JP2018072472A

JP2018072472A - 液晶レンズ

Info

Publication number: JP2018072472A
Application number: JP2016209689A
Authority: JP
Inventors: 隆秋元; Takashi Akimoto; 田中　宏和; Hirokazu Tanaka; 宏和田中
Original assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd; New Manpower Service Co Ltd
Current assignee: Nippon Electric Glass Co Ltd; New Manpower Service Co Ltd
Priority date: 2016-10-26
Filing date: 2016-10-26
Publication date: 2018-05-10

Abstract

【課題】液晶レンズに適したレンズ有効径を設定するとともに、必要なレンズパワーを得る。【解決手段】液晶レンズ１は、第１の電極２と、第１の電極２に対向する第２の電極４と、第１の電極２と第２の電極４との間に配される液晶層６と、第１の電極２と液晶層６との間に配される円形の高抵抗膜９とを備える。第１の電極２は、円形の開口１３を有する第１電極部１１と、この開口１３の内側に配される第２電極部１２とを備える。開口１３の内径（ｍｍ）を理論レンズ有効径ＴＥＤとし、第１の電極２と第２の電極４とに電圧を印加したときに測定されるレンズ有効径（ｍｍ）を実レンズ有効径ＡＥＤとするとき、１．０≦ＡＥＤ／ＴＥＤ≦１．１となる。【選択図】図１

Description

本発明は、液晶レンズの改良技術に関する。

液晶レンズは、液晶分子が一方向に配向している液晶層に電圧を印加し、この液晶分子の配向制御を行うことで屈折率を変化させるデバイスであり、モータ等の機械的な駆動部を持たずに焦点距離を可変できるという特徴を有する。

従来の液晶レンズは、特許文献１に開示されるように、第１の電極を有する第１の基板と、第１の電極に対向する第２の電極を有する第２の基板と、第１の基板と第２の基板との間に配される液晶層と、第１の電極と液晶層との間に配される高抵抗膜（層）とを主に備える。第１の電極は、円形の開口を有する第１の電極部と、この開口内に配される第２の電極部とを有する。高抵抗膜は、第１の電極部及び第２の電極部に重なるように、これらに積層されている（同文献の段落０００６、００２７及び図１等参照）。

この液晶レンズは、第１の電極に係る第１の電極部と第２の電極との間に第１の電圧（電圧Ｖ１）を印加するとともに、第１の電極に係る第２の電極部と第２の電極との間に第１の電圧とは独立した第２の電圧（電圧Ｖ２）を印加する（同文献の段落００２１参照）。液晶レンズは、第１の電圧と第２の電圧を制御するとともに、高抵抗膜によって好適な電界を生じさせる。これにより、液晶レンズは、液晶層内の液晶分子を規則的に励起させ、凸レンズ又は凹レンズとして機能する。

特開２０１３−１９５６７５号公報

ところで、本発明者等は、上記構成の液晶レンズについて鋭意研究を重ねた結果、以下の事象を見出すに至った。従来の液晶レンズでは、第１の電極部における円形の開口の内径がレンズ有効径として想定される。しかしながら、試作した液晶レンズに所定の電圧を印加してレンズ有効径を測定したところ、その測定値が開口の内径よりも小さくなることが判明した。このように、設計上は開口の内径をレンズ有効径（理論レンズ有効径）としているが、実際のレンズ有効径（実レンズ有効径）が理論レンズ有効径と異なると、製品としての液晶レンズのレンズ有効径を如何にして保証するかが問題となる。また、レンズ有効径の測定値が開口の内径よりも大きい場合でも、必要なレンズパワーが得られないことがあった。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたものであり、液晶レンズに適したレンズ有効径を設定するとともに、必要なレンズパワーを得ることを技術的課題とする。

本発明は上記の課題を解決するためのものであり、第１の電極と、前記第１の電極に対向する第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配される液晶層と、前記第１の電極と前記液晶層との間に配される円形の高抵抗膜と、を備える液晶レンズにおいて、前記第１の電極は、円形の開口を有する第１電極部と、前記開口の内側に配される第２電極部とを備え、前記開口の内径（ｍｍ）を理論レンズ有効径ＴＥＤとし、前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加したときに測定されるレンズ有効径（ｍｍ）を実レンズ有効径ＡＥＤとするとき、１．０≦ＡＥＤ／ＴＥＤ≦１．１となることを特徴とする。

