DE69533613T2

DE69533613T2 - Optische Ablenkungsvorrichtung mit kontinuierlicher Steuerung des Ablenkungswinkels

Info

Publication number: DE69533613T2
Application number: DE69533613T
Authority: DE
Inventors: Shin Kawasaki-shi Kanagawa Eguchi; Yoshihiro Kawasaki-shi Kanagawa Mizuno; Shigeo Kawasaki-shi Kanagawa Kayashima; Manabu Kawasaki-shi Kanagawa Ishimoto; Masato Kawasaki-shi Kanagawa Nakashima
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1995-05-23
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2015-12-08
Also published as: EP0744647A3; US6115012A; EP0744647B1; JPH08313941A; DE69533613D1; JP3379671B2; EP0744647A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
(1) Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein optisches Ablenkgerät und insbesondere auf ein optisches Ablenkgerät, in welchem ein Ablenkwinkel kontinuierlich steuerbar ist.
(2) Beschreibung der verwandten Technik
In den letzten Jahren wurden optische Schalter entwickelt, so dass für die optischen Schalter ein miniaturisiertes optisches Ablenkgerät erforderlich ist, durch das Licht genau abgelenkt werden kann.
Um das Licht abzulenken, wird im allgemeinen ein mechanisches bewegliches Teil wie z.B. ein Galvanospiegel verwendet. Aufgrund einer durch den mechanischen beweglichen Teil erzeugten Vibration ist es jedoch nicht vorzuziehen, dass ein Ablenkgerät mit dem mechanischen beweglichen Teil in einem optischen Präzisionssystem verwendet wird. Folglich wird ein optisches Ablenkgerät entwickelt, in welchem ein Flüssigkristallfeld ohne mechanisches bewegliches Teil verwendet wird.
Ein Beispiel eines herkömmlichen optischen Ablenkgeräts mit dem Flüssigkristall ist in 1A dargestellt.
Nach 1A weist ein optisches Ablenkgerät 41 eine optische Ablenkeinheit 42 und eine Ansteuereinheit 43 zum Anlegen einer Ansteuerspannung an die Ablenkeinheit 42 auf. Die Ablenkeinheit 42 weist ein Paar Glasplatten 48 und 49 auf. Eine transparente Elektrode 44, die von einem Orientierungsfilm 46 bedeckt ist, ist auf der Glasplatte 48 gebildet oder gestapelt (siehe 1B). Bandförmige transparente Elektroden 45, die von einem Orientierungsfilm 47 bedeckt sind, sind auf der Glasplatte 49 gestapelt (siehe 1C). Die Glasplatten 48 und 48 werden durch Abstandhalter 50 in einer vorbestimmten Distanz gehalten, und die Orientierungsfilme 46 und 47 sind einander zugewandt. Ein Raum zwischen den Orientierungsfilmen 45 und 47 ist mit einem Flüssigkristall 51 gefüllt. Richtungen A und A' der Orientierungsfilme 46 und 47 sind zueinander senkrecht (siehe 1B und 1C).
Wenn über die transparente Elektrode 44 und die bandförmigen transparenten Elektroden 45 keine Spannung angelegt ist, sind Flüssigkristallmoleküle durch die Orientierungsfilme 46 und 47 verdreht. In diesem Zustand gelangt das Licht nicht durch den Flüssigkristall 51. Wenn die Spannung über die transparente Elektrode 44 und die bandförmigen transparenten Elektroden 45 angelegt wird, sind die Flüssigkristallmoleküle so angeordnet, dass Hauptachsen der Moleküle zueinander parallel sind. In diesem Zustand kann das Licht durch den Flüssigkristall 51 gelangen.
Die Ansteuereinheit 43 steuert Spannungen, die an Elektroden (die bandförmigen transparenten Elektroden 45) angelegt werden. Wenn abwechselnde Elektroden mit Spannungen wie in 2A gezeigt versehen sind, werden Streifen gebildet, die in Intervallen angeordnet sind, die je zwei Elektroden entsprechen. Auf die Ablenkeinheit 42 einfallendes Licht wird durch die Streifen gebeugt und abgelenkt. Der Ablenkwinkel wird durch die Intervalle der Streifen gesteuert. Wenn abwechselnde Paare benachbarter Elektroden mit Spannungen wie in 2B dargestellt versorgt werden, werden Streifen gebildet, die in Intervallen angeordnet sind, die je zwei Paaren benachbarter Elektroden entsprechen. Das heißt, in diesem Fall werden Intervalle der Streifen so geändert, dass der Ablenkwinkel geändert wird.
Außerdem wurde vorgeschlagen, dass Signale mit einer vorbestimmten Frequenz und verschiedenen Phasen an die jeweiligen Elektroden geliefert werden, so dass ein Beugungsgitter geschaffen wird, in welchem der Transmissionsgrad entsprechend jeder Elektrode allmählich variiert wird.
Im obigen herkömmlichen Ablenkgerät werden die an die Elektroden angelegten Spannungen gesteuert, so dass Transmissionsgrade von Teilen, entsprechend den Elektroden, des Flüssigkristalls gesteuert werden. Als Folge werden die Streifenmuster gesteuert. Das Muster aus Streifen, die in kleineren Intervallen als die Breite jeder Elektrode angeordnet sind, kann somit nicht gebildet werden, so dass es schwierig ist, eine Auflösung (Intervalle) entsprechend einem Maß einer Lichtwellenlänge zu erhalten, welche Auflösung benötigt wird, um einen ausreichenden Ablenkwinkel zu erhalten.
Wie in 2B gezeigt ist, entspricht außerdem eine Ortsfrequenz, die durch die Streifen repräsentiert werden kann, immer Werten, die durch ein ganzzahlig Vielfaches des Intervalls der Streifen gegeben sind. Folglich kann die Ortsfrequenz nicht so kontinuierlich geändert werden, dass der Ablenkwinkel kontinuierlich geändert werden kann.
Selbst wenn die Frequenzen der Signale, die an die jeweiligen Elektroden geliefert werden, geändert werden, kann die Ortsfrequenz von Streifen entsprechend den Elektroden nicht kontinuierlich geändert werden.
US 3,813,145 offenbart die Verwendung einer Zelle, die ein Flüssigkristallmaterial als "Beugungsgitter" enthält. Licht, das unter Verwendung solch eines Beugungsgitters erzeugt wird, wird in einem zweidimensionalen (X-Y-)-Strahldeflektor verwendet, wobei gleichzeitig unabhängig variable Wechselstrom- und Gleichstromfelder über die Zelle angelegt werden, so dass der Strahl an auswählbaren Positionen an einer Betrachtungsstation geliefert oder präsentiert wird. US 3,813,145 offenbart zusammen alle Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
US 4,639,091 offenbart ein optisches Ablenkgerät mit einer Flüssigkristallschicht und Elektroden zum Anlegen von Ansteuerspannungen an die Flüssigkristallschicht, um ein Beugungsgitter zu schaffen. In einer Ausführungsform werden die Elektroden von einer Matrix individuell adressierbarer Punkte gebildet.
Demgemäß ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges und nützliches optisches Ablenkgerät zu schaffen, in welchem die Nachteile des oben erwähnten Stands der Technik eliminiert sind.
Eine konkretere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein optisches Ablenkgerät zu schaffen, in welchem der Ablenkwinkel kontinuierlich gesteuert werden kann.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein optisches Ablenkgerät geschafften, mit: einem Paar transparente Elektroden, wobei zumindest eine der transparenten Elektroden segmentiert ist, um Elektrodensegmente zu bilden, die in zwei im wesentlichen zueinander senkrechten Richtung angeordnet sind; Ansteuermitteln zum Liefern von Ansteuerspannungen an das Paar transparente Elektroden; einer Flüssigkristallschicht, die zwischen die transparenten Elektroden gelegt ist, worin Streifen mit Ortsfrequenzen ausgebildet werden, die von den Wellenformen von Ansteuerspannungen abhängen, die durch die Ansteuermittel an das Paar transparente Elektroden geliefert werden, wobei die Streifen als Gitter dienen, durch das einfallendes Licht in Ablenkrichtungen abgelenkt wird; und Orientierungseinstellungsmitteln zum Einstellen einer anfängli chen Orientierung der Flüssigkristallschicht; worin die Ansteuermittel ein Signalerzeugungsmittel aufweisen, um ein erstes Signal mit einer Frequenz zu erzeugen, die niedriger als eine vorbestimmte Frequenz ist, und ein zweites Signal mit einer hohen Frequenz, die höher als die vorbestimmte Frequenz ist, und Steuermittel zum Steuern des Signalerzeugungsmittels, so dass das Signalerzeugungsmittel selektiv das erste Signal oder das zweite Signal als das Ansteuersignal abgibt; und worin, falls das Ansteuersignal das erste Signal umfasst, die Streifen in einer zur Richtung der anfänglichen Orientierung der Flüssigkristallschicht parallelen Richtung verlaufen, und, falls das Ansteuersignal das zweite Signal umfasst, die Streifen in einer Richtung verlaufen, die zur Richtung der anfänglichen Orientierung der Flüssigkristallschicht senkrecht ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Ablenkrichtung von Licht, das durch das im Flüssigkristall gebildete Gitter abgelenkt wird, durch Ändern (bei einer niedrigen Frequenz oder einen hohen Frequenz) der Wellenform des Ansteuersignals, das an das Paar transparente Elektroden geliefert wird, kontinuierlich geändert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Licht, welches durch die im Flüssigkristall gebildeten Gitter durchgeht, fokussiert werden. Außerdem kann der Fokus durch Ändern der an die Elektrodensegmente gelieferten Ansteuerspannungen bewegt werden.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A, 1B und 1C sind Diagramme, die eine Struktur eines herkömmlichen optischen Ablenkgeräts veranschaulichen;
2A und 2B sind Diagramme, die Muster von Streifen veranschaulichen, die auf dem herkömmlichen optischen Ablenkgerät gebildet werden;
3A, 3B und 3C sind Diagramme, die eine Struktur eines optischen Ablenkgeräts veranschaulichen, das die Basis einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet;
4 ist ein Blockdiagramm, das eine Ansteuereinheit des in 3A gezeigten optischen Ablenkgeräts veranschaulicht;
5 ist ein Charakteristikendiagramm, das eine Beziehung zwischen einer an einen Flüssigkristall angelegten Spannung und der Ortsfrequenz der Streifen veranschaulicht;
6A und 6B sind Diagramme, die Operationen des optischen Ablenkgeräts von 3 veranschaulichen;
7 ist ein Diagramm, das durch das optische Ablenkgerät von 3 abgelenktes Licht veranschaulicht;
8 ist ein Wellenformdiagramm, das Wellenformen von Ansteuersignalen und ein Ablenkmuster veranschaulicht, in welchem sich ein Brennpunkt mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit bewegt;
9 ist ein Wellenformdiagramm, das Wellenformen von Ansteuersignalen und ein Ablenkmuster veranschaulicht, worin sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt;
10A, 10B und 10C sind Wellenformdiagramme, die Wellenformen von Ansteuersignalen (Spannungen) veranschaulichen, die in einem Ansteuerverfahren mit niedriger Frequenz verwendet werden können;
11A, 11B und 11C sind Wellenformdiagramme, die Wellenformen von Ansteuersignalen (Spannungen) veranschaulichen, die in einem Ansteuerverfahren mit hoher Frequenz verwendet werden können;
12A und 12B sind Diagramme, die eine erste Variation der transparenten Elektroden veranschaulichen, die in der Ablenkeinheit genutzt werden;
12C ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in welchem die Ablenkeinheit mit den in 12A und 12B dargestellten transparenten Elektroden in dem Ansteuerverfahren mit niedriger Frequenz angesteuert wird;
12D ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in welchem die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden, die in 12A und 12B dargestellt sind, in dem Ansteuerverfahren mit hoher Frequenz angesteuert wird;
13A und 13B sind Diagramme, die eine zweite Variation der transparenten Elektroden veranschaulichen, die in der Ablenkeinheit verwendet werden;
13C ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in welchem die Ablenkeinheit mit den in 13A und 13B dargestellten transparenten Elektroden in dem Ansteuerverfahren mit niedriger Frequenz angesteuert wird;
13D ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in welchem die Ablenkeinheit mit den in 13A und 13B dargestellten transparenten Elektroden in dem Ansteuerverfahren mit hoher Frequenz angesteuert wird;
14A und 14B sind Diagramme, die eine dritte Variation der transparenten Elektroden veranschaulichen, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
14C ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in welchem die Ablenkeinheit mit den in 14A und 14B dargestellten transparenten Elektroden in dem Ansteuerverfahren mit niedriger Frequenz angesteuert wird;
14D ist ein Diagramm, das einen Zustand veranschaulicht, in welchem die Ablenkeinheit mit den in 14A und 14B dargestellten transparenten Elektroden in dem Ansteuerverfahren mit hoher Frequenz angesteuert wird;
15A und 15B sind Diagramme, die eine vierte Variation der transparenten Elektroden veranschaulichen, die in der Ablenkeinheit genutzt werden;
16A und 16B sind Diagramme, die eine fünfte Variation der transparenten Elektroden veranschaulichen, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
17A und 17B sind Diagramme, die eine sechste Variation der transparenten Elektroden veranschaulichen, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genutzt werden;
18A und 18B sind Diagramme, die eine siebte Variation der transparenten Elektroden veranschaulichen, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
