JPH06100493B2 - Vibration analyzer - Google Patents

Vibration analyzer

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JPH06100493B2
JPH06100493B2 JP14144486A JP14144486A JPH06100493B2 JP H06100493 B2 JPH06100493 B2 JP H06100493B2 JP 14144486 A JP14144486 A JP 14144486A JP 14144486 A JP14144486 A JP 14144486A JP H06100493 B2 JPH06100493 B2 JP H06100493B2
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JP
Japan
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liquid crystal
state
voltage
turned
vibration
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二三男 角尾
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Asahi Glass Co Ltd
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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、物体の振動を解析する振動解析装置に関する
ものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vibration analysis device for analyzing the vibration of an object.

[従来の技術] 従来から、物体の振動を解析する振動解析装置として
は、ストロボライトの発光周波数を被測定物の振動数と
同期させ、あるいは微小な差に設定してストロボライト
を発光させるものが使用されている。
[Prior Art] Conventionally, as a vibration analyzer for analyzing the vibration of an object, a strobe light is caused to emit light by synchronizing the emission frequency of the strobe light with the frequency of the object to be measured or by setting a minute difference. Is used.

このようなストロボライトを使用すれば、高速で振動す
る物体の運動を停止させ、または連続写真のようにして
見ることができるため、その振動を容易に解析すること
ができた。
By using such a strobe light, the motion of an object vibrating at high speed can be stopped or viewed as a continuous photograph, so that the vibration can be easily analyzed.

[発明が解決しようとする問題点] しかし、ストロボライトは明るさが限られており、暗い
室内や夜間での使用は可能であったが、非常に大きい物
体若しくは非常に広い範囲を移動する物体の解析または
太陽光下の屋外での測定が必要な解析には、ストロボラ
イトの光の強度が不足し、解析に使用できないという問
題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, although the strobe light has limited brightness and can be used in a dark room or at night, it is a very large object or an object that moves in a very wide range. However, there is a problem that the intensity of the light of the strobe light is insufficient and the analysis cannot be used for the analysis described above or the analysis that requires measurement outdoors under sunlight.

このため、広い場所や強い太陽光下でも使用可能な振動
解析装置が望まれていた。
Therefore, there has been a demand for a vibration analysis device that can be used in a wide area and under strong sunlight.

[問題を解決するための手段] 本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであ
り、液晶シャッターと、該液晶シャッターをオンオフす
る発振器とを備え、被測定物を照明するとともに、被測
定物の振動に同期するかあるいは微少な周期差でオン、
オフする前記液晶シャッターを介して被測定物を観察す
ることにより、被測定物の振動を解析する振動解析装置
であって、 前記液晶シャッターは、ネマチック液晶のピッチpと基
板間隙dとの関係d/pが0.5×nより大きく、かつ0.5+
0.5×nよりも小さく(nは1以上の整数を示す)さ
れ、両透明電極間に印加する電圧を順次オンオフするこ
とにより、電圧オフ時には液晶分子がほぼ90°+180°
×nのねじれ状態を取り、電圧オン時には液晶分子が縦
配向状態を取り、電圧オン後の短時間の電圧オフ時には
液晶分子が電圧オフ時のねじれ状態への緩和状態である
ほぼ90°+180°×m(mは0≦m<nの整数を示す)
のねじれ状態とされ、この電圧オン時の液晶分子の縦配
向状態と電圧オフ時の液晶分子のほぼ90°+180°×m
のねじれ状態との2つの状態を利用して光の透過率を変
えることができるものであることを特徴とする振動解析
装置を提供するものである。
[Means for Solving the Problem] The present invention has been made to solve the above problems, and includes a liquid crystal shutter and an oscillator for turning on and off the liquid crystal shutter, illuminates an object to be measured, and ON in synchronization with the vibration of the measured object or with a slight cycle difference,
A vibration analysis device for analyzing vibration of an object to be measured by observing the object to be measured through the liquid crystal shutter that is turned off, wherein the liquid crystal shutter has a relationship d between a pitch p of a nematic liquid crystal and a substrate gap d. / p is greater than 0.5 × n and 0.5+
It is smaller than 0.5 × n (n is an integer of 1 or more), and the voltage applied between both transparent electrodes is turned on and off sequentially, so that the liquid crystal molecules are almost 90 ° + 180 ° when the voltage is off.
It takes a twisted state of × n, the liquid crystal molecules take a vertical alignment state when the voltage is turned on, and when the voltage is turned off for a short time after the voltage is turned on, the liquid crystal molecules are in a state of relaxation to a twisted state when the voltage is turned off. × m (m represents an integer of 0 ≦ m <n)
The vertical alignment state of the liquid crystal molecules when the voltage is turned on and the liquid crystal molecule when the voltage is turned off are approximately 90 ° + 180 ° × m
The present invention provides a vibration analysis device characterized in that the light transmittance can be changed by utilizing two states, that is, a twisted state and a twisted state.

