(57)【要約】【課題】エレクトロウェッティング現象を利用し、格子定数Ｐを可変にし得る構成、構造を有する可変回折格子を提供する。【解決手段】可変回折格子１０は、等間隔に配列され、平行に延びる複数の隔壁部材２０を備えており、隔壁部材２０の対向面のそれぞれには、絶縁膜２３及び撥水処理層２４が形成された第１電極２１が設けられており、隣接する２つの隔壁部材２０において、それぞれの対向面に設けられた第１電極２１は、互いに電気的に接続され、以て、第１電極接続対２１Ａ，２１Ｂ・・・が構成され、これらの間は、絶縁性の第１の液体３１及び導電性の第２の液体３２で満たされており、第２の液体３２と接触した第２電極２２が備えられており、第１電極２１と第２電極２２との間に電圧を印加することで、隔壁部材２０の間を、一方の側から入射し、他方の側から出射する光の回折角を制御する。【選択図】  図１
2008298821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等間隔に配列され、平行に延びる複数の隔壁部材を備えた可変回折格子であって、
隔壁部材の対向面のそれぞれには、第１電極が設けられており、
隣接する２つの隔壁部材において、それぞれの対向面に設けられた第１電極は、互いに電気的に接続され、以て、第１電極接続対が構成され、
各第１電極上には、絶縁膜及び撥水処理層が、順次、形成されており、
隣接する２つの隔壁部材の間は、絶縁性の第１の液体、及び、導電性の第２の液体で満たされており、
第２の液体と接触した第２電極が備えられており、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加することで、隔壁部材の間を、一方の側から入射し、他方の側から出射する光の回折角を制御することを特徴とする可変回折格子。
【請求項２】
連続する第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位を与えることで、隣接する２つの隔壁部材の間における第１の液体と第２の液体との界面の位置を、該連続する隔壁部材の間において、漸次、変化させることを特徴とする請求項１に記載の可変回折格子。
【請求項３】
隔壁部材の間隔をＤとしたとき、連続するＮ個（但し、Ｎは正の整数）の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位を与えることで、Ｄ×Ｎの格子定数を有する回折格子が形成されることを特徴とする請求項１に記載の可変回折格子。
【請求項４】
以下の式を満足することを特徴とする請求項１に記載の可変回折格子。
ｎ1-Liqｓｉｎ（θ1）−ｎ2-Liqｓｉｎ（θ2）＝ｍλR／（Ｄ×ＮR）    （１）
ｎ1-Liqｓｉｎ（θ1）−ｎ2-Liqｓｉｎ（θ2）＝ｍλG／（Ｄ×ＮG）    （２）
ｎ1-Liqｓｉｎ（θ1）−ｎ2-Liqｓｉｎ（θ2）＝ｍλB／（Ｄ×ＮB）    （３）
但し、
ｎ1-Liq：第１の液体の屈折率
ｎ2-Liq：第２の液体の屈折率
θ1：第１の液体へ光が入射し若しくは第１の液体から光が出射する角度
θ2：第２の液体から光が出射し若しくは第２の液体へ光が入射する角度
λR：赤色の光の主波長
λG：緑色の光の主波長
λB：青色の光の主波長
Ｄ ：隔壁部材の間隔
ｍ ：回折次数
ＮR：主波長λRを有する赤色の光を回折させるときの回折格子の格子定数を規定する正の整数であり、係る格子定数はＤ×ＮRで表され、連続するＮR個の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位が与えられる
ＮG：主波長λGを有する緑色の光を回折させるときの回折格子の格子定数を規定する正の整数であり、係る格子定数はＤ×ＮGで表され、連続するＮG個の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位が与えられる
ＮB：主波長λBを有する青色の光を回折させるときの回折格子の格子定数を規定する正の整数であり、係る格子定数はＤ×ＮBで表され、連続するＮB個の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位が与えられる
である。
【請求項５】
透明な材料から作製された光入射部材及び光出射部材を有する容器を更に備えており、
複数の隔壁部材、第１の液体及び第２の液体は、容器内に格納されており、
第２電極は、光入射部材の内面あるいは光出射部材の内面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変回折格子。
【請求項６】
容器の内側外周部には、第１の液体及び第２の液体の界面の位置変化に伴う隔壁部材の間における第１の液体及び第２の液体の流入出を調整するための液体バッファ領域が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の可変回折格子。
【請求項７】
（Ａ）透明な材料から作製された光入射部材及び光出射部材を有する容器を備えた可変回折格子、及び、
（Ｂ）光出射部材の外面に隣接して配置され、光出射部材から出射された光の内、所望の出射角を有する光のみを通過させる光遮蔽部材、
を備えた回折角可変素子であって、
可変回折格子は、更に、
等間隔に配列され、平行に延びる複数の隔壁部材を備えており、
隔壁部材の対向面のそれぞれには、第１電極が設けられており、
隣接する２つの隔壁部材において、それぞれの対向面に設けられた第１電極は、互いに電気的に接続され、以て、第１電極接続対が構成され、
各第１電極上には、絶縁膜及び撥水処理層が、順次、形成されており、
隣接する２つの隔壁部材の間は、絶縁性の第１の液体、及び、導電性の第２の液体で満たされており、
第２の液体と接触した第２電極が備えられており、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加することで、隔壁部材の間を、一方の側から入射し、他方の側から出射する光の回折角を制御し、
複数の隔壁部材、第１の液体及び第２の液体は、容器内に格納されていることを特徴とする回折角可変素子。
【請求項８】
連続する第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位を与えることで、隣接する２つの隔壁部材の間における第１の液体と第２の液体との界面の位置を、該連続する隔壁部材の間において、漸次、変化させることを特徴とする請求項７に記載の回折角可変素子。
【請求項９】
隔壁部材の間隔をＤとしたとき、連続するＮ個（但し、Ｎは正の整数）の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位を与えることで、Ｄ×Ｎの格子定数を有する回折格子が形成されることを特徴とする請求項７に記載の回折角可変素子。
【請求項１０】
以下の式を満足することを特徴とする請求項７に記載の回折角可変素子。
ｎ1-Liqｓｉｎ（θ1）−ｎ2-Liqｓｉｎ（θ2）＝ｍλR／（Ｄ×ＮR）    （１）
ｎ1-Liqｓｉｎ（θ1）−ｎ2-Liqｓｉｎ（θ2）＝ｍλG／（Ｄ×ＮG）    （２）
ｎ1-Liqｓｉｎ（θ1）−ｎ2-Liqｓｉｎ（θ2）＝ｍλB／（Ｄ×ＮB）    （３）
但し、
ｎ1-Liq：第１の液体の屈折率
