JP2001175197A

JP2001175197A - 光学装置

Info

Publication number: JP2001175197A
Application number: JP36086199A
Authority: JP
Inventors: Eriko Matsui; 恵理子松居
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-12-20
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-20
Also published as: JP4348806B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電界、電流を使わずに、光強度だけで励起し
て、光自らを制御し、コントラスト比の高い高品質な表
示機能を有し、大画面化が可能であり、更には集合発光
演算も行える光学装置において、光スイッチ部分に取込
まれた光を、視野角依存性を考慮して所望の出射角で効
率よく取出せる光取出し機構を備えた光学装置を提供す
ること。【解決手段】複数の第１の光導波路（又は光ファイバ
ー）３２と、これらの第１の光導波路（又は光ファイバ
ー）３２に直交又は略直交した複数の第２の光導波路
（又は光ファイバー）３３と、第１及び第２の光導波路
（又は光ファイバー）３２、３３の交差部には各光導波
路（又は光ファイバー）内でそれぞれ導かれるレーザ光
４と紫外光５の光強度によって励起される光スイッチ３
とを具備し、この光スイッチ３の外部又は／及び内部に
光路変更手段としてたとえば反射板３６を設け、光スイ
ッチ３と反射板３６を介して第１光導波路３２又は第２
光導波路３３内の光を外部へ取出せるようにした、少な
くとも光学的表示機能を有する光学装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光学装置、例えば少
なくとも画像の光学的表示機能を有するディスプレイデ
バイスあるいは２次元光演算装置などの光学装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ディスプレイデバイスは、マン−
マシンインターフェースとして、ますます需要が高まっ
てきており、一般的には、自発光型と受光型とに分類さ
れている。自発光型としては、CRT(cathode ray tub
e）、PDP(プラズマディスプレイ）、ELD(エレクトロル
ミネセッセンスディスプレイ）、VFD(蛍光表示管）、LE
D(発光ダイオード) などが挙げられる。一方、受光型と
してはLCD(液晶ディスプレイ）、ECD(エレクトロクロミ
ックディスプレイ) などが挙げられる。これらのディス
プレイはすべて、エレクトロニクスの発展によって高性
能化してきており、品質、価格ともに既に成熟段階にあ
ったり、或いは、早晩その段階に入るものと予想され
る。

【０００３】エレクトロニクスを駆使した従来のディス
プレイは、ディスプレイ画面に電界、電流を使用するた
め電極を用いる必要があり、ディスプレイパネルを大型
化しようとすると、電極又はその配線による電気抵抗が
不可避的に上昇する。これがパネルの大型化を阻む最大
の要因であり、ディスプレイの画面サイズには制約があ
る。加えて、ディスプレイの使用材料が硬質なものが多
いので、ディスプレイを所望のサイズや形状にすること
が著しく困難である。

【０００４】そのほか、たとえば家庭用大型テレビジョ
ンなどのエレクトロニクスを利用したディスプレイを例
にとると、容積や消費電極が大きかったり、ハイディフ
ィニション信号に追従するときに応答スピードが足りな
いなど、省スピード・省電力・高画質の点から、改善の
余地が残されている。

【０００５】そこで、本発明者は、ディスプレイデバイ
スの開発に際し、エレクトロニクスを利用する従来技術
とは根本的に異なって、フォトニクスの本格的な利用に
着眼した。

【０００６】もっとも、フォトニクスを利用したディス
プレイについては、１９７０年代に、光導波路と光スイ
ッチとを組み合わせた薄型ディスプレイが提案されたこ
とがある（USPat.3,838,908 "Guided lilght structure
s employing liquid crystal" D. J. Channin, RCA Cor
poration, Oct. 1,1974)。この薄型ディスプレイは液晶
によって屈折率を制御し、光導波路の全反射を変化させ
ようというものであるが、当時は、光源としてレーザ・
ＬＥＤなどがなく、光導波路の光伝送損失が多大であ
り、光スイッチに用いたネマティック液晶の配向制御な
どが十分に研究されていなかったので、（R. F. Bush a
nd P.E. Seiden, "Liquid crystal display device", I
BM Tech. Disc. bull. Vol. 14, No. 1, p.223, 1971)
実用性に甚だしく欠け、商品化されたことはなかった。

【０００７】このように、光導波路型ディスプレイは研
究の歴史こそ古いものの、未だかつて実用化、商品化さ
れたことはなく、またその具体的な製造方法も確立され
ていた訳ではない。

【０００８】フォトニクスとは、エレクトロニクスが電
子のプロセスを対象とし、電界を用いるのに対し、電界
を用いずに光のプロセスを取り扱う技術である。

【０００９】電磁波である光は、振動電場が分子内の荷
電粒子と強い相互作用を示す。分子中の荷電粒子、つま
りは原子中の荷電粒子は電子と陽子であるが、陽子と中
性子が詰まった核は質量が大きいため、光との相互作用
においては静止しているとみなしてよい。つまり、光と
物質の相互作用を考える場合は、光と核との相互作用は
考慮しなくてよいことになる。一方、電子は陽子の質量
の二千分の１程度であり、光の如き高い振動数領域でも
十分に振動電場に追随できる。従って、光と物質の相互
作用は光と分子中の電子との相互作用とみなせる。分子
中に多く存在する電子のうち、核に弱く束縛されている
外殻の電子の方が光との相互作用を受けやすい。

【００１０】光の吸収は、光と分子中の電子との相互作
用におけるＳ_o→Ｓ_n遷移であり、フェムト秒オーダで
完了する。この不安定な状態（Frank-Condon状態) は長
続きせず、質量の大きい正電荷を帯びた核が、バランス
をとるために座標を変えて緩和が起きる。この緩和が起
こる時間スケールは、ピコ秒オーダである。核配置の緩
和と平行して、比較的安定な励起状態であるＳ₁が生成
するが、その寿命はナノ秒程度であるため、光の吸収に
よって起きる励起状態に関与する過程はほとんどすべて
この時間が支配していると考えてよい。

【００１１】本発明者は、これから２１世紀に向けてこ
のフォトニクスを駆使した実用的なディスプレイデバイ
スを開発すべく鋭意研究努力を重ねた結果、所期の性能
を有するだけでなく、集合発光演算も行える光学装置の
開発に成功し、これを先に新規な光学装置として提唱し
た（特願平１１−２０４０３７号）。以下、その詳細に
ついて説明する。

【００１２】この先願発明の光学装置は、基本的に、第
１光導波路（又は光ファイバー、以後、省略する。）
と；この第１の光導波路に交差した第２光導波路（又は
光ファイバー、以後、省略する。）と；この交差部に配
され、前記第１及び第２光導波路内でそれぞれ導かれる
光（例えば光の強度）によって励起される被励起素子
と；を具備し、少なくとも光学的表示機能及び２次元演
算機能を有する光学装置である。

【００１３】この光学装置によれば、エレクトロニクス
の代わりに、主としてフォトニクスの技術が用いられ、
第１及び第２光導波路の交差部においてそれぞれの導波
光によって素子が励起される仕組みなので、この素子を
介して光の選択的な導出又は遮断が可能となる。従っ
て、光源に使われる半導体レーザ等は別として、ディス
プレイ画面に電界や電流は一切使用せず、光励起だけで
表示可能であるため、高コントラストの高品質表示が可
能であり、しかも、この光学的表示機能と同時に光学的
演算機能も実現できる。また、従来のパネルの大型化を
阻む最大の要因であった電極を使用しないので、この光
導波路型のディスプレイの画面サイズには制約はなく、
大画面化をはじめ任意のサイズとすることができる上
に、柔軟な材料を用いることによって、ディスプレイの
形状も意のままに工夫することができる。

【００１４】前記先願発明の光学装置においては、前記
被励起素子が、光励起によって屈折率変調する素子、屈
折率分布変調する素子、発光強度変調する素子、着色濃
度変調する素子、誘電率変調する素子、液晶配向状態を
変える液晶素子、及び光散乱する素子からなる群より選
ばれた１種、又は２種以上の組み合わせからなり、前記
光励起によって前記交差部において選択的に光が導出又
は遮断され、これによって光学的表示及び／又は演算が
行われるように構成することができる。

【００１５】また、具体的には、前記第１及び第２光導
波路はそれぞれ複数個配列され、これらの複数の光導波
路に光源が直接又は間接的に光学結合（カップリング）
している（但し、直接的に光学結合している場合には、
前記光導波路と前記光源とが一対一に対応して設けら
れ、間接的に光学結合している場合には、前記光源と少
なくとも１つの前記光導波路とが光導波部材によって連
結されている。）。

【００１６】そして、実際のディスプレイとしては、前
記複数の第１光導波路と前記複数の第２光導波路とは互
いに直交又は略直交しており、これらの交差部は光学結
合しておらず、そしてこれらの交差部には、前記第１及
び第２光導波路内でそれぞれ導かれる光光強度によって
励起される前記被励起素子が配され、これらの被励起素
子は水平導波路としての前記第１光導波路内の光の強度
によってライン毎に選択されると共に、垂直導波路とし
ての前記第２光導波路内の光がデータ信号に応じて強度
変調され、この強度変調されたデータ信号光が、選択さ
れた前記被励起素子を介して外部に取出されるように構
成するのがよい。

