JPH0616141B2 - 焦点位置を可変にする装置 - Google Patents
焦点位置を可変にする装置Info
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- JPH0616141B2 JPH0616141B2 JP58067026A JP6702683A JPH0616141B2 JP H0616141 B2 JPH0616141 B2 JP H0616141B2 JP 58067026 A JP58067026 A JP 58067026A JP 6702683 A JP6702683 A JP 6702683A JP H0616141 B2 JPH0616141 B2 JP H0616141B2
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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- G11B7/08—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers
- G11B7/09—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following
- G11B7/0908—Disposition or mounting of heads or light sources relatively to record carriers with provision for moving the light beam or focus plane for the purpose of maintaining alignment of the light beam relative to the record carrier during transducing operation, e.g. to compensate for surface irregularities of the latter or for track following for focusing only
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、焦点位置を可変にする装置に関するものであ
る。
る。
レンズの焦点を可変とするには、レンズの曲率，肉厚お
よび屈折率のいずれかを変えなければならないが、機械
式ズームレンズを除く従来の装置では、変化量が小さ
く、焦点の可変範囲が狭い。また、電気光学材料や液晶
の複屈折性を利用した装置では、光の偏光に対する依存
性が強いため、用途が限定される。
よび屈折率のいずれかを変えなければならないが、機械
式ズームレンズを除く従来の装置では、変化量が小さ
く、焦点の可変範囲が狭い。また、電気光学材料や液晶
の複屈折性を利用した装置では、光の偏光に対する依存
性が強いため、用途が限定される。
本発明の目的は、媒体内に入射した光を効率よく集光ま
たは発散させることができる、焦点位置を可変にする装
置を提供することにある。
たは発散させることができる、焦点位置を可変にする装
置を提供することにある。
本発明の焦点位置を可変にする装置は、屈折率が温度に
依存して変化する液体媒体と、 該液体媒体に熱を与えることにより該液体媒体内に温度
分布に伴う屈折率分布を発生せしめるための発熱抵抗体
と、 前記液体媒体との界面が該液体媒体に入射した光を反射
する反射面を形成するよう前記液体媒体と前記発熱抵抗
体の間に設けた保護膜と、 前記液体媒体にもたせる屈折力に応じて前記発熱抵抗体
により前記液体媒体に与える熱量を制御する熱量制御手
段とを有する。
依存して変化する液体媒体と、 該液体媒体に熱を与えることにより該液体媒体内に温度
分布に伴う屈折率分布を発生せしめるための発熱抵抗体
と、 前記液体媒体との界面が該液体媒体に入射した光を反射
する反射面を形成するよう前記液体媒体と前記発熱抵抗
体の間に設けた保護膜と、 前記液体媒体にもたせる屈折力に応じて前記発熱抵抗体
により前記液体媒体に与える熱量を制御する熱量制御手
段とを有する。
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明す
る。
る。
第１図（ａ），（ｂ）はそれぞれ、本発明の焦点位置を
可変にする装置の第１の実施例を示す図である。
可変にする装置の第１の実施例を示す図である。
装置９は、第１図（ａ）に示すように、基板２と、基板
２上に配線された電極３と、電極３の一部に形成された
発熱抵抗体４と、電極３および発熱抵抗体４上に形成さ
れた保護膜５と、屈折率が温度に依存して変化する液体
媒体１と、保護層６と、発熱抵抗体４と電極３を介して
