(57)【要約】可変焦点レンズパッケージの製造過程において、2つのレンズパッケージ部(10,20)が用いられる。各レンズパッケージ部は、主部(11,21)、被覆体、及びレンズパッケージ部を貫通する2つの充填穴(13,23)を有する。さらに各主部は中心穴(14,24)を有する。充填位置では、レンズパッケージ部は互いに接し、流体(30,40)が、レンズパッケージ部の中心穴に、反対側のレンズパッケージ部の充填穴を介して供給される。それに続いて、レンズパッケージ部は、中心穴が位置合わせされるまで、相互に対する位置を変化させる。その過程では、所定量の流体が中心穴内に得られる一方で、余分な量の流体が充填穴内に残る。さらに、レンズパッケージ部間の接触は、レンズパッケージ部間に塗布される潤滑油によって密閉される。
2008509445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定量を有する少なくとも2種類の物質、特に流体物質及び/又は気体物質、を一緒にする方法であって：
少なくとも2つの担体を供する工程であって、各担体が前記の所定量を有する物質のうちの1種類の物質を受け取りかつ収容する収容ユニットを少なくとも1つ有し、他の担体の接触面と接する接触面を少なくとも一面有する、工程；
隣接する担体の前記接触面間の接触を確立する工程；
前記担体の前記収容ユニットを前記の適切な物質で満たす工程；及び、
隣接担体の前記接触面間の接触を維持したまま、前記担体を相互について変位させ、隣接する収容ユニット間の開口接続を確立する変位工程；
を有する方法。
【請求項２】
相互に接触することが意図されている担体の前記接触面のうちの少なくとも一面に密閉媒体を塗布する工程をさらに有する、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記密閉媒体が潤滑剤を有することを特徴とする、請求項2に記載の方法。
【請求項４】
隣接収容ユニット間の開口接続が確立される前に、前記の所定量を有する物質が、少なくとも1つの隣接する担体の前記接触面で前記収容ユニットを塞ぐことによって得られることを特徴とする、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記担体のうちの少なくとも1つが充填穴を有し、該充填穴を介して隣接する担体内の収容ユニットを満たす前記物質が供給されることを特徴とする、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
所定量を有する少なくとも2種類の物質、特に流体物質及び/又は気体物質、を一緒にするため、少なくとも2つの担体を有する素子であって、
各担体は、前記の所定量を有する物質のうちの1種類の物質を受け取りかつ収容する収容ユニットを少なくとも1つ有し、接触面を介して少なくとも1つの隣接担体と接触し、この隣接担体に対して滑り動くことができるように備えられている、
ことを特徴とする素子。
【請求項７】
各収容ユニットの容積が、前記収容ユニット内で受け取られかつ収容される、前記の所定量を有する物質の容積に一致することを特徴とする、請求項6に記載の素子。
【請求項８】
密閉媒体が隣接担体の接触面間に存在することを特徴とする、請求項6又は7に記載の素子。
【請求項９】
たとえば可変焦点レンズパッケージのような光学素子の製造方法であって：
2つのレンズパッケージ部を供する工程であって、第1部品が所定量の絶縁性流体を受け取る凹部を有し、第2部品が所定量の導電性流体を受け取る凹部を有し、かつ両部品が接触面を有する、工程；
前記の部品の接触面間の接触を確立する工程；
前記の第1部品の凹部を前記絶縁性流体で満たし、かつ前記の第2部品の凹部を前記導電性流体で満たす工程；及び、
前記の部品の接触面間の接触を維持したまま、前記部品を相互について変位させることで前記凹部間の開口接続を確立する変位工程；
を有する方法。
【請求項１０】
前記部品の前記接触面のうちの少なくとも一面に密閉媒体を塗布する工程をさらに有する、請求項9に記載の方法。
【請求項１１】
前記密閉媒体が潤滑剤を有することを特徴とする、請求項10に記載の方法。
【請求項１２】
隣接収容ユニット間の開口接続が確立される前に、前記所定量を有する前記導電性流体及び前記絶縁性流体が、少なくとも1つの隣接担体の前記接触面で前記収容ユニットを塞ぐことによって得られることを特徴とする、請求項9から11のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記第1部品が充填穴を有し、該充填穴を介して前記導電性流体が前記の第2部品の凹部へ供給され、かつ、
前記第2部品が充填穴を有し、該充填穴を介して前記絶縁性流体が前記の第1部品の凹部へ供給される、
ことを特徴とする、請求項9から12のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
金属層が前記の部品の接触面上に備えられ、
前記光学素子の周囲では、前記部品内の前記凹部間の開口接続が得られるときに、前記金属層は金属塩を含む溶液と接触し、かつ、
前記の金属層の位置にガルバニック密閉層が形成される、
ことを特徴とする、請求項9から13のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
ある量の導電性流体及び絶縁性流体を含む貫通穴が存在する主部を有する、たとえば可変焦点レンズパッケージのような光学素子であって、
前記貫通穴の両側は被覆体の手段によって塞がれ、
前記主部は2つの主部を構成する部品を有し、かつ、
密閉媒体が前記の主部を構成する部品間に存在する、
ことを特徴とする光学素子。
【請求項１６】
前記密閉媒体が潤滑剤を有することを特徴とする、請求項15に記載の光学素子。
【請求項１７】
金属層が前記の主部を構成する部品の接触面上に備えられ、
前記光学素子の周囲では、前記の主部を構成する部品を相互接続するガルバニック密閉層が、前記の金属層の位置に存在する、
ことを特徴とする、請求項15又は16に記載の光学素子。
【請求項１８】
半導体素子が前記の主部を構成する部品に取り付けられていることを特徴とする、請求項15に記載の光学素子。
【請求項１９】
請求項15から18のいずれかに記載の光学素子を有する、たとえばカメラのような電子装置。
【請求項２０】
たとえば可変焦点レンズパッケージのような光学素子のアレイの製造方法であって：
