JP5312403B2 - 光学装置 - Google Patents

Description

本発明は、光学装置に関する。

従来、２液混合タイプの液体レンズにおいて、印加電圧を制御することにより、界面形状を制御して所定のプリズム角のプリズムを形成していた（例えば、特許文献１参照）。また、２液混合タイプの液体レンズにおいて、一方の液体の圧力を制御することで、液体レンズの特性を制御していた（例えば、特許文献２参照）。
特許文献１ 特表２００８−５３０５８７号公報
特許文献２ 特開２００９−２１７２４９号公報

特許文献１に記載の方法においては、プリズム角を制御するのに複雑な電圧の制御が必要となり、装置が複雑化する。一方、特許文献２に記載の方法においては、液体レンズは形成されるもののプリズムを形成することができない。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様においては、プリズムが形成される光学装置であって、第１の液体が充填された第１チャンバと、第２の液体が充填された第２チャンバと、第１チャンバおよび第２チャンバの間に設けられ、貫通孔を有する仕切板とを備え、貫通孔は、第１の厚みを有する第１の側面部と、第１の側面部と対向して設けられ、第１の厚みとは異なる第２の厚みを有する第２の側面部とを有する光学装置が提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

第１実施形態にかかる光学装置１００を示す。 第１実施形態にかかる光学装置１００の部分拡大図を示す。 第１実施形態にかかる光学装置１００の変形例を示す。 第１実施形態にかかる光学装置１００の他の例を示す。 図４に示す例の仕切板３０の斜視図を示す。 第１実施形態にかかる光学装置１００の他の例を示す。 第１実施形態にかかる光学装置１００の他の例を示す。 第２実施形態にかかる光学装置２００を示す。 第３実施形態にかかる光学装置２００を示す。 光学装置２００を用いた表示装置４００を示す。 第４実施形態にかかる光学装置３００を示す。 第４実施形態にかかる光学装置３００の斜視図を示す。 圧力制御部５０の構成を示す。 駆動部５２０によるプリズム角の変化を示す。 駆動部５２０によるプリズム角の変化を示す。 駆動部５２０によるプリズム角の変化を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、第１実施形態にかかる光学装置１００の構成を示す。プリズム４３が形成される光学装置１００は、ハウジング６０と、第１チャンバ１０と、第２チャンバ２０と、仕切板３０と、圧力制御部５０とを備える。第１チャンバ１０には第１の液体が充填される。第２チャンバ２０には第２の液体が充填される。仕切板３０には貫通孔４０が形成されている。ハウジング６０の上面および底面は、ガラスなどの透明な材料から形成されてよい。また、ハウジング６０の上面および底面において、貫通孔４０と対向する位置に、ガラスなどの透明な材料から形成される窓部が設けられてもよい。

第１の液体と第２の液体は、水と油のように接触状態において互いに混合しない材質であってよい。例えば、第１の液体はＰＤＭＳ（Ｐｏｌｙ−Ｄｉｍｅｔｈｙｌ−Ｓｉｌｏｘａｎｅ）であり、第２の液体は純水である。また、第１の液体の屈折率と第２の液体の屈折率とは互いに異なっている。例えば、第１の液体の屈折率よりも第２の液体の屈折率の方が小さい。また、第１の液体および第２の液体のそれぞれの密度は実質的に等しいことが好ましい。

ハウジング６０の内部には、仕切板３０が設けられている。仕切板３０は厚みが一定ではない板状部材であってよい。仕切板３０は、ハウジング６０の内部を第１チャンバ１０および第２チャンバ２０に区画する。

仕切板３０は、ハウジング６０の上面および底面と平行に設けられてよい。本例の仕切板３０は、ハウジング６０の上面および底面の中間に、これらの面と平行に設けられる。仕切板３０は、貫通孔４０を介する移動の他には、第１チャンバ１０および第２チャンバ２０の間で液体を移動させないように設けられる。つまり、仕切板３０は、ハウジング６０の側面と密着して形成される。仕切板３０は、ハウジング６０が囲む領域を、上面および底面と平行な面で切断した場合の断面形状と同一の外形を有する。仕切板３０は、その略中央部に貫通孔４０を有する。ハウジング６０の上面または底面から見た貫通孔４０の形状は、正方形、長方形、台形、円または楕円であってよく、その他の形状であってもよい。

貫通孔４０は、第１の側面部４２と、第２の側面部４４を有する。第１の側面部４２は第１の厚みを有する。第２の側面部４４は第１の側面部４２と対向して設けられ、第１の厚みとは異なる第２の厚みを有する。つまり、貫通孔４０は、厚みの異なる仕切板３０の側面部４２、４４を含む側面に包囲されて形成される。例えば、開口が四角形の貫通孔４０は、第１の側面部４２と、第２の側面部４４と、第１の側面部４２および第２の側面部４４を結合する第３および第４の側面部（図示せず）とにより包囲されて形成される。

第１チャンバ１０に充填された第１の液体の圧力を所定の圧力にすると、液体の圧力差と表面張力とが釣り合うように界面が平面のプリズム４３となる。つまり、第１の液体と第２の液体との界面が形成される位置にプリズム４３が形成される。

