光学素子
【課題】偏心の発生を防止しつつ光学素子の簡素化および低コスト化、低消費電力化を図る上で有利な光学素子を提供する。
【解決手段】光学素子１０は、容器１２と、第１、第２の液体１４、１６と、第１の電極１８と、第２の電極２０と、電圧印加手段２２とを含んで構成されている。第２の電極２０は、容器１２の厚さ方向と直交する平面内において容器１２の厚さ方向に延在する単一の仮想軸３８を中心として放射方向に延在する複数の電極部４０で構成され、隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されている。
【解決手段】光学素子１０は、容器１２と、第１、第２の液体１４、１６と、第１の電極１８と、第２の電極２０と、電圧印加手段２２とを含んで構成されている。第２の電極２０は、容器１２の厚さ方向と直交する平面内において容器１２の厚さ方向に延在する単一の仮想軸３８を中心として放射方向に延在する複数の電極部４０で構成され、隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気毛管現象（エレクトロウエッティング現象）を用いて第１、第２の液体間の界面形状を変化させることによって光学特性を変化させる光学素子が提案されている。
このような光学素子では、互いに対向する第１、第２の端面壁と、第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器を備えている。
そして、有極性または導電性を有する第１の液体と、収容室に封入され第１の液体と互いに混合しない第２の液体とを収容室に封入し、第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極を設け、第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加することで、第１、第２の液体間の界面形状を変化させている。
ところで、このような光学素子が絞りを構成するものであった場合、絞りの開口が偏心すると、また、光学素子がレンズを構成するものであった場合、レンズが偏心すると、光学素子の光学特性に悪影響を与える。
このような偏心の発生を防止するために、光学素子の第１の電極または第２の電極のうち一方の電極を複数の電極部に分割し、各電極部に与える電圧を偏心量に応じてそれぞれ制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７７２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記の従来技術では、光学素子の偏心に応じて複数の電極部に印加する電圧をそれぞれ異ならせて印加する制御回路などが必要となるため、光学素子の簡素化および低コスト化を図る上で不利となり、また、電圧印加手段は各電極部に対して異なる電圧を印加しなくてはならないので、電圧印加手段の動作時の低消費電力化を図る上でも不利であった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、偏心の発生を防止しつつ光学素子の簡素化および低コスト化、低消費電力化を図る上で有利な光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の目的を達成するため、本発明は、互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記第１の液体の透過率は第２の液体の透過率よりも低く形成され、前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面が変形し、前記第１、第２の端面壁および前記第２の液体部分を通り前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に延在する光の透過路が形成される光学素子であって、前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、前記各第１の非電極部は、前記半径方向外方に至るにつれて前記第１の非電極部の幅が次第に小さくなるように形成されていることを特徴とする。
また本発明は、互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記第１の液体の透過率は第２の液体の透過率よりも低く形成され、前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面が変形し、前記第１、第２の端面壁および前記第２の液体部分を通り前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に延在する光の透過路が形成される光学素子であって、前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、前記各第１の非電極部は、前記半径方向に沿って均一の幅を有していることを特徴とする。
また本発明は、互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、前記収容室に封入された有極性または導電性を有する透明な第１の液体と、前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない透明な第２の液体と、前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、前記各第１の非電極部は、前記半径方向外方に至るにつれて前記第１の非電極部の幅が次第に小さくなるように形成されていることを特徴とする。
また本発明は、互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、前記収容室に封入された有極性または導電性を有する透明な第１の液体と、前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない透明な第２の液体と、前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、前記各第１の非電極部は、前記半径方向に沿って均一の幅を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の光学素子によれば、各電極部に対して同一の電圧を印加しているにも拘わらず、第２の液体の中心と仮想軸が合致する位置で第１の液体と第２の液体の界面の形状が安定するため、光学素子の偏心が防止される。
したがって、光学素子の光学特性の低下を防止する上で有利となることは無論のこと、従来の光学素子のように光の透過路の偏心に応じて複数の電極部に印加する電圧をそれぞれ異ならせて印加する制御回路などが不要となるため、光学素子の簡素化および低コスト化を図る上で有利となり、低消費電力化を図る上でも有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の光学素子が用いる電気毛管現象（エレクトロウエッティング現象）の原理について説明する。
図１は電気毛管現象の原理説明図であり、（Ａ）は電圧印加前の状態を示す図、（Ｂ）は電圧印加後の状態を示す図である。
図１（Ａ）に示すように、基板１の表面上に絶縁膜２が形成され、この絶縁膜２の表面に有極性または導電性を有する第１の液体３が位置しており、第１の液体３には第１の電極４が電気的に接続されている。
絶縁膜２と基板１の間には第２の電極５が形成されている。
図１（Ａ）に示すように、第１の電極４と第２の電極５との間に電圧Ｅが印加されていない状態では、第１の液体４は表面張力によってその表面が上方に凸のほぼ球面をなしている。このときに絶縁膜２の表面と、第１の液体３が絶縁膜２に接触している部分における液面の角度θ、すなわち接触角θをθ０とする。なお、接触角θは液体が空気に面した状態で測定されるものであり、言い換えると、気液界面において測定されるものである。
ところが、図１（Ｂ）に示すように、第１の電極４と第２の電極５との間に電圧Ｅが印加されることで第１の液体４に電界がかけられると、絶縁膜２の表面に例えばマイナス電荷が帯電することで第１の液体３を構成する分子に電界（静電気力）が作用する。これにより、第１の液体３を構成する分子が引き寄せされることで、第１の液体３の絶縁膜２に対する濡れ性が良くなり、接触角θはθ０よりも小さなθ１となる。また、接触角θは電圧Ｅの値が大きくなるに従って小さくなる。
このような現象を電気毛管現象という。
【０００７】
次に、本実施の形態の光学素子１０について説明する。
本実施の形態において光学素子１０は絞りを構成している。
図２は光学素子１０の構成を示す縦断面図、図３は光学素子１０の斜視図、図４は図２のＡＡ線矢視図である。
図２、図３に示すように、光学素子１０は、容器１２と、第１の液体１４と、第２の液体１６と、第１の電極１８と、第２の電極２０と、電圧印加手段２２とを含んで構成されている。
容器１２は、互いに対向し平行をなして延在する第１の端面壁２４、第２の端面壁２６と、これら第１、第２の端面壁２４、２６を接続する側面壁２８とを有し、それら第１、第２の端面壁２４、２６、側面壁２８とにより密閉された収容室３０を有している。
ここで容器１２の厚さ方向とは、第１の端面壁２４と第２の端面壁２６とが互いに対向する方向をいう。
本実施の形態では、第１、第２の端面壁２４、２６は同形同大に形成された矩形板状を呈し、側面壁２８は第１、第２の端面壁２４、２６の輪郭に収まる大きさの円筒壁状を呈し、収容室３０は扁平な円柱状を呈している。
また、第１、第２の端面壁２４、２６および側面壁２８は、絶縁性を有する材料で形成され、さらに、第１、第２の端面壁２４、２６は光を透過する透明な材料で形成されている。
第１、第２の端面壁２４、２６を構成する材料として、例えば、透明で絶縁性を有する合成樹脂材料あるいは透明なガラス材料を用いることができる。
【０００８】
第１の液体１４は、有極性または導電性を有し収容室３０に封入されている。
第２の液体１６は、第１の液体１４と互いに混合しないものであり収容室３０に封入されている。
また、第１の液体１４と第２の液体１６は実質的に等しい比重を有しかつ第１の液体１４の透過率は第２の液体１６の透過率よりも低くなるように形成されている。
本実施の形態では、第１の液体１４は、例えば、純水とエタノールとエチレングリコールを混合した液体に光を透過しない材料からなる微粒子が混合されることで形成されている。
前記微粒子としては、例えばカーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックを用いる場合には、カーボンブラックが、第１の液体１４に対して満遍なく混合されるように、それらの表面に親水コーティング処理をなすことが好ましい。前記親水コーティング処理は、例えば、カーボンブラックの表面に親水基を形成することでなされる。
また、本実施の形態では、第２の液体１６はシリコンオイルで構成されている。
なお、第１の液体１４として使用できる液体としては、本実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ニトロメタン、無水酢酸、酢酸メチル、酢酸エチル、メタノール、アセトニトリル、アセトン、エタノール、プロピオニトリル、テトロヒドロフラン、ｎ−ヘキサン、２−プロパノール、２−ブタノン、ｎ−ブチロニトリル、１−プロパノール、１−ブタノール、ジメチルスルホキシド、クロロベンゼン、エチレングリコール、ホルムアミド、ニトロベンゼン、炭酸プロピレン、１，２−ジクロロエタン、二硫化炭素、クロロホルム、ブロモベンゼン、四塩化炭素、トリクロロ酢酸無水物、トルエン、ベンゼン、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、リン酸トリブチル、ピリジン、ベンゾニトル、アニリン、１，４−ジオキサン、ヘキサメチルホスホルアミドなどが挙げられる。
また、第２の液体１６として使用できる液体は、例えば、シリコン、デカン系、オクタン系、ノナン、ヘプタンなどが挙げられる。
また、第１の液体１４および第２の液体１６は、それぞれ単一の液体で形成してもよいし、複数の液体を混合して形成してもよい。要は、第１の液体１４と第２の液体１６が実質的に等しい比重を有するように形成されていればよい。
【０００９】
第１、第２の電極１８、２０は、第１の液体１４に電界をかけるためのものである。
第１の電極１８は、第１の端面壁２４が収容室３０に臨む箇所に形成され、本実施の形態では、第１の端面壁２４が収容室３０に臨む内面全域に形成されている。
より詳細には、本実施の形態では、後述するように、絞りの動作速度の高速化を図るために親水膜３４が用いられており、第１の電極１８が第１の液体１４に臨む箇所に親水膜３４が設けられ、第１の電極１８は親水膜３４を介して第１の液体１４に臨むように配設されている。
第２の電極２０は、収容室３０に臨む第２の端面壁２６の内面の部分に形成されている。
第１、第２の電極１８、２０は、例えば、光を透過可能なＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ膜）などの導電材料で形成されている。
電圧印加手段２２は、容器１２の外部に設けられ出力電圧が可変であり、電圧印加手段２２の正電圧出力端子が第１の電極１８に電気的に接続され、電圧印加手段２２の負電圧出力端子が第２の電極２０に電気的に接続されている。
なお、本実施の形態では、第１の液体１４に直流電圧を印加することで電気毛管現象を発生させる場合について説明するが、第１の液体１４に印加する電圧は直流電圧に限定されるものではなく、交流電圧やパルス電圧、あるいは、ステップ状に増減する電圧など、どのような電圧を用いてもよく、要は第１の液体１４に電気毛管現象を発生させることができればよい。
【００１０】
また、収容室３０に臨む第２の端面壁２６の内面およびこの内面に設けられた第２の電極２０上に絶縁膜３２が形成されている。
したがって、第１の電極１８と第２の電極２０に電圧が印加されることで絶縁膜３２の表面に例えばマイナス電荷が帯電され、これにより第１の液体１４に電界がかかり、第１の液体１４を構成する分子に電界（静電気力）が作用して電気毛管現象が発生するように構成されている。
【００１１】
また、図２に示すように、第１の電極１８の全域および側面壁２８の内面全域を覆うように、光を透過する透明な親水膜３４（特許請求の範囲の第１の膜に相当）が形成されている。
親水膜３４は第１の液体１４に対する濡れ性が第２の液体１６に対する濡れ性よりも高くなるように構成されたものであり、言い換えると、親水膜３４に対する第１の液体１４の接触角は、親水膜３４に対する第２の液体１６の接触角よりも小さい値となるように構成されている。
親水膜３４は、例えば親水性ポリマーや界面活性剤を第１の電極１８、側面壁２８の内面に塗布することで形成することができ、従来公知の様々な材料を採用可能である。
また、本実施の形態では、図２に示すように、第２の端面壁２６上の第２の電極２０上に設けられた絶縁膜３２の全域を覆うように、光を透過する透明な撥水膜３６（特許請求の範囲の第２の膜に相当）が形成されている。
撥水膜３６は第２の液体１６に対する濡れ性が第１の液体１４に対する濡れ性よりも高くなるように構成されている。言い換えると、撥水膜３６に対する第２の液体１６の接触角は、撥水膜３６に対する第１の液体１４の接触角よりも小さい値となるように構成されている。
撥水膜３６は、親油性を有する膜であり、例えば、シリコンを主成分とする材料を焼き付けることで、あるいは、非結晶フッ素樹脂からなる材料を成膜することで形成することができ、撥水膜３６としては、従来公知の様々な材料を採用可能である。
なお、図４では親水膜３４、撥水膜３６の図示を省略している。
【００１２】
次に第２の電極２０について詳細に説明する。
図４に示すように、第２の電極２０は、容器１２（図２、図３参照）の厚さ方向に延在する単一の仮想軸３８を中心として放射方向に延在する複数の電極部４０で構成されている。
本実施の形態では、第２の電極２０は同形同大の４つの電極部４０で構成され、各電極部４０の半径方向の外側に位置する部分４００２が互いに接続されている。したがって、電圧印加手段２２により第２の電極２０に印加される電圧、すなわち、各電極部４０に印加される電圧は同一電圧となる。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の４つの第１の非電極部４２が形成されている。
各電極部４０および各第１の非電極部４２は、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されている。
また、仮想軸３８を中心とする単一の円周上において電極部４０の幅は第１の非電極部４２の幅よりも常に大きな寸法で形成されている。
本実施の形態では、各電極部４０は、仮想軸３８を中心として半径方向外側に扇形状に延在し、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて幅が次第に小さくなる二等辺三角形状に延在し、第１の非電極部４２の先端は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上に位置している。
