JPH04182620A - 磁気光学素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気光学素子に係り、特に磁性流体を用いて光
の透過、不透過の切換えを行なうための磁気光学素子に
関する。

〔従来の技術〕

従来から、例えば、高解像度の投影型デイスプレィや液
晶デイイスプレイ、あるいは、カメラやレーザプリンタ
等の光学機器においては、各画素毎における光のＯＮ、
ＯＦＦの切換えや、光シャッタにより、光の透過、不透
過の切換えをすることが行なわれている。

このような光の切換えを行なう場合、従来から、例えば
、ＬＣＤ素子、強誘電性ＬＣＤ素子あるいはＰＬＺＴ素
子等の電気光素子が多く用いられている。

そして、このような、前記ＬＣＤ素子等の電気光素子を
通電制御して前記電気光素子を駆動することにより、光
の透過、非透過制御を行なうようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来のＬＣＤ素子および強誘電性ＬＣＤ素
子等の電気光素子においては、通電制御に対するＯＮ、
ＯＦＦ動作の応答速度が極めて遅（、しかも、ＯＮ、Ｏ
ＦＦ動作時のコントラスト比が小さく、適正な解像度を
得ることが困難であるという問題を有している。

また、前記いずれの電気光素子においても、光のＯＮ、
ＯＦＦのみの動作であり、光の透過量を調節することが
できす、光源からの光を半透過させる中間階調の光を出
光させることができず、しかも、前記いずれの電気光素
子においても、材料コストか高く、製造コストが極めて
高くなってしまうという問題を有している。

本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、動作応答
速度が高く、かつ、コントラスト比が大で、種々の光学
機器に適用することができ、しかも、構造も簡単であり
、安価に製造することのできる磁気光学素子を提供する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため本発明に係る磁気光学素子は、
磁性流体の磁気光学効果を用いて光の透過、不透過の切
換えを行なうための磁気光学素子において、透光性を有
する基板の一面側に一部に磁界形成用の間隙部が形成さ
れたヨークコアをその一部分が前記基板の外側に突出す
るように固着し、このヨークコアの突出部分にコイルを
巻回し、前記基板の前記ヨークコアの間隙部分に対応す
る部分に、磁性流体を透光性部材により封入して磁性流
体薄膜を形成したことをその特徴とするものである。

〔作　用〕

本発明によれば、コイルに通電することにより、ヨーク
コアの間隙部に発生する所定方向の磁界か磁性流体に加
わることにより発生する磁気光学効果を利用して、例え
ば、透過光量、透過光強度等の光の透過特性を制御する
ものであり、その結果、コイルへの通電のＯＮ、ＯＦＦ
制御を行なうことにより、光のＯＮ、ＯＦＦ制御を行な
うことができ、しかも、コイルへの通電電流を調整する
ことにより、中間階調光を透過させることができる。

また、ヨークコアの一部分を基板から突出させ、この突
出部分にコイルを巻回するようにしているので、コイル
の巻回作業を極めて容易に行なうことができるものであ
る。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図から第６図を参照して説
明する。

第１図から第３図は本発明に係る磁気光学素子の一実施
例を示したもので、ガラス等の透明な材料からなる基板
１の一面側には、磁界付与手段を構成する四角枠状のヨ
ークコア２がその一部に形成された間隙部３を基板１の
ほぼ中央部に位置するようにして固着されており、この
ヨークコア２の下端辺部分は、前記基板１の外側に突出
されて巻線部４とされている。

また、前記ヨークコア２の前記間隙部３には、磁性流体
５が、前記ヨークコア２の表面側に固着された透光部材
の一例であるカバーガラス６および円形に形成された密
封壜６ａにより漏洩しないようにほぼ円形に封入されて
おり、この磁性流体５は、例えば、酸化第２鉄粉、マグ
ネタイト（磁鉄鉱）等の磁性粉と水あるいはシクロヘキ
サン、エタノール等の有機溶剤とを混合することにより
構成されるものである。なお、前記密封壜６ａは、前記
基板１あるいはカバーガラス６のいずれに形成するよう
にしてもよいし、前記カバーガラス６を基板１に固着す
るための接着剤を密封壜６ａとして用いるようにしても
よい。さらに、場合によっては、密封壜６ａを省略して
磁性流体５の表面張力により、封止するようにしてもよ
い。

また、前記ヨークコア２は、前記磁性流体５の膜厚を決
定するためのスペーサとして機能するようになされてお
り、このヨークコア２の厚さは、例えば、５０μｍ以下
、好ましくは、１０μｍ程度に形成されている。これに
より、基板１とカバーガラス６七の間の前記ヨークコア
２の間隙部３に前記磁性流体５による薄膜が形成される
ものである。

