JP2002341311A - 液晶レンズの駆動方法およびそれを用いた駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】駆動電圧印加状態から無印加状態（ＯＮ状態→
ＯＦＦ状態）への切替え時、移行前後の結像性能をなめ
らかに変化させることができる液晶レンズの駆動方法お
よびそれを用いた駆動装置を提供することである。 【解決手段】透明基板３，４，５間に形成された２つの
液晶層を有している液晶レンズ５０の焦点距離を電気的
に可変する液晶レンズの駆動方法。駆動方法を用いて駆
動装置１は、液晶層に定常駆動電圧を印加して電場を発
生させ、前記液晶層の液晶分子を整列させる電圧印加工
程と、この駆動電圧を液晶層に過剰な屈折率分布が生じ
ないように時間経過と共に小さくし、無印加状態とする
電圧降下工程とを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電場の強度を変化
させることにより光学的性質を変えることができる液晶
レンズの駆動方法およびそれを用いた駆動装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電場の強度を変化させることにより光学
的性質を変えることができる液晶光学素子としては、例
えば米国特許第４，１９０，３３０号“焦点可変液晶レ
ンズシステム”（Variable Focus Liquid Crystal Lens
System）に示されている。図６はポラライザを含む前
記焦点可変液晶レンズシステムの構成図を示している。

【０００３】図６を用いて構成を説明する。ポラライザ
４１と凹面を持った光学的に透明な基板４２に、光学的
に透明で導電性を有する電極４３と配向膜４４が形成さ
れている。ポラライザ４１は、配向膜４４間の空間に充
填されている液晶材料の分子が並んでいるＸ方向に向け
られている。電極４３は電極間に電界を発生させる為の
駆動電源４５に接続されている。

【０００４】前記電極間に電場を印加しない状態では、
ポラライザ４１にて偏光された入射光に関して、前記液
晶材料の異常光屈折率を持つ媒質として働く。前記電場
の強度を変化させるための駆動電源は前記液晶材料に電
場を印加するように働く。液晶材料に電場を印加した状
態では、偏光された入射光に関して、前記液晶材料の常
光屈折率を持つ媒質として働く。

【０００５】これにより、凹面の基板に挟まれた空間に
充填された液晶材料に対し、電場の強度を変化させるこ
とで屈折率を変化でき、機械的に動かすことなしに焦点
を可変することができるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般にネマティック液
晶が充填された液晶層に電圧を印加している場合には、
対向する配向膜に接しその配向膜によりその配列が規制
されている液晶分子を除き、液晶分子は誘電率の異方性
により電界の方向に対し特定の方向に配列する。液晶層
への駆動電圧を瞬時に降下した場合には、まず配向膜で
配列が規制された液晶分子に隣接する液晶分子がその配
列の規制を受け、順次隣り合う液晶分子での自由エネル
ギーがもっとも小さくなるように配列していく。したが
って液晶層の厚みが増すにつれ、駆動電圧遮断時の定常
状態に移行するまでの時間が長くなる。従来技術におい
ては、液晶レンズの液晶層は凸形状となっており液晶層
の厚みが部分的に異なるため、駆動電圧印加状態から無
印加状態（ＯＮ状態→ＯＦＦ状態）に移行させる時に駆
動電圧を単純に遮断するだけでは場所によってその定常
状態に移行するまでの時間が異なってしまう。これによ
り、その移行期間中は、厚み方向に液晶の配列の分布が
生じることとなり、レンズ内の屈折率の分布の発生につ
ながってしまう。そのため、時間的にレンズ内の屈折率
が変化してレンズのパワーが駆動電圧ＯＮ状態からＯＦ
Ｆ状態に変化する際に、過渡的にレンズのパワーがＯＦ
Ｆ→ＯＮの方向に変化する時間が生じる。その間、画像
は大きく結像性能を落とすことになる。この現象は、液
晶レンズを結像光学系と組み合わせ、駆動電圧瞬時降下
の際に、画像が一旦大きくボケる現象として現れる。

