JP6456800B2 - 液晶シャッタ、制御方法および光学装置 - Google Patents
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Description
(実施の形態にかかる液晶シャッタ)
図1は、実施の形態にかかる液晶シャッタの一例を示す図である。以下の説明では液晶材料にFLC(Ferroelectric Liquid Crystal:強誘電性液晶)を用いた例として説明する。図1に示すように、実施の形態にかかる液晶シャッタ100は、液晶セル110と、偏光子120と、を備える。液晶シャッタ100は、たとえば、液晶シャッタ100へ照射されたレーザ光の、液晶シャッタ100の後段の所定箇所への出射を制御するシャッタである。液晶シャッタ100へ照射されるレーザ光は、たとえば直線偏光のレーザ光である。偏光方向101は、液晶シャッタ100へ照射されるレーザ光の偏光方向である。偏光方向101は、図1に示す例では直線偏光であるが、円偏光、楕円偏光、またはこれらが混合した偏光であってもよい。
図2は、実施の形態にかかる液晶シャッタの液晶セルの一例を示す図である。図2において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図2に示すように、液晶セル110は、FPC111と、液晶層210と、透明基板221,222と、透明電極230,240と、シール材250と、配向膜261,262と、を備える。
図3は、実施の形態にかかる液晶シャッタを適用した光記録装置の一例を示す図である。図3において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図1に示した液晶シャッタ100は、たとえば図3に示す光記録装置300に適用することができる。
図4は、実施の形態にかかる液晶セルにおける耐光性の試験結果を示す対数グラフである。図4において、横軸は、液晶セル110に対するレーザ光の照射パワー[mW/mm^2]を示す。また、図4において、縦軸は、液晶セル110に対してレーザ光の照射を開始してから液晶セル110の劣化が始まるまでの時間[H]を示す。図4の結果はレーザの波長λ=405nmを照射した場合の劣化をプロットした場合の一例である。
図5は、実施の形態におけるレーザ光の照射時間と液晶セルの分子軸のズレ角度との関係の一例を示すグラフである。図5において、横軸は液晶セル110に対するレーザ光の照射時間[H]を示し、縦軸は液晶セル110の分子軸のズレ角度[rad]を示す。分子軸のズレ角度は、たとえば上述したコーン角114の中心軸のラビング方向112からのズレの角度である。ズレ角度特性510は、液晶セル110へのレーザ光の照射時間に対する液晶セル110の分子軸のズレ角度の特性を示す。
図6は、実施の形態にかかるレーザ照射時間の蓄積量と回転角度の制御値との対応情報の一例を示す図である。図1に示した記憶部140には、たとえば図6に示す対応情報600が記憶される。対応情報600は、レーザ光の照射時間[H]と、液晶セル110の回転角度補正量[rad]と、を対応付ける情報である。
図7は、実施の形態にかかる液晶セルのコーン角の時間変化の一例を示す図である。図7において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図5においては、分子軸のずれ角度は数度であったが、図7では、分かりやすくするため、発生したずれ角度を大きく誇張して説明している。図7に示す状態701〜703は、液晶セル110のコーン角114の時間経過に伴う各状態である。状態701は、液晶セル110に対するレーザ光の照射時間が短く(照射量 少)、コーン角114のズレが発生していない状態である。
図8は、実施の形態にかかる液晶セルのコーン角のズレの補償の一例を示す図である。図8において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図8に示す状態801〜803は、それぞれ図7に示した状態701〜703に対応するが、回転制御部130によって液晶セル110の回転角度の制御を行っている点(回転角度制御有り)が状態701〜703と異なる。
図9は、実施の形態にかかる液晶シャッタの他の例を示す図である。図9において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図9に示すように、実施の形態にかかる液晶シャッタ100は、図1に示した構成に加えて、電圧制御部910および記憶部920を備えていてもよい。
図10は、実施の形態にかかる液晶セルにおける光学応答波形の一例を示すグラフである。図10において、横軸は時間[μs]を示し、縦軸は液晶セル110の光学応答を示す。液晶セル110の光学応答は、たとえば液晶シャッタ100からの出射光のパワーである。光学応答波形1001〜1003のそれぞれは、液晶セル110へ供給する駆動電圧の振幅を一定にした場合における、液晶セル110の光学応答の時間変化を示す。
図11は、実施の形態におけるレーザ光の照射時間と液晶セルの最適電圧値との関係の一例を示すグラフである。図11において、横軸は液晶セル110に対するレーザ光の照射時間[H]を示し、縦軸は液晶セル110の最適電圧値[V]を示す。液晶セル110の最適電圧値は、たとえば、液晶セル110の光学応答が十分に速く、かつ液晶セル110の光学応答が過剰とならない(たとえば光学応答波形のエッジが強調され過ぎない)ような、液晶セル110へ供給される駆動電圧の振幅である。関係1110は、液晶セル110へのレーザ光の照射時間と、液晶セル110の最適電圧値と、の間の関係を示す。
図12は、実施の形態にかかるレーザ照射時間と駆動電圧値補正量との対応情報の一例を示す図である。図9に示した記憶部920には、たとえば図12に示す対応情報1200が記憶される。対応情報1200は、レーザ光の照射時間[H]と、液晶セル110の駆動電圧値補正量[V]と、を対応付ける情報である。
図13は、実施の形態にかかる液晶シャッタのさらに他の例を示す図である。図13において、図1に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図13に示すように、回転制御部130は、液晶セル110ではなく偏光子120の回転角度を制御するようにしてもよい。
