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JPS62298727A - Vibration analysis device - Google Patents

Vibration analysis device

Info

Publication number
JPS62298727A
JPS62298727A JP14144486A JP14144486A JPS62298727A JP S62298727 A JPS62298727 A JP S62298727A JP 14144486 A JP14144486 A JP 14144486A JP 14144486 A JP14144486 A JP 14144486A JP S62298727 A JPS62298727 A JP S62298727A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid crystal
voltage
state
display element
crystal display
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
Application number
JP14144486A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06100493B2 (en
Inventor
Fumio Sumio
角尾 二三男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP14144486A priority Critical patent/JPH06100493B2/en
Publication of JPS62298727A publication Critical patent/JPS62298727A/en
Publication of JPH06100493B2 publication Critical patent/JPH06100493B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野1 本発明は、物体の振動を解析する振動解析装置に関する
ものである。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application 1 The present invention relates to a vibration analysis device for analyzing vibration of an object.

[従来の技術] 従来から、物体の振動を解析する振動解析装置としては
、ストロボライトの発光周波数な被測定物の振動数と同
期させ、あるいは微小な差に設定してストロボライトを
発光させるものが使用されている。
[Prior Art] Conventionally, vibration analysis devices for analyzing the vibrations of objects have been designed to emit light from a strobe light in synchronization with the vibration frequency of the object being measured, or by setting it to a minute difference. is used.

このようなストロボライトを使用すれば、高速で振動す
る物体の運動を停止させ、または連続写真のようにして
見ることができるため、その振動を容易に解析すること
ができた。
Using such a strobe light, it was possible to stop the motion of a rapidly vibrating object or view it as a series of photographs, making it easy to analyze the vibrations.

[発明の解決しようとする問題点] しかし、ストロボライトは明るさが限られており、暗い
室内や夜間での使用は可能であったが、非常に大きい物
体若しくは非常に広い範囲を移動する物体の解析または
太陽光下の屋外での測定が必要な解析には、ストロボラ
イトの光の強度が不足し、解析に使用できないという問
題点があった。
[Problems to be solved by the invention] However, strobe lights have limited brightness and can be used in dark rooms or at night; For analysis that requires measurements outdoors under sunlight or for analysis that requires measurements outdoors, there is a problem in that the light intensity of the strobe light is insufficient and cannot be used for analysis.

このため、広い場所や強い太陽光下でも使用可能な振動
解析装置が望まれていた。
For this reason, there has been a desire for a vibration analysis device that can be used in large areas and under strong sunlight.

E問題を解決するための手段] 本発明は、かかる問題点を解決すべくなされたものであ
り、振動する被測定物の振動を解析するための振動解析
装置において、高速応答液晶表示素子を光シャッターと
して使用したことを特徴とする振動解析装置を提供する
ものである。
Means for Solving Problem E] The present invention has been made to solve this problem, and in a vibration analysis apparatus for analyzing the vibration of a vibrating object to be measured, a high-speed response liquid crystal display element is illuminated. The present invention provides a vibration analysis device characterized in that it is used as a shutter.

以下、本発明を図面に従って説明する。The present invention will be explained below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の基本的構成の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of the basic configuration of the present invention.

第1図は、被測定物として、ラウドスピーカ−の振動を
解析する場合の例を示しており、 lは高速応答液晶表
示素子、 2は高速応答液晶表示素子を駆動するための
発信器、 3は周波数カウンター、 4は発信器の出力
波形、 5は被測定物であるラウドスピーカ−16は照
明用光源、7は観察者を示している。
FIG. 1 shows an example of analyzing the vibration of a loudspeaker as an object to be measured, where l is a high-speed response liquid crystal display element, 2 is an oscillator for driving the high-speed response liquid crystal display element, and 3 is a frequency counter; 4 is the output waveform of the oscillator; 5 is a loudspeaker as an object to be measured; 16 is an illumination light source; and 7 is an observer.

この場合、発信器の出力がオンの時、シャッターが開く
高速応答液晶表示素子を用いているが、逆の場合も使用
可能なことは言うまでもない。
In this case, a high-speed response liquid crystal display element is used whose shutter opens when the output of the oscillator is on, but it goes without saying that it can also be used in the opposite case.

この本発明でその振動を解析しうる被測定物としては、
前述のラウドスピーカ−の外、各種楽器、クッション材
、各種構造材、建造物、回転体等があり、その振動数、
振動モード、回転体の回転数、面ブレ、軸ブレ等の解析
に使用できる。
The objects to be measured whose vibrations can be analyzed using the present invention include:
In addition to the above-mentioned loudspeakers, there are various musical instruments, cushioning materials, various structural materials, buildings, rotating bodies, etc., and their frequencies,
It can be used to analyze vibration modes, rotational speed of rotating bodies, surface wobbling, shaft wobbling, etc.