また、本実施の形態では、仮想軸３８を中心とする略円形の範囲に電極部４０が形成されていない第２の非電極部４４が設けられている。
各電極部４０は第２の非電極部４４の半径方向の外側に設けられ、各電極部４０の前記半径方向の内縁部は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上を延在している。
各第１の非電極部４２は、第２の非電極部４４の周方向に間隔をおいた外周部から第２の非電極部４４の半径方向の外側に突出して設けられ、各第１の非電極部４２は第２の非電極部４４の外周部に接続されている。
したがって、各電極部４０の内周部と第２の非電極部４４の外周部との境に円弧部４０Ａが形成されることになる。
【００１３】
したがって、図２に示すように、第１の液体１４が位置する第１の端面壁２４内面に位置する第１の液体１４箇所の全域は、親水膜３４を介して第１の電極１８に臨んだ状態となり、かつ、第２の液体１６が位置する第２の端面壁２６内面に位置する第２の液体１６の箇所の全域は、撥水膜３６、絶縁膜３２を介して第２の電極２０に臨んだ状態となる。
したがって、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖが印加され、絶縁膜３２の表面に例えばマイナス電荷が帯電され、これにより第１の液体１４に電界がかかり、第１の液体１４を構成する分子に電界（静電気力）が作用して電気毛管現象が発生することになる。
【００１４】
次に、光学素子１０の動作について説明する。
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は光学素子１０の第１、第２の電極１８、２０に電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が印加された場合の動作を説明する断面図である。
図２に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖが印加されない状態では、第１、第２の液体１４、１６の界面４８の形状は第１、第２の液体１４、１６の表面張力、撥水膜３６上の界面張力のバランスによって決定される。
したがって、撥水膜３６に対する第１の液体１４の接触角と第２の液体１６の接触角との差が大きいほど、撥水膜３６上において第２の液体１６はより扁平に広がり、第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状が平坦面に近い曲面となる。
また、第１の液体１４は、第１の端面壁２４上の親水膜３４から側面壁２８上の親水膜３４を覆うように位置している。
したがって、第１の液体１４のうち側面壁２８と第２の端面壁２６の界面付近の環状の箇所に位置する第１の液体１４は、撥水膜３６に直接接するが、第２の液体１６は側面壁２８上の親水膜３４に接しない状態となる。
そのため、第１の液体１４が撥水膜３６に接触した環状部分は、第２の液体１６を介在させることなく、撥水膜３６、絶縁膜３２を挟んで第２の電極２０に対向している。
この際、第１の液体１４が光の透過方向と直交する方向の全域にわたって延在することにより容器１２の厚さ方向に進行する光は遮断された状態となる。
【００１５】
次に、図５（Ａ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ１（＞０）が印加されると、電気毛管現象により、界面４８が第２の液体１６から第１の液体１４に向かって凸状の曲面（球面）となるように変形し、界面４８の中央が第１の端面壁２４（親水膜３４）に接触する。
これにより、第１の端面壁２４（親水膜３４）上で界面４８が接触している領域には、第１の液体１４が存在しなくなり、収容室３０に第２の液体１６のみが存在する領域５０が形成され、この領域５０により第１、第２の端面壁２４、２６を通り容器１２の厚さ方向に延在する光の透過路５２が形成される。すなわち、光の透過路５２が開口５２Ａを構成し、光の透過路５２（開口５２Ａ）の直径が絞りの開口径Ｄ１となる。
【００１６】
次に、図５（Ｂ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ２（＞Ｖ１）が印加されると、界面４８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜がさらに大きくなる。
そして、収容室３０に形成された第２の液体１６のみが存在する領域５０の直径が拡大され、光の透過路５２の直径、すなわち絞りの開口径がＤ１からＤ２に拡径される。
【００１７】
次に、図５（Ｃ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ３（＞Ｖ２）が印加されると、界面４８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜がさらに大きくなる。
そして、収容室３０に形成された第２の液体１６のみが存在する領域５０の直径がさらに拡大され、光の透過路５２の直径、すなわち絞りの開口径が最大値であるＤ３（＞Ｄ２）に拡径される。
したがって、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に印加される電圧を調整することで、第２の液体１６のみが存在する領域５０の直径を拡大および縮小させて絞りの開口径を調整することができる。
なお、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、符号θ１、θ２、θ３は第１の液体１４の接触角を示しており、第１の液体１４にかけられる電界が大きくなるほど、接触角が小さくなり、第１の液体１４の濡れ性が高くなっている。
【００１８】
なお、親水膜３４および撥水膜３６は省略することも可能であるが、本実施の形態のように親水膜３４および撥水膜３６を用いると次の利点を有する。
第１の電極１８の全域および側面壁２８の内面全域を覆うように、光を透過する透明な親水膜３４（第１の膜に相当）が形成されていると、第１の液体１４が親水膜３４に対して良く濡れる。したがって、第２の液体１６が第１の端面壁２４にいったん接触した後で第１の端面壁２４から離れる際に、親水膜３４から第２の液体１６が離間しやすくなり、絞りの動作速度の高速化が図られる。
また、第２の端面壁２６上の第２の電極２０上に設けられた絶縁膜３２の全域を覆うように、光を透過する透明な撥水膜３６が形成されていると、撥水膜３６上で第１の液体１４の液面が円滑に動きやすいので、絞りの動作速度の高速化が図られる。
【００１９】
次に、第１の液体１４、第２の液体１６の界面４８の形状の変化について詳細に説明する。
第１の電極１８、第２の電極２０の間に電圧Ｖが印加された場合、図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８がなす角度を接触角θとすると、接触角θは式（１）で示される。
cosθ(V)=cosθ(V=0)＋ε0・εｒ・V2/2γt （１）
ここで、cosθ(V)は印加電圧V[V]の時の接触角、cosθ(V=0)は電圧無印加時の接触角、ε0は真空の誘電率8.85×10-12[F/m]、εｒは絶縁膜３２の比誘電率、Vは印加電圧[V]、tは絶縁膜３２の厚み[m]、γは第１の液体１４と第２の液体１６間の界面張力（または界面エネルギー）[N/m]である。
すなわち、電圧Ｖの増減により接触角θが増減し（第１の液体１４の濡れ性が変化し）、これにより第１の液体１４が第２の液体１６を押す力が変化し、界面４８の形状が変化するのである。
【００２０】
次に、上述した第１の液体１４、第２の液体１６の界面４８の形状の変化についてさらに詳細に説明する。
まず、図５（Ａ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ１（＞０）が印加された場合について説明する。
図６は図５（Ａ）の平面図であり、図中、一点鎖線は第１の端面壁２４（親水膜３４）上での界面４８ａを示し、二点鎖線は第２の端面壁２６（撥水膜３６）上での界面４８ｂを示す。
図７は図５（Ａ）における第２の液体１６の形状を模式的に示す斜視図である。
図６、図７に示すように、第１の端面壁２４上において界面４８ａは、仮想軸３８を中心とするほぼ円形を呈している。
また、第２の端面壁２６上において界面４８ｂは、仮想軸３８を中心とする第２の非電極部４４の半径方向の外側に位置する円周上を延在する４つの円弧状部分４８ｂ１と、隣り合う円弧状部分４８ｂ１を接続し円弧状部分４８ｂ１よりも前記円周から半径方向外方に突出する４つの突出部分４８ｂ２とから形成されている。
【００２１】
次に、図５（Ｂ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ２（＞Ｖ１）が印加された場合について詳細に説明する。
図８は図５（Ｂ）における第２の液体１６の形状を模式的に示す斜視図である。
図８に示すように、第２の液体１６は第１の液体１４によって押されることにより、第１の端面壁２４上における界面４８ａの直径が拡大され、第２の端面壁２６上における界面４８ｂは、第１、第２の非電極部４２、４４の輪郭に近接した位置に後退する。
【００２２】
次に、図５（Ｃ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ３（＞Ｖ２）が印加された場合について詳細に説明する。
図９は図５（Ｃ）の平面図である。
図９に示すように、第２の液体１６は第１の液体１４によってさらに押されることにより、第１の端面壁２４上における界面４８ａの直径が最大に拡大され、第１の端面壁２４上における界面４８ｂは、第１、第２の非電極部４２、４４の輪郭と合致した位置に後退する。
この際、第２の液体１６は、第２の端面壁２６上において第１、第２の非電極部４２、４４の全域にわたって延在する。
したがって、第２の液体１６は、第２の非電極部４４上に位置する部分の外周から各第１の非電極部４２の上に沿って４つの腕が第２の非電極部４４の半径方向外方に突出することになる。そのため、第２の液体１６の中心部分（第２の電極部分４２の上に位置する部分）の外周はそれら４つの腕の部分に引っ張られて変形する。
この結果、第１の端面壁２４上における界面４８ａの形状は、各第１の非電極部４２上に四隅が位置するほぼ矩形状を呈する。
【００２３】
このように、第１の液体１４は、それに印加される電圧によって接触角（第１の液体１４の濡れ性）が変化することで移動し第２の液体１６を押す。したがって、第２の端面壁２６上において、界面４８は、電圧が印加される電極部４０上のみで移動し、電圧が印加されない第１、第２の非電極部４２、４４上には移動しない。
言い換えると、第２の端面壁２６上において、第１、第２の非電極部４２、４４上には第２の液体１６が常時位置しており、かつ、第２の液体１６は第１の液体１４が第２の非電極部４４の半径方向外方に移動するのに伴って第１、第２の非電極部４２、４４から電極部４０上に広がるように移動する。
【００２４】
このように第１の電極１８、第２の電極２０の間に印加する電圧をＶ１からＶ３にわたって増減させることで界面４８の形状が変化し開口径がＤ１からＤ３にわたって変化するが、第１の電極１８、第２の電極２０の間に印加される電圧の変化に拘わらず、図５に示す光の透過路５２（開口５２Ａ）は、その中心が常に仮想軸３８と合致した状態に保たれており、光の透過路５２の中心が仮想軸３８からずれて偏心を生じても、光の透過路５２の中心が仮想軸３８と合致するように自動的に復元される。このことについて詳細に説明する。
図１０は光の透過路５２の中心が仮想軸３８と合致した状態を示す説明図、図１１は光の透過路５２の中心が仮想軸３８からずれて偏心した状態を示す説明図、図１２は図１１の斜視図である。
なお、図１０、図１１、図１２においては、説明の便宜上、仮想軸３８と直交する絶縁膜３２上において仮想軸３８と直交し、かつ、互いに直交する２本の座標軸Ｘ、Ｙによって区切られる４つの象限を第１象限Ａ、第２象限Ｂ、第３象限Ｃ、第４象限Ｄとして説明する。
また、各電極部４０は第１象限Ａ、第２象限Ｂ、第３象限Ｃ、第４象限Ｄのそれぞれに位置している。
【００２５】
図１０に示すように、光の透過路５２（図５参照）に偏心が生じていない状態では、各電極部４０上に位置している第１の液体１４の面積は互いに等しく、かつ、各電極部４０上に位置している第２の液体１６の面積は互いに等しい。言い換えると、各電極部４０上に位置している第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８ｂ１の長さは互いに等しい。
ところが、図１１、図１２に示すように、例えば、第２の液体１６が第２象限Ｂの方向に移動して、光の透過路５２に偏心が生じると、第２の象限Ｂの電極部４０上に位置している界面４８ｂ１の長さと、第４の象限Ｄの電極部４０上に位置している界面４８ｂ１の長さとが等しくなくなる。
具体的には、第２の象限Ｂの電極部４０上に位置している界面４８ｂ１の長さは、第４の象限Ｄの電極部４０上に位置している界面４８ｂ１の長さよりも長くなる。
これは、各電極部４０および各第１の非電極部４２は、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されているためである。
したがって、各電極部４０に印加される電圧が同じであれば（同電位であれば）、第１の液体１４が第２の液体１６を押す単位長当たりの力は各象限で同じであるが、電極部４０上に位置している界面４８ｂ１の長さが長くなるため、第２の液体１６を押す力が界面４８ｂ１の長さに比例して大きくなり、第２の液体１６を押す力は第４象限Ｄより第２象限Ｂのほうが大きく働くことになる。
そのため、第４の象限Ｄの電極部４０上の界面４８ｂ１の長さが第２の象限Ｂの電極部４０上の界面４８ｂ１の長さよりも長いことにより、第２の象限Ｂ上の第１の液体１４が第２の液体１６を押す力の方が、第４の象限Ｄ上の第１の液体１４が第２の液体１６を押す力よりも大きくなる。
その結果、第１の液体１４によって第２の液体１６を押す力がバランスするところまで第２の液体１６が押し戻され、すなわち、図１０に示すように、第２の象限Ｂの界面４８ｂ１の長さと第４の象限Ｄの界面４８ｂ１の長さとが等しくなるところまで第２の液体１６が押し戻される。これにより、第２の液体１６の中心と仮想軸３８が合致する位置となり、この位置で第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状が安定し、光の透過路５２の偏心が防止される。
【００２６】
また、図８に示すように、第２の液体１６は、第２の非電極部４４上に位置する部分の外周から各第１の非電極部４２の上に沿って４つの腕が第２の非電極部４４の半径方向外方に突出しており、言い換えると、各第１の非電極部４２の上に留まった第２の液体１６によって４つの腕が形成されている。
そのため、第２の液体１６の中心部分（第２の電極部分４２の上に位置する部分）の外周はそれら４つの腕の部分に引っ張られた状態となっており、これにより第２の液体１６はその中心部分が仮想軸３８に合致するように常時付勢されている。
したがって、図１２に示すように、第２の液体１６が第２象限Ｂの方向に移動して第２の液体１６の中心部分が仮想軸３８から偏心すると、第２の液体１６の中心部分に作用する前記４つの腕の部分による力のバランスが崩れ、４つの腕の部分による力は、第２の液体１６の中心と仮想軸３８が合致する方向に作用する。
この作用により、第２の液体１６は、その中心と仮想軸３８が合致する位置により確実に復元され、この位置で第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状がより一層安定し、光の透過路５２の偏心の防止がより効果的に実現される。
上述した第２の液体１６の中心部分に対する前記４つの腕の部分の作用については、例えば次のように説明することができる。
すなわち、太鼓の胴に皮を張って留める場合、皮の中心を胴の中心軸に合致させる必要がある。
この際、胴の中心軸の周方向に位置する皮の数箇所を胴に仮止めしておき、それら数箇所を少しずつ胴の外方に向けて引っ張ると、皮の中心を胴の中心軸に容易に合致させることができる。
これと同様に、第２の液体１６に対して前記４つの腕の部分によって半径方向外方に向かう方向の力が作用することにより、第２の液体１６の中心を仮想軸３８と容易に合致させることができる。
また、第２の液体１６が各第１の非電極部４２上に留まっている状態で第１の電極１８、第２の電極２０の間に印加される電圧を増減した場合、第２の液体１６は前記４つの腕の部分に沿って移動するため、第２の液体１６を、仮想軸３８を中心とする円の周方向にわたって均一にかつ円滑に移動させる上で有利となる。
【００２７】
上述した光学素子１０は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置の撮影光学系に適用される。
図１３は光学素子１０を撮像装置の撮影光学系に適用した例を示す構成図である。
図１３に示すように、撮像装置１００は、被写体像を撮像するＣＣＤなどの撮像素子１０２と、前記被写体像を撮像素子１０２に導く撮影光学系１０４とを含んで構成されている。
