(57)【要約】【課題】レンズ機能の切り替えに係る液晶レンズの応答時間を短縮する。【解決手段】液晶レンズ１の電源１４〜１６は、第１矩形波を有する第１電圧を第１の電極２の第１電極部１１に印加する第１電源１４と、第１矩形波と同位相の第２矩形波を有する第２電圧を第１の電極２の第２電極部１２に印加する第２電源１５と、第１矩形波及び第２矩形波に対して位相が１８０°異なる第３矩形波を有する第３電圧を第２の電極４に印加する第３電源１６とを備える。第３電源１６は、レンズ機能の切り替えの際に第３電圧を第２の電極４に所定時間印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の開口を有する第１電極部及び前記開口の内側に配される第２電極部を有する第１の電極と、前記第１の電極に対向する第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配される液晶層と、前記第１の電極と前記第２の電極とに矩形電圧を印加する電源と、を備え、前記電源による印加電圧に応じた応答時間でレンズ機能を切り替える液晶レンズにおいて、
前記電源は、第１矩形波を有する第１電圧を前記第１電極部に印加する第１電源と、前記第１矩形波と同位相の第２矩形波を有する第２電圧を前記第２電極部に印加する第２電源と、前記第１矩形波及び前記第２矩形波に対して位相が１８０°異なる第３矩形波を有する第３電圧を前記第２の電極に印加する第３電源と、を備え、
前記第３電源は、前記レンズ機能の切り替えの際に前記第３電圧を前記第２の電極に所定時間印加するように構成されてなることを特徴とする、液晶レンズ。
【請求項２】
前記第３電源が前記第３電圧を印加する前記所定時間は、１０ミリ秒以上５０ミリ秒以下である、請求項１に記載の液晶レンズ。
【請求項３】
前記第３電源が前記第３電圧を印加する前記所定時間は、前記第３電圧を印加しない場合における前記応答時間の１／２５以上１／４以下である、請求項１又は２に記載の液晶レンズ。
【請求項４】
前記第１の電極と前記液晶層との間に高抵抗膜を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の液晶レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶レンズの改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶レンズは、液晶分子が一方向に配向している液晶層に電圧を印加し、この液晶分子の配向制御を行うことで屈折率分布を変化させるデバイスであり、モータ等の機械的な駆動部を持たずに焦点距離を可変できるという特徴を有する。
【０００３】
従来の液晶レンズは、特許文献１に開示されるように、第１の電極を有する第１の基板と、第１の電極に対向する第２の電極を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に配される液晶層と、第１の電極と液晶層との間に配される高抵抗膜（層）とを主に備える。第１の電極は、円形の開口を有する第１の電極部と、この開口内に配される第２の電極部とを有する。高抵抗膜は、第１の電極部及び第２の電極部に重なるように、これらに積層されている（同文献の段落０００６、００２７及び図１等参照）。
【０００４】
この液晶レンズは、第１の電極に係る第１の電極部と第２の電極との間に第１の電圧（電圧Ｖ１）を印加するとともに、第１の電極に係る第２の電極部と第２の電極との間に第１の電圧とは独立した第２の電圧（電圧Ｖ２）を印加する（同文献の段落００２１参照）。液晶レンズは、第１の電圧と第２の電圧を制御するとともに、高抵抗膜によって好適な電界を生じさせる。これにより、液晶レンズは、液晶層内の液晶分子を規則的に励起させ、凸レンズ又は凹レンズとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１９５６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液晶レンズのレンズ機能を切り替える場合、例えば、凸レンズから凹レンズへと切り替え、あるいは凹レンズから凸レンズへと切り替える場合には、第１の電圧と第２の電圧とを変更することで、液晶レンズの屈折率分布を変化させ、結果として焦点距離が変更される。この場合において、液晶レンズは、所期の屈折率分布に応じた焦点距離とするために相応の応答時間を要する。液晶レンズの性能を向上させるためには、この応答時間を短縮することが重要になる。
【０００７】
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであり、レンズ機能の切り替えに係る液晶レンズの応答時間を短縮することを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、円形の開口を有する第１電極部及び前記開口の内側に配される第２電極部を有する第１の電極と、前記第１の電極に対向する第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配される液晶層と、前記第１の電極と前記第２の電極とに矩形電圧を印加する電源と、を備え、前記電源による印加電圧に応じた応答時間でレンズ機能を切り替える液晶レンズにおいて、前記電源は、第１矩形波を有する第１電圧を前記第１電極部に印加する第１電源と、前記第１矩形波と同位相の第２矩形波を有する第２電圧を前記第２電極部に印加する第２電源と、前記第１矩形波及び前記第２矩形波に対して位相が１８０°異なる第３矩形波を有する第３電圧を前記第２の電極に印加する第３電源と、を備え、前記第３電源は、前記レンズ機能の切り替えの際に前記第３電圧を前記第２の電極に所定時間印加するように構成されてなることを特徴とする。
【０００９】
上記のように、液晶レンズにおけるレンズ機能の切り替えの際に、第１電圧及び第２電圧とは１８０°位相の異なる第３電圧を第３電源によって第２の電極に印加することで、液晶層に含まれる液晶分子のチルト角の変更に要する時間を短縮でき、したがってレンズ機能の切り替えに係る液晶レンズの応答時間を可及的に短縮できる。
【００１０】
この場合において、前記第３電源が前記第３電圧を印加する前記所定時間は、１０ミリ秒以上５０ミリ秒以下であることが望ましい。あるいは、前記第３電源が前記第３電圧を印加する前記所定時間は、前記第３電圧を印加しない場合における前記応答時間の１／２５以上１／４以下であることが望ましい。
【００１１】
また、本発明に係る液晶レンズは、前記第１の電極と前記液晶層との間に高抵抗膜を備えることが望ましい。高抵抗膜により、第１電極部の開口の中心部にまで軸対称の電界を好適に発生させることができ、液晶レンズの性能を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、レンズ機能の切り替えに係る液晶レンズの応答時間を短縮することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る液晶レンズの断面図である。
【図２】第１の電極を示す平面図である。
【図３】液晶分子の挙動を示す概略図である。
【図４】電極に印加する電圧の波形を示す図である。
【図５】電極に印加する電圧の波形を示す図である。
【図６】電極に印加する電圧の波形を示す図である。
【図７】電極に印加する電圧の波形を示す図である。
【図８】電極に印加する電圧の波形を示す図である。
【図９】電極に印加する電圧の波形を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る液晶レンズの断面図である。
【図１１】液晶レンズの応答時間を測定するための装置の概要を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図９は、本発明に係る液晶レンズの第１実施形態を示す。
【００１５】
図１に示すように、液晶レンズ１は、第１の電極２を有する第１の基板３と、この第１の基板３に対向するとともに第２の電極４を有する第２の基板５と、第１の基板３と第２の基板５との間に配される液晶層６と、同じく第１の基板３と第２の基板５との間に配されるスペーサ７とを主に備える。
【００１６】
第１の基板３は、透明なガラス板により構成されるが、これに限定されるものではない。第１の基板３は、第１の電極２の他、この第１の電極２を覆う絶縁膜８と、この絶縁膜８に積層される高抵抗膜９と、この高抵抗膜９に積層される配向膜１０とを備える。
