JP2009229513A - Variable focal lens - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a variable focal lens which is relatively tolerant of disturbance and has a structure to serve as either a convex lens or a concave lens. <P>SOLUTION: A first medium 12 and a second medium 14 are both flowable and have mutually different refractive indexes. The first medium 12 is charged between a substrate 16 and a first thin film 18. The second medium 14 is charged between the first thin film 18 and a second thin film 20. A first electrode 22 is fitted to the substrate 16. A second electrode 24 is fitted to the first thin film. The first thin film 18 is so flexible to change its shape in accordance with a voltage applied between the first electrode 22 and second electrode 24. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、可変焦点レンズに関するものである。   The present invention relates to a variable focus lens.

下記特許文献1には、エレクトロウエッティングの技術を用いた可変焦点レンズが記載されている。この技術では、異なる屈折率を持つ2種類の液体を基板上に積層させ、下方の液体と基板との間の濡れ性(接触角)を、電気的に制御する。これにより、2液間の境界面の曲率を変化させる。この境界面が光線屈折面となるため、この技術では、可変焦点レンズを実現することができる。   Patent Document 1 listed below describes a variable focus lens using an electrowetting technique. In this technique, two types of liquids having different refractive indexes are stacked on a substrate, and the wettability (contact angle) between the lower liquid and the substrate is electrically controlled. Thereby, the curvature of the interface between two liquids is changed. Since this boundary surface becomes a light refracting surface, a variable focus lens can be realized with this technique.

このような可変焦点レンズは、一般的に、
・可動部品がないために壊れにくい
・焦点変化のためにモータやギヤが不要であり、このため、小型化に適する
・構造が単純なので、製造コストを低く抑えることができる
などの利点がある。
Such variable focus lenses are generally
・ Because there are no moving parts, it is hard to break. ・ Motors and gears are not required for changing the focus. Therefore, it is suitable for downsizing. ・ Since the structure is simple, there are advantages such as low manufacturing costs.

このため、この種の可変焦点レンズは、携帯電話用の小型カメラや光ピックアップのための光学部品として実用化が期待されている。   For this reason, this type of variable focus lens is expected to be put to practical use as an optical component for small cameras for mobile phones and optical pickups.

ところで、前記した特許文献1の技術では、外乱のために、2液間の境界面形状が変形する可能性がある。外乱とは、例えば、振動や重力などの外力および温度変化である。この技術では、2液の比重が異なる場合、2液間の境界面形状が、振動や重力などの外力の影響を受けることにより、変形するおそれがある。初期状態において2液の比重が等しい場合であっても、2液それぞれにおける熱膨張率が異なる場合には、温度変化によって比重が変わってしまう。すると、振動や重力などの外力の影響のため、2液間の境界面形状が変形するおそれがある。   By the way, in the technique of above-mentioned patent document 1, there exists a possibility that the interface shape between two liquids may change due to disturbance. The disturbance is, for example, an external force such as vibration or gravity and a temperature change. In this technique, when the specific gravity of the two liquids is different, the shape of the boundary surface between the two liquids may be deformed by being influenced by external forces such as vibration and gravity. Even when the specific gravity of the two liquids is equal in the initial state, the specific gravity changes due to a temperature change if the thermal expansion coefficients of the two liquids are different. As a result, the boundary surface shape between the two liquids may be deformed due to the influence of external forces such as vibration and gravity.

このように、この技術では、ある温度において同じ比重の2液を用いたとしても、温度変化により2液の間に比重差が生じるため、動作可能温度の範囲に制限が生じることが考えられる。また、振動や重力の影響の大きさは2液の体積に比例するため、この技術では、レンズ直径を大きくすることが難しく、直径5mm程度が限界であろうと考えられる。   As described above, in this technique, even if two liquids having the same specific gravity are used at a certain temperature, a difference in specific gravity occurs between the two liquids due to a temperature change. In addition, since the magnitude of the influence of vibration and gravity is proportional to the volume of the two liquids, it is difficult to increase the lens diameter with this technique, and a diameter of about 5 mm will be the limit.

さらに、この技術では、液体を封入するケーシングの形状が2液間の境界面形状に大きく影響を及ぼすため、歪みのないレンズ面を得るためには、歪みのないケーシングが必要となる。そのため、ケーシングの作製には高精度の3次元加工を必要とする。   Furthermore, in this technique, since the shape of the casing that encloses the liquid greatly affects the shape of the boundary surface between the two liquids, in order to obtain a lens surface without distortion, a casing without distortion is necessary. Therefore, high-precision three-dimensional processing is required for the production of the casing.

一方、本発明者らは、下記非特許文献1に記載の技術を提案している。この技術では、パリレン(パラキシリレン系樹脂の総称)と呼ばれる樹脂で作られた膜と基板との間に、シリコーン樹脂を封止する。また、パリレン膜と基板とにそれぞれ電極を取り付ける。   On the other hand, the present inventors have proposed the technique described in Non-Patent Document 1 below. In this technique, a silicone resin is sealed between a film made of a resin called parylene (a general term for paraxylylene resins) and a substrate. Electrodes are attached to the parylene film and the substrate, respectively.

この非特許文献1の技術では、両電極間に電圧を印加することにより、パリレン膜の曲率を変化させることができる。これにより、可変焦点レンズを提供することができる。   In the technique of Non-Patent Document 1, the curvature of the parylene film can be changed by applying a voltage between both electrodes. Thereby, a variable focus lens can be provided.

この技術では、
・外乱(振動や重力、および温度変化)の影響があっても、パリレン膜の曲率は変動しにくいので、外乱に強いレンズを提供できる、
・直径を大きく(例えば10mm以上に)した場合であっても、外乱に強いレンズを提供できる、
・液体を封入するケーシングの形状が液体の形状に影響を及ぼすことがないため、ケーシングを作製する上で高精度の3次元加工が不要である(これは小型化および製造コストの面においてきわめて有利である)、
という利点がある。
With this technology,
-Even if there is an influence of disturbance (vibration, gravity, and temperature change), the curvature of the parylene film is difficult to change, so a lens that is resistant to disturbance can be provided.
-Even when the diameter is large (for example, 10 mm or more), a lens resistant to disturbance can be provided.
・ Since the shape of the casing that encloses the liquid does not affect the shape of the liquid, high-precision three-dimensional processing is not necessary for manufacturing the casing (this is extremely advantageous in terms of miniaturization and manufacturing cost). ),
There is an advantage.

しかしながら、非特許文献1の技術は、凹レンズを作ることが原理的に難しいという問題がある。
特開2006−178469号公報 Binh-Khiem Nguyen, et. al., "Electrically Driven Varifocal Micro Lens Fabricated by Depositing Parylene Directly on Liquid," pp. 305-308, Proceedings of IEEE MEMS 2007, Kobe, Japan, 21-25 January 2007.
However, the technique of Non-Patent Document 1 has a problem that it is theoretically difficult to make a concave lens.
JP 2006-178469 A Binh-Khiem Nguyen, et. Al., "Electrically Driven Varifocal Micro Lens Fabricated by Depositing Parylene Directly on Liquid," pp. 305-308, Proceedings of IEEE MEMS 2007, Kobe, Japan, 21-25 January 2007.

