JP2014228764A - 液晶レンズ素子およびそれを用いたカメラモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】最適な駆動周波数にばらつきが生じることを低減しつつ、低駆動電圧、かつ、透過光の光軸を傾けることが可能な液晶レンズ素子およびそれを用いたカメラモジュールを提供すること。
【解決手段】液晶レンズ素子１００は、第１の円形電極２１に接続される第１の側面電極４１と、第１の共通電極３１に接続される第２の側面電極４２と、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄに接続される複数の第３の側面電極４３ａ〜４３ｄと、を含み、第１の液晶層７０は、第１の基板５０の厚みおよび第２の基板５１の厚みよりも薄く、第１の円形電極２１および複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄは、第１の基板５０の一方の主面と第１の液晶層７０との間に配置され、第１の共通電極３１は、第２の基板５１の第１の基板５０と対向する主面と第１の液晶層７０との間に配置される。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶レンズ素子およびそれを用いたカメラモジュールに関する。

液晶レンズは、交流電圧の印加によってレンズの焦点距離を変更できる新しい光学素子であり、従来の機械的駆動部分を必要とするアクチュエータなどの焦点制御機構に代わる次世代の光学素子として実用化が期待されている。

このような液晶レンズとして、例えば、特許文献１では、第１の電極、第２の電極、第３の電極、第２の電極と第３の電極の間に配置された液晶層、第１の電極と第２の電極との間に配置された第１の絶縁層、第２の電極と第３の電極との間に配置された第２の絶縁層、第１の電極の外側に配置された第３の絶縁層、第３の電極の外側に配置された第４の絶縁層によって構成された液晶レンズが提案されている。

特許文献１の液晶レンズは、第１の電極と第３の電極の間に２０Ｖｒｍｓの実効電圧を印加し、第２の電極と第３の電極の間に７０Ｖｒｍｓの実効電圧を印加して凸レンズとして機能させ、第１の電極と第３の電極の間に９０Ｖｒｍｓの実効電圧を印加し、第２の電極と第３の電極の間に３０Ｖｒｍｓの実効電圧を印加して凹レンズとして機能させている。また、特許文献１の液晶レンズは、第２の電極が縦、横に分割された４つの電極によって構成されており、これら４つに分割されたうちの２つの第２の電極と第３の電極との間に７５Ｖｒｍｓを、残り２つの第２の電極と第３の電極との間に７０Ｖｒｍｓを印加することで、入射光の偏向の方向を、像の焦点位置を光軸と垂直な面内において、約４０μｍ変化させることができることが開示されている。

一方、特許文献２では、コモン電極が形成された第１の基板と、円形にくり抜かれた周辺電極を含む複数のセグメント電極が形成された第２の基板との間に液晶を封入してなる液晶光学素子であって、当該液晶光学素子の側面の複数の角部に外部に露出して形成された複数の電極端子が設けられた液晶光学素子が提案されている。

特開２０１０−１１３０２９号公報 特開２０１２−０８８３９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来の液晶レンズの構造では、第１の電極と第２の電極との間ならびに第２の電極と第３の電極との間に絶縁層が配置されており、電極間の距離が遠くなる。そのため、電極間における電界の電位降下が大きくなってしまい、液晶層がレンズ特性を発揮するために必要な電界曲線を得るには、電極間に印加する電圧、即ち駆動に要する実効電圧を数十Ｖｒｍｓと高くする必要がある。したがって、低消費電力が求められるパーソナルコンピュータ用途の小型のカメラや携帯電話のように、電池で駆動させるモバイル機器に搭載されるカメラモジュールには、利用できないという問題があった。

また、特許文献１に記載された液晶レンズは、第１〜第３の電極への給電構造に関して何ら言及されておらず、配線の仕方によっては、配線の線間容量に起因する各電極間の容量性リアクタンスが変動し、印加電圧の最適な駆動周波数にばらつきが生じるという技術課題が残されている。

一方、特許文献２に記載された液晶光学素子では、複数のセグメント電極が円形の第２の透明電極と中央部に円形の切欠部を有する第３の透明電極から構成されているため透過光の光軸を傾けることができないという課題があった。

そこで、本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、最適な駆動周波数にばらつきが生じることを低減しつつ、低駆動電圧、かつ、透過光の光軸を傾けることが可能な液晶レンズ素子およびそれを用いたカメラモジュールを提供することを目的とする。

本発明に係る液晶レンズ素子は、第１の基板と、第２の基板と、第１の基板の一方の主面に設けられた第１の円形電極と、同一平面上において互いに電気的に絶縁するように分割された複数の第１の周辺電極と、第２の基板の第１の基板と対向する主面に設けられた第１の共通電極と、第１の円形電極および複数の第１の周辺電極と第１の共通電極との間に配置された第１の液晶層と、を有する素子本体と、素子本体の外表面に設けられた複数の側面電極と、を備え、素子本体は、外表面として、互いに対向する２つの主面と、２つの主面を連結する複数の側面と、を有し、複数の端面電極は、それぞれ素子本体の複数の側面のいずれかの側面に設けられ、第１の円形電極に接続される第１の側面電極と、第１の共通電極に接続される第２の側面電極と、複数の第１の周辺電極に接続される複数の第３の側面電極と、を含み、第１の液晶層は、第１の基板の厚みおよび第２の基板の厚みよりも薄く、第１の円形電極および複数の第１の周辺電極は、第１の基板の一方の主面と第１の液晶層との間に配置され、第１の共通電極は、第２の基板の第１の基板と対向する主面と第１の液晶層との間に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、液晶レンズ素子は、第１の円形電極と、同一平面上において互いに電気的に絶縁するように分割された複数の第１の周辺電極を備えている。これにより、複数の第１の周辺電極に印加する電圧に勾配を与えることで、透過光の光軸を傾けることができる。

また、本発明に係る液晶レンズ素子は、第１の液晶層が第１の基板の厚みおよび第２の基板の厚みよりも薄く、第１の円形電極および複数の第１の周辺電極が第１の基板の一方の主面と第１の液晶層との間に配置され、第１の共通電極が第２の基板の第１の基板と対向する主面と第１の液晶層との間に配置されている。このため、第１の円形電極と第１の共通電極との間の距離および複数の第１の周辺電極と第１の共通電極との間の距離が近づくことから、電極間における電界の電位降下が最小限に抑制され、液晶レンズ素子の駆動に要する電圧の低駆動電圧化ができる。その結果、電池で駆動させるモバイル機器に搭載されるカメラモジュールに利用することが可能となる。

さらに、本発明に係る液晶レンズ素子は、複数の端面電極がそれぞれ素子本体の複数の側面のいずれかの側面に設けられ、第１の円形電極に接続される第１の側面電極と、第１の共通電極に接続される第２の側面電極と、複数の第１の周辺電極に接続される複数の第３の側面電極と、を含んでいる。これにより、各電極間の容量性リアクタンスの変動が抑制され、最適な駆動周波数にばらつきが生じることを低減することができる。

好ましくは、複数の第１の周辺電極は、分割線の中心角が略等しくなるように放射状に分割され、第１の共通電極は、略円形形状を呈しているとよい。この場合、放射状に分割された複数の第１の周辺電極の各面積が略等しくなるため、各電極の面積に依存する静電容量の値がほぼ等しくなり、その結果、各電極における最適な駆動周波数にばらつきが生じることを低減することができる。

好ましくは、複数の第１の周辺電極と第１の共通電極が光軸方向から見て重なり合う領域の各々の面積は略等しく、且つ、複数の第１の周辺電極と第１の共通電極との重なり合う全領域が第１の液晶層と重なり合うとよい。この場合、複数の第１の周辺電極と第１の共通電極との間で形成される静電容量のばらつきが抑制されるため、最適な駆動周波数にばらつきが生じることを一層低減することができる。

