(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円環状のスペーサの一側に接合された透明弾性膜と該スペーサの他側に接合された中央部に光を透過する透過部を有する加圧用基板が形成する密閉空間部に動作流体を封入して形成され、該動作流体に付与される外圧にて該透明弾性膜の歪みを可変制御することにより焦点距離が可変制御される可変焦点レンズにおいて、
該透明弾性膜の少なくとも一方の面側に透明で弾性を有する過大変形防止板を設けたことと、
前記過大変形防止板は前記動作流体が流通する１または複数の流通用穴を備えていることとを特徴とする、
可変焦点レンズ。
【請求項２】
前記過大変形防止板は透明なガラスまたは樹脂で構成されている、
請求項１記載の可変焦点レンズ。
【請求項３】
円環状のスペーサの一側に接合された透明弾性膜と該スペーサの他側に接合された中央部に光を透過する透過部を有する加圧用基板が形成する密閉空間部に動作流体を封入して形成され、該動作流体に付与される外圧にて該透明弾性膜の歪みを可変制御することにより焦点距離が可変制御される可変焦点レンズにおいて、
該透明弾性膜の少なくとも一方の面側に透明で弾性を有する過大変形防止板を設けたことと、
前記過大変形防止板と前記透明弾性膜間に光硬化性樹脂にて形成したスペーサが介在していることと、
前記スペーサは前記動作流体が流通する１または複数の流通用スリット穴を備えていることとを特徴とする、
可変焦点レンズ。
【請求項４】
前記過大変形防止板と前記スペーサが光硬化性樹脂にて一体的に形成されている、
請求項３に記載の可変焦点レンズ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズの焦点距離を可変制御する可変焦点レンズに関するもので、当該可変焦点レンズは、顕微鏡、顕微鏡カメラ装置、その他医療用、工業用のカテーテル、プローブの先端に装備される光学レンズ等、広い分野に応用されるものである。
【０００２】
【従来の技術】
可変焦点レンズの一形式として、特開平９−２３０２５２号公報に示されているように、円環状のスペーサの一側に接合された透明弾性膜と、該スペーサの他側に接合された中央部に光を透過する透過部を有する加圧用基板とが形成する密閉空間部に、動作流体を封入して形成された可変焦点レンズがある。当該可変焦点レンズにおいては、動作流体に付与される外圧にて透明弾性膜の歪みを可変制御して、レンズの曲率半径を変化させることにより、レンズの焦点距離が可変制御されるように構成されている。
【０００３】
なお、この種形式の他の可変焦点レンズとしては、本特許出願人の先願に係る特願平８−２９６７８０号出願にて、可変焦点レンズ装置を構成するレンズ部としても提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この種形式の可変焦点レンズにおいては、透明弾性膜が動作流体を介して伝達される外圧により応答性よく変形する必要があることから、極めて薄い膜に形成されている。このため、透明弾性膜は強度的には非常に弱く、透明弾性膜に強い衝撃力が付加された場合は勿論のこと、強い衝撃力が透明弾性膜に直接には付加されてない場合でも、動作流体の過大な圧力変化によって透明弾性膜におけるスペーサの接合境界部に荷重が局部的に集中して、透明弾性膜を破壊するおそれがある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、可変焦点レンズに強い衝撃力が付加された場合における透明弾性膜の破壊を防止することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、可変焦点レンズを構成する透明弾性膜の少なくとも一方の面側に、透明で弾性を有する過大変形防止板を設けることにより、可変焦点レンズに対する過大な衝撃力に起因する透明弾性膜の過大な変形を規制するものである。
【０００７】
【発明の作用・効果】
本発明に係る可変焦点レンズによれば、可変焦点レンズを構成する透明弾性膜の少なくとも一方の面側に、透明で弾性を有する過大変形防止板を設けているため、可変焦点レンズを落下させた場合等、可変焦点レンズが過大な衝撃力を受けた場合でも、過大変形防止板が透明弾性膜の過大な変形を規制して、透明弾性膜の破壊を防止することができる。
【０００８】
本発明に係る可変焦点レンズにおいては、過大変形防止板に動作流体が流通する１または複数の流通用穴を設けること、過大変形防止板を透明なガラスまたは樹脂で構成することが好ましい。また、過大変形防止板と透明弾性膜間に光硬化性樹脂にて構成したスペーサを介在させることが好ましく、この場合、このスペーサと過大変形防止板を光硬化性樹脂にて一体的に形成すること、このスペーサに動作流体が流通する１または複数のスリット穴を設けるようにすることが好ましい。
