流動体反射鏡及びこれを用いた照明装置、並びに、流動体反射鏡を用いた反射望遠鏡
【課題】 モーゼ効果を利用した焦点可変の流動体反射鏡を提供する。
【解決手段】 円柱状の封入容器１１と、封入容器１１を支持するヨーク１２と、ヨーク１２の第１の部分１２ｂには巻回されたコイル１３とを備えている。封入容器１１には、非磁性流動体物質１４，１５が封入されており、これら非磁性流動体物質１４，１５の体積磁化率が互いに異なっている。そして、封入容器１１の一方の主面１１ａが光の入出射面となり、封入容器１１の他方の主面１１ｂ又は非磁性流動体物質１４，１５の界面が反射面となる。本発明によれば、封入容器１１内に非磁性流動体物質１４，１５を封入し、封入容器１１の他方の主面１１ｂ側に配置されたヨーク１２を介して磁界を印加する構成であることから、光の入出射面である封入容器１１の一方の主面１１ａを遮ることなく、光路を確保することが可能となる。
【解決手段】 円柱状の封入容器１１と、封入容器１１を支持するヨーク１２と、ヨーク１２の第１の部分１２ｂには巻回されたコイル１３とを備えている。封入容器１１には、非磁性流動体物質１４，１５が封入されており、これら非磁性流動体物質１４，１５の体積磁化率が互いに異なっている。そして、封入容器１１の一方の主面１１ａが光の入出射面となり、封入容器１１の他方の主面１１ｂ又は非磁性流動体物質１４，１５の界面が反射面となる。本発明によれば、封入容器１１内に非磁性流動体物質１４，１５を封入し、封入容器１１の他方の主面１１ｂ側に配置されたヨーク１２を介して磁界を印加する構成であることから、光の入出射面である封入容器１１の一方の主面１１ａを遮ることなく、光路を確保することが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流動体反射鏡及びこれを用いた照明装置、並びに、流動体反射鏡を用いた反射望遠鏡に関し、特に、モーゼ効果を利用した流動体反射鏡及びこれを用いた照明装置、並びに、流動体反射鏡を用いた反射望遠鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液体などの流動体に磁界を与えることによって液面形状が変化する現象が知られており、この現象は一般に「モーゼ効果」と呼ばれている。しかしながら、モーゼ効果による液面の変化は極めて僅かであるため、モーゼ効果を実用的に利用することは困難であると考えられていた。これは、非磁性流動体物質と空気との比重差が非常に大きいため、重力の影響を強く受けることが主な原因である。
【０００３】
この点に着目し、本出願人の特許出願にかかる特許文献１には、複数種類の非磁性流動体物質を用いることによって液面の変化を拡大する方法が開示されている。複数種類の非磁性流動体物質を用いれば、両者の比重差を非常に小さくすることができるため、比較的弱い磁界によって複数種類の非磁性流動体物質の界面を大きく変化させることが可能となる。
【特許文献１】特開平８−３２３１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モーゼ効果によって得られる界面変化をどのように活用すれば実用的に利用できるのか、これまで必ずしも明らかではなかったが、本発明者らは、これを焦点可変の流動体反射鏡としての利用が好適であることを見いだした。しかしながら、反射鏡として機能させるためには、光の入出射を妨げないよう、光路を確保した構造とする必要がある。しかも、焦点可変量を大きくするためには、絶対的な磁界の大きさだけではなく、反射鏡内における磁界の差（磁場勾配）を大きくする必要もある。
【０００５】
したがって、本発明は、モーゼ効果を利用した焦点可変の流動体反射鏡であって、光路を確保した構造を有する流動体反射鏡を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、モーゼ効果を利用した焦点可変の流動体反射鏡であって、大きな磁場勾配を形成可能な流動体反射鏡を提供することである。
【０００７】
また、本発明のさらに他の目的は、このような流動体反射鏡を用いた照明装置を提供することである。
【０００８】
また、本発明のさらに他の目的は、このような流動体反射鏡を用いた反射望遠鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による流動体反射鏡は、一方の主面が光の入出射面となる封入容器と、少なくとも一部が前記封入容器の他方の主面側に配置されたヨークと、前記ヨークに磁界を印加するコイルと、前記封入容器内に封入された複数種類の非磁性流動体物質とを備え、前記複数種類の非磁性流動体物質は、体積磁化率が互いに異なることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、封入容器内に複数種類の非磁性流動体物質を封入し、封入容器の他方の主面側に配置されたヨークを介して磁界を印加する構成であることから、光の入出射面である封入容器の一方の主面を遮ることなく、光路を確保することが可能となる。
【００１１】
ヨークは、封入容器の側面側に配置された部分をさらに有し、封入容器の他方の主面側に配置された部分と封入容器の側面側に配置された部分によって磁気ギャップが形成されていることが好ましい。これによれば、大きな磁場勾配を生じさせることが可能となる。
【００１２】
本発明において、複数種類の非磁性流動体物質は、比重が互いにほぼ同じであることが好ましい。これによれば、重力の影響をほとんど受けることなく、モーゼ効果による大きな界面変化を得ることが可能となる。
【００１３】
また、複数種類の非磁性流動体物質は、屈折率が互いに異なることが好ましい。これによれば、両者の界面に分離膜など界面変化の抵抗となる部材を介在させる必要がないことから、このような部材の存在によって界面変化が抑制されることがない。この場合、複数種類の非磁性流動体物質は互いに接触し、互いに混ざり合わない性質を有していることが好ましい。
【００１４】
本発明による流動体反射鏡は、封入容器の他方の主面側に配置された反射部材をさらに備えることが好ましい。これによれば、封入容器の他方の主面における反射効率を高めることが可能となる。
【００１５】
本発明による流動体反射鏡は、複数種類の非磁性流動体物質間に配置された反射膜をさらに備えることもまた好ましい。これによれば、非磁性流動体物質間における反射効率を高めることが可能となる。
【００１６】
また、本発明による流動体反射鏡は、ヨークを介して磁気バイアスを与える永久磁石をさらに備えることが好ましい。これによれば、コイルに電流を流していないニュートラルな状態においても、所定の反射角を維持することが可能となる。
【００１７】
本発明による照明装置は、上述した流動体反射鏡と、封入容器の一方の主面側に配置された光源とを備えることを特徴とする。本発明によれば、モーゼ効果を利用して発散型或いは集光型の照明装置を提供することが可能となる。
【００１８】
本発明による反射望遠鏡は、上述した流動体反射鏡と、封入容器の一方の主面側に配置され、封入容器の一方の主面より出射した光を反射するミラーとを備えることを特徴とする。本発明によれば、モーゼ効果を利用して、焦点可変の反射望遠鏡を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明によれば、光の入出射面となる封入容器の一方の主面を遮ることなく、光路を確保することが可能となることから、モーゼ効果を利用した焦点可変の流動体反射鏡を提供することが可能となる。また、封入容器内に比較的大きな磁場勾配を生じさせることが可能となることから、焦点距離の可変範囲も比較的大きくなる。
【００２０】