19 ist ein Diagramm, das das optische Ablenkgerät veranschaulicht, das die Basis einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet;
20 ist ein Diagramm, das Licht veranschaulicht, das von einem Gitter abgelenkt wird, das in einer Ablenkeinheit des in 19 dargestellten optischen Ablenkgeräts ausgebildet ist;
21 ist ein Wellenformdiagramm, das Wellenformen von Ansteuersignalen (Spannungen) veranschaulicht, die genutzt werden, um die Ablenkeinheit im Ansteuerverfahren mit niedriger Frequenz anzusteuern;
22 ist ein Wellenformdiagramm, das Wellenformen von Ansteuersignalen (Spannungen) veranschaulicht, die genutzt werden, um die Ablenkeinheit im Ansteuerverfahren mit hoher Frequenz anzusteuern;
23 ist ein Diagramm, das transparente Elektroden veranschaulicht, die in der in 19 gezeigten Ablenkeinheit verwendet werden;
24 ist ein Diagramm, das eine erste Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genutzt werden;
25 ist ein Diagramm, das eine zweite Variation der in der Ablenkeinheit verwendeten transparenten Elektroden veranschaulicht;
26 ist ein Diagramm, das eine dritte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
27 ist ein Diagramm, das eine vierte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genutzt werden;
28 ist ein Diagramm, das eine fünfte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genutzt werden;
29A, 29B, 29C, 29D, 29E und 29F sind Diagramme, die Beispiele einer Fokusbewegung in einem Fall veranschaulichen, in welchem die Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass eine konvexe zylindrische Linse gebildet wird;
30A, 30B, 30C, 30D, 30E und 30F sind Diagramme, die Beispiele einer Fokusbewegung veranschaulichen, bei der die Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass eine konkave zylindrische Linse gebildet wird;
31A, 31B, 31C, 31D, 31E und 31F sind Diagramme, die Beispiele einer Fokusbewegung in einem Fall veranschaulichen, in welchem die Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird;
32A, 32B, 32C, 32D, 32E und 32F sind Diagramme_; die Beispiele einer Fokusbewegung in einem Fall veranschaulichen, in welchem die Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird;
33A und 33B sind Diagramme, die Beispiele einer Fokusbewegung in einem Fall veranschaulichen, in welchen die Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass ein Array konvexer zylindrischer Linsen gebildet wird;
34A, 34B und 34C sind die Diagramme, die Beispiele einer Fokusbewegung in einem Fall veranschaulichen, in welchem die Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass ein Array konvexer zylindrischer Linsen gebildet wird;
35 ist ein Diagramm, das das optische Ablenkgerät veranschaulicht, das die Basis einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bildet;
36 ist ein Diagramm, das Licht veranschaulicht, das von einem Gitter abgelenkt wird, das in einer Ablenkeinheit des in 35 dargestellten Ablenkgeräts ausgebildet ist;
37 ist ein Diagramm, das transparente Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit verwendet werden;
38 ist ein Diagramm, das eine erste Variation der in der Ablenkeinheit verwendeten transparenten Elektroden veranschaulicht;
39 ist ein Diagramm, das eine zweite Variation der in der Ablenkeinheit verwendeten transparenten Elektroden veranschaulicht;
40 ist ein Diagramm, das eine dritte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit verwendet werden;
41 ist ein Diagramm, das eine vierte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
42 ist ein Diagramm, das eine fünfte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
43 ist ein Diagramm, das eine sechste Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
44 ist ein Diagramm, das eine siebte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
45 ist ein Diagramm, das eine achte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit verwendet werden;
46 ist ein Diagramm, das eine neunte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit verwendet werden;
47 ist ein Diagramm, das eine zehnte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
48 ist ein Diagramm, das eine elfte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
49 ist ein Diagramm, das eine zwölfte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
50 ist ein Diagramm, das eine dreizehnte Variation der transparenten Elektroden veranschaulicht, die in der Ablenkeinheit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
51A und 51B sind Diagramme, die Beispiele einer Fokusbewegung in einem Fall veranschaulichen, in welchem die Ablenkeinheit so angesteuert wird, das eine konvexe Fresnel-Linse gebildet wird; und
51C und 51D sind Diagramme, die Beispiele einer Fokusbewegung in einem Fall veranschaulichen, in welchem die Ablenkeinheit so angesteuert wird, das eine konkave Fresnel-Linse gebildet wird.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nun wird ein optisches Ablenkgerät beschrieben, das, obgleich es selbst die vorliegende Erfindung nicht direkt verkörpert, wenn es in bestimmter Hinsicht modifiziert ist, wie im folgenden erläutert wird, eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert. In diesem optischen Ablenkgerät wird ein Ablenkwinkel, unter dem einfallendes Licht abgelenkt wird, so variiert, dass abgelenktes Licht in einer vorbestimmten Richtung scannt.
Das optische Ablenkgerät ist wie in 3A, 3B und 3C dargestellt geschaffen. Nach 3A weist das optische Ablenkgerät 1 eine optische Ablenkeinheit 2 und eine Ansteuereinheit 3 auf. Die Ansteuereinheit 3 steuert eine Spannung, die an die Ablenkeinheit 2 angelegt wird, so dass einfallendes Licht durch die Ablenkeinheit 2 unter einem auf der Spannung basierenden Ablenkwinkel abgelenkt wird.
Die Ablenkeinheit 2 weist ein Paar Gläser 8 und 9 auf. Transparente Elektroden 4 und 5, welche jeweils von Orientierungsfilmen 6 und 7 bedeckt sind, sind auf den Gläsern 8 bzw. 9 ausgebildet. Die Gläser 8 und 9 sind so angeordnet, dass die Orientierungsfilme 6 und 7 einander zugewandt sind. Die Gläser 8 und 9 werden durch Abstandhalter 10 in einer vorbestimmten Distanz gehalten, und ein Raum zwischen den Orientierungsfilmen 6 und 7 ist mit einem Flüssigkristall 11 gefüllt. Die transparenten Elektroden 4 und 5 erstrecken sich auf den Gläsern 8 bzw. 9 durchgehend, wie in 3B und 3C dargestellt ist. Eine anfängliche Orientierungsrichtung des Flüssigkristalls 11, der zwischen den Orientierungsfilmen 6 und 7 vorgesehen ist, hängt vom Orientierungsfilm 6 ab.
Der Flüssigkristall 11 ist ein Typ eines nematischen Flüssigkristalls mit einer Dielektrizitätskonstante ε₁ in der Hauptachsenrichtung der Flüssigkristallmoleküle und einer Dielektrizitätskonstante ε₂ in deren Nebenachsenrichtung. Die Differenz zwischen den Dielektrizitätskonstanten ε₁ und ε₂ (Δε = ε₁ – ε₂) ist negativ. Wenn eine DC-(Gleichstrom)-Spannung, die größer als ein Schwellenpegel ist, an diesen Typ des Flüssigkristalls angelegt wird, werden im Flüssigkristall in einer Richtung parallel zur anfänglichen Orientierungsrichtung des Flüssigkristalls Streifen gebildet. Wenn eine AC-(Wechselstrom)-Spannung, die höher als ein Schwellenwert ist, an den Flüssigkristall angelegt wird, werden im Flüssigkristall Streifen in einer Richtung gebildet, die zur anfänglichen Orientierungsrichtung des Flüssigkristalls senkrecht ist. Dieses Phänomen wurde von W. Greubel et al. (App. Phys. Lett. 1.9 und 17, 1971) berichtet. Die im Flüssigkristall ausgebildeten Streifen werden durch die Verteilung einer sekundären Orientierung in dem Flüssigkristall hervorgerufen. Intervalle, in denen die Streifen angeordnet sind, werden durch Variation der an den Flüssigkristall angelegten Spannung variiert. Auf diese Funktion des Flüssigkristalls wird als eine Operation in einem VGM (Modus mit variablem Gitter) (engt. Variable Grating Mode) verwiesen.
Die Ansteuereinheit 3, die eine Spannung über die transparenten Elektroden 4 und 5 angelegt, ist wie in 4 dargestellt ausgebildet.
Nach 4 weist die Ansteuereinheit 3 eine Spannungswellenformen erzeugende Schaltung 12, einen Verstärker 13, eine Spannungssteuerschaltung 14, eine Ortsfrequenz-Spannung-Wandlerschaltung 15, einen Controller 16 und eine Amplituden modulierende Schaltung 17 auf. Die Spannungswellenformen erzeugende Schaltung 12 gibt ein (als Träger verwendetes) Signal mit einer Wellenform basierend auf einer Anweisung vom Controller 16 ab. Der Verstärker 13 verstärkt das Signal, das von der Spannungswellenformen erzeugenden Schaltung 12 abgegeben wurde. Die Spannungssteuerschaltung 14 steuert eine Wellenform eines Signals, das vom Verstärker 13 geliefert wird. Die Ortsfrequenz-Spannung-Wandlerschaltung 15 gibt ein Steuersignal ab, das genutzt wird, um den Pegel des von der Spannungssteuerschaltung 14 abgegebenen Signals zu steuern. Der Controller 16 weist die Spannungswellenformen erzeugende Schaltung 12 an, ein Gleichstrom-Wellenformsignal oder ein Wechselstrom-Wellenformsignal zu erzeugen, und teilt der Ortsfrequenz-Spannung-Wandlerschaltung 15 eine Ortsfrequenz von Streifen mit, die im Flüssigkristall 11 gebildet werden sollen.
In einem DC-(Gleichstrom)-Ansteuerverfahren (in einem Ansteuerverfahren mit niedriger Frequenz oder Niederfrequenz-Ansteuerverfahren) wird eine Gleichstrom-Trägerwelle verwendet. In einem AC-(Wechselstrom)-Ansteuerverfahren (in einem Ansteuerverfahren mit hoher Frequenz oder Hochfrequenz-Ansteuerverfahren) wird ein amplitudenmodulierter Träger verwendet. In diesem Fall muss der Zyklus des Trägers kleiner als der Zyklus einer modulierenden Welle sein.
Der von der Spannungswellenformen erzeugenden Schaltung 12 abgegebene Träger wird durch den Verstärker 13 verstärkt. Die Verstärkung des Verstärkers 13 hängt vom maximalen Wert des Ablenkwinkels ab. Die Verstärkung wird im Verstärker 13 gemäß einer Anweisung vom Controller 16 eingestellt. Die Spannungssteuerschaltung 14 legt eine Gleichstromvorspannung an den vom Verstärker 13 abgegebenen Träger an. Die vorgespannte Trägerausgabe von der Spannungssteuerschaltung 12 wird durch die Amplituden modulierende Schaltung 17 in der Amplitude moduliert. Die Amplitude des Trägers hängt von einem Ablenkwinkel (einer Ablenkposition) ab. Der Controller 16 hat eine Ablenkwinkel-Spannungs-Umwandlungstabelle, und der Ablenkwinkel wird unter Verwendung der Umwandlungstabelle in ein Steuersignal umgewandelt. Das Steuersignal wird verwendet, um einen Grad der Amplitudenmodulation des Trägers zu steuern. Der amplitudenmodulierte Träger, der von der Amplituden modulierenden Schaltung 17 abgegeben wird, wird an die transparente Elektrode 4 der Ablenkeinheit 2 geliefert, so dass ein Gitter mit einer Ortsfrequenz entsprechend der Spannung des Trägers im Flüssigkristall 11 gebildet wird.
Der Flüssigkristall hat eine Charakteristik oder Kennlinie, die wie in 5 gezeigt durch eine Beziehung zwischen der an den Flüssigkristall 11 gelieferten Spannung und der Ortsfrequenz von im Flüssigkristall 11 gebildeten Streifen angegeben wird.
Nach 5 wird, wenn eine Schwellenspannung V_th an den Flüssigkristall 11 geliefert wird, ein Streifenmuster mit einer Ortsfrequenz F_sth gebildet. Wenn die an den Flüssigkristall 11 gelieferte Spannung einen maximalen Wert V_max erreicht, erreicht die Ortsfrequenz einen maximalen Wert F_smax. Die Ortsfrequenz wird vom Wert F_sth gemäß der Zunahme der an den Flüssigkristall 11 gelieferten Spannung von der Schwellenspannung V_th bis zum maximalen Wert Vmax auf dem maximalen Wert Fsmax linear erhöht. In einem Bereich der höheren Spannung als der maximale Wert V_max wird die Ortsfrequenz beim maximalen Wert F_smax gehalten. Je höher die Ortsfrequenz ist, desto kleiner sind die Intervalle, in denen die Streifen angeordnet sind, und desto größer ist der Ablenkwinkel.
Nun werden mit Verweis auf 6A und 6B Operationen des optischen Ablenkgeräts von 3 beschrieben.
Die Ansteuereinheit 3 legt über die transparenten Elektroden 4 und 5 der Ablenkeinheit 2 eine Gleichspannung an, die mit einer niedrigen Frequenz, die geringer als ein vorbestimmter Wert ist, innerhalb eines Bereichs von 200 Hz und 300 Hz variiert wird, wie in 6A dargestellt ist. In diesem Fall wird ein Streifenmuster mit Streifen gebildet, die sich in einer Richtung parallel zur Richtung A einer anfänglichen Orientierung des Flüssigkristalls 11 erstrecken.
Licht Lo, das auf die Ablenkeinheit 2 (den Flüssigkristall 11) fällt, wird durch das Streifenmuster gebeugt und unter einem der Ortsfrequenz des Streifenmusters entsprechenden Winkel in einer Richtung C senkrecht zur Richtung A abgelenkt, in der die Streifen verlaufen.
Infolge der Variation der von der Ansteuereinheit 3 an die Ablenkeinheit 2 gelieferten Spannung wird die im Flüssigkristall 11 ausgebildete Ortsfrequenz variiert, so dass der Ablenkwinkel des Lichts Lo variiert wird. Als Folge wird durch das abgelenkte Licht, wie in 6A gezeigt ist, ein Raum zwischen Linien L1 und L2 in einer zur Richtung der anfänglichen Orientierung senkrechten Richtung B gescannt.
