JP2011118168A - 液晶レンズと、それを用いた焦点距離可変眼鏡、光ピックアップ装置、光スイッチ、液晶レンズアレイ、3次元表示装置、及び指向性制御表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】湾曲した第1の透明基板101上には、第1の透明電極103が形成されている。同様に、湾曲した第2の透明基板102上には、第2の透明電極104が形成されている。これら第1の透明基板101と第2の透明基板102とは、絶縁性スペーサ105を挟んで重ねられている。第1の透明基板101と第2の透明基板102の間には、ブルー相液晶が封入され、液晶層106を形成している。本液晶レンズにおいて、第1の透明電極103及び第2の透明電極104に印加する電圧を制御し、液晶層106に形成する電場の強度を変化させることで、当該液晶レンズ100の焦点距離fを変化させることができる。また、ブルー相液晶を用いているため、偏光を使用する必要がなく、偏光板を用いることがないので明るく、さらに応答速度が速いレンズを実現できる。
【選択図】図1
Description
まず、本発明の第1の実施形態について図面を参照して説明する。初めに、本実施形態に係る液晶レンズ100の構造を図1に示す。この図に示す通り、当該液晶レンズ100は、第1の透明基板101と、第2の透明基板102と、第1の透明電極103と、第2の透明電極104と、絶縁性スペーサ105と、液晶層106とを有する。
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。ここで本実施形態の説明では、第1の実施形態との相違点について説明し、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。本実施形態に係る液晶レンズ200は、第1の実施形態に係る凸型の液晶レンズと凹型の液晶レンズとを組み合わせたものである。
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。ここで本実施形態の説明では、第1の実施形態との相違点について説明し、第1の実施形態と同一の部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
次に、本発明の第4の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、液晶レンズ100、液晶レンズ200、液晶レンズ310、或いは液晶レンズ320を用いた焦点距離可変眼鏡400である。
次に、本発明の第5の実施形態に係る、液晶レンズ100、液晶レンズ200、液晶レンズ310、或いは液晶レンズ320を用いた光ピックアップ装置について図面を参照して説明する。図8は、液晶レンズ100、液晶レンズ200、液晶レンズ310、或いは液晶レンズ320を用いた当該光ピックアップ装置500の概略を示す。本光ピックアップ装置500は、光学式記録媒体である光ディスク510の、記録面511に記録された情報を読み取る装置である。本光ピックアップ装置500は、公知の微小変位計測器である変位センサ521と、例えば半導体レーザーであるレーザー光源522と、ビームスプリッター523と、公知の光センサ524と、制御部525とを有する。また、光ピックアップ装置500は、液晶レンズ541と、印加電圧制御部542とを有する。
次に、本発明の第6の実施形態に係る、第3の実施形態の液晶レンズ330或いは液晶レンズ340を用いた光スイッチについて図面を参照して説明する。図9は、第3の実施形態の液晶レンズ330或いは液晶レンズ340を用いた当該光スイッチ600の概念図を示す。光スイッチ600は、第1の入力光導波路601と、第2の入力光導波路602と、第1の出力光導波路603と、第2の出力光導波路604と、プリズム状の液晶レンズ611と、印加電圧制御部612とを有する。
次に、本発明の第7の実施形態に係る、第1乃至第3の実施形態に係る液晶レンズをアレイ状に並べた液晶レンズアレイについて図面を参照して説明する。図10(a)に示す液晶レンズアレイ710は多数の円形レンズをアレイ状に並べた液晶レンズアレイである。当該液晶レンズアレイ710は、図示しない第1の透明電極を形成した第1の透明基板711と、図示しない第2の透明電極を形成し、第2の透明電極を形成していない面に多数の円形レンズ形状の窪みを設けた第2の透明基板712とを貼り合わせ、前記円形レンズ形状の窪みにブルー相液晶を封入し、液晶層713を形成したものである。
