CN101046554A - 光学元件和成像装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光学元件。该光学元件包括：具有保持室的容器；极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和电压施加装置，用于在第一电极和第二电极之间施加电压。

Description

光学元件和成像装置

相关申请的交叉参考

本发明包含2006年3月28日向日本专利局提交的日本专利申请JP2006-088810的主题，在此将该专利全文引入作为参考。

技术领域

本发明涉及一种光学元件和一种成像装置。

背景技术

已经提出了一种光学元件，它可基于电毛细现象(电湿润现象)通过向液体施加电场来改变液体的导电率或形态，从而改变极性液体或导电液体的光学性质。

已经提出了一种液体移动装置，它通过向液体施加电场使极性液体或导电液体本身沿期望方向移动(参见JP-A-2004-336898(专利文献1))。

该液体移动装置包括与液体(或液滴)接触的第一电极，通过绝缘层布置在液体上并沿预定方向排列的多个第二电极，以及控制装置，该控制装置用于控制施加到第一电极和每个第二电极之间的每个电压。在这种情况下，通过由控制装置改变向第二电极施加电压的位置，使绝缘层上的液体沿预定方向移动。

发明内容

需要使液体的移动速度增大，以便改进光闸的响应特性，该光闸包括位于成像装置的拍摄光学***的光轴上的液体移动装置，其中使该液体沿垂直于光轴的方向移动。

然而，已有技术有限地增大向液体施加的电场强度，这也限制了液体移动速度的增大。

因此，期望的是提供一种光学元件，其优点是改进了响应特性，以及提供一种包括该光学元件的成像装置。

根据本发明的一个实施例，提供一种光学元件，其包括具有保持室的容器；极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；第二液体填充在该保持室中但不与第一液体混合；第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和电压施加装置，用于在第一电极和第二电极之间施加电压，其中该电压施加装置向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动，该保持室具有根据第一液体的存在来调节透射光量的调节室和与该调节室连接并允许容纳从调节室留存的第一液体的多个留存室(lay-by chamber)，该调节室和该多个留存室具有沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁，该第一电极布置在所述调节室和多个留存室的第一和第二端壁中的一个端壁上，以及该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上。

根据本发明的另一个实施例，提供一种光学元件，包括具有保持室的容器；极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和电压施加装置，用于在第一电极和第二电极之间施加电压，其中该电压施加装置向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动，该保持室包括沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁，该第一电极布置在第一和第二端壁中的一个端壁上，该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上，该第二电极包括一个中央电极构件和围绕该中央电极构件的多个周围电极构件，以及该第一电极包括面对该中央电极构件和多个周围电极构件的单个电极构件。

根据本发明的另一个实施例，提供一种成像装置，包括传导对象图像的拍摄光学***，位于该拍摄光学***的光轴上的成像元件，和在光轴上位于该成像元件前面的光学元件，其中该光学元件包括具有保持室的容器；极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和电压施加装置，用于在第一电极和第二电极之间施加电压，该电压施加装置向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动，该保持室具有根据第一液体的存在来调节透射光量的调节室和与该调节室连接并允许容纳从该调节室留存的第一液体的多个留存室，该调节室和该多个留存室具有沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁，该第一电极布置在所述调节室和多个留存室的第一和第二端壁中的一个端壁上，以及该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上。

根据本发明的另一个实施例，提供一种成像装置，其包括传导对象图像的拍摄光学***，位于该拍摄光学***的光轴上的成像元件，和在光轴上位于该成像元件前面的光学元件，其中该光学元件包括具有保持室的容器；极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和电压施加装置，用于在第一电极和第二电极之间施加电压，该电压施加装置向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动，该保持室具有沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁，该第一电极布置在第一和第二端壁中的一个端壁上，该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上，该第二电极包括一个中央电极构件和围绕该中央电极构件的多个周围电极构件，以及该第一电极包括面对该中央电极构件和多个周围电极构件的单个电极构件。

根据本发明的这些实施例，由保持室中的多个电极构件向第一液体施加电压能够分开和移动第一液体。这样，和第一液体被整个移动的情况相比，能够减小第一液体的质量和行程。因此，能够增大第一液体的移动速度，这对改进光学元件的响应特性是有利的。

附图说明

图1A是示出了液体的移动原理的截面图，图1B是图1A中箭头A上的视图；

图2A是示出了光学元件10的结构的纵向截面图，图2B是图2A中箭头A上的视图；

图3A是沿图2A中的线B-B所取的截面图，图3B是图2A中箭头C上的视图；

图4是描述了光学元件10的工作的说明图；

图5是描述了光学元件10的工作的说明图；

图6是描述了光学元件10的工作的说明图；

图7A和7B是描述了光学元件10的工作的说明图；

图8是示出了成像装置100的结构的方框图；

图9是成像装置100的拍摄光学***104的结构图；

图10A是描述了在一个比较实例中第一液体14的移动的视图，图10B是描述了根据一个实施例的第一液体14的移动的视图；

图11A和11B是示出了第二电极20的变化实例的平面图；

图12是示出了根据第二实施例的光学元件10的结构的纵向截面图；

图13A和13B是描述了根据第二实施例的光学元件10的工作的说明图；

图14是描述了根据第三实施例的光学元件10的工作的说明图；

图15是描述了根据第三实施例的光学元件10的工作的说明图；

图16A至16C是描述了根据第四实施例的光学元件10的工作的说明图；

图17A至17B是描述了根据第五实施例的光学元件10的工作的说明图；

图18是第一电极18的平面图；

图19是描述了根据第六实施例的光学元件10的工作的说明图；

图20是描述了根据第六实施例的光学元件10的工作的说明图，和

图21是描述了根据第六实施例的光学元件10的工作的说明图。

具体实施方式

[第一实施例]

首先将描述利用电场移动液体的工作原理。

图1A是描述了液体移动的原理的截面图，图1B是图1A中箭头A的视图。

如图1A和1B所示，保持室1由第一和第二端壁1A和1B以及侧壁1C紧密包围，该第一和第二端壁彼此面对并沿光通过的方向在它们之间有一个空间g，该侧壁与该第一和第二端壁1A和1B连接。

第一电极2布置在第一端壁1A的整个内表面上，该第一电极2面对保持室1的表面被疏水薄膜(water-repellent film)3A覆盖。

第二电极4布置在第二端壁1B的内表面上，该第二电极4包括两个沿虚拟轴线L排列的电极本体4A和4B，该虚拟轴线沿与第一和第二端壁1A和1B彼此面对的方向相垂直的方向延伸。

两个电极本体4A和4B表面的全部区域以及第二端壁1B的内表面被绝缘薄膜5覆盖，而该绝缘薄膜5面对保持室1的表面的整个区域被疏水薄膜3B覆盖。

第一液体6和第二液体7填充在保持室1中。该第一液体6是极性的或导电的，该第二液体7填充在第一液体6周围，但不与第一液体6相互混合。

第一电极2通过疏水薄膜3A面对第一液体6，第二电极4通过绝缘薄膜5和疏水薄膜3B面对第一液体6。

第一电极2和第二电极4的两个电极本体4A和4B最初都接地，然后在该状态下的第一液体6定位在一个电极本体4A的整个区域和另一个电极本体4B的一部分上，该电极本体4B更靠近电极本体4A。

