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JP2008187065A - Light source device - Google Patents

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JP2008187065A
JP2008187065A JP2007020330A JP2007020330A JP2008187065A JP 2008187065 A JP2008187065 A JP 2008187065A JP 2007020330 A JP2007020330 A JP 2007020330A JP 2007020330 A JP2007020330 A JP 2007020330A JP 2008187065 A JP2008187065 A JP 2008187065A
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Miki Tsuboi
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Sony Corp
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Abstract

【課題】所望の配光特性を安定して得ることができ、機器への組込みも容易な、エレクトロウェッティング効果を有する光源装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る光源装置1は、導電性の第1の液体11と、第1の液体と屈折率が異なる絶縁性の第2の液体12と、第1,第2の液体を収容する液室と、第1,第2の液体間の界面13Aの形状を変化させる電圧印加手段と、液室内に設置された発光体20とを備える。液室内に発光体20を設置することで、レンズ素子13と光源との一体化を図れることにより、光源装置全体の小型化、薄型化を実現できる。また、光源とレンズ素子の一体的な設計、製作及び機器への組込みが可能となるので、所望の配光特性が安定して得られるようになる。
【選択図】図1
Provided is a light source device having an electrowetting effect that can stably obtain desired light distribution characteristics and can be easily incorporated into a device.
A light source device according to the present invention includes a conductive first liquid, an insulating second liquid having a refractive index different from that of the first liquid, and first and second liquids. A liquid chamber to be stored, voltage applying means for changing the shape of the interface 13A between the first and second liquids, and a light emitter 20 installed in the liquid chamber are provided. By installing the light emitting body 20 in the liquid chamber, the lens element 13 and the light source can be integrated, whereby the entire light source device can be reduced in size and thickness. In addition, since the light source and the lens element can be integratedly designed, manufactured, and incorporated into a device, desired light distribution characteristics can be stably obtained.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、エレクトロウェッティング効果(電気毛管現象)を利用した光源装置に関する。   The present invention relates to a light source device utilizing an electrowetting effect (electrocapillarity).

近年、エレクトロウェッティング効果を利用した光学素子(エレクトロウェッティングデバイス)の開発が進められている。エレクトロウェッティング効果は、導電性を有する液体と電極との間に電圧を印加したときに電極表面と液体との固液界面のエネルギーが変化し、液体表面の形状が変化する現象をいう。   In recent years, development of optical elements (electrowetting devices) using the electrowetting effect has been promoted. The electrowetting effect is a phenomenon in which when a voltage is applied between a conductive liquid and an electrode, the energy of the solid-liquid interface between the electrode surface and the liquid changes, and the shape of the liquid surface changes.

例えば下記特許文献1には、エレクトロウェッティング効果を利用したカメラのストロボ装置が開示されている。このストロボ装置は、光源と、絶縁性液体と導電性液体との間の界面形状で個々のレンズを形成したレンズアレイとを備え、エレクトロウェッティング効果を利用してレンズアレイの個々のレンズ形状を電気的に制御することによって、背面から照射される光源光の配光角を任意に制御するようにしている。   For example, Patent Literature 1 below discloses a camera strobe device that uses an electrowetting effect. This strobe device includes a light source and a lens array in which individual lenses are formed with an interface shape between an insulating liquid and a conductive liquid, and each lens shape of the lens array is formed using an electrowetting effect. By controlling electrically, the light distribution angle of the light source light irradiated from the back surface is arbitrarily controlled.

特開2000−356708号公報JP 2000-356708 A

しかしながら、上記特許文献1に記載のストロボ装置においては、レンズアレイを光源とは別個に構成しているため、ストロボ装置全体の小型化、薄型化が図れないという問題がある。また、レンズアレイと光源との間の幾何学的位置関係は機器の光学特性に影響を与えることから、両者間の位置のバラツキによって所望の配光特性を安定して得ることが困難である。   However, the strobe device described in Patent Document 1 has a problem that the entire strobe device cannot be reduced in size and thickness because the lens array is configured separately from the light source. In addition, since the geometric positional relationship between the lens array and the light source affects the optical characteristics of the device, it is difficult to stably obtain desired light distribution characteristics due to variations in the position between the two.

また、使用される光源の形態、大きさ、発光特性等に合わせてレンズアレイの設置位置や個々のレンズ特性の最適化を図る必要があるため、機器の設計が煩雑となる。更には、光源とレンズアレイとが別構成であるため、カメラ等の光学機器に対する組み込み作業工数を増加させるという問題がある。   In addition, since it is necessary to optimize the installation position of the lens array and the individual lens characteristics in accordance with the form, size, light emission characteristics, etc. of the light source used, the design of the device becomes complicated. Furthermore, since the light source and the lens array have different configurations, there is a problem that the number of assembling work steps for an optical device such as a camera is increased.