【０００７】本発明は、このような現状を考慮して成さ
れたものであり、駆動電圧印加状態から無印加状態（Ｏ
Ｎ状態→ＯＦＦ状態）への切替え時、移行前後の結像性
能をなめらかに変化させることができる液晶レンズの駆
動方法およびそれを用いた駆動装置を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係わる液晶レンズの駆動方法
は、少なくとも２枚の透明基板間に形成されて液晶材料
が保持されている１以上の液晶層を有している液晶レン
ズの焦点距離を電気的に可変し、前記液晶層に液晶レン
ズを駆動するための駆動電圧として定常駆動電圧を印加
して電場を発生させ、前記液晶層の液晶分子を整列させ
る電圧印加工程と、この駆動電圧を液晶層に過剰な屈折
率分布が生じないように時間経過と共に小さくし、無印
加状態とする電圧降下工程と、を有することを特徴とし
ている。

【０００９】（作用効果）駆動電圧印加状態から無印加
状態（ＯＮ状態→ＯＦＦ状態）への切替え時、移行前後
の液晶レンズの結像性能をなめらかに変化させることが
できる。

【００１０】本発明の請求項２に係わる液晶レンズの駆
動方法では、前記電圧降下工程は、駆動電圧を中間電圧
まで瞬時に降下させる第１の電圧降下工程と、駆動電圧
を中間電圧に所定の時間維持する電圧維持工程と、駆動
電圧を時間経過と共に連続的に降下させる第２の電圧降
下工程とを有することを特徴としている。

【００１１】（作用効果）液晶レンズの駆動電圧を降下
させる直前の状態の定常駆動電圧が高くても、所定の電
圧まで瞬時に降下させる第１の電圧降下工程により、例
えば駆動電圧を時間経過と共に連続的に小さくすること
に比べ、駆動電圧を０Ｖppにするまでの時間を短くでき
る。

【００１２】本発明の請求項３に係わる液晶レンズの駆
動方法では、前記中間電圧は、前記液晶レンズの焦点距
離を電気的に可変する最小の定常駆動電圧以上であるこ
とを特徴としている。

【００１３】（作用効果）電圧降下工程の中に定常的に
安定して液晶分子の液晶層の厚み方向に対する傾きを制
御できる電圧維持工程があることで、電圧降下工程での
液晶分子の傾きを制御できる。

【００１４】本発明の請求項４に係わる液晶レンズの駆
動方法では、前記中間電圧は、前記透明基板間の中間で
ありかつこれらの透明基板間の間隔が最大である位置に
存在する液晶分子の傾きが最大駆動電圧印加時の半分の
傾きとなるような電圧であることを特徴としている。

【００１５】（作用効果）液晶分子配列の変化が最もス
ムーズになる。

【００１６】本発明の請求項５に係わる液晶レンズの駆
動装置は、少なくとも２枚の透明基板間に形成されて液
晶材料が保持されている１以上の液晶層を有している液
晶レンズの焦点距離を電気的に可変し、前記液晶層に駆
動電圧を印加するための電源と、前記液晶層に定常駆動
電圧を印加した状態から無印加状態へと変化させる際
に、前記駆動電圧を液晶層に過剰な屈折率分布が生じな
いように時間経過と共に小さくするよう前記電源を制御
する制御手段とを備えたことを特徴としている。

【００１７】（作用効果）駆動電圧印加状態から無印加
状態（ＯＮ状態→ＯＦＦ状態）への切替え時、移行前後
の液晶レンズの結像性能をなめらかに変化させることが
できる。

【００１８】本発明の請求項６に係わる液晶レンズの駆
動装置では、前記制御手段は、上記した如く駆動電圧を
時間経過と共に小さくする際に、駆動電圧を中間電圧ま
で瞬時に降下させ、駆動電圧を中間電圧に所定の時間維
持し、駆動電圧を時間経過と共に連続的に降下させるよ
う前記電源を制御することを特徴としている。

【００１９】（作用効果）液晶レンズの駆動電圧を降下
させる直前の状態の定常駆動電圧が高くても、所定の電
圧まで瞬時に降下させることにより、例えば駆動電圧を
時間経過と共に連続的に小さくすることに比べ、駆動電
圧を０Ｖppにするまでの時間を短くできる。

【００２０】本発明の請求項７に係わる液晶レンズの駆
動装置では、前記中間電圧は、前記液晶レンズの焦点距
離を電気的に可変する最小の定常駆動電圧以上であるこ
とを特徴としている。