在这种状态下，由于表面张力，从平面来看第一液体6具有用图1A和1B中的实线表示的圆形。

当向这里的另一个电极本体4B施加电压E时，绝缘薄膜5面对第一液体6的部分带正电。这样，电场(静电力)就被施加到第一液体6面对绝缘薄膜5的部分，并带负电，也就是说，第一液体6的分子被拉到第一液体6面对绝缘薄膜5的位置。

然后，第一液体6由于被拉向电极本体4B而改变形状，如图1A和1B中的虚线所表示的。最后，被第二液体7包围的所有第一液体6沿虚拟轴线L的延伸方向从一个电极本体4A的上面移动到另一个电极本体4B的上面。

疏水薄膜3A和3B用来减小第一液体6的阻力，该阻力是当第一液体6在第一和第二电极2和4上移动时在液体6和第一和第二端壁1A和1B之间产生的，使得第一液体6能够容易地在其上面移动。

通过这种方式，通过使用第一和第二电极2和4向第一液体6施加电场，可以使极性的或导电的第一液体6移动。

接着，将描述该实施例的光学元件10。

根据该实施例，光学元件10用作光闸(shutter)。

图2A是示出了光学元件10的结构的纵向截面图，图2B是图2A中箭头A上的视图。

图3A是沿图2A中的线B-B所取的截面图，图3B是图2A中箭头C上的视图。

图4、5和6是描述了光学元件10的工作的说明图。

如图2A和2B所示，光学元件10包括容器12、第一液体14、第二液体16、第一电极18和第二电极20、以及电压施加部22(参见图4)。

容器12具有彼此平行地面对且延伸的第一端壁24和第二端壁26，与第一端壁24和第二端壁26连接的侧壁28，以及由第一端壁24、第二端壁26和侧壁28紧密围成的保持室30。

第一端壁24和第二端壁26包含绝缘材料，以及第一端壁24和第二端壁26包含允许光通过的透明材料。

第一端壁24和第二端壁26例如可以包含透明且绝缘的合成树脂材料或透明玻璃材料。

“容器12的厚度方向”这一表达指的是第一端壁24和第二端壁26彼此面对的方向，且该方向是光通过光学元件10的方向。

根据该实施例，第一端壁24和第二端壁26具有同样大小的相同的矩形平板形状。侧壁28沿第一端壁24和第二端壁26的轮廓具有矩形框架形状。保持室30为扁平的柱状，并且该保持室30具有均匀的矩形截面，该矩形截面沿与光通过的方向相垂直的方向延伸。

保持室30包括一个调节室32和多个留存室34。换句话说，所述调节室32和多个留存室34在光通过的方向上具有彼此面对的第一端壁24和第二端壁26。

调节室32用于根据第一液体14的存在来调节透射光量。留存室34与调节室32连接，并且能够保持从调节室32留存的第一液体14。

根据该实施例，调节室32沿延伸方向定位在保持室30的中央。留存室34沿延伸方向布置在保持室30的两侧。根据该实施例，保持室30的延伸方向与容器12的长边方向平行。

换句话说，两个留存室34从与光通过的方向相垂直的方向与调节室32连接，并布置在调节室32的两侧，以及布置在沿与光通过的方向相垂直的方向延伸的直线上。

第一液体14是极性的或导电的，并被填充在保持室30中。

第二液体16不与第一液体14相互混合，并在保持室30中被填充在第一液体14周围。

第一液体14与第二液体16大体上具有相同的特定比重，第一液体14的透射率小于第二液体16的透射率。

根据该实施例，例如通过将包含不允许光通过的材料的细小微粒混合到包含纯水、乙醇和乙二醇的混合物的液体中，可以形成第一液体14。

该微粒包括炭黑。如果使用炭黑，那么优选在炭黑的表面上进行亲水涂覆处理，使得炭黑能够均匀地混合到第一液体14中。例如可以通过在炭黑的表面上形成亲水基来进行该亲水涂覆处理。

根据该实施例，第二液体16包含透明硅油。

使用低粘性的硅油作为包含在第二液体16中的硅油可以减小第一液体14和第二液体16之间的粘性阻力，并减小第一液体14与第一和第二端壁24、26之间的摩擦，这对通过增大第一液体14的移动速度来改进响应特性是有利的。

可以用作第一液体14的液体不限于该实施例中的液体，而是可以是例如硝基甲烷、乙酸酐、乙酸甲酯、乙酸乙酯、甲醇、乙腈、丙酮、乙醇、丙腈、四氢呋喃、n-己烷、2-丙醇、2-丁酮、n-丁腈、1-丙醇、1-丁醇、二甲亚砜、氯苯、乙二醇(ethylene glycole)、甲酰胺、硝基苯、碳酸丙烯、1，2-二氯乙烷、二硫化碳酸盐(carbonatedisulfide)、氯仿、溴苯、四氯化碳、三氯乙酸酐、甲苯、苯、乙二胺、N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二甲基甲酰胺、磷酸三丁酯、嘧啶、苄腈、苯胺、1，4-二氧杂环乙烷、或六甲基磷酰胺。

可用作第二液体16的液体可以是例如硅、癸烷基、辛烷基、壬烷或庚烷。

第一液体14和第二液体16都可以是一种液体或多种液体的混合物。换句话说，可以仅要求第一液体14和第二液体16具有大体上相同的比重。

第一电极18和第二电极20用于向第一液体14施加电场。

如图2A和3A所示，第一电极18布置在调节室32和两个留存室34的第一端壁24上。根据该实施例，第一电极18包括在调节室32和两个留存室34的第一端壁24上延伸的单个电极构件36。根据该实施例，如图3A所示，电极构件36具有矩形轮廓，它比第一端壁24的轮廓小一号。

如图2A和3B所示，第二电极20布置在调节室32和两个留存室34的第二端壁26上。根据该实施例，该第二电极20包括三个分离的电极构件38、40和42。该三个电极构件38、40和42中的一个电极构件40布置在调节室32的第二端壁26上，而其余两个电极构件38和42提供给两个留存室34。

这三个电极构件38、40和42沿一条直线布置，该直线沿与光通过的方向相垂直的方向延伸。根据该实施例，该直线与容器12的长边方向平行。

根据该实施例，如图3B所示，三个电极构件38、40和42具有同样大小的相同形状，并且彼此等间距地隔开。

电极构件38、40和42的相邻边缘具有沿与所述直线的延伸方向相垂直的方向延伸的凹陷和凸出2010。相邻的电极构件放置在凹陷和凸出2010相平行的地方，并彼此隔开且面对。根据该实施例，凹陷和凸出2010具有一致振幅的三角波形。

第一电极18和第二电极20，即电极构件36、38、40和42可以包含例如允许光通过的导电材料，如ITO薄膜(氧化铟锡薄膜)。

在图3A和3B中，配线部1802从电极36开始延伸，配线部2002从电极构件38、40和42开始延伸。

如图4所示，电压施加部22布置在容器12外部，并包括通过配线部1802与第一电极18电连接的接地端子2202(参见图3A)，和通过配线部2002与第二电极20的电极构件38、40和42电连接的多个电压输出端子2204(参见图3B)。

该电压施加部22具有输出电压E的电源22A，并被构造成能够通过电压输出端子2204向第二电极20的每个电极构件38、40和42选择性地施加电压E。

如图2A和2B所示，绝缘薄膜44布置在第二端壁26面对保持室30的内表面上和布置在内表面上的第二电极20上。

这样，电压被施加到第一电极18和第二电极20之间，由此例如绝缘薄膜44的表面可以带正电。因此，电场被施加到第一液体14上，该电场(静电力)作用在第一液体14的分子上。结果，第一液体14移动。