【００１７】或いは、複数の前記第１光導波路と、これ
らの第１光導波路に直交又は略直交する前記複数の第２
光導波路とは同一面内に配されており、前記第１及び第
２光導波路内でそれぞれ導かれる光の強度によって励起
される前記被励起素子が前記第１及び第２光導波路の交
差部に配され、水平導波路としての前記第１光導波路内
の光の強度によって前記被励起素子がライン毎に選択さ
れると共に、垂直導波路としての前記第２光導波路内の
光がデータ信号に応じて強度変調され、この強度変調さ
れたデータ信号光が、選択された前記被励起素子を介し
て外部に取出されるように構成するのもよい。

【００１８】また、前記被励起素子に、素子温度を制御
可能な素子又は高周波電界を印加可能な素子が設けられ
ていると、特に液晶素子の場合には、温度が高いときや
高周波の電界を印加するときに液晶の分極反転が均一に
生じ易くなる。

【００１９】前記光導波路型ディスプレイは、構成材料
としてプラスチック等の柔軟な材料を使用することによ
って、迫力のある画面を有する１２０度曲面ディスプレ
イ、半球型ディスプレイ、全球型ディスプレイ、コクー
ン型ディスプレイ、更には、不使用時に巻き上げること
のできるディスプレイ（Ｄ）など、大型からコンパクト
に至るサイズにすることができる。

【００２０】このディスプレイの画素部は、図３９に例
示するように構成してよい。即ち、各画素では２本の光
導波路１と２を直交又は略直交に交差させる。これらの
光導波路１、２は、導波効率の良い通信用石英ファイバ
やプラスチックファイバからなっていてよく、或いは、
十字型のパターンとなるように３次元高分子導波路をフ
ォトリソ法でフィルム基板上に作製してもよい。光源に
は、例えば半導体レーザを使用するのが実用的である。

【００２１】図示の例では光導波路１、２の交差する部
分は光学結合（カップリング）していないが、その交差
部１３には、照射光の光強度に対して識閾値（しきい
値）を持ち、その強度によって励起される有機材料、無
機材料あるいはこれらの複合材料を光スイッチ（変調素
子）３として配置する。即ち、この変調素子３とは、屈
折率を変える素子、発光強度を変える素子、着色濃度を
変える素子、誘電率を変える素子、透磁率を変える素
子、及び屈折率分布を変える素子のことであり、これら
は１種又は２種以上の組み合わせで用いることができ
る。更にこの光スイッチ３の構成材料の具体例を挙げる
と、例えば下記に説明するような屈折率変調を生じるフ
ォトクロミック材料などが好ましい。

【００２２】フォトクロミック分子は、励起状態におい
て化学結合を組替えるチャンネルを持つため、光を受け
取ると、電子状態の異なる別の異性体へ変換する。２つ
の異性体は、分子量は同じであるが化学結合様式が異な
っていることから、異なった分子物性を持ち、色のみな
らず、屈折率、誘電率、立体構造なども異なっている。
これらの分子単独からなる結晶、アモルファス膜、或い
はこれらの分子を含む高分子膜は、外部から光を照射す
るだけで、その光物性及び電気的性質が可逆的に変化す
る。前述したように、光反応は電子の励起状態の寿命
（ナノ秒）で完了するが、通常のフォトクロミック材料
は吸収した光子数に比例して反応するため、光反応にし
きい値がない。従って、ディスプレイのためには、特殊
なフォトクロミック材料を使用する必要がある。

【００２３】その最も望ましいフォトクロミック材料の
例として、２段階２光子反応を生じる材料を挙げること
ができる。例えば、図４２に示すナフトピラン誘導体の
分子は、そのような２光子反応する材料である（内田学
及び入江正浩”ナフトピラン誘導体のフォトクロミック
反応”，「染料と薬品」、第４２巻第６号、Ｐ１１〜１
７（1997），Ｍ．ＵｃｈｉｄａａｎｄＭ．ｌｒ
ｉｅ；Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１１
５，６４４２（１９９３））。

【００２４】この分子系では、同図の左側に示すのピラ
ン構造が着色しており、それが右側のビシクロ構造にな
ると、色は消える。ピラン構造は例えば波長４０５ｎｍ
の紫外光の１光子を受けると、同図中央に示すケト中間
体へ変換する。このケト中間体は基底状態にあるが、比
較的不安定であって、熱戻り反応で直ちにもとのピラン
構造に戻る。光（照射）強度が弱い時は、これらの２状
態でのフォトクロミック反応が起こるのみであり、光を
切ると、すべての分子が元のピラン構造に戻る。即ち、
光強度が弱い時は、恒常的な変化は起こらない。光強度
を上げると、ケト中間体が更に１光子吸収して、同図右
側に示す無色のビシクロ構造に変換する。このビシクロ
構造は安定であり、光強度に関してしきい値を持つ変換
が起きることになる。そして、このビシクロ構造は、例
えば波長３３４ｎｍの紫外光の照射によってケト中間体
へ戻り、更に、このケト中間体は熱的にピラン構造へ戻
る。

【００２５】このように２段階２光子反応によって、ナ
フトピラン誘導体がピラン構造からケト中間体を経てビ
シクロ構造へと変換すると、図４３に示すように、光強
度に応じて屈折率がｎ_１からｎ₁＋Δｎへと変化す
る。

【００２６】このような変調現象は光スイッチとして利
用することができる。例えば、図３９において、画素部
の上方に位置する視認者からみて反対側にある光導波路
２（屈折率ｎ₁）には、可視光のレーザ光４を例えばデ
ータ信号で変調されたデータ信号光として常時導波して
おく一方、視認者からみて近い方の光導波路１（屈折率
ｎ₁）には、紫外光５をオンオフさせながら導波させて
おく。この紫外光５は、図中の（Ａ）のように、例えば
１６．７ｍｓｅｃのインターバルで６０Ｈｚの周波数の
パルスとしてよい。或いは図中の（Ｂ）のように、波長
４０５ｎｍ（２光子分に対応）及び３３４ｎｍ（１光子
分に対応）の紫外光を交互にパルス照射してもよく、こ
の場合は上述したピラン構造→ビシクロ構造への変化
（屈折率上昇）とビシクロ構造→ケト中間体→ピラン構
造への戻り反応が繰り返されることになる。

【００２７】こうして、光導波路１の紫外光５の照射に
よって、その波長に吸収を持つ交差部の光スイッチ３の
例えば屈折率をｎ₁からｎ₁＋Δｎに変調させて、レー
ザ光４の光導波路２の全反射角を変調させることによ
り、図４０に破線で示すように視認者側に可視光を取り
出すことができる。

【００２８】こうして、光導波路１の紫外光５をセレク
ト信号としてライン選択し、光導波路２のレーザ光４を
両光導波路の交差部（画素部）から外部へ取り出すこと
により、データ信号に応じた信号光を表示画像として識
別することができるようになる。また、この画像表示機
能はデータ信号光を光導波路のセレクトによって選択的
に取出すものであるため、光信号を出力する演算機能も
併せ持つこと（或いは、いずれか一方の機能を有するこ
と）になり、集合発光表示素子としてのみならず、集合
発光演算素子又は２次元光演算装置としても有用であ
る。

【００２９】また、上記の光導波路に代えて、図４１
（Ａ）に示す２種の光ファイバー１、２から、同図
（Ｂ）のような画素部或いは同図（Ｃ）のような画素部
を構成しても、上記と同様の光スイッチ機能を発揮する
ことができる。

【００３０】以上、光照射によって屈折率が上昇する例
を述べたが、逆に屈折率が低下する変調素子を設けるこ
ともできる。

【００３１】例えば、図４４に示す十字型の３次元光導
波路において、交差部が光学結合した両方の導波路１
１、１２に同じ波長のレーザ光１４、１５をそれぞれ導
波させておく。そして、光強度がそれぞれの値の足し合
わせでしきい値以上になった場合に、同図の（Ｂ）の状
態から（Ａ）のように例えば屈折率を低下させるように
変調させると、その可視光を視認者側に取り出すことが
できる。

【００３２】この屈折率変調を生じさせるためには、例
えばｎ_w＝１．４９０、ｎ_w−Δｎ＝１．４８５、ｎ_w
＋Δｎ’＝１．４９５とすると、θ₀＝４２．１５５
°、θ₁＝４７．８４５°、θ₂＝４８．０５８°、θ
₃＝４１．９４２°、θ₄＝８２．９９５°、θ’₁＝
４７．８４５°、θ’₂＝４７．６３４°となる。これ
によって、図４５（Ｂ）のように、交差部１３に一方の
レーザ光１５が入射しないときには本来の屈折率（ｎ_W
＋Δｎ’）によってレーザ１４はそのまま通過するが、
レーザ光１５が入射したときにはその光強度がレーザ光
１４の光強度に足し合され、同図（Ａ）のように、交差
部１３の屈折率がｎ_W−Δｎと低下して入射レーザ光１
４が外部へ導出されることになる。なお、ここではレー
ザ光１５をセレクト用、レーザ光１４をデータ信号光と
してよい。

【００３３】なお、図４４に示したような十字型光導波
路において、その交差部１３を光励起により屈折率が上
昇する材料で構成すると、図４５とは逆の現象により、
光励起されないときには光を導出し、光励起されたとき
には屈折率上昇により光を遮断することができる。

【００３４】また、上記の十字型光導波路に代えて、図
４６に示すように、十字型スイッチ素子を光ファイバー
１１、１２によって構成してもよい。これも、上記と同
様の光スイッチ機能を示すものである。

