JP2014006440A - マトリクス駆動液晶光学素子及び装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本実施形態の一例は基本的に透明な第1の電極を有する第1の基板、透明な第2の電極を有する第2の基板の間に液晶層を備える。例えば少なくとも一方の電極は2次元に配列された複数の画素電極であり、前記液晶層の実効的な屈折率の分布を可変調整可能な液晶光学素子を実現する。前記複数の画素電極は画素毎に独立してアクティブマトリクス駆動法を可能で、各画素の液晶層に任意の電圧を印加する。そして前記複数の画素電極と前記液晶層の間に透明な絶縁層及び透明なインピーダンス層による二重層を配置される。また、前記マトリクス駆動形態を種々変更可能であり、種々の利用状態にも対応可能である。
【選択図】図1
Description
第1の基板に設けられた第1の電極と第2の基板に設けられた第2の電極の間に液晶層を有し、前記第1と第2の電極間に電圧が印加されることで前記液晶層を駆動する画素が複数個マトリク状に配列されており、前記マトリクス状に配列された複数の前記画素にそれぞれ与える電圧を任意に選択することで、任意の中心位置から外側に向かって液晶配向を漸次変化させて前記液晶層の実効的な屈折率の分布を可変調整することで動作する、マトリクス駆動液晶光学素子であって、
前記第1の電極と前記液晶層との間と前記第2の電極と前記液晶層の間の少なくとも一方若しくは両方のいずれかに、透明な絶縁層と透明なインピーダンス層の二重層を設けたことを特徴とする。またシステムとしては、上記マトリクス駆動液晶光学素子を制御するために必要なメモリを含むこと特徴とする。
前記所定の電圧が加えられている画素により孔を有する仮想の第1の電極および孔の中に仮想の第2の電極が形成され、前記液晶層の実効的な屈折率の分布を可変調整することで動作することを特徴とする。
図1は、この発明の液晶光学素子の一実施の形態として、アクティブマトリクス駆動により液晶レンズとして動作する液晶光学素子の基本構成の水平駆動ラインを含む断面から見た一部分(例えば1単位分と称してもよい)の構成を示している。透明な第1の電極21は第1の基板11の上に形成され、また第2の基板12の液晶層41に面する側には第2の電極(共通電極と称してもよい)22が形成されている。第1の電極21は、複数の電極としてマトリクス状に2次元的に配列され、それぞれの第1の電極21は、電圧制御等の機能を有する半導体素子31を通して第2の電極22との間に電源から電圧が供給される。1つの第1の電極と第2の電極、及びその間の液晶層を含めて1つの画素と称することができる。
他の実施例を図4に示す、図4は50×50のマトリクス駆動の液晶素子において、15×15のマトリクスの中に仮想の円形の領域を設け、外側の領域と仮想の円形の領域それぞれに異なる電圧を与えて動作する液晶光学素子を4個設けた構成となっている。
図4に示した15×15のマトリクス構成において、外側の周辺部領城に3ボルト、仮想の円形の領域に0.5ボルト(いずれも1kHzの正弦波)の電圧を与えると、レンズ径が約1.4mmで焦点距離が約15cmの凸レンズ特性が得られた。それぞれに与えた電圧を逆にすると、焦点距離が約−15cmの凹レンズ特性が得られ、各々の電圧を可変調整することで焦点距離が−15cmの凹レンズ特性から+15cmの凸レンズ特性まで可変できる電圧制御型の品質の高いレンズを構成することができた。
さらに、他の実施例について具体的に説明する。たとえば透明なインピーダンス層として、高抵抗層の代わりに強誘電体材料による簿膜を使用しても、同様の光学位相差分布特性の平滑化効果を得ることができる。
上記したマトリクス駆動液晶光学素子は、多くの分野に適用が可能である。その理由の1つとして各種のレンズを簡単に形成することができる点にある。また各種のレンズを簡単に切換可能である点にある。さらにレンズの特性を即座に調整、変更、或いは修正可能である点にある。
液晶光学素子200のレンズ211,212に入射する。レンズ211,212により、照射された被写体P1,P2からの光学像は、レンズ211,212を通り、偏光ビームスプリッタ253により光路変更されて、例えばCCD撮像素子254の撮像面に結像される。CCD撮像素子254から読み出される撮像データは、画像処理部255にて処理される。このような利用価値の高いレンズは、さらに3次元撮像カメラに適用することができる。輻輳角調整、焦点調整は、機械的構造を必要とせず、小型化するのに有効であり、ロボット、内視鏡などに適用も可能となる。制御装置400は、メモリからの読み出しデータを操作入力に応じて調整又は切り換えることが可能である。また制御装置400は、メモリからの読み出しデータを、フィードバック制御信号に応じて調整または切り換えることも可能である。操作入力としては、例えば3次元撮像と2次元撮像の切換、あるいはフォーカスの調整などがある。またフィードバック制御信号としては、ロボットなどで、フォーカス調整、被写体追跡のための調整などを実施する場合に有用である。
前記複数の透明な画素電極が画素毎に独立していて個々に半導体素子を用いるアクティブマトリクス駆動法によって各画素に所定の電圧を与え、前記液晶層の実効的な屈折率の分布を可変調整することで動作し、
前記複数の画素電極と前記液晶層の間に透明な絶縁層及び透明なインピーダンス層による二重層を配置されていることを特徴とするマトリクス駆動液晶光学素子。
前記第1の電極群および第2の電極群は複数のストライプ状電極からなり、第1の基板及び第2の基板に設けられたストライプ状電極の交点部分が各画素であり、ストライプ状電極がいわゆるパッシブマトリクス駆動されることで各画素に所定の電圧を与えて前記液晶層に所定の電圧を印加して前記液晶層の実効的な屈折率の分布を可変調整することで動作し、
少なくとも一方の基板面における電極群と前記液晶層の間に透明な絶縁層及び透明なインピーダンス層による二重層を配置されていることを特徴とするマトリクス駆動液晶光学素子。
<4>前記マトリクス状に配列された前記複数の前記画素にそれぞれ与える電圧を任意に選択した状態は、輪帯(円帯)状の仮想の複数の電極を同心的に配置した状態であり、前記液晶層の実効的な屈折率の分布を可変調整することで動作する<1又は2>記載のマトリクス駆動液晶光学素子。