パッケージユニットのアレイを2つ供する工程であって、第1アレイのパッケージユニットが所定量の絶縁性流体を受け取る凹部を有し、第2アレイのパッケージユニットが所定量の導電性流体を受け取る凹部を有し、かつパッケージユニットの両アレイが接触面を有する、工程；
パッケージユニットの前記アレイの接触面間の接触を確立する工程；
前記の第1アレイのパッケージユニットの凹部を前記絶縁性流体で満たし、かつ前記の第2アレイのパッケージユニットの凹部を前記導電性流体で満たす工程；及び、
前記のパッケージユニットのアレイの接触面間の接触を維持したまま、前記のパッケージユニットのアレイを相互について変位させることで前記凹部間の開口接続を確立する変位工程；
を有する方法。
【請求項２１】
前記のパッケージユニットのアレイの前記接触面のうちの少なくとも一面に密閉媒体を塗布する工程をさらに有する、請求項20に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定量を有する少なくとも2種類の物質、特に流体物質及び/又は気体物質、を一緒にする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術分野で述べた方法は、様々な分野で必要となっている。たとえば、医学実験における試料の分析過程で使用することが可能である。医学分析の分野では、所定量の流体の複数を一緒にすることを目的として、様々な機械及び装置が開発されてきた。多くの場合、所定量の流体は、分析者自らの手によって、たとえばピペットによって計り取られる。
【０００３】
前段落で定義された方法が使用される別な分野は、可変焦点レンズパッケージの分野である。一般に、可変焦点レンズパッケージは、所定量の絶縁性流体及び所定量の導電性流体を有する。これらの量の流体は非混和であって、これらの量の流体はメニスカスを介して互いに接している。機能上、流体はそれぞれ異なる屈折率を有する。可変焦点レンズは、所定量の流体を含む流体チャンバを有する。多くの場合、流体チャンバは主部内の貫通穴として形成され、貫通穴の両端は被覆体によって塞がれている。
【特許文献１】国際公開第02/064252号パンフレット
【特許文献２】IB2004/050614
【特許文献３】EP04100449.0
【特許文献４】国際公開第95/19645号パンフレット
【特許文献５】米国特許第5504036号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
可変焦点レンズパッケージを適切に機能させるためには、絶縁性流体及び導電性流体の量が所定の標準量と一致することが非常に重要である。従って、可変焦点レンズパッケージの製造過程において、所定量の流体のうちの1種類は正確に計り取られ、流体チャンバへ供給される。供給後、残された空間は所定量の流体のもう一方で満たされる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の目的は、所定量を有する少なくとも2種類の物質、特に流体物質及び/又は気体物質、を一緒にする方法の提供である。それにより、所定量を計り取る過程が単純化されながらも、高レベルの精度が維持される。上記目的は次の手順を有する方法によって実現される。
【０００６】
所定量を有する複数種類の物質のうちの1種類を受け取りかつ収容する収容ユニットを少なくとも1つ有し、他の担体の接触面と接する接触面を少なくとも一面有する担体を少なくとも2つ供する工程；
隣接する担体の接触面間の接触を確立する工程；
担体の収容ユニットを適切な物質で満たす工程；及び、
隣接担体の接触面間の接触を維持したまま、担体を相互について変位させることで隣接する収容ユニット間の開口接続を確立する工程；
本発明の重要な態様に従うと、所定量の物質を受け取り、かつ収容する収容ユニットを有する担体が使用される。収容ユニットは、たとえば担体中の凹部として形成されて良い。収容ユニットを物質で満たすことによって、所定量の物質が得られる。当然のこととして、収容ユニットの大きさは、所定量の物質の体積に適合している。担体を相互について変位させることによって、隣接収容ユニット間の開口接続が確立される。それにより、収容ユニットに含まれる量の物質が一緒になる。本過程の最初から最後まで、前記所定量の物質が収容ユニット内部に残るように、担体は接触面を介して相互に接している。担体が相互について変位する間でさえも、担体の接触面間の接触は維持される。従って、担体の層についての変位は、1つの担体が他の担体上で滑るように動く方法によって実現されて良い。
【０００７】
担体はたとえばディスク形状であって、互いの上部に設けられていて良い。たとえば、2種類の流体を一緒にする必要がある場合、凹部を有するディスク形状担体を2つ使用して良い。担体は互いの上部に設けられ、かつ担体中の凹部は適切な流体によって満たされる。凹部を満たすため、初期の相互の位置で1つの担体の貫通穴が他の担体の凹部と接近できるように、貫通穴を有する担体が供されて良い。凹部が満たされるとき、担体は相互について変位する。変位することで、凹部は貫通穴と切り離され、凹部同士でやり取りできるようになる。
【０００８】
前段落で述べたようなディスク形状であって、隣接する担体の凹部を満たすための貫通穴を有する担体によって本発明に従った方法が実行される場合、隣接する担体の凹部を、貫通穴と凹部の両方と完全に切り離すことができるように、担体内の貫通穴と凹部との距離が選ばれることが重要である。そのようにして、隣接担体内で、その担体の凹部の容積に対応する量の流体が得られる。
【０００９】
好適には、担体間での物質の浸出を防ぐため、互いに接するように意図されている担体接触面の少なくとも一面に、密閉媒体が用いられる。たとえば、密閉媒体は潤滑油を有する。そのような場合、密閉媒体の存在は、密閉効果を有するだけではなく、媒体が相互に変位することをも促進している。
【００１０】
担体は繰り返し使用されることが意図されているが、使い捨てであっても良く、それは考えられる用途に依存する。そのような場合、担体はたとえば、プラスチックで製造されて良い。担体は少なくとも2層を有し、収容ユニットは一の層内の貫通穴として形成されて良い。貫通穴は別な層によって塞がれている。
【００１１】