好ましくは、第１の円形電極は、電極の一部が素子本体の周縁に延びて第１の側面電極に接続され、第１の共通電極は、電極の一部が素子本体の周縁に延びて第２の側面電極に接続され、複数の第１の周辺電極は、それぞれ電極の一部が素子本体の周縁に延びて複数の第３の側面電極の少なくとも一つに接続され、第１の円形電極および複数の第１の周辺電極の素子本体の周縁に延びる電極の一部と第１の共通電極の素子本体の周縁に延びる電極の一部は、光軸方向から見て互いに重なり合わないとよい。この場合、各電極間の短絡が防止され、各電極と各側面電極との電気的な導通を確保することができる。

好ましくは、第１の側面電極と第２の側面電極と複数の第３の側面電極は、素子本体の複数の側面のうちの対向する２つの側面に位置するとともに、素子本体の両主面に至るように連続して延びているとよい。この場合、各側面電極同士が相互に持つ静電容量のばらつきの影響を最小限に留めることができるため、各電極における最適な駆動周波数にばらつきが生じることを一層低減することができる。ここで、液晶レンズ素子は、素子本体の両主面のいずれか一方が回路基板の実装面と対向配置されることになるが、各側面電極が素子本体の両主面に至るように連続して延びていると、各側面電極と回路基板との電気的接続が直接可能となるため、形状の変形を伴うリード線を用いない接続を実現することができ、各電極間の静電容量のばらつきが低減し、各電極における最適な駆動周波数にばらつきが生じることをより一層低減することができる。

より好ましくは、素子本体は、第１の基板の他方の主面に設けられた第２の円形電極と、同一平面上において互いに電気的に絶縁するように分割された複数の第２の周辺電極と、第３の基板と、第３の基板の第１の基板と対向する主面に設けられた第２の共通電極と、第２の円形電極および複数の第２の周辺電極と第２の共通電極との間に配置された第２の液晶層と、をさらに有し、第２の液晶層は、第１の基板の厚みおよび第３の基板の厚みよりも薄く、第２の円形電極および複数の第２の周辺電極は、第１の基板の他方の主面と第２の液晶層との間に配置され、第２の共通電極は、第３の基板の第１の基板と対向する主面と第２の液晶層との間に配置され、光軸方向から見て複数の第１の周辺電極と複数の第２の周辺電極の素子本体の対角に位置する電極同士が同一の第３の側面電極に接続されるとよい。

このような構成とすることにより、同一の第３の側面電極に接続される素子本体の対角に位置する複数の第１の周辺電極の一つと複数の第２の周辺電極の一つに対して、同電位の電圧を印加することができるため、側面電極の数を増加させることなく、第１の液晶層および第２の液晶層の透過光の光軸を同一方向に同一の量傾けることができる。そのため、液晶レンズ素子としての光学性能をより一層向上させることができる。

本発明に係るカメラモジュールは、上記液晶レンズ素子をレンズの一部に用いたことを特徴とする。本発明によれば、最適な駆動周波数にばらつきが生じることを低減しつつ、低駆動電圧、かつ、透過光の光軸を傾けることが可能なカメラモジュールを提供することができる。

本発明の液晶レンズ素子およびそれを用いたカメラモジュールによれば、最適な駆動周波数にばらつきが生じることを低減しつつ、低駆動電圧、かつ、透過光の光軸を傾けることができる。

本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す上面図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す側面図である。 図２ａにおける切断線Ａ−Ａ´に沿う切断部端面図である。 液晶レンズ素子における静電容量と最適駆動周波数との関係を示すグラフである。 本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子の変形例の構成を示す上面図である。 本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子の変形例の構成を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す上面図である。 図５ｂにおける切断線Ｂ−Ｂ´線に沿う切断部端面図である。 本発明の第２実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す下面図である。 図５ｄに示す液晶レンズ素子における領域Ａを拡大して示す一部拡大図である。 本実施形態に係るカメラモジュールの構成を示す斜視図である。 実施例および比較例の印加電圧に対するレンズパワーを示すグラフである。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに以下に記載した構成要素は、適宜組み合わせることができる。またさらには、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

（第１実施形態）
まず、図１、図２を参照して、本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子１００の構成について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す斜視図である。図２ａは、本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す上面図である。図２ｂは、本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す側面図である。図２ｃは、図２ａにおける切断線Ａ−Ａ´に沿う切断部端面図である。但し、図２ａ中において、説明の便宜上、第２の基板５１は省略している。

液晶レンズ素子１００は、図１に示されるように、素子本体１０と、素子本体１０の外表面に設けられた第１の側面電極４１と、第２の側面電極４２と、複数の第３の側面電極４３ａ〜４３ｄを備えている。

素子本体１０は、略四角柱形状を呈しており、外表面として、互いに対向する第１の主面１０ｚａおよび第２の主面１０ｚｂと、第１の主面１０ｚａおよび第２の主面１０ｚｂを連結し且つ互いに対向する第１の側面１０ｘａおよび第２の側面１０ｘｂと、第１の主面１０ｚａおよび第２の主面１０ｚｂを連結し且つ互いに対向する第３の側面１０ｙａおよび第４の側面１０ｙｂとを有する。また、素子本体１０は、その内部に第１の主面１０ｚａと第２の主面１０ｚｂの対向方向から見て、略中央に円形の液晶レンズ開口部９を有する。ここで、第１の主面１０ｚａと第２の主面１０ｚｂの対向方向が液晶レンズ素子１００の光軸方向となる。なお、液晶レンズ素子１００を回路基板に実装する場合、素子本体１０の第１の主面１０ｚａもしくは第２の主面１０ｚｂのいずれかが回路基板の実装面と対向配置されることとなる。

素子本体１０は、図２ａおよび図２ｂに示されるように、第１の基板５０、第２の基板５１、第１の液晶層７０、第１の周辺電極１１、第１の円形電極２１、第１の共通電極３１によって構成されている。

第１の基板５０および第２の基板５１は、それぞれ透明ガラス基板から構成され、図２ｃに示されるように、第１の基板５０の一方の主面と第２の基板５１の一方の主面が対向するように配置されている。第１の基板５０の厚みは約２００μｍであり、第２の基板５１の厚みは、約１５０μｍである。

第１の液晶層７０は、図２ｃに示されるように、第１の基板５０と第２の基板５１との間に液晶材料が封入されて構成されている。この第１の液晶層７０は、第１の基板５０の厚みおよび第２の基板５１の厚みよりも薄く、その厚みは１０〜１００μｍである。ここで、第１の液晶層７０は、第１の基板５０と第２の基板５１との間にシール材（図示しない）によって囲まれる領域内に配置されている。

第１の周辺電極１１は、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）から構成され、図２ｃに示されるように、第１の基板５０の一方の主面上に設けられている。具体的には、第１の周辺電極１１は、第１の基板５０の一方の主面と第１の液晶層７０との間に配置されている。本実施形態においては、図２ａに示されるように、第１の周辺電極１１は、円形の孔を有しており、同一平面上において互いに電気的に絶縁するとともに、分割線の中心角が略等しくなるように放射状に分割された複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄ（本実施形態では４つ）から構成されている。なお、第１の周辺電極１１が４つの第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄから構成される場合、分割線の中心角は９０°となる。第１の周辺電極１１ａは、電極の一部が素子本体１０の周縁である第３の側面１０ｙａに向かって延びている。第１の周辺電極１１ｂは、電極の一部が素子本体１０の周縁である第４の側面１０ｙｂに向かって延びている。第１の周辺電極１１ｃは、電極の一部が素子本体１０の周縁である第１の側面１０ｘａに向かって延びている。第１の周辺電極１１ｄは、電極の一部が素子本体１０の周縁である第１の側面１０ｘａに向かって延びている。

