(57)【要約】【課題】  本発明は、液体レンズを搭載した装置の省スペース化と焦点調節精度の確保とを両立させることを目的とする。【解決手段】  本願発明の液体レンズは、光を透過する透明部を有する保護部材で覆われた少なくとも二相の液体を有する液体レンズであって、前記少なくとも二相の液体を前記保護部材内で分離する弾性膜と、前記保護部材と前記弾性膜とを結合する結合部と、前記保護部材内で、前記結合部を移動させる移動手段とを有することを特徴とする。【選択図】  図１
2011128492.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を透過する透明部を有する保護部材で覆われた少なくとも二相の液体を有する液体レンズであって、
前記少なくとも二相の液体を前記保護部材内で分離する弾性膜と、
前記保護部材と前記弾性膜とを結合する結合部と、
前記保護部材内で、前記結合部を移動させる移動手段とを有することを特徴とする液体レンズ。
【請求項２】
前記結合部は、撥水性を有する部材を有することを特徴とする請求項１に記載の液体レンズ。
【請求項３】
前記保護部材と前記結合部とは螺子部で嵌合され、
前記保護部材に対して摺動可能であり、前記螺子部の隙間を覆う封止部材を有することを特徴とする請求項１に記載の液体レンズ。
【請求項４】
前記弾性膜は、互いに外径が異なる複数の弾性部材から構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の液体レンズ。
【請求項５】
前記弾性部材の外径の異なりに応じて、前記保護部材の内径の形状が異なることを特徴とする請求項４に記載の液体レンズ。
【請求項６】
前記透明部は、前記液体レンズに対する光の入射方向に対して、垂直な面を形成していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体レンズ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点を可変とするための液体を有する液体レンズに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯型端末機器などに搭載されるカメラの画素数などの高性能化は著しく、カメラの高性能化に伴い、精度の良い光学ズーム機能も求められている。一般的な光学ズームでは、カメラ内の撮像素子（ＣＣＤ）とレンズ間の焦点距離を変化させる必要があり、レンズを機械的に動かすことにより焦点距離を変化させている。そのため、一般的な光学ズームを搭載した場合、レンズが動くためのスペースが必要である。しかしながら、携帯用端末機におけるカメラは小型化、薄型化を要求されており、光学ズーム機能を搭載した場合においても、レンズを移動させるスペースによって機器が大型化することは避けるべきである。
【０００３】
省スペース化を達成するための手段として、特許文献１には、レンズを移動させるためのスペースが不要な液体レンズが開示されている。特許文献１では、弾性透明膜で仕切られた２相の液体でレンズを構成し、２相の液体それぞれの液量を外部接続されたポンプで調節することにより弾性透明膜の形状を変化させ、レンズ焦点を調整している。液体レンズは、液量の調節により液体レンズ自体の形状が変化し、レンズ焦点が変化するため、レンズを移動させるためのスペースが不要となる。
【０００４】
また、液体レンズの他の形態として、特許文献２には、弾性透明膜で覆われた１相の液体でレンズを構成し、アクチュエータで弾性皮膜の形状を変化させることにより、レンズ焦点を変化させることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０１−３０２３０１号公報
【特許文献２】特開２０００−２４９８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されて液体レンズでは、レンズを移動させるためのスペースは不要であるが、液量を調節するためのポンプおよび液貯蔵のためのタンクが必要となる。よって、液体レンズを搭載する装置全体の省スペース化が困難になる。また、特許文献２に開示されている液体レンズでは、ポンプとタンクとは不要であるが、弾性皮膜が外部に露出しているため、重力や外部衝撃などの外因により弾性皮膜が撓み、焦点調節の精度を十分に確保できない場合がある。