上記のように、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比（ＡＥＤ／ＴＥＤ）を１．０以上、１．１以下とすることにより、液晶レンズに適したレンズ有効径を設定することができ、しかも、必要なレンズパワーを得ることが可能になる。液晶レンズの性能を発揮させつつ、必要なレンズパワーを得るにあたり、その収差と、実レンズ有効径ＡＥＤを考慮する必要がある。この収差は、一般に、０．０７λｒｍｓ以下（λは液晶レンズを通過する光の波長）とされることが望ましい。本発明者等は、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比（ＡＥＤ／ＴＥＤ）を１．０以上、１．１以下とすれば、収差を０．０７λｒｍｓ以下にでき、必要なレンズパワーが得られることを見出し、本発明を着想するに至った。

また、上記構成の液晶レンズにおいて、前記高抵抗膜の直径（ｍｍ）は、前記理論レンズ有効径ＴＥＤよりも大きく設定されており、前記高抵抗膜の前記直径をＲＤとするとき、１．０≦ＲＤ−ＴＥＤ≦１．１となることが望ましい。高抵抗膜の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）が１．０ｍｍ未満であると、液晶レンズに必要な実レンズ有効径を確保することが困難となり、好ましくない。一方、高抵抗膜の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）が１．１ｍｍを超えると、液晶レンズに必要なレンズパワーを確保できなくなるため、好ましくない。

本発明によれば、液晶レンズに適したレンズ有効径を設定するとともに、必要なレンズパワーを得ることが可能になる。

第１実施形態に係る液晶レンズの断面図である。第１の電極を示す平面図である。液晶レンズの位相差曲線を示す図である。第２実施形態に係る液晶レンズの断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図３は、本発明に係る液晶レンズの第１実施形態を示す。

図１に示すように、液晶レンズ１は、第１の電極２を有する第１の基板３と、この第１の基板３に対向するとともに第２の電極４を有する第２の基板５と、第１の基板３と第２の基板５との間に配される液晶層６と、同じく第１の基板３と第２の基板５との間に配されるスペーサ７とを主に備える。

第１の基板３は、透明なガラス板により構成されるが、これに限定されるものではない。第１の基板３は、第１の電極２の他、この第１の電極２を覆う絶縁膜８と、この絶縁膜８に積層される高抵抗膜９と、この高抵抗膜９に積層される配向膜１０とを備える。

図１及び図２に示すように、第１の電極２は、例えばＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電性酸化物により構成されるが、これに限定されるものではない。また、第１の電極２は、第１電極部１１と、第２電極部１２とを備える。

図２に示すように、第１電極部１１は、矩形状に形成されるとともに、その中央部に、円形の開口１３を有する。開口１３の内径は、０．７ｍｍ以上０．９ｍｍ以下とされるが、これに限定されない。図１に示すように、第１電極部１１は、矩形電圧を印加する電源（以下「第１電源」という）１４に接続されている。第１電源１４は、第１電極部１１における外縁部の一部に接続される。この第１電源１４により、第１電極部１１には所定の矩形波形を有する電圧が印加される。本実施形態では、第１電極部１１の開口１３の内径（直径）が液晶レンズ１における理論レンズ有効径ＴＥＤとされる。

第２電極部１２は、第１電極部１１の開口１３内に設けられている。図２に示すように、第２電極部は、円形の主電極部１２ａと、矩形の端子部１２ｂとを有する。主電極部１２ａの直径は、第１電極部１１における開口１３の内径よりも小さい。主電極部１２ａは、第１電極部１１の開口１３と同心状に配置される。したがって、第１電極部１１の開口１３と主電極部１２ａとの間には隙間が形成される。この隙間は、例えば０．０２ｍｍとされるが、これに限定されない。端子部１２ｂは、その一端部が主電極部１２ａの縁部に一体に形成されてなる。端子部１２ｂは、主電極部１２ａの半径方向に沿って、当該主電極部１２ａから突出するように形成される。

