している
液体レンズ装置。
【請求項９】
請求項７に記載の液体レンズ装置であって、
前記第１及び第２の透明基板を相互に固定する固定部材をさらに具備する
液体レンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトロウェッティング現象を利用した液体レンズ装置の製造方法及び液体レンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロウェッティング現象を利用した光学素子の開発が進められている。エレクトロウェッティング現象とは、絶縁体を挟んで対向する電極と導電性を有する液体との間に電圧が印加されると、絶縁体が帯電することで、絶縁体と液体との界面自由エネルギーが変化し、液体表面の形状（接触角）が変化する現象をいう。
【０００３】
このような光学素子は、例えば、可変焦点レンズに適用することができる（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、液室に収容された導電性の第１の液体と絶縁性の第２の液体との界面で形成されたレンズ面を有する光学素子が記載されている。上記液室は、絶縁膜で被覆された電極層を有する透明基板と、透光性の容器と、これらの間に装着される密封部材とによって形成される。上記容器には、上記第１の液体と接触する棒状電極が設けられており、この棒状電極と上記電極層との間に電圧を印加することで発現するエレクトロウェッティング現象を利用して、上記レンズ面の形状を変化させるようにしている。
【０００４】
ところで、上記のような光学素子が製造される際には、収容した液体が漏れないように液室が密閉される。このために液室を構成する部材として密封部材が用いられ、液室内部に液体が収容された後に、密封部材を押しつぶすように液室に圧力が加えられ、密封部材の弾性力により液室が密閉される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２２５７７９号公報（段落[００３９]、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、液室を密閉する工程において液室に過負荷となる圧力が加えられる場合がある。この場合でも密封部材は押しつぶされるが、過負荷により上昇した液室の内部圧力により、液室が破損してしまうことがある。このため、液室の密閉作業に熟練度を要したり、精度の高いプレス機を用いたりする必要があり、作業性の低下と設備コストの上昇を招くことになる。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、液室の密閉作業性を高めることができる液体レンズ装置の製造方法及び液体レンズ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る液体レンズ装置の製造方法は、液室と、導電性の第１の液体及び絶縁性の第２の液体と、中空状の電極管とを有する本体を作製することを含む。
前記液室は、電極層が形成された第１の透明基板、及び、環状の封止部材を挟んで前記第１の透明基板と対向する第２の透明基板により形成されている。
前記第１及び第２の液体は、互いに屈折率が異なりかつ互いに混合することがなく、前記液室に収容されている。
前記中空状の電極管は、前記第１の液体と接触する第１の端部及び前記液室の外部に位置する第２の端部を介して前記液室の内部及び外部を連通させている。
前記第２の端部から前記第１の液体を排出しながら、前記第１及び第２の透明基板により前記封止部材が挟圧される。
前記第２の端部は閉塞される。
【０００９】
第１及び第２の透明基板により封止部材が挟圧される工程において、電極管の第２の端部から第１の液体が液室の外部に排出される。これにより、液室に過負荷となる圧力が加えられる場合でも、液室の内部圧力の過度の上昇が抑制され、液室が破損してしまうのを防ぐことができる。従って、液室の密閉作業に熟練度を要したり、精度の高いプレス機を用いたりする必要がないので、液室の密閉作業性を高めることができる。
【００１０】
前記本体の作製工程は、内面側に位置する前記第１の端部及び外面側に位置する前記第２の端部を介して内面側及び外面側を連通させるように、前記電極管を前記封止部材に装着することができる。この場合、前記第１の透明基板上に、前記電極管が装着された前記封止部材が載置される。また、前記第１の透明基板上の前記封止部材の内面側に前記第１及び第２の液体が注入される。さらに、前記封止部材上に前記第２の透明基板が載置される。
【００１１】