允许光通过的透明疏水薄膜46覆盖了第二端壁26的内表面和第一电极18的整个区域。

疏水薄膜46覆盖了侧壁28的内表面。

疏水薄膜46被构造成使得对第二液体16的润湿性比对第一液体14的润湿性高。换句话说，第二液体16对疏水薄膜46的接触角被构造成使其比第一液体14对疏水薄膜46的接触角小。

当第一液体14在第一电极18和第二电极20上移动时，疏水薄膜46减小了在第一液体14与第一和第二端壁24和26之间形成的阻力，从而第一液体14能够容易地移动。

疏水薄膜46是亲油薄膜，例如通过燃烧其中主要包含硅的材料或者通过形成在其上包含无定形含氟塑料的材料薄膜，可以形成该疏水薄膜。

接着，将描述光学元件10的工作。

图7A和7B是描述了光学元件10的工作的说明图。

首先，将在光学元件10的调节室32从中断光的状态改变到允许光通过的状态的情况下描述其工作。

如图4所示，第一液体14最初定位在调节室32中第一电极18的电极构件36和第二电极20的中央电极构件40之间。

在这种状态下，电压施加部22向中央电极构件40施加电压E并断开(或将地电势施加到)其余两个电极构件38和40。

这样，通过电压E施加到第一电极18和中央电极构件40上而产生的电场作用在面对中央电极构件40的第一液体14上，由此第一液体14不会移动并可以保持在该位置。结果，大部分第一液体14面对中央电极构件40，且以及部分的第一液体14面对相邻的两个电极构件38和42。

在这种状态下，如图7B所示，朝调节室32行进的入射光被位于调节室32中并具有较低透射率的第一液体14中断。

接着，如图5所示，电压施加部22断开(或将地电势施加到)中央电极构件40并向其余两个电极构件38和42施加电压E。换句话说，向第二电极20施加电压的的位置被改变到其余两个电极构件38和42。

那么，如图5所示，通过电压E施加到第一电极18与两个电极构件38和42上的电场作用在面对中央电极构件40的第一液体14上，由此被第二液体16包围的一半第一液体14朝留存室34中的一个移动，同时，另一半第一液体14朝另一个留存室34移动。

这样，如图6所示，第一液体14被分成两部分，然后这两部分由两个留存室34保持。因此，一半第一液体14保持在一个留存室34中，剩余一半的第一液体14保持在另一个留存室34中。

在这种情况下，一个被分开的第一液体14的大部分面对在一侧的电极构件38，而该被分开的第一液体14的一部分面对相邻的中央电极构件40。另一个被分开的第一液体14的大部分面对在另一侧的电极构件42，该另一个被分开的第一液体14的一部分面对相邻的中央电极构件40。

在这种状态下，如图7A所示，朝调节室32行进的入射光通过位于调节室32中并具有较高透射率的第二液体16。

接着，与上面相反地，将在光学元件10的调节室32从允许光通过的状态改变到中断光的状态的情况下描述其工作。

如图6所示，被分开的第一液体14保持在两个留存室34中。在这种状态下，电压施加部22向中央电极构件40施加电压E并断开(将地电势施加到)其余两个电极构件38和42。

这样，如图5所示，通过电压E向第一电极18和中央电极构件40施加的电场作用在面对两个电极构件38和42的被分开的第一液体14上，由此被第二液体16包围的该被分开的第一液体14从留存室34移动到调节室32。

因此，如图4所示，所述两个被分开的第一液体14由调节室32保持并在该调节室中合并。

因此，通过电压E向第一电极18和中央电极构件40施加的电场作用在第一液体14上，由此第一液体14不移动，并可以保持在面对中央电极构件40的位置。结果，大部分第一液体14面对中央电极构件40，而部分第一液体14面对相邻的两个电极构件38和42。

在这种状态下，如图7B所示，朝调节室32行进的入射光被位于调节室32中并具有较低透射率的第一液体14中断。

用这种方式，通过改变电压施加部22施加电压的位置，以及将第一液体14分开并从调节室32向两个留存室34移动，可以允许光从调节室32中通过。此外，使留存在两个留存室34中的第一液体14移动和合并，由此调节室32将光中断。结果，光学元件10能够用作光闸。

接着，将描述一种情况，其中光学元件10作为光闸布置在成像装置的拍摄光学***中，如数字照相机和摄像机。

图8是示出了成像装置100的结构的方框图，图9是示出了成像装置100的拍摄光学***104的结构图。

如图8所示，成像装置100具有未示出的外壳，该外壳具有内置的透镜镜筒102，和该成像装置还具有显示器112、快门按钮和外壳表面上的操作开关116。该操作开关116用于执行各种相关的和拍摄的操作。

拍摄光学***104和成像元件106安装在透镜镜筒102上。成像元件106对拍摄光学***104捕获的对象图像成像。

成像装置100包括图像处理部110、显示控制部114和控制部118。该图像处理部110根据从成像元件106输出的成像信号产生图像数据，并将其记录在记录介质108中，如存储卡。该显示控制部114使显示器112显示图像数据。该控制部118包括CPU，该CPU根据快门按钮上的操作和/或操作开关116来控制图像处理部110和显示控制部114。

如图9所示，拍摄光学***104在光轴G上从对象到成像元件106按顺序布置有第一透镜组120、第二透镜组122、第三透镜组124、第四透镜组126和滤光器组128。

在该实例中，第一透镜组120和第三透镜组124不能沿光轴的方向移动，而作为变焦透镜的第二透镜组122可沿光轴的方向移动。作为聚焦透镜的第四透镜组126可沿光轴的方向移动。

来自由第一透镜组120传导的对象的光束被第二透镜组122变成平行光束，然后被传导到第三透镜组124并通过第四透镜组126和滤光器组128会聚到成像元件106的成像平面106A。

光学元件10放置在滤光器组128和成像元件106之间，使第一液体14移动，同时保持调节室32位于光轴G上和保持光通过的方向与光轴G平行。这样，第一液体14能够中断要被传导到成像元件106的光束。

因此，在光学元件10中，当光束被移动的第一液体14中断时，能够控制辐射到成像平面106A的时间即成像元件106的曝光时间。

特别地，被拍摄光学***104会聚的对象图像的光束的截面积随着拍摄光学***104和成像元件106的成像平面106A之间距离的减小而减小。因此，象在该实施例中一样，当光学元件10直接地布置在成像元件106的成像平面106A前面时，由光学元件10断开和中断的光束的截面积会减小。因此，能够减小第一液体14的行程，这对减小光学元件10的尺寸和改进响应特性是有利的。

如上所述，根据该实施例，保持在调节室32中的第一液体14被从留存室34中的电极构件38和42施加的电场分开，并移动到留存室34。此外，通过调节室32中的电极构件40施加的电场使保持在留存室34中的被分开的第一液体14从留存室34移动到调节室32中并在此合并。

这样，由于被分开的第一液体14被移动，所以和移动整个第一液体14的情况相比，可以更多地减少第一液体14的质量和行程。因此，可以增大第一液体14的移动速度，这对改进光学元件10的响应特性是有利的。

