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CN111512209A - 光学元件、微透镜阵列、及光学元件的制作方法 - Google Patents

光学元件、微透镜阵列、及光学元件的制作方法 Download PDF

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CN111512209A
CN111512209A CN201880083287.5A CN201880083287A CN111512209A CN 111512209 A CN111512209 A CN 111512209A CN 201880083287 A CN201880083287 A CN 201880083287A CN 111512209 A CN111512209 A CN 111512209A
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optical element
electrode
voltage
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山田泰美
平井利博
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Shinshu University NUC
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Shinshu University NUC
Nitto Denko Corp
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Abstract

本发明提供一种藉由简单的结构即可对光学特性进行调整的光学元件及其制作方法。本发明的光学元件(10)具有第1电极层(12)、第2电极层(13)、及在所述第1电极层(12)和所述第2电极层(13)之间所配置的高分子材料层(11)。在电压的施加下，所述高分子材料层(11)发生变形，从而在所述光学元件(10)的表面上形成光散射体(15)。

Description

光学元件、微透镜阵列、及光学元件的制作方法
技术领域
本发明涉及光学元件、微透镜阵列、及光学元件的制作方法。
背景技术
先前，熟知有使用可在电压的施加下进行变形的高分子材料，从而使透镜沿光轴方向移动的焦点调节机构(例如，参照专利文献1)、透镜驱动机构(例如，参照专利文献2)等。高分子材料应用于对透镜进行保持的透镜架，利用电压的施加所引起的高分子材料的伸缩，可使透镜的位置沿光轴进行移动。
此外，还提出了藉由一对电极对沿电场的施加方向而伸缩的有机材料进行夹持，并在有机材料层的与电场施加方向垂直的面内使单位电场的电致伸缩应变量具有分布(distribution)，以使有机材料层和电极变形，由此形成凸透镜、凹透镜等的方法(例如，参照专利文献3)。
作为应用于人工筋肉致动器的高分子柔软致动器，熟知有相对于1～50重量份的聚氯乙烯而含有1～30重量份的离子液体的凝胶(gel)材料(例如，参照专利文献4)。
〔先前技术文献〕
〔专利文献〕
〔专利文献1〕(日本)专利第4530163号
〔专利文献2〕(日本)专利第5180117号
〔专利文献3〕(日本)专利第5029140号
〔专利文献4〕(日本)专利第5392660号
发明内容
〔发明要解决的课题〕
使透镜沿光轴移动的结构藉由让透镜架上所配置的高分子材料进行伸缩，可使单一透镜的位置发生变化。该结构首先使透镜架变形，再藉由透镜架的变形来改变透镜位置，故难以充分提高透镜驱动的响应性和精度。
沿有机材料层的面内方向具有电致伸缩应变量的分布的结构藉由喷墨、微接触印刷等，将特性不同的材料一点一点地涂敷在期望的位置，故透镜的制作步骤复杂且花费时间。
此外，所述先前的结构都是以单一透镜的调整为目的，但在成像和/或视频相关制品中，对使用大量微小透镜的微透镜阵列的需求日益增高。如果能对微透镜阵列赋予焦点调整功能，则可提高附加价值。
鉴于上述课题，本发明的目的在于，提供藉由简单的结构即可对光学特性进行调整的光学元件及其制作方法。
〔用于解决课题的手段〕
本发明中，利用电压的施加所引起的高分子材料的伸缩或变形，在光学元件的表面上形成光散射体。
第1方式中，就具有第1电极层、第2电极层、及在所述第1电极层和所述第2电极层之间所配置的高分子材料层的光学元件而言，在电压的施加下，所述高分子材料层发生变形，从而在所述光学元件的表面上形成光散射体。
第2方式中，光学元件的制作方法包括：
在第1电极层之上形成高分子材料层的步骤；
在所述高分子材料层之上配置第2电极层的步骤；及
向所述第1电极层和所述第2电极层之间施加电压，使所述高分子材料层发生变形，并使所述高分子材料层的一部分突出于所述第2电极层的表面，从而形成光散射体的步骤。
〔发明的效果〕
根据上述结构和方法，能够实现藉由简单的结构即可对光学特性进行调整的光学元件及其制作方法。
附图说明
〔图1A〕表示实施方式的光学元件的基本结构的概略模式图。
〔图1B〕表示实施方式的光学元件的基本结构的概略模式图。
〔图1C〕表示实施方式的光学元件的基本结构的概略模式图。
〔图2〕实施方式的光学元件的动作原理的说明图。
〔图3〕第1A图的光学元件的变形例的示意图。
〔图4〕实施方式的微透镜阵列的概略模式图。
〔图5A〕表示实施方式的微透镜阵列的变形过程的3D图像。
〔图5B〕表示实施方式的微透镜阵列的变形过程的3D图像。
〔图5C〕表示实施方式的微透镜阵列的变形过程的3D图像。
〔图5D〕表示实施方式的微透镜阵列的变形过程的3D图像。
〔图6A〕图5A～图5D的微透镜阵列中所使用的电极结构的俯视图。
〔图6B〕图5A～图5D的微透镜阵列所使用的电极结构的剖面图。
〔图7〕将图5A～图5D的微透镜阵列的剖面轮廓(cross-sectional profile)作为电压的函数而进行表示的图。
〔图8〕图5A～图5D的微透镜阵列的形态的光学元件的动作原理的说明图。
〔图9〕作为比较例而使用了网状(mesh)电极时的3D图像。
〔图10〕图9中所使用的聚合物凝胶的剖面轮廓(cross-sectional profile)。
〔图11〕比较例的聚合物凝胶的变形的说明模式图。
〔图12〕光学元件的其他变形例的示意图。
〔图13〕对实施方式的光学元件的光扩散分布进行评价的测试装置的模式图。
〔图14〕对图13的测试装置的评价结果进行表示的图像。