電極管が封止部材に装着されるので、封止部材の弾性力により、電極管と封止部材との間が密閉される。従って、液室の密閉性を確保するために、例えば電極管が装着される部分に新たに密閉部材を設けたりする必要がないので、液室の密閉作業性が低下することを防ぐことができる。また、封止部材に電極管が確実に装着された後に、その封止部材が第１の透明基板上に載置されるので、液室の密閉作業における信頼性が高まる。
【００１２】
前記閉塞工程は、前記第２の端部をかしめ加工により閉塞することを含んでもよい。かしめ加工は、簡単な作業で行うことができるので、設備コストの上昇を抑えることができる。
【００１３】
前記閉塞工程の後に、前記第１及び第２の透明基板により前記封止部材がさらに挟圧されてもよい。
【００１４】
例えば、閉塞工程の後に、封止部材がさらに挟圧され、封止部材が押しつぶされる又は液室の内圧が調整される場合でも、閉塞工程の前までは第１の液体が排出され、内部圧力の上昇が抑えられているので、液室の破損の可能性が低くなる。
【００１５】
前記封止部材をさらに挟圧する工程は、固定部材により、前記第１及び第２の透明基板を相互に固定する工程を含んでもよい。
【００１６】
例えば、固定部材により第１及び第２の透明基板を相互に固定する目的で、封止部材が第１及び第２の透明基板によりさらに挟圧されてもよい。あるいは、液室の内部圧力を調整する目的で、第１及び第２の透明基板に取り付けた固定部材により封止部材がさらに挟圧された後に、第１及び第２の透明基板が相互に固定されてもよい。第１及び第２の透明基板が固定部材により相互に固定されることで、液室の密閉性を確保することができる。
【００１７】
前記液体レンズ装置の製造方法は、さらに、閉塞された前記第２の端部と前記電極層とが、前記本体外部の電源回路に接続されてもよい。これにより、電極管が、エレクトロウェッティング現象を発現させるための端子として用いられる。
【００１８】
本発明の一形態に係る液体レンズ装置は、第１の液体と、第２の液体と、本体と、電極層と、電極管とを具備する。
前記第１の液体は、導電性を有している。
前記第２の液体は、絶縁性を有しており、前記第１の液体と屈折率が異なる。
前記本体は、透光領域を有する第１及び第２の透明基板と、前記第１及び第２の透明基板の間に装着された環状の封止部材とを有し、前記第１及び第２の液体を互いに混和させることなく収容する密閉性の液室を形成する。
前記電極層は、導体層及び前記導体層を被覆する絶縁層の積層構造でなり、前記液室の内面の一部に形成される。
前記電極管は、中空状でなり、第１の端部と第２の端部とを有する中空状の導体管を含み、前記第１の液体と前記電極層との間に電圧を印加することで、前記第１及び第２の液体の界面の形状を変化させる。
前記第１の端部は、開放されており、前記液室の内部で前記第１の液体と接触する。
前記第２の端部は、閉塞されており、前記液室の外部に位置する。
【００１９】
上記液体レンズ装置においては、電極管の第２の端部を開放させておき、液室が密閉される際に、第２の端部から第１の液体が排出されるようにする。このように電極管が用いられることで、液室の密閉作業性を高めることができる。液室の密閉性を確保するために、第２の端部は閉塞される。閉塞された第２の端部を有する電極管は、エレクトロウェッティング現象を発現させるための端子として用いられる。つまり、上記の電極管を、液室の密閉作業性を高めるための部品と、エレクトロウェッティング現象を発現させるための端子との両方を兼ね備えるものとして用いることができる。
【００２０】
前記封止部材の内面側は、前記液室の内部の一部を形成してもよい。その場合、前記電極管は、前記第１の端部が前記封止部材の内面側に位置し、前記第２の端部が前記封止部材の外面側に位置するように、前記封止部材を貫通してもよい。
【００２１】
電極管が封止部材に装着されるので、封止部材の弾性力により、電極管と封止部材との間が密閉される。従って、液室の密閉性を確保するために、例えば電極管が装着される部分に新たに密閉部材等を設ける必要がない。つまり、液体レンズ装置を構成する部品数を増やすことなく、液室の密閉性を確保することができる。
【００２２】
前記液体レンズ装置は、前記第１及び第２の透明基板を固定する固定部材をさらに具備してもよい。第１及び第２の透明基板が固定部材により固定されることで、液室の密閉性を確保することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、液室の密閉作業性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る液体レンズ装置を示す模式的な断面図である。
【図２】図１に示す液体レンズ装置の、電極管が装着される箇所における固定部材の形状を説明するための図である。
