JP2020159815A - 赤外線検出装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 観察者により、赤外線が入射している位置を直ちに認識可能とする赤外線検出装置を提供する。【解決手段】 第1透明基板10と、第1透明基板10の一方の面上に配置された赤外線吸収層BMと、赤外線吸収層BMを覆う第1配向膜14と、第1透明基板10の他方の面上に配置された第1偏光板12と、第2透明基板20と、第2透明基板20の一方の面を覆う第2配向膜24と、第2透明基板20の他方の面と観察者との間に配置され、第1偏光板12の光の吸収軸と同じ方向の光の吸収軸を備える第2偏光板22と、第1配向膜14および第2配向膜24と接触するように第1透明基板10および第2透明基板20に狭持された液晶層LQと、を備え、液晶層LQの液晶分子の配向方向が第1偏光板12および第2偏光板22の光の吸収軸と45°を成す方向となるように、第1配向膜14および第2配向膜24の表面の処理が成されている。【選択図】図1
Description
本発明は、赤外線検出装置に関し、特に、偏光素子を備えた赤外線検出装置に関する。
赤外線は可視光線の赤色よりも波長が長く、ヒトの目で見ることはできない光であって、波長が略700nm乃至2500nmである近赤外線は、光通信や、距離センサ等、我々の生活の中で様々な技術に用いられている。
従来、赤外線センサをマトリックス状に配置した赤外線センサアレイにより、赤外線が照射されている位置を検出する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、例えば特許文献1では、赤外線センサのそれぞれが赤外線検出部と、赤外線検出部と異なる層に配置された赤外線吸収部とを備え、赤外線吸収部の温度に基づいて赤外線が入射した位置を検出する技術が提案され、観察者が目視にて赤外線がどこに入射しているのかを確認することができなかった。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、観察者により、赤外線が入射している位置を直ちに認識可能とする赤外線検出装置を提供することを目的とする。
第1態様による赤外線検出装置は、第1透明基板と、前記第1透明基板の一方の面上に配置された赤外線吸収層と、前記赤外線吸収層を覆うように配置された第1配向膜と、前記第1透明基板の他方の面上に配置された第1偏光板と、第2透明基板と、前記第2透明基板の一方の面を覆うように配置された第2配向膜と、前記第2透明基板の他方の面と観察者との間に配置され、前記第1偏光板の光の吸収軸と同じ方向の光の吸収軸を備える第2偏光板と、前記第1配向膜および前記第2配向膜と接触するように前記第1透明基板および前記第2透明基板に狭持された液晶層と、を備え、前記液晶層に含まれる液晶分子の配向方向が前記第1偏光板および前記第2偏光板の光の吸収軸と45°を成す方向となるように、前記第1配向膜および前記第2配向膜の表面の処理が成されている。
また、第2態様による赤外線検出装置は、第1態様による赤外線検出装置において、前記第2偏光板は、前記第2透明基板の他方の面上に配置されている。
また、第3態様による赤外線検出装置は、第1態様に赤外線検出装置において、前記第2偏光板と、前記第2偏光板がはめ込まれたフレームとを備え、観察者が装着可能な偏光グラスを備えるものである。
また、第4態様による赤外線検出装置は、第1乃至第3態様のいずれかによる赤外線検出装置において、前記赤外線吸収層は、メッシュ状に形成されているものである。
また、第3態様による赤外線検出装置は、第1態様に赤外線検出装置において、前記第2偏光板と、前記第2偏光板がはめ込まれたフレームとを備え、観察者が装着可能な偏光グラスを備えるものである。
また、第4態様による赤外線検出装置は、第1乃至第3態様のいずれかによる赤外線検出装置において、前記赤外線吸収層は、メッシュ状に形成されているものである。
