JPH05505245A - 強誘電性液晶調整可能フィルタ及び色発生 - 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】 強誘電性液晶調整可能フィルタ及び色発生りに二■旦豆■ 本発明は、強誘電性液晶物質を調整要素として用いる調整可能光学フィルタ及び そのようなフィルタを用いた色発生に関する。

λ豆旦背１ 表面安定化強誘電液晶（Ｓ　Ｓ　Ｆ　Ｌ　Ｃ）ライトバルブは、高いコントラス ト比が要求される数々の光電子装置に適用されるに際し、有益な特徴を有するこ とが示されてきた。これらには、電子光学シャッター、光電子計算用の空間光変 調器、及びフラットパネル表示装置をかある。そのような装置においては、応答 速度はしばしば重要とされる。この応答速度は、およそ公式１で与えられる。

ここで７は、印加される電圧の大きさＥに対する光応答（１０％−９０％）、η は配向粘度、及びＰは強誘電偏向密度を表わす。

表面安定化ＦＬＣの物理特性及び動作は（Ｃ１ａｒｋ、　Ｎ、　Ａ、ら（１９８ ３）　Ｍｏ１．　Ｃｒｙｓｔ、　Ｌｉｑ、　Ｃｒｙｓｔ、　９４二２１３；　Ｃ １ａｒｋおよびＬａｇｅｒｍａｉ　ｌの米国特許第４．３６７、９２４号；　Ｃ １ａｒｋおよびＬａｇｅｒｗａｌｌの米国特許第４．５６３．０５９号）に詳細 に記載されている。表面安定化状態では、ＦＬＣ分子がガラスプレートに対して 垂直に層状となっている（いわゆる書棚配列）。ＦＬＣの光軸は、層の垂直面に 対して±α度の角度をなす。多くの混合物では、α＝±２２．５°である。した がってＦＬＣセルは、電子的に４５″回転し得るリターダ−の様な働きをする。

そのようなスイッチ素子に要する電圧は、余り高くなく（±ｌ０Ｖ）、ＦＬＣを スイッチの入った状態に維持するための電圧が必要でないため、電力消費量はき わめて低い。その装置は、双安定である（Ｃ１ａｒｋ、　Ｎ、Ａ、およびＬａｇ ｅｒｖａｌｌ、　Ｓ、Ｔ、（１９８０）　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ。

３６：８９９）。典型的なスイッチング時間は、室温で４４μｓ未満である（Ｅ −Ｍｅｒｃｋ、　Ｄ−６１００Ｄａｒｍｓｔａｄｔ　１．　Ｆｒａｎｋｆｕｒｔ ｅｒ、　５ｔｒａｂｅ、　２５０．　Ｆ、Ｒ，Ｇ、より入手可能なＺＬＩ−３６ ５４混合物）ｏ　ＦＬＣセルの他の配列の幾つかは説明されてきた（　Ｃ１ａｒ ｋおよびＬａｇｅｒｗａｌ　１の米国特許第４．５６３．０５９号）。

標準５ＳＦＬＣセル中のコントラスト（明るい状態で及び暗い状態でセル中を透 過する光強度の比）は、ＦＬＣ物質のティルト角θが２２．５’のとき最大とな る。これらの状況下で、交差する偏光子（入射偏光子及び出射偏光子または検光 子）間の半波長の厚さくここでは、ｄ：λ／２△ｎ）の時、暗い状態でも入力光 の偏光は変化せず、明るい状態では、入力光のＷ光面が９０６回転する。一般に 、オン（スイッチのはいった）状態で、出力光の偏光面は、４θ回転する。ここ でθは、ティルト角である。

ＦＬＣ混合物の配向粘度ηは、一般にティルト角が大きくなるにしたがって大き くなる。ηは、しばしばＰよりも速くティルト角と共に大きくなり、従ってティ ルト角の小さい（すなわち、θ＜１５’）物質は、ティルト角が２２．５”の同 じ様な物質と比べた場合、電子光学的応答速度が改善されていることが多い。し かしながら、この速度の増大は、スルーブツトと引き換えに達成される。なぜな ら、５ＳＦＬＣ中の已刃先は、９０″より小さい角度で回転し、オン状態にある 美大な光量が、検光子で消費されるからである。

カイラルスメクチックＡのＦＬＣ物質で起こるエレクトロクリニック（ｅｌｅｃ ｔｒｏｃｌｉｎｉｃ）効果に基づくライトバルブは、応答速度が速いこと及び電 圧一定のグレイスケールを含む幾つかの注目に値する特徴を示す（Ａｎｄｅｒｓ ｓｏｎｉ　（１９８７）　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　５１：６４０ 参照）。エレクトロクリニック効果は、印加される電界の機能として、物質の複 屈折の変化に間係している（ＧａｒｏｆｆおよびＭｅｙｅｒ　（１９７７）　Ｐ ｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　Ｌｅｔｔ、３８＋８４８参照）。多量のカイラルスメクチ ックＡ物質は、５ＳＦＬＣ型セルに組み合わされると、エレクトロクリニ・ツク 効果を示すことが明らかにされた。電圧が印加されるとアナログでこれらの物質 中のティルト角を誘発する、又は、変化させる。

その効果は、印加される電圧で、線形で即時に表される。しかし、現在知られて いる物質としては、エレクトロクリニック効果によって得られる最大ティルト角 は小さい（すなわちθ＜１７．５°）。

歪らせん強誘電性効果は、ショートピッチのスメクチックＣ°液晶で説明されて きた（　０ｓｔｒｏｖｓｋｉおよびＣｈｉｇｒｉｎｏｖ　（１９８０）　Ｋｒｙ ｓｔａｌｌｏｇｒａｆｉｙａ　２５：５６０；　ロエＩμ狙」且Ｌｉ　ｕｉｄ　 Ｃｒ　５ｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａ　Ｉｔｃａｔｉｏｎにおける０ｓ ｔｒｏｖｓｋｉｉ　（１，Ｂａｔａ。

ｅｄ、）　Ｐｅｒｇａｍｏｎ、　０ｘｆｏｒｄ：　Ｆｕｎｆｓｃｈｉｌｌｉｎｇ および５ｃｈａｄｔ　（１，９８９）　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　６６： ３８７７参照）。ショートピッチ物質を組み合わせた５ＳＦＬＣセルにおいて、 物質のらせんは押しつぶされることはなく、従ってらせんは電界の印加よって歪 められ得る。この歪みは、物質のティルト角の電界に依存した変化をもたらす。

ＤＨＦ物質もまた電圧に依存した複屈折の変化を示す。高誘導されたティルト角 （±３８°まで）が、スメクチックＡ°に必要な電圧より低い電圧を印加するこ とにより得られるため、ＤＨＦセルは好ましい。Ｂｅｒｅｓｎｅｖらの１９８９ 年４月５日に公開されたヨーロッパ特許出願は、ＦＬＣセルにＤＨＦ物質を組み 合わせることを説明している。

複屈折フィルタは太陽の研究で初めて用いられ、この研究においては、オングス トローム以下のスペクトル解像度が紅炎の観察に必要とされる。複屈折フィルタ の最初のものは、リオ（Ｌｙｏｔ、　Ｂ、　（１９３３）　Ｃｏｍｐｔｅｓ　ｒ ｅｎｄｕｓ　ｌｊｉ：１５９３）によって１９３３年に発明された。基本的なリ オフィルタ（Ｙａｒｉｖ、Ａ、およびＹｅｈ、　Ｐ、（１９８４）　江旦フ山Ｗ ａｖｅｓ　ｉｎ　Ｃｒ　５ｔａｌｓ、　Ｃｈａｐｔｅｒ　５゜Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌ ｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ）は、一連の個々のフィルタ段階 に分解できる。各々の段階は、平行な偏光子間に置かれる複屈折要素からなる。

個々の段階の出射偏光子は、次の段階の入力（または、入射）偏光子としての働 きをする。リオ型フィルタにおいては、固定複屈折要素は、界面に対して平行な 光軸によって配向しており、また入力偏光のガロから４５゛回転している。複屈 折要素の厚さ及びリタデーンコンは、リオの構成における、連続する各々の段階 に対して幾何学級数的に増大する。多段階装置は、解像度が高（（，１オングス トローム）、フリースベクトル範囲（ＦＳＲ）（全体の可視スペクトル）が広い ことが示されている（Ｔｉｔｌｅ、　Ａ、Ｍ、　ａｎｄＲｏｓｅｎｂｅｒｇ、　 Ｗ、Ｊ、（１９８１）　Ｏｐｔ、　Ｅｎｇ、　２０：８１５）。

最近になって、光学フィルタの研究は、ピーク透過の波長の調整に焦点を置くよ うになってきた。高速に調整できる光学フィルタは、リモートセンシング、信号 処理、表示、及び波長分離デマルチブレクシングに応用されてきた。別の方法で 固定周波数リオフィルタの調整可能性が、様々な技術を利用して提案され、実施 されてきた（Ｂｉｌｌｉｎｇｓ、　Ｂ、Ｈ，（１９４８）Ｊ、　Ｏｐｔ、　Ｓｏ ｃ、Ａｍ、　３７：７３８；　Ｅｖａｎｓ、　Ｊ、Ｗ、（１９４８）　Ｊ、　Ｏ ｐｔ、　Ｓｏｃ、　Ａｍ、　３９：２２９；　Ｔｉｔｌｅ、　Ａ、Ｍ、　ａｎｄ 　Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ、　Ｗ、Ｊ、　（１９８１）　Ｏｐｔ、　Ｅｎｇ、　２０ ：８１５）。これらは、複屈折要素に連続してプラスチックノートを広げる方法 （Ｂｉｌｌｉｎｇｓ、　Ｂ、Ｈ，（１９４８）　Ｊ、　Ｏｐｔ、　Ｓｏｃ、Ａｍ 、　３７：７３８）　、波長板を機械的に回転させる方法（Ｔｉｔｉｅ、　Ａ、 Ｍ、　ａｎｄ　Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ、　’ｆ／、Ｊ、（１９８１）　Ｏｐｔ、　 Ｅｎｇ、　２０：８１５）、又は、くさび状プレートをスライドさせたり（Ｅｖ ａｎｓ、Ｊ、Ｗ。

＜１９４８）　Ｊ、　Ｏｐｔ、　Ｓａｃ、　Ａｍ、　３９：２２９）　、’ＦＭ 屈折要素のりタデーンヨンを温度によって複屈折を調整することにより変えたり 、電子光学変調器を用いて複屈折を変える方法（Ｂｉｌｌｉｎｇｓ、　Ｂ。

Ｈ，（１９４８）　Ｊ、　Ｏｐｔ、　Ｓｏｃ、Ａｒｎ、　３７：７３８）等の機 械的な方法を含む。温度調整法及び機械調整法は元々遅い。既知のフィルタ装置 を使用する電子光学調整法は、潜在的にスピードが速いが、多量の駆動電圧が必 要で、必要とされる薄い複屈折要素を電圧が物質破壊するために帯域幅が、限ら れる（Ｗｅｉｓ、　Ｒ。

Ｓ　およびＧａｙｌｏｒｄ、　Ｔ、に、　（１９８７）　Ｊ、　Ｏｐｔ、　Ｓｏ ｃ、　Ａｍ、　４：１７２０）。

他の電子的に調整可能なフィルタとして、音響光学的調整可能フィルタ（ＡＯＴ Ｆ）　（Ｈａｒｒｉｓ、Ｓ、Ｅ、およびＷａｌｌａｃｅ、Ｒ，Ｗ、（１９６９） 　Ｊ、　Ｏｐｔ、　Ｓｏｃ、　Ａｔ　５９ニア４４；　Ｃｈａｎｇ、　１．Ｃ， （１９８１）　Ｏｐｔ、　Ｅｎｇ、　２０＋８２４）　、電子光学調整可能フィ ルタ（ＥＯＴＦ　）　（Ｐｉｎｎｏｖ、　Ｄ、　Ａ、ら　（１９７９）　Ａｐｐ ｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　３４：３９１；Ｌｏｔｓｐｅｉｃｈ、　Ｊ、Ｆ 、ら（１９８１）　Ｏｐｔ、　Ｅｎｇ、　２０：８３０）、多孔フェイブリーベ ロ装置（Ｇｕｎｎｉｎｇ、　Ｗ、　（１９８２）　Ａｐｐｌ、　Ｏｐｔ、　２１ ：３１２９）、及びフェイブリーベロ電子光学５６１ｃフィルタ等ノハイフリソ ドフィルタ（Ｗｅｔｓ、　Ｒ，Ｓ　およびＧａｙｌｏｒｄ、　Ｔ、１Ｆ、（１９ ８７）Ｊ、　Ｏｐｔ、　Ｓｏｃ、　Ａｍ、　４：ｌ７２０）を含むフィルタが説 明されてきた。

