JP3379671B2 - 光偏向装置 - Google Patents

光偏向装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光偏向装置に係り、特に
液晶を用いて光学的な可変が行なえる光偏向装置に関す
る。近年、光の高速性に着目した光交換器などの開発に
伴って、小型で、正確に光偏向が可能な光偏向器が要求
されている。
【0002】一般に、光偏向を行うにはガルバノミラー
など、機械的に可動部を持つ手段が用いられてきた。し
かし、可動部を源とする振動が発生するなど好ましくな
かった。そこで、機械的に可動部を持たない液晶ディス
プレイを用いた光偏向器が検討されている。
【0003】
【従来の技術】 図50に従来の液晶を用いた偏向装置
の一例の構成図を示す。従来の偏向装置41は光を偏向
させる偏向部42及び偏向部42に電圧を印加する駆動
部43より構成されている。
【0004】偏向部42は一面に透明電極44,45及
び配向膜46,47が形成された一対のガラス基板4
8,49を互いの透明電極44,45及び配向膜46,
47の形成された面をスペーサ50により一定の間隔を
保持して対向させ、ガラス基板48,49の間に液晶5
1を注入した構成とされている。
【0005】電極44,45は例えば一方が単一の電極
とされ他方が短冊状の複数の電極より構成される。配向
膜46,47は例えば互いに直交する方向に液晶51を
配向すべく形成されている。このため、液晶51はガラ
ス基板48,49の間にあって電圧が印加されていない
ときは液晶分子が配向膜46,47に従ってねじれた状
態とされ、光を透過しない状態とされており、電圧が印
加されると、液晶分子の長軸方向がそろって光を透過す
る状態とされる。
【0006】駆動部43は短冊状の電極夫々への電圧の
印加を制御する。図51に従来の一例の動作説明図を示
す。図51(A)に示すように1電極おきに電圧を印加
して、電極2ピッチ毎の縞パターンが形成される。入射
光は縞パターンにより回折され、偏向されることにな
る。このとき、光の偏向角度は縞パターンのピッチに応
じて変わることになる。このため、光の偏向角度を変え
るときには例えば、図51(B)に示すように2電極お
きに2電極連続して電圧を印加することにより縞パター
ンのピッチを変えて、偏向角度を変えていた。
【0007】また、夫々の電極に所定の周波数で位相の
異なる信号を印加し、夫々の電極で徐々に透過率を変え
る回折格子を実現したものもあった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来の光偏
向装置では各電極への電圧の供給により各電極に対応し
た部分の液晶の光の透過を制御して縞パターンを形成す
るため、電極幅より小さいピッチの縞パターンは得られ
ず、十分な偏向角を得るために必要となる光の波長程度
の解像度(ピッチ)を得ることは実現が難しかった。ま
た、図51(B)に示すものでは表現できる空間周波数
は画素ピッチの整数倍のみであり、連続的な空間周波数
は表現できず、連続的に偏向角を変化させることができ
なかった。また、信号の周波数を変える夫々の電極で透
過率を変えるもので各電極毎に透過率を変えることはで
きるものの全体で連続的な空間周波数を表現することは
できなかった。
【0009】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
可動部なく、連続的な光の偏向が可能な光偏向装置を提
供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1は、
いに対向して配置され少なくとも一面が複数の電極より
構成された一対の透明電極と、前記一対の透明電極間に
充填され初期配向方向に応じた方向で前記一対の透明電
極間の電圧に応じた角度に入射光を偏向させる液晶と、
前記一対の透明電極の互いに対向する面に形成され、前
記液晶の初期配向方向を設定する配向膜と、前記一対の
透明電極を構成する前記複数の電極の各々に印加する電
圧を制御可能とされた電圧制御手段とを有し、前記電圧
制御手段を制御して、前記複数の電極の各々の部分で異
なる格子回折を行い、入射光に対して所望の光学処理を
施すことを特徴とする。
【0011】請求項2は、前記配向膜は前記液晶の初期
配向方向が平行帯状となるように形成されたことを特徴
とする。請求項3は、前記電圧制御手段は前記複数の電
極に平行帯状の同電位領域が形成されるように電圧を印
加することを特徴とする。
【0012】請求項4は、前記電圧制御手段は前記短冊
状の同電位領域毎に異なる電圧を印加し、入射光をスリ
ット状の焦点に集光させることを特徴とする。請求項5
は、前記電圧制御手段は短冊状の同電位領域に印加する
電圧を(Xn −R)/〔S 2 +(Xn −R) 2 1/2
(Xn :n番目の同電位領域の中心位置、S:焦点距
離、R:X方向の焦点位置)に比例して定めることによ
りスリット状の焦点位置が決定されることを特徴とす
る。
【0013】請求項6は、前記電圧制御手段は前記短冊
状の同電位領域に印加する電圧を (Xn −V)/〔R 2
+(Xn −V) 2 1/2 (Xn :n番目の同電位領域の
中心位置、V:焦点の入射光方向の位置、Rは焦点のX
方向の電位領域の中心位置、V:焦点の入射光方向の位
置、Rは焦点のX方向の位置)に比例した電圧に決定す
ることを特徴とする。請求項7は、前記電圧制御手段は
前記短冊状の同電位領域に印加する電圧を時間に応じて
変化させることにより前記スリット状の焦点を走査する
ことを特徴とする。
【0014】請求項8は、前記電圧制御手段は前記短冊
状の同電位領域に印加する電圧を、前記スリット状の焦
点が光の入射方向に対して直交する方向に走査するよう
に変化させることを特徴とする。請求項9は、前記電圧
制御手段は前記短冊状の同電位領域に印加する電圧を前
記スリット状の焦点が等速度で走査されるように変化さ
せることを特徴とする。
【0015】請求項10は、前記電圧制御手段は前記短
冊状の同電位領域に印加する電圧を時間tに対して (X
n −ct)/〔S 2 +(Xn −ct) 2 1/2 (Xn :
n番目の同電位領域の中心位置、S:焦点距離、c:速
度)に比例した電圧とすることを特徴とする。
【0016】請求項11は、前記電圧制御手段は前記短
冊状の同電位領域に印加する電圧を前記スリット状の焦
点が等角度で走査されるように変化させることを特徴と
する。
【0017】請求項12は、前記電圧制御手段は短冊状
の同電位領域に印加する電圧を(Xn −s tan wmt )/
〔S 2 +(Xn −s tan wmt ) 2 1/2 (Xn :n番目
の同電位領域の中心位置、S:焦点距離、wm:角速
度、t:時間)に比例した電圧とすることを特徴とす
る。請求項13は、前記電圧制御手段は前記スリット状
の焦点が入射光の入射方向に走査されるように前記短冊
状の同電位領域に印加する電圧を変化させることを特徴
とする。
【0018】請求項14は、前記電圧制御手段は前記短
冊状の同電位領域に印加する電圧を(Xn −u)/
〔(et) 2 +(Xn −u) 2 1/2 (Xn :n番目の
同電位領域の中心位置、u:焦点距離、e:走査速度、
t:時間)に比例した電圧に定めることを特徴とする。
請求項15は、前記配向膜は前記液晶の初期配向方向が
同心円状になるように形成されたことを特徴とする。
【0019】請求項16は、前記電圧制御手段は前記複
数の電極に同心円状の同電位領域が形成されるように直
流電圧を印加することを特徴とする。
【0020】請求項17は、前記電圧制御手段は前記同
心円状の同電位領域に夫々異なる電圧を印加し、入射光
をスポット状の焦点に集光させることを特徴とする。
求項18は、前記電圧制御手段は前記同心円状の同電位
領域にγn /(R 2 +γn 2 1/2 (γn :n番目の同
電位領域の半径、R:焦点距離)に比例した電圧を印加
することを特徴とする。
【0021】請求項19は、前記電圧制御手段は前記同
心円状の同電位領域に印加する電圧を時間に応じて変化
させ、前記スポット状の焦点を走査させることを特徴と
する。請求項20は、前記電圧制御手段は前記同心円状
の同電位領域に印加する電圧を時間に応じて変化させ、
前記スポット状の焦点を光の入射軸方向に走査させるこ
とを特徴とする。
【0022】請求項21は、前記電圧制御手段は前記同
心円状の同電位領域に印加する電圧を時間tに対してγ
n /(ct 2 +γn 2 1/2 (γn :n番目の同電位領
域の半径位置、c:速度)に比例した電圧とすることを
特徴とする。
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【作用】本発明の請求項1によれば、一対の透明電極を
構成する前記複数の電極の各々に印加する電圧を制御す
ることにいより、複数の電極の各々の部分で異なる格子
回折を行い、入射光に対して所望の光学処理を施すこと
ができる。
【0029】請求項2によれば、配向膜を液晶の初期配
向方向が平行帯状となるように形成することにより、入
射光を電圧に応じて初期配向方向又は初期配向方向に直
交する方向に偏向させ、入射光を集束させることができ
るため、入射光をスリット状に集光させることができ
る。請求項3によれば、液晶に電圧を印加する複数の電
極に平行帯状の同電位領域が形成されるように電圧を印
加することにより、液晶にピッチの異なる平行帯状の縞
パターンを形成できるため、入射光を縞パターンのピッ
チ毎に異なる角度に偏向させることができ、スリット状
に集光させることができる。
【0030】請求項4によれば、電圧制御手段により短
冊状の同電位領域の電圧を異ならせることにより、液晶
の偏向方向を短冊状に異ならせることによりスリット状
の光を一点で交差させることができる。請求項5によれ
ば、同電位領域に印加する電圧を (Xn −R)/〔S 2
+(Xn −R) 2 1/2 (Xn :n番目の同電位領域の
中心位置、S:焦点距離、R:X方向の焦点位置)に比
例した電圧とすることにより、同電位領域の位置に応じ
た位置でのS及びRによって決まる焦点方向へ偏向させ
るのに必要となる電圧を定めることができる。
【0031】請求項6によれば、同電位領域に印加する
電圧を (Xn −V)/〔R 2 +(Xn −V) 2 1/2
(Xn :n番目の同電位領域の中心位置、V:焦点距
離、R:X方向の焦点位置)に比例した電圧とすること
により、同電位領域の位置に応じた位置でのR及びVに
よって決まる焦点方向へ偏向させるのに必要となる電圧
を定めることができる。請求項7によれば、同電位領域
に印加する電圧を時間に応じて変化させることにより、
各同電位領域に対応する液晶部分の入射光の偏向方向を
変えることができるため、スリット状の焦点を維持させ
つつ、電圧を変化させることにより、スリット状の焦点
を移動させることができる。
【0032】請求項8によれば、各同電位領域に印加す
る電圧を時間に応じて変化させることにより、光の偏向
方向を各同電位領域毎に変えることができるため、スリ
ット状の焦点を維持しつつ、電圧を変化させることによ
り、スリット状の焦点を光の入射方向に対して直交する
方向に走査させることができる。請求項9によれば、
同電位領域に印加する電圧を時間に応じて変化させるこ
とにより、光の偏向方向を各同電位領域毎に変えること
ができるため、スリット状の焦点を維持しつつ、電圧を
変化させることにより、スリット状の焦点を光の入射方
向に走査させることができる。
【0033】請求項10によれば、短冊状の同電位領域
に印加する電圧を時間tに対して (Xn −ct)/〔S
2 +(Xn −ct) 2 1/2 (Xn :n番目の同電位領
域の中心位置、S:焦点距離、c:速度)に比例した電
圧とすることにより焦点を時間に応じて等速で光の入射
方向に移動させることができる。
【0034】請求項11によれば、同電位領域に印加す
る電圧をスリット状焦点を維持させつつ、定角速度に応
じて変化させることによりスリット状焦点を等角速度で
走査させることができる。請求項12によれば、同電位
領域に印加する電圧を時間に対して (Xn −s tan wmt
)/〔S 2 +(Xn −s tan wmt ) 2 1/2 (Xn :
n番目の同電位領域の中心位置、S:焦点距離、wm:
角速度、t:時間)に比例した電圧とすることにより、
角速度wmで焦点を走査することができる。
【0035】請求項13によれば、同電位領域に印加す
る電圧を変化させることにより液晶の偏向角を同電位領
域に対応した部分毎に変えることができるため、スリッ
ト状の焦点の焦点距離を容易に可変できる。
【0036】請求項14によれば、同電位領域に印加す
る電圧を時間に対して (Xn −u)/〔(et) 2
(Xn −u) 2 1/2 (Xn :n番目の同電位領域の中
心位置、u:焦点距離、e:速度、t:時間)に比例し
た電圧に定めることにより速度eで焦点距離を移動させ
ることができる。 請求項15によれば、液晶の初期配向
方向を同心円状に形成することにより、入射光を放射状
に偏向することができる。
【0037】請求項16によれば、同心円状の同電位領
