JPWO2017154910A1 - レーザー走査装置及びその駆動方法 - Google Patents
レーザー走査装置及びその駆動方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2017154910A1 JPWO2017154910A1 JP2018504517A JP2018504517A JPWO2017154910A1 JP WO2017154910 A1 JPWO2017154910 A1 JP WO2017154910A1 JP 2018504517 A JP2018504517 A JP 2018504517A JP 2018504517 A JP2018504517 A JP 2018504517A JP WO2017154910 A1 JPWO2017154910 A1 JP WO2017154910A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- scanning device
- laser scanning
- laser
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 206
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 85
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 31
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 18
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 5
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 2
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/48—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S17/00
- G01S7/481—Constructional features, e.g. arrangements of optical elements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S17/00—Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
- G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
- G01S17/93—Lidar systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
-
- 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
-
- 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
- G02F1/29—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 position or the direction of light beams, i.e. deflection
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
- Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
Abstract
Description
[1−1] レーザー走査装置の構成
図1は、第1実施形態に係るレーザー走査装置1の使用態様を説明する概略図である。
次に、液晶パネル11の構成について説明する。図4は、液晶パネル11の断面図である。液晶パネル11は、透過型の液晶パネルである。
次に、駆動回路12の構成について説明する。図6は、駆動回路12の回路図である。駆動回路12は、スイッチ素子12A、12Bと、複数のセル電極25Aに対応して設けられた複数の可変抵抗素子12Cとを備える。図6では、一例として4つの可変抵抗素子12C−1〜12C−4を示している。
次に、上記のように構成されたレーザー走査装置1の動作について説明する。
tanθout={(ne−no)/ne 2}(D/W) ・・・(1)
以上詳述したように第1実施形態では、レーザー走査装置1は、赤外線レーザーを出射するレーザー源10と、レーザー源10からの赤外線レーザーを透過するとともに、赤外線レーザーの出射角を変化させる液晶パネル11と、液晶パネル11に電圧を印加する駆動回路12とを備える。液晶パネル11は、対向配置された基板21、22と、基板21、22に挟持された液晶層23と、基板21に設けられた複数の単位電極25と、基板22に設けられた共通電極26とを備える。複数の単位電極25の各々は、X方向に並んだ複数のセル電極25Aを備える。そして、駆動回路12は、複数のセル電極25Aにそれぞれ複数の異なる電圧を印加し、電圧の勾配を生じさせる。さらに、駆動回路12は、電圧の勾配の大きさを変化させることで、赤外線レーザーの出射角を変化させるようにしている。
第2実施形態は、回折原理を利用して、赤外線レーザーの出射角を変化させるようにしている。
液晶パネル11の構成について説明する。液晶パネル11は、第1実施形態と同じものを用いることができる。図16は、第2実施形態に係る液晶パネル11の断面図である。液晶パネル11は、透過型の液晶パネルである。
次に、駆動回路12の構成について説明する。図18は、駆動回路12の回路図である。駆動回路12は、スイッチ素子12A、12Bと、複数のセル電極25Aに対応して設けられた複数の可変抵抗素子12Cとを備える。図18では、一例として11個の可変抵抗素子12C−1〜12C−11を示している。
次に、上記のように構成されたレーザー走査装置1の動作について説明する。
sinθout=λ/Λ ・・・(2)
以上詳述したように第2実施形態では、レーザー走査装置1は、赤外線レーザーを出射するレーザー源10と、レーザー源10からの赤外線レーザーを透過するとともに、赤外線レーザーの出射角を変化させる液晶パネル11と、液晶パネル11に電圧を印加する駆動回路12とを備える。液晶パネル11は、対向配置された基板21、22と、基板21、22に挟持された液晶層23と、基板21に設けられた複数の単位電極25と、基板22に設けられた共通電極26とを備える。複数の単位電極25の各々は、X方向に並んだ複数のセル電極25Aを備える。そして、駆動回路12は、複数のセル電極25Aにそれぞれ複数の異なる電圧を印加し、電圧の勾配を生じさせるようにしている。
第3実施形態は、第2実施形態と異なる回折原理を用いて、赤外線レーザーを走査するようにしている。
図27は、第3実施形態に係る液晶パネル11の断面図である。第3実施形態に係る液晶モードは、例えば、TN(Twisted Nematic)モードである。
上記のように構成されたレーザー走査装置1の動作について説明する。
