JPS63189830A - Ｐｌｚｔ光シヤツタアレイの駆動方法及び装置 - 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ＰＬＺＴ光シ１ｒツタアレイの駆動方法及び装
置に関し、更に詳しくはＰＬＺＴ光シャッタアレイを階
調制御°することのできるＰＬＺＴ光シャッタアレイの
駆動方法及び装置に関する。

（発明の背Ｗり ＰＬＺＴは高い透過率と共に良好な電気光学効果特性を
有する電気光学セラミックスで、その製法は例えば以下
の通りである。ｐｂ、ｌ−ａ、Ｚｒ及びＴｉの４つの金
属アルコキシドを光学反応で合成し、これらのベンゼン
溶液を所定の組成比で混合した後、加水分解して生じた
沈澱物を乾燥させてできた粉末をホットプレスして焼結
体としたものである。ここで、電気光学効果とはＰＬＺ
Ｔに印加する電界（Ｅ）に対して、複屈折（６口）が変
化する現染をいう。ここでは複屈折Δｎとは、ＰＬＺＴ
に対する電界Ｅの作用部分で電界Ｅに、平行な方向に振
動をもつ光の屈折率ｎ１と垂直な方向に振動をもつ光の
屈折率ｎ２に差が生じた時の屈折率の差ｎ　２−ｎ　１
をいう。電界Ｅと複屈折Δｎとの関係が第７図（イ）に
示すように直線的なものを１次電気光学効果或いはボッ
ケル（ｐ　ｏｃｋｅＩｓ）効果と呼び、（ロ）に示すよ
うに２次関数の関係にあるものを２次電気光学効果或い
はカー（Ｋ、ｅｒｒ）効果という。

ココで、ＰＬＺＴの種類の表記方法について説明する。

ＰＬＺＴの組成式としては以下に示す式を用いるのが普
通である。

（Ｐｂ　＋　−Ｘ、　１ａｘ）　　（Ｚｒｙ、　Ｔｉｚ
）　ｓ　−ｆｏ３上記式で示される組成を略してＰＬＺ
Ｔ　（ｘ　／Ｖ／Ｚ　）と表記する。１次電気光学効果
を有するＰＬＺＴとしては例えばＰＬＺＴ　（１２／４
０／６０）があり、２次電気光学効果を有するＰＬＺＴ
としては例えばＰＬＺＴ　（９／６５／３５）がある。

電気光学効果を利用すると、ＰＬＺＴに印加する電界の
大ぎさを変えてやることによりその透過光重を変えるこ
とができ、光変調器或いは光シャッタとして利用するこ
とができる。第８図はＰＬＺＴを用いた光シャッタ／変
ｖＡ器の概念図である。

偏光されていない光を発する光源１から出射された光は
水平軸に対して４５°の偏光方向をもつ第１の偏光板２
に入り、水平軸に対し４５°の振動方向を有する光成分
Ｌ１のみ通過させられ、偏光板２の偏光方向と４５°の
角度にセットされた電界が印加されるＰＬＺＴ３に入射
する。ここで、ＰＬＺＴ３は２次電気光学効果を有する
ＰＬｚＴ（９／６５／３５　）　ｔ’アル。Ｐ　Ｌ　Ｚ
　Ｔ　３　ｋ：　Ｌｔ　Ｄ　ントロール回路４から電界
が印加され、且つこの電界は可変できるようになってい
る。

ＰＬＺＴ３を通過した光Ｌ２は、電界の印加方向と４５
°の方向にセットされた第２の偏光板５に入り、該偏光
板５を透過した光が出力光となる。

図より明らかなように、第１の偏光板２と第２の偏光板
５とはその偏光方向の角の差が９０″となるように配置
されている。尚、Ｌｌ、Ｌ２に示した波は光の振動方向
を示している。

このような構成で、コントロール回路４からＰＬＺＴ３
に電圧を印加しない状態ではＰＬＺＴは光学的に等方性
媒質であり、ＰＬＺＴ３を通過した光の偏光状態に変化
はない。っまりＬｌと同じ光がそのままＰＬＺＴ３を通
過する。従って、光Ｌ＋の撮動方向と第２の偏光板５の
偏光方向とは９０°の角をなし、光は第２の偏光板５を
通過することはできない。これに対し、コントロール回
路４よりＰＬＺＴ３に電圧を印加すると、ＰＬＺＴは一
軸性の光学結晶のように作用し複屈折を生じる。ここで
、印加電圧を半波長電圧に設定するとＰＬＺＴ３通過後
の光Ｌ２の偏光方向は９０°回転し、第２の偏光板５の
偏光方向と同方向となり、光は低損失で第２の偏光板５
を通過する（光シヤツタ動作）。これに対しＰＬＺＴ３
に印加する電圧を半波長電圧以外の電圧に設定した場合
には印加電圧の値に応じて複屈折Δｎが変化し、出力光
の光層を変化さぜる（光変調動作）。