ＡＯＴＦの動作は、光弾性媒体における光と音波の相互作用に依拠する。ブラッ グ状態が満たされるときのみ、音響光学的相互作用が強く起こる。それ故、入射 の１つのスペクトル成分が任意の音響周波数でこの構成から回折する。調整は、 音響周波数を変えることでなされる。これは、最初の電気的調整可能フィルタで あり、帯域幅をおよそ８０ｎｍにして、音響周波数を４２８Ｍ　Ｈｚから９９０ ＭＨｚにまで変化させることで、透過波長を４００ｎｍから７００ｎｍまで変化 させることに成功した（■ａｒｒｉｓ、　Ｓ、Ｅ、およびＷａｌｌａｃｅ、　Ｒ Ｊ、　（１９６９）　Ｊ、　Ｏｐｔ、　Ｓｏｃ、　Ａｔ　５９ニア４４）　ｏ現 在のＡＯＴＦは１２°の視野を有し、高いスルーブツトを持ち、解像度が高く、 さらに広い範囲で調整可能である（Ｃｈａｎｇ、　１．Ｃ，（１９８１）　Ｏｐ ｔ、　Ｅｎｇ、　２０：８２４）　ａ　しかしながら、多くの場合、多量の電力 が必要であり（約１０　ｖａｔｔｓ／ａｍ２のオーダー）、フィルタによる周波 数の移行によって、レーザーキャビティー内で、ＡＯＴＦが使えない。

電子光学調整可能フィルタ（ＥＯＴＦ）は、交差する偏光素子間に置かれる、Ｙ 切断されたＬｉＴａＯ３小板からなり、分離状態にあるアドレス可能指状電極を 直線状に並べている（Ｐｉｎｎｏｗ、　Ｄ、Ａ、ら（１９７９）　Ａｐｐｌ　Ｐ ｈｙｓ、　ｔ、ｅｕ、　３４：３９１）　Ｏ調整は、空間的周期的（正弦波状） 電圧を１００個の電極に印加して可能となる。しかしながら、現段階のこの装置 の応用は、より精密なプログラム可能通過帯域合成法を用いている（Ｌｏｔｓｐ ｅｉｃｈ、　Ｊ、Ｆ、ら（１９８１）　Ｏｐｔ、　Ｅｎｇ、　２０：８３０）。

ＥＯＴＦに用いられる電力は低いが、開口部が小さいという点、及び視野の点で 問題がある。これは、またフエイブリーぺ口装置においても主たる問題となって いる。

色のスイッチングは、二色性色素を組み込んでいる液晶表示装置において説明さ れてきた（例えば、Ａｆｔｅｒｇｕｔ　ｅ　Ｕ、　Ｓ。

Ｐａｔｅｎｔ　４，５８１．６０８を参Ｎ）　ｏ　Ｂｕｚａｋの米国特許第４． ６７４．８４１号は、ツィステッドネマチック液晶セルである可変リターダを組 み込んだ、出力される三色間でスイッチング可能なカラーフィルタに関する。ネ マチック液晶はまた、光学フィルタを調整するのに用いられてきたＣＫａ！、　 ｌｆ、１．、　Ｕ、Ｓ、　Ｐａｔｅｎｔ　４．３９４．０６９：　Ｔａｒｒｙ、 　Ｈ，Ａ、（１９７５）　Ｅｌｅｃｔ、　Ｌｅｔｔ、　ｌｊｊ：４７；　Ｇｕｎ ｎｉｎｇ、　Ｗ、　（１９８０）　Ｐｒｏｃ、　５ＰＩＥ　２６８：１９０；及 びＷｕ、　Ｓ、　（１９８９）　Ａｐｌ）１、　ｏｐｔ、■＝４８）。これらの 主な問題点は、調整速度が遅いということである（〜１００ｍ　ｓ　）。

米国特許第４．３６７、９２４号の「Ｈ液晶電子光学装置のカイラルスメクチッ クＣ」において、Ｃ１ａｒｋ及びｌａｇｅｒｖａｌ　１は、光制御が彼らの強誘 電性液晶電子光学装置の属性であるとしており、「色効果を已すために二つの偏 光子のサンプルの複屈折と配回が調整可能である」としている。出射偏光子は、 色選択するために回転するようである。

米国特許第４，５６３，０５９号　「表面安定化強誘電性液晶装置」においてＣ １ａｒｋ及びＬａｇｅｒｖａｌｌは、強誘電性液晶層を用いて色発生を行うこと を述べている。色発生の少な（とも二つの方法が述べられている。第１の方法で は、４色を発生させるために偏光子間に置かれたＦＬＣセルを含む２×２の絵素 アレイの空間多重化を利用する。ここで、アレイ状の各々の絵素のＦＬＣセルは 、異なる厚みを有する。第２の方法では、２×２色を発生させるために互いに接 する２つのＦＬＣ層を利用する。とりわけ、スイッチの入った状態で、光軸間で ２４°という特定のティルト角で配置される２つのＦＬＣ素子からなる装置が色 発生を行うことが説明されている。

０ｚａｋｉｉ（１９８５）　Ｊｐｎ、　Ｊ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、（ｐａｒ ｔ　’１）　２４　（ｓｕｐｐｌ、　２４−３）　：６３は、高速色スイッチン グ要素について述べており、この要素では二色性色素が強誘電性液晶と混合され る。カラーフィルタと強誘電性液晶セルシャッターとを組み合わせているカラー スイッチ及びまたは表示装置が、記載されている。

例えば、５ｅｉｋｉＩｌｕｒａ　、ｉの米国特許第４．７１２．８７４号；　Ｔ ａｋａｏｉの米国特許第４．８０２．７４３号：　Ｙａｍａｚａｋｉｉの米国特 許’ｉＮ　４．７９９．７７６号ＨＹｏｋｏｎｏ丘の米国特許第４．７７３．７ ３７号を参照されたい。

Ｃａｒｒｉｎｇｔｏｎらの（１９８９）　５ｅｃｏｎｄ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏ ｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ　Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉ ｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ　Ｐｒｏｇｒａｌｌａｎｄ　Ａｂｓｔｒａｃｔｓ　（Ｇ５ ｔｅｂｏｒｇ、　Ｓｗｅｄｅｎ、　２７−３０　Ｊｕｎｅ　１９８９）　Ａｂｓ ｔｒａｃｔ　０１５　は、カラー表示装置において、ＦＬＣの２つのカラースイ ッチの空間的アレーを高速にスイッチングすることについて述べている。

Ｌａｇｅｒｖａｌｌら（１９８９）の「強誘電性液晶：装置の開発じＦｅｒｒｏ ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌｓ：　Ｔｈｅ　Ｄｅｖｅｌｏ ｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｄｅｖｉｃｅｓ”）　Ｊ　Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ　 ９４：３−６２は、装置に応用されたＦＬＣの使用についての最近の論考である 。ｒＳＳＦＬＣＣｏ１ｏｒＪの項では、筆者は、カラー表示装置（例えば、テレ ビへの応用）について述べている。Ｍａｔｓｔｖｏｔｏら（１９８８）　５ＩＤ ８８　Ｄｉｇｅｓｔ、４１．は、ＦＬＣを使用して絵素の一部分を介して色発生 を行うことについて述べている。表示装置の各々の絵素は、青、緑、赤の３つ（ もしくは、それ以上）の部分絵素に分割される。色発生における、この方法の問 題点は、解像度を低下させるという点及び大型で、しかも高解像度を有する表示 装置を製造することが複雑であるという点にある。Ｒｏｓｓ　（１９８８）Ｉｎ ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ　Ｒｅ５ｅａｒｃｈ　Ｃｏｎｆｅｒｅ ｎｃｅ　（１９８８）　１８５は、ＦＬＣセルを用いたカラ一連続バックライト 照明について述べている。この方法は、目が原色の像を平均化する十分な速度で 、青、緑、及び赤の像の間をスイッチングすることにより行われる。この方法で は、液晶表示装置上の像と波長選択源とを同時にスイッチングする。三原色（通 常は、赤、緑、青）によって、色空間における領域が規定される。この領域に置 ける所望の色は、それぞれの絵素における原色のレベルを制御することにより表 示され得る。バ・ツクライト照明式液晶表示装置では、高速蛍光体を有する蛍光 管が使用される（Ｗｈｉｔｅ　（１９８８）　Ｐｈｙｓ、　Ｔｅｃｈｎｏｌ、　 １９：９１）　。

灸匪旦斐且 本発明は、不連続調整可能な光フィルタ及び連続調整可能な光フィルタを提供す るものであり、これらのフィルタは波長調整要素として強誘電性液晶セルを組み 込んでいる。不連続調整可能なフィルタは、双安定スメクチックＣ′強調電性液 晶セル、例えば５ＳＦＬＣセルを通常は組み込んでいる。しかし、スメクチック Ａ゛強誘電性液晶セル、及びティルト角が印加電圧の大きさ及び符号の関数とし て変化する歪らせん強銹電性（ＤＨＦ）液晶セルが不連続フィルタにおける使用 のために採用されることも可能である。ＦＬＣセルを包含している連続調整可能 なフィルタは、スメクチックＡ°セル及びＤＨＦセルのティルト角の電界依存変 化を利用することによって、又は応答の遅い検出器を用いる特定の適用に対して は超高速スイッチング能力を持つＦＬＣセルを用いることによって構成されてい る。

不連続調整可能な単一段階の又は多段階の複屈折フィルタは、可変リターダ−と してＦＬＣセルを用い、付加的な複屈折要素と組み合わせることによって実現さ れる。互いに固定された位置で配回された偏光子の境界によって規定されるその ようなフィルタの一段階は、少なくとも１つの複屈折要素、少なくとも１つのＦ ＬＣセル、及びＦＬＣセルに電界を印加してスイッチされない状態からスイッチ された状態ヘスイノチされるようにそれを誘導する手段を包含している。ＦＬＣ セルは、スイッチされない状態では、セルの光軸及び伝搬軸によって規定される 面が、その段階に入射する光の偏光面に平行であるように配回されている。複屈 折要素は、透過特性が厚さによって決まる固定複屈折要素、又はスイッチされた 状態で複屈折要素として機能するＦＬＣとすることができる。

段階における固定複屈折要素の配向は、所望のフィルタ透過スペクトルを得るた めに変更することが可能であるが、多くの場合、これらのフィルタの固定複屈折 要素は光の入射偏光に対して４５°の角度で配向されている。フィルタの一段階 の入射及び出射偏光子は互いに一定の方法で配向されている。

偏光子の開の角度は所望のフィルタ透過スペクトルを達成するために変更可能で あるが、多くの場合、平行又は垂直の偏光子が用いられることが望ましい。不連 続フィルタは一段階に１つ以上のＦＬＣセルを含むことができる。これらのＦＬ Ｃセルは、フィルタの使用及び／又は所望の透過出力に応じて、同時にスイッチ される、又は独立してスイッチされることができる。ＦＬＣセルは全て同じ厚さ とするか、又は厚さを変えることもできる。ＦＬＣセルの厚さも同様に、フィル タの使用及び所望の透過出力に応じて選択される。

複屈折要素の出力は楕円偏光されているので、これらのフィルタにおいて可変り ターダーとして用いられているＦＬＣセルは複屈折要素に先行していなくてはな らない。２つ以上の独立してスイッチされるＦＬＣセルがフィルタの一段階に含 まれる場合、スイッチされるＦＬＣセルは光軸に沿ってスイッチされていないＦ ＬＣに優先することができない。

不連続調整可能なフィルタに対する設計上の制限は、本発明の時間多重化された 連続調整可能なフィルタにおいて用いられる不連続調整可能なフィルタにもあて はまる。２つ以上の波長又は透過ルベクトルを有するフィルタは時間多重化に有 用である。ＦＬＣセルの駆動手段はフィルタの所望の使用及び所望の透過スペク トルに適合される。

色発生及び時間多重化に特に有用でありＦＬＣセルを組み込んでいる不連続フィ ルタの一実施聾様は少なくとも２つのスペクトル出力間でスイッチ可能な波長阻 止フィルタである。