【００１７】
図１及び図２に示すように、第１の電極２は、例えばＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電性酸化物により構成されるが、これに限定されるものではない。また、第１の電極２は、第１電極部１１と、第２電極部１２とを備える。
【００１８】
図２に示すように、第１電極部１１は、矩形状に形成されるとともに、その中央部に、円形の開口１３を有する。図１に示すように、第１電極部１１は、矩形電圧を印加する電源（以下「第１電源」という）１４に接続されている。第１電源１４は、第１電極部１１における外縁部の一部に接続される。この第１電源１４により、第１電極部１１には所定の矩形波（以下「第１矩形波」という）を有する電圧（以下「第１電圧」という）が印加される。
【００１９】
第２電極部１２は、第１電極部１１における開口１３の内側に設けられる。図２に示すように、第２電極部は、円形の主電極部１２ａと、矩形の端子部１２ｂとを有する。主電極部１２ａの直径は、第１電極部１１における開口１３の内径よりも小さい。主電極部１２ａは、第１電極部１１の開口１３と同心状に配置される。したがって、第１電極部１１の開口１３と主電極部１２ａとの間には隙間が形成される。端子部１２ｂは、その一端部が主電極部１２ａの縁部に一体に形成されてなる。端子部１２ｂは、主電極部１２ａの半径方向に沿って、当該主電極部１２ａから突出するように形成される。  
【００２０】
図１に示すように、第２電極部１２は、第１電源１４とは独立した矩形電圧を印加する電源（以下「第２電源」という）１５に接続されている。この第２電源１５は、第２電極部１２の端子部１２ｂに接続される。この第２電源１５により、第２電極部１２には所定の矩形波（以下「第２矩形波」という）を有する電圧（以下「第２電圧」という）が印加される。
【００２１】
絶縁膜８は、可視光で透明な膜であり、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３等の酸化物により構成され、又は、ＡｌＮ、ＳｉＮ等の窒化物、ＭｇＦ２、ＣＦ２等のフッ化物、ＺｎＳ等の硫化物等の非酸化物により構成され得る。絶縁膜８は、第１電極部１１及び第２電極部１２を被覆することで、第１の電極２と高抵抗膜９とを絶縁する。絶縁膜８の厚みは、１００ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、２００ｎｍ〜６００ｎｍがより好ましく、３００ｎｍ〜４００ｎｍが最も好ましい。
【００２２】
高抵抗膜９は、第１電極部１１の開口１３の中心部にまで軸対称の電界が好適に発生し得るようにするためのものである。高抵抗膜９は、酸化スズ、酸化亜鉛、アルミニウム亜鉛酸化物、インジウムスズ酸化物、アンチモンスズ酸化物、ガリウム亜鉛酸化物、シリコン亜鉛酸化物、スズ亜鉛酸化物、ホウ素亜鉛酸化物、及びゲルマニウム亜鉛酸化物のうちの少なくとも一種を含むことが好ましい。これに限らず、絶縁膜８が非酸化物で構成される場合には、高抵抗膜９の抵抗値を安定化させるために、高抵抗膜９を例えばＩＧＺＯ（インジウムガリウム亜鉛酸化物）により構成してもよい。
【００２３】
また、高抵抗膜９の厚みは、２０ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましく、７０ｎｍ〜２００ｎｍが最も好ましい。高抵抗膜９のシート抵抗は、１００ｋΩ／ｓｑ〜１００ＧΩ／ｓｑが好ましく、５００ｋΩ／ｓｑ〜１０ＧΩ／ｓｑがより好ましく、１ＭΩ／ｓｑ〜１ＧΩ／ｓｑが最も好ましい。
【００２４】
配向膜１０は、例えばラビング処理で微小な溝部が形成されたポリイミド膜により構成され得るが、これに限定されるものではない。液晶層６に含まれる液晶分子ＬＣは、配向膜１０の作用によりプレチルト角θ１（図３（ａ）参照）で配向され得る。
【００２５】
第２の基板５は、透明なガラス板により構成されるが、これに限定されるものではない。第２の基板５は、その一方の表面に固定される第２の電極４を、第１の基板３における第１の電極２に対向させるように設けられる。
【００２６】