撮影光学系１０４は、その光軸Ｌ上において、被写体から撮像素子１０２に向かって、第１のレンズ群１０６、第２のレンズ群１０８、第３のレンズ群１１０、第４のレンズ群１１２、フィルタ群１１４がこの順番で配置されている。
本例においては、第１のレンズ群１０６、第３のレンズ群１１０が光軸方向に移動不能に設けられ、第２のレンズ群１０８がズームレンズとして光軸方向に移動可能に設けられ、第４のレンズ群１１２がフォーカスレンズとして光軸方向に移動可能に設けられている。
第１のレンズ群１０６によって導かれた被写体からの光束は第２のレンズ群１０８によって平行な光束とされ第３のレンズ群１１０に導かれて、第４のレンズ群１１２、フィルタ群１１４を介して撮像素子１０２の撮像面１０２に収束される。
光学素子１０は、仮想軸３８を撮影光学系１０４の光軸Ｌに合致させた状態で、平行な光束が通過する箇所である第２のレンズ群１０８と第３のレンズ群１１０の間に配置されている。
したがって、光学素子１０の光の透過路５２（開口５２Ａ）が拡縮することにより、撮像面１０２Ａに導かれる光束量が増減されることになる。
なお、複数の電極部４０の間に第１の非電極部４２が設けられていることから、厳密に言えば、第１の液体１４にかかる電界の力は仮想軸３８の周方向において均一ではなく、したがって、第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８も仮想軸３８の周方向において均一ではないため、光学素子１０の光の透過路５２（開口５２Ａ）の形状も正円ではなく、半径方向の寸法が周方向に沿って変化している。
しかしながら、上述したように、絞りは、光束が平行した箇所に配置されるため、開口５２Ａの形状が光学特性に与える影響は無視することができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光学素子１０の各電極部４０および各第１の非電極部４２が、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されていることにより、各電極部４０に対して同一の電圧を印加しているにも拘わらず、第２の液体１６の中心と仮想軸３８が合致する位置で第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状が安定するため、光の透過路５２（開口５２Ａ）の偏心が防止される。
したがって、光学素子１０の光の透過路５２の偏心によって生じる収差や、周辺光量の不均一によるシェーディングの発生による光学特性の低下を防止する上で有利となることは無論のこと、従来の光学素子のように光の透過路の偏心に応じて複数の電極部４０に印加する電圧をそれぞれ異ならせて印加する制御回路などが不要となるため、光学素子１０の簡素化および低コスト化を図る上で有利となり、また、電圧印加手段２２は各電極部４０に対して同一の電圧を印加すればよいので電圧印加手段２２の動作時の低消費電力化を図る上でも有利となる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
図１４は第２の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。なお、以下の実施の形態では第１の実施の形態と同様または同一の部分、部材には同一の符号を付して説明する。
第２の実施の形態では、第２の電極２０を３つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を３つにした点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、図１４に示すように、第２の電極２０は同形同大の３つの電極部４０で構成され、各電極部４０の半径方向の外側に位置する部分４００２が互いに接続されている。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の３つの第１の非電極部４２が形成されている。
なお、第２の電極２０を３つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を３つにした点第１の非電極部４２を３つにした点以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
【００３０】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。
図１５は第３の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
第３の実施の形態では、第２の電極２０を６つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を６つにした点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、図１５に示すように、第２の電極２０は同形同大の６つの電極部４０で構成され、各電極部４０の半径方向の外側に位置する部分４００２が互いに接続されている。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の６つの第１の非電極部４２が形成されている。
なお、第２の電極２０を６つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を６つにした点以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
また、第３の実施の形態では、電極部４０および第１の非電極部４２の数が第１の実施の形態に比較して多いため、仮想軸３８を中心とする円の周方向における第１の液体１４にかかる電界の力の偏りがより均一化され、したがって、第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８も前記周方向において均一化されるため、光学素子１０の光の透過路５２（開口５２Ａ）の形状がより正円に近い形状となる利点がある。
【００３１】
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。
図１６は第４の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
第４の実施の形態では、第２の電極２０を８つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を８つにした点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、図１６に示すように、第２の電極２０は同形同大の８つの電極部４０で構成され、各電極部４０の半径方向の外側に位置する部分４００２が互いに接続されている。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の８つの第１の非電極部４２が形成されている。
なお、第２の電極２０を８つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を８つにした点以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第４の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
また、第４の実施の形態では、電極部４０および第１の非電極部４２の数が第３の実施の形態に比較して多いため、仮想軸３８を中心とする円の周方向における第１の液体１４にかかる電界の力の偏りがより均一化され、したがって、第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８も前記周方向において均一化されるため、光学素子１０の光の透過路５２（開口５２Ａ）の形状がより一層正円に近い形状となる利点がある。
【００３２】
（第５の実施の形態）
次に第５の実施の形態について説明する。
図１７は第５の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
第５の実施の形態では、第２の電極２０を構成する電極部４０の形状および第１の非電極部４２の形状が第４の実施の形態と異なっている。
すなわち、図４に示すように、第１の非電極部４２の形状は、第４の実施の形態では２等辺三角形であったのに対し、第５の実施の形態ではほぼ正三角形となっている。
これに対応し、隣り合う第１の非電極部４２間に位置する電極部４０の形状、すなわち、電極部４０を形成する扇形の形状も異なっている。
なお、第２の電極２０を構成する電極部４０の形状および第１の非電極部４２の形状以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第５の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
【００３３】
（第６の実施の形態）
次に第６の実施の形態について説明する。
図１８は第６の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
第６の実施の形態では、第１の非電極部４２の先端（仮想軸３８を中心とする半径方向外方の端部）の形状が第４の実施の形態と異なっている。
すなわち、図１８に示すように、各電極部４０の先端は、仮想軸３８を中心とする単一の円周上に位置するように円弧の形状となっている。
なお、電極部４０の先端の形状以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第６の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
【００３４】
（第７の実施の形態）
次に第７の実施の形態について説明する。
図１９は第７の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
第７の実施の形態では、第１の非電極部４２が、第２の非電極部４４の外周部に連続するように設けられている点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、第７の実施の形態では、各電極部４０の内周部と第２の非電極部４４の外周部との境に円弧部４０Ａ（図１４参照）が形成されておらず、第１の非電極部４２が、第２の非電極部４４の外周部に連続するように設けられている。したがって、各電極部４０の内周部は、仮想軸３８方向に凸の角度をもって形成されている。
また、第２の電極２０が５つの電極部４０で構成され、第１の非電極部４２が５つである点が第１の実施の形態と異なっている。
その他の構成については第１の実施の形態と同様である。
このような第７の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
【００３５】
（第８の実施の形態）
次に第８の実施の形態について説明する。
図２０は第８の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
図２０に示すように、第２の電極２０は、容器１２（図２、図３参照）の厚さ方向に延在する単一の仮想軸３８を中心として放射方向に延在する複数の電極部４０で構成されている。
本実施の形態では、第２の電極２０は同形同大の６つの電極部４０で構成され、各電極部４０の半径方向の外側に位置する部分４００２が互いに接続されている。したがって、電圧印加手段２２により第２の電極２０に印加される電圧、すなわち、各電極部４０に印加される電圧は同一電圧となる。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の６つの第１の非電極部４２が形成されている。
各電極部４０および各第１の非電極部４２は、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、前記半径方向に沿って均一の幅を有している。
また、仮想軸３８を中心とする単一の円周上において電極部４０の幅は第１の非電極部４２の幅よりも常に大きな寸法で形成されている。
本実施の形態では、各電極部４０は、仮想軸３８を中心として半径方向外側に扇形状に延在し、第１の非電極部４２の先端は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上に位置している。
また、本実施の形態では、仮想軸３８を中心とする略円形の範囲に電極部４０が形成されていない第２の非電極部４４が設けられている。
各電極部４０は第２の非電極部４４の半径方向の外側に設けられ、各電極部４０の前記半径方向の内縁部は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上を延在している。
各第１の非電極部４２は、第２の非電極部４４の周方向に間隔をおいた外周部から第２の非電極部４４の半径方向の外側に突出して設けられ、各第１の非電極部４２は第２の非電極部４４の外周部に接続されている。
したがって、各電極部４０の内周部と第２の非電極部４４の外周部との境に円弧部４０Ａが形成されることになる。
このような第８の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
【００３６】
（第９の実施の形態）
次に第９の実施の形態について説明する。
図２１は第９の実施の形態における光学素子１０の構成を示す縦断面図、図２２は図２１のＡＡ線矢視図である。
第９の実施の形態が第１乃至第８の実施の形態と異なるのは、光学素子１０がレンズを構成している点である。
第９の実施の形態の光学素子１０の構成は、第１、第２の液体１４、１６の組成が異なる点を除いて、ほぼ第１の実施の形態と同様であるため、以下では、第１の実施の形態と相違する部分について説明する。
光学素子１０は、電圧印加手段２２による電圧印加により第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状を曲面状に変形させることで、第１、第２の端面壁２４、２６が互いに対向する方向である容器１２の厚さ方向に進行して界面４８を通過する光を屈折させるものである。
図２１、図２２に示すように、光学素子１０は、第１の実施の形態と同様に、容器１２と、第１の液体１４と、第２の液体１６と、第１の電極１８と、第２の電極２０と、電圧印加手段２２とを含んで構成されている。
第１の液体１４は、有極性または導電性を有し収容室３０に封入されている。
第２の液体１６は、第１の液体１４と互いに混合しないものであり収容室３０に封入されている。
また、第１の液体１４と第２の液体１６は透明であり実質的に等しい比重を有しかつ第２の液体１６の屈折率は第１の液体１４の屈折率よりも高く形成されている。
第１の電極１８および第２の電極２０の形状配置は第１の実施の形態と同様である。
すなわち、第２の電極２０は、図２２に示すように、容器１２（図２０参照）の厚さ方向に延在する単一の仮想軸３８を中心として放射方向に延在する複数の電極部４０で構成されている。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の４つの第１の非電極部４２が形成されている。
各電極部４０および各第１の非電極部４２は、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されている。
また、仮想軸３８を中心とする単一の円周上において電極部４０の幅は第１の非電極部４２の幅よりも常に大きな寸法で形成されている。
本実施の形態では、各電極部４０は、仮想軸３８を中心として半径方向外側に扇形状に延在し、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて幅が次第に小さくなる二等辺三角形状に延在し、第１の非電極部４２の先端は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上に位置している。
また、本実施の形態では、仮想軸３８を中心とする略円形の範囲に電極部４０が形成されていない第２の非電極部４４が設けられている。
各電極部４０は第２の非電極部４４の半径方向の外側に設けられ、各電極部４０の前記半径方向の内縁部は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上を延在している。
各第１の非電極部４２は、第２の非電極部４４の周方向に間隔をおいた外周部から第２の非電極部４４の半径方向の外側に突出して設けられ、各第１の非電極部４２は第２の非電極部４４の外周部に接続されている。
したがって、各電極部４０の内周部と第２の非電極部４４の外周部との境に円弧部４０Ａが形成されることになる。
なお、図２２において二点鎖線は、第１の実施の形態を示す図６と同様に、第２の端面壁２６上での界面４８（４８ｂ、４８ｂ１、４８ｂ２）を示す。
【００３７】
次に、光学素子１０の動作について説明する。