前述の光変調動作は、そのまま入力画像の階調を制御す
るのに用いることができる。つまり、明るい画像の場合
には第２の偏光板５を通過する先組が増えるようにＰＬ
ＺＴ３の複屈折を制御し、暗い画像の場合には第２の偏
光板５を通過する光…が減少するようにＰＬＺＴ３の複
屈折を制御してやれば階調特性を有する光出力を第２の
偏光板５から１ｑることができる。

ところで、階調制御の方法としては以下に示す２種類の
方法がある。

■ＰＬＺＴに印加する電圧値を変える（印加時間は一定
）。

■副走査周期内における印加時間を変える（印加電圧は
一定）。

ここで、副走査周期とは画像のスキャンラインから次の
スキャンラインまでの周期をいう。

（発明が解決しようとする問題点） 第１の方法の場合、１画素毎に電圧値を変えてＰＬＺＴ
に印加する必要があり回路が複雑になる。

これに対し、第２の方法の場合、記録材料を連続的にス
ペーシングする場合に記録材料をその都度停止しない時
には面積階調となり、低ｍ度において空白部分が大きく
なって画質の低下を招いてしまう。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであって、
その目的は簡単な構成で、正確な階調を行うことができ
るＰＬＺＴ光シャッタアレイの駆動方法及び装置を実現
することにある。

〈問題点を解決するための手段） 前記した問題点を解決する第１の発明は、多数の光変調
用ピクセルからなるＰＬＺＴ光シャッタアレイをピクセ
ル毎に階調制御するＰＬＺＴ光シャッタアレイの駆動方
法において、画像の濃度レベルに応じてその周期及び／
又はデュ、−ティを調節した１単位副走査周期よりも短
い周期のパルス信号を作成し、該パルス信号をピクセル
に印加するようにしたことを特徴としている。第２の発
明は、多数の光変調用ピクセルからなるＰＬＺＴ光シャ
ッタアレイをピクセル毎に階調制御するＰＬＺＴ光シャ
ッタアレイの駆１ＦＪｌ装置において、画像の濃度レベ
ルに応じてその周期及び／又はデユーティを調節した１
単位Ｄ１走査周期よりも周期の短いパルス信号を作成し
、該パルス信号をピクセルに印加するように構成したこ
とを特徴としている。

（作用） ＰＬＺＴに印加する電圧をパルス信号で印加するように
し、その周期及び／又はデユーティを画像の１１度レベ
ルに応じて変える。

（実施例） 第１図は本発明方法の一実施例を示す７０−チせ一トで
ある。

ステップ■ 画像の濃度レベルに応じその周期及び／又はデユーティ
をＷＡ節した１単位副走査周期よりも短い周期のパルス
信号を作成する。

悌来の技術ではＰＬＺＴに印加する電圧値を変えたり、
副走査周期内における印加時間を変える方法をとったが
、印加電圧をパルス信号とし、このパルス信号をＰＬＺ
Ｔに印加しても同様に入力光の透過光量を変えることが
できる。つまり、ＰＬＺＴの透過光量は副走査周期内に
おける印加電圧の積分値で決まるので、デユーティを変
えることにより副走査周期内における透過光量の積分値
を変えることができる。又、パルス周期がｐ　ｔ−ｚＴ
水素子応答時間付近の領域では透過光強度がパルス周期
に依存するために、パルスの周期（周波数）を変えるこ
とにより、副走査周期内における透過光量を変えること
ができる。

第２図は作成したパルス信号の例を示す図である。（イ
）は副走査周期毎に周期を変えたパルス信号を示してい
る。ＰＬＺＴは印加電圧の変化に対して一定の遅れ時間
をもって応答する。例えば、ステップ状の電圧が印加さ
れた場合に透過光ｍが最終値の１０％から９０％の振幅
まで立上るのに要する時間は２０〜１００μｓである。

