JP2786352B2 - Variable focus optics - Google Patents

Variable focus optics

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JP2786352B2
JP2786352B2 JP3255241A JP25524191A JP2786352B2 JP 2786352 B2 JP2786352 B2 JP 2786352B2 JP 3255241 A JP3255241 A JP 3255241A JP 25524191 A JP25524191 A JP 25524191A JP 2786352 B2 JP2786352 B2 JP 2786352B2
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俊一 佐藤
俊彦 ▲高▼野
行雄 東條
照高 徳丸
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、焦点距離を電気的に変
化させる焦点可変光学装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a variable focal length optical device for electrically changing a focal length.

【0002】[0002]

【従来の技術】光学系の焦点距離を変化させる手段とし
ては、光学系を構成するレンズ又は光学系自体を光軸方
向に沿って機械的に移動することが一般的である。他
方、光学系の焦点距離を電気的に変化させる方法として
は、特開昭63−249125号公報に示すように、電
気的に画像パターンを発生し得る透過型液晶パネルと光
学レンズとを組み合わせたものが公知である。この方法
では、透過型液晶パネルにフレネルゾーンプレートのパ
ターンを発生させ、フレネルゾーンプレートの空間周波
数を電気的に制御することにより、透過型液晶パネルと
光学レンズとを組み合わせた光学系の合成焦点距離を変
化させている。
2. Description of the Related Art As a means for changing the focal length of an optical system, it is common to mechanically move a lens constituting the optical system or the optical system itself along the optical axis direction. On the other hand, as a method of electrically changing the focal length of an optical system, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-249125, a transmission type liquid crystal panel capable of electrically generating an image pattern and an optical lens are combined. Those are known. According to this method, a pattern of a Fresnel zone plate is generated in a transmission type liquid crystal panel, and a spatial frequency of the Fresnel zone plate is electrically controlled, so that a combined focal length of an optical system combining a transmission type liquid crystal panel and an optical lens. Is changing.

【0003】図6は、従来の焦点可変光学装置における
フレネルゾーンプレートの一例を示す説明図、図7は、
図6のフレネルゾーンプレートを用いた焦点可変光学装
置を示す構成図、図8は、図6のフレネルゾーンプレー
トを構成する液晶パネルを示す説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view showing an example of a Fresnel zone plate in a conventional variable focus optical device, and FIG.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a variable focal point optical device using the Fresnel zone plate of FIG. 6, and FIG. 8 is an explanatory diagram showing a liquid crystal panel constituting the Fresnel zone plate of FIG.

【0004】図6に示すように、フレネルゾーンプレー
トのパターンは、透明(図では白い領域)、不透明(図
では黒い領域)の輪帯パターンが交互に繰り返されたも
のであり、輪帯パターンの空間周波数即ち空間的ピッチ
の逆数は中心Oからの距離rに比例している。従って、
フレネルゾーンプレートは、通常の光学レンズと同様
に、ある焦点距離を有する集束レンズとして機能する。
As shown in FIG. 6, the pattern of the Fresnel zone plate is a pattern in which transparent (white area in the figure) and opaque (black area in the figure) are alternately repeated. The spatial frequency, that is, the reciprocal of the spatial pitch, is proportional to the distance r from the center O. Therefore,
The Fresnel zone plate functions as a focusing lens having a certain focal length, like a normal optical lens.

【0005】フレネルゾーンプレートの焦点距離は、同
心円状に形成された輪帯パターンの空間周波数に反比例
しており、空間周波数が大きくなるにつれて短くなる。
The focal length of the Fresnel zone plate is inversely proportional to the spatial frequency of the concentric annular zone pattern, and decreases as the spatial frequency increases.

【0006】フレネルゾーンプレートに対して一様な平
行平面波を照射した場合、フレネルゾーンプレートの光
波の振幅透過率g(r) は、(1)式で表される。
When a uniform parallel plane wave is applied to the Fresnel zone plate, the amplitude transmittance g (r) of the light wave of the Fresnel zone plate is expressed by the following equation (1).