ｎ2-Liq：第２の液体の屈折率
θ1：第１の液体へ光が入射し若しくは第１の液体から光が出射する角度
θ2：第２の液体から光が出射し若しくは第２の液体へ光が入射する角度
λR：赤色の光の主波長
λG：緑色の光の主波長
λB：青色の光の主波長
Ｄ ：隔壁部材の間隔
ｍ ：回折次数
ＮR：主波長λRを有する赤色の光を回折させるときの回折格子の格子定数を規定する正の整数であり、係る格子定数はＤ×ＮRで表され、連続するＮR個の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位が与えられる
ＮG：主波長λGを有する緑色の光を回折させるときの回折格子の格子定数を規定する正の整数であり、係る格子定数はＤ×ＮGで表され、連続するＮG個の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位が与えられる
ＮB：主波長λBを有する青色の光を回折させるときの回折格子の格子定数を規定する正の整数であり、係る格子定数はＤ×ＮBで表され、連続するＮB個の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位が与えられる
である。
【請求項１１】
第２電極は、光入射部材の内面あるいは光出射部材の内面に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の回折角可変素子。
【請求項１２】
容器の内側外周部には、第１の液体及び第２の液体の界面の位置変化に伴う隔壁部材の間における第１の液体及び第２の液体の流入出を調整するための液体バッファ領域が設けられていることを特徴とする請求項７に記載の回折角可変素子。
【請求項１３】
（Ａ）透明な材料から作製された光入射部材及び光出射部材を有する容器を備えた可変回折格子、
（Ｂ）光出射部材の外面に隣接して配置され、光出射部材から出射された光の内、所望の出射角を有する光のみを通過させる光遮蔽部材、及び、
（Ｃ）光遮蔽部材から出射された光に基づき撮像する撮像手段、
を備えた撮像装置であって、
可変回折格子は、更に、
等間隔に配列され、平行に延びる複数の隔壁部材を備えており、
隔壁部材の対向面のそれぞれには、第１電極が設けられており、
隣接する２つの隔壁部材において、それぞれの対向面に設けられた第１電極は、互いに電気的に接続され、以て、第１電極接続対が構成され、
各第１電極上には、絶縁膜及び撥水処理層が、順次、形成されており、
隣接する２つの隔壁部材の間は、絶縁性の第１の液体、及び、導電性の第２の液体で満たされており、
第２の液体と接触した第２電極が備えられており、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加することで、隔壁部材の間を、一方の側から入射し、他方の側から出射する光の回折角を制御し、
複数の隔壁部材、第１の液体及び第２の液体は、容器内に格納されていることを特徴とする撮像装置。
【請求項１４】
（Ａ）透明な材料から作製された光入射部材及び光出射部材を有する容器を備えた可変回折格子、
（Ｂ）光出射部材の外面に隣接して配置され、光出射部材から出射された光の内、所望の出射角を有する光のみを通過させる光遮蔽部材、及び、
（Ｃ）光遮蔽部材から出射された光の透過／不透過を制御する光透過制御装置、
を備えた表示装置であって、
可変回折格子は、更に、
等間隔に配列され、平行に延びる複数の隔壁部材を備えており、
隔壁部材の対向面のそれぞれには、第１電極が設けられており、
隣接する２つの隔壁部材において、それぞれの対向面に設けられた第１電極は、互いに電気的に接続され、以て、第１電極接続対が構成され、
各第１電極上には、絶縁膜及び撥水処理層が、順次、形成されており、
隣接する２つの隔壁部材の間は、絶縁性の第１の液体、及び、導電性の第２の液体で満たされており、
第２の液体と接触した第２電極が備えられており、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加することで、隔壁部材の間を、一方の側から入射し、他方の側から出射する光の回折角を制御し、
複数の隔壁部材、第１の液体及び第２の液体は、容器内に格納されていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変回折格子、回折角可変素子、撮像装置、及び、表示装置に関し、より具体的には、エレクトロウェッティング現象を利用した可変回折格子、回折角可変素子、撮像装置、及び、表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エレクトロウェッティング現象（電気毛管現象）を利用した光学装置の開発が進められている。エレクトロウェッティング現象は、導電性を有する液体と電極との間に電圧を印加したときに電極表面と液体との固液界面におけるエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化する現象を云う。
【０００３】
図４の（Ａ）及び（Ｂ）に、エレクトロウェッティング現象を説明するための原理図を示す。図４の（Ａ）に模式的に示すように、例えば、電極１０１の表面に絶縁膜１０２が形成されており、この絶縁膜１０２の上に電解液から成る導電性の液滴１０３が置かれているとする。絶縁膜１０２の表面には撥水処理が施されており、図４の（Ａ）に示すように、電圧を印加していない状態では、絶縁膜１０２の表面と液滴１０３との間の相互作用エネルギーは低く、接触角θ0は大きい。ここで、接触角θ0は、絶縁膜１０２の表面と液滴１０３の正接線との成す角度であり、液滴１０３の表面張力や絶縁膜１０２の表面エネルギー等の物性に依存する。
【０００４】
一方、図４の（Ｂ）に模式的に示すように、電極１０１と液滴１０３との間に電圧を印加すると、液滴側の電解質イオンが絶縁膜１０２の表面に集中することによって電荷二重層の帯電量変化が生じ、液滴１０３の表面張力の変化が誘発される。この現象がエレクトロウェッティング現象であり、印加電圧の大きさによって液滴１０３の接触角θvが変化する。即ち、図４の（Ｂ）において、接触角θvは、印加電圧Ｖの関数として、以下の式（Ａ）の Lippman-Young の式で表される。
【０００５】
ｃｏｓ（θv）＝ｃｏｓ（θ0）＋（１／２）（ε0・ε）／（γLG・ｔ）×Ｖ2    （Ａ）
【０００６】
ここで、
ε0 ：真空の誘電率
ε  ：絶縁膜の比誘電率
γLG：電解液の表面張力
ｔ  ：絶縁膜の膜厚
である。
【０００７】
以上のように、電極１０１と液滴１０３との間に印加する電圧Ｖの大きさによって、液滴１０３の表面形状（曲率）が変化する。従って、液滴１０３を例えばレンズ素子として用いた場合、焦点位置（焦点距離）を電気的に制御できる光学素子を実現することができる。
【０００８】
このような光学素子を用いた光学装置の開発が進められている。例えば、特表２００４−５１２９１７には、マトリックス状に並んだ毛細管内を液体が印加電圧に応じて上昇することを利用したＸ線フィルターが開示されている。
【０００９】
