專利名稱：光學(xué)元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)元件。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出了一種通過利用電毛細(xì)管作用(電浸潤(rùn)現(xiàn)象)改變第一液體與第二液體 之間界面的形狀來(lái)改變其光學(xué)屬性的光學(xué)元件。這樣的光學(xué)元件包括容器，該容器具有彼此面對(duì)的第一端面壁和第二端面壁，將 第一端面壁連接到第二端面壁的側(cè)面壁，以及設(shè)置在端面壁和側(cè)面壁內(nèi)的氣密容納室。具有極性或?qū)щ娦缘牡谝灰后w和與第一液體不相溶的第二液體被封入容納室，并 設(shè)置用于將電場(chǎng)施加到第一液體的第一電極和第二電極。通過在第一電極和第二電極之間 施加電壓，第一液體與第二液體之間界面的形狀改變(見日本專利申請(qǐng)No. 2003-177219)。

發(fā)明內(nèi)容
在上述光學(xué)元件中，除了第一和第二電極之外，還設(shè)置有各種膜，例如用于將電場(chǎng) 施加到第一液體的絕緣膜、用于提高第一液體與第二液體之間界面的移動(dòng)速度的親水膜和 疏水膜等。從提高光學(xué)元件的透明度的觀點(diǎn)考慮，這種結(jié)構(gòu)是不利的?？紤]這種狀況進(jìn)行了本發(fā)明，期望提供一種在提高透明度方面較有利的光學(xué)元 件。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)元件包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和 第二端面壁、將所述第一端面壁連接到所述第二端面壁的側(cè)面壁、以及設(shè)置在所述端面壁 和所述側(cè)面壁內(nèi)的氣密密封的容納室；第一液體，其具有極性或?qū)щ娦?，并被封入所述容納 室；第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述容納室；第一電極和第二電極，其 被配置為將電場(chǎng)施加到所述第一液體；絕緣膜；以及用于在所述第一電極與所述第二電極 之間施加電壓的裝置，其中，所述第一液體的透射率小于所述第二液體的透射率，通過利用 所述用于施加電壓的裝置進(jìn)行的電壓的施加來(lái)改變所述第一液體與所述第二液體之間的 界面的形狀，并在所述第二液體的一部分中形成以單個(gè)虛擬軸線為中心的光透射路徑，所 述虛擬軸線經(jīng)過所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述 厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面對(duì)所沿的方向，所述第一電極設(shè)置在 所述第一端面壁的面對(duì)所述容納室的內(nèi)表面上，所述第二電極設(shè)置在所述第二端面壁的面 對(duì)所述容納室的內(nèi)表面上，所述絕緣膜設(shè)置在所述第二電極的面對(duì)所述容納室的表面上， 并且當(dāng)從所述容器的所述厚度方向上觀察時(shí)，在所述第一電極中設(shè)置開口，所述開口具有 與以所述虛擬軸線為中心的所述透射路徑的最大直徑相等或更大的直徑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)元件包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和第二端面壁、將所述第一端面壁連接到所述第二端面壁的側(cè)面壁、以及設(shè)置在所述端面壁 和所述側(cè)面壁內(nèi)的氣密密封的容納室；第一液體，其具有極性或?qū)щ娦裕⒈环馊胨鋈菁{ 室；第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述容納室；第一電極和第二電極，其 被配置為將電場(chǎng)施加到所述第一液體；絕緣膜；以及用于在所述第一電極與所述第二電極 之間施加電壓的裝置，其中，所述第一液體的透射率小于所述第二液體的透射率，通過利用 所述用于施加電壓的裝置進(jìn)行的電壓的施加來(lái)改變所述第一液體與所述第二液體之間的 界面的形狀，并在所述第二液體的一部分中形成以單個(gè)虛擬軸線為中心的光透射路徑，所 述虛擬軸線經(jīng)過所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述 厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面對(duì)所沿的方向，所述第一電極設(shè)置在 所述第一端面壁的面對(duì)所述容納室的內(nèi)表面上，所述第二電極設(shè)置在所述第二端面壁的面 對(duì)所述容納室的內(nèi)表面上，所述絕緣膜設(shè)置在所述第二電極的面對(duì)所述容納室的表面上， 并且當(dāng)從所述容器的所述厚度方向上觀察時(shí)，在所述第二電極中或者在所述第二電極和所 述絕緣膜的每一者中設(shè)置開口，所述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所述透射路徑的 最大直徑相等或更小的直徑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)元件包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和 第二端面壁、將所述第一端面壁連接到所述第二端面壁的側(cè)面壁、以及設(shè)置在所述端面壁 和所述側(cè)面壁內(nèi)的氣密密封的容納室；第一液體，其具有極性或?qū)щ娦裕⒈环馊胨鋈菁{ 室；第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述容納室；第一電極和第二電極，其 被配置為將電場(chǎng)施加到所述第一液體；絕緣膜；對(duì)所述第二液體的浸潤(rùn)性高于對(duì)所述第一 液體的浸潤(rùn)性的膜；以及用于在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓的裝置，其中， 所述第一液體的透射率小于所述第二液體的透射率，通過利用所述用于施加電壓的裝置進(jìn) 行的電壓的施加來(lái)改變所述第一液體與所述第二液體之間的界面的形狀，并在所述第二液 體的一部分中形成以單個(gè)虛擬軸線為中心的光透射路徑，所述虛擬軸線經(jīng)過所述第一端面 壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和 所述第二端面壁彼此面對(duì)所沿的方向，所述第一電極設(shè)置在所述第一端面壁的面對(duì)所述容 納室的內(nèi)表面上，所述第二電極設(shè)置在所述第二端面壁的面對(duì)所述容納室的內(nèi)表面上，所 述絕緣膜設(shè)置在所述第二電極的面對(duì)所述容納室的表面上，對(duì)所述第二液體的浸潤(rùn)性高于 對(duì)所述第一液體的浸潤(rùn)性的所述膜設(shè)置在所述絕緣膜的面對(duì)所述容納室的表面上，并且當(dāng) 從所述容器的所述厚度方向上觀察時(shí)，在設(shè)置于所述絕緣膜的所述表面上的所述膜中設(shè)置 開口，所述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所述透射路徑的最大直徑相等或更小的直 徑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)元件，包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和 第二端面壁、將所述第一端面壁連接到所述第二端面壁的側(cè)面壁、以及設(shè)置在所述端面壁 和所述側(cè)面壁內(nèi)的氣密密封的容納室；透明的第一液體，其具有極性或?qū)щ娦裕⒈环馊胨?述容納室；透明的第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述容納室；第一電極和 第二電極，其被配置為將電場(chǎng)施加到所述第一液體；絕緣膜；以及用于在所述第一電極與 所述第二電極之間施加電壓的裝置，其中，通過利用所述用于施加電壓的裝置進(jìn)行的電壓 的施加來(lái)改變所述第一液體與所述第二液體之間的界面的形狀以形成以單個(gè)虛擬軸線為 中心的具有曲表面的所述界面，由此對(duì)在所述虛擬軸線的方向上傳播并經(jīng)過所述界面的光進(jìn)行折射，所述虛擬軸線經(jīng)過所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向 上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面對(duì)所沿的方向，所述第 一電極設(shè)置在所述第一端面壁的面對(duì)所述容納室的內(nèi)表面上，所述第二電極設(shè)置在所述第 二端面壁的面對(duì)所述容納室的內(nèi)表面上，所述絕緣膜設(shè)置在所述第二電極的面對(duì)所述容納 室的表面上，并且當(dāng)從所述容器的所述厚度方向上觀察時(shí)，在所述第一電極中設(shè)置開口，所 述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所述界面的最大直徑相等或更大的直徑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)元件包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和 第二端面壁、將所述第一端面壁連接到所述第二端面壁的側(cè)面壁、以及設(shè)置在所述端面壁 和所述側(cè)面壁內(nèi)的氣密密封的容納室；透明的第一液體，其具有極性或?qū)щ娦裕⒈环馊胨?述容納室；透明的第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述容納室；第一電極和 第二電極，其被配置為將電場(chǎng)施加到所述第一液體；絕緣膜；以及用于在所述第一電極與 所述第二電極之間施加電壓的裝置，其中，通過利用所述用于施加電壓的裝置進(jìn)行的電壓 的施加來(lái)改變所述第一液體與所述第二液體之間的界面的形狀以形成以單個(gè)虛擬軸線為 中心的具有曲表面的所述界面，由此對(duì)在所述虛擬軸線的方向上傳播并經(jīng)過所述界面的光 進(jìn)行折射，所述虛擬軸線經(jīng)過所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向 上延伸，所述厚度方向是所述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面對(duì)所沿的方向，所述第 一電極設(shè)置在所述第一端面壁的面對(duì)所述容納室的內(nèi)表面上，所述第二電極設(shè)置在所述第 二端面壁的面對(duì)所述容納室的內(nèi)表面上，所述絕緣膜設(shè)置在所述第二電極的面對(duì)所述容納 室的表面上，并且當(dāng)從所述容器的所述厚度方向上觀察時(shí)，在所述第二電極中或者在所述 第二電極和所述絕緣膜的每一者中設(shè)置開口，所述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所 述界面的最大直徑相等或更小的直徑。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)元件包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和 第二端面壁、將所述第一端面壁連接到所述第二端面壁的側(cè)面壁、以及設(shè)置在所述端面壁 和所述側(cè)面壁內(nèi)的氣密密封的容納室；透明的第一液體，其具有極性或?qū)щ娦?，并被封入?述容納室；透明的第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述容納室；第一電極和 第二電極，其被配置為將電場(chǎng)施加到所述第一液體；絕緣膜；對(duì)所述第二液體的浸潤(rùn)性高 于對(duì)所述第一液體的浸潤(rùn)性的膜；以及用于在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓 的裝置，其中，通過利用所述用于施加電壓的裝置進(jìn)行的電壓的施加來(lái)改變所述第一液體 與所述第二液體之間的界面的形狀以形成以單個(gè)虛擬軸線為中心的具有曲表面的所述界 面，由此對(duì)在所述虛擬軸線的方向上傳播并經(jīng)過所述界面的光進(jìn)行折射，所述虛擬軸線經(jīng) 過所述第一端面壁和所述第二端面壁并在所述容器的厚度方向上延伸，所述厚度方向是所 述第一端面壁和所述第二端面壁彼此面對(duì)所沿的方向，所述第一電極設(shè)置在所述第一端面 壁的面對(duì)所述容納室的內(nèi)表面上，所述第二電極設(shè)置在所述第二端面壁的面對(duì)所述容納室 的內(nèi)表面上，所述絕緣膜設(shè)置在所述第二電極的面對(duì)所述容納室的表面上，對(duì)所述第二液 體的浸潤(rùn)性高于對(duì)所述第一液體的浸潤(rùn)性的所述膜設(shè)置在所述絕緣膜的面對(duì)所述容納室 的表面上，并且當(dāng)從所述容器的所述厚度方向上觀察時(shí)，在設(shè)置于所述絕緣膜的所述表面 上的所述膜中設(shè)置開口，所述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所述界面的最大直徑相 等或更小的直徑。在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光學(xué)元件中，光透射通過設(shè)置在第一電極、疏水膜、絕緣膜或第二電極中的開口。因此，該光學(xué)元件在提高透明度方面較為有利。


