(57)【要約】【課題】可撓性部材に隣接する二つの液体の密度差を極端に小さくすることなく、屈折面である可撓性部材の形状が所望の面精度に保たれた液体レンズ、及びその製造方法を提供する。【解決手段】液体を収容する容器内に二つ以上の液体１０４、１０５が可撓性部材１０６を介して隣接して配置され、可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能する液体レンズ１００である。可撓性部材に隣接する二つの液体の密度差をΔρ［ｋｇ／ｍ３］、可撓性部材の単位面積あたりの弾性歪みエネルギをγ［Ｎ／ｍ］ 、屈折面の面精度をα［λ］、液体レンズの内径をφ［ｍ］、として、γがγ≧５.１６×１０５×Δρ×α−１×φ３.４を満足する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を収容する容器内に二つ以上の液体が可撓性部材を介して隣接して配置され、前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能する液体レンズであり、
前記可撓性部材に隣接する二つの前記液体の密度差をΔρ［ｋｇ／ｍ３］、前記可撓性部材の単位面積あたりの弾性歪みエネルギをγ［Ｎ／ｍ］ 、前記屈折面の面精度をα［λ］、前記液体レンズの内径をφ［ｍ］、として、γが下式を満足することを特徴とする液体レンズ。
γ≧５.１６×１０５×Δρ×α−１×φ３.４
【請求項２】
請求項１に記載の液体レンズにおいて、前記面精度α［λ］が１０λ以下であることを特徴とする液体レンズ。
【請求項３】
請求項１に記載の液体レンズにおいて、前記面精度α［λ］が５λ以下であることを特徴とする液体レンズ。
【請求項４】
請求項１に記載の液体レンズにおいて、前記面精度α［λ］が２λ以下であることを特徴とする液体レンズ。
【請求項５】
請求項１に記載の液体レンズにおいて、前記面精度α［λ］が１λ以下であることを特徴とする液体レンズ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の液体レンズを備えたことを特徴とするカメラ。
【請求項７】
二つ以上の液体が可撓性部材を介して隣接して配置され、前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能する液体レンズの製造方法であって、
前記液体レンズの内径φ［ｍ］と前記屈折面の面精度α［λ］とを決定する工程と、
前記決定された内径φと前記決定された面精度αと、下式に基づき、前記可撓性部材に隣接する二つの前記液体の密度差Δρ［ｋｇ／ｍ３］と、可撓性部材の単位面積あたりの弾性歪みエネルギγ［Ｎ／ｍ］とを決定する工程と、
前記決定された内径φの収容容器を用意する工程と、
前記容器内に前記二つ以上の液体及び前記可撓性部材を配置する工程と、
を有することを特徴とする液体レンズの製造方法。
γ≧５.１６×１０５×Δρ×α−１×φ３.４
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性部材が屈折面として機能する液体レンズ、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、屈折力を変化させることが可能なレンズの一形態として液体レンズの研究・開発が進められてきている。液体レンズのタイプは幾つかに分類されるが、その一つに、液体と隣接した可撓性部材の曲率を変化させることで屈折力を変化させるものがある。この液体レンズは、動作が迅速なことに加え、振動などの外乱に対しても強いことから、現在、様々な光学系への応用が期待されているものである。この液体レンズでは、屈折面である可撓性部材の形状を球面に近づけるために、可撓性部材に隣接する二つの液体の密度差を小さくする技術が、特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１−２２５９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者が検討したところによると、特許文献１に開示された技術のように、二つの液体の密度差を小さくしようとすると、或る程度まで密度差を小さくすることが可能であるものの、極端に密度差を小さくするのは困難であることが判明した。極端に密度差を小さくするとき、例えば、密度差を１ｋg/ｍ3未満にまで小さくする場合、液体レンズの使用環境温度が±１０℃前後変化すると、液体の材料によっては、密度差が１ｋg/ｍ3以上になってしまうことがある。