域が形成されるように直流電圧を印加することにより、
初期配向方向と同じ同心円状に縞パターンを形成できる
ため、入射光を放射状に偏向させることができる。
【0038】請求項17によれば、同心円状の同電位領
域に異なる電圧を印加し、入射光の偏向方向を半径に応
じて異ならせることにより、入射光をスポット状の焦点
に集光させることができる。
【0039】請求項18によれば、同心円状の同電位領
域に各同電位領域の半径γn に応じて γn /(R 2 +γ
n 2 1/2 (γn :同電位領域の半径、R:焦点距離)
に比例した電圧を印加することにより、焦点距離Rでス
ポット状に集光させることができる。
【0040】請求項19によれば、同心円状の同電位領
域に印加する電圧を変化させることにより入射光の偏向
方向を変えることができるため、スポット状の焦点を維
持しつつ電圧を、時間に応じて変化させることによりス
ポット状の焦点を移動させることができる。
【0041】請求項20によれば、同心円状の同電位領
域に印加する電圧を変化させることにより入射光の偏向
方向を放射状に変えることができるため、スポット状の
焦点を維持しつつ、電圧を変化させることによりスポッ
ト状の焦点を入射光の光軸方向に走査させることができ
る。
【0042】請求項21によれば、同心円状の同電位領
域に印加する電圧を時間tに対して γn /(ct 2 +γ
n 2 1/2 (γn :n番目の同電位領域の半径位置、
c:速度)に比例した電圧とすることにより速度cでス
ポット状の焦点を入射光の光軸方向に移動させることが
できる。
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
【0048】
【0049】
【実施例】図1に本発明の第1実施例の構成図を示す。
本実施例の光偏向装置1は入射光を一定方向に走査する
ものである。光偏向装置1は入射光を偏向させる偏向部
2と、偏向部2に偏向角度に応じた電圧を印加する電圧
制御部3より構成される。
【0050】偏向部2は透明電極4,5及び配向膜6,
7が一面に形成されたガラス基板8,9を透明電極4,
5及び配向膜6,7が形成された面が互いに対向するよ
うに配置し、ガラス基板8,9の間にスペーサ10を介
在させ、その間隔を一定に保持し、一定の間隔に保持さ
れたガラス基板8,9の間に液晶11を注入した構成と
されている。
【0051】透明電極4はガラス基板8の一面に連続し
て形成され、また、透明電極5はガラス基板9の一面に
連続して形成されている。配向膜6はガラス基板8,9
に挟持された液晶11の初期配向方向を決定する。
【0052】図2に本発明の第1実施例の駆動部3のブ
ロック構成図を示す。駆動部3は駆動する波形の電圧を
発生する電圧波形発生回路12,電圧波形発生回路12
で生成された電圧波形を増幅する増幅器13,増幅器1
3で増幅された信号の波形を制御する電圧制御回路1
4,電圧制御回路14から出力される信号のレベルを制
御する制御信号を生成する空間周波数−電圧変換回路1
5,電圧波形発生回路12で発生される波形の直流・交
流を指定すると共に液晶11に発生する縞パターンの空
間周波数を指定する指示部16より構成される。
【0053】直流駆動(低周波駆動)時には搬送波は直
流であり、交流(高周波)駆動時には搬送波を振幅変調
した波形を用いる。このとき、搬送波の周期は変調波の
周期より小さい周期を選ぶ必要がある。次に搬送波は、
増幅器13によって増幅される。このとき増幅器13の
ゲインは最高偏向角によって決まる。これも指示部16
により指示される。増幅された搬送波は電圧制御回路1
4で直流バイアスを加えられた後、振幅変調回路により
振幅変調を受ける。このときの搬送波の振幅(電圧)は
偏向角(偏向位置)によって決まる。指示部16により
指示された偏向角は、指示部16に予め用意された偏向
角−電圧変換テーブルによって変換され、搬送波の振幅
変調度が決まる。振幅変調された波は表示手段発生部に
印加され搬送波の電圧に応じた空間周波数の回折格子が
発生する。
【0054】液晶11は液晶分子の長軸方向の誘電率ε
1 と短軸方向の誘電率ε2 との差(ε1 −ε2 )=Δε
が負である;ある種のネマティック液晶より構成され
る。この種の液晶はある一定のしきい値より大きい値の
直流電圧を印加すると液晶の初期配向方向に平行に平行
縞状のパターンが現われ、また、ある一定のしきい値よ
り大きい値の交流電圧を印加すると液晶の初期配向方向
に直交する平行縞状のパターンが現われる。
【0055】図3に液晶11への印加電圧に対する縞パ
ターンの空間周波数の特性図を示す。液晶11は図3に
示すようにしきい値電圧Vthを印加したとき、空間周波
数Fsth の縞パターンが発生し、電圧を増加させること
により縞パターンの空間周波数が最大電圧Vmax となる
まで増大し、電圧が最大電圧Vmax となると最大周波数
Fsmaxで一定となる。このとき、図3に示すように空間
周波数Fは印加電圧Vに応じて直線的な変化を示し、電
圧が大きくなると、空間周波数が大きくなり、縞のピッ
チが小さくなり光の回折角が大きくなる。
【0056】図4に本発明の第1実施例の動作説明図を
示す。図4(A)は直流電圧を印加した場合、図4
(B)は交流電圧を印加した場合の動作説明図を示す。
まず、図4(A)に示すように駆動部3から直流(低周
波:200〜300Hz以下)の電圧を偏向部2の透明
電極4,5に印加すると、液晶11には前述したように
初期配向方向(矢印A方向)と同じ方向に延在する縞パ
ターンが発生する。
【0057】入射光L0 は縞パターンで回折され、縞パ
ターンの延在方向(矢印A方向)に直交する矢印C方向
に縞パターンの空間周波数に応じた角度で偏向される。
ここで、駆動部3から偏向部2に供給する電圧を変動さ
せると液晶11に生じる縞パターンの空間周波数が変化
し、入射光L0 の偏向方向が変わるため、図4(A)に
示すようにL1 からL2 の間で初期配向方向(矢印A方
向)に直角な方向(矢印B方向)に走査される。
【0058】また、図4(B)に示すように駆動部3か
ら偏向部2に供給される電圧を200〜300Hz以上
の交流(高周波)電圧とすることにより液晶11には前
述したように初期配向方向(矢印A方向)に直交する方
向(矢印C方向)に延在する縞パターンが発生する。
【0059】入射光L0 は縞パターンで回折され、縞パ
ターンの延在方向(矢印C方向)に直交する矢印A方向
に縞パターンの空間周波数に応じた角度で偏向される。
ここで、駆動部3から偏向部2に供給する交流電圧の包
絡線を変動させると、液晶11に生じる縞パターンの空
間周波数が変化し、入射光L0 の偏向方向が変わるた
め、入射光L0 は図4(B)に示すようにL3 からL4
の間で初期配向方向(矢印A方向)に対応する矢印D方
向に走査される。
【0060】さらに、駆動部3から偏向部2に供給する
直流電圧の波形及び交流電圧の包絡線の波形に応じて出
射光L1 〜L4 の走査方向が異なる。図5に偏向動作説
明図、図6,図7に動作波形図を示す。図5のように、
偏向部2に対して角度θ1で光が入射するとき、空間周
波数f S の縞が発生した時の偏向角θ2との関係は sin θ1+sin θ2=fS λ(λ:入射光波長) (1-1) となる。
【0061】一方、図3に示したように空間周波数は印
加電圧Vに比例するので fS =kV(k:定数) (1-2) で表わされる。式(1−1),(1−2)より sin θ1+sin θ2=k'V (k'=kλ) (1-3) となる。
【0062】等角速度の偏向を行うためには、θ2=wt
(w:角速度、t:時間)であればよいので式(1−
3)は sin θ1+sin wt=k'V (1-4) と表わされる。
【0063】したがって、 V(t)=(A+sin wt)/k'(A=sin θ1) (1-5) となる。つまり、電圧を正弦波的に変化させれば等角速
度で偏向を行えることになる。
【0064】図6はこのときの駆動信号(直流・交流)
波形図及び走査動作波形図を示す。図6(A)は搬送波
が直流の正弦波駆動信号の波形図、図6(B)は搬送波
が交流の正弦波駆動信号の波形図、図6(C)は上記時
間tに対する走査角θを示した走査動作波形図を示す。
【0065】図6(A)に示す波形で駆動することによ
り入射光を図4(A)に示される矢印B又はC方向に図
6(C)に示されるように等角速度で走査することがで
きる。また、図6(B)に示す搬送波が交流の信号で駆
動することにより入射光を図4(B)に示される矢印A
又はD方向に図6(C)に示されるように等角速度で走
査することができる。
【0066】次に、任意の時刻tにおいて、画素q
(0,0)により任意の点(X(t),Y(t))に偏
向を行う場合について説明する。 sin θ2=Y(t)/〔X(t)2 +Y(t)2 1/2 (2-1) で表わされる。
【0067】よって、式(2−1)を式(1−3)に代
入し、Vを求めると、 V(t)=k'〔sin θ1+Y(t)/〔X(t)2 +Y(t)2 1/2 〕 (k'=1/kλ) (2-2) を求めることができる。これを満たす電圧V(t)を与
えればよい。
【0068】また、図5において、直線x=X上を等速
度uで走査するには、Y(t)=utであればよいから V(t)=k'〔sin θ1+ut/〔X2 +(ut)2 1/2 〕 (3-1) を満たす電圧V(t)を与えればよい。
【0069】このとき、
【0070】
【数1】
【0071】ここで、(X/u)2 =fとおけば、電圧
V(t)は
【0072】
【数2】
【0073】に比例することがわかる。図7は等速走査
時の動作波形図を示す。図7(A)に示す波形で駆動す
ることにより入射光を図4(A)に示される矢印B又は
C方向に図7(C)に示されるように等速度で走査する
ことができる。
【0074】また、図7(B)に示す波形で駆動するこ
とにより入射光を図4(B)に示される矢印A又はD方
向に図7(C)に示されるように等速度で走査すること
ができる。図8,図9はランダム走査時の動作波形図
で、図8は低周波(搬送波が直流)の信号波形、図9は
高周波(搬送波が交流)の信号の波形図を示す。
【0075】以上の実施例は上部電極、下部電極ともに
単一電極である場合の実施例である。液晶の初期配向方
向は単一方向である。電極全体に等ピッチの白黒の縞が
発生し、これに光を入射すると回折現象により光は偏向
される。低周波駆動を行ったときの等速度偏向、等角速
度偏向、時間に対し任意の角度に偏向を行うことがで
き、また高周波駆動を行ったときの等速度偏向、等角速
度偏向、時間に対し任意の角度に偏向を行うことができ
る。
【0076】なお、本実施例では上部、下部の透明電極
4,5を共に単一の電極で構成したがこれに限ることは
ない。図10に本発明の第1実施例の透明電極の第1変
形例の説明図を示す。本変形例では図10(A),
(B)に示すように上部電極4を液晶の配向方向に一次
元配列、下部電極5を単一電極としたもので、図6
(A),図7(A),図8に示すような直流電圧で上部
電極4の各電極に供給する電圧を異ならせることにより
図10(C)に示すように入射光を矢印B又はC方向の
異なる複数の方向に同時に偏向・走査できる。
【0077】また、図6(B),図7(B),図9に示
すような交流電圧で駆動することにより図10(D)に
示すように入射光を矢印A又はD方向に電極毎に異なる
方向に同時に偏向・走査させることができる。図11に
本発明の第1実施例の第2変形例の説明図を示す。
【0078】本変形例は図11(A),(B)に示すよ
うに上部電極4を短冊状に分割し、配向方向(矢印A方
向)に直交する矢印C方向に一次元配列した構成として
なる。本変形例によれば、図6(A),図7(A),図
8に示すような直流電圧を上部電極4の各分割電極に供
給することにより図11(C)に示すように入射光を矢
印A又はD方向に偏向・走査させることができる。
【0079】また、図6(B),図7(B),図9に示
すような交流電圧で駆動することにより図11(D)に
示すように入射光を矢印B又はC方向に偏向・走査させ
ることができる。図12に本発明の第1実施例の第3変
形例の説明図を示す。
【0080】本変形例は図12(B)に示すように上部
電極4を矢印A方向及び矢印C方向に二次元配列してな
る複数の分割電極より構成してなる。本変形例によれ
ば、図6(A),図7(A),図8に示すような直流電
圧で駆動することにより図12(C)に示すように入射
光を各電極毎に矢印B又はC方向に偏向・走査させるこ
とができる。
【0081】また、図6(B),図7(B),図9に示
すような交流電圧で駆動することにより図12(D)に
示すように入射光を各電極毎に矢印A又はD方向に偏向
・走査させることができる。図13に示すように上部、
下部電極ともに1次元配列とすることにより図12に示
すような偏向・走査が可能である。また、図14に示す
ように1次元配列の電極を上下で交差させるように配置
することにより図12に示すように異なる空間周波数の
縞が発生する。この構造では図12に示した構造に比べ
各電極(画素)からアドレス線を引き出さずに済むので
多画素化が可能である。これは例えば、光交換器をスタ