特許文献1は小さな凹み及び滑り動くことが可能な被覆体を有する反応板について開示している。被覆体内には、アパーチャが備えられている。被覆体が第1位置、つまりアパーチャが凹みと重ならないような場所にあるとき、液体が反応板と被覆体との間に供給される。凹みが小さすぎるため、被覆体が、アパーチャが少なくとも部分的に凹みと重なるような位置である第2位置へ移動するとき、液体は凹みの中へ流れ込むだけである。それは、第2位置では、空気が貫通穴を介して凹みから抜けて行くという事実による。
【００１２】
特許文献1は、本発明に従った方法、つまり所定量を有する少なくとも二の流体及び/又は気体を一緒にする方法には関しない。その代わり、特許文献1は、小さな凹みを満たし、かつ凹みから液体が蒸発するのを防ぐ方法について開示している。従って特許文献1は、本発明の詳細、たとえば少なくとも2つの担体が使用され、各担体は所定量の流体又は気体を収容する収容ユニットを少なくとも1つ有するという事実については何も開示していない。
【００１３】
本発明の別な目的は、可変焦点レンズパッケージの製造処理を容易にすることである。本目的は次の工程を有する方法によって実現される。
【００１４】
第1レンズパッケージ部が所定量の絶縁性流体を受け取る凹部を有し、第2レンズパッケージ部が所定量の導電性流体を受け取る凹部を有し、かつ両レンズパッケージが接触面を有する2つのレンズパッケージ部を供する工程；
レンズパッケージ部の接触面間の接触を確立する工程；
第1レンズパッケージ部の凹部を絶縁性流体で満たし、かつ第2レンズパッケージ部の凹部を導電性流体で満たす工程；及び、
レンズパッケージ部の接触面間の接触を維持したまま、レンズパッケージ部を相互について変位させることで凹部間の開口接続を確立する工程；
本発明に従うと、可変焦点レンズパッケージは、凹部を有する2つのレンズパッケージ部に基づいて作製される。製造プロセス中では、第1レンズパッケージ部の凹部が絶縁性流体で満たされ、かつ第2レンズパッケージ部の凹部は導電性流体で満たされる。必要な量を有するこれらの流体を得るため、第1レンズパッケージ部の凹部容積は絶縁性流体の必要量に対応し、かつ第2レンズパッケージ部の凹部容積は導電性流体の必要量に対応する。レンズパッケージ部は互いの上部に設けられていて、レンズパッケージ部の接触面は互いに接している。凹部が満たされるとき、2つの凹部間の開口接続が確立されるまでレンズパッケージ部は相互について移動する。
【００１５】
2つの凹部に基づいて、流体を収容する流体チャンバが得られる。可変焦点レンズパッケージを適切に機能させるためには、凹部が位置合わせされること、換言すると凹部の中心軸が一致することが重要である。
【００１６】
適切な実施例では、両レンズパッケージ部は、相方のレンズパッケージ部の凹部を満たすための貫通穴を有する。そのような場合、第1レンズパッケージ部の凹部と第2レンズパッケージ部の貫通穴との間の開口接続、及び第2レンズパッケージ部の凹部と第1レンズパッケージ部の貫通穴との間の開口接続が存在するような初期相互位置において、レンズパッケージ部が互いの上部に設けられているときに凹部は満たされる。貫通穴及び凹部の位置は、レンズパッケージ部が相互に変位する間に、第1レンズパッケージ部の凹部が第2レンズパッケージ部の接触面によって全面的に被覆され、かつ第2レンズパッケージ部の凹部が第1レンズパッケージ部の接触面によって全面的に被覆されるように選ばれる。余分な流体は貫通穴内に残り、別な可変焦点レンズパッケージを製造するために回収されて良い。
【００１７】
レンズパッケージ部が相互に変位している間に凹部を塞ぐことは、必要な量の流体を得る非常に単純な方法である。
【００１８】
レンズパッケージ部のアレイを供し、レンズパッケージ部内の凹部を満たし、かつレンズパッケージ部のアレイを相互に変位させることによって、可変焦点レンズパッケージのアレイを製造することが可能であることは明らかである。本発明は1回でただ1つの可変焦点レンズパッケージのみを製造することに限定されない。
【実施例】
【００１９】
ここで図を参照することで、本発明をより詳細に説明する。図中において、同様の部品には同一参照番号が付されている。
【００２０】
以降において、可変焦点レンズパッケージの製造に関連して本発明を説明する。しかし、そのように説明するからといって、本発明がエレクトロウエッティング効果に基づいて機能する他の素子の製造に適用できないというわけではない。そのような素子に共通する特性は、これらの素子が、メニスカスによって隔離された2つの流体、具体的には導電性の流体と絶縁性の流体、が存在する流体チャンバを少なくとも1つ有するということである。本発明に従うと、光学素子は、流体を収容する凹部を有し、相互について移動する部品を2つ用いることによって製造される。光学素子のよく知られた例には、ディスプレイ、絞り、回折格子及び光センサがある。
【００２１】
それに加えて、本発明のレンズパッケージ1はまた、互いに隣接する様々な素子の集積にも適している。プレートレベルの製造であり、かつ各素子で独立して充填するため、このような、隣接する素子をそれぞれ異なる流体で満たすことのできる集積が可能となる。1つの選択肢は、3次元像を供するシステムを製造するために2つのレンズを供することである。2つの像センサを有する2つのレンズを使用して良いし、それぞれ目的の異なる2つのカメラを有するモジュールを使用しても良い。そのようなモジュールではたとえば、1つのレンズはカメラに近接して設けられ、もう1つはカメラから離れた位置に設けられている。カメラは反対方向に焦点合わせすることさえ可能である。他の選択肢はディスプレイと一つになったレンズを供することである。
【００２２】
可変焦点レンズパッケージ1の製造処理の第1工程が図1に図示されている。この第1工程では、上側レンズパッケージ部10及び下側レンズパッケージ部20が供される。適切な実施例では、両レンズパッケージ10、20ともにガラスで構成されている。
【００２３】
上側レンズパッケージ部10は、上側被覆体12によって被覆されている上側の主部を構成する部分11を有する。上側主部構成部構成部11及び上側被覆体12は両方とも、長方形の周囲を有するディスク状形状である。上側レンズパッケージ部10では、上側レンズパッケージ部10の周囲近傍の位置に、2つの充填穴13が備えられている。その充填穴は上側主部構成部構成部11及び上側被覆体12の両方を介して延在する。さらに、上側主部構成部構成部11では、中心穴14が備えられている。上側レンズパッケージ部10では、上側主部構成部構成部11内の中心穴14の一方が上側被覆体12によって塞がれているが、もう一方は開いている。
【００２４】
