JPH1010459A - 可変焦点レンズ - Google Patents
可変焦点レンズInfo
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- JPH1010459A JPH1010459A JP15780896A JP15780896A JPH1010459A JP H1010459 A JPH1010459 A JP H1010459A JP 15780896 A JP15780896 A JP 15780896A JP 15780896 A JP15780896 A JP 15780896A JP H1010459 A JPH1010459 A JP H1010459A
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- Japan
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- polarized light
- lens
- electrodes
- variable focus
- piezo element
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 応答速度が早く、集光特性に優れ、かつ入射
ビーム口径を大きくできる可変焦点レンズを提供する。 【解決手段】 可変焦点レンズ１は、偏光ビームスプリ
ッタ３、１／４波長板５、凸レンズ７、マイクロミラー
９および駆動機構１０から構成される。マイクロミラー
９は駆動機構１０を構成するピエゾ素子１２により軸方
向に変位可能である。凸レンズ７から出射したレーザビ
ームがマイクロミラー９で反射されて再び凸レンズ７に
入射する場合、ピエゾ素子１２の両面に定電圧電源１８
で所定電圧を印加し、その電歪効果によりマイクロミラ
ー９を変位させて可変焦点レンズ１の焦点距離を変更す
る。
ビーム口径を大きくできる可変焦点レンズを提供する。 【解決手段】 可変焦点レンズ１は、偏光ビームスプリ
ッタ３、１／４波長板５、凸レンズ７、マイクロミラー
９および駆動機構１０から構成される。マイクロミラー
９は駆動機構１０を構成するピエゾ素子１２により軸方
向に変位可能である。凸レンズ７から出射したレーザビ
ームがマイクロミラー９で反射されて再び凸レンズ７に
入射する場合、ピエゾ素子１２の両面に定電圧電源１８
で所定電圧を印加し、その電歪効果によりマイクロミラ
ー９を変位させて可変焦点レンズ１の焦点距離を変更す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、変更自在な焦点距
離を有する可変焦点レンズに関する。
離を有する可変焦点レンズに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の可変焦点レンズとして、
フレネル型の液晶レンズやＰＬＺＴなどの電気光学結晶
を用いた可変焦点レンズが知られている。液晶レンズは
液晶層を同心円状に細かく分割したフレネル構造を有
し、電圧を加えて液晶分子の配向を制御することにより
焦点距離を選択的に可変する。また、電気光学結晶を用
いた可変焦点レンズとしてＰＬＺＴ電気光学セラミック
平板と透明微細電極とを組み合わせた電気光学（ＥＯ）
レンズが知られている。これらの詳細は、文献「応用物
理 第６３巻 第１号 （１９９４） 技術ノート」の
Ｐ５７〜Ｐ６０に記載されている。
フレネル型の液晶レンズやＰＬＺＴなどの電気光学結晶
を用いた可変焦点レンズが知られている。液晶レンズは
液晶層を同心円状に細かく分割したフレネル構造を有
し、電圧を加えて液晶分子の配向を制御することにより
焦点距離を選択的に可変する。また、電気光学結晶を用
いた可変焦点レンズとしてＰＬＺＴ電気光学セラミック
平板と透明微細電極とを組み合わせた電気光学（ＥＯ）
レンズが知られている。これらの詳細は、文献「応用物
理 第６３巻 第１号 （１９９４） 技術ノート」の
Ｐ５７〜Ｐ６０に記載されている。
【０００３】また、電気光学媒体に電圧を印加して媒体
内に屈折率分布を形成することによりレンズ作用を起こ
させる分析屈折率型焦点可変ＥＯレンズが知られてい