阻止フィルタは、一般的には、１つ以上の段階からなることができる。しかし、 フィルタの一段階には、波長阻止を達成するために、多数の独立してスイッチ可 能なＦＬＣセルが必要である。多段階の阻止フィルタでは、各段階は１つ以上の 独立してスイッチ可能なＦＬＣセルを備えている。フィルタの段階は偏光子に境 界を付けることによって規定される。所定の段階の偏光子は所望のスペクトル透 過に応じて平行又は垂直であってもよい。一段階の出射偏光子は通常は次の段階 の入射偏光子である。入射及び出射偏光子の特定の配回を用いることが望ましい 場合には、所望の透過を達成するためにさらにＦＬＣセルを導入することが必要 であり得る。つまり、一段階で用いられるＦＬＣセルの数及び厚さは、その段階 の偏光子が平行であるか垂直であるかに依存する。波長阻止は、同じ段階もしく は異なる段階において個々のＦＬＣセルを独立してスイッチすることによって、 又は同じ段階もしくは異なる段階においてＦＬＣセルを同時にスイッチすること によって達成される。一段階の透過（阻止されない波長）は他の段階でＦＬＣセ ルをスイッチすることによって制限することができる。阻止フィルタは多くのス イッチ状態を有しており、各スイッチ状態は透過スペクトルに付随する。ここで 用いるスイッチ状態は、完全にスイッチされていない状態及び完全にスイッチさ れた状態を包含し、フィルタ内のスイッチされた、及びスイッチされないＦＬＣ セルの全ての可能な組み合わせを包含している。スイッチ状態の全てが、有用で あり得る、及び／又は、所望の透過スペクトルを達成し得るわけではない。

阻止フィルタは特定の狭い波長帯域を選択するためだけにに有用なわけではない 。阻止フィルタは、所望の透過スペクトルを得るために、ＦＬＣセルの厚さの選 択、フィルタ段階の増加、偏光子の配向及び異なるＦＬＣ駆動手段の使用を選択 することによって適合されることができる。一般には、時間多重化がこのような 阻止フィルタに用いられ、そのような全てのフィルタ透過出力間を高速にスイッ チする。

スメクチ・ツクＡ’Ｆ　Ｌ　Ｃセル又はＤＨＦセルを組み込んでいる本発明のフ ィルタは、ＦＬＣセルを使用させるように用いられる強誘電性材料の最大ティル ト角によって規定される波長の範囲にわたって電界を印加することによって、連 続調整可能である。これらのフィルタは、単一段階又は多段階を有することが可 能であり、互いに一定の角度の２つの偏光子によって規定される一段階は、少な くとも１つの複屈折要素、無色の四分の一波長板、少なくとも１つのＦＬＣセル 、及びＦＬＣセルに電界を印加する手段を備えることができる。複屈折要素及び 無色の四分の一波長板は、偏光子間の光伝搬軸に沿って配置され、複屈折要素は 入射偏光子と無色の四分の一波長板との間に配置されている。強誘電性液晶セル は、無色の四分の一波長板と出射偏光子との間に、光伝搬軸に沿って配置され、 スイッチされていない状態では、セルの光軸及び伝搬軸によって規定される面が 、その段階に入射する光の偏光面と平行であるように配向されている。ＦＬＣセ ルにおけるＦＬＣ材料のティルト角は印加される電界の大きさ及び符号に依存し ている。セルに印加される電界の大きさ及び／又は符号が変更されると、フィル タの透過スペクトルが変更される。フィルタの調整帯域は、フィルタにおいて強 誘電性液晶セルに前記電界を印加する場合に得られる最大のティルト角に依存し ている。２つのＦＬＣセルは、−フィルタ段階の波長調整帯域を二倍にするため に縦続されることができる。

本発明のフィルタのＦＬＣセルは電界を印加する手段によって状態の間でスイッ チされる。所望の結果を達成するそのような全ての手段、つまりスイッチする手 段が用いられ得る。

直流電圧がセルに印加されるか、又は何らかの形態の変化する電圧が印加され得 る。光を用いて感光装置を活性化することによって電界が印加され得る。印加さ れた電界は当該分野で公知のあらゆる手段によって、電気的又は光学的に誘導さ れることができる。

書棚型配列の表面安定化ＦＬＣセルは、最も広く用いられている強誘電性セルで ある。他の配列型のＦＬＣセルも当該技術分野では公知であり、ホメオトロピッ ク配列のＦＬＣセルも含まれている。そのようなスイッチ可能なＦＬＣセルであ れば何でも、本発明のフィルタにおいて用いられ得る。

様々なＦＬＣ材料、純粋な化合物及び混合物が、当該技術分野において現在公知 である。本発明のＦＬＣセルにおいては、現在公知である、又は将来開発される そのような混合物は何でも使用されることができる。

本発明の不連続調整可能なフィルタは、赤外線波長から約３００ｎｍまでの広い 範囲の波長に対して有用である。不連続調整可能なフィルタを時間多重化した本 発明の連続調整可能なフィルタは、原則として、同じ波長範囲に対して有用であ るが、応答の遅い検出器（つまり、フィルタの多くのスイッチ周期にわたって平 均化する検出器）が用いられる場合にのみ連続調整することができる。これらの フィルタは可視波長領域において、さらに、人間の目が検出器である場合（例え ば、発色器、表示装置）に、特に有用である。スメクチ・ツクＡ°及び歪らせん 強誘電性液晶セルを組み込んでいる本発明の連続調整可能なフィルタは、一般的 には、広いスペクトル範囲に対して有用であるが、それらが調整し得る特定の波 長領域は、電界の印加によって達成され得る最大のティルト角によって限定され る。

偏光子の境界によって規定されるフィルタ段階は、独立したユニｙ）として機能 し、組み合わされて多段階フィルタを形成し得る。前段階の出射偏光子は、次の 段階の入射偏光子である。多段階フィルタにおいて、一段階における全ての複屈 折要素（つまり、ＦＬＣセル及び固定複屈折要素）の厚さの比は、全ての段階に おいて同じでなくてはならない。例えば、リオ型フィルタ構造においては、一連 の段階中の全ての複屈折要素の厚さは、等比数列で、■、２．４１１１．のよう に増加する。

不連続調整可能なフィルタの段階は、一般的には、連続調整可能なフィルタの段 階に、光伝搬軸に沿って組み合わせられ得る。

゛　の　なｆ　日 図１は、スメクチックＣ’ＦＬｃｇ整可能すオフィルタの一段階を示している。

この段階の最終的な減速度は、ＦＬＣの波長板の結晶軸［α（Ｖ）］の電子的回 転によって調整され得る。

図２は、スメクチックＣ″ＦＬＣ波長板を組み込んでいる三段階リオフィルタを 示している。この装置は、４つの偏光子（Ｐｉ〜Ｐ４）、７つのＦＬＣ波長板（ ＬＣＩ〜ＬＣ７）及び３つの複屈折要素（Ｂｌ〜Ｂ３）を備えており、３つの複 屈折要素は、目的波長での１つの波、２つの波、及び４つの波のりターダーであ る。

図３の（ａ）及び（ｂ）は、図２の三段階リオフィルタの実験による透過（黒点 ）を、シミュレーションの結果（実線）と比較したものである。図（ａ）は、三 段階リオフィルタの測定された透過スペクトルをシミュレーションの結果と比較 しており、５ＳＦＬＣセルはスイッチされない状態である。

図すは、同フィルタの測定された透過スペクトルを比較しており、５ＳＦＬＣセ ルはスイ・ツチされた状態である。

図４は、５ＳＦＬＣを用いた五段階六チャネル調整可能フィルタに対して、コン ピュータがノミュレートした重ね合わせた透過曲線を示している。フィルタは、 ４５０ｎ　ｍ、　４９２ｎ　ｍ。

５３０ｎ　ｍ、　５６６ｎ　ｍ、６００ｎｍ及び６３４ｎｍに透過ピークを有し ている。

図５は、可視波長の典型的な色度図である（Ｎ’ａｕｓｓａｕ　（１９８３）　 Ｔｈｅ　Ｐｈ　５ｉｃｓ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒ　ｏｆ　Ｃｏ１ｏｒ、　Ｗ ｉｌｅｙ　Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ、　Ｃｈａｐｔｅｒ 　１．を参照）。色が指示され、波長がナノメータ（ｎｍ）で示されている。標 準昼光Ｄ６５に対応する色が示されている。所定の図が一般化されており、３色 が色空間を規定することを示すために提供されている。

図６は、視覚的色発生を連続して変えるために、ＦＬＣセルの時間多重化を行う ために用いられる四段階二チャネルリオ型フィルタを示している。Ｐ１〜Ｐ５は 、４つのフィルタ段階を規定する平行偏光子である。Ｂ１〜Ｂ４は固定複屈折要 素であり、それぞれ、５４０ｎｍでのπ、２π、４π、及び８πの波長板である 。０１〜Ｃ４は、光学的に厚さの異なるＦＬＣセルである。セルＣ１におけるＦ ＬＣ層の厚さは０．６μｍであり、Ｃ２では１．２μｍ、Ｃ３では２．４μｍ、 及びＣ４では４．８μｍである。フィルタ段階の全てのＦＬＣセルは同時にスイ ッチされる。スイッチされない状態では、フィルタは緑色の光（５４０ｎｍ）を 透過する。スイッチされた状態では、フィルタは赤色の光を透過する。

図７は、図６のＦＬＣフィルタ装置において、赤色及び緑色の光の視覚的な色混 合を得るために用いられる駆動方法を示している。セルがスイッチされていない 場合、目的波長が透過される（緑色）、図３０セルがスイッチされている場合、 第２の色（赤色）が透過される、図００図Ｃの駆動方法を用いて、フィルタが緑 色及び赤色の透過の間でスイッチされており、各色をほぼ同じ期間の間オンとし ている場合、黄色が観察される。図すの駆動方法を用いてスイッチ期間のより高 いパーセンテージの間フィルタを緑色に調整すると、黄緑色が観察される。図ｄ の駆動方法を用いてスイッチ期間のより高いパーセンテージの間フィルタを赤色 に調整すると、オレンジ色が観察される。図に挙げられている色は、通常の色彩 感覚を有すると考えられる主体によって観察されたものである。

図８は、偏光子（Ｐｉ〜Ｐ４）開の各段階に高速スイッチングＦＬＣセル（ＦＬ ＣＩ〜ＦＬＣ４）を組み込んでいる三段階多波長阻止フィルタを示している。こ の阻止フィルタは、３つの可視色（赤、緑及び青）を選択的に透過するように設 計されており、超高速色切り換えをして可視色の連続範囲の視覚的表示を行うこ とが可能である。ＦＬＣｌはスメクチ。

りＣ’ＦＬＣセルであり、その厚さは４６０ｎｍで３／２π彼長板となるように なっている。ＦＬＣ２はスメクチックＣ°セルであり、５５０ｎｍで３／２π波 長板である。ＦＬＣ４は、６３０ｎｍでゼロオーダーのλ／２彼長板長板る。Ｆ ＬＣ３はスメクチ。

りＣ″ＦＬＣ７’あり、その厚さは、ＦＬＣ３とＦＬＣ４とが一緒にスイッチさ れた時に、組み合わせたリタデーションが、６７０ｎｍでの全波長板のりタデー ／−Ｊンと等しくなるように選択される。偏光子Ｐｉ、Ｐ２及びＰ３は互いに平 行に配置されており、Ｐ４は他の偏光子に対して垂直に配置されている。

光源として白色光が用いられる場合、’ＦＬＣＩ、ＦＬＣ２及びＦＬＣ４をスイ ッチすると赤色を透過し、ＦＬＣ２、ＦＬＣ３及びＦＬＣ４をスイッチすると青 色を透過し、ＦＬＣＩ、ＦＬＣ３及びＦＬＣ４をスイッチすると緑色を透過する 。スイッチされない状態ではフィルタはどの光も透過しない。ＦＬＣ４がスイッ チされると光源スペクトルが透過される。

図９は、ＬＣＩがスイッチされた場合（ａ）、ＦＬＣ２がスイッチされた場合（ ｂ）、並びにＦＬＣ３及びＦＬＣ４が両方スイッチされた場合（Ｃ）に、図８の 三段階阻止フィルタを通過する波長（４００〜７００ｎｍ）の関数としてコンピ ュータシミュレーションの透過を示している。

図１０は、一対のＦＬＣセルがスイッチされている場合に図８のフィルタを通過 する波長（４００〜７００ｎｍ）の関数としてコンピュータシミュレーションの 透過を示している。つまり、（ａ）ＦＬＣ２及びＦＬＣ３及びＦＬＣ４がスイッ チされ青色光を透過する、（ｂ）ＦＬＣＩ、ＦＬＣ３及びＦＬＣ４がスイッチさ れ緑色光を透過する、（ｃ）ＦＬＣＩ、ＦＬＣ２及びＦＬＣ４がスイッチされ赤 色光を透過する。

