JP2006154227A - 焦点距離可変レンズ - Google Patents

Abstract

【課題】 焦点距離可変レンズを小型化するとともに信頼性を高める。
【解決手段】 軸方向に所定の隙間をもって配置され、中空部が共通の光路となる超磁歪素子１１ａ，１１ｂと、光路上に配置された弾力性を有する封止部材１４と、封止部材によって第１及び第２の超磁歪素子１１ａ，１１ｂの中空部及び前記隙間に封入された流動体１５と、コイル１２とを備える。コイル１２に流す電流を変化させると隙間の距離が変化し、流動体１５にかかる圧力が変化する結果、封止部材１４の第１及び第２の部分１４ａ，１４ｂが変形する。このように、本発明の焦点距離可変レンズは、超磁歪素子１１に与える磁界の変化によって焦点距離が変化することから、液体の移動が伴わない。このため、焦点距離可変レンズ全体を小型化することが可能となるばかりでなく、液漏れなどが生じにくくなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は焦点距離可変レンズに関し、特に、磁歪材料を利用した焦点距離可変レンズに関する。

通常、光学機器において焦点距離を可変とするためには、複数枚のレンズを用い、これらレンズ間の距離を変化させる方法が一般的である。しかしながら、この方法では、レンズを駆動するためのモータが必要であるばかりでなく、レンズの移動を考慮したスペースを設けておく必要があることから、光学機器全体を小型化することは困難であった。

このような問題を解決する方法として、特許文献１には、液体を利用した焦点距離可変レンズが提案されている。特許文献１に記載された焦点距離可変レンズは、枠の上下に弾性膜が設けられ、これら弾性膜間に液体が充填された構造を有している。焦点距離を変化させる場合、封入調整器を用いて弾性膜間の液体量を増減させ、これにより弾性膜を膨らませる（又は縮ませる）ことによって、弾性膜の曲率を変化させる。
特開平４−６７００１号公報

しかしながら、特許文献１に記載された焦点距離可変レンズは、弾性膜間の液体量を増減させる封入調整器や、液体を移動させるためのパイプが必要であることから、焦点距離可変レンズ全体を十分に小型化することは困難である。しかも、焦点距離を変化させる際に液体の移動が伴うことから、液漏れなどが生じやすく、これを組み込む光学機器の信頼性を損なうおそれもあった。

したがって、本発明の目的は、小型化が容易であり且つ信頼性に優れた焦点距離可変レンズを提供することである。

本発明者は、焦点距離可変レンズを改良すべく鋭意検討を重ねる中で、いわゆる「磁歪素子」、特に「超磁歪素子」に着目した。磁界の印加に応じて伸縮する磁歪素子は古くから知られているが、これまでの磁歪素子は変位が小さく、このため実用的に使用されることはほとんどなかった。しかしながら、近年、１５００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍといった非常に変位の大きな磁歪素子（超磁歪素子）が知られるようになり、本発明者は、これを焦点距離可変レンズの駆動に応用することに思い至ったのである。

本発明は、このような着想に基づきなされたものであって、本発明による焦点距離可変レンズは、軸方向に所定の隙間をもって配置され、中空部が共通の光路となる第１及び第２の筒状部材であって、少なくとも一方が磁歪材料を含む第１及び第２の筒状部材と、少なくとも一部が前記光路上に配置された封止部材と、前記封止部材によって前記第１及び第２の筒状部材の前記中空部及び前記隙間に封入された流動体と、磁界の印加によって前記隙間の距離を変化させる手段とを備え、前記封止部材の前記光路上に配置された部分の少なくとも一部は、変形可能な弾力性を有していることを特徴とする。