Die Ansteuereinheit 3 legt über die transparenten Elektroden 4 und 5 der Ablenkeinheit 2 eine Wechselspannung an, die mit einer hohen Frequenz, die höher als der vorbestimmte Wert ist, innerhalb des Bereichs 200 Hz und 300 Hz variiert wird, wie in 6B gezeigt ist. In diesem Fall wird ein Streifenmuster mit Streifen erzeugt, die in einer zur Richtung A der anfänglichen Orientierung des Flüssigkristalls 11 senkrechten Richtung C verlaufen.
Das auf die Ablenkeinheit 2 (den Flüssigkristall 11) fallende Licht Lo wird durch das Streifenmuster gebeugt und unter einem Winkel entsprechend der Ortsfrequenz des Streifenmusters in der Richtung A senkrecht zur Richtung C abgelenkt, in der die Streifen verlaufen.
Infolge der Variation der Einhüllenden der amplitudenmodulierten Wechselspannung wird die Ortsfrequenz des im Flüssigkristall 11 gebildeten Streifenmusters so variiert, dass der Ablenkwinkel des Lichts Lo variiert wird. Als Folge wird durch das abgelenkte Licht, wie in 6B gezeigt ist, ein Raum zwischen Linien L3 und L4 in der zur Richtung A der anfänglichen Orientierung parallelen Richtung D gescannt.
Der Raum zwischen den Linien L1 und L2 und der Raum zwischen den L3 und L4, die beide durch das Licht gescannt werden sollen, hängen von den Einhüllenden der Gleichspannung und der Wechselspannung ab, die von der Ansteuereinheit 3 an die Ablenkeinheit 2 geliefert werden.
Wie in 7 gezeigt ist, wird, wenn das Licht Lo unter einem Winkel θ₁ auf die Ablenkeinheit 2 fällt, das Licht Lo unter einem Ablenkwinkel θ₂ durch Streifen mit einer Ortsfrequenz f_s _; abgelenkt. In diesem Fall wird die Beziehung zwischen den Winkeln θ₁ und θ₂ durch die folgende Gleichung repräsentiert. sin θ1 + sin θ2 = fs λ (1–1)(λ ist eine Wellenfänge des einfallenden Lichts Lo)
Die Ortsfrequenz ist der an den Flüssigkristall 11 angelegten Spannung V proportional. Das heißt, es gilt die folgende Gleichung. fs = k V (k ist eine Konstante) (1–2)
Gemäß den obigen Gleichungen (1–1) und (1–2) wird die folgende Gleichung erhalten. sin θ1 + sin θ2 = k'V (k' = kλ) (1–3)
In einem Fall, in welchem das Licht mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit unter einer Bedingung abgelenkt wird, die durch die folgende Gleichung repräsentiert wird: θ2 = wt wobei w eine Winkelgeschwindigkeit und t die Zeit ist, kann die obige Gleichung (1–3) geändert werden in sin θ1 + sin wt = k'V (1–4)
Die an die Ablenkeinheit 2 zu liefernde Spannung V(t) wird somit durch die folgende Formel repräsentiert: V(t) = (A + sin wt)/k' (1-5)wobei A gleich sin θ₁ (A= sin θ₁) ist.
Das heißt, falls die an die Ablenkeinheit 2 gelieferte Spannung sinusförmig variiert wird, kann das Licht mit: einer konstanten Winkelgeschwindigkeit abgelenkt werden.
In einem Fall, in dem das Licht mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit abgelenkt wird, sind in 8(A) und (B) die an die Ablenkeinheit 2 gelieferten Signale dargestellt. 8(A) zeigt ein sinusförmiges Ansteuersignal basierend auf einem Gleichstromträger, und 8(B) zeigt ein sinusförmiges Ansteuersignal, das auf einem Wechselstromträger basiert. Wenn das sinusförmige Ansteuersignal mit einer in 8(A) oder 8(B) gezeigten Wellenform an die Ablenkeinheit 2 geliefert wird, wird das auf die Ablenkeinheit 2 fallende Licht mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit abgelenkt. Als Folge wird der Scanwinkel θ des abgelenkten Lichts gemäß der Zeit t) wie in 8(C) gezeigt variiert.
Falls die Ablenkeinheit 2 durch ein in 8(A) gezeigtes sinusförmiges Ansteuersignal angesteuert wird, kann das abgelenkte Licht in der Richtung B (entsprechend der Richtung C), die in 6A dargestellt ist, mit der konstanten Winkelgeschwindigkeit scannen, wie in 8(C) dargestellt ist. Falls die Ablenkeinheit 2 durch das in 8(B) dargestellte sinusförmige Ansteuersignal angesteuert wird, kann das abgelenkte Licht in der (der Richtung A entspre chenden) Richtung D, die in 6B dargestellt ist, mit der konstanten Winkelgeschwindigkeit scannen, wie in 8(C) dargestellt ist.
Nun wird ein Fall beschrieben, in welchem Licht zu einer Zeit t von einem Punkt (0,0) (ein Pixel) zu einem Punkt (X(t), Y(t)) abgelenkt wird. In diesem Fall wird der Ablenkwinkel θ₂ durch die folgende Gleichung repräsentiert. sin θ2 = Y(t) / [x(t)2 + Y(t)2]1/2 (2–1)
Wenn die obige Gleichung (2–1) für die Gleichung (1–3) substituiert wird, wird die an die Ablenkeinheit 3 gelieferte Spannung V(t) (das Ansteuersignal) wie folgt repräsentiert: V(t) = k' [sin θ1 + Y(t) / [x(t)2 + Y(t)2]1/2] (2–2)wobei k' gleich 1/kλ (k' = 1/kλ) ist. Falls das Ansteuersignal V(t) an die Ablenkeinheit 2 geliefert wird, wird somit das Licht vom Pixel (0,0) zum Pixel (X(t), Y(t)) abgelenkt.
Falls das abgelenkte Licht eine Linie x = X mit einer konstanten Geschwindigkeit u scannt, ist ferner in 7 Y(t) gleich ut (Y(t) = ut). In diesem Fall wird somit das an die Ablenkeinheit 2 gelieferte Ansteuersignal V(t) wie folgt repräsentiert. V(t) = k' [sin θ1 + ut / [x2 + (ut)2]1/2] (3–1)
Die obige Gleichung kann in die folgende Gleichung transformiert werden. V(t) = k' [sin θ1 + t / [t2 + (X/u)2]1/2] Substituiert man f für (X/u)², hängt das Ansteuersignal V(t) ab von t/(t2 + f)1/2.
9 zeigt einen Fall einer Scanoperation mit einer konstanten Geschwindigkeit.
Wenn die Ablenkeinheit 2 durch ein Ansteuersignal mit einer Wellenform (einer niedrigen Frequenz) wie in 9(A) gezeigt angesteuert wird, scannt das abgelenkte Licht mit einer konstanten Geschwindigkeit, wie in 9(C) gezeigt ist, in der in 6A gezeigten Richtung B. Wenn die Ablenkeinheit 2 durch ein Ansteuersignal mit einer Wellenform (einer hohen Frequenz) wie in 9(B) gezeigt angesteuert wird, scannt das abgelenkte Licht mit der konstanten Geschwindigkeit, wie in 9(C) gezeigt ist, in der in 6B dargestellten Richtung D.
10A, 10B, 10C, 11A, 11B und 11C zeigen Ansteuersignale, die für Scanoperationen mit zufällig variierten Geschwindigkeiten verwendet werden. Die Ansteuersignale, die in 10A, 10B und 10C dargestellt sind, haben niedrige Frequenzen (Träger sind Gleichstromsignale), und in 11A, 11B und 11C gezeigte Ansteuersignale haben hohe Frequenzen (Träger sind Wechselstromsignale).
In der obigen Ausführungsform ist jede der transparenten Elektroden 4 und 5 eine einzige Elektrode. Die Richtung einer anfänglichen Orientierung des Flüssigkristalls 11 ist eine einzige Richtung. Schwarze und weiße Streifen, die in konstanten Intervallen angeordnet sind, sind im ganzen Flüssigkristall 11 ausgebildet, der zwischen den transparenten Elektroden 4 und 5 sandwichartig angeordnet ist. Wenn das Licht in diesem Zustand durch den Flüssigkristall 11 gelangt, wird das Licht aufgrund eines Beugungsphänomens abgelenkt. Infolge der Verwendung des Ansteuersignals mit einer niedrigen Frequenz kann der Ablenkwinkel des Lichts in einer Richtung mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit und mit einer zufällig variierten Geschwindigkeit variiert werden. Außerdem kann infolge der Verwendung des Ansteuersignals mit einer hohen Frequenz der Ablenkwinkel des Lichts in einer Richtung senkrecht zur Richtung des Falls mit der niedrigen Frequenz mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit und mit einer Zufallsgeschwindigkeit variiert werden.
Nun wird eine erste Variation transparenter Elektroden beschrieben, die in der Ablenkeinheit 2 verwendet werden.
In der ersten Variation ist die transparente Elektrode 4 (eine der beiden transparenten Elektroden) wie in 12B gezeigt in Elektrodensegmente segmentiert. Die Elektrodensegmente sind eindimensional so angeordnet, dass sie in einer Richtung parallel zur Orientierungsrichtung des Flüssigkristalls 11 verlaufen. Die transparente Elektrode 5 (die andere der beiden transparenten Elektroden) ist eine einzige Elektrode wie in 12A gezeigt ist.
Wenn die Ansteuersignale mit der niedrigen Frequenz (siehe 8(A), 9(A) und 10A, 10B und 10C) an die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 4 (das Gleichstrom-Ansteuerverfahren) geliefert werden, so dass die Spannungspegel der Elektrodensegmente voneinander verschieden sind, laufen abgelenkte Lichtstrahlen in verschiedenen Ablenkwinkeln in der Richtung B (entsprechend der Richtung C), wie in 12C dargestellt ist. Wenn die Ansteuersignale mit der hohen Frequenz (siehe 8(B), 9(B) und 11A, 11B und 11C) an die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 4 geliefert werden (das Wechselstrom-Ansteuerverfahren), so dass die Spannungspegel der Elektrodensegmente voneinander verschieden sind, laufen abgelenkte Lichtstrahlen unter verschiedenen Ablenkwinkeln in der Richtung D (entsprechend der Richtung A), wie in 12D gezeigt ist.
Nun wird mit Verweis auf 13A, 13B, 13C und 13D eine zweite Variation der in der Ablenkeinheit 2 verwendeten transparenten Elektroden beschrieben.
In der zweiten Variation ist die transparente Elektrode 4 (eine der beiden transparenten Elektroden), wie in 13B gezeigt ist, in Elektrodensegmente segmentiert. Die Elektrodensegmente sind eindimensional so angeordnet, dass sie in einer Richtung senkrecht zur Orientierungsrichtung (der Richtung A) des Flüssigkristalls 11 verlaufen. Die transparente Elektrode 5 (die andere der beiden transparenten Elektroden) ist eine einzige Elektrode, wie in 13A gezeigt ist.
Wenn die Ansteuersignale mit der niedrigen Frequenz (siehe 8(A), 9(A) und 10A, 10B und 10C) an die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 4 geliefert werden, kann das auf die Ablenkeinheit 2 fallende Licht so abgelenkt werden, dass abgelenkte Lichtstrahlen in der Richtung B (entsprechend der Richtung C) scannen, wie in 13C dargestellt ist.
Wenn die Ansteuersignale mit der hohen Frequenz (siehe 8(B), 9(B) und 11A, 11B und 11C) an die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 4 geliefert werden, kann das auf die Ablenkeinheit 2 fallende Licht so abgelenkt werden, dass abgelenkte Lichtstrahlen in der Richtung D (entsprechend der Richtung A) scannen, wie in 13D dargestellt ist.
Mit Verweis auf 14A, 14B, 14C und 14D wird nun eine dritte Variation der transparenten Elektroden der Ablenkeinheit 2 beschrieben. Ein Ablenkgerät, das transparente Elektroden der dritten Variation enthält, repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In der dritten Variation ist die transparente Elektrode 4 (eine der beiden transparenten Elektroden) wie in 14B gezeigt in Elektrodensegmente segmentiert. Die Elektrodensegmente sind zweidimensional in den Richtungen A und C angeordnet, die zueinander senkrecht sind. Die transparente Elektrode 5 (die andere der beiden transparenten Elektroden) ist eine einzige Elektrode wie in 14 gezeigt ist.
Die Ansteuersignale mit der niedrigen Frequenz (siehe 8(A), 9(A) und 10A, 10B und 10C) können an die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 4 angelegt werden (das Gleichstrom-Ansteuerverfahren). In diesem Fall wird das einfallende Licht durch jeweilige Teile des Flüssigkristalls entsprechend den Elektrodensegmenten der transparenten Elektrode 4 abgelenkt, und abgelenkte Lichtstrahlen scannen in der Richtung B (entsprechend der Richtung C), wie in 14C dargestellt ist.
Das Ansteuersignal mit der hohen Frequenz (siehe 8(B), 9(B) und 11A, 11B und 11C) können an die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 4 angelegt werden (das Wechselstrom-Ansteuerverfahren). In diesem Fall wird das einfallende Licht durch Teile des Flüssigkristalls 11 abgelenkt, die den Elektrodensegmenten der transparenten Elektrode 4 entsprechen, und abgelenkte Lichtstrahlen scannen in der Richtung D (entsprechend der Richtung A), wie in 14D dargestellt ist.
