JPS5968723A - 光変調素子 - 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】 本発明は、光記録装置、光表示装置等に好適力先変調素
子に関するものである。

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
の電界分布に伴っ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（１） 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千行く光束を入射
させる制約が課せられる。

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
型光スイッチの応答速度」（昭和５７年度電子通信学会
総合全国大会）に紹介されている。

これらの例において、熱効果媒体としてＴｌＯ２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（２） る。また、上記の各側において、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
のできる限シ近い部分を且つ、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。

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。

本発明に於いては、熱効果によ）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
、入力信号に応じて液体に熱を与えることにより、該液
体中に屈折率の分布を生ぜしめ、この屈折率分布を有す
る液体中に光束を入射させ、屈折率分布によシ入射光束
の波面を変形させることによシ変調を行うものである。

（３） 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
を充分に変形するととが出来るし、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。

第１図は本発明に係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、５Ｃ，
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、６０，
６（１・・・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
を伝わシ液体薄層２に伝わし、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（４） 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
が冷却するに伴って、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、Ｋ
Ｈｚのオーダーで行うことが可能である。

上記発熱抵抗体は、■・Ｃの製造技術によシ支持体５上
に形成されるものであシ、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。

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、その他側を使用しても良い。この液体の屈折
率温度依存性訂は、水では−１，ＯＸｌ　０−’　、エ
チルアルコールでは−４，０ｘ１０−４である。とれに
対して、前述した従来の熱効果型の結晶では、ＴｌＯ２
が異常光に対して−７，２Ｘ　１０−’　、常光に対し
て−４゜２Ｘ１０−５、ＰｂＭ００４　　が異常光に対
して−４，１×１０−５、常光に対して−７゜２　ｘ　
１０”−５、ＬｉＮ’ｂｏ、が異常光に対しく５） て５゜３Ｘ１０　　、常光に対して０．５ＳＸ１０　　
であシ、いす″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６　Ｓ　２．８ｎｍの光束に対す
る値である。

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った。又、屈折率の温度依存性
（静）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）
、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。

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
図であ如、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（６） 熱抵抗体（６ａ、６１）、・・・・）を各々独立に駆動
できる機側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６１３．．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。

第３図（Ａ）は前記屈折率分布による光変調素子り、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。前記光変調素子り、Ｍに光束１ｏを入射し
、発熱抵抗体（６ａ。

６ｂ、・・・・）のうち任意の発熱抵抗体６ｃが電圧Ｖ
１によって駆動されたとき、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１
２となって射出する。発熱抵抗体の表面で正反射して、
屈折率分布７によって波面が変形されない光束１１は、
レンズ１３ａによって結像され、その結像位置に配した
遮光（７） フィルター１５＆によって遮光される。前記波面が変形
された光束１２はその遮光フィルター１５ａによって一
部分遮光されるが、遮光フィルター１５ａの大きさを前
記の波面が変形されない光束１１の結像スポットを遮光
する最小限の大きさにすることによって、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。

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ィルター
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。

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■１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υ返される。

その場合、受光媒体１４上には、光スポットの点滅が発
生される。レンズ１３ａによって、発熱（８） 抵抗体上の点と受光媒体１４上の点とを共役関係にする
ことによって、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ットとして
受光媒体１４上に形成できる。

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、光変調素子り、Ｍで変調を受
けない光束１１がレンズ１３ａ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、前記光変調素子り、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。

以上の様にして、屈折率分布による発散光の大部分を遮
光フィルター１５１）にょシ遮断し、主として波面の変
形を受けない光束１１のみが遮光フィルター１５１）を
通過する。そして、上記レンズ１３ａによる結像スポッ
トあるいは遮光フィルター１５１）と、受光媒体面１４
とを共役関係に（９） するレンズ１３ｂを配置することにより、受光媒体面１
４上に、光スポットの点滅が発生する。

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り、Ｍ
に入射する光束の様子を示す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
近い稈屑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（６＆、６ｂ、・・・　）あるい
は、絶縁層３の表面の平面性あるいは粗さによっては、
屈折率分布による発散光以外の光束に関して、遮光フィ
ルター１５による遮光効率が悪くなシ、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）印加される入力信号電圧パルス■１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、（１０） 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に対して異った方向に散乱さ
れる。

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υ出射した光
束を、球面レンズ２０ａとアナモフィックレンズ２０ｂ
、に禿 よって構成される線像形成光学ｆ２０によって、前記光
変調素子り、Ｍの発熱抵抗体（６１Ｌ、６ｂ、・・・）
の配列方向に線状に結像する。この線状に形成（１１） される光束の、発熱抵抗体の配列方向と直交する面内の
光束の成分は平行光束の状態である。

