JP2895150B2 - 光学装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はカメラや望遠鏡、液晶プロジェクタなどの光
学装置に関し、特に光学系の収差を逐次コントロールす
る事のできる光学装置に関するものである。
学装置に関し、特に光学系の収差を逐次コントロールす
る事のできる光学装置に関するものである。
従来光学装置においては、光学系のレンズやプリズ
ム、反射鏡などの光学素子は形状や屈折率が一般に固定
されており、特定の状態において光学系が最良の状態を
示す様に設計されていた。しかるに特に天体望遠鏡など
においては光路である大気のゆらぎが大きく、逐次光学
系の収差を制御しないと最良の結像状態が得られないと
いう問題が生じた。第３図は従来技術を用いた光学装置
の一例である。大気などの光路のゆらぎの影響をうけ、
入射光線１を結像レンズ７を用いて一点に結像する事が
できない。これに対して、Applied Optics第28巻、第24
号、1989年刊の5326頁〜5332頁にセグメントミラーアレ
ーを用いて上記問題点を解決した装置が示されている。
すなわち、第４図（ａ）に示した各々独立に姿勢を変え
られるミラー29のアレーであるセグメントミラーアレー
27を用い、第４図（ｂ）に示す様な光学装置を用いた。
第４図（ｂ）において、大気などの光路のゆらぎ３によ
り入射光線１の進行方向が本来の方向から傾いてしまう
が、セグメントミラーアレー27の各ミラー29の角度を個
々にコントロールする事により補正するという方法を用
いた。撮像装置13は結像画像を検出し、画像信号15を演
算装置17におくる。画像信号15には大気などの光路のゆ
らぎ３の情報が含まれているので、演算装置17でゆらぎ
の補正信号19を発生し、ミラー駆動回路31に送り、ミラ
ー駆動信号33により各ミラー29の姿勢をコントロールす
る。
ム、反射鏡などの光学素子は形状や屈折率が一般に固定
されており、特定の状態において光学系が最良の状態を
示す様に設計されていた。しかるに特に天体望遠鏡など
においては光路である大気のゆらぎが大きく、逐次光学
系の収差を制御しないと最良の結像状態が得られないと
いう問題が生じた。第３図は従来技術を用いた光学装置
の一例である。大気などの光路のゆらぎの影響をうけ、
入射光線１を結像レンズ７を用いて一点に結像する事が
できない。これに対して、Applied Optics第28巻、第24
号、1989年刊の5326頁〜5332頁にセグメントミラーアレ
ーを用いて上記問題点を解決した装置が示されている。
すなわち、第４図（ａ）に示した各々独立に姿勢を変え
られるミラー29のアレーであるセグメントミラーアレー
27を用い、第４図（ｂ）に示す様な光学装置を用いた。
第４図（ｂ）において、大気などの光路のゆらぎ３によ
り入射光線１の進行方向が本来の方向から傾いてしまう
が、セグメントミラーアレー27の各ミラー29の角度を個
々にコントロールする事により補正するという方法を用
いた。撮像装置13は結像画像を検出し、画像信号15を演
算装置17におくる。画像信号15には大気などの光路のゆ
らぎ３の情報が含まれているので、演算装置17でゆらぎ
の補正信号19を発生し、ミラー駆動回路31に送り、ミラ
ー駆動信号33により各ミラー29の姿勢をコントロールす
る。
しかるにミラーを機械的に振るためには個々のミラー
にモーターやアクチュエータなどの駆動素子を取り付け
なければならず、構造が複雑になってしまう。また応答
性が悪くなったり、急激にミラーを振るとミラーがゆが
んでしまうなどの問題が生じてしまう。また光線透過型
で用いる事ができない。
にモーターやアクチュエータなどの駆動素子を取り付け
なければならず、構造が複雑になってしまう。また応答
性が悪くなったり、急激にミラーを振るとミラーがゆが
んでしまうなどの問題が生じてしまう。また光線透過型
で用いる事ができない。
本発明はこのような問題点を解決した、簡単な構造で
応答性がよく、光線透過型でも用いることができる、光
学系の収差を補正する機構を備えた光学装置を提供する
ことを目的とする。
応答性がよく、光線透過型でも用いることができる、光
学系の収差を補正する機構を備えた光学装置を提供する
ことを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明においては光学系
の入射瞳もしくは射出瞳位置もしくはそれらの近傍に光
学系の収差補正機構として液晶パネルを配置し、該液晶
パネル面上の光軸方向の屈折率分布を駆動信号により逐
次制御し液晶パネルを透過もしくは反射する光波の進行
方向を制御する光学装置とした事を特徴としている。
の入射瞳もしくは射出瞳位置もしくはそれらの近傍に光
学系の収差補正機構として液晶パネルを配置し、該液晶
パネル面上の光軸方向の屈折率分布を駆動信号により逐
次制御し液晶パネルを透過もしくは反射する光波の進行
方向を制御する光学装置とした事を特徴としている。
第５図に本発明に利用した液晶の屈折率制御を平行配
