JPH04149521A - Lens made of material with electrooptic effect - Google Patents

Lens made of material with electrooptic effect

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JPH04149521A
JPH04149521A JP27488890A JP27488890A JPH04149521A JP H04149521 A JPH04149521 A JP H04149521A JP 27488890 A JP27488890 A JP 27488890A JP 27488890 A JP27488890 A JP 27488890A JP H04149521 A JPH04149521 A JP H04149521A
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JP
Japan
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lens
transparent electrode
voltage
electro
substrate
Prior art date
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Application number
JP27488890A
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Japanese (ja)
Inventor
Heihachi Sato
佐藤 平八
Takeshi Tatebayashi
立林 剛
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BIO TRON KK
JIESU KK
Original Assignee
BIO TRON KK
JIESU KK
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To eliminate energy dispersion due to diffracted light of high order by composing the lens of a lens main body which has at least one curved surface and a transparent electrode for applying a voltage to the main body. CONSTITUTION:The electrooptic E-O zoom lens 1 consists of the E-O substrate 2 and the ITO transparent electrode 3 which is vapor-deposited uniformly on this substrate 2. The material with electrooptic effect, e.g. ceramic is used for the substrate 2. The substrate 2 is formed in an optically polished plano-convex lens shaped with focal length (f), namely, formed having one surface curved into a parabolic surface. The ITO transparent electrode 3 is vapor-deposited uniformly on the surface of the substrate 2; and a flat plate type ITO transparent electrode part 3b is grounded and a concave ITO transparent electrode part 3a is applied with the voltage. The focal length can be varied electrically only by varying the applied voltage, a polarizing plate is not required specially, and no diffracting phenomenon is caused. Further, the energy dispersion due to diffracted light of high order is eliminated.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野J 本発明は電気光学的効果を有するE−〇素子と利用した
可変焦点レンズに俤わり、特に、PLZTセラミックを
採用し、高次回折光によるエネルギ分散のない電気光学
効果を有する素材からなるレンズに関するものである。
Detailed Description of the Invention "Industrial Field of Application J The present invention relates to a variable focus lens using an E-〇 element having an electro-optical effect, and in particular to a variable focus lens that uses PLZT ceramic to generate energy from higher-order diffracted light. The present invention relates to a lens made of a material having an electro-optic effect without dispersion.

「従来の技術」 従来からE−0素子を利用してズームレンズを実現しよ
うとする試みがなされており、例えば、PLZTセラミ
ック平板にブラインド状の透明電極を形成し、この透明
電極に印加する電圧をそれぞれ特定の値に設定すること
によりレンズ効果を生じさせたり、更に、ズームレンズ
化させるものが存在していた。
"Prior Art" There have been attempts to realize zoom lenses using E-0 elements. For example, a blind transparent electrode was formed on a PLZT ceramic plate, and a voltage applied to the transparent electrode There were lenses that created a lens effect by setting each to a specific value, or even turned it into a zoom lens.

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら上記従来のPLZTセラミックを使用し、
焦点距離を電気的に可変させることのできるE−0ズー
ムレンズは、ブラインド状の透明電極に起因する高次回
折光によるエネルギ分散を避けることができないという
深刻な間離点があった。
"Problem to be solved by the invention" However, using the above conventional PLZT ceramic,
The E-0 zoom lens, in which the focal length can be electrically varied, has a serious drawback in that it cannot avoid energy dispersion due to higher-order diffracted light caused by a blind transparent electrode.

「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題に鑑み案出されたもので、電気光学的
効果を有する素材からなっており、少なくとも一面に曲
率が形成されているレンズ本体と、このレンズ本体に形
成され、該レンズ本体に対して電圧を印加するための透
明電極とから構成されている。
"Means for Solving the Problems" The present invention was devised in view of the above problems, and includes a lens body made of a material having an electro-optic effect and having a curvature formed on at least one surface, and a lens body that is made of a material having an electro-optic effect. The lens body is formed with a transparent electrode for applying voltage to the lens body.

更に本発明は、透明電極に対してレンズ本体の焦点距離
を変化させるための電圧を印加するための印1M電圧W
Im手段を備えることもできる。
Furthermore, the present invention provides an applied 1M voltage W for applying a voltage to the transparent electrode to change the focal length of the lens body.
Im means may also be provided.

また透明電極を挟んで、前記レンズ本体と対向する様に
構成された透明補強部材を設けることも可能である。
Furthermore, it is also possible to provide a transparent reinforcing member configured to face the lens body with the transparent electrode in between.

そして本発明は、電気光学的効果を有する素材からなっ
ており、一面に曲率が形成されている第1のレンズ部と
、電気光学的効果を有する素材からなっており、一面に
曲率が形成されている第2のレンズ部と、前記第1及び
第2のレンズ部に対して、それぞれ電圧を印加するため
の透明電極とからなっており、前記第1のレンズ部と前
記第2のレンズ部の曲率を有しない面を、前記透明電極
を挟んで接合させて構成されている。
The present invention is made of a material that has an electro-optic effect and has a curvature formed on one surface, and a first lens part that is made of a material that has an electro-optic effect and has a curvature formed on one surface. and a transparent electrode for applying a voltage to the first and second lens parts, respectively, and the first lens part and the second lens part The transparent electrode is sandwiched between the surfaces having no curvature and joined together.

