JP2007328233A - Optical element - Google Patents
Optical element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007328233A JP2007328233A JP2006160632A JP2006160632A JP2007328233A JP 2007328233 A JP2007328233 A JP 2007328233A JP 2006160632 A JP2006160632 A JP 2006160632A JP 2006160632 A JP2006160632 A JP 2006160632A JP 2007328233 A JP2007328233 A JP 2007328233A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- optical element
- fluid
- light
- transparent
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、光の照射パターンを変化させ得る光学素子に関する。 The present invention relates to an optical element capable of changing a light irradiation pattern.
光の照射パターンを可変にした光学素子として、例えばアレイ化されたミラーをそれぞれを傾けるものが知られている(例えば、特許文献1参照)。また、機械的な可動部を備えないものとして、液晶を利用したものが知られている(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら、上記前者の構成では、例えば機械的な可動部の耐久性を確保するための工夫が必要であり、後者の構成では、例えば斜め入射光に対する透過、不透過の選択性等を改善するための必要があり、いずれにしても改善の余地がある。 However, the former configuration requires, for example, a device for ensuring the durability of the mechanical movable portion, and the latter configuration improves, for example, selectivity for transmission and non-transmission of oblique incident light. In any case, there is room for improvement.
本発明は、上記事実を考慮して、照射パターンを安定して良好に変化させることができる光学素子を得ることが目的である。 In view of the above facts, an object of the present invention is to obtain an optical element that can stably and favorably change an irradiation pattern.
上記目的を達成するために請求項1記載の発明に係る光学素子は、特定波長の光を透過可能な第1の電極と、複数の領域の電圧印加状態を独立して切り替え得るように構成され、前記特定波長(範囲)の光を透過可能な第2の電極と、前記第1の電極と第2の電極との間に封入された第1の流体中に、前記第1の流体とは前記特定波長の光の透過性が異なる液相の第2の流体を存在させて構成され、電圧印加状態に応じて前記第2の流体の位置が変化する調光層と、を備えている。 In order to achieve the above object, an optical element according to the first aspect of the present invention is configured to be capable of independently switching a voltage application state in a plurality of regions and a first electrode capable of transmitting light of a specific wavelength. The first fluid is a second electrode capable of transmitting light of the specific wavelength (range), and the first fluid sealed between the first electrode and the second electrode. And a light control layer configured to be present in the presence of a second fluid in a liquid phase having different light transmittances of the specific wavelength, and the position of the second fluid changes according to a voltage application state.
請求項1記載の光学素子では、第2の電極における特定領域の電圧印加状態(例えば、電圧印加の有無や印加電圧の大きさ)を他の領域の電圧印加状態と異ならせると、該第2の電極の特定領域又はその周囲では、他の領域とは第2の流体の相対位置が異なる状態をとる(例えば、第2の流体が移動し又は姿勢が変化する)。第2の流体は第1の流体とは特定波長の光の透過率が異なるので、第2の電極における電圧印加状態を異ならせる領域を変化させることで、特定波長の光の照射パターンを変化させること(調光)ができる。そして、本光学素子では、機械的な可動部分ないため、長期に亘り安定した調光を行うことが可能になり、また液晶のように配向を利用しないため、光入射方向に対する制約が少なく照射パターンを良好に変化させることが可能になる。 In the optical element according to claim 1, if the voltage application state (for example, presence / absence of voltage application or magnitude of applied voltage) of the specific region of the second electrode is different from the voltage application state of other regions, The relative position of the second fluid is different from that of the other region in the specific region of the electrode or the periphery thereof (for example, the second fluid moves or changes its posture). Since the second fluid has a light transmittance of a specific wavelength different from that of the first fluid, the irradiation pattern of the light of the specific wavelength is changed by changing a region where the voltage application state in the second electrode is changed. (Light control). And since this optical element has no mechanical moving parts, it is possible to perform stable light control over a long period of time, and since it does not use alignment like liquid crystal, there are few restrictions on the light incident direction and the irradiation pattern. Can be changed satisfactorily.
このように、請求項1記載の光学素子では、照射パターンを安定して良好に変化させることができる。 Thus, in the optical element according to the first aspect, the irradiation pattern can be changed stably and satisfactorily.
請求項2記載の発明に係る光学素子は、請求項1記載の光学素子において、前記調光層の前記第1の流体は、液相で、前記第2流体と共に前記第1の電極と第2の電極との間に封入されている。 The optical element according to a second aspect of the present invention is the optical element according to the first aspect, wherein the first fluid of the light control layer is in a liquid phase and the first electrode and the second together with the second fluid. Between the electrodes.
