JPS62119520A - 可変焦点液晶レンズ - Google Patents

可変焦点液晶レンズ

Info

Publication number
JPS62119520A
JPS62119520A JP26087785A JP26087785A JPS62119520A JP S62119520 A JPS62119520 A JP S62119520A JP 26087785 A JP26087785 A JP 26087785A JP 26087785 A JP26087785 A JP 26087785A JP S62119520 A JPS62119520 A JP S62119520A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
substrate
lens
fresnel lens
crystal lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP26087785A
Other languages
English (en)
Inventor
Susumu Sato
進 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JIESU KK
Original Assignee
JIESU KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JIESU KK filed Critical JIESU KK
Priority to JP26087785A priority Critical patent/JPS62119520A/ja
Publication of JPS62119520A publication Critical patent/JPS62119520A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はフレネルレンズ構造の可変焦点液晶レンズに係
り、特にフレネルレンズ構造の基板の溝部に電気的絶縁
物を配置した液晶レンズに関するものである。
〔従来の技術〕
白内障などの眼の疾病により眼球の水晶体が摘出されて
しまった場合に、従来の焦点距離が固定のレンズを用い
た眼鏡では使用する距離に応して焦点距離の異なった数
種類の[鏡を用意してそれぞれの情況に応じて使い分け
る必要があり、実生活において多大なる不便さを強いら
れている。したがって、焦点距離を自由に変化させるこ
とのできるII鏡レンズの出現が望まれていた。また、
光学レンズに用いられるズームレンズと呼ばれる可変焦
点レンズの焦点V1離の制御はその中の複数枚の単レン
ズから構成されるレンズ群同士の間隔を変化させること
によって行なっている。したがって、レンズ群の移動の
ためレンズ可動機構が不可欠であり、小型化・低シス1
という要求を1・分満足することがでトず、レンズの移
動なしに焦点V1離が自由に変化できる1(を点v1情
111if’変レンズの出現が望まれていた1゜ 長さが数10Δ、幅が約数への細艮い棒状分子構造をも
つ液晶は、また誘電異方性をもち、液晶分子の軸方向に
平行な誘電率と直角な方向の誘電率とは一般に一致しな
い、、 +il+老が後者よりも入きいものを誘電異方
性が正の液晶といい、逆のものは誘電異方性が負の液晶
といわれている。
2枚の透明電極基板の間に誘電異方性が1Fの液晶を入
れ、液晶分子が基板に甲イ1′になるように配向させた
液晶セルにしきい値以にの交流電圧を印加すると、液晶
分子−の双極子モーメントにIJ+ <力により液晶分
子はその分子−軸を電圧印加力向に向きを変える。した
がって、印加電圧の大きさにより基板に平行に配向して
いた液晶分子を基板に対して垂直方向に連続的にその向
きを変えることができる。よって液晶分子の配向の方位
に偏光した入射光に対して液晶セルのみかけの屈折率は
異常毘に月する値から常光に対する値まで連続的に変化
する。。
このいわゆる電界制御複屈折効果は電気的エネルギーと
弾性的エネルギーの相対的な関係によって決まるため、
液晶セルの厚みに依存せず、また印加電界ではなく印加
電圧に依存して変化することが知られている。つまり、
液晶セルがレンズのような形をしており、液晶セルの厚
みが各々の場所によって異なっていても光学的には一様
な屈折率の変化が得られることになる。したがって、レ
ンズの形をした透明電極を付けた基板の間に平行配向さ
せた誘電異方性が正の電界効果形液晶を挟んで作成した
液晶セルでは、印加電圧により液晶分子の配自刃向を制
御して液晶セルのみかけの屈折率を変化させることによ
り、レンズの焦点距離を異常光に対する値から常光に対
する値まで連続的に変化させる二とが(トる。。
液晶による焦点Wli^11川変のトンスでは、その構
造上液晶層が厚い部分が必然的に生じて焦点距離の変化
に関する応答・回復1−γ1’l= 、+1’びし透過
特性が極めて悪いというのカ唄1°点であった。そこで
、この応答・回復特性の改善並びに透過特性を改善する
ために、液晶部分をフレネルレンズ栖造として液晶層の
厚みを実効的に薄くする方法がある(特願昭58−15
9449.)。このようなフレネルレンズ構造の液晶レ
ンズでは液晶セルを構成する2枚の基板の一方又は両方
がフレネルレンズ構造のガラス板又はプラスチック板よ
り構成されている。このような液晶によるレンズの性能
を向」ニさせるためには、+ifj記2枚の基板は互い
に平行で、かつ互いに接触しないように一定の間隔を保
つようにすることが必要とされている。特に外部電圧印
加により液晶分子−の配向状態を制御して液晶レンズの
焦点KIj離を変える方式の液晶レンズでは、この2枚
の基板の間を電気的に絶縁することが不可欠であり、基
板1−に形成されL二透明導電膜が互いに接触しないよ
うになっていなければならない。
ところで、従来の液晶レンズではスペーサと称する10
ミクロンから数10ミクロン程度の厚みの絶縁性のフィ
ルムを2枚の基板の周辺部の間に挾み込んで2枚の基板
を平行にかつ互いに接触しないようにしていた。
通常のディスプレイ素子等に使用されている液晶セルに
おいて、液晶タル基板間を一定に保つために電気的絶縁