また本発明は、少なくとも一面に曲率が形成されている
レンズ本体と、このレンズ本体に形成され、該レンズ本
体に対して電圧を印加するための透明電極とから構成さ
れたレンズ部を、複数連接して構成することもできる。
Further, the present invention provides a plurality of connected lens parts each including a lens body having a curvature formed on at least one surface, and a transparent electrode formed on the lens body for applying a voltage to the lens body. It can also be configured as

更に本発明は電気光学的効果を有する素材を、PLZT
セラミックスにすることもできる。
Furthermore, the present invention uses a material having an electro-optic effect as PLZT.
It can also be made of ceramics.

「作用」 以上の様に構成された本発明は、レンズ本体の少なくと
も一面に曲率を形成し、このレンズ本体に透明電極を形
成する。そして電圧制師手段が、透明電極に印加する電
圧を変化させることにより、レンズの焦点距離を可変さ
せることができる。
"Operation" According to the present invention configured as described above, a curvature is formed on at least one surface of the lens body, and a transparent electrode is formed on this lens body. By changing the voltage applied to the transparent electrode by the voltage regulator, the focal length of the lens can be varied.

更に本発明は、透明電極を挟んで、レンズ本体と対向す
る様に透明M飾部材を設け、レンズ本体な補強すること
ができる。
Further, in the present invention, a transparent M decorative member is provided to face the lens body with the transparent electrode in between, so that the lens body can be reinforced.

そして本発明は、第1のレンズ部の一面に曲率を形成し
、第2のレンズ部の一面に曲率を形成し、第1のレンズ
及び第2のレンズ部に対して、それぞれ電圧を印加する
ための透明電極を設け、第1のレンズ部と第2のレンズ
部の曲率を有しない面を、透明電極を挟んで接合させる
様になっている。
In the present invention, a curvature is formed on one surface of the first lens portion, a curvature is formed on one surface of the second lens portion, and a voltage is applied to each of the first lens portion and the second lens portion. A transparent electrode is provided for this purpose, and the non-curvature surfaces of the first lens part and the second lens part are joined with the transparent electrode in between.

また本発明は、レンズ本体の少なくとも一面に曲率を形
成し、このレンズ本体に透明!極を設けたレンズ部を、
複数連接させることもできる。
Moreover, the present invention forms a curvature on at least one surface of the lens body, and makes the lens body transparent! The lens part with poles is
Multiple connections can also be made.

そして本発明は、電気光学的効果を有する素材をPLZ
Tセラミックスとすることも可能である。
In addition, the present invention uses PLZ as a material having an electro-optical effect.
It is also possible to use T ceramics.

「実施例」 本発明の実施例を図面に基づいて説明する。第1図は本
実施例のE−○(電気光学)ズームレンズ1の構成を示
すものであり、E−0ズームレンズ1は、E−0基板2
と、このE−〇基板2上に一様に蒸着されたITO透明
電[i3とからなっている。E−0基板2は電気光学効
果を有する素材から構成されており、本実施例ではPL
ZT (Lanthanum−mod i f 1ed
LeadZironate  T電極anate)セラ
ミックスが使用されている。特に、La、Zr、及びT
iの組成比が、9/65/35のセラミックスは、大き
いE−〇体数を有し、広い波長域に渡って透過性に優れ
ており、光学的に等方性であると共に、外部印加電界の
方向が屈折率楕円体の主軸に一致する等の特徴があり、
レンズ動作に最適である。
"Example" An example of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the E-○ (electro-optical) zoom lens 1 of this embodiment.
and an ITO transparent electrode [i3] uniformly deposited on this E-〇 substrate 2. The E-0 substrate 2 is made of a material that has an electro-optic effect, and in this embodiment, the PL
ZT (Lanthanum-mod i f 1ed
LeadZironate T electrode anate) Ceramics are used. In particular, La, Zr, and T
Ceramics with a composition ratio of i of 9/65/35 have a large number of E-〇 bodies, excellent transmittance over a wide wavelength range, are optically isotropic, and are resistant to externally applied voltages. It has characteristics such as the direction of the electric field coincides with the principal axis of the refractive index ellipsoid.
Ideal for lens operation.

E−0基板2は、光学研磨された焦点距[fを有する平
凸レンズ形状となっている。即ち、E−0基板2の一面
が曲率を有する曲面となっている。
The E-0 substrate 2 is in the shape of an optically polished plano-convex lens having a focal length [f]. That is, one surface of the E-0 substrate 2 is a curved surface having curvature.

この曲率面は放物面に形成されているが、球面面に形成
してもよい。
Although this curvature surface is formed into a parabolic surface, it may also be formed into a spherical surface.

