JPH0522886B2 - - Google Patents
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- JPH0522886B2 JPH0522886B2 JP57179265A JP17926582A JPH0522886B2 JP H0522886 B2 JPH0522886 B2 JP H0522886B2 JP 57179265 A JP57179265 A JP 57179265A JP 17926582 A JP17926582 A JP 17926582A JP H0522886 B2 JPH0522886 B2 JP H0522886B2
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、光記録装置、光表示装置等に好適な
光変調素子に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a light modulation element suitable for optical recording devices, optical display devices, and the like.
記録或いは表示を光束を用いて行なうことは、
従来から広く行なわれている。この為に、光束に
変調を与える技術が種々知られているが、特開昭
56−5523号には、電気光学効果を持つ結晶内の電
界分布を変化させ、この電界分布に伴つて生じる
結晶内の屈折率が変化している部分に入射する光
束を回折させて、変調を行うことが示されてい
る。しかしながら、電気光学結晶は高価であり、
使用に際して該結晶に入射させる光束に所定の偏
光特性を与えなければならない。又、上述した変
調を行う場合には、光学結晶材料の内部の電界発
生部において光束を全反射させ且つ回折効率を良
くするため、その電極にできる限り平行に光束を
入射させる制約が課せられる。 Recording or displaying using a luminous flux is
This has been widely practiced for a long time. For this purpose, various techniques for modulating the luminous flux are known.
No. 56-5523 describes modulation by changing the electric field distribution within a crystal that has an electro-optical effect, and diffracting the light beam incident on a portion of the crystal where the refractive index changes due to this electric field distribution. has been shown to do so. However, electro-optic crystals are expensive;
When used, the light beam incident on the crystal must have predetermined polarization characteristics. Furthermore, when performing the above-mentioned modulation, in order to completely reflect the light beam at the electric field generating part inside the optical crystal material and improve diffraction efficiency, there is a restriction that the light beam is incident on the electrode as parallel as possible.
これに対して近年、熱効果による屈折率分布を
利用して光の変調を行うことが注目されている。
この熱効果による屈折率分布を利用した光変調に
関するものとしては、「熱による屈折率変化で光
が偏向」（日経エレクトロニクス1982年８月16日
号）或いは「TOガラス導波型光スイツチの応答
速度」（昭和57年度電子通信学会総合全国大会）
に招介されている。 On the other hand, in recent years, attention has been focused on modulating light by utilizing the refractive index distribution due to thermal effects.
Regarding optical modulation using the refractive index distribution caused by this thermal effect, there are "Light is deflected due to refractive index change due to heat" (Nikkei Electronics August 16, 1982 issue) and "Response of TO glass waveguide optical switch". "Speed" (1981 National Institute of Electronics and Communication Engineers General Conference)
has been invited to.
これらの例において、熱効果媒体としてTiO2
結晶あるいはイオン交換法を用いて作成したガラ
スなどが使用されている。一般に固体の屈折率の
温度依存性は小さく、所望の偏向特性を得る為に
は電極間に印加する電圧あるいはヒーター抵抗に
印加する電圧として高電圧を必要とする。また、
上記の各例において、効率の良い偏向特性を得る
為には電極あるいはヒーターの位置に対して、入
射光束の伝搬位置を制限する必要がある。すなわ
ち、前述の様に、屈折率の温度依存性が小さい
為、光束に適当な位相変化を与える為には、電極
あるいはヒーターの位置のできる限り近い部分を
且つ、電極あるいは、ヒーター面とできる限り平
行に光束を伝搬させる必要がある。 In these examples, TiO 2 as the thermal effect medium
Crystals or glass made using the ion exchange method are used. Generally, the temperature dependence of the refractive index of a solid is small, and in order to obtain desired deflection characteristics, a high voltage is required as the voltage applied between the electrodes or the voltage applied to the heater resistor. Also,
In each of the above examples, in order to obtain efficient deflection characteristics, it is necessary to limit the propagation position of the incident light beam with respect to the position of the electrode or heater. In other words, as mentioned above, since the temperature dependence of the refractive index is small, in order to give an appropriate phase change to the luminous flux, it is necessary to place the part as close as possible to the position of the electrode or heater, and as close to the electrode or heater surface as possible. It is necessary to propagate the light beam in parallel.
本発明の目的は、上述した従来の欠点を改良し
た光変調素子を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light modulation element that improves the above-mentioned conventional drawbacks.
本発明に於いては、熱効果により屈折率の変化
を生じる熱効果媒体として、屈折率の温度依存性
が大きい液体を使用することで、上記目的を達成
したものである。即ち、本発明の光変調素子は、
熱を受けて屈折率分布を生じる液体媒体層に対
し、一方の側に前記液体媒体と屈折率の値が近い
透明保護層を、他方の側に入力信号に応じて前記
液体媒体に熱を加える加熱手段を、それぞれ設
け、前記透明保護層を通過して前記液体媒体層に
入射した光束が前記加熱手段で反射して前記透明
保護層を通過して出射するよう構成し、かつ前記
液体媒体と透明保護層との界面は平面以外の形状
に形成することを特徴としている。 In the present invention, the above object is achieved by using a liquid whose refractive index is highly dependent on temperature as a thermal effect medium that causes a change in refractive index due to a thermal effect. That is, the light modulation element of the present invention is
For a liquid medium layer that generates a refractive index distribution upon receiving heat, a transparent protective layer having a refractive index close to that of the liquid medium is provided on one side, and heat is applied to the liquid medium in response to an input signal on the other side. A heating means is provided, and the light beam passing through the transparent protective layer and entering the liquid medium layer is reflected by the heating means, passes through the transparent protective layer, and is emitted, and the liquid medium and The interface with the transparent protective layer is characterized in that it is formed in a shape other than a plane.
本発明に於いては、熱効果媒体として液体を使
用する為に、従来の様に高電圧を使用しなくても
入射光束の波面を充分に変形することが出来る
し、又、入射光束の伝搬位置、即ち光束を通過せ
しめる熱効果媒体の位置を制限する必要もないの
で、素子への入射光束が透過あるいは反射のいず
れの使用に対しても所望の特性が得られ、その応
用範囲が増す効果を有する。以下、図面を用いて
本発明を詳述する。 In the present invention, since a liquid is used as the thermal effect medium, the wavefront of the incident light beam can be sufficiently modified without using a high voltage as in the conventional case, and the propagation of the incident light beam can be changed sufficiently. Since there is no need to limit the position of the thermal effect medium through which the light flux passes, the desired characteristics can be obtained whether the light flux incident on the element is transmitted or reflected, and the range of applications is increased. has. Hereinafter, the present invention will be explained in detail using the drawings.
第１図は本発明の光変調素子の基礎となる光変
調素子の一実施例を示す図である。第１図におい
て、１は透明保護板、２は液体薄層、３は熱伝導
性のある絶縁層、４は６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…
…で示される発熱抵抗体が配列される発熱抵抗体
層、５は絶縁層３及び発熱抵抗体６ａ，６ｂ，６
ｃ，６ｄ……の支持体である。そして発熱抵抗体
が発熱すると、この熱は前記絶縁層３を伝わり液
体薄層２に伝わり、液体薄層内に温度分布を生ぜ
しめて、屈折率分布を形成する。例えば、第１図
に示す様に、発熱抵抗体６ｂが選択されて発熱す
ると、この熱は抵抗体６ｂに隣接する絶縁層３を
介して液体薄層２に伝達され、抵抗体６ｂに対向
する液体薄層２の領域の液体を加熱させて、この
領域に屈折率分布７を形成する。この屈折率分布
７は所定の時間が経過すると、この領域の液体が
冷却するに伴つて、消滅する。この屈折率分布形
成から消滅までの１サイクルは非常に短かい時間
であり、KHzのオーダーで行うことが可能であ
る。上記発熱抵抗体は、Ｉ・Ｃの製造技術により
支持体５上に形成されるものであり、隣接する発
熱抵抗体の間隔をmμオーダーで形成している。 FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a light modulation element which is the basis of the light modulation element of the present invention. In FIG. 1, 1 is a transparent protective plate, 2 is a thin liquid layer, 3 is a thermally conductive insulating layer, 4 is 6a, 6b, 6c, 6d...