ックした形の2次元光交換器に応用できる。
【0082】図15は上部電極が2次元配列、下部電極
が1次元配列である実施例である。液晶の初期配向方向
は単一方向である。上下電極に与える電圧の組み合わせ
で図12に示すような、電極ごとに異なる空間周波数の
縞が発生する。この構造では図14に示した構造に比べ
下部電極に与える電圧をブロックごとに変化させること
が可能であり、より複雑な制御が可能である。これは例
えば、光交換器をスタックした形の2次元光交換器に応
用できる。
【0083】図16は上部下部電極4,5ともに2次元
配列としたものである。上下電極に与える電圧の組み合
わせで、図12に示すように電極ごとに異なる空間周波
数の縞が発生する。この構造では例えば片側電極構造を
4ブロック分割駆動することが可能となり、より複雑な
制御が可能である。これは例えば、光交換器をスタック
した形の2次元光交換器に応用できる。
【0084】図17に本発明の第2実施例の構成図を示
す。同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明は省略する。本実施例の偏向装置11はシリン
ドリカルレンズとして動作する構成としてなる。
【0085】図18に本発明の第2実施例の動作説明図
を示す。n番目の上下の電極に挟まれた領域で発生する
回折格子に対して角度θ1で光が入射し、空間周波数f
S の縞が発生した時の偏向角θ2は sin θ1+sin θ2n =fS λ λ:入射光波長 (4-1) 図3に示したように空間周波数は印加電圧Vに比例する
ので fS =kV k:定数 (4-2) で表わされる。
【0086】 sin θ1+sin θ2n =k'V k':kλ (4-3) n番目の上下の電極に挟まれた領域で発生する回折格子
Pn (Xn ,0)で回折した光が焦点位置Qn (Xn ,
Zn')にスリット状に集光されたとすると sin θ2n =(Xn ,Xn')/〔Zn'2 +(Xn ,Xn')2 1/2 (4-4) が成り立つ。よって、 V=K''[sin θ1+(Xn,Xn')/[Zn'2+(Xn,Xn')2]1/2] K'' =1/k' (4-5) 以下に、Pn から出た光が 1-1)焦点方向と垂直方向に等速で焦点が移動する場合 1-2)焦点方向と垂直方向に等角速で焦点が移動する場合 1-3)焦点方向と垂直方向にランダムに焦点が移動する場
合 2-1) 焦点方向に 等速で焦点が移動する場合 2-2) 焦点方向に ランダムに焦点が移動する場
合 3-1) 任意の位置に ランダムに焦点が移動する場
合 を示す。
【0087】1-1)焦点方向と垂直方向に等速で焦点が移
動する場合 座標系を図18に示したように焦点方向をZ,焦点方向
と垂直方向をXとする。等速で、X軸方向にスリット状
の焦点が移動したとすると、 Zn'=s(=const ) (4-6) Xn'=ct (4-7) と焦点位置は記述できる。そこでこの2つの式(4−
6),(4−7)を式(4−5)に代入すると、 V(Xn,t)=K''[sin θ1+(Xn,ct)/[s2+(Xn,ct)2]1/2] (4-8) となる。そこで、n番目の回折格子に上記式を満たす電
圧を与えれば良い。
【0088】1-2)焦点方向と垂直方向に等角速で焦点が
移動する場合 等角速で焦点方向と垂直方向に焦点が移動したとする。
n=m番目の画素(X座標:Xm)を通るX=Xmのラ
インを光軸とし、そこの干渉縞で回折した回折光が等角
速で移動する場合を考える。焦点位置は Zn' =s(=const ) (4-9) Xn' =s tan θ2m=s tan wm t (4-10) と記述できる。そこでこの2つの式(4−9),(4−
10)を式(4−5)に代入すると、 V(Xn,t)=K''[sin θ1+ (Xn-s tan wm t)/[s2+ (Xn-s tan wm ) 2 ]1/2] (4-11) となる。n番目の回折格子に上記式を満たす電圧を与え
れば良い。
【0089】1-3)焦点方向と垂直方向にランダムに焦点
が移動する場合 ランダムに焦点方向と垂直方向に焦点が移動したとする
と Zn' =s(=const ) (4-12) Xn' =R R:時間的にランダム (4-13) と記述できる。そこでこの2式(4−12)、(4−1
3)を式(4−5)に代入すると、 V(Xn,t)=K''[sin θ1+ (Xn-R )/[s2+ (Xn-R) 2 ]1/2] (4-14) となる。n番目の回折格子に上記式を満たす電圧を与え
れば良い。
【0090】2-1)焦点方向に等速で焦点が移動する場合 等速で、焦点方向に焦点が移動したとすると、 Zn' =et (4-15) Xn' =u(=const) (4-16) と記述できる。そこでこの2式(4−15),(4−1
6)を式(4−4)に代入すると、 V(Xn,t)=K''[sin θ1+(Xn-u )/[et2 +(Xn-u) 2 ]1/2] (4-17) となる。n番目の回折格子に上記式を満たす電圧を与え
れば良い。
【0091】2-2)焦点方向にランダムに焦点が移動する
場合 ランダムに焦点方向に焦点が移動したとすると、 Zn' =R R:時間的にランダム (4-18) Xn' =v(=const) (4-19) と記述できる。そこでこの2式(4−18),(4−
9)を式(4−5)に代入すると、 V=K''[sin θ1+ (Xn-v )/[R2+ (Xn-v) 2 ]1/2] (4-20) となる。n番目の回折格子に上記式を満たす電圧を与え
れば良い。
【0092】3-1)任意の位置にランダムに焦点が移動す
る場合 ランダムに任意の位置に焦点が移動したとすると、 Zn' =Rz Rz: 時間的にランダム (4-21) Xn' =Rx Rx: 時間的にランダム (4-23) と記述できる。そこでこの2式(4−21),(4−2
3)を式(4−5)に代入すると、 V=K''[sin θ1+ (Xn-Rx )/[Rz2+ (Xn-Rx) 2 ]1/2] (4-23) となる。n番目の回折格子に上記式を満たす電圧を与え
れば良い。
【0093】屈折を利用したガラス製シリンドリカルレ
ンズでは、表面形状により、凸レンズになったり凹レン
ズになったりする。本可変縞パターン表示素子では、各
回折格子に与える電圧分布を変えるだけで同様の機能が
実現できる。図18に示したように焦点位置のZ座標が
正であれば、凸シリンドリカルレンズになり、負であれ
ば凹シリンドリカルレンズになる。
【0094】図21は上部電極が一次元配列、下部電極
が単一電極である場合の実施例である。液晶11の初期
配向方向は(矢印A又はA’方向)に単一方向である。
電極ごとに異なる電圧を与えることで、異なる空間周波
数の縞が発生し、異なる複数方向に同時に偏向を行うこ
とができる。これは例えば、1次元光交換器に応用でき
る。
【0095】上記構成で初期配向が配列方向に直角に低
周波(直流:200〜300Hz以下)駆動を行い、凸
シリンドリカルレンズを実現した場合において、各電極
を駆動する電圧を、式(4−8),(4−11),(4
−14)を満たし、図19に示すように時間tに対して
変化する電圧とすることにより、図27のように焦点位
置を焦点方向と垂直方向に等速走査、等角速走査、ラン
ダム走査することができる。
【0096】また、各電極を駆動する電圧を、式(4−
17),(4−20)を満たすように与えれば、図27
(A),(C)に示すように焦点位置を焦点方向に等速
走査、ランダム走査することができる。また、各回折格
子を駆動する電圧を、式(4−23)を満たすように与
えれば、図20(A),(B)に示すように焦点位置を
任意の方向にランダム走査できる。
【0097】初期配向が配列方向に垂直で低周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合におい
て、各回折格子を駆動する電圧を、式(4−8),(4
−11),(4−14)を満たすように与えれば図28
に示すように焦点位置を焦点方向と垂直方向に等速走
査、等角速走査、ランダム走査できる。
【0098】初期配向が配列方向に垂直で低周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合に、各電
極を駆動する電圧を、式(4−17),(4−20)を
満たすように与えれば焦点位置を焦点方向に等速走査、
ランダム走査できる。初期配向が配列方向に垂直で低周
波駆動を行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合
に、各電極を駆動する電圧を、式(4−23)を満たす
ように与えれば焦点位置を任意の方向にランダム走査で
きる。
【0099】初期配向が配列方向に平行で高周波駆動を
行い、凸シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を式(4−8),(4−11),(4
−14)を満たすように与えれば、焦点位置を焦点方向
と垂直方向に等速走査、等角速走査、ランダム走査でき
る。
【0100】初期配向が配列方向に平行で高周波駆動を
行い、凸シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を式(4−17),(4−20)を満
たすように与えれば、焦点位置を焦点方向に等速走査、
ランダム走査することができる。
【0101】初期配向が配列方向に平行で低周波駆動を
行い、凸シリンドリカルレンズを実現した場合で、各回
折格子を駆動する電圧を、式(4−23)を満たすよう
に与えれば、焦点位置を任意の方向にランダム走査する
ことができる。初期配向が配列方向に垂直で高周波(交
流:200〜300Hz以上)駆動を行い、凹シリンド
リカルレンズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧
を式(4−8),(4−11),(4−14)を満たす
ように与えれば、焦点位置を焦点方向と垂直方向に等速
走査、等角速走査、ランダム走査することができる。
【0102】初期配向が配列方向に平行で高周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合で、焦点
位置を焦点方向に等速走査、ランダム走査する場合、各
回折格子を駆動する電圧は、式(4−17),(4−2
0)を満たすように与えれば良い。
【0103】初期配向が配列方向に平行で高周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合で、焦点
位置を任意の方向にランダム走査する場合は、各回折格
子を駆動する電圧は、式(4−23)を満たすように与
えれば良い。図22は上部電極が二次元配列、下部電極
が単一電極である場合の実施例である。液晶の初期配向
方向は矢印A又はA’方向の単一方向である。ここで、
配向方向は低周波駆動の場合は、縦方向(矢印A方向)
とし、高周波駆動は横方向(矢印A方向)とする。また
二次元に配列した電極に印加する電圧は、縦方向の電極
配列は同じとし、横方向に縞の分布が発生するように電
界を印加し、図27に示されるように縦線状に光を絞
る。
【0104】上記構成において低周波駆動を行い、凸シ
リンドリカルレンズを実現した場合に、各電極を駆動す
る電圧を初期配向と同じ方向(縦方向)の電極配列は同
じで、初期配向と垂直方向(横方向)の電極配列に式
(4−8),(4−11),(4−14)を満たすよう
に与えれば、図27(A),(B),(C)に示すよう
に焦点位置を焦点方向と垂直方向に等速走査、等角速走
査、ランダム走査することができる。
【0105】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば、図27(D),
(E)に示すように焦点位置を焦点方向に等速走査、ラ
ンダム走査することができる。
【0106】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図27(F)に示すように焦点位置
を任意の方向にランダム走査することができる。
【0107】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−8),(4−
11),(4−14)を満たすように与えれば、焦点位
置を焦点方向と垂直方向に等速走査、等角速走査、ラン
ダム走査することができる。
【0108】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列には同じで、初期配向
と垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−17),
(4−20)を満たすように与えれば、図28(D),
(E)に示すように焦点位置は焦点方向に等速走査、ラ
ンダム走査される。
【0109】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば図27(F)に示すように、焦点位置
は任意の方向にランダム走査される。
【0110】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−8),(4−