接着，将描述一个比较实例。

图10A是描述了在比较实例中第一液体14的移动的视图，图10B是描述了根据该实施例的第一液体14的移动的视图。

如图10B所示，在该实施例的光学元件10中，第一液体14被分成两部分，然后这两部分在调节室32和留存室34之间移动。

如图10A所示，在该比较实例的光学元件10中，第一液体14具有和根据该实施例的光学元件10中的第一液体14相同的体积，但其在调节室32和留存室34中的一个之间整个地移动。

这样，根据该实施例，如果第一液体14的体积相同，那么被分开的第一液体14的体积和质量就是比较实例中第一液体14的一半。

在比较实例中，可以要求第一液体14在相邻的电极构件上移动的行程大体上等于第一液体14的直径(液体直径)。

另一方面，根据该实施例，可以要求被分开的第一液体14移动到相邻的电极构件上并合并的行程大体上等于比较实例中的行程的一半。

根据该实施例，由于被分开的第一液体14的体积是比较实例中的体积的一半，因此第一液体14的直径比比较实例中第一液体的直径小得多。因此，和在比较实例中第一液体要移动的行程相比，可以极大地减小第一液体14要移动的行程。

如果施加于其上的电场相同，那么移动速度随第一液体14的质量的减小而增大。

因此，在该实施例的光学元件10中，第一液体14的行程和质量比比较实例中的小，这对增大第一液体14的移动速度是有利的。

在该实施例中，电极构件38、40和42彼此相邻的边缘沿与所述直线的延伸方向相垂直的方向具有凹陷和凸出2010的延长部，而且相邻的电极构件具有彼此平行且面对的凹陷和凸出2010。

这样，即使在电极构件之间的空间尺寸等于或略大于第一液体14的直径时，沿移动方向的一部分第一液体14能够面对相邻的电极构件，同时保持大部分第一液体14定位在电极构件中的一个上，这对增大电极构件之间的空间是有利的。

尽管象在该实施例中一样凹陷和凸出2010的形状可以是具有大体上一致振幅的三角波形，但是即使当凹陷和凸出2010的形状是具有大体上一致振幅的矩形波形时，如图11A所示，也能够明显地提供和上面相同的效果。

此外，如图11B所示，位于调节室32的端壁26上的电极构件40沿延伸方向在凹陷和凸出2010的中部具有凸出2012。该凸出2012比凹陷和凸出2010的其它凸出更多地朝留存室34的端壁26凸出。位于留存室34的端壁26上的电极构件38和42沿延伸方向在凹陷和凸出2010的中部具有凹陷2014。该凹陷2014比凹陷和凸出2010的其它凹陷更多地朝留存室34的中部凹进。该凸出2012和该凹陷2014彼此间隔且面对以提供下面的效果。

也就是说，当留存室34中电极构件38和42上的第一液体14朝调节室32中的电极构件40移动时，凹陷2012和第一液体14的接触面比中央电极构件40的其它凹陷和凸出2010和第一液体14的接触面更大。这样，能够从凸出2012将电场强烈地施加到第一液体14上。

因此，第一液体14的中部可比其它部分更早地移动到调节室32中的电极构件40。因此，第一液体14能够更加平滑地移动，这对增大第一液体从留存室34到调节室32的移动速度是有利的。

特别地，为了向第一液体14施加电场，可以仅需要一部分第一液体14面对相邻的电极构件，同时使大部分第一液体14保持在电极构件中的一个上。很明显，可以不在电极构件38、40和42彼此相邻接的位置布置凹陷和凸出2010，而是可以沿与所述直线的延伸方向相垂直的方向将电极构件38、40和42直线地排列。然而，如上所述地，凹陷和凸出2010的存在对增大移动速度是有利的。

[第二实施例]

下面将描述第二实施例。

该第二实施例与第一实施例的不同在于第一液体14是透明的，以及第二液体16的透射率小于第一液体14的透射率。

图12是示出了第二实施例的光学元件10的结构的纵向截面图。图13A和13B是描述了第二实施例的光学元件10的工作的说明图。在下面对该实施例的描述中，对于和第一实施例相同或相似的部件和元件使用相同的附图标记。

如图12所示，象第一实施例一样，光学元件10包括容器12、第一液体14、第二液体16、第一电极18和第二电极20，以及电压施加部22。

第一液体14是极性的或导电的，并填充在保持室30中。

第二液体16不与第一液体14相互混合，并在保持室30中填充在第一液体14周围。

第一液体14和第二液体16大体上具有相同的比重，第二液体16的透射率小于第一液体14的透射率。

根据该实施例，第一液体14是包含纯水、乙醇和乙二醇的混合物的液体。第二液体16是透明的硅油且包括含有不允许光通过的材料的微粒。

容器12、第一电极18和第二电极20以及电压施加部22具有和第一实施例中的这些部件相同的结构。

接着，将描述光学元件10的工作。

首先，将在光学元件10的调节室32从允许光从其中通过的状态改变到中断光的状态的情况下描述其工作。

如图12和13A所示，第一液体14最初定位在调节室32中第一电极18的电极构件36和第二电极20的中央电极构件40之间。

在这种状态下，电压施加部22向中央电极构件40施加电压E并断开(或将地电势施加到)其余两个电极构件38和40。

这样，通过电压E施加到第一电极18和中央电极构件40上的电场作用在面对中央电极构件40的第一液体14上，由此第一液体14不移动并保持在该位置。结果，大部分第一液体14面对中央电极构件40，部分的第一液体14面对相邻的两个电极构件38和42。

在这种状态下，如图13A所示，朝调节室32行进的入射光通过位于调节室32中并具有高透射率的第一液体14。

接着，电压施加部22断开(或将地电势施加到)中央电极构件40并向其余两个电极构件38和42施加电压E。换句话说，向第二电极20施加电压的位置被改变到其余两个电极构件38和42。

那么，如图13B所示，通过电压E施加到第一电极18和两个电极构件38和42上的电场作用在面对中央电极构件40的第一液体14上，由此被第二液体16包围的第一液体14的一半朝一个留存室34移动，同时，另一半第一液体14朝另一个留存室34移动。

这样，第一液体14被分成两部分，这两部分由两个留存室34保持。因此，一半第一液体14保持在一个留存室34中，剩余一半第一液体14保持在另一个留存室34中。

在这种情况下，一个被分开的第一液体14的大部分面对在一侧的电极构件38，该被分开的第一液体14的一部分面对相邻的中央电极构件40。另一被分开的第一液体14的大部分面对在另一侧的电极构件42，该另一被分开的第一液体14的一部分面对相邻的中央电极构件40。

在这种状态下，如图13B所示，朝调节室32行进的入射光被位于调节室32中并具有低透射率的第二液体16中断。

接着，与上面相反地，将在光学元件10的调节室32从中断光的状态改变到允许光通过的状态的情况下描述其工作。

所述被分开的第一液体14保持在两个留存室34中。在这种状态下，电压施加部22向中央电极构件40施加电压E并断开(将地电势施加到)其余两个电极构件38和42。

这样，如图13B所示，通过电压E向第一电极18和中央电极构件40施加的电场作用在面对两个电极构件38和42的被分开的第一液体14上，由此被第二液体16包围的该被分开的第一液体14从留存室34移动到调节室32。

