JPH02226102A

JPH02226102A - 光学レンズ

Info

Publication number: JPH02226102A
Application number: JP4628589A
Authority: JP
Inventors: Akitoshi Toda; 戸田　明敏
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1990-09-07

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、液晶等のオプトエレクトロニクス素子を用い
た光学レンズに関する。

〔従来の技術〕

最近、デイスプレィ素子として用いられてきた液晶をは
じめとするオプトエレクトロニクス素子を、それ以外の
分野に用いる試みが盛んに行われるようになってきてお
り、従来の素子には無かった機能を付加しようという試
みがなされている。

たとえば、従来は、レンズの焦点距離の調節を、２枚以
上のレンズを組み合わせ、その位置関係を変化させるこ
とによって行なっていたが、特開昭５２−３２３４８号
公報、特開昭５４−１５１８５４号公報には、電圧によ
る可変焦点機能を備え、レンズの光を屈折させる機能を
高機能化し、単レンズにてこれを達成する光学レンズが
開示されている。

このように、光学レンズ等の光学素子に例えば液晶を適
用して単一の光学素子に複数の機能をもたせるなど高機
能化、多機能化を図ることにより、素子数の削減が可能
となる。その結果、このような光学素子を用いて装置を
構成することにより、装置の小型化、軽量化、コスト低
減化等が実現できる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、現在提案されている高機能化。

多機能化された光学素子はその数が極めて限定されてい
るのが現実であり、市場のニーズに対応しきれていなか
った。例えば光学レンズの場合には、レンズ機能と他の
機能を持った光学素子は未だ提案されておらず、このよ
うな光学素子の開発が望まれていた。

そこで本発明の目的とするところは、電圧により調整可
能な絞り機能と、同じく電圧による調整可能な可変焦点
機能を合わせ持つ多機能化された光学レンズを提供する
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題を解決し、目的を達成するために次の
ような手段を講じた。すなわち、対向配置された第１お
よび第２のレンズと、この第１゜第２のレンズ間に形成
される領域に納められる電気光学素子と、この電気光学
素子の複数領域に電圧を独立して印加することが可能な
電圧印加手段とを備えた構成とした。

〔作用〕

上記手段を講じたことにより、次のような作用を奏する
。すなわち、第１．第２のレンズ間に形成される領域に
納められている電気光学素子に対して、例えばレンズ中
心部とレンズ周辺部とに電圧を独立して印加できる構成
としたので、電圧印加手段で電気光学素子の所定領域に
印加する電圧を調整することにより、絞り動作およびま
たは焦点可変動作をさせることができる。

〔実施例〕

第１図（ａ）は本発明の第１実施例に係る光学レンズの
断面図である。この光学レンズ１０は、一方の面が平面
で他方の面が凸レンズ状に形成されている第１および第
２のレンズ１，２を、第１のレンズ１の凸面側と第２の
レンズ２平面側とを対向させた状態でスペーサ３を挟ん
で対向配置し、第１．第２のレンズ１．２間に電気光学
素子として液晶４を封入した構成となっている。なお、
第１のレンズ１と第２のレンズ２とスペーサ３とで囲ま
れて形成される空間は、レンズ状をなしている。

第１のレンズ１は、平面側に偏光フィルム５が取付けら
れており、凸面側に透明導電層６が形成されている。こ
の透明導電層６上には配向膜７が形成されている。一方
、第２のレンズ２は、平面側に分割透明導電層８が形成
されていて、この分割透明導電層８上に配向膜９が形成
されている。

分割透明導電層８は、第１図（ｂ）に示すような正六角
形の分割パターンでレンズ中央部の領域８ａとレンズ周
辺部の領域８ｂの二つの領域に分れており、境界領域部
分の導電層を取り除き互いに電気的に絶縁されている。

透明導電層６と分割透明導電層８と各透明導電層６．８
に接続される電圧調整器１１ａ、ｌｌｂおよび交流電圧
源１２とから電圧印加手段を構成している。なお、電圧
調整器１１ａには分割透明導電層８の周辺部８ｂが、ま
た電圧調整器１１ｂには分割透明導電層８の中心部８ａ
がそれぞれ対応して接続されている。

特に、分割透明導電層８の中心部８ａについては、第１
図（ｂ）に示すように、正六角形のくずれる部分８ｃが
形成されており、この部分８Ｃを利用して容易に電極を
取出せる構成となってる。この電圧印加手段により、第
１のレンズ側の透明導電層６と分割透明導電層８の中心
部８ａ１周辺部８ｂとの間に独立に電圧が印加される。

次に、上記のように構成される光学レンズ１０の製造工
程について説明する。先ず、光学ガラスを研磨して一方
の面が凸レンズ状で他方の面が平面状をなす３１ｆＳ１
および第２のレンズ１．２を作成する。作成した第１の
レンズ１の凸面にＩＴＯ透明導電層６を形成し、第２の
レンズ２の平面上にＩＴＯ透明導電層８を形成する。そ
して、透明導電層８をエツチングして第１図（ｂ）に示
すような境界領域８ｄを形成し、レンズ中央部８ａとレ
ンズ周辺部８ｂとに分割した分割導電層８を形成する。

次に、第１のレンズ１に形成した透明導電層６および第
２のレンズ２に形成した分割透明導電層８上に、ポリイ
ミド配向膜７および９を形成し、ナイロン布によるラビ
ング配向処理を行なう。

次に、第１のレンズ１と第２のレンズ２とをスペーサ３
を介して貼り合わせる。そして、第１のレンズ１と第２
のレンズ２との間に形成される密閉空間に真空注入法に
て液晶４を封入する。次に、第１のレンズ側に形成され
た透明導電層６と第２のレンズ側に形成された分割透明
導電層８ａ。

８ｂとの間に独立に電圧を印加することが可能な電圧調
整器１１ａ、ｌｌｂと交流電圧源１２とからなる電圧調
整回路を接続する。このようにして、光学レンズ１０が
作成される。

次に、上記のようにして作成された光学レンズの動作に
ついて、第２図および第３図を参照して説明する。

第２図は上記光学レンズの屈折力の変化を示す図であり
、電圧印加手段により液晶４に電圧を印加したときの変
化を示している。同図に示すように、光学レンズ１０の
屈折力は、液晶４に印加する電圧を徐々に上げていくと
、約２ｖを堺に負側から正側に変化する。なお、このよ
うな特性は光学レンズ１０の素子構成によるものであり
、素子構成を変えることにより、印加電圧の上昇と共に
屈折力が減少するような特性を持たせることもできる。

このような屈折力特性を示す光学レンズ１０に対して、
上記電圧印加手段を用いて電圧を印加したときのレンズ
の集光状態を第３図（ａ）（ｂ）に示す。

第３図（ａ）は、液晶４の全域にわたり一様に１０Ｖの
電圧を印加したときの集光状態を示す図である。すなわ
ち、電圧調整器１１ａ、ｌｌｂを調節して第１のレンズ
側の透明導電層６と第２のレンズ側の分割透明導電層８
の中央部３ａ、周辺部８ｂとの間にともにＩＯＶの電圧
を印加した。

そうしたところ、光学レンズ１０に入射した平行光は第
３図（ａ）において実線で示すような集光特性を示した
。そして、印加電圧を１０ｖから２ｖへ連続的に変化さ
せたところ、焦点距離が連続的に変化し、図中実線状態
から破線状態へと変化した。

第３図（ｂ）は、液晶４に対し、レンズの中央部と周辺
部で異なる電圧を印加したときの集光状態を示す図であ
る。すなわち、第１のレンズ側の透明導電層６と第２の
レンズ側の分割透明導電層８の中央部８ａとの間に１０
ｖの電圧を印加し、第１のレンズ側の透明導電層６と第
２のレンズ側の分割透明導電層８の周辺部８ｂとの間に
は電圧を印加しなかった場合である。このようにして電
圧を印加したところ、同図（ｂ）において実線で示す集
光特性を示した。そして、中央部８ａに印加する電圧を
ＩＯＶ〜２Ｖへと変化させたところ、集光状態が図中実
線状態から波線状態へと連続的に変化していった。また
、レンズの周辺部を通った光は同図中−点鎖線で示す状
態に発散した。なお、２０は発散光を遮断し迷光をなく
す目的で設けた固定絞りである。

したがって、上記光学レンズ１０によれば、レンズ中央
部にある液晶４とレンズ周辺部にある液晶４に対し電圧
を独立に印加できる構成としたので、電圧調整器１１ｂ
を調整して分割透明導電層８の周辺部８ａへの印加電圧
を制御することによリレンズ周辺部にある液晶４の動作
を制御でき、絞り機能を持たせることができる。また、
例えばレンズ周辺部の屈折力をレンズ中心部の屈折力よ
りも負側となるように印加電圧を調整することにより、
焦点可変機能を持たせることができる。このように、本
実施例の光学レンズ１０は、単一の素子でありながら絞
り機能と焦点可変機能を合わせ持つことができる。

なお、′上記実施例においては、光学レンズ１０のレン
ズ周辺部の屈折力が中心部の屈折力よりも負側に設定さ
れているが、これを正側となるように設定してもよい。

このような屈折力に設定した光学レンズ３０の集光状態
を第４図に示す。なお、同図に示す集光状態は、第３図
（ｂ）に示す集光状態を得たときと同一の印加条件によ
るものである。

次に、本発明の第２実施例について説明する。

第５図（ａ）は第２実施例に係る光学レンズの構成を示
す断面図である。なお、第１図に示す光学レンズ１０と
同一部分には同一の符号を付している。この光学レンズ
４０は第２のレンズ２の平面側に透明導電層２１を形成
し、さらにこの透明導電層２１上に絶縁層２２を形成し
ている。この絶縁層２２上のレンズ周辺部には、透明導
電層２３が形成されている。

このような構成をした光学レンズの製造工程について説
明する。先ず、光学ガラスを研磨して一方の面が凸レン
ズ状で他方の面が平面状をなす第１および第２のレンズ
１．２を作成する。作成した第１のレンズｌの凸面にＩ
ＴＯ透明導電層６を形成し、第２のレンズ２の平面上に
ＩＴＯ透明導電層２１を形成する。第２のレンズ２に形
成した透明導電層２１上には、Ｓ　ｉ　０２絶縁層２２
を形成し、さらにその上にマスキングしてレンズ周辺部
にＩＴＯ透明導電層２３を形成する。このとき、二つの
電極パターンは第５図（ｂ）に示すように同心円状とな
るように形成する。その後、第１のレンズ側の透明導電
層６と第２のレンズ側の透明導電層２３および絶縁層２
２の露出している部分にポリイミド配向膜２４を形成し
、ナイロン布によるラビング配向処理を行なう。次に、
第１のレンズ１と第２のレンズ２とをスペーサ３を介し
て貼り合わせる。そして、第１のレンズ１と第２のレン
ズ２との間に形成される密閉空間に真空注入法にて液晶
を封入する。次に、第１のレンズ側に形成された透明導
電層６と第２のレンズ側に形成された透明導電層２１．
２３との間に独立に電圧印加可能に電圧調整器１１ａ、
ｌｌｂと交流電圧［１２とからなる電圧調整回路を接続
する。

このようにして作成した光学レンズ４０を用いて、第１
のレンズ側の透明導電層６と第２のレンズ側の透明導電
層２１．２２間に同じ値の電圧を印加し、かつ、その印
加電圧を変化させたところ、入射平行光が全視野にわた
り集光作用を示しながら可変焦点特性を示した。また、
第１のレンズ側の透明導電層６と１ｓ２のレンズ側の透
明導電層２１および２２との各間に異なった電圧を印加
したところ、入射平行光がレンズ中央部では可変焦点の
特性を示し、周辺部では発散し、絞り動作を示した。

このように、第２実施例によっても、上記第１実施例と
同様の作用効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１および第２のレンズ間に形成され
る領域に納められている電気光学素子に対して、電圧印
加手段により複数領域に独立に電圧を印加可能な構成と
したので、光学レンズに絞り機能と焦点可変機能とを持
たせることができる。

したがって、本発明に係る光学レンズを用いることによ
り装置の小型化、軽量化、コストの低減化等を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の第１実施例を示す図であり、
第１図（ａ）は光学レンズの断面図、同図（ｂ）は分割
透明導電層の分割パターンを示す平面図、第２図は光学
レンズの屈折力特性を示す図、第３図（ａ）（ｂ）は光
学レンズの集光状態を示す図、第４図は屈折力特性を変
えた光学レンズの集光特性を示す図である。第５図（ａ
）は本発明の第２実施例に係る光学レンズの断面図、同
図（ｂ）は同心円状をなす電極パターンを模式的に示す
図である。１・・・第１のレンズ、２・・・第２のレンズ、３・・
・スペーサ、４・・・液晶、６，２１．２３・・・透明
導電層、７．９・・・配向膜、８・・・分割透明導電層
、１１ａ。１１ｂ・・・電圧調整器、１２・・・交流電圧源。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対向配置された第１および第２のレンズと、この
第１、第２のレンズ間に形成される領域に納められる電
気光学素子と、この電気光学素子の複数領域に互いに独
立した電圧を印加することが可能な電圧印加手段とを具
備したことを特徴とする光学レンズ。
（２）前記電気光学素子の複数領域の境界部が光軸を中
心とした同心円状に形成されていることを特徴とする請
求項１記載の光学レンズ。
（３）前記電気光学素子の複数領域の境界部が、光軸を
中心とした正多角形形状に形成されていることを特徴と
する請求項１記載の光学レンズ。