JPS62254102A - 光学素子 - 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］ 本発明は光学素ｆに関し、特に結像位置を可変とするこ
とが可能な光学素子に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、光学表面の相対位置が可変な光学素子、例え
ば可変頂角プリズム、可変厚平行板等が知られている。

このような光学素子は、焦点合せや防振光学系に有用で
ある。従来この種の素子として知られているものは、例
えば２枚の平行平板ガラスの間に液溜としてのゴム膜を
接合し、この、ゴム膜中に液体を封入したものや、液体
を封入したゴム膜を２枚の平行平板ガラスの間に保持し
、これを加圧変形する所謂液状レンズが一般的であった
。

しかしながら、このような液状レンズでは、」−記ゴム
膜などの弾性体に液体を封入しているため、ゴム膜の破
損や接合面のハガレによって容易に液体が流出してしま
い、耐久性に問題があった。また、このような破損やハ
ガレによって容易に液体が流出してしまうため、余り大
きな変形力をかけることができず、焦点の可変量を大き
くできないと言う欠点もあった。

一方、このような液状レンズの欠点を克服するものとし
て、上記ゴム等の高分子化合物自体を弾性レンズとし、
該弾性体を上記平行平板ガラス等の複数の挟持体に挟ん
だ光学素子が知られている。このような光学素子では液
漏れの心配がないので変位量を大きくすることができ、
したがって焦点の可変量が大きく、且つ耐久性にも優れ
た素子を得ることができる。

しかし、上記ゴム等の高分子化合物を光学材料として用
いる場合、通常、イオウ加硫や過酸化物による架橋など
によって高分子鎖に分子間結合を形成させることにより
、光学材料として要求される力学的特性や光学的特性を
発揮させる訳であるが、その際、不要な着色を生じたり
、架橋反応の過不足を生じる等、所要の力学的性質を保
持しつつ要求される光学特性を満たすことは困難である
ことが多かった。特に、屈折率および波長分散性をそれ
ぞれ独立、且つ任意に変化させることは困難であった。

また、上１己のような高分子化合物を用いた光学材料に
おいて、弾性率の設定は、通常、過酸化物等の架橋促進
剤の添加量を適宜調節し、これとともに熱、光等の電磁
波を照射して分子間架橋を形成することによって行なわ
れるが、この際、過酸化物が完全に分解し得すに材料中
に残存すると、その後の物性低下をもたらす原因となっ
たり、また着色の原因となったりする。また、光照射に
よる架橋は、表面から反応が進行するため、得られる弾
性体が不均質になる等の欠点を有していた。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明はこのような問題点に鑑み成されたものであって
、本発明の主要な目的は、に記従来例の光学素子の欠点
を解消し、光学的ならびに力学的特性に優れた光学素ｒ
を提供することにある。

Ｅ問題点を解決するための手段］ 本発明の上記目的は、以下の本発明によって達成される
。

弾性体と、該弾性体を挟持する複数の挟持体とを有する
光学素子において、前記弾性体が下記一般式（Ｉ）で表
示されるモノハイドロオキジアルミニウムオルガノカル
ボキシレートと、少なくとも室温で液体である炭化水素
化合物およびその誘導体よりなる群より選択される１挿
具。ヒの化合物とを組み合わせて得られるゲルを含有す
ることを特徴とする光学素子。

ｕｏａｍ＋ｏｃ−ｎ）２−（Ｉ） （但し、Ｒは炭素数が３以上の脂肪族炭化水素基を表わ
す。） 本発明の光学素ｆは、例えば後述する第１図乃至第２図
に示す如くに弾性体と該弾性体を挟持する複数の挟持体
とを有し、該弾性体が上記一般式（Ｉ）で表示されるモ
ノハイドロオキジアルミニウムオルガノカルボキシレー
トと、少なくとも室温で液体である炭化水素化合物およ
びその誘導体よりなる群より選択される１種以上の化合
物とを組み合わせて得られるゲルを含有するものであり
、好適には該弾性体の弾性率が５　Ｘ　１０’ｄｙｎｅ
／ｃｒｎ’以下であることが望ましい。

本発明において、上記一般式（Ｉ）で表示されるモノハ
イドロオキジアルミニウムオルガノカルボキシレート（
化合物Ａ）と、少なくとも室温で液体である炭化水素化
合物およびその誘導体よりなる群より選択される１種以
上の化合物（化合物Ｂ）の混合割合は、所要とする弾性
体の力学的特性あるいは光学的特性によっても異なるが
、一般には化合物Ｂの容量（Ｖ）と化合物Ａの重量（Ｗ
）との比で、約０．１〜３０ｗ／ｖ％；の範囲にあるこ
とが好ましい。この範囲を越えると、得られる弾性体が
白濁して光散乱を生じ、弾性体の光学的特性を劣化させ
る等の場合もあるので、１＝記範囲内にあることが好ま
しい。

