JP2013540285A5 - - Google Patents

Description

角張った部分：光学部品上の２つの予め画定された液体の接触線の位置を含むのに十分な前方湾曲レンズ又は後方湾曲レンズの片のいずれかの内面の幾何学的特色。角張った部分は、通常、内角よりも外角である。液体の観点から、角張った部分は、１８０°より大きい角度である。

本発明によると、導電性コーティング又は材料によって生理食塩水溶液５０３に印加される電位の変化は、メニスカス壁５０６に沿って液体メニスカス境界線５０５の位置を変更する。移動は、第１の角張った部分５０６−１と第２の角張った部分５０６−２との間で生じる。

好ましい実施形態では、液体メニスカス境界線５０５は、第１の規模の電位がレンズに印加されるとき、例えば、電圧及び電流が非屈折状態、つまり静止状態と相関するとき等、第１の角張った部分５０６−１にある、又はその付近にある。

第１の屈折状態とも呼ばれることのある第２の規模の電位の印加は、一般に第２の角張った部分５０６−２の方向へのメニスカス壁５０６に沿った液体メニスカス境界線５０５の移動と相関し、液体メニスカス境界線の形状を変化させることができる。

一般に、油５０４が後方湾曲レンズ５０２に接触する場合、弓形液体メニスカスレンズ５００は機能しないと考えられ得る。したがって、好ましい実施形態では、メニスカス壁５０６は、その最も近い点で、第１の角張った部分５０６−１と後方湾曲レンズ５０２との間に５０マイクロメートルの最小隙間を持たせるように設計される。他の実施形態では、隙間が減少すると、レンズが機能しないリスクは増加するが、最小隙間は、５０マイクロメートル未満であり得る。更に他の実施形態では、隙間は、レンズが機能しないリスクを軽減するように増加され得るが、望ましくない可能性がある全体的なレンズの厚さも増加する。

液体メニスカス接触角において、角張った部分のうちの１つを越えて液体メニスカス境界線５０５を移動させる十分に大きい変化をもたらすには、印加電位の顕著な変化を必要とするため、角張った部分５０６−１及び５０６−２等の、メニスカス壁５０６の両端での不連続性は、液体メニスカス５０５の移動において境界線として機能する。非限定的な例として、いくつかの実施形態では、メニスカス壁５０６を有する液体メニスカス境界線５０５の接触角は、１５°〜４０°の範囲であり、一方、第２の角張った部分５０６−２を超えるステップ５０７を有する液体メニスカス境界線５０５の接触角は、おそらく、９０°〜１３０°の範囲であり、一部の好ましい実施形態では、約１１０°である。

レンズには電圧を印加してよく、その結果、液体メニスカス境界線５０５を、メニスカス壁５０６に沿って第２の角張った部分５０６−２方向に移動させる。液体メニスカス境界線５０５と絶縁体被覆されたメニスカス壁５０６との自然接触角は、顕著により大きい電圧が供給されない限り、液体メニスカス境界線５０５を第２の角張った部分５０６−２にとどまらせる。

メニスカス壁５０６の一端で、第１の角張った部分５０６−１は、一般に、液体メニスカス境界線５０５が典型的に超えて移動しない限度を１つ画定する。いくつかの実施形態では、第１の角張った部分５０６−１は、鋭い縁として構築される。他の好ましい実施形態では、第１の角張った部分５０６−１は、欠点の可能性があまりないように作製され得る画定された小さい半径方向の面を有する。導電性、絶縁体、及び他の可能な所望のコーティングは、鋭い縁上に均一かつ予測可能に堆積されない場合があり、一方、画定された半径方向の面の半径方向の縁は、より確実に被覆され得る。

いくつかの実施形態では、第１の角張った部分５０６−１は、約１０マイクロメートルの画定された半径を有する約９０°の角度で構築される。この角張った部分はまた、９０°未満の角度で作製されてもよい。いくつかの実施形態では、９０°より大きい角度の角張った部分は、角張った部分の頑丈さを増加するために使用され得るが、設計は、より大きいレンズ空間を取る。