本発明は太陽光を照明用光源としても使用できるため、
大きな被測定物として各種建築物、つり橋、鉄橋、レー
ル、塔や大型機械の振動の解析にも使用できる。
Since the present invention can also use sunlight as a light source for illumination,
It can also be used to analyze the vibrations of various buildings, suspension bridges, iron bridges, rails, towers, and large machines as large objects to be measured.

また、一方向に移動する物体の追跡に使用することもで
きる。
It can also be used to track objects moving in one direction.

また、観察者が直接口で見るようにしてもよいし、カメ
ラを光シャッターに直付けして、カメラにより撮影する
ようにすることもできる。
Further, the observer may view the image directly with his or her mouth, or a camera may be directly attached to an optical shutter to take a photograph.

従来からカメラのシャッターとして液晶表示素子を使用
することは提案されているが、充分なシャッタ一度が得
られないとか、応答速度が遅く実質的には使用されてい
ない。本発明では、従来の速度の遅い液晶表示素子では
なく、高速応答液晶表示素子を使用しているため、この
ような使用も可能となった。
Although it has been proposed to use a liquid crystal display element as a shutter for a camera, it has not been practically used because a sufficient shutter speed cannot be obtained or the response speed is slow. In the present invention, since a high-speed response liquid crystal display element is used instead of a conventional slow-speed liquid crystal display element, such use is also possible.

本発明では、この高速応答液晶表示素子は、ある一定周
期で繰り返して光を透過するようにされるため、次のよ
うな構成を持つものの使用が好ましい。
In the present invention, since the high-speed response liquid crystal display element is configured to transmit light repeatedly at a certain constant period, it is preferable to use one having the following configuration.

即ち、一対の透明型極付の透明基板を透明電極が相対向
するように配置し、周辺をシール材でシールし、内部に
ネマチック液晶を封入し、そのネマチック液晶層よりも
外側に一対の偏光膜を配置しており、夫々の透明基板が
水平配向処理され、両透明基板間では相互にその水平配
向方向がほぼ直交するように配置され、夫々の偏光膜の
偏光軸を夫々の基板面の液晶分子の配向方向にほぼ平行
またはこれにほぼ直交するように配置し、ネマチック液
晶のピッチpと基板間隙dとの関係d/pが0.5X 
nより大きぐ、かつ0.5+0.5X nよりも小さく
(nは1以」二の整数を示す)され、両透明電極間に印
加する電圧を順次オンオフすることにより、電圧オフ時
には液晶分子がほぼ90°+180’ X nのねじれ
状態を取り、電圧オン時には液晶分子が縦配向状態を取
り、電圧オン後の短時間の電圧オフ時には液晶分子が電
圧オフ時のねじれ状態への緩和状態であるほぼ90°+
1110’ Xm (mは0≦mくnの整数を示す)の
ねじれ状jE+とされ、この電圧オン時の液晶分子の縦
配向状態と電圧オフ時の液晶分子のほぼ90°+180
°×mのねじれ状態との2つの状態を利用して光の透過
率を変えることができる高速応答液晶表示素子である。
That is, a pair of transparent substrates with transparent electrodes are arranged so that the transparent electrodes face each other, the periphery is sealed with a sealant, nematic liquid crystal is sealed inside, and a pair of polarized light is placed outside the nematic liquid crystal layer. Each transparent substrate is horizontally aligned, and both transparent substrates are arranged so that their horizontal alignment directions are almost perpendicular to each other, and the polarization axis of each polarizing film is aligned with the plane of each substrate. The liquid crystal molecules are arranged approximately parallel to or perpendicular to the alignment direction, and the relationship d/p between the pitch p of the nematic liquid crystal and the substrate gap d is 0.5X.
By sequentially turning on and off the voltage applied between both transparent electrodes, the liquid crystal molecules are The liquid crystal molecules take a twisted state of approximately 90° + 180' x n, and when the voltage is on, the liquid crystal molecules are vertically aligned, and when the voltage is off for a short time after the voltage is on, the liquid crystal molecules are relaxed to the twisted state when the voltage is off. Almost 90°+
1110'
This is a high-speed response liquid crystal display element that can change the light transmittance by using two states: a twisted state of °×m.

