JPS59160127A - Optical modulating element - Google Patents

Optical modulating element

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JPS59160127A
JPS59160127A JP58035077A JP3507783A JPS59160127A JP S59160127 A JPS59160127 A JP S59160127A JP 58035077 A JP58035077 A JP 58035077A JP 3507783 A JP3507783 A JP 3507783A JP S59160127 A JPS59160127 A JP S59160127A
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JP
Japan
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light
refractive index
index distribution
luminous flux
modulation element
Prior art date
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Pending
Application number
JP58035077A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Minoura
一雄 箕浦
Takeshi Baba
健 馬場
Kazuhiko Matsuoka
和彦 松岡
Masayuki Usui
臼井 正幸
Atsushi Someya
染谷 厚
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To enable efficient sepn. of divergent light and non-divergent light and to improve the utilizing efficiency of a luminous flux by providing a high polymer solid medium which generates a refractive index distribution on receiving of the heat generated according to an input signal and deforming the wave surface of the luminous flux by the refractive index distribution. CONSTITUTION:A luminous flux 10 is made incident to an optical modulating element L.M and a heating resistor 6b is selected to generate heat, then the heat heats the region in a plastic material 1 which is a thermoeffect medium facing the resistor 6b, thus forming a refractive index distribution 7 in said region. The luminous flux made incident to the resistor 6b is emitted therefrom as a luminous flux 12 having a deformed wave surface. The luminous flux 11 of which the wave surface is not deformed is shut off by a shielding filter 15a and the greater part of the luminous flux 12' having the converted wave surface is irradiated onto a photodetecting medium 14. Since a high polymer material is used as the medium 1, the wave surface of the incident luminous flux is thoroughly deformed without using a high voltage as in the prior art using the crystal as a medium.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光記録装置、光表示装置等に好適な光質W)
4素子に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention provides light quality W) suitable for optical recording devices, optical display devices, etc.
This relates to four elements.

記録或いは表示を光束を用いて行なうことは、従来から
広く行なわれている。この為に、光束に変調を与える技
術が種々知られているが、特開昭56−5523号には
、電気光学効果を持つ結晶内の電界分布を変化させ、こ
の電界分布に伴って生じる結晶内の屈折率が変化してい
る部分に入射する光束を回折させて、変調を行う結晶は
高価であり、使用に際して該結晶に入射させる光束に所
定の偏光時4、性を与えなければならない。又、上述し
た変調を行う場合には、光学結晶材料の内部の電界発生
部において光束を全反射させ且つ回折効率を良くするた
め、その電極にできる限り平行に光束を入射させる制約
が課せられる。
2. Description of the Related Art Recording or displaying using a luminous flux has been widely practiced. For this purpose, various techniques for modulating the luminous flux are known, but Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-5523 discloses a technique for changing the electric field distribution within a crystal that has an electro-optic effect, and for changing the electric field distribution in the crystal that is generated along with this electric field distribution. A crystal that performs modulation by diffracting a light beam incident on a portion of the crystal whose refractive index changes is expensive, and when used, it is necessary to impart a predetermined polarization characteristic to the light beam incident on the crystal. Furthermore, when performing the above-mentioned modulation, in order to completely reflect the light beam at the electric field generating part inside the optical crystal material and improve diffraction efficiency, there is a restriction that the light beam is incident on the electrode as parallel as possible.

これに対して近年、熱効果による屈折率分布を利用して
光の変調を行うことが注目されている。この熱効果によ
る屈折率分布を利用した光変調に関するものとしては、
「熱による屈折率変化で光が偏向」(日経エレクトロニ
クス1982年8月16日号)或いはrTOガラス導波
型光これらの例において、熱効果媒体としてTiO2結
晶あるいはイオン交換法を用いて作成したガラスなどが
使用されている。一般に固体の屈折率の温度依存性は小
さく、所望の偏向特性を得−抵抗に印加する電圧として
高電圧を必要とする。また、上記の各側において、効率
の良い偏向特性を得る為には電極あるいはヒーターの位
置に対して、入射光束の伝搬位#を制限する必要がある
。すなわち、前述の様に、屈折率の温度依存性が小さい
為、光束に適当な位相変化を与える為には、電極あるい
はヒーターの位置のできる限9近い部分を且つ、電極あ
るいは、ヒーター面とできる限り平行に光束を伝搬させ
る必要がある。
On the other hand, in recent years, attention has been focused on modulating light by utilizing the refractive index distribution due to thermal effects. Regarding light modulation using the refractive index distribution due to this thermal effect,
"Light is deflected by heat-induced refractive index change" (Nikkei Electronics August 16, 1982 issue) or rTO glass waveguide light In these examples, TiO2 crystal or glass made using ion exchange method as the thermal effect medium. etc. are used. Generally, the temperature dependence of the refractive index of a solid is small, and a high voltage is required to be applied to the resistor to obtain desired deflection characteristics. Furthermore, on each of the above sides, in order to obtain efficient deflection characteristics, it is necessary to limit the propagation position # of the incident light beam with respect to the position of the electrode or heater. That is, as mentioned above, since the temperature dependence of the refractive index is small, in order to give an appropriate phase change to the luminous flux, it is necessary to make the electrode or heater surface as close as possible to the position of the electrode or heater. It is necessary to propagate the light beam as parallel as possible.

一方、熱効果媒体として屈折率変化の温度依存性が大き
い液体を使用することを、本件出願人は特願昭57−1
79265号で既に提案している。然し“ながら、液体
の場合、熱発生に伴う対流が生じ、液体内の屈折率分布
が乱されたり、製造上コスト高となり易い。
On the other hand, the applicant proposed the use of a liquid whose refractive index change is highly dependent on temperature as a thermal effect medium in Japanese Patent Application No. 57-1.
This has already been proposed in No. 79265. However, in the case of a liquid, convection occurs due to heat generation, which tends to disturb the refractive index distribution within the liquid and increase production costs.

本発明の目的は、上述した従来の素子あるいは、液体を
熱効果媒体とした素子の難点を改良した光変調素子を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a light modulation element that improves the drawbacks of the above-mentioned conventional elements or elements that use liquid as a thermal effect medium.

本発明に於いては、熱効果により屈折率の変化を生じる
熱効果媒体として屈折率の温度依存性が大きい茜分子材
料、例えば、アクリル、ポリカーボネートなどのグラス
チック材を使用することで上記目的を達成したものであ
る。即ち、入力信号に応じて熱効果媒体としてのプラス
チック材に熱を与えることにより、該媒体中に屈折率分
布を生ぜしめ、この屈折率分布を有する媒体中に光束を
入射させ、屈折率分布により入射光束の波面を変形させ
ることにより変調を行うものである。
In the present invention, the above object is achieved by using a madder molecular material whose refractive index is highly dependent on temperature, such as a glass material such as acrylic or polycarbonate, as a thermal effect medium that causes a change in refractive index due to a thermal effect. This has been achieved. That is, by applying heat to a plastic material as a thermal effect medium in accordance with an input signal, a refractive index distribution is generated in the medium, and a light beam is made to enter the medium having this refractive index distribution. Modulation is performed by deforming the wavefront of the incident light beam.

本発明に於いては、熱効果媒体として高分子材料(プラ
スチック材)を使用する為に、結晶を媒体とする従来の
例の様に高電圧を使用しな過せしめる熱効果媒体の位置
を制限する必要もないので、素子への入射光束が透過あ
るいは反射のいずれの使用に対しても所望の特性が得ら
れ、その応用範囲が増す効果を有する。特に、反射の使
用の場合は透過の場合に比べて一層波面の変形作用が大
きく、変調効率を高めることができ効果が大きい。
In the present invention, since a polymer material (plastic material) is used as the heat effect medium, the position of the heat effect medium is restricted so that high voltage cannot be used unlike the conventional example using a crystal as a medium. Since there is no need to do this, the desired characteristics can be obtained whether the light beam incident on the element is used for transmission or reflection, and has the effect of increasing its range of applications. In particular, when reflection is used, the effect of deforming the wavefront is greater than when transmission is used, and the modulation efficiency can be increased, resulting in a large effect.

さらに、本発明の効果は、液体を熱効果媒体とする光変
調素子と比べて、製造工程に自由度が増す効果を有する
。すなわち、液体の場合には、別の部材に支持されたヒ
ーターに対して対向するよう製造工程が限定されるのに
対し、プラスチック材を熱効果媒体とする場合には、該
プラスチック材を支持体としてヒーターを配設すること
もでき、別の支持体に配設されたヒーターに対して、該
プラスチック材を密着させることも可能である。以下、
本発明に関して詳述する。
Furthermore, the present invention has the effect of increasing the degree of freedom in the manufacturing process compared to a light modulation element using a liquid as a thermal effect medium. In other words, in the case of a liquid, the manufacturing process is limited to facing a heater supported by another member, whereas in the case of using a plastic material as a heat effect medium, the plastic material is used as a support. A heater can also be provided as a support, or the plastic material can be brought into close contact with a heater provided on another support. below,
The present invention will be explained in detail.

