JPS6014221A - 光変調方法及び光変調素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、記録装置、表示装置、光通信装置等に広（利
用可能な光変調方法及び光変調素子に関するものである
。

記録或いは表示を光束を用いて行なうことは、−５５２
３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
うことが示されている。

しかしながらこの方法では、変調を受けた光束は回折光
であり、変調を受けない光束と回折光とを分離して取シ
出す際に、回折光の散乱角が小さい為に、回折を受けな
い光束を遮幣する為の部材によシ回折光がけられる率が
高く１従って光利用率が低かった。

コンパクトな光記録装置としては、特開昭５６−２８８
６９号にｌ、ＥＤを複数個配列したものや、特開昭５６
−９４３７７号には液晶ライトバルブなどが公知である
が、いずれも、高密度化が難しく、高品位の画像を得る
ことが困難であった。ＬＥＤの場合は、高密度化に伴う
歩留シの低減によるコストアップが避けられな（、一方
、液晶シャッターアレーの場合は、消光比が悪（画質の
低下が避けられなかった。液晶シャッターアレ〒の場合
、光源として自然光のものを使用するき、液晶にその光
束を入射する以前に偏光フィルターによって）光束に対
し一定の偏光特性を与える必要がある。

これに対して本件出願人は上述した欠点を改良すべ（、
特願昭５７−１７９２６５号及び特願昭５８−３５０７
７号によシ、熱によシ媒体内に屈折率変化な生せしめる
光変調素子及びその装置を提案している。第１図から第
４図は、その変調素子及び装置を示す為の図である。第
１図は熱による屈折率変化を用いた光変調素子の一実施
例を示す図で、１は透明保護板、２は熱によシその屈折
率が変化しやすい熱効果媒体の薄層、ろは熱伝導性のお
る絶縁層、４は６ａ、６ｂ、６Ｃ，６ａｍで示さｔｌ−
ル発熱抵抗体が配列される発熱抵抗体層、５は絶縁層６
及び発熱抵抗体６ａ、６ｂ、６Ｃ，６ｄ・・・の支持体
である。そして発熱抵抗体が発熱すると、この熱は前記
絶縁層３を伝わシ熱効果媒体薄層２に伝わシ、液体薄層
内に温度分布を生ぜしめて、屈折率分布を形成する。例
えば、第１図に示す様に、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を
介して熱効果媒体薄層２に伝達され１抵抗体６ｂに対向
する熱効果媒体薄層２の領域の液体を加熱させて、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
定の時間が経過すると、この領域の熱効果媒体が冷却す
るに伴って、消滅する。この屈折率分布形成から消滅ま
での１サイクルは非常に短かい時間であｐ　、ＩＧｌｚ
のオーダーで行うことが可能である。上記発熱抵抗体は
、■・Ｃの製造技術により支持体５上に形成されるもの
であシ、隣接する発熱抵抗体の間隔をｍμオーダーで形
成している。

前記熱効果媒体としては、液体では、水、アルコ、−ル
、その他側を使用しても良い。この液体のｃ）ｎ 屈折率温度依存性了ｒは、水では−１−ＯｘｉＯｙ卆）
ナルアルコールでは−４，ＯＸ　１０　である。

又、固体としては、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材として使用）ｎ されるエポキシ樹脂などの高分子材料が良〜）。５丁は
、アクリルの場合的−１，ＯＸ　１０　、ポリカーボネ
ートの場合で約−１，３Ｘ　ｉｏ−’である。

第２図は第１図に示す光変調素子の構成を示す斜視概略
図であり１付番１〜６は第１図に示したものと同じであ
る。８は導電線であシ、発熱抵抗体（Ｓａ、６ｂ、−・
・）を各々独立に駆動できる機側々の駆動電圧に接続さ
れ、一方発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６”９６ｂｅ”・・に各々電
圧信号が印加されると、各発熱抵抗体の近傍の熱効果媒
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。

第３図は、透過タイプの光変調素子な示す図で、光変調
素子の構成自体は第１図に示すものと同じであるが、支
持体５′２発熱抵抗体（６”ｐ　６”ｔ−・・）及び絶
縁層６１が透明な媒体で構成されている。尚、１０．１
１，１２は第４図で示す光束と同一のものであるので、
これに関しては第４図で述べる。

第４図は前記屈折率分布による反射型の光変調素子Ｌ−
Ｍを使用した光変ＰＪ４装置の一実施例を示す図で、屈
折率分布で波面が形成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、発熱抵抗体（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。発熱抵抗体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連光
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
記の波面が変形されない光束１１の結像スポットを遮光
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。

以上の如（、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
とによシ、それに応じて屈折率分布７の発生あるいは消
滅が縁ジ返される。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、
発熱抵抗体上の点と受光媒体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上に形成する。

本発明の目的は、上述した熱によシ生じる屈折率分布に
よシ光変調を行なう方法に於いて、消化比を良好にする
ことが可能な光変調方法及び光変調素子を提供すること
にある。

本発明に於いては、熱効果媒体内に生じる屈折旬 体で偏向されて射出する光束を所定の方向に導びくこと
により　ｌ記目的を達成せんとするものである。

第５図（Ａ）は１本発明に係る光変調素子の発熱抵抗体
の配列の一実施例を示す図で、発熱抵抗体の配列方向と
ほぼ直交する面内での所定の方向に、変調された光束を
効率良（取シ出す為の実施例を示す図である。第５図（
Ａ）は、発熱抵抗体を正面から見た図で、２１ａ＋２１
ｂｔ２　ＩＣ，＠＊＊＊ｅは発熱抵抗体、２２ａ　、２
２ｂ　、２２Ｃ、−−−−−は電圧印加手段（不図示）
より印加される電圧の電極、２３は接地電極である。発
熱抵抗体の形状は、その配列方向の長さがｌＸ　、それ
と直交する方向の長さがｌｘであｐ、ｌｖ’＞ｌＹｘな
る関係を満たしている。この、ｌＹ＞ｌｘなる関係を満
たすことにより、この場合は発熱抵抗体の配列方向と直
交する方向に偏向された光束を効率良く導νけることを
第５図の）で説明する。第５図（ロ）は、第５図（Ａ）
に示ス発熱抵抗体（２１ａ　、　２　ｌ　ｂ　、　２１
　Ｃ、−”）の−個に電圧を印加したときに形成される
熱効果媒体内の等屈折率分布曲線を示すものである。第
５図（５）に示したように発熱抵抗体の配列方向の長さ
ｌＹがそれと直交する方向の長さ／Ｘよ多長い関係配と
なることを意味し、この屈折率分布の部分に入射した光
束は、ｌｖの方向よｈ、ｉｘの方向に強い波面の変換作
用を受ける。従って、発熱抵抗体の配列方向と直交する
面内の所定の方向に多量の光束が偏向されるので、この
位置に、第４図に示す萬を 様に、変調光束と非変調光束とを分解する光学系を設け
れば、効率良く光束を利用することが出来る。

第６図は第５図（Ｎに示す様な発熱抵抗体列を有する光
変調素子を用いた記録装置の一実施例を示す斜視図であ
る。第６図に於いて、６ｏはハロケンランプの如き光源
、６１けその光源から射出した光束を線状に集光するシ
リンドリカルレンズの如き集光レンズで、６２はその集
光された光束、３３は前述の原理に従って光を変調する
第１図、第２図に示した様な構成で成る光変調素子で、
第５図（５）に示す様な発熱抵抗体列３４ａ　、　３４
ｂ　、・・・を備えている。３５はビデオ信号源、６６
はビデオ信号源からの電気信号を電圧に変換する電圧印
加手段、３７はその電圧を発熱抵抗体（３４ａ。

３４ｂ、３４Ｃ，・・・・・）に伝達する導電線、３８
は一方が、前記発熱抵抗体（３４ａ、３４ｂ。

６４Ｃ９・・・・・）に接続され、他端が接地されであ
る導電線である。上記発熱抵抗体（３４ａ　。

３４ｂ、３４Ｃ，拳−・・・）は、複数個配列され、第
５図にて説明した如（電圧が印加された発熱抵抗体部の
熱効果媒体内にのみ屈折率分布が形成さ束４２を通過さ
せ、波面の変換を受けなかった光束を遮断する遮光板で
ある。４０は、上記の波面の変換作用を受けた光束を結
像するセルフォックレンズアレーの如き結像系であシ、
前記の発熱抵抗体（３４ａ　、　３４　ｂ　、　３４　
ｃ　、　”・・・）の近傍の点と、電子写真感光体の如
き感光体４１上の点を共役にする関係を満足する配置に
設置される。