圖IA是解釋電毛細(xì)管作用的原理的視圖，并示出了施加電壓之前的狀態(tài)；圖IB是解釋電毛細(xì)管作用的原理的視圖，并示出了施加電壓之后的狀態(tài)；圖2是示出光學(xué)元件10的基本結(jié)構(gòu)的縱剖視圖；圖3是示出光學(xué)元件10的基本結(jié)構(gòu)的立體圖；圖4A、4B和4C是圖示當(dāng)分別在光學(xué)元件10的第一電極18與第二電極20之間施 加電壓VI、V2和V3時(shí)的操作的剖視圖；圖5是示出其中將光學(xué)元件10應(yīng)用于圖像拍攝設(shè)備的成像光學(xué)系統(tǒng)的示例的示 意圖；圖6是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的光學(xué)元件10的結(jié)構(gòu)的縱剖視圖；圖7是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的光學(xué)元件10的基本結(jié)構(gòu)的縱剖視圖；圖8A、8B和8C是圖示當(dāng)分別在光學(xué)元件10的第一電極18與第二電極20之間施 加電壓VI、V2和V3時(shí)的操作的剖視圖；圖9是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的光學(xué)元件10的結(jié)構(gòu)的縱剖視圖；圖10是根據(jù)第三實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖；圖11是光學(xué)元件10的俯視圖；圖12是示出圖4A中的第二液體16的形狀的示意性立體圖；圖13是示出圖4B中的第二液體16的形狀的示意性立體圖；圖14是圖4C的俯視圖。圖15是圖示其中光透射路徑52的中心對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38的狀態(tài)的視圖；圖16是圖示其中光透射路徑52的中心從虛擬軸線38偏離并成為偏心的狀態(tài)的 視圖；圖17是圖16的立體圖；圖18是根據(jù)第四實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖；圖19是根據(jù)第五實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖；圖20是根據(jù)第六實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖；圖21是根據(jù)第七實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖；圖22是根據(jù)第八實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖；圖23是根據(jù)第九實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖；圖24是根據(jù)第十實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖；圖25是根據(jù)第十一實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖；圖26是示出乙醇對(duì)純水的混合比與比重之間的關(guān)系、以及該混合比與折射率之 間的關(guān)系的圖；圖27是示出乙二醇對(duì)純水的混合比與比重之間的關(guān)系、以及該混合比與折射率 之間的關(guān)系的圖；圖28是示出表示純水、乙醇和乙二醇的比重和折射率的圖；圖29是示出表示各種液體的比重和折射率的圖；并且
圖30是示出各種液體的比重和折射率的數(shù)值的表。
具體實(shí)施例方式第一實(shí)施方式首先，在描述此實(shí)施方式的光學(xué)元件10之前，將描述由根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的光 學(xué)元件所利用的電毛細(xì)管作用(電浸潤(rùn)現(xiàn)象)的原理。圖IA和IB是解釋電毛細(xì)管作用的原理的視圖。圖IA示出了施加電壓之前的狀 態(tài)，圖IB示出了施加電壓之后的狀態(tài)。如圖IA所示，絕緣膜2設(shè)置在基底1上。具有極性或?qū)щ娦缘牡谝灰后w3布置在 絕緣膜2的表面上。第一電極4電連接到第一液體3。第二電極5設(shè)置在絕緣膜2與基底1之間。如圖IA所示，當(dāng)未在第一電極4與第二電極5之間施加電壓時(shí)，第一液體3的表 面由于表面張力而具有向上突起的大體球形表面。在此情況下，由絕緣膜2的表面和在第 一液體3與絕緣膜2接觸的部分處的液面形成的角θ，即接觸角θ被界定為Θ0。注意， 在其中液體面對(duì)空氣的狀態(tài)下測(cè)量接觸角Θ。S卩，在氣液界面處測(cè)量接觸角Θ。相反，如圖IB所示，當(dāng)通過在第一電極4與第二電極5之間施加電壓E而將電場(chǎng) 施加到第一液體3時(shí)，例如在絕緣膜2的表面上產(chǎn)生負(fù)電荷，因此，電場(chǎng)(靜電力)作用在 構(gòu)成第一液體3的分子上。因此，構(gòu)成第一液體3的分子彼此吸引而提高了第一液體3在 絕緣膜2上的浸潤(rùn)性。結(jié)果，接觸角θ變?yōu)樾∮讦?的Θ1。接觸角θ隨著電壓E的值降 低而減小。此現(xiàn)象稱為電毛細(xì)管作用。接著，將描述構(gòu)成第一實(shí)施方式的光學(xué)元件10的前提的基本結(jié)構(gòu)和操作。在此實(shí)施方式中，光學(xué)元件10構(gòu)成光闌。圖2是示出光學(xué)元件10的基本結(jié)構(gòu)的縱剖視圖，圖3是示出光學(xué)元件10的基本 結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖2和3所示，光學(xué)元件10包括容器12、第一液體14、第二液體16、第一電極 18、第二電極20和電壓施加單元22。容器12包括彼此面對(duì)的第一端面壁24和第二端面壁26，以及將第一端面壁24連 接到第二端面壁26的側(cè)面壁28。容器12包括由第一端面壁24、第二端面壁26和側(cè)面壁 28氣密地密封的容納室30。這里，術(shù)語(yǔ)“容器12的厚度方向”表示其中第一端面壁24和第二端面壁26彼此 面對(duì)所沿的方向。第一端面壁24和第二端面壁26是具有相同形狀和相同尺寸的矩形板。側(cè)面壁28 是具有落在第一端面壁24和第二端面壁26的輪廓內(nèi)的尺寸的圓筒壁。容納室30具有扁 平圓柱形狀。第一端面壁24、第二端面壁26和側(cè)面壁28由絕緣材料制成。此外，第一端面壁 24和第二端面壁26由透明且光可透射材料制成。構(gòu)成第一端面壁24和第二端面壁26的材料的示例包括透明且絕緣的合成樹脂材 料，以及透明玻璃材料。
第一液體14具有極性或?qū)щ娦?，并被封入容納室30。第二液體16與第一液體14不相溶，并也被封入容納室30。第一液體14和第二液體16具有大體相同的比重。此外，第一液體14的透射率小 于第二液體16的透射率。因?yàn)榈谝灰后w14和第二液體16具有大體相同比重，所以第一液體14與第二液體 16之間的界面48(圖2)維持穩(wěn)定的形狀而不受重力的影響。此外，因?yàn)榈谝灰后w14的透射率小于第二液體16的透射率，所以由第二液體16 形成光透射路徑52 (圖4)。在此實(shí)施方式中，通過將由不能透射光的材料的精細(xì)微粒與含純水、乙醇和乙二 醇的混合液體相混合，來(lái)制備第一液體14。例如，可以使用碳黑來(lái)作為精細(xì)微粒。當(dāng)使用碳黑時(shí)，優(yōu)選地在碳黑微粒的表面上 執(zhí)行親水涂覆處理，使得碳黑微?？梢耘c第一液體14均勻地混合?？梢酝ㄟ^例如在碳黑微 粒的表面上形成親水基團(tuán)來(lái)執(zhí)行親水涂覆處理。在此實(shí)施方式中，第二液體16由硅酮油組成。能夠用作第一液體14的液體不限于此實(shí)施方式中使用的液體。其示例還包括硝 基甲烷、乙酸酐、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲醇、乙腈、丙酮、乙醇、乙基氰、四氫呋喃、正己烷、 2_丙醇、2-丁醇、正丁腈、1-丙醇、1-丁醇、二甲基亞砜、氯苯、乙二醇、甲酰胺、硝基苯、碳 酸丙烯、1，2_ 二氯乙烷、二硫化碳、氯仿、溴苯、四氯化碳、三氯乙酸酐、甲苯、苯、乙二胺、N， N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、磷酸三丁酯、吡啶、氰苯、苯胺、1，4_ 二氧雜環(huán)乙烷、 以及六甲基磷酰胺。能夠用作第二液體16的液體的示例包括硅酮、癸烷、辛烷、壬烷、以及庚烷。第一液體14和第二液體16每一者都可以由單種液體或多種液體的混合物組成。 第一液體14和第二液體16具有大體相同比重就足夠了。此外，將描述第一液體14和第二液體16的組成。首先，將描述第一液體14。通過將具有不同比重和不同折射率的三種液體混合來(lái) 制備第一液體14。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過改變這三種液體的混合比，可以在第一液 體14的比重和折射率每一者都可以在較寬范圍內(nèi)改變。例如，首先，將對(duì)使用兩種液體制備第一液體14的情況進(jìn)行描述。使用純水和乙醇作為所述兩種液體來(lái)制備第一液體14，并改變乙醇與純水的混合 比。如圖26所示，當(dāng)乙醇與水的混合比改變時(shí)，第一液體14的比重和折射率線性地或 沿著曲線改變?；蛘?，使用純水和乙二醇作為所述兩種液體來(lái)制備第一液體14，并改變乙二醇與 純水的混合比。如圖27所示，當(dāng)乙二醇與水的混合比改變時(shí)，第一液體14的比重和折射率線性地 或沿著曲線改變。注意，純水的比重是基底1.0，且純水的折射率是基底1.333。乙醇的比重是
0.789，且乙醇的折射率是基底1.361。乙二醇的比重是1.113，且乙二醇的折射率是基底
1.430。
相反，使用三種液體制備第一液體14，并改變液體的混合比。例如，使用純水、乙醇和乙二醇作為所述三種液體來(lái)制備第一液體14，并改變其混 t 匕。如圖28所示，通過改變純水、乙醇和乙二醇的混合比，第一液體14的比重和折射 率可以在通過將純水、乙醇和乙二醇的三個(gè)坐標(biāo)連接而界定的較大三角形區(qū)域R中改變。此外，在圖28中，還表示了各種可商業(yè)獲取的硅酮油的比重和折射率的坐標(biāo)。此外，表示在三角形區(qū)域R內(nèi)的可商業(yè)獲取的硅酮油可以用作第二液體16，并且 通過將純水、乙醇和乙二醇混合使得得到的混合液體的比重和折射率與以上硅酮油相同來(lái) 制備的液體可以用作第一液體14。在此實(shí)施方式中，通過將碳黑溶解在包含純水、乙醇和乙二醇的混合液體中來(lái)制 備第一液體14，并且第一液體14是黑色的。第一液體14被配制為使得具有約0. Imm厚度 的第一液體14可以阻擋光。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于可以減小光學(xué)元件的厚度。當(dāng)光學(xué)元件10被構(gòu)造為使得第一液體14的折射率與第二液體16的折射率相同 時(shí)，可以防止在界面48處產(chǎn)生透鏡效應(yīng)。此優(yōu)點(diǎn)在于可以可靠地進(jìn)行光闌的操作。此外，當(dāng)通過將乙醇與水混合來(lái)制備第一液體14時(shí)，可以降低第一液體14的凝固 點(diǎn)(熔點(diǎn))，因此，可以防止在寒冷地區(qū)中固化。因此，光學(xué)元件10可以用于寒冷地區(qū)。乙醇的凝固點(diǎn)是_114°C，而乙二醇的凝固點(diǎn)是-13°C。因此，第一液體14的凝固 點(diǎn)可以降低到-40°C或更低。如上所述，代替選擇兩種液體來(lái)構(gòu)造比重相等的第一液體14和第二液體16，可以 將具有三種比重不同的液體的混合物用作第一液體14。由此，如圖28的區(qū)域R所示，第一 液體14的比重可以在較寬范圍內(nèi)改變。更具體而言，如圖28所示，當(dāng)具有不同比重的兩種液體彼此混合時(shí)，通過改變兩 種液體的混合比獲得的第一液體14的比重僅在由將兩種液體的坐標(biāo)連接的直線所表示的 范圍內(nèi)改變。相反，當(dāng)將三種液體彼此混合時(shí)，第一液體14的比重可以在通過將純水、乙醇和 乙二醇的三個(gè)坐標(biāo)連接所界定的較大三角形區(qū)域R內(nèi)改變。因此，更容易使第一液體14的比重與第二液體16相等，因此，可以容易地制造具 有期望屬性的光學(xué)元件10。此外，如圖28所示，當(dāng)通過將至少三種具有不同比重和不同折射率的液體(例如， 純水、乙醇和乙二醇)混合來(lái)制備第一液體14時(shí)，可以容易地使第一液體14的比重等于第 二液體16，此外，可以容易地同時(shí)使第一液體14的折射率等于第二液體16的折射率。因 此，其優(yōu)點(diǎn)在于可以防止透鏡效應(yīng)的產(chǎn)生。已經(jīng)對(duì)使用純水、乙醇和乙二醇作為多種液體來(lái)制備第一液體14的情況進(jìn)行了 描述。多種液體不限于純水、乙醇和乙二醇，可以選擇各種現(xiàn)有的液體。將參考圖29和30進(jìn)行描述。圖29是示出各種液體的比重和折射率的圖，圖30是示出所使用的各種液體的比 重和折射率的數(shù)值的表。例如，如圖29所示，所使用的液體的示例包括分類為群組A、群組B、群組C和群組 D的液體。在群組A至D中使用的液體的具體組分如圖30所示。