第1図(5)は、本発明の光変調素子の一実施例を示す
もので、第1図(5)において、1aは透明゛   な
保護材、1bはアクリルあるいはポリカーボネートなど
のプラスチック材である熱効果媒体、2はAlあるいは
、Taなどを材料とする熱伝導性のある光反射層、3は
熱伝導性のある絶縁層、4は絶縁層、5は熱伝導性のあ
る支持基板である。6a、6b、6cは発熱抵抗体であ
り、発熱抵抗体が発熱すると、この熱は前記絶縁層3を
伝わりプラスチック材1bに伝わり、その中に温度分布
を生せしめて、屈折率分布を形成する。例えば第1回国
に示す様に、発熱抵抗体6bが選択されて発熱すると、
この熱は抵抗体6bに隣接する絶縁層3及び光反射層2
を介してプラスチック材1に伝達され、抵抗体6bに対
向するプラスチック材内の領域を加熱させて、この領域
に屈折率分布7を形成する。この屈折率分布7は所定の
時間を経過すると、この領域内の温度が低下するのに伴
って減衰する。
FIG. 1 (5) shows an embodiment of the light modulation element of the present invention. In FIG. 1 (5), 1a is a transparent protective material, and 1b is a plastic material such as acrylic or polycarbonate. A thermal effect medium, 2 a thermally conductive light reflecting layer made of Al or Ta, 3 a thermally conductive insulating layer, 4 an insulating layer, and 5 a thermally conductive support substrate. . 6a, 6b, and 6c are heating resistors, and when the heating resistors generate heat, this heat is transmitted through the insulating layer 3 to the plastic material 1b, creating a temperature distribution therein and forming a refractive index distribution. . For example, as shown in the first country, when the heating resistor 6b is selected and generates heat,
This heat is transferred to the insulating layer 3 and the light reflecting layer 2 adjacent to the resistor 6b.
is transmitted to the plastic material 1 via the resistor 6b, heating the region within the plastic material facing the resistor 6b, and forming the refractive index distribution 7 in this region. This refractive index distribution 7 attenuates after a predetermined period of time as the temperature within this region decreases.

上記発熱抵抗体は工・Cの製造技術により支持体5上に
順次形成されてもよく、逆にプラスチック材lb上に順
次形成されてもよい。前者の場合は、光反射層の表面は
、発熱抵抗体の厚みによる凹凸面が生じ、その面に入射
した光束は、その凹凸による回折が発生するが、後者の
場合は、そのような凹凸面はなく、回折光がなく、後者
の場合が望ましい。熱効果媒体を液体とする場合には、
その製造工程は限定され支持体5上に順次ヒーターを形
成することになり、上記のように、光反射層の面に凹凸
が生じ回折光が発生し、好′ましくない。本発明は、熱
効果媒体としてのプラスチック材lb上に順次、光反射
層2.絶絶縁3、そして抵抗体6a、6b。
The heat generating resistors may be sequentially formed on the support body 5 using the manufacturing technique of E.C., or conversely, may be formed sequentially on the plastic material lb. In the former case, the surface of the light-reflecting layer has an uneven surface due to the thickness of the heating resistor, and the light beam incident on that surface is diffracted due to the uneven surface, but in the latter case, the uneven surface There is no diffracted light, and the latter case is desirable. When the thermal effect medium is a liquid,
The manufacturing process is limited and the heaters are sequentially formed on the support 5, which is undesirable because, as mentioned above, the surface of the light reflecting layer becomes uneven and diffracted light is generated. The present invention comprises sequentially applying a light-reflecting layer 2. Insulating insulation 3, and resistors 6a and 6b.

6c、・・・を形成することができるので上述のような
回折光を発生する不都合を生じることがない。
6c, . . . , the above-mentioned problem of generating diffracted light does not occur.

第1図(B)は本発明に係る光変調素子の他の実施例を
示す図で、その構成は第1図(5)に示す光変調素子の
構成と比較すると、光反射層2を備えていないことを除
くと、総て同じである。従って、第1図の)K示す光変
調素子では、発熱抵抗体(6a〜6c)は光を効率良く
反射する部材で作られており、この抵抗体の面で光束が
反射される。斯様なタイプの光変調素子では、発熱抵抗
体を密な間隔で配列して並べている為に、抵抗体があた
かも回折格子の役割を果たすので、反射光の内には正反
射以外の、回折による反射光が含まれる。従って後述す
る様に、変調光と非変調光とを選択的に取り出す場合に
は、この回折光も遮光する様な遮光子1ノを設ける必要
がある。従って、ただ単に正反射光のみを考慮すれば良
い、第1図(イ)に示される光変調素子と較べると、遮
光手段は複雑になり易い。
FIG. 1(B) is a diagram showing another embodiment of the light modulation element according to the present invention, and its structure is different from that of the light modulation element shown in FIG. Everything is the same except that it is not. Therefore, in the light modulation element shown in )K in FIG. 1, the heating resistors (6a to 6c) are made of a material that reflects light efficiently, and the light beam is reflected on the surface of this resistor. In this type of light modulation element, the heating resistors are arranged at close intervals, so the resistors act as if they were a diffraction grating. Includes light reflected by Therefore, as will be described later, when selectively extracting modulated light and non-modulated light, it is necessary to provide a light shielding element 1 that also blocks this diffracted light. Therefore, the light shielding means tends to be more complicated than the light modulation element shown in FIG.

本発明の光変調素子に用いられる熱効果媒体は、アクリ
ル、ポリカーボネートなどのプラスチック材あるいは接
着剤として使用されるエポキシ樹脂などの高分子材料で
あるが、この媒体n の屈折率温度依存性1丁はアクリルの場合約−IXIO
、ポリカーボネートの場合で約−1,3X 10’であ
る。これに対して、前述した従来の結晶ではTiO2が
異常光に対して−’12X10゜常光に対して−4,2
X 10  、 PbMo0+が異常光に対して−4,
I X 10’、常光に対して−7,2×10’ 、 
LiNb0.が異常光に対して5.3 X 1偽O−5
゜常光に対して0.56 X 10−5であり、いずれ
もプラスチック材に比して1/2〜1桁小゛さい値であ
る。
The thermal effect medium used in the light modulation element of the present invention is a plastic material such as acrylic or polycarbonate, or a polymeric material such as an epoxy resin used as an adhesive. is approximately -IXIO for acrylic
, about -1,3X 10' for polycarbonate. On the other hand, in the conventional crystal mentioned above, TiO2 is -'12X10° for extraordinary light and -4,2
X 10 , PbMo0+ is -4 for extraordinary light,
I x 10', -7,2 x 10' for ordinary light,
LiNb0. is 5.3 x 1 false O-5 for extraordinary light
It is 0.56 x 10-5 with respect to ordinary light, and both values are 1/2 to 1 digit smaller than those of plastic materials.

この様に、入射光の波面を変換する媒体として、プラス
チック材を用いることは、従来の結晶の様に偏光に対し
て特別の注意を払う必要が従来の結晶と比較するとその
絶対値が大きく、変調を受ける光束と変調を受けない光
束との間の位相差を大きくすることができる。このこと
は、従来例の様に、電極面あるいはヒーター面に対して
垂直入射でも、あるいはそれ以外の入射角でも使用する
ことが可能となり、変調素子を装置に組み立てる上での
配置上の制限をなくすることができるものである。
In this way, using a plastic material as a medium for converting the wavefront of incident light requires special attention to polarization as with conventional crystals, but the absolute value is large compared to conventional crystals. It is possible to increase the phase difference between the light beam that undergoes modulation and the light beam that does not undergo modulation. This means that it can be used with normal incidence to the electrode surface or heater surface, as in the conventional example, or with other angles of incidence, eliminating restrictions on placement when assembling the modulation element into the device. It is something that can be eliminated.

第2図は第1図(5)に示す光変調素子の構成を示す斜
視概略図であシ、付番1〜6は第1図(5)に示したも
のと同じである。但しlaは透明な保護材、1bは高分
子固体媒体である。8は導電線であり、発熱抵抗体(6
a、6b、・・曲)を各々独立に駆動できる様個々の駆
動電圧に接続され、−力先熱抵抗体の他端は接地あるい
は共通の電圧に設定されている。導電線8よシ、発熱抵
抗体6a、6b、・・・・・・に各々電圧信号が印加さ
れると、各発熱抵抗体の近傍の高分子固体薄層内に屈折
率分布が発生する。この屈折率分布は、電圧信号を零に
すると冷却され再び元の屈折率分布のない状態に戻る。
FIG. 2 is a schematic perspective view showing the configuration of the light modulation element shown in FIG. 1 (5), and the numbers 1 to 6 are the same as those shown in FIG. 1 (5). However, la is a transparent protective material, and 1b is a polymer solid medium. 8 is a conductive wire, and a heating resistor (6
a, 6b, . . .) are connected to individual drive voltages so that they can be driven independently, and the other end of the heat resistor is grounded or set to a common voltage. When a voltage signal is applied to each of the conductive wires 8 and the heating resistors 6a, 6b, . . . , a refractive index distribution is generated in the thin polymer solid layer near each heating resistor. When the voltage signal is reduced to zero, this refractive index distribution is cooled and returns to the original state without refractive index distribution.

第3回国は前記屈折率分布による光変調素子L−Mを使
用した光変調装置の−・実施例を示す図で、屈折率分布
で波面が変形される光束を情報光として使用する場合の
例である。前記光変調素子L−Mに光束10を入射し、
発pA抵抗体(6a、6b、・−・・・・)のうち任意
の発熱抵抗体6cが電圧Viによって駆動されたとき、
屈折率分布7が発生し、発熱抵抗体6cに入射した光束
は波面が変形された光束12となって射出する。光反射
層2の表面で正反射して、屈折率分布7によって波面が
変形されない光束11は、レンズ13aによって結像さ
れ、その結像位置に配した遮光フィルター15aによっ
て遮光される。前記波面が変形された光束12はその遮
光フィルター15aによって一部分遮光されるが、遮光
フィルター15aの大きさを前記の波面が変形きれない
光束11の結像スポットを舖光する最小限の大きさにす
ることによって、大部分の波面変換光束12′を受光媒
体14上に照射することが可能である。
The third country is a diagram showing an embodiment of a light modulation device using the light modulation element LM with the refractive index distribution, and is an example of a case where a light beam whose wavefront is modified by the refractive index distribution is used as information light. It is. A light beam 10 is incident on the light modulation element LM,
When any heating resistor 6c among the pA resistors (6a, 6b, ...) is driven by the voltage Vi,
A refractive index distribution 7 is generated, and the light beam incident on the heating resistor 6c becomes a light beam 12 with a deformed wavefront and exits. A light beam 11 that is specularly reflected on the surface of the light reflection layer 2 and whose wavefront is not deformed by the refractive index distribution 7 is formed into an image by a lens 13a, and is blocked by a light-blocking filter 15a disposed at the image formation position. The light beam 12 whose wavefront has been deformed is partially blocked by the light shielding filter 15a, and the size of the light shielding filter 15a is set to the minimum size that allows the wavefront to be completely deformed and to illuminate the imaging spot of the light beam 11. By doing so, it is possible to irradiate most of the wavefront-converted light beam 12' onto the light-receiving medium 14.

又、本発明は熱効果媒体として屈折率分布の勾配が急激
になる材料を自由に選択することができ、屈折率分布に
よる光束の発散角は、上述した゛凋気光学結晶を用いた
回折角に比して大きいので、同じ大きさの遮光フィルタ
ー15ae使用したとしても、遮光される発散光の割合
は、本発明では非常に小さい。
Furthermore, in the present invention, it is possible to freely select a material with a steep gradient of the refractive index distribution as the thermal effect medium, and the divergence angle of the luminous flux due to the refractive index distribution is equal to the diffraction angle using the above-mentioned optical optical crystal. Therefore, even if the light shielding filter 15ae of the same size is used, the proportion of the divergent light that is shielded is very small in the present invention.

以上の如く、発熱抵抗体6cに、画像信号に応じた電圧
パルスviを導電線8を通じて印加あるいは零にするこ
とにより、それに応じて屈折率分布7の発生あるいは消
滅が縁り返される。
As described above, by applying the voltage pulse vi corresponding to the image signal to the heating resistor 6c through the conductive wire 8 or making it zero, the refractive index distribution 7 is generated or eliminated accordingly.

その場合、受光媒体14上には、光スポットの点滅が発
生される。レンズ13aによって、発熱抵抗体上の光反
射層の反射面と受光媒体14上の点とを共役関係にする
ことによって、発熱抵抗体(6a、6b、・・・)近傍
に発生した屈折率分布の発生部分の像をスポットとして
受光媒体14上に形成できる。
In that case, a blinking light spot is generated on the light receiving medium 14. The refractive index distribution generated in the vicinity of the heating resistors (6a, 6b, . . . ) by creating a conjugate relationship between the reflective surface of the light reflecting layer on the heating resistor and a point on the light receiving medium 14 by the lens 13a. An image of the generated portion can be formed as a spot on the light-receiving medium 14.

第3図(B) i−1:、同じく前記光変調素子L −
Mを使用した光変調装置の一実施例を示す図で、屈折率
分布で散乱されない光束を情報光として使用する場合の
例である。第3図(B)に於いては、光変調素子L−M
で変真を受けない光束11がレンズ13aで集光される
位置には、遮光板15bが設けられている。この遮光板
は、前記光束11を通過させ、前記光変調素子L−Mで
発散される破線で示す光束12を遮断する様に、中心部
に透孔が設けられている。
FIG. 3(B) i-1: Similarly, the light modulation element L −
FIG. 2 is a diagram showing an example of a light modulation device using M, and is an example in which a light beam that is not scattered by the refractive index distribution is used as information light. In FIG. 3(B), the light modulation element L-M
A light shielding plate 15b is provided at a position where the light beam 11 which is not subject to deformation is condensed by the lens 13a. This light shielding plate is provided with a through hole in its center so as to allow the light flux 11 to pass therethrough and block the light flux 12 shown by the broken line that is diverged by the light modulation element LM.

以上の様にして、屈折率分布による発散光の大部分を遮
光フィルター15bにより遮断し、主として波面の変形
を受けない光束11のみが遮光フィルター15bを通過
する。そして、上記レンズ13aによる結像スポットあ
るいは遮光フィルター15bと、受光砂5体面14とを
共役関係にするレンズ13bを配置することにより、受
光媒体面14上に、元スポットの点滅が発生する。
As described above, most of the divergent light due to the refractive index distribution is blocked by the light shielding filter 15b, and only the light beam 11 whose wavefront is not deformed passes through the light shielding filter 15b. Then, by arranging the lens 13b that makes the imaging spot formed by the lens 13a or the light shielding filter 15b in a conjugate relationship with the light-receiving sand 5-body surface 14, the original spot blinks on the light-receiving medium surface 14.

第4図は受光媒体上の光の点滅のコントラストを良くす
る、即ち光利用効率を最良にする為の光変調素子L−M
に入射する光束の様子を示す為の図であり、第4図(5
)は光変調素子を発熱抵抗体の配列方向から見た図、第
4図(B)は同じく発熱抵抗体の配列方向と直交する方
向から児た図である。屈折率分布は発熱抵抗体に近い稈
屑折率勾配は急になシ、そこに光束16を集中して入射
させるとき最も発散効率が高くなる。
Figure 4 shows a light modulation element L-M that improves the contrast of blinking light on the light-receiving medium, that is, maximizes the light utilization efficiency.
This is a diagram for showing the state of the luminous flux incident on the
) is a view of the light modulation element viewed from the direction in which the heat generating resistors are arranged, and FIG. 4(B) is a view similarly viewed from a direction perpendicular to the direction in which the heat generating resistors are arranged. Regarding the refractive index distribution, the culm dust near the heating resistor has a steep refractive index gradient, and the divergence efficiency is highest when the light beam 16 is concentrated there.

丑だ支持体5あるいは発熱抵抗体(6a、6b。Ushida support 5 or heating resistor (6a, 6b).

・・・・・−)あるいは、絶縁層3の表面の平面性、あ
るいは粗さによっては、屈折、5分布による発散光以外
の光束に関して、遮光フィルター15によ面 る遮光効率が悪くな9、受光媒体414上にノイズ光と
して照射される。このノイズ光は、導電線8より印加さ
れる入力信号電圧ノくルスv1とは面 無関係に受光媒体14上に照射されるので、コΔ ントラストが低下する。この様々不都合をなくす為にも
、第4図(5)に示すように、発熱抵抗体の上に設けら
れた光反材1層2の近傍に入射光束16を線状に収束す
ることが望ましい。17は入射光束16の正反射光束(
屈折率分布による発散を受けない光)であり、破線で示
す18は、屈折率分布による発散光束である。第4図(
B)は、第4と(5)のA −A’で示される101面
の図で、17は入射光束16の正反射光束、18は画像
信号の入力された発熱抵抗体6cの近傍に発生した屈折
率分布による発散光束であり、前記正反射光束17に対
して異った方向に散乱される。
...-) Alternatively, depending on the flatness or roughness of the surface of the insulating layer 3, the light shielding efficiency of the light shielding filter 15 may deteriorate with respect to light beams other than the divergent light due to refraction and the 5 distribution. The light receiving medium 414 is irradiated as noise light. Since this noise light is irradiated onto the light-receiving medium 14 regardless of the surface of the input signal voltage noculus v1 applied from the conductive wire 8, the contrast Δ is reduced. In order to eliminate these various inconveniences, it is desirable to converge the incident light beam 16 linearly in the vicinity of the light reflecting material 1 layer 2 provided on the heating resistor, as shown in FIG. 4 (5). . 17 is a specularly reflected light beam (
18, which is indicated by a broken line, is a divergent light flux due to the refractive index distribution. Figure 4 (
B) is a view of the 101 plane shown by A-A' in 4th and (5), where 17 is a specularly reflected light beam of the incident light beam 16, and 18 is a light beam generated near the heating resistor 6c to which the image signal is input. It is a diverging light beam due to the refractive index distribution, and is scattered in different directions with respect to the specularly reflected light beam 17.