本発明の光学素子の有する弾性体は、−上記−・般式（
１）で表示されるモノハイドロオキジアルミニウムオル
ガノカルボキシレートと、少なくとも室温で液体である
炭化水素化合物およびその誘導体よりなる群より選択さ
れる１種以上の化合物の他に、更にゴム等の高分子化合
物の１挿具トを含有してもよい。高分子化合物としては
、上記ゴムの他、例えばポリエチレン、ポリプロピレン
等のポリオレフィン、あるいはポリスチレン、ポリブタ
ジェン等のジエンポリマー等が挙げられる。これら高分
子化合物は本発明では必ずしも必要ではないが、これら
高分子化合物を含有させることによって弾性体の弾性率
を更に優れたものとすることができる。尚、これら高分
子化合物を含有させる場合は、化合物Ｂに高分子化合物
を溶解後、化合物Ａを混合して弾性体を得るのが、該弾
性体に優れた力学的および光学的性質を付与するトで好
ましいものである。高分子化合物の含有量は、化合物Ａ
と化合物Ｂの１００重量部当り、０．０５〜５重量部の
範囲が適当である。

本発明の好適な実施態様においては、上記弾性体が室温
で液体である炭化水素化合物およびその誘導体よりなる
群より選択される１種以上の化合物を溶媒とし、該溶媒
に上記一般式（１）で示されるモノハイドロオキジアル
ミニウムオルガノカルボキシレートを溶解して得られる
ゲルによって形成される。このゲルは優れた弾性を有し
、本発明の光学素子を形成するに好適なものである。

このゲルが弾性を発揮する理由は必ずしも定かではない
が、上記モノハイドロオキジアルミニウムオルガノカル
ボキシレートを構成するアルミニウム金属が電子欠乏性
であるために、酸素原子のローンベア　（ｌｏｎｅ−ｐ
ａｉｒ）電子がアルミニウム原子に配位して溶液中でネ
ットワーク構造を形成して　　　　−弾性が発揮される
ものと推定される。

本発明に用いる一般式（１）で示されるモノハイドロオ
キジアルミニウムオルガノカルボキシレートとしては、
式中のＲＣＯＯ−がＣｎＨ２ｎ　＋　ＩＣ０Ｏ−（但し
、ｎ≧３）で表わされる鎖状の飽和脂肪族基を有するも
の、Ｃ，Ｈ２，ｃｏｏ−（但し、ｎ≧３）で表わされる
環状の飽和脂肪族基を有するもの、０１１Ｈ２ト、Ｃ０
Ｄ−（但し、ｎ≧３）で表わされるもの等が代表的なも
のとして挙番デられる。具体的には、例えばカプリン酸
、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチ
ン酸、バルミチン酸、ステアリン酸、アルキジン酸等の
直鎖状飽和脂肪酸、２−エチルヘキサン等の分鎖状飽和
脂肪酸もしくはシクロヘキサン酸等の環状飽和脂肪酸と
水酸化アルミニウムとのモノエステルか好適なものとし
て例示される。

本発明における少なくとも室温で液体である炭化水素化
合物もしくはその誘導体としては、千ノハイドロオキシ
アルミニウム力ルポキシレートの構築するネットワーク
構造の生成を妨げないものであることが好ましく、例え
ばベンゼン、トルエン、キシレン、クロル等の芳香族炭
化水素もしくはその誘導体であるクロルベンゼン、ジク
ロルベンゼン等、またペンタン、ヘキサン、オクタン等
の脂肪族炭化水素もしくはその誘導体であるクロロホル
ム、ジクロルエタン、トリクロルエタン等が代表的なも
のとして挙げられる。

本発明の光学素子においては、該素子を構成する弾性体
を、基本的には上記化合物Ａと化合物Ｂとを適宜組み合
せて得るため、従来のような過酸化物等を用いる弾性体
とは異なり、所要の力学的性質を保持しつつ光学的にも
優れた弾性体を容易に得ることができる。例えば光学的
性質であれば、その屈折率および波長分散性を用いる化
合物Ｂの屈折率および波長分散性を適宜選定することに
よって任意に調整することができる。すなわち、化合物
Ｂの屈折率および波長分散性を大きく変化することなく
光学素子を形成できるので、いわゆる「色消し」を分散
性の異なる二種の炭化水素を用いて容易に行なうことが
できる。