11),(4−14)を満たすように与えれば図27
(A),(B),(C)に示すように、焦点位置は焦点
方向と垂直方向に等速走査、等角速走査、ランダム走査
される。
【0111】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば、図27(D),
(E)に示すように焦点位置は焦点方向に等速走査、ラ
ンダム走査される。
【0112】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図27(F)に示すように焦点位置
は任意の方向にランダム走査される。
【0113】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−8),(4−
11),(4−14)を満たすように与えれば、図28
(A),(B),(C)に示すように焦点位置は焦点方
向と垂直方向に等速走査、等角速走査、ランダム走査さ
れる。
【0114】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば、図28(D),
(E)に示すように焦点位置は焦点方向に等速走査、ラ
ンダム走査される。
【0115】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図27(F)に示すように焦点位置
は任意の方向にランダム走査される。
【0116】図23は、上部下部電極ともに1次元配列
で同一方向である実施例である。液晶の初期配向方向は
単一方向である。図23に示すような配列の電極に図6
乃至図8に示す低周波駆動用の信号を印加し、図27
(A)〜(F)に示すようにX軸方向及びZ軸方向に等
速、等角、ランダムに走査を行なう凸シリンドリカルレ
ンズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を電極配
列に、式(4−8),(4−11),(4−14)を満
たすように与えれば、図27に示されるように焦点位置
は焦点方向と垂直方向に等速走査、等角速走査、ランダ
ム走査される。図27(A)はX軸方向に等速偏向させ
る場合、(B)はX軸方向に等角偏向させる場合、
(C)はX軸方向にランダムに偏向させる場合、(D)
はZ軸方向に等速偏向させる場合、(E)はZ軸方向に
ランダムに偏向させる場合、(F)はX軸方向及びZ軸
方向にランダムに偏向させる場合の動作を説明するため
の図を示す。
【0117】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を、電極配
列に、式(4−17),(4−20)を満たすように与
えれば、図27(D),(E)に示すように焦点位置は
焦点方向に等速走査、ランダム走査される。
【0118】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を電極配列
に、式(4−23)を満たすように与えれば、図27
(F)に示すように焦点位置は任意の方向にランダム走
査される。低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレンズ
を実現した場合で、各電極を駆動する電圧を電極配列
に、式(4−8),(4−11),(4−14)を満た
すように与えれば、図28(A)〜(D)に示されるよ
うに焦点位置は焦点方向と垂直方向に等速走査、等角速
走査、ランダム走査される。
【0119】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を、電極配
列に、式(4−17),(4−20)を満たすように与
えれば、焦点位置は焦点方向に等速走査、ランダム走査
される。低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレンズを
実現した場合で、各電極を駆動する電圧を電極配列に、
式(4−23)を満たすように与えれば図28(F)に
示すように、焦点位置は任意の方向にランダム走査され
る。
【0120】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を電極配列
に、式(4−8),(4−11),(4−14)を満た
すように与えれば図27(A)〜(C)に示すように、
焦点位置は焦点方向と垂直方向に等速走査、等角速走
査、ランダム走査される。
【0121】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を、電極配
列に、式(4−17),(4−20)を満たすように与
えれば、焦点位置は焦点方向に図27(D),(E)に
示すように等速走査、ランダム走査される。
【0122】初期配向が配列方向に垂直で低周波駆動を
行い、凸シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を電極配列に、式(4−23)を満た
すように与えれば、図27(F)に示すように焦点位置
は任意の方向にランダム走査される。
【0123】初期配向が配列方向に垂直で高周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を電極配列に、式(4−8),(4−
11),(4−14)を満たすように与えれば、図28
(A)〜(C)に示すように焦点位置は焦点方向と垂直
方向に等速走査、等角速走査、ランダム走査される。
【0124】初期配向が配列方向に垂直で高周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を、電極配列に、式(4−17),
(4−20)を満たすように与えれば、図28(D),
(E)に示すように焦点位置は焦点方向に等速走査、ラ
ンダム走査される。
【0125】初期配向が配列方向に垂直で高周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を電極配列に、式(4−23)を満た
すように与えれば、図28(F)に示すように焦点位置
は任意の方向にランダム走査される。
【0126】図24は上部電極が2次元配列、下部電極
が1次元配列である実施例である。1次元配列は横方向
に配列されているものとする。液晶の初期配向方向は矢
印A又はA’方向に単一方向である。上下の電極で挟ま
れ可変縞パターンの発生する領域(画素)に印加する電
圧を、横方向の配向方向で低周波駆動の場合は、配列方
向には同じ電圧を印加し、配列方向に垂直方向にレンズ
機能を有するように電圧を印加する。このような構成に
おいて縦方向の配向方向で低周波駆動の場合は、配列方
向に垂直方向には同じ電圧を印加し、配列方向にレンズ
機能を有するように電圧を印加する。一方、(a)の配
向方向で高周波駆動の場合は、配列方向に垂直方向には
同じ電圧を印加し、配列方向にレンズ機能を有するよう
に電圧を印加する。(b)の配向方向で高周波駆動の場
合は、配列方向には同じ電圧を印加し、配列方向に垂直
方向にはレンズ機能を有するように電圧を印加する。
【0127】上記構成において、低周波駆動を行い、凸
シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電極を駆動
する電圧を初期配向と同じ方向(横方向)の電極配列は
同じで、初期配向と垂直方向(縦方向)の電極配列に式
(4−8),(4−11),(4−14)を満たすよう
に与えれば、図29に示されるように焦点位置は焦点方
向と垂直方向で、一次元電極方向(配向方向)と垂直方
向(縦方向)に等速走査、等角速走査、ランダム走査さ
れる。
【0128】配向方向が矢印Aで、低周波駆動を行い、
凸シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電極を駆
動する電圧を初期配向と同じ方向(縦方向)の電極配列
は同じで、初期配向と垂直方向(横方向)の電極配列に
式(4−8),(4−11),(4−14)を満たすよ
うに与えれば、図29(A)〜(C)に示されるように
焦点位置は焦点方向と垂直方向で、一次元電極方向(配
向方向と垂直方向、横方向)に等速走査、等角速走査、
ランダム走査される。
【0129】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(横方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(縦方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば図29(D),(E)
に示されるように、焦点位置は焦点方向に等速走査、ラ
ンダム走査される。
【0130】配向方向が矢印A方向で、低周波駆動を行
い、凸シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電極
を駆動する電圧を初期配向と同じ方向(縦方向)の電極
配列は同じで、初期配向と垂直方向(横方向)の電極配
列に式(4−17),(4−20)を満たすように与え
れば、図29(A)〜(C)に示されるように焦点位置
は焦点方向と垂直方向で、一次元電極方向(配向方向と
垂直方向、横方向)に等速走査、ランダム走査される。
【0131】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(横方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(縦方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図29(F)に示されるように焦点
位置は任意の方向にランダム走査される。
【0132】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図29(F)に示されるように焦点
位置は任意の方向にランダム走査される。
【0133】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(横方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(縦方向)の電極配列に式(4−8),(4−
11),(4−14)を満たすように与えれば、図29
(A)〜(C)に示されるように焦点位置は焦点方向と
垂直方向で、一次元電極方向(配向方向)と垂直方向
(縦方向)に等速走査、等角速走査、ランダム走査され
る。
【0134】配向方向が矢印A’方向で、低周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を初期配向と同じ方向(縦方向)の電
極配列は同じで、初期配向と垂直方向(横方向)の電極
配列に式(4−8),(4−11),(4−14)を満
たすように与えれば、図29(A)〜(C)に示される
ように焦点位置は焦点方向と垂直方向で、一次元電極方
向(配向方向と垂直方向、横方向)に等速走査、等角速
走査、ランダム走査される。
【0135】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(横方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(縦方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば、図29(D),
(E)に示されるように焦点位置は焦点方向に等速走
査、ランダム走査される。
【0136】配向方向が矢印A’方向で、低周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を初期配向と同じ方向(縦方向)の電
極配列は同じで、初期配向と垂直方向(横方向)の電極
配列に式(4−17),(4−20)を満たすように与
えれば、図29(A)〜(C)に示されるように焦点位
置は焦点方向と垂直方向で、一次元電極方向(配向方向
と垂直方向、横方向)に等速走査、等角速走査、ランダ
ム走査される。
【0137】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(横方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(縦方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図30(F)に示されるように焦点
位置は任意の方向にランダム走査される。
【0138】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図30(F)に示されるように焦点
位置は任意の方向にランダム走査される。
【0139】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−8),(4−
11),(4−14)を満たすように与えれば、図29
(A)〜(C)に示されるように焦点位置は焦点方向と
垂直方向で、一次元電極方向(配向方向、横方向)に等
速走査、等角速走査、ランダム走査される。
【0140】配向方向が矢印A’方向で、高周波駆動を
