JP2000249813A - Variable focus lens - Google Patents

Variable focus lens

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JP2000249813A
JP2000249813A JP11054837A JP5483799A JP2000249813A JP 2000249813 A JP2000249813 A JP 2000249813A JP 11054837 A JP11054837 A JP 11054837A JP 5483799 A JP5483799 A JP 5483799A JP 2000249813 A JP2000249813 A JP 2000249813A
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focus lens
variable focus
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plate
transparent
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JP11054837A
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Inventor
Toyomi Fujita
Masanori Idesawa
正徳 出澤
豊己 藤田
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Japan Science & Technology Corp
科学技術振興事業団
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a variable focus lens having variable focal length. SOLUTION: This variable focus lens 100 is obtd. by filling a space between transparent sheet objects 110 with a deformable transparent material 120. The deformable transparent material 120 has a different refractive index from that of an external environment medium (e.g. air). The lens 100 can be deformed, for example, by using an actuator 130 attached to the upper and lower parts of the lens 100, and a refraction state of light passing through the two sheet objects 110 can be changed. This variable focus lens is based on the similar principle to an eyeball of a man that the focus is controlled by changing the thickness of the lens. The transparent material 120 can be a fluid (e.g. a liquid such as water or a gel substance) which completely fills the space between the transparent sheet objects 110. When the sheet objects 110 deform, the fluid can change its form.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、焦点を可変とすることができる可変焦点レンズに関する。 The present invention relates to relates to a variable focus lens capable of focusing and variable.

【0002】 [0002]

【従来の技術】撮像光学系の焦点距離の調節、すなわち結像状態の調節にはもっぱら光学レンズと結像面の距離を変化させたり、光学レンズを複数枚構成とし、それらの相互距離を変化させる等の方法が用いられている。 Adjustment of the focal length of the Related Art imaging optical system, i.e. or solely by changing the distance of the optical lens and the imaging plane in the regulation of the imaging condition, and an optical lens and multiple lens elements, change their mutual distance methods such as for is used. これらの焦点調節メカニズムの構成においてはレンズを移動させるためレンズ系が構造的に大きくなってしまうこと、また、焦点距離を調節するのに要する時間(応答時間)が長くなることなどが問題となっている。 It lens system for moving the lens in the configuration of these focusing mechanism becomes structurally large, such that the time required to adjust the focal length (response time) becomes longer a problem ing.

【0003】 [0003]

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の自動焦点調節機構においては、構造的に大きくなり小型軽量化が一つの課題であった。 [0007] As described above, in the conventional automatic focusing mechanism, structurally become large size and weight was one problem. また、レンズ等の位置を機械的に移動させるために動作速度が遅く、その動作速度の向上が望まれていた。 Further, the operating speed in order to move the position of the lens such as mechanical slow, improvement of the operating speed has been desired. 本発明の目的は、構造的に小さく軽く、焦点調節の応答が十分に速く、しかも簡便に使用できる焦点調節機能を備えている新しい型の焦点調節装置を実現するものである。 An object of the present invention, structurally small lighter, in which the response of the focus adjustment is fast enough, yet realizing the new type focusing device which has a focus adjustment function can be conveniently used.

【0004】 [0004]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は、2つの透明な板状対象物間に外部環境媒体と異なる屈折率を有する変形可能な透明体を充満するように介在させ、2つの板状対象物の表面形状及び変形可能な透明体形状を変化させて、2つの板状対象物を通過する光の屈折状態を変化させることによって、人間の眼球において水晶体の厚さを変化させて焦点調節を行っているのと同様な原理に基づいた可変焦点レンズが構成される。 To achieve the above object of the Invention The present invention is to fill the deformable transparent body having a refractive index different from the external environment medium between two transparent plate-like object is interposed, the surface shape and a deformable transparent body shape of the two plate-like object by changing, by changing the refractive state of light passing through the two plate-like object, the thickness of the lens in the human eye of the varied varifocal lens is constructed based on the same principle as has been focusing. 外部環境媒体と異なる屈折率を有する前記変形可能な透明体は、透明流動体とすることができる。 The deformable transparent body having a refractive index different from the external environment medium may be a transparent fluid. また、この透明流動体が可撓性の透明膜に閉じ込められているような構成とすることもできる。 It can also be configured as the transparent fluid is confined in the transparent film flexibility.