【０００５】
本発明は、可撓性部材に隣接する二つの液体の密度差を極端に小さくすることなく、液体レンズの内径と、屈折面である可撓性部材の単位面積あたりの弾性歪みエネルギをコントロールすることにより、可撓性部材の形状が所望の面精度に保たれる液体レンズ及びその製造方法を提供することを目的とする。特に、弾性歪みエネルギなどを制御することで光学偏心を低減して好ましい球面精度を有する液体レンズ、及びその製造方法を提供することを目的とする。尚、球面精度とは、屈折面を最小二乗法で球面フィッティングした時の、液体レンズの光軸に平行な方向へのズレ量の最大値を表している。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明により提供される液体レンズは、液体を収容する容器内に二つ以上の液体が可撓性部材を介して隣接して配置され、前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能する液体レンズであり、前記可撓性部材に隣接する二つの前記液体の密度差をΔρ［ｋｇ／ｍ３］、前記可撓性部材の単位面積あたりの弾性歪みエネルギをγ［Ｎ／ｍ］ 、前記屈折面の面精度をα［λ］、前記液体レンズの内径をφ［ｍ］、として、γが下式（１）を満足することを特徴とする。
γ≧５.１６×１０５×Δρ×α−１×φ３.４          式（１）
【０００７】
また、本発明により提供される液体レンズの製造方法は、二つ以上の液体が可撓性部材を介して隣接して配置され、前記可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能する液体レンズの製造方法であって、前記液体レンズの内径φ［m］と前記屈折面の面精度α［λ］とを決定する工程と、前記決定された内径φと前記決定された面精度αと上式（１）に基づき、前記可撓性部材に隣接する二つの前記液体の密度差Δρ［ｋｇ／ｍ３］と可撓性部材の単位面積あたりの弾性歪みエネルギγ［Ｎ／ｍ］とを決定する工程と、前記決定された内径φの収容容器を用意する工程と、前記容器内に前記二つ以上の液体及び前記可撓性部材を配置する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の液体レンズでは、屈折面の面精度に関わるパラメータとして、隣接する第一の液体と第二の液体の密度差Δρに加え、可撓性部材の単位面積あたりの弾性歪みエネルギγ、液体レンズの内径φ、の三つのパラメータ(Δρ,γ, φ)が式（１）を満たしている。そのため、第一の液体と第二の液体の密度差Δρを極端に小さくしなくとも、他の二つのパラメータ(γ, φ)の値を変えることで、所望の面精度を得ることができる。また、本発明の液体レンズの製造方法によると、所望の面精度を有する液体レンズを、可撓性部材に隣接する二つの液体の密度差を極端に小さくすることなく製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の液体レンズの一例を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の解決手段を説明するための説明図である。
【図３】本発明の液体レンズの一例を示す模式的断面図である。
【図４】本発明の液体レンズの一例を示す模式的断面図である。