請求項2記載の光学素子では、液相で調光層を構成する第2の流体は、電圧が印加される状態すなわち第2の電極の特定領域への電圧印加状態に応じて、液相の第1の流体中で第2の電極の領域内での相対位置を変化させる。調光層を構成する2つの流体が何れも液相であるため、光学素子の設置方向に対する制約が少なくなる。なお、第1の流体と第2の流体とは、比重が近いことが望ましい。
In the optical element according to
請求項3記載の発明に係る光学素子は、請求項1又は請求項2記載の光学素子において、前記調光層は、電圧の印加状態に応じて、表面の前記第2の流体に対する親液性と疎液性とが切り替わる膜を含む。 The optical element according to a third aspect of the present invention is the optical element according to the first or second aspect, wherein the light control layer is lyophilic with respect to the second fluid on the surface in accordance with a voltage application state. And a membrane that switches between lyophobic properties.
請求項3記載の光学素子では、第2の電極における特定領域の電圧印加状態(例えば、電圧印加の有無や印加電圧)を他の領域の電圧印加状態に対し異ならせると、膜の表面が第2の流体に対し、親液性から疎液性に又は疎液性から親液性に切り替わる。例えば、膜の表面が疎液性になっている部分に位置する第2の流体は、膜の表面が親液性になっている部分又は疎液性になっていない部分に移動する。これにより、電圧印加状態に応じた膜の親液性の変化を利用した簡単な構造で、特定波長の光照射パターンを良好に変化させ得る。 In the optical element according to claim 3, when the voltage application state (for example, presence or absence of voltage application or applied voltage) of the specific region in the second electrode is made different from the voltage application state of other regions, the surface of the film is The fluid of 2 is switched from lyophilic to lyophobic or from lyophobic to lyophilic. For example, the second fluid located in a portion where the surface of the membrane is lyophobic moves to a portion where the surface of the membrane is lyophilic or a portion which is not lyophobic. Thereby, the light irradiation pattern of a specific wavelength can be satisfactorily changed with a simple structure utilizing the lyophilic change of the film according to the voltage application state.
請求項4記載の発明に係る光学素子は、請求項3記載の光学素子において、前記第2の流体は水であり、前記膜は、電圧印加の有無で、表面の親水性と疎水性とが切り替わる自己組織化膜である。 An optical element according to a fourth aspect of the present invention is the optical element according to the third aspect, wherein the second fluid is water, and the film has surface hydrophilicity and hydrophobicity with or without voltage application. It is a self-assembled film that switches.
請求項4記載の光学素子では、第2の流体として水を含む調光層の自己組織化膜の表面は、第2の電極における電圧を印加した特定領域において、親水性から疎水性に又は疎水性から親水性に切り替わる。これにより、調光層を簡単に勝つ安価に構成することができる。 5. The optical element according to claim 4, wherein the surface of the self-assembled film of the light control layer containing water as the second fluid is changed from hydrophilic to hydrophobic or hydrophobic in a specific region where a voltage is applied to the second electrode. Switches from hydrophilic to hydrophilic. Thereby, the light control layer can be easily configured at low cost.
請求項5記載の発明に係る光学素子は、請求項1又は請求項2記載の光学素子において、前記調光層は、帯電された前記第2の流体と、該第2の流体の帯電状態を維持する帯電維持手段とを含んで構成されている。 An optical element according to a fifth aspect of the present invention is the optical element according to the first or second aspect, wherein the light control layer is configured to change the charged state of the second fluid and the charged state of the second fluid. Charge maintaining means for maintaining.
請求項5記載の光学素子では、例えば、プラスに帯電した第2の流体は、第2の電極におけるマイナスの電圧を印加した領域に引き寄せられる。これにより、印加電圧の駆動力を利用した簡単な構造で、光照射パターンを変化させることができる。 In the optical element according to the fifth aspect, for example, the positively charged second fluid is attracted to a region where a negative voltage is applied to the second electrode. As a result, the light irradiation pattern can be changed with a simple structure using the driving force of the applied voltage.
請求項6記載の発明に係る光学素子は、請求項1乃至請求項5の何れか1項記載の光学素子において、前記第1の流体及び第2の流体の何れか一方は、可視光を透過可能な透明とされ、前記第1の流体及び第2の流体の他方は、特定波長の可視光を吸収するように着色されている。 An optical element according to a sixth aspect of the present invention is the optical element according to any one of the first to fifth aspects, wherein either one of the first fluid and the second fluid transmits visible light. The other of the first fluid and the second fluid is colored so as to absorb visible light having a specific wavelength.
請求項6記載の光学素子では、調光層(第1の電極と第2の電極との間)における第2の流体が位置しない部分では可視光が透過される一方、調光層における第2の流体が位置する部分では、特定波長の可視光の透過すなわち照射が遮られる。この光学素子は、照明装置、表示装置、露光装置等として用いることができる。 In the optical element according to claim 6, visible light is transmitted through a portion where the second fluid is not located in the light control layer (between the first electrode and the second electrode), while the second light in the light control layer. In a portion where the fluid is located, transmission of visible light having a specific wavelength, that is, irradiation is blocked. This optical element can be used as an illumination device, a display device, an exposure device, or the like.
