(57)【要約】  エレクトロウエッティング型可変焦点レンズを組み込む像センサでは、ゴースト像の発生を減少すなわち実質的に除去する手段が供されている。上述の型の可変焦点レンズは、第1流体(A)及び、軸上で変位する第2流体が供される筐体を有する。二流体は非混和で、メニスカス(14)上で接していて、各屈折率は異なっている。第1電極(2)及び第2電極(12)が供され、メニスカス(14)の形状は、第1電極(2)と第2電極(12)との間に印加される電圧に依存して制御可能である。ゴースト像発生を減少すなわち実質的に除去する様々な方法が準備されている。それらには、筐体の内壁及び/又は外壁の光学特性の変更、それらの反射率の減少、ゴースト像を遮断する像センサ中の手段及び、筐体を構成する適切な材料の選択及びそれらの組み合わせが含まれる。
2007531051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変焦点レンズにおけるゴースト像の発生を減少すなわち実質的に除去する方法であって、
第1流体及び第2流体が供されている筐体を有し、
前記流体は非混和で、メニスカス上で接し、各異なる屈折率を有し、
前記可変焦点レンズのレンズ機能を選択的に制御するため、前記メニスカスの形状及び/又は位置は可変で、
前記筐体の内壁の一部は動作中に前記メニスカスと接することが可能で、
前記内壁の一部は実質的に滑らかで、
前記筐体の壁の少なくとも一部の光学特性を設定又は変更する手順を有し、その手順によって前記壁の少なくとも一部の反射率を少なくとも減少させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記筐体の内壁及び/若しくは外壁の光学特性、並びに/又は、前記筐体壁のバルク部分の光学特性が設定又は変更されることで、それらの反射率が減少することを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記筐体は実質的に透明な材料で構成され、かつ、
前記筐体の外部表面の少なくとも一部は、光吸収コーティング又は光吸収層と共に供される、
ことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記の筐体外部表面の少なくとも一部は高散乱性であることを特徴とする、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の方法。
【請求項５】
前記の筐体外部表面の少なくとも一部は光吸収性の外側にある物体と結合することを特徴とする、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の方法。
【請求項６】
前記第2流体は、前記第1流体から軸上で変位することを特徴とする、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の方法。
【請求項７】
前記レンズは第1電極及び第2電極をさらに有し、
前記メニスカスの形状は、前記第1電極と前記第2電極との間に印加される電圧に依存して制御することが可能である、
ことを特徴とする、上記請求項のうちのいずれか1つに記載の方法。
【請求項８】
前記第1電極は、前記筐体内壁に塗布される導電性コーティングを有し、
光吸収コーティングは、前記の筐体内壁と前記電極との間に供される、
ことを特徴とする、請求項7に記載の方法。
【請求項９】
前記レンズは少なくとも一の側壁によって画定される筐体を有し、
前記筐体はその縦方向に延在する光軸を有し、
前記チャンバはメニスカス上で接する前記複数の流体を有し、
前記レンズは、前記筐体内部に含まれる各前記流体の相対容積を変化させる少なくとも一のポンプをさらに有する、請求項6に記載の方法。
ことを特徴とする、
【請求項１０】
前記メニスカスの周囲は前記側壁による制約を受け、
前記少なくとも一のポンプは、前記筐体内部に含まれる各前記流体の相対容積を変化させることで、前記光軸に沿って前記メニスカスの位置を制御可能に変化させるように備えられている、
ことを特徴とする、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記のメニスカス周囲は前記筐体の内部表面上で固定された状態で設置され、
前記少なくとも一のポンプは、前記筐体内部に含まれる各前記流体の相対容積を変化させることで、前記光軸に沿って前記メニスカスの形状を制御可能に変化させるように備えられている、
ことを特徴とする、請求項9に記載の方法。
【請求項１２】
前記筐体は、半透明及び/又は吸収材料で構成されていることを特徴とする、請求項1から11までのうちのいずれか1つに記載の方法。
【請求項１３】
光吸収性材料は、前記筐体を構成する材料が筐体にモールドされる前に、前記材料に混合されることを特徴とする、請求項1から12までのうちのいずれか1つに記載の方法。
【請求項１４】
前記筐体の外壁は回折構造と共に供されることを特徴とする、請求項1から13までのうちのいずれか1つに記載の方法。
【請求項１５】
前記筐体の外壁はブレーズドフレネル構造を有することを特徴とする、請求項14に記載の方法。
【請求項１６】
前記筐体は不透明な反射性材料で構成されることを特徴とする、請求項1に記載のレンズ。
【請求項１７】
少なくとも前記の筐体内壁は絶縁性材料で少なくとも一部がコーティングされることを特徴とする、請求項16に記載の方法。
【請求項１８】
前記絶縁性材料は光吸収性であることを特徴とする、請求項17に記載のレンズ。
【請求項１９】