以下、本発明を図面に従って説明する。The present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の基本的構成の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of the basic configuration of the present invention.

第1図は、被測定物として、ラウドスピーカーの振動を
解析する場合の例を示しており、1は高速応答液晶表示
素子、2は高速応答液晶表示素子を駆動するための発信
器、3は周波数カウンター、4は発信器の出力波形、5
は被測定物であるラウドスピーカー、6は照明用光源、
7は観察者を示している。
FIG. 1 shows an example of analyzing vibration of a loudspeaker as an object to be measured. 1 is a high-speed response liquid crystal display element, 2 is an oscillator for driving the high-speed response liquid crystal display element, and 3 is a Frequency counter, 4 is the output waveform of the oscillator, 5
Is a loudspeaker which is the object to be measured, 6 is a light source for illumination,
7 is an observer.

この場合、発信器の出力がオンの時、シャッターが開く
高速応答液晶表示素子を用いているが、逆の場合も使用
可能なことは言うまでもない。
In this case, the high-speed response liquid crystal display element in which the shutter opens when the output of the oscillator is on is used, but it goes without saying that the opposite case can also be used.

この本発明でその振動を解析しうる被測定物としては、
前述のラウドスピーカーの外、各種楽器、クッション
材、各種構造材、建造物、回転体等があり、その振動
数、振動モード、回転体の回転数、面ブレ、軸ブレ等の
解析に使用できる。
As the DUT capable of analyzing the vibration in the present invention,
In addition to the above loudspeakers, there are various musical instruments, cushioning materials, various structural materials, buildings, rotating bodies, etc., which can be used to analyze the frequency, vibration mode, rotational speed of the rotating body, surface wobbling, shaft wobbling, etc. .

本発明は太陽光を照明用光源としても使用できるため、
大きな被測定物として各種建築物、つり橋、鉄橋、レー
ル、塔や大型機械の振動の解析にも使用できる。
Since the present invention can also use sunlight as a light source for illumination,
It can also be used as a large measured object to analyze the vibration of various buildings, suspension bridges, iron bridges, rails, towers and large machines.

また、一方向に移動する物体の追跡に使用することもで
きる。
It can also be used to track an object that moves in one direction.

また、観察者が直接目で見るようにしてもよいし、カメ
ラを光シャッターに直付けして、カメラにより撮影する
ようにすることもできる。従来からカメラのシャッター
として液晶表示素子を使用することは提案されている
が、充分なシャッター度が得られないとか、応答速度が
遅く実質的には使用されていない。本発明では、従来の
速度の遅い液晶表示素子ではなく、高速応答液晶表示素
子を使用しているため、このような使用も可能となっ
た。
Further, the observer may directly see the image, or the camera may be directly attached to the optical shutter and the image may be taken by the camera. Conventionally, it has been proposed to use a liquid crystal display element as a shutter of a camera, but it is not used substantially because a sufficient shutter degree cannot be obtained or a response speed is slow. In the present invention, a high-speed response liquid crystal display element is used instead of the conventional low-speed liquid crystal display element.

本発明では、この高速応答液晶表示素子は、ある一定周
期で繰り返して光を透過するようにされるため、次のよ
うな構成を持つ。
In the present invention, this high-speed response liquid crystal display device is configured to transmit light repeatedly at a certain fixed period, and therefore has the following configuration.

即ち、一対の透明電極付の透明基板を透明電極が相対向
するように配置し、周辺をシール材でシールし、内部に
ネマチック液晶を封入し、そのネマチック液晶層よりも
外側に一対の偏光膜を配置しており、夫々の透明基板が
水平配向処理され、両透明基板間では相互にその水平配
向方向がほぼ直交するように配置され、夫々の偏光膜の
偏光軸を夫々の基板面の液晶分子の配向方向にほぼ平行
またはこれにほぼ直交するように配置し、ネマチック液
晶のピッチpと基板間隙dとの関係d/pが0.5×nより大
きく、かつ0.5+0.5×nよりも小さく(nは1以上の整
数を示す)され、両透明電極間に印加する電圧を順次オ
ンオフすることにより、電圧オフ時には液晶分子がほぼ
90°+180°×nのねじれ状態を取り、電圧オン時には
液晶分子が縦配向状態を取り、電圧オン後の短時間の電
圧オフ時には液晶分子が電圧オフ時のねじれ状態への緩
和状態であるほぼ90°+180°×m(mは0≦m<nの
整数を示す)のねじれ状態とされ、この電圧オン時の液
晶分子の縦配向状態と電圧オフ時の液晶分子のほぼ90°
+180°×mのねじれ状態との2つの状態を利用して光
の透過率を変えることができる高速応答液晶表示素子で
ある。
That is, a pair of transparent substrates with transparent electrodes are arranged so that the transparent electrodes face each other, the periphery is sealed with a sealing material, a nematic liquid crystal is sealed inside, and a pair of polarizing films is placed outside the nematic liquid crystal layer. The respective transparent substrates are horizontally aligned, and the transparent substrates are arranged so that their horizontal alignment directions are substantially orthogonal to each other. Arranged so as to be substantially parallel to or orthogonal to the orientation direction of molecules, the relationship d / p between the pitch p of the nematic liquid crystal and the substrate gap d is larger than 0.5 × n and smaller than 0.5 + 0.5 × n. (N represents an integer of 1 or more), and by sequentially turning on and off the voltage applied between both transparent electrodes, the liquid crystal molecules are almost
The twisted state is 90 ° + 180 ° × n, and when the voltage is on, the liquid crystal molecules are in a vertical alignment state, and when the voltage is off for a short time after the voltage is turned on, the liquid crystal molecules are in a state of relaxation to a twisted state when the voltage is off. The twisted state is 90 ° + 180 ° × m (m is an integer of 0 ≦ m <n), and the vertical alignment state of the liquid crystal molecules when the voltage is on and almost 90 ° of the liquid crystal molecules when the voltage is off
It is a high-speed response liquid crystal display element capable of changing the light transmittance by utilizing two states of a twisted state of + 180 ° × m.