第3実施形態によれば、通常の回折格子の原理を用いて、赤外線レーザーの出射角を制御することができる。その他の効果は、第2実施形態と同じである。
レンズを用いることで、走査範囲を広くすることができる。第4実施形態は、単位電極25の長さによって規定された走査範囲をさらに広くするための構成例である。
検知対象物42における中心線Cから上側の走査範囲をyとする。液晶パネル11と半球レンズ40との距離d、半球レンズ40の半径R、半球レンズ40と対象物42との距離Lである。θ0は、液晶パネル11から出射される赤外線レーザーの出射角であり、前述したθoutに対応する。半球レンズ40の屈折率n、空気の屈折率=1とする。角度φは、半球レンズ40の中心と光出射点とを通る直線と、中心線Cとの成す角である。θ1、θ2は、屈折角である。
反射鏡を用いることで、走査範囲を広くすることができる。第5実施形態は、単位電極25の長さによって規定された走査範囲をさらに広くするための他の構成例である。
検知対象物42における中心線Cから上側の走査範囲をyとする。液晶パネル11の光出射面と半球面鏡41との距離d、半球面鏡41の半径R、液晶パネル11の光出射面と対象物42との距離Lである。θ0は、液晶パネル11から出射される赤外線レーザーの出射角であり、前述したθoutに対応する。角度φは、半球面鏡41の中心と光入射点とを通る直線と、中心線Cとの成す角である。“y0”は、半球面鏡41の光入射点と中心線Cとの距離である。
Claims (12)
- レーザー源からのレーザー光を透過し、前記レーザー光の出射角を変化させるレーザー走査装置であって、
対向配置された第1及び第2基板と、
前記第1及び第2基板間に挟持された液晶層と、
前記第1基板に設けられ、第1方向に沿って並んだ複数のセル電極を各々が有する複数の単位電極と、
前記第2基板に設けられた共通電極と、
前記複数のセル電極にそれぞれ異なる電圧を印加し、電圧の勾配を生じさせる駆動回路と
を具備するレーザー走査装置。 - 前記駆動回路は、前記勾配の大きさを変化させることにより、前記出射角を変化させる
請求項1に記載のレーザー走査装置。 - 前記単位電極を構成するセル電極の数を変化させることにより、前記勾配の大きさを変化させる制御回路をさらに具備する
請求項2に記載のレーザー走査装置。 - 前記駆動回路は、前記単位電極内で前記勾配を生じさせる
請求項1に記載のレーザー走査装置。 - 前記駆動回路は、前記勾配の大きさを変化させることにより、前記出射角を変化させる
請求項4に記載のレーザー走査装置。 - 前記単位電極を構成するセル電極の数を変化させることにより、前記勾配の大きさを変化させる制御回路をさらに具備する
請求項4に記載のレーザー走査装置。 - 前記単位電極は、前記第1方向と前記第1方向に交差する第2方向とに沿ってマトリクス状に配置された複数のセル電極を含む
請求項1に記載のレーザー走査装置。 - レーザー源からのレーザー光を透過し、前記レーザー光の出射角を変化させるレーザー走査装置であって、
対向配置された第1及び第2基板と、
前記第1及び第2基板間に挟持された液晶層と、
前記第1基板に設けられ、少なくとも1つの第1セル電極を各々が含む複数の第1単位電極と、
前記第1基板に設けられ、第1方向に沿って前記複数の第1単位電極と交互に配置され、少なくとも1つの第2セル電極を各々が含む複数の第2単位電極と、
前記第2基板に設けられた共通電極と、
前記第1単位電極を含む第1領域を透過状態にし、前記第2単位電極を含む第2領域を遮断状態にする制御回路と
を具備するレーザー走査装置。 - 前記第1及び第2基板を挟むように設けられた第1及び第2偏光板をさらに具備する
請求項8に記載のレーザー走査装置。 - 前記制御回路は、前記第1単位電極に含まれる第1セル電極の数を変化させ、前記第2単位電極に含まれる第2セル電極の数を変化させる
請求項8に記載のレーザー走査装置。 - 前記第1単位電極は、前記第1方向と前記第1方向に交差する第2方向とに沿ってマトリクス状に配置された複数の第1セル電極を含み、
前記第2単位電極は、前記第1方向と前記第2方向とに沿ってマトリクス状に配置された複数の第2セル電極を含む
請求項8に記載のレーザー走査装置。 - レーザー源からのレーザー光を透過し、前記レーザー光の出射角を変化させるレーザー走査装置の駆動方法であって、
前記レーザー走査装置は、
対向配置された第1及び第2基板と、
前記第1及び第2基板間に挟持された液晶層と、
前記第1基板に設けられ、第1方向に沿って並んだ複数のセル電極を各々が有する複数の単位電極と、
前記第2基板に設けられた共通電極とを具備し、
前記駆動方法は、
前記複数のセル電極にそれぞれ異なる電圧を印加し、電圧の勾配を生じさせる工程を具備する
レーザー走査装置の駆動方法。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016047566 | 2016-03-10 | ||
JP2016047570 | 2016-03-10 | ||
JP2016047570 | 2016-03-10 | ||
JP2016047566 | 2016-03-10 | ||
PCT/JP2017/009017 WO2017154910A1 (ja) | 2016-03-10 | 2017-03-07 | レーザー走査装置及びその駆動方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2017154910A1 true JPWO2017154910A1 (ja) | 2019-01-10 |
JP6822466B2 JP6822466B2 (ja) | 2021-01-27 |
Family
ID=59789382
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018504517A Active JP6822466B2 (ja) | 2016-03-10 | 2017-03-07 | レーザー走査装置及びその駆動方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6822466B2 (ja) |
TW (1) | TW201738530A (ja) |
WO (1) | WO2017154910A1 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7176331B2 (ja) * | 2018-09-28 | 2022-11-22 | 凸版印刷株式会社 | 光走査装置 |
JP7224884B2 (ja) * | 2018-12-06 | 2023-02-20 | 日本信号株式会社 | 測距装置 |
CN111290181B (zh) * | 2019-10-23 | 2022-08-19 | 南方科技大学 | 自动寻址激光扫描电极结构、控制方法以及制造方法 |
CN113126061B (zh) * | 2020-01-16 | 2023-03-10 | 上海耕岩智能科技有限公司 | 一种激光雷达及其扫描方法 |
US20210263198A1 (en) * | 2020-02-26 | 2021-08-26 | Beijing Voyager Technology Co., Ltd. | Liquid crystal-based laser beam scanners and laser signal receivers |