また、特開２００４−２５２４４４には、エレクトロウェッティング現象を利用した表示装置の構成が開示されている。この表示装置にあっては、着色液滴を収容したセルがアレイ状に配列されており、セルを選択的に駆動することで所望のカラー画像を表示する。セルは、画像の表示部としてだけでなく、可変焦点レンズ等のレンズ素子として構成することも可能である。この構成例を、図５の（Ａ）及び（Ｂ）に、それぞれ、共通基板の模式的な平面図、及び、レンズアレイの模式的な一部断面図で示す。
【００１０】
このレンズアレイ２００は、絶縁性の第１の液体２０１と導電性の第２の液体２０２との界面でレンズ面が形成された複数の液体レンズ素子２０３を備えている。ここで、絶縁性の第１の液体２０１と導電性の第２の液体２０２とは互いに異なる屈折率を有しており、互いに混和することなく存在している。各液体レンズ素子２０３は、透明な共通基板２０４と透明な蓋２０５との間に形成された密閉性の液室内に２次元的に配列されており、隣接する液体レンズ素子２０３の間は仕切壁２０６によって仕切られている。共通基板２０４の下面には透明電極膜２０７が形成されている。また、共通基板２０４の上面の第１の液体２０１が接する領域には、撥水処理が施されている。更には、蓋２０５の下面の導電性の第２の液体２０２が接する領域には、対向電極として透明電極膜２０８が形成されている。
【００１１】
そして、このような構成のレンズアレイ２００にあっては、透明電極膜２０７，２０８の間に印加する電圧を制御することによって、各液体レンズ素子２０３における第１の液体２０１と第２の液体２０２との界面の形状を変化させることができる。そして、これにより、レンズアレイ２００の焦点距離を可逆的に変化させることが可能となり、例えば、カメラのストロボ装置用の可変焦点レンズに好適に用いることができる。即ち、エレクトロウェッティング現象を利用した、照射角可変であり、薄型、小型で耐久性に優れたストロボ装置を提供することができる。
【００１２】
更には、予め形成された回折格子の中に２種類の液体を出し入れすることによって２種類の回折角の状態を制御することができる回折格子素子が、例えば、特表２００６−５００６１８に開示されている。
【００１３】
【特許文献１】特表２００４−５１２９１７
【特許文献２】特開２００４−２５２４４４
【特許文献３】特表２００６−５００６１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
１つの回折格子素子において、格子定数Ｐを可変とすることができれば、係る１つの回折格子素子を各種の光学的分野に適用することが可能となる。例えば、白色の入射光から所望の波長の光を取り出すことが可能となるし、単色の入射光を用いたとき、出射光の出射角を所望の値に制御することができる。しかしながら、上述した特許公開公報や特許公表公報には、１つの回折格子素子において格子定数Ｐを可変とするといった要求を満足させる回折格子素子は開示されていない。
【００１５】
従って、本発明の目的は、エレクトロウェッティング現象を利用し、格子定数Ｐを可変とし得る構成、構造を有する可変回折格子、係る可変回折格子を適用した回折角可変素子、並びに、係る回折角可変素子を適用した撮像機器及び表示機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するための本発明の可変回折格子は、
等間隔に配列され、平行に延びる複数の隔壁部材を備えた可変回折格子であって、
隔壁部材の対向面のそれぞれには、第１電極が設けられており、
隣接する２つの隔壁部材において、それぞれの対向面に設けられた第１電極は、互いに電気的に接続され、以て、第１電極接続対が構成され、
各第１電極上には、絶縁膜及び撥水処理層が、順次、形成されており、
隣接する２つの隔壁部材の間は、絶縁性の第１の液体、及び、導電性の第２の液体で満たされており、
第２の液体と接触した第２電極が備えられており、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加することで、隔壁部材の間を、一方の側から入射し、他方の側から出射する光の回折角を制御することを特徴とする。
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明の回折角可変素子は、
（Ａ）透明な材料から作製された光入射部材及び光出射部材を有する容器を備えた可変回折格子、及び、
（Ｂ）光出射部材の外面に隣接して配置され、光出射部材から出射された光の内、所望の出射角を有する光のみを通過させる光遮蔽部材、
を備えた回折角可変素子であって、
可変回折格子は、更に、
等間隔に配列され、平行に延びる複数の隔壁部材を備えており、
隔壁部材の対向面のそれぞれには、第１電極が設けられており、
隣接する２つの隔壁部材において、それぞれの対向面に設けられた第１電極は、互いに電気的に接続され、以て、第１電極接続対が構成され、
各第１電極上には、絶縁膜及び撥水処理層が、順次、形成されており、
隣接する２つの隔壁部材の間は、絶縁性の第１の液体、及び、導電性の第２の液体で満たされており、
第２の液体と接触した第２電極が備えられており、
第１電極と第２電極との間に電圧を印加することで、隔壁部材の間を、一方の側から入射し、他方の側から出射する光の回折角を制御し、
複数の隔壁部材、第１の液体及び第２の液体は、容器内に格納されていることを特徴とする。
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明の撮像装置は、
（Ａ）透明な材料から作製された光入射部材及び光出射部材を有する容器を備えた可変回折格子、
（Ｂ）光出射部材の外面に隣接して配置され、光出射部材から出射された光の内、所望の出射角を有する光のみを通過させる光遮蔽部材、及び、
（Ｃ）光遮蔽部材から出射された光に基づき撮像する撮像手段、
を備えた撮像装置であって、
可変回折格子は、上記の本発明の回折角可変素子を構成する可変回折格子と同じ構成を有する。
【００１９】
上記の目的を達成するための本発明の表示装置は、
（Ａ）透明な材料から作製された光入射部材及び光出射部材を有する容器を備えた可変回折格子、
（Ｂ）光出射部材の外面に隣接して配置され、光出射部材から出射された光の内、所望の出射角を有する光のみを通過させる光遮蔽部材、及び、
（Ｃ）光遮蔽部材から出射された光の透過／不透過を制御する光透過制御装置、
を備えた表示装置であって、
可変回折格子は、上記の本発明の回折角可変素子を構成する可変回折格子と同じ構成を有する。
【００２０】
本発明の可変回折格子、回折角可変素子、撮像装置あるいは表示装置（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）にあっては、光が、隔壁部材の間を、一方の側から入射し、他方の側から出射するが、光が、絶縁性の第１の液体に入射し、導電性の第２の液体から出射する構成としてもよいし、光が、導電性の第２の液体に入射し、絶縁性の第１の液体から出射する構成としてもよい。
【００２１】
