(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに界面を介して接触する不混和性のある絶縁性液体と電場に反応する液体とを収容する容器であって、前記２つの液体の一方の液体が少なくとも該容器を通る光路上に少なくとも部分的に配置される、容器と、
前記界面の形状を電圧により制御する電極構成と、
前記容器を囲繞し、前記界面が外部の電場に晒されるのを防ぐファラデーケージとを含む、光学装置。
【請求項２】
前記ファラデーケージが、少なくとも部分的に伝導性コーティングにより覆われた更なる容器である、請求項１に記載の光学装置。
【請求項３】
前記更なる容器が、少なくとも部分的に透明である、請求項２に記載の光学装置。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の光学装置を含む電子装置であって、
前記電極構成に接続される駆動回路と、
前記駆動回路に給電する電源とを含む、電子装置。
【請求項５】
前記ファラデーケージが、前記電源の端子に結合される、請求項４に記載の電子装置。
【請求項６】
前記端子がグランドである、請求項５に記載の電子装置。
【請求項７】
前記ファラデーケージが、当該電子装置の電子回路を外部放射線から遮蔽する装置の一部を形成する、請求項４又は５に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに界面を介して接触する不混和性のある絶縁性液体と電場に反応する液体とを収容する容器であって、液体が該容器を通る光路上に少なくとも部分的に配置される、容器と、前記界面の形状を電圧により制御する電極構成とを含む、光学装置に関する。
【０００２】
本発明は、更に、かかる光学装置を含む電子装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
液体の操作（マニプレーション）に基づく光学装置は、急速に大きな商業的な関心を獲得している。これは、とりわけ、その機械的な可動部品の不要性及び装置の比較的簡易性に起因し、これにより、装置を安価で且つ耐久性の高いものとなる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、同一の屈折率であるが異なる透過率の２つの不混和性の液体を組み込み、当該２つの液体の一方が導電性のある光学装置が、開示される。これらの２つの液体間の界面を可変することにより、装置を通る光路における各液体の量が変化し、結果としてダイアフラムが得られる。
【０００５】
特許文献２には、異なる屈折率を有する２つの流体であって、一方が導電性で他方が絶縁性を呈する２つの不混和性の流体を組み込む円筒形の可変焦点レンズが開示される。２つの流体の界面の形状は、レンズ両端に電圧を印加することにより操作され、これは、レンズの焦点に変化をもたらすために用いることができる。円筒体の壁及び円筒体の透明な蓋の一方は、疎水性のコーティングで被覆され、これにより、少なくともオフ状態において、レンズに対する大きな光学パワー領域に寄与する大きな曲率を持つ界面を実現するために、前記壁と、典型的には極性液体である伝導性流体の間の接触領域が最小化されることが保証される。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００１／００１７９８５号
【特許文献２】国際特許出願ＷＯ０３/０６９３８０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる装置を用いて生じる問題点は、一定期間後に界面の意図しない変形が生じうり、これにより、界面の所望の光学的挙動が阻害されることである。
【０００７】
本発明は、界面の意図しない変形が防止される光学装置を提供することを目的とする。
本発明は、更に、かかる改善された光学装置を含む電子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】
【０００８】
本発明の一局面によると、互いに界面を介して接触する不混和性のある絶縁性液体と電場に反応する液体とを収容する容器であって、前記２つの液体の一方の液体が少なくとも該容器を通る光路上に少なくとも部分的に配置される、容器と、