【図３】図１に示す液体レンズ装置の、導体層及び電極管に電圧が加えられた際の模式的な断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法の、第１の透明基板の組み立て方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法の、本体の組み立て方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法の、液室の密閉工程を説明するための断面図である。
【図７】図１に示す液体レンズ装置の、電極管の装着位置の変形例を示した図である。
【図８】図１に示す液体レンズ装置の、第２の端部が閉塞された電極管と、その変形例を示す図である
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の説明では、材料等が例示されているが、これはその材料等に限られるという意味ではない。
【００２６】
［液体レンズ装置］
図１は、本発明の一実施形態に係る液体レンズ装置を示す模式的な断面図である。液体レンズ装置１００は、密閉性の液室１を有する本体２と、液室１の内部に収容される第１の液体３及び第２の液体４と、中空状の電極管５とを有する。
【００２７】
本体２は、透光基板６及び透光基板６の一方の面７上に接合されたベース基板８からなる第１の透明基板９を有する。ベース基板８には貫通孔１３が形成されている。また、本体２は、第２の透明基板１０と、ベース基板８及び第２の透明基板１０の間に装着された環状の封止部材１１とを有する。第１の透明基板９と、封止部材１１を挟んで対抗する第２の透明基板１０と、封止部材１１の内面１２側と、ベース基板８の貫通孔１３の内部側とにより形成された空間が液室１となる。
【００２８】
透光基板６及び第２の透明基板１０は、例えばガラスやアクリル樹脂等の透明度の高い材料でなり、液体レンズ装置１００に入射される光、又は液体レンズ装置１００から出射される光の経路となる透光領域Ａをそれぞれ有している。透光領域Ａを通る光は、ベース基板８の貫通孔１３を通って入射又は出射されるので、貫通孔１３の平面形状（Ｚ方向で見た形状）と透光領域Ａとは対応している。この貫通孔１３の平面形状として、例えば長円形状、円形状、楕円形状、又は矩形状等が挙げられる。また、ベース基板８に複数の貫通孔１３が設けられ、液体レンズ装置１００がレンズアレイとして用いられてもよい。
【００２９】
ベース基板８としては、例えば合成樹脂、金属、ガラス、又はセラミック等の材料が用いられる。封止部材１１は、液室１の内部に収容された第１の液体３及び第２の液体４を封止することが可能なように、例えばエストラマー、合成樹脂等の材料が用いられる。
【００３０】
ベース基板８の貫通孔１３の内周面には、導体層１４が形成されており、この導体層１４は、ベース基板８及び透光基板６の間を通って、図示しない電源回路に接続されている。また、第１の透明基板９上に、導体層１４を被覆する絶縁層１５が形成されている。絶縁層１５は、液室１の内部において導体層１４と第１の液体３及び第２の液体４とが接触しないように形成されている。また、絶縁層１５は、第１の透明基板９上であって、液室１の内面となる面にも形成されている。貫通孔１３の内周面において、導体層１４及び絶縁層１５の積層構造となる部分が本実施形態における電極層１６である。
【００３１】
導体層１４としては、例えばスパッタリング法やめっき等で形成された、酸化スズ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な薄膜が用いられる。絶縁層１５は撥水性を有しており、絶縁層１５としては、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法等の各種コーティング法で形成された、パレリン（パラキシリレン系樹脂）、無機材料等からなる薄膜が用いられる。
【００３２】
液室１の内部に収容される第１の液体３及び第２の液体４は、互いに異なる屈折率（絶対屈折率）を有し、また液室１において互いに混和することのないものが用いられる。また、第１の液体３及び第２の液体４として、互いに同等な比重を有するものが用いられてもよい。これら第１の液体３と第２の液体４との界面１７が、本実施形態に係る液体レンズ装置１００のレンズ面（以後、このレンズ面をレンズ面１７という）となる。本実施形態では、第２の液体４の屈折率の方が、第１の液体３の屈折率よりも大きい。しかしながら、第１の液体３及び第２の液体４の屈折率の大きさが逆の関係でもよい。
【００３３】