互いに接続された熱量制御回路（不図示）とにより構成
されている。なお、光束８は、保護層６側から入射され
る。
２上に配線された電極３と、電極３の一部に形成された
発熱抵抗体４と、電極３および発熱抵抗体４上に形成さ
れた保護膜５と、屈折率が温度に依存して変化する液体
媒体１と、保護層６と、発熱抵抗体４と電極３を介して
互いに接続された熱量制御回路（不図示）とにより構成
されている。なお、光束８は、保護層６側から入射され
る。
ここで、液体媒体１と保護膜５との界面は、液体媒体１
に入射した光束８を反射する反射面として機能する。発
熱抵抗体４は、液体媒体１に熱を与えることにより液体
媒体１内に温度分布に伴う屈折率分布を発生せしめるた
めのものである。熱量制御回路は、液体媒体１にもたせ
る屈折力に応じて発熱抵抗体４により液体媒体１に与え
る熱量を制御する熱量制御手段として機能する。
に入射した光束８を反射する反射面として機能する。発
熱抵抗体４は、液体媒体１に熱を与えることにより液体
媒体１内に温度分布に伴う屈折率分布を発生せしめるた
めのものである。熱量制御回路は、液体媒体１にもたせ
る屈折力に応じて発熱抵抗体４により液体媒体１に与え
る熱量を制御する熱量制御手段として機能する。
なお、装置９では、液体媒体１を用いることにより、固
体媒体を用いる場合に比べて、温度による屈折率の変化
を大きくすることができる。その結果、焦点位置の可変
範囲を大きくすることができる。また、液体媒体１と発
熱抵抗体４の間に保護膜５を設けることにより、液体媒
体１から発熱抵抗体４を保護することができる。
体媒体を用いる場合に比べて、温度による屈折率の変化
を大きくすることができる。その結果、焦点位置の可変
範囲を大きくすることができる。また、液体媒体１と発
熱抵抗体４の間に保護膜５を設けることにより、液体媒
体１から発熱抵抗体４を保護することができる。
次に、装置９の動作について説明する。
熱量制御回路より電極３に電流を流すと、発熱抵抗体４
が発熱する。これにより、発熱抵抗体４の近傍の液体媒
体１が加熱されて、液体媒体１の屈折率が第１図
（ａ），（ｂ）に線７でそれぞれ示すように、不均一と
なる。したがって、装置９に保護層６側から入射した光
束８は、液体媒体１内において局所的に発散または収束
されて保護膜５に到達する。その後、光束８は、液体媒
体１と保護層５との界面（反射面）で反射されたのち、
液体媒体１内において局所的に発散または収束されて、
保護層６から出射される。
が発熱する。これにより、発熱抵抗体４の近傍の液体媒
体１が加熱されて、液体媒体１の屈折率が第１図
（ａ），（ｂ）に線７でそれぞれ示すように、不均一と
なる。したがって、装置９に保護層６側から入射した光
束８は、液体媒体１内において局所的に発散または収束
されて保護膜５に到達する。その後、光束８は、液体媒
体１と保護層５との界面（反射面）で反射されたのち、
液体媒体１内において局所的に発散または収束されて、
保護層６から出射される。
なお、液体媒体１内における光束８の発散または収束の
度合は、液体媒体１の屈折率分布に依存する。したがっ
て、熱量制御回路より電極３に流す電流の大きさを変え
て、発熱抵抗体４の発熱量を変えることにより、液体媒
体１内における光束８の発散または収束の度合を制御す
ることができる。
度合は、液体媒体１の屈折率分布に依存する。したがっ
て、熱量制御回路より電極３に流す電流の大きさを変え
て、発熱抵抗体４の発熱量を変えることにより、液体媒
体１内における光束８の発散または収束の度合を制御す
ることができる。
以上のように、本発明による装置９によれば、応答性が
よく、かつ、機構的に動かす部分を必要としない、焦点
位置を可変にする装置を実現することができるので、た
とえばオートフォーカス機構などに有効に応用すること
ができる。
よく、かつ、機構的に動かす部分を必要としない、焦点
位置を可変にする装置を実現することができるので、た
とえばオートフォーカス機構などに有効に応用すること
ができる。
第２図は、本発明の焦点位置を可変にする装置の第２の
実施例を示す図である。
実施例を示す図である。
本実施例の装置は、円筒状の液体媒体１５と、液体媒体
１５の図示左側の側面に形成された反射面５０と、液体
媒体１５の図示左側の側面の中心部に形成された発熱体
４５と、発熱体４５の発熱量を制御する熱量制御回路
（不図示）とからなる。
１５の図示左側の側面に形成された反射面５０と、液体
媒体１５の図示左側の側面の中心部に形成された発熱体
４５と、発熱体４５の発熱量を制御する熱量制御回路
（不図示）とからなる。
本実施例の装置では、光束Ａは、光軸Ｘに対して図示斜
め右上方から、液体媒体１５の図示側の側面（反射面５
０および発熱体４５が形成されていない側の側面）に入
射する。その後、光束Ａは、液体媒体１５内を通って反