【０００７】
本願発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、液体レンズを搭載した装置の省スペース化と焦点調節精度の確保とを両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本願発明の液体レンズは、光を透過する透明部を有する保護部材で覆われた少なくとも二相の液体を有する液体レンズであって、前記少なくとも二相の液体を前記保護部材内で分離する弾性膜と、前記保護部材と前記弾性膜とを結合する結合部と、前記保護部材内で、前記結合部を移動させる移動手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、液体レンズを搭載した装置の省スペース化と焦点調節精度の確保とを両立させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第一の実施形態における液体レンズの断面図である。
【図２】図１に示した液体レンズのＡ部の詳細断面図である。
【図３】第一の実施形態における液体レンズの一部の構成を変更した液体レンズの断面図である。
【図４】第一の実施形態における液体レンズの一部の構成を変更した液体レンズの断面図である。
【図５】第一の実施形態における液体レンズの動作を示す説明図である。
【図６】第一の実施形態における液体レンズの動作を示す説明図である。
【図７】第一の実施形態の弾性部材に関する説明図である。
【図８】第一の実施形態における液体レンズの弾性部材の端部を中心部に対して厚くした様子を表した弾性部材の断面図である。
【図９】撥水性を示す説明図である。
【図１０】撥水性の効果を説明する説明図である。
【図１１】第一の実施形態における液体レンズの効果を説明する説明図である。
【図１２】第二の実施形態における液体レンズの断面図である。
【図１３】第二の実施形態における液体レンズの動作を説明する説明図である。
【図１４】第二の実施形態における液体レンズの別形態を表した液体レンズの断面図である。
【図１５】第三の実施形態における液体レンズの断面図である。
【図１６】第三の実施形態における結合部の取付けを示す説明図である。
【図１７】第三の実施形態における液体レンズの動作を示す説明図である。
【図１８】第三の実施形態における液体レンズの封止部材の平面図及び側面図である。
【図１９】図１５に示した液体レンズのＢ部の詳細断面図である。
【図２０】第三の実施形態における液体レンズの別の形態を示す説明図である。
【図２１】第三の実施形態における液体レンズの別形態の封止部材の平面図及び側面図である。
【図２２】第三の実施形態における液体レンズの別形態を表した液体レンズの断面図である。
【図２３】第三の実施形態の効果を説明する説明図である。
【図２４】第三の実施形態の効果を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第一の実施形態）
図１は、２液を用いた二相の液体レンズの断面図である。透明部１０２、１０３は液体のレンズに対する光の入射方向に対して垂直な面を形成し、光を透過する部材で形成されている。液体レンズの両端部には、透明部１０２、１０３を有する円筒状の保護部材１０１に結合部１０７が保護部材１０１の内壁に沿って摺動可能に取り付けられている。結合部１０７には透明な弾性部材１０６が一体的に取り付けられている。弾性部材１０６は、形状可変な弾性膜である。結合部１０７によって仕切られた２つの空間には、夫々液体１０４、１０５が密封されている。
【００１２】
図２は、図１に示した液体レンズのＡ部の詳細断面図である。保護部材１０１と結合部１０７の摺動部には撥水性部材１０８が設けられ、撥水性部材１０８の間を塞ぐように、結合部１０７上にＯリング１０９が設けられている。また、結合部１０７の内部には磁性部１１０が一体的に設けられている。保護部材１０１の外部に設けられた磁性部１１１を保護部材１０１の外周に沿って保護部材１０１の長手方向に移動させることで、磁性部１１０の位置を、従って結合部１０７の位置を変えることができる。