<5>前記マトリクス状に配列された前記複数の画素にそれぞれ与える電圧を任意に選択した状態は、孔を有する第1の仮想の電極と、この第1の仮想の電極の前記孔の中に設けられた第2の仮想の電極とを配置した状態であり、前記液晶層の実効的な屈折率の分布を可変できる<1又は2>記載のマトリックス駆動液晶光学素子。例えば図2の輪帯の仮想電極の内、最外周のものが孔を有する第1の仮想の電極であり、仮想電極の内、中心の仮想電極及びその周囲の仮想電極が、上記第2の仮想電極であってもよい。
ドライバーにより前記第1の電極と前記第2の電極の配置関係により特定される画素の駆動電圧を決めるためのデータを格納したメモリと、前記メモリのデータ読み出しを制御する制御部とを有する、
マトリクス駆動液晶装置。
<8>前記メモリに格納されているデータは、前記マトリクス状に配列された前記複数の前記画素にそれぞれ与える電圧を任意に選択した状態として、円形状のレンズ若しくはフレネルレンズのいずれかを得るために、輪帯(円帯)状の仮想の複数の電極を同心的に配置した状態とするデータ、若しくは、レンチキュラーレンズを得るためにストライプ状の仮想の複数の電極を配置した状態とするデータの何れかである<6>のマトリクス駆動液晶装置。
Claims (9)
- 第1の基板に設けられた第1の電極と第2の基板に設けられた第2の電極の間に液晶層を有し、前記第1と第2の電極間に電圧が印加されることで前記液晶層を駆動する画素が複数個マトリク状に配列されており、前記マトリクス状に配列された複数の前記画素にそれぞれ与える電圧を任意に選択することで、任意の中心位置から外側に向かって液晶配向を漸次変化させて前記液晶層の実効的な屈折率の分布を可変調整することで動作する、マトリクス駆動液晶光学素子であって、
前記第1の電極と前記液晶層との間と前記第2の電極と前記液晶層の間の少なくとも一方若しくは両方のいずれかに、透明な絶縁層と透明なインピーダンス層の二重層を設けたことを特徴とするマトリクス駆動液晶光学素子。 - 前記第2の電極は共通電極であり、前記第1の電極は、前記マトリクス状に配列された複数の画素電極であり、前記画素電極に液晶素子が対応されており、垂直及び水平駆動ラインの交差点付近で、前記垂直及び水平駆動ライン間に接続された半導体素子を介して、前記液晶素子に駆動電圧が印加される請求項1記載のマトリクス駆動液晶光学素子。
- 前記第1の基板の前記第1の電極と前記第2の基板の前記第2の電極とは、交差した関係であり、かつそれぞれ複数のストライプ状電極で構成されており、前記複数の前記画素は、前記ストライプ状電極の交差部に形成されている請求項1記載のマトリクス駆動液晶光学素子。
- 請求項1又は請求項2又は請求項3に記載のマトリクス駆動液晶光学素子において、前記透明なインピーダンス層が主として抵抗材料からなることを特徴とするマトリクス駆動液晶光学素子。
- 請求項1又は請求項2又は請求項3に記載のマトリクス駆動液晶光学素子において、前記透明なインピーダンス層が強誘電体材料を含むことを特徴とするマトリクス駆動液晶光学素子。
- 所定の電圧が与えられている画素により複数の仮想の輪帯(円帯)状の電極が形成され、前記液晶層の実効的な屈折率の分布を可変調整することで動作することを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3又は請求項4又は請求項5に記載のマトリクス駆動晶光学素子。
- 所定の電圧が加えられている画素により孔を有する仮想の第1の電極および孔の中に仮想の第2の電極が形成され、前記液晶層の実効的な屈折率の分布を可変調整することで動作することを特徴とする請求項1又は請求項2又は請求項3又は請求項4又は請求項5に記載のマトリクス駆動液晶光学素子。
- 第1の基板に設けられた第1の電極と第2の基板に設けられた第2の電極の間に液晶層を有し、前記第1と第2の電極間に電圧が印加されることで前記液晶層を駆動する画素が複数個マトリク状に配列されており、前記マトリクス状に配列された複数の前記画素にそれぞれ与える電圧を任意に選択することで、任意の中心位置から外側に向かって液晶配向を漸次変化させてレンズ状態を持たせることができる、マトリクス駆動液晶装置であって、前記第1の電極と前記液晶層との間又は前記第2の電極と前記液晶層の間の少なくとも一方若しくは両方のいずれかに、透明な絶縁層と透明なインピーダンス層の二重層を設けており、
ドライバーにより前記第1の電極と前記第2の電極の配置関係により特定される画素の駆動電圧を決めるためのデータを格納したメモリを有する、
マトリクス駆動液晶装置。 - 前記レンズ状態におけるレンズの大きさの切換状態、前記レンズ状態におけるレンズ種類の切換状態、前記レンズ状態におけるレンズ位置の変更状態及びフォーカスの変更状態の何れかの状態若しくは幾つかの組み合わせ状態を得るための各種データを前記メモリに格納している請求項8記載のマトリクス駆動液晶装置。
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Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016199468A1 (ja) * | 2015-06-09 | 2016-12-15 | 日本電気硝子株式会社 | 撮像装置、撮像方法及び液晶レンズの使用方法 |
KR20180133302A (ko) * | 2016-12-27 | 2018-12-14 | 실리콘 터치 테크놀로지 인코포레이티드 | 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조 |
US10598961B2 (en) | 2017-06-13 | 2020-03-24 | Elcyo Co., Ltd. | Glasses |
CN112346279A (zh) * | 2019-08-09 | 2021-02-09 | 电子科技大学 | 光学器件、成像装置、变焦驱动方法及透镜中心移动方法 |
CN113759546A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-12-07 | 广东工业大学 | 一种基于高阻层厚度的透镜设计方法 |
