JPS5919324B2 - 自動焦点投光装置および読取装置 - Google Patents

自動焦点投光装置および読取装置

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JPS5919324B2
JPS5919324B2 JP51105053A JP10505376A JPS5919324B2 JP S5919324 B2 JPS5919324 B2 JP S5919324B2 JP 51105053 A JP51105053 A JP 51105053A JP 10505376 A JP10505376 A JP 10505376A JP S5919324 B2 JPS5919324 B2 JP S5919324B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電気信号によりその焦点距離を自動的に変える
ことのできる自動焦点投光装置に関し、特にデイスクや
テーゾの形の光学的データ蓄積媒体に記録された情報ト
ラツクに光スポツトを照射して読取るための自動焦点投
光装置に係る。
高密度に記録された情報を光学的に読取ることは、読取
られるべきトラツクに光束を正確に集束させなければな
らない問題点を常に伴なつており、有効な再生情報を得
るためにこの情報トラツクは極めて細く絞られたスポツ
トにより照射されなければならない。光学読取装置の構
成部品の移動を焦点誤差信号に応じて制御できることは
周知である。しかしながら構成部品を機械的に動かすこ
とは装置が振動したり雑音を発生したりする欠点を有し
、通常使用時に極めてやつかいである。
従つて本発明の目的は機械的可動部分を全く含まない投
光装置を提供することであり、電気信号の制御の下に焦
点距離が可変し得る自動焦点投光装置を提供することで
ある。
本発明によれば、光軸を有しこの光軸に垂直の方向Δに
直線偏光された光束を集束するための投光装置が提供さ
れ、前記投光装置は前記光束の通路に配置された中空ガ
ラスレンズを備え、前記中空ガラスレンズは内壁表面を
有し前記内壁表面に装着された１対の透明電極を含み、
さらに前記１対の電極に可変電圧を印加する電圧供給装
置を備え、前記レンズは前記可変電圧による電界の作用
により振動できる分子を有するネマチツク状態液晶を含
み、前記光束に対する前記液晶の支す屈析率が前記液晶
の常態時の屈析率Ｎ。
と異常時の屈析率ＮＥの間を変化することを特徴とする
ものである〇添付図面を参照して本発明を以下詳述する
。
本発明はほぼ並行の偏光に対するネマチツク液晶（液晶
の細長い分子がその長軸を一定方向に向いている状態）
の屈析率が変化する効果を利用するものであり、この変
化は液晶分子を振動させる交番電界を光束の伝播方向と
並行に印加する結果生ずる現象である。外部電界は液晶
薄膜の単結晶状配列をそこなうことなく液晶薄膜の光学
的特性を制御するために使用される。
正の誘電異方性（電界の向きに長軸が並行になる）を有
する液晶が１対の壁の間に介挿されているとすると、細
長いスピンドル（錘）形状の分子は、壁にうわ薬を塗る
ことによりすなわち壁に予め塗られた界面剤の影響を受
けて、壁に並行の方向Δに配向される（第１ａ図）常態
時の屈析率Ｎ。
を示すときの液晶の光軸は分子の配向方向Δに並行であ
る。第１ａ図に図示の如く入射光が壁に垂直で従つて分
子の方向に垂直で且つ方向Δに偏向されているとすると
、液晶薄膜の屈析率は液晶の最大屈析率（異常時の屈析
率）ＮＥにほぼ等しい。壁の各々に透明電極が装着され
電圧源により液晶に電界がかけられたとすると、液晶の
分子は振動し第１ｂ図に図示の如く→電界の向きＥに並
行に配向するようになり従つて光束の進行方向に並行に
なる。
このとき光束に対する屈析率は印加されている電界が十
分強くされているとほぼ異常時の屈析率Ｎ。である。次
に電界の印加を断つと、液晶分子は壁と並行の向きに整
列するように元の状態に再び配向しその屈析率は異常時
の屈析率ＮＥに戻ろうとする。
しかしながら、液晶薄膜の厚さが厚いと壁から遠い部分
に位置する液晶分子に対する壁の配向効果が弱く、屈析
率がその初期状態の値に戻るまでに要する時間は長くな
る。上述の如く、電気信号によつて光学素子の屈析率を
変化させることができる。
光束の焦点位置を変えるため、本発明において使用され
る光学素子は透明中空レンズの形をしており、このレン
ズはレンズ厚を決めるライナにより互いに固着されたｌ
対の透明壁により構成されており、その内部にネマチツ
ク状態液晶が封入される。電気信号による屈析率の変化
は上記の如く構成されたレンズの焦点距離を変え、それ
故このレンズの組込まれた光学系の収 の変化をもたら
す。実際には、誤差信号に追従する可変焦点距離の光学
装置を得るため、焦点距離を短かくし次に長くする必要
があるときのその応答時間は同じであることが好ましい
。
本発明において使用されるレンズは印加される電気信号
に従つてその誘電異方性を変化し得る液晶の形のレンズ
である。
ある種の液晶はこの性質を有していることが見出されて
いる。所与温度Ｔにおいて基準周波数Ｆｒよりも低周波
の周波数ｆの電界が印加されているとぎの誘電異方性が
正で基準周波数Ｆｒより高周波の周波数ｆの電界が印加
されているときの誘電異方性が負となる液晶はよく知ら