E−〇基板2の表面には、−様にITO透明電極3が蒸
着されている。平板状のIT○透明電極部3bをアース
として用い、凸面状のITO透明電極部3aに電圧を印
加する様になっている。
On the surface of the E-〇 substrate 2, an ITO transparent electrode 3 is deposited as shown in -. The flat IT○ transparent electrode section 3b is used as a ground, and a voltage is applied to the convex ITO transparent electrode section 3a.

本実施例のE−0基板2は、一面が曲率を有する曲面に
構成されているが、両面゛が曲率を有する曲面に形成す
ることもできる。即ち、例えば両凸レンズ形状に構成す
ることもできる。
Although the E-0 substrate 2 of this embodiment has a curved surface with one side having a curvature, it can also be formed with a curved surface having a curvature on both sides. That is, for example, it can be configured to have a biconvex lens shape.

第2図に示す印加電圧制御手段4は、E−0ズームレン
ズ1に電圧を印加するための手段であり、ITO透明電
極3に印加する電圧を適宜調整することができる。本実
施例の印加電圧制御手段4は、6000ボルト〜0ボル
トまで可変可能となっている。従って印加電圧制御手段
4が、透明電w13を介してE−0ズームレンズ1に電
界を加えると、E−0基板2の有するレンズ効果を相殺
させる屈折率の空間分布を与えることが可能となり、こ
の結果、焦点距離fから無限大まで連続的に焦点距離が
変化するズームレンズを構成することができる。
The applied voltage control means 4 shown in FIG. 2 is a means for applying a voltage to the E-0 zoom lens 1, and can adjust the voltage applied to the ITO transparent electrode 3 as appropriate. The applied voltage control means 4 of this embodiment can vary from 6000 volts to 0 volts. Therefore, when the applied voltage control means 4 applies an electric field to the E-0 zoom lens 1 via the transparent conductor w13, it becomes possible to provide a spatial distribution of refractive index that cancels out the lens effect of the E-0 substrate 2. As a result, a zoom lens whose focal length changes continuously from focal length f to infinity can be constructed.

次に本実施例の原理を説明する。Next, the principle of this embodiment will be explained.

ここで、E−0基板2の面の水平軸をXo軸とし、垂直
軸をXo軸、光線軸?z軸とする。更に、E−〇基板2
の面の中心を座標原点とする。そしてレンズの全幅をり
、最大の厚さをQOと定義する。
Here, the horizontal axis of the surface of the E-0 substrate 2 is the Xo axis, the vertical axis is the Xo axis, and the optical axis? Let it be the z-axis. Furthermore, E-〇 board 2
Let the center of the plane be the coordinate origin. Then, the total width of the lens is calculated and the maximum thickness is defined as QO.

[薄肉レンズ近似による解析] 第3図に示す様な薄肉E−0レンズについて解析するこ
とにする。ここで、E−〇基板2の屈折率をno、曲率
半径をRとする。そしてレンズの最大厚さのQoは、曲
率半径Rに比較して充分小さいものとする。
[Analysis using thin lens approximation] A thin E-0 lens as shown in FIG. 3 will be analyzed. Here, the refractive index of the E-0 substrate 2 is assumed to be no, and the radius of curvature is assumed to be R. It is assumed that the maximum thickness Qo of the lens is sufficiently smaller than the radius of curvature R.

まず、E−0基板2のレンズ効果を解析する。First, the lens effect of the E-0 substrate 2 will be analyzed.

このE−0基板2の曲面形状を示す円の方程式は、xo
 2+ (z−(do−R)) 2=R2・・・・・ 
(1) となり、第1式からレンズの厚さQ (Xo )は、り
(xo ) = (σ。−R)−戸Σ=C丁・・・・・
 (2) となる。ここで、xoの取りうる範囲は、−h/2≦ 
x0≦h/2 ・・・・・ (3) である。そしてレンズの全幅りは、三平方の定理から、 (h/2) +(r−ζ。
The equation of the circle representing the curved shape of this E-0 substrate 2 is xo
2+ (z-(do-R)) 2=R2...
(1) From the first equation, the lens thickness Q (Xo) is calculated as follows:
(2) becomes. Here, the possible range of xo is -h/2≦
x0≦h/2 (3). From the Pythagorean theorem, the total width of the lens is (h/2) + (r-ζ).

=R2 となり、 レンズの全幅りは、 となる。=R2 Then, The total width of the lens is becomes.

即ちレンズの全幅は、 厚さQ及び曲率半 径Rから定められる。In other words, the total width of the lens is Thickness Q and curvature half It is determined from the diameter R.

これより、 り。における光学距離 Q op ( )は、 となる。Than this, the law of nature. optical distance at Q op ( )teeth, becomes.

