JPH0921906A - 焦点距離可変レンズ及び焦点距離の変更方法 - Google Patents

焦点距離可変レンズ及び焦点距離の変更方法

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JPH0921906A
JPH0921906A JP26900395A JP26900395A JPH0921906A JP H0921906 A JPH0921906 A JP H0921906A JP 26900395 A JP26900395 A JP 26900395A JP 26900395 A JP26900395 A JP 26900395A JP H0921906 A JPH0921906 A JP H0921906A
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JP
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fluid
focal length
lens
transparent
container
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JP26900395A
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Mitsuaki Iwase
光明 岩瀬
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Able Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 焦点距離を簡易且つ連続的に制御できる焦点
距離可変レンズ及び焦点距離の変更方法を提供する。 【解決手段】 硬度のある透明な素材1、硬度のある外
周を形成する素材2及び可撓性透明素材3で囲まれた空
間に流体4が満たされている。流体4は、外周2の一部
に注射針を貫通することにより出し入れが可能である。
流体を注入し又は抜き取ることによって焦点距離の変更
が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、眼鏡、ゴーグル、
望遠鏡、顕微鏡及び拡大鏡等に用いられるレンズに係
り、更に詳細には、焦点距離を適宜変更できる焦点距離
可変レンズ及び焦点距離の変更方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、眼鏡、望遠鏡及び顕微鏡に使用さ
れるレンズは、その焦点距離が固定されていた。そのた
め、例えば、老眼の者は、倍率の異なる複数個の眼鏡を
使用して、新聞や雑誌を読んだり、スポーツ観戦などを
する必要があった。また、観察すべき対象物に応じた焦
点距離や倍率を得るに当たっては、複数個のレンズを組
み合わせることが行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の倍率又は焦点距離制御においては、複数個の
眼鏡や複数個のレンズを使用しなければならず、取扱い
が煩雑で高コストになるとともに、固定倍率のレンズを
複数個使用するため、焦点距離や倍率の段階的な変更は
できたとしても連続的な変更はできないという課題があ
った。本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑
みてなされたものであり、その目的とするところは、焦
点距離を簡易且つ連続的に制御できる焦点可変レンズ及
び焦点距離の変更方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意研究を重ねた結果、可撓性透明容器に透
明流体を封入してレンズとすることにより、上記目的が
達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の焦点距離可変レンズは、透明な流体とそ
れを封入した可撓性透明容器をレンズとして有すること
を特徴とする。ここで、該可撓性容器には、容積可変容
器を連通することができる。
【0005】また、本発明の焦点距離の変更方法は、透
明な流体とそれを封入した可撓性透明容器によってレン
ズを形成し、該可撓性透明容器の形状を変えることによ
ってレンズの焦点距離を変化させることを特徴とする。
ここで、該可撓性容器に容積可変容器を連通し、この容
積可変容器の容積を変化させることにより、該可撓性容
