New! View global litigation for patent families

JP3987347B2 - Light deflecting element, the optical deflecting device and image display device - Google Patents

Light deflecting element, the optical deflecting device and image display device

Info

Publication number
JP3987347B2
JP3987347B2 JP2002012479A JP2002012479A JP3987347B2 JP 3987347 B2 JP3987347 B2 JP 3987347B2 JP 2002012479 A JP2002012479 A JP 2002012479A JP 2002012479 A JP2002012479 A JP 2002012479A JP 3987347 B2 JP3987347 B2 JP 3987347B2
Authority
JP
Grant status
Grant
Patent type
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2002012479A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002328402A (en )
Inventor
健司 亀山
幾雄 加藤
浩之 杉本
康之 滝口
才明 鴇田
Original Assignee
株式会社リコー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Grant date

Links

Images

Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
本発明は、電気信号によって光の方向を変える光偏向素子、光偏向デバイス及びこれらの光偏向素子又は光偏向デバイスを利用した画像表示装置に関する。 The present invention relates to an optical deflecting element Ru changing the direction of light by an electrical signal, an optical deflection device and an image display apparatus using these optical deflection device or an optical deflection device.
【0002】 [0002]
【定義】 [Definition]
本明細書において、「光偏向素子」とは、外部からの電気信号により光の光路を偏向、即ち、入射光に対して出射光を平行にシフトさせるか、或る角度を持って回転させるか、或いは、その両者を組合せて光路を切換えることが可能な光学素子を意味する。 Or As used herein, "light deflector", deflects the optical path of the light by an external electric signal, i.e., whether to shift in parallel the emitted light with respect to incident light rotates with an angle or it means an optical element capable of switching the optical path by combining both. この説明において、平行シフトによる光偏向に対してそのシフトの大きさを「シフト量」と呼び、回転による光偏向に対してその回転量を「回転角」と呼ぶものとする。 In this description, it referred to as "shift amount" the size of the shift to light deflection by the parallel shift, the amount of rotation with respect to the optical deflector by rotation is referred to as "rotation angle". 「光偏向デバイス」とは、このような光偏向素子を含み、光の光路を偏向させるデバイスを意味する。 The "light deflecting device" includes such optical deflection element, refers to a device for deflecting the optical path of light.
【0003】 [0003]
また、「ピクセルシフト素子」とは、少なくとも画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を二次元的に配列した画像表示素子と、画像表示素子を照明する光源と、画像表示素子に表示した画像パターンを観察するための光学部材と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド毎に画像表示素子と光学部材の間の光路を偏向する光偏向手段とを有し、光偏向手段によりサブフィールド毎の光路の偏向に応じて表示位置がずれている状態の画像パターンを表示させることで、画像表示素子の見掛け上の画素数を増倍して表示する画像表示装置における光偏向手段を意味する。 Further, the "pixel shift element" was displayed and the image display device in which a plurality of pixels capable of controlling the light two-dimensionally in accordance with at least image information, a light source for illuminating the image display device, the image display device image It has an optical member for observing a pattern, and a light deflector for deflecting the optical path between the image display device and the optical member for each of a plurality of sub-fields obtained by dividing an image field temporally sub by the light deflecting means display position in response to deflection of the optical path of each field by displaying the image pattern of deviation are state, it means light deflecting means in the image display device for displaying by multiplying the number of pixels on the apparent image display device to. 従って、基本的には、上記定義による光偏向素子や光偏向デバイスを光偏向手段として応用することが可能といえる。 Therefore, basically, it can be said that it is possible to apply a light deflector and an optical deflection device according to the above definition as an optical deflecting means.
【0004】 [0004]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
光偏向素子なる光学素子として、従来より、KH PO (KDP),NH PO (ADP),LiNbO ,LiTaO ,GaAs,CdTeなど第1次電気光学効果(ポッケルス効果)の大きな材料や、KTN,SrTiO ,CS ,ニトロベンゼン等の第2次電気光学効果の大きな材料を用いた電気光学デバイスや、ガラス、シリカ、TeO などの材料を用いた音響光学デバイスが知られている(例えば、青木昌治編;「オプトエレクトロニックデバイス」、昭晃堂)。 As the light deflector comprising an optical element, conventionally, KH 2 PO 4 in (KDP), NH 4 H 2 PO 4 (ADP), LiNbO 3, LiTaO 3, GaAs, CdTe , etc. primary electro-optic effect (Pockels effect) and large material, KTN, SrTiO 3, CS 2, an electro-optical device and using a material having a large second-order electrooptic effect of nitrobenzene, glass, silica, acousto-optic devices using a material such as TeO 2 is known to have (for example, Shoji Aoki ed; "optoelectronic devices", Shokodo). これらは、一般的に、十分大きな光偏向量を得るためには光路長を長く取る必要があり、また、材料が高価であるため用途が制限されている。 These are generally sufficient in order to obtain a large light deflection must take long optical path length, also the material is limited applications because it is expensive.
【0005】 [0005]
一方で、液晶材料を用いた光偏向素子なる光学素子も各種提案されており、その数例を挙げると、以下に示すような提案例がある。 On the other hand, the light deflector comprising an optical element using liquid crystal material have also been proposed various, its name a few, there are proposed examples described below.
【0006】 [0006]
例えば、特開平6−18940号公報によれば、光空間スイッチの光の損失を低減することを目的に、人工複屈折板からなる光ビームシフタが提案されている。 For example, according to Japanese Patent Laid-Open No. 6-18940, for the purpose of reducing the loss of light of the optical space switch, the light beam shifter has been proposed consisting of an artificial birefringent plate. 内容的には、2枚のくさび形の透明基板を互いに逆向きに配置し、該透明基板間に液晶層を挟んだ光ビームシフタ、及びマトリクス形偏向制御素子の後面に前記光ビームシフタを接続した光ビームシフタが提案され、併せて、2枚のくさび形の透明基板を互いに逆向きに配置し、該透明基板間にマトリクス駆動が可能で、入射光ビームを半セルシフトする液晶層を挟んだ光ビームシフタを半セルずらして多段接続した光ビームシフタが提案されている。 In terms of content, the two transparent substrates of the wedge are arranged opposite to each other, connected between the transparent substrate a light beam shifter sandwiching a liquid crystal layer, and the light beam shifter to the rear surface of the matrix-shaped deflection control element light beam shifter is proposed, together, the two transparent substrates of the wedge are arranged opposite to each other, can be matrix-driven between the transparent substrate, a light beam shifter sandwiching a liquid crystal layer that the incident light beam half cell shift light beam shifter that is cascaded shifted by a half cell has been proposed.
【0007】 [0007]
また、特開平9−133904号公報によれば、大きな偏向を得ることが可能で、偏向効率が高く、しかも、偏向角と偏向距離とを任意に設定することができる光偏向スイッチが提案されている。 Further, according to Japanese Patent Laid-Open No. 9-133904, is possible to obtain a large deflection, the deflection efficiency is high and, been proposed light deflection switch which can be arbitrarily set the deflection angle and deflection distance there. 具体的には、2枚の透明基板を所定の間隔で対向配置させ、対向させた面に垂直配向処理を施し、透明基板間にスメクチックA相の強誘電性液晶を封入し、前記透明基板に対して垂直配向させ、スメクチック層と平行に交流電界を印加できるように電極対を配置し、電極対に交流電界を印加する駆動装置を備えた液晶素子である。 Specifically, the two transparent substrates is opposed at a predetermined interval, subjected to vertical alignment treatment to the surface which is opposed, the ferroelectric liquid crystal smectic A phase enclosed between the transparent substrate, the transparent substrate vertically aligned against, arranged electrode pair so as to apply the parallel alternating electric field and smectic layers, a liquid crystal device having a driving unit for applying an alternating electric field to the electrode pair. 即ち、スメクチックA相の強誘電性液晶による電傾効果を用い、液晶分子の傾斜による複屈折によって、液晶層に入射する偏光の屈折角と変位する方向を変化できるようにしたものである。 That is, using the electroclinic effect ferroelectric liquid crystal smectic A phase, the birefringence due to the inclination of the liquid crystal molecules is obtained by allowing changes the direction of displacement and the angle of refraction polarized light incident on the liquid crystal layer.
【0008】 [0008]
前者の特開平6−18940号公報例においては、液晶材料にネマチック液晶を用いているため、応答速度をサブミリ秒にまで速めることは困難であり、高速なスイッチングが必要な用途には用いることはできない。 In the former Japanese Patent 6-18940 discloses an example, because the liquid crystal material is used a nematic liquid crystal, it is difficult to increase the response speed to the sub-millisecond, is to use a high-speed switching is required applications Can not.
【0009】 [0009]
また、後者の特開平9−133904号公報例においては、スメクチックA相の強誘電液晶を用いているが、スメクチックA相は自発分極を持たないため、高速動作は望めない。 Further, in the latter JP-A 9-133904 discloses an example, but using a ferroelectric liquid crystal of smectic A phase, since the smectic A phase has no spontaneous polarization, can not be expected a high-speed operation.
【0010】 [0010]
次に、ピクセルシフト素子に関して従来提案されている技術を数例挙げて説明する。 Next, description will be given several examples of technologies that have been proposed conventionally for the pixels shifting element.
【0011】 [0011]
例えば、特許第2939826号公報に示されるように、表示素子に表示された画像を投写光学系によりスクリーン上に拡大投影する投影表示装置において、前記表示素子から前記スクリーンに至る光路の途中に透過光の偏光方向を旋回できる光学素子を少なくとも1個以上と複屈折効果を有する透明素子を少なくとも1個以上を有してなる投影画像をシフトする手段と、前記表示素子の開口率を実効的に低減させ、表示素子の各画素の投影領域が前記スクリーン上で離散的に投影される手段と、を備えた投影表示装置がある。 For example, as shown in Japanese Patent No. 2939826, in a projection display device for enlarging and projecting an image displayed on the display device by the projection optical system onto a screen, the transmitted light on the way from the display device of the optical path to the screen reduction means for shifting the projected image comprising at least one or more transparent element having at least one or more and the birefringence effect of the optical element the polarization direction can be pivoted in, the aperture ratio of the display element effectively is allowed, there is a projection display device and means for discretely projected projection area on the screen of each pixel of the display device.
【0012】 [0012]
同公報例においては、偏光方向を旋回できる光学素子(旋光素子と呼ぶ)を少なくとも1個以上と複屈折効果を有する透明素子(複屈折素子と呼ぶ)を少なくとも1個以上を有してなる投影画像シフト手段(ピクセルシフト手段)によりピクセルシフトを行っているが、問題点として、旋光素子と複屈折素子とを組合せて使用するため、光量損失が大きいこと、光の波長によりピクセルシフト量が変動し解像度が低下しやすいこと、旋光素子と複屈折素子との光学特性のミスマッチから本来画像が形成されないピクセルシフト外の位置に漏れ光によるゴースト等の光学ノイズが発生しやすいこと、素子化のためのコストが大きいことが挙げられる。 In this publication example, it becomes a transparent element having at least one or more and the birefringence effect of the optical element can pivot the polarization direction (referred to as optical rotation element) (referred to as a birefringent element) has at least one or more projection image shifting means (pixel shift unit) by is performed pixel shift, as a problem, for use in combination with optical rotation element and the birefringent element, it light loss is large, the pixel shift amount according to the wavelength of light varies that is the resolution tends to deteriorate, the optical noise of the ghost or the like due to the leakage light to the original image is out of pixel shift is not formed position of the mismatch of the optical characteristics of the optical rotation element and the birefringent element is likely to occur, because the element of It includes that cost is high. 特に、複屈折素子に前述したようなKH PO (KDP),NH PO (ADP),LiNbO ,LiTaO ,GaAs,CdTeなど第1次電気光学効果(ポッケルス効果)の大きな材料を使用した場合、顕著である。 In particular, KH 2 PO 4 (KDP), as described above in the birefringent element, NH 4 H 2 PO 4 ( ADP), it size of LiNbO 3, LiTaO 3, GaAs, CdTe , etc. primary electro-optic effect (Pockels effect) when using the material it is significant.
【0013】 [0013]
また、特開平5−313116号公報に示される投影機においては、制御回路により、画像蓄積回路に蓄積した本来表示すべき画像を市松状に画素選択回路へサンプリングして順次空間光変調器に表示し、投影させ、さらに、制御回路により、この表示に対応させてパネル揺動機構を制御して空間光変調器の隣接画素ピッチ距離を整数分の一ずつ移動させることで、本来表示すべき画像を時間的な合成により再現するようにしている。 In the projector shown in Japanese Patent Laid-Open No. 5-313116, the control circuit, display the original display image to be accumulated in the image storing circuit in order spatial light modulator to sample the pixel selection circuits in a checkerboard pattern and, it is projected further by the control circuit, the adjacent pixel pitch distance of the spatial light modulator by moving one by one integral fraction by controlling the panel swinging mechanism so as to correspond to the display, to be originally displayed image It is to be reproduced by temporal synthesized. これにより、空間光変調器の画素の整数倍の分解能で画像を表示可能にするとともに、画素の粗い空間光変調器と簡単な光学系を用いて安価に投影機を構成可能としている。 Thus, the enabling display an image with an integer multiple of the resolution of the pixels of the spatial light modulator, thereby enabling construction inexpensively projector using a coarse spatial light modulator and a simple optical system having pixel.
【0014】 [0014]
ところが、同公報例においては、画像表示用素子自体を画素ピッチよりも小さい距離だけ高速に揺動させるピクセルシフト方式が記載されており、この方式では、光学系は固定されているので諸収差の発生が少ないが、画像表示素子自体を正確かつ高速に平行移動させる必要があるため、可動部の精度や耐久性が要求され、振動や音が問題となる。 However, in this publication example, the pixel shift method for swinging the image display device itself at high speed by a distance smaller than the pixel pitch is described, in this method, the various aberrations because the optical system is fixed While generation is small, it is necessary to translate the image display device itself accurate high-speed, precision and durability of the movable portion is required, vibration and noise becomes a problem.
【0015】 [0015]
さらに、特開平6−324320号公報によれば、LCD等の画像表示装置の画素数を増加させることなく、表示画像の解像度を、見掛け上、向上させるため、縦方向及び横方向に配列された複数個の画素の各々が、表示画素パターンに応じて発光することにより、画像が表示される画像表示装置と、観測者又はスクリーンとの間に、光路をフィールド毎に変更する光学部材を配し、また、フィールド毎に、前記光路の変更に応じて表示位置がずれている状態の表示画素パターンを画像表示装置に表示させるようにしている。 Further, according to Japanese Patent Laid-Open No. 6-324320, without increasing the number of pixels image display device such as LCD, a resolution of the display image, apparently to improve, arranged in longitudinal and transverse directions each of the plurality of pixels, by emitting light according to the display pixel pattern, an image display device for displaying an image, between the viewer or screen, arranged an optical member for changing the optical path for each field Further, for each field, and the display pixel pattern in that shift the display position in accordance with the change of the optical path so as to be displayed on the image display device. ここに、屈折率が異なる部位が、画像情報のフィールド毎に、交互に、画像表示装置と観測者又はスクリーンとの間の光路中に現れるようにすることで、前記光路の変更が行われるものである。 Here, the site where the refractive index is different, for each field of the image information, alternately, by to appear in the optical path between the image display device and the viewer or screen, which changes the optical path is performed it is.
【0016】 [0016]
同公報例においては、光路を変更する手段として、電気光学素子と複屈折材料の組合わせ機構、レンズシフト機構、バリアングルプリズム、回転ミラー、回転ガラス等が記述されており、上記旋光素子と複屈折素子を組合せてなる方式の他に、ボイスコイル、圧電素子等によりレンズ、反射板、複屈折板等の光学素子を変位(平行移動、傾斜)させ光路を切り替える方式が提案されているが、この方式においては、光学素子を駆動するために構成が複雑となりコストが高くなる。 In the publication embodiment, a means for changing the optical path, the electro-optical element and the combination mechanism of the birefringent material, the lens shift mechanism, the variable angle prism, rotating mirror, rotating glass or the like is described, the optical rotation element and a double other methods comprising a combination of refractive elements, voice coil, the lens by a piezoelectric element or the like, reflector, the displacement of the optical element such as a birefringent plate (parallel movement, tilt) but method of switching an optical path is has been proposed, in this method, configured to drive the optical element increases the cost becomes complicated.
【0017】 [0017]
また、特開平10−133135号公報によれば、回転機械要素を不要化でき、全体の小型化、高精度・高分解能化を実現でき、しかも外部からの振動の影響を受け難い光ビーム偏向装置が提案されている。 Further, according to Japanese Patent Laid-Open No. 10-133135, the rotational mechanical elements can not necessary the overall size reduction, can achieve high precision and high resolution, yet not susceptible optical beam deflecting device the effects of vibration from the outside There has been proposed. 具体的には、光ビームの進行路上に配置される透光性の圧電素子と、この圧電素子の表面に設けられた透明の電極と、圧電素子の光ビーム入射面Aと光ビーム出射面Bとの間の光路長を変化させて光ビームの光軸を偏向させるために電極を介して圧電素子に電圧を印加する電圧印加手段とを備えている。 Specifically, the piezoelectric element of translucent disposed in the traveling path of the light beam, a transparent electrode provided on the surface of the piezoelectric element, the piezoelectric element the light beam incident surface A and the light beam emitting surface B and a voltage applying means for applying a voltage to the piezoelectric element by changing the optical path length through the electrodes to deflect the optical axis of the light beam between.
【0018】 [0018]
同公報例では、透光性の圧電素子を透明の電極で挟み、電圧を印加することで厚みを変化させて光路をシフトさせる方式が提案されているが、比較的大きな透明圧電素子を必要とし、装置コストがアップする等、前述の特開平6−324320号公報の場合と同様の問題点がある。 In the publication embodiment, sandwich the piezoelectric elements of the light-transmitting transparent electrodes, but is a method of shifting a light path by changing the thickness by applying a voltage has been proposed, requires a relatively large transparent piezoelectric element , etc. the device cost is up, the same problem as in JP-a-6-324320 discloses the above.
【0019】 [0019]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
上述した従来技術の課題を整理すると、従来のピクセルシフト素子において問題となっているのは▲1▼ 構成が複雑であることに伴う高コスト、装置大型化、光量損失、ゴースト等の光学ノイズ又は解像度低下▲2▼ 特に可動部を有する構成の場合の位置精度や耐久性、振動や音の問題▲3▼ ネマチック液晶などにおける応答速度である。 To summarize the problems in the conventional technology, high cost due to the fact has become a problem in the conventional pixel shift element ▲ 1 ▼ configuration is complicated, device size, light loss, optical noise of the ghost or the like, or position accuracy and durability in the case of reduced resolution ▲ 2 ▼ particular structure having a movable portion, a response speed of such problems ▲ 3 ▼ nematic liquid crystal vibration and noise.
【0020】 [0020]
▲3▼の応答速度に関し、画像表示装置におけるピクセルシフトに必要な光偏向の速度は以下のように見積ることができる。 ▲ 3 ▼ relates the response speed of the speed of light deflection required pixel shift in the image display device can be estimated as follows. 画像フィールド(時間t Field )を時間的にn分割し、各n個のサブフィールド毎に画像表示素子と光学部材との間の光路を偏向してピクセルシフトのシフト位置をn箇所に定めた場合、1つのサブフィールドの時間t SFはt SF =t Field /n Image fields (time t Field) temporally divided into n, if the shift position of the deflection to pixel shift an optical path between the image display device and the optical member for each n-number of sub-fields defined hereinbefore n locations , the time t SF of one subfield t SF = t field / n
で表される。 In represented. この時間t SFの期間中に光偏向がなされるが、その時間をt shiftとするとこのt shiftの期間は表示が行えないため、この期間に相当する分だけ光利用効率が低下する。 The light deflection during this time t SF is made, when the time t Shift period of t Shift because not be performed, minutes only light use efficiency corresponding to this period is reduced.
【0021】 [0021]
光利用効率Eは以下の式で表される。 Light use efficiency E is expressed by the following equation.
【0022】 [0022]
E=(t SF −t shift )/t SF E = (t SF -t shift) / t SF
仮にピクセルシフト位置nがn=4、画像フィールドt Fieldが16.7msである場合に、光利用効率Eを90%以上確保するためには、 If the pixel shift position n is n = 4, if the image field t Field is 16.7 ms, the light use efficiency E in order to secure 90% or more,
0.9<(16.7/4−t shift )/(16.7/4) 0.9 <(16.7 / 4-t shift) / (16.7 / 4)
t shift <0.42(ms) t shift <0.42 (ms)
となり、光偏向を0.42msで行う必要がある。 Next, it is necessary to perform the light deflection in 0.42Ms. 通常のネマチック液晶は応答速度が数ms以上であるため、ここに示すような高速ピクセルシフトのための光学素子としては使用することはできない。 For a typical nematic liquid crystal is response time of several ms or more, it can not be used as an optical element for the high-speed pixel shift, as shown here.
【0023】 [0023]
特開平6−18940号公報においては液晶材料にネマチック液晶を用いているため、応答速度をサブミリ秒にまで速めることは困難であり、ピクセルシフトに用いることはできない。 Since the Japanese Laid-6-18940 discloses that by using a nematic liquid crystal material, it is difficult to increase the response speed to the sub-millisecond, can not be used for pixel shift. 一方、キラルスメクチックC相よりなる強誘電液晶ではその応答速度は十分0.42ms以下に設定することが可能である。 On the other hand, in the ferroelectric liquid crystal composed of chiral smectic C phase response speed can be set to less than enough 0.42Ms.
【0024】 [0024]
また、特開平9−133904号公報においてはスメクチックA相の強誘電液晶を用いているが、スメクチックA相は自発分極を持たないため、キラルスメクチックC相に見られるような高速動作はやはり望めない。 Although in JP-A 9-133904 discloses that using a ferroelectric liquid crystal of smectic A phase, since the smectic A phase has no spontaneous polarization, high-speed operation as seen in the chiral smectic C phase can not be expected too .
【0025】 [0025]
そこで、本発明は、基本的には、従来の光偏向素子における問題点、即ち、構成が複雑であることに伴う高コスト、装置大型化、光量損失、光学ノイズを改善し、構成が簡単で、小型であり、光量損失、光学ノイズ、解像度低下が少なく、低コスト化を図ることができる光偏向方法、光偏向素子、光偏向デバイス及びこれらを備える画像表示装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention is basically, a problem of the conventional light deflector point, i.e., high cost due to the configuration is complicated, device size, light loss and improve the optical noise, the configuration is simple a small light quantity loss, optical noise, the resolution reduction is small, and an object thereof is to provide light deflection method capable of reducing the cost, the light deflector, an image display device including an optical deflecting device and these .
【0026】 [0026]
また、本発明は、従来の特に可動部を有する光偏向素子若しくは光偏向デバイスにおける問題点である位置精度の低さや耐久性不良、振動や音の問題を改善することを目的とする。 Further, the present invention is conventional in particular movable portion light deflecting element or light deflector devices in low and durability of the positioning accuracy is a problem poor having for its object to improve the problems of vibration and noise.
【0027】 [0027]
さらには、従来、光路を変える光学素子に用いられていたスメクチックA液晶やネマチック液晶などにおける応答性の鈍さを改善し、高速応答可能な光偏向方法、光偏向素子、光偏向デバイス及びこれらを備える画像表示装置を提供することを目的とする。 Furthermore, conventionally, to improve the responsiveness of the bluntness in smectic A liquid crystal or nematic liquid crystal has been used for an optical element for changing the optical path, capable of high-speed response optical deflection method, the light deflector, the light deflecting device and these and to provide an image display device provided.
【0028】 [0028]
加えて、上記目的を実現する上で、光の光路を効率的に切換えるように電界を発生させることが可能な上に、光量損失を低減させ得る効果のより大きな光偏向素子を提供する。 In addition, in order to achieve the above object, on which can generate an electric field to switch the optical path of the light efficiently, provides a greater light deflector effects may reduce light loss.
【0029】 [0029]
また、上記目的を実現する上で、電界印加手段により印加する電圧値を低減させて、電源の小型化、低コスト化を図ることができる光偏向素子を提供する。 Further, in order to achieve the above object, thereby reducing the voltage applied by the electric field applying means, the miniaturization of power source, providing a light deflector that can be reduced in cost.
【0030】 [0030]
また、上記目的を実現する上で、電界印加手段が発する電界を液晶に効率的に作用させ得る光偏向素子を提供する。 Further, in order to realize the above object, it provides a light deflector that may effectively caused to act an electric field emitted by the electric field applying means to the liquid crystal.
【0031】 [0031]
また、上記目的を実現する上で、1つの素子で光の光路を3方向以上にわたって効率的に切換え得るように電界を発生させることができ、より小型化、低コスト化を図れる光偏向素子を提供する。 Further, in order to realize the above object, one of the optical paths of light elements efficiently in can generate an electric field so be switched over three or more directions, more compact, the optical deflection element attained a low cost provide.
【0032】 [0032]
また、上記目的を実現する上で、光学ノイズを低減し良好な光シフトを達成できる光偏向デバイスを提供する。 Further, in order to realize the above object, to provide an optical deflection device which can achieve good light shifts to reduce optical noise.
【0033】 [0033]
また、上記目的を実現する上で、偏向光量を自在に制御することができる光偏向デバイスを提供する。 Further, in order to realize the above object, to provide an optical deflecting device which can be freely controlled deflection amount.
【0034】 [0034]
また、上記目的を実現する上で、素子内における光偏向量の場所によるムラを極めて小さくでき、光学ノイズの一層の低減を図れる光偏向素子を提供する。 Further, in order to achieve the above object, it can significantly reduce the unevenness due to the location of the light deflection in the element, to provide an optical deflecting element attained a further reduction of the optical noise.
【0035】 [0035]
また、上記目的を実現する上で、特に入射光に対して出射光が或る角度を持って回転し光路を切換えることが可能な素子において、その応答性の鈍さを改善できる光偏向素子を提供する。 Further, in order to achieve the above object, in particular in a device capable of switching the rotating optical path emitted light with an angle to the incident light, a light deflector that can improve dullness of the response provide.
【0036】 [0036]
また、従来にあっては、大きなシフト量を得るためには常光と異常光の屈折率差の大きな液晶材料を使用したり液晶膜厚を増やしたりする必要があるものの、現実には、液晶の屈折率差の大きな材料は一般的に屈折率の波長依存性が大きくいわゆる色収差が発生しやすく、液晶膜厚を増やすにしても実質的に良好な均一配向、高速動作を行うためには制限があったことから、上記目的を実現する上で、応答速度を犠牲にせず任意のシフト量を得ることができる光偏向デバイスを提供する。 Further, conventionally, although in order to obtain a large shift amount needs to be increased or the liquid crystal film thickness or use a large liquid crystal material having a refractive index difference between the ordinary and extraordinary light, in reality, the liquid crystal a material having a large refractive index difference is generally so-called chromatic aberration is large wavelength dependence of the refractive index is liable to occur, substantially better uniform alignment even when the increase of the liquid crystal thickness, is limited in order to perform high-speed operation since there was, in realizing the above object, to provide an optical deflecting device which can obtain an arbitrary shift amount without a response speed at the expense.
【0037】 [0037]
さらに、本発明は、光の利用効率を向上させ、光源の負荷を増加することなく観察者により明るく高品質の画像を表示できるピクセルシフトを利用した画像表示装置を提供することを目的とする。 Furthermore, the present invention improves the utilization efficiency of light, and an object thereof is to provide an image display apparatus using the pixel shift that can display high-quality images brighter observer without increasing the load on the light source.
【0038】 [0038]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
予備発明1の光偏向方法は、透明基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶に、直線偏光の光を入射させ、前記基板面法線方向及び前記直線偏光方向と略直交する方向に電界を発生させることにより前記入射光を前記偏光方向に偏向させて出射させる。 Light deflection process of preliminary invention 1, the liquid crystal consisting of chiral smectic C phase forming a homeotropic alignment which is filled between the transparent substrate, applying a light having a linear polarization, and the substrate surface normal direction and the linear polarization direction the incident light is emitted by deflecting the polarization direction by generating an electric field in a direction substantially orthogonal.
【0039】 [0039]
従って、キラルスメクチックC相よりなる液晶を利用することにより、従来の光偏向素子における問題点、即ち、構成が複雑であることに伴う高コスト、装置大型化、光量損失、光学ノイズを改善することができる。 Thus, by utilizing the liquid crystal composed of chiral smectic C phase, a problem of the conventional light deflector point, i.e., high cost due to the configuration is complicated, device size, light loss, to improve the optical noise can.
【0040】 [0040]
予備発明2は、 予備発明 1記載の光偏向方法において、前記電界の向きを切換えることにより、前記偏向方向を切換える。 Preliminary invention 2 is an optical deflection method of pre Invention 1 wherein, by switching the direction of the electric field, switching the deflection direction.
【0041】 [0041]
従って、 予備発明 1記載の発明の作用に加え、偏向方向を切替えることが可能となリ、光学装置に広く応用することが可能となる。 Therefore, in addition to the effect of the invention of pre Invention 1 wherein, possible to switch the polarization direction and Do Re, and can be widely applied to an optical device. また、偏向方向切替えのための可動部を有しないため、従来の特に可動部を有する光偏向素子等における問題点であった位置精度の低さや耐久性不良、振動や音の問題も回避することができる。 Moreover, since it does not have a movable portion for deflection direction switching, the conventional particular positional accuracy of the low and durability defect had been a problem in the light deflection element or the like having a movable part, also be avoided problems of vibration and noise can. さらに、従来、光偏向素子に用いられていたスメクチックA液晶やネマチック液晶などにおける応答性の鈍さも改善でき、高速応答が可能となる。 Further, conventionally, the responsiveness of the bluntness in smectic A liquid crystal or nematic liquid crystal has been used in the optical deflection element also can be improved, thereby enabling high-speed response. 加えて、液晶ダイレクタを基板に対してホメオトロピック配向させることにより、低い電界で安定したシフト量、回転角を得ることができ、液晶ダイレクタの動作が基板からの規制力を受けにくく、外部電界方向の調整で光偏向方向の調整が行いやすく光学素子のセッティング余裕度が増し、また、電界方向に対して液晶ダイレクタの配向のとりやすさが均一であるため、偏向方向に対する光強度ムラを発生しにくくすることもできる。 In addition, by homeotropically align the liquid crystal director relative to the substrate, stable shift amount at a low electric field, it is possible to obtain a rotation angle, the operation of the liquid crystal director is not easily regulated force from the substrate, the external electric field direction settings margin of easy optical element performs the adjustment of the light polarization direction is increased by the adjustment, also for taking ease of alignment of the liquid crystal director is uniform with respect to the direction of the electric field, the light intensity unevenness occurs against deflection direction be Nikuku can also.
【0042】 [0042]
予備発明3の光偏向素子は、電界変化に応じて入射光に対する出射光路が変化する光偏向素子であって、透明な一対の基板と、該基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶と、該液晶に電界を作用させる1組以上の電界印加手段と、を備える。 Light deflector spare invention 3 is an optical deflecting element emits light path changes with respect to the incident light in response to an electric field change, chiral formed between a pair of substrates transparent, homeotropic alignment filled between the substrates It includes a liquid crystal consisting of smectic C phase, and one or more sets of an electric field applying unit which applies an electric field to the liquid crystal, the.
【0043】 [0043]
従って、極めて簡単な構成でありながら、 予備発明 1,2の光偏向方法を具現化でき、上記効果を達成することが可能となる。 Thus, despite an extremely simple structure, can embody an optical deflection method of preliminary invention 1, it is possible to achieve the effect.
【0044】 [0044]
予備発明4は、 予備発明 3記載の光偏向素子において、前記電界印加手段は、前記基板面法線方向及び光偏向方向と略直交する方向に電界を発生させる電極対である。 Preliminary invention 4, in the optical deflector of the pre invention 3, wherein said electric field applying means is an electrode pair for generating an electric field in a direction perpendicular the substrate surface normal direction and the light deflection direction substantially.
【0045】 [0045]
従って、基板面法線方向及び光偏向方向と略直交する方向に電界を印加するため、電界印加方向を切替えた時の液晶のチルト方向を基板面法線方向から対称な方向に設定できるため、所定の光偏向方向に対して高い位置精度で光偏向を行うことを可能とし、さらに受光部までの光路長が偏向方向によらず一定であるため、受光部における像ボケが発生しない。 Thus, for applying an electric field in a direction substantially the normal direction of the substrate surface and the light deflection direction orthogonal, because the tilt direction of the liquid crystal when switching the electric field application direction can be set in symmetrical directions from the normal direction of the substrate surface it possible to perform the light deflection with high positional accuracy for a given light polarization direction, further since the optical path length to the light receiving portion is constant regardless of the deflection direction, the image blur does not occur in the light-receiving portion.
【0046】 [0046]
予備発明5は、 予備発明 4記載の光偏向素子において、前記電極対は、前記光偏向素子を通る光路を挟む位置に設置した。 Preliminary invention 5 is an optical deflector of the pre invention 4, wherein the electrode pairs were placed at positions sandwiching the optical path through the light deflection element.
【0047】 [0047]
従って、電極対を光路を挟む位置に設置することで、従来の光偏向素子に比較して光量損失を低減させることができる。 Therefore, by installing a pair of electrodes at a position sandwiching the optical path, can be compared to the conventional light deflector reduces light loss.
【0048】 [0048]
予備発明6の光偏向デバイスは、前記液晶の分子長軸方向を平均化した方向として定まる光学軸の方向を、前記電界印加手段による電界の印加により所定の方向に向けた状態で、一方の基板面から他方の基板面に向かって前記光学軸を投影した場合に前記他方の基板面上に投影された前記光学軸の方向が、入射光の偏光方向と同一方向になるように予備発明 3,4又は5記載の光偏向素子を設置した。 Optical deflection device of the pre invention 6, the direction of the optical axis determined the molecular long axis direction of the liquid crystal as averaged direction, an electric field is applied by the electric field applying means in a state in which a predetermined direction, one of the substrates wherein said projected onto the other substrate surface when projecting the optical axis toward the surface to the other substrate surface direction of the optical axis, the incident light polarization direction in the same direction so as to preliminarily invention 3, 4 or 5 is installed an optical deflection device according.
【0049】 [0049]
従って、光偏向素子の光学軸と入射光の光偏向方向を一致させているため、光学ノイズ、光量損失を極めて小さく抑えることができる。 Thus, since the matched optical polarization direction of incident light and the optical axis of the light deflecting element, it can be suppressed optical noise, loss of light extremely small.
【0050】 [0050]
予備発明7の光偏向デバイスは、前記液晶の自発分極及び電界により定まる液晶分子の配向を前記電界印加手段による電界の印加により所定の方向に揃えた状態で、一方の基板面から他方の基板面に向かって前記液晶分子を投影した場合に前記他方の基板面上に投影された前記液晶分子における長軸方向が、入射光の偏光方向と同一方向になるように予備発明 3,4又は5記載の光偏向素子を設置した。 Preliminary invention 7 optical deflection device is in a state of alignment in a predetermined direction oriented by application of an electric field by the electric field applying means of the liquid crystal molecules determined by the spontaneous polarization and electric field of the liquid crystal, other substrate surface from one substrate surface the major axis direction of the liquid crystal molecules in which the projected onto the other substrate surface when the projection of the liquid crystal molecules, the pre invention 3, 4 or 5, wherein such that the polarization in the same direction as the direction of the incident light toward the the light deflection device is installed.
【0051】 [0051]
従って、光偏向素子の液晶分子の配向が所定方向に揃えられているため、光学ノイズ、光量損失を極めて小さく抑えることができる。 Therefore, since the orientation of the liquid crystal molecules of the optical deflecting elements are aligned in a predetermined direction, it is possible to suppress optical noise, loss of light extremely small.
【0052】 [0052]
予備発明8の光偏向デバイスは、偏向方向の異なる予備発明 3,4又は5記載の2つの光偏向素子を直列に配列し、該光偏向素子間に、前段の光偏向素子からの出射光の偏光方向を後段の光偏向素子の偏向方向に揃える偏光方向切換手段を設置した。 Optical deflection device of the pre invention 8, the two deflection directions different spare invention 3, 4 or 5, wherein the light deflection element arranged in series, between the light deflection element, of the light emitted from the front side of the optical deflection element the polarization direction switching means for aligning the polarization direction in the deflection direction of the latter stage of the optical deflecting device is installed.
【0053】 [0053]
従って、2つの光偏向素子と偏光方向切換手段とを組合せているので、4方向に光をシフトさせることができる。 Thus, since the combination with two optical deflecting elements and a polarization direction switching means, it is possible to shift the light in the four directions.
【0054】 [0054]
予備発明9は、 予備発明 8記載の光偏向デバイスにおいて、記前段の光偏向素子と後段の前記光偏向素子の電界発生方向が直交するように前段の前記光偏向素子と後段の前記光偏向素子を配列し、前記偏光方向切換手段として1/2波長板を設置した。 Preliminary invention 9 is the optical deflecting device of the pre invention 8, wherein the serial front side of the optical deflector and the rear stage of the front stage of the optical deflecting element and the rear stage of the light deflection element as an electric field generating direction is perpendicular to the optical deflecting element was arranged, it was placed half-wave plate as the polarization direction switching means.
【0055】 [0055]
従って、 予備発明 6記載の2組の光偏向素子と1/2波長板とを組合せているので、例えば上下左右の如く4方向に光をシフトさせることができる。 Thus, since the combination of two sets of the optical deflection element and a half-wave plate of the pre invention 6, it is possible to shift the light in the four directions as for example the vertical and horizontal. 1/2波長板として雲母、水晶を用いた場合は、これらの材料が温度による特性変動が比較的少なく安定しているため、温度変化の大きい環境での使用時に特に有用である。 Mica, in the case of using quartz as a half-wave plate, since these materials are characteristic variation due to temperature is relatively small stable, is particularly useful when used in environment with large temperature changes.
【0056】 [0056]
予備発明10の光偏向デバイスは、電界発生方向を直交させた2組の電極対を有する予備発明 4又は5記載の光偏向素子と、該光偏向素子に対する入射光の偏光方向を制御する偏光方向制御手段と、を備える。 Optical deflection device of the pre invention 10, the polarization direction to control the light deflector of the pre invention 4 or 5, further comprising two sets of electrode pairs are perpendicular to the electric field generating direction, the polarization direction of the incident light to the light deflecting element and a control means.
【0057】 [0057]
従って、電界発生方向を直交させた2組の電極対を有する予備発明 4又は5記載の光偏向素子を用いているので、例えば上下左右の如く4方向に光をシフトさせることができ、特に、1個の光偏向素子を利用すればよいので、 予備発明 8,9記載の発明の場合に比べて小型、低コスト化、光損失の低減を図ることができる。 Thus, because of the use of optical deflection device of the pre invention 4 or 5, further comprising two sets of electrode pairs are perpendicular to the electric field generating direction, it is possible to shift the light in the four directions as for instance of the vertical and lateral, in particular, it is sufficient utilizing one light deflection element can be reduced in size as compared with the case of the invention of the pre invention 8,9 described, cost reduction, reduction in light loss.
【0058】 [0058]
予備発明11は、 予備発明 3記載の光偏向素子において、前記電界印加手段は、前記基板間に設けられた1組の電極対である。 Preliminary invention 11, in the light deflector of the pre invention 3, wherein said electric field applying means is a pair of electrode pairs provided between the substrate.
【0059】 [0059]
従って、 予備発明 3記載の光偏向素子において、光偏向素子の構成要素である電界印加手段に関して、この電界印加手段より発せられる電圧値を低減させることができ、電源の小型化、低コスト化を図ることができる。 Accordingly, the light deflector of the pre invention 3, wherein, with respect to the electric field applying means which is a component of the optical deflection element, it is possible to reduce the voltage value emitted from the electric field applying means, the miniaturization of power source, the cost it is possible to achieve.
【0060】 [0060]
予備発明12は、 予備発明 11記載の光偏向素子において、前記電極対は、交互に入り込むように配設された櫛歯状電極対である。 Preliminary invention 12, in the light deflector of the pre invention 11, wherein the electrode pair is a comb-shaped electrode pairs disposed so as to enter alternately.
【0061】 [0061]
従って、 予備発明 11記載の光偏向素子において、光偏向素子の構成要素である電界印加手段に関して、この電界印加手段より発せられる電界がより効率的に液晶に作用するため、電圧を低減させることができ、電源の小型化,低コスト化を図ることができる。 Accordingly, the light deflector of the pre invention 11 described with respect to an electric field applying unit is a component of the light deflector, the electric field emitted from the electric field applying means acts more efficiently liquid crystal, is possible to reduce the voltage can, miniaturization of the power supply, it is possible to reduce the cost.
【0062】 [0062]
予備発明13は、 予備発明 3記載の光偏向素子において、前記電界印加手段は、前記液晶と一対の前記基板との各々の界面付近に形成されて各々の電界発生方向を異ならせた2組の櫛歯状電極対である。 Preliminary invention 13, the light deflector of the pre invention 3, wherein said electric field applying means, two sets of which each is the formation in the vicinity of the interface at different electric field generating direction of each of said liquid crystal and a pair of said substrates a comb-shaped electrode pairs.
【0063】 [0063]
従って、 予備発明 3記載の光偏向素子において、1つの素子で効率的に光の光路を3方向以上に切換えることができる。 Accordingly, the light deflector of the pre invention 3 described can be switched efficiently an optical path of light in three or more directions in a single element.
【0064】 [0064]
予備発明14の光偏向デバイスは、 予備発明 3,4,5,11,12又は13記載の光偏向素子と、この光偏向素子の光入射側に配設されて前記光偏向素子による光偏向方向と入射光の偏光方向とが一致するように前記入射光の偏光方向を制御する偏光方向制御手段と、を備える。 Preliminary invention 14 optical deflection device is pre invention and an optical deflection element of 3,4,5,11,12 or 13, wherein the light deflection direction of the light deflection element is disposed on the light incident side of the light deflection element and a polarization direction control means and the polarization direction of the incident light to control the polarization direction of the incident light to coincide with.
【0065】 [0065]
従って、或る方向の電界印加により光偏向を受け出射する第1の光路における成分(光量)と、光偏向を受けないか若しくは上記とは異なる方向の電界印加により異なる方向に光偏向を受け出射する第2の光路における成分(光量)との混在を大幅に低減でき、光学ノイズの少ない良好な光シフトを達成することができる。 Accordingly, the component (amount of light) in the first optical path for receiving emitted light deflected by the electric field application of a certain direction, emits receiving light deflected in different directions by applying an electric field in the direction different from the one or the not receive light deflection mixed with the component (amount of light) in the second optical path to greatly be reduced, it is possible to achieve a less good light shifts of optical noise.
【0066】 [0066]
予備発明15の光偏向デバイスは、 予備発明 3,4,5,11,12又は13記載の光偏向素子と、この光偏向素子の光入射側に配設されて前記光偏向素子による光偏向方向に対して入射光の偏光方向が所定の角度を持つように前記入射光の偏光方向を制御する偏光方向制御手段と、を備える。 Preliminary optical deflection device of the invention 15, the pre invention and an optical deflection element of 3,4,5,11,12 or 13, wherein the light deflection direction of the light deflection element is disposed on the light incident side of the light deflection element the polarization direction of the incident light and a polarization direction control means for controlling the polarization direction of the incident light to have a predetermined angle with respect to.
【0067】 [0067]
従って、或る方向の電界印加により光偏向を受け出射する第1の光路における成分(光量)と、光偏向を受けないか若しくは上記とは異なる方向の電界印加により異なる方向に光偏向を受け出射する第2の光路における成分(光量)とを任意の割合で設定することで、偏向光量を自在に制御することができる。 Accordingly, the component (amount of light) in the first optical path for receiving emitted light deflected by the electric field application of a certain direction, emits receiving light deflected in different directions by applying an electric field in the direction different from the one or the not receive light deflection and component (amount of light) in the second optical path by setting at any rate of, can be freely controlled deflection amount.
【0068】 [0068]
請求項1記載の発明の光偏向素子は、電界変化に応じて入射光に対する出射光路が変化する光偏向素子であって、透明な一対の基板と、該基板間に充填されたホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる液晶と、前記基板面法線方向及び光偏向方向と略直交する方向に電界を発生させる電極対による電界印加手段と、を備える。 Light deflector of the invention described in claim 1 is an optical deflecting element emits light path changes with respect to the incident light in response to an electric field change, a pair of substrates transparent, are homogeneously aligned filled between the substrates comprising a liquid crystal consisting of chiral smectic C phase, and a field application means by the electrode pairs for generating an electric field to the substrate surface normal direction and the light deflection direction and a direction substantially orthogonal.
【0069】 [0069]
従って、キラルスメクチックC相よりなる液晶を利用しているので、 予備発明 1、2記載の発明の作用・効果が得られる上に、特にホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相なる液晶を利用しているので、当該素子内における光偏向量の場所によるムラを極めて小さくすることができ、光学ノイズの一層の低減を図ることができる。 Therefore, the use of the liquid crystal composed of chiral smectic C phase, on the operation and effect of the invention of the pre invention 1 described is obtained, utilizing the liquid crystal of particular homogeneous oriented chiral smectic C phase because, it is possible to extremely reduce the unevenness due to the location of the light deflection within the device, it is possible to further reduce optical noise.
【0070】 [0070]
請求項2記載の発明は、 請求項1記載の光偏向素子において、前記電極対は、前記光偏向素子を通る光路を挟む位置に設置した。 According to a second aspect of the invention, the light deflector according to claim 1, wherein the electrode pairs were placed at positions sandwiching the optical path through the light deflection element.
【0071】 [0071]
従って、 請求項1記載の光偏向素子において、光偏向素子の構成要素である電界印加手段に関して、電極対を光路を挟む位置に設置することで、従来の光偏向素子に比較して光量損失を低減させることができる。 Accordingly, the light deflector according to claim 1, wherein, with respect to the electric field applying means which is a component of the light deflector, by installing a pair of electrodes at a position sandwiching the optical path, the optical loss as compared with the conventional optical deflection element it can be reduced.
【0072】 [0072]
請求項3記載の発明は、 請求項1記載の光偏向素子において、前記電界印加手段は、前記基板間に設けられた1組の電極対である。 According to a third aspect of the invention, in the optical deflecting device of claim 1, wherein said electric field applying means is a pair of electrode pairs provided between the substrate.
【0073】 [0073]
従って、 請求項1記載の光偏向素子において、光偏向素子の構成要素である電界印加手段に関して、この電界印加手段より発せられる電界がより効率的に液晶に作用するため、電圧を低減させることができ、電源の小型化,低コスト化を図ることができる。 Accordingly, the light deflector according to claim 1, wherein, with respect to the electric field applying means which is a component of the light deflector, the electric field emitted from the electric field applying means acts more efficiently liquid crystal, is possible to reduce the voltage can, miniaturization of the power supply, it is possible to reduce the cost.
【0074】 [0074]
請求項4記載の発明の光偏向デバイスは、電界変化に応じて入射光に対する出射光路が変化する光偏向素子であって、透明な一対の基板と、該基板間に充填されたホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる液晶と、一対の前記基板と前記液晶との間に形成された電極対による電界印加手段とを備えた光偏向素子を、光の入射方向が前記基板面法線方向と異なるように設置した。 Optical deflection device of the invention of claim 4, wherein is an optical deflecting element emits light path changes with respect to the incident light in response to an electric field change, a pair of substrates transparent, are homogeneously aligned filled between the substrates and a liquid crystal consisting of chiral smectic C phase, the formed optical deflecting element comprising a field applying means according to the electrode pair, the incident direction of light is the normal direction of the substrate surface between the pair of the substrates liquid crystal and it was set to be different.
【0075】 [0075]
従って、キラルスメクチックC相よりなる液晶を利用しているので、 予備発明 1記載の発明の作用・効果が得られる上に、ホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相なる液晶を利用しているので、 請求項1記載の発明と同じく、当該素子内における光偏向量の場所によるムラを極めて小さくすることができ、光学ノイズの一層の低減を図ることができ、さらには、ここで用いる電界印加手段としては、ITO等の透明電極が好ましく、いわゆるベタ膜でも差し支えないため、電極形成が容易であり、電極がパタニングされていないため光の進行に対してモアレ等干渉が発生しにくくなり、外部電極による電界形成方法に比較して、高電圧電源が不要となり、さらに小型化に有利となる。 Therefore, the use of the liquid crystal composed of chiral smectic C phase, on the operation and effect of the invention of the pre invention 1 described is obtained, the use of the liquid crystal comprising a chiral smectic C phase was homogeneously aligned, wherein as with the invention of claim 1, wherein, it is possible to extremely reduce the unevenness due to the location of the light deflection within the device, it is possible to further reduce optical noise, and further, as the electric field applying means used here since the preferably transparent electrodes such as ITO, no harm be a so-called solid film, it is easy electrode formation, electrodes such as moire interference is less likely to occur with respect to the light traveling because they are not patterned, the electric field due to the external electrodes compared to the forming method, a high voltage power supply is not required, further it is advantageous for downsizing.
【0076】 [0076]
予備発明20の光偏向素子は、電界変化に応じて入射光に対する出射光路が変化する光偏向素子であって、透明な一対の基板と、該基板間に充填されたキラルスメクチックC相よりなる液晶と、1組以上の電界印加手段と、を備え、一対の前記基板は、光偏向方向に対応して一方の基板面が他方の基板面に対して傾斜して対向する。 Light deflector of the preliminary invention 20, the emission light path of incident light to an optical deflection element which changes a pair of substrates transparent, made of chiral smectic C phase which is filled between the substrates according to the electric field change comprising a liquid crystal, and one or more sets of an electric field applying means, the pair of the substrates, one substrate surface corresponding to the light deflection direction is opposite to and inclined with respect to the other substrate surface.
【0077】 [0077]
従って、キラルスメクチックC相よりなる液晶を利用しているので、 予備発明 1,2記載の作用・発明の効果が得られる上に、入射光に対して出射光が所定角度を持って回転し光路を切換えることが可能な素子において、その応答性の鈍さを改善することができる。 Therefore, the use of the liquid crystal composed of chiral smectic C phase, on the effects of the actions and the invention of the pre invention 1 described is obtained, the emitted light with respect to incident light rotates with a predetermined angle optical path in the device capable of switching the can improve the dullness of the response.
【0078】 [0078]
予備発明21は、 予備発明 20記載の光偏向素子において、前記電界印加手段は、一対の前記基板と前記液晶との間に形成された電極対である。 Preliminary invention 21, in the light deflector of the preliminary invention 20, wherein said electric field applying means is an electrode pair formed between said pair of the substrates liquid crystal.
【0079】 [0079]
従って、 予備発明 20記載の光偏向素子において、所定の光偏向方向に対応して的確に液晶分子の配向状態を切換えることができ、効率的な光偏向を可能にする。 Accordingly, the light deflector of the preliminary invention 20 wherein precisely in response to a predetermined light deflection direction can be changed the orientation of the liquid crystal molecules, allowing efficient light deflection.
【0080】 [0080]
予備発明22の光偏向デバイスは、光進行方向上に所定距離を隔てて予備発明 20又は21記載の光偏向素子を2組備える。 Optical deflection device of the pre invention 22 includes two sets of optical deflection device of the pre invention 20 or 21, wherein at a predetermined distance in the light traveling direction on.
【0081】 [0081]
従って、光進行方向上に所定距離を隔てて予備発明 20記載の光偏向素子を2組備えるので、応答速度を犠牲にせず、光偏向素子と受光部との距離を適切に選ぶことで任意の偏向量を得ることができる。 Therefore, the preliminary invention 20 wherein at a predetermined distance in the light traveling direction on since the optical deflector element comprises two sets, without the response speed at the expense of any by choosing the distance between the optical deflecting element and the light-receiving unit properly it can be obtained amount of deflection.
【0082】 [0082]
請求項5記載の発明は、 請求項1,2又は3記載の光偏向素子において、前記電極対による電界発生方向及び当該素子に対する温度制御により光偏向位置を制御する光偏向位置制御手段を備える。 According to a fifth aspect of the invention, the light deflector according to claim 1, 2 or 3, wherein an optical deflecting position control means for controlling the light deflection position by the temperature control for the electric field generating direction and the device according to the electrode pair.
【0083】 [0083]
従って、温度によりチルト角を制御することができ、これによって光偏向量を制御でき、また、位置制御に関しては電界による微調との組合せにより適切な光偏向を達成することができる。 Therefore, it is possible to control the tilt angle by the temperature, thereby to control the light deflection amount, also with respect to the position control can be achieved an appropriate light deflected by the combination of the fine adjustment due to the electric field.
【0084】 [0084]
請求項6記載の発明は、 請求項4記載の光偏向デバイスにおいて、前記電極対による電界発生方向及び当該素子に対する温度制御により光偏向位置を制御する光偏向位置制御手段を備える。 According to a sixth aspect of the invention, an optical deflection device according to claim 4, comprising a light deflecting position control means for controlling the light deflection position by the temperature control for the electric field generating direction and the device according to the electrode pair.
【0085】 [0085]
従って、温度によりチルト角を制御することができ、これによって光偏向量を制御でき、また、位置制御に関しては電界による微調との組合せにより適切な光偏向を達成することができる。 Therefore, it is possible to control the tilt angle by the temperature, thereby to control the light deflection amount, also with respect to the position control can be achieved an appropriate light deflected by the combination of the fine adjustment due to the electric field.
【0086】 [0086]
請求項7記載の発明の画像表示装置は、少なくとも、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を二次元的に配列した画像表示素子と、この画像表示素子を照明する光源と、前記画像表示素子に表示した画像パターンを観察するための光学部材と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド毎に前記画像表示素子と前記光学部材の間の光路を偏向する請求項1,2,3若しくは5記載の光偏向素子又は請求項4若しくは6記載の光偏向デバイスによる光偏向手段と、を備える。 The image display device of the invention according to claim 7, at least, an image display device in which a plurality of pixels capable of controlling the light two-dimensionally in accordance with image information, a light source for illuminating the image display device, the image display an optical member for observing an image pattern displayed on device according to claim deflects said plurality of each subfield by dividing the image field temporally an image display device an optical path between the optical member 1, 2, by 3 or 5 light deflector according or claim 4 or 6 light deflecting device according includes a light deflecting means.
【0087】 [0087]
従って、光偏向手段によりサブフィールド毎の光路の偏向に応じて表示位置がずれている状態の画像パターンを表示させることで、画像表示素子の見掛け上の画素数を増倍して表示させる上で、ピクセルシフト素子なる光偏向手段として請求項1,2,3若しくは5記載の光偏向素子又は請求項4若しくは6記載の光偏向デバイスを用いているので、光の利用効率を向上させ、光源の負荷を増加することなく観察者により明るく高品質の画像を提供することができ、特に、 請求項5記載の光偏向素子又は請求項6記載の光偏向デバイスを用い、光偏向位置制御を、当該光偏向素子における電極対による電界印加方向及び当該光偏向素子に対する温度制御により行うことで、適切なピクセルシフト量が保持され良好な画像を得ることができる。 Therefore, by displaying the image pattern in which the display position is shifted in accordance with the deflection of the optical path of each subfield by the light deflection means, the number of pixels of the apparent image display device on which display the multiplication , because of the use of optical deflection device of the optical deflecting device or claim 4 or 6, wherein according to claim 1, 2, 3 or 5, wherein the pixel shift element comprising light deflecting means, to enhance the utilization efficiency of light, the light source high quality images brighter by an observer without increasing the load can provide, in particular, using an optical deflection device of the optical deflecting device or claim 6, wherein according to claim 5, the light deflection position control, the by performing the temperature control for the electric field application direction and the optical deflecting element according to the electrode pair in the light deflecting element, can be appropriate pixel shift amount to obtain a good image is held.
【0088】 [0088]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
本発明の第一の実施の形態を図1ないし図5に基づいて説明する。 A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5. 図1は本実施の形態の光偏向素子1の原理的構成例を示す断面図である。 Figure 1 is a sectional view showing a basic configuration of the optical deflecting device 1 of the present embodiment. この光偏向素子1においては、まず、一対の透明な基板2,3が対向配置させて設けられている。 In this light deflector 1, first, a pair of transparent substrates 2 and 3 are provided by opposed. そして、少なくとも一方、ここでは基板2側内面には配向膜4が形成されており、この配向膜4と他方の基板3との間にはキラルスメクチックC相よりなる強誘電液晶なる液晶5が充填されている。 Then, at least one, here is the substrate 2 side inner surface alignment layer is formed 4, the liquid crystal 5 comprising a ferroelectric liquid crystal composed of chiral smectic C phase is filled between the alignment films 4 and the other substrate 3 It is.
【0089】 [0089]
このような一対の基板2,3及び液晶5を有する構造体に対して、目的とする光偏向方向に対応させて電極6a,6bによる一対の電極対6が配置され、電源7に接続されている。 For such a structure having a pair of substrates 2 and 3 and the liquid crystal 5, and thereby the electrode 6a corresponding to the light deflection direction of interest, the pair of electrode pairs 6 by 6b is arranged, it is connected to a power source 7 there. 電極対6は電界印加手段として機能するもので、光路と重ならない位置で当該光偏向素子1の液晶回転軸に対して略垂直方向に電界ベクトルが向くように設置され、基板2,3と一体化させて設けても、分離させて設けても良い。 The electrode pairs 6 which functions as an electric field applying means, is disposed so as to face the electric field vector in the direction substantially perpendicular to the liquid crystal rotation axis of the optical deflector element 1 at a position not overlapping the optical path, the substrate 2 integral be provided by reduction, it may be provided to separate. また、液晶5の膜厚を規定するためのスペーサを電極に兼用することも可能である。 Further, it may also serve a spacer for defining the thickness of the liquid crystal 5 to the electrode. 光偏向による光の進行方向を3方向以上に振りたい場合は、入射光の偏光方向をその偏向方向に対応させて回転させるとともに、電極対6をやはりそれらに対応させ複数設ければよい。 If you want to swing the traveling direction of light by the light deflector in the above three directions, to rotate in correspondence with the deflection direction the polarization direction of the incident light, the electrode pairs 6 also may be provided a plurality to correspond to them.
【0090】 [0090]
入射光は、電極対6より形成される電界の方向によって偏向を受け、第1の出射光若しくは第2の出射光の何れかの光路をとる。 Incident light is subjected to deflection by the direction of the electric field formed from the electrode pairs 6, take any of the optical path of the first emission light or the second outgoing light.
【0091】 [0091]
ここで、液晶5に関して説明する。 It will now be described with respect to the liquid crystal 5. 「スメクチック液晶」は液晶分子の長軸方向を層状に配列してなる液晶分子である。 "Smectic liquid crystal" is a liquid crystal molecule formed by arranging the longitudinal direction of the liquid crystal molecules in layers. このような液晶に関し、上記層の法線方向(層法線方向)と液晶分子の長軸方向とが一致している液晶を「スメクチックA相」、法線方向と一致していない液晶を「キラルスメクチックC相」と呼んでいる。 For such liquid, the liquid crystal normal to the direction of the layer (layer normal direction) and the longitudinal direction of the liquid crystal molecules is matched "smectic A phase", the liquid crystal does not match the normal direction " It is referred to as a chiral smectic C phase ". キラルスメクチックC相よりなる強誘電液晶5は、一般的に外部電界が働かない状態において各層毎に液晶ダイレクタ方向が螺旋的に回転しているいわゆる螺旋構造をとり、キラルスメクチックC相反強誘電液晶は各層毎に液晶ダイレクタが対向する方向を向く。 Ferroelectric liquid crystal 5 made of chiral smectic C phase generally takes a so-called spiral structure in which the liquid crystal director direction is rotated spirally in each layer in a state where the external electric field does not work, the chiral smectic C reciprocal ferroelectric liquid crystal oriented at the liquid crystal director is opposed to each layer. これらのキラルスメクチックC相よりなる液晶は、不斉炭素を分子構造に有し、これによって自発分極しているため、この自発分極Psと外部電界Eにより定まる方向に液晶分子が再配列することで光学特性が制御される。 Liquid crystal consisting of these chiral smectic C phase has an asymmetric carbon in the molecular structure, whereby because of the spontaneous polarization, by rearranging the liquid crystal molecules in a direction determined by the spontaneous polarization Ps and an external electric field E optical properties are controlled. なお、本実施の形態等では、液晶5として強誘電液晶を例に採り光偏向素子1の説明を行うが、反強誘電液晶の場合にも同様に使用することができる。 Incidentally, in the form or the like of the present embodiment, performs the strong description of dielectric liquid crystal is taken as an example deflection element 1 as the liquid crystal 5 can be used as well in the case of the antiferroelectric liquid crystal.
【0092】 [0092]
キラルスメクチックC相よりなる強誘電液晶の構造は、主鎖、スペーサ、骨格、結合部、キラル部などよりなる。 Structure of ferroelectric liquid crystal composed of chiral smectic C phase, a main chain, spacer, skeleton, coupling portion, made of such chiral unit. 主鎖構造としてはポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサン、ポリオキシエチレンなどが利用可能である。 Polyacrylate as the main chain structure, polymethacrylate, polysiloxane, polyoxyethylene are available. スペーサは分子回転を担う骨格、結合部、キラル部を主鎖と結合させるためのものであり、適当な長さのメチレン鎖等が選ばれる。 The spacer plays a molecular rotation skeleton, coupling portion provided for coupling the chiral unit and a main chain, a methylene chain or the like of appropriate length is selected. また、カイラル部とビフェニル構造など剛直な骨格とを結合する結合部には−COO−結合等が選ばれる。 Further, the coupling portion for coupling the rigid skeleton such as chiral unit and biphenyl structure -COO- bond or the like is selected.
【0093】 [0093]
本実施の形態の光偏向素子1においては、キラルスメクチックC相よりなる強誘電液晶5は配向膜4により基板2,3面に垂直に分子螺旋回転の回転軸が向いており、いわゆるホメオトロピック配向をなす。 In the optical deflection element 1 of this embodiment, a ferroelectric liquid crystal composed of chiral smectic C phase 5 is oriented rotation axis perpendicular to the molecular helix rotates in 2,3 surface substrate by the alignment film 4, so-called homeotropic alignment the eggplant. このようなホメオトロピック配向のための配向法としては、従来より行われている方法を適用することができる。 The alignment method for such homeotropic orientation, it is possible to apply a method which is conventionally performed. 即ち、▲1▼ずり応力法、▲2▼磁場配向法、▲3▼温度勾配法、▲4▼SiO斜法蒸着法、▲5▼光配向法等が挙げられる(例えば、竹添、福田「強誘電性液晶の構造と物性」コロナ社、p235参照)。 That, ▲ 1 ▼ shear stress method, ▲ 2 ▼ magnetic orientation method, ▲ 3 ▼ temperature gradient method, ▲ 4 ▼ SiO oblique method evaporation method, ▲ 5 ▼ photo-alignment method, and the like (e.g., Takezoe, Fukuda "strong ferroelectric liquid crystal structure and physical properties "corona Publishing, see P235).
【0094】 [0094]
本実施の形態の光偏向素子1の特徴の1つは、ITO膜等による電極パターンを素子内に形成する必要がないため、これによる光損失がない点と、素子の光が透過する部分の層構成が簡単で製造コストが抑制できる点にある。 One of the characteristics of the optical deflecting device 1 of this embodiment, since it is not necessary to form an electrode pattern of ITO film or the like in the device, and that there is no light loss due to this, the portion where the light of the device is transmitted lies in the layer structure can be suppressed is simple and manufacturing cost. また、キラルスメクチックC相はスメクチックA相やネマチック液晶に比較して極めて高速な応答性を有しており、サブmsでのスイッチングが可能である点も特徴である。 Also, the chiral smectic C phase has a very fast response in comparison to the smectic A phase and a nematic liquid crystal, it is also characterized viewpoint switching is possible in the sub ms. 特に、電界方向に対して液晶ダイレクタ方向が一義的に決定されるため、スメクチックA相よりなる液晶に比べダイレクタ方向の制御が容易であり、扱いやすい。 In particular, since the liquid crystal director direction is uniquely determined with respect to the electric field direction, it is easy to control the director direction than a liquid crystal consisting of smectic A phase, easy to handle.
【0095】 [0095]
ホメオロトピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶5は、ホモジニアス配向(液晶ダイレクタが基板面に平行に配向している状態)をとる場合に比べて、液晶ダイレクタの動作が基板2,3からの規制力を受けにくく、外部電界方向の調整で光偏向方向の制御が行いやすく、必要電界が低いという利点を有する。 LCD 5 consisting of chiral smectic C phase forming a homeo b topic orientation is homogeneous orientation as compared with the case of taking the (liquid crystal director state are oriented parallel to the substrate surface), the operation of the liquid crystal director from the substrate 2 and 3 less susceptible to regulating force has the advantage by adjusting the external electric field direction facilitate the control of the light deflection direction, that require electric field is low. また、液晶ダイレクタがホモジニアス配向している場合、電界方向だけでなく基板面に液晶ダイレクタが強く依存するため、光偏向素子の設置についてより位置精度が求められることになる。 Also, if the liquid crystal director is homogeneously aligned, the liquid crystal director is strongly dependent on the substrate surface as well the electric field direction, so that the more the position accuracy for installation of optical deflecting elements is required. 逆に、本実施の形態のようなホメオロトピック配向の場合は、光偏向に対して光偏向素子1のセッティング余裕度が増す。 Conversely, if the homeo ii topic orientation as in the present embodiment, setting margin of the optical deflecting device 1 is increased with respect to the light deflector. これらの特徴を活かす上で、厳密に螺旋軸を基板面に垂直に向ける必要はなく、或る程度傾いていても差し支えない。 On to take advantage of these features, strictly helical axis is not necessary to direct perpendicular to the substrate surface, no problem be inclined to some extent. 例えば、螺旋構造をなす側面の一部が基板2,3に垂直であって螺旋軸そのものは基板法線方向から傾いている状態であっても、液晶ダイレクタが基板2,3からの規制力を受けずに2つの方向を向くことが可能であればよい。 For example, part of the side surface forming a helical structure with a perpendicular to the substrate 2 and 3 even in a state the helical axis itself is inclined from the normal direction of the substrate, the liquid crystal director is a regulating force from the substrate 2 and 3 or if it is possible to face the two directions without being.
【0096】 [0096]
無電界下のキラルスメクチックC相の液晶層に対して層法線方向から偏光顕微鏡によるコノスコープ像を観察すると、十字像が中央部に位置しており、一軸性光学軸を有していることが確認できる。 Observation of the conoscopic image by polarized light microscopy from the layer normal direction to the liquid crystal layer of the chiral smectic C phase under no electric field, the cross image is located at the central portion, it has a uniaxial optical axis There can be confirmed. ここで、図2にキラルスメクチックC相の液晶分子配列のモデル(電界による螺旋構造変化のモデル)を示す。 Here, a model (model of the helical structure changes due to the electric field) of the liquid crystal molecular alignment of a chiral smectic C phase in FIG. チルト角θを有する分子層が互いズレながら重なって螺旋構造を形成している。 Molecular layer having a tilt angle θ forms a helical structure overlapped with each other deviation. 電界E=0では図2(a)のように左右対称な螺旋構造によって液晶ダイレクタ方向は空間的に平均化される。 Liquid crystal director direction by symmetrical spiral structure as the electric field E = 0 in FIG. 2 (a) is spatially averaged. 液晶層の平均化された光学軸は層法線方向を向いており、この光学軸に平行な入射光に対しては光学的に等方的である。 Averaged optical axis of the liquid crystal layer is oriented the layer normal direction, which is optically isotropic with respect to the incident light parallel to the optical axis. 次に、液晶層の水平方向に比較的小さな電界0<E<Esを印加すると、自発分極Psへの電界Eの作用で液晶分子に回転モーメントが生じるために図2(b)のように螺旋構造が歪んで非対称となり、平均的な光学軸が一方向に傾く。 Then, upon application of a relatively small field 0 <E <Es in the horizontal direction of the liquid crystal layer, the spiral as shown in FIG. 2 (b) to rotational moment is generated in the liquid crystal molecules by the action of an electric field E to the spontaneous polarization Ps structure distorted becomes asymmetric, the average optical axis is inclined in one direction. この時、電界強度の増加と共に歪みが大きくなって平均的な光学軸の傾斜角も大きくなる。 In this case, the larger the inclination angle of the average optical axis distortion increases with increasing field strength. これは、コノスコープ像の十字像の位置が移動することから確認できる。 This can be confirmed from the fact that the position of the cross image of conoscopic image is moved. さらに電界強度を増加させると、ある閾値電界Es以上で図2(c)のように螺旋構造が消失して光学的に略一軸性となる。 When further increasing the field strength, the spiral structure is a substantially uniaxial optically with loss as shown in FIG. 2 (c) at a certain threshold electric field Es or more. この時の光学軸の傾斜角は液晶ダイレクタのチルト角θと等しくなる。 The inclination angle of the optical axis at this time is equal to the θ tilt angle of the liquid crystal director. さらに電界を増加させてもチルト角θは変化せず、光学軸の傾斜角も一定となる。 Not change the tilt angle θ even by further increasing the electric field, also constant inclination angle of the optical axis.
【0097】 [0097]
次に、本実施の形態の光偏向素子1の動作原理について図3及び図4を参照して説明する。 Next, the operation principle of the optical deflector element 1 of this embodiment with reference to FIGS. 3 and 4 will be described. 図3は、図1に示した構成に関して液晶配向を模式的に示したものである。 Figure 3 is one in which the liquid crystal alignment schematically showing respect to the configuration shown in FIG. ただし、図1では電界が上下方向に印加されるように描いているが、図3では便宜上紙面表裏方向に印加されるように描いており、電界は紙面表裏方向に発生するものとする。 However, although depicted as field in FIG. 1 is applied in the vertical direction and drawn as applied to for convenience in Figure 3 the paper front and rear direction, the electric field is assumed to occur in the paper front and back direction. また、電界方向は目的とする光の偏向方向に対応して電源7により切換えられる。 The field direction is switched by the power supply 7 in response to the deflection direction of the light of interest. 図3における電極6a,6bは、上述したように基板2,3と一体化してもまた分離して設けてもよい。 Electrode 6a in FIG. 3, 6b may be provided also separated integrated with the substrate 2 as described above.
【0098】 [0098]
また、当該光偏向素子1に対する入射光は直線偏光であり、その偏光方向は図3中上下の矢印に示す通り上下方向であって(以後、同様に偏光方向については上下或いは左右の矢印で入射光に重ねて示す)、その偏光方向に電界方向が直交するように電極6a,6bは対向配置される。 Moreover, light incident on the optical deflector element 1 is linearly polarized, its polarization direction be as vertical direction indicated by an arrow in the upper and lower in FIG. 3 (hereinafter, similarly incident at upper and lower or left and right arrows for direction of polarization shown superimposed on the light), the electrode 6a as its polarization direction electric field direction perpendicular, 6b are opposed. また、液晶5の膜厚を規定するためのスペーサを電極に兼用することも可能である。 Further, it may also serve a spacer for defining the thickness of the liquid crystal 5 to the electrode. 何れの場合においても、電極6a,6bからの漏洩電界が当該光偏向素子1周辺の機器に悪影響を及ぼさないように電磁シールドを設けるのが好ましい。 In any case, the electrode 6a, the leakage electric field from 6b is preferably provided an electromagnetic shield so as not to adversely affect on the optical deflection element 1 around the device.
【0099】 [0099]
図3においてXYZ直交座標系を図示する通りにとったとき、液晶5内のXZ断面において図3に示す通り液晶ダイレクタ8は、その電界方向によって第1の配向状態又は第2の配向状態の何れかの状態(図4(b)参照)をとって分布する。 When taken as illustrating the XYZ orthogonal coordinate system in FIG. 3, as the liquid crystal director 8 shown in FIG. 3 in the XZ cross-section in the liquid crystal 5, either by the electric field direction of the first orientation state or second orientation state Kano state taking (see FIG. 4 (b)) are distributed. θは液晶回転軸からの液晶ダイレクタ8のチルト角であり、以後、単に「チルト角」と呼ぶ。 θ is the tilt angle of the liquid crystal director 8 from the liquid crystal rotation axis, hereafter referred to simply as "tilt angle". 液晶5の自発分極Psが正でありY軸正方向(紙面上向き)に電界Eがかかっているものとすると、液晶ダイレクタ8は液晶回転軸が略基板垂直方向であるためXZ面内にある。 Assuming that the spontaneous polarization Ps of the liquid crystal 5 is under the electric field E to the positive There Y-axis positive direction (toward upward), the liquid crystal director 8 crystal rotation shaft is in XZ plane is substantially the vertical direction of the substrate. 液晶5の長軸方向の屈折率をne、短軸方向の屈折率をnoとすると、入射光として、偏光方向をY軸方向に持つ直線偏光を選びX軸正方向に入射光が進むとき、光は液晶5内で常光として屈折率noを受け直進し、図4(a)中のa方向に進む。 When the refractive index of the long axis of the liquid crystal 5 ne, the refractive index of the short axis direction is no, as the incident light, the polarization direction in the X axis positive direction to select the linearly polarized light having the Y-axis direction when the incident light travels, light straight undergo refractive index no as ordinary light in the liquid crystal 5, the process proceeds to a direction in FIG. 4 (a). 即ち、光偏向は受けない。 In other words, the light deflection is not received.
【0100】 [0100]
一方、偏光方向がZ軸方向である直線偏光が入射するとき、入射方向の屈折率は液晶ダイレクタ8の方向及び屈折率no,neの両者から求められる。 On the other hand, when the linearly polarized light the polarization direction is the Z-axis direction is incident, the refractive index of the direction of incidence direction and the refractive index of the liquid crystal director 8 no, obtained from both ne. より詳しくは、屈折率no,neを主軸に持つ屈折率楕円体において楕円体中心を通過する光の方向との関係から求められるが、ここでは詳細は省略する。 More specifically, the refractive index no, but is determined from the relationship between the direction of light passing through the ellipsoid centered at the refractive index ellipsoid with ne to the main shaft, where details are omitted. 光は屈折率no,ne及び液晶ダイレクタ8の方向(チルト角θ)に対応した偏向を受け、図4(a)中のb(第1の配向状態の場合)に示す方向にシフトする。 Light refraction index no, receives the deflection corresponding to the ne and direction of the liquid crystal director 8 (tilt angle theta), is shifted in the direction indicated (in the case of the first orientation state) b in FIG. 4 (a).
【0101】 [0101]
今、液晶5の厚み(ギャップ)をdとするときシフト量Sは以下の式で表される(例えば、「結晶光学」応用物理学会、光学懇話会編、p198参照)。 Now, the thickness of the liquid crystal 5 (gap) shift amount S when the d is expressed by the following equation (for example, "crystal optical" Applied Physics Society, Optical social gathering ed., See P198).
【0102】 [0102]
S=[(1/no) 2 −(1/ne) 2 ]sin(2θ・d)÷[2((1/ne) 2 sin 2 θ+(1/no) 2 cos 2 θ)] ………式1 S = [(1 / no) 2 - (1 / ne) 2] sin (2θ · d) ÷ [2 ((1 / ne) 2 sin 2 θ + (1 / no) 2 cos 2 θ)] ......... equation 1
また、電界方向を反転させた時、液晶ダイレクタ8は図4においてX軸を中心とした線対称の配置(第2の配向状態)を取り、偏光方向がZ軸方向である直線偏光の進行方向は図4(a)中のb′に示す通りとなる。 Further, when reversing the direction of the electric field, the liquid crystal directors 8 for the arrangement of line symmetry around the X-axis (second orientation state) in FIG. 4, the traveling direction of the linearly polarized light the polarization direction is Z axis direction It is as shown in the b in FIG. 4 (a) '.
【0103】 [0103]
従って、この直線偏光に対して液晶5に作用させる電界方向を制御することで、bとb′との2位置、即ち、2S分の光偏向が可能となる。 Thus, by controlling the direction of an electric field to act on the liquid crystal 5 with respect to the linearly polarized light, 2 position of b and b ', i.e., capable of optical deflection 2S fraction.
【0104】 [0104]
液晶5の材料の代表的物性値(no=1.6,ne=1.8)に対して得られる光偏向量について光偏向量Sを計算した結果を図5に示す。 The calculation results of light deflection amount S for a representative physical property values ​​(no = 1.6, ne = 1.8) optical deflection amount obtained for the materials of the liquid crystal 5 shown in FIG. θ=45°付近が最も光偏向量が大きい。 theta = most light deflection amount is large 45 near °. 仮に、液晶ダイレクタ8のチルト角θが22.5°のとき、2S=5(μm)の偏向量を得るためには、ここに示される通り液晶の厚みを32μm厚に設定すれば良い。 If, when the tilt angle of the liquid crystal director 8 theta is 22.5 °, in order to obtain a deflection amount of 2S = 5 (μm) may be set to a thickness of as liquid crystal shown here in 32μm thickness. また、ホメオトロピック配向強誘電液晶において、約700V/cmの電界に対して0.1msの応答速度が報告されており(Ozaki 他、J.J.Appl.Physics、Vol.30、No.9B、pp2366-2368(1991)参照)、サブmsオーダの十分高速な応答速度が得られる。 Further, in the homeotropic alignment ferroelectric liquid crystal, about 700 V / cm of have been reported response speed of 0.1ms to the electric field (Ozaki other, J.J.Appl.Physics, Vol.30, No.9B, pp2366-2368 (1991) refer), fast enough response speed of the sub-ms order is obtained.
【0105】 [0105]
また、キラルスメクチックC相よりなる液晶においては、チルト角θは温度Tにより変化し、相転移点をTcとすると、θ∝(T−Tc) βなる関係がある。 Further, in the liquid crystal consisting of chiral smectic C phase, the tilt angle θ varies with the temperature T, the phase transition point and Tc, θα (T-Tc) β becomes relevant. βは材料により異なるが0.5程度の値をとる。 β varies depending on the material, but takes a value of about 0.5. この特性を利用した温度制御で光偏向量を制御することも可能である。 It is also possible to control the light deflection temperature control using this characteristic.
【0106】 [0106]
例えば、仮にチルト角θとして上記の22.5°を設定し、これに対応する温度をT θ=22.5°とすれば、T>T θ=22.5°ではθ<22.5°であり、T<T θ=22.5°ではθ>22.5°であるため、温度によりチルト角θを制御でき、これによって光偏向量を制御できることとなる。 For example, if you set the above 22.5 ° as a tilt angle theta, if the corresponding temperature T theta = 22.5 ° to, T> T theta = 22.5 ° in theta <22.5 ° , and the order is T <T θ = 22.5 ° in theta> 22.5 °, can control the tilt angle theta with temperature, so that the thereby able to control light deflection. また、位置制御に関しては、電界による微調を同様に行うことができ、温度、電界或いはその両者の組合せにより適切な光偏向を達成できる。 As for the position control can be performed similarly fine adjustment by the electric field, temperature, appropriate optical deflection by the electric field, or a combination of both can be achieved.
【0107】 [0107]
以上は、電界強度がEs以上で螺旋構造が解けてチルト角θが光学軸の傾斜角に等しい場合について説明したが、電界強度がEs以下の場合には、上記θを液晶ダイレクタ方向を平均化した光学軸の傾斜角として扱えば良い。 Above, but the field strength has been described the case tilt angle θ with helical structure solved the above Es is equal to the inclination angle of the optical axis, when the electric field strength is less than Es is the average of the liquid crystal director direction the θ it may be handled as the inclination angle of the optical axis and.
【0108】 [0108]
液晶5の温度制御としては、当該光偏向素子1の温度をモニタし設定温度との差を低減するための加熱源若しくは冷却源等を作動するようフィードバックをかければよい。 The temperature control of the liquid crystal 5 may be multiplied by the feedback to operate the heating source or cooling source such as to reduce the difference between the monitored temperature of the optical deflecting device 1 set temperature. また、温度をモニタする変わりに光偏向位置をモニタし正規位置との差を低減するように上記加熱/冷却源を作動させるようにしてもよい。 It is also possible to actuate the heating / cooling source so as to reduce the difference between the monitor light deflection position instead to monitor the temperature normal position.
【0109】 [0109]
加熱源としては光偏向素子1外部に加熱源を設けてもよいが、小型化のためには後述する実施の形態の如く、光偏向素子1内部に抵抗線を形成し、これに電流を流すことで得られるジュール熱を利用するのが好ましい。 Heating source may be provided with a heating source to the light deflecting element 1 outside as but, as in the embodiments described later for miniaturization, the internal optical deflection element 1 to form a resistance wire, flow this current It preferred to utilize the Joule heat is obtained by. 冷却源としてはペルチェ素子等が好適に用いられる。 The cooling source such as a Peltier element is preferably used.
【0110】 [0110]
本発明の第二の実施の形態を図6及び図7に基づいて説明する。 The second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 前述した実施の形態の場合と同一又は相当する部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する(以降の各実施の形態でも順次同様とする)。 If the same or corresponding parts of the embodiment described above are denoted by the same reference numerals, (the sequential same in each embodiment or later) it is also omitted explanation.
【0111】 [0111]
図6は、偏向方向が互いに所定角(φ 2 )傾いた方向に設置された図3に示す2つの光偏向素子1A,1Bが直列に配列され、該光偏向素子1A,1B間に、前段の光偏向素子1Aからの出射光の偏光方向を後段の光偏向素子1Bの偏向方向に揃える偏光方向切換手段9'を備えた構成の光偏向デバイス10である。 6, two optical deflecting device 1A shown in FIG. 3 where the deflection direction is installed at a predetermined angle (phi 2) inclined directions, 1B are arranged in series, the light deflection element 1A, between 1B, front of an optical deflection device 10 configured with a polarization direction switching means 9 'for aligning the polarization direction of the outgoing light deflection direction of the latter stage optical deflection element 1B from the light deflecting element 1A.
【0112】 [0112]
このような光偏向デバイス10によれば、光偏向素子1Aにおいて上下方向(Z軸方向)に2位置光シフトが行われ、光偏向素子1Bにおいて光偏向素子1Aのシフト方向からφ 2なす角度方向に2位置の光シフトが行われるため、デバイス全体としては合計4位置に光をシフトさせることが可能となる。 According to such an optical deflection device 10, the two-position light shift performed in the optical deflection element 1A in the vertical direction (Z axis direction), the optical deflection element 1B phi 2 angle direction from a shifting direction of the optical deflection element 1A in since the light shifted two positions takes place, it is possible to shift the light to a total of four positions the device as a whole.
【0113】 [0113]
この光偏向デバイス10に入射する光は図6に示す通り、Z軸方向に偏光方向を有しており、光進行方向に対して前段側の光偏向素子1Aにおいて上下方向(Z軸方向)に偏向を受けた後、偏光方向切換手段9'によって偏光方向をφ 1 (=φ 2 )回転させて後段の光偏向素子1Bに入射し、光偏向素子1Aのシフト方向からφ 2なす角度方向に2位置のシフトを受ける。 As light is shown in FIG. 6 incident on the light deflection device 10 has a polarization direction in the Z axis direction, the vertical direction in the optical deflection element 1A of the preceding stage with respect to the light traveling direction (Z axis direction) after receiving the deflection, the polarization direction φ 1 (= φ 2) is rotated by the polarization direction switching means 9 'is incident on the rear stage of the optical deflection element 1B, the shift direction of the optical deflection element 1A phi 2 angle direction undergo a shift of 2 position.
【0114】 [0114]
偏光方向切換手段9'としては、ファラデー回転素子やツイスト構造を有する液晶素子などを用いることができ、偏光方向回転角φ 1は前記φ 2と略一致するよう設定される。 The polarization direction switching means 9 ', etc. may be used a liquid crystal element having a Faraday rotator or twisted structure, the polarization direction rotation angle phi 1 is set to substantially coincide with the phi 2. 特にツイスト構造を有する液晶素子は、波長による偏光方向回転角のバラツキを比較的小さく設定可能であるため、多波長よりなる光を扱う場合に好適である。 A liquid crystal element having a particularly twisted structure, because the variation of polarization direction rotating angle due to the wavelength is relatively small can be set, it is suitable for a case dealing with light consisting of multiple wavelengths.
【0115】 [0115]
また、ツイスト構造を有する液晶素子としては、いわゆる低分子ツイストネマティック液晶を、前記φ のツイスト角が得られるように互いに配向処理を施した一対の透明基板中に充填した構造をなす素子、或いは、は高分子によりツイスト構造を形成した液晶素子等が用いられる。 Further, as the liquid crystal element having a twisted structure, a so-called low molecular twisted nematic liquid crystal, the phi 2 of the twist angle element forming a structure which is filled into a pair of transparent substrates subjected to alignment treatment to each other so as to obtain, or , the liquid crystal device forming the twisted structure by the polymer is used. 高分子によりツイスト構造を形成した液晶素子においては一対の透明基板を用いることなく、例えばベースフィルム上に直接液晶を構成することができるため、厚みを抑えることが可能となり、省スペース化の観点から好ましい。 Without using a pair of transparent substrates in a liquid crystal device forming the twisted structure by a polymer, it is possible to configure the liquid crystal for example directly on the base film, it is possible to suppress the thickness from the viewpoint of space saving preferable.
【0116】 [0116]
図7は、偏向方向が互いに直交した方向に設置された図3に示す2つの光偏向素子1A,1Bが直列に配列され、該光偏向素子1A,1B間に、前段の光偏向素子1Aからの出射光の偏光方向を後段の光偏向素子1Bの偏向方向に揃える偏光方向切換手段としての1/2波長板9を備えた構成の光偏向デバイス10である。 7, two optical deflecting device 1A shown in FIG. 3 where the deflection direction is disposed in a direction orthogonal to each other, 1B are arranged in series, the light deflection element 1A, between 1B, the front side of the optical deflection element 1A the polarization direction of the light emitted is an optical deflecting device 10 of the configuration with a half-wave plate 9 as a polarization direction switching means for aligning the deflection direction of the latter stage optical deflection element 1B.
【0117】 [0117]
このような光偏向デバイス10によれば、光偏向素子1Aにおいて上下方向(Z軸方向)に2位置、光偏向素子1Bにおいて左右方向(Y軸方向)に2位置の光シフトが行われるため、デバイス全体としては合計4位置に光をシフトさせることが可能となる。 According to such an optical deflection device 10, since the two positions in the optical deflection element 1A in the vertical direction (Z axis direction), the light shifting two positions in the lateral direction (Y axis direction) in the optical deflecting device 1B is performed, it is possible to shift the light to a total of four positions the device as a whole.
【0118】 [0118]
この場合、図7における偏光方向切換手段9として、雲母、水晶等の複屈折性材料により形成される1/2波長板を使用することも可能である。 In this case, as the polarization direction switching means 9 in FIG. 7, it is also possible to use mica, a half-wave plate formed by the birefringent material such as quartz. これらの材料は温度による特性変動が比較的少なく、温度変化の大きい環境での使用時に特に有用である。 These materials are relatively low characteristic variation due to temperature are particularly useful when used in environment with large temperature changes.
【0119】 [0119]
この光偏向デバイス10に入射する光は図7に示す通り、Z軸方向に偏光方向を有しており、光進行方向に対して前段側の光偏向素子1Aにおいて上下方向(Z軸方向)に偏向を受けた後、1/2波長板9によって偏光方向を90°回転させてY軸方向の偏光方向とすることで、後段の光偏向素子1Bで左右方向(Y軸方向)の偏向を受ける。 As light is shown in FIG. 7 to be incident to the optical deflector device 10 has a polarization direction in the Z axis direction, the vertical direction in the optical deflection element 1A of the preceding stage with respect to the light traveling direction (Z axis direction) after receiving the deflection, 1 / the half-wave plate 9 is rotated 90 ° the polarization direction by the polarization direction of the Y-axis direction, undergo a deflection in the horizontal direction (Y axis direction) in a subsequent light deflector 1B .
【0120】 [0120]
本発明の第三の実施の形態を図8に基づいて説明する。 The third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 本実施の形態では、前述の光偏向素子1に関して、電極対6の他に、この電極対6とは直交する方向に電界を作用させる電極11a,11bによる電極対11を電界印加手段として付加した構成とされている。 In this embodiment, with respect to the light deflector 1 described above, in addition to the electrode pairs 6, the electrode 11a for applying a field in a direction perpendicular to this pair of electrodes 6, was added to the electrode pair 11 by 11b as an electric field applying unit It has the structure. 電極11a,11b間には電源12が接続されている。 Electrodes 11a, power source 12 is connected between 11b. 即ち、電極対6,11が液晶5に対して上下左右方向に設けられている。 In other words, the electrode pairs 6 and 11 are provided vertically and horizontally with respect to the liquid crystal 5. このような電極対6,11を備える光偏向素子1の入射側に入射光の偏光方向を制御する偏光方向制御手段13が設けられ、これらの光偏向素子1と偏光方向制御手段13とにより光偏向デバイス14が構成されている。 Such polarization direction control means 13 for controlling the polarization direction of the incident light on the incident side of the optical deflector element 1 comprises a pair of electrodes 6 and 11 is provided, the light by these light deflection element 1 and the polarization direction control means 13 deflection device 14 is configured.
【0121】 [0121]
このような構成において、光偏向位置を図6及び図7に示した場合と同様に、4点にとる場合は、偏光方向制御手段13による偏光方向の設定方向を対応する上下左右2方向に設定することになり、この場合、例えば、偏光方向制御手段13としては強誘電液晶材料等で構成することができる。 In such a configuration, similarly to the case shown the optical deflecting position in FIGS. 6 and 7, when taking the four points, set the configuration direction of the polarization direction by the polarization direction control means 13 to the corresponding vertical and horizontal two directions would be, in this case, for example, can be composed of a ferroelectric liquid crystal material such as a polarization direction controlling means 13. また、電極11a,11bによる電極対11は電極対6と直交する方向に限らず所望の偏向方向に対応した角度で設置することも可能である。 The electrode 11a, the electrode pair by 11b 11 is can be installed at an angle corresponding to the desired deflection direction is not limited to a direction perpendicular to the electrode pairs 6. また、多方向に設定することも可能であり、これらの場合は偏光方向制御手段として任意に角度設定することが可能なファラデー回転素子等により構成することができる。 It is also possible to set the multi-directional, these cases can be constituted by a Faraday rotator or the like which can be arbitrarily angle setting as the polarization direction control means. 何れの場合においても、光偏向素子1における光偏向方向と入射光の偏光方向とが一致するように偏光方向を制御することで、光学ノイズを低減し良好な光シフトを達成することができる。 In either case, by controlling the polarization direction so as the light deflection direction of the light deflection element 1 and the polarization direction of the incident light coincide, it is possible to achieve good light shifts to reduce optical noise.
【0122】 [0122]
本実施の形態の光偏向デバイス14の構成によれば、図6及び図7に示した構成の光偏向デバイス10と比較して、光偏向素子1を唯1つ使用することで同様の機能を出せるため、システムの小型化、低コスト化、光損失の低減に効果がある。 According to the configuration of the optical deflection device 14 of the present embodiment, as compared with the optical deflection device 10 having the structure shown in FIGS. 6 and 7, the same by only one using an optical deflection element 1 functions Therefore put out, miniaturization of the system, cost reduction, is effective in reducing optical loss. ただし、光偏向位置が2位置だけでよければ当然ながら図8における電極対は一対のみ設ければよい(結局、図3に示したような構成)。 However, the electrode pairs in course 8 well that only light deflection position 2 position may be provided only one pair (after all, as shown in FIG. 3 arrangement).
【0123】 [0123]
偏光方向制御手段13は後述する実施の形態の通り、液晶パネルに形成された画像を投影する画像表示装置内においては、液晶パネルの偏光方向を画面毎に回転させることで省くことができる。 The polarization direction control means 13 as embodiments described later, in the image display apparatus for projecting an image formed on the liquid crystal panel can be eliminated by rotating the polarization direction of the liquid crystal panel for each screen.
【0124】 [0124]
ところで、図7及び図8のような構成における入射光偏光方向と液晶ダイレクタとの組合せに対する光偏向位置を表1に示す。 Incidentally, illustrating the light deflection position for the combination of the incident light polarization direction and the liquid crystal director in a configuration as shown in FIGS. 7 and 8 in Table 1. ただし、諸特性は第一の実施の形態で示したものを用いている。 However, properties are used as shown in the first embodiment. また、図7の構成の場合では、直列に配置した2つの光偏向素子1A,1Bのうち、入射光側に配置される光偏向素子1Aにおいて、表1中の1,3の偏向を、出射光側に配置される光偏向素子1Bにおいて2,4の偏向を各々形成するものとする。 In the case of the arrangement of Figure 7, two optical deflecting elements 1A arranged in series, of 1B, the optical deflection element 1A which is disposed on the incident light side, a deflection of 1,3 in Table 1, out shall each form a deflection of 2,4 in light deflector 1B disposed Shako side.
【0125】 [0125]
【表1】 [Table 1]

【0126】 [0126]
本発明の第四の実施の形態を図9に基づいて説明する。 The fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 本実施の形態は、例えば、第一の実施の形態で示したような光偏向素子1の入射側に光偏向素子1による光偏向方向に対して入射光の偏光方向が所定の角度を持つように入射光の偏光方向を制御する偏光方向制御手段15を付加して光偏向デバイス16を構成することにより、偏向光量を自在に制御できるようにしたものである。 This embodiment, for example, so that the polarization direction of the incident light to the light polarization direction by the optical deflection element 1 on the incident side of the optical deflecting elements 1, as shown in the first embodiment has a predetermined angle by then adding the polarization direction control means 15 for controlling the polarization direction of the incident light constituting the light deflection device 16 is obtained by allowing freely controlled deflection amount.
【0127】 [0127]
本実施の形態における偏光方向制御手段15は、偏光板をメカニカルに回転機構により回転させる構成とかファラデー回転素子等により構成され、光偏向素子1に入射する偏光方向の角度を任意に設定可能である。 The polarization direction control means 15 in this embodiment is constituted by the configuration Toka Faraday rotator for rotating the rotation mechanism a polarizing plate on a mechanical, can be arbitrarily set the angle of the polarization direction is incident on the light deflector 1 . 仮に、Z軸からの入射光の偏光方向の角度(チルト角)をθとすると、入射光Poに対して、図9のY軸方向の電界印加により光偏向を受けて出射する第1の出射光の成分(光量)P は入射光のZ軸方向ベクトル成分と一致し、P =P cosθ、光偏向を受けない第2の出射光の成分(光量)P は入射光のY軸方向ベクトル成分と一致し、P =P sinθとなる(ただし、光の減衰、散乱等は無視するものとする)。 Assuming that the polarization direction of the angle of incident light from the Z-axis (tilt angle) and theta, with respect to the incident light Po, first out of which emits by receiving light deflected by applying an electric field in the Y-axis direction in FIG. 9 components Shako (light amount) P 1 coincides with the Z-axis direction vector component of the incident light, P 1 = P 0 cosθ, component of the second outgoing light does not receive the light deflection (amount) P 2 is the incident light Y It coincides with the axial direction vector component, and P 2 = P 0 sinθ (where light attenuation, scattering and the like shall be ignored). 即ち、角度θを適宜設定することで任意の割合で光量を振り分けすることができる。 That is, it is possible to distributing the light amount at an arbitrary ratio by setting the angle θ properly. また、出射光の成分(光量)P ,P を必要に応じて測定することで、入射光の偏光方向が得られ、これを基に偏光方向制御手段15による偏向方向の角度θを設定し直す等の処理も可能である。 Further, by measuring if necessary component of the emitted light (light amount) P 1, P 2, to obtain the polarization direction of the incident light, setting the angle θ of the polarization direction by a polarization direction controlling means 15 based on this processing such as re-is also possible.
【0128】 [0128]
なお、本実施の形態では、図1及び図3に示したような構成の光偏向素子1との組合せ例で説明したが、後述するような電極対構造を持つ光偏向素子との組合せ例であってもよい。 In the present embodiment it has been described in conjunction example of the light deflection element 1 having the structure shown in FIGS. 1 and 3, in combination example of the light deflection element having an electrode pair structure as described below it may be.
【0129】 [0129]
本発明の第五の実施の形態を図10に基づいて説明する。 The fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 10. 本実施の形態は、前述したように、キラルスメクチックC相よりなる液晶においては、チルト角θは温度Tにより変化する点に着目し、例えば、第一の実施の形態中の図4に示したような光偏向素子1の内部に加熱源となる電気抵抗材料17を設けたものである。 This embodiment, as described above, in the liquid crystal consisting of chiral smectic C phase, the tilt angle θ and focused to a point which varies with temperature T, for example, shown in Figure 4 in the form of the first embodiment inside the light deflector 1 as is provided with a resistance material 17 which is a heating source. この電気抵抗材料17には駆動電流を制御する温度制御手段18が接続されており、前述した電極対6による電界発生方向の制御とこの電気抵抗材料17による当該光偏向素子1、特に液晶5に対する温度制御により光偏向素子1による偏向位置を制御するための光偏向位置制御手段が構成されている。 This is the electrical resistance material 17 is connected to the temperature control means 18 for controlling the driving current, the optical deflection element 1 and the control of the electric field generating direction by the electrode pairs 6 described above according to the electrically resistive material 17, particularly for the liquid crystal 5 light deflection position control means for controlling the deflection position by the light deflector 1 is constituted by a temperature control.
【0130】 [0130]
ここに、電気抵抗材料17としては可視光域で透明で適当な電気抵抗を有し、さらに耐熱性(室温〜70℃程度)に優れる材料が好ましい。 Here, as the electrical resistance material 17 has a transparent and suitable electrical resistance in the visible light region, a material excellent in further heat resistance (about room temperature to 70 ° C.) are preferred. 具体的には、ITOが用いられており、基板2と配向膜4との間に形成されている。 Specifically, ITO is used and is formed between the substrate 2 and the alignment layer 4.
【0131】 [0131]
温度制御手段18により、サーミスタ等の温度センサ(図示せず)により当該光偏向素子1の温度をモニタして設定温度との差を低減するようにITO(電気抵抗材料17)への駆動電流を流すことでジュール熱発生によって温度制御がなされる。 The temperature control means 18, the drive current to the ITO (electrically resistive material 17) so as to reduce the difference in by monitoring the temperature of the optical deflection element 1 and the set temperature by a temperature sensor (not shown) such as a thermistor temperature control is performed by Joule heat generated by flowing. 設定温度は当該光偏向素子1の周囲の環境温度以上で、かつ、適切な角度θが得られる範囲が望ましい。 Set temperature in the optical deflection element 1 around the ambient temperature or higher, and is preferably in the range of proper angle θ is obtained. 通常は、40〜70℃程度の範囲に設定するのがよい。 Normally, it is preferable to set the range of about 40 to 70 ° C..
【0132】 [0132]
従って、本実施の形態によれば、温度によりチルト角θを制御でき、これによって光偏向量を制御でき、また、位置制御に関しては、電界による微調を同様に行うことができ、温度、電界或いはその両者の組合せにより適切な光偏向を達成することができる。 Therefore, according to this embodiment, can control the tilt angle θ with temperature, thereby to control the light deflection amount, also, with regard to the position control can be performed similarly fine adjustment by the electric field, temperature, electric field or it is possible to achieve appropriate light deflected by a combination of both.
【0133】 [0133]
なお、本実施の形態では、ホメオロトピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶5を有する構成の光偏向素子1への適用例として説明したが、後述するようなホモジニアス配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶を有する構成の光偏向素子の場合にも同様に適用できる。 In the present embodiment it has been described as an application example of the light deflection device 1 configured with a liquid crystal 5 made of chiral smectic C phase forming a homeo b topic orientation, chiral smectic C forming a homogeneous alignment as described below also applicable to the case of the optical deflection element configurations having liquid crystal phases become more.
【0134】 [0134]
本発明の第六の実施の形態を図11に基づいて説明する。 The sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 本実施の形態の光偏向素子21は、ホメオロトピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶5を含む構成において、電界印加手段としての電極対の配置・構成を前述の場合と異ならせたものである。 Light deflector 21 of this embodiment has a configuration comprising a liquid crystal 5 made of chiral smectic C phase forming a homeo b topic orientation that the arrangement and configuration of electrode pairs as the electric field applying means is made different to that of the aforementioned it is. 即ち、第一の実施の形態等にあっては、光路と重ならない位置に電極対6を設け、素子外部から電界を与えているのに対して、本実施の形態では、電界発生用の電極22a,22bによる電極対22を対向する基板2,3間の液晶5中に設けている点が特徴である。 That is, in such the first embodiment, the electrode pairs 6 disposed at a position not overlapping the optical path, whereas giving an electric field from the outside of the element, in this embodiment, the electrodes for electric field generation 22a, the point is provided with the electrode pair 22 in the liquid crystal 5 between the substrates 2 and 3 opposed by 22b is characterized.
【0135】 [0135]
より具体的には、これらの電極22a,22bは何れも櫛歯状電極として形成され、目的とする偏向方向に直交するZ軸方向においてこれらの櫛歯状電極22a,22bが交互に位置するように互いに入り込ませた配置とされている。 More specifically, these electrodes 22a, 22b are all formed as comb-shaped electrodes, so that these comb-shaped electrodes 22a in the Z-axis direction orthogonal to the deflection direction of interest, 22b are positioned alternately is the arrangement that has enter each other. これらの櫛歯状電極22a,22b間には電源(ここでは、図示せず)により電圧が印加されるように構成されている。 These comb-shaped electrodes 22a, power supply (here, not shown) is between 22b are configured so that the voltage applied by. この場合、電界方向は櫛歯状電極22a,22bの位置関係によって図中+Z軸方向又は−Z軸方向をとり、これに対応して光偏向素子21による出射光は同一素子内で2方向をとる(図11(a))。 In this case, the electric field direction is comb-shaped electrodes 22a, taking the Z-axis direction or the -Z-axis direction + in the figure by the positional relationship of 22b, the two directions within the same element emits light in response by the light deflector 21 to take (Figure 11 (a)). 一定方向のみ取り出すのであれば、例えば、片側成分に相当する部分に対して遮光処理等を施せばよい。 If the retrieve certain direction only, for example, it may be subjected to shading or the like to the portion corresponding to one side components.
【0136】 [0136]
第一の実施の形態で示した構成の光偏向素子1の場合にはZ軸方向に外部電界を付与することで液晶ダイレクタの方向を制御するが、本実施の形態の光偏向素子21の場合には、素子内部で電界制御が可能である点に特長がある。 While in the case of the configuration of the optical deflection element 1 shown in the first embodiment is to control the direction of the liquid crystal director by imparting an external electric field in the Z-axis direction, when the light deflector 21 of this embodiment in has a feature in that it is possible to field control within the device. この結果、電極22a,22b間距離が短くなるため必要電圧は極めて少なく、例えば、外部電極6a,6bにおける電極間距離を20mmとし、本実施の形態のような内部電極22a,22bの電極間距離を0.2mmとすれば同等の電界強度を得るのに1/1000の電圧を付与すればよいものである。 As a result, the required voltage for the electrodes 22a, is 22b distance becomes shorter very small, for example, the distance between electrodes and 20mm in external electrodes 6a, 6b, the internal electrodes 22a, 22b the distance between the electrodes, such as the embodiment the one in which it is sufficient to impart a voltage of 1/1000 to obtain a 0.2mm Tosureba equivalent field strength. このため、外部電界を形成するために必要となる高電圧電源7が不要となり、さらに小型化に有利となる。 Therefore, the high voltage power supply 7 is not necessary required to form the external electric field, further it is advantageous for downsizing.
【0137】 [0137]
縦電界(図11(a)(b)においてはZ 軸方向)が発生できる構造であれば、本構成以外のものであっても問題ない。 If (in FIG. 11 (a) (b) Z-axis direction) vertical electric field structure that can occur, no problem be other than this configuration. 即ち、図11において櫛歯状電極22a,22bは、各々端部が接続され等電位になるよう構成されているが、櫛歯状電極の構造としては本構成に限ったものでなく、端部を切り離した構成若しくは高抵抗材料を介在させた構成などにしてもよく、これらの場合各電極の電位を独立に設定することが可能である。 That is, comb-shaped electrodes 22a, 22b in FIG. 11, each has an end portion is configured to be connected to equipotential, as the structure of the comb-shaped electrode not limited to this configuration, the end portion may be in such configuration that is interposed a structure or a high-resistance material is disconnected, it is possible to set the potential of each electrode is independently in these cases. 例えば、Z方向の電極配列順に電極電位を増加或いは低下させるように構成することも可能であり、この場合、上記のような+Z方向と−Z方向の電界を混在させることなく一方向に電界を向かせることが可能となるため、遮光処理等を施す必要がなくなり有用である。 For example, it is also possible to configure so as to increase or decrease the electrode arrangement order to the electrode potential of the Z-direction, in this case, the electric field in one direction without mixing an electric field of a + Z direction and the -Z direction as described above since it is possible to unsuitable useful it is not necessary to perform the shading and the like.
【0138】 [0138]
本発明の第七の実施の形態を図12に基づいて説明する。 The seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 12. 本実施の形態の光偏向素子23は基本的には前述の光偏向素子21に準ずるものであり、ホメオロトピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶5を含む構成において電界発生用の電界印加手段としての電極対を素子内部に設けるものであるが、2組の電極対24,25を設けるようにしたものである。 Optical deflection element 23 of the present embodiment is basically intended to conform to the above-described light deflector 21, an electric field is applied for electric field generated in the structure including the liquid crystal 5 made of chiral smectic C phase forming a homeo b topic orientation but is intended to provide an electrode pair as a means to an internal element, it is obtained by so providing two pairs of electrodes 24, 25. 電極対24は櫛歯状電極24a,24bよりなるもので、これらの櫛歯状電極24a,24bは基板2と液晶5との界面(より具体的には、基板2と配向膜4との界面)において横電界(図においてはY軸方向)を発生させ得るように互いに入り込ませた配置で形成されている。 Electrode pair 24 is made of from comb-shaped electrodes 24a, 24b, these comb-shaped electrodes 24a, 24b is the interface between the substrate 2 and the liquid crystal 5 (more specifically, the interface between the substrate 2 and the alignment layer 4 It is formed in an arrangement that has enter each other as may be generated in the Y-axis direction) in the horizontal electric field (Fig. in). 一方、電極対25は櫛歯状電極25a,25bよりなるもので、これらの櫛歯状電極25a,25bは液晶5と基板3との界面において縦電界(図においてはZ軸方向)を発生させ得るように互いに入り込ませた配置で形成されている。 On the other hand, the electrode pair 25 is comb-shaped electrodes 25a, those consisting 25b, these comb-shaped electrodes 25a, 25b generates a (Z-axis direction in the figure) vertical electric field at the interface between the liquid crystal 5 and the substrate 3 It is formed in an arrangement that has enter each other so as to obtain. 即ち、電極対24,25による電界発生方向は直交するように設定されている。 That is, the electric field generating direction by the electrode pairs 24 and 25 are set to be orthogonal. 何れの電極対24,25に関しても各々電源(ここでは、図示せず)により電圧が印加されるように構成されている。 Each power supply (here, not shown) for any of the electrode pairs 24, 25 are configured so that the voltage applied by.
【0139】 [0139]
このような構成において、動作的には光偏向素子21の場合と同様であるが、2組の電極対24,25を有するので、これらの電極対24,25による電界印加タイミングを適宜制御することにより、上下左右の4方向を基本とする多方向の光偏向が可能となる。 In such a configuration, although operationally the same as in the light deflector 21, so having two sets of electrode pairs 24 and 25, to control the electric field application timing by these electrode pairs 24 and 25 as appropriate enables multidirectional optical deflector having a basic four directions up, down, left and right.
【0140】 [0140]
本発明の第八の実施の形態を図13に基づいて説明する。 The eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 13. 本実施の形態の光偏向素子31は、基本的には光偏向素子1等に準ずる構成のものであり、液晶としてキラルスメクチックC相よりなる液晶を用いているが、ホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる液晶32を用いる点で異なる(電極対6等については図示を省略している)。 Optical deflection element 31 of the present embodiment is basically intended configuration equivalent to the light deflection element 1, etc., it is used a liquid crystal consisting of chiral smectic C phase as a liquid crystal, a chiral smectic C which is homogeneously aligned except that a liquid crystal 32 phase becomes more (are not shown for the electrode pairs 6, etc.).
【0141】 [0141]
ここに、ホメオトロピック配向における場合と同様にY軸方向、即ち、紙面表裏方向に外部電界を付与することで、ホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる液晶32ではその液晶ダイレクタ8の方向がその電界印加方向によって、第1の配向状態又は第2の配向状態をとるように制御される。 Here, if the homeotropic alignment as in the Y-axis direction, i.e., the direction of the paper front and rear direction by giving an external electric field, the liquid crystal 32 in the liquid crystal director 8 made of a chiral smectic C phase which is homogeneously aligned the an electric field application direction, is controlled to assume a first orientation state or second orientation state. この構成においては、液晶配向のために配向膜4にラビング処理を行い、ラビング方向に依存した向きに液晶ダイレクタ8の方向が強く規制される。 In this configuration, it performs a rubbing treatment to the alignment film 4 for the liquid crystal alignment direction of the liquid crystal director 8 is strongly restricted in a direction depending on the rubbing direction. このため、電界方向とともに基板2,3の向きが光偏向特性に強く寄与し、基板2,3配置に対する位置精度を上げる必要がある反面、仮に電界勾配が発生している場合、ホメオトロピック配向では光偏向が電界勾配に伴い面内位置で変化してしまいやすいのに対して、この場所による差を低減させ得る効果がある。 Therefore, the orientation of the substrates 2 and 3 with the electric field direction contributes strongly to the light deflecting properties, although it is necessary to increase the positional accuracy of substrates 2 arranged, if If the field gradient is generated, the homeotropic alignment whereas light deflection is likely will vary with with plane located in the electric field gradient, the effect capable of reducing the difference by this location.
【0142】 [0142]
このような構成の光偏向素子31において、入射光としてZ軸方向が偏光方向である直線偏光を用い、液晶32の配向状態に依存して出射光がa方向(第1の配向状態)或いはb方向(第2の配向状態)をとることで、光路のシフトが可能となる。 In the optical deflection element 31 having such a configuration, using linear polarization the Z-axis direction is the polarization direction as the incident light, the outgoing light depending on the alignment state of the liquid crystal 32 is a direction (first orientation state) or b by taking the direction (second orientation state), it is possible to shift the light path.
【0143】 [0143]
本発明の第九の実施の形態を図14に基づいて説明する。 The ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 14. 本実施の形態の光偏向素子33は、基本的にはホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる液晶32を用いる光偏向素子31に準ずる構成のものである。 Optical deflection element 33 of the present embodiment is of a configuration equivalent to the light deflection element 31 using the liquid crystal 32 made of chiral smectic C phase which is homogeneously oriented basically. ここに、液晶32の両側にはこの液晶32を充填させて電界印加手段として機能する一対の透明ベタ電極34a,34bによる電極対34が電界印加手段として形成されている。 Here, a pair of transparent solid electrode 34a on both sides of the liquid crystal 32 functioning as an electric field applying means by filling the liquid crystal 32, the electrode pair 34 by 34b is formed as an electric field applying means. この電極対34により、ホモジニアス配向している液晶ダイレクタ8に直交する方向、即ち、液晶ダイレクタ8の自発分極方向に電界が印加される構成とされている。 The electrode pair 34, a direction perpendicular to the liquid crystal director 8 are homogeneously aligned, i.e., the electric field in the spontaneous polarization direction of liquid crystal director 8 is configured to be applied. さらには、液晶面(従って、基板面)が光の入射方向に対して傾きΦをなすように基板2,3の対向面が傾斜状態に設定されている。 Further, the liquid crystal surface (hence, the substrate surface) opposing surfaces of the substrates 2 and 3 so as to form a slope Φ is set to the inclined state with respect to the incident direction of light.
【0144】 [0144]
図14(a)中のA−A′断面図を示す図14(b)のように、液晶ダイレクタ8は電極34a,34bからの電界方向に対応して2方向に配向される(第1の配向状態及び第2の配向状態)。 As shown in FIG. 14 (b) showing the A-A 'sectional view of figure 14 in (a), the liquid crystal director 8 electrodes 34a, in response to the electric field direction from 34b are oriented in two directions (first orientation state and a second orientation state).
【0145】 [0145]
このような構成の光偏向素子33においては、液晶32の配向を図14(b)に示す通り略直交する方向に規制することで、入射光を効率良く偏向させることが可能となる。 In the optical deflection element 33 having such a configuration, by controlling the alignment of the liquid crystal 32 in a direction as perpendicular substantially shown in FIG. 14 (b), it is possible to efficiently deflect the incident light. 即ち、図14において入射光の直線偏光方向がZ軸方向になるよう入射光を操作してこの光偏向素子33に入射させたとき、液晶ダイレクタ8がY軸方向を向く(第1の配向状態)ように電極対34によって電界を印加することで入射光は常光として振る舞い、そのまま偏向することなく通過する。 That is, when the linearly polarized light direction of the incident light is incident to the light deflection device 33 by operating the incident light so that the Z-axis direction in FIG. 14, the liquid crystal director 8 faces the Y-axis direction (first orientation state ) as act as ordinary light incident light by applying an electric field by the electrode pair 34, it passes without directly deflected. 一方、電界印加方向を反転させ液晶ダイレクタ8がそれと直交する方向を向くようにしたとき、直線偏光は異常光として振る舞い、前述した式1で示される偏向を受ける。 On the other hand, when the liquid crystal director 8 by inverting the electric field application direction is to face the direction perpendicular thereto, the linearly polarized light behaves as extraordinary light undergoes deflection of Formula 1 described above.
【0146】 [0146]
液晶32の配向を直交する方向に規制するために、両基板2,3の表面に形成される配向膜に対して液晶配向に対応する方向にラビング処理を行っており、ラビング方向に依存した向きに液晶ダイレクタ8の方向が強く規制される。 To regulate the direction perpendicular to the orientation of the liquid crystal 32, and subjected to a rubbing treatment in a direction corresponding to the liquid crystal alignment to the alignment film formed on the surface of the substrates 2 and 3, depending on the rubbing direction orientation direction of the liquid crystal director 8 is strongly regulated in.
【0147】 [0147]
本実施の形態の光偏向素子33の構成の特徴は、透明電極34a,34bがベタ膜でよいため形成が容易であること、パタニングされていないため光の進行に対してモアレパタン等の干渉が発生しにくいこと、電極6a,6bのような外部電極による電界形成方法に比較して高電圧電源が不要となり、さらに、小型化に有利となる点等が挙げられる。 Features of arrangement of the optical deflection element 33 of the present embodiment, the transparent electrodes 34a, 34b to be easily formed since it in solid film, interference such as Moire patterns may occur for the light traveling because they are not patterned It is difficult, electrodes 6a, compared with external electrodes to the electric field forming method a high voltage power source, such as a 6b is not required, further, and the like that it is advantageous for miniaturization.
【0148】 [0148]
なお、本実施の形態では、液晶としてホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる液晶32を用いたが、前述したホメオロトピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶5を用いる構成の場合にも同様に適用できる。 In the present embodiment uses a liquid crystal 32 made of chiral smectic C phase which is homogeneously aligned liquid crystal, in the case of the configuration using the liquid crystal 5 made of chiral smectic C phase forming a homeo b topic orientation described above Similarly, it can be applied.
【0149】 [0149]
本発明の第十の実施の形態を図15ないし図17に基づいて説明する。 The tenth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 15 to 17. 本実施の形態の光偏向素子34は、基本的にはホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる液晶32を用いる光偏向素子31,33に準ずる構成のものであるが、液晶32に接する両界面は互いに或る所定角度ψ 1 (≠0)傾斜した関係をなす。 Optical deflection element 34 of this embodiment is of the configuration equivalent to the light deflection element 31, 33 using the liquid crystal 32 made of chiral smectic C phase which is homogeneously oriented basically, both interfaces contacting the liquid crystal 32 constitutes a certain predetermined angle ψ 1 (≠ 0) inclined relative to each other. ホモジニアス配向している液晶32は、この液晶両界面付近に形成された透明電極(図示せず)により図14の場合と同様の配向制御がなされる。 Liquid crystal 32 are homogeneously aligned in the same orientation control in the case of FIG. 14 is performed by the liquid crystal both interfaces around which is formed in the transparent electrode (not shown). 傾斜角ψ 1を保持した状態でギャップを所望の範囲に収めるために図15に示す通り傾斜部35を或る間隔で鋸歯状に形成してもよい。 The street inclined portion 35 shown in FIG. 15 the gap while maintaining the inclination angle [psi 1 to fit in a desired range at a certain interval may be formed in a serrated. 形成方法としては、ガラス基板をエッチングするか透明プラスチック材料を射出成形等により加工してもよい。 As formation methods, whether transparent plastic material to etch the glass substrate may be processed by injection molding or the like. 何れの形成法においても、鋸歯のエッジ35eに相当する個所は液晶配向の乱れが生じやすいので、この部分を光が通過しないように入射光を操作するのが望ましい。 In either forming method, since the location is prone to disturbance of liquid crystal orientation corresponding to sawtooth edge 35e, it is desirable to operate the incident light this portion so that the light does not pass.
【0150】 [0150]
このような構成の光偏向素子34の特徴は、入射光に対する出射光が液晶ダイレクタ8の制御によって、回転移動可能な点である。 Features of the optical deflection element 34 having such a configuration, the outgoing light of incident light by controlling the liquid crystal director 8 is that rotatable movement. 従って、当該光偏向素子34と受光部との距離を適切に選ぶことで所望の偏向量を得ることができる。 Therefore, it is possible to obtain a desired amount of deflection by choosing the distance between the optical deflector element 34 and the light receiving section properly.
【0151】 [0151]
また、例えば図16に示すようにこのような2つの光偏向素子34A,34Bを光進行方向上に配設させて光偏向デバイス36を構成し、液晶32から液晶32までの距離を適切に選ぶことで入射光と出射光を平行に保ったまま必要な偏向量を得ることができる。 Further, for example, two such optical deflection element 34A as shown in FIG. 16, 34B was arranged in the light traveling direction on constitute an optical deflection device 36, suitably selecting the distance to the liquid crystal 32 from the liquid crystal 32 it is possible to obtain the required deflection amount while keeping parallel to the incident light and the outgoing light by. これによって、偏向量を外部から簡単に調整することができ、利便性に優れた光偏向デバイス36を構成することができる。 Thus, it is possible to easily adjust the amount of deflection from the outside, it is possible to constitute an optical deflector device 36 which is excellent in convenience. また、光偏向量が一定であれば、図17に示すように厚さLの中間基板37を介して1つの光偏向素子38内に2層の液晶32a,32bを設けてもよい。 Further, if the light deflection is constant, two-layer liquid crystal 32a of, 32b may be provided on one optical deflection element 38 through the intermediate substrate 37 of thickness L as shown in FIG. 17.
【0152】 [0152]
図17に示すような光偏向素子38の構成における光の進行方向を求める場合、厳密には前述の通り、入射光進行方向に対する液晶ダイレクタ8の方向及び屈折率no,neの両者から屈折率楕円体を基に各方向における屈折率が求められ、それを基に光の進行方向が求められるが、ここでは簡単に液晶32の配向状態によって屈折率noと屈折率neとが切り替わるものとして、スネルの法則に従って光の進行方向、即ち、回転角を求める。 When determining the traveling direction of light in the structure of the light deflector 38 as shown in FIG. 17, exactly as previously described, the direction and the refractive index of the liquid crystal director 8 with respect to the incident beam direction no, the refractive index ellipsoid from both ne refractive index in each direction is determined based on the body, as is the traveling direction of the light is determined based on it, easily switched to the refractive index ne and the refractive index no with the alignment state of the liquid crystal 32 here, Snell the traveling direction of light in accordance with the laws of, i.e., determining the angle of rotation.
【0153】 [0153]
今、液晶32の長軸方向の屈折率をne=1.8、短軸方向の屈折率をno=1.6とし、光進行方向に対して液晶32の手前側界面35の法線方向が光進行方向となす角ψが3°、後方側界面40の法線が入射光方向となす角が0°となるよう基板2を配置する。 Now, ne = 1.8 refractive index of long axis direction of the liquid crystal 32, the refractive index of the minor axis direction and no = 1.6, the normal direction of the front side surface 35 of the liquid crystal 32 with respect to the light traveling direction light traveling direction and angle ψ is 3 °, the normal of the rear side interface 40 places the substrate 2 so that the angle between the incident light direction is 0 °. また、液晶32と接する光学部材は屈折率noのものを選ぶ。 The optical member in contact with the liquid crystal 32 is chosen ones refractive index no. スネルの法則によって手前側液晶界面39での界面法線方向からの回転角ψ 2 Rotation angle [psi 2 from the interface normal direction at the front side liquid crystal interface 39 by Snell's law
sinψ 2 =(no/ne)sinψ 1より、 than sinψ 2 = (no / ne) sinψ 1,
ψ 2 =2.67(°) ψ 2 = 2.67 (°)
また、液晶32を挟んだ対向基板2,3に入射する光線の対向基板の法線方向からの回転角ψ 3 Further, the rotation angle [psi 3 from the normal direction of the opposing substrate of the light beam incident on the counter substrate 2 and 3 sandwiching the liquid crystal 32
対向基板2,3に入射した光線の基板37内での回転角ψ 4 Rotation angle [psi 4 of the substrate 37 within the light beam incident on the counter substrate 2 and 3
sinψ 4 =(ne/no)sinψ 3より、 than sinψ 4 = (ne / no) sinψ 3,
ψ 4 =0.37(°) ψ 4 = 0.37 (°)
となる。 To become. 今、中間基板37の厚みをLとすると、シフト量5μmを得るために必要な厚みLはL・tanψ =5.0(μm)より、 Now, from when the thickness of the intermediate substrate 37 is L, the thickness L required to obtain a shift amount 5μm is L · tanψ 4 = 5.0 (μm ),
L=0.763(mm) L = 0.763 (mm)
である。 It is.
【0154】 [0154]
本発明の第十一の実施の形態を図18に基づいて説明する。 The eleventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 18. 本実施の形態は、画像表示装置41への適用例を示す。 In this embodiment, an example of application to the image display device 41. 図18において、42はLEDランプを2次元アレイ状に配列した光源であり、この光源42からスクリーン43に向けて発せられる光の進行方向には拡散板44、コンデンサレンズ45、画像表示素子としての透過型液晶パネル46、画像パターンを観察するための光学部材としての投射レンズ47が順に配設されている。 18, 42 is a light source having an array of LED lamps in a two-dimensional array, the diffusion plate 44 in the traveling direction of light emitted toward the light source 42 to the screen 43, a condenser lens 45, as an image display device transmissive liquid crystal panel 46, a projection lens 47 as an optical member for observing an image pattern is sequentially arranged. 48は光源42に対する光源ドライブ部、49は透過型液晶パネル46に対するドライブ部である。 48 denotes a light source drive unit relative to the light source 42, 49 is a drive unit for transmission type liquid crystal panel 46.
【0155】 [0155]
ここに、透過型液晶パネル46と投射レンズ47との間の光路上にはピクセルシフト素子として機能する光偏向手段50が介在されており、ドライブ部51に接続されている。 Here, transmission in the optical path between the liquid crystal panel 46 and the projection lens 47 is interposed an optical deflector 50 which functions as a pixel shift element is connected to the drive unit 51. このような光偏向手段50として、前述したような光偏向素子1,21,23,31,32,33,34或いは光偏向デバイス10,14,16,36,38等が用いられている。 As such an optical deflector 50, optical deflection element 1,21,23,31,32,33,34 or optical deflection device 10,14,16,36,38 and the like are used as described above.
【0156】 [0156]
光源ドライブ部48で制御されて光源42から放出された照明光は、拡散板44により均一化された照明光となり、コンデンサレンズ45により液晶ドライブ部49で照明光源と同期して制御されて透過型液晶パネル46をクリティカル照明する。 The illumination light emitted from the light source 42 is controlled by the light source drive unit 48 becomes a uniform illumination light by the diffusion plate 44, transmission is controlled in synchronism with the illumination source in the liquid crystal drive unit 49 by the condenser lens 45 a liquid crystal panel 46 to critical illumination. この透過型液晶パネル46で空間光変調された照明光は、画像光として光偏向手段50に入射し、この光偏向手段50によって画像光が画素の配列方向に任意の距離だけシフトされる。 Illumination light on which spatial light modulation has been in the transmission type liquid crystal panel 46 is incident on the light deflector 50 as image light, the image light by the light deflector 50 is shifted by an arbitrary distance in the arrangement direction of the pixels. この光は投射レンズ47で拡大されスクリーン43上に投射される。 This light is projected onto the screen 43 is enlarged by the projection lens 47.
【0157】 [0157]
ここに、光偏向手段50により画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド毎の光路の偏向に応じて表示位置がずれている状態の画像パターンを表示させることで、透過型液晶パネル46の見掛け上の画素数を増倍して表示する。 Here, by displaying the image pattern in which are displaced the display position in accordance with the deflection of the optical path of each of the plurality of sub-fields obtained by dividing an image field temporally by the light deflector 50, a transmission type liquid crystal panel 46 the number of pixels apparently displayed by multiplication. このように光偏向手段50によるシフト量は透過型液晶パネル46の画素の配列方向に対して2倍の画像増倍を行うことから、画素ピッチの1/2に設定される。 The shift amount by the optical deflector 50 so as to from performing the image intensifier of 2 times the arrangement direction of the pixels of the transmissive liquid crystal panel 46 is set to 1/2 of the pixel pitch. シフト量に応じて透過型液晶パネル46を駆動する画像信号をシフト量分だけ補正することで、見掛け上高精細な画像を表示することができる。 By correcting the image signal for driving the transmission type liquid crystal panel 46 according to the shift amount by the shift amount, it is possible to display the apparently high-definition image. この際、光偏向手段50として、前述した各実施の形態のような光偏向素子或いは光偏向デバイスを用いているので、光の利用効率を向上させ、光源の負荷を増加することなく観察者により明るく高品質の画像を提供できる。 In this case, as the light deflector 50, because of the use of light deflection element or light deflection device, such as the embodiments described above, to improve the utilization efficiency of light by an observer without increasing the load on the light source bright and capable of providing a high-quality image. 特に、図10に示したような光偏向素子1を用い、光偏向位置制御を、当該光偏向素子1における電極対6による電界印加方向及び当該光偏向素子1に対する温度制御により行うことで、適切なピクセルシフト量が保持され良好な画像を得ることができる。 In particular, using a light deflector 1 as shown in FIG. 10, the light deflection position control, by performing the temperature control by the electrode pair 6 at the optical deflector element 1 with respect to the electric field application direction and the optical deflector element 1, appropriate amount such pixel shift can be obtained a good image is held.
【0158】 [0158]
ちなみに、従来の画像表示装置に組み込まれるピクセルシフト素子用の光偏向手段の例(特開平6−324320号公報提案例)を示す。 Incidentally, an example (Japanese Proposed Example No. Hei 6-324320) of the light deflecting means for pixel shift element to be incorporated in the conventional image display device. この光偏向手段としての光学素子は水平垂直方向に各2位置、合計4位置の光シフトを行うための素子であり(2次元の4点絵素ずらし)、強誘電液晶等よりなる結晶位相変調素子と電気光学素子等よりなる複屈折媒体との組合せが水平・垂直方向用に各2組で構成される。 The optical element as the light deflecting means is the dual-position in the horizontal and vertical direction, a total of 4 (shift picture elements 4 points of the two-dimensional) is an element for performing optical shift position, consisting of a ferroelectric liquid crystal such as crystal phase modulator combination of birefringent medium consisting of element and the electro-optical element or the like is constituted by the two pairs for the horizontal and vertical directions. 従来のこの光学素子を用いた画像表示装置では、この光学素子が▲1▼ 結晶位相変調素子と複屈折媒体との組合せで光偏向を達成しているため、この界面での光損失がある▲2▼ 同様に、界面での光散乱によりコントラストが低下しやすい▲3▼ 複屈折媒体用の電気光学素子が高価であるためコストが高いなどの問題のため、必ずしも得られる画像品質が良好なものではなく、装置コストも大幅に増加する傾向にあった。 In the image display device using the conventional optical element, the optical element ▲ 1 ▼ because it achieves the light deflected by the combination of the crystal phase modulation element and the birefringent medium, there is an optical loss at the interface ▲ 2 ▼ Similarly, the contrast is likely to decrease by light scattering at the interface ▲ 3 ▼ electro-optical element of birefringent medium, such as a high cost because it is expensive problem, the image quality always obtained favorable instead, there was a tendency that the equipment cost is greatly increased.
【0159】 [0159]
この点、本実施の形態の光偏向手段50のような構成の場合、各実施の形態で前述した通り、これらの要因を排除できるため、画像品質が良好であり、コスト的にも有利となる。 In this regard, in the configuration, such as an optical deflector 50 of this embodiment, as described above in the embodiments, it is possible to eliminate these factors, an image quality is good, which is advantageous in terms of cost .
【0160】 [0160]
なお、画像表示装置41としては画像表示素子に透過型液晶パネル46を用いるタイプに限らず、例えば、図19に示すように反射型液晶パネル52を用いるタイプにも同様に適用できる。 Incidentally, as the image display device 41 is not limited to the type using a transmission type liquid crystal panel 46 to the image display device, for example, it can be similarly applied to the type using a reflective liquid crystal panel 52 as shown in FIG. 19. この場合、図16に示した画像表示装置41に比較して偏光ビームスプリッタ(PBS)53が付加され、照明系からの光はPBS53により反射型液晶パネル52側に折り返され、光偏向手段50を介して反射型液晶パネル52に照射される。 In this case, a polarization beam splitter (PBS) 53, compared to the image display device 41 shown in FIG. 16 are added, the light from the illumination system is folded in the reflective liquid crystal panel 52 side by a PBS 53, the light deflector 50 It is irradiated on the reflective liquid crystal panel 52 through. この反射型液晶パネル52に入射した照明光は、反射型液晶パネルによって反射されながら画像に対応した空間変調を受け画像光として出射する。 Illumination light incident on the reflective liquid crystal panel 52 is emitted as image light subjected to spatial modulation corresponding to an image while being reflected by the reflective liquid crystal panel. その後、光偏向手段50に入射し、この光偏向手段50によって画像光が画素の配列方向に所定距離だけシフトされる。 Then, incident on the light deflector 50, the image light by the light deflector 50 is shifted by a predetermined distance in the arrangement direction of the pixels. その後の経路は図18に示した画像表示装置の場合と同様である。 Subsequent path is the same as that of the image display device shown in FIG. 18.
【0161】 [0161]
本発明の第十二の実施の形態を図20に基づいて説明する。 The twelfth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 20. 本実施の形態は、画像表示装置41において、図10に示したように加熱源となる電気抵抗材料17を含む光偏向素子1による光偏向手段50に対して光路を妨げない位置に温度センサ54を付加した構成としたものである。 This embodiment, in the image display device 41, the temperature sensor 54 in a position that does not interfere with the optical path with respect to the optical deflector 50 by the optical deflector element 1 comprises an electrically resistive material 17 to be heat source as shown in FIG. 10 it is obtained by a structure obtained by adding a. 温度センサ54にはサーミスタが用いられているが、熱電対等であっても、温度モニタできるものであれば使用可能である。 Although the temperature sensor 54 is a thermistor is used, even thermocouple can be used as long as it can temperature monitor. この温度センサ54からの温度情報は光偏向手段50に対するドライブ部51に送られ、設定温度との差を検知する。 Temperature information from the temperature sensor 54 is sent to the drive unit 51 with respect to the optical deflector 50, for detecting the difference between the set temperature. この差に応じて光偏向素子1内に設けられたITOよりなる電気抵抗材料17に通電され、電流印加によるジュール熱の発生によって設定温度との差を低減させるように構成したものである。 Is energized electrically resistive material 17 made of ITO provided on the optical deflector element 1 in accordance with this difference, which is constituted so as to reduce the difference between the set temperature by the generation of Joule heat due to the current applied.
【0162】 [0162]
設定温度は、光偏向素子1(光偏向手段50)周囲の環境温度以上で、かつ、適切なチルト角θが得られる範囲が望ましい。 Set temperature, the optical deflection element 1 (light deflector 50) surrounding environmental temperature or higher, and is preferably in the range of appropriate tilt angle θ is obtained. 通常は、40〜70℃程度の範囲に設定するのがよい。 Normally, it is preferable to set the range of about 40 to 70 ° C..
【0163】 [0163]
光偏向位置制御を、光偏向素子1における電極対6による電界印加方向及び光偏向素子1に対する温度制御により行うことで、適切なピクセルシフト量が保持され良好な画像を得ることができる。 The light deflection position control, by performing the temperature control by the electrode pairs 6 in the optical deflection element 1 with respect to the electric field application direction and the optical deflector element 1, it is possible to correct the pixel shift amount to obtain a good image is held.
【0164】 [0164]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
請求項1記載の発明の光偏向方法によれば、キラルスメクチックC相よりなる液晶を利用するようにしたので、従来の光偏向素子における問題点、即ち、構成が複雑であることに伴う高コスト、装置大型化、光量損失、光学ノイズを改善することができる。 According to the optical deflection method of the invention described in claim 1. Thus utilizing liquid crystal composed of chiral smectic C phase, a problem of the conventional light deflector point, i.e., high cost of the configuration is complicated it can improve device size, light loss, the optical noise.
【0165】 [0165]
請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の発明の効果に加え、偏向方向を切替えることが可能となリ、光学装置に広く応用することが可能となる。 According to the second aspect of the invention, the effect of the invention according to claim 1, wherein, it is possible to switch the polarization direction and Do Re, and can be widely applied to an optical device. また、偏向方向切替えのための可動部を有しないため、従来の特に可動部を有する光偏向素子等における問題点であった位置精度の低さや耐久性不良、振動や音の問題も回避することができる。 Moreover, since it does not have a movable portion for deflection direction switching, the conventional particular positional accuracy of the low and durability defect had been a problem in the light deflection element or the like having a movable part, also be avoided problems of vibration and noise can. さらに、従来、光偏向素子に用いられていたスメクチックA液晶やネマチック液晶などにおける応答性の鈍さも改善でき、高速応答が可能となる。 Further, conventionally, the responsiveness of the bluntness in smectic A liquid crystal or nematic liquid crystal has been used in the optical deflection element also can be improved, thereby enabling high-speed response. 加えて、液晶ダイレクタを基板に対してホメオトロピック配向させることにより、低い電界で安定したシフト量、回転角を得ることができ、液晶ダイレクタの動作が基板からの規制力を受けにくく、外部電界方向の調整で光偏向方向の調整が行いやすく光学素子のセッティング余裕度が増し、また、電界方向に対して液晶ダイレクタの配向のとりやすさが均一であるため、偏向方向に対する光強度ムラを発生しにくくすることもできる。 In addition, by homeotropically align the liquid crystal director relative to the substrate, stable shift amount at a low electric field, it is possible to obtain a rotation angle, the operation of the liquid crystal director is not easily regulated force from the substrate, the external electric field direction settings margin of easy optical element performs the adjustment of the light polarization direction is increased by the adjustment, also for taking ease of alignment of the liquid crystal director is uniform with respect to the direction of the electric field, the light intensity unevenness occurs against deflection direction be Nikuku can also.
【0166】 [0166]
請求項3記載の発明の光偏向素子によれば、極めて簡単な構成でありながら、請求項1,2の光偏向方法を具現化でき、上記効果を達成することが可能となる。 According to the optical deflecting device of the invention of claim 3, wherein, while being extremely simple structure, light deflection method of claim 1, 2 can embody, it is possible to achieve the effect.
【0167】 [0167]
請求項4記載の発明によれば、請求項3記載の光偏向素子において、基板面法線方向及び光偏向方向と略直交する方向に電界を印加するため、電界印加方向を切替えた時の液晶のチルト方向を基板面法線方向から対称な方向に設定できるため、所定の光偏向方向に対して高い位置精度で光偏向を行うことを可能とし、さらに受光部までの光路長が偏向方向によらず一定であるため、受光部における像ボケが発生しない。 According to the invention described in claim 4, wherein the optical deflection element of claim 3, wherein, for applying an electric field in a direction substantially perpendicular to the normal direction of the substrate surface and the light deflection direction, the liquid crystal when switching the electric field application direction since the tilt directions can be set from the normal direction of the substrate surface in the direction symmetric, it possible to perform the light deflection with high positional accuracy for a given light polarization direction, a further optical path length deflection direction to the light receiving portion because it is constant regardless, the image blur in the light-receiving portion does not occur.
【0168】 [0168]
請求項5記載の発明によれば、請求項4記載の光偏向素子において、電極対を光路を挟む位置に設置することで、従来の光偏向素子に比較して光量損失を低減させることができる。 According to the invention of claim 5, wherein, in the optical deflecting device of claim 4, wherein, by installing a pair of electrodes at a position sandwiching the optical path, can be compared to the conventional light deflector reduces light loss .
【0169】 [0169]
請求項6記載の発明の光偏向デバイスによれば、光偏向素子の光学軸と入射光の光偏向方向を一致させているため、光学ノイズ、光量損失を極めて小さく抑えることができる。 According to the optical deflecting device of the invention of claim 6, wherein, since to match the light polarization direction of the incident light and the optical axis of the light deflecting element, can be suppressed optical noise, loss of light extremely small.
【0170】 [0170]
請求項7記載の発明の光偏向デバイスによれば、光偏向素子の液晶分子の配向が所定方向に揃えられているため、光学ノイズ、光量損失を極めて小さく抑えることができる。 According to the optical deflecting device of the invention of claim 7, wherein, for the alignment of liquid crystal molecules of the optical deflecting elements are aligned in a predetermined direction, it is possible to suppress optical noise, loss of light extremely small.
【0171】 [0171]
請求項8記載の発明の光偏向デバイスによれば、2つの光偏向素子と偏光方向切換手段とを組合せているので、4方向に光をシフトさせることができる。 According to the optical deflecting device of the invention of claim 8, wherein, since the combination with two optical deflecting elements and a polarization direction switching means, it is possible to shift the light in the four directions.
【0172】 [0172]
請求項9記載の発明によれば、請求項8記載の光偏向デバイスにおいて、請求項6記載の2組の光偏向素子と1/2波長板とを組合せているので、例えば上下左右の如く4方向に光をシフトさせることができ、特に、1/2波長板として雲母、水晶を用いた場合は、これらの材料が温度による特性変動が比較的少なく安定しているため、温度変化の大きい環境での使用時に特に有用である。 According to the invention of claim 9, wherein, in the optical deflecting device of claim 8, since the combination of claims 2 pair of optical deflection element and a half wavelength plate to claim 6, as for example the vertical and lateral 4 it is possible to shift the light in the direction, in particular, 1/2 mica as a wavelength plate, when using a crystal, since these materials are characteristic variation due to temperature is relatively small stable, high environmental temperature changes it is particularly useful when used in.
【0173】 [0173]
請求項10記載の発明の光偏向デバイスによれば、電界発生方向を直交させた2組の電極対を有する請求項4又は5記載の光偏向素子を用いているので、例えば上下左右の如く4方向に光をシフトさせることができ、特に、1個の光偏向素子を利用すればよいので、請求項8,9記載の発明の場合に比べて小型、低コスト化、光損失の低減を図ることができる。 According to the optical deflecting device of the invention of claim 10 wherein, because of the use of optical deflection device of claim 4, wherein having two sets of electrode pairs are perpendicular to the electric field generating direction, as for example the vertical and lateral 4 it is possible to shift the light in the direction, in particular, it is sufficient utilizing one light deflection element, reduce the size, cost, the reduction of light loss as compared with the case of the invention of claim 8,9, wherein be able to.
【0174】 [0174]
請求項11記載の発明によれば、請求項3記載の光偏向素子において、光偏向素子の構成要素である電界印加手段に関して、この電界印加手段より発せられる電圧値を低減させることができ、電源の小型化、低コスト化を図ることができる。 According to the invention of claim 11, wherein, in the optical deflecting device of claim 3, wherein, with respect to the electric field applying means which is a component of the optical deflection element, it is possible to reduce the voltage value emitted from the electric field applying means, the power supply downsizing, it is possible to reduce the cost.
【0175】 [0175]
請求項12記載の発明によれば、請求項11記載の光偏向素子において、光偏向素子の構成要素である電界印加手段に関して、この電界印加手段より発せられる電界がより効率的に液晶に作用するため、電圧を低減させることができ、電源の小型化,低コスト化を図ることができる。 According to the invention of claim 12, wherein, in the optical deflecting device of claim 11, wherein, with respect to the electric field applying means which is a component of the light deflector, the electric field emitted from the electric field applying means acts more efficiently crystal Therefore, it is possible to reduce the voltage, miniaturization of the power supply, it is possible to reduce the cost.
【0176】 [0176]
請求項13記載の発明によれば、請求項3記載の光偏向素子において、1つの素子で効率的に光の光路を3方向以上に切換えることができる。 According to the invention of claim 13, wherein, in the optical deflecting device of claim 3, it is possible to switch the optical path of the light efficiently by a single element in three or more directions.
【0177】 [0177]
請求項14記載の発明の光偏向デバイスによれば、或る方向の電界印加により光偏向を受け出射する第1の光路における成分(光量)と、光偏向を受けないか若しくは上記とは異なる方向の電界印加により異なる方向に光偏向を受け出射する第2の光路における成分(光量)との混在を大幅に低減でき、光学ノイズの少ない良好な光シフトを達成することができる。 According to the optical deflecting device of claim 14 the invention described, the direction different from the components (light amount) in the first optical path for receiving emitted light deflected by the electric field application of a certain direction, whether or the not receive light deflection the greatly reduced mixed with the component (amount of light) in the second optical path receives emitting light deflection in different directions by applying an electric field, it is possible to achieve a less good light shifts of optical noise.
【0178】 [0178]
請求項15記載の発明の光偏向デバイスによれば、或る方向の電界印加により光偏向を受け出射する第1の光路における成分(光量)と、光偏向を受けないか若しくは上記とは異なる方向の電界印加により異なる方向に光偏向を受け出射する第2の光路における成分(光量)とを任意の割合で設定することで、偏向光量を自在に制御することができる。 According to the optical deflecting device of claim 15 the invention described, the direction different from the components (light amount) in the first optical path for receiving emitted light deflected by the electric field application of a certain direction, whether or the not receive light deflection of a component in the second optical path receives emitting light deflection in different directions by applying an electric field (light quantity) by setting at an arbitrary ratio, it can be freely controlled deflection amount.
【0179】 [0179]
請求項16記載の発明の光偏向素子によれば、キラルスメクチックC相よりなる液晶を利用しているので、請求項1、2記載の発明の作用・効果が得られる上に、特にホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相なる液晶を利用しているので、当該素子内における光偏向量の場所によるムラを極めて小さくすることができ、光学ノイズの一層の低減を図ることができる。 According to the optical deflecting device of the invention of claim 16, wherein, the use of the liquid crystal composed of chiral smectic C phase, on the operation and effect of the invention of claim 1, wherein is obtained, in particular homogeneously aligned since utilizing chiral smectic C phase comprising liquid crystals, it is possible to extremely reduce the unevenness due to the location of the light deflection within the device, it is possible to further reduce optical noise.
【0180】 [0180]
請求項17記載の発明によれば、請求項16記載の光偏向素子において、光偏向素子の構成要素である電界印加手段に関して、電極対を光路を挟む位置に設置することで、従来の光偏向素子に比較して光量損失を低減させることができる。 According to the invention of claim 17, wherein, in the optical deflecting device of claim 16, wherein, with respect to the electric field applying means which is a component of the light deflector, by installing a pair of electrodes at a position sandwiching the optical path, the conventional optical deflector it is possible to reduce light loss compared to the device.
【0181】 [0181]
請求項18記載の発明によれば、請求項16記載の光偏向素子において、光偏向素子の構成要素である電界印加手段に関して、この電界印加手段より発せられる電界がより効率的に液晶に作用するため、電圧を低減させることができ、電源の小型化,低コスト化を図ることができる。 According to the invention of claim 18, wherein, in the optical deflecting device of claim 16, wherein, with respect to the electric field applying means which is a component of the light deflector, the electric field emitted from the electric field applying means acts more efficiently crystal Therefore, it is possible to reduce the voltage, miniaturization of the power supply, it is possible to reduce the cost.
【0182】 [0182]
請求項19記載の発明の光偏向デバイスによれば、キラルスメクチックC相よりなる液晶を利用しているので、請求項1記載の発明の効果が得られる上に、ホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相なる液晶を利用しているので、請求項16記載の発明と同じく、当該素子内における光偏向量の場所によるムラを極めて小さくすることができ、光学ノイズの一層の低減を図ることができ、さらには、ここで用いる電界印加手段としては、ITO等の透明電極が好ましく、いわゆるベタ膜でも差し支えないため、電極形成が容易であり、電極がパタニングされていないため光の進行に対してモアレ等干渉が発生しにくくなり、外部電極による電界形成方法に比較して、高電圧電源が不要となり、さらに小型化に有利となる。 According to the optical deflecting device of the invention of claim 19, wherein, the use of the liquid crystal composed of chiral smectic C phase, on the effect of the first aspect is obtained, the chiral smectic C phase which is homogeneously aligned since utilizes liquid crystal composed, like the invention of claim 16 wherein, it is possible to extremely reduce the unevenness due to the location of the light deflection within the device, it is possible to further reduce optical noise, further as the electric field applying unit used here is preferably a transparent electrode such as ITO, since no problem in so-called solid film, it is easy electrode formation, such as moire interference to the traveling of the light since the electrode is not patterned There hardly occurs, compared to the electric field forming method according to the external electrodes, the high voltage power supply is not required, further it is advantageous for downsizing.
【0183】 [0183]
請求項20記載の発明の光偏向素子によれば、キラルスメクチックC相よりなる液晶を利用しているので、請求項1,2記載の発明の効果が得られる上に、入射光に対して出射光が所定角度を持って回転し光路を切換えることが可能な素子において、その応答性の鈍さを改善することができる。 According to the optical deflecting device of the invention of claim 20, wherein, the use of the liquid crystal composed of chiral smectic C phase, advantageous effect of the invention according to claim 1, wherein is obtained, leaving the incident light Shako is the element capable of switching the optical path to rotate at a predetermined angle, it is possible to improve the dullness of the response.
【0184】 [0184]
請求項21記載の発明によれば、請求項20記載の光偏向素子において、所定の光偏向方向に対応して的確に液晶分子の配向状態を切換えることができ、効率的な光偏向を可能にすることができる。 According to the invention of claim 21, wherein, in the optical deflecting device of claim 20, wherein, in response to predetermined light polarization direction can accurately switch the alignment state of the liquid crystal molecules, so enabling efficient light deflection can do.
【0185】 [0185]
請求項22記載の発明の光偏向デバイスによれば、光進行方向上に所定距離を隔てて請求項20記載の光偏向素子を2組備えるので、応答速度を犠牲にせず、光偏向素子と受光部との距離を適切に選ぶことで任意の偏向量を得ることができる。 According to the optical deflecting device of the invention of claim 22, wherein, since at a predetermined distance in the light traveling direction on comprises two pairs of optical deflection device of claim 20, without the response speed sacrificing optical deflection element and the light receiving the distance between the parts can be obtained any deflection amount properly chosen that the.
【0186】 [0186]
請求項23記載の発明によれば、請求項4,5,16,17,18,20又は21記載の光偏向素子において、温度によりチルト角を制御することができ、これによって光偏向量を制御でき、また、位置制御に関しては電界による微調との組合せにより適切な光偏向を達成することができる。 According to the invention of claim 23, wherein, in the optical deflecting device of claim 4,5,16,17,18,20 or 21 wherein it is possible to control the tilt angle by the temperature, thereby controlling the light deflection amount it can, also, with respect to the position control can be achieved an appropriate light deflected by the combination of the fine adjustment due to the electric field.
【0187】 [0187]
請求項24記載の発明によれば、請求項6,7又は19記載の光偏向デバイスにおいて、温度によりチルト角を制御することができ、これによって光偏向量を制御でき、また、位置制御に関しては電界による微調との組合せにより適切な光偏向を達成することができる。 According to the invention of claim 24, wherein, in the optical deflecting device of claim 6, 7 or 19, wherein it is possible to control the tilt angle by the temperature, thereby to control the light deflection amount, also with respect to the position control it is possible to achieve appropriate optical deflection in combination with the fine adjustment by an electric field.
【0188】 [0188]
請求項25記載の発明の画像表示装置によれば、光偏向手段によりサブフィールド毎の光路の偏向に応じて表示位置がずれている状態の画像パターンを表示させることで、画像表示素子の見掛け上の画素数を増倍して表示させる上で、ピクセルシフト素子なる光偏向手段として請求項3,4,5,11,12,13,16,17,18,20,21又は23記載の光偏向素子又は請求項6,7,8,9,10,14,19,22又は24記載の光偏向デバイスを用いているので、光の利用効率を向上させ、光源の負荷を増加することなく観察者により明るく高品質の画像を提供することができ、特に、請求項23記載の光偏向素子又は請求項24記載の光偏向デバイスを用い、光偏向位置制御を、当該光偏向素子における電極対による電界印 According to the image display apparatus of the invention of claim 25, wherein, by displaying the image pattern in which the display position is shifted in accordance with the deflection of the optical path of each subfield by the light deflection means, the apparent image display device on to display the number of pixels by multiplication, light deflection of claim 3,4,5,11,12,13,16,17,18,20,21 or 23, wherein the pixel shift element comprising light deflecting means because of the use of devices or claim 6,7,8,9,10,14,19,22 or 24 optical deflection device according, to improve the utilization efficiency of light, the observer without increasing the load on the light source bright can provide high quality images by, in particular, using an optical deflection device of the optical deflecting device or claim 24, wherein of claim 23, the light deflection position control, the electric field by the electrode pairs in the optical deflection element mark 方向及び当該光偏向素子に対する温度制御により行うことで、適切なピクセルシフト量が保持され良好な画像を得ることができる。 By performing the temperature control for the direction and the optical deflector element, it is possible to correct the pixel shift amount to obtain a good image is held.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】本発明の第一の実施の形態の光偏向素子の原理的構成例を示す断面図である。 1 is a cross-sectional view showing a principle configuration of the optical deflecting device of the first embodiment of the present invention.
【図2】その液晶分子の電界強度による分布をモデル化して示す概略図である。 2 is a schematic diagram illustrating a modeled distribution by the electric field intensity of the liquid crystal molecules.
【図3】その液晶配向を模式的に示す光偏向素子の動作原理を説明するための斜視図である。 3 is a perspective view for explaining the operation principle of the optical deflector element showing the liquid crystal orientation schematically.
【図4】液晶ダイレクタと光偏向との関係を示し、(a)は断面構造図、(b)は液晶ダイレクタの配向状態の説明図である。 Figure 4 shows the relationship between the liquid crystal director and the optical deflector, (a) shows the cross-sectional view, (b) is an explanatory view of alignment of the liquid crystal director.
【図5】液晶膜厚と液晶配向角に対する光軸シフト量との関係を示す特性図である。 5 is a characteristic diagram showing the relationship between the optical axis shift amount with respect to the liquid crystal layer thickness and the liquid crystal alignment angle.
【図6】本発明の第二の実施の形態の光偏向デバイスを光偏向素子の模式的な液晶配向を併せて示す概略斜視図である。 6 is a schematic perspective view showing together a schematic liquid crystal alignment of the second embodiment the light deflection element the light deflecting device of the present invention.
【図7】本発明の第二の実施の形態の光偏向デバイスを光偏向素子の模式的な液晶配向を併せて示す概略斜視図である。 7 is a schematic perspective view showing together a schematic liquid crystal alignment of the second embodiment the light deflection element the light deflecting device of the present invention.
【図8】 本発明の第三の実施の形態の光偏向デバイスを光偏向素子の模式的な液晶配向を併せて示す概略斜視図である。 8 is a schematic perspective view showing together a schematic liquid crystal alignment of the third embodiment the light deflection element the light deflecting device of the present invention.
【図9】本発明の第四の実施の形態の光偏向デバイスを光偏向素子の模式的な液晶配向を併せて示す概略斜視図である。 9 is a schematic perspective view showing together a schematic liquid crystal alignment of the optical deflection element the light deflecting device of a fourth embodiment of the present invention.
【図10】本発明の第五の実施の形態の光偏向素子の原理的構成例を示す断面図である。 It is a sectional view showing a principle configuration of the optical deflecting device of a fifth embodiment of the present invention; FIG.
【図11】本発明の第六の実施の形態の光偏向素子の原理的構成例を示し、(a)はXZ面による断面図、(b)はYZ面による断面図である。 [Figure 11] shows the principle configuration of the optical deflecting device of a sixth embodiment of the present invention, a cross-sectional view, (b) is a sectional view according to the YZ plane by (a) the XZ plane.
【図12】本発明の第七実施の形態の光偏向素子の原理的構成例を示し、(a)はXZ面による断面図、(b)はYZ面による断面図である。 [Figure 12] shows the principle configuration of the optical deflecting device of the seventh embodiment of the present invention, a cross-sectional view, (b) is a sectional view according to the YZ plane by (a) the XZ plane.
【図13】本発明の第八の実施の形態の光偏向素子の原理的構成例を示す断面図である。 13 is a sectional view showing a principle configuration of the optical deflecting device of the eighth embodiment of the present invention.
【図14】本発明の第九の実施の形態の光偏向素子の原理的構成例を示し、(a)はXZ面による断面図、(b)は(a)におけるA´−A線断面図である。 [Figure 14] shows the principle configuration of the optical deflecting device of the ninth embodiment of the present invention, (a) shows the sectional view according to the XZ plane, (b) the A'-A line sectional view in (a) it is.
【図15】本発明の第十の実施の形態の光偏向素子の部分拡大図を併せて示す原理的構成例の断面図である。 15 is a sectional view of a tenth embodiment of the principle configuration shown together partially enlarged view of the light deflector of the present invention.
【図16】その光偏向素子を用いた光偏向デバイスの構成例を示す断面図である。 16 is a sectional view showing a configuration of an optical deflecting device using the light deflecting element.
【図17】その変形例を示す断面図である。 17 is a sectional view showing a modified example thereof.
【図18】本発明の第十一の実施の形態の画像表示装置の構成例を示す概略側面図である。 18 is a schematic side view showing a configuration example of an image display device of the eleventh embodiment of the present invention.
【図19】その変形例を示す概略側面図である。 19 is a schematic side view showing a modified example thereof.
【図20】本発明の第十二の実施の形態の画像表示装置の構成例を示す概略側面図である。 20 is a schematic side view showing a configuration example of an image display device of the twelfth embodiment of the present invention.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1,1A,1B 光偏向素子2,3 基板5 ホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックC相よりなる液晶6 電極対、電界印加手段9,9′ 偏光方向切換手段10 光偏向デバイス11 電極対、電界印加手段13 偏光方向制御手段14 光偏光デバイス15 偏光方向制御手段16 光偏向デバイス21 光偏向素子22 電極対、電界印加手段22a,22b 櫛歯状電極23 光偏向素子24 櫛歯状電極対25 櫛歯状電極対、電界印加手段31 光偏向素子32 ホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる液晶33 光偏向素子34 電極対、電界印加手段36 光偏向デバイス38 光偏向素子42 光源46 画像表示素子47 光学部材50 光偏向手段 1, 1A, the liquid crystal 6 electrode pairs consisting of chiral smectic C phase forming a 1B light deflecting element 2 substrate 5 homeotropic alignment, the electric field applying means 9, 9 'polarization direction switching means 10 optical deflection device 11 electrode pairs, the electric field application means 13 the polarization direction control means 14 optical polarization device 15 polarization direction controlling means 16 optical deflection device 21 the light deflector 22 electrode pairs, the electric field applying means 22a, 22b interdigital electrodes 23 light deflector 24 interdigital electrode pair 25 comb teeth Jo electrode pair, electric field applying unit 31 light deflector 32 consisting of homogeneous oriented chiral smectic C phase liquid crystal 33 light deflector 34 electrode pairs, the electric field applying means 36 optical deflection device 38 the light deflector 42 light source 46 an image display device 47 optically member 50 light deflector

Claims (7)

  1. 電界変化に応じて入射光に対する出射光路が変化する光偏向素子であって、透明な一対の基板と、該基板間に充填されたホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる液晶と、前記基板面法線方向及び光偏向方向と略直交する方向に電界を発生させる電極対による電界印加手段と、を備える光偏向素子。 An optical deflecting element emits light path changes with respect to the incident light in response to an electric field change, and a pair of transparent substrates, a liquid crystal consisting of chiral smectic C phase which is homogeneously oriented filled between the substrates, the substrate light deflector comprising: a field applying means according to the electrode pairs for generating an electric field in a direction substantially perpendicular to the surface normal direction and the light deflection direction.
  2. 前記電極対は、前記光偏向素子を通る光路を挟む位置に設置した請求項1記載の光偏向素子。 The electrode pair, optical deflecting element according to claim 1, wherein installed in a position sandwiching the optical path through the light deflection element.
  3. 前記電界印加手段は、前記基板間に設けられた1組の電極対である請求項1記載の光偏向素子。 It said electric field applying means, an optical deflector element according to claim 1, wherein a set of electrode pairs provided between the substrate.
  4. 電界変化に応じて入射光に対する出射光路が変化する光偏向素子であって、透明な一対の基板と、該基板間に充填されたホモジニアス配向されたキラルスメクチックC相よりなる液晶と、一対の前記基板と前記液晶との間に形成された電極対による電界印加手段とを備えた光偏向素子を、光の入射方向が前記基板面法線方向と異なるように設置した光偏向デバイス。 An optical deflecting element emits light path changes with respect to the incident light in response to an electric field change, a pair of substrates transparent, and a liquid crystal consisting of chiral smectic C phase which is homogeneously oriented filled between the substrates, a pair optical deflection device of the light deflector, the incident direction of the light is installed so different from the normal direction of the substrate surface having the electric field applying means by the electrode pair formed between the substrate and the liquid crystal.
  5. 前記電極対による電界発生方向及び当該素子に対する温度制御により光偏向位置を制御する光偏向位置制御手段を備える請求項1,2又は3記載の光偏向素子。 Light deflector according to claim 1, wherein an optical deflecting position control means for controlling the light deflection position by the temperature control for the electric field generating direction and the device according to the electrode pair.
  6. 前記電極対による電界発生方向及び当該素子に対する温度制御により光偏向位置を制御する光偏向位置制御手段を備える請求項4記載の光偏向デバイス。 Optical deflection device of claim 4, further comprising a light deflection position control means for controlling the light deflection position by the temperature control for the electric field generating direction and the device according to the electrode pair.
  7. 少なくとも、画像情報に従って光を制御可能な複数の画素を二次元的に配列した画像表示素子と、この画像表示素子を照明する光源と、前記画像表示素子に表示した画像パターンを観察するための光学部材と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド毎に前記画像表示素子と前記光学部材の間の光路を偏向する請求項1,2,3若しくは5記載の光偏向素子、又は請求項4若しくは6記載の光偏向デバイスによる光偏向手段と、を備える画像表示装置。 At least, an image display device in which a plurality of pixels capable of controlling the light two-dimensionally in accordance with image information, a light source for illuminating the image display device, optics for viewing the image pattern displayed on said image display device member and the optical deflecting device of claim 1, 2, 3 or 5, wherein deflecting said image display element for each of a plurality of sub-fields obtained by dividing an image field temporally the optical path between the optical member, or claim an image display device comprising a light deflecting means, by the light deflecting device 4 or 6, wherein.
JP2002012479A 2001-01-23 2002-01-22 Light deflecting element, the optical deflecting device and image display device Active JP3987347B2 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001014321 2001-01-23
JP2001-14321 2001-01-23
JP2002012479A JP3987347B2 (en) 2001-01-23 2002-01-22 Light deflecting element, the optical deflecting device and image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002012479A JP3987347B2 (en) 2001-01-23 2002-01-22 Light deflecting element, the optical deflecting device and image display device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002328402A true JP2002328402A (en) 2002-11-15
JP3987347B2 true JP3987347B2 (en) 2007-10-10

Family

ID=26608123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002012479A Active JP3987347B2 (en) 2001-01-23 2002-01-22 Light deflecting element, the optical deflecting device and image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3987347B2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7145589B2 (en) 2002-07-12 2006-12-05 Ricoh Company, Ltd. Light scanning apparatus having a liquid crystal deflector and image forming apparatus using the same
JP4520099B2 (en) * 2003-03-20 2010-08-04 株式会社リコー Optical elements, optical deflection element, and an image display device
JP4549043B2 (en) * 2003-09-02 2010-09-22 株式会社リコー Display device
JP2005181965A (en) 2003-11-25 2005-07-07 Ricoh Co Ltd Spatial light modulator, display device, and projection display device
JP4884652B2 (en) * 2004-04-16 2012-02-29 株式会社リコー The image display / image capturing device and an image display / image capture method
US7489383B2 (en) 2005-04-22 2009-02-10 Ricoh Company, Ltd. Optical axis deflecting method, optical axis deflecting element, optical path deflecting unit, method of driving optical axis deflecting element, and image display apparatus
US7495831B2 (en) 2004-08-20 2009-02-24 Ricoh Company, Ltd. Optical device, display device, and three-dimension image display device for changing a polarization state of a light beam in time
JP2006259182A (en) 2005-03-16 2006-09-28 Ricoh Co Ltd Optical path shifting device and image display device
EP1989276A4 (en) 2006-03-01 2011-03-02 Ricoh Co Ltd Liquid crystal element, optical path deflecting element, and image displaying apparatus
JP2007248799A (en) * 2006-03-16 2007-09-27 Ricoh Co Ltd Light deflecting device and image display device
JP2008096775A (en) * 2006-10-13 2008-04-24 Ricoh Co Ltd Optical deflecting device and image display device
DE102007028371B4 (en) * 2007-06-13 2012-05-16 Seereal Technologies S.A. Means for light modulation

Also Published As

Publication number Publication date Type
JP2002328402A (en) 2002-11-15 application

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6288767B1 (en) Imaging optical system
US6781657B1 (en) Method of producing two domains within a liquid crystal layer and liquid crystal display device
US5841499A (en) Reflection mode liquid crystal display devices having a parallel electric field and α0 which is ≦ 30°
US6097465A (en) In plane switching LCD with 3 electrode on bottom substrate and 1 on top substrate
US7161573B1 (en) Liquid crystal display unit and method for driving the same
US7342632B2 (en) Display element and display device
US5659411A (en) Optical device having an optically transparent birefringent medium that selectively shifts the optical axis
US5686931A (en) Device for displaying colors produced by controllable cholesteric color filters
US5910271A (en) Active matrix type liquid crystal display apparatus
US20040036834A1 (en) Liquid crystal display device, image shifting device, and image display apparatus
US20050111072A1 (en) Spatial light modulator and display device
US20090009447A1 (en) Transflective type lcd device having excellent image quality
US7250923B2 (en) Three-dimensional image display apparatus
US6466290B2 (en) Fringe field switching mode LCD
Andersson et al. Device physics of the soft‐mode electro‐optic effect
EP1091342A2 (en) Display technique of high grey scale
US6741311B1 (en) Reflective type-fringe switching mode LCD having liquid crystal retardation (2n+1)λ/4
US5973759A (en) Liquid crystal projector
US6600540B2 (en) Liquid crystal display
US5748275A (en) Liquid crystal display device and liquid crystal display apparatus
US5706066A (en) Deflecting device and projection-type display unit using same
US20020063826A1 (en) Laminated phase plate and liquid crystal display comprising the plate
US20120147280A1 (en) Optical polarization state modulator assembly for use in stereoscopic three-dimensional image projection system
WO1991010936A1 (en) Electro-optical liquid crystal switch element
JPH10333171A (en) Liquid crystal display device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040823

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20040924

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20050620

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061214

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070313

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070511

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20070612

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20070712

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100720

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110720

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120720

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120720

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130720

Year of fee payment: 6