(57)【要約】【課題】  抵抗体に異常が生じても光学素子の断裂を回避することができる光学装置及び光学装置の電圧制御方法を提供する。【解決手段】  抵抗体に異常が生じると規定条件内になるように抵抗体の電極に印加する電圧が制御されるので、抵抗体に過電圧が印加されることがなくなり、光学素子の破損を回避することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一組の透明基板で液晶を挟持し、少なくとも一方の透明基板上に設けられた複数の電極に抵抗体を電気的に接続した光学素子と、
前記複数の電極に異なる電圧を供給することにより前記光学素子に固有の光学的機能を発現させる電圧印加手段とを有する光学装置において、
前記抵抗体の状態を検出する検出手段と、
該検出手段による検出結果があらかじめ規定された条件内である場合には前記電圧を予め設定された値とし、前記検出結果が前記規定条件外である場合には規定条件内になるように前記電圧の値を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする光学装置。
【請求項２】
前記検出手段は、前記抵抗体もしくは前記抵抗体の近傍の温度値、及び前記抵抗体の抵抗値のうちの少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項３】
前記検出手段は、前記抵抗体の抵抗値、及び該抵抗値の変化率値のうちの少なくとも一方の、または、前記抵抗体もしくは前記抵抗体近傍の温度値、及び温度値の変化率の少なくとも一方を検出し、
前記制御手段は、前記検出手段による検出結果のうちの単独または複数の組み合わせにより、前記抵抗体に印加する電圧を調整することを特徴とする請求項１または２記載の光学装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記電圧が印加される前に前記抵抗体の抵抗値を検出する機能を有し、前記制御手段は、測定した抵抗値に応じて、少なくとも電圧を制御することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の光学装置。
【請求項５】
前記制御手段は、内部に複数の駆動条件を有し、前記抵抗体の状態により、複数の駆動条件を切り替えることを特徴とする請求項１記載の光学装置。
【請求項６】
前記複数の駆動条件は、外部から個別に書き換え可能であることを特徴とする請求項５記載の光学装置。
【請求項７】
前記検出手段の検出結果により、前記抵抗体に印加する電圧を決定する演算部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の光学装置。
【請求項８】
前記検出手段は、少なくとも前記電圧印加時には前記電圧印加手段及び前記抵抗体から切り離し可能な構成としたことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の光学装置。
【請求項９】
前記検出手段は、少なくともグランド電位からフロートとなる状態で使用したときに前記検出結果が前記グランド電位からのフロート状態を維持したまま検出結果を伝送する伝送手段を有することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の光学装置。
【請求項１０】
前記検出手段は、抵抗値を検出するための専用取り出し電極を有することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項記載の光学装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記電圧を印加中における前記検出手段の検出結果が、前記予め条件外である場合には、前記抵抗体への電圧印加を停止することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項記載の光学装置。
【請求項１２】
前記制御手段は、前記検出手段の検出結果を通知する手段を有することを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項記載の光学装置。
【請求項１３】
前記抵抗体は、前記透明基板上に導電粒子の微粉末を絶縁材料中に分散させた抵抗材料を塗布したものであることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載の光学装置。
【請求項１４】
液晶を挟持した一組の透明電極のうちの少なくとも一方の透明基板上に設けられた複数の電極に抵抗体を電気的に接続した光学素子の前記複数の電極に異なる電圧を供給することにより前記光学素子に固有の光学的機能を発現させる光学装置の電圧制御方法において、