第２の基板５に形成される第２の電極４は、第２の電極４に矩形電圧を印加可能な電源（以下「第３電源」という）１６に接続される。第３電源１６は、スイッチ１７を介して第２の電極４に接続される。スイッチ１７は、第２の電極４を、この第３電源１６と接地端子ＧＮＤとに切り替え可能に接続する。この第３電源１６により、第２の電極４には所定の矩形波（以下「第３矩形波」という）を有する電圧（以下「第３電圧」という）が印加される。
【００２７】
第２の電極４は、第１の電極２、すなわち、第１電極部１１及び第２電極部１２と対向することが可能な面積を有する円形又は矩形状に構成される。また、第２の電極４は、第１の電極２と同様に、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電性酸化物により構成されるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
第２の基板５は、上記の第２の電極４の他、液晶層６に面するように設けられる配向膜１８を有する。配向膜１８は、第２の電極４を覆うように、当該第２の電極４に積層されている。配向膜１８は、例えばラビング処理されたポリイミド膜などにより構成され得るが、これに限定されない。
【００２９】
液晶層６は、第１の基板３、第２の基板５及びスペーサ７によって構成される空間にホモジニアス液晶を収容することにより構成される。液晶層６の厚みは、液晶レンズ１に必要とされるレンズパワーに応じて適宜設定され得る。
【００３０】
スペーサ７は、金属（例えばアルミニウム）、ガラスその他の材料により環状に構成される。スペーサ７は、陽極接合により第１の基板３と第２の基板５とに接合されるが、接合方法は陽極接合に限定されない。スペーサ７の厚みは、液晶層６の厚みや液晶層６に要求される性能に応じて適宜設定できる。
【００３１】
以下、上記構成の液晶レンズ１の動作について図３乃至図９を参照しながら説明する。液晶レンズ１は、第１電源１４及び第２電源１５の第１電圧及び第２電圧を調整することにより、レンズ機能の切り替えを実行する。
【００３２】
ここで、「レンズ機能」とは、液晶レンズ１を凸レンズとして機能させ、又は凹レンズとして機能させることをいう。
【００３３】
「レンズ機能の切り替え」とは、凸レンズとして機能する液晶レンズ１を凹レンズとして機能するように、第１電圧及び第２電圧を変更すること、あるいは凹レンズとして機能する液晶レンズ１を凸レンズとして機能するように、第１電圧及び第２電圧を変更することをいう。
【００３４】
また、「レンズ機能の切り替え」は、各電源１４〜１６の各電圧を印加しない状態（電源オフ）から、凸レンズ又は凹レンズとして機能するように、液晶レンズ１を起動させる場合を含む。加えて、「レンズ機能の切り替え」は、凸レンズとして機能する液晶レンズ１の屈折率分布を変化させ、結果として焦点距離を変更し、又は凹レンズとして機能する液晶レンズ１の屈折率分布を変化させ、結果として焦点距離を変更する場合を含む。
【００３５】
液晶レンズ１は、第１の電極２と第２の電極４とに所定の電圧を印加する。すなわち、第１電源１４及び第２電源１５により、第１の電極２における第１電極部１１と第２電極部１２とに異なる電圧を印加する。これにより、液晶レンズ１は、高抵抗膜９を介して好適な電界を発生させる。液晶レンズ１は、この電界により、図３（ａ）に示すように、液晶層６においてプレチルト角θ１にて配向される液晶分子ＬＣを、図３（ｂ）に示すように、所定のチルト角θ２にて規則的に励起させる。
【００３６】
図４乃至図９は、縦軸に印加電圧Ｖを示し、横軸に時間ｔを示す。図４乃至図９における（ａ）図は、第１の電極２における第１電極部１１に印加される、第１電源１４の第１電圧に係る電圧波形を示す。図４乃至図９における（ｂ）図は、第１の電極２における第２電極部１２に印加される、第２電源１５の第２電圧に係る電圧波形を示す。図４乃至図９における（ｃ）図は、第２の電極４に印加される、第３電源１６の第３電圧に係る電圧波形を示す。
【００３７】
図４は、電源オフの状態から液晶レンズ１を凸レンズとして起動させた場合における各電極２，４の電圧波形を示す。図４（ａ）に示すように、第１電極部１１には、振幅がＶ１となる第１矩形波を有する第１電圧（電位）が印加される。また、図４（ｂ）に示すように、第２電極部１２には、振幅がＶ２となる第２矩形波を有する第２電圧が印加される。また、図４（ｃ）に示すように、第２の電極４には、振幅がＶ３となる第３矩形波を有する第３電圧が印加される。図４（ａ）（ｂ）に示すように、第１矩形波と第２矩形波とは同位相とされており、図４（ｃ）に示すように、第３矩形波は、第１矩形波及び第２矩形波とは１８０°位相が異なっている。
