JPS6079329A - 機能光学素子 - Google Patents
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/132—Thermal activation of liquid crystals exhibiting a thermo-optic effect
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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
- G02F2201/30—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating
- G02F2201/305—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00 grating diffraction grating
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光記録用装置、光表示用装置、光結像用装置、
光通信用装置等に好適な光学素子に関するものである。
光通信用装置等に好適な光学素子に関するものである。
従来より上記装置において、光束の変調、偏向、結像等
の機能を有する各種の方式、素子が提案されているが、
素子の大きさ、光束の利用効惠等の面で数多くの欠点を
有している。
の機能を有する各種の方式、素子が提案されているが、
素子の大きさ、光束の利用効惠等の面で数多くの欠点を
有している。
本発明の目的は、上記の用途に用いられる高度な性能の
機能を有する光学素子を、小型且つ簡便な構成で具現化
し、提供することにある。
機能を有する光学素子を、小型且つ簡便な構成で具現化
し、提供することにある。
近年、媒体内に局所的に物理変化を発生させて、この物
理変化により媒体を通過する光束を変調する方式が提案
されている。たとえば、特開昭５６−５５２３ 号公報
では、電気光学材料から成る結晶中に局所的に電界をか
け、この′電界のかかった部分の媒体の屈折率を変化さ
せて光変調を行なうことが示されている。又、本発明の
出願人に係る特願昭５７−１２８５６６号には、液体内
の局所に蒸気泡を発生ずることにより、この蒸気泡を用
いて光束を変調する方法、同じく特願昭５７−１７９２
６５号には、液体の局所へ、熱により屈析出分布を発生
させることにより光束を変調する方法が示されている。
理変化により媒体を通過する光束を変調する方式が提案
されている。たとえば、特開昭５６−５５２３ 号公報
では、電気光学材料から成る結晶中に局所的に電界をか
け、この′電界のかかった部分の媒体の屈折率を変化さ
せて光変調を行なうことが示されている。又、本発明の
出願人に係る特願昭５７−１２８５６６号には、液体内
の局所に蒸気泡を発生ずることにより、この蒸気泡を用
いて光束を変調する方法、同じく特願昭５７−１７９２
６５号には、液体の局所へ、熱により屈析出分布を発生
させることにより光束を変調する方法が示されている。
本発明に係る光学素子の％徴６′：ｉ、基本的には少く
とも１つの断面内において結吹作用を持つなめらかな曲
面から成る境界面１を有するように構成された複数の媒
体から成る光学素子に対して、電界、磁界、熱、圧力等
を加えることにより上記複数の媒体間の屈折兎の差を変
化させるとと°により、上記なめらかな曲面から成る境
界面に起因して該媒体を通過する光束の状態を変化させ
ることを可能ならしめる点にある。尚、本発明に係る光
学素子において上述した複数の媒体は、なめらかな曲面
から成る境界面において固体同士が密着した状態、固体
同士が接着剤で接合した状態、一方の媒体である固体上
に他方の媒体が蒸着された状態、両方の媒体共蒸着によ
り形成された状態、同体と液体或いは固体と液晶等との
接触状態として構成されている。
とも１つの断面内において結吹作用を持つなめらかな曲
面から成る境界面１を有するように構成された複数の媒
体から成る光学素子に対して、電界、磁界、熱、圧力等
を加えることにより上記複数の媒体間の屈折兎の差を変
