JP4674861B2 - Fluid prism - Google Patents
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Description
本発明は、対面配設された一対の透明板の間に光を透過可能な流体が配設されてなる流体プリズムに関し、より詳しくは両透明板のなす角度が可変とされた流体プリズムに関する。 The present invention relates to a fluid prism in which a fluid capable of transmitting light is disposed between a pair of facing transparent plates, and more particularly to a fluid prism in which the angle formed by both transparent plates is variable.
カメラ等の光学機器に用いられるプリズムとして、対面配設された一対の透明板の間に透明液体が配設されてなり、両透明板のなす角度が可変とされた液体プリズムが知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a prism used in an optical apparatus such as a camera, a liquid prism is known in which a transparent liquid is disposed between a pair of facing transparent plates, and an angle formed by both transparent plates is variable (for example, And Patent Document 1).
この液体プリズムでは、一対の透明板が外周部において蛇腹状の透明フィルムで封止されるとともに、両透明板及び透明フィルムにより形成される密閉空間に屈折率の高い透明液体が充填されている。そして、両透明板はそれぞれ第1、第2保持枠に固定されており、第1保持枠は第1電磁モータにより第1支持軸回りに回動可能となされるとともに、第2保持枠は第2電磁モータにより第1支持軸と直交する第2支持軸回りに回動可能となされている。 In this liquid prism, a pair of transparent plates are sealed with a bellows-like transparent film at the outer periphery, and a sealed space formed by both the transparent plates and the transparent film is filled with a transparent liquid having a high refractive index. The two transparent plates are fixed to the first and second holding frames, respectively. The first holding frame can be rotated around the first support shaft by the first electromagnetic motor, and the second holding frame is the second holding frame. Two electromagnetic motors are rotatable around a second support shaft that is orthogonal to the first support shaft.
こうして、この液体プリズムでは、第1電磁モータの駆動により第1支持軸回りに第1保持枠が回転することで、一方の透明板が第1保持枠と共に例えば上下方向に傾斜したり、あるいは第2電磁モータの駆動により第2支持軸回りに第2保持枠が回転することで、他方の透明板が第2保持枠と共に例えば左右方向に傾斜したりする。その結果、両透明板のなす角度が変化して、液体プリズムを透過する光線の屈折角が変化する。
ところで近年、自動車などにおいて、道路状況、外部環境や他車などの把握を目的として、車載カメラを搭載することがある。また、携帯電話などの携帯機器にもカメラが搭載されることが多くなっている。これら自動車や携帯機器においては、カメラの他にも種々の装置が組み込まれることからも、カメラ等の光学機器を含めて、組み込まれる装置の大きさは少しでも小さいことが望まれる。 By the way, in recent years, in-vehicle cameras or the like are sometimes equipped with in-vehicle cameras for the purpose of grasping road conditions, external environments, other vehicles, and the like. In addition, cameras are often mounted on mobile devices such as mobile phones. In these automobiles and portable devices, since various devices other than cameras are incorporated, it is desirable that the size of the devices to be incorporated including optical devices such as cameras is as small as possible.
しかしながら、上記従来の液体プリズムでは、透明板を保持する保持枠に回転トルクを付与するための電磁駆動力発生用の電磁モータを、透明板や保持枠とは全く別体として設けている。このため、液体プリズム全体の体格が大きくなってしまい、さらなる小型化が望まれる。また、電磁モータと保持枠とが全くの別体であると、電磁モータで発生した電磁力を保持枠回転用の回転トルクに変換する際に効率が低下したり、あるいは応答性が低下したりするという、問題もある。 However, in the conventional liquid prism, an electromagnetic motor for generating an electromagnetic driving force for applying a rotational torque to the holding frame that holds the transparent plate is provided as a completely separate body from the transparent plate and the holding frame. For this reason, the whole physique of a liquid prism will become large, and further size reduction is desired. Also, if the electromagnetic motor and the holding frame are completely separate, the efficiency may be reduced or the responsiveness may be reduced when the electromagnetic force generated by the electromagnetic motor is converted into rotational torque for rotating the holding frame. There is a problem of doing.
