JPH0392825A - 電気光学レンズ装置 - Google Patents
電気光学レンズ装置Info
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- JPH0392825A JPH0392825A JP23104289A JP23104289A JPH0392825A JP H0392825 A JPH0392825 A JP H0392825A JP 23104289 A JP23104289 A JP 23104289A JP 23104289 A JP23104289 A JP 23104289A JP H0392825 A JPH0392825 A JP H0392825A
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- electro
- lens
- voltage
- optic
- focal length
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、電気光学媒体のレンズ作用を利用した電気光
学レンズ装置に関し、焦点距離可変レンズや光情報処理
機器等への応用が可能な電気光学レンズ装置に関する. 〔従来の技術〕 光情報処理技術の発展に伴い、これまでにない新たな機
能を持った光学レンズ系の開発が要請されている。例え
ば、焦点距離を高速で変化させうる焦点距離可変レンズ
等である。焦点距離を単に変えるだけなら従来のズーム
レンズ等の焦点距離可変レンズを用いれば良いが、従来
のズームレンズ等のような機械的な操作による焦点距離
変化では、光情報処理等に要請されるような高速応答性
を到底満足させることが出来ない。
学レンズ装置に関し、焦点距離可変レンズや光情報処理
機器等への応用が可能な電気光学レンズ装置に関する. 〔従来の技術〕 光情報処理技術の発展に伴い、これまでにない新たな機
能を持った光学レンズ系の開発が要請されている。例え
ば、焦点距離を高速で変化させうる焦点距離可変レンズ
等である。焦点距離を単に変えるだけなら従来のズーム
レンズ等の焦点距離可変レンズを用いれば良いが、従来
のズームレンズ等のような機械的な操作による焦点距離
変化では、光情報処理等に要請されるような高速応答性
を到底満足させることが出来ない。
そこで、上述の従来レンズの欠点を解消するため、結晶
の電気光学効゛果を利用した焦点距離可変レンズが提案
されている(特開昭58−1126号公報参照)。
の電気光学効゛果を利用した焦点距離可変レンズが提案
されている(特開昭58−1126号公報参照)。
上記公報記載の焦点距離可変レンズは、一次元のレンズ
作用を有し、互いのレンズ作用の方向が直交するように
配置された第1及び第2のレンズを備え,これら第工及
び第2のレンズはそれぞれ、外部電界の印加により光の
複屈折効果を電気光学結晶素子と、前記電気光学結晶素
子に光の入射方向と垂直な面内で所定の方向に沿って傾
いた強度分布を持つ電界を印加して、一次元のレンズ作
用を有する屈折率分布を与える手段と,前記印加電界を
変化させて前記レンズ作用の焦点距離を変化させる手段
とからなることを特徴としている。
作用を有し、互いのレンズ作用の方向が直交するように
配置された第1及び第2のレンズを備え,これら第工及
び第2のレンズはそれぞれ、外部電界の印加により光の
複屈折効果を電気光学結晶素子と、前記電気光学結晶素
子に光の入射方向と垂直な面内で所定の方向に沿って傾
いた強度分布を持つ電界を印加して、一次元のレンズ作
用を有する屈折率分布を与える手段と,前記印加電界を
変化させて前記レンズ作用の焦点距離を変化させる手段
とからなることを特徴としている。
すなわち、上記従来の焦点距離可変レンズにおいては、
電気光学結晶素子として、例えばKDP(KHZ PO
4 )を用い、結晶面に格子状の電極を形威して、各々
の電極にそれぞれ異なった電圧を印加し、結晶内に電界
強度の傾斜を作り屈折率分布を与えてレンズ作用を持た
せると共に、上記印加電圧を変化させて屈折率分布を変
化しレンズ作用の焦点距離を変化させている。
電気光学結晶素子として、例えばKDP(KHZ PO
4 )を用い、結晶面に格子状の電極を形威して、各々
の電極にそれぞれ異なった電圧を印加し、結晶内に電界
強度の傾斜を作り屈折率分布を与えてレンズ作用を持た
せると共に、上記印加電圧を変化させて屈折率分布を変
化しレンズ作用の焦点距離を変化させている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら,上述の構成による焦点距離可変レンズに
おいては、結晶内に電界強度の傾斜を作るために、電圧
を分圧して印加する分圧回路が必要となり、このため、
回路が複雑になると同時に、必然的に時定数(RC)が
増加し、応答速度特性が悪くなるという問題が生じる。
