JP2651148B2 - 可変焦点光学系 - Google Patents
可変焦点光学系Info
- Publication number
- JP2651148B2 JP2651148B2 JP62082565A JP8256587A JP2651148B2 JP 2651148 B2 JP2651148 B2 JP 2651148B2 JP 62082565 A JP62082565 A JP 62082565A JP 8256587 A JP8256587 A JP 8256587A JP 2651148 B2 JP2651148 B2 JP 2651148B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fresnel zone
- zone plate
- focal length
- liquid crystal
- optical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Head (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は微小な光学的スポットの焦点コントロール、
特に光ディスクにおける光ピックアップのフォーカスサ
ーボに関するものである。
特に光ディスクにおける光ピックアップのフォーカスサ
ーボに関するものである。
〔従来の技術〕 従来、光ディスクに用いられている光ピックアップの
フォーカスサーボにおいては、ムービングマッグネット
などを用いて集光レンズそのものを機械的に光軸方向に
駆動するのが一般的であった。
フォーカスサーボにおいては、ムービングマッグネット
などを用いて集光レンズそのものを機械的に光軸方向に
駆動するのが一般的であった。
しかしながら、ムービングマグネットなどを用いてレ
ンズを機械的に駆動するのは構造が複雑になったり、レ
ンズ系全体が重くなったりしてしまい、特に光ディスク
などにおいては、光ピックアップ全体をトラック間を移
動させる時に応答性が悪くなってしまうなどの問題点が
あった。
ンズを機械的に駆動するのは構造が複雑になったり、レ
ンズ系全体が重くなったりしてしまい、特に光ディスク
などにおいては、光ピックアップ全体をトラック間を移
動させる時に応答性が悪くなってしまうなどの問題点が
あった。
本発明の目的は機械的にフォーカスサーボのかける必
要のない軽量な光ピックアップを提供するものである。
要のない軽量な光ピックアップを提供するものである。
上記目的を達成するために本発明の可変焦点光学系
は、フレネル輪帯パターンを表示し得る透過型液晶パネ
ルおよびこれを電気的に駆動する手段からなるフレネル
ゾーンプレートと、光学レンズとの組み合わせからなる
光学系であって、 前記フレネル輪帯パターンの空間周波数を可変とする
ことにより前記光学系の合成焦点距離を所定の範囲内で
任意に微調整可能としたことを特徴とする。
は、フレネル輪帯パターンを表示し得る透過型液晶パネ
ルおよびこれを電気的に駆動する手段からなるフレネル
ゾーンプレートと、光学レンズとの組み合わせからなる
光学系であって、 前記フレネル輪帯パターンの空間周波数を可変とする
ことにより前記光学系の合成焦点距離を所定の範囲内で
任意に微調整可能としたことを特徴とする。
よく知られているように第４図に示された、同芯円状
に透明3a、不透明3bの輪帯パターンが交互に繰り返さ
れ、かつ該輪帯パターンの空間周波数、すなわち該輪帯
パターンの空間的ピッチの逆数が、中心からの距離ｒに
比例するフレネルゾーンプレートは一般の光学レンズと
同じくある焦点距離ｆを持った集光レンズの作用をす
る。そしてフレネルゾーンプレートの焦点距離は同芯円
状に刻まれた輪帯パターンの空間周波数に反比例し、該
空間周波数が大きい程、該焦点距離は小さくなる。
に透明3a、不透明3bの輪帯パターンが交互に繰り返さ
れ、かつ該輪帯パターンの空間周波数、すなわち該輪帯
パターンの空間的ピッチの逆数が、中心からの距離ｒに
比例するフレネルゾーンプレートは一般の光学レンズと
同じくある焦点距離ｆを持った集光レンズの作用をす
る。そしてフレネルゾーンプレートの焦点距離は同芯円
状に刻まれた輪帯パターンの空間周波数に反比例し、該
空間周波数が大きい程、該焦点距離は小さくなる。
一般にフレネルゾーンプレートに一様な平行平面波を
照射した時、該フレネルゾーンプレートの光波の振幅透
過率ｇ（ｒ）は（１）式で表わされる。
照射した時、該フレネルゾーンプレートの光波の振幅透
過率ｇ（ｒ）は（１）式で表わされる。
（１）式でr0は第４図に示される様に輪帯の中心０か
ら、最初の透明な輪帯の中央部までの距離である。又、
ｎは整数値をとる。（１）式においてｇ（ｒ）＝１とな
る輪帯の中心０からの距離ｒの範囲が、第４図における
透明な部分である。同様にｇ（ｒ）＝０となるｒの範囲
が不透明な部分に相当する。またこの時、（１）式で表
わされるフレネルゾーンプレートの焦点距離は（２）式
で表わされる。
ら、最初の透明な輪帯の中央部までの距離である。又、
ｎは整数値をとる。（１）式においてｇ（ｒ）＝１とな
る輪帯の中心０からの距離ｒの範囲が、第４図における
透明な部分である。同様にｇ（ｒ）＝０となるｒの範囲
が不透明な部分に相当する。またこの時、（１）式で表
わされるフレネルゾーンプレートの焦点距離は（２）式
で表わされる。
