JPS60114804A - Optical element - Google Patents

Optical element

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Publication number
JPS60114804A
JPS60114804A JP22260983A JP22260983A JPS60114804A JP S60114804 A JPS60114804 A JP S60114804A JP 22260983 A JP22260983 A JP 22260983A JP 22260983 A JP22260983 A JP 22260983A JP S60114804 A JPS60114804 A JP S60114804A
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JP
Japan
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elastic body
opening
elastic
optical element
elastic member
Prior art date
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Pending
Application number
JP22260983A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Imataki
今滝 寛之
Takashi Serizawa
芹沢 高
Masayuki Usui
臼井 正幸
Takeshi Baba
健 馬場
Hiroyasu Nose
博康 能瀬
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Publication of JPS60114804A publication Critical patent/JPS60114804A/en
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/12Fluid-filled or evacuated lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lens Barrels (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a lens widely variable in focal distance with a simple structure by forming on the optical surface of an elastic member another elastic thin layer having elasticity higher than said elastic member. CONSTITUTION:A mixture obtained by adding a catalyst to a silicone rubber is placed in a cylindrical vessel 29 made of brass having a transparent glass plate 28 to form a transparent elastic member 30. An aluminum plate 31 having a circular opening 32 is placed on this member 30, and it can be pressed with a threaded pressing ring 33 engaged with the threaded cylinder surface of the vessel 29. The plate 31 can be moved up and down by rotating the ring 33 to protrude and intrude the transparent elastic member 30 at the opening 32 of the plate 31. Then, a mixture of another silicone rubber contg. a catalyst is dropped on the surface of the hardened elastic member 30 and hardened in a horizontal state.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はカメラ、ビデオ等の光学機器や光通信、レーザ
ーディスクをはじめとするエレクトロオプテイクス機器
に用いられる光学素子に関し、特に光学表面形状を変化
させることにより、焦点距離を変化させうるような可変
焦点光学素子に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to an optical element used in optical equipment such as cameras and videos, and electro-optical equipment such as optical communications and laser discs. This invention relates to a variable focus optical element that can change the focal length.

従来、可変焦点レンズとしては、特開昭55−3685
7に見られる様な弾性体の容器に液体をつめその液圧で
その形状を変化せしめるものや、特開昭56−1104
03、特開昭58−85415のように圧電体を使用し
たものが提案されている。
Conventionally, as a variable focus lens, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-3685
7, in which a liquid is filled in an elastic container and its shape is changed by the pressure of the liquid, and JP-A-56-1104.
03 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-85415, a device using a piezoelectric material has been proposed.

しかし、前者の所謂、液体レンズは、液溜めや加圧装置
などが必要で素子のコンパクト化に問題があり、後者は
、その可変量があまシ大きくとれない欠点を有する。
However, the former so-called liquid lens requires a liquid reservoir, a pressurizing device, etc., and has a problem in making the element compact, while the latter has the disadvantage that its variable amount cannot be made very large.

本発明の目的は、上述の如き欠点を解決し、焦点距離の
変化量が大きく、構成が簡単な可変焦点レンズを提供す
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks and provide a variable focus lens that has a large change in focal length and is simple in construction.

本発明による光学素子は、弾性体および該弾性体を突出
又は沈降させて光学表面を変形できる開口を有する部材
からなることを特徴とするものである。即ち、本発明に
よる光学素子は、塊状の弾性体自体を部材の開口から凸
状に突出又は凹状に沈降させることによって、その開口
部での弾性体が形成する光学表面を変形して、所望の光
学特性、例えば焦点距離を得ることができるものである
The optical element according to the present invention is characterized by comprising a member having an elastic body and an opening that allows the elastic body to protrude or sink to deform the optical surface. That is, the optical element according to the present invention deforms the optical surface formed by the elastic body at the opening by causing the bulk elastic body itself to protrude convexly or sink concavely from the opening of the member, thereby forming a desired shape. It is possible to obtain optical properties such as focal length.

従って弾性体に対して外力を印加するだけで、あるいは
、弾性体の体積変化をさせるだけで光学表面を可逆的に
変化させて、所望の光学特性が得られるため、光学素子
の構成や制御が極めて容易で、且2光学表面の形状変化
に暴く光学特性の変化のため光学特性の変化率を極めて
大きく設定することができる。
Therefore, by simply applying an external force to the elastic body or changing the volume of the elastic body, the optical surface can be reversibly changed and the desired optical properties can be obtained, making it easy to configure and control the optical element. This is extremely easy, and the rate of change in the optical properties can be set extremely large because the optical properties change due to changes in the shape of the two optical surfaces.