図１１は、高速スイッチングＦＬＣセル（ＦＬＣＩ〜５）を組み込んでいる実施 例４の二段階多波長阻止フィルタを示している。段階は偏光子Ｐ１〜Ｐ３によっ て規定され、交差する偏光子によって制限された第１段階には２つのＦＬＣセル があり、平行な偏光子によって制限された第２段階には３つのＦＬＣセルがある 。フィルタは、３つの可視色（赤、緑及び青）を選択的に透過するように設計さ れており、高速色切り換えができるので、可視色の連続範囲の視覚的表示が行わ れる。

図１２は、図Ａのフィルタの段階の実験による透過を比較するものである。スペ クトルｒａＪはＦＬＣ２がスイッチされた段階１の透過、スペクトルｒｂＪはＦ ＬＣＩ及びＦＬＣ２の両方がスイッチされた段階ｌの透過、スペクトルｒｃＪは ＦＬＣ５がスイッチされた段階２の透過、スペクトルｒｄＪはＦＬＣ４及びＦＬ Ｃ５がスイッチされた段階２の透過、並びにスヘクト／ｌ／　［ｅＪはＦＬＣ３ 、ＦＬＣ４及びＦＬＣ５がスイッチされた段階２の透過である。ａ　−ｅのそれ ぞれの場合において、実際の透過（実線）は、波長の関数としてコンピュータで シミュレーションした透過と比較されている。

図１３は、図４の阻止フィルタからの原色（青色（４６５ｎｍ）、緑色（５３０ ｎｍ）及び赤色（６５３ｎｍ）、それぞれスペクトルａ〜Ｃ）の実験による透過 スペクトルを比較している。それぞれの場合において、実際の透過（実線）は波 長の関数としてコンピュータでシミュレーションした透過と比較されている。

図１４は、書棚型に配列された分子を有し、包含するガラスプレートのｚ−ｙ面 のスメクチックＡ’Ｍ品セルを示している。電界（Ｅ）の印加は、分子を、ｎ（ ０）によって示される垂直な層（Ｚ軸）に沿った落ちついた状態から、傾いた状 態ｎ　（Ｅ）に切り換える。ティルト角は印加電界の関数である。

図１５は、２つのＦＬＣ半波長板を備えている１段階スメクチックＡ’Ｆ　Ｌ　 Ｃ連続調整可能フィルタを示している。この装置は、ＦＬＣ半波長板の光軸［α （Ｖ）〕を電子工学的に回転させることにより所望の波長に調節する。

図１６のａ　−Ｃは、図１２に示されたフィルタの測定された透過（点）をシミ ュレーション結果（実線）と比較している。透過は波長（４００〜８００ｎｍ） の関数として示されている。

正規化された透過はｙ軸に沿って示されている。図（ａ）の透過スケールはＯ〜 １であり、図（ｂ）及び図（Ｃ）では０〜０．８である。図（ａ）は、スイッチ されていない状態のＦＬＣ波長板を用いて、実験での透過を計算上の透過と比較 している。図すは、青色に調整されたＦＬＣ波長板を用いて、実験での透過を計 算上の透過と比較している。図Ｃは、赤色に調整されたＦＬＣ波長板を用いて、 実験での透過を計算上の透過と比較している。

図１７は、スメクチックＡ゛液晶半波長板を組み込んでいる三段階リオフィルタ の透過のコンピュータによるシミュレーションを示している。透過は、波長（４ ８０〜６００ｎｍ）の関数として示されている。装置は、７０ｎｍに対して連続 調整可能性を有する１０ｎｍの半最大値完全幅（ＦＷＨＭ）を有する。

発瀝目と１１３Ｉ夏咀 本発明は、ＦＬＣ波長板が電子的制御可能な位相リターダ−として機能する不連 続調整可能なフィルタを提供するものであり、これらのフィルタは、リオフィル タ構造などの固定周波数フィルタ構造の各段階に組み込まれている。単一段階及 び多段階のフィルタが設けられている。そのようなりターダーを、偏光ガロに沿 って結晶軸が配向されているフィルタ段階に加えることは、フィルタのスペクト ル透過特性を変えない。しかし、適当な角度だけＦＬＣ波長板を回転させること は、複屈折要素の厚さを増大することと同じである。これによって、フィルタ（ ＦＬＣがスイッチされた状態）の目的波長を効果的に変化し、波長間の不連続調 整が可能となる。

ＦＬＣセルを用いる不連続調整可能な複屈折フィルタの動作は図１に示されてい るように、単一のフィルタ段階を分析することによって理解され得る。分析され るこのフィルタ段階は、固定複屈折要素及びＦＬＣセルを有している。光の伝搬 方向はデカルト座標系のｙ軸に沿っている。複屈折板及びＦＬＣセルの面は通常 はｙ軸に垂直であり、偏光子によって透過された光の電気ベクトルはｙ軸に沿っ ている。波長板の光軸はｙ軸に垂直な面にある。典型的な固定周波数複屈折リオ 型フィルタの動作を説明する。まず、ＦＬＣがｙ軸にそって配向されるとすると 、リタデーションされずに電界を透過する（α＝０６）。固定複屈折要素がｙ軸 の回りを４５°だけ回転する場合には、入射する線形に偏光された光は、大きさ の等しい２つの固有波に分けられ、これらの彼は複屈折材料を通って異なる位相 速度で進む。複屈折要素の出口での２つの波の間のリタデーションは以下のよう に与えられる。

ここで、ｎは材料の複屈折率であり、ｄは材料の厚さであってフリースペース波 長である。２つの波は出射偏光子（この場合、入射偏光子と平行に配置されてい る）で、同じ位相における波長のみが統一透過を達成するように干渉する。リオ 型フィルタのｎ番目の段階に対する透過スペクトルは以下のように与えられる。

多段階フィルタの透過は、各フィルタ段階の強度透過の積である。従来のリオフ ィルタでは、各複屈折要素の厚さは常に前段階の２倍である。それぞれの次の段 階は、前段階のスペクトル期間の半分で透過スペクトルを示すので、次の段階の ための阻止となる。Ｎ段階フィルタの透過スペクトルは反復された正弦関数の形 で書かれることができる（Ｙａｒｉｖ、Ａ、およびＹｅｈ、　Ｐ、　（１９８４ ）　Ｏｔｉｃａｌ　Ｗａｖｅｓ　ｉｎ　Ｃｒ　５ｔａｌｓ、　Ｃｈａｐｔｅｒ５ 、Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ）　。

フィルタ、又はＦＳＲのスペクトル期間は、最も薄い複屈折要素を用いる段階に よって決定される。フィルタの解像度は最も厚い要素によって決定される。リオ 型フィルタ（又は他の多段階複屈折フィルタ）の透過は、段階の順序には依存し ない。つまり、フィルタ内の段階は、複屈折要素の厚さを増大することによって 順序付けされる必要がない。

フィルタの一段階の透過スペクトルは、２×２ジ１−ンズ計算法を用いて決定さ れることができる（Ｊｏｎｅｓ、　Ｒ，Ｃ，（１９４１）　Ｊ、　Ｏｐｔ、　Ｓ ａｃ、　Ａｔ　Ｌｌ：４８８）　−これらの結果は、多段階リオ型装置にまで容 易に拡大されることができる。ｎ番目の段階の出力は、行列式で表されることが できる。

ここで、Ｅｏ（λ）及びＥ′。（λ）はそれぞれ、入力及び透過された電界のＸ 及びｙ成分を与える列ベクトルであり、Ｐ９はｙ軸に沿って配向された偏光子を 表す行列であり、Ｗ、（λ）はｙ軸の回りを４５″回転させた結晶軸を有するレ ターグーのための行列である。これらの行列は、以下のように表される（Ｙａｒ ｉｖ、　Ａ、およびＹｅｈ、　Ｐ、　（１９８４）　Ｏｔ’ｃａｌ　Ｗａｖｅｓ 　ｉ−仁コ二χ」Ｌ」」ｌ」−互、Ｃｈａｐｔｅｒ　５．　Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅ ｙ　ａｎｄ　５ｏｎｓ、Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ）　。

ここで、リタデーシコンｒ。（λ）は以下のように与えられる。

ここで、ｒｎ（λ）は、以下の式８によって与えられる固定複屈折板のリタデー シｊンである。

イルタの目的波長である。この波長は、図１に示されるフィルタ要素が特定の配 向であるとすると、第１段階における複屈折要素が全波長板となる波長である。

式８は、調整範囲を通して複屈折要素の無視できる分散を示している。ｒｏ（λ ）は、２°−’ＦＬＣによる最終的な付加的リタデーシーンである。

スイ・ノチされていない状態では、このリタデーシ曹ンはゼロである。スイッチ された状態（α＝４５°）では、付加的リタデーションのために、フィルタは第 ２の波長λＢに調整されている。従って、このリタデーンコンは、以下のように 表すことができる。

ここで、Δｎ（λ）は、ＦＬＣの波長依存複屈折であり、Δλ＝（λＢ−λ、） である。液晶の高分散性のために、この式はＦＬＣ複屈折の分散効果を包含して いる。式５及び式６並びにＴ（λ）　＝　Ｉ　Ｅ’　１２ｙ（λ）／Ｅ、（λ） １２の関係を用いると式２に与えられる強度透過が得られる。ここで、基づく液 晶の複屈折を説明するモデルが最近提案されている（Ｗｕ、　Ｓ、（１９８６） 　Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　Ａ　３３：１２７０）。この分析は実験に非常によ（ 一致しており、ＦＬＣの複屈折Δｎを以下のように表すことができる。

（Ｌ゛だ棒坤 ここで、Ｇ　（Ｔ）はｎｍ−２単位の温度依存パラメータであり、液晶分子に入 射する光の異常な方向と通常の方向との開の移行発振強度の違いの関数であり、 λ゛は平均Ｕ、Ｖ、共振波長である。上記式において必要なパラメータを得るた めに、平行な偏光子と交差する偏光子との間に配置されたＦＬＣの透過特性が分 析された。これらのパラメータの実測値は、Ｇ　（Ｔ）ｄ　＝２．０８Ｘ　１０ −’ｎ　ｍ−’、及びλ’＝２４５．０ｎｍである。

三段階リオ型フィルタ（図２）が５ＳＦＬＣセルを組み込んで波長板として設計 された（実施例１）。実験によるフィルタ透過ルベクトルは、図３において、上 記分析において示された式を用いて算出されたスペクトルと比較されている。

六チャネル五段階すオ型フィルタのフィルタ透過スペクトルのコンピュータによ るシミュレーションは、図４に示されている（実施例１を参照）。シミュレート されたフィルタは各段階に５つのＦＬＣセル及び１つの複屈折要素を育していた 。全てのフィルタ要素（ＦＬＣセル及び複屈折要素）の厚さは、段階数の増加に 伴って、等比数列で１．２．４．８と増大した。段階の順序は透過に影響を与え ないが、所定段階内の要素の厚さと他の段階内の対応する要素の厚さとの比は一 定でなくてはならない。例えば、第１段階の複屈折要素の厚さが第２段階のその 要素の厚さの３倍である場合には、第１段階のそれぞれ対応するＦＬＣセルと第 ２段階の対応するＦＬＣセルとの厚さの比は、３でなくてはならない。

明らかに、フィルタの不連続調整によって得られることができる出力の数は、一 段階のスイッチ可能なＦＬＣセルの数プラス１である。例えば、１つの複屈折要 素及び１つのＦＬＣセルを備えている段階は、２つの選択された透過スペクトル 間でスイッチされることができる。１つの複屈折要素及び２つのＦＬＣセルを備 えている段階は、３つの透過スペクトル間でスイッチされることができる。

フィルタ段階が固定複屈折要素を備えている必要はない。

複屈折要素は、ＦＬＣセルによって置き換えることが可能である。この場合、ス イッチされない状態では、フィルタは、波長に何の効果も与えずにフィルタに入 射する（分散による可能性は除外する）光源の透過スペクトルを本質的に透過す る。

一フィルタ段階において固定複屈折要素がＦＬＣセルと組み合わされている場合 には、複屈折要素を出る光が楕円偏光されているので、スイッチ可能な要素は、 光伝搬軸に沿って固定要素が優先され葛。

独立してスイッチ可能なＦＬＣセルがフィルタの一段階において組み合わされて いる場合には、スイッチされたＦＬＣセルを出る光が楕円偏光されているので、 スイッチされたＦＬＣ要素は光伝搬軸に沿ってスイッチされていないＦＬＣセル に優先することができない。従って、−フィルタ段階において２つの独立してス イッチ可能なＦＬＣセルが組み合わされている場合には、３つの透過出力が得ら れる。（１）両方のＦＬＣセルがスイッチされていない場合、（２）両方のＦＬ Ｃセルがスイッチされている場合、及び（３）第２のＦＬＣのみがスイッチされ ている場合である。

