JPS60212739A - 光制御素子 - Google Patents

光制御素子

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Publication number
JPS60212739A
JPS60212739A JP59067368A JP6736884A JPS60212739A JP S60212739 A JPS60212739 A JP S60212739A JP 59067368 A JP59067368 A JP 59067368A JP 6736884 A JP6736884 A JP 6736884A JP S60212739 A JPS60212739 A JP S60212739A
Authority
JP
Japan
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liquid
heating resistor
granule
incident
particles
Prior art date
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Pending
Application number
JP59067368A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Suzuki
雅之 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
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Priority to US06/616,182 priority patent/US4795243A/en
Publication of JPS60212739A publication Critical patent/JPS60212739A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL 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
    • G02F1/00Devices 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
    • G02F1/01Devices 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 
    • G02F1/0147Devices 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
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses
    • G02B3/12Fluid-filled or evacuated lenses

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は微小な粒体を移動させるととKよυ入射光束に
影響を与え、これKより光制御を行なう素子に関する。
〔従来技術〕
近年、光とくにレーザー光を信号伝達手段として用いて
表示、記録等を行なうことが実用されている。この様な
光の利用においては光束を適宜制御するための手段が必
要である。この種の光束制御に関する技術については各
種の方式が提案されておシ、たとえば特開昭56−55
23号には、電気光学効果をもつ結晶内の電界分布を部
分的に変化させ、これにより結晶内の屈折率分布を部分
的に変化させて入射光束を適宜回折せしめる光制御方式
が開示されている。しかしながら、この方式において用
いられる電気光学結晶は高価であり、またこの方式にお
いては該結晶に入射させる光束に所定の偏光特性を与え
々ければならない。更に、この方式においては光束を全
反射させ回折効率を良くするためには電界印加のための
電極にほぼ平行に光束を入射せねばならないという制約
がある。
一方、特開昭58−100817号公報には、液体の内
部において蒸気泡の形成及び消滅を行なうことにより入
射光束の制御を行なう方式が開示されている。しかしな
がら、この方式においては蒸気泡の形成及び消滅を頻繁
に繰返す必要があるので素子の動作の安定性が満足すべ
きものではなく、また蒸気泡消滅時にキャピテーシ、ン
破壊が生じ素子の耐久性が低下しやすいという゛問題が
ある。
〔発明の目的〕
本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、入射する光及び
該入射光の入射様式等に特別の制約がなく且つ安定性及
び耐久性の優れた光制御素子を提供することを目的とす
る。
〔発明の要旨〕
本発明によれば、以上の如き目的は、透光性を有する液
体中に透光性を有する粒体を存在せしめ、該液体の温度
を部分的に変えることにより粒体を移動させ、該粒体の
移動経路に光束を入射させることKよシ達成される。
〔発明の実施例〕
以下、図面を参照しながら本発明光制御素子の実施例を
説明する。
第1図は本発明による光制御素子の第1の実施例を示す
概略断面図であり、第2図はその概略斜視図である。図
において、1は透光性保護板であり、本実施例において
は透明ガラス板が用いられた。2は透光性を有する液体
層であシ、本実施例においてはエチルアルコールが用い
られた。3は液体薄rmz中に存在する粒体であり、本
実施例においてはエチルアルコール蒸気泡である。4は
発熱抵抗体6a r 6bを内蔵せる発熱抵抗体層でお
り、本実施例においては絶縁性物質810□が用いられ
た。本実施例においては発熱抵抗体6 m + 6 b
の幅は20μであシ、これら抵抗体の間隔は50μであ