第１の円形電極２１は、インジウム・スズ酸化物から構成され、図２ｃに示されるように、第１の基板５０の一方の主面上の中央部に複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと電気的に絶縁された状態で配置されている。具体的には、第１の円形電極２１は、第１の基板５０の一方の主面と第１の液晶層７０との間に配置されている。第１の円形電極２１は、直径約２ｍｍ程度の略円形形状を呈しており、光軸方向から見て液晶レンズ開口部９の領域と一致する。第１の円形電極２１は、電極の一部が素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている。

第１の共通電極３１は、インジウム・スズ酸化物から構成され、図２ｃに示されるように、第２の基板５１の第１の基板５０と対向する主面上に配置されている。具体的には、第１の共通電極３１は、第２の基板５１の第１の基板５０と対向する主面と第１の液晶層７０との間であって、第１の液晶層７０を介して複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄおよび第１の円形電極２１と光軸方向から見て対向するように配置されている。つまり、第１の液晶層７０は、第１の円形電極２１および複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと第１の共通電極３１との間に配置されることとなる。第１の共通電極３１は、略円形形状を呈しており、光軸方向から見て複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄおよび第１の円形電極２１と重なり合う領域を有する。第１の共通電極３１と複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄが光軸方向から見て重なり合う領域の各々の面積は略等しく、その全領域が第１の液晶層７０と重なり合っている。第１の共通電極３１は、電極の一部が素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている。

本実施形態においては、第１の周辺電極１１ａの素子本体１０の周縁である第３の側面１０ｙａに向かって延びている電極の一部は、図２ａに示されるように、第１の共通電極３１の素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部と光軸方向から見て重なり合っていない。第１の周辺電極１１ｂの素子本体１０の周縁である第４の側面１０ｙｂに向かって延びている電極の一部は、図２ａに示されるように、第１の共通電極３１の素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部と光軸方向から見て重なり合っていない。第１の周辺電極１１ｃ，１１ｄの素子本体１０の周縁である第１の側面１０ｘａに向かって延びている電極の一部は、図２ａに示されるように、第１の共通電極３１の素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部と光軸方向から見て重なり合っていない。第１の円形電極２１の素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部は、図２ａに示されるように、第１の共通電極３１の素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部と光軸方向から見て重なり合っていない。つまり、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄおよび第１の円形電極２１の素子本体１０の周縁に延びる電極の一部と第１の共通電極３１の素子本体１０の周縁に延びる電極の一部は、光軸方向から見て互いに重なり合っていないこととなる。なお、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄおよび第１の円形電極２１の素子本体１０の周縁に延びる電極の一部と第２の基板５１との間にはそれぞれ導電材料（図示しない）が充填されている。また、第１の共通電極３１の素子本体１０の周縁に延びる電極の一部と第１の基板５０との間には導電材料（図示しない）が充填されている。

また、図２ｃに示されるように、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄおよび第１の円形電極２１と第１の液晶層７０との間には、一般的に設けられる絶縁膜（図示しない）および高抵抗膜からなる薄膜層８０が形成されていてもよい。絶縁膜は、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）から構成されていると好ましい。高抵抗膜は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を添加した三元系の酸化物半導体から構成されていると好ましい。また、第１の液晶層７０の両主面には、ポリイミド樹脂を主成分とした配向膜（図示しない）が形成されていてもよい。この配向膜は、第１の液晶層７０内の液晶分子を規則正しく配列させるため、一定方向にラビング（Ｒｕｂｂｉｎｇ）処理、すなわち配向膜処理方法の一つでありポリイミドなどで形成された配向膜を布などで擦ることによって第１の液晶層７０の配向性能を付加するものである。

第１の側面電極４１は、素子本体１０の第２の側面１０ｘｂに配置されている。この第１の側面電極４１は、第１の円形電極２１の素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部と接続されている。

第２の側面電極４２は、素子本体１０の第２の側面１０ｘｂに配置されている。この第２の側面電極４２は、第１の共通電極３１の素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部と接続されている。本実施形態においては、第１の側面電極４１と第２の側面電極４２は、素子本体１０の第２の側面１０ｘｂにおいて、第３の側面１０ｙａから第４の側面１０ｙｂに向かう方向で、第２の側面電極４２、第１の側面電極４１の順で配置されている。

第３の側面電極４３ａは、素子本体１０の第３の側面１０ｙａに配置されている。この第３の側面電極４３ａは、第１の周辺電極１１ａの素子本体１０の周縁である第３の側面１０ｙａに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極４３ｂは、素子本体１０の第４の側面１０ｙｂに配置されている。この第３の側面電極４３ｂは、第１の周辺電極１１ｂの素子本体１０の周縁である第４の側面１０ｙｂに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極４３ｃ，４３ｄは、素子本体１０の第１の側面１０ｘａに配置されている。第３の側面電極４３ｃは、第１の周辺電極１１ｃの素子本体１０の周縁である第１の側面１０ｘａに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極４３ｄは、第１の周辺電極１１ｄの素子本体１０の周縁である第１の側面１０ｘａに向かって延びている電極の一部と接続されている。本実施形態においては、第３の側面電極４３ｃ，４３ｄは、素子本体１０の第１の側面１０ｘａにおいて、第３の側面１０ｙａから第４の側面１０ｙｂに向かう方向で、第３の側面電極４３ｄ、第３の側面電極４３ｃの順で配置されている。これら、第１の側面電極４１、第２の側面電極４２、複数の第３の側面電極４３ａ〜４３ｄは、素子本体１０の各側面において互いに電気的に絶縁されている。

次に、図３を参照して、液晶レンズ素子１００の複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと第１の共通電極３１との間の静電容量の変化と最適駆動周波数の関係について詳細に説明する。

まず、液晶レンズ素子１００の各電極間に印加する交流電圧の最適駆動周波数について考察する。液晶レンズ素子１００において得られるレンズパワーは、液晶レンズ素子１００の各電極間に印加する交流電圧の実効電圧および駆動周波数に依存してその最大値が決まる。ここで、レンズパワーとは、レンズの性能を示す指標の一つであって、レンズの働きが強くなるほどその値が大きくなる。このレンズパワーは、同じくレンズの性能を示す指標の一つであって、光を曲げるというレンズの働きが強くなるほどその値が小さくなる傾向にある焦点距離の逆数に相当するもので、単位はジオプトリ［１／ｍ］で表される。印加する交流電圧の実効電圧および駆動周波数が増加すればするほど液晶レンズ素子１００において得られるレンズパワーも大きくなるが、その反面、実効電圧および駆動周波数が大きくなり過ぎると、光の波面収差が大きくなり、光学的性能が劣化する。そのため、液晶レンズ素子１００の各電極間に印加する交流電圧の駆動周波数を波面収差が許容範囲における限界値以内であって最も大きいレンズパワーが得られる駆動周波数（最適駆動周波数）に固定した上で、液晶レンズ素子１００の各電極間に印加する交流電圧の実効電圧を適宜変化させて所望のレンズパワーを得るといった制御がなされる。しかしながら、この最適駆動周波数を制御しようとすると、回路規模が大きくなり、製造コストが増大する傾向にある。したがって、最適駆動周波数のばらつきを少なくするとともに、駆動周波数を固定値（例えば１ｋＨｚ）とする必要がある。