因此，如图13A所示，两个被分开的第一液体14由调节室32保持并在该调节室中合并。

因此，通过电压E向第一电极18和中央电极构件40施加的电场作用在第一液体14上，由此第一液体14不移动，并可以保持在面对中央电极构件40的位置。结果，大部分第一液体14面对中央电极构件40，而部分第一液体14的面对相邻的两个电极构件38和42。

在这种状态下，如图13A中所示，允许朝调节室32行进的入射光通过位于调节室32中并具有高透射率的第一液体14。

与第一实施例一样，通过改变电压施加部22施加电压的的位置并使第一液体14分开且在调节室32和两个留存室34之间移动，来使调节室32在允许光从其中通过的状态和中断光的状态之间切换，从而根据第二实施例的光学元件10能够用作光闸。

因此，仍然根据该实施例，象第一实施例一样，能够增大第一液体14的移动速度，这对改进光学元件10的响应特性是有利的。

[第三实施例]

下面将描述第三实施例。

该第三实施例与第一实施例的不同在于留存室34的数量是四个，第一液体14被分成四部分，并使其在调节室32和留存室34之间移动。

图14和15是描述了根据第三实施例的光学元件10的工作的说明图和光学元件10的平面图。

如图14所示，从光通过的方向来看，四个留存室34沿圆周方向以相等的间距(90度)围绕调节室32排列。

换句话说，从光通过的方向来看，保持室30为十字形，调节室32定位在该十字形的中央。在调节室32的两侧沿与光通过的方向相垂直的方向延伸的直线上布置四个留存室34中的两个。其余两个留存室34布置在另一条直线上，该直线垂直于所述在调节室32的两侧沿与光通过的方向相垂直的方向延伸的直线。

调节室32和四个留存室34包括沿光通过的方向彼此面对的第一端壁(未示出)和第二端壁26。

该四个留存室34还包括连接第一和第二端壁的侧壁28。在每个留存室34中，第一和第二端壁都由侧壁28分开，所述侧壁28不包括与调节室32连接的那部分。

那么，相邻留存室34的侧壁28在与调节室32连接的位置处形成了在第一和第二端壁之间延伸的拐角2802。根据该实施例，该拐角2802成直角。

根据第三实施例，与第一实施例一样，第一液体14和第二液体16大体上具有相同的比重，且第一液体14的透射率小于第二液体16的透射率。第二液体16在保持室30中填充在第一液体14周围。

如图14所示，第一电极18布置在调节室32和四个留存室34的第一端壁上。第一电极18包括在调节室32和四个留存室34的第一端壁上延伸的单个电极构件36。根据该实施例，电极构件36具有十字形，其轮廓比第一端壁的轮廓小一号。

第二电极20布置在调节室32和四个留存室34的第二端壁26上。根据该实施例，该第二电极20包括相同形状和相同尺寸的五个电极构件50A、50B、50C、50D和50E，这五个电极构件彼此分离。该五个电极构件中的一个电极构件50A布置在调节室32的第二端壁26上，而其余四个电极构件50B、50C、50D和50E布置在四个留存室34的第二端壁26上。

中央电极构件50A和四个电极构件50B、50C、50D和50E彼此相邻的边缘具有沿与所述直线的延伸方向相垂直的方向延伸的凹陷和凸出2010。相邻的电极构件与彼此平行、隔开且面对的凹陷和凸出2010一起布置。

电压施加部22向第一电极18提供地电势，并被构造成能够向第二电极20的每个电极构件50A、50B、50C、50D和50E选择性地施加电压E。

接着，将描述光学元件10的工作。

首先，将在光学元件10的调节室32从中断光的状态改变到允许光从其通过的状态的情况下描述其工作。

如图14所示，第一液体14最初定位在调节室32中第一电极18的电极构件36和第二电极20的中央电极构件50A之间。

在这种状态下，电压施加部22向中央电极构件50A施加电压E并断开(或将地电势施加到)其余四个电极构件50B、50C、50D和50E。

这样，通过电压E施加到第一电极18和中央电极构件50A上的电场作用在面对中央电极构件50A的第一液体14上，由此第一液体14不移动并可以保持在该位置。结果，大部分第一液体14面对中央电极构件50A，部分的第一液体14面对相邻的四个电极构件50B、50C、50D和50E。

在这种状态下，朝调节室32行进的入射光被位于调节室32中并具有低透射率的第一液体14中断。

接着，如图15所示，电压施加部22断开(或将地电势施加到)中央电极构件50A并向其余四个电极构件50B、50C、50D和50E施加电压E。换句话说，向第二电极20施加电压的位置被改变到其余四个电极构件50B、50C、50D和50E。

那么，通过电压E施加到第一电极18和四个电极构件50B、50C、50D和50E上的电场作用在面对中央电极构件50A的第一液体14上，由此被第二液体16包围的第一液体14被分成四部分并使其朝四个留存室34移动。

这样，第一液体14被分成四部分，这四部分由四个留存室34保持。

在这种情况下，大部分被分开的第一液体14面对相应的四个电极构件50B、50C、50D和50E，部分被分开的第一液体14面对相邻的中央电极构件50A。

在这种状态下，朝调节室32行进的入射光通过位于调节室32中并具有高透射率的第二液体16。

接着，与上面相反地，将在光学元件10的调节室32从允许光通过的状态改变到中断光的状态的情况下描述其工作。

如图15所示，被分开的第一液体14保持在四个留存室34中。在这种状态下，电压施加部22向中央电极构件50A施加电压E并断开(将地电势施加到)其余四个电极构件50B、50C、50D和50E。

这样，通过电压E向第一电极18和中央电极构件50A施加的电场作用在面对四个电极构件50B、50C、50D和50E的第一液体14上，由此被第二液体16包围的所述被分开的第一液体14从留存室34移动到调节室32。

因此，如图14所示，四个被分开的第一液体14由调节室32保持并在该调节室中合并。

因此，通过电压E向第一电极18和中央电极构件50A施加的电场作用在第一液体14上，由此第一液体14不移动，并保持在面对中央电极构件50A的位置。结果，大部分第一液体14面对中央电极构件50A，而部分第一液体14面对相邻的四个电极构件50B、50C、50D和50E。

在这种状态下，朝调节室32行进的入射光被位于调节室32中并具有低透射率的第一液体14中断。

与第一实施例一样，通过改变电压施加部22施加电压控制的位置并使第一液体14分开并在调节室32和四个留存室34之间移动，来使调节室32在允许光从其中通过的状态和中断光的状态之间切换，从而根据第三实施例的光学元件10能够用作光闸。

特别地根据第三实施例，由于第一液体14被分成四部分，因此第一液体14的移动速度能够比第一实施例中的移动速度增大更多，这对改进光学元件10的响应特性是有利的。

此外，根据第三实施例，由于四个拐角2802面对保持室30，所以当保持在调节室32中的第一液体14被分开并移动到留存室34时，通过由拐角2802分离第一液体14而能够平滑地分开第一液体14，这对增大第一液体14的移动速度是有利的。

特别地，即使当保持室30没有拐角2802时，也能够使第一液体14分开和移动。然而，如上所述地，拐角2802的存在比没有拐角2802的情况更有利于增大第一液体14的移动速度。

[第四实施例]