前記抵抗体の状態を検出し、検出結果があらかじめ規定された条件内である場合には前記電圧を予め設定された値とし、前記検出結果が前記規定条件外である場合には規定条件内になるように前記電圧の値を制御することを特徴とする光学装置の電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学装置及び光学装置の電圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光通信技術の進展に伴い、光部品の開発も活発になっている。この種の光部品の一つに光変調器用の光学装置がある。この光学装置は、液晶を挟持した一組の透明電極のうちの少なくとも一方の透明基板上に設けられた複数の電極に抵抗体を電気的に接続した光学素子の複数の電極に異なる電圧を供給することにより光学素子に固有の光学的機能を発現させるものである。
このように透明基板上に電極を設け、各電極間に異なる電圧を供給して電位勾配を持たせる方法としては、電極間に抵抗を設け、電圧を分割することで実現できる。
すなわち、ストライプ状に配置した電極に対して、略垂直方向に傾斜電位電極と名づけた電極を配置して、電位勾配を実現している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−２１４４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した従来技術では、電極に印加する電圧の制御については考慮されていない。
たとえば、従来技術では、抵抗体に電圧を印加する際に、単純に電圧印加のＯＮまたはＯＦＦするのみである。
電圧が低い場合は、従来方法でも問題は少ないと考えられるが、電圧が高い場合（数百Ｖから数ｋＶ／ｃｍの場合）、抵抗体の状態によって、不具合が生じることがある。
電位勾配を発生させる装置の保存状態（駆動する直前の環境）によって、抵抗体自体が水分を吸着して、抵抗値が低下していることが予想される。場合によっては抵抗体表面に結露することも予想される。抵抗体自体は、高い電圧に耐えるよう、高抵抗のものを使用するが、水分の吸着や表面に結露した場合には低抵抗化が起こりえる。
【０００４】
従来技術では電圧のＯＮまたはＯＦＦを行うため、低抵抗化していると想定値以上に電流が流れ、発熱が生じる。このため、抵抗体自体の熱膨張による断裂が生じるおそれが従来技術では、解決されていない。
そこで、本発明の目的は、抵抗体に異常が生じても光学素子の断裂を回避することができる光学装置及び光学装置の電圧制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１記載の発明は、一組の透明基板で液晶を挟持し、少なくとも一方の透明基板上に設けられた複数の電極に抵抗体を電気的に接続した光学素子と、前記複数の電極に異なる電圧を供給することにより前記光学素子に固有の光学的機能を発現させる電圧印加手段とを有する光学装置において、前記抵抗体の状態を検出する検出手段と、該検出手段による検出結果があらかじめ規定された条件内である場合には前記電圧を予め設定された値とし、前記検出結果が前記規定条件外である場合には規定条件内になるように前記電圧の値を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、あらかじめ設定された条件内で動作するように電圧値の制御を行うべく、抵抗体の条件を監視し、あらかじめ決められた条件と比較することで、この条件を逸脱した場合に、電力値を光学素子の最大消費電力以下に制御することができる。また、予め設定された条件内で動作するように電圧を制御することで、光学素子を定条件内で正常に動作させることができる。
すなわち、請求項１記載の発明によれば、抵抗体に異常が生じると規定条件内になるように抵抗体の電極に印加する電圧が制御されるので、抵抗体に過電圧が印加されることがなくなり、光学素子の破損を回避することができる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記検出手段は、前記抵抗体もしくは前記抵抗体の近傍の温度値、及び前記抵抗体の抵抗値のうちの少なくとも一方を検出することを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、抵抗体の異常および異常による影響を直接監視することができる具体的手段を提供すべく、抵抗値または温度を計ることで、抵抗体に異常が発生すると速やかに検知することができ、発生した抵抗体の異常に早期に対応することができる。
【０００８】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記検出手段は、前記抵抗体の抵抗値、及び該抵抗値の変化率値のうちの少なくとも一方の、または、前記抵抗体もしくは前記抵抗体近傍の温度値、及び温度値の変化率の少なくとも一方を検出し、前記制御手段は、前記検出手段による検出結果のうちの単独または複数の組み合わせにより、前記抵抗体に印加する電圧を調整することを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、変化した結果のみではなく、変化する過程を測定することで早期に抵抗体の特性を監視することができるようにすべく、変化率を測定することで、到達するであろう予測条件をも含めて抵抗体の監視を行うことができ、異常により発生する発熱量が増加する前に対応することが可能となる。