本発明は上記実情に鑑み行われたものであり、小型で、しかも角度を変化させる際の効率及び応答性の高い流体プリズムを提供することを解決すべき技術課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is a technical problem to be solved to provide a fluid prism that is small in size and has high efficiency and responsiveness when changing the angle.
上記課題を解決する本発明の流体プリズムは、間隔をおいて対面配設されるとともに一方が揺動可能とされた一対の透明板と、両前記透明板間に配設された、光を透過可能な流体と、揺動可能な前記透明板を揺動させて両前記透明板のなす角度を変化させる可変機構とを備えた流体プリズムであって、一対の前記透明板のうち他方の前記透明板により構成された底部と、該底部と一体に形成された筒状部とを有する容器を備え、該容器内に前記流体が収容されるとともに、該流体の表面に揺動可能な前記透明板が配設されており、前記容器内に収容されるとともに、前記流体の表面に配設された揺動可能な前記透明板の該流体と反対側の面に配設された、該流体と屈折率が異なりかつ光を透過可能な第2流体を備え、前記可変機構は、揺動可能な前記透明板に一体的に設けられた第1電極と、該第1電極に近接して設けられて該第1電極と対をなす少なくとも一つの第2電極と、該第1電極及び該第2電極間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、該第1電極及び該第2電極間に電圧が印加されることで発生する静電力が、揺動可能な該透明板を揺動させるための回転トルクとして該透明板に付与されることを特徴とするものである。 A fluid prism according to the present invention that solves the above-described problems is a light-transmitting light disposed between a pair of transparent plates that are arranged to face each other and one of which is swingable, and between the transparent plates. A fluid prism having a fluid capable of being swung and a variable mechanism for swinging the swingable transparent plate to change an angle formed by the two transparent plates, the other of the pair of transparent plates being the transparent The transparent plate comprising a container having a bottom part constituted by a plate and a cylindrical part formed integrally with the bottom part, wherein the fluid is accommodated in the container and swingable on the surface of the fluid Is disposed in the container and is disposed on the surface of the fluid on the side opposite to the fluid of the swingable transparent plate and refracted with the fluid. different rates and comprises a permeable second fluid light, the variable mechanism is swung Allowed A first electrode integrally provided on the transparent plate, at least one second electrode provided in proximity to the first electrode and paired with the first electrode, the first electrode and the first electrode Voltage applying means for applying a voltage between the two electrodes, and the electrostatic force generated by applying a voltage between the first electrode and the second electrode swings the transparent plate that can swing. The rotation torque is applied to the transparent plate.
ここに、前記透明板は、光を透過可能な光透過部を少なくとも一部に有するものである。 Here, the transparent plate has a light transmission part capable of transmitting light at least in part.
また、前記流体は、両前記透明板の外部雰囲気と屈折率が異なるものである。 The fluid has a refractive index different from that of the external atmosphere of the transparent plates.
この流体プリズムでは、第1電極及びこれと対をなす第2電極間に電圧印加手段から電圧が印加されることで静電力が発生し、この静電力が揺動可能な該透明板を揺動させるための回転トルクとして該透明板に付与される。このため、揺動可能な透明板が揺動し、両透明板のなす角度が変化する。このとき、両透明板間に配設された流体も透明板の揺動に追従する。このため、電圧印加手段からの印加電圧の大きさを制御することで、両透明板のなす角度を任意に変化させることができる。したがって、両透明板のなす角度の変化に応じて、外部雰囲気と屈折率が異なる流体を通過する光線束の屈折角を変化させることができ、任意の角度のプリズムとすることが可能となる。また、第1電極と対をなす第2電極の数を増やしたり、第1電極及び第2電極の配置を変更したりすれば、前記静電力の方向を変化させることができるので、透明板が揺動する方向を変化させて、この流体プリズムを通過する光線束が屈折する方向を変えることができる。 In this fluid prism, an electrostatic force is generated by applying a voltage from the voltage applying means between the first electrode and the second electrode paired with the first electrode, and the transparent plate on which the electrostatic force can swing is swung. It is given to the transparent plate as a rotational torque for the purpose. For this reason, the swingable transparent plate swings, and the angle formed by both transparent plates changes. At this time, the fluid disposed between the transparent plates also follows the swinging of the transparent plates. For this reason, the angle formed by the two transparent plates can be arbitrarily changed by controlling the magnitude of the applied voltage from the voltage applying means. Therefore, the refraction angle of the light beam passing through the fluid having a refractive index different from that of the external atmosphere can be changed according to the change of the angle formed by both transparent plates, and a prism having an arbitrary angle can be obtained. Further, if the number of second electrodes paired with the first electrode is increased or the arrangement of the first electrode and the second electrode is changed, the direction of the electrostatic force can be changed. The direction in which the light flux passing through the fluid prism is refracted can be changed by changing the swinging direction.
そして、この流体プリズムでは、第1電極と対をなす第2電極と共に静電アクチュエータを構成する第1電極が、揺動する透明板自体に一体的に設けられている。すなわち、可変機構の構成要素の一部が、揺動する透明板に一体的に設けられている。このため、可変機構の構成要素の全部を透明板と別体に設ける場合と比較して、流体プリズムの体格を小さくすることができる。また、静電アクチュエータとしての第1電極が一体的に設けられた透明板自体に回転トルクを加えることができるため、透明板の角度を変化させる際の効率及び応答性が良くなる。 In this fluid prism, the first electrode constituting the electrostatic actuator together with the second electrode paired with the first electrode is integrally provided on the oscillating transparent plate itself. That is, some of the components of the variable mechanism are integrally provided on the swinging transparent plate. For this reason, the physique of a fluid prism can be made small compared with the case where all the components of a variable mechanism are provided separately from a transparent plate. In addition, since the rotational torque can be applied to the transparent plate itself integrally provided with the first electrode as the electrostatic actuator, the efficiency and responsiveness when changing the angle of the transparent plate are improved.
本発明の流体プリズムの好適な態様において、前記第1電極及び前記第2電極は互いに噛み合う櫛形構造を有している。 In a preferred aspect of the fluid prism of the present invention, the first electrode and the second electrode have a comb-shaped structure that meshes with each other.
本発明の流体プリズムは、一対の前記透明板のうち他方の前記透明板により構成された底部と、該底部と一体に形成された筒状部とを有する容器を備え、前記容器内に前記流体が収容されるとともに、該流体の表面に揺動可能な前記透明板が配設されている。 Fluid prism of the present invention comprises a container having a bottom constituted by the other of the front Symbol transparent plate of the pair of the transparent plate, and a cylindrical portion formed integrally with the bottom portion, the said container The transparent plate is disposed on the surface of the fluid while accommodating the fluid.
この流体プリズムでは、容器内に流体が収容されているので、流体が飛び散ったりすることを抑えることができる。また、この流体プリズムでは、前記流体として、外部雰囲気と屈折率の異なるとともに光を透過可能な気体を採用することができる。なお、流体として気体を採用する場合は、容器内に収容されその表面に揺動可能な透明板が配設される気体の密封性をフィルム等により確保する。 In this fluid prism, since the fluid is accommodated in the container, the fluid can be prevented from being scattered. In the fluid prism, a gas that has a refractive index different from that of the external atmosphere and can transmit light can be used as the fluid. In addition, when gas is employ | adopted as a fluid, the sealing property of the gas by which the transparent plate which is accommodated in the container and which can be rock | fluctuated is arrange | positioned is ensured with a film.
本発明の流体プリズムは、前記容器内に収容されるとともに、前記流体の表面に配設された揺動可能な前記透明板の該流体と反対側の面に配設された、該流体と屈折率が異なりかつ光を透過可能な第2流体を備えている。 Fluid prism of the present invention, while being accommodated before Symbol vessel disposed on a surface opposite to the fluid can oscillate the transparent plate disposed on the surface of the fluid, and the fluid The second fluid has a different refractive index and can transmit light.
この流体プリズムでは、互いに屈折率が異なり、かつ、外部雰囲気とも屈折率の異なる2種の流体の間に配設された透明板が揺動することで、両透明板のなす角度が変化することになる。このため、この流体プリズムを透過する光線束の屈折角を変化させる自由度が高まる。 In this fluid prism, the angle formed by the two transparent plates changes when the transparent plate arranged between two kinds of fluids having different refractive indexes and different refractive indexes in the external atmosphere is oscillated. become. For this reason, the freedom degree which changes the refraction angle of the light beam which permeate | transmits this fluid prism increases.