如圖29的三角形區(qū)域Rl所示，通過在將從群組A選擇的液體的坐標(biāo)、從群組B選 擇的液體的坐標(biāo)和從群組C選擇的液體的坐標(biāo)所界定的較大的三角形區(qū)域Rl內(nèi)改變?nèi)N 液體的混合比，可以改變比重和折射率。此外，如圖29的三角形區(qū)域R2所示，通過在將從群組B選擇的液體的坐標(biāo)、從群 組C選擇的液體的坐標(biāo)和從群組D選擇的液體的坐標(biāo)所界定的較大的三角形區(qū)域Rl內(nèi)改 變?nèi)N液體的混合比，可以改變比重和折射率。S卩，可以通過選擇各種現(xiàn)有的液體并改變液體的混合比，可以容易地改變比重和 折射率。用作第一液體14的液體的種數(shù)不限于三種，而可以是四種或更多。已經(jīng)對(duì)通過將具有不同比重和不同折射率的液體混合來(lái)將第一液體14的比重調(diào) 節(jié)為等于第二液體16的比重的情況進(jìn)行了描述?？蛇x地，可以通過將具有不同比重和不同 折射率的液體混合來(lái)將第二液體16的比重調(diào)節(jié)為等于第一液體14的比重。此外，在此實(shí)施方式中，已經(jīng)描述了將單種硅酮油用作第二液體16的情況。但是， 可以獲得多種具有不同屬性(例如折射率和比重)的硅酮油。因此，可以選擇具有期望屬 性的單種硅酮油并用作第二液體16，或者可以選擇具有多種不同屬性的硅酮油并通過改變 其混合比將折射率和比重調(diào)節(jié)為期望值，然后可以將得到的混合物用作第二液體16。第一電極18和第二電極20用于將電場(chǎng)施加到第一液體14以在第一液體14中產(chǎn) 生電毛細(xì)管作用。在基本結(jié)構(gòu)中，如下所述，使用親水膜34，以提高光闌的操作速度。親水膜34設(shè)置 在第一電極18面對(duì)第一液體14的位置處。即，第一電極18設(shè)置為面對(duì)第一液體14，且親 水膜34位于第一電極18與第一液體14之間。第二電極20設(shè)置在第二端面壁26的內(nèi)表面上，該內(nèi)表面面對(duì)容納室30。在此基本結(jié)構(gòu)中，第一電極18設(shè)置在第一端面壁24的內(nèi)表面的整個(gè)區(qū)域上，第二 電極20設(shè)置在第二端面壁26的內(nèi)表面的整個(gè)區(qū)域上。第一電極18和第二電極20每一者都例如有諸如氧化銦錫(ITO)膜之類的光可透 射導(dǎo)電材料制成。電壓施加單元22設(shè)置在容器12外部，并且從電壓施加單元22輸出的電壓可變。 電壓施加單元22的正電壓輸出端子電連接到第一電極18，電壓施加單元22的負(fù)電壓輸出 端子電連接到第二電極20。在此基本結(jié)構(gòu)中，將對(duì)通過將DC電壓施加到第一液體14來(lái)產(chǎn)生電毛細(xì)管作用的 情況進(jìn)行說明。但是，施加到第一液體14的電壓不限于DC電壓?？梢允褂弥T如AC電壓、 脈沖電壓或步進(jìn)升高或降低的電壓，只要在第一液體14中產(chǎn)生電毛細(xì)管作用即可。此外，在此基本結(jié)構(gòu)中，絕緣膜32設(shè)置在第二電極20的整個(gè)區(qū)域上，第二電極20 設(shè)置在第二端面壁26的內(nèi)表面上，該內(nèi)表面面對(duì)容納室30。絕緣膜32也用于通過將電場(chǎng)施加到第一液體14來(lái)在第一液體14中產(chǎn)生電毛細(xì)
管作用。更具體而言，通過在第一電極18與第二電極20之間施加電壓，例如在絕緣膜32 的表面上產(chǎn)生負(fù)電荷，由此將電場(chǎng)施加到第一液體14。電場(chǎng)(靜電力)作用于構(gòu)成第一液 體14的分子，從而產(chǎn)生電毛細(xì)管作用。
在從基本結(jié)構(gòu)中，如圖2所示，為了提高光闌的操作速度，還設(shè)置光可透射的透明 親水膜34(即，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，其對(duì)第一液體的浸潤(rùn)性高于其對(duì)第二液體的浸潤(rùn) 性)以覆蓋在第一電極18的整個(gè)區(qū)域和側(cè)面壁28的整個(gè)區(qū)域上，如下所述。此親水膜34被構(gòu)造為使得對(duì)第一液體14的浸潤(rùn)性高于對(duì)第二液體16的浸潤(rùn)性。 即，親水膜34被構(gòu)造為使得第一液體14對(duì)親水膜34的接觸角小于第二液體16對(duì)親水膜 34的接觸角?？梢岳缤ㄟ^將親水聚合物或表面活性劑涂覆到第一電極18和側(cè)面壁28的內(nèi)表 面來(lái)形成親水膜34。各種現(xiàn)有的材料可以用作親水膜34。在此基本結(jié)構(gòu)中，如圖2所示，為了提高光闌的操作速度，還設(shè)置光可透射的透明 疏水膜36(即，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，其對(duì)第二液體的浸潤(rùn)性高于其對(duì)第一液體的浸潤(rùn) 性)以覆蓋在設(shè)置于第二端面壁26的第二電極20上的絕緣膜32的整個(gè)區(qū)域上，如下所述。此疏水膜36被構(gòu)造為使得對(duì)第二液體16的浸潤(rùn)性高于對(duì)第一液體14的浸潤(rùn)性。 即，疏水膜36被構(gòu)造為使得第二液體16對(duì)疏水膜36的接觸角小于第一液體14對(duì)疏水膜 36的接觸角。疏水膜36是具有親油性的膜。可以通過烘焙包含硅作為主要組分的材料，或者通 過形成由無(wú)定形碳氟化合物樹脂制成的膜，來(lái)形成疏水膜36。各種現(xiàn)有的材料可以用作疏 水膜36。在圖3中，省略了親水膜34和疏水膜36的圖示。根據(jù)此基本結(jié)構(gòu)，如圖2所示，位于第一端面壁24的其上布置第一液體14的內(nèi)表 面上的第一液體14的整個(gè)區(qū)域面對(duì)第一電極18，并且親水膜34置于第一液體14的整個(gè)區(qū) 域與第一電極18之間。此外，位于第二端面壁26的其上布置第二液體16的內(nèi)表面上的第 二液體16的整個(gè)區(qū)域面對(duì)第二電極20，并且疏水膜36和絕緣膜32置于第二液體16的整 個(gè)區(qū)域與第二電極20之間。因此，當(dāng)將電壓V從電壓施加單元22施加到第一電極18和第二電極20時(shí)，例如 在絕緣膜32的表面上產(chǎn)生負(fù)電荷。由此，電場(chǎng)施加到第一液體14，并且電場(chǎng)(靜電力)作 用于構(gòu)成第一液體14的分子，從而產(chǎn)生電毛細(xì)管作用。接著，將描述基本結(jié)構(gòu)中的光學(xué)元件10的操作。圖4A、4B和4C是圖示當(dāng)分別在光學(xué)元件10的第一電極18與第二電極20之間施 加電壓V1、V2和V3時(shí)的操作的剖視圖。如圖2所示，在沒有將電壓V從電壓施加單元22施加到第一電極18和第二電極 20時(shí)，第一液體14與第二液體16之間的界面48的形狀由第一液體14和第二液體16的表 面張力與疏水膜36上的界面張力之間的平衡來(lái)確定。此外，因?yàn)榈谝灰后w14對(duì)疏水膜36的接觸角與第二液體16對(duì)疏水膜36的接觸 角之間的差，第二液體16更扁平地在疏水膜36上擴(kuò)展。結(jié)果，第一液體14與第二液體16 之間的界面48的形狀變?yōu)楦咏教贡砻娴那?。第一液體14被布置為覆蓋設(shè)置于第一端面壁24上的親水膜34和設(shè)置于側(cè)面壁 28上的親水膜34。因此，第一液體14的布置在側(cè)面壁28與第二端面壁26之間的界面附近的環(huán)形部 分上的一部分直接接觸疏水膜36，二第二液體16不與設(shè)置于側(cè)面壁28上的親水膜34接
14觸。因此，其中第一液體14與疏水膜36接觸的環(huán)形部分面對(duì)第二電極20而未將第二 液體16夾置于兩者之間，并且疏水膜36和絕緣膜32置于該環(huán)形部分與第二電極20之間。在此狀態(tài)下，第一液體14被布置為延伸過在與光的透射方向垂直的方向上的整 個(gè)區(qū)域，因此阻擋了在容器12的厚度方向上的光透射。接著，如圖4A所示，當(dāng)將電壓Vl (>0)從電壓施加單元22施加到第一電極18和 第二電極20時(shí)，界面48的形狀通過電毛細(xì)管作用而改變以形成從第二液體16朝向第一液 體14突起的曲表面(球形表面)，并且界面48的中心接觸第一端面壁24 (親水膜34)。在此狀態(tài)下，在界面48與第一端面壁24 (親水膜34)接觸處的區(qū)域中不存在第一 液體14。結(jié)果，在容納室30中形成僅存在第二液體16的區(qū)域50。此區(qū)域50形成了通過 第一端面壁24和第二端面壁26并沿著容器12的厚度方向延伸的光透射路徑52。更具體 而言，光透射路徑52構(gòu)成孔52A，并且光透射路徑52的直徑被界定為光闌的孔徑D1。即，通過將電場(chǎng)施加到第一液體14，第一液體14與第二液體16之間的界面的形狀 改變以形成由第二液體16的一部分構(gòu)成的光透射路徑52。光透射路徑52的中心是經(jīng)過第 一端面壁24、第二液體16和第二端面壁26并在容器12的厚度方向上(即，在其中第一端 面壁24和第二端面壁26彼此面對(duì)所沿的方向上)延伸的單個(gè)虛擬軸線。接著，如圖4B所示，當(dāng)將電壓V2(>V1)從電壓施加單元22施加到第一電極18 和第二電極20時(shí)，界面48的凸表面(球形表面)的彎曲斜率進(jìn)一步增大。因此，形成在容納室30中并且僅存在第二液體16的區(qū)域50的直徑增大。因此， 光透射路徑52的直徑，即光闌的孔徑從Dl增大到D2。接著，如圖4C所示，當(dāng)將電壓V3(>V2)從電壓施加單元22施加到第一電極18 和第二電極20時(shí)，界面48的凸表面(球形表面)的彎曲斜率進(jìn)一步增大。因此，形成在容納室30中并且僅存在第二液體16的區(qū)域50的直徑進(jìn)一步增大。 因此，光透射路徑52的直徑，即光闌的孔徑增大到最大孔徑D3( > D2)。因此，通過調(diào)節(jié)從電壓施加單元22施加到第一電極18和第二電極20的電壓，僅 存在第二液體16的區(qū)域50的直徑增大或減小以調(diào)節(jié)光闌的孔徑。在圖4A、4B和4C中，θ 1、θ 2和θ 3每一者都表示第一液體14的接觸角。隨著 施加到第一液體14的電場(chǎng)增大，接觸角減小，S卩Θ1> Θ2> θ 3，并且第一液體14的浸潤(rùn) 性增大。親水膜34和疏水膜36可以省略。但是，從確保光學(xué)元件10的性能的角度看，優(yōu) 選地設(shè)置親水膜34和疏水膜36，這是因?yàn)橛H水膜34和疏水膜36的存在提供了以下優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)設(shè)置光可透射的透明親水膜34以覆蓋第一電極18的整個(gè)區(qū)域和側(cè)面壁28的 內(nèi)表面的整個(gè)區(qū)域時(shí)，第一液體14令人滿意地浸潤(rùn)親水膜34。因此，一旦當(dāng)?shù)诙后w16接 觸第一端面壁24并接著離開第一端面壁24，第二液體16容易與親水膜34分離，從而提高 光闌的操作速度。當(dāng)設(shè)置光可透射的透明疏水膜36以覆蓋設(shè)置于第二電極20 (其在第二端面壁26 上)上的絕緣膜32的整個(gè)區(qū)域時(shí)，第一液體14的液體表面可以平滑地在疏水膜36上移動(dòng)， 從而提高光闌的操作速度。接著，將詳細(xì)描述第一液體14和第二液體16的界面48的形狀的改變。