以上説明したように本発明に係る光学素子は、照射パターンを安定して良好に変化させることができるという優れた効果を有する。 As described above, the optical element according to the present invention has an excellent effect that the irradiation pattern can be stably and favorably changed.
本発明の第1の実施形態に係る光学素子10について、図1乃至図3に基づいて説明する。
An
図2には、光学素子10の概略構成が断面図にて示されている。この図2に示される如く、光学素子10は、特定波長範囲の光(この実施形態では、可視光。以下、単に可視光という)を透過する透明基板12を備えている。透明基板12上には、例えばITO(酸化インジウムスズ)より成る第2の電極としての透明電極14が配設されている。透明電極14は、複数の電極群の集合体として構成され、透明基板12表面に2次元的に所定間隔で配置(アレイ化)されている(図3参照)。複数の透明電極14は、互いに絶縁されており、独立して電圧を印加可能とされている。以下の説明で、複数の透明電極14を区別する場合には、図1にて示しているように、透明電極14A、透明電極14B、透明電極14C、透明電極14Dということとする。
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
また、複数の透明電極14上には、自己組織化膜(SAM膜)16が成膜されている。自己組織化膜16は、可視光を透過し、電圧が印加されない状態では表面が撥水性(親油性)を呈し、電圧が印加された部分が親水性を呈するように構成されている。自己組織化膜16としては、例えば有機珪素化合物を用いることができる。
A self-assembled film (SAM film) 16 is formed on the plurality of
さらに、光学素子10は、自己組織化膜16(複数の透明電極14)と所定間隔で対向する第1の電極としての透明電極18を備えている。透明電極18は、例えばITO(酸化インジウムスズ)より成り、図示しない支持構造にて透明基板12に支持され、各透明電極14との絶縁を確保した状態で自己組織化膜16との対向間隔が保持されている。
Furthermore, the
そして、自己組織化膜16と透明電極18との間には、自己組織化膜16とで調光層20を成す流体層22が封止されている。流体層22は、可視光を透過する透明な油24中に、水26を水滴として存在させて構成されている。水26は、可視光中の特定波長の光を吸収するように着色されており、以下、着色水26という。これにより、光学素子10は、着色水26の存在する部分において可視光が透過されない構成とされている。
Between the self-assembled
また、光学素子10は、各透明電極14と透明電極18との間に電圧を印加するための素子駆動回路28を備えている。素子駆動回路28は、透明電極18を共通電圧(例えば0V)として、電源30の電圧を複数の透明電極14の一部又は全部に選択に印加し得るように構成されている。素子駆動回路28の一部又は全部は、透明基板12に設けられている。
Further, the
以上説明した光学素子10は、透明電極18から入射された可視光である平行光を調光して透明基板12から照射するようになっている。透明電極18に入射される平行光は、例えば、点光源32が照射する拡散光をレンズ34にて変換して得ることができる。また、多数のLEDをアレイ化した電源により平行光を得るようにしても良い。光学素子10は、このような平行光照射手段(点光源32及びレンズ34、又はアレイ化したLED等)とで、調光装置を構成していると把握することも可能である。
The
次に、第1の実施形態の作用を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
上記構成の光学素子10では、図1(A)に模式的に示される如く、透明電極14A〜14Dの何れにも電圧を印加しない状態では、自己組織化膜16における透明電極14A〜14Dのそれぞれに対応する部分が疎水性を呈し、着色水26は透明電極14間の領域に位置している。この状態では、透明電極18から入射された可視光である平行光Rtは、該透明電極18、油24(油層)、透明電極14、透明基板12を透過し、該透明基板12から照射される。
In the
例えば、図1(B)に示される如く、1つの透明電極14Cに電圧を印加すると、自己組織化膜16における透明電極14Cと接触している領域の表面(流体層22側)が疎水性から親水性に変化する。すると、着色水26は、その表面張力によって、自己組織化膜16の表面における親水性に変化した部分に移動し、該親水性部分を覆う。このため、光学素子10における透明電極14Cが占める領域では、可視光である平行光Rsが着色水26にて吸収され、透過することがない。
For example, as shown in FIG. 1B, when a voltage is applied to one
これにより、図3に示される如く、光学素子10は、自己組織化膜16における電圧が印加された透明電極14に接する領域で、入射された可視光である平行光を透過させず、照射面36の一部に光が照射されない領域Aを生じさせる。したがって、光学素子10では、電圧を印加する透明電極14の位置、数、電圧印加のタイミング、これらの一部又は全部の組み合わせ等によって、透明基板12から照射する可視光の照射パターンを変化させることができる。
As a result, as shown in FIG. 3, the
このような光学素子10は、例えば、照明装置、照明装置、表示装置、露光装置等に適用することができる。例えば、自動車のヘッドランプに適用した構成では、単一光源を用いてハイビームとロービームとの切替を行うことができる。
Such an
ここで、光学素子10では、機械的な可動部に頼ることなく照射パターンを可変としているため、構成材料の疲労による破壊、経時による特性の変動等の問題がなく、長期に亘って安定した性能(特性)を得ることができる。すなわち、光学素子10は、耐久性の良好な調光装置を構成することができる。
Here, in the
また、光学素子10では、液晶による光の透過、不透過の制御のように液晶分子が入射面に対し垂直に揃うか否かの配向(配列)を利用することなく照射パターンを可変としているため、上記した液晶による照射パターンの制御のように斜め入射光に対する透過、不透過の選択性が低いという問題が生じ難い。すなわち、光学素子10では、入射光の方向依存性が殆どなく、入射方向に対する制約が少ない。さらに、液晶による透過、不透過の制御においては偏光フィルタを用いる場合があり、偏光フィルタを用いた場合には透過光の強度が半分以下に低下してしまう問題が生じるが、光学素子10では、偏光フィルタに頼る必要がないため、透過光の強度低下が著しく小さい(殆どない)。
Further, in the
さらにまた、光学素子10では、液晶のように特殊な配向処理を必要としないので、簡単なプロセスで安価に製造することができる。また、光学素子10では、液晶のように特殊な配向処理を必要としないので、大面積のものを作成することが可能である。
Furthermore, since the
