JPS6361226A - 電子的に可変な焦点距離を有する光イメ−ジングシステム - Google Patents

電子的に可変な焦点距離を有する光イメ−ジングシステム

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JPS6361226A
JPS6361226A JP62208373A JP20837387A JPS6361226A JP S6361226 A JPS6361226 A JP S6361226A JP 62208373 A JP62208373 A JP 62208373A JP 20837387 A JP20837387 A JP 20837387A JP S6361226 A JPS6361226 A JP S6361226A
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JP
Japan
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lens system
imaging system
optical imaging
liquid crystal
sectors
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JP62208373A
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カレル・エルベルト・クウエイク
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レンズシステムと液晶層より成る電子的に可
変な焦点距離を有する光イメージングシステムに関する
ものである。
このタイプのシステムは、出願公開されたドイツ国特許
出願第２８５５８４１号より知られている。このドイツ
国特許出願には、透明基板内に残された内側を透明電極
と配向層で被覆されたレンズ状空間より成り、ネマチッ
ク状態の液晶で満たされた光イメージングシステムが記
載されている。
この液晶は複屈折を有する。特別な光線に対する屈折率
は電界を加えることによって変えることができる。この
結果、その度が、１つの偏光状態の光に対して可変なレ
ンズが得られる。屈折率が変化しない通常の光線は、偏
光フィルタによって抑圧されるか、またはその配向層が
第ルンズの配向層に対して直角なこのタイプの第２レン
ズによって偏向される。
前記のドイツ国特許出願に記載されたシステムの欠点は
、焦点距離の変化が、液晶材料の屈折率を電界の影響の
下で変えることのできる限られた範囲によって制限され
るということである。
本発明の目的は、焦点距離を広い範囲にわたって電子的
に変えることのできる光イメージングシステムを得るこ
とにある。
この目的のため、本発明は次のような特徴を有する、す
なわち、レンズシステムは異なる一定の焦点距離を有す
る複数のセクター−に分けられ、液晶層は、レンズシス
テムのセクター−の選択したがって焦点距離の選択のた
めの電子的に可変な絞り部分を形成する。液晶例えばネ
マチック液晶は、偏光子および検光子と一体にされて、
電界を加えることにより部分的に透明または不透明にさ
れることのできるユニットを形成する。
液晶層を有する電子的に可変な絞り自体は、出願公開さ
れたドイツ国特許出願第２６２０２７３号より知られて
いる。けれどもこの−絞りは、該絞りがその一部を形晟
するレンズシステムの口径を、撮像すべき場面よりの光
量に合わせるために用いられるもので、レンズシステム
の所定の焦点距離を調節するために用いられるものでは
ない。本発明のイメージングシステムは異なる焦点距離
を選択する可能性を与えるので、レンズシステムとイメ
ージ面間の距離が一定の場合にこのレンズシステムから
異なる距離にある物体の鮮明なイメージをつくることが
可能である。
レンズシステムは単一レンズより成るものでもよく或い
はかわるがわる配設された複数のレンズ素子より構成さ
れてもよい。後者の場合には、収差の小さなレンズシス
テムをつくることが可能である。
電子的に可変な液晶絞りは、レンズシステムの前面また
は後方において放射線通路内に配設することができる。
複合レンズシステムの場合は、代わりにレンズシステム
内に配設してもよい。絞りの１つまたは両方の透明窓が
レンズシステム内のレンズであってもよい。本発明の光
イメージングシステムの一実施態様では、異なる焦点距
離を有するレンズシステムのセクターは漸次的に合併す
る。この実施態様は、その焦点距離が原則上連続的に可