本発明は上述の問題に鑑みてなされ、所望の配光特性を安定して得ることができ、機器への組み込みも容易な、エレクトロウェッティング効果を有する光源装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a light source device having an electrowetting effect that can stably obtain desired light distribution characteristics and can be easily incorporated into a device.

以上の課題を解決するに当たり、本発明の光源装置は、導電性の第1の液体と、第1の液体と屈折率が異なる絶縁性の第2の液体と、第1,第2の液体を収容する液室と、第1,第2の液体間の界面の形状を変化させる電圧印加手段と、液室内に設置された発光体とを備えたことを特徴とする。   In solving the above-described problems, the light source device of the present invention includes a conductive first liquid, an insulating second liquid having a refractive index different from that of the first liquid, and the first and second liquids. It is characterized by comprising a liquid chamber to be stored, voltage applying means for changing the shape of the interface between the first and second liquids, and a light emitter installed in the liquid chamber.

上記第1の液体と第2の液体は、互いに混和することなく液室内に収容され、これらの2液界面においてレンズ面を形成するレンズ素子を構成する。このレンズ素子は、導電性液体と液室内面との間におけるエレクトロウェッティング効果を利用して界面のレンズ形状が電気的に制御される。   The first liquid and the second liquid are contained in the liquid chamber without being mixed with each other, and constitute a lens element that forms a lens surface at the interface between the two liquids. In this lens element, the shape of the lens at the interface is electrically controlled using an electrowetting effect between the conductive liquid and the liquid chamber inner surface.

本発明の光源装置においては、これら第1,第2の液体を収容する液室内に発光体を設置することで、レンズ素子と光源との一体化を図るようにしている。これにより、光源装置全体の小型化、薄型化を実現できる。また、光源とレンズ素子の一体的な設計、製作及び機器への組込みが可能となるので、所望の配光特性が安定して得られるようになる。   In the light source device of the present invention, the lens element and the light source are integrated by installing a light emitter in a liquid chamber that accommodates the first and second liquids. Thereby, size reduction and thickness reduction of the whole light source device are realizable. In addition, since the light source and the lens element can be integratedly designed, manufactured, and incorporated into a device, desired light distribution characteristics can be stably obtained.

発光体としては、発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体発光素子が好適である。これ以外に、キセノン管等の線状光源、ランプ光源等が適用可能である。   As the light emitter, a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode or a semiconductor laser is suitable. Other than this, a linear light source such as a xenon tube, a lamp light source, or the like is applicable.

電圧印加手段は、導電性の第1の液体と液室内面との間に所定の電圧を印加する。液室の内面には電極層とその表面を被覆する撥水性の絶縁膜が形成されている。電圧無印加状態では、第1,第2の液体の表面張力等により定まる所定の界面形状を維持するが、駆動電圧の印加により液室内面に対する第1の液体の接触角が変化する。従って、駆動電圧の大きさを適宜調整することで、界面形状を可逆的に変化させ、発光体からの出射光の任意の配光制御が可能となる。   The voltage applying means applies a predetermined voltage between the conductive first liquid and the liquid chamber inner surface. An electrode layer and a water-repellent insulating film covering the surface are formed on the inner surface of the liquid chamber. In a state where no voltage is applied, a predetermined interface shape determined by the surface tensions of the first and second liquids is maintained, but the contact angle of the first liquid with respect to the liquid chamber surface changes due to application of the drive voltage. Therefore, by appropriately adjusting the magnitude of the driving voltage, the interface shape can be reversibly changed, and arbitrary light distribution control of the light emitted from the light emitter can be performed.

このとき、液室を、発光体の光を内面反射する反射体(リフレクタ)で形成することにより、光の利用効率、配光制御性などを向上させることが可能となる。この場合、反射光が指向性をもつように当該反射体の内面を所定の湾曲形状に形成するのが好ましい。一方、上記反射体に代えて、第1,第2の液体の界面と発光体との間に、発光体の出射光を平行光に変換するレンズ層を設けることによって、上述と同様の効果を得ることができる。   At this time, it is possible to improve the light use efficiency, the light distribution controllability, and the like by forming the liquid chamber with a reflector (reflector) that internally reflects the light of the light emitter. In this case, it is preferable to form the inner surface of the reflector in a predetermined curved shape so that the reflected light has directivity. On the other hand, instead of the reflector, by providing a lens layer that converts the emitted light of the light emitter into parallel light between the interface between the first and second liquids and the light emitter, the same effect as described above can be obtained. Obtainable.