これに対し、立下りは１０μｓ以下である。従って、印
加パルスの周波数を高めてやれば（ロ）に示づ°ように
ＰＬＺＴの透過光量の振幅は極めて小さくなり、印加パ
ルスの周波数を下げてやれば、それに応じてＰＬＺＴの
透過光ｍの振幅は（ロ）に示すように徐々に大きくなる
。従って、透過光ｍの副走査周期内における積分値は印
加パルスの周波数が高くなると小さくなり、周波数が低
くなれば大きくなる。この現象を利用して偏光板５を通
過する出力光の階調制御を行うことができる。つまり、
この方法はＰＬＺＴが有限の応答時間をもつことを利用
した階調制御方法であるといえる。従って、画像の濃度
が低い（明るい）場合にはパルスの周波数を下げ、高い
（暗い）場合にはパルスの周波数を上げることにより階
調制御を行うことができる。尚、ＰＬＺＴは容量性であ
るので、回路構成上ＰＬＺＴ素子に抵抗成分が接続され
た時には、回路構成に固有な応答時間を有するので、そ
の応答時間付近の領域で印加パルスの周期を変えること
によって、上記のような階調制御が可能となる。

（ハ）は副走査周期毎にデユーティを変えたパルス信号
を示している。パルスのデユーティを上げれば副走査周
期内における透過光量の積分値を増やすことができ、従
って、透過光ａを高めて第８図に示すＲｆｆｌで第２の
偏光板５を通過する出力光を増やすことができる。逆に
パルスのデユーティを下げれば副走査周期内における透
過光ｍの積分値を減少させることができ、従って、透過
光量を減少させ第２の偏光板５を通過する出力光を減ら
すことができる。この場合には、前述の周波数制御の場
合と異なり印加パルスの積分値そのものが問題となる。

従って、画像の濃度が低い（明るい）場合にはパルスの
デユーティを上げ、高い（暗い）場合にはパルスのデユ
ーティを下げることにより階調制御を行うことができる
。

（ニ）は副走査周期内のパルスの数を変えるようにした
ものである。階調制御を確実に行うためには、第１の周
期Ｔ１に示すように、印加するパル・スの周期はＴｌよ
りも短くなければならない。

（ホ）は副走査周期毎の周波数は同じであるが、そのパ
ルス振幅を変えるようにしたものである。

尚、第２図には示されていないが、周波数とデユーティ
を同時に変えたパルス信号を用いることもできる。

第２図に示す例では、ＰＬＺＴに印加するパルスとして
正負両方向の振幅を有するパルスを示したが必ずしも両
極性の振幅を有するものである必要はない。正方向或い
は負方向のみの振幅を有する単極性のパルスを用いても
よい。しかしながら、ＰＬＺＴは電界を減少させても複
屈折の変化が完全に元に戻りにくい現象、即ちヒステリ
シスを有している。従って、単極性のパルスを用いるよ
りも、両極性のパルスを用いた方が階ＨＱ　＠１１御特
性が向上する。

ステップ■ ステップ■で作成したパルス信号をピクセルに印加する
。

ステップ■で画像濃度に応じて周期及び／又はデユーテ
ィを調節したパルス信号をつくり、ＰＬＺＴ光シャッタ
アレイの各ピクセルに印加することにより、第２の偏光
板５（第８図参照）を通過する先回を変えることができ
、階調制御が行える。

本発明によれば、印加パルスの周波数或いは印加パルス
のデユーティを変えるので回路構成が簡単となり、正確
な階調制御を行うことができる。

第３図は本発明装置の一実施例を示す構成図である。図
において、１１は画素クロックを発生する画素クロック
発生器、１２は画素クロック発生器１１より出力された
画素クロックを１／Ｎ分周するＮ分周器、１３は同じく
画素クロックを同期クロックとして受ける画像データ発
生器である。

画像データ発生器１３としては、テレビカメラ。

ＣＯＤ等種々のものが考えられる。Ｎ分周器１３で分周
されたクロックが基準クロックとなる。

１４は基準クロックをカウントしてカウンタ値を出力す
ると共に正／負切換信号及びフエイドアウトのタイミン
グ信号を出力するカウンタ・コントローラである。１５
は画像データ発生器１３の出力及びカウンタ・コントロ
ーラ１４の出力を入力データ（アドレス）として受は入
力データに応じた値をシリアルデータとして出力するＲ
ＯＭである。１６は画素クロックをシフトクロック、Ｒ
ＯＭ１５の出力（シリアルデータ）を入力データとして
受け、シリアルデータをＮビットのパラレルデータに変
換するシフトレジスタである。

