(57)【要約】【課題】樹脂基材や複雑な面形状を有する基材等に対しても密着力の高い誘電体層を形成する方法、及びこの誘電体層の形成されたエレクトロウェッティング装置や液体レンズを提供することを目的とする。【解決手段】基材上に亜酸化タングステン膜を形成し、その亜酸化タングステン膜上に金属膜を形成する。そしてその金属膜表面を陽極酸化することによって誘電体層の形成を行う。【選択図】図１
2010276716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性または有極性を有する液体と、
前記液体に電圧を印加する第１電極及び第２電極と、
前記液体と前記第１電極との間に設けられた誘電体層と、
前記第１電極下に設けられた亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層と、
を含むエレクトロウェッティング装置。
【請求項２】
前記誘電体層は、前記第１電極の陽極酸化によって形成される請求項１に記載のエレクトロウェッティング装置。
【請求項３】
前記第１電極はＴａよりなる請求項２に記載のエレクトロウェッティング装置。
【請求項４】
前記誘電体層はＴａ２Ｏ５により形成される請求項３に記載のエレクトロウェッティング装置。
【請求項５】
前記亜酸化タングステンの組成はＷＯ１．５である請求項４に記載のエレクトロウェッティング装置。
【請求項６】
前記添加物として、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆのうち１種以上を含む請求項５に記載のエレクトロウェッティング装置。
【請求項７】
導電性または有極性を有する第１の液体と、
第１の液体と異なる屈折率を有し且つ絶縁性または無極性を有する第２の液体と、
前記第１の液体及び第２の液体を収容する容器と、
前記容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の光透過性部材と、
前記容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層と、
前記バッファ層上に設けられ、前記第１の液体に電圧を印加するＴａより成る第１電極と、
前記第１電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５より成る誘電体層と、
前記第１の液体に電圧を印加するための第２電極と、
前記第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加部と
を備える液体レンズ装置。
【請求項８】
前記容器はすり鉢状の孔が貫通して設けられた空間内に前記第１の液体及び第２の液体を収容する請求項７に記載の液体レンズ装置。
【請求項９】
少なくとも一方の前記光透過性部材の一方の表面が曲面である請求項８に記載の液体レンズ装置。
【請求項１０】
導電性または有極性を有する第１の液体と、
第１の液体と異なる屈折率を有し且つ絶縁性または無極性を有する第２の液体と、
前記第１の液体及び第２の液体を、貫通して設けられた空間内に収容する容器と、
前記容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の光透過性部材と、
前記容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層と、
前記バッファ層上に設けられ、前記第１の液体に電圧を印加するＴａより成る第１電極と、
前記第１電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５より成る誘電体層と、
前記第１の液体に電圧を印加するための第２電極と、
前記第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加部と
を備える液体レンズ装置を複数備え、並列配置された
液体レンズアレイ装置。
【請求項１１】
光源部と、
受光部と、
光記録媒体と対向する対物レンズと、
前記対物レンズに前記光源部からの出射光を導く機能及び前記光記録媒体からの反射光を前記受光部に集光する機能を有する光学系と、
導電性または有極性を有する第１の液体と、前記第１の液体と混合せず、光透過性を有し、第１の液体と異なる屈折率を有し且つ絶縁性または無極性を有する第２の液体と、前記第１の液体及び第２の液体を、貫通して設けられた空間内に収容する容器と、前記容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の光透過性部材と、前記容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層と、前記バッファ層上に設けられ、前記第１の液体に電圧を印加するＴａより成る第１電極と、前記第１電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５より成る誘電体層と、前記第１の液体に電圧を印加するための第２電極と、前記第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加部とを備える液体レンズ装置と、
を備える光ピックアップ装置。
【請求項１２】
光源部と、
受光部と、
光記録媒体と対向する対物レンズと、
前記対物レンズに前記光源部からの出射光を導く機能及び前記光記録媒体からの反射光を前記受光部に集光する機能を有する光学系と、
導電性または有極性を有する第１の液体と、第１の液体と異なる屈折率を有し且つ絶縁性または無極性を有する第２の液体と、前記第１の液体及び第２の液体を、貫通して設けられた空間内に収容する容器と、前記容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の光透過性部材と、前記容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層と、前記バッファ層上に設けられ、前記第１の液体に電圧を印加するＴａより成る第１電極と、前記第１電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５より成る誘電体層と、前記第１の液体に電圧を印加するための第２電極と、前記第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加部と、を備える液体レンズ装置を含む可変焦点レンズと、
前記可変焦点レンズを駆動する駆動部と、
前記光記録媒体を回転駆動する回転駆動部と
を備える光記録再生装置。
【請求項１３】
基板と、
前記基板上に、所定間隔で並列配置された亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成る複数のバッファ層と、
前記バッファ層上に形成されたＴａより成る複数の第１電極と、
前記複数の第１電極の表面を陽極酸化することにより形成されたＴａ２Ｏ５より成る複数の誘電体層と、
前記複数の誘電体層上に配置された導電性または有極性を有する液滴と、
前記液滴を挟んで前記複数の第１電極と対向して設けられた前記液滴に導通する第２電極と、
前記第１及び第２電極間に印加する電圧印加部と
を備える液滴操作装置。
【請求項１４】
光透過性を有し且つ導電性または有極性を有する第１の液体と、
前記第１の液体より低い光透過性を有し、且つ絶縁性または無極性を有する第２の液体と、
前記第１の液体及び第２の液体を、貫通して設けられた空間内に収容する容器と、
前記容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の光透過性部材と、
前記容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層と、
前記バッファ層上に設けられ、前記第１の液体に電圧を印加するＴａより成る１電極と、
前記第１電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５より成る誘電体層と、
前記第１の液体に電圧を印加するための第２電極と、
前記第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加部と
を備える光学素子。
【請求項１５】
導電性または有極性を有する第１の液体と、前記第１の液体と異なる屈折率を有し且つ絶縁性または無極性を有する第２の液体と、前記第１の液体及び第２の液体を、貫通して設けられた空間内に収容する第１の容器と、前記第１の容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の第１光透過性部材と、前記第１の容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成る第１のバッファ層と、前記第１のバッファ層上に設けられ、前記第１の液体に電圧を印加するＴａより成る第１電極と、前記第１電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５より成る第１の誘電体層と、前記第１の液体に電圧を印加するための第２電極と、前記第１及び第２電極間に電圧を印加する第１の電圧印加部とを備える第１の液体レンズ部と、
導電性または有極性を有する第３の液体と、前記第３の液体と異なる屈折率を有し且つ絶縁性または無極性を有する第４の液体と、前記第３の液体及び第４の液体を、貫通して設けられた空間内に収容する第２の容器と、前記第２の容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の第２光透過性部材と、前記第２の容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成る第２のバッファ層と、前記第２のバッファ層上に設けられ、前記第３の液体に電圧を印加するＴａより成る第３電極と、前記第３電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５より成る第２の誘電体層と、前記第３の液体に電圧を印加するための第４電極と、前記第３及び第４電極間に電圧を印加する第２の電圧印加部とを備える第２液体レンズ部と、
を備えるズームレンズ。
【請求項１６】
前記第１液体レンズ部と前記第２液体レンズ部とが一体的に形成されている
請求項１４に記載のズームレンズ。
【請求項１７】
ズームレンズと、
可変焦点レンズと、
絞りまたはシャッター機能を有する光学素子と、
入射された光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記ズームレンズ、前記変焦点レンズ、前記絞りまたはシャッター機能を有する光学素子を制御する制御部と、を含み、
導電性または有極性を有する第１の液体と、前記第１の液体と異なる屈折率を有し且つ絶縁性または無極性を有する第２の液体と、前記第１の液体及び第２の液体を、貫通して設けられた空間内に収容する容器と、前記容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の光透過性部材と、前記容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層と、前記バッファ層上に設けられ、前記第１の液体に電圧を印加するＴａより成る第１電極と、前記第１電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５より成る誘電体層と、前記第１の液体に電圧を印加するための第２電極と、前記第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加部と、を備える光学素子により、前記ズームレンズ、前記可変焦点レンズ、前記絞りまたはシャッター機能を有する光学素子、のいずれか１つ以上が構成される
撮像装置。
【請求項１８】
導電性または有極性を有する第１の液体と、前記第１の液体より低い光透過性を有し、且つ絶縁性または無極性を有する第２の液体と、前記第１の液体及び第２の液体を、貫通して設けられた空間内に収容する容器と、前記容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の光透過性部材と、前記容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層と、前記バッファ層上に設けられ、前記第１の液体に電圧を印加するＴａより成る第１電極と、前記第１電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５より成る誘電体層と、前記第１の液体に電圧を印加するための第２電極と、前記第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加部とを備える複数の光変調素子と、
前記光変調素子を駆動する駆動部と
を備える光変調装置。
【請求項１９】
光透過性を有し且つ導電性または有極性を有する第１の液体と、前記第１の液体と混合せず、前記第１の液体より低い光透過性を有し、且つ絶縁性または無極性を有する第２の液体と、前記第１の液体及び第２の液体を、貫通して設けられた空間内に収容する容器と、前記容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の光透過性部材と、前記容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層と、前記バッファ層上に設けられ、前記第１の液体に電圧を印加するＴａの第１電極と、前記第１電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５の誘電体層と、前記第１の液体に電圧を印加するための第２電極と、前記第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加部とを備える光変調素子を複数含む光変調装置部と、
前記光変調装置部に光を入射する光源と、
を備える表示装置。
【請求項２０】
