JPS60120332A - 機能光学素子 - Google Patents
機能光学素子Info
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- JPS60120332A JPS60120332A JP22838583A JP22838583A JPS60120332A JP S60120332 A JPS60120332 A JP S60120332A JP 22838583 A JP22838583 A JP 22838583A JP 22838583 A JP22838583 A JP 22838583A JP S60120332 A JPS60120332 A JP S60120332A
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- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
- G02F1/31—Digital deflection, i.e. optical switching
- G02F1/315—Digital deflection, i.e. optical switching based on the use of controlled internal reflection
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/19—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on variable-reflection or variable-refraction elements not provided for in groups G02F1/015 - G02F1/169
- G02F1/195—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on variable-reflection or variable-refraction elements not provided for in groups G02F1/015 - G02F1/169 by using frustrated reflection
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- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/0147—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on thermo-optic effects
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は光記録用装置、光表示用装置、光結像用装置、
光通信用装置等に好適な機能光学素子に関する。
光通信用装置等に好適な機能光学素子に関する。
従来より上記装置において、光束の変調、分岐機能を有
する各種の方式、素子が提案されているが素子の大きさ
光束の利用効率構造の複雑さ等の面で数多くの欠点を有
している。
する各種の方式、素子が提案されているが素子の大きさ
光束の利用効率構造の複雑さ等の面で数多くの欠点を有
している。
従来、媒体に温度を加え上記媒体の屈折率が変化する事
を応用した光学素子が種々提案されている。たとえば、
特開昭５８−７９２２２号公報では、光学素子内を通過
する光に対して、素子を加熱する事により通過する光の
光路と垂直に屈折率分布を生じせしめて光を偏向させ更
に出射端に斜面を形成して、変調、分岐する機能を有す
る素子が呈示されている。上記公報中に示される光学素
子は上述の如く光路に垂直に屈折率分布を形成する原理
の為、光束を屈折率分布が生じるきわめて限定された領
域、即ち、素子に設けられた加熱部近傍を通過させねば
ならず、その結果光束径に限界を参 生じ、大口径の光束が利用できないと云う欠点を有する