この高速応答液晶表示素子は、液晶を通常の液晶で使用
される電圧オン時とオフ時の2つの安定状態のみを利用
して光の透過率を変えるのではなく、長時間電圧オフに
よる完全なオフ時で通常の液晶よりもより大きくねじれ
た状態とし、電圧オン時の安定状態とその後の電圧オフ
による完全なオフ状態への緩和状態の準安定状態との2
つの状態を利用して光の透過率を変えるものであり、準
安定状態はそれはで長くは続かないが、本発明のように
数m5ec〜数sec程度の短い間隔で液晶がオンオフ
を繰り返す用途には好適であり、高速応答で高コントラ
ストが得られる。
This high-speed response liquid crystal display element does not change the light transmittance by using only the two stable states of voltage on and off, which are used in ordinary liquid crystals, but completely changes the light transmittance by turning off the voltage for a long time. When the liquid crystal is turned off, it is in a more twisted state than normal liquid crystals, and there are two metastable states: a stable state when the voltage is on, and a relaxed state that is completely off when the voltage is turned off.
The metastable state does not last long, but it can be used in applications where the liquid crystal repeatedly turns on and off at short intervals of several meters to several seconds, as in the present invention. is suitable and provides high contrast with fast response.

第2図は、この高速応答液晶表示素子の基本的構成を示
す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing the basic structure of this high-speed response liquid crystal display element.

第2図において、 IIA、  IIBはガラス、プラ
スチック等の透明基板であり、その内面には醸化スズ、
酸化インジウム−酸化スズ等の透明電極12A、 12
Bが必要に応じて所望のパターンにパターニングされて
形成されている。この透明電極の表面は、液晶分子が一
方向に水平配向するようにラビングまたは斜め蒸着等に
より水平配向処理がなされ、この水平配向方向が2枚の
基板で互いに直交するように向い合せて、周辺でシール
材13によりシールされ、内部にネマチック液晶14が
封入されて液晶セルを形成している。この液晶セルの外
面に一対の偏光膜15A、15Bを、夫々の偏光膜の偏
光軸を夫々の基板面の液晶分子の配向方向にほぼ平行ま
たはこれにほぼ直交するように配置して、これら一対の
偏光膜の偏光軸がほぼ平行するかまたは直交するように
配置されるように設けられる。
In Fig. 2, IIA and IIB are transparent substrates made of glass, plastic, etc., and their inner surfaces are coated with tin fermentation,
Transparent electrodes 12A, 12 such as indium oxide-tin oxide
B is formed by patterning into a desired pattern as necessary. The surface of this transparent electrode is horizontally aligned by rubbing or diagonal vapor deposition so that the liquid crystal molecules are horizontally aligned in one direction. The cell is sealed with a sealing material 13, and a nematic liquid crystal 14 is sealed inside to form a liquid crystal cell. A pair of polarizing films 15A and 15B are arranged on the outer surface of this liquid crystal cell so that the polarization axis of each polarizing film is substantially parallel to or substantially perpendicular to the orientation direction of liquid crystal molecules on each substrate surface. The polarizing films are arranged so that their polarization axes are substantially parallel or orthogonal to each other.

なお、この外、一般の液晶表示装置で行われているよう
な応用、例えば、透明電極に金属リードを形成したり、
光の透過率を変化させる部分を除いて無電解Niメッキ
、Or蒸着等により不透明のマスクを形成したり、カラ
ーフィルターを形成したり、ポリイミド、ポリアミド、
シリカ、アルミナ等の配向膜用のオーバーコートを透明
電極上に形成したり、液晶セル内に基板間隙を正確に保
つためのガラス繊維、アルミナ粒子、プラスチック粒子
等のスペーサーを散布若しくはそれらスペーサー入りの
シール材を点伺けしたりする等してもよい。
In addition to this, applications such as those used in general liquid crystal display devices, such as forming metal leads on transparent electrodes, etc.
Except for the parts that change the light transmittance, an opaque mask is formed by electroless Ni plating, Or vapor deposition, etc., a color filter is formed, and polyimide, polyamide,
An overcoat for alignment films such as silica or alumina is formed on transparent electrodes, and spacers such as glass fibers, alumina particles, plastic particles, etc. are sprinkled or used to maintain an accurate gap between the substrates within the liquid crystal cell. You may also apply a sealant.

この高速応答液晶表示素子の配向処理方向を両方の基板
で直交するようにしておけばよく、偏光膜の偏光軸方向
は夫々の配向処理方向と平行または直交するように配置
されればよい。
The alignment directions of this high-speed response liquid crystal display element may be perpendicular to both substrates, and the polarization axes of the polarizing films may be arranged parallel or perpendicular to the respective alignment directions.

例えば、両方の偏光膜の偏光軸方向を平行に配置した場
合、オン時に光が透過し、オフ時に光が透過しなくなる
For example, if the polarization axes of both polarizing films are arranged in parallel, light will pass through when on, and no light will pass through when off.