薄い光吸収層は、前記の筐体内壁とその上に供される絶縁性層との間に供されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項２０】
前記筐体内壁、動作中に前記メニスカスが接触可能な部分の外側、の光学特性は等方的散乱が生じるように変更されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項２１】
前記筐体は有色材料で構成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項２２】
前記筐体は光吸収材料で構成されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
【請求項２３】
第1流体及び第2流体が供される筐体を有し、
前記複数の流体は非混和で、メニスカス上で接し、各異なる屈折率を有し、
前記可変焦点レンズのレンズ機能を選択的に制御するため、前記メニスカスの形状及び/又は位置は可変であって、
前記筐体の内壁の一部は動作中に前記メニスカスと接することが可能で、
前記内壁の一部は実質的に滑らかで、前記筐体の壁の少なくとも一部の光学特性は設定又は変更され、前記壁の少なくとも一部の反射率が少なくとも減少することで、動作中におけるゴースト像の発生が減少すなわち実質的に除去される、
ことを特徴とする可変焦点レンズ。
【請求項２４】
第1流体及び第2流体が供されている筐体を有し、
前記流体は非混和で、メニスカス上で接し、各異なる屈折率を有し、
前記可変焦点レンズのレンズ機能を選択的に制御するため、前記メニスカスの形状及び/又は位置は可変である、
ことを特徴とし、
請求項1から22までのうちのいずれか1つの記載の方法によって、前記可変焦点レンズにおけるゴースト像の発生を減少すなわち実質的に除去させる手段をさらに有する像センサ。
【請求項２５】
前記筐体は、少なくとも複数のゴースト像が像センサに到達しないような形状であることを特徴とする、請求項24に記載の像センサ。
【請求項２６】
前記筐体によって光が鏡面反射する結果生じるゴースト像の少なくとも一部を遮断するように備えられている絞りを有する、請求項24又は25に記載の像センサ。
【請求項２７】
請求項23に記載の可変焦点レンズ又は、請求項24から26のうちのいずれか1つに記載の像センサを有する撮像装置。
【請求項２８】
請求項27に記載の撮像装置を組み込む携帯通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変焦点レンズにおけるゴースト像除去に関し、特に、第1流体及び第2流体を有し、各流体は非混和であって、屈折率は異なっていて、メニスカス上で接していて、レンズ機能を選択的に制御することが可能であることを特徴とする型の可変焦点レンズにおけるゴースト像減少/除去に関する。
【背景技術】
【０００２】
流体とは以下のような性質を有する物質である。1.力に応答してその形状を変化させる、2.流動すなわちチャンバの外形に合わせようとする、そして、3.気体、液体及び流動可能な固体と液体との混合物が含まれる。さらに、可変焦点レンズのレンズ機能とは一以上の波長の光の焦点を合わせる（集束又は発散）能力のことである。
【０００３】
カメラモジュールでは、レンズスタックを構成する表面で意図しない反射が生じるときに、所謂ゴースト像が生じてしまう恐れがあり、これらの反射は、光学系の他の部分で結像された後、像センサに到達し、像中に望ましくないアーティファクトを生成してしまうだろう。このようなことはたとえば、光学系の筐体の内部表面が反射的である場合に生じる恐れがある。筐体の内部表面での鏡面反射によって光ビームの一部が散乱され、この散乱光が光学系の他の部分によって、ある点で主像を生成する光ビーム近傍で集束され、主像周辺近くにゴースト像を生成する。この問題を解決するため、従来のカメラモジュールでは、筐体内部表面の反射率を大幅に減少させ、それによってゴースト像の生成を減少させるため、筐体内部表面を粗くすることが可能である。
【０００４】
同様な効果は、所謂エレクトロウエッティングレンズのような二流体に基づく可変焦点レンズを有するカメラモジュールでも生じるだろう。これは、第1流体及び軸上で変位する第2流体が内部に供されている流体チャンバを有する可変焦点レンズであって、二流体は非混和であって、メニスカス上で接していて、各異なる屈折率を有する。そのようなエレクトロウエッティングレンズは典型的には、第1電極及び第2電極をさらに有し、メニスカスの形状は、第1電極と第2電極との間に印加される電圧に依存して変化する。他の型の可変焦点レンズは既知である。当業者には明らかなように、これらは、各異なる屈折率を有し、メニスカス上で接する二の非混和性流体が供されていて、レンズのレンズ機能がメニスカスの形状及び/又は位置を変化させることで選択的に制御可能であることを特徴とするチャンバに基づくものである。そのような可変焦点レンズの別な具体的典型的実施例について詳細に説明する。
【０００５】
流体チャンバが透明な場合では、流体チャンバ又は筐体の外部境界での反射の結果としてゴースト像が生じるだろう。これは、流体と筐体との間の屈折率差が、筐体と周辺媒質との屈折率変化に比べて小さいという事実のためである。一の既知の配置では、流体チャンバは透明電極及びコーティングを有する透明ガラスシリンダを有して良く、その配置は、特にシリンダ外部が空気と界面をなすことで、上述の大きな屈折率ステップが生じているときにゴースト像の影響を非常に受けやすい。
【０００６】