性の粒子やロッド(ガラスファイバー等)等が用いられ
ており、前記の粒子やロッドを液晶中に混入させたり、
液晶セル基板上にランダムに散乱させてセルを構成した
りする方法が行なわれている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記スペーサを基板間に挟み込む方式では、2枚の基板
間の間隔を所望の値に保持することは困難であり、単に
基板間を平行に保つことさえ難かしかった。特に、液晶
レンズを実用的な[鏡等に利用する場合には、レンズの
直径が比較的大きくなるため、基板間隔を所望の値に保
持することば非常に困矧、である5、更に各//の7.
5板の・IL而面が完全でなく、そりや1lll h’
り等がある場合には基板の間隔を所望の値に保千、冒−
る、二どは一層困難であった。また、ガラス等の硬い基
板を用いずに柔軟なプラスチック等により液晶レンズを
構成して、機械的な力や衝撃等1こ対して壊れにくい柔
軟な構造をとる眼鏡などに応用する場合などでは、従来
のフィルムによるスペー→J゛方式では2枚の基板同士
が互いに接触しないようにすることは困難である。
又、液晶によるレンズ部分が全体に湾曲しているような
眼鏡(通常の眼鏡はこのような構造になっている)への
応用において、2枚の基板を等間隔に保つことも撓めて
Ijllシい。
そして、通常のディスプレ・f素丁等に使用されている
電気的絶縁性の粒子や[1/ドを+1tに液晶中に混入
させる方式では、フレネルレンズ構造の溝部に正確に粒
子やIffソドを配置〆14−ること(Jできず、また
溝部分の構造・J法Iこ月応して粒子やロッドの直径を
変えて基板間の間隔を所望の値に保持することができな
いという問題点があった。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は上記の問題点に鑑み案出されたもので、少なく
とも一方にフレネルレンズの形状をした基板を有する液
晶セルに、外部より電界又は磁界を印加して液晶分子の
配向状態を制御し、液晶の屈折率を連続的又は段階的に
変化させる液晶レンズにおいで、前記基板に形成された
フレネルレンズ構造の溝部に電気的絶縁部材を配置して
、該基板と対向する基板との間隔を所望の値に保持する
ことを特徴とするものである。
〔作用〕
基板に形成されたフレネルレンズ構造の溝Hlsに、該
溝部から上部が突出する様な構造寸法の電気的絶縁部材
を配置し、前記基板と対向する基板とを圧オ゛fするこ
とにより該電気的絶縁部材が溝部から突出する艮すに等
しく基板間間隔を設定することかできる。
また、この電気的絶縁部材に球状粒子もしくは円柱状の
ロッドを用いた場合には、液晶セル全域で2枚の基板間
の間隔を所望の値に保持することができる。
一方、液晶セルの中央部から周辺部に向かってフレネル
レンズ構造の溝の間隔や溝の深さが変化しているような
7レネル構造の基板を用いる場合には、各々の溝の構造
(J法に応じて球状粒子−もしくは円柱状のロッドの直
径を変えることで、同様に2枚の基板間を所望の値に保
持することもできる。
さらに電気的絶縁fl+(祠と少なくとも一方の基板と
を接着剤等にJ、すltいに接χ1固定すれば1.l:
り強固な、また耐久性のある液晶レンズを提供すること
ができる。
〔実施例〕
フレネルレンズ構造の液晶セルの断面の一部分を第1図
に示す。図は平面基板1とフレネルレンズ構造の基板4
とを用いた場合の構成を示したものである。基板とフレ
ネルレンズ慴造の溝の部分に電気的絶縁性の球状粒子も
しくは円柱状ロッド2を配置することにより、基板1と
Jl(板4の間隔を一定に保つことができ、したがって
液晶層3の厚みを制御することが可能となる。具体的に
は、焦点距離が一76+nmで溝の間隔が200ミクロ
ンであるアクリル製の凹形フレネルレンズを一方の基板
とし、他方の基板としては平面構造の基板を用いて液晶
レンズを作成する場合について説明する。アクリル製フ
レネルレンズの中心から2+nmの位置では溝の最大深
さは約16ミクロンとなり、従って平面基板とフレネル
レンズ構造の基板との間の最短距離を20ミクロンとす
るためには直径が約35ミクロンの球状粒子もしくは円
柱状ロッドを用いればよい。この球状粒子や円柱状ロッ
ドはガラス製であってもプラスチック製であっても構わ
ない。また、所定の直径のガラスファイバーやプラスチ
ックファイバー等を短く切って使用することができる。
なお、球状粒子や円柱状ロッドの代わりに断面が三角、
四角もしくは多角形の構造のものや平均の外径がほぼ一
定の形状が不定な粒子もしくはロッド等を用いることも
可能である。
また、液晶セルの中央部から周辺部に向がってフレネル
レンズ構造の溝部の間隔や深さ等が変化する基板を用い
る場合でも、このfili部の構造11法に応じて球状
粒子−もしくは円柱状の1ノメドの直(fを変えること
で、2枚のJ、17板の間隔を ・定に保つことができ
る。そして、基機と球状粒子等を固着すれば強固な液晶
レンス゛が構成される。なJ5、本実施例で基板間隔が
一定とは、tのil/、均間隔が一定の場合でもよく、
最短WIi削が・定の場合等でもよい。すなわち、基板
間間隔を所望の値に保持する場合の一態様である。
〔発明の効果〕
以上、本発明においてはフレネルレンズ構造の可変焦点
液晶レンズにおいて電気的絶縁性の球状粒子もしくは円
柱状のロッド等を用いてフレネルレンズ構造の溝の部分
に配j6することにより、液晶セルを構成する基板の間
隔を極めて正確に所望の値に保つことができ、光学的特
性の優れた可変焦点液晶レンズを構成することがで外る
。また、液晶レンズ部分が湾曲しているような眼鏡等に
応用する場合にも、液晶層の厚みを所望の値に制御する
ことができる。さらに、機械的な力やショック等に強く
、多少の折れ曲がりなどがあっても壊れない柔軟な構造
の液晶レンズを構成することも11丁能となる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の実施例等を説明するためのもので、f5
1図は平面基板とフレネルレンズ構造の基板による可変
焦点液晶レンズの断面の一部分を示したものである。 1・・・平面基板 2・・・電気的絶縁部材である球状粒子もしくは円柱状
の口/ド 3・・・液晶

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)少なくとも一方にフレネルレンズの形状をした基
    板を有する液晶セルに、外部より電界又は磁界を印加し
    て液晶分子の配向状態を制御し、液晶の屈折率を連続的
    又は段階的に変化させる液晶レンズにおいて、前記基板
    に形成されたフレネルレンズ構造の溝部に電気的絶縁部
    材を配置して、該基板と対向する基板との間隔を所望の
    値に保持することを特徴とする可変焦点液晶レンズ。
  2. (2)電気的絶縁部材と少なくとも一方の基板とが互い
    に接着固定されている特許請求の範囲第1項記載の可変
    焦点液晶レンズ。
  3. (3)電気的絶縁部材が球状粒子又は円柱状ロッドであ
    る特許請求の範囲第1項記載の可変焦点液晶レンズ。
  4. (4)電気的絶縁部材の直径が、基板に形成されたフレ
    ネルレンズ構造の溝部の幅および深さ等の構造寸法に対
    応して、液晶レンズの中心部から半径方向に変化してい
    る特許請求の範囲第3項記載の可変焦点液晶レンズ。
JP26087785A 1985-11-20 1985-11-20 可変焦点液晶レンズ Pending JPS62119520A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26087785A JPS62119520A (ja) 1985-11-20 1985-11-20 可変焦点液晶レンズ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP26087785A JPS62119520A (ja) 1985-11-20 1985-11-20 可変焦点液晶レンズ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS62119520A true JPS62119520A (ja) 1987-05-30

