JPH03146917A - 光学素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は内部に光学的に透明な物質を封入した２つの透
明な平行平面板の相対的角度を変化させることにより通
過光束の光学性能を任意に変化させるようにした光学素
子及びその製造方法に関し、例えば写真用カメラやビデ
オカメラ等の撮影系において該撮影系の一部に配置し、
該撮影系の振動による画像のブレを補正するようにした
防振光学系等に好適なものである。

（従来の技術） 従来より、例えば液体やシリコーンゴム等の光学的に透
明な物質を２つの透明な平行平面板間に封入して可変頂
角プリズム体を形成し、２つの平行平面板の角度（平行
度）を外部からの付勢力により変化させることにより通
過光束の光学性能を任意に変化させた光学素子が、種々
と提案されている。

第２０図、第２１図は例えば特公昭４１−１１９０６号
に提案されている光学素子の概略図である。同図に示す
光学素子は２つの透明な平行平面板２０１を対向配置し
、可撓性の接続部材２０２によって周囲を保持し、その
中に透明な液体２０３を封入して構成されている。そし
て入射光束りを所定角度偏向させて射出させている。

第２２図、第２３図は特開昭６０−１７６０１７号公報
で提案されている光学素子の概略図である。同図に示す
光学素子は２つの透明な平行平面板２２１を対向配置し
、内に透明弾性体２０４を挟持して構成されている。そ
して第２０図と同様に入射光束を所定角度偏向させて射
出させている。従来の光学素子はいずれも第２１図や第
２３図に示すように外部からの付勢力により２つの平行
平面板の角度を変化させることにより頂角が任意に制御
できる可変頂角プリズムを形成し、入射光束を所定角度
偏向させて射出している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら従来の光学素子は所定の材質より成る接続
部材を伸縮させて、２つの平行平面板より成る角度を変
化させており、一般にこのときの駆動力は大きくこの為
駆動源が大型化し又繰り返し変形させることにより接続
部材の一部が破損したりする場合があった。

更には２つの平行平面板で挟持されている物質が接続部
材を通過したり、若しくは接続部材と平行平面板との接
着部を通ってしみ出してきたり、特に透明弾性体の場合
は空気中の水分を吸湿し屈折率変動を起こしたりする等
の問題点があった。

この他接続部材と平行平面板との接着部に光学素子の駆
動により外力が加わり接着部がはがれ内部の物質がしみ
出す等の問題点があった。

本発明は２つの透明な平行平面板を対向配置し、接続部
材により後に内部に空間が出来るように接続し、内部に
封入した透明物質を挟持し、可変頂角プリズム体を形成
する際に、接続部材の材質を適切に設定することにより
、２つの平行平面板より形成される角度を小さな駆動力
で容易に変化させることができ又内部に封入した物質の
外部環境変化に伴う変質を防止した良好なる光学性能が
得られる光学素子の提供を目的とする。

この他本発明は平行平面板と接続部材とを接続する際の
接着方法を適切に設定することにより繰り返し変形に対
しても接着耐久性の良い光学素子の提供を目的とする。

（問題点を解決するための手段） 光学的に透明な物質を透明な一対の平行平面板で変形可
能な接続部材を利用して挟持し外部からの付勢力により
該一対の平行平面板で形成される角度を変化させること
により通過光束に対し所定の光学特性を得るようにした
光学素子において、該接続部材の少なくとも一部を単層
高分子フィルム又は複層高分子フィルムと耐湿性層とよ
り構成したことである。

この他本発明では光学素子を透明な一対の平行平面板に
若しくは該一対の平行平面板を支持している支持部材に
変形可能な単層高分子フィルム若しくは複層高分子フィ
ルムより成る接続部材を後に内部に空間が形成されるよ
うに熱融着により接着させ、次いで形成した空間内に光
学的に透明な物質を封入して製造していることを特徴と
している。

（実施例） 第１図、第２図は本発明の第１実施例の要部平面図と要
部断面図である。

同図においてＡは光学素子、ｌは光学的に透明な平行平
面板でガラスやプラスチック材等から成り、外部から付
勢力がないときは２つの平行平面板ｌより形成される角
度は第２図に示すように略平行となっている。

２は接続部材であり高分子フィルムやアルミ箔等を積層
したＹ字形形状の変形可能な２つの部材２ａ、２ｂ、（
２ｃ、２ｄ）より成っている。３は光学的に無色透明な
物質であり、例えば水、アルコール、グリコール、シリ
コーンオイル、シリコーンゲル、シリコーンゴム、変性
シリコーンオイル、有機物オイル等より成っている。