更に、 R) σ0 及び第5式から、 R) から2項近似を用いて、 ジ。p(Xo> =n、σ0 (n o  1 ) / 2 R) ・ ・ ・ ・ ・ (7) そして通常の光学レンズの位相φ(X)は、φ(X)=
−k(n& −(x2/2f))・・・・・ (8) であるから、第7式と第8式を比較することにより、E
−0基板2の焦点距Nfoは、 ・ ・ ・ ・ ・ (9) となる、なお、E−0ズームレンズlに電圧を印加しな
い状態では、foのレンズとして機能する。
Furthermore, from R) σ0 and the fifth equation, using a binomial approximation from R), di. p(Xo> =n, σ0 (no 1) / 2 R) ・ ・ ・ ・ ・ (7) And the phase φ(X) of a normal optical lens is φ(X)=
-k(n& -(x2/2f))... (8) Therefore, by comparing the seventh and eighth equations, E
The focal length Nfo of the -0 substrate 2 is: (9) Note that when no voltage is applied to the E-0 zoom lens l, it functions as an fo lens.

次に、外部電圧を印加した状態のE−○レンズの焦点距
離を解析する。
Next, the focal length of the E-○ lens with an external voltage applied will be analyzed.

ここでE−0レンズが、2次E−0材料からなり、その
表面には、印加電界がX方向だけ変化する様に透明電[
i3を蒸着すると仮定する。印加電界により生じる2次
E−0材料の屈折率テンソルの変化は、 で与えられる。ここで、nrrk+は屈折率テンソルに
おける6×6マトリクス要素で、R,lklは2次E−
0係数であり、Ek及びEしは電界成分である。
Here, the E-0 lens is made of a secondary E-0 material, and its surface is covered with a transparent electrode so that the applied electric field changes only in the X direction.
Assume that i3 is deposited. The change in the refractive index tensor of a second order E-0 material caused by an applied electric field is given by: Here, nrrk+ is a 6×6 matrix element in the refractive index tensor, and R, lkl are quadratic E-
The coefficient is 0, and Ek and E are electric field components.

電界が2成分だけであるとすれば、屈折率楕円体の各体
数の印加電界による変化分は、それぞれ・ ・ ・ ・
 ・ (]O) となる。さらに、2次E−0材料の結晶構造が立方晶系
(点打: m3m)に属していると仮定すると、第10
式の2次E−0マトリクス番」、となる。
If the electric field has only two components, the changes in each number of index ellipsoids due to the applied electric field are respectively...
・(]O) becomes. Furthermore, assuming that the crystal structure of the secondary E-0 material belongs to the cubic system (dotted: m3m), the 10th
The second-order E-0 matrix number of Eq.

これから、 外部電界E7 によって生じる 屈折率楕円体は、 となる。from now, External electric field E7 caused by The index ellipsoid is becomes.

なお、 X方向の屈折率nX は、 η× 77 o  (1+ 7702R12E x2)  −
0で与えらえる3 更に、 ■)n02 I2 Z2 であるから、 2項近 似を用いて、 x (no− (no3/2) となる。
Note that the refractive index nX in the X direction is η× 77 o (1+ 7702R12E x2) −
3 given by 0 Furthermore, ①) Since n02 I2 Z2, using binomial approximation, it becomes x (no- (no3/2)).

同様に、 y (no− (n o3/ 2 ) E、2 Z (no− (n o3/ 2 ) E、2 となる。Similarly, y (no- (no3/2) E, 2 Z (no- (no3/2) E, 2 becomes.

そして、 E−0基板2に電圧Vを印加すると、 電界の2成分E2は、 ■ と近似することができる。and, When voltage V is applied to E-0 substrate 2, The two components E2 of the electric field are ■ It can be approximated as

戸な、 E−0基板2への入射光を水平濱光ビームと仮定すると
、屈折率変化Jn、(xo)はn8であるから、 An (Xo) −(no3/2)  l R12x 
(v/ Q (Xo) ) 2 ・・・・ (18) 更に、1. / Q 2(Xo)を2項近似することに
より、更に、第19式を第18式に代入すれば、Δn 
(Xo) =(no3/ 2 ) l R12XV2(
1102+x02/ Q3R)・・・・・・(20) となる。
Assuming that the light incident on the E-0 substrate 2 is a horizontal beam, the refractive index change Jn, (xo) is n8, so An (Xo) - (no3/2) l R12x
(v/Q (Xo)) 2... (18) Furthermore, 1. / Q By applying a binomial approximation to 2(Xo), and further substituting Equation 19 into Equation 18, Δn
(Xo) = (no3/ 2) l R12XV2(
1102+x02/Q3R) (20)

そして、電圧を印加した時の光学距離 dop  (Xo)は、第7式のnQをn0+Δn(X
o)に置き換えればよい。ここで、R>XO’であるか
ら、x 04の項を無視すると、Qop   (x)=
 [no+ (no3/2)I R12×(■/Q)2
Qコ [(no  1 )   (no’/2)x  I  
R121(v/c  )  2コ×(x2/2R) ・ ・ ・ ・ ・ (21) となる。また焦点距離が無限大となる条件は、ζ0ρ 
(X)が定数になることであるから、(no  1) 
  (no3/2)lR121(V/d)”=0 ・ ・ ・ ・ ・ (22) である。第22式から、焦点距離を無限大とする印加電
圧は、R> Xoの範囲では、曲率半径に無関係となる
Then, the optical distance dop (Xo) when voltage is applied is calculated by subtracting nQ from the seventh equation from n0+Δn(X
o). Here, since R>XO', ignoring the term x 04, Qop (x)=
[no+ (no3/2)I R12×(■/Q)2
Q co[(no 1) (no'/2) x I
R121 (v/c) 2 x (x2/2R) ・ ・ ・ ・ ・ (21) Also, the condition for the focal length to be infinite is ζ0ρ
Since (X) is a constant, (no 1)
(no3/2)lR121(V/d)"=0 ・ ・ ・ ・ ・ (22) From the 22nd formula, the applied voltage that makes the focal length infinite is the radius of curvature in the range R> Xo becomes irrelevant.

従って、電圧を印加した状態のE−0ズームレンズ1の
焦点距離fは、 f=R[(no  1)   (no3/2)IR12
1X(V/R)  2 ]  −1 となる。
Therefore, the focal length f of the E-0 zoom lens 1 with voltage applied is f=R[(no 1) (no3/2)IR12
1X(V/R) 2 ] −1 .

[厚肉レンズ近似による解析コ 次に厚内レンズの解析を行う。厚内レンズでは、薄肉レ
ンズの棟な近似は成立しないので、解析的な導出は困難
である。そこで、まず、E−0基板2のレンズ効果を相
殺させる屈折率分布を導出することにする。
[Analysis using thick lens approximation Next, analyze the thick inner lens. For thick lenses, the exact approximation of thin lenses does not hold, so analytical derivation is difficult. Therefore, first, we will derive a refractive index distribution that cancels out the lens effect of the E-0 substrate 2.

第4図に示す厚内レンズについて、レンズの厚さをQ、
全幅をhと定義する。
Regarding the thick inner lens shown in Fig. 4, the lens thickness is Q,
Define the total width as h.

このレンズ形状L(Xo)は、 L (xo) =0 (1(2xo /2)2)・・・
・ (24) となる、距NQにおける光学圧flliLop   (
Xo)及び印加電圧がないときのE−0基板2の焦点圧
Nfoを薄肉レンズと同様に求めれば、Lop(Xo)
−noR(4Q/h2)X(no−1) Xo2 ・ ・ ・ ・ ・ ・ (25) ・ ・ ・ ・ ・ (26) そして、電圧を印加した時のレンズ内部の屈折率分布を
n (xo) −no+Jn (XO)とすれば、z=
Qでの位相分布θ(xo)は、 θ (xo)  =  [no  +An  (xo)
  コ k Qx [1−(2xo/k) 2 ] 十にσ (2xo/h)2 ・ (27) となる。
This lens shape L(Xo) is L (xo) =0 (1(2xo /2)2)...
・(24) Optical pressure fulliLop at distance NQ (
Lop(Xo)
-noR(4Q/h2)X(no-1) -no+Jn (XO), then z=
The phase distribution θ(xo) at Q is θ(xo) = [no +An(xo)
k Qx [1-(2xo/k) 2 ] σ (2xo/h)2 ・(27)

第27式の第1項目はレンズ通過による位相を示し、第
2項は空気中を通過することによる位相を表している。
The first term in Equation 27 represents the phase due to passing through the lens, and the second term represents the phase due to passing through the air.

レンズ効果を相殺するためには、第27式はAklA:
定数)にならなければならない、その値はX0=0での
屈折率であるから、θ (xo)=Aka= [no+IΔn (Xo)  I xo=o]k 0・
 ・ ・ ・ ・ (28) となる。そして第27式と第28式から、Jn (xo
 )は、 Jn(Xo) Jn、g)十(no  1)(2xo/k)”1   
(2xo/h)2 ・ ・ ・ ・ ・ (29) となる、更に、Jn(xo)は印加電圧■によっても変
化する値であるから、第29式を書き改めると、 Jn (x、)−V) Δn+(、、、+(no  1)(2x、)/k)21
   (2xo/h)z ・ ・ ・ ・ ・ (30) となる、従って、第30式を満たす屈折率分布がE−0
基板2のレンズ効果と相殺し、E−0ズームレンズ1の
焦点距離を無限大にすることとなる。
In order to cancel the lens effect, Equation 27 is AklA:
Since its value is the refractive index at X0=0, θ (xo)=Aka= [no+IΔn (Xo) I xo=o]k 0・
・ ・ ・ ・ (28) And from the 27th and 28th equations, Jn (xo
) is Jn (Xo) Jn, g) ten (no 1) (2xo/k)”1
(2xo/h)2 ・ ・ ・ ・ ・ (29) Furthermore, since Jn(xo) is a value that changes depending on the applied voltage ■, rewriting Equation 29, Jn (x,)− V) Δn+(,,,+(no 1)(2x,)/k)21
(2xo/h)z ・ ・ ・ ・ ・ (30) Therefore, the refractive index distribution that satisfies Equation 30 is E-0
This cancels out the lens effect of the substrate 2 and makes the focal length of the E-0 zoom lens 1 infinite.

なお、An (0、■)は、有限要素法等により算出す
ることができる。
Note that An (0, ■) can be calculated by the finite element method or the like.

