JPS6010224A - 焦点距離可変レンズ - Google Patents
焦点距離可変レンズInfo
- Publication number
- JPS6010224A JPS6010224A JP11918083A JP11918083A JPS6010224A JP S6010224 A JPS6010224 A JP S6010224A JP 11918083 A JP11918083 A JP 11918083A JP 11918083 A JP11918083 A JP 11918083A JP S6010224 A JPS6010224 A JP S6010224A
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- Japan
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- lens
- focal length
- polarization
- light
- plane
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は焦点距離が可変なレンズに関する。
従来、ズームレンズと呼ばれる焦点距離可変の光学レン
ズ系においての焦点距離の変更は、その中の複数枚の単
レンズからなるレンズ群の複数を彎′ 移動させ、それらのレンズ群間隔を変化させることによ
シ行なっていた。しかし、これらのレンズ系においては
、レンズ群移動の為の可動機構が必要であシ、キの結果
、焦点距離の高速変更、小型化及び低コスト化といった
性能を充分４満たして〜・ないのが現状であシ、それら
の性能を高めたレンズ系の出現が望まれていた。
ズ系においての焦点距離の変更は、その中の複数枚の単
レンズからなるレンズ群の複数を彎′ 移動させ、それらのレンズ群間隔を変化させることによ
シ行なっていた。しかし、これらのレンズ系においては
、レンズ群移動の為の可動機構が必要であシ、キの結果
、焦点距離の高速変更、小型化及び低コスト化といった
性能を充分４満たして〜・ないのが現状であシ、それら
の性能を高めたレンズ系の出現が望まれていた。
一方、上記問題を解決した小型で可動部分が殆んどない
焦点距離可変レンズが、特開昭５７−１５７２１３ 。
焦点距離可変レンズが、特開昭５７−１５７２１３ 。
特願昭５７〜１４９５等で提案されている。これらのレ
ンズは、電気光学結晶に電界を印加してレンズ作用を生
ぜしめ、この印加電界を変化させる事によって焦点距離
を変化させるもので、焦点距離の高速変更が可能である
。しかし、このような電気光学結晶を用いたレンズでは
、結晶に非常な高電界を印加する必要があ夛、焦点距離
の可変幅が小さいという欠点があった。
ンズは、電気光学結晶に電界を印加してレンズ作用を生
ぜしめ、この印加電界を変化させる事によって焦点距離
を変化させるもので、焦点距離の高速変更が可能である
。しかし、このような電気光学結晶を用いたレンズでは
、結晶に非常な高電界を印加する必要があ夛、焦点距離
の可変幅が小さいという欠点があった。
更に、液晶を用いた焦点距離可変レンズが”Ｌｉｑｕｉ
ｄ ｃｒｙｓｔａｌ １ｅｎｓ ｃｅ口ｓ ｗｉｔｈ
ｖａｒｉａｂｌｅｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ″（８，５
ａｔｏ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、１８ＮＯ，９゜１９
７９ ）等で発表されている。この例を第１図に示す。
ｄ ｃｒｙｓｔａｌ １ｅｎｓ ｃｅ口ｓ ｗｉｔｈ
ｖａｒｉａｂｌｅｆｏｃａｌ ｌｅｎｇｔｈ″（８，５
ａｔｏ、Ｊ、Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ、１８ＮＯ，９゜１９
７９ ）等で発表されている。この例を第１図に示す。
図中、１は偏光板、２はスペーサを介して透明電極間に
液晶を閉じ込めたＴ Ｎ （ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔ
ｉｃ ）液晶セル、６はガラス板によって液晶を・レン
ズ形に閉じ込めたレンズ状液晶セル、４は交流電圧源で
ある。ここで偏光板１を通過した光は、ＴＮ液晶セル２
における液晶分子の配向制御によって常光又は異常光に
切シ換えられ、レンズ系の焦点距離をｆｏとｆｅのどち
らかに選択できるものである。しかしながらこのよ５な
レンズは液晶セル等の作製が難かしい、また焦点距離等
の温度依存性が高く安定が性能が得られないという欠点
があった。またＴＮ液晶セル２による偏光方向の切シ換
えも、高速な可変操作には追従しきれ゛ないという欠点
