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公開番号2025124442
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-26
出願番号2024020506
出願日2024-02-14
発明の名称超音波液晶装置および超音波液晶制御方法
出願人学校法人同志社
代理人弁理士法人みのり特許事務所
主分類G02F 1/13 20060101AFI20250819BHJP(光学)
要約【課題】光の拡散状態を変化させることが可能な超音波液晶装置を提供する。
【解決手段】基板2と、超音波振動子3と、液晶部4と、駆動制御部5とを備える超音波液晶装置1であって、超音波振動子3は、対向配置された第1振動子部および第2振動子部を含み、駆動制御部5は、第1振動子部に対して第1電圧信号を印加するとともに、第2振動子部に対して第1電圧信号とは逆相の第2電圧信号を印加して、液晶部4に非軸対称のたわみ定在波を発生させる電圧制御処理を行い、電圧制御処理時の液晶部4では、第1直線上にたわみ定在波の腹と節が発生し、第2直線上にたわみ定在波の節線が発生することを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
可視光を透過させる基板と、
前記基板に環状に配置された超音波振動子と、
前記基板の前記超音波振動子の内側に配置された液晶部と、
前記超音波振動子に電圧信号を印加して超音波を発生させる駆動制御部と、
を備える超音波液晶装置であって、
前記超音波振動子は、周方向にＮ分割されたＮ個の振動子部（Ｎは２の倍数）を含み、
前記Ｎ個の振動子部は、対向配置された第１振動子部および第２振動子部を含み、
前記駆動制御部は、
前記第１振動子部に対して前記液晶部の共振周波数をもつ第１電圧信号を印加するとともに、前記第２振動子部に対して前記第１電圧信号とは逆相の第２電圧信号を印加して、前記液晶部に非軸対称のたわみ定在波を発生させる電圧制御処理を行い、
前記電圧制御処理時の前記液晶部では、
前記第１振動子部および前記第２振動子部が対向する方向を第１方向とし、前記第１方向と交差する方向を第２方向とした場合、前記第１方向に延びる第１直線上および前記第２方向に延びる第２直線上において、一方に前記たわみ定在波の腹と節が発生し、他方に前記たわみ定在波の節線が発生する
ことを特徴とする超音波液晶装置。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記Ｎ個の振動子部は、４個以上の振動子部を含み、
前記駆動制御部は、
前記電圧制御処理を行う前に、前記Ｎ個の振動子部から前記第１振動子部および前記第２振動子部を選択する選択処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の超音波液晶装置。
【請求項３】
前記駆動制御部は、
前記選択処理と前記電圧制御処理からなる一連の処理を複数回行い、前記選択処理で選択する前記第１振動子部および前記第２振動子部の組み合わせを変更する
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波液晶装置。
【請求項４】
前記駆動制御部は、
前記第１直線が回転するように前記組み合わせを変更する
ことを特徴とする請求項３に記載の超音波液晶装置。
【請求項５】
前記電圧制御処理時の前記駆動制御部は、
前記第１振動子部および前記第２振動子部以外の振動子部に印加する前記電圧信号の電圧をゼロにする
ことを特徴とする請求項２に記載の超音波液晶装置。
【請求項６】
可視光を透過させる基板と、前記基板に環状に配置されるとともに周方向にＮ分割されたＮ個の振動子部（Ｎは２の倍数）を含む超音波振動子と、前記基板の前記超音波振動子の内側に配置された液晶部と、前記超音波振動子に電圧信号を印加して超音波を発生させる駆動制御部とを備える超音波液晶装置を用いた超音波液晶制御方法であって、
前記Ｎ個の振動子部は、対向配置された第１振動子部および第２振動子部を含み、
前記駆動制御部により、前記第１振動子部に対して前記液晶部の共振周波数をもつ第１電圧信号を印加するとともに、前記第２振動子部に対して前記第１電圧信号とは逆相の第２電圧信号を印加して、前記液晶部に非軸対称のたわみ定在波を発生させる電圧制御処理ステップを含み、
前記電圧制御処理ステップでは、前記第１振動子部および前記第２振動子部が対向する方向を第１方向とし、前記第１方向と交差する方向を第２方向とした場合、前記液晶部の前記第１方向に延びる第１直線上および前記第２方向に延びる第２直線上において、一方に前記たわみ定在波の腹と節を発生させ、他方に前記たわみ定在波の節線を発生させる
ことを特徴とする超音波液晶制御方法。
【請求項７】
前記Ｎ個の振動子部は、４個以上の振動子部を含み、