さらに、前記ヨークコア２の巻線部４には、コイル７が
数１００タ一ン程度巻回されており、前記コイル７に通
電することにより、前記ヨークコア２の間隙部３に磁界
を発生させることができるものである。

次に、本実施例の作用について説明する。

本実施例においては、前記コイル７に通電することによ
り、ヨークコア２の間隙部３に所定方向の磁界が発生し
、この磁界が磁性流体５に加わることにより、前記磁性
流体５に磁気光学効果が発生する。そして、この磁気光
学効果を利用して、例えば、透過光量、透過光強度等の
光の透過特性を制御するものであり、その結果、コイル
７への通電のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことにより、光
のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことができ、しかも、コイ
ル７への通電電流を調整することにより、中間階調光を
透過させることができるものである。

前記磁気光学効果は、直線偏光の進行方向に対して垂直
方向から磁場が加わる際に生じる現象で、磁場方向と垂
直方向とで屈折率の差、すなわち複屈折が生しる。この
場合、の磁場に垂直な偏光成分と平行な偏光成分との位
相差を６とすると、δは次式で表わすことができる。

δ＝２π（ｎ７．、−ｎ土）ｄ／λ ここで、ｎ／／、ｎ土はそれぞれ磁界に平行な方向と垂
直な方向の屈折率、ｄは磁性流体中の光路長（磁性流体
に垂直に入射する場合は葛磁性流体の厚さ）、λは波長
である。

また、δはＨ（磁界）の関数でもあり、磁場に対して垂
直方向の偏光および水平方向の偏光における光の透過率
も磁界によって変化する。その結果、コイル７への通電
電流を制御して磁性流体５に適当な磁場を印加すること
により、この位相差あるいは光出力変化の大きさから、
光のＯＮ、ＯＦＦ、透過光量の中間階調をも制御するこ
とか可能となる。

そして、前記基板１の前面およびカバーガラス６の後面
に、偏光子および検光子（共に図示せず）を配置するか
、あるいは、前記基板１およびカバーガラス６をそれぞ
れ偏光子および検光子を兼ねるように形成し、この偏光
子側から光を照射すると、前記偏光子を介して直線偏光
のみが透過されて磁性流体５へ入射されることになる。

この場合に、前記コイル７に通電していない状態では、
前記磁性流体５の薄膜が複屈折性を生じていないので、
直線偏光のまま検光子に入射し、検光子の偏光方向を前
記偏光子の偏光方向に対して垂直に配置すれば、この光
は、検光子を透過せず、遮断されることになる。

一方、前記コイル７に通電すると、前記磁性流体５の薄
膜に複屈折性が生じるので、前記偏光子を透過した直線
偏光が磁性流体５の薄膜を透過した際に、楕円偏光とな
り、偏光子の偏光面と直交した方向に偏光面を有する検
光子を通過する偏光も生じ、この偏光が透過されるよう
になる。また、透過光強度■は、複屈折による位相差δ
に対し、ｌ　ｏｃ　Ｂ　ｊｎ２　　δ／２ という関係にあり、δが磁界の関数であるから、■も磁
界、すなわち、前記コイル７の電流により変化する。

このように前記コイル７への通電のＯＮ、ＯＦＦ制御を
行なうことにより、磁性流体５を介して光のＯＮ、ＯＦ
Ｆ制御を行なうことができ、しかも、前記コイル７への
通電電流を調整することにより、前記磁性流体５を出射
した光の楕円偏光の程度を変化させることができるので
、ＯＮ、ＯＦＦの中間程度の光量の中間階調光を透過さ
せることができるものである。

したがって、本実施例においては、コイル７への通電制
御を行なうことにより、磁性流体５に磁界を印加して光
のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことができるので、従来の
電気光素子の代りに、各種光学機器に適用することがで
きる。例えば、前記ヨークコア２を磁性流体５の中に多
数配列するか、あるいは、磁気光学素子を多数配列して
アレイ化することにより、レーザプリンタのヘッドや液
晶デイスプレィ等の各画素に対応する光シャッタ等に適
用することが可能となる。この場合、ヨークコア２の間
隙部３の幅寸法をレーザ光のスポットの直径とほぼ同等
に形成するとよい。また、従来のＬＣＤ素子や強誘電性
ＬＣＤ素子等の電気光素子と比較して、通電制御に対す
るＯＮ、ＯＦＦ動作の応答速度が極めて速く、しかも、
ＯＮ、ＯＦＦ動作時のコントラスト比を大きく確保する
ことができ、デイスプレィ等に適用した場合に、中間階
調等の適正な解像度を得ることが可能となる。

さらに、主駆動材料である磁性流体５の材料コストが極
めて安価となるので、製造コストの低減を図ることがで
きる。

また、本実施例においては、前記ヨークコア２が磁性流
体５の封入部分のスペーサとして機能するようにしてい
るので、磁性流体５の膜厚を容易に規定することができ
、製造効率を著しく高めることができ、さらに、前記ヨ
ークコア２の巻線部４が基板１から突出しているので、
コイル７の巻回作業を極めて容易に行なうことができる
。

