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JPS58118618A - 焦点距離可変レンズ - Google Patents

焦点距離可変レンズ

Info

Publication number
JPS58118618A
JPS58118618A JP57001495A JP149582A JPS58118618A JP S58118618 A JPS58118618 A JP S58118618A JP 57001495 A JP57001495 A JP 57001495A JP 149582 A JP149582 A JP 149582A JP S58118618 A JPS58118618 A JP S58118618A
Authority
JP
Japan
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axis
focal length
lens
crystal
electric field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP57001495A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS634164B2 (ja
Inventor
Yoshibumi Nishimoto
義文 西本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP57001495A priority Critical patent/JPS58118618A/ja
Priority to US06/453,161 priority patent/US4564267A/en
Priority to DE19833300226 priority patent/DE3300226A1/de
Publication of JPS58118618A publication Critical patent/JPS58118618A/ja
Publication of JPS634164B2 publication Critical patent/JPS634164B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B15/00—Optical objectives with means for varying the magnification
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/294—Variable focal length devices

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Automatic Focus Adjustment (AREA)
  • Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

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】 本発明は焦点距離が可変なレンズに係り、更に詳しくは
電気光学効果を用いた焦点距離可変レンズに関する。
従来、電気光学効果を用いて、小型で焦点距離の高速変
更がｎ」能な焦点距離可変レンズが本ｌｌａ 出願人により特願、５６−４２７６９等で提案されてい
る。この従来の焦点距離可変レンズの例を第１図に示す
。ｆｆ１ｌＨに於いて、１は１次電気光学効果（ポッケ
ルス効果）をもつＫＨ１ＰＯ４結晶２は複数の同心環状
透明１１極２１　＋　２２　＋・・・・・、２ゎからな
る第１透明ｔｉｅ部、３は引出し線、４は平面的な第２
透明電極部、５は偏光板、６はｔｌ、源部を示す。ここ
で電源部６は引き出しｈ３を通して環状透明筒、極２．
　、２２．・・・・・・、２１の各々に電位を付与し、
結晶１に傾斜した強度分布の電界を印加することによっ
て、結晶１にレンズ作用を有す屈折率分布を生せしめる
。又、この印力１電界を変化させることによって、前記
レンズ作用の焦点距離を変化さゼるものである。しかし
このような焦点距離可変レンズにあっては、傾斜電界を
得る手段が棲雑な為、安価に製造することが難かしかっ
た。又、結晶１に理想的な屈折率分布を得ることが困麺
な為、収差等レンズの性能低下が避けられない等の欠点
を有していた０ 本発明の目的はレンズ性能が良好で安価な焦点距離可変
レンズを提供することにある。
