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JP4997945B2 - Liquid lens array - Google Patents

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JP4997945B2 JP2006327281A JP2006327281A JP4997945B2 JP 4997945 B2 JP4997945 B2 JP 4997945B2 JP 2006327281 A JP2006327281 A JP 2006327281A JP 2006327281 A JP2006327281 A JP 2006327281A JP 4997945 B2 JP4997945 B2 JP 4997945B2
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  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Description

本開示は、液体レンズアレイに関し、特に、透過率および集光率を向上させることができるようにする液体レンズアレイに関する。 The present disclosure relates to a liquid lens array , and more particularly, to a liquid lens array capable of improving transmittance and light collection rate.

従来、電圧の印加により濡れ性を変化させた2液体の界面の変化を利用して焦点距離を可変させる焦点可変液体レンズがある。この従来の焦点可変液体レンズにおいて、図1Aに示されるように、くぼみを形成することにより液体をセンタリングする方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, there is a variable focus liquid lens that changes a focal length by using a change in an interface between two liquids whose wettability is changed by applying a voltage. In this conventional variable focus liquid lens, as shown in FIG. 1A, a method of centering the liquid by forming a recess has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

図1Aに示されるように、液体レンズ1は、透明基板11と透明天板12に挟まれる空間に、リブ13、リブ14、下部電極15、下部電極16、絶縁膜17、無極性液体18、極性液体19、上部電極20、及び上部電極21が形成される。また、この液体レンズ1の上部電極20および上部電極21と、下部電極15および下部電極16とは、電源31およびスイッチ32を介して接続される。すなわち、スイッチ32がON状態にされることにより、上部電極20および上部電極21と、下部電極15および下部電極16との間に電源31の電圧が印加される。この電圧の印加により極性液体19の濡れ性が変化し、無極性液体18と極性液体19との界面の形状が変化し、凸レンズ状に湾曲する。この界面の形状により、これらの2液体の層を通過する光が集光される。液体レンズ1は、この印加される電圧の値を調整することにより、2液体の界面の湾曲率が調整することができ、レンズとしての焦点距離を変更することができる。   As shown in FIG. 1A, the liquid lens 1 includes a rib 13, a rib 14, a lower electrode 15, a lower electrode 16, an insulating film 17, a nonpolar liquid 18, in a space between the transparent substrate 11 and the transparent top plate 12. A polar liquid 19, an upper electrode 20, and an upper electrode 21 are formed. In addition, the upper electrode 20 and the upper electrode 21 of the liquid lens 1 are connected to the lower electrode 15 and the lower electrode 16 through a power source 31 and a switch 32. That is, when the switch 32 is turned on, the voltage of the power source 31 is applied between the upper electrode 20 and the upper electrode 21 and the lower electrode 15 and the lower electrode 16. Application of this voltage changes the wettability of the polar liquid 19, changes the shape of the interface between the nonpolar liquid 18 and the polar liquid 19, and curves into a convex lens shape. Due to the shape of this interface, the light passing through these two liquid layers is collected. The liquid lens 1 can adjust the curvature of the interface between the two liquids by adjusting the value of the applied voltage, and can change the focal length of the lens.

特許文献1においては、中心軸対象な円錐台や長細い溝型の形状のくぼみを形成し、そのくぼみを利用して液体をセンタリングすることが記載されている。つまり、図1Aに示される液体レンズ1を透明天板12側より見ると、図1Bに示されるように、円形のくぼみ41が形成されている。   In Patent Document 1, it is described that a conical truncated cone or a long narrow groove-shaped recess is formed, and the liquid is centered using the recess. That is, when the liquid lens 1 shown in FIG. 1A is viewed from the transparent top plate 12 side, a circular depression 41 is formed as shown in FIG. 1B.

また、従来の焦点可変液体レンズを、図1Cに示されるように、アレイ状に並べて配置して利用する方法も提案されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, as shown in FIG. 1C, there has also been proposed a method in which conventional variable focus liquid lenses are arranged and used in an array (see, for example, Patent Document 2).

特表2002−540464号公報Special Table 2002-540464 特開2000−356708号公報JP 2000-356708 A

例えば、特許文献1に記載されているような、上面が円形のくぼみ41を有する液体レンズ1を、特許文献2に記載されているようにアレイ状に配置し、図1Cに示されるような液体レンズアレイ51を形成する。   For example, as described in Patent Document 1, the liquid lenses 1 having the depressions 41 having a circular upper surface are arranged in an array as described in Patent Document 2, and the liquid as shown in FIG. A lens array 51 is formed.

このとき、液体レンズアレイ51に入射される光の内、点線52の部分に入射される光は、図2Aに示される矢印のように、液体レンズ1−1乃至液体レンズ1−3を通過し、集光される。   At this time, of the light incident on the liquid lens array 51, the light incident on the portion indicated by the dotted line 52 passes through the liquid lens 1-1 to the liquid lens 1-3 as shown by the arrows in FIG. 2A. The light is collected.

しかしながら、液体レンズアレイ51に入射される光の内、点線53の部分に入射される光は、液体レンズ1−4乃至液体レンズ1−6のくぼみ41の部分を通過しないため、図2Bに示される矢印のように遮断される。従って、液体レンズアレイ51全体の光の透過率が低減してしまう恐れがあった。   However, since the light incident on the portion of the dotted line 53 out of the light incident on the liquid lens array 51 does not pass through the concave portion 41 of the liquid lens 1-4 to the liquid lens 1-6, it is shown in FIG. 2B. It is blocked as indicated by the arrow. Therefore, the light transmittance of the entire liquid lens array 51 may be reduced.

そこで、各液体レンズ1のくぼみ41でない部分も光を透過する素材で形成されるようにしても、液体レンズアレイ51に入射される光の内、点線53の部分に入射される光は、液体レンズ1−4乃至液体レンズ1−6のくぼみ41の部分を通過しないため、図2Cに示される矢印のように集光されない。従って、液体レンズアレイ51全体の光の集光率が低減してしまう恐れがあった。   Therefore, even if the portion that is not the depression 41 of each liquid lens 1 is also formed of a material that transmits light, the light incident on the portion of the dotted line 53 out of the light incident on the liquid lens array 51 is liquid. Since it does not pass through the concave portion 41 of the lens 1-4 to the liquid lens 1-6, it is not condensed as shown by the arrow in FIG. 2C. Therefore, there is a possibility that the light collection rate of the entire liquid lens array 51 may be reduced.

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、液体レンズがアレイ状に配置された場合においても、液体レンズアレイ全体の透過率および集光率を向上させるようにするものである。   The present invention has been made in view of such a situation, and is intended to improve the transmittance and condensing rate of the entire liquid lens array even when the liquid lenses are arranged in an array. .

本開示の一側面は、くぼみ内の極性液体と無極性液体との界面の形状を電圧の印加によって制御することにより、前記界面の透過光の光路を制御する液体レンズがアレイ状に配置される液体レンズアレイであって、前記液体レンズの外形およびくぼみの上面が6角形であり、各液体レンズが、ハニカム構造を形成するように並べられ、前記くぼみの側面に設けられる、前記極性液体への電圧印加用の電極を、隣接する前記液体レンズ同士で共有する液体レンズアレイである。 In one aspect of the present disclosure, liquid lenses that control the optical path of transmitted light at the interface are arranged in an array by controlling the shape of the interface between the polar liquid and the nonpolar liquid in the recess by applying a voltage. To the polar liquid, wherein the liquid lens array has an outer shape of the liquid lens and an upper surface of the depression, and each liquid lens is arranged so as to form a honeycomb structure and provided on each side of the depression. This is a liquid lens array in which the electrodes for voltage application are shared by the adjacent liquid lenses.

隣接する液体レンズ同士のくぼみは、互いに同一の、表面に絶縁膜が形成される前記電極により側面が形成されるようにすることができる。 The depressions between the adjacent liquid lenses can be formed such that the side surfaces are formed by the same electrodes having the insulating film formed on the surface .

前記液体レンズの電極間に電圧が印加されることにより、前記界面が、凹状から凸状若しくは平面に変化する、または、凹状のままで曲率が小さくなるようにすることができる。 By applying a voltage between the electrodes of the liquid lens, the interface can be changed from a concave shape to a convex shape or a flat surface, or the curvature can be reduced while remaining concave .

前記液体レンズの電極間に電圧が印加されることにより、前記界面が、平面から凸状に変化する、若しくは、凸状のままで曲率が大きくなるようにすることができる。 By applying a voltage between the electrodes of the liquid lens, the interface can be changed from a flat surface to a convex shape, or the curvature can be increased while remaining convex .

本開示においては、くぼみ内の極性液体と無極性液体との界面の形状を電圧の印加によって制御することにより、界面の透過光の光路を制御する、外形およびくぼみの上面が6角形の液体レンズが、互いにハニカム構造を形成するように並べられ、くぼみの側面に設けられる、極性液体への電圧印加用の電極が、隣接する液体レンズ同士で共有される。 In the present disclosure, a liquid lens having a hexagonal outer shape and an upper surface of the recess that controls the optical path of transmitted light at the interface by controlling the shape of the interface between the polar liquid and the nonpolar liquid in the recess by applying a voltage. However, the electrodes for applying a voltage to the polar liquid, which are arranged so as to form a honeycomb structure and are provided on the side surface of the recess, are shared by adjacent liquid lenses.

本発明の一側面によれば、光を集光することができる。特に、透過率および集光率を向上させることができる。   According to one aspect of the present invention, light can be collected. In particular, the transmittance and the light collection rate can be improved.

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図3は、本発明を適用した液体レンズの一実施形態に係る構成例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example according to an embodiment of a liquid lens to which the present invention is applied.

図3Aは、本発明を適用した液体レンズの斜視図である。図3Aに示される液体レンズ101は、後述するように、側壁等によって形成されるくぼみ102を有し、そのくぼみ102に注入され、図中上側より天板で封止された2液体(例えば、極性を有する極性液体と、極性を有さない無極性液体)の界面の形状を利用して、液体レンズ101(のくぼみ102)を図中上下方向に透過する透過光の光路を制御するレンズである。つまり、液体レンズ101は、2液体の界面を通過する透過光を集光させたり発散させたりする。例えば、界面がその形状により透過光に対して凸レンズとして働く場合(例えば、後述するように、電極に電圧が印加されている状態の場合)、透過光は、界面の形状に応じた位置の焦点に集光される。また、例えば、界面がその形状により透過光に対して凹レンズとして働く場合(例えば、後述するように、電極に電圧が印加されていない状態の場合)、透過光は、界面の形状に応じた範囲に発散される。図3Aに示されるように、液体レンズ101の形状は、その側面が6つの平面により構成される六角柱状である。なお、図3Aに点線で示されるように、くぼみ102の側面も6つの平面により構成される(くぼみ102は、六角柱状の空間である)。   FIG. 3A is a perspective view of a liquid lens to which the present invention is applied. As will be described later, the liquid lens 101 shown in FIG. 3A has a recess 102 formed by a side wall or the like, and is injected into the recess 102 and sealed with a top plate from the upper side in the drawing (for example, A lens that controls the optical path of transmitted light that passes through the liquid lens 101 (indentation 102) in the vertical direction in the drawing using the shape of the interface between a polar liquid having polarity and a nonpolar liquid having no polarity. is there. That is, the liquid lens 101 collects or diverges the transmitted light that passes through the interface between the two liquids. For example, when the interface acts as a convex lens for transmitted light due to its shape (for example, when a voltage is applied to the electrode as described later), the transmitted light is focused at a position corresponding to the shape of the interface. It is condensed to. In addition, for example, when the interface acts as a concave lens with respect to the transmitted light due to its shape (for example, when a voltage is not applied to the electrode as described later), the transmitted light is in a range corresponding to the shape of the interface. To be exhaled. As shown in FIG. 3A, the shape of the liquid lens 101 is a hexagonal column shape whose side surfaces are constituted by six planes. 3A, the side surface of the recess 102 is also composed of six planes (the recess 102 is a hexagonal column-shaped space).

図3Bは、図3Aの液体レンズ101を側面に垂直な方向から見たときの断面図である。図3Bにおいて、液体レンズ101は、透明基板111、透明天板112、側壁113−1、側壁113−2、下部電極115−1、下部電極115−2、絶縁膜117、無極性液体118、極性液体119、上部電極120を有している。   FIG. 3B is a cross-sectional view of the liquid lens 101 of FIG. 3A when viewed from a direction perpendicular to the side surface. In FIG. 3B, the liquid lens 101 includes a transparent substrate 111, a transparent top plate 112, a side wall 113-1, a side wall 113-2, a lower electrode 115-1, a lower electrode 115-2, an insulating film 117, a nonpolar liquid 118, a polarity. A liquid 119 and an upper electrode 120 are provided.

透明基板111および透明天板112は、例えば、光を透過可能な、透明性を有する材料、具体的には、石英ガラスなどにより構成される。また、この他にも、例えば、合成樹脂、具体的には、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレートあるいはポリカーボネートなどのエステル、酢酸セルロースなどのセルロースエステル、ポリフッ化ビニリデンあるいはポリテトラフルオロエチレンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体などのフッ素ポリマー、ポリオキシメチレンなどのポリエーテル、または、ポリアセタール,ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレンあるいはメチルペンテンポリマーなどのポリオレフィン、または、ポリアミドイミドあるいはポリエーテルイミドなどのポリイミド、または、ポリアミドにより構成してもよい。   The transparent substrate 111 and the transparent top plate 112 are made of, for example, a transparent material capable of transmitting light, specifically, quartz glass or the like. In addition, for example, synthetic resins, specifically, esters such as polyethylene naphthalate, polyethylene terephthalate or polycarbonate, cellulose esters such as cellulose acetate, polyvinylidene fluoride or polytetrafluoroethylene and hexafluoropropylene Consists of fluoropolymers such as copolymers, polyethers such as polyoxymethylene, polyolefins such as polyacetal, polystyrene, polyethylene, polypropylene or methylpentene polymer, polyimides such as polyamideimide or polyetherimide, or polyamides May be.

図3Bに示される側壁113−1および側壁113−2は、図3Aに示されるように液体レンズ部101の側面として構成される6面の一部であり、無極性液体118や極性液体119を封止するための部材である。この側壁113−1および側壁113−2は、例えばエポキシ系やアクリル系の樹脂等のように、無極性液体118や極性液体119に溶解せず、かつ、反応もしない事が望ましく、典型的には高分子の樹脂が用いられ、例えばエポキシ系やアクリル系の樹脂が用いられる。なお、以下において、側壁113−1および側壁113−2を互いに区別して説明する必要の無い場合、側壁113と称する。   The side wall 113-1 and the side wall 113-2 shown in FIG. 3B are a part of six surfaces configured as side surfaces of the liquid lens unit 101 as shown in FIG. It is a member for sealing. The side wall 113-1 and the side wall 113-2 are desirably not dissolved in the nonpolar liquid 118 or the polar liquid 119 and do not react, such as an epoxy resin or an acrylic resin. Is a polymer resin, for example, an epoxy resin or an acrylic resin. In the following description, the side wall 113-1 and the side wall 113-2 are referred to as the side wall 113 when it is not necessary to distinguish between them.

下部電極115−1および下部電極115−2は、図3Bに示されるように、側壁113の内側(側壁113と絶縁膜117との間)に形成される1つの電極である。なお、以下において、下部電極115−1および下部電極115−2を互いに区別して説明する必要の無い場合、下部電極115と称する。図3Aに示されるように側壁113は、6つの平面により構成されている。下部電極115もこの側壁113と同様に、くぼみ102の側面を6つの平面で囲むように形成されている。下部電極115は、例えば、金(Au)、白金(Pt)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、コバルト(Co)、パラジウム(Pd)、ビスマス(Bi)、銀(Ag)、あるいはこれらの合金により形成される。また、下部電極115は、酸化スズ(SnO2)にフッ素をわずかに加えた薄膜や酸化インジウムスズ(ITO)にアンチモンをわずかに加えた薄膜を形成した、高い透明性と導電性をあわせもつ透明導電性膜によって構成される透明電極としてもよい。 As shown in FIG. 3B, the lower electrode 115-1 and the lower electrode 115-2 are one electrode formed inside the side wall 113 (between the side wall 113 and the insulating film 117). In the following, the lower electrode 115-1 and the lower electrode 115-2 are referred to as the lower electrode 115 when it is not necessary to distinguish them from each other. As shown in FIG. 3A, the side wall 113 is composed of six planes. Similarly to the side wall 113, the lower electrode 115 is also formed so as to surround the side surface of the recess 102 with six planes. The lower electrode 115 is, for example, gold (Au), platinum (Pt), chromium (Cr), aluminum (Al), cobalt (Co), palladium (Pd), bismuth (Bi), silver (Ag), or these It is formed from an alloy. In addition, the lower electrode 115 is a transparent film having both high transparency and conductivity, formed by forming a thin film of tin oxide (SnO 2 ) with a slight amount of fluorine or a thin film of indium tin oxide (ITO) with a slight amount of antimony. It is good also as a transparent electrode comprised with an electroconductive film.

上部電極120は、透明天板112の下面に形成される、下部電極115に対応する電極である。上部電極120の材質は基本的に下部電極115と同様であるのでその詳細な説明は省略する。図3Bに示されるように、上部電極120の下面の一部(中央付近)は、くぼみ102の上面(液体レンズ101の内側の上面)となる。   The upper electrode 120 is an electrode corresponding to the lower electrode 115 formed on the lower surface of the transparent top plate 112. Since the material of the upper electrode 120 is basically the same as that of the lower electrode 115, detailed description thereof is omitted. As shown in FIG. 3B, a part of the lower surface (near the center) of the upper electrode 120 becomes the upper surface of the recess 102 (the upper surface inside the liquid lens 101).

図3Bに示されるように、上部電極120と下部電極115は、少なくとも絶縁膜117により絶縁されている。上部電極120と下部電極115は、互いに対になって作用し、必要に応じて、両電極間に所定の電圧が印加される。つまり、図3Bに示されるように、上部電極120と下部電極115との間には、電源131およびスイッチ132が接続される。スイッチ132がオンされることにより、上部電極120と下部電極115との間に電源130の電圧が印加される。   As shown in FIG. 3B, the upper electrode 120 and the lower electrode 115 are insulated by at least an insulating film 117. The upper electrode 120 and the lower electrode 115 act in pairs with each other, and a predetermined voltage is applied between both electrodes as necessary. That is, as shown in FIG. 3B, the power supply 131 and the switch 132 are connected between the upper electrode 120 and the lower electrode 115. When the switch 132 is turned on, the voltage of the power source 130 is applied between the upper electrode 120 and the lower electrode 115.

なお、上部電極120と下部電極115の形状および電極数は任意である。   Note that the shapes and the number of electrodes of the upper electrode 120 and the lower electrode 115 are arbitrary.

