JP2009217249A - 可変焦点レンズ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】仕切部14の第1表面141は、平坦面となっている。貫通孔142は、第1表面141を貫通し、かつ、仕切部14を貫通するように形成されている。貫通孔142の開口端を構成する周縁部1421は、第1表面141内に配置されている。第1媒質30は、第1空間111の内部に収容されている。第2媒質40は、第2空間112の内部に収容されている。第1媒質30と第2媒質40との間の界面70は、貫通孔142における周縁部1421に位置している。駆動部20は、第1媒質30又は第2媒質40の圧力又は体積を変動させることにより、界面70の曲率を変化させる。
【選択図】図2
Description
収容部と、駆動部と、第1媒質と、第2媒質とを備えており、
前記収容部は、収容空間と、第1壁部と、第2壁部と、仕切部を備えており、
前記収容空間は、前記第1壁部と前記第2壁部との間に配置されており、
かつ、前記第1壁部と前記第2壁部とは、前記収容空間を挟んで対向するように配置されており、
前記第1壁部は、光を透過させる第1窓部を備えており、
前記第2壁部は、前記第1窓部を透過した光をさらに透過させる第2窓部を備えており、
前記仕切部は、前記収容空間を仕切ることで、第1空間と第2空間とを形成する構成となっており、
前記仕切部は、第1表面と、貫通孔とを備えており、
前記第1表面は、前記仕切部の表面における少なくとも一部を構成しており、
かつ、前記第1表面は、一つの仮想的な平坦面内に配置されており、
前記貫通孔は、前記第1表面を貫通し、かつ、前記仕切部を貫通するように形成されており、
前記貫通孔は、前記第1窓部を透過した光が前記第2窓部に向かう光路上に配置されており、
かつ、前記貫通孔は、前記第1窓部を透過した光を透過させる構成となっており、
前記貫通孔の開口端を構成する周縁部は、前記第1表面の端部に配置されており、
前記第1媒質と前記第2媒質とは、接触状態において互いに混合しない材質とされており、
かつ、前記第1媒質と前記第2媒質の屈折率は、互いに異なるものとされており、
前記第1媒質は、前記第1空間中に収容されており、
前記第2媒質は、前記第2空間中に収容されており、
前記第1媒質と前記第2媒質とは、互いに接触させられており、
前記第1媒質と前記第2媒質との間における界面の外周は、前記貫通孔における前記周縁部に位置しており、
前記駆動部は、前記第1媒質又は前記第2媒質の圧力又は体積を変動させることにより、前記界面の曲率を変化させる構成となっている
ことを特徴とする可変焦点レンズ。
前記第1媒質及び前記第2媒質は、いずれも液体である
ことを特徴とする項目1に記載の可変焦点レンズ。
前記第1媒質の密度と、前記第2媒質の密度とは、実質的に等しい
ことを特徴とする項目2に記載の可変焦点レンズ。
前記駆動部は、前記第1媒質と前記第2媒質に対して直接又は間接に振動を加えるピエゾ素子を用いて構成されている
ことを特徴とする、項目1〜3のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。
前記ピエゾ素子自体の位置を調整するための調整ステージをさらに備えた
ことを特徴とする項目4に記載の可変焦点レンズ。
前記仕切部は、基板とマスク部とを備えており、
前記マスク部は、前記基板の表面上に配置されており、
前記貫通孔は、フォトリソグラフィを用いて、前記基板と前記マスク部とを貫通するように形成されており、
前記第1表面は、前記マスク部の表面によって構成されている
ことを特徴とする項目1〜5のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。
前記貫通孔は、前記仕切部の表面を平坦面に加工することによって前記第1表面を形成した後、前記第1表面に穴開け加工を行うことによって形成されたものである
ことを特徴とする項目1〜5のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。
前記仕切部は、基板と薄膜部とを備えており、
前記貫通孔は、前記基板と前記薄膜部とを貫通するように形成されており、
前記第1表面は、前記薄膜部の表面により構成されており、
前記貫通孔に面する前記薄膜部の周縁部は、前記基板よりも、前記貫通孔の内側方向に突出するように形成されている
ことを特徴とする項目2に記載の可変焦点レンズ。