従って前記発熱抵抗体で発散されない光束１７は三角柱
状の光路をとシ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２２１！Ｌ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。従って前記光束１
７はシリンドリカルレンズ２２ａを通過した後に、アフ
ォーカルな光束とカシ、球面レンズ２２１）に入射する
。

そして前記光束１７は球面レンズ２２１）によシ、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ィルター２３
が設けられており、従って該フィルター２３によυ、発
熱抵抗体で発散を受けなかっ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０２） 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２２１）により前記矩形フィルター２３の近傍に
線状に結像される。従って、発散光束１８の一部は、こ
の矩形フィルター２３により遮光されるが、大部分の光
束は、この遮光フィ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２２２Ｌと同一方向に母線を有す
る正のシリンドリカルレンズ２２Ｑに入射し、受光媒体
１４上に点像（２４ａ、２４１）・・・・）となって形
成される。尚、フィルター２３と受光媒体１４とは、シ
リンドリカルレンズ２２０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２
２１）に関して光学的に共役な位置におる。又、別の表
現をすれば、シリンドリカルレンズ２２ａ、２２０及び
球面レンズ系２２ｋｌで構成されるアナモフィックレン
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（”＋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、
アナモフィックレンズ系２２の光軸と前記０３） 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はアナモフィックレンズ系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り、
Ｍは発熱抵抗体の部分のみを示した。

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、発散を受け々い光束も、
いずれも抵抗体で反射される場合を示したが、いず些の
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（”’＋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。

第７図（Ａ、）　（Ｂ）は、本発明に係る光変調素子り
、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、光変調素子り、Ｍ内の発熱抵
抗体６ａ、６ｂ、・・・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０４） 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、光変副素子り、Ｍとレンズ
２５０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とアナモフィックレンズ２０１１の
合成系である線像形成光学系２０によって、光変調素子
■・・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ィルター２３を配することに
より、屈折率分布によって発散されない光束は遮断され
、屈折率分布によって発散された光束は、遮光フィルタ
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上に結像スボッ）　２４ａ、２４
１）、・・・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。

（１５） 第８図は、本発明に係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、１９’ｂ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ックミ
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ックミラーであり、光変調素子り、
Ｍの発熱抵抗体上に１、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。この様々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
り、Ｍの発熱抵抗体（６ａ、６ｂ、・・・・、６ｅ）に
入力する電圧パルスタ（」を示し、■１１ｖ２１・・・
Ｖ５１（ｉ＝１〜３）はそれぞれ上記発熱抵抗体（５ａ
、６ｂ、・・・・６りに印加する電圧パルスであり、１
（−１〜３）は、その周期の番号を示す。第９図（Ｂ）
は発光ダ（１６） イオード１９ａに入力する電流信号パルスであシ、前記
電圧パルス列■１１　＃ｖ２＋　１・・・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１９１）に入力する電流
信号パルスであり、前記電圧パルス列Ｖｊ２＋ｖ２２１
・・・１ｖ５２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ｖ１．．ｖ２．．
・、。

ｖｓｓが発生する期間内、発光ダイオード１９０が発光
するととを示す。第９図（Ａ）　ｌ　（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、青のスポットが形成され
る。そして、これ等三つのスポッ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（１７） 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、波長の異なった光源の使用が可能であ
る。

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の全面を走査スポッ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、銀塩フィ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
ラーディ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ット光の輝
度を高くでき、上記の如きデジタルカラープリンタ′−
１あるいは、カラーディ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ィスプ
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（１８） −及びモノク四ディスプレーでも良い。

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。

第１１図は、カラー画像を得る為の本発明に係る光変調
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５２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４ＯＲ，４０Ｇ、４０Ｂ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、４
１Ｂ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（１９） は第２図に示しだと同様の構成である。

上記の例においては、色分散プリズム３５及びレンズ３
６によって、発熱抵抗体４０Ｒ，４０Ｇ。

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・−
信号光を変調することが可能となる。

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。従って、前記発熱
抵抗体４０Ｒ，４０Ｇ、４０Ｂを１ユニツトとし、この
ユニットを線像の方向に沿っ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１１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。

第１２図は、本発明の光変調素子を適用した（２０） 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
であシ、第１２図（Ａ）は発熱抵抗体の配列方向より見
た図であシ、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
して成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。

第１３図及び第１４図は各々、第１図に示す光変調素子
の他の変形実施例を示す図で、透明保護板１の内面に、
発熱抵抗体（”＋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石手
段１ａを設けると（２１） 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シ所望の
形状に取ることができる。このことによ）、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
によシ、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、
従っ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
近いものを選ぶととによ）、（２２） 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
筒面等積々の形状が可能である。