本発明の焦点距離可変レンズによれば、磁歪材料を含む筒状部材に与える磁界の変化によって焦点距離が変化することから、液体の移動が伴わない。このため、焦点距離可変レンズ全体を小型化することが可能となるばかりでなく、液漏れなどが生じにくくなる。ここで「軸方向」とは、筒状部材の中空部を貫通する方向を意味し、焦点距離可変レンズの光路となる方向と一致する。尚、本発明において「筒状」とは、貫通孔を有する形状を指し、環状又はドーナツ状などの形状も含まれる概念である。

本発明による焦点距離可変レンズは、封止部材の一部を隙間に保持する固定部材をさらに備えることが好ましい。これによれば、第１及び第２の筒状部材の隙間に確実に流動体を位置させることが可能となる。

本発明による焦点距離可変レンズは、第１及び第２の筒状部材の両方が磁歪材料を含んでいることが好ましい。これによれば、隙間の変化量が大きくなることから、焦点距離の可変範囲を拡大することが可能となる。

本発明による焦点距離可変レンズは、第１及び第２の筒状部材の全体が磁歪材料によって構成されていることが好ましい。これによれば、大きな変位を得ることができることから焦点距離の可変範囲が広がるばかりでなく、正しいレンズ形状を得ることができることから良好な光学特性を得ることが可能となる。

本発明の焦点距離可変レンズは、第１及び第２の筒状部材の少なくとも軸方向に配置された枠体をさらに備え、封止部材が枠体に固定されていることが好ましい。これによれば、磁歪材料を含む筒状部材の変位による力が、封止部材の光路上に配置された部分に直接印加されず、流動体を介して力が印加されることになることから、封止部材を正しく変形させることが可能となる。

また、本発明の焦点距離可変レンズは、第１の筒状部材の少なくとも軸方向に配置された枠体が第２の筒状部材を構成しており、封止部材が枠体に固定されていることもまた好ましい。これによれば、焦点距離可変レンズの構成部品数を大幅に減らすことが可能となる。

変位させる手段は、第１及び第２の筒状部材の少なくとも一方の円周方向に巻回されたコイルを含んでいることが好ましい。これによれば、コイルにより生じる磁束の方向が第１及び第２の筒状部材の軸方向となることから、磁歪材料を含む第１及び第２の筒状部材の少なくとも一方を主として軸方向に変位させることが可能となる。

本発明の焦点距離可変レンズは、第１及び第２の筒状部材の少なくとも一方に磁気バイアスを印加する磁気バイアス印加手段をさらに備えることが好ましい。磁歪材料を含む素子に磁界を印加すると通常は伸張するだけであるが、このような磁気バイアス印加手段を設ければ、磁歪材料を含む筒状部材を伸張及び収縮させることが可能となる。ここで、磁気バイアス印加手段としては、永久磁石を用いても構わないし、コイルに直流バイアス電流を印加する回路を用いても構わない。

封止部材は、変形可能領域が第１及び第２の筒状部材の少なくとも一部の内径未満に設定されていることが好ましい。これによれば、磁歪材料を含む筒状部材の変位に応じた封止部材の変形量が非常に大きくなることから、焦点距離の可変範囲をより拡大することが可能となる。具体的には、枠体によって封止部材の変形可能領域を制限することによって、変形可能領域を第１及び第２の筒状部材の少なくとも一部の内径未満に設定することができる。

このように、本発明による焦点距離可変レンズは、従来の焦点距離可変レンズのように液体の量を増減させるのではなく、筒状部材の中空部及びこれらの隙間に流動体を封入した構造を有していることから、焦点距離を変化させる際に、中空部の内部に流動体を注入したり、流動体を中空部の外部に排出させる必要がない。このため、従来必要であった封入調整器やパイプなどの機構が不要となり、焦点距離可変レンズ全体を小型化することが可能となる。しかも、焦点距離を変化させる際に液体の移動を伴わないことから、液漏れなどが生じにくく、このため、本発明による焦点距離可変レンズを組み込む光学機器の信頼性を高めることも可能となる。

