JPH0416821A - 自動光量調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 入力光強度に応じて出力光強度を自動的に調節する自動
光量調節装置に関し、 自動光量調節装置の高速動作性、耐高電圧性、耐摩耗性
、調節光の均一性、動作の信頼性などを向上させ、また
装置の構成を簡単化して小型化を図ることを目的とし、 電気光学効果を持った物質に光を入力し、この物質に電
場を印加することで入力光の偏光方向を変えて出力する
セルと、セルの入力端に配置された第１の直線偏光子と
、セルの出力側に配置された第２の直線偏光子と、入力
光の強度を検出する受光体と、受光体により検出された
光強度に応じてセルに電場を印加して、第２の直線偏光
子から出力される出力光の強度が、該入力光の強度が大
となるに従って小となるように制御する制御回路とを具
備してなる。

［産業上の利用分野］ 本発明は入力光強度に応じて出力光強度を自動的に調節
する自動光量調節装置に関する。

自動光量調節装置は、急激な多量の光量増加防止を必要
とするレーザ発光装置、通信機器等の受光装置、カメラ
、ビデオカメラ等に適用されている。かかる自動光量調
節装置においては、装置の小型化、耐久性の向上、動作
の高速化などが必要とされている。

［従来の技術］ 従来においては、入力光の光量調節は機械的な絞り機構
で行われており、入力光の強度を光度計や光検出器で測
定し、その強度に応じて絞り機構の絞りを調節している
。

かかる絞り機構の従来例が第６図に示される。

図中、４１は絞り機構、４２はレンズであり、絞り機構
４１は第７図に示されるような絞り羽根４１ａ〜４１ｆ
で開口部の大きさを変える構造となっている。

［発明が解決しようとする課ａ］ 従来の光量調節装置は、絞りの部分が機械的な構造とな
っているため、高速動作性、耐高電圧性、耐摩耗性、調
節光の均一性、動作の信頼性などに欠けている。また光
度計や光検出器を必要とするので、装置全体が大型化し
複雑な構造となってしまう。

本発明はかかる技術的問題点にシみてなされたものであ
り、その目的とするところは、自動光量調節装置の高速
動作性、耐高電圧性、耐摩耗性、調節光の均一性、動作
の信顧性などを向上させ、また装置の構成を簡単化して
小型化を図ることにある。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明に係る原理説明図である。

本発明に係る自動光量調節装置は、電気光学効果を持っ
た物質に光を入力し、この物質に電場を印加することで
入力光の偏光方向を変えて出力するセル１０１と、この
セル］Ｏ］の入力側に配置された第１の直線偏光子＋０
２と、セルＪＯＩの出力側に配置された第２の直線偏光
子１０３と、入力光の強度を検出する受光体２０４と、
受光体１０４により検出された光強度に応じてセル１０
１に電場を印加して、第２の直線偏光子１０３から出力
される出力光の強度が、入力光の強度が大となるに従っ
て小となるように制御する制御回路１０５とを具備して
なる。

この第１、第２の直線偏光子１０２．１０３はそれらの
透過軸を互いに平行とし、制御回路１０５は入力光の強
度に比例した大きさの電場をセル１０１に印加するよう
に構成できる。

また受光体１０４は光電池であり、制御回路１０５はこ
の光電池の出力電圧をセルに印加するように構成できる
。

さらに第】、第２の直線偏光子１０２、】０３はそれら
の透過軸を互いに直交させ、制御回路１０５は入力光の
強度に反比例した大きさの電場をセル１０１に印加する
ように構成できる。

また上記のセル１０１はカーセルまたはポッケルスセル
で構成することができる。

本発明に係る自動光量調節装置は、他の形態として、上
述の各形態において、セルの前段または後段に第１また
は第２の直線偏光子１０２，１０３を含み構成される電
気光学効果シャッターを更に具備してなる。

本発明に係る自動光量調節装置は、更に他の形態として
、上述の各形態において、受光体１０４は、入力光の強
度を検出する代わりに、第２の直線偏光子１０３からの
出力光の強度を検出するように構成され、制御回路１０
５はこの出力光の強度に応じてセル１０１の印加電場の
大きさを制御するように構成される。