る。分析屈折率型焦点可変ＥＯレンズは、印加電圧を変
えることにより焦点距離を連続的に可変できる。この詳
細は、上記文献のＰ６１〜Ｐ６２に記載されている。
内に屈折率分布を形成することによりレンズ作用を起こ
させる分析屈折率型焦点可変ＥＯレンズが知られてい
る。分析屈折率型焦点可変ＥＯレンズは、印加電圧を変
えることにより焦点距離を連続的に可変できる。この詳
細は、上記文献のＰ６１〜Ｐ６２に記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
液晶レンズや電気光学結晶を用いた可変焦点レンズで
は、いずれも応答速度が遅く、集光特性（収差）も十分
に優れたものではなかった。また、技術的に製作が困難
であった。一方、後者の分析屈折率型焦点可変ＥＯレン
ズでは、現状、入射可能なビーム口径が小さいといった
問題があった。これは、大きなＰＬＺＴ基板が入手困難
であることおよび口径が大きくなると印加電圧が増大す
ることが主な原因である。
液晶レンズや電気光学結晶を用いた可変焦点レンズで
は、いずれも応答速度が遅く、集光特性（収差）も十分
に優れたものではなかった。また、技術的に製作が困難
であった。一方、後者の分析屈折率型焦点可変ＥＯレン
ズでは、現状、入射可能なビーム口径が小さいといった
問題があった。これは、大きなＰＬＺＴ基板が入手困難
であることおよび口径が大きくなると印加電圧が増大す
ることが主な原因である。
【０００５】そこで、本発明は、応答速度が早く、集光
特性に優れ、かつ入射ビーム口径を大きくできる可変焦
点レンズを提供することを目的とする。
特性に優れ、かつ入射ビーム口径を大きくできる可変焦
点レンズを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る可変焦点レンズは、変更自
在な焦点距離を有する可変焦点レンズにおいて、所定方
向の直線偏光光を透過し、該所定方向と直交する方向の
直線偏光光を反射する偏光ビームスプリッタと、該偏光
ビームスプリッタから入射した直線偏光光を円偏光光に
変換して出射し、入射した円偏光光を直線偏光光に変換
して前記偏光ビームスプリッタに出射する１／４波長板
と、該１／４波長板から入射する円偏光光を集光し、前
記１／４波長板に向けて出射する円偏光光を拡散する凸
レンズと、該凸レンズによって集光される円偏光光を光
軸方向に反射する反射鏡と、該反射鏡を前記光軸方向に
変位させる駆動手段とを備えたことを特徴とする。
に、本発明の請求項１に係る可変焦点レンズは、変更自
在な焦点距離を有する可変焦点レンズにおいて、所定方
向の直線偏光光を透過し、該所定方向と直交する方向の
直線偏光光を反射する偏光ビームスプリッタと、該偏光
ビームスプリッタから入射した直線偏光光を円偏光光に
変換して出射し、入射した円偏光光を直線偏光光に変換
して前記偏光ビームスプリッタに出射する１／４波長板
と、該１／４波長板から入射する円偏光光を集光し、前
記１／４波長板に向けて出射する円偏光光を拡散する凸
レンズと、該凸レンズによって集光される円偏光光を光
軸方向に反射する反射鏡と、該反射鏡を前記光軸方向に
変位させる駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】また、前記駆動手段は、前記反射鏡が取り
付けられたピエゾ素子と、該ピエゾ素子の両端面にそれ
ぞれ形成された電極と、該電極間に電圧を印加する電源
とを有し、前記電極間に所定電圧を印加して前記ピエゾ
素子を前記光軸方向に変位させることが好ましい。さら
に、前記駆動手段は、電極が形成された基板と、該基板
の上に絶縁部材を介して取り付けられ、前記電極と対向
する表面が導電性物質で形成されたダイヤフラムと、該
ダイヤフラムおよび前記電極間に電圧を印加する電源と
を有し、前記ダイヤフラムおよび前記電極間に所定電圧
を印加してクーロン力により前記ダイヤフラムに取り付
けられた前記反射鏡を前記光軸方向に変位させることが
好ましい。また、前記反射鏡は金属反射膜または多層誘
電体反射膜であることが好ましい。
付けられたピエゾ素子と、該ピエゾ素子の両端面にそれ
ぞれ形成された電極と、該電極間に電圧を印加する電源