れている。たとえば温度Ｔが２５℃のときの基準周波数
Ｆｒが１０醍に等しい液晶はよく知られている。本発明
による装置に使用される形の液晶レンズが第２図に図示
されている。
環状ライナ３によつて隔離された平板ガラス壁１と球面
ガラス壁２は、それぞれの内壁表面に透明電極４と５が
被覆されている。
これらの電極は酸化スズと酸化インジウムの混合物を透
明ガラス壁にスパツタして付着させることにより得られ
る。さらに、注入口６を通して導入されるネマチツク状
態液晶の分子が所与の方向Δに壁と並行に整列されるよ
うにこれら電極は表面処理される。この処理はたとえば
一酸化ケイ素（ＳｉＯ）のような界面剤を電極表面に射
突させて蒸着することにより実行される。液晶９がレン
ズ内部に導入されたとき、これら蒸着層７と８は液晶分
子を方向Δに整列させる働きをする。２つの電極４と５
の間に交番電圧が印加されたとき、印加された交番電圧
の周波数に従つて、液晶分子は壁に並行の方向Δに動か
ずにいるか光束の光軸に並行になるように振動する。
入射光束の偏光方向は方向Δに並行なので、入射光束に
対する液晶の屈析率は交番電圧の周波数ｆが基準周波数
Ｆｒより高いときは液晶の初期状態と同じ最大屈析率Ｎ
Ｅに等しく、ｆがＦｒより低いときは液晶分子のすべて
の長軸が壁に垂直（光束の進行方向に並行）のときの常
態時の屈析率Ｎ。
に達するまでこの屈析率は減少する。平均屈析率が１．
６の液晶の場合、この屈析率変化量Δｎは０．２程度得
られる。第３図は本発明による液晶レンズの適用実施例
を示す読取装置を示す。
レーザ光源３０は複屈析プリズム３１に直線偏光束を発
射する。プリズムから出てきた光束は反射ミラー３２に
よつて向きを整えられ、この反射光束は第２図に関して
述べたような液晶レンズ３３に向かう平行光束になつて
いる。液晶レンズは光束をレンズ３４に集め、このレン
ズ３４は顕微鏡のレンズのようなレンズであり、四分の
一波長薄板３５を通過させた後データ蓄積媒体３７の情
報トラツクの反射面３６の点０に光束を集束する。情報
トラツク反射面３６により反射された光束は四分の一波
長薄板３５を通過して戻り、レンズ３４、液晶レンズ３
３を通りミラー３２によりまた反射される。
光束は四分の一波長薄板３５を往復して２回通過するの
で、その偏光は９σだけ回転する。光束は次に複屈析プ
リズム３１を通過するが、その偏光ベクトルは変化した
ものなのでプリズムから出てくる光束はレーザ光源から
の入射光束の方向とは異なつた方向に現われる。このプ
リズムから出てくる光束は円筒レンズ３８を通過し、第
３図に図示の如く光束に垂直な平面に配置された４個の
ホトセルの如き光電検出装置３９に向けられる。２つの
加算増幅器４０，４１はそれぞれ２つの対角線に配置さ
れたホトセルの出力に接続される。
加算増幅器４０と４１の出力は加算増幅器４２の入力に
接続されこの４２は読取信号を出力するものであり、さ
らに４０と４１の出力は差動増幅器４３の入力にも接続
されており、この４３は集束偏差の特性信号εすなわち
読取光束の焦点と蓄積媒体の反射面３６との距離に相当
する焦点誤差信号を出力する。差動増幅器４３の出力は
電圧一周波数変換器４４に接続され、この変換器はε＝
０のとき周波数ｆ＝Ｆｒの一定振幅信号ε（ｆ）を出力
し、集中偏差の正負符号に従つてＦｒより高周波あるい
は低周波の周波数ｆの一定振幅信号ε（ｆ）を出力する
。この可変周波数交番信号は液晶レンズ３３の２つの電
極間に印加される。従つて、たとえば平均屈析率が１．
６の付近で液晶の屈析率は変化することができ、この屈
析率変化量Δｎは周波数偏移が２既のときほぼ０．２程
度である。焦点距離が６１１の読取レンズで液晶レンズ
の球面壁が２５（１の曲率半径の場合にその焦点の位置
調整範囲は１５ミクロンに達する。このような光学系の
応答時間は５ｍ−Ｓｅｃ程度である。本発明は図示の実
施例に限定されるものではない。液晶レンズわフレネル
レンズの形にしてレンズの厚さ従つて液晶の厚さを薄く
することにより、液晶分子の振動に関連した光学系の応
答時間を短かくすることができる。また本発明の液晶レ
ンズに負の誘電異方性を有する液晶を使用することもで
きる。
この場合、たとえばネマチツク混合物の液晶に適当なド
ープ剤を添加することにより液晶の分子を電界の印加が
ないときに壁に垂直に配向させる。電界の強さが可変の
交番電界が電極間に印加されると、分子は振動し分子の
長軸が印加電界に垂直に配向する。このような液晶の屈
析率は静止状態のときに常態時の屈析率Ｎ。であり、電
界がかけられると異常時の屈析率ｎ｝８の値に向かう傾
向がある。印加電界の強さに従つて屈析率が変化する液
晶レンズが読取装置に用いられていると、レンズの電極
は誤差信号εにより振幅変調された搬送波を受ける。こ
の場合分子の振動それ故屈析率の変化が関連している交
番電界振幅値をその誤差信号εが有しその電界が電極間
に発生されるからである。また第３図の読取装置におい
て液晶レンズ電極間に振幅変調信号と周波数変調信号と
を印加することにより振幅の変化と周波数の変化の両方
の効果を組合せることもできる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明によるレンズ装置の動作説明図、第２図
は本発明による自動焦点投光装置に使用される可変焦点
距離のレンズの構成説明図、第３図は本発明による自動
焦点投光装置を適用した読取装置の一実施例の構成説明
図である。 １，２・・・・・・中空レンズのガラス壁、４，５・・
・・・・透明電極、７，８・・・・・・界面剤、９・・
・・・・ネマチツク状態液晶、３３・・・・・・液晶、
３９・・・・・・光電検出装置、４０，４１・・・・・
・光電検出装置出力を求める加算増幅器、４３・・・・
・・焦点誤差信号を求める差動増幅器、４４・・・・・
・焦点誤差信号を液晶レンズ制御信号に変換する電圧一
周波数変換器。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 光軸を有し前記光軸に垂直の方向Δに直線偏光され
    た光束を集束するための投光装置において、前記光束の
    通路中に配置されたレンズ装置と前記レンズ装置を制御
    するための可変電圧源とを具備し、前記レンズ装置は内
    壁表面を有する中空ガラスレンズと前記内壁表面に装着
    された１対の透明電極を含み、前記可変電圧源は前記１
    対の電極に可変電圧を印加するものであり、前記中空ガ
    ラスレンズは前記電圧源による電界の作用を受けて振動
    できる分子を有するネマチツク状態液晶を含んでおり、
    前記光束に対する前記液晶の示す屈析率が前記液晶の常
    態屈析率ｎ＿０と異常状態屈析率ｎ＿Ｅの間で変化して
    いることを特徴とする自動焦点投光装置。 ２ 前記レンズ装置が前記電界のないときに前記液晶の
    分子を前記方向Δに一様に整列させるための素子を有ん
    でいることを特徴とする第１項記載の投光装置。 ３ 前記液晶が正の誘動異方性を有し、前記液晶の分子
    を一様に整列させるための素子が前記電極に被着された
    界面剤蒸着層であり電界のないときに分子の整列状態を
    レンズの電極に並行させるものであり、前記液晶の屈析
    率が可変振幅の交番電界により制御されていることを特
    徴とする第２項記載の投光装置。 ４ 前記レンズ平面入口表面と球面出口表面とを有し、
    前記電極が酸化スズと酸化インジウムの混合物により形
    成されており、前記界面剤が前記電極に被着された一酸
    化ケイ素であることを特徴とする第３項記載の投光装置
    。 ５ 前記液晶が前記印加電界の周波数に応じて変化する
    誘電異方性を有し、前記液晶の分子の長軸が電界のない
    ときに前記電極に並行に整列されており、前記分子は制
    限周波数より低い周波数の電界に対しては前記電極に並
    行な位置を動くことなく不動のままであり前記制限周波
    数より高い周波数の電界に対しては前記電極に垂直に整
    列され電界の方向と並行になる傾向を有することを特徴
    とする第１項記載の投光装置。 ６ 移動しているデータ蓄積媒体を集束光束により読取
    るための読取装置において、前記データ蓄積媒体と前記
    光束の集束点との偏差に比例した誤差信号を発生する光
    −電気装置と、前記光束を投光するための第１項記載の
    自動焦点投光装置とを具備し、前記レンズの電極間に印
    加される制御信号を供給する制御装置に前記誤差信号が
    印加されており、前記屈析率の変化が前記光束の集束点
    の変位をもたらしその結果前記偏差が実質的にゼロにな
    るように制御されていることを特徴とする、自動焦点投
    光装置を適用した読取装置。
JP51105053A 1975-09-03 1976-09-03 自動焦点投光装置および読取装置 Expired JPS5919324B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7527008A FR2323160A1 (fr) 1975-09-03 1975-09-03 Dispositif optique de projection et lecteur optique comportant un tel dispositif

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5232348A JPS5232348A (en) 1977-03-11
JPS5919324B2 true JPS5919324B2 (ja) 1984-05-04

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JP51105053A Expired JPS5919324B2 (ja) 1975-09-03 1976-09-03 自動焦点投光装置および読取装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US4037929A (ja)
JP (1) JPS5919324B2 (ja)
CA (1) CA1070810A (ja)
DE (1) DE2639556C2 (ja)
FR (1) FR2323160A1 (ja)
GB (1) GB1563113A (ja)

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