JPH0522886B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光記録装置、光表示装置等に好適な
光変調素子に関するものである。

記録或いは表示を光束を用いて行なうことは、
従来から広く行なわれている。この為に、光束に
変調を与える技術が種々知られているが、特開昭
56−5523号には、電気光学効果を持つ結晶内の電
界分布を変化させ、この電界分布に伴つて生じる
結晶内の屈折率が変化している部分に入射する光
束を回折させて、変調を行うことが示されてい
る。しかしながら、電気光学結晶は高価であり、
使用に際して該結晶に入射させる光束に所定の偏
光特性を与えなければならない。又、上述した変
調を行う場合には、光学結晶材料の内部の電界発
生部において光束を全反射させ且つ回折効率を良
くするため、その電極にできる限り平行に光束を
入射させる制約が課せられる。

これに対して近年、熱効果による屈折率分布を
利用して光の変調を行うことが注目されている。
この熱効果による屈折率分布を利用した光変調に
関するものとしては、「熱による屈折率変化で光
が偏向」（日経エレクトロニクス1982年８月16日
号）或いは「TOガラス導波型光スイツチの応答
速度」（昭和57年度電子通信学会総合全国大会）
に招介されている。

これらの例において、熱効果媒体としてTiO₂
結晶あるいはイオン交換法を用いて作成したガラ
スなどが使用されている。一般に固体の屈折率の
温度依存性は小さく、所望の偏向特性を得る為に
は電極間に印加する電圧あるいはヒーター抵抗に
印加する電圧として高電圧を必要とする。また、
上記の各例において、効率の良い偏向特性を得る
為には電極あるいはヒーターの位置に対して、入
射光束の伝搬位置を制限する必要がある。すなわ
ち、前述の様に、屈折率の温度依存性が小さい
為、光束に適当な位相変化を与える為には、電極
あるいはヒーターの位置のできる限り近い部分を
且つ、電極あるいは、ヒーター面とできる限り平
行に光束を伝搬させる必要がある。

本発明の目的は、上述した従来の欠点を改良し
た光変調素子を提供することにある。

本発明に於いては、熱効果により屈折率の変化
を生じる熱効果媒体として、屈折率の温度依存性
が大きい液体を使用することで、上記目的を達成
したものである。即ち、本発明の光変調素子は、
熱を受けて屈折率分布を生じる液体媒体層に対
し、一方の側に前記液体媒体と屈折率の値が近い
透明保護層を、他方の側に入力信号に応じて前記
液体媒体に熱を加える加熱手段を、それぞれ設
け、前記透明保護層を通過して前記液体媒体層に
入射した光束が前記加熱手段で反射して前記透明
保護層を通過して出射するよう構成し、かつ前記
液体媒体と透明保護層との界面は平面以外の形状
に形成することを特徴としている。

本発明に於いては、熱効果媒体として液体を使
用する為に、従来の様に高電圧を使用しなくても
入射光束の波面を充分に変形することが出来る
し、又、入射光束の伝搬位置、即ち光束を通過せ
しめる熱効果媒体の位置を制限する必要もないの
で、素子への入射光束が透過あるいは反射のいず
れの使用に対しても所望の特性が得られ、その応
用範囲が増す効果を有する。以下、図面を用いて
本発明を詳述する。

第１図は本発明の光変調素子の基礎となる光変
調素子の一実施例を示す図である。第１図におい
て、１は透明保護板、２は液体薄層、３は熱伝導
性のある絶縁層、４は６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…
…で示される発熱抵抗体が配列される発熱抵抗体
層、５は絶縁層３及び発熱抵抗体６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄ……の支持体である。そして発熱抵抗体
が発熱すると、この熱は前記絶縁層３を伝わり液
体薄層２に伝わり、液体薄層内に温度分布を生ぜ
しめて、屈折率分布を形成する。例えば、第１図
に示す様に、発熱抵抗体６ｂが選択されて発熱す
ると、この熱は抵抗体６ｂに隣接する絶縁層３を
介して液体薄層２に伝達され、抵抗体６ｂに対向
する液体薄層２の領域の液体を加熱させて、この
領域に屈折率分布７を形成する。この屈折率分布
７は所定の時間が経過すると、この領域の液体が
冷却するに伴つて、消滅する。この屈折率分布形
成から消滅までの１サイクルは非常に短かい時間
であり、KHzのオーダーで行うことが可能であ
る。上記発熱抵抗体は、Ｉ・Ｃの製造技術により
支持体５上に形成されるものであり、隣接する発
熱抵抗体の間隔をmμオーダーで形成している。

