(57)【要約】【課題】光偏向精度を周囲温度に依存させることなく、また、装置構成を複雑化したり装置を大型化したりすることなく、光路偏向の高速化を図る。【解決手段】光偏向素子１が有する一対の基板６間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶層５に対して、該液晶層５の層方向に電界を発生させる際に、光偏向素子１の温度を検知し、この検知温度に応じて液晶層５に対して発生させる電界強度を制御するようにした。これにより、光偏向素子１の温度に応じて、光偏向素子１による光路偏向量を調整することができる。【選択図】    図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な一対の基板と、前記基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶層とを有する光偏向素子と、
前記液晶層に対して該液晶層の層方向に電界を発生させる電界発生手段と、
前記光偏向素子の温度を検知する温度検知手段と、
前記温度検知手段が検知した検知温度に応じて前記電界発生手段が発生させる電界強度を制御する電界制御手段と、
を具備する光偏向装置。
【請求項２】
前記電界制御手段は、前記電界発生手段に対して検知温度における液晶の飽和電界より小さい電界を発生させる請求項１記載の光偏向装置。
【請求項３】
前記温度検知手段は、前記光偏向素子における偏向領域から外れた位置で前記光偏向素子に接触配置された温度検知素子により前記光偏向素子の温度を検知する請求項１または２記載の光偏向装置。
【請求項４】
前記温度検知素子は、熱電対である請求項３記載の光偏向装置。
【請求項５】
前記温度検知手段は、前記光偏向素子を通過する光の光路中に設置された温度検知素子により前記光偏向素子の温度を検知する請求項１または２光偏向装置。
【請求項６】
前記温度検知素子は、透明材料によって形成されている請求項５記載の光偏向装置。
【請求項７】
前記温度検知素子は、ＩＴＯによって形成されている請求項６記載の光偏向装置。
【請求項８】
前記温度検知素子は、前記光偏向素子に対して複数箇所に設けられており、
前記電界制御手段は、前記各温度検知素子による検知温度に応じて電界強度を制御する請求項３、４、５、６または７記載の光偏向装置。
【請求項９】
前記温度検知手段は、前記光偏向素子における温度分布を検知し、
前記電圧制御手段は、前記光偏向素子における温度分布に応じて前記電界発生手段が発生させる電界強度を制御する請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置。
【請求項１０】
前記電界発生手段は、少なくとも一方の前記基板に平行配置された複数のライン電極と、このライン電極間に電位差を発生させる電圧印加手段とを有し、
前記電界制御手段は、前記電圧印加手段により前記各ライン電極間に発生させる電位差を調整する請求項１ないし９のいずれか一に記載の光偏向装置。
【請求項１１】
前記電圧制御手段は、前記ライン電極間に電位差を発生させる電圧を増幅する電圧増幅器を有する請求項１０記載の光偏向装置。
【請求項１２】
前記光偏向素子の温度と前記液晶層に発生させる電界の強度とを対応付けて記憶するルックアップテーブルを具備し、
前記電界制御手段は、前記ルックアップテーブルを参照して、前記温度検知手段が検知した温度に応じた強度の電界を発生させる請求項１ないし１１のいずれか一に記載の光偏向装置。
【請求項１３】
検知温度が規定動作温度範囲外であるか否かを判断する判断手段を具備し、
前記電界制御手段は、検知温度が規定動作温度範囲外である場合に前記電界発生手段を停止させる請求項１ないし１２のいずれか一に記載の光偏向装置。
【請求項１４】
画像情報にしたがって光を制御可能な複数の画素が２次元的に配列される画像表示素子と、
前記画像表示素子を照明する照明手段と、
前記画像表示素子が表示する画像パターンを観察するための光学装置と、
画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド単位で前記画像表示素子を駆動する表示駆動手段と、
前記画像表示素子の各画素からの出射光の光路を前記サブフィールド毎に偏向する請求項１ないし１２のいずれか一に記載の光偏向装置と、
を具備する画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光偏向装置および画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶材料を有する光偏向素子を用いて入射光を偏向して出射する光偏向装置がある。
【０００３】
例えば、光空間スイッチの光の損失を低減することを目的に、人工複屈折板からなる光ビームシフタ、互いに逆向きに配置した２枚のくさび形の透明基板間に液晶層を挟んだ光ビームシフタ、マトリクス形偏向制御素子の後面に前記光ビームシフタを接続した光ビームシフタ、互いに逆向きに配置した２枚のくさび形の透明基板間にマトリクス駆動可能であって入射光ビームを半セルシフト可能な液晶層を挟んだ光ビームシフタを半セルずらして多段接続した光ビームシフタ等が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、例えば、垂直配向処理が施されて所定の間隔で対向配置された２枚の透明基板間に封入したスメクチックＡ相の強誘電性液晶を透明基板に対して垂直配向させ、スメクチック層と平行に交流電界を印加するようにした光偏向スイッチがある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
ところで、従来より、液晶パネル等の小型の画像表示素子が表示する画像を、スクリーン等に拡大して表示する際に、液晶パネル等に表示される画像を光偏向装置によって偏向することで、スクリーン上に表示される画像の画素をずらし、表示画像の見かけ上の高精細化を図るようにした画像表示装置がある。
【０００６】
このような画像表示装置には、例えば、画像表示素子が表示する画像をスクリーンに照射する光学系を、光偏向装置を除いて位置固定し、光偏向素子を動作させることによってスクリーン上に表示される画像の画素をずらすようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。
【０００７】
また、このような画像表示装置には、例えば、単一の表示画像を複数のフィールドで構成し、画像表示素子に対してフィールド毎に画像を切り替え表示させるとともに、画像表示素子における画像の切り替えタイミングに同期させて光偏向装置による偏向方向を変えるスクリーン上に表示される画像の画素をずらすようにしたものがある（例えば、特許文献４参照）。
【０００８】
また、例えば、−４０℃〜８０℃の温度範囲内にキラルスメクチックＣ相を示す強誘電性液晶セルと複屈折媒体を組み合わせることで出射光の光軸を所定の方向にずらすためのウォブリングを行う光変調素子が提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−１８９４０号公報
【特許文献２】
特開平９−１３３９０４号公報
【特許文献３】
特開平５−３１３１１６号公報
【特許文献４】
特開平６−３２４３２０号公報
【特許文献５】
特開平７−２０４１７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年では、上述した光偏向素子を用いた光路偏向の高速化が望まれている。
【００１１】
ここで、ネマチック液晶の応答速度に関しては、画像表示装置におけるピクセルシフトに必要な光偏向の時間を、以下のように見積ることができる。
【００１２】
画像フィールド（時間ｔＦｉｅｌｄ）を時間的にｎ分割し、各ｎ個のサブフィールド毎に画像表示素子と光学部材との間の光路を偏向してピクセルシフトのシフト位置をｎ箇所に定めた場合、１つのサブフィールドの時間ｔＳＦは、以下の式によって表される。
ｔＳＦ＝ｔＦｉｅｌｄ／ｎ
【００１３】
光路偏向は、時間ｔＳＦの期間中になされる。このときの光路時間をｔｓｈｉｆｔとする。ところで、光路時間ｔｓｈｉｆｔ中は、画像表示を行なうことができないため、この光路時間ｔｓｈｉｆｔに相当する間の光利用効率が低下する。
【００１４】
この光利用効率の低下を考慮した場合の、光偏向装置における光利用効率Ｅは、以下に示す式で表される。
Ｅ＝（ｔＳＦ−ｔｓｈｉｆｔ）／ｔＳＦ
【００１５】
仮に、ピクセルシフト位置ｎをｎ＝４、画像フィールドｔＦｉｅｌｄを１６．７ｍｓとした場合、光利用効率Ｅを９０％以上確保するためには、
０．９＜（１６．７／４−ｔｓｈｉｆｔ）／（１６．７／４）
ｔｓｈｉｆｔ＜０．４２（ｍｓ）
となり、光偏向を０．４２ｍｓで行う必要がある。
【００１６】
しかしながら、ネマチック液晶における応答速度は、一般的に数ｍｓ以上であるため、高速ピクセルシフトのための光偏向素子としてはネマチック液晶を使用することはできない。
【００１７】
このため特許文献１に記載された技術では、液晶材料にネマチック液晶を用いているため、応答速度をサブミリ秒にまで速めることは困難であり、高速なスイッチングが必要な用途には用いることはできない。
【００１８】
これに対し、特許文献２に記載された技術では、スメクチックＡ相の強誘電液晶を用いているが、スメクチックＡ相は自発分極を持たないため、キラルスメクチックＣ相に見られるような高速動作はやはり望めない。
【００１９】
特許文献３に記載された技術では、光学系が固定されているので諸収差の発生は少ないが、光路偏向を高速で行うためには、光偏向素子自体の位置を正確かつ高速に平行移動させなくてはならない。このため、光偏向素子を動作させる可動部には、高い動作精度や耐久性が要求されるが、このような方法では光偏向素子を高速で動作させることにより、動作に際しての振動や動作音の発生が避け切れない。
【００２０】
特許文献４に記載された技術では、実際上の光偏向素子を駆動するための構成が複雑となり製造コストが高くなってしまう。
【００２１】
ところで、上述したように、光偏向素子を定位置に配置した状態で光路偏向を行う光偏向装置では、光路偏向を高速に行うことによって光偏向素子の温度が上昇する。
【００２２】
ここで、一般的に、液晶材料の特性には温度依存性があり、同じ光偏向素子に対して一定の電圧を印加した場合にも、周囲温度によって偏向量が異なることがある。すなわち、光偏向素子として液晶材料を用いる場合、光偏向素子の周囲の温度により光路偏向量が変動してしまうことがある。