第１の液体３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、塩化ナトリウム、又は塩化リチウム等の電解質の水溶液）等の有機性液体が用いられる。その他に、分子量の小さいメチルアルコール、又はエチルアルコール等のアルコール類や、常温溶融塩（イオン性液体）等の有機性液体が用いられてもよい。
【００３４】
第２の液体４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、又はウンデカン等の炭化水素系の材料でなる無極性溶媒が用いられる。その他に、疎水性のシリコーンオイルやフッ素系の材料等でなる無極性溶媒が用いられてもよい。
【００３５】
図１に示すように、液室１の内部に収容された第１の液体３及び第２の液体４は、混合しないため２層に分離する。本実施形態では、第１の透明基板９上に撥水性を有する絶縁層１５が形成されており、この絶縁層１５によって第１の液体３は弾かれ、第２の透明基板１０側に集まる。一方、第２の液体４は、絶縁層１５上に濡れ広がる。
【００３６】
中空状の電極管５は、封止部材１１を貫通するように装着されている。電極管５の第１の端部５１は開放されており、封止部材１１の内面１２側で、第１の液体３と接触している。電極管５の第２の端部５２は、閉塞されており、封止部材１１の外面１８側に位置している。電極管５は後に説明する固定部材１９を貫通しており、固定部材１９の外側に位置する第２の端部５２は、図示しない電源回路に接続される。
【００３７】
中空状の電極管５としては、例えば金やアルミニウム等の導電性の材料が用いられる。電極管５の内径は、例えば０．５ｍｍである。また電極管５として、例えば、導電性の材料でなる中空状の導体管の表面に、絶縁性の保護膜が設けられたものが用いられてもよい。この導体管は、封止部材１１の内面１２側で第１の液体３と接触する開放された第１の端部と、封止部材１１の外面１８側に位置する閉塞された第２の端部を有するものである。
【００３８】
液体レンズ装置１００は、第１の透明基板９及び第２の透明基板１０を相互に固定する固定部材１９を有している。固定部材１９は、第１の部材２０、第２の部材２１、及び第１の部材２０と第２の部材２１とを接合する接合部材２２とで構成される。第１の部材２０により第１の透明基板９が、また、第２の部材２１により第２の透明基板１０が、それぞれ封止部材１１を挟み込む方向へ押圧されることで、封止部材１１が弾性変形して、液室１が密閉される。この状態で、第１の部材２０と第２の部材２１が接合部材２２によって相互に固定されることで、液室１の密閉性（密封性）が維持される。
【００３９】
第１の部材２０は、第１の透明基板９に当接される当接面２０ａと、接合部材２２により第２の部材２１と接合される接合面２０ｂとを有する。当接面２０ａには、第１の透明基板９の透光領域Ａに対応した透光孔２０ｃが設けられている。第１の部材２０としては、例えば、金属又は合成樹脂等が用いられる。
【００４０】
第２の部材２１は、第２の透明基板１０に当接される当接面２１ａと、接合部材２２により第１の部材２０と接合される接合面２１ｂとを有する。当接面２１ａには、第２の透明基板１０の透光領域Ａに対応した透光孔２１ｃが設けられている。第２の部材２１としては、例えば、金属又は合成樹脂等が用いられる。
【００４１】
図２は、電極管５が装着される箇所における、固定部材１９の形状を説明するための図である。図２は、図１に示した液体レンズ装置１００の、電極管５が装着されている側面を正面から見た図である（図１におけるＸ方向での側面図）。また、図２では、接合部材２２を省略して図示している。
【００４２】
図２に示すように、第１の部材２０には、第２の透明基板１０側から第１の透明基板９側に向けて切り欠き部２３が設けられている。また、第２の部材２１には、第１の透明基板９側から第２の透明基板１０側に向けて切り欠き部２４が設けられている。この切り欠き部２３及び２４が、電極管５の装着箇所に位置するように、第１の部材２０及び第２の部材２１が組み合わされる。電極管５は、切り欠き部２３及び２４を通って固定部材１９を貫通する。
【００４３】
切り欠き部２３及び２４の形状は特に限定されず、電極管５が固定部材１９を貫通するように設けられるのなら、どのような形状でもよい。例えば、第１の部材２０及び第２の部材２１が金属製である場合、電極管５と第１の部材２０及び第２の部材２１とが接触することで、短絡電流が発生してしまう場合がある。従って、電極管５と第１の部材２０及び第２の部材２１が接触しないように、切り欠き部２３及び２４が形成されることが考えられる。
【００４４】
