(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の伝播を制御できるようにする光偏向デバイス（１０）において、
−  光の伝播を制御する光特性を示す液晶素子（１２）と、
−  液晶素子（１２）の両側に配置され、光開口部（２２、２４）を画定している第一、第二の制御用電極（１８、２０）でそれぞれ被覆されている基板（１４、１６）二枚と、
を含み、
−  さらに、前記制御用電極（１８、２０）の間に配置され、少なくとも光開口部（２２、２４）を満たす光用充填材層（２６、２８）を有し、
該光用充填材層が、１０ｋΩ／平方〜１０ＧΩ／平方の間に含まれる表面抵抗を示すこと、および少なくとも前記第一の制御用電極（１８）が、異なる電位を同時に受けるように適応された副電極（１８’ａ、１８’ｂ、１８’ｃ、１８’ｄ）を形成する複数の部分に分割されており、
前記第二の制御用電極（２０）が、前記第一の制御用電極（１８）と同一の形で副電極（２０’ａ、２０’ｂ、２０’ｃ、２０’ｄ）に分割され、前記第一の制御用電極（１８）に対面して配置されており、
前記各基板（３１４、３１６）上に、それぞれ光開口部を画定し副電極により制御される抵抗性リング（３４、３６）であって、前記光用充填材層の表面抵抗よりも低い表面抵抗を示す抵抗性リングを有し、
前記副電極が、ほぼ棒状を呈する細い金属電極（３１８ａ〜３１８ｄ、３２０ａ〜３２０ｄ）であり、
前記第一、第二の各制御用電極が、一方では抵抗性リング（３４、３６）に連結され他方では基板（３１４、３１６）の一方の縁部上に通じる複数の細い金属の副電極（３１８ａ〜３１８ｄ、３２０ａ〜３２０ｄ）でそれぞれ構成されていることを特徴とする、光偏向デバイス。
【請求項２】
光の伝播を制御できるようにする光偏向デバイス（１０）において、
−  光の伝播を制御する光特性を示す液晶素子（１２）と、
−  液晶素子（１２）の両側に配置され、光開口部（２２、２４）を画定している第一、第二の制御用電極（１８、２０）でそれぞれ被覆されている基板（１４、１６）二枚と、
を含み、
−  さらに、前記制御用電極（１８、２０）の間に配置され、少なくとも光開口部（２２、２４）を満たす光用充填材層（２６、２８）を有し、
該光用充填材層が、１０ｋΩ／平方〜１０ＧΩ／平方の間に含まれる表面抵抗を示すこと、および少なくとも前記第一の制御用電極（１８）が、異なる電位を同時に受けるように適応された副電極（１８’ａ、１８’ｂ、１８’ｃ、１８’ｄ）を形成する複数の部分に分割されており、
前記光開口部（２２、２４）がほぼ円形の形状を呈しており、
前記各基板（３１４、３１６）上に、それぞれ光開口部を画定し副電極により制御される抵抗性リング（３４、３６）であって、前記光用充填材層の表面抵抗よりも低い表面抵抗を示す抵抗性リングを有し、
前記副電極が、ほぼ棒状を呈する細い金属電極（３１８ａ〜３１８ｄ、３２０ａ〜３２０ｄ）であり、
前記第一、第二の各制御用電極が、一方では抵抗性リング（３４、３６）に連結され他方では基板（３１４、３１６）の一方の縁部上に通じる複数の細い金属の副電極（３１８ａ〜３１８ｄ、３２０ａ〜３２０ｄ）でそれぞれ構成されていることを特徴とする、光偏向デバイス。
【請求項３】
前記第二の制御用電極（２０）が、前記第一の制御用電極（１８）と同一の形で副電極（２０’ａ、２０’ｂ、２０’ｃ、２０’ｄ）に分割され、前記第一の制御用電極（１８）に対面して配置されていることを特徴とする、請求項２に記載の光偏向デバイス。
【請求項４】
前記光用充填材層が、該層内に一様に分布した表面抵抗を示し、該表面抵抗が１０ＭΩ／平方より高いことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載の光偏向デバイス。
【請求項５】
前記光開口部（２２、２４）を満たす光用充填材層（２６、２８）が、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）、ポリスチレンスルホネートおよびポリビニルアルコールの混合物で構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の光偏向デバイス。
【請求項６】
前記光用充填材層（２６、２８）の材料が表面抵抗促進剤をさらに含み、材料の表面抵抗を増大させていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一つに記載の光偏向デバイス。
【請求項７】
前記光用充填材層（２６、２８）の材料が接着力促進剤を含み、基板に対する材料の接着力を改善させていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載の光偏向デバイス。
【請求項８】
前記液晶素子（１２）を平面位置またはホメオトロピック位置に拘束するように適応された材料でできた定着層を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載の光偏向デバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の光偏向デバイス（１０ａ、１０ｂ）を二つ、それらの定着方向が平行となるように互いの上に積上げられて含むことを特徴とする、光アセンブリ（３０）。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の複数の光偏向デバイスを一平面内に配置されて含むことを特徴とする、光アセンブリ。