おいては、結晶内に電界強度の傾斜を作るために、電圧
を分圧して印加する分圧回路が必要となり、このため、
回路が複雑になると同時に、必然的に時定数(RC)が
増加し、応答速度特性が悪くなるという問題が生じる。
また、K D P (KH2PO,)等の電気光学結晶
のポッケルス効果による屈折率変化を利用しているため
、印加電圧は数KVの高電圧を必要とし、実用上の問題
となる。
のポッケルス効果による屈折率変化を利用しているため
、印加電圧は数KVの高電圧を必要とし、実用上の問題
となる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、従来
技術による欠点を解消し、低電圧岨動が可能で且つ高速
応答の焦点距離可変レンズを実現し得る電気光学レンズ
装置を提供することを目的とする。
技術による欠点を解消し、低電圧岨動が可能で且つ高速
応答の焦点距離可変レンズを実現し得る電気光学レンズ
装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1記載の本発明による
電気光学レンズ装置では、光ビームを透過する電気光学
媒体と、この電気光学媒体の光ビーム透過方向を挾むよ
うに電気光学媒体に形戊された1対以上の電極対と、こ
れらの@極対に直流バイアス電圧を印加する1t源と交
流註動電圧を印加する電源とを有し、これらの電源電圧
を上記電極対に印加した時に、上記電気光学媒体に、光
ビームを少なくとも所定の一方向へ収束若しくは発散さ
せるレンズ機能が与えられるように定めたことを特徴と
する6 また、請求項2記戟の発明では、上記電気光学レンズ装
置と固定レンズとを組合せて合成レンズ系を構成し、電
気光学媒体の電極対に電源電圧を印加した時に,上記合
成レンズ系の少なくとも所定の一方向の焦点距離が変化
するように定めたことを特徴とする。
電気光学レンズ装置では、光ビームを透過する電気光学
媒体と、この電気光学媒体の光ビーム透過方向を挾むよ
うに電気光学媒体に形戊された1対以上の電極対と、こ
れらの@極対に直流バイアス電圧を印加する1t源と交
流註動電圧を印加する電源とを有し、これらの電源電圧
を上記電極対に印加した時に、上記電気光学媒体に、光
ビームを少なくとも所定の一方向へ収束若しくは発散さ
せるレンズ機能が与えられるように定めたことを特徴と
する6 また、請求項2記戟の発明では、上記電気光学レンズ装
置と固定レンズとを組合せて合成レンズ系を構成し、電
気光学媒体の電極対に電源電圧を印加した時に,上記合
成レンズ系の少なくとも所定の一方向の焦点距離が変化
するように定めたことを特徴とする。
上記電気光学媒体としてはPLZT電気光学結晶ほか、
種々の電気光学材料を用いることができる。
種々の電気光学材料を用いることができる。
電気光学媒体は、これに電界を作用させると電界の大き
さに応じて屈折率が変化する.そこで、電気光学媒体に
設けられる電極の配置と形状とを適当に定めることによ
り、電気光学媒体内部の電界により変化した屈折率の分
布が,入射した光ビームに対してレンズ作用を及ぼすよ
うにする。このレンズ作用は、電極への電圧印加のオン
・オフで発生・消去させることができ、且つ電圧の大き
さによりレンズ作用の強弱を変化させることができる。
さに応じて屈折率が変化する.そこで、電気光学媒体に
設けられる電極の配置と形状とを適当に定めることによ
り、電気光学媒体内部の電界により変化した屈折率の分
布が,入射した光ビームに対してレンズ作用を及ぼすよ
うにする。このレンズ作用は、電極への電圧印加のオン
・オフで発生・消去させることができ、且つ電圧の大き
さによりレンズ作用の強弱を変化させることができる。
本発明によれば、電気光学媒体の電極対に電圧を印加す
る電源として、直流バイアス電圧を印加する電源と交流
駆動電圧を印加する電源とを備えたことにより,レンズ
作用を変化させる交流旺動電圧を大幅に低くすることが
できると同時に大きな焦点距離可変量を得ることが可能
となる。
る電源として、直流バイアス電圧を印加する電源と交流
駆動電圧を印加する電源とを備えたことにより,レンズ
作用を変化させる交流旺動電圧を大幅に低くすることが
できると同時に大きな焦点距離可変量を得ることが可能
となる。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。
。
第1図(a),(b)は本発明による電気光学レンズ装
置の一実施例を示しており,本実施例による電気光学レ
ンズ装置は゛、光ビームを透過する電気光学媒体10と
、電気光学媒体10の対向する面上に形成された電極膜
11. 12とからなる電気光学レンズ部と、この電気
光学レンズ部の上記電極膜11,12に電圧を印加して
電気光学媒体IO内部の電界により屈折率の分布を変化
し電気光学媒体10に入射した光ビームに対してレンズ
作用を及ぼすようにすると共にその焦点距離を可変にす
