JPS63249125A - 可変焦点光学系 - Google Patents
可変焦点光学系Info
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- JPS63249125A JPS63249125A JP62082565A JP8256587A JPS63249125A JP S63249125 A JPS63249125 A JP S63249125A JP 62082565 A JP62082565 A JP 62082565A JP 8256587 A JP8256587 A JP 8256587A JP S63249125 A JPS63249125 A JP S63249125A
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- Japan
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- liquid crystal
- crystal panel
- optical system
- zone plate
- fresnel zone
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 52
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 30
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Optical Recording Or Reproduction (AREA)
- Optical Head (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。
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〕
本発明は微小な光学的スポットの焦点コントロール、特
に光ディスクにおける光ピツクアップのフォーカスサー
ボに関するものである。
に光ディスクにおける光ピツクアップのフォーカスサー
ボに関するものである。
従来、光ディスクに用いられている光ピツクアップのフ
ォーカスサーボにおいては、ムービングマッグネットな
どを用いて集光レンズそのものを機械的に光軸方向に駆
動するのが一般的であった。
ォーカスサーボにおいては、ムービングマッグネットな
どを用いて集光レンズそのものを機械的に光軸方向に駆
動するのが一般的であった。
しかしながら、ムービングマグネットなどを用いてレン
ズを機械的に駆動するのは構造が複雑になったり、レン
ズ系全体が重くなったりしてしまい、特に光ディスクな
どにおいては、光ピツクアップ全体をトラック間を移動
させる時に応答性が悪くなってしまうなどの問題点があ
った。
ズを機械的に駆動するのは構造が複雑になったり、レン
ズ系全体が重くなったりしてしまい、特に光ディスクな
どにおいては、光ピツクアップ全体をトラック間を移動
させる時に応答性が悪くなってしまうなどの問題点があ
った。
本発明の目的は機械的にフォーカスサーボのかける必要
のない軽量な光ピツクアップを提供するものである。
のない軽量な光ピツクアップを提供するものである。
本発明においては電気的に画像パターンを発生する透過
型液晶パネルと光学レンズを組み合わせた光学系を用い
、該透過型液晶パネルにフレネルゾーンプレートのパタ
ーンを発生させ、焦点位置づれ検知信号により該フレネ
ルゾーンプレートの空間周波数を電気的にコントロール
し、該透過型液晶パネルと光学レンズを組み合わせた光
学系の合成焦点距離を可変としフォーカスサーボを行な
う。
型液晶パネルと光学レンズを組み合わせた光学系を用い
、該透過型液晶パネルにフレネルゾーンプレートのパタ
ーンを発生させ、焦点位置づれ検知信号により該フレネ
ルゾーンプレートの空間周波数を電気的にコントロール
し、該透過型液晶パネルと光学レンズを組み合わせた光
学系の合成焦点距離を可変としフォーカスサーボを行な
う。
よく知られているように第４図に示された、同君円状に
透明６ａ、不透明６ｂの輪帯パターンが父互に繰り返さ
れ、かつ該輪帯パターンの空間周波数、すなわち該輪帯
パターンの空間的ピッチの逆数が、中心からの距離ｒに
比例するフレネルゾーンプレートは一般の光学レンズと
同じくある焦点距離ｆを持った集光レンズの作用をする
。そしてフレネルゾーンプレートの焦点距離は同君円状
に刻まれた輪帯パターンの空間周波数に反比例し、該空
間周波数が大きい程、該焦点距離は小さくなる。
透明６ａ、不透明６ｂの輪帯パターンが父互に繰り返さ
れ、かつ該輪帯パターンの空間周波数、すなわち該輪帯
パターンの空間的ピッチの逆数が、中心からの距離ｒに
比例するフレネルゾーンプレートは一般の光学レンズと
同じくある焦点距離ｆを持った集光レンズの作用をする
。そしてフレネルゾーンプレートの焦点距離は同君円状
に刻まれた輪帯パターンの空間周波数に反比例し、該空
間周波数が大きい程、該焦点距離は小さくなる。
一般に７レネルゾーンプレートに一様な平行平面波を照