絶縁膜117は、例えば、フッ素系のポリマーである、PVdF、PTFE等、または、ポリパラキシレンやポリモノクロロパラキシレン等の、導電率が低い物質により形成された膜であり、下部電極115と透明基板111を覆うように形成される。つまり、この絶縁膜117の表面がくぼみ102の側面および下面(液体レンズ101の内側の側面および下面)なる。この絶縁膜117の材質としては、疎水性(撥水性)および誘電率が大きい物質が望ましい。絶縁膜117の膜厚は、誘電率を大きくするためにはより薄い方が望ましいが、絶縁強度の面から考えると厚い方が望ましく、最適な値は両者の兼ね合いで決定される。なお、絶縁膜117は、少なくとも1層あればよく、2層や3層等、複数の層により形成されるようにしてもよい。また、絶縁膜117は、少なくとも下部電極115を覆うように(上部電極120と下部電極115を絶縁するように)形成されていればよく、必ずしも、図3Bに示されるように透明基板111まで覆う必要は無い。   The insulating film 117 is a film formed of a material having low conductivity, such as PVdF or PTFE, which is a fluorine-based polymer, or polyparaxylene or polymonochloroparaxylene, and is transparent to the lower electrode 115. It is formed so as to cover the substrate 111. That is, the surface of the insulating film 117 becomes the side surface and the bottom surface of the recess 102 (the side surface and the bottom surface inside the liquid lens 101). As a material of the insulating film 117, a substance having hydrophobicity (water repellency) and a large dielectric constant is desirable. The film thickness of the insulating film 117 is desirably thinner in order to increase the dielectric constant, but it is desirable that the film is thicker from the viewpoint of insulation strength, and the optimum value is determined by a balance between the two. Note that the insulating film 117 may be at least one layer, and may be formed of a plurality of layers such as two layers or three layers. Further, the insulating film 117 may be formed so as to cover at least the lower electrode 115 (so as to insulate the upper electrode 120 and the lower electrode 115), and does not necessarily cover the transparent substrate 111 as shown in FIG. 3B. There is no need.

この絶縁膜117は、動作電圧を低くし、駆動速度を早くするのに寄与する。例えば、この絶縁膜117を設けない場合、電圧をかけると水の分解反応が起こり、ガスが発生してしまう。このガス発生を抑制するためには、さらに参照電極を設け、3電極構造とし、下部電極115の電位を水の分解反応が起こらない電位に制限する必要がある。しかしながら、このように3極の構造とした場合、製造プロセスが複雑になり、製造コストが増大してしまう。さらに、その制御回路も極めて複雑なものとなるため、その回路規模や製造コストまで増大してしまうので望ましくない。   This insulating film 117 contributes to lowering the operating voltage and increasing the driving speed. For example, when this insulating film 117 is not provided, when a voltage is applied, a water decomposition reaction occurs and gas is generated. In order to suppress this gas generation, it is necessary to further provide a reference electrode, to have a three-electrode structure, and to limit the potential of the lower electrode 115 to a potential at which no water decomposition reaction occurs. However, such a three-pole structure complicates the manufacturing process and increases the manufacturing cost. Furthermore, since the control circuit becomes extremely complicated, the circuit scale and manufacturing cost increase, which is not desirable.

これに対して、図3Bに示されるように絶縁膜117を設ける場合、上部電極120と下部電極115が構造的に絶縁されるため、高電圧をかけても水の分解は発生しない。従って、液体レンズ101は、その構造や制御方法が容易になり、コストを低減させることができ、さらに、水の分解が発生しないため高電圧印加が可能になり、それによりエレクトロウェッティングの力を大きくさせることができ、より高速な焦点制御が可能となる。   On the other hand, when the insulating film 117 is provided as shown in FIG. 3B, since the upper electrode 120 and the lower electrode 115 are structurally insulated, the decomposition of water does not occur even when a high voltage is applied. Therefore, the liquid lens 101 can be easily structured and controlled, can reduce costs, and can be applied with a high voltage because water does not decompose, thereby reducing the electrowetting force. It can be made larger, and faster focus control is possible.

無極性液体118には、デカン、ドデカン、ヘキサデカン、若しくはウンデカン等の炭化水素系の材料、屈折率の高いシリコンオイル、または、1,1-ジフェニルエチレンが使用される。また、極性液体119には、例えば、水、塩化カリウム、若しくは塩化ナトリウム等の電解質を溶かした水溶液、分子量の小さなメチルアルコール、または、エチルアルコール等のアルコールが使用される。   For the nonpolar liquid 118, a hydrocarbon-based material such as decane, dodecane, hexadecane, or undecane, silicon oil having a high refractive index, or 1,1-diphenylethylene is used. For the polar liquid 119, for example, an aqueous solution in which an electrolyte such as water, potassium chloride, or sodium chloride is dissolved, methyl alcohol having a small molecular weight, or alcohol such as ethyl alcohol is used.

無極性液体118と極性液体119は、上述した以外の液体を用いるようにしてももちろんよいが、例えば、極性液体119は、上部電極120と、下部電極115との間の電圧印加により絶縁膜117との濡れ性がなるべく大きく変化し、さらに、無極性液体118とは互いに混在せず、その屈折率が無極性液体120の屈折率と大きく異なり、低粘度のものであることが好ましい。   Of course, the non-polar liquid 118 and the polar liquid 119 may be liquids other than those described above. For example, the polar liquid 119 may be formed by applying a voltage between the upper electrode 120 and the lower electrode 115. The non-polar liquid 118 is not mixed with each other, and its refractive index is significantly different from the refractive index of the non-polar liquid 120.

以上のような液体レンズ101において、側壁113は、このくぼみ102の上面が六角形となるように、くぼみ102の側面を6つの平面で囲む。すなわち、液体レンズ101は、上から(透明天板112側から)見ると、図3Cに実線で示されるように六角形を成しており、くぼみ102の上面も点線で示されるように六角形状となっている。   In the liquid lens 101 as described above, the side wall 113 surrounds the side surface of the recess 102 with six planes so that the upper surface of the recess 102 has a hexagonal shape. That is, when viewed from above (from the transparent top plate 112 side), the liquid lens 101 has a hexagonal shape as shown by a solid line in FIG. 3C, and the upper surface of the recess 102 has a hexagonal shape as shown by a dotted line. It has become.

このような液体レンズ101において、図3Bに示されるスイッチ132が開放されている(OFF状態である)とき、上部電極120と下部電極115との間に電圧が印加されない。このとき、極性液体119と無極性液体118は、それぞれの絶縁膜117に対する濡れ性(表面エネルギー)の関係より所定の形状で安定する。   In such a liquid lens 101, when the switch 132 shown in FIG. 3B is opened (in an OFF state), no voltage is applied between the upper electrode 120 and the lower electrode 115. At this time, the polar liquid 119 and the nonpolar liquid 118 are stabilized in a predetermined shape due to the wettability (surface energy) relationship with respect to each insulating film 117.

図3Bに示されるスイッチ132が接続される(ON状態にされる)と、上部電極120と下部電極115との間に電圧が印加され、それにより絶縁膜117内に電界方向へ分極電荷が発生し、絶縁膜117の表面に電荷が蓄積される(電荷二重層状態)。この電荷の存在により、極性液体119にのみ、例えば絶縁膜117近傍へ寄ろうとする方向にクーロン力が発生する。つまり、電極への電圧の印加により、極性液体119の絶縁膜117に対する濡れ性が変化する。その結果、例えば、極性液体119と絶縁膜117の接触面積が増加し、その分、無極性液体118と絶縁膜117の接触面積が低減する。これにより、無極性液体118と極性液体119の界面が変形し、その湾曲率が変化する。   When the switch 132 shown in FIG. 3B is connected (turned on), a voltage is applied between the upper electrode 120 and the lower electrode 115, thereby generating a polarization charge in the direction of the electric field in the insulating film 117. Then, charges are accumulated on the surface of the insulating film 117 (charge double layer state). Due to the presence of this electric charge, a Coulomb force is generated only in the polar liquid 119, for example, in the direction of approaching the vicinity of the insulating film 117. That is, the wettability of the polar liquid 119 with respect to the insulating film 117 is changed by applying a voltage to the electrodes. As a result, for example, the contact area between the polar liquid 119 and the insulating film 117 increases, and the contact area between the nonpolar liquid 118 and the insulating film 117 decreases accordingly. As a result, the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 is deformed, and the curvature thereof changes.

無極性液体118と極性液体119の屈折率の違いにより、両液体の界面において、液体レンズ101のくぼみ102内を図中下から上に向かって透過する透過光の屈折が生じる。この透過光の屈折の度合いや向きは、界面への入射角や、無極性液体118と極性液体119の屈折率の違いの程度等に応じて変化する。つまり、電圧の印加の有無により、   Due to the difference in refractive index between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119, refraction of the transmitted light that passes through the recess 102 of the liquid lens 101 from the bottom to the top in the figure occurs at the interface between the two liquids. The degree and direction of refraction of the transmitted light varies depending on the incident angle to the interface, the degree of difference in refractive index between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119, and the like. In other words, depending on whether or not voltage is applied,

無極性液体118と極性液体119の界面の湾曲率が変化することによって、透過光の光路が変化する。 As the curvature of the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 changes, the optical path of the transmitted light changes.

図3Bに示される例の場合、スイッチ132がOFF状態であり、無極性液体118と極性液体119の界面の中央部分が、周囲部分に対して出っ張るような(図中上側にくるような)形状で安定している。この状態において、例えば、無極性液体118の屈折率が極性液体119の屈折率よりも高ければ、透過光は集光するように液体レンズ101より出射される。つまり、この場合、無極性液体118と極性液体119の界面は、透過光に対して集光レンズとして作用する。逆に、図3Bの状態において、無極性液体118の屈折率が極性液体119の屈折率よりも低ければ、透過光は発散するように液体レンズ101より出射される。つまり、この場合、無極性液体118と極性液体119の界面は、透過光に対して発散レンズとして作用する。このように、透過光の屈折の向きや程度は、無極性液体118の屈折率と極性液体119の屈折率の内、どちらの方がどれくらい大きいかによって影響を受ける。   In the case of the example shown in FIG. 3B, the switch 132 is in the OFF state, and the center part of the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 protrudes from the surrounding part (the upper part in the figure). And stable. In this state, for example, if the refractive index of the nonpolar liquid 118 is higher than the refractive index of the polar liquid 119, the transmitted light is emitted from the liquid lens 101 so as to be condensed. That is, in this case, the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 acts as a condenser lens for the transmitted light. Conversely, in the state of FIG. 3B, if the refractive index of the nonpolar liquid 118 is lower than the refractive index of the polar liquid 119, the transmitted light is emitted from the liquid lens 101 so as to diverge. That is, in this case, the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 acts as a diverging lens for the transmitted light. As described above, the direction and degree of refraction of transmitted light is affected by which one of the refractive index of the nonpolar liquid 118 and the refractive index of the polar liquid 119 is larger.