また、前記磁性流体５の薄膜および磁界付与手段である
ヨークコア２、コイル７等を１つの基板１に一体に形成
しているので、構成が簡単で、装置の小型化、微細化を
図ることができ、製造が容易で、製造コストも低減させ
ることができる。

なお、前記コイル７への通電による発熱、あるいは、磁
性流体５自体の発熱が顕著である場合には、前記基板１
の形成材料として、ガラスの代わりに、光の通過部分が
透明とされたアルミナ基板を用いたり、あるいは、光の
透過部分に開口が形成された放熱用金属薄膜を貼着する
ようにしてもよい。

また、第４図は本発明の他の実施例を示したもので、前
記ヨークコア２をその巻線部４中央部分で２つに分割す
るようにしたものであり、その他の構成は、前記実施例
のものと同様である。

本実施例においても前記実施例と同様に、コイル７への
通電制御を行なうことにより、磁性流体５に磁界を印加
して光のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことができるので、
各種光学機器に適用することができる。また、通電制御
に対するＯＮ、ＯＦＦ動作の応答速度を著しく高めるこ
とができるとともに、コントラスト比を大きく確保する
ことができ、さらに、製造コストの低減を図ることがで
きる。

また、本実施例においては、前記ヨークコア２か分割さ
れているので、ヨークコア２の組立性を著しく向上させ
ることかできる。

さらに、第５図は本発明の他の実施例を示したもので、
前記第４図に示した実施例と同様に、ヨークコア２をそ
の巻線部４の中央部分で２つに分割したものである。本
実施例においては、第６図に示すように、コイル７を巻
回するためのボビン８がヨークコア２に対して別体に設
けられている。

このボビン８には、前記ヨークコア２の先端部分が挿入
される貫通孔９が形成されており、前記各ヨークコア２
．２を基板１に固着する際に、前記別工程でコイル７が
巻回されたボビン８の前記貫通孔９に前記ヨークコア２
の先端部分を嵌挿させることにより、ヨークコア２にボ
ビン８を装着するようになされている。

本実施例においても前記各実施例と同様に、コイル７へ
の通電制御により光のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことが
できるので、各種光学機器に適用することができ、また
、ＯＮ、ＯＦＦ動作の応答速度を著しく高めることがで
きるとともに、コントラスト比を大きく確保することが
でき、さらに、製造コストの低減を図ることができる。

さらに、本実施例においては、あらかじめコイル７が巻
回されたボビン８を分割型ヨークコア２に装着すること
により、ヨークコア２にコイル７を装着するようにして
いるので、基板１にヨークコア２が装着された状態で、
コイル７を巻回する場合に比べて、コイル７の巻回作業
を極めて容易に行なうことができ、製造効率を著しく高
めることができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
必要に応じて種々変更することができるものである。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明に係る磁気光学素子は、コイル
への通電制御を行なうことにより、磁性流体に磁界を印
加して光のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことができるので
、従来の電気光素子の代りに、各種光学機器に適用する
ことができる。また、従来の電気光素子と比較して、通
電制御に対するＯＮ、ＯＦＦ動作の応答速度が極めて速
く、しかも、ＯＮ、ＯＦＦ動作時のコントラスト比を大
きく確保することができ、デイスプレィ等に適用した場
合に、中間階調等の適正な解像度を得ることが可能とな
り、さらに、構造が簡単でコンパクトであるとともに、
主駆動材料である磁性流体の材料コストが極めて安価と
なるので、製造コストを著しく低減させることができる
。また、ヨークコアの一部分を基板から突出させ、この
突出部分にコイルを巻回するようにしているので、コイ
ルの巻回作業を極めて容易に行なうことができる等の効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は策１
図の正面図、第３図は第１図の側面図、第４図は本発明
の他の実施例を示す斜視図、第５図は本発明のさらに他
の実施例を示す斜視図、第６図は第５図のボビンの斜視
図である。 １・・・基板、２・・・ヨークコア、３・・・間隙部、
４・・巻線部、５・・・磁性流体、６・・・カバーガラ
ス、７・・・コイル、８・・・ボビン。 第１図 第２図　　　第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　磁性流体の磁気光学効果を用いて光の透過、不透過の
   切換えを行なうための磁気光学素子において、透光性を
   有する基板の一面側に一部に磁界形成用の間隙部が形成
   されたヨークコアをその一部分が前記基板の外側に突出
   するように固着し、このヨークコアの突出部分にコイル
   を巻回し、前記基板の前記ヨークコアの間隙部分に対応
   する部分に、磁性流体を透光性部材により封入して磁性
   流体薄膜を形成したことを特徴とする磁気光学素子。