変なイメージングシステムを製造する可能性を与える。
かくして、セクターの異なる度が関係のレンズ部分の異
なる曲率によって決められるようにされたレンズシステ
ムは、曲率間の移行が円滑でまた製造が簡単である。
本発明の光イメージングシステムの別の実施態様では、
レンズシステムのセクター間の移行が不連続とすること
もできる。この場合各セクターの幾何は、レンズシステ
ムの収差を最小とする。ことができるように、所定の焦
点距離に対して最適なものとすることができる。互に独
立に透明にされることができる電子的に可変な絞りの領
域は、イメージングシステムの焦点距離が段階的に変え
られることができるように前記のセクターに対応するの
が好ましい。
本発明のイメージングシステムの更に別の実施態様では
次のようにすることもできる、すなわち、電子的に可変
な絞りは液晶層の両側に電極を有し、これ等の電極は絞
りの全面を略々覆い、またこれ等電極の少なくとも１つ
は、電極に電圧勾配を生じる異なる電圧に同時に接続さ
れることができこのため液晶に漸次的に変化する電界が
形成されるように、複数の端子を有する。この場合、液
晶内に、液晶絞りが所定の帯域内でだけ放射線に対し透
明となるしきい電圧よりも下になる電界強度を得ること
ができる。電極の端子の電圧を変えることによって、液
晶絞り内の透明な帯域の幅と位置とを連続的に変えるこ
とができる。この帯域の形は、電極および端子の配置に
よって決まる。このようにして液晶に影響を与えるシス
テムは「アプライド・オプティックス（Ａｐｐｌｉｅｄ
　０ｐｔｉｃｓ）　Ｊ第９巻（１９７０年６月）の１３
２３〜１３２９頁のアール・ニー・ソレフ（Ｒ，Ａ、　
５ｏｒｅｆ）氏の論文「エレクトロ二カリイ・スキヤン
ト・アナログ・リキッド・クリスタル・ディスプレイズ
（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙＳｃａｎｎｅｄ　Ａｎ
ａｌｏｇ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌ
ａｙｓ）　　」より知られている。
本発明の光イメージングシステムの好ましい実施態様で
は、レンズシステムは回転対称である。
この場合、同じ焦点距離を有するレンズシステムのセク
ターはこのシステムの光軸の周囲にリングを形成する。
電子的に可変な液晶絞りと、電極の端子は別として、回
転対称であるのが好ましい。
本発明の光イメージングシステムの更に別の実施態様で
は、レンズシステムのセクターは略々同じ表面積を有す
る。この場合には、光イメージングシステムの光強度は
焦点距離と無関係である。
このことは、若しシステムが回転対称であれば、各リン
グの半径は順番数（ｏｒｄｉｎａｌ　ｎｕｍｂｅｒ）の
ルートに略々逆比例して増加し、幅は順番数のルートに
略々逆比例して減少することを意味する。
本発明は、レンズシステムとこのレンズシステムの焦点
面に配設された電子読取可能な放射線感応検出システム
とより成る光イメージセンサに用いることができる。こ
のよう゛な光イメージシステムではレンズシステムは以
上述べた本発明の光イメージングセンサであり、放射線
感応検出システムより得られるホーカス信号によって光
イメージングシステムの焦点距離を調節するために電子
側゛　御回路が設けられる。ホーカス誤差信号は、例え
ばイメージのコントラストの分析または焦点距離の僅か
な周期的変化により生じる信号の周波数の分析によって
、放射線感応検出システムより取出すことができる。
このタイプの光センサは、物体またはパターンを迅速に
認識することを要する場合および物体またはパターンへ
の距離が一定でない場合に用いられる。これは、例えば
、多数の製品に適する自動組立ラインに置かれた工業用
ロボットを用いる場合がそうである。
以下に本発明を添付の図面を参照して実施例で説明する
。
第１ａ図は、本発明の光イメージングシステムをレンズ
システムとして用いた光イメージセンサを示す。物体３
０のイメージセンサ３１はレンズシステム１０によって
放射線感応面４０上に形成される。このレンズシステム
１０は、回転対称平凸レンズとして示されている。表面
１１の曲率は半径の変化を有している。破線１２は平均
球面曲率（ａｖｅｒａｇｅｓｐｈｅｒｉｅａｌ　ｃｕｒ
ｖａｔｕｒｅ）を示す。レンズシステムの光軸０−０′
の周りの同心のリング２１内の放射線だけを通す絞り２
０が平凸レンズの平面側に設けられる。このリングの位
置と寸法は、このリングを通る放射線が、物体３０が放
射線感応面４０上に鮮明にイメージされるような曲率を
有する表面１１のセクターから出るように選ばれる。前