射した時、Ｖフレネルゾーンプレートの光波の振幅透過
率ｇ（ｒ）は（１）式で表わされる。
射した時、Ｖフレネルゾーンプレートの光波の振幅透過
率ｇ（ｒ）は（１）式で表わされる。
（１）式でｒ。は第４図に示される様に輪帯の中心０か
ら、最初の透明な輪帯の中央部までの距離である。又、
ｎは整数値をとる。（１）式においてｇ（ｒ）＝１とな
る輪帯の中心Ｏからの距離ｒの範囲が、第４図における
透明な部分である。同様にｇ（ｒ）＝Ｏとなるｒの範囲
が不透明な部分に相半する。またこの時、（１１式で表
わされるフレネルゾーンプレートの焦点距離は（２）式
で表わされる。
ら、最初の透明な輪帯の中央部までの距離である。又、
ｎは整数値をとる。（１）式においてｇ（ｒ）＝１とな
る輪帯の中心Ｏからの距離ｒの範囲が、第４図における
透明な部分である。同様にｇ（ｒ）＝Ｏとなるｒの範囲
が不透明な部分に相半する。またこの時、（１１式で表
わされるフレネルゾーンプレートの焦点距離は（２）式
で表わされる。
ｆ ＝： ｒ ” ／ ２λ ・・・・・・
（２）（２）式でλは光波の波長でありｒ（、は（１
）式のｒ（。
（２）（２）式でλは光波の波長でありｒ（、は（１
）式のｒ（。
と一致する。
また近年の液晶関連技術の著しい進歩により。
液晶パネル上にほとんど任意のパターンを電気的に発生
できるようになってきている。すなわち。
できるようになってきている。すなわち。
液晶パネル上に任意の空間周波数を持ったフレネルゾー
ンプレートを電気的に作成する事ができる。
ンプレートを電気的に作成する事ができる。
すなわち可変焦点レンズとなる。
他方、光ディスクの光ピツクアップにおいては一般に焦
点距離４〜５朋、開口数０．４〜０．５位の集光レンズ
が用いられているが、フレネルゾーンプレートのみで前
記性能のレンズを得ようとすると、該フレネルゾーンプ
レートの空間周波数が太き（なり過ぎてしまう。
点距離４〜５朋、開口数０．４〜０．５位の集光レンズ
が用いられているが、フレネルゾーンプレートのみで前
記性能のレンズを得ようとすると、該フレネルゾーンプ
レートの空間周波数が太き（なり過ぎてしまう。
またその結果として波長分散の比較的大きい現在の半導
体レーザと組み合わせると色収差が大きくなり通事てし
まり。そこでフレネルゾーンプレートと一般的な光学レ
ンズを組み合わせて用いる。
体レーザと組み合わせると色収差が大きくなり通事てし
まり。そこでフレネルゾーンプレートと一般的な光学レ
ンズを組み合わせて用いる。
一般に焦点距離ｆ、とｆ、のレンズを密着させて組み合
わせレンズ系としてへ用いると、該レンズ系の合成焦点
距離ｆは（３）式で近似される。
わせレンズ系としてへ用いると、該レンズ系の合成焦点
距離ｆは（３）式で近似される。
ｆ＝ｆ、・’２ ／ （ｆｓ ＋ ｆ２）（３）式から
明らかな様にｆ、、９ｆ、の場合（３）式で表わされる
合成焦点距離ｆは、はとんどｆｌと等しくなる。
明らかな様にｆ、、９ｆ、の場合（３）式で表わされる
合成焦点距離ｆは、はとんどｆｌと等しくなる。
また、ｆ２の値を変える事により１合成焦点距離ｆを変
える事ができる。ただし、ｆｌ＜：ｆ２の場合は合成焦
点距離ｆをあまり大きく変える事はできない。
える事ができる。ただし、ｆｌ＜：ｆ２の場合は合成焦
点距離ｆをあまり大きく変える事はできない。
ここでは焦点距離ｆ１のレンズとして１通常の光ピツク
アップに用いられている焦点距離４〜５朋程度の光学レ
ンズを用い、焦点距離ｆ２のレンズとして、フレネルゾ
ーンプレートを電気的に発生した透過型液晶パネルを用
い、該フレネルゾーンプレートの空間周波数を電気的に
変える事により合成焦点距離ｆを可変とする。
アップに用いられている焦点距離４〜５朋程度の光学レ
ンズを用い、焦点距離ｆ２のレンズとして、フレネルゾ
ーンプレートを電気的に発生した透過型液晶パネルを用
い、該フレネルゾーンプレートの空間周波数を電気的に
変える事により合成焦点距離ｆを可変とする。
第１図は本発明における実施例である。半導体レーザー
１から発散したレーザー光１１は透過型液晶パネル３を
用いたプレネルゾーンプレートと光学レンズ５を通過し
ディスク基板Ｚ上に焦点を結ぶ。該透過型液晶パネル３
に形成されるフレネルゾーンプレートのパターンは、パ
ターンジェネレータ９により空間周波数がコントロール
され、その結果として合成焦点距離ｆがコントロールさ
れる。
１から発散したレーザー光１１は透過型液晶パネル３を
用いたプレネルゾーンプレートと光学レンズ５を通過し
ディスク基板Ｚ上に焦点を結ぶ。該透過型液晶パネル３
に形成されるフレネルゾーンプレートのパターンは、パ
ターンジェネレータ９により空間周波数がコントロール
され、その結果として合成焦点距離ｆがコントロールさ
れる。
今、光学レンズ５として焦点距離４．５ ｍｘのレンズ
を用い、フレネルゾーンプレートの焦点距離を、３０龍
から１００順まで可変とすると、前記（３）式から明ら
かな様に、合成焦点距離ｆは、約３．９ ｍｌから４．
３龍まで４００μｍの範囲でコントロールする事ができ
、通常の光デイスク基板の面振れに対応する事ができる
。
