(57)【要約】可変フォーカスレンズは、第１流動体（Ａ）及び混和性を有さない第２流動体（Ｂ）を有し、メニスカスで接している。流動体接触層（１０）により流動体ボディーから分離された第１電極（２）と第１流動体に接する第２電極（１２）とは、電気的な湿潤性を生じ、これにより、メニスカスの形状が変化する。流動体接触層は、実質的に円筒形の内部壁を有している。
2005518052.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形壁を有する実質的に円筒形の流動チャンバーであって、該流動体チャンバーは、第１流動体と軸方向に配置された第２流動体とを有し、該第１流動体と該第２流動体とは混和性せず、且つ、メニスカスで接し、且つ、異なる屈折率を有する、実質的に円筒形の流動チャンバー、
前記円筒形壁の内部上に配置された流動体接触層、
前記流動体接触層により、前記第１流動体及び第２流動体から分離された第１電極、並びに
前記第２流動体に作用する第２電極、
を有し、
前記流動体接触層は、前記メニスカスの形状が前記第１電極と前記第２電極との間の電圧に依存して変化するように、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を適用して変化する第２流動体による湿潤性を有し、且つ
前記第２流動体による前記流動体接触層の前記湿潤性は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が適用されない場合、前記メニスカスと前記接触層との交差点の両側において実質的に同一となっている、
ことを特徴とする可変フォーカスレンズ。
【請求項２】
前記流動体接触層の内部表面は、線形断面を有しており、該線形断面は、前記表面の前記の実質的に円筒形の形状の軸に対して１０°以内で平行であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
【請求項３】
前記第１流動体は、絶縁性液体を有し、且つ
前記第２流動体は、導電性液体を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
【請求項４】
前記第１流動体は、蒸気を有し、且つ
前記第２流動体は、導電性液体を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
【請求項５】
前記第２流動体から見た場合、凹面のメニスカス形状を生成するように配置され、
該形状は、前記第１電極と前記第２電極との間に適用される電圧の度合いの増加に伴い凹面の度合いが減少する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項６】
前記流動体接触層は、均一の厚みの実質的に均一層であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項７】
前記第１電極は、実質的に円筒形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項８】
前記第１流動体は、前記第２流動体よりも大きな屈折率を有し、
前記メニスカスが前記第１流動体に関連して凹面となる場合に正のレンズ出力を有するように、正のレンズ出力を与える少なくとも一つの固定レンズ要素を有する複合レンズである、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズを有する光学装置であって、
フォーカス平面を規定する手段を有しており、
平行なレイで構成している放射が入力され且つ前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が適用されない場合、前記放射が、前記フォーカス表面上にフォーカスされる、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
前記請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズを有する画像キャプチャー装置。
【請求項１１】
前記請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のレンズを有する、光学記録キャリアを走査する光学走査装置。
【請求項１２】
前記レンズは、走査される光学記録キャリアにおける異なる情報層の深さを走査する間、上昇する球面収差を修正すべく配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の光学走査装置。
【請求項１３】