前記第1媒質又は前記第2媒質には、負の熱膨張率を持つ物質が混合されている
ことを特徴とする項目1〜8のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。
さらに第3媒質を備えており、
前記第3媒質は、前記第1媒質及び前記第2媒質のうちの一方と前記駆動部との間に配置されており、
前記駆動部は、前記第3媒質を介して、前記一方の媒質に振動を加える構成となっており、
かつ、前記第3媒質は、前記一方の媒質よりも低い圧縮率を有している
ことを特徴とする項目1〜9のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。
さらに第3媒質を備えており、
前記第3媒質は、前記第1媒質及び前記第2媒質のうちの一方と前記駆動部との間に配置されており、
前記駆動部は、前記第3媒質を介して、前記一方の媒質に振動を加える構成となっており、
かつ、前記第3媒質は、前記一方の媒質よりも低い熱膨張率を有している
ことを特徴とする項目1〜9のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。
項目1に記載の可変焦点レンズの製造方法であって、以下を含む:
(1)前記仕切部における前記第1表面を平坦面に加工するステップ;
(2)その後に、前記第1表面に前記貫通孔を形成することにより、前記周縁部を形成するステップ。
項目1に記載の可変焦点レンズの製造方法であって、前記第1媒質及び前記第2媒質は流動体とされており、かつ、この製造方法は、以下を含む:
(1)前記前記第1空間に前記第1媒質を充填するステップ;
(2)前記第1媒質で反射される光学像を、前記貫通孔を介して視認するステップ;
(3)前記光学像の倍率が変更されたときに、前記第1媒質の充填を停止し、その後、前記第2媒質を充填するステップ。
項目1〜11のいずれか1項に記載された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
項目1〜11のいずれか1項に記載された可変焦点レンズを備えた投射装置。
項目1〜11のいずれか1項に記載された可変焦点レンズを用いた、全焦点画像の生成方法であって、以下のステップを備える:
(1)前記駆動部を動作させることによって、焦点位置を変えながら、複数の画像を取得するステップ;
(2)前記複数の画像を用いて、全焦点画像を生成するステップ。
以下、本発明の第1実施形態に係る可変焦点レンズを、図2及び図3に基づいて説明する。
次に、本実施形態に係る可変焦点レンズ7を製造する方法の概要を、図4に示すフローチャートに基づいて説明する。
まず、平板状の仕切部14を用意する。ついで、この仕切部14の表面を平坦面に加工する。表面の平坦度は、高い方が好ましい。平坦度を上げる方法としては、例えば、半導体基板を製造する際に用いられるポリッシング加工がある。つまり、平坦度を上げる方法は、半導体製造プロセスなどの技術において確立されているので、それを用いれば、比較的に容易に、高い平坦度を達成することができる。
ついで、仕切部14に対して穴開けを行い、貫通孔142を形成する。穴開けの具体的方法としては、例えばフォトリソグラフィを用いたエッチング加工がある。この加工方法の一例を以下に示す。
ついで、仕切部14を、収容部10における収容区間11に取り付け(図2参照)、これによって、第1空間111と第2空間112とを形成する。
そして、第1媒質30の液面で反射される光学像の倍率が大きく変化した時点で、液面が周縁部1421に到達したと判断する。その時点で、第1媒質30の充填を停止する。
ついで、第2媒質40を、第2空間112に充填する。これにより、第2媒質40を、第1媒質30の上部に接触した状態で配置するとができる。この状態では、第1媒質30と第2媒質40との接触部分に界面70(図2参照)が形成される。
次に、本実施形態に係る可変焦点レンズの動作を説明する。初期状態において、界面70でのレンズ作用による焦点の位置を、図2において符号Fで表す。
次に、図5を参照して、第2実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。この実施形態の説明においては、第1実施形態のレンズと基本的に共通する構成要素については、同一符号を用いることにより、説明を簡略化する。