図１に示すように、第２電極部１２は、第１電源１４とは独立した矩形電圧を印加する電源（以下「第２電源」という）１５に接続されている。この第２電源１５は、第２電極部１２の端子部１２ｂに接続される。この第２電源１５により、第２電極部１２には所定の矩形波形を有する電圧が印加される。

絶縁膜８は、可視光で透明な膜であり、ＳｉＯ_２やＡｌ_２Ｏ_３等の酸化物により構成され、又は、ＡｌＮ、ＳｉＮ等の窒化物、ＭｇＦ_２、ＣＦ_２等のフッ化物、ＺｎＳ等の硫化物等の非酸化物により構成され得る。絶縁膜８は、第１電極部１１及び第２電極部１２を被覆することで、第１の電極２と高抵抗膜９とを絶縁する。絶縁膜８の厚みは、１００ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、２００ｎｍ〜６００ｎｍがより好ましく、３００ｎｍ〜４００ｎｍが最も好ましい。

高抵抗膜９は、第１電極部１１の開口１３の中心部にまで軸対称の電界が好適に発生し得るようにするためのものである。高抵抗膜９は、酸化スズ、酸化亜鉛、アルミニウム亜鉛酸化物、インジウムスズ酸化物、アンチモンスズ酸化物、ガリウム亜鉛酸化物、シリコン亜鉛酸化物、スズ亜鉛酸化物、ホウ素亜鉛酸化物、及びゲルマニウム亜鉛酸化物のうちの少なくとも一種を含むことが好ましい。これに限らず、絶縁膜８が非酸化物で構成される場合には、高抵抗膜９の抵抗値を安定化させるために、高抵抗膜９を例えばＩＧＺＯ（インジウムガリウム亜鉛酸化物）により構成してもよい。

また、高抵抗膜９の厚みは、２０ｎｍ〜１０００ｎｍが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍがより好ましく、７０ｎｍ〜２００ｎｍが最も好ましい。高抵抗膜９のシート抵抗は、１００ｋΩ／ｓｑ〜１００ＧΩ／ｓｑが好ましく、５００ｋΩ／ｓｑ〜１０ＧΩ／ｓｑがより好ましく、１ＭΩ／ｓｑ〜１ＧΩ／ｓｑが最も好ましい。

図２に示すように、高抵抗膜９は円形に構成されている。高抵抗膜９は、第１電極部１１における円形の開口１３及び第２電極部１２の主電極部１２ａと同心状に配される。高抵抗膜９の直径は、液晶レンズ１の理論レンズ有効径ＴＥＤ（第１電極部１１における開口１３の直径）よりも大きく設定されている。具体的には、高抵抗膜９の直径は、１．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とされるが、これに限定されない。

配向膜１０は、例えばラビング処理で微小な溝部が形成されたポリイミド膜により構成され得るが、これに限定されるものではない。液晶層６に含まれる液晶分子は、配向膜１０の作用により、プレチルト角で配向され得る。

第２の基板５は、透明なガラス板により構成されるが、これに限定されるものではない。第２の基板５は、その一方の表面に固定される第２の電極４を、第１の基板３における第１の電極２に対向させるように設けられる。

第２の基板５に形成される第２の電極４は、本実施形態ではグラウンド電極として構成されるが、これに限定されず、第２の電極４に矩形電圧を印加可能な電源（第３電源）を接続してもよい。第２の電極４は、第１の電極２、すなわち、第１電極部１１及び第２電極部１２と対向することが可能な面積を有する円形又は矩形状に構成される。また、第２の電極４は、第１の電極２と同様に、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）等の透明導電性酸化物により構成されるが、これに限定されるものではない。

第２の基板５は、上記の第２の電極４の他、液晶層６に面するように設けられる配向膜１６を有する。配向膜１６は、第２の電極４を覆うように、当該第２の電極４に積層されている。配向膜１６は、例えばラビング処理されたポリイミド膜などにより構成され得るが、これに限定されない。

液晶層６は、第１の基板３、第２の基板５及びスペーサ７によって構成される空間にホモジニアス液晶を収容することにより構成される。液晶層６の厚みは、液晶レンズ１に必要とされるレンズパワーに応じて適宜設定され得る。