US11550033B2 (en) * | 2020-05-28 | 2023-01-10 | Beijing Voyager Technology Co., Ltd. | Electro-optical beam deflecting unit for light detection and ranging (LiDAR) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07261203A (ja) * | 1994-03-18 | 1995-10-13 | Fujitsu Ltd | 光偏向器と光走査装置と情報読み取り装置 |
US20050018954A1 (en) * | 2000-06-16 | 2005-01-27 | Bruno Vinouze | Liquid crystal optical switch with bumt-in control |
JP2009015329A (ja) * | 2007-07-03 | 2009-01-22 | Jds Uniphase Corp | 非エッチ・フラット偏光選択型回折光素子 |
WO2013073148A1 (ja) * | 2011-11-18 | 2013-05-23 | シャープ株式会社 | 光偏向素子 |
WO2014034483A1 (ja) * | 2012-08-28 | 2014-03-06 | シャープ株式会社 | 光偏向装置および光偏向素子の駆動方法 |
-
2017
- 2017-03-07 WO PCT/JP2017/009017 patent/WO2017154910A1/ja active Application Filing
- 2017-03-07 JP JP2018504517A patent/JP6822466B2/ja active Active
- 2017-03-09 TW TW106107685A patent/TW201738530A/zh unknown
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07261203A (ja) * | 1994-03-18 | 1995-10-13 | Fujitsu Ltd | 光偏向器と光走査装置と情報読み取り装置 |
US20050018954A1 (en) * | 2000-06-16 | 2005-01-27 | Bruno Vinouze | Liquid crystal optical switch with bumt-in control |
JP2009015329A (ja) * | 2007-07-03 | 2009-01-22 | Jds Uniphase Corp | 非エッチ・フラット偏光選択型回折光素子 |
WO2013073148A1 (ja) * | 2011-11-18 | 2013-05-23 | シャープ株式会社 | 光偏向素子 |
WO2014034483A1 (ja) * | 2012-08-28 | 2014-03-06 | シャープ株式会社 | 光偏向装置および光偏向素子の駆動方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6822466B2 (ja) | 2021-01-27 |
TW201738530A (zh) | 2017-11-01 |
WO2017154910A1 (ja) | 2017-09-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2017154910A1 (ja) | レーザー走査装置及びその駆動方法 | |
US20210356838A1 (en) | Non-moving optical beam steering using non-pixelated liquid crystal optical phased arrays | |
JP5742141B2 (ja) | 光走査装置 | |
JP2018512562A (ja) | ホログラフィック導波路ライダー | |
JPWO2019065975A1 (ja) | 円偏光型偏波ダイバーシティ素子、これを用いたスキャニング素子及びLidar | |
JP2018156051A (ja) | レーザ走査装置 | |
JPWO2019187777A1 (ja) | 光デバイスおよび光検出システム | |
JP6988225B2 (ja) | レーザ走査装置 | |
US11385334B2 (en) | Optical scanning element | |
TWI764519B (zh) | 一種雷射雷達及其掃描方法 | |
KR102411662B1 (ko) | 액정 광 편향기 및 액정 광 편향기를 구비한 홀로그래픽 디스플레이 | |
JP6953754B2 (ja) | レーザ走査装置 | |
JP2006313238A (ja) | 光偏向装置 | |
CN115485589B (zh) | 操控电磁辐射 | |
US11054715B2 (en) | Optical deflection apparatus | |
JP7176331B2 (ja) | 光走査装置 | |
WO2019182158A1 (ja) | 光ビームスイッチング素子、その組立体、及びその制御方法 | |
JP7024212B2 (ja) | 距離測定装置 | |
US10156769B2 (en) | Two-dimensional beam steering device | |
JPH11133449A (ja) | 光学装置 | |
JP7031160B2 (ja) | 距離測定装置 | |
KR102585118B1 (ko) | 목표 지향적 발광 장치 및 광학 모듈 | |
US20200209705A1 (en) | Optical beam deflection element and module | |
JP2016090717A (ja) | 液晶光学素子及び液晶光学素子アレイ | |
WO2020162227A1 (ja) | レーザー走査装置および測距装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20190425 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200221 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200929 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20201208 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20201221 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6822466 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |