JPS63240534A - 光偏向器 - Google Patents
光偏向器Info
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- JPS63240534A JPS63240534A JP7476687A JP7476687A JPS63240534A JP S63240534 A JPS63240534 A JP S63240534A JP 7476687 A JP7476687 A JP 7476687A JP 7476687 A JP7476687 A JP 7476687A JP S63240534 A JPS63240534 A JP S63240534A
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Landscapes
- Liquid Crystal (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。
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〕
本発明はレーザ光束を走査するのに有用な光偏向器に関
する。さらに詳しくは、電位勾配により制御された液晶
の配向分布を用いた小型で製作容易な光偏向器に関する
。
する。さらに詳しくは、電位勾配により制御された液晶
の配向分布を用いた小型で製作容易な光偏向器に関する
。
従来、レーザプリンタ、光変調器等に用いられている光
偏向器には次のものが知られているＯ（トリケッブス刊
光プリンタ設計記載）１、 ポリゴンミラー ２、 ホログラムスキャナー ３、 振動ミラー ４、 ＡＯ素子（音響光学素子） ５．１０素子（電気光学素子） しかし上記１〜３は、機械的可動部を含み、超精密加工
等により製作するため、容積が大きく、高価である。又
、４〜５も単結晶等を用い高価であると同時に、屈折率
変化も小さく高い動作電圧が必要である０ しかし今後、半導体レーザの普及がすすむにつれ、より
小型で入手し易すく、駆動制御の容易な光偏向器への要
求が強いＯ特に液晶材料の場合、複屈折性に伴う屈折率
変化が１０％近くあり、電気光学効果としては、ＰＬＺ
Ｔ（電子波？１ｆ２６巻２号ｐ５５記載）等信の材料に
比べ非常に大きな変化を高々ＭＹで得られるため注目さ
れてきた〇この様な液晶を用いた光偏向器の従来例とし
てよりＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓａｌｏ
ｓｕｒｅＪ３ｕｌｌｅｔｉｎ １５（８）、Ｔａｎ、
１９７５ ｐｐ２５４０記載のものが知られておシ、
この原理を第４図に示す０ ２枚の対向した支持体１８．１９間に誘電異方性が正の
ネマチック液晶２０がその分子軸の配向方向を支持体表
面に平行に揃えて挾持されている。
偏向器には次のものが知られているＯ（トリケッブス刊
光プリンタ設計記載）１、 ポリゴンミラー ２、 ホログラムスキャナー ３、 振動ミラー ４、 ＡＯ素子（音響光学素子） ５．１０素子（電気光学素子） しかし上記１〜３は、機械的可動部を含み、超精密加工
等により製作するため、容積が大きく、高価である。又
、４〜５も単結晶等を用い高価であると同時に、屈折率
変化も小さく高い動作電圧が必要である０ しかし今後、半導体レーザの普及がすすむにつれ、より
小型で入手し易すく、駆動制御の容易な光偏向器への要
求が強いＯ特に液晶材料の場合、複屈折性に伴う屈折率
変化が１０％近くあり、電気光学効果としては、ＰＬＺ
Ｔ（電子波？１ｆ２６巻２号ｐ５５記載）等信の材料に
比べ非常に大きな変化を高々ＭＹで得られるため注目さ
れてきた〇この様な液晶を用いた光偏向器の従来例とし
てよりＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓａｌｏ
ｓｕｒｅＪ３ｕｌｌｅｔｉｎ １５（８）、Ｔａｎ、
１９７５ ｐｐ２５４０記載のものが知られておシ、
この原理を第４図に示す０ ２枚の対向した支持体１８．１９間に誘電異方性が正の
ネマチック液晶２０がその分子軸の配向方向を支持体表
面に平行に揃えて挾持されている。
支持体表面には各々透明電極２１，２２があり、一方２
１は接地し、他方２２は一端２３を接地し、他端２４に
ｖｏの電位を印加してなる。入射したレーザ光２５は、
電圧Ｖ。が０のときの液晶分子の配列方向に偏光してい
る０電位Ｖ。が印加された状態では、１！極２２の電位
分布によシ、分子の配向分布、結果として、入射光の偏
光面に於ける屈折率の入射面内分布が形成され、屈折率
勾配に応じて光が曲げられるものである・ 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記、液晶を用いた光偏向器は次の如き欠点を有し、教
養が望まれている。
１は接地し、他方２２は一端２３を接地し、他端２４に
ｖｏの電位を印加してなる。入射したレーザ光２５は、
電圧Ｖ。が０のときの液晶分子の配列方向に偏光してい
る０電位Ｖ。が印加された状態では、１！極２２の電位
分布によシ、分子の配向分布、結果として、入射光の偏
光面に於ける屈折率の入射面内分布が形成され、屈折率
勾配に応じて光が曲げられるものである・ 〔発明が解決しようとする問題点〕 上記、液晶を用いた光偏向器は次の如き欠点を有し、教
養が望まれている。
（１）一端の電位ｖ０のみで電位分布を制御するため液
晶層を横切る電圧が閾値以下の領域は配向分布が形成で
きず、電位制御する領域のうち有効面積の割合が小さい
〇 （２） 一端の電位を変化させると、上記閾値以下の
領域が移動する。
晶層を横切る電圧が閾値以下の領域は配向分布が形成で
きず、電位制御する領域のうち有効面積の割合が小さい
〇 （２） 一端の電位を変化させると、上記閾値以下の
領域が移動する。
（３） このため、レーザー光の入射位置の許される
範囲が狭く、又ビーム径を小さくしなければならない。
範囲が狭く、又ビーム径を小さくしなければならない。
（４）電圧制御幅が狭く、屈折率勾配のゆるい領域（即
ち、偏向角の小さい領域）が使えない。
ち、偏向角の小さい領域）が使えない。
本発明の目的は、かかる欠点を解決し、液晶の低電圧駆
動性、小型軽量性を損う事なく、電圧分布を形成する広
い領域に渡り有効で、複屈折の全範囲に相当する偏向角
の領域で使用可能な光偏向器を提供する点にある。
動性、小型軽量性を損う事なく、電圧分布を形成する広
い領域に渡り有効で、複屈折の全範囲に相当する偏向角
の領域で使用可能な光偏向器を提供する点にある。
本発明の光偏向器は、互いに平行に対向させた１対の透
明導電層と透明抵抗層を各々有する透明支持体間に、分
子軸の平均的方向を該支持体表面に平行に一定に揃えて
液晶層を挾持した光偏向器に於て、該透明導電層との間
に１該透明抵抗層の一端と他端とで異なる電圧を独立に
印加する事により、該光偏向器に入射した光束を偏向さ
せる事を特徴とする。
明導電層と透明抵抗層を各々有する透明支持体間に、分
子軸の平均的方向を該支持体表面に平行に一定に揃えて
液晶層を挾持した光偏向器に於て、該透明導電層との間
に１該透明抵抗層の一端と他端とで異なる電圧を独立に
印加する事により、該光偏向器に入射した光束を偏向さ
せる事を特徴とする。
一軸的に配向した液晶層に於ては、分子の長軸方向と短
軸方向とで誘電率ε及び屈折率ηの値が異なり、長軸方
向がεが大きい誘電異方性が正の液晶は、電圧印加によ
シ、電場方向に分子が整列する０又、配向の仕方は電圧
レベルにより変化する。一方この様な異方性媒質は光学
的−軸性結晶と等価に振舞い、液晶層に垂直に入射した
光線は、第５図に光の電界の振動を示すが、分子の長軸
方向Ｘに電界ベクトルが振動する偏光２７と、短軸方向
Ｙに振動する偏光２８とでは屈折率が異なり、前者の方
が大きい。電圧印加状態では液晶分子が支持体表面に対
し垂直に立ち上った配向に移るため、配向方向の屈折率
は電圧と供に変化し、第６図に印加電圧Ｖ対配向方向の
屈折率η の関係を示すが、ある閾値２９から減少し出
し、十分な飽和電圧３０により飽和する＠誘電異方性が
負の液晶ではこの逆が生じる。
軸方向とで誘電率ε及び屈折率ηの値が異なり、長軸方
向がεが大きい誘電異方性が正の液晶は、電圧印加によ
シ、電場方向に分子が整列する０又、配向の仕方は電圧
レベルにより変化する。一方この様な異方性媒質は光学
的−軸性結晶と等価に振舞い、液晶層に垂直に入射した
光線は、第５図に光の電界の振動を示すが、分子の長軸
方向Ｘに電界ベクトルが振動する偏光２７と、短軸方向
Ｙに振動する偏光２８とでは屈折率が異なり、前者の方
が大きい。電圧印加状態では液晶分子が支持体表面に対
し垂直に立ち上った配向に移るため、配向方向の屈折率
は電圧と供に変化し、第６図に印加電圧Ｖ対配向方向の
屈折率η の関係を示すが、ある閾値２９から減少し出
し、十分な飽和電圧３０により飽和する＠誘電異方性が
負の液晶ではこの逆が生じる。
次に光線は、伝播方向と垂直な方向に屈折率変化がある
と、屈折率の大きい方向に曲けられるため、液晶層の面
内に電圧分布を形成し、偏向を実現するものである。以
下実施例に基づき、本発明を説明する〇 〔実施例１〕 第１図は本発明の、誘電異方性が正の液晶を用いた光偏
向器の構成図である。厚さ１鵬、サイズ１０ＷＸ５１１
ＢのＢＫ−７ガラス支持体１，２の表面に・一方は輻３
１Ｉｓ・シート抵抗１０Ω／備以下の工Ｔｏ（酸化イン
ジウム・スズ）膜３を膜厚約２００ＯＡ形成し、他方に
は幅３ｍ・シート抵抗１０６Ω／ＣＩＩ＋以上のＺｎＯ
ｎ導膜約５０ＯＡ厚形成し、さらにその上に、幅１１１
Ｂのスリット部を設は金’ｆ１Ｍ ５ｓ ６を膜厚約１
００ＯＡ形成してなる。
と、屈折率の大きい方向に曲けられるため、液晶層の面
内に電圧分布を形成し、偏向を実現するものである。以
下実施例に基づき、本発明を説明する〇 〔実施例１〕 第１図は本発明の、誘電異方性が正の液晶を用いた光偏
向器の構成図である。厚さ１鵬、サイズ１０ＷＸ５１１
ＢのＢＫ−７ガラス支持体１，２の表面に・一方は輻３
１Ｉｓ・シート抵抗１０Ω／備以下の工Ｔｏ（酸化イン
ジウム・スズ）膜３を膜厚約２００ＯＡ形成し、他方に
は幅３ｍ・シート抵抗１０６Ω／ＣＩＩ＋以上のＺｎＯ
ｎ導膜約５０ＯＡ厚形成し、さらにその上に、幅１１１
Ｂのスリット部を設は金’ｆ１Ｍ ５ｓ ６を膜厚約１
００ＯＡ形成してなる。
各々の表面にはさらにポリイミド樹脂を塗布し、木綿布
でラビングした後、互いに電極部が交叉する形で、厚さ
５０μのナイロンスペーサー７を介して熱圧着して固定
してなる。スペーサーの一部には、液晶注入用のスリッ
トが＠１ｍで設けられている。液晶注入後は、シリコン
樹脂等で封止８しである。
でラビングした後、互いに電極部が交叉する形で、厚さ
５０μのナイロンスペーサー７を介して熱圧着して固定
してなる。スペーサーの一部には、液晶注入用のスリッ
トが＠１ｍで設けられている。液晶注入後は、シリコン
樹脂等で封止８しである。
第２図は、本発明の光偏向器の各電極を等電位にした際
の液晶分子の配向の断面図を示す。分子は平均的には、
ラビング方向に揃って一様配向９を示し、垂直入射した
レーザ光１０は、傅の変化も受けず出射１１される。
の液晶分子の配向の断面図を示す。分子は平均的には、
ラビング方向に揃って一様配向９を示し、垂直入射した
レーザ光１０は、傅の変化も受けず出射１１される。
第５図は、本発明の光偏向器に於て電極１２は接地し、
下電極の一端１３にはピーク値±３■、周波数Ｉ ＫＨ
ｚの方形波パルスを、又下電極の他端１４にはピーク値
±１ｖ・上期方形波パルスと同期させた方形波パルスを
印加した際の液晶分子の平均配向を示す・電位分布が一
様な変化を示し、又、液晶の屈折率が一様に変化する電
圧範囲を用いているため、分子の長軸方向には一様な屈
折率変化を呈する〇 液晶材料としては４−ｎ−Ｐｅｍｔｙｌ−４’−ａｙａ
ｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ を用いたが、その代表的物性を表１に示す。
下電極の一端１３にはピーク値±３■、周波数Ｉ ＫＨ
ｚの方形波パルスを、又下電極の他端１４にはピーク値
±１ｖ・上期方形波パルスと同期させた方形波パルスを
印加した際の液晶分子の平均配向を示す・電位分布が一
様な変化を示し、又、液晶の屈折率が一様に変化する電
圧範囲を用いているため、分子の長軸方向には一様な屈
折率変化を呈する〇 液晶材料としては４−ｎ−Ｐｅｍｔｙｌ−４’−ａｙａ
ｎｏｂｉｐｈｅｎｙｌ を用いたが、その代表的物性を表１に示す。
（Ｐｌａｎｕｍ Ｐｒｅｓｓ、工ｎｔｒｏｄｕａｔｉｏ
ｎ ｔ。
ｎ ｔ。
Ｌｉｑｕｉｄ ０ｒｙｓｔａｌｓ＋、Ｎｏｖｓｍｂｅｒ
１９７９ ｐｐ３５２よシ引用） 表 １ Ｈｅ −Ｎ ｅレーザ光１５を、分子の配向方向に電界
が振動する偏光成分のみをポラライザ１６を介して透過
させ、上記液晶式光偏向器にビーム径α５ｍで垂直入射
、させた０金電極の一端の電位を変化させる事で、出射
光１７は片側的２°、金電極の電位のかけ方を逆にする
事で他側にも２°計約４°が走査できた。上記実施例で
は代表的ビ７工二−ル系液晶を用いたが、誘電異方性及
び屈折率異方性が正の液晶であれば特に制限はない０又
ガラス表面には無反射コートを施すと一層効果的である
。
１９７９ ｐｐ３５２よシ引用） 表 １ Ｈｅ −Ｎ ｅレーザ光１５を、分子の配向方向に電界
が振動する偏光成分のみをポラライザ１６を介して透過
させ、上記液晶式光偏向器にビーム径α５ｍで垂直入射
、させた０金電極の一端の電位を変化させる事で、出射
光１７は片側的２°、金電極の電位のかけ方を逆にする
事で他側にも２°計約４°が走査できた。上記実施例で
は代表的ビ７工二−ル系液晶を用いたが、誘電異方性及
び屈折率異方性が正の液晶であれば特に制限はない０又
ガラス表面には無反射コートを施すと一層効果的である
。
以上の実施例で述べた如く、本発明による光偏向器は、
小型で、安価で低電圧駆動が可能という特徴を有し、従
来、光走査器が高価なためにあまり普及しなかった分野
に於ても、バーコード読み取り、文字読み取シ等へと使
用される事と確信する。
小型で、安価で低電圧駆動が可能という特徴を有し、従
来、光走査器が高価なためにあまり普及しなかった分野
に於ても、バーコード読み取り、文字読み取シ等へと使
用される事と確信する。
第１図は、本発明の光偏向・器の構成図。
１．２・・・カラス支持体 ３・・・工Ｔｏｌ１４・・
・ＺｎＯ膜 ５，６・・・金電極７・・・スペ
ーサー ８・・・封止第２図は、本発明の光偏向
器の各電極が等電位における液晶分子の配向断面図。 ９・・・一様配向 １ｏ・・・入射レーザ光１１
・・・出射光 第３図は、本発明の電位勾配を形成した際の液晶分子の
配向断面図。 １２・・・接地電極 １３．１４・・・電位印加１！極 １５・・・入射光 １６・・・ポラライザ１７
・・・出射光 第４図は、従来の液晶式光偏向器の原理図０１８．１９
・・・支持体 ２ｏ・・・ネマチック液晶２１．２２
・・・透明電極 ２３・・・接地側２４・・・電位引加
側 ２５・・・入射光２６・・・出射光 第５図は、偏光状態図０ ２７・・・分子長軸方向振動成分 ２８・・・短軸方向振動成分 第６図は、屈折率の電圧依存性を示す図０２９・・・閾
値 ３０・・・飽和値以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士層 上 務 他１名 第１図 第２図 ０５００−、。 第３図 第４図
・ＺｎＯ膜 ５，６・・・金電極７・・・スペ
ーサー ８・・・封止第２図は、本発明の光偏向
器の各電極が等電位における液晶分子の配向断面図。 ９・・・一様配向 １ｏ・・・入射レーザ光１１
・・・出射光 第３図は、本発明の電位勾配を形成した際の液晶分子の
