JPS6079335A - 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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- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
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- G02F2201/00—Constructional arrangements not provided for in groups G02F1/00 - G02F7/00
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- 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を分岐する機能を有する
各種の素子が提案されているが、素子の大きさ、光量の
利用効率、応答速度等の面で数多くの欠点を肩している
。
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を分岐する機能を有する
各種の素子が提案されているが、素子の大きさ、光量の
利用効率、応答速度等の面で数多くの欠点を肩している
。
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
理変化による媒体の屈折率変化を用いて媒体を通過する
光束を制御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０
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５７−１７９
２６５号には、液体の局所へ、熱により屈折率分布を発
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
。
理変化による媒体の屈折率変化を用いて媒体を通過する
光束を制御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０
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５７−１７９
２６５号には、液体の局所へ、熱により屈折率分布を発
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特徴は、基本的には複数の平面
から成る境界面を共有するように構成された複数の部材
から成る光学素子に対して、電界、磁界、熱、圧力等を
加える事により少なくとも一方の上記部材の屈折率を変
化させることにより、上記複数の部材の屈折率の差を変
化させて、上記光学素子に入射する光束が上記境界面で
複数の部材の屈折率差に応じて屈折或いは全反射される
状態を可変ならしめる点にある。
から成る境界面を共有するように構成された複数の部材
から成る光学素子に対して、電界、磁界、熱、圧力等を
加える事により少なくとも一方の上記部材の屈折率を変
化させることにより、上記複数の部材の屈折率の差を変
化させて、上記光学素子に入射する光束が上記境界面で
複数の部材の屈折率差に応じて屈折或いは全反射される
状態を可変ならしめる点にある。
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率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を始めとして、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
子に適用可能である。
、熱により媒体中の屈折率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を始めとして、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
子に適用可能である。
第１図には本発明に係る光学素子の一実施例を示す。第
１図において、ｌ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は図示されない電源
により印加され発熱する発熱抵抗体、５は支持体である
。第１の光学部材１と第２の光学部材２とは複数の平面
６ａ＋６ｂから成る境界面６を共有している。
１図において、ｌ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は図示されない電源
により印加され発熱する発熱抵抗体、５は支持体である
。第１の光学部材１と第２の光学部材２とは複数の平面
６ａ＋６ｂから成る境界面６を共有している。
本発明に係る光学素子を透過塵として用いる場合に第１
の光学部材１、第２の光学部材２、熱伝導性絶縁体３、
発熱抵抗体４、支持体５は使用する波長領域において透
明である必要があシ、たとえば絶縁体３はＳｉＯ□、ｚ
ｒＯｔ等が用いられる。発熱抵抗体４には、図示されな
い透明電極の素材である酸化インジウム（ＩｎｚＯａ
） 、酸化スズ（ＳｎＯ，）及びそれらの混合物に対し
て酸化亜鉛（ＺｎＯｔ）、酸化クロム（Ｃｒ２０３）、
アンチモン（Ｐｄ２０ｓ ）等を適量混ぜたものが用い
られる。
の光学部材１、第２の光学部材２、熱伝導性絶縁体３、