當(dāng)如圖4A至4C所示，在第一電極18與第二電極20之間施加電壓V并且由第一液 體14與第二液體16之間的界面48形成的角被界定為接觸角θ時(shí)，接觸角θ由方程(1) 表不cos θ (V) = cos θ (V = 0) + ε OX ε rXV2/2y t(1)其中cos θ (V)表示當(dāng)施加的電壓是V[V]時(shí)的接觸角，cos θ (V = 0)表示當(dāng)不施 加電壓時(shí)的接觸角，εΟ表示8.85X10_12[F/m]的真空介電常數(shù)，ε r表示絕緣膜32的相對(duì) 介電常數(shù)，V表示施加的電壓[V]，t表示絕緣膜32的厚度[m]，γ表示第一液體14與第二 液體16之間的界面張力(或界面能)[N/m]。更具體而言，通過升高或降低電壓V來(lái)增大或減小接觸角θ (改變第一液體14的 浸潤(rùn)性)，由此改變由第一液體14對(duì)第二液體16的推力。結(jié)果，界面48的形狀改變。光學(xué)元件10用于諸如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、視頻相機(jī)等的圖像拍攝設(shè)備的成像光學(xué)系 統(tǒng)中。圖5是示出其中將光學(xué)元件10應(yīng)用于圖像拍攝設(shè)備的成像光學(xué)系統(tǒng)的示例的示 意圖。如圖5所示，圖像拍攝設(shè)備100包括用于捕捉物體的圖像的圖像拍攝裝置102，以 及用于將物體的圖像引導(dǎo)到圖像拍攝裝置102的成像光學(xué)系統(tǒng)104。在成像光學(xué)系統(tǒng)104的光軸L上，從物體到圖像拍攝裝置102，依次布置了第一透 鏡單元106、第二透鏡單元108、第三透鏡單元110、第四透鏡單元112和濾鏡單元濾鏡單元 114。在此示例中，第一透鏡單元106和第三透鏡單元110被設(shè)置為在光軸方向上不可 移動(dòng)。第二透鏡單元108被設(shè)置為在光軸方向上可移動(dòng)的變焦透鏡。第四透鏡單元112被 設(shè)置為聚焦透鏡以在光軸方向上可移動(dòng)。由第二透鏡單元108將由第一透鏡單元106引導(dǎo)的來(lái)自物體的光束轉(zhuǎn)換為平行光 束。該平行光束被引導(dǎo)至第三透鏡單元110并通過第四透鏡單元112和濾鏡單元114被會(huì) 聚在圖像拍攝裝置102的圖像拍攝表面102Α上。光學(xué)元件10布置在第二透鏡單元108與第三透鏡單元110之間的位置處，平行光 束經(jīng)過光學(xué)元件10，由此虛擬軸線38的位置對(duì)應(yīng)于成像光學(xué)系統(tǒng)104的光軸L。因此，通過光學(xué)元件10的光透射路徑52 (孔52Α)的擴(kuò)大或縮小，引導(dǎo)至圖像拍攝 表面102Α的光束量增大或減小。在光學(xué)元件10的上述基本結(jié)構(gòu)中，除了第一電極18和第二電極20之外，例如還 在光所透射通過的第一端面壁24和第二端面壁26上設(shè)置了用于對(duì)第一液體14提供電場(chǎng) 的絕緣膜32、以及用于提高第一液體14與第二液體16之間的界面48的移動(dòng)速度的親水膜 34和疏水膜36。因此，從提高光學(xué)元件10的透明度的角度看，此基本結(jié)構(gòu)是不利的。因此，在第一實(shí)施方式中，通過形成經(jīng)過第一電極18、第二電極20、絕緣膜32和疏 水膜36的開口，來(lái)提高光學(xué)元件10的透明度?，F(xiàn)在，將詳細(xì)描述包括本發(fā)明的實(shí)施方式的特征的第一電極18、第二電極20、絕 緣膜32、和疏水膜36。圖6是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的光學(xué)元件10的結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。在下述實(shí)施方式中，與上述基本結(jié)構(gòu)相同的部分和部件分配有相同的附圖標(biāo)記，并省略其描述。第一實(shí)施方式的光學(xué)元件10除了第一電極18、第二電極20、絕緣膜32和疏水膜 36之外與具有上述基本結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件相同。如圖6所示，當(dāng)從容器12的厚度方向觀察光學(xué)元件10時(shí)，在第一電極18中設(shè)置 第一電極開口 40，在第二電極20中設(shè)置第二電極開口 42，在絕緣膜32中設(shè)置絕緣膜開口 44，并在疏水膜36中設(shè)置疏水膜開口 46。第一電極開口 40形成為具有能夠使用第一電極18將電場(chǎng)施加到第一液體14的 尺寸就足夠了。因此，第一電極開口 40具有與以虛擬軸線38為中心的光透射路徑52的最 大直徑Dmax相等或更大的直徑。第一電極18設(shè)置在第一端面壁24的內(nèi)表面上除了第一電極開口 40之外的整個(gè) 區(qū)域。第二電極開口 42和絕緣膜開口 44形成為具有能夠使用第二電極20和絕緣膜32 將電場(chǎng)施加到第一液體14的尺寸就足夠了。因此，第二電極開口 42和絕緣膜開口 44被形 成為具有與以虛擬軸線38為中心的光透射路徑52的最大直徑Dmax相等的直徑。這里，當(dāng)形成第二電極開口 42和絕緣膜開口 44兩者并且第二電極開口 42的尺寸 與光透射路徑52的最大直徑Dmax相等時(shí)，絕緣膜開口 44形成為具有與第二電極開口 42 相等或更小的尺寸。S卩，在第二電極開口 42具有光透射路徑52的最大直徑Dmax的狀態(tài)下，如果第一 液體14通過第二電極開口 42接觸第二電極20，則第一電極18和第二電極20經(jīng)由第一液 體14短接。為此，為了即使在光透射路徑52的最大直徑Dmax的情況下也利用第一液體14 與第二電極20之間的絕緣膜32將第一液體14與第二電極20絕緣，絕緣膜開口 44被形成 為具有與第二電極開口 42相等或更小的尺寸。疏水膜開口 46形成為具有第一液體14能夠接觸疏水膜36的尺寸就足夠了。因 此，疏水膜開口 46被形成為具有與以虛擬軸線38為中心的光透射路徑52的最大直徑Dmax 相等的直徑。接著，將再次參考圖4A、4B和4C描述光學(xué)元件10的操作和優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)將電壓從電壓施加單元22施加到第一電極18和第二電極20以改變界面48的 形狀、由此使得孔徑擴(kuò)大或縮小時(shí)，由第二液體16的一部分形成的光透射路徑52的直徑也 在Dl至Dmax的范圍內(nèi)增大或減小。在此情況下，無(wú)論光透射路徑52的直徑的尺寸如何，從光學(xué)元件10的入射表面入 射的光都經(jīng)過第一端面壁24，并接著依次經(jīng)過第一電極開口 40、第二液體16的一部分、疏 水膜開口 46、絕緣膜開口 44、第二電極開口 42和第二端面壁26。因此，關(guān)于結(jié)構(gòu)，上述具有基本結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件的缺點(diǎn)在于因?yàn)楣饨?jīng)過第一電極 18、疏水膜36、絕緣膜32和第二電極20這四個(gè)部分而使得光學(xué)元件的透明度降低。相反， 在此實(shí)施方式中，光在不經(jīng)過第一電極18、疏水膜36、絕緣膜32和第二電極20這四個(gè)部分 的情況下經(jīng)過光學(xué)元件。因此，此光學(xué)元件有利于提高透明度。預(yù)計(jì)此實(shí)施方式的光學(xué)元 件10的透射率相比具有基本結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件提高了 3%至10%。在此實(shí)施方式中，已經(jīng)對(duì)其中設(shè)置了第一電極開口 40、疏水膜開口 46、絕緣膜開 口 44和第二電極開口 42這四個(gè)開口的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明。可選地，在以下四種結(jié)構(gòu)中，可以選擇一種結(jié)構(gòu)或者組合兩種或更多種結(jié)構(gòu)。但是，不包括(3)和(4)的組合。(1)設(shè)置第一電極開口 40。(2)設(shè)置疏水膜開口 46。(3)設(shè)置絕緣膜開口 44和第二電極開口 42兩者。(4)設(shè)置第二電極開口 42。但是，如在此實(shí)施方式中，從提高光學(xué)元件10的透明度(透射率)的角度看，包括 第一電極開口 40、疏水膜開口 46、絕緣膜開口 44和第二電極開口 42這四個(gè)開口的結(jié)構(gòu)是 最有利的。在此實(shí)施方式中，已經(jīng)對(duì)第二電極開口 42的直徑和絕緣膜開口 44的直徑與光透 射路徑52的最大直徑Dmax相等的情況進(jìn)行了描述。但是，第二電極開口 42和絕緣膜開口 44被形成為具有能夠使用第二電極20和絕緣膜32將電場(chǎng)施加到第一液體14的尺寸就足 夠了。因此，第二電極開口 42的直徑和絕緣膜開口 44的直徑可以小于最大直徑Dmax。但 是，如在本實(shí)施方式中，當(dāng)?shù)诙姌O開口 42的直徑和絕緣膜開口 44的直徑與光透射路徑52 的最大直徑Dmax相等時(shí)，此結(jié)構(gòu)更有利于確保光學(xué)元件10的透明度。此外，在此實(shí)施方式中，已經(jīng)對(duì)疏水膜開口 46的直徑與光透射路徑52的最大直徑 Dmax相等的情況進(jìn)行了描述。但是，疏水膜開口 46被形成為具有使第一液體14接觸疏水 膜36的尺寸就足夠了。因此，疏水膜開口 46的直徑可以小于最大直徑Dmax。但是，如在此 實(shí)施方式中，當(dāng)疏水膜開口 46的直徑與光透射路徑52的最大直徑Dmax相等時(shí)，此結(jié)構(gòu)更 有利于確保光學(xué)元件10的透明度。此外，在此實(shí)施方式中，已經(jīng)描述了設(shè)置疏水膜36的情況?？蛇x地，可以省略疏水 膜36。但是，疏水膜36的形成有利于提高光闌的操作速度。第二實(shí)施方式接著，將描述第二實(shí)施方式。圖7是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的光學(xué)元件10的基本結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式以及第三至第十實(shí)施方式的不同之處在于光學(xué)元 件10構(gòu)成透鏡。除了第一液體14和第二液體16與第一實(shí)施方式不同之外，第二實(shí)施方式的光學(xué) 元件10的基本結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式基本相同。因此，以下將主要描述與第一實(shí)施方式不同 的結(jié)構(gòu)。在光學(xué)元件10中，通過用電壓施加單元22施加電壓來(lái)改變第一液體14與第二液 體16之間的界面48。由此，具有曲表面并且以經(jīng)過第一端面壁24和第二端面壁26并在容 器12的寬度方向(其是第一端面壁24和第二端面壁26彼此面對(duì)所沿的方向)上延伸的 虛擬軸線38為中心的界面48被形成為對(duì)在虛擬軸線38的方向上傳播并經(jīng)過界面48的光 進(jìn)行折射。如同在第一實(shí)施方式中，光學(xué)元件10包括容器12、第一液體14、第二液體16、第一 電極18、第二電極20和電壓施加單元22。第一液體14具有極性或?qū)щ娦?，并被封入容納室30。第二液體16與第一液體14不相溶，并被封入容納室30。第一液體14和第二液體16是透明的，并具有彼此大體相同的比重。
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第二液體16的折射率與第一液體14的折射率不同，在此實(shí)施方式中，光學(xué)元件10 被構(gòu)造為使得第二液體16的折射率大于第一液體14的折射率?？蛇x地，此實(shí)施方式的光學(xué)元件10被構(gòu)造為使得第二液體16的阿貝數(shù)與第一液 體14的阿貝數(shù)不同。可選地，此實(shí)施方式的光學(xué)元件10被構(gòu)造為使得第二液體16的折射率與第一液 體14的折射率不同，且第二液體16的阿貝數(shù)與第一液體14的阿貝數(shù)不同。接著，將描述光學(xué)元件10的操作。圖8A、8B和8C是圖示當(dāng)分別在光學(xué)元件10的第一電極18與第二電極20之間施 加電壓V1、V2和V3時(shí)的操作的剖視圖。如圖7所示，在沒有將電壓V從電壓施加單元22施加到第一電極18和第二電極 20時(shí)，第一液體14與第二液體16之間的界面48的形狀由第一液體14和第二液體16的表 面張力與疏水膜36上的界面張力之間的平衡來(lái)確定。在此狀態(tài)下，界面48形成從第二液 體16朝向第一液體14突起的平緩?fù)贡砻?。這里，因?yàn)榈诙后w16的折射率大于第一液體14的折射率，所以經(jīng)過第一端面壁 24和第二端面壁26在容器12的厚度方向上傳播并經(jīng)過界面48的光在界面48處折射。因 此，光學(xué)元件10構(gòu)成具有用于會(huì)聚光的能力的透鏡。這里，當(dāng)從容器12的厚度方向觀察光學(xué)元件10時(shí)，以虛擬軸線38為中心的界面 48的直徑是最大直徑DLmax。接著，如圖8A所示，當(dāng)將電壓Vl (>0)從電壓施加單元22施加到第一電極18和 第二電極20時(shí)，界面48的凸表面(球形表面)的彎曲斜率通過電毛細(xì)管作用而增大。這里，當(dāng)從容器12的厚度方向觀察光學(xué)元件10時(shí)，以虛擬軸線38為中心的界面 48的直徑DLl小于最大直徑DLmax (DLl < DLmax)。接著，如圖8B所示，當(dāng)將電壓V2(>V1)從電壓施加單元22施加到第一電極18 和第二電極20時(shí)，界面48的凸表面(球形表面)的彎曲斜率進(jìn)一步增大。這里，當(dāng)從容器12的厚度方向觀察光學(xué)元件10時(shí)，以虛擬軸線38為中心的界面 48 的直徑 DL2 小于 DLl (DL2 < DLl)。接著，如圖8C所示，當(dāng)將電壓V3(>V2)從電壓施加單元22施加到第一電極18 和第二電極20時(shí)，界面48的凸表面(球形表面)的彎曲斜率進(jìn)一步增大并變?yōu)樽畲笮甭?。這里，當(dāng)從容器12的厚度方向觀察光學(xué)元件10時(shí)，以虛擬軸線38為中心的界面 48 的直徑 DL3 小于 DL2 (DL3 < DL2)。因此，通過調(diào)節(jié)從電壓施加單元22施加到第一電極18和第二電極20的電壓，改 變界面48的彎曲，并由此可以改變透鏡的焦距(可以改變透鏡的能力)。此外，通過調(diào)節(jié)從電壓施加單元22施加到第一電極18和第二電極20的電壓，當(dāng) 從容器12的厚度方向觀察光學(xué)元件10時(shí)，以虛擬軸線38為中心的界面48的直徑在DL3 至最大直徑DLmax的范圍內(nèi)增大或減小。如上所述，如同在第一實(shí)施方式中，構(gòu)成透鏡的光學(xué)元件10用于諸如數(shù)字靜態(tài)相 機(jī)、視頻相機(jī)等的圖像拍攝設(shè)備的成像光學(xué)系統(tǒng)中。接著，將詳細(xì)描述包括本發(fā)明的實(shí)施方式的特征的第一電極18、第二電極20、絕 緣膜32、和疏水膜36。