圧力制御部５０は、第１チャンバ１０の内圧を制御してよい。本例において、圧力制御部５０は、ハウジング６０に設けられた開口部６２を介して第１チャンバ１０に接続されている。圧力制御部５０は、第１の液体および第２の液体の界面が、貫通孔４０の側面部で囲まれる領域内に存在するように、第１チャンバ１０の内圧を制御してよい。ここで、貫通孔４０の側面部で囲まれる領域とは、第１の側面部４２、第２の側面部４４、第１の側面部４２および第２の側面部４４の対向する端辺を平面で結合した場合に、これらの面で囲まれる空間領域を指す。

第１の側面部４２の第１の厚みは、第２の側面部４４の第２の厚みに比べ、十分に小さくてよい。例えば、第１の側面部４２の厚みがほぼ無視できる場合、液体界面の一端は第１の側面部４２にトラップされる。また、第２の側面部４４側の液体界面は、第２の側面部４４の第１チャンバ１０側の端部から、第２チャンバ２０側の端部の間で、第１チャンバ１０の内圧に応じて移動する。

このようにして、本例によれば、第１チャンバ１０の第１の液体の圧力を制御することで、液体界面の傾きを制御することができ、貫通孔４０に形成されるプリズム４３の角度を制御することができる。したがって、複雑な構成を必要とせず、プリズム角を容易かつ迅速に変更することができる。

図２は、図１の光学装置１００の貫通孔４０近傍領域Ａを拡大して示す。プリズム４３は、第１の側面部４２と、第２の側面部４４との間の液体界面に形成されてよい。具体的には、第１の側面部４２の第２チャンバ側の端部３０ａから第１チャンバ側の端部３０ｂまでの側面位置と、第２の側面部４４の第２チャンバ側の端部３２ａから第１チャンバ側の端部３２ｂまでの側面位置との間に、液体界面が形成されてプリズム４３となる。

第１の側面部４２の厚さは、第２の側面部４４の厚さに比べて十分に薄いため、それぞれのプリズム４３のプリズム角が異なる。つまり、第１の側面部４２の厚みに対する第２の側面部４４の相対的厚みが大きいほど、プリズム４３の角度の差が大きく、プリズム角を広い範囲で制御することができる。

図３は、第１実施形態に係る光学装置１００の変形例を示す。第１の側面部４２の端部３０ａ、３０ｂおよび第２の側面部４４の端部３２ａ、３２ｂは、貫通孔４０の内側に向かう突起部３３を有する。突起部３３は、液体界面がトラップされる程度の厚みを有してよい。端部３０ａの突起部３３の先端と、端部３２ａの突起部３３の先端との間に液体界面が形成されてプリズム４３となる。同様に、端部３０ｂの突起部３３の先端と、端部３２ｂの突起部３３の先端との間に液体界面が形成されてプリズム４３となる。

本例では、側面部４２、４４の各端部が突起部３３を有しており、突起部３３の先端に液体界面がトラップされやすくなる。そのため、プリズム角の制御を安定して行うことができる。

図４は、第１実施形態に係る光学装置１００の他の変形例を示す。第１の側面部４２は、厚さ方向に等間隔で配置された３以上の突起部３３を有する。第２の側面部４４は、厚さ方向に等間隔で配置された３以上の突起部３３を有する。本例では、第１の側面部４２と第２の側面部４４のそれぞれは、４つの突起部３３を有する。第１の側面部４２の厚さ方向にＮ番目の突起部３３と、第２の側面部４４の厚さ方向にＮ番目の突起部３３との間に液体界面が形成されてプリズム４３となる。

本例では、第１チャンバ１０の内圧を制御することで、プリズム４３のプリズム角を４種類に変更できる。突起部３３を設けることで、プリズム４３のプリズム角を安定して細かく制御することができる。

図５は、図４の例における仕切板３０の断面斜視図を示す。図５において、仕切板３０の一部は省略して示す。ここで、貫通孔４０の形状が長方形の場合について説明するが、貫通孔４０の形状はこれに限定されない。それぞれの突起部３３は貫通孔４０の側面部４２、４４、４６から貫通孔４０の内側に向かって伸張する。つまり、突起部３３は、貫通孔４０の開口の縁に沿って形成される枠部３５を構成する。つまり、貫通孔４０において、突起部３３が設けられた開口面積は、突起部３３が設けられない領域の開口面積よりも小さくなる。

なお、突起部３３の厚さは、突起部３３が設けられる間隔よりも小さい。これにより、液体界面は、それぞれの突起部３３の間よりも、突起部３３の先端にトラップされやすくなる。また、突起部３３は、貫通孔４０の開口の中心に向かうにつれて厚さが減少するように形成されてよい。また、突起部３３の先端は鋭角に形成されてもよい。

側面部４２、４４、４６は、厚さ方向に複数段の枠部３５を有する。各枠部３５には液体界面がトラップされてプリズム４３となる。本例では、突起部３３により形成される複数段の枠部３５が、液体界面を安定的にトラップするため、プリズム４３のプリズム角を安定して細かく制御することができる。