【０００９】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記検出手段は、前記電圧が印加される前に前記抵抗体の抵抗値を検出する機能を有し、前記制御手段は、測定した抵抗値に応じて、少なくとも電圧を制御することを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、起動時の状態（湿度、表面濡れ等）で抵抗体の故障を防ぐべく、起動時の状態による抵抗値低下に対して、抵抗値の低下により引き起こされる電圧印加時の消費電力の急激な増大が生じないように電圧を制御することによる故障を防ぐことができる。
【００１０】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記制御手段は、内部に複数の駆動条件を有し、前記抵抗体の状態により、複数の駆動条件を切り替えることを特徴とする。
請求項５記載の発明によれば、抵抗体の条件が変動した場合、複数の設定を切り替えてより最適な条件での使用を可能とし、この制御のためのコストを低減すべく、複数の条件を切り替えることにより最適な動作を可能とし、また複数の駆動条件を切り替えるのみで対応を行うため、部品点数が少なく、低コストで実現することができる。
【００１１】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記複数の駆動条件は、外部から個別に書き換え可能であることを特徴とする。
請求項６記載の発明によれば、抵抗体のパラメータ、抵抗体自体の変化に対応可能な制御回路を提供すべく、抵抗体交換等によるパラメータ変化に対し、個別に情報の書き換えるのみで対応することが可能となり、補修時のコストが削減される。
【００１２】
請求項７記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記検出手段の検出結果により、前記抵抗体に印加する電圧を決定する演算部を有することを特徴とする。
請求項７記載の発明によれば、細かい電圧制御を実現すべく、演算部で検出結果をもとに演算を行うことで検出した条件に細かく対応した電圧調整を実現することができる。
【００１３】
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の発明において、前記検出手段は、少なくとも前記電圧印加時には前記電圧印加手段及び前記抵抗体から切り離し可能な構成としたことを特徴とする。
請求項８記載の発明によれば、高電圧を印加（１０〜１０ｋＶ／ｍｍ）された場合にも対応可能で測定器の耐圧の向上やこれの伴うコスト（部品コスト）の上昇を防ぐべく、測定手段を抵抗体から切り離すことで耐圧を要求されない測定器で対応が可能となり、部品コストを低く抑えることができる。
【００１４】
請求項９記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の発明において、前記検出手段は、少なくともグランド電位からフロートとなる状態で使用したときに前記検出結果が前記グランド電位からのフロート状態を維持したまま検出結果を伝送する伝送手段を有することを特徴とする。
請求項９記載の発明によれば、高電圧を印加された場合にも対応可能で測定器の耐圧の向上やこれの伴うコスト（部品コスト）の上昇を防ぐべく、フローティングを使用することで、印加される電圧の高さによらず高耐圧をもつ測定器以外でも測定を行うことができ低コスト化を実現できる。
【００１５】
請求項１０記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項記載の発明において、前記検出手段は、抵抗値を検出するための専用取り出し電極を有することを特徴とする。
請求項１０記載の発明によれば、電位勾配を発生させるための抵抗体には電圧を印加することなく、抵抗体の状態を検出すべく、使用する抵抗体とは別に抵抗を測定できるため、随時、抵抗体の駆動状態に関係なく抵抗体に負荷をかけずに抵抗値を検出できる。
【００１６】
請求項１１記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項記載の発明において、前記制御手段は、前記電圧を印加中における前記検出手段の検出結果が、前記予め条件外である場合には、前記抵抗体への電圧印加を停止することを特徴とする。
請求項１１記載の発明によれば、異常な状態を検出したら直ちに動作を終了させることで最適化を確保し故障の拡大を防止すべく、検出結果が条件外の時、電圧印加を停止することで、異常な状態で使用を続けることを避けることができ、異常な状態で長期間使用続けることで抵抗体と、同じく抵抗体以外が故障することを防ぐことができる。
【００１７】
請求項１２記載の発明は、請求項１から１１のいずれか１項記載の発明において、前記制御手段は、前記検出手段の検出結果を通知する手段を有することを特徴とする。
請求項１２記載の発明によれば、使用者が抵抗体の状態を理解できる光学装置を提供すべく、抵抗体の状態を通知する手段を設けることで、使用者が現状を把握することができ、異常時に早期に対応することが可能となる。また、使用者による異常状態で使用（連続使用を含む）を避けることができ、早期に抵抗体の異常に気が付き対応することが可能となる。
【００１８】