次に、液晶レンズ素子１００の各電極間に印加する交流電圧の最適駆動周波数を一定値に保つ方法について考察する。本実施形態に係る液晶レンズ素子１００の第１の液晶層７０の厚みを変えることにより複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと第１の共通電極３１との間の静電容量を変化させたときの最適駆動周波数の変化を測定した。このとき、測定の簡便化のため、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄを同電位とした。

測定結果を図３に示す。図３は、液晶レンズ素子における静電容量と最適駆動周波数との関係を示すグラフである。図３中、横軸は静電容量×１０^−１１［Ｆ］を表示し、縦軸は最適駆動周波数［ｋＨｚ］を表示している。

図３に示されるように、静電容量の値が増加するにしたがって、最適駆動周波数も増加する傾向が確認できた。したがって、液晶レンズ素子１００の各電極間に印加する交流電圧の最適駆動周波数を一定値に保つためには、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと第１の共通電極３１との間の静電容量を均一に保つ必要がある。すなわち、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと第１の共通電極３１との間の静電容量のばらつきを最小限に抑える必要がある。ここで、平行に配置された面積の等しい電極間の静電容量Ｃは、電極の面積をＳ、真空の誘電率をε_０、電極間に充填される誘電体の比誘電率ε_ｒ、電極間の距離をｄとすると、静電容量Ｃは以下の式（１）で表される。
Ｃ＝ε_０×ε_ｒ×Ｓ／ｄ 式（１）
この式（１）の関係より、本実施形態に係る液晶レンズ素子１００においては、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄの第１の共通電極と光軸方向から見て重なり合う各々の面積、電極間距離、および電極間に充填される第１の液晶層７０の比誘電率を等しくすることで静電容量を均一に保つことができる。

以上のように、本実施形態に係る液晶レンズ素子１００は、第１の円形電極２１と、同一平面上において互いに電気的に絶縁するように分割された複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄを備えている。これにより、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄに印加する電圧に勾配を与えることで、透過光の光軸を傾けることができる。

また、本実施形態に係る液晶レンズ素子１００は、第１の液晶層７０が第１の基板５０の厚みおよび第２の基板５１の厚みよりも薄く、第１の円形電極２１および複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄが第１の基板５０の一方の主面と第１の液晶層７０との間に配置され、第１の共通電極３１が第２の基板５１の第１の基板５０と対向する主面と第１の液晶層７０との間に配置されている。このため、第１の円形電極２１と第１の共通電極３１との間の距離および複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと第１の共通電極３１との間の距離が近づくことから、電極間における電界の電位降下が最小限に抑制され、液晶レンズ素子１００の駆動に要する電圧の低駆動電圧化ができる。その結果、電池で駆動させるモバイル機器に搭載されるカメラモジュールに利用することが可能となる。

さらに、本実施形態に係る液晶レンズ素子１００は、複数の端面電極がそれぞれ素子本体１０の複数の側面のいずれかの側面に設けられ、第１の円形電極２１に接続される第１の側面電極４１と、第１の共通電極３１に接続される第２の側面電極４２と、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄに接続される複数の第３の側面電極４３ａ〜４３ｄと、を含んでいる。これにより、各電極間の容量性リアクタンスの変動が抑制され、最適な駆動周波数にばらつきが生じることを低減することができる。

本実施形態においては、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄは、分割線の中心角が略等しくなるように放射状に分割され、第１の共通電極３１は、略円形形状を呈している。そのため、放射状に分割された複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄの各面積が略等しくなるため、各電極の面積に依存する静電容量の値がほぼ等しくなり、その結果、各電極における最適な駆動周波数にばらつきが生じることを低減することができる。

本実施形態においては、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと第１の共通電極３１が光軸方向から見て重なり合う領域の各々の面積は略等しく、且つ、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと第１の共通電極３１との重なり合う全領域が第１の液晶層７０と重なり合う。そのため、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと第１の共通電極３１との間で形成される静電容量のばらつきが抑制されるため、最適な駆動周波数にばらつきが生じることを一層低減することができる。

本実施形態においては、第１の円形電極２１は、電極の一部が素子本体１０の周縁に延びて第１の側面電極４１に接続され、第１の共通電極３１は、電極の一部が素子本体１０の周縁に延びて第２の側面電極４２に接続され、複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄは、それぞれ電極の一部が素子本体１０の周縁に延びて複数の第３の側面電極４３ａ〜４３ｄの少なくとも一つに接続され、第１の円形電極２１および複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄの素子本体１０の周縁に延びる電極の一部と第１の共通電極３１の素子本体１０の周縁に延びる電極の一部は、光軸方向から見て互いに重なり合わない。この場合、各電極間の短絡が防止され、各電極と各側面電極との電気的な導通を確保することができる。

（第１実施形態の変形例）
続いて、図４を参照して、本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子１００の変形例の構成について説明する。図４ａは、本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子の変形例の構成を示す上面図である。図４ｂは、本発明の第１実施形態に係る液晶レンズ素子の変形例の構成を示す側面図である。但し、図４ａ中において、説明の便宜上、第２の基板５１は省略している。

第１の基板５０、第２の基板５１、第１の液晶層７０、第１の円形電極２１、第１の共通電極３１、第１の側面電極４１、第２の側面電極４２の構成は第１実施形態に係る液晶レンズ素子１００と同様である。本変形例では、第１の周辺電極１１１および第３の側面電極１４３の数、配置等が第１実施形態に係る液晶レンズ素子１００と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

第１の周辺電極１１１は、第１の周辺電極１１と同様に、インジウム・スズ酸化物から構成され、第１の基板５０の一方の主面上に設けられている。具体的には、第１の周辺電極１１１は、第１の基板５０の一方の主面と第１の液晶層７０との間に配置されている。本変形例では、図４ａに示されるように、第１の周辺電極１１１は、円形の孔を有しており、同一平面上において互いに電気的に絶縁するとともに、分割線の中心角が略等しくなるように放射状に分割された複数の第１の周辺電極１１１ａ〜１１１ｈ（本変形例では８つ）から構成されている。なお、本変形例のように第１の周辺電極１１１が８つの第１の周辺電極１１１ａ〜１１１ｈから構成される場合、分割線の中心角は４５°となる。第１の周辺電極１１１ａ，１１１ｈは、電極の一部が素子本体１０の周縁である第３の側面１０ｙａに向かって延びている。第１の周辺電極１１１ｂ，１１１ｃは、電極の一部が素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている。第１の周辺電極１１１ｄ，１１１ｅは、電極の一部が素子本体１０の周縁である第４の側面１０ｙｂに向かって延びている。第１の周辺電極１１１ｆ，１１１ｇは、電極の一部が素子本体１０の周縁である第１の側面１０ｘａに向かって延びている。

第３の側面電極１４３は、図４ｂに示されるように、素子本体１０の各側面に配置されている。本変形例では、図４ａに示されるように、複数の第３の側面電極１４３ａ〜１４３ｈ（本変形例では８つ）から構成されている。第３の側面電極１４３ａは、素子本体１０の第３の側面１０ｙａに配置され、第１の周辺電極１１１ａの素子本体１０の周縁である第３の側面１０ｙａに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極１４３ｂは、素子本体１０の第２の側面１０ｘｂに配置され、第１の周辺電極１１１ｂの素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極１４３ｃは、素子本体１０の第２の側面１０ｘｂに配置され、第１の周辺電極１１１ｃの素子本体１０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極１４３ｄは、素子本体１０の第４の側面１０ｙｂに配置され、第１の周辺電極１１１ｄの素子本体１０の周縁である第４の側面１０ｙｂに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極１４３ｅは、素子本体１０の第４の側面１０ｙｂに配置され、第１の周辺電極１１１ｅの素子本体１０の周縁である第４の側面１０ｙｂに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極１４３ｆは、素子本体１０の第１の側面１０ｘａに配置され、第１の周辺電極１１１ｆの素子本体１０の周縁である第１の側面１０ｘａに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極１４３ｇは、素子本体１０の第１の側面１０ｘａに配置され、第１の周辺電極１１１ｇの素子本体１０の周縁である第１の側面１０ｘａに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極１４３ｈは、素子本体１０の第３の側面１０ｙａに配置され、第１の周辺電極１１１ｈの素子本体１０の周縁である第３の側面１０ｙａに向かって延びている電極の一部と接続されている。以上のように、本変形例では、第１の周辺電極１１１および第３の側面電極１４３を複数（本変形例では８つ）備えていることから、より高い精度で透過光の光軸を傾けることができる。

