(57)【要約】【課題】液体の経時的減少をおさえるとともに、液体封入時の気泡発生を防止することができる液体レンズ装置を提供する。【解決手段】導電性を有する第１の液体Ａ３と、第１の液体に対して密度がほぼ等しいが屈折率が異なり、かつ絶縁性を有する第２の液体Ｂ４とを互いに混合することなくセル１７内に保持し、界面の形状を変化させることで、焦点位置を変化させる液体レンズ装置であって、セル１７は、伸縮性を持った部材９、１４を具備することにより、セル１７内の圧力を調整できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する第１の液体と、第１の液体に対して密度がほぼ等しいが屈折率が異なり、かつ絶縁性を有する第２の液体と、を互いに混合することなくセル内に保持し、界面の形状を変化させることで、焦点位置を変化させる液体レンズ装置であって、
前記セルは、伸縮性を持った部材を具備することにより、セル内の圧力を調整できることを特徴とする液体レンズ装置。
【請求項２】
前記セルは、開口部が２重の蓋構造をもつ、請求項１の液体レンズ装置。
【請求項３】
前記セルは、２個所以上の開口孔をもつ、請求項１の液体レンズ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体レンズ装置に関し、詳しくは、ディジタルスチルカメラや携帯電話等に搭載されている撮像用レンズ装置に好適な焦点距離が可変の液体レンズ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器のディジタル化の進展とともに、ディジタルスチルカメラが普及してきている。ディジタルスチルカメラにおいて、薄型でコンパクトカメラが市場で求められている。また、携帯電話のカメラ装着率の拡大に伴い、より軽くかつより薄い携帯電話の撮像部のコンパクト化が強く要請されてきている。
【０００３】
上記のようなカメラや撮像部にはオートフォーカス機能や光学ズーム機能の内蔵が必須となりつつある。したがって、これらのカメラや撮像部に含まれる撮像機能を持つ光学モジュールの実装空間を少なくしていくかがコンパクト化への大きな課題である。
【０００４】
このコンパクト化を実現する手段として、液体レンズ装置が提案されている。液体レンズ装置に関しては、非特許文献１に記載の技術が知られている。非特許文献１には、平板電極の上に配置された誘電体フィルム上に置かれた導電性液体小滴を含むデバイスが開示されている。非特許文献１には、導電性液体小滴と電極との間に電圧を印加すると、小滴の接触角が変化することが記述されており、この現象はｅｌｅｃｔｒｏ−ｗｅｔｔｉｎｇと呼ばれている。また、この現象を用いた可変焦点レンズとして、特許文献１には電解制御によってレンズ部の焦点距離を連続的に変化させることができる液体レンズ装置が開示されており、商品化の発表も行われている。
【０００５】
図１は、従来の液体レンズ装置の構成を示す断面図である。従来の液体レンズ装置は、透明板Ａ１と、透明板Ｂ２と、液体Ａ３と、液体Ｂ４と、電極Ａ５と、電極Ｂ６と、絶縁層７と、セル１７とを備える。
【０００６】
セル１７は、光線を透過させるための透明板Ａ１と、透明板Ｂ２と電極Ａ５、電極Ｂ６、絶縁層７より構成され、液体Ａ３、液体Ｂ４がセル内に格納される体積は一定になっている。液体Ａ３と液体Ｂ４とは、互いに混合することなく、密度がほぼ等しく、異なった屈折率を持つ。液体Ｂ４は、液体Ａ３内部で小滴を形成しており、絶縁層７の内部の表面の領域に静止状態で配置されている。ここで、液体Ａ３は導電性を有し、液体Ａ４は絶縁性を有する。さらに、電極Ａ５を介して、セル１７中の液体Ａ３と絶縁層７の表面上に配置された電極Ｂ６との間に電圧印加手段を持ち、印加電圧により、液体Ｂ４の小滴の形状を変化させ焦点を可変させる。
【非特許文献１】B.Bergeらの文献「Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｐｉｌｌａｒｉｔｙ  ａｎｄ  ｗｅｔｔｉｎｇ  ｏｆ  ｉｎｓｕｌａｔｏｒ  ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  ｗａｔｅｒ、Ｃ．Ｒ．Ａ  ｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｐａｒｉｓ，１３７ｐ．１５７（１９９３）」