また、本発明によれば、このような流動体反射鏡を利用して、発散型或いは集光型の照明装置を提供することが可能となり、さらには、焦点可変の反射望遠鏡を提供することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の好ましい実施の形態による流動体反射鏡１０の構成を示す略断面図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態による流動体反射鏡１０は、円柱状の封入容器１１と、封入容器１１を支持するヨーク１２とを備えている。封入容器１１は、反射鏡としての実使用時における光路上に配置されており、したがって、封入容器１１のうち少なくとも光の入出射面となる一方の主面１１ａについては、ガラスなど可視光線に対して透過率の高い材料を用いる必要がある。
【００２４】
ヨーク１２は、封入容器１１の他方の主面１１ｂ側に配置された第１の部分１２ｂと、封入容器１１の側面１１ｃ側に配置された第２の部分１２ｃを有しており、第１の部分１２ｂにはコイル１３が円周方向に巻回されている。これにより、ヨーク１２とコイル１３は磁気回路を形成し、ヨーク１２の第１の部分１２ｂと第２の部分１２ｃによって磁気ギャップが形成されている。より詳細には、ヨーク１２の第１の部分１２ｂは、封入容器１１の他方の主面１１ｂの略中央部に配置されており、ヨーク１２の第２の部分１２ｃは、封入容器１１の側面１１ｃのうち入出射面側（主面１１ａ側）の近傍に配置されている。
【００２５】
封入容器１１の内部には、非磁性流動体物質１４，１５が封入されている。「非磁性流動体物質」とは、反磁性又は常磁性を有する液体などの流動体を指す。「反磁性」とは、体積磁化率χが負の値（χ＜０）である物質の性質をいい、このような性質を有する物質としては、ほとんどすべての有機溶媒、例えば炭化水素、アルコール、ケトン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等の有機溶媒、さらには、水、二硫化炭素、液体アンモニアなどの無機液体等が該当する。一方、「常磁性」とは、体積磁化率χが正の値（χ＞０）である物質の性質をいい、このような性質を有する物質としては、硫酸銅水溶液など、反磁性体中に遷移金属イオンないし遷移金属錯体分子を溶質として含む溶液あるいはラジカルを溶質として含む溶液等が該当する。
【００２６】
非磁性流動体物質１４，１５としては、体積磁化率χが互いに異なる物質を用いる必要がある。これは、体積磁化率χに差がなければモーゼ効果が発現しないからである。したがって、非磁性流動体物質１４の体積磁化率をχ１４とし、非磁性流動体物質１５の体積磁化率をχ１５とした場合、体積磁化率の差△χ（＝｜χ１４−χ１５｜）はできるだけ大きいことが好ましい。具体的な数値を挙げると、０．１〜２Ｔ程度の磁場印加により有意の界面変化を生じさせるためには、体積磁化率の差△χを１×１０−８以上、より好ましくは１×１０−７〜１×１０−３、さらに好ましくは１×１０−７〜１×１０−５程度とすればよい。
【００２７】
体積磁化率については、両者に差がある限り、いずれも正の値であっても構わないし（χ１４＞０，χ１５＞０）、いずれも負の値であっても構わない（χ１４＜０，χ１５＜０）。もちろん、一方が正の値で他方が負の値であっても構わない（χ１４＞０，χ１５＜０、又は、χ１４＜０，χ１５＞０）。非磁性流動体物質１４，１５の体積磁化率の絶対値｜χ｜は、１×１０−１以下、特に１×１０−４以下であることが好ましい。
【００２８】
また、非磁性流動体物質１４，１５としては、屈折率ｎが互いに異なる物質を用いることが好ましい。これは、非磁性流動体物質１４，１５が互いに接触している場合、屈折率ｎに差がなければ、界面における反射やレンズ効果が生じないからである。ここで、非磁性流動体物質１４の屈折率をｎ１４とし、非磁性流動体物質１５の屈折率をｎ１５とした場合、屈折率の差△ｎ（＝｜ｎ１４−ｎ１５｜）についても、できるだけ大きいことが好ましい。但し、非磁性流動体物質１４，１５を互いに接触させるためには、これら非磁性流動体物質１４，１５は、互いに混ざり合わない性質を有している必要がある。
【００２９】
また、非磁性流動体物質１４，１５としては、比重ρができるだけ近いことが好ましく、ほぼ同じであることが最も好ましい。つまり、非磁性流動体物質１４の比重をρ１４とし、非磁性流動体物質１５の比重をρ１５とした場合、比重の差△ρ（＝｜ρ１４−ρ１５｜）ができるだけ小さいことが好ましい。これは、比重の差△ρが大きくなればなるほど、重力による影響が大きくなるため、モーゼ効果による界面変化が抑制されるからである。具体的な数値を挙げると、０．１〜２Ｔ程度の磁場印加により有意の界面変化を生じさせるためには、｜△ρ｜は、０〜１ｇ／ｃｍ３程度、特に０〜０．１ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。したがって、「非磁性流動体物質１４，１５の比重ρがほぼ同じ」とは、比重の差△ρが０．１ｇ／ｃｍ３以下であることを意味し、△ρが０．１ｇ／ｃｍ３以下であれば、重力による影響をほとんど無視することができる。
【００３０】
より大きな界面変化を得るためには、
｜△χ／△ρ｜＞｜χ１４／ρ１４｜、且つ
｜△χ／△ρ｜＞｜χ１５／ρ１５｜
であることが好ましい。０．１〜２Ｔ程度の磁場印加により有意の界面変化を生じさせるためには、｜△χ／△ρ｜は１×１０−４ｃｍ３ｇ−１程度以上、特に１×１０−３ｃｍ３ｇ−１程度であることが好ましい。
【００３１】
図１に示す例では、非磁性流動体物質１４が光の入出射面側（主面１１ａ側）、非磁性流動体物質１５が反対側（主面１１ｂ側）に位置しているが、このような状態を保つ方法としては、例えば、封入容器１１の主面１１ａの内壁に非磁性流動体物質１４と親和性の高い材料を塗布し、封入容器１１の主面１１ｂの内壁に非磁性流動体物質１５と親和性の高い材料を塗布する方法などが考えられる。或いは、封入容器１１の主面１１ａの内壁に非磁性流動体物質１５に対して反親和性を持つ材料を塗布し、封入容器１１の主面１１ｂの内壁に非磁性流動体物質１４に対して反親和性を持つ材料を塗布する方法も考えられる。
【００３２】
次に、本実施形態による流動体反射鏡１０の機能について説明する。
【００３３】
上述のとおり、コイル１３は、ヨーク１２の第１の部分１２ｂの円周方向に巻回されているため、コイル１３に電流を流すと、ヨーク１２の第１の部分１２ｂと第２の部分１２ｃによって形成された磁気ギャップを介して、図２に示すような磁界Ｍが発生する。つまり、ヨーク１２の第１の部分１２ｂは、封入容器１１の他方の主面１１ｂの略中央部に配置されているため、磁束密度はヨーク１２の第１の部分１２ｂに近いほど高くなる。また、ヨーク１２の第２の部分１２ｃは、封入容器１１の側面１１ｃのうち入出射面側（主面１１ａ側）の近傍に配置されているため、磁界は封入容器１１内のほぼ全体に印加される。これにより、封入容器１１に封入された非磁性流動体物質１４，１５の界面１６に生じる磁界Ｍは、ヨーク１２の第１の部分１２ｂに近い中心部ほど強く、ヨーク１２の第１の部分１２ｂから遠い外周部ほど弱くなる。つまり、非磁性流動体物質１４，１５の界面１６には磁場勾配が生じることになる。
【００３４】
これにより、例えば、非磁性流動体物質１４の体積磁化率（χ１４）よりも非磁性流動体物質１５の体積磁化率（χ１５）の方が大きい場合、モーゼ効果によって、非磁性流動体物質１５の中央部が盛り上がり、非磁性流動体物質１４の外周部が盛り上がることになる（図２参照）。そして、非磁性流動体物質１４，１５の屈折率ｎが互いに異なっていれば、かかる界面における光の反射方向が変化するとともに、レンズ効果が生じることになる。また、非磁性流動体物質１４，１５の屈折率ｎがほぼ同じであっても、界面１６に反射膜（図示せず）を介在させておけば、反射膜による光の反射方向が変化することになる。
【００３５】
界面１６の変動量は、コイル１３に流す電流量によって変化させることができる。つまり、コイル１３に流す電流量を変化させれば、磁界Ｍの絶対値が変化するとともに、界面１６に生じる磁場勾配も変化することから、コイル１３に流す電流量によって界面１６の変化状態を制御することができる。このように、コイル１３に流す電流量を変えることによって、界面１６の変動量を変化させることが可能となる。
【００３６】