本発明は、前記した事情に鑑みてなされたものである。本発明の目的は、外乱に比較的強く、かつ、凸レンズ及び凹レンズがいずれも実現可能な構造を持つ可変焦点レンズを提供することである。   The present invention has been made in view of the above circumstances. An object of the present invention is to provide a variable focus lens that is relatively resistant to disturbance and has a structure in which both a convex lens and a concave lens can be realized.

本発明は、下記のいずれかの項目に記載の構成を備えている。   The present invention has a configuration described in any of the following items.

(項目1)
第1媒質と、第2媒質と、基板と、第1薄膜と、第2薄膜と、第1電極と、第2電極とを備えており、
前記第1媒質と前記第2媒質は、いずれも流動性を備えており、
かつ、前記第1媒質と前記第2媒質は、互いに異なる屈折率を有しており、
前記基板と前記第1薄膜との間には、第1空間が形成されており、
前記第1薄膜と前記第2薄膜との間には、第2空間が形成されており、
前記第1空間と前記第2空間とは重畳された状態となっており、
前記第1媒質は、前記第1空間の内部に充填されており、
前記第2媒質は、前記第2空間の内部に充填されており、
前記第1電極は、前記基板に取り付けられており、
前記第2電極は、前記第1薄膜に取り付けられており、
前記第1電極と前記第2電極との間には、電圧を印加できる構成となっており、
前記第1薄膜は、前記第1電極と前記第2電極との間に印加された電圧に応じて変形できる柔軟性を有している
ことを特徴とする可変焦点レンズ。
(Item 1)
A first medium, a second medium, a substrate, a first thin film, a second thin film, a first electrode, and a second electrode;
Both the first medium and the second medium have fluidity,
And the first medium and the second medium have different refractive indexes,
A first space is formed between the substrate and the first thin film,
A second space is formed between the first thin film and the second thin film,
The first space and the second space are in a superimposed state,
The first medium is filled in the first space;
The second medium is filled in the second space;
The first electrode is attached to the substrate;
The second electrode is attached to the first thin film;
A voltage can be applied between the first electrode and the second electrode,
The variable focus lens, wherein the first thin film has a flexibility capable of being deformed according to a voltage applied between the first electrode and the second electrode.

この項目1の可変焦点レンズにおいては、第1電極と第2電極との間に印加された電圧に応じて、第1薄膜を変形させることができる。第1薄膜は、第1媒質又は第2媒質の表面形状を規定する。この表面形状は、これらの媒質を通過する光線に対する屈折面を構成する。したがって、この発明によれば、可変焦点レンズを実現できる。   In the variable focus lens of Item 1, the first thin film can be deformed according to the voltage applied between the first electrode and the second electrode. The first thin film defines the surface shape of the first medium or the second medium. This surface shape constitutes a refracting surface for light rays passing through these media. Therefore, according to the present invention, a variable focus lens can be realized.

第1媒質と第2媒質の屈折率を適宜に選択することにより、可変焦点レンズにおける屈折力の調整範囲を様々に設定することができる。第1薄膜の変形によって得られる曲率半径や、第1媒質及び第2媒質の屈折率を選択することにより、凹レンズを実現することも可能である。   By appropriately selecting the refractive indexes of the first medium and the second medium, various adjustment ranges of the refractive power in the variable focus lens can be set. A concave lens can also be realized by selecting the radius of curvature obtained by deformation of the first thin film and the refractive indices of the first medium and the second medium.

(項目2)
前記第1媒質の屈折率n1と前記第2媒質の屈折率n2とは、n1<n2という関係にあることを特徴とする項目1に記載の可変焦点レンズ。
(Item 2)
2. The variable focus lens according to item 1, wherein the refractive index n1 of the first medium and the refractive index n2 of the second medium are in a relationship of n1 <n2.

このように構成すると、第1薄膜により凹レンズを構成することが可能となる。   If comprised in this way, it will become possible to comprise a concave lens with a 1st thin film.

(項目3)
前記第1媒質の屈折率n1と前記第2媒質の屈折率n2とは、n1>n2という関係にあることを特徴とする項目1に記載の可変焦点レンズ。
(Item 3)
2. The variable focus lens according to item 1, wherein the refractive index n1 of the first medium and the refractive index n2 of the second medium are in a relationship of n1> n2.

このように構成すると、第1薄膜により凸レンズを構成することが可能となる。   If comprised in this way, it will become possible to comprise a convex lens with a 1st thin film.

(項目4)
さらに第3媒質と、第3薄膜とを備えており、
前記第3薄膜と前記第2薄膜との間には、前記第2空間に重畳された第3空間が形成されており、
前記第3媒質は、前記第3空間の内部に充填されている
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。
(Item 4)
A third medium and a third thin film;
A third space superimposed on the second space is formed between the third thin film and the second thin film,
The variable focus lens according to any one of Items 1 to 3, wherein the third medium is filled in the third space.

一般に、本発明においては、第nまでの薄膜(nは2以上の整数)を用いることができる。薄膜間に媒質を充填し、これらの媒質の屈折率を調整することにより、レンズ作用を得ることもできる。薄膜の全てあるいはその一部に電極を取り付け、電極間の電位を調整することにより、薄膜の曲率半径を調整することができる。このようにして、所望の焦点距離を持つ可変焦点レンズを構成することができる。   In general, in the present invention, up to nth thin films (n is an integer of 2 or more) can be used. A lens effect can be obtained by filling a medium between thin films and adjusting the refractive index of these mediums. The radius of curvature of the thin film can be adjusted by attaching electrodes to all or part of the thin film and adjusting the potential between the electrodes. In this way, a variable focus lens having a desired focal length can be configured.

(項目5)
さらに第3電極と第4電極とスペーサとを備えており、
前記スペーサは、前記第1薄膜と前記第2薄膜との間に配置されており、
前記第3電極は、前記スペーサに取り付けられており、
前記第4電極は、前記第2薄膜に取り付けられており、
前記第3電極と前記第4電極との間には、電圧を印加できる構成となっており、
前記第2薄膜は、前記第3電極と前記第4電極との間の電圧に応じて変形できる柔軟性を有している
ことを特徴とする項目1〜4のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。
(Item 5)
Furthermore, a third electrode, a fourth electrode, and a spacer are provided,
The spacer is disposed between the first thin film and the second thin film;
The third electrode is attached to the spacer;
The fourth electrode is attached to the second thin film;
A voltage can be applied between the third electrode and the fourth electrode,
The variable according to any one of Items 1 to 4, wherein the second thin film has flexibility that can be deformed according to a voltage between the third electrode and the fourth electrode. Focus lens.

この発明のように、第2薄膜の曲率半径をさらに調整できるように構成すれば、いわゆるズームレンズを得ることができる。   If it is configured so that the radius of curvature of the second thin film can be further adjusted as in the present invention, a so-called zoom lens can be obtained.