本発明にあっては、各第１電極接続対に対して独立して電圧を印加する。そして、本発明にあっては、連続する第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位を与えることで、隣接する２つの隔壁部材の間における第１の液体と第２の液体との界面の位置を、これらの連続する隔壁部材の間において、漸次、変化させることが好ましい。ここで、連続する第１電極接続対に対して与える段階的な電位の差は、隣接する第１電極接続対の間において、適宜、設定すればよく、これによって、隣接する２つの隔壁部材の間における第１の液体と第２の液体との界面の位置を、連続する隔壁部材の間において、全体的に観たとき、漸次、所望の状態に変化させることができる。即ち、バイナリ光学素子と呼ばれる階段状の回折格子を得ることができる。電位の差は、各種の試験等を行い決定すればよい。
【００２２】
上記の好ましい形態を含む本発明にあっては、隔壁部材の間隔をＤとしたとき、連続するＮ個（但し、Ｎは正の整数）の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位を与えることで、Ｄ×Ｎの格子定数を有する回折格子が形成される構成とすることができる。尚、隔壁部材の間隔Ｄとは、隔壁部材の厚さ中心から、この隔壁部材に隣接する隔壁部材の厚さ中心までの距離を意味する。ここで、隔壁部材の厚さ中心とは、１つの隔壁部材における２つの対向面の間の距離の二等分点を指す。連続する第１電極接続対に対して与える段階的な電位の差は、隣接する第１電極接続対の間において、適宜、設定すればよく、これによって、隣接する２つの隔壁部材の間における第１の液体と第２の液体との界面の位置を、連続する隔壁部材の間において、全体的に観たとき、漸次、所望の状態に変化させることができる。即ち、バイナリ光学素子と呼ばれる階段状の回折格子を得ることができる。電位の差は、各種の試験等を行い決定すればよい。
【００２３】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明にあっては、以下の式を満足することが望ましい。
ｎ1-Liqｓｉｎ（θ1）−ｎ2-Liqｓｉｎ（θ2）＝ｍλR／（Ｄ×ＮR）    （１）
ｎ1-Liqｓｉｎ（θ1）−ｎ2-Liqｓｉｎ（θ2）＝ｍλG／（Ｄ×ＮG）    （２）
ｎ1-Liqｓｉｎ（θ1）−ｎ2-Liqｓｉｎ（θ2）＝ｍλB／（Ｄ×ＮB）    （３）
但し、
ｎ1-Liq：第１の液体の屈折率
ｎ2-Liq：第２の液体の屈折率
θ1：第１の液体へ光が入射し若しくは第１の液体から光が出射する角度
θ2：第２の液体から光が出射し若しくは第２の液体へ光が入射する角度
λR：赤色の光の主波長
λG：緑色の光の主波長
λB：青色の光の主波長
Ｄ ：隔壁部材の間隔
ｍ ：回折次数
ＮR：主波長λRを有する赤色の光を回折させるときの回折格子の格子定数を規定する正の整数であり、係る格子定数はＤ×ＮRで表され、連続するＮR個の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位が与えられる
ＮG：主波長λGを有する緑色の光を回折させるときの回折格子の格子定数を規定する正の整数であり、係る格子定数はＤ×ＮGで表され、連続するＮG個の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位が与えられる
ＮB：主波長λBを有する青色の光を回折させるときの回折格子の格子定数を規定する正の整数であり、係る格子定数はＤ×ＮBで表され、連続するＮB個の第１電極接続対に対して、漸次、段階的に変化する電位が与えられる
である。
【００２４】
また、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の可変回折格子にあっては、透明な材料から作製された光入射部材及び光出射部材を有する容器を更に備えており；複数の隔壁部材、第１の液体及び第２の液体は、容器内に格納されており；第２電極は、光入射部材の内面あるいは光出射部材の内面に設けられている構成とすることが好ましい。一方、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の回折角可変素子、撮像装置あるいは表示装置にあっては、第２電極は、光入射部材の内面あるいは光出射部材の内面に設けられている構成とすることが好ましい。但し、第２電極の配置位置は、これに限定するものではない。
【００２５】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明において、容器の内側外周部には、第１の液体及び第２の液体の界面の位置変化に伴う隔壁部材の間における第１の液体及び第２の液体の流入出を調整するための液体バッファ領域が設けられている構成とすることが望ましい。
【００２６】
本発明において、導電性を有する第２の液体として、例えば、水、電解液（塩化カリウムや塩化ナトリウム、塩化リチウム、硫酸ナトリウム等の電解質の水溶液）、これらの電解質を溶かし込んだ例えばトリエチレングリコール水溶液、分子量の小さなメチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、常温溶融塩（イオン性液体）等の有極性液体、これらの液体の混合物を挙げることができる。尚、メチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類は、水溶液として導電性を持たせたり、塩を溶かして導電性を持たせて使用すればよい。また、絶縁性を有する第１の液体として、例えば、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、ウンデカン等の炭化水素系の材料、シリコーンオイル、フッ素系の材料等の無極性溶媒を挙げることができる。尚、第１の液体と第２の液体とは、互いに異なる屈折率を有すると共に、互いに混和することなく存在できることが要求される。また、第１の液体の密度と第２の液体の密度を、出来る限り同じ値とすることが望ましい。第１の液体及び第２の液体は、入射光に対して透明な液体であることが望ましいが、場合によっては、着色されていてもよい。このような第１の液体と第２の液体との不溶、不混合状態に基づき形成される（生成される）第１の液体と第２の液体との界面によって、一種の段差パターンが形成される結果、可変回折格子としての機能を達成することができる。
【００２７】
可変回折格子を格納するための容器における光入射部材及び光出射部材を構成する材料や、隔壁部材を構成する材料は、入射光に対して透明であることが要求される。ここで、「入射光に対して透明である」とは、入射光の光透過率が８０％以上であることを意味する。光入射部材や光出射部材、隔壁部材を構成する材料として、具体的には、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ＣＯＰ樹脂（環状ポリオレフィン，シクロオレフィンポリマーとも呼ばれる）、ＡＢＳ樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリアリレート樹脂（ＰＡＲ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ガラスを例示することができる。各部材を構成する材料は同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２８】
等間隔に配列され、平行に延びる複数の隔壁部材の形成方法として、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術の組合せや、ナノ・インプリント法を例示することができる。