本発明の流体プリズムの好適な態様において、前記容器は前記筒状部の開口を密封して内部に密閉空間を形成する透明蓋部を有している。 In a preferred aspect of the fluid prism of the present invention, the container has a transparent lid portion that seals the opening of the cylindrical portion to form a sealed space therein.
この流体プリズムでは、流体が収容された容器が透明蓋部で密封されているので、流体が飛散することを確実に防ぐことができる。容器の密閉空間内には、前記流体の他に、空気を充填してもよいが、前記第2流体を充填することもできる。特に、前記流体及び前記第2流体として液体を採用し、これらを容器の密閉空間内に充填した場合は、流体及び第2流体の間に配設された透明板の揺動を安定化させることができる。 In this fluid prism, since the container in which the fluid is stored is sealed with the transparent lid portion, it is possible to reliably prevent the fluid from scattering. The sealed space of the container may be filled with air in addition to the fluid, but may be filled with the second fluid. In particular, when liquid is used as the fluid and the second fluid and these are filled in the sealed space of the container, the swing of the transparent plate disposed between the fluid and the second fluid is stabilized. Can do.
本発明の流体プリズムにおける前記流体は液体でも気体でも、いずれでもよい。ただし、前記流体として気体を採用した場合は、両前記透明板の間に気体を密封するための密封手段を設ける必要があることに鑑みれば、前記流体としては、液体を採用することが望ましい。 The fluid in the fluid prism of the present invention may be liquid or gas. However, when a gas is employed as the fluid, it is desirable to employ a liquid as the fluid in view of the need to provide a sealing means for sealing the gas between the transparent plates.
本発明の流体プリズムは、両透明板のなす角度を変化させる可変機構の構成要素の一部たる静電アクチュエータとしての第1電極が、透明板自体に一体的に設けられているので、流体プリズムの体格を小さくすることができるとともに、可変機構における効率及び応答性が良くなる。 In the fluid prism of the present invention, the first electrode as an electrostatic actuator, which is a part of a variable mechanism that changes the angle formed by both transparent plates, is integrally provided on the transparent plate itself. Can be made small, and the efficiency and responsiveness of the variable mechanism can be improved.
したがって、本発明の流体プリズムを例えばカメラなどの光学機器に適用した場合に、応答性良くパン・チルトを行うことができる。また、パン・チルトを高速に行うことができれば、手ぶれ補正などへの応用も期待できる。 Therefore, when the fluid prism of the present invention is applied to an optical device such as a camera, panning and tilting can be performed with high responsiveness. If panning and tilting can be performed at high speed, application to camera shake correction and the like can be expected.
以下、本発明の流体プリズムの具体的な実施形態及び参考形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, specific embodiments and reference embodiments of the fluid prism of the present invention will be described with reference to the drawings.
(参考形態1)
図1〜図3に示される本参考形態は、本発明の流体プリズムを、ズーム機構をもつ光学機器に適用したものである。この光学機器はパン・チルト機構を有する。
( Reference form 1 )
In this reference embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the fluid prism of the present invention is applied to an optical apparatus having a zoom mechanism. This optical apparatus has a pan / tilt mechanism.