このように、本実施形態による流動体反射鏡１０は、、封入容器１１の他方の主面１１ｂ側に配置された第１の部分１２ｂ、並びに、封入容器１１の側面１１ｃ側に配置された第２の部分１２ｃを有するヨーク１２によって磁界を印加する構成であることから、光の入出射面である封入容器１１の主面１１ａを遮ることなく、光路を確保することが可能となる。しかも、ヨーク１２の第１の部分１２ｂと第２の部分１２ｃによって磁気ギャップを形成していることから、大きな磁場勾配を生じさせることも可能となる。
【００３７】
本実施形態による流動体反射鏡１０は、封入容器１１の主面１１ａ側に光源を配置することによって、照明装置として利用することが可能となる。
【００３８】
図３は、流動体反射鏡１０を用いた発散型の照明装置２０の構成を示す略断面図である。
【００３９】
図３に示す照明装置２０は、図１に示した流動体反射鏡１０（χ１４＜χ１５）と、封入容器１１の主面１１ａ側に配置された光源２１（キセノン管など）によって構成されており、非磁性流動体物質１４，１５の界面１６を反射面として利用することによって、発散角度が可変とされている。つまり、χ１４＜χ１５である場合、コイル１３に流す電流量が大きいほど、非磁性流動体物質１５の中央部の盛り上がりも大きくなることから、コイル１３に流す電流量が大きいほど発散角度は広くなり、逆に、コイル１３に流す電流量が小さいほど発散角度は狭くなる。このように、図３に示す照明装置２０は、コイル１３に流す電流量に応じて発散角度を調整することが可能となることから、例えば、広角ズームに連動するストロボとして利用することができる。
【００４０】
尚、図３に示す照明装置２０のように、非磁性流動体物質１４，１５の界面１６を反射面として利用する場合、非磁性流動体物質１４，１５の屈折率差△ｎが充分に大きい必要があるが、一般に、比重差△ρの小さい流動体間において大きな屈折率差△ｎを得ることは比較的困難である。この場合には、図４に示すように、非磁性流動体物質１４，１５の界面に反射膜１７を配置し、その表面を反射面として用いることが好ましい。これによれば、非磁性流動体物質１４，１５に屈折率差△ｎが存在しない場合であっても、高い反射率を得ることが可能となるとともに、非磁性流動体物質１４，１５として互いに混ざり合う性質を有する物質を用いることが可能となる。但し、使用する反射膜１７としては、モーゼ効果による界面の変動を妨げないよう、柔軟性の高い材料を用いる必要がある。
【００４１】
図５は、流動体反射鏡１０を用いた発散型の他の照明装置３０の構成を示す略断面図である。
【００４２】
図５に示す照明装置３０は、図１に示した流動体反射鏡１０（χ１４＞χ１５）と、封入容器１１の主面１１ａ側に配置された光源３１によって構成されており、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面として利用することによって、発散角度が可変とされている。つまり、χ１４＞χ１５である場合、コイル１３に流す電流量が大きいほど、非磁性流動体物質１５の周辺部の盛り上がり（非磁性流動体物質１４の中心部の盛り下がり）も大きくなることから、コイル１３に流す電流量が大きいほど発散角度は広く、逆に、コイル１３に流す電流量が小さいほど発散角度は狭くなる。このように、図５に示す照明装置３０についても、コイル１３に流す電流量に応じて発散角度を調整することができることから、図３に示した照明装置２０と同様、広角ズームに連動するストロボとして利用することができる。
【００４３】
尚、図５に示す照明装置３０のように、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面として利用する場合、高い反射率を得るためには、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面にミラー等の反射部材を配置することが好ましい。
【００４４】
図６は、照明装置３０を広角ズーム連動ストロボとして用いたカメラ１００の構成を示す概略図である。
【００４５】
図６に示すカメラ１００は、照明装置３０と、ズームレンズ１１０と、ズーミング操作部１２０と、制御回路１３０とを含んで構成されている。ズームレンズ１１０は、ズーム駆動パルスモータ１１１を用いてリードスクリュー１１２を回転させることにより、その焦点距離を変化させることのできるレンズである。また、ズーミング操作部１２０は、揺動可能なスイッチ１２１と、スイッチ１２１のＷＩＤＥ端１２１ａを介して電源Ｖｃｃと制御回路１３０との間に接続された抵抗１２２と、スイッチ１２１のＴＥＬＥ端１２１ｂを介して電源Ｖｃｃと制御回路１３０との間に接続された抵抗１２３とを備えており、使用者がスイッチ１２１をＷＩＤＥ端１２１ａ側に操作すると、制御回路１３０のＷＩＤＥ入力端子１３１ａがスイッチ１２１を介して接地され、ＴＥＬＥ端１２１ｂ側に操作すると、制御回路１３０のＴＥＬＥ入力端子１３１ｂがスイッチ１２１を介して接地されるよう構成されている。
【００４６】
制御回路１３０は、ＷＩＤＥ入力端子１３１ａ及びのＴＥＬＥ入力端子１３１ｂを有する入力回路１３１と、マイクロプロセッサ１３２と、出力回路１３３と、Ｄ／Ａコンバータ１３４とを備えている。マイクロプロセッサ１３２は、ズーミング操作検知部１３２ａと、変換テーブル１３２ｂと、プロセス制御部１３２ｃとを有しており、ズーミング操作検知部１３２ａは、使用者によるズーミング操作を入力回路１３１を介して検知すると、必要な画角を計算し、その値を変換テーブル１３２ｂ及びプロセス制御部１３２ｃに送出する。プロセス制御部１３２ｃは、これを受けて出力回路１３３に駆動信号を供給し、出力回路１３３はこれに基づいてズーム駆動パルスモータ１１１を駆動する。一方、変換テーブル１３２ｂは、画角を電流値に変換し、得られた電流値（デジタル値）をＤ／Ａコンバータ１３４によってアナログ信号に変換する。変換テーブル１３２ｂは、画角が広いほど（広角であるほど）大きな電流値を出力し、画角が狭いほど（望遠であるほど）小さな電流値を出力する。Ｄ／Ａコンバータ１３４によって得られたアナログ信号は、電流アンプ１４０によって増幅され、照明装置３０に含まれるコイル１３に供給される。
【００４７】
かかる構成により、使用者がスイッチ１２１をＷＩＤＥ端１２１ａ側に操作すると、ズームレンズ１１０は広角側に動作するとともに、これに連動して、コイル１３に流れる電流は増大し、その結果、照明装置３０の発散角度が広くなる。つまり、図７に示すように、ズームレンズ１１０の視野角Ａ１と照明装置３０による照射角Ｂ１はほぼ一致し、これにより、広角撮影時における画面隅の光量低下を防止することができる。一方、使用者がスイッチ１２１をＴＥＬＥ端１２１ｂ側に操作すると、ズームレンズ１１０は望遠側に動作するとともに、これに連動してコイル１３に流れる電流は減少し、その結果、照明装置３０の発散角度が狭くなる。つまり、図７に示すように、ズームレンズ１１０の視野角Ａ２と照明装置３０による照射角Ｂ２はほぼ一致し、これにより、望遠撮影時において被写体に光量を集中させることができる。
【００４８】
図８は、流動体反射鏡１０を用いた集光型の照明装置４０の構成を示す略断面図である。
【００４９】
図８に示す照明装置４０は、図１に示した流動体反射鏡１０（χ１４＜χ１５）と、封入容器１１の主面１１ａ側に配置された光源４１と、光源４１から見て照射方向に配置された反射集光板４２によって構成されており、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面として利用することによって、集光角度が可変とされている。つまり、χ１４＜χ１５である場合、コイル１３に流す電流量が大きいほど、非磁性流動体物質１５の中央部の盛り上がりも大きくなることから、コイル１３に流す電流量が大きいほど反射角度は狭く（焦点距離が短く）、逆に、コイル１３に流す電流量が小さいほど反射角度は広く（焦点距離が遠く）なる。このように、図８に示す照明装置４０は、コイル１３に流す電流量に応じて集光角度を調整することが可能となることから、例えば、フォーカスに連動する超望遠レンズ用ストロボとして利用することができる。
【００５０】