流体チャンバがたとえば金属で構成されている場合、その内部は一般的には高反射性で、その結果上述及び図1で図示しているようにゴースト像が発生する。図1は、エレクトロウエッティングレンズ構成を有するレンズスタックを有する結像系を図示している。このエレクトロウエッティングレンズ構成は、第1流体A及び第2流体Bが内部に供されている流体チャンバ5を有し、第1流体Aと第2流体Bとは非混和であって、メニスカス上で接し、各異なる屈折率を有する。第1電極及び第2電極（図示していない）が供され、メニスカス14の形状は第1電極と第2電極との間に印加される電圧に依存して制御することができる。
【０００７】
光ビーム100は、レンズスタックを通過してエレクトロウエッティングレンズへ向かい、入射光ビームの少なくとも一部は流体チャンバ5の反射性の内壁によって反射されて光学系の他の部分へ向かい、そこから結像面102へ向かう。しかし、流体チャンバ5の内壁で鏡面反射するため、入射光ビームの一部200は散乱され、結像面102上の他の点で集束することで主像周辺にゴースト像を生成してしまう。これは、筐体5が研磨された金属で構成される場合に特に問題となり、その結果として、結像モジュールはゴースト像発生の影響を非常に受けやすくなる。
【０００８】
これは明らかに望ましくない状態だが、従来のカメラモジュールにおいて行われてきたように、流体チャンバ5の内部表面を粗くすることではこの問題は解決しない。なぜなら、均一形状のメニスカスを得るため、メニスカス14端部は滑らかな表面を必要とするからである。
【特許文献１】国際公開第03/069380号パンフレット
【特許文献２】欧州特許出願公開第03101328.7号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第03101335.2号明細書
【特許文献４】国際公開第02/041303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】
【０００９】
本発明の目的は、第1流体及び第2流体を有し、二流体は非混和であって、各異なる屈折率を有し、メニスカス上で接し、レンズのレンズ機能は、メニスカスの形状及び/又は位置を変化させることで選択的に制御可能であることを特徴とする型の可変焦点レンズにおけるゴースト像の発生を減少すなわち実質的に除去する方法の提供である。また、ゴースト像の発生が減少すなわち実質的に除去されることを特徴とする上記型の可変焦点レンズの提供をも目的とする。像センサはそのような可変焦点レンズを含み、撮像装置はそのような像センサを含み、かつ、携帯通信機器はそのような撮像装置を組み込む。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に従うと、可変焦点レンズにおけるゴースト像の発生を減少すなわち実質的に除去する方法が提供される。可変焦点レンズは筐体を有し、その筐体には、第1流体及び第2流体が供され、流体は非混和で、メニスカス上で接し、各異なる屈折率を有し、当該可変焦点レンズのレンズ機能を選択的に制御するため、当該メニスカスの形状及び/又は位置は可変であって、当該筐体の内壁の一部は動作中に当該メニスカスと接することが可能で、当該内壁の一部は実質的に滑らかで、当該方法は、当該筐体の壁の少なくとも一部の光学特性を設定又は変更する手順を有し、その手順によって、当該壁の少なくとも一部の反射率を少なくとも減少させる。
【００１１】
また本発明に従うと、筐体を有し、その筐体には、第1流体及び第2流体が供され、流体は非混和で、メニスカス上で接し、各異なる屈折率を有し、当該可変焦点レンズのレンズ機能を選択的に制御するため、当該メニスカスの形状及び/又は位置は可変であって、当該筐体の内壁の一部は動作中に当該メニスカスと接することが可能で、当該内壁の一部は実質的に滑らかで、当該筐体の壁の少なくとも一部の光学特性は設定又は変更され、当該壁の少なくとも一部の反射率が少なくとも減少することで、動作中におけるゴースト像の発生が減少すなわち実質的に除去されることを特徴とする可変焦点レンズも提供される。
【００１２】
筐体内壁及び/若しくは、外壁の光学特性、並びに/又は筐体壁のバルク部分の光学特性を設定又は変更することで、その反射率を少なくとも減少させることは可能である。
【００１３】
本発明はまた、第1流体及び第2流体が供され、流体は非混和で、メニスカス上で接し、各異なる屈折率を有し、当該可変焦点レンズのレンズ機能を選択的に制御するため、当該メニスカスの形状及び/又は位置は可変であることを特徴とする筐体を有する可変焦点レンズを有し、当該可変焦点レンズにおけるゴースト像の発生を減少すなわち実質的に除去する手段をさらに有する像センサへも拡張される。
【００１４】
一の典型的実施例では、筐体は、当該筐体の外部表面の少なくとも一部は光吸収コーティング又は光吸収層と共に供されることを特徴とする、実質的に透明な材料で構成されて良い。筐体外部表面の少なくとも一部は高散乱性であって良く、及び/又は、筐体外部表面は光吸収性の外側にある物体と結合して良い。たとえば、筐体は光吸収材料で構成されるマウントで実質的に密閉されて良い。
【００１５】
一の典型的実施例では、第2流体は第1流体から軸上で変位して良く、レンズは第1電極及び第2電極をさらに有し、メニスカスの形状は、当該第1電極と当該第2電極との間に印加される電圧に依存して制御することができることを特徴とする。
【００１６】
この場合、第1電極は筐体内壁に塗布される導電性コーティングを有して良く、本発明の典型的実施例に従ってゴースト像を減少すなわち実質的に除去するため、薄く実質的に透明な光吸収コーティングが筐体内壁と電極との間に供されて良い。