本発明に用いる弾性体としては物体に力を加えると変形
を起し、加えた力があまシ大きくない限シ(弾性限界内
で)、力を取ル去ると変形も元にもどる性質(弾性)を
有するものを用いることができる。
The elastic body used in the present invention has the property of causing deformation when a force is applied to the object, and as long as the applied force is not too large (within the elastic limit), the deformation returns to its original state when the force is removed (elasticity). ) can be used.

通常の固体では、その弾性限界内での最大ひずみ(限界
ひずみ)は1%程度である。また、加硫された弾性ゴム
では、弾性限界が非常に太き(そ9限界ひずみは100
0%近くになる。
In a normal solid, the maximum strain (critical strain) within its elastic limit is about 1%. In addition, vulcanized elastic rubber has a very large elastic limit (the limit strain is 100
It will be close to 0%.

本発明による光学素子においては、形成しようとする光
学素子の特性に応じた弾性率のものが適宜使用されるが
、一般に大きい弾性変形を容易に得るため、或いは変形
後の状態が光学的にょシ均質になるようにするため弾性
率が小さいものが好ましい。
In the optical element according to the present invention, an elastic modulus depending on the characteristics of the optical element to be formed is appropriately used, but in general, it is necessary to easily obtain large elastic deformation or to ensure that the state after deformation is optically accurate. In order to make it homogeneous, it is preferable to use a material with a small elastic modulus.

なお、弾性率(G)はG−ρ/r(P一応力、r=弾性
ひずみ)として表わされる。また、小さい応力で大変形
を生じるような弾性は高弾性またはゴム弾性と呼ばれ、
従って本発明では特にこの種の弾性体が好ましく利用で
きることになる。
Note that the elastic modulus (G) is expressed as G-ρ/r (P-stress, r=elastic strain). Elasticity that causes large deformation with small stress is called high elasticity or rubber elasticity.
Therefore, in the present invention, this type of elastic body can be particularly preferably used.

このようなゴム弾性体としては一般に゛ゴム”と知られ
ている天然ゴムや、スチレンブタジェンゴム(SBR)
、ブタジェンゴム(BR)、インプレゴム(IR)、エ
チレンプロピレンゴム(EPM。
Such rubber elastic bodies include natural rubber, commonly known as "rubber", and styrene-butadiene rubber (SBR).
, butadiene rubber (BR), impre rubber (IR), ethylene propylene rubber (EPM).

EPDM)、ブチルゴム(IIR)、クロロプレンゴム
(CR)アクリロニトリル−ブタジェンゴム(NBR)
、ウレタンゴム(U)、シリコーンゴム(Si)、ふっ
素ゴム(FPM) 、多iM化ゴム(T)、ポリエーテ
ルゴム(POR,、CHR,CHC)などの合成ゴムを
挙げることができる。これらはいずれも室温でゴム状態
を示す。しかし、一般に高分子物質は分子のブラウン運
動の程度によって、ガラス状態、ゴム状態又は溶融状態
のいずれかをとる0従って、光学素子の使用温度におい
てゴム状態を示す高分子物質は広く本発明の弾性体とし
て利用できる。ゴム状態における弾性率は、主にその弾
性体を構成している高分子鎖の架橋状態によって決定さ
れ、従つて、例えば、天然ゴムにおjける加硫は弾性率
を決める処理に他ならない。
EPDM), butyl rubber (IIR), chloroprene rubber (CR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR)
, urethane rubber (U), silicone rubber (Si), fluororubber (FPM), multi-iM rubber (T), polyether rubber (POR, CHR, CHC) and other synthetic rubbers. All of these exhibit a rubbery state at room temperature. However, in general, polymeric substances take either a glassy state, a rubbery state, or a molten state depending on the degree of Brownian motion of the molecules. Therefore, polymeric substances that exhibit a rubbery state at the operating temperature of optical elements are widely used in the elasticity of the present invention. It can be used as a body. The elastic modulus in the rubber state is mainly determined by the crosslinking state of the polymer chains that make up the elastic body, and therefore, for example, vulcanization of natural rubber is nothing but a process that determines the elastic modulus.

本発明では使用する弾性体としては、小さい応力で大き
な変形を得る事が望ましく、その為の架橋状態の調整は
重要である。
In the present invention, it is desirable that the elastic body used be capable of large deformation with small stress, and for this purpose, adjustment of the crosslinking state is important.

しかしなが疏、弾性率の減少(小さい応力で大きな変形
を示すようになる傾向)は、他方で強度の低下を招くた
め、形成しようとする光学素子の目的に応じた強度を保
てるように、使用する弾性体を適宜選択することが必要
である。又、その弾性率の測定も、光学素子の使用形態
による応力の種類に応じて、例えば、引張シ、曲げ、圧
縮などの方法から選んで行われる。
However, a decrease in the elastic modulus (a tendency to show large deformation with small stress) also leads to a decrease in strength, so in order to maintain the strength suitable for the purpose of the optical element to be formed, It is necessary to appropriately select the elastic body to be used. The elastic modulus is also measured by, for example, tensile, bending, or compression methods, depending on the type of stress depending on the usage of the optical element.

本発明に用いる弾性体としては、通常の固体での弾性率
10” 〜1013dyne/c++I よシも小すく
、コム弾性体の108dyne/c+d以下が適当で、
好ましくはI Q6dyne/crl以下、特に好まし
くは5 X 105dyne/忌以下であシ、下限は弾
性体が光学素子を構成する場合に、通常の液体とは異な
シ、こほれない性状の弾性体であれば小さい程好ましい
。なお、光学素子は、多くの場合室温で用いられるが、
特に高温又は低温で用いられる場合もあるので、上記の
弾性率の範囲は光学素子の使用温度におけるものである
The elastic body used in the present invention preferably has an elastic modulus of 10" to 1013 dyne/c++I for a normal solid, and 108 dyne/c+d or less for a comb elastic body,
Preferably it is less than IQ6 dyne/crl, particularly preferably less than 5 x 105 dyne/crl, and the lower limit is when the elastic body constitutes an optical element, it is different from a normal liquid and the elastic body has a non-fragile property. The smaller the size, the better. Note that optical elements are often used at room temperature,
In particular, since the optical element may be used at high or low temperatures, the above range of elastic modulus is at the operating temperature of the optical element.

弾性体の硬さ、軟さけある程度その弾性に依存する。J
 I SK6301で°は試料表面にスプリングにより
微小なひずみを与え、その針入度によりゴムの硬質を評
価する方法が規定されており、簡便に知ることが出来る
The hardness and softening of an elastic body depend on its elasticity. J
ISK6301 stipulates a method of applying a minute strain to the surface of a sample using a spring and evaluating the hardness of rubber based on the degree of penetration, and can be easily determined.

しかしながら、弾性率が10’ dyn /d以下と低
い値になると上述の方法では、測定が出来ずその場合に
はJISK2808による1/4インチミクロ稠度計を
用いてその針入度で評価する。
However, if the elastic modulus is as low as 10' dyn/d or less, measurement cannot be performed using the above method, and in that case, the penetration is evaluated using a 1/4 inch micro-consistency meter according to JIS K2808.

又、弾性率が小さい場合、その測定方法として゛引張り
一伸び”では測定が困難なので圧縮(5チ変形)により
その値をめ、先の針入度との対応をめることができる。
In addition, when the elastic modulus is small, it is difficult to measure it by ``tensile and elongation'', so the value can be determined by compression (5-inch deformation) and the correspondence with the penetration of the tip can be determined.

ゴム弾性体は従来知られている加硫(橋かけ)によるも
のの他にエチレン−酢酸ビニル共重合体やA−B−A型
ブタジェン−スチレンブロック共重合体などのように加
硫を必要としないもの、又鎖状高分子などを適当(橋か
け点間の分子鎖長を制御)にゲル化する事によって得る
ことが出来る。
Rubber elastic materials do not require vulcanization, such as ethylene-vinyl acetate copolymers and A-B-A type butadiene-styrene block copolymers, in addition to the conventional vulcanization (crosslinking) method. It can be obtained by appropriately gelling a substance or a chain polymer by controlling the molecular chain length between the bridge points.

これらはいずれもその架橋状態、ブロック共重合体に於
る分子の組合せ、ゲル状態などを調節しながらその弾性
率の制御が行われる。
In all of these, the elastic modulus is controlled by adjusting the crosslinking state, the combination of molecules in the block copolymer, the gel state, etc.

又、弾性体自身の構造にょシ、その弾性体を制御する場
合の他に希釈剤や充てん剤を加える事によってもその特
性を変化調節する事が可能である。
Furthermore, in addition to controlling the structure of the elastic body itself, it is also possible to change and adjust its properties by adding a diluent or filler.