下側レンズパッケージ部20は、下側被覆体22によって被覆される下側の主部を構成する部分21を有する。上側主部構成部11及び上側被覆体12と同様に、下側主部構成部21及び下側被覆体22も両方とも、長方形の周囲を有するディスク状形状である。さらに、上側レンズパッケージ部10同様に、下側レンズパッケージ部20は2つの充填穴23を有する。その充填穴23は、上側レンズパッケージ部20の周囲近傍に備えられ、かつ下側主部構成部21及び下側被覆体22の両方を介して延在する。
【００２５】
下側主部構成部21では、中心穴24が備えられていて、その一方で下側被覆体22では、その中心位置に環状穴25が備えられている。
【００２６】
下側主部構成部21及び下側被覆体22が互いに接する面では、環状穴25が下側主部構成部21によって部分的に塞がれ、環状穴25の比較的小さな一部が下側主部構成部21によって被覆されないままになっている。このようにして、下側被覆体22の環状穴25と下側主部構成部21の中心穴24との間で、比較的小さな環状接続開口部26を介した開口接続が得られる。
【００２７】
下側主部構成部21及び下側被覆体22が互いに接する面とは反対側である下側被覆体22の面では、環状穴25は弾性環状膜27によって塞がれている。膜27は波状の金属部分を有することが好ましい。
【００２８】
可変焦点レンズパッケージ1の製造処理の第2工程が図2に図示されている。この第2工程では、上側レンズパッケージ部10の上側主部構成部11と下側レンズパッケージ部20の下側主部構成部21とが、互いに対向して設けられている。上側レンズパッケージ部10の接触面15は、下側レンズパッケージ部20の接触面28と接し、かつレンズパッケージ部10及びレンズパッケージ部20は所定の方法で、互いについて位置設定される。以降では、レンズパッケージ部10及びレンズパッケージ部20の所定の相互位置を充填位置と呼ぶことにする。
【００２９】
充填位置では、上側レンズパッケージ部10の充填穴13と、下側主部構成部21内の中心穴24及び下側被覆体22内の環状穴25が結合した穴との間に開口接続が存在する一方で、下側レンズパッケージ部20の充填穴23と、上側主部構成部11内の中心穴14との間にも開口接続が存在する。上側主部構成部11内の中心穴14と下側主部構成部21の中心穴24との間に開口接続が形成されないように、上側レンズパッケージ部10では、上側主部構成部11内の中心穴14と充填穴13との距離は、下側主部構成部21の中心穴24の直径に少なくとも等しく、下側レンズパッケージ部20では、下側主部構成部21内の中心穴24と充填穴23との距離は、上側主部構成部11の中心穴14の直径に少なくとも等しい。
【００３０】
可変焦点レンズパッケージ1の製造処理の第3工程が図3に図示されている。この第3工程では、レンズパッケージ部10及びレンズパッケージ部20は充填位置に保たれ、下側被覆体22の環状穴25、下側主部構成部21の中心穴24、及びこれらと結合する、上側レンズパッケージ部10の充填穴13で形成される空間と、上側主部構成部11の中心穴14及び該中心穴14と結合する、下側レンズパッケージ部20の充填穴23で形成される空間は両方とも流体で満たされる。具体的には、下側被覆体22の環状穴25、下側主部構成部21の中心穴24、及びこれらと結合する、上側レンズパッケージ部10の充填穴13で形成される空間は導電性流体30で満たされ、上側主部構成部11の中心穴14及び該中心穴14と結合する、下側レンズパッケージ部20の充填穴23で形成される空間は絶縁性流体40で満たされる。
【００３１】
導電性流体30は、たとえば食塩水を含む水を有して良い。以降では導電性流体30を“水”と呼ぶ。絶縁性流体40は、たとえばシリコーン油又はアルカンを有して良い。以降では絶縁性流体40を“油”と呼ぶ。水30と油40とは非混和である。機能上、水30と油40とはそれぞれ異なる屈折率を有する。可変焦点レンズパッケージ1の動作がその向きに影響されないように、換言すると可変焦点レンズパッケージ1の動作が、水30と油40との間の引力の効果による影響を受けないように、水30と油40との密度は等しいことが好ましい。
【００３２】
可変焦点レンズパッケージ1の製造処理の第4工程が図4に図示されている。この第4工程では、上側レンズパッケージ部10及び下側レンズパッケージ部20を相互について変位させる。その過程で、上側レンズパッケージ部10の上側主部構成部11は、上側主部構成部11と下側主部構成部21との接触を維持したまま、下側レンズパッケージ部20の下側主部構成部21の上を滑るように動く。このようにして、水30及び油40が含まれる空間からこれらの流体が流入する恐れのある、上側主部構成部11と下側主部構成部21との間の空間が生成されるのを回避する。
【００３３】
上側主部構成部11の中心穴14と下側主部構成部21の中心穴24とが整合するとき、上側レンズパッケージ部10及び下側レンズパッケージ部20を相互について変位させる処理は止まる。以降では、図5及び図6に図示されている、上側レンズパッケージ部10及び下側レンズパッケージ部20の結合相互位置を最終位置と呼ぶ。最終位置では、上側レンズパッケージ部10の充填穴13と下側レンズパッケージ部20の充填穴23ともまた整合し、下側被覆体22、下側主部構成部21、上側主部構成部11及び上側被覆体12から得られた積層構造を貫通する2つの貫通穴が形成される。
【００３４】
最終位置に到達する前、上側レンズパッケージ部10及び下側レンズパッケージ部20を相互について変位させる処理のある時点において、上側主部構成部11の中心穴14が下側主部構成部21の一部によって完全に塞がれ、下側主部構成部21の中心穴24と下側被覆体22の環状穴25とが結合した穴も上側主部構成部11の一部によって完全に塞がれる。その時点において、下側レンズパッケージ部20の充填穴23と上側主部構成部11の充填穴14との間の初期の接続、及び上側レンズパッケージ部10の充填穴13と、下側主部構成部21の中心穴24及び下側被覆体22の環状穴25が結合した穴との間の初期の接続が失われる。上述した、上側レンズパッケージ部10における上側主部構成部11内の中心穴14と充填穴13との距離は、下側主部構成部21の中心穴24の直径に少なくとも等しいこと、及び下側レンズパッケージ部20における下側主部構成部21内の中心穴24と充填穴23との距離は、上側主部構成部11の中心穴14の直径に少なくとも等しいことにより、充填位置では部分的に開いていた、上側主部構成部11内の中心穴14の開口部、及び下側主部構成部21内の中心穴24と下側被覆体22内の環状穴25とが結合した穴の開口部は完全に塞がれる。上側レンズパッケージ部10及び下側レンズパッケージ部20の結合相互位置は図5に図示されている。
