JPS60262125A - 光シヤツタ−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】 産業上の利用分野 本発明は、光学式プリンターの書き込み用デバイス、カ
メラにおける高速光シャッターなどの光制御機器に用い
ることが出来る固体の光シヤツター素子に関するもので
ある。

従来例の構成とその問題点 近年、光通信、光学情報処理などの光関連技術の開発が
非常に活発に行なわれており、それに伴う、光学部品、
光制御デバイスの開発が重要視されている。その中にあ
って、電気光学効果を有する固体の透光性磁器も、光制
御デバイスとしての光シヤツターとして利用出来、種々
の応用が期待されている。特に、上記光シヤツター素子
をアレイ状に形成し、最近非常に注目を集めている非衝
撃形プリンターの一種である光学式プリンターの書き込
み用ヘッドとしての応用が期待されている。

現在、上記光シヤツター素子として知られているものは
、Ｌ、添加めチクン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ）等の透
光性磁器の平板上の表裏対称に、もしくは少なくとも片
面に、対向電極と、光もれ等をなくするために、光シヤ
ツタ一部の面積を規制するように、スリットマスクを設
けた基板を、上記電極に電圧を印加した時に生じる電界
ベクトルの方向に対して、±４５°の偏光軸を有する偏
光板で挾んだ構造を有したものである。

以下従来の光シヤツター素子について、図面を参照しな
がら説明する。

第１図ａは、従来の光シヤツター素子の構成図を示した
ものであり、ｂけその上面図である。１はＰＬＺＴ平板
、２はＰＬＺＴ平板１上に設けられた共通電極、３は電
圧印加用電極、４は光シヤツタ一部の面積を規制し、光
シヤツター開口部以外からの光もれをなくするために設
けられた光遮へいスリット膜である。５は偏光子、６け
検光子であり、これらは、共通電極２と、電圧印加用電
極群間に電圧を印加した時に生じる電界ベクトルの方向
に対して±４５°の方向に、偏光軸が互いにＭ交するよ
うに構成されている。

以下、図のように構成された従来の元シャッター素子に
ついて、その動作を説明する。

第１図ａ６の偏光子の後部から光を照射した場合、ＰＬ
ＺＴ平板１上に形成された電圧印加用電極３と、共通電
極２の電極間に電圧を印加しない時は、電気光学効果に
よる複屈折は生じず、偏光子５、及び検光子６によって
光は遮断されるが、電圧印加用電極３に電圧を印加する
と、電気光学効果のカー効果によって複屈折を生じ、光
の偏光状態が変化し、光が透過する。従って、電圧印加
用電極３の任意の電極に電圧を印加すれば、任意の部分
の光を透過することが出来、検光子６の前部に感光体な
どを置いておけば、任意のパターン表示が可能であり、
非衝撃形の光プリンターの書込みヘッドとして利用出来
る。

しｔ・しながら、ＰＬＺＴの電気光学材料は、電気光学
効果としてのカー効果が太きいだけでなく、電界を印加
すると、電界の２乗に比例した歪を生じ、複屈折を起こ
すという光弾性効果も大きく、この効果は、温度変化に
対する特性の変動が大きいために、従来構造の素子では
、光シヤツター素子を駆動する電圧を一定にした時に、
周囲の温度変化に対する、光シヤツタ一部の透過率の変
化が大きいという問題を有していた。

発明の目的 本発明の目的は、光学式プリンター等、光制御デバイス
として用いて非常に有効であシ、周囲温度変化に対する
光透過率の変化がきわめて少ない安定した光シヤツター
素子を提供することである。

発明の構成 本発明の光シヤツター素子は、電気光学効果と光弾性効
果とを有する固体の板状透光性磁器上の少なくとも一方
の面に、光シヤツターを形成するように一組以上の電極
を設け、前記板状透光性磁器の表裏に、偏光板を偏光軸
が互いに９００の角度を々すように配置した光シヤツタ
ー素子であって、前記電極の電極間距離が一定でないよ
うに構成された電極構造を有するものであって、これに
より、温度変化に対する前記光シヤツター素子の光シヤ
ツタ一部の透過率の変化を低減し、実使用環境下で、非
常に安定した出力の得られる光シヤツター素子となるも
のである。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第２図ａは、本発明の実施例における光シヤツター素子
の構成図を示したものであり、ｂはその正面図である。