【００２９】
電極は、使用される部位、要求される特性に応じて、ＩＴＯ等の導電性酸化物や、金属、合金、半導体材料等から構成された透明電極とすることもできるし、不透明な金属や合金から構成された電極とすることもできる。具体的には、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属；これらの金属元素を含む合金（例えばＭｏＷ）あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ2、ＭｏＳｉ2、ＴｉＳｉ2、ＴａＳｉ2等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；ダイヤモンド等の炭素薄膜；ＩＴＯ（酸化インジウム−錫）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。これらの電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ；スクリーン印刷法；メッキ法（電気メッキ法や無電解メッキ法）；リフトオフ法；レーザアブレーション法；ゾル・ゲル法等を挙げることができる。第１電極接続対の形成は、例えば、適切なパターニング法に基づき行うことができる。
【００３０】
絶縁膜は、電気絶縁性の物質であれば特に制限されず、好適には、比誘電率が比較的高い物質が選択される。また、比較的大きな静電容量を得るために絶縁膜の膜厚は薄い方が好ましいが、絶縁強度を確保できる膜厚以上であることが必要である。絶縁膜を構成する材料として、例えば、ＳｉＯX系材料やＳｉＮ、ＳｉＯＮ、酸化フッ化シリコン，ポリイミド樹脂、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラス、ガラスペーストといったＳｉＯ2系材料、酸化チタン（ＴｉＯ2）、酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化クロム（ＣｒＯx）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）、酸化ニオブ（Ｎｂ2Ｏ5）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、又は、酸化バナジウム（ＶＯx）を挙げることができる。絶縁膜の形成方法として、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法、メッキ法、電着法、浸漬法等の公知のプロセスを挙げることができる。
【００３１】
また、例えば、少なくとも第１の液体と第２の液体との界面が位置する隔壁部材の対向面の最表面には撥水処理層が形成されているが、係る撥水処理層を形成する方法として、例えば、ポリパラキシリレンをＣＶＤ法で成膜する方法、フッ素系のポリマーであるＰＶＤＦ（ポリビニリデンフルオライド）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の材料をコーティングする方法が挙げることができる。また、絶縁膜と撥水処理層とを複数組み合わせた積層構造で隔壁部材の対向面を被覆してもよい。
【００３２】
本発明の回折角可変素子、撮像装置あるいは表示装置にあっては、光遮蔽部材として、所望の出射角を有する光のみを通過させるスリットが複数設けられたシート状の部材、透過型のモノクロ型の液晶表示装置（所望の出射角を有する光のみを通過させる一種の光シャッターとして機能させる）、ディスプレイの覗き見防止に使用されるマイクロルーバーフィルムを挙げることができる。
【００３３】
本発明の撮像装置における撮像手段として、ＣＣＤアレイやＣＭＯＳセンサーアレイを例示することができる。ここで、撮像手段は、赤色、緑色、青色の光に基づき像を得る、即ち、カラーフィルターを備えたカラー撮像タイプの撮像素子とすることもできるが、カラーフィルターを備えていないモノクロ撮像タイプの撮像素子とすることが好ましい。本発明の撮像装置を使用するときの光源は、本質的に任意であり、太陽光、人工光が含まれる。
【００３４】
一方、本発明の光透過制御装置として、カラー表示タイプの透過型あるいは反射型の液晶表示装置や、可動ミラーが２次元マトリクス状に配列された２次元型のカラー表示タイプのＭＥＭＳとすることもできるが、カラーフィルターを備えていないモノクロ表示タイプの透過型あるいは反射型の液晶表示装置、モノクロ表示タイプのＭＥＭＳとすることが好ましい。あるいは又、回折格子−光変調素子（ＧＬＶ：Grating Light Valve）が一次元的にアレイ状に配列されて成る装置を挙げることができる。本発明の光透過制御装置における光源は、本質的に任意であり、太陽光、人工光（例えば、冷陰極線型の蛍光ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、レーザ等）が含まれる。
【００３５】
隣接する隔壁部材の距離Ｄ’は、毛管長κ-1以下に設定することが望ましい。ここで、毛管長κ-1とは、界面張力に対して重力の影響を無視できる最大の長さを云い、具体的には、第１の液体と第２の液体との間の界面張力をΔγ、第１の液体と第２の液体との間の密度差をΔρ、重力加速度をｇとしたとき、以下の式（Ｂ）で表すことができる。尚、毛管長κ-1は、界面を構成する２つの媒体の種類によって異なる。隣接する隔壁部材の距離Ｄ’とは、隔壁部材の対向面の最表面から、この隔壁部材に隣接する隔壁部材の対向面の最表面までの距離を指す。
【００３６】
κ-1＝｛Δγ／（Δρ・ｇ）｝1/2    （Ｂ）
【００３７】
第１電極と第２電極との間に電圧を印加するための回路は、周知の電源回路とすることができる。
【００３８】
回折効率を向上させるためには、可能な限り間隔Ｄを小さく設定することが好ましい。バイナリ光学素子において、Ｎ階の位相格子に対する１次回折光の回折効率η1Nは、以下の式（Ｃ）で表すことができる（例えば、「回折光学素子入門  増補改訂版」、株式会社オプトロニクス、平成１８年２月８日、増補改訂版第１刷発行の第１５頁参照）。尚、式（Ｃ）中の「ｓｉｎｃ」は、以下の式（Ｄ）で定義される。
【００３９】
η1N＝ｓｉｎｃ2（１／Ｎ）                       （Ｃ）
ｓｉｎｃ（ｘ）＝ｓｉｎ（π・ｘ）／（π・ｘ）    （Ｄ）
【００４０】
式（Ｃ）から、Ｎを大きくとるほど、回折効率η1Nが向上することが判る。但し、Ｎを大きくするほど、隔壁部材の間隔Ｄが小さくなるため、隔壁部材の加工が困難となる。例えば隔壁部材の間隔Ｄを２５０ｎｍとして隔壁部材を作製すると、Ｎの値が８以上では回折効率η1Nも０．９５以上とすることができるが、Ｎの値が４である場合には、回折効率η1Nは０．８１に減少する。従って、隔壁部材の作製においては、隔壁部材の加工と光学特性のバランスを考慮して、可変回折格子の設計を行う必要があるし、併せて、式（１）、式（２）、式（３）を満足するように可変回折格子の設計を行う必要がある。
【発明の効果】
【００４１】