この光学機器は、図1に示すように、多焦点レンズ1、第1ミラー2、第2ミラー(第2ミラー反射面部)3、撮像素子4及び第2ミラー移動手段(図略)を備えたズーム機構と、流体プリズム(液体プリズム)70とから構成されている。
As shown in FIG. 1, the optical apparatus includes a
多焦点レンズ1は、外周方向に向かうに従い多段階で焦点距離が長くなるように、焦点距離の異なるレンズ領域を同心状に組み合わせたものである。具体的には、多焦点レンズ1は焦点距離が異なる2つのレンズ領域15及び16からなり、レンズ領域15の方がレンズ領域16よりも焦点距離が短い。
The
第1及び第2ミラー2、3は不透明な通常のミラーである。第1ミラー2は、多焦点レンズ1の結像側であって多焦点レンズ1側に向いた第1ミラー反射面部を有している。第2ミラー3は、第1ミラー2及び多焦点レンズ1の間であって第1ミラー2の反射面側に向いた第2ミラー反射面部を有している。
The first and
撮像素子4は、多焦点レンズ1の各レンズ領域15及び16を通過したそれぞれの光線束のうちの1以上を遮蔽乃至は透過させることで結像する位置(結像面)に配設されており、具体的には第1ミラー2の中央部に位置する。
The imaging element 4 is disposed at a position (imaging plane) where an image is formed by shielding or transmitting one or more of the light beams that have passed through the
また、第2ミラー3は、多焦点レンズ1の光軸と平行であってレンズ領域15を通過した光線束を遮蔽しない位置(図1(a))と、多焦点レンズ1の光軸と垂直であってレンズ領域15を通過した光線束を遮蔽するように挿入された位置(図1(b))との間で位置が切り替え可能である。第2ミラー移動手段は第2ミラー3を両者の位置の間で切り替える手段である。両者の間で切り替える方法としては第2ミラー3を強磁性体や強誘電体にて形成した上で磁場や電場を印加する方向を変化させることで行う手段や、静電力やローレンツ力を利用した手段が例示できる。
The
以下に焦点距離を切り替える方法を説明する。焦点距離を長くする場合には多焦点レンズ1のレンズ領域16を透過した光線束を利用するために、第2ミラー移動手段により第2ミラー3を挿入した状態(図1(b))にまで移動する。その結果、レンズ領域15を透過した光線束は第2ミラー3により遮蔽されるので、レンズ領域16を透過した光線束だけが第1ミラー2及び第2ミラー3を反射して結像面にある撮像素子4に結像する。反対に焦点距離を短くする場合にはレンズ領域15を透過した光線束を利用するために、第2ミラー移動手段により第2ミラー3を抜いた状態(図1(a))にまで移動する。その結果、レンズ領域15を透過した光線束は第2ミラー3により遮蔽されるのことなくそのまま結像面にある撮像素子4上に結像するのに対して、レンズ領域16を透過した光線束だけは第2ミラー3がないので、レンズ領域16から第1ミラー2を反射した後、そのまま多焦点レンズ1の物体側に向けてレンズ領域15を透過する。
A method for switching the focal length will be described below. When the focal length is increased, the
従って、レンズ領域15を透過した光線束はそのまま、レンズ領域16を透過した光線束は第1ミラー2及び第2ミラー3の間を焦点距離の相違を考慮した距離(1往復半)進ませることで、各レンズ領域15、16からの結像面が一致する。
Accordingly, the light beam transmitted through the
そして、この光学機器では、前記多焦点レンズ1の前記結像側に対して反対側近傍に、光線束を屈曲できる流体プリズム70が配設されている。なお、この流体プリズム70は、前記結像面の前記多焦点レンズ1側近傍に配設することもできる。
In this optical apparatus, a
流体プリズム70は、図2及び図3に示されるように、底部としての第1透明板71及び第1透明板71と一体に形成された筒状部72よりなる容器73と、筒状部72の開口を密封して内部に密閉空間74を形成する透明蓋部75とを備えている。なお、筒状部72の形状は特に限定されず、円柱でも角柱でもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
第1透明板71は、中央の大部分の領域に、光を透過可能な光透過部71aを有している。同様に、透明蓋部75は、中央の大部分の領域に、光を透過可能な光透過部75aを有している。これら光透過部71a及び75aは、MEMS製作により、シリコンをくり抜いた部分に透明樹脂を埋め込んで形成されている。
The first
容器73内の密閉空間74の一部には光を透過可能な透明液体76が収容され、この透明液体76の表面に揺動板77が配設されている。透明液体76の種類は、外部雰囲気と屈折率が異なるものであれば特に限定されないが、屈折率がより大きいもの、例えばマッチングオイルを採用することが望ましい。
A