第２図ａ、ｂにおいて、１１はＰＬＺＴ平板、１２はＰ
ＬＺＴＸＦＬ［１１上に設けられた共通ｗｅ、１３は電
圧印加用電極である。１４は光シヤツター開口部を規制
する光遮へい用スリット膜であり、１５．１６はそれぞ
れ偏光子と検光子であシ、従来構成と同様、これらは、
共通電極１２と、電圧印加用電極間に電圧を印加した時
に生じる電界ベクトルの方向に対して、±４６°　の方
向に偏光軸を有するように構成されている。

以上のように構成された本実施例の光シヤツター素子に
ついて、以下にその動作機構を説明する。

本発明にかかわる構成を有する光シヤツター素子におい
ても、従来の構成を有する光シヤツター素子の原理と同
様であシ、第２図２Ｌ１５の偏光子の後部から光を照射
した場合、ＰＬＺＴ平板１１上に形成された電圧印加用
電極１３と、共通電極１２との間に電圧を印加しない時
は、電気光学効果による複屈折は住じず、光は遮断され
るが、電圧印加用電極１３に電圧を印加すると、その電
圧の印加された部分のみ、光の偏光状態が変化し、光が
透過するようになる。しかし、本発明にかかわる実施例
の場合は、第２図からも明らか々ように、対向する電極
対の電極形状が従来とは異々って゛おシ、電極間距離が
場所によって異なっている。

このような構造にすることによシ、光シヤツター開口部
の場所によって電界強度を変化させている。

そこで電圧印加用電極１３に印加する電圧を制御して、
」二記光シャッター開口部中で、電界の大きくなる部分
、つまり対向電極間隔の小さい部分では、室温で半波長
電界（透過率が最大となる時に必要とされる電界）よシ
も大きな電界がかかるようにし、電界の小さく々る部分
、つまシ対向電極間隔の大きな部分では、半波長電界に
達していな、１１１′　叶紅ｔ　４０　ｆｔ　７　ｑ　
ｙ　ｆｉ　Ｍ　０部０酎７“・各部分の電界強度に応じ
た透過率の和として測定される。ＰＬＺＴ材料は、温度
が上昇すると、半波長電界が上昇するため、従来の電極
構成では光シヤツターの透過率がかなシ変化していた。

しかし、本発明にかかわる電極構成の光シヤツター素子
では、温度が室温から上昇した場合、ＰＬＺＴ基板の半
波長電界が上昇するため、対向電極間距離の小さな部分
の透過率は上昇し、対向電極間距離の大きな部分での透
過率は低下する。従って、光シヤツター開口部の各部分
での透過率分布は変化するが、開口部全体の透過率の温
度変化は非常に小さくすることが出来る。

本実施例においては、厚さ４００１１ｍのＰＬＺＴ平板
を用い、片面に０ｒ−Ａｕを蒸着し、フォ）　ＩＪソグ
ラフィ技術を用いパターンを形成した。この時、Ｃｒ−
Ａｕの電極厚みは約５０００人であった。

また、第２図における対向電極部の形状は、電圧印加電
極１３の先端を三角形状にし、電極間距離の最小部分が
４０μｍ、最大部分である両端で７０μｍ１電圧印加用
電極１３の電極幅は６ｏμ虱帯状電極間隔が６０μｍで
構成した。その後、透明な絶縁膜を１μｍ塗布し、不透
明金属薄膜を蒸着し、光シヤツター開口部として、３ｏ
μｍ×６０μｍの長方形のスリットを形成した。

第３図は、従来の電極構造における光シヤツター素子の
透過率と温度の関係と、本発明にかかわる実施例の電極
構造における光シヤツター素子の透過率と温度の関係を
示したものである。図３において、実線は従来電極構造
における温度と透過率の関係を、破線は本発明にかかわ
る実施例の電極構造における温度と透過率の関係を表わ
している。印加電圧はいずれも１２０ｖである。図から
も明らかなように、本発明にかかわる電極構造を有する
光シヤツター素子においては、２０℃〜６０℃の温度範
囲において、非常に安定した透過率を有している。

次に、本発明の他の実施例について図面を参照しながら
説明する。

第４図は、本発明の他の実施例における光シヤツター素
子の構成図を示すものである。第４図において、２１は
ＰＬＺＴ平板、２２は前記ＰＬＺＴ平板２１上に形成さ
れた、交差指形電極、２３゜２４はそれぞれ偏光子、検
光子である。第４図からも明らかなように、交差指形電
極２２の電極間距離は、場所によって行なっており、こ
れによって、交差指形電極２２間に電圧を加えた時に、
ＰＬＺＴ平板２１にかかる電界強度を変えている。