15A und 15B zeigen eine vierte Variation der transparenten Elektroden. In der vierten Variation sind die beiden transparenten Elektroden 4 und 5, wie in 15A und 15B gezeigt ist, jeweils in Elektrodensegmente segmentiert. Die Elektrodensegmente sind in einer zur Orientierungsrichtung parallelen Richtung eindimensional angeordnet. Infolge der Verwendung der transparenten Elektroden 4 und 5 wie in 15A und 15B gezeigt können die Ablenkung des Lichts und das Scannen abgelenkter Lichtstrahlen in der gleichen Weise wie in den Fällen durchgeführt werden, die in 14C und 14D dargestellt sind.
16A und 16B zeigen eine fünfte Variation der transparenten Elektroden. Ein transparente Elektroden der fünften Variation enthaltendes optisches Ablenkgerät repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In der fünften Variation sind die transparente Elektrode 4, die in Elektrodensegmente wie in 16B gezeigt segmentiert ist, und die transparente Elektrode 5, die in Elektrodensegmente wie in 16A gezeigt segmentiert ist, in der Ablenkeinheit 2 so montiert, dass die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 4 und die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 5 in zueinander senkrechten Richtungen verlaufen. Wenn die Ablenkeinheit 2 mit den transparenten Elektroden 4 und 5 wie in 16A und 16B gezeigt angesteuert wird, werden im Flüssigkristall 11 Abschnitte mit Streifen gebildet, die in verschiedenen Ortsfrequenzen angeordnet sind, wie in 14C und 14D gezeigt ist.
Gemäß der obigen Struktur der transparenten Elektroden 4 und 5 ist eine Anzahl von Adreßleitungen von den Elektrodensegmenten der transparenten Elektroden geringer als eine Anzahl von Adreßleitungen von den Elektrodensegmenten der transparenten Elektroden, die in 14A und 14B dargestellt sind. Folglich kann die Anzahl von Pixel in der Ablenkeinheit 2 einfach erhöht werden.
17A und 17B zeigen eine sechste Variation der transparenten Elektroden 4 und 5. Ein transparente Elektroden der sechsten Variation enthaltendes optisches Ablenkgerät repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die transparente Elektrode 4 ist in Elektrodensegmente segmentiert, die wie in 17B gezeigt zweidimensional angeordnet sind. Die transparente Elektrode 5 ist in Elektrodensegmente segmentiert, die wie in 17A gezeigt eindimensional angeordnet sind.
Basierend auf einer Kombination von Ansteuersignalen, die an die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 4 und 5 geliefert werden, werden Streifen mit verschiedenen Ortsfrequenzen in Teilen des Flüssigkristalls gebildet, die den jeweiligen Elektrodensegmenten entsprechen. Infolge der Verwendung der transparenten Elektroden 4 und 5 mit den Strukturen, die in 17B und 17A dargestellt sind, kann eine komplexe Ablenksteuerung des Lichts durchgeführt werden.
18A und 18B zeigen eine siebte Variation der transparenten Elektroden 4 und 5. Ein transparente Elektroden der siebten Variation enthaltendes optisches Ablenkgerät repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die beiden Elektroden 4 und 5 sind in Elektrodensegmente segmentiert, die wie in 18B und 18A gezeigt zweidimensional angeordnet sind. Ba sierend auf einer Kombination von Ansteuersignalen, die an die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden 4 und 5 geliefert werden, werden Streifen mit verschiedenen Ortsfrequenzen in Teilen des Flüssigkristalls gebildet, die den jeweiligen Elektrodensegmenten entsprechen. Gemäß der siebten Variation der transparenten Elektroden 4 und 5 mit Strukturen wie in 18B und 18A gezeigt kann eine komplexe Ablenksteuerung des Lichts durchgeführt werden.
Die optischen Ablenkgeräte mit den Ablenkeinheiten, die mit transparenten Elektroden gemäß der dritten Variation bis zur siebten Variation versehen sind, können für einen zweidimensionalen optischen Schalter verwendet werden, in welchem optische Schalter gestapelt sind.
Nun wird ein optisches Ablenkgerät beschrieben, das, obgleich es selbst die vorliegende Erfindung nicht direkt verkörpert, wenn es in bestimmten Aspekten wie im folgenden erläutert modifiziert wird, eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
Dieses Ablenkgerät ist in 19 dargestellt. In 19 sind denjenigen Teilen, welchen die gleichen wie die in 3 gezeigten sind, die gleichen Bezugsziffern zugeordnet.
Das in 19 dargestellte optische Ablenkgerät 21 arbeitet als zylindrische Linse. Nach 19 ist das optische Ablenkgerät 21 aus der Ablenkeinheit 22 und der Ansteuereinheit 33 in der gleichen Weise wie das Gerät von 3 aufgebaut. Die Ablenkeinheit 22 hat eine Glasplatte 8, die mit der transparenten Elektrode 23 und dem Orientierungsfilm 25 versehen ist, die Glasplatte 9, die mit der transparenten Elektrode 24 und dem Orientierungsfilm 26 versehen ist, die Abstandhalter 10 und den Flüssigkristall 11 und ist in der gleichen Weise wie das Gerät von 3 ausgebildet. Die Ansteuereinheit 33 liefert Ansteuersignale an die transparenten Elektroden 23 und 24.
Die transparenten Elektroden sind wie in 23 gezeigt ausgebildet. Nach 23 ist die transparente Elektrode 23 in Elektrodensegmente segmentiert, die eindimensional angeordnet sind. Die Elektrodensegmente verlaufen mit einer zur Orientierungsrichtung (A und A') parallelen oder senkrechten Richtung. Die transparente Elektrode 24 ist eine einzige Elektrode.
Die Ablenkeinheit, die mit den transparenten Elektroden 23 und 24 mit der Struktur wie in 23 gezeigt versehen ist, kann für den eindimensionalen optischen Schalter verwendet werden.
Die Ansteuereinheit 33 liefert Ansteuersignale an die jeweiligen Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 23 wie folgt:
20 zeigt einen Zustand, in welchem Licht auf ein Gitter unter einem Winkel θ₁ fällt, welches Gitter in einem Teil des Flüssigkristalls 11 entsprechend einem n-ten Segment der transparenten Elektrode erzeugt ist. Die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel θ₁ und dem Ablenkwinkel θ_2n im n-ten Gitter, in welchem Streifen mit einer Ortsfrequenz f_s ausgebildet sind, wird durch die folgende Gleichung repräsentiert. sin θ1 + sin θ2n = fsλ (4–1)(λ: Wellenlänge)
Da die Ortsfrequenz f_s einer angelegten Spannung V proportional ist, kann die Ortsfrequenz fs repräsentiert werden durch fs = kV (4–2)wobei k eine Konstante ist. Die obige Gleichung (4–1) kann somit in sin θ1 + sin θ2n = k' V (4–3)transformiert werden, wobei k' gleich kλ (k' = kλ) ist.
Wie in 20 dargestellt ist, ist Licht, das durch das n-te Gitter P_n (entsprechend dem n-ten Segment der transparenten Elektrode), das bei (X_n, 0) positioniert ist, schlitzförmig und wird bei einem Brennpunkt Q_n(X_n', Z_n') fokussiert. In diesem Fall kann die folgende Gleichung erhalten werden. sin θ2n = (Xn – Xn')/[Zn'2 + (Xn – Xn')2)]1/2 (4–4)
Somit wird die Spannung V durch die folgende Gleichung repräsentiert: V(t) = k" [sin θ1 + (Xn – Xn')/[Zn'2 + (Xn – Xn')2]1/2 (4–5)wobei k" gleich 1/k' (k" = 1/k') ist.
Nun werden die folgenden Fälle beschrieben, in denen:

1–1) der Brennpunkt des vom Gitter Pn abgegebenen Lichts sich mit einer konstanten Geschwindigkeit in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung vom Gitter zur Fokalfläche bewegt (im folgenden wird auf die Richtung vom Gitter zur Fokalfläche als Fokusrichtung verwiesen);
1–2) der Brennpunkt des vom Gitter P_n abgegebenen Lichts sich mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit in einer zur Fokusrichtung senkrechten Richtung bewegt;
1–3) der Brennpunkt des vom Gitter P_n abgegebenen Lichts sich in einer Richtung senkrecht zur Fokusrichtung zufällig bewegt;
2–1) der Brennpunkt des Lichts sich mit einer konstanten Geschwindigkeit in einer zur Fokusrichtung parallelen Richtung bewegt;
2–2) der Brennpunkt des Lichts sich in einer zur Fokusrichtung parallelen Richtung zufällig bewegt; und
3–1) der Brennpunkt des Lichts sich in Zeit- und Raumpunkten zufällig bewegt.

Im Fall 1–1) wird das folgende Steuersignal V an das n-te Gitter P_n geliefert.
Wie in 20 gezeigt ist, hat ein Koordinatensystem eine Z-Achse (Richtung), die der zur Fokusrichtung parallelen Richtung entspricht, und eine X-Achse (Richtung), die der zur Fokusrichtung senkrechten Richtung entspricht. Im Fall 1–1), in dem ein schlitzförmiger Fokus (ein Brennpunkt) sich mit einer konstanten Geschwindigkeit in der X-Richtung bewegt, kann die Position (X_n', Z_n') des Brennpunkts repräsentiert werden durch Zn' = s (Konstante) und (4–6) Xn' = ct (4–7)
Substituiert man die obigen Gleichungen (4–6) und (4–7) für die Gleichung (4-5), wird die an das n-te Gitter P_n zu liefernde Steuerspannung V wie folgt erhalten. V(xn't) = K" [sin θ1 + (Xn – ct)/[s2+ (Xn – ct)2]1/2 (4–8)
Im Fall 1–2) wird an das n-te Gitter P_n die folgende Steuerspannung V geliefert.
In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt in der zur Fokusrichtung senkrechten Richtung X.
Es wird angenommen, dass eine optische Achse durch einen m-ten Punkt (mit einer X-Koordinate X_m) geht und das durch das an diesem gebildete Streifen abgelenkte Licht sich mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit bewegt.
In diesem Fall kann die Position (X_n', Z_n') des Brennpunkts repräsentiert werden durch Zn' = s (Konstante) (4-9) Xn' = s tan θ2m = s tan wmt (4–10)
Substituiert man die obigen Gleichungen (4–9) und (4–10) für die Gleichung (4-5), wird die an das n-te Gitter P_n zu liefernde Steuerspannung V wie folgt erhalten. V(Xn, t) = k"[sin θ1 + (Xn – s tan wmt)/[s2 + (Xn – s tan wmt)2]1/2] (4–11)
Im Fall 1–3) wird an das n-te Gitter P_n die folgende Steuerspannung V geliefert.
Wenn sich der Brennpunkt mit einer Zufallsgeschwindigkeit in der zur Fokusrichtung senkrechten Richtung X bewegt, kann die Position (X_n', Z_n) des Brennpunkts repräsentiert werden durch Zn' = s (Konstante) (4–12) Xn' = R (ein Zufallswert zu einem Zeitpunkt) (4–13)
Substituiert man die obigen Gleichungen (4–12) und (4–13) für die Gleichung (4-5), wird die an das n-Gitter P_n zu liefernde Steuerspannung V wie folgt erhalten V(Xn, t) = k"[sin θ1 + (Xn – R)/[s2 + (Xn – R)2]1/2] (4–14)
Im Fall 2–1) wird an das n-te Gitter P_n die folgende Steuerspannung V geliefert.
Wenn sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit e in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung bewegt, kann die Position (X_n', Z_n') des Brennpunktes repräsentiert werden durch Zn' = et (4–15) Xn' = u (Konstante) (4–16)
Substituiert man die obigen Gleichungen (4–15) und (4–16) für die Gleichung (4-5), wird die an das n-te Gitter P_n anzulegende Steuerspannung V wie folgt erhalten V(Xn, t) = k"[sin θ1 + (Xn – u)/[(et)2 + (Xn – u)2]1/2] (4–17)
Im Fall 2-2) wird an das n-te Gitter P_n die folgende Steuerspannung V geliefert.
Wenn sich der Brennpunkt zufällig in der zur Fokusrichtung parallelen Richtung Z bewegt, kann die Position (X_n', Z_n') des Brennpunkts repräsentiert werden durch Zn' = R (ein zufälliger Wert zu einem Zeitpunkt) (4–18) Xn' = v (Konstante) (4–19)
Substituiert man die obigen Gleichungen (4–18) und (4–19) für die Gleichung (4–5), wird die an das n-te Gitter P_n zu liefernde Steuerspannung V wie folgt erhalten V(Xn, t) = k"[sin θ1 + (Xn – v)/[R2 + (Xn – v)2]1/2] (4-20)
Im Fall 3–1) wird an das n-te Gitter P_n die folgende Steuerspannung V geliefert.
Wenn sich der Brennpunkt in Zeit- und Raumpunkten zufällig bewegt, kann die Position (X_n', Z_n') des Brennpunkts repräsentiert werden durch Zn' = RZ (ein zufälliger Wert zu einem Zeitpunkt) (4–21) Xn' = Rx (ein zufälliger Wert zu einem Zeitpunkt) (4–22)
Substituiert man die obigen Gleichungen (4–21) und (4–22) für die Gleichung (4–5), wird die an das n-te Gitter P_n anzulegende Steuerspannung V wie folgt erhalten V(Xn, t) = k"[sin θ1 + (Xn – RX)/[RZ 2 + (Xn – RX)2]1/2) (4–23)
Eine aus Glas hergestellte zylindrische Linse dient als konvexe Linse oder konkave Linse entsprechend den Oberflächenformen. Im optischen Ablenkgerät, in welchem variable Streifenmuster aufgrund einer Änderung einer Verteilung von Spannungen, die an die Gitter geliefert werden, gebildet werden, können eine konvexe Linse und eine konkave Linse gebildet werden. Wie in 20 gezeigt ist, wird in einem Fall, in welchem eine Koordinate Z_n' des Brennpunktes positiv ist, die konvexe zylindrische Linse gebildet. Auf der anderen Seite wird in einem Fall, in welchem eine Koordinate Z_n' des Brennpunktes negativ ist, die konkave zylindrische Linse gebildet.