第5態様による赤外線検出装置は、第1透明基板と、前記第1透明基板の一方の面上に配置された赤外線吸収層と、前記赤外線吸収層上に配置され、第1方向に沿って延びた複数の第1電極と、複数の前記第1電極を覆うように配置された第1配向膜と、第2透明基板と、前記第2透明基板の一方の面上に配置され、前記第1方向と異なる第2方向に延びた複数の第2電極と、複数の前記第2電極を覆うように配置された第2配向膜と、前記第1配向膜および前記第2配向膜と接触するように前記第1透明基板および前記第2透明基板に狭持された液晶層と、交流電圧源と、複数の前記第1電極それぞれの一端と前記交流電圧源との電気的接続を切り替える第1電極切替器と、複数の前記第2電極それぞれの一端と前記交流電圧源との電気的接続を切り替える第2電極切替器と、前記交流電圧源から前記第1電極と前記第2電極とに交流電圧を印加する経路に流れる電流を検出する電流センサと、を備える。
また、第6態様による赤外線検出装置は、第5態様による赤外線検出装置において、前記第1電極切替器、前記第2電極切替器、および前記交流電圧源の動作を制御し、前記電流センサにより検出された値を取得する制御回路を更に備える。
また、第6態様による赤外線検出装置は、第5態様による赤外線検出装置において、前記第1電極切替器、前記第2電極切替器、および前記交流電圧源の動作を制御し、前記電流センサにより検出された値を取得する制御回路を更に備える。
本発明によれば、観察者により、赤外線が入射している位置を直ちに認識可能とする赤外線検出装置を提供することができる。
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らないことに留意すべきである。また、図面の相互間で同じ部分を表す場合においても、互いの寸法の関係や比率が異なって表される場合もある。特に、以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態の赤外線検出装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の赤外線検出装置1は、第1基板10と、第2基板20と、第1偏光板12と、第2偏光板22と、赤外線吸収層BMと、第1配向膜14と、第2配向膜24と、液晶層LQと、シール部材SLと、を備えている。
図1は、第1実施形態の赤外線検出装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の赤外線検出装置1は、第1基板10と、第2基板20と、第1偏光板12と、第2偏光板22と、赤外線吸収層BMと、第1配向膜14と、第2配向膜24と、液晶層LQと、シール部材SLと、を備えている。
第1基板10は、例えばガラスやアクリル材料などの透明な絶縁性材料により形成された透明基板(第1透明基板)である。
赤外線吸収層BMは、第1基板10の一方の面上に配置されている。赤外線吸収層BMは、例えば黒色等に着色された樹脂材料により形成されている。赤外線吸収層BMは、第1基板10の一方の面の所定の領域に渡って形成さてもよく、メッシュ状に形成されてもよい。
赤外線吸収層BMは、第1基板10の一方の面上に配置されている。赤外線吸収層BMは、例えば黒色等に着色された樹脂材料により形成されている。赤外線吸収層BMは、第1基板10の一方の面の所定の領域に渡って形成さてもよく、メッシュ状に形成されてもよい。
第1配向膜14は、赤外線吸収層BM上に配置されている。第1配向膜14は、表面に所定のラビング処理が成され、後述する液晶層LQに含まれる液晶分子の配向方向を規定している。
第1偏光板12は、第1基板10の他方の面上に配置されている。第1偏光板12は、例えば第1基板10の基板面に垂直な方向から見たときに、光吸収軸の方向が液晶層LQの液晶分子の配向方向と略45°の角度を成すように、第1基板10の他方の面に固定されている。
第2基板20は、例えばガラスやアクリル材料などの透明な絶縁性材料により形成された透明基板(第2透明基板)である。
第2配向膜24は、第2基板20の一方の面上に配置されている。第2配向膜24は、表面に所定のラビング処理が成され、後述する液晶層LQに含まれる液晶分子の配向方向を規定している。
第2配向膜24は、第2基板20の一方の面上に配置されている。第2配向膜24は、表面に所定のラビング処理が成され、後述する液晶層LQに含まれる液晶分子の配向方向を規定している。
第2偏光板22は、第2基板20の他方の面上に配置されている。第2偏光板22は、例えば第2基板20の基板面に垂直な方向から見たときに、光吸収軸の方向が液晶層LQの液晶分子の配向方向と略45°の角度を成すように、第2基板20の他方の面に固定されている。なお、第1偏光板12の光吸収軸と、第2偏光板22の光吸収軸とは同じ向きである。
第1基板10と第2基板20とは、第1配向膜14と第2配向膜24とが所定の間隔を置いて対向するように配置された状態で、シール部材SLにより固定されている。
シール部材SLは、第1基板10と第2基板20との間において、第1基板10および第2基板20の端縁に沿って枠状に形成されている。
シール部材SLは、第1基板10と第2基板20との間において、第1基板10および第2基板20の端縁に沿って枠状に形成されている。
液晶層LQは、第1配向膜14と第2配向膜24との間において、シール部材SLに囲まれた領域に配置されている。液晶層LQに含まれる液晶分子は、第1配向膜14と第2配向膜24とのラビング方向に沿って、所定の方向に配向している。
液晶層LQの材料は、温度に敏感な液晶材料を採用することが望ましく、例えば下記の化学式により表される液晶材料を用いることができる。
図2および図3は、図1に示す赤外線検出装置の液晶層の温度特性の一例を説明するための図である。
図2は、温度に対する、液晶層LQに含まれる液晶分子の長手方向の屈折率(異常光線屈折率)neと、液晶分子の短手方向の屈折率(常光線屈折率)noとの値の一例を示している。
図2に示すように、液晶層LQの温度が高くなると、異常光線屈折率neが小さくなるが、常光線屈折率noはほとんど変化しなかった。
図2は、温度に対する、液晶層LQに含まれる液晶分子の長手方向の屈折率(異常光線屈折率)neと、液晶分子の短手方向の屈折率(常光線屈折率)noとの値の一例を示している。
図2に示すように、液晶層LQの温度が高くなると、異常光線屈折率neが小さくなるが、常光線屈折率noはほとんど変化しなかった。
図3は、液晶層LQの複屈折性Δn(=ne−no)の温度特性の一例を示している。
液晶層LQの温度が高くなると複屈折性Δnの値は小さくなる特性が得られ、複屈折性Δnの温度t[℃]に対する値は下記(1)式により近似された。
Δn=−0.0017t+0.2247…(1)式
液晶層LQの温度が高くなると複屈折性Δnの値は小さくなる特性が得られ、複屈折性Δnの温度t[℃]に対する値は下記(1)式により近似された。
Δn=−0.0017t+0.2247…(1)式
また、図1に示す赤外線検出装置1における可視光の反射率Rは、下記(2)式(水平方向)および(3)式(垂直方向)により表すことができる。
R={cos(π△n・d/λ)}4…(2)式
R={sin(π△n・d/λ)}4…(3)式
上記(2)式および(3)式において、dは液晶層厚、λは光の波長[nm]である。
上記(2)式および(3)式によれば、光の反射率Rは複屈折性Δnの値にも依存するものである。
R={cos(π△n・d/λ)}4…(2)式
R={sin(π△n・d/λ)}4…(3)式
上記(2)式および(3)式において、dは液晶層厚、λは光の波長[nm]である。
上記(2)式および(3)式によれば、光の反射率Rは複屈折性Δnの値にも依存するものである。
図4は、第1実施形態の赤外線検出装置において、液晶層の温度による、光の波長に対する反射率の特性の例を示す図である。
図5は、第1実施形態の赤外線検出装置において、観察者により視認される色の一例をxy色度座標により示した図である。
図5は、第1実施形態の赤外線検出装置において、観察者により視認される色の一例をxy色度座標により示した図である。
例えば、液晶層LQの温度が20℃であるときには、波長λが略575nmである光の反射率が最も大きくなり、赤外線検出装置1の当該部分は、観察者から赤色に視認される。
例えば、液晶層LQの温度が24℃であるときには、波長λが略550nmである光の反射率が最も大きくなり、赤外線検出装置1の当該部分は、観察者から緑色に視認される。
例えば、液晶層LQの温度が24℃であるときには、波長λが略550nmである光の反射率が最も大きくなり、赤外線検出装置1の当該部分は、観察者から緑色に視認される。
例えば、液晶層LQの温度が28℃であるときには、波長λが略525nmである光の反射率が最も大きくなり、赤外線検出装置1の当該部分は、観察者から青色に視認される。
すなわち、液晶層LQの温度が上昇すると、赤外線検出装置1の温度変化した部分の色味が赤色から青色へ変化するように、観察者により視認されることとなる。
すなわち、液晶層LQの温度が上昇すると、赤外線検出装置1の温度変化した部分の色味が赤色から青色へ変化するように、観察者により視認されることとなる。
図6は、第1実施形態の赤外線検出装置と赤外線レーザ光源との配置位置の一例を示す図である。
第1実施形態の赤外線検出装置1にて赤外線を検出する際には、例えば、第2基板20側において赤外線レーザ光源100の出射口と対向し、赤外線レーザ光源100からの光線に対して、第1基板10および第2基板20の基板面が垂直になるように赤外線検出装置1を設置する。なお、本実施形態では、観察者は第1基板10側から赤外線検出装置1を観察してもよく、その場合に赤外線レーザ光源100の出射口は第1基板10側に対向するように配置されてもよい。
第1実施形態の赤外線検出装置1にて赤外線を検出する際には、例えば、第2基板20側において赤外線レーザ光源100の出射口と対向し、赤外線レーザ光源100からの光線に対して、第1基板10および第2基板20の基板面が垂直になるように赤外線検出装置1を設置する。なお、本実施形態では、観察者は第1基板10側から赤外線検出装置1を観察してもよく、その場合に赤外線レーザ光源100の出射口は第1基板10側に対向するように配置されてもよい。
例えば、赤外線レーザ光源100から出射された赤外線が、第2基板20側から赤外線検出装置1へ入射すると、赤外線吸収層BMにて赤外線が吸収される。このため、赤外線検出装置1の赤外線が入射した部分では、赤外線吸収層BMの温度が上昇し、赤外線吸収層BMから伝達される熱により近傍の液晶層LQの温度が上昇する。例えば、本実施形態の赤外線検出装置1へ光通信や距離測定に用いる近赤外線が入射したときには、液晶層LQの温度が数℃変化した。
上記のように液晶層LQの温度が変化した部分では、観察者側への光の反射率が変化し、赤外線検出装置1の赤外線が入射した位置における色味が変化したように視認される。したがって、観察者は、色味が変化した部分に赤外線が入射したと目視にて確認することができる。すなわち観察者は、赤外線検出装置1に赤外線が入射した位置、および、入射した位置の軌跡を視認することができる。
すなわち、本実施形態によれば、観察者により、赤外線が入射している位置を直ちに認識可能とする赤外線検出装置を提供することができる。
すなわち、本実施形態によれば、観察者により、赤外線が入射している位置を直ちに認識可能とする赤外線検出装置を提供することができる。
次に、第2実施形態の赤外線検出装置について図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明において、上述の第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
なお、以下の説明において、上述の第1実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図7は、第2実施形態の赤外線検出装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の赤外線検出装置1は、上述の第1実施形態の赤外線検出装置1の第2偏光板22を省略した赤外線検出パネルPNLと、偏光グラス30と、を備えている。
本実施形態の赤外線検出装置1は、上述の第1実施形態の赤外線検出装置1の第2偏光板22を省略した赤外線検出パネルPNLと、偏光グラス30と、を備えている。
赤外線検出パネルPNLは、第2偏光板22を備えないこと以外は上述の第1実施形態の赤外線検出装置1と同様の構成であるため、ここでは説明を省略する。
偏光グラス30は、眼鏡のフレームに偏光板を嵌め込んだものである。このとき、右目用の偏光板と左目用の偏光板とは光の吸収軸の方向が同じである。偏光グラス30の偏光板の光の吸収軸は、観察者が偏光グラス30を装着して、赤外線検出パネルPNLの第2基板20側に向かい合っているときに、観察者から見て液晶層LQの液晶分子の配向方向と略45°を成す方向であって、第1偏光板12の光の吸収軸と同じ向きとなるように設定される。
本実施形態の赤外線検出装置は、上記の構成以外は上述の第1実施形態と同様である。
偏光グラス30は、眼鏡のフレームに偏光板を嵌め込んだものである。このとき、右目用の偏光板と左目用の偏光板とは光の吸収軸の方向が同じである。偏光グラス30の偏光板の光の吸収軸は、観察者が偏光グラス30を装着して、赤外線検出パネルPNLの第2基板20側に向かい合っているときに、観察者から見て液晶層LQの液晶分子の配向方向と略45°を成す方向であって、第1偏光板12の光の吸収軸と同じ向きとなるように設定される。
本実施形態の赤外線検出装置は、上記の構成以外は上述の第1実施形態と同様である。
図8は、第2実施形態の赤外線検出装置と赤外線レーザ光源との配置位置の一例を示す図である。
第2実施形態の赤外線検出装置にて赤外線を検出する際には、例えば、第2基板20側において赤外線レーザ光源100の出射口と対向し、赤外線レーザ光源100からの光線に対して、第1基板10および第2基板20の基板面が垂直になるように赤外線検出パネルPNLを設置する。観察者は、偏光グラス30を装着して、赤外線検出パネルPNLの第2基板20側と向かい合う位置から赤外線検出パネルPNLを観察する。
第2実施形態の赤外線検出装置にて赤外線を検出する際には、例えば、第2基板20側において赤外線レーザ光源100の出射口と対向し、赤外線レーザ光源100からの光線に対して、第1基板10および第2基板20の基板面が垂直になるように赤外線検出パネルPNLを設置する。観察者は、偏光グラス30を装着して、赤外線検出パネルPNLの第2基板20側と向かい合う位置から赤外線検出パネルPNLを観察する。
上述の第1実施形態と同様に、例えば、赤外線レーザ光源100から出射された赤外線が、第2基板20側から赤外線検出パネルPNLへ入射すると、観察者により、赤外線検出パネルの赤外線が入射した位置における色味が変化したように視認される。したがって、観察者は、色味が変化した部分に赤外線が入射したと目視にて確認することができる。
本実施形態では、偏光グラス30を装着した観察者のみが、赤外線検出パネルPNLの色味の変化を視認することが可能となる。このことを利用して、偏光グラス30を装着した観察者のみに対して、赤外線検出パネルPNLに赤外線レーザ光線の入射した位置およびその軌跡を示すことが可能となる。
また、赤外線検出パネルPNLは、観察者側にガラス等の第2基板20が露出しているため、例えば赤外線レーザ光線により色味が変化した赤外線検出パネルPNLの部分にペンなどで印をつけた場合であっても、アルコールなどにより印を消した後に赤外線が入射した位置を検出することができる。
上記のように、本実施形態によれば、観察者により、赤外線が入射している位置を直ちに認識可能とする赤外線検出装置を提供することができる。
上記のように、本実施形態によれば、観察者により、赤外線が入射している位置を直ちに認識可能とする赤外線検出装置を提供することができる。
なお、本実施形態において、赤外線検出装置は観察者により装着される偏光グラス30を備えていたが、第2基板20と観察者との間において、光の吸収軸が所定の向きとなるように配置された偏光板を備えていればよく、偏光グラス30以外の構成であっても構わない。
次に、第3実施形態の赤外線検出装置について図面を参照して詳細に説明する。
図9は、第3実施形態の赤外線検出装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の赤外線検出装置は、第1基板10と、第1配向膜14と、第1電極Y1−Y5と、赤外線吸収層BMと、第2基板20と、第2配向膜24と、第2電極X1−X6と、液晶層SLと、シール部材SLと、第1電極切替器SY1−SY5と、第2電極切替器SXと、電流センサ2と、交流電圧源3と、制御回路CTRと、を備えている。
図9は、第3実施形態の赤外線検出装置の一構成例を概略的に示す図である。
本実施形態の赤外線検出装置は、第1基板10と、第1配向膜14と、第1電極Y1−Y5と、赤外線吸収層BMと、第2基板20と、第2配向膜24と、第2電極X1−X6と、液晶層SLと、シール部材SLと、第1電極切替器SY1−SY5と、第2電極切替器SXと、電流センサ2と、交流電圧源3と、制御回路CTRと、を備えている。
第1電極Y1−Y5は、赤外線吸収層BM上に配置されている。第1電極Y1−Y5は、例えば、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電材料により形成された透明電極である。第1電極Y1−Y5のそれぞれは、例えば、長辺が第1基板10の一方の面と平行な第1方向に沿って延びた、略矩形状の電極である。複数の第1電極Y1−Y5は、第1方向と略直交する方向(例えば後述する第2方向)に並んで配置されている。第1電極Y1−Y5それぞれの一端は、シール部材SLにより囲まれた領域の外まで延び、第1電極切替器SY1−SY5を介して交流電圧源3と電気的に接続している。
第1配向膜14は、少なくともシール部材SLに囲まれた領域において、複数の第1電極Y1−Y5を覆うように配置されている。第1配向膜14の表面は、液晶層LQに含まれる液晶分子の配向方向を規定するために、所定の方向にラビング処理が成されている。
第2電極X1−X6は、第2基板20の一方の面上に配置されている。第2電極X1−X6は、例えばITO(Indium Tin Oxide)やIZO(Indium Zinc Oxide)などの透明導電材料により形成された透明電極である。第2電極X1−X6のそれぞれは、例えば、長辺が第2基板20の一方の面と平行な第2方向に沿って延びた、略矩形状の電極である。なお、第2方向は、第1方向とは異なる方向であって、例えば第1方向と略直交する方向である。複数の第2電極X1−X6は、第2方向と略直交する方向(例えば第1方向)に並んで配置されている。第2電極X1−X6それぞれの一端は、シール部材SLにより囲まれた領域の外まで延び、第2電極切替器SXを介して交流電圧源3と電気的に接続している。
第2配向膜24は、少なくともシール部材SLに囲まれた領域において、複数の第2電極X1−X6を覆うように配置されている。第2配向膜24の表面は、液晶層LQに含まれる液晶分子の配向方向を規定するために、所定の方向にラビング処理が成されている。
第1電極切替器SY1−SY5のそれぞれは、第1電極Y1−Y5のそれぞれと交流電圧源3とを接続する経路に配置されている。第1電極切替器SY1−SY5は、例えばトランジスタなど、電気的にオンとオフとの制御が可能な構成である。本実施形態では、第1電極切替器SY1−SY5は、制御回路CTRからの信号により動作を制御される。
第2電極切替器SX1−SX6のそれぞれは、第1電極Y1−Y5のそれぞれと交流電圧源3とを接続する経路に配置されている。第2電極切替器SX1−SX6は、例えばマルチプレクサなど、電気的に切替の制御が可能な構成である。本実施形態では、第2電極切替器SX1−SX6は、制御回路CTRからの信号により動作を制御される。
電流センサ2は、例えば、交流電圧源3により第1電極Y1−Y5と、第2電極X1−X6との間に交流電圧を印加したときに、これらの電極を接続する経路に流れる交流電流を検出する。電流センサ2により検出された電流の値は、例えば制御回路CTRへ出力される。
第1電極Y1−Y5と第2電極X1−X6とは、液晶層LQを介して互いに対向して配置されている。したがって、第1電極切替器SY1−SY5により第1電極Y1−Y5を選択的に交流電圧源3と接続し、第2電極切替器SX1−SX6によりと第2電極X1−X6を選択的に交流電圧源3と接続することにより、シール部材SLに囲まれた領域内にマトリクス状に配置された複数のエリアのいずれかにおいて、液晶層LQに電圧を印加することが可能である。
本実施形態の赤外線検出装置1は、上記構成以外は上述の第1実施形態の赤外線検出装置と同様の構成である。
本実施形態の赤外線検出装置1は、上記構成以外は上述の第1実施形態の赤外線検出装置と同様の構成である。
次に、本実施形態の赤外線検出装置1により、赤外線の照射位置を検出する際の動作の一例について説明する。
図10は、第3実施形態の赤外線検出装置において、電流センサにより検出された値の一例を概略的に示す図である。
図10では、例えば第1方向において、第2電極X4の位置に赤外線が照射されているときの、電流センサによる検出結果の一例を示している。
図10は、第3実施形態の赤外線検出装置において、電流センサにより検出された値の一例を概略的に示す図である。
図10では、例えば第1方向において、第2電極X4の位置に赤外線が照射されているときの、電流センサによる検出結果の一例を示している。
本実施形態の赤外線検出装置の一部に赤外線が照射されると、赤外線が照射された位置において、垂直方向(基板面に垂直な方向)に立ち上がるように液晶分子の配向方向が変化する。このことにより。赤外線が照射されている位置における垂直方向の電気容量が大きくなり、流れる電流が大きくなる。
本実施形態の赤外線検出装置1は、上記特性を利用して赤外線が照射されている位置を検出するものであって、例えば、赤外線検出装置1に向けて赤外線が照射されたときに、赤外線の照射位置の第1方向における位置を検出するときには、第1電極切替器SY1−SY5をすべてオンとした状態で、第2電極切替器SX1−SX6を順次オンさせて、電流センサ2にて検出された値を取得する。
このとき、第2電極X4の位置に赤外線が照射されているときには、図10に示すように、第1電極X1−X6を、順次、交流電圧源3と電気的に接続したときに電流センサ2により検出される値は線形に変化せず、第2電極X4を交流電圧源3と電気的に接続したときに線形近似値よりも大きな値となる。
赤外線の照射位置の第2方向における位置を検出するときには、第2電極切替器SX1−SX6をすべてオンとした状態で、第1電極切替器SY1−SY5を順次オンさせて、電流センサ2にて検出された値を取得することにより、第1方向における位置と同様に検出することが可能である。
なお、第1電極Y1−Y5および第2電極X1−X6の電気抵抗を考慮すると、電圧を印加している部分からの距離が離れた位置では、液晶層LQに印加される値が小さくなる。したがって、第1電極Y1−Y5に印加される電圧は、第2電極X1側で第2電極X6側よりも小さくなる。第2電極X1−X6に印加される電圧は、第1電極Y1側で第1電極Y5側よりも小さくなる。
したがって、図10に示す例では、例えば第2電極X1と交流電圧源3とを電気的に接続したときには、他の第2電極X2−X6と交流電圧源3とを電気的に接続したときと比較して、液晶層LQに印加される電圧が小さくなり、電流センサ2により検出される値も小さくなる。
なお、電流センサ2により検出される電流は交流電流であるので、制御回路CTRは、例えば検出された交流電流の振幅値を比較することにより、赤外線が照射された位置を検出することができる。
制御回路CTRは、上記のように、赤外線が照射されている第1方向における位置、および、第2方向における位置を検出し、座標として出力することができる。
制御回路CTRは、上記のように、赤外線が照射されている第1方向における位置、および、第2方向における位置を検出し、座標として出力することができる。
本実施形態の赤外線検出装置によれば、赤外線が照射されている位置を正確に検出し、観察者に知らせることができる。すなわち、本実施形態によれば、観察者により、赤外線が入射している位置を直ちに認識可能とする赤外線検出装置を提供することができる。
なお、本実施形態の赤外線検出装置と、第1実施形態若しくは第2実施形態の赤外線検出装置とを組み合わせることにより、観察者により赤外線が照射された位置を視認可能とすることも可能である。
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、第3実施形態において観察者により赤外線が照射された位置を視認可能とする必要がない場合には、例えば黒色樹脂材料で形成される赤外線吸収層BMはメッシュ状でなくてもよい。
1…赤外線検出装置、2…電流センサ、3…交流電圧源、10…第1基板、12…第1偏光板、14…第1配向膜、20…第2基板、22…第2偏光板、24…第2配向膜、30…偏光グラス、100…赤外線レーザ光源、SX1−SX6…第2電極切替器、SY1−SY5…第1電極切替器、X1−X6…第1電極、Y1−Y5…第2電極。
Claims (6)
- 第1透明基板と、
前記第1透明基板の一方の面上に配置された赤外線吸収層と、
前記赤外線吸収層を覆うように配置された第1配向膜と、
前記第1透明基板の他方の面上に配置された第1偏光板と、
第2透明基板と、
前記第2透明基板の一方の面を覆うように配置された第2配向膜と、
前記第2透明基板の他方の面と観察者との間に配置され、前記第1偏光板の光の吸収軸と同じ方向の光の吸収軸を備える第2偏光板と、
前記第1配向膜および前記第2配向膜と接触するように前記第1透明基板および前記第2透明基板に狭持された液晶層と、を備え、
前記液晶層に含まれる液晶分子の配向方向が前記第1偏光板および前記第2偏光板の光の吸収軸と45°を成す方向となるように、前記第1配向膜および前記第2配向膜の表面の処理が成されている、赤外線検出装置。 - 前記第2偏光板は、前記第2透明基板の他方の面上に配置されている請求項1記載の赤外線検出装置。
- 前記第2偏光板と、前記第2偏光板がはめ込まれたフレームとを備え、観察者が装着可能な偏光グラスを備えた請求項1記載の赤外線検出装置。
- 前記赤外線吸収層は、メッシュ状に形成されている、請求項1乃至請求項3のいずれか1項記載の赤外線検出装置。
- 第1透明基板と、
前記第1透明基板の一方の面上に配置された赤外線吸収層と、
前記赤外線吸収層上に配置され、第1方向に沿って延びた複数の第1電極と、
複数の前記第1電極を覆うように配置された第1配向膜と、
第2透明基板と、
前記第2透明基板の一方の面上に配置され、前記第1方向と異なる第2方向に延びた複数の第2電極と、
複数の前記第2電極を覆うように配置された第2配向膜と、
前記第1配向膜および前記第2配向膜と接触するように前記第1透明基板および前記第2透明基板に狭持された液晶層と、
交流電圧源と、
複数の前記第1電極それぞれの一端と前記交流電圧源との電気的接続を切り替える第1電極切替器と、
複数の前記第2電極それぞれの一端と前記交流電圧源との電気的接続を切り替える第2電極切替器と、
前記交流電圧源から前記第1電極と前記第2電極とに交流電圧を印加する経路に流れる電流を検出する電流センサと、を備えた赤外線検出装置。 - 前記第1電極切替器、前記第2電極切替器、および前記交流電圧源の動作を制御し、前記電流センサにより検出された値を取得する制御回路を更に備えた請求項5記載の赤外線検出装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2019058241A JP2020159815A (ja) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 赤外線検出装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2020159815A true JP2020159815A (ja) | 2020-10-01 |
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JP2019058241A Pending JP2020159815A (ja) | 2019-03-26 | 2019-03-26 | 赤外線検出装置 |
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2019
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