（第２実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第２実施形態に係る液晶レンズ素子２００の構成について説明する。図５ａは、本発明の第２実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す斜視図である。図５ｂは、本発明の第２実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す上面図である。図５ｃは、図５ｂにおける切断線Ｂ−Ｂ´線に沿う切断部端面図である。図５ｄは、本発明の第２実施形態に係る液晶レンズ素子の構成を示す下面図である。図５ｅは、図５ｄに示す液晶レンズ素子における領域Ａを拡大して示す一部拡大図である。但し、図５ｂ中において、説明の便宜上、第２の基板５１は省略している。また、図５ｄ中において、説明の便宜上、第３の基板５２は省略している。

液晶レンズ素子２００は、図５ａおよび図５ｂに示されるように、素子本体２０と、素子本体２０の外表面に設けられた第１の側面電極４１と、第２の側面電極４２と、複数の第３の側面電極２４３ａ，２４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを備えている。素子本体２０は、第１の基板５０、第２の基板５１、第３の基板５２、第１の液晶層７０、第２の液晶層２７０、第１の周辺電極２１１、第１の円形電極２１、第１の共通電極３１、第２の周辺電極２１２、第２の円形電極２２２、第２の共通電極２３２によって構成されている。ここで、第１の基板５０、第２の基板５１、第１の液晶層７０、第１の円形電極２１、第１の共通電極３１、第１の側面電極４１、第２の側面電極４２、第３の側面電極４３ｃ，４３ｄの構成は第１実施形態に係る液晶レンズ素子１００と同様である。本実施形態では、第１の周辺電極２１１および第３の側面電極２４３ａ，２４３ｂの配置ならびに第３の基板５２、第２の液晶層２７０、第２の周辺電極２１２、第２の円形電極２２２、第２の共通電極２３２を備えている点において第１実施形態に係る液晶レンズ素子１００と相違する。以下、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。

第１の周辺電極２１１は、第１の周辺電極１１と同様に、インジウム・スズ酸化物から構成され、図５ｃに示されるように、第１の基板５０の一方の主面上に設けられている。具体的には、第１の周辺電極２１１は、第１の基板５０の一方の主面と第１の液晶層７０との間に配置されている。本実施形態においては、図５ｂに示されるように、第１の周辺電極２１１は、円形の孔を有しており、同一平面上において互いに電気的に絶縁するとともに、分割線の中心角が略等しくなるように放射状に分割された複数の第１の周辺電極２１１ａ〜２１１ｄ（本実施形態では４つ）から構成されている。なお、第１の周辺電極２１１が４つの第１の周辺電極２１１ａ〜２１１ｄから構成される場合、分割線の中心角は９０°となる。第１の周辺電極２１１ａ，２１１ｂは、電極の一部が素子本体２０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている。第１の周辺電極２１１ｃ，２１１ｄは、電極の一部が素子本体２０の周縁である第１の側面１０ｘａに向かって延びている。

第３の側面電極２４３ａは、素子本体２０の第２の側面１０ｘｂに配置され、第１の周辺電極２１１ａの素子本体２０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部と接続されている。第３の側面電極２４３ｂは、素子本体２０の第２の側面１０ｘｂに配置され、第１の周辺電極１１１ｂの素子本体２０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びている電極の一部と接続されている。本実施形態においては、第３の側面電極２４３ａ，２４３ｂと第１の側面電極４１と第２の側面電極４２は、素子本体２０の第２の側面１０ｘｂにおいて、第３の側面１０ｙａから第４の側面１０ｙｂに向かう方向で、第３の側面電極２４３ｂ、第１の側面電極４１、第２の側面電極４２、第３の側面電極２４３ａの順で略等間隔に配置されている。また、第１実施形態に係る液晶レンズ素子１００と同様に、第３の側面電極４３ｃ，４３ｄは、素子本体２０の第１の側面１０ｘａにおいて、第３の側面１０ｙａから第４の側面１０ｙｂに向かう方向で、第３の側面電極４３ｄ、第３の側面電極４３ｃの順で配置されている。すなわち、第１の側面電極４１、第２の側面電極４２、複数の第３の側面電極２４３ａ，２４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは、素子本体２０の対向する側面である第１の側面１０ｘａと第２の側面１０ｘｂに位置していることとなる。また、第１の側面電極４１、第２の側面電極４２、複数の第３の側面電極２４３ａ，２４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは、図５ｂおよび図５ｄに示されるように、素子本体２０の両主面（第１の主面１０ｚａおよび第２の主面１０ｚｂ）に至るように連続して延びている。さらに、第１の側面電極４１、第２の側面電極４２、複数の第３の側面電極２４３ａ，２４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは、互いに電気的に絶縁されている。

第３の基板５２は、透明ガラス基板から構成されている。図５ｃに示されるように、第３の基板５２の一方の主面が第１の基板５０の他方の主面と対向するように配置されている。第３の基板５０の厚みは約１５０μｍである。

第２の液晶層２７０は、図５ｃに示されるように、第１の基板５０と第３の基板５２との間に液晶材料が封入されて構成されている。この第２の液晶層２７０は、第１の基板５０の厚みおよび第３の基板５２の厚みよりも薄く、その厚みは１０〜１００μｍである。ここで、第２の液晶層２７０は、第１の基板５０と第３の基板５２との間にシール材（図示しない）によって囲まれる領域内に配置されている。

第２の周辺電極２１２は、インジウム・スズ酸化物から構成され、図５ｃに示されるように、第１の基板５０の他方の主面上に設けられている。具体的には、第２の周辺電極２１２は、第１の基板５０の他方の主面と第２の液晶層２７０との間に配置されている。本実施形態においては、図５ｄに示されるように、第２の周辺電極２１２は、円形の孔を有しており、同一平面上において互いに電気的に絶縁するとともに、分割線の中心角が略等しくなるように放射状に分割された複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄ（本実施形態では４つ）と、第１の基板５０の他方の主面上の４隅に設けられた複数の第２の周辺電極２１２ｅ〜２１２ｈ（本実施形態では４つ）から構成されている。なお、４つの第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄの分割線の中心角は９０°となる。

第２の円形電極２２２は、インジウム・スズ酸化物から構成され、図５ｃに示されるように、第１の基板５０の他方の主面上の中央部に複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｈと電気的に絶縁された状態で配置されている主面部２２２ａと、第１の基板５０の他方の主面上の第２の側面１０ｘｂ側の端部に配置されている端子接続部２２２ｂから構成されている。具体的には、第２の円形電極２２２は、第１の基板５０の他方の主面と第２の液晶層２７０との間に配置されている。第２の円形電極２２２の主面部２２２ａは、直径約２ｍｍ程度の略円形形状を呈しており、光軸方向から見て液晶レンズ開口部９の領域と一致する。

