[发明专利]光学元件、成像装置以及驱动光学元件的方法

说明书

相关申请的引用

本申请包含在2008年9月26日向日本专利局提交的日本优先权专利申请JP 2008-249241所披露的主题，将其全部内容并入本文作为参考。

技术领域

本发明涉及一种光学元件、成像装置以及驱动方法。更具体地，本发明涉及一种利用电润湿现象的光学元件、包括该光学元件的成像装置以及驱动该光学元件的方法。

背景技术

近年来，已经提出了各种利用电润湿现象(电毛细管现象)的光学装置(光学器件)(诸如透镜)。这样的光学装置利用这样的特性，即，封入光学装置中并彼此不混溶(不互溶)的两种液体之间的界面形状通过电润湿现象而变化。作为这样的光学装置之一，已经提出了利用电润湿现象被构造成控制透过的光量的光学元件(孔径(aperture)机构)，所谓的液体光圈(liquid iris)(参见，例如，日本未审查专利申请公开第2006-250967号和第2006-250977号)。

根据在日本未审查专利申请公开第2006-250967号和第2006-250977号中披露的液体光圈，将导电性第一液体以及第二液体封入液体光圈的内部，其中第二液体具有与第一液体相同的比重、与第一液体不混溶、并且具有高于第一液体的透射率(transmittance)。此外，与第一液体具有高亲和性的薄膜(亲水膜)以及与第二液体具有高亲和性的薄膜(防水膜(water-repellent film))设置在容纳第一和第二液体的容纳室的内壁上。因此，在静止状态下(在液体光圈没有被驱动的状态下)，在容纳室内第一液体设置在亲水膜侧，而第二液体设置在防水膜侧。

在日本未审查专利申请公开第2006-250967号和第2006-250977号中披露的各液体光圈中，在设置在液体光圈的侧壁上的电极与设置在光发射侧的端壁上的透明电极之间施加电压，以通过电润湿现象改变第一液体与第二液体之间的界面形状。因此，第二液体的一部分压到光入射侧的端壁上，形成开口，光通过它透射至液体光圈的光入射侧。可以通过改变施加的电压大小来控制该开口的尺寸。

发明内容

在上述利用电润湿现象的液体光圈中，当第一液体与第二液体之间的界面形状改变时(当形成开口时)，施加了电压。另一方面，当第一液体与第二液体之间的界面形状返回至原始形状(静止状态)时，停止施加电压。具体地，在相关技术的液体光圈中，通过单侧驱动系统(single-side driving system)来执行开口的打开/关闭操作。

在这样的单侧驱动系统中，当第一液体与第二液体之间的界面形状从静止状态下的形状改变时，通过施加电压使由电润湿现象引起的外力作用于界面。因此，在这种情况下，界面形状的变化速度(液体光圈的操作速度)较高。然而，当界面的形状返回至原始静止状态下的形状时(当开口关闭时)，在不施加电压的情况下，通过由容纳室内的防水膜与第二液体之间的亲和性引起的恢复力(回复力)来操作界面。因此，存在这样的问题，即，界面形状的变化速度低。

在利用电润湿现象的光学元件中，期望增加当第一液体与第二液体之间的界面的形状返回至原始静止状态下的形状时的操作速度。

根据本发明实施方式的光学元件包括具有极性或导电性的第一液体以及与第一液体不混溶的第二液体。根据本发明实施方式的光学元件进一步包括第一基板部，第二基板部，将第一基板部连接至第二基板部的侧壁部，以及由第一基板部、第二基板部和侧壁部构成并将第一液体和第二液体密封在其中的容纳部。第一基板部包括具有光学透明性(optical transparency)的第一基板，设置在第一基板的一个表面上并具有光学透明性的第一电极，以及设置在第一电极上并具有光学透明性的第一绝缘膜。此外，第一基板部包括第一膜以及第二膜，其中，第一膜设置在第一绝缘膜上、与第一液体的亲和性高于与第二液体的亲和性并且具有光学透明性，并且第二膜设置在第一膜的中央、与第二液体的亲和性高于与第一液体的亲和性并且具有光学透明性。第二基板部包括具有光学透明性的第二基板，设置在第二基板的一个表面上且具有光学透明性的第二电极，以及设置在第二电极上且具有光学透明性的第二绝缘膜。此外，第二基板部包括第三膜，该第三膜设置在第二绝缘膜上、与第二液体的亲和性高于与第一液体的亲和性并且具有光学透明性。此外，侧壁部包括第三电极并将第一基板部连接至第二基板部，使得第一膜和第三膜彼此相对。