この場合も、高い反射率を得るためには、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面にミラー等の反射部材を配置することが好ましい。
【００５１】
図９は、流動体反射鏡１０を用いた集光型の他の照明装置５０の構成を示す略断面図である。
【００５２】
図９に示す照明装置５０は、図１に示した流動体反射鏡１０（χ１４＞χ１５）と、封入容器１１の主面１１ａ側に配置された光源５１と、光源５１から見て照射方向に配置された反射集光板５２によって構成されており、非磁性流動体物質１４，１５の界面１６を反射面として利用することによって、集光角度が可変とされている。つまり、χ１４＞χ１５である場合、コイル１３に流す電流量が大きいほど、非磁性流動体物質１５の周辺部の盛り上がり（非磁性流動体物質１４の中心部の盛り下がり）も大きくなることから、コイル１３に流す電流量が大きいほど反射角度は狭く（焦点距離が短く）、逆に、コイル１３に流す電流量が小さいほど反射角度は広く（焦点距離が遠く）なる。このように、図９に示す照明装置５０についても、コイル１３に流す電流量に応じて集光角度を調整することができることから、図８に示した照明装置４０と同様、フォーカスに連動する超望遠レンズ用ストロボとして利用することができる。
【００５３】
この場合も、高い反射率を得るためには、図４を用いて説明したように、非磁性流動体物質１４，１５の界面に反射膜１７を配置し、その表面を反射面として用いることが効果的である。
【００５４】
図１０は、流動体反射鏡１０を用いた反射望遠鏡６０の構成を示す略断面図である。
【００５５】
図１０に示す反射望遠鏡６０は、鏡筒６１と、鏡筒６１の底部に配置された流動体反射鏡１０（χ１４＜χ１５）と、封入容器１１の主面１１ａ側に配置されたミラー６２と、接眼レンズ６３によって構成されており、封入容器１１の他方の主面１１ｂが反射面（主鏡）として用いられる。つまり、鏡筒６１に入射した光は、流動体反射鏡１０によって一旦反射した後、ミラー６２によってその進行方向を９０°曲げられ、接眼レンズ６３へと導かれる。反射望遠鏡６０の焦点は、コイル１３に流す電流量を変化させ、非磁性流動体物質１４，１５の界面を変動させることによって調整することができる。この場合も、高い反射率を得るためには、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面にミラー等の反射部材を配置することが好ましい。
【００５６】
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００５７】
例えば、上記実施形態においては、一つの封入容器に２種類の非磁性流動体物質を封入しているが、３種類以上の非磁性流動体物質を封入しても構わない。
【００５８】
また、図１１に示すように、ヨーク１２のうち、第１の部分１２ｂと第２の部分１２ｃを繋ぐ部分を永久磁石１８に置き換え、例えば第１の部分１２ｂ側をＮ極、第２の部分１２ｃ側をＳ極とすれば、非磁性流動体物質１４，１５に磁気バイアスを与えることができる。これによれば、コイル１３に電流を流していないニュートラルな状態においても、ヨーク１２を介して磁気バイアスが与えられることから、所定の反射角を維持することが可能となる。
【００５９】
また、ヨーク１２のうち、第１の部分１２ｂと第２の部分１２ｃを繋ぐ部分の全体を永久磁石１８に置き換えるのではなく、図１２に示すように、ヨーク１２の底部に永久磁石１８を一部挿入したり、或いは、図１３に示すように、ヨーク１２の側部に永久磁石１８を一部挿入する構成としても構わない。すなわち、磁気バイアスの印加は、ヨーク１２の磁路内に永久磁石１８が挿入する限り、どの部分に挿入しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の好ましい実施の形態による流動体反射鏡１０の構成を示す略断面図である。
【図２】流動体反射鏡１０のコイル１３に電流を流した状態を示す図である。
【図３】流動体反射鏡１０を用いた発散型の照明装置２０の構成を示す略断面図である。
【図４】照明装置２０に含まれる非磁性流動体物質１４，１５の界面に反射膜１７を配置した例を示す図である。
【図５】流動体反射鏡１０を用いた発散型の他の照明装置３０の構成を示す略断面図である。
【図６】照明装置３０を広角ズーム連動ストロボとして用いたカメラ１００の構成を示す概略図である。
【図７】カメラ１００による効果を説明するための模式図である。
【図８】流動体反射鏡１０を用いた集光型の照明装置４０の構成を示す略断面図である。
【図９】流動体反射鏡１０を用いた集光型の他の照明装置５０の構成を示す略断面図である。
【図１０】流動体反射鏡１０を用いた反射望遠鏡６０の構成を示す略断面図である。
【図１１】流動体反射鏡１０に含まれるヨーク１２の一部を永久磁石１８に置き換えた例を示す略断面図である。
【図１２】流動体反射鏡１０に含まれるヨーク１２の一部を永久磁石１８に置き換えた他の例を示す略断面図である。
【図１３】流動体反射鏡１０に含まれるヨーク１２の一部を永久磁石１８に置き換えたさらに他の例を示す略断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 流動体反射鏡
１１ 封入容器
１１ａ 封入容器の一方の主面
１１ｂ 封入容器の他方の主面
１１ｃ 封入容器の側面
１２ ヨーク
１２ｂ ヨークの第１の部分
１２ｃ ヨークの第２の部分
１３ コイル
１４，１５ 非磁性流動体物質
１６ 非磁性流動体物質の界面
１７ 反射膜
１８ 永久磁石
２０，３０，４０，５０ 照明装置
２１，３１，４１，５１ 光源
４２，５２ 反射集光板
６０ 反射望遠鏡
６１ 鏡筒
６２ ミラー
６３ 接眼レンズ
１００ カメラ
１１０ ズームレンズ
１１１ ズーム駆動パルスモータ
１１２ リードスクリュー
１２０ ズーミング操作部
１２１ スイッチ
１２１ａ ＷＩＤＥ端
１２１ｂ ＴＥＬＥ端
１２２，１２３ 抵抗
１３０ 制御回路
１３１ 入力回路
１３１ａ ＷＩＤＥ入力端子
１３１ｂ ＴＥＬＥ入力端子
１３２ マイクロプロセッサ
１３２ａ ズーミング操作検知部
１３２ｂ 変換テーブル
１３２ｃ プロセス制御部
１３３ 出力回路
１３４ コンバータ
１４０ 電流アンプ
Ａ１，Ａ２ 視野角
Ｂ１，Ｂ２ 照射角
Ｍ 磁界
【技術分野】
【０００１】
本発明は流動体反射鏡及びこれを用いた照明装置、並びに、流動体反射鏡を用いた反射望遠鏡に関し、特に、モーゼ効果を利用した流動体反射鏡及びこれを用いた照明装置、並びに、流動体反射鏡を用いた反射望遠鏡に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液体などの流動体に磁界を与えることによって液面形状が変化する現象が知られており、この現象は一般に「モーゼ効果」と呼ばれている。しかしながら、モーゼ効果による液面の変化は極めて僅かであるため、モーゼ効果を実用的に利用することは困難であると考えられていた。これは、非磁性流動体物質と空気との比重差が非常に大きいため、重力の影響を強く受けることが主な原因である。
【０００３】
この点に着目し、本出願人の特許出願にかかる特許文献１には、複数種類の非磁性流動体物質を用いることによって液面の変化を拡大する方法が開示されている。複数種類の非磁性流動体物質を用いれば、両者の比重差を非常に小さくすることができるため、比較的弱い磁界によって複数種類の非磁性流動体物質の界面を大きく変化させることが可能となる。
【特許文献１】特開平８−３２３１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モーゼ効果によって得られる界面変化をどのように活用すれば実用的に利用できるのか、これまで必ずしも明らかではなかったが、本発明者らは、これを焦点可変の流動体反射鏡としての利用が好適であることを見いだした。しかしながら、反射鏡として機能させるためには、光の入出射を妨げないよう、光路を確保した構造とする必要がある。しかも、焦点可変量を大きくするためには、絶対的な磁界の大きさだけではなく、反射鏡内における磁界の差（磁場勾配）を大きくする必要もある。