このように、第1の実施形態に係る光学素子10では、照射パターンを安定して良好に変化させることができる。また、光学素子10では、互いに不溶性の油24中に着色水26を存在させているので、換言すれば、透過率の異なる流体がそれぞれ液相を成すので、重力方向に対し様々な姿勢で安定して用いることができる。
Thus, in the
次に、本発明の他の実施形態を説明する。なお、上記第1の実施形態又は前出の構成と基本的に同一の部分等については、上記第1の実施形態又は前出の構成と同一の符号を付して説明を省略し、また図示を省略する場合がある。 Next, another embodiment of the present invention will be described. Note that portions that are basically the same as those in the first embodiment or the previous configuration are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment or the previous configuration, and description thereof is omitted. May be omitted.
(第2の実施形態)
図4(A)、図4(B)には、それぞれ本発明の第2の実施形態に係る光学素子40の動作状態が図1(A)、図1(B)に対応する模式図にて示されている。これらの図に示される如く、光学素子40は、流体層22が、透明な油24及び着色水26に代えて、可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色された着色油(油層)42中に、可視光を透過可能な透明な水(水滴)44を存在させて構成されている点で、第1の実施形態に係る光学素子10とは異なる。光学素子40の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子10の対応する構成と同じである。
(Second Embodiment)
FIGS. 4A and 4B are schematic diagrams corresponding to FIGS. 1A and 1B, respectively, illustrating the operating state of the
上記構成の光学素子40では、図4(A)に模式的に示される如く、透明電極14A〜14Dの何れにも電圧を印加しない状態では、自己組織化膜16における透明電極14A〜14Dのそれぞれに対応する部分が疎水性を呈し、透明な水44は透明電極14間の領域に位置している。この状態では、透明電極18から入射された可視光である平行光Rsは、着色油42に吸収されて光学素子10を透過することがない(照射されない)。
In the
例えば、図4(B)に示される如く、1つの透明電極14Cに電圧を印加すると、自己組織化膜16における透明電極14Cと接触している領域の表面(流体層22側)が疎水性から親水性に変化する。すると、透明な水44は、その表面張力によって、自己組織化膜16の表面における親水性に変化した部分に移動し、該親水性部分を覆う。このため、光学素子10における透明電極14Cが占める領域では、可視光である平行光Rtが透過し、透明基板12から照射される。この場合、図3に示す照射面36における領域Aに相当する部分だけ、可視光が照射されることになる。
For example, as shown in FIG. 4B, when a voltage is applied to one
このように、光学素子40では、光の透過、不透過が光学素子10とは逆になるだけで、光学素子10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。
As described above, in the
(第3の実施形態)
図5(A)、図5(B)には、それぞれ本発明の第3の実施形態に係る光学素子50の動作状態が図1(A)、図1(B)に対応する模式図にて示されている。これらの図に示される如く、光学素子50は、流体層22が、透明な油24及び着色水26に代えて、可視光を透過可能な透明な水(水層)52中に、可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色された着色油(油滴)54を存在させて構成されている点で、第1の実施形態に係る光学素子10とは異なる。光学素子50の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子10の対応する構成と同じである。
(Third embodiment)
FIGS. 5A and 5B are schematic diagrams corresponding to FIGS. 1A and 1B showing the operation state of the
上記構成の光学素子50では、図5(A)に模式的に示される如く、透明電極14A〜14Dの何れにも電圧を印加しない状態では、自己組織化膜16における透明電極14A〜14Dのそれぞれに対応する部分が疎水性すなわち親油性を呈し、着色油54は、自己組織化膜16における透明電極14に接触している部分の表面に位置している。この状態では、透明電極18から入射された可視光である平行光Rsは、着色油54に吸収されて光学素子10を透過することがない(照射されない)。
In the
例えば、図5(B)に示される如く、1つの透明電極14Cに電圧を印加すると、自己組織化膜16における透明電極14Cと接触している領域の表面(流体層22側)が疎水性から親水性に変化する。すると、透明な水52は、その表面張力によって、自己組織化膜16の表面における親水性に変化した部分に移動し、該親水性部分から着色油54を排除して該親水性部分を覆う。このため、光学素子10における透明電極14Cが占める領域では、可視光である平行光Rtが透過し、透明基板12から照射される。この場合、図3に示す照射面36における領域Aに相当する部分だけ、可視光が照射されることになる。
For example, as shown in FIG. 5B, when a voltage is applied to one
このように、光学素子50では、光の透過、不透過が光学素子10とは逆になるだけで、光学素子10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。
As described above, in the
(第4の実施形態)
図6(A)、図6(B)には、それぞれ本発明の第4の実施形態に係る光学素子60の動作状態が図1(A)、図1(B)に対応する模式図にて示されている。これらの図に示される如く、光学素子60は、流体層22が、透明な油24及び着色水26に代えて、
可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色された着色水(水層)62中に、可視光を透過可能な透明の油(油滴)64を存在させて構成されている点で、第1の実施形態に係る光学素子10とは異なる。光学素子60の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子10の対応する構成と同じである。
(Fourth embodiment)
FIGS. 6A and 6B are schematic diagrams corresponding to FIGS. 1A and 1B, respectively, showing the operating state of the