った。5は透光性基板であり、本実施例においてはガラ
ス板が用いられた。7は導電線であシ、発熱抵抗体6 
a * 6 bを各々独立に駆動できる様にそれぞれ駆
動電源V a r V bを含んで駆動回路を形成して
いる。従って、各々の発熱抵抗体に印加する電源Va、
Vbの電圧を制御することにより各発熱抵抗体6 a 
r 6 bの近傍の液体層2の温度を制御できる。
第1図の実施例においては、粒体3は液体層2を部分的
に加熱することにより作られた。即ち、発熱抵抗体6a
の両端に約4,2vの直流電圧を印加すると直径150
μ程度のエチルアルコール蒸気泡からなる粒体3が形成
され、かくして形成された粒体3は印加電圧を下げても
消滅することがなかった。粒体3は発熱抵抗体6aに印
加する電圧を1.5v程度まで下げても発熱抵抗体6&
の近傍に引きつけられたままであった。
@1の実施例においては、粒体3は次の様にして液体層
2内を移動させることができた。即ち、発熱抵抗体6I
Lに1.5vの電圧を印加して該抵抗体6&の近傍に粒
体3を保持している状態から、該抵抗体6aの印加電圧
を切シ同時に@接する抵抗体6bに1,5vの電圧を印
加すると、該粒体3は直ちに抵抗体6bの近傍(点線で
示す)へと移動した。
この様に1電圧を印加する発熱抵抗体を選ぶことにより
液体層2内の粒体3の位置を制御することができる。こ
れは液体層2内において温度差が形成されることに基づ
くものであり、粒体3は低温側から高温側へと移動する
。尚、粒体3を目的とする位置に保持するためKは、該
位置の発熱抵抗体に液体を発泡せしめることのない程度
の電圧をバイアス電圧(保持電圧)として印加しておく
ことが好ましい。このため、全ての発熱抵抗体に予めバ
イアス電圧を印加しておき、特定の発熱抵抗体にバイア
ス電圧以上の電圧を印加して粒体を引き寄せ、その後肢
抵抗体への印加電圧をバイアス電圧まで下げることKよ
り粒体の移動を行なってもよい。
第1図において、透光性保護板1の側から液体層2へと
入射する光束I、は粒体3が発熱抵抗体6aの近傍に位
置する場合にはそのまま液体層2中を直進し、発熱抵抗
体層4及び透光性基板5を通過して外部へと射出される
(図において実線で示す)。次に、上記の如くに発熱抵
抗体6aの印加電圧を下げ発熱抵抗体6bの印加電圧を
上げると、粒体3は液体層2中を矢印の方向へ移動し、
発熱抵抗体6bの近傍に保持される。この時、入射光束
11は液体層2を通過する際に粒体によシ影響を受け発
散光束となって発熱抵抗体層4及び透光性基板5を通過
して外部へと射出される(図において点線で示す)。
かくして、液体層2中の粒体3の位置を制御することK
より入射光束工、を異なる波面状態にて射出せしめるこ
とができる。
第3図は本発明による光制御素子の第2の実施例を示す
概略断面図であり、図において符号1〜5.6m、6b
は第1図に関し説明したものと同様の部材を示し、ここ
では説明を省略する。本実施例においては、上記第1の
実施例の場合に比べて液体層2の厚さに対する粒体3の
大きさが大きい。入射光束l、は入射角θで入射せしめ
られ、粒体3が発熱抵抗体6bの近傍に位置する場合に
はそのまま液体層2中を直進し外部へと射出される(図
において実線で示す)。次に、発熱抵抗体5a 、5b
の温度制御を行なうことにより、粒体3を液体層2中に
おいて矢印方向へ移動させ、発熱抵抗体6aの近傍に位
置せしめ池と、入射光束工、は透光性保護板1と粒体3
との界面で全反射せしめられる(図において点線で示す
)。尚、この場合、透光性保護板1の屈折率は粒体3の
屈折率よシも大きいものとした。
かくして、液体層2中の粒体3の位lを制御することに
より入射光束I、の進行方向を変えることができる。従
って、素子のいづれかの側において観測すると光の点滅
がみられる。尚、入射角θを適宜選択することによシ、
粒体が目的とする位置に存在するときに直進及び反射の
2方向へ分割射出せしめる様にすることもできる。
第4図は本発明による光制御素子の第3の実施例を示す
概略断面図であり、図において符号1〜5.6a+6b
は第1図に関し説明したものと同様の部材を示し、ここ
では説明を省略する。入射光束I、は粒体3が発熱抵抗
体6aの近傍にちる場合にはそのまま液体層2中を直進
し外部へと射出される(図において実線で示す)。次に
、発熱抵抗体6a 、6bの温度制御を行なうことKよ
シ、粒体3を液体層2中において矢印方向へ移動させ、
発熱抵抗体6bの近傍に位置せしめると、入射光束■、
は液体2と粒体3との界面で全反射せしめられる(図に
おいて点線で示す)。尚、この場合、液体2の屈折率は
粒体3の屈折率より大きいものとした。
かくして、液体層2中の粒体3の位置を制御することに
より入射光束I、の進行方向を変えることができ、その
際の偏向角αは目的とする位置におけゐ粒体に対する入
射光束の入射位置を変えることにより変化させることが
できる。尚、本実施例においては説明の簡略化のだめ1
本の入射光線につき説明したが、実際には粒体表面の一
部に集光する様な集束光束を利用できる。この場合、集
束光束の開口数は粒体の直径や液体の屈折率等に応じて
適宜設計することによシ決定される。
第5図は不発gAKよる光制御素子の第4の実施例を示
す断面図であシ、図において符号1,2゜3.5は第1
図に関し説明したものと同様の部材を示し、ここでは説
明を省略する。上記第1〜3の実施例においては液体2
の温度を部分的に変えるための発熱源として発熱抵抗体
5a 、5bを用いたが、本実施例においては光エネル
ギーを熱エネルギーに変換することKより発熱源とする
。即ち、液体層2と透光性基板5との間に光エネルギー
吸収層8を設けておき、レーザー光11を集光レンズI
OKより集束せしめ可動ミラー9を介して光吸収層8上
に集光スポットを形成すると該集光スポットの部分の光
吸収層8が発熱し、これKより粒体3を保持する(図に