揺動板77は、不純物をドープした導電性のシリコン板からMEMSにより製作したものである。揺動板77は、該シリコン板の両端部以外の中央部を薄くして薄板部にするとともに、この薄板部の周縁部以外の中央領域をくり抜いた部分に透明樹脂を埋設して形成された矩形状の第2透明板78と、この第2透明板78の外周縁に一体に形成された、該薄板部の周縁部よりなる枠状の導電部77aと、導電部77aの両端にそれぞれ一体に形成された、該シリコン板の両端部よりなる一対の櫛歯型第1電極81a、81bとを有している。両櫛歯型第1電極81a及び81bは、枠状の導電部77aを介して、電気が流れるようになっている。この揺動板77は、透明液体76の上に浮かんでいる。
The
また、この液体プリズム70は、櫛歯型第1電極81a、81bとそれぞれ対をなし、一方(図2の左側。以下、同様)の櫛歯型第1電極81aの上側に近接して配置されるとともに、他方(図2の右側。以下、同様)の第1電極81bの下側に近接して配置された一対の櫛歯型第2電極82a、82b(以下、上側の櫛歯型第2電極82a、82bと称する)と、同じく櫛歯型第1電極81a、81bとそれぞれ対をなし、前記一方の櫛歯型第1電極81aの下側に近接して配置されるとともに、前記他方の櫛歯型第1電極81bの上側に近接して配置された一対の櫛歯型第2電極83a、83b(以下、下側の櫛歯型第2電極82a、82bと称する)とを備えている。これら上側の櫛歯型第2電極82a、82b及び下側の櫛歯型第2電極83a、83bは、容器73の筒状部72の内周面に配設、固定されている。
The
これら櫛歯型第1電極81a、81bと、上側の櫛歯型第2電極82a、82b及び下側の櫛歯型第2電極83a、83bとは、互いに噛み合う櫛形構造を有している。
The comb-shaped
さらに、この液体プリズム70は、櫛歯型第1電極81a、81bと、この櫛歯形第1電極81a、81bと対をなす上側の櫛歯型第2電極82a、82bとの間に電圧を印加する第1電圧印加手段(電源)84と、同じく櫛歯型第1電極81a、81bと、この櫛歯型第1電極81a、81bと対をなす下側の櫛歯型第2電極83a、83bとの間に電圧を印加する第2電圧印加手段(電源)85とを備えている。
Further, the
なお、櫛歯型第1電極81a、81b、上側の櫛歯型第2電極82a、82b、下側の櫛歯型第2電極83a、83b、第1電圧印加手段(電源)84及び第2電圧印加手段(電源)85により、可変機構80が構成される。また、容器73内の密閉空間74の残部には、空気が充填されている。
Note that the comb-shaped
また、第1電圧印加手段84及び第2電圧印加手段85から電圧を印加していない状態で、櫛歯型第1電極81a、81bと、上側の櫛歯型第2電極82a、82b及び下側の櫛歯型第2電極83a、83bとの間には所定の隙間が形成されている(図2(b)参照)。
Further, in the state where no voltage is applied from the first voltage application means 84 and the second voltage application means 85, the comb-shaped
この流体プリズム70では、例えば、櫛歯型第1電極81a、81bと、この櫛歯形第1電極81a、81bと対をなす上側の櫛歯型第2電極82a、82bとの間に、第1電圧印加手段84から電圧を印加することにより、前記一方の櫛歯型第1電極81aと上側の櫛歯型第2電極82aとの間、及び前記他方の櫛歯型第1電極81bと上側の櫛歯型第2電極82bとの間に静電力が発生し、この静電力が透明液体76の表面に浮かんで揺動可能な揺動板77を揺動させるための回転トルクとして該揺動板77に付与される。その結果、前記一方の櫛歯型第1電極81aと上側の櫛歯型第2電極82aとの間、及び前記他方の櫛歯型第1電極81bと上側の櫛歯型第2電極82bとの間の隙間が狭まる方向に、揺動板77が揺動する(図3参照)。このため、第2透明板78が揺動し、第1透明板71及び第2透明板78のなす角度が変化する。このとき、第1透明板71及び第2透明板78間に配設された透明液体76も揺動板77の揺動に追従する。このため、第1電圧印加手段84からの印加電圧の大きさを制御することで、第1透明板71及び第2透明板78のなす角度を任意に変化させることができる。したがって、第1透明板71及び第2透明板78のなす角度の変化に応じて、外部雰囲気と屈折率が異なる透明液体76を通過する光線束の屈折角を変化させることができ(図3(a)のB矢印参照)、任意の角度のプリズムとすることが可能となる。
In the
また、櫛歯型第1電極81a、81bと、この櫛歯形第1電極81a、81bと対をなす下側の櫛歯型第2電極83a、83bとの間に、第2電圧印加手段85から電圧を印加すれば、第2透明板78の揺動方向を逆向きにして、光線束を逆向きに屈折させることができる。
Further, the second
そして、この流体プリズム70では、静電アクチュエータを構成する櫛歯形第1電極81a、81bが、揺動する第2透明板78自体に一体的に設けられている。すなわち、可変機構の構成要素の一部が第2透明板78に一体的に設けられている。このため、流体プリズム70の体格を小さくすることができる。また、静電アクチュエータとしての櫛歯型第1電極81a、81bが一体的に設けられた第2透明板78自体に回転トルクを加えることができるため、第2透明板78の角度を変化させる際の効率及び応答性が良くなる。
In the
また、この参考形態の光学機器によれば、流体プリズム70により、パン・チルト機構を以下のように実現できる。第2透明板78が多焦点レンズ1の入射光側(図1の上方)の面と平行である場合には入射光は特に曲がることなくそのまま多焦点レンズ1に入射する。第2透明板78を揺動させると、透明液体76が充填された領域がプリズムになり入射光が屈曲する。透明液体76の屈折率は、第1及び第2透明板71及び78の外部雰囲気たる空気の屈折率よりも大きくしているので、図1(b)のに示すように、入射光は第2透明板78を揺動させた方向と反対の方向に曲がる。第2透明板78の揺動の程度を制御することで入射光の屈曲の度合いを制御することができる。つまり、画角を変化させたい方向と反対に、第2透明板78を揺動することで、望む方向に画角を変化できる。
Further, according to the optical apparatus of this reference embodiment , the pan / tilt mechanism can be realized by the
この光学機器が備えるパン・チルト機構はズーム機構の長焦点側で特に有効である。すなわち、図1(b)に示すように、多焦点レンズ1の長焦点側を利用する場合には画角が小さくなるので、流体プリズム70によるパン・チルト機構が有用である。
The pan / tilt mechanism provided in this optical apparatus is particularly effective on the long focal side of the zoom mechanism. That is, as shown in FIG. 1B, when the long focal point side of the
(実施形態1)
図4に示す本実施形態は、流体プリズム70の変形例を示すものであり、前記参考形態1の流体プリズム70において、容器73内の密閉空間74の残部(透明液体76の表面に配設された揺動板77の透明液体76と反対側の面)に、透明液体76と屈折率が異なりかつ光を透過可能な第2透明液体79を収容、配設したものである。
( Embodiment 1 )
This embodiment shown in FIG. 4 shows a modification of the
透明液体76及び第2透明液体79の種類や組み合わせは特に限定されないが、両者が混じり合って互いに拡散しないように、互いに混じり合わないものを採用することが望ましい。例えば、透明液体76として屈折率の大きなマッチングオイルを採用し、第2透明液体79としてマッチングオイルよりも屈折率が小さい水を採用することができる。これら透明液体76及び第2透明液体79は、容器73の密閉空間74内に充填されている。
The types and combinations of the
このため、この流体プリズム70では、透明液体76及び第2透明液体79の間に配設された第2透明板78の揺動を安定化させることができる。また、流体プリズム70を透過する光線束の屈折角を変化させる自由度を高めることができる。
For this reason, in this
また、第2透明液体79として、透明液体76と同程度の比重をもつ液体を充填することで、重力や慣性力などによる影響を低減させることが可能となる。
Further, by filling the second
その他の構成及びそれによる作用効果は、前記参考形態1と同様である。 Other configurations and the operational effects thereof are the same as in the first embodiment .
なお、前記実施形態1及び前記参考形態1において、第1電極と対をなす第2電極の数を増やしたり、第1電極及び第2電極の配置を変更したりすれば、前記静電力の方向を種々変化させることができるので、透明板が揺動する方向を種々変化させて、この流体プリズムを通過する光線束が屈折する方向を種々変えることができる。 In the first embodiment and the first embodiment , the direction of the electrostatic force can be increased by increasing the number of second electrodes paired with the first electrode or changing the arrangement of the first electrode and the second electrode. Since the direction in which the transparent plate swings can be changed variously, the direction in which the light beam passing through the fluid prism is refracted can be changed variously.