【図５】本発明の液体レンズの製造方法における工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の特徴は、液体を収容する容器内に二つ以上の液体が可撓性部材を介して隣接して配置され該可撓性部材の少なくとも一部が屈折面として機能する構成において、上式（１）を満足することである。上式（１）において、λは、レンズが対象とする光の波長である。屈折面の面精度をα［λ］で表すことから分かる様に、対象とする光の波長が異なれば、要求される絶対量としての面精度は異なることになる。例えば、対象とする光の波長が８００ｎｍ時と、４００ｎｍの時と、では、要求される絶対量としての面精度は、それぞれ、α×８００ｎｍ、α×４００ｎｍ、となる。また、本発明の液体レンズでは、弾性歪みエネルギγは可撓性部材の形状（すなわち歪み）によって変化する。そのため、弾性歪みエネルギγを、上式（１）を満足する様に設定したとしても、可撓性部材が変形した状態では、弾性歪みエネルギγが減少してしまい、上式（１）が成立しない状態になることがあり得る。よって、可撓性部材が変形する液体レンズが、可撓性部材の変形状態に依らず常に本発明の効果を有するために、可撓性部材が変形した後においても弾性歪みエネルギγが上式（１）を満足するよう、弾性歪みエネルギγを少し大きな値に予め設定しておく必要がある。さらに、温度が変化してΔρが変わることで（Δρが１ｋg/ｍ3以上になる場合もあり得る）、上式（１）が成立しなくなることがあり得る。よって、温度が変化する液体レンズが、温度に依らず常に本発明の効果を有するために、温度が変化した後においても弾性歪みエネルギγが上式（１）を満足するよう、弾性歪みエネルギγを少し大きな値に予め設定しておく必要がある。上記構成において、液体が二つの場合は自明であるが、例えば三つの場合は、液体を収容する容器、第一の液体、第一の可撓性部材、第二の液体、で構成される液体レンズが上式（１）を満足し、また、液体を収容する容器、第二の液体、第二の可撓性部材、第三の液体、で構成される他の液体レンズが上式（１）を満足する。
【００１１】
本発明を実施するための形態を、以下、図面を参照しながら説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の液体レンズ１００の一例を示す模式図であり、円筒容器の中心軸（液体レンズの光軸１１０）を含む平面で切断した断面図である。図１においては、円筒部材１０１の両端部に光透過性を有する蓋部材１０２、１０３を接合して構成された円筒容器内に、第一の液体１０４及び第二の液体１０５が、可撓性部材１０６を挟んで隣接して収容されている。第一の液体１０４及び第二の液体１０５は共に光透過性を有し、互いに屈折率が異なる液体である。第一の液体１０４と第二の液体１０５には、例えば、純水やシリコンオイルなどを用いることができる。
【００１２】
可撓性部材１０６の端部は円筒部材１０１に接合されている。可撓性部材１０６は、押圧部材１０７によってその一部が押圧されて変形する際（図１の点線から実線への変形）、端部の位置や形状は変化せず、中心付近の位置や形状のみが変化する。可撓性部材１０６の中でも、押圧部材１０７よりも光軸１１０側に存在する部分が、液体レンズ１００の屈折面として機能する。屈折面が変形すると屈折面での光学パワーも変化する。可撓性部材１０６は光透過性を有し、例えば、シリコンゴムの薄膜などを用いることが可能である。押圧部材１０７は円筒形になっていて光軸１１０の周りをぐるりと囲み、その円形の端面が可撓性部材１０６に接触している。円筒状の押圧部材１０７が、可撓性部材１０６の接触部を光軸１１０と平行な方向に変位させることで、図１の実線で示す様に可撓性部材１０６の中心付近が球面状に変形する。この場合、液体レンズの内径φは、円筒状の押圧部材１０７の径ではなく、第一の液体１０４、第二の液体１０５を収容する容器の最大内径（すなわち第一の液体１０４及び第二の液体１０５の最大外径）で規定される。
【００１３】