【００３８】
図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１電圧、第２電圧及び第３電圧は、無印加の状態（電源オフ）から、時間Ｔ０において同時に印加される。その後、第１電圧、第２電圧は印加され続けるが、第３電圧は、図４（ｃ）に示すように、時間Ｔ０から時間Ｔ１までの一定時間Ｔに印加される。具体的には、第２の電極４は、スイッチ１７の動作により、接地端子ＧＮＤに接続された状態から、時間Ｔ０において第３電源１６に接続される。その後、第２の電極４は、スイッチ１７の動作により、時間Ｔ１において接地端子ＧＮＤに再び接続されてグラウンド電極となる。
【００３９】
第３電圧の印加時間Ｔは、１０ミリ秒（ｍｓｅｃ）以上５０ミリ秒以下とされることが望ましい。また、第３電圧の印加時間Ｔは、第３電圧を印加しない場合におけるレンズ機能の切り替えに係る液晶レンズ１の応答時間Ｔａに対して、１／２５以上１／４以下（Ｔａ／２５≦Ｔ≦Ｔａ／４）とされることが望ましい。
【００４０】
液晶レンズ１を凸レンズとして機能させる場合、第１電圧（実効値）は第２電圧（実効値）よりも大きく設定される。また、第３電圧（実効値）は第１電圧（実効値）以下に設定される。第２の電極４に第３電圧を印加することにより、この第３電圧を印加しない場合と比較して、液晶分子ＬＣをプレチルト角（図３（ａ）参照）から所定のチルト角（図３（ｂ）参照）に励起させるまでの時間、すなわち、液晶レンズ１の応答時間を短縮できる。
【００４１】
図５は、電源オフから液晶レンズ１を凹レンズとして起動させる場合における各電極２，４の電圧波形を示す。図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、電圧無印加の状態から、時間Ｔ０において、第１電圧乃至第３電圧が同時に印加される。第１電圧及び第２電圧は第１電極部１１及び第２電極部１２に印加され続け、第３電圧は、時間Ｔ０から時間Ｔ１までの一定時間Ｔにおいて第２の電極４に印加される。液晶レンズ１を凹レンズとして機能させる場合、第１電圧は、第２電圧よりも小さく設定される。また、第３電圧は、第２電圧以下に設定される。
【００４２】
図６は、凸レンズとして機能する液晶レンズ１を凹レンズに切り替える場合における各電極２，４の電圧波形を示す。図６（ａ）に示すように、第１電源１４は、第１の電極２の第１電極部１１に対して第１電圧を印加するとともに、時間Ｔ１からこの第１電圧を減少させる。図６（ｂ）に示すように、第２電源１５は、第１の電極２の第２電極部１２に対して第２電圧を印加するとともに、時間Ｔからこの第２電圧を増加させる。上記のような第１電源１４及び第２電源１５の動作より、液晶レンズ１は、凸レンズから凹レンズへとレンズ機能を切り替える。
【００４３】
図６（ｃ）に示すように、第３電源１６は、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの一定時間Ｔに第３電圧を第２の電極４に印加する。すなわち、第２の電極４は、スイッチ１７の動作により、接地端子ＧＮＤに接続された状態から、時間Ｔ１において第３電源１６に接続される。その後、第２の電極４は、時間Ｔ２において接地端子ＧＮＤに再び接続されてグラウンド電極となる。
【００４４】
図７は、凹レンズとして機能する液晶レンズ１を凸レンズに切り替える場合における各電極２，４の電圧波形を示す。図７（ａ）に示すように、第１電源１４は、第１の電極２の第１電極部１１に対して第１電圧を印加するとともに、時間Ｔ１からこの第１電圧を増加させる。図７（ｂ）に示すように、第２電源１５は、第１の電極２の第２電極部１２に対して第２電圧を印加するとともに、時間Ｔ１からこの第２電圧を減少させる。上記のような第１電源１４及び第２電源１５の動作より、液晶レンズ１は、凹レンズから凸レンズへとレンズ機能を切り替える。図７（ｃ）に示すように、第３電源１６は、スイッチ１７の動作により、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの一定時間Ｔに第３電圧を第２の電極４に印加する。