また、前記実施形態1及び前記参考形態1において、第1透明板71を前記光学機器に固定保持し、この第1透明板71の上に表面張力により透明液体76を配置するとともに、この透明液体76の表面に前記揺動板77を配設することもできる。このとき、前記上側の櫛歯型第2電極82a、82b及び前記下側の櫛歯型第2電極83a、83bは、前記光学機器に固定保持させる。こうすれば、前記容器73及び前記透明蓋部75が不要であるため、構造の簡素化を図ることができる。
In the first embodiment and the first reference embodiment , the first
さらに、前記実施形態1及び前記参考形態1においては、流体として液体を採用する例について説明したが、第1透明板71及び第2透明板78間で密封性を確保すれば、外部雰囲気とは屈折率の異なる気体を流体の代わりに用いることもできる。なお、このとき第2透明板78を何らかの手段で揺動可能に保持する必要がある。
Furthermore, in the first embodiment and the first reference embodiment , the example in which the liquid is used as the fluid has been described. However, if the sealing property is secured between the first
加えて、前記実施形態1及び前記参考形態1においては、第1透明板71及び第2透明板78のうち、光線束が入射する側の第2透明板78を揺動可能とする例について説明したが、光線束が出射する側の第1透明板71を揺動可能にしたり、あるいは第1透明板71及び第2透明板78の双方を揺動可能にしたりすることもできる。
In addition, in the first embodiment and the first reference embodiment , an example in which the second
70…流体プリズム 71…第1透明板
72…筒状部 73…容器
74…密閉空間 75…透明蓋部
76…透明液体(流体) 77…揺動板
78…第2透明板 79…第2透明液体(第2流体)
80…可変機構 81a、81b…櫛歯形第1電極
82a、82b、83a、83b…櫛歯形第2電極
84…第1電圧印加手段 85…第2電圧印加手段
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (3)
両前記透明板間に配設された、光を透過可能な流体と、
揺動可能な前記透明板を揺動させて両前記透明板のなす角度を変化させる可変機構とを備えた流体プリズムであって、
一対の前記透明板のうち他方の前記透明板により構成された底部と、該底部と一体に形成された筒状部とを有する容器を備え、該容器内に前記流体が収容されるとともに、該流体の表面に揺動可能な前記透明板が配設されており、
前記容器内に収容されるとともに、前記流体の表面に配設された揺動可能な前記透明板の該流体と反対側の面に配設された、該流体と屈折率が異なりかつ光を透過可能な第2流体を備え、
前記可変機構は、揺動可能な前記透明板に一体的に設けられた第1電極と、該第1電極に近接して設けられて該第1電極と対をなす少なくとも一つの第2電極と、該第1電極及び該第2電極間に電圧を印加する電圧印加手段とを備え、該第1電極及び該第2電極間に電圧が印加されることで発生する静電力が、揺動可能な該透明板を揺動させるための回転トルクとして該透明板に付与されることを特徴とする流体プリズム。 A pair of transparent plates arranged facing each other at an interval and swingable on one side;
A fluid disposed between the transparent plates and capable of transmitting light;
A fluid prism having a variable mechanism that swings the swingable transparent plate to change an angle formed by both the transparent plates;
A container having a bottom formed by the other transparent plate of the pair of transparent plates and a cylindrical portion formed integrally with the bottom, the fluid being contained in the container, The transparent plate that can swing on the surface of the fluid is disposed,
It is housed in the container and disposed on the surface of the swingable transparent plate disposed on the surface of the fluid opposite to the fluid and has a refractive index different from that of the fluid and transmits light. A possible second fluid,
The variable mechanism includes a first electrode provided integrally with the swingable transparent plate, and at least one second electrode provided in proximity to the first electrode and paired with the first electrode. A voltage applying means for applying a voltage between the first electrode and the second electrode, and an electrostatic force generated by applying a voltage between the first electrode and the second electrode can be swung. A fluid prism which is applied to the transparent plate as a rotational torque for swinging the transparent plate.
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