(57)【要約】【課題】超薄型で、高効率な、応答性に優れた光量調整装置を提供する。【解決手段】第１の光透過部を有する第１の基板と、第２の光透過部を有し、前記第１の光透過部と前記第２の光透過部とが対向するように、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれた不透明液体とを有し、前記第２の基板は圧電性を有し、前記第２の基板の前記第１の基板に対向する側の表面に、弾性表面波を励振させるための電極を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光透過部を有する第１の基板と、
第２の光透過部を有し、前記第１の光透過部と前記第２の光透過部とが対向するように、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板との間に挟まれた不透明液体とを有し、
前記第２の基板は圧電性を有し、前記第２の基板の前記第１の基板に対向する側の表面に、弾性表面波を励振させるための電極を有することを特徴とする光量調整装置。
【請求項２】
前記電極は、前記第２の光透過部を挟んでその両側に配置されている請求項１に記載の光量調整装置。
【請求項３】
前記電極は、前記第２の光透過部を挟んでその両側に配置されている第１の電極対と、前記第１の電極対とは異なる方向に、前記第２の光透過部を挟んでその両側に配置される第２の電極対とを有する請求項１記載の光量調整装置。
【請求項４】
前記電極は、第２の光透過部側に凹形状である請求項１に記載の光量調整装置。
【請求項５】
前記電極は、前記第２の光透過部に配置されている請求項１に記載の光量調整装置。
【請求項６】
前記電極は、透明電極である請求項５に記載の光量調整装置。
【請求項７】
前記第１の基板と前記第２の基板との間に、前記不透明液体の流入を規制するスペーサを有する請求項１に記載の光量調整装置。
【請求項８】
前記スペーサは、前記第２の光透過部と前記電極との間に配置されている請求項７に記載の光量調整装置。
【請求項９】
前記スペーサは、前記第２の光透過部に配置されている請求項７に記載の光量調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光量を調整することを目的とした主にカメラ等に使用される光量調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ付き携帯電話の急激な普及に伴って、機器の小型化、薄型化が強く要望されている。また、機器に搭載されるカメラ機能についても、カメラの付加価値の面から、絞り機能、ＡＦ（オートフォーカス）機能、光学ズーム機能、手振れ防止機能等の高機能化を求められている。しかし機器の小型化と高機能化は、おおよそトレードオフの関係にあり、これまでは携帯電話というモバイル機器の性質上、小型化が優先され、カメラ機能に関しては低機能に留まっていた。
【０００３】
上記高機能化の１つである絞り機能については、従来、主に機械的な絞り装置が用いられてきた。しかし、機械的絞りはそれを作動させるための機械的機構が必要であり、カメラの大型化、高コスト化、及び設計の自由度の制約等の原因となっていた。
【０００４】
従来技術としては、電磁アクチュエータによって絞り羽根等を移動させ、光量を調整する方法がよく知られている。しかしながら、電磁アクチュエータによる絞り装置の小型化は限界に達しつつある。これらの課題を解決するために、最近、電磁アクチュエータを用いない絞り装置が多数提案されている。
【０００５】
一例として、特許文献１においては、圧電体基板上に弾性表面波を励振し、圧電体基板に加圧接触された移動体を、摩擦力により移動させることにより、絞り羽根を機械的に作動させる方法が開示されている。この方法は、主な機械的機構が、電極が蒸着された圧電基板と、圧電基板に加圧接触された移動体だけであるため、これまでの電磁アクチュエータに比べて、小型化、薄型化が図れる。
【０００６】
また、絞り装置の小型化を目的とした別の従来技術としては、上記のように絞り羽根に機械的機構を使用せず、遮光流体を吸引排出して、絞り装置とする方法がある。一例として特許文献２にその技術が開示されており、その要部を示す図１１（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【０００７】