この高速応答液晶表示素子では、通常の液晶表示装置と
同様に液晶分子が電圧オフ時にはほぼ90’ +180
’ X nのねじれ状態である第1の安定状態を取り、
電圧オン時には縦配向状態である第2の安定状態を取り
、ここまでは従来の液晶表示装置と同じである。
In this high-speed response liquid crystal display element, like a normal liquid crystal display device, the liquid crystal molecules are approximately 90' + 180 when the voltage is off.
' Take the first stable state, which is the twisted state of X n,
When the voltage is turned on, the second stable state, which is a vertically aligned state, is taken, and up to this point it is the same as a conventional liquid crystal display device.

しかし、この高速応答液晶表示素子では、液晶分子のね
じれ角が大きいため、この2つの安定状態の外に電圧オ
ンの第2の安定状7u−である縦配向状態の後に電圧を
オフにした際に、短時間ではあるが完全な電圧オフ時の
前記第1の安定状態であるねじれ状態への緩和状態であ
るほぼ90’ +180’ Xm (mはO≦m<n(
7)整数を示す)のねじれ状態である準安定状態を少な
くとも1つとる。この準安定状態は、液晶自身のねじれ
ようとする力が強いため、第2の安定状1ハ;である縦
配向状態から極めて速く、具体的には室温で1〜数m5
ec程度と高速で到達し、かつある程度の時間保持され
、次の準安定状態か第1の安定状態に到達する。この高
速応答液晶表示素子では、この電圧オン時の第2の安定
状態と少なくとも1つの準安定状態との2つの状態の間
で駆動し、極めて高速でオンオフすることができる。
However, in this high-speed response liquid crystal display element, since the twist angle of the liquid crystal molecules is large, in addition to these two stable states, when the voltage is turned off after the vertical alignment state, which is the second stable state 7u- when the voltage is on. , the relaxation state to the twisted state which is the first stable state when the voltage is completely turned off, although for a short time, is approximately 90' + 180' Xm (m is O≦m<n(
7) It has at least one metastable state which is a twisted state of (indicates an integer). This metastable state occurs extremely quickly from the vertically aligned state, which is the second stable state, because the twisting force of the liquid crystal itself is strong.
The state is reached at a high speed of approximately ec, is maintained for a certain period of time, and reaches either the next metastable state or the first stable state. This high-speed response liquid crystal display element can be driven between two states, the second stable state when the voltage is on, and at least one metastable state, and can be turned on and off at extremely high speed.

この準安定状態は長時間安定な状態ではないため、順次
次の準安定状態か第1の安定状態に移行するが、これら
はいずれも配向方向により定まるため、これらの間では
ねじれが180°ずつ増加することとなる。このため、
準安定状態と準安定状態との間での光透過率変化及び準
安定状態と第1の安定状態との間での光透過率変化は比
較的に少ない。特に906と270°の準安定状態間の
変化は少なく、状態が変化したことはほとんど認識され
ない。
Since this metastable state is not stable for a long time, it sequentially shifts to the next metastable state or the first stable state, but each of these is determined by the orientation direction, so the twist is 180° between them. This will result in an increase. For this reason,
The change in light transmittance between the metastable states and between the metastable state and the first stable state is relatively small. In particular, the change between the metastable states of 906° and 270° is so small that it is hardly recognized that the state has changed.

この場合、ネマチック液晶のピッチpと基板間隙dとの
関係は0.5X n < d / P < 0.5+0
.5×n(nは1以上の整数を示す)とされればよい。
In this case, the relationship between the pitch p of the nematic liquid crystal and the substrate gap d is 0.5X n < d/P < 0.5+0
.. It may be 5×n (n is an integer of 1 or more).

これにより、両方の基板での水平配向方向が直交してい
る場合に、電圧オフ時には液晶分子は90°+180°
×nのねじれ状態を取る。こらが第1の安定状態である
As a result, when the horizontal alignment directions of both substrates are perpendicular, the liquid crystal molecules are aligned at 90° + 180° when the voltage is off.
Take the twisted state of ×n. This is the first stable state.

ここで、電圧を印加すると液晶分子は立ち」二かり、は
ぼ垂直になり縦配向となる。これが第2の安定状態であ
る。
When a voltage is applied, the liquid crystal molecules stand up, become almost vertical, and are oriented vertically. This is the second stable state.

次いで電圧を切ると、液晶分子はねじれ状態となろうと
し、基板の配向方向に液晶分子がそろおうとする。この
場合、この高速応答液晶表示素子では、完全な電圧オフ
時に液晶分子が第1の安定状態である90″+tao°
×nのねじれ状態、即ち270’ 、 450°、63
0°、・・・・・・・・・というように大きくねじれて
いるため、電圧をオフにしても液晶分子は直ちにこの状
態にはならなく、まず90″になり、続いて270°、
 450 ’、・・・・・・・・・というように順次そ
のねじれが拡大していくこととなり、l以」―の準安定
状態をとる。
When the voltage is then turned off, the liquid crystal molecules tend to become twisted and align in the orientation direction of the substrate. In this case, in this high-speed response liquid crystal display element, the liquid crystal molecules are in the first stable state at 90''+tao° when the voltage is completely turned off.
×n twisted state, i.e. 270', 450°, 63
Since the liquid crystal molecules are twisted greatly at 0°, ..., etc., even when the voltage is turned off, the liquid crystal molecules do not immediately return to this state, but first become 90'', then 270°, and so on.
450', etc., the torsion gradually expands, and a metastable state is reached.

また、この場合、液晶分子の配向状態がほぼ90°+ 
 180” Xm (mはO≦m<nの整数を示す)の
ねじれ状態で水平配向処理によるプレティルト角と整合
するようにしておく、即ち、液晶分子のらせんピッチが
分子のどちらの端でも同じになるようにしておくことに
より、この特定の準安定状態が他の準安定状態に比して
はるかに長く続く傾向があり、数秒以1−も続くことも
ある。このため、液晶のらせん方向を考慮して、配向処
理方向を定めることが好ましい。特に、第1の安定状態
よりも 180°ねじれの少ない準安定状態で整合する
ようにしておくことにより、この準安定状態が安定し易
く好ましい。
In addition, in this case, the alignment state of liquid crystal molecules is approximately 90°+
The twisted state of 180"Xm (m is an integer of O≦m<n) is made to match the pretilt angle obtained by the horizontal alignment process, that is, the helical pitch of the liquid crystal molecules is the same at either end of the molecule. This particular metastable state tends to last much longer than other metastable states, sometimes lasting more than a few seconds. It is preferable to take this into account and determine the direction of the alignment process. In particular, alignment in a metastable state with less 180° twist than the first stable state is preferred because this metastable state can be easily stabilized.

このためには、例えば、 450°ねじれの左らせんの
液晶を使用した場合、第2図において、表側の透明基板
11Aではラビング方向をセルの表側から見て左下から
右上へとり、裏側の透明基板11Bではラビング方向を
右下から左−1−へとればよい。
For this purpose, for example, when using a left-handed helical liquid crystal with a 450° twist, in FIG. 11B, the rubbing direction may be changed from the lower right to the left -1-.

このように、第1の安定状態を450°とするように液
晶を調整し、即ち、 1< d / p < 1.5の
液晶を使用し、準安定状態を270°とし、この270
°で整合状態とすることが好ましい。
In this way, we adjust the liquid crystal so that the first stable state is 450°, i.e. we use a liquid crystal with 1 < d / p < 1.5, the metastable state is 270°, and this 270°
Preferably, the alignment condition is at .degree.

これは、液晶のd/pが大きく液晶分子のねじれようと
する力が強いほど速く90°の第1の準安定状態になる
速さが速くなるためであり、第1の安定状態が270°
の場合よりも450°の場合の方が高速応答が可能とな
るためである。
This is because the larger the d/p of the liquid crystal and the stronger the twisting force of the liquid crystal molecules, the faster the first metastable state at 90° will be reached, and the first stable state will be at 270°.
This is because a faster response is possible in the case of 450° than in the case of .

この第1の安定状態が270°の場合と 450°の場
合との差は、 450°の場合と 830°の場合との
差に比して大きい。これは、第1の安定状態が270°
のものは準安定状態が80°のみであるためであり、第
1の安定状態が906である従来の液晶表示素子に比し
てはかなり速いが、第1の安定状態が450°のものは
さらに速いものとなる。また、この高速応答液晶表示素
子では電圧オン時の第2の安定状態と電圧オフ直後の準
安定状態との2つの状態との間でオンオフするものであ
り、準安定状態が長い程使用可能性が大きく、第1の安
定状態が450°のものが好ましい。特に、第1の安定
状態を 450°とし、2706の準安定状態で液晶分
子の配向とプレティルトが一致する整合状態となるよう
にしておくことにより、スイッチングの繰り返しが数秒
程度でも使用可能となる。
The difference between the first stable state being 270° and 450° is larger than the difference between 450° and 830°. This means that the first stable state is 270°
This is because the metastable state of the device is only 80 degrees, and it is considerably faster than the conventional liquid crystal display element whose first stable state is 906 degrees, but the one whose first stable state is 450 degrees is faster. It will be even faster. In addition, this high-speed response liquid crystal display element turns on and off between two states: a second stable state when the voltage is turned on and a metastable state immediately after the voltage is turned off, and the longer the metastable state is, the more likely it is that it can be used. It is preferable that the angle is large and the first stable state is 450°. In particular, by setting the first stable state to 450° and setting the metastable state of 2706 to a matching state where the orientation of the liquid crystal molecules and the pretilt match, it becomes possible to repeat switching even for a few seconds.

