(57)【要約】【課題】電気泳動素子を利用した撮像装置用の光量調整装置に関して、半透過状態における透過率の安定性を向上させる。【解決手段】透明な基板上に形成した電気泳動粒子の駆動電極に、駆動電極とは別のプッシュ電極を備えて、この近辺の帯電粒子を排除することによって、この電極パターンと電圧に応じて素子の透光状態を作り出すことができ、一定の透過率を精度良く得ることができる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に透明な第一基板と、該第一基板に間隙支持体を介して対向して配置された実質的に透明な第二基板と、前記両基板の少なくとも一方の対向面側に形成された複数の電極と、前記両基板間に充填された透明絶縁性液体と複数の不透明帯電泳動粒子からなる電気泳動液とを含む電気泳動光量調整素子であって、
前記電極のうち３以上の電極で一電極群を形成し、少なくとも１つ以上の電極群を備えたことを特徴とする電気泳動光量調整素子において、
少なくとも１つ以上の駆動電極とは電気的に独立なプッシュ電極を備えることを特徴とする電気泳動光量調整素子。
【請求項２】
前記プッシュ電極が環状であることを特徴とする請求項１記載の電気泳動光量調整素子。
【請求項３】
前記プッシュ電極より外周部分に遮光部を設けることを特徴とする請求項２記載の電気泳動光量調整素子。
【請求項４】
第一基板及び第二基板の対向面側の相対応する場所にプッシュ電極を設けることを特徴とする請求項１記載の電気泳動光量調整素子。
【請求項５】
特定の駆動電極群に含まれる駆動電極に対応する場所にプッシュ電極を設けることを特徴とする請求項１記載の電気泳動光量調整素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズの光軸上に備え、光量に応じ透過率が自動的に変化する光量調整素子とその駆動方法、駆動装置およびこれを用いた装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
透過率の異なるフィルタを選択的に光軸上に出し入れして、自動的に光量調整を行うビデオ、カメラ用交換レンズの光量調整装置が特開平０５−０４０２９３に開示されている。係る発明は、透過率の異なる複数のフィルタを保持したフィルタ保持体を鏡筒内に設け、この鏡筒を組み付けたカメラ本体からの情報により前記フィルタ保持体を駆動して適正な光量がえられるように光軸上のフィルタを選択交換する駆動源とを備え、前記カメラ本体の電源が投入されて撮影待機状態になるときは前記フィルタ本体を駆動して光量調整動作を行い、前記カメラ本体が録画状態になったときは光量調整動作を規制する構成とした光量調整装置である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平０５−０４０２９３で開示された光量調整装置は
・複数のフィルタとアクチュエーターを保持することから小型化が困難である。
・フィルタによる透過率が不連続に変化するため、動画などの撮影中の切替が困難である。もしくは切り替えた場合に不自然な画像となる懸念がある。
といった問題点を抱えている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、以上述べたように問題点を解析し、上記の問題は透過光量を無段階で変化できるかつ所望の透過率を形成する素子を１つ備えることで改善できることを見出した。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記の従来技術の問題点を改善し、不透明帯電泳動粒子を電気信号で移動させて透過光量状態を変化させる電気泳動光量調整素子およびその駆動方法を提案する。特に、半透光状態における透過率の安定性を向上する電気泳動光量調整素子を提供する。
【０００６】
そこで、本発明においては以下に記載する新規な素子とその駆動方法、駆動装置およびこれを用いた装置を提案する。
【０００７】
本発明の第１の特徴は、
実質的に透明な第一基板と、該第一基板に間隙支持体を介して対向して配置された実質的に透明な第二基板と、前記両基板の少なくとも一方の対向面側に形成された複数の電極と、前記両基板間に充填された透明絶縁性液体と複数の不透明帯電泳動粒子からなる電気泳動液とを含む電気泳動光量調整素子であって、
