JP3092989B2 - 光変調装置 - Google Patents
光変調装置Info
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- JP3092989B2 JP3092989B2 JP03208050A JP20805091A JP3092989B2 JP 3092989 B2 JP3092989 B2 JP 3092989B2 JP 03208050 A JP03208050 A JP 03208050A JP 20805091 A JP20805091 A JP 20805091A JP 3092989 B2 JP3092989 B2 JP 3092989B2
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- Japan
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- total reflection
- light
- electrostrictive element
- prism
- reflection surface
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- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、光変調装置に関し、
より特定的には、プリズムの全反射を利用して光を変調
する装置に関する。
より特定的には、プリズムの全反射を利用して光を変調
する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図９は、この発明にとって興味あるプリ
ズムの一例のコーナキューブを示す斜視図である。図に
おいて、コーナキューブ１は、互いに直交する３つの全
反射面１ａ〜１ｃを有する。好ましくは、コーナキュー
ブ１は、円筒状の樹脂またはガラスの一方端部側面を３
方から斜めにカットすることによって形成される。
ズムの一例のコーナキューブを示す斜視図である。図に
おいて、コーナキューブ１は、互いに直交する３つの全
反射面１ａ〜１ｃを有する。好ましくは、コーナキュー
ブ１は、円筒状の樹脂またはガラスの一方端部側面を３
方から斜めにカットすることによって形成される。
【０００３】図９に示すようなコーナキューブ１は、円
形の入射面１ｄから入射した光を、３つの全反射面１ａ
〜１ｃで反射した後、再び入射面１ｄから出射する。こ
のとき、コーナキューブ１の出射光は、入射光の入射角
度にかかわらず、入射光と平行でかつ逆の経路をたど
る。したがって、ある光源からコーナキューブ１に光を
照射した場合、その反射光は元の場所すなわち光源に戻
ってくる。コーナキューブ１は、このような特殊な光学
的性質を有するため、計測や移動体の移動制御等の分野
において利用されている。
形の入射面１ｄから入射した光を、３つの全反射面１ａ
〜１ｃで反射した後、再び入射面１ｄから出射する。こ
のとき、コーナキューブ１の出射光は、入射光の入射角
度にかかわらず、入射光と平行でかつ逆の経路をたど
る。したがって、ある光源からコーナキューブ１に光を
照射した場合、その反射光は元の場所すなわち光源に戻
ってくる。コーナキューブ１は、このような特殊な光学
的性質を有するため、計測や移動体の移動制御等の分野
において利用されている。
【０００４】ところで、上記のようなコーナキューブを
用いてなんらかの光計測あるいは光制御を行なう場合、
反射光を変調したい場合がある。図１０は、コーナキュ
ーブの反射光を変調するための従来の変調装置の構成を
示す概略ブロック図である。図において、コーナキュー
ブ１の入射面１ｄの前方には、液晶シャッタ２が配置さ
れる。この液晶シャッタ２は、液晶ドライバ３によって
オン・オフされることにより、コーナキューブ１への入
射光をスイッチングする。結果として、コーナキューブ
１からの反射光は、液晶シャッタ２の開閉に応答してス
イッチングされ、変調される。
用いてなんらかの光計測あるいは光制御を行なう場合、
反射光を変調したい場合がある。図１０は、コーナキュ
ーブの反射光を変調するための従来の変調装置の構成を
示す概略ブロック図である。図において、コーナキュー
ブ１の入射面１ｄの前方には、液晶シャッタ２が配置さ
れる。この液晶シャッタ２は、液晶ドライバ３によって
オン・オフされることにより、コーナキューブ１への入
射光をスイッチングする。結果として、コーナキューブ
１からの反射光は、液晶シャッタ２の開閉に応答してス
イッチングされ、変調される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく、従来の
光変調装置は、液晶シャッタを用いて光の変調を行なっ
ていた。しかしながら、液晶シャッタは、開閉の応答速
度が遅く、高周波光伝送には適さないという問題点があ
った。また、液晶シャッタは開閉を頻繁に行なうと、液
晶の劣化が早く、耐久性の面で問題があった。さらに、
従来の光変調装置は、プリズムの反射光を単にスイッチ
ングするだけであり、反射光にパターン情報を乗せるこ
とができなかった。
光変調装置は、液晶シャッタを用いて光の変調を行なっ
ていた。しかしながら、液晶シャッタは、開閉の応答速
度が遅く、高周波光伝送には適さないという問題点があ
った。また、液晶シャッタは開閉を頻繁に行なうと、液
晶の劣化が早く、耐久性の面で問題があった。さらに、
従来の光変調装置は、プリズムの反射光を単にスイッチ
ングするだけであり、反射光にパターン情報を乗せるこ
とができなかった。
【０００６】それゆえに、この発明の目的は、高速動作
が可能で、かつ耐久性に優れた光変調装置を提供するこ
とである。
が可能で、かつ耐久性に優れた光変調装置を提供するこ
とである。
【０００７】この発明の他の目的は、パターン情報を乗
せて光を変調し得るような光変調装置を提供することで
ある。
せて光を変調し得るような光変調装置を提供することで
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の光変調
装置は、プリズムの全反射を利用して光を変調する装置
であって、共通の透明基板に対してマトリックス状に形
成された、各々が少なくとも一つの全反射面を有する複
数のプリズムと、複数のプリズムの全反射面にそれぞれ
配置され、与えられる電界に応じてその形状が変化する
複数の電歪素子と、複数の電歪素子にそれぞれ与える電
界を制御することにより、複数のプリズムの全反射面と
前記複数の電歪素子との間隔をそれぞれ変化させる電歪
素子ドライブ手段とを備えている。
装置は、プリズムの全反射を利用して光を変調する装置
であって、共通の透明基板に対してマトリックス状に形
成された、各々が少なくとも一つの全反射面を有する複
数のプリズムと、複数のプリズムの全反射面にそれぞれ
配置され、与えられる電界に応じてその形状が変化する
複数の電歪素子と、複数の電歪素子にそれぞれ与える電
界を制御することにより、複数のプリズムの全反射面と
前記複数の電歪素子との間隔をそれぞれ変化させる電歪
素子ドライブ手段とを備えている。
【０００９】
【００１０】
【作用】請求項１に記載の光変調装置においては、電歪
素子ドライブ手段によってマトリックス状に配置された
プリズムの全反射面と電歪素子との間隔がそれぞれ制御
されることにより、複数のプリズムの全反射面での反射
光がそれぞれスイッチングされて変調される。
素子ドライブ手段によってマトリックス状に配置された
プリズムの全反射面と電歪素子との間隔がそれぞれ制御
されることにより、複数のプリズムの全反射面での反射
光がそれぞれスイッチングされて変調される。
【００１１】
【００１２】
【実施例】図１は、この発明の一実施例の光変調装置の
概略構成を示す図である。図において、コーナキューブ
１の３つの全反射面のうちいずれか１つの全反射面（図
１では全反射面１ｂ）には、光変調器４が取付けられて
いる。この光変調器４は、電歪素子ドライバ５によって
駆動される。
概略構成を示す図である。図において、コーナキューブ
１の３つの全反射面のうちいずれか１つの全反射面（図
１では全反射面１ｂ）には、光変調器４が取付けられて
いる。この光変調器４は、電歪素子ドライバ５によって
駆動される。
【００１３】図２および図３は、図１における点線Ａで
示す部分の拡大図である。たとえば図２に示されるよう
に、光変調器４は、共通の基板４０の上に複数の電歪素
子４１がマトリックス状に配置されて構成されている。
各電歪素子４１間の隙間には、絶縁スペーサ４２が設け
られる。各絶縁スペーサ４２は、樹脂等の可撓性材料か
ら構成されている。これら絶縁スペーサ４２によって、
各電歪素子４１が相互に絶縁されるとともに、各電歪素
子が個別的に変位可能に連結される。
示す部分の拡大図である。たとえば図２に示されるよう
に、光変調器４は、共通の基板４０の上に複数の電歪素
子４１がマトリックス状に配置されて構成されている。
各電歪素子４１間の隙間には、絶縁スペーサ４２が設け
られる。各絶縁スペーサ４２は、樹脂等の可撓性材料か
ら構成されている。これら絶縁スペーサ４２によって、
各電歪素子４１が相互に絶縁されるとともに、各電歪素
子が個別的に変位可能に連結される。
【００１４】各電歪素子４１は、与えられる電界に応じ
てその形状が変化する素子であり、たとえば電気石，水
晶，ロシェル塩，チタン酸バリウム，リン酸カリウム，
ジルコン酸鉛，チタン酸鉛等の圧電材料からなる。
てその形状が変化する素子であり、たとえば電気石，水
晶，ロシェル塩，チタン酸バリウム，リン酸カリウム，
ジルコン酸鉛，チタン酸鉛等の圧電材料からなる。
【００１５】図示しないが、基板４０の上には、各電歪
素子４１に対して個別的に配線が施されている。電歪素
子ドライバ５は、これら配線を通じて各電歪素子４１を
個別的に駆動する。
素子４１に対して個別的に配線が施されている。電歪素
子ドライバ５は、これら配線を通じて各電歪素子４１を
個別的に駆動する。
【００１６】次に、図１〜図３に示す実施例の動作を説
明する。図２に示されるように、各電歪素子４１は、コ
ーナキューブ１の全反射面１ｂから所定の間隔を隔てて
配置されている。したがって、この状態では、全反射面
１ｂに入射した光は、一点鎖線で示すようにすべて反射
され、再びコーナキューブ１の入射面１ｄから外部へ出
射する。
明する。図２に示されるように、各電歪素子４１は、コ
ーナキューブ１の全反射面１ｂから所定の間隔を隔てて
配置されている。したがって、この状態では、全反射面
１ｂに入射した光は、一点鎖線で示すようにすべて反射
され、再びコーナキューブ１の入射面１ｄから外部へ出
射する。
【００１７】一方、電歪素子ドライバ５によって電歪素
子４１のいずれかに電界が印加されると、その電歪素子
４１は、形状が変化し、コーナキューブ１の全反射面１
ｂに密着する。これによって、電歪素子４１が密着した
部分の全反射面においては、全反射条件が崩れ、光の反
射が行なわれない。たとえば、図３では、左から２番目
の電歪素子４１と右から３番目の電歪素子４１とが全反
射面１ｂに密着しており、この部分での反射が阻止され
ている。したがって、電歪素子ドライバ５によって各電
歪素子４１の形状の変化を個別的に制御すれば、任意の
パターン情報を含むように反射光を変調することができ
る。もちろん、すべての電歪素子４１の形状を一括的に
変化させれば、従来の光変調器と同様に反射光をスイッ
チングして変調することができる。
子４１のいずれかに電界が印加されると、その電歪素子
４１は、形状が変化し、コーナキューブ１の全反射面１
ｂに密着する。これによって、電歪素子４１が密着した
部分の全反射面においては、全反射条件が崩れ、光の反
射が行なわれない。たとえば、図３では、左から２番目
の電歪素子４１と右から３番目の電歪素子４１とが全反
射面１ｂに密着しており、この部分での反射が阻止され
ている。したがって、電歪素子ドライバ５によって各電
歪素子４１の形状の変化を個別的に制御すれば、任意の
パターン情報を含むように反射光を変調することができ
る。もちろん、すべての電歪素子４１の形状を一括的に
変化させれば、従来の光変調器と同様に反射光をスイッ
チングして変調することができる。
【００１８】ところで、図１に示す実施例では、コーナ
キューブ１が有する３つの全反射面１ａ〜１ｃのいずれ
か１つにのみ光変調器４が設けられている。これは、コ
ーナキューブ１に入射した光は、必ず３つの全反射面で
反射された後、入射面１ｄから外部へ出射していくの
で、１つの全反射面にのみ光変調器４を設ければ、反射
光の変調が可能となるためである。
キューブ１が有する３つの全反射面１ａ〜１ｃのいずれ
か１つにのみ光変調器４が設けられている。これは、コ
ーナキューブ１に入射した光は、必ず３つの全反射面で
反射された後、入射面１ｄから外部へ出射していくの
で、１つの全反射面にのみ光変調器４を設ければ、反射
光の変調が可能となるためである。
【００１９】図４は、この発明の他の実施例にかかる光
変調器の概略構成を示すブロック図である。図におい
て、透明基板６の一方表面には、複数のコーナキューブ
６１が一体的に形成されている。各コーナキューブ６１
は、図１に示すコーナキューブ１と同様に、互いに直交
する３つの全反射面を有する。各コーナキューブ６１が
有する３つの全反射面のいずれか１つには、光変調器８
が設けられている。各光変調器８は、電歪素子ドライバ
９によって個別的に制御される。
変調器の概略構成を示すブロック図である。図におい
て、透明基板６の一方表面には、複数のコーナキューブ
６１が一体的に形成されている。各コーナキューブ６１
は、図１に示すコーナキューブ１と同様に、互いに直交
する３つの全反射面を有する。各コーナキューブ６１が
有する３つの全反射面のいずれか１つには、光変調器８
が設けられている。各光変調器８は、電歪素子ドライバ
９によって個別的に制御される。
【００２０】図５および図６は、図４における点線Ｂの
部分の拡大図である。図５に示すように、コーナキュー
ブ６１のいずれか１つの全反射面には、電歪素子８１が
所定の間隔を隔てて配置されている。電歪素子８１は、
コーナキューブ６１の全反射面の両端に配置された固定
部材８２によって保持されている。
部分の拡大図である。図５に示すように、コーナキュー
ブ６１のいずれか１つの全反射面には、電歪素子８１が
所定の間隔を隔てて配置されている。電歪素子８１は、
コーナキューブ６１の全反射面の両端に配置された固定
部材８２によって保持されている。
【００２１】次に、図４〜図６に示す実施例の動作を説
明する。通常、電歪素子８１は、コーナキューブ６１の
全反射面と所定の間隔を隔てて配置されている（図５参
照）。この状態では、全反射面での光の反射は阻害され
ない。一方、電歪素子ドライバ９によって電歪素子８１
に電界が印加されると、電歪素子８１はその形状が変化
し、図６に示すようにコーナキューブ６１の全反射面に
密着する。これによって、コーナキューブ６１の全反射
面での光の反射が阻害される。したがって、電歪素子ド
ライバ９によって電歪素子８１の変化を断続的に行なえ
ば、反射光を変調することができる。
明する。通常、電歪素子８１は、コーナキューブ６１の
全反射面と所定の間隔を隔てて配置されている（図５参
照）。この状態では、全反射面での光の反射は阻害され
ない。一方、電歪素子ドライバ９によって電歪素子８１
に電界が印加されると、電歪素子８１はその形状が変化
し、図６に示すようにコーナキューブ６１の全反射面に
密着する。これによって、コーナキューブ６１の全反射
面での光の反射が阻害される。したがって、電歪素子ド
ライバ９によって電歪素子８１の変化を断続的に行なえ
ば、反射光を変調することができる。
【００２２】なお、図４〜図６に示す実施例は、図１〜
図３に示す実施例と同様に、各光変調器８を個別的に制
御することにより、任意のパターン情報を含むように反
射光を変調することができる。さらに、各電歪素子８１
を一括的に変化させれば、反射光をスイッチングさせて
変調することもできる。
図３に示す実施例と同様に、各光変調器８を個別的に制
御することにより、任意のパターン情報を含むように反
射光を変調することができる。さらに、各電歪素子８１
を一括的に変化させれば、反射光をスイッチングさせて
変調することもできる。
【００２３】図７は、この発明のさらに他の実施例にか
かる光変調器の概略構成を示すブロック図である。図に
おいて、透明基板１０の一方表面上には、複数のプリズ
ム１０１が一体的に形成されている。各プリズム１０１
は、たとえばマトリックス状に配置されており、それぞ
れ少なくとも１つの全反射面を有する。図７における各
プリズム１０１は、透明基板１０への入射光をそれぞれ
の全反射面で全反射し得る構成であればよく、コーナキ
ューブである必要はない。もちろん、各プリズム１０１
を、図４に示すようなコーナキューブ６１として構成す
るようにしてもよい。各プリズム１０１の全反射面と対
向するように、樹脂，ガラス等の透明物体１２が配置さ
れる。各透明物体１２は、共通の透明基板１１の上に、
電歪素子１３によって固定的に保持されている。図示し
ないが、透明基板１１の上には各電歪素子１３のそれぞ
れに対して配線が施されており、電歪素子ドライバ１４
はこれら配線を通じて各電歪素子１３を個別的に制御す
る。
かる光変調器の概略構成を示すブロック図である。図に
おいて、透明基板１０の一方表面上には、複数のプリズ
ム１０１が一体的に形成されている。各プリズム１０１
は、たとえばマトリックス状に配置されており、それぞ
れ少なくとも１つの全反射面を有する。図７における各
プリズム１０１は、透明基板１０への入射光をそれぞれ
の全反射面で全反射し得る構成であればよく、コーナキ
ューブである必要はない。もちろん、各プリズム１０１
を、図４に示すようなコーナキューブ６１として構成す
るようにしてもよい。各プリズム１０１の全反射面と対
向するように、樹脂，ガラス等の透明物体１２が配置さ
れる。各透明物体１２は、共通の透明基板１１の上に、
電歪素子１３によって固定的に保持されている。図示し
ないが、透明基板１１の上には各電歪素子１３のそれぞ
れに対して配線が施されており、電歪素子ドライバ１４
はこれら配線を通じて各電歪素子１３を個別的に制御す
る。
【００２４】図８は、図７に示す実施例において、各透
明物体１２をプリズム１０１に密着させた状態を示す図
である。以下、図７および図８を参照して、これら実施
例の動作を説明する。
明物体１２をプリズム１０１に密着させた状態を示す図
である。以下、図７および図８を参照して、これら実施
例の動作を説明する。
【００２５】まず、図７に示すように、各透明物体１２
が各プリズム１０１の全反射面から距離を隔てて配置さ
れている場合、透明基板１０への入射光は、すべてプリ
ズム１０１の全反射面によって反射される。一方、電歪
ドライバ１４によって各電歪素子１３に電界が印加さ
れ、各電歪素子１３の形状が変化すると、各透明物体１
２は各プリズム１０１の全反射面に密着する。この状態
では、各プリズム１０１の全反射面での反射が阻害され
る。したがって、入射光はすべて透明物体１２を透過す
る。その結果、透明基板１１の他方表面からは、透過光
が得られる。したがって、電歪素子ドライバ１４によっ
て各電歪素子１３の形状の変化を制御すれば、透過光を
変調することができる。
が各プリズム１０１の全反射面から距離を隔てて配置さ
れている場合、透明基板１０への入射光は、すべてプリ
ズム１０１の全反射面によって反射される。一方、電歪
ドライバ１４によって各電歪素子１３に電界が印加さ
れ、各電歪素子１３の形状が変化すると、各透明物体１
２は各プリズム１０１の全反射面に密着する。この状態
では、各プリズム１０１の全反射面での反射が阻害され
る。したがって、入射光はすべて透明物体１２を透過す
る。その結果、透明基板１１の他方表面からは、透過光
が得られる。したがって、電歪素子ドライバ１４によっ
て各電歪素子１３の形状の変化を制御すれば、透過光を
変調することができる。
【００２６】なお、各プリズム１０１の全反射面と各透
明物体１２との間の間隔を非常に短くすれば、その間隔
以下の波長を有する光のみを透過させることができる。
したがって、各プリズム１０１の全反射面と各透明物体
１２との間の間隔を制御し得るように構成すれば、図７
および図８に示す実施例をカラーフィルタとして利用す
ることもできる。
明物体１２との間の間隔を非常に短くすれば、その間隔
以下の波長を有する光のみを透過させることができる。
したがって、各プリズム１０１の全反射面と各透明物体
１２との間の間隔を制御し得るように構成すれば、図７
および図８に示す実施例をカラーフィルタとして利用す
ることもできる。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、従来の光変調器とはまったく異なる原理により光の
変調を行なっているので、応答性および耐久性に優れた
光変調器を得ることができる。
ば、従来の光変調器とはまったく異なる原理により光の
変調を行なっているので、応答性および耐久性に優れた
光変調器を得ることができる。
【００２８】また、プリズムをマトリックス状に配置
し、それぞれの全反射面に電歪素子を配置することによ
り、個別的に光の反射を制御でき、パターン情報を含む
ように光を変調することができる。
し、それぞれの全反射面に電歪素子を配置することによ
り、個別的に光の反射を制御でき、パターン情報を含む
ように光を変調することができる。
【図１】この発明の一実施例にかかる光変調装置の概略
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図２】図１に示す光変調装置の部分拡大図である。
【図３】図２に示す光変調器においていずれかの電歪素
子の形状が変化制御された状態を示す図である。
子の形状が変化制御された状態を示す図である。
【図４】この発明の他の実施例にかかる光変調装置の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図５】図４に示す光変調装置の部分拡大図である。
【図６】図５に示す光変調器において電歪素子の形状が
変化制御された状態を示す図である。
変化制御された状態を示す図である。
【図７】この発明のさらに他の実施例にかかる光変調装
置の構成を示す図である。
置の構成を示す図である。
【図８】図７に示す実施例において各電歪素子の形状が
変化制御された状態を示す図である。
変化制御された状態を示す図である。
【図９】この発明にとって興味あるプリズムの一例のコ
ーナキューブを示す斜視図である。
ーナキューブを示す斜視図である。
【図１０】従来の光変調装置の構成を示す図である。
【符号の説明】 １，６１：コーナキューブ ４，８：光変調器 ５，９，１４：電歪素子ドライバ ４１，８１，１３：電歪素子 １０１：プリズム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 信雄 大阪市東住吉区公園南矢田４丁目22番13 号 パークハイツ102 (56)参考文献 特開 平２−254405（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−115247（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−38146（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−117210（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02B 26/00 - 26/08
Claims (1)
- 【請求項１】 プリズムの全反射を利用して光を変調
する装置であって、共通の透明基板に対してマトリックス状に形成された、
各々が 少なくとも一つの全反射面を有する複数のプリズ
ム、 前記複数のプリズムの全反射面にそれぞれ配置され、与
えられる電界に応じてその形状が変化する複数の電歪素
子、および前記複数の電歪素子にそれぞれ与える電界を
制御することにより、前記複数のプリズムの全反射面と
前記複数の電歪素子との間隔をそれぞれ変化させる電歪
素子ドライブ手段を備え、それによって前記複数のプリ
ズムの全反射面での光の反射がそれぞれスイッチングさ
れて反射光が変調される、光変調装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03208050A JP3092989B2 (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | 光変調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03208050A JP3092989B2 (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | 光変調装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05281481A JPH05281481A (ja) | 1993-10-29 |
| JP3092989B2 true JP3092989B2 (ja) | 2000-09-25 |
Family
ID=16549818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03208050A Expired - Lifetime JP3092989B2 (ja) | 1991-08-20 | 1991-08-20 | 光変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3092989B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6377383B1 (en) | 1997-09-04 | 2002-04-23 | The University Of British Columbia | Optical switching by controllable frustration of total internal reflection |
| US6137623A (en) * | 1998-03-17 | 2000-10-24 | Mcnc | Modulatable reflectors and methods for using same |
| JP4570058B2 (ja) * | 1999-09-20 | 2010-10-27 | スタンレー電気株式会社 | 反射型表示装置 |
| JP4530487B2 (ja) * | 2000-02-10 | 2010-08-25 | 俊弘 津村 | 多チャンネル光通信システムおよびそのための光送信装置 |
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-
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