JPH0588128A - 磁気光学素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 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。 【構成】 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、
透光性を有する一対の基板１の間に磁性流体２を封入し
て磁性流体薄膜を形成し、前記基板１の一面側に一部に
磁界形成用の間隙部４が形成されるとともにコイル６が
巻回されたヨークコア３を装着したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば、高解像度の投影型デ
ィスプレイや液晶ディスプレイ、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。

【０００３】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。

【０００４】そして、このような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、不透過制御を行なうようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のＬ
ＣＤ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
が極めて遅く、しかも、ＯＮ、ＯＦＦ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。

【０００６】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ず、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、材料コストが高く、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。

【０００７】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。

【０００８】

【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、透光性を有する一対の基板の間に磁
性流体を封入して磁性流体薄膜を形成し、前記基板の一
面側に一部に磁界形成用の間隙部が形成されるとともに
コイルが巻回されたヨークコアを装着したことをその特
徴とするものである。

【０００９】

【作用】本発明によれば、所定の制御信号に基づいて所
望のヨークコアに対応する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が磁
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Ｏ
Ｎ、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、磁性流体が封入された基板の一面側にヨ
ークコアを装着することにより、構成するようにしてい
るので、磁性流体の封入加工を独立して行なうことがで
き、磁性流体の確実、かつ、最適な封入を行なうことが
でき、しかも、ヨークコアの形状を自由に設計すること
ができ、ヨークコアの厚さ寸法を自由に設定して磁気回
路の磁界の強さを適性に設定することができるものであ
る。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照して説明
する。

【００１１】図１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一対
の基板１，１の間には、磁性流体２が、例えば、厚さ寸
法が５０μｍ以下の寸法を有するように封入されてお
り、前記磁性流体２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。

【００１２】また、前記基板１の上面には、磁界付与手
段を構成する四角枠状のヨークコア３が固着されてお
り、このヨークコア３の一部には、前記基板１のほぼ中
央部分に位置する間隙部４が形成されている。さらに、
前記ヨークコア３の下端辺部分は、前記基板１の外側に
突出されて巻線部５とされており、前記ヨークコア３の
巻線部５には、コイル６が数１００ターン程度巻回され
ている。そして、前記コイル６に通電することにより、
前記ヨークコア３の間隙部４に磁界を発生させることが
できるものである。

【００１３】次に、本実施例の作用について説明する。

【００１４】本実施例においては、所定の制御信号に基
づいて所望のヨークコア３に対応するコイル６に通電す
ることにより、ヨークコア３の間隙部４に所定方向の磁
界が発生し、この磁界が磁性流体２に加わることによ
り、前記磁性流体２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６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６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。

【００１５】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
生じる。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δとすると、δは次式で表わすことが
できる。

【００１６】δ＝２π（ｎp −ｎv ）ｄ／λ ここで、ｎp 、ｎv 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２中の光路長（磁性流体
２に垂直に入射する場合は、磁性流体２の厚さ）、λは
波長である。

【００１７】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６への通電電流を制御して磁性流体２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
も制御することが可能となる。

【００１８】そして、前記基板１の上面および下面に、
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、前記各基板１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２へ入射されることになる。

【００１９】この場合に、前記コイル６に通電していな
い状態では、前記磁性流体２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。

【００２０】一方、前記コイル６に通電すると、前記磁
性流体２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２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Ｉは、複屈折に
よる位相差δに対し、

【００２１】

【００２２】という関係にあり、δが磁界の関数である
から、Ｉも磁界、すなわち、前記コイル６の電流により
変化する。

【００２３】このように前記コイル６への通電のＯＮ、
ＯＦＦ制御を行なうことにより、磁性流体２を介して光
のＯＮ、ＯＦＦ制御を行なうことができ、しかも、前記
コイル６への通電電流を調整することにより、前記磁性
流体２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。

【００２４】したがって、本実施例においては、コイル
６への通電制御を行なうことにより、磁性流体２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、ディスプレイ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２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。

【００２５】また、本実施例においては、基板１の間に
磁性流体２を封入した磁性流体２の薄膜部分とヨークコ
ア３による磁界発生部分を別個に構成し、磁性流体２が
封入された基板１の上面にコイル６が巻回されたヨーク
コア３を配設することにより磁気光学素子を形成するよ
うにしているので、磁性流体２が封入された基板１の加
工に適した熱処理等を独立して行なうことができ、磁性
流体２の確実、かつ、最適な封入を行なうことができ
る。しかも、ヨークコア３の形状を前記磁性流体２の構
成に左右されず自由な設計を行なうことができ、例え
ば、ヨークコア３の厚さ寸法を自由に設定することによ
り、磁気回路の磁界の強さ等を適性に設定することがで
きる。さらに、磁性流体２薄膜部分と磁界発生部分とを
別個に製造することにより、容易に製造することがで
き、製造効率を著しく高めることができる。

【００２６】なお、前記ヨークコア３は、前記基板１の
下面側に装着するようにしてもよく、さらに、前記基板
１を長尺状に形成し、この基板１に多数のヨークコア３
を配列してアレイ化するようにすれば、レーザプリンタ
のヘッドや液晶ディスプレイ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３の間隙部４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。

【００２７】また、前記ヨークコア３およびコイル６を
基板１の表面に薄膜形成技術等の手段により薄膜として
形成するようにしてもよく、極めて容易に微小寸法のヨ
ークコア３およびコイル６を形成することができ、製造
効率を著しく高めることができる。

【００２８】さらに、前記コイル６への通電による発
熱、あるいは、磁性流体２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。

【００２９】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。

【００３０】

【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、ディスプレイ
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。

【００３１】また、磁性流体を封入した磁性流体薄膜部
分とヨークコアによる磁界発生部分を別個に構成してい
るので、磁性流体の確実、かつ、最適な封入を行なうこ
とができ、しかも、ヨークコアの形状を前記磁性流体の
構成に左右されず自由な設計を行なうことができる。さ
らに、磁性流体薄膜部分と磁界発生部分とを別個に製造
することにより、極めて容易に製造することができ、製
造効率を著しく高めることができ、しかも、磁性流体の
材料コストが極めて安価であるので、製造コストを著し
く低減させることができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す一部の正面図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 磁性流体 ３ ヨークコア ４ 間隙部 ５ 巻線部 ６ コイル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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、透光性を有する一対の基板の間に磁性流体を封入し
   て磁性流体薄膜を形成し、前記基板の一面側に一部に磁
   界形成用の間隙部が形成されるとともにコイルが巻回さ
   れたヨークコアを装着したことを特徴とする磁気光学素
   子。