（２）式でλは光波の波長でありr0は（１）式のr0と
一致する。
一致する。
また近年の液晶関連技術の著しい進歩により、液晶パ
ネル上にほとんど任意のパターンを電気的に発生できる
ようになってきている。すなわち、液晶パネル上に任意
の空間周波数を持ったフレネルゾーンプレートを電気的
に作成する事ができる。
ネル上にほとんど任意のパターンを電気的に発生できる
ようになってきている。すなわち、液晶パネル上に任意
の空間周波数を持ったフレネルゾーンプレートを電気的
に作成する事ができる。
すなわち可変焦点レンズとなる。
他方、光ディスクの光ピックアップにおいては一般に
焦点距離４〜5mm、開口数0.4〜0.5位の集光レンズが用
いられているが、フレネルゾーンプレートのみで前記性
能のレンズを得ようとすると、該フレネルゾーンプレー
トの空間周波数が大きくなり過ぎてしまう。
焦点距離４〜5mm、開口数0.4〜0.5位の集光レンズが用
いられているが、フレネルゾーンプレートのみで前記性
能のレンズを得ようとすると、該フレネルゾーンプレー
トの空間周波数が大きくなり過ぎてしまう。
またその結果として波長分散の比較的大きい現在の半
導体レーザと組み合わせると色収差が大きくなり過ぎて
しまう。そこでフレネルゾーンプレートと一般的な光学
レンズを組み合わせて用いる。
導体レーザと組み合わせると色収差が大きくなり過ぎて
しまう。そこでフレネルゾーンプレートと一般的な光学
レンズを組み合わせて用いる。
一般に焦点距離f1とf2のレンズを密着させて組み合わ
せレンズ系として用いると、該レンズ系の合成焦点距離
ｆは（３）式で近似される。
せレンズ系として用いると、該レンズ系の合成焦点距離
ｆは（３）式で近似される。
（３）式から明らかな様にf1≪f2の場合（３）式で表
わされる合成焦点距離ｆは、ほとんどf1と等しくなる。
わされる合成焦点距離ｆは、ほとんどf1と等しくなる。
また、f2の値を変える事により、合成焦点距離ｆを変
える事ができる。ただし、f1≪f2の場合は合成焦点距離
ｆをあまり大きく変える事はできない。
える事ができる。ただし、f1≪f2の場合は合成焦点距離
ｆをあまり大きく変える事はできない。
ここでは焦点距離f1のレンズとして、通常の光ピック
アップに用いられている焦点距離４〜5mm程度の光学レ
ンズを用い、焦点距離f2のレンズとして、フレネルゾー
ンプレートを電気的に発生した透過型液晶パネルを用
い、該フレネルゾーンプレートの空間周波数を電気的に
変える事により合成焦点距離ｆを可変とする。
アップに用いられている焦点距離４〜5mm程度の光学レ
ンズを用い、焦点距離f2のレンズとして、フレネルゾー
ンプレートを電気的に発生した透過型液晶パネルを用
い、該フレネルゾーンプレートの空間周波数を電気的に
変える事により合成焦点距離ｆを可変とする。
第１図は本発明における実施例である。半導体レーザ
ー１から発散したレーザー光11は透過型液晶パネル３を
用いたフレネルゾーンプレートと光学レンズ５を通過し
ディスク基板７上に焦点を結ぶ。該透過型液晶パネル３
に形成されるフレネルゾーンプレートのパターンは、パ
ターンジェネレータ９により空間周波数がコントロール
され、その結果として合成焦点距離ｆがコントロールさ
れる。
ー１から発散したレーザー光11は透過型液晶パネル３を
用いたフレネルゾーンプレートと光学レンズ５を通過し
ディスク基板７上に焦点を結ぶ。該透過型液晶パネル３
に形成されるフレネルゾーンプレートのパターンは、パ
ターンジェネレータ９により空間周波数がコントロール
され、その結果として合成焦点距離ｆがコントロールさ
れる。
今、光学レンズ５として焦点距離4.5mmのレンズを用
い、フレネルゾーンプレートの焦点距離を、30mmから10
0mmまで可変とすると、前記（３）式から明らかな様
に、合成焦点距離ｆは、約3.9mmから4.3mmまで400μｍ
の範囲でコントロールする事ができ、通常の光ディスク
基板の面振れに対応する事ができる。
い、フレネルゾーンプレートの焦点距離を、30mmから10
0mmまで可変とすると、前記（３）式から明らかな様
に、合成焦点距離ｆは、約3.9mmから4.3mmまで400μｍ
の範囲でコントロールする事ができ、通常の光ディスク
基板の面振れに対応する事ができる。
第２図は本発明における他の実施例である。透過型液
晶パネル３を用いたフレネルゾーンプレートの面上に光
学レンズ５を形成し一体化した事が特徴であり、他は第
１図の場合と同様である。
晶パネル３を用いたフレネルゾーンプレートの面上に光
学レンズ５を形成し一体化した事が特徴であり、他は第
１図の場合と同様である。
尚、第１図、及び第２図いずれの実施例の場合も、透
過型液晶パネル３を用いたフレネルゾーンプレートと光
学レンズ５の配置は逆でもかまわない。
過型液晶パネル３を用いたフレネルゾーンプレートと光
学レンズ５の配置は逆でもかまわない。
第３図は光ピックアップのフォーカスサーボに応用し
た例である。焦点位置づれ検知回路13からの検知信号に
より新たな焦点位置をCPU15で計算し、パターンジェネ
レータ９をアクセスして透過型液晶パネル３を用いたフ
レネルゾーンプレートの空間周波数を変えて焦点位置を
コントロールする。尚、新たな焦点位置をつくるフレネ
ルゾーンプレートの空間周波数をCPUで必ずしも計算す
る必要はなく、場合によっては多種の空間周波数を持っ