［作用］ 入力光は第】の直線偏光子１０２、セル１０１、第２の
直線偏光子１０３を順次に経て出力光として出力される
。この際、入力光の強度を受光体１０４によって検出し
、その強度に応じてセル１０１の電場の大きさを変える
ことにより、第１の直線偏光子を経てその透過軸の偏光
方向だけの成分とされた入力光は、セル１０１内でその
偏光方向が変えられ、第２の直線偏光子１０３に入力さ
れる。この第２の直線偏光子１０３では、その透過軸の
成分のみを通過させて出力光とする。この場合、第１．
第２の直線偏光子１０２，１０３の透過軸の相互配置関
係と制御回路１０５によりセル１０１に印加する電場の
関係を適当に選ぶことにより、入力光の強度が大となる
に従って第２の直線偏光子１０３から出力される出力光
の強度が小となるようにすることができる。

例えば第１、第２の直線偏光子１０２，１０３の透過軸
が平行になるように配置した場合には。

制御回路１０５は入力光の強度に比例した大きさの電場
をセル１０１に印加する。これにより入力光強度が小の
時には第１の直線偏光子１０２を通過して偏光方向が一
方向とされた光は、セル１０１内で偏光方向を殆ど変え
ることなく第２の直線偏光子１０３に入力され、したが
ってこの第２の直線偏光子１０３を減衰なく通過する。

一方、入力光強度が大の時には、セル１０１により光の
偏光方向が大きく変えられ、したかって第２の直線偏光
１０３での透過光の減衰が大きくなり、その結果、入力
光の強度か大の時には出力光の強度が小となるように調
節される。

また第１、第２の直線偏光子１０２．１０３の透過軸を
直交するように配置した場合には、受光体１０４で検出
された光強度と、制御回路１０５によりセル１０１に印
加する電場との関係を上記と逆にすることにより、出力
光の強度調節を行うことができる。すなわち入力光強度
が小の時にセル１０１の印加重湯を大として、セル１０
１内での透過光の偏光方向を大きく変え、透過光が第２
の直線偏光子１０３で太き（減衰しないようにする。、
一方、入力光強度が大の時にはセル１０１の印加電場を
小として、セル１０１内での透過光の偏光方向を変えな
いようにし、それにより第２の直線偏光子１０３で透過
光が大きく減衰するようにする。

また本発明では、上記セル１０１の前段または後段に、
カーシャッター等の電気光学効果を利用した電気光学効
果シャッターを配置することができ、この電気光学効果
シャッターを用いて、入力光の透過をＯＮ１０　Ｆ　Ｆ
することができる。

さらに上述の光量調節は、入力光強度に応じて行うだけ
ではなく、第２の直線偏光子１０３から出力された出力
光強度に応じて行うこともでき、その場合には、受光体
１０４により、第２の直線偏光子１０３の出力光強度を
検出するようにする。

［実施例］ 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

本発明の一実施例としての自動光量調節装置が第２図に
示される。第２図において、１はカーセル（Ｋｅｒｒ　
’ｃｅｌｌ）であり、両端が透明な容器２の中に、カー
効果を持った物質３、例えばニトロベンゼンのようなカ
一定数が大きな液体を入れ、入力光がその容器両端を通
じて内部を透過するようにし、さらに容器２に電極板４
．５を取り付けて内部物質３の屈折率を変化させて入力
光の偏光方向を制御できる構造となっている。

カーセル１の入力側には直線偏光板６か、また出力側に
は直線偏光板７がそれぞれ配置されており、これら二つ
の直線偏光板６．７はその透過軸（あるいは偏光軸）が
平行（すなわち同一方向）となるようになっている。

また太陽電池やＣｄＳ電池などの光電池８を設け、この
光電池８にレンズ９によって入力光１１を集光させるよ
うにする。この光電池８は入力光１１の強度を検出する
光センサとしての機能を兼ねている。光電池８の出力電
圧は可変抵抗１０を介してカーセル１の二つの電極板４
．５に印加されるように構成する。したがってカーセル
１に印加される電場の大きさは入力光１１の強度に比例
したものとなる。なお可変抵抗１０は光量の基準を設定
するためのものである。

以下、この実施例装置の動作を説明する。

様々な偏光を持った自然光１１は、直線偏光板６を通る
と、その偏光格子（偏光軸）と平行な成分だけからなる
偏光１２が得られ、この偏光１２はカーセル１に入力さ
れ、その内部物質３を透過して直線偏光板７側に出力さ
れる。

いま入力光１１の強度が弱い場合、この入力光１１の強
度を検出している光電池８が得る出力電圧が小さくなり
、よってカーセル１の電極板４．５に印加される電圧も
小さく、シたがって内部物質３に印加される電場も小さ
（なる。この結果、内部物質３による偏光１２の偏光方
向を変える量は小さくなるので、カーセル１に入力され
た入力偏光１２はその偏光方向をほとんど変えずに直線
偏光板７に出力される。この場合、直線偏光板７はその
透過軸が直線偏光板６と平行になっているので、カーセ
ル１から出力された偏光１２は光量を落とすことなくこ
の直線偏光板７を通過することができる。

