JPH02271317A

JPH02271317A - 液晶レンズ

Info

Publication number: JPH02271317A
Application number: JP9248989A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Toda; 戸田　明敏; Hisano Shimazu; 島津　久乃
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-04-12
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1990-11-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、カメラ等の光学機器に適用可能な液晶レンズ
に関する。

〔従来の技術〕

従来、レンズの焦点距離を調節する場合には、２枚以上
のレンズを組み合わせ、その位置関係を灸化させること
により行なっていたが、最近では、液晶を封入した単レ
ンズに外部から電圧を印加して屈折力を変化させる液晶
レンズが開発されており、このような液晶レンズが特開
昭５２−３２３４８号公報、特開昭５４−９９６５４号
公報および特公昭５８−５０３３９号公報等において開
示されている。

この種の液晶レンズを第５図に示す。この液晶レンズ１
は、凹面状をなす曲率面を有する第１の透明基板２の曲
率面に第２の透明基板３が張合わされており、この第１
．第２の透明基板間に形成された空間に液晶を封入する
ことにより凸レンズ形状をなす液晶層４が形成されてい
る。また、第１および第２の透明基板２，３の各対向面
には透明導電層５．６がそれぞれ形成されていて、絶縁
体７を介して互いに絶縁されている。この透明導電層５
，６はリード線を介して交流電圧源８．電圧調整回路９
からなる電圧印加手段が接続されており、この電圧印加
手段により透明導電層５，６間に電圧を印加する構成と
なっている。なお、第６図は光の入射側から見た液晶レ
ンズ１の平面図を示している。

このように構成された液晶レンズ１では、第２の透明基
板３に取付けた偏光板ＰＬを介して光を取込み、電圧印
加手段で液晶層４に印加する電圧を調整することにより
、液晶レンズ１の屈折力を変化させている。

また、第７図に示すように、凹レンズ形状をなす液晶層
が形成された液晶レンズ１０を作製する場合は、凸レン
ズ形状をなす第１の透明基板１１と平板状をなす第２の
透明基板１２とをスペーサ１３を介して対向配置し、第
１．第２の透明基板１１．１２間に液晶を注入する。こ
のようにして、同図に示すような凹レンズ形状をなす液
晶層１４が形成される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記液晶レンズ１．１０はレンズを作製
するときに各透明基板（２，３）および（１１，１２）
間の光軸を正確に一致させるのが難しく、安定した結像
特性が得られないという問題がある。すなわち、上記液
晶レンズ１，１０を作製する場合には、位置合わせ治具
を用いて第１の透明基板１，１１と第２の透明基板３．
１２との光軸を一致させ、この状態で張合わせるわけで
あるが、ガイド部材等で位置規制のされていない浮動状
態にある透明基板の各光軸を一致させた状態で貼り合わ
せるのは極めて難しく、透明基板の光軸がずれた状態で
貼り合わされてしまう可能性が高い。特に、第７図に示
すような凹レンズ形状をなす液晶層１４を形成する場合
は、光軸合わぜの精度を出すのが難しい。

また、上記液晶レンズ１，１０を光学機器に適用する場
合には、液晶レンズを他のレンズと組み合わせてレンズ
枠に収納し各レンズ間の光軸を一致させている。しかし
、上記液晶レンズはレンズ枠に収納するときのことまで
考慮して設計されていないので、レンズ組立て時に他の
レンズとの光軸合わせを十分に行ないながら作り込まな
ければならず、非常に繁雑な作業を伴うと共に長い時間
を必要とした。

本発明は上記実状にかんがみてなされたもので、各透明
基板間の光軸ずれを生じることなく容易に作製すること
ができ、安定した結像特性を得ることができると共に、
光学機器等において他のレンズと容易に組み合わせるこ
とができる液晶レンズを提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決するために、互いの中心が同心
的に配置された複数の基板嵌合部を有するレンズ枠と、
このレンズ枠の基板嵌合部に少な（とも一方の対向面が
曲率面となるように対向配置されて取付けられた第１お
よび第２の透明基板と、この第１．第２の透明基板間に
形成されるレンズ形状をなす液晶層とを備える構成とし
た。

