JPS6252524A - 電気光学シヤツタ - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は電気光学シャッタ、即ち、偏光子−櫛歯状電極
を持つ電気光学材料−検光子を積層し、電気光学材料に
パルス電圧を印加した時の偏光状態の変化により透過光
量を制御する様にしたシャッタの改良に関する。

【従来の技術】

先ず、第５図を参照して一般的な電気光学シャッタの構
造・作用を説明する。 先ず、第５図において１は偏光板により構成される偏光
子、２は電気光学材料の一例であるＰＬＺＴ板（ランタ
ン添加ジルコン酸チタン酸鉛）、３は偏光板により構成
される検光子、４は駆動回路を各々示し、偏光子１・Ｐ
　Ｌ　Ｚ　Ｔ板２・検光子３は入射側からこの順序で積
層されている。 又、１ａ及び３ａは偏光子１及び検光子３の偏光軸を各
々示しており、偏光軸１ａ及び偏光軸３ａは入射光線の
光軸（２軸）に直角な平面で各々直交する様に配置され
る。更に、２ａ及び２ｂば入射光線の光軸と直角な平面
で偏光軸１ａと４５度の角度を持たせてＰＬＺＴ板２内
板台内られた櫛歯状電極を示す。 偏光子１に対して入射した光は、偏光＋１を通過する過
程で偏光軸１ａに沿って直線偏光し、ＰＬＺＴ板２に入
射する。 この偏光子１によって直線変更した光は偏光軸１ａを含
み光軸に沿って振動する電場のみを持ち、この偏光した
光は同位相のＸ軸成分とＸ軸成分の合成と考えることが
できる。 尚、ここでｙ軸及びｙ軸はｙ軸に直角な平面状で偏光軸
１ａを正負各に４５度回転したものである。 さて、偏光した光がＰ　Ｌ　Ｚ　Ｔ板２に入射した時に
櫛歯状電極２ｂ・２Ｃ間に電圧が加えられていないと、
Ｘ軸方向・ｙ軸方向の屈折率が一致し、従って、偏光し
た光の偏光面はＰＬＺＴ板２によっては変化せずに、検
光子３に入射する。 そして、検光子３の偏光軸３ａは偏光軸１ａに対して９
０度傾斜しているので、この）光は検光子３に遮られる
。 今、櫛歯状電極２ａ・２ｂ間に電圧を加えた時に発生す
る電界によりＰＬＺＴ板２のＸ軸方向の屈折率とｙ軸方
向の屈折率に変化が住じ、偏光波のＸ軸方向の成分とｙ
軸方向の成分との間に印加電界に対応した位相差が発生
する。 そして、この位相差が１８０度（より一般的には２ｎπ
＋π）となる様な電界（この様な強さの電界を得ること
ができる印加電圧を半波長電圧という。）を加えた時、
ＰＬＺＴ板２を通過した光は偏光面が９０度回転した直
線偏光になり、その偏光面は検光子３の偏光軸３ａと一
致するので、検光子３を通過することができる。 従って、駆動回路４により印加電圧０の状態を定常状態
として半波長電圧に相当するパルスを櫛歯状電極２ａ・
２ｂ間に加えれば、シャツタ秒時が上記パルス幅に相当
する特性の光学シャッタとして使用することができる。

【発明が解決しようとする問題点】

さて、該棟構造の電気光学シャッタではＰＬＺＴ板２内
板台内るＸ軸方向及びｙ軸方向の屈折率の変化はＰＬＺ
Ｔ板２自体の物性的な特性を一定として考えた場合、加
えられる電界の強さに依存し、櫛歯状電極２ａ・２ｂの
間隔を１１とじた場合には半波長電圧は５００Ｖ前後の
高電圧になり、駆動回路４は極めて大型の昇圧回路を備
えることが必要になる。 勿論、櫛歯状電極２ａ・２ｂの間隔を狭めれば、より低
電圧の回路を使用することができるが、櫛歯状電極２ａ
・２ｂの間隔を狭めると、例えば撮影用カメラの様な結
像光学系のシャッタとして使用する場合には、狭間隔の
電極による光の回折現象のために画質が低下するととも
に、ＰＬＺＴ板２に占める電極面積率が増加して透過率
が低下するという問題がある。