射面５０に達し、反射面５０で反射されたのち、液体媒
体１５内を通って、同図矢印Ｂで示すように、光軸Ｘに
対して図示斜め右下方に向かって出射する。
め右上方から、液体媒体１５の図示側の側面（反射面５
０および発熱体４５が形成されていない側の側面）に入
射する。その後、光束Ａは、液体媒体１５内を通って反
射面５０に達し、反射面５０で反射されたのち、液体媒
体１５内を通って、同図矢印Ｂで示すように、光軸Ｘに
対して図示斜め右下方に向かって出射する。
熱量制御回路により発熱体４５を発熱させると、液体媒
体１５内の温度分布は発熱体４５の近傍から周りに向か
って拡がるものとなる。すなわち、液体媒体１５内の温
度は、光軸Ｘから遠ざかるにつれて低くなる。したがっ
て、液体媒体１５内において温度分布に対応した屈折率
分布が形成され、光束Ａがこのような液体媒体１５内を
往復することにより、大きな焦点位置の可変量が得られ
る。
体１５内の温度分布は発熱体４５の近傍から周りに向か
って拡がるものとなる。すなわち、液体媒体１５内の温
度は、光軸Ｘから遠ざかるにつれて低くなる。したがっ
て、液体媒体１５内において温度分布に対応した屈折率
分布が形成され、光束Ａがこのような液体媒体１５内を
往復することにより、大きな焦点位置の可変量が得られ
る。
次に、本実施例の装置に関する計算結果および実験結果
について、第３図（ａ）〜（ｄ）をそれぞれ参照して説
明する。
について、第３図（ａ）〜（ｄ）をそれぞれ参照して説
明する。
本計算および実験に用いた装置は、第３図（ａ）に示す
ように、エタノールからなる液体媒体１７と、液体媒体
１７の同図図示左側面の中央部に形成された、抵抗膜か
らなる発熱体４７と、液体媒体１７の同図図示左側面に
形成された、発熱体４７の保護用のＳｉＯ２層２０とか
らなる。なお、この装置では、液体媒体１７とＳｉＯ２
層２０との界面が反射面５１となる。
ように、エタノールからなる液体媒体１７と、液体媒体
１７の同図図示左側面の中央部に形成された、抵抗膜か
らなる発熱体４７と、液体媒体１７の同図図示左側面に
形成された、発熱体４７の保護用のＳｉＯ２層２０とか
らなる。なお、この装置では、液体媒体１７とＳｉＯ２
層２０との界面が反射面５１となる。
本計算は、第３図（ａ）の紙面と垂直方向を無限大とし
た２次元モデルとするとともに、次のパラメータを用い
て行った。
た２次元モデルとするとともに、次のパラメータを用い
て行った。
発熱体４７の単位面積・単位時間当たりの発熱量ｑ＝
４．５×１０10ｅｒｇ／ｃｍ２・ｓｅｃ ＳｉＯ２層２０の幅ａ＝０．１５ｃｍ 液体媒体１７の厚さｂ１＝０．０２ｃｍ ＳｉＯ２層２０の厚さｂ２＝７×１０-4ｃｍ 発熱体４７と反射面５１間の距離ｈ＝２×１０-4ｃｍ エタノールの熱伝導率Ｒ１＝１．６６×１０4ｅｒｇ／
ｃｍ・ｓｅｃ・Ｋ ＳｉＯ２の熱伝導率Ｒ２＝１．９０×１０５ｅｒｇ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・Ｋ 発熱体４７の図示上端のＳｉＯ２層２０の図示上端から
の距離ｃ＝７．４５×１０-2ｃｍ 発熱体４７の図示下端のＳｉＯ２層２０の図示上端から
の距離ｄ＝７．５５×１０-2ｃｍ 上記の条件に、液体媒体１７の図示右側面の表面温度を
０℃に維持する境界条件をさらに加えて、２次元の熱伝
導方程式を解き、液体媒体１７の定常温度分布を求め
た。求めた温度分布にエタノールの屈折率の温度係数ｄ
ｎ／ｄＴ＝−０．００４を乗じることにより、エタノー
ル内の屈折率分布を求めたのち、光線追跡を行った。
４．５×１０10ｅｒｇ／ｃｍ２・ｓｅｃ ＳｉＯ２層２０の幅ａ＝０．１５ｃｍ 液体媒体１７の厚さｂ１＝０．０２ｃｍ ＳｉＯ２層２０の厚さｂ２＝７×１０-4ｃｍ 発熱体４７と反射面５１間の距離ｈ＝２×１０-4ｃｍ エタノールの熱伝導率Ｒ１＝１．６６×１０4ｅｒｇ／
ｃｍ・ｓｅｃ・Ｋ ＳｉＯ２の熱伝導率Ｒ２＝１．９０×１０５ｅｒｇ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・Ｋ 発熱体４７の図示上端のＳｉＯ２層２０の図示上端から
の距離ｃ＝７．４５×１０-2ｃｍ 発熱体４７の図示下端のＳｉＯ２層２０の図示上端から
の距離ｄ＝７．５５×１０-2ｃｍ 上記の条件に、液体媒体１７の図示右側面の表面温度を
０℃に維持する境界条件をさらに加えて、２次元の熱伝
導方程式を解き、液体媒体１７の定常温度分布を求め
た。求めた温度分布にエタノールの屈折率の温度係数ｄ
ｎ／ｄＴ＝−０．００４を乗じることにより、エタノー
ル内の屈折率分布を求めたのち、光線追跡を行った。
第３図（ｂ）に示すように、光軸をｙ軸としたとき、光
軸から距離ｘだけ図示下側（＋ｘ軸方向）にずれた位置
から光軸と平行な光線Ａを液体媒体１７に入射させる。
光線Ａが液体媒体１７を通過して反射面５１で反射さ
れ、さらに液体媒体１７を通過して出射するときの液体
媒体１７の表面１７ａにおける位置の光軸との距離をｘ
＋△ｘとすると、距離差△ｘは、液体媒体１７の表面１
７ａを評価面としたときの横収差に対応し、焦点位置Ｆ
と表面１７ａとの距離ＳＡは球面収差に対応する。第３
図（ｃ），（ｄ）はそれぞれ、距離差△ｘおよび距離Ｓ
Ａの計算結果を示すグラフである。これらの図から明白
なように、ｘ＝−５μｍ〜５μｍの範囲内にあるとき
は、出射光線Ｂは一点から出射しているかのように見
え、この装置が凹レンズの作用を有することが認識され
る。このときの焦点位置Ｆは、当然ながら、発熱体４７
の発熱量を変化させることにより制御することが可能で
ある。
軸から距離ｘだけ図示下側（＋ｘ軸方向）にずれた位置
から光軸と平行な光線Ａを液体媒体１７に入射させる。
光線Ａが液体媒体１７を通過して反射面５１で反射さ
れ、さらに液体媒体１７を通過して出射するときの液体
媒体１７の表面１７ａにおける位置の光軸との距離をｘ
＋△ｘとすると、距離差△ｘは、液体媒体１７の表面１
７ａを評価面としたときの横収差に対応し、焦点位置Ｆ
と表面１７ａとの距離ＳＡは球面収差に対応する。第３
図（ｃ），（ｄ）はそれぞれ、距離差△ｘおよび距離Ｓ
Ａの計算結果を示すグラフである。これらの図から明白
なように、ｘ＝−５μｍ〜５μｍの範囲内にあるとき
は、出射光線Ｂは一点から出射しているかのように見
え、この装置が凹レンズの作用を有することが認識され
る。このときの焦点位置Ｆは、当然ながら、発熱体４７
の発熱量を変化させることにより制御することが可能で
ある。
〔発明の効果〕 本発明は、上述のとおり構成されているので、次の効果
を奏する。
を奏する。
液体媒体を用いることにより、固体媒体を用いる場合に
比べて、温度による屈折率の変化を大きくすることがで
きるとともに、液体媒体内に入射した光を反射面で反射
させることにより、この光に屈折率分布の作用を複数回
受けさすことができるため、液体媒体内に入射した光を
効率よく集光また発散させることができ、焦点位置の可
変範囲を大きくすることができる。
比べて、温度による屈折率の変化を大きくすることがで
きるとともに、液体媒体内に入射した光を反射面で反射
させることにより、この光に屈折率分布の作用を複数回
受けさすことができるため、液体媒体内に入射した光を
効率よく集光また発散させることができ、焦点位置の可
変範囲を大きくすることができる。
また、液体媒体と発熱抵抗体の間に保護膜を設けること
により液体媒体から発熱抵抗体を保護することができ
る。
により液体媒体から発熱抵抗体を保護することができ
る。
第１図は本発明の焦点位置を可変にする装置の第１の実
施例を示す図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）はそ
の平面図であり、第２図は、本発明の焦点位置を可変に
する装置の第２の実施例を示す図であり、第３図は第２
図に示した実施例の装置に関する計算結果および実験結
果を説明するための図であり、（ａ），（ｂ）は本装置
の断面図、（ｃ），（ｄ）は距離差△ｘおよび距離ＳＡ
の計算結果の一例を示すグラフである。 １，１５，１７……液体媒体、 ２……基板、３……電極、 ４……発熱抵抗体、５……保護膜、 ６……保護層、７……線、 ８……光束、９……装置、 １７ａ……表面、２０……ＳｉＯ２層、 ４５，４７……発熱体、 ５０，５１……反射面。
施例を示す図であり、（ａ）はその側面図、（ｂ）はそ
の平面図であり、第２図は、本発明の焦点位置を可変に
する装置の第２の実施例を示す図であり、第３図は第２
図に示した実施例の装置に関する計算結果および実験結
果を説明するための図であり、（ａ），（ｂ）は本装置
の断面図、（ｃ），（ｄ）は距離差△ｘおよび距離ＳＡ
の計算結果の一例を示すグラフである。 １，１５，１７……液体媒体、 ２……基板、３……電極、 ４……発熱抵抗体、５……保護膜、 ６……保護層、７……線、 ８……光束、９……装置、 １７ａ……表面、２０……ＳｉＯ２層、 ４５，４７……発熱体、 ５０，５１……反射面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 箕浦 一雄 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 染谷 厚 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 鈴木 雅之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−154427（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−191001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−191002（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】屈折率が温度に依存して変化する液体媒体