１７はカウンタ・コントローラ１４からのフエイドアウ
トのタイミング信号を受けてフエイドアウト信号を発生
するフエイドアウト信号発生器、１８は正負両極性の１
ＦｔＷＡが接続され、フェイドアウト信号発生器１７の
出力をゲインコントロール信号として受けるアンプで正
電圧と負電圧の両方の電圧を発生する。１つはアンプ１
８の正負電圧を受けて、これら電圧のうち何れか一方を
或いは何れも選択しない状態をカウンタ・コントローラ
１４からの正／負切換信号によりセレクトするスイッチ
、２０はスイッチ１９を介して送られてくるパルス信号
を印加電圧として、シフトレジスタ１６からのＮビット
データをピクセルセレクト信号として受けるＰＬＺＴ光
シャッタアレイである。

該ＰＬＺＴ光シャッタアレイ２ｏはＮ個のビクセノ１よ
り構成されているものとする。このように構成された装
置の動作を第４図のタイミングチャートを参照しながら
説明すれば、以下の通りである。

画素クロック発生器１１は第４図（イ）に示すような画
素クロックを発生する。Ｎ分周器１２は画素クロックを
１／Ｎ分周し、（ロ）に示すような基準クロックを発生
する。基準クロックはカウンタ・コントローラ１４に入
る。カウンタ・コントローラ１４は最大１６個のクロッ
クをカウントするとリセットされ再び１６個のクロック
をカウントするカウンタを具備しており、そのカウンタ
値は基準クロックに同期して（ニ）に示すように０から
１５まで変化する。それと同時にカウンタ・コントロー
ラ１４は（ハ）に示すような正／負切換信号を発生する
。図に示す例では最初の周期が正９次の周期が負となっ
ている。

一方、画素クロックは画像データ発生器１３にも与えら
れており、該画像データ発生器１３は画素クロックに同
期した画像データを出力する。ＲＯＭ１５には入力画像
データの濃度に応じたデータが予め書き込まれており、
カウンタ・コントローラ１４より出力されるカウンタ値
に同期して（ホ）に示すようなデータを出力する。つま
り、ＲＯＭ１５の出力は基準クロックの１周期内でＰＬ
ＺＴに印加する電圧をオンさせるかオフさせるかの制御
信号となる。このＲＯＭデータ出力はシフトレジスタ１
６に印加され、該シフトレジスタ１６は画素クロックに
同期してＲＯＭ出力（シリアルデータ）をＮビットのパ
ラレルデータに変換した後ラッチし、それぞれのΔン、
／オフデータはＰＬＺＴ光シャッタアレイ２０の対応す
るピクセルに与えられる。

又、カウンタ◆コントローラ１４からの正負切換信号は
スイッチ１９に与えられ、該スイッチ１つは当初正電圧
を次に負電圧をＰＬＺＴ光シャッタアレイ２０に印加す
る。尚、スイッチ１９は正負切換信号を受けて正と負の
電圧の何れも接続されない状態をつくり、正から負への
切換わり時にＯ電圧を作成してＰＬＺＴ光シャラシャツ
クアレイ２０するようになっている。印加された電圧は
、シフトレジスタ１６のＮビット出力に応じてオンオフ
され、結果として、ＰＬＺＴ光シャッタアレイ２０には
くへ）に示すような正負両極性の電圧が印加され、階調
制御が行われる。

第４図（ト）、（チ）はＰＬＺＴ印加信号の他の例を示
す図で、画像データの′ａ度レベルに応じてパルスのデ
ユーティが変化する様子を示している。ｌ１ｆｆｌレベ
ルは（チ）、（へ）、（ト）の順に濃くなっている。

前述したような動作を繰り返すことにより、副走査周期
内のＰＬＺＴの階調制御が行われることになる。第５図
は第４図に示すタイミングチャートをマクロ的に示した
図である。副走査周期はＰＬＺＴにパルス信号を印加し
て階調制御を行う透過期間と、その後ＰＬＺＴに残存し
たヒステリシスを除去するヒステリシス湾去明間よりな
っている。第４図の（へ）〜（チ）に示す印加信号が透
過期間に示されている。