行い、凸シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を初期配向と垂直方向(横方向)の電
極配列は同じで、初期配向と同じ方向(縦方向)の電極
配列に式(4−8),(4−11),(4−14)を満
たすように与えれば、図29(A)〜(C)に示される
ように焦点位置は焦点方向と垂直方向で、一次元電極方
向と垂直方向(配向方向、縦方向)に等速走査、等角速
走査、ランダム走査される。
【0141】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば、図29(D),
(E)に示されるように焦点位置は焦点方向に等速走
査、ランダム走査される。
【0142】配向方向が矢印A’方向で、高周波駆動を
行い、凸シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を初期配向と垂直方向(横方向)の電
極配列は同じで、初期配向と同じ方向(縦方向)の電極
配列に式(4−17),(4−20)を満たすように与
えれば、図29(A)〜(C)に示されるように焦点位
置は焦点方向と垂直方向で、一次元電極方向と垂直方向
(配向方向と縦方向)に等速走査、ランダム走査され
る。
【0143】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図29(F)に示されるように焦点
位置は任意の方向にランダム走査される。
【0144】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(横方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(縦方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図29(F)に示されるように焦点
位置は任意の方向にランダム走査される。
【0145】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−8),(4−
11),(4−14)を満たすように与えれば、図30
(A)〜(C)に示されるように焦点位置は焦点方向と
垂直方向で、一次元電極方向(配向方向、横方向)に等
速走査、等角速走査、ランダム走査される。
【0146】配向方向が矢印A’方向で、高周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を初期配向と垂直方向(横方向)の電
極配列は同じで、初期配向と同じ方向(縦方向)の電極
配列に式(4−8),(4−11),(4−14)を満
たすように与えれば、図30(A)〜(C)に示される
ように焦点位置は焦点方向と垂直方向で、一次元電極方
向と垂直方向(配向方向、縦方向)に等速走査、等角速
走査、ランダム走査される。
【0147】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば、図30(D),
(E)に示されるように焦点位置は焦点方向に等速走
査、ランダム走査される。
【0148】配向方向が矢印A’方向で、高周波駆動を
行い、凹シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を初期配向と垂直方向(横方向)の電
極配列は同じで、初期配向と同じ方向(縦方向)の電極
配列に式(4−17),(4−20)を満たすように与
えれば、図30(A)〜(C)に示されるように焦点位
置は焦点方向と垂直方向で、一次元電極方向(配向方向
と縦方向)に等速走査、ランダム走査される。
【0149】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図30(F)に示されるように焦点
位置は任意の方向にランダム走査される。
【0150】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(横方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(縦方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、図30(F)に示されるように焦点
位置は任意の方向にランダム走査される。
【0151】図25は上部電極が二次元配列、下部電極
が二次元配列電極である場合の実施例である。液晶の初
期配向方向は矢印A又はA’方向に単一方向であり、こ
こでは、低周波駆動の場合は縦方向、高周波駆動の場合
は、横方向とする。また二次元に配列した電極に印加す
る電圧は、縦方向の電極配列は同じとし、横方向に縞分
布が発生するように電界を印加する。これにより、図3
2に示されるように縦線状に焦点を結ぶ。電界の変化の
させ方は、縦線状の焦点が焦点方向に垂直に等速、等角
速、ランダム、そして焦点方向に等速、ランダムに移動
するように電極配列に相関をもたせ行う。
【0152】上記構成において、低周波駆動を行い、凸
シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電極を駆動
する電圧を初期配向と同じ方向(縦方向)の電極配列は
同じで、初期配向と垂直方向(横方向)の電極配列に式
(4−8),(4−11),(4−14)を満たすよう
に与えれば、焦点位置は焦点方向と垂直方向で初期配向
と垂直方向(横方向)に等速走査、等角速走査、ランダ
ム走査される。
【0153】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば、焦点位置は焦点方向
に等速走査、ランダム走査される。
【0154】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、焦点位置は任意の方向にランダム走
査される。
【0155】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−8),(4−
11),(4−14)を満たすように与えれば、焦点位
置は焦点方向と垂直方向で初期配向と垂直方向に等速走
査、等角速走査、ランダム走査される。
【0156】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば、焦点位置は焦点方向
に等速走査、ランダム走査される。
【0157】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、焦点位置は任意の方向にランダム走
査される。
【0158】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−8),(4−
11),(4−14)を満たすように与えれば、焦点位
置は焦点方向と垂直方向で、初期配向方向に等速走査、
等角速走査、ランダム走査される。
【0159】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧は初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば、焦点位置は焦点方向
に等速走査、ランダム走査される。
【0160】初期配向が配列方向に垂直で低周波駆動を
行い、凸シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を初期配向と垂直方向(縦方向)の電
極配列は同じで、初期配向と同じ方向(横方向)の電極
配列に式(4−23)を満たすように与えれば、焦点位
置は任意の方向にランダム走査される。
【0161】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−8),(4−
11),(4−14)を満たすように与えれば、焦点位
置は焦点方向と垂直方向で初期配向に等速走査、等角速
走査、ランダム走査される。
【0162】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−17),(4
−20)を満たすように与えれば、焦点位置は焦点方向
に等速走査、ランダム走査される。
【0163】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、焦点位置は任意の方向にランダム走
査される。
【0164】図26は上部電極が一次元配列(縦方向に
配列)、下部電極も一次元配列(横方向に配列)電極
で、それぞれが直交する場合の変形例である。液晶の初
期配向方向は単一方向であり、ここでは低周波駆動の場
合は縦方向A,高周波駆動の場合は横方向A’とする。
上下の電極が交差した部分に電界が印加され、縞が発生
する。縞により回折した光は横方向に絞れ縦線状とな
る。電極間に印加する電圧は、1つの下部電極内で発生
する縞は同じで横方向の電極間で縞分布が発生し、縦線
状に焦点を結ばせる様に行う。電圧の変化は、図32に
示すように縦線状の焦点が焦点方向に垂直に等速、等角
速、ランダム、そして焦点方向に等速、ランダムに移動
するように電極配列に相関をもたせる。
【0165】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列では同じとし、初期配
向と垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−8),
(4−11),(4−14)を満たすように与えれば、
焦点位置は焦点方向と垂直方向で初期配向と垂直方向
(横方向)に等速走査、等角速走査、ランダム走査する
ことができる。
【0166】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じとし、初期配向
と垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−17),
(4−20)を満たすように与えれば、焦点位置は焦点
方向に等速走査、ランダム走査することができる。
【0167】低周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じとし、初期配向
と垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満
たすように与えれば、焦点位置は任意の方向にランダム
走査される。
【0168】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列では同じとし、初期配
向と垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−8),
(4−11),(4−14)を満たすように与えれば、
焦点位置は焦点方向と垂直方向で、初期配向と垂直方向
に等速走査、等角速走査、ランダム走査を行なうことが
できる。
【0169】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じとし、初期配向
と垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−17),
(4−20)を満たすように与えれば、焦点位置は焦点
方向に等速走査、ランダム走査を行なうことができる。
【0170】低周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と同じ方向(縦方向)の電極配列は同じで、初期配向と
垂直方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満た
すように与えれば、焦点位置は任意の方向にランダム走
査を行なうことができる。
【0171】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列では同じとし、初期配
向と同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−8),
(4−11),(4−14)を満たすように与えれば、
焦点位置は焦点方向と垂直方向で、初期配向方向に等速
走査、等角速走査、ランダム走査させることができる。
【0172】高周波駆動を行い、凸シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じとし、初期配向
と同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−17),
(4−20)を満たすように与えれば、焦点位置は焦点
方向に等速走査、ランダム走査させることができる。
【0173】初期配向が配列方向に垂直で低周波駆動を
行い、凸シリンドリカルレンズを実現した場合で、各電
極を駆動する電圧を初期配向と垂直方向(縦方向)の電
極配列は同じとし、初期配向と同じ方向(横方向)の電
極配列に式(4−23)を満たすように与えれば、焦点
位置は任意の方向にランダム走査させることができる。
【0174】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列では同じとし、初期配
向と同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−8),