【0005】可変焦点レンズを構成する二つの透明な板状対象物はレンズ光軸を対称軸とした軸対称曲面状表面であり、それらの曲率が互いに逆向きである構成とすることも、レンズ光軸に垂直であり、かつ、それらの曲率が互いに逆向きとなる面対称曲面状表面となり、それらの曲面の対称面が光軸方向の平面でありそれらが互いに直交する状態となる構成とすることもできる。 [0005] Two transparent plate-like object constituting the variable focus lens is axially symmetric curved surfaces in which the lens optical axis and the symmetry axis, also be configured their curvature are opposite to each other, the lens It is perpendicular to the optical axis, and become those of curvature are opposite to each other plane-symmetric curved surfaces, and their curved plane of symmetry is the optical axis direction of the plane and they are in a state mutually orthogonal configuration it is also possible.

【0006】前記駆動部は、二つの透明板状対象物間に介在させる変形可能な透明体に加わる圧力を変化させることによって、透明な板状対象物の形状を変化させるように構成することが可能である。 [0006] The drive unit, by changing the pressure applied to the deformable transparent body to be interposed between two transparent plate-shaped object, be configured to change the shape of the transparent plate-shaped object possible it is.

【0007】また、前記駆動部は、二つの板状透明体の形状を制御することによって、それらの間に充満するように介在させた変形可能な透明体の形状を変化させることも可能である。 [0007] The driving unit by controlling the shape of the two plate-shaped transparent body, are also possible by changing the shape of the interposed allowed deformable transparent body so as to fill between them . 前記駆動部は二つの板状透明体を伸縮し、その張力を制御することによってそれらの間に充満するように介在させた変形可能な透明体の形状を変化されるようにすることもできる。 The driver will stretch the two plate-shaped transparent body, it is also possible to be changed the shape of the deformable transparent body interposed so as to fill between them by controlling the tension. 前記駆動部は、二つの透明板状対象物間の間隔を変化させることによって、変形可能な透明体の厚みを変化させることもできる。 The drive unit, by changing the distance between the two transparent plate-shaped object, it is also possible to change the thickness of the deformable transparent body.

【0008】本発明では、小型軽量で高速に動作できる焦点調節を可能ならしめ、工業上の応用のみならず、日常生活においてもたとえば、眼鏡に取り付け、遠距離を見る場合と近距離を見る場合とで眼鏡レンズの焦点を変化させて適応させるなどの目的に使うことができる。 [0008] In the present invention, occupies possibly focusing that can operate at a high speed is small and light, not only industrial applications, for example, even in daily life, attached to the eyeglasses, when viewing if the short-range See far changing the focus of the spectacle lens can be used for purposes such as to be adapted in the.

【0009】 [0009]

【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。 An embodiment of the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

【0010】図1は、本発明である可変焦点レンズの構成を示す図である。 [0010] Figure 1 is a diagram showing a configuration of a variable focus lens is present invention. 図1において、可変焦点レンズ10 In Figure 1, the variable focus lens 10
0は、可撓性のある透明板状対象物110の間に、変形可能な透明体120を充填した構成を有している。 0, between the flexible transparent plate-shaped object 110 has a structure filled with deformable transparent body 120. この変形可能な透明体120は、外部環境媒体(例えば空気)と異なる屈折率を有している。 The deformable transparent body 120 has a refractive index different from the external environment medium (e.g., air). このような構成のレンズ100は、例えば周囲に付けられたアクチュエータ130を用いて形状を変形させることができ、これにより、2つの板状対象物110を通過する光の屈折状態を変化させることができる。 Such a configuration of the lens 100 may be, for example, to deform the shape by using an actuator 130 attached to the periphery, thereby, it is possible to change the refractive state of light passing through the two plate-like object 110 it can. 本発明の可変焦点レンズは、 Variable focus lens of the present invention,
人間の眼球において水晶体の厚さを変化させて焦点調節を行っているのと同様な原理に基づいている。 By varying the thickness of the lens in the human eye it is based on the same principle as has been focusing.

【0011】透明体120は、透明板状対象物110の間を隙間無く充填している流動体(例えば水等の液体やゼリー状態の物質)とすることができ、板状対象物11 [0011] transparent body 120 may be between the transparent plate-shaped object 110 without gap filling to which fluid (e.g., liquid material or jelly state, such as water), plate-like object 11
0が変形すると、その変形に伴ってその形状を変化させることができる。 When 0 is deformed, it is possible to change its shape in association with the deformation.

【0012】アクチュエータ130は、レンズ100を変形させるためのものであるが、例えば、板状対象物1 [0012] The actuator 130 is of the order to deform the lens 100, for example, plate-like object 1
10の形状を変化させる構成や、レンズ100中に充填されている変形可能な透明体120の体積を変化させる構成、透明体120の流体圧力を変化させる構成等いろいろな構成とすることが可能である。 10 and configured to change the shape of the structure for changing the volume of which deformable transparent body 120 which is filled in the lens 100, can be configured such various configurations for varying the fluid pressure of the transparent member 120 is there. アクチュエータ1 Actuator 1
30の働きについては、後で説明する。 For the work of 30, it will be described later.