また、それぞれの枠部３５の開口面積は、同一であってよく、異なっていてもよい。それぞれの枠部３５の開口面積は、貫通孔４０の厚さ方向に沿って徐々に増加または減少してよい。

図６は、第１実施形態に係る光学装置１００の他の例を示す。第１の側面部４２および第２の側面部４４のいずれか一方は、貫通孔４０の内側に向かう複数の突起部３４を有してよい。複数の突起部３４は、貫通孔４０の厚み方向における位置がそれぞれ異なる。本例では、第２の側面部４４は、貫通孔４０の厚み方向における異なる位置に、貫通孔４０の内側に向かう複数の突起部３４を有する。本例では、第１の側面部４２の厚みは、第２の側面部４４の厚みに比べ十分に小さく、無視できる程度であることが好ましい。第１の側面部４２は液体界面の一端をトラップし、突起部３４の先端は、液体界面の一端をトラップする。

したがって、第１チャンバ１０の内圧を制御することで、いずれかの突起部３４と第１の側面部４２との間に液体界面が形成されてプリズム４３となる。第２の側面部４４には、座ぐり加工等により厚み方向に位置の異なる任意の数の突起部３４を形成することができる。

図７は、第１実施形態に係る光学装置１００の他の例を示す。貫通孔４０は、第２チャンバ２０側の端部３０ａ、３２ａにおいて円形の開口を有する。本例では、第１の側面部４２の第２チャンバ側の端部３０ａの高さと、第２の側面部４４の第２チャンバ側の端部３２ａの高さとは略等しい。また、第１の側面部４２は、第２の側面部４４よりも薄い。本例の貫通孔４０は、円筒の一端を斜めに切断した形状となる。

本例では、光学装置１００は、プリズム４３および液体レンズ４５を共通の貫通孔４０で形成することができる。圧力制御部５０は、光学装置１００をプリズム４３として機能させるか、液体レンズ４５として機能させるかを、第１チャンバ１０の内圧を制御することで切り替えることができる。この場合に、圧力制御部５０は、第１の液体および第２の液体の界面が、貫通孔４０の側面部４２、４４で囲まれる領域内（貫通孔４０の内部）に存在するように、第１チャンバ１０の内圧を制御する。第１チャンバ１０の内圧を所定の第１圧力にすると、第１の側面部４２の第１チャンバ１０側の端部３０ｂと第２の側面部４４の第１チャンバ１０側の端部３２ｂとの間に、平面状に液体界面が形成されてプリズム４３となる。

第１チャンバ１０の内圧を徐々に上昇させると、貫通孔４０の側面部４２、４４で囲まれる領域内で形成されるプリズム４３のプリズム面の角度が変化する。やがて、第１チャンバ１０の内圧を所定の第２圧力にすると、第１の側面部４２の第２チャンバ２０側の端部３０ａと第２の側面部４４の第２チャンバ２０側の端部３２ａとの間に水平な液体界面が形成されてプリズム４３の傾きはほぼゼロとなる。圧力制御部５０が、第１チャンバ１０の内圧を、第１圧力および第２圧力の間において制御することにより、光学装置１００をプリズム角が可変のプリズム４３として使用することができる。

光学装置１００を液体レンズ４５として機能させる場合、圧力制御部５０は、第１の液体および第２の液体の界面が、第２チャンバ２０側に突出するように、第１チャンバ１０の内圧を第２圧力より大きい圧力に制御する。液体界面が水平である状態から第１チャンバ１０の内圧をさらに上昇させると、液体界面は上に凸の液体レンズ４５を形成する。圧力制御部５０は、第１チャンバ１０の内圧を、第２圧力より大きい領域で変化させることにより液体レンズ４５の曲率を変化させることができる。

このように、第１チャンバ１０の内圧を制御することにより、光学装置１００を曲率が可変の液体レンズ４５として使用することができる。すなわち本例では、単純な圧力の制御のみで、プリズム角が可変のプリズム４３および液体レンズ４５を共通の貫通孔４０で形成することができる。

図８は、第２実施形態に係る光学装置２００を示す。本例において、仕切板３０は、貫通孔４０を複数有する。つまり、本例では、ひとつの光学装置２００に複数のプリズム４３が形成される。複数のプリズム４３は、仕切板３０に設けられた複数の貫通孔４０−１、４０−２、４０−３、４０−４、４０−５、４０−６に形成される。

複数の貫通孔４０−１、４０−２、４０−３、４０−４、４０−５、４０−６は、第１の側面部４２と第２の側面部４４の位置関係が交互に逆となるように形成される。つまり、貫通孔４０−１、４０−２、４０−３、４０−４、４０−５、４０−６に形成されるプリズム４３の斜面の傾きは交互に反対となる。圧力制御部５０は、第１チャンバ１０の内圧を制御することにより、複数のプリズム４３のプリズム角を一括して制御することができる。

複数の貫通孔４０は、第１の側面部４２および第２の側面部４４の少なくとも一方の厚みが異なってよい。つまり、ひとつの貫通孔４０の第１の側面部４２の厚みと、他の貫通孔４０の第１の側面部４２の厚みが異なってよい。また、ひとつの貫通孔４０の第２の側面部４４の厚みと、他の貫通孔４０の第２の側面部４４の厚みが異なってよい。