器の形状を変化させることも可能である。なお、透明な
流体としては、液体、粒体又はこれらの混合物を使用す
ることができる。
【0006】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明においては、透明な流体を封入した可撓性透明容器
でレンズを形成し、該透明容器の形状を変えることによ
って該容器内部の透明流体の形状を変え、もってそれら
が形成するレンズの焦点距離を変化させる。焦点距離の
変更には、透明容器の形状変化に応じて変化する内部の
透明流体の形状が寄与する。可撓性透明容器の可撓部は
容器全体でもよいし、その一部でもよい。例えば、本発
明を眼鏡に適用する場合には、接眼側の凹形の剛体板と
その外側の可撓性板との間に透明な流体を満たせばよ
い。また、拡大鏡では、両面とも透明なアクリル板の中
に透明流体を入れればよい。
【0007】可撓性容器の材質としては、軟質プラスチ
ックや透明ゴムを例示できるが、硬質プラスチックでも
可撓性を有する程度に薄いものであれば使用することが
できる。また、透明な流体は、レンズ倍率を大きく変え
るためには、屈折率の大きな流体がよく、気体よりは液
体または固体がよい。そのためには、流体としては、液
体、固体粒子またはこれらの混合物がよい。固体粒子を
用いる場合には、均一性を確保すべく直径1mm以下、
望ましくは0.1mm以下の球状粒子とするのがよく、
ガラス、プラスチック等を利用できる。
【0008】可撓性透明容器の形状を変える方法として
は、物理的に力を加えてもよいし、当該容器に封入され
た流体の量を増減したり、封入された流体以外の流体を
封入し、その量を増減してもよい。封入量を増減するに
は、可撓性透明容器の一部に注射針を貫通しても内部の
流体が漏れない部分を設け、その部分に注射針を貫通
し、当該容器外から流体を注入したり、容器外に抜き取
った後、注射針を抜けばよい。
【0009】レンズを形成する流体を封入した可撓性透
明容器の形状を変化させる他の方法としては、当該容器
に連通した容積可変容器を配備し、この容積可変容器の
容積を変えることにより、レンズを形成する可撓性透明
容器の形状を変える方法を挙げることができる。この場
合、容積可変容器は、可撓性透明容器の一部を形成して
いてもよい。更に望ましくは、レンズを形成する流体を
封入した可撓性透明容器は、形状が変化することによっ
て曲率に歪を生じにくいようにできているのがよい。そ
のためには、当該容器の肉厚、弾性等を目的に合わせて
注意深く作成することが好ましい。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明を、図面を参照して
実施形態により詳細に説明する。 (実施形態1)図1及び図2は、本発明の焦点距離可変
レンズの一実施形態を示す正面図及び断面図であり、本
実施形態は眼鏡レンズへの適用例を示すものである。硬
度のある透明な素材1、硬度のある外周を形成する素材
2及び可撓性で透明な素材3で囲まれた空間に流体4が
満たされている。流体4は、外周2の一部に注射針を貫
通することによって出し入れが可能である。流体を注入
しまたは抜き取ることによって焦点距離の変更、凹レン
ズから凸レンズへの変更等が可能となる。
【0011】ここで用いる流体は、焦点距離を大きく変
化させる場合には屈折率の大きなものがよく、気体より
液体や粒体またはこれらの混合物が好ましい。液体とし
ては、水、エチレングリコール等の透明な液体を使用で
きる。また、透明性を失わない範囲での着色も可能であ
る。望ましくは、微生物が増殖せず、かつ飛散しても危
険性のない液体がよい。一方、粒体としては、ガラス、
プラスチック等の透明な直径が1mm以下、望ましくは
0.1mm以下の球状粒体がよく、粒体だけでは透明性
が失われたり、着色が起こるような場合は、透明な液体
との混合物を用いるとよい。
【0012】(実施形態2)図3は、本発明の焦点距離
可変レンズの他の実施形態を示す断面図である。本実施
形態では、透明な可撓性素材で一面または両面を形成し
た容器内に流体を封入してレンズを形成している。該容
器に連通する管5が可撓性チューブで形成した容器6と
連通しており、この容積可変容器6はローラー7及びそ
れと対になる平板8との間でその一部をつぶされること
によって体積が決められる。ローラー7及びそれと対に
なる平板8によってチューブをつぶす構造は一般的に各
種用いられているので詳述は省略する。