とを有し、前記電極間に所定電圧を印加して前記ピエゾ
素子を前記光軸方向に変位させることが好ましい。さら
に、前記駆動手段は、電極が形成された基板と、該基板
の上に絶縁部材を介して取り付けられ、前記電極と対向
する表面が導電性物質で形成されたダイヤフラムと、該
ダイヤフラムおよび前記電極間に電圧を印加する電源と
を有し、前記ダイヤフラムおよび前記電極間に所定電圧
を印加してクーロン力により前記ダイヤフラムに取り付
けられた前記反射鏡を前記光軸方向に変位させることが
好ましい。また、前記反射鏡は金属反射膜または多層誘
電体反射膜であることが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の可変焦点レンズの実施の
形態について説明する。図１は実施の形態における可変
焦点レンズの構成を示す説明図である。図２は図１の上
方から視た可変焦点レンズの構成を示す説明図である。
可変焦点レンズ１は、偏光ビームスプリッタ３、１／４
波長板５、凸レンズ７、マイクロミラー９および駆動機
構１０から構成される。
形態について説明する。図１は実施の形態における可変
焦点レンズの構成を示す説明図である。図２は図１の上
方から視た可変焦点レンズの構成を示す説明図である。
可変焦点レンズ１は、偏光ビームスプリッタ３、１／４
波長板５、凸レンズ７、マイクロミラー９および駆動機
構１０から構成される。
【０００９】図３はマイクロミラー９および駆動機構１
０の外観を示す斜視図である。マイクロミラー（反射
鏡）９は、駆動機構１０を構成するピエゾ素子１２の上
面に形成された金属反射膜からなる。また、ピエゾ素子
１２の下面は基板１４上の電極１６に固着されている。
さらに、マイクロミラー９および電極１６にはリード線
１１がはんだ付けされており、リード線１１を通じて定
電圧電源１８によりピエゾ素子１２の両端面に電圧が印
加される。ピエゾ素子としてはＰＺＴなどのいわゆる圧
電結晶、圧電セラミックスを用いることができる。
０の外観を示す斜視図である。マイクロミラー（反射
鏡）９は、駆動機構１０を構成するピエゾ素子１２の上
面に形成された金属反射膜からなる。また、ピエゾ素子
１２の下面は基板１４上の電極１６に固着されている。
さらに、マイクロミラー９および電極１６にはリード線
１１がはんだ付けされており、リード線１１を通じて定
電圧電源１８によりピエゾ素子１２の両端面に電圧が印
加される。ピエゾ素子としてはＰＺＴなどのいわゆる圧
電結晶、圧電セラミックスを用いることができる。
【００１０】上記構成を有する可変焦点レンズ１では、
可変焦点レンズ１に入射するレーザビームは直線偏光光
からなる平行ビームであり、その偏光面は偏光ビームス
プリッタ３の入射面に平行なＰ偏光である。したがっ
て、往路では入射ビームは偏光ビームスプリッタ３をそ
のまま透過し、１／４波長板５で直線偏光から円偏光に
変換される。１／４波長板５の結晶光軸方向は、偏光ビ
ームスプリッタ３の入射面（入射ビームの偏光面）に対
して４５°方向に設定されている。１／４波長板５で円
偏光に変換された入射ビームは凸レンズ７により集光さ
れ、マイクロミラー９で反射される。
可変焦点レンズ１に入射するレーザビームは直線偏光光
からなる平行ビームであり、その偏光面は偏光ビームス
プリッタ３の入射面に平行なＰ偏光である。したがっ
て、往路では入射ビームは偏光ビームスプリッタ３をそ
のまま透過し、１／４波長板５で直線偏光から円偏光に
変換される。１／４波長板５の結晶光軸方向は、偏光ビ
ームスプリッタ３の入射面（入射ビームの偏光面）に対
して４５°方向に設定されている。１／４波長板５で円
偏光に変換された入射ビームは凸レンズ７により集光さ
れ、マイクロミラー９で反射される。
【００１１】マイクロミラー９で反射されたレーザビー
ムは復路で凸レンズ７により発散される。このとき、凸
レンズ７の第２主平面とマイクロミラー９の反射面との
距離が凸レンズ７の焦点距離と等しい場合、凸レンズ７
から出射されたレーザビームは再び平行ビームに戻る。
そして、１／４波長板５を透過したレーザビームは円偏
光から直線偏光に戻されるが、その偏光面は偏光ビーム
スプリッタ３の入射面に垂直なＳ偏光になっているの