【００２１】（作用効果）上述した如く駆動電圧を中間
電圧に所定の時間維持する際に定常的に安定して液晶分
子の液晶層の厚み方向に対する傾きを制御すれば、電圧
降下工程での液晶分子の傾きを制御できる。

【００２２】本発明の請求項８に係わる液晶レンズの駆
動装置では、前記中間電圧は、前記透明基板間の中間で
ありかつこれらの透明基板間の間隔が最大である位置に
存在する液晶分子の傾きが最大駆動電圧印加時の半分の
傾きとなるような電圧であることを特徴としている。

【００２３】（作用効果）液晶分子配列の変化が最もス
ムーズになる。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１ないし図３を参照して、本発
明の実施の形態に係わる液晶レンズの駆動装置を説明す
る。

【００２５】図１は液晶レンズ５０とこれを駆動する液
晶レンズ５０の駆動装置１の構成を概略的に示す図であ
る。液晶レンズ５０と駆動装置１は配線２によって電気
的に接続されている。図２は液晶レンズ５０のために前
記駆動装置１にて実現される駆動波形の例を示す波形図
であり、この場合連続的に駆動電圧が降下する駆動波形
図を示している。図３の（ａ）は液晶レンズ５０の正面
図、（ｂ）は（ａ）の３Ｂ−３Ｂ線で切断した縦断面図
である。

【００２６】駆動装置１は、液晶レンズ５０に駆動電圧
を印加するための電源（図示せず）と、液晶レンズ５０
の最大駆動電圧までの任意の振幅をもつ交番電圧（時間
的に交互に正負が変わる電圧）を、任意の周波数で、そ
れぞれ時間的に可変制御できる機能を有する制御回路
（図示せず）から構成される。制御回路は制御手段とし
て用いられている。ここで、液晶レンズ５０の最大駆動
電圧とは、交番電圧を後述する液晶層１１，１２（図
３）に印加しても液晶層１１，１２中の液晶分子配列が
変化しない（液晶分子の傾きが飽和する）駆動電圧を言
う。

【００２７】例えば、液晶レンズ５０の最大駆動電圧を
３０Ｖppとすると、駆動装置１は、振幅が０〜３０Ｖpp
で可変周波数が１〜３００Ｈｚで可変の交番電圧を出力
可能となっている。

【００２８】続いて、液晶レンズ５０の構成について図
３を用いて説明する。

【００２９】図３に示されるように、液晶レンズ５０は
光学的に透明で、例えば、クラウンガラスやフリントガ
ラス等のガラス部材で形成された３つの基板３，４，５
を有する。基板３，４，５はそれぞれ等しい直径の略円
板状を有しており、これらがそれぞれ並行になるよう
に、基板３の両側に基板４，５が位置されている。基板
３，４，５の中心軸は、それぞれ一致するよう組立てら
れ、液晶レンズ５０の光軸６となっている。本実施の形
態の液晶レンズ５０は、光軸６に対して直交し基板３を
２等分する平面Ｃに対して対称になっている。

【００３０】基板４の両側面には、光軸６に従うレンズ
効果を得るために、それぞれ凹面１４、１５が形成され
ている。平面Ｃに対して、凹面１４、１５は互いに対称
になっている。

【００３１】基板３と基板４は、基板３と基板４との隙
間を均一に保つスペーサ７が分散されたシール剤９を介
して結合されている。シール剤９は、有効径以上外径以
下の範囲において、少なくとも一部分に形成された、外
周まで延出した切り欠き９ａを除いて周回している。こ
れにより、基板３と基板４とシール剤９とによって、シ
ール剤９の切り欠き９ａを介して外部空間と連絡する空
間が作られる。この空間は液晶材料を収容する空間であ
り、切り欠き９ａは液晶注入口１６となる。

【００３２】同様に、基板３と基板５は、基板３と基板
５との隙間を均一に保つスペーサ８が分散されたシール
剤１０を介して結合される。シール剤１０は、有効径以
上外径以下の範囲において、少なくとも一部分に形成さ
れた、外周まで延出した切り欠き１０ａを除いて周回し
ている。これにより、基板３と基板５とシール剤１０と
によって、シール剤１０の切り欠き１０ａを介して外部
空間と連絡する空間が作られる。この空間は液晶材料を
収容する空間であり、切り欠き１０ａは液晶注入口１７
となる。