透過期間が終了すると、カウンタ・コントローラ１４は
フエイドアウト信号発生器１７にタイミング信号を送り
、フエイドアウト信号発生器１７は時間の経過と共にゲ
インを減少させる信号をアンプ１８に与える。アンプ１
８は時間の経過と共に振幅が減少する正、Ｐ４電圧を出
力し、第５図に示ずようなヒステリシス消去用の両極性
のパルスがヒステリシス消去期間中ＰＬＺＴに印加され
る。

これにより前歴を消去し、正確な階調制御が可能となる
。尚、このようなヒステリシス消去を行う場合、ＰＬＺ
Ｔに入射する光信号をそのままにしておくと、ヒステリ
シス消去期間中にも光信号を通してしまうので、この間
光信号をオフにするか或いはＰＬＺＴの前にシャッタを
おいて光信号の通過を阻止する必要が゛ある。

第６図は透過期間中の駆動パルスの変形例を示す図であ
る。透過率大、中、小の３通りの場合に対応してパルス
周期を変化させたことを示している。図に示す例では駆
動パルス（ＰＬＺＴ印加信号）にＯ電圧は存在せず、正
電圧か負電圧の何れかが印加される。このようにすると
２値制御（第２図、第４図、第５図の場合は３値制御）
となるため制御が簡単となる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明によれば、Ｐ　Ｌ　
Ｚ　Ｔに印加する電圧をパルス信号で印加するようにし
、その周期及び／又はデユーティを画像レベルに応じて
変えることにより回路構成が簡単で且つ正確な１ｍ制御
を行うことができる。ＰＬＺＴ光シャッタアレイの駆動
方法及び装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を示すフローチャート、
第２図は作成したパルス信号の例を示す図、第３図は本
発明装置の一実施例を示す構成ブロック図、ｍ４図、第
５図は各部の動作を示すタイミングチャート、第６図は
透過期間中の駆動パルスの変形例を示す図、第７図はＰ
ＬＺＴの電界Ｅと複屈折へ〇との関係を示す図、第８図
はＰＬＺＴを用いた光シヤツタ／変調器の概念図である
。 １・・・光源　　　　　　２，５・・・偏光板３・・・
ＰＬＺＴ　　　　　４・・・コントロール回路１１・・
・画素クロック発生器 １２・・・Ｎ分周器　　　１３・・・画像データ発生器
１４・・・カウンタ・コントローラ １５・・・ＲＯＭ　　　　　１６・・・シフトレジスタ
１７・・・フエイドアウト信号発生器 １８・・・アンプ　　　　１９・・・スイッチ２０・・
・ＰＬＺＴ光シャッタアレイ 特許出願人　　小西六写真工業株式会社代　　理　　人
　　　弁理士　　井　　島　　藤　　冶外１名 角■２　国コ 、シゆ　　”′　　　”。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）多数の光変調用ピクセルからなるＰＬＺＴ光シャ
   ッタアレイをピクセル毎に階調制御するＰＬＺＴ光シャ
   ッタアレイの駆動方法において、画像の濃度レベルに応
   じてその周期及び／又はデューティを調節した１単位副
   走査周期よりも短い周期のパルス信号を作成し、該パル
   ス信号をピクセルに印加するようにしたことを特徴とす
   るＰＬＺＴ光シャッタアレイの駆動方法。
2. （２）前記パルス信号は正負両方向のうち少なくとも一
   方向の振幅を有するものであることを特徴とする特許請
   求の範囲１項記載のＰＬ ＺＴ光シャッタアレイの駆動方法。
3. （３）前記パルス信号は正極性電圧と負極性電圧の２値
   のみをとる２値パルス信号であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のＰＬＺＴ光シャッタアレイの駆
   動方法。
4. （４）前記１単位副走査周期の後半に、高周波の両相振
   幅を有するパルスを印加するヒステリシス消去期間を設
   けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＰＬ
   ＺＴ光シャッタアレイの駆動方法。
5. （５）多数の光変調用ピクセルからなるＰＬＺＴ光シャ
   ッタアレイをピクセル毎に階調制御するＰＬＺＴ光シャ
   ッタアレイの駆動装置において、画像の濃度レベルに応
   じてその周期及び／又はデューティを調節した１単位副
   走査周期よりも周期の短いパルス信号を作成し、該パル
   ス信号をピクセルに印加するように構成したことを特徴
   とするＰＬＺＴ光シャッタアレイの駆動装置。