また、本発明による焦点距離可変レンズは、筒状部材に与える磁界の変化によって焦点距離が変化することから、レンズ間の距離を変化させることによって焦点距離を変化させる一般的な機構と比べて応答速度が極めて速い。また、機械的に作動する部分を有していないことから、機械的故障などが発生しにくいという利点も有している。しかも、レンズ間の距離を変化させる機構では、その性質上、光路に沿った方向のサイズが大きくなりやすいが、本実施形態による焦点距離可変レンズでは、光路に沿った方向（＝軸方向）のサイズを非常に小さくすることが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましいいくつかの実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による焦点距離可変レンズ１０の構造を概略的に示す図であり、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。

図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態による焦点距離可変レンズ１０は、断面がコの字である筒状の枠体２と、枠体２の軸方向における一方の端部２ａ側に収容され、いずれも筒状構造を有する超磁歪素子１１ａ、コイル１２ａ及び永久磁石１３ａと、枠体２の軸方向における他方の端部２ｂ側に収容され、いずれも筒状構造を有する超磁歪素子１１ｂ、コイル１２ｂ及び永久磁石１３ｂとを備えている。これら超磁歪素子１１ａ、コイル１２ａ及び永久磁石１３ａは、内側から外側へこの順に同心円状に配置されており、同様に、超磁歪素子１１ｂ、コイル１２ｂ及び永久磁石１３ｂについても、内側から外側へこの順に同心円状に配置されている。

また、筒状部材である超磁歪素子１１ａ，１１ｂの中空部、さらには、超磁歪素子１１ａと超磁歪素子１１ｂとの軸方向における隙間１１ｃには、袋状の封止部材１４が嵌め込まれており、封止部材１４の内部には、レンズの本体となる流動体１５が封入されている。超磁歪素子１１ａ，１１ｂの中空部は、使用時において共通の光路となる部分である。

超磁歪素子１１ａ，１１ｂは、磁界の印加に応じて伸縮する超磁歪材料によって構成されており、使用する超磁歪材料としては、特に限定されるものではないがＴｂ_０．３４−Ｄｙ_０．６６−Ｆｅ_１．９０を中心組成とする超磁歪材料等を用いることができる。超磁歪素子のサイズについては、目的とする焦点距離可変レンズ１０のサイズや、目的とする焦点可変量に応じて適宜選択すれば良い。本実施形態では、超磁歪素子１１ａの径と超磁歪素子１１ｂの径がほぼ同じであり、このため隙間１１ｃは軸方向に垂直に形成されることになる。

コイル１２ａ，１２ｂは、それぞれ超磁歪素子１１ａ，１１ｂに与える磁界を変化させるために用いられ、図示しない制御回路によりコイル１２ａ，１２ｂに流す電流を変化させると、超磁歪素子１１ａ，１１ｂに与えられる磁界が変化する。コイル１２ａは超磁歪素子１１ａの円周方向に巻回されており、コイル１２ｂは超磁歪素子１１ｂの円周方向に巻回されているため、コイル１２ａ，１２ｂを流れる電流により生じる磁束の方向は、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの軸方向となる。つまり、コイル１２ａ，１２ｂに流す電流を変化させると、超磁歪素子１１ａ，１１ｂに印加される磁界は主として軸方向に変化することになる。これにより、コイル１２ａ，１２ｂに流す電流を変化させることによって、超磁歪素子１１ａ，１１ｂを主として軸方向に変位させることが可能となる。

永久磁石１３ａ，１３ｂは、それぞれ超磁歪素子１１ａ，１１ｂに磁気バイアスを印加する磁気バイアス印加手段として機能する。超磁歪素子１１ａ，１１ｂは、磁界が印加されていない状態が最もサイズが小さく、磁界が強くなるにしたがって伸張する性質を有している。つまり、磁界が印加されていない状態からは超磁歪素子１１ａ，１１ｂを収縮させることはできず、単に、伸張させることができるのみである。したがって、超磁歪素子１１ａ，１１ｂを「伸縮」させるためには、通常時（ニュートラルな状態）において超磁歪素子１１ａ，１１ｂに所定の「磁気バイアス」を印加する必要があり、永久磁石１３ａ，１３ｂはかかる目的のために設けられている。

本実施形態では、永久磁石１３ａ，１３ｂが超磁歪素子１１ａ，１１ｂに対してそれぞれ同心円状に配置されており、軸方向における一端１３ａ_１，１３ｂ_１を例えばＮ極、軸方向における他端１３ａ_２，１３ｂ_２を例えばＳ極とすれば、永久磁石１３ａ，１３ｂにより生じる磁束の方向は、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの軸方向となる。このため、主として軸方向に変位する超磁歪素子１１ａ，１１ｂに対して、効果的に磁気バイアスを与えることが可能となる。

封止部材１４は、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの中空部、並びに、超磁歪素子１１ａと超磁歪素子１１ｂとの隙間１１ｃに嵌め込まれており、レンズの本体となる流動体１５を密封する役割を果たす。封止部材１４は、使用時において光路となることから、可視光線に対して透過率の高い材料を用いる必要がある。また、封止部材１４のうち、光路上に位置する第１及び第２の部分１４ａ，１４ｂの少なくとも一方は、流動体１５の圧力変化に応答して変形可能な弾力性を有している必要がある。したがって、第１及び第２の部分１４ａ，１４ｂの一方については、ガラスのように、流動体１５の圧力変化に応じた変形がほとんど無い材料を用いても構わない。

また、封止部材１４のうち、隙間１１ｃに嵌め込まれた第３の部分１４ｃは、固定部材６によって枠体２に固定されており、これによって、封止部材１４の第３の部分１４ｃは、この隙間１１ｃに保持されている。第３の部分１４ｃは、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの軸方向への変位に連動する弾力性を有している必要がある。固定部材６としては、例えば接着剤などを用いることができる。

さらに、封止部材１４は、固定部材８によって枠体２に固定された第４の部分１４ｄを有している。枠体２と封止部材１４の第４の部分１４ｄとを固定する固定部材８についても、接着剤などを用いることが可能である。

流動体１５の漏れを防止するためには、封止部材１４は、流動体１５や空気などを透過しない性質を有している必要がある。これは、封止部材１４が流動体１５や空気などを透過する性質を有していると、流動体１５が封止部材１４を透過して外部に漏れ出したり、空気などが封止部材１４を透過して内部に侵入するおそれがあるからである。流動体１５が漏れ出すような場合はもちろんのこと、空気などが内部に侵入する場合にも、レンズの曲率が変わってしまうという問題が生じる。

流動体１５は、レンズの本体となる部材であり、使用時においては光路となることから可視光線に対して透過率の高い材料を用いる必要がある。流動体１５の材料としては、圧力や温度による体積変化の少ない液体やゲル状体の材料を用いることができ、一例として、水を用いることができる。焦点距離の可変範囲を大きくするためには、流動体１５の材料として、できるだけ屈折率の高い材料を用いることが好ましい。

以上が、本実施形態による焦点距離可変レンズ１０を構成する各要素である。本実施形態による焦点距離可変レンズ１０を駆動する駆動回路としては、図２に示すように、焦点距離可変レンズ１０を構成するコイル１２ａ，１２ｂの並列回路１２（直列回路であっても構わない）に、直流電源１６及び可変抵抗１７を直列に接続した回路を用いることができる。このような回路を用いた場合、図示しない制御回路によって可変抵抗１７の抵抗値を変化させることにより、コイル１２ａ，１２ｂに流れる電流を変化させることができる。

また、本実施形態による焦点距離可変レンズ１０を駆動する駆動回路としては、図３に示す回路を用いることも可能である。図３に示す回路は、焦点距離可変レンズ１０を構成するコイル１２ａ，１２ｂの並列回路１２（直列回路であっても構わない）、に可変直流電源１８及び抵抗１９を直列に接続した構成を有しており、図示しない制御回路によって可変直流電源１８の電圧を変化させることにより、コイル１２ａ，１２ｂに流れる電流を変化させることができる。

次に、本実施形態による焦点距離可変レンズ１０の動作について説明する。

まず、通常時、つまり、超磁歪素子１１ａ，１１ｂに磁気バイアスのみが印加されているニュートラルな状態においては、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの軸方向の長さＬ０はある一定の長さを保っており、これにより、超磁歪素子１１ａと超磁歪素子１１ｂとの隙間１１ｃの距離Ｇ０もある一定の長さを保っている。この状態では、封止部材１４の第１及び第２の部分１４ａ，１４ｂの表面はほぼ平坦面となっており（図１（ｂ）参照）、したがって、この状態で流動体１５を介して光を透過させてもレンズ作用は実質的に生じない。

しかし、コイル１２ａ，１２ｂに電流を流すことによって超磁歪素子１１ａ，１１ｂに与えられる磁界を増大させると、磁界の強さに応じて超磁歪素子１１ａ，１１ｂが軸方向に伸張する。図４は、この状態を示す略断面図であり、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの長さがＬ１（＞Ｌ０）に変化することによって、超磁歪素子１１ａと超磁歪素子１１ｂとの隙間１１ｃの距離Ｇ１は、
Ｇ１＝Ｇ０−２（Ｌ１−Ｌ０）
に変化する。その結果、流動体１５にかかる圧力が増大し、封止部材１４の第１及び第２の部分１４ａ，１４ｂの表面は凸状に膨らむ。したがって、この状態で流動体１５を介して光を透過させると、流動体１５は凸レンズとして作用することになる。

一方、コイル１２ａ，１２ｂに磁気バイアスを打ち消す方向の電流を流すことによって、超磁歪素子１１ａ，１１ｂに与えられる磁界を減少させると、磁界の減少度合いに応じて超磁歪素子１１ａ，１１ｂが軸方向に収縮する。図５は、この状態を示す略断面図であり、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの長さがＬ２（＜Ｌ０）に変化することによって、超磁歪素子１１ａと超磁歪素子１１ｂとの隙間１１ｃの距離Ｇ２は、
Ｇ２＝Ｇ０＋２（Ｌ０−Ｌ２）
に変化する。その結果、流動体１５にかかる圧力が減少し、封止部材１４の第１及び第２の部分１４ａ，１４ｂの表面は内側へ凹む。したがって、この状態で流動体１５を介して光を透過させると、流動体１５は凹レンズとして作用することになる。

第１及び第２の封止部材１４ａ，１４ｂの曲率は、コイル１２に流す電流の大きさ及び方向によって調整することが可能であり、これによって、焦点距離を可変とすることが可能となる。

このように、本実施形態による焦点距離可変レンズ１０は、従来の焦点距離可変レンズのように液体の量を増減させるのではなく、筒状の超磁歪素子１１ａ，１１ｂの中空部及びこれらの隙間１１ｃに流動体１５を封入した構造を有していることから、焦点距離を変化させる際に、枠体２の内部に流動体１５を注入したり、流動体１５を枠体２の外部に排出させる必要がない。このため、従来必要であった封入調整器やパイプなどの機構が不要となり、焦点距離可変レンズ全体を小型化することが可能となる。しかも、焦点距離を変更する際に液体の移動を伴わないことから、液漏れなどが生じにくく、このため、本実施形態による焦点距離可変レンズ１０を組み込む光学機器の信頼性を高めることも可能となる。

また、超磁歪素子１１ａ，１１ｂに与える磁界の変化によって焦点距離を変化させていることから、レンズ間の距離を変化させることによって焦点距離を変化させる一般的な機構と比べても、応答速度が極めて速いという特徴を有している。また、機械的に作動する部分を有していないことから、機械的故障などが発生しにくいという利点も有している。しかも、レンズ間の距離を変化させる機構では、その性質上、光路に沿った方向のサイズが大きくなりやすいが、本実施形態による焦点距離可変レンズ１０では、光路に沿った方向（＝軸方向）のサイズを非常に小さくすることが可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図６は、本発明の第２の実施形態による焦点距離可変レンズ２０の構造を概略的に示す図であり、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。

図６（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態による焦点距離可変レンズ２０は、永久磁石１３が枠体として用いられている点において第１の実施形態による焦点距離可変レンズ１０と異なっている。その他は、第１の実施形態による焦点距離可変レンズ１０と同様であることから、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態においては、永久磁石１３のうち、軸方向に位置する一方の部分（図６（ｂ）では上側）の端部１３_１が例えばＮ極、軸方向に位置する他方の部分（図６（ｂ）では下側）の端部１３_２が例えばＳ極とされている。

本実施形態では、永久磁石１３が枠体として用いられていることから、焦点距離可変レンズ２０の径方向におけるサイズをより小型化することが可能となる。また、本実施形態では、永久磁石１３が超磁歪素子１１ａ，１１ｂの径方向外側及び軸方向における上下両側に配置されていることから、第１の実施形態に比べ、超磁歪素子１１ａ，１１ｂに与える磁気バイアスをより強力且つ均一とすることが可能となる。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。

図７は、本発明の第３の実施形態による焦点距離可変レンズ３０の構造を概略的に示す図であり、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。

図７（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態による焦点距離可変レンズ３０は、永久磁石１３が省略されている点において第１の実施形態による焦点距離可変レンズ１０と異なっている。その他は、第１の実施形態による焦点距離可変レンズ１０と同様であることから、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、図２又は図３に示した駆動回路によって、コイル１２ａ，１２ｂに所定の直流バイアス電流が流されており、かかる直流バイアス電流により生じる磁界を「磁気バイアス」として超磁歪素子１１ａ，１１ｂに印加している。このため、本実施形態では、超磁歪素子１１ａ，１１ｂに磁気バイアスを与えるための永久磁石が不要となることから、焦点距離可変レンズ３０のサイズを非常に小型化することが可能となる。

次に、本発明の第４の実施形態について説明する。

図８は、本発明の第４の実施形態による焦点距離可変レンズ４０の構造を概略的に示すす略断面図である。平面図については、図１（ａ）とほぼ同様であることから図示を省略する。

図８に示すように、本実施形態による焦点距離可変レンズ４０は、超磁歪素子１１ｂ、コイル１２ｂ及び永久磁石１３ｂが省略されている点において第１の実施形態による焦点距離可変レンズ１０と異なっている。その他は、第１の実施形態による焦点距離可変レンズ１０と同様であることから、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態では、超磁歪素子１１ａと枠体２の端部２ｂとの隙間１１ｃの距離を軸方向に変化させることによって、焦点距離を変えることができる。このように、本発明において隙間１１ｃを形成する２つの筒状部材としては、その両方が超磁歪素子である必要はなく、本実施形態のように、一方のみが超磁歪素子であり、他方が固定端であっても構わない。かかる構成によれば、隙間１１ｃの変化量は小さくなるものの、構成部品数を大幅に減らすことが可能となる。

次に、本発明の第５の実施形態について説明する。

図９は、本発明の第５の実施形態による焦点距離可変レンズ５０の構造を概略的に示す略断面図である。平面図については図示を省略する。

図９に示すように、本実施形態による焦点距離可変レンズ５０は、枠体２の端部２ａ，２ｂにおける内径が、超磁歪素子１１の内径未満に設定されている点において第１の実施形態による焦点距離可変レンズ１０と異なっている。その他は、第１の実施形態による焦点距離可変レンズ１０と同様であることから、同じ要素には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。