【００３５】次に、上記表示素子を画素部に用いたディ
スプレイについて図４７を参照しながら説明する。

【００３６】例えば、図４４、図４５及び図４６に示し
た十字型光導波路を同一面内にてディスプレイの１画素
として配し、垂直方向に光導波路１２を１６００本、水
平方向に光導波路１１を１２００本並べると、その交点
は１９２万個になり、つまり１９２万画素のディスプレ
イを作製できる。その際、図４７に例示するように、光
強度を制御する信号として、例えば垂直方向から、個々
の光導波路１２へ各光源１６から各画素の表示に合った
光強度を持つデータ信号光１４を送り、また水平方向か
らは、個々の光導波路１１へ各光源１７からのセレクト
信号光１５によって単に各光導波路全体を選択する（こ
のセレクト信号光は光強度しきい値と同値又はゼロ強度
でオンオフする）。なお、光源１６、１７はそれぞれ、
図示のように各光導波路に一対一に対応して直接的に光
学結合して配される以外に、例えば光ファイバーの如き
光導波部材を介して光導波路に接続（間接的に光学結
合）してもよい。また、共通の光源から光導波部材を介
して個々の光導波路に接続してもよく、更には直接、間
接の光学結合方式を併用してもよい。

【００３７】具体的には、垂直方向の光導波路１２を可
視光である赤、緑、青の順に合計４８００本並べれば、
１９２万の画素を有するフルカラーディスプレイとな
る。水平方向の光導波路１１は、そのライン全体を選択
するため、光スイッチとしては、例えば現行のＵＸＧＡ
プログレッシブ表示方式の場合、約１４μ秒（１／６０
／１２００秒）の駆動時間が与えられる。この場合、ナ
ノ秒でスイッチするフォトニクスを使用しているので、
スイッチングは十二分に可能であり、フォトニクスなら
ではの駆動方法であることは明らかである。また、上記
材料とは異なって電子密度分布を変調させるような、メ
モリ性のない材料、例えばポリジアセチレンを光スイッ
チに使用した場合でも、約１４μ秒間光を取り出すこと
ができれば、主にナノ秒間しか発光していない現在のＣ
ＲＴディスプレイから考えて、人間の眼には十分な表示
時間である。また、１フレーム時間（１／６０秒間）点
灯しつづけるために問題となっている、液晶ディスプレ
イにおけるような動画ぼけも発生しない。

【００３８】要は、先願発明のディスプレイは、電界、
電流を使わずに、光強度だけで、光自らを制御でき、コ
ントラスト比の高い高品質な表示装置、更には集合発光
演算装置）として新規でありかつ有用である。なお、図
４７に示した如きレイアウトは、図３９に示した構成の
画素部についても同様に適用してよい。

【００３９】ここで、交差部に使用可能な変調素子とし
ては、光励起によって屈折率変調する素子、屈折率分布
変調する素子、発光強度変調する素子、着色濃度変調す
る素子、誘電率変調する素子、透磁率変調する素子、液
晶配向状態を変える液晶素子、及び光散乱する素子など
があり、これらは１種又は２種以上を組み合わせて用い
ることが可能である。これらのうち、いくつかの変調に
ついて更に詳述する。

【００４０】（１）屈折率変調について有機化合物の屈折率（ｎ）は、次式で表される。

【数１】（ここで、Ｍ：分子量、ｄ：密度、Ｒ：分子屈折、Ｎ：
アボガドロ数、α：分極率である。）（＊）化学大辞典８、昭和３７年発行、共立出版株式会
社、ｐ１８６による。

【００４１】この式から分るように、分極率を上げるこ
とにより屈折率を大きくし、また分極率を下げることに
より屈折率を小さくすることができる。有機化合物の分
極率を上げるためには、新たな原子や原子団と新たに結
合させる手法などが有効であり、既述したナフトピラン
誘導体はそうした手法によって得られる一例である。ま
た、分極率を下げるためには、逆に、共役部位などの結
合を切断する手法が容易に考えられる。特に光エネルギ
ーによって屈折率を変化させるには、例えば図４８に示
すように、環状ケトンの開裂、オレフィンの付加反応、
芳香族置換ケトンのエノール化など、多くの手法があ
る。

【００４２】一方、無機化合物の場合、Δｎ＜０となる
ためには、光で励起された自由電子により、屈折率は文
献（"Heterostructure Lasers",H.C.Casey,Jr.and M.B.
Panish,Academic Press,New York,1978)にあるように、

【数２】（ここで、ｎは自由電子濃度、ｑは電荷、ｍ_nは電子の
有効質量である。）に従って減少する。これは、ホール
についても同様である。ｐ型材料の場合には、ホール濃
度をｐ、ホールの有効質量をｍ_pで表す。

【００４３】一例として、赤外光に透明なＧａＡｓを例
にとると、

【数３】

【００４４】また、Δｎ＞０となるためには、公知のよ
うに、バンドギャップＥｇに等しい光を入射することに
より、屈折率を５〜１０％程度上昇させることができ
る。

【００４５】（２）各種の画素形成材料について上記材料を含めた各種の画素形成材料（光導波路の交差
部に用いる材料）のうち、いくつかの例を構造式と共に
図４９に示す。

【００４６】ナフトピラン誘導体については既述した通
りであるが、その他に、光強度に応じて屈折率変化を生
じる三次非線形光学材料としてのポリジアセチレン系の
有機高分子は、主鎖方向のπ電子共役系により導電性、
非線形光学特性といった機能を発現するので、異方性が
大きく、主鎖方向には大きな機能を示すが主鎖と直交す
る方向にはほとんど機能を示さないという特徴がある。

【００４７】その他、光強度に応じて変色するスピロベ
ンゾピラン（無色⇔青色）、アゾベンゼン（淡黄色⇔橙
色）、フルギド（淡黄色⇔橙色）、ジアリールエテン
（無色⇔赤色）などが使用可能である。また、液晶配向
膜材料であるベンゾフェノン系ポリイミドは、光照射に
よって構造が変化し、液晶配向状態を変化させる。

【００４８】次に、先願発明の更なる具体例について説
明する。

【００４９】例１図５０（Ａ）に示すように、ポリシロキサン（東レ株式
会社製：屈折率１．４９）を用いて、ガラス基板上に十
字型の光導波路１１、１２をその交差部１３を除いて印
刷法で作製する。そして、同図（Ｂ）に示すように、そ
の交差部１３（十字の中央部分の凹所）にポリビニルア
ルコール（屈折率１．５１）の２０％水溶液にジアゾ系
色素（図４９に示したアゾベンゼン）を１０％分散させ
たものを滴下し、９０℃で数時間乾燥させる。このジア
ゾ系色素含有層１３の膜厚が、ポリシロキサン層１１、
１２と同程度となるまで積層を繰り返す。

【００５０】こうして作製したサンプルにおいて、図５
０（Ｃ）に示すように、半導体レーザ（波長５１０ｎ
ｍ）１４、１５をプリズムを用いて光導波路１１と１２
へ導き、交差部１３にてカップリングさせる。レーザは
１μ秒ずつのパルスで照射する。このようにすると、中
央の光スイッチ部分１３からは緑色の導波光がオン、オ
フされるのを観測することができる。

【００５１】例２図５１に示すように、光照射によってその構造を変える
（液晶の配向状態を変える）図４９に示したベンゾフェ
ノン系ポリイミドを配向膜１８としてガラス基板１９に
スピンコートし、ラビングはせずに２枚合わせ、ギャッ
プ１．７μｍのセル１３を作製し、このセルを図５０に
示した光導波路１１、１２の交差部１３に配する。セル
中には、チッソ社製の強誘電性液晶材料（ＣＳ−１０２
５）２３を等方相で注入して、室温まで徐冷する。ま
た、セルには、熱電対などの液晶温度検出素子２０（但
し、この検出素子は必ずしも必要ではない。）を接続
し、この検出温度に基づいて液晶温度を制御するヒータ
ー素子２１も接続する。

【００５２】このようなセルを４種用意し、１０℃、２
０℃、３０℃、４０℃の各温度に設定し、それぞれに図
５０と同様に光導波路を通して高圧水銀ランプ光（波長
３６６ｎｍ）２２を照射する。このようにすると、光照
射によって図５１に示すように配向膜１８が構造変化し
て液晶配向状態を変え、光２２が選択的に外部に導出さ
れると共に、セル温度が高いほど、光の導出が十分とな
り、液晶の分極反転が均一に起きていることを知ること
ができる。

【００５３】例３図５２に示すように、前記例２と同様に、ベンゾフェノ
ン系ポリイミドからなる配向膜１８をＩＴＯ（Indium t
in oxide) からなる透明電極２４付きのガラス基板１９
にスピンコートし、ラビングはせずに２枚合わせ、ギャ
ップ１．７μｍのセルを２種作製する。セル中には、チ
ッソ社製の強誘電性液晶材料（ＣＳ−１０２５）を等方
相で注入して、室温まで徐冷する。

【００５４】一方のセルには、高周波電源２５を接続
し、このセルには±０．５Ｖの電圧を周波数１０ｋＨｚ
の矩形波として印加しながら、また他方のセルには電圧
を印加せずに、それぞれのセルに光導波路からの高圧水
銀ランプ光（波長３６６ｎｍ）２２を照射する。このよ
うにすると、光励起により配向膜１８の液晶配向状態を
変えて光を導出する際、高周波の電界を印加したセルの
方が、電界を印加しなかったセルよりも、光の導出が十
分となり、強誘電性液晶の分極反転が均一に（セルギャ
ップムラ等に依存せず）起きていることを知ることがで
きる。

【００５５】なお、先願発明では、例えば無機材料の屈
折率変調や、無機・有機ハイブリッド材を用いるなどし
て光スイッチ機能を生ぜしめることができる。また、入
射光の強度以外にも、偏光や位相などを利用して光スイ
ッチ動作を行わせることができる。