【００２３】
そして、このような温度依存性を有する液晶材料を、例えば、光スイッチや光結合効率可変等を用途とする該光路偏向素子に適用した場合、周囲温度の変化に偏向量が変動してしまい、光利用効率が低下してしまうという不具合を生じる。また、このような温度依存性を有する液晶材料を、例えば、上述の拡大表示装置に用いた場合、周囲温度の変化に偏向量が変動し、表示画像のドット位置ずれが発生する。このため、表示画像のコントラストが低下してしまう。
【００２４】
上述した特許文献５に記載された技術では、キラルスメクチックＣ相の温度範囲が広いため、広範囲な温度条件での使用を可能にし、周囲温度が変動しても十二分に機能させること可能であるが、光軸の光路偏向量を制御することは出来ないという問題点がある。
【００２５】
この対策として、光偏向素子を冷却する冷却機構を設けることが考えられるが、このような冷却機構を設けることにより装置構成が複雑化したり装置が大型化したりしてしまう。
【００２６】
本発明の目的は、光偏向精度を周囲温度に依存させることなく、また、装置構成を複雑化したり装置を大型化したりすることなく、光路偏向の高速化を図ることである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の光偏向装置は、透明な一対の基板と、前記基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶層とを有する光偏向素子と、前記液晶層に対して該液晶層の層方向に電界を発生させる電界発生手段と、前記光偏向素子の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した検知温度に応じて前記電界発生手段が発生させる電界強度を制御する電界制御手段と、を具備する。
【００２８】
したがって、光偏向素子の温度に応じて、光偏向素子による光路偏向量を調整することができる。これによって、液晶の温度依存性に起因する光路偏向量のずれを補正し、温度変化に依存することなく、常に一定の光路偏向量を得ることができる。
【００２９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光偏向装置において、前記電界制御手段は、前記電界発生手段に対して検知温度における液晶の飽和電界より小さい電界を発生させる。
【００３０】
したがって、電界を飽和させることなく、光路偏向量を確実に制御することができる。
【００３１】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の光偏向装置において、前記温度検知手段は、前記光偏向素子における偏向領域から外れた位置で前記光偏向素子に接触配置された温度検知素子により前記光偏向素子の温度を検知する。
【００３２】
したがって、光偏向素子の温度を良好に検知するとともに、光偏向素子に入射された光が温度検知素子に遮られて光利用効率が低下したり、光偏向素子に入射された光が照射されて温度検知素子が発熱したりすることを防止することができる。
【００３３】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の光偏向装置において、前記温度検知素子は、熱電対である。
【００３４】
したがって、直線性の高い熱起電力温度変化特性を有する熱電対を用いることで、光偏向素子の温度を精度よく検知することができる。
【００３５】
請求項５記載の発明は、請求項１または２光偏向装置において、前記温度検知手段は、前記光偏向素子を通過する光の光路中に設置された温度検知素子により前記光偏向素子の温度を検知する。
【００３６】
したがって、光偏向素子に入射された光の光路上の温度を検知し、光偏向素子における液晶の動作温度により近い温度を検知することができる。
【００３７】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光偏向装置において、前記温度検知素子は、透明材料によって形成されている。
【００３８】
したがって、光偏向素子に入射された光が温度検知素子に遮られることによる光利用効率の低下を招くことなく、液晶の動作温度により近い温度を検知することができる。
【００３９】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の光偏向装置において、前記温度検知素子は、ＩＴＯによって形成されている。
【００４０】
ここで、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）は、非常に高い光透過特性を有しており、組成を変えることで抵抗値の温度特性の直線性を向上させることができる。
【００４１】
したがって、実用上、光偏向素子に入射された光が温度検知素子に遮られることによる光利用効率の低下を招くことなく、液晶の動作温度により近い温度を精度良く検知することができる。
【００４２】
請求項８記載の発明は、請求項３、４、５、６または７記載の光偏向装置において、前記温度検知素子は、前記光偏向素子に対して複数箇所に設けられており、前記電界制御手段は、前記各温度検知素子による検知温度に応じて電界強度を制御する。
【００４３】
したがって、光偏向素子における温度分布に応じて偏向量を補正することができ、液晶の温度依存性に起因する光路偏向量のずれをより精度よく補正することができる。
【００４４】
請求項９記載の発明は、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記温度検知手段は、前記光偏向素子における温度分布を検知し、前記電圧制御手段は、前記光偏向素子における温度分布に応じて前記電界発生手段が発生させる電界強度を制御する。
【００４５】
したがって、光偏向素子における温度分布に応じて偏向量を補正することができ、液晶の温度依存性に起因する光路偏向量のずれをより精度よく補正することができる。光偏向素子における温度分布の検知は、例えば、請求項８記載の発明のように、複数の温度検知素子を用いて光偏向素子における温度分布を実際に検知してもよいし、光偏向素子における温度分布パターンを予め取得しておくとともに検知温度に対応させて電界強度を設定しておくことにより、単一の温度検知素子であっても光偏向素子における温度分布に応じて偏向量を補正することができる。
【００４６】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載の光偏向装置において、前記電界発生手段は、少なくとも一方の前記基板に平行配置された複数のライン電極と、このライン電極間に電位差を発生させる電圧印加手段とを有し、前記電界制御手段は、前記電圧印加手段により前記各ライン電極間に発生させる電位差を調整する。
【００４７】
したがって、光偏向素子における温度分布に応じた偏向量の補正を容易な構成によって実現することができる。
【００４８】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の光偏向装置において、前記電圧制御手段は、前記ライン電極間に電位差を発生させる電圧を増幅する電圧増幅器を有する。
【００４９】
したがって、請求項９記載の発明のようにライン電極間に発生させる電位差を調整することにより、全ライン電極に対して印加される実効的な電界強度が低下して偏向量が不安定化することを防止し、安定した偏向動作を提供することができる。
【００５０】
請求項１２記載の発明は、請求項１ないし１１のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記光偏向素子の温度と前記液晶層に発生させる電界の強度とを対応付けて記憶するルックアップテーブルを具備し、前記電界制御手段は、前記ルックアップテーブルを参照して、前記温度検知手段が検知した温度に応じた強度の電界を発生させる。
【００５１】
したがって、検知温度に対応して発生させる電界強度を換算する演算回路を設ける場合と比較して、電界強度の設定誤差を少なくし、回路規模を小さくし、さらには、処理速度を向上させることができる。
【００５２】
請求項１３記載の発明は、請求項１ないし１２のいずれか一に記載の光偏向装置において、検知温度が規定動作温度範囲外であるか否かを判断する判断手段を具備し、前記電界制御手段は、検知温度が規定動作温度範囲外である場合に前記電界発生手段を停止させる。
【００５３】
したがって、異常な温度上昇に伴う破損等の異常現象の発生を防止することができる。
【００５４】
請求項１４記載の発明の画像表示装置は、画像情報にしたがって光を制御可能な複数の画素が２次元的に配列される画像表示素子と、前記画像表示素子を照明する照明手段と、前記画像表示素子が表示する画像パターンを観察するための光学装置と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド単位で前記画像表示素子を駆動する表示駆動手段と、前記画像表示素子の各画素からの出射光の光路を前記サブフィールド毎に偏向する請求項１ないし１２のいずれか一に記載の光偏向装置と、を具備する。
【００５５】
したがって、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド単位で画像表示素子が表示する画像を照明手段によって照明することにより各画素から出射される出射光の光路は、光偏向装置によってサブフィールド毎に偏向されて、光学装置によって観察される画像パターンを実際の画素数よりも見掛け上増倍される。ここで、請求項１ないし１２のいずれか一に記載の光偏向装置を用いることで、温度変化に依存することなく精度の高い光偏向を行うことができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施の形態の光偏向装置は、図１に示す光偏向素子を基本構成として有している。このため、まず、光偏向装置が備える光偏向素子について説明する。図１は、光偏向素子の原理的な構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。光偏向素子１は、対向配置された一対の透明な基板２，３を備えている。少なくとも一方の基板（ここでは、基板２）の内面には、垂直配向膜４が形成されている。この垂直配向膜４と他方の基板３との間には、キラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶層５が充填されている。