駆動部材１０８は、駆動装置１０９より信号を受け取ると、押圧部材１０７を光軸１１０と平行な方向へ変位させ、押圧部材１０７付近の可撓性部材１０６を光軸と平行な方向へ変位させる。その結果、上述した様に、可撓性部材１０６の中心付近（屈折面）の球面形状が変化し、光学パワーの大きさが変化する。駆動部材１０８は、例えば、超音波モータやボイスコイルモータなどを用いることが可能であり、駆動装置１０９は、例えば、安定化電源などを用いることが可能である。図１には示していないが、第一の液体１０４や第二の液体１０５が、円筒部材１０１外に漏れ出したり、駆動部材１０８の内部に入り込み駆動部材１０８の機能に影響を与えたりすることを防ぐため、液体の浸入を防ぐシール部材が適所に設けられている。一般的に、屈折面の面精度を高く保つためには、第一の液体１０４と第二の液体１０５の密度差を小さくすることが効果的である。例えば、液体レンズ１００の内径（図１中のφ）が３０ｍｍ、可撓性部材１０６における単位面積あたりの弾性歪みエネルギが１．７Ｎ／ｍとすると、面精度２０λ（１λ＝６３２．８ｎｍ）を保つためには、密度差を１０ｋｇ／ｍ３以下にすればよい。また、より高い面精度を保つためには、上述した様に、第一の液体１０４と第二の液体１０５の密度差をより小さくすればよいが、極端に密度差を小さくすることは困難である。例えば、上記液体レンズで、面精度１λを保つためには、密度差を０．５ｋｇ／ｍ３以下にすればよいが、液体レンズの使用環境温度が±５℃前後変化すると、液体の材料によっては、密度差が０．５ｋｇ／ｍ３以上になってしまうため、面精度が維持できなくなる。
【００１４】
そこで、本実施例を含む本発明では、屈折面の面精度に関わるパラメータとして、第一の液体１０４と第二の液体１０５の密度差Δρに加え、可撓性部材１０６の単位面積あたりの弾性歪みエネルギγ、液体レンズ１００の内径φ、の三つのパラメータが上式（１）を満たすようにしている。再記すると、
γ≧５.１６×１０５×Δρ×α−１×φ３.４          式（１）
上記した如く、Δρの単位は［ｋｇ／ｍ３］、γの単位は［Ｎ／ｍ］、αの単位は［λ］、φの単位は［ｍ］であり、φは、「容器内において、可撓性部材１０６に隣接する二つの液体１０４、１０５が収容されている部分の最大径」で定義される。そのため、第一の液体１０４と第二の液体１０５の密度差を極端に小さくしなくとも、他の二つのパラメータの値(γ, φ）を変えることで、所望の面精度を得ることができる。
【００１５】
ここで、式（１）において、Δρの乗数が１、αの乗数が−１、φの乗数が３．４である理由を、図２を用いて説明する。図２は、円筒容器１５１の中心軸１６０を含む平面で切断した断面図である。円筒容器１５１の内部は可撓性部材１５６で仕切られ、第一の液体１５４、第二の液体１５５が可撓性部材１５６に隣接して配置されている。可撓性部材１５６は、第一の液体１５４と第二の液体１５５の双方から、深さに比例する圧力（液体が水の場合、この圧力は水圧である）を受けており、第一の液体１５４と第二の液体１５５の密度が等しい場合、前記圧力は双方共に同じ値となる。これに対し、第一の液体１５４と第二の液体１５５の密度が異なる場合、前記圧力は互いに異なる値となる。
【００１６】
図２では、第二の液体１５５の密度が第一の液体１５４の密度よりも大きい場合を表している。図２の矢印は、可撓性部材１５６が受ける圧力の内、第二の液体１５５から受ける圧力から第一の液体１５４から受ける圧力を引いた圧力を表している。可撓性部材１５６が、図２の矢印で表される圧力を受けることにより、可撓性部材１５６は実線から点線のように変形する。この時、圧力は中心軸１６０に対して対称ではないため、可撓性部材１５６の変形後の形状（点線）は、非球面の形状となる。図２に示すように、可撓性部材１５６が受ける圧力の方向は、可撓性部材１５６の表面に対して垂直である。
【００１７】
ここで、可撓性部材１５６が受ける圧力の方向を、中心軸１６０と平行な方向とした場合を考えると、可撓性部材１５６の変位Ｚは、材料力学に基づく解析から、可撓性部材１５６が受ける圧力の１乗に比例し、また、可撓性部材１５６の直径の３乗に比例する。可撓性部材１５６が受ける圧力は、可撓性部材１５６の直径の１乗に比例するため、結果として、可撓性部材１５６の任意の部分における変位Ｚは、可撓性部材１５６の直径の４乗に比例することになる。これに対し、可撓性部材１５６が受ける圧力の方向が、可撓性部材１５６の表面に垂直な方向である場合、この圧力を中心軸１６０と平行な方向へ分解した時の圧力（分力）は、圧力の方向が中心軸１６０と平行な方向である場合の圧力よりも小さい。そして、可撓性部材１５６の直径が大きくなると、先に述べたように、変位Ｚは大きくなるため、中心軸１６０と平行な方向への分力はより小さくなる。そのため、可撓性部材１５６の変位Ｚは、可撓性部材１５６の直径の４乗には比例せず、４乗よりも小さな値に比例することになる。本発明では、数値解析（シミュレーション）により、可撓性部材１５６の変位Ｚは、可撓性部材１５６の直径の約３．４乗に比例することを明らかにした。
