JP2003233094A - 光偏向素子およびその駆動方法 - Google Patents
光偏向素子およびその駆動方法Info
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- JP2003233094A JP2003233094A JP2002035068A JP2002035068A JP2003233094A JP 2003233094 A JP2003233094 A JP 2003233094A JP 2002035068 A JP2002035068 A JP 2002035068A JP 2002035068 A JP2002035068 A JP 2002035068A JP 2003233094 A JP2003233094 A JP 2003233094A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】液晶と用いた電気的に簡単に偏向角が可変な光
利用効率の高い光偏向素子とその駆動方法を提供する。 【解決手段】 上下の透明電極１０３に挟まれた屈折率
異方性媒質１０１の方位を該透明電極を介して電界制御
する光偏向素子において、少なくとも一方の透明電極の
形状は、ストライプ状に複数の個別電極を配した少なく
とも１つの群で構成され、その各群における複数の個別
電極の電極間を高抵抗の配線で接続した構成とする。
利用効率の高い光偏向素子とその駆動方法を提供する。 【解決手段】 上下の透明電極１０３に挟まれた屈折率
異方性媒質１０１の方位を該透明電極を介して電界制御
する光偏向素子において、少なくとも一方の透明電極の
形状は、ストライプ状に複数の個別電極を配した少なく
とも１つの群で構成され、その各群における複数の個別
電極の電極間を高抵抗の配線で接続した構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光ビーム、特にレー
ザービームの光路を偏向する光偏向素子およびその駆動
方法に関するものである。
ザービームの光路を偏向する光偏向素子およびその駆動
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術や本発明技術の理解を容易にす
る回折光学素子と液晶回折素子の原理や特徴について
は、筆者による先願（特開2001-33734）に詳細が記載さ
れている。
る回折光学素子と液晶回折素子の原理や特徴について
は、筆者による先願（特開2001-33734）に詳細が記載さ
れている。
【０００３】現在の光ビームを偏向する最も一般的な装
置は、機械的にミラーを振るスキャナーが最も一般的な
構成である。また個体結晶内に超音波トランスデューサ
ーを用いて定在波を走らせ、ブラッグ型位相格子を作成
することで光ビームを偏向させる方法も提案されてい
る。しかし、この機械的なスキャナでは機構が複雑にな
ったり機械振動が取り付け部分を介して本体機器に振動
を与えたりする問題があった。また超音波変調素子では
超音波発生装置を用いる必要があり、装置全体が大きく
なってしまう問題があった。
置は、機械的にミラーを振るスキャナーが最も一般的な
構成である。また個体結晶内に超音波トランスデューサ
ーを用いて定在波を走らせ、ブラッグ型位相格子を作成
することで光ビームを偏向させる方法も提案されてい
る。しかし、この機械的なスキャナでは機構が複雑にな
ったり機械振動が取り付け部分を介して本体機器に振動
を与えたりする問題があった。また超音波変調素子では
超音波発生装置を用いる必要があり、装置全体が大きく
なってしまう問題があった。
【０００４】そこで、これら問題点を解決する手段とし
て、液晶を用いて光を偏向させる技術が適用され始めて
いる。現在具体的に提案されている手段として、液晶素
子を回折格子の形状を持つ透明電極を介して液晶駆動
し、矩形型の位相格子を作成することで光ビームを偏向
する第１の方法、あるいは液晶に高抵抗の全面透明電極
を形成し、その両端に電位差を与える事で連続勾配電位
分布を液晶分子に与えて、プリズム効果により光ビーム
を偏向する第２の方法等が提案されている。
て、液晶を用いて光を偏向させる技術が適用され始めて
いる。現在具体的に提案されている手段として、液晶素
