(57)【要約】  可変焦点レンズ１０が内部チャンバ１６を持つ容器を有する。光軸２４は、該チャンバを通って延在する。第１流体媒体１８及び第２流体媒体２０は、前記チャンバ内に配置される。メニスカス２２は、前記チャンバ内の前記第１媒体と前記第２媒体との間に、前記光軸に実質的に垂直に配置される。  可変焦点レンズは、前記メニスカスの形状を制御するメニスカス制御システムを更に有する。メニスカス制御システムは、第１制御要素２６及び第２制御要素２８，３０を有する。第１制御要素は、メニスカスに結合され、前記光軸に対して実質的に垂直な方向に移動可能である。第１制御要素及び第２制御要素は、電場又は磁場を使用して、これにより実績のある、信頼できる技術を使用して相互作用するように構成される。更に、内部チャンバは、チャンバの壁を通って延在する要素のない、閉じられたチャンバであり得る。したがって、流体媒体がチャンバからリークする可能性は低下される。
2010500625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸が延在する内部チャンバを有する容器と、
前記チャンバに配置される第１流体媒体及び第２流体媒体と、
前記チャンバ内の第１媒体及び第２媒体の間であって、前記光軸に実質的に垂直に配置されるメニスカスと、
前記メニスカスの形状を制御するメニスカス制御システムと、
を有する可変焦点レンズであって、前記メニスカス制御システムが、第１制御要素及び第２制御要素を有し、該第１制御要素が前記メニスカスに結合され、前記光軸に実質的に平行な方向に移動可能であり、前記第１制御要素及び前記第２制御要素は、電場又は磁場を使用して相互作用するように構成される、可変焦点レンズ。
【請求項２】
前記第１制御要素及び前記第２制御要素は、前記第１制御要素を移動させるため、磁場を生成する制御可能磁気要素を有する、請求項１に記載の可変焦点レンズ。
【請求項３】
前記第１制御要素及び前記第２制御要素の一方が磁気要素を有し、前記第１制御要素及び前記第２制御要素の他方が、前記第１制御要素を移動させるため、磁場を生成する制御可能磁気要素を有する、請求項１に記載の可変焦点レンズ。
【請求項４】
前記第２制御要素が、前記チャンバの外側に配置される、請求項１に記載の可変焦点レンズ。
【請求項５】
前記制御可能磁気要素が、電源に動作可能に結合されたコイルである、請求項２又は３に記載の可変焦点レンズ。
【請求項６】
前記第１制御要素が、前記チャンバの内壁付近に配置される、請求項１に記載の可変焦点レンズ。
【請求項７】
前記第１制御要素と前記チャンバの前記内壁との間にガイド手段が設けられる、請求項６に記載の可変焦点レンズ。
【請求項８】
前記第１制御要素と前記チャンバの前記内壁との間に封止手段が設けられる、請求項６に記載の可変焦点レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変焦点レンズに関し、より詳細には、チャンバ内に第１媒体及び第２媒体を含むレンズであって、前記第１媒体と前記第２媒体との間の凹凸レンズ（メニスカス）の形状が可変であるレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記の種類の可変焦点レンズは、従来技術から知られる。メニスカス又は界面の形状は、レンズの焦点距離を決定する。メニスカスの形状を変化させることにより、レンズの焦点距離は、変更される。焦点距離の正確な制御のため、メニスカスの形状が正確に制御されることが必要とされる。
【０００３】
メニスカスを制御する複数の技術が、従来技術において提案されている。例えば、エレクトロウェッティング（electrowetting）技術を使用することが知られる。国際特許出願公開ＷＯ２００５／０９６０２８Ａは、メニスカスを移動させるため、第１媒体及び第２媒体のうちの１つの圧力を変化させるように圧電アクチュエータを使用することを提案する。日本国特許出願ＪＰ２００４−２３３９４５は、レンズに存在する第１媒体の量及び第２媒体の量を制御し、これにより、第１媒体と第２媒体との間の界面の形状を制御することを開示する。