【００１３】
図３は、保護部材１０１の両端部に設けられた透明部１１２、１１３が、保護部材１０１とは別部材で構成された様子を表した液体レンズの断面図である。透明部１１２、１１３は、穴部を有する蓋部材１２７、１２８により押圧されている。蓋部材１２７、１２８はネジ１２９、１３０により、保護部材１０１に固定されている。保護部材１０１と透明部１１２、１１３との隙間から、液体１０４、１０５が漏れるのを防ぐため、保護部材１０１と透明部１１２、１１３との間にＯリング１３１、１３２が設けられている。
【００１４】
図４は、保護部材１０１の両端部に設けられた透明部１１４、１１５が、光学素子で構成された様子を表した液体レンズの断面図である。透明部１１４、１１５は、適用される光学素子の種類を限定するものではなく、レンズやプリズム、液晶素子などを用いても良い。尚、透明部１０２、１０３、１１２、１１３、１１４、１１５、及び、透明な弾性部材１０６は、可視光を透過する性質を有する部材だけでなく、不可視光や特定の波長の光を透過する性質を有する部材でも良い。
【００１５】
図５は、結合部１０７を保護部材１０１に対して保護部材１０１の右長手方向１１６に摺動させた後の様子を表した液体レンズの断面図である。磁性部１１１を保護部材１０１の右長手方向１１６へ移動させることで磁性部１１０が、従って結合部１０７が保護部材１０１の内壁に沿って摺動し、結合部１０７に一体的に取り付けられた弾性部材１０６も結合部１０７に連れて移動する。弾性部材１０６が移動すると、弾性部材１０６は液体１０５から圧力を受けるため、弾性部材１０６の面形状は図に示す如く曲面形状となる。
【００１６】
図６は、弾性部材１０６が移動した際における弾性部材１０６の面形状の変化を説明するための液体レンズの断面図である。非圧縮性の液体を用いた場合、弾性部材１０６が移動する前後で液体１０４、１０５の体積は一定であるため、弾性部材１０６の面形状は、液体１０４及び１０５の体積が一定になるように変化する。簡単のため、弾性部材１０６の厚さを無視できる厚さとすると、面１１７を保護部材１０１の中心線の周りに回転させてできる立体の体積と、面１１８を保護部材の中心線周りに回転させてできる立体の体積が等しくなる。上述した如く、弾性部材１０６の面形状は弾性部材１０６が移動した距離により一義的に決まるので、弾性部材１０６の位置を制御することにより、弾性部材１０６を所望の面形状に制御することが可能となる。
【００１７】
図７（ａ）は、弾性部材１０６の弾性率が場所により異なる場合、特に、端部１１９の弾性率を中心部１２０の弾性率よりも高くした様子を表した弾性部材１０６と結合部１０７の断面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示した弾性部材１０６が図６に示したように保護部材１０１の右長手方向１１６に移動することで液体１０５から圧力を受け、弾性部材１０６の面形状が変化した様子を表した弾性部材１０６と結合部１０７の断面図である。端部１１９付近の弾性率を高くすることで端部１１９付近の強度が向上し、図７（ｂ）に示すように、応力集中が起こり易い弾性部材１０６と結合部１０７との連結部分において、曲げ変形量が低減し弾性部材１０６の耐久性を高めることが可能となる。図８は、弾性部材１０６の端部１２１を中心部１２２に対して厚くした様子を表した弾性部材１０６の断面図である。端部１２１を厚くすることで、図７（ａ）のように端部１１９の弾性率を高くした場合と同様の効果を得ることが可能となる。また、弾性部材１０６全体に厚さ分布を与えることで、弾性部材１０６が移動した際に弾性部材１０６の面形状が変化するパターンを変えることも可能である。
【００１８】
ここで、本実施形態に用いる弾性部材は透過特性を有する部材であり、透過特性とは光学的に影響を与えない特性、例えば、光学的に十分な薄さ、均一伸縮性、屈折率等方性など、を意味する。本発明に適用される弾性部材の具体例として、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）や、ＴＡＣ（Ｔｒｉａｃｅｔｙｌｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）などが挙げられる。また、弾性部材として、透過率の低いもの、例えば、ＮＤフィルタの特性を兼ねたものでも良い。
