JP2013117594A - Liquid lens - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液体レンズに関し、特に、可撓性部材の一部が屈折面として機能する液体レンズに関する。 The present invention relates to a liquid lens, and more particularly to a liquid lens in which a part of a flexible member functions as a refractive surface.
近年、屈折力を変化させることが可能なレンズの一形態として液体レンズの研究、開発が進められてきている。
液体レンズはいくつかに分類されるが、その一つに液体と隣接した可撓性部材の曲率を変化させることで屈折力を変化させるものがある。
この液体レンズは、動作が迅速なことに加え、振動などの外乱に対しても強いことから現在、様々な光学系への応用が期待されているものである。
この液体レンズでは、屈折面である可撓性部材の形状を球面に近づけるために、可撓性部材に隣接する二つの液体の密度差を小さくする技術が、特許文献1の可変焦点レンズに開示されている。
In recent years, research and development of liquid lenses have been promoted as one form of lenses capable of changing the refractive power.
Liquid lenses are classified into several types, one of which changes the refractive power by changing the curvature of a flexible member adjacent to the liquid.
This liquid lens is expected to be applied to various optical systems because of its rapid operation and resistance to disturbances such as vibration.
In this liquid lens, a technique for reducing the density difference between two liquids adjacent to the flexible member in order to make the shape of the flexible member, which is a refractive surface close to a spherical surface, is disclosed in the varifocal lens of Patent Document 1. Has been.
しかしながら、上記従来例の特許文献1のものは、つぎのような課題を有している。
すなわち、特許文献1の可変焦点レンズのように、二つの液体の密度差を小さくするだけでは、可撓性部材の自重による変形を低く抑えられない場合が生じる。そのため、屈折面の形状を球面に近づける効果が不十分となる場合がある。
However, the above-mentioned conventional example of Patent Document 1 has the following problems.
That is, as in the variable focus lens of Patent Document 1, there are cases where the deformation due to the weight of the flexible member cannot be kept low only by reducing the density difference between the two liquids. Therefore, the effect of bringing the shape of the refracting surface closer to a spherical surface may be insufficient.
本発明は、上記課題に鑑み、可撓性部材の自重による変形を低く抑えることが可能となる液体レンズを提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a liquid lens that can suppress deformation due to its own weight of a flexible member.
本発明の液体レンズは、 両端部に光透過性を有する部材が設けられた容器を備え、
該容器内に、光透過性を有し屈折率が互いに異なる第一の液体と第二の液体が、前記両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容され、
前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能し、該屈折面が前記第二の液体に向かって凸形状または凹形状に変形する液体レンズであって、
前記可撓性部材の厚さをT[m]、前記液体レンズの内径をφ[m]、前記第一の液体の密度をρ1[kg/m3]、前記第二の液体の密度をρ2[kg/m3]とするとき、
前記Tが、次の式を満足することを特徴とする。
The liquid lens of the present invention includes a container provided with a light-transmitting member at both ends,
In the container, the first liquid and the second liquid having light transmittance and different refractive indexes are disposed so as to face the light-transmissive members at both ends. Received through a flexible member,
A liquid lens in which at least a part of the flexible member functions as a refractive surface, and the refractive surface deforms into a convex shape or a concave shape toward the second liquid,
The thickness of the flexible member is T [m], the inner diameter of the liquid lens is φ [m], the density of the first liquid is ρ 1 [kg / m 3 ], and the density of the second liquid is When ρ 2 [kg / m 3 ],
The T satisfies the following expression.
また、本発明の液体レンズは、
両端部に光透過性を有する部材が設けられた容器を備え、
該容器内に、光透過性を有し屈折率が互いに異なる第一の液体と第二の液体が、前記両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容され、
前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能し、該屈折面が前記第二の液体に向かって凸形状に変形する液体レンズであって、
前記可撓性部材の厚さをT[m]、前記液体レンズの内径をφ[m]、前記第一の液体の密度をρ1[kg/m3]、前記第二の液体の密度をρ2[kg/m3]とするとき、
前記Tが、次の式を満足することを特徴とする。
The liquid lens of the present invention is
A container provided with a light transmissive member at both ends,
In the container, the first liquid and the second liquid having light transmittance and different refractive indexes are disposed so as to face the light-transmissive members at both ends. Received through a flexible member,
A liquid lens in which at least a part of the flexible member functions as a refractive surface, and the refractive surface is deformed into a convex shape toward the second liquid;
The thickness of the flexible member is T [m], the inner diameter of the liquid lens is φ [m], the density of the first liquid is ρ 1 [kg / m 3 ], and the density of the second liquid is When ρ 2 [kg / m 3 ],
The T satisfies the following expression.
本発明によれば、可撓性部材の自重による変形を低く抑えることが可能となる液体レンズを実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the liquid lens which can suppress the deformation | transformation by the weight of a flexible member low can be implement | achieved.
本発明を実施するための形態を、以下の実施例により説明する。 The mode for carrying out the present invention will be described with reference to the following examples.
以下に、本発明の実施例について、説明する。
[実施例1]
図1は、本発明の実施例1における液体レンズ100の構成を説明する模式図であり、円筒容器の中心軸(液体レンズの光軸110)を含む平面で切断した断面図である。
図1においては、円筒部材101の両端部に光透過性を有する蓋部材102、103を接合して構成された円筒容器内に、第一の液体104及び第二の液体105が、可撓性部材106に隣接して収容されている。
その際、これらの第一の液体104及び第二の液体105は、上記両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容されている。
第一の液体104及び第二の液体105は共に光透過性を有し、互いに屈折率が異なる液体である。第一の液体104と第二の液体105には、例えば、純水やシリコンオイルなどを用いることが可能である。
可撓性部材106の端部は円筒部材101に接合されており、押圧部材107によって可撓性部材106の一部が押圧されて変形する際(図1の点線から実線への変形)、端部の位置や形状は変化せず、中心付近の位置や形状のみが変化する。
可撓性部材106の中でも、押圧部材107よりも光軸110側に存在する部分が、液体レンズ100の屈折面として機能する。
液体レンズ100では、屈折面が、第二の液体105に向かって凸形状である状態(図1の点線)から、第二の液体105に向かって凹形状である状態まで変形する構造になっている。
Examples of the present invention will be described below.