【００５７】
光偏向素子は、電極６ａ，６ｂによって構成される一対の電極対６を備えている。電極６ａ，６ｂは、電極６ａ，６ｂ間に電圧を印加する電源７に接続されている。電源７によって電極６ａ，６ｂ間に電圧を印加することにより、液晶層５においては光偏向方向に対応させた電界が発生する。
【００５８】
本実施の形態における電極６ａ，６ｂは、一対の基板２，３の間隔を規制するスペーサとしても機能する。なお、スペーサは、電極対６とは別途設けてもよい。
【００５９】
電極対６は、光偏向素子１による光偏向領域とは重ならない位置に設けられており、当該光偏向素子１の液晶回転軸に対して略垂直方向に電界ベクトルが向くように設置されている。
【００６０】
電極対６に電圧を印加すると、後述する動作原理に基づき、液晶層５においては図１中白抜き矢印Ａ，Ｂで示す電界が形成される。この状態で入射された光は、液晶層を通過する際に偏向を受け、第１の出射光ｂまたは第２の出射光ｂ’の何れかの光路をとる。
【００６１】
なお、光偏向方向を３方向以上に振りたい場合は、入射光の偏光方向をその偏向方向に対応させて回転させるとともに、電極対６を各偏向方向に対応させて複数設ける。図１に示す光偏向素子１では、電極対６に対する電圧の印加の有無および光偏向素子１に入射させる光の偏光方向に応じて、出射光は光路ａ，ｂ，ｂ’をとることが可能である。
【００６２】
ここで、液晶について説明する。「スメクチック液晶」は液晶ダイレクタの長軸方向（液晶ダイレクタ方向）をほぼ揃えており、分子は方向を揃えたまま層状に配列してなる液晶相である。このような液晶において、液晶ダイレクタの長軸方向が上記層の法線方向（層法線方向）と一致している液晶相は「スメクチックＡ相」と呼ばれる。
【００６３】
また、液晶ダイレクタの長軸方向が法線方向に一致せずに傾斜している液晶相は、「スメクチックＣ相」と呼ばれる。この液晶ダイレクタの傾斜角度をチルト角θと呼ぶ。各層内の液晶ダイレクタはチルト角θの同一方向を向いている。
【００６４】
液晶ダイレクタ長軸に垂直な方向に永久双極子成分を持つ場合、このチルト角θに起因して自発分極Ｐｓが存在するため強誘電性が発現すると考えられている。この自発分極Ｐｓと外部電界Ｅにより定まる方向に液晶ダイレクタが再配列することで光学特性が制御される。
【００６５】
一般に、強誘電性を発現する液晶材料は、分子構造中に不斉炭素を有している。このため、外部電界Ｅが働かない状態においては、各層毎に液晶ダイレクタの方位角の方向が螺旋的に回転し、いわゆる螺旋構造をとる。このように、各層毎に液晶ダイレクタの方位角の方向が螺旋的に回転した液晶相は、「キラルスメクチックＣ相」と呼ばれる。キラルスメクチックＣ相の反強誘性液晶では、各層毎に液晶ダイレクタの方位角が対向する方向を向く。
【００６６】
なお、本実施の形態においては、強誘電性液晶を液晶層５として例にとり光偏向素子１の説明を行うが、反強誘電性液晶の場合にも同様に使用することができる。
【００６７】
キラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶材料は、主鎖、スペーサ、骨格、結合部、キラル部などよりなる分子構造を有している。キラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶材料における主鎖構造としては、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサン、ポリオキシエチレンなどが利用可能である。
【００６８】
キラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶材料におけるスペーサは、分子回転を担う骨格、結合部、キラル部を主鎖と結合させるためのものである。このスペーサは、適当な長さのメチレン鎖等が選ばれる。また、キラル部とビフェニル構造など剛直な骨格とを結合する結合部には−ＣＯＯ−結合等が選ばれる。
【００６９】
本発明の光偏向素子１においては、キラルスメクチックＣ相よりなる強誘電性液晶５における分子螺旋回転の回転軸は、垂直配向膜４によって、基板２，３面に垂直に向いており、いわゆるホメオトロピック配向をなしている。このようなホメオトロピック配向のための配向法としては、従来より行われている方法を適用することができる。すなわち、（１）ずり応力法、（２）磁場配向法、（３）温度勾配法、（４）ＳｉＯ斜法蒸着法、（５）光配向法等が挙げられる（例えば、竹添、福田「強誘電性液晶の構造と物性」コロナ社、ｐ２３５参照）。公知の技術であるため、ホメオトロピック配向については説明を省略する。
【００７０】
キラルスメクチックＣ相は、スメクチックＡ相やネマチック液晶に比較して極めて高速な応答性を有しており、サブｍｓでのスイッチングが可能である点も特徴である。特に、電界方向に対して液晶ダイレクタ方向が一義的に決定されるため、スメクチックＡ相よりなる液晶に比べダイレクタ方向の制御が容易であり、扱いやすいという利点を有している。
【００７１】
ホメオロトピック配向のキラルスメクチックＣ相よりなる液晶層５は、ホモジニアス配向（液晶ダイレクタが基板面に平行に配向している状態）をとる場合に比べて、液晶ダイレクタの動作が基板２，３からの規制力を受けにくい。このため、外部電界方向の調整による光偏向方向の制御が行いやすく、必要電界が比較的低いという利点を有している。
【００７２】
ところで、液晶ダイレクタがホモジニアス配向している場合、電界方向だけでなく基板面に液晶ダイレクタが強く依存するため、光偏向素子の設置についてより位置精度が求められることになる。
【００７３】
これに対し、本実施の形態のようにホメオロトピック配向している場合、光偏向に対して光偏向素子１のセッティング余裕度が増す。
【００７４】
なお、これらの特徴を活かす上で、厳密に螺旋軸を基板面に垂直に向ける必要はなく、或る程度傾いていても差し支えなく、液晶ダイレクタが基板２，３からの規制力を受けずに２つの方向を向くことが可能であればよい。
【００７５】
次に、本発明の光偏向素子１の動作原理について図２および図３を参照して説明する。図２は、図１に示した構成に関して液晶ダイレクタの配向状態を模式的に示している。図２において、電極６ａ，６ｂに電圧を印加することにより、紙面に対してほぼ表裏方向に電圧が印加され、紙面に対してほぼ表裏方向に電界が発生する。この電界方向は、目的とする光の偏向方向に対応させて電源７によって切換えることが可能である。特に図示しないが、電極６ａ，６ｂからの漏洩電界が当該光偏向素子１周辺の機器に悪影響を及ぼさないように、光偏向素子１に対して電磁シールドを設けるのが好ましい。
【００７６】
このような光偏向素子１に対して、図２中紙面上下方向に偏光方向を有する直線偏光を入射する。光偏向素子１に対しては、液晶層５中に印加される電界方向に対して直交するような偏光方向を有する光が入射される。
【００７７】
ＸＹＺ直交座標系を図２に示すようにとった場合、液晶層５内のＸＺ断面における液晶ダイレクタ８は、印加された電界方向に応じて第１の配向状態または第２の配向状態の何れかの状態をとって分布する（図３（ｂ）参照）。
【００７８】
ここで、液晶ダイレクタ８は、図３（ｂ）に示すように、チルト角θを有する仮想的なコーン形状に沿って回転可能であると考えられる。液晶ダイレクタ８の自発分極Ｐｓが正でありＹ軸正方向（紙面上向き）に電界Ｅがかかっている場合、液晶ダイレクタ８の液晶回転軸は略基板垂直方向となりＸＺ面内に位置することとなる。
【００７９】
液晶ダイレクタ８の長軸方向の屈折率をｎｅ、短軸方向の屈折率をｎｏとし、偏光方向をＹ軸方向に持つ直線偏光を入射光としてＸ軸正方向に入射した場合、この入射光は液晶層５内においては常光として屈折率ｎｏを受けて直進し、図３（ａ）中に示す矢印ａ方向に進む。すなわち、光偏向は受けない。
【００８０】
偏光方向をＺ軸方向に持つ直線偏光が入射光として入射した場合、入射方向の屈折率は、液晶ダイレクタ８の配向方向および屈折率ｎｏ，ｎｅの両者から求めることができる。なお、入射光の屈折率は、屈折率ｎｏ，ｎｅを主軸に持つ屈折率楕円体において楕円体中心を通過する光の方向との関係から求められるが、公知の技術であるため説明を省略する。
【００８１】
入射光は、屈折率ｎｏ，ｎｅおよび液晶ダイレクタ８の方向（平均化したチルト角＝光学軸の傾斜角度θ）に対応した偏向を受け、図３（ａ）中のｂ（第１の配向状態の場合）に示す方向に光路偏向する。
【００８２】
電界方向を反転させると、液晶ダイレクタ８は、図３中のＸ軸を中心とした線対称の配置（第２の配向状態）をとり（図３（ｂ）参照）、偏光方向がＺ軸方向である直線偏光の進行方向は図３（ａ）中ｂ′で示す光路となる。
【００８３】
これにより、液晶５に作用させる電界方向を制御することで、この直線偏光に対して光路ｂと光路ｂ′との２位置への光偏向が可能となる。光偏向素子１における光路偏向量は２Ｓである。
【００８４】
ここで、チルト角θ（光軸傾斜角）と光路偏向量との関係について説明する。基板２，３の対向方向における液晶層５の厚み（ギャップ）をｄとした場合、光路偏向量Ｓは以下に示す（１）式で表される（例えば、「結晶光学」応用物理学会、光学懇話会編、ｐ１９８参照）。
2004287092.tif 000003
【００８５】
（１）式より、チルト角θは、温度Ｔが下がると小さくなることが判る。これにより、温度Ｔが下がると光路偏向量も小さくなることが判る。
【００８６】
例えば、液晶５の材料の代表的物性値（ｎｏ＝１．６，ｎｅ＝１．８）に対して得られる光路偏向量について、（１）式より光路偏向量Ｓを計算した場合、液晶ダイレクタ８の傾き角θは２２．５°となり、液晶の厚みが３２μｍのときには２Ｓ＝５（μｍ）の偏向量が得られる。
【００８７】
ところで、液晶は温度依存性を有しており、この温度依存性はチルト角θを変化させ、光路偏向量を変化させる要因となることが知られている。キラルスメクチックＣ相よりなる液晶においては、チルト角θは温度Ｔにより変化し、相転移点をＴｃとすると、以下に示す（２）式の関係を有している。
θ∝（Ｔ−Ｔｃ）β          …（２）
【００８８】
ここで、βは、材料により異なるが０．３〜０．５程度の値をとる。（２）式より、チルト角θは、周囲温度に応じて変化することが判る。これにより、光偏向素子１全体での光路偏向量は、周囲温度に応じて変化する。