【０００５】
したがって、本発明は、モーゼ効果を利用した焦点可変の流動体反射鏡であって、光路を確保した構造を有する流動体反射鏡を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、モーゼ効果を利用した焦点可変の流動体反射鏡であって、大きな磁場勾配を形成可能な流動体反射鏡を提供することである。
【０００７】
また、本発明のさらに他の目的は、このような流動体反射鏡を用いた照明装置を提供することである。
【０００８】
また、本発明のさらに他の目的は、このような流動体反射鏡を用いた反射望遠鏡を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による流動体反射鏡は、一方の主面が光の入出射面となる封入容器と、少なくとも一部が前記封入容器の他方の主面側に配置されたヨークと、前記ヨークに磁界を印加するコイルと、前記封入容器内に封入された複数種類の非磁性流動体物質とを備え、前記複数種類の非磁性流動体物質は、体積磁化率が互いに異なることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、封入容器内に複数種類の非磁性流動体物質を封入し、封入容器の他方の主面側に配置されたヨークを介して磁界を印加する構成であることから、光の入出射面である封入容器の一方の主面を遮ることなく、光路を確保することが可能となる。
【００１１】
ヨークは、封入容器の側面側に配置された部分をさらに有し、封入容器の他方の主面側に配置された部分と封入容器の側面側に配置された部分によって磁気ギャップが形成されていることが好ましい。これによれば、大きな磁場勾配を生じさせることが可能となる。
【００１２】
本発明において、複数種類の非磁性流動体物質は、比重が互いにほぼ同じであることが好ましい。これによれば、重力の影響をほとんど受けることなく、モーゼ効果による大きな界面変化を得ることが可能となる。
【００１３】
また、複数種類の非磁性流動体物質は、屈折率が互いに異なることが好ましい。これによれば、両者の界面に分離膜など界面変化の抵抗となる部材を介在させる必要がないことから、このような部材の存在によって界面変化が抑制されることがない。この場合、複数種類の非磁性流動体物質は互いに接触し、互いに混ざり合わない性質を有していることが好ましい。
【００１４】
本発明による流動体反射鏡は、封入容器の他方の主面側に配置された反射部材をさらに備えることが好ましい。これによれば、封入容器の他方の主面における反射効率を高めることが可能となる。
【００１５】
本発明による流動体反射鏡は、複数種類の非磁性流動体物質間に配置された反射膜をさらに備えることもまた好ましい。これによれば、非磁性流動体物質間における反射効率を高めることが可能となる。
【００１６】
また、本発明による流動体反射鏡は、ヨークを介して磁気バイアスを与える永久磁石をさらに備えることが好ましい。これによれば、コイルに電流を流していないニュートラルな状態においても、所定の反射角を維持することが可能となる。
【００１７】
本発明による照明装置は、上述した流動体反射鏡と、封入容器の一方の主面側に配置された光源とを備えることを特徴とする。本発明によれば、モーゼ効果を利用して発散型或いは集光型の照明装置を提供することが可能となる。
【００１８】
本発明による反射望遠鏡は、上述した流動体反射鏡と、封入容器の一方の主面側に配置され、封入容器の一方の主面より出射した光を反射するミラーとを備えることを特徴とする。本発明によれば、モーゼ効果を利用して、焦点可変の反射望遠鏡を提供することが可能となる。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明によれば、光の入出射面となる封入容器の一方の主面を遮ることなく、光路を確保することが可能となることから、モーゼ効果を利用した焦点可変の流動体反射鏡を提供することが可能となる。また、封入容器内に比較的大きな磁場勾配を生じさせることが可能となることから、焦点距離の可変範囲も比較的大きくなる。
【００２０】
また、本発明によれば、このような流動体反射鏡を利用して、発散型或いは集光型の照明装置を提供することが可能となり、さらには、焦点可変の反射望遠鏡を提供することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の好ましい実施の形態による流動体反射鏡１０の構成を示す略断面図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態による流動体反射鏡１０は、円柱状の封入容器１１と、封入容器１１を支持するヨーク１２とを備えている。封入容器１１は、反射鏡としての実使用時における光路上に配置されており、したがって、封入容器１１のうち少なくとも光の入出射面となる一方の主面１１ａについては、ガラスなど可視光線に対して透過率の高い材料を用いる必要がある。
【００２４】
ヨーク１２は、封入容器１１の他方の主面１１ｂ側に配置された第１の部分１２ｂと、封入容器１１の側面１１ｃ側に配置された第２の部分１２ｃを有しており、第１の部分１２ｂにはコイル１３が円周方向に巻回されている。これにより、ヨーク１２とコイル１３は磁気回路を形成し、ヨーク１２の第１の部分１２ｂと第２の部分１２ｃによって磁気ギャップが形成されている。より詳細には、ヨーク１２の第１の部分１２ｂは、封入容器１１の他方の主面１１ｂの略中央部に配置されており、ヨーク１２の第２の部分１２ｃは、封入容器１１の側面１１ｃのうち入出射面側（主面１１ａ側）の近傍に配置されている。
【００２５】
封入容器１１の内部には、非磁性流動体物質１４，１５が封入されている。「非磁性流動体物質」とは、反磁性又は常磁性を有する液体などの流動体を指す。「反磁性」とは、体積磁化率χが負の値（χ＜０）である物質の性質をいい、このような性質を有する物質としては、ほとんどすべての有機溶媒、例えば炭化水素、アルコール、ケトン、ベンゼン、テトラヒドロフラン等の有機溶媒、さらには、水、二硫化炭素、液体アンモニアなどの無機液体等が該当する。一方、「常磁性」とは、体積磁化率χが正の値（χ＞０）である物質の性質をいい、このような性質を有する物質としては、硫酸銅水溶液など、反磁性体中に遷移金属イオンないし遷移金属錯体分子を溶質として含む溶液あるいはラジカルを溶質として含む溶液等が該当する。
【００２６】
非磁性流動体物質１４，１５としては、体積磁化率χが互いに異なる物質を用いる必要がある。これは、体積磁化率χに差がなければモーゼ効果が発現しないからである。したがって、非磁性流動体物質１４の体積磁化率をχ１４とし、非磁性流動体物質１５の体積磁化率をχ１５とした場合、体積磁化率の差△χ（＝｜χ１４−χ１５｜）はできるだけ大きいことが好ましい。具体的な数値を挙げると、０．１〜２Ｔ程度の磁場印加により有意の界面変化を生じさせるためには、体積磁化率の差△χを１×１０−８以上、より好ましくは１×１０−７〜１×１０−３、さらに好ましくは１×１０−７〜１×１０−５程度とすればよい。
【００２７】
体積磁化率については、両者に差がある限り、いずれも正の値であっても構わないし（χ１４＞０，χ１５＞０）、いずれも負の値であっても構わない（χ１４＜０，χ１５＜０）。もちろん、一方が正の値で他方が負の値であっても構わない（χ１４＞０，χ１５＜０、又は、χ１４＜０，χ１５＞０）。非磁性流動体物質１４，１５の体積磁化率の絶対値｜χ｜は、１×１０−１以下、特に１×１０−４以下であることが好ましい。
【００２８】
また、非磁性流動体物質１４，１５としては、屈折率ｎが互いに異なる物質を用いることが好ましい。これは、非磁性流動体物質１４，１５が互いに接触している場合、屈折率ｎに差がなければ、界面における反射やレンズ効果が生じないからである。ここで、非磁性流動体物質１４の屈折率をｎ１４とし、非磁性流動体物質１５の屈折率をｎ１５とした場合、屈折率の差△ｎ（＝｜ｎ１４−ｎ１５｜）についても、できるだけ大きいことが好ましい。但し、非磁性流動体物質１４，１５を互いに接触させるためには、これら非磁性流動体物質１４，１５は、互いに混ざり合わない性質を有している必要がある。