【０００４】
エレクトロウェッティングは、利用することが困難であるという不利な点を有する。エレクトロウェッティングの原理は、選択された流体及び動作する温度条件に敏感である。結果として、通常適用可能ではなくなり得る。流体の量を制御することは、ポンプ装置を必要とする。しかしながら、ポンプ装置は、技術的に複雑になり得、制御するのが困難になり得、ポンプ装置の必要とされるサイズを考慮すると、このようなポンプ装置は、不具合に対して敏感である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
可変焦点レンズに対して、上記の不利な点をもたせないことが望ましい。従って、代替の可変焦点距離を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一態様において、本発明は、請求項１による可変焦点距離を提供する。レンズは、内部チャンバを含む容器を有し、レンズの光軸は、チャンバを通って延在する。チャンバ内に、第１流体媒体及び第２流体媒体が配置される。メニスカスは、チャンバ内の第１媒体と第２媒体との間に配置される。チャンバは、第１媒体及び第２媒体で完全に満たされる。結果として、第１媒体の体積、及び第２媒体の体積は、変化され得ない。メニスカスは、第１媒体及び第２媒体を分離して維持する。レンズは、メニスカスの形状を制御するメニスカス制御システムを更に有する。メニスカスの形状は、可変焦点レンズの焦点距離を決定する。メニスカス制御システムは、第１制御要素と第２制御要素とを有する。第１制御要素は、メニスカスに結合され、実質的に光軸と平行な方向に移動可能である。第１流体媒体及び第２流体媒体の体積が変化され得ないので、第１制御要素を移動させることが、メニスカスの形状を変化させる結果となる。第１制御要素及び第２制御要素は、電場又は磁場を使用して相互作用するように構成される。
【０００７】
一実施例において、磁場は、第１制御要素と第２制御要素との間の相互作用をするために使用される。第１及び第２制御要素のうちの少なくとも１つは、制御可能な磁気要素であることを必要とし、第１制御要素及び第２制御要素のうちの一方は、磁気要素であり得る。第１制御要素と第２制御要素との間にかかる磁力は、結果として第１制御要素を移動させ、これにより、メニスカスの形状を変化させることとなる。
【０００８】
制御可能磁気要素は、電源に動作的に結合されるコイルであり得る。電流がコイルを流れる場合、磁場が生成される、磁場の強さは、コイルを流れる電流の量に依存する。したがって、磁場の強さは、電流の制御により制御可能である。
【０００９】
当業者は、第１制御要素と第２制御要素との間の力が、電場に由来することもあり得ると理解する。当業者は、第１制御要素と第２制御要素との間の相互作用のために電場が使用される実施例をどのように設計するかを容易に理解する。
【００１０】
一実施例において、第２制御要素は、チャンバの外側に配置される。このような実施例において、チャンバ内に配置されることを必要とする電気的接続はない。特に、第１制御要素は、磁気要素であり得、第２制御要素が、制御可能磁気要素であり得る。このような実施例において、受動素子のみが、チャンバ内に配置され、能動素子は、チャンバの外に配置される。
【００１１】
一実施例において、第１制御要素は、チャンバの内壁付近に配置される。このような実施例において、ガイド手段は、第１制御要素のスムーズな移動のため、第１制御要素と内壁との間に設けられ得る。更に、封止手段は第１流体媒体及び第２流体媒体を分離して維持するため、第１制御要素とチャンバの内壁との間に設けられ得る。
【００１２】
以下に、本発明が、非制限的な実施例を示す図面を参照して、より詳細に明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、第１状態における、本発明による可変焦点レンズの一実施例を概略的に示す。