。
を応用した光学素子が種々提案されている。たとえば、
特開昭５８−７９２２２号公報では、光学素子内を通過
する光に対して、素子を加熱する事により通過する光の
光路と垂直に屈折率分布を生じせしめて光を偏向させ更
に出射端に斜面を形成して、変調、分岐する機能を有す
る素子が呈示されている。上記公報中に示される光学素
子は上述の如く光路に垂直に屈折率分布を形成する原理
の為、光束を屈折率分布が生じるきわめて限定された領
域、即ち、素子に設けられた加熱部近傍を通過させねば
ならず、その結果光束径に限界を参 生じ、大口径の光束が利用できないと云う欠点を有する
。
又、所望の偏向特性を得る為、加えて入射光束中の各光
線に寄与する屈折率分布の程度が異なる為に生じる光束
形状の歪みを制御する為、加熱部の形状に細かな配慮を
施し、素子中の屈折率分布を制御する必要が有る。
線に寄与する屈折率分布の程度が異なる為に生じる光束
形状の歪みを制御する為、加熱部の形状に細かな配慮を
施し、素子中の屈折率分布を制御する必要が有る。
更に素子の使用目的に応じて充分な偏向角度を得る為に
は、光路に沿って長い加熱部を必要とする為、素子の小
型化が妨げられ尚且つ素子の駆動に際して大なる消費電
力を必要とすると云う欠点を有する。
は、光路に沿って長い加熱部を必要とする為、素子の小
型化が妨げられ尚且つ素子の駆動に際して大なる消費電
力を必要とすると云う欠点を有する。
その外の従来例としては、特公昭４９−５４７５号公報
が挙げられる。上記公報中に示される実施例では、支持
体上に導電性薄膜が形成され上記薄膜は液体に接するよ
う配置されている。支持体側から支持体に対して斜めに
入射する光線は、薄膜に通電しない場合には液体側へ透
過する。一方薄膜に通電する場合には、薄膜近傍の液体
が蒸気へと状態変化を生じ、その結果として、導電性薄
膜と蒸気との境界面に於いて入射光線を全反射する。
が挙げられる。上記公報中に示される実施例では、支持
体上に導電性薄膜が形成され上記薄膜は液体に接するよ
う配置されている。支持体側から支持体に対して斜めに
入射する光線は、薄膜に通電しない場合には液体側へ透
過する。一方薄膜に通電する場合には、薄膜近傍の液体
が蒸気へと状態変化を生じ、その結果として、導電性薄
膜と蒸気との境界面に於いて入射光線を全反射する。
それ故に上記実施例に於いては、液体を蒸気へと状態変
化させる為に導電性薄膜は、大なる消費電力を必要とす
る事、浮力の影響を受ける為蒸気泡を薄膜に接した状態
を保ち素子の機能の安定化を企る為に素子の構造、配置
に自由度が失なわれる事、蒸気泡が消滅する際の局部的
な圧力によって薄膜の破壊を生じ易く素子の耐久性の点
で問題がある事等数多くの欠点を有する。
化させる為に導電性薄膜は、大なる消費電力を必要とす
る事、浮力の影響を受ける為蒸気泡を薄膜に接した状態
を保ち素子の機能の安定化を企る為に素子の構造、配置
に自由度が失なわれる事、蒸気泡が消滅する際の局部的
な圧力によって薄膜の破壊を生じ易く素子の耐久性の点
で問題がある事等数多くの欠点を有する。
本発明の目的は、上述した従来から知られる光学素子の
欠点を解消して、小型で且つ簡単な構成で光束の変調、
分岐機能を有する機能光学素子を提供する事にある。
欠点を解消して、小型で且つ簡単な構成で光束の変調、
分岐機能を有する機能光学素子を提供する事にある。
本発明に係る光学素子の特徴は、基本的には温度制御手
段、温度により屈折率が変化する熱効果特性を有する第
１の媒体、前記第１の媒体に平面状の境界面を共有して
接する第２の媒体により構成され、前記温度制御手段に
よって前記第１の媒体の所定の位置の温度を可変ならし
め、屈折率を変化させる事によって、第１の媒体と第２
の媒体の屈折率差を変える事により前記第１の媒体と第
２の媒体との境界面に入射する光束を該境界面において
第１の定常状態では透過させ、第２の定常状態では全反
射させる機能を有する点にある。
段、温度により屈折率が変化する熱効果特性を有する第