導電性または有極性を有する第１の液体と、第１の液体と異なる屈折率を有し且つ絶縁性または無極性を有する第２の液体と、前記第１の液体及び第２の液体を、貫通して設けられた空間内に収容する容器と、前記容器内に収容された前記第１の液体及び第２の液体を封止する一対の光透過性部材と、前記容器の内壁に設けられる亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層と、前記バッファ層上に設けられ、前記第１の液体に電圧を印加するＴａより成る第１電極と、前記第１電極表面を陽極酸化することによって形成されるＴａ２Ｏ５より成る誘電体層と、前記第１の液体に電圧を印加するための第２電極と、前記第１及び第２電極間に電圧を印加する電圧印加部とを備える光学素子を複数含む光拡散素子と、
前記光拡散素子に光を入射する光源と、
前記光拡散素子と前記光源との間の光路の途中に設けられた光学プリズムと、
前記光源を発光させるストロボ回路部と、
前記光拡散素子及び前記ストロボ回路部の駆動を制御する制御部と
を備えるストロボ装置。
【請求項２１】
亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成る層を形成するステップと、
前記亜酸化タングステン又はこれに添加物を添加した材料より成る層上に、金属膜を形成するステップと、
前記電極表面を陽極酸化することにより酸化膜を形成するステップと、
を備える
酸化膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化膜の形成方法に関する。また、これを適用したエレクトロウェッティング装置、液体レンズ装置、液滴装置、光学素子、ズームレンズ、撮像装置、光変調装置、表示装置及びストロボ装置に関する。
【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液体レンズの開発が進められて来ている。この液体レンズは、電圧を加えることによりレンズ自体の曲率を変化させることができるため、フォーカス調整やズーム操作の際にレンズを移動させる機構を省くことが可能となる。
【０００３】
例えば特許文献１において開示された液体レンズは、チャンバ内に互いに混和しない電導性の第１の液体と、絶縁性の第２の液体を封止してある。また、第２の液体はチャンバの絶縁壁表面の第１の領域に接するように配置される。そして絶縁壁の第２の表面に配置された電極と第１の液体との間に電圧を印加し、第１の液体と第２の液体の界面形状を変化させることで可変焦点レンズを実現しようとするものである。
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１において提案された液体レンズは、その駆動に±１００Ｖ程度もの交流電圧を印加することが必要とされるため、実用化するには難点があった。
この電圧は、絶縁壁に成膜された誘電体層の厚さを薄くすることによって低減することができる。ところが、誘電体層を薄く成膜するとピンホールを生じやすくなり、ここから絶縁破壊が起きてしまう。
【０００５】
この問題を解決するために、下記特許文献２では、電極を陽極酸化することで形成した金属酸化物によって誘電体層を形成することが提案されている。この手法は、アルミニウムや５酸化タンタル等の金属膜の表面を陽極酸化して誘電体層とし、酸化させなかった残りの部分をそのまま電極として利用するものである。
陽極酸化では、緻密な成膜を行うことができるのでピンホールの発生を抑制することが可能となり、また化成電圧までは絶縁破壊が起きない。それゆえ絶縁破壊強度の高い誘電体層を成膜することができる。
【０００６】
また下記特許文献３ではさらに、液体レンズの駆動電圧を０Ｖ以上の交流電圧範囲とすることが開示されている。
絶縁膜（誘電体層）の負極性の耐電圧は正極性の耐電圧に比べて非常に小さい。このため比較的小さい負極性の電圧の印加によっても絶縁破壊が生じてしまう。従って、電圧の可動範囲は狭く制限される。これに対して下記特許文献３においては、値の大きい正極性の耐電圧側、即ち０Ｖ以上の範囲で周期的に変化する電圧を印加することによって、絶縁破壊を生じずに電圧の可動範囲を大きくすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００１−５１９５３９号公報
【特許文献２】特開２００６−２８５０３１号公報
【特許文献３】特開２００６−１８９２９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうした誘電体層は、上記のような第１液体及び第２液体を封止する容器や第１液体に接する基板上に形成される。ところが、こうした容器や基板が樹脂基材である場合には、無機材料である誘電体層との密着力に問題が生じる。液体レンズに限らず、樹脂基材への無機材料の成膜は一般的に密着力が弱い。特に、金属膜表面を陽極酸化することによって酸化膜を形成する上述のような手法においては、陽極酸化時に大きな応力が生じ、膜剥がれを引き起こしてしまう。このため密着性を向上させる必要がある。
【０００９】
また、液体を封止する容器、基板の形状によっても膜剥がれを生じやすくなる。
図２１は、液体レンズの構成を表す断面図である。この液体レンズ２５０は、すり鉢状の内壁面を有する容器２４３内に導電性の第１液体２５１と、絶縁性の第２液体２５２を収容させる構成となっている。この容器２４３の大きい開口側の端面及びすり鉢状の内壁面にはタンタル膜が成膜される。そしてこのタンタル膜の表面を陽極酸化し、誘電体層２４６として５酸化タンタルＴａ２Ｏ５膜を形成している。また、陽極酸化せずに残った内部のタンタル膜は、第１電極２４５としてそのまま使用することができる。
【００１０】
こうして形成された誘電体層２４６のすり鉢状の内壁面には、さらに撥水膜２４８が形成され、容器２４３の残りの上端面には絶縁性部材２４７を介して第２電極２４９が配置される。
また、第２電極２４９上には第２光透過性部材２４０が配置され、反対側の小さい方の開口部には第１光透過性部材２４２が配置される。そして、これら第１光透過性部材２４２及び第２光透過性部材２４０は第１液体及び第２液体を容器２４３内に封止するように接着剤等にて密着固定される。
【００１１】
そして、第１電極２４５及び第２電極２４９間に、図示しない電圧印加部によって電圧を印加することで、第１液体２５１と第２液体２５２の界面形状を変化させ、焦点距離を調整する。
【００１２】
この例のように、平面でない複雑な面上に陽極酸化によって誘電体層を形成する場合には、その陽極酸化時の応力によって膜剥がれがさらに生じてやすくなってしまうため、より強い密着力を必要とする。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。従って本発明は樹脂基材や複雑な面形状を有する基材等に対しても密着力の高い金属膜、金属酸化膜を形成する方法を提供することを目的とする。そしてこの金属酸化膜を用い、エレクトロウェッティング現象を利用した装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために本発明においては、まず基材上に亜酸化タングステン膜を形成し、その亜酸化タングステン膜上に金属膜を形成する。そしてその金属膜表面を陽極酸化することによって酸化膜を生成し、誘電体層を形成する。
すなわち、亜酸化タングステン膜を基材とのバッファ層として用いるものである。亜酸化タングステン膜を基材と金属膜との間に形成することにより密着力を向上させることができる。このため、陽極酸化時に発生する応力によって膜割れや膜剥がれが生じるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基材と基材上に形成される金属膜や金属酸化膜との間の密着力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態によるエレクトロウェッティング装置を示す構成図である。
【図２】ゼオノア樹脂基板に金属膜を形成し、陽極酸化を行った結果を示す参考図である。
【図３】酸化タングステン膜上にＴａ膜を形成し、陽極酸化を行った場合の酸化膜の拡大図である。
【図４】亜酸化タングステン膜上にＴａ膜を形成し、陽極酸化を行った場合の酸化膜の拡大図である。
【図５】本発明の一変形例による液体レンズ装置の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の一変形例による液体レンズアレイ装置の構成を示す概略斜視図である。
【図７】本発明の一変形例による液体シリンドリカルレンズ装置の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態による光記録再生装置を示すブロック図である。
【図９】本発明の一実施形態による液滴操作装置を示す構成図である。
【図１０】（ａ）は本発明の一実施形態による液滴操作装置において液滴の初期状態を表す説明図である。（ｂ）は液滴の接触箇所を示す説明図である。
【図１１】（ａ）は本発明の一実施形態による液滴操作装置において動作時の液滴の状態を示す説明図である。（ｂ）は液滴の接触箇所を示す説明図である。
【図１２】（ａ）は本発明の一実施形態による液滴操作装置において動作時の液滴の状態を示す説明図である。（ｂ）は液滴の接触箇所を示す説明図である。
【図１３】（ａ）は本発明の一実施形態による光学素子において低電圧印加時の状態を示す断面図である。（ｂ）印加電圧を高めた時の状態を示す断面図である。（ｃ）はさらに印加電圧を高めた時の状態を示す断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態によるズームレンズの構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態によるズームレンズの構成を示す断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態によるズームレンズの構成を示す断面図である。
【図１７】本発明の一実施形態による撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の一実施形態による光変調素子の構成を示す断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態による表示装置の構成を示す斜視図である。
【図２０】本発明の一実施形態によるストロボ装置を示す構成図である。
【図２１】従来の液体レンズの構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下本発明の実施の形態に係るエレクトロウェッティング装置及び蒸着方法について説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態
（ａ）エレクトロウェッティング装置の構成
（ｂ）金属酸化膜の評価
２.第１の変形例
３．第２の変形例
４．第３の変形例
５．第２の実施の形態
６．第３の実施の形態
７．第４の実施の形態
８．第５の実施の形態
９．第４の変形例
１０．第６の実施の形態
１１．第７の実施の形態
１２．第８の実施の形態
１３．第９の実施の形態
【００１８】
１．第１の実施の形態
（ａ）エレクトロウェッティング装置の構成
図１は、本実施の形態によるエレクトロウェッティング装置１００を表す概略構成図である。なお以降の図において対応する箇所には同一の符号を付し、重複を避けるものとする。
本実施の形態によるエレクトロウェッティング装置１００は、液体配置部２２と液体配置部２２内の第１電極５及び第２電極９間に電圧をかける電圧印加部２０と電圧印加部２０への電源供給及び制御を行う本体駆動部２１とにより構成される。
【００１９】
まず液体配置部２２の構成について以下説明を行う。
液体配置部２２は、すり鉢状の孔が貫通して設けられた容器３の内部に導電性または有極性の第１液体１１と、絶縁性の第２液体１２が収容される構成とする。この第１液体１１及び第２液体１２は、互いに異なる屈折率を有する光透過性材料であり、そして互いに混合しないものを用いる。
例えば、第１液体１１として、塩水、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）水溶液等の電解質溶液またはイオン性液体などを用いることができる。また、第２液体１２としては、絶縁性または無極性を有する任意の液体を利用してもよく、例えばシリコーンオイル等を用いることができる。
【００２０】
そして本実施の形態においては容器３の大きい開口側の面に、そのすり鉢状の内壁から上端の面にかけてバッファ層４が形成される。そしてその上面には第１電極５が形成され、さらにその上面に誘電体層６が形成される。
バッファ層４は亜酸化タングステンＷＯ１．５を容器３上にスパッタリングすることによって成膜される。
【００２１】
ところで、例えばＡｕ等の金属膜を成膜する場合には、基板に到達したＡｕ粒子が動くなどして島状のアイランド構造を形成しやすい。これに対して亜酸化タングステンの場合、タングステンの原子量が大きいので重く、また融点が高いので動かず安定しており、非常に少ない原子数の段階からアモルファス状態の均一な膜を形成することができる。
【００２２】
この亜酸化タングステンにはＴａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆのうち１種以上を含んでいてもよい。
これらの材料を添加することによって亜酸化タングステンの酸化状態を調整できるが、密着力が低下することはない。またこれらの材料の添加量としては、少なくとも４０ａｔ％以内ならば、グレインが大きくなったり、結晶化したりしないことが確認された。したがって添加量は４０ａｔ％以下であることが好ましい。
【００２３】
誘電体層６には、スパッタによってバッファ層４上に成膜したＴａ膜の表面を陽極酸化することによって形成される金属酸化膜を用い、陽極酸化させずに残したＴａ膜の下部分を第１電極５として用いることができる。こうして形成されたＴａ２Ｏ５の誘電体層は誘電率が大きく、極めて薄い皮膜で高い絶縁性を実現することができる。
【００２４】
誘電体層６のすり鉢状の壁面部分には撥水膜（撥液膜）８が形成され、残りの上端の面には絶縁性部材７を介して、例えば容器３の開口の形状に沿ったリング状の第２の電極９が配置される。
撥水膜８に比べて誘電体層６の方が膜厚が比較的薄く、高誘電率となるため、第１電極５及び第２電極９間に電圧をかけた際には撥水膜８にその大部分が印加され、絶縁破壊がおきやすくなる可能性がある。