A heating resistor layer in which heating resistors shown as... is arranged, 5 is an insulating layer 3 and heating resistors 6a, 6b, 6
It is a support body of c, 6d... When the heating resistor generates heat, this heat is transmitted through the insulating layer 3 to the thin liquid layer 2, creating a temperature distribution within the thin liquid layer and forming a refractive index distribution. For example, as shown in FIG. 1, when the heating resistor 6b is selected and generates heat, this heat is transferred to the liquid thin layer 2 through the insulating layer 3 adjacent to the resistor 6b, and the heat is transferred to the thin liquid layer 2 facing the resistor 6b. The liquid in the region of the thin liquid layer 2 is heated to form a refractive index distribution 7 in this region. This refractive index distribution 7 disappears after a predetermined period of time as the liquid in this region cools. One cycle from the formation of this refractive index distribution to its disappearance is a very short time, and can be performed on the order of KHz. The heat generating resistors described above are formed on the support body 5 using an I.C manufacturing technique, and the spacing between adjacent heat generating resistors is formed on the order of mμ.
本発明の光変調素子に用いられる液体として
は、水、アルコール、その他何を使用しても良
い。この液体の屈折率温度依存性αn／αTは、水では
−1.0×10-4、エチルアルコールでは−4.0×10-4
である。これに対して、前述した従来の熱効果型
の結晶では、TiO2が異常光に対して−7.2×10-5、
常光に対して−4.2×10-5、PbMoO4が異常光に
対して−4.1×10-5、常光に対して−7.2×10-5、
LiNbO3が異常光に対して5.3×10-5、常光に対し
て0.56×10-5であり、いずれも液体に比して１桁
小さい値を示す。尚、このデータは波長632.8nm
の光束に対する値である。 The liquid used in the light modulation element of the present invention may be water, alcohol, or anything else. The refractive index temperature dependence αn/αT of this liquid is −1.0×10 −4 for water and −4.0×10 −4 for ethyl alcohol.
It is. On the other hand, in the conventional thermal effect crystal described above, TiO 2 has −7.2×10 -5 and
−4.2×10 −5 for ordinary light, PbMoO 4 −4.1×10 −5 for extraordinary light, −7.2×10 −5 for ordinary light,
LiNbO 3 is 5.3×10 −5 for extraordinary light and 0.56×10 −5 for ordinary light, both of which are one order of magnitude smaller than those of liquid. Furthermore, this data is for a wavelength of 632.8nm.
is the value for the luminous flux of
この様に、入射光の波面を変換する媒体とし
て、液体を用いることは、従来の結晶の様に、偏
光に対して特別の注意を払う必要がなくなつた。
又、屈折率の温度依存性（αn／αT）は、従来の結晶
と比較するとその絶対値が大きく、変調を受ける
光束と変調を受けない光束との間の位相差を大き
くすることが出来る。このことは、従来例の様
に、電極面あるいはヒーター面と平行に光束を伝
播させる必要がない。即ち、ヒーター面に対して
垂直入射でも或いはそれ以外の入射角でも使用す
ることが可能となり、変調素子を装置に組み立て
る上での、配置上の制限をなくすることができる
ものである。 In this way, using a liquid as a medium for converting the wavefront of incident light eliminates the need to pay special attention to polarization, unlike conventional crystals.
Furthermore, the absolute value of the temperature dependence of the refractive index (αn/αT) is larger than that of conventional crystals, and the phase difference between the modulated light beam and the unmodulated light beam can be increased. This eliminates the need for the light beam to propagate parallel to the electrode surface or the heater surface, unlike the conventional example. In other words, it is possible to use the modulation element with vertical incidence on the heater surface or with an incidence angle other than that, and it is possible to eliminate restrictions on the arrangement when assembling the modulation element into the device.
第２図は第１図に示す光変調素子の構成を示す
斜視概略図であり、付番１〜６は第１図に示した
ものと同じである。８は導電線であり、発熱抵抗
体６ａ，６ｂ，……を各々独立に駆動できる様
個々の駆動電圧に接続され、一方発熱抵抗体の他
端は接地あるいは共通の電圧に設定されている。
導電線８より、発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……に
各々電圧信号が印加されると、各発熱抵抗体の近
傍の液体薄層内に屈折率分布が発生する。この屈
折率分布は、電圧信号を零にすると冷却され再び
元の屈折率分布のない状態に戻る。 FIG. 2 is a schematic perspective view showing the configuration of the light modulation element shown in FIG. 1, and numbered 1 to 6 are the same as shown in FIG. 1. Reference numeral 8 denotes a conductive wire, which is connected to each drive voltage so that the heating resistors 6a, 6b, . . . can be driven independently, while the other ends of the heating resistors are grounded or set to a common voltage.
When a voltage signal is applied to each of the heating resistors 6a, 6b, . . . from the conductive wire 8, a refractive index distribution is generated in the liquid thin layer near each heating resistor. When the voltage signal is reduced to zero, this refractive index distribution is cooled and returns to the original state without refractive index distribution.
第３図Ａは前記屈折率分布による光変調素子
Ｌ・Ｍを使用した光変調装置の一実施例を示す図
で、屈折率分布で波面が変形される光束を情報光
として使用する場合の例である。前記光変調素子
Ｌ・Ｍに光束１０を入射し、発熱抵抗体６ａ，６
ｂ，……のうち任意の発熱抵抗体６ｃが電圧Vi
によつて駆動されたとき、屈折率分布７が発生
し、発熱抵抗体６ｃに入射した光束は波面が変形
された光束１２となつて射出する。発熱抵抗体の
表面で正反射して、屈折率分布７によつて波面が
変形されない光束１１は、レンズ１３ａによつて
結像され、その結像位置に配した遮光フイルター
１５ａによつて遮光される。前記波面が変形され
た光束１２はその遮光フイルター１５ａによつて
一部分遮光されるが、遮光フイルター１５ａの大
きさを前記の波面が変形されない光束１１の結像
スポツトを遮光する最小限の大きさにすることに
よつて、大部分の波面変換光束１２′を受光媒体
１４上に照射することが可能である。 FIG. 3A is a diagram showing an embodiment of a light modulation device using light modulation elements L and M with the refractive index distribution, and is an example in which a light beam whose wavefront is modified by the refractive index distribution is used as information light. It is. The light beam 10 is incident on the light modulation elements L and M, and the heating resistors 6a and 6
Any heating resistor 6c among b,... has a voltage Vi
When driven by the refractive index 7, a refractive index distribution 7 is generated, and the light beam incident on the heating resistor 6c is emitted as a light beam 12 with a deformed wavefront. The light beam 11 that is specularly reflected on the surface of the heating resistor and whose wavefront is not deformed by the refractive index distribution 7 is formed into an image by the lens 13a, and is blocked by the light-blocking filter 15a arranged at the image formation position. Ru. The light beam 12 whose wavefront has been deformed is partially blocked by the light blocking filter 15a, but the size of the light blocking filter 15a is set to the minimum size that blocks the imaging spot of the light beam 11 whose wavefront is not deformed. By doing so, it is possible to irradiate most of the wavefront-converted light beam 12' onto the light-receiving medium 14.
又、本発明は熱効果媒体として屈折率分布の勾
配が急激になる材料を自由に選択することがで
き、屈折率分布による光束の発散角は、上述した
電気光学結晶を用いた回折角に比して大きいの
で、同じ大きさの遮光フイルター１５ａを使用し
たとしても、遮光される発散光の割合は、本発明
では非常に小さい。 Furthermore, in the present invention, it is possible to freely select a material with a steep gradient of the refractive index distribution as the thermal effect medium, and the divergence angle of the luminous flux due to the refractive index distribution is compared to the diffraction angle using the electro-optic crystal described above. Therefore, even if a light shielding filter 15a of the same size is used, the proportion of divergent light that is shielded is very small in the present invention.
以上の如く、発熱抵抗体６ｃに、画像信号に応
じた電圧パルスViを導電線８を通じて印加ある
いは零にすることにより、それに応じて屈折率分
布７の発生あるいは消滅が繰り返される。その場
合、受光媒体１４上には、光スポツトの点滅が発
生される。レンズ１３ａによつて、発熱抵抗体上
の点と受光媒体１４上の点とを共役関係にするこ
とによつて、発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……近傍に
発生した屈折率分布の発生部分の像をスポツトと
して受光媒体１４上に形成できる。 As described above, by applying the voltage pulse Vi corresponding to the image signal to the heating resistor 6c through the conductive wire 8 or making it zero, the refractive index distribution 7 is repeatedly generated or eliminated accordingly. In this case, a blinking light spot is generated on the light receiving medium 14. By forming a conjugate relationship between a point on the heating resistor and a point on the light-receiving medium 14 using the lens 13a, the areas where the refractive index distribution occurs near the heating resistors 6a, 6b, . . . The image can be formed as a spot on the light receiving medium 14.
第３図Ｂは、同じく前記光変調素子Ｌ・Ｍを使
用した光変調装置の一実施例を示す図で、屈折率
分布で散乱されない光束を情報光として使用する
場合の例である。第３図Ｂに於いては、光変調素
子Ｌ・Ｍで変調を受けない光束１１がレンズ１３
ａで集光される位置には、遮光板１５ｂが設けら
れている。この遮光板は、前記光束１１を通過さ
せ、前記光変調素子Ｌ・Ｍで発散される破線で示
す光束１２を遮断する様に、中心部に透孔が設け
られている。 FIG. 3B is a diagram showing an embodiment of a light modulation device using the light modulation elements L and M, and is an example in which a light beam that is not scattered by the refractive index distribution is used as information light. In FIG. 3B, the light beam 11 that is not modulated by the light modulation elements L and M is directed to the lens 13.
A light shielding plate 15b is provided at the position where the light is focused at point a. This light shielding plate is provided with a through hole in the center so as to allow the light beam 11 to pass therethrough and block the light beam 12 shown by the broken line that is diverged by the light modulation elements L and M.
以上の様にして、屈折率分布による発散光の大
部分を遮光フイルター１５ｂにより遮断し、主と
して波面の変形を受けない光束１１のみが遮光フ
イルター１５ｂを通過する。そして、上記レンズ
１３ａによる結像スポツトあるいは遮光フイルタ
ー１５ｂと、受光媒体面１４とを共役関係にする
レンズ１３ｂを配置することにより、受光媒体面
１４上に、光スポツトの点滅が発生する。 As described above, most of the diverging light due to the refractive index distribution is blocked by the light blocking filter 15b, and only the light beam 11 whose wavefront is not deformed passes through the light blocking filter 15b. By arranging the lens 13b which makes the light-receiving medium surface 14 in a conjugate relationship with the imaging spot formed by the lens 13a or the light shielding filter 15b, a blinking light spot is generated on the light-receiving medium surface 14.
第４図は受光媒体上の光の点滅のコントラスト
を良くする、即ち光利用効率を最良にする為の光
変調素子Ｌ・Ｍに入射する光束の様子を示す為の
図であり、第４図Ａは光変調素子を発熱抵抗体の
配列方向から見た図、第４図Ｂは同じく発熱抵抗
体の配列方向と直交する方向から見た図である。
屈折率分布は発熱抵抗体に近い程屈折率勾配は急
になり、そこに光束１６を集中して入射させると
き最も発散効率が高くなる。また支持体５あるい
は発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……あるいは、絶縁層
３の表面の平面性あるいは粗さによつては、屈折
率分布による発散光以外の光束に関して、遮光フ
イルター１５による遮光効率が悪くなり、受光媒
体１４上にノイズ光として照射される。このノイ
ズ光は、導電線８より印加される入力信号電圧パ
ルスViとは無関係に受光媒体１４上に照射され
るので、コントラストが低下する。この様な不都
合をなくす為にも、第４図Ａに示すように、発熱
抵抗体の近傍に入射光束１６を線状に収束するこ
とが望ましい。１７は入射光束１６の正反射光束
（屈折率分布による発散を受けない光）であり、
破線で示す１８は、屈折率分布による発散光束で
ある。第４図Ｂは、第４図ＡのＡ−A′で示され
る断面の図で、１７は入射光束１６の正反射光
束、１８は画像信号の入力された発熱抵抗体６ｃ
の近傍に発生した屈折率分布による発散光束であ
り、前記正反射光束１７に対して異つた方向に散
乱される。 FIG. 4 is a diagram showing the state of the light flux incident on the light modulation elements L and M to improve the contrast of blinking light on the light-receiving medium, that is, to maximize the light utilization efficiency. 4A is a view of the light modulation element viewed from the direction in which the heat generating resistors are arranged, and FIG. 4B is a view similarly viewed from a direction perpendicular to the direction in which the heat generating resistors are arranged.
Regarding the refractive index distribution, the closer the heating resistor is, the steeper the refractive index gradient becomes, and when the luminous flux 16 is incident thereon in a concentrated manner, the divergence efficiency is highest. Also, depending on the flatness or roughness of the surface of the support 5, the heating resistors 6a, 6b,... or the insulating layer 3, the light blocking efficiency of the light blocking filter 15 may be affected with respect to light fluxes other than the diverging light due to the refractive index distribution. The light becomes worse and is irradiated onto the light receiving medium 14 as noise light. Since this noise light is irradiated onto the light-receiving medium 14 regardless of the input signal voltage pulse Vi applied from the conductive line 8, the contrast is reduced. In order to eliminate such inconveniences, it is desirable to converge the incident light beam 16 in the vicinity of the heating resistor in a linear manner, as shown in FIG. 4A. 17 is a specularly reflected light beam of the incident light beam 16 (light that does not undergo divergence due to the refractive index distribution);
18 indicated by a broken line is a diverging light flux due to the refractive index distribution. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line A-A' in FIG.
It is a diverging light beam due to the refractive index distribution generated in the vicinity of , and is scattered in a different direction with respect to the specularly reflected light beam 17.
第５図は、第４図で説明した光利用効率を高
め、受光媒体１４上での光の点滅のコントラスト
を良くする場合の光変調装置の一実施例の配置図
である。半導体レーザーあるいは発光ダイオード
の如き光源１９より出射した光束を、球面レンズ
２０ａとアナモフイツクレンズ２０ｂ、によつて
構成される線像形成光学系２０によつて、前記光
変調素子Ｌ・Ｍの発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……の
配列方向に線状に結像する。この線状に形成され
る光束の、発熱抵抗体の配列方向と直交する面内
の成分は発熱抵抗体上で収斂しているが、配列方
向と線像形成光学系２０へ光軸とで定まる面内の
光束の成分は平行光束の状態である。従つて前記
発熱抵抗体で発散されない光束１７は三角柱状の
光路をとり正のシリンドリカルレンズ２２ａに入
射する。シリンドリカルレンズ２２ａは発熱抵抗
体の配列方向にその母線を有し、その焦線面が発
熱抵抗体の位置と合致する様に設けられている。
従つて前記光束１７はシリンドリカルレンズ２２
ａを通過した後に、アフオーカルな光束となり、
球面レンズ２２ｂに入射する。そして前記光束１
７は球面レンズ２２ｂにより、このレンズの焦点
面に集光する。この焦点面には、前記光束１７を
遮ぎるだけの大きさを有する矩形フイルター２３
が設けられており、従つて該フイルター２３によ
り、発熱抵抗体で発散を受けなかつた光束は遮光
される。一方、発熱抵抗体で発散された光束１８
は、シリンドリカルレンズ２２ａにより発熱抵抗
体の配列方向と直交する面内での光束のみが平行
光となり、更に前記球面レンズ２２ｂにより前記
矩形フイルター２３の近傍に線状に結像される。
従つて、発散光束１８の一部は、この矩形フイル
ター２３により遮光されるが、大部分の光束は、
この遮光フイルターで遮ぎられることなく、前記
シリンドリカルレンズ２２ａと同一方向に母線を
有する正のシリンドリカルレンズ２２ｃに入射
し、受光媒体１４上に点像２４ａ，２４ｂ……と
なつて形成される。尚、フイルター２３と受光媒
体１４とは、シリンドリカルレンズ２２ｃの光学
的に共役な焦線面内に位置し、又、発熱抵抗体と
受光媒体とは球面レンズ系２２ｂに関して光学的
に共役な位置にある。又、別の表現をすれば、シ
リンドリカルレンズ２２ａ，２２ｃ及び球面レン
ズ系２２ｂで構成されるアナモフイツクレンズ系
２２に関して、発熱抵抗体の配列方向と直交する
面内に於いては前記発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……
と受光媒体１４とは光学的に共役な焦線面内に配
され、又、アナモフイツクレンズ系２２の光軸と
前記発熱抵抗体の配列方向とで定まる面内に於い
ては、前記受光媒体１４はアナモフイツクレンズ
系２２の焦線面上に位置する。尚、第５図に於い
ては前記光変調素子Ｌ・Ｍは発熱抵抗体の部分の
みを示した。 FIG. 5 is a layout diagram of an embodiment of a light modulation device for increasing the light utilization efficiency and improving the contrast of blinking light on the light receiving medium 14, as explained in FIG. A light beam emitted from a light source 19 such as a semiconductor laser or a light emitting diode is converted into heat generated by the light modulation elements L and M by a line image forming optical system 20 composed of a spherical lens 20a and an anamorphic lens 20b. A linear image is formed in the arrangement direction of the resistors 6a, 6b, . . . . The component of this linearly formed light beam in a plane perpendicular to the arrangement direction of the heating resistors is converged on the heating resistors, but is determined by the arrangement direction and the optical axis toward the line image forming optical system 20. The components of the in-plane luminous flux are in the state of parallel luminous flux. Therefore, the light beam 17 that is not diverged by the heating resistor takes a triangular prism-shaped optical path and enters the positive cylindrical lens 22a. The cylindrical lens 22a has its generatrix in the direction in which the heating resistors are arranged, and is provided so that its focal line coincides with the position of the heating resistors.
Therefore, the light beam 17 is transmitted through the cylindrical lens 22.
After passing through a, it becomes an afocal light flux,
The light enters the spherical lens 22b. and the luminous flux 1
7 is a spherical lens 22b, and the light is focused on the focal plane of this lens. At this focal plane, there is a rectangular filter 23 having a size large enough to block the light beam 17.
Therefore, the light beam that has not been diverged by the heating resistor is blocked by the filter 23. On the other hand, the luminous flux 18 diverged by the heating resistor
The cylindrical lens 22a turns only the light beam in a plane perpendicular to the arrangement direction of the heating resistors into parallel light, and the spherical lens 22b forms a linear image in the vicinity of the rectangular filter 23.
Therefore, a part of the diverging light flux 18 is blocked by this rectangular filter 23, but most of the light flux is
Without being blocked by this light shielding filter, the light enters a positive cylindrical lens 22c having a generatrix in the same direction as the cylindrical lens 22a, and is formed as point images 24a, 24b, . . . on the light receiving medium 14. The filter 23 and the light-receiving medium 14 are located in an optically conjugate focal plane of the cylindrical lens 22c, and the heating resistor and the light-receiving medium are located in an optically conjugate position with respect to the spherical lens system 22b. be. In other words, regarding the anamorphic lens system 22 composed of the cylindrical lenses 22a, 22c and the spherical lens system 22b, in the plane perpendicular to the arrangement direction of the heating resistors, the heating resistors 6a, 6b,...
and the light-receiving medium 14 are arranged in an optically conjugate focal line plane, and the light-receiving medium 14 is arranged in an optically conjugate focal plane, and in a plane determined by the optical axis of the anamorphic lens system 22 and the arrangement direction of the heating resistors, the light-receiving medium 14 The medium 14 is located on the focal plane of the anamorphic lens system 22. In FIG. 5, only the heating resistor portions of the light modulation elements L and M are shown.
上述した実施例では、発熱抵抗体は反射部材で
構成されている例を述べ、発散光束も、発散を受
けない光束も、いずれも抵抗体で反射される場合
を示したが、いずれの光束も光変調素子を通過す
る場合を第６図に示す。第６図で示される光変調
素子の構成自体は第１図に示すものと同じである
が、支持体５′、発熱抵抗体６a′，６b′……及び
絶縁層３′が透明な媒体で構成されている。この
場合も、前述した光学系を使用して充分な実用効
果が得られる。 In the above-mentioned embodiment, the heating resistor is made of a reflective member, and the case where both the diverging luminous flux and the non-diverging luminous flux are reflected by the resistor is shown. FIG. 6 shows the case where the light passes through a light modulation element. The structure itself of the light modulation element shown in FIG. 6 is the same as that shown in FIG. It is configured. In this case as well, sufficient practical effects can be obtained using the optical system described above.
第７図Ａ，Ｂは、本発明の光変調素子の基礎と
なる光変調素子Ｌ・Ｍを用いた光変調装置の他の
実施例を示す図で、第５図で示す光学系と同様
に、光変調素子Ｌ・Ｍ内の発熱抵抗体６ａ，６
ｂ，……の配列方向に線状結像が形成される。第
７図Ａはその線像に直交する方向からみた展開図
である。第７図Ｂは第７図Ａを側面からみた図で
ある。第５図に示す光学系との違いは、光源から
出射した光束をレンズ２０ａで集光し、第７図Ａ
に示す如く、光変調素子Ｌ・Ｍとレンズ２５の間
に光源の共役像を形成し、第７図Ｂに示す如く、
レンズ２０ａとアナモフイツクレンズ２０ｂの合
成系である線像形成光学系２０によつて、光変調
素子Ｌ・Ｍの発熱抵抗体近傍に線像を形成するこ
とである。第７図Ａにおいて、光源の共役像位置
に、発熱抵抗体６ａ，６ｂ……の配列方向と直交
する方向に長辺を有する矩形の遮光フイルター２
３を配することにより、屈折率分布によつて発散
されない光束は遮断され、屈折率分布によつて発
散された光束は、遮光フイルター２３の周囲を通
過して、発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……と受光媒体
１４を共役な位置に保つレンズ２５に入射し、受
光媒体１４上に結像スポツト２４ａ，２４ｂ，…
…を形成する。この様にすると、第５図に示した
様な光学系の構成を簡略化できる。 FIGS. 7A and 7B are diagrams showing other embodiments of a light modulation device using light modulation elements L and M, which are the basis of the light modulation element of the present invention, and are similar to the optical system shown in FIG. , heating resistors 6a and 6 in the light modulation elements L and M
A linear image is formed in the arrangement direction of b, . FIG. 7A is a developed view seen from a direction perpendicular to the line image. FIG. 7B is a side view of FIG. 7A. The difference from the optical system shown in FIG. 5 is that the light beam emitted from the light source is condensed by a lens 20a.
As shown in FIG. 7B, a conjugate image of the light source is formed between the light modulation elements L and M and the lens 25, and as shown in FIG. 7B,
A line image is formed in the vicinity of the heating resistors of the light modulation elements L and M by a line image forming optical system 20 which is a composite system of a lens 20a and an anamorphic lens 20b. In FIG. 7A, a rectangular light shielding filter 2 having long sides in a direction perpendicular to the arrangement direction of the heating resistors 6a, 6b, etc. is placed at the conjugate image position of the light source.
3, the light flux that is not diverged by the refractive index distribution is blocked, and the light flux diverged by the refractive index distribution passes around the light shielding filter 23 and is transmitted to the heating resistors 6a, 6b, . . . ... is incident on the lens 25 that keeps the light-receiving medium 14 in a conjugate position, and image-forming spots 24a, 24b, ... are formed on the light-receiving medium 14.
form... In this way, the configuration of the optical system as shown in FIG. 5 can be simplified.