１の媒体、前記第１の媒体に平面状の境界面を共有して
接する第２の媒体により構成され、前記温度制御手段に
よって前記第１の媒体の所定の位置の温度を可変ならし
め、屈折率を変化させる事によって、第１の媒体と第２
の媒体の屈折率差を変える事により前記第１の媒体と第
２の媒体との境界面に入射する光束を該境界面において
第１の定常状態では透過させ、第２の定常状態では全反
射させる機能を有する点にある。
つぎに、本発明を実施例に基づいて図面を参照して説明
する。
する。
第１図は本発明の詳細な説明のための一実施例の断面図
であって、この図において、光学的に透明な支持体ｌ、
温度制御手段として使用される光学的に透明な発熱抵抗
体２．光学的に透明な絶縁体８．熱により屈折率の変化
する熱光学効果特性を有するような液体または固体から
なる第１の媒体４．光学的に透明な第２の媒体５が層状
に重ね合わされる。発熱抵抗体２は図示されない電源に
より電圧を印加されて発熱する。絶縁体３は、第１の媒
体４が完全な絶縁体でない場合に、発熱抵抗体２を通過
する電流が第１の媒体４中へ漏電する事を防止する役割
を果たし、これは例えば５ｉ０２゜ｚ「０２ で構成さ
れる。第１の媒体４は、この場合屈折率を０４とする。
であって、この図において、光学的に透明な支持体ｌ、
温度制御手段として使用される光学的に透明な発熱抵抗
体２．光学的に透明な絶縁体８．熱により屈折率の変化
する熱光学効果特性を有するような液体または固体から
なる第１の媒体４．光学的に透明な第２の媒体５が層状
に重ね合わされる。発熱抵抗体２は図示されない電源に
より電圧を印加されて発熱する。絶縁体３は、第１の媒
体４が完全な絶縁体でない場合に、発熱抵抗体２を通過
する電流が第１の媒体４中へ漏電する事を防止する役割
を果たし、これは例えば５ｉ０２゜ｚ「０２ で構成さ
れる。第１の媒体４は、この場合屈折率を０４とする。
その具体的な材料としては、” ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴ
ａＯ３等の誘電体光学結晶；ポリスチレン、ＰＭＭＡ、
ポリカーボネート等の光学用フラスチツク材；水、四塩
化炭素、エタノール、メタレール等の炭素数１−４のア
ルキルアルコール類；液晶等が挙げられる。特に液体を
用いる場合には、温度の単位変化量に対する屈折率変化
の大なる事大面積化を初め、素子構造に自由度がある事
等多大なる特長が挙げられる。第２の媒体５はこの場合
その屈折率をｎ、とおく。その特性としては第１の媒体
４と比較して熱光学効果の小さい物質であることが望ま
しく、具体的には例えば光学ガラスである。
ａＯ３等の誘電体光学結晶；ポリスチレン、ＰＭＭＡ、
ポリカーボネート等の光学用フラスチツク材；水、四塩
化炭素、エタノール、メタレール等の炭素数１−４のア
ルキルアルコール類；液晶等が挙げられる。特に液体を
用いる場合には、温度の単位変化量に対する屈折率変化
の大なる事大面積化を初め、素子構造に自由度がある事
等多大なる特長が挙げられる。第２の媒体５はこの場合
その屈折率をｎ、とおく。その特性としては第１の媒体
４と比較して熱光学効果の小さい物質であることが望ま
しく、具体的には例えば光学ガラスである。
第１図において、入射光１１は第１の媒体４と第２の媒
体５の境界面６の面法線に対してθ。の角度で入射する
。仮に、発熱抵抗体２が発熱しない状態を第１の定常状
態と定義してこの時の第１の媒体の屈折率を（ｎ、）、
とおけば ｎ５・ｓｉＮθｏ ＝（ｎ４）＋ １１１であれば入射
光１１は透過光１１１２として素子を通過する。次に発
熱抵抗体２が発熱した状態を第２の定常状態と定義して
、この時の第１の媒体の屈折率を（ｎ、）２とおけば ｎ５・ｓｉＮθｏ ＞（ｎ４）２ （２）を満足すれば
、入射光１１は境界面６において全反射され全反射光■
３と成る。即ち（１１、（２１式より（ｎ４）Ｉ ４
ｎ５ ・ＳｉＮθｏ ＜（ｎ４ ）！！ （３１を満足
する素子の構成を用いる事が必要である。
体５の境界面６の面法線に対してθ。の角度で入射する
。仮に、発熱抵抗体２が発熱しない状態を第１の定常状
態と定義してこの時の第１の媒体の屈折率を（ｎ、）、
とおけば ｎ５・ｓｉＮθｏ ＝（ｎ４）＋ １１１であれば入射
光１１は透過光１１１２として素子を通過する。次に発
熱抵抗体２が発熱した状態を第２の定常状態と定義して
、この時の第１の媒体の屈折率を（ｎ、）２とおけば ｎ５・ｓｉＮθｏ ＞（ｎ４）２ （２）を満足すれば
、入射光１１は境界面６において全反射され全反射光■
３と成る。即ち（１１、（２１式より（ｎ４）Ｉ ４
ｎ５ ・ＳｉＮθｏ ＜（ｎ４ ）！！ （３１を満足
する素子の構成を用いる事が必要である。
従って、第１の媒体４の素材としては屈折率の１
温度依存性（）の絶対値の比較的に大なるよＴ
てＬｉＮｂＯ３は１０ （、／ｄｅｇ ）のオーダーで
あり、水、エタノール等は１０ （〆ｄｅｇ）のオーダ
ーであり前述の如く一層好適である。或いは又液晶のよ
うにある相転移温度を境として液晶相（異方性媒体の為
ｎｅとｎｏの屈折率を有する。）と液体相（等方性と成
り屈折率ｎｉ ）の間で相転移が起きる媒体の中には、
両方の相間での屈折率差△ｎ （＝ｎ ｅ ｎ ＋ ＋
又はｎｏ−旧）が０．１以上に成るものも存在し、こ
れも又好適な媒体である。但し、この場合には、液晶相
時の液晶の光学的異方性の為、入射光の偏光方向と液晶
の分子軸の配向方向を所定の方向にそろえる必要がある
。このように屈折率の温度依存性絶対値の大なる媒体を
用いれば、必然的に発熱抵抗体での消費電力は低減化が
可能となり素子の構成上での重要な点は、第１の媒体４
の内部において光路に斜交する方向に屈折率が変化し、
且つ、両媒体の境界面における屈折率差に起因する原理
である為、第１の媒体４の厚みを薄くする事が可能であ
る。従って前述した１角の絶対値の大なる材料を用（・
る事と併わせてＴ 発熱抵抗体２から境界面６迄の熱の伝わり方が速くその
結果として応答速度を高速化する事が可能となる。更に
、細かく見れば第２の定常状態において境界面６におけ
る第１の媒体４・の°屈折率（＋１４）２は境界面６に
沿った方向で一様でなく分布を持つものと考えられるが
、その分布が生じているとしても前述の如く境界面での
第１の媒体の屈折率が上記（２）式を満足しておれば必
ず全反射機能を生じるわけであり、第１の媒体内部での
屈折率分布の影響を受けず、従って入射光束の波面の変
形も生じず、良好な光量利用特性を得る事ができる。
あり、水、エタノール等は１０ （〆ｄｅｇ）のオーダ
ーであり前述の如く一層好適である。或いは又液晶のよ
うにある相転移温度を境として液晶相（異方性媒体の為
ｎｅとｎｏの屈折率を有する。）と液体相（等方性と成
り屈折率ｎｉ ）の間で相転移が起きる媒体の中には、
両方の相間での屈折率差△ｎ （＝ｎ ｅ ｎ ＋ ＋
又はｎｏ−旧）が０．１以上に成るものも存在し、こ
れも又好適な媒体である。但し、この場合には、液晶相
時の液晶の光学的異方性の為、入射光の偏光方向と液晶
の分子軸の配向方向を所定の方向にそろえる必要がある
。このように屈折率の温度依存性絶対値の大なる媒体を
用いれば、必然的に発熱抵抗体での消費電力は低減化が
可能となり素子の構成上での重要な点は、第１の媒体４
の内部において光路に斜交する方向に屈折率が変化し、
且つ、両媒体の境界面における屈折率差に起因する原理
である為、第１の媒体４の厚みを薄くする事が可能であ
る。従って前述した１角の絶対値の大なる材料を用（・
る事と併わせてＴ 発熱抵抗体２から境界面６迄の熱の伝わり方が速くその
結果として応答速度を高速化する事が可能となる。更に
、細かく見れば第２の定常状態において境界面６におけ
る第１の媒体４・の°屈折率（＋１４）２は境界面６に
沿った方向で一様でなく分布を持つものと考えられるが
、その分布が生じているとしても前述の如く境界面での
第１の媒体の屈折率が上記（２）式を満足しておれば必
ず全反射機能を生じるわけであり、第１の媒体内部での
屈折率分布の影響を受けず、従って入射光束の波面の変