があった。
液晶を閉じ込めたＴ Ｎ （ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔ
ｉｃ ）液晶セル、６はガラス板によって液晶を・レン
ズ形に閉じ込めたレンズ状液晶セル、４は交流電圧源で
ある。ここで偏光板１を通過した光は、ＴＮ液晶セル２
における液晶分子の配向制御によって常光又は異常光に
切シ換えられ、レンズ系の焦点距離をｆｏとｆｅのどち
らかに選択できるものである。しかしながらこのよ５な
レンズは液晶セル等の作製が難かしい、また焦点距離等
の温度依存性が高く安定が性能が得られないという欠点
があった。またＴＮ液晶セル２による偏光方向の切シ換
えも、高速な可変操作には追従しきれ゛ないという欠点
があった。
本発明の目的は）作製が簡単で、安定な特性の焦点距離
可変レンズを提供する事にある。
可変レンズを提供する事にある。
本発明は、焦点距離可変レンズを、光学的異方性を示す
固体から成るレンズと該レンズに入射する光の偏光方向
を変化させる手段とから構成する以下、本発明の実施例
を図面を用いて説明する。
固体から成るレンズと該レンズに入射する光の偏光方向
を変化させる手段とから構成する以下、本発明の実施例
を図面を用いて説明する。
第２図は本発明の第１実施例を示す概略図であシ、１１
は偏光板、１２は方Ｍ宕（ＣａＣＯ５） カら成るレン
ズである。ここで偏光板１１れ不図示の機構により回転
され、透過光の偏光方向を、紙面に平行な方向或いは紙
面に垂直な方向に変化させることができる。また、レン
ズ１２は結晶の光学軸（Ｚ軸とする）がレンズ主軸と直
交するように形成され、このＺ軸を紙面に平行とするよ
うに配置される。従って、レンズ１２の屈折率は、レン
ズ主軸に対して垂直でかつ紙面に平行な偏光方向に対す
るノＩ６折率が常光線屈折率ｎｏ、レンズ主軸に対して
垂直でかつ紙面に対して垂直な偏光方向に対する屈折率
が異常光線屈折率ｒＬｅとなる。
は偏光板、１２は方Ｍ宕（ＣａＣＯ５） カら成るレン
ズである。ここで偏光板１１れ不図示の機構により回転
され、透過光の偏光方向を、紙面に平行な方向或いは紙
面に垂直な方向に変化させることができる。また、レン
ズ１２は結晶の光学軸（Ｚ軸とする）がレンズ主軸と直
交するように形成され、このＺ軸を紙面に平行とするよ
うに配置される。従って、レンズ１２の屈折率は、レン
ズ主軸に対して垂直でかつ紙面に平行な偏光方向に対す
るノＩ６折率が常光線屈折率ｎｏ、レンズ主軸に対して
垂直でかつ紙面に対して垂直な偏光方向に対する屈折率
が異常光線屈折率ｒＬｅとなる。
第２図において、まず偏光板１１により紙面方向に偏光
が規定されている場合、レンズ１２を通過する光は屈折
率ｎｏを経験することになシ、レンズ２は焦点用［１を
持つ。次に、偏光板１１を９０゜回・、転し、偏光方向
を紙面に垂直とした場合、レンズ１２は屈折率ｎｅに対
応した焦点距離ｆ−を持つ。
が規定されている場合、レンズ１２を通過する光は屈折
率ｎｏを経験することになシ、レンズ２は焦点用［１を
持つ。次に、偏光板１１を９０゜回・、転し、偏光方向
を紙面に垂直とした場合、レンズ１２は屈折率ｎｅに対
応した焦点距離ｆ−を持つ。
従って、偏向板１１を回転させることによシ、焦点距離
を変化させることができる。
を変化させることができる。
第３図は、本発明の第２の実施例を示す概略図である。
図中、２１ｉ１：偏光板、２２ｉ 、 ２２１ ｔ・・
−９２２ｎは方解石（ＣａＣＯ５）より成るレンズ、２
ろ１゜２３乞、・・・、２６ｎＢ偏光面回転素子、２４
１．２４ｓ。
−９２２ｎは方解石（ＣａＣＯ５）より成るレンズ、２
ろ１゜２３乞、・・・、２６ｎＢ偏光面回転素子、２４
１．２４ｓ。
・・・、 ２４Ｂはスイッチである。ここで偏光板２１
１： は、透過光の偏光方向を紙面に平行して固定され、△ レンズ２２１ 、２２１ 、・・・、２２ｎは第１実施
例と同様にＺ軸を紙面と平行にして配置されている。偏
と 光面回転素子２３ｍ 、 ２５ｓ 、 −−−、２３ｔ
ｚは、電界奄印加することにより透過光の偏光面を回転
するもので、例えば１ｆＧ（ｓ ＰＯ番 単結晶の２カ
ツト板等の両面に透明電極を施すことによって構成され
る。このＩＧ（ｓＰＯ４単結晶のＸ軸は前記偏光板の透
過光の偏光方向に対して４５°回軸した方向に配置され
る。
１： は、透過光の偏光方向を紙面に平行して固定され、△ レンズ２２１ 、２２１ 、・・・、２２ｎは第１実施
例と同様にＺ軸を紙面と平行にして配置されている。偏
と 光面回転素子２３ｍ 、 ２５ｓ 、 −−−、２３ｔ
ｚは、電界奄印加することにより透過光の偏光面を回転
するもので、例えば１ｆＧ（ｓ ＰＯ番 単結晶の２カ