また、液室をアレイ状に複数配列させることにより、光源と一体的なレンズアレイを構成することができる。ここで、発光体として半導体発光素子等の点光源が用いられる場合、発光体は複数の液室にそれぞれ個々に設置することができる。一方、発光体として蛍光管等の線光源が用いられる場合、発光体は、隣接する複数の液室に共通に設置することができる。   Further, by arranging a plurality of liquid chambers in an array, a lens array integrated with the light source can be configured. Here, when a point light source such as a semiconductor light emitting element is used as the light emitter, the light emitters can be individually installed in a plurality of liquid chambers. On the other hand, when a linear light source such as a fluorescent tube is used as the light emitter, the light emitter can be installed in common in a plurality of adjacent liquid chambers.

以上述べたように、本発明の光源装置によれば、光源とレンズ素子が一体的に構成されているので、光源装置全体の小型化、薄型化を実現することができる。また、光源とレンズ素子の一体的な設計、製作及び機器への組込みが可能となるので、所望の配光特性が安定して得られるようになる。   As described above, according to the light source device of the present invention, since the light source and the lens element are integrally formed, the entire light source device can be reduced in size and thickness. In addition, since the light source and the lens element can be integratedly designed, manufactured, and incorporated into a device, desired light distribution characteristics can be stably obtained.

以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。なお、本発明は以下の各実施形態に限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

(第1の実施形態)
図1は本発明の第1の実施形態による光源装置1の概略構成を示す側断面図である。本実施形態の光源装置1は、密閉性の容器19の内部に形成された液室に、導電性の第1の液体11と絶縁性の第2の液体12が収容されてなり、これら第1の液体11と第2の液体12の界面13Aでレンズ面を形成するレンズ素子13を構成している。そして、このレンズ素子13を収容する容器19の底部に、発光体20が設置されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a light source device 1 according to a first embodiment of the present invention. In the light source device 1 of the present embodiment, a conductive first liquid 11 and an insulating second liquid 12 are accommodated in a liquid chamber formed inside a hermetic container 19. A lens element 13 that forms a lens surface is formed by an interface 13A between the liquid 11 and the second liquid 12. A light emitter 20 is installed on the bottom of the container 19 that houses the lens element 13.

第1の液体11としては、導電性を有する透明な液体が用いられ、例えば、水、電解液(塩化カリウムや塩化ナトリウム、塩化リチウム等の電解質の水溶液)、分子量の小さなメチルアルコール、エチルアルコール等のアルコール類、常温溶融塩(イオン性液体)などの有極性液体を用いることができる。   As the first liquid 11, a transparent liquid having conductivity is used. For example, water, an electrolytic solution (aqueous solution of an electrolyte such as potassium chloride, sodium chloride, or lithium chloride), methyl alcohol having a low molecular weight, ethyl alcohol, or the like. Polar liquids such as alcohols and room temperature molten salts (ionic liquids) can be used.

第2の液体12としては、絶縁性を有する透明な液体が用いられ、例えば、デカン、ドデカン、ヘキサデカンもしくはウンデカン等の炭化水素系の材料、シリコーンオイル、フッ素系の材料などの無極性溶媒を用いることができる。本実施形態において、第2の液体12の表面張力は、第1の液体11の表面張力よりも小さいものが用いられている。   As the second liquid 12, a transparent liquid having insulating properties is used. For example, a hydrocarbon-based material such as decane, dodecane, hexadecane, or undecane, a nonpolar solvent such as silicone oil or a fluorine-based material is used. be able to. In the present embodiment, the surface tension of the second liquid 12 is smaller than the surface tension of the first liquid 11.

第1,第2の液体11,12は、互いに異なる屈折率を有するとともに、互いに混和することなく存在できる材料が選ばれる。具体的に、本実施形態では、第1の液体11として塩化リチウム水溶液(濃度3.66wt%、屈折率1.34)が用いられ、第2の液体12としてシリコーンオイル(GE東芝シリコーン社製TSF437、屈折率1.49)が用いられる。また、第1,第2の液体11,12は互いに同等の比重をもつことが好ましい。また、必要に応じて、第1,第2の液体11,12は着色されていてもよい。   The first and second liquids 11 and 12 are selected from materials having different refractive indexes and capable of existing without being mixed with each other. Specifically, in the present embodiment, an aqueous lithium chloride solution (concentration 3.66 wt%, refractive index 1.34) is used as the first liquid 11, and silicone oil (TSF437 manufactured by GE Toshiba Silicone Co., Ltd.) is used as the second liquid 12. , Refractive index 1.49) is used. The first and second liquids 11 and 12 preferably have the same specific gravity. Moreover, the 1st, 2nd liquids 11 and 12 may be colored as needed.

次に、容器19は、容器本体となる筺体14と、筺体14の下端に液密に固定された基板15と、筺体14の上端に液密に固定された透明な蓋体16とによって構成されている。   Next, the container 19 includes a housing 14 that is a container body, a substrate 15 that is liquid-tightly fixed to the lower end of the housing 14, and a transparent lid 16 that is liquid-tightly fixed to the upper end of the housing 14. ing.