（作用）本発明は以上のような手段を講じたことにより、光軸合
わせ用治具を用いなくても、第１および第２の透明基板
をレンズ枠に形成した基ｔｌｉ２嵌合部に取付けること
により第１および第２の透明基板の光軸出しを行なうこ
とができ、レンズ作製時に透明基板が光軸位置からずれ
るといった不都合を確実に防止することができる。した
がって、作製される液晶レンズの光軸出しを容易に行な
うことができ、安定した結像特性を得ることができる。

また、光学機器等に適用した場合、透明基板と一体とし
て構成されているレンズ枠を利用することにより、他の
レンズと容易に組み合わせることができる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の第１実施例に係る液晶レンズの構成を
示す図である。同図に示す２１はレンズ枠であり、円柱
状をなす空洞の内壁に基板嵌合部２２．２３が形成され
ている。両基板嵌合部２２゜２３の中心はレンズ枠２１
の円柱状をなす空洞の中心軸と同心状となっている。基
板嵌合部２２には両凸レンズ形状をなす第１の透明基板
２４が嵌合しており、接着剤２５で接着固定されている
。

また、基板嵌合部２３には片凸レンズ形状をなし平坦面
側を第１の透明基板２４に対向させた第２の透明基板２
６が嵌合されており、接着固定されている。なお、第１
．第２の透明基板２４．２６は、レンズ枠２１から所定
圧Ｍ（絶縁可能な距離）離した状態で接着固定されてい
る。各透明基板２４．２６の表面には透明導電層２７．
２８が形成されており、第２の透明基板２６の対向面に
はさらに透明絶縁層２９が形成されている。さらに、両
透明基板２４．２６の対向面には配向１１！３１゜３２
が形成されている。また、第１の透明基板２４と第２の
透明基板２６との間には多数のビーズをリング状に集合
してなる絶縁性スペーサ３３が介在されており、このス
ペーサ３３および第１゜第２の透明基板２４．２６の対
向面とで形成される凹レンズ形状をなす空間に液晶が注
入され、液晶層３４が形成されている。なお、スペーサ
３３は接着剤により固定されており、この接着剤で液晶
層３４がシールされている。また、スペーサ３３は第２
図に示すように、切欠部が設けられており、この切欠部
に対応したレンズ枠２１の所定部位に液晶注入口３５が
設けられている。なお、液晶注入後はこの液晶注入口３
５は接着剤等により塞がれる。また、各透明基板２４．
２６に形成された透明導電層２７．２８にはそれぞれ電
圧印加端子３６．３７が設けられている。各印加端子３
６．３７はリード線を介して電圧調整回路３８゜交番電
圧源３つからなる電圧印加手段４ｏに接続されている。

なお、第２の透明基板２６の凸面側には、レンズ枠２１
に取付けられた偏光フィルム４１が設置されている。

次に、上記したように構成される液晶レンズ２０の作製
方法について説明する。先ず、光学ガラスの両面を凸面
状に研磨して第１の透明基板２４を作製する。また、一
方の面を平坦面状に研磨し、他方の面を凸面状に研磨し
て第２の透明基板２６を作製する。そして、各透明基板
２４゜２６の表面にＩＴＯ（酸化インジウム・酸化すず
）からなる透明導電層２７．２８を形成する。また、第
２の透明基板２６の平坦面には、透明導電層２８上にＳ
ｉＯ２絶縁膜２９を成膜する。そして、各透明基板２４
．２６の対向面をナイロン布でラビング配向処理するこ
とにより配向８３１．３２を形成する。

次に、可削性セラミクスを第１°図に示す如き形状に切
削加工したレンズ枠２１に、接着剤中にビーズ３３ｇを
分散させてリング状に成形したスペーサ３３を挿入する
。そして、第１の透明基板２４を基板嵌合部２２に嵌合
し、第２の透明基板２６を基板嵌合部２３に嵌合し、ス
ペーサ３３を介して張合わせる。第１の透明基板２４と
第２の透明基板２６とをスペーサ３３を介して張合わせ
たならば、各透明基板２４．２６とレンズ枠２１との境
界部分に接着剤２５をもり、レンズ枠２１に接着固定す
る。

次に、第１．第２の透明基板２４．２６間に形成された
液晶層３４に、レンズ枠２１の液晶注入口３５から真空
注入法にて液晶を注入する。液晶注入後は、液晶注入口
３５を接着剤にて封止する。

そして、各透明導電層２７．２８の対向面とは逆側に電
圧印加端子３６．３７をそれぞれ設け、この端子３６．
３７に直列接続された電圧調節回路３８、交番電圧源３
９の各一端をリード線を介；７て接続する。

以上のようにして作製した液晶レンズ２ｏの光軸を検査
したところ、第１の透明基板２４と第２の透明基板２６
との光軸は高精度に一致していることが確認できた。

このように、本実施例によれば、透明基板２４゜２６の
取付けられる基板嵌合部２２．２３の中心軸をレンズ枠
２１の中心軸と一致させ、この基板嵌合部２２．２３に
透明基板２４．２６を取付ける構成としたので、光軸合
わせ用の治具を用いることなく、レンズ枠２１の機械的
中心と各透明基板２４．２６の光軸とを一致させた液晶
レンズ２０を容易に作製することができ、安定した結像
特性を得ることができる。

次に、本発明の第２実施例について第３図を参照して説
明する。

本実施例に係る液晶レンズ５０は、円柱状の貫通孔が形
成されたレンズ枠５１内に、同様の貫通孔が形成された
補助レンズ枠５２がその中心軸方向に摺動可能に挿入さ
れている。レンズ枠５１内壁の周方向には、その中心が
レンズ枠５１の中心と一致する基板嵌合部５３が設けら
れている。この基板嵌合部５３には両凸レンズ形状をな
す透明基板５４が設置されている。また、補助レンズ枠
５２内壁の周方向には、その中心が補助レンズ枠５２の
中心軸と一致する基板嵌合部５５が形成されており、こ
の基板嵌合部５５に両凸レンズ形状なす第２の透明基板
５６が設置されている。すなわち、第１の透明基板５４
と第２の透明基板５６とが同心状に設置されている。ま
た、第１の透明基板５４と第２の透明基板５６との間に
は、各レンズ枠５１．５２の軸方向に対して垂直に板状
の透明基板５７が挿入されており、補助レンズ枠５４の
一端でレンズ枠５１に押圧されている。第１の透明基板
５４と板状の透明基板５７とはスペーサ５８を介して対
向配置されており、両透明基板５４．５７間にレンズ状
をなす液晶層５９が形成されている。同様に、第２の透
明基板５６と板状の透明基板５７とはスペーサ６１を介
して対向配置されており、両透明基板５６．５７間にレ
ンズ状をなす液晶層６２が形成されている。なお、液晶
層５９と液晶層６２とに封入されている液晶は、のディ
レクターが互いに直交するように配向処理されている。

また、レンズ枠５１には、液晶注入口６３が形成されて
おり、この液晶注入口６３から各液晶層５９．６２に液
晶の注入が行われる。さらに、第１．第２の透明基板５
４．５６および板状の透明基板５７の各々の表面には透
明導電層６４，６５．６６が形成されている。そして、
第１および第２の透明基板５４．５６の対向面にはさら
に配向膜６７．６８が形成されており、板状の透明基板
５７の導電層上には５ｉ０２絶縁層６９が形成されてい
る。各透明基板５４，５６゜５７の導電層６４．　６５
．６６からはリード線が引出されている。第１．第２の
透明基板５４゜５６から引出されたリード線は、直列接
続された電圧調整回路３８．交番電圧源３９の交＃電圧
源３９側の一端に接続され、板状の透明番５７から引出
されたリード線は電圧調整回路３８側の一端に接続され
、ている。なお、第１．第２の透明基板５４．５６およ
び板状の透明基板５７の各貼り合。

わせ部は接着剤により封止されている。

このように構成された液晶レンズ５０は、可削性セラミ
クスを切削加工して作ったレンズ枠５１に板状の透明基
板５７を落とし込むと共に、可削性セラミクスで作った
補助レンズ枠５２をレンズ枠５１の一端部開口より挿入
して、板状の透明基板５７に当接させる。次に、第１の
透明基板５４および第２の透明基板５６をスペーサ５８
．６１を介して板状の透明基板５７にそれぞれ貼り合わ
せる。そして、板状の透明基板５７からリード線を引出
した後、リード線の引きだし口を接着剤２５で封止する
。最後に、各液晶層５９．６２に液晶を真空注入し、液
晶注入０６３を接着剤で封止する。

このようにして作製された液晶レンズ５０は、第１図に
示す液晶レンズ２０と同様に透明基板５４．５６の光軸
が正確に一致したものであった。

なお、上記第１および第２の実施例では、レンズ枠２１
，５１．５２としてセラミクスを用いた場合について説
明したが、液晶材に溶解しずらい材料であれば他のもの
でもよく、例えば金属、プラスチック等が挙げられる。