おいて実線で示す)。
次に1可動ミラー9を回動させることにより集光スポッ
ト位置を移動させると発熱部分も移動し、これに伴ない
粒体3も矢印方向に移動する(図において点線で示す)
。この方式によれば粒体の保持位置を連続的に変えるこ
とができる。
上記第1〜3の実施例においては発熱抵抗体の数が2個
の場合が例示されているが発熱抵抗体を3個以上設ける
ことができることはもちろんであり、またこれら実施例
においては1つの入射光束を用いた場合が例示されてい
るが複数の入射光束を用いることもできる。更に、上記
第1〜3の実施例においては透過型の素子を例示したが
、これら素子において液体層2と発熱抵抗体層4との間
に光反射層を設けておくことによ#)叉射型の素子とす
ることもできる。
更に、上記第1〜4の実施例においては液体層内に粒体
が1つ存在する場合が例示されているが、本発明素子に
は複数の粒体が存在する場合も包含される。
上記実施例においては、液体としてエチルアルコールを
用いたが、本発明素子における液体としてはその他の有
機液体や水等を使用することができる。また、上記実施
例においては、粒体としてエチルアルコールの加熱によ
シ発生せしめられたエチルアルコール蒸気泡を用いたが
、本発明素子における粒体としては同様にしてその他の
液体の加熱により発生せしめられた蒸気泡を用いること
ができ、更に粒体は外部から導入することもできる。粒
体としては、更に使用液体に溶解しにくい気泡が例示で
きる。この様な具体例として、液体として水を用いた場
合における空気、酸素、窒素、水素、ヘリウム、ネオン
、アルゴン、−酸化炭素、−酸化窒素、メタン等の気泡
が例示できる。粒体としては更に使用液体と混り合わな
い様な液体を用いることもできる。この様な具体例とし
て、液体として水を用いた場合の油滴が例示できる。粒
体としては更に比較的低密度の固体粒子を用いることも
できる。この様な具体例として、ラテックスゲール、マ
イクロカプセル等の高分子材料からなる市販の中空ある
いは中実の微小球が例示できる。
以上の実施例で説明した本発明の光制御素子は、光シヤ
ツターとして光プリンター利用したり、二次元に配列し
て表示素子として表示装置に利用したり、あるいは光ア
イソレーターや光偏向素子として各種機器に利用したシ
することができ、その応用範囲は極めて広い。
〔発明の効果〕
以上の如き本発明の光制御素子によれば、入射光束に対
して波長や偏光特性等の特別の制限がなく、レーザー光
以外の光源を利用でき、また入射光束の入射角について
も厳しい制約はない。また、本発明素子においては結晶
材料等の高価な材料を必要とせず、またその製造も容易
である。更に、本発明素子においては光制御は粒体と該
粒体に隣接する液体等の媒体との屈折率差にもとづき行
なわれるので、S/N比を高くすることができる。更に
、本発明素子においては光制御のためには粒体を移動さ
せるだけでよいので、素子の動作の安定性が高く且つ素
子に大きな力がかかることがないので素子の耐久性は良
好である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明光制御素子の断面図でおり、第2図はそ
の斜視図である。第3〜5図は本発明光制御素子の断面
図である。 1:透光性保護板、2:液体薄層、3:粒体、4:発熱
抵抗体層、5:透光性基板、5a l 5b:発熱抵抗
体、7:導電線、8二光エネルギー吸収層、9:可動ミ
ラー、10:集光レンズ、11:レーザー光。 111図 1N2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透光性を有する液体中に透光性を有する粒体が存
    在せしめられ、該液体の温度を部分的に変えることKよ
    シ粒体を移動させることのできる手段が設けられてお)
    、該粒体の移動経路に光束が入射する様になっているこ
    とを特徴とする、光制御素子。
  2. (2)粒体が液体加熱手段による液体の加熱により生ぜ
    しめられる蒸気泡である、第1項の光制御素子。
  3. (3)粒体が液体の外部から導入された気泡、液滴また
    は固体粒子である、第1項の光制御素子。
JP59067368A 1983-06-10 1984-04-06 光制御素子 Pending JPS60212739A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59067368A JPS60212739A (ja) 1984-04-06 1984-04-06 光制御素子
US06/616,182 US4795243A (en) 1983-06-10 1984-06-01 Granular member moving method and apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP59067368A JPS60212739A (ja) 1984-04-06 1984-04-06 光制御素子

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JPS60212739A true JPS60212739A (ja) 1985-10-25

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ID=13342999

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JP59067368A Pending JPS60212739A (ja) 1983-06-10 1984-04-06 光制御素子

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