子を回折格子の形状を持つ透明電極を介して液晶駆動
し、矩形型の位相格子を作成することで光ビームを偏向
する第１の方法、あるいは液晶に高抵抗の全面透明電極
を形成し、その両端に電位差を与える事で連続勾配電位
分布を液晶分子に与えて、プリズム効果により光ビーム
を偏向する第２の方法等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記第
１の方法における回折型の光偏向素子は、一般に回折効
率は最大で４０％程度であり、光利用効率が良くなかっ
た。またその回折格子にマルチレベルのバイナリ格子を
用いれば、９９％程度の回折効率は得られるが、そのた
めには、格子ピッチを４分の１から８分の１程度に縮小
して、偏向角を同じにしなければならない問題があっ
た。また更には基本的にはその偏向角が固定となってし
まうという問題もあった。
１の方法における回折型の光偏向素子は、一般に回折効
率は最大で４０％程度であり、光利用効率が良くなかっ
た。またその回折格子にマルチレベルのバイナリ格子を
用いれば、９９％程度の回折効率は得られるが、そのた
めには、格子ピッチを４分の１から８分の１程度に縮小
して、偏向角を同じにしなければならない問題があっ
た。また更には基本的にはその偏向角が固定となってし
まうという問題もあった。
【０００６】また、前記第２の方法における高抵抗電極
を用いた屈折型の光偏向素子は、透明電極を高抵抗とし
なくてはならないので、その透明電極材料が制限され、
結果として光偏向素子の光透過特性が悪くなる問題があ
った。特に液晶素子が薄膜構造を持つため、各膜の屈折
率と膜厚を最適化して光透過率を向上させるが、このさ
いに材料を選ぶ自由度が減るのは問題である。
を用いた屈折型の光偏向素子は、透明電極を高抵抗とし
なくてはならないので、その透明電極材料が制限され、
結果として光偏向素子の光透過特性が悪くなる問題があ
った。特に液晶素子が薄膜構造を持つため、各膜の屈折
率と膜厚を最適化して光透過率を向上させるが、このさ
いに材料を選ぶ自由度が減るのは問題である。
【０００７】本発明の目的は、上記課題を解決し、電気
的に簡単に偏向角が可変な光利用効率の高い光偏向素子
とその駆動方法を提供することである。
的に簡単に偏向角が可変な光利用効率の高い光偏向素子
とその駆動方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、基本的には、下記に記載されたような技術
を採用するものである。
するために、基本的には、下記に記載されたような技術
を採用するものである。
【０００９】すなはち、本発明において上記課題を解決
するための第１の手段は、上下の透明電極に挟まれた屈
折率異方性媒質の方位を該透明電極を介して電界制御す
る光偏向素子において、少なくとも一方の透明電極の形
状は、ストライプ状に複数の個別電極を配した少なくと
も１つの群で構成され、その各群における複数の個別電
極の電極間を高抵抗の配線で接続した構成としたことで
ある。
するための第１の手段は、上下の透明電極に挟まれた屈
折率異方性媒質の方位を該透明電極を介して電界制御す
る光偏向素子において、少なくとも一方の透明電極の形
状は、ストライプ状に複数の個別電極を配した少なくと
も１つの群で構成され、その各群における複数の個別電
極の電極間を高抵抗の配線で接続した構成としたことで
ある。
【００１０】また、第２の手段は、前記群の少なくとも
両端に位置する個別電極に、少なくとも２つの外部引き
出し電極線を配した構成としたことである。第３の手段
は、屈折率異方性媒質が液晶素子である構成としたこと
である。第４の手段は、前記液晶素子の液晶層が、ホモ
ジェニアス型液晶もしくはホメオトロピック型液晶であ
る構成としたことである。第５の手段は、前記各複数の
個別電極の重心間隔を不等間隔にした構成としたことで
ある。第６の手段は、前記群は少なくとも２つであり、
その各群の基本格子形状が同じである構成としたことで
ある。第７の手段は、前記群は少なくとも２つであり、
その群の間が不透明パターンで区切られた構成としたこ
とである。
両端に位置する個別電極に、少なくとも２つの外部引き
出し電極線を配した構成としたことである。第３の手段
は、屈折率異方性媒質が液晶素子である構成としたこと