【００５６】

【発明が解決しようとする課題】以上、フォトニクスの
技術を利用した、実用的な先願発明の光学装置について
詳細に説明してきた。しかしながら、この先願発明も含
めてこれまでの光学装置（光導波型ディスプレイ）に
は、視野角依存性があり、まだそれを考慮した効果的な
光取り出し機構は、存在しなかった。

【００５７】次に、この光取り出し機構が光学装置にと
っていかに重要であるかを、図面を参照しながら説明す
る。

【００５８】たとえば光学装置に全反射角を制御するよ
うな光スイッチ素子３ａを使用した場合を例にとる。こ
の光スイッチ素子３ａの配置の仕方は図３７に示すよう
に２種類考えられ、同図（Ａ）は光導波路３２（又は３
３）のクラッド層３５に光スイッチ素子３ａを、また同
図（Ｂ）は光導波路３２のコア部分に光スイッチ素子３
ａを配置したものである。

【００５９】光取り出し機構がない場合、（Ａ）タイプ
において光が空気層に出射するためには、下記の条件が
必要となる。この条件は、クラッド層３５のさらに外側
にどのような層が配されても変わらない。

【数４】しかし、この不等式（１）が成り立つ解はない。（左辺
と右辺の分母）

【００６０】また、光取りだし機構がない場合、（Ｂ）
タイプにおいて光が空気層に出射するためには、下記の
条件が必要となる。

【数５】しかし、図２からわかる通り、この不等式（２）が成り
立つ解はない。つまり、光スイッチが導波方向を変化さ
せることができても、光取り出し機構がなくては、空気
側すなわち人間の視覚側には光を取り出せないことにな
る。

【００６１】光導波路型ディスプレイ以外の光集積回路
の研究においては、光接続（取り出し）の研究は活発に
行われている。特にグレーティングカプラが有名である
（M.L. Dakss, et. al.,"Grating coupler for efficie
nt excitation of optical guided waves in thin film
s", Appl. Phys. Lett., Vol. 16, No.12, 523, 1970)
(H. Kogelnik and T. P. Sosnowski, "Holographic thi
n film couplers", Bell. Syst. Tech. J., Vol. 49, 1
602, 1970)(栖原敏明、西原浩、「グレーティング素子
を用いた導波路−自由空間の機能的接続」、光学、第１
９巻、第１２号、813, 1990)（J.Nayuer and H. Hatami
-Hanza, "Optical intersecting-waveguide switches w
ith widened angle of deflection", IEEE Phtonics te
chnology letters, Vol. 4, No. 12, 1375, 1992)(P. D
ansas, N. Paraire and F. Lederer," Fast modelling
of light beam deffracution by multilayer strulctur
esincluding a grating coupler", Pure Appl. Opt. Vo
l. 4, 139, 1995)。しかし、これらの技術は、すべて、
光回路中の導波路から導波路へ、いかに効率よく光を移
行させるかに向けられたものであり、人間の眼に出射す
るディスプレイ仕様ではないため、当然のことながら視
野角依存性はまったく考慮されていない。

【００６２】特に、下記の理由でもっとも重要である光
取りだし部分に関する具体的な記述は、反射板を兼用す
るようなメカニカルなスイッチ（X. Zhou and E. Gular
i, "Wavegude p@anel display using electromechanica
l spatial modulators", SID98 Digest, 1022, 1998）
以外ではなく、また本質的なアイディアを含む特許・文
献等も、未だ提出されていない（N. A. Clark and M.
A. Handschy, "Surface-stabilized ferroelectric liq
uid-crystal electro-optic waveguide switch", Appl.
Phys. Lett., Vol. 57, No. 18, 1852, 1990)(K. Yosh
ino, et. al.,"Electro-optic switching in polymer w
aveguide using surface stabilized ferroelectric li
quid crystal", Mol. Crys. Liq. Cryst., Vol. 202, 1
63, 1991)。

【００６３】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は集合発光演算も行える光導波路型ディス
プレイの光スイッチ部分に取込まれた光を、視野角依存
性を考慮して所望の出射角で効率よく取り出せる光取出
し機構を備えた光学装置を提供することにある。

【００６４】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の第１の光
学装置は、第１光導波路（又は光ファイバー）と；この
第１光導波路に交差した第２光導波路（又は光ファイバ
ー）と；前記第１及び第２光導波路（又は光ファイバ
ー）の交差部に配され、前記第１及び第２光導波路（又
は光ファイバー）内でそれぞれ導かれる光によって励起
される被励起素子と；を具備し、この被励起素子の外部
又は／及び内部に光路変更手段を設け、前記被励起素子
及び前記光路変更手段を介して、前記第１又は第２光導
波路（又は光ファイバー）内の光を外部に取り出せるよ
うにした、少なくとも光学的表示機能を有することを特
徴とする。なお、以下において、光導波路（又は光ファ
イバー）を「光導波路」として表現することがある。

【００６５】また、本発明の第２の光学装置は、光導波
路と；この光導波路に交差した電極と；前記光導波路及
び前記電極の交差部に配され、前記電極による電界に応
答動作する電気光学素子と；を具備し、前記電気光学素
子の外部又は／及び内部に光路変更手段を設けて、前記
光導波路内の光を前記電気光学素子及び前記光路変更手
段を介して、外部に取り出せるようにした、少なくとも
光学的表示機能を有することを特徴とする。

【００６６】本発明の第１の光学装置によれば、第１光
導波路と第２光導波路の交差部分に配された前記被励起
素子の外部又は／及び前記光路変更手段（具体的には反
射板、微粒子、グレーティングカプラなど）を介して、
前記第１又は第２光導波路内の光を外部に取り出すもの
であるので、視野角依存性を考慮して、光スイッチ部分
に取込まれた光を、所望の出射角で効率よく外部に取り
出すことができる。

【００６７】また、本発明の第２の光学装置によると、
光学導波路と電極との交差部に、同電極による電界に応
答動作する電気光学素子が配され、この電気光学素子の
外部又は／及び内部に光路変更手段（前記に同じ）が設
けられているので、視野角依存性を考慮して光スイッチ
部分に取込まれた光を、前記電気光学素子及び前記光路
変更手段を介して、所望の出射角で効率よく外部に取出
すことができる。

【００６８】

【発明の実施の形態】本発明の第１の光学装置において
は、前記被励起素子が、光励起によって屈折率変調する
素子、屈折率分布変調する素子、発光強度変調する素
子、着色濃度変調する素子、誘電率変調する素子、透磁
率変調する素子、液晶配向状態を変える液晶素子、及び
光散乱する素子からなる群より選ばれた１種、又は２種
以上の組み合わせからなり、前記光励起によって前記交
差部において選択的に光が導出又は遮断され、これによ
って光学的表示及び／又は演算が行われるように構成す
ることができる。

【００６９】また、具体的には、本発明の第１の光学装
置においては、前記第１及び第２光導波路がそれぞれ複
数個配列され、これら複数の光導波路に光源が直接又は
間接的に光学結合しているのが好ましい。但し、直接的
に光学結合している場合には、前記光導波路と前記光源
とが一対一に対応して設けられ、また、間接的に光学結
合している場合には、前記光源と少なくとも１つの前記
光導波路（又は光ファイバー）とが光導波部材によって
連結されている。ことが好ましい。

【００７０】また、本発明の第１の光学装置において
は、複数の前記第１光導波路と、これらの第１光導波路
に直交又は略直交した複数の前記第２光導波路とを具備
し、前記第１及び第２光導波路の交差部は光学結合して
おらず、前記第１及び第２光導波路内でそれぞれ導かれ
る光によって励起される前記被励起素子が前記交差部に
配され、水平導波路としての前記第１光導波路内の光の
光強度によって前記被励起素子がライン毎に選択される
と共に、垂直導波路としての前記第２光導波路内の光が
データ信号に応じて強度変調され、この強度変調された
データ信号光が、選択された前記被励起素子を介して外
部に取出されるように構成するのがよい。

【００７１】また、本発明の第１の光学装置において
は、複数の前記第１光導波路と、これらの第１光導波路
に直交又は略直交して前記第１光導波路と同一面内に配
された複数の前記第２光導波路とを具備し、前記第１及
び第２光導波路内でそれぞれ導かれる光の光強度によっ
て励起される前記被励起素子が前記第１及び第２光導波
路の交差部に配され、水平導波路としての前記第１光導
波路内の光の光強度によって前記被励起素子がライン毎
に選択されると共に、垂直導波路としての前記第２光導
波路内の光がデータ信号に応じて強度変調され、この強
度変調されたデータ信号光が選択された前記被励起素子
を介して外部に取出されるように構成するのもよい。

【００７２】また、前記被励起素子に、同素子温度を制
御可能な素子又は高周波電界の印加可能な素子が設けら
れていると、特に液晶素子の場合には、温度が高いとき
や高周波の電界を印加する時に液晶の分極反転が均一に
生じ易くなる。

【００７３】また、本発明の第１の光学装置には、具体
的な前記光路変更手段として、前記第１光導波路（又は
光ファイバー）又は前記第２光導波路上に積層されたク
ラッド層に、反射板、微粒子、気泡及びグレーティング
（カプラ）よりなる群から選ばれた１種以上が設けられ
ていることが望ましい。