〔图15〕使用了实施方式的微透镜阵列的摄像装置的模式图。
〔图16〕使用了实施方式的微透镜阵列的照明装置的模式图。
〔图17〕向高分子材料中添加了各种离子液体时的高分子材料层的响应特性的示意图。
〔图18〕离子液体的物性和聚合物凝胶的位移状态的示意图。
〔图19〕离子液体的添加量和聚合物凝胶的位移的关系的示意图。
〔图20〕按照离子液体的添加量对藉由电压的施加而形成的光散射体的评价结果进行表示的图。
〔图21〕离子液体对电极劣化的影响的示意图。
具体实施方式
图1A～图1C是实施方式的光学元件10的基本结构图。光学元件10具有在一对电极12和电极13之间夹着高分子材料层11的三层的层叠结构。在电极12和电极13之间被施加了电压的状态下，至少在一个电极(例如，电极13)的表面13s上具有光散射体15。光散射体15由与高分子材料层11相同的材料而形成。
高分子材料层11和光散射体15由凝胶状聚合物材料(以下，简称“聚合物凝胶”)而形成。光散射体15利用电压的施加所引起的聚合物凝胶的伸缩或变形而形成。图1A的例子中，光散射体15具有凸形形状。本说明书和权利要求书所称的“凸形形状”是指，变形了的聚合物凝胶的至少一部分从电极的表面13s(零平面)向上方进行了突出的状态，并不限定于如图1A所示的全部都进行了突出的状态。
如图1B和图1C所示，即使就凸形的光散射体的中央付近凹陷成凹状的形状而言，作为整体的光散射体15来看时，也从电极13的开口14进行了突出，故也具有光散射效果。不仅是如图1B所示的光散射体15A的顶点稍微凹陷了的状态，如图1C所示的光散射体15B的中央部分位于电极13的表面13s下方的情况也属于“凸形形状”。
聚合物凝胶为聚氯乙烯(PVC：polyvinyl chloride)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、硅橡胶等，可适当地选择相对于所使用的波长为透明的高分子(或树脂)材料。
实施方式中，使用了电场的作用所引起的变形较大且容易进行处理的PVC。可向PVC添加适当的可塑剂，也可使PVC溶解于溶剂(溶媒)。在使用可塑剂的情况下，可使用己二酸二丁酯(DBA：dibutyl adipate)、己二酸二乙酯(DEA：diethyl adipate)、癸二酸二乙酯(DES：diethyl sebacate)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP：dioctyl phthalate)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP：diethyl phthalate)等。作为溶剂，可使用四氢呋喃(THF)等。
可塑剂的混合比为50wt％以上，优选为75wt％以上。如果混合比小于50wt％，则即使施加了电压也难以使高分子材料层11发生变形。当混合比为50wt％以上且小于75wt％时，尽管电压的施加可使高分子材料层11进行变形，但存在所施加的电压等级(level)会变高的可能性。藉由使混合比为75wt％以上，能以适当的电压等级使高分子材料层11发生变形。
电极12和电极13只要是具有导电性的材料，对其并无特别限制。在由金属形成电极12和电极13的至少一个的情况下，可使用白金(铂)、金、银、镍、铬、铜、钛、钽、铟、钯、锂、铌、其合金等。可由ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)等透明氧化物半导体材料形成电极12和电极13的至少一个，也可使用导电性聚合物、导电性碳等。
电极12和电极13的极性可基于使高分子材料层11的形状进行变化的方向而设定。图1A～图1C的例子中，电极12为阴极层，电极13为阳极层。电极12和电极13与高分子材料层11进行了面接触。
电极13具有开口14，在电压被施加了的状态下，光散射体15、15A、及15B从开口14突出并超过电极13的表面13s。开口14的直径尽管可基于光学元件10的用途而进行适当的设定，但小于1mm，优选为300μm以下。如果开口14的直径为1mm以上，则电压的施加难以导致聚合物凝胶从开口14突出。藉由使开口的直径为300μm以下，可提高相对于电压的施加的聚合物凝胶的变形效率，并可形成相对于开口14的中心大致均匀的凸形形状。
开口14的形状可为圆形、椭圆形、多边形等响应各种目的而确定的形状。
作为光学元件10的制作方法，在被形成为预定尺寸的电极12之上采用抛掷(cast)法等涂敷添加有可塑剂的PVC的溶液，从而形成高分子材料层11。在高分子材料层11之上配置预先形成了开口14的图案的电极13。向电极12和电极13之间施加预定的电压，由此在电极13的表面上形成光散射体15、15A、或15B。
高分子材料层11的厚度可根据开口14的大小(size)、要形成的光散射体15的高度h、所使用的电极12、13的厚度等适当地进行确定，作为一例，为1mm以下，优选为0.1mm～0.5mm。当高分子材料层11的厚度为0.1mm以下时，尽管多少有些难以处理，但最后是与电极13的开口大小保持均衡，故，在制作具有很多微小透镜的微透镜阵列片的情况下，也会存在高分子材料层11的厚度变为0.1mm以下的情况。
图2是以图1A的形状为例时的实施方式的光学元件10的动作原理的说明图。图2的(a)表示没有施加电压的状态。图2的(b)表示施加了电压时的状态。
在没有施加电压的状态下，高分子材料层11在表面为平坦的状态下位于开口14的内部。此时的高分子材料层11的表面位置在高度方向(层叠方向)上低于电极13的表面13s。电极13的表面13s为高度方向上的零平面。
如图2的(b)所示向电极12和电极13之间施加电压后，电子从阴极即电极12注入聚合物凝胶的高分子材料层11。包含电子的聚合物凝胶被吸引至阳极即电极13的开口14的端面。藉由凝胶的弹性，在微小开口14处被进行了压缩的量的聚合物凝胶从开口14的中央被向上压起，并从电极13的表面13s突出，由此可形成光散射体15。
聚合物凝胶的变形基于凝胶的弹性和电压响应特性，从开口14隆起后，变为相对于开口14的中心呈点对称的突起。如果高分子材料层11的组成(成分)均匀，则藉由施加相同等级的电压，可形成偏差较少的凸形形状的光散射体15。
由于整个聚合物凝胶的体积相同，故高分子材料层11的厚度会减小一些，减小量相当从开口14突出的聚合物凝胶的那部分的量。高分子材料层11的厚度减小后，与高分子材料层11进行面接触的电极13的位置也会下降一些。