次に、図6を参照して、第3実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。この実施形態の説明においては、第1実施形態のレンズと基本的に共通する構成要素については、同一符号を用いることにより、説明を簡略化する。
次に、図7を参照して、第4実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。この実施形態の説明においては、第3実施形態のレンズと基本的に共通する構成要素については、同一符号を用いることにより、説明を簡略化する。
次に、図8を参照して、第5実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。この実施形態の説明においては、第1実施形態のレンズと基本的に共通する構成要素については、同一符号を用いることにより、説明を簡略化する。
次に、図10を参照して、第6実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。この実施形態の説明においては、第1実施形態のレンズと基本的に共通する構成要素については、同一符号を用いることにより、説明を簡略化する。
次に、図11を参照して、第7実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。この実施形態の説明においては、第1実施形態のレンズと基本的に共通する構成要素については、同一符号を用いることにより、説明を簡略化する。
次に、図12を参照して、第8実施形態に係る撮像装置を説明する。この実施形態の説明においては、第1実施形態のレンズと基本的に共通する構成要素については、同一符号を用いることにより、説明を簡略化する。
・ 温度変化に起因する焦点距離の変化を画像から検出して、焦点距離を補正すること;
・ 対象物9に対して高速にオートフォーカスを行うこと;
・ 対象の奥行き位置を、いわゆる、「Depth From Focus理論」により検出すること。
前記した各実施形態における可変焦点レンズを用いて、全焦点画像を生成することができる。この方法は、以下のステップにより実現できる。
(1)駆動部20を動作させることによって、焦点位置を変えながら、複数の画像を取得するステップ;
(2)取得された複数の画像を用いて、全焦点画像を生成するステップ。
8 画像センサ
9 対象物
10 収容部
11 収容空間
111 第1空間
112 第2空間
12 第1壁部
121 第1窓部
13 第2壁部
131 第2窓部
14 仕切部
141 第1表面
142 貫通孔
1421 周縁部
143 基板
144 マスク部(薄膜部)
20 駆動部
21 ピエゾ素子
30 第1媒質
40 第2媒質
50 制御部
60 駆動ステージ
70 界面
80 負の熱膨張率を有する物質
90 第3媒質
Claims (16)
- 収容部と、駆動部と、第1媒質と、第2媒質とを備えており、
前記収容部は、収容空間と、第1壁部と、第2壁部と、仕切部を備えており、
前記収容空間は、前記第1壁部と前記第2壁部との間に配置されており、
かつ、前記第1壁部と前記第2壁部とは、前記収容空間を挟んで対向するように配置されており、
前記第1壁部は、光を透過させる第1窓部を備えており、
前記第2壁部は、前記第1窓部を透過した光をさらに透過させる第2窓部を備えており、
前記仕切部は、前記収容空間を仕切ることで、第1空間と第2空間とを形成する構成となっており、
前記仕切部は、第1表面と、貫通孔とを備えており、
前記第1表面は、前記仕切部の表面における少なくとも一部を構成しており、
かつ、前記第1表面は、一つの仮想的な平坦面内に配置されており、
前記貫通孔は、前記第1表面を貫通し、かつ、前記仕切部を貫通するように形成されており、
前記貫通孔は、前記第1窓部を透過した光が前記第2窓部に向かう光路上に配置されており、
かつ、前記貫通孔は、前記第1窓部を透過した光を透過させる構成となっており、
前記貫通孔の開口端を構成する周縁部は、前記第1表面の端部に配置されており、
前記第1媒質と前記第2媒質とは、接触状態において互いに混合しない材質とされており、
かつ、前記第1媒質と前記第2媒質の屈折率は、互いに異なるものとされており、
前記第1媒質は、前記第1空間中に収容されており、
前記第2媒質は、前記第2空間中に収容されており、
前記第1媒質と前記第2媒質とは、互いに接触させられており、
前記第1媒質と前記第2媒質との間における界面の外周は、前記貫通孔における前記周縁部に位置しており、