円筒形壁を有する実質的に円筒形の流動チャンバーであって、該流動体チャンバーは、第１流動体と軸方向に配置された第２流動体とを有し、該第１流動体と該第２流動体とは混和せず、且つ、メニスカスで接し、且つ、異なる屈折率を有する、実質的に円筒形の流動チャンバー、
前記円筒形壁の内部上に配置された流動体接触層、
前記流動体接触層により、前記第１流動体及び第２流動体から分離された第１電極、並びに
前記第２流動体に作用する第２電極、
を有する可変フォーカスレンズの動作方法であって、
前記第２流動体による前記流動体接触層の湿潤性は、前記第１電極と前記第２電極との間の電圧が適用されない場合、前記メニスカスと前記接触層との交差点の両側において実質的に同一であり、且つ
前記第２流動体による前記流動体接触層の前記湿潤性は、前記第１電極と前記第２電極との間の電圧の適用にて変化し、
前記メニスカスの形状を変化するように前記電圧を制御することを有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記第２流動体から見た場合、凹面のメニスカス形状を生成するように前記電圧を変化させることを有する請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２流動体から見た場合、凹面のメニスカス形状を生成するように前記電圧を変化することをさらに有する前記請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記メニスカスは、前記流動体接触層に対して１００°以上１４０°以下の接触角を有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メニスカスで接する第１流動体と第２流動体とを有する可変フォーカスレンズ及びかかる可変フォーカスレンズの動作方法に関する。上記のメニスカスの形状は、容量により制御されてもよい。
【背景技術】
【０００２】
流動体は、種々の応力に反応してその形状を変化し、そのチャンバーの外形にて流動し一致する傾向にあり、且つ、流動可能なガス、液体、並びに固体及び液体の混合物を含む物質である。
【０００３】
第１流動体と第２流動体との間のメニスカスは、第２流動体から見た際、メニスカスがホロー（ｈｏｌｌｏｗ）である場合、凹面と称される。第１流動体がレンズとしてみなされる場合、このレンズは、上記のメニスカスが上述における規定に従ってホローである場合、通常凹面と称される。
【０００４】
かかる配置を有する可変フォーカスレンズは、特許文献１に述べられている。この配置において、レンズは、導電性第１液体で充填されたチャンバーを有しており、絶縁性で混和性を有しない第２液体の液滴は、チャンバーの壁に適用された流動体接触層により、チャンバーの壁の表面領域に保持されている。この流動体接触層は、上記の液滴を配置している。なぜなら、流動体接触層の一部が疎水性であり、近接部分が親水性であるためである。チャンバー内部の電極に電圧を適用すると、液滴の屈折性上部表面又はメニスカスがより凸面となる。一つの実施例において、上記の流動体接触層の疎水性及び親水性部分は、円筒形表面に沿って配置されており、液滴の側面は、円筒形表面の軸に沿って配置されており、これにより、電極が適用されない場合には親水性部分により中心化され、電極が適用される場合には、円筒の側面に沿って電極のシリーズにより中心化される。かかるレンズは、製造が複雑であり、特に、円筒形の形状は、液滴のレンズ特定を変化させるため比較的高い電圧を必要とし、長時間使用された場合、レンズの早期の変形を生じる可能性がある。
【０００５】
かかる配置を有するさらなる可変フォーカスレンズは、特許文献２に述べられている。絶縁性液体の液滴を中心化するために提案された手段は、近接可能なレンズにおいて、絶縁層にて形成されたベルマウス型（ｂｅｌｌ−ｍｏｕｔｈｅｄ）凹部である。この凹部の側面は、凹部の内部に中心化された液滴を保持するように、且つ、液滴上で凹面屈折表面を提供するように配置されている。この凹部は、かかるレンズの製造が比較的複雑であるように成形され、凹部のベースが凹部の側面と同様の材料で成形されているので、かかる材料は、レンズが制御可能である場合、透明な物質にて選択されなければならない。
【特許文献１】国際特許出願番号第ＷＯ９９／１８４５６号パンフレット
【特許文献２】国際特許出願番号第ＷＯ００／５８７６３号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、メニスカスで接する第１流動体と第２流動体とを有する可変フォーカスレンズ及びかかる可変フォーカスレンズの動作方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、提供される可変フォーカスレンズは、