Eine Richtung der anfänglichen Orientierung ist zu der Richtung parallel, in der die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden angeordnet sind, und die Ablenkeinheit wird im Ansteuerverfahren mit niedriger Frequenz (mit einer Frequenz, die geringer als ein Wert innerhalb eines Bereichs von 200 Hz bis 300 Hz ist) angesteuert. Die jeweiligen Elektrodensegmente werden mit den Steuerspannungen V versorgt, die durch die Gleichung (4–8), (4-11) oder (4–14) repräsentiert werden. Die Steuerspannung V hat eine der Wellenformen, wie sie in 21(A), (B), (C) und (D) gezeigt sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 29A, 29B oder 29C dargestellt ist.
Außerdem können die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentierten Steuerspannungen an die jeweiligen Elektrodensegmente geliefert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 29D oder 29E dargestellt ist.
Ferner können die jeweiligen Elektrodensegmente mit Steuerspannungen versorgt werden, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 29F dargestellt ist.
Die Richtung der anfänglichen Orientierung ist zu der Richtung senkrecht, in der die Elektrodensegmente angeordnet sind, und die Ablenkeinheit wird in dem Niederfrequenzverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Die jeweiligen Elektrodensegmente können mit den Steuerspannungen versorgt werden, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 30A, 30B oder 30C dargestellt ist.
In dem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert wird, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird, können an die Elektrodensegmente die Steuerspannungen geliefert werden, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 30D oder 30E dargestellt ist.
In dem Fall, in dem das optische Ablenkgerät im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert wird, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird, können an die Elektrodensegmente die Steuerspannungen geliefert werden, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 30F dargestellt ist.
Die Richtung der anfänglichen Orientierung ist zu der Richtung parallel, in der die Elektrodensegmente angeordnet sind, und die Ablenkeinheit wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Wenn die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentierten Steuerspannungen an die Elektrodensegmente geliefert werden, bewegt sich in diesem Fall der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 29A, 29B oder 29C dargestellt ist.
In dem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert wird, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird, können an die Elektrodensegmente die Steuerspannungen geliefert werden, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt bei einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 29D oder 29E dargestellt ist.
In dem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert wird, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird, können die durch die Gleichung (4–23) repräsentierten Steuerspannungen an die Elektrodensegmente geliefert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt in Zeit- und Raumpunkten zufällig, wie in 29F dargestellt ist.
Die Richtung der anfänglichen Orientierung ist zu der Richtung parallel, in der die Elektrodensegmente angeordnet sind, und die Ablenkeinheit wird in dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren (mit einer hohen Frequenz, die höher als ein Wert innerhalb eines Bereichs von 200 Hz bis 300 Hz ist) so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Wenn in diesem Fall die jeweiligen Elektrodensegmente mit den durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentierten Steuerspannungen versorgt werden, bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 30A, 30B oder 30C dargestellt ist.
In dem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert wird, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird, können die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentierten Spannungen an die Elektrodensegmente geliefert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 30D oder 30E dargestellt ist.
In dem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert wird, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird, können die durch die Gleichung (4–23) repräsentierten Steuerspannungen an die Elektrodensegmente geliefert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt in Zeit- und Raumpunkten zufällig, wie in 30F dargestellt ist.
Die transparente Elektrode 23 kann in Elektrodensegmente segmentiert sein, die wie in 24 gezeigt zweidimensional angeordnet sind. Ein optisches Ablenkgerät, das solche transparente Elektroden enthält, repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls 11 weist eine einzige Richtung parallel zu einer Richtung auf, die durch oder A oder A' in 24 angegeben ist. In einem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, hat die anfängliche Orientierung eine Richtung parallel zur longitudinalen Richtung A. In einem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, hat die anfängliche Orientierung eine Richtung parallel zur lateralen Richtung A'. Die gleiche Spannung wird an die in jeder Spalte angeordneten Elektrodensegmente von den zweidimensional angeordneten Elektrodensegmenten angelegt, und verschiedene Steuerspannungen werden an Elektrodensegmente in jeder Reihe geliefert, und ein linienförmiger Fokus (ein Brennpunkt) wird wie in 29A bis 29F gezeigt gebildet.
Die Ablenkeinheit mit den oben beschriebenen transparenten Elektroden wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur anfänglichen Orientie rung (der Längsrichtung) angeordnet sind, und die Elektrodensegmente, die in der Richtung senkrecht zu anfänglichen Orientierung (der lateralen Richtung) angeordnet sind, werden mit Steuerspannungen versorgt, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 29A, 29B oder 29C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit wird in dem Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die Elektrodensegmente angelegt, die in der Richtung parallel zur anfänglichen Orientierung an geordnet sind, und die durch die Gleichung (4-17) oder (4–20) repräsentierten Steuerspannungen werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung senkrecht zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 29D und 29E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die Elektrodensegmente geliefert, die in der zur anfänglichen Orientierung (der Längsrichtung) parallelen Richtung angeordnet sind, und die in der zur anfänglichen Orientierung senkrechten Richtung angeordneten Elektrodensegmente werden mit den Steuerspannungen versorgt, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden. In diesem Fall bewegt sich die Fokalposition zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 29F gezeigt ist.
Die Ablenkeinheit wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die in der zur anfänglichen Orientierung parallelen Richtung angeordneten Elektrodensegmente geliefert, und die Elektrodensegmente, die in der zur anfänglichen Orientierung senkrechten Richtung angeordnet sind, werden mit den Steuerspannungen versorgt, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden. In diesem Fall bewegt sich die Fokalposition mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindig keit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 30A, 30B oder 30C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die in der zur anfänglichen Orientierung parallelen Richtung angeordneten Elektrodensegmente geliefert, und die in der zur anfänglichen Orientierung senkrechten Richtung angeordneten Elektrodensegmente werden mit den Steuerspannungen versorgt, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden. In diesem Fall bewegt sich die Fokalposition mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 30D oder 30E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die in der zur anfänglichen Orientierung parallelen Richtung angeordneten Elektrodensegmente geliefert, und die Elektrodensegmente, die in der Richtung senkrecht zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind, werden mit den Steuerspannungen versorgt, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 30F gezeigt ist.
Die Ablenkeinheit wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung senkrecht zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Steuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an das Segment geliefert, das in der Richtung parallel zur anfänglichen Orientierung angeordnet ist. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 29A, 29B oder 29C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung senkrecht zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die durch die Gleichung (4- 17) oder (4-20) repräsentierten Steuerspannungen werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 29D und 29E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit wird in dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung senkrecht zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die durch die Gleichung (4–23) repräsentierten Steuerspannungen werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt zufällig in der Zeit- und Raumpunkten, wie in 29F dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit wird in Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung senkrecht zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die durch die Gleichung (4–8), (4-11) oder (4–14) repräsentierten Steuerspannungen werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 30A, 30B oder 30C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit wird in dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung senkrecht zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentierten Steuerspannungen werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 30D oder 30E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Die gleiche Steuerspannung wird an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung senkrecht zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Steuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur anfänglichen Orientierung angeordnet sind. In diesem Fall bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 30F dargestellt ist.
Die beiden transparenten Elektroden 23 und 24 können in Elektrodensegmente segmentiert sein, die wie in 25 gezeigt eindimensional angeordnet sind. Die transparenten Elektroden 23 und 24 sind in der Ablenkeinheit 22 so montiert, dass die Elektrodensegmente zueinander parallel sind. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls weist eine einzige Richtung auf.
Die Ansteuersignale mit einer niedrigen Frequenz, wie in 8, 9, 10A, 10B und 10C dargestellt ist, werden an die Elektrodensegmente der in 25 dargestellten transparenten Elektroden geliefert, so dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Wenn in diesem Fall die Ansteuersignale, die an die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden geliefert werden, die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) erfüllen, bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 29A, 29B oder 29C dargestellt ist.
In dem Fall, in dem die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden wie in 25 gezeigt im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, so dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird, bewegt sich, wenn die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–29) repräsentiert werden, an die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden geliefert werden, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 29D oder 29E dargestellt ist.
In dem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert wird, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird, bewegt sich, wenn die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, an die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden geliefert werden, der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 29F dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden, wie in 25 dargestellt ist, kann im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert werden, so dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Wenn in diesem Fall die durch die Gleichung (4–8) oder (4–11) oder (4–14) repräsentierten Ansteuerspannungen an die Elektrodensegmente geliefert werden, bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 30A, 30B oder 30C dargestellt ist.
Wenn im obigen Fall die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4-17) oder (4–20) repräsentiert werden, an die Elektrodensegmente geliefert werden, bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie 30D oder 30E dargestellt ist.
Wenn im obigen Fall die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4-23) repräsentiert werden, an die Segmente der transparenten Elektroden geliefert werden, bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 30F dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden, wie in 25 dargestellt ist, kann im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Wenn in diesem Fall die durch die Gleichungen (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentierten Ansteuerspannungen an das Segment der transparenten Elektroden geliefert werden, bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 29A, 29B oder 29C dargestellt ist.
Wenn im obigen Fall die durch die Gleichungen (4–17) oder (4–20) repräsentierten Ansteuerspannungen an die Elektrodensegmente geliefert werden, bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie 29D oder 29E dargestellt ist.
Wenn im obigen Fall die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4-23) repräsentiert werden, an die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden geliefert werden, bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 29F dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit mit der anfänglichen Orientierung senkrecht zu der Richtung, in der die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden wie in 25 dargestellt angeordnet sind, kann im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert werden, so dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Wenn in diesem Fall die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, an die Elektrodensegmente geliefert werden, bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung X senkrecht zur Fokusrichtung, wie in 30A, 30B oder 30C dargestellt ist.
Wenn im obigen Fall die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4-17) oder (4–20) repräsentiert werden, an die Elektrodensegmente geliefert werden, bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie 30D oder 30E dargestellt ist.
Wenn im obigen Fall die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4-23) repräsentiert werden, an die Elektrodensegmente geliefert werden, bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 30F dargestellt ist.
Die transparente Elektrode 23 kann in Elektrodensegmente segmentiert sein, die zweidimensional angeordnet sind, und die transparente Elektrode 24 kann in Elektrodensegmente segmentiert sein, die eindimensional angeordnet sind, wie in 26 dargestellt ist. Ein optisches Ablenkgerät, das solche transparenten Elektroden enthält, repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls weist eine durch A oder A' in 26 angegebene einzige Richtung auf. In einem Fall, in dem die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls eine Richtung A' (eine laterale Richtung) hat, im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in einer Richtung parallel zu einer Richtung angeordnet sind, in der die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 24 eindimensional angeordnet sind. Im folgenden wird auf die Richtung, in der die Elektrodensegmente eindimensional angeordnet sind, als Richtung einer eindimensionalen Anordnung verwiesen. Ferner werden die Elektrodensegmente, die in einer Richtung senkrecht zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung angeordnet sind, mit Ansteuerspannungen versorgt, so dass eine Linsenfunktion in der Richtung wirkt, die zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung senkrecht ist. In einem Fall, in dem die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls eine Richtung A (eine longitudinale Richtung) hat, im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in einer Richtung senkrecht zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung angeordnet sind. Ferner werden die Elektrodensegmente, die in einer Richtung parallel zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung angeordnet sind, mit Ansteuerspannungen so versorgt, dass eine Linsenfunktion in der Richtung parallel zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung wirkt.
Außerdem wird in einem Fall, in dem die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, in dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung senkrecht zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung angeordnet sind. Ferner werden die Elektrodensegmente, die in der Richtung parallel zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung angeordnet sind, mit Ansteuerspannungen versorgt, so dass eine Linsenfunktion in der Richtung parallel zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung wirkt. Falls die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung angeordnet sind. Ferner werden die Elektrodensegmente, die in der Richtung senkrecht zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung angeordnet sind, mit Ansteuerspannungen versorgt, so dass eine Linsenfunktion in der Richtung senkrecht zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung wirkt.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' (die laterale Richtung) hat, wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Ferner werden die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, an das Segment geliefert werden, das in der Richtung parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet ist. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und senkrecht zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung, wie in 31A, 31B oder 31C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A (die longitudinale Richtung) hat, wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert werden, die in der Richtung senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und parallel zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung, wie in 31A, 31B oder 31C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung wie in 31D oder 31E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, wird im Niederfrequenz-Ansteuermodus so angesteuert, so dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert werden, die in der Richtung senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zu der Richtung in Richtung auf die Fokalfläche, wie in 31D oder 31E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' (die laterale Richtung) hat, wird im Niederfrequenz-Ansteuermodus so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Außerdem wird die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A (die longitudinale Richtung) hat, im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert. In diesen Fällen wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die der Richtung parallel zu den Richtungen A' und A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert werden, die in der Richtung senkrecht zu den Richtungen A' und A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 31F dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und senkrecht zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung (parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung), wie in 32A, 32B oder 32C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und parallel zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung (senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung), wie in 32A, 32B oder 32C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4-17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung wie in 32D oder 32E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 32D oder 32E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Außerdem wird die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesen Fällen wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in den Richtungen parallel zur Richtung A' und A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in den Richtungen senkrecht zu den Richtungen A' und A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 32F dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und parallel zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung, wie in 31A, 31B oder 31C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und senkrecht zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung, wie in 31A, 31B oder 31C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung, wie in 31D oder 31E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung Z parallel zur Fokusrichtung wie in 31D oder 31E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. Außerdem wird die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesen Fällen werden die gleichen Ansteuerspannungen an die Elektrodensegmente geliefert, die in den Richtungen senkrecht zu den Richtungen A' und A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in den Richtungen parallel zu den Richtungen A' und A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten wie in 31F dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und parallel zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung, wie in 32A, 32B oder 32C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und senkrecht zur Richtung einer eindimensionalen Anordnung, wie in 32A, 32B oder 32C dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in der 32D oder 32E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brenn punkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung wie in 32D oder 32E dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' hat, wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. Außerdem wird die Ablenkeinheit, in der die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A hat, im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesen Fällen wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente in den Richtungen senkrecht zu den Richtungen A' und A der anfänglichen Orientierung geliefert, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente in den Richtungen parallel zu den Richtungen A' und A der anfänglichen Orientierung geliefert. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten, wie in 32F dargestellt ist.