例えばシリコーンゴム(信越化学工業製;KE104(
商品名))ト触媒−(商品名; AT−104?信越化
学工業製)に希釈剤(商品名; RTVシンナー、信越
化学工業製)を加えた場合、その添加量の増大とともに
硬さ、引張シ強さは低下し、逆に伸びは増大する。
For example, silicone rubber (manufactured by Shin-Etsu Chemical; KE104 (
When a diluent (trade name: RTV Thinner, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) is added to a catalyst (trade name: AT-104? manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), the hardness and tensile strength increase as the amount added increases. The steel strength decreases and, conversely, the elongation increases.

弾性体の弾性率が小さくなると粘着性が増加する。即ち
、弾性率が小さくなると粘弾性の占める割合が大きくな
る為である。
As the elastic modulus of the elastic body decreases, the tackiness increases. That is, this is because as the elastic modulus decreases, the proportion occupied by viscoelasticity increases.

光学素子に於てこの粘着性は好しいものでは無く、例え
ば空気中のゴミ等が光学素子表面に付着すると取除く事
が困難で、このことは光学素子、特にレンズに於ては”
ぼけ”などの原因となり光学素子としての評価を落すも
のとなる。
This adhesion is not desirable for optical elements; for example, if dust in the air adheres to the surface of an optical element, it is difficult to remove.
This causes "blur" and other problems, which lowers its reputation as an optical element.

本発明はこの点を改良するもので、光学表面を形成する
弾性体表面を該弾性体自体よシも大きな弾性率にする事
により解決するものである。
The present invention aims to improve this problem by making the surface of the elastic body forming the optical surface have a higher elastic modulus than that of the elastic body itself.

即ち、本発明に於て、弾性体本体は小さい力で大きな変
形を得る様に小さな弾性率を保ちながら、光学表面を形
成するその表面のみを大きい弾性率にする事により相矛
盾する二つの点を解決するものである〇 弾性体の弾性率はその架橋状態によってコントロールす
ることができる。
That is, in the present invention, the main body of the elastic body maintains a small elastic modulus so as to obtain large deformation with a small force, while only the surface forming the optical surface has a large elastic modulus, thereby solving two contradictory points. The elastic modulus of an elastic body can be controlled by its crosslinking state.

即ち、架橋が0%のときは、溶液もしくは粘稠な液体で
あり、100%三次元に架橋した場合には、熱硬化性樹
脂に見られるように剛体となる。
That is, when the crosslinking is 0%, it is a solution or a viscous liquid, and when it is 100% three-dimensionally crosslinked, it becomes a rigid body as seen in thermosetting resins.

又、弾性体表面のみを硬化させる方法としては架橋剤を
その表面のみに分散、吸着、拡散せしめ、加熱、光照射
によって表面のみに反応を行わせる事によって達成され
る。
Further, a method for curing only the surface of the elastic body is achieved by dispersing, adsorbing, and diffusing a crosslinking agent only on the surface, and causing a reaction only on the surface by heating and irradiation with light.

架橋剤としては、対象とする高分子の構造によって種々
のものが用いられ、不飽和高分子(天然ゴム、ブタジェ
ンゴムetc)にはイオウ、塩化イオウ、ジチオールな
どのイオウ化合物、過酸化ベンゾイル、アミノアゾベン
ゼンなどの熱分解によってラジカルを生成する物質、キ
ノン、ポリニトロベンゼンなど共鳴構造をもつ酸化性物
質、芳香族アミン、フェノール、メルカプタンなど適当
な酸化剤と併用するときラジカルを生成する化合物など
がある。
Various crosslinking agents are used depending on the structure of the target polymer; for unsaturated polymers (natural rubber, butadiene rubber, etc.), sulfur, sulfur compounds such as sulfur chloride and dithiol, benzoyl peroxide, and aminoazobenzene are used as crosslinking agents. There are substances that generate radicals through thermal decomposition, such as quinones, oxidizing substances with resonance structures such as polynitrobenzene, and compounds that generate radicals when used in combination with appropriate oxidizing agents, such as aromatic amines, phenols, and mercaptans.

又、ヒニル化合物に+4ジビニルベンゼン、エチレンジ
メタクリレ〜ト、無水メタク!J A[l ジアリール
フタレートなどのジビニルあるいはジアリル化合物、エ
ボ千シ樹脂には千ノー、ジー、およびポリアミンが、ジ
及びポリイソシアナートはアルキド樹脂、ポリアミドポ
リウレタンなどが優れた橋かけ剤である。
Also, +4 divinylbenzene, ethylene dimethacrylate, and anhydrous methacrylate in the hinyl compound! Excellent crosslinking agents include divinyl or diallyl compounds such as diaryl phthalate, divinyl, di, and polyamines for evo-chishi resin, and alkyd resins, polyamide polyurethanes, and the like for di- and polyisocyanates.