５は支持部材で平行平面板１を取り囲むような形状で支
持している硬度の高い例えばプラスチック成形物等から
成っている。

さらにアルミニウム、ステンレス等の金属材をインサー
ト成形した複合材やガラス入りポリエステル等の他樹脂
を二色成形、接着等により、合わせた複合材を用いれば
支持部材５の剛性が高まり好ましい。

次に本実施例の動作状態について示す。

第２図に示すように光学素子Ａに何も付勢力が加わらな
いときは２つの平行平面板１より形成される角度は略平
行となっており、入射光りは直線的に光学素子Ａを通過
し射出する。

第３図は光学素子Ａの外周の一部に付勢力を加えた場合
の概略図である。

同図に示すように付勢力を加えると２つの平行平面板１
より形成される角度は所定の大きさを有するようになり
、光学素子Ａは一種の可変頂角プリズム体としての機能
を有するようになる。この為光学素子Ａを通過する光束
りは屈折し、偏向して射出する。

このとき物質３、例えば液体の体積は不変である為、同
図に示すように接続部材２の上方の部材２ａ　（２ｃ）
は伸長し、下方の部材２ｂ　（２ｄ）は収縮し、全体が
プリズム形に変形する。

一般に例えば液体を変形させる付勢力は駆動速度が急激
でない場合は全んど液体の抵抗力がなく無視することが
できる為、実用上は光学素子の変形駆動力は接続部材２
の変形応力によって決まってくる。そこで本実施例では
接続部材２の材質と形状を適切に設定することにより光
学素子の変形駆動力がなるべく小さくなるようにしてい
る。

第４図は第２図の接続部材２近傍の一部分の拡大図であ
る。

同図に示すように接続部材２は薄い２つの高分子フィル
ムの３層構造の部材２ａ、２ｂよりなっている。

同図において６はフィルム熱接着層であり高分子フィル
ム同志を熱接着する為のものである。７はバリヤー層で
あり物質（液体）３を外部の湿気等より保護している。

８は成形品熱接着層であり成形品である支持部材５と熱
接着している。

本実施例に係る接続部機２は２枚のリング状の３層構造
の部材２ａ、２ｂをフィルム熱接着層６を内側にして外
周部分を互いに貼り合わせ、次に外側に位置する成形品
熱接着層８の内周部を各々支持部材５に貼り付けて構成
している。このような構成により第３図に示すように接
続部材２を緩い角度で折り曲げるようにし光学素子Ａの
変形駆動力が少なくなるようにしている。

本実施例においてフィルム熱接着層６は物質（液体）３
に溶解又は膨潤等することがなく、接続部材２の外周部
分でフィルム同志が容易に熱接着できるような材質が好
ましく、例えば低密度ポリエチレン、リニア低密度ポリ
エチレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル等が適用可
能であり、これらの材質は熱接着法も確立されていて好
ましい。又封入している物質３が高分子フィルムを膨潤
させ易い場合は耐溶剤性の強いポリ四フッ化エチレン、
ポリ三フッ化塩化エチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポ
リフッ化ビニル、四フッ化エチレンー六フッ化プロピレ
ン共重合体、エチレン−四フッ化エチレン共重合体、四
フッ化エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル
共重合体等のフッ素系の高分子フィルムを用いるのが良
い。フィルム熱接着層６の厚みは５〜１００μｍ程度が
好ましい。５μｍ以下では熱接着の際、熱溶融によりフ
ィルムが多少変形したり薄肉化し、その影響で所望の接
着強度が保たれなくなる。又１００μｍ以上ではフィル
ムの剛性が高まり、変形駆動力が大きくなってくるので
良くない。内患に好ましくは厚さ２０μｍ〜６０μｍと
するのが良い。

またバリヤー層７は物質（液体）３の吸湿を防ぐ役目を
果たしており材質としてはアルミ箔が気体遮光性が完全
でしかも安価であり好ましい、またアルミ箔の厚みは、
５〜５０μｍ程度が良く５μｍ以下ではアルミ箔の製造
上及びくり返し変形時にピンホールが発生し、バリヤー
性が乏しくなる。また５０μｍ以上では剛性が高く光学
素子の駆動力が大きくなりすぎて良くない。

