(57)【要約】【課題】封止部材が十分に押しつぶされる際に、液室の内部圧力の過度の上昇を防ぐ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。【解決手段】押圧機構Ｄにより第２の透明基板１０が第１の透明基板９に近づく方向に押圧され、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１２が挟圧される。この際、封止部材１２が圧縮され液室１の容積が減少するので、液抜きピン３０の第１の端部３１と接触している第１の液体３が、第２の端部３２から排出される。これにより、押圧機構Ｄにより封止部材１２が押しつぶされる際に、液室１の内部圧力の上昇を抑制することができる。従って、封止部材１２が十分に押しつぶされても、液室１の内部圧力が上昇しすぎることはなく、液室１の破損が防止される。これにより、密閉性の高い液室１を得ることができる。【選択図】図７
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【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の液体と接触する電極と、前記液室の内部及び外部を相互に連通させるための排液通路とを含む本体を作製し、
前記排液通路を介して前記液室の外部へ前記第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、
前記排液通路を閉塞する
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、前記第１の透明基板及び前記封止部材の間に、前記排液通路を開放させるための中空状の液抜きピンを装着し、
前記閉塞工程は、前記本体から前記液抜きピンを取り外し、前記封止部材を弾性復帰させることで前記排液通路を閉塞する
液体レンズ装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の液体レンズ装置の製造方法であって、
前記第１の透明基板は、
前記第２の透明基板に対向する面に形成され、前記封止部材の外周を囲むガイド部と、
前記ガイド部に形成され、前記ガイド部の外周部と前記ガイド部の内周部との間を連通させる切り欠き部とを有し、
前記本体の作製工程は、前記切り欠き部に前記液抜きピンを装着する
液体レンズ装置の製造方法。
【請求項４】
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、前記本体に、前記排液通路としての貫通孔を形成し、
前記閉塞工程は、前記貫通孔を前記液室の外部から遮蔽する工程を含む
液体レンズ装置の製造方法。
【請求項５】
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、前記排液通路となる中空状の液抜きピンを前記封止部材に装着し、
前記閉塞工程は、前記液抜きピンの、前記液室の外部側に位置する端部を閉塞する
液体レンズ装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５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、前記液抜きピンの前記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７】
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８】
請求項７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９】
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、
前記液室の内部側に位置する第１の端部と、前記液室の外部側に位置する第２の端部とを有し、前記第１及び第２の透明基板による前記封止部材の挟圧時に前記第１の液体を前記液室の外部へ排出するための貫通孔と、
前記貫通孔の前記第２の端部を閉塞する遮蔽部と、
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第１の電極と、
前記液室の内部で前記第１の液体と接触し、前記第１の液体と前記第１の電極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第２の電極と
を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十分に密閉される。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、液室の密閉性を向上させるために密封部材の押しつぶし量を大きくすると、液室の内部圧力が上昇しすぎてしまい液室が破損してしまうことがある。一方で内部圧力の上昇を抑えるために液室に加えられる圧力が抑制されると、今度は密封部材の押しつぶし量が不足し液室の密閉性が十分に得られなくなる可能性がある。つまり、密封部材を十分に押しつぶすことと、液室の内部圧力の過度の上昇を防止することとは、互いに相反する関係にあり、これらを両立させることは困難であった。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、封止部材が十分に押しつぶされる際に、液室の内部圧力の過度の上昇を防ぐ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、電極と、排液通路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。
前記電極は、前記第１の液体と接触している。
前記排液通路は、前記液室の内部及び外部を相互に連通させるためのものである。
前記排液通路を介して前記液室の外部へ前記第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。