この高速応答液晶表示素子は、液晶を通常の液晶で使用
される電圧オン時とオフ時の2つの安定状態のみを利用
して光の透過率を変えるのではなく、長時間電圧オフに
よる完全なオフ時で通常の液晶よりも大きくねじれた状
態とし、電圧オン時の安定状態とその後の電圧オフによ
る完全なオフ状態への緩和状態の準安定状態との2つの
状態を利用して光の透過率を変えるものであり、準安定
状態はそれほで長くは続かないが、本発明のように数ms
ec〜数sec程度の短い間隔で液晶がオンオフを繰り返す
用途には好適であり、高速応答で高コントラストが得ら
れる。
This fast response liquid crystal display element does not change the light transmittance by utilizing only two stable states of the liquid crystal, which are used in a normal liquid crystal, that is, when the voltage is on and when it is off. When turned off, it is twisted more than a normal liquid crystal, and light is transmitted using two states: a stable state when the voltage is turned on and a metastable state where the voltage is turned off and then relaxed to a completely off state. It changes the rate, and the metastable state does not last that long, but like the present invention, it is a few ms.
It is suitable for applications where the liquid crystal is repeatedly turned on and off at short intervals of ec to several seconds, and provides high contrast and high response.

第2図は、この高速応答液晶表示素子の基本的構成を示
す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing the basic structure of this high-speed response liquid crystal display element.

第2図において、11A、11Bはガラス、プラスチック等の
透明基板であり、その内面には酸化スズ、酸化インジウ
ム−酸化スズ等の透明電極12A、12Bが必要に応じて所望
のパターンにパターニングされて形成されている。この
透明電極の表面は、液晶分子が一方向に水平配向するよ
うにラビングまたは斜め蒸着等により水平配向処理がな
され、この水平配向方向が2枚の基板で互いに直交する
ように向い合せて、周辺でシール材13によりシールさ
れ、内部にネマチック液晶14が封入されて液晶セルを形
成している。この液晶セルの外面に一対の偏光膜15A、1
5Bを、夫々の偏光膜の偏光軸を夫々の基板面の液晶分子
の配向方向にほぼ平行またはこれにほぼ直交するように
配置して、これら一対の偏光膜の偏光軸がほぼ平行する
かまたは直交するように配置されるように設けられる。
In FIG. 2, 11A and 11B are transparent substrates made of glass, plastic, etc., and transparent electrodes 12A, 12B made of tin oxide, indium oxide-tin oxide, etc. are patterned in a desired pattern on the inner surface thereof. Has been formed. The surface of the transparent electrode is subjected to a horizontal alignment process such as rubbing or oblique vapor deposition so that the liquid crystal molecules are horizontally aligned in one direction. And a nematic liquid crystal 14 is enclosed inside to form a liquid crystal cell. On the outer surface of this liquid crystal cell, a pair of polarizing films 15A, 1
5B is arranged such that the polarization axes of the respective polarization films are substantially parallel to or substantially orthogonal to the alignment direction of the liquid crystal molecules on the respective substrate surfaces, and the polarization axes of the pair of polarization films are substantially parallel or It is provided so as to be orthogonal to each other.

なお、この外、一般の液晶表示装置で行われているよう
な応用、例えば、透明電極に金属リードを形成したり、
光の透過率を変化させる部分を除いて無電解Niメッキ、
Cr蒸着等により不透明のマスクを形成したり、カラーフ
ィルターを形成したり、ポリイミド、ポリアミド、シリ
カ、アルミナ等の配向膜用のオーバーコートを透明電極
上に形成したり、液晶セル内に基板間隙を正確に保つた
めのガラス繊維、アルミナ粒子、プラスチック粒子等の
スペーサーを散布若しくはそれらスペーサー入りのシー
ル材を点付けしたりする等してもよい。
In addition to this, other applications such as those used in general liquid crystal display devices, for example, forming metal leads on transparent electrodes,
Electroless Ni plating, except for the part that changes the light transmittance
An opaque mask is formed by Cr vapor deposition, a color filter is formed, an overcoat for an alignment film of polyimide, polyamide, silica, alumina, etc. is formed on the transparent electrode, and a substrate gap is formed in the liquid crystal cell. Spacers such as glass fibers, alumina particles, and plastic particles for maintaining the accuracy may be sprinkled or a sealing material containing these spacers may be spotted.