Die transparenten Elektroden 23 und 24 können wie in 27 dargestellt ausgebildet sein. Nach 27 sind die beiden transparenten Elektroden 23 und 24 in Elektrodensegmente segmentiert, die zweidimensional angeordnet sind. Das optische Ablenkgerät, das solche transparenten Elektroden enthält, repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat eine einzige Richtung A (die longitudinale Richtung) oder A' (die laterale Richtung). In einem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, hat die anfängliche Orientierung de Flüssigkristalls die Richtung A (die longitudinale Richtung), und in einem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, hat die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' (die laterale Richtung). Die gleiche Ansteuerspannung wird an die Elektrodensegmente geliefert, die in der longitudinalen Richtung angeordnet sind. Ansteuerspannungen werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der lateralen Richtung angeordnet sind, so dass Streifen, die in der lateralen Richtung angeordnet sind, im Flüssigkristall gebildet werden. Als Folge wird der linienförmige Fokus (der Brennpunkt) gebildet, wie in 34A bis 34C dargestellt ist. Aufgrund der Variationen der Ansteuerspannungen, die die Elektrodensegmente geliefert werden, bewegt sich der linienförmige Fokus mit einer konstan ten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in einer Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in einer Richtung parallel zur Fokusrichtung.
Nun werden konkrete Ansteueroperationen der Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden wie in 27 dargestellt beschrieben.
Die Ablenkeinheit wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Spannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung geliefert. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und senkrecht zu der Richtung A der anfänglichen Orientierung.
Im obigen Fall wird die gleiche Spannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung.
Im obigen Fall wird die gleiche Spannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten.
Die Ablenkeinheit wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Spannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung.
Im obigen Fall wird die gleiche Spannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung.
Im obigen Fall wird die gleiche Spannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten.
Die Ablenkeinheit wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung.
Im obigen Fall wird die gleiche Spannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur der Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zu der Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung.
Im obigen Fall wird die gleiche Spannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zu der Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten.
Die Ablenkeinheit wird im Hochfrequenz-Ansteuermodus so angesteuert, das die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (die longitudinalen Richtung) senkrecht zur der Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zu der Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und der Richtung A' der anfänglichen Orientierung.
Im obigen Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zu der Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteu erspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung.
Im obigen Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zu der Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Anfangsorientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten.
Die transparenten Elektroden 23 und 24 können wie in 28 gezeigt ausgebildet sein. Ein optisches Ablenkgerät, das solche transparente Elektroden enthält, repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nach 28 ist die transparente Elektrode 23 in Elektrodensegmente segmentiert, die in der longitudinalen Richtung eindimensional angeordnet sind. Die transparente Elektrode 24 ist in Elektrodensegmente segmentiert, die in der lateralen Richtung eindimensional angeordnet sind. Die transparenten Elektroden 23 und 24 sind in der Ablenkeinheit 22 so montiert, dass eine Richtung, in der die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 23 verlaufen, und eine Richtung, in der die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 24 verlaufen, einander kreuzen. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat eine einzige Richtung A (die longitudinale Richtung) oder A' (die laterale Richtung). In einem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Niederfrequenz-Ansteuermodus angesteuert wird, hat die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A (die longitudinale Richtung). In einem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Hochfrequenz-Ansteuermodus angesteuert wird, hat die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls die Richtung A' (die laterale Richtung). Das elektrische Feld wird in jedem Teil des Flüssigkristalls erzeugt, der durch in gekreuzten Richtungen verlaufende Elektrodensegmente sandwichartig ausgebildet ist, so dass in jedem Teil des Flüssigkristalls Streifen gebildet werden. Das durch die Streifen gebeugte Licht wird in der lateralen Richtung so fokussiert, das ein linienförmi ger Fokus gebildet wird. Aufgrund der Variationen der Ansteuerspannungen, die über die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden 23 und 24 angelegt werden, bewegt sich der linienförmige Fokus (der Brennpunkt) mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und bewegt sich mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 34A, 34B und 34C dargestellt ist.
Nun werden konkrete Ansteueroperationen der Ablenkeinheit mit der transparenten Elektrode wie in 28 gezeigt beschrieben.
Die Ablenkeinheit wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert, so dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Richtung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung.
Im obigen Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung.
Im obigen Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten.
Die Ablenkeinheit wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung.
Im obigen Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–0) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung.
Im obigen Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) senkrecht zur Richtung A der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten.
Die Ablenkeinheit wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Glei chung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung.
Im obigen Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente angelegt, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung.
Im obigen Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten.
Die Ablenkeinheit wird im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave zylindrische Linse gebildet wird. In diesem Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–8), (4–11) oder (4–14) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit oder zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung und parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung.
Im obigen Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente angelegt, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–17) oder (4–20) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung.
Im obigen Fall wird die gleiche Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der longitudinalen Richtung) senkrecht zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind, und die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (4–23) repräsentiert werden, werden an die Elektrodensegmente geliefert, die in der Richtung (der lateralen Richtung) parallel zur Richtung A' der anfänglichen Orientierung angeordnet sind. Als Folge bewegt sich der Brennpunkt zufällig in Zeit- und Raumpunkten.
Nun werden andere Beispiele der Ansteueroperation der Ablenkeinheit beschrieben, durch die ein Array von Zylinderlinsen mit mehreren zylindrischen Linsen gebildet wird.
In einem ersten Beispiel weist die Ablenkeinheit die transparente Elektrode 23 auf, die in Elektrodensegmente segmentiert ist, welche eindimensional angeordnet sind, und die transparente Elektrode 24, welche eine einzige Elektrode ist, wie in 23 dargestellt ist.
Ansteuerspannungen werden an die Elektrodensegmente geliefert, so dass der linienförmige Fokus durch jeden Teil eines Flüssigkristalls entsprechend einem oder mehreren Elektrodensegmenten gebildet wird, die einander benachbart sind, wie in 33A und 33B dargestellt ist. Das heißt, infolge dieser Ansteueroperation der Ablenkeinheit wird ein Array zylindrischer Linsen gebildet, das mehrere eindimensional angeordnete zylindrische Linsen aufweist. Die Ansteuerspannungen, die an die Elektrodensegmente geliefert werden, werden mit der Zeit geändert, so dass die linienförmige Fokus sich mit einer konstanten Geschwindigkeit, mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit und zufällig in der Richtung senkrecht zur Fokusrichtung bewegen kann. Außerdem kann sich der linienförmige Fokus mit einer konstanten Geschwindigkeit und zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung bewegen.
In einem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, ist die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls parallel zu einer Richtung, in der das Licht abgelenkt wird. Auf der anderen Seite ist in einem Fall, in dem die Ablenkeinheit im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert wird, die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls senkrecht zu der Richtung, in der das Licht abgelenkt wird.
In einem zweiten Beispiel sind die beiden transparenten Elektroden 23 und 24 in Elektrodensegmente segmentiert, die eindimensional angeordnet sind, wie in 28 dargestellt ist.
Ansteuerspannungen können an die Elektrodensegmente so geliefert werden, dass der linienförmige Fokus durch jeden Teil des Flüssigkristalls entsprechend einem oder mehreren, voneinander benachbarten Elektrodensegmenten gebildet wird, wie in 33A und 33B dargestellt ist. In diesem Fall wird ein Array von zylindrischen Linsen gebildet, das mehrere eindimensional angeordnete zylindrische Linsen aufweist.
Außerdem können Ansteuerspannungen an die Elektrodensegmente geliefert werden, so dass der linienförmige Fokus durch jeden Teil des Flüssigkristalls entsprechend einer oder mehreren benachbarten Flächen gebildet wird, wo die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden 23 und 24 einander überlappen. In diesem Fall wird ein Array zylindrischer Linsen gebildet, das mehrere, zweidimensional angeordnete zylindrische Linsen aufweist.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 23 und 24, wie in 28 dargestellt ist, kann in dem Niederfrequenz-Ansteuerverfahren und dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass sich der linienförmige Fokus in der gleichen Weise wie im ersten Beispiel bewegt.
In einem dritten Beispiel weist die Ablenkeinheit die transparente Elektrode 23, die in Elektrodensegmente segmentiert ist, welche zweidimensional angeordnet sind, und die transparente Elektrode 24 auf, welche eine einzige Elektrode ist, wie in 24 dargestellt ist.
Ansteuerspannungen können an die Elektrodensegmente so geliefert werden, dass der linienförmige Fokus durch jeden Teil des Flüssigkristalls entspre chend einem oder mehreren Sätzen von Elektrodensegmenten gebildet wird, die in einer Richtung angeordnet sind, wie in 34A und 34B dargestellt ist.
In diesem Fall wird ein Array von zylindrischen Linsen gebildet, das mehrere eindimensional angeordnete zylindrische Linsen aufweist.
Außerdem können Ansteuerspannungen an die Elektrodensegmente geliefert werden, so dass der linienförmige Fokus durch jeden Teil des Flüssigkristalls entsprechend einem oder mehreren Elektrodensegmenten gebildet wird, wie in 34C dargestellt ist. In diesem Fall wird ein Array zylindrischer Linsen gebildet, das mehrere, zweidimensional angeordnete zylindrische Linsen aufweist.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 23 und 24, wie in 24 dargestellt ist, kann in dem Niederfrequenz-Ansteuerverfahren und dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass sich der linienförmige Fokus in der gleichen Weise wie im ersten Beispiel bewegt.
In einem vierten Beispiel weist die Ablenkeinheit die transparente Elektrode 23, die in Elektrodensegmente segmentiert ist, welche zweidimensional angeordnet sind, und die transparente Elektrode 24 auf, die in Elektrodensegmente segmentiert ist, welche eindimensional angeordnet sind, wie in 26 dargestellt ist.
Ansteuerspannungen können an die Elektrodensegmente so geliefert werden, dass der linienförmige Fokus durch jeden Teil des Flüssigkristalls entsprechend einem von mehreren Sätzen Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 23 gebildet wird, die in einer Richtung parallel zu einer Richtung angeordnet sind, in der die Elektrodensegmente der transparenten Elektrode 24 verlaufen, wie in 34A und 34B dargestellt ist. In diesem Fall wird ein Array von zylindrischen Linsen mit mehreren, eindimensional angeordneten zylindrischen Linsen gebildet.
Außerdem kann eine Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente so geliefert werden, dass der linienförmige Fokus durch jeden Teil des Flüssigkristalls entsprechend einer oder mehreren Flächen gebildet wird, wo die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden 23 und 24 einander überlappen, wie in 34C dargestellt ist. In diesem Fall wird ein Array zylindrischer Linsen mit mehreren, zweidimensional angeordneten zylindrischen Linsen gebildet.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 23 und 24 kann in dem Niederfrequenz-Ansteuerverfahren und dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass sich der linienförmige Fokus in der gleichen Weise wie im ersten Fall bewegt.
In einem fünften Beispiel weist die Ablenkeinheit die transparenten Elektroden 23 und 24 auf, die beide in die Elektrodensegmente wie in 27 gezeigt zweidimensional segmentiert sind.
Eine Ansteuerspannung wird an die Elektrodensegmente so geliefert werden, dass der linienförmige Fokus durch jeden Teil des Flüssigkristalls entsprechend einem oder mehreren Sätzen von Elektrodensegmenten gebildet wird, die in Richtung angeordnet sind, wie in 34A und 34B dargestellt ist. In diesem Fall wird ein Array von zylindrischen Linsen mit mehreren eindimensional angeordneten zylindrischen Linsen gebildet.
Außerdem kann eine Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente so geliefert werden, dass der linienförmige Fokus durch jeden Teil des Flüssigkristalls entsprechend einer oder mehreren Flächen gebildet wird, wo die Elektrodensegmente der transparenten Elektroden 23 und 24 einander überlappen, wie in 34C dargestellt ist. In diesem Fall wird ein Array zylindrischer Linsen mit mehreren zylindrischen Linsen, die zweidimensional angeordnet sind, gebildet.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 23 und 24, wie in 27 dargestellt ist, kann in dem Niederfrequenz-Ansteuerverfahren und dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass der linienförmige Fokus sich in der gleichen Weise wie im ersten Beispiel bewegt.
Nun wird ein optisches Ablenkgerät beschrieben, dass, obgleich es selbst die vorliegende Erfindung nicht direkt verkörpert, wenn es in bestimmten Aspekten wie im folgenden erläutert modifiziert wird, eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung repräsentiert.
Dieses optische Ablenkgerät ist in 35 dargestellt. In 35 sind denjenigen Teilen, welche die gleichen wie die in 3 dargestellten sind, die gleichen Bezugsziffern gegeben.