【請求項１１】
同じ振幅および周波数特性を示す信号が、光偏向デバイスの制御のための電極に同時にに印加されることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の光アセンブリ。
【請求項１２】
異なる位相、振幅および周波数特性を示す信号が、光偏向デバイスの制御のための電極に独立して印加されることを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の光アセンブリ。
【請求項１３】
自己立体表示機能を実現するように光偏向デバイス（４１０）が上に配置されている液晶スクリーン（４３８）をさらに含み、スクリーンとの関係におけるユーザの角度位置および距離の検出用手段と、ユーザに向かっての光束の方向を調整するように光偏向デバイスのプリズム機能および焦点距離を変えるように適応された電圧および周波数の電気信号を印加できるようにするデバイスの制御手段とをさらに含むことを特徴とする、請求項９に記載の光アセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光の伝播を制御できるようにする光偏向デバイスにおいて、このようなデバイスを含む器具が視覚化する画像の光学的品質を改善することができる光偏向デバイスに関する。
【０００２】
本発明は、より特定的には、光偏向デバイスに関するものであり、光の伝播を制御する光特性を示す液晶素子（１２）と、その両側に配置された基板二枚と、それら二枚の基板が光開口部であるほぼ中心にあるオリフイスを有している第一、第二の制御用電極でそれぞれ被覆されているものを含み、さらに、制御用両電極の間に配置され、少なくとも光開口部を満たす材料である光用充填材層を有する。
【背景技術】
【０００３】
特許文献１により、上述のタイプの光偏向デバイスが一つ公知である。より詳細には、この特許文献１は、異なる周波数の制御信号に付された場合にその導電率を変える、周波数感応性材料の使用について記載している。こうして、集束を変えることのできる仮想レンズを液晶素子内で形成することが可能である。
【０００４】
また、非特許文献１において、制御信号の周波数を変調させることにより光開口部の縁部から中心に向かって電圧の分配を制御するように、光開口部内に分布した導電性の低い材料を使用することも公知である。
【０００５】
モーダルレンズと呼ばれるこのタイプのレンズは、さまざまな周波数となる電圧信号を電極に印加することによる単純な電気的手段によって急速な制御が可能である可変的焦点距離を有するという利点を提供する。光軸の一点上で集束が実現される集光レンズが得られる。
【０００６】
ただしこのタイプのレンズは、制御電圧および周波数に応じて光軸に沿って焦点距離を変化させる可能性を示すものの、しかしながら、光束の配向をシフトさせ、こうしてデバイスの角度的な走査範囲を改善することのできる焦点の三次元制御を提供することなどはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、これらの欠点、すなわち、光束の配向のシフトや焦点の三次元制御ができないことを回避解決し、画像の光学的品質を改善するような形で光位相を変化させることのできる光偏向デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このために、以上で記述したとおりの光偏向デバイスは、材料が１０ｋΩ／平方〜１０ＧΩ／平方の間に含まれる表面抵抗を示すこと、および少なくとも第一の制御用電極が、異なる電位を同時に受けるように適応された副電極を形成する複数の部分に分割されていることを特徴とする。
【０００９】
これらの措置のおかげで、本発明は、制御用両電極間の電界を平衡離脱させる可能性、ひいては光束の配向をシフトさせる可能性を提供する。こうして、異なるさまざまな電圧および周波数を示す信号を印加して、非対称で複雑な波頭形状という形で現われるより複雑な電位表面プロフィールを生成することができる。
【００１０】
本発明はまた、目的とされている利用分野および所望の効果に応じて、収差修正の解決法として、またはその逆に波頭の変形を生成する解決法としても役立つことができる。
【００１１】
その上、高周波信号を受信できかつその表面抵抗が前記材料の層内に一様な形で分布している、１０ＭΩ／平方より高いという充分高い抵抗性の材料を利用することで、先行技術において使用されている材料層の問題に対する回答が得られる。実際、先行技術の材料は、その表面抵抗の分布に一様性の問題を提起し、瞳孔が５ｍｍ未満のレンズ用には電界勾配を提供できない。以上で挙げた特徴によって、デバイスは、特に２ｍｍ未満の非常に小さい直径の光開口部のレンズに利用されるように適応されている。
【００１２】
他の特徴によると：
−  光開口部を満たす光用充填材層は、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン、ポリスチレンスルホネートおよびポリビニルアルコールの混合物で構成されている。この材料は前記光用充填材層内に一様に分布した導電率を有し高周波信号を受容する抵抗性の材料層を提供するという利点を有する。その上、この材料は、制御可能で反復可能な製造方法を用いて、本発明に係る光偏向デバイスを実現することを可能にし、収差をより良く制御できるようにする；