【００３５】
上側レンズパッケージ部10及び下側レンズパッケージ部20が充填位置から最終位置へ移動するときに前段落で述べたような状況が起こるので、最終位置では、水30の容積は、下側主部構成部21の中心穴24及び下側被覆体22の環状穴25との結合によって画定される空間の容積と等しくなり、かつ油40の容積は、上側主部構成部11内の中心穴14によって画定される空間の容積と等しくなる。その結果、空間の容積を正確に決定することが可能なため、水30及び油40を正確に加える必要がないにも関わらず、正確な量の水30及び油40を有することが可能である。
【００３６】
可変焦点レンズパッケージ1の製造処理の第5工程が図5に図示されている。この第5工程では、上側レンズパッケージ部10及び下側レンズパッケージ部20は最終位置に保持される一方で、最終位置に到達するときに、充填穴13及び充填穴23に存在する余分な量の水30及び余分な量の油40は充填穴13及び充填穴23から放出される。
【００３７】
可変焦点レンズパッケージ1の製造処理の第6工程が図6に図示されている。この第6工程では、固定剤50が、上側レンズパッケージ部10の充填穴13及び下側レンズパッケージ部20の充填穴23によって形成される2つの貫通穴に導入される。たとえば、固定剤はエポキシ、はんだ、又はUV照射処理又は熱処理が可能な高分子を有する。固定剤は、位置設定され、場合によってはしっかり固定し、かつ接着される一体側部品であって良い。固定剤の手段によって、上側レンズパッケージ部10及び下側レンズパッケージ部20は最終位置に固定される。固定が実現されるとすぐ、可変焦点レンズ1が動作可能となる。
【００３８】
可変焦点レンズパッケージ1では、上側主部構成部11の上側中心穴14と下側主部構成部21の下側中心穴24とが合体して1つの穴となっている。この穴内部では、水30と油40とが非混和であるため、水30と油40との間にメニスカス35が存在する。可変焦点レンズパッケージ1の動作中、このメニスカス35はレンズとして用いられる。この目的のため、可変焦点レンズパッケージ1は、図示され、かつ上述してきた部品に加えて、部品、特に機能的な層を有する。以降では、完全なものにするため、一般的な可変焦点レンズパッケージの動作、それ自体は既知である、について説明する。
【００３９】
可変焦点レンズパッケージの動作中、水30と油40との間のメニスカス35の形状は電圧の影響下で変化する。電圧を印加する目的で、可変焦点レンズパッケージは2つの電気的接続部を有する。第1電気的接続部は水30から隔離されている一方で、第2電気的接続部は水30と直接接しているか、又は水30と容量性結合をしている。
【００４０】
水30及び油40が存在する穴の内表面は疎水性の流体接触層によって被覆されている。電圧が印加されないとき、油40に対する流体接触層の濡れ性は、水30に対する流体接触層の濡れ性とは異なっている。エレクトロウエッティングと呼ばれる効果のため、水30に対する流体接触層の濡れ性は、第1電気的接続部と第2電気的接続部との間に印加される電圧の下で変化する。流体接触層の濡れ性の変化によって、流体接触層と2つの流体30、40との間の接触線でのメニスカス35の接触角が変化し、それによってメニスカス35の形状が調節される。従って、メニスカス35の形状は印加電圧に依存し、メニスカス35を可変焦点レンズとして使用することが可能となる。
【００４１】
上側主部構成部11の中心穴14と下側主部構成部21の中心穴24とは正確でかつ厳密に位置合わせされることが好ましい。しかし、このような正確でかつ厳密に位置合わせは、製造若しくは組み立てにおける誤り、及び/又は選択された穴の形状の影響があるため、常に可能というわけではない。一の実施例では、中心穴14の直径と中心穴24の直径とが等しくない。一の中心穴は、たとえばもう一方の中心穴との界面に向かって増大する直径を有する円錐形状である。もう一方の中心穴は円柱状で、その直径は、2つの中心穴の界面における円錐形状穴の直径よりも小さい。直径がこのように局所的に増大することで、レンズの光パワーが増大する。そのように増大することは、ズーム応用において特に重要である。
【００４２】
障害が起こる場合には、光学効果はソフトウエアの手段によって補正されて良い。障害は境界で見られ、その障害はある駆動電圧に相当する。そのような駆動電圧でも、像センサ中で、近接する駆動電圧から取得される像を補間することによって、適切でかつ明確な画を得ることが可能である。
【００４３】
可変焦点レンズパッケージでは、たとえば温度の影響によって流体30及び流体40の容積変化が生じうる。流体30及び流体40の容積変化が補償されない場合、流体30及び流体40中に気泡が生成される恐れがあるか、又は被覆体12及び被覆体22が破壊されることで、可変焦点レンズパッケージがこれ以上使用できなくなってしまう恐れがある。図6に図示した可変焦点レンズパッケージ1では、流体30及び流体40の容積変化は膜27の手段によって補償される。その代わりに、又はそれに加えて他の膨張補正器(expansion  corrector)を使用しても良い。代替手法の1つは、主穴と適切に接続する、パッケージ内の付加的チャンバである。しかし膜は、たとえば未刊行特許文献2で説明されているように、可逆的でかつ適切に作製することが可能なため、好適実施例である。
【００４４】
本発明の重要な態様に従うと、上側レンズパッケージ部10及び下側レンズパッケージ部20とが互いの上で相互に移動するときに、上側主部構成部11と下側主部構成部21との間に空間が生成されないことを保証するため、上側主部構成部11の接触面15及び下側主部構成部21の接触面28の少なくとも一面に潤滑剤が塗布される。たとえば、下側主部構成部21の接触面28は、下側主部構成部21が上側主部構成部11の接触面15と接触する前に、下側主部構成部21の接触面28に潤滑油の薄い層が供される。潤滑剤の利用は非常に有利である。第1の利点は、上側主部構成部11と下側主部構成部21との間における水30及び/又は油40の漏れが防止されることである。第2の利点は、空気が流体30及び流体40に入り込むことができなくなることである。第3の利点は、潤滑剤が粘着性で、上側レンズパッケージ部10と下側レンズパッケージ部20とが一緒になった状態を保持するのに役立つことである。第4の利点は、潤滑剤が上側レンズパッケージ部10と下側レンズパッケージ部20との間に存在するときには、これらのレンズパッケージ部10、20が互いについて変位することが容易になることである。
