JPH0527253A

JPH0527253A - 光変調素子およびそれを用いる電子装置

Info

Publication number: JPH0527253A
Application number: JP17989691A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Ishii; 裕石井; Yoshitaka Yamamoto; 良高山元
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-07-19
Filing date: 1991-07-19
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】色彩可変フィルタを液晶で実現させることに
より、構成の小型化と表示品質の向上とを図ることがで
きる光変調素子及びこのような光変調素子を用いた新規
な電子装置を提供する。【構成】液晶素子Ｃ１を透過する透過光強度の波長に
関する分布は、前記液晶素子Ｃ１中の液晶パネルＰ１の
リターデーションΔｎｄに基づいて定められる特定波長
を中心とするほぼ正規分布に近い分布となる。この分布
における必要な半値幅に基づいて、液晶パネルＰ１のリ
ターデーションを定め、かつ光変調素子１で得ようとす
る光の色の種類に対応した必要な波長の帯域幅が得られ
るように、前記液晶素子Ｃ１の数を定める。リターデー
ションは、電圧調整回路５によって、所望の波長の透過
光強度分布が最大となるように変化される。したがっ
て、光変調素子１から出射される所望の光の波長を選択
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、電圧や温度などの物理
量の制御により、簡便にかつ高速に透過光や反射光の波
長を連続的または段階的に変化することができる光変調
素子、およびこの光変調素子を用いて構成される直視型
表示装置、透過型表示装置、撮像装置、複写機、印刷製
版装置、ファクシミリ通信装置、光通信装置あるいは画
像演算装置などの電子装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶表示装置は、時計、電卓、コンピュ
ータ端末、ワードプロセッサあるいはテレビジョン受信
機など、広い分野に亘り利用されている。これらの用途
に用いられる代表的な表示モードとしては、液晶セル内
の液晶分子を初期配向としてほぼ９０°捩るいわゆるＴ
Ｎ(Twisted Nematic）モードである。ＴＮモードは、１
組の偏光板の間に液晶セルを配置し、このセルの光学的
性質、すなわち表示電圧無印加時の旋光特性と電圧印加
時の旋光解消特性とを利用してモノクロ表示を行うもの
である。

【０００３】またカラー化については、液晶セル内に表
示画素毎に、たとえば赤、青、緑の微小寸法のマイクロ
カラーフィルタを設け、ＴＮモードの上記光スイッチン
グ特性を利用し、加色混合によりマルチカラー表示（所
定の複数色表示）やフルカラー表示（無段階色表示）を
行う。この原理は、現在、アクティブマトリクス駆動や
単純マトリクス駆動を適用した小形液晶テレビジョン受
信機の表示装置として採用されている。

【０００４】ワードプロセッサ用表示装置として広く使
用されている表示方式としては、ＴＮモードと類似のセ
ル構造で、液晶の捩れ角を１８０°〜２７０°に設定す
るＳＴＮ(Super Twisted Nematic）モードが挙げられ
る。このモードの特徴は、液晶捩れ角を９０°以上に増
大し、かつ偏光板の偏光方向の設定角度の最適化をによ
り、印加電圧の増加に伴う急激な分子配向変形を、液晶
の複屈折変化に反映させ、鋭いしきい値を有する電気光
学特性を実現するものである。したがって単純マトリク
ス駆動に適する。

【０００５】一方、このモードの短所としては、液晶の
複屈折により表示の背景色として、黄緑や濃紺の色付き
を呈することにある。この改善法として、表示用ＳＴＮ
パネルに光学補償用パネルやポリカーボネイトなどの高
分子で形成される位相差板を重ね合わせることにより色
補正を行い、モノクロ表示を可能とする技術があり、現
在このような構造の液晶表示装置（ＬＣＤ）が「ペーパ
ーホワイトＬＣＤ」として市販されている。またこのカ
ラー化においては、前述のＴＮモードと同様の動作原理
でマルチカラー／フルカラー表示が可能となる。

【０００６】広い視角を要求される用途に対しては、液
晶に分子長軸方向と短軸方向とで吸光度の異なる色素
（２色性色素）を添加する、いわゆるＧＨ（ゲストホス
ト）モードが使用される。この方式は、偏光板を使用す
るハイルマイヤー型と偏光板を使用しないホワイト／テ
イラー型（相転移型）および２層型などに分類できる
が、いずれにしても動作原理となるものは色素の配向を
電圧による液晶分子の配向を介してコントロールし、色
素分子方向の吸光度差を表示に利用するものである。ま
たカラー化に対しては、色素として可視光の一部の波長
を吸収する色素を用いるか、黒色となる色素を使用した
ＧＨセルに有色フィルタを組み合わせて表示が可能とな
る。

【０００７】他のカラー表示法としてはモノクロ表示装
置の前面もしくは背面に透過光の波長を制御できる素子
を設置し、時間順次的にその透過光の波長を切り替える
ことによりカラー表示を行う方法がある。この手法を投
射型表示装置に応用した例として、高分子分散型液晶を
ＣｄＳｅ−ＴＦＴパネル（ＴＦＴ＝薄膜トランジスタ）
に封入し、赤、緑、青のフィルタを取り付けた円板を光
源の前に設置し、円板の回転による照明光の色変化に同
期して、前記ＴＦＴ−ＬＣＤに表示を行うことによりフ
ルカラー表示を行う技術がある。一方、表示装置以外の
電子装置においてもカラー化への対応が図られており、
たとえば撮像装置、カラーセンサ、複写機などが挙げら
れる。

【０００８】撮像装置は現在、電荷結合素子（ＣＣＤ：
Charge Coupled Device）が半導体製造技術の進展と共
に性能の向上が図られ大きな市場を形成しつつある。特
にビデオカメラへの搭載はホームユース市場の拡大に大
きく貢献している。

【０００９】カラーセンサにおいても従来では限られた
工業用途にしか用いられていなかったが、近年ビデオカ
メラのホワイトバランス調整用として搭載されるように
なっており、需要が急速に延びている。

【００１０】これらの電子装置は光電変換面の前面に合
成樹脂材料などから成るカラーフィルタを装着した構成
となっており、光電変換素子に入射する光の特定波長成
分に対する特性を検出することにより、入射光全体の特
性を算出する構造となっている。

【００１１】このような光電変換素子を有する電子装置
の構造上の重要な点は、前記カラーフィルタの構造であ
り、前述した表示装置と同様に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）お
よび青（Ｂ）の光の波長成分に対応するフィルタが光電
変換面に並列に配列されている。すなわち、前記赤、緑
および青の３つのフィルタが表示上の１画素を構成して
いる。

【００１２】またこのように入射光を３原色成分に分解
する以外に、補色系のフィルタ（シアン、マゼンタおよ
びイエロー）のみ、もしくは３原色フィルタにこれらを
混合したものを並列配置した構成も提案されている。

【００１３】複写機においては、複写原稿に白色光を照
射し、反射光を前記赤、緑および青のフィルタを時間順
次的に機械的な構成を用いて切り替えることにより、感
光ドラムに３原色の光学像を書込み、その後、これらの
光学像をカラー現像剤を媒体にして記録紙に複数回転写
し、フルカラー表示を再現する。この原理の中で、予め
複写原稿に赤、緑、青のカラーフィルタを用いて３原色
の光源光を順次照射し、原稿像の３原色分解を行った
後、感光ドラムに対して前記と同様に処理を行ってもフ
ルカラー複写が可能となる。この場合のカラーフィルタ
の時間順次的な切換え制御は、機械的に行われるのが通
常である。