形も生じず、良好な光量利用特性を得る事ができる。
本発明において入射光１１は上記（３）式を満足する範
囲であれば平行光であっても、非千行光でも構わない。
囲であれば平行光であっても、非千行光でも構わない。
又上述の説明に於いては、第１の定常状態において入射
光１１を透過させ、第２の定常状態において入射光１１
を全反射させる例を示したが、その逆の使用法でも構わ
ない。これらは第１の媒体４の屈折率の温度依存性喰坐
の正、負。
光１１を透過させ、第２の定常状態において入射光１１
を全反射させる例を示したが、その逆の使用法でも構わ
ない。これらは第１の媒体４の屈折率の温度依存性喰坐
の正、負。
並びに第１の媒体４の屈折率ｎ４と第２の媒体５の屈折
率ｎ５の選択により可能である。
率ｎ５の選択により可能である。
但し、素子の使用上注意を要する点は、第１゜第２いず
れの定常状態においても液体又は固体である第１の媒体
４を気体へと状態変化させない事である。この事により
前述した理由により、素子の機能の安定化、消費電力の
低減化、耐久性の向上等数多くの利点が得られる。
れの定常状態においても液体又は固体である第１の媒体
４を気体へと状態変化させない事である。この事により
前述した理由により、素子の機能の安定化、消費電力の
低減化、耐久性の向上等数多くの利点が得られる。
更に上述の第１図に基ずく説明においては、透過光１ｚ
が通過する支持体ｌ１発熱抵抗体２．絶縁体８は光学的
に透明な材質を用いて説明したが、全反射光１８の変調
効果にだけ注目する使用形態であれば、これらは必らず
しもすべて透明である必要はなく、いずれかが吸収体で
あっても構わない。又同図の説明において温度制御手段
２の一例として発熱抵抗体を用いたが、これに代わる物
として例えばペルチェ素子の如き強制冷却手段を用いて
も良いし、両者を併用する事も可能である。
が通過する支持体ｌ１発熱抵抗体２．絶縁体８は光学的
に透明な材質を用いて説明したが、全反射光１８の変調
効果にだけ注目する使用形態であれば、これらは必らず
しもすべて透明である必要はなく、いずれかが吸収体で
あっても構わない。又同図の説明において温度制御手段
２の一例として発熱抵抗体を用いたが、これに代わる物
として例えばペルチェ素子の如き強制冷却手段を用いて
も良いし、両者を併用する事も可能である。
温度制御手段２を複数個アレー状、或いはマトリフス状
に配置してシャッターアレイの如き使用法も可能である
。
に配置してシャッターアレイの如き使用法も可能である
。
第２図には新たなる温度制御手段を用いて構成した本発
明に係る光学素子の実施例を示す。第２図において、■
は透明支持体、４は第１の媒体。
明に係る光学素子の実施例を示す。第２図において、■
は透明支持体、４は第１の媒体。
５は第２の媒体を示す。２１は光熱変換媒体であって支
持体ｌと第１の媒体４の間に積層され、温度制御光８１
の波長に対してのみ感度を持ち上記温度制御光８１を吸
収して熱に変換して第１の媒体４に熱を伝える。その結
果入射光１１は成る状態では透過光１２と成り、更なる
状態では全反射光１３と成り、第１図の説明と同様の作
用を受ける事になる。温度制御光３１は図示されない走
査光学系により、光熱変換媒体２１上を走査する事も可
能である。
持体ｌと第１の媒体４の間に積層され、温度制御光８１
の波長に対してのみ感度を持ち上記温度制御光８１を吸
収して熱に変換して第１の媒体４に熱を伝える。その結
果入射光１１は成る状態では透過光１２と成り、更なる
状態では全反射光１３と成り、第１図の説明と同様の作
用を受ける事になる。温度制御光３１は図示されない走
査光学系により、光熱変換媒体２１上を走査する事も可
能である。
第３図には、本発明の原理に基ずく光分岐装置の実施例
を示す。第８図において、■は透明支持体、２ ａ ｅ
２ ｂ ＋ ２ ｃは透明発熱抵抗体、８は透明絶縁
体、４は熱光学効果を有する第１の媒体。
を示す。第８図において、■は透明支持体、２ ａ ｅ
２ ｂ ＋ ２ ｃは透明発熱抵抗体、８は透明絶縁
体、４は熱光学効果を有する第１の媒体。