化させるとと°により、上記なめらかな曲面から成る境
界面に起因して該媒体を通過する光束の状態を変化させ
ることを可能ならしめる点にある。尚、本発明に係る光
学素子において上述した複数の媒体は、なめらかな曲面
から成る境界面において固体同士が密着した状態、固体
同士が接着剤で接合した状態、一方の媒体である固体上
に他方の媒体が蒸着された状態、両方の媒体共蒸着によ
り形成された状態、同体と液体或いは固体と液晶等との
接触状態として構成されている。
以下、図面を用いて本発明の詳細な説明するにあたって
、熱により媒体中の屈折毘を変化させて素子を機能する
タイプのものを例示して示すが、本発明は言うまでもな
く斯様なタイプのものに限られず、上述した特開昭５６
−５５２３号公報で示されるタイプ、特願昭５７−１２
８５６６号にて示されるタイプ、その他種々のタイプ及
び、それらタイプの複合による光学素子に適用第１図に
は本発明に係る光羊素子の一実施例を示す。第１図にお
いて、■は第１の光学部材、２は第２の光学部材、３は
熱伝導性のある絶縁体、４は発熱抵抗体（６ａ＋６ｂ＋
・・・・・・）と、該発熱抵抗体６が複数配置される
場合には、該複数の発熱抵抗体同士を絶縁する絶縁体７
から成る発熱抵抗体層、５は支持体である０本発明に係
る光学素子を透過型として用いる場合に第１の光学部材
１１第２の光学部材２、熱伝導性絶縁体３、発熱抵抗体
（６ａ、６ｂ、・・・・・・）、絶縁体７、支持体５は
使用する波長領域において透明である必要があり、たと
えば絶縁体３及び７は５ｉＱ２が用いられる。発熱抵抗
体６には、図示されない透明・電極の素材である酸化イ
ンジウＡ （Ｉｎ、０．）、酸化スズ（ＳｎＯ，）及び
それらの混合物に対して酸化亜鉛（Ｚｎ０２） 、 ｋ
化、りＯＡ （Ｃｒ２０、）、アンチモン（Ｐｂｚ０３
）等を適量混ぜたものが用いられる。第１の光学部材１
はたとえば光学硝子であり、第２の光学部材２との境界
面８には球面が形成されている。第２の光学部材２はた
とえば透光性液体である。第１の温度状態、たとえば室
温において第１の光学部材１と第２の光学部材２の屈折
ぶは各々一定の値に保たれている。あるいは必要に応じ
て第１の光学部材ｌと第２の光学部材２の屈折基がほぼ
等しくなるように（インデックス・マツチング）保つこ
ともある。そのためには、たとえば第２の光学部材２で
ある透光性液体を互いに屈折兎の異なる複数種の液体を
用いて混合させて、上記インデックス・マツチングを行
なうことが可能である。
、熱により媒体中の屈折毘を変化させて素子を機能する
タイプのものを例示して示すが、本発明は言うまでもな
く斯様なタイプのものに限られず、上述した特開昭５６
−５５２３号公報で示されるタイプ、特願昭５７−１２
８５６６号にて示されるタイプ、その他種々のタイプ及
び、それらタイプの複合による光学素子に適用第１図に
は本発明に係る光羊素子の一実施例を示す。第１図にお
いて、■は第１の光学部材、２は第２の光学部材、３は
熱伝導性のある絶縁体、４は発熱抵抗体（６ａ＋６ｂ＋
・・・・・・）と、該発熱抵抗体６が複数配置される
場合には、該複数の発熱抵抗体同士を絶縁する絶縁体７
から成る発熱抵抗体層、５は支持体である０本発明に係
る光学素子を透過型として用いる場合に第１の光学部材
１１第２の光学部材２、熱伝導性絶縁体３、発熱抵抗体
（６ａ、６ｂ、・・・・・・）、絶縁体７、支持体５は
使用する波長領域において透明である必要があり、たと
えば絶縁体３及び７は５ｉＱ２が用いられる。発熱抵抗
体６には、図示されない透明・電極の素材である酸化イ
ンジウＡ （Ｉｎ、０．）、酸化スズ（ＳｎＯ，）及び
それらの混合物に対して酸化亜鉛（Ｚｎ０２） 、 ｋ
化、りＯＡ （Ｃｒ２０、）、アンチモン（Ｐｂｚ０３
）等を適量混ぜたものが用いられる。第１の光学部材１
はたとえば光学硝子であり、第２の光学部材２との境界
面８には球面が形成されている。第２の光学部材２はた
とえば透光性液体である。第１の温度状態、たとえば室
温において第１の光学部材１と第２の光学部材２の屈折
ぶは各々一定の値に保たれている。あるいは必要に応じ
て第１の光学部材ｌと第２の光学部材２の屈折基がほぼ
等しくなるように（インデックス・マツチング）保つこ
