JPS62170934A - 液晶レンズ - Google Patents

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］ この発明は、フレネルレンズを用いた液晶レンズ、詳し
くは液晶セルを構成するフレネルレンズを変形すること
なく長期に亘り歪が生ずることなく使用できる液晶レン
ズの構造に関する。

［従来の技術］ 液晶の複屈折現象を利用して焦点距離の可変なレンズと
する考えは、既に例えば特開昭５２−３２３４８号公報
、特開昭５４−９９６５４号公報および特公昭５８−５
０３３９号公報などに見られる。このような従来の液晶
を用いたレンズ（以下、液晶レンズという。）の−例を
第２図および第３図の縦断面図と横断面図を用いて説明
する。

球面凹レンズ２１と平板ガラス２２にそれぞれ透明導電
層２３および２４を設け、これらを絶縁層２５を介して
貼り合わせたときに形成される空間に液晶２６を封入し
て液晶レンズ２０は構成されている。上記透明導電層２
３と２４間には交流電源２７からの交流電圧が可変調整
自在に印加されるようになっている。また、この交流電
圧を印加していないときにおいても、ある特定方向に液
晶分子が揃うように配向処理が施されており、図面中で
は液晶分子はホモジニアス配向となっている。

この液晶レンズ２０に電圧を印加すると、液晶レンズ２
０中の液晶２６の分子は電界方向に分子の長袖方向を揃
えるように回転する（液晶の誘電異方性が正の液晶の場
合）。ここで、第３図中、矢印ｎで示す液晶分子のディ
レクターを有する液晶レンズ２０に第４図に示すように
偏光板２８を組み合わせ、液晶レンズ２０に対して異常
光のみを入射させることができるように構成すると、液
晶レンズ２０内の液晶分子が電界により回転していくに
つれ、液晶２６の屈折率が異常光線の屈折率ｎ　から常
光線の屈折率ｎ　の間で変化していｅ　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　Ｏく。従って、焦点距離
をｆ、屈折率をｎ、レンズ両面の曲率半径をｒｌ、ｒ２
とすると、レンズのと表わすことができるので、屈折率
ｎを変化させることによって、レンズの焦点距離を変化
させることができることになる。

一方、第４図において偏光板２８を光軸のまわりに９０
度回転させた場合には液晶レンズには常光のみが入射す
るが、常光に対する液晶の屈折率は電界を加えても変化
せずｎ　のままである。このため、自然光、円偏光等あ
らゆる方向の偏光成分を有する光に対しては液晶レンズ
は２つの偏光成分に対し夫々５′シなった焦点距離を有
する二重焦点レンズとして作用する。

上記の例では、液晶レンズ２０は球面凹レンズ２１と平
板ガラス２２とによってレンズ形状した液晶セルを形成
しているが、勿論球面凸レンズと平板ガラスでレンズ形
状に形成した液晶セルによって液晶レンズを構成する等
種々の用途に応じた　　１、ものが考えられる。

ところが、上記のように球面レンズを使用したセルでは
液晶レンズの厚さが大きくなること、液晶セルの中心部
と周縁部とでは厚さが大きく違うために透明電極から交
流電圧を印加して液晶分子の配向変化を行なって可変焦
点を行なった場合に応答時間が長くかかってしまう等の
不具合が存在していた。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで、液晶セルを形成する球面レンズをフレネルレン
ズを用いることによって上記の不具合は解消される。フ
レネルレンズは一般に透明合成樹脂を型を用いて切削、
注型等によって容易に成形できる。しかし、合成樹脂製
のフレネルレンズはガラスレンズに比べ傷に弱く、また
、フレネル面を片面に形成したフレネルレンズでは、フ
レネル加工後の歪が発生してフレネルをもたない平面側
あるいはフレネル加工面側に反曲してしまう不具合が存
在していた。

［問題点を解決するための手段および作用コそこで、こ
の発明は、液晶レンズの液晶セルを形成する合成樹脂の
フレネルレンズをほぼ対称の両面フレネルレンズとする
ことにより上記不具合を解消するとともに、このフレネ
ルレンズを中心に置き、両側に透明板を配設して二つの
液晶セルを形成したものである。

［実　施　例］ 以下、図面に基づいてこの発明の液晶レンズの一実施例
を説明する。第１図はこの液晶レンズの断面を示す。両
面を対称のフレネル面とした例えばアクリル等の透明の
合成樹脂のフレネルレンズ８があり、このフレネル面の
両面には透明導電層の電極９．１０かそれぞれ配設され
る。このフレネルレンズ８を中心に両側に絶縁体のスペ
ーサ６゜７を介して上記フレネルレンズ側にそれぞれ透
明導電層の電極４．５が配設されたガラスの平行平面板
２，３が接合されて左右の液晶セルを形成している。左
側の液晶セルには例えば、紙面に垂直方向に液晶分子を
配向処理した液晶１１が封入されており、右側の液晶セ
ルでは左側液晶セルの液晶分子の配向方向と直交するよ
うな方向に液晶分子が配向処理された液晶、例えば紙面
に平行方向に配向処理された液晶１２が封入されて、こ
の液晶レンズ１が構成されている。したがって、このよ
うに構成されている液晶レンズ１の左右の液晶セルに、
電極４，９問および５．１０間に同方向の交流電圧を印
加すると、液晶分子は電界方向に分子の長軸方向を揃え
るようにそれぞれ直角方向に回転して液晶レンズ１の屈
折力が変化することになる。

本発明のフレネルレンズ８は左右のフレネルレンズ面が
ほぼ対称に配設されているために、フレネル加工後の歪
が両面でキャンセルされて発生しない。また、液晶レン
ズ１の外面にガラス平板を用いれば、従来例の第２図に
おいて球面凹レンズ２１を合成樹脂で形成した場合と比
べ硬くて傷が付きにくい液晶レンズとすることができ、
同時に強度の点から液晶レンズ全体の厚さも薄くするこ
とができる。さらに、左右の液晶セル内の液晶分子はい
ずれも直交する方向になっているので、この液晶レンズ
１では上記第４図に示すように偏光板２８を組み合せて
使用することなく連続的な焦点距離の可変な液晶レンズ
とすることができる。

上記第１図の実施例では、左右の液晶セル内の液晶分子
の配向をクロスするものについて説明したが、一方を円
周方向に、他方を放射方向に液晶分子を配向させてもよ
い。また、屈折力をかせぐだけの目的に本発明の液晶レ
ンズを応用し、二つのセル内の液晶の配向方向を平行と
し、偏光板を用いたタイプの液晶レンズとしてもよいこ
とは勿論である。

［発明の効果］ 上記実施例で説明したように、この発明の液晶レンズで
はフレネルレンズの加工後の歪を防止することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の液晶レンズの一実施例を示す断面図
、 第２図および第３図は、従来の液晶レンズを示す縦断面
図および平断面図、　　　　　　　　　　　、第４図は
、液晶レンズと偏光板を組み合せた斜視図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・液晶レンズ２．３・
・・・・・・・・透明板 ８・・・・・・・・・・・・・・・フレネルレンズ１１
．１２・・・液晶 元２　ｋ 手　　続　　補　　正　　書　（自発）昭和６１年　６
月　５日 特許庁長官　　宇　賀　道　部　殿 １、事件の表示　　　　　昭和６１年特許願第１３０６
９号２、発明の名称　　　　　液晶レンズ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 所在地　　　　　東京都渋谷区幡ケ谷２丁目４３番２号
名　称　　　　　（０３７）　　オリンパス光学工業株
式会社４、代理人 住　所　　　　東京都世田谷区松原５丁目５２番１４号
５、補正の対象 「明細書の特許請求の範囲の欄および発明の詳細な説明
の欄」６、補正の内容 （１）明細書第１頁に記載された「特許請求の範囲」を
別紙の（２）同　第４頁第１８行に記載された「型を用
いて切削、注型等によって」を 「型を用いた注型、あるいは切削等によって」と訂正し
ます。 （３）同　第５頁第８行に記載された「上記不具合」　
　５を「上記型の不具合」と訂正します。 （４）同　第６頁第１８行に記載された「加工後の歪が
」を 「加工時の応力歪の緩和による歪が」と訂正します。 （５）同　第７頁第１２行から同頁第１３行に亘り記載
された「屈折力をかせぐだけの目的」を「屈折力をかせ
ぎつつ、歪を減少させるだけの目的」と訂正します。 （６）同第７頁第１９行に記載された「フレネルレンズ
加工後の歪」を 「フレネルレンズ加工時の応力歪の緩和による歪が両面
でキャンセルされて発生しないので、フレネルレンズ加
工後に歪が生じること」と訂正します。 （７）同　第７頁第２０行に記載された「ことができる
。」の後に続けて下記の文章を挿入します。 「したがって、゛このフレネルレンズを使用した液晶レ
ンズはフレネルレンズの反曲によって液晶セルの形状が
変ることもなく、正確な設計どおりの性能を維持するこ
とができる。」別　　　　　　紙 「２、特許請求の範囲

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中心にほぼ左右対称のフレネル面を有する合成樹脂のフ
   レネルレンズの両側に透明板を配設して左右の液晶セル
   を形成し、この左右の液晶セルに液晶を封入したことを
   特徴とする液晶レンズ。