様々な実施形態では、角張った部分５０６−１及び／又は５０６−２の画定された半径は、５マイクロメートル〜５０マイクロメートルの範囲であり得る。より大きい画定された半径は、コーティングの確実度を向上するが、レンズ設計の厳密な制約内でより大きい空間を使用するという代償を払って使用され得る。これにおいて、他の多くのレンズ設計の区域のように、構成の容易さ、レンズ機能の最適化、及び大きさの最小化の間で、トレードオフが存在する。機能的で、確実な弓形液体メニスカスレンズ５００は、広範な変動要素を使用して作製され得る。

いくつかの実施形態では、より大きい角張った部分半径は、２つの隣接する角張った部分間の側壁の改善された表面仕上げと共に使用され得る。いくつかの実施形態では、第１の半径（角張った部分）から第２の半径（角張った部分）までの表面が平滑であり、不連続部分が存在しないことが望ましく、同一のツールで角張った部分を成形するために用いられる成形型を切込むのに役立つ。角張った部分に含まれる半径は、成形ツールの表面への切込みであってよく、成形ツール表面の半径は、角張った部分の半径よりも大きい。成形ツール表面が１つ以上の角張った部分及び側壁を含む連続表面の場合、より大きいツール半径は、一般に、対応する切込みのより平滑な表面仕上げに関連する。

第２の角張った部分５０６−２は、電圧が弓形液体メニスカスレンズ５００に印加されるとき、油の移動を制限するように設計された特色を含む。第２の角張った部分５０６−２はまた、いくつかの実施形態では、一般に尖った端部を含むこともできるか、あるいは他の実施形態では、第２の角張った部分５０６−２は、５〜２５マイクロメートル、最も好ましくは１０マイクロメートルの画定された半径を含むことができる。１０マイクロメートルの半径は、角張った部分として良好に機能し、単刃ダイヤモンド旋削旋盤又は射出成形プロセスを使用して作製され得る。

前方湾曲レンズ５０１の光学区域５０８の開始部分まで延在する、垂直又はほぼ垂直のステップ５０７は、メニスカス壁５０６に対向する第２の角張った部分５０６−２の側に含まれてよい。いくつかの実施形態では、ステップ５０７は１２０マイクロメートルの高さであるが、５０〜２００マイクロメートルの範囲であってよい。

いくつかの実施形態では、ステップ５０７は、光学軸から約５°の角度をなしてよい。他の実施形態では、ステップ５０７の角度は、１°若しくは２°程であるか、又は５°を超える角度であってもよい。メニスカス壁５０６からステップ５０７上に移動するには、液体メニスカス境界線５０５の接触角のより大きな変化を必要とするため、光学軸からより小さい角度をなすステップ５０７は、一般に、メニスカス移動のより効果的なリミッタとして機能する。ステップ５０７から光学区域５０８の開始部分への遷移は、２５マイクロメートルの半径である。より大きい半径は、レンズ設計内の空間を不必要により多く消費する。より小さい半径が可能であり、空間の増加が必要ならば、行われ得る。この区域並びにレンズの他の区域に理論的な角張った部分よりも画定された半径を使用するという決定は、一部、レンズ要素の射出成形プロセスへの潜在的な移行に基づく。ステップ５０７と光学区域５０８の開始部分との間の湾曲は、射出成形プロセス中の塑性流を向上させ、最適な強度及び応力対処特性を備えたレンズをもたらす。

ここで図７を参照すると、弓形液体メニスカスレンズ内の非球状メニスカス壁７０１の上面直交図が、第１の角張った部分７０２と、第２の角張った部分７０３と、光学区域７０４とを含んだ状態で描かれている。図７においてもまた、図６と同様に、楕円の規模が拡大されている。液体メニスカスは、線７０５において非球状メニスカス壁７０１と接触する。この描写では、液体メニスカス接触線７０５は、屈折状態であり、第２の角張った部分７０３の方に近い。非屈折状態では、液体メニスカス接触線７０５は、第１の角張った部分７０２にあるか、この角張った部分の方に近い。