図２において図示を省略した接合部材２２は、第１の部材２０の切り欠き部２３と同様な切り欠き部を有するものが、第１の部材２０及び第２の部材２１の間に挿入されてもよい。また、例えば、熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂、又は感圧性接着剤等が、第１の部材２０及び第２の部材２１の間に注入されてもよい。
【００４５】
[液体レンズ装置の動作]
液体レンズ装置１００の動作を説明する。上記したように、液室１の内部において、第１の液体３及び第２の液体４によってレンズ面１７が形成される。本実施形態では、凸形状の第１の液体３と、凹形状の第２の液体４とで、レンズ面１７が形成される。また、本実施形態では、第２の透明基板１０から液体レンズ装置１００に光が入射し、第１の透明基板９より光が出射される。第２の液体４の屈折率の方が第１の液体３の屈折率よりも大きいので、第２の透明基板１０から入射した光は、レンズ面１７で発散して第１の透明基板９から出射される。
【００４６】
第１の透明基板９から出射された光の発散の程度、つまりレンズ面１７を通過する光の焦点距離は、レンズ面１７の曲率により定められる。電源回路に接続された導体層１４及び電極管５に電圧が加えられない場合の、レンズ面１７の曲率は、第１の液体３、第２の液体４及び絶縁層１５の各物性値、ベース基板８の貫通孔１３の形状と大きさ等で規定される。従って、所望の光学特性を得るために、第１の液体３、第２の液体４、及び絶縁層１５の材料が適宜設定される。また、貫通孔１３の形状、大きさも適宜設定される。貫通孔１３の形状としては、例えば、貫通孔１３の断面形状において、内周面がテーパー状に形成されたものや、内周面が曲面状に形成されたもの等が挙げられる。
【００４７】
図３は、導体層１４及び電極管５に電圧が加えられた液体レンズ装置１００の模式的な断面図である。導体層１４及び電極管５に所定の電圧が加えられると、絶縁層１５を挟んで設けられている導体層１４及び第１の液体３に電荷が蓄積され、この電荷が引き合うことにより、第１の液体３が絶縁層１５上に濡れ広がる（エレクトロウェッティング現象）。本実施形態では、貫通孔１３の第２の透明基板１０側（図３に示す符号Ｂの部分）において、第１の液体３が絶縁層１５上に濡れ広がる。第２の液体４は、第１の液体３に押し込まれ、液室１の中央部分に集められる。これにより図３に示すように、レンズ面１７の曲率は小さくなり、第１の透明基板９から出射される光の発散の程度も小さくなる。つまり、レンズ面１７を通過する光の焦点距離は大きくなる。導体層１４及び電極管５に加えられる電圧は、直流電圧でもよいし、交流電圧でもよい。
【００４８】
以上のように、レンズ面１７の曲率は、導体層１４及び電極管５に加えられる電圧の大きさによって変化する。レンズ面１７の曲率が変化すると、レンズ面１７を通過する光の焦点距離も変化する。従って、本実施形態に係る液体レンズ装置１００を、可変焦点レンズ装置として用いることができる。
【００４９】
[液体レンズ装置の製造方法]
本発明の一実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法を説明する。上記の実施形態で説明した液体レンズ装置１００に基づいて、本実施形態に係る製造方法を説明する。
【００５０】
[第１の透明基板の組み立て方法]
図４は、第１の透明基板９の組み立て方法を説明するための断面図である。図４（Ａ）に示すように、ベース基板８に貫通孔１３が形成される。貫通孔１３は、例えば射出成形等の金型成型技術により形成される。貫通孔１３の内周面及びベース基板８の面２５に、導体層１４が連続的に形成される（図４（Ｂ））。上記したように導体層１４は、例えばスパッタリング法やめっき等で形成される。また必要に応じて、パターニングされた導体層１４が、貫通孔１３の内周面及びベース基板８の面２５に形成されてもよい。
【００５１】
導体層１４が形成されたベース基板８の面２５に、透光基板６が接合される（図４（Ｃ））。透光基板６のベース基板８と接合される面が、上記の実施形態で説明した面７である。ベース基板８及び透光基板６は、例えば接着、超音波溶着、拡散接合、かしめ加工、ボルト締め、又は陽極接合等により接合される。
【００５２】
貫通孔１３に形成された導体層１４を被覆するように絶縁層１５が形成される（図４（Ｄ））。上記したように絶縁層１５は、例えばＣＶＤ法等の各種コーティング法で形成される。本実施形態では、絶縁層１５は、透光基板６の面７上であってベース基板８と接合されていない領域や、ベース基板８の面２５の反対側の面等にも連続的に形成されている。しかしながら、絶縁層１５が形成される領域は限定されず、導体層１４を被覆するように形成されていれば、どのような領域に形成されてもよい。例えば、透光基板６の面７上の所定の領域に、非連続的に絶縁層１５が形成されてもよい。図４（Ｄ）に示す工程により、貫通孔１３の内周面において、導体層１４及び絶縁層１５の積層構造となる電極層１６が形成される。