例えば、貫通孔４０―１が形成される第１の側面部４２の厚みは、隣接する貫通孔４０―２が形成される第１の側面部４２の厚みと異なってよい。また、貫通孔４０―１が形成される第２の側面部４４の厚みは、隣接する貫通孔４０―２が形成される第２の側面部４４の厚みと異なってよい。こうすることにより、複数の貫通孔４０―１、４０−２、４０−３、４０−４、４０−５、４０−６に形成されるそれぞれのプリズム４３のプリズム角の制御範囲を貫通孔毎に変えることができる。

図９は、第３実施形態に係る光学装置２００を示す。本例において、光学装置２００は、複数の仕切板６４をさらに備える。仕切板６４は、第１チャンバ１０を水平方向に隣接する複数の第１チャンバ１０に区画し、第２チャンバ２０を水平方向に隣接する複数の第２チャンバ２０に区画する。区画されたそれぞれの第１チャンバ１０と第２チャンバ２０との間には仕切板３０が設けられる。それぞれの第１チャンバ１０とそれぞれの第２チャンバ２０との間の仕切板３０にはそれぞれ貫通孔４０−１、４０−２、４０−３、４０−４、４０−５、４０−６が設けられる。また、第１チャンバ１０のそれぞれに圧力制御部５０が接続される。

圧力制御部５０は、第１の液体および第２の液体の界面が、貫通孔４０の側面部４２、４４で囲まれる領域内に存在するように、第１チャンバ１０の内圧を制御する。つまり、それぞれの貫通孔４０−１、４０−２、４０−３、４０−４、４０−５、４０−６の側面部で囲まれる領域内にプリズム４３が形成される。それぞれの圧力制御部５０は、それぞれのプリズム４３のプリズム角が異なるように、それぞれの第１チャンバ１０の内圧を制御してよい。

圧力制御部５０は、それぞれの第１チャンバ１０の内圧を制御することにより、プリズム４３のプリズム角を制御することができる。本例では、複数の第１チャンバ１０の内圧を制御することにより、複数の貫通孔４０―１、４０−２、４０−３、４０−４、４０−５、４０−６のそれぞれに形成されたプリズム４３の角度を個別に制御することができる。

第１の側面部４２および第２の側面部４４の相対位置は、それぞれの貫通孔４０において同一であってよく、異なっていてもよい。一例として図９に示すように、隣接する貫通孔４０において、第１の側面部４２および第２の側面部４４の相対位置は入れ替わっていてよい。より具体的には、貫通孔４０−１において、第１の側面部４２が左側に配置され、第２の側面部４４が右側に配置される場合、隣接する貫通孔４０−２では、第１の側面部４２が右側に配置され、第２の側面部４４が左側に配置されてよい。仕切板３０は、隣接する貫通孔４０の間においては一定の厚さを有してよい。

図１０は、光学装置２００を用いた表示装置４００の構成例を示す。表示装置４００は、光学装置２００および表示部２１０を備え、観視者に立体画像を表示する。表示部２１０は、例えば液晶パネル等である。表示部２１０は、所定の右眼用画像Ｒおよび左眼用画像Ｌを水平方向において交互に表示する。図１０においては、光学装置２００の構成として、貫通孔４０以外の構成を省略する。

本例の光学装置２００は、複数の右眼用画像Ｒおよび左眼用画像Ｌに対応して複数の貫通孔４０―１、４０−２、４０−３、４０−４・・・４０−ｋを有する。ここで、ｋは２以上の偶数であってよい。それぞれの貫通孔４０―１、４０−２、４０−３、４０−４・・・４０−ｋに形成されたプリズム４３は、対応する右眼用画像Ｒまたは左眼用画像Ｌを、所定の視点位置（Ｌ１、Ｒ１）に集光させるように、それぞれ所定の方向に屈折させる。

本例において、それぞれの貫通孔４０は、長辺が短辺に対して十分に長い矩形形状を有してよい。例えば、貫通孔４０は、水平方向の短辺の長さが、表示部２１０における１から数画素程度であり、垂直方向の長辺の長さが、表示部２１０における表示面の垂直方向の長さと略等しい。

複数の貫通孔４０―１、４０−２、４０−３、４０−４・・・４０−ｋは、共通の仕切板３０に形成されてよい。圧力制御部５０は、右眼用画像Ｒに対応するプリズム４３のプリズム面と、左眼用画像Ｌに対応するプリズム４３のプリズム面とを、同一方向に回転させるように、それぞれの第１チャンバ１０の内圧を変化させてよい。例えば、図９に示すように、隣接する貫通孔４０において、それぞれのプリズム４３のプリズム面は、第１の側面部４２を支点として回転する。

図９に示すように、第１の側面部４２および第２の側面部４４の相対位置が入れ替わっている場合、それぞれの圧力制御部５０は、隣接する第１チャンバ１０について、一方の内圧を増加させ、他方の内圧を減少させるように、それぞれの第１チャンバ１０の内圧を制御してもよい。

