專利名稱：光學(xué)裝置和攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)裝置和攝像裝置的技術(shù)領(lǐng)域。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及通過(guò)將 極性液體和非極性液體封入被分隔壁分割的多個(gè)室中的構(gòu)造，來(lái)加快入射到圖像傳感元 件的光量調(diào)節(jié)操作同時(shí)確保操作可靠性的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
例如攝像機(jī)或照相機(jī)等各種攝像裝置設(shè)置有用于調(diào)節(jié)入射到例如CCD(電荷耦 合器件)或CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)等圖像傳感元件中的光量的光學(xué)裝置。作為這種光學(xué)裝置的示例，已知的有通過(guò)操作單個(gè)或多個(gè)可動(dòng)葉片來(lái)進(jìn)行光量 調(diào)節(jié)的機(jī)械光闌機(jī)構(gòu)和機(jī)械快門機(jī)構(gòu)等。然而，通過(guò)操作可動(dòng)葉片來(lái)調(diào)節(jié)光量的光闌機(jī)構(gòu)等機(jī)構(gòu)必須具有用于操作可動(dòng) 葉片的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)源。因此，難以實(shí)現(xiàn)攝像裝置的小型化。另外，使用可動(dòng)葉片來(lái)調(diào)節(jié)光量可能在移動(dòng)可動(dòng)葉片期間產(chǎn)生噪音。此外，在 通過(guò)可動(dòng)葉片限制光量以減小光穿過(guò)的開口尺寸的所謂小光圈狀態(tài)下，可能發(fā)生光的折 射現(xiàn)象。因此，所得圖像的分辨率降低。特別是近年來(lái)，圖像傳感元件的像素節(jié)距具有 減小的趨向，因此需要新型的光學(xué)裝置來(lái)確保一定的光學(xué)性能。為了解決上述問(wèn)題，作為機(jī)械光學(xué)裝置的代替，例如JP-A-2007-209112和 JP-A-2007-264278提出了使用電潤(rùn)濕現(xiàn)象通過(guò)移動(dòng)極性液體來(lái)調(diào)節(jié)光量的光學(xué)裝置。使用電潤(rùn)濕現(xiàn)象的光學(xué)裝置具有以預(yù)定量封入各室中的極性液體和非極性液 體。當(dāng)向一個(gè)電極施加電壓時(shí)，極性液體被該電極吸引，并沿第一方向移動(dòng)。當(dāng)向另一 電極施加電壓時(shí)，極性液體被該電極吸引，并沿第二方向移動(dòng)。這樣，通過(guò)使極性液體被施加有電壓的電極吸引，例如在極性液體沿第一方向 移動(dòng)通過(guò)極性液體遮斷光路。另一方面，當(dāng)極性液體沿第二方向移動(dòng)時(shí)，光路被打開。 因此，能夠調(diào)節(jié)光量。JP-A-2007-209112所公開的光學(xué)裝置通過(guò)使施加至電極的電壓所生成電場(chǎng)作用 于極性液體的大面積上，來(lái)增加作用于極性液體的作用力，從而加快極性液體的移動(dòng)。另外，JP-A-2007-264278所公開的光學(xué)裝置在各室中封入有兩個(gè)極性液體，并 對(duì)這兩個(gè)極性液體施加電場(chǎng)，以沿使它們彼此趨近和離開的方向移動(dòng)這兩個(gè)極性液體， 從而使它們重復(fù)分離和結(jié)合。然而，雖然JP-A-2007-209112所公開的光學(xué)裝置能通過(guò)使電場(chǎng)作用于極性液體 的大面積來(lái)加快極性液體的移動(dòng)，但是必須增加極性液體的體積以便能向大面積施加電 場(chǎng)。因此，隨著極性液體體積的增大，室的尺寸也增大，從而難以實(shí)現(xiàn)攝像裝置的 小型化。另外，極性液體的體積增大導(dǎo)致重量增加，這會(huì)減慢極性液體的移動(dòng)。因此， 難以加快移動(dòng)。另外，雖然JP-A-2007-264278所公開的光學(xué)裝置能通過(guò)使用兩個(gè)極性液體來(lái)加快極性液體的移動(dòng)，但是難以均勻地分割兩個(gè)結(jié)合的極性液體。當(dāng)這兩個(gè)結(jié)合的極性液 體分割不均勻時(shí)，它們的移動(dòng)速度可能發(fā)生差異。此外，另一問(wèn)題是永久分割結(jié)合的極 性液體的可靠性低。

發(fā)明內(nèi)容
因此，希望提供一種光學(xué)裝置和攝像裝置，其能夠加快光量調(diào)節(jié)操作，并確保 操作的可靠性。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例，提供了一種光學(xué)裝置，其包括具有被分隔壁分隔的多 個(gè)室的密封箱；分別以預(yù)定量封入各室中的具有極性的極性液體和沒(méi)有極性的非極性液 體；和在被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)通過(guò)電潤(rùn)濕現(xiàn)象吸引極性液體的多個(gè)電極。極性液體和非極 性液體中的一個(gè)被具有遮光性的顏色著色，而另一個(gè)具有透光性。分隔壁的至少一部分 位于包含光軸的光學(xué)有效區(qū)域中。當(dāng)所述多個(gè)電極中的預(yù)定電極被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，極 性液體在室中在封閉位置與打開位置之間移動(dòng)，所述封閉位置是光學(xué)有效區(qū)域被封閉的 位置，所述打開位置是光學(xué)有效區(qū)域被打開的位置。因此，在該光學(xué)裝置中，當(dāng)向電極施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，極性液體在各室中沿被施 加有驅(qū)動(dòng)電壓的電極吸引的方向移動(dòng)。在光學(xué)裝置的一個(gè)實(shí)施例中，分隔壁的厚度方向可垂直于光軸，并且分隔壁可 具有小于等于30 μ m的厚度。通過(guò)將分隔壁的厚度設(shè)定為小于等于30 μ m，能夠抑制分隔壁在光學(xué)有效區(qū)域 中的存在對(duì)分辨率的影響。在光學(xué)裝置的一個(gè)實(shí)施例中，分隔壁的厚度方向垂直于光軸；并且分隔壁的垂 直于光軸的表面的中心與光軸之間的距離可設(shè)定為小于等于90 μ m。通過(guò)將分隔壁的垂直于光軸的表面的中心與光軸之間的距離設(shè)定為小于等于 90 μ m,能夠抑制分隔壁在光學(xué)有效區(qū)域中的存在對(duì)分辨率的影響。在光學(xué)裝置的一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)電極可由第一電極和第二電極構(gòu)成，所 述第一電極沿趨近光軸的方向移動(dòng)極性液體，而所述第二電極沿離開光軸的方向移動(dòng)極 性液體；并且所述第一電極可用作封入各室中的極性液體的公用電極。通過(guò)將第一電極用作封入各室中的極性液體的公用電極，不必在各室中設(shè)置第 一電極。根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，提供了一種攝像裝置，其包括通過(guò)對(duì)入射來(lái)的光進(jìn) 行光電轉(zhuǎn)換而生成圖像的圖像傳感元件；具有被分隔壁分隔的多個(gè)室的密封箱，分隔壁 的厚度方向垂直于向圖像傳感元件入射的光的光軸；分別以預(yù)定量封入各室中的具有極 性的極性液體和沒(méi)有極性的非極性液體；和在被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)通過(guò)電潤(rùn)濕現(xiàn)象吸引極 性液體的多個(gè)電極。極性液體和非極性液體中的一個(gè)被具有遮光性的顏色著色，而另一 個(gè)具有透光性。分隔壁的至少一部分位于包含光軸的光學(xué)有效區(qū)域中。當(dāng)所述多個(gè)電 極中的預(yù)定電極被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，極性液體在室中在封閉位置與打開位置之間移動(dòng)， 所述封閉位置是光學(xué)有效區(qū)域被封閉的位置，所述打開位置是光學(xué)有效區(qū)域被打開的位 置。因此，在該攝像裝置中，當(dāng)向電極施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，極性液體在各室中沿被施加有驅(qū)動(dòng)電壓的電極吸引的方向移動(dòng)。本發(fā)明一實(shí)施例的光學(xué)裝置包括具有被厚度方向垂直于光軸的分隔壁分隔的 多個(gè)室的密封箱；分別以預(yù)定量封入各室中的具有極性的極性液體和沒(méi)有極性的非極性 液體；和在被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)通過(guò)電潤(rùn)濕現(xiàn)象吸引極性液體的多個(gè)電極。極性液體和非 極性液體中的一個(gè)被具有遮光性的顏色著色，而另一個(gè)具有透光性。分隔壁的至少一部 分位于包含光軸的光學(xué)有效區(qū)域中。當(dāng)所述多個(gè)電極中的預(yù)定電極被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)， 極性液體在室中在封閉位置與打開位置之間移動(dòng)，所述封閉位置是光學(xué)有效區(qū)域被封閉 的位置，所述打開位置是光學(xué)有效區(qū)域被打開的位置。因此，能夠移動(dòng)相應(yīng)室中的相應(yīng)極性液體，從而能夠改善移動(dòng)極性液體的可靠 性。此外，封入相應(yīng)室中的相應(yīng)極性液體的體積(重量)減小，因此能夠加快極性液體 的移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)將分隔壁的厚度設(shè)定為小于等于30 μ m，能夠 獲得分隔壁對(duì)分辨率影響極小的良好圖像或視頻。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，由于分隔壁的垂直于光軸的表面的中心與光軸之間 的距離設(shè)定為小于等于90 μ m，所以能夠獲得分隔壁對(duì)分辨率影響極小的良好圖像或視頻。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，所述多個(gè)電極可由第一電極和第二電極構(gòu)成，所述 第一電極沿趨近光軸的方向移動(dòng)極性液體，而所述第二電極沿離開光軸的方向移動(dòng)極性 液體；并且所述第一電極可用作封入各室中的極性液體的公用電極。因此，能夠減小電極和配線的數(shù)量，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)制造成本的降低。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的攝像裝置包括通過(guò)對(duì)入射來(lái)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而生成 圖像的圖像傳感元件；具有被分隔壁分隔的多個(gè)室的密封箱；分別以預(yù)定量封入各室中 的具有極性的極性液體和沒(méi)有極性的非極性液體；和在被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)通過(guò)電潤(rùn)濕現(xiàn) 象吸引極性液體的多個(gè)電極。