ねじれ角が大きくなると準安定状態への移行の応答速度
は向上する傾向はあるが、8306以上のねじれ角とす
ることは、第1の安定状態が270°の場合と 450
°の場合との差はど大きくなく、逆に駆動電圧が高くな
り、円偏光性が増加し、光透過率が低下し、コントラス
トが低下してくるため、 450°とすることが最も好
ましい。また、ねじれ角を大きくすると、リターデーシ
ョン色が強くなる傾向もあり、好ましくない色が生じる
ことがある。
Although the response speed for transition to a metastable state tends to improve as the torsion angle increases, setting a torsion angle of 8306 or more means that the first stable state is 270° and 450°.
It is most preferable to set the angle to 450 degrees because the difference from the case of 450 degrees is not very large, and on the contrary, the driving voltage increases, circular polarization increases, light transmittance decreases, and contrast decreases. Furthermore, when the twist angle is increased, the retardation color tends to become stronger, which may result in an undesirable color.

[作用] この高速応答液晶表示素子において、照明用光源より発
せられた光線は被測定物に入射し、反射した光線の一部
は、高速応答液晶表示素子に向う。
[Function] In this high-speed response liquid crystal display element, the light beam emitted from the illumination light source is incident on the object to be measured, and a portion of the reflected light beam is directed toward the high-speed response liquid crystal display element.

発信器により、高速応答液晶表示素子のシャッターが開
いた時に、入射した光線が選択的に観察者に到達する。
The transmitter allows the incident light beam to selectively reach the viewer when the shutter of the fast-response liquid crystal display element is opened.

この原理により、被測定物の振動数と高速応答液晶表示
素子のシャッター岡波数が同期した場合には、被測定物
が静止しているように見えることとなる。
According to this principle, when the vibration frequency of the object to be measured and the shutter frequency of the high-speed response liquid crystal display element are synchronized, the object to be measured appears to be stationary.

この場合、その同期した周波数を周波数カウンターで知
ることができ、これにより被測定物の振動周波数を知る
ことができる。
In this case, the synchronized frequency can be determined by a frequency counter, and thereby the vibration frequency of the object to be measured can be determined.

また、これが完全には同期しないようにしてわずかに周
波数がずれるようにしておくことにより、その差の周波
数で被測定物が振動しているように観測することができ
る。
Furthermore, by preventing these from being completely synchronized so that the frequencies are slightly shifted, it is possible to observe the object to be measured as if it were vibrating at the difference in frequency.

[実施例] 実施例1 第1図に示すようなラウドスピーカ−の振動を解析する
振動解析装置を作成した。この高速応答液晶表示素子は
、以下のようにして製造した。
[Example] Example 1 A vibration analysis device for analyzing the vibration of a loudspeaker as shown in FIG. 1 was created. This high-speed response liquid crystal display element was manufactured as follows.

ポリイミド配向膜を形成した全面ベタ透明型極付のガラ
ス基板をラビングし、このラビング方向が直交するよう
にかつ270@で整合するように2枚の基板を電極面を
対向させて配置し、周辺を注入口部を除きシール材でシ
ールし、注入口から液晶を注入してセルを形成した。こ
のセルのセル間隙は4.BJLmであった。
A glass substrate with a transparent electrode on which a polyimide alignment film is formed is rubbed, and the two substrates are placed with their electrode surfaces facing each other so that the rubbing directions are perpendicular and aligned at 270@, and the surrounding area is was sealed with a sealant except for the injection port, and liquid crystal was injected through the injection port to form a cell. The cell gap of this cell is 4. It was BJLm.

この液晶としては、屈折率異方性Δnが0.13のメル
ク社製液晶r ZLT−15B5Jをそのらせんピッチ
が3.77zmとなるようにカイラル成分としてコレス
テリルノナネートを5.5wt%添加した液晶を使用し
た。
This liquid crystal is a Merck liquid crystal r ZLT-15B5J with a refractive index anisotropy Δn of 0.13, to which 5.5 wt% of cholesteryl nonanate is added as a chiral component so that the helical pitch is 3.77 zm. It was used.

このセルの表と裏には一対の偏光膜をその偏光軸が相互
に平行となるように配置した。
A pair of polarizing films was placed on the front and back sides of this cell so that their polarization axes were parallel to each other.