【００８９】
このチルト角θは、電界依存性を有しており、ある電界強度以上の電界が印加されると飽和するという特性を有している。以降、チルト角θが飽和するような電界を、閾値電界と呼ぶ。チルト角θが飽和する閾値電界は、温度により異なり、一般に温度が低い場合には高くなる傾向にある。
【００９０】
次に、本発明の第１の実施の形態の光偏向装置について説明する。図４は、本発明の第１の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。光偏向装置１０は、上述した構成を有する光偏向素子１と、光偏向素子１の温度を検知する温度検知手段１１と、電極６ａ，６ｂ間に印加する電圧を制御する電圧制御手段１２と、この電圧制御手段１２によって制御されて電極６ａ，６ｂ間に電圧を印加する電圧印加手段１３とを備えている。
【００９１】
電圧印加手段１３によって電極６ａ，６ｂ間に電圧を印加することにより、液晶５においては電界が発生する。ここに、電界発生手段が実現されている。
【００９２】
温度検知手段１１は、温度検知素子１４を備えている。本実施の形態では、温度検知素子１４として、熱電対が用いられており、熱電対によって発生する電圧（熱起電力）を利用して温度を検知する。
【００９３】
公知の技術であるため図示および説明を省略するが、熱電対とは、ゼーベック効果を利用し、２種類の異なる金属線を先端で接合して対にした温度センサであり、金属線の両端の温度差に応じて発生する微弱な電圧（熱起電力）を利用して温度を検知する。熱電対は、熱起電力が大きく、特性のバラツキが小さく互換性があるという特性を有している。また、熱に対して安定であり、寿命が長いなどの特徴を有しており、信頼性が高い。
【００９４】
熱電対を形成する材質としては例えば、ＪＩＳ規格に規定されているＫ（クロメルーアルメル）、Ｊ（鉄−コンスタタン）、Ｔ（銅−コンスタンタン）、Ｅ（クロメル−コンスタンタン）、Ｎ（ナイクロシル−ナイシル）または、ＪＩＳ規格外の（ニッケル−ニッケル１８％モリブデン）、（タングステン５％レニウム−タングステン２６％レニウム）などを用いることができる。
【００９５】
熱電対は、２種類の金属線の組み合わせが同じならば、太さや形状などによる影響を受けないため、加工性が良く広く産業用温度センサとして利用されている。
【００９６】
温度検知手段１１は、温度検知素子１４を介して光偏向素子１の温度を検知し、検知した温度を電圧制御手段１２に対して出力する。
【００９７】
電圧制御手段１２は、温度検知手段１１から出力される検知温度に基づき、電圧印加手段１３が電極６ａ，６ｂ間に印加する電圧値を設定する。電圧制御手段１２は、例えば、ＣＰＵやメモリ等を備えるマイクロコンピュータ等によって実現することが可能である。これにより、液晶５において発生する電界強度が可変される。ここに、電界制御手段が実現されている。
【００９８】
このような構成において、電圧印加手段１３によって電極６ａ，６ｂ間に電圧を印加すると、液晶５において、印加した電圧値に応じた強度の電界が発生する。これにより、液晶５中の液晶ダイレクタが、電界に応じた方向に配向し、光偏向素子１に入射された入射光が光路偏向される。
【００９９】
ここで、図５は、光偏向素子１による光路偏向量（光路シフト量）Ｘとこの光路偏向量を得る電界Ｅｘとの関係を示している。図５中Ｔ１，Ｔ２およびＴ３は、光路偏向量Ｘの取得に際して光偏向素子１から検知される検知温度である。図５から判るように、ある光路偏向量Ｘを得るために必要とする電界Ｅｘは、光偏向素子１の温度Ｔｘに応じてそれぞれ異なる。すなわち、ある光路偏向量Ｘを得るためには、電圧印加時の光偏向素子１の検知温度に応じた電界Ｅｘを発生させればよい。
【０１００】
一般的に、電極６ａ，６ｂ間の電位差は、電界を電極６ａ，６ｂ間の距離で積分した値になるので、電界強度Ｅｘと出力電圧値ＶｘはＶｘ＝Ｅｘ・ｌ（ｌは光偏向素子における電極間距離）の関係から求めることができる。
【０１０１】
このように、本実施の形態の光偏向装置１０によれば、光偏向素子１の温度に応じて、光偏向素子１による光路偏向量を調整することができ、液晶の温度依存性に起因する光路偏向量のずれを補正することができるので、温度変化に依存することなく、常に一定の光路偏向量を得ることができる。
【０１０２】
これによって、光偏向精度を周囲温度に依存させることなく、また、装置構成を複雑化したり装置を大型化したりすることなく、光路偏向の高速化を図ることができる。
【０１０３】
ここで、例えば、図６に示すように、検知温度Ｔｘと電界Ｅｘと出力電圧値Ｖｘとの関係を設定したテーブル１００を、電圧制御手段１２が備えるメモリに確保することにより、光路偏向動作に際して、電圧制御手段１２は、光偏向素子１における検知温度に応じ、目的とする光路偏向量Ｘが得られる電界Ｅｘをテーブル１００から取得するだけで、光偏向素子１の光路偏向量を検知温度に依存することなく一定とすることができる。
【０１０４】
このように、テーブル１００を設け、光路偏向に際してはこのテーブル１００から取得される電圧を電極６ａ，６ｂ間に印加する光偏向装置１０とすることにより、周囲温度に依存することなく光路偏向量を一定とすることができる光偏向素子１を簡単な構成で実現することができ、製造コストを抑制することができる。
【０１０５】
ところで、例えば、温度検知素子としてサーミスタを用いることが考えられるが、サーミスタは抵抗温度変化特性の直線性があまり良くないため熱電対と比較して測定精度が若干低くなる。
【０１０６】
これに対し、温度検知素子１４として、直線性の高い熱起電力温度変化特性を有する熱電対を用いることにより、光偏向素子１の温度を精度良く検知することができる。
【０１０７】
次に、本発明の第２の実施の形態について図７を参照して説明する。図７は、本発明の第２の実施の形態の光偏向装置における光路偏向量（光路シフト量）Ｘと電界Ｅｘとの関係を示すグラフである。。なお、第１の実施の形態と同一部分は同一符号で示し、説明も省略する。以下、同様とする。
【０１０８】
本実施の形態の光偏向装置２０が備える液晶層５を構成する液晶材料においては、上述した光路偏向量Ｘと電界Ｅｘとの関係（図５参照）に加えて、光路偏向量Ｘと電界Ｅｘとの間に図７に示すような関係がある。光路偏向量Ｘについては、液晶ダイレクタ８のチルト角θが密接に関連している。すなわち、チルト角θは、閾値電界以上において飽和するという特性を有しており、これにより光路偏向量は、チルト角θの飽和に伴って飽和する。チルト角θが飽和する閾値電界は温度により異なる。このため、飽和した光路偏向量は温度により異なることになる。
【０１０９】
例えば、一定としたい狙いの光路偏向量をＸ’とする場合、上述と同様に、温度Ｔｘに対応した電界Ｅｘ（出力電圧値Ｖｘ）を設定する。これにより、温度変化に依存することなく、常に一定の光路偏向量Ｘを得ることができる。
【０１１０】
ここで、図７は、光路偏向量と電界との関係を示している。図７から判るように、検知温度がＴ２，Ｔ３である場合の飽和光路偏向量は、狙いとする光路偏向量Ｘ’より小さい。このため、検知温度Ｔ２，Ｔ３に基づいて電圧を制御したにも関わらず、狙いとする光路偏向量Ｘ’を得ることができず、光路偏向量が周囲温度に依存して変動してしまう。
【０１１１】
これに対し、本実施の形態の電圧制御手段１２は、ある温度おける液晶の飽和電界（閾値電界）より小さい電界を印加するように電極６ａ，６ｂ間に印加する電圧を制御する。
【０１１２】
具体的に、ある温度おける液晶の飽和電界（閾値電界）より小さい電界を印加する方法としては、例えば、各温度における液晶の飽和電界（閾値電界）を予め取得しておき、光路偏向動作に際しては、温度検知素子１４を用いて温度検知手段１１によって検知される検知温度に基づき飽和電界（閾値電界）を取得し、この飽和電界（閾値電界）を超えない範囲内の電圧を電極６ａ，６ｂ間に印加すればよい。
【０１１３】
これにより、周囲温度に依存することなく光路偏向量を一定とすることができる光偏向素子１を簡単な構成で実現することができ、製造コストを抑制することができる。
【０１１４】
次に、本発明の第３の実施の形態について図８を参照して説明する。図８は、本発明の第３の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。本実施の形態の光偏向装置２０は、温度検知手段１１が備える温度検知素子１４の配置位置が、上述した各種実施の形態と異なる。
【０１１５】
本実施の形態における温度検知素子１４は、図８に示すように、光偏向素子１を通過する光の光路から外れた位置に複数設けられている。本実施の形態における温度検知素子１４は、光偏向素子１に接触配置されている。なお、温度検知素子１４は、光偏向素子１に接触配置されているものに限らず、温度が正確に検知できれば接触していなくてもよい。なお、本実施の形態における温度検知素子１４も熱電対によって実現されている。
【０１１６】
このように、複数の温度検知素子１４を光偏向素子１を通過する光の光路から外れた位置に設けることにより、光偏向素子１に入射された光が温度検知素子１４に遮られることによる光利用効率の低下を招くことなく、光偏向素子１の温度を検知することができる。
【０１１７】
また、光偏向素子１に入射される光が直接照射されることがないため、温度検知素子１４の発熱を抑制し、光偏向素子１の温度検知を精度よく検知することができる。
【０１１８】
次に、本発明の第４の実施の形態について図９および図１０を参照して説明する。図９は、本発明の第４の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。本実施の形態の光偏向装置３０においては、図９に示すように、温度検知素子１４が光偏向素子１中を通過する光の光路中に設置されている。
【０１１９】
本実施の形態の温度検知素子１４は、光学的に透明な抵抗体によって構成されている。透明な抵抗体としては、ＳｎＯ２やＩＮ２Ｏ３などを用いて形成することができる。このような材料によって形成される抵抗体は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、塗布法などを用いて光偏向素子１を構成する基板に直接形成することができる。
【０１２０】
また、抵抗体は、ＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）によって形成されていてもよい。ＩＴＯは、ＩＮ２Ｏ３膜中に数％のＳｎＯ２を添加したものであり、一般に９０％以上の非常に高い透過特性を有している。