本発明の光変調素子に用いられる液体として
は、水、アルコール、その他何を使用しても良
い。この液体の屈折率温度依存性αn／αTは、水では −1.0×10^-4、エチルアルコールでは−4.0×10^-4
である。これに対して、前述した従来の熱効果型
の結晶では、TiO₂が異常光に対して−7.2×10^-5、
常光に対して−4.2×10^-5、PbMoO₄が異常光に
対して−4.1×10^-5、常光に対して−7.2×10^-5、
LiNbO₃が異常光に対して5.3×10^-5、常光に対し
て0.56×10^-5であり、いずれも液体に比して１桁
小さい値を示す。尚、このデータは波長632.8nm
の光束に対する値である。

この様に、入射光の波面を変換する媒体とし
て、液体を用いることは、従来の結晶の様に、偏
光に対して特別の注意を払う必要がなくなつた。
又、屈折率の温度依存性（αn／αT）は、従来の結晶 と比較するとその絶対値が大きく、変調を受ける
光束と変調を受けない光束との間の位相差を大き
くすることが出来る。このことは、従来例の様
に、電極面あるいはヒーター面と平行に光束を伝
播させる必要がない。即ち、ヒーター面に対して
垂直入射でも或いはそれ以外の入射角でも使用す
ることが可能となり、変調素子を装置に組み立て
る上での、配置上の制限をなくすることができる
ものである。

第２図は第１図に示す光変調素子の構成を示す
斜視概略図であり、付番１〜６は第１図に示した
ものと同じである。８は導電線であり、発熱抵抗
体６ａ，６ｂ，……を各々独立に駆動できる様
個々の駆動電圧に接続され、一方発熱抵抗体の他
端は接地あるいは共通の電圧に設定されている。
導電線８より、発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……に
各々電圧信号が印加されると、各発熱抵抗体の近
傍の液体薄層内に屈折率分布が発生する。この屈
折率分布は、電圧信号を零にすると冷却され再び
元の屈折率分布のない状態に戻る。

第３図Ａは前記屈折率分布による光変調素子
Ｌ・Ｍを使用した光変調装置の一実施例を示す図
で、屈折率分布で波面が変形される光束を情報光
として使用する場合の例である。前記光変調素子
Ｌ・Ｍに光束１０を入射し、発熱抵抗体６ａ，６
ｂ，……のうち任意の発熱抵抗体６ｃが電圧Vi
によつて駆動されたとき、屈折率分布７が発生
し、発熱抵抗体６ｃに入射した光束は波面が変形
された光束１２となつて射出する。発熱抵抗体の
表面で正反射して、屈折率分布７によつて波面が
変形されない光束１１は、レンズ１３ａによつて
結像され、その結像位置に配した遮光フイルター
１５ａによつて遮光される。前記波面が変形され
た光束１２はその遮光フイルター１５ａによつて
一部分遮光されるが、遮光フイルター１５ａの大
きさを前記の波面が変形されない光束１１の結像
スポツトを遮光する最小限の大きさにすることに
よつて、大部分の波面変換光束１２′を受光媒体
１４上に照射することが可能である。

又、本発明は熱効果媒体として屈折率分布の勾
配が急激になる材料を自由に選択することがで
き、屈折率分布による光束の発散角は、上述した
電気光学結晶を用いた回折角に比して大きいの
で、同じ大きさの遮光フイルター１５ａを使用し
たとしても、遮光される発散光の割合は、本発明
では非常に小さい。

以上の如く、発熱抵抗体６ｃに、画像信号に応
じた電圧パルスViを導電線８を通じて印加ある
いは零にすることにより、それに応じて屈折率分
布７の発生あるいは消滅が繰り返される。その場
合、受光媒体１４上には、光スポツトの点滅が発
生される。レンズ１３ａによつて、発熱抵抗体上
の点と受光媒体１４上の点とを共役関係にするこ
とによつて、発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……近傍に
発生した屈折率分布の発生部分の像をスポツトと
して受光媒体１４上に形成できる。

