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液晶偏光モジュレータ

Liquid Crystal Polarization Modulators

LC-TecのFPM (Fast Polarization Modulator)シリーズには様々な液晶ベースの偏光モジュレータ(ローテータ)があり、外部から印加する駆動電圧によって透過光を制御します。電気的な制御のために可動部品が無く、完全な防振性やコンパクトな設置面積といった長所がございます。

多くのモジュレータは液晶セルと偏光子とで構成されています。駆動電圧が印加されると複屈折の液晶分子の向きが変化するので、この液晶セルを通過する光の位相遅延(Phase Retardation)が変わります。その結果、モジュレータを通りぬける光の偏光が変化します 。


FPMシリーズ液晶偏光モジュレータ概要カタログ(PDF 260KB)

FPMシリーズ液晶偏光モジュレータ概要カタログ日本語版(PDF 2.08MB)



                        
アプリケーション: アドバンテージ:
o 3Dグラフィック o 低消費電力
o カメラ o 可動部分がない(振動が起きない)
o フォトグラフィ o 小型化&大型化対応可(高い設計自由度)
o マシンビジョン o コンパクトな設置面積
o 工業用カメラ o 高速スイッチング
o マイクロスコープ o 高耐久性
o オプティカルレーザーアッテネータ o 優れた光学品質
など など

標準品仕様

様々なアプリケーションに対応できるよう、異なる電気光学特性のモデルがあります。

                       
Model Number of
Polarization
output states
Transmittance Polarization
Contrast*
Recponce
time
(T100-T10)
Relaxation
time
(T0-T90)
VD
FPM (L) 2 ≥43.5% ≥60:1
≥1,800:1
≤6ms ≤30ms @4VRMS
FPM (L)-NIR(1100) 2 ≥40.0% ≥200:1
≥300:1
≤5ms ≤15ms @5VRMS
X-FPM (L) 2 ≥43.5% ≥20:1
≥1,800:1
≤30μs ≤1.8ms @24VRMS
X-FPM (4L) 4 ≥41.0% ≥120:1/≥30:1
≥500:1
≤30μs ≤1.8ms @24VRMS
X-FPM (L)-LAS Under development
PolarSpeed®-M (L) 2 ≥42.0% ≥20:1
≥120:1
≤30μs ≤30μs @24VRMS
VPR Continuous ≥41.0% ≥75:1
all outputs
≤10ms
all outputs
changes≥20°
≤10ms
all outputs
changes≥20°
@9VRMS


上記数値は2x2inchのサイズを室温且つ無偏光光源で使用した場合です。 但し、FPM (L)-NIR
(1100)では設計波長である1100nm、VPRでは狭帯域波長にて測定しています。上記の透過率
とコントラストの説明はカタログの10.1にございますので、仕様詳細と合わせてご覧下さい。



標準品サイズ

標準サイズは、7mmx8mm、13mmx15mm、 1インチ角、2インチ角、1インチ径、2インチ径ですが、カスタム設計にて最大14インチx16インチサイズまで対応可能です。

     
Standard Size Outer dimensions Clear aperture Thickness
7x8 7mm x 8.2mm 5.0mm x 5.0mm     

Model dependent,
ranging from
1.35 to 4.85mm
13x15 13.0mm x 15.0mm 9.8mm x 9.8mm
1x1 25.4mm x 25.4mm 22.2mm x 20.2mm
2x2 50.8mm x 50.8mm 47.6mm x 45.6mm
D1(circular) 25.4mm diameter 22.2mm diameter
D2(circular) 50.8mm diameter 47.0mm diameter


各モデルの正確な寸法/公差およびご提供可能な標準サイズについては各製品仕様詳細をご参照ください。




出力偏光について

通常、偏光モジュレータは直線偏光での出力になっていますが、他の偏光状態の切り替えにも設計できます。例えば直線偏光と円偏光、あるいは左回りと右回りの円偏光の切り替えなども可能です。




入射面側偏光子

標準仕様では偏光モジュレータの入射面(用途によっては出射面ですが)に偏光子が取り付けられていますが、偏光子の無い状態でも提供可能です。




トップコートおよび反射防止(AR)カバーガラス

大半のモデルにおいてモジュレータ表面に反射防止と耐傷性のあるハードコートがされております。また、アプリケーションによってはモジュレータ両面に高効率の反射防止コートがされたカバーガラスを張り付けることも可能です。これは表面反射やビームのずれ、波面のゆがみ等を最小限に抑えられますのでイメージングの用途に最適です。




接続部・コネクタについて

標準品は液晶モジュレータに接合されましたコンタクトピンによる接続となっておりますが、フレキシブル・フラットケーブル(FFC)やリード線などへの設計変更も可能です。




駆動波形

モジュレータには単安定(mono-stable)のノーマリーホワイト(normally-white)タイプの液晶が使われています。電圧が印加されていないときには偏光が変化させられた状態(altering state)*であり、電圧が印加(VD)されると偏光が無変化(non-altering state)の状態**になり、電圧が印加されている間は無変化状態を保てます。