５は第２の媒体、４１は入射光用プリズムで第２の媒体
５上に、４２は透過出射光用プリズムで透明支持体１１
の下部に、４８は全反射光用プリズムで第２媒体５上に
入射光用プリズム４１と所要の距離をおいて、それぞれ
配置される。数値例の一例として、第１の媒体４に液晶
相時の常屈折率ｎｏ、液体相時の等方性屈折率器がそれ
ぞれｎ。＝１．５ 、 ｎ１＝１．５４５であるような
液晶を用いる。即ち、発熱抵抗体が発熱しない第１の定
常状態では（ｎ４）、−ｎ。−１，５９発熱した第２の
定常状態では（ｎ４ ）２ ＝ｎ ｉ ＝１．５４５で
ある。第２の媒体５にはｎ５−１．５８ の光学硝子を
用いる。第１の媒体４と第２の媒体５の境界面６の面法
線と第２の媒体５中での入射光１１の成す角度をθ。と
すると（３）式より１．５≦１．５８・ＳｉＮθ。（≦
１．５ａ）＜ｉ、５４５ （４）を満足する必要があり
、従って ７８．６°≦θ。≦９９’ （５） が得られる。今発熱抵抗体２ａが発熱する事により、そ
の近傍の第２の媒体４が第２の定常状態である時には、
入射光１１は境界面６を透過して透過光１２ａと成る。
５上に、４２は透過出射光用プリズムで透明支持体１１
の下部に、４８は全反射光用プリズムで第２媒体５上に
入射光用プリズム４１と所要の距離をおいて、それぞれ
配置される。数値例の一例として、第１の媒体４に液晶
相時の常屈折率ｎｏ、液体相時の等方性屈折率器がそれ
ぞれｎ。＝１．５ 、 ｎ１＝１．５４５であるような
液晶を用いる。即ち、発熱抵抗体が発熱しない第１の定
常状態では（ｎ４）、−ｎ。−１，５９発熱した第２の
定常状態では（ｎ４ ）２ ＝ｎ ｉ ＝１．５４５で
ある。第２の媒体５にはｎ５−１．５８ の光学硝子を
用いる。第１の媒体４と第２の媒体５の境界面６の面法
線と第２の媒体５中での入射光１１の成す角度をθ。と
すると（３）式より１．５≦１．５８・ＳｉＮθ。（≦
１．５ａ）＜ｉ、５４５ （４）を満足する必要があり
、従って ７８．６°≦θ。≦９９’ （５） が得られる。今発熱抵抗体２ａが発熱する事により、そ
の近傍の第２の媒体４が第２の定常状態である時には、
入射光１１は境界面６を透過して透過光１２ａと成る。
一方、発熱抵抗体２ａが発熱せず第１の定常状態である
時には、入射光１１は境界面６で全反射され、更に第２
の媒体５と空気層との間で再度全反射され境界面６に向
かう。この第２の媒体５中で生じる第２の媒体５の両側
面に於ける全反射の繰り返しの周期は、第２の媒体５の
厚みと入射光１１の第２の媒体５中での入射角θ。によ
って決まり、従ってその周期に基すき発熱抵抗体２ｂ
、２ｃを配置すれば、上述した原理により、発熱抵抗体
２ ａ ＋ ２ ｂ ＋ ２ ｃのいずれか１つが発熱
する時、その発熱抵抗体に対応した透過光１２ ａ ＊
１２ ｂ ｅ １２ ｃが現われる。一方上記複数の
発熱抵抗体がいずれも発熱しない時には全反射光１８が
現われる。入射・出射用各プリズムの屈折率ｎ４１１
ｎ４２１ ｎ４３をＨ，、： ｎ４□＝ ｎ４３＝ １
．６９３として、第８図中に示す素子の水平方向とのチ
ー−１１− パ角度ψ１．ψ２．ψ３を ψ１−ψ２−ψ３二４５゜ とすれば、同じく素子の水平方向と入射光１１゜透過光
１２．全反射光１Ｂの成す角度θ１．θ２．θ。
時には、入射光１１は境界面６で全反射され、更に第２
の媒体５と空気層との間で再度全反射され境界面６に向
かう。この第２の媒体５中で生じる第２の媒体５の両側
面に於ける全反射の繰り返しの周期は、第２の媒体５の
厚みと入射光１１の第２の媒体５中での入射角θ。によ
って決まり、従ってその周期に基すき発熱抵抗体２ｂ
、２ｃを配置すれば、上述した原理により、発熱抵抗体
２ ａ ＋ ２ ｂ ＋ ２ ｃのいずれか１つが発熱
する時、その発熱抵抗体に対応した透過光１２ ａ ＊
１２ ｂ ｅ １２ ｃが現われる。一方上記複数の
発熱抵抗体がいずれも発熱しない時には全反射光１８が
現われる。入射・出射用各プリズムの屈折率ｎ４１１
ｎ４２１ ｎ４３をＨ，、： ｎ４□＝ ｎ４３＝ １