Das optische Ablenkgerät 51, das in 35 dargestellt ist, hat eine Ablenkeinheit 52 und eine Ansteuereinheit 57. Die Ablenkeinheit 52 weist die Glasplatten 8 und 9, die Abstandshalter 10 und den Flüssigkristall 11 in der gleichen Weise wie das Gerät der 3 und 19 auf, die oben beschrieben wurden. Die Glasplatte 8 ist mit einer transparenten Elektrode 53 versehen, die von einem Orientierungsfilm 55 bedeckt ist, und die Glasplatte 9 ist mit einer transparenten Elektrode 54 versehen, die von einem Orientierungsfilm 56 bedeckt ist. Die Ansteuereinheit 57 kann die Ablenkeinheit 52 so ansteuern, dass eine Fresnel-Linse gebildet wird.
Die transparente Elektrode 53 ist in kreisförmige Elektrodensegmente segmentiert, welche konzentrisch angeordnet sind, und die transparente Elektrode 54 ist eine einzige Elektrode, wie in 37 dargestellt ist. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls 11 hat eine Richtung, die sich entlang konzentrischen Kreisen wie in 37 gezeigt ändert. Die Ablenkeinheit kann in dem Niederfrequenz-Ansteuerverfahren und dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert werden. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls in einem Fall des Niederfrequenz-Ansteuerverfahrens unterscheidet sich von derjenigen in einem Fall des Hochfrequenz-Ansteuerverfahrens.
Nun wird mit Verweis auf 36 die Ansteueroperation des Ablenkeinheit mit der oben beschriebenen Struktur beschrieben.
Ansteuerspannungen werden an die kreisförmigen Elektrodensegmente geliefert, so dass im Flüssigkristall 11 Gitter konzentrisch gebildet werden. Licht fällt senkrecht auf das Gitter.
In einem Fall, in dem das in einem Abschnitt des Flüssigkristalls 11 zwischen der transparenten Elektrode 54 und dem n-ten kreisförmigen Elektrodensegment der transparenten Elektrode 53 gebildete n-te Gitter Streifen mit einer Ortsfrequenz f_s aufweist, wird der Ablenkwinkel θ_2n durch die folgende Gleichung repräsentiert. sin θ2n = fsλ (λ: Wellenlänge) (5–1)
Die Ortsfrequenz der Streifen steht im Verhältnis zur Ansteuerspannung, die an die n-ten kreisförmigen Elektrodensegmente geliefert wird, wie in 5 angegeben ist. Folglich kann die Ortsfrequenz f_s repräsentiert werden durch fs = kV (5–2)wobei V die Ansteuerspannung und k eine Konstante ist. Folglich wird die folgende Gleichung erhalten. sin θ2n = k' V (k' = kλ) (5–3)
In einem Fall, in dem das durch das n-te Gitter P_n (X_n', Y_n', 0) gebeugte Licht auf einen Brennpunkt Q_n (X₀', Y₀', Z_n') fokussiert wird, kann der Ablenkwinkel θ_2n durch die folgende Gleichung repräsentiert werden. sin θ2n = [(Xn – X0')2 + (Yn – Y0')2]1/2 ÷[Zn '2 + (Xn – X0')2 + (Yn – Y0')2]1/2 (5–4)
Da die folgende Gleichung: (Xn – X0')2 + (Yn – Y0')2) = rn2 (5–5)gilt, wird die Ansteuerspannung V durch V = k" rn/(Zn'2 + rn2)1/2 (5–6)repräsentiert, wobei k" gleich 1/k' (k" = 1/k') ist.
Nun werden die folgenden Fälle beschrieben, in denen

1–1) der Brennpunkt des von dem n-ten Gitter P_n emittierten Lichts sich mit einer konstanten Geschwindigkeit in einer Richtung (der Z-Achse) parallel zur Fokusrichtung bewegt; und
1–2) der Brennpunkt des von dem n-ten Gitter P_n abgegeben Lichts sich in einer Richtung (der Z-Achse) parallel zur Fokusrichtung zufällig bewegt.

Im Fall 1–1), in dem sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit auf der in der Z-Achsrichtung verlaufenden optischen Achse bewegt, kann die Position (Z_n') des Brennpunktes repräsentiert werden durch Zn' = ct (5–7)
Substituiert man die Gleichung (5–7) für die obige Gleichung (5–6) kann die Ansteuerspannung V (r_n, t), die an das n-te kreisförmige Elektrodensegment geliefert werden soll, durch die folgende Gleichung repräsentiert werden. V(rn, t) = k" rn/(ct2 + rn 2)1/2 (5–8)
In dem Fall 1–2), in dem sich der Brennpunkt auf der optischen Achse zufällig bewegt, kann die Position (Z_n') des Brennpunktes durch Zn' = RZ (ein zufälliger Wert zu einem Zeitpunkt) (5–9)repräsentiert werden. Substituiert man die Gleichung (5–9) für die obige Gleichung (5–6), kann die Ansteuerspannung V(rn, t), die an das n-te kreisförmige Elektrodensegment geliefert werden soll, durch die folgende Gleichung repräsentiert werden. V(rn, t) = k" rn/(Rz 2 + rn 2)1/2 (5–10)
Eine aus Glas hergestellte Fresnel-Linse dient entsprechend Oberflächenformen als konvexe Linse oder konkave Linse. Im optischen Ablenkgerät, in welchem variable Streifenmuster gebildet werden aufgrund einer Änderung einer Verteilung von Spannungen, die an die Gitter geliefert werden, können eine konvexe Linse und eine konkave Linse gebildet werden. Wie in 34 gezeigt ist, wird in einem Fall, in dem die Koordinate Z_n' des Brennpunktes positiv ist, die konvexe Fresnel-Linse gebildet. Auf der anderen Seite wird in einem Fall, in dem eine Koordinate Z_n' des Brennpunktes negativ ist, die konkave Fresnel-Linse gebildet.
Das Ablenkgerät wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird. In diesem Fall bewegt sich, wenn die durch die Gleichung (5–8) oder (5–10) repräsentierten Ansteuerspannungen an die kreisförmigen Elektrodensegmente geliefert werden, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit wird im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. In diesem Fall bewegt sich, wenn die durch die Gleichung (5–8) oder (5–10) repräsentierten Ansteuerspannungen an die kreisförmigen Elektrodensegmente geliefert werden, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51C oder 51D dargestellt ist. Um die konkave Fresnel-Linse, deren Brennweite einen Minuswert hat, zu bilden, müssen Positionen Z_n' eines Brennpunktes für die jeweiligen Gitter Minuswerte (in den in 51C und 51D dargestellten Fällen) aufweisen.
Die Ablenkeinheit mit der transparenten Elektrode 53, die in kreisförmige Elektrodensegmente segmentiert ist, welche konzentrisch angeordnet sind, und der transparenten Elektrode 54, die eine einzige Elektrode ist, wie in 38 gezeigt ist, kann im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren angesteuert werden. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat Richtungen senkrecht zu konzentrischen Kreisen, d.h. radialer Richtungen der konzentrischen Kreise, wie in 38 dargestellt ist.
In einem Fall, in dem die Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und in einem Fall, in dem die Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird, bewegt sich, wenn die durch die Gleichung (5–8) oder (5–10) repräsentierten Ansteuerspannungen an die kreisförmigen Elektrodensegmente geliefert werden, der Brennpunkt in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und in 51C oder 51D dargestellt ist.
Die transparenten Elektroden 53 und 54 können wie in 39 dargestellt ausgebildet sein. Nach 39 sind die beiden transparenten Elektroden 53 und 54 in kreisförmige Elektrodensegmente segmentiert, die konzentrisch angeordnet sind. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat eine Richtung, die sich entlang konzentrischen Kreisen wie in 39 gezeigt ändert.
Die Ablenkeinheit, die die transparenten Elektroden 53 und 54 wie in 39 gezeigt aufweist, kann im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. In dem Fall, in dem die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und in dem Fall, in dem die konkave Fresnel-Linse gebildet wird, bewegt sich, wenn die Ansteuerspannungen, die durch die Gleichung (5–8) oder (5–10) repräsentiert werden, an die kreisförmigen Elektrodensegmente angelegt werden, der Brennpunkt in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und in 51C oder 51D dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 40 dargestellt, kann im Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. Nach 40 sind die transparenten Elektroden 53 und 54 in kreisförmige Elektrodensegmente segmentiert, die konzentrisch angeordnet sind, und die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls weist Richtungen senkrecht zu konzentrischen Kreisen, d.h. radiale Richtungen der konzentrischen Kreise auf.
In dem Fall, indem die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und in dem Fall, indem die konkave Fresnel-Linse gebildet wird, bewegt sich, wenn die Ansteueroperationen unter Verwendung der Ansteuerspannungen (5–8) oder (5-10) in der gleichen Weise wie in den Fällen der Ablenkeinheit mit den in 39 dargestellten transparenten Elektroden durchgeführt werden, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und in 51C oder 51D gezeigt ist.
Die transparenten Elektroden 53 und 54 können wie in 41 dargestellt gebildet werden. Ein optisches Ablenkgerät mit solchen transparenten Elektroden repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nach 51 ist die transparente Elektrode 53 in Elektrodensegmente segmentiert, die eindimensional angeordnet sind. Die transparente Elektrode 54 ist in Elektrodensegmente segmentiert, die zweidimensional angeordnet sind. Die anfängliche Orientierung hat eine Richtung, die sich entlang den konzentrischen Kreisen ändert.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 41 dargestellt, kann im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. In diesen Fällen bewegt sich, wenn die Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass die durch die Gleichung (5–8) oder (5–10) repräsentierte Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert wird, die auf einem Kreis beim Radius rn von der optische Achse liegen, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und 51C oder 51D dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 42 gezeigt, kann so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. Ein optisches Ablenkgerät mit solchen transparenten Elektroden repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nach 42 ist die transparente Elektrode 53 in Elektrodensegmente segmentiert, die eindimensional angeordnet sind, ist die transparente Elektrode 54 in Elektrodensegmente segmentiert, die zweidimensional angeordnet sind, und die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat Richtungen senkrecht zu konzentrischen Kreisen, d.h. die radialen Richtungen der konzentrischen Kreise, wie in 42 dargestellt ist.
In dem Fall, in dem die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und in dem Fall, in dem die konkave Fresnel-Linse gebildet wird, bewegt sich, wenn die Ansteueroperationen unter Verwendung der Ansteuerspannungen (5–8) oder (5-10) in der gleichen Weise wie in den Fällen der Ablenkeinheit mit den transpa renten Elektroden durchgeführt wird, die in 41 dargestellt sind der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und 51C oder 51D dargestellt ist.
Die transparenten Elektroden 53 und 54 können wie in 43 dargestellt geschaffen sein. Ein optisches Ablenkgerät, das solche transparenten Elektroden enthält, repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nach 43 sind die transparenten Elektroden 53 und 54 in Elektrodensegmente segmentiert, die zweidimensional angeordnet sind. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat eine Richtung, die sich entlang konzentrischen Kreisen wie in 43 gezeigt ändert.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 43 dargestellt, kann in dem Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. In diesen Fällen bewegt sich, wenn die Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass die durch die Gleichung (5–8) oder (5–10) repräsentierte Ansteuerspannung an die Elektrodensegmente geliefert wird, die auf einem Kreis mit einem Radius rn von der optischen Achse liegen, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und 51C oder 51D dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 44 dargestellt ist, kann in dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. Ein optisches Ablenkgerät mit solchen transparenten Elektroden repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nach 44 sind die beiden Elektroden 53 und 54 in Elektrodensegmente segmentiert, die zweidimensional angeordnet sind, und die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat Richtungen senkrecht zu konzentrischen Kreisen, d.h. radiale Richtungen der konzentrischen Kreise.
Falls die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird und falls die konkave Fresnel-Linse gebildet wird, bewegt sich, wenn die Ansteueroperationen unter Verwendung der Ansteuerspannungen (5–8) oder (5–10) in der gleichen Weise wie in den Fällen der Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden durchgeführt wird, die in 41 dargestellt sind, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und 51C oder 51D dargestellt ist.
Die transparenten Elektroden 53 und 54 können wie in 45 dargestellt gebildet sein. Nach 45 ist die transparente Elektrode 53 in kreisförmige Elektrodensegmente segmentiert, die konzentrisch angeordnet sind. Die transparente Elektrode 54 ist in Elektrodensegmente segmentiert, die eindimensional angeordnet sind. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat eine Richtung, die sich entlang konzentrischen Kreisen wie in 45 gezeigt ändert.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 45 dargestellt ist, kann in dem Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. Wenn in diesen Fällen die durch die Gleichung (5–8) oder (5–10) repräsentierten Ansteuerspannungen an die kreisförmigen Elektrodensegmente geliefert werden, bewegt sich der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und 51C oder 51D dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 46 dargestellt ist, kann in dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. Nach 46 ist die transparente Elektrode 53 in kreisförmige Elektrodensegmente segmentiert, die konzentrisch angeordnet sind, ist die transparente Elektrode 54 in Elektrodensegmente segmentiert, die eindimensional angeordnet sind, und die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat Richtungen senkrecht zu konzentrischen Kreisen, d.h. radiale Richtungen der konzentrischen Kreise.
Falls die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird und falls die konkave Fresnel-Linse gebildet wird, bewegt sich, wenn die Ansteueroperationen unter Verwendung der Ansteuerspannungen (5–8) oder (5–10) in der gleichen Weise wie in den Fällen der Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden, die in 45 dargestellt sind, durchgeführt wird, der Brennpunkt mit einer konstanten Ge schwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und 51C oder 51D dargestellt ist.
Die transparenten Elektroden 53 und 54 können wie in 47 dargestellt gebildet sein. Ein optisches Ablenkgerät mit solchen transparenten Elektroden repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nach 47 ist die transparente Elektrode 53 in kreisförmige Elektrodensegmente segmentiert, die konzentrisch angeordnet sind. Die transparente Elektrode 54 ist in Elektrodensegmente segmentiert, die zweidimensional angeordnet sind. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat eine Richtung, die sich entlang konzentrischen Kreisen wie in 47 gezeigt ändert.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 47 dargestellt ist, kann im Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass, die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. In diesen Fällen bewegt sich, wenn die durch die Gleichung (58) und (5–10) repräsentierten Ansteuerspannungen an die kreisförmigen Elektrodensegmente geliefert werden, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und 51C oder 51D dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 48 dargestellt, kann in dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. Ein optisches Ablenkgerät mit solchen transparenten Elektroden repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nach 48 ist die transparente Elektrode 53 in kreisförmige Elektrodensegmente segmentiert, die konzentrisch angeordnet sind, ist die transparente Elektrode 54 in Elektrodensegmente segmentiert, die zweidimensional angeordnet sind, und die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls weist Richtungen senkrecht zu konzentrischen Kreisen, d.h. radiale Richtungen der konzentrischen Kreise auf.
Falls die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird und falls die konkave Fresnel-Linse gebildet wird, bewegt sich, wenn die Ansteueroperationen unter Verwendung der Ansteuerspannungen (5–8) oder (5–10) in der gleichen Weise wie in den Fällen der Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden durchgeführt, die in 47 gezeigt sind, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und 51C oder 51D dargestellt ist.
Die transparenten Elektroden 53 und 54 können wie in 49 gezeigt ausgebildet sein. Ein optisches Ablenkgerät mit solchen transparenten Elektroden repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nach 49 ist die transparente Elektrode 53 in Elektrodensegmente segmentiert, die zweidimensional angeordnet sind. Die transparente Elektrode 54 ist eine einzige Elektrode. Die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls hat eine Richtung, die sich entlang konzentrischen Kreisen wie in 49 gezeigt ändert.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 49 dargestellt, kann in dem Niederfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. In diesen Fällen bewegt sich, wenn Ablenkeinheit so angesteuert wird, dass die durch die Gleichung (5–8) und (5–10) repräsentierte Ansteuerspannung an kreisförmigen Elektrodensegmente auf einem Kreis geliefert wird, der einen Radius rn von der optischen Achse hat, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und 51C oder 51D dargestellt ist.
Die Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden 53 und 54, wie in 50 dargestellt, kann in dem Hochfrequenz-Ansteuerverfahren so angesteuert werden, dass die konvexe Fresnel-Linse gebildet wird, und so, dass die konkave Fresnel-Linse gebildet wird. Ein optisches Ablenkgerät mit solchen transparenten Elektroden repräsentiert eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nach 50 ist die transparente Elektrode 53 in Elektrodensegmente segmentiert, die zweidimensional angeordnet sind, ist die transparente Elektrode 54 eine einzige Elektrode, und die anfängliche Orientierung des Flüssigkristalls weist Richtungen senkrecht zu konzentrischen Kreisen, d.h. radiale Richtungen der konzentrischen Kreise auf.
Falls die konkave-Fresnel-Linse gebildet wird und falls die konvexe Fresnel-Linse gebildet, bewegt sich, wenn die Ansteueroperationen unter Verwendung der Ansteuerspannungen (5–18) oder (5–10) in der gleichen Weise in den Fällen der Ablenkeinheit mit den transparenten Elektroden, die in 49 darge stellt sind, durchgeführt werden, der Brennpunkt mit einer konstanten Geschwindigkeit oder zufällig in der Richtung parallel zur Fokusrichtung, wie in 51A oder 51B und 51C oder 51D dargestellt ist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen beschränkt, und Variationen und Modifikationen können vorgenommen werden, ohne vom Umfang der beanspruchten Erfindung abzuweichen.

Claims

Optisches Ablenkgerät, mit: einem Paar transparente Elektroden (4, 5; 23, 34), Ansteuermitteln (3; 33), um Ansteuerspannungen an das Paar transparente Elektroden (4, 5; 23, 34) zu liefern; einer Flüssigkristallschicht (11), die zwischen die transparenten Elektroden (4, 5; 23, 24) gelegt ist, worin Streifen mit Ortsfrequenzen ausgebildet sind, die von den Wellenformen der durch die Ansteuermittel (3; 33) an das Paar transparente Elektroden (4, 5; 23, 34) gelieferten Ansteuerspannungen abhängig sind, welche Streifen als Gitter dienen, durch die einfallendes Licht (Lo) in Ablenkrichtungen abgelenkt wird; und Orientierungseinstellmitteln (6, 7; 25, 26), um eine anfängliche Orientierung der Flüssigkristallschicht (11) einzustellen; worin die Ansteuermittel Signalerzeugungsmittel aufweisen, um ein erstes Signal mit einer niedrigen Frequenz zu erzeugen, die niedriger als eine vorbestimmte Frequenz ist, und ein zweites Signal mit einer hohen Frequenz, die höher als die vorbestimmte Frequenz ist, und Steuermittel, um die Signalerzeugungsmittel zu steuern; und worin, falls das Ansteuersignal das erste Signal umfasst, die Streifen in einer Richtung parallel zur Richtung der anfänglichen Orientierung der Flüssigkristallschicht verlaufen, und, falls das Ansteuersignal das zweite Signal umfasst, die Streifen in einer Richtung senkrecht zur Richtung der anfänglichen Orientierung der Flüssigkristallschicht verlaufen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel so eingerichtet sind, dass das Signalerzeugungsmittel selektiv das erste Signal oder das zweite Signal als das Ansteuersignal abgibt, und dadurch, dass zumindest eine der transparenten Elektroden segmentiert ist, um Elektrodensegmente zu bilden, die in zwei, zueinander im wesentlichen senkrechten Richtungen angeordnet sind.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 1, worin die Ansteuermittel betreibbar sind, um die Ansteuerspannungen an die Elektrodensegmente des Paa res transparente Elektroden zu liefern, so dass abgelenktes Licht fokussiert wird,
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 1, worin die Ansteuermittel betreibbar sind, um die Ansteuerspannungen an die Elektrodensegmente des Paars transparente Elektroden zu liefern, so dass das optische Ablenkgerät als gestapelter optischer Schalter betreibbar ist.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 1, worin die anfängliche Orientierung eine einzige Richtung hat.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 4, worin die Ansteuermittel betreibbar sind, um die Ansteuerspannungen an die Elektrodensegmente zu liefern, so dass Elektrodensegmente, die in der gleichen von mehreren rechtwinkeligen Flächen enthalten sind, die entlang einer X-Richtung parallel zueinander in einer Gruppe angeordnet sind, mit der gleichen Spannung versorgt werden.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 5, worin die Ansteuermittel so eingerichtet sind, dass Spannungen, die an die Elektrodensegmente geliefert werden, die in verschiedenen rechtwinkeligen Flächen einer Gruppe enthalten sind, sich so voneinander unterscheiden, dass für diese Gruppe ein linienförmiger Fokus des abgelenkten Lichts gebildet wird.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 6, mit mehreren solchen Gruppen rechtwinkeliger Flächen, so dass für jede Gruppe ein separater linienförmiger Fokus bildbar ist.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 6, worin die Ansteuermittel so eingerichtet sind, dass eine Spannung, die an Elektrodensegmente geliefert wird, die in einer n-ten rechtwinkeligen Fläche enthalten sind, auf der folgenden Formel beruht: (Xn – R)/[s2 + (Xn – R)2]1/2 worin X_n eine Position in der X-Richtung der n-ten rechtwinkeligen Fläche ist, S eine Fokallänge ist und R eine Position des Fokus in der X-Richtung ist.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 6, worin die an die Elektrodensegmente gelieferten Spannungen mit der Zeit variabel sind, so dass sich der linienförmige Fokus bewegt.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 9, worin die Spannungen variabel sind, so dass sich der linienförmige Fokus in einer Richtung senkrecht zu einer Richtung vom Gitter zur Fokalfläche bewegt.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 10, worin die Spannungen so variabel sind, dass sich der linienförmige Fokus mit einer konstanten Geschwindigkeit bewegt.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 11, worin die Ansteuermittel so eingerichtet sind, dass die Spannung, die an Elektrodensegmente geliefert wird, die in einer n-ten rechtwinkeligen Fläche enthalten sind, auf der folgenden Formel beruht: (Xn – ct)/[S2 + (Xn – ct)2]1/2 worin X_n eine Position in der X-Richtung der n-ten rechtwinkeligen Fläche ist, S eine Fokallänge ist, c die konstante Geschwindigkeit ist und t die Zeit ist.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 6, worin die an die Elektrodensegmente gelieferten Spannungen variabel sind, so dass sich der linienförmige Fokus mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit bewegt.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 13, worin die Ansteuermittel so eingerichtet sind, dass die Spannung, die an Elektrodensegmente geliefert wird, die in einer n-ten Fläche enthalten sind, auf der folgenden Formel beruht: (Xn – S tan wmt)/[S2 + (Xn – S tan wmt)2]1/2 worin X_n eine Position in der X-Richtung der n-ten rechtwinkeligen Fläche ist, S eine Fokallänge ist, wm die konstante Winkelgeschwindigkeit ist und t die Zeit ist.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 6, worin die an die Elektrodensegmente gelieferten Spannungen variabel sind, so dass sich der linienförmige Fokus in einer Richtung parallel zu einer Richtung vom Gitter zur Fokalfläche bewegt.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 15, worin die Ansteuermittel so eingerichtet sind, dass eine Spannung, die an Elektrodensegmente geliefert wird, die einer n-ten rechtwinkeligen Fläche enthalten sind, auf der folgenden Formel beruht: (Xn – V)/[R2 + (Xn – V2]1/2 worin X_n eine Position in der X-Richtung der n-ten rechtwinkeligen Fläche ist, R eine Position des Fokus in einer Richtung vom Gitter zur Fokalfläche ist und V eine Position des Fokus in der X-Richtung ist.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 15, worin die Ansteuermittel so eingerichtet sind, dass die Spannung, die an Elektrodensegmente geliefert wird, die in einer n-ten rechtwinkeligen Fläche enthalten sind, auf der folgenden Formel beruht: (Xn – u)/[(et)2 + (Xn – u)2]1/2 worin X_n eine Position in der X-Richtung der n-ten rechtwinkeligen Fläche ist, u eine Position des Fokus in der X-Richtung ist, e eine Geschwindigkeit ist, mit der sich der Fokus bewegt, und t die Zeit ist.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 1, worin die Ansteuermittel betreibbar sind, um an ein Elektrodensegment des Paars transparente Elektroden ein Ansteuersignal mit einer Wellenform zu liefern, die bewirkt, dass sich die Ablenkrichtung ändert.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 18, worin das Ansteuersignal, das von den Ansteuermitteln an das Elektrodensegment des Paars transparente Elektroden geliefert wird, eine Wellenform hat, die bewirkt, dass das abgelenkte Licht in einer Ebene parallel zur Flüssigkristallschicht mit einer konstanten Geschwindigkeit scannt.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 19, worin die Wellenform des Ansteuersignals auf der Formel: t/(t2 + f)1/2 beruht, worin t die Zeit ist und f eines Konstante ist, die auf der konstanten Geschwindigkeit basiert.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 18, worin das Ansteuersignal, das von den Ansteuermitteln an das Elektrodensegment des Paars transparente Elektroden geliefert wird, eine Wellenform hat, die bewirkt, dass sich die Ablenkrichtung mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ändert.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 21, worin die Wellenform des Ansteuersignal abhängig ist von (sin wt), worin t die Zeit ist und w die konstante Winkelgeschwindigkeit ist.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 18, worin das Ansteuersignal, das von den Ansteuermitteln an das Elektrodensegment des Paars transparente Elektroden geliefert wird, eine Wellenform hat, durch die sich die Ablenkrichtung zufällig ändert.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 18, worin die Wellenform des Ansteuersignals abhängig ist von (sin θ), worin θ ein Ablenkwinkel ist.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 1, worin die anfängliche Orientierung eine Richtung hat, die sich entlang konzentrisch angeordneten Kreisen ändert.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 1, worin die Ansteuermittel betreibbar sind, um die Ansteuerspannungen an die Elektrodensegmente so zu liefern, dass Elektrodensegmente, die in der gleichen von mehreren kreisförmigen, konzentrisch angeordneten Flächen enthalten sind, mit der gleichen Spannung versorgt werden.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 26, worin die Ansteuermittel so eingerichtet sind, das Spannungen, die an die Elektrodensegmente geliefert werden, die in verschiedenen kreisförmigen Flächen enthalten sind, sich voneinander so unterscheiden, dass ein Fokalpunkt des Ablenklichts gebildet wird.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 27, worin die Ansteuermittel so eingerichtet sind, dass die Spannung, die an Elektrodensegmente geliefert wird, die in einer n-ten kreisförmigen Fläche enthalten sind, auf der folgenden Formel beruht: rn /(R2 + rn 2)1/2 worin r_n ein Radius der n-ten kreisförmigen Fläche ist und R eine Fokallänge ist.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 27, worin die Spannungen, die an die Elektrodensegmente geliefert werden, mit der Zeit variabel sind, so dass sich der Fokalpunkt bewegt.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 29, worin die an die Elektrodensegmente gelieferten Spannungen mit der Zeit variabel sind, so dass sich der Fokalpunkt parallel zu einer Richtung vom Gitter zur Fokalfläche bewegt.
Optisches Ablenkgerät nach Anspruch 30, worin die Ansteuermittel eingerichtet sind, so dass die Spannung, die an Elektrodensegmente geliefert wird, die einer n-ten kreisförmigen Fläche enthalten sind, auf der folgenden Formel beruht: rn/(ct2 + rn2)1/2 worin rn ein Radius der n-ten kreisförmigen Fläche ist, t die Zeit ist und c eine Geschwindigkeit ist.