この高速応答液晶表示素子の配向処理方向を両方の基板
で直交するようにしておけばよく、偏光膜の偏光軸方向
は夫々の配向処理方向と平行または直交するように配置
されればよい。
It suffices that the orientation treatment directions of the high-speed response liquid crystal display element are orthogonal to both substrates, and the polarization axis direction of the polarizing film may be arranged to be parallel or orthogonal to the respective orientation treatment directions.

例えば、両方の偏光膜の偏光軸方向を平行に配置した場
合、オン時に光が透過し、オフ時に光が透過しなくな
る。
For example, when the polarization axis directions of both polarizing films are arranged in parallel, light is transmitted when turned on and is not transmitted when turned off.

この高速応答液晶表示素子では、通常の液晶表示装置と
同様に液晶分子が電圧オフ時にはほぼ90°+180°×n
のねじれ状態である第1の安定状態を取り、電圧オン時
には縦配向状態である第2の安定状態を取り、ここまで
は従来の液晶表示装置と同じである。
In this high-speed response liquid crystal display element, liquid crystal molecules are almost 90 ° + 180 ° × n when the voltage is off, as in a normal liquid crystal display device.
The first stable state, which is the twisted state, and the second stable state, which is the vertical alignment state when the voltage is turned on, are taken. The process up to this point is the same as in the conventional liquid crystal display device.

しかし、この高速応答液晶表示素子では、液晶分子のね
じれ角が大きいため、この2つの安定状態の外に電圧オ
ンの第2の安定状態である縦配向状態の後に電圧をオフ
にした際に、短時間ではあるが完全な電圧オフ時の前記
第1の安定状態であるねじれ状態への緩和状態であるほ
ぼ90°×180°×m(mは0≦m<nの整数を示す)の
ねじれ状態である準安定状態を少なくとも1つとる。こ
の準安定状態は、液晶自身のねじれようとする力が強い
ため、第2の安定状態である縦配向状態から極めて速
く、具体的には室温で1〜数msec程度と高速で到達し、
かつある程度の時間保持され、次の準安定状態か第1の
安定状態に到達する。この高速応答液晶表示素子では、
この電圧イオン時の第2の安定状態と少なくとも1つの
準安定状態との2つの状態の間で駆動し、極めて高速で
オンオフすることができる。
However, in this fast response liquid crystal display element, since the twist angle of the liquid crystal molecules is large, when the voltage is turned off after the vertical alignment state which is the second stable state in which the voltage is on, in addition to the two stable states, Twist of about 90 ° × 180 ° × m (m represents an integer of 0 ≦ m <n) which is a relaxation state to the first stable state, that is, the twisted state when the voltage is completely turned off for a short time At least one metastable state that is a state is taken. This metastable state has a strong tendency to twist the liquid crystal itself, so it is extremely fast from the second stable state, that is, the vertical alignment state, and specifically reaches at a high speed of 1 to several msec at room temperature.
It is held for some time and reaches the next metastable state or the first stable state. In this high-speed response liquid crystal display element,
It can be driven between two states of the second stable state and at least one metastable state at the time of this voltage ion, and can be turned on and off at an extremely high speed.

この準安定状態は長時間安定な状態ではないため、順次
次の準安定状態か第1の安定状態に移行するが、これら
はいずれも配向方向により定まるため、これらの間では
ねじれが180°ずつ増加することとなる。このため、準
安定状態と準安定状態との間での光透過率変化及び準安
定状態と第1の安定状態との間での光透過率変化は比較
的に少ない。特に90°と270°の準安定状態間の変化は
少なく、状態が変化したことはほとんど認識されない。
Since this metastable state is not stable for a long time, it sequentially transitions to the next stable state or the first stable state. However, since both of them are determined by the orientation direction, the twist between them is 180 ° Will be increased. Therefore, the change in light transmittance between the metastable state and the metastable state and the change in light transmittance between the metastable state and the first stable state are relatively small. Especially, the change between the metastable states of 90 ° and 270 ° is small, and the change of state is hardly recognized.

この場合、ネマチック液晶のピッチpと基板間隙dとの
関係は0.5×n<d/p<0.5+0.5×n(nは1以上の整数
を示す)とされればよい。これにより、両方の基板での
水平配向方向が直交している場合に、電圧オフ時には液
晶分子は90°+180°×nのねじれ状態を取る。こらが
第1の安定状態である。
In this case, the relationship between the pitch p of the nematic liquid crystal and the substrate gap d may be 0.5 × n <d / p <0.5 + 0.5 × n (n represents an integer of 1 or more). As a result, when the horizontal alignment directions on both substrates are orthogonal to each other, the liquid crystal molecules take a twisted state of 90 ° + 180 ° × n when the voltage is turned off. This is the first stable state.

ここで、電圧を印加すると液晶分子は立ち上がり、ほぼ
垂直になり縦配向となる。これが第2の安定状態であ
る。
Here, when a voltage is applied, the liquid crystal molecules rise, become almost vertical, and become vertically aligned. This is the second stable state.

次いで電圧を切ると、液晶分子はねじれ状態となろうと
し、基板の配向方向に液晶分子がそろおうとする。この
場合、この高速応答液晶表示素子では、完全な電圧オフ
時に液晶分子が第1の安定状態である90°+180°×n
のねじれ状態、即ち270°、450°、630°、………とい
うように大きくねじれているため、電圧をオフにしても
液晶分子は直ちにこの状態にはならなく、まず90°にな
り、続いて270°、450°、………というように順次その
ねじれが拡大していくこととなり、1以上の準安定状態
をとる。
Then, when the voltage is turned off, the liquid crystal molecules tend to be in a twisted state, and the liquid crystal molecules try to align in the alignment direction of the substrate. In this case, in this fast response liquid crystal display element, the liquid crystal molecules are in the first stable state of 90 ° + 180 ° × n when the voltage is completely turned off.
The twisted state of 270 °, that is, 270 °, 450 °, 630 °, and so on, the liquid crystal molecules do not immediately change to this state even when the voltage is turned off, and first become 90 °, then The twist gradually expands to 270 °, 450 °, and so on, resulting in a metastable state of 1 or more.

また、この場合、液晶分子の配向状態がほぼ90°+180
°×m(mは0≦m<nの整数を示す)のねじれ状態で
水平配向処理によるプレティルト角と整合するようにし
ておく、即ち、液晶分子のらせんピッチが分子のどちら
の端でも同じになるようにしておくことにより、この特
定の準安定状態が他の準安定状態に比してはるかに長く
続く傾向があり、数秒以上も続くこともある。このた
め、液晶のらせん方向を考慮して、配向処理方向を定め
ることが好ましい。特に、第1の安定状態よりも180°
ねじれの少ない準安定状態で整合するようにしておくこ
とにより、この準安定状態が安定し易く好ましい。
Moreover, in this case, the alignment state of the liquid crystal molecules is almost 90 ° + 180.
In a twisted state of ° × m (m is an integer of 0 ≦ m <n), the pretilt angle is aligned with the horizontal alignment treatment, that is, the helical pitch of liquid crystal molecules is the same at both ends of the molecule. By doing so, this particular metastable state tends to last much longer than other metastable states, and can last for a few seconds or more. Therefore, it is preferable to determine the alignment treatment direction in consideration of the spiral direction of the liquid crystal. 180 ° more than the first stable state
It is preferable that the metastable state in which the twisting is small is matched so that the metastable state is easily stabilized.

このためには、例えば、450°ねじれの左らせんの液晶
を使用した場合、第2図において、表側の透明基板11A
ではラビング方向をセルの表側から見て左下から右上へ
とり、裏側の透明基板11Bではラビング方向を右下から
左上へとればよい。
For this purpose, for example, when a liquid crystal having a left helix with a twist of 450 ° is used, the transparent substrate 11A on the front side in FIG.
Then, the rubbing direction may be set from the lower left to the upper right when viewed from the front side of the cell, and the transparent substrate 11B on the back side may be rubbed from the lower right to the upper left.

このように、第1の安定状態を450°とするように液晶
を調整し、即ち、1<d/p<1.5の液晶を使用し、準安定
状態を270°とし、この270°で整合状態とすることが好
ましい。
In this way, the liquid crystal is adjusted so that the first stable state is 450 °, that is, the liquid crystal with 1 <d / p <1.5 is used, the metastable state is 270 °, and the alignment state is 270 °. It is preferable that