【０１２１】
ＩＴＯによって抵抗体を形成する場合にも、ＳｎＯ２やＩＮ２Ｏ３などを用いて形成する抵抗体の形成方法と同様に、真空蒸着法、スパッタリング法などを用いることが可能である。
【０１２２】
ＩＴＯによって形成される抵抗体をスパッタリング法を用いて成膜する場合、成膜中にＡｒ、Ｏ２のほかに、Ｈ２Ｏ、Ｈ２などをさらに混合して膜を形成することで抵抗値の温度特性の直線性を向上させることが可能である。
【０１２３】
なお、本実施の形態では、ＩＴＯによって形成された抵抗体によって温度検知素子１４が実現されている。
【０１２４】
ＩＴＯを用いることにより、成膜時に組成を変えることで検知精度を向上させることができるので、光利用効率の向上を図り、また、検知精度の向上を図ることができる。
【０１２５】
ここで、図１０は、ＩＴＯの基板温度と比抵抗の関係例（監修：権田  俊一氏；「薄膜作製応用ハンドブック」（第４編／第５章／３．石橋  暁氏）、（株）エヌ・ティー・エス、１９９５年）を示している。
【０１２６】
特に図示しないが、本実施の形態の電圧制御手段１２が備えるメモリには、図１０から判るようなＩＴＯの特性に基づき、光偏向素子１の検知温度に応じた出力電圧値がデジタルデータとして設定されたテーブルが確保されている。
【０１２７】
図９に示すように、透明な抵抗材料によって形成した温度検知素子１４を、光偏向素子１を通過する光の光路中に設けることにより、光偏向素子１の光が偏向する位置の液晶の動作温度に非常に近い温度を検知し、光偏向素子１の検知温度に応じて、電極６ａ，６ｂ間に印加する電圧を制御することができ、周囲温度に依存することなく光路偏向量を一定とすることができる。
【０１２８】
また、本実施の形態の温度検知素子１４は、光学的に透明な抵抗体によって形成されているため、光偏向素子１を通過する光の光路中に設置しても光を遮ることなく、光偏向素子１の光が偏向する位置の液晶の動作温度に非常に近い温度を検知することができる。
【０１２９】
次に、本発明の第５の実施の形態について図１１ないし図１３を参照して説明する。図１１は、本発明の第５の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。本実施の形態の光偏向装置４０は、図１１に示すように、温度検知素子１４が複数箇所に設けられており、温度検知手段１１はそれぞれの温度検知素子１４が検知する検知温度を電圧制御手段１２に対して出力する。
【０１３０】
電圧制御手段１２は、温度検知手段１１から出力される複数の検知温度に基づき、光偏向素子１内における温度分布を取得する。
【０１３１】
例えば、光偏向素子１の中央部分と端部分において温度差がある場合、電圧制御手段１２は、温度検知手段１１から出力される複数の検知温度に基づき、図１２に示すような温度分布を取得することが可能になる。ここで、図１２は、温度検知手段１１による温度分布の取得について示す説明図である。
【０１３２】
なお、温度検知手段１１による温度検知は、温度検知素子１４の個数を増やし、各温度検知素子１４間の間隔を密に設けたり、直線状ではなく２次元配列したりすることにより、温度分布の検知精度をさらに向上させることができる。
【０１３３】
電圧制御手段１２は、温度検知手段１１から出力される複数の検知温度に基づいて取得した温度分布に基づき、検知温度が高い箇所における電界と検知温度が低い箇所における電界とを可変するように電圧印加手段１３を駆動制御する。
【０１３４】
具体的には、例えば、図１３に示すように、光偏向素子１の基板２（または３）に、複数のライン電極４１を形成し、電圧印加手段１３によって各ライン電極４１に対して印加される電圧が、ライン電極４１の配列方向に沿って段階的に増加あるいは減少していくように電圧制御手段１２によって印加電圧を調整する方法が挙げられる。段階的に電圧を印加する方法としては、図１３に示すように、電圧印加手段１３を複数の電源７’によって構成し、各電源７’を各ライン電極４１にそれぞれ直接接続する。これにより、検知温度に基づく温度分布に対応した強度分布を有する電界発生させることが可能となり、単一の光偏向素子１内で生じた温度分布による光路偏向量の場所毎のずれを補正し、光偏向素子１全体に亘って均一な光路偏向量を得ることができる。
【０１３５】
次に、本発明の第６の実施の形態について図１４または図１５を参照して説明する。図１４は、本発明の第６の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。光偏向装置５０における光偏向素子１は、基板２（または３）複数のライン電極５１を有している。ライン電極５１は、光偏向素子１における片方の基板２（または３）に形成してもよいし（図１５（ａ）参照）、両方の基板２，３に設けても良い（図１５（ｂ），（ｃ）参照）。なお、図１５（ａ）に示すようにライン電極５１を片側の基板２（または３）のみに設ける場合よりも、図１５（ｂ），（ｃ）に示すように両方の基板２，３に設ける場合の方が、液晶層５の膜厚方向に電界がかかることを抑制できるので好ましい。
【０１３６】
ここで、基板２，３の面方向に略平行な電界を印加するためには、電圧印加手段１３は、ライン電極５１に対して段階的に増加あるいは減少するような電圧を印加する。具体的に、光偏向装置５０は、図１４に示すように、電圧印加手段１３によって印加される電圧を分割する複数個の電位差調整器５２と、電圧印加手段１３によって印加される電圧全体を調整する電圧増幅器としての電位差調整器５３とを有している。
【０１３７】
各電位差調整器５２は、各ライン電極５１間にそれぞれ接続されている。この電位差調整器５２は、例えば、電子ボリューム等を用いて、電気信号による可変抵抗を使用することができる。
【０１３８】
なお、電位分布が均一にならず不連続な電位分布が発生する場合、基板２（または３、あるいは２，３）に対してライン電極５１を形成する前に、基板２（または３、あるいは２，３）とライン電極５１との間に誘電体層を挟むことで、不連続な電位分布を鈍らせ、液晶層５内の平面方向での電位勾配を均一にすることができる。
【０１３９】
電位差調整器５３は、オペアンプのような増幅器を備えており、電圧印加手段１３によって光偏向素子１全体に印加される電圧を増倍させる。
【０１４０】
光偏向装置５０において、ライン電極５１の本数や各ライン電極５１のライン幅、ライン電極５１間の間隔、各ライン電極５１間における電位差などは、所望の光路サイズや光路偏向量などに基づき適宜設定することが可能である。
【０１４１】
ここで、光偏向素子１の液晶５に発生させる電界に分布をもたせる場合、例えば、図１２に示すように光偏向素子１の中心部と端部とで異なるような検知温度分布が生じている光偏向素子１に対して、光偏向素子１の中心部が小さくなるような電界強度分布を発生させる場合、光偏向素子１の中心部に設置されている電位差調整器５２を制御して中心部の電位差が大きくなるように抵抗値を大きくする。このとき、端部における抵抗値は、検知温度が等しい部分では電位差が等しくなるように設定する。このように各ライン電極５１間に接続されている電位差調整器５２によって抵抗値を調整することで、所望の分布パターンを有する電界強度分布を発生することができ、発生させる電界強度分布を、温度検知手段により検知した温度分布に対応させることで、均一な光路偏向量を得ることができる。これにより、検知温度分布に応じて、段階的に設定した電圧値を印加することができる。
【０１４２】
ところで、光偏向素子１における検知温度分布に応じて、発生させる電界強度に分布を発生させるように電位差調整器５２を制御すると、光偏向素子１全体では印加される電界強度が低下してしまう。
【０１４３】
これに対し、本実施の形態の光偏向装置５０では、図１４に示すように、電圧印加手段１３によって印加される電圧全体を調整する電位差調整器５３が設けられているため、この電位差調整器５３によって電圧印加手段１３によって光偏向素子１全体に印加される電圧を増倍させることで、電位差調整器５２によって抵抗値を可変することによる不具合の発生を防止することができる。
【０１４４】
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。本実施の形態の光偏向装置６０における電圧制御手段１２は、温度検知手段１１から出力される検知温度に基づいて任意の補正値を設定することが可能である。
【０１４５】
具体的に、制御系が備えるメモリに、検知温度と印加電圧値との関係を規定する換算式や検知温度と印加電圧値との関係を対応付けて記憶するルックアップテーブル等を確保した補正回路を設け、温度検知手段１１により検知した検知温度に応じてこれらの換算式またはルックアップテーブルを参照することで温度検知手段１１から出力される検知温度に基づいて任意の補正値を設定することが可能である。
【０１４６】
特に、ルックアップテーブル補正回路を用いた場合、検知温度に対応した補正値をルックアップテーブルを参照して取得し、取得した補正値に基づいて印加する電圧を調整するだけでよいため、回路規模、処理速度、部品コストなどからルックアップテーブル回路を用いた方が好ましい。また、ルックアップテーブル補正回路を用いた場合、ある検知温度に対して電圧値が一義的に導出されるため、電圧の設定誤差を少なくすることができる。
【０１４７】
ルックアップテーブルは、例えばＲＯＭ，ＲＡＭ等の記憶装置に確保することが可能であるが、例えば、ＥＥＰＲＯＭ等を用いることにより後からさらなる補正が可能になる。
【０１４８】
次に、本発明の第８の実施の形態について図１６を参照して説明する。図１６は、本発明の第８の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。本実施の形態の光偏向装置７０における電圧制御手段１２は、温度検知手段１１で検知した検知温度が規定温度範囲外の場合に、電圧印加手段１３による電圧印加を停止させる。電圧制御手段１２は、光偏向素子１の動作中、すなわち、電圧印加手段１３によって光偏向素子１に対して電圧を印加している間は、温度検知手段１１で検知した検知温度が規定温度範囲外であるか否かを監視している。ここに、判断手段としての機能が実現されている。
【０１４９】
制御系が備えるメモリには、電圧印加の停止を判断する際に参照される規定温度範囲に関するデータが確保されている。具体的に、規定温度範囲に関するデータとしてメモリには、光路偏向量が補償される最小の温度がＴｍｉｎ、最大の温度がＴｍａｘ等が記憶されている。