である。第４の手段は、前記液晶素子の液晶層が、ホモ
ジェニアス型液晶もしくはホメオトロピック型液晶であ
る構成としたことである。第５の手段は、前記各複数の
個別電極の重心間隔を不等間隔にした構成としたことで
ある。第６の手段は、前記群は少なくとも２つであり、
その各群の基本格子形状が同じである構成としたことで
ある。第７の手段は、前記群は少なくとも２つであり、
その群の間が不透明パターンで区切られた構成としたこ
とである。
【００１１】さらに、第８の手段は、前記手段３から７
のいずれか１に記載の液晶素子の駆動方法であって、対
向側の透明電極に対し、前記屈折率異方性媒質の動作実
効電圧よりも高い電圧を、前記群の両端に位置する各個
別電極に与える駆動方法としたことである。第９の手段
は、前記群の両端に位置する各個別電極の間に、電位差
を生じさせる駆動方法としたことである。
のいずれか１に記載の液晶素子の駆動方法であって、対
向側の透明電極に対し、前記屈折率異方性媒質の動作実
効電圧よりも高い電圧を、前記群の両端に位置する各個
別電極に与える駆動方法としたことである。第９の手段
は、前記群の両端に位置する各個別電極の間に、電位差
を生じさせる駆動方法としたことである。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施形態の一例を
示す。屈折率異方性媒質１０１が一対の透明基板１０２
上にコートされた透明電極１０３を介して挟まれてい
る。屈折率異方性媒質１０１は電界により方位が変化す
ることで入射光に対する実効屈折率が変化する。また少
なくとも片方の透明電極１０３のパターンは、図２に示
された２次元のストライプ状の格子形状を持ち、もう一
方の対向する透明電極１０３は全面ベタ電極でも構わな
い。
示す。屈折率異方性媒質１０１が一対の透明基板１０２
上にコートされた透明電極１０３を介して挟まれてい
る。屈折率異方性媒質１０１は電界により方位が変化す
ることで入射光に対する実効屈折率が変化する。また少
なくとも片方の透明電極１０３のパターンは、図２に示
された２次元のストライプ状の格子形状を持ち、もう一
方の対向する透明電極１０３は全面ベタ電極でも構わな
い。
【００１３】前記屈折率異方性媒質１０１は、例えば、
強誘電性結晶や、電気光学セラミックスや、液晶素子等
が挙げられる。以下、液晶光学素子を用いた光偏向素子
について詳述する。
強誘電性結晶や、電気光学セラミックスや、液晶素子等
が挙げられる。以下、液晶光学素子を用いた光偏向素子
について詳述する。
【００１４】図２に示すように、格子形状を構成する長
方形状の複数の個別電極２０１をストライプ状に配した
群によって構成され、その隣り合う個別電極２０１と高
抵抗配線２０２で接続されている。従って、前記群の両
端に位置する個別電極から引き出された一対の外部引き
出し電極線２０３のａ，ｂ間に電位差Ｖ（ｂの電位がａ
より大とする）を与えると、図３に示される空間的な電
位分布形状を持つ電界が屈折率異方性媒質に与えられ
る。このとき対向する透明電極は、基準電位（一般に接
地電位）となっている。ここで屈折率異方性媒質が電界
に対し線形に応答すると仮定すれば、発生する空間的な
屈折率分布は図３と同型となる。
方形状の複数の個別電極２０１をストライプ状に配した
群によって構成され、その隣り合う個別電極２０１と高
抵抗配線２０２で接続されている。従って、前記群の両
端に位置する個別電極から引き出された一対の外部引き
出し電極線２０３のａ，ｂ間に電位差Ｖ（ｂの電位がａ
より大とする）を与えると、図３に示される空間的な電
位分布形状を持つ電界が屈折率異方性媒質に与えられ
る。このとき対向する透明電極は、基準電位（一般に接
地電位）となっている。ここで屈折率異方性媒質が電界
に対し線形に応答すると仮定すれば、発生する空間的な
屈折率分布は図３と同型となる。
【００１５】なお、前記個別電極は、ＩＴＯ、ＺｎＯ等
の透明電極で形成されており、前記高抵抗配線は、線幅
を細くする、渦巻状にして配線長を長くする、前記個別
電極２０１とは異なる高抵抗材料で形成する等の手段に
より構成されているとする。また、前記外部引き出し電
極線２０３は、前記群の両端に配するだけでなく、その
間に位置する個別電極２０１に追加しても構わない。こ