ツト板等の両面に透明電極を施すことによって構成され
る。このＩＧ（ｓＰＯ４単結晶のＸ軸は前記偏光板の透
過光の偏光方向に対して４５°回軸した方向に配置され
る。
本実施例において、偏光板２１を通過した光は、紙面方
向の直線偏光となって偏光面回転素子２３１に入射する
。ここでスイッチ２４１が開いていると、この光は偏光
方向をそのままにレンズ２２１に入射し、常光線屈折率
ｎｏを経験する。またスイッチ２４１を閉じると、透明
電極に前記ＫｌｚＰＯ４単結晶の半波長電圧に等しい電
圧が印加され、この偏光面回転素子２５１を通過した光
拡、入射光に対し、偏光面が９０°回転される。そして
この光はレンズ２２１で異常光線屈折率ｎｅを経験する
。即ち、スイッチ２４１の開閉によ勺、レンズ２２１へ
入射する光の偏光方向が選択され、この光がレンズ２２
１で受けるレンズ作用は２段階に切シ換えられる。また
同様にスイッチ２４！、・・・、２４ｎの開閉により偏
光面回転素子２６ｔ、・・・、 ２３ｎの作動状態を選
択し、レンズ２２尤、”・・・、 ２２ｎによる夫々２
段階のレンズ作用を、互いに独立に切り換えることが可
能である。
向の直線偏光となって偏光面回転素子２３１に入射する
。ここでスイッチ２４１が開いていると、この光は偏光
方向をそのままにレンズ２２１に入射し、常光線屈折率
ｎｏを経験する。またスイッチ２４１を閉じると、透明
電極に前記ＫｌｚＰＯ４単結晶の半波長電圧に等しい電
圧が印加され、この偏光面回転素子２５１を通過した光
拡、入射光に対し、偏光面が９０°回転される。そして
この光はレンズ２２１で異常光線屈折率ｎｅを経験する
。即ち、スイッチ２４１の開閉によ勺、レンズ２２１へ
入射する光の偏光方向が選択され、この光がレンズ２２
１で受けるレンズ作用は２段階に切シ換えられる。また
同様にスイッチ２４！、・・・、２４ｎの開閉により偏
光面回転素子２６ｔ、・・・、 ２３ｎの作動状態を選
択し、レンズ２２尤、”・・・、 ２２ｎによる夫々２
段階のレンズ作用を、互いに独立に切り換えることが可
能である。
従って、互いに焦点距離の異なるが枚のレンズ２２１
ｌ ２２Ｂ ？−・・、 ２２ｎの合成系を考えると、
ス変化させることができる。実際には不図示の制御系に
よってスイッチ２４１〜２４ｒＬの開閉をマイクロコン
ピュータ等で制御し、所望の焦点距離を得るような使い
方が考えられる。
ｌ ２２Ｂ ？−・・、 ２２ｎの合成系を考えると、
ス変化させることができる。実際には不図示の制御系に
よってスイッチ２４１〜２４ｒＬの開閉をマイクロコン
ピュータ等で制御し、所望の焦点距離を得るような使い
方が考えられる。
上記実施例において、偏光面回転素子２３１，２３１゜
・＠１１．２１５ｎ の透明電極には、レンズ２２１
、２２２ 。
・＠１１．２１５ｎ の透明電極には、レンズ２２１
、２２２ 。
・・―、２２ｔＬ−１に素子間の電界が影響をおよぼさ
ないように、対向した電極が同極となるように電圧が印
加されることが望ましい。
ないように、対向した電極が同極となるように電圧が印
加されることが望ましい。
このように本発明の焦点距馳可変レンズはレンズを固体
で形成しているので作製が簡単で可変幅の広い焦点距離
が得られ、環境温度等に対しても、安定した性能が得ら
れる。また、第２実施例では偏光方向の切多換えに電気
化学結晶を用いている為に可変操作に対する応答が速く
焦点距離の高速変更も可能である。その為本発明の焦点
距離可変レンズは、装置の小型化、応答性の良い焦点制
御がをされる谷例えば光デイスク装置のピックアップ等
に用いるのに適している。
で形成しているので作製が簡単で可変幅の広い焦点距離
が得られ、環境温度等に対しても、安定した性能が得ら
れる。また、第２実施例では偏光方向の切多換えに電気
化学結晶を用いている為に可変操作に対する応答が速く
焦点距離の高速変更も可能である。その為本発明の焦点
距離可変レンズは、装置の小型化、応答性の良い焦点制
御がをされる谷例えば光デイスク装置のピックアップ等
に用いるのに適している。
前述の実施例では、レンズ材料として方解石（ＣａＣｏ
５ ）を用いたが、本発明はこれに販らず、水晶など光
学的異方性を示す固体であればレンズ材料として用いる
ことができる。またレンズ構成も、実施例の他に種々の
変形が可能である。例えば特許請求の範囲の偏光方向を
変化させる手段に乞 対応する偏光面回転素子と、光弾性効果を利用して機械
的荷重による複屈折で偏光方向を回転させる素子、或い
は磁気ファラデー効果を利用して偏光面を回転させる所
謂ファラデーローテータ等に置き換える事もできる。ま
た、レンズの光学軸、偏光子の透逼光の偏光方向等の設
定も実施例に限られるものではない事は言うまでもない
。