【０１５０】
ところで、上述したように、光路偏向量が飽和する飽和光路偏向量は、温度によって異なる。このため、ある温度下では所望の光路偏向量を得ることができない場合が発生する。このように所望の光路偏向量が得られない状況下で光偏向素子１を動作させる場合には、光利用効率が低下する。光利用効率が低下している光偏向素子１を用いた画像形成装置ではコントラストが低下したり、画像が劣化したりするなどの各種不具合が発生する。
【０１５１】
また、所望の光路偏向量が得られない状況下で光偏向素子１を動作させることによって、光偏向素子１の温度が上昇し、この温度上昇に伴って光偏向素子１が破損する等の異常現象が発生する恐れもある。
【０１５２】
これに対し、本実施の形態の光偏向装置７０においては、電圧制御手段１２によって、検知温度ＴがＴｍｉｎ≦Ｔ≦Ｔｍａｘの範囲にあるか否かを監視している。電圧制御手段１２は、検知温度ＴがＴｍｉｎ≦Ｔ≦Ｔｍａｘの範囲にある場合には、電圧印加手段１３による上述した印加電圧の制御を行う。一方、電圧制御手段１２は、検知温度ＴがＴｍｉｎ≦Ｔ≦Ｔｍａｘの範囲外にある場合、すなわち、検知温度ＴがＴ＜Ｔｍｉｎ、または、Ｔ＞Ｔｍａｘの範囲にある場合、電圧印加手段１３による電圧印加を停止する。
【０１５３】
このように、光偏向動作に際して、温度検知手段１１で検知した検知温度が規定温度範囲外となった場合には、電圧制御手段１２による制御によって電圧印加手段１３による電圧印加を停止させるため、光路偏向量が補償できない温度下において光偏向動作を行うことによって、光偏向素子１の破損等の異常現象の発生を防止することができる。
【０１５４】
次に、本発明の第９の実施の形態について図１７を参照して説明する。本実施の形態は、画像表示装置への適用例を示す。図１７は、本発明の第９の実施の形態の画像表示装置を示す概略図である。本実施の形態の画像表示装置８０は、図１７に示すように、光を照射する照明手段としての光源８１を備えている。本実施の形態の光源８１は、ＬＥＤランプを２次元アレイ状に配列した構成を有している。光源は、直線偏光を照射する。
【０１５５】
この光源８１からスクリーン８２に向けて発せられる光の光路上には、光の進行方向に沿って順に配設された拡散板８３、コンデンサレンズ８４、画像表示素子８５、画像パターンを観察するための光学装置としての投射レンズ８６が設けられている。
【０１５６】
光源８１から出射する光のＯＮ／ＯＦＦは、光源ドライブ部８８によって駆動制御される。本実施の形態の画像表示素子８５は、表示駆動手段としてのドライブ部８９によって駆動制御され、光源８１から出射する光を画像情報にしたがって制御可能な複数の画素が２次元的に配列された透過型液晶パネルによって実現されている。本実施の形態の画像表示素子８５は光源８１からの照明光を空間光変調し、ドライブ部８９は画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド単位で画像表示素子８５を駆動する。
【０１５７】
画像表示素子８５と投射レンズ８６との間の光路上には、ピクセルシフト素子として機能する光偏向装置９０が介在されている。光偏向装置９０としては、上述したいずれの実施の形態の光偏向装置１０，２０，３０，４０，５０，６０または７０を用いてもよい。本実施の形態の光偏向装置９０は、第６の実施の形態の光偏向装置と同様の構成を有し、光偏向素子１およびこの光偏向素子１の駆動に拘わる温度検知手段１１、電圧制御手段１２および電圧印加手段１３を２組備えている。２組の光偏向素子１は、光の進行方向に沿って、偏光面回転素子を間にして重なるように配置されている。以降、入射側に配置された光偏向素子１を第１の光偏向素子、出射側に配置された光偏向素子１を第２の光偏向素子とする。第１および第２の光偏向素子は、互いのライン電極５１の方向が直交し、画像表示素子８５の画素の配列方向に一致するように配置されている。第１の光偏向素子は、光源８１から照射される光の偏光方向と等しくなるように配置されている。
【０１５８】
偏光面回転素子は、入射光の偏光方向を９０度回転させる機能を果たす。偏光面回転素子としては、例えば、ラビング処理が施された配向膜を有する一対のガラス基板を、ラビング方向が直交するように対向させ、ガラス基板間に液晶材料を充填することによって作製されたＴＮ液晶セルによって実現することができる。
【０１５９】
第１の光路偏向素子からの出射光は、偏光面回転素子によって偏光面が９０度回転される。これにより、第１の光路偏向素子からの出射光の偏光面が、第２の光偏向素子の偏向方向に一致する。
【０１６０】
光偏向装置９０は、偏向ドライブ部９１に接続されており、各光偏向素子１は、偏向ドライブ部９１からの駆動信号に基づいて駆動制御される。
【０１６１】
なお、光路偏向素子１への入射光の偏光度を確実にするために、第１の光偏向素子の入射面側に直線偏光板等を設け、偏光方向制御手段としてもよい。
【０１６２】
偏向ドライブ部９１は、画像表示素子８５を介して出射される画像光路をサブフィールド毎に偏向するように光偏向装置９０を駆動制御する。本実施の形態の光偏向装置９０による光路偏向量は、画像表示素子８５における画素ピッチの１／２に設定されている。
【０１６３】
このような構成において、光源ドライブ部８８で制御されて光源８１から放出された照明光は、拡散板８３により均一化された照明光となり、コンデンサレンズ８４を介して画像表示素子８５をクリティカル照明する。画像表示素子８５は、ドライブ部８９によって駆動制御されて、光源８１からの照明光をサブフィールド単位で空間光変調する。
【０１６４】
画像表示素子８５で空間光変調された照明光は、画像光として光偏向装置９０に入射する。光偏向装置９０は、偏向ドライブ部９１によって駆動制御されて、スクリーン８２に投射される画像光が画素の配列方向に任意の距離だけ光路偏向されるように、画像光を偏向させる。偏向された画像光は、投射レンズ８６で拡大されスクリーン８２上に投射される。
【０１６５】
本実施の形態の光偏向装置９０は、投射光路をＸ方向とＹ方向との２系統で偏向させることができるため、画像表示素子８５によるサブフィールド単位での空間光変調タイミングと、照明領域が照明領域を順次移動して回転するように光路偏向させるタイミングとを同期させることで、スクリーン８２上に表示される表示画像の画素数を見掛け上４倍に増倍することができる。これによって、画像表示素子８５の画素数を実際に像倍することなく高精細な画像を表示することができる。
【０１６６】
ここで、本実施の形態では、光偏向装置９０を用いることにより、温度に依存することなく光路偏向量を制御して光の利用効率を向上させることができるので、光源８１の負荷を増加することなく明るく高品質の画像を提供できる。
【０１６７】
【実施例】
以下に、本発明の実施例について説明する。実施例においては、下記のように製造した光偏向素子１を、上述の光偏向装置１０，２０，３０，４０，５０，６０または７０に組み込み、温度と光路偏向量との関係を測定した。
【０１６８】
（実施例１）
基板２，３として、大きさ３ｃｍ×４ｃｍ、厚さ１．１ｍｍのガラス基板を用い、このガラス基板の表面をシランカップリング剤（東レ・ダウコーニング・シリコーン製ＡＹ４３−０２１）で処理して垂直配向膜４を形成した。次に、幅１ｍｍ，長さ３ｃｍの２本のアルミ電極シートを電極兼スペーサとして用い、垂直配向膜を内面にして２枚のガラス基板を張り合わせた。２本のアルミ電極シートは、１ｍｍの間隔を持って平行に配列した。これらガラス基板を、約９０度に加熱し、間に強誘電性液晶（チッソ製ＣＳ１０２９）を毛管法にて注入した。冷却後、接着剤で封止し、図１に類似の光偏向素子１を作製した。このとき、ガラス基板間の液晶層５の厚さは、４０μｍまたは１００μｍとした。
【０１６９】
次に、入射面側となるガラス基板に対して、２４．５μｍ幅のライン／スペースのマスクパターンを設け、マスクパターン側からコリメートした直線偏光で照明した。直線偏光の向きは、アルミ電極シートの長手方向と同一に設定した。
【０１７０】
このようにした光偏向素子１を用いて、温度が２５℃の状態で、マスクパターンを透過した光を光路偏向素子の２本のアルミ電極シートの間を通して顕微鏡で観察した。パルスジェネレータと高速パワーアンプを用いて、電極間に±２００Ｖ程度までの矩形電圧を印加したところ、マスクパターンが平行に光路偏向して観測された。マスクパターンや光偏向素子、顕微鏡は機械的に静止しているので、電気的に光路偏向することが確認できた。ここで、図１８は、この時の印加電圧に対する光路偏向量の変化を示している。図１８によれば、電圧の増加と共に光路偏向量が増加し、１００Ｖから１２５Ｖ以上で光路偏向量が飽和したことが判る。電界強度としては、１００Ｖ／ｍｍから１２５Ｖ／ｍｍ以上で光路偏向量が飽和した。なお、光路偏向量は液晶層の厚さに比例した。
【０１７１】
次に、液晶層５の厚さが１００μｍに設定された上述の光偏向素子１に対し、図４に示すように、温度検知手段１１および電圧制御手段１２を取り付けた。このとき用いた強誘電性液晶（チッソ製ＣＳ１０２９）は、−１８℃から７０℃の範囲でキラルスメクチックＣ相を示す。この液晶のチルト角θは２５℃において２５度であり、温度上昇と共に減少し、７０℃で０度になるものである。
【０１７２】
本実施例においては、光偏向素子１の温度検知手段１１を温度検知素子である温度センサと温度測定回路から構成し、電圧制御手段１２を電圧印加手段１３の出力値を制御する制御回路によって構成した。温度センサは安立計器製デジタル温度計を改造して用い、素子の両面に配置して、両者の平均値を光偏向素子の温度として検出するように設定した。
【０１７３】
ここで、図１９は、種々の光偏向素子温度における光路偏向量の電界依存性を示している。図１９によれば、温度が高いほど、光路偏向量が一定となるまでの閾値電界が小さくなり、飽和光路偏向量も小さくなることが判る。
【０１７４】
ここで、検知温度が２５℃のとき電界が５０Ｖ／ｍｍになるように、電圧制御手段１２による制御によって電圧印加手段１３が印加する電圧値を５０Ｖに制御した。また、電圧制御手段１２によって検知温度が５０℃のとき電界が３５Ｖ／ｍｍになるように電圧印加手段１３が印加する電圧値を３５Ｖに制御した。
【０１７５】
その結果、どちらの温度においても光路偏向量は５μｍと一定になった、これにより、温度に依存することなく、電圧を制御することによって目的とする一定の光路偏向量を得ることができた。