また、それぞれの貫通孔４０において、第１の側面部４２および第２の側面部４４の相対位置が同一の場合、それぞれの圧力制御部５０は、それぞれの第１チャンバ１０の内圧が同様に変化するように、それぞれの第1チャンバ１０の内圧を制御してよい。それぞれのプリズム４３のプリズム角を制御することで、右眼用画像Ｒまたは左眼用画像Ｌが集光される視点位置を変化させることができる。

図１１は、第４実施形態にかかる光学装置３００を示す。第１実施形態と同じ機能を有する部材には同一符号を付し、説明を省略する。本例の光学装置３００における仕切板８４、８５および仕切板３０−１、３０−２は、ハウジング６０の内部を４つの小チャンバ１０−１、１０−２、２０―１、および２０−２に分割する。なお、本例のハウジング６０の内壁のうち、いずれの側面側を第１の内壁８３、第１の内壁８３に対向する側面側を第２の内壁８６、上面側を第３の内壁８０、底面側を第４の内壁８２とする。

本例の仕切板８４、８５および仕切板３０−１、３０−２は、ハウジング６０の内部を、水平方向および垂直方向のそれぞれにおいて２分割する。なお水平方向および垂直方向とは、直交する２方向を指し、地面等を基準にした方向を規定するものではない。

仕切板３０−１、３０−２は、ハウジング６０の内部を垂直方向に２分割する。仕切板３０―１、３０−２は、図１に関連して説明した仕切板３０と同様の位置に設けられてよい。仕切板３０―１と仕切板３０−２との間には、隙間５２が形成される。隙間５２は、水平方向における略中央に形成されてよい。

仕切板８４、８５は、ハウジング６０の内部を水平方向に２分割する。仕切板８４、８５は、水平方向における位置が隙間５２の幅に応じた量だけ異なって形成されてよい。仕切板８４、８５は、図１１に示すように２つの板として形成されてよい。仕切板８４と仕切板８５との間には、隙間５２が形成される。なお、仕切板８４、８５は、隙間５２の一部の領域において結合していてもよい。

第１小チャンバ１０−１は、第３小チャンバ２０−１に対して第１の方向に隣接して設けられる。本例において第１の方向は、第３の内壁８０から第４の内壁８２に向かう方向を指す。

第２小チャンバ１０−２は、第４小チャンバ２０−２に対して第１の方向とは異なる第２の方向に隣接して設けられる。本例において第２の方向は、第４の内壁８２から第３の内壁８０に向かう方向を指す。

また、本例の第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２は、ハウジング６０内において対角に配置される。また、第３小チャンバ２０−１および第４小チャンバ２０−２は、ハウジング６０内において、第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２とは異なる対角位置に配置される。

本例の第１小チャンバ１０−１は、仕切板８５、仕切板３０―１、ハウジング６０の第２の内壁８６および第４の内壁８２で囲まれる領域を指す。また、第２小チャンバ１０−２は、仕切板８４、仕切板３０―２、ハウジング６０の第１の内壁８３および第３の内壁８０で囲まれる領域を指す。また、第３小チャンバ２０−１は、仕切板８４、仕切板３０―１、隙間５２、ハウジング６０の第２の内壁８６および第３の内壁８０で囲まれる領域を指す。また、第４小チャンバ２０−２は、仕切板８５、仕切板３０―２、隙間５２、ハウジング６０の第１の内壁８３および第４の内壁８２で囲まれる領域を指す。

仕切板３０―１において、第１小チャンバ１０−１および第３小チャンバ２０−１を分離する領域には貫通孔４０−１が形成される。また、仕切板３０−２において、第２小チャンバ１０−２および第４小チャンバ２０−２を分離する領域には貫通孔４０−２が形成される。本例の貫通孔４０−１、４０−２は、同一形状であってよい。

第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２には、第１の液体が充填される。また、第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２は互いに連結される。第３小チャンバ２０−１および第４小チャンバ２０−２には、第２の液体が充填される。また、第３小チャンバ２０−１および第４小チャンバ２０−２は互いに連結される。

第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２の組、または、第３小チャンバ２０−１および第４小チャンバ２０−２の組のうちの一方の組は、ハウジング６０の内部において連結され、他方の組は、ハウジング６０の外部に設けられたコンジット７０を介して連結される。本例では、第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２の組が、ハウジング６０外部に設けられたコンジット７０により連結され、第３小チャンバ２０−１および第４小チャンバ２０−２の組が、隙間５２により連結されるが、第３小チャンバ２０−１および第４小チャンバ２０−２の組がコンジット７０により連結され、第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２の組が隙間５２により連結されてもよい。

隙間５２は、仕切板８４および８５と、仕切板３０―１および３０−２とが交差する領域に形成される。また、コンジット７０は、ハウジング６０の外壁に沿って形成されてよい。コンジット７０は、ハウジング６０の外壁のうち、プリズム４３を介した光が通過しない領域に設けられてよい。

