JPS62253237A

JPS62253237A - 液晶による光通信装置

Info

Publication number: JPS62253237A
Application number: JP61095892A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fujinami; 誠藤波
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-04-26
Filing date: 1986-04-26
Publication date: 1987-11-05

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）本発明は液晶により入射光を変調し、その反射光により
情報を離れた所に伝送する液晶による光通信装置で必っ
て、識別装置等の信号伝送手段として利用することが出
来るものに関する。

（従来の技術）貨車や荷物の仕分は作業を目的として、貿間器と応答器
からなる識別装置が１９６０年代から米国において多数
出願（米国特許３０１８４７５等）されている。これら
の識別装置は貿間器と応答器とからなり、両者は電波に
よって必要とする情報を送受する原理に基づいている。

これらの識別装置の応答器は、最近の半導体メモリ等に
代表されるＩＣ技術により次第に小型化が進み、それら
は例えば工場内で無人搬送車の位置信号の送信、あるい
は馬や牛等の家畜体内に埋め込まれて家畜の管理等に使
用されている。

特に最近では、この技術を一種の識別装置でおるＩＣカ
ードに応用し、非接触型のＩＣカードを作製する特許も
多数出願されている。非接触型ＩＣカードとしては、こ
の他にＬＥＤ　（発光ダイオード素子）や液晶のライト
バルブ特性を利用した光学的信号伝送を用いるＩＣカー
ドの提案（特開昭５８−５１１９４号公報、特開昭５８
−１５９１９４号公報等）もなされているが、これらの
主な目的は、従来のＩＣカードの問題点とされていた電
気的接触不良を回避することにおる。

ざらに従来から実用化されているバーコード等も一種の
識別装置と考えることができる。

（発明が解決しようとする問題点）上記の電波による識別装置は、電波が比較的無指向性で
あるために位置合せが厳密である必要がなく、離隔的動
作ができ、電気的接触不良もない特徴を有している。し
かし、その反面、応答器に相当するものが複数個近くに
存在する場合は混線により利用できない致命的な欠点を
持っている。

一方、ＬＥＤや、液晶で変調された透過光を利用したＩ
Ｃカードは、電気的接触不良が発生しない長所はあるも
のの、ＩＣカード読取はにＩＣカードそのものを挿入す
るので離隔的動作を行なうことができない欠点を有して
いる。

さらに、バーコードは、商品等に付された場合に経済的
で容易に使用できるメリットがあるが、記録できる情報
量が少なく、汚れ易い、機密保持性がない等の問題があ
る。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は上
記に述べた従来技術の諸問題に鑑み、離隔的動作が可能
で且つ指向性を保持する識別装置を実現することを主目
的とした液晶による光通信装置を提案するものである。

ただし、本発明に係る光通信装置は単に識別装置に利用
するにとどまらず、他の一般的な離隔的信号伝送手段と
して用いることが可能である。

すなわち、本発明はこの目的を達成するために、背面に
回帰型反射要素が設けられた液晶パネル、および該液晶
パネルの光学的特性を伝送すべき情報に従って変化せし
める制御回路が一体化されていることを特徴とする液晶
による光通信装置を提供するものである。

本発明に係る光通信装置は、外部から入射する光を伝送
すべき情報に従って液晶パネルを用いて変調し、必要と
する時系列的な信号を反射光に乗せて信号を読み出すべ
き外部装置（質問器）に送り返す原理に基づいている。

