СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ Российский патент 1995 года по МПК G02F1/13 

Изобретение может быть использовано при создании радиометров, тепловизоров и других устройств регистрации ИК-излучения.

Наиболее близким к изобретению можно считать устройство температурной компенсации в жидкокристаллическом цветном индикаторе изображения, в котором измеряется емкость холестерических жидких кристаллов (ХЖК), регулируется напряжение.

Недостатками этого устройства являются сложность конструкции, обусловленная наличием электродов-датчиков, которые ухудшают температурную чувствительность индикатора из-за увеличения теплоемкости и теплопроводности, низкая точность поддержания температуры.

По предлагаемому способу стабилизации температуры ХЖК включающему регулировку мощности нагревателя, освещают ХЖК-слой источником монохроматического излучения, измеряют отраженное излучение одновременно под двумя углами, а регулировку мощности нагревателя осуществляют до получения равенства измеренных значений сигналов отраженного излучения.

На фиг. 1 представлена схема устройства, с помощью которого можно осуществить предложенный способ; на фиг. 2 - зависимость интенсивности селективно отраженного света от угла наблюдения в ХЖК, где температура Т₁ соответствует максимуму селективного отражения для угла наблюдения α₁, температура Т₂ - для угла наблюдения α₂ .

Устройство (фиг. 1) содержит источник 1 монохроматического света, оптическую систему 2 осветителя, окно 3, ХЖК-пленку 4, оптические системы 5 и 5' фотоприемников 6 и 6', корпус термостата 7, лучистый нагреватель 8.

Способ осуществляется следующим образом.

ХЖК-пленку 4, помещенную в термостат 7, обеспечивающий грубую стабилизацию температуры, освещают коллимированным пучком монохроматического света с помощью осветителя 1. Отраженное излучение измеряют с помощью фотоприемников (фотодиодов) 6 и 6', расположенных под разными углами к плоскости пленки 4. Они могут быть, в частности, размещены в фокусах оптических систем 5 и 5', оси которых имеют разный наклон к плоскости ХЖК-пленки.

Выходные сигналы фотоприемников пропорциональны соответственно кривым α₁ и α₂ (фиг.2). Точка Тк соответствует температуре стабилизации рабочей области чувствительного элемента. Регулировку мощности нагревателя осуществляют до получения равенства сигналов с фотоприемников.

Если термостат 7 и лучистый нагреватель 8 совместно обеспечивают среднюю температуру стабилизируемой области, равную Тк, то выходные сигналы фотодиодов равны и мощность нагревателя 8 поддерживается на среднем уровне. При малейшем нагревании (или охлаждении) ХЖК-пленки равенство сигналов фотодиодов нарушается, мощность излучения нагревателя уменьшается (увеличивается) и температура ХЖК возвращается к значению Тк.

Таким образом, измерение температуры ХЖК производится непосредственно во время работы устройства, что снижает погрешность термостабилизации. Кроме того, физические процессы, обуславливающие температурно-угловую зависимость коэффициента отражения, локализованы в самом чувствительном элементе, поэтому имеет место абсолютно полное совпадение стабилизируемого объекта с датчиком температуры, т.е. разность температур датчика и объекта всегда равны нулю. При симметричности кривых α₁ и α₂ вблизи точки Т_к нестабильность и шумы осветителя не влияют на погрешность стабилизации.

П р и м е р. Для ХЖК с экстремально узким температурным диапазоном селективного отражения крутизна кривых α₁ , α₂ (отношение приращений коэффициента отражения и температуры) может достигать 10000...50000% на градус Цельсия. Если амплитудное разрешение фотодиодов равно 0,01%, то погрешность стабилизации температуры равна 0,00005...0,00001 градуса. Это может быть достигнуто, например, при пороговой чувствительности фотодиода 10е - 12 Вт (она может быть и 10е - 16 Вт) и падающем на фотодиод потоке от осветителя 10е - 8 Вт. Следовательно, минимально возможная погрешность температуры ограничивается не предлагаемым способом, а температурными шумами жидкого кристалла или шумами нагревателя.

Сущность изобретения: освещают слой холестерического жидкого кристалла источником света с заданной длиной волны и измеряют отраженное излучение одновременно под двумя углами. Регулируют мощность нагревателя до получения равенства измеренных значений сигналов отраженного излучения. 2 ил.

СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ХОЛЕСТЕРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ, включающий регулировку мощности нагревателя, отличающийся тем, что освещают слой холестерического жидкого кристалла монохроматическим излучением, измеряют отраженное излучение одновременно под двумя углами, а регулировку мощности нагревателя осуществляют до получения равенства измеренных значений сигналов отраженного излучения.