【０１７６】
（実施例２）
実施例１と同様にして作製した光偏向素子１を用いて、温度が２５℃のときに電界が１００Ｖ／ｍｍになるように、電圧制御手段１２による制御によって電圧印加手段１３が印加する電圧値を１００Ｖに制御した。また、温度が５０℃のとき電界が７５Ｖ／ｍｍになるように出力電圧値を７５Ｖに制御した。
【０１７７】
その結果、どちらの温度においても光路偏向量は１５μｍと一定となった。
【０１７８】
しかしながら、このとき、温度が６０℃のときには電界を０〜１８０Ｖ／ｍｍと変化させても光路偏向量は１３．５μｍ以上にはならず、光路偏向量は１５μｍには至らなかった。図１９によれば、温度６０℃における閾値電界はおよそ５０Ｖ／ｍｍであるため、これらの結果によれば、温度に対する閾値電界以上の電界を印加して制御をしても一定の光路偏向量は得られないことが判る。
【０１７９】
そこで、実施例１と同様にして、温度が２５℃のとき電界が５０Ｖ／ｍｍになるように、電圧制御手段１２による制御によって電圧印加手段１３が印加する電圧値を５０Ｖに制御した、また、温度が５０℃のとき電界が３５Ｖ／ｍｍになるように電圧制御手段１２による制御によって電圧印加手段１３が印加する電圧値を３５Ｖに制御した。
【０１８０】
その結果、どちらの温度においても光路偏向量は５μｍとなった。
【０１８１】
また、温度が６０℃のとき電界を０〜１８０Ｖ／ｍｍの範囲で変化させたところ、電界が１８Ｖ／ｍｍのとき５μｍの光路偏向量が得られた。この結果によれば、ある温度における液晶の閾値電界以下の電界を印加するように、電圧を制御することにより一定の光路偏向量が得られたことが判る。
【０１８２】
（実施例３）
実施例１と同様にして作製した光偏向素子１において、温度検知素子１４をＩＴＯによって形成された膜とした。温度検知素子１４は、光偏向素子１に対する光の入射光路中に形成した（図９参照）。ＩＴＯ膜はスパッタリング法により１２００〜１５００Åの膜厚とした。光偏向素子１における温度と光路偏向量の電界依存性は、図１９に示したものと同じである。
【０１８３】
このような光偏向素子１を用いて、実施例１と同様に、温度が２５℃のとき電界が５０Ｖ／ｍｍになるように、電圧制御手段１２による制御によって電圧印加手段１３が印加する電圧値を５０Ｖに制御し、また、温度が５０℃のとき電界が３５Ｖ／ｍｍになるように出力電圧値を３５Ｖに制御した。
【０１８４】
その結果、どちらの温度においても光路偏向量は５μｍと一定になり、温度によらず電圧制御により一定の光路偏向量が得られた。
【０１８５】
（実施例４）
基板２，３として、大きさ３ｃｍ×４ｃｍ、厚さ３ｍｍのガラス基板を用い、これらのガラス基板の表面にＩＴＯ蒸着によるライン電極５１を作成した。ライン電極５１の幅は１０μｍ、ライン電極５１間のラインピッチは１００μｍ、ライン電極５１の長さは３ｃｍとし、幅２ｍｍの中に２０本のＩＴＯ電極ラインを形成した。なお、ライン電極５１の一端は電圧印加手段１３（電源）からの接点を得るために幅とピッチを大きく作成した。
【０１８６】
ライン電極５１を形成したガラス基板、および、ライン電極５１を形成しない基板をシランカップリング剤（東レ・ダウコーニング・シリコーン製ＡＹ４３−０２１）で処理して垂直配向膜４を形成した。次に、厚さ５０μｍ、幅１ｍｍ、長さ３ｃｍのマイラーシートをスペーサとして用い、垂直配向膜４を内面にしてライン電極５１が形成されたガラス基板と形成されていないガラス基板と２枚のガラス基板を張り合わせた。２本のマイラーシートは平行で、その間隔は２ｍｍとした。これらガラス基板を、約９０度に加熱し、ガラス基板間に強誘電性液晶（チッソ製ＣＳ１０２９）を毛管法にて注入した。冷却後、接着剤で封止し、図１４に類似の光偏向素子を作製した。続いて、光路偏向素子１の入射面側に５μｍ幅のライン／スペースのマスクパターンを設けた。
【０１８７】
このような光偏向素子１に対して、マスクパターンを通して直線偏光を照明した。このときの直線偏光の向きは、ライン電極５１の長手方向と同一に設定した。顕微鏡で観察したところ、マスクパターンを透過した光が、光路偏向素子のライン電極５１の間の中央部近傍で観察された。なお、無電界時には、マスクパターンがそのまま観察された。
【０１８８】
さらに、２０本のライン電極５１の一端に導線を接続し、各ライン電極５１間に抵抗を接続し（図１４参照）、各ライン電極５１に対して温度検知素子１４を設けた。各ライン電極５１間における各抵抗は、それぞれ１ＭΩの抵抗値を有し、１９個が直列に接続されている。加えて、パルスジェネレータと高速パワーアンプを用いて、直列に接続された抵抗の両端に±２００Ｖの矩形波電圧を印加した。
【０１８９】
この結果、光偏向素子１の中心部付近において、約５．１μｍの光路偏向が確認できた。
【０１９０】
しかしながら、光偏向素子１の中心部付近と端部付近とでは、光路偏向量にずれが確認された。光偏向素子１の中心部付近は、光偏向素子１の端部付近に比べて、約１μｍ低い光路偏向が確認された。このとき、光偏向素子１の中心部付近の検知温度は、光偏向素子１の端部付近の検知温度に比べて５℃高く、温度にずれがあることが検知された。
【０１９１】
そこで、ライン電極５１間に接続された各抵抗の抵抗値を調節した。具体的には、端部付近の抵抗値は１ＭΩのまま変化させず、中心部付近の抵抗値を２ＭΩとし、中心付近の電界が大きくなるように調節した。
【０１９２】
この結果、素子面内において均一な光路偏向量が確認できた。
【０１９３】
（実施例５）
上述した光偏向素子１を画像表示装置に適用した（図１７参照）。画像表示装置８０における画像表示素子８５として対角０．９インチＸＧＡ（１０２４×７６８ドット）のポリシリコンＴＦＴ液晶ライトバルブを用いた。画素ピッチは縦横ともに約１８μｍである。画素の開口率は約５０％である。
【０１９４】
また、画像表示素子８５よりも光源８１側にマイクロレンズアレイ８７を設けて照明光の集光率を高める構成とした。
【０１９５】
本実施例では、光源８１としてＲＧＢ三色のＬＥＤ光源を用いた。
【０１９６】
本実施例における画像表示装置８０は、単一の画像表示素子８５に対して複数色の光を切り替え照射する、いわゆる、フィールドシーケンシャル方式を採用している。
【０１９７】
本実施例では、画像表示のフレーム周波数を６０Ｈｚ、ピクセルシフトによる４倍の画素増倍のためのサブフィールド周波数をその４倍の２４０Ｈｚとする。
【０１９８】
一つのサブフレーム内をさらに３色分に分割するため、各色に対応した画像を７２０Ｈｚで切換える。
【０１９９】
画像表示素子８５における各色に対応した画像の表示タイミングに合わせて、対応した色のＬＥＤ光源をＯＮ／ＯＦＦすることで、観察者にはフルカラー画像が見える。
【０２００】
このような画像表示装置８０における光偏向素子１の基本構成は、上述した実施例４と同様であるが、本実施例の画像表示装置８０における光偏向素子１では、ＩＴＯによって形成されるライン電極５１の本数を１０倍の２００本とし、有効領域幅も１０倍の２０ｍｍとした。
【０２０１】
本実施例においては、第１の光偏向素子への入射光の偏光度を確実にするために、第１の光偏向素子の入射面側に偏光方向制御手段として直線偏光板を設けた。
【０２０２】
本実施例によれば、第１の光偏向素子で偏向されずに直進してしまうノイズ光の発生を防止することができた。
【０２０３】
光偏向装置９０が有する偏光面回転素子は、薄いガラス基板（３ｃｍ×４ｃｍ、厚さ０．１５ｍｍ）上にポリイミド系の配向材料によって形成された約０．１μｍの配向膜を有している。配向膜は、スピンコート法を用いて形成されており、ガラス基板に対するアニール処理後にラビング処理が行われている。このような２枚のガラス基板を、ラビング方向が直交するように対向させ、周辺部に８μｍ厚のスペーサを挟んだ状態で上下基板を張り合わせて空セルを作製した。このセルの中に、誘電率異方性が正のネマチック液晶にキラル材を適量混合した材料を常圧下で注入し、液晶ダイレクタの配向が９０度捻じれたＴＮ液晶セルを作成した。このセルには電極が設けられていないため、偏光面回転素子は単に偏光方向を回転させる機能を果たす。
【０２０４】
ここで、図２０は、本実施例における温度検知手段と電圧制御手段からなる検知温度に対する出力電圧値の制御に際して参照されるルックアップテーブルの一例を示している。図２０によれば、例えば、光偏向素子１における検知温度が５５℃である場合、光偏向素子１を駆動する矩形波電圧の電圧値は、±０．９４ｋＶ（平均電界は±２９．３Ｖ／ｍｍ）となるように制御される。
【０２０５】
本実施例では、第１および第２光偏向素子の駆動周波数を１２０Ｈｚとし、２枚の光偏向素子の縦と横の位相を９０度ずらすことで、４方向に画素シフトするように駆動タイミングを設定した。
【０２０６】
画像表示素子８５に表示するサブフィールド画像を２４０Ｈｚで書き換えることで、見かけ上、画素数が縦横２方向に増加し、結果として４倍に増倍したように見える高精細画像を表示することができた。
【０２０７】
光源８１を点灯し始めた時点での検知温度は２５℃であり、光源８１を点灯してから３０分後の検知温度は５５℃であった。本実施例の画像表示装置８０では、表示画像におけるドット位置ずれに起因するコントラスト低下、フリッカーなどは観測されなかった。
【０２０８】
（実施例６）
上述した画像表示装置８０において、光源８１を点灯してから１時間後の検知温度が６３℃となり、表示画像のコントラストが低下した。
【０２０９】
本実施例では、規定温度範囲を−１８℃から６０℃に設定し、検知温度が規定温度範囲内であるか否かを監視するようにした。そして、検知温度が規定温度範囲外であると判断した場合には、電圧制御手段１２によって電圧印加手段１３による電圧印加を停止させるようにした。
【０２１０】
本実施例では、検知温度が規定温度範囲外となり一旦光源８１を消灯させた後に再度光源８１を点灯させて表示画像を観測したところ、検知温度が規定温度範囲の上限値である６０℃より大きくなったところで光偏向装置９０の動作が停止された。
【０２１１】
本実施例の画像表示装置８０によれは、光偏向装置９０の動作停止後の表示画像は高精細ではなくなったが、フリッカーは観測されず、コントラストの低下もなかった。