Family

ID=17353993

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP26087785A Pending JPS62119520A (ja) 1985-11-20 1985-11-20 可変焦点液晶レンズ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62119520A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012042806A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Stanley Electric Co Ltd 液晶シャッター素子
JP2019519006A (ja) * 2016-06-10 2019-07-04 シト・エンフェー 熱可塑性光学デバイス
WO2022162350A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Coopervision International Limited Flexible liquid crystal-containing lenses

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54127341A (en) * 1978-03-27 1979-10-03 Automobile Antipollution Method of fabricating liquid crystal display element
JPS6050510A (ja) * 1983-08-30 1985-03-20 Susumu Sato 焦点距離可変液晶レンズ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54127341A (en) * 1978-03-27 1979-10-03 Automobile Antipollution Method of fabricating liquid crystal display element
JPS6050510A (ja) * 1983-08-30 1985-03-20 Susumu Sato 焦点距離可変液晶レンズ

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012042806A (ja) * 2010-08-20 2012-03-01 Stanley Electric Co Ltd 液晶シャッター素子
JP2019519006A (ja) * 2016-06-10 2019-07-04 シト・エンフェー 熱可塑性光学デバイス
WO2022162350A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Coopervision International Limited Flexible liquid crystal-containing lenses
CN116670570A (zh) * 2021-01-29 2023-08-29 库博光学国际有限公司 柔性含液晶透镜

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101377085B1 (ko) 액정 렌즈, 그 제어방법 및 3d 디스플레이 장치
US8553197B2 (en) Method and apparatus for spatially modulated electric field generation and electro-optical tuning using liquid crystals
JP5334116B2 (ja) 低電圧駆動液晶レンズ
CN106226930B (zh) 一种菲涅尔透镜装置
WO2005073760A1 (en) Adaptive liquid crystal lenses
JPS6145812B2 (ja)
US7978289B2 (en) Flexible display device
TW201426143A (zh) 電容性耦合電場控制裝置
KR102341043B1 (ko) 가요성 액정 셀 및 렌즈
US8228472B2 (en) Electrically tunable liquid crystal lens with central electrode
JP2008203360A (ja) 液晶光学デバイス
CN111830756A (zh) 液晶镜片以及液晶眼镜
TW201823772A (zh) 變焦液晶透鏡組件及其液晶透鏡結構
TW202012966A (zh) 可撓曲、可調節透鏡放大率之液晶單元及透鏡
JPS62119520A (ja) 可変焦点液晶レンズ
US10613404B2 (en) Liquid crystal optical element and optical apparatus
JPH11133449A (ja) 光学装置
JPS62129815A (ja) 焦点距離可変液晶レンズ
CN211454165U (zh) 一种弧形柱状空腔与电极的可变焦液晶透镜
JPS5850339B2 (ja) 焦点距離可変レンズ
JPS6050510A (ja) 焦点距離可変液晶レンズ
JPS61138922A (ja) 可変焦点液晶レンズ
JP2005092009A (ja) 液晶素子の駆動方法と装置
CN110596968A (zh) 一种可变焦弧形柱状空腔液晶透镜
JP2007114231A (ja) 液晶レンズ