JPH04240817A - 光学素子 - Google Patents
光学素子Info
- Publication number
- JPH04240817A JPH04240817A JP761291A JP761291A JPH04240817A JP H04240817 A JPH04240817 A JP H04240817A JP 761291 A JP761291 A JP 761291A JP 761291 A JP761291 A JP 761291A JP H04240817 A JPH04240817 A JP H04240817A
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- JP
- Japan
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- liquid crystal
- spatial light
- light modulator
- crystal spatial
- recorded
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶空間光変調器を利
用した光学素子に関する。
用した光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】可変焦点機能を有する光学素子としては
、過去に、セラミック材料と透明電極を組み合わせたズ
ームレンズに関する報告がある。（１９８９年春季応用
物理学講演会予稿、１ｐ−ＰＢ−１７）。
、過去に、セラミック材料と透明電極を組み合わせたズ
ームレンズに関する報告がある。（１９８９年春季応用
物理学講演会予稿、１ｐ−ＰＢ−１７）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、セラミック材
料を用いた従来の技術には、以下の問題点があった。
料を用いた従来の技術には、以下の問題点があった。
【０００４】（１）キロボルトオーダーの駆動電圧を必
要とする。
要とする。
【０００５】（２）画素電極の間隔が広いために、良好
な結像特性が得られない。
な結像特性が得られない。
【０００６】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、その目的は、実時間性のある多機能型可変焦
点レンズを提供するところにある。
であって、その目的は、実時間性のある多機能型可変焦
点レンズを提供するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の光学素子
は、複数画素を有する液晶空間光変調器へ、レンズ伝達
関数が複素振幅分布として記録されて成ることを特徴と
する。
は、複数画素を有する液晶空間光変調器へ、レンズ伝達
関数が複素振幅分布として記録されて成ることを特徴と
する。
【０００８】本発明の第２の光学素子は、前記第１の光
学素子において、複数のレンズ伝達関数が互いに重なら
ないように記録されて成ることを特徴とする。
学素子において、複数のレンズ伝達関数が互いに重なら
ないように記録されて成ることを特徴とする。
【０００９】本発明の第３の光学素子は、前記第１の光
学素子において、複数のレンズ伝達関数が少なくとも一
部分が重なるように記録されて成ることを特徴とする。
学素子において、複数のレンズ伝達関数が少なくとも一
部分が重なるように記録されて成ることを特徴とする。
【００１０】本発明の第４の光学素子は、前記第１ない
し第３の光学素子において、液晶空間光変調器が、ＴＮ
モードの液晶空間光変調器とＥＣＢモードの液晶空間変
調器がアフォーカル光学系で共役に接続されて成ること
を特徴とする。
し第３の光学素子において、液晶空間光変調器が、ＴＮ
モードの液晶空間光変調器とＥＣＢモードの液晶空間変
調器がアフォーカル光学系で共役に接続されて成ること
を特徴とする。
【００１１】本発明の第５の光学素子は、前記第１ない
し第３の光学素子において、液晶空間光変調器が、ＥＣ
Ｂモードの液晶空間光変調器であることを特徴とする。
し第３の光学素子において、液晶空間光変調器が、ＥＣ
Ｂモードの液晶空間光変調器であることを特徴とする。
【００１２】
【実施例】以下では実施例にもとづき、本発明の内容に
ついて詳しく説明する。
ついて詳しく説明する。
【００１３】（実施例１）図１（ａ）は、ＥＣＢモード
の液晶空間光変調器１０１へ記録された球面レンズであ
る。球面レンズの伝達関数を位相型フレネルゾーンプレ
ート１０３として記録した。表示エリア１０２には、３
２０×２２０の画素が格子状に配列されている。液晶空
間光変調器１０１の光波変調特性を図４に示す。印加電
圧に対して、液晶空間光変調器を通過する位相は０〜２
πの間で連続的に変化する。他方、光波の振幅は一定の
ままで変わらない。この特性を利用して、画素毎にそこ
の空間座標に対応する位相を与えるように電圧信号を入
力することによって、位相型ゾーンプレートを記録する
。この位相型ゾーンプレートによるレーザビームの集光
の様子を図１（ｂ）に示す。液晶空間光変調器１０１に
入射したレーザビーム１００は、位相型ゾーンプレート
１０３の作用により、光軸上の点Ｆ１ へ集光する。液
晶空間光変調器１０１へ入力する情報を変えて焦点距離