なお、この場合、変化する液晶パネルの光学的特性とし
ては、反射特性または光の偏光面を回転させる旋光性で
ある。

以下に本発明の構成を詳細に述べる。

本発明において、液晶パネルに使用する液晶は特に制限
がないが、応答速度に優れ且つ消費電力が少ないものが
好ましく用いられる。

一般的に、液晶とは結晶を形成している分子の回転に対
する規則性が残存している液体状のものでおり、大別し
てスメティック液晶、ネマチック液晶、コレステリック
液晶とに分けられる。この内、液晶表示袋＠（ＬＣＤ）
に最も良く利用される液晶は、ツィステッドネマチック
液晶であって、液晶パネルに設けた電極に電圧を印加す
る場合に液晶を通過する光の偏光面が捩れた分子配列に
より回転することを利用している。ツィステッドネマチ
ック液晶は高いコントラストを得られるが、応答速度が
数十ミリ秒以上であり比較的遅いことが欠点となってい
る。従って、本発明で使用する液晶は数百μ秒から数μ
秒の応答速度を持つ強誘電性液晶であることが望まれる
。

また、本発明における回帰型反射要素とは、入射光線が
液晶パネルに入射された場合、その反射光線を該入射光
線の方へ、すなわち質問器の方へ逆に返す手段をいう。

この様な特性を持つ回帰型反射要素として、従来から立
方体の角を切り取った形状を有する所謂コーナーキュー
ブプリズム（三面直角プリズム）、あるいは通称キャッ
ツアイと呼ばれる後面が反射面となった透明球状ビーズ
が知られているが、本発明の回帰型反則要素は当然のこ
とながらこれらに限定されるものではない。

回帰型反射要素により、本発明の光通信装置は従来の反
射面に光散乱体を使用している液晶パネルより効率よく
反射光を質問器側へ返すことができる。従って、本光通
信装置では厳密な位置合せが不要となり、光通信装置が
照射される光の中を移動しつつ信号を送信することが可
能となる。

また、本発明にあける情報を記憶すべきメモリー、およ
び液晶パネルを駆動する制御回路は、通常の電卓、クォ
ーツ時計、ＩＣカード等に用いられているＲＯＭ、ＲＡ
Ｍおよびマイクロコンピュータチップ等の素子により容
易に構成することが可能である。これらの素子も消費電
力の少ないことが望まれ、ＣＭＯＳタイプのものが好ま
しく用いられる。ざらに、メモリー内の情報は外部から
の信号により書換え可能であれば本発明の用途が拡大さ
れるので、紫外線消去型のＥＦＲＯＭや電気的書換え可
能なＥＥＰＲＯＭを搭載することが望ましい。

特に、本発明に係る光通信装置において、液晶パネルの
周辺に太陽電池を設けることにより、信号を読み出すべ
き外部装置から適当な広がりを持つ光を液晶パネルに向
けて照射すれば、その反射光を信号送信に利用できるだ
けでなく、上記のＩＣメモリやマイクロコンピュータを
駆動するための電気的エネルギーを自動的に発生させる
ことができる。ざらに上記の外部から照射する光を輝度
変調すること等により、外部装置と本発明に係る光通信
装置は信号の送受信を行なうことが可能になるので、外
部装置から、読み出しパスワードや情報書換え命令、お
よびその情報を送ることも容易となる。この場合の伝送
手順（プロトコル〉は一般的な時系列信号に用いるもの
が使用できる。

また、本発明に係る光通信装置の別の態様としては、圧
力、温度・湿度等のＩＣセンサー、あるいは小型マイク
ロフォンを一体化おるいは接続させて、それらのセンザ
ー情泊および音声情報等を離れた場所（水中でも可能）
に送信する装置を作製することが挙げられる。この場合
の信号を読み出すべき外部装置の光線照射源に用いる光
学系は周知の技術により容易に達成される。

また、以上に述べた装置は電卓やＩＣカードの様に薄く
カード化することが可能で、量産により低順なものにで
きるので荷物や車輌等各種のものに貼着するタイプにで
きる。

（実施例）以下図の実施例に従って本発明を説明する。

・実施例１第１図は、本発明に係る一実施例を示す概略断面図であ
る。

第１図において、強誘電性液晶物質１は、透明な電極が
付加された前面ガラス基板２および後面ガラス基板３の
間に挟まれ、シール剤７でシールされ通常の液晶パネル
と同様な装置を構成している。この液晶パネルは、第１
図には図示していないが、本光通信装置１０に一体化さ
れている半導体メモリおよびマイクロコンピュータ等の
制御回路によって駆動される。