スペーサ７は、金属（例えばアルミニウム）、ガラスその他の材料により環状に構成される。スペーサ７は、陽極接合により第１の基板３と第２の基板５とに接合されるが、接合方法は陽極接合に限定されない。スペーサ７の厚みは、液晶層６の厚みや液晶層６に要求される応答速度等に応じて適宜設定できる。スペーサ７の厚みは、例えば１０μｍ〜８０μｍ程度とすることができる。

以下、上記構成の液晶レンズ１の動作について図３を参照しながら説明する。なお、本実施形態では、液晶レンズ１を凹レンズとして機能させた場合を例示するが、これに限定されず、凸レンズとして機能させても良い。液晶レンズ１は、第１の電極２と第２の電極４とに所定の電圧を印加する。すなわち、第１電源１４及び第２電源１５により、第１電極２における第１電極部１１と第２電極部１２とに異なる電圧を印加する。これにより、液晶レンズ１は、高抵抗膜９を介して好適な電界を発生させる。液晶レンズ１は、この電界により、液晶層６の液晶分子を所定のチルト角にて規則的に励起させる。

液晶レンズ１は、液晶分子の屈折率が常光と異常光で異なることを利用し、そのチルト角を印加電界によりコントロールすることで、屈折率分布を生じさせるが、常光と異常光に対する屈折率が異なるということに着目した場合、これは例えば方解石のような複屈折性を有することを意味する。この複屈折性は液晶分子のチルト角の程度により異なるので、各所の複屈折性を計測すれは、各所の液晶分子のチルト角に応じた位相差が得られることとなる。複屈折性の測定には、市販の位相差測定装置が好適に使用される。

位相差測定装置によって液晶レンズ１における位相差を測定することで、図３に示す位相差曲線を得る。位相差曲線は、縦軸に位相差を示し、横軸にレンズ中心（第１電極部１１における開口１３の中心、又は第２電極部１２における主電極部１２ａの中心）からの半径方向における距離（ｍｍ）を示す。位相差曲線は、略二次曲線により示される。図３（ａ）は位相差曲線の一例を示す。この例では、実際に位相差を測定して得られる位相差曲線を実線ＱＣ１で示し、設計上の位相差曲線を二点鎖線ＱＣ２で示す。測定によって得られる位相差曲線では、略二次曲線を示す部分ＱＣ１から逸脱する部分（直線部分）Ａが発生する。この部分Ａは、レンズとして機能しない部分である。したがって、図３（ａ）において実線で示す部分のうち、略二次曲線を示す部分ＱＣ１がレンズとして機能する。この略二次曲線を示す部分ＱＣ１に基づいて、実レンズ有効径ＡＥＤが求められる。また、この略二次曲線を示す部分ＱＣ１から液晶レンズ１のレンズパワーが求められる。

図３（ａ）において二点鎖線で示す二次曲線ＱＣ２は、理論レンズ有効径ＴＥＤに対応する位相差曲線である。略二次曲線ＱＣ１と二次曲線ＱＣ２とを比較すると、略二次曲線ＱＣ１の方が、二次曲線ＱＣ２よりも液晶レンズ１として正常に機能するレンズ中心からの半径方向の距離が短くなる。したがって、実レンズ有効径ＡＥＤは、理論レンズ有効径ＴＥＤよりも小さくなる。

本発明者等は、液晶レンズ１に係る位相差曲線から実レンズ有効径ＡＥＤを求めるとともに、実レンズ有効径ＡＥＤが液晶レンズ１に対して適切なものであるか否かについての検証を行った。すなわち、液晶レンズ１が所期の機能を発揮するように、その収差が０．０７λｒｍｓ以下となる実レンズ有効径ＡＥＤの大きさを検証した。その結果、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比ＡＥＤ／ＴＥＤが１．０以上となったときに、収差が０．０７λｒｍｓ以下となることが明らかとなった。この場合、最も好ましいのは、実レンズ有効径ＡＥＤが理論レンズ有効径ＴＥＤと等しくなることである（ＡＥＤ／ＴＥＤ＝１）。