【００１４】デジタル式複写機においては、複写原稿の
原稿像を固体撮像素子（ＣＣＤ）によって光電変換を行
い、その後、デジタル画像信号処理を行ってカラー原画
の再生を行う構成が用いられる。この場合に用いる固体
撮像素子は、前記ＣＣＤと同一であり動作原理も前記説
明に従うものである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、各種
表示装置や撮像素子あるいはカラーセンサや複写機など
画像入力／出力装置において、カラー化は現在の開発動
向の１つになっているが、現状のカラー化技術では解決
すべき課題を多く抱えている。

【００１６】すなわち表示装置に関しては、マルチカラ
ーもしくはフルカラーを実現する目的で、たとえば白黒
表示を行う液晶表示装置の前面に１表示画素毎にたとえ
ば赤、緑、青のマイクロカラーフィルタを設ける構造が
知られている。このようなパネル構造では複数光のマイ
クロカラーフィルタを合わせて１表示画素とするため、
解像度の低下が生じる。これを防止するために表示を行
う液晶表示装置の表示画素サイズを微細化する場合、表
示用の信号が流れる電極部分の微細化による高抵抗化が
生じ、液晶表示装置において信号が供給される位置と信
号供給位置から離れた位置との間で表示される画像濃度
にむらが生じることになる。また製造環境を極めて高い
清浄度に設定する必要があり、ごみなどの影響による製
造上の歩留まりの低下などの問題が生じる。

【００１７】一方、前述したＧＨ（ゲストホスト）モー
ドを用いる表示装置では、マルチカラー表示あるいはフ
ルカラー表示を実現するに際して、可視光の一部の波長
を吸収する色素を用いる技術が知られている。このよう
な場合には、異種の色素を添加したゲストホスト液晶を
積層して重ね合わせる必要があるが、この技術では各層
の表示絵素が視差により斜め方向から見た場合に一致し
ないという問題を有する。この問題の解消を図るため
に、各積層パネルのガラス基板の板厚を薄くする技術が
考えられるが、この場合には液晶表示装置を製造する工
程でガラス基板が極めて破損しやすく、取り扱いが困難
になるという課題を生じる。さらに黒色を表示可能な色
素を使用したゲストホスト液晶では、上述したようなマ
イクロカラーフィルタを用いる必要があり、この場合に
は前記解像度の低下という基本的な問題が生じる。

【００１８】一方、赤色、緑色、青色の光を時間順次的
に切り替えて表示装置に応用した技術では、前記マイク
ロカラーフィルタを使用する場合と比較し、表示装置の
１画素がそのまま表示画素となるため、解像度は向上す
るが、従来では、この色の切換えをたとえば円板に同方
向に前記３色のカラーフィルタを取り付けて、円板を回
転駆動させるなどの機械的な構成で実現しているため、
装置の小型化や耐久性に問題があり、また騒音を生じる
という問題を有している。

【００１９】一方、撮像装置や前記カラーセンサにおい
ては、マイクロカラーフィルタを設ける構造のため解像
度が低下するという表示装置の場合と同様の問題点を有
しており、また微細構造のマイクロカラーフィルタを用
いるなどの点で、装置の構造が複雑になるという課題を
有している。

【００２０】また前述したカラー複写機においては、原
稿に照射される光あるいは原稿からの反射光に関して、
３色に分解するためのフィルタの切換え動作は前述した
ような機械式に行われるか、あるいは色毎の光源を設け
る必要があるため、前述したような構成の大型化や耐久
性の低下あるいは騒音などの問題を生じることになる。
あるいは色毎の光源を設ける場合には、構成の小型化や
光源の寿命あるいは色純度、消費電力に問題を有してい
る。

【００２１】本発明の目的は、現段階でのカラー化技術
の有する諸問題に鑑み、所望の波長帯域の透過光や照射
光を電気的に短時間で切換えられる色彩可変フィルタを
液晶で実現させることにより、構成の小型化と表示品質
の向上とを図ることができる光変調素子を提供すること
であり、さらにこのような光変調素子を用いた前記特徴
を有する新規の電子装置を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１偏光板
と、複屈折性を有する液晶を封入した液晶パネルと、第
２偏光板とからなる複数の液晶素子を、同一光軸上に順
次配列してなる光変調素子であって、各液晶素子毎に、
液晶パネルを挟む第１および第２偏光板の偏光方向は、
相互に平行または垂直のいずれかに定められ、各液晶パ
ネルの配向方向は、隣接する第１および第２偏光板の偏
波面と予め定める角度で斜めに交差する方向に定めら
れ、前記各液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度
分布が、各液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリ
ターデーションが定められ、各液晶パネルのリターデー
ションを変化するリターデーション変化手段が備えられ
ることを特徴とする光変調素子である。

【００２３】また本発明は、各液晶パネルは一対の透明
電極間に液晶が封入されて構成され、リターデーション
変化手段は、液晶に交流または直流電圧を調整して印加
する電圧印加手段であることを特徴とする。

【００２４】また本発明は、リターデーション変化手段
は、各液晶パネルの温度を調整する温度調整手段である
ことを特徴とする。

【００２５】また本発明は、波長λ０の光のみを透過さ
せようとする場合、少なくとも１つの液晶パネルを透過
する光の透過率Ｔ、

【００２６】

【数１】

【００２７】ただし、

【００２８】

【数２】

【００２９】が最大となるように当該液晶パネルのリタ
ーデーションΔｎｄが選ばれることを特徴とする。

【００３０】また本発明は、前記液晶素子をＮ個用いて
波長λ０の光のみを透過させようとする場合、各液晶パ
ネルのリターデーションΔｎｄは、液晶の層厚ｄを次第
に変化させて、相互に異なる数値に定められることを特
徴とする。

【００３１】また本発明は、複数の色の波長を含む１つ
の光源からの光を、透過型または反射型の表示手段と光
変調素子とに照射して表示を行い、残像効果の期間内に
前記複数の色に対応する画像をそれぞれ表示手段で表示
し、各色毎の画像の表示期間毎に、光変調素子が透過す
る光の色を切換え、光変調素子は、第１偏光板と、複屈
折性を有する液晶を封入した液晶パネルと、第２偏光板
とからなる複数の液晶素子を、同一光軸上に順次配列し
てなる光変調素子であって、各液晶素子毎に、液晶パネ
ルを挟む第１および第２偏光板の偏光方向は、相互に平
行または垂直のいずれかに定められ、各液晶パネルの配
向方向は、隣接する第１および第２偏光板の偏波面と予
め定める角度で斜めに交差する方向に定められ、前記各
液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布が、各
液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリターデーシ
ョンが定められ、各液晶パネルのリターデーションを変
化するリターデーション変化手段が備えられる光変調素
子を含むことを特徴とする表示装置である。

【００３２】また本発明は、入射光強度に対応した検出
信号を出力する光検出手段の入射側に光変調素子を配置
し、光変調素子は、第１偏光板と、複屈折性を有する液
晶を封入した液晶パネルと、第２偏光板とからなる複数
の液晶素子を、同一光軸上に順次配列してなる光変調素
子であって、各液晶素子毎に、液晶パネルを挟む第１お
よび第２偏光板の偏光方向は、相互に平行または垂直の
いずれかに定められ、各液晶パネルの配向方向は、隣接
する第１および第２偏光板の偏波面と予め定める角度で
斜めに交差する方向に定められ、前記各液晶素子の透過
光の波長に関する透過光強度分布が、各液晶素子毎に異
なるように各液晶パネルのリターデーションが定めら
れ、各液晶パネルのリターデーションを変化するリター
デーション変化手段が備えられる光変調素子を含むこと
を特徴とする光検出装置である。