【００１８】
上述したことに加え、更に、可撓性部材１５６が受ける圧力は、第一の液体１５４と第二の液体１５５の密度差Δρに比例することを踏まえると、可撓性部材１５６の変位Ｚと、Δρと、可撓性部材１５６の直径φとの間には、下式（２）が成立する。
Ｚ∝Δρ×φ３.４          式（２）
【００１９】
可撓性部材１５６の変位Ｚを最小二乗法で球面フィッティングした時、円筒部材１５１の中心軸１６０に平行な方向へのズレ量の最大値ΔＺは、可撓性部材１５６の変位Ｚと比例関係にあることが分かった。よって、上式（２）は下式（３）で置き換えることが可能である。
ΔＺ∝Δρ×φ３.４          式（３）
ここでΔＺを、面精度測定時によく使われるHe-Neレーザーの波長λである０．６３２８ｎｍで正規化した値が、式（１）における面精度α（λ）であるため、上式（３）は下式（４）で置き換えることが可能である。
α∝Δρ×φ３.４          式（４）
【００２０】
Δρ、φが不変であるという条件下で、可撓性部材１５６における単位面積あたりの弾性歪みエネルギγと面精度αとの関係を数値計算により求めると、互いに反比例関係にあることが分かった。よって、上式（４）は下式（５）のように書き換えることができる。
γ×α∝Δρ×φ３.４  ⇔  γ∝Δρ×α−１×φ３.４          式（５）
以上の理由から、式（１）において、Δρの乗数が１、αの乗数が−１、φの乗数が３．４となる。
【００２１】
次に、本実施例の液体レンズの実例を、以下に示す。一つ目の実例は、本実施例の液体レンズ１００において、液体レンズ１００の内径（図１中のφ）を先に挙げた液体レンズと同じく３０ｍｍ、密度差は２ｋｇ／ｍ３である。この液体レンズ１００が面精度１λ以下を有するためには、式（１）より、可撓性部材１０６における単位面積あたりの弾性歪みエネルギを６．８６Ｎ／ｍ以上にすればよい。この実例の液体レンズ１００では、可撓性部材１０６における単位面積あたりの弾性歪みエネルギを６．８６Ｎ／ｍ以上に高くする。このことにより、φ３０ｍｍ大口径レンズでも、密度差を１ｋｇ／ｍ３以下にまで小さくしなくとも、所望の面精度１λ以下を有することを可能としている。
【００２２】
ここで、可撓性部材１０６における単位面積あたりの弾性歪みエネルギを高くするには、可撓性部材１０６の縦弾性係数を高くする、光軸１１０の方向の厚さを大きくする、歪みを大きくする、ことが効果的である。この歪みとは、長さの変化分を元の長さで割った値であり、本発明における歪みは、可撓性部材の厚さの変化分を元の厚さで割った値である。例えば、縦弾性係数が０．１ＭＰａの可撓性部材１０６における単位面積あたりの弾性歪みエネルギが１．７Ｎ／ｍである場合、縦弾性係数を０．５ＭＰａ以上の材料の可撓性部材に変更することで（光軸１１０の方向の厚さ、歪みはそのまま）、単位面積あたりの弾性歪みエネルギを上記の値６．８６Ｎ／ｍ以上にすることが可能である。また、光軸１１０の方向の厚さが５μｍの可撓性部材１０６における単位面積あたりの弾性歪みエネルギが１．７Ｎ／ｍである場合、厚さを２５μｍ以上の可撓性部材に変更することで（縦弾性係数、歪みはそのまま）、単位面積あたりの弾性歪みエネルギを上記の値６．８６Ｎ／ｍ以上にすることが可能である。また、歪みが０．１である可撓性部材１０６における単位面積あたりの弾性歪みエネルギが１．７Ｎ／ｍの場合、歪みを０．２１以上に引っ張ることで（縦弾性係数、光軸１１０の方向の厚さはそのまま）、単位面積あたりの弾性歪みエネルギを上記の値６．８６Ｎ／ｍ以上にすることが可能である。
【００２３】