円筒形壁及び軸を有する実質的に円筒形の流動体チャンバーであって、第１流動体（Ａ）と、混和性を有さず、メニスカスで接し異なる屈折率を有し、軸方向に配置された第２流動体（Ｂ）とを含む流動体チャンバー、
上記円筒形壁の内部に配置された流動体接触層、
上記流動体接触層により第１流動体と第２流動体から分離された第１電極、及び
第２流動体に作用する第２電極、
を有し、
上記の流動体接触層は、第２流動体により湿潤性を与えられており、上記のメニスカスの形状は、第１電極と第２電極との間の電圧に依存して変化するように、第１電極と第２電極との間に電圧を適用すると変化し、
第２流動体による流動体接触層の湿潤性は、第１電極と第２電極との間に電圧が適用されない場合、メニスカスと接触層との交差点の両側が実質的に同一である、
ことを特徴としている。
【０００８】
上記の交差点の両側における流動体接触層の同一の湿潤性により、メニスカスの大幅な移動が可能となり、結果として、メニスカスの曲率がより多く変化する。これは、凹面のメニスカスが凸面となり、逆も起こることを可能としている。
【０００９】
好適実施例において、レンズは、凹面のメニスカスの形状を形成するように配置され、この形状は、第１電極と第２電極との間で適用される電圧の度合いが増加するにつれ、より凹面ではなくなる。流動体接触層が実質的に円筒形であることに関して、第１流動体が流動体接触表面を湿潤する傾向は、凹面のメニスカス形状を生成するのに使用されてもよく、さらに、比較的低い電圧は、レンズの出力を変化すべくメニスカスの形状を変化させるのに使用されてもよい。これにより、レンズ出力の所望の範囲が、過剰な電圧を適用することなく生成されてもよい。
【００１０】
流動体接触層の実質的に円筒形の内部表面を使用し、且つ、凹面のメニスカスの形状を生成すべくレンズを配置することにより、レンズのレンズ出力の範囲は、過剰の電圧を適用することなく向上されてもよい。十分高出力の電圧において、上記のメニスカスの形状が凸状になってもよい。過剰な電圧の適用により、流動体接触層の荷電を導いてもよく、これは、この層の変形を生じさせることが見出されており、レンズの有用な寿命を有意に減少させてしまう。
【００１１】
流動体接触層に関するの実質的に円筒形の内部表面は、複雑な工程技術の必要なく製造される。特に、かかる内部表面の形状は、円筒形電極のディップコーティングにて製造されてもよく、信頼性が高く安価な工程である。流動体接触層は、レンズの調節可能な範囲に渡って、メニスカスの信頼性ある屈折挙動を提供するように、好ましく均一な厚みに成形される。再び述べるが、かかる均一な流動体接触層は、円筒形電極要素のディップコーティングにより、容易に製造されてもよい。
【００１２】
本発明の第２の面は、円筒形壁を有する実質的に円筒形の流動体チャンバーを有する可変フォーカスレンズの動作方法に関し、上記の流動体チャンバーは、第１流動体（Ａ）と軸方向に配置された第２流動体（Ｂ）とを含み、この流動体は、混和性を有さず、メニスカスにて接し、且つ、異なる屈折率を有しており、上記の円筒形壁の内部上に配置された流動体接触層、この流動体接触層により上記の第１流動体及び第２流動体から分離された第１電極並びに第２電極上で作動する第２電極を有し、第２流動体による上記の流動体接触層の湿潤性は、第１電極と第２電極との間に電圧が適用されない場合、上記のメニスカスと接触層との交差点の両側にてほぼ同一であり、第２流動体による流動体接触層の湿潤性は、第１電極と第２電極との間で電圧を適用すると変化し、上記メニスカスの形状を変化するように、上記の電圧を制御することを有している。
【００１３】
本発明のさらなる特徴及び利点は、本発明の好適実施例に関する以下の記載により明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１４】
上記の交差点の両側における流動体接触層の同一の湿潤性により、メニスカスの大幅な移動が可能となり、結果として、メニスカスの曲率がより多く変化する。これは、凹面のメニスカスが凸面となり、逆も起こることを可能としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１乃至図３は、可変フォーカスレンズを示しており、キャピラリーチューブを形成する円筒形の第１電極２を有しており、二つの流動体を含有する流動チャンバー５を形成するように、透過性フロント要素４及び透過性バック要素６にてシールされている。第１電極２は、チューブの内部壁上に適用された導電性コーティングであってもよい。