極性液體和非極性液體中的一個(gè)被具有遮光性的顏色著 色，而另一個(gè)具有透光性。分隔壁的至少一部分位于包含光軸的光學(xué)有效區(qū)域中。當(dāng)所 述多個(gè)電極中的預(yù)定電極被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，極性液體在室中在封閉位置與打開位置之 間移動(dòng)，所述封閉位置是光學(xué)有效區(qū)域被封閉的位置，所述打開位置是光學(xué)有效區(qū)域被 打開的位置。因此，能夠移動(dòng)相應(yīng)室中的相應(yīng)極性液體，從而能夠改善移動(dòng)極性液體的可靠 性。此外，封入相應(yīng)室中的相應(yīng)極性液體的體積(重量)減小，因此能夠加快極性液體 的移動(dòng)。


圖1是攝像裝置的示意性透視圖，與圖2 26 —起示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例。圖2是具有兩個(gè)室的光學(xué)裝置的垂直截面圖，示出了著色的極性液體處于打開 位置的狀態(tài)。圖3是具有兩個(gè)室的光學(xué)裝置的水平截面圖，示出了著色的極性液體處于打開 位置的狀態(tài)。
圖4是具有兩個(gè)室的光學(xué)裝置的垂直截面圖，示出了著色的極性液體處于封閉 位置的狀態(tài)。圖5是具有兩個(gè)室的光學(xué)裝置的水平截面圖，示出了著色的極性液體處于封閉 位置的狀態(tài)。圖6是具有兩個(gè)室的光學(xué)裝置的垂直截面圖，示出了未著色的極性液體處于封 閉位置的狀態(tài)。圖7是具有兩個(gè)室的光學(xué)裝置的垂直截面圖，示出了未著色的極性液體處于打 開位置的狀態(tài)。圖8是具有四個(gè)室的光學(xué)裝置的垂直截面圖，示出了著色的極性液體處于打開 位置的狀態(tài)。圖9是具有四個(gè)室的光學(xué)裝置的垂直截面圖，示出了著色的極性液體處于封閉 位置的狀態(tài)。圖10是光學(xué)裝置的一個(gè)示例性制造方法的流程圖。圖11是用于調(diào)查分隔壁對(duì)分辨率的影響的第一攝像裝置的構(gòu)造的概念圖，與圖 12 26 —起示出了調(diào)查結(jié)果。圖12是用于調(diào)查的第二攝像裝置的構(gòu)造的概念圖。圖13是沒(méi)有分隔壁時(shí)的第一攝像裝置的MTF特性的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的曲線圖，與圖 14 22 —起示出了分隔壁的厚度對(duì)分辨率的影響的調(diào)查結(jié)果。圖14是分隔壁厚度為70i!m時(shí)的第一攝像裝置的MTF特性的曲線圖。圖15是分隔壁厚度為50i!m時(shí)的第一攝像裝置的MTF特性的曲線圖。圖16是分隔壁厚度為30i!m時(shí)的第一攝像裝置的MTF特性的曲線圖。圖17是分隔壁厚度為lOiim時(shí)的第一攝像裝置的MTF特性的曲線圖。圖18是沒(méi)有分隔壁時(shí)的第二攝像裝置的MTF特性的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的曲線圖。圖19是分隔壁厚度為70i!m時(shí)的第二攝像裝置的MTF特性的曲線圖。圖20是分隔壁厚度為50 y m時(shí)的第二攝像裝置的MTF特性的曲線圖。圖21是分隔壁厚度為30 y m時(shí)的第二攝像裝置的MTF特性的曲線圖。圖22是分隔壁厚度為lOiim時(shí)的第二攝像裝置的MTF特性的曲線圖。圖23是沒(méi)有偏心時(shí)的第一攝像裝置的MTF特性的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的曲線圖，與圖 24 26 —起示出了分隔壁的偏心量對(duì)分辨率的影響的調(diào)查結(jié)果。圖24是分隔壁偏心量為30 ii m時(shí)的第一攝像裝置的MTF特性的曲線圖。圖25是分隔壁偏心量為60 ii m時(shí)的第一攝像裝置的MTF特性的曲線圖。圖26是分隔壁偏心量為90 ii m時(shí)的第一攝像裝置的MTF特性的曲線圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。在以下實(shí)施例中，本發(fā)明的攝像裝置應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)，而本發(fā)明的光學(xué)裝置應(yīng) 用于設(shè)置于數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)裝置。請(qǐng)注意，本發(fā)明的應(yīng)用并不局限于數(shù)碼相機(jī)和設(shè)置于數(shù)碼相機(jī)的光學(xué)裝置。本 發(fā)明可廣泛應(yīng)用于例如攝像機(jī)等其它各種攝像裝置和設(shè)置于這些攝像裝置的光學(xué)裝置。
在以下描述中，前、后、上、下、左、右等方向是指數(shù)碼相機(jī)的攝影者(用戶) 在攝影時(shí)觀察到的方向。因此，被攝體側(cè)將稱為前側(cè)，而攝影者側(cè)稱為指后側(cè)。請(qǐng)注意，前、后、上、下、左右等方向只是為了說(shuō)明方便，本發(fā)明的實(shí)施例并 不局限于這些方向。攝像裝置的整體構(gòu)造攝像裝置(數(shù)碼相機(jī))1形成為例如前后方向扁平的盒狀形狀，并在外殼2中設(shè) 置有各種必要的部件(見(jiàn)圖1)。例如，拍攝按鈕3設(shè)置在外殼2的上表面上，發(fā)光部4 設(shè)置在前表面上。此外，例如變焦鍵等各種操作部(未示出)和顯示面板(未示出)等 設(shè)置在后表面。透鏡鏡筒部5裝設(shè)到外殼2中。攝像透鏡6設(shè)置在透鏡鏡筒部5的前端，而例 如CCD或CMOS等圖像傳感元件(未示出)設(shè)置在后端。光學(xué)裝置的構(gòu)造在透鏡鏡筒部5中，光學(xué)裝置7設(shè)置在攝像透鏡6與圖像傳感元件設(shè)置。光學(xué) 裝置7具有調(diào)節(jié)經(jīng)由攝像透鏡6入射到圖像傳感元件的光量的功能。例如，光學(xué)裝置7 設(shè)置成在按壓拍攝按鈕3時(shí)限制向圖像傳感元件入射的光的快門裝置。光學(xué)裝置7設(shè)置有例如由透明材料制成的橫長(zhǎng)的密封箱8。在密封箱8的左右方 向的中心部設(shè)置有分隔壁9(見(jiàn)圖2和3)。分隔壁9設(shè)置成使其厚度方向垂直于光軸。 分隔壁9的厚度例如為小于等于30 y m。密封箱8的內(nèi)部空間被分隔壁9分割，由此在密封箱8中形成兩個(gè)室10。在各室10內(nèi)部的前后兩端附近層疊設(shè)置有絕緣膜11和防水膜12。防水膜12相 對(duì)于絕緣膜11設(shè)置在內(nèi)側(cè)。絕緣膜11和防水膜12由透光材料制成。在室10中，在絕緣膜11的外表面上設(shè)置有兩個(gè)公用電極13和四個(gè)第二電極 14。公用電極13和第二電極14形成為例如通過(guò)使用透明導(dǎo)電膜制成的透明電極。公用電極13的各個(gè)半部設(shè)置在跨越分隔壁9的相反側(cè)，由此各個(gè)半部設(shè)置成第 一電極13a。每?jī)蓚€(gè)第二電極14設(shè)置在公用電極13的例如左側(cè)和右側(cè)。電壓施加裝置15向公用電極13和第二電極14供給驅(qū)動(dòng)電壓。驅(qū)動(dòng)電壓選擇性 地施加至公用電極13和第二電極14中的任一個(gè)。也就是說(shuō)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓施加至公用電 極13時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓就不施加至第二電極14。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電壓施加至第二電極14時(shí)，驅(qū)動(dòng)電 壓就不施加至公用電極13。在各室10中，極性液體(polar liquid) 16和非極性液體(nonpolar liquid) 17密封在
防水膜12之間。極性液體16具有這樣一種性質(zhì)，即能夠通過(guò)電潤(rùn)濕現(xiàn)象被施加有驅(qū)動(dòng) 電壓的公用電極13或第二電極14吸引，并且極性液體16被具有遮光性的顏色著色。非 極性液體17具有透光性，并且是例如無(wú)色透明的液體。光學(xué)裝置7構(gòu)造成使得光軸P穿過(guò)分隔壁9的前表面和后表面的中心。此外， 分隔壁9位于這樣一個(gè)位置，該位置穿過(guò)包含光軸P的光學(xué)有效區(qū)域(optically effective area) S的中心。因此，光學(xué)有效區(qū)域S包括位于一個(gè)室10側(cè)的區(qū)域S 1和位于另一個(gè)室 10側(cè)的區(qū)域S2。在這樣構(gòu)成的光學(xué)裝置7中，當(dāng)未操作拍攝按鈕3時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓施加至第二電極 14，而不施加至公用電極13。因此，極性液體16被吸引至第二電極14，并保持在使光
7學(xué)有效區(qū)域S打開的打開位置(見(jiàn)圖2和3)。在該情況下，由于具有透光性的非極性液體17存在于光學(xué)有效區(qū)域S中，所以 光能夠經(jīng)由攝像透鏡6入射到圖像傳感元件。當(dāng)按下拍攝按鈕3時(shí)，停止向第二電極14施加驅(qū)動(dòng)電壓，而向公用電極13施加 驅(qū)動(dòng)電壓。因此，極性液體16被吸引向公用電極13，并向區(qū)域S1和S2處于封閉的封 閉位置移動(dòng)(見(jiàn)圖4和5)。當(dāng)極性液體16移動(dòng)至封閉位置時(shí)，光向圖像傳感元件的入射 被遮斷。驅(qū)動(dòng)電壓向公用電極13的施加瞬時(shí)停止。在驅(qū)動(dòng)電壓向公用電極13的施加發(fā) 生停止的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓再次施加至第二電極14。因此，極性液體16再次被吸引向第二 電極14，從而移動(dòng)并保持在使區(qū)域S1和S2打開的打開位置(見(jiàn)圖2和3)。光學(xué)裝置的另一構(gòu)造在以上示例中，極性液體16著色有具有遮光性的顏色，而光學(xué)有效區(qū)域S在驅(qū) 動(dòng)電壓施加至公用電極13時(shí)被極性液體16封閉。然而，與下述光學(xué)裝置1A類似，也可 是非極性液體著色有具有遮光性的顏色，而極性液體具有透光性，光學(xué)有效區(qū)域S可被 非極性液體封閉(見(jiàn)圖6和7)。光學(xué)裝置7A包括兩個(gè)室10。在各室10中，極性液體16A和非極性液體17A密 封在防水膜12之間。極性液體16A具有這樣一種性質(zhì)，即能夠通過(guò)電潤(rùn)濕現(xiàn)象被施加有 驅(qū)動(dòng)電壓的公用電極13或第二電極14吸引，并且極性液體16A是例如無(wú)色透明的液體。 非極性液體17A被具有遮光性的顏色著色。在光學(xué)裝置7A中，當(dāng)未操作拍攝按鈕3時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓施加至公用電極13，而不 施加至第二電極14。