【００７４】次に、本発明の第２の光学装置において
は、前記電気光学素子が、電界によって屈折率変調する
素子、屈折率分布変調する素子、発光強度変調する素
子、着色濃度変調する素子、誘電率変調する素子、透磁
率変調する素子、液晶配向状態を変える液晶素子、及び
光散乱する素子からなる群より選ばれた１種、又は２種
以上の組み合わせからなり、前記電界によって前記交差
部において選択的に光が導出又は遮断され、これによっ
て光学的表示及び／又は演算が行われるように構成する
ことができる。

【００７５】また、具体的には、本発明の第２の光学装
置においては、前記光導波路及び前記電極がそれぞれ複
数個配列され、これら複数の光導波路に光源が直接又は
間接的に光学結合しているのが好ましい。但し、直接的
に光学結合している場合には、前記光導波路と前記光源
とが一対一に対応して設けられ、また、間接的に光学結
合している場合には、前記光源と少なくとも１つの前記
光導波路とが光導波部材によって連結されているのが好
ましい。

【００７６】また、本発明の第２の光学装置は、複数の
前記光導波路と、これらの光導波路に直交又は略直交し
た複数の前記電極とを具備し、水平走査線としての前記
電極による電界で前記電気光学素子がライン毎に選択さ
れると共に、垂直走査線としての前記光導波路内の光が
データ信号に応じて強度変調され、この強度変調された
データ信号光が、選択された前記電気光学素子を介して
外部に取出されるように構成するのがよい。

【００７７】また、本発明の第２の光学装置は、複数の
前記電極と、これらの電極に直交又は略直交して前記電
極と同一面内に配された複数の前記光導波路とを具備
し、水平走査線としての前記電極による電界によって前
記電気光学素子がライン毎に選択されると共に、垂直走
査線としての前記光導波路内の光がデータ信号に応じて
強度変調され、この強度変調されたデータ信号光が選択
された電気光学素子を介して外部に取出されるように構
成するのがよい。

【００７８】また、前記電気光学素子には、同素子の温
度を制御できる素子又は高周波の電界を印加できる素子
が設けられていることが好ましい。

【００７９】また、本発明の第２の光学装置には、具体
的な前記光路変更手段として、前記電極又は前記光導波
路上に積層されたクラッド層に、反射板、微粒子、気泡
及びグレーティング（カプラ）よりなる群から選ばれた
１種以上が前記光路変更手段として設けられていること
が好ましい。

【００８０】次に、本発明の好ましい実施の形態を説明
する。なお、以下は主に光取り出し機構を中心に説明
し、それ以外の構成、作用、効果等に関しては、既述し
た先願発明と同じなので、その詳細な説明は適宜省くこ
とにする。

【００８１】本発明の光学装置は、その構成材料として
プラスチックなどの柔軟性材料を用いることによって、
たとえば図３６に示す如く、迫力のある画面を有する１
２０度ディスプレイ（Ａ）、半球型ディスプレイ
（Ｂ）、全球型ディスプレイ（Ｃ）、コクーン型ディス
プレイ（図示せず）、あるいは不使用時には巻き上げる
ことのできるディスプレイ（Ｄ）、更には衣料、帽子、
食器（コップなど）向けのディスプレイ（Ｅ）として、
コンパクトなサイズとすることができる。

【００８２】上述したディスプレイは、薄型化、大型
化、高精細化が可能であるうえ、光源を効率よく使用す
る自発光型の非常に明るい光学装置であり、たとえば大
画面で必要とされるコントラスト比５００：１も、容易
に実現することができる。

【００８３】本発明の光学装置の画素部は、たとえば、
図３５に示すように構成することができる。即ち、同図
（Ａ）では、光導波路３１と透明電極３０とが、また同
図（Ｂ）では、光導波路３２と光導波路３３とが、互い
に直交又は略直交に交差されている。

【００８４】光導波路３１、３２、３３には導波効率の
よいたとえば無機ガラスファイバーもしくはプラスチッ
クファイバを使用し、また、３次元高分子導波路の場合
は、フォトリソ法を用いてフィルム基板上に光導波路を
形成することが好ましい。

【００８５】光導波路３０と透明電極３１との交差部に
は、被励起素子としてたとえば電界強度によって屈折率
を変える電気光学素子３４を、また光導波路３２と光導
波路３３との交差部には、たとえば光強度によって屈折
率を変える被励起素子３４ａをそれぞれ光スイッチ３と
して配置する。

【００８６】なお、本発明の光学装置の光源としては特
に制約は受けないが、実用上、半導体レーザが好まし
い。

【００８７】次に、前記電気光学素子３４あるいは被励
起素子３４ａの、外部又は／及び内部に設けられる光路
変更手段について考察する。ここでは、最も単純な光路
変更手段として、図１に示す反射板３６をクラッド層３
５に配置する例を説明する。なお、この例ではクラッド
層３７は光スイッチ層３ｂを介して光導波路３２（又は
３３）上に積層されている。

【００８８】導波光を空気層側に取出すためには（３）
式に示すような条件を満たすことが必要である。

【数６】（３）式を満たす解が存在すれば、導波光は空気層側に
出射することになる。極端な数値例として、（Ｉ）
ｎ_c：１．５２，ｎ_off：１．５０（II) ｎ_c：４．０
０，ｎ_off：１．３８とし、解を求めた（図２参照）。

【００８９】ｓｉｎθ_out＜１の解は、明らかに存在す
る。つまり、反射板３６の空気層（人間の視覚側）に光
を取り出すことができるというわけである。特に反射板
３６の角度を変えることによって、出射光の角度を変え
ることができる。即ち、上記の例でいえば、反射板３６
の角度を変えることによって、出射角度をたとえば約±
７０°程度、変化させることができる（図３参照）。

【００９０】反射板３６の配設個数は単数に限らず、複
数とすることができる。とくに、図４に示すように光強
度を考慮した上で一つの画素内に角度をそれぞれ変えた
複数の反射板３６を配設すれば、出射光をさまざまな角
度に制御することができる。たとえば図５に示すよう
に、１００インチクラスの大画面の場合、一画素のサイ
ズは１ｍｍ²以上と大きいので、１つの画素内に複数個
の反射板３６を組込むことは、製作上、特に問題はない
と考えられる。

【００９１】前記反射板３６は、光を反射できるもので
あれば、材質や形状等に制約を受けない。たとえば、ア
ルミミラーのような金属製でよいのはもちろんのこと、
反射屈折率を考慮すれば（周囲部分の屈折率より低い屈
折率を持つ材料を使用する）、透明であっても不透明で
あってもよい。また、平板に限らず、曲板であってもよ
いし、プリズム状やブロック状であってもよい。

【００９２】また、反射板３６はクラッド層３５以外の
層、たとえば図７に示すように光スイッチ層３ｂやその
他の層に組み込んでもよい。

【００９３】さらに、反射板３６を出射側のクラッド層
３５に設けるだけでなく、図８に示す如く、出射側対面
のクラッド層３５ａに設けてもよい。

【００９４】本発明では、反射機構として上記の反射板
３６以外に、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すような微粒子４
１や気泡４２も使用できる。これらの配設数について
は、特に制約をうけない。このうち、微粒子４１は中身
の詰まった充填体でも中空体であってもよく、その材質
は金属、無機物、有機物のいずれでもよい。反射率を高
めるという点からすると、表面の粗い微粒子が好まし
い。

【００９５】また、気泡４２については、とくに気体の
種類にとらわれないが、空気のバブルが好ましい。実用
的で、しかも高い反射率が得られるからである。

【００９６】もちろん、上述した２種類の反射機構は、
図９に示すように光スイッチ層３ｂを兼ねた光導波路
（コア層）３２に設けても差し支えない。

【００９７】次に、こうした反射機構の形成方法につい
て述べる。なお、以下はクラッド層に反射機構を形成す
る場合である。それ以外の層に反射機構を形成するとき
は、下記の方法又はそれに準じた形成方法が適用でき
る。

【００９８】（１）反射板の形成クラッド層を公知の形成材料で形成したのち、それが硬
化しないうちに、反射板を最適化した角度でクラッド層
に挿入する手法か、あるいは反射板（好ましくはプリズ
ム状）を予め導波路の表面に貼着しておき、しかるのち
クラッド層を形成する手法がよい。

【００９９】（２）微粒子の形成クラッド層の形成材料の中に予め最適化した濃度（微粒
子の形状やサイズによる）で微粒子を分散させておき、
しかるのちクラッド層を硬化させる手法が好ましい。な
お、幾何光学的は光の散乱をさせるには、微粒子のサイ
ズとして、λ／π以上の粒径を選択することが必要であ
る。

【０１００】（３）気泡の形成まず、クラッド層の形成材料中にたとえばシリコーン等
の揮発性油分を分散させ、攪拌しながらエマルジョンを
形成する。この際、攪拌条件の如何によって気泡のサイ
ズや濃度をコントロールすることができる。次いで、こ
の揮発性油分を含むエマルジョンを硬化させる。する
と、硬化の過程でクラッド層から油分のみ揮発するの
で、クラッド層に気泡が形成されるようになる。なお、
気泡の形成を的確に行うために、たとえばマイクロカプ
セルの製作方法を利用し、油滴の周囲にポリマーの殻を
形成するとよい。なお、上記のほかに異種の高分子材料
（Ａ）と高分子材料（Ｂ）とを混合し、ガスを発生させ
るような方法によっても、クラッド層に気泡を形成する
ことができる。

【０１０１】ところで、前述した反射機構を使用する場
合、一般に外光の入射やその２次反射を防止する対策を
考えなければ、散乱光のため高品位の画質を得ることは
難しい。さもないと、コントラストが得られず、全体的
に白っぽい画質となることが多い。