【００１７】
筐体は半透明材料及び/若しくは吸収材料で構成されて良く、又は、筐体のモールド前に、光吸収材料を筐体に混合させても良い。さらに別な典型的実施例では、筐体外壁は、ゴースト像の少なくとも一部が像センサに到達しないような形状を有して良い。あるいはその代わりに、筐体外壁はブレーズド（鋸歯状）フレネルレンズ構造と共に供されて良く、この構造は、ゴースト像が像センサに到達するのを防ぐ筐体外壁の特定形状に対して省スペースを可能にする。
【００１８】
本発明の像センサの場合、像センサは、光の鏡面反射の結果生じるゴーストの少なくとも一部を筐体によって遮断するように備えられている開口絞りと共に供されて良い。
【００１９】
上述の技法の如何なる組み合わせも使用可能であることは理解できるだろう。
【００２０】
筐体は、（研磨された）金属のような不透明な反射性材料で構成されて良い。少なくとも筐体内壁は少なくとも部分的に絶縁材料でコーティングされ、絶縁材料は光吸収性であって良い。別な典型的実施例では、薄い光吸収性層が、少なくとも筐体内壁と、その上に供される絶縁層との間に供されて良い。
【００２１】
筐体内壁、つまり動作中にメニスカスが接するような部分の外側の光学特性は、鏡面反射の代わりに等方的散乱が起こるように、変化させる（たとえば粗くする）ことができる。筐体は有色（つまり吸収）材料で構成されて良い。たとえば当業者にとって明らかなように、アルミニウムは黒色に着色することが可能で、他の材料は他の方法を使用することで着色することが可能である。再度繰り返すが、上述の技法の如何なる組み合わせも使用可能であることは理解できるだろう。
【００２２】
結局のところ、本発明のさらに別な典型的実施例では、筐体は光吸収材料で構成されて良い。
【００２３】
上述の技法は、必ずしも円柱状の筐体の使用に限定されるわけではなく、たとえば円錐のような他の形状の筐体でも使用についても同様に適用可能である。
【００２４】
他の典型的実施例において、上述のゴースト像減少/除去方法という点では、レンズはチャンバ縦方向に延在する光軸を有する、少なくとも一の側壁によって画定されるチャンバを有して良い。チャンバは、メニスカス上で接する複数の流体を有し、レンズは、チャンバ内部に含まれる各流体の相対容積を変化させる少なくとも一のポンプをさらに有することを特徴とする。
【００２５】
第1特定配置では、メニスカスの周囲は側壁による制約を受け、少なくとも一のポンプは、チャンバ内部に含まれる各流体の相対容積を変化させることによって、メニスカスの位置を光軸に沿って制御可能に変化させるように備えられている。
【００２６】
別な特定配置では、メニスカス周囲はチャンバ内部表面で固定された状態で設置されて良く、少なくとも一のポンプは、チャンバ内部に含まれる各流体の相対容積を変化させることによって、メニスカスの形状を制御可能に変化させるように備えられている。
【００２７】
この場合、チャンバ内部表面の濡れ性は縦方向に変化するのが好ましく、エレクトロウエッティング効果によって制御可能に変化させるように備えられているのが最も好ましい。
【００２８】
本発明はさらに、上述の可変焦点レンズ又は像センサを有する撮像装置にも拡張され、そのような撮像装置を組み込む携帯通信機器にも拡張される。
【００２９】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書で説明する実施例を参照することで明らかになるだろう。
【実施例】
【００３０】
ここで、本発明の実施例について、ただの例示として添付の図を参照することで説明する。
【００３１】
最初に特許文献1で説明されている可変焦点（すなわち“エレクトロウエッティング”）レンズについて説明する。図2から図4は、毛細管を形成する円柱状の第1電極2を有し、透明前部素子4及び透明後部素子6によって密閉されている可変焦点レンズを図示している。密閉されることで、二の流体を有する流体チャンバ5を形成する。電極2は管内壁に塗布された導電性コーティングであって良い。
【００３２】
この典型的な設計では、二の流体は、たとえばシリコーン油又はアルケンのような絶縁性第1液体A、ここでは以降“油”と表記する、並びに、たとえば食塩水を含む水のような、極性及び/又は導電性液体Bの状態を有する二の非混和性液体から構成される。二の液体は、レンズが流体の配向とは独立に機能する、つまり二の流体間の重力による効果に依存しないように、等密度になるように備えられて良い。これはたとえば、第1液体成分を適切に選択することで実現できる。たとえば、アルケン又はシリコーン油に分子成分を加えることで調節し、その濃度を食塩水の濃度と適合させることが可能である。この例では流体は、第1流体Aが第2流体Bよりも高い屈折率を有するように選ばれる。
【００３３】
第1電極2は典型的には1mmから20mmの内部半径を有する円柱である。電極2は金属材料で構成され、たとえばパリレンによって構成される絶縁層8によってコーティングされる。絶縁層は、流体接触層10でコーティングされる。流体接触層10は、流体チャンバの円柱壁に対する、メニスカスの接触層におけるヒステリシスを減少させる。第1電極と第2電極との間に電圧が印加されていないとき、第2流体に対する流体接触層の濡れ性は、メニスカス14と流体接触層10との共通部分の両側において実質的に等しい。
【００３４】