【０００９】
【実施例】
（第１実施例）
図１および図２には、本発明の第１実施例に係る可変焦点レンズをレンズ部１０とし、レンズ部１０とアクチュエータ部２０とを一体に形成してなる可変焦点レンズ装置が示されている。
【００１０】
レンズ部１０は、ガラス製の第１ダイヤフラム１１、第２ダイヤフラム１２、中央部に貫通孔を有するガラス製の第１スペーサ１３、レジスト製の第２スペーサ１４、第３スペーサ１５、ガラス製の第１変形防止板１６、第２変形防止板１７、およびシリコーンオイル製の動作流体１８にて構成されている。
第１ダイヤフラム１１は、ホウケイ酸ガラス等のガラス薄板にて形成されているもので、第１スペーサ１３の一方の面に接合されて加圧用弾性膜（加圧用基板）を構成しており、第１スペーサ１３の他方の面には第１変形防止板１６が接合されている。第２ダイヤフラム１２も、ホウケイ酸ガラス等のガラス薄板にて形成されているもので、第１変形防止板１６の他方の面に、第２スペーサ１４を介して接合されて透明弾性膜を構成している。第２ダイヤフラム１２の他方の面には、第３スペーサ１５を介して第２変形防止板１７が接合されている。
【００１１】
第１，第２変形防止板１６，１７は、図１〜図３に示すように、円盤状本体１６ａ，１７ａ上の同一円周上に円形の複数の流通用穴１６ｂ，１７ｂが形成されているもので、第１変形防止板１６の円盤状本体１６ａの他方の面に第２スペーサ１４が一体に形成され、同様に、第２変形防止板１７の円盤状本体１７ａの一方の面に第３スペーサ１５が一体に形成されている。
【００１２】
これにより、第１ダイヤフラム１１、第１スペーサ１３、第１変形防止板１６、第２，第３スペーサ１４，１５、および、第２ダイヤフラム１２は密閉空間部を形成していて、密閉空間部に動作流体１８が封入されている。動作流体１８は、第１スペーサ１３に設けた注入孔から注入し、この注入孔を閉塞することにより密封空間に封入されている。
【００１３】
密封空間部は、第１変形防止板１６にて２つに区画されていて、第１変形防止板１６に設けた各流通用穴１６ｂを通して動作流体１８が流動する。第２ダイヤフラム１２は、動作流体１８の流動により、図１に示すように凸状に変形するとともに、図２に示すように凹状に変形する。なお、第２変形防止板１７が有する各各流通用穴１７ｂは、第２変形防止板１７と第２ダイヤフラム１２とで形成する空間部の内外に空気を流動させるもので、これにより、第２ダイヤフラム１２の円滑な変形が許容される。
【００１４】
アクチュエータ部２０には、本特許出願人の先願に係る特願平８−２９６７８０号出願にて提案している積層型圧電アクチュエータが採用されている。アクチュエータ部２０は、複数枚の板状の圧電変形素子２１、各圧電変形素子２１を外周縁側にて連結する複数本の棒状の外周連結部材２２、パイプ状の内周連結部材２３、および各圧電変形素子２１の内周縁側にそれぞれ接合されて各圧電変形素子２１を内周連結部材２３に連結する複数の内周接合部材２４にて構成されている。各圧電変形素子２１は、中央部に貫通孔を有する弾性板２１ａの両表面に圧電板２１ｂ，２１ｃを接合してなるバイモルフ型の圧電変形素子である。
【００１５】
アクチュエータ部２０は、各外周連結部材２２の一端が固定された固定用リング２５を可変焦点レンズ部１０の第１ダイヤフラム１１の表面に接合した状態でレンズ部１０に連結されていて、内周連結部材２３の一端が第１ダイヤフラム１１の表面の中央部に当接して接合されている。この状態で、内周連結部材２３の貫通孔は、レンズ部１０に対する光路を形成している。なお、アクチュエータ部２０は駆動手段２６を備えており、駆動手段２６は外周連結部材２２と内周連結部材２３間に電圧を印加すべく機能する。
【００１６】
アクチュエータ部２０は、駆動手段２６により電圧が印加されると、図１および図２に示すように、各圧電変形素子２１が変形して内周連結部材２３をレンズ部１０に対して前進または後退させる。これにより、可変焦点レンズ部１０においては、第１ダイヤフラム１１、動作流体１８および第２ダイヤフラム１２が変形してレンズ特性を変化させ、焦点距離を可変とする。
【００１７】
かかる構成の可変焦点レンズ装置においては、可変焦点レンズであるレンズ部１０のレンズを構成する透明弾性膜１２の両方の面側に、透明で弾性を有する第１変形防止板１６と第２変形防止板１７とが配置されているため、可変焦点レンズ装置が過大な衝撃力を受けて透明弾性膜１２が過大に変形しようとする場合には、両変形防止板１６，１７の一方または両方が透明弾性膜１２の過大な変形を規制して、透明弾性膜１２の過大な変形に起因する破壊を防止する。