【０１０２】たとえば、図１０は反射板３６による外光
反射と外光二次反射を示すが、反射板３６が無い場合、
あるいは二次反射光が反射板３６を経ない場合でも、図
１１に示すように同様の問題は起こる。

【０１０３】したがって、導波路型ディスプレイには、
通常、図１２に示すように出射側に反射防止膜４５を形
成することが必要となる。また、この反射防止膜４５を
設けると、導波路型ディスプレイ内部に外光が入射する
ので、出射側対面にその外光を閉じ込めるような対策が
必要となる。これには同図に示すように、たとえばカー
ボン製の黒色吸収膜４６を設けるとよい。

【０１０４】以上、反射機構（反射板、微粒子、気泡）
について述べてきたが、本発明では光路変更手段として
グレーティング機構も有効である。そこで、まず、図１
３に示すようなグレーティング機構４０について考察す
る。

【０１０５】空気層の方へ出射する２ビーム結合（導波
路側へも半分程度出射してしまう）と、導波路方向への
み出射する１ビーム結合とどちらが高効率であるか計算
する。１ビーム結合の方が光を全部導波路側へ出射でき
ることになるわけなので、効率が良いように考えられる
が、空間周波数と放射ビーム数の関係を計算すると図１
４に示すように、実効屈折率Ｎが３以下の場合には、ｎ
_sが空気で１．００の場合１ビーム結合は起こりえな
い。

【０１０６】サファイアガラスのような特殊な無機ガラ
スを導波路として使用すれば、実効屈折率が３．０以上
になり、効率の良い１ビーム結合のグレーティング機構
が作製できる。

【０１０７】しかしながら、導波効率やコスト面を考慮
して、導波路に高分子ファイバや石英ファイバ等使用し
た場合、実効屈折率は１．８以下であるので、１ビーム
結合のグレーティング機構を作製するための構造は、ｎ
_cとｎ_sの差を大きくすることを考える。例えば図１５
のように、導波路３２側に基板３７として高分子層（Ｐ
ＶＡｎ＝１．５２）を積層する対策である。ｎ_sが１．
５２の場合、空間周波数と放射ビームの関係は図１６の
ようになり、導波路３２側への１ビーム結合の解が存在
する。

【０１０８】次に、視野角依存性を考慮して最適化した
複数ビーム結合と１ビーム結合のグレーティング機構を
説明する。（Ａ）複数ビーム結合（導波路の外側は空気層）図１４の結果をもとに求めた最適なΛ値を図１７に示
す。Λは、導波光波長にも依存するが、０．３〜１．５
μｍビッチが好ましい。またΛは出射角度も決定する。

【０１０９】図１８に（２ビーム結合入射角が７０°の
時の空気側への出射角とグレーティングピッチの関係を
示す。視野角依存性を考慮して、いろいろな角度に出射
するためには、Λは０．２〜１．２μｍピッチまでさま
ざまな値を取るとよい。

【０１１０】また各色における入射角と出射角の関係を
計算した。その結果を図１９〜図２１に示す。入射角度
が大きいほど、同じグレーティングピッチでもさまざま
な出射角がとれる。

【０１１１】（Ｂ）１ビーム結合図１４の結果をもとに求めた最適なΛ値を図２２に示
す。視野角の依存性を考慮して、いろいろな角度に出射
するためには、複数ビーム結合よりもピッチのバリエー
ションが多く必要となるが、Λは０．２〜数１０μｍピ
ッチまでさまざまな値を取れば良い。なお、図２３〜図
２５に、各色での入射角の違いによる出射角とグレーテ
ィングピッチとの関係を示す。グレーティングの放射
は、誘電率分布の変化で起こる。そのため、グレーティ
ング深さとグレーティング材質の屈折率の間には、次の
関係がある。

【数７】ここでｋ：波数、Ｎ：等価屈折率。

【０１１２】ｈ＜ｈ_cでは、散乱強度は単調増加にな
り、その強度はｈ²に比例する^*。ｈ＞ｈ_cでは飽和
し、一定値となる。したがって、グレーティングの深さ
は、ｈ_c以上にするとよい（図２６参照）。＊「光集積回路」西原浩他著、オーム社例えば、導波路の屈折率とグレーティング材の屈折率が
ともに１．５８５であり、赤色レーザ（６３２．８ｎ
ｍ）を光源とし、入射角が７０°、ａ＝０．５である場
合、ｈ_cは０．１４８１μｍと計算される。実際の作製
例としては、クラッド層にやすり等で一方向に傷をつけ
ることなどでよい。例えば、やすりは、＃２０００、＃
５０００、＃８０００、＃１００００、＃１５０００な
どを組み合わせる。

【０１１３】また、前述の反射機構のうち、気泡４２が
クラッド層３５内に収まっておらず、図３４（Ａ）に示
すように最も表面にあってもよい。グレーティングと同
様な効果が見込まれる。もちろん、同図（Ｂ）に示すよ
うにクラッド層３５内に収まる気泡４２と併用しても良
い。

【０１１４】

【実施例】本発明を実施例によりさらに詳細に説明する
が、本発明は、これらの実施例によって何ら限定される
ものではない。

【０１１５】実施例１波長６３３ｎｍで屈折率を変化させるアゾベンゼンを、
ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）で作製した光導波
路中に２０ｗｔ％ドープすることによって光導波路を兼
ねた光スイッチ層（ｎ_f：１．５１８）を形成した。次
に、この光導波路上にポリビニルアルコール（ＰＶＡ、
ｎ：１．５２０）（ｎ＝５００）の１０ｗｔ％水溶液を
スピンコートし、この層に、１００μｍ厚のガラス基板
上にアルミを２００ｎｍ蒸着した反射板を差し込み、１
１０℃で焼成して固定し、反射機構を備えた層を形成し
た（図２７参照）。なお、反射板は、１０°と２０°と
３０°と３種類の角度で固定した。そして、波長の６３
３ｎｍのヘリウム−ネオンレーザ光源をオンオフしたと
ころ、アゾンベンゼンをドープしたＰＭＭＡの屈折率は
３×１０^-3程度変化し、出射光が３種類の角度で出射オ
ンオフすることが確認できた。

【０１１６】実施例２波長６３３ｎｍで屈折率を変化させるアゾベンゼンを、
ＰＭＭＡ製の導波路中に２０ｗｔ％ドープすることによ
って、光導波路を兼ねた光スイッチ層（ｎ_f：１．５１
８）を形成した。次にこの導波路上にＰＶＡ（前記と同
じ）の１０ｗｔ％水溶液中に、１０μｍφのアルミ微粒
子を超音波分散させるとともにスピンコートし、１１０
℃で焼成し、反射機構を備えた層を形成した（図２８参
照）。そして、波長６３３ｎｍのヘリウム−ネオンレー
ザ光源をオンオフしたところ、アゾベンゼンをドープし
たＰＭＭＡの屈折率は３×１０^-3程度変化し、出射光が
さまざまな角度で出射オンオフすることが確認できた。

【０１１７】実施例３波長６３３ｎｍで屈折率を変化させるアゾベンゼンを、
ＰＭＭＡ製の導波路中に２０ｗｔ％ドープすることによ
って、光導波路を兼ねた光スイッチ層（ｎ_f：１．５１
８）を形成した。次に、この光導波路上にＰＶＡ（前記
と同じ）の１０ｗｔ％水溶液をスピンコートし、１１０
℃で焼成し、この表面をヤスリ＃２０００、＃５００
０、＃８０００、＃１００００、＃１５０００などを組
み合わせて、１〜３０回一方向にこすってグレーティン
グを作製し（図２９参照）、導波光（Ｈｅ−Ｎｅレーザ
６３２．８ｎｍ）量がどの程度散乱するかを測定した。
この方法で作製したグレーティングでは、サインカーブ
の溝ができ、前述した（４）式のａは０．５となった。
また、各々のサンプルのグレーティング深さｈをαステ
ップで測定し、それらの結果を比較した（図３０参
照）。その結果、計算結果とよく一致した散乱光強度の
得られたことが判明した。また、波長６３３ｎｍのヘリ
ウム−ネオンレーザ光源のオンオフにより、アゾベンゼ
ンをドープしたＰＭＭＡの屈折率は３×１０^-3程度変化
し、出射光がさまざまな角度で出射オンオフすることが
確認できた。

【０１１８】実施例４光スイッチとして、液晶〔ジャパンエナジー社製の強誘
電性液晶材料Ｍ６２３４４（ｎ_o：１．４８９，ｎ_e：
１．６６６）〕を、光導波路として、三菱エンプラ社製
ユーピロンシリーズポリカーボネート（ｎ_f：１．５８
５）を選択した。導波路と対向する基板は１００μｍ厚
のポリカーボネートシートを選択した。通常の液晶パネ
ルと比較して非常に薄くフレキシビリティが高いため、
光スイッチ部分に十分なスペーサを導入する必要がある
と考え、スペーサを２００〜５００個／ｃｍ²となるよ
うに散布した。なお、このスペーサには１．５μｍ径の
真し球を用い、これをエタノールに分散させてスピンコ
ートした。