第2の環状電極12は、流体チャンバの一の終端部に備えられている。この場合であれば後部素子の隣である。第2電極12が第2流体Bに作用するように、電極12は流体チャンバの少なくとも一部と共に備えられる。二の流体A及びBは、メニスカス14によって二の流体が分離されるように非混和性である。第1電極と第2電極との間に電圧を印加しないときに、流体接触層の濡れ性は、第2流体Bに対してよりも第1流体Aに対する方が大きくなる。エレクトロウエッティングのため、第2液体Bに対する濡れ性は、第1電極と第2電極との間の電圧印加によって変化する。これは、3相線（流体接触層10と二の流体A及びBとの間の接触線）でのメニスカスの接触角を変化させようとする。よってメニスカスの形状は印加電圧に依存して変化する。
【００３５】
この段階では、第2流体から見てメニスカスがくぼんでいる場合には、第1流体と第2流体との間のメニスカスは凹面と呼ばれることに留意しなくてはならない。第1流体がレンズと見なされる場合、先述の定義に従い、このレンズは通常凹面と呼ばれる。
【００３６】
図2を参照すると、低電圧V1、たとえば0[V]から20[V]、が電極間に印加されるとき、メニスカスは第1凹面メニスカス形状をとる。この配置では、流体Bで測定された、メニスカスと流体接触角10との間の初期接触角θ1はたとえば約140°である。第1流体Aの屈折率が第2流体Bの屈折率よりも高いため、メニスカスによって形成されるレンズ、ここではこれをメニスカスレンズと呼ぶ、はこの配置で比較的大きな負の屈折力を有する。
【００３７】
メニスカス形状の凹面性を減少させるためには、第1電極と第2電極との間により高電圧が印加される。図3を参照すると、中程度の電圧V2、たとえば20[V]から150[V]で絶縁層の厚さに依存する、が電極間に印加されるとき、メニスカスは、図2のメニスカスと比較して増大した曲率半径を有する第2凹面メニスカス形状をとる。この配置では、第1流体Aと流体接触角10との間の中程度の接触角θ2はたとえば約100°である。第1流体Aの屈折率が第2流体Bの屈折率よりも高いため、この配置でのメニスカスレンズは比較的小さな負の屈折力を有する。
【００３８】
凸面メニスカス形状を形成するためには、第1電極と第2電極との間にさらに大きな電圧が印加される。ここで図4を参照すると、比較的高い電圧V3、たとえば150[V]から200[V]、が電極間に印加されるとき、メニスカスは凸面メニスカス形状をとる。この配置では、第1流体Aと流体接触角10との間の最大接触角θ3はたとえば約60°である。第1流体Aの屈折率が第2流体Bの屈折率よりも高いため、この配置でのメニスカスレンズは正の屈折力を有する。
【００３９】
図5Aは、未刊行の特許文献2で説明されている型の可変レンズを図示している。レンズ100は、二の明確に異なる素子から構成されているものと見なすことができる。レンズ機能は、二の流体AとBとの間にあるメニスカス150及び、レンズ機能の形状を変化させるように設けられているポンプ110で構成されている。
【００４０】
上述のように、流体とは以下のような性質を有する物質である。1.力に応答してその形状を変化させる、2.流動すなわちチャンバ外形に合わせようとする、そして、3.気体、液体、蒸気及び流動可能な固体と液体との混合物が含まれる。
【００４１】
二の流体A及びBは、実質的に非混和つまり、二の流体は混じり合わない。二の流体A及びBはそれぞれ異なる屈折率を有する。よって、流体がそれぞれ異なる屈折率を有するため、レンズ機能は二の流体が接触する領域に沿って形成されるメニスカス150によって供される。レンズ機能とは、メニスカス150が一以上の波長の光の焦点を合わせる（集束又は発散）させる能力のことである。この特別な実施例では、流体Aの屈折率は流体Bの屈折率よりも大きいものとする。
【００４２】
レンズ100への重力効果を最小限にするため、二の流体の密度は実質的に等しいことが好ましい。
【００４３】
流体A及び流体Bはチャンバ125内に密閉されている。この実施例では、チャンバ125は長手方向に延在する管の形状をとり、管は内部面120によって画定される側壁を有する。光軸は管の縦方向を通り抜けて延在する。この特別な実施例では、管は、断面が一定の円である円柱管であって、光軸は管の軸と共軸である。流体を密閉するチャンバ125を形成するため、付加的壁121及び付加的壁122は管終端部まで延在する。光軸90に沿って横たわっているチャンバ125の壁121及び壁122の少なくとも一部は透明である。所望であれば、これらの壁121及び122のうちのいずれか1つ又は両方はレンズ形状であって良い。
【００４４】
二の流体AとBとの間のメニスカス150はレンズ100の光軸90を横切るように延在する。横切る、という語は、メニスカスが光軸と交差（するように延在）し、メニスカスは光軸と平行にはならないことを意味する。メニスカス150は所望の角度で光軸90に交差して良い。メニスカス150の周囲は管の側壁120によって画定される。
【００４５】
典型的には、流体A及び流体Bをチャンバ125内の所望の部分に設置するためには、チャンバの各異なる領域は、各流体が各対応する領域で引きつけられるように、各流体に対して各異なる濡れ性を有することになる。濡れ性とは、領域が流体によって濡れる（被覆される）程度を意味する。たとえば、流体Aが水で、流体Bが油の場合、壁122の内部表面は、流体Aを引きつけて流体Bを引きつけないようにするために親水性となるだろう。
【００４６】
メニスカス150の周辺は管の側壁の表面120と接する。メニスカスの周辺は表面120上で固定されて設置されている。換言すれば、メニスカス150の周辺が表面120に触れる位置151は固定されている。つまり、メニスカス周辺は表面で固定されている。この特別な実施例では、メニスカス周辺は位置151での表面の濡れ性の急激な変化によって、表面に固定されている。たとえば位置151では、表面120は疎水性から親水性へと変化する。
