JPS62118319A - 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ッタ素子は、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
挟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４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、４１はＰＬＺＴ基板、４２ａ、４２ｂはＰ
ＬＺＴ基板上に設けられた電極であり、４２ａは電圧印
加用電極、４２ｂは接地側電極である。

４３は偏光子、４４は検光子であり、電圧印加用電極４
２ａと接地側電極４２ｂ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４図の偏光子４３の後部に設けられた光源４５から光
を照射した場合、ＰＬＺＴ基板４１上に形成された電圧
印加用電極４２ａと接地側電極４２ｂ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４３及び検光子４４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、「光学セラミックスと光ファイ
バー」戸田尭三、石田宏司著、Ｐ１１３〜Ｐ１１７）。

一方、第４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５図に示すように、透光性焼結磁
器５１の両生面に電極５２を設けた基板を接着剤５３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５１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５図に示した光シャフタ素子は、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５４、及び偏光子５５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６図は、第５
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基板の両主面上にクロム−金電極を設けた
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
シャッタ素子において、電極間に０〜２５０ｖの電圧を
印加した場合の波長６００　ｎ　ｍ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５００μｍ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６図から明らかなように、第５図の構成からなる光シ
ャフタ素子は、電圧を印加しない場合、すなわちＯｖに
おいても、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５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、信頼性が優れ、か
つ透過率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短冊状の透光性焼結磁器基板を
、単に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、信頼性及び透過率の優れた光シャフタ素子
を提供するものである。

作用 本発明は、第５図に示すような従来の光シャッタ素子の
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ＰＬＺＴ磁器層に歪みが発生し、磁器層間に屈折率
の不均一が生ずる。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
みを完全に除去するために、焼結磁器間の固着には、−
切接着剤を用いず短冊状の焼結磁器は、単に配列してい
るだけとしシャッタ作用に関係のない焼結磁器の両端部
のみを固着するものである。

これにより光シャッタ部のＰＬＺＴｍ器層は、歪みを受
けることが無く、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２図に示すような電極が相対している短冊状の透
光性焼結磁器に電圧を印加すると印加方向に焼結磁器が
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
は接着剤を用いないことから接着剤と磁器界面での破壊
がなくなるため信頼性を著しく向上することができる。

さらに第５図からなる光シャッタではシャッタ作用に全
く関与しない接着剤部がかなりの面積を占めることから
、光シャッタとしての平均透過率は、かなり低下する。

しかしながら本発明の光シャッタでは接着剤を使用しな
いため、シャッタ部の開口率が大きくなり従来の光シャ
ッタに比較して透過率も必然的に向上する。

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。

Ｐｂ＋１．９１Ｌａｌ　ｏ＊（Ｚｒｏ、　ｂ５Ｔｉｏ、
　ｚｓ）ｏ、　９８０３の組成となるようにＰｂｏＳＺ
ｒｏｔ　、Ｔ　ｆｏｇ　、Ｌａｇ　Ｃ）＋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５００μｍにスライスし、両主面上にＣ
ｒ−Ａｕを蒸着して電極とした。次にこれらをエポキシ
系接着剤を用いて複数個積層し、固着した。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た。その後これらを５００℃
でｌＨｒ保持しエポキシ系接着剤を熱分解し第２図に示
すような短冊状のＰＬＺＴ焼結磁器を作製した。かかる
短冊状の磁器を第１図のように配列した後、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３図
に示す。なお、比較のための光シャッタ素子の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
剤としてエポキシ系を用いて第５図からなる光シャッタ
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。なおエポキシ系接着剤の厚みは、硬化後３０
μｍとなるよう塗布量を設定した。第３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　：　　２００であるのに対し、本発明による
光シャッタ素子では１：２３００と著しくコントラスト
比を向上することができる。

一方それぞれの光シャッタを、１８０Ｖ、ＩＫＨｚで寿
命試験を行った結果、接着剤を使用した場合では、８ｘ
ｌＯ’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、本発明からなる光シャッタでは、３ｘｌＯ９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。

また第３図から明らかなように本発明では接着剤を使用
しないことから光シャッタの開口率が大きくなり、従っ
て透過率も従来品に比べて大きいことがわかる。

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。

（Ｐｂ１Ｌａ）（Ｚｒ１．Ｎｂ）０３系、（Ｐ　ｂ、Ｂ
　ｔ）　　（Ｚ　ｒ　ｓ　Ｔ　ｔ）　０３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、信顛性の向上及び高透過率が可能となり、高コン
トラスト、高信頼性、高透過率が要求されるカメラの高
速シャッタなどの実用化をはかるうえで、極めてを効で
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、本発明あるいは従来の光シャッタ素子を構成する
短冊状のＰＬＺＴ焼結磁器の斜視図、第３図は、本発明
による光シャフタ素子の透過率の電圧依存性を示した特
性図、第４図、第５図は従来の光シャッタ素子の構成図
、第６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・・・・・・光源。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１老嬢／、５ 第３図 ｔＴＪ　力０１１刀ミ（Ｖ） 第４図 第６図 伸加寛、）ｉ（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
   る短冊上の透光性焼結磁器基板が、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。