高分子材料层11的变形是可逆的，停止电压的施加，会返回图2(B)的初始状态。此外，如后所述，还可根据所施加的电压的等级，对光散射体15的高度h进行调整。
图3是光学元件10的变形例的光学元件10A的模式图。光学元件10A中，取代图1A～图1C的金属等的电极13，将由导电膜17对绝缘体16进行了被覆(coating)的电极13A作为阳极来使用。绝缘体16可使用二氧化硅、氧化铝陶瓷等的无机绝缘体和/或绝缘树脂。导电膜17由白金(铂)、金、银、镍、铬、铜、钛、钽、铟、钯、锂、铌、其合金等的薄膜、导电性聚合物、导电性碳、氧化物半导体的薄膜等而形成。绝缘体16和导电膜17的双方都可由透明材料而形成。
就光散射体15而言，与图2中所说明的一样，可在基于有无电压的施加的可逆变形过程中而形成。如上所述，光散射体15是利用高分子材料层11的弹性和电压响应特性从开口14被挤出而形成的，故藉由电压的施加可获得良好的凸形形状。
图3的结构中，光散射体15的凸形形状也包括图1B的光散射体15A的剖面形状和图1C的光散射体15B的剖面形状。
图3的结构具有藉由使用透明绝缘体和透明导电膜可制作透明光学元件的优点。此外，藉由减少金属材料的使用，还可使光学元件10A整体的质量变轻。
图1A～图1C的结构和图3的结构可扩张至在光学元件的两个表面上都具有光散射体15的结构。例如，将阴极即电极12使用为共同电极来在电极12的两个表面上配置高分子材料层11，并由2个阳极的电极13进行夹持，此情况下，藉由施加电压，可在光学元件的两个表面上生成光散射体15。此外，藉由使位于中间的电极12为透明电极，还可形成两侧为凸的透镜单元。
图4是作为图1A～图1C的光学元件10的应用例的微透镜阵列100的模式图。微透镜阵列100在电极13的表面13s上具有多个光散射体15的排列。
微透镜阵列100具有在一对电极12和电极13之间高分子材料层11被夹持了的三层的层叠结构。高分子材料层11如参照图1A所说明的那样可为PC、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、硅橡胶等的聚合物凝胶。
可向聚合物凝胶添加DBA、DEA、DES、DOP、DEP等的可塑剂。可塑剂的混合比为50wt％以上，优选为75wt％以上。
电极12和电极13由适当的导电性材料而形成。电极12为阴极层，电极13为阳极层，光散射体15的排列形成在阳极的表面13s上。作为一例，高分子材料层11的厚度为500μm，光散射体15的直径为150μm，中心间的间距为200μm，相邻2个光散射体15的间隔为50μm。
微透镜阵列100是利用在膜状的电极13上所形成的微米级(micronorder)的开口和聚合物凝胶的弹性而形成的，在电极13的表面13s上排列了均匀的凸形形状的光散射体15。
如参照图2所说明的那样，根据施加至电极12和电极13之间的电压的等级，可使光散射体15的排列出现、和/或、可对光散射体15的高度进行变更。
图5A～图5D是一边对施加至图4的微透镜阵列100的电压的等级进行改变一边进行了观察的3D图像。藉由使施加的电压按照0V、600V、700V、800V的顺序进行变化而获得的各图像分别与图5A、图5B、图5C、图5D相对应。将电极13的表面13s的位置设为0μm时，光散射体15进行突出的方向为正侧，低于表面13s的一侧为负侧。可使用Keyence公司制的数位显微镜(digital microscope)VHX1000进行3D观测。
图6A和图6B是图5A～图5D的3D观察中所使用的样本的电极3的各部分的说明图。电极13具有多个开口14。在6mm×6mm的开口区域内，将直径φ为150μm的开口14配置为30×30的矩阵。开口14的间距P为200μm，相邻的开口14和开口14的间隔为50μm。
作为阴极的电极12使用ITO膜，作为阳极的电极13使用金属膜。电极12的厚度t1为30μm，电极13的厚度t2为30μm，高分子材料层11的厚度t3为500μm。
高分子材料层11采用如下方式形成，即，将己二酸二丁酯(DBA)以混合比变为80wt％的方式添加至PVC，并使其完全溶解于THF的溶剂从而成为凝胶溶液后，在电极12之上将凝胶溶液抛掷(cast)成具有500μm的厚度。作为可塑剂的DBA容易携带负离子，藉由电压的施加，可将聚合物凝胶吸引至阳极的开口14。在高分子材料层11之上配置电极13。
返回图5A～图5D，图5A中在无电压的施加的情况(V＝0V)下，高分子材料层11在开口14的内部处于平坦状态。图5B中，施加了600V的电压后，在开口14内观察到了一部分突起。图5C中，施加了700V的电压后，聚合物凝胶在开口14的整个范围内都变形为凸形形状，并从电极13的表面进行了突出。图5D中，施加了800V的电压后，高度继续增大，由此可获得相对于中心呈大致对称的凸形形状。
图7是根据图5A～图5D的3D图像将对角线上排列的3个连续的光散射体15的高度作为电压的施加的函数而进行了描绘的图。纵轴为从电极13的表面13s开始的高度，横轴为电极13的面内位置，1格(grid)为150μm。
当无电压的施加时(0V)，开口14的内部的聚合物凝胶的高度位置位于比－30μm还浅数μm的位置。其原因在于，电极3的自重导致高分子材料层11的表面稍微进入了开口14内。开口14内的聚合物凝胶的轮廓(profile)较为平坦。
当施加的电压为500V时，聚合物凝胶开始发生变形，开口14的中心附近(近傍)的聚合物凝胶的表面位置低于初始位置。其原因在于，正的开口14的边缘(edge)为正极，聚合物凝胶被吸引至开口14的侧壁并被向上拉引，导致开口的中央附近的聚合物凝胶的表面位置出现了下降。
当施加的电压为600V时，聚合物凝胶的一部分从开口14开始超过电极13的表面位置并进行了突出。突出从开口14的中央部分开始。
当施加的电压为700V时，聚合物凝胶的突出变得显着，变形为凸状。藉由施加800V的电压，可获得高度为40μm的凸形形状。由图7的轮廓(profile)可知，各光散射体的端面形状为均匀的形状。采用图4的结构，并藉由电压的施加，可获得均匀的微透镜阵列。
图8是基于图5A～图5D的电压的施加的微透镜阵列的动作原理的说明图。图8的(a)中，当施加的电压小于500V时，高分子材料层11在表面为平坦的状态下位于开口14的内部。此时的高分子材料层11的表面位置在高度方向(层叠方向)上低于电极13的表面13s。这里，施加的电压小于500V是指，根据所使用的高分子材料层11的弹性率、电极13的开口14的直径φ等所确定的电压等级，需留意的是，其仅为一例而已。