【0013】図2は、本発明の可変焦点レンズの動作を説明するための図である。 [0013] Figure 2 is a diagram for explaining the operation of the variable focus lens of the present invention. 図2において、可変焦点レンズ100をアクチュエータ130で変形させて、透明板状対象物110が状態112(点線)および状態114 2, the variable focus lens 100 is deformed by an actuator 130, a transparent plate-shaped object 110 is a state 112 (dotted lines) and the state 114
(実線)と変化させていることを示している。 Shows that by changing (solid line). 状態11 State 11
4(実線)のとき、物体O210は、レンズ100により、焦点距離である位置Fに実像I220として出現している。 When 4 (solid line), the object O210 is the lens 100, has emerged as a real image I220 to the position F is the focal length. このレンズ100がアクチュエータ130により変形されて、状態112(点線)のように厚くなると、焦点距離が位置F'に変化し、実像I'230が出現する。 The lens 100 is deformed by the actuator 130, becomes thicker as in state 112 (dotted lines), the focal length changes in the position F ', the real image I'230 appears.

【0014】さて、この可変焦点レンズ100を構成している変形可能な透明体120は、図3(a)に示すように、可撓性透明膜124で包まれた透明流動体122 [0014] Now, the variable focus lens 100 configured to have deformable transparent body 120, as shown in FIG. 3 (a), wrapped with flexible transparent film 124 transparent fluid 122
のような構成を有していてもよい。 Configuration may have like. この構成を用いたレンズを図3(b)に示す。 The lens using this configuration shown in FIG. 3 (b). 図3(b)に示されているレンズ100は、可撓性透明膜124で包まれた透明流動体122を板状対象物110で挟む構成である。 And it has a lens 100 illustrated in FIG. 3 (b) is a configuration sandwiching the transparent fluid 122 wrapped in a flexible transparent film 124 with the plate-like object 110. アクチュエータ130により板状対象物110が動作することにより、板状対象物110と可撓性透明膜124で包まれた透明流動体122との相互作用の結果、レンズ10 By plate-like object 110 is operated by an actuator 130, a result of the interaction of the transparent fluid 122 wrapped in a flexible transparent film 124 and the plate-like object 110, the lens 10
0の変形が定まり、レンズ100の焦点距離が決定する。 Deformation of 0 Sadamari, the focal length of the lens 100 is determined.

【0015】<レンズ形状>図4および図5を用いて、 [0015] <lens shape> with reference to FIGS. 4 and 5,
透明板状対象物110の形状の例について説明する。 Examples of the shape of the transparent plate-shaped object 110 will be described. レンズ100の形状をアクチュエータ130で制御しているが、最終的には、透明板対象物110の形状を制御する必要がある。 The shape of the lens 100 is controlled by an actuator 130, but in the end, it is necessary to control the shape of the transparent plate target 110. この形状を制御する際に、変形の計算が容易となる形状が好ましい。 In controlling the shape, the shape calculation of deformation is facilitated is preferable. 通常は、図4のように、板状対象物110は、光軸に対象な凸型の軸対象の円錐曲面状表面、2次曲面(放物面)や3次曲面を有している。 Normally, as shown in FIG. 4, the plate-like object 110 has a conical curved surface of the shaft subject to symmetric convex to the optical axis, a quadratic surface (paraboloid) and a 3-dimensional curved surface. これらの曲面は、変形を制御するための計算が複雑となる。 These curved surfaces, is complicated calculations to control the deformation. これらの曲面より単純な形としては、面対称の円筒形、放物面、3次曲面でもよい。 The simple form from these curved surfaces, cylindrical surfaces symmetrical paraboloid, may be three-dimensional curved surface. 図5に面対称の円筒形の場合を示す。 It shows the case of a cylindrical surface symmetrical in FIG. この円筒形のAおよびBの中に透明体を充填している。 Filling the transparent body in the cylindrical A and B. このような面対称の形状とすると、 When such a shape of plane symmetry,
軸対象の曲面と比較して、変形の制御の計算が容易になる。 Compared to axisymmetric curved surface facilitates the control of the deformation calculation. このような形状の2つの板状対象物110の間に、 Between two plate-like object 110 having such a shape,
透明体120があり、レンズ100を構成している。 There is a transparent member 120, and the lens 100.