また、弾性率についても、一般式（Ｉ）で示される化合
物Ａの種類や濃度等を適宜選択することによって任意に
調整することができる。−・般式（１）で示される化合
物Ａの溶解度は、該化合物の構造や、これを溶解させる
化合物Ｂの種類等によっても異なるため特定化すること
はできないが、例えば千ノハイドロオキシアルミニウム
ジステアレートをトルエンに溶解して生成する弾性体を
例にとると、５　Ｘ　１０’　ｄｙｎｅ／ｃｒｎ’迄の
弾性率を有するゲルを一上記化合物のトルエン中の濃度
を２５ｗ／ｖ！！迄の範囲で変化させることによって容
易に調整することができる。また、こうして得られる弾
性体の弾性率は、後述する実施例に示す如くに　一般に
は化合物Ｂに溶解させた化合物Ａの濃度との間に線形関
係を有するので、本発明の光学素子の有する弾性体の弾
性率は、化合物Ｂに溶解させる化合物Ａの量を適宜調節
することによって容易に調整することができる。

本発明の光学素子の有する弾性体の製造方法は特に限定
されるものではないが、その製造方法の一例を示せば、
所望とする弾性率を学える濃度になるように化合物Ａを
化合物Ｂに添加した後、これを機械的に撹拌あるいは超
音波等を照射しつつ均一溶液にし、更に用いた化合物Ｂ
の沸点以下の温度でこれを加熱する等によって得るとよ
い。

以下、図面も参照しつつ、本発明の光学素ｆを更に説明
する。

第１図（ａ）乃至（ｂ）に本発明の光学素子の一例とし
ての可変頂角プリズムと、該素ｆを用いた応用光学系の
一例を示す。第１図に示す応用光学系は、検出したトラ
ッキング誤差に極めて容易にトラッキングを行なうこと
のできる光学系である。

尚、第１図（ａ）乃至（ｂ）において、図中に符合４０
で示すものが本発明の光学素子の一例としての可変頂角
プリズムであり、図中に符合２４および２５で示すもの
は該素子４０を用いての応用光学系として必要なもので
、本発明には必ずしも必要なものではない。

本例の光学素ｆ４０は、挟持体としての平行平板ガラス
２０および２１の間に、本発明に言うところの弾性体２
２を挟持したものである。ここで、平行平板ガラス２１
は、対物レンズ２４に対して固定されている。　方、平
行平板ガラス２０は固定平行平板２１と光軸り上の距離
な＝一定−にした状態で、自由に回転可能となっており
、対物レンズ２４の近くに配置されている。こうして、
平行平板ガラス２０が回転すると、弾性体２２が変形し
て可変頂角プリズムの頂角が変り、入射光が変更され、
トラッキングがなされる。この際、本発明の光学素ｆ４
０の有する弾性体２２が極めて優れた光学的特性と弾性
変形を示すので、該トラッキングを良好に行なうことが
できるのである。

第１図に例示した光学系は、光磁気ディスク、光による
ヒートモード記録など、従来の各種の記録部材への記録
および読み出し用として利用でき、図中に符合２５で示
すものは、例えば光ディスクの記録面である。

第２図（ａ）乃至（ｂ）に本発明の光学素子の別の例と
、該素子を防振光学系へ応用した例を示す。

本例の光学素子３２は、挟持体としてのレンズ２７およ
び３０と、本発明に言うところの弾性体２８よりなり、
図中に符合３１および３３で示すものは該素子３２を用
いた防振光学系として必要なもので、本発明では必ずし
も必要なものではない。尚、図中の３３は鏡筒、３１は
撮像管等のセンサー面であり、レンズ３０とセンサー面
３１は鏡筒３３に固定されている。

ここで、例えば第２図（ａ）の如く物体がセンサー面３
１に結像しているとき、振動により鏡筒３３が第２図（
ｂ）の如く傾いたとする。このとき、もしレンズ２７も
同様に傾くと、第２図に示した破線のようにセンサー面
３１−トの像位置が第２図（ａ）と大きくずれ、見苦し
い画像のゆれが生じる。しかし、本発明の光学素子３２
では、該素子３２を構成する弾性体２８が優れた弾性を
示すため、急激な振動を生じたにしてもレンズ２７はそ
の位置をあまり変えることがない。したがって、第２図
（ｂ）に示す実線の如くに、センサー面３１上の像位置
の急激な変動が緩和される。このように、光学系の急激
な振動や移動に対しても、センサーより得られる画像は
常にゆっくりと動くことになり、安定した画像が得られ
、本発明の光学素子は防振系として有効に機能する。

