JP3529700B2 - 電圧制御液晶リターダーの組み合わせによる万能リターダー - Google Patents
電圧制御液晶リターダーの組み合わせによる万能リターダーInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電圧制御液晶リタ
ーダーの組み合わせによる万能リターダーに関するもの
である。
ーダーの組み合わせによる万能リターダーに関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】液晶リターダーは、複屈折を示す固体結
晶や高分子フィルムの代わりに、液晶セルを用いて、配
向の軸方向とそれに垂直な方向の光速度が異なることを
利用し、元の光の偏光状態を変える素子である。液晶リ
ターダーとしては、通常２枚の配向処理を施したＩＴＯ
ガラスにネマティック液晶を挟んだ、ホモジニアス配向
液晶セルが用いられる。液晶リターダーの他と異なる利
点としては、液晶リターダーは、印加電圧を変えること
により、リタデーションの大きさを連続的に変化させら
れることで、そのため広い波長・温度領域にわたって、
正確な位相差を与えることが可能である。
晶や高分子フィルムの代わりに、液晶セルを用いて、配
向の軸方向とそれに垂直な方向の光速度が異なることを
利用し、元の光の偏光状態を変える素子である。液晶リ
ターダーとしては、通常２枚の配向処理を施したＩＴＯ
ガラスにネマティック液晶を挟んだ、ホモジニアス配向
液晶セルが用いられる。液晶リターダーの他と異なる利
点としては、液晶リターダーは、印加電圧を変えること
により、リタデーションの大きさを連続的に変化させら
れることで、そのため広い波長・温度領域にわたって、
正確な位相差を与えることが可能である。
【０００３】また、光がリターダーに対して垂直でない
場合でも、要求する位相差を与えられる。応用として、
液晶リターダーを２枚の直交する偏光子に挟んで使う
と、それぞれの光学素子の軸を機械的に回転することな
く、連続可変な光減衰器を作ることができる。他にも、
光の強度と位相を自由に変えることのできる光学素子と
して広く利用されている。
場合でも、要求する位相差を与えられる。応用として、
液晶リターダーを２枚の直交する偏光子に挟んで使う
と、それぞれの光学素子の軸を機械的に回転することな
く、連続可変な光減衰器を作ることができる。他にも、
光の強度と位相を自由に変えることのできる光学素子と
して広く利用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、液晶リ
ターダーのリタデーションの大きさは、液晶セルに印加
する電圧の関数であるが、これまではその関係が線形で
はないため、予め測定されたデータシートから換算する
必要があった。
ターダーのリタデーションの大きさは、液晶セルに印加
する電圧の関数であるが、これまではその関係が線形で
はないため、予め測定されたデータシートから換算する
必要があった。
【０００５】しかし、本発明者が提案した、電圧の逆数
に比例してリタデーションが決まる液晶リターダーを用
いれば、直接的に電気制御可能なリターダーが実現す
る。ただし、この場合でも、これまでの液晶リターダー
と同様、リタデーションの大きさは可変だが、軸は固定
されたままであり、機械的な方法（手やモーター）でし
か軸を回転することはできない。
に比例してリタデーションが決まる液晶リターダーを用
いれば、直接的に電気制御可能なリターダーが実現す
る。ただし、この場合でも、これまでの液晶リターダー
と同様、リタデーションの大きさは可変だが、軸は固定
されたままであり、機械的な方法（手やモーター）でし
か軸を回転することはできない。
【０００６】リターダーの持つ変数は、軸の方向とリタ
デーションの大きさ（位相差）の２つであり、両方が電
気制御可能になれば、よりリターダーとしての精度が上
がり、自動測定・自動制御が完璧に達成される。
デーションの大きさ（位相差）の２つであり、両方が電
気制御可能になれば、よりリターダーとしての精度が上
がり、自動測定・自動制御が完璧に達成される。
【０００７】本発明は、上記状況に鑑みて、リターダー
としての精度を向上させ、自動測定、自動制御を行うこ
とができる電圧制御液晶リターダーの組み合わせによる
万能リターダーを提供することを目的とする。
としての精度を向上させ、自動測定、自動制御を行うこ
とができる電圧制御液晶リターダーの組み合わせによる
万能リターダーを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔１〕電圧制御液晶リターダーの組み合わせによる万能
リターダーにおいて、３個の液晶リターダーをカスケー
ドに配置し、各液晶リターダーの軸（光学軸）を所定角
度に固定し、前記３個の液晶リターダーを組み合わせ
て、それぞれの液晶リターダーの位相差だけを電圧制御
で変えて、出射光の偏光軸と位相差の両方が線形に電圧
制御できるようにしたことを特徴とする。
成するために、 〔１〕電圧制御液晶リターダーの組み合わせによる万能
リターダーにおいて、３個の液晶リターダーをカスケー
ドに配置し、各液晶リターダーの軸（光学軸）を所定角
度に固定し、前記３個の液晶リターダーを組み合わせ
て、それぞれの液晶リターダーの位相差だけを電圧制御
で変えて、出射光の偏光軸と位相差の両方が線形に電圧
制御できるようにしたことを特徴とする。
【０００９】〔２〕上記〔１〕記載の電圧制御液晶リタ
ーダーの組み合わせによる万能リターダーにおいて、Ｘ
軸に対して前記３個の液晶リターダーの内、第１及び第
３の液晶リターダーの進相軸をθ1 、第２の液晶リター
ダーの進相軸をθ2 に設定することを特徴とする。
ーダーの組み合わせによる万能リターダーにおいて、Ｘ
軸に対して前記３個の液晶リターダーの内、第１及び第
３の液晶リターダーの進相軸をθ1 、第２の液晶リター
ダーの進相軸をθ2 に設定することを特徴とする。
【００１０】〔３〕上記〔２〕記載の電圧制御液晶リタ
ーダーの組み合わせによる万能リターダーにおいて、前
記液晶リターダーの位相差を全領域に及ぼす場合、前記
第１及び第２の液晶リターダーの進相軸θ1 を０度、前
記第２の液晶リターダーの進相軸θ2 を４５度に設定す
ることを特徴とする。
ーダーの組み合わせによる万能リターダーにおいて、前
記液晶リターダーの位相差を全領域に及ぼす場合、前記
第１及び第２の液晶リターダーの進相軸θ1 を０度、前
記第２の液晶リターダーの進相軸θ2 を４５度に設定す
ることを特徴とする。
【００１１】〔４〕上記〔２〕記載の電圧制御液晶リタ
ーダーの組み合わせによる万能リターダーにおいて、前
記液晶リターダーの位相差を全領域に及ぼさない場合、
前記３個の液晶リターダーの進相軸を任意に設定するこ
とを特徴とする。
ーダーの組み合わせによる万能リターダーにおいて、前
記液晶リターダーの位相差を全領域に及ぼさない場合、
前記３個の液晶リターダーの進相軸を任意に設定するこ
とを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
参照しながら説明する。
参照しながら説明する。
【００１３】図１は本発明の実施例を示す電圧制御液晶
リターダーの組み合わせによる万能リターダーの模式図
である。
リターダーの組み合わせによる万能リターダーの模式図
である。
【００１４】この実施例では、軸とリタデーションの大
きさ（位相差）の両方が、線形に電圧制御できるよう
な、液晶リターダー（万能リターダー）を、図１に示す
ような、３つの電圧駆動液晶リターダーの組み合わせで
構成する。
きさ（位相差）の両方が、線形に電圧制御できるよう
な、液晶リターダー（万能リターダー）を、図１に示す
ような、３つの電圧駆動液晶リターダーの組み合わせで
構成する。
【００１５】図１において、Ｒ１は第１の液晶リターダ
ー、Ｒ２は第２の液晶リターダー、Ｒ３は第３の液晶リ
ターダーである。
ー、Ｒ２は第２の液晶リターダー、Ｒ３は第３の液晶リ
ターダーである。
【００１６】３つの液晶リターダーＲ１，Ｒ２，Ｒ３の
電圧可変なリタデーションの大きさをそれぞれ２Ｒ，２
φ，２Ｒとして、それぞれの進相軸を、実験室系のＸ軸
に対して、それぞれ０度、４５度、０度に固定する。
電圧可変なリタデーションの大きさをそれぞれ２Ｒ，２
φ，２Ｒとして、それぞれの進相軸を、実験室系のＸ軸
に対して、それぞれ０度、４５度、０度に固定する。
【００１７】この時、これら３つの液晶リターダーＲ
１，Ｒ２，Ｒ３の組み合わせによる演算子は、
１，Ｒ２，Ｒ３の組み合わせによる演算子は、
【００１８】
【数１】
で与えられる。ここで、
ｓｉｎφ＝ｓｉｎΔｓｉｎ２θ，ｃｏｓ２Ｒｃｏｓφ＝ｃｏｓΔ …（２）
と置くと、（１）式は
【００１９】
【数２】
と書き換えられ、これは位相差２Δのリターダーを角度
θだけ回転した場合の演算子に一致する。
θだけ回転した場合の演算子に一致する。
【００２０】３枚の液晶リターダーは、その位相差Ｒ，
φを任意に０からπ／２まで変えられるので、この時
（２）式よりΔとθは、０≦Δ≦π／２，０≦θ≦π／
２の全領域をカバーして可変ということになる。すなわ
ち、３枚の液晶リターダーを組み合わせて、その軸を固
定し、それぞれの位相差だけを電圧制御で変えることに
よって、仮想的に１枚の、出射光の偏光軸と位相差の両
方が電圧可変な液晶リターダー（万能リターダー）を構
成することができる。
φを任意に０からπ／２まで変えられるので、この時
（２）式よりΔとθは、０≦Δ≦π／２，０≦θ≦π／
２の全領域をカバーして可変ということになる。すなわ
ち、３枚の液晶リターダーを組み合わせて、その軸を固
定し、それぞれの位相差だけを電圧制御で変えることに
よって、仮想的に１枚の、出射光の偏光軸と位相差の両
方が電圧可変な液晶リターダー（万能リターダー）を構
成することができる。
【００２１】これによって、機械的にではなく、完全に
電気的に、リターダーの軸（ここではθで表される）も
回転できることになる。
電気的に、リターダーの軸（ここではθで表される）も
回転できることになる。
【００２２】なお、仮想的にできるリターダーの、位相
差を全領域にしなくてもよいならば、Ｒ１とＲ３は平行
でなくても構わない。また、同じく、仮想的にできるリ
ターダーの、回転可能な角度範囲を全領域にしなくても
よいならば、Ｒ２はＲ１、Ｒ３に対して４５度でなくて
もよい。
差を全領域にしなくてもよいならば、Ｒ１とＲ３は平行
でなくても構わない。また、同じく、仮想的にできるリ
ターダーの、回転可能な角度範囲を全領域にしなくても
よいならば、Ｒ２はＲ１、Ｒ３に対して４５度でなくて
もよい。
【００２３】前後するが、電圧制御液晶リターダーにつ
いて説明する。
いて説明する。
【００２４】電流制御回路によるＲと１／Ｖの線形性獲
得 液晶リターダーの位相差を、完全に電圧制御するために
は、セルの電気容量の影響をとるために、電流制御回路
を組む必要がある。それには以下のようなパッシブ回路
かアクティブ回路を使う。 パッシブ回路 図２は本発明の実施例を示す液晶リターダーの回路図
（その１）である。
得 液晶リターダーの位相差を、完全に電圧制御するために
は、セルの電気容量の影響をとるために、電流制御回路
を組む必要がある。それには以下のようなパッシブ回路
かアクティブ回路を使う。 パッシブ回路 図２は本発明の実施例を示す液晶リターダーの回路図
（その１）である。
【００２５】この図において、１１は交流電圧源、１２
はインピーダンスＺであり、ホモジニアス配向させたネ
マティック液晶セル５に直列に接続される。
はインピーダンスＺであり、ホモジニアス配向させたネ
マティック液晶セル５に直列に接続される。
【００２６】図２で示す回路において、インピーダンス
Ｚ１２の付加抵抗が液晶セル５のインピーダンス１／ｉ
ωＣより十分大きい時、回路を流れる電流は、 Ｉ＝ＶIN／〔Ｚ＋（１／ｉωＣ）〕≒ＶIN／Ｚ …（４） となって、液晶セル５のキャパシタンスには左右されな
い。この時、液晶セル５にかかっているＣＶは、 ＣＶ＝ＶIN／ｉωＺ …（５） で与えられることになり、他の物性に関係なく、電圧の
逆数だけで、ＣＶ、すなわち位相差Ｒが正確に制御でき
る。 アクティブ回路 図３は本発明の実施例を示す液晶リターダーの回路図
（その２）である。
Ｚ１２の付加抵抗が液晶セル５のインピーダンス１／ｉ
ωＣより十分大きい時、回路を流れる電流は、 Ｉ＝ＶIN／〔Ｚ＋（１／ｉωＣ）〕≒ＶIN／Ｚ …（４） となって、液晶セル５のキャパシタンスには左右されな
い。この時、液晶セル５にかかっているＣＶは、 ＣＶ＝ＶIN／ｉωＺ …（５） で与えられることになり、他の物性に関係なく、電圧の
逆数だけで、ＣＶ、すなわち位相差Ｒが正確に制御でき
る。 アクティブ回路 図３は本発明の実施例を示す液晶リターダーの回路図
（その２）である。
【００２７】この図において、交流電圧源２１の一端に
は電圧制御ゲイン可変増幅器２２が直列に接続され、そ
の電圧制御ゲイン可変増幅器２２の出力に交流電流計２
３を接続し、その交流電流計２３に液晶セル５を接続
し、その液晶セル５の他端を交流電圧源２１の他端に接
続し、液晶セル５には電流Ｉを通電する。
は電圧制御ゲイン可変増幅器２２が直列に接続され、そ
の電圧制御ゲイン可変増幅器２２の出力に交流電流計２
３を接続し、その交流電流計２３に液晶セル５を接続
し、その液晶セル５の他端を交流電圧源２１の他端に接
続し、液晶セル５には電流Ｉを通電する。
【００２８】一方、交流電流計２３からの電流｜Ｉ｜
（絶対値）を割算器２４、引算器２５に加える。この引
算器２５には制御電圧Ｖが目標値として設定され、その
引算器２５の出力はＰＩＤ回路２６を介して電圧制御ゲ
イン可変増幅器２２に帰還されるように構成されてい
る。
（絶対値）を割算器２４、引算器２５に加える。この引
算器２５には制御電圧Ｖが目標値として設定され、その
引算器２５の出力はＰＩＤ回路２６を介して電圧制御ゲ
イン可変増幅器２２に帰還されるように構成されてい
る。
【００２９】すると、液晶セル５には一定の電流Ｉが流
れる。つまり、制御電圧Ｖを目標値とした電圧Ｖ（液晶
リターダーの位相差Ｒに比例）が印加される。
れる。つまり、制御電圧Ｖを目標値とした電圧Ｖ（液晶
リターダーの位相差Ｒに比例）が印加される。
【００３０】したがって、図３で与えられる定電流回路
を利用すれば、より正確に電流一定でＣＶを決めること
ができ、液晶リターダーの位相差を線形で制御すること
ができる。
を利用すれば、より正確に電流一定でＣＶを決めること
ができ、液晶リターダーの位相差を線形で制御すること
ができる。
【００３１】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【００３２】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、リターダーとしての精度を向上させ、自動測
定、自動制御を可能にすることができる。
よれば、リターダーとしての精度を向上させ、自動測
定、自動制御を可能にすることができる。
【図１】本発明の実施例を示す電圧制御液晶リターダー
の組み合わせによる万能リターダーの模式図である。
の組み合わせによる万能リターダーの模式図である。
【図２】本発明の実施例を示す液晶リターダーの回路図
（その１）である。
（その１）である。
【図３】本発明の実施例を示す液晶リターダーの回路図
（その２）である。
（その２）である。
Ｒ１ 第１の液晶リターダー
Ｒ２ 第２の液晶リターダー
Ｒ３ 第３の液晶リターダー
５ 液晶セル
１１，２１ 交流電圧源
１２ インピーダンスＺ
２２ 電圧制御ゲイン可変増幅器
２３ 交流電流計
２４ 割算器
２５ 引算器
２６ ＰＩＤ回路
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G02F 1/13 - 1/141
Claims (4)
- 【請求項１】 ３個の液晶リターダーをカスケードに配
置し、各液晶リターダーの軸を所定角度に固定し、前記
３個の液晶リターダーを組み合わせて、それぞれの液晶
リターダーの位相差だけを電圧制御で変えて、出射光の
偏光軸と位相差の両方が線形に電圧制御できるようにし
たことを特徴とする電圧制御液晶リターダーの組み合わ
せによる万能リターダー。 - 【請求項２】 請求項１記載の電圧制御液晶リターダー
の組み合わせによる万能リターダーにおいて、Ｘ軸に対
して前記３個の液晶リターダーの内、第１及び第３の液
晶リターダーの進相軸をθ1 、第２の液晶リターダーの
進相軸をθ2に設定することを特徴とする電圧制御液晶
リターダーの組み合わせによる万能リターダー。 - 【請求項３】 請求項２記載の電圧制御液晶リターダー
の組み合わせによる万能リターダーにおいて、前記液晶
リターダーの位相差を全領域に及ぼす場合、前記第１及
び第２の液晶リターダーの進相軸θ1 を０度、前記第２
の液晶リターダーの進相軸θ2 を４５度に設定すること
を特徴とする電圧制御液晶リターダーの組み合わせによ
る万能リターダー。 - 【請求項４】 請求項２記載の電圧制御液晶リターダー
の組み合わせによる万能リターダーにおいて、前記液晶
リターダーの位相差を全領域に及ぼさない場合、前記３
個の液晶リターダーの進相軸を任意に設定することを特
徴とする電圧制御液晶リターダーの組み合わせによる万
能リターダー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000116039A JP3529700B2 (ja) | 2000-04-18 | 2000-04-18 | 電圧制御液晶リターダーの組み合わせによる万能リターダー |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000116039A JP3529700B2 (ja) | 2000-04-18 | 2000-04-18 | 電圧制御液晶リターダーの組み合わせによる万能リターダー |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001305506A JP2001305506A (ja) | 2001-10-31 |
| JP3529700B2 true JP3529700B2 (ja) | 2004-05-24 |
Family
ID=18627550
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000116039A Expired - Fee Related JP3529700B2 (ja) | 2000-04-18 | 2000-04-18 | 電圧制御液晶リターダーの組み合わせによる万能リターダー |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3529700B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9246602B2 (en) | 2010-10-06 | 2016-01-26 | Sony Corporation | Quantum encryption communication apparatus, quantum encryption communication method, and quantum encryption communication system |
| CN111123500A (zh) * | 2018-10-31 | 2020-05-08 | 南京奥谱依电子科技有限公司 | 电控液晶级联芯片、其制备方法和使用其的偏光显微镜 |
-
2000
- 2000-04-18 JP JP2000116039A patent/JP3529700B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9246602B2 (en) | 2010-10-06 | 2016-01-26 | Sony Corporation | Quantum encryption communication apparatus, quantum encryption communication method, and quantum encryption communication system |
| CN111123500A (zh) * | 2018-10-31 | 2020-05-08 | 南京奥谱依电子科技有限公司 | 电控液晶级联芯片、其制备方法和使用其的偏光显微镜 |
| CN111123500B (zh) * | 2018-10-31 | 2021-10-01 | 南京奥谱依电子科技有限公司 | 电控液晶级联芯片、其制备方法和使用其的偏光显微镜 |
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|---|---|
| JP2001305506A (ja) | 2001-10-31 |
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