【0016】なお、板状対象物110の形状・構成は、 [0016] The shape and composition of the plate-like object 110,
図4や図5に示された可変焦点レンズを構成する二つの透明な板状対象物がレンズ光軸を対称軸とした軸対称曲面状表面であり、それらの曲率が互いに逆向きである構成や、レンズ光軸に垂直であり、かつ、それらの曲率が互いに逆向きとなる面対称曲面状表面となり、それらの曲面の対称面が光軸方向の平面でありそれらが互いに直交する状態となる構成に限られず、他の形状・構成とすることも可能である。 4 and axisymmetrical curved surface two transparent plate-like object constituting the variable focus lens shown is the axis of symmetry of the lens optical axis in FIG. 5, structure their curvature are opposite to each other and is perpendicular to the lens optical axis, and become those of curvature are opposite to each other plane-symmetric curved surfaces, and their curved plane of symmetry is the optical axis direction of the plane in a state that they are perpendicular to each other not limited to the configuration, it is also possible to other shapes and configurations.

【0017】<アクチュエータ構成>可変焦点レンズ1 [0017] <actuator configuration> variable focus lens 1
00のアクチュエータ130の構成として、まず、充填した透明体120の圧力や体積を変化させることが考えられる。 As a configuration 00 of the actuator 130, first, it is considered that changing the pressure and volume of the filled transparent body 120. これは、透明な板状対象物110の内側に充填された透明体120の圧力を変化させ、それによって、 This changes the pressure of the transparent member 120 filled inside the transparent plate-shaped object 110, thereby,
板状対象物110の変形を引起こす。 Causing the deformation of the plate-like object 110. この結果として、 As a result of this,
板状対象物110およびその内部に充填された透明体1 Transparent body filled plate-like object 110 and therein 1
20により構成するレンズ100の形状が変化し、光学的な屈折条件(レンズとしての効果)を変化させる。 The shape of the lens 100 constituting changed by 20, to change the optical refractive condition (effect as the lens).

【0018】透明体120の圧力や体積を変化させるための構成例を図6に示す。 [0018] The configuration example for changing the pressure and volume of the transparent body 120 shown in FIG. 図6(a)において、透明体120を流動することができる流動体(例えば水等の液体やゼリー状態の物質)で構成する。 In FIG. 6 (a), composed of a fluid capable of flowing a transparent body 120 (e.g., liquid substance or a jelly state, such as water). そして、アクチュエータ130として外部に流動体を貯めておくサーバ1 Then, the server 1 to be pooled fluid to the outside as the actuator 130
32を設ける。 32 is provided. このサーバ132から例えばピストン等で流動体を押して、レンズの方へ圧力を掛けるか、実際に流動体を押し出す。 Press fluid from the server 132, for example a piston or the like, apply pressure toward the lens or, indeed push the fluid. これにより板状対象物110が変形して、レンズ100の焦点距離が変化する。 Thus deformed plate-like object 110, the focal length of the lens 100 is changed. サーバ1 Server 1
32から流動体を介して圧力を掛けるための構成は、ピストン以外に、例えばサーバ132の容器を圧電素子で構成し、電圧を印加することで容器を変形させ、圧力を増加させる構成等いろいろなものを用いることが可能である。 Arrangement for applying pressure through the fluid 32, in addition to the piston, for example, constitute a container server 132 in the piezoelectric element, deforming the container by applying a voltage, such as various configurations to increase the pressure it is possible to use one. なお、サーバ132の方に流動体120を引き込むようにして、レンズ100の焦点距離を制御することも可能である。 Incidentally, so as to draw the fluid 120 towards the server 132, it is also possible to control the focal length of the lens 100.

【0019】サーバ132における圧力等を変化させる構成の1例を図6(b)、図6(c)を用いて詳しく説明する。 [0019] Figure 1 example of a configuration for varying the pressure, etc. in the server 132 6 (b), will be described in detail with reference to FIG. 6 (c). 図6(b)において、変形させることができる物質により構成されている可動部分310を変化させることにより、サーバ132内の流動体の体積が変化し、 6 (b), a by changing the moving portion 310 which is configured with a material which can be deformed, the volume of fluid in the server 132 is changed,
流動体がレンズ内へ流出またはレンズから流出する。 Fluid flows out from the outflow or the lens into the lens. これによって、板状透明対象物110が弾性変形して、光学的な屈折条件を変化させている。 Thus, plate-like transparent object 110 is elastically deformed, thereby changing the optical refractive condition. この可動部分310 The movable portion 310
の変形は、例えば、図6(c)に示されているように、 The variations, for example, as shown in FIG. 6 (c),
2種類の圧電材料312および314により2層構造を構成している。 Constitute a two-layer structure with two types of piezoelectric material 312 and 314. この圧電材料312および314は、電圧を印加した場合に逆の方向に変形する。 The piezoelectric material 312 and 314 is deformed in the opposite direction when a voltage is applied. このため、可動部分310は大きく変形することができる。 Therefore, the movable portion 310 can be greatly deformed.

【0020】図7には、アクチュエータ130の他の構成が示されている。 [0020] FIG. 7 shows another structure of the actuator 130 is shown. 図7において、上下に設けたアクチュエータ130自体が左右に伸縮できる構成となっている。 7, the actuator 130 itself which is provided vertically and has a configuration that can be expanded and contracted in the right and left. このアクチュエータの伸縮する動作により、板状対象物110の間隔が変化し、レンズ内の透明体120や膜に閉じこめられた流動体122の圧力が変化して、板状対象物110が弾性変化する。 The act of expansion and contraction of the actuator, the spacing of the plate-like object 110 is changed, by changing the pressure of the fluid 122 that is confined in the transparent body 120 and film in the lens, a plate-like object 110 is elastically changed . これによりレンズ10 This lens 10
0の焦点距離が変わる。 The focal length of 0 is changed. このアクチュエータ130の伸縮動作は、例えば、ゴム等の弾性体で作成されたチューブに流体を注入して厚さを変える機構や電圧を印加すると変形する圧電材料等により実現することができる。 The expansion and contraction of the actuator 130, for example, can be implemented by a piezoelectric material such that deforms and applies a mechanism or voltage to vary the elastic body thickness by injecting a fluid into the tube created in of rubber or the like.

【0021】図8は、アクチュエータ130のもう一つの形態を示している。 [0021] FIG. 8 shows another embodiment of the actuator 130. 図8(a)に示したアクチュエータ130は、板状対象物110を左右に開くように動かす構成となっている。 Actuator 130 shown in FIG. 8 (a) has a structure to move to open the plate-like object 110 to the left and right. 可撓性を有する板状対象物110 Plate-like object 110 having flexibility
が左右に開くように動くと、密封された流動性を有する透明体120の体積は変化しないので、板状対象物11 When There moves to open the left and right, the volume of the transparent body 120 having a sealed fluidity does not change, the plate-like object 11
0が弾性変形し、レンズ100の厚みが変化して焦点距離が変化する。 0 is elastically deformed, the focal length changes the thickness of the lens 100 is changed.

【0022】図8(a)に示すような板状対象物110 The plate-like object such as shown in FIG. 8 (a) 110
を動かす構成の例を、図8(b)、図8(c)に示す。 An example of a configuration for moving the, FIG. 8 (b), the shown in Figure 8 (c).
図8(b)において、アクチュエータ130は、2つの可動部分342および344により構成されている。 8 (b), the actuator 130 is constituted by two movable portions 342 and 344. 可動部分342および344は逆方向に動くことができ、 The moving parts 342 and 344 can be moved in the opposite direction,
その動きにより板状対象物110が変形する。 Plate-like object 110 is deformed by the movement. この可動部分342および344は、例えば圧電材料により構成し電圧を印加することで上述の動きを発生させることができる。 The movable portion 342 and 344, can generate the movement described above by applying a voltage constituted by, for example, a piezoelectric material. また、アクチュエータ130の他の構成として、板状対象物110と連結して、軸を中心とする回転運動を行う機構等の周知の機構を用いて実現することもできる。 As another structure of the actuator 130, in conjunction with the plate-like object 110 can be implemented using a well-known mechanism of mechanisms for performing a rotational movement about an axis. また、図8(c)は、板状対象物110自体が変形する構成を示している。 Further, FIG. 8 (c) shows a configuration in which the plate-like object 110 itself deforms. これは、例えば、板状対象物を、前述の図6(c)に示すような2層構造の圧電材料で構成し、電圧を印加して板状対象物110を変形させる。 This is, for example, a plate-like object, and a piezoelectric material of a two-layer structure as shown in FIG. 6 (c) described above, deforming the plate-like object 110 by applying a voltage.

【0023】板状対象物110を動かして焦点距離を変更することは、板状対象物110を図8に示すように変形させる以外にも、図9(a)に示すように、板状対象物110を引っ張ったり、撓ませるたりして(張力を変化させて)、内部の透明体120や透明膜に包まれた流動体122に対して、板状対象物が及ぼす加重が変化し、レンズ100の厚みが変わる。 [0023] moving the plate-like object 110 to change the focal length, in addition to deform the plate-like object 110 as shown in FIG. 8, as shown in FIG. 9 (a), the plate-like object pull objects 110, (by changing the tension) or to deflect relative to the flow body 122 wrapped inside the transparent body 120 and a transparent film, weight changes on the plate-like object, the lens change is 100 thickness of. これは、人間の眼における水晶体の厚さ制御による焦点調節に類似した構造である。 This is a structure similar to the focus adjustment by controlling the thickness of the lens in the human eye.