【0007】[0007]

【数1】 (Equation 1)

【0008】上式において、r0 は、図6に示す輪帯の
中心Oから最初の輪帯の中心までの距離であり、nは整
数である。また、g(r) =1となる輪帯の中心Oから距
離rまでの領域が図6に示す透明な領域であり、g(r)
=0となる距離rまでの領域が不透明な領域である。こ
の場合、(1)式で表されるフレネルゾーンプレートの
焦点距離fは、(2)式で表される。
In the above equation, r 0 is the distance from the center O of the ring shown in FIG. 6 to the center of the first ring, and n is an integer. The area from the center O of the orbicular zone where g (r) = 1 to the distance r is the transparent area shown in FIG. 6, and g (r)
An area up to a distance r where = 0 is an opaque area. In this case, the focal length f of the Fresnel zone plate expressed by Expression (1) is expressed by Expression (2).

【0009】[0009]

【数2】 (Equation 2)

【0010】(2)式において、λは光波の波長であ
り、r0 は数1のr0 と一致する。従って、適切な空間
周波数を有するフレネルゾーンプレートを液晶パネル上
に電気的に構成することにより、所望の焦点距離を有す
るレンズを構成することができる。しかしながら、液晶
パネルが表示可能な空間周波数には限界があるので、通
常、光学レンズと組み合わせることにより、より短い焦
点距離を有する光学系を構成している。焦点距離f1
2 の2つのレンズを密着して組み合わせレンズを構成
すると、合成焦点距離fは(3)式で近似される。
[0010] In (2), lambda is the wavelength of a light wave, r 0 is consistent with Equation 1 r 0. Therefore, a lens having a desired focal length can be formed by electrically configuring a Fresnel zone plate having an appropriate spatial frequency on the liquid crystal panel. However, there is a limit to the spatial frequency that can be displayed by a liquid crystal panel. Therefore, usually, an optical system having a shorter focal length is configured by combining with an optical lens. Focal length f 1 ,
When configuring the combination lens in close contact with two lenses of f 2, the combined focal length f is approximated by equation (3).

【0011】[0011]

【数3】 (Equation 3)

【0012】図7に示すように、焦点距離f1 を有する
光学レンズ31と、焦点距離f2 を有する透過型液晶パネ
ル30とを用いた光学装置において、透過型液晶パネル30
上のフレネルゾーンプレートの空間周波数をコントロー
ラ32により制御することにより、焦点距離f1 及びf2
より短く、可変な合成焦点距離fを有する焦点可変光学
装置を構成することができる。
As shown in FIG. 7, in an optical device using an optical lens 31 having a focal length f 1 and a transmission type liquid crystal panel 30 having a focal length f 2 , the transmission type liquid crystal panel 30 is used.
By controlling the spatial frequency of the upper Fresnel zone plate by the controller 32, the focal lengths f 1 and f 2
A variable focal length optical device having a shorter and variable composite focal length f can be configured.

【0013】液晶パネル30には、液晶テレビ等のような
透過率変調型の代わりに、位相変調型(振幅変調型)の
ものを用いてもよい。この場合、フレネルゾーンプレー
トは、図6に示す白い領域と黒い領域の屈折率が変化す
るのみであって透過率は変化しないので、位相変調型の
パネルのほうが光の回折効率即ち利用効率が大きくな
り、有利である。
The liquid crystal panel 30 may be a phase modulation type (amplitude modulation type) instead of a transmittance modulation type such as a liquid crystal television. In this case, in the Fresnel zone plate, only the refractive index of the white area and the black area shown in FIG. 6 changes, and the transmittance does not change. Therefore, the phase modulation type panel has higher light diffraction efficiency, that is, utilization efficiency. It is advantageous.

【0014】透過型液晶パネル30としては、液晶テレビ
用等の画素がマトリクス状に配置されたものだけでな
く、図8に示すように透過率変調型画素33が同心円状に
形成されたものを用いてもよい。
As the transmissive liquid crystal panel 30, not only a liquid crystal television or the like having pixels arranged in a matrix but also a transmissive modulation type pixel 33 formed concentrically as shown in FIG. May be used.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、機械的
な駆動により焦点距離を変化させる従来の焦点可変光学
装置では、機構部品が必要になるので、全体の構成が大
型化し、また、構造が複雑になるという問題点がある。
However, the conventional variable focal length optical apparatus in which the focal length is changed by mechanical driving requires mechanical parts, so that the overall configuration becomes large and the structure becomes complicated. There is a problem that becomes.

