可変焦点レンズにおける焦点距離の圧力制御

摘要

可変焦点レンズはレンズの曲率半径を変化させて焦点距離を自在に変えることができる．図1 に可変焦点レンズの構成を示す．本レンズ機構は蛇腹容器内を液体で満たし，透明板と弾性膜で密封している．ステッピングモータにより蛇腹を圧縮すると押し出される液体により弾性膜は半球状になり，焦点距離が変化する．本研究ではこのレンズシステムをレーザ溶接に使用することを目標にしている．そのためには，レンズの焦点距離を任意の距離に制御できる必要がある．これまでは蛇腹の圧縮量から排除される液体の体積を求め弾性膜の曲率を算出していた．しかし圧力が高くなるにつれて蛇腹容器が膨らむので，弾性膜の変形量が少なくなり焦点距離に差が生じていると考えている．弾性膜や蛇腹のふくらみは圧力に依存することに着目すれば，弾性膜変形以外に消費される液体を考慮しなくても膜の変形量を把握することが可能である．そこで蛇腹容器内の液圧とその状態の焦点距離との関係を調査する．そして液圧を監視しながら焦点距離の制御を試みる．また，本レンズ機構を溶接に用い一般的レンズと溶接特性を比較し，レーザ溶接の際の特性への適用を検討する．