【問題点を解決するための手段】

本発明はこの様な問題点を解決するためになされたもの
であり、ＰＬＺＴ板に加える電界を弱めても光学シャッ
タとして機能する様にした電気光学シャフタを提供する
ことを目的とする。 要約すれば、本発明の電気光学シャックは、光の入射部
分に設けられた第１の偏光板と、該第１の偏光板の偏光
軸を基準として第１の方向に４５度回転した櫛歯状電極
を有する電気光学材料と、前記第１の偏光板の偏光軸を
基準として前記第１の方向と反対の第２の方向に４５度
回転した偏光軸を有する第２の偏光板とを順次積層し、
光遮断状態においては前記第１の偏光板を透過した光の
偏光面が前記電気光学材料を通過する間に前記第１の方
向に４５度回転する様な電界を前記電気光学材料内に発
生させる電圧を前記ｌｆｉ歯状電極に印加し、光導通状
態においては前記第１の偏光板を透過した光の偏光面が
前記電気光学材料を通過する間に前記第２の方向に４５
度回転する様な電界を前記電気光学材料内に発生させる
電圧を前記櫛歯状電極に印加する様になされている。

【作用】

即ち、本発明の電気光学シャッタは偏光子の偏光軸と検
光子の偏光軸のなす角度を例えば＋４５度に設定し、偏
光子を通過した光が電気光学材料を通過する間にその偏
光面が一４５度回転する様な電界を初期状態で与えてお
くとともに、シャ。 夕開放時には初期電界と絶対値が等しく方向の異なる電
界を与えることにより電気光学材料を通過した光の偏光
面が検光子の偏光軸と一致する様にしたものであり、換
言すれば、絶対値が等しく方向が反対の電界を電気光学
材料に対して与えることによりシャ・７タのオン・オフ
をぜんとするものである。