と、 該液体媒体に熱を与えることにより該液体媒体内に温度
分布に伴う屈折率分布を発生せしめるための発熱抵抗体
と、 前記液体媒体との界面が該液体媒体に入射した光を反射
する反射面を形成するよう前記液体媒体と前記発熱抵抗
体の間に設けた保護膜と、 前記液体媒体にもたせる屈折力に応じて前記発熱抵抗体
により前記液体媒体に与える熱量を制御する熱量制御手
段とを有することを特徴とする、焦点位置を可変にする
装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58067026A JPH0616141B2 (ja) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | 焦点位置を可変にする装置 |
| US07/144,643 US4872743A (en) | 1983-04-18 | 1988-01-11 | Varifocal optical element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58067026A JPH0616141B2 (ja) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | 焦点位置を可変にする装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59193429A JPS59193429A (ja) | 1984-11-02 |
| JPH0616141B2 true JPH0616141B2 (ja) | 1994-03-02 |
Family
ID=13332959
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58067026A Expired - Lifetime JPH0616141B2 (ja) | 1983-04-18 | 1983-04-18 | 焦点位置を可変にする装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0616141B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62501315A (ja) * | 1984-12-03 | 1987-05-21 | ヒユ−ズ・エアクラフト・カンパニ− | 改善された可変レンズ及び連続操作のための複屈折補償装置 |
| JPS6247025A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency | 赤外線装置の焦点位置調節法 |
| CN1307447C (zh) * | 2001-11-01 | 2007-03-28 | 三菱丽阳株式会社 | 光波分合器和光波分合方法及滤光器 |
| JP4949015B2 (ja) * | 2003-02-26 | 2012-06-06 | ウニヴェルシュタット ベルン | 光ビームの波面を修正するための、方法、配置構成、及び該配置構成のための影響付与ユニット |
| CN103454705B (zh) * | 2012-06-04 | 2015-07-29 | 清华大学 | 液体透镜 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59154427A (ja) * | 1983-02-23 | 1984-09-03 | Ricoh Co Ltd | 光制御装置 |
| JPS59191001A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-30 | Omron Tateisi Electronics Co | 可変屈折率分布形レンズ |
| JPS59191002A (ja) * | 1983-04-13 | 1984-10-30 | Omron Tateisi Electronics Co | 可変屈折率分布形レンズ |
-
1983
- 1983-04-18 JP JP58067026A patent/JPH0616141B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59193429A (ja) | 1984-11-02 |
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