JPH01219821A - Liquid crystal optical shutter - Google Patents
Liquid crystal optical shutterInfo
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- JPH01219821A JPH01219821A JP63046676A JP4667688A JPH01219821A JP H01219821 A JPH01219821 A JP H01219821A JP 63046676 A JP63046676 A JP 63046676A JP 4667688 A JP4667688 A JP 4667688A JP H01219821 A JPH01219821 A JP H01219821A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は液晶光シャッターに関する。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a liquid crystal optical shutter.
(従来の技術)
従来、カメラ用シャッターとしては機械的に遮光板を高
速で動かすメカシャッターの他に、液晶光シャッターを
用いるものか提示されている。(Prior Art) Conventionally, as a camera shutter, in addition to a mechanical shutter that mechanically moves a light shielding plate at high speed, a liquid crystal optical shutter has been proposed.
メカシャッターは、コントラストと開いた時の透過光量
か高いか、高速化に限度かあり、1/4000秒程度ま
でかつ高価である。また、強誘電性液晶を使用した液晶
光シャッターにおいては、その応答速度か数7z se
cのオーダーで非常に速く、特別なストロボを用いなく
ても高速度撮影か可能である。しかし強誘電性液晶を使
用した場合、よく知られているように傾き角θ安定な分
子配向方向とスメクチック層法線とのなす角は第2図に
示したような温度特性を持っているため、温度によって
透過光量とコントラストか変化するという問題かある。Mechanical shutters have high contrast, a high amount of transmitted light when opened, and are limited in speed, up to about 1/4000 seconds, and are expensive. In addition, in a liquid crystal optical shutter using ferroelectric liquid crystal, its response speed is several 7z se
It is extremely fast, on the order of c.c, and high-speed photography is possible without the use of a special strobe. However, when a ferroelectric liquid crystal is used, as is well known, the angle between the stable molecular orientation direction of the tilt angle θ and the normal to the smectic layer has temperature characteristics as shown in Figure 2. However, there is a problem in that the amount of transmitted light and contrast change depending on the temperature.
この動作原理についてはN、 A。Regarding this operating principle, please refer to N and A.
C1ark and S、T、 Lagerwall:
Appl、 P’hys、 Lett。C1ark and S, T, Lagerwall:
Appl, P'hys, Lett.
35 (+980) 899に詳述されているのでここ
では省略する。35 (+980) 899, so it will be omitted here.
第3図に偏光板の移動方向と液晶分子軸との位置関係を
示す、11はスメクチック層の法線方向、12.13は
液晶分子の2つの安定な配向方向、14.15はそれぞ
れ偏光板と検光板の振動方向、θ(To)は2つの分子
配向方向12.13と層法線11とのなす角(時計まわ
りを正)、α、βはそれぞれ振動方向14.15と層法
線とのなす角である。ある温度Toにおいてコントラス
トを最大にするためには、α=θ(To)、β=α−π
/2どなるように偏光板と検光板を設置すればよい、第
3図では温度Toにおいてα=θ(To)となるように
層法線方向と振動方向を設定しである。Figure 3 shows the positional relationship between the moving direction of the polarizing plate and the axis of the liquid crystal molecules. 11 is the normal direction of the smectic layer, 12.13 is the two stable alignment directions of the liquid crystal molecules, and 14.15 is the polarizing plate, respectively. is the vibration direction of the analyzer plate, θ (To) is the angle between the two molecular orientation directions 12.13 and the layer normal 11 (clockwise is positive), α and β are the vibration direction 14.15 and the layer normal, respectively. It is the angle formed by In order to maximize the contrast at a certain temperature To, α=θ(To), β=α−π
/2 The polarizing plate and the analyzer plate may be installed so that the polarizing plate and the analyzing plate are set so that α=θ(To) at the temperature To in FIG. 3.
傾き角θか正となる方向12に液晶分子か配向した時の
透過光量をI。22、負の方向13に配向した時の透過
光量をI。Nと定義して、第4図にI ON、 I
ar、とコントラストI ON/ I OFFの温度変
化を示す、たたしTo=2’5°C1透過光量は光検出
器の出力電圧である。この図かられかるように、θの温
度変化(第2図)によってI。□か大きく変動するため
、コントラストは最大値で700か得られるにもかかわ
らず、十分なコントラスト比か得られる温度範囲はIO
’c以下となる。I is the amount of transmitted light when the liquid crystal molecules are aligned in the direction 12 where the tilt angle θ is positive. 22. The amount of transmitted light when oriented in the negative direction 13 is I. In Figure 4, I ON, I
The amount of transmitted light is the output voltage of the photodetector. As can be seen from this figure, due to the temperature change in θ (Fig. 2), I. □ varies greatly, so even though the maximum contrast can be obtained at 700, the temperature range in which a sufficient contrast ratio can be obtained is limited to IO.
'c or less.
本発明はこのような問題点を解決し、高速でしかも使用
温度範囲の広いカメラ用液晶シャッターを提供すること
である。The object of the present invention is to solve these problems and provide a liquid crystal shutter for a camera that is high-speed and can be used over a wide temperature range.