本実施形態においては、封止部材１４の変形可能領域が、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの内径未満となることから、第１の実施形態と比べ、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの変位に応じた封止部材１４の変形量がより大きくなる。したがって、本実施形態によれば、焦点距離の可変範囲をより拡大することが可能となる。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記各実施形態では、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの全体が超磁歪材料によって構成されているが、本発明において超磁歪素子１１ａ，１１ｂの全体が超磁歪材料によって構成することは必須でなく、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの一部のみを超磁歪材料によって構成しても構わない。したがって、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すように、超磁歪材料からなる部分８１と超磁歪材料とは異なる材料からなる部分８２とが軸方向に混在していても構わないし、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、超磁歪材料からなる部分８１と超磁歪材料とは異なる材料からなる部分８２とが径方向に混在していても構わないし、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、超磁歪材料からなる部分８１と超磁歪材料とは異なる材料からなる部分８２とが円周方向に混在していても構わない。但し、上記各実施形態のように超磁歪素子１１ａ，１１ｂの全体を超磁歪材料によって構成すれば、より大きな変位が得られるとともに、正しいレンズ形状が得ることができることから、この点を考慮すれば、超磁歪素子１１ａ，１１ｂの全体を超磁歪材料によって構成することが好ましい。

また、上記各実施形態では、コイル１２ａ，１２ｂを超磁歪素子１１ａ，１１ｂに対して径方向外側に配置しているが、これらを超磁歪素子１１ａ，１１ｂに対して径方向内側に配置しても構わないし、超磁歪素子１１ａ，１１ｂに対して軸方向に配置することも可能である。

さらに、上記各実施形態では、永久磁石１３ａ，１３ｂ等を用いて超磁歪素子１１ａ，１１ｂに磁気バイアスを与えているが、本発明において超磁歪素子１１ａ，１１ｂに磁気バイアスを与えることは必須でなく、これを省略しても構わない。

また、上記実施形態では、超磁歪素子１１ａ，１１ｂに磁気バイアスのみが印加されているニュートラルな状態においては、封止部材１４の第１及び第２の部分１４ａ，１４ｂの表面がほぼ平坦面となっている場合について説明したが（図１（ｂ）参照）、ニュートラルな状態における第１及び第２の部分１４ａ，１４ｂの形状はどのような形状であってもかまわない。すなわち、第１及び第２の部分１４ａ，１４ｂがニュートラルな状態において凸レンズとしての形状を有し、凸レンズとしての形状の範囲内で超磁歪素子を伸張及び収縮させることにより、曲率を変化させても構わない。また、第１及び第２の部分１４ａ，１４ｂがニュートラルな状態において凹レンズとしての形状を有し、凹レンズとしての形状の範囲内で超磁歪素子を伸張及び収縮させることにより、曲率を変化させても構わない。

さらに、本発明において、超磁歪素子１１ａの軸方向における長さと超磁歪素子１１ｂの軸方向における長さが一致している必要はなく、長さが異なっていても構わない。また、軸方向に隙間１１ｃが形成される限り、超磁歪素子１１ａの形状と超磁歪素子１１ｂの形状が異なっていても構わない。