【００４５】
2つのレンズパッケージ部10、20を密封するため、及び上側レンズパッケージ部10と下側レンズパッケージ部20との間での漏れの危険性を除去するため、特別な密閉方法を利用して良い。その方法では、金属塩を含む溶液に基づいたガルバニック密閉層(galvanic  sealing  layer)が形成される。この目的のため、両主部11、21が互いに接触する2つの面に金属層を成膜することが重要である。主部11、21及び金属層で構成される可変焦点レンズパッケージ1では、金属層間に潤滑剤が密閉されている。その周囲では、金属層が金属塩を含む溶液と接触するときにガルバニック密閉層が金属層上に形成される。その処理では、ガルバニック密閉層の形成を実現するため、電流が印加されても良いし、又は金属塩の分解を促進する因子(nucleus)として機能する別な金属が利用されても良い。金属層の密閉層が互いに接触するとすぐに、潤滑剤の存在する空間が密閉される。図7では、周囲近傍での可変焦点レンズパッケージ1の一部の外観が概略的に図示されている。図7では、上側主部構成部11上の金属層が参照番号16で示され、下側主部構成部21上の金属層が参照番号29で示され、潤滑剤が参照番号60で示され、かつガルバニック密閉層が参照番号60で示されている。ガルバニック処理の代替手法として、無電解処理が利用されても良い。
【００４６】
潤滑剤を、上側主部構成部11の接触面15と下側主部構成部21の接触面28との間の密閉媒体として利用することが多くの利点を有するという事実はあるものの、本発明の技術範囲内で他の選択肢も存在する。たとえば、両主部11、21は、両主部11、21間の接触を密閉するためのコーティングを有することが可能である。それに加え、又はその代わりに、接触面の移動を補助する、たとえば移動を一方向のみに制限するような、機械的手段が供されても良い。密閉媒体を利用する工程が省略される場合であっても、ガルバニック密閉層を利用する密閉技術を用いることが依然として可能である。
【００４７】
可変焦点レンズパッケージ1のアレイは同時に製造されるのが好ましい。そのような可変焦点レンズパッケージ1のアレイは、レンズパッケージ部10、20のアレイを供し、水30及び油40を供給し、かつレンズパッケージ部10、20のアレイを相互について変位させることによって製造可能であることは明らかである。レンズパッケージ部10、20が最終位置にあるとき、得られた可変焦点レンズパッケージ1のアレイは、個々の可変焦点レンズパッケージ1を得るために切り分けられて良い。
【００４８】
可変焦点レンズパッケージ1は、ハンドヘルド機器において、たとえば携帯電話用カメラの一部として利用されて良く、又はデジタル記録装置若しくはリソグラフィに利用される光学走査装置に利用されても良い。
【００４９】
多数の可変焦点レンズパッケージ1が列をなすように配置されて良い。ここで、水30及び油40を含むレンズパッケージ1の流体チャンバは、ズームレンズを作製するために互いに整合している。その場合には、上側主部構成部11の中心穴14の直径と、下側主部構成部21の中心穴24の直径とは等しくないが、その場合一の中心穴が円柱で、他の中心穴は円錐形状である。
【００５０】
2つの可変焦点レンズパッケージが列をなす代わりに、パッケージを集積することが可能である。その場合には、主部のうちの1つは、第1レンズと第2レンズとを隔離する。中間部の充填は、たとえば適切に表面へ延在する充填チャネルを介することで実現可能となる。あるいはその代わりに、2つのレンズの充填が連続的に行われても良い。
【００５１】
2つの可変焦点レンズパッケージに基づいたズームレンズの代わりに、エレクトロウエッティングの原理に基づいて調節可能な一のレンズと、エレクトロウエッティングとは別の原理に基づいて調節可能な他のレンズに基づいた組み合わせを作製しても良い。そのような他の可変焦点レンズは、たとえば液晶レンズ（LCレンズ）である。未刊行の特許文献3で説明されているように、この型のレンズは、ポリマーレンズ体として、所謂レプリカ法によって適切に製造されて良い。レプリカ法は、ガラス基板に基づき、プレートレベルで利用される。実際、本発明のレンズパッケージ及び/又は各主部11、21は、このようなレプリカ法を利用する基板として非常に適している。2つの主部のいずれか1つ又は両方にレプリカ層を供するのは、可変焦点レンズパッケージを流体で満たす前でも後でも良い。他の固定焦点レンズについても同様にこの方法を適用して良く、その方法はしかも、スペーサ、（機械的）位置合わせ等の提供に適している。
【００５２】
ズームレンズの代わりに、それぞれが異なる機能を有する2つの可変焦点光学素子を連続するように設けて良い。適切な組み合わせは、たとえば可変絞りと可変焦点レンズである。
【００５３】
本発明に従った可変焦点レンズパッケージ1は特に、像センサ及び相互接続体をさらに有するカメラへの応用が意図されている。その相互接続体は、その第1表面上及び第2表面上に備えられた導電性トラックを有し、その導電性トラックは、像センサ及びレンズパッケージが駆動電子機器、従ってすなわち接触パッドと接続できるような形状である。カメラへの応用に加えて、可変焦点レンズパッケージ1を他に応用することも可能である。
【００５４】
駆動電子機器と像センサとの集積は複数の方法で実現可能である。第1の選択肢は、個別的な筐体及び担体の利用である。レンズは、当業者に既知の方法によって組み立てられる、標準的で独立な部品として集積される。第2の選択肢は、可変焦点レンズパッケージを、他の部品用の担体として利用することである。ガラスを担体として利用すること自体はエレクトロニクス産業、特に液晶ディスプレイの組み立てから既知である。
【００５５】
第3の選択肢は、相互取り付けによる半導体素子との組み合わせである。そのような取り付けはウエハレベルで適切に行われる。この処理自体は、たとえば特許文献4及び特許文献5から既知で、半導体ウエハとガラス板との組み合わせは、像センサの製造においては産業規模で利用されている。組み立てコストが劇的に減少し、かつ完成したカメラモジュールは実質的に小型化されるため、この選択肢は好適である。しかもこの方法で、レンズ、像センサ及び駆動電子機器を適切に集積させることで、短いフィードバックで最適化された設計を供することが可能となる。さらに、全体的な像の質に寄与するレンズの像センサへの整合を非常に厳密に行うことが可能となる。レンズと像センサとの距離は、スペーサの補助によって適切に画定することが可能である。