図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は光学素子１０の第１、第２の電極１８、２０に電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が印加された場合の動作を説明する断面図である。
図２１に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖが印加されない状態では、第１、第２の液体１４、１６の界面４８の形状は第１、第２の液体１４、１６の表面張力、撥水膜３６上の界面張力のバランスによって決定され、第２の液体１６から第１の液体１４に向かって緩やかな凸状の曲面をなしている。
ここで、第２の液体１６の屈折率が第１の液体１４の屈折率よりも高く形成されていることから、第１、第２の端面壁２４、２６を通り容器１２の厚さ方向に進行して界面４８を通過する光は界面４８で屈折され、したがって、光学素子１０は光を収束させるパワーを有するレンズを構成している。
【００３８】
次に、図２３（Ａ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ１（＞０）が印加されると、電気毛管現象により、界面４８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜が大きくなる。
次に、図２３（Ｂ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ２（＞Ｖ１）が印加されると、界面４８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜がさらに大きくなる。
次に、図２３（Ｃ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ３（＞Ｖ２）が印加されると、界面４８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜がさらに大きくなる。
したがって、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に印加される電圧を調整することで、界面４８の曲率を変えてレンズの焦点距離を可変できる（レンズのパワーを可変できる）。
このようにレンズを構成する光学素子１０は、第１の実施の形態と同様に、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置の撮影光学系に適用可能である。
【００３９】
光学素子１０において、第１の電極１８、第２の電極２０の間に印加する電圧をＶ１からＶ３にわわたって増減させることで界面４８の形状が変化しレンズの焦点距離が変化するが、第１の電極１８、第２の電極２０の間に印加される電圧の変化に拘わらず、レンズは、その中心が常に仮想軸３８と合致した状態に保たれており、レンズの中心が仮想軸３８からずれて偏心を生じても、レンズの中心が仮想軸３８と合致するように自動的に復元される。
すなわち、第１の実施の形態と同様に、光学素子１０の各電極部４０および各第１の非電極部４２が、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されていることにより、各電極部４０に対して同一の電圧を印加しているにも拘わらず、第２の液体１６の中心と仮想軸３８が合致する位置で第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状が安定するため、レンズの偏心が防止される。
また、第１の実施の形態と同様に、第２の液体１６は、第２の非電極部４４上に位置する部分の外周から各第１の非電極部４２の上に沿って４つの腕が第２の非電極部４４の半径方向外方に突出しており、そのため、第２の液体１６の中心部分（第２の電極部分４２の上に位置する部分）の外周はそれら４つの腕の部分に引っ張られた状態となっており、これにより第２の液体１６はその中心部分が仮想軸３８に合致するように常時付勢され、したがって、第２の液体１６の中心部分に作用する前記４つの腕の部分による力は、第２の液体１６の中心と仮想軸３８が合致する方向に作用する。
この作用により、第２の液体１６は、その中心と仮想軸３８が合致する位置により確実に復元され、この位置で第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状がより一層安定し、レンズの偏心の防止がより効果的に実現される。
したがって、第９の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、光学素子１０の光学特性の低下を防止する上で有利となることは無論のこと、従来の光学素子のように偏心に応じて複数の電極部４０に印加する電圧をそれぞれ異ならせて印加する制御回路などが不要となるため、光学素子１０の簡素化および低コスト化を図る上で有利となり、また、電圧印加手段２２は各電極部４０に対して同一の電圧を印加すればよいので電圧印加手段２２の動作時の低消費電力化を図る上でも有利となる。
【００４０】
なお、第９の実施の形態では、光学素子１０の第２の電極２０が第１の実施の形態と同様に構成されている場合について説明したが、第２の電極２０の構成は、第２乃至第８の実施の形態と同様に構成されていてもよいことは無論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】電気毛管現象の原理説明図であり、（Ａ）は電圧印加前の状態を示す図、（Ｂ）は電圧印加後の状態を示す図である。
【図２】光学素子１０の構成を示す縦断面図である。
【図３】光学素子１０の斜視図である。
【図４】図２のＡＡ線矢視図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は光学素子１０の第１、第２の電極１８、２０に電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が印加された場合の動作を説明する断面図である。
【図６】図５（Ａ）の平面図である。
【図７】図５（Ａ）における第２の液体１６の形状を模式的に示す斜視図である。
【図８】図８は図５（Ｂ）における第２の液体１６の形状を模式的に示す斜視図である。
【図９】図５（Ｃ）の平面図である。
【図１０】光の透過路５２の中心が仮想軸３８と合致した状態を示す説明図である。
【図１１】光の透過路５２の中心が仮想軸３８からずれて偏心した状態を示す説明図である。
【図１２】図１１の斜視図である。
【図１３】光学素子１０を撮像装置の撮影光学系に適用した例を示す構成図である。
【図１４】第２の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図１５】第３の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図１６】第４の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図１７】第５の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図１８】第６の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図１９】第７の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図２０】第８の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図２１】第９の実施の形態における光学素子１０の構成を示す縦断面図である。
【図２２】図２２は図２１のＡＡ線矢視図である。
【図２３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は光学素子１０の第１、第２の電極１８、２０に電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が印加された場合の動作を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０……光学素子、１２……容器、１４……第１の液体、１６……第２の液体、１８……第１の電極、２０……第２の電極、２２……電圧印加手段、２４……第１の端面壁、２６……第２の端面壁、２８……側面壁、３０……収容室、３８……仮想軸、４０……電極部、４２……第１の非電極部、４８……界面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気毛管現象（エレクトロウエッティング現象）を用いて第１、第２の液体間の界面形状を変化させることによって光学特性を変化させる光学素子が提案されている。
このような光学素子では、互いに対向する第１、第２の端面壁と、第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器を備えている。
そして、有極性または導電性を有する第１の液体と、収容室に封入され第１の液体と互いに混合しない第２の液体とを収容室に封入し、第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極を設け、第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加することで、第１、第２の液体間の界面形状を変化させている。
ところで、このような光学素子が絞りを構成するものであった場合、絞りの開口が偏心すると、また、光学素子がレンズを構成するものであった場合、レンズが偏心すると、光学素子の光学特性に悪影響を与える。
このような偏心の発生を防止するために、光学素子の第１の電極または第２の電極のうち一方の電極を複数の電極部に分割し、各電極部に与える電圧を偏心量に応じてそれぞれ制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１７７２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記の従来技術では、光学素子の偏心に応じて複数の電極部に印加する電圧をそれぞれ異ならせて印加する制御回路などが必要となるため、光学素子の簡素化および低コスト化を図る上で不利となり、また、電圧印加手段は各電極部に対して異なる電圧を印加しなくてはならないので、電圧印加手段の動作時の低消費電力化を図る上でも不利であった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、偏心の発生を防止しつつ光学素子の簡素化および低コスト化、低消費電力化を図る上で有利な光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述の目的を達成するため、本発明は、互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記第１の液体の透過率は第２の液体の透過率よりも低く形成され、前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面が変形し、前記第１、第２の端面壁および前記第２の液体部分を通り前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に延在する光の透過路が形成される光学素子であって、前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、前記各第１の非電極部は、前記半径方向外方に至るにつれて前記第１の非電極部の幅が次第に小さくなるように形成されていることを特徴とする。
また本発明は、互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記第１の液体の透過率は第２の液体の透過率よりも低く形成され、前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面が変形し、前記第１、第２の端面壁および前記第２の液体部分を通り前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に延在する光の透過路が形成される光学素子であって、前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、前記各第１の非電極部は、前記半径方向に沿って均一の幅を有していることを特徴とする。
また本発明は、互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、前記収容室に封入された有極性または導電性を有する透明な第１の液体と、前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない透明な第２の液体と、前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、前記各第１の非電極部は、前記半径方向外方に至るにつれて前記第１の非電極部の幅が次第に小さくなるように形成されていることを特徴とする。
また本発明は、互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、前記収容室に封入された有極性または導電性を有する透明な第１の液体と、前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない透明な第２の液体と、前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、前記各第１の非電極部は、前記半径方向に沿って均一の幅を有していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の光学素子によれば、各電極部に対して同一の電圧を印加しているにも拘わらず、第２の液体の中心と仮想軸が合致する位置で第１の液体と第２の液体の界面の形状が安定するため、光学素子の偏心が防止される。
したがって、光学素子の光学特性の低下を防止する上で有利となることは無論のこと、従来の光学素子のように光の透過路の偏心に応じて複数の電極部に印加する電圧をそれぞれ異ならせて印加する制御回路などが不要となるため、光学素子の簡素化および低コスト化を図る上で有利となり、低消費電力化を図る上でも有利となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の光学素子が用いる電気毛管現象（エレクトロウエッティング現象）の原理について説明する。
図１は電気毛管現象の原理説明図であり、（Ａ）は電圧印加前の状態を示す図、（Ｂ）は電圧印加後の状態を示す図である。
図１（Ａ）に示すように、基板１の表面上に絶縁膜２が形成され、この絶縁膜２の表面に有極性または導電性を有する第１の液体３が位置しており、第１の液体３には第１の電極４が電気的に接続されている。
絶縁膜２と基板１の間には第２の電極５が形成されている。
図１（Ａ）に示すように、第１の電極４と第２の電極５との間に電圧Ｅが印加されていない状態では、第１の液体４は表面張力によってその表面が上方に凸のほぼ球面をなしている。このときに絶縁膜２の表面と、第１の液体３が絶縁膜２に接触している部分における液面の角度θ、すなわち接触角θをθ０とする。なお、接触角θは液体が空気に面した状態で測定されるものであり、言い換えると、気液界面において測定されるものである。
ところが、図１（Ｂ）に示すように、第１の電極４と第２の電極５との間に電圧Ｅが印加されることで第１の液体４に電界がかけられると、絶縁膜２の表面に例えばマイナス電荷が帯電することで第１の液体３を構成する分子に電界（静電気力）が作用する。これにより、第１の液体３を構成する分子が引き寄せされることで、第１の液体３の絶縁膜２に対する濡れ性が良くなり、接触角θはθ０よりも小さなθ１となる。また、接触角θは電圧Ｅの値が大きくなるに従って小さくなる。
このような現象を電気毛管現象という。
【０００７】
次に、本実施の形態の光学素子１０について説明する。
本実施の形態において光学素子１０は絞りを構成している。
図２は光学素子１０の構成を示す縦断面図、図３は光学素子１０の斜視図、図４は図２のＡＡ線矢視図である。
図２、図３に示すように、光学素子１０は、容器１２と、第１の液体１４と、第２の液体１６と、第１の電極１８と、第２の電極２０と、電圧印加手段２２とを含んで構成されている。
容器１２は、互いに対向し平行をなして延在する第１の端面壁２４、第２の端面壁２６と、これら第１、第２の端面壁２４、２６を接続する側面壁２８とを有し、それら第１、第２の端面壁２４、２６、側面壁２８とにより密閉された収容室３０を有している。
ここで容器１２の厚さ方向とは、第１の端面壁２４と第２の端面壁２６とが互いに対向する方向をいう。
本実施の形態では、第１、第２の端面壁２４、２６は同形同大に形成された矩形板状を呈し、側面壁２８は第１、第２の端面壁２４、２６の輪郭に収まる大きさの円筒壁状を呈し、収容室３０は扁平な円柱状を呈している。
また、第１、第２の端面壁２４、２６および側面壁２８は、絶縁性を有する材料で形成され、さらに、第１、第２の端面壁２４、２６は光を透過する透明な材料で形成されている。
第１、第２の端面壁２４、２６を構成する材料として、例えば、透明で絶縁性を有する合成樹脂材料あるいは透明なガラス材料を用いることができる。
【０００８】
第１の液体１４は、有極性または導電性を有し収容室３０に封入されている。
第２の液体１６は、第１の液体１４と互いに混合しないものであり収容室３０に封入されている。
また、第１の液体１４と第２の液体１６は実質的に等しい比重を有しかつ第１の液体１４の透過率は第２の液体１６の透過率よりも低くなるように形成されている。
本実施の形態では、第１の液体１４は、例えば、純水とエタノールとエチレングリコールを混合した液体に光を透過しない材料からなる微粒子が混合されることで形成されている。
前記微粒子としては、例えばカーボンブラックを用いることができる。カーボンブラックを用いる場合には、カーボンブラックが、第１の液体１４に対して満遍なく混合されるように、それらの表面に親水コーティング処理をなすことが好ましい。前記親水コーティング処理は、例えば、カーボンブラックの表面に親水基を形成することでなされる。
また、本実施の形態では、第２の液体１６はシリコンオイルで構成されている。
なお、第１の液体１４として使用できる液体としては、本実施の形態に限定されるものではなく、例えば、ニトロメタン、無水酢酸、酢酸メチル、酢酸エチル、メタノール、アセトニトリル、アセトン、エタノール、プロピオニトリル、テトロヒドロフラン、ｎ−ヘキサン、２−プロパノール、２−ブタノン、ｎ−ブチロニトリル、１−プロパノール、１−ブタノール、ジメチルスルホキシド、クロロベンゼン、エチレングリコール、ホルムアミド、ニトロベンゼン、炭酸プロピレン、１，２−ジクロロエタン、二硫化炭素、クロロホルム、ブロモベンゼン、四塩化炭素、トリクロロ酢酸無水物、トルエン、ベンゼン、エチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、リン酸トリブチル、ピリジン、ベンゾニトル、アニリン、１，４−ジオキサン、ヘキサメチルホスホルアミドなどが挙げられる。
また、第２の液体１６として使用できる液体は、例えば、シリコン、デカン系、オクタン系、ノナン、ヘプタンなどが挙げられる。
また、第１の液体１４および第２の液体１６は、それぞれ単一の液体で形成してもよいし、複数の液体を混合して形成してもよい。要は、第１の液体１４と第２の液体１６が実質的に等しい比重を有するように形成されていればよい。
【０００９】
第１、第２の電極１８、２０は、第１の液体１４に電界をかけるためのものである。
第１の電極１８は、第１の端面壁２４が収容室３０に臨む箇所に形成され、本実施の形態では、第１の端面壁２４が収容室３０に臨む内面全域に形成されている。
より詳細には、本実施の形態では、後述するように、絞りの動作速度の高速化を図るために親水膜３４が用いられており、第１の電極１８が第１の液体１４に臨む箇所に親水膜３４が設けられ、第１の電極１８は親水膜３４を介して第１の液体１４に臨むように配設されている。
第２の電極２０は、収容室３０に臨む第２の端面壁２６の内面の部分に形成されている。
第１、第２の電極１８、２０は、例えば、光を透過可能なＩＴＯ膜（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ膜）などの導電材料で形成されている。
電圧印加手段２２は、容器１２の外部に設けられ出力電圧が可変であり、電圧印加手段２２の正電圧出力端子が第１の電極１８に電気的に接続され、電圧印加手段２２の負電圧出力端子が第２の電極２０に電気的に接続されている。
なお、本実施の形態では、第１の液体１４に直流電圧を印加することで電気毛管現象を発生させる場合について説明するが、第１の液体１４に印加する電圧は直流電圧に限定されるものではなく、交流電圧やパルス電圧、あるいは、ステップ状に増減する電圧など、どのような電圧を用いてもよく、要は第１の液体１４に電気毛管現象を発生させることができればよい。
【００１０】
また、収容室３０に臨む第２の端面壁２６の内面およびこの内面に設けられた第２の電極２０上に絶縁膜３２が形成されている。
したがって、第１の電極１８と第２の電極２０に電圧が印加されることで絶縁膜３２の表面に例えばマイナス電荷が帯電され、これにより第１の液体１４に電界がかかり、第１の液体１４を構成する分子に電界（静電気力）が作用して電気毛管現象が発生するように構成されている。
【００１１】
また、図２に示すように、第１の電極１８の全域および側面壁２８の内面全域を覆うように、光を透過する透明な親水膜３４（特許請求の範囲の第１の膜に相当）が形成されている。
親水膜３４は第１の液体１４に対する濡れ性が第２の液体１６に対する濡れ性よりも高くなるように構成されたものであり、言い換えると、親水膜３４に対する第１の液体１４の接触角は、親水膜３４に対する第２の液体１６の接触角よりも小さい値となるように構成されている。
親水膜３４は、例えば親水性ポリマーや界面活性剤を第１の電極１８、側面壁２８の内面に塗布することで形成することができ、従来公知の様々な材料を採用可能である。
また、本実施の形態では、図２に示すように、第２の端面壁２６上の第２の電極２０上に設けられた絶縁膜３２の全域を覆うように、光を透過する透明な撥水膜３６（特許請求の範囲の第２の膜に相当）が形成されている。
撥水膜３６は第２の液体１６に対する濡れ性が第１の液体１４に対する濡れ性よりも高くなるように構成されている。言い換えると、撥水膜３６に対する第２の液体１６の接触角は、撥水膜３６に対する第１の液体１４の接触角よりも小さい値となるように構成されている。
撥水膜３６は、親油性を有する膜であり、例えば、シリコンを主成分とする材料を焼き付けることで、あるいは、非結晶フッ素樹脂からなる材料を成膜することで形成することができ、撥水膜３６としては、従来公知の様々な材料を採用可能である。
なお、図４では親水膜３４、撥水膜３６の図示を省略している。
【００１２】
次に第２の電極２０について詳細に説明する。
図４に示すように、第２の電極２０は、容器１２（図２、図３参照）の厚さ方向に延在する単一の仮想軸３８を中心として放射方向に延在する複数の電極部４０で構成されている。
本実施の形態では、第２の電極２０は同形同大の４つの電極部４０で構成され、各電極部４０の半径方向の外側に位置する部分４００２が互いに接続されている。したがって、電圧印加手段２２により第２の電極２０に印加される電圧、すなわち、各電極部４０に印加される電圧は同一電圧となる。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の４つの第１の非電極部４２が形成されている。
各電極部４０および各第１の非電極部４２は、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されている。
また、仮想軸３８を中心とする単一の円周上において電極部４０の幅は第１の非電極部４２の幅よりも常に大きな寸法で形成されている。
本実施の形態では、各電極部４０は、仮想軸３８を中心として半径方向外側に扇形状に延在し、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて幅が次第に小さくなる二等辺三角形状に延在し、第１の非電極部４２の先端は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上に位置している。
また、本実施の形態では、仮想軸３８を中心とする略円形の範囲に電極部４０が形成されていない第２の非電極部４４が設けられている。
各電極部４０は第２の非電極部４４の半径方向の外側に設けられ、各電極部４０の前記半径方向の内縁部は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上を延在している。
各第１の非電極部４２は、第２の非電極部４４の周方向に間隔をおいた外周部から第２の非電極部４４の半径方向の外側に突出して設けられ、各第１の非電極部４２は第２の非電極部４４の外周部に接続されている。
したがって、各電極部４０の内周部と第２の非電極部４４の外周部との境に円弧部４０Ａが形成されることになる。
【００１３】
したがって、図２に示すように、第１の液体１４が位置する第１の端面壁２４内面に位置する第１の液体１４箇所の全域は、親水膜３４を介して第１の電極１８に臨んだ状態となり、かつ、第２の液体１６が位置する第２の端面壁２６内面に位置する第２の液体１６の箇所の全域は、撥水膜３６、絶縁膜３２を介して第２の電極２０に臨んだ状態となる。
したがって、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖが印加され、絶縁膜３２の表面に例えばマイナス電荷が帯電され、これにより第１の液体１４に電界がかかり、第１の液体１４を構成する分子に電界（静電気力）が作用して電気毛管現象が発生することになる。
【００１４】
次に、光学素子１０の動作について説明する。
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は光学素子１０の第１、第２の電極１８、２０に電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が印加された場合の動作を説明する断面図である。
図２に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖが印加されない状態では、第１、第２の液体１４、１６の界面４８の形状は第１、第２の液体１４、１６の表面張力、撥水膜３６上の界面張力のバランスによって決定される。
したがって、撥水膜３６に対する第１の液体１４の接触角と第２の液体１６の接触角との差が大きいほど、撥水膜３６上において第２の液体１６はより扁平に広がり、第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状が平坦面に近い曲面となる。
また、第１の液体１４は、第１の端面壁２４上の親水膜３４から側面壁２８上の親水膜３４を覆うように位置している。
したがって、第１の液体１４のうち側面壁２８と第２の端面壁２６の界面付近の環状の箇所に位置する第１の液体１４は、撥水膜３６に直接接するが、第２の液体１６は側面壁２８上の親水膜３４に接しない状態となる。
そのため、第１の液体１４が撥水膜３６に接触した環状部分は、第２の液体１６を介在させることなく、撥水膜３６、絶縁膜３２を挟んで第２の電極２０に対向している。
この際、第１の液体１４が光の透過方向と直交する方向の全域にわたって延在することにより容器１２の厚さ方向に進行する光は遮断された状態となる。
【００１５】
次に、図５（Ａ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ１（＞０）が印加されると、電気毛管現象により、界面４８が第２の液体１６から第１の液体１４に向かって凸状の曲面（球面）となるように変形し、界面４８の中央が第１の端面壁２４（親水膜３４）に接触する。
これにより、第１の端面壁２４（親水膜３４）上で界面４８が接触している領域には、第１の液体１４が存在しなくなり、収容室３０に第２の液体１６のみが存在する領域５０が形成され、この領域５０により第１、第２の端面壁２４、２６を通り容器１２の厚さ方向に延在する光の透過路５２が形成される。すなわち、光の透過路５２が開口５２Ａを構成し、光の透過路５２（開口５２Ａ）の直径が絞りの開口径Ｄ１となる。
【００１６】
次に、図５（Ｂ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ２（＞Ｖ１）が印加されると、界面４８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜がさらに大きくなる。
そして、収容室３０に形成された第２の液体１６のみが存在する領域５０の直径が拡大され、光の透過路５２の直径、すなわち絞りの開口径がＤ１からＤ２に拡径される。
【００１７】
次に、図５（Ｃ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ３（＞Ｖ２）が印加されると、界面４８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜がさらに大きくなる。
そして、収容室３０に形成された第２の液体１６のみが存在する領域５０の直径がさらに拡大され、光の透過路５２の直径、すなわち絞りの開口径が最大値であるＤ３（＞Ｄ２）に拡径される。
したがって、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に印加される電圧を調整することで、第２の液体１６のみが存在する領域５０の直径を拡大および縮小させて絞りの開口径を調整することができる。
なお、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）において、符号θ１、θ２、θ３は第１の液体１４の接触角を示しており、第１の液体１４にかけられる電界が大きくなるほど、接触角が小さくなり、第１の液体１４の濡れ性が高くなっている。
【００１８】
なお、親水膜３４および撥水膜３６は省略することも可能であるが、本実施の形態のように親水膜３４および撥水膜３６を用いると次の利点を有する。
第１の電極１８の全域および側面壁２８の内面全域を覆うように、光を透過する透明な親水膜３４（第１の膜に相当）が形成されていると、第１の液体１４が親水膜３４に対して良く濡れる。したがって、第２の液体１６が第１の端面壁２４にいったん接触した後で第１の端面壁２４から離れる際に、親水膜３４から第２の液体１６が離間しやすくなり、絞りの動作速度の高速化が図られる。
また、第２の端面壁２６上の第２の電極２０上に設けられた絶縁膜３２の全域を覆うように、光を透過する透明な撥水膜３６が形成されていると、撥水膜３６上で第１の液体１４の液面が円滑に動きやすいので、絞りの動作速度の高速化が図られる。
【００１９】
次に、第１の液体１４、第２の液体１６の界面４８の形状の変化について詳細に説明する。
第１の電極１８、第２の電極２０の間に電圧Ｖが印加された場合、図５（Ａ）乃至（Ｃ）に示すように、第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８がなす角度を接触角θとすると、接触角θは式（１）で示される。
cosθ(V)=cosθ(V=0)＋ε0・εｒ・V2/2γt （１）
ここで、cosθ(V)は印加電圧V[V]の時の接触角、cosθ(V=0)は電圧無印加時の接触角、ε0は真空の誘電率8.85×10-12[F/m]、εｒは絶縁膜３２の比誘電率、Vは印加電圧[V]、tは絶縁膜３２の厚み[m]、γは第１の液体１４と第２の液体１６間の界面張力（または界面エネルギー）[N/m]である。
すなわち、電圧Ｖの増減により接触角θが増減し（第１の液体１４の濡れ性が変化し）、これにより第１の液体１４が第２の液体１６を押す力が変化し、界面４８の形状が変化するのである。
【００２０】
次に、上述した第１の液体１４、第２の液体１６の界面４８の形状の変化についてさらに詳細に説明する。
まず、図５（Ａ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ１（＞０）が印加された場合について説明する。
図６は図５（Ａ）の平面図であり、図中、一点鎖線は第１の端面壁２４（親水膜３４）上での界面４８ａを示し、二点鎖線は第２の端面壁２６（撥水膜３６）上での界面４８ｂを示す。
図７は図５（Ａ）における第２の液体１６の形状を模式的に示す斜視図である。
図６、図７に示すように、第１の端面壁２４上において界面４８ａは、仮想軸３８を中心とするほぼ円形を呈している。
また、第２の端面壁２６上において界面４８ｂは、仮想軸３８を中心とする第２の非電極部４４の半径方向の外側に位置する円周上を延在する４つの円弧状部分４８ｂ１と、隣り合う円弧状部分４８ｂ１を接続し円弧状部分４８ｂ１よりも前記円周から半径方向外方に突出する４つの突出部分４８ｂ２とから形成されている。
【００２１】
次に、図５（Ｂ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ２（＞Ｖ１）が印加された場合について詳細に説明する。
図８は図５（Ｂ）における第２の液体１６の形状を模式的に示す斜視図である。
図８に示すように、第２の液体１６は第１の液体１４によって押されることにより、第１の端面壁２４上における界面４８ａの直径が拡大され、第２の端面壁２６上における界面４８ｂは、第１、第２の非電極部４２、４４の輪郭に近接した位置に後退する。
【００２２】
次に、図５（Ｃ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ３（＞Ｖ２）が印加された場合について詳細に説明する。
図９は図５（Ｃ）の平面図である。
図９に示すように、第２の液体１６は第１の液体１４によってさらに押されることにより、第１の端面壁２４上における界面４８ａの直径が最大に拡大され、第１の端面壁２４上における界面４８ｂは、第１、第２の非電極部４２、４４の輪郭と合致した位置に後退する。
この際、第２の液体１６は、第２の端面壁２６上において第１、第２の非電極部４２、４４の全域にわたって延在する。
したがって、第２の液体１６は、第２の非電極部４４上に位置する部分の外周から各第１の非電極部４２の上に沿って４つの腕が第２の非電極部４４の半径方向外方に突出することになる。そのため、第２の液体１６の中心部分（第２の電極部分４２の上に位置する部分）の外周はそれら４つの腕の部分に引っ張られて変形する。
この結果、第１の端面壁２４上における界面４８ａの形状は、各第１の非電極部４２上に四隅が位置するほぼ矩形状を呈する。
【００２３】
このように、第１の液体１４は、それに印加される電圧によって接触角（第１の液体１４の濡れ性）が変化することで移動し第２の液体１６を押す。したがって、第２の端面壁２６上において、界面４８は、電圧が印加される電極部４０上のみで移動し、電圧が印加されない第１、第２の非電極部４２、４４上には移動しない。
言い換えると、第２の端面壁２６上において、第１、第２の非電極部４２、４４上には第２の液体１６が常時位置しており、かつ、第２の液体１６は第１の液体１４が第２の非電極部４４の半径方向外方に移動するのに伴って第１、第２の非電極部４２、４４から電極部４０上に広がるように移動する。
【００２４】
このように第１の電極１８、第２の電極２０の間に印加する電圧をＶ１からＶ３にわたって増減させることで界面４８の形状が変化し開口径がＤ１からＤ３にわたって変化するが、第１の電極１８、第２の電極２０の間に印加される電圧の変化に拘わらず、図５に示す光の透過路５２（開口５２Ａ）は、その中心が常に仮想軸３８と合致した状態に保たれており、光の透過路５２の中心が仮想軸３８からずれて偏心を生じても、光の透過路５２の中心が仮想軸３８と合致するように自動的に復元される。このことについて詳細に説明する。
図１０は光の透過路５２の中心が仮想軸３８と合致した状態を示す説明図、図１１は光の透過路５２の中心が仮想軸３８からずれて偏心した状態を示す説明図、図１２は図１１の斜視図である。
なお、図１０、図１１、図１２においては、説明の便宜上、仮想軸３８と直交する絶縁膜３２上において仮想軸３８と直交し、かつ、互いに直交する２本の座標軸Ｘ、Ｙによって区切られる４つの象限を第１象限Ａ、第２象限Ｂ、第３象限Ｃ、第４象限Ｄとして説明する。
また、各電極部４０は第１象限Ａ、第２象限Ｂ、第３象限Ｃ、第４象限Ｄのそれぞれに位置している。
【００２５】
図１０に示すように、光の透過路５２（図５参照）に偏心が生じていない状態では、各電極部４０上に位置している第１の液体１４の面積は互いに等しく、かつ、各電極部４０上に位置している第２の液体１６の面積は互いに等しい。言い換えると、各電極部４０上に位置している第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８ｂ１の長さは互いに等しい。
ところが、図１１、図１２に示すように、例えば、第２の液体１６が第２象限Ｂの方向に移動して、光の透過路５２に偏心が生じると、第２の象限Ｂの電極部４０上に位置している界面４８ｂ１の長さと、第４の象限Ｄの電極部４０上に位置している界面４８ｂ１の長さとが等しくなくなる。
具体的には、第２の象限Ｂの電極部４０上に位置している界面４８ｂ１の長さは、第４の象限Ｄの電極部４０上に位置している界面４８ｂ１の長さよりも長くなる。
これは、各電極部４０および各第１の非電極部４２は、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されているためである。
したがって、各電極部４０に印加される電圧が同じであれば（同電位であれば）、第１の液体１４が第２の液体１６を押す単位長当たりの力は各象限で同じであるが、電極部４０上に位置している界面４８ｂ１の長さが長くなるため、第２の液体１６を押す力が界面４８ｂ１の長さに比例して大きくなり、第２の液体１６を押す力は第４象限Ｄより第２象限Ｂのほうが大きく働くことになる。
そのため、第４の象限Ｄの電極部４０上の界面４８ｂ１の長さが第２の象限Ｂの電極部４０上の界面４８ｂ１の長さよりも長いことにより、第２の象限Ｂ上の第１の液体１４が第２の液体１６を押す力の方が、第４の象限Ｄ上の第１の液体１４が第２の液体１６を押す力よりも大きくなる。
その結果、第１の液体１４によって第２の液体１６を押す力がバランスするところまで第２の液体１６が押し戻され、すなわち、図１０に示すように、第２の象限Ｂの界面４８ｂ１の長さと第４の象限Ｄの界面４８ｂ１の長さとが等しくなるところまで第２の液体１６が押し戻される。これにより、第２の液体１６の中心と仮想軸３８が合致する位置となり、この位置で第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状が安定し、光の透過路５２の偏心が防止される。
【００２６】
また、図８に示すように、第２の液体１６は、第２の非電極部４４上に位置する部分の外周から各第１の非電極部４２の上に沿って４つの腕が第２の非電極部４４の半径方向外方に突出しており、言い換えると、各第１の非電極部４２の上に留まった第２の液体１６によって４つの腕が形成されている。
そのため、第２の液体１６の中心部分（第２の電極部分４２の上に位置する部分）の外周はそれら４つの腕の部分に引っ張られた状態となっており、これにより第２の液体１６はその中心部分が仮想軸３８に合致するように常時付勢されている。
したがって、図１２に示すように、第２の液体１６が第２象限Ｂの方向に移動して第２の液体１６の中心部分が仮想軸３８から偏心すると、第２の液体１６の中心部分に作用する前記４つの腕の部分による力のバランスが崩れ、４つの腕の部分による力は、第２の液体１６の中心と仮想軸３８が合致する方向に作用する。
この作用により、第２の液体１６は、その中心と仮想軸３８が合致する位置により確実に復元され、この位置で第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状がより一層安定し、光の透過路５２の偏心の防止がより効果的に実現される。
上述した第２の液体１６の中心部分に対する前記４つの腕の部分の作用については、例えば次のように説明することができる。
すなわち、太鼓の胴に皮を張って留める場合、皮の中心を胴の中心軸に合致させる必要がある。
この際、胴の中心軸の周方向に位置する皮の数箇所を胴に仮止めしておき、それら数箇所を少しずつ胴の外方に向けて引っ張ると、皮の中心を胴の中心軸に容易に合致させることができる。
これと同様に、第２の液体１６に対して前記４つの腕の部分によって半径方向外方に向かう方向の力が作用することにより、第２の液体１６の中心を仮想軸３８と容易に合致させることができる。
また、第２の液体１６が各第１の非電極部４２上に留まっている状態で第１の電極１８、第２の電極２０の間に印加される電圧を増減した場合、第２の液体１６は前記４つの腕の部分に沿って移動するため、第２の液体１６を、仮想軸３８を中心とする円の周方向にわたって均一にかつ円滑に移動させる上で有利となる。
【００２７】
上述した光学素子１０は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置の撮影光学系に適用される。
図１３は光学素子１０を撮像装置の撮影光学系に適用した例を示す構成図である。
図１３に示すように、撮像装置１００は、被写体像を撮像するＣＣＤなどの撮像素子１０２と、前記被写体像を撮像素子１０２に導く撮影光学系１０４とを含んで構成されている。
撮影光学系１０４は、その光軸Ｌ上において、被写体から撮像素子１０２に向かって、第１のレンズ群１０６、第２のレンズ群１０８、第３のレンズ群１１０、第４のレンズ群１１２、フィルタ群１１４がこの順番で配置されている。
本例においては、第１のレンズ群１０６、第３のレンズ群１１０が光軸方向に移動不能に設けられ、第２のレンズ群１０８がズームレンズとして光軸方向に移動可能に設けられ、第４のレンズ群１１２がフォーカスレンズとして光軸方向に移動可能に設けられている。
第１のレンズ群１０６によって導かれた被写体からの光束は第２のレンズ群１０８によって平行な光束とされ第３のレンズ群１１０に導かれて、第４のレンズ群１１２、フィルタ群１１４を介して撮像素子１０２の撮像面１０２に収束される。
光学素子１０は、仮想軸３８を撮影光学系１０４の光軸Ｌに合致させた状態で、平行な光束が通過する箇所である第２のレンズ群１０８と第３のレンズ群１１０の間に配置されている。
したがって、光学素子１０の光の透過路５２（開口５２Ａ）が拡縮することにより、撮像面１０２Ａに導かれる光束量が増減されることになる。
なお、複数の電極部４０の間に第１の非電極部４２が設けられていることから、厳密に言えば、第１の液体１４にかかる電界の力は仮想軸３８の周方向において均一ではなく、したがって、第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８も仮想軸３８の周方向において均一ではないため、光学素子１０の光の透過路５２（開口５２Ａ）の形状も正円ではなく、半径方向の寸法が周方向に沿って変化している。
しかしながら、上述したように、絞りは、光束が平行した箇所に配置されるため、開口５２Ａの形状が光学特性に与える影響は無視することができる。
【００２８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光学素子１０の各電極部４０および各第１の非電極部４２が、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されていることにより、各電極部４０に対して同一の電圧を印加しているにも拘わらず、第２の液体１６の中心と仮想軸３８が合致する位置で第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状が安定するため、光の透過路５２（開口５２Ａ）の偏心が防止される。
したがって、光学素子１０の光の透過路５２の偏心によって生じる収差や、周辺光量の不均一によるシェーディングの発生による光学特性の低下を防止する上で有利となることは無論のこと、従来の光学素子のように光の透過路の偏心に応じて複数の電極部４０に印加する電圧をそれぞれ異ならせて印加する制御回路などが不要となるため、光学素子１０の簡素化および低コスト化を図る上で有利となり、また、電圧印加手段２２は各電極部４０に対して同一の電圧を印加すればよいので電圧印加手段２２の動作時の低消費電力化を図る上でも有利となる。
【００２９】
（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
図１４は第２の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。なお、以下の実施の形態では第１の実施の形態と同様または同一の部分、部材には同一の符号を付して説明する。
第２の実施の形態では、第２の電極２０を３つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を３つにした点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、図１４に示すように、第２の電極２０は同形同大の３つの電極部４０で構成され、各電極部４０の半径方向の外側に位置する部分４００２が互いに接続されている。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の３つの第１の非電極部４２が形成されている。
なお、第２の電極２０を３つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を３つにした点第１の非電極部４２を３つにした点以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
【００３０】
（第３の実施の形態）
次に第３の実施の形態について説明する。
図１５は第３の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
第３の実施の形態では、第２の電極２０を６つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を６つにした点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、図１５に示すように、第２の電極２０は同形同大の６つの電極部４０で構成され、各電極部４０の半径方向の外側に位置する部分４００２が互いに接続されている。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の６つの第１の非電極部４２が形成されている。
なお、第２の電極２０を６つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を６つにした点以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
また、第３の実施の形態では、電極部４０および第１の非電極部４２の数が第１の実施の形態に比較して多いため、仮想軸３８を中心とする円の周方向における第１の液体１４にかかる電界の力の偏りがより均一化され、したがって、第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８も前記周方向において均一化されるため、光学素子１０の光の透過路５２（開口５２Ａ）の形状がより正円に近い形状となる利点がある。
【００３１】
（第４の実施の形態）
次に第４の実施の形態について説明する。
図１６は第４の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
第４の実施の形態では、第２の電極２０を８つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を８つにした点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、図１６に示すように、第２の電極２０は同形同大の８つの電極部４０で構成され、各電極部４０の半径方向の外側に位置する部分４００２が互いに接続されている。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の８つの第１の非電極部４２が形成されている。
なお、第２の電極２０を８つの電極部４０で構成し、第１の非電極部４２を８つにした点以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第４の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
また、第４の実施の形態では、電極部４０および第１の非電極部４２の数が第３の実施の形態に比較して多いため、仮想軸３８を中心とする円の周方向における第１の液体１４にかかる電界の力の偏りがより均一化され、したがって、第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８も前記周方向において均一化されるため、光学素子１０の光の透過路５２（開口５２Ａ）の形状がより一層正円に近い形状となる利点がある。
【００３２】
（第５の実施の形態）
次に第５の実施の形態について説明する。
図１７は第５の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
第５の実施の形態では、第２の電極２０を構成する電極部４０の形状および第１の非電極部４２の形状が第４の実施の形態と異なっている。
すなわち、図４に示すように、第１の非電極部４２の形状は、第４の実施の形態では２等辺三角形であったのに対し、第５の実施の形態ではほぼ正三角形となっている。
これに対応し、隣り合う第１の非電極部４２間に位置する電極部４０の形状、すなわち、電極部４０を形成する扇形の形状も異なっている。
なお、第２の電極２０を構成する電極部４０の形状および第１の非電極部４２の形状以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第５の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
【００３３】
（第６の実施の形態）
次に第６の実施の形態について説明する。
図１８は第６の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
第６の実施の形態では、第１の非電極部４２の先端（仮想軸３８を中心とする半径方向外方の端部）の形状が第４の実施の形態と異なっている。
すなわち、図１８に示すように、各電極部４０の先端は、仮想軸３８を中心とする単一の円周上に位置するように円弧の形状となっている。
なお、電極部４０の先端の形状以外の構成は第１の実施の形態と同様である。
このような第６の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
【００３４】
（第７の実施の形態）
次に第７の実施の形態について説明する。
図１９は第７の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
第７の実施の形態では、第１の非電極部４２が、第２の非電極部４４の外周部に連続するように設けられている点が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、第７の実施の形態では、各電極部４０の内周部と第２の非電極部４４の外周部との境に円弧部４０Ａ（図１４参照）が形成されておらず、第１の非電極部４２が、第２の非電極部４４の外周部に連続するように設けられている。したがって、各電極部４０の内周部は、仮想軸３８方向に凸の角度をもって形成されている。
また、第２の電極２０が５つの電極部４０で構成され、第１の非電極部４２が５つである点が第１の実施の形態と異なっている。
その他の構成については第１の実施の形態と同様である。
このような第７の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
【００３５】
（第８の実施の形態）
次に第８の実施の形態について説明する。
図２０は第８の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
図２０に示すように、第２の電極２０は、容器１２（図２、図３参照）の厚さ方向に延在する単一の仮想軸３８を中心として放射方向に延在する複数の電極部４０で構成されている。
本実施の形態では、第２の電極２０は同形同大の６つの電極部４０で構成され、各電極部４０の半径方向の外側に位置する部分４００２が互いに接続されている。したがって、電圧印加手段２２により第２の電極２０に印加される電圧、すなわち、各電極部４０に印加される電圧は同一電圧となる。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の６つの第１の非電極部４２が形成されている。
各電極部４０および各第１の非電極部４２は、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、前記半径方向に沿って均一の幅を有している。
また、仮想軸３８を中心とする単一の円周上において電極部４０の幅は第１の非電極部４２の幅よりも常に大きな寸法で形成されている。
本実施の形態では、各電極部４０は、仮想軸３８を中心として半径方向外側に扇形状に延在し、第１の非電極部４２の先端は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上に位置している。
また、本実施の形態では、仮想軸３８を中心とする略円形の範囲に電極部４０が形成されていない第２の非電極部４４が設けられている。
各電極部４０は第２の非電極部４４の半径方向の外側に設けられ、各電極部４０の前記半径方向の内縁部は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上を延在している。
各第１の非電極部４２は、第２の非電極部４４の周方向に間隔をおいた外周部から第２の非電極部４４の半径方向の外側に突出して設けられ、各第１の非電極部４２は第２の非電極部４４の外周部に接続されている。
したがって、各電極部４０の内周部と第２の非電極部４４の外周部との境に円弧部４０Ａが形成されることになる。
このような第８の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果が奏される。
【００３６】
（第９の実施の形態）
次に第９の実施の形態について説明する。
図２１は第９の実施の形態における光学素子１０の構成を示す縦断面図、図２２は図２１のＡＡ線矢視図である。
第９の実施の形態が第１乃至第８の実施の形態と異なるのは、光学素子１０がレンズを構成している点である。
第９の実施の形態の光学素子１０の構成は、第１、第２の液体１４、１６の組成が異なる点を除いて、ほぼ第１の実施の形態と同様であるため、以下では、第１の実施の形態と相違する部分について説明する。
光学素子１０は、電圧印加手段２２による電圧印加により第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状を曲面状に変形させることで、第１、第２の端面壁２４、２６が互いに対向する方向である容器１２の厚さ方向に進行して界面４８を通過する光を屈折させるものである。
図２１、図２２に示すように、光学素子１０は、第１の実施の形態と同様に、容器１２と、第１の液体１４と、第２の液体１６と、第１の電極１８と、第２の電極２０と、電圧印加手段２２とを含んで構成されている。
第１の液体１４は、有極性または導電性を有し収容室３０に封入されている。
第２の液体１６は、第１の液体１４と互いに混合しないものであり収容室３０に封入されている。
また、第１の液体１４と第２の液体１６は透明であり実質的に等しい比重を有しかつ第２の液体１６の屈折率は第１の液体１４の屈折率よりも高く形成されている。
第１の電極１８および第２の電極２０の形状配置は第１の実施の形態と同様である。
すなわち、第２の電極２０は、図２２に示すように、容器１２（図２０参照）の厚さ方向に延在する単一の仮想軸３８を中心として放射方向に延在する複数の電極部４０で構成されている。
仮想軸３８の周方向において隣接する電極部４０の間には電極部４０が形成されていない第１の非電極部４２が形成されている。
本実施の形態では、同形同大の４つの第１の非電極部４２が形成されている。
各電極部４０および各第１の非電極部４２は、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されている。
また、仮想軸３８を中心とする単一の円周上において電極部４０の幅は第１の非電極部４２の幅よりも常に大きな寸法で形成されている。
本実施の形態では、各電極部４０は、仮想軸３８を中心として半径方向外側に扇形状に延在し、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて幅が次第に小さくなる二等辺三角形状に延在し、第１の非電極部４２の先端は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上に位置している。
また、本実施の形態では、仮想軸３８を中心とする略円形の範囲に電極部４０が形成されていない第２の非電極部４４が設けられている。
各電極部４０は第２の非電極部４４の半径方向の外側に設けられ、各電極部４０の前記半径方向の内縁部は、仮想軸３８を中心とした単一の仮想円上を延在している。
各第１の非電極部４２は、第２の非電極部４４の周方向に間隔をおいた外周部から第２の非電極部４４の半径方向の外側に突出して設けられ、各第１の非電極部４２は第２の非電極部４４の外周部に接続されている。
したがって、各電極部４０の内周部と第２の非電極部４４の外周部との境に円弧部４０Ａが形成されることになる。
なお、図２２において二点鎖線は、第１の実施の形態を示す図６と同様に、第２の端面壁２６上での界面４８（４８ｂ、４８ｂ１、４８ｂ２）を示す。
【００３７】
次に、光学素子１０の動作について説明する。
図２３（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は光学素子１０の第１、第２の電極１８、２０に電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が印加された場合の動作を説明する断面図である。
図２１に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖが印加されない状態では、第１、第２の液体１４、１６の界面４８の形状は第１、第２の液体１４、１６の表面張力、撥水膜３６上の界面張力のバランスによって決定され、第２の液体１６から第１の液体１４に向かって緩やかな凸状の曲面をなしている。
ここで、第２の液体１６の屈折率が第１の液体１４の屈折率よりも高く形成されていることから、第１、第２の端面壁２４、２６を通り容器１２の厚さ方向に進行して界面４８を通過する光は界面４８で屈折され、したがって、光学素子１０は光を収束させるパワーを有するレンズを構成している。
【００３８】
次に、図２３（Ａ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ１（＞０）が印加されると、電気毛管現象により、界面４８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜が大きくなる。
次に、図２３（Ｂ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ２（＞Ｖ１）が印加されると、界面４８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜がさらに大きくなる。
次に、図２３（Ｃ）に示すように、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に電圧Ｖ３（＞Ｖ２）が印加されると、界面４８の凸状の曲面（球面）の湾曲の傾斜がさらに大きくなる。
したがって、電圧印加手段２２から第１の電極１８、第２の電極２０に印加される電圧を調整することで、界面４８の曲率を変えてレンズの焦点距離を可変できる（レンズのパワーを可変できる）。
このようにレンズを構成する光学素子１０は、第１の実施の形態と同様に、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラなどの撮像装置の撮影光学系に適用可能である。
【００３９】
光学素子１０において、第１の電極１８、第２の電極２０の間に印加する電圧をＶ１からＶ３にわわたって増減させることで界面４８の形状が変化しレンズの焦点距離が変化するが、第１の電極１８、第２の電極２０の間に印加される電圧の変化に拘わらず、レンズは、その中心が常に仮想軸３８と合致した状態に保たれており、レンズの中心が仮想軸３８からずれて偏心を生じても、レンズの中心が仮想軸３８と合致するように自動的に復元される。
すなわち、第１の実施の形態と同様に、光学素子１０の各電極部４０および各第１の非電極部４２が、仮想軸３８の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、各電極部４０は、仮想軸３８を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて電極部４０の幅が次第に大きくなるように形成され、各第１の非電極部４２は、半径方向外方に至るにつれて第１の非電極部４２の幅が次第に小さくなるように形成されていることにより、各電極部４０に対して同一の電圧を印加しているにも拘わらず、第２の液体１６の中心と仮想軸３８が合致する位置で第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状が安定するため、レンズの偏心が防止される。
また、第１の実施の形態と同様に、第２の液体１６は、第２の非電極部４４上に位置する部分の外周から各第１の非電極部４２の上に沿って４つの腕が第２の非電極部４４の半径方向外方に突出しており、そのため、第２の液体１６の中心部分（第２の電極部分４２の上に位置する部分）の外周はそれら４つの腕の部分に引っ張られた状態となっており、これにより第２の液体１６はその中心部分が仮想軸３８に合致するように常時付勢され、したがって、第２の液体１６の中心部分に作用する前記４つの腕の部分による力は、第２の液体１６の中心と仮想軸３８が合致する方向に作用する。
この作用により、第２の液体１６は、その中心と仮想軸３８が合致する位置により確実に復元され、この位置で第１の液体１４と第２の液体１６の界面４８の形状がより一層安定し、レンズの偏心の防止がより効果的に実現される。
したがって、第９の実施の形態においても第１の実施の形態と同様に、光学素子１０の光学特性の低下を防止する上で有利となることは無論のこと、従来の光学素子のように偏心に応じて複数の電極部４０に印加する電圧をそれぞれ異ならせて印加する制御回路などが不要となるため、光学素子１０の簡素化および低コスト化を図る上で有利となり、また、電圧印加手段２２は各電極部４０に対して同一の電圧を印加すればよいので電圧印加手段２２の動作時の低消費電力化を図る上でも有利となる。
【００４０】
なお、第９の実施の形態では、光学素子１０の第２の電極２０が第１の実施の形態と同様に構成されている場合について説明したが、第２の電極２０の構成は、第２乃至第８の実施の形態と同様に構成されていてもよいことは無論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】電気毛管現象の原理説明図であり、（Ａ）は電圧印加前の状態を示す図、（Ｂ）は電圧印加後の状態を示す図である。
【図２】光学素子１０の構成を示す縦断面図である。
【図３】光学素子１０の斜視図である。
【図４】図２のＡＡ線矢視図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は光学素子１０の第１、第２の電極１８、２０に電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が印加された場合の動作を説明する断面図である。
【図６】図５（Ａ）の平面図である。
【図７】図５（Ａ）における第２の液体１６の形状を模式的に示す斜視図である。
【図８】図８は図５（Ｂ）における第２の液体１６の形状を模式的に示す斜視図である。
【図９】図５（Ｃ）の平面図である。
【図１０】光の透過路５２の中心が仮想軸３８と合致した状態を示す説明図である。
【図１１】光の透過路５２の中心が仮想軸３８からずれて偏心した状態を示す説明図である。
【図１２】図１１の斜視図である。
【図１３】光学素子１０を撮像装置の撮影光学系に適用した例を示す構成図である。
【図１４】第２の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図１５】第３の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図１６】第４の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図１７】第５の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図１８】第６の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図１９】第７の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図２０】第８の実施の形態における第２の電極２０の平面図である。
【図２１】第９の実施の形態における光学素子１０の構成を示す縦断面図である。
【図２２】図２２は図２１のＡＡ線矢視図である。
【図２３】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は光学素子１０の第１、第２の電極１８、２０に電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３が印加された場合の動作を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０……光学素子、１２……容器、１４……第１の液体、１６……第２の液体、１８……第１の電極、２０……第２の電極、２２……電圧印加手段、２４……第１の端面壁、２６……第２の端面壁、２８……側面壁、３０……収容室、３８……仮想軸、４０……電極部、４２……第１の非電極部、４８……界面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、
前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、
前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、
前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記第１の液体の透過率は第２の液体の透過率よりも低く形成され、
前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面が変形し、前記第１、第２の端面壁および前記第２の液体部分を通り前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に延在する光の透過路が形成される光学素子であって、
前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、
前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、
前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、
前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、
前記各第１の非電極部は、前記半径方向外方に至るにつれて前記第１の非電極部の幅が次第に小さくなるように形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、