の構成は、前記外部引き出し電極線２０３ａ，ｂだけで
は前記群の中間に位置する個別電極２０１に中間電位が
定まり難い場合に特に有効な形態である。
の透明電極で形成されており、前記高抵抗配線は、線幅
を細くする、渦巻状にして配線長を長くする、前記個別
電極２０１とは異なる高抵抗材料で形成する等の手段に
より構成されているとする。また、前記外部引き出し電
極線２０３は、前記群の両端に配するだけでなく、その
間に位置する個別電極２０１に追加しても構わない。こ
の構成は、前記外部引き出し電極線２０３ａ，ｂだけで
は前記群の中間に位置する個別電極２０１に中間電位が
定まり難い場合に特に有効な形態である。
【００１６】図４（ａ）及び（ｂ）は図３の形状で表さ
れる屈折率分布を図３の破線部から二つの領域にわけて
表したものである。図４（ａ）は前記破線下部のプリズ
ム形状であり図４（ｂ）は前記破線上部の鋸歯状格子の
形状である。図４（ａ）でプリズム形状による両端の光
路長（屈折率×長さ）の差、すなわち光路Ａと光路Ｂの
光路差をＬとすると、幅Ｗの垂直入射光を平面波とする
とその波面は、（１）式で示される角度θだけ傾く。す
なわち角度θだけ光路は偏向される。 θ＝Ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｗ） （１）
れる屈折率分布を図３の破線部から二つの領域にわけて
表したものである。図４（ａ）は前記破線下部のプリズ
ム形状であり図４（ｂ）は前記破線上部の鋸歯状格子の
形状である。図４（ａ）でプリズム形状による両端の光
路長（屈折率×長さ）の差、すなわち光路Ａと光路Ｂの
光路差をＬとすると、幅Ｗの垂直入射光を平面波とする
とその波面は、（１）式で示される角度θだけ傾く。す
なわち角度θだけ光路は偏向される。 θ＝Ａｒｃｔａｎ（Ｌ／Ｗ） （１）
【００１７】図４（ａ）にこの様子を重ねて図示した。
ここでは光路Ａより光路Ｂの方が長いとした。外部引出
し電極間ａ，ｂに与える電位差を変調すれば、光路長差
Ｌも変調され結果的に偏向角θを変調可能である。ま
た、（１）式より偏向すべき入射光の幅Ｗが大きくなる
と同じ偏向角θを得るためには、より大きな光路差Ｌが
必要になることがわかる。また、本来個別電極の隙間部
分は電界が掛からないので、連続したプリズムにはなら
ないが、各個別電極の隙間の間隔が屈折率異方性媒質の
厚みより小さければ、横電界効果で電位分布はほぼ連続
して繋げることができる。
ここでは光路Ａより光路Ｂの方が長いとした。外部引出
し電極間ａ，ｂに与える電位差を変調すれば、光路長差
Ｌも変調され結果的に偏向角θを変調可能である。ま
た、（１）式より偏向すべき入射光の幅Ｗが大きくなる
と同じ偏向角θを得るためには、より大きな光路差Ｌが
必要になることがわかる。また、本来個別電極の隙間部
分は電界が掛からないので、連続したプリズムにはなら
ないが、各個別電極の隙間の間隔が屈折率異方性媒質の
厚みより小さければ、横電界効果で電位分布はほぼ連続
して繋げることができる。
【００１８】一方、図４（ｂ）を見るとこれは鋸歯状の
回折格子で、その空間周波数（格子の単位面積当たりの
繰り返し）をＮとすると格子に垂直入射する平面波は
（２）式で示される角度ψだけ回折される。 ψ＝Ａｒｃｓｉｎ（Ｎ×λ） （２） ここでλは入射光の波長である。（２）式からわかるよ
うに前記外部引出し電極間ａ，ｂに与える電位差を変え
ても回折角は変わらない。ビーム偏向器として使用する
場合は、この回折格子の成分はのノイズ光を生んでしま
う。したがって、このノイズ光成分を小さくすることが
必要である。そのためにはストライプ状に配した各個別
電極の分割ピッチを細かくし、鋸歯状格子の振幅を小さ
くする必要がある。あるいは特定の各個別電極ピッチを
選び、回折光を特定の方向にすることで、システムとし
てノイズ光の影響をなくしてもよい。
回折格子で、その空間周波数（格子の単位面積当たりの
繰り返し）をＮとすると格子に垂直入射する平面波は
（２）式で示される角度ψだけ回折される。 ψ＝Ａｒｃｓｉｎ（Ｎ×λ） （２） ここでλは入射光の波長である。（２）式からわかるよ
うに前記外部引出し電極間ａ，ｂに与える電位差を変え
ても回折角は変わらない。ビーム偏向器として使用する
場合は、この回折格子の成分はのノイズ光を生んでしま
