JPS6165219A - 熱イメージ感知器 - Google Patents
熱イメージ感知器Info
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- JPS6165219A JPS6165219A JP60183790A JP18379085A JPS6165219A JP S6165219 A JPS6165219 A JP S6165219A JP 60183790 A JP60183790 A JP 60183790A JP 18379085 A JP18379085 A JP 18379085A JP S6165219 A JPS6165219 A JP S6165219A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL 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
- G02F1/00—Devices 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
- G02F1/01—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices 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 intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/132—Thermal activation of liquid crystals exhibiting a thermo-optic effect
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
- G01J5/48—Thermography; Techniques using wholly visual means
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Liquid Crystal (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
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。
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
本発明は液晶層を感知器′ｇ５索として用いる熱イメー
ジ感知器に関する。
ジ感知器に関する。
従来の技術及びその問題点
かかる感知器の一例はらせんピッチが特に強く一度に依
存するコレステリック層を用いている。
存するコレステリック層を用いている。
かかる層では温度が注Ｑ深くサーモスタットｖ制御され
ており、その上にイメージ形成された熱イメージの照射
がビッヂの局部的変化を生じリーモクロミズム効果を生
じる。この方法による熱イメージ感知の限界の−は感度
がコレステリック材料の選択によりあらかじめ決定され
てしまうことである。他の限界は熱イメージ照ｍに苅し
て露出する前にイメージ域全般にわたる層の温度に高い
一様性がなくてはならぬ事の他、温度の絶対値も比較的
せまい限界内に保たれねばならぬことである。
ており、その上にイメージ形成された熱イメージの照射
がビッヂの局部的変化を生じリーモクロミズム効果を生
じる。この方法による熱イメージ感知の限界の−は感度
がコレステリック材料の選択によりあらかじめ決定され
てしまうことである。他の限界は熱イメージ照ｍに苅し
て露出する前にイメージ域全般にわたる層の温度に高い
一様性がなくてはならぬ事の他、温度の絶対値も比較的
せまい限界内に保たれねばならぬことである。
本発明は熱イメージへの露出前においてはＵＵの一様性
がなお要求されるものの、その絶対値はクリチカルでな
い感知器に関する。かかる感知器の他の特徴はその感度
が印加される交流゛重圧の振幅を変化させることで電気
的に制御可能な点にある。
がなお要求されるものの、その絶対値はクリチカルでな
い感知器に関する。かかる感知器の他の特徴はその感度
が印加される交流゛重圧の振幅を変化させることで電気
的に制御可能な点にある。
問題点を解決するための手段
本発明は内部透明シート電極が設けられた液晶ヒル中の