記の感応面は電子読取り可能で、例えばテレビジョン撮
像管またはＣＣＤ素子の部分を形成することができる。
観察されるイメージのコントラストまたはイメージ内の
強度分布の程度のような基準を用いることによって、制
御回路５０′により絞り内に最も適当な穴を選定するこ
とが可能である。これは、例えば、焦点距離に僅かな変
更を導入し、イメージの結果的な強度変動を分析するこ
とによって行うことができる。
第１ｂ図は、物体３０がレンズシステムより更に遠くに
ある状態を示す。絞り２０の別のリング２２はレンズシ
ステムの別の口径のセクターを選び、このため物体は再
び鮮明にイメージされる。
第２図は絞り２０の可能な一実施例の一部を断面で示す
。ネマチック液晶２４が２つの平行な透明板２５の間に
囲まれている。電極トラック２６が一方の板の内側に設
けられまた対向電極２７が他方の板の内側に設けられて
いる。偏光子２８と検光子２９とが前記の透明板２５の
外側に配設されている。
例えば、動的に散乱する液晶を用いることによって、絞
りの別の構造も可能である。
レンズシステムおよび表面が回転対称である必要はない
。代わりに、同じ焦点距離をもったセクターがリングの
形とは別の形を有し、例えば円のセクターとして配設さ
れたレンズシステムも可能である。
第３図は、異なる焦点距離をもったセクターが互にはっ
きりと分けられたレンズシステムを示す。
この場合もこのレンズシステムは回転対称で示されてい
る。このレンズシステムは、中央円形セクター５１を取
囲む図では２個の複数の環状セクター５２と５３より成
る単一レンズ５０よりつくられている。
この３つのセクター５１．５２および５３は夫々異なる
焦点距離を有する。したがって、レンズシステム゛の光
軸に平行に中央セクター５１に入射した放射線は、レン
ズシステム近くに位置する点Ｆ１で合焦され、環状セク
ター５２に入射した放射線はＦ２で合焦され、周縁の環
状セクター５３は点Ｆ３に焦点面を有する。
レンズ５０に入射する放射線の放射通路内に配された絞
り６０も、夫々レンズのセクター５１．５２および５３
に対応した３つの領域６１．６２および６３に分けられ
ている。第３図の絞り６０の領域６１．６２または６３
の１つだけを透明とすることによって、３つのレンズセ
クターの１つだけ、第３図では５２だけが選択され、イ
メージングシステムは唯一つの焦点、第３図では点Ｆ２
を有する。
第４図は液晶層の一方の側、例えば偏光子の側に配設さ
れた電極形状の実施例を示す。他方の側の対向電極は、
略々この全面を覆う単一の電極でもよい。複合電極は、
複数の、図では３つの略々環状の電極７２．７３および
７４で取囲まれた円形電極７１より成る。これ等の電極
は狭い絶縁ランド７５゜７６、７７で分離されている。
電極は、図示しない電気的に制御された電圧源に接続さ
れた端子８１．８２．。
８３および８４を経て別々に各電極に加えられる。電極
７１．７２．７３および７４の面とこれに関係したレン
ズセクターの面とは略々同じであるのが好ましい。
その結果イメージングシステムの光力は任意の選択され
た焦点距離で相等しい。
第５ａ図と第５ｂ図は、透明部分の幅と位置を無段階に
変えることのできる液晶絞りを得る方法を線図的に示す
。この場合図解のためにやはり円形絞りを用いである。
前記の刊行物には他の種々の形が記載されている。絞り
の全面を覆うことのできる円板状電極９０の中心Ｍは、
第１端子９０を経て、絞りの液晶層の他方の側の対向電
極に対して電圧ｖ１に保たれる。全電極を取囲む環状の
第２端子９２は、対向電極に対して電圧ｖ２に保たれる
。この電圧ｖ２は電圧ｖ１と反対の符号を有する。電圧
ｖ１とｖ２を与える制御回路は、図には可制御電圧源９
３と９４によって線図的に示しである。
第５ｂ図は、中心と電極の外縁上の点との間の可能な電
圧変化を示したものである。前記の２つの端子の間には
環状領域９５が存し、ここでは、液晶の両側の電極間の
電圧差がしきい値ｖｔｈよりも小さくこのため絞りはこ
の環状領域９５で透明である。
電圧ｖ１とｖ２を変えることによって、透明領域の位置
と幅を変えることができる。電圧Ｖ、の絶対値が更に小
さくなりそして電圧ｖ２の絶対値が更に大きいことは、
リング、が絞りの中心に移されることを意味する。電圧
ｖ１とν２の大きな差は狭い帯域を意味し、小さな差は
広い帯域を意味する。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図は本発明の光イメージングシステムの一実施例
を有する光イメージングシステムの線図的断面図、 第１ｂ図は物体がレンズシステムより更に遠くにある場