【００４７】
メニスカス150の形状は、二の流体間の圧力差及び、円柱の内径によって決定される。図示されたメニスカス150は凸面である（流体Aから見て）。
【００４８】
流体が満たされたチャンバ125と接続するポンプ110は、一以上の流体をチャンバ125へ送り出し、かつ流体をチャンバ125から送り込むように備えられている。
【００４９】
この特別な実施例では、チャンバ125内部の二の流体の全容積が同一となるように、ポンプ110は、流体Aの容積増大と流体Bの容積減少（逆についても同様）を同時に行うように備えられている。その結果、メニスカス周辺は表面120に固定されているので、メニスカス150の形状が変化する。
【００５０】
たとえば、余分な流体Aがチャンバ125に加えられるとき、メニスカス形状はより凸面になる、つまり破線150’で示されたメニスカスを形成するだろう。あるいはその代わりに、余分な流体Bが加えられる場合、メニスカスはその形状を、破線150’’で示された形状に変化させる、つまり凹面（流体Aから見て）になるだろう。チャンバ125内部の流体容積を変化させることで、メニスカス形状は、凸面から平面、そして凹面へと変化させることが可能となる。
【００５１】
メニスカスが半球形状のときに、曲率が最大になるものと期待される。しかし圧力がメニスカスを固定する作用を超えてしまうほどに大きくなるとき、メニスカスが変動する場所で閾値圧力に到達しやすくなり、結果としてメニスカスがその位置を変えてしまうことが分かる。そのような閾値圧力は濡れ性の変化の大きさに依存する。
【００５２】
図5Bは、流体Aの屈折率が流体Bの屈折率よりも大きく、メニスカス150、つまり平凸レンズ160の焦点距離がfのときの実効的な光学機能を図示している。換言すると、メニスカス150は実効的に、平行光170（光軸90に平行な方向でレンズに入射する）をレンズからの距離fの焦点172に集光するというレンズ160の機能を提供する。
【００５３】
メニスカスが形状を変化させる（つまり、図5Aの破線150’で図示された形状になる）とき、実効的なレンズ機能もまた、破線160’で図示された形状に変化する。メニスカス150’はメニスカス150よりもより曲率が大きくなっているので、レンズパワーはより大きくなる、つまりメニスカス160’はより短い焦点距離を有することで、平行光170を、レンズからの距離がより短い焦点172’に集光する。
【００５４】
図5Aで図示された実施例では、メニスカス150は表面の濡れ性変化によって固定されて設けられている。しかし、他の技術をメニスカス周辺の位置を固定するのに用いて良いことは明らかである。
【００５５】
図6Aで図示されているように、未刊行特許文献3で説明されている別な型の典型的可変焦点レンズは多くの点で図5A及び図5Bの可変焦点レンズと似ているため、これらの同様の素子については同一参照符号が付されている。
【００５６】
よって図6Aで図示された可変レンズでは、レンズ100は、二の明確に異なる素子から構成されているものと見なすことができる。レンズ機能は、二の流体AとBとの間にあるメニスカス、及びレンズ機能の位置を変化させるために備えられているポンプ110で構成されている。
【００５７】
繰り返すと、流体とは以下のような性質を有する物質である。1.力に応答してその形状を変化させる、2.流動すなわちチャンバ外形に合わせようとする、そして、3.気体、液体、蒸気及び流動可能な固体と液体との混合物が含まれる。
【００５８】
前述のように、二の流体AとBは実質的に非混和、つまり二の流体は混じり合わない。二の流体AとBはそれぞれ異なる屈折率を有する。流体が各異なる屈折率を有するため、従ってレンズ機能は二の流体の接触領域に沿って形成されるメニスカス150によって供される。レンズ機能とは、メニスカス150が一以上の波長の光の焦点を合わせる（集束又は発散）能力のことである。
【００５９】
レンズ100への重力効果を最小限にするため、二の流体は実質的に等密度であることが好ましい。
【００６０】
流体A及び流体Bはチャンバ125内部で密閉されている。この実施例では、チャンバ125は内部表面又は側壁120によって画定された長手方向に延在する管の形状をとる。光軸は管の縦方向に延在する。この特別な例では、チャンバは断面が一定の円である円柱管であって、光軸は管軸と共軸である。流体を密閉するチャンバ125を形成するため、付加的壁121及び付加的壁122は管終端部まで延在する。光軸90に沿って横たわっているチャンバ125の壁121及び壁122の少なくとも一部は透明である。
【００６１】
二の流体AとBとの間のメニスカス150はレンズ100の光軸90を横切るように延在する。横切る、という語は、メニスカスが光軸と交差（するように延在）し、メニスカスは光軸と平行にはならないことを意味する。メニスカス150は管の側壁120によって画定される。
【００６２】
典型的には、流体A及び流体Bをチャンバ125内の所望の部分に設置するためには、チャンバの各異なる領域は、各流体が各対応する領域で引きつけられるように、各流体に対して各異なる濡れ性を有することになる。濡れ性とは、領域が流体によって濡れる（被覆される）程度を意味する。たとえば、流体Aが極性流体で、流体Bが無極性流体の場合、壁122の内部表面は、極性流体Aを引きつけて無極性流体Bを引きつけないようにするために親水性となるだろう。
【００６３】