ともある。そのためには、たとえば第２の光学部材２で
ある透光性液体を互いに屈折兎の異なる複数種の液体を
用いて混合させて、上記インデックス・マツチングを行
なうことが可能である。
重要な事は、光学部材１．２を外部から加熱或いは冷却
する事によって作シ出される第２の温度状態においては
、上記光学部材１と２の間での屈折惠差が上記第１の温
度状態における屈析出差と異なった状態を形成すること
である。
する事によって作シ出される第２の温度状態においては
、上記光学部材１と２の間での屈折惠差が上記第１の温
度状態における屈析出差と異なった状態を形成すること
である。
この時、光学部材ｌと光学部材２の境界面８に設けられ
た球面が、境界面を形成する部材の屈折惠差が変化する
ことにより屈折力の変化を素子に抱かせることになる。
た球面が、境界面を形成する部材の屈折惠差が変化する
ことにより屈折力の変化を素子に抱かせることになる。
その為の手法として、上記第１の光学部材１と第２の光
学部材２のそれぞれの屈折率の温度依存性（δｎ／ａＴ
）が互いに相異なる物質を用いることである〇一般に光
学硝子のθｎ／θＴはその絶対値が略々ｌＯ″（／ｄｅ
ｇ）のオーダーであり、液体のａ ｎ ／θＴは略々ｌ
ｏ （／ ｄｅｇ ）のオーダーのものが得られる。具
体的な液体材料としては水；メタノール、エタノール、
ｎ−７’ロビルアルコール、イソプロピルアルコール等
の炭素数１〜４のアルキルアルコール類；ジメチルホル
ムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；トリエ
タノールアミン、ジェタノールアミン等のアミン類；ア
セトン、ジアセトンアルコール等のケトンまたはケトア
ルコール類；テトラヒドロフラン。
学部材２のそれぞれの屈折率の温度依存性（δｎ／ａＴ
）が互いに相異なる物質を用いることである〇一般に光
学硝子のθｎ／θＴはその絶対値が略々ｌＯ″（／ｄｅ
ｇ）のオーダーであり、液体のａ ｎ ／θＴは略々ｌ
ｏ （／ ｄｅｇ ）のオーダーのものが得られる。具
体的な液体材料としては水；メタノール、エタノール、
ｎ−７’ロビルアルコール、イソプロピルアルコール等
の炭素数１〜４のアルキルアルコール類；ジメチルホル
ムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド類；トリエ
タノールアミン、ジェタノールアミン等のアミン類；ア
セトン、ジアセトンアルコール等のケトンまたはケトア
ルコール類；テトラヒドロフラン。
ジオキサン等のエーテル、ポリエチレングリコール、ボ
リプ買ピレングリコール等のポリアルキレングリコール
類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキ
シレンクリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原
子を含むアルキレングリコール類；グリセリン；エチレ
ングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコール
モノメチル（又はエタル）エーテル等多価アルコールの
低級アルキルエーテル類；四塩化炭素；液晶；等が挙げ
られる。尚、液晶を光学部材に使用するに際しては、液
晶の配向状態、入射光の偏光状態を所定の方向にそろえ
る必要がある。
リプ買ピレングリコール等のポリアルキレングリコール
類；エチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキ
シレンクリコール等のアルキレン基が２〜６個の炭素原
子を含むアルキレングリコール類；グリセリン；エチレ
ングリコールメチルエーテル、トリエチレングリコール
モノメチル（又はエタル）エーテル等多価アルコールの
低級アルキルエーテル類；四塩化炭素；液晶；等が挙げ
られる。尚、液晶を光学部材に使用するに際しては、液
晶の配向状態、入射光の偏光状態を所定の方向にそろえ
る必要がある。
上記に掲げた以外の光学部材１．２の材料としては、Ｎ
ａＣ１、ＫＣ１！、 ＣａＦ２ 、５ｉ０１等の光学結
晶（いずれもθｎ／θＴは略々１０−６〜１０’のオー