多段階フィルタにおいて、各段階において対応するＦＬＣセルは同時にスイッチ されなくてはならない。本発明の不連続調整可能なフィルタの一段階において、 偏光子の相対的配向は一定であるが、所望の透過スペクトルを得るように選択さ れ得る。同様に、多くの適用において、固定複屈折要素はフィルタ段階に光が入 射する偏光面に対して４５°の角度で配回されている。この角度も、所望の透過 スペクトルを得るために選択され得る。フィルタにおいて用いられる複屈折要素 の厚さ及び全てのＦＬＣセルの厚さもまた、所望の出力透過スペクトルを達成す るために選択される。

ＦＬＣセルの独特の特性は、その高速スイッチ速度である（１０から１００マイ クロ秒のオーダー）。本発明のフィルタは、例えば、２つ以上の不連続波長間で は、１０ｋＨｚよりも速い波長調整速度が可能である。写真もしくは映画のフィ ルム又は人間の目によるような比較的遅い光７色検出器が用いられる場合、疑似 色は、本発明に説明される高速スイッチングフィルタを用いて生成されることが できる。２つの原色刺激の間での高速スイッチングが用いられて、遅い検出器に よって認められる他の色が発生され得る。これらの色は原色の混合である。例え ば、２つの単色刺激、５４０ｎｍ（緑色）及び６３０ｎｍ（赤色ンが様々な部分 で混合されてオレンジ色（５００ｎｍ）及び黄色（５０ｎｍ）の知覚を発生させ ることができる。光学的には、これらの混合は透過において原色刺激のパワーの 量を変えることによってなされ得る。同じ結果が、目（又は多くの期間を平均化 する他の検出器）の応答時間よりも速い速度で２つの刺激（空間的に多重化され ている、又は近（に隣接している）間を切り換えることによって得られる。色は 、本発明に記載のフィルタを用いて、他の原色刺激よりもある特定の原色刺激に フィルタを調整する時間を変えることによって、このようにして発生される。他 の原色刺激に対して１つの原色刺激にフィルタを調整する矩形波の期間のパーセ ンテージを変えることによって（つまり、例えば、印加電圧のデユティサイクル を変えることによって）、原色入力の混合である、知覚される色が生成する。実 際には、各原色刺激において透過される光学的パワーの量が、各原色帯域の゛そ れぞれにフィルタが調整される時間の割合を、変えることによって変えられる。

目の応答時間はおよそ５０Ｈｚである。従って、目は、フィルタスイッチの多く のサイクルにわたって、光学的パワーを平均化するので、視、覚的検比のために 多くの色が発生され得る。

人間の目による色知覚は、実際には、目による物理的な波長の検出を、脳による その検出の理解と組み合わせた結果である。色知覚は、図５に示される代表的な 図のような色度図を用いてしばしば分析される。この図において、スペクトル色 は４ＱＱｎｍの紫色から７００ｎｍの赤色までの曲線に沿って見られる。この図 は異なる量のスペクトル色を混合することによって色空間にアクセスすることが 可能なことを示している。

図の形状によって示唆されているように、３つのスペクトル色（好ましくは、赤 、緑及び青）の量を変えるために用いられる混合によって、最も広い色の範囲へ のアクセスが可能となる。本発明のフィルタの時間混合を特に参照すると、デユ ティサイクル又は印加電界を変えると、観察者によって知覚される色が移行し、 赤色、緑色及び青色の出力間で高速にスイッチするフィルタが、これらの３色の 線形組み合わせである色の混合を発生するために用いられ得る。

高速スイッチングＦＬＣセルを有するリオ型フィルタを用いる多可視色発生器が 図６に示されている。この四段階フィルタは、２つの波長（緑色及び赤色）藺で 高速にスイッチして、目的波長の線形組み合わせである色を視覚的に発生するた めに設計された（実施例２）。図５の色度図を参照すると分かるように、赤色か らオレンジ色、黄色、最後に緑色となる範囲の色が発生され得るべきである。図 ７は、ＦＬＣセルの各種パルスシーケンス（オン及びオフスイッチングのサイク ルで）に対して、図６のフィルタの観察される可視色出力を示している。全ての 多段階フィルタと同様に、全ての段階のＦＬＣセルは同時にスイッチされる。例 えば、赤色と緑色との間で高速にスイッチされるフィルタとなる電圧デユティサ イクルは、知覚される黄色を発生する。ここで赤色をフィルタが透過する時間は 、フィルタが緑色を透過する時間におよそ等しい。フィルタに印加されるデユテ ィサイクルの変化によって、赤色と緑色との間の連続した色範囲が発生される。

図６のようなフィルタの各段階における付加的なＦＬＣセルを組み込むことによ って、３色（例えば、赤、青及び緑）間で時間的スイッチが可能となる。二色フ ィルタと共に用いられ図示されているような（図７）駆動手段を用いることによ って、知覚される可視色空間の広い領域にアクセスすることができる可視色発生 器が得られる。

高速スイッチングＦＬＣセルを用いる可視色発生器の他の実施として、本発明は 、ＦＬＣセル阻止フィルタも提供する。

そのような阻止フィルタの動作は、図８〜図１０を参照して理解され得る。図８ は、典型的な三段階（偏光子の境界によって規定される）阻止フィルタを示して いる。この設計において用いられているスメクチックＣ″ＦＬＣセルの厚さは特 定の波長でフィルタ透過を最大とし、他の選択された波長でフィルタ透過を最小 とするように選択された。具体的には、図８のフィルタは、ＦＬＣセルをスイッ チするための電界の選択的印加によって３色のうちいずれかの透過を最大とする ように設計された。フィルタはまた、ある−色を透過するようにスイッチされた 場合に、他の２色の透過が最小となるようにも設計された。これによって、３色 の調整可能な波長阻止フィルタが生成される。この特定の場合において、及び可 視色発生への適用に対して好ましいように、フィルタは青色、緑色又は赤色の光 を透過するように設計された。この特定の場合において、２つの段階は平行な偏 光子によって境界を定められ、第３段階は交差する偏光子によって境界を定めら れている。ＦＬＣＩ及びＦＬＣ２の厚さは、セルがスイッチされると、青色及び 緑色の光を阻止するようにそれぞれ選択される。ＦＬＣ３及びＦＬＣ４の組み合 わせた厚さは、セルが共にスイッチされると赤色の光を阻止するように選択され る。

ＦＬＣ４は６３０ｎｍでゼロオーダーの半波長（λ／２）板となるように選択さ れ（つまり、可視スペクトルのおよそ中間である）、交差する偏光子を用いてこ の第３段階に組み込まれる。図９　（ａ、ｂ、ｃ）は、同時に１つのＦＬＣをス イッチする場合のフィルタ透過をコンビ二一夕でシミュレートしたものを示して いる。ＦＬＣＩをスイッチすると青色の光を阻止しく図９ａ）、ＦＬＣ２をスイ ッチすると緑色の光を阻止しく図９ｂ）、ＦＬＣ３をスイッチすると赤色の光を 阻止する（図９ｃ）。ＦＬＣＩ、ＦＬＣ２及びＦＬＣ４をスイッチすると、青色 及び緑色の光を阻止し、図１０ａのコンピュータシミュレーションに示されるよ うに赤色の光が透過される。

ＦＬＣＩＳ　ＦＬＣ３及びＦＬＣ４をスイッチすると、緑色の光が透過され（図 １０ｂ）、ＦＬＣ２、ＦＬＣ３及びＦＬＣ４をスイッチすると青色の光が透過さ れる（図１０Ｃ）。

図１１の二段階阻止フィルタは、また、４６５ｎｍ（青色）、５３０ｎｍ（緑色 ）及び６５３ｎｍ（赤色）を中心とする透過出力を発生するように設計されてい る。図１１のフィルタは、電子工学的に選択可能な３つの独立した二段階複屈折 フィルタ設計からなる。各出力に対して、各段階の透過スペクトルの積が選択さ れた波長、ここでは他の全ての可視波長の効果的阻止を有する原色である、を中 心とする狭く高い透過帯域を与える。好ましくは、各段階は、選択された色を中 心とする共通の最大値を有するべきである（つまり、ここでは原色）。

有効な帯域拒否を行うために、特定の段階の付加的な最大値が、他の段階の最小 値と一致しなくてはならない。それぞれ透過するように選択された帯域（例えば 、各原色帯域）は、各段階の少なくとも１つのセルをスイッチすることによって 得られる。特定の段階で１つよりも多いＦＬＣセルをスイッチすることはリタデ ーションを増大するので、透過スペクトルが変化する。

図１１のフィルタごとのＦＬＣセルの厚さの選択の詳細は、実施例４に説明され ている。表１は、指示される透過出力（赤色、緑色、青色、黒色（透過なし）及 び白色（光源透過）を得るために必要な、図１１のフィルタごとのＦＬＣスイッ チングの組み合わせをまとめたものである。

ここに説明される阻止フィルタは、明らかに白色の光源と共に特に用いられるよ うに説明されている。それらは、可視スペクトルにおいて選択された波長透過を 特に得るように指定されたものである。白色光以外の光源がＦＬＣ阻止フィルタ と共に用いられ得ること、及び可視領域以外の波長領域もアクセスされ得ること は当業者には明かであろう。異なる光源に対してＦＬＣフィルタを用いるため、 及び異なる波長でＦＬＣフィルタを用いるために必要なＦＬＣの厚さ、材料の選 択、光源等の修正は、当業者には容易になされ得る。

阻止フィルタにおいて、ＦＬＣセルの厚さ及び偏光子要素の相対的配向は、阻止 フィルタにおいて所望の波長の透過に最適となるように、そして所望ではない波 長の透過を最小とするように選択される。特定の色発生に用いられる必要な厚さ 及び光学的透過特性を有するＦＬＣセルは、当該分野において公知の方法を用い て容易に作製されることができる。図８及び図１１に示されるようなカラー阻止 フィルタは、リオ型フィルタに対して荊に説明したように、時間的な色の混合に 容易に採用されることができる。所望のＦＬＣセル対をスイッチするように、適 当な電圧デユティサイクルを用いることによって、図５に示されるような、知覚 色の範囲（色空間）を生成することができる。

さらに、阻止フィルタは、図１１に示されるように、１つのスイッチされた構成 状態では波長に影響を与えずに光源（たいていは白色）を透過し、他のスイッチ された状態では透過しない（黒色）ように設計されることもできる。そのような フィルタのＦＬＣパルス方法は、白色と黒色をスイッチすることを包含し得るの で、色を発生するためにより柔軟な選択ができる。２つの選択された波長間又は ３つ以上の選択された波長間でスイッチする阻止フィルタは、ＦＬＣセル（厚さ ）の適当な選択並びに偏光子の配置及び配向によって実現され得る。透過される 付加的なスペクトルの純度幅）は、段階において適当に選択されたＦＬＣセルを 用いるフィルタの段階数を増やすことによって、望まれない色を阻止したまま、 達成されることができる。

本発明はまた、時間多重化を必要とせず、応答の遅い検出器と共に用いられる制 限又は可視スペクトルにおいて用いられる制限がない連続調整可能なフィルタを 提供する。これらのフィルタは、スメクチ／りＡ−（ＳｍＡ’）液晶セル及びＤ ＨＦ液晶セルを用いている。表面安定化ＳｍＡ”装置の物理的特性及び動作は、 他で説明されてきた（　Ｃ１ａｒｋ、　Ｎ、　Ａ、ら　（１９８３）　Ｍｏ１． 　Ｃｒｙｓｔ、ａｎｄ　Ｌｉｑ、　Ｃｒｙｓｔ、　９４：２１３、及びＡｎｄｅ ｒｓｓｏｎら（１９８７）　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌｅｔｔ、　５１：６４ ０）　ｏ　スメクチックＡ°の相において、光軸は層に垂直に配列されている（ 図１４を参照）。Ｃ’−Ａ’の相転移近傍では、弾性定数はゼロに近づいている 。これによって、光軸が、印加電圧の線形関数として傾くことが可能になる。交 差する偏光子間に配置されると、この素子は、アナログ強度変調器のように機能 する。ＳｍＡ”装置に対して１２″〜１７．５’の最大ティルト角とするために 必要な電圧は、適度である（Ａ’位相において±３０■）。典型的なスイッチン グ速度は１００ｎｓ以上である。さらに、ＳｍＡ’強誘電性液晶調整可能フィル タ（連続ＦＬＣＴＦ）は、これらのセルが大きな基板上に製造され得るので、大 きな入射開口を設けて作製されることができる。前述のＤＨＦセルは、本発明の 連続調整可能なフィルタ構造においてはスメクチ、りＡ°セルと同様の機能を果 たす。公知のＤＨＦ材料の可能な最大ティルト角（＝３８°）は、スメクチック Ａ°材料のそれよりも非常に大きい。従って、ＤＨＦセルは、広い範囲にわたっ て波長調整を可能とする。