これを防ぐためには、膜厚をナノレベルまで薄くすることによって漏れ電流を増やし、撥水膜８の絶縁性を無視できるくらいに小さくするのが好ましい。
【００２５】
なお、第２の電極９を光透過性の導電性材料とする場合には、リング状の形状に限る必要はなく、例えば光透過性導電性材料を光透過性基板上に設ける構成等としてもよい。その場合には、容器３の開口全面を塞ぐ形状とし、容器３に収容される第１液体１１及び第２液体１２を同時に封止する構成としてもよい。
【００２６】
次に電圧印加部２０は、液体配置部２２の第１電極５及び第２電極９に接続され、両極間に電圧を印加する。この電圧印加によりエレクトロウェッティング現象が生じ、例えば撥水膜８と第１液体１１との接触角を変化させることによって第１液体と第２液体１２との界面がなす曲率を制御する。このようにすることで、液体配置部２２を可変焦点の液体レンズとして利用することができる。
また、第１液体１１及び第２液体１２を収容する容器３の形状をすり鉢状とし、第１液体との接触面である撥水膜８に傾斜を持たせてある。この傾斜角度によって第１液体１１及び第２液体１２との界面の曲率の変化範囲を制御することが可能である。
【００２７】
またこの電圧は例えば正極性の範囲で変動する交流電圧とすると、低電圧且つ広い電圧駆動範囲で液体配置部２２を駆動することができるので好ましい。
また、電圧印加部２０は液体配置部２２が設置される機器等の本体駆動部２１に接続される。なお、本体駆動部２１は液体配置部２２内に含まれていてもよい。
【００２８】
このように、本実施の形態におけるエレクトロウェッティング装置１００は、亜酸化タングステンによるバッファ層４を介してＴａ膜による電極５及びＴａ２Ｏ５による誘電体層６を配置してある。このためすり鉢状の複雑な形状を有する容器３上においてもバッファ層４は容器３及び電極５に対して十分な密着力を備える。それゆえＴａ膜の陽極酸化時において発生する応力に耐えることができ、膜割れや剥がれの無い誘電体層６を形成することが可能となる。
【００２９】
このことにより生成が可能となったＴａ２Ｏ５の誘電体層６は、陽極酸化時にＴａからＴａ２Ｏ５へと変化する過程で体積が増えるため、緻密な膜となりピンホールの発生を抑制することができる。また、陽極酸化によって生成した金属酸化物は化成電圧までは絶縁破壊を起こさないので、より高い絶縁破壊強度を得ることができる。そしてさらにＴａ２Ｏ５の誘電率が高いため、より薄い膜厚で十分な絶縁性を確保することが可能となる。
また、本実施の形態のおいてはＴａ膜の表面のみを陽極酸化するため、残った部分を電極５として用いることができる。
【００３０】
また陽極酸化の手法自体はタンタルコンデンサ等の製造において広く用いられており、製造装置の構成も比較的簡易であるとともに、製造技術も確立されている。このため互換性が高く容易に適用することができるため、生産準備にかかるコストを低減することもできる。
【００３１】
（ｂ）形成される金属酸化膜の評価
上述のように、本発明により亜酸化タングステンのバッファ層上に金属酸化膜を形成した場合と、比較例としてその他材料を用いた場合等について実験を行い、これらの評価を行った。実験条件について以下に説明する。
【００３２】
誘電体層を形成する基板には、Ｓｉ基板、石英基板、ゼオノア樹脂（日本ゼオン製）基板、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）樹脂によるすり鉢状基板の４種を用いて実験を行った。
【００３３】
上記基板上に形成するバッファ層及び電極とするＴａ薄膜はスパッタによって形成し、その後Ｔａ薄膜表面を陽極酸化することによってＴａ２Ｏ５による誘電体層を形成した。
陽極酸化は、０．１ｍｏｌ／Ｌのシュウ酸水溶液を用いて１ｍＡの定電流を流しながら行った。陽極酸化により誘電体層が形成されるに従って電圧値は増加するが、３０Ｖに達した時点で電圧をその値３０Ｖに固定し、電流をフリーな状態とした。
すると今度はＴａ２Ｏ５による誘電体層が形成されるに従って、流れる電流は小さくなっていく。この定電圧の状態で２時間置いたものを純水洗浄し、誘電体層を得た。
【００３４】
また、形成された誘電体層を光学顕微鏡にて観察し、以下の評価基準にて評価を行った。
○：誘電体層にひび割れ及び剥がれが全く確認されない
×：誘電体層にひび割れ又は剥がれが確認される
【００３５】
次に、実施例及び比較例について説明する。
［１］実施例１
まず、Ｓｉ基板、石英基板、ゼオノア樹脂基板、ＰＥＩ樹脂の４種の材料より成るすり鉢状基板４種に対してＷＯ１．５の亜酸化タングステン薄膜をスパッタによって成膜し、バッファ層を形成した。この膜厚は２０ｎｍで、スパッタ条件はＤＣパワー１００Ｗ、ガス圧は１０ｍＴｏｒｒである。
次に、この形成された亜酸化タングステン薄膜上にＴａ薄膜をスパッタによって形成した。膜厚は２００ｎｍで、スパッタ条件はＤＣパワー１００Ｗ、ガス圧は１０ｍＴｏｒｒである。
そしてこのＴａ薄膜の表面を上述の方法にて陽極酸化することにより、五酸化タンタルＴａ２Ｏ５の誘電体層を形成した。
【００３６】
［２］比較例１
この例ではバッファ層を設けず、基板上に直接Ｔａ薄膜を形成して陽極酸化を行ったこと以外は実施例１と同様にして誘電体層の形成を行った。
【００３７】
［３］比較例２
この例では、バッファ層として膜厚２０ｎｍのＴｉ薄膜を基板上に形成したこと以外は実施例１と同様にして誘電体層の形成を行った。
【００３８】
［４］比較例３
この例では、バッファ層として厚さ２０ｎｍのＣｒ薄膜を基板上に形成したこと以外は実施例１と同様にして誘電体層の形成を行った。
【００３９】
［５］比較例４
この例では、バッファ層として厚さ２０ｎｍのＳｉＯ２薄膜を基板上に形成した。なお、このスパッタ条件はＲＦパワー１００Ｗ、ガス圧１０ｍＴｏｒｒであり、これ以外は実施例１と同様にして誘電体層の形成を行った。
【００４０】
［６］比較例５
この例では、バッファ層として厚さ２０ｎｍのＴａ２Ｏ５薄膜を基板上に形成したこと以外は比較例４と同様にして誘電体層の形成を行った。
【００４１】
［７］比較例６
この例では、バッファ層として厚さ２０ｎｍの酸化タングステンＷＯ５を基板上に形成したこと以外は実施例４と同様にして誘電体層の形成を行った。
【００４２】
下記の表１に実施例、及び各比較例における評価結果を示す。
【表１】
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【００４３】
表１を見ると、Ｓｉ基板や石英基板に対しては、全ての例において膜剥がれやひび割れ等無く誘電体層の形成を行うことができている。これは、Ｓｉや石英等の無機基材に対しては、無機薄膜の密着力が高いためである。
【００４４】
次に、ゼオノア樹脂基板に直接Ｔａ薄膜を形成して陽極酸化を行った比較例１の結果を図２に示す。図２から明らかなように、この場合には領域Ｔ１において膜割れが生じているだけでなく、領域Ｔ２においては全面的に膜剥がれが生じてしまっている。
【００４５】
ところが、実施例１や比較例４〜６ではゼオノア樹脂基板に対しても膜割れや膜剥がれ無く誘電体層を形成することができている。即ち、無機膜の密着層として一般的に用いられるＴｉやＣｒよりも、酸化物を用いた方が樹脂基板との密着性が高くなっていることがわかる。このことから、これら酸化膜によりぬれ性が改善されているものと考えられる。
【００４６】
次に図３は、ＰＥＩすり鉢状基板にバッファ層として酸化タングステンＷＯ３を成膜した比較例６の誘電体層を光学顕微鏡にて観察した時の写真図である。この誘電体層では、酸化タングステン膜上に形成したＴａ膜の陽極酸化時に発生する応力のために無数のひび割れが生じてしまっている。
このように、ＰＥＩすり鉢状基板に誘電体層を形成する場合には、比較例１〜６の全てにおいて陽極酸化後に膜割れや膜剥がれが発生してしまうものであった。
【００４７】
これに対して、バッファ層として亜酸化タングステンＷＯ１．５を用いた実施例１における誘電体層を光学顕微鏡にて観察した写真図を図４に示す。この場合には、陽極酸化後も誘電体層には剥がれや膜割れが生じておらず、十分な密着性が得られているのがわかる。
【００４８】
樹脂との密着性を高めるためには、従来より大気中でコロナ放電処理を行い、ＣＯＯＨ基やＯＨ基等を生成させたり、グロー放電中のラジカルやイオンによって官能基を生成させることにより樹脂表面を活性化させることが行われてきた。
また特に日本接着学会誌，４１，４０４（２００５）には、ポリイミド樹脂において金属―樹脂界面を隔てて電荷の移動を含む化学的結合が生じることも報告されている。
本実施例における亜酸化タングステンは活性が非常に高いため、複雑な形状のＰＥＩ樹脂基板に対してもこうした結合により強い密着力を生じ、バッファ層として良好な特性を示していることも考えられる。またこのように、バッファ層に活性の高い亜酸化物を用いることで、樹脂側への表面処理をせずとも樹脂と金属との密着性を高めることができる。
【００４９】
また、ＳｉＯ２などのＳｉ系の膜は密着性を高めるためのバッファ層として広く用いられているが、これは成膜時スパッタチャンバー内においてフレーク状のゴミを発生させる。このようなゴミは液体レンズの絶縁膜等のように高い膜質が求められる場合には致命的な欠陥となる危険性を孕んでいる。
しかし、本実施例のように亜酸化タングステンをバッファ層として用いる場合には、スパッタ時にそのようなゴミを発生しないため、この問題を回避することもできる。
【００５０】
他にも、酸化物は非導電性であるため、通常高周波により電離させるＲＦスパッタによって成膜を行うのが一般的である。ところが、亜酸化タングステンは導電性があるためＤＣスパッタによる成膜が可能であり、装置を簡便にすることができる。
【００５１】
２．第１の変形例
図５は本発明の第１の変形例による液体レンズ装置２００の構成を表す概略構成図である。本変形例においては、液体レンズ装置２００はレンズ本体部２３、電圧印加部２０、本体駆動部２１により構成される。
電圧印加部２０は第１電極１５及び第２電極１９に接続され、両電極間に例えば電圧が所定の周期で変動する交流電圧を印加する。また本体駆動部２１は、電圧印加部２０への電源供給及び電圧印加部２０の動作制御を行う。
なお、本体駆動部２１はレンズ本体部２３内部に組み込まれていてもよい。
【００５２】
本変形例においてレンズ本体部２３は、例えば円筒状の容器１３内に第１液体１１及び第２液体１２を収容する構成とされる。この第１液体１１及び第２液体１２は、互いに異なる屈折率を有する光透過性材料であり、そして互いに混合しないものを用いる。
例えば、第１液体１１として、塩水、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）水溶液等の電解質溶液またはイオン性液体などを用いることができる。また、第２液体１２としては、絶縁性または無極性を有する任意の液体を利用してもよく、例えばシリコーンオイル等を用いることができる。
【００５３】
容器１３の開口端部１３Ａ及び１３Ｂ上には、例えば、ガラスまたは光透過性樹脂で形成された円板状の第１光透過性部材２及び第２光透過性部材１０がそれぞれ液密にエポキシ樹脂等によって接着される。そしてこれにより、第１液体１１及び第２液体１２は、第１光透過性部材２及び第２光透過性部材１０の間に封止される。
【００５４】
なお、本変形例では、第２光透過性部材１０の外側（液体側とは反対側）の面を、入射光を屈折させるために曲面形状とした例を示すが、本発明はこれに限定されず、第２光透過性部材１０の外側の面を平面形状としてもよい。一方、本変形例では、第１光透過性部材２の外側の面を平面形状とした例を示すが、第１光透過性部材２の外側の面を、第２光透過性部材１０と同様に、曲面形状にしてもよい。
【００５５】
また、本変形例では、第１光透過性部材２及び第２光透過性部材１０の内側（液体側）の面を平面形状としたが、第１光透過性部材２及び／または第２光透過性部材１０の内側の面を曲面形状としてもよい。さらに、必要に応じて、例えば、第１光透過性部材２及び／または第２光透過性部材１０の外側の面に、例えば、入射光に対して回折作用や偏光作用等を生じさせる構造または薄膜を設けてもよい。なお、入射光の入射側は、第２光透過性部材１０（第１液体１１）側及び第１光透過性部材２（第２液体１２）側のいずれでもよく、用途に応じて適宜選定することができる。
【００５６】
本変形例の液体レンズ装置２００では、容器１３の内壁面に亜酸化タングステンによるバッファ層１４を設けてある。そしてそのバッファ層上及び外壁面の一部に渡った領域に第１電極１５を設ける。容器１３の外壁面上の一部に形成された第１電極１５の電極領域は、電極取り出し領域となる。また第１電極１５にはＴａを用い、これの内壁面側を陽極酸化することによってＴａ２Ｏ５による誘電体層１６を生成してある。
なお、第１電極１５及び誘電体層１６は、その第２電極１４側の端部が、容器１３の一方の開口端部１３Ａからある距離ｄで離間するように形成される。
【００５７】
また本変形例においても、誘電体層１６、第１電極１５及び第１光透過性部材２の液体側の面を覆うように、第１液体１１より第２液体１２との親和性の高い撥水膜１８を設ける。
【００５８】
そして第２光透過性部材１０の液体側の面の外周近傍及び側壁面に渡って、例えばリング状の第２電極１９を設ける。すなわち、第２電極１９は、第２光透過性部材１０と容器１３の一方の開口端部１３Ａとの間に配置される。なお、第２電極１９を光透過性の導電性材料で形成する場合には、リング状でなく、例えば円板状とし、第２光透過性部材１０の液体側の面全体に渡って第２電極１９を形成しもよい。
【００５９】
また、本変形例では、第２透過性部材１０及び第２電極１９の液体側の面を覆うように、第２液体１２より第１液体１１との親和性の高い親水膜１が配置される。なお、第２光透過性部材１０をガラスで形成し、その液体側の表面を清浄にして親水性を保持する場合には、親水膜１を設けなくてもよい。
【００６０】
このように本変形例においては、例えば円筒状の内壁面側に配置するＴａの第１電極１５を亜酸化タングステンによるバッファ層１４を介して設けてある。このためバッファ層１４と容器１３及び第１電極１５の間に強い密着力を確保することができる。それゆえ、第１電極１５とするＴａ膜を成膜し、これを陽極酸化することによってＴａ２Ｏ５の誘電体層１６を形成しても、その応力によって誘電体層１６や第１電極１５が膜割れを起こしたり、剥がれたりするのを防ぐことができる。