圧力制御部５０は、第１から第４の小チャンバのいずれかに接続される。圧力制御部５０は、隙間５２により結合される小チャンバのいずれかに接続されてよく、コンジット７０により結合される小チャンバのいずれかに接続されてもよい。本例において、圧力制御部５０は、第１小チャンバ１０−１に接続されており、第１の液体の圧力を制御する。つまり、圧力制御部５０は、第１小チャンバ１０−１内部の液体の圧力を制御することにより、第１小チャンバ１０−１と連通する第２小チャンバ１０−２の内部の液体の圧力も同時に制御する。

本例では、第１の貫通孔４０−１における第１の液体および第２の液体の位置関係と、第２の貫通孔４０−２における第１の液体および第２の液体の位置関係とが逆転している。したがって、第１の貫通孔４０−１に形成されるプリズム４３の斜面と、第２の貫通孔４０−２に形成されるプリズム４３の斜面とは傾斜方向が逆になる。つまり、第１の貫通孔４０−１および第２の貫通孔４０−２には、斜面の方向が異なるプリズム４３が形成される。つまり、第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２の内部の液体の圧力を同時に制御することにより、第１の貫通孔４０−１および第２の貫通孔４０−２に形成されるプリズム４３の斜面を逆方向に回転させてプリズム面の角度を同時に制御することができる。

図１２は、光学装置３００におけるハウジング６０の斜視図を示す。図１２において、プリズム４３を省略する。また、ハウジング６０の内部の構造を点線で示す。第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２は、内部の第１の液体が移動可能なように結合される。また、第３小チャンバ２０−１および第４小チャンバ２０−２は、内部の第２の液体が移動可能なように結合される。

上述したようにハウジング６０は、仕切板３０―１、３０−２および仕切板８４、８５を有する。仕切板３０―１は、第１小チャンバ１０−１および第３小チャンバ２０−１を分離する。仕切板３０―２は、第２小チャンバ１０−２および第４小チャンバ２０−２を分離する。

また、仕切板８５は、第１小チャンバ１０−１および第４小チャンバ２０−２を分離する。仕切板８４は、第２小チャンバ１０−２および第３小チャンバ２０−１を分離する。仕切板８４は、仕切板３０―２と結合し、仕切板８５は仕切板３０−１と結合する。これにより、第４小チャンバ２０−２は、第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２から分離される。第３小チャンバ２０−１は、第１小チャンバ１０−１および第２小チャンバ１０−２から分離される。また、仕切板８４および仕切板３０―２の結合領域と、仕切板８５および仕切板３０―１の結合領域との間には、第３小チャンバ２０−１および第４小チャンバ２０−２を結合する隙間５２が形成される。

より具体的な例として、仕切板３０―１、３０−２は、ハウジング６０の内部を上下方向にほぼ２分するように設けられる。なお、それぞれの仕切板３０―１、３０−２は、図１１および図１２に示すように、垂直方向における位置が、略同一となるように形成されてよい。例えば、仕切板３０―１の中心面の高さ方向の位置と、仕切板３０―２の中心面の高さ方向の位置とが略一致するように、それぞれの仕切板３０―１、３０−２が設けられてよい。ここで、中心面とは、仕切板３０−１、３０−２の厚さ方向における中心を通る面を指す。つまり、それぞれのプリズム４３が、高さ方向において同一の位置に形成されるように、それぞれの仕切板３０―１、３０−２が設けられてよい。

また、仕切板８４、８５は、ハウジング６０の内部を左右方向にほぼ２分するように設けられる。仕切板８４、８５は、図１１および図１２に示すように、水平方向においてわずかにずれた位置に形成されてよい。そして、水平方向に延伸する仕切板３０―１は、垂直方向に延伸する仕切板８５と結合する。また、水平方向に延伸する仕切板３０―２は、垂直方向に延伸する仕切板８４と結合する。これにより、隙間５２が形成される。

より具体的には、それぞれの仕切板３０―１、３０−２は、ハウジング６０の内部を水平面で切断した場合の断面を、水平方向および垂直方向の双方と直交する奥行方向の直線により２等分したときに得られるそれぞれの分割平面と略同一の形状を有する。なお、仕切板３０―１、３０−２のそれぞれは、当該分割平面よりも、隙間５２に応じた幅だけ小さくてよい。また、水平面とは、水平方向および奥行方向を含む面を指す。

また、仕切板８４、８５のそれぞれは、ハウジング６０の内部を垂直面で切断した場合の断面を、奥行方向の直線により２等分したときに得られるそれぞれの分割平面と略同一の形状を有する。なお、仕切板８４、８５のそれぞれは、当該分割平面よりも、隙間５２に応じた幅だけ小さくてよい。また、垂直面とは、垂直方向および奥行方向を含む面を指す。

隙間５２は、ハウジング６０の内部の、垂直方向における中央であり、且つ、水平方向における中央の位置で、奥行方向に沿って形成される。仕切板３０―２は、第１の内壁８３の面から、隙間５２まで延伸して形成される。また、仕切板３０―１は、第１の内壁８３とは逆側の第２の内壁８６の面から、隙間５２まで延伸して形成される。仕切板８４は、第３の内壁８０から隙間５２まで延伸して形成される。また、仕切板８５は、第４の内壁８２から隙間５２まで延伸して形成される。