【００５６】
本発明の技術的範囲が前述の例に限定されず、「特許請求の範囲」の請求項で定義される本発明の技術的範囲から逸脱することなく複数の改良型及び修正型が可能であるということは、当業者には明らかである。
【００５７】
たとえば、被覆体12及び被覆体22のうちの少なくとも1つは、それぞれの中心穴14及び中心穴24の位置でレンズ形状をとって良い。つまり、可変焦点レンズパッケージ1がただ1つ有する代わりに、2つ以上のレンズを有するように、被覆体12及び被覆体22のうちの少なくとも1つはこの位置で凸面又は凹面を有して良い。
【００５８】
前述では、ディスク形状のレンズパッケージ部10、20の周囲は長方形であると述べた。レンズパッケージ部10、20の周囲がそのような形状であることの利点は、可変焦点レンズパッケージ1のアレイから可変焦点レンズパッケージ1が切り分けられるときに、そのような長方形の周囲が非常に容易に得られることである。しかし、そのことは、レンズパッケージ部10、20がたとえば六角形又は円形のような他の形状を得ることが可能であるという事実を変えてしまうことはない。
【００５９】
前述では、2つのレンズパッケージ部10、20が用いられている可変焦点レンズパッケージ1の製造処理について開示されている。各レンズパッケージ部10、20は、主部11、21、及び被覆体12、22、及び主部11、21と被覆体12、22の両方を介して延在する2つの充填穴13、23を有する。さらに各主部11、21は中心穴14、24を有する。
【００６０】
充填位置では、レンズパッケージ部10及びレンズパッケージ部20が互いに接触し、流体30及び流体40が、レンズパッケージ部10の充填穴13を介してレンズパッケージ部20の中心穴24へ供給され、及びレンズパッケージ部20の充填穴23を介して、レンズパッケージ部10の中心穴14へ供給される。それに続いて、中心穴14と中心穴24とが整合するまで、レンズパッケージ部10及びレンズパッケージ部20を相互について変位させる。処理中において、所定量の流体30及び流体40が中心穴14及び中心穴24内で得られる一方で、余分量の流体30及び流体40は充填穴内に残る。さらにレンズパッケージ部10とレンズパッケージ部20との間の接触は、レンズパッケージ部10とレンズパッケージ部20との間に塗布された潤滑剤によって密閉されている。
【００６１】
可変焦点レンズパッケージ1の製造処理中において、穴13、穴14、穴23、穴24及び穴25を有する2つのレンズパッケージ部10、20が供される。穴13、穴14、穴23、穴24及び穴25は所定の大きさを有し、かつ所定の位置に設けられている。レンズパッケージ部10とレンズパッケージ部20の充填位置では、穴の一部が適切な流体、つまり水30及び油40、によって満たされ、その後最終位置に到達するまでレンズパッケージ部10及びレンズパッケージ部20は相互に変位する。その処理において、所定量の流体30及び流体40が得られる。これらの流体は最終位置で一緒になる。
【００６２】
前段落に基づいて、所定量を有する複数の種類の物質を一緒にする一般的な原理は、前述した可変焦点レンズの製造処理において開示されている。レンズパッケージ部10及びレンズパッケージ部20を、所定量の物質を受け取り、かつ収容する収容ユニットを有する担体と見なして良い。充填位置では、収容ユニットは適切な物質で満たされる。それに続いて、担体を相互について変位させる。相互に変位することによって収容ユニット間の開口接続が得られる。処理中においては、担体間で物質が抜け出せないように、担体は接触面上で互いに接触している。担体が充填位置にあって、収容ユニットが満たされているときに、所定量の物質を正確に滴下せずに済むように、担体は、担体の相互の位置が充填位置から最終位置に変化するときに、所定量の物質が得られることを保証するような形状であることが好ましい。
【００６３】
所定量を有する複数の種類の物質を一緒にする一般的な方法は、所定量を有する2種類の物質だけを一緒することに限定されない。たとえば、第1工程で、第1の所定量を有する物質と第2の所定量を有する物質とを一緒にし、第2工程で、第3の所定量を有する物質と第4の所定量を有する物質とを一緒にすることが可能である。ここで両工程は同じ方法で実行される。物質は流体又は気体であって良い。2種類以上の成分を有する組成物を制御された方法で生成する必要がある場合、それぞれ異なる担体の収容ユニットをそれぞれの成分で満たし、組成物を得るのに望ましい位置へ担体を相互について変位させることによって、収容ユニットの内容物を相互に接触させることが可能である。
【００６４】
担体は、可変焦点レンズパッケージ1の可変焦点レンズパッケージ部10及び可変焦点レンズパッケージ部20のようなディスク形状である必要はない。他多くの形状の担体が可能である。たとえば、2つの担体が使用される場合、第1担体は円柱形状であって良く、その際第2担体は、第1担体を密着して取り囲むことのできる管の形状であって良い。そのような場合収容ユニットは、第2担体を第1担体に対して縦軸を回転軸として回転させることで収容ユニット間の開口接続が確立されるように位置設定されて良い。担体の直径は全長において一定であって良いが、担体が円錐形状を有しても良い。
【００６５】
可変焦点レンズパッケージ1の製造方法同様、所定量を有する複数の物質を一緒にする一般的方法は、潤滑剤のような密閉媒体を隣接担体の接触面のうちの少なくとも一面に塗布する工程を有することが好ましい。
【００６６】
収容ユニットの少なくとも1つの一面を塞ぐ、可変焦点レンズパッケージ1の膜27のような膜を有することが可能である。その場合、膜が変動するように活性化可能であることで、攪拌効果が得られる。さらに収容ユニットの内容物を加熱するのに膜を使用して良い。その際、各収容ユニットは独自の温度時間プロファイルを有する。また、収容ユニットの内容物に電圧を印加するのに膜が使用されても良い。
【００６７】
所定量を有する少なくとも2種類の物質を一緒にする一般的方法を応用できる分野は、医学分野、特に分子診断学分野である。
【００６８】