う。したがって、このノイズ光成分を小さくすることが
必要である。そのためにはストライプ状に配した各個別
電極の分割ピッチを細かくし、鋸歯状格子の振幅を小さ
くする必要がある。あるいは特定の各個別電極ピッチを
選び、回折光を特定の方向にすることで、システムとし
てノイズ光の影響をなくしてもよい。
【００１９】図５に本発明における別の実施形態を示
す。基本的には図１の場合とまったく同じで、屈折率異
方性媒質としてホモジェニアス型（平行配向型）液晶５
０１を用いたものである。ホモジェニアス型液晶５０１
は、棒状の液晶分子５０２が透明基板５０３に平行に並
んだものであり、電界を与えることで棒状分子の長軸方
向が電界の方向に傾き、入射直線偏光に対する実効屈折
率が変化する。あるいは液晶分子の長軸が透明基板に垂
直にならんだホメオトロピック液晶を用いてもよい。こ
のときは、液晶分子の短軸方向が電界の方向に傾き入射
直線偏光に対する実効屈折率が変化する。
す。基本的には図１の場合とまったく同じで、屈折率異
方性媒質としてホモジェニアス型（平行配向型）液晶５
０１を用いたものである。ホモジェニアス型液晶５０１
は、棒状の液晶分子５０２が透明基板５０３に平行に並
んだものであり、電界を与えることで棒状分子の長軸方
向が電界の方向に傾き、入射直線偏光に対する実効屈折
率が変化する。あるいは液晶分子の長軸が透明基板に垂
直にならんだホメオトロピック液晶を用いてもよい。こ
のときは、液晶分子の短軸方向が電界の方向に傾き入射
直線偏光に対する実効屈折率が変化する。
【００２０】液晶分子の駆動は図２とまったく同じ形状
を持つ一対の透明電極５０４で行う。ただし、一対の透
明電極５０４のどちらか一方が図２と同じ形状であれば
よく、もう一方の対向する透明電極５０４は全面ベタパ
ターンでもよい。このとき外部引き出し電極線２０３の
ａ，ｂ間に電位差を与える。液晶分子の一般的な動作特
性を考えた場合、液晶分子は動作電圧を越えて急速に立
ち上がる。この動作電圧は普通は１Ｖ程度でありこれ以
下では液晶はほとんど動作しない。従って、外部引き出
し電極線２０３には対向側の透明電極５０４に対し少な
くとも液晶動作電圧より高い動作実効電圧を加えない
と、図３や図４に示されるような直線的なプリズム形状
を持った屈折率分布の成分を得ることができず、入射光
の波面は歪んでしまう。したがって、たとえば光ディス
クやレーザープリンターの光軸調整に本発明の光偏向素
子を応用した場合は、集光レンズで光を絞るときにスポ
ットが歪んでしまう。
を持つ一対の透明電極５０４で行う。ただし、一対の透
明電極５０４のどちらか一方が図２と同じ形状であれば
よく、もう一方の対向する透明電極５０４は全面ベタパ
ターンでもよい。このとき外部引き出し電極線２０３の
ａ，ｂ間に電位差を与える。液晶分子の一般的な動作特
性を考えた場合、液晶分子は動作電圧を越えて急速に立
ち上がる。この動作電圧は普通は１Ｖ程度でありこれ以
下では液晶はほとんど動作しない。従って、外部引き出
し電極線２０３には対向側の透明電極５０４に対し少な
くとも液晶動作電圧より高い動作実効電圧を加えない
と、図３や図４に示されるような直線的なプリズム形状
を持った屈折率分布の成分を得ることができず、入射光
の波面は歪んでしまう。したがって、たとえば光ディス
クやレーザープリンターの光軸調整に本発明の光偏向素
子を応用した場合は、集光レンズで光を絞るときにスポ
ットが歪んでしまう。
【００２１】実際に試作した素子は、各個別電極の格子
のピッチを５０ミクロン、群を構成する各個別電極間の
スペースを３ミクロン、入射光の幅を３２００ミクロン
とした。また液晶層厚は１０ミクロンで液晶分子の屈折
率異方性が０．２の材料を用いた。このときプリズム効
果により偏向する光の割合は９９％に達し、実用上十分
な光偏向素子として機能した。また最大偏向角は約１分
３０秒が得られた。
のピッチを５０ミクロン、群を構成する各個別電極間の
スペースを３ミクロン、入射光の幅を３２００ミクロン
とした。また液晶層厚は１０ミクロンで液晶分子の屈折
率異方性が０．２の材料を用いた。このときプリズム効
果により偏向する光の割合は９９％に達し、実用上十分
な光偏向素子として機能した。また最大偏向角は約１分
３０秒が得られた。
【００２２】図６に本発明における別の実施形態を示