第２の共通電極２３２は、インジウム・スズ酸化物から構成され、図５ｃに示されるように、第３の基板５２の第１の基板と対向する主面上に配置されている。具体的には、第２の共通電極２３２は、第３の基板５２の第１の基板と対向する主面と第２の液晶層２７０との間であって、第２の液晶層２７０を介して複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄおよび第２の円形電極２２２の主面部２２２ａと光軸方向から見て対向するように配置されている。つまり、第２の液晶層２７０は、第２の円形電極２２２および複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄと第２の共通電極２３２との間に配置されることとなる。第２の共通電極２３２は、略円形形状を呈しており、光軸方向から見て複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄおよび第２の円形電極２２２の主面部２２２ａと重なり合う領域を有する。第２の共通電極２３２と複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄが光軸方向から見て重なり合う領域の各々の面積は略等しく、その全領域が第２の液晶層２７０と重なり合っている。第２の共通電極２３２は、電極の一部が素子本体２０の周縁である第２の側面１０ｘｂに向かって延びており、素子本体２０の第２の側面１０ｘｂに配置されている第２の側面電極４２と接続されている。

第１の基板５０の他方の主面上には、図５ｄに示されるように、第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄの外周に沿って配線パターン領域１５を有する。すなわち、配線パターン領域１５は、第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄの外周縁の外側を周回可能に形成されている。また、配線パターン領域１５は、周回領域から複数の第２の周辺電極２１２ｅ〜２１２ｈ、第２の円形電極２２２の主面部２２２ａ、第２の円形電極２２２の端子接続部２２２ｂに向かって延びる領域を有する。この配線パターン領域１５には、複数の線状の配線１５ａ〜１５ｅが配置されている。

第２の周辺電極２１２ａは、配線パターン領域１５上に配置される線状の配線１５ａを介して第２の周辺電極２１２ｅと接続されている。具体的には、図５ｄに示されるように、配線１５ａは、素子本体２０の中心から見て配線パターン領域１５を第２の周辺電極２１２ａの第３の側面１０ｙａ側の端部の位置から１３５°周回したのち、第２の周辺電極２１２ｅに延びる配線パターン領域１５を経て第２の周辺電極２１２ｅの位置に至るように設けられている。第２の周辺電極２１２ｅは、素子本体２０の第１の側面１０ｘａに配置される第３の側面電極４３ｃと接続されている。つまり、第２の周辺電極２１２ａ，２１２ｅは、第３の側面電極４３ｃと接続されている。したがって、光軸方向から見て素子本体２０の対角に位置する第１の周辺電極１１ｃと第２の周辺電極２１２ａの電極同士が同一の第３の側面電極４３ｃに接続されることとなる。

第２の周辺電極２１２ｂは、配線パターン領域１５上に配置される線状の配線１５ｂを介して第２の周辺電極２１２ｆと接続されている。具体的には、図５ｄに示されるように、配線１５ｂは、素子本体２０の中心から見て配線パターン領域１５を第２の周辺電極２１２ｂの第２の側面１０ｘｂ側の端部の位置から１３５°周回したのち、第２の周辺電極２１２ｆに延びる配線パターン領域１５を経て第２の周辺電極２１２ｆの位置に至るように設けられている。第２の周辺電極２１２ｆは、素子本体２０の第１の側面１０ｘａに配置される第３の側面電極４３ｄと接続されている。つまり、第２の周辺電極２１２ｂ、２１２ｆは、第３の側面電極４３ｄと接続されている。したがって、光軸方向から見て素子本体２０の対角に位置する第１の周辺電極１１ｄと第２の周辺電極２１２ｂの電極同士が同一の第３の側面電極４３ｄに接続されることとなる。

第２の周辺電極２１２ｃは、配線パターン領域１５上に配置される線状の配線１５ｃを介して第２の周辺電極２１２ｇと接続されている。具体的には、図５ｄに示されるように、配線１５ｃは、素子本体２０の中心から見て配線パターン領域１５を第２の周辺電極２１２ｃの第４の側面１０ｙｂ側の端部の位置から１３５°周回したのち、第２の周辺電極２１２ｇに延びる配線パターン領域１５を経て第２の周辺電極２１２ｇの位置に至るように設けられている。第２の周辺電極２１２ｇは、素子本体２０の第２の側面１０ｘｂに配置される第３の側面電極２４３ａと接続されている。つまり、第２の周辺電極２１２ｃ，２１２ｇは、第３の側面電極２４３ａと接続されている。したがって、光軸方向から見て素子本体２０の対角に位置する第１の周辺電極１１ａと第２の周辺電極２１２ｃの電極同士が同一の第３の側面電極２４３ａに接続されることとなる。

第２の周辺電極２１２ｄは、配線パターン領域１５上に配置される線状の配線１５ｄを介して第２の周辺電極２１２ｈと接続されている。具体的には、図５ｄに示されるように、配線１５ｄは、素子本体２０の中心から見て配線パターン領域１５を第２の周辺電極２１２ｄの第１の側面１０ｘａ側の端部の位置から１３５°周回したのち、第２の周辺電極２１２ｈに延びる配線パターン領域１５を経て第２の周辺電極２１２ｈの位置に至るように設けられている。より具体的には、図５ｅに示されるように、配線１５ｄは、第２の周辺電極２１２ｄの第１の側面１０ｘａ側の端部から配線パターン１５に引き出され、配線パターン領域１５内を配線１５ａ，１５ｅと離間しながら周回するように設けられている。第２の周辺電極２１２ｈは、素子本体２０の第２の側面１０ｘｂに配置される第３の側面電極２４３ｂと接続されている。つまり、第２の周辺電極２１２ｄ，２１２ｈは、第３の側面電極２４３ｂと接続されている。したがって、光軸方向から見て素子本体２０の対角に位置する第１の周辺電極１１ｂと第２の周辺電極２１２ｈの電極同士が同一の第３の側面電極２４３ｂに接続されることとなる。

第２の円形電極２２２の主面部２２２ａは、図５ｄに示されるように、配線パターン領域１５上に配置される線状の配線１５ｅを介して第２の円形電極２２２の端子接続部２２２ｂと接続されている。より具体的には、図５ｅに示されるように、配線１５ｅは、第２の円形電極２２２の主面部２２２ａから第２の周辺電極２１２ｃと第２の周辺電極２１２ｄの間を第１の側面１０ｘａに向かって引き出され、配線パターン１５内を配線１５ａ，１５ｄと離間しながら周回するように設けられている。第２の円形電極２２２の端子接続部２２２ｂは、素子本体２０の第２の側面１０ｘｂに配置される第１の側面電極４１と接続されている。つまり、第２の円形電極２２２は、第１の側面電極４１と接続されている。

以上のように、本実施形態に係る液晶レンズ素子２００は、第１の側面電極４１と第２の側面電極４２と複数の第３の側面電極２４３ａ，２４３ｂ，４３ｃ，４３ｄは、素子本体２０の複数の側面のうちの対向する２つの側面に位置するとともに、素子本体２０の両主面に至るように連続して延びている。この場合、各側面電極同士が相互に持つ静電容量のばらつきの影響を最小限に留めることができるため、各電極における最適な駆動周波数にばらつきが生じることを一層低減することができる。ここで、液晶レンズ素子２００は素子本体２０の両主面のいずれか一方が回路基板の実装面と対向配置されることになるが、各側面電極が素子本体２０の両主面に至るように連続して延びていると、各側面電極と回路基板との電気的接続が直接可能となるため、形状の変形を伴うリード線を用いない接続を実現することができ、各電極間の静電容量のばらつきが低減し、各電極における最適な駆動周波数にばらつきが生じることをより一層低減することができる。