(4−11),(4−14)を満たすように与えれば、
焦点位置は焦点方向と垂直方向で、初期配向に等速走
査、等角速走査、ランダム走査させることができる。
【0175】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じとし、初期配向
と同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−17),
(4−20)を満たすように与えれば、焦点位置は焦点
方向に等速走査、ランダム走査させることができる。
【0176】高周波駆動を行い、凹シリンドリカルレン
ズを実現した場合で、各電極を駆動する電圧を初期配向
と垂直方向(縦方向)の電極配列は同じとし、初期配向
と同じ方向(横方向)の電極配列に式(4−23)を満
たすように与えれば、焦点位置は任意の方向にランダム
走査させることができる。
【0177】次いで上記の電極配列の一部を用い、各電
極に印加する電界駆動法を変えることによりシリンドリ
カルレンズアレイを実現した場合を示す。電極配列は図
21と同様で上部電極が一次元配列、下部電極が単一電
極の場合を示す。各列ごともしくは複数の連続した列ご
とに、焦点を結ぶ様に電界を印加する。または、各列の
一部もしくは複数の連続した列の一部に、焦点を結ぶ様
に電界を印加する。これにより、図31に示すように点
もしくは線状に結んだ焦点が移動する。移動の仕方は、
それぞれの焦点が焦点方向と垂直に等速、等角速、ラン
ダム及び焦点方向に等速、ランダムの5つの動き方の自
由な組合わせで良いものとする。配向方向は低周波駆動
と高周波駆動で90度異なる。低周波駆動の場合は偏向
方向と同じ方向に初期配向を行う。一方高周波駆動は、
偏向方向と垂直方向に初期配向を行う。
【0178】電極配列は図26と同様で上部電極が一次
元電極、下部電極が一次元配列の場合、各一次元電極ご
ともしくは複数の連続した一次元電極ごとに、焦点を結
ぶ様に電界を印加する。または、各列の一部もしくは複
数の連続した列の一部に、焦点を結ぶ様に電界を印加す
る。これにより、図31に示すように点もしくは線状に
結んだ焦点が移動する。移動の仕方は、それぞれの焦点
が焦点方向と垂直に等速、等角速、ランダム及び焦点方
向に等速、ランダムの5つの動き方の自由な組合わせで
良いものとする。配向方向は低周波駆動と高周波駆動で
90度異なる。低周波駆動の場合は偏向方向と同じ方向
に初期配向を行う。一方高周波駆動は、偏向方向と垂直
方向に初期配向を行う。
【0179】電極配列は図22と同様で上部電極が二次
元配列、下部電極が単一電極の場合、各列ごともしくは
複数の連続した列ごとに、焦点を結ぶ様に電界を印加す
る。または、各列の一部もしくは複数の連続した列の一
部に、焦点を結ぶ様に電界を印加する。これにより、図
32に示すように点もしくは線状に結んだ焦点が移動す
る。移動の仕方は、それぞれの焦点が焦点方向と垂直に
等速、等角速、ランダム及び焦点方向に等速、ランダム
の5つの動き方の自由な組合わせで良いものとする。配
向方向は低周波駆動と高周波駆動で90度異なる。低周
波駆動の場合は偏向方向と同じ方向に初期配向を行う。
一方高周波駆動は、偏向方向と垂直方向に初期配向を行
う。
【0180】電極配列は図24と同様で上部電極が二次
元電極、下部電極が一次元配列の場合、各一次元電極ご
ともしくは複数の連続した一次元電極ごとに、焦点を結
ぶ様に電界を印加する。または、各列の一部もしくは複
数の連続した列の一部に、焦点を結ぶ様に電界を印加す
る。これにより、図32に示すように点もしくは線状に
結んだ焦点が移動する。移動の仕方は、それぞれの焦点
が焦点方向と垂直に等速、等角速、ランダム及び焦点方
向に等速、ランダムの5つの動き方の自由な組合わせで
良いものとする。配向方向は低周波駆動と高周波駆動で
90度異なる。低周波駆動の場合は偏向方向と同じ方向
に初期配向を行う。一方高周波駆動は、偏向方向と垂直
方向に初期配向を行う。
【0181】電極配列は図25と同様で上部電極が二次
元電極、下部電極が二次元配列の場合、二次元電極の各
列ごともしくは複数の連続した各列ごとに、焦点を結ぶ
様に電界を印加する。または、各列の一部もしくは複数
の連続した列の一部に、焦点を結ぶ様に電界を印加す
る。これにより、図32に示すように点もしくは線状に
結んだ焦点が移動する。移動の仕方は、それぞれの焦点
が焦点方向と垂直に等速、等角速、ランダム及び焦点方
向に等速、ランダムの5つの動き方の自由な組合わせで
良いものとする。配向方向は低周波駆動と高周波駆動で
90度異なる。低周波駆動の場合は偏向方向と同じ方向
に初期配向を行う。一方高周波駆動は、偏向方向と垂直
方向に初期配向を行う。
【0182】図33に本発明の第3実施例の構成図を示
す。同図中、図1と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明は省略する。本実施例はフレネルレンズとして
動作させる場合を示し、第2実施例のシリンドリカルレ
ンズとは電極22,23の形状及び、配向膜24,25
による液晶11の配向方向が異なる。
【0183】図34に本実施例の動作説明図を示す。n
番目の同心円(半径Rn) の上下の電極に挟まれた領域で
発生する回折格子を想定する。回折格子は電圧駆動によ
り同心円状に発生するものとする(低周波駆動か高周波
駆動かによって、初期配向方向は異なる)。この回折格
子に対して垂直に光が入射し、空間周波数fS の縞が発
生した時の偏向角θ2は sin θ2n=fS λ λ:入射光波長 (5-1) 図3に示したように空間周波数は印加電圧Vに比例する
ので fS =kV k: 定数 (5-2) で表わされる。
【0184】 sin θ2n=k'V k'=k λ (5-3) n番目の同心円の上下の電極に挟まれた領域で発生する
回折格子Pn(Xn,Yn,0)で回折した光が焦点位置Qn(X0',Y
0',Zn') に集光されたとすると sin θ2n=[(Xn-X0')2 +(Yn+Y0')2 ]1/2/[Zn'2 +(Xn-X0')2 +(Yn+Y0')2 ]1/2 (5-4) が成り立つ。ここで、 (Xn-X0')2 +(Yn+Y0')2 =rn2 (5-5) よって、 V=K''rn/(Zn'2 +rn2)1/2 K''=1/k' (5-6) 以下に、Pnからでた光が 1-1)焦点方向に等速で焦点が移動する場合 1-2)焦点方向にランダムに焦点が移動する場合 を示す。
【0185】1-1)焦点方向に等速で焦点が移動する場合 等速で、Z軸方向に光軸上を焦点が移動したとすると、 Zn'=ct (5-7) と焦点位置は記述できる。そこでこの式(5−7)を
(5−6)に代入すると、 V(rn,t)=K''rn/(ct2+rn2)1/2 (5-8) となる。そこで、n番目の同心円(半径rn)状の電極も
しくは光軸から半径rnの位置にある電極に上記式を満た
す電圧を与えれば良い。
【0186】1-2)焦点方向にランダムに焦点が移動する
場合 ランダムに焦点方向に焦点が光軸上を移動したとする
と、焦点位置は Zn'=Rz Rz: 時間的にランダム (5-9) と記述できる。そこで式(5−9)を(5−6)に代入
すると、 V=(Rn,t)=K''rn/(Rz2+rn2)1/2 (5-10) となる。そこで、n番目の同心円(半径rn) 状の電極も
しくは光軸から半径rnの位置にある電極上に上記式を満
たす電圧を与えれば良い。
【0187】屈折を利用したガラス製フレネルレンズで
は、表面形状により、凸レンズになったり凹レンズにな
ったりする。本可変縞パターン表示素子では、各回折格
子に与える電圧分布を変えるだけで同様の機能が実現で
きる。このため、薄型のフレネルレンズが実現できる。
図36に示したように焦点位置のZ座標が正であれば、
凸レンズになり、負であれば凹レンズになる。上記の2
つの場合、焦点位置のZ座標Zn' の符号によりフレネル
レンズの凹凸が決定される。なお、以下凹フレネルレン
ズでは光が所定の拡がりを持つ位置を焦点とする。
【0188】図35は上部電極が同心円状配列、下部電
極が単一電極である場合の実施例である。液晶の初期配
向方向は上部電極配列と同様に同心円状である。駆動方
法は低周波駆動である。
【0189】凸フレネルレンズを実現した場合に、図4
9(A),(B)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合にはn番目の同心円(半
径rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),(5
−10)を満たすように与えれば良い。
【0190】凹フレネルレンズを実現した場合に、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合にはn番目の同心円(半
径rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),(5
−10)を満たすように与えれば良い。ただし、凹レン
ズとなるためには、焦点距離が負となるため、それぞれ
Zn' がマイナスとなる必要がある。
【0191】図36は上部電極が同心円状配列、下部電
極が単一電極である場合の実施例である。液晶の初期配
向方向は上部電極配列に垂直方向すなわち放射状とす
る。駆動方法は高周波(交流:200〜300Hz以
上)駆動である。
【0192】凸フレネルレンズを実現した場合に、図4
9(A),(B)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合にはn番目の同心円(半
径rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),式
(5−10)を満すように振幅変調すれば良い。
【0193】凹フレネルレンズを実現した場合で、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合にはn番目の同心円(半
径rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),式
(5−10)を満すようにすれば良い。ただし、凹レン
ズとなるためには焦点距離が負となるため、それぞれZ
n' がマイナスとなる必要がある。
【0194】図37は上部電極が同心円状配列、下部電
極も同心円状配列である場合の実施例である。液晶の初
期配向方向は電極配列と同様に同心円状である。駆動方
法は低周波(直流:200〜300Hz以下)駆動であ
る。凸フレネルレンズを実現した場合で、図49
(A),(B)に示すように焦点位置を焦点方向に等速
走査、ランダム走査する場合、n番目の同心円(半径r
n)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),(5−
10)を満たすように与えれば良い。
【0195】上記の方法で凹フレネルレンズを実現した
場合に、図49(C),(D)に示すように焦点位置を
焦点方向に等速走査、ランダム走査する場合、n番目の
同心円(半径rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−
8),(5−10)を満たすように与えれば良い。ただ
し、凹レンズとなるためには焦点距離が負となるため、
それぞれZn' がマイナスとなる必要がある。
【0196】図38は上部電極が同心円状配列、下部電
極も同心円状配列である場合の実施例である。液晶の初
期配向方向は上部電極配列に垂直方向すなわち放射状と
する。駆動方法は高周波駆動である。凸フレネルレンズ
を実現した場合に、図49(A),(B)に示すように
焦点位置を焦点方向に等速走査、ランダム走査する場合
にはn番目の同心円(半径rn)状の電極を駆動する電圧
は、式(5−8),(5−10)を満すように振幅変調
すれば良い。
【0197】凹フレネルレンズを実現した場合に、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合にはn番目の同心円(半
径rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),(5
−10)を満すように振幅変調すれば良い。ただし、凹
レンズとなるためには焦点距離が負となるため、それぞ
れZn' がマイナスとなる必要がある。
【0198】図39は上部電極が一次元配列、下部電極
が二次元配列である場合の実施例である。液晶の初期配
向方向は同心円状である。駆動方法は低周波駆動であ
る。凸フレネルレンズを実現した場合に、図49
(A),(B)に示すように焦点位置を焦点方向に等速
走査、ランダム走査する場合にはn番目の同心円(半径
rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),(5−
10)を満たすように与えれば良い。
【0199】凹フレネルレンズを実現した場合に、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合には光軸から半径rnの電