ダー）、ポリスチレ：ｙ 、 ＰＭＩＶＡ 、ポリカー
ボネート、２メチルシクロヘキシルメタクリレート。
ａＣ１、ＫＣ１！、 ＣａＦ２ 、５ｉ０１等の光学結
晶（いずれもθｎ／θＴは略々１０−６〜１０’のオー
ダー）、ポリスチレ：ｙ 、 ＰＭＩＶＡ 、ポリカー
ボネート、２メチルシクロヘキシルメタクリレート。
アリルジグライコールカーボネート、ポリアリルメタク
リレート、アクリルニトリルスチレン共重合体、ポリジ
アリルフタレート等光学材料用プラスチック材（θｎ／
θＴは略々１ｏ−４のオーダー）等が挙げられる。
リレート、アクリルニトリルスチレン共重合体、ポリジ
アリルフタレート等光学材料用プラスチック材（θｎ／
θＴは略々１ｏ−４のオーダー）等が挙げられる。
上述した第２の温度状態において、光学部材ｌと光学部
材２との屈折車差を変化させるための更なる手法として
液晶等にみられる媒体の熱による相転移時の屈折率変化
を利用する方法が挙げられる。第２図に示すように、液
晶の中には相転移温度Ｔ０を境としてそれ以下の温度Ｔ
Ｉでは常光線屈折ｉｎ。と異常光線屈折上ｎｅを有する
ネマティック液晶相でありｌｌｌＧ以上の温ｉＴｔでは
液体相に相転移して屈折率ｎｌを示すものがある。
材２との屈折車差を変化させるための更なる手法として
液晶等にみられる媒体の熱による相転移時の屈折率変化
を利用する方法が挙げられる。第２図に示すように、液
晶の中には相転移温度Ｔ０を境としてそれ以下の温度Ｔ
Ｉでは常光線屈折ｉｎ。と異常光線屈折上ｎｅを有する
ネマティック液晶相でありｌｌｌＧ以上の温ｉＴｔでは
液体相に相転移して屈折率ｎｌを示すものがある。
具体的な化合物とその相転移温度Ｔ。の−例を列掌する
と、 等が挙げられる。このような熱を加えることによる相転
移時の屈折率変化を利用して、たとえば第１の光学部材
１を光学硝子、第２の光学部材２を液晶として、第１の
温度状態Ｔ、における液晶相の屈折率ｎ。或いはｎ６と
光学硝子とのインデックス・マツチングを行ない加熱に
よる第２の温度状態Ｔ２における第２の光学部材２の液
体相時の屈折率ｎｌと上記光学硝子との屈折蹴差を利用
して、両部材の境界面８にあらかじめ形成された球面に
屈折力を発生させ、結像作用を生じせしめる事が可能で
ある。尚、上述の如く液晶を光学部材に使用するに際し
ては、液晶の配向状態、入射光の偏光状態を所定の方向
にそろえる必要がある。
と、 等が挙げられる。このような熱を加えることによる相転
移時の屈折率変化を利用して、たとえば第１の光学部材
１を光学硝子、第２の光学部材２を液晶として、第１の
温度状態Ｔ、における液晶相の屈折率ｎ。或いはｎ６と
光学硝子とのインデックス・マツチングを行ない加熱に
よる第２の温度状態Ｔ２における第２の光学部材２の液
体相時の屈折率ｎｌと上記光学硝子との屈折蹴差を利用
して、両部材の境界面８にあらかじめ形成された球面に
屈折力を発生させ、結像作用を生じせしめる事が可能で
ある。尚、上述の如く液晶を光学部材に使用するに際し
ては、液晶の配向状態、入射光の偏光状態を所定の方向
にそろえる必要がある。
なお、−上記の説明においては第１の温度状態Ｔ、にお
ける液晶相の屈折率と光学硝子の屈折率はインデックス
・マツチングが行われているとしたが、最初に述べた如
くインデックス・マツチングは不可欠の手段ではなく、
説明を容易にする為のものであって屈折率に差があって
も構わない。重要な事は第２の温度状ｇＴ２における温
に差が第１の温度状態における屈折藁葺と異なっている
ことである。以下の説明においてインデックス・マツチ
ングされた状態を用いる場合にも事情は同じである。
ける液晶相の屈折率と光学硝子の屈折率はインデックス
・マツチングが行われているとしたが、最初に述べた如
くインデックス・マツチングは不可欠の手段ではなく、
説明を容易にする為のものであって屈折率に差があって
も構わない。重要な事は第２の温度状ｇＴ２における温
に差が第１の温度状態における屈折藁葺と異なっている
ことである。以下の説明においてインデックス・マツチ
ングされた状態を用いる場合にも事情は同じである。
第３図、第４図は本発明に係る光学素子の結像作用につ
いて説明するための図であり、第１図に示したものと共
通の部材については同一の記号を用いている。