【００３３】シール剤９，１０としては、例えば、エポ
キシ系熱硬化型シール剤やエポキシ系熱紫外線型シール
剤やアクリル系熱硬化型シール剤やアクリル系熱紫外線
型シール剤等が用いられている。スペーサ７，８として
は、例えば、ガラスやプラスティックにより、球状や不
定形に形成されている。

【００３４】液晶材料の注入は、気密容器中に液晶レン
ズ５０を入れて真空に引いておき、この気密容器に液晶
材料を導入して液晶レンズ５０を液晶材料中に浸した後
に大気圧に戻すことで行われる。液晶材料は負圧によっ
て前記空間に液晶注入口１６，１７を介して引き込まれ
るため、前記空間が液晶材料で満たされて液晶層１１，
１２が構成される。液晶材料としては、例えば、正の誘
電異方性を有するネマティック液晶が用いられる。

【００３５】液晶材料の注入後に液晶注入口１６，１７
は、封止剤１３により一括封止される。封止剤１３とし
ては、例えば、エポキシ系熱硬化型封止剤やエポキシ系
熱紫外線型封止剤やアクリル系熱硬化型封止剤やアクリ
ル系熱紫外線型封止剤等が用いられる。

【００３６】基板３の凹面１４，１５、およびこれに対
向している基板４，５の平面２２，３２には、アンダー
コート、配線２に電気的に接続される透明電極、および
配向膜がこの順で積層されている。アンダーコートは、
基板３，４，５から溶出するアルカリイオンのバリア層
として用いられており、例えば、二酸化珪素膜が使用さ
れている。透明電極は、例えば、酸化インジウム錫膜や
アンチモン添加酸化錫膜や酸化亜鉛等の光学的に透明な
導電性の膜で構成されている。配向膜は、例えば、ポリ
イミド系配向膜やポリアミド系配向膜等の、液晶材料を
特定の方向に配向する有機配向膜で構成されている。凹
面１４上の配向膜の配向方向と、凹面１５上の配向膜の
配向方向とは、互いに直交している。また、凹面１４上
の配向膜の配向方向と、平面２２上の配向膜の配向方向
とは、互いに平行であり、凹面１５上の配向膜の配向方
向と、平面３２上の配向膜の配向方向とは、互いに平行
である。基板４，５の外側面には、反射防止コートが形
成されている。

【００３７】本実施の形態の駆動装置１は以下に示す本
発明の第１ないし２の実施の形態の駆動方法に従って液
晶レンズ５０を駆動する。

【００３８】先ず、第１の実施の形態の駆動方法を説明
する。

【００３９】駆動装置１は、内蔵される電源と制御回路
により液晶レンズ５０の駆動を制御するよう機能する。
また、駆動電圧降下時に駆動装置１は、定常駆動電圧Ｖ
１pp（定常的に安定して液晶分子の液晶層の厚み方向に
対する傾きを制御できる駆動電圧）から駆動電圧を連続
的に下げることで液晶層の厚み方向と直交する平面内の
それぞれの液晶分子の配列方向を連続的に０Ｖppの状態
にまで一様に可変できる機能を有する。

【００４０】液晶レンズ５０の駆動方法について図２を
用いて詳細に説明する。ここで、図２は本実施の形態の
駆動方法の駆動波形図を示す。図２において、Ｖ１ppは
定常駆動電圧を、ｔ０は定常駆動電圧降下動作開始の時
間を、ｔoffは駆動電圧を０Ｖppにするまでの経過時間
を、それぞれ示す。

【００４１】本実施の形態の駆動方法としては、図２に
示すように、ｔ０まで定常駆動電圧Ｖ１pp、例えば３０
Ｖppにて電気的に駆動（電圧印加工程）していた液晶レ
ンズ５０に対して駆動装置１は、ｔoffの時間、例えば
８００msecをかけて駆動電圧を連続的に０Ｖppまで下げ
て（電圧降下工程）行うようにする。

【００４２】配線２は、駆動装置１から出力された駆動
波形の電圧を液晶レンズ５０に印加するよう機能する。

【００４３】続いて、液晶レンズ５０の光学素子として
の作用を説明する。

【００４４】液晶層１１と液晶層１２とに駆動装置１か
らの駆動電圧が供給されない液晶レンズ５０の状態では
基板４側から入射した光のうち、平面２２の配向膜の配
向方向に対し垂直な方向の偏光成分に関して、液晶層１
１はネマティック液晶の常光屈折率を持つ媒質として働
き、液晶層１２はネマティック液晶の異常光屈折率を持
つ媒質として働く。逆に、前記入射光のうち、配向膜の
配向方向に対し平行な方向の偏向成分に関して、液晶層
１１はネマティック液晶の異常光屈折率を持つ媒質とし
て働き、液晶層１２はネマティック液晶の常光屈折率を
持つ媒質として働く。液晶層１１，１２に駆動装置１か
ら駆動電圧が供給された状態では、入射光の偏光成分に
拘わらず、液晶層１１と液晶層１２とは常光屈折率を持
つ媒質として働く。従って、電場の強度が変化すると、
液晶層１１と液晶層１２との屈折率が変化し、この結
果、光軸４に従った方向において、液晶レンズ５０の焦
点の位置が変化する。屈折面である凹面１４と凹面１５
とは平面Ｃに対してほぼ対称な形状で近接して形成され
ているので、二重焦点を生じさせない。これにより液晶
レンズ５０は、電場の強度を変化させることにより屈折
率を変化させる可変焦点光学素子として機能する。

【００４５】なお、正の誘電異方性を有するネマティッ
ク液晶を用いる代わりに、負の誘電異方性を有するネマ
ティック液晶を用いた場合、駆動電圧の供給の有無によ
る光学素子としての機能は逆になる。この場合、駆動電
圧の供給した状態が前記駆動電圧を供給しない状態に相
当し、駆動電圧の供給しない状態が前記駆動電圧を供給
した状態に相当する。

【００４６】本実施の形態の駆動方法を用いて上記実施
の形態の駆動装置１により液晶レンズ５０を駆動すれ
ば、印加する駆動電圧を連続的に下げることによって、
液晶分子の液晶層の厚み方向に対しての傾きが連続的に
変化し、それにより液晶層の厚みが部分的に異なってい
ても、液晶層の厚み方向と直交する平面内の液晶分子の
配列方向を連続的に変化させることができる。そのた
め、光軸付近の液晶層の厚い部分と周辺部の液晶層の薄
い部分で発生する過渡状態での過剰な屈折率分布を抑制
でき、液晶レンズ５０を結像光学系と組み合わせて得ら
れる画像が、定常電圧で駆動している状態から駆動電圧
を遮断する時の、移行前後の液晶レンズの結像性能をな
めらかに変化させることができる。また、これによりＡ
Ｆ制御もしやすくなる。

【００４７】なお、本発明の実施の形態の各構成は、当
然、各種の変形や変更が可能である。

【００４８】図１において駆動電圧降下時、定常駆動電
圧Ｖ１ppから０Ｖppまでリニアに電圧降下しているが、
放物線状に電圧降下させてもよい。

【００４９】次に、図４を参照して第２の実施の形態の
駆動方法を説明する。

【００５０】図４に本発明の実施の形態の液晶レンズ５
０の駆動電圧降下時の駆動波形図を示す。ここで、Ｖ１
ppは第１の定常駆動電圧を、Ｖ２ppは第１の定常駆動電
圧Ｖ１ppよりも低く、かつ、液晶レンズ５０の焦点距離
を電気的に可変する最小の定常駆動電圧より高い、好ま
しくは最大駆動電圧印加時の液晶分子の傾きの半分の傾
きとなるような電圧である（中間電圧として用いられて
いる）第２の定常駆動電圧を、ｔ０は駆動電圧降下開始
動作の時間を、ｔoff１は第２の定常駆動電圧を維持す
る時間を、ｔoff２は駆動電圧を０Ｖppにするまでの経
過時間を、それぞれ示す。

【００５１】本実施の形態の駆動方法としては、図４に
示されるように、ｔ０まで第１の定常駆動電圧Ｖ１pp、
例えば３０Ｖppにて電気的に駆動（電圧印加工程）して
いた液晶レンズ５０への駆動電圧降下開始時に駆動装置
１は、駆動電圧を瞬時に第２の定常駆動電圧Ｖ２pp、例
えば６Ｖppまで下げ（第１の電圧降下工程）、ｔoff１
の時間、例えば１００msecその状態を維持（電圧維持工
程）した後、ｔoff２の時間、例えば２００msecをかけ
て、駆動電圧を連続的に０Ｖppまで下げて（第２の電圧
降下工程）行うようにする。第１の電圧降下工程、電圧
維持工程および第２の電圧降下工程は電圧降下工程を構
成する。

【００５２】本実施の形態の駆動方法を用いて駆動装置
１は、液晶レンズ５０の駆動を上記のように制御するよ
う機能する。すなわち、電圧降下工程の際に駆動装置１
は、第１の定常駆動電圧Ｖ１ppから駆動電圧を瞬時に第
２の定常駆動電圧Ｖ２ppに下げ、第２の定常駆動電圧Ｖ
２ppをｔoff１の時間保持することにより、液晶層の厚
み方向と直交する平面内のそれぞれの液晶分子の配列方
向を第２の定常駆動電圧Ｖ２ppでの状態に整列する機能
を有する。その後、液晶層の厚み方向と直交する平面内
の液晶分子の配列方向を連続的に０Ｖppの状態にまで可
変できる機能を有する。

【００５３】本実施の形態の駆動方法を用いて上記実施
の形態の駆動装置１により液晶レンズ５０を駆動すれ
ば、液晶レンズ５０の駆動を降下する直前の状態の定常
駆動電圧が高くても、連続的に印加する駆動電圧を下げ
る直前の電圧を一旦第２の定常駆動電圧にまで駆動電圧
を下げる事で、駆動電圧降下直前の駆動電圧から連続的
に駆動電圧を下げる事に比べ、駆動電圧を０Ｖppにする
までの時間を短くできる。

【００５４】次に、本実施の形態の駆動方法の変形例を
説明する。

【００５５】図５に本変形例の液晶レンズ５０の駆動電
圧降下時の駆動波形図を示す。ここで、Ｖ１１ppは第１
の定常駆動電圧を、Ｖ１２ppは最小定常駆動電圧と前記
第１の定常駆動電圧の間の第２の定常駆動電圧を、Ｖ１
３ppは最小定常駆動電圧である第３の定常駆動電圧を、
ｔ０は駆動電圧降下開始動作の時間を、ｔoff１１は第
２の定常駆動電圧Ｖ１２ppを維持する時間を、ｔoff１
２は第２の定常駆動電圧Ｖ１２ppから第３の定常駆動電
圧Ｖ１３ppまで駆動電圧を下げる経過時間を、ｔoff１
３は第３の定常駆動電圧Ｖ１３ppを維持する時間を、ｔ
off１４は第３の定常駆動電圧Ｖ１３ppから０Ｖppまで
下げる経過時間を、それぞれ示す。

【００５６】本変形例の駆動方法としては、図５に示さ
れるように、ｔ０まで第１の定常駆動電圧Ｖ１１pp、例
えば３０Ｖppにて電気的に駆動していた液晶レンズ５０
への駆動電圧降下開始時に駆動装置１は、駆動電圧を瞬
時に第２の定常駆動電圧Ｖ１２pp、例えば１２Ｖppまで
下げｔoff１１の時間、例えば８０msecその状態を維持
した後、ｔoff１２の時間、例えば６０msecをかけて、
駆動電圧を連続的に第３の定常駆動電圧Ｖ１３pp、例え
ば６Ｖppまで下げ、ｔoff１３の時間、例えば１００mse
cその状態を維持した後、ｔoff１４の時間、例えば１２
０msecかけて０Ｖppまで下げて行うようにしてもよい。

【００５７】本発明は、以下の各項に示す発明を開示し
ている。第１項 少なくとも２枚の透明基板間に形成さ
れて液晶材料が保持されている１以上の液晶層を有して
いる液晶レンズの焦点距離を電気的に可変する液晶レン
ズの駆動方法であって、前記液晶層に液晶レンズを駆動
するための駆動電圧として定常駆動電圧を印加して電場
を発生させ、前記液晶層の液晶分子を整列させる電圧印
加工程と、この駆動電圧を液晶層に過剰な屈折率分布が
生じないように時間経過と共に小さくし、無印加状態と
する電圧降下工程と、を有することを特徴とする液晶レ
ンズの駆動方法。