請求項１３記載の発明は、請求項１から１２のいずれか１項記載の発明において前記抵抗体は、前記透明基板上に導電粒子の微粉末を絶縁材料中に分散させた抵抗材料を塗布したものであることを特徴とする。
請求項１３記載の発明によれば、抵抗体の製造を安価に行うべく、材料を塗布することにより、安価に抵抗体を作製することができる。また、塗布して作製した抵抗体で、制御回路を使用することで、最適な条件で光学素子を使用することができる。
【００１９】
請求項１４記載の発明は、液晶を挟持した一組の透明電極のうちの少なくとも一方の透明基板上に設けられた複数の電極に抵抗体を電気的に接続した光学素子の前記複数の電極に異なる電圧を供給することにより前記光学素子に固有の光学的機能を発現させる光学装置の電圧制御方法において、前記抵抗体の状態を検出し、検出結果があらかじめ規定された条件内である場合には前記電圧を予め設定された値とし、前記検出結果が前記規定条件外である場合には規定条件内になるように前記電圧の値を制御することを特徴とする。
請求項１４記載の発明によれば、抵抗体に異常が生じると規定条件内になるように抵抗体の電極に印加する電圧が制御されるので、抵抗体に過電圧が印加されることがなくなり、光学素子の破損を回避することができる。
【発明の効果】
【００２０】
抵抗体に異常が生じると規定条件内になるように抵抗体の電極に印加する電圧が制御されるので、抵抗体に過電圧が印加されることがなくなり、抵抗体に異常が生じても光学素子の断裂を回避することができる光学装置及び光学装置の電圧制御方法の提供を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（発明の構成）
本発明は、透明基板上に電位勾配を印加することを特徴とし、透明電極上に抵抗体を形成し、抵抗体に電気的に接続された複数の電極に個別に電圧を印加する際に抵抗体に印加する電圧を制御するものである。
（請求項１、２、３、１４に関する説明）
抵抗体に電圧を印加することで電位勾配を発生させるために使用する抵抗体について、抵抗体の状態を監視することで異常の発生を防ぐものである。
ここで、抵抗体の状態とは、外観（表面の状態で、特に結露等による表面性の変化による反射率変化、色の変化）、抵抗値、温度値等をさす。
抵抗体の表面の状態を監視する手段としては、照明と撮像機で監視する方法がある。照明としてはＬＥＤ（発光ダイオード）、ランプ等を使用することができる。撮像機としては、レンズ系とＣＣＤ（電荷結合素子）やＣＭＯＳ（相補型金属酸化物半導体）センサ等を使用することができる。特に抵抗体の形状等の詳細な変化を観察する必要はないため、撮像機は簡便な構成でよい。
【００２２】
撮像機で取り込んだ画像は、デジタル化を行い、本来の抵抗体（結露等が起こらず、温度上昇や周囲環境による表面状態の変化がない、また可燃物等の付着がない状態）をあらかじめ記憶しておき、観察結果を比較する。先に述べたように詳細な比較はそれほど意味がないので、イメージ化の処理を行い、異物の付着、結露による反射率の低下、変色による反射光のスペクトル変化等、複数の項目について、差異の有無で検出を行うとよい。この方法は直接対象物の表面状態を監視できるが、コストが大変高くなる問題がある。
本発明では、抵抗体の異常にいち早く反応する温度（抵抗体の温度または抵抗体の近傍の温度）を測定することで、直ちに異常を察知することができる。
温度の測定方法としては、赤外線輻射を測定する温度計や、抵抗体近傍に熱伝対を設置して測定してもよい。これら温度計や熱電対による温度測定はいずれも低コストで実現することができる。
【００２３】
また、本発明の他の抵抗体監視用手段として抵抗値の測定が挙げられる。
抵抗体は一定の抵抗値を維持している間にはその抵抗値および材料の特性等による最大消費電力が設定される。この最大消費電力以下で使用している場合には、問題はないが、万一抵抗値が低下する状態が発生すると、規定の電圧だけを印加する方法では、電流が設定値以上に流れることから、最大消費電力を超えた駆動となってしまう。
本発明では、上記温度、上記抵抗値のうちの少なくとも一方、または、それぞれの値の変化率から想定される状態を予測することで、抵抗体に最大消費電力以上の負荷がかかるのをさけ、結果として発熱を防ぐものである。
電圧の制御手段としては、緊急時のアッテネータ回路（経路を切り替えることで、一度に電圧を低下させる）を含むＤ／Ａコンバータと増幅アンプとの組み合わせを使用することができる。
Ｄ／Ａコンバータでは入力部分に使用するデジタル信号は、制御が容易なため大変好ましい。Ｄ／Ａコンバータの他には、電子制御によるスイッチ群を使用して、条件により電圧を切り替えることもできる。
あらかじめ規定した条件との比較方法としては、正常な抵抗値や温度等の状態をＲＯＭにルックアップテーブルとして格納しておき、一つの条件（例として抵抗値のデータ）としては、動作開始からの時間や、温度等をインデックスとして、正常な抵抗値をＲＯＭから読み出すことで、比較対照とすることができる。比較方法は、デジタル化した後、大小を比較する比較器を使用することができる。
【００２４】
（請求項４、５、７、８、９、１０に関する説明）
長期保存時の保存環境により、また温度差が激しい環境で停止後の動作開始時に、湿気や塵埃などにより抵抗体の抵抗値が低下している場合がある。