前記電圧制御処理ステップの前に、前記駆動制御部により、前記Ｎ個の振動子部から前記第１振動子部および前記第２振動子部を選択する選択処理ステップを含む
ことを特徴とする請求項６に記載の超音波液晶制御方法。
【請求項８】
前記選択処理ステップと前記電圧制御処理ステップからなる一連の処理ステップを複数回行い、前記選択処理ステップで選択する前記第１振動子部および前記第２振動子部の組み合わせを変更する
ことを特徴とする請求項７に記載の超音波液晶制御方法。
【請求項９】
前記第１直線が回転するように前記組み合わせを変更する
ことを特徴とする請求項８に記載の超音波液晶制御方法。
【請求項１０】
前記電圧制御処理ステップにおいて、前記第１振動子部および前記第２振動子部以外の振動子部に印加する前記電圧信号の電圧をゼロにする
ことを特徴とする請求項７に記載の超音波液晶制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波液晶装置および超音波液晶制御方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、照明装置では、その用途や必要とする照度分布等に応じて、レンズ、反射板および光拡散板を組み合わせて、より少ない全光量で規定の照度を得るための光学設計が行われる。しかしながら、照明装置に用いられる光拡散板は、機械的機構なしに光の拡散方向を変化させることは難しい。また、機械的機構なしに光の拡散状態を変化させることができる装置は、照明装置の分野だけでなく、他の分野（例えば、光センシングの分野）においても利用可能性が期待される。
【０００３】
なお、本願発明者は、特許文献１に記載の液晶可変焦点レンズを提案している。特許文献１に記載の液晶可変焦点レンズは、光の拡散状態を変化させるものではないが、振動強度が液晶層の中心側から周縁側に向かって連続的に小さくなる１次モードのたわみ振動（軸対称のたわみ定在波）を発生させて液晶分子の配向を変化させることで、焦点距離を変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第６４１４９９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その課題は、光の拡散状態を変化させることが可能な超音波液晶装置および超音波液晶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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る超音波液晶装置は、
可視光を透過させる基板と、
前記基板に環状に配置された超音波振動子と、
前記基板の前記超音波振動子の内側に配置された液晶部と、
前記超音波振動子に電圧信号を印加して超音波を発生させる駆動制御部と、
を備える超音波液晶装置であって、
前記超音波振動子は、周方向にＮ分割されたＮ個の振動子部（Ｎは２の倍数）を含み、
前記Ｎ個の振動子部は、対向配置された第１振動子部および第２振動子部を含み、
前記駆動制御部は、
前記第１振動子部に対して前記液晶部の共振周波数をもつ第１電圧信号を印加するとともに、前記第２振動子部に対して前記第１電圧信号とは逆相の第２電圧信号を印加して、前記液晶部に非軸対称のたわみ定在波を発生させる電圧制御処理を行い、
前記電圧制御処理時の前記液晶部では、
前記第１振動子部および前記第２振動子部が対向する方向を第１方向とし、前記第１方向と交差する方向を第２方向とした場合、前記第１方向に延びる第１直線上および前記第２方向に延びる第２直線上において、一方に前記たわみ定在波の腹と節が発生し、他方に前記たわみ定在波の節線が発生することを特徴とする。
【０００７】
前記超音波液晶装置において、
前記Ｎ個の振動子部は、４個以上の振動子部を含み、
前記駆動制御部は、
前記電圧制御処理を行う前に、前記Ｎ個の振動子部から前記第１振動子部および前記第２振動子部を選択する選択処理を行うよう構成できる。
【０００８】
前記超音波液晶装置において、
前記駆動制御部は、
前記選択処理と前記電圧制御処理からなる一連の処理を複数回行い、前記選択処理で選択する前記第１振動子部および前記第２振動子部の組み合わせを変更するよう構成できる。
【０００９】
前記超音波液晶装置において、
前記駆動制御部は、
前記第１直線が回転するように前記組み合わせを変更するよう構成できる。
【００１０】
前記超音波液晶装置において、
前記電圧制御処理時の前記駆動制御部は、
前記第１振動子部および前記第２振動子部以外の振動子部に印加する前記電圧信号の電圧をゼロにするよう構成できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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