メニスカス150の形状はメニスカス端と内部表面120との接触角によって決定される。従って、メニスカス形状は表面120の濡れ性に依存する。図示されたメニスカス150は凸面（流体Aから見て）だが、メニスカスはたとえば凸面、凹面又は実質的に平面のような、任意の形状であって良い。
【００６４】
流体が満たされたチャンバ125と接続するポンプ110は、一以上の流体をチャンバ125へ送り出し、かつ流体をチャンバ125から送り込むように備えられている。この特別な実施例では、チャンバ125内部の二の流体の全容積が同一となるように、ポンプ110は、流体Aの容積増大と流体Bの容積減少（逆についても同様）を同時に行うように備えられている。その結果、各対応する流体Aが加えられるので、メニスカス150は光軸90に沿って移動する。たとえば、余分な流体Aが加えられるとき、メニスカスは光軸に沿って、破線150’で示された位置まで距離Xだけ移動するだろう。この特別実施例では、メニスカスの形状はこの移動によっては変化せず（表面120の濡れ性が均一のため）、光軸90に沿ったメニスカスの位置のみが変化する。
【００６５】
図6Bは、焦点距離がfのメニスカス150つまり平凸レンズ160によって供される実効的な光学機能を図示している。換言すると、メニスカス150は実効的に、平行光170（光軸90に平行な方向でレンズに入射する）をレンズからの距離fの焦点172に集光するというレンズ160の機能を提供する。
【００６６】
メニスカスが移動するとき（つまり図5Aの破線150’で図示された位置に）、レンズの実効的位置もまた破線160’で図示された位置へ移動する。メニスカス150及びメニスカス150’が同一形状のため、二のメニスカスは同一のレンズ形状160及び160’を有する（そしてその結果、同一レンズ特性、つまり同一パワー及び同一焦点距離を有する）。
【００６７】
図6Aは、メニスカスが位置150から位置150’へ距離Xだけ移動するときの様子を図示している。同様に、レンズ機能160’もまた、レンズ機能160を左に移動させたものと等価である。図6Bの光線図が、真空中での等価な機能を図示している場合、160’は160を左に距離Yだけ移動させたものとなる。ここで、Y=X/nAで、nAは流体Aの屈折率である。
【００６８】
図2から図4の実施例を再度参照すると、流体チャンバ5の内部表面が反射的な場合には、その面からの反射はゴースト像を発生させてしまう。このことは、一の配置に従った場合に特に正しい。それにより、円柱状流体チャンバ5すなわち筐体は研磨金属等で構成される。その場合、結像モジュールはゴースト像発生の影響を非常に受けやすくなる。
【００６９】
他の配置では、流体チャンバ5は実質的に透明な材料で構成されて良い、つまり流体チャンバは（たとえば）透明電極及びコーティングを有する透明ガラスシリンダを有して良く、その場合には、特にシリンダ外部が空気と界面をなし、流体と筐体との屈折率差が、筐体と周辺媒質との屈折率差に比べて比較的小さい、つまり上述の大きな屈折率ステップが存在するという事実により筐体の外部境界からの反射によってゴースト像が発生するときに結像モジュールは再度ゴースト像発生の影響を受けやすい。
【００７０】
本発明の目的は、エレクトロウエッティングフォーカスレンズを使用するカメラモジュールで発生するゴースト像を減少すなわち実質的に防ぐことである。
【００７１】
図7を参照し、第1例である透明流体チャンバ5の場合について検討すると、ゴースト像発生を減少すなわち実質的に除去する一の方法は、筐体5の外部表面を光吸収コーティング100たとえば、黒色ペイントでコーティングする、又は、筐体5は光吸収外側にある物体と結合させることが可能で、たとえば、図8で図示されているような光吸収材料で構成されるマウント102で密閉されて良く、間に光学接着剤104を結合させるのが好ましい。
【００７２】
薄い吸収コーティング106は、シリンダ5内部と、内部を被覆する電極（図示していない）との間に供されて良い。又は、吸収材料をシリンダ形状にする前に、すすのような吸収材料を透明シリンダに混合させても良い。実際、シリンダ5それ自体は、図10で図示されているように半透明/吸収材料で構成されて良く、適切な吸収材料は当業者には明らかである。
【００７３】
図11で図示されているような別な典型的実施例では、上述の目的は、筐体5の外部表面108を粗くすることでこの表面を高散乱性にすることで実現可能である。さらに別な典型的実施例では、外部筐体の幾何学的形状は、ゴースト像がセンサに到達しないようにすることが可能である。あるいはその代わりに、そのような形状は、図12で図示されているような鋸歯状ブレーズド（フレネル）回折格子構造110を備えることで代替して、省スペース可能とする。この型の鋸歯状フレネル構造が基づく概念については、特許文献4でその詳細が説明されている。
【００７４】
もちろん、上述の技法を組み合わせて使用することは可能である。
【００７５】
ここで筐体5が金属で構成されている場合について検討すると、内壁は高反射性であり、それによりゴースト像が生成される。金属筐体は一般的に、絶縁層で少なくともコーティングされ、ゴースト像の発生を減少すなわち実質的に除去するため、絶縁層114は、図14で図示されているような光吸収材料で構成されて良く、又は、薄い吸収コーティングを、金属筐体と上述の絶縁層との間に塗布しても良い。図15で図示されているように、鏡面反射の代わりにこれらの場所116で等方的散乱が発生するように、動作中にメニスカス14が接しない金属壁の部分を粗くして良い。さらに別な典型的実施例では、シリンダを形成する金属は、有色（吸収性）であって良い。又は、光吸収コーティング118は、図16で図示されているように筐体5の内壁に供されて良い。たとえば、アルミニウムは黒色に染色されて良い。他の金属は、当業者にとって明らかな、それぞれ異なるプロセスで染色されて良い。