発熱抵抗体４、支持体５は使用する波長領域において透
明である必要があシ、たとえば絶縁体３はＳｉＯ□、ｚ
ｒＯｔ等が用いられる。発熱抵抗体４には、図示されな
い透明電極の素材である酸化インジウム（ＩｎｚＯａ
） 、酸化スズ（ＳｎＯ，）及びそれらの混合物に対し
て酸化亜鉛（ＺｎＯｔ）、酸化クロム（Ｃｒ２０３）、
アンチモン（Ｐｄ２０ｓ ）等を適量混ぜたものが用い
られる。
第１の光学部材１と第２の光学部材２の材料を選択する
に際して重要な点は、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（ａｎ／θＴ
）が互いに相異なる物質を用いることである。一般に光
学硝子のθｎ／θＴはその絶対値が略々１０ （／ｄｅ
ｇ）のオーダーであシ、一方液体ではθｎ／ａＴが略々
１Ｏ−４（／ｄｅ、ｇ ）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−プロピルアルコール、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。
に際して重要な点は、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（ａｎ／θＴ
）が互いに相異なる物質を用いることである。一般に光
学硝子のθｎ／θＴはその絶対値が略々１０ （／ｄｅ
ｇ）のオーダーであシ、一方液体ではθｎ／ａＴが略々
１Ｏ−４（／ｄｅ、ｇ ）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−プロピルアルコール、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、ポリプロ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、ヘキシレング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千 メチル（又は工秦ル）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
要かある。
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、ポリプロ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、ヘキシレング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千 メチル（又は工秦ル）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
要かある。
上記に掲げた以外の光学部材１．２の材料としては、Ｎ
ａＣＬ、 ＫＣＡ、 ＣａＦｔ ＋ ５ｉｆ２等の光学
結晶（いずれもθｎ／δＴは略々ｌＯ〜１０ のオーダ
ー）、ポリスチレン、 ＰＭＭＡ 、 ポリカポネート
、２メチルシクロへキシルメタクリレート、了りルジグ
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。
ａＣＬ、 ＫＣＡ、 ＣａＦｔ ＋ ５ｉｆ２等の光学
結晶（いずれもθｎ／δＴは略々ｌＯ〜１０ のオーダ
ー）、ポリスチレン、 ＰＭＭＡ 、 ポリカポネート
、２メチルシクロへキシルメタクリレート、了りルジグ
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／δＴは略々１０のオーダー）等が挙げられる。
θｎ／δＴは略々１０のオーダー）等が挙げられる。
上述した光学部材１と光学部材２との屈折率を異ならせ
るだ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
。液晶の中には相転移温度Ｔ。を境としてそれ以下の温
度Ｔ、では常光線屈折率ｎ。と異常光線屈折率ｎ６を有
するネマティック液晶相でありＴ。以上の温度Ｔ、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−例を列挙すると、 ＣＨｓＯ＋ＣＨ＝Ｎ＋Ｃ４Ｈ−Ｔｏ ＝ ４５℃ＣＨｓ
Ｏ＋Ｎ＝Ｎ＋Ｃ−Ｈ０’ｒｏ ＝ ７４℃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ｌを光学硝子
、第２の光学部材２を液晶として、温度がＴ、に２ける
液晶相の屈折率、ｎｏ或いはｎ。と光学硝子との屈折率
差が加熱時の温度Ｔ、における第２の光学部材２の液体
相時の屈折率ｎｉと上記光学硝子との屈折率差と大いに
異なる事を利用して、両部材の境界面６に光学的機能を
生じせしめる事が可能である。
るだ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
。液晶の中には相転移温度Ｔ。を境としてそれ以下の温
度Ｔ、では常光線屈折率ｎ。と異常光線屈折率ｎ６を有
するネマティック液晶相でありＴ。以上の温度Ｔ、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−例を列挙すると、 ＣＨｓＯ＋ＣＨ＝Ｎ＋Ｃ４Ｈ−Ｔｏ ＝ ４５℃ＣＨｓ
Ｏ＋Ｎ＝Ｎ＋Ｃ−Ｈ０’ｒｏ ＝ ７４℃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ｌを光学硝子
、第２の光学部材２を液晶として、温度がＴ、に２ける
液晶相の屈折率、ｎｏ或いはｎ。と光学硝子との屈折率
差が加熱時の温度Ｔ、における第２の光学部材２の液体
相時の屈折率ｎｉと上記光学硝子との屈折率差と大いに
異なる事を利用して、両部材の境界面６に光学的機能を
生じせしめる事が可能である。
第１図に於いて、発熱抵抗体４が発熱しない時には素子
への入射光束１１は、境界面を形成の光学部材１と８２
の光学部材２の屈折率差に応じて出射光束１２ａ、１２
ｂと成る。一方発熱抵抗体４が発熱する時には、上記屈
折率差が変化しその結果、上記出射光束１２ａ、１２ｂ
とは異なる角度で出射する光束１３ａ、１３ｂに成る。
への入射光束１１は、境界面を形成の光学部材１と８２
の光学部材２の屈折率差に応じて出射光束１２ａ、１２
ｂと成る。一方発熱抵抗体４が発熱する時には、上記屈
折率差が変化しその結果、上記出射光束１２ａ、１２ｂ
とは異なる角度で出射する光束１３ａ、１３ｂに成る。
尚、各光学部材（１，２）の屈折率差が成る特定の状態
においては零である、いわゆるインデックスマツチング
の手段を、前記各部材に施こしても良い。
においては零である、いわゆるインデックスマツチング
の手段を、前記各部材に施こしても良い。
第２図には第１図に示した本発明に係る光学素子をスイ
ッチング可能な光分岐装置として応用した実施例を示す
。第２図においてＭ１図に学素子の支持体５上に設けら
れた平板マイクロレンズ３１によりコリメートされる。
ッチング可能な光分岐装置として応用した実施例を示す
。第２図においてＭ１図に学素子の支持体５上に設けら
れた平板マイクロレンズ３１によりコリメートされる。
この光束は前述の原理により境界面６で２方向に分岐さ
れるが、この時発熱抵抗体４の発熱の有無によって第１
の光学部材１上に設けられた平板マイクロレンズ３２ａ
、３２ｂへ入射する画角は異なる。上記画角の差は平板
マイクロレンズ３２ａ。
れるが、この時発熱抵抗体４の発熱の有無によって第１
の光学部材１上に設けられた平板マイクロレンズ３２ａ
、３２ｂへ入射する画角は異なる。上記画角の差は平板
マイクロレンズ３２ａ。
３２ｂによる結像時の像高の差となる。従ってアイバ２
２ａ、２２ｂへ入射し、一方発熱時には出射光束１３ａ
、１３ｂとなり出射側光ファイバ２３ａ、２３ｂへ入射
する。
２ａ、２２ｂへ入射し、一方発熱時には出射光束１３ａ
、１３ｂとなり出射側光ファイバ２３ａ、２３ｂへ入射
する。
上記第１図、第２図の説明においては発熱抵抗体４の発
熱の有無が境界面６を構成する平面６ａ、６ｂにおける
光束の屈折角度の違いとして現われる実施例を示したが
平面６ａ、６ｂの構成する角度を調整する事により、発
熱抵抗体４の発熱の有無により光束が屈折或いは全反射
される状態での使用形態も可能である。
熱の有無が境界面６を構成する平面６ａ、６ｂにおける
光束の屈折角度の違いとして現われる実施例を示したが
平面６ａ、６ｂの構成する角度を調整する事により、発
熱抵抗体４の発熱の有無により光束が屈折或いは全反射
される状態での使用形態も可能である。
本発明に係る光学素子の効果を説明する為に、第３図（
４）には本発明の出願人に係る特願昭５７−１７９２６
５号において示される光変調装置を示し、第３図（Ｂ）
には上記光変調装置に本発明に係る光学素子を用いて改
良した実施例を示す。
４）には本発明の出願人に係る特願昭５７−１７９２６
５号において示される光変調装置を示し、第３図（Ｂ）
には上記光変調装置に本発明に係る光学素子を用いて改
良した実施例を示す。
両図において４１は第１の光学部材、４２は第２の光学
部材、４３は絶縁体、４４は発熱抵抗体、４５は支持体
である。４７は第１投影光学系、４８は光軸上に開口を
有する遮光板、４９は第２投影光学系、５ｏは受光媒体
である。両図に示す構成の違いは第１の光学部材４１と
第２の光学部材４２の間の境界面４６であり、第３図（
４）に示す境界面４６Ａは単一の平面から成り、−力筒
３図（Ｂ）に示す境界面４６Ｂは複数の平面から成る境
界面である。
部材、４３は絶縁体、４４は発熱抵抗体、４５は支持体
である。４７は第１投影光学系、４８は光軸上に開口を
有する遮光板、４９は第２投影光学系、５ｏは受光媒体
である。両図に示す構成の違いは第１の光学部材４１と
第２の光学部材４２の間の境界面４６であり、第３図（
４）に示す境界面４６Ａは単一の平面から成り、−力筒
３図（Ｂ）に示す境界面４６Ｂは複数の平面から成る境
界面である。
第３図（４）に示す光学系においては、たとえば発熱抵
抗体４４の非発熱時は入射光５１は素子の変調作用を受
けず、第１投影光学系４７により遮光板４８の中心の開
口を通過した後、第２投影光学系４９によって光束５２
として受光媒体５０へ到達する。一方発熱時には素子の
変調作用を受け、変調光束５３と成りその大部分は遮光
板４８で遮光されるが、一部は遮光板４８の開口を通過
した後受光媒体５ｏ上へフレア光として投影される。こ
れに対して、第３図（Ｂ）に示す光学素子は好ましくは
、第１の光学部材４１と第２の光学部材４２の屈折率差
をほぼ零とする事により発熱抵抗体４４の非発熱時は入
射光５１が素子の変調作用を受けず第１の投影光学系４
７、遮光板４８及び第２の投影光学系４９によって受光
媒体５０上へ到達すると云う事情は第３図（４）と同様
である。−力覚熱抵抗体４４０発熱時には入射光５１の
波面が変形され更に境界面４６Ｂで接する第１の光学部
材４１と第２の光学部材４２の屈折率差に起因して結像
光学系４７の光軸から離れる方向に屈折作用を受ける。
抗体４４の非発熱時は入射光５１は素子の変調作用を受
けず、第１投影光学系４７により遮光板４８の中心の開
口を通過した後、第２投影光学系４９によって光束５２
として受光媒体５０へ到達する。一方発熱時には素子の
変調作用を受け、変調光束５３と成りその大部分は遮光
板４８で遮光されるが、一部は遮光板４８の開口を通過
した後受光媒体５ｏ上へフレア光として投影される。こ
れに対して、第３図（Ｂ）に示す光学素子は好ましくは
、第１の光学部材４１と第２の光学部材４２の屈折率差
をほぼ零とする事により発熱抵抗体４４の非発熱時は入
射光５１が素子の変調作用を受けず第１の投影光学系４
７、遮光板４８及び第２の投影光学系４９によって受光
媒体５０上へ到達すると云う事情は第３図（４）と同様
である。−力覚熱抵抗体４４０発熱時には入射光５１の
波面が変形され更に境界面４６Ｂで接する第１の光学部
材４１と第２の光学部材４２の屈折率差に起因して結像
光学系４７の光軸から離れる方向に屈折作用を受ける。
従って、変調光束５３の内、遮光板４８によシ遮光され
る光量の割合を増加させる事が可能となり、受光媒体５
０上における８７メＮ比の向上に大いに役立つ。
る光量の割合を増加させる事が可能となり、受光媒体５
０上における８７メＮ比の向上に大いに役立つ。
第３図（４）、■）に示す実施例では特願昭５７−１７
９２６５号に示される実施例の一例を引用して説明した
が、他の装置形態、例えば、変調光束５３が受光面に到
達する形態、変調光束５３の発散光産物点の投影光学系
による像点と受光いても可能である。
９２６５号に示される実施例の一例を引用して説明した
が、他の装置形態、例えば、変調光束５３が受光面に到
達する形態、変調光束５３の発散光産物点の投影光学系
による像点と受光いても可能である。
以上、図面を用いて説明してきたように、本発明に係る
機能光学素子は、小型且つ簡便な構成であるにもかかわ
らず高度外光分岐機能特性を有し、各種用途の装置に応
用可能である。
機能光学素子は、小型且つ簡便な構成であるにもかかわ
らず高度外光分岐機能特性を有し、各種用途の装置に応
用可能である。
第１図、第２図は本発明に係る光学素子の実施例を示す
図、第３回国は本件出願人の先願で示した光変調装置を
示す図であり、第３図（６）は本発明に係る機能光学素
子を用いた光変調装置の一実施例を示す図である。
図、第３回国は本件出願人の先願で示した光変調装置を
示す図であり、第３図（６）は本発明に係る機能光学素
子を用いた光変調装置の一実施例を示す図である。
Claims (1)
- （１）接して配された第１の光学部材と第乏の光学部材
によって一１複数の平面より成る境界面が形成され、該
境界面では核間に入射する光束が複数の光束に分岐され
、前記第１の光学部材と第２の光学部材との屈折率差を
制御する手段により、該境界面に入射する光束と該境界
面から射出される光束との成す角を可変にした事を特徴
とする機能光学素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58187858A JPS6079335A (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 |
|---|---|---|---|
| JP58187858A JPS6079335A (ja) | 1983-10-07 | 1983-10-07 | 機能光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6079335A true JPS6079335A (ja) | 1985-05-07 |
Family
ID=16213442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58187858A Pending JPS6079335A (ja) | 1983-06-10 | 1983-10-07 | 機能光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6079335A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009184529A (ja) * | 2008-02-06 | 2009-08-20 | Kitamura Seisakusho:Kk | 荷物集配車両の荷箱棚構造 |
| JP2013200267A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toyota Central R&D Labs Inc | 赤外線検出装置 |
-
1983
- 1983-10-07 JP JP58187858A patent/JPS6079335A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009184529A (ja) * | 2008-02-06 | 2009-08-20 | Kitamura Seisakusho:Kk | 荷物集配車両の荷箱棚構造 |
| JP2013200267A (ja) * | 2012-03-26 | 2013-10-03 | Toyota Central R&D Labs Inc | 赤外線検出装置 |
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