第３図Ｂは、同じく前記光変調素子Ｌ・Ｍを使
用した光変調装置の一実施例を示す図で、屈折率
分布で散乱されない光束を情報光として使用する
場合の例である。第３図Ｂに於いては、光変調素
子Ｌ・Ｍで変調を受けない光束１１がレンズ１３
ａで集光される位置には、遮光板１５ｂが設けら
れている。この遮光板は、前記光束１１を通過さ
せ、前記光変調素子Ｌ・Ｍで発散される破線で示
す光束１２を遮断する様に、中心部に透孔が設け
られている。

以上の様にして、屈折率分布による発散光の大
部分を遮光フイルター１５ｂにより遮断し、主と
して波面の変形を受けない光束１１のみが遮光フ
イルター１５ｂを通過する。そして、上記レンズ
１３ａによる結像スポツトあるいは遮光フイルタ
ー１５ｂと、受光媒体面１４とを共役関係にする
レンズ１３ｂを配置することにより、受光媒体面
１４上に、光スポツトの点滅が発生する。

第４図は受光媒体上の光の点滅のコントラスト
を良くする、即ち光利用効率を最良にする為の光
変調素子Ｌ・Ｍに入射する光束の様子を示す為の
図であり、第４図Ａは光変調素子を発熱抵抗体の
配列方向から見た図、第４図Ｂは同じく発熱抵抗
体の配列方向と直交する方向から見た図である。
屈折率分布は発熱抵抗体に近い程屈折率勾配は急
になり、そこに光束１６を集中して入射させると
き最も発散効率が高くなる。また支持体５あるい
は発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……あるいは、絶縁層
３の表面の平面性あるいは粗さによつては、屈折
率分布による発散光以外の光束に関して、遮光フ
イルター１５による遮光効率が悪くなり、受光媒
体１４上にノイズ光として照射される。このノイ
ズ光は、導電線８より印加される入力信号電圧パ
ルスViとは無関係に受光媒体１４上に照射され
るので、コントラストが低下する。この様な不都
合をなくす為にも、第４図Ａに示すように、発熱
抵抗体の近傍に入射光束１６を線状に収束するこ
とが望ましい。１７は入射光束１６の正反射光束
（屈折率分布による発散を受けない光）であり、
破線で示す１８は、屈折率分布による発散光束で
ある。第４図Ｂは、第４図ＡのＡ−A′で示され
る断面の図で、１７は入射光束１６の正反射光
束、１８は画像信号の入力された発熱抵抗体６ｃ
の近傍に発生した屈折率分布による発散光束であ
り、前記正反射光束１７に対して異つた方向に散
乱される。

第５図は、第４図で説明した光利用効率を高
め、受光媒体１４上での光の点滅のコントラスト
を良くする場合の光変調装置の一実施例の配置図
である。半導体レーザーあるいは発光ダイオード
の如き光源１９より出射した光束を、球面レンズ
２０ａとアナモフイツクレンズ２０ｂ、によつて
構成される線像形成光学系２０によつて、前記光
変調素子Ｌ・Ｍの発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……の
配列方向に線状に結像する。この線状に形成され
る光束の、発熱抵抗体の配列方向と直交する面内
の成分は発熱抵抗体上で収斂しているが、配列方
向と線像形成光学系２０へ光軸とで定まる面内の
光束の成分は平行光束の状態である。従つて前記
発熱抵抗体で発散されない光束１７は三角柱状の
光路をとり正のシリンドリカルレンズ２２ａに入
射する。シリンドリカルレンズ２２ａは発熱抵抗
体の配列方向にその母線を有し、その焦線面が発
熱抵抗体の位置と合致する様に設けられている。
従つて前記光束１７はシリンドリカルレンズ２２
ａを通過した後に、アフオーカルな光束となり、
球面レンズ２２ｂに入射する。そして前記光束１
７は球面レンズ２２ｂにより、このレンズの焦点
面に集光する。この焦点面には、前記光束１７を
遮ぎるだけの大きさを有する矩形フイルター２３
が設けられており、従つて該フイルター２３によ
り、発熱抵抗体で発散を受けなかつた光束は遮光
される。一方、発熱抵抗体で発散された光束１８
は、シリンドリカルレンズ２２ａにより発熱抵抗
体の配列方向と直交する面内での光束のみが平行
光となり、更に前記球面レンズ２２ｂにより前記
矩形フイルター２３の近傍に線状に結像される。
従つて、発散光束１８の一部は、この矩形フイル
ター２３により遮光されるが、大部分の光束は、
この遮光フイルターで遮ぎられることなく、前記
シリンドリカルレンズ２２ａと同一方向に母線を
有する正のシリンドリカルレンズ２２ｃに入射
し、受光媒体１４上に点像２４ａ，２４ｂ……と
なつて形成される。尚、フイルター２３と受光媒
体１４とは、シリンドリカルレンズ２２ｃの光学
的に共役な焦線面内に位置し、又、発熱抵抗体と
受光媒体とは球面レンズ系２２ｂに関して光学的
に共役な位置にある。又、別の表現をすれば、シ
リンドリカルレンズ２２ａ，２２ｃ及び球面レン
ズ系２２ｂで構成されるアナモフイツクレンズ系
２２に関して、発熱抵抗体の配列方向と直交する
面内に於いては前記発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……
と受光媒体１４とは光学的に共役な焦線面内に配
され、又、アナモフイツクレンズ系２２の光軸と
前記発熱抵抗体の配列方向とで定まる面内に於い
ては、前記受光媒体１４はアナモフイツクレンズ
系２２の焦線面上に位置する。尚、第５図に於い
ては前記光変調素子Ｌ・Ｍは発熱抵抗体の部分の
みを示した。