前記排液通路は閉塞される。
【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、排液通路を介して第１の液体が液室の外部へ排出される。これにより封止部材が押しつぶされる際に、液室の内部圧力の上昇を抑制することができる。従って、封止部材が十分に押しつぶされても、液室の内部圧力が上昇しすぎることはなく、液室の破損が防止される。
【００１０】
前記本体の作製工程は、前記第１の透明基板及び前記封止部材の間に、前記排液通路を開放させるための中空状の液抜きピンを装着することを含んでもよい。この場合、前記閉塞工程では、前記本体から前記液抜きピンが取り外され、前記封止部材が弾性復帰することで前記排液通路が閉塞される。
【００１１】
第１の透明基板及び封止部材の間に液抜きピンが装着されることで、第１の透明基板及び封止部材の間に排液通路となる領域が開放される。液抜きピンは中空状でなるので、液抜きピンの内部を通って、第１の液体が液室の外部に排出される。この液抜きピンが取り外されると、封止部材が弾性復帰し、排液通路が閉塞される。
【００１２】
前記第１の透明基板は、ガイド部と、切り欠き部とを有してもよい。
前記ガイド部は、前記第２の透明基板に対向する面に形成され、前記封止部材の外周を囲む。
前記切り欠き部は、前記ガイド部に形成され、前記ガイド部の外周部と前記ガイド部の内周部との間を連通させる。
この場合、前記本体の作製工程では、前記切り欠き部に前記液抜きピンが装着される。
【００１３】
液抜きピンにより排液通路が開放される際に、封止部材が局所的に圧縮される。本形態のように、液抜きピンが切り欠き部に装着されることで、上記した封止部材の局所的な圧縮量を低減することができる。これにより、閉塞工程において封止部材が適正に弾性復帰し、排液通路が確実に閉塞される。
【００１４】
前記本体の作製工程は、前記本体に、前記排液通路としての貫通孔を形成することを含んでもよい。この場合、前記閉塞工程は、前記貫通孔を前記液室の外部から遮蔽する工程を含む。排液通路となる貫通孔を通って、第１の液体が液室の外部に排出される。上記の閉塞工程では、この貫通孔が液室の外部から遮蔽される。
【００１５】
前記本体の作製工程は、前記排液通路となる中空状の液抜きピンを前記封止部材に装着することを含んでもよい。この場合、前記閉塞工程では、前記液抜きピンの、前記液室の外部側に位置する端部が閉塞される。この方法では、中空状の液抜きピンが排液通路となり、液抜きピンの内部を通って、第１の液体が液室の外部に排出される。上記の閉塞工程では、液抜きピンの、液室の外部側に位置する端部が閉塞される。
【００１６】
前記閉塞工程は、前記液抜きピンの前記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。
【００１７】
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。
【００１８】
例えば、閉塞工程の後に、封止部材がさらに挟圧され、液室の内部圧力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。
【００１９】
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。
【００２０】
例えば、固定部材により第１及び第２の透明基板を固定する目的で、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。
【００２１】
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、貫通孔と、遮蔽部と、第１の電極と、第２の電極とを具備する。
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。
前記貫通孔は、前記液室の内部側に位置する第１の端部と、前記液室の外部側に位置する第２の端部とを有する。この貫通孔は、前記第１及び第２の透明基板による前記封止部材の挟圧時に前記第１の液体を前記液室の外部へ排出するためのものである。
前記遮蔽部は、前記貫通孔の前記第２の端部を閉塞する。
前記第１の電極は、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。
前記第２の電極は、前記液室の内部で前記第１の液体と接触し、前記第１の液体と前記第１の電極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。
【００２２】
第１及び第２の透明基板による封止部材の挟圧時に、貫通孔を介して第１の液体が液室の外部へ排出される。これにより封止部材が押しつぶされる際に、液室の内部圧力の上昇を抑制することができる。なお、後工程において、貫通孔は遮蔽部によって閉塞されるため、液室の密閉性が確保される。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明によれば、封止部材が十分に押しつぶされる際に、液室の内部圧力の過度の上昇を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法により製造された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、導体層及び電極に電圧が加えられた際の模式的な断面図である。
【図３】第１の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４】図３に示す工程で組み立てられた第１の透明基板の、切り欠き部が形成されている側面を正面から見た図である。
【図５】第１の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】図５に示す工程において、液抜きピンが装着されている側面を正面から見た部分破断図である。