【００５３】
[本体の組み立て方法]
図５は、本体２の組み立て方法を説明するための断面図である。図５（Ａ）に示すように、第１の透明基板９のベース基板８上に、環状の封止部材１１が載置される。この際、例えばベース基板８上に溝等が形成されており、その溝に封止部材１１が嵌合するように、封止部材１１がベース基板８上に載置されてもよい。封止部材１１には、中空状の電極管５が封止部材１１を貫通するように装着されている。
【００５４】
封止部材１１に電極管５を装着する方法は、特に限定されず、例えば電極管５の第１の端部５１又は第２の端部５２が鋭利に形成され、封止部材１１に電極管５が刺し込まれてもよい。また、封止部材１１にあらかじめ貫通孔が形成され、その貫通孔に電極管５が挿入されてもよい。電極管５の第１の端部５１及び第２の端部５２は共に開放されており、この第１の端部５１及び第２の端部５２により、封止部材１１の内面１２側及び外面１８側が連通されている。
【００５５】
図５（Ｂ）に示すように、貫通孔１３の内部及び封止部材１１の内面１２側に、導電性の第１の液体３が注入される。注入される第１の液体３の量は、製造完了後の液体レンズ装置１００の液室１に収容される第１の液体３の量よりも多ければ特に規定されない。例えば、貫通孔１３の内部及び封止部材１１の内面１２側の空間を十分に満たす量の第１の液体３が注入されることで、この後の工程で形成される液室１内に気泡が発生するのを防ぐことができる。第１の液体３の注入方法としては、例えば第１の液体３が収容されたタンク内に、封止部材１１が載置された第１の透明基板９が沈められることで、貫通孔１３の内部及び封止部材１１の内面１２側に、第１の液体３が注入される。または、シリンジ等が用いられ、第１の液体３が注入されてもよい。
【００５６】
図５（Ｃ）に示すように、貫通孔１３の内部及び封止部材１１の内面１２側に、絶縁性の第２の液体４が注入される。第２の液体４は、例えばシリンジ等により、貫通孔１３の内部側、つまり第１の透明基板９側に注入される。第１の透明基板９上に形成されている絶縁層１５は撥水性を有するので、第２の液体４は第１の液体３を押し退けるようにして、絶縁層１５上に濡れ広がる。
【００５７】
図５（Ｄ）に示すように、封止部材１１上に第２の透明基板１０が載置される。この工程により、第１の透明基板９、第２の透明基板１０、及び封止部材１１で囲まれた空間でなる液室１が形成され、液室１を有する本体２が作製される。液室１の内部には、液室１の内部を十分に満たす第１の液体３及び第２の液体４が収容され、電極管５の第１の端部５１と第１の液体３が接触している。封止部材１１上に第２の透明基板１０が載置される際に、電極管５の第２の端部５２から第１の液体３が排出されてもよいし、排出されなくてもよい。
【００５８】
図５（Ａ）に示す工程でベース基板８に載置される封止部材１１には、電極管５が装着されておらず、図５（Ｄ）に示す工程の後に、封止部材１１に電極管５が装着されてもよい。しかしながら、本実施形態では、封止部材１１に電極管５が確実に装着された後に、その封止部材１１が第１の透明基板９上に載置されるので、次に説明する液室１の密閉作業における信頼性が高まる。
【００５９】
[液室の密閉工程]
図６は、図５に示す工程で作製された本体２の、液室１の密閉工程を説明するための断面図である。図６（Ａ）に示すように、押圧機構Ｃにより第１の透明基板９及び第２の透明基板１０が、図６（Ａ）に示す矢印の方向でそれぞれ押圧され、押圧された第１の透明基板９及び第２の透明基板１０により封止部材１１が挟圧される。この際、封止部材１１が圧縮され液室１の容積が減少するので、電極管５の第１の端部５１と接触している第１の液体３が、第２の端部５２から排出される。
【００６０】
これにより、押圧機構Ｃにより液室１に過負荷となる圧力が加えられる場合でも、液室１の内部圧力の過度の上昇が抑制され、液室１が破損してしまうのを防ぐことができる。従って、液室１の密閉作業に熟練度を要したり、精度の高いプレス機を用いたりする必要がないので、液室１の密閉作業性を高めることができる。
【００６１】
また、電極管５が封止部材１１に装着されているので、封止部材１１の弾性力により、電極管５と封止部材１１との間が密閉される。従って、液室１の密閉性を確保するために、例えば電極管５が装着される部分に新たに密閉部材を設けたりする必要がないので、液室の密閉作業性が低下することを防ぐことができる。