【００１９】
本実施形態に適用される液体は、高い透過率を有する液体や無色透明な液体に限らず、求められる光学特性に応じて、透過率の低い液体や、狭範囲の波長の光や特定の波長の光のみを透過させる液体でも良い。密度が略同一な液体を本実施形態に適用すると、液体の重力による弾性部材の撓みを低減することが可能となる。更に、弾性部材で仕切られた２つの液体の密度と弾性部材の密度とが、略同一なものを本実施形態に適用すると、液体の重力による弾性部材の撓みに加え、弾性部材の重力による弾性部材の撓みを低減することが可能となる。また、本実施形態において、液体は弾性部材により仕切られるので、液体同士が混合し易い液体を本実施形態に用いることも可能である。尚、曲率可変範囲を低減させないために、非圧縮性の液体を用いることが望ましい。本実施形態に適用される液体の具体例として、純水やシリコンオイルなどが挙げられる。
【００２０】
図９（ａ）、図９（ｂ）は夫々、低い撥水性を有する部材１３３上、高い撥水性を有する部材１３４上における水滴１３５、１３６の界面形状を表した断面図である。図９（ａ）に示すように、低い撥水性を有する部材１３３上では水滴１３５の接触角θ１は鋭角となり、界面形状は水滴１３５の表面張力により図のような形状を成す。また、図９（ｂ）に示すように、高い撥水性を有する部材１３４上では水滴１３６の接触角θ２は鈍角となり、界面形状は水滴１３６の表面張力により図のような形状を成す。
【００２１】
図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、保護部材１０１と結合部１０７の摺動部に設けた撥水性部材の効果を説明するための液体レンズの部分詳細断面図である。尚、本実施形態においては、撥水性を水による濡れ難さだけでなく液体全般の濡れ難さとして扱っている。例えば、油による濡れ難さである撥油性も、撥水性に含めて考えている。図１０（ａ）は、低い撥水性を有する部材１２５上における、液体１０４の界面の様子を表した図である。摺動部が低い撥水性を有すると、保護部材１０１上及び結合部１０７上の撥水部１２５に対する液体１０４の接触角θ３が鋭角となるため、液体１０４の界面は図１０（ａ）に示すような形状を成し、液体１０４が摺動部の隙間に入り込み易い。図１０（ｂ）は、高い撥水性を有する部材１２６上における、液体１０４の界面の様子を表した図である。摺動部が高い撥水性を有すると、保護部材１０１上及び結合部１０７上の撥水部１２６に対する液体１０４の接触角θ４は鈍角となるため、液体１０４の界面は図１０（ｂ）に示すような形状を成し、液体１０４が摺動部の隙間に入り込み難い。上記の説明より、摺動部に高い撥水性を有する部材１２６を設けることで、摺動部の隙間を通して液体１０４、１０５が互いの液体中に入り込み、光学性能が低下するのを防ぐことが可能となる。撥水性部材を摺動部に設ける方法としては、コーティングなどにより摺動部に撥水性を付与する方法、撥水性を有する部材を別部品として摺動部に取り付ける方法、撥水性を有する保護部材や弾性部材を用いる方法などが挙げられる。液体１０４及び１０５に純水及びシリコンオイルを用いた場合、本発明に適用される撥水性部材の具体例として、ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）を摺動部にコーティングすることなどが挙げられる。
【００２２】
以上説明した如く、本実施形態の液体レンズのように液量が一定の液体レンズでは、液量を調整することにより弾性部材の面形状を可変制御する液体レンズに対し、液量を調整するための液体や液量を調整するための機構が不要となるので小型化が可能となる。図１１は、弾性部材１０６が摺動しない液体レンズ１２３と、本実施形態のように弾性部材が摺動する液体レンズ１２４とでの、曲率可変範囲の違いを説明するための液体レンズの断面図である。図１１のように、保護部材１０１の長手方向１１６のレンズ幅２ｄが同じである場合、弾性部材１０６の面頂点１２５と端部１２６との、保護部材１０１の長手方向１１６の最大距離は、液体レンズ１２３ではｄ以下である。しかし、液体レンズ１２４ではｄ＋ｗ以下となる。よって、弾性部材が摺動する液体レンズは、弾性部材が摺動しない液体レンズと比較して、レンズ幅が同じである場合は面形状の可変範囲を広くすることが可能となる。また、曲率可変範囲を同じとした場合、弾性部材が摺動する液体レンズは、弾性部材が摺動しない液体レンズと比較して、レンズ幅を小さくすることが可能となる。