合の同様な線図的断面図、 第２図は絞りの一部の詳細断面図、 第３図は異なる焦点距離を有するセクターが個別領域と
して形成された光イメージングシステムの線図的断面図
、 第４図は液晶絞りの面の電極の配置を示す平面図、 第５ａ図は電極の電圧源と端子を示す同様平面図、第５
ｂ図は電極の中心と周縁間の電圧変化を示すダイヤフラ
ムである。 １０・・・レンズシステム　　２０．６０・・・絞す２
１、２２・・・リング　　　　２４・・・ネマチック液
晶２５・・・透明板　　　　　　２６・・・電極トラッ
ク２７・・・対向電極　　　　　２８・・・偏光子２９
・・・検光子　　　　　　３０・・・物体３１・・・イ
メージ　　　　　４０・・・放射線感応面５０・・・レ
ンズ５０′・・・制御回路５１・・・中央セクター　　
　５２．５３・・・環状セクター７１・・・円形電極　
　　　’　７２．７３．７４・・・環状電極８１、８２
．８３．８４・・・端子 ９０・・・円板状電極　　　　９１・・・第１端子９２
・・・第２端子　　　　　９３．９４・・・可制御電圧
源９５・・・環状領域 特許出願人　　エヌ・ベー・フィリップス・フルーイラ
ンペンファブリケン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、レンズシステムと液晶層より成る電子的に可変な焦
    点距離を有する光イメージングシステムにおいて、レン
    ズシステムは異なる一定の焦点距離を有する複数のセク
    ターーに分けられ、液晶層は、レンズシステムのセクタ
    ーーの選択したがって焦点距離の選択のための電子的に
    可変な絞り部分を形成することを特徴とする光イメージ
    ングシステム。 ２、異なる焦点距離を有するレンズシステムのセクター
    ーは漸次的に合併した特許請求の範囲第１項記載の光イ
    メージングシステム。 ３、レンズシステムのセクターー間の移行は不連続的な
    特許請求の範囲第１項記載の光イメージングシステム。 ４、電子的に可変な絞りは液晶層の両側に電極を有し、
    これ等の電極は絞りの全面を略々覆い、またこれ等電極
    の少なくとも１つは、電極に電圧勾配を生じる異なる電
    圧に同時に接続されることができこのため液晶に漸次的
    に変化する電界が形成されるように、複数の端子を有す
    る特許請求の範囲第１項乃至第３項の何れか１項記載の
    光イメージングシステム。 ５、レンズシステムは回転対称である特許請求の範囲第
    １項乃至第４項の何れか１項記載の光イメージングシス
    テム。 ６、レンズシステムのセクターーは略々同じ表面積を有
    する特許請求の範囲第１項乃至第５項の何れか１項記載
    の光イメージングシステム。
JP62208373A 1986-08-25 1987-08-24 電子的に可変な焦点距離を有する光イメ−ジングシステム Pending JPS6361226A (ja)

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NL8602149 1986-08-25
NL8602149A NL8602149A (nl) 1986-08-25 1986-08-25 Optisch afbeeldingsstelsel met elektronisch varieerbare brandpuntsafstand en optische beeldopnemer van een dergelijk stelsel voorzien.

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JPS6361226A true JPS6361226A (ja) 1988-03-17

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JP62208373A Pending JPS6361226A (ja) 1986-08-25 1987-08-24 電子的に可変な焦点距離を有する光イメ−ジングシステム

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US (1) US4927241A (ja)
EP (1) EP0257675A1 (ja)
JP (1) JPS6361226A (ja)
NL (1) NL8602149A (ja)

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