JPH0588130A - 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、
一部に磁界形成用の間隙部２が形成されるとともにコイ
ル４が巻回されたヨークコア１を配設し、このヨークコ
ア１の前記間隙部２の間に透光性を有する一対の基板５
の間に磁性流体６を封入してなる磁性流体薄膜を配設
し、前記ヨークコア１の内側の光路位置に前記磁性流体
薄膜を透過した光を所定位置に送る反射鏡７を配設した
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、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配設し、
このヨークコアの前記間隙部の間に透光性を有する一対
の基板の間に磁性流体を封入してなる磁性流体薄膜を配
設し、前記ヨークコアの内側の光路位置に前記磁性流体
薄膜を透過した光を所定位置に送る光路変更手段を配設
したことを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、基板の間に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、前記基板に対してコイルが巻回されたヨークコアを
装着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、 さら
に、ヨークコアの光路位置に光路変更手段を配置するよ
うにしているので、前記磁性流体薄膜を透過した光を適
正に、かつ、自由に所定位置に送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、厚さ寸法が大きく形成された磁界付
与手段を構成する四角枠状のヨークコア１が配設されて
おり、このヨークコア１の一部には、間隙部２が形成さ
れている。さらに、前記ヨークコア１の前記間隙部２の
反対側辺部分は、巻線部３とされており、前記ヨークコ
ア１の巻線部３には、コイル４が数１００ターン程度巻
回されている。そして、前記コイル４に通電することに
より、前記ヨークコア１の間隙部２に磁界を発生させる
ことができるものである。

【００１２】また、本実施例においては、前記ヨークコ
ア１と別個にガラス等の透明な材料からなる一対の基板
５，５を設け、これら一対の基板５の間には、磁性流体
６が、例えば、厚さ寸法が５０μｍ以下の寸法を有する
ように封入されている。前記磁性流体６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。

【００１３】そして、このように磁性流体６が封入され
た基板５を、前記ヨークコア１の間隙部２の間にその磁
性流体６の封入面が前記ヨークコア１の面と直行するよ
うに配設し、これにより、磁気光学素子を形成するよう
になされている。

【００１４】さらに、本実施例においては、前記ヨーク
コア１の内側であって前記基板５を透過する光路位置に
は、光路変更手段としての反射鏡７が配設されており、
この反射鏡７により前記磁性流体６を透過した光を所定
位置に送るようになされている。

【００１５】次に、本実施例の作用について説明する。

【００１６】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１に対応するコイル４に通電す
ることにより、ヨークコア１の間隙部２に所定方向の磁
界が発生し、この磁界が磁性流体６に加わることによ
り、前記磁性流体６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４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４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。

【００１７】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。

【００１８】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６中の光路長（磁性流体
６に垂直に入射する場合は、磁性流体６の厚さ）、λは
波長である。

【００１９】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４への通電電流を制御して磁性流体６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。

【００２０】そして、前記基板５の前面および後面に、
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、前記各基板５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６へ入射されることになる。

【００２１】この場合に、前記コイル４に通電していな
い状態では、前記磁性流体６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。

【００２２】一方、前記コイル４に通電すると、前記磁
性流体６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６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、

【００２３】

【００２４】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４の電流により
変化する。

【００２５】このように前記コイル４への通電のＯＮ、
ＯＦＦ制御を行なうことにより、磁性流体６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４への通電電流を調整することにより、前記磁性
流体６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。

【００２６】この場合に、本実施例においては、前記磁
性流体６を透過した光は、ヨークコア１の内側面に照射
されることになるが、ヨークコア１の光路位置に反射鏡
７を配設するようにしているので、この反射鏡７によ
り、磁性流体６を透過した光が所定位置に送られるよう
になっている。

【００２７】したがって、本実施例においては、コイル
４への通電制御を行なうことにより、磁性流体６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６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。

【００２８】また、本実施例においては、基板５の間に
磁性流体６を封入した磁性流体６薄膜部分とヨークコア
１による磁界発生部分を別個に構成し、前記ヨークコア
１の間隙部２の間に磁性流体６が封入された基板５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６が封入された基板５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６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１の形状を前記磁性流体６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
１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６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。

【００２９】さらに、本実施例においては、前記基板５
をヨークコア１の面に対して直行する方向に配設してい
るので、前記基板５の磁性流体６を透過する光が前記ヨ
ークコア１の巻線部３に照射されることになるが、前記
ヨークコア１の光路位置に反射鏡７を配置するようにし
ているので、前記磁性流体６を透過した光を適正に所定
位置に送ることができる。

【００３０】なお、多数のヨークコア１を並列に配列す
ることにより、前記基板５を多数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。この場合に、本実施例においては、ヨー
クコア１のをその厚さ方向に配列することができ、しか
も、前記反射鏡７により自由に光を取出すことができる
ので、スペース効率を著しく向上させることができる。
さらに、各ヨークコア１の磁性流体６を透過した光を前
記各反射鏡７により所定位置に集光配列するようにすれ
ば、ヨークコア１部分の構成は大型でであっても、光照
射部分における微細化を図ることができる。

【００３１】また、前記ヨークコア１の厚さ寸法を大き
く形成するようにしているので、前記基板５を前記ヨー
クコア１の間隙部２の上面に載置するようこともでき
る。

【００３２】さらに、前記実施例においては、光路変更
手段として反射鏡７を用いた場合について説明したが、
例えば、ポリゴンミラーや光ファイバ等を適用するよう
にしても、前記実施例と同様の効果を得ることができ
る。

【００３３】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。

【００３４】

【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。

【００３５】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、さらに、ヨークコアの光路位
置に反射鏡を配置するようにしているので、前記磁性流
体を透過した光を適正に、かつ、自由に所定位置に送る
ことができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気光学素子の一実施例を示す斜
視図

【符号の説明】

１ ヨークコア ２ 間隙部 ３ 巻線部 ４ コイル ５ 基板 ６ 磁性流体 ７ 反射鏡

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、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配設し、このヨークコア
   の前記間隙部の間に透光性を有する一対の基板の間に磁
   性流体を封入してなる磁性流体薄膜を配設し、前記ヨー
   クコアの内側の光路位置に前記磁性流体薄膜を透過した
   光を所定位置に送る光路変更手段を配設したことを特徴
   とする磁気光学素子。