す。基本は図１に示す光偏向素子と同じだが図７に示す
ように格子形状が異なる。すなわち格子を形成する長方
形の個別電極７０１の重心間隔は不等間隔となってい
る。従って、ストライプ状に配した複数の個別電極に繰
り返し周期性を持たないため、（２）式で示される特定
方向に回折する成分を持たずノイズ光が集中しない利点
がある。
す。基本は図１に示す光偏向素子と同じだが図７に示す
ように格子形状が異なる。すなわち格子を形成する長方
形の個別電極７０１の重心間隔は不等間隔となってい
る。従って、ストライプ状に配した複数の個別電極に繰
り返し周期性を持たないため、（２）式で示される特定
方向に回折する成分を持たずノイズ光が集中しない利点
がある。
【００２３】図８に本発明における別の実施形態を示
す。基本は図１に示す実施形態と同じだが、図９に示す
ようにストライプ状に配した複数の個別電極の格子形状
が異なる。すなわち、基本的な格子形状が複数回（図９
では２回）繰り返されている。これは（１）式に示され
るように偏向角は入射光のビーム幅Ｗに反比例する。し
たがって、ビーム幅が２倍になると同じ偏向角を得るに
は光路長差を２倍にする必要が生じる。そのためには通
常は屈折率異方性媒質の厚みを倍にする必要があるが、
一般に応答時間が２乗倍に遅くなってしまい不都合が生
じる。
す。基本は図１に示す実施形態と同じだが、図９に示す
ようにストライプ状に配した複数の個別電極の格子形状
が異なる。すなわち、基本的な格子形状が複数回（図９
では２回）繰り返されている。これは（１）式に示され
るように偏向角は入射光のビーム幅Ｗに反比例する。し
たがって、ビーム幅が２倍になると同じ偏向角を得るに
は光路長差を２倍にする必要が生じる。そのためには通
常は屈折率異方性媒質の厚みを倍にする必要があるが、
一般に応答時間が２乗倍に遅くなってしまい不都合が生
じる。
【００２４】従って、液晶素子の複数の個別電極からな
る群を分割して機能領域を複数に分割すれば、入射光の
幅を分割したことになり、屈折率異方性媒質の厚みを厚
くしなくても大きな偏向角を得る事ができる。さらに図
９の格子形状は、２個の基本格子で構成された群の間は
不透明領域９０３で光学的に分割されている。また４本
の外部引き出し電極線９０４ａ，ｂ，ｃ，ｄが形成され
ているが、同じ偏向角を得るにはａとｃ及びｂとｃを共
通にしても構わない。
る群を分割して機能領域を複数に分割すれば、入射光の
幅を分割したことになり、屈折率異方性媒質の厚みを厚
くしなくても大きな偏向角を得る事ができる。さらに図
９の格子形状は、２個の基本格子で構成された群の間は
不透明領域９０３で光学的に分割されている。また４本
の外部引き出し電極線９０４ａ，ｂ，ｃ，ｄが形成され
ているが、同じ偏向角を得るにはａとｃ及びｂとｃを共
通にしても構わない。
【００２５】図９の様に、２つの群の境界領域に不透明
な領域を形成することで、その不透明領域９０３で入射
光が完全に分断され、各群が電気的だけでなく光学的に
も独立に作用するという利点がある。
な領域を形成することで、その不透明領域９０３で入射
光が完全に分断され、各群が電気的だけでなく光学的に
も独立に作用するという利点がある。
【００２６】なお、図８の構成による個別電極２０１の
形状を図７に示す格子形状としても構わない。
形状を図７に示す格子形状としても構わない。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よる光偏向素子を用いれば、簡単な構造で、光利用効率
がほぼ１００％の電気的に偏向角を制御できる光偏向素
子を実現可能である。また本発明による光偏向素子の透
明電極は、高抵抗の材料に制限されないので、高い光透
過特性を容易に得ることができる。
よる光偏向素子を用いれば、簡単な構造で、光利用効率
がほぼ１００％の電気的に偏向角を制御できる光偏向素
子を実現可能である。また本発明による光偏向素子の透
明電極は、高抵抗の材料に制限されないので、高い光透
過特性を容易に得ることができる。
【００２８】本素子の応用としてはレーザープリンタや
光ピックアップの光軸調整、レーザースキャナ等が考え
られる。
光ピックアップの光軸調整、レーザースキャナ等が考え
られる。
【図１】本発明による光偏向素子の実施例である。