CN114035250A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-02-11 | 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 | 变焦液晶透镜、驱动方法及显示装置 |
CN114740555A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-07-12 | 四川大学 | 一种面形和光阑可调的多功能液体透镜 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5672485A (en) * | 1979-11-15 | 1981-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Color image display device |
JP2005317879A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Citizen Electronics Co Ltd | 液晶レンズ付き発光装置 |
JP2006235479A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光学素子、光学ユニット、および撮像装置 |
JP2008203360A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Akita Kigyo Kasseika Center | 液晶光学デバイス |
JP2011017742A (ja) * | 2009-07-07 | 2011-01-27 | Akita Prefecture | 低電圧駆動液晶レンズ |
JP2011099999A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Akita Prefecture | 液晶光学デバイス |
-
2012
- 2012-06-26 JP JP2012143369A patent/JP6149210B2/ja active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5672485A (en) * | 1979-11-15 | 1981-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Color image display device |
JP2005317879A (ja) * | 2004-04-30 | 2005-11-10 | Citizen Electronics Co Ltd | 液晶レンズ付き発光装置 |
JP2006235479A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Fuji Photo Film Co Ltd | 光学素子、光学ユニット、および撮像装置 |
JP2008203360A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Akita Kigyo Kasseika Center | 液晶光学デバイス |
JP2011017742A (ja) * | 2009-07-07 | 2011-01-27 | Akita Prefecture | 低電圧駆動液晶レンズ |
JP2011099999A (ja) * | 2009-11-06 | 2011-05-19 | Akita Prefecture | 液晶光学デバイス |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016199468A1 (ja) * | 2015-06-09 | 2016-12-15 | 日本電気硝子株式会社 | 撮像装置、撮像方法及び液晶レンズの使用方法 |
KR20180133302A (ko) * | 2016-12-27 | 2018-12-14 | 실리콘 터치 테크놀로지 인코포레이티드 | 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조 |
KR102003928B1 (ko) | 2016-12-27 | 2019-07-26 | 실리콘 터치 테크놀로지 인코포레이티드 | 줌 액정 렌즈 유닛 및 그 액정 렌즈 구조 |
US10606136B2 (en) | 2016-12-27 | 2020-03-31 | Silicon Touch Technology Inc. | Variable focal length liquid crystal lens assembly comprising a plurality of first and second conductive lines that cross each and structure thereof |
US10598961B2 (en) | 2017-06-13 | 2020-03-24 | Elcyo Co., Ltd. | Glasses |
CN112346279A (zh) * | 2019-08-09 | 2021-02-09 | 电子科技大学 | 光学器件、成像装置、变焦驱动方法及透镜中心移动方法 |
CN113759546A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-12-07 | 广东工业大学 | 一种基于高阻层厚度的透镜设计方法 |
CN113759546B (zh) * | 2021-08-16 | 2023-08-08 | 广东工业大学 | 一种基于高阻层厚度的透镜设计方法 |
CN114035250A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-02-11 | 南昌虚拟现实研究院股份有限公司 | 变焦液晶透镜、驱动方法及显示装置 |
CN114740555A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-07-12 | 四川大学 | 一种面形和光阑可调的多功能液体透镜 |
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