向液晶セルを用いて作用を示す。第５図（ａ）は液晶セ
ルに電圧を印加しない状態であり、液晶分子39の長軸
は、光軸37とほぼ直交している。第５図（ｃ）は電源41
からITO35を介して液晶分子39に十分な大きさの電圧V2
を加え、液晶分子39の長軸を光軸とほぼ平行に立たせた
状態である。また第５図（ｂ）は電源41の電圧がV1であ
り、液晶分子の状態は第５図（ａ）と第５図（ｃ）の中
間状態である。たとえばネマティック液晶を用いた場
合、液晶分子の長軸方向の屈折率は短軸方向の屈折率よ
り大きいため、光軸方向に進行する光波にとって屈折率
は（ａ）（ｂ）（ｃ）の順に小さくなる。よってスネル
の法則より屈折率の変化に応じて光の屈折角が変化す
る。すなわち幾何光学的に考えれば光の進行方向を、波
動光学的に考えれば光波の位相も変えられる。
向液晶セルを用いて作用を示す。第５図（ａ）は液晶セ
ルに電圧を印加しない状態であり、液晶分子39の長軸
は、光軸37とほぼ直交している。第５図（ｃ）は電源41
からITO35を介して液晶分子39に十分な大きさの電圧V2
を加え、液晶分子39の長軸を光軸とほぼ平行に立たせた
状態である。また第５図（ｂ）は電源41の電圧がV1であ
り、液晶分子の状態は第５図（ａ）と第５図（ｃ）の中
間状態である。たとえばネマティック液晶を用いた場
合、液晶分子の長軸方向の屈折率は短軸方向の屈折率よ
り大きいため、光軸方向に進行する光波にとって屈折率
は（ａ）（ｂ）（ｃ）の順に小さくなる。よってスネル
の法則より屈折率の変化に応じて光の屈折角が変化す
る。すなわち幾何光学的に考えれば光の進行方向を、波
動光学的に考えれば光波の位相も変えられる。
第１図は本発明における光学装置の実施例であり、無
限遠からまた平行光を結像レンズ７で一点に結像させ
る。入射光線１は大気などの光路のゆらぎ３により光線
の進行方向や位相が部分的にくずれるが、収差補正機構
である液晶パネル５の液晶層11に画素電極９を介して適
当な屈折率分布を与えて、液晶パネル５を通過する光線
の方向を部分的に変化させて補正し、結像レンズ７で正
しく一点に結像させる。この際液晶パネル５は光学系の
入射瞳か射出瞳、あるいはそれらの近傍に配置するのが
望ましい。なぜなら結像画像と瞳関数（瞳位置での光波
の状態）は数学的にフーリエ変換の関係で結ばれている
ため、後に示す様に結像画像から比較的容易に瞳関数を
知ることができるからである。
限遠からまた平行光を結像レンズ７で一点に結像させ
る。入射光線１は大気などの光路のゆらぎ３により光線
の進行方向や位相が部分的にくずれるが、収差補正機構
である液晶パネル５の液晶層11に画素電極９を介して適
当な屈折率分布を与えて、液晶パネル５を通過する光線
の方向を部分的に変化させて補正し、結像レンズ７で正
しく一点に結像させる。この際液晶パネル５は光学系の
入射瞳か射出瞳、あるいはそれらの近傍に配置するのが
望ましい。なぜなら結像画像と瞳関数（瞳位置での光波
の状態）は数学的にフーリエ変換の関係で結ばれている
ため、後に示す様に結像画像から比較的容易に瞳関数を
知ることができるからである。
第２図は本発明による光学装置の他の実施例である。
本実施例の収差補正機構はセブメントミラーアレー27の
各ミラー29に液晶単セル25をはりつけ、反射型液晶パネ
ルとして機能させ、各セルの屈折率を電場で制御する事
により光の屈折角をコントロールしている。もちろんこ
の際、反射型の多画素液晶パネルを用いてもかまわな
い。
本実施例の収差補正機構はセブメントミラーアレー27の
各ミラー29に液晶単セル25をはりつけ、反射型液晶パネ
ルとして機能させ、各セルの屈折率を電場で制御する事
により光の屈折角をコントロールしている。もちろんこ
の際、反射型の多画素液晶パネルを用いてもかまわな
い。
尚、第１図、第２図において、光路中の大気のゆらぎ
などの光学系の収差の検出、およびその補正に関して
は、結像画像中に既知の画像があれば既知の画像の結像
ゆがみを撮像装置13で検出し画像信号15を演算装置17に
送る。演算装置17では、画像信号15から入射瞳あるいは
射出瞳における光波の収差量を演算し、補正信号19を発
生し液晶駆動回路21を介して液晶駆動信号23により液晶
パネル５もしくは液晶単セル25の屈折率をコントロール
し、収差を補正する。また結像画像から入射瞳あるいは
射出瞳位置の光波の状態を計算する方法は、一般に瞳関
係（瞳位置での光波の状態を決定する関数）と結像画像
関数は数学的にフーリエ変換の関係にある。しかし一般
に撮像装置は光波の強度のみを検出し、位相を検出する
事はできないので、単純に撮像装置でとらえた結像画像
関数をフーリエ変換しても瞳関数を知る事はできない。
そこで結像画像関数の強度から位相を回復させる必要が
あるが、これにはGerchberg Saxtonアルゴリズム（Opti
k 34巻、1971年、275頁）Hondersの零点位置決め法（Jo
urnal of Mathmatical Physics。16巻、1975年 1719
頁）など多数の手法がある。また既知の画像が存在しな
い場合は結像画像の空間周波数（空間的細かさ）が最大
となるように補正する方法も考えられる。もし収差が時
間的に変化しなければ補正データはメモリにしまってお
けばよいし変化するなら常に補正データを演算する。
などの光学系の収差の検出、およびその補正に関して
は、結像画像中に既知の画像があれば既知の画像の結像
ゆがみを撮像装置13で検出し画像信号15を演算装置17に
送る。演算装置17では、画像信号15から入射瞳あるいは
射出瞳における光波の収差量を演算し、補正信号19を発
生し液晶駆動回路21を介して液晶駆動信号23により液晶
パネル５もしくは液晶単セル25の屈折率をコントロール
し、収差を補正する。また結像画像から入射瞳あるいは
射出瞳位置の光波の状態を計算する方法は、一般に瞳関
係（瞳位置での光波の状態を決定する関数）と結像画像
関数は数学的にフーリエ変換の関係にある。しかし一般
に撮像装置は光波の強度のみを検出し、位相を検出する
事はできないので、単純に撮像装置でとらえた結像画像
関数をフーリエ変換しても瞳関数を知る事はできない。
そこで結像画像関数の強度から位相を回復させる必要が
あるが、これにはGerchberg Saxtonアルゴリズム（Opti
k 34巻、1971年、275頁）Hondersの零点位置決め法（Jo
urnal of Mathmatical Physics。16巻、1975年 1719
頁）など多数の手法がある。また既知の画像が存在しな
い場合は結像画像の空間周波数（空間的細かさ）が最大
となるように補正する方法も考えられる。もし収差が時
間的に変化しなければ補正データはメモリにしまってお
けばよいし変化するなら常に補正データを演算する。
以上の説明から明らかな様に、本発明によれば大気の
ゆらぎなどにより発生する光学系の収差を逐次補正する
事が可能である。また同様の方法でレンズミラーなど光
学素子そのものが持つ光学系の収差を補正する事も可能
である。その場合液晶パネルは光学系の射出瞳位置に置
くと都合が良い。また従来からの方法であるミラーを機
械的に振る方法に比べて、機械的な構造がほとんどな
く、応答性も良くなる。また光路中の屈折率を変化させ
るため鏡の場合と異なり光波の位相を制御する事が容易
である。また本発明に基づく光学装置は流体中に配置さ
れた光学系や、光路の一部あるいは近傍に発熱体を含む
通常の光プリンタや計測器の光学系における光路の位相
ゆらぎを補正する際にも有効である。
ゆらぎなどにより発生する光学系の収差を逐次補正する
事が可能である。また同様の方法でレンズミラーなど光
学素子そのものが持つ光学系の収差を補正する事も可能
である。その場合液晶パネルは光学系の射出瞳位置に置
くと都合が良い。また従来からの方法であるミラーを機
械的に振る方法に比べて、機械的な構造がほとんどな
く、応答性も良くなる。また光路中の屈折率を変化させ
るため鏡の場合と異なり光波の位相を制御する事が容易
である。また本発明に基づく光学装置は流体中に配置さ
れた光学系や、光路の一部あるいは近傍に発熱体を含む
通常の光プリンタや計測器の光学系における光路の位相
ゆらぎを補正する際にも有効である。
第１図は本発明による光学装置の１実施例の構成図、第
２図は他の実施例の構成図、第３図は光路のゆらぎがあ
る光学装置の構成図、第４図は従来の収差補正機構を備
えた光学装置の構成図、第５図は平行配向液晶セルを用
いた屈折率制御の説明図である。 １……入射光線、３……大気などの光路のゆらぎ、５…
…液晶パネル、７……結像レンズ、９……画素電極、11
……液晶層、13……撮像装置、15……画像信号、17……
演算装置、19……補正信号、21……液晶駆動回路、23…
…液晶駆動信号、25……液晶単セル、27……セグメント
ミラーアレー、29……ミラー、31……ミラー駆動回路、
33……ミラー駆動信号、35……ITO、37……光軸、39…
…液晶分子、41……電源。
２図は他の実施例の構成図、第３図は光路のゆらぎがあ
る光学装置の構成図、第４図は従来の収差補正機構を備
えた光学装置の構成図、第５図は平行配向液晶セルを用
いた屈折率制御の説明図である。 １……入射光線、３……大気などの光路のゆらぎ、５…
…液晶パネル、７……結像レンズ、９……画素電極、11
……液晶層、13……撮像装置、15……画像信号、17……
演算装置、19……補正信号、21……液晶駆動回路、23…
…液晶駆動信号、25……液晶単セル、27……セグメント
ミラーアレー、29……ミラー、31……ミラー駆動回路、
33……ミラー駆動信号、35……ITO、37……光軸、39…
…液晶分子、41……電源。
Claims (2)
- 【請求項１】結像光学系に収差補正機構を備えた光学系
から得られる光学像を撮像装置で検出し、検出された信
号から前記光学系の収差を求めた後、収差を補正する補
正信号を生成し、該補正信号に応じて前記収差補正機構
を制御して、ゆがみのない光学像を得る光学装置におい
て、前記収差補正機構を、前記結像光学系の入射瞳位置
又は射出瞳位置にマトリクス状の画素を有する透過型又
は反射型液晶パネルを設けて構成し、前記補正信号に応
じて、前記液晶パネルの各画素の屈折率を制御する液晶
駆動回路を設けた事を特徴とする光学装置。 - 【請求項２】収差補正機構は、結像光学系の入射瞳位置
又は射出瞳位置に平面又は曲面状に並べられた複数の反
射型液晶パネルから構成されており、液晶駆動回路は、
補正信号に応じて前記各液晶パネルの屈折率を制御する
回路である事を特徴とする請求項１記載の光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2065600A JP2895150B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 光学装置 |
| EP91104059A EP0446949A1 (en) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | System for correcting an aberration in an optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2065600A JP2895150B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03265819A JPH03265819A (ja) | 1991-11-26 |
| JP2895150B2 true JP2895150B2 (ja) | 1999-05-24 |
Family
ID=13291674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2065600A Expired - Fee Related JP2895150B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | 光学装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0446949A1 (ja) |
| JP (1) | JP2895150B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005117005A1 (ja) | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Ricoh Company, Ltd. | 多層情報記録媒体、情報記録装置、および情報再生装置 |
| US7420894B2 (en) | 2004-08-30 | 2008-09-02 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical pickup device |
| US7729226B2 (en) | 2003-10-06 | 2010-06-01 | Ricoh Company, Ltd. | Wavefront aberration compensation element, optical pickup, and optical disk apparatus |
| US7782735B2 (en) | 2004-05-14 | 2010-08-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical pickup device capable of handling a plurality of laser light beams having different wavelengths |
Families Citing this family (13)
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|---|---|---|---|---|
| JPH0777031B2 (ja) * | 1991-10-16 | 1995-08-16 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 収差補償装置 |
| DE4305807A1 (de) * | 1993-02-25 | 1994-10-13 | Thomson Brandt Gmbh | Kamera mit einer steuerbaren Blende |
| JPH06324298A (ja) * | 1993-03-31 | 1994-11-25 | Citizen Watch Co Ltd | 光学装置 |
| DE19733193B4 (de) * | 1997-08-01 | 2005-09-08 | Carl Zeiss Jena Gmbh | Mikroskop mit adaptiver Optik |
| GB9820664D0 (en) * | 1998-09-23 | 1998-11-18 | Isis Innovation | Wavefront sensing device |