圖9是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的光學(xué)元件10的結(jié)構(gòu)的縱剖視圖。如圖9所示，當(dāng)從容器12的厚度方向觀察光學(xué)元件10時(shí)，在第一電極18中設(shè)置 第一電極開口 40，在第二電極20中設(shè)置第二電極開口 42，在絕緣膜32中設(shè)置絕緣膜開口 44，并在疏水膜36中設(shè)置疏水膜開口 46。第一電極開口 40形成為具有能夠使用第一電極18將電場(chǎng)施加到第一液體14的 尺寸就足夠了。因此，第一電極開口 40具有與以虛擬軸線38為中心的界面48的最大直徑 DLmax相等或更大的直徑。第一電極18設(shè)置在第一端面壁24的內(nèi)表面上除了第一電極開口 40之外的整個(gè) 區(qū)域。第二電極開口 42和絕緣膜開口 44形成為具有能夠使用第二電極20和絕緣膜32 將電場(chǎng)施加到第一液體14的尺寸就足夠了。因此，第二電極開口 42和絕緣膜開口 44被形 成為具有與以虛擬軸線38為中心的界面48的最大直徑DLmax相等的直徑。這里，當(dāng)形成第二電極開口 42和絕緣膜開口 44兩者并且第二電極開口 42的尺寸 與界面48的最大直徑DLmax相等時(shí)，絕緣膜開口 44形成為具有與第二電極開口 42相等或 更小的尺寸。S卩，在第二電極開口 42具有最大直徑DLmax的狀態(tài)下，如果第一液體14通過第二 電極開口 42接觸第二電極20，則第一電極18和第二電極20經(jīng)由第一液體14短接。為此， 為了即使在界面48具有最大直徑DLmax的情況下也利用第一液體14與第二電極20之間 的絕緣膜32將第一液體14與第二電極20絕緣，絕緣膜開口 44被形成為具有與第二電極 開口 42相等或更小的尺寸。疏水膜開口 46形成為具有第一液體14能夠接觸疏水膜36的尺寸就足夠了。因 此，疏水膜開口 46被形成為具有與以虛擬軸線38為中心的界面48的最大直徑DLmax相等 的直徑。接著，將再次參考圖7和圖8A、8B和8C描述光學(xué)元件10的操作和優(yōu)點(diǎn)。 當(dāng)通過從未施加電壓的狀態(tài)將電壓從電壓施加單元22施加到第一電極18和第二 電極20以改變界面48的形狀時(shí)，界面48的直徑也在DLmax至DL3的范圍內(nèi)增大或減小。在此情況下，無(wú)論界面48的直徑增大還是減小，在從光學(xué)元件10的入射表面入射 的光分量中，經(jīng)過界面48的光分量經(jīng)過第一端面壁24，并接著依次經(jīng)過第一電極開口 40、 第二液體16的一部分、疏水膜開口 46、絕緣膜開口 44、第二電極開口 42和第二端面壁26。因此，關(guān)于結(jié)構(gòu)，上述具有基本結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件的缺點(diǎn)在于因?yàn)楣饨?jīng)過第一電極 18、疏水膜36、絕緣膜32和第二電極20這四個(gè)部分而使得光學(xué)元件的透明度降低。相反， 在此實(shí)施方式中，光在不經(jīng)過第一電極18、疏水膜36、絕緣膜32和第二電極20這四個(gè)部分 的情況下經(jīng)過光學(xué)元件。因此，此光學(xué)元件有利于提高透明度。預(yù)計(jì)此實(shí)施方式的光學(xué)元 件10的透射率相比具有基本結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件提高了 3%至10%。在此實(shí)施方式中，已經(jīng)對(duì)其中設(shè)置了第一電極開口 40、疏水膜開口 46、絕緣膜開 口 44和第二電極開口 42這四個(gè)開口的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了說明?？蛇x地，在以下四種結(jié)構(gòu)中，可以 選擇一種結(jié)構(gòu)或者組合兩種或更多種結(jié)構(gòu)。但是，不包括(3)和(4)的組合。(1)設(shè)置第一電極開口 40。(2)設(shè)置疏水膜開口 46。
(3)設(shè)置絕緣膜開口 44和第二電極開口 42兩者。(4)設(shè)置第二電極開口 42。但是，如在此實(shí)施方式中，從提高光學(xué)元件10的透明度(透射率)的角度看，包括 第一電極開口 40、疏水膜開口 46、絕緣膜開口 44和第二電極開口 42這四個(gè)開口的結(jié)構(gòu)是 最有利的。在此實(shí)施方式中，已經(jīng)對(duì)第二電極開口 42的直徑和絕緣膜開口 44的直徑與界面 48的最大直徑DLmax相等的情況進(jìn)行了描述。但是，第二電極開口 42和絕緣膜開口 44被 形成為具有能夠使用第二電極20和絕緣膜32將電場(chǎng)施加到第一液體14的尺寸就足夠了。 因此，第二電極開口 42的直徑和絕緣膜開口 44的直徑可以小于最大直徑DLmax。但是，如 在本實(shí)施方式中，當(dāng)?shù)诙姌O開口 42的直徑和絕緣膜開口 44的直徑與界面48的最大直徑 DLmax相等時(shí)，此結(jié)構(gòu)更有利于確保光學(xué)元件10的透明度。此外，在此實(shí)施方式中，已經(jīng)對(duì)疏水膜開口 46的直徑與界面48的最大直徑DLmax 相等的情況進(jìn)行了描述。但是，疏水膜開口 46被形成為具有使第一液體14接觸疏水膜36 的尺寸就足夠了。因此，疏水膜開口 46的直徑可以小于最大直徑DLmax。但是，如在此實(shí)施 方式中，當(dāng)疏水膜開口 46的直徑與界面48的最大直徑DLmax相等時(shí)，此結(jié)構(gòu)更有利于確保 光學(xué)元件10的透明度。此外，在此實(shí)施方式中，已經(jīng)描述了設(shè)置疏水膜36的情況?？蛇x地，可以省略疏水 膜36。但是，疏水膜36的形成有利于提高透鏡的操作速度。第三實(shí)施方式接著，將描述第三實(shí)施方式。第三實(shí)施方式是第一實(shí)施方式的修改。第三實(shí)施方式的第二電極20的形狀與第 一實(shí)施方式的第二電極20的形狀不同。圖10是根據(jù)第三實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖。如圖10所示，第二電極開口 42包括以虛擬軸線38為中心的圓形部分60，以及從 以圓周方向上的間隔布置在圓形部分60的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出的多個(gè)突 出部分62。每個(gè)突出部分62都具有在與突出部分62突出所沿的方向垂直的方向上的寬度， 并被構(gòu)造為使得該寬度隨著突出部分62朝向徑向上的外側(cè)延伸而縮窄。S卩，第二電極20由在徑向上延伸并以在容器12的厚度方向上延伸的單個(gè)虛擬軸 線38為中心的多個(gè)電極部分64構(gòu)成。在此實(shí)施方式中，第二電極20由具有相同形狀和相同尺寸的四個(gè)電極部分64構(gòu) 成，并且布置在電極部分64的外側(cè)的部分6402彼此連接。因此，由電壓施加單元22將電 壓均勻地施加到整個(gè)第二電極20，即，將相同的電壓施加到各個(gè)電極部分64。每個(gè)突出部分62都布置于在繞虛擬軸線38的周向上彼此相鄰的電極部分64之 間，并且每個(gè)突出部分62都構(gòu)成其中不形成電極部分64的第一非電極部分66。在此實(shí)施方式中，設(shè)置了具有相同形狀和相同尺寸的四個(gè)第一非電極部分66。各個(gè)電極部分64和各個(gè)第一非電極部分66都具有在虛擬軸線38的周向上的寬 度。各個(gè)電極部分64被形成為使得電極部分64的寬度朝向以虛擬軸線38為中心的圓的 徑向上的外側(cè)擴(kuò)張。各個(gè)第一非電極部分66被形成為使得第一非電極部分66的寬度朝向徑向上的外側(cè)縮窄。此外，在以虛擬軸線38為中心的單個(gè)圓周上，各個(gè)電極部分64的寬度大于第一非 電極部分66的寬度。在此實(shí)施方式中，各個(gè)電極部分64相對(duì)于用作中心的虛擬軸線38以扇形的形式 向徑向上的外側(cè)延伸。各個(gè)第一非電極部分66以等腰三角形的形式延伸，使得第一非電極 部分66的寬度朝向徑向上的外側(cè)縮窄。各個(gè)第一非電極部分66的末端位于以虛擬軸線38 為中心的單個(gè)虛擬圓上。因此，在各個(gè)電極部分64的內(nèi)周與第二非電極部分68的外周之間的邊界處形成 圓弧部分70。接著，將再次參考圖4A、4B和4C描述第一液體14與第二液體16之間的界面48 的形狀的改變。首先，如圖4A所示，將對(duì)當(dāng)將電壓Vl (>0)從電壓施加單元22施加到第一電極 18和第二電極20時(shí)的情況進(jìn)行描述。圖11是圖4A的俯視圖。在圖11中，單點(diǎn)劃線表示第一端面壁24上的界面48a， 并且雙點(diǎn)劃線表示第二端面壁26上的界面48b。圖12是示出圖4A中的第二液體16的形狀的示意性立體圖。如圖11和12所示，在第一端面壁24上，界面48a具有以虛擬軸線38為中心的大 體圓形形狀。在第二端面壁26上，界面48b由四個(gè)弧形部分48bl和四個(gè)突出部分48b2構(gòu)成。 弧形部分48bl在布置于第二非電極部分68的徑向上的外側(cè)的、以虛擬軸線38為中心的圓 周上延伸。各個(gè)突出部分48b2連接相鄰的弧形部分48bl，并從由弧形部分48bl形成的圓 周向徑向上的外側(cè)突出。接著，如圖4B所示，將對(duì)當(dāng)將電壓V2(>V1)從電壓施加單元22施加到第一電極 18和第二電極20時(shí)的情況進(jìn)行描述。圖13是示出圖4B中的第二液體16的形狀的示意性立體圖。如圖13所示，由第一液體14推壓第二液體16。結(jié)果第一端面壁24上的界面48a 的直徑增大，并且第二端面壁26上的界面48b收縮到第一非電極部分66和第二非電極部 分68的輪廓附近的位置。接著，如圖4C所示，將對(duì)當(dāng)將電壓V3(>V2)從電壓施加單元22施加到第一電極 18和第二電極20時(shí)的情況進(jìn)行描述。圖14是圖4C的俯視圖。如圖14所示，由第一液體14進(jìn)一步推壓第二液體16。結(jié)果，第一端面壁24上的 界面48a的直徑增大到最大直徑，并且第二端面壁26上的界面48b收縮到與第一非電極部 分66和第二非電極部分68的輪廓相對(duì)應(yīng)的位置。在此情況下，在第二端面壁26上，第二液體16延伸在第一非電極部分66和第二 非電極部分68的整個(gè)區(qū)域上。因此，第二液體16構(gòu)成的四個(gè)臂從第二液體16的位于第二非電極部分68上的一 部分的外周沿著各個(gè)第一非電極部分66向第二非電極部分68的徑向上的外側(cè)突出。因此， 通過被四個(gè)臂部拖拉，改變了第二液體16的中心部分(位于第二電極開口 42上的那部分)的外周界的形狀。結(jié)果，在第一端面壁24上的界面48a的形狀變?yōu)榇篌w矩形，在該大體矩形中，四個(gè) 角部位于第一非電極部分66上。如上所述，通過施加到第一液體14的電壓來(lái)改變第一液體14的接觸角(浸潤(rùn) 性)。結(jié)果，第一液體14移動(dòng)而推壓第二液體16。因此，在第二端面壁26上，界面48僅在 被施加了電壓的電極部分64上移動(dòng)，而不在未被施加電壓的第一非電極部分66或第二非 電極部分68上移動(dòng)。S卩，在第二端面壁26上，第二液體16定常地布置在第一非電極部分66和第二非 電極部分68上。此外，隨著第一液體14朝向第二非電極部分68的徑向上的外側(cè)移動(dòng)，第 二液體16移動(dòng)以從第一非電極部分66和第二非電極部分68延伸到電極部分64。如上所述，通過在Vl至V3的范圍內(nèi)提高或降低在第一電極18與第二電極20之間 施加的電壓，改變界面48的形狀，并且孔徑從Dl至D3改變。在此情況下，無(wú)論在第一電極 18與第二電極20之間施加的電壓如何改變，如圖4A至4C所示的光透射路徑52 (孔52A) 的中心定常地對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38。即使光透射路徑52的中心從虛擬軸線38偏移并發(fā)生偏 心，光透射路徑52的中心的位置也會(huì)自動(dòng)地復(fù)原以與虛擬軸線38相對(duì)應(yīng)。現(xiàn)在將詳細(xì)解 釋此現(xiàn)象。圖15是圖示其中光透射路徑52的中心對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38的狀態(tài)的視圖。圖16 是圖示其中光透射路徑52的中心從虛擬軸線38偏離并成為偏心的狀態(tài)的視圖。圖17是 圖16的立體圖。在圖15、16和17中，出于解釋的方便，將與虛擬軸線38垂直的絕緣膜32上與虛 擬軸線38垂直并且彼此垂直的兩根坐標(biāo)軸劃分的四個(gè)象限分別定義為第一象限A、第二象 限B、第三象限C和第四象限D(zhuǎn)。電極部分64布置在第一象限A、第二象限B、第三象限C和第四象限D(zhuǎn)上。如圖15所示，在光透射路徑52(見圖4A至4C)中未發(fā)生偏心的狀態(tài)下，第一液體 14的位于電極部分64上的面積彼此相等，并且第二液體16的位于電極部分64上的面積彼 此相等。即，在各電極部分64上第一液體14與第二液體16之間的界面48bl的長(zhǎng)度彼此相等。相反，如圖16和17所示，例如，當(dāng)?shù)诙后w16向第二象限B的方向移動(dòng)并在光透 射路徑52中發(fā)生偏心時(shí)，位于第二象限B的電極部分64上的界面48bl的長(zhǎng)度與位于第四 象限D(zhuǎn)的電極部分64上的界面48bl的長(zhǎng)度不相等。更具體而言，位于第二象限B的電極部分64上的界面48bl的長(zhǎng)度長(zhǎng)于位于第四 象限D(zhuǎn)的電極部分64上的界面48b 1的長(zhǎng)度。此現(xiàn)象的原因如下。各個(gè)電極部分64和各個(gè)第一非電極部分66都具有在虛擬軸 線38的周向上的長(zhǎng)度。各個(gè)電極部分64被形成為使得其寬度朝向以虛擬軸線38為中心 的圓的徑向上的外側(cè)擴(kuò)張。各個(gè)第一非電極部分66被形成為使得其寬度朝向該圓的徑向 上的外側(cè)縮窄。因此，當(dāng)施加到各個(gè)電極部分64的電壓均一時(shí)(當(dāng)電極電勢(shì)均一時(shí))，第一液體 14推壓第二液體16所用的每單位長(zhǎng)度的力在各個(gè)象限是均一的。但是，因?yàn)槲挥诘诙笙?B中的電極部分64上的界面48bl的長(zhǎng)度較長(zhǎng)，所以用于推壓第二液體16的力與界面48bl