【００１６】
この実施例において、この２つの流動体は、混和性を有さない二つの液体で、以下、オイルと略す、シリコンオイルやアルカンなどの絶縁性第１液体Ａ及び塩溶液を含む水などの導電性第２液体Ｂで構成されている。この２つの液体は、レンズの機能が配向性に依存しないように、つまり、この２つの液体間の重力効果に依存することなく、同一の密度を有するように好ましく配置される。これは、上記の塩溶液に適合するこれらの密度を増加すべく、分子成分を追加することにより改質されてもよい、例えばアルカンやシリコンオイルなどの第１液体成分の適切な選択により達成されてもよい。
【００１７】
使用されるオイルの選択に依存して、オイルの屈折率は、１．２５〜１．６０で変化してもよい。同様に、添加する塩の量に依存して、上記の塩溶液は、１．３３〜１．４８でその屈折率が変化してもよい。この実施例におけるこれらの流動体は、第１流動体Ａが第２流動体Ｂの屈折率よりも高くなるように選択される。
【００１８】
第１電極２は、１〜２０ｍｍの典型的な内径の円筒である。第１電極２は、金属材料で形成され、例えば、パリレンなどで形成される絶縁層８によりコートされる。絶縁層は、５０ｎｍ〜１００μｍの厚みを有し、典型的には、１μｍ〜１０μｍである。絶縁層は、流動体接触層１０にてコートされ、これは、流動体チャンバーの円筒形壁にて、メニスカスの接触角のヒステリシス（ｈｙｓｔｅｒｉｓｉｓ）を減少している。流動体接触層は、ＤｕＰｏｎｔ（登録商標）により製造されたテフロン（登録商標）ＡＦ１６００などのアモルファス性フッ化炭素にて好ましく形成される。流動体接触層１０は、５ｎｍ〜５０μｍの厚みを有している。ＡＦ１６００コーティングは、第１電極２の連続的なディップコーティングにより製造されてもよく、電極の円筒形側面が円筒形電極に実質的に平行であるので、実質的に均一な厚みの均一な材料層を形成する；ディップコーティングは、その軸方向に電極をディッピング溶液に出し入れしつつ、電極を浸漬することにより実行される。パリレンコーティングは、化学蒸着を用いて適用されてもよい。第２流動体による流動体接触層の湿潤性は、第１電極と第２電極との間に電圧を適用しない場合、メニスカス１４と流動体接触層１０との交差点の両側において実質的に同一である。
【００１９】
輪状の第２電極１２は、流動体チャンバーの一端に配置されており、この場合、バック要素に近接している。第２電極１２は、電極が第２流動体Ｂに作用するように流動体チャンバーの少なくとも一部に配置されている。
【００２０】
２つの流動体Ａ及びＢは、メニスカス１４により分離された２つの流動体ボディーに分離するように、混和性を有してない。第１電極と第２電極との間に電圧が適用されない場合、流動体接触層は、第２流動体Ｂに対するよりも第１流動体Ａに対してより高い湿潤性を有する。電気的な湿潤性（ｅｌｅｃｔｒｏｗｅｔｔｉｎｇ）に起因して、第２流動体Ｂによる湿潤性は、第１電極と第２電極との間の電圧の適用により変化し、３つの位相ライン（流動体接触層１０と、第１流動体Ａと、第２流動体Ｂとの間の接触ライン）におけるメニスカスの接触角を変化させる傾向にある。
【００２１】
ここで、図１を参照すると、例えば、０〜２０Ｖの低い電圧Ｖ１を電極間に適用すると、メニスカスは、第１の凹面メニスカス形状を選択する。この構造において、メニスカスと流動体接触層１０との間の初期的な接触角θ１は、第２流動体Ｂにおいて測定すると、例えば、約１４０°である。第２流動体Ｂよりも高い第１流動体Ａの屈折率に起因して、メニスカスにより形成されたレンズ、ここでメニスカスレンズと呼ぶが、は、この構成において比較的高い負の出力を有する。
【００２２】
メニスカス形状の凹面の度合いを減少すべく、第１電極と第２電極との間により高い電圧を適用する。ここで図２を参照すると、絶縁層の厚みに依存して、例えば２０〜１５０Ｖの中間電圧Ｖ２を電極間に適用すると、メニスカスは、図１のメニスカスと比較して増大した曲率半径を有する第２の凹面メニスカスの形状を選択する。この構成において、第１流動体Ａと流動体接触層１０との間の中間的な接触角θ２は、例えば、約１００°である。第２流動体Ｂよりも大きい第１流動体Ａの屈折率に起因して、この構成におけるメニスカスレンズは、比較的低い負の出力を有する。
【００２３】
凸状のメニスカス形状を生成するため、さらに高い電圧を、第１電極と第２電極との間に適用する。ここで図３を参照すると、相対的に高い１５０〜２００Ｖの電圧Ｖ３を電極間に適用すると、メニスカスは、凸状のメニスカス形状を選択する。この工程において、第１流動体Ａと流動体接触層１０との間の最大の接触角θ３は、例えば、約６０°である。第２流動体Ｂよりも高い第１流動体Ａの屈折率に起因して、この構成におけるメニスカスレンズは、正の出力を有する。