極を駆動する電圧は、式(5−8),(5−10)を満
たすように与えれば良い。ただし、凹レンズとなるため
には焦点距離が負となるため、それぞれZn' がマイナス
となる必要がある。 図40は上部電極が一次元配列、
下部電極が二次元配列である場合の実施例である。液晶
の初期配向方向は放射状である。駆動方法は高周波駆動
である。
【0200】凸フレネルレンズを実現した場合に、図4
9(A),(B)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合には光軸から半径rnの電
極を駆動する電圧は、式(5−8),(5−10)を満
すように振幅変調すれば良い。
【0201】凹フレネルレンズを実現した場合に、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合にはn番目の同心円(半
径rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),(5
−10)を振幅変調するように与えれば良い。ただし、
凹レンズとなるためにはそれぞれZn' がマイナスとなる
必要がある。
【0202】図41は上部電極が二次元配列、下部電極
が二次元配列である場合の実施例である。液晶の初期配
向方向は同心円状である。駆動方法は低周波駆動であ
る。凸フレネルレンズを実現した場合で、焦点位置を焦
点方向に等速走査、ランダム走査した場合を示す。光軸
から半径rnの電極を駆動する電圧は、式(5−8),
(5−10)を満たすように与えれば良い。
【0203】凹フレネルレンズを実現した場合で、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合には光軸から半径rnの電
極を駆動する電圧は、式(5−8),(5−10)を満
たすように与えれば良い。ただし、凹レンズとなるため
には焦点距離が負となるため、それぞれZn' がマイナス
となる必要がある。
【0204】図42は上部電極が二次元配列、下部電極
も二次元配列である場合の実施例である。液晶の初期配
向方向は放射状である。駆動方法は高周波駆動である。
凸フレネルレンズを実現した場合で、図49(A),
(B)に示すように焦点位置を焦点方向に等速走査、ラ
ンダム走査する場合、光軸から半径rnの電極を駆動する
電圧は、式(5−8),(5−10)を満たすように振
幅変調すれば良い。
【0205】凹フレネルレンズを実現した場合で、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合、光軸から半径rnの電極
を駆動する電圧は、式(5−8),(5−10)を満た
すように振幅変調すれば良い。ただし、凹レンズとなる
ためにはそれぞれZn' がマイナスとなる必要がある。
【0206】図43は上部電極が同心円状配列、下部電
極が一次元電極である場合の実施例である。液晶の初期
配向方向は上部電極配列と同様に同心円状である。駆動
方法は低周波駆動である。凸フレネルレンズを実現した
場合で、図49(A),(B)に示すように焦点位置を
焦点方向に等速走査、ランダム走査する場合、n番目の
同心円(半径rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−
8),(5−10)を満たすように与えれば良い。
【0207】凹フレネルレンズを実現した場合で、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合、n番目の同心円(半径
rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),(5−
10)を満たすように与えれば良い。ただし、凹レンズ
となるためには焦点距離が負となるため、それぞれZn'
がマイナスとなる必要がある。
【0208】図44は上部電極が同心円状配列、下部電
極が一次元電極である場合の実施例である。液晶の初期
配向方向は上部電極配列に垂直方向すなわち放射状とす
る。駆動方法は高周波駆動である。凸フレネルレンズを
実現した場合で、図49(A),(B)に示すように焦
点位置を焦点方向に等速走査、ランダム走査する場合、
n番目の同心円(半径rn)状の電極を駆動する電圧は、
式(5−8),(5−10)を振幅変調するように与え
れば良い。
【0209】凹フレネルレンズを実現した場合で、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合、n番目の同心円(半径
rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),(5−
10)を満たすように振幅変調して与えれば良い。ただ
し、凹レンズとなるためには焦点距離が負となるため、
それぞれZn' がマイナスとなる必要がある。
【0210】図45は上部電極が同心円状配列、下部電
極が二次元状配列である場合の実施例である。液晶の初
期配向方向は電極配列と同様に同心円状である。駆動方
法は低周波駆動である。凸フレネルレンズを実現した場
合で、図49(A),(B)に示すように焦点位置を焦
点方向に等速走査、ランダム走査する場合、n番目の同
心円(半径rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−
8),(5−10)を満たすように与えれば良い。
【0211】凹フレネルレンズを実現した場合で、図4
9(A),(B)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合、n番目の同心円(半径
rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),(5−
10)を満たすように与えれば良い。ただし、凹レンズ
となるためには焦点距離が負となるため、それぞれZn'
がマイナスとなる必要がある。
【0212】図46は上部電極が同心円状配列、下部電
極が二次元状配列である場合の実施例である。液晶の初
期配向方向は上部電極配列に垂直方向すなわち放射状と
する。駆動方法は高周波駆動である。凸フレネルレンズ
を実現した場合で、図49(A),(B)に示すように
焦点位置を焦点方向に等速走査、ランダム走査する場
合、n番目の同心円(半径rn)状の電極を駆動する電圧
は、式(5−8),(5−10)を満たすように振幅変
調して与えれば良い。
【0213】凹フレネルレンズを実現した場合で、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合、n番目の同心円(半径
rn)状の電極を駆動する電圧は、式(5−8),(5−
10)を満たすように振幅変調して与えれば良い。ただ
し、凹レンズとなるためには焦点距離が負となるため、
それぞれZn' がマイナスとなる必要がある。
【0214】図47は上部電極が二次元配列、下部電極
が単一電極である場合の実施例である。液晶の初期配向
方向は同心円状である。駆動方法は低周波駆動である。
凸フレネルレンズを実現した場合で、図49(A),
(B)に示すように焦点位置を焦点方向に等速走査、ラ
ンダム走査する場合、光軸から半径rnの電極を駆動する
電圧は、式(5−8),(5−10)を満たすように与
えれば良い。
【0215】凹フレネルレンズを実現した場合で、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合、光軸から半径rnの電極
を駆動する電圧は、式(5−8),(5−10)を満た
すように与えれば良い。ただし、凹レンズとなるために
は焦点距離が負となるため、それぞれZn' がマイナスと
なる必要がある。
【0216】図48は上部電極が二次元配列、下部電極
が単一電極である場合の実施例である。液晶の初期配向
方向は放射状である。駆動方法は高周波駆動である。凸
フレネルレンズを実現した場合で、図49(A),
(B)に示すように焦点位置を焦点方向に等速走査、ラ
ンダム走査する場合、光軸から半径rnの電極を駆動する
電圧は、式(5−8),(5−10)を満たすように振
幅変調して与えれば良い。
【0217】凹フレネルレンズを実現した場合で、図4
9(C),(D)に示すように焦点位置を焦点方向に等
速走査、ランダム走査する場合、光軸から半径rnの電極
を駆動する電圧は、式(5−8),(5−10)を満た
すように振幅変調して与えれば良い。ただし、凹レンズ
となるためにはそれぞれZn' がマイナスとなる必要があ
る。
【0218】
【発明の効果】上述の如く、本発明の請求項1によれ
ば、一対の透明電極を構成する前記複数の電極の各々に
印加する電圧を制御することにいより、複数の電極の各
々の部分で異なる格子回折を行い、入射光に対して所望
の光学処理を施すことができる等の特長を有する。
【0219】請求項2によれば、配向膜を液晶の初期配
向方向が平行帯状となるように形成することにより、入
射光を電圧に応じて初期配向方向又は初期配向方向に直
交する方向に偏向させ、入射光を集束させることができ
るため、入射光をスリット状に集光させることができる
等の特長を有する。請求項3によれば、液晶に電圧を印
加する複数の電極に平行帯状の同電位領域が形成される
ように電圧を印加することにより、液晶にピッチの異な
る平行帯状の縞パターンを形成できるため、入射光を縞
パターンのピッチ毎に異なる角度に偏向させることがで
き、スリット状に集光させることができる等の特長を有
する。
【0220】請求項4によれば、電圧制御手段により短
冊状の同電位領域の電圧を異ならせることにより、液晶
の偏向方向を短冊状に異ならせることによりスリット状
の光を一点で交差させることができる等の特長を有す
る。請求項5によれば、同電位領域に印加する電圧を
(Xn −R)/〔S 2 +(Xn −R) 2 1/2 (Xn :
n番目の同電位領域の中心位置、S:焦点距離、R:X
方向の焦点位置)に比例した電圧とすることにより、同
電位領域の位置に応じた位置でのS及びRに等の特長を
有する。よって決まる焦点方向へ偏向させるのに必要と
なる電圧を定めることができる
【0221】請求項6によれば、同電位領域に印加する
電圧を (Xn −V)/〔R 2 +(Xn −V) 2 1/2
(Xn :n番目の同電位領域の中心位置、V:焦点距
離、R:X方向の焦点位置)に比例した電圧とすること
により、同電位領域の位置に応じた位置でのR及びVに
よって決まる焦点方向へ偏向させるのに必要となる電圧
を定めることができる等の特長を有する。請求項7によ
れば、同電位領域に印加する電圧を時間に応じて変化さ
せることにより、各同電位領域に対応する液晶部分の入
射光の偏向方向を変えることができるため、スリット状
の焦点を維持させつつ、電圧を変化させることにより、
スリット状の焦点を移動させることができる等の特長を
有する。
【0222】請求項8によれば、各同電位領域に印加す
る電圧を時間に応じて変化させることにより、光の偏向
方向を各同電位領域毎に変えることができるため、スリ
ット状の焦点を維持しつつ、電圧を変化させることによ
り、スリット状の焦点を光の入射方向に対して直交する
方向に走査させることができる等の特長を有する。請求
項9によれば、各同電位領域に印加する電圧を時間に応
じて変化させることにより、光の偏向方向を各同電位領
域毎に変えることができるため、スリット状の焦点を維
持しつつ、電圧を変化させることにより、スリット状の
焦点を光の入射方向に走査させることができる等の特長
を有する。
【0223】請求項10によれば、短冊状の同電位領域
に印加する電圧を時間tに対して (Xn −ct)/〔S
2 +(Xn −ct) 2 1/2 (Xn :n番目の同電位領
域の中心位置、S:焦点距離、c:速度)に比例した電
圧とすることにより焦点を時間に応じて等速で光の入射
方向に移動させることができる等の特長を有する。
【0224】請求項11によれば、同電位領域に印加す
る電圧をスリット状焦点を維持させつつ、定角速度に応
じて変化させることによりスリット状焦点を等角速度で
走査させることができる等の特長を有する。請求項12
によれば、同電位領域に印加する電圧を時間に対して
(Xn −s tan wmt )/〔S 2 +(Xn −s tan wmt )
2 1/2 (Xn :n番目の同電位領域の中心位置、S:
焦点距離、wm:角速度、t:時間)に比例した電圧と
することにより、角速度wmで焦点を走査することがで
きる等の特長を有する。
【0225】請求項12によれば配向膜を液晶の初期配
向方向が平行帯状となるように形成することにより、入
射光を電圧に応じて初期配向方向又は初期配向方向に直
交する方向に偏向させ、入射光を集束させることができ
るため、入射光をスリット状に集光させることができる
等の特長を有する。
【0226】請求項13によれば、同電位領域に印加す
る電圧を変化させることにより液晶の偏向角を同電位領
域に対応した部分毎に変えることができるため、スリッ
ト状の焦点の焦点距離を容易に可変できる等の特長を有
する。
【0227】請求項14によれば、同電位領域に印加す
る電圧を時間に対して (Xn −u)/〔(et) 2
(Xn −u) 2 1/2 (Xn :n番目の同電位領域の中