【図２】本発明による光偏向素子を構成する透明電極形
状を表した図である。
状を表した図である。
【図３】本発明による光偏向素子の内部に発生する空間
的な電界分布あるいは空間的な屈折率分布を表した図で
ある。
的な電界分布あるいは空間的な屈折率分布を表した図で
ある。
【図４】図３における屈折率分布をプリズム成分と鋸歯
状格子の成分に分けて表した図である。
状格子の成分に分けて表した図である。
【図５】本発明における別の実施形態である。
【図６】本実施例における別の実施形態である。
【図７】本発明による光偏向素子を構成する透明電極形
状を表した図である。
状を表した図である。
【図８】本発明における別の実施形態である。
【図９】本発明による光偏向素子を構成する透明電極形
状を表した図である。
状を表した図である。
１０１、６０１、８０１、屈折率異方性媒質
１０２、５０３、６０２、８０２、透明基板
１０３、２０１、５０４、６０３、７０１、８０３、９
０１、透明電極 ２０２、７０２、９０２、高抵抗配線 ２０３、９０４、引き出し電極線 ５０１、ホモジェニアス型液晶 ５０２、液晶分子 ９０３、不透明領域
０１、透明電極 ２０２、７０２、９０２、高抵抗配線 ２０３、９０４、引き出し電極線 ５０１、ホモジェニアス型液晶 ５０２、液晶分子 ９０３、不透明領域
─────────────────────────────────────────────────────
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Ｆターム(参考） 2C362 BA26 BA28
2H088 EA45 GA01 HA02 JA10 JA11
JA17 MA06 MA20
2K002 AB06 BA06 CA14 DA14 EB08
EB09 HA08
Claims (9)
- 【請求項１】 上下の透明電極に挟まれた屈折率異方性
媒質の方位を該透明電極を介して電界制御する光偏向素
子において、少なくとも一方の透明電極の形状は、スト
ライプ状に複数の個別電極を配した少なくとも１つの群
で構成され、その各群における複数の個別電極の電極間
を高抵抗の配線で接続した事を特徴とする光偏向素子。 - 【請求項２】 前記群の少なくとも両端に位置する個別
電極に、少なくとも２つの外部引き出し電極線を配した
ことを特徴とする請求項１に記載の光偏向素子。 - 【請求項３】 屈折率異方性媒質が液晶素子であること
を特徴とする請求項１または２に記載の光偏向素子。 - 【請求項４】 前記液晶素子の液晶層が、ホモジェニア
ス型液晶もしくはホメオトロピック型液晶であることを
特徴とする請求項１から３のいずれか１に記載の光偏向
素子。 - 【請求項５】 前記各複数の個別電極の重心間隔を不等
間隔にしたことを特徴とする請求項１から４のいずれか
１に記載の光偏向素子。 - 【請求項６】 前記群は少なくとも２つであり、その各
群の基本格子形状が同じであることを特徴とした請求項
１から５のいずれか１に記載の光偏向素子。 - 【請求項７】 前記群は少なくとも２つであり、その群
の間が不透明パターンで区切られたことを特徴とした請
求項１から６のいずれか１に記載の光偏向素子。 - 【請求項８】 請求項３から７のいずれか１に記載の液
晶素子の駆動方法であって、対向側の透明電極に対し、
前記屈折率異方性媒質の動作実効電圧よりも高い電圧
を、前記群の両端に位置する各個別電極に与えることを
特徴とする光偏向素子の駆動方法。 - 【請求項９】 前記群の両端に位置する各個別電極の間
に、電位差を生じさせることを特徴とする請求項８に記
載の光偏向素子の駆動方法。
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| JP2003233094A true JP2003233094A (ja) | 2003-08-22 |
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- 2002-02-13 JP JP2002035068A patent/JP4094864B2/ja not_active Expired - Fee Related
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