【００６２】
図６（Ｂ）に示すように、かしめ機構Ｄにより、電極管５の第２の端部５２がかしめ加工により閉塞される。これにより、第１の液体３及び第２の液体４を収容する液室１が密閉される。電極管５の第２の端部５２は、例えばレーザー溶着により、または接着剤等が充填されることにより、閉塞されてもよい。本実施形態のように、かしめ加工により第２の端部５２が閉塞される場合、かしめ加工は、簡単な作業で行うことができるので、設備コストの上昇を抑えることができる。
【００６３】
図６（Ｃ）に示すように、押圧機構Ｅにより固定部材１９が本体２に取り付けられ、第１の透明基板９及び第２の透明基板１０が相互に固定される。第１の透明基板９に当接される固定部材１９の第１の部材２０、及び第２の透明基板１０に当接される固定部材１９の第２の部材２１が、押圧機構Ｅにより、図６（Ｃ）に示す矢印の方向でそれぞれ押圧される。これにより、第１の透明基板９及び第２の透明基板１０が、それぞれ封止部材１１を挟み込む方向へ押圧される。封止部材１１はさらに挟圧され、液室１がさらに密閉される。
【００６４】
第２の部材２１が押圧機構Ｅにより押圧される際に、押圧機構Ｅ及び電極管５が接触しないように、押圧機構Ｅには、図示しない切り欠き部が形成されている。この切り欠き部としては、例えば上記で説明した第２の部材２１の切り欠き部２４と同様な形状を有するものが挙げられるが、押圧機構Ｅ及び電極管５の接触が避けられるものなら、どのようなものでもよい。
【００６５】
第１の部材２０及び第２の部材２１は接合部材２２により接合される。この接合部材２２により第１の部材２０及び第２の部材２１が相互に固定される。
【００６６】
以上のようにして、液体レンズ装置１００が製造される。液体レンズ装置１００の導体層１４及び電極管５が、例えばはんだ付けやクランプ等で、図示しない外部電源に接続されることで、電極管５がエレクトロウェッティング現象を発現させるための端子として用いられる。
【００６７】
上記の実施形態に係る製造方法では、図６（Ｃ）に示す工程において、以下に示すような形態も挙げられる。例えば、固定部材１９がネジ等で締め付けられて取り付けられてもよい。この場合、仮止め等で固定部材１９が取り付けられた後、ネジが締められる際に、封止部材１１がさらに挟圧されてもよい。
【００６８】
また、押圧機構Ｅによる固定部材１９の取り付けの際に、液室１の内部圧力が調整されてもよい。液室１の内部圧力を調整する方法としては、例えば、図６（Ａ）に示す工程において、電極管５の第２の端部５２により排出される第１の液体３の量、押圧機構Ｃにより加えられる圧力の大きさ、又は押圧機構Ｃの移動量が規定される。規定された通りに、図６（Ａ）に示す工程が行われた後に、電極管５の第２の端部５２が閉塞される（図６（Ｂ））。そして、第１の部材２０及び第２の部材２１に加えられる圧力の大きさ、又は移動量が規定された押圧機構Ｅにより、固定部材１９が取り付けられる。このように、液室１の密閉作業が行われることで、所定の内部圧力を有する液室１が得られる。しかしながら、所定の内部圧力を得るために規定されるパラメーターは上記のものに限られない。
【００６９】
このように、固定部材１９により第１の透明基板９及び第２の透明基板１０を固定する目的で、封止部材１１が第１の透明基板９及び第２の透明基板１０によりさらに挟圧されてもよい。あるいは、液室１の内部圧力を調整する目的で、第１の透明基板９及び第２の透明基板１０に取り付けた固定部材１９により封止部材１１がさらに挟圧された後に、第１の透明基板９及び第２の透明基板１０が固定されてもよい。第１の透明基板９及び第２の透明基板１０が固定部材１９により固定されることで、液室１の密閉性を確保することができる。
【００７０】
また、電極管５の第２の端部５２が閉塞された後であって、固定部材１９が取り付けられる前に、押圧機構Ｃにより封止部材１１がさらに挟圧されてもよい。これにより、液室１のさらなる密閉、液室１の内部圧力の調整、あるいは、本体２の側面側からの固定部材のはめ込み等が行われてもよい。
【００７１】
以上のように、図６（Ｂ）に示す閉塞工程の後に、封止部材１１がさらに挟圧され、封止部材１１が押しつぶされる又は液室１の内圧が調整される場合でも、閉塞工程の前までは第１の液体３が排出され、内部圧力の上昇が抑えられているので、液室１の破損の可能性が低くなる。
【００７２】
このように製造された液体レンズ装置１００においては、電極管５を、液室１の密閉作業性を高めるための部品と、エレクトロウェッティング現象を発現させるための端子との両方を兼ね備えるものとして用いることができる。これにより、例えば第１の液体３に電圧を印加する電極として、第２の透明基板１０にスパッタリング法や真空蒸着法等で導電体が薄膜形成される場合における、液体レンズ装置１００の製造における作業性の低下やコストの上昇が抑えられる。また上記したように、液室の密閉性を確保するために電極管５が装着される部分に新たに密閉部材等を設ける必要がないので、液体レンズ装置１００を構成する部品数を増やすことなく、液室１の密閉性を確保することができる。
【００７３】
＜変形例＞
本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更され得る。
【００７４】
例えば図７は、電極管５の装着位置の変形例を示した図である。図７に示すように、電極管５が、封止部材１１ではなく、第２の透明基板１０に装着されている。電極管５は、例えばインサート成形により、第２の透明基板１０と一体的に設けられる。または、第２の透明基板１０に孔が設けられており、その孔に電極管５が挿入され、接着固定されてもよい。図７に示すように、電極管５の第１の端部５１が第１の液体３と接触するように、第２の透明基板１０に、切り欠き部２６が形成されている。しかしながら、電極管５が装着される箇所としては、封止部材１１及び第２の透明基板１０に限られず、電極管５の第１の端部が第１の液体３に接触しており、液室１の密閉工程において第１の液体３を排出できる箇所であれば、どのような箇所でもよい。
【００７５】
電極管５の形状も、種々のものが考えられる。例えば、第１の液体３と接触する第１の端部５１、又は液室１の外部側に位置する第２の端部５２が複数設けられた電極管５が用いられてもよい。また、折れ曲がった形状でなる電極管５が用いられてもよい。電極管５の形状は、液体レンズ装置１００の形状や大きさに合わせて、適宜設定されてよい。
【００７６】
上記で説明した実施形態では、電極管５の内径は例えば０．５ｍｍとしたが、電極管５の内径も適宜設定されてよい。電極管５の内径を適宜設定することで、図６（Ａ）に示す工程において、第２の端部５２からの第１の液体３の排出のされ易さが適宜設定される。例えば、電極管５の内径は、第１の液体３の粘性等に応じて、適宜設定される。
【００７７】
複数の電極管５が、本体２に装着されてもよい。例えば、ベース基板８に複数の貫通孔１３が形成され、液体レンズ装置１００がレンズアレイとして用いられる場合、形成される貫通孔１３に対応して、複数の電極管５が装着されるといったことが考えられる。
【００７８】
図８は、第２の端部５２が閉塞された電極管５と、その変形例を示す図である。電極管５は封止部材１１に装着されている。図８（Ａ）に示す電極管５では、第２の端部５２を含む領域Ｆが閉塞されている。その変形例として、図８（Ｂ）に示すように、封止部材１１の外面１８側であって、第２の端部５２を含まない領域Ｇが閉塞されてもよい。図６（Ｂ）に示す閉塞工程により液室１が密閉され、第１の液体３が排出されなくなる領域であれば、電極管５のどの領域が閉塞されてもよい。
【００７９】
また電極管５に、例えば開閉弁等の弁機構が設けられ、この弁機構により電極管５の第２の端部５２が閉塞されてもよい。また、電極管５にチェック弁（逆止弁）が設けられ、チェック弁が開かれるための圧力を設定することで、第２の端部５２の閉塞条件が設定されてもよい。つまり、液室１の内部圧力が、チェック弁が開かれるための圧力より小さくなった際に、第２の端部５２が閉塞されることになる。これにより、液室１の内部圧力が調整される。
【００８０】
図６（Ｂ）に示す第２の端部５２の閉塞工程が、図６（Ａ）の、第１の透明基板９及び第２の透明基板１０が押圧される工程と共に行われてもよい。例えば、図６に示す押圧機構Ｃ及びかしめ機構Ｄが一体となった押圧機構が用いられ、押圧機構Ｃの移動が終了する直前から、かしめ機構Ｄによる閉塞工程が行われ、第２の端部５２が閉塞されるといったことが挙げられる。
【符号の説明】
【００８１】
１…液室
２…本体
３…第１の液体
４…第２の液体
５…電極管
６…透光基板
８…ベース基板
９…第１の透明基板
１０…第２の透明基板
１１…封止部材
１２…封止部材の内面
１３…貫通孔
１４…導体層
１５…絶縁層
１６…電極層
１７…界面、レンズ面
１８…封止部材の外面
１９…固定部材
２０…第１の部材
２１…第２の部材
２２…接合部材
５１…電極管の第１の端部
５２…電極管の第２の端部
１００…液体レンズ装置
【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】
2010243631.tif 000009
【図８】
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