前記界面の形状を制御する手段と、
前記界面が外部の電場に晒されるのを防ぐ手段とを含む、光学装置が提供される。
【０００９】
本発明の内容において、用語‘電場に反応する液体’とは、伝導性液体、極性のある流体及び分極可能な流体を含む意図である。
【００１０】
本発明は、意図しない界面の変形は、容器の表面の静電気の電荷の蓄積により生じる静的な場でありうる外部電場に、界面が晒されることにより生じることの知見に基づく。静電気の電荷の蓄積は、例えば、容器の表面の意図した若しくは意図しない摩擦により生じうる。
【００１１】
前記界面の形状を制御する手段は、前記界面の形状を電圧により制御するための電極構成を含んでよい。これは、特に、光学装置が可変焦点レンズである場合に効果的であり、というのは、これは、大きな光学パワーを備えるレンズを容易化するからである。
【００１２】
一実施例では、表面が、前記容器の透明な端部の一部であり、前記界面が外部の電場に晒されるのを防ぐ手段が、前記透明な端部の一部を形成する伝導性層を含む。これは、透明な端部上の静電気の電荷の蓄積を防止できるという効果を奏する。
【００１３】
効果的には、電極構成は、電場に反応する液体に接触する電極を含み、伝導性層が、当該電極に伝導性結合される。この実施例では、伝導性層は、電場に反応する液体と同一の電位に維持され、これにより、透明の端部上の如何なる静電気の電荷の存在も界面の形状に影響を与えないことが保証される。
【００１４】
更なる実施例では、前記界面が外部の電場に晒されるのを防ぐ手段が、前記容器を囲繞するファラデーケージを含む。この実施例は、前記の実施例と組み合わせられてよいが、外部電場に光学装置が晒されることから保護し、その結果、光学装置の容器の表面上の静電気の電荷の蓄積を防止する。
【００１５】
前記ファラデーケージは、更なる容器を少なくとも部分的に覆う伝導性コーティングを含んでよい。これは、ファラデーケージが光学装置から分離して製造できるという効果を奏する。
【００１６】
前記更なる容器は、少なくとも部分的に透明であってよい。これは、光学装置を通る光路が妥協されること無く、前記更なる容器が光学装置の容器を完全に内部に封入することができるという効果を奏する。
【００１７】
本発明の更なる局面によると、光学装置を含む電子装置であって、
互いに界面を介して接触する不混和性のある絶縁性液体と電場に反応する液体とを収容する容器であって、前記２つの液体の一方の液体が少なくとも該容器を通る光路上に少なくとも部分的に配置される、容器と、
前記界面の形状を制御する手段と、
前記界面が外部の電場に晒されるのを防ぐ手段と、
前記界面の形状を制御する手段に接続される駆動回路と、
前記駆動回路に給電する電源とを含み、前記界面が外部の電場に晒されるのを防ぐ手段が、前記電源の端子に結合される電子装置が提供される。
【００１８】
本発明の電子装置は、その光学装置の性能が、光学装置の容器の表面上の静電気の電荷の蓄積のような、外部の電場により阻害されないという効果を奏する。
【００１９】
一実施例では、前記界面が外部の電場に晒されるのを防ぐ手段は、前記電源の端子、好ましくはグランドに結合され、当該手段が、電場に反応する液体と同一の電位に保たれることが保証される。
【００２０】
代替的な実施例では、前記界面が外部の電場に晒されるのを防ぐ手段は、当該電子装置の電子回路を外部放射線から遮蔽する装置の一部を形成する。これは、光学装置が、電子装置内に既に存在する構成を拡張することによって静電気の電荷の蓄積から保護され、コスト効率が良いという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】先行技術の可変焦点レンズを概略的に示す図である。
【図２】本発明による光学装置を概略的に示す図である。
【図３】本発明によるその他の光学装置を概略的に示す図である。
【図４】本発明による電子装置を概略的に示す図である。
【図５】本発明によるその他の電子装置を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明は、添付図面を参照して非限定的な例により詳細に説明される。
【００２３】
尚、図面は、単に概略的なものであり、実寸ではない。また、理解されるべきこととして、同一の参照符号が、同一ないし類似の部品を示すために全図を通して用いられている。