(項目6)
さらに第2基板と第3媒質とを備えており、
前記第2薄膜と前記第2基板との間には、前記第2空間と重畳された第3空間が形成されており、
前記第3媒質は、前記第3空間に充填されている
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。
(Item 6)
A second substrate and a third medium;
A third space superimposed on the second space is formed between the second thin film and the second substrate,
The variable focus lens according to any one of Items 1 to 3, wherein the third medium is filled in the third space.

(項目7)
前記基板には開口部が形成されており、
前記第1空間は、前記開口部により、外部の空間に開放されており、
前記第1媒質は空気である
ことを特徴とする項目1〜6のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。
(Item 7)
An opening is formed in the substrate,
The first space is opened to an external space by the opening,
The variable focus lens according to any one of Items 1 to 6, wherein the first medium is air.

本発明によれば、外乱に比較的強く、かつ、凸レンズ及び凹レンズがいずれも実現可能な構造を持つ可変焦点レンズを提供することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to provide a variable focus lens that is relatively resistant to disturbance and has a structure in which both a convex lens and a concave lens can be realized.

(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態に係る可変焦点レンズを、図1〜図4に基づいて説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a variable focus lens according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

本実施形態の可変焦点レンズは、第1媒質12と、第2媒質14と、基板16と、第1薄膜18と、第2薄膜20と、第1電極22と、第2電極24と、スペーサ26とを主要な構成として備えている。   The variable focus lens of the present embodiment includes a first medium 12, a second medium 14, a substrate 16, a first thin film 18, a second thin film 20, a first electrode 22, a second electrode 24, and a spacer. 26 as a main configuration.

第1媒質12と第2媒質14とは、いずれも流動性を備えている。具体的には、第1媒質12と第2媒質14として、液体が用いられている。さらに、第1媒質12と第2媒質14は、互いに異なる屈折率を有している。第1媒質12あるいは第2媒質14として好適な材料としては、拡散ポンプ油(シリコーンオイル)、液体パラフィン、グリセリン、イオン性液体などがあるが、これらには制約されない。   Both the first medium 12 and the second medium 14 have fluidity. Specifically, liquid is used as the first medium 12 and the second medium 14. Furthermore, the first medium 12 and the second medium 14 have different refractive indexes. Suitable materials for the first medium 12 or the second medium 14 include, but are not limited to, diffusion pump oil (silicone oil), liquid paraffin, glycerin, and ionic liquid.

基板16としては、この実施形態では、透明でかつ絶縁性が高い材質が用いられる。このような材質としては、例えば、ガラスがある。他に使用可能な材質としては、PET(ポリエチレンテレフタラート)樹脂、アクリル樹脂などがあるが、これらには制約されない。   In this embodiment, the substrate 16 is made of a transparent and highly insulating material. An example of such a material is glass. Other usable materials include, but are not limited to, PET (polyethylene terephthalate) resin and acrylic resin.

基板16と第1薄膜18との間には、第1空間28が形成されている。第1薄膜18と第2薄膜20との間には、第2空間30が形成されている。これらの第1空間28と第2空間30とは互いに重畳された状態となっている。   A first space 28 is formed between the substrate 16 and the first thin film 18. A second space 30 is formed between the first thin film 18 and the second thin film 20. The first space 28 and the second space 30 are superimposed on each other.

前記した第1媒質12は、第1空間28の内部に充填されている。第2媒質14は、第2空間30の内部に充填されている。   The first medium 12 is filled in the first space 28. The second medium 14 is filled in the second space 30.

第1電極22は、本実施形態では、シート状に構成されており、基板16の表面に取り付けられている。第2電極24は、本実施形態では、シート状に形成されており、第1薄膜18の表面に取り付けられている(図2参照)。これらの電極の具体的な取り付け方法は後述する。   In the present embodiment, the first electrode 22 is configured in a sheet shape, and is attached to the surface of the substrate 16. In the present embodiment, the second electrode 24 is formed in a sheet shape, and is attached to the surface of the first thin film 18 (see FIG. 2). A specific method for attaching these electrodes will be described later.

第2電極24は、第1電極22に対して、電気的に絶縁されている。さらに、第1電極22と第2電極24との間には、電圧を印加できる電源回路32が接続されており、これらに対して所定の電圧(この実施形態では直流電圧)を供給できるようになっている。   The second electrode 24 is electrically insulated from the first electrode 22. Further, a power supply circuit 32 capable of applying a voltage is connected between the first electrode 22 and the second electrode 24 so that a predetermined voltage (DC voltage in this embodiment) can be supplied thereto. It has become.

第1電極22と第2電極24としては、この実施形態では、いずれも透明性が高く導電性が高い材質が用いられる。このような材質としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)や厚さ5nm程度の金属薄膜がある。   In this embodiment, both the first electrode 22 and the second electrode 24 are made of a material having high transparency and high conductivity. Examples of such a material include ITO (Indium Tin Oxide) and a metal thin film having a thickness of about 5 nm.

第1薄膜18は、第1電極22と第2電極24との間に印加された電圧に応じて変形できる柔軟性を有している。   The first thin film 18 has a flexibility that can be deformed according to the voltage applied between the first electrode 22 and the second electrode 24.

なお、図1において符号18aは、第1電極22と第1薄膜18との間に配置された薄膜を示す。同様に、符号20aは、スペーサ26と第2薄膜20との間に配置された薄膜を示す。   In FIG. 1, reference numeral 18 a indicates a thin film disposed between the first electrode 22 and the first thin film 18. Similarly, reference numeral 20 a indicates a thin film disposed between the spacer 26 and the second thin film 20.

次に、図3を参照しながら、本実施形態における可変焦点レンズの作用を説明する。   Next, the operation of the variable focus lens in the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、この実施形態において、第1媒質12の屈折率n1と第2媒質14の屈折率n2とが、n2>n1の関係を満たすとする。この場合、図3(a)に示すように、基本的には、凹レンズの作用を果たすことが期待できる。図3に示す凹レンズの虚焦点を符号Fで示す。   First, in this embodiment, it is assumed that the refractive index n1 of the first medium 12 and the refractive index n2 of the second medium 14 satisfy the relationship n2> n1. In this case, as shown in FIG. 3A, it can be expected that the function of a concave lens is basically achieved. The imaginary focus of the concave lens shown in FIG.

ここで、第1電極22と第2電極24との間に電圧を印加し、両電極間に引力を発生させる。これは、例えば、両電極間に電位差を与えることにより実現できる(図3(b)参照)。   Here, a voltage is applied between the first electrode 22 and the second electrode 24 to generate an attractive force between the two electrodes. This can be realized, for example, by applying a potential difference between both electrodes (see FIG. 3B).

すると、第2電極24が取り付けられている第1薄膜18は、第2電極24に加えられた引力により変形し、その曲率半径が小さくなる(図3(b)参照)。その結果、第1薄膜18と基板16との間に充填された第1媒質12の上面(すなわちレンズ面)における曲率半径も小さくなる。   Then, the 1st thin film 18 to which the 2nd electrode 24 is attached deform | transforms with the attractive force added to the 2nd electrode 24, and the curvature radius becomes small (refer FIG.3 (b)). As a result, the radius of curvature of the upper surface (that is, the lens surface) of the first medium 12 filled between the first thin film 18 and the substrate 16 is also reduced.

すると、第1媒質12の表面(レンズ面)への入射光線の入射角が大きくなり、出射角も大きくすることができる。これにより、図3(b)に示されるように、虚焦点Fの位置を接近させることができる。この例では、このようにして、可変焦点レンズを実現することができる。   Then, the incident angle of incident light on the surface (lens surface) of the first medium 12 is increased, and the exit angle can be increased. Thereby, as shown in Drawing 3 (b), the position of imaginary focus F can be made to approach. In this example, a variable focus lens can be realized in this way.

なお、この説明においては、説明を簡易にするため、第1媒質12の屈折率n1を、基板16の屈折率とほぼ等しいと仮定した。このため、第1媒質12と基板16との境界面における光の屈折は小さいとした(図3(a)参照)。   In this description, it is assumed that the refractive index n1 of the first medium 12 is substantially equal to the refractive index of the substrate 16 in order to simplify the description. For this reason, it is assumed that the light refraction at the interface between the first medium 12 and the substrate 16 is small (see FIG. 3A).

また、厳密には、第1薄膜18及び第2薄膜20の屈折率に応じて、これらの薄膜でのレンズ作用も考えられるが、これらの薄膜の厚さを十分に薄くすれば、実用上は、その影響を無視することが可能である。また、必要に応じて、これらの薄膜の屈折率を、第1媒質12や第2媒質14に近づけることにより、これらの薄膜によるレンズ作用の影響を一層軽減することが可能である。   Strictly speaking, depending on the refractive index of the first thin film 18 and the second thin film 20, a lens action in these thin films can be considered. However, if the thickness of these thin films is sufficiently reduced, it is practically used. It is possible to ignore the effect. In addition, if necessary, the refractive index of these thin films is made closer to that of the first medium 12 and the second medium 14, so that the influence of the lens action by these thin films can be further reduced.

また、本実施形態のレンズにおいては、薄膜によって媒質が覆われているので、外乱(振動や重力、および温度変化)があっても、媒質表面の振動や変形を防止ないし減少させることができるという利点がある。このため、得られる焦点距離の精度を向上させることができる。   In the lens of this embodiment, since the medium is covered with a thin film, even if there is a disturbance (vibration, gravity, and temperature change), vibration and deformation of the medium surface can be prevented or reduced. There are advantages. For this reason, the precision of the obtained focal distance can be improved.

なお、本実施形態において、第1電極22と第2電極24との間の電位差をほぼ0にすれば、第1薄膜18の弾力により、第1媒質12の上面形状は初期の状態に復帰する。これにより、虚焦点Fの位置を初期の位置に復帰させることができる。第1電極22と第2電極24との間の電位差をほぼ0にするためには、例えば、これらの電極への電圧印加を解除すればよい。   In the present embodiment, when the potential difference between the first electrode 22 and the second electrode 24 is set to approximately 0, the upper surface shape of the first medium 12 returns to the initial state due to the elasticity of the first thin film 18. . Thereby, the position of the imaginary focus F can be returned to the initial position. In order to make the potential difference between the first electrode 22 and the second electrode 24 substantially zero, for example, the voltage application to these electrodes may be canceled.

なお、ここで、本実施形態のレンズにおける駆動原理を更に詳しく説明する。第1電極22と第2電極24との間に電圧を印加すると、両電極間に引力が働き、第1薄膜18は基板16に引き寄せられる(図3(b)参照)。ここで、第1媒質12の周縁部分は、両電極間の距離が短いため、大きな引力が発生する。一方、第1媒質12の中心付近は、電極間距離が長いため、あまり大きな引力は発生しない。このため、第1媒質12の周縁部分のみが大きく変形し、第1薄膜18が基板16に引き寄せられる。ここで、第1薄膜18と基板16とで封止された液体の体積が一定であることに注意すると、初期状態において周縁部にあった第1媒質12は、電極間に電圧を印加した状態では、中心付近に移動すると考えられる。その結果、電圧を印加した状態では、初期状態に比べて、レンズ口径が小さく、かつ、レンズ高さが大きくなる。つまり、電圧印加により、レンズの曲率半径を小さくすることができる。   Here, the driving principle of the lens of this embodiment will be described in more detail. When a voltage is applied between the first electrode 22 and the second electrode 24, an attractive force acts between the two electrodes, and the first thin film 18 is attracted to the substrate 16 (see FIG. 3B). Here, since the distance between both electrodes is short in the peripheral portion of the first medium 12, a large attractive force is generated. On the other hand, in the vicinity of the center of the first medium 12, the inter-electrode distance is long, so that a large attractive force is not generated. For this reason, only the peripheral portion of the first medium 12 is greatly deformed, and the first thin film 18 is attracted to the substrate 16. Here, when attention is paid to the fact that the volume of the liquid sealed by the first thin film 18 and the substrate 16 is constant, the first medium 12 in the peripheral portion in the initial state is in a state where a voltage is applied between the electrodes. Then, it is thought that it moves near the center. As a result, in the state where the voltage is applied, the lens aperture is small and the lens height is large compared to the initial state. That is, the radius of curvature of the lens can be reduced by applying a voltage.

(レンズの屈折力の調整)
つぎに、レンズの屈折力(レンズパワー)を調整する場合の原理を説明する。まず、符号を以下のように定義する。
n0:レンズ外部における空気の屈折率、
n1:第1媒質の屈折率、
n2:第2媒質の屈折率、
R1:第1薄膜の曲率半径、
R2:第2薄膜の曲率半径。
(Adjusting the refractive power of the lens)
Next, the principle when adjusting the refractive power (lens power) of the lens will be described. First, the code is defined as follows.
n0: refractive index of air outside the lens,
n1: refractive index of the first medium,
n2: refractive index of the second medium,
R1: radius of curvature of the first thin film,
R2: radius of curvature of the second thin film.

この場合においては、以下のように屈折力が設定できる。
・n2−n0>0:第2媒質14の上面は凸レンズ、
・n1−n2>0:第1媒質12の上面(第1媒質12と第2媒質14の境界面)は凸レンズ、
・n1−n2<0:第1媒質12の上面は凹レンズ、
・(n2−n0)/R2+(n1−n2)/R1>0:レンズ全体として凸レンズ、
・(n2−n0)/R2+(n1−n2)/R1<0:レンズ全体として凹レンズ。
In this case, the refractive power can be set as follows.
N2-n0> 0: The upper surface of the second medium 14 is a convex lens,
N1-n2> 0: The upper surface of the first medium 12 (the boundary surface between the first medium 12 and the second medium 14) is a convex lens,
N1-n2 <0: the upper surface of the first medium 12 is a concave lens,
(N2-n0) / R2 + (n1-n2) / R1> 0: a convex lens as a whole lens,
(N2-n0) / R2 + (n1-n2) / R1 <0: concave lens as a whole.

ただし、レンズ全体としての二つの式は、厳密にはスペーサ26の厚さがR1、R2に対して小さい場合の近似式である。ある実施形態においてはこの近似式を用いて問題ない。スペーサ26の厚さがR1、R2に対して大きい場合であっても、n0、n1、n2、R1、R2およびスペーサ26の厚さtを用いて屈折力が設定できる。   However, the two expressions for the entire lens are strictly approximate expressions when the thickness of the spacer 26 is smaller than R1 and R2. In some embodiments, there is no problem using this approximate expression. Even if the thickness of the spacer 26 is larger than R1 and R2, the refractive power can be set using n0, n1, n2, R1, R2 and the thickness t of the spacer 26.

(レンズの作製方法)
つぎに、図4を参照しながら、本実施形態に係る可変焦点レンズの作製方法の一例を説明する。
(Lens manufacturing method)
Next, an example of a method for producing a variable focus lens according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

まず、ガラス製の基板16を用意する(図4(a))。ついで、基板16の上面に、第1電極22を形成する。この例では、第1電極22として、透明な電極材料であるITO(Indium Tin Oxide)が用いられている。   First, a glass substrate 16 is prepared (FIG. 4A). Next, the first electrode 22 is formed on the upper surface of the substrate 16. In this example, ITO (Indium Tin Oxide), which is a transparent electrode material, is used as the first electrode 22.

ついで、透明樹脂製の薄膜18aをパターニングし、第1電極22の上面を開放させる。この透明樹脂としては、例えば、アモルファスフッ素樹脂(商品名「Cytop」)を用いることができる。この状態で、第1電極22の上面に第1媒質12を配置する。この状態では、第1媒質12は、それ自体の表面張力により、上方に盛り上がった状態となる(図4(b)参照)。この例では、第1媒質12として、液体パラフィンが用いられている。   Next, the thin film 18a made of transparent resin is patterned, and the upper surface of the first electrode 22 is opened. As this transparent resin, for example, an amorphous fluororesin (trade name “Cytop”) can be used. In this state, the first medium 12 is disposed on the upper surface of the first electrode 22. In this state, the first medium 12 rises upward due to its own surface tension (see FIG. 4B). In this example, liquid paraffin is used as the first medium 12.

ついで、第1媒質12の上面に、第1薄膜18を形成する(図4(c)参照)。この薄膜18は、この例では、膜厚約500nmのパリレン樹脂が用いられている。このような薄膜は、例えば蒸着により形成することができる。   Next, the first thin film 18 is formed on the upper surface of the first medium 12 (see FIG. 4C). In this example, a parylene resin having a film thickness of about 500 nm is used for the thin film 18. Such a thin film can be formed, for example, by vapor deposition.

ついで、第1薄膜18の上面に、第2電極24を配置する(図4(d)参照)。この第2電極24は、この例では、膜厚約5nmの金あるいはアルミニウムが用いられている。第2電極24も例えば蒸着により形成することができる。   Next, the second electrode 24 is disposed on the upper surface of the first thin film 18 (see FIG. 4D). In this example, the second electrode 24 is made of gold or aluminum having a film thickness of about 5 nm. The second electrode 24 can also be formed by vapor deposition, for example.

ついで、第1薄膜18の上方に、スペーサ26を配置する(図4(e)参照)。このスペーサ26としては、この例では、ポリ塩化ビニル(PolyVinylChloride)を用いている。さらに、スペーサ26の内部に形成された空間に、第2媒質14を充填する。第2媒質14の材質としては、この例では、シリコーンオイル(silicone fluid)を用いている。   Next, a spacer 26 is disposed above the first thin film 18 (see FIG. 4E). As this spacer 26, in this example, polyvinyl chloride (PolyVinylChloride) is used. Further, the second medium 14 is filled into the space formed inside the spacer 26. As a material of the second medium 14, in this example, silicone oil is used.

その後、第2媒質14の上面に第2薄膜20を形成する(図4(f)参照)。この薄膜20は、この例では、膜厚約1000nmのパリレン樹脂が用いられている。このような薄膜も、例えば蒸着により形成することができる。   Thereafter, the second thin film 20 is formed on the upper surface of the second medium 14 (see FIG. 4F). In this example, the thin film 20 is made of a parylene resin having a film thickness of about 1000 nm. Such a thin film can also be formed by vapor deposition, for example.

(実験例)
ついで、図4に示した可変焦点レンズを用いた実験例を、図5及び図6を用いて説明する。
(Experimental example)
Next, an experimental example using the variable focus lens shown in FIG. 4 will be described with reference to FIGS.

図5は、第1電極22と第2電極24との間における電圧を0Vとした場合において、この実施形態のレンズで得られた像を示している。これに対して、図6は、両電極間の電圧を300V(直流)とした場合に得られた像を示している。この図からも、本実施形態のレンズによって焦点距離を可変にできることが判る。   FIG. 5 shows an image obtained by the lens of this embodiment when the voltage between the first electrode 22 and the second electrode 24 is 0V. On the other hand, FIG. 6 shows an image obtained when the voltage between both electrodes is 300 V (direct current). Also from this figure, it can be seen that the focal length can be varied by the lens of this embodiment.

なお、この実験例における実験条件は以下の通りである。   The experimental conditions in this experimental example are as follows.

(実験条件)
撮像方法:本実施形態のレンズを介して、顕微鏡により、物体を観察、
本実施形態のレンズの直径:4mm、
撮像される物体:「MEMS2008」と書かれた紙、
顕微鏡:Keyence製VHX-500、
顕微鏡の倍率:50倍(一定)、
物体とレンズとの距離:29mm(一定)、
レンズと顕微鏡との距離:26mm(一定)。
(Experimental conditions)
Imaging method: Observe an object with a microscope through the lens of this embodiment,
The diameter of the lens of this embodiment: 4 mm,
Object to be imaged: paper with “MEMS 2008” written on it,
Microscope: Keyence VHX-500,
Microscope magnification: 50 times (constant),
Distance between object and lens: 29mm (constant),
Distance between lens and microscope: 26 mm (constant).

(第2実施形態)
つぎに、図7を参照して、本発明の第2実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。本実施形態の説明においては、前記した第1実施形態と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明を簡易化する。
(Second Embodiment)
Next, a variable focus lens according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of this embodiment, elements that are basically the same as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals to simplify the description.

このレンズは、さらに、第3媒質34、第3薄膜36、第2スペーサ38を備えている。   The lens further includes a third medium 34, a third thin film 36, and a second spacer 38.

第3薄膜36は、第2薄膜20の上方に重畳された状態で配置されている(図7参照)。第2薄膜20と第3薄膜36との間には、第3空間40が形成されており、ここには、第3媒質34が充填されている。   The 3rd thin film 36 is arrange | positioned in the state superimposed on the 2nd thin film 20 (refer FIG. 7). A third space 40 is formed between the second thin film 20 and the third thin film 36, and the third medium 34 is filled therein.