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the configuration of the
In FIG. 1, the
At this time, the
The
The end of the
A portion of the
In the
屈折面が変形すると屈折面での光学パワーも変化するため、液体レンズ100では、光学パワーは、正から負、又は、負から正まで変化する。
可撓性部材106は光透過性を有し、例えば、シリコンゴムの薄膜などを用いることが可能である。
駆動部材108は、駆動装置109より信号を受け取ると、押圧部材107を光軸110と平行な方向へ変位させ、押圧部材107付近の可撓性部材106が光軸と平行な方向へ変位する。
その結果、可撓性部材106の中心付近(屈折面)が変形し、光学パワーの大きさを変化させる。
駆動部材108は、例えば、超音波モータやボイスコイルモータなどを用いることが可能であり、駆動装置109は、例えば、安定化電源などを用いることが可能である。
When the refracting surface is deformed, the optical power at the refracting surface also changes, so in the
The
When receiving a signal from the
As a result, the vicinity of the center (refractive surface) of the
For example, an ultrasonic motor or a voice coil motor can be used as the
また、図1には示していないが、第一の液体104や第二の液体105が、円筒部材101外に漏れ出したり、駆動部材108の内部に入り込み駆動部材108の機能に影響を与えたりすることを防ぐため、液体の浸入を防ぐシール部材が適所に設けられている。
屈折面は球面であることが望ましいが、液体レンズ100のような、第一の液体104と第二の液体105が可撓性部材106に隣接して構成される液体レンズにおいては、以下の二つの影響により、屈折面が変形して非球面となってしまう。
一つは、第一の液体104の圧力と第二の液体105の圧力の圧力差の影響であり、もう一つは、可撓性部材106の自重による影響である。
前者については、一般的に、第一の液体104と第二の液体105の密度差を小さくすることが効果的である。
しかし、これだけでは、後者の影響を小さく抑えることが不十分である。
Although not shown in FIG. 1, the
The refractive surface is preferably a spherical surface. However, in a liquid lens in which the
One is the influence of the pressure difference between the pressure of the
Regarding the former, it is generally effective to reduce the density difference between the
However, this alone is insufficient to suppress the latter effect.
本発明の液体レンズ100は、後者の影響を小さくするために、可撓性部材106の厚さをT[m]、前記液体レンズの内径をφ[m]、前記第一の液体104の密度をρ1[kg/m3]、前記第二の液体105の密度をρ2[kg/m3]とするとき、
Tが、次の式(1)を満足するように構成される。
In the
T is configured to satisfy the following formula (1).
ここで、φは「容器内において、可撓性部材106に隣接する二つの液体104、105が収容されている部分の最大径」で定義される。
Tが式(1)を満たすことにより、可撓性部材106は常に、可撓性部材106の自重の方向と反対の方向に、第一の液体104の圧力と第二の圧力105の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材106の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となる。
ここで、Tが式(1)を満たすことで、可撓性部材106が常に、可撓性部材106の自重の方向と反対の方向に、第一の液体104の圧力と第二の圧力105の圧力の圧力差を受ける理由を、図2を用いて説明する。
Here, φ is defined as “the maximum diameter of the portion in the container in which the two
When T satisfies the formula (1), the
Therefore, the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the
Here, when T satisfies Expression (1), the
図2は、図1に示した断面図における可撓性部材106の要部拡大図である。図2に実線で示した部分は可撓性部材106の一部であり、この部分には、第一の液体104からの圧力154、第二の液体105からの圧力155、自重156が作用している。
ここで、圧力154、圧力155は、深さをh[m]、重力加速度をg[m/s2]、図に示した角度θ、図に示した可撓性部材106の厚さをT[m]とするとき、次の式(3)、式(4)のように表される。
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of the
Here, as for the
式(3)で表される圧力は自重の方向と同一な方向に作用し、式(4)で表される圧力は自重の方向と反対の方向に作用する。
圧力差が自重の方向と反対の方向となるためには、式(4)で表される圧力が式(3)で表される圧力よりも大きいことが必要である。これを数式で表すと、次の式(5)となる。
The pressure represented by formula (3) acts in the same direction as the direction of its own weight, and the pressure represented by formula (4) acts in the direction opposite to the direction of its own weight.
In order for the pressure difference to be the direction opposite to the direction of its own weight, it is necessary that the pressure represented by the formula (4) is larger than the pressure represented by the formula (3). This is expressed by the following equation (5).
式(5)を満たしている場合、可撓性部材106の一部である、深さhの部分は、可撓性部材106の自重の方向と反対の方向に、第一の液体104の圧力と第二の圧力105の圧力の圧力差を受ける。
可撓性部材106の自重による屈折面の変形は屈折面の全面で生じるため、可撓性部材106のあらゆる部分が、自重の方向と反対の方向に圧力差を受けることが必要である。
それはつまり、式(5)が全てのhにおいて満たされていれば良い。つまり、Tが式(5)の右辺の最大値よりも大きい値であれば良い。
これを数式で表すと、θの最小値をθMINとするとき、次の式(6)又は式(7)となる。
When Expression (5) is satisfied, the portion of the depth h that is a part of the
Since the deformation of the refracting surface due to the weight of the
That is, it is sufficient that the expression (5) is satisfied in all h. That is, it is sufficient that T is a value larger than the maximum value on the right side of Expression (5).
When this is expressed by an equation, when the minimum value of θ is θMIN, the following equation (6) or equation (7) is obtained.