また、本変形例においてもＴａ膜の表面のみを陽極酸化するため、残った部分を電極１５として用いることができる。
【００６１】
また、陽極酸化においてはＴａからＴａ２Ｏ５へと変化する過程で体積が増えるため、緻密な膜となりピンホールの発生を抑制することができる。そして、陽極酸化によって生成した金属酸化物は化成電圧までは絶縁破壊を起こさないので、より高い絶縁破壊強度を得ることができる。またＴａ２Ｏ５の誘電率が高いため、より薄い膜厚で十分な絶縁性を確保することが可能となる。
【００６２】
このように円筒状の内壁面においても、亜酸化タングステンによるバッファ層１４を設けることにより、Ｔａによる第１電極１５及びＴａ２Ｏ５の誘電体層１６の密着力を向上させることができる。
この亜酸化タングステンにはＴａ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆのうち１種以上を含んでいてもよい。
これらの材料を添加することによって亜酸化タングステンの酸化状態を調整できるが、密着力が低下することはない。また、添加量としては２０ａｔ％以下であることが好ましい。
また、本変形例において円筒状の容器１３の代わりにすり鉢状の貫通孔が設けられた容器・基板を用いる構成としても、もちろん同様の効果を得ることができる。
【００６３】
３．第２の変形例
上述した本発明の可変焦点レンズを２次元状に並列配置（並置配列）して、レンズアレイを構成してもよい。図６にその一構成例を示す。なお、図６の例では、可変焦点レンズ内の第１及び第２液体の部分（容器内部）のみを示し、その他の構成部分並びに電圧印加部及び本体駆動部は省略している。
【００６４】
レンズアレイ３０は、第１の方向（図６中のｘ方向）に配列されたｎ個の可変焦点レンズ（例えば液体レンズ３０ａ１〜３０ｎ１）を備える。また、レンズアレイ３０は、第１の方向と例えば略直交する方向（図１２中のｙ方向）に配列されたｍ個の可変焦点レンズ（例えば液体レンズ３０ａ１〜３０ａｍ）を備える。すなわち、この例のレンズアレイ３０は、全体としてｎ×ｍ個の可変焦点レンズにより構成される。なお、個々の可変焦点レンズとしては、例えば図１、図５（第１の実施形態及び変形例１）に示す構成の液体レンズを用いることができる。可変焦点レンズの個数ｎ及びｍに関しては、ｎ≠ｍでも、ｎ＝ｍでもよい。
【００６５】
４．第３の変形例
上述した実施の形態及び変形例においては、すり鉢状または円筒状の容器・基板の内壁にバッファ層を設ける例について示した。しかし、第１液体及び第２液体を収容する容器の形状はこれらに限られたものではなく、第１電極の陽極酸化が可能であれは用途、目的に応じて様々な形状をとってもよい。
図７は、第１液体４１及び第２液体４２を収容する容器を直方体形状とした例である。
なお図７では、レンズ本体部４３の構成として導電性の第１液体４１と絶縁性の第２液体４２と、それらを収容する直方体状の収容空間を画成する壁面を示し、各壁面の詳細な構成は省略してある。
【００６６】
本変形例においては、第１液体４１及び第２液体４２を収容する直方体形状の容器の内壁面のうち、対向する面４４、４５において第１液体４１に対して吸着性の高い領域を略半円形状に形成する。例えば第１液体が電解性水溶液やイオン性水溶液である時には親水膜を半円形上に成膜してもよい。
そして残りの内壁面には撥水膜を成膜することにより、シリンドリカルタイプの液体レンズを構成することができる。
【００６７】
このような直方体状の容器とする場合においても、その内壁面４６、４７に亜酸化タングステンによるバッファ層を形成し、そのバッファ層上にＴａ膜を成膜してよい。バッファ層上に成膜されたＴａ膜表面を陽極酸化することによりＴａ２Ｏ５の誘電体層を生成しても、亜酸化タングステンによるバッファ層の高い密着力のために、誘電体層の膜割れや剥がれを抑制することができる。
【００６８】
また、Ｔａ膜内部の陽極酸化させなかった部分は第１電極としてそのまま用いることができ、電圧印加部２０に接続される。第２電極は容器の下面６８側に配置し、電圧印加部２０に接続される。
電圧印加部２０は本体駆動部２１に接続され、本体駆動部２１は電圧印加部２０の電源供給及び制御を行う。
このような構成とすることにより、第１液体４１と容器の内壁面４６、４７の接触角のみを制御するシリンドリカルレンズの液体レンズ装置４０が実現される。
【００６９】
なお、上述のシリンドリカルタイプの液体レンズ４０を並置配列して、レンチキュラーレンズタイプのレンズアレイを構成してもよい。レンチキュラーレンズタイプのレンズアレイを構成した場合には、３次元画像を電圧制御により表示することが可能な表示装置に適用することが可能であり、小型で且つ実用的な駆動電圧とされた３次元表示装置を提供することができる。
【００７０】
５．第２の実施の形態
既述のように、本発明によってＴａ２Ｏ５の誘電体層を陽極酸化により形成することができる。このため、誘電体層の絶縁性を向上させることが可能となり、上記のような液体レンズ装置の駆動電圧を低下させることができる。
また、誘電体層の正極性の耐電圧は負極性の耐電圧よりも十分大きいので、印加電圧を正極性の範囲内で変動する交流電圧とすることによってもさらに駆動電圧を低下させることができる。
【００７１】
こうした駆動電圧の低下によって各種光学機器へ上記のような液体レンズ装置を搭載することが可能となる。例えば、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc：登録商標）等に代表される各種の光ディスクの記録及び／または再生を行う光記録再生装置に適用することができる。また、その光ピックアップ装置にも同様に本発明の液体レンズ装置を適用することが可能である。
【００７２】
図８は、本実施の形態による光記録再生装置の構成を表す概略構成図である。
各種の光ディスクを互換可能とする多波長の光源を用いる光記録再生装置においては、コリメータレンズの焦点距離を可変とする必要がある。このため本発明による液体レンズ装置をこのコリメータレンズとして適用するものである。
【００７３】
本実施形態における光記録再生装置３００は、光記録媒体７５を回転させる回転駆動部７２と、回転する光媒体にレーザ光を照射し、信号を読み取る光ピックアップ装置６０と、光ピックアップ装置６０を駆動する光ヘッド駆動部７１を含む。
【００７４】
光ピックアップ装置６０は、レーザ光を発する光源６１と、光源６１からのレーザ光を対物レンズ６６へと導く光学系６２と、光学系６２によって導かれたレーザ光の焦点を光記録媒体７５に合わせる対物レンズ６６とを含む。
また、光記録媒体７５への記録位置又は記録情報の読み込み位置に合わせて対物レンズ６６を移動させるアクチュエータ６７と、アクチュエータ６７を駆動させる対物レンズ駆動部７０を含む。そして、光記録媒体７５により反射されたレーザ光を受光する受光部６８と、受光部６８での受光に基づいて対物レンズ駆動部７０及び光ヘッド駆動部７１に動作信号を出力する演算回路６９により構成される。
【００７５】
光学系６２は偏光ビームスプリッタ６３と、液体レンズ装置５１と、１／４波長板６４と、ミラー６５とによって構成される。
光源８１から発せられたレーザ光は偏光ビームスプリッタ６３を透過して液体レンズ装置５１に入射する。この液体レンズ装置５１には第２の実施形態及び第１〜３の変形例で示した液体レンズ装置を用いることができ、レーザ光の波長や光記録媒体７５における記録層の深さに合わせて焦点距離を変えることができる。
また、その他の偏光ビームスプリッタ６３や１／４波長板６４、ミラー６５は従来の光ピックアップ装置にて用いられているものを適用することができる。
【００７６】
液体レンズ装置５１は、レンズ本体部５２と、レンズ本体部５２に電圧を印加する電圧印加部２０とを備える。なお、図８では、レンズ本体部５２の構成部材として、第１及び第２光透過性部材と、容器と、レンズ本体部５２内部に収容された第１及び第２液体とを示し、亜酸化タングステン又はこれに添加物を加えた材料より成るバッファ層、電極、誘電体層、撥水膜等は省略している。
【００７７】
また、図８では、本実施形態の可変焦点レンズ５１の構成をより明確にするために、電圧印加部２０を駆動する本体駆動部２１を光ピックアップ装置６０内に記載している。しかしながら、本実施形態では、本体駆動部２１は光記録再生装置３００内の構成部分であり、例えば、図８中の光ヘッド駆動部７１等に含まれるものとしてもよい。ただし、本発明はこれに限定されず、本体駆動部２１が、液体レンズ装置５１内に含まれていてもよい。
【００７８】
液体レンズ装置５１に入射することにより焦点距離を調整されたレーザ光は、１／４波長板６４を通過後ミラー６５によって反射され対物レンズ６６に入射する。そして対物レンズ６６によって集光されたレーザ光は光記録体７の記録トラックに入射する。
光記録媒体７５から反射されたレーザ光は再びミラーによって反射され、１／４波長板及び液体レンズ装置５１を透過して偏光ビームスプリッタ６３に到達する。
【００７９】
この時のレーザ光は１／２波長板を２度透過することにより偏光方向が回転している。このため偏光ビームスプリッタ６３によって反射され受光部６８によって受光される。
そして受光部６８によって検出された信号は演算回路６９へと送られる。
【００８０】
次いで、演算回路６９は、受光部６８から入力された信号に基づいて、ＲＦ（高周波）信号、ＴＥ（トラッキングエラー）信号、ＦＥ（フォーカスエラー）信号をそれぞれ演算する。ＲＦ信号は、例えばアナログ／デジタル変換、エラー訂正などの処理が施され、記録再生信号として演算回路６９から出力される。ＴＥ信号は、光ヘッド駆動部７１及び／または対物レンズ駆動部７０に出力される。また、ＦＥ信号は対物レンズ駆動部７０に出力される。そして、対物レンズ駆動部７０は、入力信号に基づいてフォーカスサーボ、トラッキングサーボを行う。
【００８１】
このように、本実施形態における光記録再生装置３００は、そのレーザ光のコリメート及び焦点距離の調整に本発明による液体レンズ装置５１を用いている。液体レンズ装置５１では従来の可変焦点距離レンズのようにレンズを機械的にスライドさせる等の駆動を必要としない。このため、このような駆動機構を省いて小型化することができるとともに、従来の機械的な駆動機構に比べて寿命を長くすることができる。
【００８２】
また本実施形態においても、第１液体及び第２液体を収容する容器の内壁に亜酸化タングステンによるバッファ層を介してＴａ膜による電極及びＴａ２Ｏ５による誘電体層を配置する。このためＴａ膜の陽極酸化時において発生する応力に対しても、膜割れや剥がれの無い誘電体層を形成することができる。
またこのＴａ２Ｏ５は誘電率が高いため従来の誘電体層よりも薄くすることができるとともに、駆動電圧を低減することが可能となる。
【００８３】
６．第３の実施の形態
これまでは、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やこれを適用した光学機器について述べてきたが、本発明を応用することによりその他各種の装置に適用することができる。ここでは、特にマイクロフローチャネルやキャピラリー等への適用が可能な液滴操作装置について述べる。
【００８４】
従来よりＭＥＭＳ技術の開発が進められる中でその応用範囲はますます広がり、バイオ分野においても多種多様なデバイスが提案されてきている。特にバイオチップ等においては試薬等を少量ずつ導入したり、混合して反応させるためにマイクロフローチャネルやマイクロキャピラリー等の開発が盛んに行われてもいる。
本実施の形態における液滴操作装置はこうしたマイクロ流体デバイスに好適に適用できる。
【００８５】
図９に本実施形態における液滴操作装置４００の概略構成を示す。
液滴操作装置４００は、絶縁性材料で形成された一方の基板８１と、基板８１上に配列して形成された例えば亜酸化タングステン、又はこれに添加物を添加した材料より成るバッファ層８８（８８ａ、８８ｂ、８８ｃ、…、８８ｉ）を有する。そしてその上にはＴａの電極８３（８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、…、８３ｉ…）（第１電極）からなる電極アレイ８３が形成され、その表面にはＴａ２Ｏ５よりなる誘電体層８４が生成される。
この誘電体層８４はバッファ層８８上に成膜したＴａ電極８３の表面を陽極酸化することによって生成される。
また、この誘電体層８４上を覆うように成膜された撥水膜８５を有する。
【００８６】
また、液滴操作装置４００は、絶縁性材料で形成された他方の基板８２と、基板８２上に形成された共通電極８９（第２電極）と、共通電極８９上に形成された導電性の撥水膜９０とを有する。
【００８７】
なお、本実施形態においても、上述の液体レンズ装置と同様に、電極アレイ８３側の撥水膜８５の膜厚を十分薄くすることが望ましい。また、共通電極８９の上に形成する導電性の撥水膜９０もまた、撥水膜８５と同様に、膜厚を十分薄くし、導通可能としてもよい。なお、撥水膜８５及び９０を薄く成膜するために、撥水膜８５及び９０の形成材料としては、反応性の撥水コート材である例えばフッ素系シランカップリング剤を用いることが望ましい。
【００８８】
液滴操作装置４００では、基板８１の電極アレイ８３側の面と基板８２の共通電極８９側の面が対向するように基板８１及び８２が配置される。そして、基板８１及び８２の間に、導電性または有極性を有する液滴８６が基板８１上の撥水膜８５及び基板８２上の撥水膜９０に接するように配置される。
【００８９】
液滴８６としては、例えば塩水、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）水溶液等の電解質溶液、またはイオン性液体を用いることができる。液滴８６の周囲はシリコーンオイル等の絶縁性液体８７が充填されていてもよい。また、液滴８６の周囲に、空気などの気体を充填してあってもよい。
【００９０】
また、電極アレイ８３の各電極８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、…、８３ｉ…と基板８２上の共通電極８９との間に、電圧印加部２０及び電圧制御部２５が接続される。なお、電圧印加部２０は、液滴操作装置４００内の本体駆動部２１に接続される。