で、レーザビームは偏光ビームスプリッタ３で全て反射
される。変更ビームスプリッタ３で反射された出射ビー
ムは平行ビームであるので、焦点距離は無限大であり、
アフォーカル系となる。
ムは復路で凸レンズ７により発散される。このとき、凸
レンズ７の第２主平面とマイクロミラー９の反射面との
距離が凸レンズ７の焦点距離と等しい場合、凸レンズ７
から出射されたレーザビームは再び平行ビームに戻る。
そして、１／４波長板５を透過したレーザビームは円偏
光から直線偏光に戻されるが、その偏光面は偏光ビーム
スプリッタ３の入射面に垂直なＳ偏光になっているの
で、レーザビームは偏光ビームスプリッタ３で全て反射
される。変更ビームスプリッタ３で反射された出射ビー
ムは平行ビームであるので、焦点距離は無限大であり、
アフォーカル系となる。
【００１２】有限の焦点距離を得るためには、凸レンズ
７の第２主平面とマイクロミラー９の反射面と間の距離
をｄ0 、凸レンズ７の焦点距離をｆとして、ｄ0 ＞ｆま
たはｄ0 ＜ｆに設定する必要がある。
７の第２主平面とマイクロミラー９の反射面と間の距離
をｄ0 、凸レンズ７の焦点距離をｆとして、ｄ0 ＞ｆま
たはｄ0 ＜ｆに設定する必要がある。
【００１３】つぎに、有限の焦点距離を得るための光学
的配置について説明する。図１の可変焦点レンズ１で
は、マイクロミラー９による反射を含んでいるので、往
路と復路とで光路が重ならないように展開して説明する
こととする。図４は凸レンズ７に入射するレーザビーム
の光路を展開して示す説明図である。本実施の形態で
は、説明を簡単にするために凸レンズ７を薄肉単レンズ
として近軸近似により解析するが、薄肉単レンズでなく
てもよいことはいうまでもない。
的配置について説明する。図１の可変焦点レンズ１で
は、マイクロミラー９による反射を含んでいるので、往
路と復路とで光路が重ならないように展開して説明する
こととする。図４は凸レンズ７に入射するレーザビーム
の光路を展開して示す説明図である。本実施の形態で
は、説明を簡単にするために凸レンズ７を薄肉単レンズ
として近軸近似により解析するが、薄肉単レンズでなく
てもよいことはいうまでもない。
【００１４】凸レンズ７から出射したレーザビームがマ
イクロミラー９で反射されて再び凸レンズ７に入射する
場合、凸レンズ７はレンズＬ１、Ｌ２からなる組み合わ
せレンズ２１と考えることができる。Ｌ１はレーザビー
ムが往路で通過する場合のレンズであり、Ｌ２は復路で
通過する場合のレンズである。レンズＬ１、Ｌ２は同一
の焦点距離Ｆを有する。
イクロミラー９で反射されて再び凸レンズ７に入射する
場合、凸レンズ７はレンズＬ１、Ｌ２からなる組み合わ
せレンズ２１と考えることができる。Ｌ１はレーザビー
ムが往路で通過する場合のレンズであり、Ｌ２は復路で
通過する場合のレンズである。レンズＬ１、Ｌ２は同一
の焦点距離Ｆを有する。
【００１５】前述したように、凸レンズ７の第２主平面
からマイクロミラー９までの距離をｄ0 とし、マイクロ
ミラー９の焦点距離Ｆからのずれ量を△ｘとすると、距
離ｄ0 は〔数１〕で表される。
からマイクロミラー９までの距離をｄ0 とし、マイクロ
ミラー９の焦点距離Ｆからのずれ量を△ｘとすると、距
離ｄ0 は〔数１〕で表される。
【００１６】
【数１】ｄ0 ＝Ｆ＋△ｘ
【００１７】アフォーカル系となる場合、マイクロミラ
ー９は原点位置（△ｘ＝０）にある。一般に、２枚の薄
肉単レンズからなる組み合わせレンズの近軸公式はレン
ズ間隔をｄとし、それぞれの薄肉単レンズの焦点距離を
ｆ１、ｆ２とすると、組み合わせ後の焦点距離ｆ、レン
ズＬ２の主点から組み合わせ後の焦点位置（Ｆ’）まで
の距離△、レンズＬ２の主点から組み合わせ後の第２主
点位置（Ｈ’）までの距離ｓはそれぞれ〔数２〕で表さ
れる。
ー９は原点位置（△ｘ＝０）にある。一般に、２枚の薄
肉単レンズからなる組み合わせレンズの近軸公式はレン
ズ間隔をｄとし、それぞれの薄肉単レンズの焦点距離を
ｆ１、ｆ２とすると、組み合わせ後の焦点距離ｆ、レン
ズＬ２の主点から組み合わせ後の焦点位置（Ｆ’）まで
の距離△、レンズＬ２の主点から組み合わせ後の第２主
点位置（Ｈ’）までの距離ｓはそれぞれ〔数２〕で表さ
れる。