本発明の焦点距離可変レンズに於いては、平行平板電極
によって電界を印加し、電気光学結晶の有する屈折曲面
によってレンズ作用を得るもので、収差を減少させ、電
界印加手段を簡単化することで上記目的を達するもので
ある。
以下図面を用いて本発明の詳細な説明する。
第２図は、本発明の第１実施例を示す図で−１１及び１
２は各々１次電気光学効果（ポッケルス効果）をもつＫ
Ｈ２ＰＯ４結晶、１３は透明電極板、１４は偏向光線、
１５は偏光板、１６は可変電源である。Ｋｎ、ＦＯ４結
晶は、良く知られているように４回回転反像軸（ｚ軸と
する）及び２つの２回（ロ）転対称軸（Ｉ、！軸とする
）を有しており、２軸は光学軸と一致する。今、２軸力
向に外部電界Ｂｓを印加すると、この結晶の屈折率楕円
体が変化し、次式で与えられる。
但し、ここでｎｏは”＋７方向の主屈折率、ａ、は２方
向の主屈折率、また１、１は１１％光学定数である。今
ｚ’＝ｚとしたまま、”＋Ｆ軸を４５″Ｍ転して座標を
ｘ／、、Ｉ軸とした場合、屈折率楕円体がＸ′軸を切る
座＊　ｍｘ’及び１′軸を切る座標ｎノ′は、それぞれ 鳳０３・ ｆｉｘ：１ｌｏ−−γｅｓ　”　ｚ　　　　　　　（２
）ｎ０゛ 。ア／＝、。十−γ６３”！　　　　　　　　　（”で
得られる。
この２方向に電界を印加された結晶の中を、ｚ＝ｚ’軸
方向に進を丁する光は、工′、ｙ′軸方向の偏光方向の
みか計され、ｘ′ｙ′それぞれの方向に偏光した光に対
する屈折率が（２１，（８１式のれ８′ｎア′で与えら
れる。
従って、ｘ／、　、／軸方向に偏光したそれぞれの光に
対して、２軸方向の印加＊＃ｌｚが与える屈折率変化△
亀、′及び△す′は １゜゛ △　、ｘ／、＝　−一　γａｓｌＡ　算　　　　　　　
　　　　　　（４ノ△す′＝十−−γ＠Ｂ　Ｉｍ　　　
　　　（’）である。
第２図に於いて、結晶１１及び結晶１２は２軸を共通と
して、結晶１１のＸ′軸が結晶１２のｙ′軸に一致する
様に設定されている。又、偏光板１５の偏光方向は結晶
１１の寡′軸と一致するように設定されている０従って
結晶中を透過する偏向光線１４は、結晶１１及び１２に
外部電界１ｍが印加された場合結晶１１中及び結晶１２
中で６汝、 ｎｏジ ”１ｍ　”　”＠　＋−γ＠１１！ｓ　　　　　（γ）
の屈４ＦＴ率を経験する。
第３図は、本実施例のレンズの断面図で、第２図との共
通部分には同一符号を附し詳細説明め境界面を曲率生徒
凡の球面とする。２方向に外部電界ｌｘが印加された時
、前述のように結晶１１及び１２の屈折率は（６１，（
７ン式に示される”ＩＩＩｎｔｔであり、境界面は屈折
球面となりレンズ作用を有す。又、このレンズ作用の焦
点距離ｆはで与えられ（６）、（７）式から となる。ここで電界Ｉｇは、第２図に於いて、１゛対の
平行な透明電極板１３に加えられる電圧Ｖの関数であり Ｅｌ　＝　ｖ７’ｚ　　　　　　　　　翰である。従っ
て口」変ｖＬ源１６によりＶを変化させることによって
焦点距＊ｆが変化する。
以上の説明で明らかなように電気光学結晶を用いた本実
施例のレンズは集束性のレンズ作用を鳴し、その焦点距
離は可変電源の電圧Ｖの制御によって容易に連続的に変
化させる事が可能である。又、従来の電気光学効果を利
用した焦点距離可変レンズに比べ、１１＆板を透過率が
一様な平行平板とできるため、製造が簡単で、電極部で
の回折等の影響がない。更に屈折率分布をｖｊＩ麹な電
界強度の傾斜手段によって得ていないので、収差等のレ
ンズ性能が向上するものである。
第１実施例に於いて、レンズは集束性の作用を不したか
、偏向光に１４の偏光方向を結晶１１のｙ′軸方向に設
定すれば発散性の四し゛ンズが得られる。もちろんこの
よりなりレンズも本発明に含まれる。又、偏光板の偏光
方向を切り換える手段を設けると、レンズパワーの正負
の切り侠えを瞬時に行なうことも可能である。
第４図は第２実施例を示している。本実施例は電界の印
加方向を光の進行方向と垂直としたもので、第４図に於
いて第２図と共通部分には同一符号〜を附し、詳細ｉｂ
明は省略する。２１及び２２はＫＭ、ＰＯ，結晶で２軸
を光の進行方向に垂直とし、結晶２１のＸ′軸が結晶２
２のｙ′軸と一致するように設定されている。２３は平
行平板−極で、本実施例では限ずしも透明である必軸方
向に外ＳｔＶ界Ｘｓを印加することにより結晶２１のＸ
′軸方向に偏光された偏向光軸１４に対して集束性のレ
ンズ作用を示す。ここで可変電源１６で電圧Ｖを変化さ
せることによ　てその焦点距離ｆが変化する。又、結晶
２１と結晶２２の構成を逆にすることで発散性の凹レン
ズも得られる。本実施例は光の進路に透明電極が存在し
ないため、第１実施例に於いて、レンズが明るくなる等
の効果がある。
次に本発明の第３実地例について説明する。
この実施例は第１の実施例に於いて、ＫＨＩＦＯ４結晶
１１を他の一気光学効果を有さない結晶或いはガラス等
の非晶質によって置き換えたものである。これら他の結
晶或いは非晶質の屈折率を軸とすると、この”１１の値
は自由に選択できる。
即ち、結晶１２の屈折率町、に対し、！１ｓｔ　＜　ｎ
□とすることによって凸レンズ、ｎｌ、＞　！Ｉｔ！と
することによって凹レンズを実現でき、第１実施例と同
様に印加電界Ｉｓを制御することによって、町。
の髄か（１）式に従って変化し、本実施例のレンズの焦
点距離が変化するものである。又、”８１の値を”１１
が外ｓ１！界１ｚによってとる値の範囲内に設定するこ
とによって、１に界強度の変化に従って、焦点距離のみ
ならず、レンズパワーの正負の切り換えが可能な焦点距
離可変レンズが得られる。
本実施例に於いては、第１実施例のＫＭ、ＰＯ４結晶１
１を他の結晶或いは非晶質によって置換する例を示した
が結晶１２を置換することによって、或いは第２実施例
で結晶２１．結晶２２　４のいＴれかを歓き換えること
によっても同様の焦点距陰′ｇ］変レンズが得られる。
尚、以上の第１．第２及び第３実施例で、１次寛気元学
効果をもつ結晶としてＫＨ，ＰＯ，を示したが他の電気
光学結晶でも可能であり、更に２次電気光学（カー）効
果の結晶を用いることもできる。
又、偏光板１５は結晶の前後いづれの位置でも良い事は
明らかであろう。
更に以上の実施例はすべてレンズ作用を有す屈折曲面が
１つの単レンズの例を示したが、屈折曲面を複数個設け
ることにより、短焦点化等、を利用した焦点距離可変レ
ンズに於いて、１）電！構造が簡単で製費コストが低減
できる。
２）電界強度分布ではないので収差〜のレンズ性能が向
上する。
等の効果を４する、
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の焦点距離可変レンズを示す（２）、第２
図は本発明の第１実施例を示す図、第３図は屈折曲面を
示す断面図、第４図は本発明の第２実施例を示す図であ
る。 １１、１２．２１．２２−−−−・・ＫＭ、　ＰＯ，結
晶１３　　・・・・・・・・・・・・・・−・・・透明
電極１４　−・・−・・・・・・・・−・・・偏向光線
１５　　・・・・・・・・・・・・・・・・・偏光板１
６　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・可変電源
２３　　・・・・・・・・・・・・・・・・・・平行平
板電極出願人　　キャノン株式会社 “゛−１−

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）　　レンズ作用を持つ屈折面を有する少なくとも
    １つの電気光学結晶を含み重ね合わされたレンズ群と、
    該レンズ群に平行平板電極により電界を印加する手段と
    、該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事を特徴とする焦点距離可変
    レンズ。
  2. （２）　　前記屈折面は、複屈折効果の方向が興なるよ
    うに重ね合わされた電気光学結晶の境界面である特許請
    求の範囲第１項記載の焦点距離可変レンズ。
JP57001495A 1982-01-07 1982-01-07 焦点距離可変レンズ Granted JPS58118618A (ja)

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JP57001495A JPS58118618A (ja) 1982-01-07 1982-01-07 焦点距離可変レンズ
US06/453,161 US4564267A (en) 1982-01-07 1982-12-27 Variable-focal-length lens
DE19833300226 DE3300226A1 (de) 1982-01-07 1983-01-05 Varioobjektiv

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JPS634164B2 JPS634164B2 (ja) 1988-01-27

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