【００２４】
図３の構成を達成することは、比較的高い出力を用いて可能であるが、実用的な実施例においては、上述のレンズを含む装置は、上述の低い出力及び中間出力のみを使用するように適用されることが好ましく、つまり、適用される電極は、絶縁層における電界強度が２０Ｖ／μｍ以下となるように制限されることが好ましく、過剰な電圧は、流動体接触層の荷電を惹き起こし、従って、流動体接触層の変形を惹き起こすので使用されない。
【００２５】
さらに記すると、初期的に低い電圧の構成は、それら表面張力に依存した液体Ａ及びＢの選択に依存して変化する。より高い表面張力を有するオイルを選択することにより、及び／又は表面張力を減少させるエチレングリコールなどの成分を上記の塩溶液に添加することにより、初期的な接触角は、減少され；この場合、レンズは、図２に示したレンズに対応した低い光学的出力の構成を選択してもよく、図３に示したレンズに対応した中間の出力の構成を選択してもよい。種々の場合、上述の低い出力の構成は、メニスカスが凹面であるように残存しており、相対的には幅広いレンズの出力は、過剰な電圧を用いることなく生成されてもよい。
【００２６】
上述の例において、第１流動体Ａは、第２流動体Ｂよりも高い屈折率を有しているが、第１流動体Ａは、第２流動体Ｂよりも低い屈折率を有していてもよい。例えば、第１流動体Ａは、（過）フッ化オイルであってもよく、これは、水よりも低い屈折率を有している。この場合、アモルファス状のフッ化ポリマーは、好ましく使用されない。なぜなら、フッ化オイルに溶解する可能性があるからである。代替的な流動体接触層は、例えば、パラフィンコーティングである。
【００２７】
図４は、可変フォーカス画像キャプチャー装置を示しており、本発明の実施例に従ったレンズを有している。図１乃至３に関連して述べた同様の要素は、１００ずつ増加した同様の参照番号により設けられており、これら同様の要素の上記の記述は、ここに適用されるべく採用されている。
【００２８】
この装置は、複合の可変フォーカスレンズを有しており、円筒形第１電極１０２、強固なフロントレンズ１０４及び強固なリアレンズ１０６を有している。２つのレンズにより包含されたスペース及び第１電極は、円筒形の流動体チャンバー１０５を形成している。この流動体チャンバーは、第１流動体Ａ及び第２流動体Ｂを保持している。この２つの流動体は、メニスカス１１４に沿って接している。このメニスカスは、上述の可変出力のメニスカスレンズを形成しており、第１電極１０２と第２電極１１２との間に適用される電圧に依存する。代替的な実施例において、この２つの流動体Ａ及びＢは、位置を変更している。
【００２９】
フロントレンズ１０４は、ポリカーボネートや環状オレフィン共重合体などの高い屈折性のプラスティック製凹面−凸面レンズであって、正の出力を有している。フロントレンズの表面の少なくとも一つは、所望の初期的なフォーカス特性を提供するように、非球面である。リアレンズ１０６は、ＣＯＣ（環状オレフィン共重合体）などの低い分散性のプラスティックで形成されており、フィールド・フラットナーとして作用する非球面レンズ表面を含んでいる。リアレンズ要素のその他の表面は、フラット、球状又は非球状であってもよい。第２電極１１２は、リアレンズ要素１０６の屈折表面の端部に配置された輪状の電極である。
【００３０】
グレアストップ１１６及びアパチャーストップ１１８は、このレンズの前面に加えられる。ＣＭＯＳセンサーアレイなどの第２電極１１２は、レンズの背面のセンサー平面に配置されている。
【００３１】
電子コントロール回路１２２は、無限大から１０ｃｍの物体範囲を提供するように、画像信号のフォーカスコントロール処理に由来するフォーカスコントロール信号に従って、メニスカスレンズを駆動する。このコントロール回路は、無限大が達成されるフォーカシングにおける低い電圧レベルと、より近接した物体がフォーカスされる際のより高い電圧レベルとの間の適用される電圧を制御する。無限大をフォーカスする際、約１４０°の接触角を有する凹面メニスカスが生成され、一方、１０ｃｍをフォーカスする際には、約１００°の接触角を有する凹面メニスカスが生成される。
【００３２】
導電性の第２流動体、絶縁層及び第２電極は、電気キャパシターを形成し、このキャパシタンスは、メニスカスの位置に依存する。キャパシタンスは、常套的なキャパシタンス計を用いて測定されてもよい。メニスカスレンズの光学的強度は、測定されたキャパシタンス値から同定されてもよい。