本発明は、少なくとも抵抗体に電圧を印加する前に抵抗体の抵抗値を測定し、その抵抗体の最大消費電力を超えない条件で駆動するものである。
抵抗体の抵抗値の測定方法としては、電圧を印加する電源を使用して、電源の出力電圧を低く抑え、流れる電流を電源、抵抗体に直列に設置した電流計で測定することで実現できる。
本発明の光学素子に用いられる抵抗体で、実際に使用しない部分にダミー電極を設けて、抵抗測定を行うことで、実際に電位分割に使用する抵抗体に測定用の電圧を印加しなくても、抵抗体の抵抗値を任意のタイミングで測定することができる（請求項８）。
この方法では、抵抗体が実際に使用する部分と同じ条件（幅、厚さ、抵抗率等）が最も好ましいが、あらかじめダミー電極部分で校正を行うことで、代用特性として使用することは可能である。
【００２５】
ダミー電極の形態としては、本来使用する電極部分以外に設けることで、通常使用する部分とは別に確認用の抵抗として使用することが可能となる。但し、極端に離れた位置では本来の抵抗とは異なる要因が発生する可能性（抵抗値、状態、温度）があるため、使用する部分の近傍が好ましい。
電位勾配を取り出すための電極の一部を使用することで、電極の設置数を減らすことができる。但し、個別電極を少なくとも２つ設けることで、本来使用する電位勾配を取り出すか、または電圧を印加する電極とは無関係に抵抗を測定することができる。
ダミー電極部分を使用して電気抵抗を測定するためには、ダミー電極部分に抵抗測定用の電圧を印加する。このとき電位勾配を発生するための電圧が印加されていなければ、ダミー電極に印加される電圧のみで抵抗を測定する。抵抗を測定するための電流測定も抵抗、電源を直列に接続することで問題はない。
実際に使用する際に、たとえば１００Ｖ／ｍｍの電圧（電界）が抵抗長さ１０ｍｍの端部にグランド電位と１ｋＶの電圧とを交互に印加したとする。ダミー電極に接続された抵抗測定のための機器が、グランドに接続されていると、要求される耐圧は、最大１ｋＶの耐圧が必要となる（ダミー電極は実際に使用する電極の近傍に設置したと仮定し、間に含まれる抵抗体を無視した場合）耐圧を確保した回路構成にすることは可能である。
但し、耐圧を確保した計測機器は大変高価であるため、コストが高くなる。
【００２６】
本発明では、測定に使用する部分は、グランドに対して浮遊させ、データ等（検出結果）の取り出し（伝送）を電気的に直接接続しない方法を使用する。
本発明を使用する方法としては、フォトカプラ等電気的に接続されていない伝送を使用することができる。具体的には、計測を行った結果をフォトダイオードで出力し、フォトディテクタで計測結果を受信することで測定データの非接触による伝送を実現することができる。この他、フォトトランジスタやフォトカップ等でデータを受けることもできる。
その他に電波による発信と受信とを行うことでも実現することができる。
これら本発明では、電圧の印加状態にかかわらず、測定手段の耐圧を考慮することなく常に測定を行うことができる。
もう一つの方法としては、測定のための回路を電気的に回路から除外する方法がある。
この場合は、耐圧を必要としない計測機器の使用が可能となるが、電位勾配を印加するための電圧印加時に測定ができないので、注意を要する。また、電圧の印加方法としてインターバルを設ける等の電圧印加方法と測定方法の調整が必要となる。
【００２７】
（請求項６に関する説明（条件の更新は外部から行うものとする））
比較を行うための情報はもっとも安価にはマスクＲＯＭ等の書き換え不可のデバイスを使用することで実現できる、この場合は、使用途中で抵抗体の経時変化や、抵抗体自体の交換等で特性が変化した場合に対応できないので注意を要する。
本発明では、少なくとも１つの特性は、外部から書き換えかるものとすることで、これらの場合に安価な対応方法を提供するものである。
使用するプロセスは、もっとも好ましくは電気的書き込み消去が可能なフラッシュＲＯＭ等のＥＥＰＲＯＭ（電気的消去書き込みＲＯＭ）である。
電気的に制御が可能なため、もっとも安価にシステムを構成することができる。紫外線消去型のＥＰＲＯＭも使用することは可能であるが、情報の消去には紫外線照射が必要のため、現実にはシステムが大型化してしまうので、注意を要する。
【００２８】
（請求項９、１０、１１、１２に関する説明）
抵抗体の状態により電圧を遮断することで永久破壊を防ぐものである。
電源自体は、通常、負荷の短絡（事故）等に対応するために、ヒューズ等の過大電流の出力を防ぐための過大電流防止手段を有する。しかしこの過大電流防止手段は、あくまでも電源自体の破壊を防ぐもので、必要な機能ではあるが、電源は設計上、必要とされる最大出力より高い性能のものを準備する。
本発明に示す使用方法では、電源の破壊に至る前により低い最大消費電力しか持たない抵抗体自体が断裂する。もちろん、電源のヒューズで抵抗体の変化に対して電源をＯＦＦにすることは可能である。この場合は、あらかじめ抵抗体の最大消費電力を出力した際に、電源のヒューズを切れるように設定すればよい。但し、現実には、ヒューズ自体、消費電力の規定はあるが、ちょうどその電力で瞬間的に遮断するものは、特別な工夫が必要と考えられ、また、さまざまな最大消費電力をもつ抵抗体にあわせてヒューズを準備するのは、現実としては困難である。