如图8的(b)所示，藉由使所施加的电压等级为600V，携带电子的聚合物凝胶可被吸引至阳极的电极13的开口14的端面。聚合物凝胶的变形的初期，被优先吸引至携带正电荷的开口14的端面，开口14的中央部分的聚合物凝胶低于电极13的表面13s的位置。参照图5A、图5B、及图7后可认为，聚合物凝胶从被吸引至开口14的周围的凹状态向凸状态进行迁移时的最初的突起是从开口14的中央部分开始生成的。
图8的(c)中，所施加的电压超过600V后，藉由聚合物凝胶的弹性，聚合物凝胶在开口14内被整体地向上按压。在开口14内被进行了压缩的量的聚合物凝胶从开口14进一步向上被按压，并从电极13的表面13s突出，由此可形成光散射体15。
需要说明的是，即使施加了800V，聚合物凝胶内流动的电流也为10μA以下，非常低，故可抑制发热量，并可长期使用。
图8的聚合物凝胶的变化发生在所有的开口14内。在高分子材料层11的组成(成分)完全均匀且所有的开口14完全相同的理想状态下，应可获得均匀形状的光散射体15的阵列。实际上，由于存在开口14的加工的偏差、高分子材料层11的内部组成(成分)的偏差等，如图7所示，光散射体15的形状也存在若干偏差，尽管如此，如图5B中所观察的那样，作为整体也可实现均匀的微透镜阵列100。
图9是对作为比较例的取代电极13而使用了剖面为圆形的金属配线的网状电极时的聚合物凝胶的变化进行了观察的3D图像。将直径为70μm的铜线编织成140μm的间隔的网状，藉此形成具有140μm×140μm的开口114的网状电极。在与图5A和图5B中所使用的相同的厚度为30μm的阴极之上，将使用了相同组成(成分)的聚合物凝胶的高分子材料层11涂敷成150μm的厚度，并在高分子材料层11之上配置网状电极。图9的(a)为无电压的施加的状态，图9的(b)与图5B同样，是向阴极和网状电极之间施加了800V的电压时的观察图像。在进行3D观察时，即使施加了800V的电压，在网状电极的开口114内也没有观察到突起。
图10是基于图9的3D图像对沿X－X’线而排列的开口内的高分子材料层11的高度进行了描绘的图。纵轴为从网状电极的表面开始的高度。网状电极由剖面为圆形的铜电线而形成，该电线的最高位置为0μm。
从图10可知，即使施加了800V的电压，也没有形成从网状电极的开口114突出于表面的突起。其原因可被认为是，实施方式的微透镜阵列100中所使用的电极13与高分子材料层11进行了面接触，然而，就编入了导电线的网状电极而言，在垂直剖面内，与高分子材料层11的接触是接近于点接触的状态。
需要说明的是，图10中无电压的施加的状态下的高度位置为－200μm的原因在于，在网状结构的导电线的交点处，导电线的厚度为2根导电线的厚度之和。网状的编织不一定均匀，一旦导电线之间存在间隙和/或产生形变，则交点位置处的深度位置也会发生若干变动。如果考虑到光学测定时光难以进入的深度方向上的误差(±20μm左右)，则图10所示的测定结果应为妥当的结果。
图11是图9的比较例的结构中施加了电压时的动作说明图。图11的(a)中，当施加的电压为0V时，高分子材料层11的表面为平坦面。高分子材料层11之上所配置的网状电极的导电线在切线方向上与高分子材料层11的表面进行了接触。
图11的(b)中，在施加了800V的电压的情况下，携带负电荷的聚合物凝胶以被吸引至阳极线(网状电极)的周围的方式进行流动。然而，开口114内并没有产生凝胶突起了那样的变形。其原因可被认为是，阳极线和高分子材料层11的接触为点接触，并没有获得可引起聚合物凝胶在开口114内被均匀地向上按压的变形那样的均匀的电压的施加。
在继续提高所施加的电压的情况(例如，提高至1000V以上的情况)下，聚合物凝胶在开口114内可能会发生突出，但电力消耗变大，并且也难以获得具有实施方式那样的均匀形状的光散射体15的排列的微透镜阵列。
图12是作为光学元件10的其他变形例的光学元件10B的结构示意图。图1A～图3的结构中，电极13具有开口14，在电压的施加下可使光散射体15从开口14突出。图12的结构中，电极13具有预定形状的非导电性区域19。非导电性区域19由电中性且可随高分子材料层11的变形而变形的透光材料而形成。
可变形的非导电性且透光的材料可为与高分子材料层11相同的材料，也可为不同的材料。在由与高分子材料层11不同的材料形成非导电性区域19的情况下，利用屈折率的不同，可对光的扩散进行控制。
非导电性区域19的平面形状可基于光学元件的使用目的、用途等适当地进行选择，可为圆形、椭圆形、多边形等。非导电性区域19例如可藉由如下方式形成，即，在电极13上预先形成预定形状的开口14，并将电性中立且可与高分子材料层11的变形一起进行变形的透光材料的层填充至开口内。
从图12的(a)的状态开始，如图12的(b)所示，向电极12和电极13之间施加电压后，高分子材料层11发生变形。随着高分子材料层11的变形，非导电性区域19也发生变形。藉由高分子材料层11的变形部18和非导电性区域19可形成光散射体15。
构成非导电性区域19的层的厚度并不一定要与电极13的厚度一致，可比电极13的厚度还薄。此外，非导电性区域19和高分子材料层11也并不一定要进行面接触，两者之间也可隔着空气层。在后者的情况下，电压的施加导致高分子材料层11发生变形进而与非导电性区域19接触后，随着高分子材料层11的变形，非导电性区域19也发生变形，由此可形成光散射体15。
图13是对实施方式的光学元件10的光扩散分布进行评价的测试装置的模式图。就光学元件10而言，阳极使用了形成有直径为150μm的开口的厚度为30μm的金属膜，阴极使用了厚度为150μm的ITO膜。作为夹在阳极和阴极之间的高分子材料层，使用可塑剂DBA的含有率为83％的PVC凝胶。PVC凝胶的厚度为150μm。将该三层结构的光学元件10保持在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的基膜上，然后藉由施加各种直流电压在阳极的表面上形成光散射体15。
光学元件10采用阴极的ITO膜位于激光光源侧且光散射体15朝向屏幕方向突出的方式而被进行了保持。使施加至电极的电压按照0V、600V、700V、800V的顺序进行变化。在各电压等级，使来自激光光源的红色平行光L入射至光学元件10，由此对光散射体15的聚光和扩散进行评价。如上所述，红色激光从光学元件10的透明阴极侧入射，并被光散射体15进行聚光。
光学元件10的光散射体15的直径为150μm，高度为0～40μm。在阳极的表面上形成光散射体15并具有聚光功能的情况下，其焦点位置非常接近光学元件10，肉眼难以对其进行观察。故，在超过了焦点的位置处配置屏幕，由此对经过了一次聚光后的光扩散进行观察。
