JPS597337A - 光学制御装置 - Google Patents

光学制御装置

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JPS597337A
JPS597337A JP57115855A JP11585582A JPS597337A JP S597337 A JPS597337 A JP S597337A JP 57115855 A JP57115855 A JP 57115855A JP 11585582 A JP11585582 A JP 11585582A JP S597337 A JPS597337 A JP S597337A
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JP
Japan
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liquid crystal
light
incident
refractive index
optical
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JP57115855A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyuki Sekimura
関村 信行
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/31Digital deflection, i.e. optical switching
    • G02F1/315Digital deflection, i.e. optical switching based on the use of controlled internal reflection

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Printers Or Recording Devices Using Electromagnetic And Radiation Means (AREA)
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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】 本発明は、液晶セルを用いた光学制御装置に関し、詳し
くはカメラのシャッタあるいは電子写真方式を利用した
ページプリンタのシャッタアレーに適用しつる新規な液
晶−光学シャッタに関するものでおる。
液晶−光学シャッタは、例えば特開昭47−11737
号、米国特許第3731986号、米国特許第3700
306号公報などに開示されている。この液晶−光学シ
ャッタは、一対の透明電極板の間にねじれ配向の正の誘
電異方性全もつネマチック液晶を配置し、両方の透明電
極板の外側に一対の平行又は交差偏光板を備えた構成を
有している。従って、この液晶−光学シャッタは電圧印
加手段により一対の電極に電圧を印加してねじれネマチ
ック液晶の光学特性を変換させることができ、この変化
は偏光板によって検知することができる。
この様な従来の液晶−光学シャッタは、電圧ON状態、
又はOFF状態で数多の光線が偏光板を透過するため、
光線を完全に遮断する光学シャッタとすることができな
いので、例えばカメラなどのシャッタに前述の液晶−光
学シャッタを適用することは雌しい問題を有している。
しかも、2枚の偏光板を用いているため、光量の損失が
大きいなどの欠点がある。
本発明の第1の目的は、液晶−光学シャッタに利用でき
る新規な光学制御装置を提供することにある。
本発明の第2の目的は、入射光線を完全に遮断できる光
学制御装置tを提供することにるる。
本発明の第3の目的は、光量の損失か少ない光学制御装
Rを提供することにある。
本発明の第4の目的は、電子写真方式を用いたベージブ
リンクの7ヤツタfレーを提1共することにある。
本発明の第5の目的は、液晶−光学シャッタアレーを光
プリンタ用ヘッドとして用いた電子写真方式プリンタを
提供することにあるO本発明の他の目的は、当業者であ
れは上述から容易に明らかとなるであろう。
本発明のかかる目的は、一対の電極間に液晶を挾持した
光学制御装置において、少なくとも一方を透明にした一
対の電極基体間に口。< ng≦neの関係を有する液
晶を挾持した液晶セル、電圧印加により前記液晶の分子
軸方向を前記基体の表面に対してホモジニアスおよびホ
メオトロピックな配列のうち何れか1つの配列に制御す
る手段ト、 繭記ホモジニアスに配列した液晶の分子軸
方向に同一、又は略同−の透過軸方向を有する直線偏光
板を通して形成した直線偏光光を前記液晶セル中の液晶
に向けてs In−’(−S−)で決まる角度より大き
い入射角で入射させる手段を有する光学制御装置(但し
、ng Ii透明基体の屈折率、口。は液晶分子の常光
線の屈折率s  ’eは液晶分子の異常光線の屈折率で
ある。)によって達成される。
以ド1本発明の光学制御装置及びこれを用いたプリンタ
を図面に従って説明する。
第1図は、本発明の光学制御装置の断面図で、第2図は
別の態様の光学制御装置の断面図である。本発明で用い
る液晶セルは、屈折率nHの透明基体lと2の間に液晶
3が挾持されている。
透明基体Iと2には、各々電極4と5が形成さノtてお
り、さらに透明基体lと2はシールスペーサー6によっ
て一定の間隔(例えば約4〜15μ8度)に維持されて
いる。′!!た、液晶3の中に透明基体lと2の間隔を
安定にさせるためにガラスファイバーやガラス粒子(図
示せず)全混入させることができる。
液晶3としては、ネマチック液晶又はスメックチック液
晶を用いることができ、またネマチック液晶の場合、そ
の誘電異方性が正のもの(以TrNp液晶」という)で
あってもよく、あるいはその誘電異方性が負のもの(以
ド「Nn液晶」という)であつでもよい。
例えは、液晶3がNp液晶の場合について説明すると、
 Np液晶は透明基体lの表面に勾しでホモジニアスな
状態で配列する必要がある。この際、かかる配列状態を
一層安定化させるために、透明基体lと2にそれぞれ配
向膜7を設けておき、この配向膜7を一力向にラビング
する方法を用いることができる。配向膜7としては、例
えばポリイミド膜、ポリアミド膜、ポリビニルアルコー
ル膜、ゼラチン膜、 8i02膜やL’i0. p/7
4 すどを配向膜7として形成することが望ましい。
また、 Si鴨膜を形成する時には、斜め蒸着を用いる
ことによって、1換形成と同時に配向処理を施すことが
できる。また、本発明においては、基体lと2に接する
液晶3の配列方向を互に異ならしめて、その中間の液晶
30分子をねじれ構造にさせて配列させることもできる
。この液晶セルには、偏光板8が入射光9の側に配置さ
れている。偏光板8は、その透過軸方向IOを瞳液晶の
ホ七ジニアス配列Hの方向と同一、又は略同−の方向に
して配置する。すなわち、電極4と5が電圧無印加の時
Np液晶3の屈折率は入射直線偏光光9に対してneと
なり、この時基体lのngとneはng≦neであるの
で、この入射直線偏光光9′はNp液晶3を透過した透
過光11とすることができる。
一方、電極4と5の間に電圧を印加すると、Np液晶3
の分子軸は電界方向に配列したホメオトロピック状態■
となり、従ってNp液晶3の屈折率は入射直線偏光光9
′に対してn。となり、この時基体lのn、とn。はn
。(ngであるので、入射直線偏光光9′がsin’(
舟)以上の入射角θをもって入射すると、全反射光12
を生じることになる。尚、電極4と5の間に電圧を印加
した時に、Np液晶は基板lと2の境界面でホモジニア
ス配列の液晶が残っているものと推察されるが、それ以
外の大部分の液晶は電界方向に配列しているρで、実質
的にこの時の液晶はホメオトロピック状態■とすること
ができる。
また、透明基体lと2は、第1図および第2図に図示し
たとおり、プリズムが望しく、特に第2図に図示する如
く直角プリズムを用いることが好ましい。
Np液晶は、前述した様にその常光線の屈折率no、異
常光線の屈折本島と透明基体の屈折率ngノ間にn。(
ng≦口。の関係を有することが必要であるので、上述
の関係を満足する様にNp液晶と透明基体を選択する。
例えば、メルク社製のrZLI−1565Jネマチツク
液晶の場合h  ’0Ineおよびngは下記の表のと
おりである。
また、液晶として例えばn。が1.52で、neが17
8の予めホメオトロピック配列させたNr+Q品を用い
た場合でケま(透明基体としてngが170方向10と
同−又は略同−としておき、電土無印加時には入射直線
偏光光に対して液晶の屈折率がno(1,52)となる
ので(rlo<ng)+5Irl−’(4)−63,4
°以上の入射角で百線偏尤光ケ入射させると全反射させ
ることができ、一方電圧印加時には入射直線偏光光に対
して液晶の屈折率がne(1,78)となるので(ng
≦ne)、直線偏光光の入射角に関係なく液晶層を通過
させることができる。
第3図は、本発明の光学制御装Wを液晶−光学シャッタ
アレーに適用した時の平面図を示しており、第4図はそ
のA −A’断面図でろる0第3図および第4図におい
て、液晶−光学シャッタアレー13は複数のシャッタ部
14¥il−備えているが、このシャッタ部14は一対
のx&L5と16の間に液晶17を挾持した構造を有し
ている。i極15と16は、それぞれの柱状直角プリズ
ム19と20の対向面側に備え付けられていて1液晶の
n。とneおよび直角プリズムのngが前述の関係(n
O< ng≦ne)i有する様に液晶と直角プリズムを
選択する0さらに、入射光側には液晶がホメオトロピッ
クな状態に配列した時の方向と同一、又は略同一方向に
透過@を有する偏光板18が配置されている。
このシャッタアレー13を用いることにより生じた液晶
層透過光、あるいは全反射光の何れか1つの光線を、例
えば感光ドラムなどの光感応部材に照射することができ
る。そして、デジタル信号に従ってシャッタ部14を感
光ドラムに対して開口することによって、 Flr期の
潜1!l!を形成し、続いて画像形成を施すことができ
る。
第5図は、本発明の光学制御装置(液晶−光学シャック
アレー)を電子写真方式プリンタに利用した態様の説明
図て、公る。第5図において。
光源21は常に点灯しており、i’fE晶−光学シャツ
タアv−13i常に照らしている。このシャッタアレー
13は、液晶駆動回路(図示せず)によって光源21よ
りの光線を透過あるいは全反射させて光信号を発生し、
感光ドラム22に照射する光線を制御することができる
。また、光源21から光線とシャッタアレー13からの
光信号の集光性を得るために光路中にレンズ23と24
を配置しておくことが望ましい。感光ドラム22は、光
信号の照射に先立って予めコロナ放電装置などを備えた
帯電ステーション25でプラス又はマイナスに帯電され
、感光ドラムにおける光照射された所では、帯電電荷が
消滅して静電潜像が形成される。この様にして形成され
た静電#像は、現像部26で帯電時の極性と反対極性又
は反転現像による時には同一極性のトナーとキャリアか
らなる現像剤の存在下に現像バイアスを印加しながら磁
気ブラシ現像法などによって現像した後、転写部27で
像保持部材28(例えば1紙など)に転写し、次いで定
着部29で熱や圧力などによって定着され、完全に固定
化さgたプリント物が得られる○シャッタアレー13か
ら発生した光信号を受ける感光体は、前述の如き電子写
真方式のものに限らず、例えば銀塩写真方式の感光体(
例えば、モノクロペーパー、カラーペーパー、米国スリ
ーエム社「ドライシルバーコなど)であってもよい。
本発明の光学制御装置は、下記の如き利点を有している
(1)入射光を全反射により完全に遮断できるので、高
コントラスト制御が可能である0(2)偏光板の使用が
1枚であるので、光量の損失が少なく、明るい透過光を
得ることができる0 (8)カメラのシャッタあるいは光プリンタのシャッタ
アレーに用いた時、遅閉シャッター カらの光線の漏洩
がなく、不要な情報の一撮影や不 書き込みが発生しない。従来のねじれiチックモードを
用いたシャッタでは、シャッタの遅閉時に数チ程度の光
線の漏洩があるが、本発明は入射光線を完全に遮断する
ことができる。
(4)光学シャッタの電子制御かり能である0(5)大
型の光学シャッタがOf能である0(6)高速度の光学
シャッタが円面である。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、本発明の光学制御装置の断面図
である。第3図は、本発明の液晶−光学シャッタアレー
の平面図で、第4図はそのA−A’断面図である。第5
図は、本発明の光学制御装置を電子写真方式プリンタに
利用した態様の説明図である。 1.2・・・透明基体 3・・・・・・液晶 4.5・・電極 6・・・・・・シールスペーサー 7・・・・・・配向膜 8・・・・・・偏光板 9・・・・・・入射光 9′・・・・・・入射直線偏光光 10・・−・・何扁光板の透過軸方向 11・・・・・・透過光 12・・・・・・全反射光 θ・・・・・・入射角 H・・・・・・ホモジニアス配列状態 ■・・・・・・ホメオトロピック配列状態L3・・・・
・・液晶−光学シャツタアV−14・・・・・・シャッ
タ部 15.16・・電極 17・・・・・・・・液晶層 18・・・・・・・偏光板 19.20・・柱状直角プリズム 21・・・・・・・・光源 22・・・・・・・・・感光ドラム 23.24・・・レンズ 25・・・・・・・・帯電ステーション26・・・・・
・・・現1#都 27  ・・・・・・転写部 28・・・・・・・・像保持部材 29・・・・・・・・定着部