【００４５】
図８は、凹レンズとして機能する液晶レンズ１を、屈折率分布を変化させ、結果として焦点距離が異なるように機能させた場合における各電極２，４の電圧波形を示す。図８（ａ）に示すように、第１電源１４は、第１の電極２の第１電極部１１に対して第１電圧を印加するとともに、時間Ｔ１からこの第１電圧を増加させる。図８（ｂ）に示すように、第２電源１５は、第１の電極２の第２電極部１２に対して第１電圧よりも大きな第２電圧を印加し続ける。図８（ｃ）に示すように、第３電源１６は、スイッチ１７の動作により、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの一定時間Ｔに第３電圧を第２の電極４に印加する。
【００４６】
図９は、凸レンズとして機能する液晶レンズ１を、屈折率分布を変化させ、結果として焦点距離が異なるように機能させた場合における各電極２，４の電圧波形を示す。図９（ａ）に示すように、第１電源１４は、第１の電極２の第１電極部１１に対して第２電圧よりも大きな第１電圧を印加し続ける。図９（ｂ）に示すように、第２電源１５は、第１の電極２の第２電極部１２に対して第２電圧を印加するとともに、時間Ｔ１からこの第２電圧を増加させる。図９（ｃ）に示すように、第３電源１６は、スイッチ１７の動作により、時間Ｔ１から時間Ｔ２までの一定時間Ｔに第３電圧を第２の電極４に印加する。
【００４７】
以上説明した本実施形態に係る液晶レンズ１によれば、液晶レンズ１におけるレンズ機能の切り替えの際に、第３電源１６によって第１電圧及び第２電圧とは１８０°位相の異なる第３電圧を一定時間Ｔにおいて第２の電極４に印加する。これにより、液晶分子ＬＣのチルト角の変更に係る速度を向上させることができる。これは、液晶分子ＬＣのチルト角θ２を増加させる場合に特に有効である。以上により、レンズ機能の切り替えに係る液晶レンズ１の応答時間を従来よりも短縮できる。
【００４８】
図１０は、液晶レンズの第２実施形態を示す。上記の第１実施形態では、一層の液晶層６を含む液晶レンズ１を例示したが、本実施形態では、液晶レンズ１は複数（二層）の液晶層６ａ，６ｂを含む。
【００４９】
具体的には、液晶レンズ１は、一対の第１の基板３と、これらの第１の基板３の間に配される第２の基板５とを備える。液晶レンズ１は、一方の第１の基板３と第２の基板５の一方の面との間に、第１の液晶層６ａを有し、他方の第１の基板３と、第２の基板５の他方の面との間に第２の液晶層６ｂを有する。
【００５０】
一対の第１の基板３は、第１実施形態と同様に、第１の電極２（第１電極部１１、第２電極部１２）、絶縁膜８、高抵抗膜９、及び配向膜１０を有する。第２の基板５は、その両面に、第２の電極４及び配向膜１８を有する。各液晶層６ａ，６ｂは、第１の基板３、第２の基板５、スペーサ７ａ，７ｂにより区画された空間内に形成されている。
【００５１】
第１実施形態と同様に、第１電源１４は、第１の電極２における第１電極部１１に接続される。第２電源１５は、第１の電極２における第２電極部１２に接続される。第３電源１６は、スイッチ１７を介して第２の電極４に接続される。
【００５２】
本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素には共通の符号を付している。本実施形態に係る液晶レンズ１は、第１実施形態と同じ効果を奏する。
【００５３】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【実施例】
【００５４】
以下、液晶レンズの実施例について説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００５５】
本発明者らは、レンズ機能の切り替えに係る液晶レンズの応答時間を測定するための試験を行った。試験では、ナイフエッジ法を応用することにより、レンズ機能の切り替えに係る応答時間を測定した。
【００５６】