【００２４】
図１には、上記の特許文献２に開示される可変焦点レンズが示されている。可変焦点レンズは、円筒形のチャンバに収容される第１の流体Ａと第２の流体Ｂを含む。これらの流体は、不混和性であり、異なる屈折率を有し、好ましくは、流体間の界面１４を含む流体の形状（オリエンテーション）に対する形状に依存する重力の影響を防ぐため、同一の密度を有する。円筒形チャンバは、更に、第１の端部４及び第２の端部６を含み、第１の端部４は、円筒形チャンバの内壁と同様、パリレンの積層（スタック）と結合されてもよい、ＤｕＰｏｎｔ社からのＡＦ１６００ＴＭのような疎水性のあるコーティング材により、被覆され、印加される電圧が無い状況下で絶縁性流体Ａにより伝導性流体Ｂを閉じ込める。界面１４の形状は、チャンバの壁に埋設される円筒形の電極２と、好ましくは透明な、第２の流体Ｂに伝導的に接触する第２の蓋６上の管状の電極１２との間の直流電圧又は交流電圧を値Ｖ１からＶ２に変化させることによって、連続的な態様で、形状（ａ）で示す凸形状から形状（ｂ）で示す凹形状に切り替えられることができる。その結果、円筒体を通る光路Ｌの合焦点が変化される。
【００２５】
透明な端部４は、ガラス又はポリマーの蓋若しくはその他の適切な透明な材料であってよく、レンズ形状であってよい。例えば布による端部４の清掃若しくは被服のポケット内に光学装置を入れることによる、透明な端部４の偶発的な摩擦、若しくは外部の電場に対する流体Ａ，Ｂの容器の暴露は、透明な端部４のような、容器の表面上の静電気の電荷の蓄積を発生させる。この電荷は、伝導性流体Ｂを引き付けることができ、これにより、流体Ａ、Ｂ間の界面１４の形状を、（ｃ）に示すように、乱し、これにより、レンズの所望の光学的な挙動の逸脱が発生する。静電気の電荷が除去されるのに数時間若しくはそれ以上かかるので、これは非常に望ましくない作用であることは明らかである。指摘すべきこととして、同様の望ましくない作用は、外部電場にレンズが晒されたときにも生ずる。
【００２６】
強調すべきこととして、この望ましくない作用は、例として上記の特許文献２からの先行技術のレンズを用いて説明されているが、上記の特許文献１に開示されるダイアフラムのような、他の液体ベースの光学装置もこの問題点に同様に悩まされる。
【００２７】
図２及び後続の図面には、図１の可変焦点レンズが、本発明の光学装置の一実施例として示される。しかし、強調すべきこととして、本発明の教示は、他の液体ベースの光学装置にも適用できる。図２では、図１の可変焦点レンズは、レンズの外部電場、即ち第１の端部４上の電場に界面が晒されるのを防止するため伝導性層１００により拡張される。伝導性層１００は、端部４の内面上に示されているが、端部４の外面上の配設も考えられる。伝導性層１００は、酸化インジウムすず（ＩＴＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）や酸化スズ（ＳｎＯ２）のような、任意の知られた透明な伝導性材料により実現されることができる。好ましくは、伝導性層１００は、電場に反応する液体Ｂと同一の電位に維持され、これは、図２に示すように、電場に反応する液体Ｂに接触する電極１２に伝導性層１００を伝導的に結合することによって実現することができる。
【００２８】
図３は、本発明の光学装置のその他の実施例を示す。図１の可変焦点レンズは、更なる容器１２０内に配置される。更なる容器１２０は、可変焦点レンズの端部４，６の反対側で開口してもよく、若しくは、これらの端部の反対側で透明な部分を有してもよい。更なる容器１２０は、更に、金属性の本体を含んでよく、若しくは、プラスティックやガラスのような、透明であることができる非伝導性材料を含んでよい。更なる容器１２０がかかる非伝導性材料を含む場合、更なる容器１２０は、更に、透明であることができる伝導性コーティング１４０を含み、これは、更なる容器１２０の内面若しくは外面上に設けられてよい。
【００２９】