この他防湿性の優れたポリ塩化ビニリデン、ポリビニル
アルコール等のフィルムやアルミ蒸着高分子フィルムあ
るいは前記フッ素系フィルムやその他の金属箔等を用い
ても良い。また突きさし強度や耐ピンホール性をあげる
ためにナイロンなどのフィルムをバリヤー層７と接着層
６又は８の間に一層加えても良い。

またバリヤー層７と接着層６又は８の接着性が良くない
場合には、ポリエステル等の中間層をバリヤー層７と接
着層６又は８の間に加えれば接着強度が高くなり、かつ
、液体３による膨潤、くり返し屈曲等によるデラミネー
ション等が起こりにくくなり好ましい。

成形品接着層８は支持部材５と同種の材質であることが
熱接着強度が高くなり好ましい。従って支持部材５の要
求される寸法精度により材質が決められ、例えばポリエ
ステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリプロピレ
ン、低密度ポリエチレン、リニア低密度ポリエチレン、
中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピ
レン。

ポリ塩化ビニル等が適用可能である。

また厚みは５μｍ〜１１００ｔＬ程度が良くその理由は
前述のフィルム熱接着層６の場合と同様でできれば２０
μｍ〜６０μｍの厚さで構成するのが良い。

本実施例におけるフィルム熱接着層６及び成形品熱接着
層８はキャスティング法または押し出し法により製造さ
れた未延伸フィルムを使用することが好ましい。

また本実施例において接続部材２を構成する３層全体の
厚みは２００μｍ以下が好ましく変形駆動力を低減させ
ることを考えると、できれば１０μｍ以上１００μｍ以
下にすることが好ましい。

接続部材２の製造法としてはバリヤー層７が高分子から
なる場合は３層共押し出し法により一度に製造しても良
い。またバリヤー層７がアルミ箔あるいはすでに延伸さ
れたプラスチックフィルムの場合には例えば第５図に示
すように接着剤９及１ び１０を使用するドライラミネート法や接着剤９．１０
を溶融ポリエチレンで行うエクストルージョンラミネー
ト法等によって製造しても良好なる接着力が得られる。

この他接続部材２を例えば、 ポリエステル／ＡＩ２／高密度ポリエチレン。

ポリエステル／ナイロン／低密度ポリエチレン。

ポリエステル／Ａｆ２／ポリプロピレン。

ポリアミド／ＡＩ２／高密度ポリエチレン。

ポリエステル／ポリビニルアルコール／ポリプロピレン
。

ポリアミド／Ａｆ２／ポリプロピレン。

リニア低密度ポリエチレン／ポリエステル／Ａβ／ポリ
エステル／リニア低密度ポリエチレン。

蒸着ＡＩ２リニア低密度ポリエチレン／ポリエステル／
蒸着ＡＩ２リニア低密度ポリエチレン。

蒸着ＡＩ２リニア低密度ポリエチレン／蒸着ＡＪ２ポリ
エステル／蒸着八βへニア低密度ポリエチレン。

蒸着へ４リニア低密度ポリエチレン／蒸着Ａβポリエス
テル／リニア低密度ポリエチレン。

リニア低密度ポリエチレン／フッ素系フィルム／リニア
低密度ポリエチレン。

リニア低密度ポリエチレン／ポリ塩化ビニリデン／リニ
ア低密度ポリエチレン。

リニア低密度ポリエチレン／ポリビニルアルコール／リ
ニア低密度ポリエチレン。

あるいはリニア低密度ポリエチレン／ナイロン／ポリビ
ニルアルコール／リニア低密度ポリエチレン 等の構成の汎用の包装用フィルムを使用しても良い。

次に第６図〜第１２図を用いて、本実施例に係る接続部
材２を使った光学素子の製造方法の一実施例について説
明する。

まずあらかじめ精度良く成形あるいは切削加工された支
持部材５を準備する。そして第６図のように支持部材５
の接着面上に接続部材２の部材２ａを構成するフィルム
熱接着層６．バリヤー層７、そして成形品熱接着層８よ
りなる積層フィルムを支持部材５と同質の成形品熱接着
層８の面を対向させるように配置する。そしてその上部
に熱接着装置１１を配置し、第７図のように加圧接触さ
せて熱融着させる。ここで熱接着装置１１はアルミニウ
ム、銅、真ちゅう等よりなる熱伝導性の良い加熱金属治
具を用いるヒートブレス装置、通電による瞬間発熱体を
利用したインパルスシール装置、微振動及び圧力を利用
した超音波ウエルダー装置や、高周波誘導による加熱装
置等が適用可能である。本実施例では使用する材料、形
状、置土産、コスト等を考慮して最適なものを用いてい
る。

