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2012年9月 6日 (木)

度数を変更できる流体レンズ

 眼の水晶体は非常に優れたレンズです。水晶体の注目すべきところは、水晶体の厚さを調節することによって、焦点距離を変化させることができることでしょう。普通のレンズではそのようなことができないので、たとえば、カメラでは、レンズを前後に動かしてピントを合わせます。

 「なんとか水晶体のようにレンズ1枚で焦点距離を変更することができないか?」というアイデアで開発が進んでいるのが流体レンズです。

 ここで紹介するレンズは流体に電圧をかけて、焦点距離をリアルタイムに自由に変更することができるタイプのレンズです。屈折率の異なる2つの流体を使い、その厚さや形状を変えることによって、焦点距離を変えます。

 たとえば、オランダのPhilips Electronics社が開発したFluidFocusレンズは、次の図のように、短い円筒容器の中に、お互いに混じり合わない屈折率の異なる導電性流体と絶縁性流体が封入されています。

Photo

 ここに電圧をかけると流体の表面張力が変化し、流体の界面が短時間で下方向に凸型に変化します。この流体レンズは、まるで眼の水晶体のように1枚のレンズだけで焦点距離を変化させることができます 。

 このような流体レンズが実用化すれば、1枚のレンズで焦点距離が可変となるため、レンズ光学系全体の大きさを小さくすることができます。また、短時間でピントを合わせることができるようになります。

 前後に動かして焦点距離を調整するカメラのレンズと併用する形で、レンズにフィルターのように取り付けて、焦点距離の微調整に使うというのも面白いかもしれません。

 レンズはもともとガラスの表面を球面上に研磨した簡単な道具で、その基本原理も光の屈折にすぎませんが、新しい材料の開発や加工技術の発達などを背景に、どんどん進化しています。これから先も人類の英知がレンズに注がれていくことでしょう。

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