【0024】この図9(a)に示した構成は、図9 The configuration shown in FIG. 9 (a), 9
(b)に示すように、透明板状対象物110を圧電材料で構成し、印加する電圧を変化させて板状対象物110 (B), the transparent plate-shaped object 110 is composed of a piezoelectric material, the voltage applied is varied in the plate-like object 110
の張力を変化させることもできる。 It is also possible to vary the tension. また、例えば、図9 Further, for example, FIG. 9
(c)に示すように、透明板状対象物110の外周部を圧電素子354等で構成し、固定フレーム352に対して収縮運動を行うことにより、板状対象物110の張力を変化させることができる。 (C), the outer peripheral portion of the transparent plate-shaped object 110 is a piezoelectric element 354 or the like, by performing contraction motion relative to the fixed frame 352, changing the tension of the plate-like object 110 can. レンズ100のフレームを変形させることにより、板状対象物110の張力を変化させることにより実現してもよい。 By deforming the frame of the lens 100 may be implemented by changing the tension of the plate-like object 110. 勿論、他の機械的な機構を用いて板状対象物110を動作させることもできる。 Of course, it is also possible to operate the plate-like object 110 using other mechanical mechanisms.

【0025】上述で説明した電気的に制御可能な収縮動作を行う圧電材料としては、圧電セラミックや高分子圧電材料(例えば、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)やVDF/TrFE(フッ化ビニリデン/トリフロロエチレン)共重合体などを用いることができる。これらの材料は、印加する電圧により収縮を制御することができる。 [0025] As the piezoelectric material for electrically controllable contraction operations described above, a piezoelectric ceramic or polymeric piezoelectric material (e.g., PVDF (polyvinylidene fluoride) and VDF / TrFE (vinylidene fluoride / trifluoroethylene ethylene ) it can be used and copolymers. these materials can be controlled shrinkage by the voltage applied.

【0026】このように、アクチュエータ130は、二つの透明板状対象物110間に介在させる変形可能な透明体120に加わる圧力を変化させることによって、透明な板状対象物110の形状を変化させるように構成することも可能である。 [0026] Thus, the actuator 130, by changing the pressure applied to the deformable transparent body 120 is interposed between two transparent plates like object 110, alters the transparent shape of the plate-like object 110 it is also possible to configure so.

【0027】また、アクチュエータ130は、二つの透明板状対象物110間の間隔を変化させることによって、充填している変形可能な透明体120の厚みを変化させることもできるし、二つの板状対象物110の形状を制御することによって、それらの間に充満するように介在させた変形可能な透明体120の形状を変化させることも可能である。 Further, the actuator 130, by changing the distance between the two transparent plate-shaped object 110, can either varying the thickness of the deformable transparent body 120 is filled, the two plate-like by controlling the shape of the object 110, it is also possible to change the shape of the deformable transparent body 120 is interposed so as to fill between them. 二つの板状対象物110を伸縮させ、その張力を制御することによってそれらの間に充満するように介在させた変形可能な透明体120の形状を変化されるようにすることもできる。 To extend and retract the two plate-like object 110 can be configured to be changed a deformable transparent body 120 the shape of which is interposed so as to fill between them by controlling the tension.

【0028】アクチュエータ130による板状対象物の動かし方については、図7ないし図9に示したような動きばかりでなく、板状対象物110の形状が変化し、レンズ100の焦点距離を変化させることが可能であるような動きであれば、どのようなものでもよい。 [0028] For how to move the actuator 130 by the plate-like object is not only the motion, as shown in FIGS. 7 to 9, changes the shape of the plate-like object 110 to change the focal length of the lens 100 if the motion as it is possible, it may be of any type. すなわち、アクチュエータ130は、可変焦点レンズ100を構成する透明体120か、板状対象物110か、その双方を制御することにより、レンズ100の焦点を変化させている。 That is, the actuator 130, the variable focus lens 100 transparent body 120 or to configure, or plate-like object 110, by controlling the both, thereby changing the focus of the lens 100. この透明体120は、板状対象物に充填させた透明流動体や、透明流動体を可撓性透明膜中に封じ込めたものとすることができる。 The transparent body 120 may be transparent fluid and which is filled in a plate-like object, and that contained a transparent fluid in the flexible transparent film.

【0029】上述で説明した可変焦点レンズ100は、 The variable focus lens 100 described above,
単独でも、他の固定焦点レンズ等と組み合わせてレンズ系を構成し、レンズ系全体の焦点距離を変化させる構成としても使用することが可能である。 Alone, constitute a lens system in combination with other fixed-focus lens, etc., it can be also used as a constituent to change the focal length of the entire lens system. 図10はその構成を示している。 Figure 10 shows its configuration. 図10において、本発明の可変焦点レンズ100と通常の固定焦点レンズ140とを組み合わせて用いている様子を示している。 10 shows a state in which is used a combination of a variable focus lens 100 and the normal fixed focus lens 140 of the present invention. 可変焦点レンズ100 Variable focus lens 100
の焦点を変化させることにより、可変焦点レンズ100 By changing the focus of the variable focus lens 100
と固定焦点レンズ140とで構成されるレンズ系の焦点も変化させることができる。 It can also be changed focus of the constructed lens system in a fixed focus lens 140 and.

【0030】なお、上述の焦点可変レンズは、外側に凸である凸レンズばかりではなく、板状対象物110を内側に凸にすることにより、凹レンズにも適用することができる。 [0030] Incidentally, a variable focus lens described above is not only a convex lens which is convex on the outside, by a convex plate-like object 110 on the inside, can be applied to the concave lens.

【0031】 [0031]

【発明の効果】上記の説明のように、本発明は、光学的撮像システムなどの結像光学系内に配置し、結像光学系全体としての焦点距離を限定された範囲内ではあるが、 [Effect of the Invention] As explained above, the present invention is placed in the imaging optical system such as optical imaging system, albeit within a limited focal distance of the entire imaging optical system,
微妙かつ動的に制御・調節するために使用される小型化に適した可変焦点レンズである。 A variable focus lens suitable for miniaturization which is used to control and finely adjusted and dynamically.

【0032】本発明の可変焦点レンズは、工業における各種画像センサ等における動的な高速自動焦点合わせなどに適する。 The variable focus lens of the present invention is suitable for such dynamic fast autofocus in various image sensors or the like in industry. また、日常生活においては、たとえば眼鏡の装備して注視点距離に応じて焦点距離を調節する遠近両用自動焦点調節眼鏡などを実現できる。 In the daily life, such as bifocals autofocusing eyeglasses for adjusting the focal length possible implemented in accordance with the gazing point distance for example equipped glasses.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の可変焦点レンズの構成を示す図である。 1 is a diagram showing a configuration of a variable focus lens of the present invention.

【図2】可変焦点レンズの動作を説明するための図である。 2 is a diagram for explaining the operation of the variable focus lens.

【図3】透明体120の構成例を示す図である。 3 is a diagram showing a configuration example of a transparent body 120.

【図4】透明板状対象物110の形状の一例である。 FIG. 4 is an example of a shape of the transparent plate-shaped object 110.

【図5】透明板状対象物110の形状の他の例である。 Figure 5 is another example of the shape of the transparent plate-shaped object 110.

【図6】透明体120の圧力や体積を変化させるアクチュエータ130の構成例である。 6 is a configuration example of an actuator 130 for changing the pressure and volume of the transparent body 120.

【図7】板状対象物を動かすアクチュエータ130の構成を示す図である。 7 is a diagram showing a structure of an actuator 130 for moving the plate-like object.

【図8】板状対象物を動かすアクチュエータ130の他の構成を示す図である。 8 is a diagram showing another structure of the actuator 130 to move the plate-like object.

【図9】板状対象物を動かすアクチュエータ130の他の構成を示す図である It is a diagram showing another configuration of the actuator 130 to move the 9 plate-like object

【図10】本発明の可変焦点レンズを用いたレンズ系を示す図である。 10 is a diagram showing a lens system using the variable focus lens of the present invention.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

100 可変焦点レンズ 110 透明板状対象物 120 透明体(流動体) 122 透明流動体 124 可撓性透明膜 130 アクチュエータ 140 固定焦点レンズ 210 物体 220,230 実像 310 可動部分 312,314 圧電材料 342,344 可動部分 352 固定フレーム 354 圧電素子 100 variable focus lens 110 transparent plate-shaped object 120 transparent body (fluid) 122 transparent fluid 124 flexible transparent film 130 actuator 140 fixed focus lens 210 object 220, 230 real image 310 moving parts 312, 314 piezoelectric material 342, 344 movable portion 352 fixed frame 354 piezoelectric element