図8から図11では、所定量を有する3種類の物質を一緒にする処理工程が図示されている。これらの図では、3つの収容ユニット70、80、90及び3つの充填穴71、81、91が図示されている。第1収容ユニット70、第2充填穴81及び第3充填穴91が第1担体中に備えられていて、それらは図8から図11では斜線で示されている。1つの同一担体中に備える結果、第1収容ユニット70、第2充填穴81及び第3充填穴91は固定された相互位置を有する。第2収容ユニット80、第3収容ユニット90及び第1充填穴71が第2担体中に備えられていて、それらは図8から図11では点で示されている。1つの同一担体中に備える結果、第2収容ユニット80、第3収容ユニット90及び第1充填穴71は固定された相互位置を有する。
【００６９】
図8に図示されている担体の初期相互位置では、第1収容ユニット70と第1充填穴71との間の開口接続、及び第2収容ユニット80と第2充填穴81との間の開口接続が確立されている一方で、担体は接触面上で相互に密着している。密閉媒体は接触面間に備えられていることが好ましい。初期相互位置では、第1収容ユニット70は第1充填穴71を介して第1流体で満たされ、第2収容ユニット80は第2充填穴81を介して第2流体で満たされる。その際、余分な量の第1流体は第1充填穴71に残り、余分な量の第2流体は第2充填穴71に残る。
【００７０】
初期相互位置から開始して、収容ユニット70、収容ユニット80及び収容ユニット90のいずれかと第1充填穴71、第2充填穴81及び第3充填穴91のいずれかとの間に接続が存在しない状態である第1中間状態が得られるまで担体は相互について変位する。担体が相互に変位する間、接触面での担体間の密着は維持される。第1中間状態の相互位置は図9に図示されている。図8の描画表現と図9の描画表現との関係について述べると、第1中間状態の相互位置は、第2担体を図8の状態に保持したまま第1担体を上方に変位させることで得られる。
【００７１】
初期相互位置から第1中間状態の相互位置へ変位する間、第1収容ユニット70内部及び第2収容ユニット80内部にある所定量の流体は、第1充填穴71及び第2充填穴81内の余分な量の流体からそれぞれ切り離される。その結果、第1収容ユニット70内部にある所定量の第1流体の容積は第1収容ユニット70の容積に厳密に一致し、第2収容ユニット80内部にある所定量の第2流体の容積は第2収容ユニット80の容積に厳密に一致する。
【００７２】
第1中間状態の相互位置では、余分な量の流体は各対応する充填穴71、81から除去される。さらに担体は洗浄される。
【００７３】
第1中間状態の相互位置から開始して、第3収容ユニット90と第3充填穴91との間にのみ開口接続が存在する状態である第2中間状態の相互位置が得られるまで担体は再度相互について変位する。担体が相互に変位する間、接触面での担体間の密着は維持される。第2中間状態の相互位置は図10に図示されている。図9の描画表現と図10の描画表現との関係について述べると、第1中間状態の相互位置は、第2担体を図9の状態に保持したまま第1担体をさらに上方に変位させることで得られる。
【００７４】
第2中間状態の相互位置では、第3収容ユニット90は、第3充填穴91を介して第3流体で満たされる。その際、余分な量の第3流体は第3充填穴91内に残る。
【００７５】
第2中間状態の相互位置から開始して、収容ユニット70、収容ユニット80及び収容ユニット90間での開口接続が存在し、収容ユニット70、収容ユニット80及び収容ユニット90が第1充填穴71、第2充填穴81及び第3充填穴91と分離している状態である最終の相互位置が得られるまで担体は相互について再度変位する。担体が相互に変位する間、接触面での担体間の密着は維持される。最終相互位置は図11に図示されている。図10の描画表現と図11の描画表現との関係について述べると、最終相互位置は、第2担体を図10の状態に保持したまま第1担体をさらに上方に変位させることで得られる。
【００７６】
第1中間状態の相互位置から最終相互位置へ変位する間、第3収容ユニット90内部にある所定量の流体は、第3充填穴91内の余分な量の流体から切り離される。その結果、第3収容ユニット90内部にある所定量の第3流体の容積は第3収容ユニット90の容積に厳密に一致する。
【００７７】
最終相互位置では、第3充填穴91から余分な量の第3流体が除去される。さらに最終相互位置では、3つの収容ユニット70、80、90は担体で密閉された1つの空洞を形成する。その空洞は所定量の第1流体、第2流体及び第3流体で満たされている。所定量の流体を得ること、及びこれらの流体を一緒にするのに必要なことのすべては、担体を連続した所定の相互位置にする過程における適切なときに、収容ユニット70、収容ユニット80及び収容ユニット90を各収容ユニットに対応する充填穴を介して満たすことである。当然のことだが、一方では第1担体中での第1収容ユニット70、第2充填穴81及び第3充填穴91の相互位置、及び他方では第2担体中での第1収容ユニット70、第2充填穴81及び第3充填穴91の相互位置は、担体を相互について変位させる過程において意図しない開口接続が確立させるのを防ぐような位置をとっている。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】可変焦点レンズパッケージの製造処理工程を図示している。
【図２】可変焦点レンズパッケージの製造処理工程を図示している。
【図３】可変焦点レンズパッケージの製造処理工程を図示している。
【図４】可変焦点レンズパッケージの製造処理工程を図示している。
【図５】可変焦点レンズパッケージの製造処理工程を図示している。
【図６】可変焦点レンズパッケージの製造処理工程を図示している。
【図７】可変焦点レンズパッケージの一部の断面図である。
【図８】所定量を有する3種類の流体を一緒にする処理工程を図示している。
【図９】所定量を有する3種類の流体を一緒にする処理工程を図示している。
【図１０】所定量を有する3種類の流体を一緒にする処理工程を図示している。
【図１１】所定量を有する3種類の流体を一緒にする処理工程を図示している。
【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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【国際調査報告】
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2008509445.tif 000015