る電源部とによって構成されており、上記電源部は、電
極膜1112に直流バイアス電圧を印加する直流(DC
)電g13と、交流廓動電圧を印加する高周波電源I4
とにより構威されている。
置の一実施例を示しており,本実施例による電気光学レ
ンズ装置は゛、光ビームを透過する電気光学媒体10と
、電気光学媒体10の対向する面上に形成された電極膜
11. 12とからなる電気光学レンズ部と、この電気
光学レンズ部の上記電極膜11,12に電圧を印加して
電気光学媒体IO内部の電界により屈折率の分布を変化
し電気光学媒体10に入射した光ビームに対してレンズ
作用を及ぼすようにすると共にその焦点距離を可変にす
る電源部とによって構成されており、上記電源部は、電
極膜1112に直流バイアス電圧を印加する直流(DC
)電g13と、交流廓動電圧を印加する高周波電源I4
とにより構威されている。
ここで,電気光学レンズ部の電気光学媒体10としては
PLZTを使用し、その組成は、9.0/65/35で
あるが、他の組或のものでもよい。また、電気光学媒体
10は直方体状に形成されており、図の如くX+3’y
Z方向をとると、2方向が光ビームの透過方向である。
PLZTを使用し、その組成は、9.0/65/35で
あるが、他の組或のものでもよい。また、電気光学媒体
10は直方体状に形成されており、図の如くX+3’y
Z方向をとると、2方向が光ビームの透過方向である。
電極膜11. 12は第1図(b)で斜線を施した如き
形状を有し、電気光学媒体10の光ビーム透過方向(2
方向)を挾むように,y方向に直交する2面の対象位置
に夫々真空蒸着法等により形或されている. 次に、第1図に示す構成の電気光学レンズ装置の動作に
ついて説明する. 今、電気光学媒体10に電圧が印加されていないと、入
射ビームは変化を受けずにそのまま出射し,レンズ作用
を持たない. 電気光学媒体10の電極膜11. 12に電圧が印加さ
れると、第3図(b)に示すような電界分布が生じ、電
界は電極近辺で強く、媒体の中心附近で弱くなる.その
結果、PLOTの電気光学効果により結晶中に屈折率分
布が生じる。尚、電極膜が電気光学媒体の面の中央部の
みに配置されているときには、第3図(a)に示すよう
な電界分布が生じる。
形状を有し、電気光学媒体10の光ビーム透過方向(2
方向)を挾むように,y方向に直交する2面の対象位置
に夫々真空蒸着法等により形或されている. 次に、第1図に示す構成の電気光学レンズ装置の動作に
ついて説明する. 今、電気光学媒体10に電圧が印加されていないと、入
射ビームは変化を受けずにそのまま出射し,レンズ作用
を持たない. 電気光学媒体10の電極膜11. 12に電圧が印加さ
れると、第3図(b)に示すような電界分布が生じ、電
界は電極近辺で強く、媒体の中心附近で弱くなる.その
結果、PLOTの電気光学効果により結晶中に屈折率分
布が生じる。尚、電極膜が電気光学媒体の面の中央部の
みに配置されているときには、第3図(a)に示すよう
な電界分布が生じる。
ここで、電界Eの方向をy方向に、入射光ビームの方向
を2方向とし,入射光ビームがy方向に偏光した直線偏
光の光ビームを使うと、電界中での屈折率のy成分ny
は、 1 ny=n,(1 − − n:R,,Ey) (
1)2 となる. 11,はE=OでのPLZTの屈折率、R,
,は2次電気光学定数のマトリックス成分である。
を2方向とし,入射光ビームがy方向に偏光した直線偏
光の光ビームを使うと、電界中での屈折率のy成分ny
は、 1 ny=n,(1 − − n:R,,Ey) (
1)2 となる. 11,はE=OでのPLZTの屈折率、R,
,は2次電気光学定数のマトリックス成分である。
上記(1)式より、電界Eyによる屈折率変化は、Δn
y=−−naR3sE; (2)2 となり、電界強度の2乗に比例する.すなわち、電界が
強いところが屈折率が小さくなり、したがって、電極近
辺で屈折率が低く、中心附近で高くなる.図示の例では
、レンズ作用はX方向の中心に向かっておこり、また、
このレンズ作用は、光路方向の電極長Ωが長い程、その
効果が大きい.ここで、印加電圧Vと焦点距離f0の実
測値は第4図に示す通りである。尚、この場合の電極長
氾は8mmである。
y=−−naR3sE; (2)2 となり、電界強度の2乗に比例する.すなわち、電界が
強いところが屈折率が小さくなり、したがって、電極近
辺で屈折率が低く、中心附近で高くなる.図示の例では
、レンズ作用はX方向の中心に向かっておこり、また、
このレンズ作用は、光路方向の電極長Ωが長い程、その
効果が大きい.ここで、印加電圧Vと焦点距離f0の実
測値は第4図に示す通りである。尚、この場合の電極長
氾は8mmである。
次に、焦点距離の可変動作は、バイアス用の直流電源1
3を高抵抗Rを通して電気光学媒体(PLZT)10の
一方の電極12に接続し、これに高周波電源14をコン
デンサCを通して接続して可変動作を行う.第4図はこ