次に、本発明の第8の実施形態に係る第7の実施形態の液晶レンズアレイ740を応用した3次元表示装置ついて図面を参照して説明する。一般に3次元表示装置は、右目で観察する画素に右目用の画像情報を、左目で観察する画素に左目用の画像情報を、それぞれ表示することで、3次元表示を可能にしている。つまり1画素分の画像情報を表示するために右目用と左目用の実質2画素を必要とする。このため、従来の3次元表示装置で2次元の画像を表示する場合、表示画素は表示装置が有する実質的な画素数の2分の1になってしまうため、文字等の細かい情報の表示が困難であるという課題がある。そこで、本実施形態に係る3次元表示装置800は、液晶レンズアレイ740を用いて、3次元表示モードと2次元表示モードとを切り替えることにより、2次元表示モードにおいては、右目用の画素と、左目用の画素とを用いて、3次元表示モードにおける画素数の2倍の画素数の画像を表示できるようにしている。
次に、本発明の第9の実施形態に係る、第7の実施形態の液晶レンズアレイ740を応用した指向性制御液晶ディスプレイについて図面を参照して説明する。本実施形態の指向性制御液晶ディスプレイ900は、図12及び図13に示す通り、一般的な液晶表示素子である液晶表示パネル910と、そのバックライト911と、液晶レンズアレイ920と、印加電圧制御部922と、環境の明るさを測定する照度センサ923と、当該液晶表示パネル910を制御する制御部924とを有する。
Claims (20)
- 第1の透明基板と、
前記第1の透明基板上に形成された第1の透明電極と、
前記第1の透明電極が形成されている面の側において前記第1の透明基板と対峙する第2の透明基板と、
前記第2の透明基板上の前記第1の透明基板側の面に形成された第2の透明電極と、
前記第1の透明電極と前記第2の透明電極とに挟持され、該透明電極間に電圧差がない場合には光学的に等方性、該透明電極間に電圧差がある場合には複屈折性を発現する液晶により形成される液晶層と、
前記第1の透明電極及び前記第2の透明電極に印加する電圧を制御し、前記液晶層に形成する電場を制御する電圧制御手段と、
を具備することを特徴とする液晶レンズ。 - 前記液晶は、ブルー相液晶または高分子安定化ブルー相液晶であることを特徴とする請求項1に記載の液晶レンズ。
- 前記第1の透明基板の前記第1の透明電極が形成されている側の面は凹面であり、前記第1の透明基板の前記第1の透明電極が形成されている面と反対側の面は凸面であり、
前記第2の透明基板の前記第2の透明電極が形成されている側の面は凹面であり、前記第2の透明基板の前記第2の透明電極が形成されている面と反対側の面は凸面であり、
前記液晶層は凸レンズ形状である、
ことを特徴とする請求項2に記載の液晶レンズ。 - 前記第1の透明基板の前記第1の透明電極が形成されている側の面は凸面であり、前記第1の透明基板の前記第1の透明電極が形成されている面と反対側の面は凹面であり、
前記第2の透明基板の前記第2の透明電極が形成されている側の面は凸面であり、前記第2の透明基板の前記第2の透明電極が形成されている面と反対側の面は凹面であり、
前記液晶層は凹レンズ形状である、
ことを特徴とする請求項2に記載の液晶レンズ。 - 請求項3に記載の液晶レンズと請求項4に記載の液晶レンズとが重ね合わせて構成されており、
請求項3に記載の液晶レンズの光軸と請求項4に記載の液晶レンズの光軸とが一致している、
ことを特徴とする液晶レンズ。 - 請求項5に記載の液晶レンズにおいて、
請求項3に記載の液晶レンズの、請求項4に記載の液晶レンズ側に位置している第2の透明基板と、
請求項4に記載の液晶レンズの、請求項3に記載の液晶レンズ側に位置している第1の透明基板と、
は1枚の透明基板によって兼ねられて構成されていることを特徴とする液晶レンズ。 - 第1の透明基板と、
前記第1の透明基板上に形成された第1の透明電極と、
前記第1の透明電極上に配置され、前記第1の透明基板側に凹レンズ形状の窪みを有する第2の透明基板と、
前記第2の透明基板の前記凹レンズ形状の窪みを有する面と反対の面に形成された第2の透明電極と、
前記凹レンズ形状の窪みに封入されたブルー相液晶により形成される液晶層と、
前記第1の透明電極及び前記第2の透明電極に印加する電圧を制御する電圧制御手段と、
を具備することを特徴とする液晶レンズ。 - 前記ブルー相液晶は、高分子安定化ブルー相液晶であることを特徴とする請求項7に記載の液晶レンズ。
- 前記液晶層中に、凸レンズ形状の透明部材を更に有することを特徴とする請求項2に記載の液晶レンズ。
- 第1の透明基板と、
前記第1の透明基板上に形成された第1の透明電極と、
前記第1の透明電極上に配置され、前記第1の透明基板側に角柱形状の窪みを有する第2の透明基板と、
前記第2の透明基板の前記角柱形状の窪みを有する面と反対の面に形成された第2の透明電極と、
前記角柱形状の窪みに封入されたブルー相液晶により形成される液晶層と、
前記第1の透明電極及び前記第2の透明電極に印加する電圧を制御する電圧制御手段と、
を具備することを特徴とする液晶レンズ。 - 前記ブルー相液晶は、高分子安定化ブルー相液晶であることを特徴とする請求項9に記載の液晶レンズ。
- 前記液晶層中に、角柱形状の透明部材を更に有することを特徴とする請求項2に記載の液晶レンズ。
- 請求項1乃至請求項9のうちいずれか1項に記載の液晶レンズと、
距離測定手段と、
前記距離測定手段の測定結果に基づいて前記液晶レンズの目標焦点距離を設定する目標焦点距離設定部と、
を更に具備し、
前記電圧制御手段は、前記目標焦点距離に基づいて、前記液晶層に形成する電場を制御する
ことを特徴とする液晶レンズ。 - 請求項13に記載の液晶レンズを眼鏡のレンズとして用いることを特徴とする焦点距離可変眼鏡。
- 使用者の視力情報を記録する使用者情報記録手段を更に具備し、
前記目標焦点距離設定部は、前記距離測定手段の測定結果に加えて前記使用者の視力情報に基づいて前記目標焦点距離を設定する、
ことを特徴とする請求項14に記載の焦点距離可変眼鏡。 - 光ディスクに照射するレーザー光を発生するレーザー光源と、
請求項11に記載の液晶レンズと、
前記光ディスクの記録面からの反射光を受光する受光素子と、
を有する光ピックアップ装置であって、
前記目標焦点距離設定部は、前記液晶レンズの目標焦点距離を、該液晶レンズから前記光ディスクの記録面までの距離に設定し、
前記液晶レンズは、
前記レーザー光を前記光ディスクの記録面に集光させ、
前記光ディスクの記録面に集光したレーザー光の反射光を平行光にする、
ことを特徴とする光ピックアップ装置。 - 請求項1乃至請求項12のうち何れか1項に記載の液晶レンズを有する光スイッチであって、
前記液晶レンズは、前記電圧制御手段が制御する前記液晶層に形成する電場の変化により、該液晶レンズに入射した光の射出光路を、少なくとも2つの射出光路のうち何れか1つに切り替えることを特徴とする光スイッチ。 - 請求項1乃至請求項12のうちいずれか1項に記載の液晶レンズを並べた構成を有する液晶レンズアレイ。
- 平面上に配置され、表示光を射出する複数の画素から成る、画像を表示する表示面と、
前記表示面に重ねられた、前記液晶層に形成する電場を制御することで光路を変化させる請求項18に記載の液晶レンズアレイと、
を有する3次元表示装置であって、
2次元表示時においては、
前記表示面は、前記画素の全てを用いて2次元画像の表示をし、
前記液晶レンズアレイは、前記表示光を直進させ、
3次元表示時においては、
前記表示面は、
前記画素のうち一部を右目用画素とし、前記右目用画素以外の前記画素を左目用画素とし、
前記右目用画素には右目用画像を表示し、前記左目用画素には左目用画像を表示し、
前記液晶レンズアレイは、前記右目用画素から射出した表示光と前記左目用画素から射出した表示光との光路を異ならせる、
ことを特徴とする3次元表示装置。 - 表示面の裏側に光源を有し表示面から画像を表す表示光を射出する光透過型の表示素子と、
前記表示素子に重ねられ、前記液晶層に形成する電場を制御することで光路を変化させて前記表示光の指向性を変化させる請求項18に記載の液晶レンズアレイと、
を具備することを特徴とする指向性制御表示装置。
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