また、例えば、スイッチ132がON状態にされることにより、無極性液体118と極性液体119の界面の中央部分が、図3Bの状態から周囲部分に対してさらに出っ張る場合、つまり、無極性液体118と極性液体119の界面の湾曲率がさらに大きくなる場合、透過光はさらに大きく屈折するようになる。例えば、スイッチ132がOFF状態のときに無極性液体118と極性液体119の界面が透過光に対して発散レンズとして作用するのであれば、スイッチ132がON状態にされることにより、透過光はさらに大きく発散するように出射される。逆に、スイッチ132がOFF状態のときに無極性液体118と極性液体119の界面が透過光に対して集光レンズとして作用するのであれば、スイッチ132がON状態にされることにより、透過光はさらに強く集光され、その焦点距離が短くなるように出射される。   In addition, for example, when the switch 132 is turned on, the central portion of the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 further protrudes from the state of FIG. When the curvature of the interface between the liquid and the polar liquid 119 is further increased, the transmitted light is further refracted. For example, if the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 acts as a diverging lens with respect to the transmitted light when the switch 132 is in the OFF state, the transmitted light is further reduced by the switch 132 being turned on. It is emitted so as to diverge greatly. On the other hand, if the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 acts as a condensing lens with respect to the transmitted light when the switch 132 is in the OFF state, the transmitted light is obtained by turning on the switch 132. Is more intensely condensed and emitted so that its focal length becomes shorter.

逆に、例えば、スイッチ132がON状態にされることにより、無極性液体118と極性液体119の界面の湾曲率が小さくなる場合、透過光の屈折は小さくなる。つまり、スイッチ132がOFF状態のときに透過光が発散するのであれば、スイッチ132がON状態にされることにより、その透過光の発散は弱まり、逆に、スイッチ132がOFF状態のときに透過光が集光するのであれば、スイッチ132がON状態にされることにより、その透過光の集光は弱くなる(透過光の焦点距離が長くなる)。   On the other hand, for example, when the curvature of the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 is reduced by turning on the switch 132, the refraction of the transmitted light is reduced. That is, if the transmitted light diverges when the switch 132 is in the OFF state, the divergence of the transmitted light is weakened by turning the switch 132 to the ON state. Conversely, the transmitted light is transmitted when the switch 132 is in the OFF state. If the light is collected, the switch 132 is turned on, so that the collected light is weakened (the focal length of the transmitted light is increased).

さらに、例えば、スイッチ132がON状態にされることにより、無極性液体118と極性液体119の界面の湾曲率が「0」になる場合、つまり、無極性液体118と極性液体119の界面が、図3B中の水平方向に平面になる場合、透過光は集光も発散もしなくなる。さらに、スイッチ132がON状態にされることにより、無極性液体118と極性液体119の界面の中央部分が、周囲部分に対してくぼむ場合、つまり、無極性液体118と極性液体119の界面の湾曲方向が反転する場合、発散していた透過光は集光するようになり、集光していた透過光は発散するようになる。   Further, for example, when the switch 132 is turned on, the curvature of the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 becomes “0”, that is, the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 is In the case of a flat surface in the horizontal direction in FIG. 3B, the transmitted light is neither condensed nor diverged. Furthermore, when the switch 132 is turned on, the central portion of the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 is recessed with respect to the surrounding portion, that is, the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119. When the bending direction is reversed, the transmitted light that has been diverged is collected, and the collected transmitted light is diverged.

以上のように、スイッチ132の状態、すなわち液体レンズ101への電圧の印加の有無によって、無極性液体118と極性液体119の界面の湾曲率が変化し、それにより、透過光の光路が変化する。   As described above, the curvature of the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 changes depending on the state of the switch 132, that is, whether or not a voltage is applied to the liquid lens 101, thereby changing the optical path of the transmitted light. .

また、換言すれば、透過光は、無極性液体118と極性液体119の界面の湾曲率に応じて屈折される。ところで、くぼみ102の上面の形状が六角形(多角形)なので、側壁113からこの上面の中心点までの長さは、その側壁113の位置により異なる。この長さが異なると、場所により無極性液体118と極性液体119との界面の湾曲率が変化し、レンズとして歪んだものとなるので、透過光の焦点がずれたり、集光されなかったりする恐れがある。   In other words, the transmitted light is refracted according to the curvature of the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119. By the way, since the shape of the upper surface of the recess 102 is a hexagon (polygon), the length from the side wall 113 to the center point of the upper surface differs depending on the position of the side wall 113. If this length is different, the curvature of the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 changes depending on the location, and the lens is distorted, so that the transmitted light is out of focus or is not condensed. There is a fear.

しかしながら、実際には、無極性液体118と極性液体119の強力な表面張力が働いて、この界面の湾曲率が略一定となるように作用するので、どの位置においても界面の湾曲率は略同一となる。例えば、極性液体119と絶縁膜117との接触面積が増加するように、上部電極120および下部電極115に電圧が印加されると、極性液体119は、その表面張力により、図4に示されるように、側面となる絶縁膜117の、くぼみ102の上面の六角形の頂点の部分に沿って広がろうとする。従って、無極性液体118と極性液体119との界面は、側面となる絶縁膜117の6平面のそれぞれにおいて、円弧状に湾曲する。   However, in reality, the strong surface tension of the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 acts to act so that the curvature of the interface is substantially constant, so that the curvature of the interface is substantially the same at any position. It becomes. For example, when a voltage is applied to the upper electrode 120 and the lower electrode 115 so that the contact area between the polar liquid 119 and the insulating film 117 is increased, the polar liquid 119 is shown in FIG. In addition, the insulating film 117 serving as the side surface tends to spread along the hexagonal apex portion on the upper surface of the recess 102. Therefore, the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 is curved in an arc shape on each of the six planes of the insulating film 117 serving as side surfaces.

以上のように、無極性液体118と極性液体119との界面の湾曲率は、その位置によらず、略一定となる。   As described above, the curvature of the interface between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 is substantially constant regardless of the position.

より具体的に説明する。例えば、図5Aに示されるように、くぼみ102の上面の六角形の対角線を通る、くぼみ102の、図中垂直方向の断面151について、無極性液体118と極性液体119との界面152は、図5Bのように示される。このときの断面151の横方向の長さ(六角形の対角線の長さ)をd1とし、絶縁膜117と界面152との接触角をθ1とする。   This will be described more specifically. For example, as shown in FIG. 5A, for a vertical cross-section 151 of the indentation 102 through the hexagonal diagonal of the top surface of the indentation 102, the interface 152 between the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 is It is shown as 5B. At this time, the horizontal length of the cross section 151 (the length of the hexagonal diagonal) is d1, and the contact angle between the insulating film 117 and the interface 152 is θ1.

また、例えば、図6Aに示されるように、絶縁膜117の対向する2平面の中点を両方通過する、図中垂直方向のくぼみ102の断面153について、無極性液体118と極性液体119との界面152は、図6Bのように示される。このときの断面153の横方向の長さをd2とし、絶縁膜117と界面152との接触角をθ2とする。   Further, for example, as shown in FIG. 6A, the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 are crossed with respect to a cross-section 153 of the depression 102 in the vertical direction in the figure passing through the midpoints of the two opposing planes of the insulating film 117. The interface 152 is shown as in FIG. 6B. At this time, the horizontal length of the cross section 153 is d2, and the contact angle between the insulating film 117 and the interface 152 is θ2.

このとき、接触角θ1と接触角θ2は、一定となるが、長さd1と長さd2が異なるので、界面の曲率半径が、図5の場合と図6の場合とで互いに異なる恐れがあるが、例えば、d1=1mm,d2=1.32mm,θ=130°であるとすると、図5の場合の界面152の曲率半径R1は、R1=0.78mmであり、図6の場合の界面152の曲率半径R2は、R2=1.03mmである。従って、界面152の湾曲率は、図5の場合と図6の場合とでほぼ同一になり、大きな差はない。その上さらに、この界面152には、上述したように強力な表面張力が働くので、界面152の形状は、この表面張力による影響が支配的となる。従って、界面152の湾曲率は、その位置によらず略一定となる。   At this time, the contact angle θ1 and the contact angle θ2 are constant, but since the length d1 and the length d2 are different, the curvature radius of the interface may be different between the case of FIG. 5 and the case of FIG. For example, if d1 = 1 mm, d2 = 1.32 mm, and θ = 130 °, the radius of curvature R1 of the interface 152 in the case of FIG. 5 is R1 = 0.78 mm, and the interface in the case of FIG. The curvature radius R2 of 152 is R2 = 1.03 mm. Therefore, the curvature of the interface 152 is almost the same between the case of FIG. 5 and the case of FIG. 6, and there is no significant difference. Furthermore, since the strong surface tension acts on the interface 152 as described above, the influence of the surface tension is dominant on the shape of the interface 152. Therefore, the curvature of the interface 152 is substantially constant regardless of the position.