三周波数ネマチック又はコレステリック液晶層内に形成
された位相イメージを強度変調されたイメージに変換す
る光学的手段を有し、また液晶層内に熱イメージを生成
するイメージシステムを有し、またセル電極の両端に出
力周波数が液晶層のクロスオーバー周波数を越えて制御
可能な電力供給装置が接続された熱イメージ感知器を提
供する。
三周波数ネマチック又はコレステリック液晶層内に形成
された位相イメージを強度変調されたイメージに変換す
る光学的手段を有し、また液晶層内に熱イメージを生成
するイメージシステムを有し、またセル電極の両端に出
力周波数が液晶層のクロスオーバー周波数を越えて制御
可能な電力供給装置が接続された熱イメージ感知器を提
供する。
以下、本発明を実施するに当り好ましい形に具体化され
た熱感知器を右づる熱イメージシステムを説明する。
た熱感知器を右づる熱イメージシステムを説明する。
第１図を参照するに情ｒ４（図示せｆ）よりの熱放射は
遠赤外（ＩＪＩ！型的に約１０ミクロン）イメージ光学
系１により液晶ヒル４内に包有される液晶ＦＡ３の一面
に接触づ゛る吸収層２上にイメージ形成される。セルは
サーモスタット制御された室５内に包有されてＪ３す、
熱イメージにおける熱拡散効果及び熱的質量を最小化す
るよう構成されている。
遠赤外（ＩＪＩ！型的に約１０ミクロン）イメージ光学
系１により液晶ヒル４内に包有される液晶ＦＡ３の一面
に接触づ゛る吸収層２上にイメージ形成される。セルは
サーモスタット制御された室５内に包有されてＪ３す、
熱イメージにおける熱拡散効果及び熱的質量を最小化す
るよう構成されている。
室５の温度は熱イメージによる差動的加熱により生ぜら
れ液晶層３の区域上に現れるわずかな温度変化パターン
が液晶分子の配向を生ずるよう適当な値に維持される。
れ液晶層３の区域上に現れるわずかな温度変化パターン
が液晶分子の配向を生ずるよう適当な値に維持される。
かかる分子は光学的に非等方的なので熱イメージは液晶
層中に対応する光学的位相イメージを形成する。この位
相イメージは次いでＣＯＤカメラないしビジコンの如き
通常の２次元映像イメージ変換器６上に強度コントラス
トイメージを生じるのに用いられる。この目的のため液
晶層３は近赤外（典型的には波長約１ミクロン）の、注
入形レーザの如き源７により拡散レンズ８．直線偏光板
９及びゲルマニ・クムミラー１０を介して照射される。
層中に対応する光学的位相イメージを形成する。この位
相イメージは次いでＣＯＤカメラないしビジコンの如き
通常の２次元映像イメージ変換器６上に強度コントラス
トイメージを生じるのに用いられる。この目的のため液
晶層３は近赤外（典型的には波長約１ミクロン）の、注
入形レーザの如き源７により拡散レンズ８．直線偏光板
９及びゲルマニ・クムミラー１０を介して照射される。
液晶層を透過した近赤外光は次いで直線偏光アナライザ
１１及び変換器６−ヒに層３のイメージを１自成するイ
メージ光学系１２を通る。
１１及び変換器６−ヒに層３のイメージを１自成するイ
メージ光学系１２を通る。
チョッパ１３は変換器６のフレーム走査と同期して遠赤
外光を周期的に遮断する。かくして映像出力に交互に現
われるフレームは液晶層が遠赤外光により加熱されるこ
とに関係し、一方その間に介在するフレームは遠赤外光
がチョッパにより妨げられたことによる層の冷却に関係
する。従って映像信号は従来のＣＲＴ形ＶＤＬＪ（図示
せず）への直接的適用には不適当な形式であり、何らか
の形のフレーム記憶減粋器回路（図示Ｕず）による処理
が必要となる。あるいは変換器６よりの信号出力を直接
に液晶形ＶＤＬＪ１４に導いてもよい。
外光を周期的に遮断する。かくして映像出力に交互に現
われるフレームは液晶層が遠赤外光により加熱されるこ
とに関係し、一方その間に介在するフレームは遠赤外光
がチョッパにより妨げられたことによる層の冷却に関係
する。従って映像信号は従来のＣＲＴ形ＶＤＬＪ（図示
せず）への直接的適用には不適当な形式であり、何らか
の形のフレーム記憶減粋器回路（図示Ｕず）による処理
が必要となる。あるいは変換器６よりの信号出力を直接
に液晶形ＶＤＬＪ１４に導いてもよい。
ＶＤＩＪ１４はアドレスされる活性シリコンマトリクス
装置で、その基本構成を第２図に示す。ＶＤｔＪ１４の
ピクセルは行及び列に構成され、各ピクセルは液晶層背
後の後部雷ＦＭ２０ど層前面の透明な正面シート電極（
図示せず）の重畳域に形成される。各後部電極は全ての