【００１８】
【数２】ｆ＝ｆ１・ｆ２／（ｆ１＋ｆ２−ｄ） △＝−ｆ２・ｄ／（ｆ１＋ｆ２−ｄ） ｓ＝ｆ２・（ｆ１−ｄ）／（ｆ１＋ｆ２−ｄ）
【００１９】ここで、ｆ１＝ｆ２＝Ｆ、ｄ＝２ｄ0 ＝２
Ｆ＋２△ｘを代入すると、〔数３〕を得ることができ
る。
Ｆ＋２△ｘを代入すると、〔数３〕を得ることができ
る。
【００２０】
【数３】ｆ＝−Ｆ2 ／２△ｘ △＝Ｆ2 ／△ｘ＋Ｆ ｓ＝１／２・Ｆ2 ／△ｘ＋Ｆ
【００２１】ピエゾ素子１２の両面に定電圧電源１８で
所定電圧を印加し、その電歪効果によりピエゾ素子１２
を光軸方向に変位させることでマイクロミラー９のずれ
量△ｘを可変できる。上記数式３によりずれ量△ｘ→＋
０にするとｆ＝−∞となり、ずれ量△ｘ→−０にすると
ｆ＝＋∞となり（アフォーカル系）、凸レンズ７の焦点
距離Ｆが短い程、組み合わせレンズ２１の焦点距離ｆを
短くすることができる。
所定電圧を印加し、その電歪効果によりピエゾ素子１２
を光軸方向に変位させることでマイクロミラー９のずれ
量△ｘを可変できる。上記数式３によりずれ量△ｘ→＋
０にするとｆ＝−∞となり、ずれ量△ｘ→−０にすると
ｆ＝＋∞となり（アフォーカル系）、凸レンズ７の焦点
距離Ｆが短い程、組み合わせレンズ２１の焦点距離ｆを
短くすることができる。
【００２２】焦点距離ｆを高速に変更して入射レーザ光
を変調するためには、ピエゾ素子１２およびマイクロミ
ラー９を小型軽量に設計する必要があり、ピエゾ素子と
していわゆる積層型のもの（同様のピエゾ素子を積み重
ねたもの）が用いられる。例えば、凸レンズ７に顕微鏡
用の対物レンズやファイバーカップリング用の球状レン
ズを用いた場合、Ｆ＝２ｍｍ、△ｘ＝１０μｍ、ｆ＝−
２００ｍｍとなる。
を変調するためには、ピエゾ素子１２およびマイクロミ
ラー９を小型軽量に設計する必要があり、ピエゾ素子と
していわゆる積層型のもの（同様のピエゾ素子を積み重
ねたもの）が用いられる。例えば、凸レンズ７に顕微鏡
用の対物レンズやファイバーカップリング用の球状レン
ズを用いた場合、Ｆ＝２ｍｍ、△ｘ＝１０μｍ、ｆ＝−
２００ｍｍとなる。
【００２３】尚、上記実施の形態では、ピエゾ素子の上
面に形成された金属反射膜からなるマイクロミラーを電
歪効果により変位させたが、これに限るものではなく、
半導体製造の微細加工技術に用いられるダイヤフラム式
の駆動機構によりマイクロミラーを変位させてもよい。
面に形成された金属反射膜からなるマイクロミラーを電
歪効果により変位させたが、これに限るものではなく、
半導体製造の微細加工技術に用いられるダイヤフラム式
の駆動機構によりマイクロミラーを変位させてもよい。
【００２４】図５はダイヤフラム式の駆動機構によりマ
イクロミラーを変位させる場合を示す説明図である。同
図（Ａ）に示すように、基板３１に固定された絶縁支柱
３２の上には金属ダイヤフラム３３が取り付けられてお
り、金属ダイヤフラム３３の中央部に固着された支柱３
４の上面にアルミニウム反射膜３５が形成されている。
金属ダイヤフラム３３と対向する基板３１の面には電極
３６が設けられており、金属ダイヤフラム３３および電
極３６間に接続された定電圧電源３７により所定電圧が
印加されると、クーロン力で金属ダイヤフラム３３が軸
方向に変位し、アルミニウム反射膜３５の反射面が変位
する。また、金属ダイヤフラム３３の中央部に支柱３４
を固着する代わりに、同図（Ｂ）に示すように金属ダイ
ヤフラム３３の表面にＳｉＯ2 等の硬い膜４１を形成
し、その上面にアルミニウム蒸着膜または多層誘電体反
射膜４２を形成するようにしてもよい。多層誘電体反射
膜としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）／酸化チ
タン（ＴｉＯ2 ）などの低屈折率誘電体／高屈折率誘電
体のλ／４（１／４波長周期）多層蒸着膜が好適であ
る。
イクロミラーを変位させる場合を示す説明図である。同
図（Ａ）に示すように、基板３１に固定された絶縁支柱
３２の上には金属ダイヤフラム３３が取り付けられてお
り、金属ダイヤフラム３３の中央部に固着された支柱３
４の上面にアルミニウム反射膜３５が形成されている。
金属ダイヤフラム３３と対向する基板３１の面には電極