【図７】第１の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８】本発明の第２の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９】本発明の第３の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１０】本発明の各実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法により製造された液体レンズ装置の変形例である。
【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、材料や寸法等が例示されているが、これはその材料や寸法等に限られるという意味ではない。
【００２６】
＜第１の実施形態＞
［液体レンズ装置］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法により製造された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とを有する。
【００２７】
本体２は、貫通孔５が形成されたベース基板６、及びベース基板６の一方の面７に接合された透光基板８からなる第１の透明基板９を含む。ベース基板６は面７と反対側の面１１を有しており、貫通孔５は面７及び面１１の間を貫通している。
【００２８】
ベース基板６の面１１には、封止部材１２が装着されるガイド部１３が形成されており、ガイド部１３に装着された封止部材１２を挟み込むように、ベース基板６と第２の透明基板１０とが接合される。第１の透明基板９と、封止部材１２を挟んで対向する第２の透明基板１０と、封止部材１２の内側と、ベース基板６の貫通孔５の内部側とにより形成された空間が液室１となる。
【００２９】
ガイド部１３には、切り欠き部２０が形成されている。この切り欠き部２０については、後に説明する本実施形態に係る製造方法において詳しく説明する。
【００３０】
透光基板８及び第２の透明基板１０は、透明度の高い材料でなり、液体レンズ装置１００に入射する光、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６の貫通孔５を通って入射又は出射される。
【００３１】
ベース基板６の貫通孔５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６及び透光基板８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。絶縁層１５は撥水性を有しており、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５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。
【００３２】
第２の透明基板１０の液室１の内部側の面２６にも、導体層１８が形成され、図示しない電源回路に接続されている。この導体層１８は、第１の液体３と接触するように形成されている。導体層１８が、本実施形態における電極（以後、この電極を電極１８という）である。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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は筐体状でなり、固定部材１９の内部に本体２が収容されることで、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。固定部材１９は、第１の透明基板９及び第２の透明基板１０にそれぞれ当接される当接面１９ａ及び１９ｂを有している。この当接面１９ａ及び１９ｂには、第１の透明基板９及び第２の透明基板１０の透光領域Ａに対応した、透光孔１９ｃ及び１９ｄがそれぞれ形成されている。
【００３６】
[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。
【００３７】
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１８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６の貫通孔５の形状と大きさ等で規定される。
【００３８】
図２は、導体層１４及び電極１８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１８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５の、ベース基板６の面１１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２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１８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。
【００３９】
以上のように、レンズ面１７の曲率は、導体層１４及び電極１８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。
【００４０】
[液体レンズ装置の製造方法]
上記の液体レンズ装置１００の製造方法を説明する。
【００４１】
[第１の透明基板の組み立て方法]
図３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は、組み立てられた第１の透明基板９の、切り欠き部２０が形成されている側面を正面から見た図である（図３におけるＸ方向での側面図）。図３は、図４におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【００４２】