In the colored water (water layer) 62 colored so as to be able to absorb light of a specific wavelength among visible light, a transparent oil (oil droplet) 64 capable of transmitting visible light is present, This is different from the
上記構成の光学素子60では、図6(A)に模式的に示される如く、透明電極14A〜14Dの何れにも電圧を印加しない状態では、自己組織化膜16における透明電極14A〜14Dのそれぞれに対応する部分が疎水性を呈し、透明の油64は、自己組織化膜16における透明電極14に接触している部分の表面に位置している。この状態では、透明電極18から入射された可視光である平行光Rtは、透明電極18、透明の油64、自己組織化膜16、透明電極14、透明基板12を透過し、透明基板12から照射される。
In the
例えば、図6(B)に示される如く、1つの透明電極14Cに電圧を印加すると、自己組織化膜16における透明電極14Cと接触している領域の表面(流体層22側)が疎水性から親水性に変化する。すると、着色水62は、その表面張力によって、自己組織化膜16の表面における親水性に変化した部分に移動し、該親水性部分から透明の油64を排除して該親水性部分を覆う。このため、光学素子60における透明電極14Cが占める領域では、可視光である平行光Rsが着色水62にて吸収され、透過することがない。この場合、図3に示す照射面36における領域Aに相当する部分だけ、可視光の照射が遮られることになる。
For example, as shown in FIG. 6B, when a voltage is applied to one
このように、光学素子60では、流体層22を構成する2流体が光学素子10とは異なるだけで、光学素子10と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。
As described above, in the
(第5の実施形態)
図7(A)には、本発明の第5の実施形態に係る光学素子70の概略構成が図2に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子70は、自己組織化膜16を備えず、調光層20とは異なる原理で調光(光の透過、不透過の切替)を行う調光層72を備える点で、光学素子10とは異なる。以下、具体的に説明する。
(Fifth embodiment)
FIG. 7A shows a schematic configuration of an
調光層72は、流体層22に代えて流体層74を備えており、流体層74は、可視光を透過する第1流体としての透明な水(水層)76中に、水76に対し不溶性を呈する第2流体としての油滴78を存在させて構成されている。油滴78は、可視光中の特定波長の光を吸収するように着色されると共にプラスに帯電されており、以下、着色油滴78という。これにより、光学素子10は、着色油滴78の存在する部分において可視光が透過されない構成とされている。また、調光層72は、着色油滴78の帯電状態を維持するための帯電維持手段としての絶縁膜80を備えている。絶縁膜80は、可視光を透過可能に構成されており、この実施形態では、全ての透明電極14の表面を被覆している。
The
さらに、光学素子70は、各透明電極14にプラス又はマイナスの電圧を印加するための素子駆動回路82を備えている。素子駆動回路82は、透明電極18を共通電圧(例えば0V)として、プラス側の電源84の電圧を複数の透明電極14の一部又は全部に選択に印加し得ると共に、マイナス側の電源86の電圧を複数の透明電極14の一部又は全部に選択に印加し得るように構成されている。素子駆動回路28の一部又は全部は、透明基板12に設けられている。
Further, the
光学素子70の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子10の対応する構成と同じである。
Other configurations of the
上記構成の光学素子70では、図7(B)に示される如く、複数の透明電極14におけるマイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには着色油滴78が引き寄せられる一方、プラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには着色油滴78が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子70では、プラスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。なお、透明電極14間の領域は、着色油滴78の逃がしスペースとしても機能し、全透明電極14をプラスの電圧に印加した場合には、全透明電極14の存在領域で可視光が透過される。
In the
したがって、光学素子70では、プラス電圧を印加する透明電極14及びマイナスの電圧を印加する透明電極14のそれぞれの位置、数、電圧印加のタイミング、これらの一部又は全部の組み合わせ等によって、透明基板12から照射する可視光の照射パターンを変化させることができる。
Accordingly, in the
このような光学素子70は、例えば、照明装置、照明装置、表示装置、露光装置等に適用することができる。例えば、自動車のヘッドランプに適用した構成では、単一光源を用いてハイビームとロービームとの切替を行うことができる。
Such an
ここで、光学素子70では、機械的な可動部に頼ることなく照射パターンを可変としているため、構成材料の疲労による破壊、経時による特性の変動等の問題がなく、長期に亘って安定した性能(特性)を得ることができる。すなわち、光学素子70は、耐久性の良好な調光装置を構成することができる。
Here, in the
また、光学素子70では、液晶による光の透過、不透過の制御のように液晶分子が入射面に対し垂直に揃うか否かの配向(配列)を利用することなく照射パターンを可変としているため、上記した液晶による照射パターンの制御のように斜め入射光に対する透過、不透過の選択性が低いという問題が生じ難い。すなわち、光学素子70では、入射光の方向依存性が殆どなく、入射方向に対する制約が少ない。さらに、液晶による透過、不透過の制御においては偏光フィルタを用いる場合があり、偏光フィルタを用いた場合には透過光の強度が半分以下に低下してしまう問題が生じるが、光学素子70では、偏光フィルタに頼る必要がないため、透過光の強度低下が著しく小さい(殆どない)。
Further, in the
さらにまた、光学素子70では、液晶のように特殊な配向処理を必要としないので、簡単なプロセスで安価に製造することができる。また、光学素子70では、液晶のように特殊な配向処理を必要としないので、大面積のものを作成することが可能である。
Furthermore, since the
このように、第5の実施形態に係る光学素子70では、照射パターンを安定して良好に変化させることができる。また、光学素子70では、互いに不溶性の水76中に着色油滴78を存在させているので、換言すれば、透過率の異なる流体がそれぞれ液相を成すので、重力方向に対し様々な姿勢で安定して用いることができる。
Thus, in the