前記電極のうち３以上の電極で一電極群を形成し、少なくとも１つ以上の電極群を備えたことを特徴とする電気泳動光量調整素子において、少なくとも１つ以上のプッシュ電極を備えることを特長にした電気泳動光量調整素子である。
【０００８】
ここで言うプッシュ電極とは、帯電泳動粒子の駆動電極の１つであり、粒子を搬送する駆動電極とは別に設けられている電極である。主に帯電泳動粒子の極性と反対極性の電圧を印加し、粒子を反発させて遠ざける働きを持つ電極である。
【０００９】
よって所望の透過率を安定して再現するために、所望の透過率を成すのに必要な領域に固定的に配置される電極を言う。
【００１０】
よって形状に関して制限は無く所定の面積を覆えばよく、配置に関して規則性などは要求されない。
【００１１】
またその駆動方法は、遮光状態〔低透過率状態〕において、不透明帯電泳動粒子を排除する駆動電圧を印加し、対応した領域を透過状態にするための極性を与える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様について順に説明する。
【００１３】
図１に本発明の代表的な断面構成図を、図４に本発明の代表的な平面図を示す。第一基板１上には第１駆動電極７と第３駆動電極９が配置されており、絶縁部３を挟んでプッシュ電極１３が配置された上にさらに絶縁部３が配置されている。
【００１４】
同様に第二基板２上には第２駆動電極８と第４駆動電極１０が配置されており、絶縁部３を挟んでプッシュ電極１３が配置された上に絶縁部３が配置されている。そして第一基板１の上に間隙支持体４を挟んで第二基板２を配置している。
【００１５】
第一基板１と第二基板２と間隙支持体４によって作られる空間には透明な絶縁性液体６が充填され、その絶縁性液体６中に不透明帯電泳動粒子５が分散されている。第１駆動電極７、第２駆動電極８、第３駆動電極９、第４駆動電極１０の平面構成は環状であり、それを同心円状に配置している。
【００１６】
プッシュ電極１３は、前記第一基板、第二基板上に配置してある。
【００１７】
図中にそれぞれ４本ずつ配置された第１駆動電極７、第２駆動電極８、第３駆動電極９、第４駆動電極１０はそれぞれ電気的に接続されている。プッシュ電極１３も同様に電気的に接続されており、駆動電極とは独立に電圧を印加できる構成となっている。
【００１８】
プッシュ電極１３の配置は第一基板１と第二基板２の対抗面側ならどこにあっても良い。また駆動電極が配置された層よりも基板側でもよいし、絶縁性液体６側でも同じ層でも良い。また、駆動電極が配置されてない基板上に配置しても良い。つまり、実効的な発生電界により不透明帯電泳動粒子５が泳動する構成なら、形状および構成は特に限定しない。プッシュ電極１３の形状が環状であることは好ましい構成の１つであるが、形状は特に限定しない。円形でもよいし、短冊状でも良い。
【００１９】
このプッシュ電極の働きについて説明する。本発明の帯電泳動粒子による光量調整素子については、粒子を移動させて透過率を調整している。そこである所定の決まった透過率を与えることが困難な時がある。このような場合に、素子中に本発明のプッシュ電極を配置することによって、その面積に応じた領域を光透過性の状態にすることができる。
【００２０】
つまり半透光状態において、プッシュ電極１３に不透明帯電泳動粒子５を排除する極性の電圧を印加し、プッシュ電極１３に相当する素子領域を透光状態とすることで、その面積に応じた所望の透過率を安定して形成できるようになる。
【００２１】
プッシュ電極１３の材料は特に限定しなしが、透明な導電材料を用いるのは好ましい構成である。
【００２２】
プッシュ電極１３の領域に接する領域に遮光部１１を設ける構成は良い構成の一つである。電気泳動光量調整素子が遮光部１１を備える場合、遮光部１１に相当する領域に不透明帯電泳動粒子５を移動させて透光状態を成し、開口部１２に相当する領域全体に不透明帯電泳動粒子５を移動させる、もしくは開口部１２に相当する領域の一部に、不透明帯電粒子５を集中的に分布させて残る開口部１２の一部を透光領域として、素子全体を半透光状態とすることができる。