又、この触媒として、可視部あるいは紫外部の光を吸収
して容易にラジカル分解し、生成したラジカルが架m反
応を促進するからるいは光にょシ励起されそれがモノマ
ーと衝突することにょシ、該七ツマ−を活性化し架橋反
応を行うものを用いる事もでき、これにはジアセチル、
ベンジル、ベンツフェノン、ベンズアルデヒド、シクロ
ヘキサンなどのカルボニル化合物やアゾビスイソブチロ
ニトリル、アゾメタンなどのアゾ化合物、テトラメチル
チウラムジスルフィド、ベンゾチアゾリルジスルフィド
、四塩化炭素、有機過酸化物、硝酸ウラニルおよびエオ
シン、エリスロシン、ニュートラルレッドなどの種々の
色素が使用される。
In addition, this catalyst absorbs light in the visible or ultraviolet region and easily decomposes into radicals, and the generated radicals promote cross-linking reactions or are excited by light and collide with monomers. , it is also possible to use a substance that activates the heptamer and performs a crosslinking reaction, such as diacetyl,
Carbonyl compounds such as benzyl, benzphenone, benzaldehyde, and cyclohexane, azo compounds such as azobisisobutyronitrile and azomethane, tetramethylthiuram disulfide, benzothiazolyl disulfide, carbon tetrachloride, organic peroxides, uranyl nitrate, and eosin. A variety of dyes are used, such as , erythrosine, and neutral red.

又、架橋反応としては、架橋剤によらず放射線の照射に
よっても可能である。放射線にょシ架橋する高分子とし
ては天然ゴム、ポリブタジェンゴム、シリコーンゴム、
ネオプレンゴムなどのほかにポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリスチレン。
Furthermore, the crosslinking reaction can be carried out by irradiation with radiation without using a crosslinking agent. Polymers that can be crosslinked by radiation include natural rubber, polybutadiene rubber, silicone rubber,
In addition to neoprene rubber, polyethylene, polypropylene, and polystyrene.

ポリ塩化ビニルなどである。Such as polyvinyl chloride.

又、任意の架橋状態は熱硬化性樹脂のキュアする際の中
間状態として得る事も可能である。弾性体の部材の開口
部での光学表面を変形させる方法は、外力の他、上記材
料を用いて熱膨長・収縮やゾル−ゲル変化などによる体
積変化を利用することもできる。
Further, any crosslinked state can also be obtained as an intermediate state during curing of the thermosetting resin. As a method for deforming the optical surface at the opening of the elastic member, in addition to external force, it is also possible to use the volume change due to thermal expansion/contraction, sol-gel change, etc. using the above-mentioned materials.

弾性体の光学表面を形成するための開口を有する部材は
平板に開口が設けられているものでもよいし、また、弾
性体を容器に収容して使用する場合には、収容する容器
の少くなくとも1つの壁に開口が設けられているもので
もよい。また、この開口は要求される光学効果によって
異なるが、一般的には円形に開口し焦点距離可変な凸、
凹レンズを形成するのが一般的である。
The member having an opening for forming the optical surface of the elastic body may be a flat plate with an opening, and when the elastic body is used by being housed in a container, at least one part of the container is used. Both may be provided with an opening in one wall. Although this aperture varies depending on the optical effect required, it is generally a convex aperture with a circular aperture and a variable focal length.
It is common to form a concave lens.

又、矩形のスリット状に開口を設ける事により、シリン
ドリカルレンズ及びトーリックレンズを形成することも
できる。
Further, by providing an opening in the shape of a rectangular slit, a cylindrical lens and a toric lens can also be formed.

これら開口によって形成される光学素子はその弾性体に
加える外力又は弾性体の体積変化によって、その形状を
任意に変化させる事ができ、その程度はその効果を検出
しながらフィードバックしてコントロールする事が可能
である。
The optical element formed by these apertures can change its shape arbitrarily by applying an external force to the elastic body or by changing the volume of the elastic body, and the degree of change can be controlled by feedback while detecting the effect. It is possible.

又、この開口を円筒型ピエゾの様に圧電素子で設ける事
も可能であシ、これによシ著しく素子のコンパクト化を
実現する事ができる。
Further, it is also possible to provide this opening with a piezoelectric element such as a cylindrical piezo, which allows the element to be made significantly more compact.