【０２１２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明の光偏向装置によれば、透明な一対の基板と、前記基板間に充填されたホメオトロピック配向をなすキラルスメクチックＣ相を形成可能な液晶層とを有する光偏向素子と、前記液晶層に対して該液晶層の層方向に電界を発生させる電界発生手段と、前記光偏向素子の温度を検知する温度検知手段と、前記温度検知手段が検知した検知温度に応じて前記電界発生手段が発生させる電界強度を制御する電界制御手段と、を具備するため、光偏向素子の温度に応じて、光偏向素子による光路偏向量を調整することができ、液晶の温度依存性に起因する光路偏向量のずれを補正し、温度変化に依存することなく、常に一定の光路偏向量を得ることができる。これによって、光偏向精度を周囲温度に依存させることなく、また、装置構成を複雑化したり装置を大型化したりすることなく、光路偏向の高速化を図ることができる。
【０２１３】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の光偏向装置において、前記電界制御手段は、前記電界発生手段に対して検知温度における液晶の飽和電界より小さい電界を発生させることにより、電界を飽和させることなく、光路偏向量を確実に制御することができる。
【０２１４】
請求項３記載の発明によれば、請求項１または２記載の光偏向装置において、前記温度検知手段は、前記光偏向素子における偏向領域から外れた位置で前記光偏向素子に接触配置された温度検知素子により前記光偏向素子の温度を検知することにより、光偏向素子の温度を良好に検知するとともに、光偏向素子に入射された光が温度検知素子に遮られて光利用効率が低下したり、光偏向素子に入射された光が照射されて温度検知素子が発熱したりすることを防止することができる。
【０２１５】
請求項４記載の発明によれば、請求項３記載の光偏向装置において、前記温度検知素子は、熱電対であるため、直線性の高い熱起電力温度変化特性を有する熱電対を用いることで、光偏向素子の温度を精度よく検知することができる。
【０２１６】
請求項５記載の発明によれば、請求項１または２光偏向装置において、前記温度検知手段は、前記光偏向素子を通過する光の光路中に設置された温度検知素子により前記光偏向素子の温度を検知するため、光偏向素子に入射された光の光路上の温度を検知し、光偏向素子における液晶の動作温度により近い温度を検知することができる。
【０２１７】
請求項６記載の発明によれば、請求項５記載の光偏向装置において、前記温度検知素子は、透明材料によって形成されているため、光偏向素子に入射された光が温度検知素子に遮られることによる光利用効率の低下を招くことなく、液晶の動作温度により近い温度を検知することができる。
【０２１８】
請求項７記載の発明によれば、請求項６記載の光偏向装置において、前記温度検知素子は、非常に高い光透過特性を有し、組成を変えることで抵抗値の温度特性の直線性を向上させることができるＩＴＯによって形成されているため、実用上、光偏向素子に入射された光が温度検知素子に遮られることによる光利用効率の低下を招くことなく、液晶の動作温度により近い温度を精度良く検知することができる。
【０２１９】
請求項８記載の発明によれば、請求項３、４、５、６または７記載の光偏向装置において、前記温度検知素子は、前記光偏向素子に対して複数箇所に設けられており、前記電界制御手段は、前記各温度検知素子による検知温度に応じて電界強度を制御することにより、光偏向素子における温度分布に応じて偏向量を補正することができ、液晶の温度依存性に起因する光路偏向量のずれをより精度よく補正することができる。
【０２２０】
請求項９記載の発明によれば、請求項１ないし８のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記温度検知手段は、前記光偏向素子における温度分布を検知し、前記電圧制御手段は、前記光偏向素子における温度分布に応じて前記電界発生手段が発生させる電界強度を制御することにより、光偏向素子における温度分布に応じて偏向量を補正することができ、液晶の温度依存性に起因する光路偏向量のずれをより精度よく補正することができる。ここで、光偏向素子における温度分布の検知は、例えば、請求項８記載の発明のように、複数の温度検知素子を用いて光偏向素子における温度分布を実際に検知してもよいし、光偏向素子における温度分布パターンを予め取得しておくとともに検知温度に対応させて電界強度を設定しておくことにより、単一の温度検知素子であっても光偏向素子における温度分布に応じて偏向量を補正することができる。
【０２２１】
請求項１０記載の発明によれば、請求項９記載の光偏向装置において、前記電界発生手段は、少なくとも一方の前記基板に平行配置された複数のライン電極と、このライン電極間に電位差を発生させる電圧印加手段とを有し、前記電界制御手段は、前記電圧印加手段により前記各ライン電極間に発生させる電位差を調整することにより、光偏向素子における温度分布に応じた偏向量の補正を容易な構成によって実現することができる。
【０２２２】
請求項１１記載の発明によれば、請求項１０記載の光偏向装置において、前記電圧制御手段は、前記ライン電極間に電位差を発生させる電圧を増幅する電圧増幅器を有するため、請求項９記載の発明のようにライン電極間に発生させる電位差を調整することにより、全ライン電極に対して印加される実効的な電界強度が低下して偏向量が不安定化することを防止し、安定した偏向動作を提供することができる。
【０２２３】
請求項１２記載の発明によれば、請求項１ないし１１のいずれか一に記載の光偏向装置において、前記光偏向素子の温度と前記液晶層に発生させる電界の強度とを対応付けて記憶するルックアップテーブルを具備し、前記電界制御手段は、前記ルックアップテーブルを参照して、前記温度検知手段が検知した温度に応じた強度の電界を発生させることにより、検知温度に対応して発生させる電界強度を換算する演算回路を設ける場合と比較して、電界強度の設定誤差を少なくし、回路規模を小さくし、さらには、処理速度を向上させることができる。
【０２２４】
請求項１３記載の発明によれば、請求項１ないし１２のいずれか一に記載の光偏向装置において、検知温度が規定動作温度範囲外であるか否かを判断する判断手段を具備し、前記電界制御手段は、検知温度が規定動作温度範囲外である場合に前記電界発生手段を停止させることにより、異常な温度上昇に伴う破損等の異常現象の発生を防止することができる。
【０２２５】
請求項１４記載の発明の画像表示装置によれば、画像情報にしたがって光を制御可能な複数の画素が２次元的に配列される画像表示素子と、前記画像表示素子を照明する照明手段と、前記画像表示素子が表示する画像パターンを観察するための光学装置と、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド単位で前記画像表示素子を駆動する表示駆動手段と、前記画像表示素子の各画素からの出射光の光路を前記サブフィールド毎に偏向する請求項１ないし１２のいずれか一に記載の光偏向装置と、を具備し、画像フィールドを時間的に分割した複数のサブフィールド単位で画像表示素子が表示する画像を照明手段によって照明することにより各画素から出射される出射光の光路を、光偏向装置によってサブフィールド毎に偏向することで、実際の画素数よりも見掛け上増倍した画像パターンを光学装置によって観察することができ、観察される画像パターンの高精細化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】光偏向素子の原理的な構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図である。
【図２】液晶ダイレクタの配向状態を示す模式図である。
【図３】液晶層内のＸＺ断面における液晶ダイレクタを示す模式図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。
【図５】光偏向素子による光路偏向量とこの光路偏向量を得る電界との関係を示すグラフである。
【図６】温度と電界と出力電圧値との関係を設定したテーブルを示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の光偏向装置における光路偏光量と電界との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の第３の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。
【図１０】ＩＴＯの基板温度と比抵抗の関係を例示するグラフである。
【図１１】本発明の第５の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。
【図１２】温度検知手段による温度分布の取得について示す説明図である。
【図１３】電界分布を発生させる光偏向装置の実施形態を例示する概略図である。
【図１４】本発明の第６の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。
【図１５】その光偏向素子が備えるライン電極の配列を示す概略図である。
【図１６】本発明の第８の実施の形態の光偏向装置を示す概略図である。
【図１７】本発明の第９の実施の形態の画像表示装置を示す概略図である。
【図１８】印加電圧に対する光路偏向量の変化を示すグラフである。
【図１９】光偏向素子温度における光路偏向量の電界依存性を示すグラフである。
【図２０】温度検知手段と電圧制御手段からなる検知温度に対する出力電圧値の制御に際して参照されるルックアップテーブルを例示する説明図である。
【符号の説明】
１      光偏向素子
２，３  一対の基板
５      液晶層
１０      光偏向装置
１１      温度検知手段
１４      温度検知素子
１３      電圧印加手段
２０      光偏向装置
３０      光偏向装置
４０      光偏向装置
４１      ライン電極
５０      光偏向装置
５１      ライン電極
５３      電圧増幅器
６０      光偏向装置
７０      光偏向装置
８０      画像表示装置
８１      照明手段
８５      画像表示素子
８６      光学装置
８９      表示駆動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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