つまり、このような上面が六角形状のくぼみ102を有する液体レンズ101も、くぼみ上面の形状が円形の従来の液体レンズと同様に、十分なレンズ特性を得ることができる。その上、液体レンズ101は、くぼみ102の上面が多角形(六角形)なので、液体レンズ101の外形の上面もくぼみ102に合わせて多角形(六角形)とすることにより、液体レンズ101は、上面からみたときのくぼみ102以外の部分の面積を低減させることができ、略全体をくぼみ102(レンズ状の界面)が占めるようにすることができる。つまり、液体レンズ101は、その透過光の透過率や集光率を向上させることができる。   That is, the liquid lens 101 having such a hexagonal recess 102 on the upper surface can obtain sufficient lens characteristics as in the case of a conventional liquid lens having a circular recess upper surface. In addition, since the upper surface of the recess 102 is a polygon (hexagon), the upper surface of the outer shape of the liquid lens 101 is also a polygon (hexagon) according to the recess 102, so that the liquid lens 101 is The area of the portion other than the depression 102 when viewed from the upper surface can be reduced, and the depression 102 (lens-shaped interface) can occupy almost the entire area. That is, the liquid lens 101 can improve the transmittance and condensing rate of the transmitted light.

液体レンズ101は、図7に示されるように、アレイ状に配置して、液体レンズアレイ161を形成することができる。この液体レンズアレイ161は、アレイ状に配置された小型液体レンズ(液体レンズ101)の集合により構成される液体レンズである。このとき、液体レンズアレイ161の液体レンズ101の上面を多角形にすることにより、図7に示されるように、レンズ間に隙間がほとんど無い細密構造を形成することができる。従って、アレイ状に液体レンズ101が配置された図7の液体レンズアレイ161は、その透過光の透過率や集光率を向上させることができる。   As shown in FIG. 7, the liquid lenses 101 can be arranged in an array to form a liquid lens array 161. The liquid lens array 161 is a liquid lens constituted by a set of small liquid lenses (liquid lens 101) arranged in an array. At this time, by forming the upper surface of the liquid lens 101 of the liquid lens array 161 into a polygonal shape, as shown in FIG. 7, a fine structure with almost no gap between the lenses can be formed. Therefore, the liquid lens array 161 of FIG. 7 in which the liquid lenses 101 are arranged in an array can improve the transmittance and condensing rate of the transmitted light.

なお、図7の液体レンズアレイ161において、例えば側壁113を省略し、隣接する液体レンズ101同士で下部電極115を共有するようにしてもよい。このようにすることにより、各液体レンズ101の構成部品点数を低減させることができるだけでなく、液体レンズアレイ161の中の1つの液体レンズ101の下部電極115に電源131を接続するだけで、液体レンズアレイ161の全ての液体レンズ101の下部電極115を電源131に接続することができ、配線等の部品点数をさらに低減させることができる。   In the liquid lens array 161 of FIG. 7, for example, the side wall 113 may be omitted, and the lower electrode 115 may be shared by the adjacent liquid lenses 101. In this way, not only can the number of components of each liquid lens 101 be reduced, but also by connecting the power supply 131 to the lower electrode 115 of one liquid lens 101 in the liquid lens array 161, The lower electrodes 115 of all the liquid lenses 101 in the lens array 161 can be connected to the power supply 131, and the number of parts such as wiring can be further reduced.

従って、このようにすることにより、液体レンズアレイ161をさらに小型化することができ、製造コストも低減させることができる。   Therefore, by doing so, the liquid lens array 161 can be further reduced in size, and the manufacturing cost can be reduced.

なお、液体レンズ101のくぼみ102の上面の形状は、多角形であれば、六角形以外であってもよい。例えば、図8に示されるように、四角形であってもよい。   The shape of the upper surface of the recess 102 of the liquid lens 101 may be other than a hexagon as long as it is a polygon. For example, as shown in FIG.

図8は、本発明を適用した液体レンズの一実施形態に係る他の構成例を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing another configuration example according to an embodiment of the liquid lens to which the present invention is applied.

図8Aは、本発明を適用した液体レンズの斜視図である。図8Aに示される液体レンズ201は、液体レンズ101と同様に、側壁等によって形成されるくぼみ202を有し、そのくぼみ202に注入され、図中上側より天板で封止された2液体(例えば、極性を有する極性液体と、極性を有さない無極性液体)の界面の形状を利用して、液体レンズ201(のくぼみ202)を図中上下方向に透過する透過光の光路を制御するレンズである。つまり、液体レンズ201は、2液体の界面を通過する透過光を集光させたり発散させたりする。例えば、界面がその形状により透過光に対して凸レンズとして働く場合(例えば、後述するように、電極に電圧が印加されている状態の場合)、透過光は、界面の形状に応じた位置の焦点に集光される。また、例えば、界面がその形状により透過光に対して凹レンズとして働く場合(例えば、後述するように、電極に電圧が印加されていない状態の場合)、透過光は、界面の形状に応じた範囲に発散される。図8Aに示されるように、液体レンズ201の形状は、その側面が4つの平面により構成される四角柱状である。なお、図8Aに点線で示されるように、くぼみ202の側面も4つの平面により構成される(くぼみ202は、四角柱状の空間である)。   FIG. 8A is a perspective view of a liquid lens to which the present invention is applied. The liquid lens 201 shown in FIG. 8A has a dent 202 formed by a side wall or the like, similar to the liquid lens 101, and is injected into the dent 202 and is sealed with two liquids sealed with a top plate from the upper side in the figure ( For example, by utilizing the shape of the interface between a polar liquid having polarity and a nonpolar liquid having no polarity, the optical path of transmitted light that passes through the liquid lens 201 (indent 202) in the vertical direction in the figure is controlled. It is a lens. That is, the liquid lens 201 collects or diverges the transmitted light that passes through the interface between the two liquids. For example, when the interface acts as a convex lens for transmitted light due to its shape (for example, when a voltage is applied to the electrode as described later), the transmitted light is focused at a position corresponding to the shape of the interface. It is focused on. In addition, for example, when the interface acts as a concave lens with respect to the transmitted light due to its shape (for example, when a voltage is not applied to the electrode as described later), the transmitted light is in a range corresponding to the shape of the interface. To be exhaled. As shown in FIG. 8A, the shape of the liquid lens 201 is a quadrangular prism shape whose side surfaces are constituted by four planes. Note that, as shown by a dotted line in FIG. 8A, the side surface of the depression 202 is also constituted by four planes (the depression 202 is a square columnar space).

図8Bは、図8Aの液体レンズ201を側面に垂直な方向から見たときの断面図である。図8Bにおいて、液体レンズ201は、基本的に液体レンズ101と同様の構成を有し、透明基板211、透明天板212、側壁213−1、側壁213−2、下部電極215−1、下部電極215−2、絶縁膜217、無極性液体218、極性液体219、および上部電極220を有している。   FIG. 8B is a cross-sectional view of the liquid lens 201 of FIG. 8A when viewed from a direction perpendicular to the side surface. In FIG. 8B, the liquid lens 201 basically has the same configuration as the liquid lens 101, and includes a transparent substrate 211, a transparent top plate 212, a side wall 213-1, a side wall 213-2, a lower electrode 215-1, and a lower electrode. 215-2, the insulating film 217, the nonpolar liquid 218, the polar liquid 219, and the upper electrode 220 are included.

透明基板211は、透明基板111と同様の素材により形成される。透明天板212も透明天板112と同様の素材により形成される。側壁213−1および側壁213−2は、図8Aに示されるように液体レンズ部201の側面として構成される4面の一部であり、無極性液体218や極性液体219を封止するための部材である。この側壁213−1および側壁213−2は、側壁113と同様の素材により形成される。なお、以下において、側壁213−1および側壁213−2を互いに区別して説明する必要の無い場合、側壁213と称する。   The transparent substrate 211 is formed of the same material as the transparent substrate 111. The transparent top plate 212 is also made of the same material as the transparent top plate 112. The side wall 213-1 and the side wall 213-2 are a part of four surfaces configured as side surfaces of the liquid lens unit 201 as shown in FIG. 8A, and seal the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219. It is a member. The side wall 213-1 and the side wall 213-2 are formed of the same material as the side wall 113. In the following description, the side wall 213-1 and the side wall 213-2 are referred to as the side wall 213 when it is not necessary to distinguish between them.

下部電極215−1および下部電極215−2は、下部電極115と同様の素材により形成される電極であり、図8Bに示されるように、側壁213の内側(側壁213と絶縁膜217との間)に形成される1つの電極である。なお、以下において、下部電極215−1および下部電極215−2を互いに区別して説明する必要の無い場合、下部電極215と称する。図8Aに示されるように側壁213は、4つの平面により構成されている。下部電極215もこの側壁213と同様に、くぼみ202の側面を4つの平面で囲むように形成されている。   The lower electrode 215-1 and the lower electrode 215-2 are electrodes formed of the same material as the lower electrode 115. As shown in FIG. 8B, the inner side of the side wall 213 (between the side wall 213 and the insulating film 217). ) Is one electrode formed. Hereinafter, the lower electrode 215-1 and the lower electrode 215-2 are referred to as the lower electrode 215 when it is not necessary to distinguish them from each other. As shown in FIG. 8A, the side wall 213 is constituted by four planes. Similarly to the side wall 213, the lower electrode 215 is also formed so as to surround the side surface of the recess 202 with four planes.

上部電極220は、透明天板212の下面に形成される、下部電極215に対応する電極である。上部電極220は、上部電極120と同様の素材により形成される。図8Bに示されるように、上部電極220の下面の一部(中央付近)は、くぼみ202の上面(液体レンズ201の内側の上面)となる。   The upper electrode 220 is an electrode corresponding to the lower electrode 215 formed on the lower surface of the transparent top plate 212. The upper electrode 220 is formed of the same material as the upper electrode 120. As shown in FIG. 8B, a part of the lower surface (near the center) of the upper electrode 220 becomes the upper surface of the recess 202 (the upper surface inside the liquid lens 201).