下面将描述第四实施例。

第四实施例是第三实施例的变化实例，它与第三实施例的不同在于将第一液体14分成两部分的操作，而其结构和第三实施例的相同。

图16A、16B和16C是描述了根据第四实施例的光学元件10的工作的说明图。

如图16A中所示，电压施加部22向面对两个留存室34的电极构件50B和50D施加电压E，其断开(或者将地电势施加到)在其余两个留存室34中的电极构件50C和50E以及中央电极构件50A。那么，第一液体14就被分成两部分，这两部分然后保持在两个面对的留存室34中。

在这种状态下，朝调节室32行进的入射光通过位于调节室32中并具有高透射率的第二液体16。

接着，电压施加部22向中央电极构件50A施加电压E并断开(或将地电势施加到)其余四个电极构件50B、50C、50D和50E。

这样，如图16B所示，在面对两个留存室34中被第二液体16包围的第一液体14从留存室34移动到调节室32。接着，第一液体14由调节室32保持并在该保持室中合并。

在这种状态下，朝调节室32行进的入射光被位于调节室32中并具有低透射率的第一液体14中断。

由于合并了彼此接触的两个第一液体14，因此作用在每一第一液体14上的力使合并的第一液体14变形成一形状，该形状沿着与连接了面对的两个留存室34的直线相垂直的直线伸长，也就是说，沿连接其余两个留存室34的直线伸长，如图16B中的双点划线所表示的。

利用该变形，电压施加部22向其余两个留存室34中的电极构件50C和50E施加电压E并断开(或将地电势施加到)中央电极构件50A以及两个留存室34中的电极构件50B和50D。这样，通过电压E施加到其余两个留存室34中的电极构件50C和50E上的电场的作用将第一液体14分成两部分，然后使其移动到其余两个留存室34并由其保持，如图16C所示。

在这种状态下，朝调节室43行进的入射光通过位于调节室32中并具有高透射率的第二液体16。

根据第四实施例，在第一液体14从两个面对的留存室34移动到调节室32并在其中合并和变形之后，使第一液体14沿变形方向移动到其余两个留存室34。这样，在第一液体14从两个面对的留存室34移动到调节室32之后，第一液体14能够快速地移动到其余两个留存室34。因此，可以缩短第一液体14停留在调节室32中的时间，这对利用光学元件10中断光路来增大工作速度是有利的。

[第五实施例]

下面将描述第五实施例。

第五实施例是第三实施例的另一个变化实例，留存室34的数量是八个，并将第一液体14分成八部分。

图17A和17B是描述了根据第五实施例的光学元件10的工作的说明图，图18是第一电极18的平面图。

如图17A所示，光学元件10包括保持室30，该保持室30包括调节室32和在调节室32的周边等间距隔开的八个留存室34。

调节室32和八个留存室34包括沿光通过的方向彼此面对的第一端壁(未示出)和第二端壁26。

该八个留存室34还包括连接第一和第二端壁的侧壁28。在每个留存室34中，第一和第二端壁都由不包括与调节室32连接的那部分的侧壁28分开。

那么，相邻留存室34的侧壁28在与调节室32连接的部分处形成在第一和第二端壁之间延伸的拐角2802。根据该实施例，每个拐角2802成锐角。

根据第五实施例，象第一实施例一样，第一液体14和第二液体16大体上具有相同的比重，第一液体14的透射率小于第二液体16的透射率。第二液体16在保持室30中填充在第一液体14周围。

如图18所示，第一电极18布置在调节室32和八个留存室34的第一端壁上。该第一电极18包括在调节室32和八个留存室34的第一端壁上延伸的单个电极构件36。根据该实施例，该电极构件36的轮廓比第一端壁的轮廓小一号。

如图17A所示，第二电极20布置在调节室32和八个留存室34的第二端壁26上。根据该实施例，第二电极20包括彼此分离的九个电极构件。这些电极构件中的一个电极构件50F布置在调节室32的第二端壁26上，而其余八个相同形状和相同大小的电极构件50G布置在八个留存室34的第二端壁26上。

电压施加部22向第一电极18提供地电势，并被构造成能够向第二电极20的九个电极构件50F和50G中的每一个选择性地施加电压E。

接着，将描述光学元件10的工作。

首先，将在光学元件10的调节室32从中断光的状态改变到允许光从其中通过的状态的情况下描述其工作。

如图17A所示，第一液体14最初定位在调节室32中第一电极18的电极构件36和第二电极20的中央电极构件50F之间。

在这种状态下，电压施加部22向中央电极构件50F施加电压E并断开(或将地电势施加到)其余八个电极构件50G。

这样，通过电压E施加到第一电极18和中央电极构件50F上的电场作用在面对中央电极构件50F的第一液体14上，由此第一液体14不移动并保持在该位置。结果，大部分第一液体14面对中央电极构件50F，部分的第一液体14面对相邻的八个电极构件50G。

在这种状态下，朝调节室32行进的入射光被位于调节室32中并具有低透射率的第一液体14中断。

接着，电压施加部22断开(或将地电势施加到)中央电极构件50F并向其余八个电极构件50G施加电压E。换句话说，向第二电极20施加电压的位置被改变到其余八个电极构件50G。

那么，通过电压E施加到第一电极18和八个电极构件50G上的电场作用在面对中央电极构件50F的第一液体14上，由此被第二液体16包围的第一液体14被分成八部分，然后其朝八个留存室34移动，如图17B所示。

这样，第一液体14被分成八部分，然后这八部分由八个留存室34保持。

在这种情况下，大部分被分开的第一液体14面对八个电极构件50G，部分被分开的第一液体14面对相邻的中央电极构件50F。

在这种状态下，朝调节室32行进的入射光通过位于调节室32中并具有高透射率的第二液体16。

接着，与上面相反地，将在光学元件10的调节室32从允许光从其中通过的状态改变到中断光的状态的情况下描述其工作。

如图17B所示，被分开的第一液体14保持在八个留存室34中。在这种状态下，电压施加部22向中央电极构件50F施加电压E并断开(将地电势施加到)其余八个电极构件50G。

这样，通过电压E向第一电极18和中央电极构件50F施加的电场作用在面对八个电极构件50F的第一液体14上，由此被第二液体16包围的所述被分开的第一液体14从留存室34移动到调节室32。

因此，如图17A所示，八个被分开的第一液体14由调节室32保持并在该调节室中合并。

因此，通过电压E向第一电极18和中央电极构件50F施加的电场作用在第一液体14上，由此第一液体14不移动，并保持在面对中央电极构件50F的位置。结果，大部分第一液体14面对中央电极构件50F，而部分第一液体14面对相邻的八个电极构件50G。

在这种状态下，朝调节室32行进的入射光被位于调节室32中并具有低透射率的第一液体14中断。

与第一实施例一样，通过使第一液体14分开且在调节室32和八个留存室34之间移动，来将调节室32在允许光从其中通过的状态和中断光的状态之间切换，从而根据第五实施例的光学元件10能够用作光闸。

特别地根据第五实施例，由于第一液体14被分成八部分，因此第一液体14的移动速度能够比将第一液体14分成两部分的第一实施例中第一液体14的移动速度或比将第一液体14分成四部分的第三实施例中第一液体14的移动速度增大更多。这对改进光学元件10的响应特性是有利的。

此外，由于八个拐角2802面对保持室30，所以当使保持在调节室32中的第一液体14分开和移动到留存室34时，通过由拐角2802分离第一液体14能够平滑地分开第一液体14，象第三实施例一样，这对增大第一液体14的移动速度是有利的。