筺体14は、円筒状又は角筒状に形成され、内部空間がレンズ素子13を収容する液室として形成されている。筺体14の内面には電極層17と、この電極層17を被覆する絶縁膜18が形成されている。本実施形態において電極層17は筺体14の内面のほぼ全域に形成されているが、少なくとも、レンズ素子13のレンズ面13Aが上下移動する領域に形成されていればよい。電極層17と第1の液体11は、それぞれ配線21,22を介して外部の図示しない電圧源に接続されている。これら電極層17、配線22,22、電圧源は本発明の「電圧印加手段」を構成している。   The housing 14 is formed in a cylindrical shape or a rectangular tube shape, and an internal space is formed as a liquid chamber that houses the lens element 13. An electrode layer 17 and an insulating film 18 covering the electrode layer 17 are formed on the inner surface of the housing 14. In the present embodiment, the electrode layer 17 is formed over substantially the entire inner surface of the housing 14, but it is sufficient that the electrode layer 17 is formed at least in a region where the lens surface 13 </ b> A of the lens element 13 moves up and down. The electrode layer 17 and the first liquid 11 are connected to an external voltage source (not shown) via wirings 21 and 22, respectively. The electrode layer 17, the wirings 22 and 22, and the voltage source constitute “voltage application means” of the present invention.

絶縁膜18は、電極層17と第1の液体11との間の電気的絶縁を図るためのもので、撥水性の材料で形成されているか、又は表面に撥水処理が施されている。絶縁膜18は、CVD法、ディッピング法、電着法等の適当な表面被覆法を用いて形成される。絶縁膜18の構成材料としては、例えば、ポリパラキシリレン、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)などの有機系材料のほか、酸化タンタルや酸化チタン等の金属酸化物を用いることができる。   The insulating film 18 is used for electrical insulation between the electrode layer 17 and the first liquid 11, and is formed of a water-repellent material or has a surface subjected to water-repellent treatment. The insulating film 18 is formed using an appropriate surface coating method such as a CVD method, a dipping method, or an electrodeposition method. As a constituent material of the insulating film 18, for example, an organic material such as polyparaxylylene or PTFE (polytetrafluoroethylene), or a metal oxide such as tantalum oxide or titanium oxide can be used.

発光体20は、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)で構成されているが、レーザダイオード(LD:Laser Diode)等の他の半導体発光素子で構成されていてもよい。発光体20は、基板15の上に実装されることで液室内に設置される。基板15は配線基板として構成され、発光体20と電気的に接続されている。なお、図1に示す発光体20は、表面側に一方の端子が形成されるタイプのものが用いられ、ボンディングワイヤ及び基板14の配線層を含む配線23を介して外部電源に接続されているが、勿論、裏面側に全ての端子が形成されるタイプの発光体を用いても構わない。   The light emitter 20 is composed of a light emitting diode (LED), but may be composed of another semiconductor light emitting element such as a laser diode (LD). The light emitter 20 is mounted on the substrate 15 and installed in the liquid chamber. The substrate 15 is configured as a wiring substrate and is electrically connected to the light emitter 20. 1 is a type in which one terminal is formed on the surface side, and is connected to an external power source via a bonding wire and a wiring 23 including a wiring layer of the substrate 14. However, of course, a type of light emitter in which all terminals are formed on the back side may be used.

なお、発光体20は絶縁性の第2の液体12によって周囲が覆われることにより、発光体20と第1の液体との間の電気的絶縁が確保されている。また、容器19は、筺体14と基板15及び蓋体16との間に接着剤等の密着部材を介在させることによって、第1,第2の液体11,12を液密に封止している。   The light emitting body 20 is covered with the insulating second liquid 12 to ensure electrical insulation between the light emitting body 20 and the first liquid. Further, the container 19 liquid-tightly seals the first and second liquids 11 and 12 by interposing an adhesive member such as an adhesive between the housing 14 and the substrate 15 and the lid body 16. .

以上のように構成される本実施形態の光源装置1においては、発光体20で発光した光はレンズ素子13及び蓋体16を介して外部へ出射される。第1の液体11と第2の液体12の界面13Aの形状は、球面あるいは非球面であり、その曲率は、外部電圧源から供給される駆動電圧の大きさに応じて変化する。そして、界面13Aは、第1の液体11と第2の液体12の屈折率差に応じたレンズパワーをもつレンズ面を構成する。従って、第1の液体11と電極層17との間に印加する駆動電圧の大きさを調整することで、発光体20から出射された光の配光角(あるいは焦点距離)を変化させることが可能となる。   In the light source device 1 of the present embodiment configured as described above, the light emitted from the light emitter 20 is emitted to the outside through the lens element 13 and the lid body 16. The shape of the interface 13A between the first liquid 11 and the second liquid 12 is a spherical surface or an aspheric surface, and the curvature thereof changes according to the magnitude of the drive voltage supplied from the external voltage source. The interface 13A constitutes a lens surface having a lens power corresponding to the difference in refractive index between the first liquid 11 and the second liquid 12. Therefore, by adjusting the magnitude of the drive voltage applied between the first liquid 11 and the electrode layer 17, the light distribution angle (or focal length) of the light emitted from the light emitter 20 can be changed. It becomes possible.