たフレネルゾーンプレートのパターンをメモリーにしま
っておいて必要に応じて適当なフレネルゾーンプレート
のパターンを呼び出す方法も考えられる。
た例である。焦点位置づれ検知回路13からの検知信号に
より新たな焦点位置をCPU15で計算し、パターンジェネ
レータ９をアクセスして透過型液晶パネル３を用いたフ
レネルゾーンプレートの空間周波数を変えて焦点位置を
コントロールする。尚、新たな焦点位置をつくるフレネ
ルゾーンプレートの空間周波数をCPUで必ずしも計算す
る必要はなく、場合によっては多種の空間周波数を持っ
たフレネルゾーンプレートのパターンをメモリーにしま
っておいて必要に応じて適当なフレネルゾーンプレート
のパターンを呼び出す方法も考えられる。
液晶パネルとしては液晶テレビ用などのマトリックス
状に画素が高密度に分布した物を用いてもよいが、フレ
ネルゾーンプレートのパターンのみを発生する事を考え
ると、第５図に示した様に同芯円状に画素が分布した液
晶パネルでもかまわない。
状に画素が高密度に分布した物を用いてもよいが、フレ
ネルゾーンプレートのパターンのみを発生する事を考え
ると、第５図に示した様に同芯円状に画素が分布した液
晶パネルでもかまわない。
第５図において、19は画素を形成する同芯円状の電極
パターンで、17は電極引出線である。この方が画素の分
割数も少なくなり液晶パネルもつくりやすくなる利点が
ある。
パターンで、17は電極引出線である。この方が画素の分
割数も少なくなり液晶パネルもつくりやすくなる利点が
ある。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば液晶パ
ネルを用いたフレネルゾーンプレートを用いる事によ
り、機械的な駆動部分のない焦点距離の可変な光学系を
形成する事ができる。また液晶パネルを用いたフレネル
ゾーンプレートと光学レンズを組み合わせる事により、
短焦点レンズ系においてもフレネルゾーンプレートの空
間周波数を該フレネルゾーンプレート単体で用いる時よ
りもはるかに低くする事ができ、該液晶パネルの液晶の
パターンニングもしやすくなり、また現在の波長分散の
比較的大きい半導体レーザと組み合わせて用いても色収
差がでにくくなる。
ネルを用いたフレネルゾーンプレートを用いる事によ
り、機械的な駆動部分のない焦点距離の可変な光学系を
形成する事ができる。また液晶パネルを用いたフレネル
ゾーンプレートと光学レンズを組み合わせる事により、
短焦点レンズ系においてもフレネルゾーンプレートの空
間周波数を該フレネルゾーンプレート単体で用いる時よ
りもはるかに低くする事ができ、該液晶パネルの液晶の
パターンニングもしやすくなり、また現在の波長分散の
比較的大きい半導体レーザと組み合わせて用いても色収
差がでにくくなる。
尚、ここではフレネルゾーンプレートを用いたが、ガ
ボアの輪帯板を用いてもまったく同様の事が言える。
ボアの輪帯板を用いてもまったく同様の事が言える。
第１図、第２図はそれぞれ本発明における可変焦点光学
の実施例を示す光路図、第３図は本発明を光ディスクの
光ピックアップのフォーカスサーボに応用した実施例を
示す光路図、第４図はフレネルゾーンプレートの平面
図、第５図はフレネルゾーンプレートのパターンを発生
させるための電極パターンの平面図である。 １……半導体レーザー、３……透過型液晶パネル、５…
…光学レンズ、７……ディスク基板、17……電極引出し
線、19……電極パターン。
の実施例を示す光路図、第３図は本発明を光ディスクの
光ピックアップのフォーカスサーボに応用した実施例を
示す光路図、第４図はフレネルゾーンプレートの平面
図、第５図はフレネルゾーンプレートのパターンを発生
させるための電極パターンの平面図である。 １……半導体レーザー、３……透過型液晶パネル、５…
…光学レンズ、７……ディスク基板、17……電極引出し
線、19……電極パターン。
Claims (1)
- 【請求項１】フレネル輪帯パターンを表示し得る透過型
液晶パネルおよびこれを電気的に駆動する手段からなる
フレネルゾーンプレートと、光学レンズとの組み合わせ
からなる光学系であって、 前記フレネル輪帯パターンの空間周波数を可変とするこ
とにより前記光学系の合成焦点距離を所定の範囲内で任
意に微調整可能としたことを特徴とする可変焦点光学
系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62082565A JP2651148B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 可変焦点光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62082565A JP2651148B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 可変焦点光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63249125A JPS63249125A (ja) | 1988-10-17 |