【0016】他方、光学系の焦点距離を電気的に変化さ
せる上記従来の焦点可変光学装置では、上記問題点を解
決することができるが、液晶パネル30の電極及びトラン
ジスタ等のアクティブ素子を、フレネルゾーンプレート
のパターンの各画素に対して形成しなければならない。
従って、画素を高密度化したり、空間分解能を向上する
には限界があり、フレネルゾーンプレートの焦点距離f
2 を短縮することができないという問題点がある。即
ち、f1 (レンズの焦点距離)《f2 (フレネルゾーン
プレートの焦点距離)の場合、(3)式から明らかなよ
うに合成焦点距離fを大きく変化させることができな
い。
On the other hand, in the above-mentioned conventional variable focal length optical device in which the focal length of the optical system is electrically changed, the above-mentioned problem can be solved. It must be formed for each pixel of the zone plate pattern.
Therefore, there is a limit in increasing the density of pixels and improving the spatial resolution, and the focal length f of the Fresnel zone plate is limited.
2 cannot be shortened. That is, when f 1 (focal length of the lens) << f 2 (focal length of the Fresnel zone plate), as is apparent from the equation (3), the combined focal length f cannot be largely changed.

【0017】従って、本発明は、広い焦点距離可変範囲
を有する焦点可変光学装置を提供するものである。
Accordingly, the present invention provides a variable focal length optical device having a wide variable focal length range.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、複数の
光変調素子を含む第1の空間光変調手段と、複数の光変
調素子を含み第1の空間光変調手段の出射面と平行な入
射面を有する第2の空間光変調手段と、光学レンズと
備えており、第1及び第2の空間光変調手段と光学レン
ズとは光軸方向に沿って直列に配置され、第1の空間光
変調手段の光変調素子の出射面の中心と第2の空間光変
調手段の対応する光変調素子の入射面の中心とが互いに
ずれるように配置され、第1の空間光変調手段の前記光
変調素子を出射した光の一部分が第2の空間光変調手段
の対応する光変調素子に入射するように構成された焦点
可変光学装置が提供される。
According to the present invention, a first spatial light modulating means including a plurality of light modulating elements and a light emitting surface of the first spatial light modulating means including a plurality of light modulating elements are provided. A second spatial light modulating means having an incident surface, and an optical lens , wherein the first and second spatial light modulating means and an optical lens are provided.
Are arranged in series along the optical axis direction, and the center of the exit surface of the light modulating element of the first spatial light modulating means and the center of the incident surface of the corresponding light modulating element of the second spatial light modulating means. Are arranged so as to be displaced from each other, and are configured so that a part of the light emitted from the light modulating element of the first spatial light modulating means enters the corresponding light modulating element of the second spatial light modulating means. An optical device is provided.

【0019】[0019]

【作用】本発明による焦点可変光学装置によって、第1
の空間光変調手段の光変調素子の出射面の中心と第2の
空間光変調手段の対応する光変調素子の入射面の中心と
が互いにずれるように配置され、第1の空間光変調手段
の光変調素子を出射した光の一部分が第2の空間光変調
手段の対応する光変調素子に入射するように構成された
ので、第1の空間光変調手段の光変調素子を経た光束の
それぞれは第2の空間光変調手段の対応した少なくとも
2つの光変調素子に分かれて入射する。具体的には、第
1の空間光変調手段に入射した光の内1つの光変調素子
に入射した光束は、この光変調素子で変調され透過又は
反射し、第2の空間光変調手段の隣接した2つの光変調
素子に分かれて入射する。この2つの光変調素子に入射
した光束は、それぞれ別に光変調される。従って、第2
の空間光変調手段の隣接する2つの光変調素子での変調
量を異なるものとすれば、空間光変調手段の各光変調素
子を小さくすることなく、結果的に空間分解能を向上す
ることが可能となる。
According to the variable focus optical device of the present invention, the first
The center of the exit surface of the light modulating element of the spatial light modulating means and the center of the incident surface of the corresponding light modulating element of the second spatial light modulating means are arranged so as to be shifted from each other. Since a part of the light emitted from the light modulating element is configured to be incident on the corresponding light modulating element of the second spatial light modulating means, each of the light beams passing through the light modulating element of the first spatial light modulating means The light is split and incident on at least two light modulation elements corresponding to the second spatial light modulation means. Specifically, of the light incident on the first spatial light modulating means, the light flux incident on one light modulating element is modulated and transmitted or reflected by this light modulating element, and is adjacent to the second spatial light modulating means. The light enters the two light modulation elements separately. The light beams incident on the two light modulation elements are separately light-modulated. Therefore, the second
If the modulation amounts of two adjacent light modulating elements of the spatial light modulating means are different, the spatial resolution can be improved without reducing the size of each light modulating element of the spatial light modulating means. Becomes