次に第７図に示す工程で得られた中間部品を２個用意し
、第８図のようにフィルム熱接着層６の面を対向させる
ように配置し、さらに熱接着装置１１とリテーナ−１２
を支持部材５の外周部に配置させ、第９図のように積層
フィルムよりなる２つの部材２ａ、２ｂをフィルム熱接
着層６の一部分で熱融着させる。ここでり′テーナー１
２は金属にゴムやテフロン等をオーバーコート、あるい
は積層させた治具より構成され熱接着装置１１の圧力を
フィルムに効率よくムラなくかけるための補助台として
用いている。次に第１０図のように接続部材２の両端を
切断するためのカッター１３を用意し点線の部分を各々
切断し、第１１図のように仕上げている。ここでカッタ
ー１３はプレスの打ち抜き等で利用するシェアリングカ
ツターハガネ材等でできた抜き刃等、いかなるものでも
使用可能である。次に第１２図のように２個の部材５ａ
、５ｂを上、下方向に広げ、位置決めを行ない、最後に
平行平面板１の接着物質（液体）３の充填を行ない光学
素子を製造している。

篤１３図は前述の第６図から第１２図に示す製造方法の
各操作を一連の製造ラインで示した製造装置の一実施例
の要部概略図である。

同図において１４は巻き取り部であり、接続部材２に用
いる積層フィルム（部材２ａ〜２ｄ）をロール上に巻き
取っており、製造装置の出発点に相当している。

１５はピンチローラ−１または補助ローチーで　５ あり回転運動により積層フィルムを送ったり送り方向を
変えたりするためのものである。第６図及び第７図の工
程の部分は第１３図の工程１３Ａまでに相当し、支持部
材５と積層フィルムを熱接着する工程が２系列ある。

第８図、第９図の工程は第１３図の工程１３Ｂに相当し
、支持部材５と積層フィルムとを熱接着後に両者を一系
列に合体させ熱接着している。

第１０図、第１１図、第１２図の工程は第１３図の工程
１３Ｃに相当し、積層フィルムを熱接着した接続部材２
の両端を切断後、積層フィルムの不用部分は抜きカスの
巻取り部１６に巻き取られ光学素子八本体はコンベアー
等により搬送され、平行平面板７を接着後、物質（液体
）３が充填され終了する。

このように本実施例で積層フィルムを熱融着させる製造
工程を採用することにより支持部材をコンベアーで積層
フィルムを巻き取りやローラーで搬送するようにし、自
動ライン化を容易にし、製造作業の簡便化、製造設備の
簡素化を図っていｉＩ） る。

第１４図は本発明の第２実施例の接続部材２の一部分の
拡大断面図である。

本実施例では平行平面板１にポリカーボネイト等の透明
なプラスチック材を用い積層フィルム（部材２ａ、２ｂ
）に同質の材料を用いた場合である。

即ち積層フィルム（部材２ａ、２ｂ）の成形品熱接着層
８を同質の例えばポリカーボネイトフィルムとし支持部
材５を省略し、平行平面板ｌに直接接着した場合を示し
ている。

この場合、光学素子の部品点数が削減でき作業性の改善
や簡素化に有効である。

第１５図は本発明の第３実施例の接続部材２の一部分の
拡大断面図である。

本実施例ではフッ素系フィルムのように水蒸気バリヤー
性が高く熱融着可能なフィルムを用い第４図に示すフィ
ルム熱接着層６とバリヤー層７を兼ね備えたフィルム１
７として構成し、全体として２層構造で構成した場合で
ある。２層構造とした為に光学素子全体が簡素化される
。

第１６図は本発明の第４実施例の接続部材２の一部分の
拡大断面図である。本実施例では接続部材２を構成する
部材２　ａ、　　（２ｂ）を単層高分子フィルムより構
成した場合である。本実施例における単層高分子フィル
ムの材質としてはポリエステル、ポリアミド、ポリカー
ボネイトポリエチレン等が使用可能である。