第４図のよう々構成においても、実施例１で述べたよう
に、光シヤツター素子の透過率の温度変化を低減するこ
とが出来た。

本実施例においても、厚さ４０ｏｌｔｍのＰＬＺＴ平板
番用い、片面に０ｒ−Ａｕを蒸着し、フォトリングラフ
ィ技術を用いパターンを形成した。この時、Ｃｒ−Ａｕ
の電極厚みは約６０００人、電極幅は１００μｍ、電極
間距離は、短い部分で６０μｍ長い部分で１２０μｍ、
電極間距離の短い部分と、長い部分の割合は１：１とし
た。そして、偏光板を、偏光軸が、ＰＬＺＴ平板２１上
にかかる電界方向に対して±４６°の角度をもつように
、互いに直交させて光シヤツター素子を構成した。

第６図は、前記実施例の電極構造における光シヤツター
素子の透過率と温度の関係を示したものである。第６図
において、光シヤツター素子の駆動電圧は１８０Ｖであ
った。第６図から明らかなように、本実施例の電極構造
においても、周囲温度２０　’（：〜６０℃において、
非常例安定した透過率を示した。

以上のように、前記実施例のように、ＰＬＺＴ平板上に
形成する電極の電極間距離を一定にせず場所により変化
させて、ＰＬＺＴ平板にかかる電界強度に、分布を持た
せることによって、従来、非常に問題であった光シヤツ
ター素子の温度による透過率の変動をなくし、周囲温度
の変化に対して、安定な透過率を有する光シヤツター素
子が実現出来た。

なお、本発明にかかわる実施例では、電極材料として、
Ｃｊｒ−Ａｕを使用したが、他の電極材料でも同様の結
果が得られることは容易に推測される。

また、電極部の形状も、場所によって電極間距離、、　
’＆′（Ｉ：Ｊ？４″５１１ＫＬ””１“０”°０１１
　果が得られることも明らかであり、本実施例の電極構
造だけに限定するものではない。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明は、電気光学効
果と光弾性効果とを有する固体の板状透光性磁器上の少
なくとも一方の面に、光シヤツターを形成するような一
組以上の電極を設け、前記板状透光性磁器の表裏に、偏
光板を偏光軸が互いに９０°の角度をなすように配置し
た光シヤツター素子であって、前記電極の電極間距離が
一定でないように構成された電極構造を有するものであ
って、これにより、温度変化に対する光シヤツター開口
部の透過率の変化を著しく低減し、実使用上、温度制御
等の必要ない、安定な光シヤツター素子を提供するもの
である。

以上に述べたことは、今後増々開発が注目されている光
制御デバイス、光情報処理技術の中にあって、光学式プ
リンター等の書き込みヘッドや、その他の応用機器のデ
バイスに、ＰＬＺＴ素子を応用するにあたって、大きな
効果を与えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光シヤツター素子の構成図、第２図は本
発明にかかわる１実施例の光シヤツター素子の構成図、
第３図は従来及び本発明の実施例における光シヤツター
素子の温度と透過率の関係を示した図、第４図は本発明
にかかわる他の実施例の光シヤツター素子の構成図、第
５図はその特性図を示した図である。 １１８３．・・、ｐ　Ｌ　Ｚ　Ｔ基板、１２・・・・・
・共通電極、１３・・・・・・電圧印加用電極、１４・
・・・・・光速へいスリット、１６・・・・・・偏光子
、１ｅ・・・・・・検光子、２１・・・・・・ＰＬＺＴ
基板、２２・・・・・・交差指形電極、２３・・・・・
・偏光子、２４・・・・・・検光子。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 第３図 堪　浸（００

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気光学効果と光弾性効果とを有する固体の板状
   透光性磁器上の少なくとも一方の面に、光シｖツタ−を
   形成するように、−組以上の電極を設け、前記板状透光
   性磁器の表裏に、偏光板を偏光軸が互いに９０’の角度
   をなすように配置した光シヤツター素子であって、前記
   電極の電極間距離が一定でないように構成された電極構
   造を有していることを特徴とする光シヤツター素子。 （（８）電極間の一部分のみの光を透過させるようにス
   リットマスクを設けた特許請求の範囲第１項記載の光シ
   ヤツター素子。