なお、４０はこれら液晶パネルやマイクロコンピュータ
等を一体化しているプラスチック材を示すものである。

後面ガラス基板３の背面には、回帰型反射要素として複
数のコーナーキューブプリズム４が設けられている。こ
のコーナーキューブプリズム４は、矢印Ａで示す液晶パ
ネルに入射して来る光を逆方向に効率よく返す作用をす
るが、ガラスやＰＭＭＡ等の透明合成樹脂等により作製
される。６は液晶パネルの周辺にある太陽電池であり、
輝度変調された入射光線Ａを液晶パネルと同時に受け、
それを電気信号に変換し光線を発する外部装置から必要
な情報を受信し、且つコンデンサ等のローパスフィルタ
と結合して内部の電子回路を駆動する電気的エネルギー
を供給するものである。

本実施例は、入射光線が偏光していない自然光を通常の
ＬＣＤの原理と同様に輝度変調する場合のものであり、
この場合には入射光線Ａを輝度変調して反射させるため
に偏光フィルタ５が必要となる。従って、本実施例の液
晶パネルにおいて変化する光学的特性は反射率でおり、
それは伝送すべき情報により上記電子回路で制御される
のである。

なあ、以上の構成要素以外に、入射光を効率よく受光し
たり外乱光の影響を避けるために無反射コーティングや
、光学的フィルタを適宜使用することができる。

上記装置のうち、液晶１およびガラス基板２．３で構成
される液晶パネルの大きさは任意である。

また、その形状については第１図に示される様にしても
よいが、第２図の正面図に示される様に多数分割して配
置してもよい。この場合、分割された液晶は同時に駆動
されるのでおるが、液晶パネルが太陽電池６の中に分散
されているので、照射する光線が多少ずれても安定して
動作する長所がある。

・実施例２実施例１の装置では光線を照射して信号を読み取るべき
外部装置は、液晶パネルの部分以外の所からも反射光を
受光することになり、Ｓ／Ｎが悪くなるおそれがある。

第３図に示す実施例は、この欠点を解消するための光通
信装置および外部の信号読出装置を説明するものである
。

本実施例における光通信装置１０は、実施例１のものと
ほぼ同様な装置であるが、実施例１の偏光フィルタ５が
除かれたものである。従って、この実施例における液晶
パネルの変化する光学的特性は光の偏光面を回転させる
旋光特性となる。

２０はこの光通信装置１０に光を照射し、液晶パネルか
らの反射光を受けて信号を読み出す信号読出装置の概略
を示すもので必る。信号読出装置２０は、信号処理装置
８および光源９、レンズ１１．１２、偏光子１３、検光
子１４等からなる光学系により構成されている。本装置
において光源９から出た光はレンズ１１によりほぼ平行
光となり、偏光子１３で直線偏光となって、ビームスプ
リッタ１５を通過して光通信装置１０に照射される。照
射された光の反射光は前記の液晶パネルによって伝送す
べき情報に従って偏光面を変えられる。この光は光学系
に戻るとビームスプリッタ１５により、検光子１４、レ
ンズ１２を介してフォトトランジスタ等の光検出器１７
に集光される。

この場合、検光子１４を偏光子１３を通過する光と垂直
に偏光している光のみを通す様に設置しておき、光通信
装置１０の液晶パネルが、電圧を印加した場合に反射光
をほぼ９０度だけ旋光させる様にしてあく。この様な条
件により、反射光が若干部分偏光になることを無視すれ
ば、光通信装置１０の情報を含んだ光のみが光検出器１
７に入射されることになりＳ／Ｎが向上する。

なあ、光源９は任意なものでよいが、輝度変調を行なう
ためには半導体レーザ等を使用することが簡便で好まし
い。また、この場合の光は赤外線でも可視光線でもよく
、特に限定はされない。

・実施例３一般的に液晶パネルは、分子の決められた配向を利用し
ているために、光学的な中間調を出すことが困難である
。従って、以上の装置は主にデジタル信号送信用であっ
て、アナログ信号をこれらの装置で通信することは容易
でない。

第４図は、光通信装置の複数の液晶パネルをＤ／Ａ変換
器として使用し、この問題を解決する手段を概念的に表
したものである。

第４図において、光通信装置１０が伝送すべきアナログ
時系列情報源１８（例えば温度変化等のセンサー情報、
音声情報等）は、Ａ／Ｄ変換器１９によりＡ／Ｄ変換さ
れる一本実施例では４ビツトの場合を例示しているが、
これらの各ビット信号は適当なアンプ２１．２２．２３
．２４を介して、それぞれが大きざの異なる液晶パネル
２５．２６．２７．２８を駆動する。

すなわち、ＭＳ８信号用アンプ２１は、最大面積を有す
る液晶パネル２５を駆動し、ＬＳＢ信号用アンプ２４は
最小面積を有する液晶パネル２８を駆動する。この場合
、液晶パネル２５の面積は液晶パネル２８の面積の８倍
であり、液晶パネル２６．２７の面積も同様に各ビット
信号の重みに従っている。以上の構成により、外部の信
号続出装置は信号の大きざに対応した光量を受けること
ができ、アナログ信号の伝送が可能になる。

なお、本実施例とは異なり複数の液晶パネルの各面積は
均一にしておき、その個数をビット信号の重みに比例す
るようにグループ分けして、それらを分散して配置する
ことにより照明ムラを補償する様にしてもよい。

（発明の効果）以上詳述した様に、本発明に係る液晶による光通信装置
は装置自体の電力消費が少なく、照射光源さえ出力の大
きいものを使用すれば離隔的動作が可能となる。なお、
この場合に太陽電池を装着することによって本装置は完
全に受動型になり、小型化が容易となる。

また、電波を使用する場合とは異なり指向性も保持して
いるので、識別装置として使用する場合には複数個近く
に存在していても差支えない利点を有している。

ざらに、本装置は識別装置以外にも一般に信号を伝送す
る場合に使用でき、秘話装置等として応用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図、第２図は
他の実施例を示す正面図、第３図はざらに他の実施例お
よび外部の信号続出装置を説明する図、第４図はアナロ
グ信号を伝送する場合を説明する概念図である。１：液晶　　　　　　　１２：レンズ２：前面ガラス基板　　１３：偏光子３：後面ガラス基板　　１４：検光子５：偏光フィルタ　　　１５：ビームスプリツタ６：太
陽電池　　　　　１７：光検出器７：シール剤　　　　
　１９：△／Ｄ変換器８：信号処理装＠　　　２０：信
号読出装置９：光源　　　　　　　４０ニブラスチック
材１０：光通信装置１１：レンズ１８：アテログ時系列情報源４：コーナーキューブプリズム２１．２２．２３．２４：アンプ２５．２６．２７．２８：液晶パネルＡ：入射光

Claims

【特許請求の範囲】

（１）背面に回帰型反射要素が設けられた液晶パネル、
および該液晶パネルの光学的特性を伝送すべき情報に従
って変化せしめる制御回路が一体化されていることを特
徴とする液晶による光通信装置。
（２）変化する液晶パネルの光学的特性が反射率である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶によ
る光通信装置。
（３）変化する液晶パネルの光学的特性が旋光特性であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶に
よる光通信装置。
（４）回帰型反射要素が複数のコーナーキユーブプリズ
ムであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
液晶による光通信装置。
（５）回帰型反射要素が複数の透明ビーズであることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液晶による光通
信装置。
（６）液晶が強誘電性液晶であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の液晶による光通信装置。