いて説明するための図であり、第１図に示したものと共
通の部材については同一の記号を用いている。
第３図は、第１の温度状態を示す図で、屈折＆ ｎ、な
る第１の光学部材ｌと屈折率ｎ２（第１の温度状態では
ｎ、＝ｎ、となるようインデックス・マツチングがなさ
れている）なる第２の光学部材２の境界面１０は曲率半
径比の球面が形成されている。第１の温度状態におして
は、発ｆＡ抵抗体６は発熱せず、従って入射光束１１は
何らの変化も受けずに出射光束１２として素子を透過す
る。
る第１の光学部材ｌと屈折率ｎ２（第１の温度状態では
ｎ、＝ｎ、となるようインデックス・マツチングがなさ
れている）なる第２の光学部材２の境界面１０は曲率半
径比の球面が形成されている。第１の温度状態におして
は、発ｆＡ抵抗体６は発熱せず、従って入射光束１１は
何らの変化も受けずに出射光束１２として素子を透過す
る。
第４図は、発熱抵抗体６を発熱させる事により生じる第
２の温度状態を示すための図である。
２の温度状態を示すための図である。
第４図において第２の光学部材２には比較的にａｎ／θ
Ｔの絶対値の大なる部材を用いる事によってその内部層
析出はｎ′２（ｘ ｎ、 ＞となり、更に第１の光学部
材ｌには比較的にθｎ／θＴの絶対値の小なる部材を用
いる事により、その内部層析出は殆どｎｌのまま変化し
ない０従って境界面１０は両側をそれぞれが屈折率ｎ２
＋ ”１ （”ｌ笑ｎｔ）の光学部材により形成される
球面レンズの機能を有する。該球面レンズの焦点距離ｆ
は、で表わされる。
Ｔの絶対値の大なる部材を用いる事によってその内部層
析出はｎ′２（ｘ ｎ、 ＞となり、更に第１の光学部
材ｌには比較的にθｎ／θＴの絶対値の小なる部材を用
いる事により、その内部層析出は殆どｎｌのまま変化し
ない０従って境界面１０は両側をそれぞれが屈折率ｎ２
＋ ”１ （”ｌ笑ｎｔ）の光学部材により形成される
球面レンズの機能を有する。該球面レンズの焦点距離ｆ
は、で表わされる。
但し、ｎＩは温度Ｔ、における第１の光学部材の屈折率
ｎ：は温度Ｔ、における第２の光学部材の屈折率
几は球面レンズの１毘半径
従って（１）式から明らかなように発熱抵抗体６を発熱
させる事により第１の光学部材１と第２の光学部材２の
境界面１０は焦点距離ｆの球面レンズとして機能し、そ
の結果入射光束は発散又は集れん光束に変換される。こ
の際、第２の光学部材２の温度依存性（θｎｔ／δＴ）
が正であればｎ；はｎ、より大となり第４図の例におい
てはｆ〉０となシ出射光束は収れん光束となる、即ちθ
ｎ２ 凸レンズの作用を生ずる。逆に（１丁）が負であれば凹
レンズの作用を生ずる。凹レンズの場合にも、光束の発
散原点を虚の像点と考えれば、凸レンズ、凹レンズいず
れの場合でも光束を１点に結像させる作用を生ずること
になる。
させる事により第１の光学部材１と第２の光学部材２の
境界面１０は焦点距離ｆの球面レンズとして機能し、そ
の結果入射光束は発散又は集れん光束に変換される。こ
の際、第２の光学部材２の温度依存性（θｎｔ／δＴ）
が正であればｎ；はｎ、より大となり第４図の例におい
てはｆ〉０となシ出射光束は収れん光束となる、即ちθ
ｎ２ 凸レンズの作用を生ずる。逆に（１丁）が負であれば凹
レンズの作用を生ずる。凹レンズの場合にも、光束の発
散原点を虚の像点と考えれば、凸レンズ、凹レンズいず
れの場合でも光束を１点に結像させる作用を生ずること
になる。
尚、第２の温度状態において良好な光学機能を生ぜしめ
る為には、同状態における光学部材２の屈折率ｍ；はほ
ぼ均一に形成されることが望ましい。その為には光学部
材２の光軸方向の寸法形状、発熱抵抗体６の寸法形状、
熱伝導性の絶縁体３の材質の選択などに注意を払う性徴
がある。
る為には、同状態における光学部材２の屈折率ｍ；はほ
ぼ均一に形成されることが望ましい。その為には光学部
材２の光軸方向の寸法形状、発熱抵抗体６の寸法形状、
熱伝導性の絶縁体３の材質の選択などに注意を払う性徴
がある。
ところで、上記実施例に示したように第１の光学部材と
第２の光学部材の境界面に球面レンズを形成しなくても
、発熱抵抗体を発熱させることにより第２の光学部材内
に局所的な屈折率分布を発生させて光束を集光させる作