図１１（ａ）、（ｂ）において、３、４はレンズ、５は密閉室、６は遮光流体吸排管、９は遮光流体、１０は吸排ポンプである。図１１（ａ）において、吸排ポンプ１０が遮光流体９を排出することで、レンズ３と４の間の密閉室５に遮光流体９が充填され光が遮断される。また、図１１（ｂ）において、吸排ポンプ１０が遮光流体９を吸収することで、レンズ３と４の間の密閉室５内の遮光流体９が吸排ポンプ１０側に後退し、光を取り込むことができる。このように、絞り羽根に機械的機構を使用しないので、絞り装置の小型化が図れる。
【特許文献１】特開２００１−２５５５７０号公報
【特許文献２】特開平４−５６９３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、上記従来の技術では次のような課題があった。先ず弾性表面波が励振されている圧電基板に加圧接触されている移動体を、摩擦力により移動させる方法では、圧電基板の表面粗さ等の影響のない弾性表面波を励振するためには、比較的大きな電力を電極に入力する必要があるため、全体的な効率に大きな問題点がある。また、摩擦を介して間接的に絞り羽根を作動させているため、磨耗による信頼性の問題、さらには絞り速度の動作不安定等の問題もある。
【０００９】
次に遮光流体をポンプで吸排する方法では、絞り羽根等の機械的機構は削減できても、ポンプ及びポンプを駆動させる機器を必要とするので、絞り装置の搭載される機器の大幅な小型化は図れない。また、ポンプによって遮光流体を移動させるため、応答性に問題がある。
【００１０】
本発明の目的は、上記した従来の課題を解決し、超薄型で、高効率な、応答性に優れた光量調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の光量調整装置は、第１の光透過部を有する第１の基板と、第２の光透過部を有し、第１の光透過部と第２の光透過部とが対向するように、第１の基板に対向して配置される第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に挟まれた不透明液体とを有し、第２の基板は圧電性を有し、第２の基板の第１の基板に対向する側の表面に、弾性表面波を励振させるための電極を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電極に高周波電圧を印加し弾性表面波を励振することで、不透明液体を基板間で移動することが可能となり、超薄型な光量調整装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の光量調整装置を、好ましい実施の形態により、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１を示す光量調整装置の断面図である。
【００１５】
図１において、圧電性を有する基板１と圧電性を有しない基板２との間に、不透明液体３が封入されている。また、光路５は、不透明液体３が存在しない場合に、外部より入射した光が透過する領域を示している。ここで、基板１と基板２は少なくとも光路５において、透明性を有する。また、不透明液体３、および、基板１と基板２との間隔は、不透明液体３の表面張力により外部から何らかの作用が働かない限り基板１及び２内で広がらず一定の状態を保持できるように設定する。好ましい基板１と基板２との間隔は、１００μｍ以下である。また、不透明液体３としては、水銀等の遮光性の優れた材料が用いられる。基板１の不透明液体３と接する側の表面上には、光路５の両側に複数の平行電極からなる電極４ａ、４ｂが配置されている。電極４ａ、４ｂの各平行電極群において、１つおきに平行電極を接地し、それら以外の平行電極に所定の周波数の交流電圧を印加することで、圧電性を有する基板１の表面には、弾性表面波が励振される。電極４ａ、４ｂに印加する交流電圧としては、周波数、１〜１００ＭＨｚ、振幅、数十Ｖｐ−ｐが好ましい。
【００１６】
次に、具体的な動作原理について、図２及び図３を用いて説明する。
【００１７】
図２（ａ）、（ｂ）は、光量調整装置における光量調整原理を説明する図である。
【００１８】
まず、図２（ａ）においては、不透明液体３は電極４ａの近くに位置している状態を示す。この場合、光路５は開放状態にあり、光量調整装置として光量を最大限取り込むことが可能となる。次に、電極４ａに、所定の周波数の交流電圧を印加し、基板１の表面に弾性表面波を励振させた場合について説明する。図２（ｂ）において、励振された弾性表面波は、不透明液体３を図中の矢印Ａの向きに移動させる。そして、一定量移動したところで、電極４ａに電圧を印加するのを停止する。ここで、光路５に対する不透明液体３が停止する位置を調整することにより、光路５を透過する光量を自在に調整可能となる。