【0020】[0020]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図1は、本発明に係る焦点可変光学装置の一実施
例を示す構成図、図2は、図1の2つの電気アドレス型
空間光変調器の画素を示す説明図、図3は、図1の2つ
の電気アドレス型空間光変調器の画素の位置関係を示す
説明図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a variable focus optical device according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram showing pixels of the two electric address type spatial light modulators of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a positional relationship between pixels of the two electric address type spatial light modulators.

【0021】図1に示すように、焦点可変光学装置は、
2つの電気アドレス型空間光変調器10、11と光学レンズ
12とを備えており、電気アドレス型空間光変調器10、11
は共に、位相変調型液晶パネルにより構成されている。
焦点可変光学装置はさらにコントローラ13を備えてお
り、電気アドレス型空間光変調器10、11は、接続線14に
よってコントローラ13にそれぞれ結合されている。尚、
電気アドレス型空間光変調器は空間光変調手段に相当す
る。
As shown in FIG. 1, the variable focus optical device comprises:
Two electrically addressable spatial light modulators 10, 11 and an optical lens
12 and electrically addressable spatial light modulators 10, 11
Are both constituted by a phase modulation type liquid crystal panel.
The variable focus optics further comprises a controller 13, and the electrically addressed spatial light modulators 10, 11 are respectively connected to the controller 13 by connection lines 14. still,
The electric address type spatial light modulator corresponds to a spatial light modulator.

【0022】本実施例で用いた電気アドレス型空間光変
調器は透過型であり、図1に示す如く、第1及び第2の
電気アドレス型空間光変調器10、11並びに光学レンズ12
は光軸方向に沿って直列に配置されている。即ち、第1
の電気アドレス型空間光変調器10に入射した光はここで
光変調を受け透過した後、第1の電気アドレス型空間光
変調器10の出射面と平行な入射面を有する第2の電気ア
ドレス型空間光変調器11に入射しここで更に光変調を受
け透過した後、光学レンズ12に入射し、焦点へと集光さ
れる。
The electric address type spatial light modulator used in this embodiment is of a transmission type. As shown in FIG. 1, first and second electric address type spatial light modulators 10 and 11 and an optical lens 12 are provided.
Are arranged in series along the optical axis direction. That is, the first
The light that has entered the electrical address type spatial light modulator 10 is subjected to light modulation and transmitted therethrough, and then has a second electrical address having an incident surface parallel to the emission surface of the first electrical address type spatial light modulator 10. After entering the spatial light modulator 11 and further modulating and transmitting the light, the light enters the optical lens 12 and is condensed to a focal point.

【0023】各電気アドレス型空間光変調器は複数の光
変調素子を含んでおり、位相変調型液晶パネルにおいて
は光変調素子は画素に相当している。各画素にはコント
ローラ13によって電圧が印加され、これによって各画素
で屈折率が変化することになる。この際、屈折率の変化
は各画素によって異なるように制御される。従って、電
気アドレス型空間光変調器に入射した光は、その位相が
各画素で変化し、変調度即ち変調量は各画素で異なる。
Each electric address type spatial light modulator includes a plurality of light modulation elements. In a phase modulation type liquid crystal panel, the light modulation elements correspond to pixels. A voltage is applied to each pixel by the controller 13, which changes the refractive index of each pixel. At this time, the change in the refractive index is controlled to be different for each pixel. Therefore, the phase of the light incident on the electric address type spatial light modulator changes in each pixel, and the degree of modulation, that is, the modulation amount differs in each pixel.