また、本発明者等は、測定によって得られる位相差曲線を確認することにより、実レンズ有効径ＡＥＤとレンズパワーとの関係、及び高抵抗膜９の大きさ（直径）とレンズパワーとの関係について、以下の事項を見出すに至った。すなわち、実レンズ有効径ＡＥＤや高抵抗膜９の直径ＲＤが、理論レンズ有効径ＴＥＤに対して大きすぎる場合、図３（ｂ）に示すように、実線で示す二次曲線の部分ＱＣ１の二次係数が、二点鎖線で示す二次曲線ＱＣ２で示す所期の位相差曲線の二次係数よりも小さくなってしまい、所期のレンズパワーを発揮することができないことが判明した。このことに鑑み、本発明者等は、さらに研究を重ねた結果、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比ＡＥＤ／ＴＥＤが１．１以下となったときに、液晶レンズ１が所期のレンズパワーを発揮し得ることを見出した。また、高抵抗膜９の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）が、１．０ｍｍ以上１．１ｍｍ以下（１．０≦ＲＤ−ＴＥＤ≦１．１）となったときに、液晶レンズ１が所期のレンズパワーをより発揮し得ることを見出した。

図４は、液晶レンズの第２実施形態を示す。上記の第１実施形態では、一層の液晶層６を含む液晶レンズ１を例示したが、本実施形態では、液晶レンズ１は複数（二層）の液晶層６ａ，６ｂを含む。具体的には、液晶レンズ１は、第１の基板３と第２の基板５との間に、中間基板１７を配するとともに、第１の基板３と中間基板１７との間に第１の液晶層６ａが配され、第２の基板５と中間基板１７との間に第２の液晶層６ｂが配されてなる。中間基板１７の両面には、配向膜１８が形成されている。各液晶層６ａ，６ｂは、第１の基板３、第２の基板５、中間基板１７及びスペーサ７ａ，７ｂにより区画された空間内に形成されている。その他の構成は第１実施形態と同じであり、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素には共通の符号を付している。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

以下、本発明に係る実施例について示すが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。本発明者等は、本発明の効果を確認するための試験を行った。この試験では、一層の液晶層を有し、高抵抗膜の直径を異ならせて構成した複数の液晶レンズ（実施例１，２及び比較例１〜５）を用意した。各例ともに所定の矩形電圧を印加した状態で、位相差の測定を行い、得られた位相差曲線に基づいて、実レンズ有効径ＡＥＤ、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比（ＡＥＤ／ＴＥＤ）、高抵抗膜の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）、理論レンズ有効径ＴＥＤにおける収差及び実レンズ有効径ＡＥＤにおけるレンズパワーを算出した。実施例１，２及び比較例１〜５の条件及び試験結果を表１に示す。

実施例１では、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比（ＡＥＤ／ＴＥＤ）が１．００であり、高抵抗膜の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）が１．０ｍｍである。また、第１電源の印加矩形電圧は１Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）であり、第２電源の印加矩形電圧は１３Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）である。この実施例１では、収差が０．０５λとなり、レンズパワー（ジオプトリ）が−２１．５ｍ^−１であった。したがって、実施例１に係る液晶レンズは、所期の機能を発揮でき、適切な実レンズ有効径ＡＥＤ（０．８ｍｍ）を有するものである。

実施例２では、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比（ＡＥＤ／ＴＥＤ）が１．０６であり、高抵抗膜の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）が１．１ｍｍである。また、第１電源の印加矩形電圧は１Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）であり、第２電源の印加矩形電圧は１３Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）である。この実施例２では、収差が０．０５λとなり、レンズパワー（ジオプトリ）が−２０．０ｍ^−１であった。したがって、実施例２に係る液晶レンズは、所期の機能を発揮でき、適切な実レンズ有効径ＡＥＤ（０．８５ｍｍ）を有するものである。

比較例１では、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比（ＡＥＤ／ＴＥＤ）が０．７５であり、高抵抗膜の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）が０．６ｍｍである。また、第１電源の印加矩形電圧は１Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）であり、第２電源の印加矩形電圧は１３Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）である。この比較例１では、収差が０．４５λとなり、レンズパワー（ジオプトリ）が−２６．７ｍ^−１であった。したがって、比較例１に係る液晶レンズは、実レンズ有効径ＡＥＤ及び収差が所期の機能を発揮できず、好ましくないことが判る。

