JPS6138903A - 光学素子 - Google Patents
光学素子Info
- Publication number
- JPS6138903A JPS6138903A JP15865384A JP15865384A JPS6138903A JP S6138903 A JPS6138903 A JP S6138903A JP 15865384 A JP15865384 A JP 15865384A JP 15865384 A JP15865384 A JP 15865384A JP S6138903 A JPS6138903 A JP S6138903A
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- Japan
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- magnetic force
- lens
- magnetic
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［技術分野］
本発明は、カメラ、ビデオ等の光学機器や光通信、レー
ザーディスクをはじめとするエレクトロオプティクス機
器に用いられる光学素子に関し、特に光学表面形状を変
化させることによってその焦点距離を変化させ得るよう
な可変焦点光学素子に関する。
ザーディスクをはじめとするエレクトロオプティクス機
器に用いられる光学素子に関し、特に光学表面形状を変
化させることによってその焦点距離を変化させ得るよう
な可変焦点光学素子に関する。
［従来技術］
従来１．可変焦点レンズとしては、特開昭５５−３６８
５７号に見られるような弾性体の容器に液体を詰め、そ
の液圧を変化させて形状を変化させるものや、特開昭５
６−１１０４０３号、特開昭５８−８５４１５号に開示
されているような圧電体を使用したものが提案されてい
る。
５７号に見られるような弾性体の容器に液体を詰め、そ
の液圧を変化させて形状を変化させるものや、特開昭５
６−１１０４０３号、特開昭５８−８５４１５号に開示
されているような圧電体を使用したものが提案されてい
る。
しかしながら、前者のいわゆる「液体レンズ」は、液溜
めや加圧装置等が必要であり、素子のコンパクト化に問
題があり、後者はその可変量があまり大きくとれず、駆
動電圧も高いという欠点がある。
めや加圧装置等が必要であり、素子のコンパクト化に問
題があり、後者はその可変量があまり大きくとれず、駆
動電圧も高いという欠点がある。
［発明の目的］
本発明の目的は、上述の欠点を解決し、焦点距離の変化
量が大きく、構造が簡単である可変焦点レンズを提供す
ることにある。
量が大きく、構造が簡単である可変焦点レンズを提供す
ることにある。
［発明の要旨］
本発明によれば、上記の目的は、レンズとして作用する
弾性体と、この弾性体の周方向に設けた磁性部分と、前
記弾性体の周方向に所定間隔でかつ前記弾性体から隔た
って配置してあり、前記磁性部分に作用する磁力を発生
する手段とを包含する光学素子により達成される。
弾性体と、この弾性体の周方向に設けた磁性部分と、前
記弾性体の周方向に所定間隔でかつ前記弾性体から隔た
って配置してあり、前記磁性部分に作用する磁力を発生
する手段とを包含する光学素子により達成される。
［発明の実施例］
以下、添付図面を参照しながら本発明の詳細な説明する
。
。
まず、第１．２図を参照して、ここに示す光学素子は、
後述するような透明弾性材料で作ったレンズ１を有し、
本明細書ではこのレンズをしばしば弾性体と呼ぶ。
後述するような透明弾性材料で作ったレンズ１を有し、
本明細書ではこのレンズをしばしば弾性体と呼ぶ。
レンズ、すなわち、弾性体１は、円形の透明なレンズ部
１ａと、その外縁において円周方向に延びる環状の磁性
部分１ｂとからなる。
１ａと、その外縁において円周方向に延びる環状の磁性
部分１ｂとからなる。
弾性体１の周囲には、円周方向に等間隔でかつその周縁
から隔たって４つの磁力発生手段２が配置しである。各
磁力発生手段２は、継鉄部３と、この継鉄部のまわりに
巻いたコイル４とからなり、それが発生した磁力は弾性
体１の外縁にある磁性部分１ｂに作用してそれを半径方
向外方に吸引するようになっている。
から隔たって４つの磁力発生手段２が配置しである。各
磁力発生手段２は、継鉄部３と、この継鉄部のまわりに
巻いたコイル４とからなり、それが発生した磁力は弾性