具体的に、電圧無印加状態では、図1において実線で示すように、第1の液体11と第2の液体12の界面13Aは発光体20側に凸となる凹レンズ形状で釣り合っている。従って、第2の液体12の屈折率が第1の液体11の屈折率よりも大きい場合、当該形状の界面13Aを有するレンズ素子13は、発光体20の光Lを拡散して出射させる。   Specifically, when no voltage is applied, the interface 13A between the first liquid 11 and the second liquid 12 is balanced by a concave lens shape convex toward the light emitter 20, as indicated by a solid line in FIG. Therefore, when the refractive index of the second liquid 12 is larger than the refractive index of the first liquid 11, the lens element 13 having the interface 13A having the shape diffuses and emits the light L of the light emitter 20.

一方、第1の液体11と電極層17との間に電圧を印加し始めると、エレクトロウェッティング効果によって液室(容器19)内面の絶縁膜18に対する第1の液体11の濡れ性が高まり、その結果、界面13Aの曲率が徐々に小さくなる。駆動電圧が一定以上大きくなると、図1において一点鎖線で示すように界面13Aが平面となる。この場合、発光体20の光Lは界面13Aにおけるレンズ効果をほとんど受けることなく直線的に出射されることになる。なお、この状態から駆動電圧を更に大きくすると界面13Aが蓋体16側に凸となる凸レンズ形状を呈することになり、発光体の光は収束して出射されることになる。   On the other hand, when a voltage starts to be applied between the first liquid 11 and the electrode layer 17, the wettability of the first liquid 11 with respect to the insulating film 18 on the inner surface of the liquid chamber (container 19) increases due to the electrowetting effect. As a result, the curvature of the interface 13A gradually decreases. When the drive voltage increases beyond a certain level, the interface 13A becomes a flat surface as shown by a one-dot chain line in FIG. In this case, the light L of the light emitter 20 is emitted linearly with almost no lens effect at the interface 13A. If the driving voltage is further increased from this state, the interface 13A has a convex lens shape convex toward the lid 16 side, and the light from the light emitter is converged and emitted.

以上のように、本実施形態によれば、第1の液体11と電極層17との間に印加する駆動電圧の大きさを調整することによって、レンズ素子13のレンズ面13Aを可逆的に変化させることができるので、発光体20にて発光した光の出射配光角を電気的に変化させることが可能となる。これにより、当該光源装置1から出射する光の強度、照射範囲を任意に調整することが可能となり、例えば、ペンライトやレーザポインタ、光ピックアップ装置用レーザ光源等の小型光源機器として好適に用いられる。   As described above, according to the present embodiment, the lens surface 13A of the lens element 13 is reversibly changed by adjusting the magnitude of the drive voltage applied between the first liquid 11 and the electrode layer 17. Therefore, the outgoing light distribution angle of the light emitted from the light emitter 20 can be changed electrically. This makes it possible to arbitrarily adjust the intensity and irradiation range of the light emitted from the light source device 1, and is suitably used as a small light source device such as a penlight, a laser pointer, or a laser light source for an optical pickup device. .

また、本実施形態によれば、レンズ素子13と発光体(光源)20とが一体的に構成されているため、光源装置全体の小型化、薄型化を図ることが可能となるとともに、機器への組込みの際に光源とレンズ素子との間の面倒な位置合わせ作業が不要となる。   Further, according to the present embodiment, since the lens element 13 and the light emitter (light source) 20 are integrally configured, it is possible to reduce the size and thickness of the entire light source device, and to the equipment. No complicated alignment work between the light source and the lens element is required when assembling the lens.

更に、本実施形態によれば、レンズ素子13と発光体(光源)20とが一体的に構成されているため、これら光源とレンズ素子の一体的な設計、製作及び機器への組込みが可能となり、所望の配光特性が安定して得られるようになる。特に、発光体20として半導体発光素子のような微小部品を用いた小型の配光角可変光源装置を高精度かつ容易に作製することができる。   Furthermore, according to the present embodiment, since the lens element 13 and the light emitter (light source) 20 are integrally formed, the light source and the lens element can be integrally designed, manufactured, and incorporated into a device. Thus, desired light distribution characteristics can be stably obtained. In particular, a small light distribution angle variable light source device using a micro component such as a semiconductor light emitting element as the light emitter 20 can be manufactured with high accuracy and ease.

(第2の実施形態)
図2は本発明の第2の実施形態による光源装置2の概略構成を示す側断面図である。なお、図において上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is a side sectional view showing a schematic configuration of the light source device 2 according to the second embodiment of the present invention. In the figure, portions corresponding to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態の光源装置2は、上述した光源装置1が複数アレイ状に配列されたレンズアレイを構成している。配列方向は一次元方向に限らず、二次元方向であっても構わない。個々のレンズ素子13はそれぞれ同一の構成を有しており、基板15の上に共通に設置されている。容器19の内部は仕切壁21によって複数の液室に仕切られており、これら個々の液室にレンズ素子13が収容されるとともに発光体20がそれぞれ個別に設置されている。また、容器19の上壁は、複数の液室に共通の透明な蓋体16で形成され、各発光体20から出射される光の出射面を構成している。   The light source device 2 of the present embodiment constitutes a lens array in which the above-described light source devices 1 are arranged in a plurality of arrays. The arrangement direction is not limited to a one-dimensional direction, and may be a two-dimensional direction. The individual lens elements 13 have the same configuration and are installed on the substrate 15 in common. The interior of the container 19 is partitioned into a plurality of liquid chambers by a partition wall 21, and the lens elements 13 are accommodated in the individual liquid chambers, and the light emitters 20 are individually installed. Further, the upper wall of the container 19 is formed of a transparent lid 16 common to a plurality of liquid chambers, and constitutes an emission surface of light emitted from each light emitting body 20.

以上のように構成される本実施形態の光源装置2においては、発光体20を備えたレンズ素子13が複数アレイ状に配列されたレンズアレイを構成しているので、上述の第1の実施形態に比べて光源光の照射領域が広くなり、例えばカメラのストロボ装置として好適に実施することが可能となる。また、各レンズ素子を共通に駆動制御する場合に限らず、個別に制御することも可能である。   In the light source device 2 of the present embodiment configured as described above, a lens array in which the lens elements 13 including the light emitters 20 are arranged in a plurality of arrays is configured, and thus the first embodiment described above. Compared to the above, the irradiation area of the light source light is widened, and for example, it can be suitably implemented as a strobe device of a camera. The lens elements are not limited to drive control in common, but can be controlled individually.

(第3の実施形態)
図3及び図4は、本発明の第3の実施形態による光源装置3の概略構成を示す側断面図であり、図3は光源光Lの拡散出射モードを示し、図4は光源光Lの平行出射モードを示している。なお、図において上述の第1,第2の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
(Third embodiment)
3 and 4 are side sectional views showing a schematic configuration of the light source device 3 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a diffuse emission mode of the light source light L, and FIG. The parallel emission mode is shown. In the figure, portions corresponding to those in the first and second embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態の光源装置3は、個々のレンズ素子13を収容する容器が反射体(リフレクタ)22で構成されている点で、上述の第2の実施形態と異なっている。反射体22は、その内面が、発光体20から出射される光を蓋体16の方向に指向性をもって反射させるべく所定の湾曲形状に形成されている。反射体22の内面には、電極層17が形成されているとともに、この電極層17を被覆する絶縁膜18が形成されている。発光体20は、反射体22の内側底部に直接設置され、反射体22を通して外部電源回路に電気的に接続されている。   The light source device 3 of the present embodiment is different from the above-described second embodiment in that a container that accommodates each lens element 13 is configured by a reflector (reflector) 22. The inner surface of the reflector 22 is formed in a predetermined curved shape so as to reflect the light emitted from the light emitter 20 in the direction of the lid 16 with directivity. An electrode layer 17 is formed on the inner surface of the reflector 22, and an insulating film 18 that covers the electrode layer 17 is formed. The light emitter 20 is installed directly on the inner bottom of the reflector 22 and is electrically connected to an external power supply circuit through the reflector 22.

以上のように構成される本実施形態の光源装置3においては、上述の第2の実施形態と同様に、発光体20を備えたレンズ素子13が複数アレイ状に配列されたレンズアレイを構成しているので、上述の第1の実施形態に比べて光源光Lの照射領域が広くなり、例えばカメラのストロボ装置や自動車用ヘッドランプ等として好適に実施することが可能となる。   In the light source device 3 of the present embodiment configured as described above, as in the second embodiment described above, a lens array in which the lens elements 13 including the light emitters 20 are arranged in a plurality of arrays is configured. Therefore, the irradiation area of the light source light L is wider than that in the first embodiment described above, and can be suitably implemented as, for example, a camera strobe device or an automobile headlamp.