【0024】図2に示すように、電気アドレス型空間光
変調器10、11の各画素は、同心円状に形成されてお
り、また、第1の電気アドレス型空間光変調器10の画
素の出射面の中心と第2の電気アドレス型空間光変調器
11の画素の入射面の中心とは画素ピッチの半分だけ半
径方向にずれて配置されている。即ち、例えば、第1の
電気アドレス型空間光変調器10の画素15を透過した
光束は、第2の電気アドレス型空間光変調器11の画素
16と画素17とに分かれて入射するように、電気アド
レス型空間光変調器10、11の各画素は配置されてい
る。
As shown in FIG. 2, the pixels of the electric address type spatial light modulators 10 and 11 are formed concentrically, and the pixels of the first electric address type spatial light modulator 10 emit light. The center of the surface and the center of the incident surface of the pixel of the second electrically-addressable spatial light modulator 11 are arranged to be shifted in the radial direction by half the pixel pitch. That is, for example, the luminous flux transmitted through the pixel 15 of the first electric address type spatial light modulator 10 is split into the pixel 16 and the pixel 17 of the second electric address type spatial light modulator 11 so as to be incident. Each pixel of the electric address type spatial light modulators 10 and 11 is arranged.

【0025】従って、第2の電気アドレス型空間光変調
器11の画素16と画素17とに分かれて入射した光束は、そ
れぞれ第2の電気アドレス型空間光変調器11によって更
に位相変調され、図3に示すように領域18の位相変調量
は、図2に示す第1の電気アドレス型空間光変調器10の
画素15と第2の電気アドレス型空間光変調器11の画素16
との位相変調量が加算された量であり、また、領域19の
位相変調量は、第1の電気アドレス型空間光変調器10の
画素15と第2の電気アドレス型空間光変調器11の画素17
の位相変調量が加算された量である。この様な加算が他
の画素に対しても実施される。
Accordingly, the luminous flux split into the pixels 16 and 17 of the second electrically-addressed spatial light modulator 11 is further phase-modulated by the second electrically-addressed spatial light modulator 11, respectively. As shown in FIG. 3, the phase modulation amount of the region 18 is determined by the pixel 15 of the first electrically-addressed spatial light modulator 10 and the pixel 16 of the second electrically-addressed spatial light modulator 11 shown in FIG.
The phase modulation amount of the region 19 is the sum of the phase modulation amounts of the pixel 15 of the first electric address type spatial light modulator 10 and the second electric address type spatial light modulator 11. Pixel 17
Is the amount obtained by adding the phase modulation amounts of. Such addition is performed for other pixels.

【0026】これによって、1つの電気アドレス型空間
光変調器の空間分解能を2倍に向上することができ、フ
レネルゾーンプレートの空間周波数を2倍に高めて最短
焦点距離を約1/2に短縮することが可能となる。従っ
て、(3)式に示す合成焦点距離fの可変範囲を約2倍
に広げることが可能となる。
As a result, the spatial resolution of one electrical address type spatial light modulator can be doubled, the spatial frequency of the Fresnel zone plate is doubled, and the shortest focal length is reduced to about 1/2. It is possible to do. Therefore, the variable range of the combined focal length f shown in the equation (3) can be extended about twice.

【0027】光の位相を2π(360°)変化させる
と、元の光の位相と一致するので、位相変調は0〜2π
の範囲で行えば十分である。更に、位相を全空間的に2
mπ(mは0又は正の整数)の範囲で変化させても、空
間的には同一の位相変調パターンになるので、3つ以上
の電気アドレス型空間光変調器を用いて構成した場合に
も、光の位相が全体的に2π以上変化するが、上記と同
様な効果が得られる。
When the phase of the light is changed by 2π (360 °), the phase of the light coincides with that of the original light.
It is enough to perform in the range of. Furthermore, the phase is set to 2
Even if it is changed in the range of mπ (m is 0 or a positive integer), spatially the same phase modulation pattern is obtained. Therefore, even if it is configured by using three or more electric address type spatial light modulators, Although the phase of light changes by 2π or more as a whole, the same effect as described above can be obtained.

【0028】次に、第2の実施例について説明する。図
4は、本発明に係る焦点距離可変光学装置の第2の実施
例における2つの電気アドレス型空間光変調器20、21の
画素を示す説明図、図5は、図4の2つの電気アドレス
型空間光変調器20、21の画素の位置関係を示す説明図で
ある。
Next, a second embodiment will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram showing pixels of two electric address type spatial light modulators 20 and 21 in a second embodiment of the variable focal length optical device according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing two electric addresses of FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing a positional relationship between pixels of the spatial light modulators 20 and 21.