[薄肉レンズに関する回折光分布] スポットサイズW。の水平偏光ガウスビームが2軸(光
線軸)に沿って伝播し、2=0でX。軸(水平軸)方向
にE−0ズームレンズ1に垂直入射すると仮定すれば、
フレネル回折近似を用いると、E−0ズームレンズ1か
らの距wlzでのX方向、X方向のスポットサイズは、 となる。
[Diffracted light distribution regarding thin lens] Spot size W. A horizontally polarized Gaussian beam of propagates along two axes (ray axes), with 2=0 and X. Assuming vertical incidence to the E-0 zoom lens 1 in the axial (horizontal) direction,
Using Fresnel diffraction approximation, the spot sizes in the X direction and the X direction at the distance wlz from the E-0 zoom lens 1 are as follows.

[数値計算] 薄肉レンズの焦点距離の印加電圧依存性は、第5図の様
になる。但し、no=2.5、R1□は、2次電気光学
係数であり、IRI□ +=2.42×10−’  <
mm2/kv2)であり、レンズの厚さζ−200μm
である。印加電圧O■の時の焦点距離f0が大きい程、
印加電圧による焦点距離の変化量が大きくなる9 更に、曲率半径R=15m (fo =10m>の時の
スポットサイズの距離依存性は、第6図の様になる。但
し、入射ガウスビーム波長λ−o、633μm、スポッ
トサイズW。=2.0mm、レンズ全1ih=15.5
cmの場合である。そして、焦点距離を無限大にする印
加電圧は、5.63kVとなる。そして、各種印加電圧
に対する焦点距離及び焦点面のスポットサイズは、表1
の様になる。この結果、印加電圧の増加に伴い、焦点距
離は長くなり、スポットサイズは大きくなることがわか
る。
[Numerical calculation] The dependence of the focal length of the thin lens on the applied voltage is as shown in FIG. However, no=2.5, R1□ is a second-order electro-optic coefficient, and IRI□ +=2.42×10-'<
mm2/kv2), and the lens thickness ζ-200μm
It is. The larger the focal length f0 when the applied voltage is O■,
The amount of change in the focal length due to the applied voltage increases.9 Furthermore, when the radius of curvature R = 15 m (fo = 10 m>), the distance dependence of the spot size is as shown in Figure 6. However, the incident Gaussian beam wavelength λ -o, 633 μm, spot size W. = 2.0 mm, total lens 1ih = 15.5
This is the case of cm. The applied voltage that makes the focal length infinite is 5.63 kV. The focal length and focal plane spot size for various applied voltages are shown in Table 1.
It will look like this. The results show that as the applied voltage increases, the focal length becomes longer and the spot size becomes larger.

[変形例] 以上の様に本実施例は、E−0基板2に形成されたIT
O透明電極部3a、3bを、印加電圧制御手段4に接続
する様に構成されており、この印加電圧制御手段4が、
ITO透明電極3a、3bを介してE−0板2に印加す
る電圧を変化させることにより、E−0ズームレンズl
の焦点距離を可変させる様になっている。
[Modification] As described above, in this embodiment, the IT formed on the E-0 substrate 2
The O transparent electrode portions 3a and 3b are configured to be connected to applied voltage control means 4, and this applied voltage control means 4
By changing the voltage applied to the E-0 plate 2 via the ITO transparent electrodes 3a and 3b, the E-0 zoom lens l
The focal length of the lens is variable.

更に第7図に示す様に、E−0基板2に透明補強部材2
1を接合することもできる。そして透明補強部材21と
E−〇基板2の間には、ITO透電極電極3み込む様に
構成することができる。なお透明補強部材21は、ガラ
ス、サファヤ等を採用することができる。
Furthermore, as shown in FIG. 7, a transparent reinforcing member 2 is attached to the E-0 substrate 2.
1 can also be joined. The structure can be such that an ITO transparent electrode 3 is inserted between the transparent reinforcing member 21 and the E-〇 substrate 2. Note that the transparent reinforcing member 21 may be made of glass, sapphire, or the like.

更に第8図に示す様に、第1の平凸レンズ200と、第
2の平凸レンズ210の2枚のE−〇基板2を用意し、
第1の平凸レンズ200と第2の平凸レンズ210の平
面部とを、透明電[1r3bを挟んで接合することもで
きる。そして、この透明電極3aを共通のアースとして
、第1、第2の平凸レンズ200.210に形成された
透明電[r3a、3aに印加電圧制御手段4からの電圧
を印加させることができる。この場合には、印加電圧を
半分にすることができ、印加電圧制薄手段4の負担を軽
減することができるという効果がある。
Furthermore, as shown in FIG. 8, two E-〇 substrates 2, a first plano-convex lens 200 and a second plano-convex lens 210, are prepared,
The plane portions of the first plano-convex lens 200 and the second plano-convex lens 210 can also be joined with the transparent electrode [1r3b in between. Using this transparent electrode 3a as a common ground, voltage from the applied voltage control means 4 can be applied to the transparent electrodes [r3a, 3a formed on the first and second plano-convex lenses 200 and 210]. In this case, the applied voltage can be halved and the load on the applied voltage thinning means 4 can be reduced.