弾性体に外力を与える手段は、従来知られぞいる全べて
の方法で行う事が可能であるが、その弾性体の変形を、
光学効果を検出しながらフィードバックi構で行う事が
望しく、この為には電磁石やステッピングモーター、圧
電素子等の電気的な制御が可能な方法が好ましい。また
、加熱に千る体積変化は、弾性体の外部又は内部に設け
られたヒーターをもって行うことができる。次に、本発
明による光学素子の代表的な構成を図面により説明する
All of the conventionally known methods can be used to apply an external force to the elastic body, but the deformation of the elastic body is
It is desirable to use a feedback structure while detecting optical effects, and for this purpose, a method that allows electrical control of electromagnets, stepping motors, piezoelectric elements, etc. is preferable. Further, the volume change due to heating can be performed using a heater provided outside or inside the elastic body. Next, a typical configuration of the optical element according to the present invention will be explained with reference to the drawings.

第1図〜第3図は、本発明の光学素子の代表的な基本構
成の断面を示すもので、1は円形開口部2を有する円筒
形の容器、3は透明な弾性体、4は弾性体を加圧するた
めの可動部で光学的に透明な平行平板からなる。第1図
は、圧力を加えていない状態である。第2図は可動部4
を通じて弾性体3に圧力を加えた状態であシ、この場合
加えた圧力の大きさにしたがって、弾性体の一部が開口
部よシ凸しンズ状に突出する。第3図は、可動部4を通
じて弾性体に負圧を加えた状態で、この場合弾、性体は
開口部において凹レンズ状になる。
1 to 3 show cross sections of typical basic configurations of the optical element of the present invention, in which 1 is a cylindrical container having a circular opening 2, 3 is a transparent elastic body, and 4 is an elastic body. A movable part for pressurizing the body, consisting of optically transparent parallel flat plates. FIG. 1 shows a state in which no pressure is applied. Figure 2 shows the movable part 4
In this state, pressure is applied to the elastic body 3 through the opening, and in this case, a part of the elastic body protrudes from the opening in a convex lens shape according to the magnitude of the applied pressure. FIG. 3 shows a state in which negative pressure is applied to the elastic body through the movable part 4, and in this case, the elastic body has a concave lens shape at the opening.

このようにして、容器の可動部に印加する外力の大きさ
によって弾性体の一部によシ開ロ部に所望の光学表面形
状を実現することができるものである。また、開口部2
を有する開口板2は光学的に不透明であることが望まし
いが、透明である場合には、二重焦点の光学素子として
の利用が可能になる。また、可動部と弾性体は必要に応
じて接着剤な、どによシ接着される。また、必要なら弾
性体と容器の内壁面とが全体的に接着される。また、第
1図のような構成の変わりに第4図のように光学的に透
明な平行平板を底にもつ容器5に入れた弾性体3を円形
開口部7を有する可動部6で加圧するような構成にする
こともできる。さらに第5図に示すように、複数の開口
部7および9を設け、加圧によシおのおの曲率を与える
ことも可能である。また、複数の開口部の大きさを変え
ることによシ、それぞれ異った曲率を与えることもでき
る。
In this way, a desired optical surface shape can be realized at the opening portion of a portion of the elastic body depending on the magnitude of the external force applied to the movable portion of the container. In addition, opening 2
It is desirable that the aperture plate 2 is optically opaque, but if it is transparent, it can be used as a bifocal optical element. Further, the movable part and the elastic body are bonded together with an adhesive or the like, if necessary. Further, if necessary, the elastic body and the inner wall surface of the container are entirely bonded. Moreover, instead of the configuration shown in FIG. 1, as shown in FIG. 4, an elastic body 3 placed in a container 5 having an optically transparent parallel flat plate at the bottom is pressurized by a movable part 6 having a circular opening 7. It is also possible to have a configuration like this. Furthermore, as shown in FIG. 5, it is also possible to provide a plurality of openings 7 and 9 and to apply a curvature to each opening by applying pressure. Furthermore, by changing the sizes of the plurality of openings, different curvatures can be given to each of the openings.

また、第6図に示すように、弾性体3は開口部13・が
容器、の内部に形成されているような容器10に収容さ
れていてもよい。この開口部13は、容器の光学的にi
明な上蓋11に固定′された…1筒12によって形成さ
れておシ、可動部4に外圧を加えることによって弾性体
による光学表面が開口部13に形成される。
Further, as shown in FIG. 6, the elastic body 3 may be housed in a container 10 having an opening 13 formed inside the container. This opening 13 is an optically i
By applying external pressure to the movable part 4, an optical surface made of an elastic material is formed in the opening 13.