−  第二の制御用電極は、第一の制御用電極と同一の形で副電極に分割され、第一の制御用電極に対面して配置されている；
−  光開口部は、ほぼ円形の形状を呈している；
−  副電極を画定する軸は、ほぼ同じ長さの光開口部の円弧を互いの間に画定するような形で光開口部の円周上に通じている；
−  材料は、エチレングリコール、ジメチルホルムアミドなどの表面抵抗促進剤をさらに含んで、材料の表面導電率を増大させている；
−  材料は、テトラエトキシシランなどの接着力促進剤を含んで、基板に対する材料の接着力を改善させている；
−  デバイスは、液晶を平面位置またはホメオトロピック位置に拘束するように適応された材料でできた定着層を含む；
−  各基板上には、それぞれ、光開口部を画定し副電極により制御される抵抗性リングが配置されている；
−  副電極は、ほぼ棒状を呈する細い金属電極である；
−  第一、第二の制御用電極は、それぞれ、一方では抵抗性リングに連結され他方では基板の一方の縁部上に通じる複数の細い金属副電極で構成されている；
【００１３】
本発明は、また、定着方向が垂直となるように互いの上に積上げられた光偏向デバイスを二つ含む光アセンブリにも関する。
【００１４】
別の特徴によると；
−  光アセンブリは、定着方向が平行となるように互いの上に積上げられた光偏向デバイスを二つ含む；
−  光アセンブリは、一平面内に網状に配置された複数の光偏向デバイスを含む；
−  同じ振幅および周波数特性を示す信号が、光偏向デバイスの制御のために同時に制御用電極に印加される；
−  異なる位相振幅および周波数特性を示す信号が、光偏向デバイスの制御のために独立して制御用電極に印加される。
【００１５】
本発明は、添付の各図面に基づいて行われている以下の詳細な説明を読むことによって、より良く理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による液晶レンズの概略的斜視図を表わす。
【図２】図１に示されたレンズの上面図を表わす。
【図３】図２に示されたレンズの平面Ａ−Ａに沿った断面図を表わす。
【図４】図１〜３に示されたレンズの制御用電極の斜視図を表わす。
【図５】本発明の一変形形態に係る複数の部分に分割された第一の制御用電極の上面図を表わす。
【図６】制御用電極に印加された制御信号の様々な周波数についての電圧分配の変化を表わす。
【図７】レンズの半径に応じて必要な光用充填材層の抵抗の変化のダイヤグラムを表わす。
【図８】制御信号の周波数に応じた焦点距離の変化のダイヤグラムを表わす。
【図９】本発明に係る光アセンブリの図１と同様な図である。
【図１０】本発明に係る光アセンブリの図２と同様な図である。
【図１１】本発明に係る光アセンブリの図３と同様な図である。
【図１２】本発明に係る光アセンブリの図４と同様な図である。
【図１３】本発明の第三の実施形態の斜視図を表わす。
【図１４】第三の実施形態に係る基板の下面図を表わす。
【図１５】図１３に示されたレンズの平面Ｂ−Ｂに沿った断面図を表わす。
【図１６】第四の実施形態の斜視図を表わす。
【図１７】第四の実施形態の上面図を表わす。
【図１８】第四の実施形態の平面Ｃ−Ｃに沿った断面図を表わす。
【図１９】第四の実施形態に係る複数のデバイスを含む光アセンブリの単純化された概略図を表わす。
【図２０】第四の実施形態に係る複数のデバイスを含む光アセンブリの単純化された概略図を表わす。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、本発明に係るデバイスの備わった器具を用いて視覚化すべき画像の光学的品質を、より良く制御するような形で、画像処理の分野で利用される。
【００１８】
本発明に係る光偏向デバイス１０は、光の伝播を制御する光特性を示す液晶素子１２を含むレンズである。液晶素子１２は、当初同じ平均的方向を中心として配向されている液晶分子を示すネマチック液晶などの液晶で構成されている。これらの液晶分子は、誘電率の異方性および正または負の複屈折を呈する。したがって、液晶分子は、印加される電界Ｅに対してそれぞれ平行または垂直に配向される能力を有する。液晶素子１２は、光の偏光状態を変える。
【００１９】
一変形実施形態によると、非偏光の光でのデバイスの作動を可能にする「青色相」でコレステリック液晶を使用することが可能である。
【００２０】
光偏向デバイスはさらに、透明な二つの基板１４、１６（例えばガラス、プラスチック材料、石英…）を含む。各基板１４、１６は、それぞれ、制御用電極１８、２０を形成する不透明または透明の金属（Ｃｒ、Ａｌ、Ａｕ…）または半導体（ＩＴＯ…）層で被覆されており、この層はほぼその中央に、一つの中心を有する光開口部２２、２４である円形開口部を画定している。透明な抵抗性の光用充填材層２６、２８が、各制御用電極の光開口部内にそれぞれ印加されて、この光開口部を満たす。図３は本発明に係るデバイスの断面図を示しており、光偏向デバイス１０を構成するさまざまな要素を明らかにしている。
【００２１】
抵抗性の光用充填材層２６、２８と液晶素子１２の規定のパラメータについては、制御用電極に印加される信号の周波数を変調させることで、制御用電極間の電圧分配を制御することが可能である。この分配は、印加されるさまざまな周波数について、抵抗性の層のレベルでの電位可変曲線を表わす図６によって示されている。この図では、周波数が増加すればするほど（ｆ４＜ｆ３＜ｆ２＜ｆ１）、レンズ中央のゾーン内で電圧分配が広がるということがわかる。