試験装置（測定装置）の概要を図１１に示す。試験装置は、本発明に係る液晶レンズ１を装着した撮像装置１９を使用する。この試験では、測定基台２０上に複数の対象物Ａ〜Ｃを離間して配置し、液晶レンズ１のレンズ機能を切り替えて各対象物Ａ〜Ｃを撮像装置１９により撮影することにより、液晶レンズ１の応答時間を測定した。試験装置は、撮像装置１９と対向して配置され照明装置２１を含む。撮像装置１９による対象物Ａ〜Ｃの撮影は、照明装置２１からの光を対象物Ａ〜Ｃに照射した状態で行われる。なお、対象物Ａ〜Ｃはナイフであり、ナイフの刃（エッジ部）を撮像した。
【００５７】
図１１に示す対象物Ａは、液晶レンズ１を凸レンズとして機能させた場合に、撮像装置１９により撮像されるものである。対象物Ｂは、液晶レンズ１を電圧無印加状態から起動した場合に撮像される。対象物Ｃは、液晶レンズ１を凹レンズとして機能させた場合に撮像される。
【００５８】
撮像装置１９は、５ミリ秒ごとに画像データを取得できる。得られた複数の画像データを目視により確認し、対象物Ａ〜Ｃを明瞭に映す画像を特定する。この画像に至るまでの画像データの数と撮像時間の間隔である５ミリ秒とを乗算することで、液晶レンズ１の応答時間を求めることができる。
【００５９】
試験では、レンズ機能を複数のパターンで切り替え、それぞれの切り替パターンにおいて、液晶レンズ１の応答時間を測定した。レンズ機能の切り替えパターンは次の通りである。第１の切り替えパターンとして、液晶レンズ１を電圧無印加の状態から凸レンズとして機能するように起動させた場合（無印加→凸レンズ）に、対象物Ｂを撮像してから対象物Ａを撮像するまでに要する応答時間を測定した。第２の切り替えパターンとして、液晶レンズ１を電圧無印加の状態から凹レンズとして機能するように起動させた場合（無印加→凹レンズ）に、対象物Ｂを撮像してから対象物Ｃを撮像するまでに要する応答時間を測定した。
【００６０】
第３の切り替えパターンとして、凸レンズから凹レンズへと液晶レンズ１のレンズ機能を切り替えた場合（凸レンズ→凹レンズ）において、対象物Ａを撮像してから対象物Ｃを撮像するまでに要する液晶レンズ１の応答時間を測定した。第４の切り替えパターンとして、凹レンズから凸レンズへと液晶レンズ１のレンズ機能を切り替えた場合（凹レンズ→凸レンズ）において、対象物Ｃを撮像してから対象物Ａを撮像するまでに要する時間を測定した。
【００６１】
上記の各測定パターンにおいて、第３電圧を印加した場合（実施例）と、印加しなかった場合（比較例）とにおいて、その応答時間の長短を比較した。この実施例では、液晶レンズ１を凸レンズとして機能させるために、第１電圧を１２Ｖｒｍｓとし、第２電圧を２Ｖｒｍｓに設定した。また、液晶レンズ１を凹レンズとして機能させるために、第１電圧を３Ｖｒｍｓとし、第２電圧を１０Ｖｒｍｓに設定した。また、第３電圧の印加時間は、３０ミリ秒に設定した。試験結果を表１に示す。
【表１】
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【００６２】
表１に示すように、試験の結果、各切り替えパターンにおいて、第３電源による第３矩形波の電圧を印加した実施例は、当該電圧を印加しない比較例と比較して、液晶レンズ１の応答時間が大幅に短縮されることが判った。
【符号の説明】
【００６３】
１          液晶レンズ
２          第１の電極
３          第１の基板
４          第２の電極
５          第２の基板
６          液晶層
６ａ        第１の液晶層
６ｂ        第２の液晶層
７            スペーサ
７ａ        スペーサ
７ｂ        スペーサ
８          絶縁膜
９          高抵抗膜
１０          配向膜
１１          第１電極部
１２          第２電極部
１２ａ        主電極部
１２ｂ        端子部
１４          第１電源
１５          第２電源
１６          第３電源
１７          スイッチ
１８          配向膜
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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