本発明にあっては、可変回折格子の隣接する２つの隔壁部材の間には絶縁性の第１の液体及び導電性の第２の液体によって形成された界面が存在し、この界面の高さは第１電極及び第２電極に印加する電圧によって制御される。こうして、連続する隔壁部材の間において一種の段差パターンが形成される結果、回折格子の格子定数Ｐを可変とすることができる。それ故、印加電圧に応じて回折角を変化させることができ、あるいは又、入射光の波長が変化しても印加電圧の制御により出射角（回折角）を一定とすることができ、可変回折格子としての機能を達成することができる。
【００４２】
従って、本発明にあっては、白色光から任意の波長の光を取り出すことができる。また、単色光を入射させた場合に出射角を変えることができるし、異なる波長を有する複数種の単色光を入射させた場合にも出射角を一定とすることができる。そして、このような現象を利用することで、レーザ光の光路を変えることができるので、光スイッチやミラー等への応用が可能となる。また、容易にモノクロメータを作製することができる。モノクロメータにおいては、通常、回折格子を回転させて波長を変えているが、本発明を応用すると、機械的な可動部が不要となるので、小型化・薄型化が可能となる。また、本発明の表示装置や撮像装置にあっては、カラーフィルターが不要となる。これによって、色再現性の向上、透過率の向上、画素の開口率の増加等を達成することができる。また、カラーフィルター材料の劣化が無くなるため、長寿命化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００４４】
実施例１は、本発明の可変回折格子、回折角可変素子、撮像装置、及び、表示装置に関する。実施例１の可変回折格子１０の模式的な一部断面図を図１に示し、実施例１の可変回折格子１０を構成する可変回折格子部材１１の模式的な平面図を図２の（Ｂ）に示し、図２の（Ｂ）の矢印Ｃ−Ｃに沿った可変回折格子部材１１の模式的な断面図を図２の（Ｃ）に示す。また、実施例１の回折角可変素子及び表示装置の概念図を図２の（Ａ）に示す。更には、実施例１の可変回折格子の回折格子としての機能を発揮している動作時の状態を、図３の（Ａ）〜（Ｄ）に模式的な一部断面図で示す。
【００４５】
実施例１の表示装置は、図２の（Ａ）に示すように、回折角可変素子５０、及び、光透過制御装置から構成されている。ここで、回折角可変素子５０は、
（Ａ）透明な材料から作製された光入射部材４１及び光出射部材４２を有する容器４０を備えた可変回折格子１０、及び、
（Ｂ）光出射部材４２の外面に隣接して配置され、光出射部材４２から出射された光の内、所望の出射角を有する光のみを通過させる光遮蔽部材５１、
を備えている。尚、光遮蔽部材５１から出射された光の透過／不透過を制御する光透過制御装置は、具体的には、カラーフィルターを備えていないモノクロ表示タイプの透過型の液晶表示装置６０から構成されている。
【００４６】
ここで、図示しない光源と回折角可変素子５０との組合せによって、液晶表示装置のための所謂バックライト（面状光源装置）が構成される。
【００４７】
そして、実施例１の可変回折格子１０は、等間隔（間隔：Ｄ）に配列され、平行に延びる複数の隔壁部材２０を備えている。隔壁部材２０の対向面のそれぞれには、第１電極２１が設けられており、隣接する２つの隔壁部材２０において、それぞれの対向面に設けられた第１電極２１は、互いに電気的に接続され、以て、第１電極接続対２１Ａ，２１Ａ・・・が構成されている。更には、各第１電極２１上には、絶縁膜２３及び撥水処理層（低表面エネルギー層）２４が、順次、形成されている。そして、隣接する２つの隔壁部材２０の間（対向領域１２と呼ぶ）は、絶縁性の第１の液体３１、及び、導電性の第２の液体３２で満たされている。また、第２の液体３２と接触した第２電極２２が備えられている。この第２電極２２は、所謂共通電極として機能する。そして、複数の隔壁部材２０、絶縁性の第１の液体３１、及び、導電性の第２の液体３２は、容器４０内に格納されている。また、第２電極２２は、光入射部材４１の内面に設けられている。但し、第２電極２２の配置位置は、これに限定するものではない。
【００４８】
実施例１の可変回折格子１０にあっては、光が、導電性の第２の液体３２に入射し、絶縁性の第１の液体３１から出射する。但し、このような構成に限定するものではない。
【００４９】
更には、実施例１にあって、容器４０の内側外周部には、第１の液体３１及び第２の液体３２の界面の位置変化に伴う隔壁部材２０の間における第１の液体３１及び第２の液体３２の流入出を調整するための液体バッファ領域１３が設けられている。
【００５０】
実施例１にあっては、具体的には、絶縁性の第１の液体３１は、シリコーンオイル（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社（旧ＧＥ東芝シリコーン株式会社））製ＴＳＦ４３７から成り、一方、導電性の第２の液体３２は、塩化リチウム水溶液から成る。また、光入射部材４１、光出射部材、隔壁部材２０（可変回折格子部材１１）は、アクリル系樹脂、ＰＣ樹脂、ＣＯＰ樹脂といった成形性の良い透明樹脂から作製されている。更には、絶縁膜２３は、ポリパラキシレンや酸化タンタル、酸化チタン等の金属酸化物から成り、撥水処理層２４は、ポリパラキシリレンやフッ素系のポリマーから成る。また、第１電極２１及び第２電極２２は、ＩＴＯから成る。尚、透明性を要求されない場合、電極は、金、アルミニウム、銅、銀等の金属電極から構成することができる。また、光遮蔽部材５１は、所望の出射角を有する光のみを通過させるスリットが複数設けられたシート状の部材（具体的には、覗き見防止のマイクロルーバーフィルム）から作製されている。スリットの間隔（ピッチ）は、例えば、液晶表示装置６０の画素ピッチに合わせればよい。光出射部材４２から光遮蔽部材５１までの距離やスリットの幅は、所望の出射角、波長を有する出射光のみがスリットを通過するような条件を満足する距離、幅とすればよい。スリットの延びる方向は、隔壁部材２０の延びる方向と平行である。尚、光遮蔽部材５１を、透過型のモノクロ型の液晶表示装置（所望の出射角を有する光のみを通過させる一種の光シャッターとして機能させる）から構成してもよい。
【００５１】
そして、実施例１にあっては、図示しない電源回路から第１電極２１と第２電極２２との間に電圧を印加することで、隔壁部材２０の間を一方の側（光入射部材４１）から入射し、他方の側（光出射部材４２）から出射する光の回折角を制御する。即ち、第１電極２１及び第２電極２２は、図示しない接続部を介して、外部の電源回路に接続されており、所望の電圧が印加される構成、構造となっている。そして、第１電極２１と第２電極２２との間に電圧を印加すると、隔壁部材２０の対向面の表面における濡れ性が変化し、第１の液体３１と第２の液体３２との界面の位置（高さ）が、隔壁部材２０の対向面の間の隙間（対向領域１２）において変化する。第１の液体３１と第２の液体３２との界面の位置（高さ）は、第１電極２１及び第２電極２２に印加する電圧によって制御される。第１の液体３１と第２の液体３２とは、不溶、不混合であり、界面において分離されており、この界面によって一種の段差パターンが形成される結果、可変回折格子としての機能を達成することができる。
【００５２】