液体レンズ100のように、屈折面の形状が凸形状及び凹形状となる場合、Tは式(6)、式(7)の両方を満たすことが必要である。
ここで、θMINは半球レンズの時に零となり、その他の球面レンズでは零より大きくなる。よって、Tの条件式が最も厳しい液体レンズ(半球レンズ)において、Tが満たすべき条件式は式(1)となる。
以上の理由から、Tが式(1)を満たすことで、可撓性部材106が常に、可撓性部材106の自重の方向と反対の方向に、第一の液体104の圧力と第二の圧力105の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材106の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となる。
ここで、ρ1とρ2の密度が同一の値である場合、式(1)より、Tが如何なる値であっても本発明の効果が得られることになるが、実際、ρ1とρ2を同一にすることは極めて難しい。
その理由の一つが、第一の液体104と第二の液体105は互いに熱膨張率の値が異なり、僅かな温度変化によってρ1とρ2の値に差が生じてしまうからである。
更に、本発明の液体レンズ100は、可撓性部材106の密度をρ3[kg/m3]として、Tが次の式(2)を満たしている。
When the shape of the refracting surface is a convex shape or a concave shape like the
Here, θMIN is zero for hemispherical lenses, and larger than zero for other spherical lenses. Therefore, in a liquid lens (hemispherical lens) in which the conditional expression of T is the strictest, the conditional expression that T should satisfy is the expression (1).
For the above reasons, when T satisfies the formula (1), the
Therefore, the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the
Here, when the density of the [rho 1 and [rho 2 are the same value, from equation (1), T is is the effects of the present invention be any value is obtained, in fact, [rho 1 and [rho It is extremely difficult to make 2 identical.
One reason for this is that the
Furthermore, in the
Tが式(2)を満たすことにより、可撓性部材106の自重の大きさと、第一の液体104の圧力と第二の圧力105の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材106の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となる。
ここで、Tが式(2)を満たすことで、可撓性部材106の自重の大きさと、第一の液体104の圧力と第二の圧力105の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる理由を、図2を用いて説明する。
自重156は、次k式(8)のように表される。
When T satisfies Expression (2), the size of the weight of the
Therefore, the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the
Here, when T satisfies Expression (2), the magnitude of the weight of the
The
可撓性部材106の自重の大きさと、第一の液体104の圧力と第二の圧力105の圧力の圧力差の大きさが、深さhの部分で等しくなるには、式(3)、式(4)で表される圧力の差が、式(8)で表される自重の大きさと同じであれば良い。これを数式で表すと、次の式(10)となる。
In order for the magnitude of the weight of the
式(10)を満たしている場合、可撓性部材106の一部である、深さhの部分は、可撓性部材106の自重の大きさと、第一の液体104の圧力と第二の圧力105の圧力の圧力差の大きさが等しくなる。
つまり、深さhの部分では、可撓性部材106の自重の影響による屈折面の変形を、略無くすことが可能となっている。
式(10)をTの範囲で表すと、次の式(11)又は式(12)となる。
When the expression (10) is satisfied, the portion of the depth h that is a part of the
That is, at the depth h, the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the
When Expression (10) is expressed in the range of T, the following Expression (11) or Expression (12) is obtained.
液体レンズ100のように、屈折面の形状が凸形状及び凹形状となる場合、Tは式(11)、式(12)の両方を満たすことが必要である。
ここで、θMINは半球レンズの時に零となり、その他の球面レンズでは零より大きくなる。よって、Tの条件式が最も厳しい液体レンズ(半球レンズ)において、Tが満たすべき条件式は次の式(2)となる。
When the shape of the refracting surface is a convex shape or a concave shape like the
Here, θMIN is zero for hemispherical lenses, and larger than zero for other spherical lenses. Therefore, in a liquid lens (hemispherical lens) in which the conditional expression of T is the strictest, the conditional expression that T should satisfy is the following expression (2).
以上の理由から、Tが式(2)を満たすことで、可撓性部材106の自重の大きさと、第一の液体104の圧力と第二の圧力105の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材106の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となる。
ここで、ρ2とρ3の密度が同一の値である場合、式(1)より、Tが如何なる値であっても本発明の効果が得られることになるが、実際、ρ2とρ3を同一にすることは極めて難しい。
その理由の一つが、第二の液体105と可撓性部材106は互いに熱膨張率の値が異なり、僅かな温度変化によってρ2とρ3の値に差が生じてしまうからである。
For the above reason, when T satisfies the formula (2), the size of the weight of the
Therefore, the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the
Here, if the density of the [rho 2 and [rho 3 are the same value, from equation (1), T is is the effects of the present invention be any value is obtained, in fact, [rho 2 and [rho It is extremely difficult to make 3 identical.
One reason is that the
次に、本実施例の液体レンズにおけるいくつかの構成例について説明する。
第1の構成例は、液体レンズの内径が10mm、第一の液体の密度が1.053g/cm3、第二の液体の密度が1.050g/cm3、可撓性部材の密度が0.980kg/m3、可撓性部材の厚さが30μm、である。
例えば、第一の液体には純水に無機物を溶解させた液体、第二の液体にはシリコンオイル、可撓性部材には光透過性を有するシリコンゴムを適用することが可能である。
第一の液体に溶解させる無機物の量を調整することにより、第二の液体の密度に近い密度まで、第一の液体の密度を調整することが可能となる。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は、凸形状の半球レンズから凹形状の半球レンズまで変化する。
この液体レンズの構成で、式(1)を計算すると、可撓性部材の厚さT>28.6μmとなる。
本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式(2)を計算すると、可撓性部材の厚さT≦53.6μmとなる。
本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
Next, some configuration examples in the liquid lens of the present embodiment will be described.
In the first configuration example, the inner diameter of the liquid lens is 10 mm, the density of the first liquid is 1.053 g / cm 3 , the density of the second liquid is 1.050 g / cm 3 , and the density of the flexible member is 0. 980 kg / m 3 , and the thickness of the flexible member is 30 μm.
For example, a liquid obtained by dissolving an inorganic substance in pure water can be applied to the first liquid, silicon oil can be applied to the second liquid, and light-transmitting silicon rubber can be applied to the flexible member.
By adjusting the amount of the inorganic substance dissolved in the first liquid, the density of the first liquid can be adjusted to a density close to the density of the second liquid.
The shape of the refractive surface that is a part of the flexible member changes from a convex hemispherical lens to a concave hemispherical lens.
When the formula (1) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member is T> 28.6 μm.