３６が設けられており、金属ダイヤフラム３３および電
極３６間に接続された定電圧電源３７により所定電圧が
印加されると、クーロン力で金属ダイヤフラム３３が軸
方向に変位し、アルミニウム反射膜３５の反射面が変位
する。また、金属ダイヤフラム３３の中央部に支柱３４
を固着する代わりに、同図（Ｂ）に示すように金属ダイ
ヤフラム３３の表面にＳｉＯ2 等の硬い膜４１を形成
し、その上面にアルミニウム蒸着膜または多層誘電体反
射膜４２を形成するようにしてもよい。多層誘電体反射
膜としては、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）／酸化チ
タン（ＴｉＯ2 ）などの低屈折率誘電体／高屈折率誘電
体のλ／４（１／４波長周期）多層蒸着膜が好適であ
る。
【００２５】また、上記実施の形態では往路でＰ偏光を
有する入射レーザビームを透過し、復路でＳ偏光を有す
る出射レーザビームを反射するように偏光ビームスプリ
ッタを配置していたが、往路でＰ偏光を有する入射レー
ザビームを反射し、復路でＳ偏光を有する出射レーザビ
ームを透過するように配置してもよく、光学部品の配置
の自由度を高めることができる。
有する入射レーザビームを透過し、復路でＳ偏光を有す
る出射レーザビームを反射するように偏光ビームスプリ
ッタを配置していたが、往路でＰ偏光を有する入射レー
ザビームを反射し、復路でＳ偏光を有する出射レーザビ
ームを透過するように配置してもよく、光学部品の配置
の自由度を高めることができる。
【００２６】
【発明の効果】本発明の請求項１に係る可変焦点レンズ
によれば、偏光ビームスプリッタにより所定方向の直線
偏光光を透過すると共に該所定方向と直交する方向の直
線偏光光を反射し、１／４波長板により該偏光ビームス
プリッタから入射した直線偏光光を円偏光光に変換して
出射すると共に入射した円偏光光を直線偏光光に変換し
て前記偏光ビームスプリッタに出射し、凸レンズにより
該１／４波長板から入射する円偏光光を集光すると共に
前記１／４波長板に向けて出射する円偏光光を拡散し、
反射鏡により該凸レンズによって集光される円偏光光を
光軸方向に反射する際、駆動手段により該反射鏡を前記
光軸方向に変位させるので、応答速度が早く、集光特性
に優れかつ入射ビーム口径が大きな可変焦点レンズを実
現できる。また、技術的に製作が容易で小型化できる。
したがって、このような可変焦点レンズを、切断、はん
だ、修復などを行うレーザ加工装置、レーザ医療機器、
レーザ光造形装置などに適用することにより、加工精度
を高めることができ、その操作性を向上できる。
によれば、偏光ビームスプリッタにより所定方向の直線
偏光光を透過すると共に該所定方向と直交する方向の直
線偏光光を反射し、１／４波長板により該偏光ビームス
プリッタから入射した直線偏光光を円偏光光に変換して
出射すると共に入射した円偏光光を直線偏光光に変換し
て前記偏光ビームスプリッタに出射し、凸レンズにより
該１／４波長板から入射する円偏光光を集光すると共に
前記１／４波長板に向けて出射する円偏光光を拡散し、
反射鏡により該凸レンズによって集光される円偏光光を
光軸方向に反射する際、駆動手段により該反射鏡を前記
光軸方向に変位させるので、応答速度が早く、集光特性
に優れかつ入射ビーム口径が大きな可変焦点レンズを実
現できる。また、技術的に製作が容易で小型化できる。
したがって、このような可変焦点レンズを、切断、はん
だ、修復などを行うレーザ加工装置、レーザ医療機器、
レーザ光造形装置などに適用することにより、加工精度
を高めることができ、その操作性を向上できる。
【００２７】請求項２に係る可変焦点レンズによれば、
前記駆動手段は、前記反射鏡が取り付けられたピエゾ素
子と、該ピエゾ素子の両端面にそれぞれ形成された電極
と、該電極間に電圧を印加する電源とを有し、前記電極
間に所定電圧を印加して前記ピエゾ素子を前記光軸方向
に変位させるので、ピエゾ素子を用いて反射鏡の位置を
容易に制御できる。
前記駆動手段は、前記反射鏡が取り付けられたピエゾ素
子と、該ピエゾ素子の両端面にそれぞれ形成された電極
と、該電極間に電圧を印加する電源とを有し、前記電極
間に所定電圧を印加して前記ピエゾ素子を前記光軸方向
に変位させるので、ピエゾ素子を用いて反射鏡の位置を
容易に制御できる。
【００２８】請求項３に係る可変焦点レンズによれば、
前記駆動手段は、電極が形成された基板と、該基板の上
に絶縁部材を介して取り付けられ、前記電極と対向する
表面が導電性物質で形成されたダイヤフラムと、該ダイ
ヤフラムおよび前記電極間に電圧を印加する電源とを有
し、前記ダイヤフラムおよび前記電極間に所定電圧を印
加してクーロン力により前記ダイヤフラムに取り付けら
れた前記反射鏡を前記光軸方向に変位させるので、ダイ
ヤフラムを用いて反射鏡の位置を容易に制御できる。
前記駆動手段は、電極が形成された基板と、該基板の上
に絶縁部材を介して取り付けられ、前記電極と対向する
表面が導電性物質で形成されたダイヤフラムと、該ダイ
ヤフラムおよび前記電極間に電圧を印加する電源とを有
し、前記ダイヤフラムおよび前記電極間に所定電圧を印
加してクーロン力により前記ダイヤフラムに取り付けら
れた前記反射鏡を前記光軸方向に変位させるので、ダイ
ヤフラムを用いて反射鏡の位置を容易に制御できる。
【００２９】請求項４に係る可変焦点レンズによれば、
前記反射鏡は、金属反射膜または多層誘電体反射膜であ
るので、アルミニウムなどの金属蒸着膜または酸化ケイ
素（ＳｉＯ2 ）／酸化チタン（ＴｉＯ2 ）などの低屈折
率誘電体／高屈折率誘電体のλ／４（１／４波長周期）
多層蒸着膜で形成することができる。
前記反射鏡は、金属反射膜または多層誘電体反射膜であ
るので、アルミニウムなどの金属蒸着膜または酸化ケイ
素（ＳｉＯ2 ）／酸化チタン（ＴｉＯ2 ）などの低屈折
率誘電体／高屈折率誘電体のλ／４（１／４波長周期）
多層蒸着膜で形成することができる。
【図１】実施の形態における可変焦点レンズの構成を示
す説明図である。
す説明図である。
【図２】図１の上方から視た可変焦点レンズの構成を示
す説明図である。
す説明図である。
【図３】マイクロミラー９および駆動機構１０の外観を
示す斜視図である。
示す斜視図である。
【図４】凸レンズ７に入射するレーザビームの光路を展
開して示す説明図である。
開して示す説明図である。
【図５】ダイヤフラム式の駆動機構によりマイクロミラ
ーを変位させる場合を示す説明図である。
ーを変位させる場合を示す説明図である。
１……可変焦点レンズ、３……偏光ビームスプリッタ、
５……１／４波長板、７……凸レンズ、９……マイクロ
ミラー、１０……駆動機構、１２……ピエゾ素子、３３
……金属ダイヤフラム。
５……１／４波長板、７……凸レンズ、９……マイクロ
ミラー、１０……駆動機構、１２……ピエゾ素子、３３
……金属ダイヤフラム。
Claims (4)
- 【請求項１】 変更自在な焦点距離を有する可変焦点レ
ンズにおいて、 所定方向の直線偏光光を透過し、該所定方向と直交する
方向の直線偏光光を反射する偏光ビームスプリッタと、 該偏光ビームスプリッタから入射した直線偏光光を円偏
光光に変換して出射し、入射した円偏光光を直線偏光光
に変換して前記偏光ビームスプリッタに出射する１／４
波長板と、 該１／４波長板から入射する円偏光光を集光し、前記１
／４波長板に向けて出射する円偏光光を拡散する凸レン
ズと、 該凸レンズによって集光される円偏光光を光軸方向に反
射する反射鏡と、 該反射鏡を前記光軸方向に変位させる駆動手段とを備え
たことを特徴とする可変焦点レンズ。 - 【請求項２】 前記駆動手段は、 前記反射鏡が取り付けられたピエゾ素子と、 該ピエゾ素子の両端面にそれぞれ形成された電極と、 該電極間に電圧を印加する電源とを有し、 前記電極間に所定電圧を印加して前記ピエゾ素子を前記
光軸方向に変位させることを特徴とする請求項１記載の
可変焦点レンズ。 - 【請求項３】 前記駆動手段は、 電極が形成された基板と、 該基板の上に絶縁部材を介して取り付けられ、前記電極
と対向する表面が導電性物質で形成されたダイヤフラム
と、 該ダイヤフラムおよび前記電極間に電圧を印加する電源
とを有し、 前記ダイヤフラムおよび前記電極間に所定電圧を印加し
てクーロン力により前記ダイヤフラムに取り付けられた
前記反射鏡を前記光軸方向に変位させることを特徴とす