これは、液晶のd/pが大きく液晶分子のねじれようとす
る力が強いほど速く90°の第1の準安定状態になる速さ
が速くなるためであり、第1の安定状態が270°の場合
よりも450°の場合の方が高速応答が可能となるためで
ある。この第1の安定状態が270°の場合と450°の場合
との差は、450°の場合と630°の場合との差に比して大
きい。これは、第1の安定状態が270°のものは準安定
状態が90°のみであるためであり、第1の安定状態が90
°である従来の液晶表示素子に比してはかなり速いが、
第1の安定状態が450°のものはさらに速いものとな
る。また、この高速応答液晶表示素子では電圧オン時の
第2の安定状態と電圧オフ直後の準安定状態との2つの
状態との間でオンオフするものであり、準安定状態が長
い程使用可能性が大きく、第1の安定状態が450°のも
のが好ましい。特に、第1の安定状態を450°とし、270
°の準安定状態で液晶分子の配向とプレティルトが一致
する整合状態となるようにしておくことにより、スイッ
チングの繰り返しが数秒程度でも使用可能となる。
This is because the larger the d / p of the liquid crystal and the stronger the twisting force of the liquid crystal molecules, the faster the speed at which the first metastable state of 90 ° is reached, and the first stable state becomes 270 °. This is because a faster response is possible in the case of 450 ° than in the case of. The difference between the case where the first stable state is 270 ° and the case where the first stable state is 450 ° is larger than the difference between the case of 450 ° and the case of 630 °. This is because the first stable state is 270 ° and the metastable state is only 90 °.
It is considerably faster than the conventional liquid crystal display device that is °,
The first stable state at 450 ° is even faster. Further, this fast response liquid crystal display element is turned on and off between the second stable state when the voltage is turned on and the metastable state immediately after the voltage is turned off. Is preferred and the first stable state is 450 °. In particular, the first stable state is set to 450 ° and 270
By setting the alignment state of the liquid crystal molecules and the pretilt in the metastable state of °, the switching can be repeated for several seconds.

ねじれ角が大きくなると準安定状態への移行の応答速度
は向上する傾向はあるが、630°以上のねじれ角とする
ことは、第1の安定状態が270°の場合と450°の場合と
の差ほど大きくなく、逆に駆動電圧が高くなり、円偏光
性が増加し、光透過率が低下し、コントラストが低下し
てくるため、450°とすることが最も好ましい。また、
ねじれ角を大きくすると、リターデーション色が強くな
る傾向もあり、好ましくない色が生じることがある。
Although the response speed of the transition to the metastable state tends to improve as the twist angle increases, setting a twist angle of 630 ° or more depends on whether the first stable state is 270 ° or 450 °. The difference is not so large, on the contrary, the driving voltage is increased, the circular polarization is increased, the light transmittance is decreased, and the contrast is decreased. Also,
When the twist angle is increased, the retardation color tends to be strong, which may cause an unfavorable color.

[作用] この高速応答液晶表示素子において、照明用光源より発
せられた光線は被測定物に入射し、反射した光線の一部
は、高速応答液晶表示素子に向う。
[Operation] In this fast response liquid crystal display element, the light beam emitted from the illumination light source is incident on the object to be measured, and a part of the reflected light beam is directed to the fast response liquid crystal display element.

発信器により、高速応答液晶表示素子のシャッターが開
いた時に、入射した光線が選択的に観察者に到達する。
この原理により、被測定物の振動数と高速応答液晶表示
素子のシャッター周波数が同期した場合には、被測定物
が静止しているように見えることとなる。
When the shutter of the high-speed response liquid crystal display element is opened by the transmitter, the incident light beam selectively reaches the observer.
According to this principle, when the frequency of the object to be measured and the shutter frequency of the high-speed response liquid crystal display element are synchronized, the object to be measured appears to be stationary.

この場合、その同期した周波数を周波数カウンターで知
ることができ、これにより被測定物の振動周波数を知る
ことができる。
In this case, the synchronized frequency can be known by the frequency counter, and thus the vibration frequency of the measured object can be known.

また、これが完全には同期しないようにしてわずかに周
波数がずれるようにしておくことにより、その差の周波
数で被測定物が振動しているように観測することができ
る。
Also, by setting the frequencies so that they are not completely synchronized and slightly shifted, it is possible to observe that the DUT vibrates at the frequency of the difference.

[実施例] 実施例1 第1図に示すようなラウドスピーカーの振動を解析する
振動解析装置を作成した。この高速応答液晶表示素子
は、以下のようにして製造した。
[Example] Example 1 A vibration analyzer for analyzing vibration of a loudspeaker as shown in Fig. 1 was prepared. This high-speed response liquid crystal display element was manufactured as follows.

ポリイミド配向膜を形成した全面ベタ透明電極付のガラ
ス基板をラビングし、このラビング方向が直交するよう
にかつ270°で整合するように2枚の基板を電極面を対
向させて配置し、周辺を注入口部を除きシール材でシー
ルし、注入口から液晶を注入してセルを形成した。この
セルのセル間隙は4.6μmであった。
Rubbing a glass substrate with a solid transparent electrode on which a polyimide alignment film is formed, and arranging the two substrates with their electrode surfaces facing each other so that the rubbing directions are orthogonal and aligned at 270 °, A cell was formed by sealing with a sealing material excluding the injection port and injecting liquid crystal from the injection port. The cell gap of this cell was 4.6 μm.

この液晶としては、屈折率異方性Δnが0.13のメルク社
製液晶「ZLI-1565」をそのらせんピッチが3.7μmとな
るようにカイラル成分としてコレステリルノナネートを
5.5wt%添加した液晶を使用した。
As this liquid crystal, liquid crystal "ZLI-1565" manufactured by Merck & Co., which has a refractive index anisotropy Δn of 0.13, is cholesteryl nonanate as a chiral component so that its helical pitch is 3.7 μm.
A liquid crystal added with 5.5 wt% was used.

このセルの表と裏には一対の偏光膜をその偏光軸が相互
に平行となるように配置した。
A pair of polarizing films were arranged on the front and back of this cell so that their polarization axes were parallel to each other.

このようにして製造した高速応答液晶表示素子は、電圧
を印加しない状態では液晶分子が450°ねじれた状態と
なっており、第1の安定状態となっていた。この状態で
は液晶セル内で光は液晶分子のねじれに沿って進み、45
0°ねじれることとなり、液晶光学スイッチ装置に入射
した光は一対の偏光膜の偏光軸が平行となっているため
透過しない。
In the high-speed response liquid crystal display device manufactured in this manner, the liquid crystal molecules were twisted by 450 ° when no voltage was applied, which was the first stable state. In this state, the light travels along the twist of the liquid crystal molecules in the liquid crystal cell.
The light is twisted by 0 °, and the light entering the liquid crystal optical switch device is not transmitted because the polarization axes of the pair of polarizing films are parallel to each other.

次に、ある周波数でパルス状の電圧を印加する。この電
圧が印加されている間、液晶分子が縦配向状態となり、
第2の安定状態となった。この状態では液晶セルは光に
対して等方的となり、液晶光学スイッチ装置に入射した
光は一対の偏光膜の偏光軸が平行になっているため、光
は透過した。
Next, a pulsed voltage is applied at a certain frequency. While this voltage is applied, the liquid crystal molecules are in a vertical alignment state,
A second stable state has been reached. In this state, the liquid crystal cell was isotropic with respect to the light, and the light incident on the liquid crystal optical switch device was transmitted because the polarization axes of the pair of polarizing films were parallel to each other.

次に電圧がオフ状態となると、セル内で液晶分子は瞬時
に90°ねじれた第1の準安定状態となり、表側偏光膜を
通った入射光はセル内を液晶のねじれ構造に従ってその
偏光成分は90°ねじられ裏側偏光膜を透過不能となり、
光が遮断された。
Next, when the voltage is turned off, the liquid crystal molecules in the cell are instantly twisted by 90 ° into the first metastable state, and the incident light that has passed through the front side polarizing film has its polarization component in the cell according to the twisted structure of the liquid crystal. It is twisted 90 degrees and cannot pass through the back side polarizing film,
The light was blocked.

この第1の準安定状態は不整合状態でありあまり安定で
ないため、比較的短時間で液晶分子はさらにねじれが進
行し、270°ねじれ構造の第2の準安定状態となる。こ
の状態でも90°ねじれ構造と同様に入射光は遮断されて
おり、この変化におけるコントラスト変化はわずかであ
った。この270°ねじれ構造は、液晶分子の配向状態が
水平配向処理によるプレティルト角と一致しており、整
合状態となっているため比較的に安定であり、駆動周波
数を下げていった場合、室温で数秒間でも継続した。な
お、さらに長い間放置すると、450°ねじれ構造に移行
した。
Since the first metastable state is a mismatched state and is not so stable, the liquid crystal molecules are further twisted in a relatively short time and become the second metastable state having a 270 ° twist structure. Even in this state, the incident light was blocked as in the 90 ° twist structure, and the change in contrast due to this change was slight. This 270 ° twisted structure is relatively stable because the alignment state of the liquid crystal molecules matches the pretilt angle due to the horizontal alignment treatment, and it is relatively stable because it is in the aligned state. It lasted for a few seconds. When left for a longer period of time, the structure changed to a 450 ° twist structure.

この実施例では、ラウドスピーカーの振動を観測するた
め、数秒というような低速のパルスを使用しなく、1秒
間に数百回パルスを印加するため、第2の準安定状態で
ある270°ねじれと第1の安定状態である縦配向との間
でオンオフし、高速でかつコントラストの高いスイッチ
ングが可能であり、ラウドスピーカーの振動がよく判別
できた。
In this example, in order to observe the vibration of the loudspeaker, a low-speed pulse such as several seconds is not used, and a few hundreds of pulses are applied per second. It turned on and off with respect to the first stable state of vertical orientation, high-speed and high-contrast switching was possible, and the vibration of the loudspeaker was well discriminated.

実施例2 太陽光下で使用されるタービンの回転を、実施例1と同
様な振動解析装置を使用して観測した。
Example 2 The rotation of the turbine used under sunlight was observed using the same vibration analyzer as in Example 1.

太陽光下での使用にもかかわらず、高速応答液晶表示素
子を使用しているためその回転状況が判別でき、回転と
同期をとった場合には停止して見え、また少し同期をず
らすと低速で回転しているように見えた。
Despite being used in sunlight, the rotation status can be determined because a high-speed response liquid crystal display element is used, and if it synchronizes with rotation, it appears to stop, and if the synchronization is slightly shifted, it becomes slow. It looked like it was spinning at.