図３（Ａ）に示すように、ベース基板６に貫通孔５が形成される。貫通孔５は、例えば射出成形等の金型成型技術により形成され、内周面がテーパー状になるように、又は内周面が曲面状になるように形成されてもよい。形成される貫通孔５の平面形状（Ｚ方向で見た形状）としては、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。
【００４３】
図３（Ａ）に示す工程では、ベース基板６にガイド部１３も形成される。ガイド部１３は、ベース基板６の周囲に沿って形成される。ガイド部１３には、ガイド部１３の外周部１３ａと内周部１３ｂとの間を連通させる切り欠き部２０が形成される。ガイド部１３及び切り欠き部２０は、貫通孔５が形成される際に、貫通孔５と共に形成されてもよいし、別個に形成されてもよい。
【００４４】
ベース基板６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。
【００４５】
図３（Ｂ）に示すように、貫通孔５の内周面及びベース基板６の面７に、導体層１４が連続的に形成される。導体層１４としては、例えば酸化スズ、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透明な薄膜が、スパッタリング法やめっき等で形成される。また、導体層１４として、アルミニウム、銀、あるいはそれらの合金等の反射率の高い材料でなる薄膜が形成されてもよい。この場合、導体層１４が反射面として用いられ、貫通孔５に入射した光が効率よく第１の透明基板９より出射される。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５の内周面及びベース基板６の面７に形成されてもよい。
【００４６】
図３（Ｃ）に示すように、導体層１４が形成されたベース基板６の面７に、透光基板８が接合される。ベース基板６及び透光基板８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。透光基板８としては、例えばガラスやアクリル樹脂等の透明度の高い材料が用いられる。
【００４７】
図３（Ｄ）に示すように、貫通孔５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。絶縁層１５としては、例えばパレリン（パラキシリレン系樹脂）、無機材料等からなる撥水性を有する薄膜が、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）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８の液室１の内部側の面２１上であってベース基板６と接合されていない領域や、ガイド部１３の外周部１３ａ及び内周部１３ｂ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８の面２１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３（Ｄ）に示す工程により、貫通孔５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。
【００４８】
上記のように組み立てられた第１の透明基板９の切り欠き部２０は、絶縁層１５により覆われている。この切り欠き部２０の典型的な寸法としては、図４に示す符号ａが１ｍｍであり、符号ｂが０．２ｍｍであるが、これに限られず適宜設定されてよい。
【００４９】
[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の液体３が収容されたタンク２２内に、第１の透明基板９が沈められることで、貫通孔５の内部側及びガイド部１３の内周部１３ｂ側の空間２３に、第１の液体３が注入される。その他に、例えばシリンジ等が用いられて、第１の液体３が空間２３に注入されてもよい。
【００５０】
空間２３に注入される第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。本実施形態のように、空間２３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。
【００５１】
第１の液体３としては、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）、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）等の導電性、あるいは有極性液体が用いられる。
【００５２】
図５（Ｂ）に示すように、空間２３に絶縁性の第２の液体４が注入される。本実施形態では、第２の液体４は、シリンジ２４により、空間２３の第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。
【００５３】
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。
【００５４】
図５（Ｃ）に示すように、ガイド部１３の切り欠き部２０に中空状の液抜きピン３０が装着される。この液抜きピン３０を第１の透明基板９との間で挟み込むように、環状の封止部材１２がガイド部１３の内周部１３ｂに装着される。封止部材１２上には、導体層１８が形成された第２の透明基板１０が載置され、空間２３が第２の透明基板１０により閉じられる。この閉じられた空間２３が液室１となり、本工程において液室１を有する本体２が作製される。
【００５５】
封止部材１２は、例えばエストラマー、合成樹脂等の材料からなる。第２の透明基板１０としては、例えばガラスやアクリル樹脂等の透明度の高い材料が用いられる。導体層１８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等の透明な薄膜である。
【００５６】
中空状の液抜きピン３０の、液室１の内部側に位置する第１の端部３１は第１の液体３と接触している。液抜きピン３０の第２の端部３２は、液室１の外部側に位置している。第１の端部３１及び第２の端部３２は共に開放されており、この第１の端部３１及び第２の端部３２を介して、液室１の内部及び外部が相互に連通されている。液抜きピン３０としては、例えば金属やプラスチック等が用いられる。また液抜きピン３０の内径は典型的には０．２ｍｍ〜０．３ｍｍであるが、適宜設定されてよい。
【００５７】
図６は、図５（Ｃ）に示す工程において、液抜きピン３０が装着されている側面を正面から見た部分破断図である（図５（Ｃ）におけるＸ方向での部分破断図）。図６では、タンク２２を省略して図示している。
【００５８】
図６に示すように、切り欠き部２０に装着された液抜きピン３０が、第１の透明基板９及び封止部材１２の間に挟み込まれている。これにより、切り欠き部２０の形成部位において、液抜きピン３０により封止部材１２と第１の透明基板９との間の接触が部分的に阻害される。この接触を阻害された部分は、液室１の内部と外部との間を連通させる排液通路２５を構成する。従って、この排液通路２５を貫通する液抜きピン３０の内部もまた、排液通路２５の一部を構成することになる。
【００５９】
上記排液通路２５の形成部位において、封止部材１２は、液抜きピン３０により排液通路２５を形成するべく弾性変形している。液抜きピン３０の外周部２５ａは、後述する液室１の密閉工程において、封止部材１２の内部に埋没されてもよい。これにより、液抜きピン３０の外周部２５ａを封止部材１２によって密封し、排液通路２５の全体を液抜きピン３０の内部で構成することが可能となる。また、このように液抜きピン３０の内部のみで排液通路２５が形成されるように、液抜きピン３０の外径、封止部材１２の弾性率等が適宜設定されてもよい。
【００６０】
[液室の密閉工程]
図７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７（Ａ）に示すように、押圧機構Ｄにより第２の透明基板１０が第１の透明基板９に近づく方向に押圧され、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１２が挟圧される。この際、封止部材１２が圧縮され液室１の容積が減少するので、液抜きピン３０の第１の端部３１と接触している第１の液体３が、第２の端部３２から排出される。図６で示した液抜きピン３０の外周部２５ａからも、第１の液体３が排出される可能性があるが、その領域から第１の液体３が排出されても、排出されなくてもよい。
【００６１】
これにより、押圧機構Ｄにより封止部材１２が押しつぶされる際に、液室１の内部圧力の上昇を抑制することができる。従って、封止部材１２が十分に押しつぶされても、液室１の内部圧力が上昇しすぎることはなく、液室１の破損が防止される。これにより密閉性の高い液室１を得ることができる。また、封止部材１２の押しつぶしと、液室１の内部圧力の上昇を抑制することとの両立を図るために、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。
【００６２】
図７（Ｂ）に示すように、切り欠き部２０から液抜きピン３０が取り外される。液抜きピン３０により圧縮されていた封止部材１２が弾性復帰し、排液通路２５が閉塞される。これにより、切り欠き部２０と液室１が封止部材１２により遮蔽され、液室１が密閉される。
【００６３】
封止部材１２の弾性復帰が十分でない場合、液室１の密封性も十分で無くなる。例えば、液抜きピン３０による封止部材１２の圧縮量が多過ぎて、封止部材１２がその弾性限界を超えて変形してしまい、液抜きピン３０が取り外された際に封止部材１２が十分に弾性復帰しない場合等が挙げられる。しかしながら、本実施形態では、液抜きピン３０が装着される部分に切り欠き部２０が設けられているので、液抜きピン３０による封止部材１２の局所的な圧縮量を低減することができる。封止部材１２の局所的な圧縮量が低減されることで、封止部材１２の劣化や、破壊も防止できる。切り欠き部２０に代えて、ガイド部１３に貫通孔が形成され、その貫通孔に液抜きピン３０が挿入されてもよい。この場合でも、形成される貫通孔の位置を適宜設定することで、封止部材１２の圧縮量を低減することができる。
【００６４】
また、液抜きピン３０が中空状になっていることで、液抜きピン３０の内部を通って、第１の液体３が排出される。つまり、液抜きピン３０は、排液通路２５を開放すると共に、排液通路２５の一部として、第１の液体３の排出に貢献している。
【００６５】
図７（Ｃ）に示すように、本体２がタンク２２から取り出され、本体２に固定部材１９が取り付けられる。固定部材１９の材料としては、例えば、金属又は合成樹脂等が用いられる。以上のようにして、液体レンズ装置１００が製造される。
【００６６】
上記で説明した図７に示す工程は種々の形態が挙げられ、それを以下に説明する。
【００６７】
例えば、図７（Ｂ）に示す工程において、切り欠き部２０から液抜きピン３０が取り外された後に、さらに封止部材１２が挟圧されてもよい。例えば、押圧機構Ｃにより所定の量だけ封止部材１２が押しつぶされる途中で、液抜きピン３０が切り欠き部２０から取り外される。液抜きピン３０が途中で取り外されると、密閉された液室１に圧力が加えられるので、液室１の内部圧力が上昇する。これにより、液抜きピン３０を取り外すタイミングを適宜設定することで、液室１の内部圧力を調整することができる。
【００６８】
このように、液抜きピン３０が取り外され排液通路２５が閉塞された後に、封止部材１２がさらに挟圧され、液室１の内部圧力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。
【００６９】