【００３３】また本発明は、複数色の波長を含む光を発
生する１つの光源と、原稿と、原稿の光学像が形成さ
れ、光学像を電気信号に変換する光電変換手段との間の
いずれかに１つの光変調素子を配置し、光電変換手段で
得られる電気信号に基づいて、前記複数の色毎の現像剤
を用いて記録媒体上にカラー画像を形成するカラー画像
形成手段とを備え、光変調素子は、第１偏光板と、複屈
折性を有する液晶を封入した液晶パネルと、第２偏光板
とからなる複数の液晶素子を、同一光軸上に順次配列し
てなる光変調素子であって、各液晶素子毎に、液晶パネ
ルを挟む第１および第２偏光板の偏光方向は、相互に平
行または垂直のいずれかに定められ、各液晶パネルの配
向方向は、隣接する第１および第２偏光板の偏波面と予
め定める角度で斜めに交差する方向に定められ、前記各
液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布が、各
液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリターデーシ
ョンが定められ、各液晶パネルのリターデーションを変
化するリターデーション変化手段が備えられる光変調素
子を含むことを特徴とするカラー複写機である。

【００３４】また本発明は、複数色の波長を含む光を発
生する１つの光源と、原稿と、原稿の光学像が形成さ
れ、光学像を電気信号に変換する光電変換手段との間の
いずれかに１つの光変調素子を配置し、光電変換手段か
ら得られる電気信号に基づいて、印刷の版となる複数の
色毎の版材料に色毎の原稿像を形成する版材料加工手段
を備え、光変調素子は、第１偏光板と、複屈折性を有す
る液晶を封入した液晶パネルと、第２偏光板とからなる
複数の液晶素子を、同一光軸上に順次配列してなる光変
調素子であって、各液晶素子毎に、液晶パネルを挟む第
１および第２偏光板の偏光方向は、相互に平行または垂
直のいずれかに定められ、各液晶パネルの配向方向は、
隣接する第１および第２偏光板の偏波面と予め定める角
度で斜めに交差する方向に定められ、前記各液晶素子の
透過光の波長に関する透過光強度分布が、各液晶素子毎
に異なるように各液晶パネルのリターデーションが定め
られ、各液晶パネルのリターデーションを変化するリタ
ーデーション変化手段が備えられる光変調素子を含むこ
とを特徴とする印刷製版装置である。

【００３５】また本発明は、光変調素子を介して、複数
の色毎に対象物を撮像手段で撮像し、撮像手段からの画
像データを色毎に画像メモリにストアしてカラー画像を
入力し、または、画像メモリにストアされた複数の色毎
の画像データに基づいて、表示手段で画像を表示し、か
つ光変調素子で透過光の色を切換えてカラー画像を出力
するいずれかを行い、光変調素子は、第１偏光板と、複
屈折性を有する液晶を封入した液晶パネルと、第２偏光
板とからなる複数の液晶素子を、同一光軸上に順次配列
してなる光変調素子であって、各液晶素子毎に、液晶パ
ネルを挟む第１および第２偏光板の偏光方向は、相互に
平行または垂直のいずれかに定められ、各液晶パネルの
配向方向は、隣接する第１および第２偏光板の偏波面と
予め定める角度で斜めに交差する方向に定められ、前記
各液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布が、
各液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリターデー
ションが定められ、各液晶パネルのリターデーションを
変化するリターデーション変化手段が備えられる光変調
素子を含むことを特徴とする画像入力／出力装置であ
る。

【００３６】また本発明は、複数色の波長を含む光を発
生する光源からの光を、光変調素子を介して前記複数色
の光のいずれかの光として照射し、光変調素子は、第１
偏光板と、複屈折性を有する液晶を封入した液晶パネル
と、第２偏光板とからなる複数の液晶素子を、同一光軸
上に順次配列してなる光変調素子であって、各液晶素子
毎に、液晶パネルを挟む第１および第２偏光板の偏光方
向は、相互に平行または垂直のいずれかに定められ、各
液晶パネルの配向方向は、隣接する第１および第２偏光
板の偏波面と予め定める角度で斜めに交差する方向に定
められ、前記各液晶素子の透過光の波長に関する透過光
強度分布が、各液晶素子毎に異なるように各液晶パネル
のリターデーションが定められ、各液晶パネルのリター
デーションを変化するリターデーション変化手段が備え
られる光変調素子を含むことを特徴とする照明装置であ
る。

【００３７】

【作用】本発明に従えば、光変調素子に一方側から入射
した光が、第１偏光板と液晶パネルと第２偏光板とから
成る液晶素子を透過すると、透過光強度の波長に関する
分布は、前記液晶素子中の液晶パネルのリターデーショ
ンに基づいて定められる特定波長を中心とするほぼ正規
分布に近い分布となる。この分布における必要な半値幅
に基づいて、液晶パネルのリターデーションを定め、か
つ光変調素子で得ようとする光の色の種類に対応した必
要な波長の帯域幅が得られるように、前記液晶素子の数
を定める。また液晶のリターデーションは、リターデー
ション変化手段によって、前記液晶素子の透過光の波長
に関する透過光強度分布が、所望の波長の透過光強度が
最大となるように変化される。したがって、光変調素子
から出射される所望の光の波長を選択することができ
る。これにより光変調素子によって、任意の色の光を得
ることができる。

【００３８】このような光変調素子をカラーフィルタと
して用いれば、たとえば赤色、緑色、青色の微細なカラ
ーフィルタを集積したマイクロカラーフィルタや回転駆
動される円板に周方向に前記３色のカラーフィルタを装
着して得られる光の色を切り替える装置などと比較し、
構成が格段に小型化されかつ簡略化される。

【００３９】また、このような光変調素子と透過型また
は反射型の表示手段とを組合わせ、光変調素子は複数種
類の波長の光を選択的に透過し、人間の残像効果の期間
内に前記複数の色に対応する画像を表示手段でそれぞれ
表示する。これによりカラー表示装置を構成することが
できる。その他、表示装置に限らず複数の波長の色の光
を用いる任意の電子装置において、前記複数の色の光を
発生する構成要素に前記光変調素子を用いることによ
り、小型軽量であって表示品質が格段に向上された電子
装置を実現することができる。

【００４０】

【実施例】図１は本発明の一実施例の光変調素子１の構
成例を示す分解斜視図であり、図２は光変調素子１の構
造を示す図であり、図３は光変調素子１の光学的構成を
示す図である。光変調素子１は、偏光板ＰＬ０、後述す
るような構成を有する液晶パネルＰ１、偏光板ＰＬ１、
液晶パネルＰ２、偏光板ＰＬ２、…、液晶パネルＰＮお
よび偏光板ＰＬＮが同一光軸上に順次配列されて成る。
ここで偏光板ＰＬ０、液晶パネルＰ１、偏光板ＰＬ１が
構成の単位となる液晶素子Ｃ１を構成し、偏光板ＰＬ
１、液晶パネルＰ２および偏光板ＰＬ２が液晶素子Ｃ２
を構成する。以下、同様にして光偏光素子１は液晶素子
Ｃ１〜ＣＮを有する。各液晶パネルＰｉは、電源４に共
通に接続された複数の電圧調整回路５によって、それぞ
れ個別に印加電圧が制御される。変形例として、各液晶
パネルＰｉに共通の電圧調整回路５から共通の印加電圧
が加えられてもよい。