【００１９】
なお、上記説明では電極４ａに交流電圧を印加した場合について説明したが、電極４ｂに交流電圧を印加した場合には、不透明液体３が矢印Ａと逆向きに移動するだけであり、動作原理としては同じである。電極４ａ及び電極４ｂに適宜交流電圧を印加することにより、不透明液体３を図２において左右に自由に移動させることができる。
【００２０】
また、電極４ａおよび電極４ｂに同時に交流電圧を印加することで、不透明液体３を安定して電極４ａと電極４ｂの間に移動停止することが可能となる。
【００２１】
また、電極４ａ及び４ｂに印加する電圧波形においては、弾性表面波を高効率に励振する上で正弦波波形が好ましいが、他の三角波波形、方形波波形及びのこぎり波形においても光量調整装置としての機能を果たすことが可能である。
【００２２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２を示す光量調整装置について、図３及び図４を用いて説明する。
【００２３】
図３は、図１の基板２を除いた光量調整装置の上面図である。  
【００２４】
図４（ａ）は、図３の光量調整装置において、電極４ａ、４ｂを電極４ｃ、４ｄに置き換えた図である。
【００２５】
図４（ｂ）は、図３の光量調整装置において、電極４ａ、４ｂを電極４ｅ、４ｆに置き換えた図である。
【００２６】
図３において、電極４ａ及び４ｂから励振される弾性表面波は電極中心部が最もエネルギーが高く、電極両端部付近においては最もエネルギーが低くなる。そのため、そのような弾性表面波により移動させられる不透明液体３は、図３に示されるように、光路５が円形状であるのに対して光量を調整しづらい形状となる。
【００２７】
ここで、図４（ａ）において、電極４ａ、４ｂを電極４ｃ、４ｄにそれぞれ置き換える。電極４ｃ、４ｄは、前述の電極両端部の弾性表面波のエネルギー低下を考慮し、光路５の中心部に弾性表面波のエネルギーが集中するように「く」の字形状に構成しているので、不透明液体３を光路５の形状に沿うように移動調整することが可能となる。
【００２８】
また、図４（ｂ）においても同様に、電極４ａ、４ｂを電極４ｅ、４ｆにそれぞれ置き換える。電極４ｅ、４ｆは、光路５の中心部に弾性表面波のエネルギーが集中するように、図のような形状に構成され、不透明液体３を光路５の形状に沿うように移動調整することが可能となる。
【００２９】
電極形状は、図４（ａ）または図４（ｂ）に示す形状に限らず、不透明液体３側に凹形状であれば、光路５の中心部に弾性表面波のエネルギーが集中し同様の効果が得られる。
【００３０】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３を示す光量調整装置について、図５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００３１】
図５（ａ）及び（ｂ）は、光量調整装置の上面図である。また、図５（ａ）及び（ｂ）において、突起６ａ、６ｂ、６ｃが表面に形成されている基板２を除いては、図４（ａ）と同じ構成とする。
【００３２】
なお、図５では、電極４c、４ｄが破線で表現されているが、これは上面から見た場合、電極４c、４ｄは基板２に隠れるため破線で表現しているだけであり、実際の電極は図４（ａ）で説明したものと同じである。
【００３３】
まず、図５（ａ）を用いて詳細に説明する。図５（ａ）において、基板２は圧電性を有しない基板である。基板２表面には、不透明液体３の流路となり、基板１との間に不透明液体３を封入するための距離を決定する突起６ａ、６ｂが形成されている。このような構成とすることで、電極４ｃ、４ｄから励振される弾性表面波により移動する不透明液体３が、光路５の中心から突起６ａ、６ｂ方向に拡がることを防止できるので、基板１に励振する弾性表面波のエネルギーの調整を容易にすることが可能となる。
【００３４】
次に、図５（ｂ）を用いて詳細に説明する。図５（ｂ）においては、光路５内の基板２表面に、突起６ｃが形成されていることのみ図５（ａ）と異なる。このような構成とすることで、基板１と基板２の間の突起６ｃ面内には不透明液体３が入らないので、突起６ｃ面部は常に光を取り込むことができる。故に、表面弾性波により不透明液体３を移動させることにより、光路５の全開放状態と、突起６ｃ面部のみ開放状態を容易に切り換え可能となる。