【００２９】
また、非磁性流動体物質１４，１５としては、比重ρができるだけ近いことが好ましく、ほぼ同じであることが最も好ましい。つまり、非磁性流動体物質１４の比重をρ１４とし、非磁性流動体物質１５の比重をρ１５とした場合、比重の差△ρ（＝｜ρ１４−ρ１５｜）ができるだけ小さいことが好ましい。これは、比重の差△ρが大きくなればなるほど、重力による影響が大きくなるため、モーゼ効果による界面変化が抑制されるからである。具体的な数値を挙げると、０．１〜２Ｔ程度の磁場印加により有意の界面変化を生じさせるためには、｜△ρ｜は、０〜１ｇ／ｃｍ３程度、特に０〜０．１ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。したがって、「非磁性流動体物質１４，１５の比重ρがほぼ同じ」とは、比重の差△ρが０．１ｇ／ｃｍ３以下であることを意味し、△ρが０．１ｇ／ｃｍ３以下であれば、重力による影響をほとんど無視することができる。
【００３０】
より大きな界面変化を得るためには、
｜△χ／△ρ｜＞｜χ１４／ρ１４｜、且つ
｜△χ／△ρ｜＞｜χ１５／ρ１５｜
であることが好ましい。０．１〜２Ｔ程度の磁場印加により有意の界面変化を生じさせるためには、｜△χ／△ρ｜は１×１０−４ｃｍ３ｇ−１程度以上、特に１×１０−３ｃｍ３ｇ−１程度であることが好ましい。
【００３１】
図１に示す例では、非磁性流動体物質１４が光の入出射面側（主面１１ａ側）、非磁性流動体物質１５が反対側（主面１１ｂ側）に位置しているが、このような状態を保つ方法としては、例えば、封入容器１１の主面１１ａの内壁に非磁性流動体物質１４と親和性の高い材料を塗布し、封入容器１１の主面１１ｂの内壁に非磁性流動体物質１５と親和性の高い材料を塗布する方法などが考えられる。或いは、封入容器１１の主面１１ａの内壁に非磁性流動体物質１５に対して反親和性を持つ材料を塗布し、封入容器１１の主面１１ｂの内壁に非磁性流動体物質１４に対して反親和性を持つ材料を塗布する方法も考えられる。
【００３２】
次に、本実施形態による流動体反射鏡１０の機能について説明する。
【００３３】
上述のとおり、コイル１３は、ヨーク１２の第１の部分１２ｂの円周方向に巻回されているため、コイル１３に電流を流すと、ヨーク１２の第１の部分１２ｂと第２の部分１２ｃによって形成された磁気ギャップを介して、図２に示すような磁界Ｍが発生する。つまり、ヨーク１２の第１の部分１２ｂは、封入容器１１の他方の主面１１ｂの略中央部に配置されているため、磁束密度はヨーク１２の第１の部分１２ｂに近いほど高くなる。また、ヨーク１２の第２の部分１２ｃは、封入容器１１の側面１１ｃのうち入出射面側（主面１１ａ側）の近傍に配置されているため、磁界は封入容器１１内のほぼ全体に印加される。これにより、封入容器１１に封入された非磁性流動体物質１４，１５の界面１６に生じる磁界Ｍは、ヨーク１２の第１の部分１２ｂに近い中心部ほど強く、ヨーク１２の第１の部分１２ｂから遠い外周部ほど弱くなる。つまり、非磁性流動体物質１４，１５の界面１６には磁場勾配が生じることになる。
【００３４】
これにより、例えば、非磁性流動体物質１４の体積磁化率（χ１４）よりも非磁性流動体物質１５の体積磁化率（χ１５）の方が大きい場合、モーゼ効果によって、非磁性流動体物質１５の中央部が盛り上がり、非磁性流動体物質１４の外周部が盛り上がることになる（図２参照）。そして、非磁性流動体物質１４，１５の屈折率ｎが互いに異なっていれば、かかる界面における光の反射方向が変化するとともに、レンズ効果が生じることになる。また、非磁性流動体物質１４，１５の屈折率ｎがほぼ同じであっても、界面１６に反射膜（図示せず）を介在させておけば、反射膜による光の反射方向が変化することになる。
【００３５】
界面１６の変動量は、コイル１３に流す電流量によって変化させることができる。つまり、コイル１３に流す電流量を変化させれば、磁界Ｍの絶対値が変化するとともに、界面１６に生じる磁場勾配も変化することから、コイル１３に流す電流量によって界面１６の変化状態を制御することができる。このように、コイル１３に流す電流量を変えることによって、界面１６の変動量を変化させることが可能となる。
【００３６】
このように、本実施形態による流動体反射鏡１０は、、封入容器１１の他方の主面１１ｂ側に配置された第１の部分１２ｂ、並びに、封入容器１１の側面１１ｃ側に配置された第２の部分１２ｃを有するヨーク１２によって磁界を印加する構成であることから、光の入出射面である封入容器１１の主面１１ａを遮ることなく、光路を確保することが可能となる。しかも、ヨーク１２の第１の部分１２ｂと第２の部分１２ｃによって磁気ギャップを形成していることから、大きな磁場勾配を生じさせることも可能となる。
【００３７】
本実施形態による流動体反射鏡１０は、封入容器１１の主面１１ａ側に光源を配置することによって、照明装置として利用することが可能となる。
【００３８】
図３は、流動体反射鏡１０を用いた発散型の照明装置２０の構成を示す略断面図である。
【００３９】
図３に示す照明装置２０は、図１に示した流動体反射鏡１０（χ１４＜χ１５）と、封入容器１１の主面１１ａ側に配置された光源２１（キセノン管など）によって構成されており、非磁性流動体物質１４，１５の界面１６を反射面として利用することによって、発散角度が可変とされている。つまり、χ１４＜χ１５である場合、コイル１３に流す電流量が大きいほど、非磁性流動体物質１５の中央部の盛り上がりも大きくなることから、コイル１３に流す電流量が大きいほど発散角度は広くなり、逆に、コイル１３に流す電流量が小さいほど発散角度は狭くなる。このように、図３に示す照明装置２０は、コイル１３に流す電流量に応じて発散角度を調整することが可能となることから、例えば、広角ズームに連動するストロボとして利用することができる。
【００４０】
尚、図３に示す照明装置２０のように、非磁性流動体物質１４，１５の界面１６を反射面として利用する場合、非磁性流動体物質１４，１５の屈折率差△ｎが充分に大きい必要があるが、一般に、比重差△ρの小さい流動体間において大きな屈折率差△ｎを得ることは比較的困難である。この場合には、図４に示すように、非磁性流動体物質１４，１５の界面に反射膜１７を配置し、その表面を反射面として用いることが好ましい。これによれば、非磁性流動体物質１４，１５に屈折率差△ｎが存在しない場合であっても、高い反射率を得ることが可能となるとともに、非磁性流動体物質１４，１５として互いに混ざり合う性質を有する物質を用いることが可能となる。但し、使用する反射膜１７としては、モーゼ効果による界面の変動を妨げないよう、柔軟性の高い材料を用いる必要がある。
【００４１】
図５は、流動体反射鏡１０を用いた発散型の他の照明装置３０の構成を示す略断面図である。
【００４２】
図５に示す照明装置３０は、図１に示した流動体反射鏡１０（χ１４＞χ１５）と、封入容器１１の主面１１ａ側に配置された光源３１によって構成されており、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面として利用することによって、発散角度が可変とされている。つまり、χ１４＞χ１５である場合、コイル１３に流す電流量が大きいほど、非磁性流動体物質１５の周辺部の盛り上がり（非磁性流動体物質１４の中心部の盛り下がり）も大きくなることから、コイル１３に流す電流量が大きいほど発散角度は広く、逆に、コイル１３に流す電流量が小さいほど発散角度は狭くなる。このように、図５に示す照明装置３０についても、コイル１３に流す電流量に応じて発散角度を調整することができることから、図３に示した照明装置２０と同様、広角ズームに連動するストロボとして利用することができる。
【００４３】
尚、図５に示す照明装置３０のように、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面として利用する場合、高い反射率を得るためには、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面にミラー等の反射部材を配置することが好ましい。