ここで可動部4又は6を駆動して弾性体3に圧力を加え
る方法は、いかようなものも可能であり、簡単な方法と
しては、容器にネジを切っておき可動部をネジ込む方法
や、電磁石を用いて可動部を制御する方法などがおるが
、それらの方法によって本発明が駆足されるものではな
い。また、本発明による他の光学素子の例としては、第
7図に示すように、円筒形のピエゾ素子14を用いて、
その径方向の伸縮によシ、ピエゾ素子の内部に充填した
弾性体3を円筒の開口部15から突出・沈降させて光学
表面を形成することもできる。また本発明による光学素
子の開口部は円形に限られるものではなく、例えば第8
図る示したよう5に、矩形状の開口部17を有する容器
16を用いれば、加圧によシ突出・沈降した弾性体の形
状をシリンドリカル又はトーリック状にすることが可能
である。
Here, any method can be used to apply pressure to the elastic body 3 by driving the movable part 4 or 6, and a simple method is to cut a thread in the container and then screw the movable part into the container. There are methods of controlling the movable part using electromagnets, but the present invention is not driven by these methods. Further, as an example of another optical element according to the present invention, as shown in FIG. 7, a cylindrical piezo element 14 is used.
Due to its radial expansion and contraction, the elastic body 3 filled inside the piezo element can be made to protrude and sink from the cylindrical opening 15 to form an optical surface. Furthermore, the aperture of the optical element according to the present invention is not limited to a circular shape;
As shown in Figure 5, if a container 16 having a rectangular opening 17 is used, the shape of the elastic body that protrudes and settles under pressure can be made into a cylindrical or toric shape.

なお、第9図および第10図は弾性体に外力を加える具
体例の例であり、第9図は、円筒形の圧電体21の中に
弾性体3を収容し、電源22からスイッチ23を径で電
圧を印加することによって円板状の可動部20と開口部
18を有する駆動部19を接近させることで開口部18
の光学表面を変形させるものである。また第10図は、
電磁石26により強磁性材からなる可動部25を容器2
7の深さ方向に移動させることによって弾性体3の開口
部24における光学表面を変形させることができるもの
である。
Note that FIGS. 9 and 10 are specific examples of applying an external force to an elastic body, and in FIG. By applying a voltage across the diameter, the disc-shaped movable part 20 and the driving part 19 having the opening 18 are brought closer together, and the opening 18 is moved closer to each other.
It deforms the optical surface of the Also, Figure 10 shows
The electromagnet 26 moves the movable part 25 made of ferromagnetic material to the container 2.
7 in the depth direction, the optical surface of the opening 24 of the elastic body 3 can be deformed.

実施例1゜ 第11図は本実施例で製造した光学素子の断面図である
。まず、透明なガラス板28を底にもつ真ちゅう製の円
筒容器29(内径50 all!を深さ20vryn 
)にシリコーンゴム(商品名: KE104Gel 。
Example 1 FIG. 11 is a sectional view of an optical element manufactured in this example. First, a brass cylindrical container 29 (inner diameter 50 all! and depth 20 vryn) with a transparent glass plate 28 at the bottom is made.
) with silicone rubber (product name: KE104Gel).

信越化学工業製)に対して、触媒(商品名:Ca−ta
lyst 104 *信越化学工業製)を12重量%添
加した混合液を収容し、50℃で48時間放置し、透明
な弾性体30とする。この透明弾性体の弾性率は約2 
X 105dyn/crlである。次にこの透明弾性体
30上に直径約15℃隅の開口部32を有するアルミ板
31を載置し、それをおさえ環33でおさえる。ここで
おさえ環33は円筒容器29に対してねじ込めるように
なっており、おさえ環33の回転でアルミ板31を上下
させ、アルミ板31の開口部31により透明弾性体を突
出又は沈降させる。
Catalyst (product name: Ca-ta)
lyst 104 *manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) in an amount of 12% by weight was placed therein and left at 50° C. for 48 hours to form a transparent elastic body 30. The elastic modulus of this transparent elastic body is approximately 2
X 105dyn/crl. Next, an aluminum plate 31 having an opening 32 at a corner with a diameter of approximately 15 degrees is placed on the transparent elastic body 30, and is held in place by a holding ring 33. Here, the presser ring 33 is adapted to be screwed into the cylindrical container 29, and the rotation of the presser ring 33 moves the aluminum plate 31 up and down, causing the transparent elastic body to protrude or sink through the opening 31 of the aluminum plate 31.