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)一対の電極間に液晶を挾持した光学制御装置にお
    いて、少なくとも一力を透明にした一対の電極基体間に
    n。<ng<−の関係を有する液晶を挾持した液晶セル
    、電圧印加によジ前記液晶の分子軸方向を前記基体の表
    面に対してホモジニアスおよびホメオトロピックな配列
    のうち何れか1つの配列に制御する手段と、前記ホモジ
    ニアスに配列した液晶の分子軸方向に同一、又は略同−
    の透過軸方向を有する直線偏光板を通、して形成した直
    線偏光光を前記液晶セル中の液晶に向けて5in−’(
    →H)で決まる角度より大きい入射角で入射させる手段
    を有することを特徴とする光学制御装置(但し、ngは
    透明基体の屈折率s noは液晶分子の常光線の屈折率
    s neは液晶分子の異常光線の屈折率である)。 (2ン  前記電極基体が電極を有するプリズムでめる
    特許請求の範囲第1項記載の光学制御装置。 (3)前記プリズムが直角プリズムでおる特許請求の範
    囲第2項記載の光学制御装置。 (4)前記電極基体が複数の電極からなる群を有する特
    許請求の範囲第1項記載の光学制御装置。 (5)前記液晶がネマチック液晶である特許請求の範囲
    第1項記載の光学制御装置。
JP57115855A 1982-07-02 1982-07-02 光学制御装置 Pending JPS597337A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0371114A (ja) * 1989-08-11 1991-03-26 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光スイッチ
WO2018135571A1 (ja) * 2017-01-18 2018-07-26 パイオニア株式会社 光学装置
WO2018135570A1 (ja) * 2017-01-18 2018-07-26 パイオニア株式会社 光学素子

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US10935854B2 (en) 2017-01-18 2021-03-02 Pioneer Corporation Optical device

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