本実施形態では、スペーサ26に第3電極41が取り付けられており、第2薄膜20に第4電極42が取り付けられている。さらに、第2電源回路45により、これらの電極間に電圧を印加できるようになっている。   In the present embodiment, the third electrode 41 is attached to the spacer 26, and the fourth electrode 42 is attached to the second thin film 20. Further, the second power supply circuit 45 can apply a voltage between these electrodes.

同様に、第2スペーサ38に、第5電極43が取り付けられ、第3薄膜36に第6電極44が取り付けられている。これらの電極にも第3電源回路46が接続されており、独立して所望の電圧を印加できるようになっている。   Similarly, the fifth electrode 43 is attached to the second spacer 38, and the sixth electrode 44 is attached to the third thin film 36. The third power supply circuit 46 is also connected to these electrodes so that a desired voltage can be applied independently.

なお、図7において符号36aは、第5電極43と第3薄膜36との間に配置された薄膜を示す。   In FIG. 7, reference numeral 36 a indicates a thin film disposed between the fifth electrode 43 and the third thin film 36.

第2実施形態のレンズによれば、それぞれ対向する電極間における電位差を調整することにより第1〜第3媒質の上面の曲率半径をそれぞれ変化させることができる。これにより、焦点距離を変化させることができる。   According to the lens of the second embodiment, the curvature radii of the upper surfaces of the first to third media can be changed by adjusting the potential difference between the electrodes facing each other. Thereby, a focal distance can be changed.

なお、この第2実施形態では、第3媒質までを例示したが、一般に、第n薄膜(nは2以上の整数)を用いることによって、第n媒質を積み上げることができる。これらの媒質の表面の曲率半径を電圧により変化させることで、積み上げられた状態のレンズにおける焦点距離を変化させることができる。   In the second embodiment, the third medium is exemplified, but in general, the nth medium can be stacked by using the nth thin film (n is an integer of 2 or more). By changing the radius of curvature of the surface of these media by the voltage, the focal length of the stacked lenses can be changed.

第2実施形態における他の構成及び利点は、基本的に第1実施形態と同様なので、これ以上詳細な説明は省略する。   Other configurations and advantages of the second embodiment are basically the same as those of the first embodiment, and thus further detailed description is omitted.

(第3実施形態)
つぎに、図8を参照して、本発明の第3実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。本実施形態の説明においては、前記した第1実施形態と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明を簡易化する。
(Third embodiment)
Next, a variable focus lens according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of this embodiment, elements that are basically the same as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals to simplify the description.

このレンズは、第1実施形態のレンズに加えて、さらに、第3媒質48と、第2基板50とを備えている。   This lens further includes a third medium 48 and a second substrate 50 in addition to the lens of the first embodiment.

第2基板50は、第1実施形態で説明した基板16と平行して、かつ、間隔を空けた状態で配置されている。   The second substrate 50 is disposed in parallel with the substrate 16 described in the first embodiment and at a distance.

第2基板50と第2薄膜20との間には、第3空間52が形成されており、その内部に、第3媒質48が充填されている。   A third space 52 is formed between the second substrate 50 and the second thin film 20, and a third medium 48 is filled therein.

第2基板50及び第2薄膜20には、それぞれ、第1電極22及び第2電極24とは電気的に絶縁された第3電極53及び第4電極54が取り付けられている。   A third electrode 53 and a fourth electrode 54 that are electrically insulated from the first electrode 22 and the second electrode 24 are attached to the second substrate 50 and the second thin film 20, respectively.

第3及び第4電極53及び54には、電源回路32と同様の第2電源回路55が接続されており、これらに対して独立して所望の電圧を印加できるようになっている。   A second power supply circuit 55 similar to the power supply circuit 32 is connected to the third and fourth electrodes 53 and 54, and a desired voltage can be independently applied thereto.

第3実施形態のレンズによれば、第1電極22と第2電極24との間、及び第3電極53と第4電極54との間における電圧を調整することにより、基板間に配置された媒質の曲率半径を変化させることができる。これにより、焦点距離を変化させることができる。   According to the lens of the third embodiment, the voltage between the first electrode 22 and the second electrode 24 and between the third electrode 53 and the fourth electrode 54 is adjusted to be arranged between the substrates. The radius of curvature of the medium can be changed. Thereby, a focal distance can be changed.

第3実施形態における他の構成及び利点は、基本的に第1実施形態と同様なので、これ以上詳細な説明は省略する。   Other configurations and advantages of the third embodiment are basically the same as those of the first embodiment, and thus further detailed description is omitted.

(第4実施形態)
つぎに、図9を参照して、本発明の第4実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。本実施形態の説明においては、前記した第1実施形態と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明を簡易化する。
(Fourth embodiment)
Next, a variable focus lens according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of this embodiment, elements that are basically the same as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals to simplify the description.

このレンズでは、基板16に開口部161が形成され、第1空間28が外部に露出されている。また、この例では、第1媒質12が、開口部161を介して外部から供給される空気となっている。つまり、この例では、第1媒質12の屈折率n1と空気の屈折率n0とが等しくなっている。すなわち、n1=n0である。   In this lens, an opening 161 is formed in the substrate 16, and the first space 28 is exposed to the outside. In this example, the first medium 12 is air supplied from the outside through the opening 161. That is, in this example, the refractive index n1 of the first medium 12 and the refractive index n0 of air are equal. That is, n1 = n0.

さらに、この例では、第2媒質14の屈折率n2が、屈折率n1及びn0と異なっている。このレンズでは、他の実施形態の場合と同様、求める屈折力に対応して、レンズ全体として凸レンズとすることも、凹レンズとすることも可能である。また、他の実施形態の場合と同様、求める屈折力に対応して、n2<n1とすることも、n2>n1とすることも可能である。しかしながら、この実施形態(n1=n0)の場合は、第2媒質14の屈折率n2を第1媒質12の屈折率n1(=空気の屈折率n0)より小さくすることは現実的には難しい。   Furthermore, in this example, the refractive index n2 of the second medium 14 is different from the refractive indexes n1 and n0. In this lens, as in the case of the other embodiments, the entire lens can be a convex lens or a concave lens in accordance with the desired refractive power. As in the case of the other embodiments, n2 <n1 or n2> n1 can be set in accordance with the desired refractive power. However, in this embodiment (n1 = n0), it is practically difficult to make the refractive index n2 of the second medium 14 smaller than the refractive index n1 of the first medium 12 (= the refractive index n0 of air).

第4実施形態のレンズにおいても、第1実施形態の場合と同様に、第1電極22と第2電極24との間に印加された電圧に対応して、第1媒質12と第2媒質14との境界面(レンズ面)の曲率半径を変化させることができる。これにより、焦点距離を変化させることができる。   Also in the lens of the fourth embodiment, as in the case of the first embodiment, the first medium 12 and the second medium 14 correspond to the voltage applied between the first electrode 22 and the second electrode 24. The curvature radius of the boundary surface (lens surface) can be changed. Thereby, a focal distance can be changed.