次にこのおさえ環33の開口部32にシリコーンゴム(
KE104Gel)に触媒(CBtalyst104 
)を14重量%添加した混合液をすでに硬化した弾性体
表面の上に約1 ccを滴下し水平状態でこれを硬化す
る(50℃−4時間)。
Next, silicone rubber (
KE104Gel) and catalyst (CBtalyst104
) was added in an amount of 14% by weight, and about 1 cc of the liquid mixture was dropped onto the surface of the already cured elastic body, and the mixture was cured in a horizontal position (50° C. for 4 hours).

こうして得られた光学素子は、その表面の粘着性が改善
され、表面に付着したゴミやほこシ等はブロワ−で吹き
つける事によシ完全に除去する事が可能になシ、その光
学効果は表面の硬膜処理の無い場合とほとんど大差なく
その突出沈降部の形状は、おさえ環の回転によシ加える
圧力を0〜200 El/cdの範囲で変化させると光
軸付近の曲率半径は0〜30111mの範囲で連続的に
変化させることができた。
The optical element obtained in this way has improved surface adhesion, and dust and dirt adhering to the surface can be completely removed by blowing it with a blower. There is almost no difference in the shape of the protruding and submerged part from the case without hardening treatment on the surface.When the pressure applied to the rotation of the presser ring is varied in the range of 0 to 200 El/cd, the radius of curvature near the optical axis changes. It was possible to change it continuously in the range of 0 to 30111 m.

またこの時のレンズの焦点距離はω〜74 amの範囲
で変化させることができた。
Further, the focal length of the lens at this time could be varied within the range of ω to 74 am.

実施例2゜ 実施例1と同様に弾性体を調製し、開口部32の弾性体
表面を紫外線硬化型のシリコーンゴム(商品名: TU
V6050.東芝シリコーン製)でぬらし紫外線−を照
射してこれを硬化する。
Example 2 An elastic body was prepared in the same manner as in Example 1, and the surface of the elastic body at the opening 32 was coated with ultraviolet curable silicone rubber (product name: TU).
V6050. (manufactured by Toshiba Silicone) and cure it by irradiating it with ultraviolet light.

こうして得られた光学素子は、その開口部32の表面の
粘着性は他の性質に影響を与えずに大いに改善する事が
できた。
In the thus obtained optical element, the adhesiveness of the surface of the opening 32 could be greatly improved without affecting other properties.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図および第3図は本発明による光学素子の
断面図であり、第1図は外力を印加していない状態、第
2図は外力を上方に印加した状態および第3図は外力を
下方に印加した状態を示す。 第4図、第5図、第6図および第7図は、それぞれ本発
明の光学素子の他の態様の断面図である。 第8図は、本発明によるさらに他の光学素子の斜視図で
ある。 第9図9M10図および第11図はそれぞれ本発明によ
る光学素子に外力を印加する手段を配置した断面図であ
る。 1.5,8,10.16および29・・・・・・・・容
器3および30 ・・・・・・・・・弾性体2.7,9
,13,15.17および32・・・・・・・・・開口
部4および6・・・・・・・・可動部 14 ・・・・・・・・・ピエゾ素子 28・・・・・・・・・ガラス板 31・・・・・・・・・アルミ板 33・・・・・・・・・おさえ環 出願人 キャノン株式会社 熱雪図 懲IQ図 沁11図
1, 2, and 3 are cross-sectional views of the optical element according to the present invention, in which FIG. 1 shows a state in which no external force is applied, FIG. 2 shows a state in which an external force is applied upward, and FIG. 3 shows a state in which an external force is applied upward. indicates a state in which an external force is applied downward. FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6, and FIG. 7 are sectional views of other embodiments of the optical element of the present invention, respectively. FIG. 8 is a perspective view of yet another optical element according to the present invention. 9M10 and 11 are cross-sectional views showing means for applying an external force to the optical element according to the present invention. 1.5, 8, 10.16 and 29...Containers 3 and 30......Elastic bodies 2.7, 9
, 13, 15, 17 and 32......Openings 4 and 6...Movable part 14...Piezo element 28...・・・・Glass plate 31・・・・・・・・・Aluminum plate 33・・・・・・・Applicant: Canon Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)弾性体および該弾性体を突出又は沈降させて光学
表面を変形できる開口を有する部材からなることを特徴
とする光学素子に於て光学表面を形成する弾性体表面に
該弾性体よシも大きな弾性率を有する薄層を有する事を
特徴とする光学素子。
(1) In an optical element characterized by comprising an elastic body and a member having an opening capable of protruding or sinking the elastic body to deform the optical surface, the elastic body is attached to the surface of the elastic body forming the optical surface. An optical element characterized by having a thin layer having a large elastic modulus.
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