の異なる位相型ゾーンプレートを記録することにより、
集光位置を点Ｆ１から点Ｆ２へ動かすことができる。こ
こでは、球面レンズを例にあげたがこの他にも、円筒レ
ンズや非球面レンズを位相型ゾーンプレートとして液晶
空間光変調器へ記録することができる。
の液晶空間光変調器１０１へ記録された球面レンズであ
る。球面レンズの伝達関数を位相型フレネルゾーンプレ
ート１０３として記録した。表示エリア１０２には、３
２０×２２０の画素が格子状に配列されている。液晶空
間光変調器１０１の光波変調特性を図４に示す。印加電
圧に対して、液晶空間光変調器を通過する位相は０〜２
πの間で連続的に変化する。他方、光波の振幅は一定の
ままで変わらない。この特性を利用して、画素毎にそこ
の空間座標に対応する位相を与えるように電圧信号を入
力することによって、位相型ゾーンプレートを記録する
。この位相型ゾーンプレートによるレーザビームの集光
の様子を図１（ｂ）に示す。液晶空間光変調器１０１に
入射したレーザビーム１００は、位相型ゾーンプレート
１０３の作用により、光軸上の点Ｆ１ へ集光する。液
晶空間光変調器１０１へ入力する情報を変えて焦点距離
の異なる位相型ゾーンプレートを記録することにより、
集光位置を点Ｆ１から点Ｆ２へ動かすことができる。こ
こでは、球面レンズを例にあげたがこの他にも、円筒レ
ンズや非球面レンズを位相型ゾーンプレートとして液晶
空間光変調器へ記録することができる。
【００１４】（実施例２）図２（ａ）は、ＥＣＢモード
の液晶空間光変調器１０１へ記録されたレンズアレー２
０１である。個々のレンズは、焦点距離が同じ球面レン
ズであり、実施例１と同様に、位相型ゾーンプレートと
して記録されている。図２（ａ）のレンズアレー２０１
を用いると、一本のレーザビームから、強度の等しい１
２個のスポットを得ることができる。図２（ｂ）は、焦
点距離が異なる４個の球面レンズを組み合わせて記録し
た複合レンズ２０２の例である。この複合レンズを用い
ると、液晶空間光変調器からながめて奥ゆきの異なる位
置に、４個のスポットを得ることができる。これらの実
施例では、複数のレンズ伝達関数が互いに重ならないよ
うに配置されているので、レンズ伝達関数を位相分布と
して記録することができる。なお、このように複数のレ
ンズを記録する場合でも、本実施例でとりあげた球面レ
ンズの他に、円筒レンズや非球面レンズを組み合わせて
記録することができる。
の液晶空間光変調器１０１へ記録されたレンズアレー２
０１である。個々のレンズは、焦点距離が同じ球面レン
ズであり、実施例１と同様に、位相型ゾーンプレートと
して記録されている。図２（ａ）のレンズアレー２０１
を用いると、一本のレーザビームから、強度の等しい１
２個のスポットを得ることができる。図２（ｂ）は、焦
点距離が異なる４個の球面レンズを組み合わせて記録し
た複合レンズ２０２の例である。この複合レンズを用い
ると、液晶空間光変調器からながめて奥ゆきの異なる位
置に、４個のスポットを得ることができる。これらの実
施例では、複数のレンズ伝達関数が互いに重ならないよ
うに配置されているので、レンズ伝達関数を位相分布と
して記録することができる。なお、このように複数のレ
ンズを記録する場合でも、本実施例でとりあげた球面レ
ンズの他に、円筒レンズや非球面レンズを組み合わせて
記録することができる。
【００１５】（実施例３）図３（ａ）は、焦点距離が異
なるふたつの球面レンズが少なくとも一部が重なるよう
にして記録された、複合レンズである。レンズＡ３０１
の伝達関数をφＡ、レンズＢ３０２の伝達関数をφＢと
すると、液晶空間光変調器へ記録されるべき複合レンズ
の伝達関数は次式で与えられる。 １／２｛ｅ×Ｐ（φＡ）ｅ×Ｐ（φＢ）｝この伝達関数
は、振幅が０から１まで連続的に変化する複素数である
。これを記録するためには、光波の振幅と位相の両方を
同時にかつ独立に制御することのできる液晶空間光変調
器が必要になる。このために、図３（ｃ）に示すように
、位相変調が可能なＥＣＢモードの液晶空間光変調器３
０３と振幅変調が可能なＴＮモードの液晶空間光変調器
３０６が１対の平板マイクロレンズアレーで共役に接続
された液晶空間光変調器を構成した。ＥＣＢモードおよ
びＴＮモードの液晶空間光変調器の光波変調特性をそれ
ぞれ図４、図５に示す。レーザビーム３００は、まず、
ＴＮモードの液晶空間光変調器３０３へ入射し、ここで
振幅変調をうける。液晶空間光変調器３０３の光学配置
は、２枚の偏光子が直交ニコルの関係にありかつ入射側
偏光子の透過軸方位が入射側液晶分子ディレクタと直交
するようにした。こうすることにより、図５に示すよう
に光波の位相変化を実用上問題のない程度に小さくする
ことができる。つぎに、レーザビームは、アフォーカル
に配置された１対の平板マイクロレンズアレー３０４、
３０５により、ＥＣＢモードの液晶空間光変調器３０６
へ導かれ、ここで位相変調をうける。これらの結果、１
本のレーザビームから、点Ｆ１と点Ｆ２の２箇所に集光
スポットが得られる。以上の様子を図３（ｂ）に示す。 本実施例では２個の球面レンズから成る複合レンズをと
りあげたが、さらにレンズの数を増やして重ねて記録す
ることも可能である。
なるふたつの球面レンズが少なくとも一部が重なるよう
にして記録された、複合レンズである。レンズＡ３０１
の伝達関数をφＡ、レンズＢ３０２の伝達関数をφＢと
すると、液晶空間光変調器へ記録されるべき複合レンズ
の伝達関数は次式で与えられる。 １／２｛ｅ×Ｐ（φＡ）ｅ×Ｐ（φＢ）｝この伝達関数
は、振幅が０から１まで連続的に変化する複素数である
。これを記録するためには、光波の振幅と位相の両方を
同時にかつ独立に制御することのできる液晶空間光変調
器が必要になる。このために、図３（ｃ）に示すように
、位相変調が可能なＥＣＢモードの液晶空間光変調器３
０３と振幅変調が可能なＴＮモードの液晶空間光変調器
３０６が１対の平板マイクロレンズアレーで共役に接続
された液晶空間光変調器を構成した。ＥＣＢモードおよ
びＴＮモードの液晶空間光変調器の光波変調特性をそれ
ぞれ図４、図５に示す。レーザビーム３００は、まず、
ＴＮモードの液晶空間光変調器３０３へ入射し、ここで
振幅変調をうける。液晶空間光変調器３０３の光学配置
は、２枚の偏光子が直交ニコルの関係にありかつ入射側
偏光子の透過軸方位が入射側液晶分子ディレクタと直交
するようにした。こうすることにより、図５に示すよう
に光波の位相変化を実用上問題のない程度に小さくする
ことができる。つぎに、レーザビームは、アフォーカル
に配置された１対の平板マイクロレンズアレー３０４、
３０５により、ＥＣＢモードの液晶空間光変調器３０６
へ導かれ、ここで位相変調をうける。これらの結果、１
本のレーザビームから、点Ｆ１と点Ｆ２の２箇所に集光
スポットが得られる。以上の様子を図３（ｂ）に示す。 本実施例では２個の球面レンズから成る複合レンズをと
りあげたが、さらにレンズの数を増やして重ねて記録す
ることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、液晶空間光変調器を記
録媒体にして、可変焦点機能を有する任意のレンズ形態
を実現できる。さらに、記録すべきレンズ伝達関数を高
速で書き換えることにより、三次元空間におけるビーム
走査を行なうことも可能である。
録媒体にして、可変焦点機能を有する任意のレンズ形態
を実現できる。さらに、記録すべきレンズ伝達関数を高
速で書き換えることにより、三次元空間におけるビーム
走査を行なうことも可能である。
【００１７】本発明の多機能型可変焦点レンズは、光コ
ンピューティングにおける光接続素子として、あるいは
、汎用性のある三次元ビーム位置制御素子として使用で
きる。
ンピューティングにおける光接続素子として、あるいは
、汎用性のある三次元ビーム位置制御素子として使用で
きる。
【図１】本発明の光学素子を示す平面図（ａ）と、その
可変焦点機能を示す説明図（ｂ）である。
可変焦点機能を示す説明図（ｂ）である。
【図２】本発明の第２の光学素子を示す平面図（ａ）と
、第３の光学素子を示す平面図（ｂ）である。
、第３の光学素子を示す平面図（ｂ）である。
【図３】本発明の第４の光学素子を示す平面図（ａ）と
、その機能を示す説明図（ｂ）と、液晶空間光変調器の
構成を示す断面図（ｃ）である。
、その機能を示す説明図（ｂ）と、液晶空間光変調器の
構成を示す断面図（ｃ）である。
【図４】本発明の光学素子の記録媒体であるＥＣＢモー
ドの液晶空間光変調器の光波変調特性を示す説明図であ
る。
ドの液晶空間光変調器の光波変調特性を示す説明図であ
る。
【図５】本発明の光学素子の記録媒体であるＴＮモード
の液晶空間光変調器の光波変調特性を示す説明図である
。
の液晶空間光変調器の光波変調特性を示す説明図である
。
１００ レーザ
１０１ 液晶空間光変調器
１０２ 表示領域
１０３ フレネルレンズ
２０１ レンズアレー
２０２ 複合レンズ
３００ レーザ
３０１ レンズＡ
３０２ レンズＢ
３０３ ＴＮモード液晶空間光変調器３０４ マイ
クロレンズアレー ３０５ マイクロレンズアレー
クロレンズアレー ３０５ マイクロレンズアレー
Claims (5)
- 【請求項１】複数画素を有する液晶空間光変調器へ、レ
ンズ伝達関数が複素振幅分布として記録されて成ること
を特徴とする光学素子。 - 【請求項２】請求項１記載の光学素子において、複数の
レンズ伝達関数が互いに重ならないように記録されて成
ることを特徴とする光学素子。 - 【請求項３】請求項１記載の光学素子において、複数の
レンズ伝達関数が少なくとも一部分が重なるように記録
されて成ることを特徴とする光学素子。 - 【請求項４】前記液晶空間光変調器が、ＴＮ（ねじれた
ネマティック）モードの液晶空間光変調器と、ＥＣＢ（
電界制御複屈折率）モードの液晶空間光変調器が、アフ
ォーカル光学系で共役に接続されて成ることを特徴とす
る請求項１ないし３に記載の光学素子。 - 【請求項５】前記液晶空間光変調器が、ＥＣＢモードの
液晶空間光変調器であることを特徴とする請求項１ない
し３に記載の光学素子。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP761291A JPH04240817A (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 光学素子 |
| EP91105263A EP0451681B1 (en) | 1990-04-05 | 1991-04-03 | Optical apparatus |
| DE69128103T DE69128103T2 (de) | 1990-04-05 | 1991-04-03 | Optische Vorrichtung |
| US08/359,713 US5497254A (en) | 1990-04-05 | 1994-12-20 | Optical apparatus including a liquid crystal modulator |
| US08/571,417 US5682214A (en) | 1990-04-05 | 1995-12-13 | Optical apparatus for controlling the wavefront of a coherent light |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP761291A JPH04240817A (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | 光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04240817A true JPH04240817A (ja) | 1992-08-28 |
Family
ID=11670636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP761291A Pending JPH04240817A (ja) | 1990-04-05 | 1991-01-25 | 光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04240817A (ja) |
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO1998033607A1 (fr) * | 1997-01-30 | 1998-08-06 | Kurita Water Industries Ltd. | Procede de decomposition de dioxines |
| US6191881B1 (en) | 1998-06-22 | 2001-02-20 | Citizen Watch Co., Ltd. | Variable focal length lens panel and fabricating the same |
| JP2001133918A (ja) * | 1999-11-09 | 2001-05-18 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 立体表示装置 |
| US6512563B1 (en) | 1999-09-27 | 2003-01-28 | Citizen Watch Co., Ltd. | Method for producing ultrahigh resolution optical device panel |
| FR2862389A1 (fr) * | 2003-11-17 | 2005-05-20 | Centre Nat Etd Spatiales | Lentille de telescope spatial |
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| US10948567B2 (en) | 2016-11-17 | 2021-03-16 | Trinamix Gmbh | Detector for optically detecting at least one object |
| US10955936B2 (en) | 2015-07-17 | 2021-03-23 | Trinamix Gmbh | Detector for optically detecting at least one object |
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| US11060922B2 (en) | 2017-04-20 | 2021-07-13 | Trinamix Gmbh | Optical detector |
| US11067692B2 (en) | 2017-06-26 | 2021-07-20 | Trinamix Gmbh | Detector for determining a position of at least one object |
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| US11428787B2 (en) | 2016-10-25 | 2022-08-30 | Trinamix Gmbh | Detector for an optical detection of at least one object |
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-
1991
- 1991-01-25 JP JP761291A patent/JPH04240817A/ja active Pending
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