【００３３】
このレンズは、低く、ゼロではない電圧が、（投射線に平行な）無限大における物体上のレンズをフォーカスすべく適用されるように、妥当な製造許容性の範囲内における無限大にフォーカスすることを可能とすべく、配置される；他方、レンズがゼロの電圧が適用される際、発生する無限大におけるフォーカスするように配置される場合、より限定的な製造許容範囲が適用されるべきである。
【００３４】
フロントレンズ要素１０４は、シールされたユニットを形成するように、内部表面上に第１電極１０２を保持し、リアレンズ１０６を閉鎖されたチューブを伴った単一のボディーとして好ましく形成される。この第２レンズ要素１０６は、第２レンズ要素１０６は、図４に示したレンズの関係で延長されてもよく、レンズ要素１０６のフラットな後部表面は、レンズの寸法を減少させるべく、ピクセル化画像センサー１２０がレンズの下部に配置されるように、好ましくは４５°にて、角度付けされたミラー表面により置換されてもよい。
【００３５】
流動体チャンバー１０５は、流動体の熱膨張に起因した容量変化を収納すべく膨張チャンバーを設けられてもよい。この膨張チャンバーは、流動体チャンバーの壁の一つにおいて柔軟性メンブレンであってもよい。
【００３６】
フロントレンズ１０４及びリアレンズ１０６の内部表面は、レンズが第１流動体Ａ及び第２流動体Ｂにて製造された材料の非適合性を阻止すべく、防護層でコートされてもよい。この防護層は、屈折しない特性を有していてもよい。
【００３７】
図５は、光学走査装置に由来する要素を示しており、本発明のレンズを有している。この装置は、例えば、二重層ビデオレコーディング（ＤＶＲ）ディスク（例えば、Ｋ．Ｓｃｈｅｐ、Ｂ．Ｓｔｅｋ、Ｒ．ｖａｎ  Ｗｏｕｄｅｎｂｅｒｇ、Ｍ．Ｂｌｕｍ、Ｓ．Ｋｏｂａｙａｓｈｉ、Ｔ．Ｎａｒａｈａｒａ、Ｔ．Ｙａｍａｇａｍｉ、Ｈ．Ｏｇａｗａ“Ｆｏｒｍａｔ  ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  ２２．５ＧＢ  ＤＶＲ  ｄｉｓｃ”、Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｄｉｇｅｓｔ、ＩＳＯＭ２０００、千歳、日本、２０００年９月５〜８日開催、を参照）などの、光学ディスク２０６に由来する記録及び／又は再生用である。この装置は、例えば、開口数０．８５の複合の体物レンズを有しており、強固なフロントレンズ２０２及び強固なリアレンズ２０４であって、例えば上述の国際特許出願番号ＷＯ０１／７３７７５号パンフレットで述べたようなものであって、例えば、４０５ｎｍの波長で、実質的に平行な線で構成される投射するコリメートされたビームを走査される情報層の平面におけるスポット２０８にフォーカスするためのものである。
【００３８】
二重層ＤＶＲディスクにおいて、この２つの情報層は、０．１ｍｍ及び０．０８ｍｍの深さである；従って、典型的に０．０２ｍｍにて分離されている。一つの層から他の層へと再フォーカスする場合、情報層の深さに起因して、補完される必要のある、望ましくない球状の波面収差の２００ｍλが発生する。これを達成する一つの方法は、相対的に高価な装置におけるコリメーターレンズを移動する機械的なアクチュエーターを使用して、投射ビームのバージェンス（ｖｅｒｇｅｎｃｅ）を変更することである。他の手法は、これも比較的効果な方法であるが、スイッチ可能な液晶セルを使用することである。
【００３９】
この実施例において、図１乃至図３の関連で述べたのと同様のスイッチ可能可変フォーカスレンズ２００が使用される。この実施例において、ポリジメチル（８〜１２％）−フェニルメチルシロキサン共重合体を上述のオイルとして選択し、上述の塩水溶液として、導電性液体を選択する。これらそれぞれの液体は、レンズ２００が平面のメニスカスにて配置される場合、約１ｍｍの厚みを有している。
【００４０】
この装置は、現在走査される情報層に依存して、レンズ２００の電極に２つの選択された電圧の一つを適用するための電子コントロール回路２２２を有している。一つの構成において、０．０８ｍｍの深さの情報層の走査中、Ｒ＝２１．２６ｍｍのメニスカスの曲率半径を生成すべく、比較的低い選択された電圧が適用される。他の構成では、０．１ｍｍの深さの情報層の走査中、平面のメニスカス曲率を生成すべく比較的高い選択された電圧が適用される。結果として、波面収差の平方根平均値（ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ  ｖａｌｕｅ）は、２００ｍλから１８ｍλへと軽減されてもよい。ここに記するが、同様の効果は、メニスカス曲率の異なる組み合わせを用いて達成されてもよい。なぜなら、レンズ出力の変化のみが必要であるからである；さらに、レンズ出力の差異は、より似通った２つの液体の屈折率を作り出すことにより、メニスカスのより大きな移動にて達成されてもよい。