用を起こすことができる。しかしそのような屈折率分布
はレンズとして見た場合には極めて収差の多いレンズで
あって、レンズとしての性能は良好なものとはいえない
。しかも発熱抵抗体の発熱量の制御によって屈折率分布
を変化させ前記の収差を好ましい状態に改善することは
極めて困難である。
第２の光学部材の境界面に球面レンズを形成しなくても
、発熱抵抗体を発熱させることにより第２の光学部材内
に局所的な屈折率分布を発生させて光束を集光させる作
用を起こすことができる。しかしそのような屈折率分布
はレンズとして見た場合には極めて収差の多いレンズで
あって、レンズとしての性能は良好なものとはいえない
。しかも発熱抵抗体の発熱量の制御によって屈折率分布
を変化させ前記の収差を好ましい状態に改善することは
極めて困難である。
しかるに本発明の方法によれば第１の光学部材と第２の
光学部材の境界面に形成された球面を境として屈折尤の
分布が強制的に分離され、各々の光学部材内では屈折率
をほぼ均一に保つことができるので、通常の球面レンズ
と同様に良好な結像特性を達成することができる。
光学部材の境界面に形成された球面を境として屈折尤の
分布が強制的に分離され、各々の光学部材内では屈折率
をほぼ均一に保つことができるので、通常の球面レンズ
と同様に良好な結像特性を達成することができる。
以上説明してきたように、本発明に係る光学素子は、基
本的に球面等のなめらかな曲面から成る境界面を有する
第１の光学部材と、第２の光学部材で構成され、上記光
学素子は第１の状態では上記両光学部材をインデックス
・マツチングされた状態あるいは第１の光学部材と第２
の光学部材の屈折嘉差をある一定の値として、電界、磁
界、熱、圧力等を加えた第２の状態では両光学部材のイ
ンデックス・マツチングが満たされない状態あるいは第
１の光学部材と第２の光学部材の屈折率差が第１の状態
と異なる状態となり、上記境界面に形成されたなめらか
な曲面に起因する結像作用を生ぜせしめることが可能で
ある。
本的に球面等のなめらかな曲面から成る境界面を有する
第１の光学部材と、第２の光学部材で構成され、上記光
学素子は第１の状態では上記両光学部材をインデックス
・マツチングされた状態あるいは第１の光学部材と第２
の光学部材の屈折嘉差をある一定の値として、電界、磁
界、熱、圧力等を加えた第２の状態では両光学部材のイ
ンデックス・マツチングが満たされない状態あるいは第
１の光学部材と第２の光学部材の屈折率差が第１の状態
と異なる状態となり、上記境界面に形成されたなめらか
な曲面に起因する結像作用を生ぜせしめることが可能で
ある。
第５図には第３図・第４図の実施例に示した光学素子を
光変調素子として使用する例を示す。
光変調素子として使用する例を示す。
本発明に係る光学素子は基本的には第３図に示し、た光
学素子と同じ構成であるが、第１の光学部材の光束出射
端を第２の温１ｆ状態における入射光束の結像位置と一
致させ、該結像位１ａに入射光束を遮光する遮光フィル
ター３１が設けられている点が異なる。入射光束３２け
、第１の温度状態では発熱抵抗体２６、絶縁体２７から
成る発熱抵抗体層２４を通過した後、第２の光学部材２
２を通過した後、第１の光学部材２１の端部に設けられ
た遮光フィルター３１の周辺を通過し、光束３４として
出射される。一方発熱抵抗体２６により熱が加えられた
第２の温度状態では支持体２５中の光束３５は境界面３
６の球面から成るレンズの作用を受けて集光され、前記
遮光フィルター３１で全て遮光される。
学素子と同じ構成であるが、第１の光学部材の光束出射
端を第２の温１ｆ状態における入射光束の結像位置と一
致させ、該結像位１ａに入射光束を遮光する遮光フィル
ター３１が設けられている点が異なる。入射光束３２け
、第１の温度状態では発熱抵抗体２６、絶縁体２７から
成る発熱抵抗体層２４を通過した後、第２の光学部材２
２を通過した後、第１の光学部材２１の端部に設けられ
た遮光フィルター３１の周辺を通過し、光束３４として
出射される。一方発熱抵抗体２６により熱が加えられた
第２の温度状態では支持体２５中の光束３５は境界面３
６の球面から成るレンズの作用を受けて集光され、前記