| JP2651148B2 true JP2651148B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=13778009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62082565A Expired - Lifetime JP2651148B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 可変焦点光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2651148B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006054803A1 (ja) | 2004-11-22 | 2006-05-26 | Citizen Holdings Co., Ltd. | 液晶光学素子及びその製造方法 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06324298A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-11-25 | Citizen Watch Co Ltd | 光学装置 |
| JP2877044B2 (ja) * | 1995-09-29 | 1999-03-31 | 日本電気株式会社 | 光ヘッド装置 |
| JPH11109304A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Advantest Corp | 光結合器 |
| US6888613B2 (en) * | 2002-03-01 | 2005-05-03 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Diffractive focusing using multiple selectively light opaque elements |
| US8885139B2 (en) * | 2005-01-21 | 2014-11-11 | Johnson & Johnson Vision Care | Adaptive electro-active lens with variable focal length |
| JP4701388B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-06-15 | 国立大学法人電気通信大学 | 生成装置および方法、測定装置および方法、並びにプログラム |
| JP4701387B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-06-15 | 国立大学法人電気通信大学 | 測定装置および方法、並びにプログラム |
| JP2007017934A (ja) | 2005-06-07 | 2007-01-25 | Konica Minolta Holdings Inc | 光学素子および光ピックアップ |
| JP2008052177A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Osaka Opto-Science & Technology Institute Co Ltd | 共焦点光学系 |
| JP5528846B2 (ja) | 2010-02-15 | 2014-06-25 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 液晶レンズおよび表示装置 |
| US11899336B2 (en) | 2019-04-19 | 2024-02-13 | Osaka University | Liquid crystal element |
| JP2021064000A (ja) * | 2021-01-04 | 2021-04-22 | 株式会社日立製作所 | 撮像装置 |
| CN116625649B (zh) * | 2023-07-25 | 2023-10-20 | 中国测试技术研究院 | 一种面向双焦光学系统的参数测定及检验方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5225253B2 (ja) * | 1972-09-06 | 1977-07-06 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62082565A patent/JP2651148B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006054803A1 (ja) | 2004-11-22 | 2006-05-26 | Citizen Holdings Co., Ltd. | 液晶光学素子及びその製造方法 |
| US7619713B2 (en) | 2004-11-22 | 2009-11-17 | Citizen Holdings Co., Inc. | Liquid crystal optical element and method for manufacturing thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63249125A (ja) | 1988-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |