JPS62118318A - 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、カメラにおける高速シャッタなどの光制御機
器に用いることができる光シャッタ素子に関するもので
ある。

従来の技術 近年、機械的、電気的あるいは化学的な手段を用いて光
の透過量を制御する、いわゆる光シャッタ素子が各分野
で幅広く用いられている。なかでもカー効果などの電気
光学効果を利用した固体光シャンク素子は、応答性に優
れ、小型化が可能となることから、カメラのシャッタな
ど高速性を必要とする光シャッタへの応用が考えられて
いる。

現在、上記光シャッタ素子として知られているものは、
チタン酸ジルコン酸鉛の鉛の一部をランタンで置換した
組成物（以下ＰＬＺＴと記述する）等の透光性焼結磁器
の平板上に複数個の電極を設けた基板を、上記電極に電
圧を印加した時に生じる電界ベクトル方向に対し、±４
５°の方向に偏光軸が互いに直交するように、偏光板で
挾んだ構造を有したものである。

以下図面を参照しながら、従来の光シャッタ素子につい
て説明する。

第３図は、従来の光シャッタ素子の構成図の例を示した
ものであり、３１はＰＬＺＴ基板、３２ａ、３２ｂはＰ
ＬＺＴ基板上に設けられた電極であり、３２ａは電圧印
加用電極、３２ｂは接地側電極である。

３３は偏光子、３４は検光子であり、電圧印加用電極３
２ａと接地側電極３２ｂ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
が互いに直交するように構成されている。

このように構成された光シャッタ素子の動作を以下に説
明する。

第３図の偏光子３３の後部に設けられた光源３５から光
を照射した場合、ＰＬＺＴ基板３１上に形成された電圧
印加用電極３２ａと接地側電極３２ｂの電極間に電圧を
印加しない場合は、電気光学効果による複屈折を生じず
、偏光子３３及び検光子３４によって光は遮断されるが
、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。こ
のような原理により、小型、高速の光シャッタ素子が可
能となる。

（例えば、「光学セラミツクスと光ファイバー」戸田尭
三、石田宏司著、Ｐ１１３〜Ｐ１１７）。

一方、第３図に示した光シャッタ素子の構成においては
、ＰＬＺＴ基板上に設けた交差くし型電極間に電圧を印
加した場合、電気光学効果を示す素子の有効な部分は、
ＰＬＺＴ基板の表面近傍のみであるため最大透過率を得
るに必要な印加電圧が大きいという問題がある。この解
決をはかるために、第４図に示すように、透光性焼結磁
器４１の両生面に電極４２を設けた基板を接着剤４３等
で複数層積層した構成にし、電極間に電圧を印加した時
に、ＰＬＺＴ基板４１の全面に、はぼ一様に電界がかか
るようにし、電気光学効果を示す素子の有効厚みを増大
させ、低電圧駆動が可能な光シャッタ素子も提案されて
いる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、第４図に示した光シャッタ素子は、電圧
を印加しない場合、本来、偏光軸が互いに直交している
検光子４４、及び偏光子４５により透過率がゼロである
べきはずであるにも拘らず、光もれが発生し、コントラ
スト比が低下する問題がある。例えば、第５図は、第４
図と同じ電極構成からなる光シャッタ素子の透過率の電
圧依存性を示したものである。すなわち、厚み５００μ
ｍのＰＬＺＴ基板の両主面上にアルミニウム電極を設け
た後、エポキシ系接着剤を用いて複数層積層した後、積
層面に対して、垂直な面上の表裏に偏光板を配列させた
光シャフタ素子において、電極間に０〜２５０■の電圧
を印加した場合の波長６００ｎｍにおける透過率の変化
を示したものである。なお用いた光シャッタ素子の厚み
は４００μｍである。

また使用したＰＬＺＴ基板の組成は、ＰＬＺＴの一般式 ％式％ においてｘ＝０．０９、ｙ＝０．６５を用いた。

第５図から明らかなように、第４図の構成からなる光シ
ャッタ素子は、電圧を印加しない場合でも、透過率が約
１％もありコントラスト比の面で大きな問題となる。

さらに、また信頼性の面においても問題がある。

すなわち、第４図からなる光シャッタを長時間駆動する
と、接着剤と焼結磁器の界面で破壊が生じ、本来の光シ
ャッタの特性を示さないことがある。

本発明は、上記問題点に鑑み、電圧を印加しない場合で
の光もれをなくし、コントラスト比が優れ、かつ信頬性
の良好な光シャッタ素子を提供することにある。

問題点を解決するための手段 本発明の光シャッタ素子は、両主面上に電極が設けられ
た電気光学効果を有する透光性焼結磁器基板を、可とう
性を有する接着剤を用いて電極面に平行に複数層配列す
ることにより、コントラスト比及び信頌性の優れた光シ
ャッタ素子を提供するものである。

作用 本発明は、第４図に示すような従来の光シャ・７タ素子
の光もれの原因が、ＰＬＺＴ磁器の歪みによる屈折率の
不均一性にあることに着目した。すなわち、ＰＬＺＴ焼
結磁器層をエポキシ系などの硬い接着剤で複数層配列し
た場合、接着時に、接着剤の硬化収縮により、接着界面
近辺のＰ　Ｌ　Ｚ　’Ｔ”磁器層に歪みが発生し、磁器
層間に屈折率の不均一が生じる。従って、偏光子と検光
子を直交に配置した場合でも光もれが起こり、コントラ
スト比の低下を招く結果となる。本発明の光シャッタ素
子は、この歪みを除去するために、焼結磁器間を接着す
る接着剤に可とう性の大きなニトリル系、クロロプレン
系等のゴム系接着剤あるいは熱可塑性ポリエステル系接
着剤を用いる。これらの接着剤を用いることにより、接
着硬化時に発生する歪み応力は、接着剤に吸収され焼結
磁器の屈折率の不均一は、著しく緩和される。

これにより、光シャッタ部のＰＬＺＴ磁器層は、歪みを
受けることが無（、均一な屈折率からなる磁器層が得ら
れ、検光子と偏光子を直交に配置することにより光もれ
が全く生じず、コントラスト比が大幅に改善される。

一方第１図に示すような電極が相対している透光性焼結
磁器に電圧を印加すると印加力向に焼結磁器が電歪等に
より伸縮する。ＰＬＺＴ焼結磁器は、電歪定数が他の材
料にくらべて大きいため伸縮量も大きい。従ってエポキ
シ系のような硬い接着剤を用いた光シャッタを長時間駆
動すると接着剤と焼結磁器の界面で破壊が生じる。しか
しながら本発明のように可とう性の大きな接着剤を用い
ると、電圧の印加により発生した磁器の伸縮力を接着剤
が吸収可能となり接着剤と磁器界面での破壊を生じず、
信頼性を著しく向上することができる。

実施例 以下、本発明による光シャッタ素子について具体的に説
明する。

Ｐｂｏ、ｑ、Ｌａｏ、ｏ＊　　（Ｚｒｏ、ｂｓ　Ｔｉｏ
、ａｓ）　ｏ、ｑ＊　０３の組成となるようにｐｂｏ、
Ｚ　ｒ　Ｏｚ　、Ｔ　ｉ　Ｏｚ、Ｌａ、Ｏ，を配合した
後、酸素気流中で、１２００℃で２０時間、ホットプレ
スしてＰＬＺＴ焼結磁器を製造した。しかる後、厚み５
００μｍにスライスした後、両主面上にＡｌを蒸着して
電極とした。次に可とう性の大きな接着剤である熱可塑
性ポリエステル系、ニトリル系、クロロプレン系接着剤
をそれぞれ電極面に塗布した後、これらを複数個積層し
、固着した。なお、スペーサとなる接着剤の厚みは硬化
後、１０μｍとなるように塗布量を設定した。その後、
積層した素子を厚み５００μｍに切り出し、その切り出
し面の両面を鏡面研磨処理して第１図のような光シャッ
タ素子とした。かかる光シャッタ素子の積層面に対して
垂直な面上の表裏に偏光板を第１図に示すように、はり
合わせた。

次に電圧を、電極間にＯ〜１５０■印加した場合の、波
長６００ｎｍでの透過率を測定した。その結果を第２図
に示す。なお、比較のためＰＬＺＴ焼結磁器の組成、磁
器層の厚み、電極、光シャッタの厚み等は、全て、第１
図の光シャッタ素子と同一で、接着剤として可とう性の
極めて小さなエポキシ系を用いたものを作製し、前述と
全く同じ条件で透過率の電圧依存性を測定した。その結
果−も第２図に示す。第２図から明らかなように、本発
明による光シャッタ素子は、印加電圧をかけない場合で
も光もれが生じない。従ってコントラスト比（最大透過
率／最小透過率）は、従来の光シャッタ素子が、１：２
１０であるのに対し、本発明による光シャッタ素子では
約１　：　１８００−１　：　２０００と著しくコント
ラスト比を向上することができる。

一方前述の接着剤を用いて作製した光シャッタを、１８
０　Ｖ、　Ｉ　ＫＨｚで寿命試験を行った結果、エポキ
シ系を使用した場合では、８ｘｌＯｈサイクルで接着剤
と焼結磁器の界面で破壊が見られたが、可とう性の大き
いポリエステル系、ニトリル系、クロロプレン系を使用
した光シャッタにおいては、１ｘｌＯ”サイクル以上で
も何ら変化が見られず極めて信頼性が高いことが確認さ
れた。

なお本発明の実施例では、電気光学効果を有する透光性
焼結磁器としてＰＬＺＴを用いたが、ＰＬＺＴと同様の
電気光学効果を有する。

（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ、Ｎｂ）Ｏｚ系、（Ｐｂ、Ｂｉ）
（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏｘ系などを用いても同様の効果が期待
できることは言うまでもないことである。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明による光シャッ
タ素子は、従来の光シャッタ素子に比べて、コントラス
ト比及び信頼性の向上、駆動電圧の低減が可能となり、
高コントラスト、高信頼性が要求されるカメラの高速シ
ャフタなどの実用化をはかるうえで、極めて有効である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による光シャッタ素子の構成図、第２
図は、本発明による光シャッタ素子の透過率の電圧依存
性を示した特性図、第３図、第４図は従来の光シャッタ
素子の構成図、第５図は、従来の光シャッタ素子の透過
率の電圧依存性を示した特性図である。 １１・・・・・・ＰＬＺＴ基板、１２・・・・・・電極
、１３・・・・・・偏光子、１４・・・・・・検光子、
１５・・・・・・可とう性接着剤、１６・・・・・・光
源。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名第２図 坤加電圧（Ｖ） 第５図 ０　　　／６０　　　α　　頃 丘すカロを刀ミ（ｖ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）両主面上に電極が設けられた電気光学効果を有す
   る短冊状の透光性焼結磁器基板が、接着剤を介して電極
   面に平行に複数層配列し、積層面に対して垂直な面上の
   表裏に偏光板が配置された光シャッタ素子において、接
   着剤が、可とう性であることを特徴とする光シャッタ素
   子。
2. （２）透光性焼結磁器としてチタン酸ジルコン酸鉛の鉛
   の一部をランタンで置換した組成物を用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の光シャッタ素子。