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。

との様に構成することによシ、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。

尚、第１３図及び第１４図に示す光変調素子の断面は、
第４図ＣＢ）に示す断面図と同じ方向から見たものであ
シ、該手段に入射する光束は紙面に対して手前よ構成る
角度を成して入射するものである。

第１５図は、屈折率分布の発生を行列で行うことを可能
にした光変調素子を示すもので、第１５図（Ａ）は光変
調素子の側面図、第１５図（Ｂ）は（２６） 光変調素子を正面から見た場合、即ち第１５図（Ａ）を
Ａ、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）　Ｋ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。５ａ。

５′ｂ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〜４２１）と発熱抵抗体層
４３の抵抗体（４３ａ〜４５ｋ）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、４２（ｌと４’５Ｑ、４５＠に電圧
が印加されているとすると黒く塗った交叉領域Ｐ１．Ｐ
、で屈折率分布が発生する。従っ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４２１Ｌ〜４２１の内の４２＆にのみ電圧を印
加し、４２ａと交叉する発熱抵抗体の（２４） 内よυ所望の発熱抵抗体を選んで電圧を印加し、次に４
２ｂにのみ電圧を印加し、同じ＜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。この機外動作を４２ａ〜４２１の−通り行なえば二
次元的なパターンが得られる。

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４４＆及びコリメータレンズ４４１）よ構成る光束
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。屈折率分布によって発散されない光束は、レンズ
４６にて収光されレンズ４６の焦点面に設けられた遮光
フィルター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
致させて設けである為に、光変調素子４５によυ発散さ
れる光束はし／ズ４６でほぼ平行光束となシ、レンズ４
９によ多感光媒体面５０上に結像され、屈折率分布の発
生パターン（２の に応じた二次元画像を形成する。レンズ４６とレンズ４
９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って各種
文字パターンを屈折率分布によっ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一端末機とし
て実現できる。上記偏向ミラーの回動は光変調素子４５
によシ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。

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。

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、
光ビームをスキャンし、スキャンビームを熱に変換して
得ることも可能で（２６） ある。第１７図は光ビームをスキャ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−５８を介して走査用集光レンズ５９によシ前記熱
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、従って該吸収層５５を通過する光束
はほぼ零となる。前記ガルバノミラ−５８を回転軸の回
シに回転させると、光ビームスポットは吸収層５５に沿
って矢印Ａ２方向に移動す不様に走査光学系を設定する
。そして、前記半導体レーザ５６によるビームスポット
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（２７
） 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−５８の回動に伴ってオン・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。

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とすること
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。

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って、屈折率
分布によっ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υ、発散光と非発散光とを分離する際に、
効率よく分離量（２８） 来、従って光束の利用効率が高く、且つＳ／Ｎ比も高い
。

（２）屈折率分布によっ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
制約が昧せられることがない。

（３）電気光学結晶を用いた場合は、二つの電極によっ
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って一つ
の光変調が出来、従って単位面積当り高密度の変調が可
能であシ、ディスプレー又は記録の際の、高品位化が可
能となる。

（４）屈折率分布によυ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。

（５）屈折率分布を発生させる為の発熱抵抗体は（２９
） ■・Ｃパターンの製法を用いて容易に形成することが出
来、１闘当り１００本以上の高密度な配列も容易に可能
であり、従って画像の高品位化が可能になる。更に工・
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シ、従って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ップが
可能となる、 等の優れた効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係る光変調素子の一実施例
を示す図、第３図（Ａ）　、　（Ｂ）は各々、本発明に
係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）は本発明に於いて、光変調素子
を照明する好ましい実施例を示す図、第５図は本発明に
係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（３０） に係る光変調素子の他の実施例を示す図、第７図（Ａ）
　（Ｂ）は各々、本発明に係る光変ｖ！４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
本発明に係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
明に係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
明に係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、第１４図及び第１５図（Ａ）　（Ｂ
）は各々、本発明に係る光変調素子の一実施例を示す図
、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１
７図は本発明に係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 （３１） ６ａ、５ｂ、５ｃ、婬・・・発熱抵抗体り、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 １５１Ｌ・・・遮光フィルター 出願人　キャノン株式会社 （３２） （ ＼ １３６− ６Ｃ６ｂ　６α ４２ｇ　４２Ａ４；’ｔ　４２ｊ４嘔４２ｚ第１頁の続
き ０発　明　者　臼井正幸 東京都大田区下丸子３丁目３０番 ２号キャノン株式会社内 ０発　明　者　染谷厚 東京都大田区下丸子３丁目３０番 ２号キャノン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号に応じて熱を発生する手段、該発熱手段
   からの熱を受は屈折率分布を生じる液体媒体とを備え、
   前記液体媒体中の屈折率分布によ多光束の波面を変形す
   ることを特徴とする光変調素子。