の時の動作例を示したもので、バイアス電圧V,(33
0V)を設定し、+100V ノ高周波電圧を印加する
と、焦点距離は30cm=100cmの範囲で変えるこ
とができる. 次に、第2図は請求項2の発明の一実施例を示し、第工
図に示した構成の電気光学レンズ装置にシリンダレンズ
20を組合せて合成レンズ系を構成し、電気光学レンズ
装置とした例である。
3を高抵抗Rを通して電気光学媒体(PLZT)10の
一方の電極12に接続し、これに高周波電源14をコン
デンサCを通して接続して可変動作を行う.第4図はこ
の時の動作例を示したもので、バイアス電圧V,(33
0V)を設定し、+100V ノ高周波電圧を印加する
と、焦点距離は30cm=100cmの範囲で変えるこ
とができる. 次に、第2図は請求項2の発明の一実施例を示し、第工
図に示した構成の電気光学レンズ装置にシリンダレンズ
20を組合せて合成レンズ系を構成し、電気光学レンズ
装置とした例である。
電気光学レンズ装置の電気光学レンズ部と電源は第1図
に示したものと同様のものが使用され、シリンダレンズ
20としては,焦点距離f.が60mmのものを使用し
た.尚、この場合の印加電圧Vと合威レンズ系の焦点距
離(収束位置)fvの変化との関係を第5図に示す. 第5@において、バイアス電圧v0 を例えば、170
■程度に設定すれば、前述の例と同様に合成レンズ系の
焦点距離fvを201llmからほぼ60mmまで低電
圧酩動(150V以内)で可変にすることができる, 〔発明の効果〕 以上説明した通り、請求項工記載の電気光学レンズ装置
においては、電源として直流バイアス電源と交流駆動電
源を使用しているので、交流廓動電圧を大幅に低く設定
することができると同時に大きな焦点距離可変量を得る
ことができる.したがって、本発明によれば、電気光学
レンズ装置の交流酩動電圧の低電圧化を図れ、しかも従
来装置のような抵抗分割回路を使用していないので、高
速動作が可能となる.また、直流バイアス電圧を任意に
設定可能なので、焦点可変範囲を目的に応じて設定する
こともできる.したがって、本発明による電気光学レン
ズ装置を用いることにより、高速応答性の良い焦点距離
可変レンズを提供することができ、光情報処理装置等へ
の応用が容易に可能となる。
に示したものと同様のものが使用され、シリンダレンズ
20としては,焦点距離f.が60mmのものを使用し
た.尚、この場合の印加電圧Vと合威レンズ系の焦点距
離(収束位置)fvの変化との関係を第5図に示す. 第5@において、バイアス電圧v0 を例えば、170
■程度に設定すれば、前述の例と同様に合成レンズ系の
焦点距離fvを201llmからほぼ60mmまで低電
圧酩動(150V以内)で可変にすることができる, 〔発明の効果〕 以上説明した通り、請求項工記載の電気光学レンズ装置
においては、電源として直流バイアス電源と交流駆動電
源を使用しているので、交流廓動電圧を大幅に低く設定
することができると同時に大きな焦点距離可変量を得る
ことができる.したがって、本発明によれば、電気光学
レンズ装置の交流酩動電圧の低電圧化を図れ、しかも従
来装置のような抵抗分割回路を使用していないので、高
速動作が可能となる.また、直流バイアス電圧を任意に
設定可能なので、焦点可変範囲を目的に応じて設定する
こともできる.したがって、本発明による電気光学レン
ズ装置を用いることにより、高速応答性の良い焦点距離
可変レンズを提供することができ、光情報処理装置等へ
の応用が容易に可能となる。
また、請求項2記載の電気光学レンズ装置においては、
上述の電気光学レンズと固定焦点レンズとで合成レンズ
系を構成しているので、この合成レンズ系による合成焦
点距離を、低電圧、高速動作で可変にすることができ、
且つ、直流バイアス電圧を任意に設定することにより,
合成レンズ系の焦点可変範囲を変えることができる。
上述の電気光学レンズと固定焦点レンズとで合成レンズ
系を構成しているので、この合成レンズ系による合成焦
点距離を、低電圧、高速動作で可変にすることができ、
且つ、直流バイアス電圧を任意に設定することにより,
合成レンズ系の焦点可変範囲を変えることができる。
第工図(a)は本発明の一実施例を示す電気光学レンズ
装置の概略的構成図、第工図(b)は同図(a)に示す
電気光学レンズ装置の電気光学レンズ部をy方向から見
た時の平面図、第2図は請求項2記載の発明の一実施例
を示す電気光学レンズ装置の概略的要部構成図,第3図
(a),(b)は電気光学レンズの電極位置と電界分布
との関係を示す説明図、第4図は第1図に示す構威の装
置を用いた場合の印加電圧Vと焦点距離f0 との関係
を示す線図、第5図は第2図に示す構成の装置を用いた
場合の印加電圧Vと合成焦点距離fVとの関係を示す線
図である。 10・・・・電気光学媒体、11. 12・・・・電極
、13・・・・直流バイアス電圧印加用電源、14・・