23的長(zhǎng)度成比例地增大。結(jié)果，在第二象限B中用于推壓第二液體16的力比第四象限D(zhuǎn)中的 該力更強(qiáng)地作用。因此，因?yàn)槲挥诘诙笙轇的電極部分64上的界面48bl的長(zhǎng)度長(zhǎng)于位于第四象 限D(zhuǎn)的電極部分64上的界面48bl的長(zhǎng)度，所以位于第二象限B上的第一液體14推壓第二 液體16所用的力變得大于位于第四象限的第一液體14推壓第二液體16所用的力。結(jié)果，第二液體16被推回到由第一液體14推壓第二液體16所用的力得到平衡的 位置。即，如圖15所示，第二液體16被推回到使第二象限B中界面48bl的長(zhǎng)度等于第四 象限D(zhuǎn)中界面48bl的長(zhǎng)度的位置。結(jié)果，第二液體16的中心的位置對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38。 第一液體14與第二液體16之間的界面48的形狀在此位置處穩(wěn)定，并因此防止光透射路徑 52的偏心。如圖13所示，由第二液體16構(gòu)成的四個(gè)臂從第二液體16的位于第二非電極部分 68上的一部分的外周沿著各個(gè)第一非電極部分66朝向第二非電極部分68的徑向上的外側(cè) 突出。換言之，聚集在第一非電極部分66上的第二液體16形成四個(gè)臂。因此，第二液體16的中心部分(位于第二電極開口 42上的部分)的外周處于被 四個(gè)臂部拖拉的狀態(tài)。由此，第二液體16的中心部分被定常地施力以對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38。因此，如圖17所示，當(dāng)?shù)诙后w16朝向第二象限B的方向移動(dòng)并且第二液體16的 中心部分與虛擬軸線38偏心時(shí)，由四個(gè)臂部產(chǎn)生并作用于第二液體16的中心部分的力之 間的平衡被破壞，并且由四個(gè)臂部產(chǎn)生的力沿著使第二液體16的中心對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38 的方向作用。通過此操作，第二液體16更可靠地復(fù)原到使第二液體16的中心對(duì)應(yīng)于虛擬軸線 38的位置。第一液體14與第二液體16之間的界面48的形狀在此位置處更加穩(wěn)定，并因此 能夠更有效地防止光透射路徑52的偏心?？梢岳缛缦滦稳菟膫€(gè)臂部的用于控制第二液體16的中心部分的上述操作。具體而言，當(dāng)鼓膜以張力固定在鼓的鼓桶上時(shí)，使鼓膜的中心對(duì)應(yīng)于鼓桶的中心 軸線。在此情況下，將鼓膜的位于鼓桶的中心軸線的周向上的若干個(gè)點(diǎn)臨時(shí)地固定，并 將鼓膜的這若干個(gè)點(diǎn)朝向鼓桶的外側(cè)一點(diǎn)點(diǎn)地拖拉。由此，可以容易地使鼓膜的中心對(duì)應(yīng) 于鼓桶的中心軸線。類似地，朝向徑向上的外側(cè)的力借助于四個(gè)臂部作用于第二液體16，因此可以容 易地使第二液體16的中心對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38。此外，當(dāng)在第二液體16聚集在各個(gè)第一非電極部分66上的狀態(tài)下提高或降低在 第一電極18與第二電極20之間施加的電壓時(shí)，第二液體16沿著四個(gè)臂部移動(dòng)。因此，此 結(jié)構(gòu)有利于使第二液體16均勻并平滑地在以虛擬軸線38為中心的圓的周向上移動(dòng)。如上所述，根據(jù)第三實(shí)施方式，除了與第一實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)之外，還可以獲得 以下優(yōu)點(diǎn)。光學(xué)元件10的各個(gè)電極部分64和各個(gè)第一非電極部分66具有在虛擬軸線38的 周向上的寬度。各個(gè)電極部分64被形成為使得電極部分64的寬度朝向以虛擬軸線38為 中心的圓的徑向上的外側(cè)擴(kuò)張。各個(gè)第一非電極部分66被形成為使得第一非電極部分66 的寬度朝向徑向上的外側(cè)縮窄。因此，雖然將相同電壓施加到各個(gè)電極部分64，但是第一液體14與第二液體16之間的界面48的形狀在使第二液體16的中心對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38的 位置處穩(wěn)定。因此，防止光透射路徑52 (孔52A)的偏心。因此，此結(jié)構(gòu)有利于減小由于光學(xué)元件10的光透射路徑52的偏心導(dǎo)致的光差或 由于周邊光量的不均勻?qū)е碌年幱?shading)所引起的光學(xué)屬性的劣化。第四實(shí)施方式第四實(shí)施方式與第三實(shí)施方式的不同之處在于第二電極20包括三個(gè)電極部分64 并且第一非電極部分66的數(shù)量是三個(gè)。具體而言，如圖18所示，第二電極20由具有相同形狀和相同尺寸的三個(gè)電極部分 64構(gòu)成，并且布置在電極部分64的外側(cè)的部分6402彼此連接。其中未形成電極部分64的第一非電極部分66(突出部分62)設(shè)置于在虛擬軸線 38的周向上相鄰的電極部分64之間。在此實(shí)施方式中，設(shè)置具有相同形狀和相同尺寸的三個(gè)第一非電極部分66。除了第二電極20包括三個(gè)電極部分64且第一非電極部分66的數(shù)量是三個(gè)之外， 第四實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施方式相同。具有以上結(jié)構(gòu)的第四實(shí)施方式也可以獲得與第三實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。第五實(shí)施方式接著，將描述第五實(shí)施方式。圖19是根據(jù)第五實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖。第五實(shí)施方式與第三實(shí)施方式的不同之處在于第二電極20包括六個(gè)電極部分64 并且第一非電極部分66 (突出部分62)的數(shù)量是六個(gè)。具體而言，如圖19所示，第二電極20由具有相同形狀和相同尺寸的六個(gè)電極部分 64構(gòu)成，并且布置在電極部分64的外側(cè)的部分6402彼此連接。其中未形成電極部分64的第一非電極部分66(突出部分62)設(shè)置于在虛擬軸線 38的周向上相鄰的電極部分64之間。在此實(shí)施方式中，設(shè)置具有相同形狀和相同尺寸的六個(gè)第一非電極部分66。除了第二電極20包括六個(gè)電極部分64且第一非電極部分66的數(shù)量是六個(gè)之外， 第五實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施方式相同。具有以上結(jié)構(gòu)的第五實(shí)施方式也可以獲得與第三實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。在第五實(shí)施方式中，電極部分64的數(shù)量和第一非電極部分66 (突出部分62)的數(shù) 量大于第三實(shí)施方式。因此，在以虛擬軸線38為中心的圓的周向上施加到第一液體14的 電場(chǎng)力的不均勻程度可以得到進(jìn)一步降低。因此，第一液體14與第二液體16之間的界面 48也在周向上變得均勻。因此，此結(jié)構(gòu)有利于使光學(xué)元件10的光透射路徑52 (孔52A)的 形狀更接近于圓。第六實(shí)施方式接著，將描述第六實(shí)施方式。圖20是根據(jù)第六實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖。第六實(shí)施方式與第三實(shí)施方式的不同之處在于第二電極20包括八個(gè)電極部分64 并且第一非電極部分66 (突出部分62)的數(shù)量是八個(gè)。具體而言，如圖20所示，第二電極20由具有相同形狀和相同尺寸的八個(gè)電極部分64構(gòu)成，并且布置在電極部分64的外側(cè)的部分6402彼此連接。其中未形成電極部分64的第一非電極部分66(突出部分62)設(shè)置于在虛擬軸線 38的周向上相鄰的電極部分64之間。在此實(shí)施方式中，設(shè)置具有相同形狀和相同尺寸的八個(gè)第一非電極部分66。除了第二電極20包括八個(gè)電極部分64且第一非電極部分66的數(shù)量是八個(gè)之外， 第六實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施方式相同。具有以上結(jié)構(gòu)的第六實(shí)施方式也可以獲得與第三實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。在第六實(shí)施方式中，電極部分64的數(shù)量和第一非電極部分66 (突出部分62)的數(shù) 量大于第三實(shí)施方式。因此，在以虛擬軸線38為中心的圓的周向上施加到第一液體14的 電場(chǎng)力的不均勻程度可以得到進(jìn)一步降低。因此，第一液體14與第二液體16之間的界面 48也在周向上變得均勻。因此，此結(jié)構(gòu)有利于使光學(xué)元件10的光透射路徑52 (孔52A)的 形狀更接近于圓。第七實(shí)施方式接著，將描述第七實(shí)施方式。圖21是根據(jù)第七實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖。在第七實(shí)施方式中，構(gòu)成第二電極20的各個(gè)電極部分64的形狀以及各個(gè)第一非 電極部分66 (突出部分62)的形狀與第五實(shí)施方式不同。具體而言，如圖19所示，第五實(shí)施方式中的各個(gè)第一非電極部分66 (突出部分62) 的形狀是大體等腰三角形，而第七實(shí)施方式中的該形狀是大體等邊三角形。根據(jù)各個(gè)第一非電極部分66的形狀，位于相鄰的第一非電極部分66(突出部分 62)之間的各個(gè)電極部分64的形狀(S卩，形成各個(gè)電極部分64的扇形形狀)也與第五實(shí)施 方式不同。除了構(gòu)成第二電極20的各個(gè)電極部分64的形狀以及各個(gè)第一非電極部分66 (突 出部分62)的形狀之外，第七實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)與第五實(shí)施方式相同。 具有以上結(jié)構(gòu)的第七實(shí)施方式也可以獲得與第五實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。第八實(shí)施方式接著，將描述第八實(shí)施方式。圖22是根據(jù)第八實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖。在第八實(shí)施方式中，各個(gè)第一非電極部分66(突出部分62)的末端部(位于以虛 擬軸線38為中心的圓的周向上的外側(cè)處的端部)與第五實(shí)施方式不同。具體而言，如圖22所示，各個(gè)電極部分64的末端部具有布置在以虛擬軸線38為 中心的單個(gè)圓的圓周上的弧形。除了各個(gè)電極部分64的末端部的形狀之外，第八實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)與第五實(shí)施方 式相同。具有以上結(jié)構(gòu)的第八實(shí)施方式也可以獲得與第五實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。第九實(shí)施方式接著，將描述第九實(shí)施方式。圖23是根據(jù)第九實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖。第九實(shí)施方式與第三實(shí)施方式的不同之處在于，第一非電極部分66(突出部分
2662)被設(shè)置為與第二非電極部分68的外周相接。更具體而言，在第九實(shí)施方式中，在各個(gè)電極部分64的內(nèi)周與第二非電極部分68 的外周之間不設(shè)置圓弧部分70 (見圖10)，并且第一非電極部分66 (突出部分62)被設(shè)置為 與第二非電極部分68的外周相接。因此，電極部分64的內(nèi)部被配置為具有朝向虛擬軸線 38突出的角部。此外，第九實(shí)施方式與第三實(shí)施方式的不同之處在于，第二電極20包括五個(gè)電極 部分64，并且第一非電極部分66 (突出部分62)的數(shù)量是五個(gè)。第九實(shí)施方式的其他結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施方式相同。具有以上結(jié)構(gòu)的第九實(shí)施方式也可以獲得與第三實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。第十實(shí)施方式接著，將描述第十實(shí)施方式。圖24是根據(jù)第十實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖。如圖24所示，第二電極開口 42包括以虛擬軸線38為中心的圓形部分60，以及從 以圓周方向上的間隔布置在圓形部分60的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出的多個(gè)突 出部分62。每個(gè)突出部分62都具有在與突出部分62突出所沿的方向垂直的方向上的均一寬度。S卩，第二電極20由在徑向上延伸并以在容器12的厚度方向上延伸的單個(gè)虛擬軸 線38為中心的多個(gè)電極部分64構(gòu)成。在此實(shí)施方式中，第二電極20由具有相同形狀和相同尺寸的六個(gè)電極部分64構(gòu) 成，并且布置在電極部分64的外側(cè)的部分6402彼此連接。因此，由電壓施加單元22將電 壓均勻地施加到整個(gè)第二電極20，即，將相同的電壓施加到各個(gè)電極部分64。其中未形成電極部分64的第一非電極部分66(突出部分62)設(shè)置于在虛擬軸線 38的周向上相鄰的電極部分64之間。在此實(shí)施方式中，設(shè)置了具有相同形狀和相同尺寸的六個(gè)第一非電極部分66 (突 出部分62)。各個(gè)電極部分64和各個(gè)第一非電極部分66 (突出部分62)都具有在虛擬軸線38 的周向上的寬度。各個(gè)電極部分64被形成為使得電極部分64的寬度朝向以虛擬軸線38 為中心的圓的徑向上的外側(cè)擴(kuò)張。各個(gè)第一非電極部分66 (突出部分62)被形成為具有在 徑向上均勻的寬度。此外，在以虛擬軸線38為中心的單個(gè)圓周上，各個(gè)電極部分64的寬度大于第一非 電極部分66 (突出部分62)的寬度。在此實(shí)施方式中，各個(gè)電極部分64相對(duì)于用作中心的虛擬軸線38以扇形的形式 向徑向上的外側(cè)延伸。各個(gè)第一非電極部分66(突出部分62)的末端位于以虛擬軸線38 為中心的單個(gè)虛擬圓上。此外，在此實(shí)施方式中，其中未形成電極部分64的第二非電極部分68設(shè)置在以虛 擬軸線38為中心的大體圓形區(qū)域中。各個(gè)電極部分64設(shè)置在第二非電極部分68的徑向上的外側(cè)。各個(gè)電極部分64 的徑向上的內(nèi)周界部分在以虛擬軸線38為中心的單個(gè)虛擬圓上延伸。
各個(gè)第一非電極部分66 (突出部分62)被設(shè)置為從以圓周方向上的間隔布置在第 二非電極部分68的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出。各個(gè)第一非電極部分66 (突出 部分62)連接到第二非電極部分68的外周。因此，在各個(gè)電極部分64的內(nèi)周與第二非電極部分68的外周之間的邊界處形成 圓弧部分70。具有以上結(jié)構(gòu)的第十實(shí)施方式也可以獲得與第三實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)。第十一實(shí)施方式接著，將描述第十一實(shí)施方式。圖25是根據(jù)第十一實(shí)施方式的光學(xué)元件10的第二電極20的俯視圖。第十一實(shí)施方式是第二實(shí)施方式的修改。在此實(shí)施方式中，光學(xué)元件10構(gòu)成透
^Ml O除了第十一實(shí)施方式的第一液體14和第二液體16的組成與第三實(shí)施方式的第一 液體14和第二液體16不同之外，第十一實(shí)施方式的光學(xué)元件10的結(jié)構(gòu)與第三實(shí)施方式大 體相同。因此，以下將描述與第三實(shí)施方式不同的結(jié)構(gòu)。在光學(xué)元件10中，通過用電壓施加單元22施加電壓來(lái)將第一液體14與第二液體 16之間的界面48的形狀改變?yōu)榍砻?。由此，?duì)在容器12的寬度方向(其是第一端面壁 24和第二端面壁26彼此面對(duì)所沿的方向)傳播并經(jīng)過界面48的光進(jìn)行折射。如同在第三實(shí)施方式中，光學(xué)元件10包括容器12、第一液體14、第二液體16、第一 電極18、第二電極20和電壓施加單元22。第一液體14具有極性或?qū)щ娦?，并被封入容納室30。第二液體16與第一液體14不相溶，并被封入容納室30。第一液體14和第二液體16是透明的，并具有彼此大體相同的比重。第二液體16的折射率與第一液體14的折射率不同，在此實(shí)施方式中，光學(xué)元件10 被構(gòu)造為使得第二液體16的折射率大于第一液體14的折射率。可選地，此實(shí)施方式的光學(xué)元件10被構(gòu)造為使得第二液體16的阿貝數(shù)與第一液 體14的阿貝數(shù)不同?？蛇x地，此實(shí)施方式的光學(xué)元件10被構(gòu)造為使得第二液體16的折射率與第一液 體14的折射率不同，且第二液體16的阿貝數(shù)與第一液體14的阿貝數(shù)不同。第一電極18和第二電極20的形狀和布置與第三實(shí)施方式相同。如圖25所示，第二電極開口 42包括以虛擬軸線38為中心的圓形部分60，以及從 以圓周方向上的間隔布置在圓形部分60的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出的多個(gè)突 出部分62。每個(gè)突出部分62都具有在與突出部分62突出所沿的方向垂直的方向上的寬度， 并被構(gòu)造為使得該寬度隨著突出部分62朝向徑向上的外側(cè)延伸而縮窄。S卩，第二電極20由在徑向上延伸并以在容器12的厚度方向上延伸的單個(gè)虛擬軸 線38為中心的多個(gè)電極部分64構(gòu)成。其中未形成電極部分64的第一非電極部分66 (突出部分62)設(shè)置于在虛擬軸線 38的周向上相鄰的電極部分64之間。在此實(shí)施方式中，設(shè)置了具有相同形狀和相同尺寸的四個(gè)第一非電極部分66 (突
28出部分62)。各個(gè)電極部分64和各個(gè)第一非電極部分66 (突出部分62)都具有在虛擬軸線38 的周向上的寬度。各個(gè)電極部分64被形成為使得電極部分64的寬度朝向以虛擬軸線38 為中心的圓的徑向上的外側(cè)擴(kuò)張。各個(gè)第一非電極部分66 (突出部分62)被形成為使得第 一非電極部分66的寬度朝向徑向上的外側(cè)縮窄。此外，在以虛擬軸線38為中心的單個(gè)圓周上，各個(gè)電極部分64的寬度大于第一非 電極部分66 (突出部分62)的寬度。在此實(shí)施方式中，各個(gè)電極部分64相對(duì)于用作中心的虛擬軸線38以扇形的形式 向徑向上的外側(cè)延伸。各個(gè)第一非電極部分66 (突出部分62)以等腰三角形的形式延伸， 使得第一非電極部分66 (突出部分62)的寬度朝向徑向上的外側(cè)縮窄。各個(gè)第一非電極部 分66的末端位于以虛擬軸線38為中心的單個(gè)虛擬圓上。在此實(shí)施方式中，其中未形成電極部分64的第一非電極部分66 (突出部分62)位 于以虛擬軸線38為中心的大體圓形區(qū)域中。各個(gè)電極部分64設(shè)置在第二非電極部分68的徑向上的外側(cè)。各個(gè)電極部分64 的徑向上的內(nèi)周界部分在以虛擬軸線38為中心的單個(gè)虛擬圓上延伸。第一非電極部分66 (突出部分62)被設(shè)置為從以圓周方向上的間隔布置在第二非 電極部分68的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出。各個(gè)第一非電極部分66(突出部分 62)連接到第二非電極部分68的外周。因此，在各個(gè)電極部分64的內(nèi)周與第二非電極部分68的外周之間的邊界處形成 圓弧部分70。如示出第三實(shí)施方式的圖11所示，圖25中的雙點(diǎn)劃線表示第二端面壁26上的界 面 48 (48b、48bl、和 48b2)。接著，將再次參考圖7和圖8A、8B和8C描述光學(xué)元件10的操作。如圖7所示，在沒有將電壓V從電壓施加單元22施加到第一電極18和第二電極 20時(shí)，第一液體14與第二液體16之間的界面48的形狀由第一液體14和第二液體16的表 面張力與疏水膜36上的界面張力之間的平衡來(lái)確定。在此狀態(tài)下，界面48形成從第二液 體16朝向第一液體14突起的平緩?fù)贡砻妗＿@里，因?yàn)榈诙后w16的折射率大于第一液體14的折射率，所以經(jīng)過第一端面壁 24和第二端面壁26在容器12的厚度方向上傳播并經(jīng)過界面48的光在界面48處折射。因 此，光學(xué)元件10構(gòu)成具有用于會(huì)聚光的能力的透鏡。接著，如圖8A所示，當(dāng)將電壓Vl (>0)從電壓施加單元22施加到第一電極18和 第二電極20時(shí)，界面48的凸表面(球形表面)的彎曲斜率通過電毛細(xì)管作用而增大。接著，如圖8B所示，當(dāng)將電壓V2(>V1)從電壓施加單元22施加到第一電極18 和第二電極20時(shí)，界面48的凸表面(球形表面)的彎曲斜率進(jìn)一步增大。接著，如圖8C所示，當(dāng)將電壓V3(>V2)從電壓施加單元22施加到第一電極18 和第二電極20時(shí)，界面48的凸表面(球形表面)的彎曲斜率進(jìn)一步增大并變?yōu)樽畲笮甭?。因此，通過調(diào)節(jié)從電壓施加單元22施加到第一電極18和第二電極20的電壓，改 變界面48的彎曲，并由此可以改變透鏡的焦距(可以改變透鏡的能力)。如上所述，如同在第二實(shí)施方式中，構(gòu)成透鏡的光學(xué)元件10用于諸如數(shù)字靜態(tài)相機(jī)、視頻相機(jī)等的圖像拍攝設(shè)備的成像光學(xué)系統(tǒng)中。如上所述，根據(jù)第十一實(shí)施方式，除了與第二實(shí)施方式相同的優(yōu)點(diǎn)之外，還可以獲 得以下優(yōu)點(diǎn)。在光學(xué)元件10中，通過在Vl至V3的范圍內(nèi)提高或降低在第一電極18與第二電 極20之間施加的電壓，改變界面48的形狀，并改變透鏡的焦距。在此情況下，無(wú)論在第一 電極18與第二電極20之間施加的電壓如何改變，透鏡的中心定常地對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38。 即使透鏡的中心從虛擬軸線38偏移并發(fā)生偏心，透鏡的中心的位置也會(huì)自動(dòng)地復(fù)原以與 虛擬軸線38相對(duì)應(yīng)。具體而言，如同在第三實(shí)施方式中，各個(gè)電極部分64和各個(gè)第一非電極部分 66 (突出部分62)都具有在虛擬軸線38的周向上的長(zhǎng)度。各個(gè)電極部分64被形成為使得 電極部分64的寬度朝向以虛擬軸線38為中心的圓的徑向上的外側(cè)擴(kuò)張。各個(gè)第一非電極 部分66被形成為使得第一非電極部分66(突出部分62)的寬度朝向該圓的徑向上的外側(cè) 縮窄。因此，雖然將相同的電壓施加到各個(gè)電極部分64，第一液體14與第二液體16之間的 界面48的形狀在使第二液體16的中心對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38的位置處穩(wěn)定。因此，防止了透 鏡的偏心。此外，如同在第三實(shí)施方式中，由第二液體16構(gòu)成的四個(gè)臂從第二液體16的位于 第二非電極部分68上的一部分的外周沿著各個(gè)第一非電極部分66(突出部分62)朝向第 二非電極部分68的徑向上的外側(cè)突出。因此，第二液體16的中心部分(位于第二電極開 口 42上的部分)的外周處于被四個(gè)臂部拖拉的狀態(tài)。由此，第二液體16的中心部分被定 常地施力以對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38。因此由四個(gè)臂部產(chǎn)生并作用于第二液體16的中心部分的 力沿著使第二液體16的中心對(duì)應(yīng)于虛擬軸線38的方向作用。通過此操作，第二液體16更可靠地復(fù)原到使第二液體16的中心對(duì)應(yīng)于虛擬軸線 38的位置。第一液體14與第二液體16之間的界面48的形狀在此位置處更加穩(wěn)定，并因此 能夠更有效地防止透鏡的偏心。在第十一實(shí)施方式中，已經(jīng)對(duì)光學(xué)元件10的第二電極20具有與第三實(shí)施方式相 同的結(jié)構(gòu)的情況進(jìn)行了描述?？蛇x地，第二電極20可以具有與第四實(shí)施方式至第十實(shí)施方 式相同的結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素可以進(jìn)行各種修改、組合、 子組合和替換，而它們?nèi)月湓谒綑?quán)利要求及其等同方案的范圍內(nèi)。本申請(qǐng)包含與2007年11月27日遞交的日本專利申請(qǐng)JP 2007-306079相關(guān)的主 題，其整個(gè)內(nèi)容通過引用而被包含于此。
30
權(quán)利要求
