WO1994023329A1

WO1994023329A1 - Optical device

Info

Publication number: WO1994023329A1
Application number: PCT/JP1994/000542
Authority: WO
Inventors: Shigeru Morokawa; Yasuhiro Takagi
Original assignee: Citizen Watch Co., Ltd.
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1994-10-13
Also published as: DE69428861T2; EP0649044B1; US5815233A; EP0649044A1; DE69428861D1; JPH06324298A; EP0649044A4

Description

明細書光学装置技術分野

本発明は電子制御可能な光学装置に関するものであり、さらに詳しくは微細画素液晶素子の位相制御により光学装置の特性を電気的に行う機構を実現する構造に関するものである。背景技術

従来光学装置の使用状況に対応した特性制御は、一定の光学特性を有する複数のガラスレンズの組み合わせ構造の、機械的位置を変化させる事により、実現してきた。これらの特性制御は優れたものであるが、機械装置を介した構造であるために、経時変化でガ夕が生じたり、極寒地において油が凍結したりする事故が生じ、また、重量増大 · 体積増加の弊害があつた。

近年、液晶素子が表示用途に開発され、この分子の屈折率異方性をプリズムゃレンズの作用発現に利用しょうとする努力がなされた _t しかし、残念ながら、これらの努力にも拘らず、光を曲げるには液晶層が薄く、また層の厚みを増すと分子配高が均一にならず、光学部品としての効果はほとんど発現しなかった。液晶を用いて実用上十分な光学特性制御を実現する方法は、未知であった。発明の開示

本発明は、上記した従来技術の問題点を解決するものであって基本的には以下に示すような技術構成を有する電気制御光学装置を提供するものである。即ち、 2次元的に分割配置された複数の液晶微細画素と、該画素を時分割駆動する複数のタイミング電極及び複数のデータ電極を備え、通過光波動の位相を電気的に変調する時分割駆動微細画素液晶位相変調素子と、正もしくは負のパワーを有するレンズとを光学的に結合し、電気的に光学特性を制御する電気制御光学装置である。

図面の簡単な説明

第 1図は本発明の液晶アクティブレンズの構成を示し、 101 は組み合わせ構成図であり、 102 は屈折率の大きい固定焦点レンズ、 103 はマトリクス配置の微細画素液晶位相変調素子である。

第 2図 aは本発明の液晶アクティブレンズの作用を示す。

第 2図 b— 1及び第 2図 b— 2は本発明の液晶アクティブレンズのパラメータを示す。

第 3図 a — 1及び第 3図 a— 2は本発明の入射画像と液晶パネルでサンプリングされた位相分布と出射画像の関係を示す。

第 3図 b— 1及び第 3図 b— 2は本発明の入射画像と出射画像と液晶パネルでサンプリングされた位相分布を示す。

第 3図 c 一 1及び第 3図 c 一 2 は本発明の入射画像と出射画像と液晶パネルの位相分布を示す。

第 3図 d— 1及び第 3図 d— 2は本発明の入射画像と横方向移動の出射画像および光軸方向への結像点移動と液晶パネル位相分布を示す。

第 3図 e — 1及び第 3図 e — 2 は本発明の入射画像とバタンマッチングおよび画像強調の出射画像と液晶パネル位相分布を示す。

第 3図 f 一 1及び第 3図 f 一 2は本発明の入射画像と特殊効果および収差補正の出射画像と液晶パネル位相分布を示す。

第 3図 g— 1 〜第 3図 g— 4 は本発明の入射画像とニュ一ラルネットワークおよび光ィンタ一コネクションの出射画像と液晶パネル位相分布を示す。

第 3図 h— 1及び第 3図 h— 2 は本発明の入射画像と輪郭抽出およびホログラム立体動画像の出射画像と液晶パネル位相分布を示す第 3図 i 一 1 〜第 3図 i 一 4 は本発明の入射画像と色収差補正、色分離、色時分割分離の出射画像と液晶パネル位相分布を示す。第 4図は本発明の液晶ァクティブレンズの液晶画素ピッチと画像サイズの関係を示す。