．６９３として、第８図中に示す素子の水平方向とのチ
ー−１１− パ角度ψ１．ψ２．ψ３を ψ１−ψ２−ψ３二４５゜ とすれば、同じく素子の水平方向と入射光１１゜透過光
１２．全反射光１Ｂの成す角度θ１．θ２．θ。
は（５）式より
１０．３°〈θ１．θ２．θ３４１４．６’ （６）と
成る。但し、第１の媒体４に液晶を用いて、その常屈折
率ｎ。を利用している為、第８図において液晶の分子軸
が紙面垂直方向に配向されている場合には、入射光１１
は紙面内で振動するＰ偏光である必要があり、一方液晶
の分子軸が紙面内で境界面６に平行な場合、或いは境界
面６に垂直な場合には、紙面垂直方向で振動するＳ偏光
である必要がある。液晶相時の異常屈折率ｎｅ と等方
性屈折率ｎｉ を利用する例も勿論可能である。
成る。但し、第１の媒体４に液晶を用いて、その常屈折
率ｎ。を利用している為、第８図において液晶の分子軸
が紙面垂直方向に配向されている場合には、入射光１１
は紙面内で振動するＰ偏光である必要があり、一方液晶
の分子軸が紙面内で境界面６に平行な場合、或いは境界
面６に垂直な場合には、紙面垂直方向で振動するＳ偏光
である必要がある。液晶相時の異常屈折率ｎｅ と等方
性屈折率ｎｉ を利用する例も勿論可能である。
尚、数値を挙げて説明した以外の光学素子の構成要素、
例えば透明支持体ｌ、透明発熱抵抗体２゜絶縁体３９図
示されない透明電極、接着剤１等の屈折率は上記の数値
例に於いては（４）式から理解できるように１５３以上
であれば良い。
例えば透明支持体ｌ、透明発熱抵抗体２゜絶縁体３９図
示されない透明電極、接着剤１等の屈折率は上記の数値
例に於いては（４）式から理解できるように１５３以上
であれば良い。
１２−
第４図には、第８図に示した本発明に係る光学素子を光
通信用分岐装置として用いる実施例を示す。５１は入射
光用光ファイバ、６１は該ファイバ端からの光束を平行
光化する為のコリメータであり入射光１１は第８図に示
した光学素子５０へ入射する。先述の原理に伴ない、透
過光１２ａ。
通信用分岐装置として用いる実施例を示す。５１は入射
光用光ファイバ、６１は該ファイバ端からの光束を平行
光化する為のコリメータであり入射光１１は第８図に示
した光学素子５０へ入射する。先述の原理に伴ない、透
過光１２ａ。
１２ｂ 、１２ｃ 、全反射光１３はそれぞれ結像レン
ズ６２ａ 、６２ｂ ＋ ６２ｃ 、６Ｂにより出射光
用光ファイバ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５Ｂへ入射する
。素子を通過する光束の偏光状態を応用する使用形態に
おいては、入射光出射光用各ファイバ５１．５２ａ、５
２ｂ、５２ｃ、５Ｂは偏波面保存ファイバであっても良
い。結像レンズ６２ａ。
ズ６２ａ 、６２ｂ ＋ ６２ｃ 、６Ｂにより出射光
用光ファイバ５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５Ｂへ入射する
。素子を通過する光束の偏光状態を応用する使用形態に
おいては、入射光出射光用各ファイバ５１．５２ａ、５
２ｂ、５２ｃ、５Ｂは偏波面保存ファイバであっても良
い。結像レンズ６２ａ。
６２ｂ 、６２ｃ 、６８等は、出射用プリズム端面に
平板マイクロレンズを構成したものであっても良い。
平板マイクロレンズを構成したものであっても良い。
以上各図面を用いて説明してきたように、本発明に係る
機能光学素子は、小型で且つ簡単な構成でありながら高
速な応答速度を示し、又低消費電力下での駆動が可能で
あり、更に耐久性の点でもすぐれている。本素子は、入
射光を全反射或いは透過と選択して光路を切り換える事
が可能であり、その結果、光の変調９分岐１合成等の機
能を有する。又、複数個の配置によりスイッチング・ア
レイ、シャッタープレイとしての使用法も可能であり、
従って、光記録用装置、光表示用装置、光結像用装置、
光通信用装置等に好適な素子である。
機能光学素子は、小型で且つ簡単な構成でありながら高