【００２３】
（第二の実施形態）
図１２は、２液を用いた液体レンズの断面図である。一端部に開放面を有し他端部に透明部２１２、２１３を有する円筒状の保護部材２０１、２０２に、結合部２０３が勘合されている。保護部材２０１と結合部２０３との勘合は螺子勘合であり、保護部材２０２と結合部２０３との勘合は嵌め合い勘合である。結合部２０３には透明な弾性部材２０４が一体的に取り付けられている。透明な弾性部材２０４が一体的に取り付けられた結合部２０３によって仕切られた空間部に、液体２０５、２０６が密封されている。結合部２０３の螺子部２０７は、保護部材２０１の螺子部２０８以外に螺子部材２１５と嵌合している。螺子部材２１５は外周にギアの歯２１７が設けられ、ギアの歯２１７はモータ２１０に取り付けられたギア２０９と噛み合っている。モータ２１０によってギア２０９を回転させることで螺子部材２１５が回転し、結合部２０３が保護部材２０１及び２０２に対して摺動する構造になっている。この時、螺子部２１５が結合部２０３の摺動方向に移動しないよう、保護部材２０１及び保護部材２０２と螺子部材２１５との間には、螺子部材２１５の移動を抑止する抑止部材２１６が設けられている。尚、結合部２０３を摺動させる時は、保護部材２０１及び２０２は結合部２０３に対して固定されている。保護部材２０１及び２０２と結合部２０３との隙間から液体２０５及び２０６が漏れるのを防ぐために、本実施形態では結合部２０３上にＯリング２１１ａ、２１１ｂを設けている。尚、保護部材２０１又は２０２上にＯリングを設けることも可能である。
【００２４】
透明部２１２及び２１３に関する説明は、第一の実施形態における透明部の説明と同様である。
【００２５】
図１３は、結合部２０３を保護部材２０１及び２０２に対し左方向に摺動させた後の様子を表した液体レンズの断面図である。ギア２０９を回転させることで結合部２０３が左方向に摺動し、結合部２０３に一体的に取り付けられた弾性部材２０４も結合部２０３に連れて移動する。弾性部材２０４が移動すると、弾性部材２０４は、液体２０５より圧力を受け、図１３に示すように面形状が変化する。弾性部材２０４の位置を制御することにより、弾性部材２０４を所望の面形状に制御することが可能となることは、第一の実施形態で説明した通りである。
【００２６】
弾性部材２０４の弾性率が場所により異なる場合の効果や、弾性部材２０４が有する特性に関する説明は、第一の実施形態における説明の通りである。
【００２７】
本実施形態に適用される液体についての説明も、第一の実施形態における説明の通りである。
【００２８】
図１４は、保護部材２０１、２０２に結合部２０３が嵌め合いで勘合された液体レンズの断面図である。結合部２０３上に形成されたツバ部２１４を押圧することで、結合部２０３が保護部材２０１及び２０２に対して摺動する。そして、図示しない止めビス等の固定手段により保護部材２０１と結合部２０３又は保護部材２０２と結合部２０３とが任意の位置で固定される。図１４のように、保護部材２０１及び結合部２０３に螺子部を設けずに比較的簡単な構成を取ることや、結合部２０３を摺動させる別の機構を取ることも可能である。
【００２９】
本実施形態の液体レンズが、液量を調整する液体レンズに対して小型化が可能となることは、第一の実施形態で説明した通りである。
【００３０】
本実施形態の液体レンズは、２つの液体を分離する摺動部に設けた封止部材を介すのみで互いの液体が対峙しているのと異なり、液体２０５、封止部材２１１ａ、大気、封止部材２１１ｂ、液体２０６のような構成となっている。即ち、封止部材が両方の液体に同時に触れることがない。従って、それぞれの液体に最適な封止部材を選択できるため、封止力を高めることができる。よって、液体が互いの液体中に入り込み光学性能が低下することを防ぐことができる。また、本実施形態における液体レンズは、外部より直接弾性部材の摺動を制御することが可能である。従って、より確実なレンズ焦点距離の制御が可能である。