第 5図は本発明の液晶アクティブレンズの画像の S Z N (信号対雑音比）と液晶画素のモジュレーションの関係を示す。

第 6図は本発明の液晶アクティブレンズの液晶位相変調パタンの位相分布と半径の関係を示す。

第 7図は本発明の液晶アクティブレンズ光軸 2沿った縦方向の焦点距離の可変範囲を示す。

" 第 8図は本発明の液晶回折型レンズ単独の焦点 f _D の可変範囲を示す。

第 9図は本発明の液晶回折型レンズと屈折率の大きなレンズを組み合わせた複合レンズの合成焦点可変範囲を示す。

第 10図 a及び第 10図 bは本発明の実施例に用いた液晶素子の形状寸法及び同レンズの形状寸法を示す。

第 11図は本発明の実施例に用いた液晶位相変調素子の特性を示す ₍ 第 12図は本発明の実施例の確認に用いた実験装置を示す。

第 13図は本発明の実施例に用いた液晶ァクティブレンズ素子の特性を示す。

第 14図は本発明の横方向の作用を説明する入射画像と瞳関数と出射画像の関係を示す。

第 15図は本発明の光学構成と対比される人眼の光学構造を示す。第 16図は本発明の液晶アクティブレンズの実施例をしめし、第 16 図（A ) はレンズガラスと液晶基板を兼用とした構造、第 16図（B ) は色補正の位相補正板を組み合わせた実施例、第 16図（C ) は複数液晶位相変調板を組み合わせた液晶ァクティブレンズの構成例を示す。 .

第 17図は本発明の液晶アクティブレンズの液晶基板を基板上に実装した I Cで駆動する構成の実施例を示す。

第 18図は本発明の液晶アクティブレンズのレンズ領域を液晶領域の分割により行い、複数独立制御されるアクティブレンズとした構成の実施例を示す。

第 19図は本発明の液晶アクティブレンズのレンズ領域を分割制御する事により、多物体像を各々独立に別の多点に結像する構成の例を示す。

第 20図（ a ) 及び第 20図（b ) は本発明の液晶アクティブレンズを直線偏光画像出力の液晶空間変調素子と組み合わせた液晶プロジ Xクターの焦点の電気制御構成の実施例を示す。

第 21図は、液晶投影装置のズーム結像系に本発明のァクティブ結晶レンズを適用した例を示す図である。発明を実施するための最良の形態

以下に本発明に係る電気制御光学装置の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明者らは、上記の光学部品として不足な効果の理由を考察したところ、パワーの問題が大きい事が判明した。ここで、パワー発現を従来の光学素子に負わせ、光学素子として重要な補正成分を液晶素子に分担させる事で、電子制御光学素子を実現出来る事が判明し、確認された。以下に図面を用いて本発明の内容を説明する。第 1図は本発明の基本構成を示し、レンズ 101 と液晶素子 103 が張り合わせられている。液晶素子は、微細な画素で構成され、各画素は独立に印可電圧に応じて通過光の位相遅れを制御する。液晶素子板は光軸に直交しており、 2次元的な位相分布を電子的にもたらす事が出来る。第 2図 a及び第 2図 bは本発明による^:学系の動作を示す。ここでパワーを持つ従来のレンズと 2次元位相変調液晶素子の張り合わせた素子を液晶ァクティブレンズと呼ぶ事にする。入射画像 g ( x。， y。）は距列とする。出射画像 u ( X , ， y i ) は以下の式で表現される。

以下の式の表現において、 A ~ 3は Aの 3乗を示すが如く、べき乗を表すのに ^Λの印を用いるものとする。また、添え字は半角で表すものとする。

u (xi, yi)

= (xo, yo) * F Cexp { i Φ s (xl, yl) } 〕 …式 1 'ここで (D s (xl, yl) は液晶素子パネルでのサンプリングされた位相分布を示し、 *は数学的コンボリューシヨンを表している。さらに、

Cexp { i Φ s (xl, yl) } 〕

= 〔 Cexp { i Φ s (xl/ a , xl/ a ) } 〕

* rect (xi/ b , yiZb) 〕

rect (xiZb, yiZb) …式 2 し

* rect (xl/ b , yl/ b ))〕

rect (xl/ b， yl/ b )

はサンプリングを示す項である。

さらに、

F 〔exp( i Φ s (xl, yl) 〕 a 4 b " 2 N " 2 [ [ F Cexp { Φ (xl, yl) } 〕

氺 comb ( a レ x, a y ) ]

sine ( b v x , b y ) 〕

* sine (aN y x , bN v y ) …式 3 ししで、

v x = x i λ s i,

v y = y i/ λ s i

であり、スは光の波長である。 F Cexp {Φ (xl, yl) } 〕を図示すると第 3図 a — 1及び第 3図 a — 2のようになり、 0次成分の横に高次スプリアス成分が分布する。サンプリングが画像に与える制限は

画像サイズ ( λ si/ a ) x ( λ si/ a )

解像点数 N x N

明るさ o _a ^ 4 b ^ 2 N " 2 a ' 2

' S /N 1 / [ snc D /wa)

こ " i>る。

以下に空間変調素子とその動作を第 3図 b 1〜第 3図 b _ 2 に示す。

第 3図 c 一 1及び第 3図 c 一 2 は出射画像を光軸と直交する平面上に横方向に動かす場合の例を示し、この場合の液晶画素群は液晶素子はモザイクプリズムを構成している。また、焦点距離を調節する場合にはモザィクフレネルレンズを構成している。第 3図 e — 1 及び第 3図 e — 2はマッチドフィルタ一を構成し、コンボリューション演算の結果最も近いバタンの位置の光点が明るく輝く。また、同様に雑音に埋もれた信号画像を抽出できる。第 3図 f — 1及び第一 3図 f 一 2は特殊効果及び収差補正の場合の例を示す。第 3図 g— 1乃至第 3図 g— 4 は光ニューラルネットワークおよび光インターコネクションの例を示す。この場合は出力端子の数だけのモザイク液晶レンズ群が構成されている。第 3図 h— 1及び第 3図 h — 2 はコヒーレント光処理の輪郭抽出およびホログラム立体動画像再生の例を示す。第 3図 i — 1乃至第 3図 i — 4 はモザイク色フィルタを組み合わせた例で、入力画像を赤 · 緑 · 青の 3色に空、間的あるいは時間的に分離する例およびァクロマティック · アクティブ ' レンズの例を示す。画素ピッチ像距離 s i ( cm)

a ^ ) 10 20 30 40 50

10 5. 50 1 1. 0 16. 5 22. 0 27. 5

20 2· 75 5. 50 8. 25 1 1. 0 13. 8

30 1. 83 3. 67 5. 50 7. 33 9. 17

40 1. 38 2. 75 4. 13 5. 50 6. 88

50 1. 10 2. 20 3. 30 4. 40 5. 50 表 1

また画素ピッチと像距離の関係は、表 1 の如くなり、これは第 4 図のようになる。

モジユレ一ション Sメ比明るさ（相対値） f _r / レヽ〔dB〕

0.丄 1.1ύ 0.01

0.2 1.14 l.16 0.04

0.3 1.36 2.65 0.09

0.4 1.75 4.84 0.16

0.5 A

.47 0.25

0.6 3.93 11.9 0.36

0.7 7.39 17.4 0.49

0.8 18.3 25.2 0.64

0.9 83.7 38.5 0.84

I.0 1.00 表 2

また、画像の明るさと信号対雑音比（一 S ZN) の関係は表 2のようになり、第 5図のように表される。

液晶アクティブレンズの実施例を第 6図に示す。液晶素子パネルに配置する回折型レンズにするための位相分布は、サンプリング定理より、隣接画素の位相変化量が 7Γ以下にする必要があり、透過光の位相量を 0 Τ、波長をス、 η番目の液晶の輪の半径寸法を rn、焦点距離を fDとして、

ø T = - i ( 2 π r ^ 2 / 2 λ f

rn= ( n λ f ) 一（ 1 , 2 )

Δ rn= r _{n + 1} - r„ = ( λ f _D / n ) " ( 1 / 2 ) / 2

これが液晶画素ピッチ aより大の必要がある。

Δ rn≥ a

n ≤ A f D / 4 a " 2 nの最大値を Nとし、最大半径を r _N として

N = λ f _D / 4 a ^ 2

rN= λ f D / 2 a

液晶素子パネル全体を含むには

rn≥ aN/ 2

fD≥ ( a ~ 2 ) N/ λ

同様に負レンズの場合も

fD≤ - ( a ^ 2 ) Ν/ λ

最小焦点距離 f min は以下の式を満たさねばならない。

ίϋ≥ f min, and

fD≤ - f min

f min = (Na ' 2 ) / λ

液晶アクティブレンズを用いた光学系の光軸方向の挙動を考察すぺ

ると、第 7図に示されるようになる。液晶アクテ IIィブレンズはパヮ '一 n i

を持つ従来型のガラスレンズまたはブラスチック Oレンズに組み合わされ、液晶素子が中心からの距離の関数で通過光の位相量を上記のように制御する事で焦点距離を変える事が可能になる。これを画素ピッチと画素数の関数として表すと表 3のようになり、これは第 8図のように描かれる。

画素ピッチ画素数 N

a m ) 100 200 300 400 500

10 0.0182 0.0364 0.0465 0.0723 0.0909

20 0.0727 0.145

0.291 0.364

30 0.164 0.327 0.491 0.665 0.818

40 0.291 0.582 0.873 1.16 1.45

50 0.455 0.909 1.36 1.82 2.27 合成焦点距離を f とし、従来型の固定レンズの焦点距離を f _κ とするとし、液晶素子による薄いパワーのちいさいレンズとしての焦点距離を f D とすると、

f = f _R · / ( + )

第 9図は画素数 500 の場合の合成焦点距離を示し、焦点距離数十 cmのガラスレンズと組み合わせて 10cmから数 mの焦点可変範囲が得られる事が判る。簡単なイメージでいえば、微細画素の液晶素子でパワーの小さい電気的に制御出来るフレネルレンズを形成し、パヮ一の大きい固定焦点レンズと一定の距離で張り合わせ、全体としてパワーがあり、かつ電気的にパワーを制御出来る可変レンズを構成する事が出来る事を示している。

同様に液晶アクティブレンズの横方向の作用を利用する事が出来る。全体の合成焦点距離を変化させ、結像の電子制御が出来る。既に用いた式 1を再度記述すると、入射画像 gと出射画像 uと瞳関数 (exp { i Φ s ( x . , y， ) } を用いてコヒーレント光の場合、 u ( X i , y i )

= g ( x。， y。） * F [exp { i Φ s ( x i , y , ) } 〕 …式 1 同じくインコーヒーレント光の場合、

I u ( x , , y i ) I ²

= I g(x。， y。） I ² * I F 〔exp { i s(x , , y ,) } I ² コンボリューシヨンをとる画像 F Cexp { i Φ s ( χ , ， y ,) } 〕は、

サイズ i d S i /a) ²

解像点数： N X N

で考える事が出来る。丁度、パワーの大きいレンズと薄い液晶フレネルレンズを組み合わせると同様にして、フレネルプリズムを液晶素子で形成して組み合わせ、画像の結像位置を上下に動かす事が出来ると考えれば良い。

例えば、

F

δ - (χ - Δ δ (χ - Δ <=έ exp {ー 2 ττ (厶 V Δ y V _y ) }

F - 1 以上の関係があるから、瞳関数として，

Φ r ( X , , y 1 ) =一 ^ 7Γ r ² / λ s ) ( Δ x ν , ÷ A _y ν , ) という位相分布を用いれば、画像を像画内で移動する事が出来る。画像の移動範囲は、

一 ( λ s 2 a x ) ≤ Δ _Χ ≤ ( λ s 2 a χ )

一 ( λ s 2 a _y ) ≤ Δ _y ≤ ( λ s 2 a

であるから、今回の実施例装置では

- 3. 04≤ Δ ≤3. 04

一 3. 04≤ A _y ≤3. 04

となる。この原理により、像を上下あるいは左右に動かす事が出来 'る。これらの合成も当然出来るから、結像位置を光軸に垂直な平面上で自在に移動させる事が出来る。これを応用すると、ビデオカメラレコーダの撮像画像の揺れを補正して、カメラの平均光軸方向に撮像点を固定する事が出来る。この場合には、カメラの出力の特定の走査線に関してその前後のフレーム画像データとの相関演算を行い、移動する同一画像の時間差分を算定し、この時間差分が減少するように液晶アクティブレンズの左右の像位置を移動させる負帰還を行う。上下の振れは同様に同一フレーム内部の走査線の間の画像情報の相関演算から上下方向の同一画像の差分時間を算出し、これを最小にするように負帰還をほどこす。撮像素子を機械的に動かして補正する従来の方法よりも電力が少なく、また電気的に演算操作で撮像範囲の内側にトリミングして見かけ上揺動を補正する方式に比較すると情報の切り捨てがないぶん画像の荒れが少ない。ズ一ムレンズ機構の場合は、レンズ系の倍率を変化させつつ焦点位置を一定に保っためにレンズを移動する機械機構が複雑になり、あるいは微妙に焦点位置が変動する。これを本発明の液晶ァクティブレンズと組み合わせると、主機構は機械的にパワーのあるレンズを移動し、液晶ァクティブレンズが結像位置と焦点位を補正する機構にする事が出来る。さらには、可動部をなくして液晶ァクティブレンズ単独あるいは複数使用でズームレンズ系を実現出来る。液晶アクティブレンズの最も特長的な所は、非球面レンズの実現および捕正用の電気制御非点収差レンズの実現であって、特に複雑な非点収差光学系の補正においては、従来不可能であったような個別補正が実現する。

前述の光軸方向への結像位置の制御と光軸直交平面上の像位置の制御を重ね合わせた制御を行う信号を液晶に加える事により、結像点を 3次元的に電気的に制御する事が可能である。これを用いると. '上下左右で焦点位置がずれた乱視の補正が可能であり、とくに複雑に歪んだ乱視に対して実際の結像状態を確かめながらフィ一ドバックして完全に合わせ込み、不揮発性メモリに書き込んだ眼を作成する事が出来る。これをさらに使用者が微調整する構造も、電気的な微小補正データの加算で行う事で容易に実現出来る。同様に、焦点深度の浅い顕微鏡にこの液晶ァクティブレンズを組み込む事で、対物レンズで対象物を押しつぶす心配なく焦点を合わせられる。

第 9図に本発明の実施例に用いたレンズの形状、第 10図 a— 1、及び第 10図 a — 2に同じく液晶素子の寸法例、第 1 1図に液晶駆動のためのフレームメモリの階調に対する位相変調の値〔ラジアン〕を示す。第 12図は本発明の液晶ァクティブレンズの特性評価に用いた装置の概要である。液晶の微細画素の 2次元位相分布を計算するには市販の演算チップで行い、結果を画面記憶回路に記憶する。液晶の駆動はこの記憶された画面情報に基ずいて行われ、演算途中の中途半端な情報で液晶ァクティブレンズから余計な歪を発生させない第 13図は液晶アクティブレンズの光軸縦方向の結像位置の実験結果を示す。第 14図は同様に横方向の瞳関数制御により出射画像を結像面上で横方向に動かす例を示す。第 15図は人眼の光学系の例を示す, パワーのある角膜レンズと屈折力の小さい可変水晶体レンズとの組み合わせで焦点を調節している人間の眼に類似した構成である。本発明の液晶板は水晶体に対応し、固定レンズは角膜に対応する。第 16図（ a ) 〜（ c ) は本発明の液晶アクティブレンズの実施例を示し、第 16図（ a ) はレンズ 1603の片面を平面とし、透明電極を形成して液晶素子の基板の一方を兼用にした構成である。レンズ 1603と液晶 1604の間の不要多重反射を低く抑える事が出来る利点がある。従って直線偏光板 1602はレンズの外側に配置されてさらにこれを紫外線防御のガラスフィルタ 1601で覆って、偏光板の紫外線劣化を同時にふせいでいる。レンズの他方の側は偏光板をはさんで他の光学素子 1606 · 1607を配置し、結局表面偏光板はレンズに囲われて傷がつかない。第 16図（b ) は液晶板重ねて色補正板 1613をはさんだ構造で、カメラの撮像など色バランスの厳しい仕様に対応させている < 液晶板 1615の位相シフト量の透過光の位相の波長依存性を補正する < レンズ 161 1に張り合わせて偏光板 1612があり、位相補正板 1613と液晶板 1614ともうひとつの偏光板 1615が重ねられる。第 16図（ c ) は複数の液晶板 1618を固定レンズ 1616に張り合わせた構造をしめしている。位相変調量を大きくしたり、 2種類の補正を独立に行いたい場合に便利である。

第 17図は矩形の液晶基板 1703と円形の固定レンズ 1705の組み合わせにおいて、液晶駆動回路集積回路 1701， 1704を液晶基板上に形成した例を示す。液晶板の多数の画素を駆動する集積回路片を基板上に実装する事で、基板外部への電気配線の数を減らし、実用面で効果が大きい。

第 18図は本発明の液晶レンズの応用の例を示し、固定レンズ 1801 に一枚の液晶板を張り合わせ、これの画素領域を 4つの領域 1802， 1803, 1804， 1805に分割してそれぞれ別個のレンズのように制御を行う。この方式では 4つのレンズを平面配置したように用いる事が出来、結像点をまったく独立に 4つ形成する事も出来る。入射画像を別個のセンサー素子の上に自在に振り分けたり出来るし、この分割自体を自在に切り替える事も出来る。レンズを瞬時に複眼にしたり単眼にしたり出来る。このレンズを用いて結像画像をわずかにずらせて位相的に加減算を行う輪郭抽出や空間周波数成分の高域補正も可能である。

第 19図は像面の多数点と物体面の多数点を結像関係で結び付ける例を示している。第 19図において、点像 1901 · 1902は、本発明の液 '晶アクティブレンズ 1901の液晶板 1904の分割レンズの電子的制御作用によりそれぞれ独立にセンサ一の受光端 1905 · 1906 · 1907 · 1908 に光学的に結像連結される。これらの連結は独立であり、これによれば、電気配線の接触不良を心配しないで複雑な多対多対応関係を制御出来る事を示している。この構成を利用してレンズを分割使用してカメラで立体画像を撮影したり距離を測定する事も可能である _c 第 20図（ a ) 及び第 20図（b ) はズームレンズ機構に本発明の液晶ァクティブレンズ作用を適用した場合の例を示し、従来の可動レンズのかわりに本発明の液晶ァクティブレンズを用いる事で結像面の光軸上の位置の変動を補正して一定にしたり、あるいはまったく可動部分のないズームレンズの構成ができ、あるいは従来の固定レンズを用いた高倍率変化 · 高解像度のズームレンズ系において、第 20図（ a ) の結像位置の変動を補正して第 20図（b ) の如くする事が出来る。

第 21図は液晶投影装置のズーム · 結像系に本発明のアクティブ液晶レンズを適用する例を示す。液晶投影装置であるから、画像は直線偏光を用いており、相性が良く、本発明のレンズにおいては画像作成用液晶変調素子と同方向の振動の光を濾しとるための本レンズ側の直線偏光板を省略出来る。ここで、光源 21 10から出た光は集光レンズ 21 1 1を経由して直線偏光板 21 12で直線偏光にされ、液晶素子 21 13で偏光度が変調され、検光子出ある直線偏光板 21 14を経由してレンズ 2104および本発明の液晶ァクティブレンズと偏光面が一致して組み合わされる。アクティブレンズ 2102の偏光面と偏光番 21 14の偏光面が一致しているから、片方の偏光番は除去可能である。

アクティブレンズ 2102を出た光は投影番に投影されて像 2101が撙られ^ ) o

以上述べた如く、パワーのある固定レンズと組み合わされる事で、 '液晶の持つ電気制御の利点が大きく拡大されて、従来存在しなかつた便利な電気制御レンズが実現した。本発明のこうかを大きくするのは液晶の位相変調特性と、微細画素の独立制御性であり、このためには平行配向液晶素子の画素にァクティブスイツチ素子を結合するとか、液晶配向をひねる事により電気光学係数を大きくしてやる必要があり、 90度、 180 度、 270 度のひねり構造の採用が、電圧感度向上に有効である。

本発明のレンズはとくに縦方向と横方向の焦点の異なる非点収差光学系の補正や、球面レンズの補正出来ない歪成分の捕正など、従来の光学系で困難であつた数々の処理が可能であり、複雑な乱視や老眼の補正において有効である。

以上説明した如く、本発明の液晶アクティブレンズは、機械的可動部分なしに光学系の焦点位置 · 結像位置 · 倍率を電気的に制御出来、静粛性 · 重量 · 信頼性 · においてすぐれている。また、非点収差の捕正 · 画像演算 · 多対多接続など、大きな応用領域を持つ。

Claims

請求の範囲

1 . 2次元的に分割配置された複数の液晶微細画素と、該画素を時分割駆動する複数のタイミング電極及び複数のデータ電極を備え通過光波動の位相を電気的に変調する時分割駆動微細素液晶位相変調素子と、正もしくは負のパワーを有するレンズとを光学的に結合し、電気的に光学特性を制御する電気制御光学装置。

2 . 液晶素子は平行配向のネマティック液晶素子である事を特長とする請求範囲第 1項に記載の光学装置。

3 . 液晶素子はツイスト構造のネマティック液晶素子である事を特長とする請求範囲第 1項に記載の光学装置。

4 . 液晶素子はガラス基板で構成され、該複数の駆動電極は該液晶基板と同一ガラス基板上に配置された集積回路により直接駆動する駆動回路一体構造液晶素子である事を特徴とする請求範囲第 1項 'に記載の光学装置。

5 . 時分割駆動微細画素液晶位相変調素子とパワーを有するレンズの組み合わせた素子と、時分割駆動微細画素液晶振幅変調素子とをくみあわせ、不要な妨害雑音情報成分の光の成分を除去もしくは抑圧する構成の請求範囲第 1項に記載の光学装置。

6 . 該パワーを有するレンズと組み合わせた時分割駆動微細画素液晶位相変調素子の電気的制御により光学系の焦点位置を制御する構成の請求範囲第 1項に記載の光学装置。

7 . 該パワーを有するレンズと組み合わせた時分割駆動微細画素液晶位相変調素子の電気的制御により光学系の焦点位置を固定したまま倍率を可変制御する構成の請求範囲第 1項に記載の光学装置。

8 . 該パワーを有するレンズと組み合わせた時分割駆動微細画素液晶位相変調素子の電気的制御により光学系の結像位置を光軸に直角な平面内で制御する構成の請求範囲第 1項に記載の光学装置。

9 . 該パワーを有するレンズと組み合わせた時分割駆動微細画素液晶位相変調素子の電気的制御により光学系の焦点位置を追尾制御し、該設定像焦点位置近傍の像のみ瞳位置に伝達し、非結像範囲の光をマスクする構成の請求範囲第 1項に記載の光学装置。

10. 液晶素子はガラス基板で構成され、該複数の駆動電極は該液晶基板と同一ガラス基板上に配置された集積回路により直接駆動する駆動回路一体構造液晶素子であり、該パワーを有するレンズと組み合わせた時分割駆動微細画素液晶位相変調素子の電気的制御により光学系の歪の補正を行う事を特徴とする請求範囲第 1 項に記載の光学装置。

1 1. 該パワーを有するレンズと組み合わせた時分割駆動微細画素液晶位相変調素子の電気的制御により乱視眼鏡及び老眼の補正を複合的に電気的に行う構成の請求範囲第 1項に記載の光学装置。

' 12. 該パワーを有するレンズと組み合わせた時分割駆動微細画素液晶位相変調素子の電気的制御により別に設定された画像情報により画像の同定もしくは共通度合いを認識 ·判定を行う構成の請求範囲第 1項に記載の光学装置。

13. 該パワーを有するレンズと組み合わせた時分割駆動微細画素液晶位相変調素子の画素上に色フィルターを形成し、該画素の電気的制御により画像の色収差補正もしくは色分離もしくは時分割色切り替えを行う請求範囲第 1項に記載の光学装置。

14. 該パワーを有するレンズと組み合わせた時分割駆動微細画素液晶位相変調素子に第一の多点光学情報端子と大にの多点光学情報端子とを結像点関係で結合する光ィンターコネクションを該画素の電気的制御により行う請求範囲第 1項に記載の光学装置。

15. 該パワーを有するレンズと組み合わせた時分割駆動微細画素液晶位相変調素子に第一の多点光学情報端子と大にの多点光学情報端子とを結像点関係で結合する光ィンターコネクションを用いた二ユーラルネットワーク形成を該画素の電気的制御により行う請求範囲第 1項に記載の光学装置。