二つ目の実例は、可撓性部材１０６における単位面積あたりの弾性歪みエネルギは先に挙げた液体レンズと同じく１．７Ｎ／ｍ、密度差は２ｋｇ／ｍ３である。この液体レンズ１００が面精度１λ以下を有するためには、式（１）より、液体レンズ１００の内径（図１中のφ）を２４．４ｍｍ以下にすればよい。この実例の液体レンズ１００では、液体レンズ１００の内径を小さくすることにより、先に挙げた液体レンズのように、密度差を１ｋｇ／ｍ３以下にまで小さくしなくとも、所望の面精度１λ以下を有することが可能である。
【００２４】
本実施例の液体レンズは、式（１）を満たすように構成することで、様々な面精度を有することができ、それに伴い、本液体レンズを様々な用途で用いることが可能である。例えば、面精度１０λ以下を有する液体レンズは、可変焦点メガネなどに適用することが可能である。更に、面精度５λ以下を有する液体レンズは、Webカメラや車載カメラ、携帯電話用カメラなどにも適用することが可能である。更に、面精度２λ以下を有する液体レンズは、デジタルカメラ、一眼レフデジタルカメラなどにも適用することが可能である。更に、面精度１λ以下を有する液体レンズは、高精度なデジタルカメラ、高精度な一眼レフデジタルカメラなどにも適用することが可能である。
【００２５】
（実施例２）
図３は、本発明の液体レンズ２００の他の例を示す模式図であり、円筒容器の中心軸（液体レンズの光軸２１０）を含む平面で切断した断面図である。図３においては、円筒部材２０１の両端部に光透過性を有する蓋部材２０２、２０３を接合して構成された円筒容器内に、第一の液体２０４及び第二の液体２０５が、可撓性部材２０６を介して隣接して収容されている。第一の液体２０４及び第二の液体２０５は共に光透過性を有し、互いに屈折率が異なる液体である。第一の液体２０４と第二の液体２０５には、例えば、純水やシリコンオイルなどを用いることが可能である。可撓性部材２０６の端部は円筒部材２０１に接合されている。可撓性部材２０６の中でも、円筒部材２０１に接合されていない部分が、液体レンズ２００の屈折面として機能する。
【００２６】
ポンプ２１１、２１２はそれぞれ、円筒容器内の第一の液体２０４、第二の液体２０５と、流路を介して連結されている。ポンプ２１１、２１２は連動して作動する仕組みになっている。ポンプ２１１が円筒容器内に第一の液体２０４を送り込むと、ポンプ２１２は円筒容器内から第二の液体２０５を吸い込む。ポンプ２１１が円筒容器内に第一の液体２０４を送り込み、更に、ポンプ２１２が円筒容器内から第二の液体２０５を吸い込むことにより、円筒容器内における第一の液体２０４の体積が増加し、可撓性部材２０６の屈折面の形状を図３における点線から実線へと変化させる。このように、屈折面が変形すると屈折面での光学パワーも変化する。可撓性部材１０６は光透過性を有し、例えば、シリコンゴムの薄膜などを用いることが可能である。屈折面を変形させる方法は、ポンプ２１１、２１２を用いる以外にも、以下に述べる方法をはじめ様々な方法が存在するが、本発明の効果（所望の面精度の確保）を得る上では、どのような方法を用いても構わない。
【００２７】
図４は、本実施例の液体レンズ２００における構成の一部を変えた、液体レンズ３００の模式図であり、円筒容器の中心軸（液体レンズの光軸２１０）を含む平面で切断した断面図である。図４の液体レンズ３００では、液体レンズ２００におけるポンプ２１２の代わりに、可撓性部材３１２を配置している。これにより、ポンプ２１１が円筒容器内に第一の液体２０４を送り込んだ際に、可撓性部材３１２付近の第二の液体２０５は、可撓性部材３１２を円筒容器から離れる方向へ膨ませつつ、円筒容器内から送り出される。このように、第二の液体２０５を円筒容器内から送り出す機能は、液体レンズ３００においては、可撓性部材３１２が果たす機能である。液体レンズ３００の場合、液体レンズ２００とは異なり、ポンプ２１１と可撓性部材３１２を連動させる必要が無いため、操作性が良い。
【００２８】
屈折面を変形させる方法は、上述した以外にも、図３の液体レンズ２００で、第一の液体２０４からの流路と第二の液体２０５からの流路を一つのポンプに導き、一つのポンプだけで、第一の液体２０４と第二の液体２０５を円筒容器内に流入／流出させる方法もある。図３や図４には示していないが、第一の液体２０４や第二の液体２０５が、円筒部材外に漏れ出すことを防ぐため、液体の浸入を防ぐシール部材が適所に設けられている。
【００２９】
図５は、図３や図４の液体レンズ２００、３００の製造方法における工程を示す図である。図５を用いて、本発明の液体レンズの製造方法について説明する。本発明の製造方法は、図５に示した第一の工程から第四の工程から成る。先ず、第一の工程で、液体レンズ２００、３００に要求する屈折面の面精度α、液体レンズ２００、３００の内径φを決定する。これらの値は、光学やメカの設計値などから決まる値である。
【００３０】
次に、第二の工程で、前記決定された面精度α、前記決定された液体レンズ２００、３００の内径φと、上式（１）に基づき、可撓性部材２０６に隣接する液体２０４、２０５の密度差Δρと、可撓性部材２０６の単位面積あたりの弾性歪みエネルギγを決定する。次に、第三の工程で、液体の収容容器として、内径がφのものを用意する。ここで言う内径とは、容器内において、第一の液体２０４、第二の液体２０５が収容される部分の最大径を意味する。図３、図４において、上記収容容器とは、円筒部材２０１、蓋部材２０２、２０３、ポンプ２１１、２１２、可撓性部材３１２、などの組み合わせで構成される容器である。最後に、第四の工程として、上記収容容器内に、可撓性部材２０６、第一の液体２０４、第二の液体２０５を配置する。
【００３１】
以上、第一の工程から第四の工程を経ることで、所望の面精度αを有する液体レンズ２００、３００を、可撓性部材２０６に隣接する二つの液体２０４、２０５の密度差を極端に小さくすることなく、製造することが可能となる。
【００３２】
以下に、第一の工程から第四の工程の実施例を幾つか示す。一つ目の実施例として、一眼レフデジタルカメラに用いる液体レンズの製造方法について述べる。一眼レフデジタルカメラに用いる液体レンズの仕様の一例として、光学設計仕様から面精度を２λと決定し、メカ設計仕様から液体レンズ２００、３００の内径を３０ｍｍと決定する。これが本実施例における第一の工程である。
【００３３】
次に、これらの仕様を上式（１）に代入して、下式（６）を得る。
γ≧１.７２×Δρ          式（６）
可撓性部材２０６に隣接する液体２０４、２０５の密度差Δρと、可撓性部材２０６の単位面積あたりの弾性歪みエネルギγは、上式（６）を満たすように決定する。例えば、製造条件としてΔρを５ｋｇ／ｍ３と決定すると、上式（６）から、γは８．６Ｎ／ｍ以上となる。ここでは、一例として、γを９．０Ｎ／ｍと決定する。これらが、本実施例における第二の工程である。次に、第三の工程として、液体の収容容器に、内径が３０ｍｍのものを用意する。ここで言う内径とは、容器内において、第一の液体２０４、第二の液体２０５が収容される部分の最大径を意味する。図３、図４において、上記収容容器とは、円筒部材２０１、蓋部材２０２、２０３、ポンプ２１１、２１２、可撓性部材３１２、などの組み合わせで構成される容器である。最後に、第四の工程として、上記収容容器内に、計算されたγを有する可撓性部材２０６、第一の液体２０４、第二の液体２０５を配置する。
【００３４】
以上、第一の工程から第四の工程を経ることで、所望の面精度２λを有する液体レンズ２００、３００を、可撓性部材２０６に隣接する二つの液体２０４、２０５の密度差を極端に小さくする（１ｋｇ／ｍ３未満にする）ことなく、製造することが可能となる。
【００３５】
二つ目の実施例として、可変焦点メガネに用いる液体レンズの製造方法について述べる。可変焦点メガネに用いる液体レンズの仕様の一例として、光学設計仕様から面精度を１０λ、メカ設計仕様から液体レンズ２００、３００の内径を５０ｍｍと決定する。これが本実施例における第一の工程である。
【００３６】
次に、これらの仕様を上式（２）に代入して、下式（７）を得る。
γ≧１.９５×Δρ          式（７）
可撓性部材２０６に隣接する液体２０４、２０５の密度差Δρと、可撓性部材２０６の単位面積あたりの弾性歪みエネルギγは、上式（７）を満たすように決定する。例えば、製造条件としてΔρを１０ｋｇ／ｍ３と決定すると、上式（７）から、γは１９．５Ｎ／ｍ以上となる。ここでは、一例として、γを２０．０Ｎ／ｍと決定する。これらが、本実施例における第二の工程である。