| JP4136273B2 (ja) * | 2000-05-24 | 2008-08-20 | パイオニア株式会社 | 収差補正ユニット、光ピックアップ装置及び記録再生装置 |
| AU2002239515A1 (en) * | 2000-12-08 | 2002-06-18 | Visx Incorporated | Direct wavefront-based corneal ablation treatment program |
| JP2002303805A (ja) * | 2001-04-03 | 2002-10-18 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 可変分散補償器及び光伝送システム |
| JP4057597B2 (ja) | 2004-08-26 | 2008-03-05 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 光学素子 |
| ES2299355B1 (es) | 2006-06-15 | 2009-04-01 | Indo International S.A. | Dispositivo optico, lente oftalmica y dispositivo corrector de la presbicia. |
| JP4675870B2 (ja) * | 2006-11-07 | 2011-04-27 | 三菱電機株式会社 | 光制御型ビーム形成回路 |
| JP6061958B2 (ja) * | 2012-02-29 | 2017-01-18 | アジレント・テクノロジーズ・インクＡｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ， Ｉｎｃ． | ソフトウェア定義式顕微鏡 |
| CN104062877B (zh) * | 2014-07-01 | 2016-11-09 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于动态全息图的闭环自适应光学*** |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4572616A (en) * | 1982-08-10 | 1986-02-25 | Syracuse University | Adaptive liquid crystal lens |
| US4601545A (en) * | 1984-05-16 | 1986-07-22 | Kern Seymour P | Variable power lens system |
| US4943709A (en) * | 1989-05-11 | 1990-07-24 | Hughes Aircraft Company | Liquid crystal adaptive optics system |
-
1990
- 1990-03-16 JP JP2065600A patent/JP2895150B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-03-15 EP EP91104059A patent/EP0446949A1/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7729226B2 (en) | 2003-10-06 | 2010-06-01 | Ricoh Company, Ltd. | Wavefront aberration compensation element, optical pickup, and optical disk apparatus |
| US7782735B2 (en) | 2004-05-14 | 2010-08-24 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical pickup device capable of handling a plurality of laser light beams having different wavelengths |
| WO2005117005A1 (ja) | 2004-05-25 | 2005-12-08 | Ricoh Company, Ltd. | 多層情報記録媒体、情報記録装置、および情報再生装置 |
| US7420894B2 (en) | 2004-08-30 | 2008-09-02 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Optical pickup device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0446949A1 (en) | 1991-09-18 |
| JPH03265819A (ja) | 1991-11-26 |
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