【実施例】

以下図面を参照して本発明の１実施例を詳細に説明しよ
う。 先ず、第１図は本発明の実施例に係る電気光学シャック
の構造を示す分解斜視図であり、５は偏光板により構成
される偏光子、６は電気光学材料の一例であるＰＬＺＴ
板、７は偏光板により構成される検光子、１０は駆動回
路を各々示し、偏光子５・ＰＬＺＴ板６・検光子７は積
層構造をとる。 又、５ａ及び７ａは偏光子１及び検光子３の偏光軸を、
６ａ及び６ｂはＰＬＺＴ板２内に設けられた櫛歯状電極
を示す。 偏光子５を基準に考えると、ＰＬＺＴ板５はその櫛歯状
電極６ａ及び６ｂが偏光軸５ａに対して光の入射方向か
ら見て時計用りに４５度回転した位置になる様に配置さ
れ、又、検光子７はその偏光軸７ａが偏光子５の偏光軸
５ａに対して光の入射方向から見て反時計廻りに４５度
回転した位置になる様に配置されている。 従って、本実施例では定常状態（即ち、光遮断状！３）
において、偏光子５を通過した光の偏光面がＰＬＺＴ板
６を通過する間に時計用りに４５度回転する様な電界を
ＰＬＺＴ板６内に発生させる電圧を駆動回路１０から櫛
歯状電極６ａ・６ｂ間に与えれば、ＰＬＺＴ板６を通過
した光の偏光面は検光子７の偏光軸７ａに対して直交す
ることになるので、この光は検光子７により遮られ、光
遮断状態になる。 同様に、本実施例では光導通状態において、偏光子５を
通過した光の偏光面がＰＬＺＴＦｊ、６を通過する間に
反時計廻りに４５度回転する様な電界をＰＬＺＴ板６内
に発生させる電圧を駆動回路１０から櫛歯状電極６ａ・
６ｂ間に与えれば、ＰＬＺＴ板６を通過した光の偏光面
は検光子７の偏光軸７ａに対して平行になるので、この
光は検光子７を通過することになる。 第２図はこの様な駆動電圧を櫛歯状電極６ａ・６ｂに与
えるための駆動回路の１例を示したものである。 第２図において、６は第１図おいて示したＰＬＺＴ板６
．６ａ及び６ｂも第１図において示した櫛歯状電極６ａ
及び６ｂを各々示し、ＰＬＺＴ板６は第２図に示す様に
回路的にはコンデンサと等価に機能する。 又、第２図において、Ｐ、〜Ｐ４は各々サイリスクフォ
トカプラを、Ｄ１〜Ｄ４はサイリスクフォトカプラＰ１
〜Ｐ４を構成するフォトダイオードを、８１〜Ｓ４はサ
イリスクフォトカプラＰ１〜Ｐ４を構成するフォトサイ
リスクを各々示す。 先ず、（１１フオトサイリスタＳ１はそのアノードが高
圧の（半波、長電圧の約１／２の電圧の）電源Ｖ１１に
、そのカソードが櫛歯状電極６ｂに接続され、（２）フ
ォトサイリスタＳ２はそのアノードが櫛歯状電極６ｂに
、そのカソードがグランドに接続され、（３）フォトサ
イリスクＳ３はそのアノードが電源Ｖ１１に、そのカソ
ードが櫛歯状電極６ａに接続され、（４）フォトサイリ
スタＳ４はそのアノ−）・が櫛歯状電極６ａに、そのカ
ソードがグランドに各々接続されている。 従って、フォトサイリスクＳ２・Ｓ３がオフ状態におい
てフォトサイリスタＳ、・Ｓ４がターンオンすると、電
源Ｖ１１−フォトサイリスタ５ｌ−ＰＬＺＴ板６−フオ
ドサイリスクＳ４−グランドという直列回路が形成され
て、櫛歯状電極６ｂが正に充電される。又、フォトサイ
リスタＳ１　・Ｓ４がオフ状態においてフォトサイリス
クＳ２・Ｓ３がターンオンすると、電源Ｖｌ＋　−フォ
トサイリスタ５３−ＰＬＺＴＦｊ、６−フオドサイリス
クＳ２−グランドという直列回路が形成されて、櫛歯状
電極６ａが正に充電されることになる。 又、ＴＲＩ　　・ＴＲ２は各々スイッチング用の１・ラ
ンジスタを示し、この内トランジスタＴＲＩはフォトダ
イオードＤ１　・Ｄ４を、トランジスタＴＲ２はフォト
ダイオードＤ２・Ｄ３を各々スイ・７チングするための
ものである。 又、１１・１２は各々トリガ入力Ｔの立ち上がりエツジ
で出力パルスを発生するワンショット回路を示し、ワン
ショット回路１１のＱ出力はトランジスタＴ　Ｒ＋のベ
ースに、ワンショット回路１２のＱ出力はトランジスタ
Ｔ　Ｒ２のベースに接続されている。更に、１３はオア
ゲート、１４はインバータゲートを各々示す。 それでは、上記事項並びに第３図のタイムチャート及び
第４図の電圧−透過率曲線を参照して本実施例の動作を
説明しよう。 先ず、第３図に示す第１レリーズ信号は例えばシャッタ
ボタンのハーフストローク時に発生する一定パルス幅の
信号であり、第２図に示すオアゲート１３の一方の入力
に加えられる。又、第３図に示す第２レリーズ信号はシ
ャッタボタンのフルストローク時に発生する可変パルス
幅の信号であり、第２図に示すワンショット回路１２の
トリガ入力Ｔに加えられるとともに、インバータゲート
１４で反転されて、オアゲート１３の他方の入力に加え
られる。そして、第２レリーズ信号のパルス幅は露出秒
時に対応している。 従って、ワンショット回路１工は、シャックボタンのハ
ーフストローク時、及び第２レリーズ信号の立ち下がり
時（即ち、露出終了時）にトリガされ、ワンショット回
路１２はシャッタボタンのフルストローク時（即ち、露
出開始時）にトリガされることになる。 先ず、シャッタボタンのハーフストローク時に発生する
第１レリーズ信号はオアゲート１３を通過してワンショ
ット回路１１のトリガ入力Ｔに加えられ、その立ち上が
りエツジでワンショット回路１１はパルスＴ１を発生す
る。そして、トランジスタＴＲ，はパルスＴ、のパルス
時間だけオン状態になる。 従って、このパルスＴ１のパルス時間だけ電源ｖＢ−フ
ォトダイオードＤ４−フォトダイオードＤ１−トランジ
スタＴ　Ｒ１という直列回路が形成され、その時間内に
おいてフォトダイオードＤｌ・Ｄ４は発光する。そして
、フォトダイオードＤ１　・Ｄ４の発光は各々カプリン
グされたフォトサイリスタＳ１　・Ｓ４に加えられ、フ
ォトサイリスクＳ１　・Ｓ４はターンオンする。 従って、電源１−フォトサイリスクｓ、　−ｐＬＺＴ板
６−フオドサイリスクＳ４−グランドという経路で電流
が流れ、ＰＬＺＴ板６は櫛歯状電極６ｂが正に充電され
る。そして、ＰＬＺＴ板６がフルチャージされると、上
記した電源ＶＨ−フォトサイリスタＳ＋　　ＰＬＺＴ板
６−フオドサイリスクＳ４−グランドという回路に流れ
る電流はフォトサイリスクＳ１　・Ｓ４の保持電流以下
になるので、特にターンオフ回路を設けなくともフォト
サイリスクＳ１　・Ｓ４は自動的にターンオフする。 又、Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ板６内においては櫛歯状電極６ｂか
ら櫛歯状電極６ａに向かう電界が発生する。 さて、被写界光は偏光子５を通過する過程で偏光軸５ａ
に沿って振動する直線偏光になり、ＰＬＺＴ板６に入射
する。 そして、ＰＬＺＴ板６内においては、櫛歯状電極６ｂか
ら櫛歯状電極６ａに向かう電界が発生しているので、Ｘ
軸方向の成分とｙ軸方向の成分には９０度の位相差が発
生し、ＰＬＺＴ板６を通過した光の偏光面は光の入射方
向からみて時計廻りに４５度回転する。 そして、ＰＬＺＴ板６を通過した光は検光子７に入射す
るが、検光子７の偏光軸７ａは入射光の偏光面とは直交
しているので、この光は検光子７に遮られ、撮影準備が
完了する。 この様にして撮影準備が完了すると、所望により設けら
れるメカニカルシャッタがアパーチュアを開き、その後
シャッタボタンのフルストロークにより第２レリーズ信
号が立ち上がる。 そして、第２レリーズ信号の立ち上がりエツジでワンシ
ョット回路１２はトリガされ、ワンショット回路１２は
パルスＴ２を発生する。このパルスＴ２はトランジスタ
ＴＲ２に加えられ、トランリスクＴ　Ｒ２はパルスＴ２
のパルス時間だけオン状態になる。 従って、このパルスＴ２のパルス時間だけ電源ＶＢ−フ
ォトダイオードＤ３−フォトダイオードＤ２−トランジ
スタＴＲ２という直列回路が形成され、その時間内にお
いてフォトダイオードＤ２・Ｄ３は発光する。そして、
フォトダイオードＤ２・Ｄ３の発光は各々カプリングさ
れたフォトサイリスタＳ２・Ｓ〕に加えられ、フォトサ
イリスクりＳ２・Ｓ３はターンオンする。 従って、電源ＶＨ−フォトサイリスタ５３−ＰＬＺＴ板
６−フオドサイリスクＳ２−グランドという経路で電流
が流れ、ＰＬＺＴ板６は櫛歯状電極６ａが正に充電され
る。そして、ＰＬＺＴＦｊ、６がフルチャージされると
、上記した電源ＶＨ−フォトサイリスタＳ　３Ｐ　Ｌ　
Ｚ　Ｔ　板６−フオドサイリスクＳ２−グランドという
回路に流れる電流はフォトサイリスクＳ２・Ｓ３の保持
電流以下になるので、特にターンオフ回路を設けなくと
もフォトサイリスクＳ２・Ｓ３は自動的にターンオフす
る。 又、Ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ板６内においては櫛歯状型＋ｆＡ６
ａから櫛歯状電極６ｂに向かう電界が発生する。 従って、偏光子５を通過することによって直線偏光とな
った光がＰＬＺＴｉ６に入射すると、ＰＬＺＴ板６を通
過する間に、その偏光面は光の入射方向からみて反時計
廻りに４５度回転する。 従って、ＰＬＺＴ板６を通過した光の偏光面は検光子７
の偏光軸７ａと平行になるので、検光子７に遮られるこ
となく感光面に到達する。 そして、露出秒時に対応した時間が経過して第２レリー
ズ信号が立ち下がると、その立ち下がりエツジはインバ
ータゲート１４で反転された後にオアゲート１３を介し
てワンショット回路１１をトリガするので、ワンショッ
ト回路１１は再度パルスＴ１を発生する。 従って、上記において説明した様に、櫛歯状電極６ｂが
再度正に帯電され、露出動作が終了することになる。 尚、第４図は櫛歯状電極６ａ及び６ｂ間の電位差Ｖと電
気光学シャンク全体の透過率のσの関係を示したもので
あり、櫛歯状電極６ａを＋１／２Ｅ　（Ｅは半波長電圧
）に充電した場合には入射光の偏光面はＰＬＺＴ板６を
通過する間に入射方向から見て反時計廻りに４５度回転
して検光子７の偏光軸７ａと平行になるので、透過率σ
は最大値を示し、逆に櫛歯状電極６ａを一１／２Ｅ　（
即ち、櫛歯状電極６ｂを＋１／２Ｅ）に充電した場合に
は入射光の偏光面はＰＬＺＴ板６を通過する間に入射方
向からみて時計用りに４５度回転して検光子７の偏光軸
７ａと直交するので、透過率σは最小値になる。 尚、上記においては、ｐｉ−ＺＴＪｆを使用した例を示
したが、ＰＬＺＴ板以外でも電界に対応して屈折率の変
動する電気光学材料であれば本発明を適用することがで
きる。 又、上記においては、サイリスクフォトカプラを使用し
てＰＬＺＴ板を充・放電する様にした例を示したが、双
方向の充・放電をすることができる回路であれば、広く
本発明に適用することができる。

