JPH0588131A - 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、
透光性を有する基板１の一面側に、コイル３が巻回され
た多数のヨーク２を配列して固着し、前記基板１の一側
に前記ヨーク２から発生する磁界を吸引する磁性材料か
らなる対向磁極４を前記ヨーク２の一端部に対して間隙
を有するように配設し、前記基板１の前記ヨーク２と対
向磁極４との間部分に、磁性流体５をカバーガラス６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。

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、透光性を有する基板の一面側に、コ
イルが巻回された多数のヨークを配列して固着し、前記
基板の一側に前記ヨークから発生する磁界を吸引する磁
性材料からなる対向磁極を前記ヨークの一端部に対して
間隙を有するように配設し、前記基板の前記ヨークと対
向磁極との間部分に、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。

【００１０】また、基板上にヨークを多数配列してアレ
イ化するようにしているので、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り、さらに、前記磁性流体の
薄膜および磁界付与手段である多数のヨーク、コイル等
を１つの基板に一体に形成するとともに、ヨークおよび
コイルを薄膜形成技術により形成し、さらに、ヨークか
ら発生する磁界を対向磁極に吸引させる開磁路構成とし
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
ことができるものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１を参照して説明
する。

【００１２】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長尺
状の基板１を設け、この基板１の一側部には、多数のヨ
ーク２，２が、互いに所定間隔を有するように、例え
ば、薄膜形成技術等の手段により５０μ以下の薄膜とし
て形成されている。また、このヨーク２には、コイル３
が薄膜形成技術により数１００ターン程度に形成されて
いる。すなわち、このコイル３は、基板１の表面にヨー
ク２の裏面側に対応する下コイル３ａを形成し、この下
コイル３ａの表面にヨーク２を形成した後、このヨーク
２の表面に、上コイル３ｂをその端部が前記下コイル３
ａの端部に接続されるとともに、その他端部が隣接する
下コイル３ａの他端部に順次接続されるように形成する
ことにより形成されるものである。

【００１３】また、前記基板１の他側部には、磁性材料
からなるブロック状の対向磁極４が当接されており、前
記基板１の前記ヨーク２と対向磁極４との間の部分に
は、磁性流体５がカバーガラス６により漏洩しないよう
に、かつ、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。これにより、基板１とカバ
ーガラス６との間の前記ヨーク２と対向磁極４との間に
前記磁性流体５による薄膜が形成されるものであり、前
記磁性流体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。

【００１４】そして、前記コイル３に通電することによ
り、前記ヨーク２と対向磁極４との間部分に磁界を発生
させることができるものである。

【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２に対応するコイル３に通電するこ
とにより、前記ヨーク２と対向磁極４との間部分に磁界
が発生する。すなわち、前記コイル３への通電により発
生する磁界が前記対向磁極４に吸引される開磁路が形成
されることになり、これにより、前記ヨーク２から対向
磁極４方向への磁界が発生することになるものである。

【００１７】そして、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し、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３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３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。

【００１８】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。

【００１９】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５中の光路長（磁性流体
５に垂直に入射する場合は、磁性流体５の厚さ）、λは
波長である。

【００２０】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３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
も制御することが可能となる。

【００２１】そして、前記基板１の下面およびカバーガ
ラス６の上面に、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。

【００２２】この場合に、前記コイル３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。

【００２３】一方、前記コイル３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Ｉは、複屈折に
よる位相差δに対し、

【００２４】

【００２５】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３の電流により
変化する。

【００２６】このように前記コイル３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、ＯＦＦ制御を行なうことができ、しかも、前記
コイル３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。

【００２７】したがって、本実施例においては、コイル
３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。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。

【００２８】また、本実施例においては、基板１上にヨ
ーク２を多数配列してアレイ化するようにしているの
で、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。

【００２９】また、前記磁性流体５の薄膜および磁界付
与手段である多数のヨーク２、コイル３等を１つの基板
１に一体に形成するとともに、ヨーク２およびコイル３
を薄膜形成技術により形成し、さらに、ヨーク２から発
生する磁界を対向磁極４に吸引させる開磁路構成として
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。

【００３０】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。

【００３１】

【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。

【００３２】また、基板上にヨークを多数配列してアレ
イ化するようにしているので、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
に適用することができ、しかも、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
させることが可能となり、さらに、前記磁性流体の薄膜
および磁界付与手段である多数のヨーク、コイル等を１
つの基板に一体に形成するとともに、ヨークおよびコイ
ルを薄膜形成技術により形成し、さらに、ヨークから発
生する磁界を対向磁極に吸引させる開磁路構成としてい
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

【図２】図１の平面図

【符号の説明】

１ 基板 ２ ヨーク ３ コイル ４ 対向磁極 ５ 磁性流体 ６ カバーガラス

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、透光性を有する基板の一面側に、コイルが巻回され
   た多数のヨークを配列して固着し、前記基板の一側に前
   記ヨークから発生する磁界を吸引する磁性材料からなる
   対向磁極を前記ヨークの一端部に対して間隙を有するよ
   うに配設し、前記基板の前記ヨークと対向磁極との間部
   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。