図７（Ｃ）に示す工程において、本体２に固定部材１９が取り付けられる際に、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７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す工程において、押圧機構Ｄにより加えられる圧力の大きさ、押圧機構Ｄの移動量、又は液抜きピン３０が取り外されるタイミング等が規定される。また、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す工程が、タンク２２内で行われていない場合、液抜きピン３０の第２の端部３２から排出される第１の液体３の排出量が規定されてもよい。そして、規定通りに図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示す工程が行われた後に、封止部材１２がさらに挟圧され、固定部材１９が本体２に取り付けられる。封止部材１２がさらに挟圧される際に、液室１に加えられる圧力等を規定しておく。このように図７に示す液室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。
【００７０】
また、本実施形態の固定部材１９は筐体状でなり、固定部材１９の内部に本体２が収容されることで、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。しかしながら、固定部材１９として、第１の部材、第２の部材、及びこれらを接続する接続部材を有する固定部材が用いられてもよい。第１の部材は第１の透明基板９を、第２の部材は第２の透明基板１０を、封止部材１２を挟圧する方向にそれぞれ押圧する。第１の部材及び第２の部材は、接続部材により相互に固定される。これにより、第１の透明基板９及び第２の透明基板１０が相互に固定される。
【００７１】
また、固定部材１９として、本体２にネジ等で締め付けられることで取り付けられる固定部材が用いられてもよい。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１２がさらに挟圧されてもよい。
【００７２】
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１２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１２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。
【００７３】
＜第２の実施形態＞
次に、図８を参照して、本発明の第２の実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法を説明する。これ以降の説明では、第１の実施形態で説明した液体レンズ装置の製造方法、及び製造された液体レンズ装置１００における構成及び作用と同様な部分については、その説明を省略又は簡略化する。
【００７４】
本実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法では、図８（Ａ）に示すように、ベース基板２０６が用いられる。ベース基板２０６には、貫通孔２０５の内部及び外部を貫通する貫通孔２５０が形成される。この貫通孔２５０が、本実施形態での排液通路となり、以後貫通孔２５０を排液通路２５０という。排液通路２５０の、貫通孔２０５の内部側に位置する一端を第１の端部２５１とし、貫通孔２０５の外部側に位置する他端を第２の端部２５２とする。排液通路２５０は、後の工程で本体２が作製された際に第１の端部２５１が第１の液体３と接するような位置に形成されている。
【００７５】
第１の実施形態に係る第１の透明基板９の組み立て方法と同様に、ベース基板２０６に導体層１４が形成され、ベース基板２０６に透光基板８が接合される。そして、導体層１４を被覆するように、絶縁層１５が形成されて、本実施形態に係る第１の透明基板２０９が組み立てられる。導体層１４及び絶縁層１５は、貫通孔２５０の第１の端部２５１及び第２の端部２５２が共に開放されるように形成される。
【００７６】
第１の透明基板２０９が、第１の液体３を収容するタンク２２内に沈められ、貫通孔２０５の内部側及びガイド部１３の内周部１３ｂ側に、第１の液体３及び第２の液体４が注入される。封止部材１２上に第２の透明基板１０が載置され、液室２０１を有する本体２０２が作製される。排液通路２５０の第１の端部２５１は、第１の液体３と接する。
【００７７】
図８は、作製された本体２０２の、液室２０１の密閉工程を説明するための断面図である。図８（Ａ）に示すように、押圧機構Ｄにより第２の透明基板１０が第１の透明基板２０９に近づく方向に押圧され、第１の透明基板２０９及び第２の透明基板１０により封止部材１２が挟圧される。この際、第２の端部２５２から第１の液体３が排出される。
【００７８】
図８（Ｂ）に示すように、液室２０１の外部から排液通路２５０の第２の端部２５２に、例えばゴム製の栓２８０が装着され、排液通路２５０が閉塞される。これにより、液室２０１が密閉される。第２の端部２５２に例えば接着剤、樹脂、又は金属等が充填されることで、排液通路２５０が閉塞されてもよい。また、第２の端部２５２が超音波や熱等で溶着されることで、排液通路２５０が閉塞されてもよい。この他、排液通路２５０を液室２０１の外部から遮蔽する様々な方法が用いられてもよい。第２の端部２５２に充填されるものや、溶着された第２の端部２５２が、本実施形態に係る遮蔽部に相当する。
【００７９】
密閉された液室２０１を有する本体２０２に、固定部材が取り付けられて、本実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法が完了する。
【００８０】