また、上記各実施形態ではいずれも超磁歪素子を用いた場合を説明したが、封止部材を変形し得る程度の変位可能なものであれば、磁歪素子も用いても構わない。

本発明の第１の実施形態による焦点距離可変レンズ１０の構造を概略的に示す図であり、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図である。 焦点距離可変レンズ１０を駆動する駆動回路の一例を示す回路図である。 焦点距離可変レンズ１０を駆動する駆動回路の別の例を示す回路図である。 超磁歪素子１１ａ，１１ｂを軸方向に伸張させた状態を示す略断面図である。 超磁歪素子１１ａ，１１ｂを軸方向に収縮させた状態を示す略断面図である。 本発明の第２の実施形態による焦点距離可変レンズ２０の構造を概略的に示す図であり、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。 本発明の第３の実施形態による焦点距離可変レンズ３０の構造を概略的に示す図であり、（ａ）は略平面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿った略断面図である。 本発明の第４の実施形態による焦点距離可変レンズ４０の構造を概略的に示す略断面図である。 本発明の第５の実施形態による焦点距離可変レンズ５０の構造を概略的に示す略断面図である。 超磁歪材料からなる部分８１と超磁歪材料とは異なる材料からなる部分８２とが軸方向に混在した超磁歪素子１１ａ，１１ｂの構造を示す略斜視図である。 超磁歪材料からなる部分８１と超磁歪材料とは異なる材料からなる部分８２とが径方向に混在した超磁歪素子１１ａ，１１ｂの構造を示す略斜視図である。 超磁歪材料からなる部分８１と超磁歪材料とは異なる材料からなる部分８２とが円周方向に混在した超磁歪素子１１ａ，１１ｂの構造を示す略斜視図である。

符号の説明

２ 枠体
２ａ 枠体の軸方向における一方の端部
２ｂ 枠体の軸方向における他方の端部
４ 腕部
４ａ，４ｂ 腕部の端部
６，８ 固定部材
１０，２０，３０，４０，５０ 焦点距離可変レンズ
１１ａ，１１ｂ 超磁歪素子
１１ｃ 隙間
１２ 並列回路
１２ａ，１２ｂ コイル
１３，１３ａ，１３ｂ 永久磁石
１３ａ_１，１３ｂ_１ 永久磁石の軸方向における一端
１３ａ_２，１３ｂ_２ 永久磁石の軸方向における他端
１４ 封止部材
１４ａ 封止部材の第１の部分
１４ｂ 封止部材の第２の部分
１４ｃ 封止部材の第３の部分
１４ｄ 封止部材の第４の部分
１５ 流動体
１６ 直流電源
１７ 可変抵抗
１８ 可変直流電源
１９ 抵抗
８１ 超磁歪材料からなる部分
８２ 超磁歪材料とは異なる材料からなる部分

Claims (9)

1. 軸方向に所定の隙間をもって配置され、中空部が共通の光路となる第１及び第２の筒状部材であって、少なくとも一方が磁歪材料を含む第１及び第２の筒状部材と、少なくとも一部が前記光路上に配置された封止部材と、前記封止部材によって前記第１及び第２の筒状部材の前記中空部及び前記隙間に封入された流動体と、磁界の印加によって前記隙間の距離を変化させる手段とを備え、前記封止部材の前記光路上に配置された部分の少なくとも一部は、変形可能な弾力性を有していることを特徴とする焦点距離可変レンズ。
2. 前記封止部材の一部を前記隙間に保持する固定部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の焦点距離可変レンズ。
3. 前記第１及び第２の筒状部材の両方が磁歪材料を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点距離可変レンズ。
4. 前記第１及び第２の筒状部材の全体が磁歪材料によって構成されていることを特徴とする請求項３に記載の焦点距離可変レンズ。
5. 前記第１及び第２の筒状部材の少なくとも軸方向に配置された枠体をさらに備え、前記封止部材が前記枠体に固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の焦点距離可変レンズ。
6. 前記第１の筒状部材の少なくとも軸方向に配置された枠体が第２の筒状部材を構成しており、前記封止部材が前記枠体に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の焦点距離可変レンズ。
7. 前記変位させる手段は、前記第１及び第２の筒状部材の少なくとも一方の円周方向に巻回されたコイルを含んでいることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の焦点距離可変レンズ。
8. 前記第１及び第２の筒状部材の少なくとも一方に磁気バイアスを印加する磁気バイアス印加手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の焦点距離可変レンズ。
9. 前記封止部材は、変形可能領域が前記第１及び第２の筒状部材の少なくとも一部の内径未満に設定されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の焦点距離可変レンズ。

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