【図２】図２は、第２状態における、図１による可変焦点レンズの実施例を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面において、類似の参照符号は、類似のコンポーネント及び／又は特徴を称す。図１は、本発明による可変焦点レンズ１０の一実施例を示す。レンズ１０は、第１壁１２Ａ、１２Ｂ及び第２壁１４を含む容器を有する。第１壁１２Ａ、１２Ｂは、少なくとも部分的に透明である。容器の壁１２Ａ、１２Ｂ、１４は、チャンバ１６を規定する。チャンバ１６において、第１流体媒体１８及び第２流体媒体２０が配置される。レンズ１０がレンズ１０としてのみ機能する場合、第１流体媒体及び第２流体媒体は、実質的に透明である。しかしながら、レンズ１０がフィルタとしても機能する場合、第１及び／又は第２流体媒体１８，２０の透過率は、所望されるフィルタ効果に対応して選択され得る。第１媒体１８と第２媒体２０との間にメニスカス２２が配置され、第１媒体１８及び第２媒体２０を分離して維持する。光軸２４は、チャンバ１６を通って延在し、メニスカス２２に対して実質的に垂直である。
【００１５】
メニスカス２２の外部周辺において、メニスカスは、磁気要素を有する第１制御要素に結合される。第２制御要素のコイル２８は、第２壁１４の外部周辺に配置される。第２制御要素は、コイル２８に結合される電源３０を更に有する。電流がコイル２８を流れる場合、磁場が生成される。したがって、磁場は、第１制御要素２６の磁気要素と、コイルとの間に生成される。磁力に依存して、第１制御要素２６は、光軸２４に対して実質的に平行に第２壁１４に沿って移動し得る。スムーズな移動を確かにするため、ガイド手段が、第２壁１４と第１制御要素２６との間に設けられ得る。第１流体媒体及び第２流体媒体の分離を維持するため、封止手段が、第２壁１４と第１制御要素との間に設けられ得る。
【００１６】
図１において、レンズ１０のメニスカスは、第１状態で図示され、ここでメニスカス２２の曲率は、（第１制御要素２６に対してわかるように）凸状である。図２において、レンズ１０は第２状態にあり、ここで第１制御要素２６は、図１に図示されるような第１状態と比較して移動している。第１流体媒体１８及び第２流体媒体２０の体積が変化し得ないので、第１制御要素２６が移動する場合、メニスカス２２の形状が変化する。第２状態（図２）において、メニスカス２２は、第１制御要素２６に対して凹状である。
【００１７】
可撓性メニスカス２２では、実質的に第１制御要素２６のいずれかの位置が使用され得ることが留意される。メニスカス２２が可撓性でない場合、第１制御要素２６の２つの位置があり、ここでメニスカスが（一方は凸状に、一方は凹状に）締められる。
【００１８】
可変焦点レンズ１０のレンズ効果は、メニスカス２２の曲率（形状）という結果となる。したがって、メニスカス２２の形状を変化させることは、レンズ１０の焦点距離を変化させる。レンズ１０の実際の焦点距離は、第１流体媒体１８及び第２流体媒体の屈折係数の違いに更に依存する。
【００１９】
本発明の詳細な実施例がここに開示されるが、開示された実施例は、単に本発明の例に過ぎず、本発明は様々な形態で実施され得ることが理解されるべきである。それゆえ、ここに開示される特定の構造的及び機能的詳細は、制限するとして解釈されるべきではなく、実質的にいずれかの適切な詳述される構造で本発明を様々に使用するため、単に請求項に基づいて、当業者に教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。
【００２０】
更に、ここで使用される用語及びフレーズは、制限するのではなく、本発明の理解可能な説明を提供することを意図される。個々で使用される単数の表記は、１又はそれより多くとして規定される。ここで使用される他方という用語は、少なくとも第２又は更なるものとして規定される。ここで使用される、含む、及び／又は持つという用語は、有する（すなわち広い言葉）として規定される。ここで使用される結合されるという用途は、必ずしも直接的ではなく、必ずしも有線でなく、接続されるとして規定される。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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