JPH07114038A - 空間光変調器の駆動方法 - Google Patents

空間光変調器の駆動方法

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JPH07114038A
JPH07114038A JP26273793A JP26273793A JPH07114038A JP H07114038 A JPH07114038 A JP H07114038A JP 26273793 A JP26273793 A JP 26273793A JP 26273793 A JP26273793 A JP 26273793A JP H07114038 A JPH07114038 A JP H07114038A
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JP
Japan
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liquid crystal
pulse voltage
voltage
stable state
spatial light
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Application number
JP26273793A
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English (en)
Inventor
Rieko Sekura
利江子 瀬倉
Naoki Kato
直樹 加藤
Nobuyuki Kasama
宣行 笠間
Tadao Iwaki
岩城  忠雄
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、強誘電性液晶と光導電層
とを用いた空間光変調器の駆動方法に於いて、特殊な素
子構造を用いないで光情報処理において、有用な機能を
示すことが可能な、入力情報の中から移動物体だけを検
出し、形状、移動方向、移動速度の情報を得ることを可
能とし、その応用範囲を飛躍的に増大させるものであ
る。 【構成】 図1に、本発明による空間光変調器を駆動す
る電圧波形を示す。波形は第1のパルス電圧11、第1
のパルス電圧と逆極性の第2のパルス電圧12、待ち時
間13、第1のパルス電圧と同極性の第3のパルス電圧
14からなり、第1、第2及び第3のパルス電圧のパル
ス幅及び電圧は、それぞれ独立に設定、制御され、待ち
時間は物体が移動していることが検出できるだけの長さ
があれば良く、任意に設定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像処理装置、光情報処
理用空間光変調器等に応用される光書き込み型液晶空間
光変調器の駆動方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、液晶を用いた空間光変調器は入力
された画像情報を、リアルタイムで強度変調出力する素
子として用いられている。また、筆者らは特願平3−1
67106号によって、上記素子に於いて輪郭強調を有
する出力を得る駆動方法をも示した。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の液晶を
用いた空間光変調器の駆動方法では、いずれも書き込ま
れる画像情報としては静止している移動しているにかか
わらず全ての物体を対象としており、例えば入力情報の
中に移動している物体がある場合、移動物体の形状、移
動方向、移動速度などの情報を分離して得ることは困難
であった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は、従来
のこのような課題を解決するため、液晶を用いた空間光
変調器の駆動方法に於いて、液晶の分子配列を一方の安
定状態にする第1のパルス電圧と、分子配列を前記一方
の安定状態から他方の安定状態に遷移させる第1のパル
ス電圧とは逆極性の第2のパルス電圧を印加し、他方の
安定状態をある時間保持させた後、第1のパルス電圧と
同極性の第3のパルス電圧を液晶セルに与え、分子配列
の他方の安定状態に於いて、光照射されている部分の分
子配列を一方の安定状態へ遷移させる波形を用いること
によって、入力情報の中から移動物体だけを検出するこ
とを可能にした。
【0005】
【作用】液晶を用いた空間光変調器の駆動方法に於い
て、上記のような駆動波形を用いる事により、静止物体
と移動物体が混在する入力情報の中から移動物体だけを
検出し、さらに第2のパルス電圧と第3のパルス電圧の
間の時間を制御することにより、検出結果から移動物体
の形状、移動方向、移動速度などの情報をリアルタイム
で得ることを可能にし、空間光変調器の応用範囲を増大
させることができる。
【0006】
【実施例】以下に図面を用いて本発明を詳細に説明す
る。図1に、本発明による空間光変調器を駆動する電圧
波形を示す。波形は第1のパルス電圧11、第1のパル
ス電圧と逆極性の第2のパルス電圧12、待ち時間1
3、第1のパルス電圧と同極性の第3のパルス電圧14
からなっている。
【0007】ここで、第1、第2及び第3のパルス電圧
のパルス幅及び電圧は、それぞれ独立に設定、制御さ
れ、待ち時間は物体が移動していることが検出できるだ
けの長さがあれば良く、任意に設定することができる。
また、第3のパルス電圧のパルス幅または電圧は、第1
のそれよりもどちらか一方または両方が大きな値を示し
ており、これは第2のパルス電圧を与えることによって
書き込まれた情報の中の全ての静止画像情報や、待ち時
間後の移動物体の重なり部分の情報の消去に充分で、し
かも第3のパルス電圧印加時に光照射のない部分には影
響を与えない程度に制御されている。
【0008】実際に図1に示した駆動波形を用いて空間
光変調器で移動物体の検出を行う場合、移動物体の有