（第２実施例）
図４には、本発明の第２実施例に係る可変焦点レンズをレンズ部３０とし、レンズ部３０とアクチュエータ部２０とを一体に形成してなる可変焦点レンズ装置が示されている。
【００１８】
レンズ部３０は、ガラス製の第１ダイヤフラム３１および第２ダイヤフラム３２、中央部に貫通孔を有するガラス製のスペーサ３３、樹脂製の第１変形防止板３４および第２変形防止板３５、シリコーンオイル製の動作流体３６にて構成されている。
かかるレンズ部３０においては、第１ダイヤフラム３１、第２ダイヤフラム３２、スペーサ３３、およぶ動作流体３６は、第１実施例のレンズ部１０を構成する第１ダイヤフラム１１、第２ダイヤフラム１２、第１スペーサ１３、および動作流体１８と同一のものであるが、第１変形防止板３４および第２変形防止板３５がレンズ部１０を構成する第１変形防止板１６および第２変形防止板１７とは相違し、かつ、レンズ部１０を構成する第２スペーサ１４および第３スペーサ１５を備えていない点で同レンズ部１０とは相違する。
【００１９】
第１変形防止板３４および第２変形防止板３５は、透明な紫外線硬化樹脂等、透明な光硬化樹脂で形成された同一形状のもので、スペーサ３３の一方の面に接合した第２ダイヤフラム３２を挟持する状態で上下対称に接合されている。各変形防止板３４，３５は、図５に示すように、円盤部３４ａ，３５ａと、その一方の面の周縁部から直交して突出する多数の脚部３４ｂ，３５ｂとからなり、各脚部３４ｂ，３５ｂは円盤部３４ａ，３５ａの周縁部にて周方向に所定間隔を保持して位置し、各間隔がスリット部３４ｃ，３５ｃを形成している。
【００２０】
第１ダイヤフラム３１、スペーサ３３、および第２ダイヤフラム３２は、この状態で密閉空間部を形成していて、密閉空間部に動作流体３６が封入されている。第１変形防止板３４は、この状態で密閉空間部内に突出していて、動作流体３６は第１変形防止板３４が有する各スリット部３４ｃを通して流動して、第２ダイヤフラム３２を変形させる。なお、第２変形防止板３５が有する各スリット部３５ｃは、第２変形防止板３５と第２ダイヤフラム３２とで形成する空間部の内外に空気を流動させるもので、これにより、第２ダイヤフラム３２の円滑な変形が許容される。
【００２１】
なお、各変形防止板３４，３５を形成する方法としては、金型により一体成形にて形成する方法、光造形装置を使用して形成する方法、切削等の機械加工にて形成する方法等を採用することができる。
かかる構成の可変焦点レンズ装置においては、可変焦点レンズであるレンズ部３０のレンズを構成する透明弾性膜３２の両方の面側に、第１変形防止板３４と第２変形防止板３５とが配置されているため、可変焦点レンズ装置が過大な衝撃力を受けて透明弾性膜３２が過大に変形しようとする場合には、両変形防止板３４，３５の一方または両方が透明弾性膜３２の過大な変形を規制して、透明弾性膜３２の過大な変形に起因する破壊を防止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例に係る可変焦点レンズをレンズ部とする可変焦点レンズ装置の作動状態を示す縦断面図である。
【図２】同可変焦点レンズ装置の他の作動状態を示す縦断面図である。
【図３】同可変焦点レンズ装置のレンズ部を構成する変形防止板の斜視図である。
【図４】本発明の他の一例に係る可変焦点レンズをレンズ部とする可変焦点レンズ装置の作動状態を示す縦断面図である。
【図５】同可変焦点レンズ装置のレンズ部を構成する変形防止板の斜視図である。
【符号の説明】
１０…レンズ部、１１…第１ダイヤフラム、１２…第２ダイヤフラム、１３…第１スペーサ、１４…第２スペーサ、１５…第３スペーサ、１６…第１変形防止板、１７…第２変形防止板、１６ａ，１７ａ…円盤状本体、１６ｂ，１７ｂ…流通用穴、１８…動作流体、２０…アクチュエータ部、２１…圧電変形素子、２１ａ…弾性板、２１ｂ，２１ｃ…圧電板、２２…外周連結部材、２３…内周連結部材、２４…内周接合部材、２５…固定用リング、２６…駆動手段、３０…レンズ部、３１…第１ダイヤフラム、３２…第２ダイヤフラム、３３…スペーサ、３４…第１変形防止板、３５…第２変形防止板、３４ａ，３５ａ…円盤部、３４ｂ，３５ｂ…脚部、３４ｃ，３５ｃ…スリット部、３６…動作流体。
【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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