遮光フィルター３１で全て遮光される。
第６図は第３図・第４図の実施例に示した光学素子を光
変調素子として使用する他の例を示す。本発明に係る素
子は基本的には第３図に示した光学素子と同じ構成であ
るが、第１の光学部材４１と第２の光学部材４２の境界
面５０が隣接する２つの球面より構成されること、該境
界面のレンズとしての作用が凹レンズトシての光束発散
作用であること、素子の後方に凸レンズ５１及びピンホ
ール５２を設置した点が異なっている。入射光束５３け
、第１の温度状態では発熱抵抗体４６、絶縁体４７から
成る発熱抵抗体層４４を通過し、第２の光学部材４２を
通の集光位置よりやや後方に設置されたピンホール５２
を通過して出射する。一方、発熱抵抗体４６により熱が
加えられた第２のｆ！！度状前状態、支持体４５の中の
光束５４（ｄ境界面５ｏの２つの球面の作用を受けて発
散光束５５及び５５′となって出射し、凸レンズ５１に
よってピンホール５２の周辺部に集光されて遮光され、
従ってピンホール５２の後方には光束が到達しない。
変調素子として使用する他の例を示す。本発明に係る素
子は基本的には第３図に示した光学素子と同じ構成であ
るが、第１の光学部材４１と第２の光学部材４２の境界
面５０が隣接する２つの球面より構成されること、該境
界面のレンズとしての作用が凹レンズトシての光束発散
作用であること、素子の後方に凸レンズ５１及びピンホ
ール５２を設置した点が異なっている。入射光束５３け
、第１の温度状態では発熱抵抗体４６、絶縁体４７から
成る発熱抵抗体層４４を通過し、第２の光学部材４２を
通の集光位置よりやや後方に設置されたピンホール５２
を通過して出射する。一方、発熱抵抗体４６により熱が
加えられた第２のｆ！！度状前状態、支持体４５の中の
光束５４（ｄ境界面５ｏの２つの球面の作用を受けて発
散光束５５及び５５′となって出射し、凸レンズ５１に
よってピンホール５２の周辺部に集光されて遮光され、
従ってピンホール５２の後方には光束が到達しない。
第７図には本発明に係る光学素子を記録・表１するが、
内部に複数の発熱抵抗体６１ａ、６１ｂ。
内部に複数の発熱抵抗体６１ａ、６１ｂ。
６１Ｃを有している。今、発熱抵抗体６１ａ及び６１ｃ
が発熱している場合を考えると上記光学素子６０に入射
する光束６２は、発熱抵抗体６１８．６１Ｃの近傍を通
過する光束は発数作用を受けて、上記発熱抵抗体６１ａ
、６１ｂ、６１ｃの１対ｌ対応して設けられた図示され
ないマイクロレンズアレイにより遮光フィルター６４上
に光束６３ ａ、 ６３ ａ’及び６３ｃ、６３ｃ’と
して結像される。一方発熱抵抗体６１ｂ近傍を通過する
光束は何らの作用も受けず通過した後、図示されないマ
イクロレンズにより光束６３ｂとして遮光フィルター６
４−ヒに設けられた開口６５中を通過し、投影レンズ６
６によりスクリーン或は記録媒体である６７上に結像さ
れる。
が発熱している場合を考えると上記光学素子６０に入射
する光束６２は、発熱抵抗体６１８．６１Ｃの近傍を通
過する光束は発数作用を受けて、上記発熱抵抗体６１ａ
、６１ｂ、６１ｃの１対ｌ対応して設けられた図示され
ないマイクロレンズアレイにより遮光フィルター６４上
に光束６３ ａ、 ６３ ａ’及び６３ｃ、６３ｃ’と
して結像される。一方発熱抵抗体６１ｂ近傍を通過する
光束は何らの作用も受けず通過した後、図示されないマ
イクロレンズにより光束６３ｂとして遮光フィルター６
４−ヒに設けられた開口６５中を通過し、投影レンズ６
６によりスクリーン或は記録媒体である６７上に結像さ
れる。
上記実施例においてはすべて第１の光学部材と第２の光
学部材の境界面が球面であるとしたが、結像作用を持た
せ得るなめらかな曲面であればシリンダー面、回転対称
非球面等様々な曲面が境界向として利用可能であること
は言うまでもない。
学部材の境界面が球面であるとしたが、結像作用を持た
せ得るなめらかな曲面であればシリンダー面、回転対称
非球面等様々な曲面が境界向として利用可能であること
は言うまでもない。
以上述べてきたように本発明に係る光学素子は小型且つ
簡便な構成で高度な性能の結像機能を有し、光変１．１
用・光記録用・光表示用・光結像用・光通信用各種装置
に活用可能である。