[第六实施例]

下面将描述第六实施例。

根据第六实施例，为了改进响应特性，在两个步骤中分开第一液体14，然后在一个步骤中合并被分开的第一液体14。

图19至21是描述根据第六实施例的光学元件10的工作的说明图。

如图19所示，光学元件10包括容器12、第一液体14、第二液体16、第一电极18和第二电极20、以及电压施加部22。

容器12具有沿光通过的方向彼此平行地面对且延伸的第一端壁(未示出)和第二端壁26、与第一端壁24和第二端壁26连接的侧壁28、以及由第一端壁24、第二端壁26和侧壁28紧密围成的保持室30。

第一电极18布置在第一端壁24上，第二电极20布置在第二端壁26上。

第二电极20包括中央电极构件52和围绕该中央电极构件52的多个周围电极构件54。根据该实施例，三个周围电极构件54每一个都布置在中央电极构件52的两侧。三个周围电极构件54包括位于中央的第一周围电极构件54A和位于第一周围电极构件54A的两侧上的两个第二周围电极构件54B。

第一电极18包括面对中央电极构件52和多个周围电极构件54的单个电极构件56。

电压施加部22向第一电极18提供地电势，并被构造成能够向第二电极20的中央电极构件52和六个周围电极构件54中的每一个选择性地施加电压E。

接着，将描述光学元件10的工作。

首先，将在光学元件10的保持室30从中断光的状态改变到允许光从其中通过的状态的情况下描述其工作。

如图19所示，第一液体14最初定位在保持室30中第一电极18的电极构件56和第二电极20的中央电极构件52之间。

在这种状态下，电压施加部22向中央电极构件52施加电压E并断开(或将地电势施加到)其余六个电极构件54。

这样，通过电压E施加到第一电极18和中央电极构件52上的电场作用在面对中央电极构件52的第一液体14上，由此第一液体14不移动并可以保持在该位置。结果，大部分第一液体14面对中央电极构件52，部分第一液体14面对相邻的六个周围电极构件54。

在这种状态下，朝保持室30行进的入射光被位于保持室30中并具有低透射率的第一液体14中断。

接着，如图20所示，电压施加部22断开(或将地电势施加到)中央电极构件52和四个第二周围电极构件54B上并向两个第一周围电极构件54A施加电压E。换句话说，向第二电极20施加电压的位置被改变到第一周围电极构件54A。

那么，通过电压E施加到第一电极18和两个第一周围电极构件54A上的电场E作用在面对中央电极构件52的第一液体14上，由此被第二液体16包围的第一液体14被分成两部分并朝两个第一周围电极构件54A移动。

这样，第一液体14被分成两部分，之后这两部分保持面对两个第一周围电极构件54A。

在这种情况下，大部分被分开的第一液体14面对第一周围电极构件54A，部分被分开的第一液体14面对相邻的中央电极构件52和第二周围电极构件54B。

接着，如图21所示，电压施加部22断开(或将地电势施加到)中央电极构件52和两个第一周围电极构件54A并向四个第二周围电极构件54B施加电压E。换句话说，向第二电极20施加的电压的位置被改变到第二周围电极构件54B。

那么，通过电压E施加到第一电极18和四个第二周围电极构件54B上的电场E作用在面对第一周围电极构件54A的第一液体14上，由此被第二液体16包围的第一液体14被分成两部分，之后它们朝第二周围电极构件54B移动。

这样，第一液体14被分成四部分，这四部分之后保持面对四个第二周围电极构件54B。

在这种情况下，大部分被分开的第一液体14面对第二周围电极构件54B，而部分被分开的第一液体14面对相邻的中央电极构件52和第一周围电极构件54A。

在这种状态下，朝保持室30行进的入射光通过位于保持室30中并具有高透射率的第二液体16。

接着，与上面相反地，将在光学元件10的保持室30从允许光从其中通过的状态改变到中断光的状态的情况下描述其工作。

如图21所示，第一液体14被分成四部分，这四部分定位在面对四个第二周围电极构件54B的位置处。在这种状态下，电压施加部22向中央电极构件52施加电压E并断开(将地电势施加到)所有的两个第一周围电极构件54A和四个第二周围电极构件54B。

这样，通过电压E向第一电极18和中央电极构件52施加的电场E作用在面对四个第二周围电极构件54B的第一液体14上，由此被第二液体16包围的所述被分开的第一液体14移动到中央电极构件52。

因此，如图19所示，四个被分开的第一液体14在中央电极构件52上合并。

因此，通过电压E向第一电极18和中央电极构件52施加的电场E作用在第一液体14上，由此第一液体14不移动，并可以保持在面对中央电极构件52的位置。结果，大部分第一液体14面对中央电极构件52，而部分第一液体14面对相邻的第一周围电极构件54A和第二周围电极构件54B。

在这种状态下，朝保持室30行进的入射光被位于保持室30中并具有低透射率的第一液体14中断。

与第一实施例一样，通过改变由电压施加部22施加电压的位置、并使第一液体14分开且在中央电极构件52和周围电极构件54之间移动，来使保持室30在允许光从其中通过的状态和中断光的状态之间切换，根据第六实施例的光学元件10能够用作光闸。

特别地根据第六实施例，在第一液体首先被分成两部分之后，将这两部分被分开的第一液体14的每一个再分成两部分。因此，可以仅需要向第一周围电极构件54A和第二周围电极构件54B施加足以将第一液体14分成两部分的电压。该电压也可以比用来将第一液体14同时分成四部分的电压更小，这对减小功率消耗是有利的。

在使四个被分开的第一液体14移动到中央电极构件52并使其合为一体的过程中，由于四个被分开的第一液体14的每一个的体积和质量都比两个被分开的第一液体14的体积和质量小，因此能够增大第一液体14的移动速度。这对改进光学元件10的响应特性是更加有利的。

根据所述这些实施例，已经描述了通过提供作为多个电极构件的两个、四个和八个电极构件将第一液体14分成两部分、四部分和八部分的情况，多个电极构件的数量不限于此。很明显，可以提供两个或更多个偶数或奇数的电极构件作为分开第一液体14的多个电极构件。

根据所述这些实施例，已经描述了光学元件10用作光闸的情况，显然光学元件10可以用作中性密度滤光器(ND滤光器)。在这种情况下，第一液体14和第二液体16之一的透射率可以改变成用于充当ND滤光器的值，而第一液体14和第二液体16中的另一液体的透射率可以改变成100％。

具有不同透射率(光束衰减率)的多种ND滤光器可以包括光学元件10，多个光学元件10可以多层层叠在成像装置100的光轴上，以便提供能够在多个光束衰减率之间切换的ND滤光器。

根据该实施例已经描述了成像装置100是数字照相机或摄像机的情况，本发明可广泛地应用于各种成像装置，如具有照相机的便携电话、具有照相机的个人数字助理(PDA)以及具有照相机的笔记本电脑。

本领域技术人员应该理解，根据设计需要和其他因素可以进行各种修改、组合、子组合和替换，因为它们都在随附权利要求或其等同物的范围内。

Claims (20)

1.一种光学元件，包括：

具有保持室的容器；

极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；

第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；

第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和

电压施加装置，用于在第一电极和第二电极之间施加电压，

其中由该电压施加装置向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动；

该保持室具有根据第一液体的存在来调节透射光量的调节室和与该调节室连接并允许容纳从调节室留存的第一液体的多个留存室；

该调节室和该多个留存室具有沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁；以及

该第一电极布置在调节室和多个留存室的第一和第二端壁中的一个端壁上，以及该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上。