また、レンズ枠２１゜５１．５２と透明基板２４．２６
等とを絶縁するために所定のスペースを設けているが、
レンズ枠の表面を絶縁コーティング等の絶縁処理を施す
ようにしてもよく、例えばレンズ枠がアルミニュームで
構成されていれば、その表面をアルマイト処理または樹
脂コーティングすればよい。

また、上記第１．第２実施例では、第１．第２の透明基
板間に形成されるレンズ形状をなす空間に液晶を封入し
た液晶レンズの例を示しているが、例えば液晶に代えて
方解石を用いたレンズとしても、」二記実施例同様に本
発明独自の効果を得ることができる。

次に、前記第１実施例および第２実施例で説明した液晶
レンズ２０または５０をＣＣＤカメラに適用した例につ
いて説明する。

第５図はＣＣＤカメラのレンズマウント部分の構成を示
す図である。同図に示す７０はレンズマウントであり、
同心的に配置された複数のマスターレンズ７１，７２．
７３および絞り機構７４が設けられている。このレンズ
マウント７０の一端であってマスターレンズ７１〜７３
の物点側には、レンズ枠８０が取付けられている。この
レンズ枠８０には、その中心がマスターレンズ７１〜７
３の光軸と一致するレンズ嵌合部８１が形成されており
、このレンズ嵌合Ｈ８１に液晶レンズ２０（５０）のレ
ンズ枠２１　（５１）の外周が嵌合している。その結果
、マスターレンズ７１〜７３の光軸に一致した状態で液
晶レンズ２０　（５１）が組込まれている。なお、レン
ズ枠８０には、液晶レンズ２０　（５０）の駆動源とな
る電池８２．この電池８２から電力の供給を受ける液晶
レンズ駆動電源回路が設けられている回路基板８３．さ
らに液晶レンズ２０　（５０）に印加する電圧を切換え
るための液晶レンズ屈折力切換えスイッチ８４が設けら
れている。

このように、液晶レンズ２０　（５０）のレンズ枠２１
　（５１）を利用すれば、ＣＣＤカメラに備えられる複
数のマスターレンズ７１〜７３と容易に光軸を一致させ
ることができる。

なお、上記適用例では、マスターレンズ７１〜７３の光
軸と液晶レンズ２０　（５０）のレンズ枠２１　（５１
）の機械的中心軸とが一致している例を示したが、本発
明はこれに限るものではなく、マスターレンズ７１〜７
３の光軸に対して液晶レンズ２０　（５０）の光軸が一
致するよに基板嵌合部２２，２３，５３．５５を形成す
ればよい。また、マスターレンズ７１〜７３の組込まれ
るレンズ枠に液晶レンズ２０　（５０）を組込む構成と
してもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、互いの中心が同心状をなす複数の基板
嵌合部に第１および第２の透明基板を対向配置して取付
ける構成としたので、第１および第２の透明基板の光軸
が一致した液晶レンズを容易に作製することができ、安
定した結像特性を得ることができる。

また、レンズ枠を利用することにより、他のレンズと容
易に組み合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例に係る液晶レンズの構成図、第２図
はスペーサの平面図、第３図は第２実施例に係る液晶レ
ンズの構成図、第４図は液晶レンズをＣＣＤカメラのレ
ンズマウントに取付けた状態を示す図、第５図は従来よ
りある液晶レンズの構２０．５０・・・液晶レンズ、２
１．５１・・・レンズ枠、２４．５４・・・第１の透明
基板、２６．５６・・・第２の透明基板、３４，５９．
６２・・・液晶層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）互いの中心が同心的に配置された複数の基板嵌合
部を有するレンズ枠と、このレンズ枠の基板嵌合部に少
なくとも一方の対向面が曲率面となるように対向配置さ
れて取付けられた第１および第２の透明基板と、この第
１、第２の透明基板間に形成されるレンズ形状をなす液
晶層とを具備したことを特徴とする液晶レンズ。
（２）前記レンズ枠は、金属、プラスチック、セラミク
スのうちのいずれか一つで作製されていることを特徴と
する請求項１記載の液晶レンズ。
（３）前記レンズ枠は、前記液晶層へ液晶を注入するた
めの液晶注入口が設けられていることを特徴とする請求
項１記載の液晶レンズ。