上述した実施例では、発熱抵抗体は反射部材で
構成されている例を述べ、発散光束も、発散を受
けない光束も、いずれも抵抗体で反射される場合
を示したが、いずれの光束も光変調素子を通過す
る場合を第６図に示す。第６図で示される光変調
素子の構成自体は第１図に示すものと同じである
が、支持体５′、発熱抵抗体６a′，６b′……及び
絶縁層３′が透明な媒体で構成されている。この
場合も、前述した光学系を使用して充分な実用効
果が得られる。

第７図Ａ，Ｂは、本発明の光変調素子の基礎と
なる光変調素子Ｌ・Ｍを用いた光変調装置の他の
実施例を示す図で、第５図で示す光学系と同様
に、光変調素子Ｌ・Ｍ内の発熱抵抗体６ａ，６
ｂ，……の配列方向に線状結像が形成される。第
７図Ａはその線像に直交する方向からみた展開図
である。第７図Ｂは第７図Ａを側面からみた図で
ある。第５図に示す光学系との違いは、光源から
出射した光束をレンズ２０ａで集光し、第７図Ａ
に示す如く、光変調素子Ｌ・Ｍとレンズ２５の間
に光源の共役像を形成し、第７図Ｂに示す如く、
レンズ２０ａとアナモフイツクレンズ２０ｂの合
成系である線像形成光学系２０によつて、光変調
素子Ｌ・Ｍの発熱抵抗体近傍に線像を形成するこ
とである。第７図Ａにおいて、光源の共役像位置
に、発熱抵抗体６ａ，６ｂ……の配列方向と直交
する方向に長辺を有する矩形の遮光フイルター２
３を配することにより、屈折率分布によつて発散
されない光束は遮断され、屈折率分布によつて発
散された光束は、遮光フイルター２３の周囲を通
過して、発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……と受光媒体
１４を共役な位置に保つレンズ２５に入射し、受
光媒体１４上に結像スポツト２４ａ，２４ｂ，…
…を形成する。この様にすると、第５図に示した
様な光学系の構成を簡略化できる。