実施例１にあっては、連続する第１電極接続対２１Ａ，２１Ａ・・・に対して、漸次、段階的に変化する電位を与えることで、隣接する２つの隔壁部材２０の間における第１の液体３１と第２の液体３２との界面の位置を、これらの連続する隔壁部材２０の間において、漸次、変化させる。ここで、連続する第１電極接続対２１Ａ，２１Ａ・・・に対して与える段階的な電位の差は、隣接する第１電極接続対の間において等しい。あるいは又、隔壁部材２０の間隔をＤ（図１参照）としたとき、連続するＮ個（但し、Ｎは正の整数）の第１電極接続対２１Ａ，２１Ａ・・・に対して、漸次、段階的に変化する電位を与えることで、Ｐ＝Ｄ×Ｎの格子定数を有する回折格子が形成される。即ち、バイナリ光学素子と呼ばれる階段状の回折格子を得ることができる。例えば、図３の（Ａ）には、不動作時の可変回折格子部材の一部断面図を示す。また、図３の（Ｂ）には、Ｎ＝２の動作時（Ｐ＝２×Ｄ）の可変回折格子部材の一部断面図を示す。更には、図３の（Ｃ）には、Ｎ＝４の動作時（Ｐ＝４×Ｄ）の可変回折格子部材の一部断面図を示す。また、図３の（Ｄ）には、Ｎ＝６の動作時（Ｐ＝６×Ｄ）の可変回折格子部材の一部断面図を示す。尚、図３の（Ａ）〜（Ｄ）には、図面の簡素化のために、可変回折格子の構成要素の一部しか図示していない。ここで、電位の差は、各種の試験等を行い決定すればよい。
【００５３】
実施例１にあっては、第２の液体３２へ光（主波長λRの赤色の光、主波長λGの緑色の光、主波長λBの青色の光のいずれも）が入射する角度θ2を一定とする。そして、第１の液体３１から主波長λRの赤色の光が出射する角度をθ1-R、第１の液体３１から主波長λGの緑色の光が出射する角度をθ1-G、第１の液体３１から主波長λBの青色の光が出射する角度をθ1-Bとする。
【００５４】
ここで、実施例１にあっては、各種パラメータの値を以下のとおりとした。
【００５５】
隔壁部材の間隔Ｄ                    ：０．４μｍ
第１の液体の屈折率ｎ1-Liq           ：１．４９
第２の液体の屈折率ｎ2-Liq           ：１．３４
隔壁部材を構成する材料の屈折率ｎWall：１．５９
第１の液体の密度                    ：１．０２グラム／ｃｍ3
第２の液体の密度                    ：１．０６グラム／ｃｍ3
赤色の光の主波長λR：６５０ｎｍ
緑色の光の主波長λG：５５０ｎｍ
青色の光の主波長λB：４３５ｎｍ
回折次数ｍ         ：−１
入射角θ2          ：−１０度
ＮR                ：６
ＮG                ：５
ＮB                ：４
ＰR（＝ＮR×Ｄ）   ：２．４μｍ
ＰG（＝ＮG×Ｄ）   ：２．０μｍ
ＰG（＝ＮB×Ｄ）   ：１．６μｍ
【００５６】
上記のパラメータに基づき、式（１）、式（２）、式（３）から計算された出射角θ1-R，θ1-G，θ1-Bの値は以下のとおりであった。
θ1-R＝−０．０８９度
θ1-G＝  ０．０８４度
θ1-B＝−０．０４６度
【００５７】
実施例１の表示装置によって画像を表示する場合、光源として、例えば、主波長λRを有する赤色の光、主波長λGを有する緑色の光、及び、主波長λBを有する青色の光を含む白色光の平行光を用いる。そして、この白色光の平行光を、入射角θIn（＝θ2）を上記のとおりとして、可変回折格子１０に入射させる。その一方で、例えば、５ミリ秒毎に、可変回折格子１０を、ＮR＝６，ＮG＝５，ＮB＝４の状態で動作させる。すると、可変回折格子１０がＮR＝６の状態で動作している場合には、可変回折格子１０から出射角θOut-R（＝θ1-R）−０．０４６度で、主波長λRを有する赤色の光が出射され、光遮蔽部材５１に設けられたスリットを通過し、液晶表示装置６０を照明する。そして、これと同期して、液晶表示装置６０にあっては、赤色で表示すべき画像を表示するように、液晶表示装置６０の各画素の開口率を液晶表示装置制御回路（図示せず）によって制御する。その結果、モノクロ表示タイプの透過型の液晶表示装置６０にあっては、赤色の画像を表示することができる。また、可変回折格子１０がＮG＝５の状態で動作している場合には、可変回折格子１０から出射角θOut-G（＝θ1-G）０．０８４度で、主波長λGを有する緑色の光が出射され、光遮蔽部材５１に設けられたスリットを通過し、液晶表示装置６０を照明する。そして、これと同期して、液晶表示装置６０にあっては、緑色で表示すべき画像を表示するように、液晶表示装置６０の各画素の開口率を液晶表示装置制御回路によって制御する。その結果、モノクロ表示タイプの透過型の液晶表示装置６０にあっては、緑色の画像を表示することができる。更には、可変回折格子１０がＮG＝４の状態で動作している場合には、可変回折格子１０から出射角θOut-B（＝θ1-B）０．０８９度で、主波長λBを有する青色の光が出射され、光遮蔽部材５１に設けられたスリットを通過し、液晶表示装置６０を照明する。そして、これと同期して、液晶表示装置６０にあっては、青色で表示すべき画像を表示するように、液晶表示装置６０の各画素の開口率を液晶表示装置制御回路によって制御する。その結果、モノクロ表示タイプの透過型の液晶表示装置６０にあっては、青色の画像を表示することができる。こうして、モノクロ表示タイプの透過型の液晶表示装置６０を、１５ミリ秒で１枚のフルカラー画像が表示できる、所謂フィールドシーケンシャル方式のカラー表示の画像表示装置（直視型あるいはプロジェクション型）として機能させることができる。
【００５８】
エレクトロウェッティング現象に基づく可変回折格子の動作速度は、可変回折格子の寸法に比例し、小さくなるほど、速くなる。実施例１のように、隔壁部材の間隔Ｄがサブ・ミクロン・オーダーである場合、可変回折格子の動作速度はミリ秒のオーダー、あるいは、それ以下である。従って、上述したような動作を行うことができる。尚、可変回折格子から出射させる光の色の数を更に増やすことによって、色の再現性を一層向上させることが可能となる。また、液晶表示装置６０にあっては、カラーフィルターが不要であるため、液晶表示装置６０の画素数を減らして、開口率を増加させることができるし、カラーフィルターによる光の吸収も無くなるのでより、液晶表示装置６０の輝度の向上を図ることもできる。また、カラーフィルター材料の経時的な劣化も無いため、液晶表示装置６０の初期の画質を長期間、保持することができる。
【００５９】
入射光の波長を５５０ｎｍ（緑色の光の主波長λG）、入射角θIn（＝θ2）を０度、隔壁部材の間隔Ｄを０．２５μｍとしたときのＮGと、ＰG（＝Ｄ×ＮG）と、出射角θOut-G（＝θ1-G）との関係は、以下のとおりである。
【００６０】
ＮG      ＰG            θOut-G
４       １．０μｍ     ２３．５６度
８       ２．０μｍ     １１．５３度
１６       ４．０μｍ       ５．７３度
３２       ８．０μｍ       ２．８６度
【００６１】
実施例１の回折角可変素子５０は、以下の方法で作製することができる。
【００６２】