【００３１】
本実施形態では２つの保護部材と１つの弾性部材とで仕切られた２つの空間に液体が密封された液体レンズの例を示したが、３つ以上の保護部材と複数の弾性部材とで仕切られた３つ以上の空間に液体を密封した液体レンズを構成することも可能である。この場合、保護部材２０２は両端が開放された状態であり、両端の開放部に弾性部材を保持する結合部が、図１２のように係合する。尚、複数の弾性部材を有する場合、夫々の弾性部材の摺動を独立して制御し、面形状を制御することが可能である。
【００３２】
（第三の実施形態）
図１５は、３液を用いた液体レンズの断面図である。両端部に開放面を有する円筒状の保護部材３０１に結合部３０２及び結合部３０３が螺子勘合されている。結合部３０２及び３０３にはそれぞれ透明な弾性部材３０４、３０５が一体的に取り付けられている。保護部材３０１の両端部には、透明部３１６、３１７を中心に有するリング状部材３１４、３１５が回転自在に取り付けられている。透明部に関する説明は、第一の実施形態で説明した通りである。透明な弾性部材３０４、３０５が一体的に取り付けられた結合部３０２、３０３及びリング状部材３０４、３０５によって仕切られた空間部に液体３０６、３０７、３０８が密封されている。保護部材３０１と結合部３０２との隙間から液体３０６及び３０７が漏れるのを防ぐため、結合部３０２の螺子部３０９上に封止部材３１０が設けられている。同様に、結合部３０３の螺子部３１１上に封止部材３１２が設けられている。封止部材３１０及び３１２に関する説明は後述する。
【００３３】
保護部材３０１は内径が途中で変化する段付き形状になっており、それに伴い弾性部材３０４、３０５の径は互いに異なっている。
【００３４】
保護部材３０１とリング状部材３１４、３１５との隙間から、液体３０６、３０８が漏れるのを防ぐため、保護部材３０１とリング状部材３１４、３１５との間にＯリング３１８、３３９が設けられている。また、リング状部材３１４、３１５の回転をスムーズにするために、保護部材３０１とリング状部材３１４、３１５との間にはベアリング３１９、３２０が設けられている。また、リング状部材３１４は穴部を有する蓋部材３４３によりスラストベアリング３２８を介して押圧されている。同様に、リング状部材３１５は穴部を有する蓋部材３４４によりスラストベアリング３２９を介して押圧されている。蓋部材３４３、３４４はネジ３４５、３４６により、保護部材３０１に固定されている。
【００３５】
リング状部材３１４、３１５には、保護部材３０１内部に向かって伸びた軸３２１、３２２が一体的に設けられ、軸３２１、３２２には、それぞれ結合部３０２、３０３が嵌め合い勘合されている。結合部３０２、３０３は、軸３２１、３２２に対し軸方向に摺動可能であると同時に嵌め合い勘合により半径方向に位置決めされている。軸３２１と結合部３０２との隙間を通して、液体３０６、３０７が互いに入り込むのを防ぐため、軸３２１と結合部３０２との間にＯリング３２３が設けられている。同様に、軸３２２と結合部３０３との間にＯリング３２４が設けられている。図１６は、リング状部材３１４に設けられた軸３２１が結合部３０２と嵌め合い勘合している様子を表した斜視図である。図１３において、リング状部材３１４を回転させると、軸３２１も一体となって回転し、軸３２１と勘合している結合部３０２も軸３２１に連れて回転する。結合部３０２は、保護部材３０１と螺子勘合しているため、結合部３０２が回転すると、結合部３０２は保護部材３０１の内壁に沿って長手方向に摺動する。即ち、リング状部材３１４の正逆の回転により、結合部３０２を左右方向に摺動させることができる。同様に、リング状部材３１５の正逆の回転により結合部３０３を左右長手方向に摺動させることができる。
【００３６】