を用い、フレネルゾーンプレートの焦点距離を、３０龍
から１００順まで可変とすると、前記（３）式から明ら
かな様に、合成焦点距離ｆは、約３．９ ｍｌから４．
３龍まで４００μｍの範囲でコントロールする事ができ
、通常の光デイスク基板の面振れに対応する事ができる
。
第２図は本発明における他の実施例である。透過型液晶
パネル３を用いたフレネルゾーンプレートの面上に光学
レンズ５を形成し一体化した事が特徴であり、他は第１
図の場合と同様である。
パネル３を用いたフレネルゾーンプレートの面上に光学
レンズ５を形成し一体化した事が特徴であり、他は第１
図の場合と同様である。
尚、第１図、及び第２図いずれの実施例の場合も、透過
型液晶パネル３を用いたフレネルゾーンプレートと光学
レンズ５の配置は逆でもかまわない。
型液晶パネル３を用いたフレネルゾーンプレートと光学
レンズ５の配置は逆でもかまわない。
第３図は光ピツクアップのフォーカスサーボに応用した
例である。焦点位置づれ検知回路１６からの検知信号に
より新たな焦点位置をＣＰＵＩ ５で計算し、パターン
ジェネレータ９をアクセスして透過型液晶パネル６を用
いたフレネルゾーンプレートの空間周波数を変えて焦点
位置をコントロールする。尚、新たな焦点位置をつ（る
フレネルゾーンプレートの空間周波数をＣＰＵで必ずし
も計算する必要はなく、場合によっては多種の空間周波
数を持ったフレネルゾーンプレートのパターンをメモリ
ーにしまっておいて必要に応じて適白なフレネルゾーン
プレートのパターンを呼び出す方法も考えられる。
例である。焦点位置づれ検知回路１６からの検知信号に
より新たな焦点位置をＣＰＵＩ ５で計算し、パターン
ジェネレータ９をアクセスして透過型液晶パネル６を用
いたフレネルゾーンプレートの空間周波数を変えて焦点
位置をコントロールする。尚、新たな焦点位置をつ（る
フレネルゾーンプレートの空間周波数をＣＰＵで必ずし
も計算する必要はなく、場合によっては多種の空間周波
数を持ったフレネルゾーンプレートのパターンをメモリ
ーにしまっておいて必要に応じて適白なフレネルゾーン
プレートのパターンを呼び出す方法も考えられる。
液晶パネルとしては液晶テレビ用などのマトリックス状
に画素が高密度に分布した物を用いてもよいが、フレネ
ルゾーンプレートのパターンのみを発生する事を考える
と、第５図に示した様に同意円状に画素が分布した液晶
パネルでもかまわない。
に画素が高密度に分布した物を用いてもよいが、フレネ
ルゾーンプレートのパターンのみを発生する事を考える
と、第５図に示した様に同意円状に画素が分布した液晶
パネルでもかまわない。
第５図において、１９は画素を形成する同芯円 く状の
電極パターンで、１７は電極引出線である。
電極パターンで、１７は電極引出線である。
この方が画素の分割数も少なくなり液晶パネルもつ（り
やすくなる利点がある。
やすくなる利点がある。
以上の説明で明らかなように、本発明によれば液晶パネ
ルを用いたフレネルゾーンプレートを用いる事により、
機械的な駆動部分のない焦点距離の可変な光学系を形成
する事ができる。また液晶パネルを用いたフレネルゾー
ンプレートと光学レンズを組み合わせる事により、短焦
点レンズ系においてもフレネルゾーンプレートの空間周
波数を該フレネルゾーンプレート単体で用いる時よりも
はるかに低くする事ができ、該液晶パネルの液晶のパタ
ーンニングもしやすくなり、また現在の波 ゛長分散の
比較的大きい半導体レーザと組み合わせて用いても色収
差がでにくくなる。
ルを用いたフレネルゾーンプレートを用いる事により、
機械的な駆動部分のない焦点距離の可変な光学系を形成
する事ができる。また液晶パネルを用いたフレネルゾー
ンプレートと光学レンズを組み合わせる事により、短焦
点レンズ系においてもフレネルゾーンプレートの空間周
波数を該フレネルゾーンプレート単体で用いる時よりも
はるかに低くする事ができ、該液晶パネルの液晶のパタ
ーンニングもしやすくなり、また現在の波 ゛長分散の
比較的大きい半導体レーザと組み合わせて用いても色収
差がでにくくなる。
尚、ここではフレネルゾーンプレートを用いたが、ガボ
アの輪帯板を用いても１まった（同様の事が言える。
アの輪帯板を用いても１まった（同様の事が言える。
第１図、第２図はそれぞれ本発明における可変焦点光学
の実施例を示す光路図、第３図は本発明を光ディスクの
光ピツクアップのフォーカスサーボに応用した実施例を
示す光路図、第４図はフレネルゾーンプレートの平面図
、第５図はフレネルゾーンプレートのパターンを発生さ
せるための電極パターンの平面図である。 １・・・・・・半導体レーザー、 ６・・・・・・透過型液晶パネル、 ５・・・・・・光学レンズ、 ７・・・・・・ディスク基板、 １７・・・・・・電極引出し線、 １９・・・・・・電極パターン。。 第１図 第２図
の実施例を示す光路図、第３図は本発明を光ディスクの
光ピツクアップのフォーカスサーボに応用した実施例を
示す光路図、第４図はフレネルゾーンプレートの平面図
、第５図はフレネルゾーンプレートのパターンを発生さ