【００９１】
また、本実施形態では、電圧制御部２５と各電極８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、…、８３ｉ…との間には、それぞれスイッチ部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、…Ｓｉ、…を配置する。なお、スイッチ部Ｓａ、…Ｓｉ、…は、電圧制御部２５により制御されてもよいし、また、電圧制御部２５内に組み込まれていてもよい。また、図９中の矢印ａは液滴８６の移動方向を示している。
【００９２】
なお、本実施形態の液滴操作装置４００では、電極アレイ８３を一方向に配列した例を考える。それゆえ、本実施形態の液滴操作装置４００は、後述の図１０（ｂ）（液滴操作装置４００の上面図）に示すように、各電極（及び誘電体層）で構成されるセル（図１０（ｂ）中のＣａ、Ｃｂ…）が一方向に配列された構成となる。ただし、本発明はこれに限定されず、電極アレイ８３（セル）を２次元に配列してもよい。
【００９３】
次に、本実施形態の液滴操作装置４００の動作例を図１０〜１２を参照しながら説明する。なお、下記動作説明では、液滴８６の一つが、例えば、図１０に示すように電極８３ｂ上付近に存在するような状態から説明する。
【００９４】
まず、例えば、スイッチＳｂを閉じて、電極８３ｂ及び共通電極８９間に所定の電圧を印加する。なお、共通電極８９は例えば接地電位としてもよい。図１０（ａ）及び（ｂ）に、この際の液滴８６の状態を示す。なお、図１０（ａ）は、スイッチＳｂを閉じた際の液滴操作装置４００の概略断面図であり、図１０（ｂ）は、その際の液滴操作装置１００の概略上面図である。図１０（ｂ）中の液滴８６を示す実線で囲まれた領域は、液滴８６と撥水膜８５との接触領域を示す。
【００９５】
スイッチＳｂを閉じると、エレクトロウェッティング現象により、液滴８６は誘電体層８４ｂ（電極８３ｂ）上に引き付けられる。それゆえ、この場合には、図１０（ａ）及び（ｂ）に示すように、液滴８６は、誘電体層８４ｂ（電極８３ｂ）上、すなわち、セルＣｂ上に配置される。なお、本実施形態ではセルＣａ、Ｃｂ、Ｃｃ、Ｃｄ…の形状を正方形状としているが、本発明はこれに限定されず、任意の形状にすることができる。また、各セルの一辺は、例えば数ｍｍ以下のサイズで形成される。
【００９６】
次いで、スイッチＳｂだけでなくスイッチＳｃを閉じて、電極８３ｂに隣接する電極８３ｃにも同様に所定電圧を印加する。図１１（ａ）及び（ｂ）に、この際の液滴８６の状態を示す。なお、図１１（ａ）は、スイッチＳｂ及びＳｃを閉じた際の液滴操作装置４００の概略断面図であり、図１１（ｂ）は、その際の液滴操作装置４００の概略上面図である。図１１（ｂ）中の液滴８６を示す実線で囲まれた領域は、この動作段階における液滴８６と撥水膜８５との接触領域であり、点線で囲まれた領域は図１０の動作段階における液滴８６と撥水膜８５との接触領域である。
【００９７】
スイッチＳｂ及びＳｃを閉じると、液滴８６は、エレクトロウェッティング現象によって電圧が印加された電極（この場合８３ｂ及び８３ｃ）に引き付けられるので、電極アレイ８３側の撥水膜８５と液滴８６との接触領域が広がる。この結果、液滴８６と撥水膜８５との接触領域が、図１１（ａ）及び（ｂ）に示すように、電極８３ｂだけでなく電極８３ｃ上、すなわち、セルＣｂだけでなくセルＣｃにも広がるように、液滴８６が変形する。
【００９８】
次いで、電極８３ｂの電圧を低くする、例えば、スイッチＳｂを開けて０にする。図１２（ａ）及び（ｂ）に、この際の液滴８６の状態を示す。なお、図１２（ａ）は、スイッチＳｂを開けた際の液滴操作装置４００の概略断面図であり、図１２（ｂ）は、その際の液滴操作装置４００の概略上面図である。図１２（ｂ）中の液滴８６を示す実線で囲まれた領域は、この動作段階における液滴８６と撥水膜８５との接触領域であり、実線で囲まれた領域は図１１の動作段階における液滴８６と撥水膜８５との接触領域である。
【００９９】
スイッチＳｂを開けると、電極８３ｂ（セルＣｂ）上における液滴８６に対するエレクトロウェッティング現象が弱くなる。その結果、液滴８６は、図１２（ａ）及び（ｂ）の実線に示すように、液滴８６は電圧が印加されている電極８３ｃ（セルＣｃ）上に移動する。
【０１００】
本実施形態では、上述のようにして電圧制御部２５により、電極アレイ８３の各電極８３ａ、８３ｂ、８３ｃ、…、８３ｉ、…に印加する電圧を順次変化させることによって、液滴８６を移動させることができる。なお、このように隣接する電極に順次電圧を印加してスムーズに液滴８６を移動させるためには、液滴８６が安定な状態で、常に隣接する電極に液滴８６の底面の一部が接触するようにする必要がある。すなわち、液滴８６の移動方向（図１２では矢印ａの方向）における液滴８６の底面の幅が、電極アレイ８３の各電極の移動方向の長さより大きくなるようにする必要がある。それゆえ、液滴操作装置４００では、このようなことを考慮して、液滴８６の体積、基板８１及び８２の間の間隔、電極アレイ８３の各電極の移動方向の長さを適切に選定することが必要である。
【０１０１】
以上説明したように、本実施形態の液滴操作装置４００では、基板上に亜酸化タングステン、又はこれに添加物を加えた材料によるバッファ層を介してＴａ膜による電極及びＴａ２Ｏ５による誘電体層を配置してある。このバッファ層は基板及び電極に対して十分な密着力を備えており、そのためＴａ膜の陽極酸化時において発生する応力に耐えることができ、膜割れや剥がれの無い誘電体層を形成することが可能となる。
【０１０２】
このことにより均質な生成が可能となったＴａ２Ｏ５の誘電体層６は、陽極酸化時にＴａからＴａ２Ｏ５へと変化する過程で体積が増えるため、緻密な膜となりピンホールの発生を抑制することができる。また、陽極酸化によって生成した金属酸化物は化成電圧までは絶縁破壊を起こさないので、より高い絶縁破壊強度を得ることができる。
【０１０３】
またＴａ２Ｏ５誘電率が高いので、誘電体層の厚さをより薄くすることができる。したがって、液滴（導電性液体）の所望の形状変化を得るための駆動電圧、すなわち、本実施形態では液滴を移動させるための駆動電圧を、陽極酸化による誘電体層を用いない従来に比べて格段に低くすることが可能となる。
【０１０４】
さらに、陽極酸化による成膜のために、従来に比べて精度良く均一な膜厚で誘電体層を形成することができるので、膜厚のばらつきに起因する液滴の変形のばらつきを抑制することができ、より高精度に液滴の移動を制御することが可能となる。また、本実施形態では、下地すなわち基板８１が絶縁物質であれば電極に多少のピンホール欠損があっても絶縁破壊は起こらず、ピンホール欠損は実用上問題にならない。また、本実施形態のように、陽極酸化により誘電体層を形成した場合には、誘電体層は化成電圧までは絶縁破壊しないので、誘電体層の絶縁破壊強度を十分高くすることができる。
【０１０５】
７．第４の実施形態
本発明を撮像装置に適用する場合、上述のようにレンズとして用いる以外に例えば、絞りまたはシャッター機能を有する光学素子として適用することができる。以下、このような用途に本発明を適用した例を説明する。
【０１０６】
図１３（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態による絞り機能またはシャッター機能を有する光学素子の構成及び動作の一例を表している。
光学素子１２０は、例えば絶縁性材料で形成された円筒形状の容器１１０と、その両方の開口端部１１０Ａ及び１１０Ｂにそれぞれ設けられた第２光透過性部材１１８及び第１光透過性部材１１９とを備える。なお、容器１１０の開口端部１１０Ａ及び１１０Ｂは、それぞれ第２光透過性部材１１８及び第１光透過性部材１１９により液密に封止される。
【０１０７】
また、主に容器１１０、第２光透過性部材１１８及び第１光透過性部材１１９により画成された内部空間には、導電性または有極性を有する第１液体１１１と、絶縁性を有する第２液体１１２とが収容される。第１液体１１１としては、例えば塩水、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）水溶液等の電解質溶液、またはイオン性液体を用いることができる。一方、第２液体１１２としては、例えばシリコーンオイルを用いることができる。
【０１０８】
ただし、第１液体１１１及び第２液体１１２のいずれか一方が、他方に比べて光透過性の低い液体で構成する。本実施形態では、例えば、第２液体１１２の光透過率が第１液体１１１に比べて低くする場合を示す。すなわち、入射光Ｌｉの波長帯域において光吸収率または光反射率が第１液体１１１よりも第２液体１１２の方が高い場合を説明する。これは、例えば、第２液体１１２に所定の着色材を混合させることにより実現することができる。
【０１０９】
また、本実施形態では、容器１１０の内壁面に亜酸化タングステン、又はこれに添加物を加えた材料より成るバッファ層９１が成膜される。そしてこのバッファ層９１上及び開口端部１１０Ｂから外壁面に渡ってＴａの第１電極１１５が形成される。また、この際、第１電極１１５の容器１１０の他方の開口端部１１０Ａ側の端部が、該開口端部１１０Ａから離間して配置されように第１電極１１５を形成する。
【０１１０】
そして、容器１１０の内壁面上に形成された第１電極１１５の電極部分の表面には、陽極酸化によって形成されたＴａ２Ｏ５からなる誘電体層１１４が設けられる。さらに、容器１１０の内壁面上に形成された誘電体層１１４及び第１光透過性部材１１９の液体側の面には撥水膜１１３（撥液膜）が被着される。
なお、本実施形態においても、撥水膜１１３の膜厚を十分薄く、例えば１０ｎｍ以下の５ｎｍ程度とすることが望ましい。そのためには、撥水膜１１３の形成材料として、反応性の撥水コート材である例えばフッ素系シランカップリング剤を用いることが望ましい。
【０１１１】
一方、容器１１０の他方の開口端部１１０Ａ側に配置した第２光透過性部材１１８の液体側の面の外周部には、例えばリング状の第２電極１１７を設ける。すなわち、第２光透過性部材１１８と容器１１０の他方の開口端部１１０Ａとの間に第２電極１１７が配置される。第２電極１１７は、例えば、第２光透過性部材１１８の液体側の外周近傍領域の面及び外周側面にわたって形成される。ただし、第２電極１１７を光透過性の導電性材料より構成する場合は、リング状でなく、例えば円形状とし、第２光透過性部材１１８の液体側の面全体に渡って形成してもよい。
【０１１２】
また、本実施形態では、第２電極１１７及び第２光透過性部材１１８の液体側の面を覆って親水膜１１６、いわゆる親水コートが被着される。ただし、第２光透過性部材１１８をガラスで形成し、その液体側の表面を清浄にして親水性を保持する場合は、親水膜１１６を形成しなくてもよい。
【０１１３】
そして、容器１１０の外壁面に露出する第１電極１１５と、第２光透過性部材１１８の外周付近に形成された第２電極１１７とが電圧印加部２０に接続される。また、電圧印加部２０は、光学素子１２０を備える撮像装置等の光学装置に含まれる本体駆動部２１に接続されている。なお、本体駆動部２１は、光学素子１２０内に含まれていてもよい。
【０１１４】
次に、本実施形態による光学素子の動作について説明する。
まず、例えば、印加電圧が低い場合（例えばＶ＝０）に、容器１１０の内壁面の撥水膜１１３に対する第１液体１１１の接触角θ（Ｖ０）が大きく、第１液体１１１と第２液体１１２との界面が、例えば図１３（ａ）に示すような状態であるとする。また、図１３（ａ）の例では、光透過率の低い第２液体１１２が、第１液体１１１に比べて体積が小さく、光入射側の第１光透過性部材１１９の液体側の面と第１液体１１１が接触した状態を考える。この場合には、その接触領域が光を通過させる開口窓１２１となる。また、図１３（ａ）の状態では、入射光Ｌｉのうち多くの光量が光学素子１２０を通過する場合を考える。すなわち、入射光Ｌｉの光量と出射光Ｌ０１の光量の差が小さい場合を考える。
【０１１５】
このような状態の光学素子１２０に所定の電圧Ｖ１を電圧印加部２０から印加すると、エレクトロウェッティング現象により、第１液体１１１が容器１１０の内壁面の撥水膜１１３上に広がろうとする。そして、これにより、第２液体１１２が第１光透過性部材１１９側（光入射側）に押し出される。その結果、図１３（ｂ）に示すように、第１液体１１１の接触角θ（Ｖ１）はθ（Ｖ０）より小さくなり、第１液体１１１と第１光透過性部材１１９の液体側の面との接触領域、すなわち開口窓１２１の内径が小さくなる。この場合、入射光Ｌｉのうち光学素子１２０を通過する光量は減少し、光量が絞られた状態となる。
すなわち、図１３（ｂ）の状態における光学素子１２０の出射光Ｌ０２の光量は、図１３（ａ）の状態における出射光Ｌ０１の光量より小さくなる。
【０１１６】
さらに、印加する電圧を高くすると、第１液体１１１により第２液体１１２がさらに第１光透過性部材１１９側（光入射側）に押し出され、第１液体１１１の接触角θ（Ｖ２）がさらに小さくなる。その結果、図１３（ｃ）に示すように、第２液体１１２が第１液体１１１と第１光透過性部材１１９との間に位置するようになり、第１液体１１１及び第２液体１１２間の界面形状が容器１１０内部で球面の一部を構成するような形状となる。このような状態では、開口窓１２１が塞がり、入射光Ｌｉは光学素子１２０を通過できない。すなわち、この状態はシャッターを閉めた状態となる。
【０１１７】
光学素子１２０をシャッター機能を有する光学素子として用いる場合には、上述のようにして、印加電圧を制御して開口窓１２１の開閉を制御する。また、上述のように、本実施形態では、印加電圧を調整することにより、開口窓１２１の内径（開口径）を調整することができるので、図１３に示す構成の光学素子１２０は、絞り機能を有する光学素子としても利用することができる。
【０１１８】
また、本実施形態では、第１液体１１１は本質的に回転対称となる形状で変形するので、略真円に近い開口形状をもつ絞りまたはシャッター機能を備える光学素子１２０を提供することができる。通常の絞りやシャッターのように、複数の羽状部材の移動により開口径を変化させる場合は、このように真円の開口形状とすることができず、六角形などの多角形となる。例えば、意図的に焦点をずらしたいわゆるソフトフォーカス状態で撮影等を行った場合には、この開口形状が映像に反映されてしまうが、本実施形態の光学素子を用いることによって、極めて真円に近いソフトフォーカス状態を実現することができる。