上記で説明した本実施形態に係る製造方法では、排液通路２５０が形成されたベース基板２０６が用いられる。これに代えて、排液通路が形成された第２の透明基板１０が用いられてもよい。図８（Ａ）に示す工程で、第１の液体３が液室２０１の外部へ排出されるのであれば、排液通路２５０は本体２のどの箇所に位置してもよい。つまり、本実施形態の排液通路である貫通孔は、液室の大きさ、形状等に応じて形成することができるので、液体レンズ装置の小型化、薄型化を妨げることなく、液室の密閉作業性を高めることができる。また例えば排液通路となる貫通孔を折り曲げて形成することで、製造される液体レンズ装置の動作を妨げないような箇所に、排液通路となる貫通孔を設けることができる。
【００８１】
＜第３の実施形態＞
次に、図９を参照して、本発明の第３の実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法を説明する。本実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法では、第１の実施形態で用いられた第１の透明基板９上に、液抜きピン３３０が装着された封止部材３１２が載置される。本実施形態では、この液抜きピン３３０が排液通路となる。液抜きピン３３０は、封止部材３１２の内側及び外側を貫通するように、封止部材３１２に装着されている。液抜きピン３３０の、封止部材３１２の内側に位置する一端を第１の端部３３１とし、封止部材３１２の外側に位置する他端を第２の端部３３２とする。封止部材３１２は、液抜きピン３３０が切り欠き部２０に位置するように、ガイド部１３に装着される。封止部材１２上には、第２の透明基板１０が載置され、液室３０１を有する本体３０２が作製される。
【００８２】
液抜きピン３３０が封止部材３１２に装着されるので、封止部材３１２の弾性力により、液抜きピン３３０と封止部材３１２との間が密閉される。従って、液室３０１の密閉性を確保するために、例えば液抜きピン３３０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３０１の密閉作業性が低下することを防ぐことができる。
【００８３】
封止部材３１２がガイド部１３に載置された後に、液抜きピン３３０が装着されてもよい。この場合、切り欠き部２０の代わりにガイド部１３を貫通する貫通孔が形成され、その貫通孔を介して、液抜きピン３３０が封止部材３１２に装着されてもよい。しかしながら、封止部材３１２に液抜きピン３３０が確実に装着された後に、その封止部材３１２が第１の透明基板９上に載置されることで、液室３０１の密閉作業における信頼性が高まる。
【００８４】
図９は、作製された本体３０２の、液室３０１の密閉工程を説明するための断面図である。図９（Ａ）に示すように、押圧機構Ｄにより第２の透明基板１０が第１の透明基板９に近づく方向に押圧され、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３１２が挟圧される。この際、第２の端部３３２から第１の液体３が排出される。
【００８５】
図９（Ｂ）に示すように、かしめ機構Ｅにより、液抜きピン３３０の第２の端部３３２がかしめ加工により閉塞される。これにより、液室３０１が密閉される。液抜きピン３３０の第２の端部３３２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、かしめ加工により液抜きピン３３０の第２の端部３３２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。
【００８６】
密閉された液室３０１を有する本体３０２に、固定部材が取り付けられて、本実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法が完了する。固定部材に、例えば切り欠き等が用いられ、封止部材に装着された液抜きピン３３０と固定部材とが接触しないようにしてもよい。
【００８７】
＜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。
【００８８】
例えば、図１０は、本発明の各実施形態に係る液体レンズ装置の製造方法により製造された液体レンズ装置の変形例である。液体レンズ装置５００は、複数の貫通孔５０５が形成されたベース基板５０６が用いられて製造される。この液体レンズ装置５００はレンズアレイとして用いられる。
【００８９】
液体レンズ装置５００では、複数の貫通孔５０５を隔てる隔壁５９０が、各貫通孔５０５に収容される第１の液体３を相互に連通させるように設けられている。従って液体レンズ装置５００が製造される際に、単数の排液通路が形成されることで、液室５０１の密閉作業性を高めることができる。一方、複数の貫通孔を有し、各貫通孔を隔てる隔壁が各貫通孔に収容された第１の液体を相互に連通させないように設けられた液体レンズ装置でも、各貫通孔に対応する複数の排液通路が形成されることで、液室の密閉作業性を高めることができる。
【符号の説明】
【００９０】
１、２０１、３０１、５０１…液室
２、２０２、３０２…本体
３…第１の液体
４…第２の液体
６、２０６、５０６…ベース基板
８…透光基板
９、２０９…第１の透明基板
１０…第２の透明基板
１２、３１２…封止部材
１３…ガイド部
１３ａ…ガイド部の外周部
１３ｂ…ガイド部の内周部
１４…導体層
１５…絶縁層
１６…電極層
１７…界面、レンズ面
１８…導体層、電極
１９…固定部材
２０…切り欠き部
２５…排液通路
３０、３３０…液抜きピン
３１、３３１…液抜きピンの第１の端部
３２、３３２…液抜きピンの第２の端部
１００、５００…液体レンズ装置
２５０…貫通孔、排液通路
２５１…排液通路の第１の端部
２５２…排液通路の第２の端部
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図５】
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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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