第８図は、本発明の光変調素子の基礎となる光
変調素子を適用したカラー画像を得る為の光変調
装置の一実施例を示す図である。光源１９ａは赤
色発光ダイオード、１９ｂは緑色発光ダイオー
ド、１９ｃは青色発光ダイオードで、２６は赤色
波長帯を透過し緑色波長帯を反射するダイクロイ
ツクミラーで、２７は青色波長帯以外を透過し、
青色波長帯を反射するダイクロイツクミラーであ
り、光変調素子Ｌ・Ｍの発熱抵抗体上に、各光源
からの光束を到達するようにしたもので、それ以
外は第７図に示した光学系の構成と同じである。
この様な三色の光源と一つの光変調素子を使用し
て、受光媒体上にカラー画像を発生することが可
能である。第９図は第８図に示したカラー画像発
生系の一方式を示す図で、第９図Ａは、光変調素
子Ｌ・Ｍの発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……，６ｅに
入力する電圧パルス列を示し、V_1i，V_2i，……，
V_5i（ｉ＝１〜３）はそれぞれ上記発熱抵抗体６
ａ，６ｂ，……６ｅに印加する電圧パルスであ
り、ｉ（＝１〜３）は、その周期の番号を示す。
第９図Ｂは発光ダイオード１９ａに入力する電流
信号パルスであり、前記電圧パルス列V₁₁，V₂₁，
……V₅₁が発生する期間内発光ダイオード１９ａ
は発光することを示す。第９図Ｃは発光ダイオー
ド１９ｂに入力する電流信号パルスであり、前記
電圧パルス列V₁₂，V₂₂，……，V₅₂が発生する期
間内発光することを示す。第９図Ｄは、同様に電
圧パルス列V₁₃，V₂₃，……，V₅₃が発生する期間
内、発光ダイオード１９ｃが発光することを示
す。第９図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて横軸は時間を
示し、図示されない先の時間帯においては、上記
の信号パルスが周期的に発生する。第８図に示す
如く、受光媒体１４が矢印方向に移動すると、受
光媒体面上には、矢印方向即ち受光媒体移動方向
に並んだ、赤、緑、青のスポツトが形成される。
そして、これ等三つのスポツトで一画素を形成す
ることによりカラー表示が出来る。第９図Ａに於
いては、すべての発熱抵抗体に、同一時間間隔で
電圧パルスを入力したが、画像信号に応じて、電
力パルスを発生させることにすれば任意のカラー
画像を受光媒体１４上に発生させることが可能と
なる。上記のように本発明においては特別に偏光
特性をもつ必要がなく、且つ、波長の異なつた光
源の使用が可能である。

第１０図は、第８図に示した装置の応用例で、
第８図で示したカラー画像を偏向器３０を使用し
て、静止した受光媒体１４の全面を走査スポツト
で走査する事を可能にした実施例である。この受
光媒体として、銀塩フイルムの如き感光記録材を
選べば、デジタルカラープリンターが実現でき
る。あるいは、受光媒体として、光拡散スクリー
ンを選べば、カラーデイスプレーが実現できる。
本発明においては信号光（屈折率分布による発散
光）の消光比が高く、また、発散効率が高いの
で、受光媒体上の結像スポツト光の輝度を高くで
き、上記の如きデジタルカラープリンター、ある
いは、カラーデイスプレーが実現可能となる。
又、言うまでもないが、デジタルプリンター及び
デイスプレーに於いては、前記した光源が１個の
場合のモノクロプリンター及びモノクロデイスプ
レーでも良い。

なお、第５図〜第１０図に示した実施例におい
て信号光として、屈折率分布による発散光を使用
したが、第３図Ｂに示した様に、信号光として非
発散光を使用できることは言う迄もないので省略
する。

第１１図は、カラー画像を得る為の本発明の光
変調素子の基礎となる光変調素子を適用した光変
調装置の更なる実施例を示す図である。第１１図
に於いて、光源３１はハロゲンランプの如き一般
の白色光ランプ、レンズ３２は集光レンズ、３３
は二次光源像を制限するピンホール板、３４はコ
リメーターレンズ、３５は色分散を生ぜしめるプ
リズム、３６は収束レンズで４０Ｒ，４０Ｇ，４
０Ｂは、それぞれカラー信号である赤、緑、青の
散乱光を発生させるための発熱抵抗体で、それぞ
れ、独立に入力信号に対応する電圧パルスを発生
させる電圧印加手段４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂに接
続されている。ここで、説明の簡略化の為光変調
素子の詳細は図示されていないが、上記の発熱抵
抗体部以外は第２図に示したと同様の構成であ
る。

上記の例においては、色分散プリズム３５及び
レンズ３６によつて、発熱抵抗体４０Ｒ，４０
Ｇ，４０Ｂ上にそれぞれ、赤色光束、緑色光束、
青色光束の焦光像を形成し、前記、画像信号に応
じて、各カラー信号光を変調することが可能とな
る。

更に第１１図に於いて、レンズ３６の代りに、
紙面と垂直方向に母線を有するシリンドリカルレ
ンズを使用し、赤色光束、緑色光束、青色光束
が、各々線状に結像する様にする。この時各色に
対応する線状の光束が、少しづつ離れた状態で、
並んで形成される。従つて、前記発熱抵抗体４０
Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを１ユニツトとし、このユニ
ツトを線像の方向に沿つて複数個配列することに
より、複数のカラー画素列が得られる。尚、第１
１図に於ける光束分散手段としてのプリズムの代
りに、回折格子を使用しても同じ効果が得られ
る。

第１２図は、本発明の光変調素子の基礎となる
光変調素子を適用した光変調装置の更なる実施例
で、本発明に於いては、光変調素子に入射する光
束の方向に制約がないことを示す図であり、第１
２図Ａは発熱抵抗体の配列方向より見た図であ
り、第１２図Ｂは第１２図Ａを上方から見た図で
ある。構成部材は、第５図に示す光変調装置と同
じであるが、第５図に示す光学系では光源１９及
び線像形成光学系２０で構成される光束発生手段
から光変調素子に入射する光束の中心光線が発熱
抵抗体層４に対して或る角度を成して入射するの
に対して、第１２図に示す光学系では、同じく光
変調素子に入射する光束は、発熱抵抗体層４に平
行に入射する。光変調素子を通過した光束は、第
５図に示す場合と同様に、非発散光束は遮断さ
れ、発散光束が受光媒体面上に到達する。

第１３図及び第１４図は各々、本発明の光変調
素子の実施例を示す図であり、第１図に示した光
変調素子を基礎に構築したものである。透明保護
板１の内面に、発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……から
熱を受けて、屈折率分布を程する液体層の屈折率
分布の形状を制限する手段１ａを設けることによ
り、ある発熱抵抗体で発生した屈折率分布を、そ
の発熱抵抗体の近傍に滞る様にしたものである。
その様にすることにより、各発熱抵抗体で発生し
た屈折率分布を互いに干渉させることなく、コン
トラストの良い画像を受光媒体面上に形成するこ
とが可能である。又、液体層の形状は、この透明
保護板の内面の形状により所望の形状に取ること
ができる。このことにより、液体層中に生じる屈
折率分布曲線を、前記透明保護板の内面の形状に
より自由に変化させることが可能である。更には
透明保護板に、熱による屈折率変化の小さいもの
を選ぶことにより、液体層に熱を加えた場合、液
体層と透明保護板との間に生じる屈折率差を大き
くすることが出来る。このことは、屈折率差の大
きな界面が生じることであり、従つてこの界面に
於いてより大きな光の発散を得ることが可能であ
る。この場合、透明保護板１の材質の屈折率と、
熱が加わらない場合に於いての液体薄層２中の液
体の屈折率の値が近いものを選ぶことにより、透
明保護板の内部形状１ａによる光の散乱を防止す
ることが可能である。上記の内部形状１ａは球面
あるいは円筒面等種々の形状が可能である。

第１４図は、発熱抵抗体層４が球面あるいは円
筒面で構成されていることを示す図である。この
様に構成することにより、屈折率分布で発散を受
けない光束が、発熱抵抗体で反射した後、収斂さ
せることを可能にするもので、その結像位置に遮
光部材を設ける。斯様な光変調素子を用いること
により、第３図で示すレンズ１３ａを省くことが
可能である。

尚、第１３図及び第１４図に示す光変調素子の
断面は、第４図Ｂに示す断面図と同じ方向から見
たものであり、該手段に入射する光束は紙面に対
して手前より或る角度を成して入射するものであ
る。

参考の為、第１５図に、屈折率分布の発生を行
列で行なうことを可能にした光変調素子を示す。
第１５図Ａは光変調素子の側面図、第１５図Ｂは
光変調素子を正面から見た場合、即ち第１５図Ａ
をA₁方向から見た場合の発熱抵抗層の配列の様
子を示すものである。第１５図Ａに於いて、透明
保護板１、液体薄層２及び支持体５は第１図に示
す光変調素子と同一のものである。３ａ，３ｂは
熱伝導性のある絶縁層、４２，４３は各々、線状
の発熱抵抗体が複数本、同一間隔で平行に配され
ている発熱抵抗体層で、第１５図Ｂに示す様に、
発熱抵抗体層４２の抵抗体４２ａ〜４２ｌと発熱
抵抗体層４３の抵抗体４３ａ〜４３ｋとは角度α
を成す様に設けられている。第１５図に示す光変
調素子では、交叉しているいずれの発熱抵抗体に
も電圧が印加されている場合、この交叉する領域
で屈折率分布が発生する様に設計する。例えば
今、４２ｄと４３ｃ，４３ｅに電圧が印加されて
いるとすると黒く塗つた交叉領域P₁，P₂で屈折
率分布が発生する。従つて二次元の屈折率分布に
よるパターンを得ようとするならば、例えば、ま
ず発熱抵抗体４２ａ〜４２ｌの内の４２ａにのみ
電圧を印加し、４２ａと交叉する発熱抵抗体の内
より所望の発熱抵抗体を選んで電圧を印加し、次
に４２ｂにのみ電圧を印加し、同じく４２ｂと交
叉する発熱抵抗体の内から所望の発熱抵抗体を選
んで電圧を印加する。この様な動作を４２ａ〜４
２ｌの一通り行なえば二次元的なパターンが得ら
れる。