Since this configuration example satisfies this condition, the flexible member always receives a pressure difference between the pressure of the first liquid and the second pressure in the direction opposite to the direction of the weight of the flexible member.
Therefore, it is possible to suppress the deformation of the refractive surface due to the influence of the weight of the flexible member.
Furthermore, when the formula (2) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member is T ≦ 53.6 μm.
Since this configuration example also satisfies this condition, the size of the weight of the flexible member is partially equal to the size of the pressure difference between the pressure of the first liquid and the second pressure.
Therefore, it is possible to partially eliminate the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the flexible member.
第2の構成例は、液体レンズの内径が10mm、第一の液体の密度が1.433g/cm3、第二の液体の密度が1.430g/cm3、可撓性部材の密度が1.400kg/m3、可撓性部材の厚さが50μm、である。
例えば、第一の液体にはインデックスマッチングオイル、第二の液体にはフッ素化合物の液体、可撓性部材には光透過性を有するポリ塩化ビニルを適用することが可能である。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は、凸形状の半球レンズから凹形状の半球レンズまで変化する。この液体レンズの構成で、式(1)を計算すると、可撓性部材の厚さT>21.0μmとなる。本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式(2)を計算すると、可撓性部材の厚さT≦125μmとなる。
本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
In the second configuration example, the inner diameter of the liquid lens is 10 mm, the density of the first liquid is 1.433 g / cm 3 , the density of the second liquid is 1.430 g / cm 3 , and the density of the flexible member is 1. 400 kg / m 3 , and the thickness of the flexible member is 50 μm.
For example, it is possible to apply index matching oil to the first liquid, fluorine compound liquid to the second liquid, and light-transmitting polyvinyl chloride to the flexible member.
The shape of the refractive surface that is a part of the flexible member changes from a convex hemispherical lens to a concave hemispherical lens. When the formula (1) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member is greater than 21.0 μm. Since this configuration example satisfies this condition, the flexible member always receives a pressure difference between the pressure of the first liquid and the second pressure in the direction opposite to the direction of the weight of the flexible member.
Therefore, it is possible to suppress the deformation of the refractive surface due to the influence of the weight of the flexible member.
Further, when the formula (2) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member T ≦ 125 μm.
Since this configuration example also satisfies this condition, the size of the weight of the flexible member is partially equal to the size of the pressure difference between the pressure of the first liquid and the second pressure. Therefore, it is possible to partially eliminate the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the flexible member.
第3の構成例は、液体レンズの内径が30mm、第一の液体の密度が1.431g/cm3、第二の液体の密度が1.430g/cm3、可撓性部材の密度が1.400kg/m3、可撓性部材の厚さが100μm、である。
本構成例は、第2の構成例において、第一の液体の密度を第二の液体の密度に一層近づけた例となっている。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は、凸形状の半球レンズから凹形状の半球レンズまで変化する。
この液体レンズの構成で、式(1)を計算すると、可撓性部材の厚さT>21.0μmとなる。本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式(2)を計算すると、可撓性部材の厚さT≦125μmとなる。本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
In the third configuration example, the inner diameter of the liquid lens is 30 mm, the density of the first liquid is 1.431 g / cm 3 , the density of the second liquid is 1.430 g / cm 3 , and the density of the flexible member is 1. 400 kg / m 3 , and the thickness of the flexible member is 100 μm.
This configuration example is an example in which the density of the first liquid is made closer to the density of the second liquid in the second configuration example.
The shape of the refractive surface that is a part of the flexible member changes from a convex hemispherical lens to a concave hemispherical lens.
When the formula (1) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member is greater than 21.0 μm. Since this configuration example satisfies this condition, the flexible member always receives a pressure difference between the pressure of the first liquid and the second pressure in the direction opposite to the direction of the weight of the flexible member.
Therefore, it is possible to suppress the deformation of the refractive surface due to the influence of the weight of the flexible member.
Further, when the formula (2) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member T ≦ 125 μm. Since this configuration example also satisfies this condition, the size of the weight of the flexible member is partially equal to the size of the pressure difference between the pressure of the first liquid and the second pressure.
Therefore, it is possible to partially eliminate the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the flexible member.
第4の構成例は、液体レンズの内径が3mm、第一の液体の密度が1.435g/cm3、第二の液体の密度が1.430g/cm3、可撓性部材の密度が1.400kg/m3、可撓性部材の厚さが15μm、である。
本構成例は、第2の構成例において、第一の液体の密度と第二の液体の密度との密度差を少し大きくした例となっている。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は、凸形状の半球レンズから凹形状の半球レンズまで変化する。
この液体レンズの構成で、式(1)を計算すると、可撓性部材の厚さT>10.5μmとなる。本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式(2)を計算すると、可撓性部材の厚さT≦62.5μmとなる。本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
尚、本実施例の液体レンズは、液体レンズの内径が3mm以上で用いることが望ましい。
液体レンズの内径が3mmよりも小さくなると、液体の流路が狭くなり、液体の流れに乱れが生じ易くなる。液体の流れに乱れが生じると、乱れた流れが屈折面に影響を与えることがある。
本実施例の液体レンズは、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑え、屈折面の面精度を高精度に保つことが可能となるため、様々な用途に応用することが可能である。
例えば、可変焦点メガネやWebカメラ、車載カメラ、携帯電話用カメラをはじめ、高精度な屈折面が要求される、一眼レフデジタルカメラなどにも応用することが可能である。
In the fourth configuration example, the inner diameter of the liquid lens is 3 mm, the density of the first liquid is 1.435 g / cm 3 , the density of the second liquid is 1.430 g / cm 3 , and the density of the flexible member is 1. 400 kg / m 3 and the thickness of the flexible member is 15 μm.
This configuration example is an example in which the density difference between the density of the first liquid and the density of the second liquid is slightly increased in the second configuration example.
The shape of the refractive surface that is a part of the flexible member changes from a convex hemispherical lens to a concave hemispherical lens.
When the formula (1) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member is> 10.5 μm. Since this configuration example satisfies this condition, the flexible member always receives a pressure difference between the pressure of the first liquid and the second pressure in the direction opposite to the direction of the weight of the flexible member.