図8Bに示されるように、上部電極220と下部電極215は、少なくとも絶縁膜217により絶縁されている。上部電極220と下部電極215は、互いに対になって作用し、必要に応じて、両電極間に所定の電圧が印加される。つまり、図8Bに示されるように、上部電極220と下部電極215との間には、電源231およびスイッチ232が接続される。スイッチ232がオンされることにより、上部電極220と下部電極215との間に電源230の電圧が印加される。   As shown in FIG. 8B, the upper electrode 220 and the lower electrode 215 are insulated by at least an insulating film 217. The upper electrode 220 and the lower electrode 215 act in pairs with each other, and a predetermined voltage is applied between both electrodes as necessary. That is, as shown in FIG. 8B, the power source 231 and the switch 232 are connected between the upper electrode 220 and the lower electrode 215. When the switch 232 is turned on, the voltage of the power source 230 is applied between the upper electrode 220 and the lower electrode 215.

なお、上部電極220と下部電極215の形状および電極数は任意である。   Note that the shapes and the number of electrodes of the upper electrode 220 and the lower electrode 215 are arbitrary.

絶縁膜217は、絶縁膜117と同様の素材により形成される膜であり、下部電極215と透明基板211を覆うように形成され、絶縁膜117と同様の効果を得る。なお、絶縁膜217は、少なくとも下部電極215を覆うように(上部電極220と下部電極215を絶縁するように)形成されていればよく、必ずしも、図8Bに示されるように透明基板211まで覆う必要は無い。   The insulating film 217 is a film formed of the same material as that of the insulating film 117, is formed so as to cover the lower electrode 215 and the transparent substrate 211, and obtains the same effect as the insulating film 117. Note that the insulating film 217 may be formed so as to cover at least the lower electrode 215 (so as to insulate the upper electrode 220 and the lower electrode 215), and does not necessarily cover the transparent substrate 211 as shown in FIG. 8B. There is no need.

無極性液体218には、無極性液体118と同様の液体が使用される。また、極性液体219には、極性液体119と同様の液体が使用される。   As the nonpolar liquid 218, a liquid similar to the nonpolar liquid 118 is used. For the polar liquid 219, the same liquid as the polar liquid 119 is used.

以上のような液体レンズ201において、側壁213は、このくぼみ202の上面が四角形となるように、くぼみ202の側面を4つの平面で囲む。すなわち、液体レンズ201は、上から(透明天板212側から)見ると、図8Cに実線で示されるように四角形を成しており、くぼみ202の上面も点線で示されるように四角形状となっている。   In the liquid lens 201 as described above, the side wall 213 surrounds the side surface of the recess 202 with four planes so that the upper surface of the recess 202 is a quadrangle. That is, when viewed from above (from the transparent top plate 212 side), the liquid lens 201 has a quadrangular shape as indicated by a solid line in FIG. 8C, and the upper surface of the recess 202 has a rectangular shape as indicated by a dotted line. It has become.

このような、液体レンズ201において、図8Bに示されるスイッチ232が開放されている(OFF状態である)とき、上部電極220と下部電極215との間に電圧が印加されない。このとき、極性液体219と無極性液体218は、それぞれの絶縁膜217に対する濡れ性(表面エネルギー)の関係より、所定の形状で安定する。   In such a liquid lens 201, when the switch 232 shown in FIG. 8B is open (in an OFF state), no voltage is applied between the upper electrode 220 and the lower electrode 215. At this time, the polar liquid 219 and the nonpolar liquid 218 are stabilized in a predetermined shape because of the wettability (surface energy) relationship with respect to each insulating film 217.

図8Bに示されるスイッチ232が接続される(ON状態にされる)と、液体レンズ101の場合と同様に、上部電極220と下部電極215との間に電圧が印加され、それにより絶縁膜217内に電界方向へ分極電荷が発生し、絶縁膜217の表面に電荷が蓄積される(電荷二重層状態)。この電荷の存在により、極性液体219にのみ、例えば絶縁膜217近傍へ寄ろうとする方向にクーロン力が発生する。つまり、電極への電圧の印加により、極性液体219の絶縁膜217に対する濡れ性が変化する。その結果、例えば、極性液体219と絶縁膜217の接触面積が増加し、その分、無極性液体218と絶縁膜217の接触面積が低減する。これにより、無極性液体218と極性液体219の界面が変形し、その湾曲率が変化する。   When the switch 232 shown in FIG. 8B is connected (turned on), a voltage is applied between the upper electrode 220 and the lower electrode 215, as in the case of the liquid lens 101, thereby the insulating film 217. Polarization charges are generated in the electric field direction, and charges are accumulated on the surface of the insulating film 217 (charge double layer state). Due to the presence of this electric charge, a Coulomb force is generated only in the polar liquid 219, for example, in a direction to approach the insulating film 217. That is, the wettability of the polar liquid 219 with respect to the insulating film 217 is changed by applying a voltage to the electrodes. As a result, for example, the contact area between the polar liquid 219 and the insulating film 217 increases, and the contact area between the nonpolar liquid 218 and the insulating film 217 decreases accordingly. As a result, the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 is deformed, and the curvature thereof changes.

無極性液体218と極性液体219の屈折率の違いにより、両液体の界面において、液体レンズ201のくぼみ202内を図中下から上に向かって透過する透過光の屈折が生じる。この透過光の屈折の度合いや向きは、界面への入射角や、無極性液体218と極性液体219の屈折率の違いの程度等に応じて変化する。つまり、電圧の印加の有無により、無極性液体218と極性液体219の界面の湾曲率が変化することによって、透過光の光路が変化する。   Due to the difference in refractive index between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219, refraction of transmitted light that passes through the recess 202 of the liquid lens 201 from the bottom to the top in the figure occurs at the interface between the two liquids. The degree and direction of refraction of the transmitted light varies depending on the incident angle to the interface, the degree of difference in refractive index between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219, and the like. That is, the optical path of the transmitted light is changed by changing the curvature of the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 depending on whether or not a voltage is applied.

図8Bに示される例の場合、スイッチ232がOFF状態であり、無極性液体218と極性液体219の界面の中央部分が、周囲部分に対して出っ張るような(図中上側にくるような)形状で安定している。この状態において、例えば、無極性液体218の屈折率が極性液体219の屈折率よりも高ければ、透過光は集光するように液体レンズ201より出射される。つまり、この場合、無極性液体218と極性液体219の界面は、透過光に対して集光レンズとして作用する。逆に、図8Bの状態において、無極性液体218の屈折率が極性液体219の屈折率よりも低ければ、透過光は発散するように液体レンズ201より出射される。つまり、この場合、無極性液体218と極性液体219の界面は、透過光に対して発散レンズとして作用する。このように、透過光の屈折の向きや程度は、無極性液体218の屈折率と極性液体219の屈折率の内、どちらの方がどれくらい大きいかによって影響を受ける。   In the case of the example shown in FIG. 8B, the switch 232 is in the OFF state, and the central part of the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 protrudes from the surrounding part (as shown in the upper side in the figure). And stable. In this state, for example, if the refractive index of the nonpolar liquid 218 is higher than the refractive index of the polar liquid 219, the transmitted light is emitted from the liquid lens 201 so as to be condensed. That is, in this case, the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 acts as a condenser lens for the transmitted light. 8B, if the refractive index of the nonpolar liquid 218 is lower than the refractive index of the polar liquid 219, the transmitted light is emitted from the liquid lens 201 so as to diverge. That is, in this case, the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 acts as a diverging lens for the transmitted light. As described above, the direction and degree of refraction of transmitted light is affected by which one of the refractive index of the nonpolar liquid 218 and the refractive index of the polar liquid 219 is larger.

また、例えば、スイッチ232がON状態にされることにより、無極性液体218と極性液体219の界面の中央部分が、図8Bの状態から周囲部分に対してさらに出っ張る場合、つまり、無極性液体218と極性液体219の界面の湾曲率がさらに大きくなる場合、透過光はさらに大きく屈折するようになる。例えば、スイッチ232がOFF状態のときに無極性液体218と極性液体219の界面が透過光に対して発散レンズとして作用するのであれば、スイッチ232がON状態にされることにより、透過光はさらに大きく発散するように出射される。逆に、スイッチ232がOFF状態のときに無極性液体218と極性液体219の界面が透過光に対して集光レンズとして作用するのであれば、スイッチ232がON状態にされることにより、透過光はさらに強く集光され、その焦点距離が短くなるように出射される。   Further, for example, when the switch 232 is turned on, the central portion of the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 further protrudes from the state of FIG. 8B with respect to the surrounding portion, that is, the nonpolar liquid 218. When the curvature of the interface between the liquid and the polar liquid 219 is further increased, the transmitted light is further refracted. For example, if the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 acts as a diverging lens with respect to the transmitted light when the switch 232 is in the OFF state, the transmitted light is further reduced by the switch 232 being turned on. It is emitted so as to diverge greatly. On the other hand, if the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 acts as a condensing lens with respect to the transmitted light when the switch 232 is in the OFF state, the transmitted light is transmitted by the switch 232 being turned on. Is more intensely condensed and emitted so that its focal length becomes shorter.

逆に、例えば、スイッチ232がON状態にされることにより、無極性液体218と極性液体219の界面の湾曲率が小さくなる場合、透過光の屈折は小さくなる。つまり、スイッチ232がOFF状態のときに透過光が発散するのであれば、スイッチ232がON状態にされることにより、その透過光の発散は弱まり、逆に、スイッチ232がOFF状態のときに透過光が集光するのであれば、スイッチ232がON状態にされることにより、その透過光の集光は弱くなる(透過光の焦点距離が長くなる)。   On the contrary, for example, when the curvature of the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 is reduced by turning on the switch 232, the refraction of the transmitted light is reduced. That is, if the transmitted light diverges when the switch 232 is in the OFF state, the divergence of the transmitted light is weakened by turning on the switch 232, and conversely, the transmitted light is transmitted when the switch 232 is in the OFF state. If the light is collected, the switch 232 is turned on, so that the collected light is weakened (the focal length of the transmitted light is increased).

さらに、例えば、スイッチ232がON状態にされることにより、無極性液体218と極性液体219の界面の湾曲率が「0」になる場合、つまり、無極性液体218と極性液体219の界面が、図8B中の水平方向に平面になる場合、透過光は集光も発散もしなくなる。さらに、スイッチ232がON状態にされることにより、無極性液体218と極性液体219の界面の中央部分が、周囲部分に対してくぼむ場合、つまり、無極性液体218と極性液体219の界面の湾曲方向が反転する場合、発散していた透過光は集光するようになり、集光していた透過光は発散するようになる。   Further, for example, when the curvature of the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 becomes “0” due to the switch 232 being turned on, that is, the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 is In the case of a flat surface in the horizontal direction in FIG. 8B, the transmitted light is neither condensed nor diverged. Furthermore, when the switch 232 is turned on, the central portion of the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 is recessed with respect to the surrounding portion, that is, the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 is When the bending direction is reversed, the transmitted light that has been diverged is collected, and the collected transmitted light is diverged.

以上のように、スイッチ232の状態、すなわち液体レンズ201への電圧の印加の有無によって、無極性液体218と極性液体219の界面の湾曲率が変化し、それにより、透過光の光路が変化する。   As described above, the curvature of the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 changes depending on the state of the switch 232, that is, whether or not a voltage is applied to the liquid lens 201, thereby changing the optical path of the transmitted light. .

また、換言すれば、透過光は、無極性液体218と極性液体219の界面の湾曲率に応じて屈折される。ところで、くぼみ202の上面の形状が四角形(多角形)なので、側壁213からこの上面の中心点までの長さは、その側壁213の位置により異なる。この長さが異なると、場所により無極性液体218と極性液体219との界面の湾曲率が変化し、レンズとして歪んだものとなるので、透過光の焦点がずれたり、集光されなかったりする恐れがある。   In other words, the transmitted light is refracted according to the curvature of the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219. By the way, since the shape of the upper surface of the recess 202 is a quadrangle (polygon), the length from the side wall 213 to the center point of the upper surface differs depending on the position of the side wall 213. If this length is different, the curvature of the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 changes depending on the location, and the lens is distorted, so that the transmitted light is out of focus or is not condensed. There is a fear.

しかしながら、この液体レンズ201の場合も、実際には、無極性液体218と極性液体219の強力な表面張力が働いて、界面の湾曲率が略一定となるように作用するので、どの位置においても界面の湾曲率は略同一となる。例えば、極性液体219と絶縁膜217との接触面積が増加するように、上部電極220および下部電極215に電圧が印加されると、極性液体219は、その表面張力により、図9に示されるように、側面となる絶縁膜217の、くぼみ202の上面の四角形の頂点の部分に沿って広がろうとする。従って、無極性液体218と極性液体219との界面は、側面となる絶縁膜217の4平面のそれぞれにおいて、円弧状に湾曲する。   However, even in the case of this liquid lens 201, in reality, the strong surface tension of the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 acts to act so that the curvature of the interface is substantially constant. The curvature of the interface is substantially the same. For example, when a voltage is applied to the upper electrode 220 and the lower electrode 215 so that the contact area between the polar liquid 219 and the insulating film 217 increases, the polar liquid 219 has a surface tension as shown in FIG. In addition, the insulating film 217 serving as the side surface tends to spread along the quadrangular vertex of the upper surface of the recess 202. Therefore, the interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 is curved in an arc shape in each of the four planes of the insulating film 217 that forms the side surfaces.

つまり、例えば、図10Aに示されるように、側壁213の対向する2平面の中点を両方通過する、図中垂直方向のくぼみ202の断面251について、無極性液体218と極性液体219との界面252は、図10Bのように示される。このときの断面253の横方向の長さをd3とし、側壁213と界面252との接触角をθ3とする。   That is, for example, as shown in FIG. 10A, an interface between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 with respect to a cross-section 251 of the depression 202 in the vertical direction in the figure passing through the midpoints of the two opposing planes of the side wall 213. 252 is shown as in FIG. 10B. At this time, the horizontal length of the cross section 253 is d3, and the contact angle between the side wall 213 and the interface 252 is θ3.

また、例えば、図11Aに示されるように、くぼみ202の上面の四角形の対角線を通る、くぼみ202の、図中垂直方向の断面253について、無極性液体218と極性液体219との界面252は、図11Bのように示される。このときの断面253の横方向の長さ(四角形の対角線の長さ)をd4とし、側壁213と界面252との接触角をθ4とする。   Further, for example, as shown in FIG. 11A, the interface 252 between the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 is about the cross section 253 in the vertical direction in the drawing of the depression 202 passing through the square diagonal line on the upper surface of the depression 202. As shown in FIG. 11B. At this time, the horizontal length of the cross section 253 (the length of the diagonal line of the quadrangle) is d4, and the contact angle between the side wall 213 and the interface 252 is θ4.

このとき、接触角θ3と接触角θ4は、一定となるが、長さd3と長さd4が異なるので、界面の曲率半径が、図10の場合と図11の場合とで互いに異なる恐れがあるが、上述した図5および図6の場合と同様に、その差は大きくない。その上さらに、この界面252には、上述したように強力な表面張力が働くので、界面252の形状は、この表面張力による影響が支配的となる。従って、界面252の湾曲率は、その位置によらず略一定となる。   At this time, the contact angle θ3 and the contact angle θ4 are constant, but since the length d3 and the length d4 are different, the curvature radius of the interface may be different between the case of FIG. 10 and the case of FIG. However, as in the case of FIGS. 5 and 6 described above, the difference is not large. Furthermore, since strong surface tension acts on the interface 252 as described above, the influence of the surface tension is dominant on the shape of the interface 252. Therefore, the curvature of the interface 252 is substantially constant regardless of the position.

つまり、このような上面が四角形状のくぼみ202を有する液体レンズ201も、くぼみ上面の形状が円形の従来の液体レンズと同様に、十分なレンズ特性を得ることができる。その上、液体レンズ201は、くぼみ202の上面が多角形(四角形)なので、液体レンズ201の外形の上面もくぼみ202に合わせて多角形(四角形)とすることにより、液体レンズ201は、上面からみたときのくぼみ202以外の部分の面積を低減させることができ、略全体をくぼみ202(レンズ状の界面)が占めるようにすることができる。つまり、液体レンズ201は、その透過光の透過率や集光率を向上させることができる。   In other words, the liquid lens 201 having such a depression 202 having a rectangular upper surface can obtain sufficient lens characteristics as in the case of a conventional liquid lens having a circular depression. In addition, since the upper surface of the recess 202 in the liquid lens 201 is polygonal (square), the upper surface of the outer shape of the liquid lens 201 is also made polygonal (square) in accordance with the recess 202, so that the liquid lens 201 is removed from the upper surface. The area of the portion other than the recess 202 when viewed can be reduced, and the recess 202 (lens-shaped interface) can occupy substantially the entire area. That is, the liquid lens 201 can improve the transmittance and condensing rate of the transmitted light.

液体レンズ201は、図12に示されるように、アレイ状に配置して、液体レンズアレイ261を形成することができる。この液体レンズアレイ261は、アレイ状に配置された小型液体レンズ(液体レンズ201)の集合により構成される液体レンズである。このとき、液体レンズアレイ261の液体レンズ201の上面を多角形にすることにより、図12に示されるように、レンズ間に隙間がほとんど無い細密構造を形成することができる。従って、アレイ状に液体レンズ201が配置された図12の液体レンズアレイ261は、その透過光の透過率や集光率を向上させることができる。   The liquid lenses 201 can be arranged in an array to form a liquid lens array 261 as shown in FIG. The liquid lens array 261 is a liquid lens configured by a set of small liquid lenses (liquid lenses 201) arranged in an array. At this time, by forming the upper surface of the liquid lens 201 of the liquid lens array 261 in a polygonal shape, a fine structure with almost no gap between the lenses can be formed as shown in FIG. Therefore, the liquid lens array 261 in FIG. 12 in which the liquid lenses 201 are arranged in an array can improve the transmittance and condensing rate of the transmitted light.

なお、図12の液体レンズアレイ261において、例えば側壁213を省略し、隣接する液体レンズ201同士で、下部電極215を共有するようにしてもよい。このようにすることにより、各液体レンズ201の構成部品点数を低減させることができるだけでなく、液体レンズアレイ261の中の、1つの液体レンズ201の下部電極215に電源231を接続するだけで、液体レンズアレイ261の全ての液体レンズ201の下部電極215を電源231に接続することができ、配線等の部品点数をさらに低減させることができる。   In the liquid lens array 261 of FIG. 12, for example, the side wall 213 may be omitted, and the adjacent liquid lenses 201 may share the lower electrode 215. In this way, not only can the number of components of each liquid lens 201 be reduced, but only by connecting the power source 231 to the lower electrode 215 of one liquid lens 201 in the liquid lens array 261, The lower electrodes 215 of all the liquid lenses 201 in the liquid lens array 261 can be connected to the power source 231 and the number of parts such as wiring can be further reduced.

従って、このようにすることにより、液体レンズアレイ261をさらに小型化することができ、製造コストも低減させることができる。   Therefore, by doing so, the liquid lens array 261 can be further reduced in size, and the manufacturing cost can be reduced.