第5図は、第4図で説明した光利用効率を高め、受光媒
体14上での光の点滅のコントラストを良くする場合の
光変調装置の一実施例の配置図である。半導体レーザー
あるいは発光ダイオードの如き光源19より出射した光
束を、球面レンズ20aとアナモフィックレンズ20b
によって構成される線像形成光学系20によって、前記
光変調素子L−Mの発熱抵抗体(6a。
FIG. 5 is a layout diagram of an embodiment of a light modulation device for increasing the light utilization efficiency and improving the contrast of blinking light on the light receiving medium 14, as explained in FIG. A light beam emitted from a light source 19 such as a semiconductor laser or a light emitting diode is transmitted through a spherical lens 20a and an anamorphic lens 20b.
The heating resistor (6a) of the light modulation element LM is controlled by the line image forming optical system 20 constituted by the light modulating element LM.

6b、・・・・・・)の配列方向に線状に結イボする。6b, . . .) are formed in a linear manner in the arrangement direction.

この線状に形成される光束の、発熱抵抗体の配列方向と
直交する面内の成分は第1図(5)の光変調素子では光
反射層2、第1図(B)の光変調素子では発熱抵抗体上
で収斂しているが、配列方向と線像形成光学系20へ光
軸とで定寸る面内の光束の成分は平行光束の状態である
The component of this linearly formed light flux in a plane perpendicular to the arrangement direction of the heating resistors is the light reflecting layer 2 in the light modulation element of FIG. Although the light beams are converged on the heating resistor, the component of the light beam within the plane defined by the arrangement direction and the optical axis toward the line image forming optical system 20 is in a parallel light beam state.

l′I!4、以後、本明細書では第1図(5)に示す光
変調素子に於はる騙合は(第1図A)と、第1図(B)
に示す光変調素子に於ける場合は(第1図B)と表わす
l'I! 4. Hereinafter, in this specification, the deception in the light modulation element shown in FIG. 1(5) will be referred to as (FIG. 1A) and FIG. 1(B).
In the case of the light modulation element shown in FIG. 1, it is expressed as (FIG. 1B).

従って前記高分子媒体1bで発散されない光束17は三
角柱状の光路をとり正のシリンドリカルレンズ22aに
入射する。シリンドリカルレンズ22aは発熱抵抗体の
配列方向にその母線を有し、その焦線面が光反射層2(
第1図A)又は発熱抵抗体(第1図B)の位置と合致す
る様に設けられている。従って前記光束17はシリンド
リカルレンズ22aを通過した後に、アフォーカルな光
束となり、球面レンズ22. bに入射する。そして前
記光束17は球面レンズ22bにより、このl/ンズの
焦点面に集光する。
Therefore, the light beam 17 that is not diverged by the polymer medium 1b takes a triangular prism-shaped optical path and enters the positive cylindrical lens 22a. The cylindrical lens 22a has its generatrix in the direction in which the heating resistors are arranged, and its focal plane is the light reflecting layer 2 (
1A) or the heating resistor (FIG. 1B). Therefore, the light beam 17 becomes an afocal light beam after passing through the cylindrical lens 22a, and the spherical lens 22. incident on b. The light beam 17 is then focused by the spherical lens 22b onto the focal plane of this l/lens.

この焦点面には、前記光束17を遮ぎるだけの大きさを
有する矩形フィルター23が設けられており、従って該
フィルター23により、高分子媒体1bで発散を受けな
かった光束は遮光される。一方、高分子媒体で発散され
た光束18は、シリンド・リカルレンズ22aにより発
熱抵抗体の配列方向と直交する面内での光束のみが平行
光となり、更に前記球面レンズ22bにより前記矩形フ
ィルター23の近傍に線状に結像される。従って、発散
光束18の一部は、この矩形フィルター23により遮光
されるが、大部分の光束は、この遮光フィルターで辻ぎ
られることなく、前記シリンドリカルレンズ22aと(
24a、24b・・・・・・ )となって構成される。
A rectangular filter 23 having a size large enough to block the light beam 17 is provided at this focal plane, and therefore, the light beam that has not been diverged by the polymer medium 1b is blocked by the filter 23. On the other hand, from the light beam 18 diverged by the polymer medium, only the light beam in a plane perpendicular to the arrangement direction of the heating resistors becomes parallel light by the cylindrical linear lens 22a, and further by the spherical lens 22b A linear image is formed in the vicinity. Therefore, a part of the diverging light beam 18 is blocked by this rectangular filter 23, but most of the light beam is not crossed by this light blocking filter and is connected to the cylindrical lens 22a (
24a, 24b...).

尚、フィルター23と受光媒体14とは、シリンドリカ
ルレンズ22cの光学的に共役な焦線面内に位置し、又
、光反射層(第1図A)或いは発熱抵抗体(i41図B
)と受光媒体とは球面・レンズ系22bに関して光学的
に共役な位置にある。又、別の表現をすれば、シリンド
リカルレンズ22a、22c及び球面レンズ系22bで
構成されるアナモフィックレンズ系22に関して、発熱
抵抗体の配列方向と直交す、る面内に於いては前記光反
射層(第1図A)又は前記発熱抵抗体(6a、6b、・
・・・・・)(第1図B)と受光媒体14とは光学的に
共役な焦線面内に配され、又、アナモフィックレンズ系
22の光軸と前記発熱抵抗体の配列方向とで定まる面内
に於いては、前記受光媒体14はアナモフィックレンズ
系22の焦線面上に位置する。尚、第5図に於いては前
記光変調素子L−Mは発熱抵抗体の部分のみを示した。
The filter 23 and the light-receiving medium 14 are located within the optically conjugate focal plane of the cylindrical lens 22c, and are located within the optically conjugate focal plane of the cylindrical lens 22c, and are located within the optically conjugate focal plane of the cylindrical lens 22c.
) and the light-receiving medium are at optically conjugate positions with respect to the spherical lens system 22b. In other words, with respect to the anamorphic lens system 22 composed of the cylindrical lenses 22a, 22c and the spherical lens system 22b, in the plane perpendicular to the arrangement direction of the heating resistors, the light reflecting layer (Fig. 1A) or the heating resistor (6a, 6b, .
. In the determined plane, the light-receiving medium 14 is located on the focal line plane of the anamorphic lens system 22. In FIG. 5, only the heating resistor portion of the light modulation element LM is shown.

上述した実施例では、光変調素子は反射タイプで使用さ
れている例を述べ、発散光束も、発散を受けない光束も
、いずれも光反射層或いは抵抗体で反射される場合を示
したが、いずれの光束も光変調素子を通過する場合を第
6図に示す。第6図で示される光変調素子の構成自体は
第1図(B)に示すものと同じであるが、支持体5′、
発熱抵抗体(6B’、6b’・・・・・・)及び絶縁層
3′が透明な媒体で構成されている。この場合も、前述
した光学系を使用して充容な実用効果が得られる。
In the above-described embodiments, the light modulation element is of a reflective type, and both the diverging light beam and the non-divergent light beam are reflected by the light reflecting layer or the resistor. FIG. 6 shows a case where both light beams pass through the light modulation element. The structure itself of the light modulation element shown in FIG. 6 is the same as that shown in FIG. 1(B), but the support 5',
The heating resistors (6B', 6b'...) and the insulating layer 3' are made of a transparent medium. In this case as well, extensive practical effects can be obtained using the optical system described above.

第7図(A) (B)は、本発明に係る光変調素子L・
Mを用いた光変調装置の他の実施例を示す図で、第5図
で示す光学系と同様に、光変調素子L・M内の発熱抵抗
体6 a + 6 b +・・・の配列方向に線状結像
が形成される。第7図(5)はその線像に直交する方向
からみた展開図である。第7図(I3)は第7回国を側
面からみた図である。第5図に示す光学系との違いは、
光源から出射した光束をレンズ20aで集光し、第7図
(3)に示す如く、光変調素子L−Mとレンズ25の間
に光源の共役像を形成し、第7図(B)に示す如く、レ
ンズ20aとアナモフィックレンズ20bの合成系であ
る線像形成光学系20によって、光変調素子L−Mの発
熱抵抗体近傍に線像を形成することである。第7図(5
)において、光源の共役像位置に、発熱抵抗体6a、6
b・・の配列方向と直交する方向に長辺を有する矩形の
遮光フィルター23を配することにより、屈折率分布に
よって発散されない光束は遮断され、屈折率分布によっ
て発散された光束は、遮光フィルター23の周囲を通過
して、光反射層(第1図A)或いは発熱抵抗体(6a、
6b、 ・−)(第1図Bt)と受光媒体14を共役な
位置に保つレンズ25に入射し、受光媒体14上に結像
スポット24a +24b、・・・・・・を形成する。
FIGS. 7(A) and 7(B) show the light modulation element L according to the present invention.
This is a diagram showing another embodiment of the light modulation device using M, and similarly to the optical system shown in FIG. 5, the arrangement of heating resistors 6a + 6b +... A linear image is formed in the direction. FIG. 7(5) is a developed view seen from a direction perpendicular to the line image. Figure 7 (I3) is a side view of the 7th country. The difference from the optical system shown in Figure 5 is that
The light beam emitted from the light source is condensed by the lens 20a, and a conjugate image of the light source is formed between the light modulation element LM and the lens 25 as shown in FIG. 7(3). As shown, a line image is formed in the vicinity of the heating resistor of the light modulation element LM by a line image forming optical system 20 which is a composite system of a lens 20a and an anamorphic lens 20b. Figure 7 (5
), heating resistors 6a, 6 are placed at the conjugate image position of the light source.
By arranging a rectangular light-shielding filter 23 having a long side in a direction perpendicular to the arrangement direction of b. passing around the light reflecting layer (Fig. 1A) or the heating resistor (6a,
6b, .

この様にすると、第5図に示した様な光学系の構成を簡
略化できる。
In this way, the configuration of the optical system as shown in FIG. 5 can be simplified.

第8図は、本発明に係る光変調素子を適用したカラー画
像を得る為の光変調装置の一実施例を示す図である。光
源19aは赤色発光ダイオード、19bは緑色発光ダイ
オード、19cは青色発〜光ダイオードで、26は赤色
波長帯を透過し緑色波長帯を反射するダイクロイックミ
ラーで、27は青色波長帯以外を透過し、青色波長帯を
反射するダイクロイックミラーであ)、光変調素子L−
Mの発熱抵抗体上に、各光源か外は第7図に示した光学
系の構成と同じである。
FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of a light modulation device for obtaining a color image to which a light modulation element according to the present invention is applied. The light source 19a is a red light emitting diode, 19b is a green light emitting diode, 19c is a blue light emitting diode, 26 is a dichroic mirror that transmits the red wavelength band and reflects the green wavelength band, 27 transmits light other than the blue wavelength band, A dichroic mirror that reflects the blue wavelength band), a light modulation element L-
The structure of the optical system is the same as that shown in FIG. 7 except that each light source is placed on the M heating resistor.

この様な三色の光源と一つの光変調素子を使用して、受
光媒体上にカラー画像を発生することが可能である。第
9図は第8図に示したカラー画像発生系の一方式を示す
図で、第9図(A)Ii、光変調素子L−Mの発熱抵抗
体(6a、6b。
Using such a three-color light source and one light modulation element, it is possible to generate a color image on a light-receiving medium. FIG. 9 is a diagram showing one system of the color image generation system shown in FIG. 8. FIG.

・・・、6e)に入力する電圧パルス列を示し、V、i
 。
..., 6e) shows the voltage pulse train input to V, i
.

V2i 、・・・、Vsi(i=1〜3)はそれぞれ上
記発熱抵抗体(6a、6b、・・・6e)に印加する電
圧パルスであり、1(−1〜3)は、その周期の番号を
示す。第9図(B)は発光ダイオード19aに入力する
電流信号パルスであり、前記電圧パルス列V、、 、 
V2. +・・・V51が発生する期間内発光ダイオー
ド19aは発光することを示す。第9図(Oは発光ダイ
オード19bに入力する電流信号パルスであり、前記電
圧パルス列V12 + V22 g ’−’ 。
V2i, ..., Vsi (i = 1 to 3) are voltage pulses applied to the heating resistors (6a, 6b, ... 6e), respectively, and 1 (-1 to 3) is the period of the voltage pulse. Show the number. FIG. 9(B) shows the current signal pulse input to the light emitting diode 19a, and the voltage pulse train V, , ,
V2. +... indicates that the light emitting diode 19a emits light during the period in which V51 is generated. FIG. 9 (O is a current signal pulse input to the light emitting diode 19b, and the voltage pulse train V12 + V22 g '-'.

Vfi2が発生する期間内発光することを示す。第9図
(D)は、同様に電圧パルス列v13 + V23 +
 ”’ 、V53が発生する期間内、発光ダイオード1
9cが発光することを示す。第9回国、(B)、(C’
)、(ハ)において横軸は時間を示し、図示されない先
の時間帯においては、上記の信号ノくルスが周期的に発
生する。第8図に示す如く、受光媒体14が矢印方向に
移動すると、受光媒体面上には、矢印方向即ち受光媒体
移動方向に並んだ、赤、緑、青のスポットが形成される
。そして、これ等三つのスポットで一画素を形成するこ
とによりカラー表示が出来る。給9回国に於いては、す
べての発熱抵抗体に、同一時間間隔で電圧ノ(ルスを入
力したが、画像信号に応じて、電力)くルスを発生させ
ることにすれば任意のカラー画像を受光媒体14上に発
生させることが可能となる。
This indicates that light is emitted during the period in which Vfi2 is generated. FIG. 9(D) similarly shows the voltage pulse train v13 + V23 +
”', within the period in which V53 occurs, light emitting diode 1
9c indicates that light is emitted. 9th country, (B), (C'
) and (c), the horizontal axis indicates time, and in the earlier time period (not shown), the above-mentioned signal pulses occur periodically. As shown in FIG. 8, when the light-receiving medium 14 moves in the direction of the arrow, red, green, and blue spots are formed on the surface of the light-receiving medium in the direction of the arrow, that is, in the direction of movement of the light-receiving medium. Color display can be performed by forming one pixel with these three spots. In the 9th study, voltage pulses were input to all heating resistors at the same time interval, but if you decide to generate a power pulse according to the image signal, you can create any color image. It becomes possible to generate the light on the light-receiving medium 14.

上記のように本発明においては特別に偏光特性をもつ必
要がなく、且つ、波長の異なった光源の使用が可能であ
る。
As described above, in the present invention, it is not necessary to have special polarization characteristics, and light sources with different wavelengths can be used.

第10図は、第8図に示した装置の応用例で、第8図で
示したカラー画像を偏向器30を使用して、静止した受
光媒体14の全面を走査スポットで走査する事を可能に
した実施例である。
FIG. 10 shows an application example of the device shown in FIG. 8, in which the color image shown in FIG. 8 can be scanned with a scanning spot over the entire surface of the stationary light-receiving medium 14 using a deflector 30. This is an example in which

この受光媒体として、銀塩フィルムの如き感光記録材を
選べば、デジタルカラープリンターが実現できる、ある
いは、受光媒体として、光拡散スクリーンを選べば、カ
ラーディスプレーが実現できる。本発明においては信号
光(屈折率分布による発散光)の消光比が高く、捷た、
発散効率が高いので、受光媒体上の結像スポット光の輝
度を高くでき、上記の如きデジタルカラープリンター、
あるいは、カラーディスプレーが実現可能となる。又、
言うまでもないが、デジタルプリンター及びディスプレ
ーに於いては、前記した光源が1個の場合のモノクロプ
リンター及びモノクロディスプレーでも良い。
If a photosensitive recording material such as a silver halide film is selected as the light-receiving medium, a digital color printer can be realized, or if a light-diffusing screen is selected as the light-receiving medium, a color display can be realized. In the present invention, the extinction ratio of the signal light (divergent light due to refractive index distribution) is high,
Since the divergence efficiency is high, the brightness of the imaged spot light on the light-receiving medium can be increased, making it possible to increase the brightness of the imaged spot light on the light-receiving medium.
Alternatively, a color display becomes possible. or,
Needless to say, digital printers and displays may be monochrome printers and monochrome displays with one light source as described above.

なお、′f、5図〜鵠10図に示した実施例において信
号光として、屈折率分布による発散光を使用したが、第
3図Φ)に示した様に、信号光として非発散光を使用で
きることは言う迄もないので省略する。
Note that in the embodiments shown in Figs. 5 to 10, divergent light due to refractive index distribution was used as the signal light, but as shown in Fig. 3 Φ), non-divergent light was used as the signal light. It goes without saying that it can be used, so I will omit it.