【００５８】第２項 前記電圧降下工程は、駆動電圧を
時間経過と共に連続的に降下させる工程を含んでいるこ
とを特徴とする第１項記載の液晶レンズの駆動方法。

【００５９】第３項 前記電圧降下工程は、駆動電圧を
中間電圧まで瞬時に降下させる第１の電圧降下工程と、
駆動電圧を中間電圧に所定の時間維持する電圧維持工程
と、駆動電圧を時間経過と共に連続的に降下させる第２
の電圧降下工程とを有することを特徴とする第１項記載
の液晶レンズの駆動方法。

【００６０】第４項 前記中間電圧は、前記液晶レンズ
の焦点距離を電気的に可変する最小の定常駆動電圧以上
であることを特徴とする第３項項記載の液晶レンズの駆
動方法。

【００６１】第５項 前記中間電圧は、前記透明基板間
の中間でありかつこれらの透明基板間の間隔が最大であ
る位置に存在する液晶分子の傾きが最大駆動電圧印加時
の半分の傾きとなるような電圧であることを特徴とする
第３項項記載の液晶レンズの駆動方法。

【００６２】第６項 少なくとも２枚の透明基板間に形
成されて液晶材料が保持されている１以上の液晶層を有
している液晶レンズの焦点距離を電気的に可変する液晶
レンズの駆動装置であって、前記液晶層に駆動電圧を印
加するための電源と、前記液晶層に定常駆動電圧を印加
した状態から無印加状態へと変化させる際に、前記駆動
電圧を液晶層に過剰な屈折率分布が生じないように時間
経過と共に小さくするよう前記電源を制御する制御手段
とを備えたことを特徴とする液晶レンズの駆動装置。

【００６３】第７項 前記制御手段は、上記した如く駆
動電圧を時間経過と共に小さくする際に、駆動電圧を時
間経過と共に連続的に降下させるよう前記電源を制御す
ることを特徴とする第６項記載の液晶レンズの駆動装
置。

【００６４】第８項 前記制御手段は、上記した如く駆
動電圧を時間経過と共に小さくする際に、駆動電圧を中
間電圧まで瞬時に降下させ、駆動電圧を中間電圧に所定
の時間維持し、駆動電圧を時間経過と共に連続的に降下
させるよう前記電源を制御することを特徴とする第６項
記載の液晶レンズの駆動装置。

【００６５】第９項 前記中間電圧は、前記液晶レンズ
の焦点距離を電気的に可変する最小の定常駆動電圧以上
であることを特徴とする第８項項記載の液晶レンズの駆
動装置。

【００６６】第１０項 前記中間電圧は、前記透明基板
間の中間でありかつこれらの透明基板間の間隔が最大で
ある位置に存在する液晶分子の傾きが最大駆動電圧印加
時の半分の傾きとなるような電圧であることを特徴とす
る第８項に記載の液晶レンズの駆動装置。

【００６７】尚、本発明は上述した実施の形態に限定さ
れるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々の変形や応用が可能であることは勿論である。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述したことから明らかなように、
本発明に従った液晶レンズの駆動方法およびそれを用い
た駆動装置においては、駆動電圧印加状態から無印加状
態（ＯＮ状態→ＯＦＦ状態）への切替え時、移行前後の
結像性能をなめらかに変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における液晶レンズの駆動
装置とこの駆動装置により駆動される液晶レンズの構成
を概略的に示す図。

【図２】本発明の第１の実施の形態における駆動方法の
駆動波形図。

【図３】（ａ）は図１の液晶レンズの正面図、（ｂ）は
（ａ）の３Ｂ−３Ｂ線で切断した縦断面図。

【図４】本発明の第２の実施の形態における駆動方法の
駆動波形図。

【図５】本発明の第２の実施の形態における駆動方法の
変形例の駆動波形図。

【図６】従来の焦点可変液晶レンズシステムの構成図。

【符号の説明】

１…駆動装置 ５０…液晶レンズ Ｖ１pp…定常駆動電圧，第１の定常駆動電圧 Ｖ２pp…第２の定常駆動電圧（中間電圧） Ｖ１２pp…第２の定常駆動電圧 Ｖ１３pp…第３の定常駆動電圧 Ｖ１１pp…第１の定常駆動電圧 ｔ０…定常駆動電圧降下動作開始の時間 ｔoff…定常駆動電圧Ｖ１ppを０Ｖppにするまでの経過
時間 ｔoff１…第２の定常駆動電圧Ｖ２ppを維持する時間 ｔoff２…第２の定常駆動電圧Ｖ２ppを０Ｖppにするま
での経過時間 ｔoff１１…第２の定常駆動電圧Ｖ１２ppを維持する時
間 ｔoff１２…第２の定常駆動電圧Ｖ１２ppから第３の定
常駆動電圧Ｖ１３ppまで駆動電圧を下げる経過時間 ｔoff１３…第３の定常駆動電圧Ｖ１３ppを維持する時
間 ｔoff１４…第３の定常駆動電圧Ｖ１３ppから０Ｖppま
で下げる経過時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2H088 EA25 EA33 EA38 HA06 KA26 KA27 MA20 2H093 NA79 NC03 NC41 NC53 ND18 ND48 NF04 NG10 NH04 NH13

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２枚の透明基板間に形成され
   て液晶材料が保持されている１以上の液晶層を有してい
   る液晶レンズの焦点距離を電気的に可変する液晶レンズ
   の駆動方法であって、 前記液晶層に液晶レンズを駆動するための駆動電圧とし
   て定常駆動電圧を印加して電場を発生させ、前記液晶層
   の液晶分子を整列させる電圧印加工程と、 この駆動電圧を液晶層に過剰な屈折率分布が生じないよ
   うに時間経過と共に小さくし、無印加状態とする電圧降
   下工程と、を有することを特徴とする液晶レンズの駆動
   方法。
2. 【請求項２】 前記電圧降下工程は、 駆動電圧を中間電圧まで瞬時に降下させる第１の電圧降
   下工程と、 駆動電圧を中間電圧に所定の時間維持する電圧維持工程
   と、 駆動電圧を時間経過と共に連続的に降下させる第２の電
   圧降下工程とを有することを特徴とする請求項１記載の
   液晶レンズの駆動方法。
3. 【請求項３】 前記中間電圧は、前記液晶レンズの焦点
   距離を電気的に可変する最小の定常駆動電圧以上である
   ことを特徴とする請求項２項記載の液晶レンズの駆動方
   法。
4. 【請求項４】 前記中間電圧は、前記透明基板間の中間
   でありかつこれらの透明基板間の間隔が最大である位置
   に存在する液晶分子の傾きが最大駆動電圧印加時の半分
   の傾きとなるような電圧であることを特徴とする請求項
   ２項記載の液晶レンズの駆動方法。
5. 【請求項５】 少なくとも２枚の透明基板間に形成され
   て液晶材料が保持されている１以上の液晶層を有してい
   る液晶レンズの焦点距離を電気的に可変する液晶レンズ
   の駆動装置であって、 前記液晶層に駆動電圧を印加するための電源と、 前記液晶層に定常駆動電圧を印加した状態から無印加状
   態へと変化させる際に、前記駆動電圧を液晶層に過剰な
   屈折率分布が生じないように時間経過と共に小さくする
   よう前記電源を制御する制御手段とを備えたことを特徴
   とする液晶レンズの駆動装置。
6. 【請求項６】 前記制御手段は、上記した如く駆動電圧
   を時間経過と共に小さくする際に、 駆動電圧を中間電圧まで瞬時に降下させ、 駆動電圧を中間電圧に所定の時間維持し、 駆動電圧を時間経過と共に連続的に降下させるよう前記
   電源を制御することを特徴とする請求項５記載の液晶レ
   ンズの駆動装置。
7. 【請求項７】 前記中間電圧は、前記液晶レンズの焦点
   距離を電気的に可変する最小の定常駆動電圧以上である
   ことを特徴とする請求項６項記載の液晶レンズの駆動装
   置。
8. 【請求項８】 前記中間電圧は、前記透明基板間の中間
   でありかつこれらの透明基板間の間隔が最大である位置
   に存在する液晶分子の傾きが最大駆動電圧印加時の半分
   の傾きとなるような電圧であることを特徴とする請求項
   ６記載の液晶レンズの駆動装置。