このようにして製造した高速応答液晶表示素子は、電圧
を印加しない状態では液晶分子が450°ねじれた状態
となっており、第1の安定状態となっていた。この状態
では液晶セル内で光は液晶分子のねじれに沿って進み、
 450°ねじれることとなり、液晶光学スイッチ装置
に入射した光は一対の偏光膜の偏光軸が平行となってい
るため透過しない。
In the high-speed response liquid crystal display element manufactured in this way, the liquid crystal molecules were in a state twisted by 450° when no voltage was applied, and the device was in the first stable state. In this state, light travels within the liquid crystal cell along the twist of the liquid crystal molecules,
The light is twisted by 450 degrees, and the light incident on the liquid crystal optical switch device is not transmitted because the polarization axes of the pair of polarizing films are parallel.

次に、ある周波数でパルス状の電圧を印加する。この電
圧が印加されている間、液晶分子が縦配向状態となり、
第2の安定状態となった。
Next, a pulsed voltage is applied at a certain frequency. While this voltage is applied, the liquid crystal molecules become vertically aligned,
A second stable state has been reached.

この状態では液晶セルは光に対して等吉凶となり、液晶
光学スイッチ装置に入射した光は一対の偏光膜の偏光軸
が平行となっているため、光は透過した。
In this state, the liquid crystal cell is equally good and bad for light, and the light that entered the liquid crystal optical switch device was transmitted because the polarization axes of the pair of polarizing films were parallel.

次に電圧がオフ状態となると、セル内で液晶分子は瞬時
に80°ねじれた第1の準安定状態となり、表側偏光膜
を通った入射光はセル内を液晶のねじれ構造に従ってそ
の偏光成分は90°ねじられ裏側偏光膜を透過不能とな
り、光が遮断された。
Next, when the voltage is turned off, the liquid crystal molecules within the cell instantly enter the first metastable state twisted by 80°, and the incident light that passes through the front polarizing film travels inside the cell according to the twisted structure of the liquid crystal, and its polarized light component is It was twisted by 90° and could no longer pass through the back polarizing film, and light was blocked.

この第1の準安定状態は不整合状態でありあまり安定で
ないため、比較的短時間で液晶分子はさらにねじれが進
行し、 270°ねじれ構造の第2の準安定状態となる
。この状態でも90°ねじれ構造と同様に入射光は遮断
されており、この変化におけるコントラスト変化はわず
かであった。この2706ねじれ構造は、液晶分子の配
向状態が水平配向処理によるプレティルト角と一致して
おり、整合状態となっているため比較的に安定であり、
駆動周波数を下げていった場合、室温で数秒間でも継続
した。なお、さらに長い間装置すると、 450°ねじ
れ構造に移行した。
Since this first metastable state is a mismatched state and is not very stable, the twisting of the liquid crystal molecules progresses further in a relatively short period of time, resulting in a second metastable state with a 270° twisted structure. Even in this state, incident light was blocked as in the 90° twisted structure, and the contrast change due to this change was slight. This 2706 twisted structure is relatively stable because the alignment state of the liquid crystal molecules matches the pretilt angle due to the horizontal alignment process, and is in a consistent state.
When the driving frequency was lowered, it continued for several seconds at room temperature. Note that when the device was used for a longer period of time, the structure shifted to a 450° twist structure.

この実施例では、ラウドスピーカ−の振動を観測するた
め、数秒というような低速のパルスを使用しなく、1秒
間に数百回パルスを印加するため、第2の準安定状態で
ある270°ねしれと第1の安定状態である縦配向との
間でオンオフし、高速でかつコントラストの高いスイッ
チングが可能であり、ラウドスピーカ−の振動がよく判
別できた。
In this example, in order to observe the vibration of the loudspeaker, we do not use slow pulses lasting several seconds, but instead apply pulses several hundred times per second. It turned on and off between the tilted orientation and the first stable state of vertical orientation, enabling high-speed and high-contrast switching, and the vibrations of the loudspeaker could be clearly distinguished.

実施例2 太陽光下で使用されるタービンの回転を、実施例1と同
様な振動解析装置を使用して観測した。
Example 2 The rotation of a turbine used under sunlight was observed using the same vibration analysis device as in Example 1.

太陽光下での使用にもかかわらず、高速応答液晶表示素
子を使用しているためその回転状況が判別でき、回転と
同期をとった場合には停止して見え、また少し同期をず
らすと低速で回転しているように見えた。
Even when used under sunlight, the rotation status can be determined because it uses a high-speed response liquid crystal display element, and if it is synchronized with the rotation, it will appear to have stopped, and if it is slightly out of synchronization, it will slow down. It looked like it was rotating.