【００４１】各液晶パネルＰｉはそれぞれ同一の構成を
有し、一対のガラス基板６，７の上には例としてＩＴＯ
（インジウムスズ酸化物）などから成る透明電極８，９
がそれぞれ形成される。この透明電極８，９をそれぞれ
被覆して例としてポリビニルアルコールなどから成る配
向膜１０，１１が形成され、その間に複屈折性を有する
液晶１２が層厚ｄで封入され、周縁部はシール材１３で
封止される。また各液晶パネルＰｉの配向膜１０，１１
には、それぞれラビング処理などの配向処理が施され
る。各液晶パネルＰｉにおいて、図２（２）に示すよう
に光の入射側および出射側の配向方向は相互に平行であ
り、矢符Ａｉ（ｉ＝１〜Ｎ）で示す。

【００４２】以下、図１および図３を参照する。本実施
例において、図１に示す各偏光板ＰＬ０〜ＰＬＮはすべ
て同一方向の偏波面Ｂ１〜ＢＮを有しており、これに対
し各液晶パネルＰ１〜ＰＮの配向方向Ａｉは、角度α
（例として４５度）交差する状態に選ばれる。後述する
ように本発明の他の実施例において、光の出射側の少な
くとも１枚以上の偏光板ＰＬｉ′の偏光向方向Ｂｉ′
（１≦ｉ≦Ｎ）は、図３に示すように残余の偏光板ＰＬ
ｉの偏光方向Ｂｉと直交するクロスニコル状態に選ばれ
る場合がある。

【００４３】図１の構成例において平行ニコル間に設置
された液晶素子Ｃ１を透過する光の透過率Ｔは、

【００４４】

【数３】

【００４５】ただし、

【００４６】

【数４】

【００４７】となる。ｉ番目の液晶素子Ｃｉのリターデ
ーション（Δｎｄ）ｉを、

【００４８】

【数５】

【００４９】とすると、最終段の液晶素子ＣＮを透過す
る透過光強度Ｔは、

【００５０】

【数６】

【００５１】となる。

【００５２】図４は、各液晶素子Ｃｉの作用を説明する
図である。前記第３式において、透過率Ｔが最大となる
のは、

【００５３】

【数７】

【００５４】の時である。ここで前記第４式および第７
式から、前記液晶素子Ｃ１において透過光強度が最大と
なる波長λ（ｍ）１は、

【００５５】

【数８】

【００５６】で得られる。このような透過光強度の分布
の状態が図４（１）に示される。図４（１）ではλ
（１），λ（２），…を、λ１，λ２，…と表記する。

【００５７】一方、第ｉ番目の液晶素子Ｃｉにおいて、
透過光強度が最大となる波長λ（ｍ）ｉは、ｋ＝２の場
合を例に取ると、

【００５８】

【数９】

【００５９】で与えられる。すなわち、液晶素子Ｃ１に
おける第８式で与えられる波長λ（ｍ）１の２^i-1倍の
波長の光が最大透過率で透過することになる。図４
（２）および図４（３）には、液晶素子Ｃ２，Ｃ３の透
過光強度の分布を示す。このように入射光が液晶素子Ｃ
１，Ｃ２，…を順次透過していくと、図４（１）〜図４
（３）に示す分布曲線において、すべてピーク部分に相
当する波長のみが透過し、残余の波長の光は遮断され、
あるいは透過光強度が抑制される。このようにして図１
に示す構成の光変調素子１からは、例として図４（４）
に示す波長λ１，λ６の波長の光が得られる。

【００６０】以上のような原理に基づいて、図１に示す
光変調素子１から所望の波長λ０の光を得ようとする場
合、この波長λ０で各液晶素子Ｃｉの透過光強度が最大
となる条件、すなわち第３式の透過率Ｔが最大となる条
件である第７式と、第４式とから得られる第８式の条件
と、光変調素子１から最終的に得られる透過光の図４
（４）に示す半値幅Ｗを所望の程度とする条件とから、
第７式の整数ｍを定め、第８式から液晶素子Ｃ１のリタ
ーデーションΔｎｄを決定する。

【００６１】ここで、前記最終的に得られる透過光の半
値幅Ｗを規定するのは、各液晶素子Ｃｉの図４（１）〜
図４（３）に示す半値幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，…であり、
これらの半値幅Ｗｉ（ｉ＝１〜Ｎ）は、前記透過光強度
分布曲線のピッチによって決定され、このピッチは第８
式に示めされるように整数ｍによって決定されるからで
ある。

【００６２】また図４（４）に示される光変調素子１の
透過光の帯域幅Ｒｏｕｔが所定の幅となるように液晶素
子Ｃｉの積層数Ｎを決定する。すなわち、前記波長λ６
が可視光帯域Ｒの外部となるように帯域幅Ｒｏｕｔが定
められるように、積層数Ｎを選択する。一方、前記波長
λ６が可視光帯域Ｒ内に入るならば、光の出射側の少な
くとも１枚以上の偏光板の偏光方向を残余の偏光板と直
交する状態とすればよく、例えば図７に示されるように
最終段の偏光板ＰＬＮ（本例ではＮ＝３）の偏波面ＢＮ
を残余の偏光板ＰＬ０，ＰＬ１，ＰＬ２とクロスニコル
状態に選び、波長λ６の光を偏光板ＰＬＮで遮断する光
変調素子１ａを用いるようにする。

【００６３】ここで図５に示すように、各液晶パネルＰ
ｉの液晶１２の屈折率異方性Δｎは印加される電圧Ｖに
よって変化することが知られており、屈折率異方性Δｎ
が変化すれば、前記第８式から最大透過率である透過光
の波長λ（ｍ）ｉが変化する。すなわち図１に示す電圧
調整回路５を用いて、各液晶パネルＰｉに印加される電
圧を適宜調整すれば、図６に示されるように光変調素子
１から赤、緑、青の波長の光を得ることができ、したが
って任意の波長の光を得ることができる。このようにし
て光変調素子１をフルカラー表示が可能なカラーフィル
タとして用いることができる。

【００６４】ここで、前記第５式を満足するには、各液
晶パネルＣｉ毎に屈折率異方性Δｎを変化させるか、あ
るいは液晶１２の層厚ｄを変化させるかのいずれかが選
ばれる。本実施例では、各液晶パネルＰｉの層厚ｄを変
化する。すなわちｉ番目の液晶パネルＰｉの層厚ｄｉ
を、

【００６５】

【数１０】

【００６６】のように定める。ただし、ｄ１＝ｄは液晶
パネルＰ１の液晶１２の層厚である。

【００６７】このような光変調素子１を、たとえばモノ
クロ表示のアクティブマトリクス液晶表示装置などと組
み合わせて、マルチカラーあるいはフルカラー表示を行
うとする場合など、その応用例においては色の変化の高
速性が要求されることになる。光変調素子１を高速に動
作をさせようとする場合、印加される電圧の所定変化に
対応する液晶分子の配列方向の変位が高速に行われる必
要がある。そのためには、各液晶パネルＰｉの層厚ｄは
可及的に小さい方がよいが、本実施例では、前述したよ
うに各液晶パネルＰｉのセル厚ｄが個々に異なるように
選ばれるため、図８に示されるように、各液晶パネルＰ
ｉを多層化し、個々の液晶パネルＰｉ毎にセル厚ｄを抑
制して、各液晶パネルＰｉの応答性を改善するようにす
る変形例が可能である。すなわち、液晶素子Ｃ２は、偏
光板ＰＬ１と、液晶パネルＰ２１，Ｐ２２と、偏光板Ｐ
Ｌ２とから成り、液晶素子Ｃ３は、偏光板ＰＬ２と、液
晶パネルＰ３１，Ｐ３２，Ｐ３３，Ｐ３４と、偏光板Ｐ
Ｌ３とから成る。各液晶パネルＰ２１，Ｐ２２の液晶の
層厚の総計が前記第１０式で定められる値となるように
する。この変形例における透過光の強度分布を計測する
と、図９に示す分布が得られた。