【0013】上述の如く、ローラー7及び平板8による
固定位置をずらすことによってレンズを形成する容器の
形状を微妙に変えることができ、もって適切な焦点距離
に調節できる。ここに用いる容積可変容器は、眼鏡に用
いるのであれば眼鏡フレームに固定すれば目立たない構
造にすることができる。なお、本実施形態1では連通管
を用いたが、レンズを形成する透明な可撓性容器の一部
が容積可変容器の役割を果たしてもよい。
【0014】(実施形態3)図4は、本発明の焦点距離
可変レンズの他の実施形態を示す断面図である。同図に
おいて、この焦点距離可変レンズは、流体4を透明可撓
性容器16に封入して得られる円板状レンズ本体10
と、このレンズ本体10の一部に外力を加える袋ナット
20及びボルト22とを備えている。袋ナット20とこ
れに螺合するボルト22は、レンズ本体10の周縁部を
挾持して加圧することができる。
【0015】本実施形態においては、ボルト22を袋ナ
ット20に対して図示矢印Aの方向にネジ込むことによ
り、レンズ本体10に外力を加えて弾性変形させ、その
形状を凸レンズ状にすることができる。この際に得られ
る凸レンズ10’の焦点距離は、レンズ本体10の弾性
とボルト22をネジ込む距離とを制御することによって
変更可能であり、上記凸レンズ10’の焦点距離を連続
的に調整することができる。また、この際、レンズ本体
10の周側面を蛇腹構造とし、レンズ本体10の厚みの
変化を容易にすることも可能である。なお、本実施形態
では、ボルト22及び袋ナット20がレンズ本体10を
押圧しながら回転するが、これによりレンズ本体10が
傷むような場合には、回転方向の力を加えずにレンズ本
体10の厚みを変化させる工夫は容易になし得る。
【0016】(実施形態4)図5に、本発明の焦点距離
可変レンズの他の実施形態を示す。なお、以下、上述の
場合と実質的に同一の部材には同一符号を付し、その説
明を省略する。本実施形態においては、袋ナット20’
とボルト22’との間にリング30が配設されており、
このリング30はレンズ本体10の周側面に当接してい
るが、一部が切断されており完全なリング形状をなして
はおらず、リング断片を構成している。また、このリン
グ30には、ナット20’の勾配部20’s及びボルト
22’の勾配部22’sと合致する勾配部30sが形成
されている。
【0017】本実施形態において、ボルト22’を図示
矢印Aの方向にネジ込んで袋ナット20’とボルト2
2’とを近接させると、勾配部20’sと勾配部22’
s及び勾配部30sの作用により、リング30が矢印B
及びB’の方向に縮径してレンズ本体10に外力を加
え、レンズ本体10を凸レンズ状に変形する。得られる
凸レンズの焦点距離は、レンズ本体10の弾性、ボルト
22をネジ込む距離及びリング30の切断長さを制御す
ることにより、調整可能である。
【0018】(実施形態5)図6は、本発明の焦点距離
可変レンズの他の実施形態を示す断面図である。同図に
おいて、この焦点距離可変レンズでは、レンズ本体10
の表面に軟質塩化ビニル樹脂製の透明板12が積層さ
れ、裏面にアクリル樹脂製の透明剛体板14が積層され
ている。また、ナット20とボルト22との間には、断
面形状がほぼE字形の弾性体32が配設されている。ボ
ルト22を上述のようにナット20にネジ込むと、弾性
体32は、矢印B及びB’の方向に押圧変形され、レン
ズ本体10に外力が加わる。この際、レンズ本体10の
裏面には剛体板14が当接しているため、レンズ本体1
0の裏面は変形せず表面のみが弾性変形して、表面側の
みが凸状の凸レンズが得られる。本実施形態では、レン
ズ本体10の一方の表面(裏面)が変形しないため、実
施形態3及び4と比較して焦点距離の微調整が可能であ
る。
【0019】(実施形態6)図7に、本発明の焦点距離
可変レンズの他の実施形態を示す。同図において、レン
ズ本体10は、その表面及び周側面を可撓性透明カバー
40に包囲されており、裏面は凹形の透明剛性板14’
と当接している。また、カバー40の周側面には、リン
グ状ベルト34が巻かれており、カバー40には剛体リ
ング36が埋設されている。リング状ベルト34を締め
付けると、レンズ本体10に対して矢印Bのような外力
が加わり、レンズ表面が突出して凸レンズを形成する。
この際、カバー40の表面部分42もレンズ表面の突出
に応じて突出するが、剛体リング36の作用により、こ
の表面部分42に歪が生ずるのが抑制される。また、本