無、物体の形状、移動速度の情報だけを検出するのであ
れば、単発の駆動で充分だが、移動方向や軌跡の情報を
検出するには連続駆動が必要になる。
【0009】図2に、物体の移動速度と実際に検出され
た移動物体の長さの関係を示す。物体の空間光変調器上
の移動速度22の任意の速度での、実際に空間光変調器
上に検出された移動物体の長さ23を測定し、21のよ
うな結果を得ることができた。本実験では、空間光変調
器上での移動物体の大きさ、形状を一辺が0.75mm
の正方形とし、図1に示す駆動波形の待ち時間13を1
96.5msec.に設定して移動物体の速度を変え検
出を行っている。このように検出される移動物体の長さ
を測定することにより、物体の空間光変調器上での移動
速度を知ることができる。
【0010】図3に、本発明による空間光変調器の駆動
方法を用いた移動物体検出実験の実験光学系の例を示
す。読み出し光源41から出射される読み出し光は、レ
ンズ42、干渉フィルター43、偏光子44を通り、ビ
ームスプリッター38で反射された後結像レンズ37を
通って空間光変調器36の読み出し面側に照射される。
書き込み光源31から出射される書込光はレンズ32、
干渉フィルター33を通って液晶テレビ34を照射し、
液晶テレビ34に表示されている画像情報を結像レンズ
35によって空間光変調器36の書き込み面に結像し表
示する。そしてこの読み出し光により光導電膜表面で反
射し、検光子39、レンズ40を通して受光素子48に
とり込まれ、取り込まれた情報は画像処理装置49で処
理される。この画像処理装置49では前記検出された移
動物体の運動パラメーター(たとえば位置、速度、加速
度など)の検出や、移動物体の識別処理が施される。
【0011】画像処理手段としては、コンピュータ上の
ソフトウェア、電気信号処理手段、もしくは光学的画像
処理手段であってもよいことは言うまでもない。この時
読み出し光を直線偏光とする偏光子44と、強誘電性液
晶層で変調された反射光を検光する検光子39をクロス
ニコル状態に設定し読み出し光として白色光を用いた場
合、図1に示されている駆動方法の第1のパルス電圧に
より決定される液晶分子の配列方向が、クロスニコル下
において暗視野となるように空間光変調器36は配置さ
れている。また入力される画像情報としては、本実施例
のように一度CCDカメラで取り込んだ画像を液晶ドラ
イバ46を介して、液晶テレビ34のような電気書込型
液晶デバイスに入力した後、光学的に読み出して結像入
力しても良いし、あるいは対象物体からの反射光や透過
光を直接レンズで結像して入力しても良い。
【0012】この実施例で用いている空間光変調器には
光分離用誘電体ミラーが備えられていないが、誘電体ミ
ラー付き空間光変調器の場合についても照射された読み
出し光が強誘電性液晶層と光分離用誘電体ミラーの界面
で反射されるだけで、同様の事が実現できる。
【0013】図4に、本実施例に用いている空間光変調
器の構造を示す。液晶分子を挟持するためのガラス基板
51a、51bとして、両面をHe−Neレーザー波長
に於て平行平面度λ/5以下に研磨した厚さ5mmの透
明ガラス基板を用いた。両基板の表面にはITO透明電
極層52a、52bを設けた。光による書き込み側の透
明電極層52a上には2.5μmの厚さの水素化アモル
ファスシリコン(a−Si:H)光導電膜55を形成し
た。光分離用誘電体ミラーは、この光導電膜55上に形
成される。さらに両基板の表面に一酸化珪素(SiO)
を、基板の法線方向に対し85度の角度で、且つ、蒸着
の法線方向にセットした膜厚計で1000オングストロ
ームの厚さに蒸着して液晶配向膜53a、53bを形成
した。なお光導電膜55は、硫化カドミウム等の他の材
料を用いても問題なく、また膜厚は誘電体ミラー及び液
晶層の厚みによって最適値が変動するものであって、
0.5〜3.5μmの範囲内で上記各膜の電気的特性及
び膜厚を勘案して設定される。
【0014】次に、1.0μmの平均粒径を持つシリカ
球を外周シール材に混合分散し、前記シール材を印刷塗
布した後2枚の基板を接着し、強誘電性液晶層54を狭
持する間隙を形成した。封入した強誘電性液晶組成物
は、エステル系SmC液晶混合物に光学活性物質を添加
して強誘電性液晶組成物としたものを用い、アイソトロ
ピック相迄昇温したのち、真空注入しスメクチックC相
迄徐冷して均一な配向を得た。
【0015】図5に、実際に移動物体を検出した結果を
示す。(a)は静止物体画像で、移動物体はこの(a)
の画像の中を左から右に同じ速度で移動している。
(b)、(c)、(d)が移動物体の検出結果でそれぞ
れ移動速度を変えている。また(e)は本発明による駆
動方法の波形を、移動物体が画像中を移動している間に
3回繰り返し印加する事によって移動方向を検出してい
る。
【0016】上記検出結果について、図6の検出モデル
を使って説明する。図1の駆動波形の第2のパルス12
によって、長さLの移動物体61が図3の中の空間光変
調器36に書き込まれ、待ち時間13の経過後Bの位置
に移動している物体62を第3のパルス電圧14を印加
する事により消去している。このとき待ち時間13の間
の移動距離が物体の長さLよりも短い場合、検出される
画像情報は(f)の白い部分63になる。また待ち時間
13の間の移動距離が物体の長さLよりも長い場合、検
出される画像情報として(g)のように移動物体の全体
図64を得ることができる。
【0017】
【発明の効果】以上述べてきたように本発明の方法によ
れば、液晶を用いた空間光変調器の駆動方法に於いて、
液晶の分子配列を一方の安定状態にする第1のパルス電
圧と、分子配列を前記一方の安定状態から他方の安定状
態に遷移させる第1のパルス電圧とは逆極性の第2のパ
ルス電圧を印加し、他方の安定状態をある時間保持させ
た後、第1のパルス電圧と同極性の第3のパルス電圧を
液晶セルに与え、分子配列の他方の安定状態に於いて、
光照射されている部分の分子配列を一方の安定状態へ遷
移させる波形を用いることによって、入力情報の中から
移動物体だけを検出することを可能とし、画像処理や光
情報処理に於ける移動物体の検出にかかわる応用範囲を
増大させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による空間光変調器を駆動する電圧波形
を示す図である。
【図2】物体の移動速度と実際に検出された移動物体の
長さの関係を示す図である。
【図3】本発明による空間光変調器の駆動方法を用いた
移動物体検出実験の実験光学系の例を示す図である。
【図4】本実施例に用いている空間光変調器の構造を示
す図である。
【図5】実際に移動物体を検出した結果を示す図であ
る。
【図6】移動物体の検出モデルを示す図である。
【符号の説明】
11 第1のパルス電圧 12 第2のパルス電圧 13 待ち時間 14 第3のパルス電圧 21 測定値 22 物体の移動速度 23 移動物体の検出長さ 31 書き込み光源 32、40、42 レンズ 33、43 干渉フィルター 34 液晶テレビ 35、37 結像レンズ 36 空間光変調器 38 ビームスプリッター 39 検光子 41 読み出し光源 44 偏光子 45 コンピュータ 46 液晶ドライバ 47 変調器用ドライバ 48 受光素子 49 画像処理装置 51a、51b ガラス基板 52a、52b 透明電極層 53a、53b 液晶配向膜 54 強誘電性液晶層 55 光導電膜 56 書き込み光 57 読み出し光 61 第2のパルスによって書き込まれる移動物体 62 第3のパルスによって消去される移動物体の像位
置 63、64 検出される画像情報
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成6年5月26日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図5
【補正方法】変更
【補正内容】
【図5】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩城 忠雄 東京都江東区亀戸6丁目31番1号 セイコ ー電子工業株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光による書き込み手段、光による読み出
    し手段、電圧印加手段および透明電極上に光導電膜が形
    成された透明基板と、 透明電極が形成された透明基板とに液晶配向膜を形成し
    て、該2枚の透明基板を該液晶配向膜が対向して間隙を
    設けて配設し、 該間隙に強誘電性液晶組成物を封入してなる液晶セルと
    を含み、前記液晶セルに対して、前記書き込み手段から
    書き込み光を照射し、 前記電圧印加手段から電圧を印加し、 前記読み出し手段から読み出し光を照射して駆動する電
    気光学素子の駆動方法に於いて、 第1のパルス電圧を与えて前記強誘電性液晶組成物の分
    子配列を一方の安定状態にし、 前記第1のパルス電圧と逆極性の第2のパルス電圧を前
    記液晶セルに与えて、前記分子配列の一方の安定状態を
    他方の安定状態へ遷移させ、その後、前記分子配列の他
    方の安定状態を或一定時間保持させる待ち時間を有し、 前記第1のパルス電圧と同極性の第3のパルス電圧を前
    記液晶セルに与え、前記分子配列の他方の安定状態に於
    いて、光照射されている部分の分子配列を一方の安定状
    態へ遷移させ、前記一方または他方の分子配列状態を維
    持することを特徴とする空間光変調器の駆動方法。
  2. 【請求項2】 該光導電膜は水素化アモルファスシリコ
    ン膜であることを特徴とする請求項1記載の空間光変調
    器の駆動方法。
  3. 【請求項3】 前記透明電極上に光導電膜が形成された
    透明基板上の光導電膜と液晶配向膜の間に、光分離用誘
    電体ミラーが形成されている液晶セルを用いたことを特
    徴とする請求項1記載の空間光変調器の駆動方法。
  4. 【請求項4】 印加される駆動電圧は、第1のパルス電
    圧、第2のパルス電圧及び第3のパルス電圧の電圧及び
    パルス幅の少なくとも一方がそれぞれ独立に設定され、 また、第2のパルス電圧と第3のパルス電圧の間に設け
    られている分子配列を他方の安定状態に保持する期間
    は、電圧0Vで時間を任意に設定することができること
    を特徴とする請求項1記載の空間光変調器の駆動方法。
JP26273793A 1993-10-20 1993-10-20 空間光変調器の駆動方法 Pending JPH07114038A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7161608B2 (en) * 2004-01-07 2007-01-09 Texas Instruments Incorporated Digital system and method for displaying images using shifted bit-weights for neutral density filtering applications

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7161608B2 (en) * 2004-01-07 2007-01-09 Texas Instruments Incorporated Digital system and method for displaying images using shifted bit-weights for neutral density filtering applications

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