【００２３】
プッシュ電極１３の領域に接して遮光部１１を配置することで、特に低い透過率の安定性を向上させることができる。遮光部１１の構成は特に限定しない。第一基板１と第二基板２の両方、もしくはどちらか一方に不透明な領域を備えた基板を使用しても良いし、第一基板１と第二基板２の両方もしくはどちらか一方を不透明に着色しても良い。または不透明な領域を備えた基板、もしくは不透明な基板に、所定の面積の穴をあけたものを合わせて備えても良い。
【００２４】
遮光部１１の領域はプッシュ電極１３に相当する領域を含んでも良い。プッシュ電極１３によりプッシュ電極１３に相当する領域の不透明帯電泳動粒子５を排除する場合、プッシュ電極１３の領域およびその周辺の領域の不透明帯電泳動粒子５が排除される場合がある。そのため透過率の所望値によっては、遮光部がプッシュ電極１３の領域を含んだ構成でも良く、一定量の素子領域を精度良く透光状態にできる構成であれば形状を問わない。
【００２５】
第一基板１、第二基板２の両方にプッシュ電極１３を備える構成は良い構成の一つである。その場合、それぞれ相対応する領域に配置する構成はさらに良い構成の一つである。また、特定の駆動電極に対応する領域にプッシュ電極１３を配置するのは良い構成の一つである。不透明帯電泳動粒子１３を搬送する際にはその駆動電極と同電位にして駆動し、プッシュ電極１３の特徴的な機能を果たす場合のみ駆動電極とは異なる電位を印加すればよい。特定の駆動電極に対応する領域にプッシュ電極１３を配置した場合、その領域に該当した駆動電極は無くても良い。
【００２６】
また本発明の電気泳動光量調整素子は、レンズと撮像素子などの光学部品の光軸上に配置すればその配置方法について特に限定しない。この一例を図７に示すが、本発明の電気泳動光量調整素子７５をレンズ装置７４の絞り位置に対応した場所に配置した例（図７−ａ）、もしくはレンズ７４の前面に配置する構成（図７−ｂ）は好ましい構成例である。
【００２７】
レンズ装置を構成するレンズの枚数は特に限定しない。複数枚で構成しても良いし、１枚でもよい。少なくとも撮像素子に入射する光量を変化させることが出来て、かつ結像面で所望の像が得られればよく、どの位置に配置してもよい。これによってよって結像面に撮像素子７６を配置することによって、入射光の光量を調節することが可能になる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例に従って本発明を説明する。
【００２９】
（実施例１）
本実施例では、図１に示す断面構成で、図４に示す平面構成で、図６に示すような遮光層１１を設けた素子を作製し駆動を行った。
【００３０】
作製した素子の大きさは直径１ｍｍ、厚さ０．５３ｍｍである。まず、第一基板１として厚さ０．２ｍｍのガラスにＩＴＯを成膜し、フォトリソグラフィー及びエッチングにより図に示す形状に駆動電極をパターニングした。続いて、絶縁部３としてＳｉＯ２を製膜し、その上にＩＴＯを低温成膜し、フォトリソグラフィー及びエッチングにより図に示す形状にプッシュ電極１３をパターニングした。また、同様に絶縁部３としてＳｉＯ２を製膜した。第二基板２も第一基板１と同様の方法で作製した。第一基板１上に間隙支持体４を形成した。間隙支持体４は、光感光性エポキシ樹脂を塗布した後、露光及びウエット現像を行うことによって形成し、３０μｍの高さとした。形成された空間内に絶縁性液体６及び不透明帯電泳動粒子５を充填した。
【００３１】
絶縁性液体６としては、イソパラフィンを使用した。不透明帯電泳動粒子５としては、ポリスチレンとカーボンの混合物で、平均粒径２μｍ位のものを使用した。イソパラフィン中での不透明帯電泳動粒子５は正帯電極性を示した。次に、第２基板２を位置合わせを行ないながら第１基板１上に置き、素子周辺部を接着剤により張り合わせた。この上に遮光層として不透明な基板に直径０．７ｍｍの穴をあけたものを位置合わせを行ないながら第２基板２上に置いた。
【００３２】
これに不図示の駆動装置を接続して駆動を行った。
【００３３】