また第9図に示す様に、本実施例のE−0ズームレンズ
1.1・・・を複数連接させることもできる。なお、透
明補強部材2L 21・・・も取り付けることができる
。そして、これらのE−0ズームレンズ1.1・・・・
を動作させることにより、フーリエ変換させることがで
きる。そして入力、出力信号をフーリエ変換すれば、ス
ペクトルが求められるので、物体、像のフーリエ変換の
比を求めることにより、空間周波数特性を求めることが
できる。
Further, as shown in FIG. 9, a plurality of E-0 zoom lenses 1.1 of this embodiment can be connected in series. Note that transparent reinforcing members 2L 21... can also be attached. And these E-0 zoom lenses 1.1...
By operating , Fourier transform can be performed. Then, by Fourier transforming the input and output signals, a spectrum can be obtained, and by determining the Fourier transform ratio of the object and image, the spatial frequency characteristics can be determined.

以上の様に構成された本実施例は、大規模なレーザーレ
ーダーのコリメータや、光スィッチ等に応用することが
できる。
This embodiment configured as described above can be applied to a large-scale laser radar collimator, an optical switch, etc.

「効果」 以−Lの様に構成された本発明は、電気光学的効果を有
する素材からなっており、少なくとも一面に曲率が形成
されているレンズ本体と、このレンズ本体に形成され、
該レンズ本体に対して電圧を印加するための透明電極と
から構成されているので、印加電圧を変化させるだけで
、電気的に焦点距離を変化させることができるという効
果がある。
"Effects" The present invention configured as below-L includes a lens body made of a material having an electro-optic effect and having a curvature formed on at least one surface, and a lens body formed on the lens body,
Since it is composed of a transparent electrode for applying a voltage to the lens body, there is an effect that the focal length can be changed electrically by simply changing the applied voltage.

特に、偏光板を必要とせず、回折現象も起きないという
卓越した効果がある。更に、高次回折光によるエネルギ
分散も生じないという効果がある。
In particular, it has the outstanding effect of not requiring a polarizing plate and causing no diffraction phenomenon. Furthermore, there is an effect that energy dispersion due to higher-order diffracted light does not occur.

また透明電極を挟んで、前記レンズ本体と対向する様に
構成された透明補強部材を設ければ、レンズ全体を補強
することができる。
Further, by providing a transparent reinforcing member configured to face the lens body with the transparent electrode in between, the entire lens can be reinforced.

そして本発明は、電気光学的効果を有する素材からなっ
ており、一面に曲率が形成されている第1のレンズ部と
、電気光学的効果を有する素材からなっており、一面に
曲率が形成されている第2のレンズ部と、前記第1及び
第2のレンズ部に対して、それぞれ電圧を印加するため
の透明電極とからなっており、前記第1のレンズ部と前
記第2のレンズ部の曲率を有しない面を、前記透明電極
を挟んで接合させた構成なので、印加電圧を半分にする
ことができ、印加電圧制簿手段の負担を軽減することが
できる。
The present invention is made of a material that has an electro-optic effect and has a curvature formed on one surface, and a first lens part that is made of a material that has an electro-optic effect and has a curvature formed on one surface. and a transparent electrode for applying a voltage to the first and second lens parts, respectively, and the first lens part and the second lens part Since the structure is such that surfaces having no curvature are joined with the transparent electrode sandwiched therebetween, the applied voltage can be halved, and the burden on the applied voltage control means can be reduced.

ぢた本発明は、少なくとも一面に曲率が形成されている
レンズ本体と、このレンズ本体に形成され、該レンズ本
体に対して電圧と印加するための透明電極とから構成さ
れたレンズ部を、複数連接して構成することもでき、フ
ーリエ変換を行うことができるという効果がある。
According to the present invention, a plurality of lens parts each including a lens body having a curvature formed on at least one surface and a transparent electrode formed on the lens body for applying a voltage to the lens body are provided. They can also be configured in a connected manner, and have the effect of being able to perform Fourier transformation.

更に本発明は電気光学的効果を有する素材を、PLZT
セラミックスにすることもでき、多結晶なために、複屈
折を起こすことが無いという卓越した効果がある。
Furthermore, the present invention uses a material having an electro-optic effect as PLZT.
It can also be made of ceramics, and because it is polycrystalline, it has the outstanding effect of not causing birefringence.