前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、
前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、
前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記第１の液体の透過率は第２の液体の透過率よりも低く形成され、
前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面が変形し、前記第１、第２の端面壁および前記第２の液体部分を通り前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に延在する光の透過路が形成される光学素子であって、
前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、
前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、
前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、
前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、
前記各第１の非電極部は、前記半径方向に沿って均一の幅を有している、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記仮想軸を中心とする略円形の範囲に前記電極部が形成されていない第２の非電極部が設けられ、前記各電極部は前記第２の非電極部の半径方向の外側に設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項４】
前記仮想軸を中心とする略円形の範囲に前記電極部が形成されていない第２の非電極部が設けられ、前記各電極部は前記第２の非電極部の半径方向の外側に設けられ、
前記各第１の非電極部は前記第２の非電極部の外周部に接続されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項５】
前記各電極部は同形同大に形成され、前記各第１の非電極部は同形同大に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項６】
前記各電極部の前記半径方向の外側に位置する部分が互いに接続されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項７】
前記各電極部は同形同大に形成され、前記各第１の非電極部は同形同大に形成され、
前記仮想軸を中心とする単一の円周上において前記電極部の幅は前記第１の非電極部の幅よりも常に大きな寸法で形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項８】
前記各電極部は同形同大で、前記仮想軸を中心として半径方向外側に扇形状に延在し、
前記各第１の非電極部は同形同大で、前記半径方向外方に至るにつれて幅が次第に小さくなる二等辺三角形状に延在し、
前記第１の非電極部の先端は、前記仮想軸を中心とした単一の仮想円上に位置している、
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項９】
前記第１の液体と第２の液体は実質的に等しい比重を有するように形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１０】
前記第２の端面壁の内面に形成された前記第２の電極の全域の上に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１１】
前記第１の端面壁の内面の全域に前記第１の液体に対する濡れ性が前記第２の液体に対する濡れ性よりも高い第１の膜が形成され、
前記第２の端面壁の内面に形成された前記第２の電極を含む前記第２の端面壁の内面の全域に前記第２の液体に対する濡れ性が前記第１の液体に対する濡れ性よりも高い第２の膜が形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１２】
互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、
前記収容室に封入された有極性または導電性を有する透明な第１の液体と、
前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない透明な第２の液体と、
前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、
前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、
前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、
前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、
前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、
前記各第１の非電極部は、前記半径方向外方に至るにつれて前記第１の非電極部の幅が次第に小さくなるように形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項１３】
互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、
前記収容室に封入された有極性または導電性を有する透明な第１の液体と、
前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない透明な第２の液体と、
前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、
前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、
前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、
前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、
前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、
前記各第１の非電極部は、前記半径方向に沿って均一の幅を有している、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項１４】
前記第１の液体と第２の液体は実質的に等しい比重を有していることを特徴とする請求項１２または１３記載の光学素子。
【請求項１５】
前記第２の液体の屈折率が前記第１の液体の屈折率よりも高く形成されていることを特徴とする請求項１２または１３記載の光学素子。
【請求項１】
互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、
前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、
前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、
前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記第１の液体の透過率は第２の液体の透過率よりも低く形成され、
前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面が変形し、前記第１、第２の端面壁および前記第２の液体部分を通り前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に延在する光の透過路が形成される光学素子であって、
前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、
前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、
前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、
前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、
前記各第１の非電極部は、前記半径方向外方に至るにつれて前記第１の非電極部の幅が次第に小さくなるように形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、
前記収容室に封入された有極性または導電性を有する第１の液体と、
前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない第２の液体と、
前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記第１の液体の透過率は第２の液体の透過率よりも低く形成され、
前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面が変形し、前記第１、第２の端面壁および前記第２の液体部分を通り前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に延在する光の透過路が形成される光学素子であって、
前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、
前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、
前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、
前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、
前記各第１の非電極部は、前記半径方向に沿って均一の幅を有している、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項３】
前記仮想軸を中心とする略円形の範囲に前記電極部が形成されていない第２の非電極部が設けられ、前記各電極部は前記第２の非電極部の半径方向の外側に設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項４】
前記仮想軸を中心とする略円形の範囲に前記電極部が形成されていない第２の非電極部が設けられ、前記各電極部は前記第２の非電極部の半径方向の外側に設けられ、
前記各第１の非電極部は前記第２の非電極部の外周部に接続されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項５】
前記各電極部は同形同大に形成され、前記各第１の非電極部は同形同大に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項６】
前記各電極部の前記半径方向の外側に位置する部分が互いに接続されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項７】
前記各電極部は同形同大に形成され、前記各第１の非電極部は同形同大に形成され、
前記仮想軸を中心とする単一の円周上において前記電極部の幅は前記第１の非電極部の幅よりも常に大きな寸法で形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項８】
前記各電極部は同形同大で、前記仮想軸を中心として半径方向外側に扇形状に延在し、
前記各第１の非電極部は同形同大で、前記半径方向外方に至るにつれて幅が次第に小さくなる二等辺三角形状に延在し、
前記第１の非電極部の先端は、前記仮想軸を中心とした単一の仮想円上に位置している、
ことを特徴とする請求項１記載の光学素子。
【請求項９】
前記第１の液体と第２の液体は実質的に等しい比重を有するように形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１０】
前記第２の端面壁の内面に形成された前記第２の電極の全域の上に絶縁膜が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１１】
前記第１の端面壁の内面の全域に前記第１の液体に対する濡れ性が前記第２の液体に対する濡れ性よりも高い第１の膜が形成され、
前記第２の端面壁の内面に形成された前記第２の電極を含む前記第２の端面壁の内面の全域に前記第２の液体に対する濡れ性が前記第１の液体に対する濡れ性よりも高い第２の膜が形成されている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の光学素子。
【請求項１２】
互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、
前記収容室に封入された有極性または導電性を有する透明な第１の液体と、
前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない透明な第２の液体と、
前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、
前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、
前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、
前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、
前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、
前記各第１の非電極部は、前記半径方向外方に至るにつれて前記第１の非電極部の幅が次第に小さくなるように形成されている、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項１３】
互いに対向する第１、第２の端面壁と、前記第１、第２の端面壁を接続する側面壁とを有し、それらの内部に密閉された収容室が形成された容器と、
前記収容室に封入された有極性または導電性を有する透明な第１の液体と、
前記収容室に封入され前記第１の液体と互いに混合しない透明な第２の液体と、
前記第１の液体に電界をかけるための第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極と第２の電極の間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、
前記電圧印加手段による電圧印加によりそれら前記第１の液体と第２の液体の界面形状を曲面状に変形させることで、前記第１、第２の端面壁が互いに対向する方向である前記容器の厚さ方向に進行して前記界面を通過する光を屈折させる光学素子であって、
前記第１の電極は、前記収容室に臨む前記第１の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記収容室に臨む前記第２の端面壁の内面に形成され、
前記第２の電極は、前記容器の厚さ方向に延在する単一の仮想軸を中心として放射方向に延在する複数の電極部で構成され、
前記仮想軸の周方向において隣接する前記電極部の間には前記電極部が形成されていない第１の非電極部が形成され、
前記各電極部および前記各第１の非電極部は、前記仮想軸の周方向に沿った幅をそれぞれ有し、
前記各電極部は、前記仮想軸を中心とする円の半径方向外方に至るにつれて前記電極部の幅が次第に大きくなるように形成され、
前記各第１の非電極部は、前記半径方向に沿って均一の幅を有している、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項１４】
前記第１の液体と第２の液体は実質的に等しい比重を有していることを特徴とする請求項１２または１３記載の光学素子。
【請求項１５】
前記第２の液体の屈折率が前記第１の液体の屈折率よりも高く形成されていることを特徴とする請求項１２または１３記載の光学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００８−１７０８５８（Ｐ２００８−１７０８５８Ａ）
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５６５８（Ｐ２００７−５６５８）
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月２４日（２００８．７．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１５日（２００７．１．１５）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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