る請求項１記載の可変焦点レンズ。 - 【請求項４】前記反射鏡は金属性反射膜または多層誘電
体反射膜であることを特徴とする請求項２または請求項
３記載の可変焦点レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15780896A JPH1010459A (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 可変焦点レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15780896A JPH1010459A (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 可変焦点レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1010459A true JPH1010459A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15657747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15780896A Pending JPH1010459A (ja) | 1996-06-19 | 1996-06-19 | 可変焦点レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1010459A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009014793A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Sunx Ltd | 焦点距離調整装置、レーザ加工装置、レーザ変位計及び電気光学素子 |
| US8492807B2 (en) | 2009-12-07 | 2013-07-23 | International Business Machines Corporation | Micro-electro-mechanical system tiltable lens |
| CN110596009A (zh) * | 2019-10-24 | 2019-12-20 | 南昌洋深电子科技有限公司 | 一种高灵敏度大面积激光超声成像方法 |
| WO2024185886A1 (ja) * | 2023-03-09 | 2024-09-12 | 国立大学法人東海国立大学機構 | ミラー装置、光学装置およびレーザー核融合炉 |
-
1996
- 1996-06-19 JP JP15780896A patent/JPH1010459A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009014793A (ja) * | 2007-06-29 | 2009-01-22 | Sunx Ltd | 焦点距離調整装置、レーザ加工装置、レーザ変位計及び電気光学素子 |
| US8658456B2 (en) | 2009-03-18 | 2014-02-25 | International Business Machines Corporation | Micro-electro-mechanical system tiltable lens |
| US8492807B2 (en) | 2009-12-07 | 2013-07-23 | International Business Machines Corporation | Micro-electro-mechanical system tiltable lens |
| CN110596009A (zh) * | 2019-10-24 | 2019-12-20 | 南昌洋深电子科技有限公司 | 一种高灵敏度大面积激光超声成像方法 |
| WO2024185886A1 (ja) * | 2023-03-09 | 2024-09-12 | 国立大学法人東海国立大学機構 | ミラー装置、光学装置およびレーザー核融合炉 |
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