【００４１】
記するが、上述の実施例と関連して、上述の電極は、それ自体、好ましく円筒形であるが、その他、若干円錐形である完全な円筒形から異なる変形した形状も可能である。しかしながら、この円筒形は、いわゆる、流動体接触層が線形の切断面を有するところで実質的に円筒形に好ましく保つべきであり、つまり、この層は、円筒形の軸が断面に横たわっている場所で、円筒形の断面において直線のラインを形成する。この線形の断面は、電極の軸に対して平行であるべきであり、少なくとも１０°以内、より好ましくは、少なくとも１°以内である。円筒形電極は、上記の軸に０．１°以内で平行な断面を有する、常套的で安価なチュービングを用いて製造されてもよく、スムーズな内部表面には、種々の層を堆積されてもよい。流動体接触層は、それ自体、完全に線形でなくてもよい；しかしながら、種々の非線形の形状は、電極の軸範囲の１／１０以下の円周範囲の差異を起こすように、より好ましくは１／２０以下となるように、好ましく制限される。
【００４２】
上述の実施例は、本発明の例示的な例として理解されるべきである。本発明のさらなる実施例を包含し、例えば、第１流動体は、絶縁性液体ではなく蒸気で構成されていてもよい。第２流動体は、第１流動体より小さな表面張力を有する流動体であってもよい。その場合、低く適用される電圧におけるメニスカスの形状は、凸状となるであろう。
【００４３】
理解されるべきことは、一つの実施例に関連して述べた種々の特徴もまた、他の実施例に使用されてもよい、ということである。
【００４４】
さらに、上述されていない等価物及び改変もまた、添付した請求項に記載された本発明の範囲から逸脱することなく使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例に従った調節可能レンズの概略的な断面図を示している。
【図２】本発明の実施例に従った調節可能レンズの概略的な断面図を示している。
【図３】本発明の実施例に従った調節可能レンズの概略的な断面図を示している。
【図４】本発明の実施例に従った画像キャプチャー装置の概略的な断面図を示している。
【図５】本発明の実施例に従った光学走査装置の概略的な断面図を示している。
【図１】
2005518052.tif 000003
【図２】
2005518052.tif 000004
【図３】
2005518052.tif 000005
【図４】
2005518052.tif 000006
【図５】
2005518052.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月10日(2004.11.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形壁を有する実質的に円筒形の流動チャンバーであって、該流動体チャンバーは、第１流動体と軸方向に配置された第２流動体とを有し、該第１流動体と該第２流動体とは混和性せず、且つ、メニスカスで接し、且つ、異なる屈折率を有する、実質的に円筒形の流動チャンバー、
前記円筒形壁の内部上に配置された流動体接触層、
前記流動体接触層により、前記第１流動体及び第２流動体から分離された第１電極、並びに
前記第２流動体に作用する第２電極、
を有し、
前記流動体接触層は、前記メニスカスの形状が前記第１電極と前記第２電極との間の電圧に依存して変化するように、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧を適用して変化する第２流動体による湿潤性を有し、且つ
前記第２流動体による前記流動体接触層の前記湿潤性は、前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が適用されない場合、前記メニスカスと前記接触層との交差点の両側において実質的に同一となっている、
ことを特徴とする可変フォーカスレンズ。
【請求項２】
前記流動体接触層の内部表面は、線形断面を有しており、該線形断面は、前記表面の前記の実質的に円筒形の形状の軸に対して１０°以内で平行であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
【請求項３】
前記第１流動体は、絶縁性液体を有し、且つ
前記第２流動体は、導電性液体を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