第4実施形態における他の構成及び利点は、基本的に第1実施形態と同様なので、これ以上詳細な説明は省略する。   Other configurations and advantages of the fourth embodiment are basically the same as those of the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

(第5実施形態)
つぎに、図10を参照して、本発明の第5実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。本実施形態の説明においては、前記した第1実施形態と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明を簡易化する。
(Fifth embodiment)
Next, a variable focus lens according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the description of this embodiment, elements that are basically the same as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals to simplify the description.

このレンズでは、スペーサ26に第3電極41が取り付けられており、第2薄膜20に第4電極42が取り付けられている更に、第3電極41及び第4電極42には、第2電源回路45が接続されており、所望の電圧を独立して印加できるようになっている。   In this lens, the third electrode 41 is attached to the spacer 26, the fourth electrode 42 is attached to the second thin film 20, and the second power supply circuit 45 is connected to the third electrode 41 and the fourth electrode 42. Are connected so that a desired voltage can be applied independently.

また、このレンズにおいては、第2薄膜20は、第3電極41と第4電極42との間の電圧に応じて変形できる柔軟性を有することが好ましい。   Further, in this lens, the second thin film 20 preferably has a flexibility that can be deformed according to the voltage between the third electrode 41 and the fourth electrode 42.

第5実施形態のレンズにおいては、対向する電極間に対して適宜の電圧を供給することにより、第1媒質12及び第2媒質14の上面の曲率半径をいずれも独立して変化させることができる。このため、本実施形態のレンズにおいては、倍率変更と合焦点が可能となる。つまり、この実施形態によれば、ズームレンズを提供することが可能になる(図11参照)。   In the lens of the fifth embodiment, the curvature radii of the upper surfaces of the first medium 12 and the second medium 14 can be independently changed by supplying an appropriate voltage between the opposing electrodes. . For this reason, in the lens of the present embodiment, it is possible to change the magnification and focus. That is, according to this embodiment, it is possible to provide a zoom lens (see FIG. 11).

第5実施形態における他の構成は、基本的に第1実施形態と同様なので、これ以上詳細な説明は省略する。   Other configurations in the fifth embodiment are basically the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

(第6実施形態)
つぎに、図12及び図13を参照して、本発明の第6実施形態に係る可変焦点レンズを説明する。本実施形態の説明においては、前記した第1実施形態と基本的に共通する要素については、同一符号を付すことにより、説明を簡易化する。
(Sixth embodiment)
Next, a variable focus lens according to a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the description of this embodiment, elements that are basically the same as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals to simplify the description.

このレンズでは、第1薄膜18の上面に第1ミラー56を配置する。さらに、第2薄膜20の上面に第2ミラー58を配置する。   In this lens, the first mirror 56 is disposed on the upper surface of the first thin film 18. Further, the second mirror 58 is disposed on the upper surface of the second thin film 20.

図12に示されるように各ミラーを取り付けることで、反射光学系を形成することができる。これらのミラーは、例えばアルミニウムの蒸着などによって製作可能である。第2薄膜20を通過した光は、最初に下部の第1ミラー56で反射し、次に上部の第2ミラー58で反射し、最後に第1薄膜18を通過して焦点を結ぶ。これにより、第2薄膜20を通過した光の本来の焦点(F2)より近いところ(F1)に結像面が得られるため、光学系の薄型化が可能である。また、他の実施形態と同様に、静電気力によって第1薄膜18および第2薄膜20を駆動することで、焦点距離の微調整が可能である。   A reflective optical system can be formed by attaching each mirror as shown in FIG. These mirrors can be manufactured, for example, by vapor deposition of aluminum. The light passing through the second thin film 20 is first reflected by the lower first mirror 56, then reflected by the upper second mirror 58, and finally passes through the first thin film 18 to be focused. As a result, an imaging surface is obtained at a position (F1) closer to the original focal point (F2) of the light that has passed through the second thin film 20, so that the optical system can be made thinner. Similarly to the other embodiments, the focal length can be finely adjusted by driving the first thin film 18 and the second thin film 20 by electrostatic force.

また、第1ミラー56と第2ミラー58とを調光ミラーにより構成することにより、図13に示すレンズ作用を得ることができる。すなわち、下部の第1ミラー56を調光ミラーとすれば、第2薄膜20を通過した光が第1ミラー56を透過するか、反射するかを選択することで、焦点距離を大きく変えることができる。ただし、ここでいう調光ミラーとは、電圧などの作用により、光を反射する「鏡の状態」と、光を透過する「透明な状態」とをスイッチングできる調光材料のことを指す。調光ミラーを用いる場合も、静電気力によって第1薄膜18および第2薄膜20を駆動することで、焦点距離の微調整が可能である。   Moreover, the lens effect | action shown in FIG. 13 can be obtained by comprising the 1st mirror 56 and the 2nd mirror 58 with a light control mirror. That is, if the lower first mirror 56 is a dimming mirror, the focal length can be greatly changed by selecting whether the light passing through the second thin film 20 is transmitted through or reflected by the first mirror 56. it can. However, the dimming mirror here refers to a dimming material capable of switching between a “mirror state” that reflects light and a “transparent state” that transmits light by the action of voltage or the like. Even when the dimming mirror is used, the focal length can be finely adjusted by driving the first thin film 18 and the second thin film 20 by electrostatic force.

なお、調光ミラーにおける反射透過特性には波長選択性が存在しうるので、目的の波長に対応した調光ミラーを用いることが好ましい。   In addition, since the wavelength transmission property may exist in the reflective transmission characteristic in a light control mirror, it is preferable to use the light control mirror corresponding to the target wavelength.

また、調光ミラーの反射透過特性を制御するために、それぞれに対応する電極及び電源回路を設けることが好ましい。   Further, in order to control the reflection / transmission characteristics of the dimming mirror, it is preferable to provide a corresponding electrode and power supply circuit.

第6実施形態における他の構成は、基本的に第1実施形態と同様なので、これ以上詳細な説明は省略する。   Other configurations in the sixth embodiment are basically the same as those in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.

なお、前記実施形態及び実施例の記載は単なる一例に過ぎず、本発明に必須の構成を示したものではない。各部の構成は、本発明の趣旨を達成できるものであれば、上記に限らない。   Note that the description of the embodiment and the examples is merely an example, and does not indicate a configuration essential to the present invention. The configuration of each part is not limited to the above as long as the gist of the present invention can be achieved.