実施形態では、レンズ本体10が可逆的に凹レンズから
凸レンズに変形するため、遠近両用眼鏡などに応用する
のに好適である。
【0020】(実施形態7)図8は、本発明の焦点距離
可変レンズの更に他の実施形態を示す断面図である。同
図において、レンズ本体10は、可撓性透明容器45に
包囲されている。また、透明容器45は、剛体リング3
8により周側面を包囲されており、この結果、透明容器
45の周側面と剛体リング38とによって規定されたド
ーナツ状空間50が形成されている。レンズ本体10の
焦点距離の変更は、ガスや液体等の流体を流体充填口3
9からドーナツ状空間50に出し入れし、流体の充填量
を適当に変更してすることにより行うことができる。
【0021】流体充填量の変更は、容積可変容器、例え
ば、注射器を流体充填口39に連通することにより行う
ことができる。また、この際に使用する流体としては、
特に限定されるものではないが、漏出したときに悪影響
の少ないものが好ましく、例えば、エア、水、エチレン
グリコール及びグリセリンを例示できる。なお、本実施
形態のレンズを眼鏡などに適用し、流体充填口39を中
空の眼鏡フレームと連通すれば便利である。
【0022】以上、本発明を若干の実施形態により説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発
明の要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可撓性透明容器に透明流体を封入してレンズとすること
としたため、焦点距離を簡易且つ連続的に制御できる焦
点可変レンズ及び焦点距離の変更方法を提供することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の焦点距離可変レンズの一実施形態を示
す正面図である。
【図2】本発明の焦点距離可変レンズの一実施形態を示
す断面図である。
【図3】本発明の焦点距離可変レンズの他の実施形態を
示す断面図である。
【図4】本発明の焦点距離可変レンズの他の実施形態を
示す断面図である。
【図5】本発明の焦点距離可変レンズの他の実施形態を
示す断面図である。
【図6】本発明の焦点距離可変レンズの他の実施形態を
示す断面図である。
【図7】本発明の焦点距離可変レンズの他の実施形態を
示す断面図である。
【図8】本発明の焦点距離可変レンズの更に他の実施形
態を示す断面図である。
【符号の説明】
1・・・硬度のある透明な素材、2・・・硬度のある外周を形
成する素材、3・・・可撓性で透明な素材、4・・・流体、5
・・・連通管、6・・・容積可変容器 10・・・レンズ本体、12・・・可撓性透明板、14・・・透
明剛体板、16・・・可撓性透明容器、20・・・袋ナット、
22・・・ボルト、30・・・リング、34・・・リング状ベル
ト、36・・・剛体リング、38・・・剛体リング、40・・・
可撓性透明カバー、45・・・可撓性透明容器、39・・・流
体充填口、50・・・ドーナツ状空間

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明な流体とそれを封入した可撓性透明
    容器をレンズとして有することを特徴とする焦点距離可
    変レンズ。
  2. 【請求項2】 該可撓性透明容器に連通した容積可変容
    器をさらに配備したことを特徴とする請求項1記載の焦
    点距離可変レンズ。
  3. 【請求項3】 透明な流体が液体、粒体またはその混合
    体であることを特徴とする請求項1又は2記載の焦点距
    離可変レンズ。
  4. 【請求項4】 透明な流体とそれを封入した可撓性透明
    容器によってレンズを形成し、該可撓性透明容器の形状
    を変えることによってレンズの焦点距離を変化させるこ
    とを特徴とする焦点距離の変更方法。
  5. 【請求項5】 透明な流体とそれを封入した可撓性透明
    容器によってレンズを形成し、該可撓性透明容器に連通
    した容積可変容器の体積を変えることによって可撓性透
    明容器の形状を変え、もってレンズの焦点距離を変化さ
    せることを特徴とする焦点距離の変更方法。
JP26900395A 1995-05-02 1995-09-25 焦点距離可変レンズ及び焦点距離の変更方法 Pending JPH0921906A (ja)

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