一種光學(xué)元件，包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和第二端面壁，并且形成設(shè)置在所述第一端面壁和所述第二端面壁之間的室；第一液體，其被封入所述室；第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述室；第一電極，第二電極，和絕緣膜；其中，通過在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓來(lái)改變所述第一液體與所述第二液體之間的界面的形狀，并形成以單個(gè)虛擬軸線為中心的光透射路徑，所述虛擬軸線經(jīng)過所述第一端面壁和所述第二端面壁，所述第二電極設(shè)置在所述第二端面壁的面對(duì)所述室的內(nèi)表面上，所述絕緣膜設(shè)置在所述第二電極的面對(duì)所述室的表面上，并且當(dāng)沿所述虛擬軸線觀察時(shí)，在所述第一電極中設(shè)置開口，所述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所述透射路徑的最大直徑相比相等或更大的直徑。
2.一種光學(xué)元件，包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和第二端面壁，并且形成設(shè)置在所述第一端面壁 和所述第二端面壁之間的室； 第一液體，其被封入所述室；第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述室； 第一電極， 第二電極，和 絕緣膜；其中，通過在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓來(lái)改變所述第一液體與所述 第二液體之間的界面的形狀，并形成以單個(gè)虛擬軸線為中心的光透射路徑，所述虛擬軸線 經(jīng)過所述第一端面壁和所述第二端面壁，所述第二電極設(shè)置在所述第二端面壁的面對(duì)所述室的內(nèi)表面上， 所述絕緣膜設(shè)置在所述第二電極的面對(duì)所述室的表面上，并且 當(dāng)沿所述虛擬軸線觀察時(shí)，在所述第二電極中或者在所述第二電極和所述絕緣膜的每 一者中設(shè)置開口，所述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所述透射路徑的最大直徑相比 相等或更小的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件，其中，當(dāng)在所述第二電極和所述絕緣膜的每一者中設(shè)置所述開口、并且所述第二電極 的所述開口具有與所述透射路徑的所述最大直徑相同的直徑時(shí)，所述絕緣膜的所述開口具 有與所述第二電極的所述開口的直徑相比相等或更小的直徑。
4.一種光學(xué)元件，包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和第二端面壁，并且形成設(shè)置在所述第一端面壁 和所述第二端面壁之間的室； 第一液體，其被封入所述室；2第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述室； 第一電極， 第二電極， 絕緣膜；和對(duì)所述第二液體的浸潤(rùn)性高于對(duì)所述第一液體的浸潤(rùn)性的膜； 其中，通過在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓來(lái)改變所述第一液體與所述 第二液體之間的界面的形狀，并形成以單個(gè)虛擬軸線為中心的光透射路徑，所述虛擬軸線 經(jīng)過所述第一端面壁和所述第二端面壁，當(dāng)沿所述虛擬軸線觀察時(shí)，在設(shè)置于所述絕緣膜的所述表面上的所述膜中設(shè)置開口， 所述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所述透射路徑的最大直徑相比相等或更小的直 徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2及4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述開口由以所述虛擬軸線為中心的圓形部分，以及從在圓周方向上間隔布置 在所述圓形部分的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出的多個(gè)突出部分構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2及4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述開口由以所述虛擬軸線為中心的圓形部分，以及從在圓周方向上間隔布置 在所述圓形部分的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出的多個(gè)突出部分構(gòu)成，并且各個(gè)所述突出部分都具有在與所述突出部分突出所沿的方向垂直的方向上的均一寬度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2及4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述開口由以所述虛擬軸線為中心的圓形部分，以及從在圓周方向上間隔布置 在所述圓形部分的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出的多個(gè)突出部分構(gòu)成，各個(gè)所述突出部分都具有在與所述突出部分突出所沿的方向垂直的方向上的寬度，并且所述寬度隨著所述突出部分向所述徑向上的外側(cè)延伸而逐漸變窄。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2及4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述第一液體和所述第二液 體具有實(shí)際相同的比重。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，還包括對(duì)所述第一液體的浸潤(rùn)性高于對(duì)所述第二液體的浸潤(rùn)性的膜，所述膜設(shè)置在所述第一 端面壁的內(nèi)表面上。
10.一種光學(xué)元件，包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和第二端面壁，并且形成設(shè)置在所述第一端面壁 和所述第二端面壁之間的室； 第一液體，其被封入所述室；第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述室； 第一電極， 第二電極，和 絕緣膜；其中，通過在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓來(lái)改變所述第一液體與所述第二液體之間的界面的形狀，由此對(duì)通過所述界面的光進(jìn)行折射， 所述第二電極設(shè)置在所述第二端面壁的面對(duì)所述室的內(nèi)表面上， 所述絕緣膜設(shè)置在所述第二電極的面對(duì)所述室的表面上，并且 當(dāng)沿所述虛擬軸線觀察時(shí)，在所述第二電極中或者在所述第二電極和所述絕緣膜的每 一者中設(shè)置開口，所述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所述界面的最大直徑相比相等 或更小的直徑。
11.一種光學(xué)元件，包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和第二端面壁，并且形成設(shè)置在所述第一端面壁 和所述第二端面壁之間的室； 第一液體，其被封入所述室；第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述室； 第一電極， 第二電極，和 絕緣膜；其中，通過在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓來(lái)改變所述第一液體與所述 第二液體之間的界面的形狀，由此對(duì)通過所述界面的光進(jìn)行折射， 所述第二電極設(shè)置在所述第二端面壁的面對(duì)所述室的內(nèi)表面上， 所述絕緣膜設(shè)置在所述第二電極的面對(duì)所述室的表面上，并且 當(dāng)沿所述虛擬軸線觀察時(shí)，在所述第二電極中或者在所述第二電極和所述絕緣膜的每 一者中設(shè)置開口，所述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所述透射路徑的最大直徑相比 相等或更小的直徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的光學(xué)元件，其中，當(dāng)在所述第二電極和所述絕緣膜的每一者中設(shè)置所述開口、并且所述第二電極 的所述開口具有與所述透射路徑的所述最大直徑相同的直徑時(shí)，所述絕緣膜的所述開口具 有與所述第二電極的所述開口的直徑相比相等或更小的直徑。
13.一種光學(xué)元件，包括容器，其包括彼此面對(duì)的第一端面壁和第二端面壁，并且形成設(shè)置在所述第一端面壁 和所述第二端面壁之間的室； 第一液體，其被封入所述室；第二液體，其與所述第一液體不相溶，并被封入所述室； 第一電極， 第二電極， 絕緣膜；和對(duì)所述第二液體的浸潤(rùn)性高于對(duì)所述第一液體的浸潤(rùn)性的膜； 其中，通過在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓來(lái)改變所述第一液體與所述 第二液體之間的界面的形狀，由此對(duì)經(jīng)過所述界面的光進(jìn)行折射，當(dāng)沿所述虛擬軸線觀察時(shí)，在設(shè)置于所述絕緣膜的所述表面上的所述膜中設(shè)置開口， 所述開口具有與以所述虛擬軸線為中心的所述透射路徑的最大直徑相比相等或更小的直
14.根據(jù)權(quán)利要求10、11或13中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述開口由以所述虛擬軸線為中心的圓形部分，以及從在圓周方向上間隔布置 在所述圓形部分的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出的多個(gè)突出部分構(gòu)成。
15.根據(jù)權(quán)利要求10、11或13中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述開口由以所述虛擬軸線為中心的圓形部分，以及從在圓周方向上間隔布置 在所述圓形部分的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出的多個(gè)突出部分構(gòu)成，并且各個(gè)所述突出部分都具有在與所述突出部分突出所沿的方向垂直的方向上的均一寬度。
16.根據(jù)權(quán)利要求10、11或13中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述開口由以所述虛擬軸線為中心的圓形部分，以及從在圓周方向上間隔布置 在所述圓形部分的外周上的部分朝向徑向上的外側(cè)突出的多個(gè)突出部分構(gòu)成，各個(gè)所述突出部分都具有在與所述突出部分突出所沿的方向垂直的方向上的寬度，并且所述寬度隨著所述突出部分向所述徑向上的外側(cè)延伸而逐漸變窄。
17.根據(jù)權(quán)利要求10、11或13中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述第一液體和所述第 二液體具有實(shí)際相同的比重。
18.根據(jù)權(quán)利要求10、11或13中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述第二液體的折射率 與所述第二液體的折射率不同。
19.根據(jù)權(quán)利要求10、11或13中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，其中，所述第二液體的阿貝數(shù) 與所述第二液體的阿貝數(shù)不同。
20.根據(jù)權(quán)利要求10、11或13中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件，還包括對(duì)所述第一液體的浸潤(rùn)性高于對(duì)所述第二液體的浸潤(rùn)性的膜，所述膜設(shè)置在所述第一 端面壁的內(nèi)表面上。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)元件。該光學(xué)元件包括容器，其包括第一和第二端面壁、側(cè)面壁、以及在所述壁內(nèi)的容納室；第一和第二液體，其被封入容納室；第一電極，其設(shè)置在第一端面壁的表面上；第二電極，其設(shè)置在第二端面壁的表面上；絕緣膜，其設(shè)置在第二電極的表面上；以及被配置為施加電壓的單元。通過電壓的施加來(lái)改變液體之間的界面的形狀，并在第二液體的一部分中形成以虛擬軸線為中心的光透射路徑，所述虛擬軸線沿著容器的厚度方向經(jīng)過端面壁。在第一電極中設(shè)置開口，所述開口具有與該透射路徑的最大直徑相等或更大的直徑。
文檔編號(hào)G02B3/14GK101975988SQ20101051859
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2008年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月27日
發(fā)明者佐野幸廣, 光田幸寬, 海部敬太, 田中和洋 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社