・・交流踵動電圧印加用電源、20・・・・固定レンズ
。 第 1 図 (a) y 第 2 図 第 3 図 (a) (b) 第 4 図 第 5 図
装置の概略的構成図、第工図(b)は同図(a)に示す
電気光学レンズ装置の電気光学レンズ部をy方向から見
た時の平面図、第2図は請求項2記載の発明の一実施例
を示す電気光学レンズ装置の概略的要部構成図,第3図
(a),(b)は電気光学レンズの電極位置と電界分布
との関係を示す説明図、第4図は第1図に示す構威の装
置を用いた場合の印加電圧Vと焦点距離f0 との関係
を示す線図、第5図は第2図に示す構成の装置を用いた
場合の印加電圧Vと合成焦点距離fVとの関係を示す線
図である。 10・・・・電気光学媒体、11. 12・・・・電極
、13・・・・直流バイアス電圧印加用電源、14・・
・・交流踵動電圧印加用電源、20・・・・固定レンズ
。 第 1 図 (a) y 第 2 図 第 3 図 (a) (b) 第 4 図 第 5 図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、光ビームを透過する電気光学媒体と、この電気光学
媒体の光ビーム透過方向を挾むように電気光学媒体に形
成された1対以上の電極対と、これらの電極対に直流バ
イアス電圧を印加する電源と交流駆動電圧を印加する電
源とを有し、これらの電源電圧を上記電極対に印加した
時に、上記電気光学媒体に、光ビームを少なくとも所定
の一方向へ収束若しくは発散させるレンズ機能が与えら
れるように定めたことを特徴とする電気光学レンズ装置
。 2、請求項1記載の電気光学レンズ装置と固定レンズと
を組合せて合成レンズ系を構成し、電気光学媒体の電極
対に電源電圧を印加した時に、上記合成レンズ系の少な
くとも所定の一方向の焦点距離が変化するように定めた
ことを特徴とする電気光学レンズ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23104289A JPH0392825A (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 電気光学レンズ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23104289A JPH0392825A (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 電気光学レンズ装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0392825A true JPH0392825A (ja) | 1991-04-18 |
Family
ID=16917369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23104289A Pending JPH0392825A (ja) | 1989-09-06 | 1989-09-06 | 電気光学レンズ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0392825A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5535042A (en) * | 1993-06-17 | 1996-07-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Light scanning device |
| JP2010224044A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変焦点レンズ |
| JP2010224045A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変焦点レンズ |
-
1989
- 1989-09-06 JP JP23104289A patent/JPH0392825A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5535042A (en) * | 1993-06-17 | 1996-07-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Light scanning device |
| JP2010224044A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変焦点レンズ |
| JP2010224045A (ja) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 可変焦点レンズ |
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