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

図は発明の実施例を示すもので、第1図は本実施例のE
−0基板の構成を示す図であり、第2図は本実施例のE
−0ズームレンズの構成を説明する図、第3図は薄肉レ
ンズを説明する図、第4図は厚内レンズを説明する図、
第5図はE−0ズームレンズの焦点距離の印加電圧依存
性を説明する図、第6図はスポットサイズの距離依存性
を説明する図であり、第7図から第9図は本実施例の変
形例を説明する図である9 ■ ・ ・ 2 ・ ・ 21 ・ 2] 0 3a ・ 3b ・ 4 ・ ・ ・E−〇ズームレンズ ・E−0基板 ・透明補強部材 ・第1の平凸レンズ ・第1の平凸レンズ ・透明電極 ・透明電極 ・印加電圧制攬手段
The figure shows an embodiment of the invention, and Fig. 1 shows E of this embodiment.
2 is a diagram showing the configuration of the -0 board, and FIG.
A diagram explaining the configuration of the -0 zoom lens, FIG. 3 is a diagram explaining a thin lens, and FIG. 4 is a diagram explaining a thick inner lens.
FIG. 5 is a diagram for explaining the applied voltage dependence of the focal length of the E-0 zoom lens, FIG. 6 is a diagram for explaining the distance dependence of the spot size, and FIGS. 7 to 9 are diagrams for explaining this example. 9 is a diagram illustrating a modification example of 9 ■ ・ ・ 2 ・ ・ 21 ・ 2] 0 3a ・ 3b ・ 4 ・ ・ ・E-〇zoom lens・E-0 substrate・Transparent reinforcing member・first plano-convex lens・First plano-convex lens, transparent electrode, transparent electrode, applied voltage control means

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)電気光学的効果を有する素材からなっており、少
なくとも一面に曲率が形成されているレンズ本体と、こ
のレンズ本体に形成され、該レンズ本体に対して電圧を
印加するための透明電極とから構成されたことを特徴と
する電気光学効果を有する素材からなるレンズ。 (2)電気光学的効果を有する素材からなっており、少
なくとも一面に曲率が形成されているレンズ本体と、こ
のレンズ本体に形成され、該レンズ本体に対して電圧を
印加するための透明電極と、この透明電極に対して、レ
ンズ本体の焦点距離を変化させるための電圧を印加する
ための印加電圧制御手段とから構成されたことを特徴と
する電気光学効果を有する素材からなるレンズ。 (3)電気光学的効果を有する素材からなっており、少
なくとも一面に曲率が形成されているレンズ本体と、こ
のレンズ本体に形成され、該レンズ本体に対して電圧を
印加するための透明電極と、この透明電極を挟んで、前
記レンズ本体と対向する様に構成された透明補強部材と
から構成されたことを特徴とする電気光学効果を有する
素材からなるレンズ。(4)電気光学的効果を有する素
材からなっており、一面に曲率が形成されている第1の
レンズ部と、電気光学的効果を有する素材からなってお
り、一面に曲率が形成されている第2のレンズ部と、前
記第1及び第2のレンズ部に対して、それぞれ電圧を印
加するための透明電極とからなっており、前記第1のレ
ンズ部と前記第2のレンズ部の曲率を有しない面を、前
記透明電極を挟んで接合させて構成されていることを特
徴とする電気光学効果を有する素材からなるレンズ。 (5)電気光学的効果を有する素材からなっており、少
なくとも一面に曲率が形成されているレンズ本体と、こ
のレンズ本体に形成され、該レンズ本体に対して電圧を
印加するための透明電極とから構成されたレンズ部を、
複数連接して構成したことを特徴とする電気光学効果を
有する素材からなるレンズ。 (6)電気光学的効果を有する素材が、PLZTセラミ
ックスである請求項1〜5記載の電気光学効果を有する
素材からなるレンズ。
[Claims] (1) A lens body made of a material having an electro-optic effect and having a curvature formed on at least one surface, and a voltage formed on the lens body to which a voltage is applied. 1. A lens made of a material having an electro-optic effect, characterized in that it is made of a transparent electrode for (2) A lens body made of a material having an electro-optic effect and having a curvature formed on at least one surface, and a transparent electrode formed on the lens body for applying a voltage to the lens body. 1. A lens made of a material having an electro-optic effect, characterized in that it is comprised of applied voltage control means for applying a voltage to the transparent electrode to change the focal length of the lens body. (3) A lens body made of a material having an electro-optic effect and having a curvature formed on at least one surface, and a transparent electrode formed on the lens body for applying a voltage to the lens body. A lens made of a material having an electro-optic effect, characterized in that it is comprised of a transparent reinforcing member configured to face the lens body with the transparent electrode in between. (4) The first lens part is made of a material that has an electro-optic effect and has a curvature formed on one surface, and the first lens part is made of a material that has an electro-optic effect and has a curvature formed on one surface. It consists of a second lens part and a transparent electrode for applying a voltage to the first and second lens parts, respectively, and the curvature of the first lens part and the second lens part 1. A lens made of a material having an electro-optic effect, characterized in that the surfaces without the transparent electrode are joined together with the transparent electrode sandwiched therebetween. (5) A lens body made of a material having an electro-optical effect and having a curvature formed on at least one surface, and a transparent electrode formed on the lens body for applying a voltage to the lens body. The lens part is made up of
A lens made of a material having an electro-optic effect, characterized in that it is constructed by connecting a plurality of lenses. (6) A lens made of a material having an electro-optic effect according to any one of claims 1 to 5, wherein the material having an electro-optic effect is PLZT ceramics.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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