[発明の効果] 本発明の振動解析装置は、高速応答液晶表示素子を使用
しているため、従来のストロボライトでは使用できなか
った太陽光下での振動の解析、発光物体の振動の解析ま
たは大型物体の振動の解析が可能となる。
[Effects of the Invention] Since the vibration analysis device of the present invention uses a high-speed response liquid crystal display element, it can be used to analyze vibrations under sunlight, vibrations of light-emitting objects, etc., which could not be used with conventional strobe lights. It becomes possible to analyze vibrations of large objects.

また、高速応答液晶表示素子を使用しているため、高速
でオンオフしてもその消費電力はわずかであり、電池で
駆動可能であり、装置自体が安価で小型化できるという
利点もある。
Furthermore, since a high-speed response liquid crystal display element is used, the power consumption is small even when the device is turned on and off at high speed, and it can be driven by batteries, which has the advantage that the device itself can be made inexpensive and compact.

本発明の振動解析装置は、本発明の効果を損しない範囲
で、種々の応用が可能なものである。
The vibration analysis device of the present invention can be applied in various ways without detracting from the effects of the present invention.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、本発明の振動解析装置の例を示す概略図。 第2図は、本発明の振動解析装置に使用される高速応答
液晶表示素子の例の断面図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a vibration analysis device of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of a high-speed response liquid crystal display element used in the vibration analysis device of the present invention.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)振動する被測定物の振動を解析するための振動解
析装置において、高速応答液晶表示素子を光シャッター
として使用したことを特徴とする振動解析装置。
(1) A vibration analysis device for analyzing vibrations of a vibrating object to be measured, characterized in that a high-speed response liquid crystal display element is used as an optical shutter.
(2)高速応答液晶表示素子が、ネマチック液晶のピッ
チpと基板間隙dとの関係d/pが0.5×nより大き
く、かつ0.5+0.5×nよりも小さく(nは1以上
の整数を示す)され、両透明電極間に印加する電圧を順
次オンオフすることにより、電圧オフ時には液晶分子が
ほぼ90°+180°×nのねじれ状態を取り、電圧オ
ン時には液晶分子が縦配向状態を取り、電圧オン後の短
時間の電圧オフ時には液晶分子が電圧オフ時のねじれ状
態への緩和状態であるほぼ90°+180°×m(mは
0≦m<nの整数を示す)のねじれ状態とされ、この電
圧オン時の液晶分子の縦配向状態と電圧オフ時の液晶分
子のほぼ90°+180°×mのねじれ状態との2つの
状態を利用して光の透過率を変えることができる特許請
求の範囲第1項記載の振動解析装置。
(2) In a high-speed response liquid crystal display element, the relationship d/p between the pitch p of the nematic liquid crystal and the substrate gap d is larger than 0.5×n and smaller than 0.5+0.5×n (n is 1 or more). By sequentially turning on and off the voltage applied between both transparent electrodes, when the voltage is off, the liquid crystal molecules are twisted at approximately 90° + 180° x n, and when the voltage is on, the liquid crystal molecules are vertically aligned. When the voltage is turned off for a short time after the voltage is turned on, the liquid crystal molecules are in a relaxed state to the twisted state when the voltage is turned off. It is possible to change the light transmittance by using two states: the vertically aligned state of liquid crystal molecules when the voltage is on, and the twisted state of approximately 90° + 180° x m when the voltage is off. The vibration analysis device according to claim 1.
(3)高速応答液晶表示素子の配向処理方向が、電圧オ
フ時の安定状態よりも180°ねじれの少ない準安定状
態で整合するようにされている特許請求の範囲第2項記
載の振動解析装置。
(3) The vibration analysis device according to claim 2, wherein the alignment processing directions of the high-speed response liquid crystal display element are aligned in a metastable state with less twist by 180° than in a stable state when the voltage is turned off. .
(4)高速応答液晶表示素子が、450°ねじれとされ
、270°ねじれの準安定状態で整合するようにされて
いる特許請求の範囲第3項記載の振動解析装置。
(4) The vibration analysis device according to claim 3, wherein the high-speed response liquid crystal display element is twisted at 450° and matched in a metastable state with a twist of 270°.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006319595A (en) * 2005-05-12 2006-11-24 Audio Technica Corp Ribbon microphone manufacturing method
JP2018105857A (en) * 2016-12-15 2018-07-05 タタ コンサルタンシー サービシズ リミテッドTATA Consultancy Services Limited System and method for detecting machine vibration using a low frame rate (FPS) camera
CN112880803A (en) * 2021-01-19 2021-06-01 业成科技(成都)有限公司 Optical environment oscillation detection system and optical measurement method using same

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