電源を遮断する方法としては、リレー等の回路自体を遮断する方法が望ましい。その他にもサイリスタや、耐圧を確保したフォトリレー等を使用することができる（請求項９）。
【００２９】
本発明では、本来の使用条件から逸脱した場合、使用者に知らせることで、異常状態に早期に対応することを可能としている。
正常な使用条件から逸脱した場合、本来期待できる効果を発現しないことは当然だが、使用者が気づかないで使用を続けていると、性能の劣化が進行する場合が想定できる。また最終的には動作しない状態まで至る可能性もある。本発明では、この場合にも、制御回路により抵抗体の断裂は回避できるが、使用者に状態を知らせる機能を使用することで、使用者が早期に対応をとることが可能となる。
使用者に異常を知らせる方法としては、本体にランプを取り付けることで比較的低コストで実現することができる。但し、使用条件や場所によってはあまりにも派手なランプを取り付けることは好まれない場合もある。このような場合は、一例として、電源の投入を示すランプ（通常、通電状態であることを示すために、筐体に取り付けられる）の発光色を変えることで、あまり過度ではなく使用者に通知することができる。
電源投入時に緑表示のものが、通常条件から逸脱したことで、オレンジ発光となり、電源の遮断状態では赤表示とする方法は一例である。この場合は、赤のＬＥＤと緑のＬＥＤとを使用することで容易に実現することが可能となる。また、赤のＬＥＤと緑のＬＥＤとが１素子として実装されたＬＥＤを使用することが可能であり、ＬＥＤを複数並べて正常な状態からの逸脱の程度を表示することも可能である。
また、スイッチ操作で、現在の状態を表示することも可能である。細かく現在の状態を管理したい場合には大変有効である。
【００３０】
（請求項１３に関する説明：抵抗体を塗布型で作製）
導電粒子の微粉末を絶縁材料中に分散させて抵抗材料を形成し、この抵抗材料を透明基板上に塗布することで抵抗体を形成するものである。絶縁性を示す材料として、溶媒の蒸発により透明基板上に固定されるもの、ＵＶ（紫外線）を照射して架橋反応や縮合反応等を生じさせることにより透明基板上に固定されるもの、加熱により架橋反応を起こすもの等を使用することができる。
導電粒子としては、ＡＴＯ（アンチモン含有酸化錫）、ＩＴＯ（錫含有酸化インジウム）、酸化亜鉛、フェライト、カーボン、銀等の微粉末を使用することができる。
絶縁体としては、ＵＶ硬化樹脂、熱硬化樹脂、樹脂＋溶媒等を使用することができる。
以下に実施例を示して説明する。
【実施例１】
【００３１】
塗布による抵抗体、ストライプ電極、電位勾配を印加する基板として、ガラス基板上に線幅１０μｍ、ピッチ１００μｍで、線数１００本のストライプ電極をＩＴＯで作製した。
図１に抵抗体の模式図を示す（カッコ内は図１中の対応する番号を示す）。
ガラス基板（１０１）上にＩＴＯ（１０２）を作製した（簡便のため、構造のみを示す）。
電圧を印加するためにパッド（１０３）を設け、ここに電位勾配を印加するための電圧を印加する。図１中１０４で示した部分（抵抗体作製領域）に、抵抗体を作製する。
抵抗体として、ＡＴＯ（アンチモン添付酸化錫）の微粉末を樹脂中に拡散した塗布液を作製し、透明基板上に塗布を行った。
溶媒を加熱により乾燥して、電位勾配を印加する抵抗体とした。
本発明の光学装置に用いられる制御回路のブロック図を図２に示す。
抵抗体近傍に熱伝対を設置した（印加電圧に応じて、熱伝対によるリーク、ショートを起こさない位置に設置）。
【００３２】
図２に示した電源２０１及び電流検出部２０２から延出する矢印は図１のパッド１０３にそれぞれ接続される。
電源２０１は外部からの信号で電圧を調整可能である。
電流検出部２０２は抵抗体に流れる電流値を検出する。
抵抗体に印加される電圧と電流とから、抵抗体の抵抗値を制御部２０３が演算する。
また、制御部２０３は、抵抗体近傍に設置した熱電対（２０６）の出力により抵抗体の温度を監視する。
演算された抵抗値により、電圧の印加に必要な処理を電源制御部２０４で行い、電源２０１の電圧を制御する。電源制御部２０４では、入力された信号により駆動のために条件２０５を切り替える（請求項５、７）。すなわち、電源制御部２０４は、熱電対により温度を監視する制御部２０３の出力をもとに、条件２０５を切り替えて電源２０１の電圧を制御する。
【００３３】
ここで、一例を挙げると、駆動中に、電気抵抗の低下が見られた場合、印加電圧を下げる条件を選択して、電源にその条件の電圧を印加するよう電圧の設定を行う。また、熱電対２０６により、使用中に抵抗体近傍の温度の上昇が、予め規定された温度を超えた場合、同様に電源制御部２０４で駆動条件２０５を切り替えることで、電源２０１から出力される電圧を低下させることができる。
駆動条件２０５は、複数の駆動条件をルックアップテーブル方式で保持することができる。具体的には、ＲＯＭに予め電源２０１の駆動条件を書き込み、電源制御部２０４がアドレス指定を行うことで、駆動条件を電源２０１に出力するものである。駆動条件２０５（メモリで構成されるルックアップテーブル等）をマスクＲＯＭ等で作製することで、安価に実現することができる。駆動条件２０５をＥＥＰＲＯＭ（電気的書き換え可能なＲＯＭ）等の電気書き込み消去可能なプロセスで作製することで、抵抗体の交換等による、抵抗体のパラメータが変化した際に対応することができる。