第11図は、カラー画像を得る為の本発明に係る光変調
素子を適用した光変調装置の更なる実施例を示す図であ
る。第11図に於いて、光源31はハロゲンランプの如
き一般の白色光ランプ、レンズ32は集光レンズ、33
は二次光源像を制限するピンホール板、34はコリター
し ターレンズ、35は色分散を生ぜにめるプリズム、36
は収束レンズf40R,40G、40Bは、それぞれカ
ラー信号である赤、緑、背の散乱光を発生させるための
発熱抵抗体で、それぞれ、独立に入力信号に対応する電
圧パルスを発生させる電圧印加手段41R,41G、4
1Bに接続されている。ここで、説明の簡略化の為光変
調素子の詳細は図示されていないが、上記の発熱抵抗体
部以外は第2図に示したと同様の構成である。
FIG. 11 is a diagram showing a further embodiment of a light modulation device to which the light modulation element according to the present invention is applied for obtaining a color image. In FIG. 11, a light source 31 is a general white light lamp such as a halogen lamp, a lens 32 is a condensing lens, and a lens 33 is a general white light lamp such as a halogen lamp.
34 is a collitter lens, 35 is a prism that causes chromatic dispersion, and 36 is a pinhole plate that limits the secondary light source image.
The converging lenses f40R, 40G, and 40B are heating resistors for generating red, green, and back scattered light, which are color signals, respectively, and voltage application means for independently generating voltage pulses corresponding to input signals. 41R, 41G, 4
Connected to 1B. Here, the details of the light modulation element are not shown to simplify the explanation, but the structure is the same as that shown in FIG. 2 except for the above-mentioned heating resistor section.

上記の例においては、色分散プリズム35及びレンズ3
6によって、発熱抵抗体40R,40G。
In the above example, the chromatic dispersion prism 35 and the lens 3
6, heating resistors 40R and 40G.

40B上にそれぞれ、赤色光束、緑色光束、青色光束の
焦光像を形成し、前記、画像信号に応じて、各カラー信
号光を変調することが可能となる。
It becomes possible to form focused images of red, green, and blue light beams on 40B, respectively, and to modulate each color signal light according to the image signal.

更に第11図に於いて、レンズ36の代りに、紙面と垂
直方向に母線を有するシリンドリカルレンズを使用し、
赤色光束、緑色光束、青色光束が、各々線状に結像する
様にする。この時各色に対応する線状の光束が、少しづ
つ離れた状態で、並んで形成される。従って、前記発熱
抵抗体40R,40G、40B′jfI:lユ=ッ)と
し、このユニットを線像の方向に沿って複数個配列する
ことにょ9、複数のカラー画素列が得られる。尚、第1
1図に於ける光束分散手段としてのプリズムの代りに、
回折格子を使用しても同じ効果が得られる。
Furthermore, in FIG. 11, instead of the lens 36, a cylindrical lens having a generatrix in the direction perpendicular to the plane of the paper is used,
The red, green, and blue light beams are each formed into linear images. At this time, linear beams of light corresponding to each color are formed side by side, with a little distance from each other. Therefore, by arranging a plurality of the heat generating resistors 40R, 40G, 40B'jfI:lY=t along the direction of the line image, a plurality of color pixel columns can be obtained. Furthermore, the first
Instead of the prism as the beam dispersion means in Figure 1,
The same effect can be achieved using a diffraction grating.

第12図は、本発明の光変調素子を適用した光変調装置
の更なる実施例で、本発明に於いては、光変調素子に入
射する光束の方向に制約がないことを示す図であり、第
121囚は発熱抵抗体の配列方向より見た図であり、第
12図03)は第121囚を上方から見た図である。構
成部材は、第5図に示す光質RtAI装置と同じである
が、第5図に示す光学系では光源19及び線像形成□光
学系20で構成される光束発生手段から光変調素子に入
射する光束の中心光線が光反射層2(第1図A)或いは
発熱抵抗体層4(第1図B)に対して成る角度を成して
入射するの+/C対して、第12図に示す光学系では、
同じく光変調素子に入射する光束は、光反射層2(第1
図A)或いは発熱抵抗体層4(第1図B)に平行に入射
する。光変調素子を通過した光束は、第5図に示す場合
と同様に、非発散光束は趣断され、発散光束が受光媒体
面上に到達する。
FIG. 12 is a further embodiment of a light modulation device to which the light modulation element of the present invention is applied, and is a diagram showing that in the present invention, there is no restriction on the direction of the light beam incident on the light modulation element. , No. 121 is a view seen from the direction in which the heating resistors are arranged, and FIG. 12 (03) is a view of No. 121 viewed from above. The components are the same as the light quality RtAI device shown in FIG. 5, but in the optical system shown in FIG. The central ray of the light beam incident on the light reflecting layer 2 (FIG. 1A) or the heating resistor layer 4 (FIG. 1B) at an angle of +/C is shown in FIG. In the optical system shown,
Similarly, the light flux incident on the light modulation element is transmitted through the light reflection layer 2 (first
(A) or parallel to the heating resistor layer 4 (FIG. 1B). In the light beam that has passed through the light modulation element, the non-divergent light beam is interrupted and the diverging light beam reaches the surface of the light-receiving medium, as in the case shown in FIG.

第13図及び第14図は各々、第1図に示す光変調素子
の他の変形実施例を示す図で、透明保賎板1aの内面に
、発熱抵抗体(6a、6b。
FIGS. 13 and 14 are views showing other modified embodiments of the light modulation element shown in FIG. 1, in which heating resistors (6a, 6b) are provided on the inner surface of the transparent adhesive plate 1a.

・・・)から熱を受けて、屈折率分布を程する固体層の
屈折率分布の形状を制限する手段1cを設けることによ
り、ある発熱抵抗体で発生した屈折率分布を、その発熱
抵抗体の近傍に滞る様にしたものである。その様にする
ことにより、各発熱抵抗体で発生した屈折率分布を互い
に干渉させることなく、コントラストの良い画像を受光
媒体面上に形成することが可能である。又、固体層の形
状は、この透明保護板の内面の形状により所望の形状に
取ることができる。このことにより、固体層中に生じる
屈折率分布量線を、前記透明保護板の内面の形状によシ
自由に変化させることが可能である。更には透明保護板
に、熱による屈折率変化の小さいものを選ぶことにより
、固体層に熱を加えた場合、固体層と透明保滋板との間
に生じる屈折率差を大きくすることが出来る。このこと
は、屈折率差の大きな界面が生じることであり、従って
この界面に於いてより大きな光の発散を得ることが可能
である。
By providing a means 1c for restricting the shape of the refractive index distribution of the solid layer that receives heat from the heat generating resistor, the refractive index distribution generated in a certain heat generating resistor is It is designed so that it stays in the vicinity of . By doing so, it is possible to form a high-contrast image on the surface of the light-receiving medium without causing the refractive index distributions generated in each heating resistor to interfere with each other. Further, the shape of the solid layer can be set to a desired shape depending on the shape of the inner surface of the transparent protection plate. This allows the refractive index distribution line generated in the solid layer to be freely changed depending on the shape of the inner surface of the transparent protection plate. Furthermore, by selecting a transparent protective plate that has a small refractive index change due to heat, it is possible to increase the difference in refractive index that occurs between the solid layer and the transparent protective plate when heat is applied to the solid layer. . This results in an interface having a large refractive index difference, and therefore it is possible to obtain greater light divergence at this interface.

この場合、透明保護板1aの材質の屈折率と、熱が加わ
らない場合に於いての固体薄層lb中の固体の屈折率の
値が近いものを選ぶことにより、透明保護板の内部形状
ICによる光の散乱を防止することが可能である。上記
の内部形状1cは球面あるいは円筒面等神々の形状が可
能である。
In this case, by selecting a material whose refractive index is close to the refractive index of the material of the transparent protective plate 1a and the refractive index of the solid in the solid thin layer lb when no heat is applied, the internal shape of the transparent protective plate IC can be adjusted. It is possible to prevent light scattering due to The internal shape 1c described above can be a divine shape such as a spherical surface or a cylindrical surface.

第14図(d、発熱抵抗体層4が球面あるいは円筒面で
構成されていることを示す図である、この様に構成する
ことにより、屈折率分布で発散を受けない光束が、発熱
抵抗体で反射した後、収斂させることを可能にするもの
で、その結像位置に遮光部材を設ける。斯様な光変調素
子を用いることにより、第3図で示すレンズ13aを省
くことが可能である。
FIG. 14 (d) is a diagram showing that the heat generating resistor layer 4 is composed of a spherical or cylindrical surface. With this configuration, the light flux that is not diverged by the refractive index distribution can be transmitted to the heat generating resistor layer 4. A light shielding member is provided at the image formation position.By using such a light modulation element, the lens 13a shown in FIG. 3 can be omitted. .

尚、第13図及び第14図に示す光変調素子の断面は、
第4図CB)に示す断面図と同じ方向から見たものであ
り、該手段に入射する光束は紙面に対して手前よ構成る
角度を成して入射するものである。
Note that the cross section of the light modulation element shown in FIGS. 13 and 14 is as follows:
It is viewed from the same direction as the cross-sectional view shown in FIG. 4CB), and the light beam incident on the means is incident at an angle forming the front side with respect to the plane of the paper.

第15図は、屈折率分布の発生を行列で行うことを可能
にした光変調素子を示すもので、第15図(ト)は光変
調素子の側面図、第15図(B)は光変調素子を正面か
ら見た場合、即ち第15回国をA1方向から見た場合の
発熱抵抗層の配列の様子を示すものである。第15図(
5)に於いて、透明保護板1as固体薄層1b及び支持
体5は第1図に示す光変調素子と同一のものである。
Figure 15 shows a light modulation element that makes it possible to generate a refractive index distribution in a matrix. Figure 15 (G) is a side view of the light modulation element, and Figure 15 (B) is a light modulation element. This figure shows the arrangement of the heating resistor layers when the element is viewed from the front, that is, when the 15th country is viewed from the A1 direction. Figure 15 (
In 5), the transparent protection plate 1as solid thin layer 1b and the support 5 are the same as the light modulation element shown in FIG.

3a、3bは熱伝導性のある絶縁層、42.43は各々
、線状の発熱抵抗体が複数本、同一間隔で平行に配され
ている発熱抵抗体層で、第15図CB)に示す様に、発
熱抵抗体層42の抵抗体(42a〜421)と発熱抵抗
体層43の抵抗体(43a〜43k)とは角度αを成す
様に設けられている。第15図に示す光変調素子では、
交叉しているいずれの発熱抵抗体にも電圧が印加されて
いる場合、この交叉する領域で屈折率分布が発生する様
に設計する。例えば今、42dと43c、43eに電圧
が印加されているとすると黒く塗った交叉領域P、、 
P2で屈折率分布が発生する。従って二次元の屈折率分
布によるパターンを得ようとするならば、例えば、まず
発熱抵抗体42a〜42eの内の42aにのみ電圧を印
加し、4.2aと交叉する発熱抵抗体の内より所望の発
熱抵抗体を選んで′電圧を印加し、次に42bにのみ電
圧を印加し、同じく42bと交叉する発熱抵抗体の内か
ら所望の発熱抵抗体を選んで電圧を印加する。この様な
動作を42a〜421の−通り行なえば二次元的なパタ
ーンが得られる。
3a and 3b are thermally conductive insulating layers, and 42 and 43 are heating resistor layers in which a plurality of linear heating resistors are arranged in parallel at the same interval, as shown in Figure 15 CB). Similarly, the resistors (42a to 421) of the heat generating resistor layer 42 and the resistors (43a to 43k) of the heat generating resistor layer 43 are provided so as to form an angle α. In the light modulation element shown in FIG.
When a voltage is applied to any of the intersecting heating resistors, the design is such that a refractive index distribution occurs in the intersecting region. For example, if voltage is now being applied to 42d, 43c, and 43e, the intersection area P painted in black,
A refractive index distribution occurs at P2. Therefore, if you want to obtain a pattern with a two-dimensional refractive index distribution, for example, first apply a voltage only to 42a of the heating resistors 42a to 42e, and select the desired one from among the heating resistors that intersect with 4.2a. Then, a voltage is applied only to 42b, and a desired heating resistor is selected from among the heating resistors that intersect with 42b, and a voltage is applied thereto. By performing such operations 42a to 421, a two-dimensional pattern can be obtained.

第16図は、第15図に示した光変調素子を用いた光変
調装置の一実施例を示すものである。
FIG. 16 shows an embodiment of a light modulation device using the light modulation element shown in FIG. 15.

光源44a及びコリメータレンズ44bより成る光束発
生手段44からの光束にて、二次元的なパターンで屈折
率分布を発生す2事が可能な光変調素子45は照射され
る。屈折率分布によって発散されない光束は、レンズ4
6にて収光されレンズ46の焦点面に設けられた遮光フ
ィルター47にて遮断される。前記光変調素子45の光
束散乱位置はレンズ46のもう一方の焦点面とほぼ合致
させて設けである為に、光変調素子45により発散され
る光束はレンズ46でほぼ平行光束となり、レンズ49
により感光媒体面50上に結像され、屈折率分布の発生
パターンに応じた二次元画像を形成する。レンズ46と
レンズ49の間に偏向ミラー48を配し、上記発散光束
を偏向し得るようにすれば、感光体面50上に、上記の
二次元画像の走査画像を得ることかできる。例えば、上
記、二次元的に屈折率分布を発生させる光変調素子によ
って各種文字パターンを屈折率分布によって形成し得る
様に設計すれば、ワードプロセサーの如きプリンタ一端
末機として実現できる。上記偏向ミラーの回動は光変調
素子45により同時に全面に屈折率分布が生じるのでは
ないので、間欠回転が望ましい。
A light modulation element 45 capable of generating a refractive index distribution in a two-dimensional pattern is irradiated with a light beam from a light beam generating means 44 consisting of a light source 44a and a collimator lens 44b. The light beam that is not diverged by the refractive index distribution passes through the lens 4.
The light is collected by a lens 46 and blocked by a light blocking filter 47 provided at the focal plane of a lens 46. Since the light beam scattering position of the light modulation element 45 is arranged to almost coincide with the other focal plane of the lens 46, the light beam diverged by the light modulation element 45 becomes a substantially parallel light beam at the lens 46, and the light beam diverges from the lens 49.
The image is formed on the surface of the photosensitive medium 50 to form a two-dimensional image according to the pattern of the refractive index distribution. If a deflection mirror 48 is disposed between the lens 46 and the lens 49 to deflect the diverging light beam, the two-dimensional scanning image described above can be obtained on the photoreceptor surface 50. For example, if the light modulation element that generates the refractive index distribution two-dimensionally is designed to form various character patterns using the refractive index distribution, it can be realized as a printer-like terminal such as a word processor. Intermittent rotation of the deflection mirror is preferable because the optical modulation element 45 does not simultaneously produce a refractive index distribution over the entire surface.

尚、二次元パターンを形成出来る光変調素子に於いても
、第6図に示す如き透過光タイプの光変調素子が得られ
ることは説明するまでもない。
It goes without saying that even among light modulation elements capable of forming a two-dimensional pattern, a transmitted light type light modulation element as shown in FIG. 6 can be obtained.

上記実施例に於いては、発熱抵抗体を用いて屈折率分布
を形成する実施例を述べたが、屈折率分布を得るには、
光ビームをスキャンし、スキャンビームを熱に変換して
得ることも可能である。第17図は光ビームをスキャン
して屈折率分布を形成する一実施例を示すもので、光変
調素子L−Mは透明保護板51a1固体薄層51b及び
光反射層52及び熱伝導性の絶縁層53及び透明な支持
体54より形成されており、支持体54には熱吸収層5
5が設けられている。
In the above embodiment, an example was described in which a refractive index distribution was formed using a heating resistor, but in order to obtain a refractive index distribution,
It is also possible to obtain heat by scanning a light beam and converting the scanned beam into heat. FIG. 17 shows an embodiment in which a refractive index distribution is formed by scanning a light beam, and the light modulation element LM consists of a transparent protection plate 51a, a solid thin layer 51b, a light reflection layer 52, and a thermally conductive insulator. It is formed of a layer 53 and a transparent support 54, and the support 54 has a heat absorption layer 5.
5 is provided.

56は自己変調可能な半導体レーザーで、該レーザー5
6からの光束はコリメーターレンズ57により平行ビー
ムとなりガルバノミラ−58を介して走査用集光レンズ
59により前記熱吸収層55上に結像される。この熱吸
収層55は、半導体レーザー56からの波長の光束を特
によく吸収する様な部材で構成され、従って該吸収層5
5を通過する光束はほぼ零となる。前記ガルバノミラ−
58を回転軸の回9に回転させると、光ビームスポット
は吸収層55に沿って矢印A2方向に移動する様に走査
光学系を設定する。そして、前記半導体レーザ56によ
るビームスポットが形成されている吸収層55の領域で
は、光ビームが熱に変換され、絶縁層53を介して、固
体薄層52に屈折率分布を形成する。故に半導体レーザ
からの射出ビームを、ガルバノミラ−580回動に伴っ
てオン・オフをすることにより、所望の位置に屈折率分
布を形成することが出来る。尚、該屈折率分布により発
散される光束を投射し、発散光を受光媒体に導び〈為の
光学系は、第5図Qて示す光学系をはじめとして、上述
した反射タイプの光学系が総て使用出来ることは言うま
でもないので、ここでは説明を省く、又、前記熱吸収層
55を全面に設け、該吸収層に光ビームを照射する走査
光学系を二次元走査光学系とすることで、第15図で示
した二次元のパターンを有する屈折率分布による光変調
素子を得ることが出来る。
56 is a self-modulating semiconductor laser;
The light flux from 6 is turned into a parallel beam by a collimator lens 57, and is imaged onto the heat absorption layer 55 by a scanning condenser lens 59 via a galvanometer mirror 58. This heat absorption layer 55 is made of a material that particularly absorbs the light beam of the wavelength from the semiconductor laser 56, and therefore, the heat absorption layer 55
The luminous flux passing through 5 becomes almost zero. Said galvano mirror
The scanning optical system is set so that when 58 is rotated around rotation axis 9, the light beam spot moves along the absorption layer 55 in the direction of arrow A2. In the region of the absorption layer 55 where the beam spot by the semiconductor laser 56 is formed, the light beam is converted into heat, forming a refractive index distribution in the solid thin layer 52 via the insulating layer 53. Therefore, by turning on and off the beam emitted from the semiconductor laser as the galvanometer mirror 580 rotates, a refractive index distribution can be formed at a desired position. The optical system for projecting the light beam diverging due to the refractive index distribution and guiding the diverging light to the light-receiving medium includes the above-mentioned reflective type optical system, including the optical system shown in FIG. It goes without saying that all of them can be used, so the explanation will be omitted here.Also, by providing the heat absorption layer 55 on the entire surface and making the scanning optical system for irradiating the light beam onto the absorption layer a two-dimensional scanning optical system. , a light modulation element with a refractive index distribution having the two-dimensional pattern shown in FIG. 15 can be obtained.

以上述べた様に、従来の変調装置に比して本発明に係る
変調光学系に於いては、 (1)熱効果を有する固体を選ぶことによって、屈折率
分布によって発散される光束の発散角は比較的大きく取
れることにより、発散光と非発散光とを分離する際に、
効率よく分離出来、従って光束の利用効率が高く、且つ
S/M比も高い。
As described above, compared to conventional modulation devices, in the modulation optical system according to the present invention, (1) the divergence angle of the light beam diverged by the refractive index distribution is achieved by selecting a solid material having a thermal effect; can be taken relatively large, so when separating divergent light and non-divergent light,
It can be separated efficiently, so the efficiency of using the luminous flux is high, and the S/M ratio is also high.

(2)屈折率分布によって発散される場合は、屈折率分
布を有する同体に入射する光束の入射角に依存すること
なく、一定の散乱特性が得られるので、光学系の配置に
制約が課せられることがない。
(2) In the case of divergence due to a refractive index distribution, a constant scattering property is obtained regardless of the angle of incidence of the light beam incident on the same body with a refractive index distribution, so restrictions are imposed on the arrangement of the optical system. Never.

(3)電気光学結晶を用いた場合は、二つの電極によっ
て一つの光変調が出来るのに対して、本願の様に屈折率
分布による発散を用いる場合は一つの電極によって一つ
の光変調が出来、従って単位面積当シ高密度の変調が可
能であり、ディスプレー又は記録の際の、高品位化が可
能となる。
(3) When using an electro-optic crystal, one light modulation can be performed with two electrodes, whereas when using divergence by refractive index distribution as in the present application, one light modulation can be performed with one electrode. Therefore, high-density modulation per unit area is possible, and high-quality display or recording is possible.

(4)屈折率分布により光束を発散させる場合は、入射
光束を特に偏光させる必要もなく、又、レーザ以外の一
般の光源を用いても同様な効果が得られることから装置
も安価に形成出来る。
(4) When the luminous flux is diverged by the refractive index distribution, there is no need to particularly polarize the incident luminous flux, and the same effect can be obtained using a general light source other than a laser, so the device can be formed at low cost. .

(5)屈折率分布を発生させる為の発熱抵抗体°は■・
Cパターンの製法を用いて容易に形成することが出来、
1哩当り100本以上の高密度な配列も容易に可能であ
り、従って画像の高品位化が可能になる。更にI−Cパ
ターンの製法を用いれば1000個〜1oooo個の発
熱抵抗体をミクロンオーダーで配列することが出来、1
ライン分の走査に必要なドツト数の発熱抵抗体を並べる
ことは容易であり、従って1ライン分の走査が同時に出
来るので画像記録及び画像表示のスピードアップが可能
となる、 等の優れた効果を有するものである。
(5) The heating resistor ° for generating refractive index distribution is ■・
It can be easily formed using the C pattern manufacturing method,
A high-density arrangement of 100 or more lines per layer is easily possible, and therefore high-quality images can be achieved. Furthermore, by using the I-C pattern manufacturing method, it is possible to arrange 1,000 to 1000 heating resistors on the micron order.
It is easy to line up the number of heating resistors necessary to scan a line, and therefore one line can be scanned at the same time, resulting in excellent effects such as speeding up image recording and image display. It is something that you have.

の一実施例を示す図、第3図(ロ)、(B)は各々、本
発明に係る光変調素子を用いた光変調装置の一実施例を
示す図、第4図(At、(籾は本発明に於いて、光変調
素子を照明する好ましい実施例を示す図、第5図は本発
明に係る光変調素子を用いた光変調装置の他の実施例を
示す図、第6図は本発明に係る光変調素子の他の実施例
を示す図、第7図(A)[F])は各々、本発明に係る
光変調素子を用いた光変調装置の他の実施例を示す図、
第8図及び第9図は本発明に係る光変調素子を用いたカ
ラー画像形成光変調装置の一実施例を示す図、第10図
及び第11図は本発明に係る光変調素子を用いたカラー
画像形成光変調装置の他の実施ψUを示す図、第12図
囚、(B)は本発明に係る光変調素子を用いた光変調装
置の他の実施例を示す図、第13図、第14図及び第1
5図囚、(B)は各々、本発明に係る光変調素子の一実
施例を示す図、第16図は第15図囚、(B)に示す光
変調素子を用いて形成した光変調装置の一実施例を示す
図、第17図は本発明に係る光変調素子を用かた光変調
装置の他の実施例を示す図。
3(B) and 3(B) are diagrams showing an embodiment of the light modulation device using the light modulation element according to the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing a preferred embodiment of illuminating a light modulation element according to the present invention, FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of a light modulation device using the light modulation element according to the present invention, and FIG. Figures 7(A) and 7(F)) showing other embodiments of the light modulation element according to the present invention are diagrams showing other embodiments of the light modulation device using the light modulation element according to the present invention. ,
8 and 9 are diagrams showing an embodiment of a color image forming light modulation device using the light modulation element according to the present invention, and FIGS. 10 and 11 are diagrams showing an example of a color image forming light modulation device using the light modulation element according to the present invention. FIG. 12 is a diagram showing another embodiment ψU of a color image forming light modulation device; FIG. Figure 14 and 1
Figures 5 and 5 (B) each show an embodiment of the light modulation element according to the present invention, and Figure 16 shows a light modulation device formed using the light modulation element shown in Figure 15 and (B). FIG. 17 is a diagram showing another embodiment of the light modulation device using the light modulation element according to the present invention.

1&・・・透明保獲板 1b・・・高分子熱効果媒体 2・・・光反射層 3・・・絶縁層 4・・・絶縁層 5・・・支持体 6a、 6b、 6c、 6d−発熱抵抗体L−M・・
・光変調素子 7・・・屈折率分布 11・・・非発散光束 12・・・発散光束 14・・・受光媒体 15a・・・遮光フィルター 出7@人  キャノン株式会社 6C6b  6L 躬15園(A) 躬75図(B)
1 &...Transparent retention plate 1b...Polymer thermal effect medium 2...Light reflecting layer 3...Insulating layer 4...Insulating layer 5...Supports 6a, 6b, 6c, 6d- Heat generating resistor L-M...
・Light modulation element 7...Refractive index distribution 11...Non-divergent light flux 12...Divergent light flux 14...Light-receiving medium 15a...Shading filter output 7@person Canon Corporation 6C6b 6L Tsumugi 15en (A ) Figure 75 (B)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)入力信号に応じて熱を発生する手段、該発熱手段
からの熱を受は屈折率分布を生じる高分子固体媒体とを
(7iえ、前記高分子固体媒体中の屈折率分布によシ光
束の波面を変形することを特徴とする光変調素子。
(1) A means for generating heat in response to an input signal, and a solid polymer medium that receives the heat from the heat generating means and generates a refractive index distribution (7i). A light modulation element characterized by transforming the wavefront of a beam of light.
JP58035077A 1983-03-03 1983-03-03 Optical modulating element Pending JPS59160127A (en)

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