前記光変調手段３３は、集光光束３２に対し、少くとも
、発熱抵抗体（３４ａ、３４ｂ、３４Ｃ。

・・・・・）を反射特性のある例えばＨｆＢｍを材料と
する。

第７図は、第２図に示した透過型の光変調素子を用いた
記録装置の一実施例を示す斜視図で）第５図（Ａ）に示
す様な発熱抵抗体列を光変調素子は有している。第８図
は第７図に示す記録装置の概略を示す側面図である。第
７図及び第８図の部材に付した番号で第６図に付した番
号と同じものは、同じ部材を表わす。光変調素子６３を
構成する部材で１光束を透過させる部分は透明の物質で
構成することは言うまでも万いが、導電線３７及び接地
導電線３８の各々の発熱抵抗体に接地される部分は透明
電極とするのが望ましい。第７図及び第・８図に於いて
、光ｉ３０から出射した光束はシリンドリカルレンズ３
１によって集光され、その集光光束３２によって光変調
素子３３は、その発熱抵抗体（３４ａ、３４ｂ、３４Ｃ
，−−−−−）を含むように照射される。発熱抵抗体（
３４ａ　、３４ｂ。

３４Ｃ１・・−・）に電圧が印加されない場合は、集光
光束はそのまま光変調素子３３を透過して遮光板６９に
よって遮光される。発熱抵抗体（３４ａ。

３４ｂ、３４Ｃ，・・・・・）に電圧が印加されると、
発熱抵抗体近傍に入射した集光光束は屈折率分布による
作用を受けその波面が変換され、入射光量の大部分れ発
熱抵抗体の配列方向と直交する方向に偏向される。その
結果、遮光板３９によって遮光されない光束４２が発生
し、それをアレーレンズ系４０によって感光体４１上に
結像する。以上の様にして、印加電圧のオン、オフに応
じて感光体面上に光スポットの点滅を得ることが可能と
なる０ 第６図及び第７図の実施例においては、屈折率分布によ
って波面が変換作用を受けた光束４２を通過する様に遮
光板３９を配したが、この逆でもよ束を感光体面に到達
せしめる様な遮光板を配してもよい。

又、前記実施例に於いては、入射光束を発熱抵抗体の配
列方向と直交する面内の成る方向により配の状態を制御
することによシ、所望の方向に光束を射出させることは
容易に行なえるものである。

ことによシ、光変調素子で変調される光束を所定の方向
に導ひくことが可能で、それによシ変調された光束の光
量が大きく取れ、コントラストが良好に取れるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第６図及び第４図社各々、既提案の光
変調素子を説明する為の図、第５図（Ａ）（Ｂ）は各々
、本発明の光変調素子の一実施例を説明する為の図、第
６図、第７図及び第８図は各々、本発明の光変調素子を
用いた記録装置を示す図。 ２１ａ、２１ｂ、２ＩＣ−−−−−発熱抵抗体、２２　
ａ　、　２２ｂ、２２ｃ・・・・・電極、２３１１・・
・・接地電極、２４弗・・・・等屈折率曲線、３０・・
―・・光源、３１争・・１１φシリンドリカルレンズ、
３２・・・・・集光光束、６３・・・−・光変調素子、
３４ａ、３４ｂ、３４Ｃ・・・拳・発熱抵抗体、３５・
・・・・ビデオ信号源、３６・・・・・電圧印加手段ｓ
３７．３８””・導電線、３９・ｏ■遮光板、４０・・
・・・結像系、４１・・・・・感光体。 出願人　キャノン株式会社 東京都大田区下丸子３丁目３０番 ２号キャノン株式会社内 １５３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）温度によシ屈折率が変化する媒体に熱を与え、該
   媒体内に屈折率分布な生ぜしめて光を変調すせることに
   よシ、変調されて射出される光束の方向を制御すること
   を特徴とする光変調方法。 Ｃ）温度によシ屈折率が変化する媒体と、該媒体匂 内に熱によシ形成される屈折率分布の屈折率匂配が媒体
   内の部所によって変化する様に熱を与η える手段とを備え、前記屈折率＃配の変化を利用して変
   調される光束の方向を制御する事を特徴とする光変調素
   子。 （３）前記媒体に熱を与える手段は複数の発熱抵抗体で
   あり、この発熱抵抗体の配列方向に対して勾 直交する方向に屈折率分布の屈折率匂配が急となる様に
   熱を与え、入射光束を発熱抵抗体の配列方向と直交する
   面内での所定の方向に選択して指向せしめる特許請求の
   範囲第２項記載の光変調素子。