【０１１９】
また、本実施の形態においても、基板上に亜酸化タングステン又はこれに添加物を加えた材料によるバッファ層を介してＴａ膜による電極及びＴａ２Ｏ５による誘電体層を配置してある。このバッファ層は基板及び電極に対して十分な密着力を備えており、それゆえＴａ膜の陽極酸化時において発生する応力に耐えることができ、膜割れや剥がれの無い誘電体層を形成することが可能となる。
さらに、この誘電体層の誘電率が高いので薄膜化が可能であり、第１液体１２１及び第２液体１１２間の界面形状を所望の形状に変化させるための駆動電圧を従来にくらべて低減することができる。
【０１２０】
さらに、本実施形態では、従来に比べて簡易な製造方法で誘電体層１１４を形成することができ、精度良く均一な膜厚で成膜することができる。これにより、誘電体層１１４の膜厚のばらつきに起因する界面形状の変形のばらつきを抑制することができ、より高精度に絞りまたはシャッター機能を制御することが可能となる。また、下地すなわち容器１１０を絶縁性材料で形成した場合には第１電極１１５に多少のピンホール欠損があっても絶縁破壊は起こらず、欠損は実用上問題にならない。また、陽極酸化により形成された誘電体層１１４は、化成電圧までは絶縁破壊しないので、誘電体層１１４の絶縁破壊強度を十分高くすることができる。
【０１２１】
８．第５の実施の形態
次に、第２の実施形態で説明した本発明の液体レンズ装置と同様の構成のレンズを利用して、ズームレンズを構成する例について説明する。
【０１２２】
図１４は、本実施形態のズームレンズの一例の概略断面構成図である。ズームレンズ１２５は、２つの液体レンズ１３０及び１５０により構成される。液体レンズ１３０及び１５０はともに、第２の実施形態や第１の変形例等で説明した構成を用いることができる。
【０１２３】
液体レンズ１３０（第１レンズ部）は、レンズ本体部１３０ａと、電圧印加部２０とで構成される。レンズ本体部１３０ａは、例えば円筒形状の容器１４０の両側の開口端部１４０Ａ及び１４０Ｂをそれぞれガラス等の第２光透過性部材１３８及び第１光透過性部材１３９を液密に封止することにより構成される。そして、その内部には導電性または有極性の第１液体１３１と、絶縁性の第２液体１３２とが収容される。
【０１２４】
第１液体１３１としては、例えば塩水、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）水溶液等の電解質溶液、またはイオン性液体を用いることができる。一方、第２液体１３２としては、例えばシリコーンオイルを用いることができる。また、本実施形態では、第１液体１３１の屈折率は第２液体１３２の屈折率よりに小さくなるように、各液体の材料を選定する。
【０１２５】
また、容器１４０の内壁面にはバッファ層９２として亜酸化タングステン又はこれに添加物を加えた材料より成る膜が成膜される。そしてこのバッファ層９２上及び開口端部１４０Ｂから外壁面に渡ってＴａより成る第１電極１３５が形成される。この際、容器１４０の他方の開口端部１４０Ａ側における第１電極１３５の端部は、該開口端部１４０Ａから離間して配置される。そして第１電極１３５の電極部分の表面は、陽極酸化され、Ｔａ２Ｏ５からなる誘電体層１３４（第１誘電体層）が形成される。
【０１２６】
また、容器１４０の内壁面上に形成された誘電体層１３４及び第１光透過性部材１３９の液体側の面には撥水膜１３３（第１撥液膜）が被着される。なお、本実施形態においても、撥水膜１３３の膜厚を十分薄く、例えば１０ｎｍ以下の５ｎｍ程度とすることが望ましい。このためには、撥水膜１３３の形成材料として、反応性の撥水コート材である例えばフッ素系シランカップリング剤を用いることが望ましい。
【０１２７】
一方、容器１４０の開口端部１４０Ａ側に配置した第２光透過性部材１３８の内面には、例えばリング状の第２電極１３７を形成する。すなわち、第２光透過性部材１３８と容器１４０の開口端部１４０Ａとの間に第２電極１３７を配置する。第２電極１３７は、例えば、第２光透過性部材１３８の液体側の外周近傍領域の面及び外周側面にわたって形成される。ただし、第２電極１３７を光透過性の導電性材料より構成する場合は、リング状でなく、例えば円形状とし、第２光透過性部材１３８の液体側の面全体に渡って形成してもよい。
【０１２８】
また、本実施形態では、第２電極１３７及び第２光透過性部材１３８の液体側の面を覆って親水膜１３６、いわゆる親水コートを被着する。ただし、第２光透過性部材１３８をガラスで形成し、その液体側の表面を清浄にして親水性を保持する場合は、親水膜１３６を形成しなくてもよい。
【０１２９】
そして、電圧印加部２０（第１電圧印加部）は、容器１４０の外壁面に形成された第１電極１３５と、第２光透過性部材１３８の外周付近に形成された第２電極１３７とに接続される。なお、電圧印加部２０は、本実施形態のズームレンズ１２５を備える撮像装置等の光学装置に含まれる本体駆動部２１に接続されている。なお、本体駆動部２１は、可変焦点レンズ１４０内に含まれていてもよい。
【０１３０】
他方の液体レンズ１５０（第２レンズ部）は、レンズ本体部１５０ａと、電圧印加部２０とで構成される。レンズ本体部１５０ａは、例えば円筒形状の容器１６０の両側の開口端部にガラス等の第４光透過性部材１５８及び第３光透過性部材１５９を液密に封止することにより構成される。そして、その内部には導電性または有極性の第３液体１５１と、絶縁性の第４液体１５２とが収容される。
【０１３１】
第３液体１５１としては、例えば塩水、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）水溶液等の電解質溶液、またはイオン性液体を用いることができる。一方、第４液体１５２としては、例えばシリコーンオイルを用いることができる。また、本実施形態では、第３液体１５１の屈折率は第４液体１５２の屈折率より小さくなるように、各液体の材料を選定することが好ましい。
【０１３２】
また、容器１６０の内壁面には亜酸化タングステン、又はこれに添加物を加えた材料より成るバッファ層９３が設けられる。そしてそのバッファ層９３上、及び開口端部１６０Ｂから外壁面に渡ってＴａの第３電極１５５が形成される。この際、第３電極１５５の容器１６０の他方の開口端部１６０Ａ側の端部は、該開口端部１６０Ａから離間して配置される。そして、容器１６０の内壁面上に形成された第３電極１５５の電極部分の表面は陽極酸化され、Ｔａ２Ｏ５からなる誘電体層１５４（第２誘電体層）が形成される。
【０１３３】
また、容器１６０の内壁面上に形成された誘電体層１５４及び第３光透過性部材１５９の液体側の面には撥水膜１５３（第２撥液膜）が被着される。なお、本実施形態においても、第１の実施形態の可変焦点レンズと同様に、撥水膜１５３の膜厚を十分薄く、例えば１０ｎｍ以下の５ｎｍ程度とすることが望ましい。このためには、撥水膜１５３の形成材料として、反応性の撥水コート材である例えばフッ素系シランカップリング剤を用いることが望ましい。
【０１３４】
一方、容器１６０の開口端部１６０Ａ側に配置した第４光透過性部材１５８の内面には、例えばリング状の第４電極１５７を形成する。すなわち、第４光透過性部材１５８と容器１６０の開口端部１６０Ａとの間に第４電極１５７を配置する。第４電極１５７は、例えば、第４光透過性部材１５８の液体側の外周近傍領域の面及び外周側面にわたって形成される。ただし、第４電極１５７を光透過性の導電性材料より構成する場合は、リング状でなく、例えば円形状とし、第４光透過性部材１５８の液体側の面全体に渡って形成してもよい。
【０１３５】
また、本実施形態では、第４電極１５７及び第４光透過性部材１５８の液体側の面を覆って親水膜１５６、いわゆる親水コートを被着する。ただし、第４光透過性部材１５８をガラスで形成し、その液体側の表面を清浄にして親水性を保持する場合は、親水膜１５６を形成しなくてもよい。なお、本実施形態では、液体レンズ１３０の第２光透過性部材１３８と、液体レンズ１５０の第４光透過性部材１５８とが対向するように、両レンズを配置する例を示す。
【０１３６】
そして、電圧印加部２３（第２電圧印加部）は、容器１６０の外壁面に形成された第３電極１５５と、第４光透過性部材１５８の外周付近に形成された第４電極１５７とに接続される。なお、電圧印加部２３は、本実施形態のズームレンズ１２５を備える撮像装置等の光学装置に含まれる本体駆動部２４に接続されている。なお、本体駆動部２４は、液体レンズ１５０内に含まれていてもよい。
【０１３７】
上述のように、本実施形態のズームレンズ１２５は、２つの液体レンズ１３０及び１５０で構成しているので、全体として、導電性液体（第１及び第３液体）と絶縁性液体（第２及び第４液体）との界面を２つ備えた構成となる。
【０１３８】
次にこのズームレンズ１２５の動作について以下に説明する。
まず、最初に、図１４に示すように、液体レンズ１３０の第１液体１３１が凸状になっており、液体レンズ１５０の第３液体１５１が凹状となっている状態を考える。この状態は、例えば、液体レンズ１３０に印加する電圧Ｖ１１を比較的低い値（例えばＶ１１＝０）に設定し、液体レンズ１５０に印加する電圧Ｖ２１を比較的高い値に設定する（Ｖ２１＞Ｖ１１）ことにより作りだすことができる。
【０１３９】
この状態では、可変焦点レンズ１３０の容器１４０の撥水膜１３３上で発生するエレクトロウェッティング現象は比較的弱いので、可変焦点レンズ１３０内の第１液体１３１の撥水膜１３３に対する接触角θ（Ｖ１１）は比較的大きくなる。一方、可変焦点レンズ１５０では、容器１６０の撥水膜１５３上で発生するエレクトロウェッティング現象は比較的強くなる。これにより、第３液体１５１の撥水膜１５３に対する濡れ性が大きくなるので、第３液体１５１の撥水膜１５３に対する接触角θ（Ｖ２１）が比較的小さくなる。
【０１４０】
このような状態において、液体レンズ１３０の第１光透過性部材１３９側から光Ｌｉを入射すると、液体レンズ１３０は凹レンズであるので、入射光の光束を広げて出射する。液体レンズ１３０を通過した光は、光束を広げながら液体レンズ１５０に入射される。そして、液体レンズ１５０は凸レンズであるので、入射された光を例えば幅広の平行光にして出射する。次いで、液体レンズ１５０から出射された光はその出射側に設けられる光学レンズ１２６により集光され、撮像面１２７に結像される。
【０１４１】
次に、それぞれの液体レンズ１３０及び１５０に印加する電圧を変化させて、各液体レンズ内の導電性液体及び絶縁性液体間の界面形状を変化させる。具体的には、例えば、液体レンズ１３０に印加する電圧Ｖ１２を比較的高く設定し、液体レンズ１５０では印加する電圧Ｖ２２を比較的低く（例えばＶ２２＝０）設定する。この際の各可変焦点レンズ内における導電性液体及び絶縁性液体間の界面形状の状態を図１５に示す。なお、図１５のズームレンズの構成において、図１４と対応する部分には同一符号を付して示す。
【０１４２】
この場合、液体レンズ１３０では、容器１４０の撥水膜１３３上で発生するエレクトロウェッティング現象は比較的強くなる。これにより、第１液体１３１の撥水膜１３３に対する濡れ性が大きくなるので、第１液体１３１の撥水膜１３３に対する接触角θ（Ｖ１２）が比較的小さくなる。一方、液体レンズ１５０では、容器１６０の撥水膜１５３上で発生するエレクトロウェッティング現象は比較的弱くなるので、第３液体１５１の撥水膜１５３に対する接触角θ（Ｖ２２）が比較的大きくなる。その結果、図１５の状態では、液体レンズ１３０の第１液体１３１が凹状になり、液体レンズ１５０の第３液体１５１は凸状となる。
【０１４３】
このような状態において、液体レンズ１３０の第１光透過性部材１３９側から光Ｌｉを入射すると、液体レンズ１３０は凸レンズであるので、入射光の光束が収束して出射する。液体レンズ１３０を通過した光は光束を狭くしながら液体レンズ１５０に入射される。液体レンズ１５０は凹レンズであるので、入射された光を例えば幅狭の平行光にして出射する。次いで、液体レンズ１５０から出射された光はその出射側に設けられる光学レンズ１２６により集光され、撮像面１２７に結像される。
【０１４４】
本実施形態では、上述のようにして、液体レンズ１３０及び１５０に印加する電圧を制御して各レンズの焦点距離を制御する。これにより、例えば図１４に示す状態では広角レンズを、図１５に示す状態では望遠レンズを構成することができる。すなわち、電圧制御によりズームレンズ１２５の倍率を精度よく制御することができる。
【０１４５】
また、本実施形態のズームレンズ１２５内の２つの液体レンズ１３０及び１５０を、それぞれ電圧印加部２０および２３により、正極性の電圧範囲内で所定周期で変動する交流電圧で駆動するようにしてもよい。この場合には、液体レンズ１３０及び１５０に印加する電圧の可変範囲が、電極上に形成する誘電体層の負極性における耐電圧により制限されず、より広い電圧可変範囲でズームレンズ１２５を駆動することができる。
【０１４６】
本実施形態においても、第１液体及び第２液体を収容する容器に亜酸化タングステン、又はこれに添加物を加えた材料によるバッファ層を介してＴａ電極を形成してある。このため、Ｔａ電極を陽極酸化することによりＴａ２Ｏ５の誘電体層を生成しても、誘電体層や電極に膜割れや剥がれが生じることがない。また、Ｔａ２Ｏ５の誘電体層は絶縁性が高いため、薄膜化できるとともに、第１液体及び第２液体界面の曲率を変化させるための駆動電圧を低減することができる。
【０１４７】
また、陽極酸化による誘電体層の生成は、従来に比べてその製造方法が簡易であり、精度良く均一な膜厚で成膜することができる。そのため、誘電体層の膜厚のばらつきに起因する界面形状の変形のばらつきを抑制することができ、より高精度にズーム機能を制御することができる。また、下地すなわち容器を絶縁性材料で形成した場合にはその上に形成される電極に多少のピンホール欠損があっても絶縁破壊は起こらず、欠損は実用上問題にならない。また、陽極酸化により形成された誘電体層は、化成電圧までは絶縁破壊しないので、誘電体層の絶縁破壊強度を十分高くすることができる。
【０１４８】
９．第４の変形例
図１４及び１５に示す例では、ズームレンズ１２５として本発明の液体レンズを２つ組み合わせたものであったが、３つ以上組み合わせることによって、導電性液体及び絶縁性液体間の界面を３つ以上設ける構成にしてもよい。また、２つの可変焦点レンズを一体化して、１つの容器内に２つの界面を構成することも可能である。本変形例では、１つの容器内に、２つの界面を形成してズームレンズを構成する例を説明する。
【０１４９】
１つの容器内に、導電性液体及び絶縁性液体間の界面を２つ設ける場合は、例えば円筒状やすり鉢状等の容器の両方の開口端側に、それぞれ導電性または有極性の液体を配置し、その間に絶縁性の液体を介在させる構成とする。そして、両端の導電性または有極性の液体に印加する電極を分離して、それぞれ個別に電圧制御を行う構成にすればよい。
【０１５０】
図１６に、本変形例によるズームレンズ１７０の概略構成を示す。この例のズームレンズ１７０は、レンズ本体部１７０ａと、２つの電圧印加部２０及び２３とで構成される。
【０１５１】
レンズ本体部１７０ａは、例えば円筒形状の容器１４１の両側の開口端部にガラス等の第１光透過性部材１４６及び第２光透過性部材１６７を液密に封止することにより構成される。また、この例では、レンズ本体部１７０ａの内部には導電性または有極性の第１液体１７１及び第３液体１７３と、絶縁性の第２液体１７２とが収容される。そして、レンズ本体部１７０ａの内部では、第２液体１７２が第１液体１７１及び第３液体１７３の間に配置される。
【０１５２】
本変形例のズームレンズ１７０では、容器１４１の第１光透過性部材１４７側の内壁面の一部、及び第２光透過性部材１６７側の内壁面の一部に亜酸化タングステン又はこれに添加物を加えた材料によるバッファ層９４が設けられる。そしてこのバッファ層９４上及び容器１４１の開口端部、外壁面の一部に渡ってＴａの第１電極１４２が形成される。また、第１電極１４２の液体側の面を陽極酸化することにより、Ｔａ２Ｏ５の誘電体層１４３（第１誘電体層）が生成される。そして、誘電体層１４３上には撥水膜１４４（第１撥液膜）が被着される。
【０１５３】
また、第１光透過性部材１４７の液体側の表面には、リング状等の第２電極１４６が形成されており、第１電極１４２と第２電極１４６との間には絶縁性部材１４５が設けられる。そして、第１電極１４２と第２電極１４６とが電圧印加部２０（第１電圧印加部）に接続され、電圧印加部２０は変形例６のズームレンズ１７０が装着された撮像装置等の光学装置の本体駆動部２１に接続される。なお、本体駆動部２１は、ズームレンズ１７０内に含まれていてもよい。
【０１５４】
また本変形例においては、容器１４１の第２光透過性部材１６７側の内壁面の一部、開口端部及び外壁面の一部に渡って第３電極１６２が形成される。また、第３電極１６２の液体側の面、すなわち容器１４１の内壁面上の電極部分を陽極酸化して所定の誘電率を有する誘電体層１６３（第２誘電体層）を形成する。そして、誘電体層１６３上には撥水膜１６４（第２撥液膜）が被着される。
【０１５５】
また、第２光透過性部材１６７の液体側の表面には、リング状等の第４電極１６６が形成されており、第３電極１６２と第４電極１６６との間には絶縁性部材１６５が設けられる。そして、第３電極１６２と第４電極１６６とが電圧印加部２３（第２電圧印加部）に接続され、電圧印加部２３は変形例６のズームレンズ１７０が装着された撮像装置等の光学装置の本体駆動部２４に接続される。なお、この本体駆動部２４も、ズームレンズ１７０内に含まれていてもよい。
【０１５６】
本変形例におけるズームレンズ１７０では、電圧印加部２０により第１電極１４２と第２電極１４６との間に印加する電圧を制御することにより、第１液体１７１及び第２液体１７２間の界面の曲率を自由に制御することができる。一方、電圧印加部２３により第３電極１６２と第４電極１６６との間に印加する電圧を制御することにより、第２液体１７２及び第３液体１７３間の界面の曲率を自由に制御することができる。この場合、１つのズームレンズ１７０において、２つの変形可能な界面を有する構成となり、いわば１つの可変焦点レンズでズームレンズを構成することが可能となる。
【０１５７】
本変形例においても、亜酸化タングステン又はこれに添加物を加えた材料によるバッファ層上にＴａによる第１電極が形成される。このため、第１電極を陽極酸化することによりＴａ２Ｏ５の誘電体操を形成しても、誘電体層や電極に膜割れや剥がれが生じるのを抑制することができる。
また、Ｔａ２Ｏ５の誘電体層は絶縁性が高いので薄膜化することができ、また第１液体及び第２液体の界面の曲率を変化させる駆動電圧を小さくすることが可能になる。
【０１５８】
また、本実施形態のズームレンズ１７０内の第１液体１７１及び第２液体１７２及び第３液体１７３の二つの界面を、それぞれ電圧印加部２０および２３により、正極性の電圧範囲内で所定周期で変動する交流電圧で駆動するようにしてもよい。この場合には、印加する電圧の可変範囲が、電極上に形成する誘電体層の負極性における耐電圧により制限されず、より広い電圧可変範囲でズームレンズ１７０を駆動することができる。
【０１５９】
１０．第６の実施の形態
次に、本発明の液体レンズ装置を適用した撮像装置の一例を説明する。図１７は、本実施形態の撮像装置の概略構成図である。
【０１６０】
撮像装置１８０は、主に、光学系１８１と、光学系１８１を介して入射された光を電気信号に変換して画像データを取得する固体撮像素子１８６と、取得した画像データに所定の処理を施す画像処理部１８８と、各部の動作を制御する制御部１８７とを備える。なお、固体撮像素子１８６は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）デバイス等で構成することができる。これらのデバイスは、照射された光エネルギーを電荷に変換する複数の光電変換部、この電荷を蓄積する電荷蓄積部、電荷を転送し、外部に送出する電荷転送部を有する。
【０１６１】
また、本実施形態では、光学系１８１は、主に、ズームレンズ１８２と、絞り機構１８３と、フォーカスレンズ１８４と、シャッター１８５とを備え、光Ｌｉの入射側からこの順で配置される。本実施形態では、ズームレンズ１８２、絞り機構１８３、フォーカスレンズ１８４、シャッター１８５のうち少なくとも１つを、上述したエレクトロウェッティング現象を利用とした光学素子を用いる。
【０１６２】
すなわち、ズームレンズ１８２、絞り機構１８３、フォーカスレンズ１８４、シャッター１８５のうち少なくとも１つ（光学素子）は、次のような構成にする。一対の光透過性部材の間に導電性または有極性を有する第１液体と絶縁性を有する第２液体とを収容する構成とする。またＴａによる第１電極は亜酸化タングステン又はこれに添加物を加えた材料によるバッファ層上に形成され、その表面を陽極酸化することで生成されるＴａ２Ｏ５の誘電体層を介して、第１液体に導通する第２電極とともに第１液体に電圧を印加する。
【０１６３】
より具体的には、ズームレンズ１８２としては、例えば、第５の実施形態（図１４）及び変形例４（図１６）で説明したズームレンズを用いることができる。絞り機構１８３及びシャッター１８５として、例えば、第４の実施形態（図１３）で説明した光学素子を用いることができる。そして、フォーカスレンズ１８４としては、例えば、第２の実施形態（図４）、変形例１（図５）で説明した液体レンズを用いることができる。
【０１６４】
本実施形態では、ズームレンズ１８２、絞り機構１８３、フォーカスレンズ１８４、シャッター１８５のうち少なくとも１つでは、Ｔａの第１電極を亜酸化タングステン又はこれに添加物を加えた材料によるバッファ層上に形成する。そしてこの第１電極表面を陽極酸化することでＴａ２Ｏ５の誘電体層が生成される。このため、駆動電圧を低減することができるとともに、その製造がより簡易にできる。さらに、第１電極を形成する容器を絶縁性物質より構成することにより、ピンホール欠損の影響を回避することができ、また、誘電体層の絶縁破壊強度を十分高くすることができる。
また、正極性の電圧範囲内で所定周期で変動する交流電圧を、ズームレンズ１８２、絞り機構１８３、フォーカスレンズ１８４、シャッター１８５のうち少なくとも１つに印加して駆動するようにしてもよい。この場合には、これらの光学素子に印加する電圧の可変範囲が誘電体層の負極性における耐電圧により制限されず、より広い電圧可変範囲で駆動することができる。また、従来に比べて高精度にズームレンズ１８２、絞り機構１８３、フォーカスレンズ１８４、シャッター１８５のうち少なくとも１つを制御することができる。
【０１６５】
１１．第７の実施の形態
次に、本発明を適用した光変調装置について説明する。
図１８は、本実施形態の光変調装置２１０の概略断面構成図である。光変調装置２１０は、例えば第４の実施形態で説明したシャッター機能を有する光学素子（図１３）と同様の構成を有する光変調素子を複数備える。なお、図１８の例では、光変調素子２２０a、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、…を一方向に配列した場合の断面を示しているが、２次元状に光変調素子を並置配列してもよい。
【０１６６】
光変調装置２１０は、主に、平板状の第１光透過性部材２１９と、平板状の第２光透過性部材２１８と、これらの光透過性部材間に配置された複数の光変調素子２２０a、２２０ｂ、２２０ｃ、２２０ｄ、…とを備える。
【０１６７】
各光変調素子の容器２２２の表面には亜酸化タングステンによるバッファ層２２１が成膜され、その上にＴａによる第１電極２１５が形成される。また、この第１電極表面を陽極酸化することにより、Ｔａ２Ｏ５の誘電体層２１４が生成される。
なお、本発明はこれに限定されず、第１電極２１５や誘電体層２１４は容器２２２の内壁、液体側の面にのみ形成するようにしてもかまわない。
【０１６８】
各光変調素子２２０ａ、２２０ｂ、…の内部には、導電性または有極性を有する第１液体２１１と、絶縁性の第２液体２１２が収容される。第１液体２１１及び第２液体２１２のうちいずれか一方の光透過性が他方の光透過性より低くなるように材料を選択する。図１８の例では第２液体２１２の光透過性が、第１液体２１１の光透過性により低くなるように、第１液体２１１及び第２液体２１２の材料を選択する。また、図１８の例では、第２液体２１２が第１光透過性部材２１９側に配置されるように注入される。
【０１６９】
第１液体２１１としては、例えば塩水、硫酸ナトリウム（Ｎａ２ＳＯ４）水溶液等の電解質溶液、またはイオン性液体を用いることができ、第２液体２１２としては、例えばシリコーンオイルを用いることができる。
また、これらの液体は、第１電極２１５の一方の開口端部に配置する、第１光透過性部材２１９によって液密に封止される。第１光透過性部材２１９の接着は例えばエポキシ樹脂等により行うことができる。
【０１７０】
また、第１電極２１５の内壁面及び第１光透過性部材２１９の液体側の面に撥水膜２１３（撥液膜）が被着される。なお、撥水膜２１３の膜厚は、上述した実施形態と同様に十分薄く、例えば１０ｎｍ以下の５ｎｍ程度とすることが望ましい。このためには、撥水膜２１３の形成材料として、反応性の撥水コート材である例えばフッ素系シランカップリング剤を用いることが望ましい。
【０１７１】
一方、第２光透過性部材２１８の表面の所定位置には、例えばリング状の第２電極２１７及び親水膜２１６が複数設けられる。そして、第１電極２１５の他方の開口端部は、親水膜２１６及び例えばリング状の第２電極２１７を介して第２光透過性部材２１８により封止されて、各光変調素子の内部が液密に保持される。上述のようにして、第１液体２１１に誘電体層２１４を介して電圧を印加する第１電極２１５、及び、第１液体２１１に導通する第２電極２１７が各光変調素子に設けられる。
【０１７２】
そして、各光変調素子の第１電極２１５及び第２電極２１７が電圧印加部２０に接続される。なお、電圧印加部２０は、例えば第１光透過性部材２１９及び第２光透過性部材２１８の間、またはこれらの光透過性部材の外部に配置される。電圧印加部２０を光透過性部材の外部に配置する場合、第１電極２１５及び第２電極２１７から導通部材を引き出して、その導通部材と電圧印加部２０とを接続する。図１８では、第１光透過性部材２１９及び第２光透過性部材２１８の間に電圧印加部２０を設ける例を示す。
【０１７３】
また、電圧印加部２０は、本体駆動部２１（駆動部）に接続されており、図１８の例では、第１光透過性部材２１９及び第２光透過性部材２１８の外部に本体駆動部２１を設ける。なお、各光変調素子の電圧制御は、それぞれ個別に行う。
【０１７４】
なお、本体駆動部２１は、例えば画像、文字などの情報信号に対応して、各光変調素子２２０ａ、２２０ｂ、…に印加する電圧を変調することもできる。例えば、第２光透過性部材２１８としては、従来の液晶表示装置で用いられているアクティブ素子アレイ基板を用いた場合、走査線及び信号線を選択することによって、画像や文字情報等に対応して各電極に適切な電圧を印加することが可能である。なお、アクティブ素子アレイ基板は、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）のようなスイッチング用アクティブ素子とこれに接続される画素電極、走査線及び信号線とをマトリクス状に配設した基板である。
【０１７５】
次に本実施形態による光変調装置２１０の動作について以下に説明する。
本実施形態の光変調装置２１０では、入力される情報信号に対応して、各光変調素子の第１電極２１５及び第２電極２１７に印加する電圧を変化させ、各光変調素子内部の第１液体２１１及び第２液体２１２の界面形状を変形する。これにより、入力される情報信号に対応して、光変調素子毎に第１液体２１１及び第２液体２１２を透過する光の光量が制御される。
【０１７６】
例えば、第１電極２１５及び第２電極２１７間に比較的高い電圧を印加した状態では、第１電極２１５の内壁面上に形成された撥水膜２１３に対する第１液体２１１の接触角が比較的小さくなる。この結果、第１液体２１１と第１光透過性部材２１９側表面の撥水膜２１３との間に光透過性の低い第２液体２１２が配置された状態となる。すなわち、第１液体２１１及び第２液体２１２の界面が球面の一部形状を保持し、光透過性の低い第２液体２１２が第１光透過性部材２１９側でいわば一枚の光遮蔽膜となる。この場合、この光変調素子を通過する光は遮光される。図１８の例では、光変調素子２２０ａ及び２２０ｄがこの状態になっている。
【０１７７】
逆に、第１液体２１５及び第２電極２１７間に印加する電圧を比較的低くすると、第１電極２１５の内壁面上形成された撥水膜２１３に対する第１液体２１１の接触角が大きくなる。これにより、第１液体２１１から第２液体２１２に押圧力が働き、第２液体２１２が第１電極２１５側の内壁面に押し付けられる。この結果、第１液体２１１が第１光透過性部材２１９側表面の撥水膜２１３に接触し、光変調素子の中央に開口部が生成され、光の一部を通過させる。図１８の例では、光変調素子２２０ｂ及び２２０ｃがこの状態になっている。
【０１７８】
このように、第１電圧２１５及び第２電極２１７間に印加する電圧を調整することにより、第２液体２１２が第１光透過性部材２１９の液体側の面に押し付けられる度合いが変化する。すなわち、第１電圧２１５及び第２電極２１７間に印加する電圧を制御することにより、光変調素子の第１光透過性部材２１９側に形成される開口部の大きさを制御することができる。したがって、本実施形態では、入力される情報信号に基づいて、各光変調素子２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、…に印加する電圧を制御することにより、各光変調素子を通過する光の光量を制御することができる。
それゆえ、各光変調素子２２０ａ、２２０ｂ、２２０ｃ、…をそれぞれ一画素として構成することで、表示装置に適用可能な光変調装置２１０を構成することが可能である。
【０１７９】
本実施形態では、亜酸化タングステン又はこれに添加物を加えた材料によるバッファ層２２１上にＴａの第一電極２１５を形成している。このため、この表面を陽極酸化してＴａ２Ｏ５の誘電体層２１４を生成しても、応力に十分耐えるだけの密着力を有している。それゆえ誘電体層２１４や第一電極２１５に剥がれや膜割れが生じるのを防ぐことができる。
【０１８０】
また、容器を絶縁性材料で形成し、その表面にバルブ金属膜より成る第１電極を形成した場合には、第１電極に多少のピンホール欠損があっても絶縁破壊は起こらず、欠損は実用上問題にならない。また、陽極酸化により形成された誘電体層２１４は、化成電圧までは絶縁破壊しないので、誘電体層２１４の絶縁破壊強度を十分高くすることができる。
【０１８１】
陽極酸化による誘電体層の生成はプロセスが簡易であるとともに、従来に比べて精度良く均一な膜厚で誘電体層を成膜することができる。このため膜厚のばらつきに起因する界面形状の変形のばらつきを抑制することができ、より高精度に各光変調素子を制御することができる。
したがって従来の真空薄膜形成方法により作製する場合と比べて厚さを薄くすることができ、Ｔａ２Ｏ５のような高い誘電率を有する材料を誘電体層２１４として用いることにより、誘電体層を薄膜化しても十分な絶縁性を確保することができる。
またさらには、この誘電体層２１４の絶縁性が向上することにより、第１液体及び第２液体の界面の曲率を変化させるための駆動電圧を低減することができる。
【０１８２】
本実施形態においても、電圧印加部２０により、正極性の電圧範囲内で所定周期で変動する交流電圧を、光変調装置２１０内の各光変調素子に印加して駆動するようにしてもよい。この場合には、光変調装置２１０内の各光変調素子に印加する電圧の可変範囲が、誘電体層の負極性における耐電圧により制限されず、より広い電圧可変範囲で光変調装置２１０を駆動することができる。
【０１８３】
１２．第８の実施の形態
図１９は本発明を適用した表示装置２２５の概略構成図である。特に本実施形態においては、上述の光変調装置２１０を用いて表示装置を構成する例について説明する。
【０１８４】
表示装置２２５は、主に、光変調装置２１０（光変調装置部）と、その一方の側（背面側）に配置された光源装置２２７（光源）と、他方の側（前面側）に配置されたカラーフィルター２２６とで構成される。
【０１８５】
光変調装置２１０は、複数の光変調素子２２０を有し、それらは、画素に対応して２次元状に配列される。カラーフィルター２２６は、各画素すなわち各光変調素子２２０に対応した複数のセグメントで構成される。各セグメントは、例えば、３原色である赤色フィルタ（Ｒ）、緑色フィルタ（Ｇ）、青色フィルタ（Ｂ）のいずれかのセグメントに分類される。また、光変調素子２２０に対応するカラーフィルター２２６のセグメントの配列パターンは、図１９に示すような正方格子状の配列以外では、ストライプ配列やデルタ配列などとしてもよい。
【０１８６】
なお、光源装置２２７の光出射側（光変調装置２１０側）の表面には光波の位相差を補償して広視野角化や着色防止を図る機能、入射光を拡散させる機能、輝度向上を図る機能などを備えた光学シート群等を配置してもよい。また、白黒表示を行う表示装置２２５の場合には、カラーフィルター２２６を設けなくてもよい。
【０１８７】
本実施形態の表示装置２２５では、光変調装置２１０における光変調素子の第１電極はＴａより成り、亜酸化タングステン又はこれに添加物を加えた材料によるバッファ層上に形成される。また、この第１電極を陽極酸化することによりＴａ２Ｏ５による誘電体層を導電性液体との間に介在させている。このバッファ層を間に設けることにより生成が可能となったＴａ２Ｏ５の誘電体層は絶縁性が高いため、低い電圧で光変調装置２１０内の光変調素子を駆動することができ、表示装置２２６の消費電力を低減することができる。
【０１８８】
また、陽極酸化による誘電体層の生成はプロセスが簡易であるとともに、従来に比べて精度良く均一な膜厚で誘電体層を成膜することができる。このため膜厚のばらつきに起因する界面形状の変形のばらつきを抑制することができ、高精度に各光変調素子を制御することができるので、鮮明で精細な表示を行うことができる。
【０１８９】
１３．第９の実施の形態
以下は、本発明をストロボ装置に適用した例である。
【０１９０】
図２０は本実施形態によるストロボ装置２３０の概略構成図である。ストロボ装置２３０（ストロボ回路部）は、主に、閃光放電管２３１（光源）と、反射傘２３２と、光学プリズム２３３と、光拡散素子２３４と、ストロボ回路２３５と、本体駆動部２１とを備える。
【０１９１】
光学プリズム２３３は閃光放電管２３１から発光された光の配光を制御する。ストロボ回路２３５は、閃光放電管２３１の発光を制御する。なお、ストロボ回路２３５の動作は、本体駆動部２１の制御部２１ｂにより制御される。
【０１９２】
光拡散素子２３４は、エレクトロウェッティング現象を利用した光学素子であり、光学プリズム２３３を介して入射された光Ｌｉを拡散して所定の照射角で光Ｌｏを出射する。光拡散素子２３４は、素子本体部２３４ａと、電圧印加部２０とで構成される。素子本体部２３４ａは、アレイ状に配列された複数の光学素子１３０から構成される。なお、図２０の例では、説明を簡略化するために光学素子１３０を３つのみ記載しているが、これに限定されるものではなく単数又は複数とすることができる。
【０１９３】
なお、本実施形態では、光学素子１３０は、第５の実施形態で説明した液体レンズ１３０（図１４参照）と同じ構成の素子を用いる。それゆえ、ここでは、光学素子１３０の構成の説明は省略する。なお、本実施形態では、各光学素子１３０の第１電極及び第２電極は、電圧印加部２０に接続されている。
また、第１電極は亜酸化タングステン、又はこれに添加物を加えた材料より成るバッファ層上にＴａによって形成され、これを陽極酸化することによりＴａ２Ｏ５の誘電体操が生成されてある。
【０１９４】
次に、本実施形態のストロボ装置２３０の動作を説明する。なお、以下の動作説明では、示す光学素子１３０の構成部の符号には、第５の実施形態の液体レンズ１３０の構成部と同じ符号を付して説明する（図１４参照）。
【０１９５】
光拡散素子２３４内の各光学素子１３０内には、導電性または有極性の第１液体１３１と、絶縁性の第２液体１３２とが収容されている。そして、その収容室の第２光透過性部材１３８側の内壁には親水膜１３６（図２０では不図示）が形成され、第１光透過性部材１３９及び誘電体層１３４の内壁には撥水膜１３３（図２０では不図示）が形成されている。それゆえ、第１液体１３１及び第２液体１３２間の界面は、光入射側から見て凸状になる。
【０１９６】
このような状態において、光拡散素子２３４に光Ｌｉを入射すると、第１液体１３１の屈折率は第２液体１３２の屈折率より小さいので、界面を通過した光はその光束を広げて出射される。本実施形態では、各光学素子１３０を同じ構造にしているので、各光学素子１３０から出射される光束の広がり度も同じとなる。
【０１９７】
ここで、光拡散素子２３４に電圧印加部２０から印加する電圧を変化させると、エレクトロウェッティング現象により、第１液体１３１の撥水膜１３３に対する接触角θが変化し、第１液体１３１及び第２液体１３２間の界面形状が変化する。そして、第１液体１３１及び第２液体１３２間の界面形状が変化すると、各光学素子１３０から出射される光束の広がり度が変化する。
すなわち、光拡散素子２３４に印加する電圧を変化させることにより、ストロボ装置２３０から発光される光の照射角を変化させることができる。それゆえ、本実施形態のストロボ装置２３０では、電圧制御によりストロボ装置２３０から発光される光の照射角を精度よく制御することができる。
【０１９８】
本実施形態のストロボ装置２３０では、光学素子１３０における第１電極はＴａより成り、亜酸化タングステン又はこれに添加物を加えた材料より成るバッファ層上に形成される。また、この第１電極を陽極酸化することによりＴａ２Ｏ５による誘電体操を導電性液体との間に介在させている。このＴａ２Ｏ５の誘電体層は絶縁性が高いため、低い電圧で光学素子１３０を駆動することができ、ストロボ装置２３０の消費電力を低減することができる。
【０１９９】
また、陽極酸化による誘電体層の生成はプロセスが簡易であるとともに、従来に比べて精度良く均一な膜厚で誘電体層を成膜することができる。このため膜厚のばらつきに起因する界面形状の変形のばらつきを抑制することができ、より高精度に各光学素子１３０を制御することができる。
【０２００】
また、電圧印加部２０により光拡散素子２３４に電圧を印加する際には、正極性の電圧範囲内で所定周期で変動する交流電圧を各光学素子１４０に印加してもよい。この場合には、ストロボ装置２３０に印加する電圧の可変範囲が誘電体層の負極性における耐電圧により制限されず、より広い電圧可変範囲でストロボ装置２３０を駆動することができる。
【０２０１】
以上、上記実施形態では、液体レンズ装置、液滴装置、絞り機能またはシャッターの機能を備える光学素子、ズームレンズ、光変調装置、表示装置及びストロボ装置への適用について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。その他、エレクトロウェッティング現象を利用する各種の装置に適用することが可能である。
【符号の説明】
【０２０２】
１，１１６，１３６，１５６，２１６・・・親水膜、２，１３９，１４７，１４９，２１９・・・第１光透過性部材、３，１３，１１０，１４０，１４１，１６０，２２２，２４３・・・容器、４，１４，９１，９２・・・バッファ層、５，１５，１１５，１４２，２１５，２４５・・・第１電極、６，１６，８４，１１４，１３４，１４３，１５４，１６３，２１４，２４６・・・誘電体層、７，１４５・・・絶縁性部材、８，１８，８５，９０，１１３，１３３，１４４，２１３，２４８・・・撥水膜、９，１９，１１７，１３７，１４６，２１７，２４９・・・第２電極、１０，１１８，１３８，１６７，２１８・・・第２光透過性部材、１１，４１，１１１，１３１，１７１，２１１・・・第１液体、１２，４２，１１２，１３２，１７２，２１２・・・第２液体、１３Ａ，１３Ｂ，１１０Ａ，１１０Ｂ，１４０Ａ，１４０Ｂ、１６０Ａ，１６０Ｂ・・・開口端部、４４，４５，４６，４７，６８・・・面、１１８，２１８，２４０・・・第２光透過性部材、１１９，２４２・・・第１光透過性部材、２４７・・・絶縁性部材、２０，２３・・・電圧印加部、２１・・・本体駆動部、２２・・・液体配置部、２３，６３，１３０ａ，１５０ａ，１７０ａ・・・レンズ本体部、２５・・・電圧制御部、３０・・・レンズアレイ、５１・・・液体レンズ装置、６０・・・光ピックアップ装置、６１・・・光源、６２・・・光学系、６３・・・偏光ビームスプリッタ、６４・・・１／４波長板、６５・・・ミラー、６６・・・対物レンズ、６７・・・アクチュエータ、６８・・・受光部、６９・・・演算回路、７０・・・対物レンズ駆動部、７１・・・光ヘッド駆動部、７２・・・回転駆動部、７５・・・光記録媒体、８１，８２・・・基板、８３・・・電極アレイ、８６・・・液滴、８７・・・絶縁性液体、８９・・・共通電極、１００・・・エレクトロウェッティング装置、１２０，１３０・・・光学素子、１２１・・・開口窓、１２５，１７０・・・ズームレンズ、１２６・・・光学レンズ、１２７・・・撮像面、１５１，１７３・・・第３液体、１５２・・・第４液体、１５５，１６２・・・第３電極、１５７，１６７・・・第４電極、１５８・・・第４光透過性部材、１５９・・・第３光透過性部材、１８０・・・撮像装置、１８１・・・光学系、１８２，１９２・・・ズームレンズ、１８３・・・絞り機構、１８４，１９４・・・フォーカスレンズ、１８５，１９５・・・シャッター、１８６・・・固体撮像装置、１８７，２１ｂ・・・制御部、１８８・・・画像処理部、２００・・・液体レンズ装置、２１０・・・光変調装置、２２０・・・光変調素子、２２５・・・表示装置、２２６・・・カラーフィルター、２２７・・・光源装置、２３０・・・ストロボ装置、２３１・・・閃光放電管、２３２・・・反射傘、２３３・・・光学プリズム、２３４・・・光拡散素子、２３４ａ・・・素子本体部ａ、２３５・・・ストロボ回路、４０，１３０，１５０，２５０・・・液体レンズ、３００・・・光記録再生装置、４００・・・液滴操作装置、Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，…Ｓｉ・・・スイッチ部、Ｌ０１，Ｌ０２・・・出射光
【図１】
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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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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