【請求項４】
前記第１流動体は、蒸気を有し、且つ
前記第２流動体は、導電性液体を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のレンズ。
【請求項５】
前記第２流動体から見た場合、凹面のメニスカス形状を生成するように配置され、
該形状は、前記第１電極と前記第２電極との間に適用される電圧の度合いの増加に伴い凹面の度合いが減少する、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項６】
前記流動体接触層は、均一の厚みの実質的に均一層であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項７】
前記第１電極は、実質的に円筒形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項８】
前記第１流動体は、前記第２流動体よりも大きな屈折率を有し、
前記メニスカスが前記第１流動体に関連して凹面となる場合に正のレンズ出力を有するように、正のレンズ出力を与える少なくとも一つの固定レンズ要素を有する複合レンズである、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項９】
フロントレンズ及びリアレンズの内部表面は、防護層でコートされていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のレンズ。
【請求項１０】
前記防護層は、抗反射特性を有することを特徴とする請求項９に記載のレンズ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のレンズを有する光学装置であって、
フォーカス平面を規定する手段を有しており、
平行なレイで構成している放射が入力され且つ前記第１電極と前記第２電極との間に電圧が適用されない場合、前記放射が、前記フォーカス表面上にフォーカスされる、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
前記請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のレンズを有する画像キャプチャー装置。
【請求項１３】
前記請求項１乃至１２のいずれか一項に記載のレンズを有する、光学記録キャリアを走査する光学走査装置。
【請求項１４】
前記レンズは、走査される光学記録キャリアにおける異なる情報層の深さを走査する間、上昇する球面収差を修正すべく配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の光学走査装置。
【請求項１５】
円筒形壁を有する実質的に円筒形の流動チャンバーであって、該流動体チャンバーは、第１流動体と軸方向に配置された第２流動体とを有し、該第１流動体と該第２流動体とは混和せず、且つ、メニスカスで接し、且つ、異なる屈折率を有する、実質的に円筒形の流動チャンバー、
前記円筒形壁の内部上に配置された流動体接触層、
前記流動体接触層により、前記第１流動体及び第２流動体から分離された第１電極、並びに
前記第２流動体に作用する第２電極、
を有する可変フォーカスレンズの動作方法であって、
前記第２流動体による前記流動体接触層の湿潤性は、前記第１電極と前記第２電極との間の電圧が適用されない場合、前記メニスカスと前記接触層との交差点の両側において実質的に同一であり、且つ
前記第２流動体による前記流動体接触層の前記湿潤性は、前記第１電極と前記第２電極との間の電圧の適用にて変化し、
前記メニスカスの形状を変化するように前記電圧を制御することを有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記第２流動体から見た場合、凹面のメニスカス形状を生成するように前記電圧を変化させることを有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２流動体から見た場合、凹面のメニスカス形状を生成するように前記電圧を変化することをさらに有する前記請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記メニスカスは、前記流動体接触層に対して１００°以上１４０°以下の接触角を有することを特徴とする請求項１７に記載の方法。

【国際調査報告】
2005518052.tif 000008
2005518052.tif 000009
2005518052.tif 000010