【特許文献１】国際公開第９９／１８４５６号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来例の液体レンズ装置は、液体Ａ３及び液体Ｂ４の温度が変化した場合、その体積が変化する。一般に、温度が上昇すれば液体は膨張し、下降すれば逆に収縮する。したがって、温度が変化すると、液体の膨張及び収縮により、液圧の上昇あるいは下降が起こり、液体Ｂ４の印加電圧による形状制御が正しく行われなくなる。また、液圧の上昇は、液体レンズ装置のセル１７の構成部品の継ぎ目より液体が透失していく原因ともなる。さらに、従来例の液体レンズ装置は、液体の封入の際の気泡発生の防止や除去対策が施されていない。気泡が発生すると、液体レンズ装置として所期の特性を発揮し得ない。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑み、液体の経時的減少をおさえるとともに、液体封入時の気泡発生を防止することができる液体レンズ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】
【０００９】
導電性を有する第１の液体と、第１の液体に対して密度がほぼ等しいが屈折率が異なり、かつ絶縁性を有する第２の液体と、を互いに混合することなくセル内に保持し、界面の形状を変化させることで、焦点位置を変化させる液体レンズ装置であって、セルは、伸縮性を持った部材を具備することにより、セル内の圧力を調整できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、液体の経時的減少をおさえるとともに、液体封入時の気泡発生を防止することができる液体レンズ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
［実施の形態１］
以下、図面を参照に本発明の実施の形態について詳細に説明する。図２は、実施の形態１に係る液体レンズ装置の断面図である。図２において、実施の形態１にかかる液体レンズ装置は、前述した従来の液体レンズ装置と概略同じ構成を有しているため、同一の機能部については図１と図２とで同一の符号を付してある。
【００１２】
液体レンズ装置は、透明板Ａ１と、透明板Ｂ２と、液体Ａ３と、液体Ｂ４と、電極Ａ５と、電極Ｂ６と、絶縁層７と、液封入栓８と、ダイヤフラムＡ９と、泡抜き栓１０と、押さえ板Ａ１１と、電極Ｃ１２と、ハウジング１３と、セル１７と、貫通孔Ｂ２０とを備える。透明板Ａ１と透明板Ｂ２は互いに平行になるよう配置されている。絶縁性液体Ｂ４は小滴を形成しており、透明板Ｂ２の上面に形成された絶縁層７に接している。一方、絶縁層７上には、セル１７の内面に小滴と接触する小滴接触領域が形成されており、円形状をなしている。
【００１３】
液体Ａ３と液体Ｂ４とは少なくとも絶縁層７を介して反対側に配置された電極６と液体Ａ３との間に電圧を印加する電圧印加手段を有している。このとき、液体Ａ３は、電極Ｃ１２を介して接しており、電極Ｃ１２はハウジング１３とは絶縁している。導電性液体Ａ３と絶縁性液体Ｂ４の小滴とは互いに混合することなく、且つ互いに屈折率が異なり、電圧手段により印加電圧を変化させることで、液体Ａ３と液体Ｂ４により形成される界面の形状を変化させることができる。
【００１４】
図３は、実施の形態１に係る液体レンズ装置の部分拡大図である。図４は、実施の形態１に係る液体レンズ装置の部分断面図である。光線が通過する透明板Ａ１及び透明板Ｂ２は、ハウジング１３によって支えられ、平行を維持している。ハウジング１３は、円筒状をなしている（図示せず）。
【００１５】
このハウジング１３に液封入口１８が備えられ、貫通孔１９によってセル１７の外部に通じており、液封入栓８によって液体が封じられる。液封入栓８は、端面に伸縮自在な弾性材料例えば高分子材料で構成されたダイヤフラムＡ９が配置されている。セル１７内部に、液体Ａ３、液体Ｂ４が封入され、液封入栓８で密閉される。液体Ａ３及び液体Ｂ４の温度変化により、セル内圧力の変化が生ずると、ダイヤフラムＡ９の伸縮により、内部圧力の調整がなされる。
【００１６】
図５も、実施の形態１に係る液体レンズ装置の部分拡大図である。図５は、液封入時の液封入口１８を示したものである。ダイヤフラムＡ９がハウジング１３の外部に向かって膨らみ、この膨らみの程度によりセル１７内部圧力が調整できる。
【００１７】
前述したｅｌｅｃｔｒｏ−ｗｅｔｔｉｎｇ現象により、液体Ａ３と電極Ｂ６との間に電圧印加手段Ｖによる印加電圧の大きさに応じて、液体Ａ３と液体Ｂ４の界面形状を制御する。このとき、焦点を可変させようとする場合、セル１７の内部圧力が一定である必要が有る。セル１７内部の圧力が一定にできれば、液体Ａ３と液体Ｂ４の界面制御が容易となる。
【００１８】
ダイヤフラムＡ９は、高分子材料で構成され、セル１７内部の液体の透失を防ぐため、金属製の押さえ板Ａ１１により密閉されている。また、セル１７内に液体Ａ３、液体Ｂ４を封入する時、気泡の発生や脱泡を促すため、液挿入口１８のとは別個の貫通孔２０を設ける。貫通孔２０は、液封入時は開口しており、液封入後は、液を透失させない金属製の泡抜き栓１０で塞いでいる。なお、図２における貫通孔２０の位置は、説明の都合上、液封入口１８の反対位置に図示しているが、ハウジング１３において、液封入口１８の近傍に位置するのが望ましい。
【００１９】
［実施の形態２］
次に液挿入口の別の実施の形態２について、図６及び７を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る液体レンズ装置の部分拡大図である。図７は、実施の形態２に係る液体レンズ装置の部分断面図である。図６及び図７において、ハウジング１３に設けられた貫通孔Ａ１９（矩形型）により、セル１７の外部に通じている。貫通孔Ａ１９の上部の縁部上にダイヤフラムＢ１４が位置し、弾性スペ−サ１５を通して押さえ板Ｂ１６により固定されている。
【００２０】
実施の形態２において、セル１７の内部に、液体Ａ３及び液体Ｂ４を封入し、ダイヤフラムＢ１４を装着し、押さえ板１６で固定すると、図７で示しているように、液体Ａ３、液体Ｂ４の温度変化により、セル１７の内部圧力が変化する。セル１７の内部圧力が変化すると、ダイヤフラムＢ１４は、伸縮し内部圧力の調整がなされる。実施の形態２の場合、ダイヤフラムＢ１４の形状が矩形状であるため、円形より比較的面積が大きく取れ圧力の調整範囲が広く取れる。
【００２１】
以上、説明したように、実施の形態１及び２の液体レンズ装置によれば、液体部分に温度変化が生じてセル内液体圧力が均一に維持され、液体小滴界面形状の制御が所定の印加電圧で行われ安定した可変焦点制御が実現できる。また、実施の形態１及び２の液体レンズ装置によれば、液体の長期的透失防止にもなる。さらに、液体封入時の気泡発生が低減されるため、気泡による光の散乱が防止でき、液体レンズ装置による性能劣化が回避できる。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明の液体レンズ装置は、ディジタルスチルカメラや携帯電話等に搭載されている撮像用レンズ装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】従来の液体レンズ装置の断面図
【図２】実施の形態１に係る液体レンズ装置の断面図
【図３】実施の形態１に係る液体レンズ装置の部分拡大図
【図４】実施の形態１に係る液体レンズ装置の部分断面図
【図５】実施の形態１に係る液体レンズ装置の別の部分拡大図
【図６】実施の形態２に係る液体レンズ装置の部分拡大図
【図７】実施の形態２に係る液体レンズ装置の部分断面図
【符号の説明】
【００２４】
１  透明板Ａ
２  透明板Ｂ
３  液体Ａ
４  液体Ｂ
５  電極Ａ
６  電極Ｂ
７  絶縁層
８  液封入栓
９  ダイヤフラムＡ
１０  泡抜き栓
１１  押さえ板Ａ
１２  電極Ｃ
１３  ハウジング
１４  ダイヤフラムＢ
１５  弾性スペーサー
１６  押さえ板Ｂ
１７  セル
１８  液封入口
１９  貫通孔Ａ
２０  貫通孔Ｂ
【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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