結果として、更なる容器１２０は、可変焦点レンズまわりでファラデーケージとして作用し、これにより、容器の表面上の静電気の電荷の蓄積が防止される。更に、外部電場は、光学装置の所期の光学的挙動を妨害もするが、ファラデーケージは、かかる妨害に対して光学装置を保護もする。伝導性コーティング１４０は、可変焦点レンズの容器の外面に塗布されてもよく、この場合、更なる容器１２０を省略することができる。好ましくは、伝導性コーティング１４０若しくは伝導性の更なる容器１２０は、電場に反応する液体Ｂに伝導的に結合され、ファラデーケージが電場に反応する液体Ｂと同一の電位で維持されることを保証する。この伝導性結合は、電極１２を介して実現されてよい。強調すべきこととして、ファラデーケージの上述の実施例は、本発明の範囲を逸脱することなく、図２に示すような伝導性層１００の実施例のいずれにも組み合わせることができる。
【００３０】
この点、強調すべきこととして、この出願では、界面１４の形状を制御する手段は、電圧により界面１４の形状を制御する電極構成として示されているが、優先日が２００３年５月１４日の未公開の欧州特許出願０３１０１３３５．２に開示される界面１４の形状を制御する手段のような、界面１４の形状を制御するその他の手段も同等に適用可能である。
【００３１】
この出願では、可変焦点レンズが、異なる反射率を備える２つの不混和性の液体を含むことが開示されている。レンズは、２つの液体に対して分配される２つのチャンバ、即ち、界面が位置し光路が通過する第１のチャンバ、及び、第１のチャンバに２つの接続部を有する第２のチャンバを有する。第２のチャンバは、両チャンバにおけるそれぞれの液体の容積を変化させるために用いられるポンプを含む。結果として、レンズの焦点は、界面の形状、即ち界面の曲率を変化させること以外に、第１のチャンバの内壁に対する２つの液体間の界面の位置の平行移動により変化される。
【００３２】
図４は、図２及びその詳細な説明で示すように、端部４上に伝導性層１００を有する光学装置を含む、本発明の電子装置１の一実施例を示す。電子装置１は、電極２,１２を含む電極構成の両端に電圧を印加する駆動回路２０と、光学装置の光路を介して電子装置１に入る画像を捕捉する画像センサ３０とを更に含む。駆動回路２０及び画像センサ３０は、電源４０により給電され、当該電源４０は、その一方の端子、例えばグランド側が、伝導性層１００に結合される。これは、電子装置１のグランドであってもよい。或いは、図２に示した構成と同様の構成で、伝導性層１００は、電極１２を介して電源４０に結合されても良い。
【００３３】
図５は、液体ベースの光学装置、例えば可変焦点レンズ、駆動回路２０、画像センサ３０、及び電源（図示せず）を含む、本発明の電子装置１のその他の実施例を示す。電子装置１は、更に、電子回路５０を含み、当該電子回路５０は、外部放射線、即ち電子回路の外側からの放射線から、遮蔽材料６０により遮蔽される。遮蔽材料６０は、伝導性フォイルや金属製ハウジングのような、当業者に知られた任意の適切な材料であってよい。遮蔽材料６０は、光学装置を通る光路を遮蔽することなく、光学装置の容器上に延在され、光学装置の容器の表面上の静電気の電荷の蓄積を防止する。
【００３４】
尚、上述の実施例は、本発明を例示するもので限定するものでなく、当業者であれば、添付の請求の範囲の観点から逸脱することなく多数の代替的な実施例を設計することができるだろう。原文の請求項において、カッコ内の参照符号は、請求項を限定するのに解釈されるべきでない。単語“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（含む）”は、請求項に列挙された要素やステップ以外の要素やステップの存在を除外するものでない。要素に付される単数表現は、かかる要素の複数の存在を除外するものでない。本発明は、幾つかの区別される要素を含むハードウェアにより実現されることができる。幾つかの手段を列挙する装置クレームでは、これらの手段のいくつかが、１つの同一のハードウェアのアイテムにより具現化されることができる。ある手段が、相互に異なる従属項の請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが効果的に使用できないことを意味するものではない。
【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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