第１６図は、第１５図に示した光変調素子を用
いた光変調装置の一実施例を示すものである。光
源４４ａ及びコリメータレンズ４４ｂより成る光
束発生手段４４からの光束にて、二次元的なパタ
ーンで屈折率分布を発生する事が可能な光変調素
子４５は照射される。屈折率分布によつて発散さ
れない光束は、レンズ４６にて収光されレンズ４
６の焦点面に設けられた遮光フイルター４７にて
遮断される。前記光変調素子４５の光束散乱位置
はレンズ４６のもう一方の焦点面とほぼ合致させ
て設けてある為に、光変調素子４５により発散さ
れる光束はレンズ４６でほぼ平行光束となり、レ
ンズ４９により感光媒体面５０上に結像され、屈
折率分布の発生パターンに応じた二次元画像を形
成する。レンズ４６とレンズ４９の間に偏向ミラ
ー４８を配し、上記発散光束を偏向し得るように
すれば、感光体面５０上に、上記の二次元画像の
走査画像を得ることができる。例えば、上記、二
次元的に屈折率分布を発生させる光変調素子によ
つて各種文字パターンを屈折率分布によつて形成
し得る様に設計すれば、ワードプロセサーの如き
プリンター端末機として実現できる。上記偏向ミ
ラーの回動は光変調素子４５により同時に全面に
屈折率分布が生じるのではないので、間欠回転が
望ましい。

尚、二次元パターンを形成出来る光変調素子に
於いても、第６図に示す如き透過光タイプの光変
調素子が得られることは説明するまでもない。

上記実施例に於いては、発熱抵抗体を用いて屈
折率分布を形成する実施例を述べたが、屈折率分
布を得るには、光ビームをスキヤンし、スキヤン
ビームを熱に変換して得ることも可能である。第
１７図は光ビームをスキヤンして屈折率分布を形
成する一実施例を示すもので、光変調素子Ｌ・Ｍ
は透明保護板５１、液体薄層５２及び熱伝導性の
絶縁層５３及び透明な支持体５４より形成されて
おり、支持体５４には熱吸収層５５が設けられて
いる。５６は自己変調可能な半導体レーザーで、
該レーザー５６からの光束はコリメーターレンズ
５７により平行ビームとなりガルバノミラー５８
を介して走査用集光レンズ５９により前記熱吸収
層５５上に結像される。この熱吸収層５５は、半
導体レーザー５６からの波長の光束を特によく吸
収する様な部材で構成され、従つて該吸収層５５
を通過する光束はほぼ零となる。前記ガルバノミ
ラー５８を回転軸の回りに回転させると、光ビー
ムスポツトは吸収層５５に沿つて矢印A₂方向に
移動する様に走査光学系を設定する。そして、前
記半導体レーザ５６によるビームスポツトが形成
されている吸収層５５の領域では、光ビームが熱
に変換され、絶縁層５３を介して、液体薄層に屈
折率分布を形成する。故に半導体レーザからの射
出ビームを、ガルバノミラー５８の回動に伴つて
オン・オフをすることにより、所望の位置に屈折
率分布を形成することが出来る。尚、該屈折率分
布により発散される光束を投射し、発散光を受光
媒体に導びく為の光学系は、第５図に示す光学系
をはじめとして、上述した反射タイプの光学系が
総て使用出来ることは言うまでもないので、ここ
では説明を省く。

又、前記熱吸収層５５を全面に設け、該吸収層
に光ビームを照射する走査光学系を二次元走査光
学系することで、第１５図で示した二次元のパタ
ーンを有する屈折率分布による光変調素子を得る
ことが出来る。

以上述べた様に、従来の変調装置に比して本発
明に係る変調光学系に於いては、 (1) 熱効果を有する液体を選ぶことによつて、屈
折率分布によつて発散される光束の発散角は比
較的大きく取れることにより、発散光と非発散
光とを分離する際に、効率よく分離出来、従つ
て光束の利用効率が高く、且つＳ／Ｎ比も高
い。

(2) 屈折率分布によつて発散される場合は、屈折
率分布を有する液体に入射する光束の入射角に
依存することなく、一定の散乱特性が得られる
ので、光学系の配置に制約が課せられることが
ない。

(3) 電気光学結晶を用いた場合は、二つの電極に
よつて一つの光変調が出来るのに対して、本願
の様に屈折率分布による発散を用いる場合は一
つの電極によつて一つの光変調が出来、従つて
単位面積当り高密度の変調が可能であり、デイ
スプレー又は記録の際の、高品位化が可能とな
る。

(4) 屈折率分布により光束を発散させる場合は、
入射光束を特に偏光させる必要もなく、又、レ
ーザ以外の一般の光源を用いても同様な効果が
得られることから装置も安価に形成出来る。

(5) 屈折率分布を発生させる為の発熱抵抗体は
Ｉ・Ｃパターンの製法を用いて容易に形成する
ことが出来、１mm当り100本以上の高密度な配
列も容易に可能であり、従つて画像の高品位化
が可能になる。更にＩ・Ｃパターンの製法を用
いれば1000個〜10000個の発熱抵抗体をミクロ
ンオーダーで配列することが出来、１ライン分
の走査に必要なドツト数の発熱抵抗体を並べる
ことは容易であり、従つて１ライン分の走査が
同時に出来るので画像記録及び画像表示のスピ
ードアツプが可能となる、 等の優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の光変調素子の基礎
となる光変調素子の一実施例を示す図、第３図
Ａ，Ｂは各々、本発明の光変調素子の基礎となる
光変調素子を用いた光変調装置の一実施例を示す
図、第４図Ａ，Ｂは光変調素子を照明する好まし
い実施例を示す図、第５図は本発明の光変調素子
の基礎となる光変調素子を用いた光変調装置の他
の実施例を示す図、第６図は本発明の光変調素子
の基礎となる光変調素子の他の実施例を示す図、
第７図Ａ，Ｂは各々、本発明の光変調素子の基礎
となる光変調素子を用いた光変調装置の他の実施
例を示す図、第８図及び第９図は本発明の光変調
素子の基礎となる光変調素子を用いたカラー画像
形成光変調装置の一実施例を示す図、第１０図及
び第１１図は本発明の光変調素子の基礎となる光
変調素子を用いたカラー画像形成光変調装置の他
の実施例を示す図、第１２図Ａ，Ｂは本発明の光
変調素子の基礎となる光変調素子を用いた光変調
装置の他の実施例を示す図、第１３図及び第１４
図は本発明の光変調素子の実施例を示す図、第１
５図は屈折率分布の発生を行列で行なうことを可
能にした光変調素子を示す図、第１６図は第１５
図Ａ，Ｂに示す光変調素子を用いて形成した光変
調装置の一実施例を示す図、第１７図は本発明の
光変調素子の基礎となる光変調素子を用いた光変
調装置の他の実施例を示す図。 １……透明保護板、２……液体薄層、３……絶
縁層、４……発熱抵抗体層、５……支持体、６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ……発熱抵抗体、Ｌ・Ｍ…
…光変調素子、７……屈折率分布、１１……非発
散光束、１２……発散光束、１４……受光媒体、
１５ａ……遮光フイルター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱を受けて屈折率分布を生じる液体媒体層に
   対し、一方の側に前記液体媒体と屈折率の値が近
   い透明保護層を、他方の側に入力信号に応じて前
   記液体媒体に熱を加える加熱手段を、それぞれ設
   け、前記透明保護層を通過して前記液体媒体層に
   入射した光束が前記加熱手段で反射して前記透明
   保護層を通過して出射するよう構成し、かつ前記
   液体媒体と透明保護層との界面は平面以外の形状
   に形成されている事を特徴とする光変調素子。