【実施例２】
【００３４】
（ダミー電極、起動時の条件による調整）
図３に示すように、透明基板３０１上に図１に示す条件で電極を作製した。
波線３０５で示した部分に本来電位勾配には使用しない位置で、抵抗体内部に関わる部分で、一例をあげると図３に示すように抵抗を検出するための電極を設ける。
この電極を使用することで、使用状態によらず、抵抗体の抵抗値を測定することが可能となる。
使用開始時に抵抗値を測定することで、規定の抵抗値以下の場合には、駆動開始時の電圧の上昇を緩やかにする等の調整を行う。
【００３５】
一例として、図３に示す抵抗体３０４が放置により、空気中の水分を吸着した場合について示す。
抵抗膜が水分を吸着すると、抵抗値が低下する場合がある。特に表面に凹凸がある抵抗膜や、微小な穴をもつ抵抗膜では、この傾向が強い（材料を塗布して作製する抵抗膜の中に、この傾向をもつものがある）。また、極端に湿度が高い場合は、最悪の場合、抵抗体表面に結露する場合がある。この場合は一様に抵抗値は低下する。
従来方法の電圧をＯＮまたはＯＦＦする方法では、この場合、想定以上の電流が抵抗体に流れて発熱による断裂のおそれがある。
【００３６】
本発明では、使用前または駆動中に抵抗値を測定し、抵抗値を参照することで電圧を調整するものである。
図４に本発明の光学装置に用いられる制御回路の他の実施例のブロック図を示す。
電源４０１は外部からの信号で電圧を調整可能である。
抵抗体に設けた抵抗検出用の端子４０２（図３の波線３０５）からの出力は制御部４０３へ入力される。ここでは熱電対４０６からの入力による温度検出と端子４０２による抵抗体の抵抗値の検出を行う。この結果を電源制御部４０４へ入力することで、電源４０１の駆動条件４０５を選択し、抵抗体へ印加される電圧を制御する。
具体的には、駆動初期の抵抗値が低い場合、温度を検出しながら、徐々に電圧を増加させる。抵抗体に電圧を印加するとジュール熱により抵抗体の温度は上昇する。抵抗体表面に結露した水分は、この温度上昇とともに蒸発することにより減少する。抵抗体表面上に結露した水分が経路となる低抵抗化の場合には、ある程度水分が減少すると、電流の経路は抵抗体のみになるため、急激に抵抗値が増加する。その後、吸着した水分により抵抗は低下しているが、これも抵抗体の温度が上昇するに従い減少する。抵抗体への通電による温度の上昇で水分を除去、または水分の影響を少なくしてから駆動を行うことは、抵抗値と温度値とを検出しながら駆動電圧を制御して初めて実現できるものである。
【００３７】
これに対して、従来のＯＮまたはＯＦＦのみの電圧制御では、通電の瞬間、想定した電流値より過大な電流が流れ、熱膨張により断裂のおそれがある。過大電流により抵抗体が断裂した場合はもちろん、電源自体が故障した場合には、電源関連の部品交換が必要となり、修理コストは増加する。
本発明では、補完時の環境によらず、最適な状態での駆動を実現することができる。
【実施例３】
【００３８】
（演算処理）
抵抗体もしくは抵抗体の近傍の温度値、及び抵抗体の抵抗値のうちの少なくとも一方
の値を検出して、駆動条件を調整する方法として、これら情報（温度値、抵抗値）をもとに演算により駆動条件を決定することで、詳細な駆動条件を決定することができる。印加する電圧は低いほど抵抗体の負荷は少ない。
しかし使用例として、電位勾配の絶対値自体に意味がある場合が存在する。
液晶を使用して、電位勾配を使用することで光を偏向する光学素子等では、電位勾配を印加することはもちろん、電位勾配のための電圧が一定以上となるように確保する必要がある。
そこで、抵抗体に過度の負担をかけない範囲で、最も高い電圧を印加することができれば、より良好な駆動を実現することが可能となる。
【００３９】
図５に本発明の光学装置に用いられる制御回路の他の実施例のブロック図を示す。
電源５０１は外部からの信号で電圧を調整可能である。
実施例３と同様に抵抗体には抵抗値検出用の端子５０２を設けた。
抵抗体に設けた抵抗検出用の端子５０２は制御部５０３へ入力される。ここでは熱電対５０６からの入力による温度検出と端子５０２による抵抗体の抵抗値の検出とを行う。
制御部５０３からの抵抗値と温度条件とは演算部５０４へ入力される。
演算部５０４では、予め使用する抵抗体の条件（上限温度、最大消費電力等）をデータＲＯＭ５０５から必要に応じて読み出し、処理途中の結果等を記憶するためにＲＡＭ５０７を使用して、制御部５０３からの条件に適した駆動条件を電源５０１へ出力する（請求項７）。
これにより、抵抗体の最大消費電力を超えることなく、最適な状態で最も必要とする電圧に近い電圧を印加することができる。
【実施例４】
【００４０】
（発熱時の遮断と使用者への通達）
抵抗体に電圧を印加している場合、最も不都合な場合は低抵抗化である。
ここでは、使用中に生じる突発的な低抵抗化に対応する。
高電圧で駆動中の抵抗体に導電性の液体が付着したり、温度変化により湿度が増加した場合、抵抗値は低下する。このとき電圧の低下が本発明の処理で対応できる場合には問題なく電圧の低下が実現され、水分の除去等により抵抗が増加することを確認して、対応した駆動条件を実現することで問題なく使用することができる。