簡便な構成で高度な性能の結像機能を有し、光変１．１
用・光記録用・光表示用・光結像用・光通信用各種装置
に活用可能である。
第１図は本発明に係る機能光学素子の構造を示す図、第
２図は液晶の熱による相転移時の屈折ぶ変化を示す図、
第３図及び第４図は本発明に係る機能光学素子の一実施
例の機能を説明する為の図、第５図及び第６図は本発明
に係る機能光学素子を光変調素子として用いた実施例を
示す図、第７図は本発明に係る機能光学素子を光記録或
いは光表示用装置に用いた実施例を示す図。 ｌ・・・第１の光学部材、２・・第２の光学部材、３・
・・絶縁層、４・・・発熱抵抗体層、５・・・支持体、
６ａ、６ｂ・・・発熱抵抗体、７・・絶１罎体、８・・
・境界向。 出願人 キャノン株式会社 １＋ Ｔ６ ＴＺ 丁（ｄｅｇ） 第３同 躬４癒
２図は液晶の熱による相転移時の屈折ぶ変化を示す図、
第３図及び第４図は本発明に係る機能光学素子の一実施
例の機能を説明する為の図、第５図及び第６図は本発明
に係る機能光学素子を光変調素子として用いた実施例を
示す図、第７図は本発明に係る機能光学素子を光記録或
いは光表示用装置に用いた実施例を示す図。 ｌ・・・第１の光学部材、２・・第２の光学部材、３・
・・絶縁層、４・・・発熱抵抗体層、５・・・支持体、
６ａ、６ｂ・・・発熱抵抗体、７・・絶１罎体、８・・
・境界向。 出願人 キャノン株式会社 １＋ Ｔ６ ＴＺ 丁（ｄｅｇ） 第３同 躬４癒
Claims (1)
- （１）少くとも一つの断面内に於いては、なめらかな曲
面を有する境界面を介して第１の光学部材と第２の光学
部材が接しておシ、前記第の ｌの光学部材と第２Ａ光学部材間の屈折本差を変化せし
める手段により両部材間の屈折基を変化させることによ
り、前記曲面での光束の集光或いは発散状態を可変とし
た機能光学素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187857A JPS6079329A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 機能光学素子 |
| US07/045,184 US4729641A (en) | 1983-06-10 | 1987-04-30 | Functional optical element having a non-flat planar interface with variable-index medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187857A JPS6079329A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 機能光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079329A true JPS6079329A (ja) | 1985-05-07 |
Family
ID=16213424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58187857A Pending JPS6079329A (ja) | 1983-06-10 | 1983-10-07 | 機能光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079329A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58118618A (ja) * | 1982-01-07 | 1983-07-14 | Canon Inc | 焦点距離可変レンズ |
-
1983
- 1983-10-07 JP JP58187857A patent/JPS6079329A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58118618A (ja) * | 1982-01-07 | 1983-07-14 | Canon Inc | 焦点距離可変レンズ |
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