先ず、例えば、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、シリコン基板から可変回折格子部材１１を作製するための型（モールド）を周知の方法で作製する。次いで、このモールド及びホット・プレス装置を用いたナノ・インプリント法にて可変回折格子部材１１を作製する。こうして、等間隔に配列され、平行に延びる複数の隔壁部材２０を得ることができる。尚、複数の隔壁部材２０の端部は、可変回折格子部材１１の枠部１４，１５と一体となっている。また、最も外側の隔壁部材２０と枠部１５との間が、液体バッファ領域１３に相当する。枠部１４，１５の高さは、隔壁部材２０の高さよりも高い。また、枠部１４，１５の適切な部位には、第１の液体３１、第２の液体３２を注入、排出するための注入口、排出口（これらは図示せず）が設けられている。その後、枠部１４，１５、隔壁部材２０の内面にＩＴＯ層を、例えば、スパッタリング法にて形成し、係るＩＴＯ層をパターニングすることで、隔壁部材２０の対向面に第１電極２１を形成し、同時に、隔壁部材２０の対向面上の第１電極２１の端部から外部に延びる第１電極延在部（図示せず）を形成する。その後、隔壁部材２０上に絶縁膜２３及び撥水処理層２４を、スパッタリング法及び塗布法にて形成する。そして、ＩＴＯ層から成る第２電極２２が内面にスパッタリング法にて形成された光入射部材４１、及び、光出射部材４２と枠部１４，１５とを接着剤を用いて接着することで、容器４０を得ることができる。即ち、容器４０は、枠部１４，１５、並びに、光入射部材４１及び光出射部材４２から構成されている。その後、枠部１４，１５、光入射部材４１及び光出射部材４２で囲まれた空間を減圧しながら、注入口（図示せず）から第１の液体３１を注入し、次いで、注入口から第２の液体３２を、加圧しながら注入する。このとき、第１の液体３１及び第２の液体３２との間で界面が形成されるように注入する。第２の液体３２の一部は排出口（図示せず）から排出される。最後に、注入口及び排出口を封止し、電極を外部の電源回路と接続する。こうして、可変回折格子１０を完成させることができる。その後、光遮蔽部材５１を容器４０に適切な方法で取り付けることで、回折角可変素子５０を完成させることができる。
【００６３】
図２の（Ａ）に示した液晶表示装置６０を、例えば、ＣＣＤアレイから成る撮像手段に置き換えれば、本発明の撮像装置を得ることができる。係る撮像装置によって画像を撮像する場合、光源として、例えば、主波長λRを有する赤色の光、主波長λGを有する緑色の光、及び、主波長λBを有する青色の光を含む太陽光を用いる場合を説明すると、太陽光を、例えば、コリメータレンズで平行光とし、入射角θIn（＝θ2）を上記のとおりとして、可変回折格子１０に入射させる。その一方で、例えば、５ミリ秒毎に、可変回折格子１０を、ＮR＝６，ＮG＝５，ＮB＝４の状態で動作させる。すると、可変回折格子１０がＮR＝６の状態で動作している場合には、可変回折格子１０から出射角θOut-R（＝θ1-R）−０．０４６度で、主波長λRを有する赤色の光が出射され、光遮蔽部材５１に設けられたスリットを通過し、モノクロ表示タイプのＣＣＤアレイから成る撮像手段に入光する。これによって、赤色で表示すべき画像を撮像することができる。また、可変回折格子１０がＮG＝５の状態で動作している場合には、可変回折格子１０から出射角θOut-G（＝θ1-G）０．０８４度で、主波長λGを有する緑色の光が出射され、光遮蔽部材５１に設けられたスリットを通過し、モノクロ表示タイプのＣＣＤアレイから成る撮像手段に入光する。これによって、緑色で表示すべき画像を撮像することができる。更には、可変回折格子１０がＮG＝４の状態で動作している場合には、可変回折格子１０から出射角θOut-B（＝θ1-B）０．０８９度で、主波長λBを有する青色の光が出射され、光遮蔽部材５１に設けられたスリットを通過し、モノクロ表示タイプのＣＣＤアレイから成る撮像手段に入光する。これによって、青色で表示すべき画像を撮像することができる。そして、これらの３種類の画像を合成する処理を行うことで、カラー画像の情報を得ることができる。係るカラー画像の情報（信号データ）を得るためには、モノクロ表示タイプのＣＣＤアレイから成る撮像手段を用いればよいので、カラーフィルターは不要である。
【００６４】
そして、上述した光源、即ち、太陽光、あるいは、太陽光と同じスペクトルを有する光源を用いて、実施例１で説明した表示装置を用いて、係るカラー画像の情報（信号データ）に基づき、カラーの画像を表示することができる。あるいは又、主波長λR，λG，λBを出射する光源（例えば、赤色、緑色、青色をそれぞれ発光するＬＥＤの集合体から成る光源）をバックライトとして用いて、フィールドシーケンシャル方式の通常のモノクロ表示タイプの透過型の液晶表示装置を照明することでも、係るカラー画像の情報（信号データ）に基づき、カラーの画像を表示することができる。このような方式によれば、カラーフィルターは一切不要であるので、極めて高い色再現性を達成することができる。
【００６５】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した可変回折格子、回折角可変素子、撮像装置、表示装置の構成、構造は例示であるし、可変回折格子や回折角可変素子を構成する材料等も例示であり、適宜、変更することができる。光入射部材の外面に隣接して、光入射部材に入射する光の内、所望の入射角を有する光のみを通過させる第２の光遮蔽部材を配置してもよい。第２の光遮蔽部材の構成、構造は、光遮蔽部材と同様の構成、構造とすればよい。また、隔壁部材には切れ目が入っていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、実施例１の可変回折格子の模式的な一部断面図である。
【図２】図２の（Ａ）は、実施例１の回折角可変素子及び表示装置の概念図であり、図２の（Ｂ）は、実施例１の可変回折格子を構成する可変回折格子部材の模式的な平面図であり、図２の（Ｃ）は、図２の（Ｂ）の矢印Ｃ−Ｃに沿った可変回折格子部材の模式的な断面図である。
【図３】図３の（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例１の可変回折格子の回折格子としての機能を発揮している動作時の状態を説明するための可変回折格子の模式的な一部断面図である。
【図４】図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、電気毛管現象を説明するための原理図である。
【図５】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、従来のレンズアレイにおける共通基板の模式的な平面図、及び、レンズアレイの模式的な一部断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０・・・可変回折格子、１１・・・可変回折格子部材、１２・・・対向領域、１３・・・液体バッファ領域、１４，１５・・・枠部、２０・・・隔壁部材、２１・・・第１電極、２１Ａ・・・第１電極接続対、２２・・・第２電極、２３・・・絶縁膜、２４・・・撥水処理層、３１・・・第１の液体、３２・・・第２の液体、４０・・・容器、４１・・・光入射部材、４２・・・光出射部材、５１・・・光遮蔽部材、６０・・・液晶表示装置
【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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