Therefore, it is possible to suppress the deformation of the refractive surface due to the influence of the weight of the flexible member.
Further, when the formula (2) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member T ≦ 62.5 μm. Since this configuration example also satisfies this condition, the size of the weight of the flexible member is partially equal to the size of the pressure difference between the pressure of the first liquid and the second pressure.
Therefore, it is possible to partially eliminate the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the flexible member.
Note that the liquid lens of this embodiment is preferably used with an inner diameter of the liquid lens of 3 mm or more.
When the inner diameter of the liquid lens is smaller than 3 mm, the liquid flow path is narrowed and the liquid flow is likely to be disturbed. When turbulence occurs in the liquid flow, the turbulent flow may affect the refractive surface.
The liquid lens of this embodiment can be applied to various applications because it can keep the refractive surface from being deformed by the influence of the weight of the flexible member and keep the surface accuracy of the refractive surface high. Is possible.
For example, the present invention can be applied to variable-focus glasses, a Web camera, an in-vehicle camera, a mobile phone camera, and a single-lens reflex digital camera that requires a highly accurate refractive surface.
[実施例2]
図3は、本発明の実施例2における液体レンズ200の構成を説明する模式図であり、円筒容器の中心軸(液体レンズの光軸210)を含む平面で切断した断面図である。
図3においては、円筒部材201の両端部に光透過性を有する蓋部材202、203を接合して構成された円筒容器内に、第一の液体204及び第二の液体205が、可撓性部材206を介して隣接して収容されている。
第一の液体204及び第二の液体205は共に光透過性を有し、互いに屈折率が異なる液体である。第一の液体204と第二の液体205には、例えば、純水やシリコンオイルなどを用いることが可能である。
可撓性部材206の端部は円筒部材201に接合されている。可撓性部材206の中でも、円筒部材201に接合されていない部分が、液体レンズ200の屈折面として機能する。
ポンプ211、212はそれぞれ、円筒容器内の第一の液体204、第二の液体205と、流路を介して連結されている。
ポンプ211、212は連動して作動する仕組みになっており、ポンプ211が円筒容器内に第一の液体204を送り込むと、ポンプ212は円筒容器内から第二の液体205を吸い込む。
ポンプ211が円筒容器内に第一の液体204を送り込み、更に、ポンプ212が円筒容器内から第二の液体205を吸い込む。これにより、円筒容器内における第一の液体204の体積が増加し、可撓性部材206の屈折面の形状を図3における点線から実線へと変化させる。
[Example 2]
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the
In FIG. 3, the
Both the
The end of the
The
The
The
このように、屈折面が変形すると屈折面での光学パワーも変化する。
液体レンズ200では、屈折面の形状が常に、第二の液体205に向かって凸形状を成しているため、光学パワーは、常に正、又は常に負である。
可撓性部材206は光透過性を有し、例えば、シリコンゴムの薄膜などを用いることが可能である。
屈折面を変形させる方法は、ポンプ211、212を用いる以外にも、以下に述べる方法をはじめ様々な方法が存在するが、本発明の効果を得る上では、どのような方法を用いても構わない。
Thus, when the refracting surface is deformed, the optical power at the refracting surface also changes.
In the
The
In addition to using the
図4は、本実施例の液体レンズ200における構成の一部を変えた、液体レンズ300の模式図であり、円筒容器の中心軸(液体レンズの光軸210)を含む平面で切断した断面図である。
液体レンズ300では、液体レンズ200におけるポンプ212の代わりに、可撓性部材312を配置している。
これにより、ポンプ211が円筒容器内に第一の液体204を送り込んだ際に、可撓性部材312付近の第二の液体205は、可撓性部材312を円筒容器から離れる方向へ膨ませつつ、円筒容器内から送り出される。
このように、第二の液体205を円筒容器内から送り出す機能は、液体レンズ300においては、ポンプ312が果たす機能である。
液体レンズ300の場合、液体レンズ200とは異なり、ポンプ211と可撓性部材312を連動させる必要が無いため、操作性が良い。
屈折面を変形させる方法は、上述した以外にも、液体レンズ200で、第一の液体204からの流路と第二の液体205からの流路を一つのポンプに導き、一つのポンプだけで、第一の液体204と第二の液体205を円筒容器内に流入/流出させる方法もある。
図3や図4には示していないが、第一の液体204や第二の液体205が、円筒部材201外に漏れ出すことを防ぐため、液体の浸入を防ぐシール部材が適所に設けられている。
FIG. 4 is a schematic diagram of the
In the
As a result, when the
Thus, the function of feeding the
In the case of the
In addition to the above-described method of deforming the refracting surface, the
Although not shown in FIGS. 3 and 4, in order to prevent the
本実施例の液体レンズ200は、可撓性部材206の厚さをT[m]、液体レンズ200の内径をφ[m]、前記第一の液体204の密度をρ1[kg/m3]、前記第二の液体205の密度をρ2[kg/m3]とするとき、
Tが、次の式(13)又は式(14)を満たすように構成される。
In the
T is configured to satisfy the following formula (13) or formula (14).
ここで、φは「容器内において、可撓性部材206に隣接する二つの液体204、205が収容されている部分の最大径」で定義される。
Tが式(13)又は式(14)を満たすことにより、可撓性部材206は常に、可撓性部材206の自重の方向と反対の方向に、第一の液体204の圧力と第二の液体205の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材206の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となる。
Tが式(13)又は式(14)を満たすことで、可撓性部材206が常に、可撓性部材206の自重の方向と反対の方向に、第一の液体204の圧力と第二の液体205の圧力の圧力差を受ける理由は、実施例1での説明を用いて次のように説明される。
Here, φ is defined as “the maximum diameter of the portion in the container in which the two
When T satisfies the formula (13) or the formula (14), the
Therefore, the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the
When T satisfies the equation (13) or the equation (14), the
可撓性部材206のあらゆる部分が、自重の方向と反対の方向に圧力差を受けるためには、実施例1で述べた説明から、式(6)又は式(7)を満たせば良い。
ここで、θMINは半球レンズの時に零となり、その他の球面レンズでは零より大きくなる。
よって、Tの条件式が最も厳しい液体レンズ(半球レンズ)において、Tが満たすべき条件式は式(13)又は式(14)となる。
以上の理由から、Tが式(13)又は式(14)を満たすことで、可撓性部材206が常に可撓性部材206の自重の方向と反対の方向に、第一の液体204の圧力と第二の液体205の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材206の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となる。
In order for any part of the
Here, θMIN is zero for hemispherical lenses, and larger than zero for other spherical lenses.