Claims (9)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 2つの透明な板状対象物と、 前記2つの透明な板状対象物間に介在し、外部環境媒体と異なる屈折率を有する変形可能な透明体と前記透明板状対象物と前記変形可能な透明体とを変化させる駆動部とを備え、前記2つの板状対象物の表面形状及び前記変形可能な透明体形状を変化させて、2つの板状対象物を通過する光の屈折状態を変化させることを特徴とする可変焦点レンズ。 And 1. A two transparent plate-like object, interposed between said two transparent plate-like object, said transparent plate-shaped object and the deformable transparent body having a refractive index different from that of the external environment medium wherein changing the deformable transparent body and a drive unit, by changing the surface shape and the deformable transparent body shape of the two plate-like object and the light that passes through the two plate-like object variable focus lens, characterized in that to change the refractive condition.
  2. 【請求項2】 請求項1に記載された可変焦点レンズの構成において、外部環境媒体と異なる屈折率を有する前記変形可能な透明体は透明流動体であることを特徴とする可変焦点レンズ。 2. A configuration of a variable focus lens according to claim 1, the variable focus lens, wherein the deformable transparent body having a refractive index different from that of the external environment medium is a transparent fluid.
  3. 【請求項3】 請求項2に記載された可変焦点レンズにおいて、透明流動体が可撓性の透明膜に閉じ込められていることを特徴とする可変焦点レンズ。 3. A variable focus lens the variable focus lens according to claim 2, characterized in that the transparent fluid is confined in the transparent film flexibility.
  4. 【請求項4】 請求項1〜3いずれかに記載された可変焦点レンズにおいて、 二つの透明な板状対象物がレンズ光軸を対称軸とした軸対称曲面状表面であり、それらの曲率が互いに逆向きとなるようにしたことを特徴とする可変焦点レンズ。 4. A variable focus lens as claimed in any one of claims 1 to 3, axisymmetrical curved surface two transparent plate-like object has the symmetry axis of the lens optical axis, their curvature variable focus lens, characterized in that set to be opposite to each other.
  5. 【請求項5】 請求項1〜3いずれかに記載された可変焦点レンズにおいて、 二つの透明な板状対象物がレンズ光軸に垂直であり、かつ、それらの曲率が互いに逆向きとなる面対称曲面状表面となり、それらの曲面の対称面が光軸方向の平面でありそれらが互いに直交する状態となる様に配置されていることを特徴とする可変焦点レンズ。 5. A variable focus lens as claimed in any one of claims 1 to 3, a vertical two transparent plate-like object is in the lens optical axis, and the surface of their curvature are opposite to each other becomes symmetrical curved surface, is their curved plane of symmetry is the optical axis direction of the plane variable focus lens, characterized in that they are arranged so that a state orthogonal to each other.
  6. 【請求項6】 請求項1〜5いずれかに記載された可変焦点レンズにおいて、前記駆動部は、二つの透明板状対象物間に介在させる変形可能な透明体に加わる圧力を変化させることによって、透明な板状対象物の形状を変化させるように構成されたことを特徴とする可変焦点レンズ。 6. A variable focus lens as claimed in any one of claims 1 to 5, wherein the drive unit, by changing the pressure applied to the deformable transparent body to be interposed between two transparent plate-shaped object , variable focus lens, characterized in that it is configured to change the shape of the transparent plate-shaped object.
  7. 【請求項7】 請求項1〜5いずれかに記載された可変焦点レンズおいて、前記駆動部は、二つの板状対象物の形状を制御することによって、それらの間に充満するように介在させた変形可能な透明体の形状を変化させることを特徴とする可変焦点レンズ。 7. Keep the variable focus lens as claimed in any one of claims 1 to 5, wherein the drive unit, by controlling the shape of the two plate-like object, intervening so as to fill between them variable focus lens, characterized in that changing the shape of the deformable transparent body obtained by.
  8. 【請求項8】 請求項1〜5いずれかに記載された可変焦点レンズにおいて、前記駆動部は二つの板状対象物を伸縮し、その張力を制御することによってそれらの間に充満するように介在させた変形可能な透明体の形状を変化されるようにしたことを特徴とする可変焦点レンズ。 8. A variable focus lens as claimed in any one of claims 1 to 5, so that the drive unit is stretching the two plate-shaped objects, fills between them by controlling the tension variable focus lens, characterized in that it has to be changed the shape of the deformable transparent body interposed.
  9. 【請求項9】 請求項1〜5いずれかに記載された可変焦点レンズにおいて、前記駆動部は、二つの透明板状対象物間の間隔を変化させることによって、変形可能な透明体の厚みを変化させるように構成されたことを特徴とする可変焦点レンズ。 9. A variable focus lens as claimed in any one of claims 1 to 5, wherein the drive unit, by changing the distance between the two transparent plate-shaped object, the thickness of the deformable transparent body variable focus lens, characterized in that it is configured to change.
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