(第6の実施形態)
図8には、本発明の第6の実施形態に係る光学素子90の概略構成が図7(B)に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子90は、流体層74が、プラスに帯電した着色油滴78に代えて、マイナスに帯電した着色油滴92を有する点で、第5の実施形態に係る光学素子70とは異なる。光学素子90の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子10の対応する構成と同じである。
(Sixth embodiment)
FIG. 8 shows a schematic configuration of an
上記構成の光学素子90では、図8に示される如く、複数の透明電極14におけるプラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには着色油滴92が引き寄せられる一方、マイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには着色油滴92が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子90では、マイナスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。
In the
このように、光学素子90では、光の透過、不透過の制御に用いる印加電圧の極性が光学素子70とは逆になるだけで、光学素子70と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。
As described above, in the
(第7の実施形態)
図9には、本発明の第7の実施形態に係る光学素子100の概略構成が図7(B)に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子90は、流体層74が、透明な水76及び油滴78に代えて、透明な油(油層)102中に、可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色されると共にプラスに帯電した着色水滴104を存在させて構成されている点で、第5の実施形態に係る光学素子70とは異なる。光学素子100の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子70の対応する構成と同じである。
(Seventh embodiment)
FIG. 9 shows a schematic configuration of an
上記構成の光学素子100では、図9に示される如く、複数の透明電極14におけるマイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには着色水滴104が引き寄せられる一方、プラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには着色水滴104が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子100では、プラスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。
In the
このように、光学素子100では、流体層74を構成する2流体が光学素子10とは異なるだけで、光学素子70と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。
As described above, in the
(第8の実施形態)
図10には、本発明の第8の実施形態に係る光学素子110の概略構成が図7(B)に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子110は、流体層74が、プラスに帯電した着色水滴104に代えて、マイナスに帯電した着色水滴112を有する点で、第7の実施形態に係る光学素子100とは異なる。光学素子110の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子100の対応する構成と同じである。
(Eighth embodiment)
FIG. 10 shows a schematic configuration of an
上記構成の光学素子110では、図10に示される如く、複数の透明電極14におけるプラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには着色水滴112が引き寄せられる一方、マイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには着色水滴112が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子110では、マイナスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。
In the
このように、光学素子110では、光の透過、不透過の制御に用いる印加電圧の極性が光学素子100とは逆になるだけで、光学素子100すなわち光学素子70と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。
As described above, in the
(第9の実施形態)
図11には、本発明の第9の実施形態に係る光学素子120の概略構成が図7(B)に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子120は、流体層74が、透明な水76及び油滴78に代えて、可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色された着色水(水層)122中に、プラスに帯電し可視光を透過可能な透明の油滴124を存在させて構成されている点で、第5の実施形態に係る光学素子70とは異なる。光学素子120の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子70の対応する構成と同じである。
(Ninth embodiment)
FIG. 11 shows a schematic configuration of an
上記構成の光学素子120では、図11に示される如く、複数の透明電極14におけるマイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには透明の油滴124が引き寄せられる一方、プラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには油滴124が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子120では、マイナスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。
In the
このように、光学素子120では、着色流体が光学素子70とは逆になるだけで、光学素子70と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。なお、光学素子120において、着色水122及び透明の油滴124に代えて、着色油及びプラスに帯電した透明水滴にて流体層74を構成しても良い。
As described above, in the
(第10の実施形態)
