JPH034211A - Vari-focal lens - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、一軸結晶性を示す材料で作製されたレンズと
直線偏光板等とを組合わせて可変焦点機能を持たせる可
変焦点レンズに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a variable focus lens that has a variable focus function by combining a lens made of a material exhibiting uniaxial crystallinity with a linear polarizing plate or the like.
一般に、一軸結晶性を示す光学材料を用いたレンズであ
って、その光学材料の光学軸をレンズ系の光軸と直交さ
せるように作製したものは、入射光に対して二つの異な
った焦点距離を示すことが知られている。すなわち、一
軸結晶性を示す材料の屈折率は、常光線に対する屈折率
Noと異常光線に対する屈折率Neをもつ屈折率楕円体
として表わすことができるので、各屈折率No、Neに
対する焦点距離Fo、Feは以下の式で求めることがで
きる。Generally, a lens using an optical material exhibiting uniaxial crystallinity, which is manufactured so that the optical axis of the optical material is perpendicular to the optical axis of the lens system, has two different focal lengths for incident light. is known to show. That is, the refractive index of a material exhibiting uniaxial crystallinity can be expressed as a refractive index ellipsoid having a refractive index No for ordinary rays and a refractive index Ne for extraordinary rays, so the focal length Fo for each refractive index No and Ne is Fe can be calculated using the following formula.
1/Fo −(No−1)/ r
1/Fe −(Ne−1)/r
このように異なる焦点距離Fo、Feを示すレンズは、
直線偏光板と組合わせることにより可変焦点レンズとし
て用いることができる。すなわち、一軸結晶性を示す光
学材料からなる上記レンズを直線偏光板と組合わせ、直
線偏光板を回転させると、異なる二つの焦点距離を示す
と共に、90゜毎に単一の焦点距離を示す。1/Fo - (No-1)/r 1/Fe - (Ne-1)/r Lenses that exhibit different focal lengths Fo and Fe in this way are
By combining it with a linear polarizing plate, it can be used as a variable focus lens. That is, when the above lens made of an optical material exhibiting uniaxial crystallinity is combined with a linear polarizing plate and the linear polarizing plate is rotated, it exhibits two different focal lengths and a single focal length at every 90°.
この種の可変焦点レンズとしては、一軸結晶性材料から
なるレンズとTN液晶素子を組合わせ、偏光数を回転さ
せるといった機械的な動きを伴うことなく、二つの焦点
距離を切換え可能にしたものや、レンズと偏光面回転素
子(例えば回転可能な偏光板、上記TN液晶素子等)の
両者を液晶を用いて作製し、コストダウンを図ったもの
が特開昭54−151854号公報等に提案されている
。This type of variable focus lens combines a lens made of a uniaxial crystalline material with a TN liquid crystal element, and is capable of switching between two focal lengths without mechanical movement such as rotating the number of polarization. , a method in which both the lens and the polarization plane rotating element (for example, a rotatable polarizing plate, the above-mentioned TN liquid crystal element, etc.) are manufactured using liquid crystal in order to reduce costs has been proposed in JP-A-54-151854. ing.
また、偏光面回転素子を用いずに、外部から印加する電
圧を調節して、焦点距離を連続的に変化させるようにし
た液晶レンズが開発されており、この種の液晶レンズが
特開昭52−32348号公報、特開昭54−9965
4号公報等に提案されている。In addition, a liquid crystal lens has been developed in which the focal length can be continuously changed by adjusting an externally applied voltage without using a polarization plane rotation element. -32348 Publication, JP-A-54-9965
This is proposed in Publication No. 4, etc.
上記公報に開示されている液晶レンズは、第9図および
第10図に示すように、透明基板1,2がスペーサ3を
介して対向配置されていて、この透明基板1.2間には
レンズ状の空間に液晶を封入してなる液晶層4が形成さ
れている。また、この液晶層空間を形成している透明基
板1,2の対向面には、透明導電層4,5が形成され、
さらにその透明導電層5,6表面には配向膜7が成膜さ
れている。各透明導電層5.6には、交流電圧源8、電
圧調整回路9等からなる電圧印加回路が接続されている
。In the liquid crystal lens disclosed in the above publication, as shown in FIGS. 9 and 10, transparent substrates 1 and 2 are arranged facing each other with a spacer 3 interposed therebetween, and the lens is disposed between the transparent substrates 1 and 2. A liquid crystal layer 4 is formed by sealing a liquid crystal in a space shaped like the shape of a liquid crystal. Further, transparent conductive layers 4 and 5 are formed on the opposing surfaces of the transparent substrates 1 and 2 forming this liquid crystal layer space.