第８図は、本発明の光変調素子の基礎となる光
変調素子を適用したカラー画像を得る為の光変調
装置の一実施例を示す図である。光源１９ａは赤
色発光ダイオード、１９ｂは緑色発光ダイオー
ド、１９ｃは青色発光ダイオードで、２６は赤色
波長帯を透過し緑色波長帯を反射するダイクロイ
ツクミラーで、２７は青色波長帯以外を透過し、
青色波長帯を反射するダイクロイツクミラーであ
り、光変調素子Ｌ・Ｍの発熱抵抗体上に、各光源
からの光束を到達するようにしたもので、それ以
外は第７図に示した光学系の構成と同じである。
この様な三色の光源と一つの光変調素子を使用し
て、受光媒体上にカラー画像を発生することが可
能である。第９図は第８図に示したカラー画像発
生系の一方式を示す図で、第９図Ａは、光変調素
子Ｌ・Ｍの発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……，６ｅに
入力する電圧パルス列を示し、V1i，V2i，……，
V5i（ｉ＝１〜３）はそれぞれ上記発熱抵抗体６
ａ，６ｂ，……６ｅに印加する電圧パルスであ
り、ｉ（＝１〜３）は、その周期の番号を示す。
第９図Ｂは発光ダイオード１９ａに入力する電流
信号パルスであり、前記電圧パルス列V11，V21，
……V51が発生する期間内発光ダイオード１９ａ
は発光することを示す。第９図Ｃは発光ダイオー
ド１９ｂに入力する電流信号パルスであり、前記
電圧パルス列V12，V22，……，V52が発生する期
間内発光することを示す。第９図Ｄは、同様に電
圧パルス列V13，V23，……，V53が発生する期間
内、発光ダイオード１９ｃが発光することを示
す。第９図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいて横軸は時間を
示し、図示されない先の時間帯においては、上記
の信号パルスが周期的に発生する。第８図に示す
如く、受光媒体１４が矢印方向に移動すると、受
光媒体面上には、矢印方向即ち受光媒体移動方向
に並んだ、赤、緑、青のスポツトが形成される。
そして、これ等三つのスポツトで一画素を形成す
ることによりカラー表示が出来る。第９図Ａに於
いては、すべての発熱抵抗体に、同一時間間隔で
電圧パルスを入力したが、画像信号に応じて、電
力パルスを発生させることにすれば任意のカラー
画像を受光媒体１４上に発生させることが可能と
なる。上記のように本発明においては特別に偏光
特性をもつ必要がなく、且つ、波長の異なつた光
源の使用が可能である。 FIG. 8 is a diagram showing an embodiment of a light modulation device for obtaining a color image to which a light modulation element, which is the basis of the light modulation element of the present invention, is applied. The light source 19a is a red light emitting diode, 19b is a green light emitting diode, 19c is a blue light emitting diode, 26 is a dichroic mirror that transmits the red wavelength band and reflects the green wavelength band, 27 transmits light other than the blue wavelength band,
It is a dichroic mirror that reflects the blue wavelength band, and is configured so that the light flux from each light source reaches the heating resistor of the light modulation elements L and M.The rest is the optical system shown in Figure 7. The configuration is the same as that of
Using such a three-color light source and one light modulation element, it is possible to generate a color image on a light-receiving medium. FIG. 9 is a diagram showing one method of the color image generation system shown in FIG. 8, and FIG. 9A shows the voltages input to the heating resistors 6a, 6b, . Indicates a pulse train, V 1i , V 2i , ...,
V 5i (i=1 to 3) are the heating resistors 6, respectively.
It is a voltage pulse applied to a, 6b, . . . 6e, and i (=1 to 3) indicates its period number.
FIG. 9B shows current signal pulses input to the light emitting diode 19a, and the voltage pulse trains V 11 , V 21 ,
...Light emitting diode 19a within the period in which V 51 is generated
indicates that it emits light. FIG. 9C shows current signal pulses input to the light emitting diode 19b, and indicates that light is emitted during the period in which the voltage pulse train V 12 , V 22 , . . . , V 52 is generated. Similarly, FIG. 9D shows that the light emitting diode 19c emits light during the period in which the voltage pulse trains V 13 , V 23 , . . . , V 53 are generated. In FIGS. 9A, B, C, and D, the horizontal axes indicate time, and the above-mentioned signal pulses are periodically generated in a time period not shown. As shown in FIG. 8, when the light-receiving medium 14 moves in the direction of the arrow, red, green, and blue spots are formed on the surface of the light-receiving medium in the direction of the arrow, that is, in the direction of movement of the light-receiving medium.
By forming one pixel with these three spots, color display is possible. In FIG. 9A, voltage pulses were input to all heating resistors at the same time interval, but if it were decided to generate power pulses according to the image signal, any color image could be generated on the light-receiving medium 14. It is possible to generate the above. As described above, in the present invention, it is not necessary to have special polarization characteristics, and light sources with different wavelengths can be used.
第１０図は、第８図に示した装置の応用例で、
第８図で示したカラー画像を偏向器３０を使用し
て、静止した受光媒体１４の全面を走査スポツト
で走査する事を可能にした実施例である。この受
光媒体として、銀塩フイルムの如き感光記録材を
選べば、デジタルカラープリンターが実現でき
る。あるいは、受光媒体として、光拡散スクリー
ンを選べば、カラーデイスプレーが実現できる。
本発明においては信号光（屈折率分布による発散
光）の消光比が高く、また、発散効率が高いの
で、受光媒体上の結像スポツト光の輝度を高くで
き、上記の如きデジタルカラープリンター、ある
いは、カラーデイスプレーが実現可能となる。
又、言うまでもないが、デジタルプリンター及び
デイスプレーに於いては、前記した光源が１個の
場合のモノクロプリンター及びモノクロデイスプ
レーでも良い。 Figure 10 is an application example of the device shown in Figure 8.
This is an embodiment in which the color image shown in FIG. 8 can be scanned over the entire surface of a stationary light-receiving medium 14 with a scanning spot using a deflector 30. If a photosensitive recording material such as silver halide film is selected as the light-receiving medium, a digital color printer can be realized. Alternatively, if a light-diffusion screen is selected as the light-receiving medium, a color display can be realized.
In the present invention, since the extinction ratio of the signal light (divergent light due to refractive index distribution) is high and the divergence efficiency is high, the brightness of the imaged spot light on the light receiving medium can be increased. , color display becomes possible.
Also, needless to say, digital printers and displays may be monochrome printers and monochrome displays with one light source as described above.
なお、第５図〜第１０図に示した実施例におい
て信号光として、屈折率分布による発散光を使用
したが、第３図Ｂに示した様に、信号光として非
発散光を使用できることは言う迄もないので省略
する。 Incidentally, in the embodiments shown in FIGS. 5 to 10, divergent light due to refractive index distribution was used as the signal light, but as shown in FIG. 3B, it is possible to use non-divergent light as the signal light. It goes without saying, so I'll omit it.
第１１図は、カラー画像を得る為の本発明の光
変調素子の基礎となる光変調素子を適用した光変
調装置の更なる実施例を示す図である。第１１図
に於いて、光源３１はハロゲンランプの如き一般
の白色光ランプ、レンズ３２は集光レンズ、３３
は二次光源像を制限するピンホール板、３４はコ
リメーターレンズ、３５は色分散を生ぜしめるプ
リズム、３６は収束レンズで４０Ｒ，４０Ｇ，４
０Ｂは、それぞれカラー信号である赤、緑、青の
散乱光を発生させるための発熱抵抗体で、それぞ
れ、独立に入力信号に対応する電圧パルスを発生
させる電圧印加手段４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂに接
続されている。ここで、説明の簡略化の為光変調
素子の詳細は図示されていないが、上記の発熱抵
抗体部以外は第２図に示したと同様の構成であ
る。 FIG. 11 is a diagram showing a further embodiment of a light modulation device to which a light modulation element, which is the basis of the light modulation element of the present invention for obtaining a color image, is applied. In FIG. 11, a light source 31 is a general white light lamp such as a halogen lamp, a lens 32 is a condensing lens, and a lens 33 is a general white light lamp such as a halogen lamp.
is a pinhole plate that limits the secondary light source image, 34 is a collimator lens, 35 is a prism that produces chromatic dispersion, and 36 is a converging lens, 40R, 40G, 4
0B is a heating resistor for generating red, green, and blue scattered light, which are color signals, respectively, and is connected to voltage application means 41R, 41G, and 41B that independently generate voltage pulses corresponding to input signals. has been done. Here, the details of the light modulation element are not shown to simplify the explanation, but the structure is the same as that shown in FIG. 2 except for the above-mentioned heating resistor section.
上記の例においては、色分散プリズム３５及び
レンズ３６によつて、発熱抵抗体４０Ｒ，４０
Ｇ，４０Ｂ上にそれぞれ、赤色光束、緑色光束、
青色光束の焦光像を形成し、前記、画像信号に応
じて、各カラー信号光を変調することが可能とな
る。 In the above example, the heating resistors 40R, 40 are
On G, 40B, red light flux, green light flux,
It becomes possible to form a focused image of the blue light flux and to modulate each color signal light according to the image signal.
更に第１１図に於いて、レンズ３６の代りに、
紙面と垂直方向に母線を有するシリンドリカルレ
ンズを使用し、赤色光束、緑色光束、青色光束
が、各々線状に結像する様にする。この時各色に
対応する線状の光束が、少しづつ離れた状態で、
並んで形成される。従つて、前記発熱抵抗体４０
Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを１ユニツトとし、このユニ
ツトを線像の方向に沿つて複数個配列することに
より、複数のカラー画素列が得られる。尚、第１
１図に於ける光束分散手段としてのプリズムの代
りに、回折格子を使用しても同じ効果が得られ
る。 Furthermore, in FIG. 11, instead of the lens 36,
A cylindrical lens having a generating line perpendicular to the plane of the paper is used so that the red, green, and blue light beams are each formed into a linear image. At this time, the linear light beams corresponding to each color are separated little by little,
formed side by side. Therefore, the heating resistor 40
By setting R, 40G, and 40B as one unit and arranging a plurality of these units along the direction of the line image, a plurality of color pixel rows can be obtained. Furthermore, the first
The same effect can be obtained by using a diffraction grating instead of the prism as the light beam dispersion means in FIG.
第１２図は、本発明の光変調素子の基礎となる
光変調素子を適用した光変調装置の更なる実施例
で、本発明に於いては、光変調素子に入射する光
束の方向に制約がないことを示す図であり、第１
２図Ａは発熱抵抗体の配列方向より見た図であ
り、第１２図Ｂは第１２図Ａを上方から見た図で
ある。構成部材は、第５図に示す光変調装置と同
じであるが、第５図に示す光学系では光源１９及
び線像形成光学系２０で構成される光束発生手段
から光変調素子に入射する光束の中心光線が発熱
抵抗体層４に対して或る角度を成して入射するの
に対して、第１２図に示す光学系では、同じく光
変調素子に入射する光束は、発熱抵抗体層４に平
行に入射する。光変調素子を通過した光束は、第
５図に示す場合と同様に、非発散光束は遮断さ
れ、発散光束が受光媒体面上に到達する。 FIG. 12 shows a further embodiment of a light modulation device to which a light modulation element is applied, which is the basis of the light modulation element of the present invention. This is a diagram showing that there is no
2A is a view seen from the arrangement direction of the heating resistors, and FIG. 12B is a view of FIG. 12A viewed from above. The constituent members are the same as the light modulation device shown in FIG. 5, but in the optical system shown in FIG. The central ray of light enters the heating resistor layer 4 at a certain angle, whereas in the optical system shown in FIG. incident parallel to. In the light beam that has passed through the light modulation element, the non-divergent light beam is blocked and the diverging light beam reaches the surface of the light-receiving medium, as in the case shown in FIG.
第１３図及び第１４図は各々、本発明の光変調
素子の実施例を示す図であり、第１図に示した光
変調素子を基礎に構築したものである。透明保護
板１の内面に、発熱抵抗体６ａ，６ｂ，……から
熱を受けて、屈折率分布を程する液体層の屈折率
分布の形状を制限する手段１ａを設けることによ
り、ある発熱抵抗体で発生した屈折率分布を、そ
の発熱抵抗体の近傍に滞る様にしたものである。
その様にすることにより、各発熱抵抗体で発生し
た屈折率分布を互いに干渉させることなく、コン
トラストの良い画像を受光媒体面上に形成するこ
とが可能である。又、液体層の形状は、この透明
保護板の内面の形状により所望の形状に取ること
ができる。このことにより、液体層中に生じる屈
折率分布曲線を、前記透明保護板の内面の形状に
より自由に変化させることが可能である。更には
透明保護板に、熱による屈折率変化の小さいもの
を選ぶことにより、液体層に熱を加えた場合、液
体層と透明保護板との間に生じる屈折率差を大き
くすることが出来る。このことは、屈折率差の大
きな界面が生じることであり、従つてこの界面に
於いてより大きな光の発散を得ることが可能であ
る。この場合、透明保護板１の材質の屈折率と、
熱が加わらない場合に於いての液体薄層２中の液
体の屈折率の値が近いものを選ぶことにより、透
明保護板の内部形状１ａによる光の散乱を防止す
ることが可能である。上記の内部形状１ａは球面
あるいは円筒面等種々の形状が可能である。 FIGS. 13 and 14 are diagrams each showing an embodiment of the light modulation element of the present invention, which is constructed based on the light modulation element shown in FIG. 1. By providing means 1a on the inner surface of the transparent protection plate 1 for restricting the shape of the refractive index distribution of the liquid layer that receives heat from the heating resistors 6a, 6b, . . . The refractive index distribution generated in the body is made to stay near the heating resistor.
By doing so, it is possible to form a high-contrast image on the surface of the light-receiving medium without causing the refractive index distributions generated in each heating resistor to interfere with each other. Further, the shape of the liquid layer can be set to a desired shape depending on the shape of the inner surface of the transparent protection plate. This allows the refractive index distribution curve generated in the liquid layer to be freely changed depending on the shape of the inner surface of the transparent protection plate. Furthermore, by selecting a transparent protective plate that has a small change in refractive index due to heat, it is possible to increase the difference in refractive index that occurs between the liquid layer and the transparent protective plate when heat is applied to the liquid layer. This results in an interface having a large refractive index difference, and therefore it is possible to obtain greater light divergence at this interface. In this case, the refractive index of the material of the transparent protection plate 1,
By selecting liquids in the thin liquid layer 2 that have similar refractive index values when no heat is applied, it is possible to prevent light scattering due to the internal shape 1a of the transparent protective plate. The internal shape 1a described above can have various shapes such as a spherical surface or a cylindrical surface.
第１４図は、発熱抵抗体層４が球面あるいは円
筒面で構成されていることを示す図である。この
様に構成することにより、屈折率分布で発散を受
けない光束が、発熱抵抗体で反射した後、収斂さ
せることを可能にするもので、その結像位置に遮
光部材を設ける。斯様な光変調素子を用いること
により、第３図で示すレンズ１３ａを省くことが
可能である。 FIG. 14 is a diagram showing that the heating resistor layer 4 has a spherical or cylindrical surface. With this configuration, it is possible to converge a light beam that is not diverged due to the refractive index distribution after being reflected by the heating resistor, and a light shielding member is provided at the imaging position. By using such a light modulation element, it is possible to omit the lens 13a shown in FIG. 3.
尚、第１３図及び第１４図に示す光変調素子の
断面は、第４図Ｂに示す断面図と同じ方向から見
たものであり、該手段に入射する光束は紙面に対
して手前より或る角度を成して入射するものであ
る。 The cross sections of the light modulation element shown in FIGS. 13 and 14 are viewed from the same direction as the cross section shown in FIG. It is incident at an angle of .
参考の為、第１５図に、屈折率分布の発生を行
列で行なうことを可能にした光変調素子を示す。
第１５図Ａは光変調素子の側面図、第１５図Ｂは
光変調素子を正面から見た場合、即ち第１５図Ａ
をA1方向から見た場合の発熱抵抗層の配列の様
子を示すものである。第１５図Ａに於いて、透明
保護板１、液体薄層２及び支持体５は第１図に示
す光変調素子と同一のものである。３ａ，３ｂは
熱伝導性のある絶縁層、４２，４３は各々、線状
の発熱抵抗体が複数本、同一間隔で平行に配され
ている発熱抵抗体層で、第１５図Ｂに示す様に、
発熱抵抗体層４２の抵抗体４２ａ〜４２ｌと発熱
抵抗体層４３の抵抗体４３ａ〜４３ｋとは角度α
を成す様に設けられている。第１５図に示す光変
調素子では、交叉しているいずれの発熱抵抗体に
も電圧が印加されている場合、この交叉する領域
で屈折率分布が発生する様に設計する。例えば
今、４２ｄと４３ｃ，４３ｅに電圧が印加されて
いるとすると黒く塗つた交叉領域P1，P2で屈折
率分布が発生する。従つて二次元の屈折率分布に
よるパターンを得ようとするならば、例えば、ま
ず発熱抵抗体４２ａ〜４２ｌの内の４２ａにのみ
電圧を印加し、４２ａと交叉する発熱抵抗体の内
より所望の発熱抵抗体を選んで電圧を印加し、次
に４２ｂにのみ電圧を印加し、同じく４２ｂと交
叉する発熱抵抗体の内から所望の発熱抵抗体を選
んで電圧を印加する。この様な動作を４２ａ〜４
２ｌの一通り行なえば二次元的なパターンが得ら
れる。 For reference, FIG. 15 shows an optical modulation element that makes it possible to generate a refractive index distribution in a matrix.
FIG. 15A is a side view of the light modulation element, and FIG. 15B is a view of the light modulation element from the front, that is, FIG. 15A.
This figure shows the arrangement of the heating resistor layers when viewed from the A1 direction. In FIG. 15A, the transparent protection plate 1, the thin liquid layer 2 and the support 5 are the same as the light modulation element shown in FIG. 3a and 3b are thermally conductive insulating layers, and 42 and 43 are heating resistor layers each having a plurality of linear heating resistors arranged in parallel at equal intervals, as shown in FIG. 15B. To,
The resistors 42a to 42l of the heat generating resistor layer 42 and the resistors 43a to 43k of the heat generating resistor layer 43 form an angle α.
It is designed to accomplish the following. The light modulation element shown in FIG. 15 is designed so that when a voltage is applied to any of the intersecting heating resistors, a refractive index distribution occurs in the intersecting region. For example, if a voltage is now applied to 42d, 43c, and 43e, a refractive index distribution will occur in the black-colored intersection regions P 1 and P 2 . Therefore, if you want to obtain a pattern with a two-dimensional refractive index distribution, for example, first apply a voltage to only 42a of the heating resistors 42a to 42l, and select the desired one from among the heating resistors that intersect with 42a. A heating resistor is selected and a voltage is applied thereto, then a voltage is applied only to 42b, and a desired heating resistor is selected from among the heating resistors intersecting 42b and a voltage is applied thereto. 42a~4
A two-dimensional pattern can be obtained by performing one cycle of 2l.
第１６図は、第１５図に示した光変調素子を用
いた光変調装置の一実施例を示すものである。光
源４４ａ及びコリメータレンズ４４ｂより成る光
束発生手段４４からの光束にて、二次元的なパタ
ーンで屈折率分布を発生する事が可能な光変調素
子４５は照射される。屈折率分布によつて発散さ
れない光束は、レンズ４６にて収光されレンズ４
６の焦点面に設けられた遮光フイルター４７にて
遮断される。前記光変調素子４５の光束散乱位置
はレンズ４６のもう一方の焦点面とほぼ合致させ
て設けてある為に、光変調素子４５により発散さ
れる光束はレンズ４６でほぼ平行光束となり、レ
ンズ４９により感光媒体面５０上に結像され、屈
折率分布の発生パターンに応じた二次元画像を形
成する。レンズ４６とレンズ４９の間に偏向ミラ
ー４８を配し、上記発散光束を偏向し得るように
すれば、感光体面５０上に、上記の二次元画像の
走査画像を得ることができる。例えば、上記、二
次元的に屈折率分布を発生させる光変調素子によ
つて各種文字パターンを屈折率分布によつて形成
し得る様に設計すれば、ワードプロセサーの如き
プリンター端末機として実現できる。上記偏向ミ
ラーの回動は光変調素子４５により同時に全面に
屈折率分布が生じるのではないので、間欠回転が
望ましい。 FIG. 16 shows an embodiment of a light modulation device using the light modulation element shown in FIG. 15. A light modulation element 45 capable of generating a refractive index distribution in a two-dimensional pattern is irradiated with a light beam from a light beam generating means 44 consisting of a light source 44a and a collimator lens 44b. The light flux that is not diverged by the refractive index distribution is converged by the lens 46 and
The light is blocked by a light blocking filter 47 provided at the focal plane of No. 6. Since the light beam scattering position of the light modulation element 45 is provided to almost coincide with the other focal plane of the lens 46, the light beam diverged by the light modulation element 45 becomes a substantially parallel light beam at the lens 46, and is transformed by the lens 49. An image is formed on the photosensitive medium surface 50 to form a two-dimensional image according to the pattern of the refractive index distribution. By disposing a deflection mirror 48 between the lens 46 and the lens 49 to deflect the diverging light beam, the above two-dimensional scanned image can be obtained on the photoreceptor surface 50. For example, if the light modulation element that generates the refractive index distribution two-dimensionally is designed to form various character patterns according to the refractive index distribution, it can be realized as a printer terminal such as a word processor. Intermittent rotation of the deflection mirror is preferable because the optical modulation element 45 does not simultaneously produce a refractive index distribution over the entire surface.
尚、二次元パターンを形成出来る光変調素子に
於いても、第６図に示す如き透過光タイプの光変
調素子が得られることは説明するまでもない。 It goes without saying that even among light modulation elements capable of forming a two-dimensional pattern, a transmitted light type light modulation element as shown in FIG. 6 can be obtained.
上記実施例に於いては、発熱抵抗体を用いて屈
折率分布を形成する実施例を述べたが、屈折率分
布を得るには、光ビームをスキヤンし、スキヤン
ビームを熱に変換して得ることも可能である。第
１７図は光ビームをスキヤンして屈折率分布を形
成する一実施例を示すもので、光変調素子Ｌ・Ｍ
は透明保護板５１、液体薄層５２及び熱伝導性の
絶縁層５３及び透明な支持体５４より形成されて
おり、支持体５４には熱吸収層５５が設けられて
いる。５６は自己変調可能な半導体レーザーで、
該レーザー５６からの光束はコリメーターレンズ
５７により平行ビームとなりガルバノミラー５８
を介して走査用集光レンズ５９により前記熱吸収
層５５上に結像される。この熱吸収層５５は、半
導体レーザー５６からの波長の光束を特によく吸
収する様な部材で構成され、従つて該吸収層５５
を通過する光束はほぼ零となる。前記ガルバノミ
ラー５８を回転軸の回りに回転させると、光ビー
ムスポツトは吸収層５５に沿つて矢印A2方向に
移動する様に走査光学系を設定する。そして、前
記半導体レーザ５６によるビームスポツトが形成
されている吸収層５５の領域では、光ビームが熱
に変換され、絶縁層５３を介して、液体薄層に屈
折率分布を形成する。故に半導体レーザからの射
出ビームを、ガルバノミラー５８の回動に伴つて
オン・オフをすることにより、所望の位置に屈折
率分布を形成することが出来る。尚、該屈折率分
布により発散される光束を投射し、発散光を受光
媒体に導びく為の光学系は、第５図に示す光学系
をはじめとして、上述した反射タイプの光学系が
総て使用出来ることは言うまでもないので、ここ
では説明を省く。 In the above embodiment, an example was described in which a refractive index distribution is formed using a heating resistor, but in order to obtain a refractive index distribution, a light beam is scanned and the scanned beam is converted into heat. It is also possible. FIG. 17 shows an embodiment in which a refractive index distribution is formed by scanning a light beam.
is formed of a transparent protective plate 51, a thin liquid layer 52, a thermally conductive insulating layer 53, and a transparent support 54, and the support 54 is provided with a heat absorption layer 55. 56 is a self-modulating semiconductor laser;
The light beam from the laser 56 becomes a parallel beam by a collimator lens 57 and is converted into a parallel beam by a galvanometer mirror 58.
An image is formed on the heat absorption layer 55 by a scanning condensing lens 59 via the scanning condenser lens 59 . This heat absorption layer 55 is made of a material that particularly absorbs the light beam of the wavelength from the semiconductor laser 56, and therefore, the heat absorption layer 55
The luminous flux passing through becomes almost zero. The scanning optical system is set so that when the galvanometer mirror 58 is rotated about the rotation axis, the light beam spot moves along the absorption layer 55 in the direction of arrow A2 . In the region of the absorption layer 55 where the beam spot by the semiconductor laser 56 is formed, the light beam is converted into heat, forming a refractive index distribution in the thin liquid layer via the insulating layer 53. Therefore, by turning the emitted beam from the semiconductor laser on and off as the galvano mirror 58 rotates, it is possible to form a refractive index distribution at a desired position. Incidentally, the optical systems for projecting the light beam diverging due to the refractive index distribution and guiding the diverging light to the receiving medium are all of the above-mentioned reflective type optical systems, including the optical system shown in Fig. 5. It goes without saying that it can be used, so I will omit the explanation here.
又、前記熱吸収層５５を全面に設け、該吸収層
に光ビームを照射する走査光学系を二次元走査光
学系することで、第１５図で示した二次元のパタ
ーンを有する屈折率分布による光変調素子を得る
ことが出来る。 Furthermore, by providing the heat absorption layer 55 on the entire surface and using a two-dimensional scanning optical system as a scanning optical system for irradiating the light beam to the absorption layer, a refractive index distribution having a two-dimensional pattern shown in FIG. 15 can be obtained. A light modulation element can be obtained.
以上述べた様に、従来の変調装置に比して本発
明に係る変調光学系に於いては、
(1) 熱効果を有する液体を選ぶことによつて、屈
折率分布によつて発散される光束の発散角は比
較的大きく取れることにより、発散光と非発散
光とを分離する際に、効率よく分離出来、従つ
て光束の利用効率が高く、且つＳ／Ｎ比も高
い。 As described above, compared to conventional modulation devices, the modulation optical system according to the present invention has the following advantages: (1) By selecting a liquid that has a thermal effect, divergence is caused by the refractive index distribution. Since the divergence angle of the luminous flux can be set relatively large, the divergent light and the non-divergent light can be separated efficiently, and therefore the luminous flux is utilized efficiently and the S/N ratio is also high.
(2) 屈折率分布によつて発散される場合は、屈折
率分布を有する液体に入射する光束の入射角に
依存することなく、一定の散乱特性が得られる
ので、光学系の配置に制約が課せられることが
ない。(2) In the case of divergence due to a refractive index distribution, constant scattering characteristics can be obtained regardless of the angle of incidence of the light beam incident on a liquid with a refractive index distribution, so there are no restrictions on the arrangement of the optical system. It is never imposed.
(3) 電気光学結晶を用いた場合は、二つの電極に
よつて一つの光変調が出来るのに対して、本願
の様に屈折率分布による発散を用いる場合は一
つの電極によつて一つの光変調が出来、従つて
単位面積当り高密度の変調が可能であり、デイ
スプレー又は記録の際の、高品位化が可能とな
る。(3) When using an electro-optic crystal, one optical modulation can be performed using two electrodes, whereas when using divergence by refractive index distribution as in the present application, one optical modulation can be performed using one electrode. Light modulation is possible, and therefore high-density modulation per unit area is possible, making it possible to improve the quality of display or recording.
(4) 屈折率分布により光束を発散させる場合は、
入射光束を特に偏光させる必要もなく、又、レ
ーザ以外の一般の光源を用いても同様な効果が
得られることから装置も安価に形成出来る。(4) When the luminous flux is diverged by the refractive index distribution,
There is no need to particularly polarize the incident light beam, and the same effect can be obtained even if a general light source other than a laser is used, so the device can be formed at a low cost.
(5) 屈折率分布を発生させる為の発熱抵抗体は
Ｉ・Ｃパターンの製法を用いて容易に形成する
ことが出来、１mm当り100本以上の高密度な配
列も容易に可能であり、従つて画像の高品位化
が可能になる。更にＩ・Ｃパターンの製法を用
いれば1000個〜10000個の発熱抵抗体をミクロ
ンオーダーで配列することが出来、１ライン分
の走査に必要なドツト数の発熱抵抗体を並べる
ことは容易であり、従つて１ライン分の走査が
同時に出来るので画像記録及び画像表示のスピ
ードアツプが可能となる、
等の優れた効果を有するものである。(5) The heating resistor for generating a refractive index distribution can be easily formed using the I/C pattern manufacturing method, and a high-density arrangement of more than 100 resistors per 1 mm is easily possible. This makes it possible to improve the quality of images. Furthermore, by using the I/C pattern manufacturing method, it is possible to arrange 1,000 to 10,000 heating resistors on the micron order, and it is easy to arrange the heating resistors in the number of dots required to scan one line. Therefore, since one line can be scanned at the same time, it has excellent effects such as speeding up image recording and image display.
第１図及び第２図は本発明の光変調素子の基礎
となる光変調素子の一実施例を示す図、第３図
Ａ，Ｂは各々、本発明の光変調素子の基礎となる
光変調素子を用いた光変調装置の一実施例を示す
図、第４図Ａ，Ｂは光変調素子を照明する好まし
い実施例を示す図、第５図は本発明の光変調素子
の基礎となる光変調素子を用いた光変調装置の他
の実施例を示す図、第６図は本発明の光変調素子
の基礎となる光変調素子の他の実施例を示す図、
第７図Ａ，Ｂは各々、本発明の光変調素子の基礎
となる光変調素子を用いた光変調装置の他の実施
例を示す図、第８図及び第９図は本発明の光変調
素子の基礎となる光変調素子を用いたカラー画像
形成光変調装置の一実施例を示す図、第１０図及
び第１１図は本発明の光変調素子の基礎となる光
変調素子を用いたカラー画像形成光変調装置の他
の実施例を示す図、第１２図Ａ，Ｂは本発明の光
変調素子の基礎となる光変調素子を用いた光変調
装置の他の実施例を示す図、第１３図及び第１４
図は本発明の光変調素子の実施例を示す図、第１
５図は屈折率分布の発生を行列で行なうことを可
能にした光変調素子を示す図、第１６図は第１５
図Ａ，Ｂに示す光変調素子を用いて形成した光変
調装置の一実施例を示す図、第１７図は本発明の
光変調素子の基礎となる光変調素子を用いた光変
調装置の他の実施例を示す図。
１……透明保護板、２……液体薄層、３……絶
縁層、４……発熱抵抗体層、５……支持体、６
ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ……発熱抵抗体、Ｌ・Ｍ…
…光変調素子、７……屈折率分布、１１……非発
散光束、１２……発散光束、１４……受光媒体、
１５ａ……遮光フイルター。
1 and 2 are diagrams showing an embodiment of a light modulation element that is the basis of the light modulation element of the present invention, and FIGS. 3A and 3B are diagrams showing the light modulation that is the basis of the light modulation element of the present invention 4A and 4B are diagrams showing a preferred embodiment of illuminating the light modulation device, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing another embodiment of a light modulation device using a modulation element, and FIG.
7A and 7B are diagrams showing other embodiments of a light modulation device using a light modulation element which is the basis of the light modulation element of the present invention, and FIGS. 8 and 9 are diagrams showing the light modulation device of the present invention. Figures 10 and 11 are diagrams showing an embodiment of a color image forming light modulation device using a light modulation element that is the basis of the element, and FIGS. FIGS. 12A and 12B are diagrams showing other embodiments of the image forming light modulation device, and FIGS. Figures 13 and 14
The figure shows an embodiment of the light modulation element of the present invention.
Figure 5 shows a light modulation element that makes it possible to generate a refractive index distribution in a matrix, and Figure 16 shows a light modulation element that makes it possible to generate a refractive index distribution in a matrix.
A diagram showing an embodiment of a light modulation device formed using the light modulation device shown in FIGS. A and B, and FIG. The figure which shows the example of. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Transparent protective plate, 2...Liquid thin layer, 3...Insulating layer, 4...Heating resistor layer, 5...Support, 6
a, 6b, 6c, 6d...heating resistor, L/M...
...Light modulation element, 7...Refractive index distribution, 11...Non-divergent light flux, 12...Divergent light flux, 14...Light-receiving medium,
15a... Light blocking filter.
Claims (1)
対し、一方の側に前記液体媒体と屈折率の値が近
い透明保護層を、他方の側に入力信号に応じて前
記液体媒体に熱を加える加熱手段を、それぞれ設
け、前記透明保護層を通過して前記液体媒体層に
入射した光束が前記加熱手段で反射して前記透明
保護層を通過して出射するよう構成し、かつ前記
液体媒体と透明保護層との界面は平面以外の形状
に形成されている事を特徴とする光変調素子。1. For a liquid medium layer that generates a refractive index distribution upon receiving heat, a transparent protective layer having a refractive index close to that of the liquid medium is placed on one side, and a transparent protective layer that applies heat to the liquid medium in accordance with an input signal is placed on the other side. heating means for applying the liquid medium are respectively provided, and the light flux passing through the transparent protective layer and entering the liquid medium layer is reflected by the heating means, passing through the transparent protective layer and emitted, and A light modulating element characterized in that the interface between the transparent protective layer and the transparent protective layer is formed in a shape other than a flat surface.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57179265A JPS5968723A (en) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | Optical modulating element |
| US07/063,788 US4848879A (en) | 1982-10-09 | 1987-06-22 | Light modulating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57179265A JPS5968723A (en) | 1982-10-13 | 1982-10-13 | Optical modulating element |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5968723A JPS5968723A (en) | 1984-04-18 |
| JPH0522886B2 true JPH0522886B2 (en) | 1993-03-31 |
Family
ID=16062821
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57179265A Granted JPS5968723A (en) | 1982-10-09 | 1982-10-13 | Optical modulating element |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPS5968723A (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH0756128A (en) * | 1994-06-22 | 1995-03-03 | Hitachi Ltd | Method for generating optical information |
| EP1011007B1 (en) | 1997-08-08 | 2005-07-06 | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology | Optical control method and apparatus |
-
1982
- 1982-10-13 JP JP57179265A patent/JPS5968723A/en active Granted
Also Published As
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