本発明の液晶光シャッターは、2枚の偏光板の間に液晶
層と前記液晶層に電圧を印加する手段とを設けた液晶光
シャッターにおいて、前記2枚の偏光板の偏光軸の方向
を可動とし、前記液晶として強誘電性液晶を用いること
を特徴とする。The liquid crystal optical shutter of the present invention includes a liquid crystal layer and a means for applying a voltage to the liquid crystal layer between two polarizing plates, in which the directions of the polarization axes of the two polarizing plates are movable, A ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal.
既に述べたようにθは温度によって変化するためにスメ
クチック層法線と偏光板の振動方向の相対位置を固定し
ておくと、温度によってコントラスト比か急激に変化す
る。そこで、第1図に示したように、温度によってそれ
らの位置関係を調整すれば広い温度範囲にわたって十分
なコントラストを得ることかできる。次にその効果につ
いて説明する。As already mentioned, θ changes depending on the temperature, so if the relative position between the normal to the smectic layer and the vibration direction of the polarizing plate is fixed, the contrast ratio will change rapidly depending on the temperature. Therefore, as shown in FIG. 1, by adjusting their positional relationship depending on the temperature, sufficient contrast can be obtained over a wide temperature range. Next, the effect will be explained.
ある温度Toにおけるθをθ(To)として、その温度
でコントラストか最大になる条件はα=θ(To)、ま
た常にβ=α−π/2である。また、温度かへT変化し
た時の最適条件はα=θ(TO+Δ丁)である。第2図
に示したθの温度特性を持つ液晶を用いて、α、βを最
適値に設定しながら1ON、I orrとコントラスト
を測定した結果を第5図に示す。常に分子配向12と偏
光板の振動方向14か一致しているため、■。2Fは、
全温度範囲でほぼ一定の値を示す。IONは(1)式か
られかるように
1=1.sin” (2φ)sin”(πd△n/λ
) ・・・・・・(υ分子配向13と振動方向14
とのなす角φ(=20)によって決まり、φも温度によ
って変化するため、第5図に示したような温度特性を示
す、しかし、この例ではφは42@を中心として34″
〜50°の範囲で変化しているので、1ONは単調に変
化せず第5図に示したような変化を示しており、φの分
布の中心を45″になる液晶材料を使えば、さらにl。Letting θ at a certain temperature To be θ(To), the conditions for the maximum contrast at that temperature are α=θ(To) and always β=α−π/2. Further, the optimum condition when the temperature changes by T is α=θ(TO+ΔT). FIG. 5 shows the results of measuring 1ON, I orr and contrast while setting α and β to optimal values using a liquid crystal having the temperature characteristic of θ shown in FIG. ■ Since the molecular orientation 12 always matches the vibration direction 14 of the polarizing plate. 2F is
It shows an approximately constant value over the entire temperature range. As can be seen from equation (1), ION is 1=1. sin” (2φ) sin”(πd△n/λ
) ......(υ molecular orientation 13 and vibration direction 14
It is determined by the angle φ (=20) formed between the
Since it changes in the range of ~50°, 1ON does not change monotonically but shows the change shown in Figure 5. If a liquid crystal material is used in which the center of the distribution of φ is 45", it becomes even more l.
Hの分布範囲を小さくすることがてきる。従って非常に
広い温度範囲で600以上の高いコントラストと十分低
いOFFレベルを得ることかてきる。The distribution range of H can be made smaller. Therefore, it is possible to obtain a high contrast of 600 or more and a sufficiently low OFF level over a very wide temperature range.
次に、二つめの作用について説明する。一般に温度か高
いほどθが減少し、コントラスト比か小さくなるか、第
5図かられかるように35°C以下て600以上のコン
トラストが得られている。カメラ用シャッターとしては
500以上のコントラストかあれば十分なので、35℃
でのコントラストを基準にして全温度範囲のコントラス
トを一定にすることかできる。そのためには各温度での
コントラストを600まで下げるようにα、βを最適値
からずらせばよい。そのようにして求めた結果を表1に
示す。Next, the second effect will be explained. Generally, the higher the temperature, the smaller the θ and the smaller the contrast ratio, or as can be seen from FIG. 5, a contrast of 600 or more is obtained at temperatures below 35°C. A contrast of 500 or more is sufficient for a camera shutter, so 35℃
It is possible to make the contrast constant over the entire temperature range based on the contrast at . To achieve this, α and β may be shifted from their optimum values so as to lower the contrast at each temperature to 600. Table 1 shows the results obtained in this manner.
表1
(実 施 例)
(実施例1)
液晶材料としてチッソ社製C3−T913を用いて液晶
光シャッターを作製した。液晶層厚は2.0pmてあり
、C3−T913の0の温度変化は第2図の通っである
。各温度において偏光板の振動方向と分子配向の方向か
一致するように調整しなからI。)ltlOFFを測定
してコントラストを求めた。その結果は第5図に示され
ている。このように非常に広い範囲て安定したOFFレ
ベルと十分なコントラストか得られた。Table 1 (Example) (Example 1) A liquid crystal optical shutter was produced using C3-T913 manufactured by Chisso Corporation as a liquid crystal material. The liquid crystal layer thickness was 2.0 pm, and the zero temperature change of C3-T913 was as shown in FIG. At each temperature, the vibration direction of the polarizing plate must be adjusted so that it matches the direction of molecular orientation. ) The contrast was determined by measuring ltlOFF. The results are shown in FIG. In this way, a stable OFF level and sufficient contrast were obtained over a very wide range.
(実施例2) ここてはコントラストかほぼ一定になるようにしてI。(Example 2) Here, I tried to keep the contrast almost constant.
x、Ioypを測定し、コントラストを求めた。その結
果は表1に示されている。実施例1と比較するとI。1
Fは少し変動しているかl。8の分布範囲には差かなく
、はぼ一定のコントラストを得ることかできた。x and Ioyp were measured to determine the contrast. The results are shown in Table 1. I when compared with Example 1. 1
Does F fluctuate a little? There was no difference in the distribution range of 8, and a more or less constant contrast could be obtained.
(発明の効果)
以上のように偏光板の偏光軸の方向を可動にしたことに
よって、θの温度変化に起因するコントラスト比の大き
な変化を補正して非常に広い温度範囲て十分なコントラ
スト比を得ることかできるようになった。カメラたけて
なく光スィッチなどにも応用てきる。(Effects of the Invention) By making the direction of the polarization axis of the polarizing plate movable as described above, large changes in contrast ratio caused by temperature changes in θ can be corrected, and a sufficient contrast ratio can be achieved over a very wide temperature range. I was able to get things done. It can be applied not only to cameras but also to optical switches.
第1図は本発明による各温度での分子配向と偏光板の振
動方向との位置関係を示す図、第2図は強誘電性液晶の
傾き角の温度変化を示す図。第3図は従来例による各温
度での分子配向と偏光板の振動方向との位置関係を示す
図。第4図は従来例における■。11vlOFFコント
ラスト比の温度変化を示す図、第5図は本発明における
I。8、I OFFコントラスト比の温度変化を示す図
。
11・・スメクチック層法線方向
12・・液晶分子の安定な配向方向(θは正)13・・
液晶分子の安定な配向方向(θは負)14・・偏光板の
振動方向
15・・検光板の振動方向
以上
出願人 セイコーエプソン株式会社
代理人 弁理士 最 上 務(他1名)、、(久)
(ト)
第1図
傷71(’e)
第2図
(αン (ム)
第3図
清々(°リ
−to D 10 20 3o
4D濾1凌 (°0)
第5図FIG. 1 is a diagram showing the positional relationship between the molecular orientation and the vibration direction of a polarizing plate at various temperatures according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing temperature changes in the tilt angle of a ferroelectric liquid crystal. FIG. 3 is a diagram showing the positional relationship between the molecular orientation and the vibration direction of the polarizing plate at each temperature according to a conventional example. Figure 4 shows ■ in the conventional example. FIG. 5 is a diagram showing the temperature change of the 11vlOFF contrast ratio. 8. A diagram showing temperature changes in I OFF contrast ratio. 11. Smectic layer normal direction 12. Stable alignment direction of liquid crystal molecules (θ is positive) 13.
Stable alignment direction of liquid crystal molecules (θ is negative) 14. Vibration direction of polarizing plate 15. Vibration direction of analyzer plate or more Applicant: Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent attorney Tsutomu Mogami (1 other person) long)
(g) Fig. 1 Wound 71 ('e) Fig. 2 (αn (mu)
Figure 3 Qing (°Lee to D 10 20 3o
4D filtration (°0) Figure 5
Claims (2)
印加する手段とを設けた液晶光シャッターにおいて、前
記2枚の偏光板の偏光軸の方向を可動としたことを特徴
とする液晶光シャッター。(1) A liquid crystal optical shutter in which a liquid crystal layer and a means for applying a voltage to the liquid crystal layer are provided between two polarizing plates, characterized in that the directions of the polarization axes of the two polarizing plates are movable. LCD light shutter.
とする第(1)項記載の液晶光シャッター。(2) The liquid crystal optical shutter according to item (1), wherein a ferroelectric liquid crystal is used as the liquid crystal.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63046676A JPH01219821A (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Liquid crystal optical shutter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63046676A JPH01219821A (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Liquid crystal optical shutter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01219821A true JPH01219821A (en) | 1989-09-01 |
Family
ID=12753976
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63046676A Pending JPH01219821A (en) | 1988-02-29 | 1988-02-29 | Liquid crystal optical shutter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01219821A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0487047A2 (en) * | 1990-11-21 | 1992-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical modulating device |
-
1988
- 1988-02-29 JP JP63046676A patent/JPH01219821A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0487047A2 (en) * | 1990-11-21 | 1992-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical modulating device |
US5257123A (en) * | 1990-11-21 | 1993-10-26 | Canon Kabushiki Kaisha | Ferroelectric liquid crystal device with temperature compensation by rotation of compensator |
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