【００４４】
図６は、照明装置３０を広角ズーム連動ストロボとして用いたカメラ１００の構成を示す概略図である。
【００４５】
図６に示すカメラ１００は、照明装置３０と、ズームレンズ１１０と、ズーミング操作部１２０と、制御回路１３０とを含んで構成されている。ズームレンズ１１０は、ズーム駆動パルスモータ１１１を用いてリードスクリュー１１２を回転させることにより、その焦点距離を変化させることのできるレンズである。また、ズーミング操作部１２０は、揺動可能なスイッチ１２１と、スイッチ１２１のＷＩＤＥ端１２１ａを介して電源Ｖｃｃと制御回路１３０との間に接続された抵抗１２２と、スイッチ１２１のＴＥＬＥ端１２１ｂを介して電源Ｖｃｃと制御回路１３０との間に接続された抵抗１２３とを備えており、使用者がスイッチ１２１をＷＩＤＥ端１２１ａ側に操作すると、制御回路１３０のＷＩＤＥ入力端子１３１ａがスイッチ１２１を介して接地され、ＴＥＬＥ端１２１ｂ側に操作すると、制御回路１３０のＴＥＬＥ入力端子１３１ｂがスイッチ１２１を介して接地されるよう構成されている。
【００４６】
制御回路１３０は、ＷＩＤＥ入力端子１３１ａ及びのＴＥＬＥ入力端子１３１ｂを有する入力回路１３１と、マイクロプロセッサ１３２と、出力回路１３３と、Ｄ／Ａコンバータ１３４とを備えている。マイクロプロセッサ１３２は、ズーミング操作検知部１３２ａと、変換テーブル１３２ｂと、プロセス制御部１３２ｃとを有しており、ズーミング操作検知部１３２ａは、使用者によるズーミング操作を入力回路１３１を介して検知すると、必要な画角を計算し、その値を変換テーブル１３２ｂ及びプロセス制御部１３２ｃに送出する。プロセス制御部１３２ｃは、これを受けて出力回路１３３に駆動信号を供給し、出力回路１３３はこれに基づいてズーム駆動パルスモータ１１１を駆動する。一方、変換テーブル１３２ｂは、画角を電流値に変換し、得られた電流値（デジタル値）をＤ／Ａコンバータ１３４によってアナログ信号に変換する。変換テーブル１３２ｂは、画角が広いほど（広角であるほど）大きな電流値を出力し、画角が狭いほど（望遠であるほど）小さな電流値を出力する。Ｄ／Ａコンバータ１３４によって得られたアナログ信号は、電流アンプ１４０によって増幅され、照明装置３０に含まれるコイル１３に供給される。
【００４７】
かかる構成により、使用者がスイッチ１２１をＷＩＤＥ端１２１ａ側に操作すると、ズームレンズ１１０は広角側に動作するとともに、これに連動して、コイル１３に流れる電流は増大し、その結果、照明装置３０の発散角度が広くなる。つまり、図７に示すように、ズームレンズ１１０の視野角Ａ１と照明装置３０による照射角Ｂ１はほぼ一致し、これにより、広角撮影時における画面隅の光量低下を防止することができる。一方、使用者がスイッチ１２１をＴＥＬＥ端１２１ｂ側に操作すると、ズームレンズ１１０は望遠側に動作するとともに、これに連動してコイル１３に流れる電流は減少し、その結果、照明装置３０の発散角度が狭くなる。つまり、図７に示すように、ズームレンズ１１０の視野角Ａ２と照明装置３０による照射角Ｂ２はほぼ一致し、これにより、望遠撮影時において被写体に光量を集中させることができる。
【００４８】
図８は、流動体反射鏡１０を用いた集光型の照明装置４０の構成を示す略断面図である。
【００４９】
図８に示す照明装置４０は、図１に示した流動体反射鏡１０（χ１４＜χ１５）と、封入容器１１の主面１１ａ側に配置された光源４１と、光源４１から見て照射方向に配置された反射集光板４２によって構成されており、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面として利用することによって、集光角度が可変とされている。つまり、χ１４＜χ１５である場合、コイル１３に流す電流量が大きいほど、非磁性流動体物質１５の中央部の盛り上がりも大きくなることから、コイル１３に流す電流量が大きいほど反射角度は狭く（焦点距離が短く）、逆に、コイル１３に流す電流量が小さいほど反射角度は広く（焦点距離が遠く）なる。このように、図８に示す照明装置４０は、コイル１３に流す電流量に応じて集光角度を調整することが可能となることから、例えば、フォーカスに連動する超望遠レンズ用ストロボとして利用することができる。
【００５０】
この場合も、高い反射率を得るためには、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面にミラー等の反射部材を配置することが好ましい。
【００５１】
図９は、流動体反射鏡１０を用いた集光型の他の照明装置５０の構成を示す略断面図である。
【００５２】
図９に示す照明装置５０は、図１に示した流動体反射鏡１０（χ１４＞χ１５）と、封入容器１１の主面１１ａ側に配置された光源５１と、光源５１から見て照射方向に配置された反射集光板５２によって構成されており、非磁性流動体物質１４，１５の界面１６を反射面として利用することによって、集光角度が可変とされている。つまり、χ１４＞χ１５である場合、コイル１３に流す電流量が大きいほど、非磁性流動体物質１５の周辺部の盛り上がり（非磁性流動体物質１４の中心部の盛り下がり）も大きくなることから、コイル１３に流す電流量が大きいほど反射角度は狭く（焦点距離が短く）、逆に、コイル１３に流す電流量が小さいほど反射角度は広く（焦点距離が遠く）なる。このように、図９に示す照明装置５０についても、コイル１３に流す電流量に応じて集光角度を調整することができることから、図８に示した照明装置４０と同様、フォーカスに連動する超望遠レンズ用ストロボとして利用することができる。
【００５３】
この場合も、高い反射率を得るためには、図４を用いて説明したように、非磁性流動体物質１４，１５の界面に反射膜１７を配置し、その表面を反射面として用いることが効果的である。
【００５４】
図１０は、流動体反射鏡１０を用いた反射望遠鏡６０の構成を示す略断面図である。
【００５５】
図１０に示す反射望遠鏡６０は、鏡筒６１と、鏡筒６１の底部に配置された流動体反射鏡１０（χ１４＜χ１５）と、封入容器１１の主面１１ａ側に配置されたミラー６２と、接眼レンズ６３によって構成されており、封入容器１１の他方の主面１１ｂが反射面（主鏡）として用いられる。つまり、鏡筒６１に入射した光は、流動体反射鏡１０によって一旦反射した後、ミラー６２によってその進行方向を９０°曲げられ、接眼レンズ６３へと導かれる。反射望遠鏡６０の焦点は、コイル１３に流す電流量を変化させ、非磁性流動体物質１４，１５の界面を変動させることによって調整することができる。この場合も、高い反射率を得るためには、封入容器１１の他方の主面１１ｂを反射面にミラー等の反射部材を配置することが好ましい。
【００５６】
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００５７】
例えば、上記実施形態においては、一つの封入容器に２種類の非磁性流動体物質を封入しているが、３種類以上の非磁性流動体物質を封入しても構わない。
【００５８】
また、図１１に示すように、ヨーク１２のうち、第１の部分１２ｂと第２の部分１２ｃを繋ぐ部分を永久磁石１８に置き換え、例えば第１の部分１２ｂ側をＮ極、第２の部分１２ｃ側をＳ極とすれば、非磁性流動体物質１４，１５に磁気バイアスを与えることができる。これによれば、コイル１３に電流を流していないニュートラルな状態においても、ヨーク１２を介して磁気バイアスが与えられることから、所定の反射角を維持することが可能となる。
【００５９】
また、ヨーク１２のうち、第１の部分１２ｂと第２の部分１２ｃを繋ぐ部分の全体を永久磁石１８に置き換えるのではなく、図１２に示すように、ヨーク１２の底部に永久磁石１８を一部挿入したり、或いは、図１３に示すように、ヨーク１２の側部に永久磁石１８を一部挿入する構成としても構わない。すなわち、磁気バイアスの印加は、ヨーク１２の磁路内に永久磁石１８が挿入する限り、どの部分に挿入しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の好ましい実施の形態による流動体反射鏡１０の構成を示す略断面図である。
【図２】流動体反射鏡１０のコイル１３に電流を流した状態を示す図である。
【図３】流動体反射鏡１０を用いた発散型の照明装置２０の構成を示す略断面図である。
【図４】照明装置２０に含まれる非磁性流動体物質１４，１５の界面に反射膜１７を配置した例を示す図である。
【図５】流動体反射鏡１０を用いた発散型の他の照明装置３０の構成を示す略断面図である。
【図６】照明装置３０を広角ズーム連動ストロボとして用いたカメラ１００の構成を示す概略図である。
【図７】カメラ１００による効果を説明するための模式図である。
【図８】流動体反射鏡１０を用いた集光型の照明装置４０の構成を示す略断面図である。
【図９】流動体反射鏡１０を用いた集光型の他の照明装置５０の構成を示す略断面図である。
【図１０】流動体反射鏡１０を用いた反射望遠鏡６０の構成を示す略断面図である。
【図１１】流動体反射鏡１０に含まれるヨーク１２の一部を永久磁石１８に置き換えた例を示す略断面図である。
【図１２】流動体反射鏡１０に含まれるヨーク１２の一部を永久磁石１８に置き換えた他の例を示す略断面図である。
【図１３】流動体反射鏡１０に含まれるヨーク１２の一部を永久磁石１８に置き換えたさらに他の例を示す略断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０ 流動体反射鏡
１１ 封入容器
１１ａ 封入容器の一方の主面
１１ｂ 封入容器の他方の主面
１１ｃ 封入容器の側面
１２ ヨーク
１２ｂ ヨークの第１の部分
１２ｃ ヨークの第２の部分
１３ コイル
１４，１５ 非磁性流動体物質
１６ 非磁性流動体物質の界面
１７ 反射膜
１８ 永久磁石
２０，３０，４０，５０ 照明装置
２１，３１，４１，５１ 光源
４２，５２ 反射集光板
６０ 反射望遠鏡
６１ 鏡筒
６２ ミラー
６３ 接眼レンズ
１００ カメラ
１１０ ズームレンズ
１１１ ズーム駆動パルスモータ
１１２ リードスクリュー
１２０ ズーミング操作部
１２１ スイッチ
１２１ａ ＷＩＤＥ端
１２１ｂ ＴＥＬＥ端
１２２，１２３ 抵抗
１３０ 制御回路
１３１ 入力回路
１３１ａ ＷＩＤＥ入力端子
１３１ｂ ＴＥＬＥ入力端子
１３２ マイクロプロセッサ
１３２ａ ズーミング操作検知部
１３２ｂ 変換テーブル
１３２ｃ プロセス制御部
１３３ 出力回路
１３４ コンバータ
１４０ 電流アンプ
Ａ１，Ａ２ 視野角
Ｂ１，Ｂ２ 照射角
Ｍ 磁界
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面が光の入出射面となる封入容器と、少なくとも一部が前記封入容器の他方の主面側に配置されたヨークと、前記ヨークに磁界を印加するコイルと、前記封入容器内に封入された複数種類の非磁性流動体物質とを備え、前記複数種類の非磁性流動体物質は、体積磁化率が互いに異なることを特徴とする流動体反射鏡。
【請求項２】
前記ヨークは、前記封入容器の側面側に配置された部分をさらに有し、前記封入容器の前記他方の主面側に配置された部分と前記封入容器の前記側面側に配置された部分によって磁気ギャップが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流動体反射鏡。
【請求項３】
前記複数種類の非磁性流動体物質は、比重が互いにほぼ同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載の流動体反射鏡。
【請求項４】
前記複数種類の非磁性流動体物質は、屈折率が互いに異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流動体反射鏡。
【請求項５】
前記複数種類の非磁性流動体物質は互いに接触しており、互いに混ざり合わない性質を有していることを特徴とする請求項４に記載の流動体反射鏡。
【請求項６】
前記封入容器の前記他方の主面側に配置された反射部材をさらに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の流動体反射鏡。
【請求項７】
前記複数種類の非磁性流動体物質間に配置された反射膜をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流動体反射鏡。
【請求項８】
前記ヨークを介して磁気バイアスを与える永久磁石をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に載の流動体レンズ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の流動体反射鏡と、前記封入容器の前記一方の主面側に配置された光源とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の流動体反射鏡と、前記封入容器の前記一方の主面側に配置され、前記封入容器の前記一方の主面より出射した光を反射するミラーとを備えることを特徴とする反射望遠鏡。
【請求項１】
一方の主面が光の入出射面となる封入容器と、少なくとも一部が前記封入容器の他方の主面側に配置されたヨークと、前記ヨークに磁界を印加するコイルと、前記封入容器内に封入された複数種類の非磁性流動体物質とを備え、前記複数種類の非磁性流動体物質は、体積磁化率が互いに異なることを特徴とする流動体反射鏡。
【請求項２】
前記ヨークは、前記封入容器の側面側に配置された部分をさらに有し、前記封入容器の前記他方の主面側に配置された部分と前記封入容器の前記側面側に配置された部分によって磁気ギャップが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流動体反射鏡。
【請求項３】
前記複数種類の非磁性流動体物質は、比重が互いにほぼ同じであることを特徴とする請求項１又は２に記載の流動体反射鏡。
【請求項４】
前記複数種類の非磁性流動体物質は、屈折率が互いに異なることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の流動体反射鏡。
【請求項５】
前記複数種類の非磁性流動体物質は互いに接触しており、互いに混ざり合わない性質を有していることを特徴とする請求項４に記載の流動体反射鏡。
【請求項６】
前記封入容器の前記他方の主面側に配置された反射部材をさらに備えることを特徴とする請求項４又は５に記載の流動体反射鏡。
【請求項７】
前記複数種類の非磁性流動体物質間に配置された反射膜をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の流動体反射鏡。
【請求項８】
前記ヨークを介して磁気バイアスを与える永久磁石をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に載の流動体レンズ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の流動体反射鏡と、前記封入容器の前記一方の主面側に配置された光源とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の流動体反射鏡と、前記封入容器の前記一方の主面側に配置され、前記封入容器の前記一方の主面より出射した光を反射するミラーとを備えることを特徴とする反射望遠鏡。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２０８６６２（Ｐ２００６−２０８６６２Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９５８４（Ｐ２００５−１９５８４）
【出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２７日（２００５．１．２７）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]