尚、−Ｆ記においては特に説明しなかったが、本発明に
おける弾性体の有するゲルは、そのままでも本発明の光
学素子の有する弾性体として適用することができるが、
該ゲルを前述した従来例の液状レンズにおけるが如くに
ゴム膜等に封入する等により、該弾性体を形成してもよ
い。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を示し、本発明を更に詳しく説明
する。

実施例 化合物Ａとしてモノハイドロオキジアルミニウムジステ
アレートを、また化合物Ｂとしてトルエンを用い、この
モノハイドロオキジアルミニウムジステアレートの３ｇ
を、テフロン製の容器に入れたトルエン３０Ｍ１に溶解
させ、超音波を１５分間照射した後、７０℃のオーブン
中で３０分間加熱した。こうして得られたゲルの弾性率
を、ローメトリックス（Ｒｈｅｏｍｅｔｒｉｃｓ）社製
のダイナミック　メカニカル　スペクトロメータ（Ｄｙ
ｎａｍｉｃ　ＭＥｃｈａｎｉｃａｌｓｐｅｃｔｒｏｍｅ
ｔｅｒ）　ＲＤＳ　７００に円板粘度計を装着したもの
を用いて、温度２０℃、歪み４％を与えて測定した。モ
ノハイドロオキジアルミニウムジステアレートの添加量
を２ｇ、４ｇと変化させる以外は上記と同様にしてトル
エン中のモノハイドロオキジアルミニウムジステアレー
トの濃度が、それぞれ約６．７　ｗ／ｖ％および約１３
．３ｗ／ｖ！％のゲルを得、このゲルの弾性率を上記ト
ルエン中のモノハイドロオキジアルミニウムジステアレ
ートの濃度が約］０．Ｏｗ／ｖ！４のゲルと同様に測定
した。結果を第１表に示すが、モノハイドロオキジアル
ミニウムジステアレートの濃度と弾性率との間に線形関
係が認められた。

テフロン容器として深さ５．０　ｍｍ、直径４５ｍｍφ
の大きさのものを用い、該容器内に上記と同様のトルエ
ンを８ｍ１人れ、これに千ノへオトロオキシアルミニウ
ムステアレニトを１．６ｇ加えた後、上記と同様の超音
波照射および加熱を行なうことによって、直径４５ｎ＋
ｍφ、厚さ５．０　ｍｍの弾性体を得た。この弾性体を
直径６０ｍｍφ×厚さ２ｍｍのガラス板で挟ことによっ
て、本発明の光学素子を作成した。

こうして得られた本発明の光学素子に光線を入射させる
一方で、ガラス板に外力を加えて一対のガラス板の相対
位置を変化させたところ、光線の進路を自由に変化させ
ることが可能であり、該素子は焦点の可変量の大きな優
れた→麦焦点レンズとして用いることができた。尚、上
記弾性体の弾性率を上記同様の方法で測定したところ、
約４．８　Ｘ　１０３ｄｙｎｅ／ｃｒｎ２であった。

［発明の効果］ 以上に説明した如く、本発明によって、光学的ならびに
力学的特性の双方に優れた光学素子を提供すること提供
することができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至　（ｂ）は、本発明の光学素子の一例
を説明する図、第２図（ａ）乃至（ｂ）は本発明の光学
表子の５４１１の俸１を擲１１Ｆ１オスＭでふス２２．
２８−ｍ−弾性体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）弾性体と、該弾性体を挟持する複数の挟持体とを
   有する光学素子において、前記弾性体が下記一般式（
   I ）で表示されるモノハイドロオキシアルミニウムオル
   ガノカルボキシレートと、少なくとも室温で液体である
   炭化水素化合物およびその誘導体よりなる群より選択さ
   れる１種以上の化合物とを組み合わせて得られるゲルを
   含有することを特徴とする光学素子。 ▲数式、化学式、表等があります▼・・・（ I ） （但し、Ｒは炭素数が３以上の脂肪族炭化水素基を表わ
   す。）
2. （２）前記弾性体が、前記モノハイドロオキシアルミニ
   ウムオルガノカルボキシレートと前記少なくとも室温で
   液体である炭化水素化合物およびその誘導体よりなる群
   より選択される１種以上の化合物との他に、更に１種以
   上の高分子化合物を含有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の光学素子。
3. （３）前記弾性体の弾性率が５×１０＾５ｄｙｎｅ／ｃ
   ｍ＾２以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項または第２項に記載の光学素子。