Furthermore, an alignment film 7 is formed on the surfaces of the transparent conductive layers 5 and 6. A voltage application circuit consisting of an AC voltage source 8, a voltage adjustment circuit 9, etc. is connected to each transparent conductive layer 5.6.
このように構成された液晶レンズ10を、第11図に示
すように、偏光板11と組合わせて用いることにより、
電圧印加回路から液晶層4に電圧を印加すると、液晶の
ディレクターが変化し、特定方向の直線偏光に対する液
晶の見かけ上の屈折力が変化し、結果して、液晶レンズ
10の屈折力が変化するものとなる。By using the liquid crystal lens 10 configured in this way in combination with a polarizing plate 11, as shown in FIG.
When a voltage is applied to the liquid crystal layer 4 from the voltage application circuit, the director of the liquid crystal changes, the apparent refractive power of the liquid crystal for linearly polarized light in a specific direction changes, and as a result, the refractive power of the liquid crystal lens 10 changes. Become something.
このような、液晶レンズを含む可変焦点レンズは、従来
のレンズ系ではレンズ間距離を調節して行なっていた焦
点合わせを、レンズの機械的な移動をほとんど伴うこと
なく行なうことかできるといった利点がある。Variable focus lenses including liquid crystal lenses have the advantage of being able to perform focusing, which was done by adjusting the distance between lenses in conventional lens systems, with almost no mechanical movement of the lenses. be.
しかしながら、一軸結晶性を示す材料を用いて作製した
従来の可変焦点レンズは、異常光線に対する屈折力を示
すように偏光方向を選んで光を入射させた場合に、対称
性の悪い集光スポットが形成され、非点収差が生じて焦
点精度が劣化するという問題があった。すなわち、第1
2図に示すように、一軸結晶性を示す材料からなるレン
ズ12に対して、異常光線となるように直線偏光を入射
させると、レンズ12のA点を通った光とAA点を通っ
た光とが交差する点AXと、B点を通った光とBB点を
通った光とが交差する点BXとが一致しない。これは、
屈折率楕円体の長軸、短軸とレンズ面の法線との位置関
係が、レンズの光軸に対して機械的に共役な位置である
にもかかわらず、その位置関係に差が生じてしまうこと
に起因している。However, with conventional variable focus lenses made using materials that exhibit uniaxial crystallinity, when the polarization direction is selected so as to exhibit refractive power for extraordinary rays and light is incident, a focused spot with poor symmetry is created. There was a problem in that the focus accuracy deteriorated due to the occurrence of astigmatism. That is, the first
As shown in Figure 2, when linearly polarized light is incident on a lens 12 made of a material exhibiting uniaxial crystallinity so as to form an extraordinary ray, light passing through point A of the lens 12 and light passing through point AA of the lens 12 are separated. The point AX where these intersect does not match the point BX where the light passing through point B and the light passing through point BB intersect. this is,
Even though the long and short axes of the refractive index ellipsoid and the normal to the lens surface are mechanically conjugate to the optical axis of the lens, there is a difference in the positional relationship. This is caused by putting it away.
なお、レンズ12に対して常光線を入射させるようにし
た場合には、屈折率楕円体の長袖や短軸とレンズ面の法
線との位置関係が、レンズの光軸に対して機械的に共役
な位置において差か生しないため、上記問題は生じない
。Note that when ordinary rays are made to enter the lens 12, the positional relationship between the long and short axes of the refractive index ellipsoid and the normal to the lens surface is mechanically adjusted relative to the optical axis of the lens. Since no difference occurs at conjugate positions, the above problem does not occur.
したがって、上記可変焦点レンズは、異常光線入射時の
軸上非点収差による最小錯乱円より高い解像力を求め得
るレンズ系に適用しても、その解像力を十分に発揮させ
ることができないという欠点がある。Therefore, even if the variable focus lens described above is applied to a lens system that requires a higher resolving power than the circle of least confusion due to axial astigmatism when an extraordinary ray is incident, it has the disadvantage that it cannot fully demonstrate its resolving power. .