図１７は、結合部３０２及び３０３を保護部材３０１に対し、結合部３０２は図１７において右方向に、結合部３０３は図１７において左方向に摺動させた場合を表した液体レンズの断面図である。リング状部材３１４を回転させて結合部３０２を保護部材３０１の内壁に沿って摺動させると、弾性部材３０４も連れて保護部材３０１の右長手方向３１３に移動する。同様に、リング状部材３１５を回転させて結合部３０３を保護部材３０１の内壁に沿って摺動させると、弾性部材３０５も連れて保護部材３０１の左長手方向３４２に移動する。第一の実施形態で説明したように、この移動により弾性部材３０４は液体３０７より圧力を受け、図１７に表すように面形状が変化する。同様に、弾性部材３０５は液体３０７より圧力を受け図１７に表すように面形状が変化する。本実施形態では、リング状部材３１４、３１５の回転量を制御することで、弾性部材３０４、３０５を所望の面形状に制御することが可能となる。尚、弾性部材３０４、３０５の面形状は、リング状部材３１４の回転、リング状部材３１５の回転によって独立に制御することが可能である。弾性部材の弾性率を場所によって変えることによる効果や、弾性部材が有する光学特性に関する説明は、第一の実施形態で説明した通りである。また、弾性部材３０４、３０５は、幾何学特性や材料特性、光学特性が互いに同じものを用いる必要はない。例えば、両者の厚さが異なるもの、弾性率が異なるもの、また、透過率が異なるものを用いても良い。本実施形態に適用される液体についても、第一の実施形態で説明した通りである。尚、本実施形態では３つの液体を用いているが、３つの液体の種類が全て異なる必要は無い。
【００３７】
本実施形態の液体レンズが、液量を調整する液体レンズと比較して、スペースを削減する効果を有することは、第一の実施形態で説明した通りである。また、本実施形態の液体レンズが、弾性部材が摺動しない液体レンズと比較して曲率可変範囲が広く、弾性部材と直交する方向のレンズ幅を小さくすることが可能となることも、第一の実施形態で説明した通りである。
【００３８】
更に、本実施形態の液体レンズは、弾性部材が一体的に取り付けられた結合部を、リング状部材に取り付けられた軸を介して直接駆動するため、信頼性の高い駆動制御が可能となる。また、保護部材と結合部とを螺子勘合することで、結合部の幅を小さくしてもこじることなく安定した動きを得られ、保護部材内での結合部の摺動範囲を広く取ることができる。
【００３９】
図１８は、封止部材３１０及び３１２の平面図及び側面図である。図１９は、図１５に示した液体レンズのＢ部の詳細断面図である。図１９に示すように、封止部材３１０は、結合部３０２の螺子部３０９に被せるように少なくとも１ピッチ以上の長さに渡って一体的に設けられている。封止部材３１０は、螺子部３０９が保護部材３０１の螺子部３２５と勘合した時に、勘合の隙間を埋めるように配置される。同様に、封止部材３１２は、螺子部３１１が保護部材３０１の螺子部３２６と勘合した時に、勘合の隙間を埋めるように配置される。結合部３０２が螺子部に沿って摺動すると、封止部材３１０は螺子部３０９と一体で移動し、結果、結合部３０２に連れて保護部材３０１の長手方向に摺動する。同様に、結合部３０３が螺子部に沿って摺動すると、封止部材３１２は螺子部３１１と一体で移動し、結果、結合部３０３に連れて保護部材３０１の長手方向に摺動する。上記の説明から、封止部材３１０は、螺子部３０９と３２５との勘合の隙間を埋めつつ結合部３０２に連れて摺動するため、結合部３０２が摺動した時に、勘合の隙間に液体が入り込み、互いの液が混じり合って光学性能が低下することを防ぐことが可能となる。同様に、封止部材３１２は、結合部３０３が摺動した時に、螺子部３１１と３２６との勘合の隙間に液体が入り込み、互いの液が混じり合って光学性能が低下することを防ぐことが可能となる。これらの効果は、封止部材３１０、３１２が夫々、螺子部３０９と３２５、螺子部３１１と３２６、との密着度が高いほど良好である。よって、封止部材３１０及び３１２は、適度な弾性を有し、勘合する螺子部との隙間が少ない幾何学形状であることが望ましい。例えば、封止部材３１０の内径を螺子部３０９の外径よりも小さくし、封止部材３１０の外径を螺子部３２５の内径よりも大きくすると効果的である。同様に、封止部材３１２の内径を螺子部３１１の外径よりも小さくし、封止部材３１２の外径を螺子部３２６の内径よりも大きくすると効果的である。
【００４０】
図２０は、結合部３０２、３０３の螺子部を封止部材３１０、３１２で形成した液体レンズの部分断面図である。上述した如く、封止部材は密着性を有する必要があることからある程度の弾性を有する必要があるが、結合部３０２、３０３はリング状部材３１４、３１５に設けた軸３２１、３２２により位置決めされるので、光学的位置精度は保たれる。そのため、図２０のように結合部３０２、３０３の螺子部を封止部材３１０、３１２で形成しても、結合部３０２、３０３の光学的位置精度を保つことが可能である。