速な応答速度を示し、又低消費電力下での駆動が可能で
あり、更に耐久性の点でもすぐれている。本素子は、入
射光を全反射或いは透過と選択して光路を切り換える事
が可能であり、その結果、光の変調９分岐１合成等の機
能を有する。又、複数個の配置によりスイッチング・ア
レイ、シャッタープレイとしての使用法も可能であり、
従って、光記録用装置、光表示用装置、光結像用装置、
光通信用装置等に好適な素子である。
第１図、第２図、第８図および第４図はそれぞれ本発明
の詳細な説明のための断面図である。 ■＝支持体、２：発熱抵抗体、８：絶縁体。 ４：第１の媒体、５：第２の媒体、１１：入射光。 １２：透過光、１３：全反射光、２１：光熱変換媒体、
８１：温度制御光。 特許出願人 キャノン株式会社 １５− 第１図 第２図
の詳細な説明のための断面図である。 ■＝支持体、２：発熱抵抗体、８：絶縁体。 ４：第１の媒体、５：第２の媒体、１１：入射光。 １２：透過光、１３：全反射光、２１：光熱変換媒体、
８１：温度制御光。 特許出願人 キャノン株式会社 １５− 第１図 第２図
Claims (1)
- 基本的には温度制御手段、該温度制御手段により内部温
度が変化する事に起因して屈折率が変化する熱光学効果
特性を有する第１の媒体、該第１の媒体に平面状の境界
面を共有して接する第２の媒体からなる機能光学素子に
おいて、該第１の媒体は液体もしくは固体であり、該温
度制御手段を用いて該第１の媒体の気体への状態変化な
しに該第１の媒体の屈折率を変化させる事により該第１
の媒体と該第２の媒体の屈折率差を変化ならしめ、該第
１の媒体と該第２の媒体との境界面への入射光を選択的
に透過あるいは全反射させる機能を有することを特徴と
する機能光学素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22838583A JPS60120332A (ja) | 1983-12-05 | 1983-12-05 | 機能光学素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22838583A JPS60120332A (ja) | 1983-12-05 | 1983-12-05 | 機能光学素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60120332A true JPS60120332A (ja) | 1985-06-27 |
Family
ID=16875635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22838583A Pending JPS60120332A (ja) | 1983-12-05 | 1983-12-05 | 機能光学素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60120332A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0534083A2 (de) * | 1991-08-06 | 1993-03-31 | Dornier Gmbh | Optischer Leistungsbegrenzer mit intensitätsabhängigem Reflexionsvermögen |
-
1983
- 1983-12-05 JP JP22838583A patent/JPS60120332A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0534083A2 (de) * | 1991-08-06 | 1993-03-31 | Dornier Gmbh | Optischer Leistungsbegrenzer mit intensitätsabhängigem Reflexionsvermögen |
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