(57)【要約】【課題】従来、単独の光学レンズで焦点を可変にすることは固体では極めて困難で、ほとんど実用化されていない。現在この目的で開発されているものはレンズ体を可撓性材料で形成し外力もしくは内力により変形させようとするが、比較的大きな力を要しかつ変形も自在に得にくい。【解決手段】本発明は、主に透明な容器と内封される複数の透明流体および外部より磁極を用いてこの流体に磁界を印加する装置で構成される。このように構成する際、用いる内封流体は磁界によって作動し移動変形する性質を有するもの（例えばイオン液体）と、感応しない液体の組み合わせを選定する。これに外部より、例えば電磁石等で磁界を生成し極性、方向および強度を適宜制御してそれぞれの磁極に印加することにより平面状レンズの厚み方向の両流体の比率の分布を傾斜的に通過光の屈折状態を変化させ光路や焦点を可変とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極に磁界を印加する制御装置と内部にこの磁界に感応し移動もしくは変形作動する少なくとも１種類のほぼ透明の流体と、別の屈折率の異なる透明流体を組み合わせ一体的に平面状薄型容器に封入し、磁界の極性、方向、強度等の調整により上記複数液体の厚み方向の組成比率を変化させ、これを通過する光を所定の光路に屈折させてなる屈折可変レンズ。
【請求項２】
前項容器の平面表面上に前項レンズと補完的に作用する固体の固定形状レンズを設けること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、磁界の分布あるいは強度を制御することにより自在に光学的焦点あるいは光路を可変とするレンズを提供することにより、小型では顕微鏡、メガネから大型では照明装置および窓ガラス等民生用および産業用の光学利用技術分野に広く活用できる。
【背景技術】
【０００２】  従来、単独の光学レンズで焦点や屈折率を可変することは固体では極めて困難で、ほとんど実用化されていない。現在この目的で開発されているものはレンズ体を可撓性材料で形成し外力もしくは内力により変形させるものと、固体透明容器内に液晶等特殊溶液を封入し外部から電界等で制御しようとするごく限られた視界用途のものに大別される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  上述した従来技術は、前者では比較的大きな力を要しかつ変形も自在に得にくい。また後者では微細構造でのみ可能であるがその構造は従来の液晶レベル以上の複雑さで、かつ得られる焦点の可変領域は限定的であり光量も損失が大であった。本発明によればかかる課題を簡単な構造と方法で解決できる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】本発明は、主に透明な容器と内封される複数の流体および外部よりこの流体に磁界を印加する装置で構成される。このように構成する際、用いる内封流体は磁界によってよく作動し流動したりあるいはよく変形する性質を有するもの（これを流体Ａと仮称する）と、ほとんど反応しないか上記のものとは逆の反応を示す性質を有し（これを流体Ｂと仮称する）、かつ両者は互いにほとんど溶解せず、かつ磁界非印加時に互いによく融和するそれぞれほぼ透明なものを選定する。これに外部より、例えば電磁石等で磁界を生成し極性、方向および強度を適宜制御してそれぞれの磁極に印加する。
【発明の効果】
【０００５】前項のように磁界を印加すると非印加時の流体と異なり、流体Ａのみ磁界に応じて作動分離しその磁界方向に傾斜的な分布をとり、結果的に容器中の残る流体Ｂもこれを補完する形態に傾斜的分布となる。これにより光路方向のそれぞれの流体の厚みが変化させられ光の屈折の状況も変化する。この調節により、焦点の変化の実現はもちろん、光の通過の仕方も自在に変化可能となる。上記容器に固体状固定レンズを組み合わせ補完的に用いより効果を高めることも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】本発明の基本構成は前項までに述べた通りであるが、レンズの形態に応じて磁極の配置は選定設定される。例えば略矩形形状の平面状レンズではその対辺上に異磁極を設置することが効果的で、円形形状の同様レンズでは円周辺と中心部にそれぞれ設置すると良い。ここに流体Ａの例としてはイオン流体があり透明で磁界に対し応答よく作動する特性を示す。また補完的に作動する流体Ｂには水、油、有機溶剤等の組み合わせがあり、場合により２つ以上の流体の混合も可能である。いずれの流体も透明度の高いことが必要であるが、サングラス等で遮光性や変色性を求める場合はその目的にあった材料流体が選定される。この際封入された流体Ａと流体Ｂの容積の総和は一定で変化しないので容器に変形等は生じない。なお両流体の屈折率は互いに異なるものである。
【実施例】
【０００７】本発明を図１および図２に示す実施例について説明する。図１は略矩形形状の平面状レンズの側断面を、図２は略円形形状の同様レンズを示し、いずれも（１）はレンズ本体、（２）は流体Ａ、（３）は流体Ｂ、（４）は磁極Ａ、（５）は磁極Ｂを示す。なお、光路、電磁石および制御部は図示しない。今１例として、図１でレンズ本体（１）は透明な樹脂等の平面状容器を構成しその側断面上の上下両端に分離して設けられた磁極Ａ（４）および磁極Ｂ（５）に磁界を印加する時、非印加時は一体であった両流体Ａ，Ｂが同図斜線のごとく分離し、この例では磁極Ａにより多く吸着される性質をもつ流体Ａ（２）の全体もしくは部分は同磁極Ａ（４）方向により多く集積され、逆側の磁極Ｂ（５）には少なくなり傾斜的分布を示す。残余の流体Ｂ（３）も結果的に補完的な傾斜的分布となる。この際、両流体Ａ，Ｂの固有の屈折率が異なると同図水平方向の光軸方向の両流体の厚みもそれぞれ両磁極からの距離に応じて連続傾斜的に変化し、結果的に光路における屈折率は変化させられしたがって全体的にレンズはその焦点特性が変化したことになる。また、図２は外郭が円形の容器での同様の例であるが、ここでは円の中心部に磁極Ａ（４）を、円の周囲に磁極Ｂ（５）が設けられている。これに磁界を印加するとその磁界強度の分布に応じて同図のように流体Ａ（２）は円中心が盛り上がり周辺ほどその割合が減少する略放射状態に分布状態が変化する。残余の流体Ｂ（３）も補完的に分布状態が変化する。その作用効果は前述例と同様である。なお磁極Ａと磁極Ｂの流体Ａに対する作動は両者の特性により適宜選定されその磁性および作動強度は既述のように電磁石で電磁力の調整制御をして行う。また永久磁石により作動させるものではこれを物理的に移動し適宜磁極の配置や方向および強度を変化させて得る。また上記容器を形成するレンズ本体（１）にはその平面状面に固体の固定レンズ（６）をあらかじめ設け補完的に作動させればより容易に大きな効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【０００８】以上説明したように、本発明の磁界作動型屈折可変レンズによれば簡単な構造で少ない駆動エネルギーを用いて自在に焦点や光路を変化できるので多くの光学分野に活用可能となる。特にメガネ、カメラ、顕微鏡、望遠鏡等においては対象物からの入射光への自動焦点方式が可能となる。また対象物への照明や光投射では、投射光の焦点や方向および強度の調節が自在になる。なお光路の変化を強調利用すれば光スイッチや光学機器あるいは窓ガラスの偏光効果によるブラインド効果等も期待できる。その他前項で述べたような遮光特性の応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】略矩形形状の平面状レンズの側断面図を示す。
【図２】略円形形状の平面状レンズの側断面図を示す。
【符号の説明】
【００１０】（１）    レンズ本体
（２）    流体Ａ
（３）    流体Ｂ
（４）    磁極Ａ
（５）    磁極Ｂ
（６）    固定レンズ゛
【図１】
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【図２】
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