【0029】図4に示すように、電気アドレス型空間光
変調器20、21の各画素は、同一の同心円状に形成されて
おり、円周方向に90゜づつ4つに分割されている。分
割は、第1の電気アドレス型空間光変調器20の画素の出
射面の中心と第2の電気アドレス型空間光変調器21の画
素の入射面の中心とは45゜ずれるようになされてい
る。即ち、例えば、第1の電気アドレス型空間光変調器
20の画素22を透過した光束は、第2の電気アドレス型空
間光変調器21の画素23と画素24とに分かれて入射するよ
うに、電気アドレス型空間光変調器20、21の各画素は配
置されている。尚、本実施例においても電気アドレス型
空間光変調器は空間光変調手段に相当する。
As shown in FIG. 4, the pixels of the electric address type spatial light modulators 20 and 21 are formed in the same concentric circle, and are divided into four by 90 ° in the circumferential direction. The division is made such that the center of the emission surface of the pixel of the first electrically addressed spatial light modulator 20 and the center of the incidence surface of the pixel of the second electrically addressed spatial light modulator 21 are shifted by 45 °. . That is, for example, a first electrical address type spatial light modulator
The pixels of the electric address type spatial light modulators 20 and 21 are separated so that the light flux transmitted through the 20 pixels 22 is split into the pixels 23 and 24 of the second electric address type spatial light modulator 21 and enters. Are located. In this embodiment, the electric address type spatial light modulator also corresponds to a spatial light modulator.

【0030】従って、第2の電気アドレス型空間光変調
器21の画素23と画素24とに分かれて入射した光束は、そ
れぞれ第2の電気アドレス型空間光変調器21によって更
に位相変調され、図5に示すように領域25の位相変調量
は、図4に示す第1の電気アドレス型空間光変調器20の
画素22と第2の電気アドレス型空間光変調器21の画素23
との位相変調量が加算された量であり、また、領域26の
位相変調量は、第1の電気アドレス型空間光変調器20の
画素22と第2の電気アドレス型空間光変調器21の画素24
の位相変調量が加算された量である。この様な加算が他
の画素に対しても実施される。
Accordingly, the luminous flux split into the pixel 23 and the pixel 24 of the second electric address type spatial light modulator 21 is further phase-modulated by the second electric address type spatial light modulator 21, respectively. As shown in FIG. 5, the amount of phase modulation in the region 25 is determined by the pixel 22 of the first electric address type spatial light modulator 20 and the pixel 23 of the second electric address type spatial light modulator 21 shown in FIG.
The phase modulation amount of the region 26 is the sum of the phase modulation amounts of the pixel 22 of the first electric address type spatial light modulator 20 and the second electric address type spatial light modulator 21. Pixel 24
Is the amount obtained by adding the phase modulation amounts of. Such addition is performed for other pixels.

【0031】このように、第2の実施例においては、上
記の様に構成された2つの電気アドレス型空間光変調器
を使用することによって円周方向の分解能を向上するこ
とができる。この様に構成された焦点可変光学装置は、
焦点を光軸に対して垂直に移動する場合に有効であり、
その垂直方向に焦点距離を大きく動かすことが可能にな
る。
As described above, in the second embodiment, the resolution in the circumferential direction can be improved by using the two electric address type spatial light modulators configured as described above. The variable focus optical device thus configured is
This is effective when the focal point moves perpendicular to the optical axis,
The focal length can be largely moved in the vertical direction.

【0032】上記実施例では、電気アドレス型空間光変
調器である位相変調型液晶パネルの画素形状は同心円状
であったが、これに限られるものではなく、マトリクス
状であってもよい。
In the above embodiment, the pixel shape of the phase modulation type liquid crystal panel, which is an electric address type spatial light modulator, is concentric, but is not limited to this, and may be a matrix.