配向断面図。 １２・・・接地電極 １３．１４・・・電位印加１！極 １５・・・入射光 １６・・・ポラライザ１７
・・・出射光 第４図は、従来の液晶式光偏向器の原理図０１８．１９
・・・支持体 ２ｏ・・・ネマチック液晶２１．２２
・・・透明電極 ２３・・・接地側２４・・・電位引加
側 ２５・・・入射光２６・・・出射光 第５図は、偏光状態図０ ２７・・・分子長軸方向振動成分 ２８・・・短軸方向振動成分 第６図は、屈折率の電圧依存性を示す図０２９・・・閾
値 ３０・・・飽和値以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士層 上 務 他１名 第１図 第２図 ０５００−、。 第３図 第４図
Claims (1)
- 互いに平行に対向させた１対の透明導電層と透明抵抗層
を各々有する透明支持体間に、分子軸の平均的方向を該
支持体表面に平行に一定に揃えて液晶層を挾持した光偏
向器に於て、該透明導電層との間に、該透明抵抗層の一
端と他端とで異なる電圧を独立に印加する事により、該
光偏向器に入射した光束を偏向させる事を特徴とした光
偏向器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7476687A JPS63240534A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 光偏向器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7476687A JPS63240534A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 光偏向器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63240534A true JPS63240534A (ja) | 1988-10-06 |
Family
ID=13556730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7476687A Pending JPS63240534A (ja) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | 光偏向器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63240534A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0764123A (ja) * | 1993-08-20 | 1995-03-10 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 屈折率分布型光偏向器及び光偏向方法 |
| JP2006350226A (ja) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Sony Corp | 光結合装置とこれを用いた光導波路装置及び光導波路結合方法 |
-
1987
- 1987-03-27 JP JP7476687A patent/JPS63240534A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0764123A (ja) * | 1993-08-20 | 1995-03-10 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 屈折率分布型光偏向器及び光偏向方法 |
| JP2006350226A (ja) * | 2005-06-20 | 2006-12-28 | Sony Corp | 光結合装置とこれを用いた光導波路装置及び光導波路結合方法 |
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