体１の外縁にある磁性部分１ｂに作用してそれを半径方
向外方に吸引するようになっている。
こうして、弾性体１は、第３図に（ａ）から（ｂ’）で
示すような変形を行ない、その光学特性を変化させるこ
とになる。
示すような変形を行ない、その光学特性を変化させるこ
とになる。
図示実施例において、磁力発生手段２の各コイル４は、
同じ巻線方向に電流が流れるように直列に接続されてい
るものとする。ここで、コイルに直流電流を流すと、同
じ大きさ、性質の磁力が弾性体１の磁性部分ｔｂに作用
し、弾性体１がその円周方向の等間隔で隔たった４箇所
で同じ量だけ半径方向外方に変形させられる。このとき
、電流の大きさを変えれば、吸引磁力が変化し、弾性体
１の変形量も変化する。こうして、弾性体１において、
所望の光学表面形状を得ることができる。
同じ巻線方向に電流が流れるように直列に接続されてい
るものとする。ここで、コイルに直流電流を流すと、同
じ大きさ、性質の磁力が弾性体１の磁性部分ｔｂに作用
し、弾性体１がその円周方向の等間隔で隔たった４箇所
で同じ量だけ半径方向外方に変形させられる。このとき
、電流の大きさを変えれば、吸引磁力が変化し、弾性体
１の変形量も変化する。こうして、弾性体１において、
所望の光学表面形状を得ることができる。
なお、磁力発生手段２の数および配置は、弾性体１の弾
性率等の物理的定数や所望の光学表面の形状に応じて適
宜法められる。また、弾性体ｌの磁性部分は、図示実施
例では、全周にわたって設けであるが、磁力発生手段２
に対応する位置にのみ設けてもよいことはもちろんであ
る。さらに、磁性部分は弾性体の製造時に磁性粉を弾性
体の材料に混入することによって容易に形成することが
できる。
性率等の物理的定数や所望の光学表面の形状に応じて適
宜法められる。また、弾性体ｌの磁性部分は、図示実施
例では、全周にわたって設けであるが、磁力発生手段２
に対応する位置にのみ設けてもよいことはもちろんであ
る。さらに、磁性部分は弾性体の製造時に磁性粉を弾性
体の材料に混入することによって容易に形成することが
できる。
第４．５図は、本発明で用い得る別形態の磁力発生手段
を示している。この磁力発生手段は、継鉄部５とコイル
６とからなる。
を示している。この磁力発生手段は、継鉄部５とコイル
６とからなる。
本発明に用いる弾性体としては、力を加えられたときに
変形し、加えた力があまり大きくない限り（弾性限界内
で）、力を取り去ると形状が元にもどる性質、すなわち
、弾性を有するものを用いる。
変形し、加えた力があまり大きくない限り（弾性限界内
で）、力を取り去ると形状が元にもどる性質、すなわち
、弾性を有するものを用いる。
通常の固体では、その弾性限界内での最大ひずみ（限界
ひずみ）は１％程度である。また、加硫弾性ゴムでは、
弾性限界が非常に大きく、その限界ひずみはｔ ｏｏｏ
％近くになる。
ひずみ）は１％程度である。また、加硫弾性ゴムでは、
弾性限界が非常に大きく、その限界ひずみはｔ ｏｏｏ
％近くになる。
本発明による光学素子においては、形成しようとする光
学素子の特性に応じた弾性率のものが適宜使用されるが
、一般に大きい弾性変形を容易に得るため、あるいは変
形後の状態が光学的に一層均質になるようにするため、
弾性率が小さい方が好ましい。
学素子の特性に応じた弾性率のものが適宜使用されるが
、一般に大きい弾性変形を容易に得るため、あるいは変
形後の状態が光学的に一層均質になるようにするため、
弾性率が小さい方が好ましい。
なお、弾性率（Ｇ）はＧ＝σ／γ（σは応力、γは弾性
ひずみ）として表わされる。また、小さい応力で大きな
変形を生じるような弾性は高弾性あるいはゴム弾性と呼
ばれる。したがって、本発明では、特にこの種の弾性体
が好ま゛しく利用できることになる。
ひずみ）として表わされる。また、小さい応力で大きな
変形を生じるような弾性は高弾性あるいはゴム弾性と呼
ばれる。したがって、本発明では、特にこの種の弾性体
が好ま゛しく利用できることになる。
このようなゴム弾性体としては、一般に「ゴム」として
知られている天然ゴムや、たとえば、スチレンブタジェ
ンゴム（ＳＢＲ）、ブタジェンゴム（ＢＲ）、インブレ
ンゴム（ＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、Ｅ
ＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロブレンゴム（
ＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジェンゴム（ＮＢＲ）
、ウレタンゴム（Ｕ）、シリコーンゴム（ＳＬ）、ふ
っ素ゴム（ＦＰＭ）、多硫化ゴム（Ｔ）、ポリエーテル
ゴム（ＦＯＲ，ＣＨＲ，ＣＨＣ）等の合成ゴムを挙げる
ことができる。これらの材料はいずれも室温でゴム状態
を示す、しかしながら、−般に高分子物質は分子のブラ
ウン運動の程度によって、ガラス状態、ゴム状態または
溶融状態のいずれかをとる。したがって、光学素子の使
用温度においてゴム状態を示す高分子物質は広く本発明
の弾性体として利用できる。ゴム状態における弾性率は
、主にその弾性体を゛構成している高分子鎖の架橋状態
によって決定され、したがって、たとえば、天然ゴムに
おける加硫は弾性率を決める処理にほかならない。
知られている天然ゴムや、たとえば、スチレンブタジェ
ンゴム（ＳＢＲ）、ブタジェンゴム（ＢＲ）、インブレ
ンゴム（ＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、Ｅ
ＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、クロロブレンゴム（
ＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジェンゴム（ＮＢＲ）
、ウレタンゴム（Ｕ）、シリコーンゴム（ＳＬ）、ふ
っ素ゴム（ＦＰＭ）、多硫化ゴム（Ｔ）、ポリエーテル
ゴム（ＦＯＲ，ＣＨＲ，ＣＨＣ）等の合成ゴムを挙げる
ことができる。これらの材料はいずれも室温でゴム状態
を示す、しかしながら、−般に高分子物質は分子のブラ
ウン運動の程度によって、ガラス状態、ゴム状態または
溶融状態のいずれかをとる。したがって、光学素子の使
用温度においてゴム状態を示す高分子物質は広く本発明
の弾性体として利用できる。ゴム状態における弾性率は
、主にその弾性体を゛構成している高分子鎖の架橋状態
によって決定され、したがって、たとえば、天然ゴムに
おける加硫は弾性率を決める処理にほかならない。
本発明では、使用する弾性体としては、小さな応力で大
きな変形を得ることが望ましく、そのため、架橋状態の
調整は重要である。
きな変形を得ることが望ましく、そのため、架橋状態の
調整は重要である。
しかしながら、弾性率の減少（小さい応力で大きな変形
を示すようになる傾向）は、他方で強度の低下を招くた
め、形成しようとする光学素子の目的に応じた強度を保
てるように、使用する弾性体を適宜選択することが必要
である。また、その弾性率の測定も、光学素子の使用形
態による応力の種類に応じて、たとえば、引張り、曲げ
、圧縮等の方法から選んで行なわれる。
を示すようになる傾向）は、他方で強度の低下を招くた
め、形成しようとする光学素子の目的に応じた強度を保
てるように、使用する弾性体を適宜選択することが必要
である。また、その弾性率の測定も、光学素子の使用形
態による応力の種類に応じて、たとえば、引張り、曲げ
、圧縮等の方法から選んで行なわれる。
本発明に用いる弾性体としてｌよ、通常の固体での弾性
率Ｌｏｌｌ 〜１０１８ｄｙｎｅ／ｃｒｎ’よりも小さ
く、ゴム弾性体の１０８ｄ７ｎｅ／ｃｍ′以下が適当で
あり、好ましくは１０６ｄｙｎｅ／ｃｍ″以下、特に好
ましくは５Ｘ１０５ ｄｙｎｅ／ｃｍ’以下であり、下
限は弾性体が光学素子を構成する場合に、通常の液体と
は異なり、こぼれない性状の弾性体であれば小さい程好
ましい。なお、光学素子は、多くの場合室温で用いられ
るが、特に高温または低温で用いられる場合もあるので
、上記の弾性率の範囲は光学素子の使用温度におけるも
のである。
率Ｌｏｌｌ 〜１０１８ｄｙｎｅ／ｃｒｎ’よりも小さ
く、ゴム弾性体の１０８ｄ７ｎｅ／ｃｍ′以下が適当で
あり、好ましくは１０６ｄｙｎｅ／ｃｍ″以下、特に好
ましくは５Ｘ１０５ ｄｙｎｅ／ｃｍ’以下であり、下
限は弾性体が光学素子を構成する場合に、通常の液体と
は異なり、こぼれない性状の弾性体であれば小さい程好
ましい。なお、光学素子は、多くの場合室温で用いられ
るが、特に高温または低温で用いられる場合もあるので
、上記の弾性率の範囲は光学素子の使用温度におけるも
のである。
弾性体の硬さ、歎かさはある程度その弾性に依存する。
ＪＩＳＫ６３０１では、試料表面にスプリングによって
微小なひずみを与え、その針入度によりゴムの硬質を評
価する方法を規定しており、簡便に知ることができる。
微小なひずみを与え、その針入度によりゴムの硬質を評
価する方法を規定しており、簡便に知ることができる。
しかしながら、弾性率が１０６ｄｙｎｅ／ｃｒｎ’以下
の低い値になると、上述の方法では、測定ができない。
の低い値になると、上述の方法では、測定ができない。
その場合、ＪＩＳＫ２８０８による１／４インチミクロ
稠度計を用いてその針入度で評価する。
稠度計を用いてその針入度で評価する。
また、弾性率が小さい場合、その測定方法として、「引
張り一伸び」では測定が困難なので、圧縮（５％変形）
によりその値を求め、先の針入度との対応を求めること
ができる。
張り一伸び」では測定が困難なので、圧縮（５％変形）
によりその値を求め、先の針入度との対応を求めること
ができる。
ゴム弾性体は従来知られている加′Ｉ＆（架橋）による
ものの他にエチレン−酢酸ビニル共重合体やＡ−Ｂ−Ａ
型ブタジェン−スチレンブロック共重合体等のように加
硫を必要としないもの、また、鎖状高分子等を適当（架
橋点間の分子鎖長を制御）にゲル化することによって得
ることができる。
ものの他にエチレン−酢酸ビニル共重合体やＡ−Ｂ−Ａ
型ブタジェン−スチレンブロック共重合体等のように加
硫を必要としないもの、また、鎖状高分子等を適当（架
橋点間の分子鎖長を制御）にゲル化することによって得
ることができる。
これらはいずれもその架橋状態、ブロック共重合体にお
ける分子の組合わせ、ゲル状態等を調節しながらその弾
性率の制御が行なわれる。
ける分子の組合わせ、ゲル状態等を調節しながらその弾
性率の制御が行なわれる。
また、弾性体自身の構造により、その弾性体を制御する
場合に他に稀釈剤や充填剤を加えることによってその特
性を変化調節することができる。
場合に他に稀釈剤や充填剤を加えることによってその特
性を変化調節することができる。
たとえば、シリコーンゴム（信越化学工業製の商品名：
ＫＥ１０４）と触媒（信越化学工業製の商品名：ＣＡＴ
−１０４）に稀釈剤（信越化学工業製の商品名： ＲＴ
Ｖシンナー）を加えた場合、その添加量の増大と共に硬
さ、引張り強さは低下し、逆に伸びは増大する。
ＫＥ１０４）と触媒（信越化学工業製の商品名：ＣＡＴ
−１０４）に稀釈剤（信越化学工業製の商品名： ＲＴ
Ｖシンナー）を加えた場合、その添加量の増大と共に硬
さ、引張り強さは低下し、逆に伸びは増大する。
［発明の効果］
本発明によれば、弾性体を磁力によってのみ半径方向外
方に引張るので、制御が簡単であり、焦点距離の変化量
が大きな可変焦点レンズを提供することができる。また
、弾性体に直接外力を加える場合に比べて、磁力によっ
て一様な力を加えることができ、弾性体表面形状の変化
量も一様にすることができる。したがって、口径の大き
な可変焦点レンズを得ることができる。
方に引張るので、制御が簡単であり、焦点距離の変化量
が大きな可変焦点レンズを提供することができる。また
、弾性体に直接外力を加える場合に比べて、磁力によっ
て一様な力を加えることができ、弾性体表面形状の変化
量も一様にすることができる。したがって、口径の大き
な可変焦点レンズを得ることができる。
第１図は本発明による光学素子の平面図である。
第２図は第１図のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
第３図は本発明による弾性体の変形状態を示す図である
。 第４図は本発明による光学素子で用い得る磁力発生手段
の別の実施例を示す平面図である。 第５図は第４図のＩＴ−ＩＴ線に沿った断面図である。 ｌ・・・弾性体、ｌａΦ・拳透明レン ズ、１ｂｅ０・磁性部分、２１・磁力発生手段、３１１
・・継鉄部、４・・・コイル、５・・・継鉄部、６１１
・・コイル。 第１図 第２図 第３図 （０） （ｂ） 第４図 第５図 ↑ ■
。 第４図は本発明による光学素子で用い得る磁力発生手段
の別の実施例を示す平面図である。 第５図は第４図のＩＴ−ＩＴ線に沿った断面図である。 ｌ・・・弾性体、ｌａΦ・拳透明レン ズ、１ｂｅ０・磁性部分、２１・磁力発生手段、３１１
・・継鉄部、４・・・コイル、５・・・継鉄部、６１１
・・コイル。 第１図 第２図 第３図 （０） （ｂ） 第４図 第５図 ↑ ■
Claims (2)
- （１）レンズとして作用する弾性体と、この弾性体の周
方向に設けた磁性部分と、前記弾性体の周方向に所定間
隔でかつ前記弾性体から隔たって配置してあり、前記磁
性部分に作用する磁力を発生する手段とを包含すること
を特徴とする、光学素子。 - （２）前記磁力発生手段が磁力の強さを調節できるよう
になっている、特許請求の範囲第１項記載の光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15865384A JPS6138903A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15865384A JPS6138903A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6138903A true JPS6138903A (ja) | 1986-02-25 |
Family
ID=15676408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15865384A Pending JPS6138903A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | 光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6138903A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0914623A4 (ja) * | 1995-05-12 | 1999-05-12 | ||
| JP2006509263A (ja) * | 2002-12-03 | 2006-03-16 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 可変流体メニスカス構造の形成装置 |
| CN108873317A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-11-23 | 清华大学 | 电磁致动柔性变焦透镜 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5212847A (en) * | 1975-07-21 | 1977-01-31 | Hitachi Ltd | Light beam polarizer |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP15865384A patent/JPS6138903A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5212847A (en) * | 1975-07-21 | 1977-01-31 | Hitachi Ltd | Light beam polarizer |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0914623A4 (ja) * | 1995-05-12 | 1999-05-12 | ||
| EP0914623A1 (en) * | 1995-05-12 | 1999-05-12 | Corp. Presby | Variable focus lens by small changes of the equatorial lens diameter |
| US6038080A (en) * | 1995-05-12 | 2000-03-14 | Pc Lens Corp | Variable focus lens by small changes of the equatorial lens diameter |
| US6930838B2 (en) | 1995-05-12 | 2005-08-16 | Pc Lens Corp. | Variable focus lens by small changes of the equatorial lens diameter |
| JP2006509263A (ja) * | 2002-12-03 | 2006-03-16 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 可変流体メニスカス構造の形成装置 |
| CN108873317A (zh) * | 2018-07-25 | 2018-11-23 | 清华大学 | 电磁致动柔性变焦透镜 |
| CN108873317B (zh) * | 2018-07-25 | 2019-05-21 | 清华大学 | 电磁致动柔性变焦透镜 |
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