後部電極に共通な映像信号入力線２１に個々の特定の後
部電極に附随する対間ゲート対２２及び２３を介して接
続される。ゲート２２は電極の行番号に関係しゲート２
３はその列番号に関係する。ゲートの動作は制御回路２
４及び２５により実行される。制υ１１回路２４はその
一の出力線２６が各行のピクセルの後部電極２０と協働
し、それらと協働する全てのゲート２２のゲート電極は
この出力線に接続される。
装置で、その基本構成を第２図に示す。ＶＤｔＪ１４の
ピクセルは行及び列に構成され、各ピクセルは液晶層背
後の後部雷ＦＭ２０ど層前面の透明な正面シート電極（
図示せず）の重畳域に形成される。各後部電極は全ての
後部電極に共通な映像信号入力線２１に個々の特定の後
部電極に附随する対間ゲート対２２及び２３を介して接
続される。ゲート２２は電極の行番号に関係しゲート２
３はその列番号に関係する。ゲートの動作は制御回路２
４及び２５により実行される。制υ１１回路２４はその
一の出力線２６が各行のピクセルの後部電極２０と協働
し、それらと協働する全てのゲート２２のゲート電極は
この出力線に接続される。
同様に制御回路２５は各ピクセル列の後部電極と伴う一
の出力線２７を有し、それらに随伴するゲート２３のゲ
ート電極はこの出力線に接続される。
の出力線２７を有し、それらに随伴するゲート２３のゲ
ート電極はこの出力線に接続される。
かくして制御回路２４及び２５に加えられた適当な位相
のストローブ信号により線２１上の映像信号の適当な部
分が後部電極の適当なピクセルに分布させられる。透明
な正面のシート電極は一連の映像信号の対応する点のレ
ベル間の略中点の定電圧に維持される。かくして、ＶＤ
ＬＪの液晶層は電解質劣化の危険の原因どなり得る長期
間にわたる直流バイアスへの露出を受１プることがなく
、Ｊ：だフレーム−フレーム間の減綽は特別なフレーム
記憶Ｖ装置に頼らずとも自ＵＪ的に実行される。
のストローブ信号により線２１上の映像信号の適当な部
分が後部電極の適当なピクセルに分布させられる。透明
な正面のシート電極は一連の映像信号の対応する点のレ
ベル間の略中点の定電圧に維持される。かくして、ＶＤ
ＬＪの液晶層は電解質劣化の危険の原因どなり得る長期
間にわたる直流バイアスへの露出を受１プることがなく
、Ｊ：だフレーム−フレーム間の減綽は特別なフレーム
記憶Ｖ装置に頼らずとも自ＵＪ的に実行される。
説明を再び内部に熱イメージが生成される液晶セル４に
戻すに、このセルが熱イメージを位相イメージに変換す
ることは既に説明した。これは例えば訓電異方性が周波
数の関数でありそれ以上の周波数では正の異方性を示し
、またそれ以上では負の異方性を示すあるクロスオーバ
ー周波数を示ずネマチック液晶層３を用いることで達成
できる。
戻すに、このセルが熱イメージを位相イメージに変換す
ることは既に説明した。これは例えば訓電異方性が周波
数の関数でありそれ以上の周波数では正の異方性を示し
、またそれ以上では負の異方性を示すあるクロスオーバ
ー周波数を示ずネマチック液晶層３を用いることで達成
できる。
かかる材料の典型的な特性を第３ａ図の曲線３２で示す
が、これは温度１ｚでの特性である。クロスオーバー周
波数は一度に依存し、曲線３１及び３３はそれぞれｔ２
より高い、また低い温度し１及びｔ３におけるＩ’ｉ３
１様の特性を示す。対応するクロスオーバー周波数はｌ
’ｌ＋ｆ２及び「３である。
が、これは温度１ｚでの特性である。クロスオーバー周
波数は一度に依存し、曲線３１及び３３はそれぞれｔ２
より高い、また低い温度し１及びｔ３におけるＩ’ｉ３
１様の特性を示す。対応するクロスオーバー周波数はｌ
’ｌ＋ｆ２及び「３である。
第３ｂ図は対応１°る物質の訓電異方性を温度の関数と
して描いた特性を示す。３本の曲線３４゜３５及び３６
は誘電異方性がゼロの一度、すなわちクロスオーバ一温
度が周波数がｆ４からｆ５さらにｆ６と減少するにつれ
て１胃する様子を示す。
して描いた特性を示す。３本の曲線３４゜３５及び３６
は誘電異方性がゼロの一度、すなわちクロスオーバ一温
度が周波数がｆ４からｆ５さらにｆ６と減少するにつれ
て１胃する様子を示す。
これらの曲線より、例えば熱イメージが液晶層に温度域
ｔ５ないしｔ６で形成された場合、この層を周波数ｆ４
でアドレスしても異方性は温度域の上端において下端に
おけるよりほんのわずかしか大きくないことから無念味
であることが明らかである。これに対し層が周波数ｆ５
でアドレスされるなら温度域の°Ｆ端ｔ５における異方
性はぜ口であるが上端ｔ６では著しい可１ｆｉになる。
ｔ５ないしｔ６で形成された場合、この層を周波数ｆ４
でアドレスしても異方性は温度域の上端において下端に
おけるよりほんのわずかしか大きくないことから無念味
であることが明らかである。これに対し層が周波数ｆ５
でアドレスされるなら温度域の°Ｆ端ｔ５における異方
性はぜ口であるが上端ｔ６では著しい可１ｆｉになる。
従ってこの周波数は内側に面した主面が印加場の非存在
下で一様な配列を促すよう処理されているセルをアドレ
スするに適した周波数である。逆傾きの問題を回避する
ために少なくとも一方、好ましくは両方のこれら面は曲
）１的には少なくとち１ないし２° （面の平面に対し
て測って）の傾き角をもった一様な配向が促進されるよ
うなされでいる。これは例えばラビングされたポリイミ
ド表面又は−酸化珪素の５°斜め蒸着により与えられる
。
下で一様な配列を促すよう処理されているセルをアドレ
スするに適した周波数である。逆傾きの問題を回避する
ために少なくとも一方、好ましくは両方のこれら面は曲
）１的には少なくとち１ないし２° （面の平面に対し
て測って）の傾き角をもった一様な配向が促進されるよ
うなされでいる。これは例えばラビングされたポリイミ
ド表面又は−酸化珪素の５°斜め蒸着により与えられる
。
分子配向の液晶層の厚さにわたるねじれは部分的には対
称面をらだない添加物を含有させることで、また部分的
には２枚の主面において与えられた配向方向の相対方位
により決定される。好ましいねじれの値はＯ” 、 ９
０’ 、 １８０’ 、 ２２５’ 。
称面をらだない添加物を含有させることで、また部分的
には２枚の主面において与えられた配向方向の相対方位
により決定される。好ましいねじれの値はＯ” 、 ９
０’ 、 １８０’ 、 ２２５’ 。
及び２７０’である。
液晶層の両主面上に平行で一様な配向を用いた場合再配
向が生じるまでに著しい開直を超えねばならない事実か
ら、一般にセルは４度域の最低端においてもゼロでない
正の誘電異方性が存在するような周波数でアドレスする
のが望ましい。これは温度域の上端が飽和効果がより顕
著となる特性曲線の肩を超えて延在することを意味する
。
向が生じるまでに著しい開直を超えねばならない事実か
ら、一般にセルは４度域の最低端においてもゼロでない
正の誘電異方性が存在するような周波数でアドレスする
のが望ましい。これは温度域の上端が飽和効果がより顕
著となる特性曲線の肩を超えて延在することを意味する
。
あるいはセルは低周波数バイアス（アドレス周波数より
はるかに低い周波数）を加えて最す敏感な状態にするこ
とも可能で、この場合アドレス周波数はクロスオーバ一
温度が液晶層の温度域により挾まれるような、典型的に
は温度域中点にあるような値に選ばれる。
はるかに低い周波数）を加えて最す敏感な状態にするこ
とも可能で、この場合アドレス周波数はクロスオーバ一
温度が液晶層の温度域により挾まれるような、典型的に
は温度域中点にあるような値に選ばれる。
さらに別な方法は低周波数バイアスの使用を避け、その
かわりに閾値問題を液晶層の一方の主面において平行で
均質な配向を用い、一方他方の主面では垂直配向さける
ことで回避する。この場合もアドレス周波数はクロスオ
ーバ一温度が液晶層の温度域で挾まれるよう選ぶのが有
利である。
かわりに閾値問題を液晶層の一方の主面において平行で
均質な配向を用い、一方他方の主面では垂直配向さける
ことで回避する。この場合もアドレス周波数はクロスオ
ーバ一温度が液晶層の温度域で挾まれるよう選ぶのが有
利である。
この応用のため適当／：ＫＩＦｔ！型的な三周波数ネマ
ヂック材料の例にはホフマン ラ ロシエによりミクス
チャー２８５１番及びミクスチャー３０９０番の番号で
市販されている物質が含まれる。２２°Ｃにおけるこれ
ら２種の物質のクロスオ−バー周波数は２２℃において
それぞれ２．４５キロヘルツ及び４２０ヘルツと称され
ている。
ヂック材料の例にはホフマン ラ ロシエによりミクス
チャー２８５１番及びミクスチャー３０９０番の番号で
市販されている物質が含まれる。２２°Ｃにおけるこれ
ら２種の物質のクロスオ−バー周波数は２２℃において
それぞれ２．４５キロヘルツ及び４２０ヘルツと称され
ている。
第１図は熱イメージシステムを示す概略図、第２図は第