【００２２】
周波数で制御可能なこの電位分配によって、液晶素子１２内で可変的な電界Ｅの勾配を生成することが可能となる。電界Ｅの分布は、液晶素子１２の分子の配向勾配をひき起こす。こうして配向された液晶素子１２は、液晶分子に沿った軸に平行に偏光された光によって、指標勾配をもつ媒質とみなされる。したがって、この光偏向デバイス１０により形成されたレンズは、制御可能な集束特性を有する。
【００２３】
光用充填材層２６、２８は、抵抗率が１０ｋΩ／平方と１０ＧΩ／平方の間に含まれる、光開口部の直径に応じた特性を有する。この光用充填材層は、抵抗性電極と同一視される。好ましくは、光用充填材層２６、２８は１０ＭΩ／平方より高い表面抵抗を有し、したがって、例えばマイクロカメラ内の非常に小さなサイズのレンズ用に使用可能である。この光用充填材層２６、２８により、レンズの寸法上の制約条件から解放されることができ、かつ非常に小さい光開口部の瞳孔で画像処理装置を実現することができる。この光用充填材層２６、２８は、抵抗率が極めて高いことから、高周波信号に付すことができる。
【００２４】
光開口部２２、２４を満たす光用充填材層２６、２８は、極めて一様に分布した表面抵抗を有し、このため、規則的な波頭を得て、表面の状態に起因する波頭の変形を回避するための電位の均質な分配と電流の均質な導電の特性とが生み出される。光用充填材層２６、２８は、光開口部２２、２４内に一様な形で配置されるように適応され、電位の均質な分配を得ることができるようになっている。一様という用語は、材料が画定している体積または表面内において表面抵抗の分布の不連続性を呈さないという材料の能力を意味しているものである。
【００２５】
１０ＭΩ／平方より高い表面抵抗を有する光用充填材層については、層の端子における電圧の印加から発生する電位の一様な分布を得ることを可能にする表面電気抵抗の一様性には、材料の初期溶液が均質でなければならない、そしてアニール処理の後に得られた層が恒常な厚みを有していなければならない、という条件が関与する。
【００２６】
第一の条件は、常時撹拌しながら溶液を作製し、次に１μｍ未満の気孔率のフィルタで濾過して、局所的表面抵抗を大きく増加させると考えられる大きな凝塊が存在しないことを確保することによって満たされる。その上、層は、制御用電極で被覆された基板上に一様に分布していなければならない。この結果は、スピンコーターによる被着技術「スピンコーティング」によって、および／または、材料の液晶分子の組織を変更できかつ基板の表面上の被着を均質化できるようにするエチレングリコールなどの溶媒の添加によって、得ることができる。
【００２７】
前述のとおり、抵抗性の光用充填材層２６、２８は、電圧の分配を制御し、周波数を変調させることによって液晶層内で電界の勾配の効果を得ることを可能にする。光偏向デバイス１０は、低周波数信号のみが制御用電極１８、２０の間を通過できる低域通過装置として働く。周波数が増大すると、電圧は、二つの制御用電極１８、２０間で変化し、電界Ｅの勾配を出現させる。信号の周波数が増大すればするほど、セルの中央に向かって伝播される電圧は少なくなり、瞳孔の縁部と中心間の電界Ｅの勾配はさらに顕著なものとなり、こうして制御可能な電界Ｅの勾配値の範囲をさらに大きなものにすることが可能となる。
【００２８】
添付の図１および図５を見ればわかるように、光偏向デバイス１０の第一の制御用電極１８および／または第二の制御用電極２０は、異なる電位を同時に受けとるように適応された副電極１８’ａ、１８’ｂ、１８’ｃ、１８’ｄおよび／または２０’ａ、２０’ｂ、２０’ｃ、２０’ｄを形成する複数の部分に分割される。基板１４、１６のそれぞれの制御用電極１８、２０は、図５を見ればわかるように、２個、３個、４個、６個または８個の部分にセグメント化されることができる。セグメント化は、副電極を画定する軸が光開口部の円周上に通じ円弧を画定するような形で実施される。副電極を画定する軸は、制御用電極がＮ個の副電極に分割され、光開口部の円周がＮ個の同一長の円弧に分割されるようなものである。各副電極１８’、２０’間のそれぞれの間隔は、１μｍ以上である。この距離は、抵抗性材料の抵抗および印加された電圧に適合され、材料を局所的に劣化させないようになっている。
【００２９】
ある一つの変形形態によると、乾式エッチング技術を使用することなどによって、各電極間の空間内の抵抗性材料を除去することが可能であり、この場合、各電極間の空間は、１μｍ未満の寸法に削減可能である。
【００３０】
二つの制御用電極１８、２０が分割されている場合、それらは同一の要領で分割され、対面して配置されて、第一の制御用電極１８の各副電極１８’が第二の制御用電極２０の同一の副電極２０’にそれぞれ向き合って配置され、これに結びつけられるようになっている。
【００３１】
副電極１８’、２０’上にさまざまな値の電圧を印加することで、液晶素子１２内の電界Ｅ上の分布の平衡性を離脱させることができる。その結果、伝達された光束の角度的偏向がもたらされる。
【００３２】
可変的な電圧および周波数の電気信号、ただし金属の副電極１８’、２０’全ての上で同一である電気信号を印加することにより、光の機能が集光レンズの光機能となるように光軸に沿った焦点の位置を制御することが可能になる。対応する位相のプロフィールは、球帽のプロフィールであり、その曲率半径は可変である。
【００３３】
重ね合わされた各副電極対１８’、２０’上にそれぞれ異なる振幅および周波数の信号を印加した場合、そのことにより、光軸に対して垂直な平面内で光軸の焦点を偏向させることができる。こうして、前述の球帽の頂点をシフトさせることができる。こうして、レンズを形成する球帽の三次元制御を提供することが可能である。
【００３４】
各副電極対１８’、２０’に対してそれぞれ周波数組合せに由来する異なる信号を印加した場合、そのことにより、非一様で複雑なプロフィールを生成させることができ、連続的に変化しないくぼみ、突起を伴う複雑な表面を呈する変形した球帽のものに対応する位相プロフィールが生み出される。このタイプのレンズは、特に、レーザービームの整形および光収差の修正のために使用される。
【００３５】
図７および図８は、それぞれ、レンズの半径に応じて必要となる材料の抵抗曲線および、制御信号の周波数に応じた焦点距離の可変曲線を示す。これらの図では、非常に小さい直径（０．５ｍｍ未満）のレンズ用には、材料は高い抵抗を示さなくてはならないこと、そして小さい直径のレンズは非常に短い焦点距離を有していることがわかる。その上、図８は、焦点距離が非常に短い場合、焦点距離の変化を得るために信号の周波数は非常に高い（＞４００ｋＨｚ）ものとすることができるということを示している。
【００３６】
非常に抵抗性の高い光用充填材層２６、２８とセグメント化された二つの制御用電極１８、２０とを結びつけることによって、レンズの寸法の制約条件から解放されることができ、また焦点を三次元制御することにより直径が２ｍｍを下回る極めて小さな瞳孔で画像処理を実現することができる。
【００３７】
本発明に係るレンズとなる光偏向デバイス１０は、画像の安定化を改善させることができ、例えば、撮像装置の対物レンズの電気活性素子として使用可能である。このレンズは同様に、レーザービームの整形に、あるいは可変焦点距離の光レンズを必要とする全ての利用分野において、役立せることができる。可変焦点距離レンズとビームの偏向を結びつけることにより、小型の角度修正式自動焦点装置を得ることができ、マイクロカメラおよび適応型内視鏡ヘッドの製造のためにこの組合せが求められる。
【００３８】
好ましい一実施形態によると、光開口部内の光用充填材層２６、２８の材料は、透明な導電性ポリマータイプのもの、すなわちＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、ポリアニリン、ポリピロールとすることができる。例えば、制御用電極１８、２０間に配置される光用充填材層２６、２８の材料は、ポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン、ポリスチレンスルホネートおよびポリビニルアルコールの混合物で構成されている。この光用充填材層２６、２８の材料は、電位の均質な分布に必要な一様な層の形で配置されるように適応されており、低い収差（λ／２０）と短かい焦点距離（無限に１ｍｍ）を有する０．５〜１０ｍｍの間に含まれる直径の液晶モーダルレンズを製造するために利用することができる。
【００３９】
その上、この材料は、レンズの非常に小さい瞳孔に必要な高い周波数を有する信号に耐えるのに充分な抵抗特性を有する。
【００４０】
本発明に係るデバイスは、以下の要領で製造される。すなわち、各基板１４、１６をそれぞれ、前述のとおりの制御用電極１８、２０を形成する金属層で被覆する。制御用電極１８、２０の少なくとも一つを、例えばフォトリソグラフィまたはレーザーアブレーションなどの従来のエッチングにより、複数の副電極１８’、２０’に分割する。制御用電極１８、２０により画定された光開口部２２、２４は、導電性の低い光用充填材層２６、２８を収容する。前述の一実施形態によると、材料はポリ−３，４−エチレンジオキシチオフェン、ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）およびポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の混合物で構成されている。
【００４１】
ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ材料の光用充填材層２６、２８を、ポリマー工学で公知の被着技術、例えば遠心分離（スピンコーティング）またはスパッタリング（スプレーコーティング）さらには印刷によって、基板上に被着させる。
【００４２】
その後、全体を例えば乾燥用オーブン内で１００℃で乾燥させる。
【００４３】
乾燥後、接着剤とスペーサの混合物を、一つの基板１４の光開口部２２のまわりに分布させる。これらのスペーサは、例えば較正済み直径が１〜２００マイクロメートルの球である。これらは、例えば、プラスチック、シリカまたはアルミナで構成されている。別の方法によると、厚みの較正は、感光性樹脂製のブロックをエッチングすることからなる。
【００４４】
このとき、第二の基板１６を第一の基板１４に重ね合わせて、各基板１４、１６それぞれの光開口部２２、２４を互いに向き合わせて精確に整列させて、スペーサにより規定の距離だけ間隔どりされるようにする。第二の制御用電極２０の各副電極２０’は、これに対応する第一の制御用電極１８の副電極１８’にそれぞれ対面して配置される。
【００４５】
全体を例えば、紫外線での重合によるかまたは乾燥用オーブンでの乾燥による接着剤の硬化によって封止する。
【００４６】
液晶素子１２を、二つの基板の間に形成されたキャビティ内に、毛管現象によってかまたは空気の真空吸引によって入り込ませる。その後、定着方向に平行に配向させた状態で、レンズの入口または出口に、線形の偏光子を位置づけることができる。この偏光子により、定着方向に対して平行に配向された光偏光を選択することができる。
【００４７】
ある一つの変形実施形態によると、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ層の導電は、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの溶液に対して表面抵抗の促進剤を添加することによって増大させることができる。この促進剤は、例えばエチレングリコール（ＥＧ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）である。これらの措置によって、材料の表面抵抗を変化させ、こうして円形開口部の直径の如何に関わらず液晶素子内に電界の勾配を得るようにその特性を適応させることが可能である。
【００４８】
ＰＶＡの添加により、被着した材料の表面抵抗を減少させ一様にすることができ、こうして、材料内の電位の分布をより一層均質にすることができる。
【００４９】
基板に対するＰＥＤＯＴ−ＰＳＳの接着力は、テトラエトキシシランなどの接着力促進剤を添加することで増強可能である。
【００５０】
スペーサの設置の過程の前に、材料が平面定着処理に耐えることができる場合には、このような処理を材料に対して実施することができる。この処理は、液晶の分子を互いに平行に整列させることのできる機械的作用（例えば表面のブラシがけ）で構成される。正の複屈折をもつ液晶を使用する場合には、ナイロンで被覆されたローラーで引き続きＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ層にブラシがけを行い、液晶を平面定着すなわち基板に対して平行に定着させる。定着処理は、他の方法、例えば光整列可能な他のポリマー層を被着させることなどによって実施可能である。
【００５１】
使用される液晶が負の複屈折を有する場合、液晶の定着がホメオトロープとなるように、すなわち基板に対して垂直になるように、例えばシランなどの適切な材料の被着を実施しなければならない。
【００５２】
そうでなければ、デバイスは定着層を含む。すなわち、定着処理に耐える他の材料（ポリイミド、ＰＶＡ・・・）の層が、抵抗性電極上に被着され、液晶を平面位置またはホメオトロピック位置で拘束するような形で定着処理が実施される。
【００５３】
上述の製造技術は、容易に工業化可能である。全てのステップは、「ウェーハレベル」で、すなわち、マイクロエレクトロニクス専用の製造技術で行われる。「ウェーハ」とは、それぞれ電子部品（トランジスタ、抵抗など）またはオプトエレクトロニクス部品（小型レンズ、ＯＬＥＤなど）がフォトリソグラフィによって上にエッチングされるシリコンまたはガラスの円盤である。これにより、プロセスを高度に並列化させ、収益性を高めることができる。これらの製造技術は、大規模に並列化された生産システムに利用し、適合させることができる。
【００５４】
特別な一実施形態によると、液晶をホメオトロピック位置、すなわち基板１４、１６に垂直な位置に拘束する特定の材料を適用することが可能である。
【００５５】
液晶の分子が光の偏光に対して傾斜した方向に沿って配向されている場合、複屈折、すなわち光の二重屈折を生成するその特性は負または正となることができる。液晶素子１２が負の複屈折を有する場合には、可変的な電圧および周波数の電気信号、ただし副電極１８’、２０’の全ての上で同一である電気信号を印加することで、光の機能が発散レンズの機能になるように光軸に沿って焦点の位置を制御することができる。
【００５６】
この発散レンズに対して、重ね合わされた副電極１８’、２０’の各対の間でそれぞれ異なる振幅および周波数の信号を印加し、前述のとおり軸に対して垂直な平面内で光の焦点を偏向させることができるようにすることが可能である。
【００５７】
本発明は同様に、互いに組立てられた複数の光偏向デバイス１０ａ、１０ｂで構成された光アセンブリ３０にも関する。
【００５８】
図９〜１２に見られる第一の実施形態によると、その開口部の中心を整列させることにより本発明に係る複数の光偏向デバイス１０ａ、１０ｂを重ね合わせることが可能である。
【００５９】
第一の実施形態の第一の変形形態によると、積上げられたレンズは集光レンズであり、その定着方向すなわち液晶の配向方向は互いとの関係において垂直である。
【００６０】
この第一の変形形態の各レンズに対してそれぞれ同一の制御信号を印加する場合、このように形成されたアセンブリは、偏光に対し感応しない可変的焦点距離を有するレンズとなる。この場合、偏光子は除去されなければならない。その上、二つのデバイスの間の空間は最小焦点距離より大幅に小さいものでなければならない。
【００６１】
この第一の変形形態の各レンズに対してそれぞれ異なる制御信号を印加する場合、こうして形成されたアセンブリは、二つの可変焦点距離レンズとなる。光は、互いに直交し（各レンズの定着に対しそれぞれ平行）異なる二つの点で集束する二つの偏光部分に分離される。
【００６２】
第一の実施形態の第二の変形形態によると、積上げられたレンズが集光レンズであり、その定着方向が平行であり、しかも各レンズ上に印加されるそれぞれの信号が異なるものである場合、このように形成されたアセンブリはレンズ毎に一つの異なる焦点距離をもつものの、しかしながら、同じ偏光に対して作用する二つの可変焦点距離レンズとなる。二つのレンズに必要な偏光子は一つだけである。