心位置、u:焦点距離、e:速度、t:時間)に比例し
た電圧に定めることにより速度eで焦点距離を移動させ
ることができる等の特長を有する。請求項15によれ
ば、液晶の初期配向方向を同心円状に形成することによ
り、入射光を放射状に偏向することができる等の特長を
有する。
【0228】請求項16によれば、同心円状の同電位領
域が形成されるように直流電圧を印加することにより、
初期配向方向と同じ同心円状に縞パターンを形成できる
ため、入射光を放射状に偏向させることができる等の特
長を有する。
【0229】請求項17によれば、同心円状の同電位領
域に異なる電圧を印加し、入射光の偏向方向を半径に応
じて異ならせることにより、入射光をスポット状の焦点
に集光させることができる等の特長を有する。
【0230】請求項18によれば、同心円状の同電位領
域に各同電位領域の半径γn に応じて γn /(R 2 +γ
n 2 1/2 (γn :同電位領域の半径、R:焦点距離)
に比例した電圧を印加することにより、焦点距離Rでス
ポット状に集光させることができる等の特長を有する。
【0231】請求項19によれば、同心円状の同電位領
域に印加する電圧を変化させることにより入射光の偏向
方向を変えることができるため、スポット状の焦点を維
持しつつ電圧を、時間に応じて変化させることによりス
ポット状の焦点を移動させることができる等の特長を有
する。
【0232】請求項20によれば、同心円状の同電位領
域に印加する電圧を変化させることにより入射光の偏向
方向を放射状に変えることができるため、スポット状の
焦点を維持しつつ、電圧を変化させることによりスポッ
ト状の焦点を入射光の光軸方向に走査させることができ
等の特長を有する。
【0233】請求項21によれば、同心円状の同電位領
域に印加する電圧を時間tに対して γn /(ct 2 +γ
n 2 1/2 (γn :n番目の同電位領域の半径位置、
c:速度)に比例した電圧とすることにより速度cでス
ポット状の焦点を入射光の光軸方向に移動させることが
できる等の特長を有する。
【0234】
【0235】
【0236】
【0237】
【0238】
【0239】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例の構成図である。
【図2】本発明の第1実施例の駆動部のブロック構成図
である。
【図3】本発明の第1実施例の液晶の印加電圧に対する
縞パターンの空間周波数の特性図である。
【図4】本発明の第1実施例の動作説明図である。
【図5】本発明の第1実施例の偏向動作説明図である。
【図6】本発明の第1実施例の動作波形図である。
【図7】本発明の第1実施例の動作波形図である。
【図8】本発明の第1実施例の駆動波形図である。
【図9】本発明の第1実施例の駆動波形図である。
【図10】本発明の第1実施例の透明電極の第1変形例
の説明図である。
【図11】本発明の第1実施例の透明電極の第2変形例
の説明図である。
【図12】本発明の第1実施例の透明電極の第3変形例
の説明図である。
【図13】本発明の第1実施例の透明電極の第4変形例
の説明図である。
【図14】本発明の第1実施例の透明電極の第5変形例
の説明図である。
【図15】本発明の第1実施例の透明電極の第6変形例
の説明図である。
【図16】本発明の第1実施例の透明電極の第7変形例
の説明図である。
【図17】本発明の第2実施例の構成図である。
【図18】本発明の第2実施例の動作説明図である。
【図19】本発明の第2実施例の駆動波形図である。
【図20】本発明の第2実施例の駆動波形図である。
【図21】本発明の第2実施例の透明電極の構成図であ
る。
【図22】本発明の第2実施例の第1変形例の構成図で
ある。
【図23】本発明の第2実施例の第2変形例の構成図で
ある。
【図24】本発明の第2実施例の第3変形例の構成図で
ある。
【図25】本発明の第2実施例の第4変形例の構成図で
ある。
【図26】本発明の第2実施例の第5変形例の構成図で
ある。
【図27】本発明の第2実施例の動作説明図である。
【図28】本発明の第2実施例の動作説明図である。
【図29】本発明の第2実施例の動作説明図である。
【図30】本発明の第2実施例の動作説明図である。
【図31】本発明の第2実施例の動作説明図である。
【図32】本発明の第2実施例の動作説明図である。
【図33】本発明の第3実施例の構成図である。
【図34】本発明の第3実施例の動作説明図である。
【図35】本発明の第3実施例の要部の構成図である。
【図36】本発明の第3実施例の第1変形例の構成図で
ある。
【図37】本発明の第3実施例の第2変形例の構成図で
ある。
【図38】本発明の第3実施例の第3変形例の構成図で
ある。
【図39】本発明の第3実施例の第4変形例の構成図で
ある。
【図40】本発明の第3実施例の第5変形例の構成図で
ある。
【図41】本発明の第3実施例の第6変形例の構成図で
ある。
【図42】本発明の第3実施例の第7変形例の構成図で
ある。
【図43】本発明の第3実施例の第8変形例の構成図で
ある。
【図44】本発明の第3実施例の第9変形例の構成図で
ある。
【図45】本発明の第3実施例の第10変形例の構成図
である。
【図46】本発明の第3実施例の第11変形例の構成図
である。
【図47】本発明の第3実施例の第12変形例の構成図
である。
【図48】本発明の第3実施例の第13変形例の構成図
である。
【図49】本発明の第3実施例の動作説明図である。
【図50】従来の一例の構成図である。
【図51】従来の一例の動作説明図である。
【符号の説明】
1 偏向装置 2 偏向部 3 駆動部 4,5 透明電極 6,7 配向膜 8,9 ガラス基板 10 スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石本 学 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 中島 雅人 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭48−22047(JP,A) 特開 昭51−7947(JP,A) 特開 昭61−51130(JP,A) 特開 平5−11281(JP,A) 米国特許3813145(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/13 505 G02F 1/133 G02F 1/29

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに対向して配置され少なくとも一面
    が複数の電極より構成された一対の透明電極と、 前記一対の透明電極間に充填され初期配向方向に応じた
    方向で前記一対の透明電極間の電圧に応じた角度に入射
    光を偏向させる液晶と、 前記一対の透明電極の互いに対向する面に形成され、前
    記液晶の初期配向方向を設定する配向膜と、 前記一対の透明電極を構成する前記複数の電極の各々に
    印加する電圧を制御可能とされた電圧制御手段とを有
    し、 前記電圧制御手段を制御して、前記複数の電極の各々の
    部分で異なる格子回折を行い、入射光に対して所望の光
    学処理を施す ことを特徴とする光偏向装置。
  2. 【請求項2】 前記配向膜は前記液晶の初期配向方向が
    平行帯状となるように形成されたことを特徴とする請求
    項1記載の光偏向装置。
  3. 【請求項3】 前記電圧制御手段は前記複数の電極に平
    行帯状の同電位領域が形成されるように電圧を印加する
    ことを特徴とする請求項2記載の光偏向装置。
  4. 【請求項4】 前記電圧制御手段は前記短冊状の同電位
    領域毎に異なる電圧を印加し、入射光をスリット状の焦
    点に集光させることを特徴とする請求項3記載の光偏向
    装置。
  5. 【請求項5】 前記電圧制御手段は短冊状の同電位領域
    に印加する電圧を(Xn −R)/〔S 2 +(Xn −R)
    2 1/2 (Xn :n番目の同電位領域の中心位置、S:
    焦点距離、R:X方向の焦点位置)に比例して定めるこ
    とによりスリット状の焦点位置が決定されることを特徴
    とする請求項4記載の光偏向装置。
  6. 【請求項6】 前記電圧制御手段は前記短冊状の同電位
    領域に印加する電圧を (Xn −V)/〔R 2 +(Xn −
    V) 2 1/2 (Xn :n番目の同電位領域の中心位置、
    V:焦点の入射光方向の位置、Rは焦点のX方向の電位
    領域の中心位置、V:焦点の入射光方向の位置、Rは焦
    点のX方向の位置)に比例した電圧に決定することを特
    徴とする請求項4又は5記載の光偏向装置。
  7. 【請求項7】 前記電圧制御手段は前記短冊状の同電位
    領域に印加する電圧を時間に応じて変化させることによ
    り前記スリット状の焦点を走査することを特徴とする請
    求項4乃至6のいずれか一項記載の光偏向装置。
  8. 【請求項8】 前記電圧制御手段は前記短冊状の同電位
    領域に印加する電圧を、前記スリット状の焦点が光の入
    射方向に対して直交する方向に走査するように変化させ
    ることを特徴とする請求項7記載の光偏向装置。
  9. 【請求項9】 前記電圧制御手段は前記短冊状の同電位
    領域に印加する電圧を前記スリット状の焦点が等速度で
    走査されるように変化させることを特徴とする請求項8
    記載の光偏向装置。
  10. 【請求項10】 前記電圧制御手段は前記短冊状の同電
    位領域に印加する電圧を時間tに対して (Xn −ct)
    /〔S 2 +(Xn −ct) 2 1/2 (Xn :n番目の同
    電位領域の中心位置、S:焦点距離、c:速度)に比例
    した電圧とすることを特徴とする請求項9記載の光偏向
    装置。
  11. 【請求項11】 前記電圧制御手段は前記短冊状の同電
    位領域に印加する電圧を前記スリット状の焦点が等角度
    で走査されるように変化させることを特徴とする請求項
    4記載の光偏向装置。
  12. 【請求項12】 前記電圧制御手段は短冊状の同電位領
    域に印加する電圧を(Xn −s tan wmt )/〔S 2
    (Xn −s tan wmt ) 2 1/2 (Xn :n番目の同電位
    領域の中心位置、S:焦点距離、wm:角速度、t:時
    間)に比例した電圧とすることを特徴とする請求項11
    記載の光偏向装置。
  13. 【請求項13】 前記電圧制御手段は前記スリット状の
    焦点が入射光の入射方向に走査されるように前記短冊状
    の同電位領域に印加する電圧を変化させることを特徴と
    する請求項4乃至12のいずれか一項記載の光偏向装
    置。
  14. 【請求項14】 前記電圧制御手段は前記短冊状の同電
    位領域に印加する電圧を(Xn −u)/〔(et) 2
    (Xn −u) 2 1/2 (Xn :n番目の同電位領域の中
    心位置、u:焦点距離、e:走査速度、t:時間)に比
    例した電圧に定めることを特徴とする請求項13記載の
    光偏向装置。
  15. 【請求項15】 前記配向膜は前記液晶の初期配向方向
    が同心円状になるよ うに形成されたことを特徴とする請
    求項1記載の光偏向装置。
  16. 【請求項16】 前記電圧制御手段は前記複数の電極に
    同心円状の同電位領域が形成されるように直流電圧を印
    加することを特徴とする請求項15記載の光偏向装置。
  17. 【請求項17】 前記電圧制御手段は前記同心円状の同
    電位領域に夫々異なる電圧を印加し、入射光をスポット
    状の焦点に集光させることを特徴とする請求項16記載
    の光偏向装置。
  18. 【請求項18】 前記電圧制御手段は前記同心円状の同
    電位領域にγn /(R 2 +γn 2 1/2 (γn :n番目
    の同電位領域の半径、R:焦点距離)に比例した電圧を
    印加することを特徴とする請求項17記載の光偏向装
    置。
  19. 【請求項19】 前記電圧制御手段は前記同心円状の同
    電位領域に印加する電圧を時間に応じて変化させ、前記
    スポット状の焦点を走査させることを特徴とする請求項
    17記載の光偏向装置。
  20. 【請求項20】 前記電圧制御手段は前記同心円状の同
    電位領域に印加する電圧を時間に応じて変化させ、前記
    スポット状の焦点を光の入射軸方向に走査させることを
    特徴とする請求項19記載の光偏向装置。
  21. 【請求項21】 前記電圧制御手段は前記同心円状の同
    電位領域に印加する電圧を時間tに対してγn /(ct
    2 +γn 2 1/2 (γn :n番目の同電位領域の半径位
    置、c:速度)に比例した電圧とすることを特徴とする
    請求項20記載の光偏向装置。
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