图14是表示图13的测试装置的评价结果的图像。左上的图像是施加的电压为0V时的屏幕上的光扩散图像。右上的图像是施加的电压为600V时的屏幕上的光扩散图像。左下的图像是施加的电压为700V时的屏幕上的光扩散图像。右下的图像是施加的电压为800V时的屏幕上的光扩散图像。
当没有施加电压时(0V)，光学元件10的阳极面上没有形成光散射体15，从阴极的ITO膜入射的光直接透射过平坦的PVC凝胶层，并投射在屏幕上。光的扩散较小，在屏幕的中央处观察到了较亮的光斑。
当施加的电压为600V时，为PVC凝胶的变形的初期，即使开始了变形，但也还没达到具有聚光功能的凸形形状。故，从光学元件10的阴极侧入射的光基本上没有受到聚光的作用就投射在屏幕上，此时也观察到了与施加的电压为0V时类似的光斑。
当施加的电压为700V时，阳极的表面上形成了凸状的光散射体15。激光被光散射体15聚光后进行扩散，扩散光投射在屏幕上。在700V的电压的施加下，光散射体15的曲率半径较大，焦点距离较长，故屏幕位置上的光的扩散并不太显着。
当施加的电压为800V时，阳极的表面上形成高度更高的凸状的光散射体15。此时光散射体的曲率半径较小，焦点距离较短，在光学元件10的附近(近傍)结成焦点后进行扩散。在屏幕的位置处观察到了进行了较大扩散的光。
从这些光扩散分布可确认到，藉由对施加的电压进行调整，可改变光散射体15的焦点距离。实施方式的光学元件10可作为可变焦点透镜或可变形状透镜而使用。
图15是使用了实施方式的微透镜阵列100的摄像装置150的示意图。摄像装置150具有一具备多个光散射体15的排列的微透镜阵列100和一多个摄像元件被进行了排列的摄像元件阵列130。摄像元件由CCD(charge coupled device)、CMOS(complementary metaloxidesemiconductor)传感器等形成。与摄像元件的排列相对应地，还可配置三色滤色镜131。该例中，交互配置了红(R)、绿(G)、蓝(B)滤色镜131R、131G、131B。
图16是使用了实施方式的微透镜阵列100的照明装置250的模式图。照明装置250例如具有LED灯等的光源230和配置在光源230的输出侧的前面的微透镜阵列100。藉由配置微透镜阵列100，可控制光扩散，由此可在保持较高的辉度的状态下将扩散光变换为平行光。此外，藉由在微小的发光元件的输出面的附近(近傍)配置实施方式的光学元件或具有多个光散射体15的微透镜阵列100，还可应用于显微镜用、产业用等的照明装置。
微透镜阵列100可被形成为1mm以下的薄型，并可与阳极和阴极一起进行透明化，故，除了可应用于超薄型相机、头戴式显示器(HMD)、微透镜阵列(MLA)片等之外，还可应用于内窥镜镜系统等的医疗领域。此外，具有单一光散射体15的光学元件10在医疗、图像形成领域也可应用于光扩散片、透镜片等。
＜高分子材料的构成＞
如上所述，就实施方式的光学元件和微透镜阵列而言，不使用复杂的机构就可进行电压的接通(ON)/切断(OFF)控制或电压等级的调整，据此，可生成具有各种配向分布的光散射体。所施加的电压优选为较低。故，藉由对光学元件和微透镜阵列中所使用的高分子材料的组成(成分)进行精心设计，可降低所施加的电压。
具体而言，藉由在高分子材料层11中所使用的凝胶状的高分子材料(聚合物凝胶)中添加满足预定条件的离子液体，可降低光学元件10或微透镜阵列100的驱动电压。藉由离子液体的添加，还可提高高分子材料的变形效率。
离子液体为由阳离子(带正电荷的离子)和阴离子(带负电荷的离子)构成的盐，指的是25℃下的液体。预定条件之一为，离子液体在25℃下具有一定值以上的阴离子(负离子)迁移数(輸率(transport number))。关于该条件，将在后面进行详述。
高分子材料如上所述为聚乙烯基化乙烯基(PVC：polyvinyl
chloride)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈、硅橡胶等。优选的构成例中，采用相对于所使用的波长为透明的高分子或树脂材料。
相对于这样的高分子材料的离子液体的重量比例为0.2wt％以上且
1.5wt％以下，优选为0.3wt％以上且1.0wt％以下。当高分子材料的重量为1(或100％)时，藉由混合该重量比例的离子液体，可降低光学元件或微透镜阵列的驱动电压。其根据(evidence)将在后面进行叙述。
可向聚合物凝胶添加适当的可塑剂，还可使其溶解于溶剂。在使用可塑剂的情况下，可使用己二酸二丁酯(DBA：dibutyl adipate)、己二酸二乙酯(DEA：diethyl adipate)、癸二酸二乙酯(DES：diethyl sebacate)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP：dioctyl phthalate)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP：diethyl phthalate)等。作为溶剂，可使用四氢呋喃(THF)等的醚系溶剂。
添加了离子液体的高分子材料可应用于图1A～图2的光学元件10、图3的光学元件10A、图12的光学元件10B、及图4的微透镜阵列100中的任一者。如以下所详细叙述地，藉由向高分子材料添加预定条件的离子液体，可使高分子材料层11的驱动电压降低至200V以下，优选降低至150V以下。
图17是添加了各种离子液体时的聚合物凝胶的电压响应特性的示意图。准备使重量平均分子量为230000的PVC溶解于四氢呋喃(THF)的溶剂的聚合物凝胶，并添加各种离子液体，由此制作多个种类的样本。将各样本如图1A～图1C和图2所示那样夹在电极12和电极13之间，并藉由改变所施加的电压对峰高h的电压依存性进行了测定。作为比较例，使用没有添加离子液体的聚合物凝胶，并同样地对峰高的电压依存性进行了测定。这里，言及峰高时是指，从电极13的表面13s开始的高度h为最高的部分的值。
在作为下部电极的电极12之上涂敷厚度为300μm的样本和比较例的聚合物凝胶。在聚合物凝胶之上，作为上部的电极13，配置形成有直径为100μm的孔的厚度为20μm的金属薄膜。使施加至电极12和电极13之间的电压在0V至400V之间进行变化，由此对从电极13突出的光散射体15的峰高h进行了测定。
线A表示作为离子液体添加了1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(EMI-BF4)的样本A的峰高的电压依存性。相对于PVC的EMI－BF4的重量比例为0.5wt％。EMI为阳离子，BF4为阴离子。
线B表示作为离子液体添加了1-辛基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(OMI-BF4)的样本B的峰高的电压依存性。相对于PVC的OMI－BF4的重量比例为0.5wt％。OMI是阳离子，BF4是阴离子。
线C表示作为离子液体添加了1-乙基-3-甲基咪唑二氰胺(EMI-DCA)的样本C的峰高的电压依存性。相对于PVC的EMI－DCA的重量比例为0.5wt％。EMI为阳离子，DCA(C2N3)为阴离子。
线D表示作为离子液体添加了四丁基四氟硼酸鏻(TBP－BF4)的样本D的峰高的电压依存性。相对于PVC的TBP－BF4的重量比例为0.1wt％。TBP是阳离子，BF4是阴离子。
线E表示作为离子液体添加了四丁基四氟硼酸鏻(TBP－BF4)的样本E的峰高的电压依存性。离子液体的种类与样本D相同，但相对于PVC的TBP－BF4的重量比例为0.5wt％。TBP为阳离子，BF4为阴离子。
线F表示作为离子液体添加了1-乙基-3-甲基咪唑鎓三氟甲磺酰亚胺(EMI－TFSI)的样本F的峰高的电压依存性。相对于PVC的EMI－TFSI的重量比例为0.5wt％。EMI是阳离子，TFSI是阴离子。
线G表示作为离子液体添加了四丁基鏻甲磺酸(TBP－MES)的样本G的峰高的电压依存性。相对于PVC的TBP－MES的重量比例为
0.5wt％。TBP为阳离子，MES为阴离子。
线W表示作为比较例的没有添加离子液体的样本W的PVC聚合物凝胶的峰高的电压依存性。
由图17的测定结果可知，即使在不添加离子液体的情况下，藉由使用发生电介质极化(dielectric polarization)的聚合物凝胶，电压的施加也可导致聚合物凝胶发生变形。在没有添加离子液体的比较例的聚合物凝胶W中，相对于施加的电压，光散射体15的高度基本上呈线性增大。然而，为了使样本W从电极113的表面13s开始突出至20μm的高度，需要400V的电压。
相对于此，就作为离子液体添加了0.5wt％的EMI－BF4的样本A和添加了0.5wt％的OMI－BF4的样本B而言，藉由100V以下的电压的施加，就可将高分子材料层11驱动至20μm以上的高度。特别地，样本A藉由50V的电压的施加可位移至20μm的高度，藉由200V的电压的施加可位移至差不多40μm的高度。样本B也一样，藉由100V的电压的施加可位移至25μm的高度，藉由200V的电压的施加可位移至30μm的高度。
就添加了0.5wt％的EMI－DCA的样本C而言，与没有添加离子液体的样本W相比，藉由大约一半的电压(210～220V)的施加就可获得相同的20μm的峰高，极大地提高了变形效率。
就添加了0.1wt％的TBP－BF4的样本D而言，藉由50V的电压的施加，可使光散射体15从电极13的表面13s突出，但即使提高了电压，峰高也还是小于10μm，在50V至400V的范围内，峰高的变化较小。样本D中，难以藉由电压的控制来高精度地调整光散射体115的高度。
就添加了0.5wt％的TBP－BF4的样本E、添加了0.5wt％的EMI－TFSI的样本F、及添加了0.5wt％的TBP－MES的样本G而言，即使施加了400V的电压，也无法使光散射体15从电极13的表面13s突出。
根据图17的测定结果可认为，离子液体的种类(即，物性)和添加量中的至少一者起到了使高分子材料层11的驱动电压的降低的作用。
＜聚合物凝胶的位移和离子液体的物性的关系＞
图18是聚合物凝胶的位移和离子液体的物性的关系的示意图。作为离子液体，除了图17的样本A～G之外，还对添加了1-乙基-3-甲基咪唑氟磺酰亚胺(EMI－FSI)的样本H的物性也一起进行了测定。
添加了各种离子液体的样本A～H中，位移为正者示出了，藉由电压的施加，聚合物凝胶从电极13的表面13s突出，从而可形成光散射体15。就位移为负者而言，即使施加了电压，聚合物凝胶也没有从电极13的表面13s突出。
作为各离子液体的物性，对导电率、电位窗的大小、25℃下的负离子的扩散系数和迁移数进行了测定。所使用的离子液体中，存在25℃下为固体的离子液体，故针对加热至80℃并溶融了的离子液体，测定了80℃下的负离子的扩散系数和迁移数。
首先对上述参数中的导电率进行探讨。样本C与样本A、B相比，导电率小了2位，但添加了样本C的聚合物凝胶进行了正位移。与此相对地，样本H的导电率远大于样本C，但聚合物凝胶并没有发生正位移。故可认为，离子液体的导电率与聚合物凝胶的变形效率没有直接关系。
电位窗是指，图2的系统中可保持电气化学稳定性的电位区域。电位窗的面积越大(数值越大)，系统电气化学稳定的范围越大。尽管样本A和样本F的电位窗具有相同的面积，但样本A的聚合物凝胶进行了正位移，而样本F的聚合物凝胶却没有获得正位移。故可认为，离子液体的电位窗的面积也与聚合物凝胶的变形效率没有直接关系。
接下来，对25℃下的阴离子(负离子)的扩散系数和迁移数进行探讨。就离子液体中所含的正负离子的扩散系数而言，使用作为测定机器的固体NMR(Varian公司制的VNMRSystem)进行了测定。测定步骤为，向毛细管注入离子液体，并安装在装置上。在预定温度(此情况下为25℃和80℃)下对相对于磁场的变化的信号强度进行了计测，并使用Stokes-Einstein公式计算了正负离子的扩散系数。
负离子的迁移数表示当使电流在离子液体中流动时，阴离子相对于全电流所负担的电流的比例。负离子的迁移数被计算为，负离子的相对于所述求得的负离子的扩散系数和正离子的扩散系数的总和的扩散系数的比(Danion/(Dcation+Danion))。
样本A、B、C、F、H中使用的离子液体在25℃下为液体，根据液体层析(Chromatography)的测定结果，对各离子液体的负离子的扩散系数和迁移数进行了计算。就获得了正位移的样本A、B、C而言，25℃下的离子液体的负离子的迁移数都为0.4以上。相对于此，没有获得正位移的样本F和H中使用的离子液体的25℃下的负离子的迁移数小于0.4。由此可认为，室温下的负离子的迁移数对聚合物凝胶的变形效率产生了影响。
需要说明的是，获得了正位移的样本D中添加的离子液体TBP－BF4在所使用的液体层析的加热可能温度(80℃)下没有发生溶融，故无法对扩散系数进行测定。
没有获得正位移的样本G中添加的离子液体TBP－MES在25℃下也为固体，故也不能对扩散系数进行测定。将该离子液体加热至80℃后发生了溶融，此时对负离子的扩散系数和迁移数进行了计算，可知迁移数为0.6。
由图18的结果可知，作为高分子材料层11中添加的离子液体的特性，25℃下的负离子的迁移数优选为0.4以上。
从图17和图18可推定，离子液体的阴离子的大小(分子量)较小者有助于提高聚合物凝胶的变形效率。另一方面，可认为离子液体的阳离子的大小对变形效率的帮助并不大。然而，样本D的变形效率不足，故存在某些种类的阳离子会对阴极的劣化产生影响的可能性。对此，将参照图21在后面进行详述。
需要说明的是，样本G中使用的离子液体的阴离子大小和阳离子大小都为中等程度，但离子液体在25℃下为固体，故可认为，即使藉由搅拌而分散在了聚合物凝胶中，对凝胶的变形效率的帮助也不大。
由所述可知，除了BF4 ―和DCA之外，作为阴离子，还可使用离子大小较小的Cl－和Br―。此外，作为阳离子，藉由选择不会对阴极的劣化产生影响的阳离子，可使用各种离子液体。例如，可将Li－BF4 ―使用为离子液体。
＜离子液体的添加量和聚合物凝胶的位移的关系＞
图19是离子液体的添加量和聚合物凝胶的位移的关系的示意图。横轴是相对于聚合物凝胶的高分子材料的离子液体的含有量(wt％)，纵轴是位移的峰高。
作为高分子材料，使用了分子量为230000的PVC，作为离子液体使用了样本A的EMI－BF4。使EMI－BF4的添加量在0wt％至5.0wt％的范围内进行了变化。此外，使所施加的电压按照0V、50V、100V、200V、400V的顺序进行了变化。
与所施加的电压等级无关地，在离子液体的添加量为0.2wt％～1.5wt％的范围内，获得了正位移。此外，在0.3wt％～1.0wt％的范围内，位移为最大。藉由该范围的离子液体的添加，在100V以下的电压的施加下，电极13的表面13s上可形成光散射体15。当离子液体的添加量为5.0wt％时，会发生即使停止施加电压，变形也不会返回原状的记忆现象。
由图19可知，相对于高分子的离子液体的重量比率优选为0.2wt％～1.5wt％，较佳为0.3wt％～1.0wt％。这也与图17的结果一致。
图20是按照离子液体的添加量对藉由向高分子材料层11施加电压而形成的光散射体15的光扩散分布的评价结果进行表示的图。作为离子液体使用了EMI－BF4，并藉由改变了EMI－BF4的添加量的高分子材料层11制作了图2的样本10。高分子材料层11中，作为聚合物凝胶包含PVC，作为可塑剂包含己二酸二丁酯(DBA)。相对于PVC和DBA的总量的DBA的含有比例为83wt％。
由厚度为150μm的ITO形成作为阴极的电极12，并向夹在电极12和电极13之间的高分子材料层11施加电压，由此形成了光散射体15。与图13同样地，在由ITO形成的电极12的一侧配置激光器(laser)，在形成光散射体15的一侧配置屏幕。从电极12的背面侧使红色平行光的激光入射至样本10，并对屏幕上的光扩散状态进行了观察。
屏幕在光散射体15的光射出侧被配置在比光散射体15的焦点还远的位置。在屏幕上，对在光散射体15的焦点处被进行了一次聚光后的光扩散进行了观察。其原因在于，光学元件10的光散射体15的直径为100μm，高度为0～40μm左右，很小，焦点位置非常接近光学元件10，肉眼难以进行观察。藉由对超过了光散射体15的焦点的位置处的光扩散进行观察，可对聚光状态进行评价。
没有添加离子液体的样本(记为“w/o IL”)中，即使施加了200V的电压，也不会形成从电极13的表面突出的光散射体15。从光学元件10的背面入射的红色平行光不发生聚光，仍以平行光的方式穿过光学元件10，并与所施加的电压的等级无关地，在屏幕上形成了相同大小的光斑(spot)。
在添加了0.05wt％的EMI－BF4的样本中，藉由施加100V的电压，电极13的表面的聚合物凝胶仅膨胀了一点，聚光功能不足，屏幕位置处基本上维持了平行光的斑点。藉由施加200V的电压，可形成峰高为10μm左右的(曲率较缓的)光散射体15。在光散射体15的焦点位置处进行了一次聚光后的光进行扩散，并进行蔓延，屏幕上没有出现光斑。
在添加了0.5wt％的EMI－BF4的样本中，藉由施加50V的电压，在电极13的表面上可形成光散射体15，在屏幕位置处观察到了聚光后开始进行扩散的光。当施加100V的电压和200V的电压时，与施加50V时相比，峰高较大，即，在电极13的表面上形成了曲率较陡的光散射体15。从光学单元的背侧入射的光被聚光后进行了较大的扩散，在屏幕位置处观察不到光斑。这些评价结果与图19的测定结果一致。
由图20的光扩散分布可确认到，藉由对所施加的电压进行调整，可改变光散射体15的焦点距离。实施方式的光学元件10可作为焦点可变透镜或形状可变透镜来使用。
＜离子液体(阳离子)对阴极劣化的影响＞
图21是表示离子液体的对阴极劣化的影响的示意图。作为试验用的样本，在金属基板上涂敷了添加有各种离子液体的PVC凝胶，并在PVC凝胶之上作为相对的电极而配置了ITO电极。
涂敷的PVC凝胶的种类为样本A(包含0.5wt％的EMI－BF4)、样本B(包含0.5wt％的OMI－BF4)、样本C(包含0.5wt％的EMI－DCA)、样本D(包含0.1wt％的TBP－BF4)、样本H(包含0.5wt％的EMI－FSI)、及样本G(包含0.5wt％的TBP－MES)的6个种类。其中，图18中获得了正位移的样本为样本A～D。就样本D而言，在使离子液体的重量比例与其他样本相同，即为0.5wt％的情况下，并没有获得位移，故其为使添加量减少至0.1wt％的样本。
将金属基板作为正极，将ITO作为负极，一边对施加至PVC凝胶的电压的等级进行改变，一边从ITO侧对电极的表面状态进行观察。
就没有位移效果的样本G而言，在50V这样低的电压的施加下观察到了ITO(阴极)的劣化。此外，即使是样本D，也观察到了电压的施加所引起的ITO电极的劣化。其原因可被认为是，阳离子对ITO电极的劣化产生了影响。相对于此，在位移效果较高的样本A～C中，即使提高了所施加的电压，也没有观察到ITO电极的劣化。
基于图17～图21的考察可知，藉由添加25℃下的负离子的迁移数为0.4以上的离子液体，与没有添加离子液体的聚合物凝胶相比，施加较低的电压即可获得较大的变形。特别地，如样本A和样本B那样，如果使用阴离子大小较小的离子液体，则在100V以下的电压范围内可较大地改变峰高，故可容易地进行光散射体15的控制。即，根据所施加的电压的等级，可使光散射体15出现(呈现)，并可对其高度进行调整。在这些样本的情况下，当进行光学元件10的驱动时，对阴极的不良影响也较少。