【００３７】
次に、第三の工程として、液体の収容容器に、内径が５０ｍｍのものを用意する。ここで言う内径や収容容器とは、上記一つ目の実施例で述べた通りである。最後に、第四の工程として、上記収容容器内に、計算されたγを有する可撓性部材２０６、第一の液体２０４、第二の液体２０５を配置する。
【００３８】
以上、第一の工程から第四の工程を経ることで、所望の面精度１０λを有する液体レンズ２００、３００を、可撓性部材２０６に隣接する二つの液体２０４、２０５の密度差を極端に小さくする（１ｋｇ／ｍ３未満にする）ことなく、製造することが可能となる。
【００３９】
三つ目の実施例として、車載カメラに用いる液体レンズの製造方法について述べる。車載カメラに用いる液体レンズの仕様の一例として、光学設計仕様から面精度を５λ、メカ設計仕様から液体レンズ２００、３００の内径を２０ｍｍと決定する。これが本実施例における第一の工程である。
【００４０】
次に、これらの仕様を上式（１）に代入して、下式（８）を得る。
γ≧０.１７３×Δρ          式（８）
可撓性部材２０６に隣接する液体２０４、２０５の密度差Δρと、可撓性部材２０６の単位面積あたりの弾性歪みエネルギγは、上式（８）を満たすように決定する。例えば、製造条件としてΔρを１５ｋｇ／ｍ３以上とすると、上式（８）から、γは２．６０Ｎ／ｍ以上となる。ここでは、一例として、γを３．０Ｎ／ｍと決定する。これらが、本実施例における第二の工程である。
【００４１】
次に、第三の工程として、液体の収容容器に、内径が２０ｍｍのものを用意する。ここで言う内径や収容容器とは、上記一つ目の実施例で述べた通りである。最後に、第四の工程として、上記収容容器内に、計算されたγを有する可撓性部材２０６、第一の液体２０４、第二の液体２０５を配置する。
【００４２】
以上、第一の工程から第四の工程を経ることで、所望の面精度５λを有する液体レンズ２００、３００を、可撓性部材２０６に隣接する二つの液体２０４、２０５の密度差を極端に小さくする（１ｋｇ／ｍ３未満にする）ことなく、製造することが可能となる。
【００４３】
四つ目の実施例として、高精度デジタルカメラに用いる液体レンズの製造方法について述べる。高精度デジタルカメラに用いる液体レンズの仕様の一例として、光学設計仕様から面精度を１λ、メカ設計仕様から液体レンズ２００、３００の内径を１０ｍｍと決定する。これが本実施例における第一の工程である。
【００４４】
次に、これらの仕様を上式（１）に代入して、下式（９）を得る。
γ≧０.０８１８×Δρ          式（９）
可撓性部材２０６に隣接する液体２０４、２０５の密度差Δρと、可撓性部材２０６の単位面積あたりの弾性歪みエネルギγは、上式（９）を満たすように決定する。例えば、製造条件としてΔρを５ｋｇ／ｍ３以上とすると、上式（９）から、γは０．４０９Ｎ／ｍ以上となる。ここでは、一例として、γを１．０Ｎ／ｍと決定する。これらが、本実施例における第二の工程である。
【００４５】
次に、第三の工程として、液体の収容容器に、内径が１０ｍｍのものを用意する。ここで言う内径や収容容器とは、上記一つ目の実施例で述べた通りである。最後に、第四の工程として、上記収容容器内に、計算されたγを有する可撓性部材２０６、第一の液体２０４、第二の液体２０５を配置する。
【００４６】
以上、第一の工程から第四の工程を経ることで、所望の面精度１λを有する液体レンズ２００、３００を、可撓性部材２０６に隣接する二つの液体２０４、２０５の密度差を極端に小さくする（１ｋｇ／ｍ３未満にする）ことなく、製造することが可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１００：液体レンズ、１０１：円筒部材、１０２、１０３：蓋部材、１０４：第一の液体、１０５：第二の液体、１０６：可撓性部材
【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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