図12には、本発明の第10の実施形態に係る光学素子130の概略構成が図7(B)に対応する模式図にて示されている。この図に示される如く、光学素子130は、流体層74が、透明な水76及び油滴78に代えて、可視光のうち特定波長の光を吸収可能に着色された着色油(油層)132中に、マイナスに帯電し可視光を透過可能な透明の水滴134を存在させて構成されている点で、第5の実施形態に係る光学素子70とは異なる。光学素子120の他の構成は、図示しない部分を含め、光学素子70の対応する構成と同じである。
(Tenth embodiment)
FIG. 12 is a schematic diagram corresponding to FIG. 7B of a schematic configuration of the
上記構成の光学素子130では、図11に示される如く、複数の透明電極14におけるプラスの電圧が印加された透明電極14B、14Dには透明の水滴134が引き寄せられる一方、マイナスの電圧を印加した透明電極14A、14Cには水滴134が引き寄せられることがない(排除される)。これにより、光学素子130では、プラスの電圧を印加した透明電極14の存在領域だけ可視光を透過させることができる。
In the
このように、光学素子130では、着色流体が光学素子100とは逆になるだけで、光学素子100すなわち光学素子70と同様の作用によって同様の効果を得ることができる。なお、光学素子130において、着色油132及び透明の水滴134に代えて、着色水及びマイナスに帯電した透明水滴にて流体層74を構成しても良い。
As described above, in the
なお、上記した各実施形態では、流体層22、流体層74を構成する2流体が油及び水である例を示したが、本発明はこれに限定されず、一方の流体に対し他方の流体が不溶性であり(互いに不溶性であり)、かつ少なくとも一方の流体が液相である各種流体の組み合わせを採用することができる。また、光透過方向を鉛直方向にする構成(光学素子10等が水平面に沿って配置される構成)等においては、第1流体としてガスを用いることも可能である。
In each of the above-described embodiments, the example in which the two fluids constituting the
また、上記した各実施形態では、光学素子10等が可視光の透過、不透過を制御する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、光学素子10が紫外光、赤外光、レーザ等の各種光の透過、不透過を制御(調光)する構成とすることができる。
Further, in each of the above-described embodiments, an example in which the
10 光学素子
14 透明電極(第2の電極)
16 自己組織化膜(膜)
18 透明電極(第1の電極)
20 調光層
24 油(第1の流体)
26 着色水(第2の流体)
40・50・60・70・90・100・110・120・130 光学素子
42 着色油(第1の流体)
44 水(第2の流体)
52 水(第1の流体)
54 着色油(第2の流体)
62 着色水(第1の流体)
64 油(第2の流体)
72 調光層
76 水(第1の流体)
78 着色油滴(第2の流体)
80 絶縁膜(帯電維持手段)
92 着色油滴(第2の流体)
104 着色水滴(第2の流体)
112 着色水滴(第2の流体)
122 着色水(第1の流体)
124 油滴(第2の流体)
132 着色油(第1の流体)
134 水滴(第2の流体)
10
16 Self-assembled membrane
18 Transparent electrode (first electrode)
20
26 Colored water (second fluid)
40, 50, 60, 70, 90, 100, 110, 120, 130
44 Water (second fluid)
52 Water (first fluid)
54 Colored oil (second fluid)
62 Colored water (first fluid)
64 oil (second fluid)
72
78 Colored oil droplets (second fluid)
80 Insulating film (charging maintenance means)
92 Colored oil droplets (second fluid)
104 Colored water droplets (second fluid)
112 Colored water droplets (second fluid)
122 Colored water (first fluid)
124 oil droplet (second fluid)
132 Colored oil (first fluid)
134 Water droplet (second fluid)
Claims (6)
複数の領域の電圧印加状態を独立して切り替え得るように構成され、前記特定波長の光を透過可能な第2の電極と、
前記第1の電極と第2の電極との間に封入された第1の流体中に、前記第1の流体とは前記特定波長の光の透過性が異なる液相の第2の流体を存在させて構成され、電圧印加状態に応じて前記第2の流体の位置が変化する調光層と、
を備えた光学素子。 A first electrode capable of transmitting light of a specific wavelength;
A second electrode configured to be able to independently switch voltage application states of a plurality of regions, and capable of transmitting light of the specific wavelength;
In the first fluid sealed between the first electrode and the second electrode, there exists a second fluid in a liquid phase that is different from the first fluid in the transmission of light of the specific wavelength. A light control layer configured to change the position of the second fluid according to a voltage application state;
An optical element comprising:
前記膜は、電圧印加の有無で、表面の親水性と疎水性とが切り替わる自己組織化膜である請求項3記載の光学素子。 The second fluid is water;
The optical element according to claim 3, wherein the film is a self-assembled film in which hydrophilicity and hydrophobicity of a surface are switched depending on whether voltage is applied.