【００６３】
第三の変形実施形態によると、アセンブリが、画像処理対物レンズ内の発散レンズに結びつけられた集光レンズを有する場合、アセンブリは、小型ズームの特性を獲得する。
【００６４】
第二の実施形態によると、本発明に係る複数のデバイスを結びつけて、定義されたピッチに従って一平面内で網状にすることができる。
【００６５】
第二の実施形態の第一の変形形態によると、複数の光偏向デバイスは同時に操作可能である。すなわち、各デバイスにそれぞれ印加される信号の位相、振幅および周波数は等しい。
【００６６】
第二の実施形態の第二の変形形態によると、デバイスは独立して操作される。すなわち、各デバイスにそれぞれ印加される信号の位相、振幅および周波数は独立したものである。
【００６７】
複数のデバイスの網状化により、材料を探査し、近視野で表面を撮像することができる。
【００６８】
図１３〜１５に示されている第三の実施形態によると光開口部３２２により形成された抵抗性の瞳孔はもはや異なる電極の弧によってではなく抵抗性リング（３４、３６）により画定されている。
【００６９】
抵抗性リング（３４、３６）は、細い金属製の副電極（３１８ａ、３１８ｂ、３１８ｃ、３１８ｄ、３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ）によって操作される。各副電極（３１８ａ〜３１８ｄ、３２０ａ〜３２０ｄ）は、それぞれ、抵抗性リング（３４、３６）のほぼ同じ長さの円弧を互いの間に画定するような形で一方で抵抗性リング（３４、３６）に連結された棒状を呈している。図１３〜１５に示されているように、光偏向デバイスは、一方ではほぼ等しい円弧四つを画定し、他方では副電極が上に配置されている基板の同じ縁部上に通じている、副電極を四つ含む。
【００７０】
抵抗性リング（３４、３６）は、光開口部内に配置された光用充填材層（３２６、３２８）の表面で電位の分布を一様にすることを可能にする。抵抗性リング（３４、３６）は、各細い金属の副電極（３１８ａ〜３１８ｄ、３２０ａ〜３２０ｄ）のそれぞれの間での電圧の線形化を可能にする。この抵抗性リングは、各副電極間で抵抗性リングの各孤上のそれぞれの電気的伝播を確保しつつも、各副電極（３１８ａ〜３１８ｄ、３２０ａ〜３２０ｄ）間の電気的連続性を改善できるようにする。
【００７１】
第三の実施形態に係る光偏向デバイスは、副電極（３１８ａ〜３１８ｄ、３２０ａ〜３２０ｄ）内の電位の導電、抵抗性リング（３４、３６）内の電位の線形分布、ひいては瞳孔内の電位の均質分布を確実なものにする。その上、この光偏向デバイスは、制御周波数を変えることで、瞳孔内の電位分布の変更を可能にする。
【００７２】
これらの措置は、光偏向デバイスが、抵抗がほぼゼロの細い金属の副電極を有する場合に得られ、リングが１〜１０ｋΩ／平方の表面抵抗を有する場合、瞳孔の抵抗はおよそ数ＭΩ／平方の表面抵抗を示す。こうして、光偏向デバイスに印加される信号の周波数を変化させた場合、周波数の変化が抵抗性リング上の電位の線形分布に影響を及ぼすことはなく、単に瞳孔内の電位分布に対してのみ影響を及ぼす。
【００７３】
第一の実施形態について示されているように、瞳孔内で使用される光用充填材層（３２６、３２８）は、透明な導電性タイプのもの、すなわちＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、ポリアニリン、ポリピロールなどとすることができる。材料は、光開口部を画定することから、必ずしも透明でなくてもよい。
【００７４】
第三の実施形態の副電極の数は、一例として示されたものにすぎず、非限定的である。図１６〜１９に示された第四の実施形態によると、光偏向デバイス４１０は、各基板４１４、４１６上に、それぞれ、平行に配置された直線の二つの副電極４１８ａ、４１８ｂ、４２０ａ、４２０ｂに分割された制御用電極４１８、４２０を有している。同じ基板４１４、４１６の副電極は、円柱レンズを規定するほぼ矩形の光開口部４２２、４２４を画定している。副電極４１８ａ、４１８ｂ、４２０ａ、４２０ｂは、異なる電位を同時に受けるように適応されている。この構成により、可変焦点距離をもつ円柱レンズの機能と可変角度プリズムの機能を結びつけることができる。
【００７５】
第四の実施形態は、先に記述したもの等と同じ形で機能する。実際、副電極４１８ａ、４１８ｂ、４２０ａ、４２０ｂに対しさまざまな値の電圧を印加することにより、液晶素子４１２内での電界Ｅの分布の平衡性を離脱させることができる。その結果、各副電極の軸に対して垂直な軸に沿って伝達される光束の角度的偏向がもたらされる。
【００７６】
可変的電圧および周波数をもつ信号を印加すること、ただし、同じ基板４１４、４１６の全ての金属製の副電極４１８ａ、４１８ｂ、４２０ａ、４２０ｂに対しては同一である信号を印加することにより、光機能が集光円柱レンズの機能になるように、光軸に沿って焦線の位置を制御することができる。対応する位相プロフィールは、曲率半径が可変の円柱帽または円柱アーチのプロフィールである。
【００７７】
重ね合わされた副電極の各対（４１８ａ、４２０ａ）、（４１８ｂ、４２０ｂ）それぞれに対し異なる振幅および周波数の信号を印加した場合、そのことにより、光軸に対し垂直な平面内で光軸の焦線を偏向させることができる。こうして、副電極の軸との関係において、前述した円柱帽の頂点をシフトさせることができる。