一方、自然光１１の強度が大きい場合、光電池８の得る
出力電圧は太き（なり、カーセル１の内部物質３に印加
される電場は太き（なる。これにより内部物質３におけ
る入力偏光１２の偏光方向の変化量が大きくなり、カー
セル１から直線偏光板７に出力される出力偏光１３の偏
光方向は、直線偏光板７の透過軸と平行でなくなってし
まう。

この結果、直線偏光板７を透過する偏光１３の光量は少
な（なる。したがって入力光１１の強度が大きくなるに
征って出力側に巳る出力光１４は少な（なってくる。

これにより入力光１］が急激に多量に増加した場合でも
、この入力光強度に敏感に反応して、出力光１４の光量
を適当な大きさに制限することができる。

本発明の実施にあたっては種々の変形形態が可能である
。例えば上述の実施例では、カーセル１に印加する電場
の大きさの制御を、入力光】１の強度を光電池８で検出
することにより行ったが、本発明にこれに限られるもの
ではなく、第３図に示されるように、入力光１１の代わ
りに、直線偏光板７から出力された出力光１４の強度を
光電池８により検出し、その大きさに応じてカーセル１
に印加する電場の大きさを制御するようにしてもよい。

また上述の実施例では直線偏光板６．７の透過軸を平行
となるようにしたが、本発明はこれに限られるものでは
なく、この透過軸が互いに交差するように構成すること
も可能である。例えば直線偏光板６．７の透過軸を直交
させることもでき、この場合には、光センサにより入力
光１１の強度を検出し、入力光１１の強度が小さい時に
はカセル１に印加する電場を大きくしで入力偏光１２の
偏光方向が大きく変わるようにし、その出力偏光１３が
直線偏光板７を大きな減衰なく通過するようにし、一方
、入力光１１の強度が大きい時にはカーセルｌに印加す
る電場を小さくして入力偏光１２の偏光方向を変えない
ようにし、直線偏光板７での通過光の減衰を大きくする
ようにする。

本発明の更に他の実施例が第４図に示される。

この実施例は本発明をカメラの自動光量調節装置として
用いた場合のものである。第４図中、カーセル１、直線
偏光板６．７、光電池８．レンズ９は前述の第２図の実
施例で説明したものと同じである。

レンズ２０は自然光１１をカーセル１に結像するための
レンズであり、２６はフィルムである。

この実施例では、カーセル１の後段にカーシャッター機
構を有しており、このカーシャッター機構はカーセル２
１、直線偏光板７．２２、シャッター用電源２３、シャ
ッターボタン２４、可変抵抗２５等により構成される。

この実施例におけるカーシャッター機構を含むセル部分
の更に詳細な構成が第５図に示される。

第５図において、２１はカーセル１と同様のカーセルで
あり、その前後に直線偏光板７と２２が配置された構成
となっている。直線偏光板７と２２はその透過軸が互い
に直交するように配置されている。カーセル２１の電極
板３０．３１にはシャッターボタン２４を押した時に、
シャッター用電源２３の出力電圧が可変抵抗２５を介し
て印加されるようになっている。この印加電圧の大きさ
は、カーセル２１における入力光の偏光方向の変化量が
出力側で９０度となるよう可変抵抗２５で調節される。

この実施例装置におけるカーセル１側での光量調節作用
は前述の第２図で実施例で説明したものと同じなので、
詳細な説明は省略する。カーシャッター機構の動作を説
明すると、流膜はカーセル２１には電場が印加されてい
ないため、カセル１側からの入力光は直線偏光板２２を
通過することができず、したがってフィルム２６は感光
しない。シャッターボタン２４を押すと、カーセル２１
に電場が印加され、その入力光の偏光方向を直角方向に
変化させるため、入力光は直線偏光板２２を通過し、フ
ィルム２６を感光するようになる。

なお、この第４図の実施例ではカーシャッタ機構を光量
調節機構であるカーセル１の後段に設けたが、勿論、こ
れを前段側に設けることもでき、その場合には直線偏光
板６をその構成要素の一部として用いてカーシャッター
機構を構成できる。

以上の各実施例では、光量調節機構として。

カー効果を利用したカーセルを用いたか、本発明はそれ
に限られるものではなく、電気光学効果を持った物質に
光を入力してこの物質に電場を印加することで入力光の
偏光方向を変えて出力する構造のセル、例えばポッケル
ス効果を用いたポッケルスセルなども同様に利用するこ
とができる。このポッケルスセルを用いた場合の内部物
質としては例えばＮＨ，Ｈ２ＰＯ４，あるいはＫＨ２Ｐ
Ｏ４などを用いることができる。