これら本発明の制御回路で対応できない場合、最適な方法は、抵抗値や温度を検出して電圧を遮断することである（請求項１１）。
通常電源にはヒューズ等が設置されており、電源自体の出力電力が規定値を超えると装置自体が停止するようになっている。
【００４１】
しかしこのヒューズ機構は、電源自体に予め設定された出力を超える条件で初めて動作する。つまり、使用する抵抗体の最大消費電力と電源を停止するための条件とは必ずしも一致していない。もちろん電源の遮断条件を抵抗体に合わせること自体は可能だが、抵抗体の最大消費電力は、抵抗体を作製する過程で変動する要因をもっている（膜厚、幅等の再現性）。また、交換や径時変化により初期とはことなる条件になる可能性があり、電源の遮断条件のみでこれらに対応することは不可能である。
本実施例では、予め使用する抵抗体の最大消費電力を超える前に、設定値を設けておき、電源を遮断することで抵抗体の断裂を回避するものである。
【００４２】
図６に本発明の光学装置に用いられる制御回路の他の実施例のブロック図を示す。
電源６０１は外部からの信号で電圧を調整可能である。
実施例３と同様に、抵抗体には抵抗値検出用の端子６０２を設けた。
抵抗体に設けた抵抗検出用の端子６０２は制御部６０３へ入力される。ここでは熱電対６０６からの入力による温度検出と端子６０２による抵抗体の抵抗値の検出とを行う。
制御部６０３からの抵抗値と温度条件とは演算部６０４へ入力される。
演算部６０４では、予め使用する抵抗体の条件（上限温度、最大消費電力等）をデータＲＯＭ６０５から必要に応じて読み出し、処理途中の結果等を記憶するためにＲＡＭ６０７を使用して制御部６０３からの抵抗体の状態に適して、必要な電圧を出力する条件を電源６０１へ出力する。
このとき抵抗体の低抵抗化等、何らかの要因で抵抗体の消費電力が増加した場合、電源６０１のヒューズ等による遮断を待つことなく、遮断部６０８の電力遮断を行う機能を持つ遮断部６０８を演算部６０４が直接制御することで、瞬時に抵抗体への給電を停止することができる。
遮断部６０８は、電力が許せばソリッドステートリレー、機械式リレー、カプラ等を、その使用する電力範囲で選択することができる。
【実施例５】
【００４３】
（温度の上昇率、抵抗の低下率）
設定された数値で設定を変更することは有効だが、変化率から到達点を予想することで、重大な損傷を受ける前に調整を行うものである。
本発明の光学装置に用いられる制御回路の他の実施例のブロック図を図７に示す。
電源７０１は外部からの信号で電圧を調整可能である。
実施例３と同様に抵抗体には抵抗値検出用の端子７０２を設けた。
抵抗体に設けた抵抗検出用の端子７０２は制御部７０３へ入力される。ここでは熱電対７０６からの入力による温度検出と端子７０２による抵抗体の抵抗値との検出を行う。
制御部７０３から入力されたデータをもとに電源制御部７０４では時間に対する変化量（または変化量に必要な時間）を演算によりもとめ、ある到達点に達する前に対策を行う。
演算に使用するクロックを、時間の計測に使用することができる。
予め使用する抵抗体の条件（上限温度、最大消費電力等）をデータＲＯＭ７０５から必要に応じて読み出し、処理途中の結果等を記憶するためにＲＡＭ７０７を使用して制御部７０３からの抵抗体の状態により、予測される到達条件に対応して、予め必要な電圧を出力する条件を電源７０１へ出力する。
これにより、重大な変形を受けるようなトラブルが発生しても、永久破壊に至るような条件になる前に、駆動条件の調整が行われ、断裂の発生を避けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
光変調器、光シャッター、光フィルタ等の光部品に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】抵抗体の模式図である。
【図２】本発明の光学装置に用いられる制御回路の一実施例を示すブロック図である。
【図３】図１に示す条件で電極を作製した透明基板３０１の平面概略図である。
【図４】本発明の光学装置に用いられる制御回路の他の実施例を示すブロック図である。
【図５】本発明の光学装置に用いられる制御回路の他の実施例を示すブロック図である。
【図６】本発明の光学装置に用いられる制御回路の他の実施例を示すブロック図である。
【図７】本発明の光学装置に用いられる制御回路の他の実施例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０１    ガラス基板
１０２    ＩＴＯ（錫含有酸化インジウム）
１０３    パッド
１０４    抵抗体作製領域
【図１】
2005234054.tif 000003
【図２】
2005234054.tif 000004
【図３】
2005234054.tif 000005
【図４】
2005234054.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005234054.tif 000008
【図７】
2005234054.tif 000009