【発明の効果】

以上説明した様に、本発明によれば、従来の電気光学シ
ャッタと比較して必要とされる電界の強さを半分にする
ことができる。従って、ｗＪ歯状電極の間隔を同一にし
た場合には、印加電圧の絶対値を半分にすることができ
るので、昇圧回路を小型化することができるとともに、
充・放電時の立ち上がり・立ち下がりエツジをよりシャ
ープなものとすることが容易になり、露出精度を向上さ
せることができる。 又、印加電圧の絶対値を同一とした場合には、電極間隔
を広くすることができるので、回折現象による画像低下
を少なくすることが可能になるとともに開口面積率を向
上させることができる。 又、上記した実施例の様にサイリスクフォトカプラを使
用して充・放電の切り換えを行う様にした実施例の場合
、高圧の充・放電用の回路系と制御回路系を電気的に絶
縁することができ、又、制御回路系のドライブ電流も単
にフォトサイリスクをターンオンするのに十分なもので
すませることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例にかかる電気光学シャッタの
分解斜視図、第２図は第１図に示す電気光学シャッタの
駆動回路例を示す回路図、第３図は第２図に示す回路の
タイムチャート、第４図は本発明の電気光学シャッタの
印加電圧と透過率の関係を示す特性図、第５図は従来の
電気光学シャッタの分解斜視図。 ５・・・偏光子　　　　　　５ａ・・・偏光軸６・・・
ＰＬＺＴ板　　　　６ａ・６ｂ・・・櫛歯状電極７・・
・検光子　　　　　　７ａ・・・偏光軸１０・・・駆動
回路 特許出願人　株式会社　コノぐ１１ 代　理　人　弁理士　　村上光用 第１図 第３図 ｍ＝」−ユー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光の入射部分に設けられた第１の偏光板と、該第１の偏
   光板の偏光軸を基準として第１の方向に４５度回転した
   櫛歯状電極を有する電気光学材料と、前記第１の偏光板
   の偏光軸を基準として前記第１の方向と反対の第２の方
   向に４５度回転した偏光軸を有する第２の偏光板とを順
   次積層し、光遮断状態においては前記第１の偏光板を透
   過した光の偏光面が前記電気光学材料を通過する間に前
   記第１の方向に４５度回転する様な電界を前記電気光学
   材料内に発生させる電圧を前記櫛歯状電極に印加し、光
   導通状態においては前記第１の偏光板を透過した光の偏
   光面が前記電気光学材料を通過する間に前記第２の方向
   に４５度回転する様な電界を前記電気光学材料内に発生
   させる電圧を前記櫛歯状電極に印加する様にしたことを
   特徴とする電気光学シャッタ。