以上のような液体レンズをアレイ状に配置した液体レンズアレイは、例えば、上面が五角形の液体レンズと、上面が六角形の液体レンズを組み合わせてアレイ状に配置する等、互いに異なる多角形を上面の形状とする複数種類の形状の液体レンズを組み合わせるようにしてもよい。   A liquid lens array in which liquid lenses as described above are arranged in an array form, for example, a polygon having a top surface with a pentagonal liquid lens and a hexagonal liquid lens in combination to be arranged in an array. You may make it combine the liquid lens of the shape of multiple types made into the shape of these.

なお、上述した液体レンズ101は、上部電極120と下部電極115との間の電圧印加に応じて、無極性液体118と極性液体119の2液体の界面の形状が変化するようになされていればよく、これらの電極間に電圧が印加されていないときの2液体の界面の形状(曲率)、および、この電極間に印加される電圧の大きさは、ともに任意である。   The liquid lens 101 described above is configured so that the shape of the interface between the two liquids of the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 is changed in accordance with the voltage application between the upper electrode 120 and the lower electrode 115. The shape (curvature) of the interface between the two liquids when no voltage is applied between these electrodes and the magnitude of the voltage applied between these electrodes are both arbitrary.

つまり、例えば、上述した液体レンズ101の、上部電極120と下部電極115との間に電圧が印加されることにより、無極性液体118と極性液体119の2液体の界面が、凹状から凸状に変化するようにしてもよいし、凹状から平面に変化するようにしてもよいし、凹状のままで曲率が小さくなるようにしてもよいし、平面から凸状に変化するようにしてもよいし、凸状のままで曲率が大きくなるようにしてもよい。   That is, for example, when a voltage is applied between the upper electrode 120 and the lower electrode 115 of the liquid lens 101 described above, the interface between the two liquids of the nonpolar liquid 118 and the polar liquid 119 changes from concave to convex. It may be changed, may be changed from a concave shape to a flat surface, may be concave and may have a small curvature, or may be changed from a flat surface to a convex shape. Alternatively, the curvature may be increased while remaining convex.

このような、2液体の界面の形状(曲率)、およびその変化量は、2液体の種類、量、および温度、くぼみ102(液体レンズ101)の大きさおよび形状、並びに、電極間に印加される電圧の大きさ等により決定される。   The shape (curvature) of the interface between the two liquids and the amount of change are applied between the type, amount, and temperature of the two liquids, the size and shape of the depression 102 (liquid lens 101), and between the electrodes. It is determined by the magnitude of the voltage to be determined.

同様に、上述した液体レンズ201も、上部電極220と下部電極215との間の電圧印加に応じて、無極性液体218と極性液体219の2液体の界面の形状が変化するようになされていればよく、液体レンズ101の場合と同様に、これらの電極間に電圧が印加されていないときの無極性液体218と極性液体219の2液体の界面の形状(曲率)、および、この電極間に印加される電圧の大きさは、ともに任意である。   Similarly, the liquid lens 201 described above is configured such that the shape of the interface between the two liquids of the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 changes in accordance with the voltage application between the upper electrode 220 and the lower electrode 215. As in the case of the liquid lens 101, the shape (curvature) of the interface between the two liquids of the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 when no voltage is applied between these electrodes, and between these electrodes The magnitude of the applied voltage is arbitrary.

つまり、液体レンズ201の場合も、例えば、上述した液体レンズ201の、上部電極220と下部電極215との間に電圧が印加されることにより、無極性液体218と極性液体219の2液体の界面が、凹状から凸状に変化するようにしてもよいし、凹状から平面に変化するようにしてもよいし、凹状のままで曲率が小さくなるようにしてもよいし、平面から凸状に変化するようにしてもよいし、凸状のままで曲率が大きくなるようにしてもよい。   That is, in the case of the liquid lens 201, for example, when a voltage is applied between the upper electrode 220 and the lower electrode 215 of the liquid lens 201 described above, the interface between the two liquids of the nonpolar liquid 218 and the polar liquid 219 is obtained. However, it may be changed from a concave shape to a convex shape, may be changed from a concave shape to a flat surface, may be concave and may have a small curvature, or may be changed from a flat surface to a convex shape. Alternatively, the curvature may be increased while maintaining the convex shape.

このような、2液体の界面の形状(曲率)、およびその変化量は、2液体の種類、量、および温度、くぼみ202(液体レンズ201)の大きさおよび形状、並びに、電極間に印加される電圧の大きさ等により決定される。   The shape (curvature) of the interface between the two liquids and the amount of change are applied between the type, amount, and temperature of the two liquids, the size and shape of the depression 202 (liquid lens 201), and between the electrodes. It is determined by the magnitude of the voltage to be determined.

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。   The embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

従来の焦点可変液体レンズの構成例を説明する図である。It is a figure explaining the structural example of the conventional focus variable liquid lens. 従来の焦点可変液体レンズにおける光の透過の様子を説明する図である。It is a figure explaining the mode of permeation | transmission of the light in the conventional focus variable liquid lens. 本発明を適用した液体レンズの一実施形態に係る構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example which concerns on one Embodiment of the liquid lens to which this invention is applied. 図3の液体レンズにおいて電圧を印加した場合の界面の様子の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the mode of the interface at the time of applying a voltage in the liquid lens of FIG. 図3の液体レンズにおける界面の湾曲率を説明する図である。It is a figure explaining the curvature of the interface in the liquid lens of FIG. 図3の液体レンズにおける界面の湾曲率を説明する図である。It is a figure explaining the curvature of the interface in the liquid lens of FIG. 図3の液体レンズを用いた液体レンズアレイの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the liquid lens array using the liquid lens of FIG. 本発明を適用した液体レンズの一実施形態に係る他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example which concerns on one Embodiment of the liquid lens to which this invention is applied. 図8の液体レンズにおいて電圧を印加した場合の界面の様子の例を説明する図である。It is a figure explaining the example of the mode of the interface at the time of applying a voltage in the liquid lens of FIG. 図8の液体レンズにおける界面の湾曲率を説明する図である。It is a figure explaining the curvature of the interface in the liquid lens of FIG. 図8の液体レンズにおける界面の湾曲率を説明する図である。It is a figure explaining the curvature of the interface in the liquid lens of FIG. 図8の液体レンズを用いた液体レンズアレイの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the liquid lens array using the liquid lens of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

101 液体レンズ, 102 くぼみ, 111 透明基板, 112 透明天板, 113−1および113−2 側壁, 115−1および115−2 下部電極, 117 絶縁膜, 118 無極性液体, 119 極性液体, 120 上部電極, 131 電源, 132 スイッチ, 151 断面, 152 界面, 153 断面, 161 液体レンズアレイ, 201 液体レンズ, 202 くぼみ, 211 透明基板, 212 透明天板, 213−1および213−2 側壁, 215−1および215−2 下部電極, 217 絶縁膜, 218 無極性液体, 219 極性液体, 220 上部電極, 231 電源, 232 スイッチ, 251 断面, 252 界面, 253 断面, 261 液体レンズアレイ   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Liquid lens, 102 Indentation, 111 Transparent substrate, 112 Transparent top plate, 113-1 and 113-2 Side wall, 115-1 and 115-2 Lower electrode, 117 Insulating film, 118 Nonpolar liquid, 119 Polar liquid, 120 Upper part Electrode, 131 power supply, 132 switch, 151 cross section, 152 interface, 153 cross section, 161 liquid lens array, 201 liquid lens, 202 depression, 211 transparent substrate, 212 transparent top plate, 213-1 and 213-2 side wall, 215-1 And 215-2 lower electrode, 217 insulating film, 218 nonpolar liquid, 219 polar liquid, 220 upper electrode, 231 power supply, 232 switch, 251 cross section, 252 interface, 253 cross section, 261 liquid lens array

Claims (4)

くぼみ内の極性液体と無極性液体との界面の形状を電圧の印加によって制御することにより、前記界面の透過光の光路を制御する液体レンズがアレイ状に配置される液体レンズアレイであって、
前記液体レンズの外形およびくぼみの上面が6角形であり、各液体レンズが、ハニカム構造を形成するように並べられ、
前記くぼみの側面に設けられる、前記極性液体への電圧印加用の電極を、隣接する前記液体レンズ同士で共有する
液体レンズアレイ。
By controlling the shape of the interface between the polar liquid and the nonpolar liquid in the recess by applying a voltage, the liquid lens that controls the optical path of the transmitted light of the interface is a liquid lens array,
The outer shape of the liquid lens and the upper surface of the recess are hexagonal, and each liquid lens is arranged so as to form a honeycomb structure,
A liquid lens array in which electrodes for applying a voltage to the polar liquid provided on each side surface of the depression are shared by the adjacent liquid lenses.
隣接する液体レンズ同士のくぼみは、互いに同一の、表面に絶縁膜が形成される前記電極により側面が形成される
請求項1に記載の液体レンズアレイ。
The liquid lens array according to claim 1, wherein the recesses between adjacent liquid lenses have the same side surface formed by the electrodes having the same surface and an insulating film formed thereon.
前記液体レンズの電極間に電圧が印加されることにより、前記界面が、凹状から凸状若しくは平面に変化する、または、凹状のままで曲率が小さくなる
請求項1に記載の液体レンズアレイ。
The liquid lens array according to claim 1 , wherein the interface changes from a concave shape to a convex shape or a flat surface by applying a voltage between the electrodes of the liquid lens, or the curvature remains small while remaining in the concave shape .
前記液体レンズの電極間に電圧が印加されることにより、前記界面が、平面から凸状に変化する、若しくは、凸状のままで曲率が大きくなる
請求項1に記載の液体レンズアレイ。
When a voltage is applied between the electrodes of the liquid lens, the interface changes from a flat surface to a convex shape, or the curvature remains large while remaining convex.
The liquid lens array according to claim 1 .
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