添加了离子液体的高分子材料如上所述可应用于图4的微透镜阵列100。此情况下，藉由向电极12和电极13之间施加200V以下的电压，可在作为阳极的电极13的表面13s上形成光散射体15的排列。基于所添加的离子液体的种类，藉由100V以下的电压的施加，可形成20μm以上的高度的光散射体15的排列。
使用添加了离子液体的高分子材料层11，可形成直径为100μm、中心间距为150μm的光散射体15的排列。此时，相邻2个光散射体15的间隔可设定为50μm。就微透镜阵列100而言，是利用在膜状的电极13上所形成的微米级的开口和聚合物凝胶的电压位移特性而形成的，故可在电极13的表面13s上排列均匀的凸形形状的光散射体15。基于电极12和电极13之间所施加的200V以下的电压的等级，可使光散射体15的排列出现、和/或、可对光散射体15的高度进行调整。
在使用添加了离子液体的高分子材料层11的情况下，取代由单层导电层构成微透镜阵列的电极13，可藉由导电膜对如图3所示的形成有预定开口的树脂等的绝缘片的两个表面和开口内进行被覆(覆盖)。或者，如图12所示，取代开口，可将能随高分子材料层11的位移而变形的透光非导电区域设置在电极13上。
以上尽管根据特定的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限定于所述构成例。在微透镜阵列100中，光散射体15的排列并不限定于矩阵状排列，也可交替地进行排列。或者，还可将电极13的开口14的形状设计为六边形，从而进行更细密的配置。
实施方式的光学元件10、10A、10B和图7的微透镜阵列100可扩张至两个表面上都具有光散射体15的结构。例如，将阴极即电极12使用为共同电极，在电极12的两个表面上配置高分子材料层11，并由作为阳极的2个电极13对其进行夹持，此时，藉由电压的施加，可在光学元件或微透镜阵列片的两个表面上生成光散射体15。另外，藉由使配置于中间的电极12为透明电极，还可形成两侧为都凸的透镜单元。
实施方式的光学元件和微透镜阵列无需使用复杂的机构即可生成具有各种配向分布的光散射体。尤其是藉由使用添加了离子液体的高分子材料层，还可降低驱动电压，并可藉由该降低了的驱动电压来高效地生成光散射体。
本申请主张基于2017年12月28日向日本国专利厅申请的专利申请第2017－254351号和2018年12月26日向日本专利厅申请的专利申请第2018－243598号的优先权，并将其内容全部援引于此。
〔符号说明〕
10、10A、10B 光学元件
11 高分子材料层
12 电极(第1电极层)
13、13A 电极(第2电极层)
14 开口
15 光散射体
16 绝缘体
17 导电膜
18 变形部
19 非导电性区域
100 微透镜阵列
130 摄像元件阵列
131R、131G、131B 滤色镜(color filter)
150 摄像装置
250 照明装置

Claims (19)

1.一种光学元件，具有：
第1电极层；
第2电极层；及
高分子材料层，配置在所述第1电极层和所述第2电极层之间，
其中，在电压的施加下，所述高分子材料层发生变形，从而在所述光学元件的表面上形成光散射体。
2.如权利要求1所述的光学元件，其中，
所述第2电极层具有开口，
在所述电压的施加下，所述光散射体从所述开口突出于所述第2电极层的表面。
3.如权利要求1所述的光学元件，其中，
所述第2电极层具有预定形状的非导电区域，
所述非导电区域由电中性且随所述高分子材料层的变形而变形的透光材料形成，
在所述电压的施加下，所述高分子材料层和所述非导电区域突出于所述第2电极层的表面，从而形成所述光散射体。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的光学元件，其中，
所述第2电极层与所述高分子材料层面接触。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的光学元件，其中，
所述光散射体为凸形形状。
6.如权利要求1至5中的任一项所述的光学元件，其中，
所述第2电极层为阳极层，所述第1电极层为阴极层。
7.如权利要求1或2所述的光学元件，其中，
所述第2电极层由金属材料形成。
8.如权利要求1或2所述的光学元件，其中，
所述第2电极层为由导电膜覆盖绝缘体的结构。
9.如权利要求1至8中的任一项所述的光学元件，其中，
所述第1电极层和所述第2电极层中的至少一者为透明电极层。
10.如权利要求1至9中的任一项所述的光学元件，其中，
所述高分子材料层的凝胶状高分子材料中添加有25℃下的负离子的迁移数为0.4以上的离子液体。
11.如权利要求10所述的光学元件，其中，
所述离子液体相对于所述高分子材料的重量比率为0.2wt％以上且1.5wt％以下。
12.一种微透镜阵列，具有：
第1电极层；
第2电极层；及
高分子材料层，配置在所述第1电极层和所述第2电极层之间，
其中，在电压的施加下，所述第2电极层的表面上具有多个光散射体的排列。
13.如权利要求12所述的微透镜阵列，其中，
所述高分子材料层的凝胶状高分子材料中添加有25℃下的负离子的迁移数为0.4以上的离子液体。
14.一种摄像装置，具有：
如权利要求12或13所述的微透镜阵列；及
与所述微透镜阵列相对配置的摄像元件阵列。
15.一种照明装置，具有：
如权利要求12或13所述的微透镜阵列；及
光源。
16.一种光学元件的制作方法，包括：
在第1电极层之上形成高分子材料层的步骤；
在所述高分子材料层之上配置第2电极层的步骤；及
向所述第1电极层和所述第2电极层之间施加电压，使所述高分子材料层变形，并使所述高分子材料层的一部分突出于所述第2电极层的表面，从而形成光散射体的步骤。
17.如权利要求16所述的光学元件的制作方法，其中，
预先在所述第2电极层上形成预定的开口，
藉由所述电压的施加，使所述高分子材料层的一部分从所述开口突出。
18.如权利要求16所述的光学元件的制作方法，其中，
在所述第2电极层上，由电中性且可随所述高分子材料层的变形而变形的透光材料形成预定形状的非导电区域，
藉由所述电压的施加，使所述高分子材料层和所述非导电区域变形，从而在所述第2电极层的表面上形成所述光散射体。
19.如权利要求16至18中的任一项所述的光学元件的制作方法，其中，
所述高分子材料层的凝胶状高分子材料中添加有25℃下的负离子的迁移数为0.4以上的离子液体。
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