比較例２では、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比（ＡＥＤ／ＴＥＤ）が０．８１であり、高抵抗膜の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）が０．７ｍｍである。また、第１電源の印加矩形電圧は１Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）であり、第２電源の印加矩形電圧は１３Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）である。この比較例２では、収差が０．２５λとなり、レンズパワー（ジオプトリ）が−２５．３ｍ^−１であった。したがって、比較例２に係る液晶レンズは、実レンズ有効径ＡＥＤ及び収差が所期の機能を発揮できず、好ましくないことが判る。

比較例３では、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比（ＡＥＤ／ＴＥＤ）が０．８８であり、高抵抗膜の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）が０．８ｍｍである。また、第１電源の印加矩形電圧は１Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）であり、第２電源の印加矩形電圧は１３Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）である。この比較例３では、収差が０．１５λとなり、レンズパワー（ジオプトリ）が−２４．２ｍ^−１であった。したがって、比較例３に係る液晶レンズは、実レンズ有効径ＡＥＤ及び収差が所期の機能を発揮できず、好ましくないことが判る。

比較例４では、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比（ＡＥＤ／ＴＥＤ）が０．９４であり、高抵抗膜の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）が０．９ｍｍである。また、第１電源の印加矩形電圧は１Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）であり、第２電源の印加矩形電圧は１３Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）である。この比較例４では、収差が０．０８λとなり、レンズパワー（ジオプトリ）が−２２．７ｍ^−１であった。したがって、比較例４に係る液晶レンズは、実レンズ有効径ＡＥＤ及び収差が所期の機能を発揮できず、好ましくないことが判る。

比較例５では、理論レンズ有効径ＴＥＤに対する実レンズ有効径ＡＥＤの比（ＡＥＤ／ＴＥＤ）が１．１３であり、高抵抗膜の直径ＲＤと理論レンズ有効径ＴＥＤとの差（ＲＤ−ＴＥＤ）が１．２ｍｍである。また、第１電源の印加矩形電圧は１Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）であり、第２電源の印加矩形電圧は１３Ｖｒｍｓ（２０ｋＨｚ）である。この比較例５では、収差が０．０５λとなり、レンズパワー（ジオプトリ）が−１８．４ｍ^−１であった。したがって、比較例５に係る液晶レンズは、レンズパワー（ジオプトリ）が低く、好ましくないことが判る。

１液晶レンズ
２第１の電極
３第１の基板
４第２の電極
５第２の基板
６液晶層
６ａ第１の液晶層
６ｂ第２の液晶層
７スペーサ
７ａスペーサ
７ｂスペーサ
８絶縁膜
９高抵抗膜
１０配向膜
１１第１電極部
１２第２電極部
１２ａ主電極部
１２ｂ端子部
１３開口
１４第１電源
１５第２電源
１６配向膜
１７中間基板
１８配向膜
ＡＥＤ実レンズ有効径
ＴＥＤ理論レンズ有効径
ＲＤ高抵抗膜の直径
ＱＣ１実際に位相差を測定して得られる位相差曲線
ＱＣ２設計上の位相差曲線
Ａ逸脱部分

Claims

第１の電極と、前記第１の電極に対向する第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に配される液晶層と、前記第１の電極と前記液晶層との間に配される円形の高抵抗膜と、を備える液晶レンズにおいて、
前記第１の電極は、円形の開口を有する第１電極部と、前記開口の内側に配される第２電極部とを備え、
前記開口の内径（ｍｍ）を理論レンズ有効径ＴＥＤとし、前記第１の電極と前記第２の電極とに電圧を印加したときに測定されるレンズ有効径（ｍｍ）を実レンズ有効径ＡＥＤとするとき、
１．０≦ＡＥＤ／ＴＥＤ≦１．１となることを特徴とする液晶レンズ。
前記高抵抗膜の直径（ｍｍ）は、前記理論レンズ有効径ＴＥＤよりも大きく設定されており、
前記高抵抗膜の前記直径をＲＤとするとき、１．０≦ＲＤ−ＴＥＤ≦１．１となる請求項１に記載の液晶レンズ。