本実施例では光学素子Ａにより簡素化が可能となる。

尚以上の各実施例において支持部材５が光学素子の位置
精度の基準面を持ち高い精度が要求される場合は支持部
材５が金属であっても良い。その場合の接着方法として
は例えば第１７図のように新たにホットメルトフィルム
１９のような異種材料を熱接着できるものを挿入し、成
形品熱接着層８と金属からなる支持部材５とを接着させ
ても良い。

また熱接着ではなく通常の液状接着剤１９を用いて接着
させても良い。この場合は光学素子の位置精度を高める
のに有効である。

この他第４図で使用されるプラスチックからなる支持部
材５にあらかじめ第１８図または第１９図に示すように
接着面に三角形状または四角形状等の突起であるエネル
ギーダイレクタ−２０をｌ〜３か所設けておくのが良い
。これによれば熱融着の際、圧力が集中し、圧力ムラ等
が起らず、接着作業が確実となり、光学素子の信頼性向
上に有効である。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば２つの透明な平行平面板を
対向配置し、接続部材で接続し内部に透明物質を封入し
て、可変頂角プリズム体等の光学素子を形成する際、前
述したように接続部材を単層高分子フィルムまたは複層
高分子フィルムより構成することにより、２つの平行平
面板より形成される角度を小さな駆動力で容易に頂角を
変え光学特性を変化させることのできる光学素子を達成
することができる。

また光学素子の駆動力を低減できる為、組み込　０ もうとする光学機器の駆動源や電源が小型化軽量化でき
、例えば今までに防振光学系を適用できなかった小型汎
用のカメラ等にも光学素子を組み込み製品とすることが
可能である。

また接続部材のフィルムの一部をアルミ箔、アルミ蒸着
、塩素系フィルムまたはフッ素系フィルムにすることに
より水蒸気バリヤー性が完全となり物質として液体を用
いたとき中身の液体に水分が入り込まない為、液体の屈
折率変動や失透等が起こらなくなり光学性能の低下を効
果的に防止した光学素子を達成することができる。

さらに本発明によれば接続部材な熱融着により接着させ
ることにより、接続部材の接着信頼性が高まると同時に
製造工程が簡略化できる等の特徴を有した光学素子を達
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の第１実施例の要部平面図と要
部断面図、第３図は第２図において光学素子の一部を変
位させたときの要部断面図、第４図は第２図の一部分の
拡大断面図、第５図は第４図の接続部材の概略図、第６
図〜第１２図は本発明の光学素子の製造方法を示す各工
程の要部概略図、第１３図は本発明の光学素子の製造方
法の各製造工程の一連の製造ラインを示す要部概略図、
第１４図、第１５図、第１６図は各々本発明の第２．第
３．第４の実施例の要部断面図、第１７図、第１８図、
第１９図は各々本発明の光学素子の一部分を改良した一
実施例の要部概略図、第２０図〜第２３図は従来の光学
素子の要部概略図である。 図中１は平行平面板、２は接続部材、２ａ〜２ｄは積層
フィルム（部材）、３は透明物質、５は支持部材、６は
フィルム熱接着層、７はバリヤー層、８は成形品接着層
、９．１０は接着剤、１１は熱接着装置、１２はリテー
ナ−１３はカッター　１４．１６は巻き取り部、１５は
ピンチローラ−１である。 第 １１　図 も ２ ら ｚｏ ンＱ ２Ｃ）３ 第２３図 ２１ ２４ ２１ ２４

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）光学的に透明な物質を透明な一対の平行平面板で
   変形可能な接続部材を利用して挟持し外部からの付勢力
   により該一対の平行平面板で形成される角度を変化させ
   ることにより通過光束に対し所定の光学特性を得るよう
   にした光学素子において、該接続部材の少なくとも一部
   を単層高分子フィルム又は複層高分子フィルムと耐湿性
   層とより構成したことを特徴とする光学素子。
2. （２）透明な一対の平行平面板に若しくは該一対の平行
   平面板を支持している支持部材に変形可能な単層高分子
   フィルム若しくは複層高分子フィルムと耐湿性層とより
   成る接続部材を後に内部に空間が形成されるように熱融
   着により接着させ、次いで形成した空間内に光学的に透
   明な物質を封入したことを特徴とする光学素子の製造方
   法。
3. （３）前記接続部材を直接又は支持部材を介して熱融着
   により該平行平面板に接着した工程より製造したことを
   特徴とする請求項１記載の光学素子の製造方法。