本例のコンジット７０は、第１小チャンバ１０−１と第２小チャンバ１０−２とを結合する。コンジット７０は、内部に管状の空洞を有し、第１小チャンバ１０−１と第２小チャンバ１０−２との間で第１の液体を移動させる。また、コンジット７０は、ハウジング６０に対して隙間が生じないように設けられることが好ましい。

コンジット７０は、プリズム４３を介した光を遮らないことを条件として、第１小チャンバ１０−１と第２小チャンバ１０−２とを最短距離で接続することが好ましい。コンジット７０は、ハウジング６０の外壁のうち、プリズム４３を介した光が通過しない領域に形成されてよい。コンジット７０は、ハウジング６０の外壁のうち、奥行方向（隙間５２が延伸する方向）を法線とする面に設けられることが好ましい。外壁の当該面は全ての小チャンバと接するので、当該面にコンジット７０を設けることで、全ての小チャンバの組み合わせを連結させることができる。

また、上述したように、第３小チャンバ２０−１と第４小チャンバ２０−２とは、ハウジング６０の内部の隙間５２を介して互いに連通する。第２の液体は、隙間５２を通じて第３小チャンバ２０−１と第４小チャンバ２０−２との間を流通することができる。また、第１の液体は、コンジット７０を介して第１小チャンバ１０−１と第２小チャンバ１０−２との間を流通することができる。

仕切板３０―１は、第１小チャンバ１０−１と第３小チャンバ２０−１との間に第１の貫通孔４０−１を有する。第１の貫通孔４０−１において、第１の液体と第２の液体は混合することなく、界面にプリズム４３が形成される。

仕切板３０―２は、第２小チャンバ１０−２と第４小チャンバ２０−２との間に第２の貫通孔４０−２を有する。第２の貫通孔４０−２において、第１の液体と第２の液体は混合することなく、界面にプリズム４３が形成される。

なお、本例において、第１の貫通孔４０−１と、第２の貫通孔４０−２は開口部の面積が略同一であってよい。また、第１の貫通孔４０−１の開口形状と、第２の貫通孔４０−２の開口形状とは同一であってよい。なお、第１の貫通孔４０−１の面積と、第２の貫通孔４０−２の面積とは異なっていてもよい。

図１３は、圧力制御部５０の構成を示すブロック図である。圧力制御部５０は、データを入力するデータ入力部５３０と、データ入力部５３０からの信号を受信し、駆動信号を生成する制御部５１０と、駆動信号を受信して駆動する駆動部５２０とを有する。

データ入力部５３０に入力されるデータは、作業者が予め入力するデータであってよい。また、プリズムによって得られる像の解析に基づいて動的に生成されるデータであってよい。制御部５１０は、駆動信号を駆動部５２０に送ることによって駆動部５２０の動作を制御してよい。駆動部５２０は、受信した駆動制御信号に基づいて駆動し、第１チャンバ１０内の第１の液体の圧力または体積を変化させる。駆動部５２０は、印加電圧に応じて形状を変化させる圧電素子であってよい。例えば、圧電素子は、ピエゾ素子である。

次に、プリズムが形成される光学装置１００の制御について説明する。第１のステップにおいて、データ入力部５３０にデータが入力される。ここで、データは、被写体までの距離、第１の側面部４２と第２の側面部４４の厚さ、貫通孔４０の数および形状、第１の液体および第２の液体の屈折率等のデータを含んでよい。第２のステップにおいて、データが制御部５１０に送信され、制御部５１０は、入力データに基づいて駆動部を制御するための信号を生成する。

第３のステップにおいて、信号が駆動部５２０に送信され、駆動部５２０は信号に基づいて駆動素子を駆動する。駆動素子によって第１チャンバ１０内部の圧力が変化し、プリズム４３の斜面の角度が変化する。第４のステップにおいて、プリズム４３によって得られる像の解析結果がデータ入力部５３０にフィードバックされ、制御部５１０に送られて補正信号が生成される。ステップ５において、駆動部５２０は、補正信号に基づいて、再び駆動素子を駆動する。

なお、光学装置１００は、被測定光の波長スペクトルを測定する測定装置に用いられてよい。例えば測定装置は、受光面に受光した光の強度を検出する検出部を有する。光学装置１００は、被測定光の所定の波長成分を、当該受光面の方向に屈折させることで、当該波長成分を選択的に受光面に照射させる。そして、測定装置は、光学装置１００のプリズム４３のプリズム角を制御することで、検出部の受光面に照射される被測定光の波長成分を変化させる。このような構成により、被測定光の波長スペクトルを測定することができる。

図１４Ａ〜図１４Ｃは、圧力制御部５０の構成例および動作例を示す。圧力制御部５０は、駆動部５２０および液体格納部５５０を有する。駆動部５２０は、印加する電圧に応じて伸縮して、液体格納部５５０の壁面を押圧するピエゾアクチュエータであってよい。

液体格納部５５０は、第１の液体を格納する。また、液体格納部５５０において、第１の液体を格納する領域は、開口部６２を介して第１チャンバ１０に接続される。また、第１の液体を格納する領域の壁面は、駆動部５２０からの押圧力に応じてたわむことができる程度に弾性を有する。