５ ）を用いたが、本発明はこれに販らず、水晶など光
学的異方性を示す固体であればレンズ材料として用いる
ことができる。またレンズ構成も、実施例の他に種々の
変形が可能である。例えば特許請求の範囲の偏光方向を
変化させる手段に乞 対応する偏光面回転素子と、光弾性効果を利用して機械
的荷重による複屈折で偏光方向を回転させる素子、或い
は磁気ファラデー効果を利用して偏光面を回転させる所
謂ファラデーローテータ等に置き換える事もできる。ま
た、レンズの光学軸、偏光子の透逼光の偏光方向等の設
定も実施例に限られるものではない事は言うまでもない
。
以上説明したように、本発明は光学異方性を示す固体か
ら成るレンズとレンズに入射する光の偏光方向を変化さ
せる手段とによって焦点距離可変レンズを構成したので
、安定した性能が得られ、作製も簡単になった。
ら成るレンズとレンズに入射する光の偏光方向を変化さ
せる手段とによって焦点距離可変レンズを構成したので
、安定した性能が得られ、作製も簡単になった。
第１図は液晶を用いた従来の焦点可変レンズを示す概略
図、第２図は本発明の一実施例を示す概略図、第６図は
本発明の他の実施例を示す概略図である。 １１．２１・・・・・偏光板 １２．２２１，２２ｚ、φ・−，２２ｎ・”レンズ転 ２３１．２３ｆｆｉ、・・−，２９・Φ・φ・偏光面回
路素子２４１．２４１．・・・、２４ｎ・・・・・スイ
ッチ出願人 キャノン株式会社
図、第２図は本発明の一実施例を示す概略図、第６図は
本発明の他の実施例を示す概略図である。 １１．２１・・・・・偏光板 １２．２２１，２２ｚ、φ・−，２２ｎ・”レンズ転 ２３１．２３ｆｆｉ、・・−，２９・Φ・φ・偏光面回
路素子２４１．２４１．・・・、２４ｎ・・・・・スイ
ッチ出願人 キャノン株式会社
Claims (3)
- （１）光学的異方性を示す固体から成るレンズと、該レ
ンズに入射する光の偏光方向を変化させる手段とから成
る焦点距離可変レンズ。 - （２）前記偏光方向を変化させる手段が、電気化学レン
ズ。 - （３）前、記レンズおよび偏光方向を変化させる手段が
、前記光の進行方向に少な（とも２組以上交互に配置さ
れた特許請求の範囲第１項記載の焦点距離可変レンズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11918083A JPS6010224A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 焦点距離可変レンズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11918083A JPS6010224A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 焦点距離可変レンズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6010224A true JPS6010224A (ja) | 1985-01-19 |
Family
ID=14754884
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11918083A Pending JPS6010224A (ja) | 1983-06-29 | 1983-06-29 | 焦点距離可変レンズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6010224A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3600325A1 (de) | 1985-01-09 | 1986-07-10 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Objektiv mit veraenderlicher brennweite |
| FR2582817A1 (fr) * | 1985-05-31 | 1986-12-05 | Canon Kk | Objectif a longueur focale variable |
| JPH0342619A (ja) * | 1989-07-10 | 1991-02-22 | Olympus Optical Co Ltd | 変倍ファインダー光学系 |
| JP2020523631A (ja) * | 2017-06-12 | 2020-08-06 | マジック リープ， インコーポレイテッドＭａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ． | 深度平面を変化させるための多要素適応レンズを有する拡張現実ディスプレイ |