Therefore, in a liquid lens (hemispherical lens) in which the conditional expression of T is the strictest, the conditional expression to be satisfied by T is Expression (13) or Expression (14).
For the above reason, when T satisfies the formula (13) or the formula (14), the
Therefore, the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the
ここで、ρ1とρ2の密度が同一の値である場合、式(13)、式(14)より、Tが如何なる値であっても本発明の効果が得られることになるが、実際、ρ1とρ2を同一にすることは極めて難しい。
その理由の一つが、第一の液体204と第二の液体205は互いに熱膨張率の値が異なり、僅かな温度変化によってρ1とρ2の値に差が生じてしまうからである。
Here, when the densities of ρ 1 and ρ 2 are the same value, the effect of the present invention can be obtained regardless of the value of T from the equations (13) and (14). , Ρ 1 and ρ 2 are extremely difficult to make the same.
One reason is that the
更に、本実施例の液体レンズ200は、可撓性部材206の密度をρ3[kg/m3]とするとき、Tが次の式(15)又は式(16)を満たすように構成される。
Furthermore, the
Tが式(15)又は式(16)を満たすことにより、可撓性部材106の自重の大きさと、第一の液体204の圧力と第二の液体205の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材206の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となる。
Tが式(15)又は(16)を満たすことで、可撓性部材206の自重の大きさと、第一の液体204の圧力と第二の液体205の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる理由は、実施例1での説明を用いて次のように説明される。
可撓性部材206の一部において、可撓性部材206の自重の大きさと、第一の液体204の圧力と第二の液体205の圧力の圧力差の大きさが等しくなるためには、式(11)又は式(12)を満たせば良い。
ここで、θMINは半球レンズの時に零となり、その他の球面レンズでは零より大きくなる。
よって、Tの条件式が最も厳しい液体レンズ(半球レンズ)において、Tが満たすべき条件式は式(15)又は式(16)となる。
When T satisfies Expression (15) or Expression (16), the size of the self-weight of the
Therefore, the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the
When T satisfies the formula (15) or (16), the size of the weight of the
In a part of the
Here, θMIN is zero for hemispherical lenses, and larger than zero for other spherical lenses.
Therefore, in the liquid lens (hemispherical lens) in which the conditional expression of T is the strictest, the conditional expression that T should satisfy is Expression (15) or Expression (16).
以上の理由から、Tが式(15)又は式(16)を満たすことで、可撓性部材206の自重の大きさと、第一の液体204の圧力と第二の液体205の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材206の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となる。
ここで、ρ2とρ3の密度が同一の値である場合、式(1)より、Tが如何なる値であっても本発明の効果が得られることになるが、実際、ρ2とρ3を同一にすることは極めて難しい。
その理由の一つが、第二の液体205と可撓性部材206は互いに熱膨張率の値が異なり、僅かな温度変化によってρ2とρ3の値に差が生じてしまうからである。
For the above reasons, when T satisfies the formula (15) or the formula (16), the size of the weight of the
Therefore, the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the
Here, if the density of the [rho 2 and [rho 3 are the same value, from equation (1), T is is the effects of the present invention be any value is obtained, in fact, [rho 2 and [rho It is extremely difficult to make 3 identical.
One reason is that the
次に、本実施例の液体レンズにおけるいくつかの構成例について説明する。
第1の構成例は、液体レンズの内径が10mm、第一の液体の密度が1.293g/cm3、第二の液体の密度が1.290g/cm3、可撓性部材の密度が0.980kg/m3、可撓性部材の厚さが50μm、である。
例えば、第一の液体には純水に無機物を溶解させた液体、第二の液体にはシリコンオイル、可撓性部材には光透過性を有するシリコンゴムを適用することが可能である。
第一の液体に溶解させる無機物の量を調整することにより、第二の液体の密度に近い密度まで、第一の液体の密度を調整することが可能となる。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は常に、第二の液体に向かって凸形状である。
この液体レンズの構成で、式(13)を計算すると、可撓性部材の厚さT>23.3μmとなる。
本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。更に、この液体レンズの構成で、式(15)を計算すると、可撓性部材の厚さT≦96.8μmとなる。本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
Next, some configuration examples in the liquid lens of the present embodiment will be described.
In the first configuration example, the inner diameter of the liquid lens is 10 mm, the density of the first liquid is 1.293 g / cm 3 , the density of the second liquid is 1.290 g / cm 3 , and the density of the flexible member is 0. 980 kg / m 3 , and the thickness of the flexible member is 50 μm.
For example, a liquid obtained by dissolving an inorganic substance in pure water can be applied to the first liquid, silicon oil can be applied to the second liquid, and light-transmitting silicon rubber can be applied to the flexible member.
By adjusting the amount of the inorganic substance dissolved in the first liquid, the density of the first liquid can be adjusted to a density close to the density of the second liquid.
The shape of the refracting surface that is part of the flexible member is always convex toward the second liquid.
When the formula (13) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member is T> 23.3 μm.
Since this configuration example satisfies this condition, the flexible member always changes the pressure difference between the pressure of the first liquid and the pressure of the second liquid in the direction opposite to the direction of the weight of the flexible member. receive.
Therefore, it is possible to suppress the deformation of the refractive surface due to the influence of the weight of the flexible member. Further, when the formula (15) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member T ≦ 96.8 μm. Since this configuration example also satisfies this condition, the size of the weight of the flexible member is partially equal to the size of the pressure difference between the pressure of the first liquid and the pressure of the second liquid. Therefore, it is possible to partially eliminate the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the flexible member.
第2の構成例は、液体レンズの内径が10mm、第一の液体の密度が1.293g/cm3、第二の液体の密度が1.290g/cm3、可撓性部材の密度が1.400kg/m3、可撓性部材の厚さが30μm、である。
例えば、第一の液体には純水に無機物を溶解させた液体、第二の液体にはシリコンオイル、可撓性部材には光透過性を有するポリ塩化ビニルを適用することが可能である。
第一の液体に溶解させる無機物の量を調整することにより、第二の液体の密度に近い密度まで、第一の液体の密度を調整することが可能となる。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は常に、第二の液体に向かって凸形状である。
この液体レンズの構成で、式(13)を計算すると、可撓性部材の厚さT>23.3μmとなる。
本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式(16)を計算すると、可撓性部材の厚さT≦34.1μmとなる。
本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
In the second configuration example, the inner diameter of the liquid lens is 10 mm, the density of the first liquid is 1.293 g / cm 3 , the density of the second liquid is 1.290 g / cm 3 , and the density of the flexible member is 1. 400 kg / m 3 and the thickness of the flexible member is 30 μm.
For example, a liquid obtained by dissolving an inorganic substance in pure water can be applied to the first liquid, silicon oil can be applied to the second liquid, and polyvinyl chloride having optical transparency can be applied to the flexible member.
By adjusting the amount of the inorganic substance dissolved in the first liquid, the density of the first liquid can be adjusted to a density close to the density of the second liquid.
The shape of the refracting surface that is part of the flexible member is always convex toward the second liquid.
When the formula (13) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member is T> 23.3 μm.
Since this configuration example satisfies this condition, the flexible member always changes the pressure difference between the pressure of the first liquid and the pressure of the second liquid in the direction opposite to the direction of the weight of the flexible member. receive.
Therefore, it is possible to suppress the deformation of the refractive surface due to the influence of the weight of the flexible member.
Furthermore, when the formula (16) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member T ≦ 34.1 μm.
Since this configuration example also satisfies this condition, the size of the weight of the flexible member is partially equal to the size of the pressure difference between the pressure of the first liquid and the pressure of the second liquid.
Therefore, it is possible to partially eliminate the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the flexible member.
第3の構成例は、液体レンズの内径が10mm、第一の液体の密度が1.290g/cm3、第二の液体の密度が1.293g/cm3、可撓性部材の密度が0.980kg/m3、可撓性部材の厚さが10μm、である。
例えば、第一の液体には純水に無機物を溶解させた液体、第二の液体にはシリコンオイル、可撓性部材には光透過性を有するシリコンゴムを適用することが可能である。
第一の液体に溶解させる無機物の量を調整することにより、第二の液体の密度に近い密度まで、第一の液体の密度を調整することが可能となる。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は常に、第二の液体に向かって凸形状である。この液体レンズの構成で、式(14)を計算すると、可撓性部材の厚さT>2.9μmとなる。
本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。更に、この液体レンズの構成で、式(15)を計算すると、可撓性部材の厚さT≦12.0μmとなる。
本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
In the third configuration example, the inner diameter of the liquid lens is 10 mm, the density of the first liquid is 1.290 g / cm 3 , the density of the second liquid is 1.293 g / cm 3 , and the density of the flexible member is 0. 980 kg / m 3 , and the thickness of the flexible member is 10 μm.
For example, a liquid obtained by dissolving an inorganic substance in pure water can be applied to the first liquid, silicon oil can be applied to the second liquid, and light-transmitting silicon rubber can be applied to the flexible member.
By adjusting the amount of the inorganic substance dissolved in the first liquid, the density of the first liquid can be adjusted to a density close to the density of the second liquid.
The shape of the refracting surface that is part of the flexible member is always convex toward the second liquid. When the formula (14) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member T> 2.9 μm.
Since this configuration example satisfies this condition, the flexible member always changes the pressure difference between the pressure of the first liquid and the pressure of the second liquid in the direction opposite to the direction of the weight of the flexible member. receive.
Therefore, it is possible to suppress the deformation of the refractive surface due to the influence of the weight of the flexible member. Further, when the equation (15) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member is T ≦ 12.0 μm.
Since this configuration example also satisfies this condition, the size of the weight of the flexible member is partially equal to the size of the pressure difference between the pressure of the first liquid and the pressure of the second liquid.
Therefore, it is possible to partially eliminate the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the flexible member.
第4の構成例は、液体レンズの内径が10mm、第一の液体の密度が1.290g/cm3、第二の液体の密度が1.293g/cm3、可撓性部材の密度が1.400kg/m3、可撓性部材の厚さが100μm、である。
例えば、第一の液体には純水に無機物を溶解させた液体、第二の液体にはシリコンオイル、可撓性部材には光透過性を有するポリ塩化ビニルを適用することが可能である。
第一の液体に溶解させる無機物の量を調整することにより、第二の液体の密度に近い密度まで、第一の液体の密度を調整することが可能となる。
可撓性部材の一部である屈折面の形状は常に、第二の液体に向かって凸形状である。この液体レンズの構成で、式(14)を計算すると、可撓性部材の厚さT>2.9μmとなる。
本構成例はこの条件を満たしているため、可撓性部材は常に、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差を受ける。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を低く抑えることが可能となっている。
更に、この液体レンズの構成で、式(16)を計算すると、可撓性部材の厚さT≦280μmとなる。
本構成例はこの条件も満たしているため、可撓性部材の自重の大きさと、第一の液体の圧力と第二の液体の圧力の圧力差の大きさが部分的に等しくなる。
そのため、可撓性部材の自重の影響による屈折面の変形を、部分的に無くすことが可能となっている。
実施例1でも述べた理由から、本発明の液体レンズは、液体レンズの内径が3mm以上で用いることが望ましい。
同じく、実施例1でも述べた理由から、本発明の液体レンズは、例えば、可変焦点メガネやWebカメラ、車載カメラ、携帯電話用カメラをはじめ、高精度な屈折面が要求される、一眼レフデジタルカメラなどにも応用することが可能である。
また、以上の説明からも明らかなように、本発明の液体レンズは、可撓性部材の自重の方向と反対の方向に、液体から圧力を受ける。そのため、可撓性部材の自重による変形を低く抑えることが可能となる。
更に、本発明の液体レンズでは、可撓性部材の自重の大きさと液体から受ける圧力の大きさが部分的に等しい。そのため、可撓性部材の自重による変形を、部分的に無くすことが可能となる。
In the fourth configuration example, the inner diameter of the liquid lens is 10 mm, the density of the first liquid is 1.290 g / cm 3 , the density of the second liquid is 1.293 g / cm 3 , and the density of the flexible member is 1. 400 kg / m 3 , and the thickness of the flexible member is 100 μm.