図14は、実施の形態にかかる光学装置の一例を示す図である。図14において、図13と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。図14に示すように、実施の形態にかかる光学装置1400は、図13に示した液晶シャッタ100の構成に加えて、液晶セル110へレーザ光を出射するレーザ光源1410を含む。回転制御部130は、レーザ光源1410および偏光子120の回転角度を制御する。
図15は、実施の形態にかかる液晶シャッタにおける光学特性の向上の一例を示す図である。図15に示すテーブル1500は、液晶セル110への波長λ=405nmのレーザ光の照射時間ごとに、補償前コントラストおよび補償後コントラストを示している。図15に示す例では、図9に示した液晶シャッタ100において、液晶セル110へのレーザ光の照射パワーを30[mW/mm^2]とした場合について説明する。
101 偏光方向
110,303 液晶セル
111 FPC
112 ラビング方向
113 角度
114 コーン角
115 コーン角変化方向
120 偏光子
130 回転制御部
131,1301,1401 回転方向
140,920 記憶部
210 液晶層
221,222 透明基板
230,240 透明電極
250 シール材
261,262 配向膜
300 光記録装置
301 光源
302 コリメートレンズ
304,309 PBSプリズム
305 シャッタ部
306 ビームエキスパンダ
307 位相マスク
308,311a,311b リレーレンズ
310 空間光変調器
312 空間フィルタ
313 対物レンズ
314,315 ミラー
316,320 ガルバノミラー
317 スキャナレンズ
318 光情報記録媒体
319 1/4波長板
321 撮像素子
322 記録制御部
331 アクチュエータ
401 ターゲット
510 ズレ角度特性
600,1200 対応情報
910 電圧制御部
1001〜1003 光学応答波形
1400 光学装置
1410 レーザ光源
Claims (10)
- 照射されたレーザ光を透過させ、供給される駆動電圧に応じて液晶の分子軸方向が変化する液晶セルと、
前記液晶セルを透過した前記レーザ光のうち所定方向の偏光成分のみを所定箇所へ出射する偏光子と、
前記液晶セルへ前記レーザ光が照射された時間に応じて、前記液晶セルおよび前記偏光子の少なくともいずれかの回転角度を制御する回転制御部と、
を備えることを特徴とする液晶シャッタ。 - 前記液晶セルまたは前記偏光子の前記レーザ光が透過する領域の中心を回転中心として前記回転角度を制御することを特徴とする請求項1に記載の液晶シャッタ。
- 前記液晶セルへ前記レーザ光が照射された時間と、前記液晶セルおよび前記偏光子の少なくともいずれかの回転角度の制御値と、を対応付ける対応情報を記憶する記憶部を備え、
前記回転制御部は、前記液晶セルへ前記レーザ光が照射された時間と、前記記憶部に記憶された前記対応情報と、に基づいて前記液晶セルおよび前記偏光子の少なくともいずれかの回転角度を制御する、
ことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶シャッタ。 - 前記液晶セルへ前記レーザ光が照射された時間に応じて、前記液晶セルへ供給される前記駆動電圧の振幅を制御する電圧制御部を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の液晶シャッタ。
- 前記液晶セルへ前記レーザ光が照射された時間と、前記駆動電圧の振幅の制御値と、を対応付ける対応情報を記憶する記憶部を備え、
前記電圧制御部は、前記液晶セルへ前記レーザ光が照射された時間と、前記記憶部に記憶された前記対応情報と、に基づいて前記駆動電圧の振幅を制御する、
ことを特徴とする請求項4に記載の液晶シャッタ。 - 前記液晶セルは、強誘電性液晶を用いた液晶セルであることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の液晶シャッタ。
- 前記液晶セルは、前記液晶セルへ前記レーザ光が照射された時間に応じて配向角度が一定方向に変化し、
前記回転制御部は、前記一定方向とは反対方向に前記液晶セルを回転させる制御と、前記一定方向に前記偏光子を回転させる制御と、の少なくともいずれかを行う、
ことを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の液晶シャッタ。 - 照射されたレーザ光を透過させ、供給される駆動電圧に応じて液晶の分子軸方向が変化する液晶セルと、前記液晶セルを透過した前記レーザ光のうち所定方向の偏光成分のみを所定箇所へ出射する偏光子と、を備える液晶シャッタの制御方法であって、
前記液晶セルへ前記レーザ光が照射された時間を測定し、
測定した前記時間に応じて、前記液晶セルおよび前記偏光子の少なくともいずれかの回転角度を制御する、
ことを特徴とする制御方法。 - レーザ光を照射するレーザ光源と、
前記レーザ光源によって照射された前記レーザ光を透過させ、供給される駆動電圧に応じて液晶の分子軸方向が変化する液晶セルと、
前記液晶セルを透過した前記レーザ光のうち所定方向の偏光成分のみを所定箇所へ出射する偏光子と、
前記液晶セルへ前記レーザ光が照射された時間に応じて、前記レーザ光源の回転角度、または前記レーザ光源および前記偏光子の回転角度を制御する回転制御部と、
を備えることを特徴とする光学装置。 - レーザ光を照射するレーザ光源と、前記レーザ光源によって照射された前記レーザ光を透過させ、供給される駆動電圧に応じて液晶の分子軸方向が変化する液晶セルと、前記液晶セルを透過した前記レーザ光のうち所定方向の偏光成分のみを所定箇所へ出射する偏光子と、を備える光学装置の制御方法であって、
前記液晶セルへ前記レーザ光が照射された時間を測定し、
測定した前記時間に応じて、前記レーザ光源の回転角度、または前記レーザ光源および前記偏光子の回転角度を制御する、
ことを特徴とする制御方法。
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