なお、眼鏡レンズ等においては、ンリンドリカルレンズ
やトーリックレンズを用いて非点収差を補正するといっ
たことが行われているが、前述の可変焦点レンズに適用
すると、常光線が入射した場合には、過補正となり、新
たな軸上非点収差が生じるといった問題がある。In addition, in eyeglass lenses, etc., astigmatism is corrected using lindrical lenses and toric lenses, but when applied to the variable focus lens mentioned above, when ordinary rays are incident, , there is a problem that over-correction occurs and a new axial astigmatism occurs.
そこで、本発明の目的は、軸上非点収差を有効に補正で
きると共に過補正を防止でき、解像力を著しく向上し得
る可変焦点レンズを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a variable focus lens that can effectively correct axial astigmatism, prevent overcorrection, and significantly improve resolution.
本発明は上記課題を解決するために、一軸結晶性を示す
材料からなるレンズと偏光手段とを組合わせて、可変焦
点機能を持たせた可変焦点レンズにおいて、前記レンズ
により生じる非点収差を補正する如く屈折力が変化する
補正レンズを備える構成とした。In order to solve the above problems, the present invention combines a lens made of a material exhibiting uniaxial crystallinity with a polarizing means, and corrects astigmatism caused by the lens in a variable focus lens having a variable focus function. The structure includes a correction lens whose refractive power changes as shown in FIG.
また、前記補正レンズを、半円柱状をなす液晶層が形成
された液晶レンズから構成し、前記液晶層に電圧を印加
することによりその屈折力を変化させるようにした。Further, the correction lens is constituted by a liquid crystal lens in which a semi-cylindrical liquid crystal layer is formed, and the refractive power thereof is changed by applying a voltage to the liquid crystal layer.
なお、一軸結晶性を示す材料としては、方解石や液晶を
用いてもよく、特に液晶を用いたレンズの場合には、そ
の液晶に電圧を印加するための電属印加手段を備えた構
成とすることが望ましい。Note that calcite or liquid crystal may be used as the material exhibiting uniaxial crystallinity, and in particular, in the case of a lens using liquid crystal, the structure is provided with an electric voltage application means for applying voltage to the liquid crystal. This is desirable.
また、偏光手段としては、回転可能な直線偏光板。Also, as a polarizing means, a rotatable linear polarizing plate is used.
変品を用いた偏光面回転素子を用いることが望ましい。It is desirable to use a polarization plane rotation element using a modified product.
本発明は、上記手段を講じたので、補正レンズの屈折力
を変化させることにより、補正レンズを非点収差を補正
することのできる例えばシリンドリカルレンズとして動
作させることができると共に、特別な屈折力を示さない
透明平板として動作させることができる。したがって、
非点収差が生している場合には、例えばシリンドリカル
レンズとして動作させ、非点収差が生じていない場合に
は、透明平板として動作させることにより、非点収差を
有効に補正できると共に過補正を防止することができる
。Since the present invention takes the above measures, by changing the refractive power of the correction lens, it is possible to operate the correction lens as, for example, a cylindrical lens capable of correcting astigmatism, and also to have a special refractive power. It can be operated as a transparent flat plate (not shown). therefore,
When astigmatism occurs, for example, it operates as a cylindrical lens, and when no astigmatism occurs, it operates as a transparent flat plate, which can effectively correct astigmatism and prevent over-correction. It can be prevented.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
第1図は第1実施例に係る可変焦点レンズの構成を示す
図である。この可変焦点レンズは、一軸結晶性を示す方
解石よりなる方解石レンズ21と、この方解石レンズ2
1の出射側に対向配置された偏光板22と、この偏光板
22を介してレンズ21と同心的に配置された補正レン
ズとしての液晶シリンドリカルレンズ23と、この液晶
シリンドリカルレンズ23の屈折力を調節する電圧印加
回路24とから構成されている。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a variable focus lens according to a first embodiment. This variable focus lens includes a calcite lens 21 made of calcite exhibiting uniaxial crystallinity, and a calcite lens 21 made of calcite that exhibits uniaxial crystallinity.
1, a liquid crystal cylindrical lens 23 serving as a correction lens arranged concentrically with the lens 21 through the polarizing plate 22, and adjusting the refractive power of the liquid crystal cylindrical lens 23. It is composed of a voltage application circuit 24 that performs the following steps.
方解石レンズ21は図中矢印方向の光学軸を有している
。方解石の常光線および異常光線に対する屈折率は、厚
さが589nmの場合にはそれぞれ1.651135お
よび1.48640となる。したがって、レンズ21を
薄肉レンズとみなしてその焦点距離を計算すると、各焦
点距離は182.27mmおよび246.71mmとな
る。そこで、平行光を入射させた状!ごて偏光板22を
回転させると、90°おきに二つの焦点距離が切換わり
、その中間の角度では、二塩点を持ったレンズとなる。The calcite lens 21 has an optical axis in the direction of the arrow in the figure. The refractive indices of calcite for ordinary and extraordinary rays are 1.651135 and 1.48640, respectively, when the thickness is 589 nm. Therefore, if the lens 21 is considered to be a thin lens and its focal lengths are calculated, the respective focal lengths are 182.27 mm and 246.71 mm. Therefore, it looks like parallel light is incident! When the polarizing plate 22 is rotated, the two focal lengths are switched every 90 degrees, and at an angle between the two focal lengths, the lens has a double salt point.
液晶シリンドリカルレンズ23は、第2図に示すように
、対向面側が半円柱状の凹面に形成されたレンズ基板3
1と平板ガラス基板32とが長方形をなすスペーサ33
a、33bを介して対向配置され、レンズ基板31.平
板ガラス基板32間に半円柱状のレンズ形状・をなす空
間に液晶を封入してなる液晶層34が形成されている。As shown in FIG. 2, the liquid crystal cylindrical lens 23 includes a lens substrate 3 whose opposing surface is formed into a semi-cylindrical concave surface.
1 and the flat glass substrate 32 form a rectangular spacer 33.
The lens substrates 31 . A liquid crystal layer 34 is formed between the flat glass substrates 32 by sealing liquid crystal in a semi-cylindrical lens-shaped space.
レンズ基板31および平板ガラス基板32の液晶層34
を形成する対向面には、それぞれ透明導電層35が形成
されていて、さらにその透明導電層35表面には配向膜
36が成膜されている。各透明導電層35には、交流電
圧源、電圧調整回路等からなる電圧印加回路24が接続
されている。なお、第2図に示すスイッチS1は電圧調
整回路を調整して印加電圧を遮断した状態を示しており
、液晶層34の液晶分子34aは、電圧を遮断した状態
ではホモジニアス配向となっている。また、第4図およ
び第5図に示すように、電圧を印加した状態では、液晶
分子34aのディレクターが回転し、図中上下方向に配
向する。Liquid crystal layer 34 of lens substrate 31 and flat glass substrate 32
A transparent conductive layer 35 is formed on each of the opposing surfaces forming the transparent conductive layer 35, and an alignment film 36 is further formed on the surface of the transparent conductive layer 35. A voltage application circuit 24 consisting of an AC voltage source, a voltage adjustment circuit, etc. is connected to each transparent conductive layer 35. Note that the switch S1 shown in FIG. 2 is shown in a state in which the applied voltage is cut off by adjusting the voltage adjustment circuit, and the liquid crystal molecules 34a of the liquid crystal layer 34 are homogeneously aligned in the state in which the voltage is cut off. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, when a voltage is applied, the directors of the liquid crystal molecules 34a rotate and are oriented in the vertical direction in the figures.
このように構成された液晶シリンドリカルレンズ23は
、電圧印加回路24から印加される電圧に応じて液晶分
子34aの配向状態が変化し、液晶シリンドリカルレン
ズ23の屈折力が変化する。In the liquid crystal cylindrical lens 23 configured in this way, the alignment state of the liquid crystal molecules 34a changes according to the voltage applied from the voltage application circuit 24, and the refractive power of the liquid crystal cylindrical lens 23 changes.
すなわち、十分高い電圧を液晶に印加すると液晶シリン
ドリカルレンズ23は透明平板と同様の屈折力となる。That is, when a sufficiently high voltage is applied to the liquid crystal, the liquid crystal cylindrical lens 23 has the same refractive power as a transparent flat plate.
また、電圧印加を遮断することにより、液晶シリンドリ
カルレンズ23は通常のシリンドリカルレンズと同様の
屈折力となる。Furthermore, by cutting off the voltage application, the liquid crystal cylindrical lens 23 has the same refractive power as a normal cylindrical lens.
次に、非点収差の補正動作および過補正の防止について
具体的に説明する。Next, the astigmatism correction operation and the prevention of overcorrection will be specifically explained.
例えば、液晶シリンドリカルレンズ23の液晶材料とし
てネマチック液晶を用いる。この液晶は、常光線および
異常光線に対する屈折率が1.53および1,72のも
のを選び、シリンドリカルレンズの材料としては屈折率
が1,53のものを選ぶ。For example, nematic liquid crystal is used as the liquid crystal material of the liquid crystal cylindrical lens 23. This liquid crystal is selected to have a refractive index of 1.53 and 1.72 for ordinary rays and extraordinary rays, and a material with a refractive index of 1.53 is selected as the material for the cylindrical lens.
このような材料からなる液晶シリンドリカルレンズ23
は、液晶層34の液晶分子34aをホモジニアス配向と
し、液晶分子34aのディレクターと偏光板22の透過
軸の方向とを揃えると、第2図および第3図に示すよう
に、液晶層34に電圧を印加しない状態では、通常のシ
リンドリカルレンズと同様にレンズ基板31に形成され
た円柱面の軸方向と主径線方向とでは、屈折力が異なっ
たものとなる。したがって、方解石レンズ21に異常光
線が入射し非点収差が生じるように偏光板22か配置さ
れている場合には、液晶シリンドリカルレンズ23を第
2図および第3図に示す状態とすれば、液晶シリンドリ
カルレンズ23の屈折力差が軸上非点収差を補正して、
点状の集光スポットを形成できる。Liquid crystal cylindrical lens 23 made of such material
When the liquid crystal molecules 34a of the liquid crystal layer 34 are homogeneously aligned and the director of the liquid crystal molecules 34a is aligned with the direction of the transmission axis of the polarizing plate 22, a voltage is applied to the liquid crystal layer 34 as shown in FIGS. 2 and 3. In a state in which no voltage is applied, the refractive power is different in the axial direction and the main radial direction of the cylindrical surface formed on the lens substrate 31, as in a normal cylindrical lens. Therefore, when the polarizing plate 22 is arranged so that an extraordinary ray enters the calcite lens 21 and astigmatism occurs, if the liquid crystal cylindrical lens 23 is set to the state shown in FIGS. 2 and 3, the liquid crystal The refractive power difference of the cylindrical lens 23 corrects the axial astigmatism,
A dot-like focused spot can be formed.
また、偏光板22を回転させて方解石レンズ21に常光
線が入射する位置に配置した場合は、液晶シリンドリカ
ルレンズ23に対して十分高い電圧を印加する。そうす
ると、第4図および第5図に示すように、液晶34aは
、電気力線に沿うように向きを変え、液晶の見掛は上の
屈折率が1.53となり、シリンドリカルレンズの屈折
率と同じになる。したがって、液晶シリンドリカルレン
ズ23は屈折力を持たなくなり、光学的には透明平板と
同じになり、シリンドリカルレンズによる過補正が防止
される。Furthermore, when the polarizing plate 22 is rotated and placed at a position where ordinary rays of light are incident on the calcite lens 21, a sufficiently high voltage is applied to the liquid crystal cylindrical lens 23. Then, as shown in FIGS. 4 and 5, the liquid crystal 34a changes direction along the electric lines of force, and the apparent upper refractive index of the liquid crystal becomes 1.53, which is the same as the refractive index of the cylindrical lens. It will be the same. Therefore, the liquid crystal cylindrical lens 23 no longer has refractive power and becomes optically the same as a transparent flat plate, thereby preventing overcorrection by the cylindrical lens.
このように本実施例によれば、液晶シリンドリカルレン
ズ23の円柱面の軸方向と主径線方向の屈折力を任意に
変化できるので、軸上非点収差を有効に補正できると共
に、過補正を確実に防止できる。As described above, according to this embodiment, since the refractive power in the axial direction and the principal radial direction of the cylindrical surface of the liquid crystal cylindrical lens 23 can be changed arbitrarily, axial astigmatism can be effectively corrected, and overcorrection can be prevented. It can definitely be prevented.
第6図は本発明の第2実施例に係る可変焦点レンズの構
成を示す図である。本実施例は、偏光手段として、液晶
を用いて作成した偏光面回転素子を用いた例であり、そ
の他の部分は第1実施例と同様の構成をしている。同図
に示す40は偏光面回転素子であり、方解石レンズ21
と液晶シリンドリカルレンズ23との間に配置されてい
る。この偏光面回転素子40は、対向配置した偏光板4
1.42間にTNSNS小セル43成されている。この
TN液晶セル43を形成する偏光板41゜42の対向面
には透明導電層44が形成されており、この透明導電層
44に、電圧印加回路45が接続されている。FIG. 6 is a diagram showing the configuration of a variable focus lens according to a second embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which a polarization plane rotating element made of liquid crystal is used as the polarizing means, and the other parts have the same structure as the first embodiment. 40 shown in the figure is a polarization plane rotation element, and the calcite lens 21
and the liquid crystal cylindrical lens 23. This polarization plane rotation element 40 includes polarizing plates 4 arranged opposite to each other.
43 TNSNS small cells were created between 1.42 and 1.42. A transparent conductive layer 44 is formed on opposing surfaces of polarizing plates 41 and 42 forming this TN liquid crystal cell 43, and a voltage application circuit 45 is connected to this transparent conductive layer 44.
このような偏光面回転素子40を備えた可変焦点レンズ
によれば、第1実施例と同様の作用効果を得ることがで
き、さらにTN液晶セル43に電圧を印加することによ
り偏光面を回転させることができるので、第1実施例の
ように偏光板を回転させるこな(、焦点距離を切換える
ことができる。According to the variable focus lens equipped with such a polarization plane rotation element 40, the same effects as in the first embodiment can be obtained, and furthermore, by applying a voltage to the TN liquid crystal cell 43, the polarization plane can be rotated. Therefore, the focal length can be changed by rotating the polarizing plate as in the first embodiment.
第7図は本発明の第3実施例に係る可変焦点レンズの構
成を示す図である。本実施例は、第6図に示す可変焦点
レンズの方解石レンズ21に換えて液晶レンズ46を用
いた例である。すなわち、一軸結晶性の材料として液晶
を用いたものである。FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a variable focus lens according to a third embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which a liquid crystal lens 46 is used in place of the calcite lens 21 of the variable focus lens shown in FIG. That is, liquid crystal is used as a uniaxial crystalline material.
このような可変焦点レンズによっても、第1および第2
実施例同様の作用効果を得ることができる。Even with such a variable focus lens, the first and second
Effects similar to those of the embodiment can be obtained.
第8図は本発明に係る可変焦点レンズの第4実施例の構
成を示す図である。この可変、焦点レンズは、電圧印加
回路の設けられた液晶レンズに偏光フィルムを取付けた
例である。なお、補正レンズとしては、第1図に示す液
晶シリンドリカルレンズ23と同一のものを用い、液晶
レンズとしては第9図に示す液晶レンズ10と同一のも
のを用いている。また、偏光フィルム51は、液晶レン
ズ10の平板ガラス基板2面に設けられている。液晶シ
リンドリカルレンズ23は、ホモジニアス初期配向させ
たP型液晶が封入されている液晶層34に対して電圧を
印加しない状態では、シリンドリカルレンズとして動作
し、電圧を十分に掛けると透明平板と等価な屈折力を持
たない光学素子として動作する。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a fourth embodiment of the variable focus lens according to the present invention. This variable focus lens is an example in which a polarizing film is attached to a liquid crystal lens provided with a voltage application circuit. As the correction lens, the same one as the liquid crystal cylindrical lens 23 shown in FIG. 1 is used, and as the liquid crystal lens, the same one as the liquid crystal lens 10 shown in FIG. 9 is used. Further, the polarizing film 51 is provided on two surfaces of the flat glass substrate of the liquid crystal lens 10. The liquid crystal cylindrical lens 23 operates as a cylindrical lens when no voltage is applied to the liquid crystal layer 34 in which homogeneously initially aligned P-type liquid crystal is sealed, and when a sufficient voltage is applied, it exhibits refraction equivalent to that of a transparent flat plate. It operates as an optical element without power.
このように構成された可変焦点レンズは、次のように動
作する。液晶レンズ10と液晶シリンドリカルレンズ2
3とを同期させて動作させる。ここで、異常光線が入射
して軸上非点収差が発生する時に液晶レンズ10に対す
る電圧印加を遮断する。そうすると、液晶シリンドリカ
ルレンズ23に対しても電圧が印加されないため、液晶
ンリントリカルレンズ23の円柱面の軸方向と主径線方
向とで屈折力が異なる。その結果、液晶レンズ]0によ
り生じる非点収差が液晶シリンドリカルレンズ23によ
り補正される。The variable focus lens configured in this manner operates as follows. Liquid crystal lens 10 and liquid crystal cylindrical lens 2
Operate in synchronization with 3. Here, when an extraordinary ray is incident and axial astigmatism occurs, the voltage application to the liquid crystal lens 10 is cut off. In this case, since no voltage is applied to the liquid crystal cylindrical lens 23, the refractive power differs between the axial direction and the main radial direction of the cylindrical surface of the liquid crystal cylindrical lens 23. As a result, astigmatism caused by the liquid crystal lens ]0 is corrected by the liquid crystal cylindrical lens 23.
一方、液晶レンズ10に十分高い電圧を印加した後は、
液晶レンズ10は常光線に対する屈折力となり、軸上非
点収差は生じない。この時、液晶シリンドリカルレンズ
23にも十分な電圧が印加され、円柱面の軸方向と主径
線方向の屈折力が無くなり、液晶シリンドリカルレンズ
23は透明平板と等価に動作する。そのため、液晶シリ
ンドリカルレンズ23により過補正される心配はない。On the other hand, after applying a sufficiently high voltage to the liquid crystal lens 10,
The liquid crystal lens 10 has refractive power for ordinary rays, and no axial astigmatism occurs. At this time, a sufficient voltage is also applied to the liquid crystal cylindrical lens 23, and the refractive power in the axial direction and main radial direction of the cylindrical surface disappears, and the liquid crystal cylindrical lens 23 operates equivalently to a transparent flat plate. Therefore, there is no need to worry about overcorrection caused by the liquid crystal cylindrical lens 23.
このように本実施例によれば、屈折力を調整可能な液晶
シリンドリカルレンズ23を用いているので、液晶レン
ズ10の屈折力が連続的に変化しても、十分対応でき、
非点収差を有効に補正できると共に過補正を確実に防止
できる。According to this embodiment, since the liquid crystal cylindrical lens 23 whose refractive power can be adjusted is used, even if the refractive power of the liquid crystal lens 10 changes continuously, it can be adequately coped with.
Astigmatism can be effectively corrected and over-correction can be reliably prevented.
なお、一般のレンズとシリンドリカルレンズとを組み合
わせて用いる場合は、シリンドリカルレンズは非点収差
を補正することを主な目的とじているため、湾曲収差等
の他の収差が生じる可能性があり、補正レンズとしての
液晶シリンドリカルレンズ23でも同じことがいえる。Note that when using a general lens and a cylindrical lens in combination, since the cylindrical lens' main purpose is to correct astigmatism, there is a possibility that other aberrations such as curvature aberration may occur. The same can be said of the liquid crystal cylindrical lens 23 as a lens.
そこで、液晶シリンドリカルレンズ23の両側面に加工
を施すことにより、新たに発生する収差を補正するよう
にしてもよい。Therefore, by processing both side surfaces of the liquid crystal cylindrical lens 23, newly generated aberrations may be corrected.
また、上記第1〜第4実施例では、液晶を用いた補正レ
ンズについて説明しているか、液晶に限定されるもので
はなく、他の電気光学材料を用いたり、弾性体膜に液体
を封入してなるレンズを用いてもよい。なお、弾性体に
液体を注入してなるレンズは、注入する液体の二を調節
して、弾性体の形状を変化させ、その屈折力を変化させ
るようにする。注入する液体の量を調節する手段として
は、電気的な駆動手段を用いることが望ましい。In addition, in the first to fourth embodiments described above, correction lenses using liquid crystals are explained, or the correction lenses are not limited to liquid crystals, but other electro-optical materials may be used, or liquid may be sealed in an elastic film. You may also use a lens made of Note that in a lens formed by injecting a liquid into an elastic body, the amount of liquid injected is adjusted to change the shape of the elastic body and change its refractive power. It is desirable to use electrical drive means as a means for adjusting the amount of liquid to be injected.
本発明によれば、一軸結晶性を示す材料からなるレンズ
と偏光手段とを組合わせて、可変焦点機能を持たせた可
変焦点レンズにおいて、前記レンズにより生じる非点収
差を補正する如く屈折力が変化する補正レンズを備える
ようにしたので、軸上非点収差を有効に補正できると共
に過補正を防止でき、解像力を高めることのできる可変
焦点レンズを提供できる。According to the present invention, in a variable focus lens which has a variable focus function by combining a lens made of a material exhibiting uniaxial crystallinity and a polarizing means, the refractive power is adjusted to correct astigmatism caused by the lens. Since the variable focus lens is provided with a variable correction lens, it is possible to provide a variable focus lens that can effectively correct axial astigmatism, prevent overcorrection, and improve resolution.
第1図〜第5図は本発明の第1実施例を示す図で、第1
図は可変焦点レンズの構成図、第2図および第4図は液
晶シリンドリカルレンズの断面図、第3図および第5図
は液晶シリンドリカルレンズの平面図、第6図は第2実
施例に係る可変焦点レンズの断面図、第7図は第3実施
例に係る可変焦点レンズの断面図、第8図は第4実施例
に係る可変焦点レンズの断面図、第9図は液晶レンズの
断面図、第10図は第9図に示す液晶レンズの平面図、
第11図は偏光板と液晶レンズとを組合わせた状態を示
す図、第12図は非点収差を説明するための図である。
21・・・方解石レンズ、22・・・偏光板、23・・
・液晶シリンドリカルレンズ、24・・・電圧印加回路
、40・・・偏光面回転素子、51・・・偏光フィルム
。
第11図
ギal、錯乱同位l
第 12 図
4
31
第
図
70−
4a
第
図
第
図Figures 1 to 5 are diagrams showing a first embodiment of the present invention.
The figure is a configuration diagram of the variable focus lens, Figures 2 and 4 are cross-sectional views of the liquid crystal cylindrical lens, Figures 3 and 5 are plan views of the liquid crystal cylindrical lens, and Figure 6 is the variable focus lens according to the second embodiment. 7 is a sectional view of a variable focus lens according to a third embodiment; FIG. 8 is a sectional view of a variable focus lens according to a fourth embodiment; FIG. 9 is a sectional view of a liquid crystal lens; FIG. 10 is a plan view of the liquid crystal lens shown in FIG. 9;
FIG. 11 is a diagram showing a combination of a polarizing plate and a liquid crystal lens, and FIG. 12 is a diagram for explaining astigmatism. 21... Calcite lens, 22... Polarizing plate, 23...
- Liquid crystal cylindrical lens, 24... Voltage application circuit, 40... Polarization plane rotation element, 51... Polarizing film. Figure 11 Gal, confused isotope l Figure 12 Figure 4 31 Figure 70-4a Figure Figure
Claims (2)
とを組合わせて、可変焦点機能を持たせた可変焦点レン
ズにおいて、前記レンズにより生じる非点収差を補正す
る如く屈折力が変化する補正レンズを具備したことを特
徴とする可変焦点レンズ。(1) In a variable focus lens that has a variable focus function by combining a lens made of a material exhibiting uniaxial crystallinity and a polarizing means, correction in which the refractive power changes to correct astigmatism caused by the lens. A variable focus lens characterized by comprising a lens.
された液晶レンズからなり、前記液晶層に電圧を印加す
ることによりその屈折力を変化させる構成としたことを
特徴とする請求項1記載の可変焦点レンズ。(2) The correction lens is comprised of a liquid crystal lens in which a semi-cylindrical liquid crystal layer is formed, and the refractive power of the correction lens is changed by applying a voltage to the liquid crystal layer. The variable focus lens according to 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13891089A JPH034211A (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Vari-focal lens |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13891089A JPH034211A (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Vari-focal lens |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH034211A true JPH034211A (en) | 1991-01-10 |
Family
ID=15232999
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13891089A Pending JPH034211A (en) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | Vari-focal lens |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH034211A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994023329A1 (en) * | 1993-03-31 | 1994-10-13 | Citizen Watch Co., Ltd. | Optical device |
| JP2007538338A (en) * | 2004-05-19 | 2007-12-27 | シンボル テクノロジーズ, インコーポレイテッド | Optical adjustment of working distance and beam spot size in an electro-optic reader. |
| US7413306B2 (en) * | 2004-11-18 | 2008-08-19 | Amo Manufacturing Usa, Llc | Sphero cylindrical eye refraction system using fluid focus electrostatically variable lenses |
| JP2022102698A (en) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | 武漢天馬微電子有限公司 | Three-dimensional-image display device |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP13891089A patent/JPH034211A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7826146B2 (en) | 2004-11-18 | 2010-11-02 | Amo Manufacturing Usa, Llc | Sphero cylindrical eye refraction system using fluid focus electrostatically variable lenses |
| JP2022102698A (en) * | 2020-12-25 | 2022-07-07 | 武漢天馬微電子有限公司 | Three-dimensional-image display device |
| US12142170B2 (en) | 2020-12-25 | 2024-11-12 | Wuhan Tianma Micro-Electronics Co., Ltd. | Three-dimensional-image display device |
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