因此，極性液體16A被吸引至公用電極13，并保持在光學(xué)有效區(qū)域 S的區(qū)域S1和S2被封閉的封閉位置(見(jiàn)圖6)。在該情況下，由于具有透光性的極性液體16A存在于光學(xué)有效區(qū)域S中，所以 光能夠經(jīng)由攝像透鏡6入射到圖像傳感元件。當(dāng)按下拍攝按鈕3時(shí)，停止向公用電極13施加驅(qū)動(dòng)電壓，而向第二電極14施加 驅(qū)動(dòng)電壓。因此，極性液體16A被吸引向第二電極14，從而向使區(qū)域S 1和S2打開的 打開位置移動(dòng)(見(jiàn)圖到7)。當(dāng)極性液體16A移動(dòng)至打開位置時(shí)，具有遮光性的非極性液 體17A存在于區(qū)域S1和S2中。因此，向圖像傳感元件入射的光被遮斷。驅(qū)動(dòng)電壓向第二電極14的施加瞬時(shí)停止。在驅(qū)動(dòng)電壓向第二電極14的施加發(fā) 生停止的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓再次施加至公用電極13。因此，極性液體16A再次被吸引向公 用電極13，從而移動(dòng)并保持在使區(qū)域S1和S2封閉的封閉位置(見(jiàn)圖和6)。具有四個(gè)室的光學(xué)裝置的構(gòu)造在以上示例中，描述了具有兩個(gè)室10的光學(xué)裝置7、7A。室10的數(shù)量可以是 任意的多個(gè)數(shù)量。例如，與下述光學(xué)裝置7B類似，光學(xué)裝置可具有四個(gè)室10 (見(jiàn)圖8和 9)。光學(xué)裝置7B設(shè)置有例如由透明材料制成的密封箱8B。分隔壁9B分別設(shè)置在密 封箱8B的左右方向的中心部和上下方向的中心部。密封箱8B的內(nèi)部空間被分隔壁9B分割，由此在密封箱8B中形成四個(gè)室10B。公用電極13B設(shè)置在光學(xué)裝置7B的中心部。此外，每個(gè)室10B設(shè)置有一對(duì)第
8二電極14B。每個(gè)室10B中設(shè)置有公用電極13B的一個(gè)四分之一部，由此各四分之一部設(shè)置 成第一電極13a。極性液體16和非極性液體17密封在各個(gè)室10B中。光學(xué)裝置7B構(gòu)造成使得光軸P穿過(guò)分隔壁9B的交點(diǎn)。此外，分隔壁9B還位 于包含光軸P的光學(xué)有效區(qū)域S中。因此，光學(xué)有效區(qū)域S由存在于相應(yīng)室10B中的區(qū) 域 SI、S2、S3、S4 形成。在這樣構(gòu)成的光學(xué)裝置7B中，當(dāng)未操作拍攝按鈕3時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓施加至第二電 極14B，而不施加至公用電極13B。因此，極性液體16被吸引至第二電極14B，并保持 在使光學(xué)有效區(qū)域S打開的打開位置(見(jiàn)圖和8)。在該情況下，由于具有透光性的非極性液體17存在于光學(xué)有效區(qū)域S中，所以 光能夠經(jīng)由攝像透鏡6入射到圖像傳感元件。當(dāng)按下拍攝按鈕3時(shí)，停止向第二電極14B施加驅(qū)動(dòng)電壓，而向公用電極13B 施加驅(qū)動(dòng)電壓。因此，極性液體16被吸引向公用電極13B，并向使區(qū)域SI、S2、S3和 S4封閉的封閉位置移動(dòng)(見(jiàn)圖9)。當(dāng)極性液體16移動(dòng)至封閉位置時(shí)，光向圖像傳感元 件的入射被遮斷。驅(qū)動(dòng)電壓向公用電極13B的施加瞬時(shí)停止。在驅(qū)動(dòng)電壓向公用電極13B的施加 發(fā)生停止的同時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓再次施加至第二電極14B。因此，極性液體16再次被吸引向 第二電極14B，從而移動(dòng)并保持在使區(qū)域SI、S2、S3和S4打開的打開位置(見(jiàn)圖和8)。在光學(xué)裝置1B中，與光學(xué)裝置1A相似，極性液體16可具有透光性，而非極性 液體17可通過(guò)具有遮光性的顏色著色。由此，光能夠在極性液體16處于封閉位置的狀 態(tài)下入射到圖像傳感元件，而在極性液體16處于打開位置的狀態(tài)下遮斷光向圖像傳感元 件的入射。另外，在以上示例中，描述了具有兩個(gè)或四個(gè)室10、10B的光學(xué)裝置7、7A、 7B。室10、10B的數(shù)量可以是任意的多個(gè)數(shù)量。當(dāng)開閉具有相同尺寸的光學(xué)有效區(qū)域 S時(shí)，通過(guò)增加室10、10B的數(shù)量，能夠減小封入相應(yīng)室10、10B中的極性液體16、16A的量。如上所述，由于光學(xué)裝置7、7A、7B形成有多個(gè)室10、10B,并在各個(gè)室10、 10B中封入預(yù)定量的極性液體16，所以能夠移動(dòng)相應(yīng)室10、10B中的相應(yīng)極性液體16。因此，能夠改善極性液體16的移動(dòng)的可靠性。此外，封入相應(yīng)室10、10B中的 相應(yīng)極性液體16的體積(重量)減小，因此能夠加快極性液體16的移動(dòng)。另外，由于封入相應(yīng)室10、10B中的相應(yīng)極性液體16的重量減小，所以能夠以 較少電能來(lái)加快移動(dòng)。此外，由于光學(xué)裝置7、7A、7B設(shè)置有公用電極13、13B，所以能夠減少電極 和配線的數(shù)量，簡(jiǎn)化機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)制造成本的降低。光學(xué)裝置的另一應(yīng)用示例在以上示例中，光學(xué)裝置7、7A、7B用作快門裝置。然而，光學(xué)裝置7、7A、 7B的應(yīng)用并不局限于快門裝置，只要能夠調(diào)節(jié)光量，可應(yīng)用于任意裝置。例如，光學(xué)裝 置可用作中性密度濾光裝置(Neutral Density filterdevice)和光闌裝置(iris device)。