[発明の効果] 本発明の振動解析装置は、高速応答液晶表示素子を使用
しているため、従来のストロボライトでは使用できなか
った太陽光下での振動の解析、発光物体の振動の解析ま
たは大型物体の振動の解析が可能となる。
EFFECTS OF THE INVENTION Since the vibration analysis device of the present invention uses the high-speed response liquid crystal display element, it is possible to analyze vibrations under sunlight that cannot be used in conventional strobe lights, vibrations of light-emitting objects, or It is possible to analyze the vibration of a large object.

また、高速応答液晶表示素子を使用しているため、高速
でオンオフしてもその消費電力はわずかであり、電池で
駆動可能であり、装置自体が安価で小型化できるという
利点もある。
Further, since a high-speed response liquid crystal display element is used, power consumption is small even when it is turned on and off at high speed, it can be driven by a battery, and the device itself is inexpensive and can be miniaturized.

本発明の振動解析装置は、本発明の効果を損しない範囲
で、種々の応用が可能なものである。
The vibration analysis device of the present invention can be applied in various ways without impairing the effects of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、本発明の振動解析装置の例を示す概略図。 第2図は、本発明の振動解析装置に使用される高速応答
液晶表示素子の例の断面図。 1は高速応答液晶表示素子、2は駆動用の発信器、3は
周波数カウンター、4は発信器の出力波形、5はラウド
スピーカー、6は照明用光源、7は観察者
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a vibration analysis device of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of a fast response liquid crystal display element used in the vibration analysis device of the present invention. 1 is a high-speed response liquid crystal display element, 2 is a driving oscillator, 3 is a frequency counter, 4 is an output waveform of the oscillator, 5 is a loudspeaker, 6 is a light source for illumination, and 7 is an observer.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】液晶シャッターと、該液晶シャッターをオ
ンオフする発振器とを備え、被測定物を照明するととも
に、被測定物の振動に同期するかあるいは微少な周期差
でオン、オフする前記液晶シャッターを介して被測定物
を観察することにより、被測定物の振動を解析する振動
解析装置であって、 前記液晶シャッターは、ネマチック液晶のピッチpと基
板間隙dとの関係d/pが0.5×nより大きく、かつ0.5+
0.5×nよりも小さく(nは1以上の整数を示す)さ
れ、両透明電極間に印加する電圧を順次オンオフするこ
とにより、電圧オフ時には液晶分子がほぼ90°+180°
×nのねじれ状態を取り、電圧オン時には液晶分子が縦
配向状態を取り、電圧オン後の短時間の電圧オフ時には
液晶分子が電圧オフ時のねじれ状態への緩和状態である
ほぼ90°+180°×m(mは0≦m<nの整数を示す)
のねじれ状態とされ、この電圧オン時の液晶分子の縦配
向状態と電圧オフ時の液晶分子のほぼ90°+180°×m
のねじれ状態との2つの状態を利用して光の透過率を変
えることができるものであることを特徴とする振動解析
装置。
1. A liquid crystal shutter comprising: a liquid crystal shutter; and an oscillator for turning the liquid crystal shutter on and off, illuminating an object to be measured, and turning on and off in synchronization with vibration of the object to be measured or with a slight cycle difference. A vibration analysis device for analyzing vibration of an object to be measured by observing the object to be measured through a liquid crystal shutter, wherein the liquid crystal shutter has a relationship d / p between a pitch p of a nematic liquid crystal and a substrate gap d of 0.5 ×. greater than n and 0.5+
It is smaller than 0.5 × n (n is an integer of 1 or more), and the voltage applied between both transparent electrodes is turned on and off sequentially, so that the liquid crystal molecules are almost 90 ° + 180 ° when the voltage is off.
It takes a twisted state of × n, the liquid crystal molecules take a vertical alignment state when the voltage is turned on, and when the voltage is turned off for a short time after the voltage is turned on, the liquid crystal molecules are in a state of relaxation to a twisted state when the voltage is turned off. × m (m represents an integer of 0 ≦ m <n)
The vertical alignment state of the liquid crystal molecules when the voltage is turned on and the liquid crystal molecule when the voltage is turned off are approximately 90 ° + 180 ° × m
The vibration analysis device is characterized in that the light transmittance can be changed by utilizing two states, that is, a twisted state.
【請求項2】液晶シャッターの配向処理方向が、電圧オ
フ時の安定状態よりも180°ねじれの少ない準安定状態
で整合するようにされている特許請求の範囲第1項記載
の振動解析装置。
2. The vibration analysis device according to claim 1, wherein the alignment treatment direction of the liquid crystal shutter is adapted to be matched in a metastable state in which a twist of 180 ° is smaller than that in a stable state when the voltage is off.
【請求項3】液晶シャッターが、450°ねじれとされ、2
70°ねじれの準安定状態で整合するようにされている特
許請求の範囲第2項記載の振動解析装置。
3. The liquid crystal shutter has a 450 ° twist, and
The vibration analysis device according to claim 2, wherein the vibration analysis device is adapted to be matched in a metastable state with a twist of 70 °.
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