図１４Ａは、駆動部５２０に電圧が印加されていない状態を示す。つまり、駆動部５２０は伸長せずに、液体格納部５５０の壁面を押圧しない。このとき、仕切板３０の貫通孔４０の第１の側面部４２の第１チャンバ１０側の端部と、第２の側面部４４の第１チャンバ１０側の端部との間に、プリズム４３が形成される。

図１４Ｂは、駆動部５２０に電圧が印加されて液体格納部５５０の壁面を押圧した状態を示す。液体格納部５５０の壁面が押圧されることで、液体格納部５５０において第１の液体を格納する領域が狭くなり、液体格納部５５０から第１チャンバ１０に第１の液体が押し出される。このため、第１チャンバ１０内の第１の液体に所定の第１圧力が印加される。このとき、プリズム４３は、第２の側面部４４の中間部に形成される。

図１４Ｃは、駆動部５２０により大きな電圧が印加されて、液体格納部５５０の壁面をより大きくたわませた状態を示す。このとき、液体格納部５５０から第１チャンバ１０に、更に多くの第１の液体が押し出される。このため、第１チャンバ１０内の第１の液体には、第１圧力より高い第２圧力が印加される。このとき、仕切板３０の貫通孔４０の第１の側面部４２の第２チャンバ２０側の端部と、第２の側面部４４の第２チャンバ２０側の端部との間に、プリズム４３が形成される。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０・・・第１チャンバ、２０・・・第２チャンバ、３０・・・仕切板、３３・・・突起部、３４・・・突起部、３５・・・枠部、４０・・・貫通孔、４２・・・側面部、４３・・・プリズム、４４・・・側面部、４５・・・液体レンズ、４６・・・側面部、５０・・・圧力制御部、５２・・・隙間、６０・・・ハウジング、６２・・・開口部、６４・・・仕切板、７０・・・コンジット、８０・・・第３の内壁、８２・・・第４の内壁、８３・・・第１の内壁、８４・・・仕切板、８５・・・仕切板、８６・・・第２の内壁、１００・・・光学装置、２００・・・光学装置、２１０・・・表示部、３００・・・光学装置、４００・・・表示装置、５１０・・・制御部、５２０・・・駆動部、５３０・・・データ入力部、５５０・・・液体格納部

Claims (8)

1. プリズムが形成される光学装置であって、
   第１の液体が充填された第１チャンバと、
   第２の液体が充填された第２チャンバと、
   前記第１チャンバおよび前記第２チャンバの間に設けられ、貫通孔を有する仕切板と
   を備え、
   前記貫通孔は、
   第１の厚みを有する第１の側面部と、
   前記第１の側面部と対向して設けられ、前記第１の厚みとは異なる第２の厚みを有する第２の側面部と
   を有する光学装置。
2. 前記第１チャンバの内圧を制御する圧力制御部を更に備える
   請求項１に記載の光学装置。
3. 前記圧力制御部は、前記第１の液体および前記第２の液体の界面が、前記貫通孔の側面部で囲まれる領域内に存在するように、前記第１チャンバの内圧を制御する
   請求項２に記載の光学装置。
4. 前記貫通孔は、前記第２チャンバ側の端部において円形の開口を有し、
   前記圧力制御部は、
   前記光学装置をプリズムとして機能させる場合に、前記第１の液体および前記第２の液体の界面が、前記貫通孔の側面部で囲まれる領域内に存在するように、前記第１チャンバの内圧を制御し、
   前記光学装置をレンズとして機能させる場合に、前記第１の液体および前記第２の液体の界面が、前記第２チャンバ側に突出するように前記第１チャンバの内圧を制御する
   請求項３に記載の光学装置。
5. 前記第１の側面部および前記第２の側面部のいずれか一方は、前記貫通孔の内側に向かう突起部を、厚み方向における異なる位置にそれぞれ有する
   請求項１に記載の光学装置。
6. 前記仕切板は、前記貫通孔を複数有する
   請求項１に記載の光学装置。
7. 前記仕切板は、前記第１の側面部および前記第２の側面部の少なくとも一方の厚みが異なる複数の前記貫通孔を有する
   請求項１に記載の光学装置。
8. 前記第１の液体及び前記第２の液体が充填されるハウジングを更に備え、
   前記仕切板は、前記ハウジングの内部を、
   前記第１の液体が充填され、互いに連結する第１小チャンバおよび第２小チャンバと、
   前記第２の液体が充填され、互いに連結する第３小チャンバおよび第４小チャンバと
   に分割し、
   前記第１小チャンバは、前記第３小チャンバに対して第１の方向に隣接して設けられ、
   前記第２小チャンバは、前記第４小チャンバに対して前記第１の方向とは異なる第２の方向に隣接して設けられ、
   前記仕切板において、前記第１小チャンバおよび前記第３小チャンバを分離する領域と、前記第２小チャンバおよび前記第４小チャンバを分離する領域とにそれぞれ貫通孔が形成される
   請求項１に記載の光学装置。

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