For example, a liquid obtained by dissolving an inorganic substance in pure water can be applied to the first liquid, silicon oil can be applied to the second liquid, and polyvinyl chloride having optical transparency can be applied to the flexible member.
By adjusting the amount of the inorganic substance dissolved in the first liquid, the density of the first liquid can be adjusted to a density close to the density of the second liquid.
The shape of the refracting surface that is part of the flexible member is always convex toward the second liquid. When the formula (14) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member T> 2.9 μm.
Since this configuration example satisfies this condition, the flexible member always changes the pressure difference between the pressure of the first liquid and the pressure of the second liquid in the direction opposite to the direction of the weight of the flexible member. receive.
Therefore, it is possible to suppress the deformation of the refractive surface due to the influence of the weight of the flexible member.
Furthermore, when the equation (16) is calculated with this liquid lens configuration, the thickness T of the flexible member T ≦ 280 μm.
Since this configuration example also satisfies this condition, the size of the weight of the flexible member is partially equal to the size of the pressure difference between the pressure of the first liquid and the pressure of the second liquid.
Therefore, it is possible to partially eliminate the deformation of the refracting surface due to the influence of the weight of the flexible member.
For the reason described in the first embodiment, the liquid lens of the present invention is desirably used with an inner diameter of the liquid lens of 3 mm or more.
Similarly, for the reason described in the first embodiment, the liquid lens of the present invention is, for example, a single lens reflex digital camera that requires a high-precision refracting surface, such as variable focus glasses, a Web camera, an in-vehicle camera, and a mobile phone camera. It can also be applied to cameras.
Further, as is clear from the above description, the liquid lens of the present invention receives pressure from the liquid in a direction opposite to the direction of the weight of the flexible member. Therefore, it is possible to suppress deformation due to the weight of the flexible member.
Furthermore, in the liquid lens of the present invention, the size of the weight of the flexible member is partially equal to the size of the pressure received from the liquid. Therefore, the deformation due to the weight of the flexible member can be partially eliminated.
100:液体レンズ
101:円筒部材
102、103:蓋部材
104:第一の液体
105:第二の液体
106:可撓性部材
107:押圧部材
108:駆動部材
109:駆動装置
100: liquid lens 101:
Claims (4)
該容器内に、光透過性を有し屈折率が互いに異なる第一の液体と第二の液体が、前記両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容され、
前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能し、該屈折面が前記第二の液体に向かって凸形状または凹形状に変形する液体レンズであって、
前記可撓性部材の厚さをT[m]、前記液体レンズの内径をφ[m]、前記第一の液体の密度をρ1[kg/m3]、前記第二の液体の密度をρ2[kg/m3]とするとき、
前記Tが、次の式を満足することを特徴とする液体レンズ。
A container provided with a light transmissive member at both ends,
In the container, the first liquid and the second liquid having light transmittance and different refractive indexes are disposed so as to face the light-transmissive members at both ends. Received through a flexible member,
A liquid lens in which at least a part of the flexible member functions as a refractive surface, and the refractive surface deforms into a convex shape or a concave shape toward the second liquid,
The thickness of the flexible member is T [m], the inner diameter of the liquid lens is φ [m], the density of the first liquid is ρ 1 [kg / m 3 ], and the density of the second liquid is When ρ 2 [kg / m 3 ],
The liquid lens, wherein T satisfies the following formula.
前記Tが、次の式を満足することを特徴とする請求項1に記載の液体レンズ。
When the density of the flexible member is ρ 3 [kg / m 3 ],
The liquid lens according to claim 1, wherein T satisfies the following expression.
該容器内に、光透過性を有し屈折率が互いに異なる第一の液体と第二の液体が、前記両端部の光透過性を有する部材に対向して配設された光透過性を有する可撓性部材を介して収容され、
前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能し、該屈折面が前記第二の液体に向かって凸形状に変形する液体レンズであって、
前記可撓性部材の厚さをT[m]、前記液体レンズの内径をφ[m]、前記第一の液体の密度をρ1[kg/m3]、前記第二の液体の密度をρ2[kg/m3]とするとき、
前記Tが、次の式を満足することを特徴とする液体レンズ。
A container provided with a light transmissive member at both ends,
In the container, the first liquid and the second liquid having light transmittance and different refractive indexes are disposed so as to face the light-transmissive members at both ends. Received through a flexible member,
A liquid lens in which at least a part of the flexible member functions as a refractive surface, and the refractive surface is deformed into a convex shape toward the second liquid;
The thickness of the flexible member is T [m], the inner diameter of the liquid lens is φ [m], the density of the first liquid is ρ 1 [kg / m 3 ], and the density of the second liquid is When ρ 2 [kg / m 3 ],
The liquid lens, wherein T satisfies the following formula.
前記Tが、次の式を満足することを特徴とする請求項3に記載の液体レンズ。
When the density of the flexible member is ρ 3 [kg / m 3 ],
The liquid lens according to claim 3, wherein the T satisfies the following expression.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN113748669A (en) * | 2019-04-26 | 2021-12-03 | 欧姆龙株式会社 | Image sensor with a plurality of pixels |
CN114815017A (en) * | 2022-04-24 | 2022-07-29 | 武汉大学 | Adjustable liquid lens based on acoustic and non-uniform fluid action and preparation method thereof |
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- 2011-12-02 JP JP2011264350A patent/JP2013117594A/en active Pending
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