せるための電極パターンの平面図である。 １・・・・・・半導体レーザー、 ６・・・・・・透過型液晶パネル、 ５・・・・・・光学レンズ、 ７・・・・・・ディスク基板、 １７・・・・・・電極引出し線、 １９・・・・・・電極パターン。。 第１図 第２図
Claims (5)
- （１）電気的に画像パターンを発生する透過型液晶パネ
ルと光学レンズを組み合わせた光学系において、該透過
型液晶パネルにフレネルゾーンプレートのパターンを発
生し、該フレネルゾーンプレートの空間周波数を電気的
にコントロールする事により、該透過型液晶パネルと光
学レンズを組み合わせた光学系の合成焦点距離を可変と
した事を特徴とする可変焦点光学系。 - （２）光学レンズとしては非球面レンズを用いた事を特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の可変焦点光学系。 - （３）光学レンズとしては分布屈折率レンズを用いた事
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の可変焦点光学
系。 - （４）光学レンズはフレネルレンズを用いたことを特徴
とする特許請求の範囲第１項記載の可変焦点光学系。 - （５）光学レンズは液晶パネル面と一体に形成したこと
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の可変焦点光学
系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62082565A JP2651148B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 可変焦点光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62082565A JP2651148B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 可変焦点光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63249125A true JPS63249125A (ja) | 1988-10-17 |
| JP2651148B2 JP2651148B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=13778009
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62082565A Expired - Lifetime JP2651148B2 (ja) | 1987-04-03 | 1987-04-03 | 可変焦点光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2651148B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994023329A1 (en) * | 1993-03-31 | 1994-10-13 | Citizen Watch Co., Ltd. | Optical device |
| JPH0991748A (ja) * | 1995-09-29 | 1997-04-04 | Nec Corp | 光ヘッド装置 |
| JPH11109304A (ja) * | 1997-09-30 | 1999-04-23 | Advantest Corp | 光結合器 |
| JP2003255117A (ja) * | 2002-03-01 | 2003-09-10 | Hewlett Packard Co <Hp> | 選択的光不透過性素子を複数使用する回折式集束装置 |
| JP2006275739A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Univ Of Electro-Communications | 測定装置および方法、並びにプログラム |
| JP2006275740A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Univ Of Electro-Communications | 生成装置および方法、測定装置および方法、並びにプログラム |
| JP2008052177A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Osaka Opto-Science & Technology Institute Co Ltd | 共焦点光学系 |
| JP2008529064A (ja) * | 2005-01-21 | 2008-07-31 | ジョンソン・アンド・ジョンソン・ビジョン・ケア・インコーポレイテッド | 可変な焦点距離を備えた電気活性な適応レンズ |
| US7787063B2 (en) | 2005-06-07 | 2010-08-31 | Konica Minolta Holdings, Inc. | Optical element and optical pickup |
| US8773600B2 (en) | 2010-02-15 | 2014-07-08 | Japan Display West Inc. | Liquid crystal lens and display device |
| WO2020213723A1 (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-22 | 国立大学法人大阪大学 | 液晶素子 |
| JP2021064000A (ja) * | 2021-01-04 | 2021-04-22 | 株式会社日立製作所 | 撮像装置 |
| CN116625649A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 中国测试技术研究院 | 一种面向双焦光学***的参数测定及检验方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006054803A1 (ja) | 2004-11-22 | 2006-05-26 | Citizen Holdings Co., Ltd. | 液晶光学素子及びその製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4946433A (ja) * | 1972-09-06 | 1974-05-04 |
-
1987
- 1987-04-03 JP JP62082565A patent/JP2651148B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4946433A (ja) * | 1972-09-06 | 1974-05-04 |
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| US5815233A (en) * | 1993-03-31 | 1998-09-29 | Citizen Watch Co., Ltd. | Optical device containing a liquid crystal element for changing optical characteristics of a lens element |
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| US8885139B2 (en) | 2005-01-21 | 2014-11-11 | Johnson & Johnson Vision Care | Adaptive electro-active lens with variable focal length |
| JP2006275740A (ja) * | 2005-03-29 | 2006-10-12 | Univ Of Electro-Communications | 生成装置および方法、測定装置および方法、並びにプログラム |
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| JP2008052177A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-03-06 | Osaka Opto-Science & Technology Institute Co Ltd | 共焦点光学系 |
| US8773600B2 (en) | 2010-02-15 | 2014-07-08 | Japan Display West Inc. | Liquid crystal lens and display device |
| WO2020213723A1 (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-22 | 国立大学法人大阪大学 | 液晶素子 |
| JPWO2020213723A1 (ja) * | 2019-04-19 | 2020-10-22 | ||
| US11899336B2 (en) | 2019-04-19 | 2024-02-13 | Osaka University | Liquid crystal element |
| JP2021064000A (ja) * | 2021-01-04 | 2021-04-22 | 株式会社日立製作所 | 撮像装置 |
| CN116625649A (zh) * | 2023-07-25 | 2023-08-22 | 中国测试技术研究院 | 一种面向双焦光学***的参数测定及检验方法 |
| CN116625649B (zh) * | 2023-07-25 | 2023-10-20 | 中国测试技术研究院 | 一种面向双焦光学***的参数测定及检验方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2651148B2 (ja) | 1997-09-10 |
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