【００４１】
図２１は、角螺子上に設けられる封止部材３２７の平面図及び側面図である。封止部材３２７は、螺子の谷を繋ぐ形状となっている点において、図１８に示した三角螺子用の封止部材３１０や３１２と異なっているが、使用方法は同様である。図２２は、図１３の液体レンズの螺子部３０９、３１１、３２５、３２６を角螺子で構成し、封止部材３１０、３１２に、図２１に示した角螺子用の封止部材３２７を用いた様子を表した図である。角螺子用の封止部材も、三角螺子用の封止部材と同様に、保護部材の螺子部と結合部の螺子部との勘合の隙間に液体が入り込み光学性能が低下することを防ぐことが可能となる。また、角螺子用の封止部材に求められる幾何学形状についても、三角螺子用の封止部材に求められる幾何学形状と同様である。更に、結合部の螺子部を角螺子用の封止部材で形成しても結合部の光学的位置精度を保つことが可能であることも、三角螺子の時と同様に説明される。
【００４２】
図２３、図２４は、３液の液体から成り液体同士を分離する弾性部材を２つ有する液体レンズにおいて、弾性部材の径を変えた時の効果を説明する液体レンズの断面図である。説明の便宜上、図中には、保護部材３３０と弾性部材３３１、３３２、液体３３３、３３４、３３５、透明部３３６、３３７のみを記載している。
【００４３】
図２３は、弾性部材３３１の曲率可変範囲を保ちつつ、円筒状の保護部材３３０の径方向と長手方向３４０にレンズを小型化した様子を表した液体レンズの断面図である。
【００４４】
弾性部材３３１が形成するレンズ曲面の光線有効部が３３８で示す範囲であるとすると、保護部材３３０の径方向においては、光線有効部３３８を遮らない範囲で小型化することができる。そして、弾性部材３３１において同じ曲率可変範囲のレンズ曲面を使用する場合、図２３（ａ）、（ｂ）に示したように、径が小さい方が弾性部材の移動量が小さくてすむ。上記の説明より、光学系の光線有効部に合わせて弾性部材の径を決めることにより、図２３（ｂ）の斜線部３４２で表すように保護部材の外形および幅を小型化できる。
【００４５】
図２４は、保護部材３３０の長手方向３４０におけるレンズ幅を変えず、保護部材３３０の径方向にのみレンズを小型化することにより、弾性部材３３１の曲率可変範囲を拡大した様子を表した液体レンズの断面図である。
【００４６】
図２３において述べたように、弾性部材３３１が形成するレンズ曲面の光線有効部が３４１で示す範囲であるとすると、弾性部材３３１の径を、光線有効部３４１を遮らない範囲で小さくできる。そこで、弾性部材３３１の移動量が同じであれば、図２４（ｂ）に示したように、弾性部材３３１の径が大きい図２４（ａ）にくらべ曲率を大きくできる。即ち、弾性部材３３１の曲率可変範囲を拡大することが可能となる。尚、この時、空間３３９のスペースが削減されることは、図２４（ｂ）から自明である。
【００４７】
上記の効果は、３液以上の液体から成り、液体同士を分離する弾性部材を２つ以上有し、少なくとも１つの弾性部材の光線有効部が他の弾性部材の光線有効部と異なる液体レンズにおいて、光線有効部が相対的に小さな弾性部材の径を小さくすることで得られる。
【００４８】
また、上記実施形態では、保護部材が円筒形状で形成されていたが、角柱状の保護部材を用いて液体レンズを構成してもよい。この場合、液体レンズには四角形の透明部が設けられ、液体レンズの内部には四角形の弾性部材が設けられる。また、これまでに説明した結合部はリング状であったが、液体レンズには弾性部材を保持する四角形の枠状の結合部が、それぞれ保護部材の内壁に沿って摺動可能に設けられる。また、第一の実施形態から第三の実施形態において円形と四角形の弾性部材を取り上げたが、円形の一部が直線状に切り取られた、いわゆるＤカット形状の弾性部材を用いることも可能であり、図２３及び図２４を用いて説明した効果についても同様に得られる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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