| US11624919B2 (en) | 2019-05-24 | 2023-04-11 | Magic Leap, Inc. | Variable focus assemblies |
| US11733516B2 (en) | 2017-10-11 | 2023-08-22 | Magic Leap, Inc. | Augmented reality display comprising eyepiece having a transparent emissive display |
| US11960165B2 (en) | 2017-10-26 | 2024-04-16 | Magic Leap, Inc. | Broadband adaptive lens assembly for augmented reality display |
| US12111475B2 (en) | 2020-08-07 | 2024-10-08 | Magic Leap, Inc. | Tunable cylindrical lenses and head-mounted display including the same |
-
1983
- 1983-06-29 JP JP11918083A patent/JPS6010224A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3600325A1 (de) | 1985-01-09 | 1986-07-10 | Canon K.K., Tokio/Tokyo | Objektiv mit veraenderlicher brennweite |
| FR2582817A1 (fr) * | 1985-05-31 | 1986-12-05 | Canon Kk | Objectif a longueur focale variable |
| JPH0342619A (ja) * | 1989-07-10 | 1991-02-22 | Olympus Optical Co Ltd | 変倍ファインダー光学系 |
| JP2020523631A (ja) * | 2017-06-12 | 2020-08-06 | マジック リープ， インコーポレイテッドＭａｇｉｃ Ｌｅａｐ，Ｉｎｃ． | 深度平面を変化させるための多要素適応レンズを有する拡張現実ディスプレイ |
| JP2022145724A (ja) * | 2017-06-12 | 2022-10-04 | マジック リープ， インコーポレイテッド | 深度平面を変化させるための多要素適応レンズを有する拡張現実ディスプレイ |
| US11693247B2 (en) | 2017-06-12 | 2023-07-04 | Magic Leap, Inc. | Augmented reality display having multi-element adaptive lens for changing depth planes |
| US11733516B2 (en) | 2017-10-11 | 2023-08-22 | Magic Leap, Inc. | Augmented reality display comprising eyepiece having a transparent emissive display |
| US12124040B2 (en) | 2017-10-11 | 2024-10-22 | Magic Leap, Inc. | Augmented reality display comprising eyepiece having a transparent emissive display |
| US11960165B2 (en) | 2017-10-26 | 2024-04-16 | Magic Leap, Inc. | Broadband adaptive lens assembly for augmented reality display |
| US11624919B2 (en) | 2019-05-24 | 2023-04-11 | Magic Leap, Inc. | Variable focus assemblies |
| US12111475B2 (en) | 2020-08-07 | 2024-10-08 | Magic Leap, Inc. | Tunable cylindrical lenses and head-mounted display including the same |
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