【００７８】
周波数の組合せに由来する異なる信号を、重ね合わされた副電極の各対（４１８ａ、４２０ａ）、（４１８ｂ、４２０ｂ）それぞれに印加した場合、これにより、一様でない複雑なプロフィールを生成することができ、連続的に変化しないくぼみ、突起を伴う複雑な表面を有する変形した球帽のものに対応する位相プロフィールが生み出される。このタイプのレンズは、特に、レーザービームの整形および光収差の修正のために用いられる。
【００７９】
第四の実施形態に係るデバイスを有する光アセンブリが図１９、２０によって示されている。この光アセンブリにおいては、矩形の光開口部４２２、４２４を網状組織に沿って実現できるような形で、複数の光偏向デバイス４１０が配置されている。こうして実現される光の機能が、調節可能なレンチキュラー網状組織である。
【００８０】
網状組織の各素子は、それぞれ隣接する素子と同一の要領で包括的にまたは個別に制御手段により制御されることができる。このような可変レンチキュラー網状組織を従来の液晶ＬＣＤスクリーン４３８と組合わせて、（単なる２Ｄ表示から３Ｄ表示に移行するために）切替可能な自己立体表示機能（すなわちメガネを必要とすることなく三次元で立体的な印象を復元する投影）を実現し、かつ観察者の位置に対して３Ｄ表示を適応させる機能を追加することが可能である。実際、パララックスバリアマスクの原理またはレンチキュラー網状組織の原理を用いた公知の自己立体３Ｄ表示では、観察者をフォローできず、スクリーンに対して一定の角度で、一定の距離からスクリーンを見なければならない。
【００８１】
第四の実施形態に係る円柱レンズの網状組織によると、当業者にとって公知の特定の検出手段によりスクリーン４３８との関係における観察者の距離ｄ１、ｄ２および角度位置（α１、β１、α２、β２）によって定義されるその位置を検出することを条件として、観察者の位置に３Ｄ表示を適応させることができる。デバイスの制御手段により、観察者に向かう光束の方向を調整する形で光偏向デバイス４１０のプリズム機能と焦点距離を変えるように適応された電圧および周波数の信号を印加することができる。
【００８２】
こうして、観察者の距離に適応するように、円柱レンズの焦点距離が定義されることとなる。そして、スクリーンとの関係における観察者の角度位置に適応するためには、円柱レンズの光軸のシフトによりプリズム機能が追加されることとなる。
【００８３】
本発明は、記載され詳述された実施形態に一切限定されず、これらの実施形態は一例として示されたものにすぎない。
【符号の説明】
【００８４】
１０、  １０ａ、１０ｂ  光偏向デバイス
１２    液晶素子
１４、１６  基板
１８  制御用電極
１８’ａ、１８’ｂ、１８’ｃ、１８’ｄ  副電極
２０  制御用電極
２０’ａ、２０’ｂ、２０’ｃ、２０’ｄ  副電極
２２、２４  光開口部
２６、２８  光用充填材層
３０    光アセンブリ
３４、３６  抵抗性リング
３１２  液晶素子
３１４、３１６  基板
３１８  制御用電極
３１８ａ、３１８ｂ、３１８ｃ、３１８ｄ  副電極
３２０  制御用電極
３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｃ、３２０ｄ  副電極
３２２  光開口部
３２６、３２８  光用充填材層
４１０  光偏向デバイス
４１２  液晶素子
４１４、４１６  基板
４１８  制御用電極
４１８ａ、４１８ｂ、副電極
４２０  制御用電極
４２０ａ、４２０ｂ  副電極
４２２、４２４      光開口部
４３８      液晶ＬＣＤスクリーン
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８５】
【特許文献１】国際公開第２００９／１５３７６４号
【非特許文献】
【００８６】
【非特許文献１】「ｌｅｎｔｉｌｌｅｓ  ｍｏｄａｌｅｓ（モーダルレンズ）」［Ｎａｕｍｏｖ；Ｏｐｔｉｃ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，２３（１３）：９９２−９９４，１９９８］
【図１】
0005938353.tif 000002
【図２】
0005938353.tif 000003
【図３】
0005938353.tif 000004
【図４】
0005938353.tif 000005
【図５】
0005938353.tif 000006
【図６】
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【図７】
0005938353.tif 000008
【図８】
0005938353.tif 000009
【図９】
0005938353.tif 000010
【図１０】
0005938353.tif 000011
【図１１】
0005938353.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0005938353.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0005938353.tif 000018
【図１８】
0005938353.tif 000019
【図１９】
0005938353.tif 000020
【図２０】
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