【０１１９】この基板に、ポリビニルアルコール（前記
と同じ）の１０ｗｔ％水溶液を配向膜として使用し、ラ
ビング処理を行って、前記液晶を配向させた。矩形波を
印加した時の、この配向膜でのチルト角は２０°、プレ
チルト角はゼロ度であったので、液晶層の法線方向と導
波法線方向の角度は６０．１７°（導波方向とからは、
２９．８３°）とした。実施例１と同様に、導波路上に
ＰＶＡ（前記と同じ）の１０ｗｔ％水溶液をスピンコー
トし、この層に１００μｍ厚のガラス基板上にアルミを
２００ｎｍ蒸着した反射板を差し込み、１１０℃で焼成
して固定し、クラッド層を形成した。反射板は、１０°
と２０°と３０°と３種類の角度で固定した。なお、導
波路ファイバ上にスピンコートする際、図３１に示すよ
うな押さえ治具５０を使用し、図３２に示すように、光
導波路３２上に透明電極２４、絶縁膜４７、液晶層２３
ａ、配向膜１８、透明基板４９及び反射板３６入りクラ
ッド層３５とこの順に重ねた。液晶スイッチをオンオフ
したところ、出射光のオンオフを確認した。液晶の駆動
は、２Ｈｚ矩形波を１０Ｖ印加して行った。液晶の駆動
にあわせて、光源からの導波光がさまざまな角度で出射
オンオフすることが確認できた。

【０１２０】実施例５光スイッチには液晶（ジャパンエナジー社製の強誘電性
液晶材料Ｍ６２３４４（ｎ_o：１．４８９、ｎ_e：１．
６６６）を、光導波路には三菱エンプラ社製ユーピロン
シリーズポリカーボネート（ｎ_f：１．５８５）を選択
した。導波路と対向する基板は１００μｍ厚のポリカー
ボネートシートを選択した。通常の液晶パネルと比較し
て非常に薄くフレキシビリティが高いため、光スイッチ
部分に十分なスペーサを導入する必要があると考え、ス
ペーサを２００〜５００個／ｍｍ²となるように、散布
した。なお、このスペーサには１．５μｍ径の真し球を
用い、これをエタノールに分散させスピンコートした。
この基板に、ＰＶＡ（前記と同じ）の１０ｗｔ％水溶液
を配向膜として使用し、ラビング処理を行って、前記液
晶を配向させた。矩形波を印加した時の、この配向膜で
のチルト角は２０°、プレチルト角はゼロ度であったの
で、液晶層の法線方向と導波法線方向の角度は６０．１
７°（導波方向とからは、２９．８３°）とした。実施
例２と同様に、ＰＶＡの１０ｗｔ％水溶液中に、１０μ
ｍφのアルミ微粒子を超音波分散させ、これを上記基板
の光出射方向にスピンコートし、クラッド層を形成し
た。なお、導波路上にスピンコートする際、実施例４と
同様の押え治具５０を使用し、図３３に示すように導波
路３２上に、透明電極２４、絶縁膜４７、液晶層２３
ａ、配向膜１８、透明電極２４、基板４９及び微粒子４
１入りクラッド層３５をこの順に重ねた。２Ｈｚ矩形波
を１０Ｖ印加して液晶スイッチをオンオフしたところ、
液晶の駆動にあわせて、光源からの導波光がさまざまな
角度で出射することが確認できた。

【０１２１】実施例６光スイッチには液晶（ジャパンエナジー社製の強誘電性
液晶材料Ｍ６２３４４（ｎ_o：１．４８９、ｎ_e：１．
６６６）を、導波路には三菱エンプラ社製ユーピロンシ
リーズポリカーボネート（ｎ_f：１．５８５）を選択し
た。ＰＶＡ（前記と同じ）の１０ｗｔ％水溶液を配向膜
として使用し、ラビング処理を行って、上記液晶を配向
させた。矩形波を印加した時の、この配向膜でのチルト
角は２０°プレチルト角はゼロ度であったので、液晶層
の法線方向と導波法線方向の角度は６０．１７°（導波
方向とからは、２９．８３°）とした。上記ポリカーボ
ネートシートは、通常の液晶パネルと比較して非常に薄
くフレキシビリティが高いため、スイッチ部分に十分な
スペーサを導入する必要があると考え、スペーサを２０
０〜５００個／ｍｍ²となるように散布した。なお、こ
のスペーサには１．５μｍ径の真し球を使用し、エタノ
ールに分散させスピンコートした。実施例３と同様に、
ヤスリ＃２０００、＃５０００、＃８０００、＃１００
００、＃１５０００などを組み合わせて、対向基板上を
１〜３０回一方向にこすることによって、光出射のため
のグレーティング機構を作製した。２Ｈｚ矩形波を１０
Ｖ印加してこの液晶スイッチのオンオフを行ったとこ
ろ、光源からの導波光がさまざまな角度で出射オンオフ
することが確認できた。

【０１２２】

【発明の作用及び効果】以上に明らかなように、本発明
の第１の光学装置は、第１光導波路と第２光導波路の交
差部分に配された被励起素子の外部又は／及び光路変更
手段を介して第１又は第２光導波路内の光を外部に取り
出す構成であるので、光スイッチ部分に取込まれた光
を、視野角依存性を考慮しながら所望の出射角で効率よ
く外部に取り出すことができる。

【０１２３】また、本発明の第２の光学装置は、光導波
路と電極との交差部に前記電極による電界に応答動作す
る電気光学素子が配され、この電気光学素子の外部又は
／及び内部に光路変更手段が設けられているので、光ス
イッチ部分に取込まれた光を、上記電気光学素子及び上
記光路変更手段をして、視野角依存性を考慮に入れなが
ら所望の出射角で効率よく外部に取出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光学装置の要部を示す構成図で、クラ
ッド層に反射機構を設けた構造を示す。

【図２】同装置の、出射光取り出し条件を示す線図であ
る。

【図３】同装置において、反射板の角度と出射光の角度
との関係を示す線図である。

【図４】同装置において、角度の異なる複数の反射板を
クラッド層に配した構造を示す構成図である。

【図５】同装置において、画面サイズ一画素サイズとの
関係を示す線図である。

【図６】本発明の光学装置に適用される各種反射機構を
示す構成図である。

【図７】同装置において、クラッド層以外の層に設けら
れた反射機構を示す構成図である。

【図８】同装置において、異なるクラッド層に設けられ
た反射機構を示す構成図である。

【図９】同装置において、光スイッチ層が光導波路を兼
ねる例を示す構成図である。

【図１０】同装置において、反射板を経る外光反射と外
光二次反射の光路を示す構成図である。

【図１１】同装置において、反射板を経ない外光反射と
外光二次反射の光路を示す構成図である。

【図１２】反射防止膜と黒色吸収層を備えた同装置の要
部を示す構成図である。

【図１３】同装置において、光路変更手段の一つである
グレーティング機構を示す構成図である。

【図１４】同装置において、空間周波数と放射ビーム数
の関係を示す線図である。

【図１５】同装置において、グレーティング機構とビー
ム結合との関係を示す構成図である。

【図１６】同装置において、グレーティング機構にＰＶ
Ａ膜を積層した場合の空間周波数と放射ビーム数との関
係を示す線図である。

【図１７】同装置において、放射ビーム数とΛ（ピッ
チ）との関係を示す線図である。

【図１８】同装置において、空気側への出射角とグレー
ティングピッチの関係を示す線図である。

【図１９】同装置において、色光（６３２．８ｎｍ）の
入射角と出射角との関係を示す線図である。

【図２０】同装置において、色光（５１０ｎｍ）の入射
角と出射角との関係を示す線図である。

【図２１】同装置において、各色での入射角の違いによ
る出射角とグレーティングピッチとの関係を示す線図で
ある。

【図２２】同装置において導波路側への出射角とグレー
ティングピッチとの関係を示す線図である。

【図２３】同装置において、基板側への光（６３２．７
ｎｍ）の出射角とグレーティングピッチとの関係を示す
線図である。

【図２４】同装置において、基板側への光（５１０ｎ
ｍ）出射角とグレーティングピッチとの関係を示す線図
である。

【図２５】同装置において、基板側への光（４６０ｎ
ｍ）の出射角とグレーティングぴっちとの関係を示す線
図である。

【図２６】同装置に適用されるグレーティング機構の深
さを示す構成図である。

【図２７】本発明の一実施例における光スイッチ層（光
導波兼用）と反射板入りクラッド層を示す構成図であ
る。

【図２８】本発明の異なる実施例における光スイッチ層
（光導波路と兼用）と微粒子入りクラッド層を示す構成
図である。

【図２９】本発明の更に異なる実施例における光スイッ
チ層（光導波路と兼用）とグレーティング機構を示す構
成図である。

【図３０】同、グレーティング深さと散乱強度との関係
を示す線図である。

【図３１】本発明の光学装置の作製に用いられる押え治
具の一例を示す斜視図である。

【図３２】本発明の別の実施例に採用される各層の積層
工程を示す断面図である。

【図３３】本発明の更に別の実施例に採用される各層の
積層工程を示す断面図である。

【図３４】本発明の光学装置に適用される光路変更手段
の１つである気泡の配置状態を示す断面図である。

【図３５】本発明の光学装置の２例を示す要部の斜視図
である。

【図３６】本発明の光学装置の使用例を示す斜視図であ
る。

【図３７】光学装置（光導波路型）における光スイッチ
の配置を示す構成図で、（Ａ）は光スイッチ部がクラッ
ド層に設けられる場合、（Ｂ）は光スイッチ部が光導波
路のコアを兼用する場合である。

【図３８】同（Ｂ）における光取出し条件を示す線図で
ある。

【図３９】先願発明によるディスプレイ画素部の拡大一
部破断斜視図とその駆動例を示す概略図である。

【図４０】同、光導波路（又は光ファイバー）から光が
導出される原理を説明する概略断面図である。

【図４１】同、光ファイバー（Ａ）を用いたディスプレ
イ画素部（Ｂ）又は（Ｃ）を示す概略断面図である。

【図４２】同、ディスプレイ画素部の変調素子に使用可
能な有機化合物の２段階２光子反応例を示すスキームで
ある。

【図４３】同、変調素子の光強度に対する屈折率変化を
示すグラフである。

【図４４】先願発明による他のディスプレイ画素部の拡
大斜視図とその駆動例を示す概略図である。

【図４５】同、光導波路（又は光ファイバー）から光が
導出される原理を説明する概略断面図である。

【図４６】同、光ファイバーを使用したディスプレイ画
素部の拡大斜視図である。

【図４７】先願発明による更に別のディスプレイの概略
レイアウトである。

【図４８】先願発明に使用可能な変調素子用の有機化合
物の光による構造変化を示す化学式である。

【図４９】先願発明に使用可能な変調素子用の有機化合
物の構造式である。

【図５０】先願発明による光導波路（又は光ファイバ
ー）の作成例とその駆動例を示す斜視図である。

【図５１】先願発明による光導波路（又は光ファイバ
ー）から光が導出される原理を説明する概略断面図であ
る。

【図５２】先願発明による他の光導波路（又は光ファイ
バー）から光が導出される原理を説明する概略断面図で
ある。

【符号の説明】

１、２、１１、１２…光導波路（又は光ファイバー）、
３…光スイッチ、３ａ…光スイッチ素子、３ｂ…光スイ
ッチ層、４、１４、１５…レーザ光、５…紫外光、１３
…交差部（変調素子）、１６、１７…光源、１８…配向
膜、１９…ガラス基板、２１…ヒータ、２３…液晶材
料、２３ａ…液晶層、２４…透明電極、２５…高周波電
源、３０…透明電極、３１、３２（又は３３）…光導波
路層、３４…電気光学素子、３５、３５ａ…クラッド
層、３６…反射板、３７…基板、４０…グレーティング
機構、４１…微粒子、４２…気泡、４５…反射防止膜、
４６…黒色吸収層、４７…絶縁膜、４８…スペーサ、４
９…透明基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H079 AA02 AA08 AA13 BA01 CA05 DA07 DA08 EA03 EA09 EA28 EB04 GA05 KA08 KA11 KA14 2K002 AA07 AB05 AB06 AB08 BA01 BA06 CA06 DA06 EA07 EA08 EA14 HA02 HA16 5C094 AA06 AA14 AA51 BA21 CA19 ED04 ED20 FB02 5G435 AA02 BB01 DD14 DD18 FF08 GG01 GG18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１光導波路（又は光ファイバー）と；
この第１光導波路（又は光ファイバー）に交差した第２
光導波路（又は光ファイバー）と；前記第１及び第２光
導波路（又は光ファイバー）の交差部に配され、前記第
１及び第２光導波路（又は光ファイバー）内でそれぞれ
導かれる光によって励起される被励起素子と；を具備
し、この被励起素子の外部又は／及び内部に光路変更手
段を設け、前記被励起素子及び前記光路変更手段を介し
て、前記第１又は第２光導波路（又は光ファイバー）内
の光を外部に取り出せるようにした、少なくとも光学的
表示機能を有する光学装置。
【請求項２】前記被励起素子が、光励起によって屈折
率変調する素子、屈折率分布変調する素子、発光強度変
調する素子、着色濃度変調する素子、誘電率変調する素
子、透磁率変調する素子、液晶配向状態を変える液晶素
子、及び光散乱する素子からなる群より選ばれた１種、
又は２種以上の組み合わせからなり、前記光励起によっ
て前記交差部において選択的に光が導出又は遮断され、
これによって光学的表示及び／又は演算が行われるよう
に構成した、請求項１に記載した光学装置。
【請求項３】前記第１及び第２光導波路（又は光ファ
イバー）がそれぞれ複数個配列され、これら複数の光導
波路（又は光ファイバー）に光源が直接又は間接的に光
学結合している（但し、直接的に光学結合している場合
には、前記光導波路（又は光ファイバー）と前記光源と
が一対一に対応して設けられ、また、間接的に光学結合
している場合には、前記光源と少なくとも１つの前記光
導波路（又は光ファイバー）とが光導波部材によって連
結されている。）、請求項１に記載した光学装置。
【請求項４】複数の前記第１光導波路（又は光ファイ
バー）と、これらの第１光導波路（又は光ファイバー）
に直交又は略直交した複数の前記第２光導波路（又は光
ファイバー）とを具備し、前記第１及び第２光導波路
（又は光ファイバー）の交差部は光学結合しておらず、
前記第１及び第２光導波路（又は光ファイバー）内でそ
れぞれ導かれる光によって励起される前記被励起素子が
前記交差部に配され、水平導波路（又は光ファイバー）
としての前記第１光導波路（又は光ファイバー）内の光
の光強度によって前記被励起素子がライン毎に選択され
ると共に、垂直導波路（又は光ファイバー）としての前
記第２光導波路（又は光ファイバー）内の光がデータ信
号に応じて強度変調され、この強度変調されたデータ信
号光が、選択された前記被励起素子を介して外部に取出
される、請求項１に記載した光学装置。
【請求項５】複数の前記第１光導波路（又は光ファイ
バー）と、これらの第１光導波路（又は光ファイバー）
に直交又は略直交して前記第１光導波路（又は光ファイ
バー）と同一面内に配された複数の前記第２光導波路
（又は光ファイバー）とを具備し、前記第１及び第２光
導波路（又は光ファイバー）内でそれぞれ導かれる光の
光強度によって励起される前記被励起素子が前記第１及
び第２光導波路（又は光ファイバー）の交差部に配さ
れ、水平導波路（又は光ファイバー）としての前記第１
光導波路（又は光ファイバー）内の光の光強度によって
前記被励起素子がライン毎に選択されると共に、垂直導
波路（又は光ファイバー）としての前記第２光導波路
（又は光ファイバー）内の光がデータ信号に応じて強度
変調され、この強度変調されたデータ信号光が選択され
た前記被励起素子を介して外部に取出される、請求項１
に記載した光学装置。
【請求項６】前記被励起素子に、素子温度を制御可能
な素子又は高周波電界を印加可能な素子が設けられてい
る、請求項１に記載した光学装置。
【請求項７】前記第１光導波路（又は光ファイバー）
又は前記第２光導波路（又は光ファイバー）上に積層さ
れたクラッド層に、反射板、微粒子、気泡及びグレーテ
ィングよりなる群から選ばれた１種以上が前記光路変更
手段として設けられている、請求項１に記載した光学装
置。
【請求項８】光導波路（又は光ファイバー）と；この
光導波路に交差した電極と；前記光導波路及び前記電極
の交差部に配され、前記電極による電界に応答動作する
電気光学素子と；を具備し、前記電気光学素子の外部又
は／及び内部に光路変更手段を設けて、前記光導波路
（又は光ファイバー）内の光を前記電気光学素子及び前
記光路変更手段を介して、外部に取り出せるようにし
た、少なくとも光学的表示機能を有する光学装置。
【請求項９】前記電気光学素子が、電界によって屈折
率変調する素子、屈折率分布変調する素子、発光強度変
調する素子、着色濃度変調する素子、誘電率変調する素
子、透磁率変調する素子、液晶配向状態を変える液晶素
子、及び光散乱する素子からなる群より選ばれた１種、
又は２種以上の組み合わせからなり、前記電界によって
前記交差部において選択的に光が導出又は遮断され、こ
れによって光学的表示及び／又は演算が行われるように
構成した、請求項８に記載した光学装置。
【請求項１０】前記光導波路（又は光ファイバー）及
び前記電極がそれぞれ複数個配列され、これら複数の光
導波路（又は光ファイバー）に光源が直接又は間接的に
光学結合している（但し、直接的に光学結合している場
合には、前記光導波路（又は光ファイバー）と前記光源
とが一対一に対応して設けられ、また、間接的に光学結
合している場合には、前記光源と少なくとも１つの前記
光導波路（又は光ファイバー）とが光導波部材によって
連結されている。）、請求項８に記載した光学装置。
【請求項１１】複数の前記光導波路（又は光ファイバ
ー）と、これらの光導波路（又は光ファイバー）に直交
又は略直交した複数の前記電極とを具備し、水平走査線
としての前記電極による電界で前記電気光学素子がライ
ン毎に選択されると共に、垂直走査線としての前記光導
波路（又は光ファイバー）内の光がデータ信号に応じて
強度変調され、この強度変調されたデータ信号光が、選
択された前記電気光学素子を介して外部に取出される、
請求項８に記載した光学装置。
【請求項１２】複数の前記電極と、これらの電極に直
交又は略直交して前記電極と同一面内に配された複数の
前記光導波路（又は光ファイバー）とを具備し、水平走
査線としての前記電極による電界によって前記電気光学
素子がライン毎に選択されると共に、垂直走査線として
の前記光導波路（又は光ファイバー）内の光がデータ信
号に応じて強度変調され、この強度変調されたデータ信
号光が選択された電気光学素子を介して外部に取出され
る、請求項８に記載した光学装置。
【請求項１３】前記電気光学素子に、素子温度を制御
可能な素子又は高周波電界を印加可能な素子が設けられ
ている、請求項８に記載した光学装置。
【請求項１４】前記電極又は前記光導波路（又は光フ
ァイバー）上に積層されたクラッド層に、反射板、微粒
子、気泡及びグレーティングよりなる群から選ばれた１
種以上が前記光路変更手段として設けられている、請求
項８に記載した光学装置。