前記第1の流体及び第2の流体の他方は、特定波長の可視光を吸収するように着色されている請求項1乃至請求項5の何れか1項記載の光学素子。 Either one of the first fluid and the second fluid is transparent to transmit visible light,
The optical element according to claim 1, wherein the other of the first fluid and the second fluid is colored so as to absorb visible light having a specific wavelength.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006160632A JP2007328233A (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Optical element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006160632A JP2007328233A (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Optical element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007328233A true JP2007328233A (en) | 2007-12-20 |
Family
ID=38928729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006160632A Pending JP2007328233A (en) | 2006-06-09 | 2006-06-09 | Optical element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007328233A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2088461A2 (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-12 | Sony Corporation | Liquid optical element |
US9013779B2 (en) | 2011-08-23 | 2015-04-21 | Samsung Display Co., Ltd. | Electrowetting display apparatus |
JP2019174351A (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 株式会社トプコン | Surveying device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003218360A (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | Seiko Epson Corp | Molecular film dielectric device |
JP2006500614A (en) * | 2002-09-19 | 2006-01-05 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Switchable optical components |
-
2006
- 2006-06-09 JP JP2006160632A patent/JP2007328233A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003218360A (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-31 | Seiko Epson Corp | Molecular film dielectric device |
JP2006500614A (en) * | 2002-09-19 | 2006-01-05 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | Switchable optical components |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2088461A2 (en) * | 2008-02-05 | 2009-08-12 | Sony Corporation | Liquid optical element |
JP2009211047A (en) * | 2008-02-05 | 2009-09-17 | Sony Corp | Liquid optical element |
US9013779B2 (en) | 2011-08-23 | 2015-04-21 | Samsung Display Co., Ltd. | Electrowetting display apparatus |
JP2019174351A (en) * | 2018-03-29 | 2019-10-10 | 株式会社トプコン | Surveying device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101211270B1 (en) | Transflective electrowetting display device | |
US9188774B2 (en) | Microelectrofluidic device and method of driving the same | |
US8797653B2 (en) | Device and method for controlling curvature of lens surface | |
KR20130009504A (en) | Method and device for adjusting aperture | |
KR101969852B1 (en) | Microfluidic device and method of control the fluid included the same | |
EP1774391A2 (en) | Display capable electrowetting light valve | |
US20090103159A1 (en) | Electrowetting Display Devices | |
US7593153B2 (en) | Electrowetting optical device and method of controlling voltage of the same | |
JP2007500876A (en) | Display device | |
JP2006313248A (en) | Liquid crystal lens | |
JP2011054373A (en) | Variable illumination apparatus | |
US8189267B2 (en) | Electrowetting display device | |
JP2012069409A (en) | Lighting fixture | |
US8861092B2 (en) | Device and method for controlling curvature | |
JP2007328233A (en) | Optical element | |
KR20070079302A (en) | Liquid moving apparatus | |
JP4997945B2 (en) | Liquid lens array | |
JP2005316473A (en) | Optical shutter and optical scanner adopting same | |
JP2016110809A (en) | Lighting equipment | |
KR20060011039A (en) | Electrowetting oil display | |
KR20120116776A (en) | Reflective display device using polymer dispersed liquid crystal | |
TW201624143A (en) | Actuator, mirror array and microlithographic projection exposure apparatus | |
KR101845367B1 (en) | Display device driven by electric field | |
WO2014163504A1 (en) | Electrowetting optical element | |
JP2013156581A (en) | Optical element and display device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20071109 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20101026 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101224 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20110426 |