【0033】空間光変調手段として透過型の電気アドレ
ス型空間光変調器を使用したが、これの代わりに反射型
の電気アドレス型空間光変調器を用いてもよい。また、
光学レンズの代わりに、軸外し放物面鏡のような反射ミ
ラーを用いてもよい。
Although the transmission type electric address type spatial light modulator is used as the spatial light modulation means, a reflection type electric address type spatial light modulator may be used instead. Also,
Instead of an optical lens, a reflecting mirror such as an off-axis parabolic mirror may be used.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第1の空間光変調手段の光変調素子を経た光束のそれぞ
れは第2の空間光変調手段の対応した少なくとも2つの
光変調素子に分かれて入射する。具体的には、第1の空
間光変調手段の1つの光変調素子に入射した光束は、こ
の光変調素子で変調され透過又は反射し、第2の空間光
変調手段の隣接した2つの光変調素子に分かれて入射す
る。この2つの光変調素子に入射した光束は、それぞれ
別に光変調される。従って、第2の空間光変調手段の隣
接する2つの光変調素子での変調量を異なるものとすれ
ば、空間光変調手段の各光変調素子を小さくすることな
く、結果的に空間分解能を向上することが可能となる。
これによって、例えば、光学レンズとの合成焦点距離を
大きく変化させることができる焦点可変光学装置を提供
することができる。
As described above, according to the present invention,
Each of the light beams that have passed through the light modulating elements of the first spatial light modulating means is split and incident on at least two corresponding light modulating elements of the second spatial light modulating means. Specifically, a light beam incident on one light modulating element of the first spatial light modulating means is modulated and transmitted or reflected by this light modulating element, and the two adjacent light modulating elements of the second spatial light modulating means are modulated. The incident light is split into elements. The light beams incident on the two light modulation elements are separately light-modulated. Therefore, if the modulation amounts of two adjacent light modulation elements of the second spatial light modulation means are different, the spatial resolution can be improved without reducing the size of each light modulation element of the spatial light modulation means. It is possible to do.
Thereby, for example, it is possible to provide a variable focus optical device capable of greatly changing the combined focal length with the optical lens.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る焦点可変光学装置の一実施例を示
す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a variable focus optical device according to the present invention.

【図2】図1の2つの電気アドレス型空間光変調器の画
素を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing pixels of the two electric address type spatial light modulators of FIG. 1;

【図3】図1の2つの電気アドレス型空間光変調器の画
素の位置関係を示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a positional relationship between pixels of the two electric address type spatial light modulators in FIG. 1;

【図4】本発明に係る焦点可変光学装置の第2の実施例
における2つの電気アドレス型空間光変調器の画素を示
す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view showing pixels of two electrically-addressable spatial light modulators in a second embodiment of the variable focus optical device according to the present invention.

【図5】図4の2つの電気アドレス型空間光変調器の画
素の位置関係を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a positional relationship between pixels of the two electric address type spatial light modulators of FIG. 4;

【図6】フレネルゾーンプレートを示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory view showing a Fresnel zone plate.

【図7】図6のフレネルゾーンプレートを用いた従来例
の焦点可変光学装置を示す構成図である。
7 is a configuration diagram showing a conventional variable focus optical device using the Fresnel zone plate of FIG. 6;

【図8】図6のフレネルゾーンプレートを構成する液晶
パネルを示す説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a liquid crystal panel constituting the Fresnel zone plate of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,11 電気アドレス型空間光変調器 12 光学レンズ 13 コントローラ 15,16,17 画素 10, 11 Electrically-addressed spatial light modulator 12 Optical lens 13 Controller 15, 16, 17 pixels

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 徳丸 照高 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/00 - 1/335 G02B 27/46──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Terutaka Tokumaru 22-22 Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G02F 1/00 -1/335 G02B 27/46

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 複数の光変調素子を含む第1の空間光変
調手段と、複数の光変調素子を含み前記第1の空間光変
調手段の出射面と平行な入射面を有する第2の空間光変
調手段と、光学レンズとを備えており、前記第1及び第
2の空間光変調手段と前記光学レンズとは光軸方向に沿
って直列に配置され、前記第1の空間光変調手段の光変
調素子の出射面の中心と前記第2の空間光変調手段の対
応する光変調素子の入射面の中心とが互いにずれるよう
に配置され、前記第1の空間光変調手段の前記光変調素
子を出射した光の一部分が前記第2の空間光変調手段の
対応する前記光変調素子に入射するように構成されたこ
とを特徴とする焦点可変光学装置。
1. A first spatial light modulating means including a plurality of light modulating elements, and a second space including a plurality of light modulating elements and having an incident surface parallel to an emission surface of the first spatial light modulating means. a light modulating means comprises an optical lens, said first and second
The spatial light modulator and the optical lens are arranged along the optical axis direction.
So that the center of the emission surface of the light modulation element of the first spatial light modulation means and the center of the incidence surface of the corresponding light modulation element of the second spatial light modulation means are shifted from each other. And a part of the light emitted from the light modulating element of the first spatial light modulating means is arranged to enter the corresponding light modulating element of the second spatial light modulating means. Variable focus optical device.
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