さらに上述の各実施例では受光体として光電池を用いた
場合について説明したが、本発明にこれに限られるもの
ではな（、例えばＣｄＳ光伝導素子やホトトランジスタ
等により受光体を構成してセルに印加する電圧を制御す
るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明によれば、電気光学効果
のある物質を用いて光量調節を行うことにより従来の機
械的機構を無くすことができ、それにより、動作速度の
高速化を図り、また耐摩耗性、耐高電圧性、調節光の均
一化、動作の信頼性を向上することができ、また構成が
簡単で小型な装置を実現することができる。

また実施例のように受光体として光電池を用いてセルの
電場を制御する構成にすると、この光電池は光センサと
しても電源としても機能するので、従来のようなメータ
ー専用の電源を設けなくとも半永久的に装置を作動でき
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る原理説明図、 第２図は本発明の一実施例とし、ての自動光量調節装置
を示す図、 第３図は本発明の他の実施例としての自動光量調節装置
を示す図、 第４図は本発明の更に他の実施例としての自動光量調節
装置を示すブロック図、 第５図は第４図実施例装置のセル部分の詳細な構成を示
す図、 第６図は従来の光量調節装置の例を示す図、および、 第７図は第６図装置の絞り機構を説明する図である。 図において、 １．２１−・−カーセル ２−・−容器 ３−内部物質 ４．５．３０．３１−・電極板 ６．７．２２−・直線偏光板 ８−光電池 ９．２０−レンズ １Ｏ１２５−・−可変抵抗 １１・・・自然光 １２−・−入力偏光 １３．１４−・−出力偏光 ２３−・・シャッター用電源 ２４−シャッターボタン ２６・・・フィルム 第２図 本発明に佳う原理呪明図 第１図 木光明のイｐの実施１りｊ 第３図 第４ 図 第４図実見例の「ル部かの構バ 第５図 従未装置の級り概・県 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電気光学効果を持った物質に光を入力し該物質に電
   場を印加することで該入力光の偏光方向を変えて出力す
   るセル（１０１）と、 該セル（１０１）の入力側に配置された第１の直線偏光
   子（１０２）と、 該セル（１０１）の出力側に配置された第２の直線偏光
   子（１０３）と、 入力光の強度を検出する受光体（１０４） と、 該受光体（１０４）により検出された光強度に応じて該
   セル（１０１）に電場を印加して、該第２の直線偏光子
   （１０３）から出力される出力光の強度が、該入力光の
   強度が大となるに従って小となるように制御する制御回
   路（１０５）とを具備してなる自動光量調節装置。 ２、上記第１、第２の直線偏光子（１０２、１０３）は
   それらの透過軸が互いに平行となっており、上記制御回
   路（１０５）は入力光の強度に比例した大きさの電場を
   上記セル（１０１）に印加するように構成された請求項
   １記載の自動光量調節装置。 ３、上記受光体（１０４）は光電池であり、上記制御回
   路（１０５）はこの光電池の出力電圧を該セル（１０１
   ）に印加するように構成された請求項２記載の自動光量
   調節装置。 ４、上記第１、第２の直線偏光子（１０２、１０３）は
   それらの透過軸が互いに直交しており、上記制御回路（
   １０５）は入力光の強度に反比例した大きさの電場を上
   記セル（１０１）に印加するように構成された請求項１
   記載の自動光量調節装置。 ５、該セル（１０１）はカーセルまたはポッケルスセル
   である請求項１〜４の何れかに記載の自動光量調節装置
   。 ６、上記セル（１０１）の前段に上記第１の直線偏光子
   （１０２）を含み構成される電気光学効果シャッターを
   更に具備してなる請求項１〜５の何れかに記載の自動光
   量調節装置。 ７、上記セル（１０１）の後段に上記第２の直線偏光子
   （１０３）を含み構成される電気光学効果シャッターを
   更に具備してなる請求項１〜５の何れかに記載の自動光
   量調節装置。 ８、上記受光体（１０４）は、入力光の強度を検出する
   代わりに、上記第２の直線偏光子（１０３）からの出力
   光の強度を検出するように構成され、上記制御回路（１
   ０５）はこの出力光の強度に応じて上記セル（１０１）
   への印加電場の大きさを制御するように構成された請求
   項１〜７の何れかに記載の自動光量調節装置。