【００６８】一方、応答速度の高速性を得るためには、
液晶材料の粘性も考慮する必要がある。液晶の粘度は可
及的に低いことが望ましく、一般には３５センチポアズ
（ｃｐ）以下であれば、本件発明を実現する効果を示す
が、好適には２５センチポアズ以下が望ましいことが本
件発明者らの経験により明らかに成っている。このよう
な特性を示す液晶材料には、ビフェニル化合物、フェニ
ルエステル系化合物、シクロヘキサン系化合物、フェニ
ルピリミジン系化合物、ジオキサン系化合物、トラン系
化合物、アルケニル系化合物、フッソ系化合物などが適
合し、あるいはこれらの混合物が有効である。

【００６９】このような材料から成る液晶組成物を用い
て、図１に示す光変調素子を構成し、図６に示すような
３つの波長λ１，λ２，λ３を得られるように印加電圧
を切換え、応答速度を計測した結果、数ミリ秒の高速応
答性が得られた。すなわちＮＴＳＣ方式のテレビジョン
映像信号の１フィールド期間１／６０秒は、約１７ｍ秒
である。したがって例として、１フィールド期間で赤色
画像、緑色画像および青色画像を５ｍ秒づつ表示し、こ
れに同期して光変調素子１で赤色、緑色および青色の光
を透過するように切り替える構成が実現可能となる。こ
れにより光変調素子１を用いるマルチカラーあるいはフ
ルカラー表示が可能となる。すなわち、小型軽量で構成
が簡便なカラーフィルタを実現することができる。

【００７０】図１０は、本発明の変形例の光変調素子１
ｂの構成を示すブロック図である。本実施例では、複数
の液晶パネルＰ１〜Ｐｎに印加される駆動電圧は、比較
的高い周波数ｆＨ（例として１０ｋＨｚ）を発生する高
周波電源２３と、比較的低い周波数ｆＬ（例として１０
０Ｈｚ）を発生する低周波電源２４との各出力を切換回
路２５で適宜選択し、選択された出力を前記実施例のよ
うな電圧調整回路５で調整して、各液晶パネルＰｉに供
給する。

【００７１】すなわち各液晶パネルＰｉに用いられる液
晶は、たとえばＴＸ２Ａ（ＢＤＨ社製）など、比較的低
周波電圧で誘電率異方性Δεが正、高周波電圧では誘電
率異方性Δεが負となる２周波駆動用液晶を、例として
５μｍスペーサにより層厚ｄ＝５μｍで用いるようにし
ている。すなわち低周波電源２４からの駆動電圧を電圧
調整回路５で調整して各液晶パネルＰｉに供給すると、
各液晶パネルＰｉの液晶は印加電圧が増大するに従い、
ホモジニアス配列から次第にホメオトロピック配列に変
化し、この変化に対応して屈折率異方性Δｎが減少す
る。この状態から最初のホモジニアス配列に復帰する場
合、高周波電源２３からの駆動電圧を用い、しかも電圧
調整回路５で低い電圧に調整する。これにより復帰が高
速に為され、光変調素子１ｂの動作を、例として５〜１
０ｍｓなど高速に行うことができる。

【００７２】前記２周波駆動用液晶は、液晶の有効動作
温度範囲を広く定め、かつ低粘性を実現するためアルコ
キシフェニルシクロヘキシルカルボキシレート系、アル
キルフェニルシクロキシカルボキシレート系、アルコキ
シフェニルシクロヘキサン系などのような比較的弱い極
性の材料で基材となる混合液晶を構成し、これにたとえ
ば、

【００７３】

【化１】

【００７４】

【化２】

【００７５】

【化３】

【００７６】

【化４】

【００７７】などのような誘電分散周波数が低い材料を
添加する。さらに下記の２，３−ジシアノー１，４ーハ
イドロキノン誘導体のような誘電率異方性Δεが負に大
きい材料を用いて、全体の誘電率異方性やカットオフ周
波数（すなわち誘電率異方性Δεが正と負との間で切り
替わる周波数）の調整を行う。

【００７８】

【化５】

【００７９】

【化６】

【００８０】

【化７】

【００８１】前述の実施例で、光変調素子１，１ａ，１
ｂを構成する液晶パネルＰｉの枚数Ｎは、その数値につ
いて何等限定されず、光変調素子１，１ａを用いて得ら
れる所望の波長の光の色純度などを勘案して適宜選ばれ
る。また、偏光板２，３や液晶材料の種類あるいは液晶
１２の層厚ｄの条件や各液晶パネルＰｉと偏光板２，３
との設置条件などが適宜選ばれる。

【００８２】前記各実施例では、各偏光板ＰＬ０〜ＰＬ
Ｎは全て平行ニコルの場合を説明したが、所望の帯域幅
あるいは透過波長を得る上で、少なくとも１つの液晶素
子Ｃｉが垂直ニコルの設定である場合が可能である。本
件発明者の実験によれば、積層枚数Ｎ＝３で、出射側の
液晶素子Ｃ３を垂直ニコルとする構成が、４００ｎｍ〜
７００ｎｍのカラーフィルタとして良好なフィルタ動作
を行うことが確認された。

【００８３】また液晶材料として、例としてネマティッ
ク液晶など誘電率異方性Δεが負の液晶材料と垂直配向
系の表面処理剤で構成した液晶パネルとを用いる場合
や、スメクティック液晶を用いる場合も同様な効果が達
成されるものである。各実施例では、光変調素子１，１
ａの基板としてガラス基板を用いているが、その変形例
として合成樹脂製のプラスチック基板に置き換えること
により、軽量化を図ることができる。さらに透過光の波
長特性の補正を行う目的で、ポリカーボネイトやポリビ
ニルアルコールなどの高分子フィルムから成る位相差板
を、偏光板２，３の間にさらに加えた構成や、液晶材料
に所定の２色性の色素を添加した材料を用いるようにし
てよい。また光変調素子１に用いられる電圧調整回路５
に代えて、各液晶パネルＰｉの液晶１２の温度を制御す
る構成を用いるようにしてもよい。

【００８４】これ以降、前記光変調素子１，１ａを装備
する各種電子装置への応用例について説明する。

【００８５】図１１は電子装置の一実施例としての液晶
表示装置２６の分解斜視図であり、図１２は液晶表示装
置２６の電気的構成を示すブロック図である。尚、この
図では簡単のため、拡散板や偏光子等周辺材料は省略し
た。液晶表示装置２６は、面光源として白色光を発生す
る背面光源２７と、モノクロ表示を高速に行う非線形ス
イッチング素子（薄膜トランジスタや、金属−絶縁膜−
金属構造スイッチング素子など）を適応したアクティブ
マトリックス型の液晶表示素子２８と、前記各実施例で
説明した光変調素子１，１ａの応用例としての液晶カラ
ーフィルタ２９とを含んで構成される。

【００８６】この液晶表示装置２６に供給される複合映
像信号は、同期分離回路３０で同期信号ＳＹが分離さ
れ、残余の色信号ＳＣは色復調回路３１に入力され、赤
色、緑色および青色に対応した各画像信号ＳＲ，ＳＧ，
ＳＢがそれぞれ出力される。各色毎の画像信号ＳＲ，Ｓ
Ｇ，ＳＢは、切換回路３２によって順次的に選択され、
表示制御部３３に入力される。表示制御部３３は、液晶
表示素子２８を走査して、各色毎の画像信号ＳＲ〜ＳＢ
をモノクロ表示する。

【００８７】一方、同期信号ＳＹは制御回路３４に入力
され、制御回路３４は前記切換回路３２を同期信号ＳＹ
に同期して動作させると共に、各液晶パネルＰ１〜ＰＮ
に接続された電圧調整回路５を制御して、液晶表示素子
２８で表示される色毎のモノクロ表示に対応して、液晶
カラーフィルタ２９を赤色、緑色および青色の光が順次
透過するように同期して切換える。ここで、ＮＴＳＣ方
式の複合映像信号の１フィールド期間が１／６０秒、す
なわち約１７ｍ秒であり、この１フィールド期間内に液
晶表示素子２８で赤色、緑色および青色の画像に対応す
るモノクロ画像が順次表示される場合、液晶カラーフィ
ルタ２９ではこれに同期して高速に色の切換えを行うこ
とができるのは前述したとおりである。このようにして
本発明の液晶カラーフィルタ２９を用いるマルチカラー
表示あるいはフルカラー表示を行う液晶表示装置２６が
実現できる。

【００８８】したがって本実施例の液晶表示装置２６で
は、従来のマイクロカラーフィルタを用いた構成に比
べ、実効的に解像度が３倍以上となり、表示品質が格段
に向上され、また液晶表示素子２８に微細構造のマイク
ロカラーフィルタを形成しない点で製造工程の簡略化、
歩留まりの向上および構成の簡略化を図ることができ
る。

【００８９】図１３は、本発明の電子装置の他の実施例
としての投射型表示装置３５の系統図である。投射型表
示装置３５は、たとえば白色光を発生する光源３６と、
紫外線遮断フィルタ３７と、前記液晶カラーフィルタ２
９と、レンズ３８とが同一光軸上に配列され、その光軸
上に前記液晶表示素子２８とレンズ３９とが配置され、
光学像はスクリーン４０上に投射され表示される。この
ような投射型表示装置３５においては、従来では紫外線
遮断フィルタ３７とレンズ３８との間に例えば機械的に
回転駆動される円板が配置され、この円板は周方向に、
赤色、緑色および青色のカラーフィルタを形成した機械
式カラーフィルタである。このような構成と比較し、本
実施例では機械的な駆動部品が不要となるため耐久性が
向上され、雑音の削減と長寿命化および構成の小型化を
図ることができる。

【００９０】図１４は本発明の電子装置の他の実施例と
してのカラー撮像装置４１のブロック図である。本実施
例のカラー撮像装置４１は、前記ＣＣＤ素子などから構
成される固体撮像素子４２を備え、固体撮像素子４２へ
の光の入射側に前記液晶カラーフィルタ２９が装着され
る。制御回路４３は走査回路４４を制御して固体撮像素
子４２をラスタ走査する。またこの固体撮像素子４２の
一画面の走査毎に電圧調整回路５を制御して、液晶カラ
ーフィルタ２９が例えば赤色、緑色および青色の光を順
次透過するように制御する。したがって、固体撮像素子
４２からは撮像対象の赤色画像、緑色画像および青色画
像に対応した画像信号が順次的に読み出され、各画像信
号はアナログ／デジタル変換器４５でデジタル信号に変
換され、制御回路４３に読み取られる。制御回路４３に
は走査回路４４および電圧調整回路５の制御を同期して
行うための同期信号を発生する同期信号発生回路４６が
接続される。

【００９１】このようにして本実施例のカラー撮像装置
４１は、従来技術に説明したように固体撮像素子４２の
光の入射側にマイクロカラーフィルタを用いる必要が解
消され、実質的に解像度が３倍以上に向上され、画像品
質が向上される。またマイクロカラーフィルタを装着す
る場合と比較し、製造上の手間、および構成が簡略化さ
れ、歩留りが向上される。

【００９２】図１５は本発明の電子装置の他の実施例と
してのカラーセンサ４７のブロック図である。カラーセ
ンサ４７は、たとえばファクシミリ通信装置などにおい
て、ホワイトバランス調整を行う際の基準白原稿を読み
取る技術として用いられる。カラーセンサ４７は、アモ
ルファスシリコンのｐ層４８、ｉ層４９およびｎ層５０
からなる光電変換部５１と、ｎ層５０に形成された背面
電極５２と、ｐ層４８に形成されたＩＴＯ（インジウム
スズ酸化物）などからなる透明電極５３と、ガラス基板
５４とを含んで構成されるセンサ本体５５を備える。

【００９３】センサ本体５５の光の入射側には、前記液
晶カラーフィルタ２９が配置される。制御回路４３は、
電圧調整回路５を制御して、液晶カラーフィルタ２９が
たとえば赤色、緑色および青色の光を順次的に透過させ
るように制御する。この色の切換え毎に、電圧検出回路
５６が前記背面電極５２と透明電極５３との間の電圧を
検出する。すなわち前記色毎の透過光強度を検出するこ
とができる。

【００９４】このようなカラーセンサ４７において、従
来ではセンサ本体５５上に赤色、緑色および青色の３色
のカラーフィルタを設け、背面電極５２および透明電極
５３を各色のカラーフィルタ毎に分離した構成である。
このような従来技術と比較し、本実施例では構成の簡素
化と小型化とを図ることができる。

【００９５】図１６は本発明の電子装置の他の実施例と
してのカラー複写機５７のブロック図である。カラー複
写機５７は、原稿５８に光を照射して原稿像を読み取る
際に用いられる光源３６を白色光源とし、光源３６と原
稿５８との間に前記液晶カラーフィルタ２９を配置す
る。原稿５８からの反射光は、複数の反射鏡５９および
光学装置６０を介して、前記ＣＣＤ素子などのイメージ
センサ６１に入射する。すなわち液晶カラーフィルタ２
９がたとえば赤色、緑色および青色に切り換えられるた
びに原稿５８が走査され、イメージセンサ６１は各色に
対応する原稿像を読み取る。

【００９６】イメージセンサ６１の出力は印画装置６２
に入力され、印画装置６２は前記３色に対応する複数色
のカラー現像剤などを用いて、単一の記録紙上に複数
回、印画動作を行いカラー複写を行う。このとき印画装
置６２は、たとえばレーザ光発生装置やこのレーザ光が
照射される感光ドラム、あるいは前記カラー現像剤を用
いる現像装置などを含んで構成される。

【００９７】したがってこのようなカラー複写機５７で
は、原稿５８に照射される光源光の色を切り換えるため
の前述したような機械的な構造を用いる必要が解消さ
れ、構成の簡略化と共に耐久性の向上を併せて図ること
ができる。本実施例の他の変形例として、液晶カラーフ
ィルタ２９を光源３６の近傍に設置するに代えて、図１
６に２点鎖線で示すようにイメージセンサ６１の前段の
光経路上に配置するようにしてもよい。このような構成
例でも前述したような効果と同様な効果を達成すること
ができる。

【００９８】図１７はカラー印刷製版装置６３の系統図
である。製版装置６３は、ハロゲンランプ６４を光源と
して有し、光源光は直円筒状に形成されたガラスなどか
らなる原稿シリンダ６５内に導かれ、反射鏡６６および
集光レンズ６７を介して、原稿シリンダ６５に装着され
ているカラー原稿フィルム６８に集光される。カラー原
稿フィルム６８を透過した光は、ピックアップレンズ６
９および反射鏡７０を介してハーフミラー７１に導かれ
る。ハーフミラー７１で反射した光は、緑色または赤色
のフィルタ７２を介して光電管７３に入射する。

【００９９】一方、ハーフミラー７１を透過した光は反
射鏡７４で反射され、前記液晶カラーフィルタ２９を透
過して光電管７５に入射する。光電管７３，７５からの
入射光量に対応した電流は、電流／電圧変換部７６で電
圧に変換され制御回路７７に与えられ、制御回路７７は
製版機構７８を制御して、平版、凸版、凹版および孔版
のいずれかの版材料を製版する。

【０１００】このようなカラー製版装置６３において
も、たとえば赤色、緑色および青色のフィルタおよびこ
れに対応する複数の光電管を設ける必要が解消され、構
成の小型化と簡略化とを達成することができる。

【０１０１】図１８はカラー画像を伝送するカラーファ
クシミリ装置７９のブロック図である。読み取られるべ
きカラー原稿５８は、前記液晶カラーフィルタ２９とラ
インイメージセンサ８０とが積層された読取り素子８１
で液晶カラーフィルタ２９が３色に切り替わる毎に読取
られる。すなわち読取り処理回路８２は、電圧調整回路
５を制御して、液晶カラーフィルタ２９を透過する光の
色を前記３色で順次切換え、これに同期してラインイメ
ージセンサ８０が走査される。得られた色毎の画像デー
タは、読取り処理回路８２で読取られ、画像処理回路８
３でデータ圧縮あるいはデータ伸長処理などが施され、
あるいは画像メモリ８４に記憶される。カラー原稿５８
を読取って得られた画像データは、通信制御部８５で通
信対象への発呼などが行われ、網制御部８６を経て電話
回線網に送出される。

【０１０２】一方、電話回線網から送出されてくる画像
データは、網制御部８６および通信制御部８５を経て、
画像処理回路８３で前記データ伸長処理などが行われ、
記録処理回路８７を経てたとえば３色の熱転写リボンあ
るいは３色のインクジェットノズルなどからなるカラー
記録手段８８によって記録紙にカラー画像が記録され
る。このようなカラーファクシミリ装置７９の構成は、
ラインイメージセンサ８０に液晶カラーフィルタ２９が
直接装着されたいわゆるオンチップ方式である。

【０１０３】このようなカラーファクシミリ装置７９に
おいて、従来ではラインイメージセンサ８０上に３色の
たとえばマイクロカラーフィルタが設置されている。し
たがって本実施例では、このような従来例に対して、構
成の小型化と簡略化とを図ることができる。

【０１０４】図１９はカラーファクシミリ装置７９の他
の構成例の読取り素子８１ａを示す系統図である。この
実施例では、カラー原稿５８にはたとえば白色光源３６
からの光が照射され、その反射光はロッドレンズ８９、
液晶カラーフィルタ２９を介して、ラインイメージセン
サ８０に入射する。このような実施例において、従来で
は液晶カラーフィルタ２９に代えて、３色のカラーフィ
ルタをたとえば機械式に平行移動させてカラー原稿５８
からの反射光を３色に分解していた。すなわち本実施例
では、このような従来例に対して構成の簡略化と小型化
とを図ることができる。

【０１０５】図２０は、前記カラーファクシミリ装置７
９の他の構成例の読取り素子８１ｂを示す系統図であ
る。本実施例では白色光源３６からの光は、液晶カラー
フィルタ２９を介して３色に時間順次的に分解され、こ
の光源光のカラー原稿５８からの反射光は前記ロッドレ
ンズ８９を介してラインイメージセンサ８０に入射され
る。すなわち本実施例においても、前述の実施例におい
て述べた効果と同様な効果を達成することができる。

【０１０６】また、この他にも、光通信装置において混
在する各種周波数光信号の中より、所望の周波数光信号
を取出す光セレクタとして、本発明の光変調素子が使用
出来る。

【０１０７】さらに、液晶１２のリタデーションΔｎｄ
は、温度によって変化することが知られており、前記各
実施例の電圧調整回路５に代えて、各液晶パネルＰｉの
温度を調整する構成を用いる変形例が可能である。

【０１０８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光変調素
子に一方側から入射した光が、第１偏光板と液晶パネル
と第２偏光板とから成る液晶素子を透過すると、透過光
強度の波長に関する分布は、前記液晶素子中の液晶パネ
ルのリターデーションに基づいて定められる特定波長を
中心とするほぼ正規分布に近い分布となる。この分布に
おける必要な半値幅に基づいて、液晶パネルのリターデ
ーションを定め、かつ光変調素子で得ようとする光の色
の種類に対応した必要な波長の帯域幅が得られるよう
に、前記液晶素子の数を定める。また液晶のリターデー
ションは、リターデーション変化手段にてよって、前記
液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布が、所
望の波長の透過光強度が最大となるように変化される。
したがって、光変調素子から出射される所望の光の波長
を選択することができる。これにより光変調素子によっ
て、任意の色の光を得ることができる。

【０１０９】このような光変調素子と透過型または反射
型の表示手段とを組合わせ、光変調素子は複数種類の波
長の光を選択的に透過し、人間の残像効果の期間内に前
記複数の色に対応する画像を表示手段でそれぞれ表示す
る。これによりカラー表示装置を構成することができ
る。その他、表示装置に限らず複数の波長の色の光を用
いる任意の電子装置において、前記複数の色の光を発生
する構成要素に前記光変調素子を用いることにより、小
型軽量であって表示品質が格段に向上された電子装置を
実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の光変調素子１の系統図であ
る。