【００３５】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４を示す光量調整装置について、図６を用いて説明する。
【００３６】
図６は、本実施の形態の光量調整装置の上面図である。図６において、突起６ｄ、６ｅが表面に形成されている基板２を除いては、図４（ａ）と同じ構成とする。なお、図６において電極を破線で表現しているのは、実施の形態３の図５と同じ理由である。
【００３７】
図６において、基板１と基板２の間に不透明液体３を封入した場合に、突起６ｄ及び６ｅがそれぞれ電極４ａ及び４ｂと光路５の間に配置されている。このような構成とすることで、不透明液体３が電極４ａ及び４ｂの上まで移動することを防止できる。ゆえに、電極４ａ及び４ｂの膜上を絶縁膜等でコーティングする必要がない。ここで、電極４ａ及び４ｂから励振される弾性表面波は、突起６ｄ及び６ｅと基板１が加圧されている部分を通過するが、突起６ｄ及び６ｅと基板１の加圧量を適切な値とすることで、弾性表面波のエネルギーをほとんど低下させずに、不透明液体３の移動を突起６ｄ及び６ｅにより制限することが可能となる。
【００３８】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５を示す光量調整装置について、図７を用いて説明する。
【００３９】
図７は、光量調整装置の上面図である。図７において、基板１と基板２はともに圧電性を有し、弾性表面波を励振するための電極４ｃと４ｄとを、光路５を中心にそれぞれ両側に配置している。また、光路５に対する電極４ｃ、４ｄの配置位置は、基板１と基板２とで互いに直交するように配置している。さらに、基板１と基板２との間に、不透明液体３を封入している。このような構成とすることで、２軸方向に自在に、不透明液体３を光路５の中心に移動することが可能となる。
【００４０】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６を示す光量調整装置について、図８（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００４１】
図８（ａ）は、本発明の実施の形態６を示す光量調整装置の断面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）における基板２ａを示す図である。
【００４２】
図８（ａ）に示すように、本実施の形態の光量調整装置は、基板２ａを、圧電性を有し光路５の両側に電極４ａ、４ｂを有する２枚の基板１で挟み込んだ構成をしている。基板２ａは、図８（ｂ）に示すように、圧電性を有しない基板の両面に、それぞれ形状の異なる突起６ｃ、６ｆを有している。基板１と基板２ａとの間には、それぞれ不透明液体３を封入している。
【００４３】
このような構成とすることで、光路５から取り込む光量を少なくとも２パターン選択することが可能となる。
【００４４】
つまり、突起６ｃ、６ｆ部分内には、不透明液体３が流入してこないため、基板１と突起６ｃが形成されている基板２ａ面で封入されている不透明液体３を弾性表面波にて移動させることで、光量を全開放状態か突起６ｃ面内のみ開放された状態を容易に実現できる。同様に、基板１と突起６ｆが形成されている基板２ａ面で封入されている不透明液体３を弾性表面波にて移動させることで、光量を全開放状態か突起６ｆ面内のみ開放された状態を容易に実現できる。ゆえに、光量を少なくとも２パターン選択することが可能となる。
【００４５】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７を示す光量調整装置について、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて説明する。
【００４６】
図９（ｃ）は、本発明の実施の形態７を示す光量調整装置の断面図である。図９（ｂ）、（ｃ）は、図９（ａ）における基板２ｂ、２ｃを示す図である。
【００４７】
本実施の形態の光量調整装置は、図９（ａ）に示すように、基板２ｂと基板２ｃとの間に基板１ｂを配置した構成である。基板１ｂは、圧電性を有する基板の両面に、光路５の両側に電極４ａ、４ｂを有している。基板２ｂ、２ｃは、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、圧電性を有しない基板の片面に、それぞれ形状の異なる突起６ｇ、６ｈを有している。そして、基板１ｂと基板２ｂとの間と、基板１ｂと基板２ｃとの間には、それぞれ不透明液体３を封入している。
【００４８】
このような構成とすることで、光路から取り込む光量を少なくとも２パターン選択することが可能となる。動作原理は、実施の形態６と同様なので省略する。
【００４９】
（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８を示す光量調整装置について、図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【００５０】
図１０（ａ）は、本発明の実施の形態８を示す光量調整装置の断面図である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）における基板１ｃを示す図である。
【００５１】
本実施の形態の光量調整装置は、基板２ａを、２枚の基板１ｃで挟み込んだ構成をしている。基板２ａは、圧電性を有しない基板の両面に、それぞれ形状の異なる突起６ｃ、６ｆを有している。基板１ｃは、図１０（ｂ）に示すように、圧電性を有する基板の片面に、光路５の両側の電極４ａ、４ｂに加えて、光路５内に電極４ｉを有している。そして、基板２ａと基板１ｃとの間には、それぞれ不透明液体３を封入している。
【００５２】
図１０（ａ）に示すように、不透明液体３が光路５の光量を制限している位置にある状態から、光量を最大限取り込むようにするためには、電極４ｉが無い場合には電極４ａ、４ｂのどちらか一方からのみ、ある程度強く（基板１と突起６ｃ及び６ｆが接している部分で、弾性表面波のエネルギーが減衰しない程度）、弾性表面波を励振する必要がある。
【００５３】
これに対して、本実施の形態のように電極４ｉを有する場合には、電極４ｉからのみ弾性表面波を励振すれば、高効率に上記の目的を達成することが可能となる。また、電極４ａ、４ｂと電極４ｉからそれぞれ弾性表面波を励振し、それぞれの弾性表面波のエネルギーを調整することにより、基板２ａの両面に形成している突起６ｃ、６ｆを削減しても、光量を自在に調整することが可能となる。
【００５４】
なお、電極４ｉについては、ＩＴＯ等の透明性電極を用いることにより、光量を減衰させない構成とすることができる。
【００５５】
また、圧電性を有しない基板としては、特に限定するものでなく、無機ガラス、透明樹脂等如何なるものでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、以上の実施の形態で述べたようにカメラの光量調整装置に適用される。また、カメラに限定されることなく光量を調整する機器全てに適用される。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１を示す光量調整装置の断面図
【図２】光量調整の原理を説明する図
【図３】本発明の実施の形態１を示す光量調整装置の上面図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態２を示す光量調整装置の上面図（ｂ）本発明の実施の形態２の変形例を示す光量調整装置の上面図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態３を示す光量調整装置の上面図（ｂ）本発明の実施の形態３の変形例を示す光量調整装置の上面図
【図６】本発明の実施の形態４を示す光量調整装置の上面図
【図７】本発明の実施の形態５を示す光量調整装置の上面図
【図８】（ａ）本発明の実施の形態６を示す光量調整装置の断面図（ｂ）基板２ａの構成を示す図
【図９】（ａ）本発明の実施の形態７を示す光量調整装置の断面図（ｂ）基板２ｂの構成を示す図（ｃ）基板２ｃの構成を示す図
【図１０】（ａ）本発明の実施の形態８を示す光量調整装置の断面図（ｂ）基板１ｃの構成を示す図
【図１１】従来の光量調整装置を示す図
【符号の説明】
【００５８】
１，１ｂ，１ｃ    圧電性基板
２，２ａ，２ｂ，２ｃ    非圧電性基板
３    不透明液体
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ，４ｆ，４ｇ，４ｈ，４ｉ    電極
５    光路
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ，６ｇ，６ｈ    突起
【図１】
2006084620.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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