前記駆動部は、前記第1媒質又は前記第2媒質の圧力又は体積を変動させることにより、前記界面の曲率を変化させる構成となっている
ことを特徴とする可変焦点レンズ。 - 前記第1媒質及び前記第2媒質は、いずれも液体である
ことを特徴とする請求項1に記載の可変焦点レンズ。 - 前記第1媒質の密度と、前記第2媒質の密度とは、実質的に等しい
ことを特徴とする請求項2に記載の可変焦点レンズ。 - 前記駆動部は、前記第1媒質と前記第2媒質に対して直接又は間接に振動を加えるピエゾ素子を用いて構成されている
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。 - 前記ピエゾ素子自体の位置を調整するための調整ステージをさらに備えた
ことを特徴とする請求項4に記載の可変焦点レンズ。 - 前記仕切部は、基板とマスク部とを備えており、
前記マスク部は、前記基板の表面上に配置されており、
前記貫通孔は、フォトリソグラフィを用いて、前記基板と前記マスク部とを貫通するように形成されており、
前記第1表面は、前記マスク部の表面によって構成されている
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。 - 前記貫通孔は、前記仕切部の表面を平坦面に加工することによって前記第1表面を形成した後、前記第1表面に穴開け加工を行うことによって形成されたものである
ことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。 - 前記仕切部は、基板と薄膜部とを備えており、
前記貫通孔は、前記基板と前記薄膜部とを貫通するように形成されており、
前記第1表面は、前記薄膜部の表面により構成されており、
前記貫通孔に面する前記薄膜部の周縁部は、前記基板よりも、前記貫通孔の内側方向に突出するように形成されている
ことを特徴とする請求項2に記載の可変焦点レンズ。 - 前記第1媒質又は前記第2媒質には、負の熱膨張率を持つ物質が混合されている
ことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。 - さらに第3媒質を備えており、
前記第3媒質は、前記第1媒質及び前記第2媒質のうちの一方と前記駆動部との間に配置されており、
前記駆動部は、前記第3媒質を介して、前記一方の媒質に振動を加える構成となっており、
かつ、前記第3媒質は、前記一方の媒質よりも低い圧縮率を有している
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。 - さらに第3媒質を備えており、
前記第3媒質は、前記第1媒質及び前記第2媒質のうちの一方と前記駆動部との間に配置されており、
前記駆動部は、前記第3媒質を介して、前記一方の媒質に振動を加える構成となっており、
かつ、前記第3媒質は、前記一方の媒質よりも低い熱膨張率を有している
ことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。 - 請求項1に記載の可変焦点レンズの製造方法であって、以下を含む:
(1)前記仕切部における前記第1表面を平坦面に加工するステップ;
(2)その後に、前記第1表面に前記貫通孔を形成することにより、前記周縁部を形成するステップ。 - 請求項1に記載の可変焦点レンズの製造方法であって、前記第1媒質及び前記第2媒質は流動体とされており、かつ、この製造方法は、以下を含む:
(1)前記前記第1空間に前記第1媒質を充填するステップ;
(2)前記第1媒質で反射される光学像を、前記貫通孔を介して視認するステップ;
(3)前記光学像の倍率が変更されたときに、前記第1媒質の充填を停止し、その後、前記第2媒質を充填するステップ。 - 請求項1〜11のいずれか1項に記載された可変焦点レンズを備えた撮像装置。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載された可変焦点レンズを備えた投射装置。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載された可変焦点レンズを用いた、全焦点画像の生成方法であって、以下のステップを備える:
(1)前記駆動部を動作させることによって、焦点位置を変えながら、複数の画像を取得するステップ;
(2)前記複数の画像を用いて、全焦点画像を生成するステップ。
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