まず、素子中の不透明帯電泳動粒子５を素子周辺に搬送させ透光状態とした。駆動電圧は同様に１０Ｖである。その後、素子周辺に分布していた不透明帯電泳動粒子５を素子全体に分散させた後、駆動電極にあたえる電圧を０Ｖにし、プッシュ電極に＋１０Ｖ電圧を印加したところ、図６に示すように開口部１２中央に不透明帯電泳動粒子５が分布し、開口部１２周辺が透光状態となり良好な半透光状態を示した。
【００３４】
（実施例２）
本実施例では、図３に示す断面構成で、図５に示す平面構成で、図６に示すような遮光層を設けた素子を作製し駆動を行った。
【００３５】
作製した素子の大きさは直径１ｍｍ、厚さ０．５３ｍｍである。まず、第一基板１として厚さ０．２ｍｍのガラスにＩＴＯを成膜し、フォトリソグラフィー及びエッチングにより図に示す形状に駆動電極をパターニングした。続いて、絶縁部３としてＳｉＯ２を製膜し、その上にＩＴＯを低温成膜し、フォトリソグラフィー及びエッチングによりプッシュ電極を図に示す形状にプッシュ電極１３をパターニングした。また、同様に絶縁部３としてＳｉＯ２を製膜した。
【００３６】
この上に、間隙支持体４を形成した。間隙支持体４は、光感光性エポキシ樹脂を塗布した後、露光及びウエット現像を行うことによって形成し、３０μｍの高さとした。形成された空間内に絶縁性液体６及び不透明帯電泳動粒子５を充填した。絶縁性液体６としては、イソパラフィンを使用した。不透明帯電泳動粒子５としては、ポリスチレンとカーボンの混合物で、平均粒径２μｍ位のものを使用した。
【００３７】
イソパラフィン中での不透明帯電泳動粒子５は正帯電極性を示した。次に、第二基板２として厚さ０．２ｍｍのガラスを位置合わせを行ないながら第一基板１上に置き、素子周辺部を接着剤により張り合わせた。その上に遮光部として直径０．７ｍｍの透明な穴とその周辺が不透明な基板を位置合わせを行いながら配置した。
【００３８】
これに不図示の駆動装置を接続して駆動を行った。まず、素子中の不透明帯電泳動粒子５を素子周辺に搬送させ透光状態とした。駆動電圧は同様に１０Ｖである。その後、素子周辺に分布していた不透明帯電泳動粒子５を素子全体に分散させた後、駆動電極へ電圧０Ｖを、プッシュ電極には＋１０Ｖの電圧を印加したところ、図６に示すように開口部中央に不透明帯電泳動粒子５が分布し、開口部周辺が透光状態となり、良好な半透光状態を示した。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳細に述べたように、本発明によって次のような効果が得られた。
【００４０】
第一に、１つの素子で透過率が変化する電気泳動光量調整素子を提供した。これによりこれまで小型化が困難であったレンズ装置、撮像モジュール、撮像装置を大幅に小型化できた。またプッシュ電極のパターン形状や印加する電圧によって、所定の透過率を安定に得ることができる。
【００４１】
第二に、無段階で透過率を変化できることから動画の撮影中にも透過率を変えることができ、より良好な動画像の撮影が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気泳動光量調整素子の代表的な断面図の一例を示す。
【図２】本発明の電気泳動光量調整素子の代表的な断面図の一例を示す。
【図３】本発明の電気泳動光量調整素子の代表的な断面図の一例を示す。
【図４】本発明の電気泳動光量調整素子の代表的な平面図の一例を示す。
【図５】本発明の電気泳動光量調整素子の代表的な平面図の一例を示す。
【図６】本発明の電気泳動光量調整素子の代表的な平面図の一例を示す。
【図７】本発明の電気泳動光量調整素子を配置した撮像装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１　第一基板
２　第二基板
３　絶縁部
４　間隙支持体
５　不透明帯電泳動粒子
６　絶縁性液体
７　第１駆動電極
８　第２駆動電極
９　第３駆動電極
１０　第４駆動電極
１１　遮光部
１２　開口部
１３　プッシュ電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004061839.tif 000006
【図５】
2004061839.tif 000007
【図６】
2004061839.tif 000008
【図７】
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