１図中のＶ Ｄ Ｕの動作モードを示Ｖ概略図、第３
ａ及び第３ｂ図は二層波数ネマチック又はコレステリッ
ク液晶の訓電異方性がそれぞれ種々の温度においてアド
レス周波数の関数として変化Ｊる様子と、種々のアドレ
ス周波数において温度の関数として変化する様子とを示
すグラフである。 １．１２・・・イメージ光学系、２・・・吸収層、３・
・・液晶層、４・・・液晶ビル、５・・・室、６・・・
映像イメージ変換器、７・・・源、８・・・拡散レンズ
、９・・・偏光板、１０・・・ミラー、１３・・・チョ
ッパ、１４・・・ＶＤＵ。 ２０・・・後部電極、２１・・−信号入力線、２２．２
３・・・ゲート、２４．２５・・・制御回路、２６．２
７・・・出力線、３１〜３６・・・特性曲線。
１図中のＶ Ｄ Ｕの動作モードを示Ｖ概略図、第３
ａ及び第３ｂ図は二層波数ネマチック又はコレステリッ
ク液晶の訓電異方性がそれぞれ種々の温度においてアド
レス周波数の関数として変化Ｊる様子と、種々のアドレ
ス周波数において温度の関数として変化する様子とを示
すグラフである。 １．１２・・・イメージ光学系、２・・・吸収層、３・
・・液晶層、４・・・液晶ビル、５・・・室、６・・・
映像イメージ変換器、７・・・源、８・・・拡散レンズ
、９・・・偏光板、１０・・・ミラー、１３・・・チョ
ッパ、１４・・・ＶＤＵ。 ２０・・・後部電極、２１・・−信号入力線、２２．２
３・・・ゲート、２４．２５・・・制御回路、２６．２
７・・・出力線、３１〜３６・・・特性曲線。
Claims (4)
- （１）一対の内部透明シート電極の間に挾持された二周
波数液晶層を有するサーモスタット制御された液晶セル
と；電極両端に接続され、出力周波数が液晶層のクロス
オーバー周波数を超えて制御可能な電源と；該層内に、
電源により供給される電力が存在しない場合位相イメー
ジを該層内に生成するような熱イメージを生じる手段と
；該位相イメージを強度変調イメージに変換するための
光学的手段とを含む熱イメージ感知器。 - （２）液晶層の両主面は液晶分子の平行な一様な配向を
促進する表面により仕切られている特許請求の範囲第１
項記載の感知器。 - （３）印加場が存在しない場合液晶層中のねじれは実質
的に０°、９０°、１８０°、２２５°、及び２７０°
よりなるグループより選ばれた角度である特許請求の範
囲第２項記載の感知器。 - （４）液晶の一の主面は接触する液晶分子の平行で一様
な配向を促進する表面で仕切られている一方、液晶層の
他の主面は接触する液晶分子の垂直配向を促進する表面
で仕切られている特許請求の範囲第１項記載の感知器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB08421627A GB2163564A (en) | 1984-08-25 | 1984-08-25 | Thermal image sensor |
| GB8421627 | 1984-08-25 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6165219A true JPS6165219A (ja) | 1986-04-03 |
Family
ID=10565842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60183790A Pending JPS6165219A (ja) | 1984-08-25 | 1985-08-21 | 熱イメージ感知器 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4670654A (ja) |
| EP (1) | EP0172690A3 (ja) |
| JP (1) | JPS6165219A (ja) |
| GB (1) | GB2163564A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4917476A (en) * | 1985-06-21 | 1990-04-17 | British Aerospace Public Limited Company | Thermal imagers using liquid crystal sensing elements |
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