【００７６】
さらに別な典型的実施例では、円柱状流体チャンバ5は、図17に図示されているように、たとえば黒のプラスチックのような吸収材料で単純に構成されて良い。
【００７７】
円柱状流体チャンバ5又は電極2は、グラファイト（黒色）で構成（又はコーティング）されても良い。グラファイトチャンバは、たとえ研磨グラファイトが反射性であるとしても、金属で構成された、又は金属でコーティングされたチャンバよりも反射性が弱くなる。
【００７８】
すべての場合において、図7から図17の文字’O’は油を意味し、上述の流体Aに対応し、文字’W’は“水”を意味し、上述の流体Bに対応する。さらにすべての場合において、参照番号’200’は、系と結合する望ましくない光線で、参照番号’300’は、概略的に図示された、本発明の各対応する実施例の結果除去されたゴーストを意味する。
【００７９】
ゴースト像が保持された状態を減少すなわち実質的に除去する上記の方法は、図5A、図5B、図6A、図6B及び他の可変焦点レンズすべてに同様に適用される。これらのレンズは第1流体及び第2流体を有し、二流体は非混和であり、メニスカス上で接し、各屈折率は異なっていて、メニスカスの形状及び/又は位置は、可変焦点レンズのレンズ機能を選択的に制御できるように可変であることを特徴とする。
【００８０】
本発明は、エレクトロウエッティングレンズを使用する撮像モジュールであって、携帯電話等の携帯通信機器に組み込まれているモジュールでの特別な用途を見いだす。
【００８１】
上述の実施例は本発明を限定するというよりは、むしろ本発明を図示するもので、当業者は、特許請求の範囲における請求項で定義される本発明の技術的範囲から離れることなく、本発明に関する多くの代替的実施例を設計することが可能であることに留意すべきである。本発明は、複数の明確に異なる素子を有するハードウエアの手段及び、適切にプログラミングされたコンピュータの手段によって実装することが可能である。複数の手段が列挙されている装置に関する請求項では、これらの手段のうちの複数が、ハードウエアにおける一及び同一の項目によって実施することが可能である。ある方法が、相互に異なる従属請求項において再掲されているという事実だけでは、これらの方法の組み合わせが利点を有しないということを示唆しない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】エレクトロウエッティング型可変焦点レンズを有する結像系の概略的断面図である。ここでは、ゴースト像の発生原理が図示されている。
【図２】本発明の第1の典型的な型の可変焦点レンズに従った調節可能レンズの概略的断面図である。
【図３】本発明の第1の典型的な型の可変焦点レンズに従った調節可能レンズの概略的断面図である。
【図４】本発明の第1の典型的な型の可変焦点レンズに従った調節可能レンズの概略的断面図である。
【図５Ａ】他の典型的な可変焦点レンズの動作原理を図示する概略的断面図である。このレンズによって同等な光学的機能が供される。
【図５Ｂ】他の典型的な可変焦点レンズの動作原理を図示する概略的断面図である。このレンズによって同等な光学的機能が供される。
【図６Ａ】さらに他の典型的な型の可変焦点レンズの動作原理及び、そのような可変焦点レンズによって供される、同等の光学的機能を図示する概略的断面図である。
【図６Ｂ】さらに他の典型的な型の可変焦点レンズの動作原理及び、そのような可変焦点レンズによって供される、同等の光学的機能を図示する概略的断面図である。
【図７】本発明の第1典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【図８】本発明の第2典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【図９】本発明の第3典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【図１０】本発明の第4典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【図１１】本発明の第5典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【図１２】本発明の第6典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【図１３】本発明の第7典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【図１４】本発明の第8典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【図１５】本発明の第9典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【図１６】本発明の第10典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【図１７】本発明の第11典型実施例に従った像センサの概略的断面図である。
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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