特に本実施形態によれば、レンズ素子13を収容する容器が反射体22で構成されているので、発光体20で発生した光を有効に活用することが可能となり、光源としての照度を向上させることができる。また、反射体22によって発光体20から出射した光を正面方向(図中上方向)に立ち上げる作用を有するので、図4に示すように界面13Aが平面となるレンズ素子13の電圧駆動時において出射光の平行化が容易となり、配光制御性を高めることが可能となる。   In particular, according to the present embodiment, since the container that accommodates the lens element 13 is constituted by the reflector 22, it is possible to effectively utilize the light generated by the light emitter 20, and improve the illuminance as a light source. be able to. Further, since the light emitted from the light emitter 20 by the reflector 22 rises in the front direction (upward in the figure), the voltage is driven when the lens element 13 has a flat interface 13A as shown in FIG. The parallelization of the emitted light becomes easy, and the light distribution controllability can be improved.

(第4の実施形態)
続いて、図5及び図6は、本発明の第4の実施形態による光源装置4の概略構成を示す側断面図であり、図5は光源光Lの拡散出射モードを示し、図6は光源光Lの平行出射モードを示している。なお、図において上述の第1,第2の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
(Fourth embodiment)
5 and 6 are side sectional views showing a schematic configuration of the light source device 4 according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 5 shows a diffuse emission mode of the light source light L, and FIG. The parallel emission mode of the light L is shown. In the figure, portions corresponding to those in the first and second embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態の光源装置4は、レンズ素子13を収容する個々の液室の内部に、発光体20の出射光を平行光に変換するレンズ層23が設けられている。このレンズ層23は、第1,第2の液体11,12の界面13Aと発光体20との間に配置され、基板15上の発光体20をモールドする透明な絶縁性樹脂層で形成されている。また、レンズ層23を構成する樹脂材料は、第2の液体12とは異なる屈折率を有する材料が用いられている。   In the light source device 4 of the present embodiment, a lens layer 23 that converts the emitted light of the light emitter 20 into parallel light is provided inside each liquid chamber that houses the lens element 13. The lens layer 23 is disposed between the light emitting body 20 and the interface 13A between the first and second liquids 11 and 12, and is formed of a transparent insulating resin layer that molds the light emitting body 20 on the substrate 15. Yes. Further, the resin material constituting the lens layer 23 is a material having a refractive index different from that of the second liquid 12.

このような構成により、レンズ層23によって発光体20の出射光を正面方向に効率的に立ち上げられることから、上述の第3の実施形態と同様に、光の利用効率及び配光制御性の向上を図ることが可能となる。   With such a configuration, the light emitted from the light emitter 20 can be efficiently launched in the front direction by the lens layer 23, so that the light use efficiency and the light distribution controllability can be improved as in the third embodiment. It is possible to improve.

また、本実施形態によれば、発光体20がレンズ層23によって封止された構成であるため、第1の液体11と第2の液体12の上下の配置関係を逆にしても発光体20の電気的絶縁を確保することが可能となり、レンズ素子13の設計自由度の向上が図れるようになる。   In addition, according to the present embodiment, since the light emitter 20 is sealed by the lens layer 23, the light emitter 20 even if the upper and lower arrangement relationships of the first liquid 11 and the second liquid 12 are reversed. Therefore, it is possible to secure the electrical insulation of the lens element 13 and to improve the design freedom of the lens element 13.

(第5の実施形態)
図7及び図8は、本発明の第5の実施形態による光源装置5の概略構成を示す側断面図であり、図7は光源装置5の構成を説明する側断面図、図8は光源装置5の作用を説明する側断面図である。なお、図において上述の第1,第3の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
(Fifth embodiment)
7 and 8 are side sectional views showing a schematic configuration of a light source device 5 according to a fifth embodiment of the present invention, FIG. 7 is a side sectional view for explaining the configuration of the light source device 5, and FIG. 8 is a light source device. FIG. 6 is a side sectional view for explaining the operation of 5. In the figure, portions corresponding to those in the first and third embodiments described above are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

本実施形態の光源装置5は、容器として構成される反射体22の内部にレンズ素子13が収容されるとともに発光体24が容器22の底部に設置された構成を有している。本実施形態において、発光体24は、キセノン管等の線状光源で構成されている。   The light source device 5 of the present embodiment has a configuration in which the lens element 13 is accommodated inside a reflector 22 configured as a container, and the light emitter 24 is installed at the bottom of the container 22. In the present embodiment, the light emitter 24 is composed of a linear light source such as a xenon tube.