図ＩＳは、スメクチックＡ’Ｌｃｇ整可能フィルタ（ＬＣＴＦ）の動作を説明す るものである。光の伝搬方間はＺ軸に沿っており、複屈折板及びＬＣの面はＺ軸 に垂直であり、偏光子はＸ軸に沿って配回されている。複屈折要素がＸ軸に関し て４５６だけ回転されているので、入力が２つの等しい大きさの波に分割され、 その波は材料を通って異なる位相速度で進む。複屈折要素の出口での２つの波の 間のリタデーションは、以下のように与えられる。

ｒ’（２）　＝　２ｙ（Δ）ｎｄ／λ　（１２）ここで、（Δ）ｎは材料の複屈 折、ｄは材料の厚さ、及び（λ〉はフリースペース波長である。

一般に、複屈折要素を出る広帯域光の偏光は楕円であり、電界成分は入力偏光の 方向に平行及び垂直である。これらの電界の大きさは、それぞれＥ３、Ｅ、で示 され、楕円（Ｅ、／′Ｅ、）は波長の関数である。複屈折要素を出る電界は、楕 円検光子として機能する無色の四分の一波長板に入射する（Ｔｉｔｌｅ。

Ａ、Ｍ、　ａｎｄ　Ｗｌ、　Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ　（１９８１）　Ｏｐｔ、　Ｅ ｎｇ、　２０：８１５）　ｏこの要素は、波長から独立してπ／２のリタデーシ ョンを与え、位相に矩象電界成分をもたらす。従って、無色の四分の一波長板は 楕円偏光を波長依存配向を有する線形偏光に変換する。

電界成分の大きさは、それぞれ、Ｅ、（λ）　＝ｃｏｓ　［ｒ　（λ）／２］及 びＥ、（λ）＝ｓｉｎ［ｒ’（λ）／２］であり、ここで、ｒ（λ）は式１２に よって与えられる。これら２つの成分は位相が同じであるので、これは、「（λ ）／２の角度で配回された線形偏光電界を表している。従って、波長調整は、無 色の四分の一波長板の後に、所望の波長を選択する回転可能な出射偏光子を単に 加えるだけで行われる。多状態フィルタにおいては、これによって、所望のフィ ルタ形状を維持するために、後の段階でそれぞれの要素を回転することが必要で ある。さらに、このアプローチは、調整を行うために、比較的遅い機械的回転を 必要とする。

すでに説明されている、より簡単なアプローチは、回転可能な無色の半波長板（ 全での波長にπの一定の位相遅延を与える）をフィルタの各段階に導入すること である（Ｔｉｔｌｅ　ａｎｄ　Ｒｏｓｅｎｂｅｒｇ、　］）。線形偏光された入 力に対して角度φで配回された半波長板は、結晶の高速軸に関して線形偏光を単 に反射して、２φの回転を与える。従って、回転可能な半波長板は、所望の波長 を出射偏光子の方向へ反射するように配向されることができる。同様の調整可能 フィルタが、高速応答のＳｍＡ’又はＤＨＦ強誘電性液晶セルを用いても達成さ れ得る。

図１５に示されるように、調整可能なカラーフィルタの透過スペクトルは、ジョ ーンズ計算法を用いて決定され得る（Ｊｏｎｅｓ、Ｒ，Ｃ，（１９４１）　Ｊ、 　Ｏｐｔ、Ｓｏｃ、Ａｍ、３１：４８８）　ｏ　フィルりの出力は行列式を用い て以下のように示され得る。

ＥＩ（λ）　＝　ｐｘｗ（λ）ＡＢ（λ）　ＰｘＥ　（λ）　（１３）ここで、 Ｅ（λ）及びＥ”（λ）はそれぞれ、入力され透過された電界のＸ及びｙ成分を 与える列ベクトル、並びにＰ８及びＢ（λ）はそれぞれ、Ｘ軸に沿って配向され た偏光子及びＸ軸から４５°回転された結晶軸を有する固定複屈折要素を表す９ ８４）　Ｏｔｉｃａｌ　Ｗａｖｅｓ　ｉｎ　Ｃｒ　５ｔａｌｓ、　Ｃｈａｐｔｅ ｒ　５．Ｊｏｈｎ　Ｗｉｌｅｙａｎｄ　５ｏｎｓ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋによって 与えられてＩ、）る。

ここで、リタデーションは、ｒ（λ）＝４πλづ／λ、及びλッ（＝［Δ］ｎｄ ）は調整要素のないフィルタの目的の波長である。これは、複屈折要素が２（λ ）板として機能する波長である。固定複屈折要素の無視できる分散は調整範囲を 通して現れる。行列、 ように与えられる。

行列を式２に置き換えて、Ｔ（λ）＝ｌＥ’、（λ）／Ｅ、　（λ）１２の関係 を用いると、連続するＦＬＣＴＦの強度透過性が得られる。

Ｔ（２）　＝　ＣＯ５”ｆｒ（Ａ）／２−２ｒｐＪ、　（１８）式１８は、選択 波長λ＝λｄ／［ｉ＋φ／π］を、半波長板の角度の関数として与える。Ｃｏ− Ａ”転移近傍で動作する高傾きのＳｍＡ”材料は約±１２．０”の最大ティルト 角を有する（ＢＤＨ−７６Ｅ混合物は、ＥＭ　Ｉｎｄｕｓｔｒｆｅｓ　Ｉｎｃ、 、５５ｋｙｌｉｎｅ　Ｄｒｉｖｅ。

Ｈａｖｔｈｏｒｎｅ、　ＮＹから入手可能である）　。１７．５°までのティル ト角を有するスメクチックＡ°は公知である。得られることができる最終的なテ ィルト角は、幾つかのＦＬＣセルを縦続することによって増大させ得る。２つの 半波長板は、それらの軸の間の角度の２倍の純粋回転を与える。従って、反対方 何へ傾いている２つのＦＬＣセルは、最終的には９６″の最大回転を与え得る。

図１５に示されている１段階フィルタは、実施例３において説明されるように実 施された。目的波長は、固定複屈折要素の厚さを選択することによって５４０ｎ ｍに設定された。スメクチックＡ″ＦＬＣセルは５４０ｎｍで半波長板であった 。図１６のフィルタ透過スペクトルによって示されているように、約１１５ｎｍ の調整帯域幅が得られた。適切な電界を印加することによって、調整帯域幅内で の波長連続調整が可能となる。

連続調整可能なフィルタ段階は、例えば、向上された波長解像度が達成され得る 多段階フィルタを作製するために組み合わされることができる。設計上の制約は 、多段階不連続調整可能なフィルタに対してすでに述べたとおりである。一段階 内の複屈折要素（固定及び可変の両方）の厚さは、段階から段階へは同じ割合で 変化しなくてはならない。前段階の出射偏光子は次の段階に入る光の極性の面を 規定する。不連続フィルタとは違って、連続調整可能なフィルタのスイッチされ たＦＬＣセルは、その段階の固定複屈折の後に続いており、無色の四分の一波長 板が固定要素とＦＬＣセルとの間に配置されている。固定複屈折要素は、スメク チックＣ’ＦＬＣセル（θ；４５°）に置き換えることも可能である。

ここでこれまで説明してきたフィルタ装置は、最初の連続調整可能なＦＬＣＴＦ であると考えられる。現在では、調整可能性は、２つのＬＣセルく反対向きにス イッチされている）の最大ティルト角によって制限されている。基本的な調整範 囲は、ＦＬＣセルが半波長板として機能するスペクトル領域によって制限されて いる。連続調整可能なＦＬＣＴＦは、切り換え電圧、電力１肖費、入射開口、ｌ ｌ！側視野及び切り換え速度の点において、他の調整可能なフィルタよりも将来 性がある。

本発明は多くの特定の実施態様を示して説明されている。

このことは、本発明の範囲が、具体的に説明されている実施態様及び装置に限定 されることを意図するものではない。

ヌＬヌ１伊ｊ」−二　一旦−３Ｆ二」−ゴ；ヨ皮」し阪−を二月１友とな且旧１ −Ｊ−す−】Ｌ二乙−イーＡ９−不連続調整可能な強誘電性液晶フィルタが、図 ２に示される構成を用いて実験的に示された。１つの彼、２つの波及び４つの彼 によって４７５ｎｍで光をリタデーンヲンする３つの複屈折要素（Ｂｌ、Ｂ２、 Ｂ３）が、それぞれ、縦型二色性ノート偏光子（Ｐ１＝Ｐ４）の間に挟まれた。

従って、ＦＬＣＴＦのこれらの段階のそれぞれは、１つ、２つ及び４つのＦＬＣ （ＬＣＩ−ＬＣ７）によってそれぞれ変調される。Ｄｉｓｐｌａｙｔｅｃｈ　ｉ ｎｃ、（Ｂｏｕｌｄｅｒ、　Ｃｏ）によって製造されるこれら７つのＦＬＣ素子 は、４００ｎｍで半波長である。

ＦＬＣは、ＨＰ　（Ｈｅｗｌｅｔｔ　Ｐａｅｋａｒｄ）　ｍｏｄｅｌ　８１１６ Ａ関散発生器を用いて能動的にスイッチされた。用いられた光源は、２８ｏｗタ ングステンランプであった。フィルタ出力は光ダイオード、ＨＰ　１７２５Ａオ シロスコープ及びモノクロメータを用いて分析された。

実験結果は、Ｇ　（Ｔ）ｄ及びλ”の値を式１及び式１ｏに代入することによっ て得られた理論的な計算結果の曲線と共に、図３ａ、ｂに示されている。

スイッチされていない状帖（α＝０°）のＦＬＣを有する三欄階すオフィルタの 透過スペクトルが図３８に示されている。同様に、理論的なスペクトルが示され ている（実線）。

図３ｂにおいて、スイッチされた状態（α＝４５’）のＦＬＣを有するリオフィ ルタのスペクトルが示されている。透過は、４７５ｎｍ及び６２５ｎｍで最大と なるが、これは理論曲線（ＦＬＣ分散を考慮し、ている）と非常によく一致する 。

例示されたＦＬＣｍ整可能フィルタ（ＦＬＣＴＦ）は最大透過及び開口サイズに 最適化されなかった。しかし１、リオフィルタはこれらの属性を誘引すると考え られている。高質の固定周波数リオフィルタは、入射する偏光されていない光の ３５〜４０％を透過することができる（Ｅｖａｎｓ、　Ｊ、Ｗ、（１９４８）　 、１゜０ｐｔ、　Ｓａｃ、　Ａｍ、　−３９：２２９）　ｏ　複屈折フィルタを ！に適化する周知の方法が、本発明のフィルタに対しても用いられ得る。

吸収による付加的な透過損失、固定周波数リオフィルタにＦＬＣを加えることに 伴う散乱及びフレネル反射は、単一の装置の既知の透過から予測され得る。これ は基板上に広帯域ＡＲコ、−ティングを有する場合、典型的に０．９４であると 測定された。示されたフィルタの開口は、ＦＬＣ素子の開口が２゜５ｃｍである ので、固定複屈折要素の直径によって制限された。

所望のＦＬＣＴＦの透過スペクトルは、図３に示される理論的曲線と同じ方法で 計算されることができる。図４は、理論上の透過に対する、第１段階に５つのＦ ＬＣセルを用いる六チャネル五段階すオ型ＦＬＣＴＦの波長曲線を重ねて示して いる。これらのセルは、λ＝４００ｎｍの波長でπ５／４のリタデーションを与 える。ＦＬＣにおける分散のために、チャネルは、はぼ１０−ｎｍの帯域幅でお よそ５０ｎｍごとに分けられる。以上のように、そのような透過シミコレ−シラ ンは、ＦＬＣセルの特定の透過特性の実験による決定を必要とする。

本実施例に用いられたＦＬＣセルに対して、これらの必要なパラメータの実測値 は、Ｇ　（Ｔ）　ｄ＝２゜０８Ｘ　１Ｏ−３ｎ　ｍ−’、及びλ＊＝２４５．０ ｎｍである。

爽血五ｌ：　を　いた゛　口　なカラーフィル又 ＦＬＣセルの時間多重化を用いる連続調整可能な強誘電性液晶フィルタが、図６ の構成を用いて実験的に示された。段階ごとに１．２．４及び８の比率で増加す る複屈折要素、及びＦＬＣの厚さを有する四段階リオ型フィルタが、段階を規定 する平行偏光子を用いて構成された。使用された偏光子はＨＮ−２２二色性シー ト偏光子であった。１つ、２つ、４つ及び８つの波によって５４０ｎｍで光をリ タデーションする４つの複屈折要素（それぞれ、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４［図 ６コ）が、偏光子（Ｐｉ〜Ｐ５）の間に配置された。スメクチックＣ″ＦＬＣセ ル（ＳＳＦＬＣ）Ｃ１〜Ｃ４が、入射偏光子と複、屈折要素との間のフィルタの 段階に配置された。複屈折要素は段階に入射する光の偏光面に対して４５″で配 向されている。ＦＬＣセルのＣ１〜Ｃ４はリオ構造を保持するために、それぞれ 、０６μｍ、１．２μｍ、２．４μｍ及び４．８μｍの特定の厚さを有するよう に構成された。フィルタのスルーブツトが非常に増大され、フィルタのコスト及 び複雑さが低減されるので、フィルタの異なる段階において同じ厚さの多数のセ ルを用いるよりも、厚さの異なるＦＬＣセルを用いることが好ましい。

得られるフィルタは赤色（スイッチされた）と緑色（スイッチされない）との間 をスイッチする。

ＦＬＣセルは図７に示されるように、高速でスイッチされた。マイナス電圧（− ＶＯ）を印加するとＦＬＣセルがスイッチされ、プラス電圧（＋ＶＯ）を印加す るとＦＬＣセルはスイッチされない状態（緑色）にスイッチされる。用いられた 光源は、２８０Ｗタングステンランプであった。フィルタ出力は、標準の色彩感 覚を有すると考えられる主体によって視°覚的に観察された。様々な色出力も写 真のように検出され得る。

印加電圧のデユティサイクルが、フィルタがほぼ同じ時間の間、緑色光及び赤色 光を透過するような場合、主体は黄色を観察した（図７ｃ）。フィルタが、赤色 に調整されるよりもスイ・ツチ期間のより長いパーセンテージの間緑色に調整さ れる場合、主体は黄緑色を観察した（図７ｂ）。フィルタが、緑色に調整される よりもスイッチ期間のより長いパーセンチ−４ジの間赤色に調整される場合、主 体はオレンジ色の出力を観察した。

支血五１：エレクトロクリニ　り　を六　°　日・を　いる゛　−口　なフィル タ 図１２に示されるＳｍＡ’ＦＬＣ１段階調整可能フィルタの連続ＦＬＣＴＦが実 験により示された。段階の入力及び出射偏光子（ＰＩ　Ｆ２）はｌＮ−２２二色 性シート偏光子であった。

２つの波によって５４０ｎｍで光をリタデーンヨンする複屈折要素（Ｂ）が、固 定複屈折板として用いられた。ＳｍＡ’セルは、±２ｎｍ以内の５４０ｎｍでの 半波長板となるように製造された。

複屈折要素及び無色のλ／４板は、Ｍｅａｄｏｖｌａｒｋ　０ｐｔｉｃｓ　（Ｃ ｉｔｙ、　５ｔａｔｅ）で製造されたものである。２つのＦＬＣセル（それぞれ 、１２°の最大ティルト角）がこのフィルタにおいて縦統されることにより、最 大ティルト角が増大され調整帯域幅が広げられた。

ＦＬＣセルは、単一のＨＰ　６２ｔ９ＡＤ　Ｃ電５源及び２９±、２Ｃ’に制御 された温度を用いてスイッチされた。この温度は、これらの実験で用いられてい る最大φのＳｍＡ″ＢＤＦＩ７６４Ｅエレクトロクリニ１り材料（ＥＭ　Ｉｎｄ ｕｓｔｒｉｅｓ　Ｉｎｃ、、　５５ｋｙｌｉｎｅ　Ｄｒｉｖｅ。

Ｈａｖｔｈｏｒｎｅ、　ＮＹから入手可能であるＤＨＣ−７６４Ｅ混合物）に対 するＣ−−Ａ−転移の１．Ｃ１１上である。用いられた光源はＯｒｉｅｌｍｏｄ ｅｌ　６８７３５タングステンランプであった。フィルタ出力は±ｌｎｍ解像度 を有するモノクロメータ及びＮｅｖｐｏｒｔ　８２０パワーメータを用いて分析 された。

実験結果（点）は、コンピュータシミュレーション（実線）と共に図１６のａ　 ”−ｃに示されている。図１６８は、電界印加のない透過である。つまり目的波 長５４０ｎｍである。図１６ｂは、！２４．０°の最大ティルトに対する透過ス ペクトルである。つまり、４７６ｎｍの選択波長である。図１６ｃは、−２４゜ Ｏｏの最大ティルトに対する透過スペクトルである。つまり、６２３ｎｍの選択 波長である。このフィルタの実験による調整帯域幅は約１１５ｎ　ｍである。印 加電界を適当に変えることによって、フィルタはこの帯域内のどのような波長に もアクセスできる。

コンピュータモデルが、ジコーンズ行列分析からなるフィルタ出力を計算するた めに用いられた。このモデルは、分子偏光性のクラウジウスーモソノテイの式を 修正した式を用いて、ＬＣ半波長板の無色でない性質を考慮する（Ｗｕ、　Ｓ、 （１９８６）　Ｐｈｙｓ、　Ｒｅｖ、　Ａ−３３＝１２７（１）。このモデルに 必要なノくラメータは、平行な偏光子間のＦＬＣセルの透過特性を分析すること によって得られた。モデルの結果と実験は非常によく一致する。実験による帯域 幅（１１５ｎｍ）と理想の場合に予測される帯域幅（１４７ｎｍ）との間の不一 致は、λ／２板が無色ではないためである。

コンピュータモデルは、連続調整可能な段階を組み込んでいる三段階リオ皇フィ ルタの透過スペクトルを計算するために用いられた。多段階フィルタは広く高速 の調整可能性を有するより高いスペクトル解像度を提供する。このシミュレーシ ョンの結果が□図１７に示されている。シミ二レートされたフィルタ・は目的波 長の５４０ｎｍを有しており、それぞれ最大ティルト角が１２．０°である２つ のＦＬＣセルを第１段階に組み込んでいるので、１０ｎｍのＦＷＨＭを有する７ ０ｎｍの調整範囲が可能となる。図１２は、３つのスペクトル、すなわち目的波 長、最短の達成可能な波長、及び最長の達成可能な波長、を重ね合わせたもので ある。フィルタはこの帯域内のどのような波長をも扱うことができる。

以上のように、エレクトロクリニック効果が、７ｇ　−トビノチの液晶材料、歪 らせん強誘電体を組み込んでいる５ＳＦＬＣ型セルにおいて示された。現在公知 のＤＨＦ材料は、約±３８″の最大ティルト角を示す。ＤＨＦエレクトロク１ノ ニ。

り効果セルは、例えば、Ｂｅｒｅｓｎｅｖｉのヨーロッパ特許出願第３０９、７ ７４号（１９８９年４月５日公開）に説明されている。そのようなりＨＦセルは 、ここに説明されている連続するフィルタ構造において、スメクチックＡ”ＦＬ Ｃセルに代えて、又はスメクチツクＡ’Ｆ　Ｌ　Ｃセルと組み合わせて用いられ ることができる。

社運１：旦」−ΩＪＬＬヱコノに１ 図１１の二段階ＦＬＣカラー阻止フィルタが実験により示された。このフィルタ は、偏光子間に位置する能動ＦＬｃｍ長板を用いることによって、４６５ｎｍ（ 青色）　、５３０ｎ　ｍ　（緑色）及び６５３ｎｍ、（赤色）を中心とする出力 を発生する。白色（影響されない透過）及び黒色（完全に阻止された透過）もま た、図１１のフィルタを用いて生成され得る。この阻止フィルタは２つの段階か らなり、一方は交差する偏光子間であり、他方は平行な偏光子間である。このフ ィルタは、５つのＦＬＣセルを備えている。これらのセルは、選択された液晶の 厚さをそれぞれ有しており、３つの偏光子間に配置される（一方の段階には３つ のＦＬＣ，他方の段階には２つのＦＬＣ）。図１１において各ＦＬＣセル上に示 される矢印、及び対応する角度（α１〜α、）は、入射偏光子に対する光軸の配 置を表している。これらの角度は、Ｏ又はπ／４のいずれかであり得る。フィル タの透過は、各段階の透過スペクトルの積である。多数の独立してスイッチ可能 なＦＬＣセルを有する一段階は、多数の透過スペクトルを生成することができる 。

図１２ａ〜図１２ｅは実測された各段階の出力（実線）をフィルタ出力のコンビ ニータシミニレーシ３ンと共に示している。

第１段階は、交差する偏光子間の２つのＦＬＣセルから構成される。これらのセ ルをどちらもスイッチしない場合（α１＝α２−π／４）、図１２ａの出力が生 成される。これは緑色（Ｓ３０ｎｍ）を中心とし、最小が４４６ｎｍ及び７１５ ｎ　ｍである。

セル１及び２をスイッチする場合（α、＝α２−π／４）、図１２ｂのスペクト ルが生成され、このスペクトルは最大が４６５ｎｍ（青色）及び６５３ｎｍ（赤 色）であり、最小が５３０ｎｍである。

第２段階は、平行な偏光子間の３つのセルから構成される。

セル５のみがスイッチされると、図１２ｃの出力が得られる。

この出力は最大が４４２ｎｍ（青色）であり、最小が７００ｎｍである。３つの セルを全てスイッチすると、図１２ｅの出力が生成され、この出力は５３Ｑｎｍ を中心とする狭い帯域である。

第２段階の機能は、緑色の出力（セル１をスイッチ１２て得られる）を狭めるこ とであり、ＦＬＣセル１及び２の両方がスイッチされた場合には、生成された青 色又は赤色出力を選択することである。第２段階のセル５をスイッチすると、第 １段階の赤色の出力か阻止され、青色の出力は透過される。セル４及び５の両方 をスイッチすると、６１０ｎｍで赤色が強く透過され、４７０ｎｍの青色の出力 が阻止される。第２段階の３つの全てのセルをスイッチすると、第１段階からの 緑色の出力（−５３０ｎｍ）が狭められる。

光源スペクトルは、Ｆ　Ｌ　Ｃセル１のみをスイッチすることによってフィルタ により透過されることができる。セル１は、可視のものほとんどに対してゼロオ ーダーの半波長板である。

従って、セル１がスイッチされると、入力偏光がπ／２だけ回転し、セル２の光 軸及び出射偏光子と共に整列される。第２段階は平行な偏光子の間であるので、 セル３〜５のＬＸずれもスイッチされる必要はない。全ての出力を得るために必 要なスイッチング要件は表１にまとめられる。

青色、緑色、及び赤色出力に対する実験による透過スペクトル（実線）及びシミ ュレートされた透過スペクトル（点線）が図（ａ　−Ｃにそれぞれ示されている 。ＦＬＣＩ〜５のＦＬＣセルの厚さは、それぞれ、１．８μｍ、　５．２μｍ、 　２．６μｍ、　１１μｍ、及び６．１μｍである。ＦＬＣセルはＢｏｕｌｄｅ ｒでコロラタデーションスペクトルと関係づけることによって得られた。

用いられたセル基板は、それぞれ一方の面がＩＴＯ透明電極で被覆された２枚の λ／１０オプチカルフラットであった。用いられた配列層は、ＳｉＯの斜方真空 堆積層であった。ＦＬＣセルは、まず、平行な偏光子間でそれぞれ分析され、光 学的厚さの不均一性及び配列品質を決定された。典型的には、ＡＲココ−ィング のない単一セルの透過は９０％である。ＨＮ４２）ＩＥ二色性偏光子を用い、指 数の合ったエポキシ及びＡＲココ−ィング外部表面と共にセルを各段階に固定す ること１こよって、フィルタが入射偏光された光の５０％を透過することが分か った。実験結果は、０．５　ｍ　５ＰＥＸ格子分光光度計システムを用いて得ら れた。用いられた光源は、散光器及び規準レンズを通して光を透過するタングス テンフィラメントであった０（以３嵯 表１９図ＡのＦＬＣ阻止フィルタに対するスイッチング要件の一覧 白色　π／４　０　０　０　０ 青色　π／４　π／４　０　０　π／４緑色　０　π／４　π／４　π／４　π ／４赤色　π／４　π／４　０　π／４　π／４黒色　０　０　−　−　− ＦＩＧ、　１ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ　８ う１１　（ｎｍ）　ＦＩＧ、　３ｂ 委Ｂ尤 ＦＩＧ、　７ｃ ＦＩＧ、　７ｅ ４００−ｘ−７０００−ｙ−１ ′：ｘ＆　（ｎｍ） ＦＩＧ、　＋２ｂ １０［ ＦＩＧ、　１２ｃ ＦＩＧ、　＋２ｄ ０８ヒ ＦＩＧ、　１２ｅ 還ム　（ｎｍ） ＦＩＧ、　１３ａ ＦＩＧ　＋５ 屯）Ｏ−Ｘ−８０００−ｙ−１ す○−ｘ−８００　ｏ−ｙ−ａ ＦＩＧ、　１６ｃ ＦＩＧ、　＋７ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成４年４月３０日 団

Claims (34)

【特許請求の範囲】
1. １．光の伝搬軸に沿って少なくとも１つの段階を含む調整可能光学フィルタであ って、 該段階の各々は、 該フィルタ段階に入射する光の偏光面を規定する入射偏光子及び該入射偏光子に 対して固定された位置で配向された出射偏光子と、 該偏光子間に該光伝搬軸に沿って位置する少なくとも１つの強誘電性液晶セル、 及び該偏光子間に該光伝搬軸に沿って位置し、該出射偏光子と該強誘電性液晶セ ルとの間に位置する少なくとも１つの複屈折要素と、 該強誘電性液晶セルがスイッチされていない状態とスイッチされた状態との間で スイッチされるように該セルに電界を印加する手段とを包含し、 該強誘電性液晶セルを該スイッチされていない状態と該スイッチされた状態との 間でスイッチするために該電界が印加されたときに、該複屈折要素の透過特性に よって規定される第一の透過スペクトルと、該複屈折要素及びスイッチされた状 態の該ＦＬＣセルを組み合わせた透過特性により規定される第二の透過スペクト ルとの間で、該フィルタの透過スペクトルがスイッチされるように、該偏光子、 該強誘電性液晶セル、及び該複屈折要素は、互いに且つ入射光の偏光面に対して 配向されており、該フィルタが１つ以上の段階を含むとき、１つの段階の出射偏 光子は該フィルタの光軸に沿って位置する次の段階の入射偏光子である、調整可 能光学フィルタ。
2. ２．１つの段階を含み、前記複屈折要素が固定された複屈折要素である、請求項 １に記載のフィルタ。
3. ３．１つより多くの段階を含み、前記複屈折要素が固定された複屈折要素である 、請求項１に記載のフィルタ。
4. ４．前記複屈折要素が強誘電性液晶セルである、請求項１に記載のフィルタ。
5. ５．前記強誘電性液晶セルがＳＳＦＬＣセルである、請求項４に記載のフィルタ 。
6. ６．前記強誘電性液晶セルがＳＳＦＬＣセルである、請求項１に記載のフィルタ 。
7. ７．前記段階の前記入射偏光子及び前記出射偏光子が互いに平行に配向されてい る、請求項１に記載のフィルタ。
8. ８．前記段階の前記入射偏光子及び前記出射偏光子が互いに直交に配向されてい る、請求項１に記載のフィルタ。
9. ９．前記段階の前記複屈折要素が固定された複屈折要素であり、該固定された複 屈折要素が該段階に入射する光の偏光面に対して４５°の角度で配向されている 、請求項１に記載のフィルタ。
10. １０．１つよりも多い段階を含み、各々の段階は、少なくとも１つの強誘電性液 晶セルと固定された複屈折要素である複屈折要素とを備えている、請求項１に記 載のフィルタ。
11. １１．前記固定された複屈折要素は、前記段階に入射する光の偏光面に対して４ ５°の角度で配向されている、請求項１０に記載のフィルタ。
12. １２．リオ型構造を有する請求項１０に記載のフィルタ。
13. １３．前記段階は、前記スイッチされていない状態と前記スイッチされた状態と の間を独立してスイッチ可能な、２つまたはそれ以上の強誘電性液晶セルを含む 、請求項１に記載のフィルタ。
14. １４．１つより多い段階を含む請求項１３に記載のフィルタ。
15. １５．リオ型構造を有する請求項１４に記載のフィルタ。
16. １６．前記強誘電性液晶に印加される前記電界は、前記フィルタの出力が前記第 一の透過スペクトルと前記第二の透過との間を迅速にスイッチ可能であるように 印加され、該フィルタの出力は、低速応答検出器によってスペクトルが積層され ているとして検出されるような速さで、該透過スペクトル間をスイッチされる、 請求項１に記載のフィルタ。
17. １７．出力が人間の目で検出され、前記出力透過スペクトルの間の迅速なスイッ チングにより、可視色の連続変化として知覚される、請求項１６に記載のフィル タ。
18. １８．１つまたはそれ以上の段階を有し、該段階の数が１つより多い場合に、フ ィルタがリオ型構造を有し、該段階が、１つの複屈折要素と１つのスメクチック Ｃ°強誘電性液晶セルとを含み、該段階の前記入射偏光子及び前記出射偏光子が 互いに平行に配向されており、該複屈折要素が該段階に入射する偏光された光の 面に対して４５°の角度で配向された固定複屈折要素であり、スイッチされてい ない状態において該フィルタが人間の目に第一の可視色として知覚される第一の 透過スペクトルを透過するように、該複屈折要素の厚さが選択され、スイッチさ れた状態において、該フィルタが人間の目に第二の可視色として知覚される第二 の透過スペクトルを透過するように、該強誘電性液晶の厚さが選択され、該第一 の可視色と該第二の可視色との線形的組み合せである色の連続変化が知覚される ように、該第一の透過スペクトルと該第二の透過スペクトルとの間で該強誘電性 液晶がスイッチされる、請求項１６に記載のフィルタ。
19. １９．１つまたはそれ以上の段階を有し、該段階の数が１つより多い場合に、フ ィルタがリオ型構造を有し、該段階は、１つの複屈折要素と２つのスメクチック Ｃ°強誘電性液晶セルとを備えており、前記入射偏光子及び前記出射偏光子は互 いに平行に配向されており、該複屈折要素は該段階に入射する偏光された光の面 に対して４５°の角度で配向された固定複屈折要素であり、スイッチされていな い状態において該フィルタが人間の目に第一の可視色として知覚される第一の透 過スペクトルを透過するように、該複屈折要素の厚さが選択され、該セルの内の 一方がスイッチされた状態の時、該フィルタが人間の目に第二の可視色として知 覚される第二の透過スペクトルを透過するように、さらに、該セルの両方がスイ ッチされた状態の時、該フィルタが人間の目に第三の可視色として知覚される第 三の透過スペクトルを透過するように、該強誘電性液晶の厚さが選択され、該第 一の可視色、該第二の可視色及び該第三の可視色の線形的組み合せである色の連 続変化が知覚されるように、該第一の透過スペクトル、該第二の透過スペクトル 、及び該第三透過スペクトルの間で該強誘電性液晶がスイッチされる、請求項１ ６に記載のフィルタ。
20. ２０．前記可視色が赤、青、及び緑であるように、前記複屈折要素及び前記強誘 電性液晶セルの厚さが選択される、請求項１６に記載のフィルタ。
21. ２１．光伝搬軸に沿って少なくとも１つの段階を有する連続調整可能光学フィル タであって、 該段階の各々が、 該フィルタ段階に入射する光の偏光面を規定する入射偏光子及び該入射偏光子に 対して固定された位置で配向された出射偏光子と、 該偏光子の間に該光伝搬軸に沿って位置する無色の四分の−波長板、及び該偏光 子の間に該光伝搬軸に沿って位置し、該入射偏光子と該無色の四分の−波長板と の間に位置する少なくとも１つの複屈折要素と、 該無色の四分の−波長板と該出射偏光子との間の該光伝搬軸に沿って位置する少 なくとも１つの強誘電性液晶セルであって、スイッチされていない状態において 該セルの光軸及び該伝搬軸によって規定される面が、入射光の該偏光面に対して 平行となるよう配向されている少なくとも１つの強誘電性液晶セルと、 該強誘電性液晶セルに電界を印加する手段であって、該セルがスイッチされた状 態になり、該スイッチされた状態にある強誘電性液晶のティルト角が該印加され た電界の符号及び大きさに依存するように、該強誘電性液晶セルに電界を印加す る手段とを包含し、 該セルに印加される該電界の大きさ及びまたは符号が変えられると、該強誘電性 液晶セルの厚さと該強誘電性液晶セルに該電界を印加することによって得られ得 る最大ティルト角とによって決定される波長領域の範囲内で、該フィルタの透過 スペクトルが変化する、連続調整可能光学フィルタ。
22. ２２．前記強誘電性液晶セルは、スメクチックＡ°強誘電性液晶セルである、請 求項２１に記載の連続調整可能フィルタ。
23. ２３．前記強誘電性液晶セルが、歪らせん強誘電性液晶セルである、請求項２１ に記載の連続調整可能フィルタ。
24. ２４．前記複屈折要素は固定された複屈折要素である、請求項２１に記載のフィ ルタ。
25. ２５．前記段階の前記入射偏光子及び前記出射偏光子は、互いに平行に配向され ている、請求項２１に記載のフィルタ。
26. ２６．前記段階の前記入射偏光子及び前記出射偏光子が互いに直交に配向されて いる、請求項２１に記載のフィルタ。
27. ２７．前記複屈折要素が前記段階に入射する光の偏光面に対して４５°の角度で 配向されている固定された複屈折要素である、請求項２１に記載のフィルタ。
28. ２８．１つより多い段階を含む請求項２１に記載のフィルタ。
29. ２９．リオ型構造を有する請求項２１に記載のフィルタ。
30. ３０．前記段階が偶数個の強誘電性液晶セルを包含し、光伝搬軸に沿った１つお きのセルが反対方向にスイッチ可能である、請求項２１に記載のフィルタ。
31. ３１．選択された好ましくない波長帯域の透過を阻止し、光伝搬軸に沿ったＮ個 の段階を備えている阻止フィルタであって、Ｎは２またはそれ以上の数であって 、該段階の各々が、該段階に入射する光の偏光面を決定する入射偏光子、及び該 入射偏光子と互いに平行または直交のいずれかに配向されている出射偏光子と、 該偏光子の間に位置する少なくとも１つの強誘電性液晶セルであって、スイッチ されていない状態で該セルの光軸と該伝搬軸とによって規定される面が入射光の 該偏光面に対して平行であり、該セルがスイッチされた状態にあるとき該フィル タの出力が該選択された好ましくない波長帯域の透過が阻止される様な透過スペ クトルであるように、該段階の該セルの数、該セルの厚さ、及び該偏光子の配向 が選択される強誘電性液晶セルと、 該セルに電界を印加する手段であって、該セルが該電界を印加されることにより 、スイッチされた状態に独立してスイッチされることができ、該選択された好ま しくない波長帯域の透過を阻止する、該セルに電界を印加する手段と、を備えて いる、阻止フィルタ。
32. ３２．少なくとも３つのスイッチされた状態を有し、該スイッチされた状態で赤 、青、または緑の光を透過する請求項３１に記載の阻止フィルタ。
33. ３３．前記フィルタの透過スペクトルが迅速にスイッチされるように該フィルタ のＦＬＣセルが前記スイッチング状態の間で迅速にスイッチされることができ、 該スイッチングの速さは該フィルタの透過スペクトルが低速応答検出器によって 積層状態にあるとして検出される程度の速さである、請求項３２に記載の阻止フ ィルタ。
34. ３４．第一の段階が、平行な偏光子によって範囲を定められた４６０ｎｍで３／ ２π波長板である青色阻止スメクチックＣ°ＳＳＦＬＣセルを有し、 第二の段階が、平行な偏光子によって範囲が定められた５５０ｎｍで３／２π波 長板である緑色阻止スメクチックＣ°ＳＳＦＬＣセルを有し、 第三の段階が、２つがＳＳＦＬＣセルを有し、該ＳＳＦＬＣセルの一方が６３０ ｎｍで半波長板であり、該ＳＳＦＬＣセルの第２のセルの厚さは、該２つのセル の組合わせたリタデーションが、６７０ｎｍで全波長板のリタデーションと等し いように選択される、３つの段階を備えている請求項３１に記載の阻止フィルタ 。