2.如权利要求1所述的光学元件，其中该留存室沿与光通过的方向相垂直的方向和调节室连接。

3.如权利要求1所述的光学元件，其中从光通过的方向来看，该留存室围绕调节室排列。

4.如权利要求1所述的光学元件，其中从光通过的方向来看，所述留存室沿圆周方向围绕调节室等间距地隔开。

5.如权利要求1所述的光学元件，其中留存室的数量是两个，在调节室的两侧沿与光通过的方向相垂直的方向延伸的直线上布置这两个留存室。

6.如权利要求1所述的光学元件，其中留存室的数量是四个，在调节室的两侧将四个留存室中的两个布置在沿与光通过的方向相垂直的方向延伸的直线上，而在调节室的两侧将另外两个留存室布置在另一条直线上，该直线垂直于所述沿与光通过的方向相垂直的方向上的直线。

7.如权利要求1所述的光学元件，其中：

每个留存室都具有由侧壁分开的第一和第二端壁，所述侧壁不包括与调节室连接的部分；和

相邻留存室的侧壁在与调节室连接的那部分处形成在第一端壁和第二端壁之间延伸的拐角部。

8.如权利要求1所述的光学元件，其中：

第一电极包括在调节室和多个留存室的第一和第二端壁中的一个端壁上延伸的单个电极构件；以及

第二电极包括在调节室和多个留存室的第一和第二端壁中的另一端壁上分离布置的多个电极构件。

9.如权利要求8所述的光学元件，其中第二电极的多个电极构件彼此相邻的部分具有沿与所述直线的延伸方向相垂直的方向延伸的凹陷和凸出；以及

相邻的电极构件和彼此隔开且面对的凹陷和凸出一起布置。

10.如权利要求8所述的光学元件，其中：

第二电极的多个电极构件彼此相邻的部分具有沿与所述直线的延伸方向相垂直的方向延伸的凹陷和凸出；以及

相邻的电极构件和彼此隔开且面对的凹陷和凸出一起布置；

在调节室的端壁上的电极构件的凹陷和凸出的延伸方向上的中部具有的朝向留存室的端壁的凸出比所述凹陷和凸出中的其它凸出更大；

在留存室的端壁上的电极构件的凹陷和凸出的延伸方向上的中部具有的朝向留存室的中部的凹陷比所述凹陷和凸出中的其它凹陷更大；以及

所述凹陷与所述凸出隔开且面对。

11.一种光学元件，包括：

具有保持室的容器；

极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；

第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；

第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和

电压施加装置，用于在第一电极和第二电极之间施加电压，

其中该电压施加装置向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动；

该保持室包括沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁；

该第一电极布置在第一和第二端壁中的一个端壁上，该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上；

该第二电极包括中央电极构件和围绕该中央电极构件的多个周围电极构件；以及

该第一电极包括面对该中央电极构件和多个周围电极构件的单个电极构件。

12.如权利要求11所述的光学元件，其中周围电极构件的数量在中央电极构件的每一侧上都是三。

13.如权利要求1或11所述的光学元件，其中第一液体的透射率小于第二液体的透射率。

14.如权利要求1或11所述的光学元件，其中第二液体的透射率小于第一液体的透射率。

15.一种成像装置，包括：

传导对象图像的拍摄光学***；

位于该拍摄光学***的光轴上的成像元件；和

在光轴上位于该成像元件前面的光学元件，其中：

该光学元件具有：

具有保持室的容器；

极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；

第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；

第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和

电压施加装置，用于在第一电极和第二电极之间施加电压；

该电压施加装置向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动；

该保持室具有根据第一液体的存在来调节透射光量的调节室和与该调节室连接并允许容纳从该调节室留存的第一液体的多个留存室；

该调节室和该多个留存室具有沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁；以及

该第一电极布置在调节室和多个留存室的第一和第二端壁中的一个端壁上，以及该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上。

16.一种成像装置，包括：

传导对象图像的拍摄光学***；

位于该拍摄光学***的光轴上的成像元件；和

在光轴上位于该成像元件前面的光学元件，其中：

该光学元件具有：

具有保持室的容器；

极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；

第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；

第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和

电压施加装置，用于在第一电极和第二电极之间施加电压，

该电压施加装置向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动；

该保持室具有沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁；

该第一电极布置在第一和第二端壁中的一个端壁上，该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上；

该第二电极包括中央电极构件和围绕该中央电极构件的多个周围电极构件；以及

该第一电极包括面对该中央电极构件和多个周围电极构件的单个电极构件。

17.一种光学元件，包括：

具有保持室的容器；

极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；

第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；

第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和

电压施加部，用于在第一电极和第二电极之间施加电压，

其中该电压施加部向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动；

该保持室具有根据第一液体的存在来调节透射光量的调节室和与该调节室连接并允许容纳从调节室留存的第一液体的多个留存室；

该调节室和该多个留存室具有沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁；以及

该第一电极布置在该调节室和多个留存室的第一和第二端壁中的一个端壁上，以及该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上。

18.一种光学元件，包括：

具有保持室的容器；

极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；

第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；

第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和

电压施加部，用于在第一电极和第二电极之间施加电压，

其中该电压施加部向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动；

该保持室包括沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁；

该第一电极布置在第一和第二端壁中的一个端壁上，该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上；

该第二电极包括中央电极构件和围绕该中央电极构件的多个周围电极构件；以及

该第一电极包括面对该中央电极构件和多个周围电极构件的单个电极构件。

19.一种成像装置，包括：

传导对象图像的拍摄光学***；

位于该拍摄光学***的光轴上的成像元件；和

在光轴上位于该成像元件前面的光学元件，其中：

该光学元件具有：

具有保持室的容器；

极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；

第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；

第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和

电压施加部，用于在第一电极和第二电极之间施加电压；

该电压施加部向第一和第二电极施加电压的位置变化使第一液体在保持室内往第二液体里移动；

该保持室具有根据第一液体的存在来调节透射光量的调节室和与该调节室连接并允许容纳从该调节室留存的第一液体的多个留存室；

该调节室和该多个留存室具有沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁；以及

该第一电极布置在调节室和多个留存室的第一和第二端壁中的一个端壁上，以及该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上。

20.一种成像装置，包括：

传导对象图像的拍摄光学***；

位于该拍摄光学***的光轴上的成像元件；和

在光轴上位于该成像元件前面的光学元件，其中：

该光学元件具有：

具有保持室的容器；

极性的或导电的第一液体，填充在该保持室中；

第二液体，填充在该保持室中但不与第一液体混合；

第一和第二电极，用于向第一液体施加电场；和

电压施加部，用于在第一电极和第二电极之间施加电压，

该电压施加部向第一和第二电极施加电压的位置变化使第液体在保持室内往第二液体里移动；

该保持室具有沿光通过的方向彼此面对的第一和第二端壁；

该第一电极布置在第一和第二端壁中的一个端壁上，该第二电极布置在第一和第二端壁中的另一个端壁上；

该第二电极包括中央电极构件和围绕该中央电极构件的多个周围电极构件；以及

该第一电极包括面对该中央电极构件和多个周围电极构件的单个电极构件。

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