【図２】液晶パネルＰｉの構成を示す図である。

【図３】光変調素子１の光学的構成を示す図である。

【図４】各液晶パネルＰｉにおける透過光強度分布を示
す図である。

【図５】屈折率異方性Δｎの電圧依存性を説明するグラ
フである。

【図６】光変調素子１の光学的特性を説明するグラフで
ある。

【図７】本発明の他の実施例の系統図である。

【図８】本発明の更に他の実施例の系統図である。

【図９】光変調素子１ａの光学的特性を説明するグラフ
である。

【図１０】他の実施例の光変調素子１ｂの構成例を示す
ブロック図である。

【図１１】本発明の他の実施例の液晶表示装置２６の分
解斜視図である。

【図１２】液晶表示装置２６のブロック図である。

【図１３】投射型表示装置３５の系統図である。

【図１４】カラー撮像装置４１のブロック図である。

【図１５】カラーセンサ４７のブロック図である。

【図１６】カラー複写機５７の系統図である。

【図１７】カラー印刷製版装置６３の系統図である。

【図１８】カラーファクシミリ装置７９のブロック図で
ある。

【図１９】読取素子８１ａの系統図である。

【図２０】読取素子８１ｂの系統図である。

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ光変調素子２，３偏光板１２液晶２３高周波電源２４低周波電源２５切換回路２６液晶表示装置２９液晶カラーフィルタ３５投写型表示装置４１カラー撮像装置４７カラーセンサ５７カラー複写機６３カラー印刷製版装置７９カラーファクシミリ装置８１，８１ａ，８１ｂ読取素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１偏光板と、複屈折性を有する液晶を
封入した液晶パネルと、第２偏光板とからなる複数の液
晶素子を、同一光軸上に順次配列してなる光変調素子で
あって、各液晶素子毎に、液晶パネルを挟む第１および第２偏光
板の偏光方向は、相互に平行または垂直のいずれかに定
められ、各液晶パネルの配向方向は、隣接する第１および第２偏
光板の偏波面と予め定める角度で斜めに交差する方向に
定められ、前記各液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布
が、各液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリター
デーションが定められ、各液晶パネルのリターデーションを変化するリターデー
ション変化手段が備えられることを特徴とする光変調素
子。
【請求項２】各液晶パネルは一対の透明電極間に液晶
が封入されて構成され、リターデーション変化手段は、液晶に交流または直流電
圧を調整して印加する電圧印加手段であることを特徴と
する請求項１記載の光変調素子。
【請求項３】リターデーション変化手段は、各液晶パ
ネルの温度を調整する温度調整手段であることを特徴と
する請求項１記載の光変調素子。
【請求項４】波長λ０の光のみを透過させようとする
場合、少なくとも１つの液晶パネルを透過する光の透過
率Ｔ、【数１】ただし、【数２】が最大となるように当該液晶パネルのリターデーション
Δｎｄが選ばれることを特徴とする請求項１記載の光変
調素子。
【請求項５】前記液晶素子をＮ個用いて波長λ０の光
のみを透過させようとする場合、各液晶パネルのリター
デーションΔｎｄは、液晶の層厚ｄを次第に変化させ
て、相互に異なる数値に定められることを特徴とする請
求項１記載の光変調素子。
【請求項６】複数の色の波長を含む１つの光源からの
光を、透過型または反射型の表示手段と光変調素子とに
照射して表示を行い、残像効果の期間内に前記複数の色に対応する画像をそれ
ぞれ表示手段で表示し、各色毎の画像の表示期間毎に、
光変調素子が透過する光の色を切換え、光変調素子は、第１偏光板と、複屈折性を有する液晶を
封入した液晶パネルと、第２偏光板とからなる複数の液
晶素子を、同一光軸上に順次配列してなる光変調素子で
あって、各液晶素子毎に、液晶パネルを挟む第１および第２偏光
板の偏光方向は、相互に平行または垂直のいずれかに定
められ、各液晶パネルの配向方向は、隣接する第１および第２偏
光板の偏波面と予め定める角度で斜めに交差する方向に
定められ、前記各液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布
が、各液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリター
デーションが定められ、各液晶パネルのリターデーションを変化するリターデー
ション変化手段が備えられる光変調素子を含むことを特
徴とする表示装置。
【請求項７】入射光強度に対応した検出信号を出力す
る光検出手段の入射側に光変調素子を配置し、光変調素子は、第１偏光板と、複屈折性を有する液晶を
封入した液晶パネルと、第２偏光板とからなる複数の液
晶素子を、同一光軸上に順次配列してなる光変調素子で
あって、各液晶素子毎に、液晶パネルを挟む第１および第２偏光
板の偏光方向は、相互に平行または垂直のいずれかに定
められ、各液晶パネルの配向方向は、隣接する第１および第２偏
光板の偏波面と予め定める角度で斜めに交差する方向に
定められ、前記各液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布
が、各液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリター
デーションが定められ、各液晶パネルのリターデーションを変化するリターデー
ション変化手段が備えられる光変調素子を含むことを特
徴とする光検出装置。
【請求項８】複数色の波長を含む光を発生する１つの
光源と、原稿と、原稿の光学像が形成され、光学像を電
気信号に変換する光電変換手段との間のいずれかに１つ
の光変調素子を配置し、光電変換手段で得られる電気信号に基づいて、前記複数
の色毎の現像剤を用いて記録媒体上にカラー画像を形成
するカラー画像形成手段とを備え、光変調素子は、第１偏光板と、複屈折性を有する液晶を
封入した液晶パネルと、第２偏光板とからなる複数の液
晶素子を、同一光軸上に順次配列してなる光変調素子で
あって、各液晶素子毎に、液晶パネルを挟む第１および第２偏光
板の偏光方向は、相互に平行または垂直のいずれかに定
められ、各液晶パネルの配向方向は、隣接する第１および第２偏
光板の偏波面と予め定める角度で斜めに交差する方向に
定められ、前記各液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布
が、各液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリター
デーションが定められ、各液晶パネルのリターデーションを変化するリターデー
ション変化手段が備えられる光変調素子を含むことを特
徴とするカラー複写機。
【請求項９】複数色の波長を含む光を発生する１つの
光源と、原稿と、原稿の光学像が形成され、光学像を電
気信号に変換する光電変換手段との間のいずれかに１つ
の光変調素子を配置し、光電変換手段から得られる電気信号に基づいて、印刷の
版となる複数の色毎の版材料に色毎の原稿像を形成する
版材料加工手段を備え、光変調素子は、第１偏光板と、複屈折性を有する液晶を
封入した液晶パネルと、第２偏光板とからなる複数の液
晶素子を、同一光軸上に順次配列してなる光変調素子で
あって、各液晶素子毎に、液晶パネルを挟む第１および第２偏光
板の偏光方向は、相互に平行または垂直のいずれかに定
められ、各液晶パネルの配向方向は、隣接する第１および第２偏
光板の偏波面と予め定める角度で斜めに交差する方向に
定められ、前記各液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布
が、各液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリター
デーションが定められ、各液晶パネルのリターデーションを変化するリターデー
ション変化手段が備えられる光変調素子を含むことを特
徴とする印刷製版装置。
【請求項１０】光変調素子を介して、複数の色毎に対
象物を撮像手段で撮像し、撮像手段からの画像データを色毎に画像メモリにストア
してカラー画像を入力し、または、画像メモリにストアされた複数の色毎の画像データに基
づいて、表示手段で画像を表示し、かつ光変調素子で透
過光の色を切換えてカラー画像を出力するいずれかを行
い、光変調素子は、第１偏光板と、複屈折性を有する液晶を
封入した液晶パネルと、第２偏光板とからなる複数の液
晶素子を、同一光軸上に順次配列してなる光変調素子で
あって、各液晶素子毎に、液晶パネルを挟む第１および第２偏光
板の偏光方向は、相互に平行または垂直のいずれかに定
められ、各液晶パネルの配向方向は、隣接する第１および第２偏
光板の偏波面と予め定める角度で斜めに交差する方向に
定められ、前記各液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布
が、各液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリター
デーションが定められ、各液晶パネルのリターデーションを変化するリターデー
ション変化手段が備えられる光変調素子を含むことを特
徴とする画像入力／出力装置。
【請求項１１】複数色の波長を含む光を発生する光源
からの光を、光変調素子を介して前記複数色の光のいず
れかの光として照射し、光変調素子は、第１偏光板と、複屈折性を有する液晶を封入した液晶パ
ネルと、第２偏光板とからなる複数の液晶素子を、同一
光軸上に順次配列してなる光変調素子であって、各液晶素子毎に、液晶パネルを挟む第１および第２偏光
板の偏光方向は、相互に平行または垂直のいずれかに定
められ、各液晶パネルの配向方向は、隣接する第１および第２偏
光板の偏波面と予め定める角度で斜めに交差する方向に
定められ、前記各液晶素子の透過光の波長に関する透過光強度分布
が、各液晶素子毎に異なるように各液晶パネルのリター
デーションが定められ、各液晶パネルのリターデーションを変化するリターデー
ション変化手段が備えられる光変調素子を含むことを特
徴とする照明装置。