本実施形態の光源装置5においては、発光体24の周囲から出射される光を反射体22によって正面方向に立ち上げることが可能となるので、光の利用効率を高められると同時に、エレクトロウェッティング効果を利用したレンズ素子13による配光制御性を高めることができる。図8Aに界面13Aが凹レンズ状のときの光源光Lの拡散出射モード(電圧無印加時)を示すとともに、図8Bに界面13Aが平面状のときの光源光Lの平行出射モード(電圧印加時)を示す。なお、駆動電圧を更に大きくすることで、光源光Lの収束(集光)出射モードを実現することができる。   In the light source device 5 of the present embodiment, light emitted from the periphery of the light emitter 24 can be raised in the front direction by the reflector 22, so that the light use efficiency can be improved and at the same time electrowetting. The light distribution controllability by the lens element 13 utilizing the effect can be enhanced. FIG. 8A shows the diffusion emission mode of the light source light L when the interface 13A has a concave lens shape (when no voltage is applied), and FIG. 8B shows the parallel emission mode of the light source light L when the interface 13A is planar (when voltage is applied). ). In addition, the convergence (condensation) emission mode of the light source light L can be realized by further increasing the drive voltage.

更に、この光源装置5を複数アレイ状に配列してレンズアレイを構成することも可能である。この場合、図示せずとも、発光体24は、光源装置5の配列方向に延在させ、当該配列方向に隣接する複数の光源装置に共通の発光体として構成することができる。   Furthermore, a lens array can be configured by arranging a plurality of light source devices 5 in an array. In this case, although not shown, the light emitter 24 can be configured as a light emitter that extends in the arrangement direction of the light source devices 5 and is common to a plurality of light source devices adjacent in the arrangement direction.

本発明の第1の実施形態による光源装置の概略構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows schematic structure of the light source device by the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態による光源装置の概略構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows schematic structure of the light source device by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態による光源装置の概略構成及び一作用を説明する側断面図である。It is a sectional side view explaining schematic structure and one effect | action of the light source device by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態による光源装置の他の作用を説明する側断面図である。It is a sectional side view explaining the other effect | action of the light source device by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態による光源装置の概略構成及び一作用を説明する側断面図である。It is a sectional side view explaining schematic structure and one effect | action of the light source device by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態による光源装置の他の作用を説明する側断面図である。It is a sectional side view explaining the other effect | action of the light source device by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態による光源装置の概略構成を示す側断面図である。It is a sectional side view which shows schematic structure of the light source device by the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態による光源装置の作用を説明する側断面図である。It is a sectional side view explaining the effect | action of the light source device by the 5th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,2,3,4,5…光源装置、11…第1の液体、12…第2の液体、13…レンズ素子、13A…界面(レンズ面)、14…筺体、15…基板、16…蓋体、17…電極層、18…絶縁膜、19…容器、20,24…発光体、21…仕切壁、22…反射体、23…レンズ層、L…光源光   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 2, 3, 4, 5 ... Light source device, 11 ... 1st liquid, 12 ... 2nd liquid, 13 ... Lens element, 13A ... Interface (lens surface), 14 ... Housing, 15 ... Substrate, 16 ... Lid, 17 ... electrode layer, 18 ... insulating film, 19 ... container, 20, 24 ... light emitter, 21 ... partition wall, 22 ... reflector, 23 ... lens layer, L ... light source light

Claims (6)

導電性の第1の液体と、
前記第1の液体と屈折率が異なる絶縁性の第2の液体と、
前記第1,第2の液体を収容する液室と、
前記第1,第2の液体の界面の形状を変化させる電圧印加手段と、
前記液室内に設置された発光体と、を備えた
ことを特徴とする光源装置。
A conductive first liquid;
An insulating second liquid having a refractive index different from that of the first liquid;
A liquid chamber containing the first and second liquids;
Voltage applying means for changing the shape of the interface between the first and second liquids;
A light emitting device installed in the liquid chamber.
前記発光体は、半導体発光素子である
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
The light source device according to claim 1, wherein the light emitter is a semiconductor light emitting element.
前記液室は、前記発光体の出射光を内面反射する反射体で形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
The light source device according to claim 1, wherein the liquid chamber is formed of a reflector that internally reflects light emitted from the light emitter.
前記反射体は、その内面で反射した光に指向性をもたせる湾曲形状を有している
ことを特徴とする請求項3に記載の光源装置。
The light source device according to claim 3, wherein the reflector has a curved shape that imparts directivity to the light reflected by the inner surface thereof.
前記第1,第2の液体の界面と前記発光体との間に、前記発光体の出射光を平行光に変換するレンズ層が設けられている
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
2. The light source according to claim 1, wherein a lens layer for converting emitted light of the light emitter into parallel light is provided between the interface between the first and second liquids and the light emitter. apparatus.
前記液室は、アレイ状に複数配列されており、
前記発光体は、前記複数の液室にそれぞれ個々に設置されている
ことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
A plurality of the liquid chambers are arranged in an array,
The light source device according to claim 1, wherein the light emitters are individually installed in the plurality of liquid chambers.
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