例如，通過(guò)使封入四個(gè)室10B中的相應(yīng)極性液體16獨(dú)立地在打開位置與封閉位 置之間移動(dòng)，能夠使光學(xué)裝置7B用作光闌裝置。這樣，通過(guò)使極性液體16獨(dú)立地在打 開位置與封閉位置之間移動(dòng)，如果將所有極性液體16均處于打開位置時(shí)穿過(guò)光學(xué)有效區(qū) 域S的光量作為100%，則能夠在五個(gè)階段100%、75%, 50%, 25%, 0%調(diào)節(jié)光量。光學(xué)裝置的制造方法下面將描述光學(xué)裝置7的制造方法的示例(見(jiàn)圖10)。(Sla 和 Sib)以制備兩個(gè)透明構(gòu)件(透明玻璃板)來(lái)開始光學(xué)裝置的制造。在各透明構(gòu)件上 形成例如銦錫氧化物(Indium Tin Oxide，ITO)等的透明電極圖案。電極圖案通過(guò)例如掩 蔽法(masking method)、蝕刻法(etching method)等方法形成。(S2a 和 S2b)在各透明構(gòu)件的電極圖案上形成由例如聚偏二氯乙烯、聚偏二氟乙烯等制成的 介電膜(絕緣膜)。(S3a 和 S3b)在各透明構(gòu)件的絕緣膜上，使用氟基樹脂，通過(guò)例如旋涂法、浸涂法等方法形 成防水膜。(S4a)在一個(gè)透明構(gòu)件上，使用由例如環(huán)氧樹脂制成的抗蝕劑，通過(guò)光刻技術(shù) (photolithography technique)形成分隔壁。在該情況下，為了使抗蝕劑條件最佳化，使分 隔壁的厚度形成為小于等于30 y m。(S5)將形成有分隔壁的透明構(gòu)件與另一透明構(gòu)件組裝，由此形成密封箱。在該情況 下，在密封箱中形成注入口，以經(jīng)由注入口向各室中注入液體。(S6)在密封箱的期望表面上沉積防反射膜。(S7)從各注入口向密封箱中注入極性液體和非極性液體。例如，將著色純水用作極 性液體，而將油溶液用作非極性液體。(S8)當(dāng)完成注入時(shí)，封閉注入口，以密封極性液體和非極性液體。這樣，就完成了 光學(xué)裝置的制造。除上述純水外，能夠用作極性液體的液體的示例還包括硝基甲烷 (nitromethane)、醋酸酐(acetic anhydride)、乙酸甲酯(methyl acetate)、乙酸乙酉旨(ethyl acetate)、甲醇(methanol)、乙 B青(acetonitrile)、丙酮(acetone)、乙醇(ethanol)、丙月青 (propionitrile)、四S呋P南(tetrohydrofuran)、正己燒(n—hexane)、異丙醇(2-propanol)、 2_ 丁酮(2-butanone)、正丙基氰(n-butyronitrile)、1_ 丙醇(1-propanol)、1_ 丁 醇(1-butanol)、二 甲亞砜(dimethyl sulfoxide)、氯苯(chlorobenzene)、乙二醇 (ethylene glycole)、甲酉先胺(formamide)、5肖基苯(nitrobenzene)、碳酸丙烯(propylene carbonate)、1, 2- 二 氯乙燒(1，2-dichloroethane)、碳酸鹽二 硫化物(carbonate
10disulfide)、氯仿(chloroform)、、溴苯(bromobenzene)、四氯化碳(carbon tetrachloride)、 三氯醋酸(trichloroacetic acid anhydride)、甲苯(toluene)、苯(benzene)、乙二胺 (ethylenediamine)、N_ 二甲基乙酰胺(N，N-dimethylacetamide)、N_ 二甲基甲酰胺 (N，N-dimethylformamide) > 磷酸三丁酯(tributyl phosphate)、批啶(pyridine)、芐腈 (benzonitrile)、苯胺(aniline)、1，4- 二氧雜環(huán)乙烷(1，4-dioxane)、六甲基磷酰胺 (hexamethylphosphoramide)等等。除上述油溶液外，能夠用作非極性液體的液體的示例包括硅溶液、癸烷基溶 液、辛烷基溶液、壬烷溶液、庚烷溶液等。極性液體和非極性液體均可由單一液體形成，也可由多種液體的混合物形成。分隔壁對(duì)分辨率的影響在上述光學(xué)裝置7、7A、7B中，由于分隔壁9(9B)設(shè)置在光學(xué)有效區(qū)域S中， 所以有可能惡化分辨率。在以下調(diào)查中，將調(diào)查分隔壁9(9B)在光學(xué)有效區(qū)域S中的存 在對(duì)分辨率的影響。該調(diào)查是對(duì)具有四個(gè)室的光學(xué)裝置7B進(jìn)行的，其中光學(xué)有效區(qū)域S中存在兩個(gè) 垂直的分隔壁。在調(diào)查中，使用了具有不同透鏡構(gòu)造的兩種攝像裝置，即攝像裝置100 和攝像裝置200。如圖11所示，攝像裝置100包括三個(gè)透鏡或透鏡組Rl、R2、R3以及 設(shè)置成最靠近圖像側(cè)的圖像傳感元件IS，而用作光圈的光學(xué)裝置7B設(shè)置在設(shè)置成靠近被 攝體側(cè)的兩個(gè)透鏡或透鏡組R1與R2之間。另外，如圖12所示，攝像裝置200包括四 個(gè)透鏡或透鏡組Rl、R2、R3、R4以及設(shè)置成最靠近圖像側(cè)的圖像傳感元件IS，而用作 光圈的光學(xué)裝置7B設(shè)置在設(shè)置成靠近被攝體側(cè)的兩個(gè)透鏡或透鏡組R1與R2之間。攝像裝置100具有這樣一種透鏡構(gòu)造，其中焦距f為3.5mm、F數(shù)Fno為3.2、 透鏡尺寸為1/4英寸、光圈(光學(xué)裝置7B)的直徑為0.82mm。攝像裝置200具有這樣一種透鏡構(gòu)造，其中焦距f為4.8mm、F數(shù)Fno為2.8、 透鏡尺寸為1/3.2英寸、光圈(光學(xué)裝置7B)的直徑為1.43mm。圖13 17示出了改變分隔壁厚度時(shí)攝像裝置100的MTF (調(diào)制傳遞函數(shù))特 性。在各圖中，上圖示出了像高與空間頻率之間的關(guān)系，而下圖示出了像高與散焦位置 (defocusing position)之間的關(guān)系。具體說(shuō)，圖13是分隔壁厚度為0 y m即不存在分隔壁 時(shí)的圖，而圖14、15、16和17是分隔壁厚度分別為70 iim、50um> 30um> 10 y m時(shí) 的圖。調(diào)查是相對(duì)于分隔壁的各厚度以0%、30%, 50%, 60%, 70%像高沿切線方向 (T)和徑向方向(R)進(jìn)行的。圖13所示曲線圖相當(dāng)于不存在分隔壁時(shí)的情況，示出了分隔壁厚度發(fā)生改變時(shí) 對(duì)分辨率的影響的檢驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。如圖14和15所示，當(dāng)分隔壁厚度為70iim和50iim時(shí)，與圖13所示標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù) 相比，MTF值大幅減小。然而，如圖16和17所示，當(dāng)分隔壁厚度為30iim和lOiim 時(shí)，與圖13所示標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比，MTF值顯示出極小的減小。圖18 22示出了改變分隔壁厚度時(shí)攝像裝置200的MTF特性的調(diào)查數(shù)據(jù)。在 各圖中，上圖示出了像高與空間頻率之間的關(guān)系，而下圖示出了像高與散焦位置之間的 關(guān)系。具體說(shuō)，圖18是分隔壁厚度為Oiim即不存在分隔壁時(shí)的圖，而圖19、20、21和22是分隔壁厚度分別為70 iim、50um> 30um> lOym時(shí)的圖。調(diào)查是相對(duì)于分隔壁的各厚度以0%、30%, 50%, 60%, 70%像高沿切線方向 (T)和徑向方向(R)進(jìn)行的。圖18所示曲線圖相當(dāng)于不存在分隔壁時(shí)的情況，示出了分隔壁厚度發(fā)生改變時(shí) 對(duì)分辨率的影響的檢驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。如圖19和20所示，當(dāng)分隔壁厚度為70iim和50iim時(shí)，與圖18所示標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù) 相比，MTF值大幅減小。然而，如圖21和22所示，當(dāng)分隔壁厚度為30iim和lOiim 時(shí)，與圖18所示標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比，MTF值顯示出極小的減小。如上所述，在攝像裝置100、200中，可確認(rèn)的是當(dāng)分隔壁厚度為30iim和 lOiim時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比，MTF值變化極小，因此當(dāng)分隔壁厚度小于等于30 ym時(shí)， 分隔壁在光學(xué)有效區(qū)域S中的存在對(duì)分辨率的影響是非常小的。因此，在光學(xué)裝置7、7A、7B中，通過(guò)將分隔壁9、9B的厚度設(shè)定為小于等于 30 u m,能夠獲得分隔壁對(duì)分辨率影響極小的良好圖像或視頻。在上述光學(xué)裝置7、7A、7B中，由于分隔壁9 (9B)設(shè)置在光學(xué)有效區(qū)域S中， 所以分隔壁9(9B)相對(duì)于光學(xué)有效區(qū)域S的位置有可能惡化分辨率。在以下調(diào)查中，將 調(diào)查分隔壁9 (9B)在光學(xué)有效區(qū)域S中的位置對(duì)分辨率的影響。該調(diào)查是對(duì)具有四個(gè)室的光學(xué)裝置7B進(jìn)行的，其中光學(xué)有效區(qū)域S中存在兩 個(gè)垂直的分隔壁。在該調(diào)查中，使用的是上述攝像裝置100。使用的分隔壁的厚度為 70 y m。圖22示出了該調(diào)查的概念，并示出了兩個(gè)分隔壁的交叉部的中心Q相對(duì)于光學(xué) 有效區(qū)域S的中心P即光軸所穿過(guò)的點(diǎn)處于偏心的狀態(tài)。在該調(diào)查中，對(duì)中心Q相對(duì)于 中心P在X方向(水平方向)和Y方向(垂直方向)上的偏心距離為30iim、60iim、 和90 ii m時(shí)的MTF特性進(jìn)行調(diào)查。圖23 26是分隔壁位置發(fā)生改變時(shí)的MTF特性的曲線圖，示出了像高與空間 頻率之間的關(guān)系。具體說(shuō)，圖23是兩個(gè)分隔壁的交叉部的中心Q與光學(xué)有效區(qū)域S的中 心P重合時(shí)、即偏心量為0時(shí)的曲線圖，而圖24、25和26是在X和Y方向上的偏心量 為30iim、60um> 90iim時(shí)的曲線圖。調(diào)查是相對(duì)于分隔壁的各厚度以0%、30%, 50%, 60%, 70%像高沿切線方向 (T)和徑向方向(R)進(jìn)行的。圖23所示曲線圖相當(dāng)于在X和Y方向上的偏心量為Oiim時(shí)的情況，示出了偏 心量發(fā)生改變時(shí)對(duì)分辨率的影響的檢驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)。如圖24 26所示，當(dāng)X和Y方向上的偏心量為30iim、60um> 90iim和，與
圖23所示標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比，MTF值顯示出較小的減小。如上所述，在攝像裝置100中，可確認(rèn)的是當(dāng)分隔壁的偏心量為30 iim、 60iim、90iim時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)相比，MTF值變化極小，因此當(dāng)分隔壁的偏心量小于等 于90 y m時(shí)，分隔壁在光學(xué)有效區(qū)域S中的存在對(duì)分辨率的影響是非常小的。因此，在光學(xué)裝置7、7A、7B中，通過(guò)將分隔壁9、9B的中心Q相對(duì)于光學(xué)有 效區(qū)域S的中心P的偏心量設(shè)定為小于等于90 u m,能夠獲得分隔壁對(duì)分辨率影響極小的 良好圖像或視頻。
上述實(shí)施例中描述的實(shí)施本發(fā)明的具體形狀和結(jié)構(gòu)僅僅是實(shí)施本發(fā)明的示例， 因此不能以這些示例來(lái)限制本發(fā)明的技術(shù)范圍。本申請(qǐng)包含2009年9月3日在日本專利局提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請(qǐng)JP 2009-203854所涉及的主題，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用并入本文。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)裝置，包括具有被分隔壁分隔的多個(gè)室的密封箱；分別封入各室中的具有極性的極性液體和沒(méi)有極性的非極性液體；和 在被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)通過(guò)電潤(rùn)濕現(xiàn)象吸引極性液體的多個(gè)電極， 其中，極性液體和非極性液體中的一個(gè)被具有遮光性的顏色著色，而另一個(gè)具有透 光性；分隔壁的至少一部分位于包含光軸的光學(xué)有效區(qū)域中；并且 當(dāng)所述多個(gè)電極中的預(yù)定電極被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，極性液體在室中在封閉位置與打 開位置之間移動(dòng)，所述封閉位置是光學(xué)有效區(qū)域被封閉的位置，所述打開位置是光學(xué)有 效區(qū)域被打開的位置。
2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，分隔壁的厚度方向垂直于光軸；并且分隔 壁的厚度小于等于30 μ m。
3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，分隔壁的厚度方向垂直于光軸；并且分隔 壁的垂直于光軸的表面的中心與光軸之間的距離設(shè)定為小于等于90 μ m。
4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)裝置，其中，所述多個(gè)電極由第一電極和第二電極構(gòu)成，所述第一電極沿趨近光軸的方向移動(dòng)極 性液體，而所述第二電極沿離開光軸的方向移動(dòng)極性液體； 并且所述第一電極用作封入各室中的極性液體的公用電極。
5.—種攝像裝置，包括通過(guò)對(duì)入射來(lái)的光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而生成圖像的圖像傳感元件； 具有被分隔壁分隔的多個(gè)室的密封箱；分別封入各室中的具有極性的極性液體和沒(méi)有極性的非極性液體；和 在被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)通過(guò)電潤(rùn)濕現(xiàn)象吸引極性液體的多個(gè)電極， 其中，極性液體和非極性液體中的一個(gè)被具有遮光性的顏色著色，而另一個(gè)具有透 光性；分隔壁的至少一部分位于包含光軸的光學(xué)有效區(qū)域中；并且 當(dāng)所述多個(gè)電極中的預(yù)定電極被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，極性液體在室中在封閉位置與打 開位置之間移動(dòng)，所述封閉位置是光學(xué)有效區(qū)域被封閉的位置，所述打開位置是光學(xué)有 效區(qū)域被打開的位置。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)裝置和包括它的攝像裝置。所述光學(xué)裝置包括具有被分隔壁分隔的多個(gè)室的密封箱；分別以預(yù)定量封入各室中的具有極性的極性液體和沒(méi)有極性的非極性液體；和在被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)通過(guò)電潤(rùn)濕現(xiàn)象吸引極性液體的多個(gè)電極。極性液體和非極性液體中的一個(gè)被具有遮光性的顏色著色，而另一個(gè)具有透光性；分隔壁的至少一部分位于包含光軸的光學(xué)有效區(qū)域中；并且當(dāng)所述多個(gè)電極中的預(yù)定電極被施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，極性液體在室中在封閉位置與打開位置之間移動(dòng)，所述封閉位置是光學(xué)有效區(qū)域被封閉的位置，所述打開位置是光學(xué)有效區(qū)域被打開的位置。
文檔編號(hào)G03B9/08GK102012560SQ20101026739
公開日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者小泉博, 海部敬太, 田中和洋 申請(qǐng)人:索尼公司