一般的に、駆動電圧値を上げることで無変化状態でのコントラストが強くなり、応答時間も短くなります。またモジュレータの偏光出力はRMS電圧によります。製品の性能や寿命を損ないかねない液晶層内のイオン移動(Ion migration)を避けるためには、完全にDCバイアスのない駆動信号を推奨します。下記の図は2種類のAC矩形波による理想的な駆動パターンです。

(A)



(B)



(A)の駆動パターンにおいてチラツキ(visual flicker)を抑えるためには60Hz以上の周波数を推奨します。一方(B)の駆動パターンは2つの偏光状態の出力を周期的に行う場合に適しています。


* PolarSpeed®-M (L)では逆の駆動です。(印加電圧の無いときは偏光が変化しません)。
** PolarSpeed®-M (L)は特定のデュアルシグナルの駆動電圧波形が必要です。(詳細は個別カタログをご覧下さい)



液晶モジュレータ標準品ラインアップ

・ FPM (L) (Fast Polarization Modulator)
ベーシックモデルのFPM (L)は直交する2つの偏光状態を高コントラストで高速切り替えが可能な偏光モジュレータです。極度な高速動作を必要としない、汎用の偏光モジュレータをお求めの方に適したモデルです。
FPM 詳細カタログ(PDF 1.23MB)


・ FPM (L)-NIR(1100) (Fast Polarization Modulator - Near Infrared Operation, 1,100nm optimized)
FPM (L)-NIR(1100)は最適化波長が1100nmで設計され、可視〜近赤外(up to 2000nm)の広帯域で使用できます。
FPM (L)-NIR(1100) 詳細カタログ(PDF 1.16MB)


・ X-FPM (L) (Extra Fast Polarization Modulator)
X-FPM (L)は最も高速な単一セルの偏光モジュレータで、ベーシックモデルのFPM (L)に比べてスイッチング動作がより高速になっています。高周波数で2つの偏光状態を切り替えるようなアプリケーションに適しています。
X-FPM (L) 詳細カタログ(PDF 1.23MB)


・ X-FPM (4L) (Extra Fast Polarization Modulator, 4 linear polarization outputs)
X-FPM (4L)は2層セルの構造になっており、4つの直線偏光(-45度、0度、+45度、+90度)の切り替え動作が出来ます。偏光イメージングのアプリケーションにとても適しています。
X-FPM (4L) 詳細カタログ(PDF 1.25MB)


・ X-FPM (L)-LAS (Extra Fast Polarization Modulator - Laser Operation)
X-FPM(L)-LASはレーザー光源で使用できる耐久性や寿命を持っています。現在開発中です。


・ PolarSpeed®-M (L) (PolarSpeed® Modulator)
LC-TEC社の特許技術であるPolarSpeed®を用いた2層セルのモジュレータで、偏光切り替え速度が30マイクロ秒という前例のない速さです。このモジュレータは時間多重方式の3次元映像のような高フレームレートでの用途に最適であり、最大540FPSの駆動にも適しています。
PolarSpeed®技術は『DepthQ®』という偏光モジュレータにも使われており、LC-TEC社とって長年にわたるパートナーである米国のLightspeed Design社が3Dプロジェクションの用途でDepthQ®を独占販売しています。* 弊社にてDepthQ®のご提供はできません。
PolarSpeed®-M (L) 詳細カタログ(PDF 1.21MB)


・ VPR (Variable Polarization Rotator)
VPRは他の偏光モジュレータとは異なり、0〜180度の範囲内で連続的に直線偏光を回転させることができます。


液晶シャッター

・ FOS Series (Fast Optical Shutter)
FPM、X-FPM (L)、PolarSpeed®-M (L)の各モデルは前後の偏光子を取り付けたし、液晶シャッターとして主にご提供しております。

FOS Seriesのページ


液晶偏光モジュレータ用コントローラ

・ Drive Electronics LCC-230
モジュレータは電圧が印加されていないときには偏光が変化させられた状態にあります。
電圧が印加されると閉まる状態になります。電圧が印加されている間は無変化状態を保てます。(Polar xxxの製品はこの逆になります。)一般に、駆動電圧値を上げることで無変化状態でのコントラストが強くなり、応答時間も短くなります。

モジュレータの偏光出力はRMS電圧によります。
駆動信号にDCバイアスが無い状態にすることでモジュレータの性能と寿命をより長く維持することができます。
これは下図 (B)のような矩形波を使用することによって達成されます。
下図(A)のように使用する場合、最小周波数60Hzで使用することを推奨します。
これは視覚フリッカを避けるためです。
(B)のような開閉状態の循環動作で使用することを推奨します。

(A)



(B)



LCC-230 ユーザーマニュアル(PDF 776KB)



カスタムデザイン

標準品の中で望ましい液晶偏光モジュレータが無い場合、お客様の仕様に合わせた(電気的特性、サイズ他)カスタム設計が可能です。
1個のカスタム品から数百万/月産の大量生産に対応可能です。


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