本実施形態においては、素子本体２０は、第１の基板５０の他方の主面に設けられた第２の円形電極２２２と、同一平面上において互いに電気的に絶縁するように分割された複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｈと、第３の基板５２と、第３の基板５２の第１の基板５０と対向する主面に設けられた第２の共通電極２３２と、第２の円形電極２２２および複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄと第２の共通電極２３２との間に配置された第２の液晶層２７０と、をさらに有し、第２の液晶層２７０は、第１の基板５０の厚みおよび第３の基板５２の厚みよりも薄く、第２の円形電極２２２および複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｈは、第１の基板５０の他方の主面と第２の液晶層２７０との間に配置され、第２の共通電極２３２は、第３の基板５２の第１の基板５０と対向する主面と第２の液晶層２７０との間に配置され、光軸方向から見て複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄの素子本体２０の対角に位置する電極同士が同一の第３の側面電極２４３ａ，２４３ｂ，４３ｃ，４３ｄに接続される。このような構成とすることにより、同一の第３の側面電極２４３ａ，２４３ｂ，４３ｃ，４３ｄに接続される素子本体２０の対角に位置する複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄの一つと複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄの一つに対して、同電位の電圧を印加することができるため、側面電極の数を増加させることなく、第１の液晶層７０および第２の液晶層２７０の透過光の光軸を同一方向に同一の量傾けることができる。そのため、液晶レンズ素子２００としての光学性能をより一層向上させることができる。

次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係る液晶レンズ素子２００を用いたカメラモジュール３００の構成について説明する。図６は、本実施形態に係るカメラモジュールの構成を示す斜視図である。

カメラモジュール３００は、図６に示されるように、レンズシステム３１０と、ドライバＩＣ３１３と、イメージセンサー（図示しない）が搭載された電子回路基板３１４を有する。

レンズシステム３１０は、液晶レンズ素子２００と、光学レンズ系３１１と、スペーサ３１２から構成され、電子回路基板３１４上に実装されている。ここで、液晶レンズ素子としては、第２実施形態に係る液晶レンズ素子２００を用いた。

光学レンズ系３１１は、液晶レンズ素子２００の液晶レンズ開口部９と対向するように、液晶レンズ素子２００に重ねて配置されている。この光学レンズ系３１１は、ガラスやポリオレフィン系のプラスチックに代表される透明材料を用いて形成された複数個のレンズを組み合わせて構成されており、遠距離または近距離に存在する被写体から放射または反射される光を捉え、その像をイメージセンサー上に高品質で結像させる機能を有している。本実施形態では、光学レンズ系３１１は、各レンズの周囲の研磨されていない円筒面（コバ面）の厚みを利用して重ねて固定している。こうすることにより、レンズシステムをイメージセンサーに対して所望の位置に固定するために装着される筒状の筐体が不要となる。その結果、カメラモジュール３００の低コスト化を図ることができる。

スペーサ３１２は、光学レンズ系３１１に重ねて配置されている。このスペーサ３１２は、光学レンズ系３１１とイメージセンサーとの間の距離を高い精度とするためのものであって、内側が空洞の略四角柱の環状形状を呈している。スペーサ３１２は、光学レンズ系３１１と一体化されていてもよい。

本実施形態では、液晶レンズ素子２００の各側面電極は、光学レンズ系３１１およびスペーサ３１２に沿って連続して延び、レンズシステム３１０が実装される電子回路基板３１４に至るように延びている。そのため、液晶レンズ素子２００と電子回路基板３１４との電気的接続が直接可能となるとともに、各側面電極に対して、個別の交流電圧の印加が可能となっている。

ドライバＩＣ３１３は、電子回路基板３１４上に搭載されている。このドライバＩＣ３１３は、システム全体の制御を司る演算処理装置（図示しない）からシリアルインターフェイスの通信手段（図示しない）を経て制御情報を受け、その情報に基づいて、液晶レンズ素子２００の複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄ、第１の円形電極２１、第１の共通電極３１、複数の第２の周辺電極２１２ａ〜２１２ｄ、第２の円形電極２２２、第２の共通電極２３２に、異なる実効値の交流電圧を印加して液晶レンズ素子２００を駆動する機能を有する。なお、ドライバＩＣ３１３は、その素子内に、例えば１ｋ、２ｋ、４ｋといった逓倍の周波数を制御信号に応じたスイッチで切り替える構造となっている。また、ドライバＩＣ３１３自体は、イメージセンサー等を駆動するために用いられる直流電源電圧にて駆動する。

以上のように、本実施形態に係るカメラモジュールは、液晶レンズ素子２００をレンズの一部に用いている。そのため、最適な駆動周波数にばらつきが生じることを低減しつつ、低駆動電圧、かつ、透過光の光軸を傾けることが可能なカメラモジュール３００を提供することができる。このカメラモジュール３００は、映像の動きに応じてレンズ内に入射する光軸を高速で傾けることによって、従来の小型カメラにおいて問題となっていた手振れによる映像のボケや振動を自動補正することが可能となる。

以下、本実施形態によって低駆動電圧化できることを実施例と比較例とによって具体的に示す。但し、本発明はこれらに限定されない。実施例と比較例では、各電極に印加する電圧に対するレンズパワーを測定した。

実施例では、上述した第１実施形態に係る液晶レンズ素子１００を用いた。比較例では、円形電極（第１の電極）と複数の周辺電極（第２の電極）との間に絶縁層が配置され、複数の周辺電極と共通電極（第３の電極）との間に絶縁層が配置された液晶レンズ素子（特許文献１に開示されている構造）を用いた。

ここで、実施例および比較例における基板、電極、液晶層にはそれぞれ同材料を用いた。また、実施例の液晶レンズ素子１００において、第１の基板５０の厚みを２００μｍ、第２の基板５１の厚みを１５０μｍ、第１の液晶層７０の厚みを３０μｍとした。すなわち、実施例の液晶レンズ素子１００において、第１の円形電極２１と第１の共通電極３１との間の距離および複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄと第１の共通電極３１との間の距離は３０μｍとなる。さらに、比較例の液晶レンズ素子において、第１の基板（第３の絶縁層）の厚みを２００μｍ、第２の基板（第４の絶縁層）の厚みを１５０μｍ、液晶層（第１の液晶層）の厚みを６０μｍ、円形電極と複数の周辺電極との間の絶縁層（第１の絶縁層）の厚みを７０μｍ、複数の周辺電極と共通電極との間の絶縁層（第２の絶縁層）の厚みを７００μｍとした。すなわち、比較例の液晶レンズ素子において、円形電極と共通電極との間の距離は８３０μｍとなり、複数の周辺電極と共通電極との間の距離は７６０μｍとなる。

実施例および比較例について、凸レンズとして機能させた場合に得られるレンズパワーと凹レンズとして機能させた場合に得られるレンズパワーを測定した。測定した結果を図７に示す。

図７に示すグラフは、実施例および比較例の印加電圧に対するレンズパワーを示すグラフである。図７中、横軸は円形電極および複数の周辺電極への印加電圧［Ｖｒｍｓ］を表示し、縦軸はレンズパワー［１／ｍ］を表示している。図７において、レンズパワーが正の値を示すときは、レンズが凸レンズとして機能した場合を表し、レンズパワーが負の値を示すときは、レンズが凹レンズとして機能した場合を表す。ここで、図７においては、円形電極と複数の周辺電極に印加する電圧を液晶レンズ素子が駆動する初期値に等しく設定した後、円形電極に印加する電圧のみ減少させて、凸レンズとして機能させた場合のレンズパワーを測定した。また、図７においては、円形電極と複数の周辺電極に印加する電圧を液晶レンズ素子が駆動する初期値に等しく設定した後、複数の周辺電極に印加する電圧のみ減少させて、凹レンズとして機能させた場合のレンズパワーを測定した。

まず、液晶レンズ素子を凸レンズとして機能させた場合について考察する。図７に示されるように、実施例における液晶レンズ素子１００を凸レンズとして駆動させるには、第１の円形電極２１と複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄに印加する電圧の初期値が３．５［Ｖｒｍｓ］であるのに対し、比較例における液晶レンズ素子を凸レンズとして駆動させるには、円形電極と複数の周辺電極に印加する電圧の初期値が９０．０［Ｖｒｍｓ］となっており、実施例は、比較例に比して低電圧で駆動できることが確認できた。また、凸レンズとして機能させた場合に６．８［１／ｍ］のレンズパワーを得ようとすると、実施例では液晶レンズ素子１００の第１の円形電極２１に印加する電圧が１．０［Ｖｒｍｓ］となっているのに対し、比較例では液晶レンズ素子の円形電極に印加する電圧が３５．０［Ｖｒｍｓ］となっており、実施例は、比較例に比して格段に低い印加電圧で同じレンズパワーを得ることができることが確認できた。

続いて、液晶レンズ素子を凹レンズとして機能させた場合について考察する。図７に示されるように、実施例における液晶レンズ素子１００を凹レンズとして駆動させるには、第１の円形電極２１と複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄに印加する電圧の初期値が２．５［Ｖｒｍｓ］であるのに対し、比較例における液晶レンズ素子を凹レンズとして駆動させるには、円形電極と複数の周辺電極に印加する電圧の初期値が１００．０［Ｖｒｍｓ］となっており、実施例は、比較例に比して低電圧で駆動できることが確認できた。また、凹レンズとして機能させた場合に−５．５［１／ｍ］のレンズパワーを得ようとすると、実施例では液晶レンズ素子１００の複数の第１の周辺電極１１ａ〜１１ｄに印加する電圧が０．８［Ｖｒｍｓ］となっているのに対し、比較例では液晶レンズ素子の複数の周辺電極に印加する電圧が４７．０［Ｖｒｍｓ］となっており、実施例は、比較例に比して格段に低い印加電圧で同じレンズパワーを得ることができることが確認できた。以上のことから、本実施形態の有効性が確認できた。

以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。

本発明に係る液晶レンズ素子によれば、携帯電話などの携帯機器用カメラモジュール、その他の小型カメラの、手振れ補正機構に搭載されて利用される。

９…液晶レンズ開口部、１０，２０…素子本体、１０ｘａ…第１の側面、１０ｘｂ…第２の側面、１０ｙａ…第３の側面、１０ｙｂ…第４の側面、１０ｚａ…第１の主面、１０ｚｂ…第２の主面、１１，１１１，２１１…複数の第１の周辺電極、１１ａ〜１１ｄ，１１１ａ〜１１１ｈ，２１１ａ〜２１１ｄ…第１の周辺電極、１５…配線パターン領域、１５ａ〜１５ｅ…配線、２１…第１の円形電極、３１…第１の共通電極、４１…第１の側面電極、４２…第２の側面電極、４３，１４３…複数の第３の側面電極、４３ａ〜４３ｄ，１４３ａ〜１４３ｈ、２４３ａ、２４３ｂ…第３の側面電極、５０…第１の基板、５１…第２の基板、５２…第３の基板、７０…第１の液晶層、８０…薄膜層、１００，２００…液晶レンズ素子、２１２…複数の第２の周辺電極、２１２ａ〜２１２ｈ…第２の周辺電極、２２２…第２の円形電極、２２２ａ…第２の円形電極の主面部、２２２ｂ…第２の円形電極の端子接続部、２３２…第２の共通電極、２７０…第２の液晶層、３００…カメラモジュール、３１０…レンズシステム、３１１…光学レンズ系、３１２…スペーサ、３１３…ドライバＩＣ、３１４…電子回路基板。

Claims (7)

1. 第１の基板と、第２の基板と、前記第１の基板の一方の主面に設けられた第１の円形電極と、同一平面上において互いに電気的に絶縁するように分割された複数の第１の周辺電極と、前記第２の基板の前記第１の基板と対向する主面に設けられた第１の共通電極と、前記第１の円形電極および前記複数の第１の周辺電極と前記第１の共通電極との間に配置された第１の液晶層と、を有する素子本体と、
   前記素子本体の外表面に設けられた複数の側面電極と、を備え、
   前記素子本体は、前記外表面として、互いに対向する２つの主面と、前記２つの主面を連結する複数の側面と、を有し、
   前記複数の端面電極は、それぞれ前記素子本体の前記複数の側面のいずれかの側面に設けられ、前記第１の円形電極に接続される第１の側面電極と、前記第１の共通電極に接続される第２の側面電極と、前記複数の第１の周辺電極に接続される複数の第３の側面電極と、を含み、
   前記第１の液晶層は、前記第１の基板の厚みおよび前記第２の基板の厚みよりも薄く、
   前記第１の円形電極および前記複数の第１の周辺電極は、前記第１の基板の一方の主面と前記第１の液晶層との間に配置され、
   前記第１の共通電極は、前記第２の基板の前記第１の基板と対向する主面と前記第１の液晶層との間に配置されることを特徴とする液晶レンズ素子。
2. 前記複数の第１の周辺電極は、分割線の中心角が略等しくなるように放射状に分割され、前記第１の共通電極は、略円形形状を呈していることを特徴とする請求項１に記載の液晶レンズ素子。
3. 前記複数の第１の周辺電極と前記第１の共通電極が光軸方向から見て重なり合う領域の各々の面積は略等しく、且つ、前記複数の第１の周辺電極と前記第１の共通電極との重なり合う全領域が前記第１の液晶層と重なり合うことを特徴とする請求項２に記載の液晶レンズ素子。
4. 前記第１の円形電極は、電極の一部が前記素子本体の周縁に延びて前記第１の側面電極に接続され、
   前記第１の共通電極は、電極の一部が前記素子本体の周縁に延びて前記第２の側面電極に接続され、
   前記複数の第１の周辺電極は、それぞれ電極の一部が前記素子本体の周縁に延びて前記複数の第３の側面電極の少なくとも一つに接続され、
   前記第１の円形電極および前記複数の第１の周辺電極の前記素子本体の周縁に延びる電極の一部と前記第１の共通電極の前記素子本体の周縁に延びる電極の一部は、光軸方向から見て互いに重なり合わないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の液晶レンズ素子。
5. 前記第１の側面電極と前記第２の側面電極と前記複数の第３の側面電極は、前記素子本体の複数の側面のうちの対向する２つの側面に位置するとともに、前記素子本体の両主面に至るように連続して延びていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の液晶レンズ素子。
6. 前記素子本体は、前記第１の基板の他方の主面に設けられた第２の円形電極と、同一平面上において互いに電気的に絶縁するように分割された複数の第２の周辺電極と、第３の基板と、前記第３の基板の前記第１の基板と対向する主面に設けられた第２の共通電極と、前記第２の円形電極および前記複数の第２の周辺電極と前記第２の共通電極との間に配置された第２の液晶層と、をさらに有し、
   前記第２の液晶層は、前記第１の基板の厚みおよび前記第３の基板の厚みよりも薄く、
   前記第２の円形電極および前記複数の第２の周辺電極は、前記第１の基板の他方の主面と前記第２の液晶層との間に配置され、
   前記第２の共通電極は、前記第３の基板の前記第１の基板と対向する主面と前記第２の液晶層との間に配置され、
   光軸方向から見て前記複数の第１の周辺電極と前記複数の第２の周辺電極の素子本体の対角に位置する電極同士が同一の前記第３の側面電極に接続されることを特徴とする請求項５に記載の液晶レンズ素子。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の液晶レンズ素子をレンズの一部に用いたことを特徴とするカメラモジュール。

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