本発明の第1実施形態に係る可変焦点レンズの原理的な構成を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the fundamental structure of the variable focus lens which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1に示す可変焦点レンズの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the variable focus lens shown in FIG. 図(a)及び(b)は、図1に示す可変焦点レンズの作用を説明するための説明図である。FIGS. 4A and 4B are explanatory diagrams for explaining the operation of the variable focus lens shown in FIG. 図1に示す可変焦点レンズの作製方法の一例を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating an example of the manufacturing method of the variable focus lens shown in FIG. 実験例のレンズによって得られた像(電圧0Vの場合)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image (in the case of voltage 0V) obtained with the lens of the experiment example. 実験例のレンズによって得られた像(電圧300Vの場合)を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image (in the case of voltage 300V) obtained with the lens of the experiment example. 第2実施形態に係る可変焦点レンズの原理的な構成を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the fundamental structure of the variable focus lens which concerns on 2nd Embodiment. 第3実施形態に係る可変焦点レンズの原理的な構成を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the fundamental structure of the variable focus lens which concerns on 3rd Embodiment. 第4実施形態に係る可変焦点レンズの原理的な構成を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the fundamental structure of the variable focus lens which concerns on 4th Embodiment. 第5実施形態に係る可変焦点レンズの原理的な構成を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the fundamental structure of the variable focus lens which concerns on 5th Embodiment. 図10の可変焦点レンズにおけるズーム作用を説明するための説明図である。図(a)は、第1薄膜のみを駆動した状態を示す。図(b)は、第2薄膜のみを駆動した状態を示す。It is explanatory drawing for demonstrating the zoom effect | action in the variable focus lens of FIG. FIG. 1A shows a state in which only the first thin film is driven. FIG. 2B shows a state where only the second thin film is driven. 第6実施形態に係る可変焦点レンズの原理的な構成を示すための断面図である。It is sectional drawing for showing the fundamental structure of the variable focus lens which concerns on 6th Embodiment. 図12の可変焦点レンズにおける調光レンズの作用を説明するための説明図である。図(a)は、調光レンズを光が透過する場合の作用を示している。図(b)は、調光レンズで光が反射される場合の作用を示している。It is explanatory drawing for demonstrating the effect | action of the light control lens in the variable focus lens of FIG. FIG. 4A shows the operation when light is transmitted through the light control lens. FIG. 2B shows the operation when light is reflected by the light control lens.

符号の説明Explanation of symbols

12 第1媒質
14 第2媒質
16 基板
161 開口部
18 第1薄膜
18a 薄膜
20 第2薄膜
20a 薄膜
22 第1電極
24 第2電極
26 スペーサ
28 第1空間
30 第2空間
32 電源回路
34・48 第3媒質
36 第3薄膜
36a 薄膜
38 第2スペーサ
40・52 第3空間
41・53 第3電極
42・54 第4電極
43 第5電極
44 第6電極
45・55 第2電源回路
46 第3電源回路
50 第2基板
56 第1ミラー
58 第2ミラー
12 First medium 14 Second medium 16 Substrate 161 Opening 18 First thin film 18a Thin film 20 Second thin film 20a Thin film 22 First electrode 24 Second electrode 26 Spacer 28 First space 30 Second space 32 Power supply circuit 34/48 First 3 medium 36 3rd thin film 36a thin film 38 2nd spacer 40 * 52 3rd space 41 * 53 3rd electrode 42 * 54 4th electrode 43 5th electrode 44 6th electrode 45 * 55 2nd power supply circuit 46 3rd power supply circuit 50 Second substrate 56 First mirror 58 Second mirror

Claims (7)

第1媒質と、第2媒質と、基板と、第1薄膜と、第2薄膜と、第1電極と、第2電極とを備えており、
前記第1媒質と前記第2媒質は、いずれも流動性を備えており、
かつ、前記第1媒質と前記第2媒質は、互いに異なる屈折率を有しており、
前記基板と前記第1薄膜との間には、第1空間が形成されており、
前記第1薄膜と前記第2薄膜との間には、第2空間が形成されており、
前記第1空間と前記第2空間とは重畳された状態となっており、
前記第1媒質は、前記第1空間の内部に充填されており、
前記第2媒質は、前記第2空間の内部に充填されており、
前記第1電極は、前記基板に取り付けられており、
前記第2電極は、前記第1薄膜に取り付けられており、
前記第1電極と前記第2電極との間には、電圧を印加できる構成となっており、
前記第1薄膜は、前記第1電極と前記第2電極との間に印加された電圧に応じて変形できる柔軟性を有している
ことを特徴とする可変焦点レンズ。
A first medium, a second medium, a substrate, a first thin film, a second thin film, a first electrode, and a second electrode;
Both the first medium and the second medium have fluidity,
And the first medium and the second medium have different refractive indexes,
A first space is formed between the substrate and the first thin film,
A second space is formed between the first thin film and the second thin film,
The first space and the second space are in a superimposed state,
The first medium is filled in the first space;
The second medium is filled in the second space;
The first electrode is attached to the substrate;
The second electrode is attached to the first thin film;
A voltage can be applied between the first electrode and the second electrode,
The variable focus lens, wherein the first thin film has a flexibility capable of being deformed according to a voltage applied between the first electrode and the second electrode.
前記第1媒質の屈折率n1と前記第2媒質の屈折率n2とは、n1<n2という関係に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。   2. The variable focus lens according to claim 1, wherein the refractive index n <b> 1 of the first medium and the refractive index n <b> 2 of the second medium have a relationship of n <b> 1 <n <b> 2. 前記第1媒質の屈折率n1と前記第2媒質の屈折率n2とは、n1>n2という関係に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。   2. The variable focus lens according to claim 1, wherein the refractive index n <b> 1 of the first medium and the refractive index n <b> 2 of the second medium are in a relationship of n <b> 1> n <b> 2. さらに第3媒質と、第3薄膜とを備えており、
前記第3薄膜と前記第2薄膜との間には、前記第2空間に重畳された第3空間が形成されており、
前記第3媒質は、前記第3空間の内部に充填されている
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。
A third medium and a third thin film;
A third space superimposed on the second space is formed between the third thin film and the second thin film,
The variable focus lens according to claim 1, wherein the third medium is filled in the third space.
さらに第3電極と第4電極とスペーサとを備えており、
前記スペーサは、前記第1薄膜と前記第2薄膜との間に配置されており、
前記第3電極は、前記スペーサに取り付けられており、
前記第4電極は、前記第2薄膜に取り付けられており、
前記第3電極と前記第4電極との間には、電圧を印加できる構成となっており、
前記第2薄膜は、前記第3電極と前記第4電極との間の電圧に応じて変形できる柔軟性を有している
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。
Furthermore, a third electrode, a fourth electrode, and a spacer are provided,
The spacer is disposed between the first thin film and the second thin film;
The third electrode is attached to the spacer;
The fourth electrode is attached to the second thin film;
A voltage can be applied between the third electrode and the fourth electrode,
The said 2nd thin film has the softness | flexibility which can deform | transform according to the voltage between the said 3rd electrode and the said 4th electrode. The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. Variable focus lens.
さらに第2基板と第3媒質とを備えており、
前記第2薄膜と前記第2基板との間には、前記第2空間と重畳された第3空間が形成されており、
前記第3媒質は、前記第3空間に充填されている
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。
A second substrate and a third medium;
A third space superimposed on the second space is formed between the second thin film and the second substrate,
The variable focus lens according to claim 1, wherein the third medium is filled in the third space.
前記基板には開口部が形成されており、
前記第1空間は、前記開口部により、外部の空間に開放されており、
前記第1媒質は空気である
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の可変焦点レンズ。
An opening is formed in the substrate,
The first space is opened to an external space by the opening,
The variable focus lens according to claim 1, wherein the first medium is air.
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