(57)【要約】【課題】  高速で消光比が大きく、波長の可変範囲が広く、しかも低電圧で駆動できる、可視域の光シャッタ又は光スイッチとして好適な光機能素子を提供すること。【解決手段】  誘電体層２、４、６・・・と透明電極層１、３、５・・・とが交互に積層された積層構造を有し、この積層構造の少なくとも一部において前記誘電体層が、この両面側に設けられた前記電極層への印加電圧によって屈折率可変に構成されている光機能素子１０。互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類の誘電体層が交互に積層された積層構造を有し、この積層構造の両面に設けられた電極層への印加電圧によって屈折率可変に構成されている光機能素子４０。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層と電極層とが交互に積層された積層構造を有し、この積層構造の少なくとも一部において前記誘電体層が、この両面側に設けられた前記電極層への印加電圧によって屈折率可変に構成されている光機能素子。
【請求項２】
前記屈折率可変の誘電体層が電気光学材料からなり、前記印加電圧による屈折率の変化によって入射光の透過波長特性が変化する、請求項１に記載した光機能素子。
【請求項３】
前記積層構造が少なくとも２種類積層され、各積層構造における誘電体層の屈折率が互いに異なっている、請求項１に記載した光機能素子。
【請求項４】
前記各積層構造における透過波長帯域が互いに異なる、請求項３に記載した光機能素子。
【請求項５】
前記印加電圧が直流電圧、交流電圧、又は直流電圧と交流電圧との重畳電圧である、請求項１に記載した光機能素子。
【請求項６】
前記電気光学材料からなる誘電体層が面内方向に屈折率異方性を有している、請求項２に記載した光機能素子。
【請求項７】
前記面内方向での屈折率異方性が前記電気光学材料の斜め蒸着によって形成されている、請求項６に記載した光機能素子。
【請求項８】
光シャッタ又は光スイッチとして構成される、請求項１に記載した光機能素子。
【請求項９】
互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類の誘電体層が交互に積層された積層構造を有し、この積層構造の両面に設けられた電極層への印加電圧によって屈折率可変に構成されている光機能素子。
【請求項１０】
前記屈折率可変の誘電体層が電気光学材料からなり、前記印加電圧による屈折率の変化によって入射光の透過波長特性が変化する、請求項９に記載した光機能素子。
【請求項１１】
前記積層構造が少なくとも２種類積層され、各積層構造における誘電体層の屈折率が互いに異なっている、請求項９に記載した光機能素子。
【請求項１２】
前記各積層構造における透過波長帯域が互いに異なる、請求項１１に記載した光機能素子。
【請求項１３】
前記印加電圧が直流電圧、交流電圧、又は直流電圧と交流電圧との重畳電圧である、請求項９に記載した光機能素子。
【請求項１４】
前記電気光学材料からなる誘電体層が面内方向に屈折率異方性を有している、請求項１０に記載した光機能素子。
【請求項１５】
前記面内方向での屈折率異方性が前記電気光学材料の斜め蒸着によって形成されている、請求項１４に記載した光機能素子。
【請求項１６】
光シャッタ又は光フィルタとして構成される、請求項９に記載した光機能素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば光シャッタ又は光スイッチとして好適な光機能素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光量を高速に変化させる光シャッタ又は光スイッチは、カメラなどのイメージング機器、ディスプレイ、光通信に広く使われている。イメージング機器では、デジタルカメラなどに使われているシャッタがあり、ディスプレイでは、液晶ディスプレイや液晶プロジェクタに使われている液晶光シャッタ素子があり、また光通信分野では、非線形光学材料を使った光スイッチや変調器がある。
【０００３】
光学機器やディスプレイなどの可視域のイメージング素子に応用されている電子式の光シャッタは、光通信分野で使われている光スイッチや変調器に比べて応答速度が遅い。例えば、可視域で広く使われている液晶シャッタの応答速度は速いものでも、黒レベルから白レベルに変化する速度が４msec〜８msec程度である。これは、液晶の粘度及び液晶層の厚みのため、液晶分子の配向変化が印加電圧波形に十分追従できないからである。
【０００４】
このため、液晶ディスプレイや液晶プロジェクタでは、動画時のボケが問題になる。デジタルカメラでは、１msec以下のシャッタ速度が必要であるため、機械式のシャッタがいまだに使われている。
【０００５】
一方、イメージング機器ではダイナミックレンジが重要な性能の一つである。イメージング機器に使われるイメージング素子では、画素を単位として画像情報が処理される。例えば、デジタルカメラのイメージング素子では、ＣＣＤ（Charge-coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）などの光センサが画素単位で並べられている。
【０００６】
画像の中で、特定の場所からの反射光や、太陽、スポット照明などの特異的に明るい部分があると、最大輝度が特異的な輝度になるため、画像全体のダイナミックレンジが下がる。このような場合、特異的な部分の感度を部分的に下げることができれば、画像全体のダイナミックレンジを上げることができる。高速なシャッタが画素毎にあれば、部分的な感度の制御が可能になる。撮像素子では、画素の中に高感度な光センサと感度が低い光センサとの二つを設けてダイナミックレンジを上げている例があるが、この場合は、２つのセンサが１画素の中にあるので、解像度を上げにくく、高価であるという問題がある。
【０００７】
高速応答を行うために，可視域に応用する光シャッタに、光通信分野で使われている非線形光学素子を用いた光スイッチを応用することが考えられる。
【０００８】
非線形電気光学薄膜を用いた素子として、後記の特許文献１に示された波長可変バンドパスフィルタが知られている。このバンドパスフィルタは、図８に示すように、基板１００上に、高屈折率膜Ｈ及び低屈折率膜Ｌを交互に積層し、またスペーサ層に代えて、電気光学効果を有する電気光学膜Ｍを透明導電体膜Ｃで挟み込んだものを屈折率可変層３００として積層している。
【０００９】
この誘電体多層膜２００の透明導電体薄膜Ｃの間に電圧を供給すると、電気光学薄膜Ｍの屈折率が電圧によって変化し、光学膜厚が変化する。これにより、電圧に応じて選択波長が変化するバンドパスフィルタが実現される。例えば、図９に示すように、印加電圧が５Ｖ以内で、波長可変範囲として１５７０ｎｍから１５３１ｎｍまでの約４０ｎｍの波長可変性を実現することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開２００３−２０７７５３（特許請求の範囲、発明の詳細な説明の段落番号［００３４］〜［００３６］、［００３９］〜［００４１］、図面の［図６］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記した非線形光学結晶を光スイッチに応用する場合、非線形光学材料の屈折率変化は非常に小さいため、低電圧で十分な消光比が得られない。このため、数１００：１以上の消光比を必要とする可視域の応用には使えない。
【００１２】
また、上記特許文献１の場合は、高屈折率膜Ｈと低屈折率膜Ｌとの積層構造によって主たる波長が選択されるだけであり、屈折率可変層３００が一部に組み込まれていても、透過波長の変化を微調整することを意図するものにすぎない。
【００１３】
本発明の目的は、上記のような状況に鑑み、高速で消光比が大きく、可変波長範囲が広く、しかも低電圧で駆動できる、可視域の光シャッタ又は光スイッチとして好適な光機能素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
即ち、本発明は、誘電体層と電極層とが交互に積層された積層構造を有し、この積層構造の少なくとも一部において前記誘電体層が、この両面側に設けられた前記電極層への印加電圧によって屈折率可変に構成されている光機能素子（以下、本発明の第１の光機能素子と称する。）に係るものである。
【００１５】
また、本発明は、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類の誘電体層が交互に積層された積層構造を有し、この積層構造の両面に設けられた電極層への印加電圧によって屈折率可変に構成されている光機能素子（以下、本発明の第２の光機能素子と称する。）も提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の光機能素子によれば、誘電体層と電極層とが交互に積層され、この積層構造の少なくとも一部において前記誘電体層が、この両面側に設けられた前記電極層への印加電圧によって屈折率可変に構成されているので、前記電極層への電圧印加箇所及びその印加電圧の大きさを適切に選択することによって、前記誘電体層の屈折率を十分かつ高速に変化させることができる。例えば、前記積層構造において、前記誘電体の両面側に存在する各電極層間に電圧を同時に印加したり、複数の前記誘電体層間に電圧を印加することによって、目的とする波長の可変範囲を広くし、これを高速に行なえるので、比較的低い電気光学定数の電気光学結晶材料を使っても、可視域において高速で消光比の高い光シャッタ又は光フィルタが実現できる。
【００１７】
また、本発明の第２の光機能素子によれば、互いに異なる屈折率を有する少なくとも２種類の誘電体層が交互に積層された積層構造を有し、この積層構造の両面に設けられた電極層への印加電圧によって屈折率可変に構成されているので、複数の前記誘電体層間に電圧を印加することによって、屈折率を十分かつ高速に変化させることができ、目的とする波長の可変範囲を広くし、これを高速に行なえる。従って、比較的低い電気光学定数の電気光学結晶材料を使っても、可視域において高速で消光比の高い光シャッタ又は光フィルタを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の第１及び第２の光機能素子においては、上記した効果を十分に達成するには、前記屈折率可変の誘電体層が電気光学材料からなり、前記印加電圧による屈折率の変化によって入射光の透過波長特性が変化するように構成するのがよい。
【００１９】
また、前記積層構造が少なくとも２種類積層され、各積層構造における誘電体層の屈折率が互いに異なっていると、前記各積層構造における透過波長帯域を互いに異ならせること、即ち、可視域のうち赤、青、緑などの特定の或いは複数の波長帯域を制御することが可能となる。
【００２０】
前記印加電圧は、直流電圧、交流電圧、又は直流電圧と交流電圧との重畳電圧であってよい。
【００２１】
前記電気光学材料からなる誘電体層が面内方向に屈折率異方性を有していると、十分に大きい消光比を確実に得ることができる。このためには、前記面内方向での屈折率異方性を前記電気光学材料の斜め蒸着によって形成するのがよい。
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に説明する。
【００２３】
第１の実施の形態
図１〜図４は、本発明の第１の実施の形態を示すものである。
【００２４】
本実施の形態は、屈折率が可変である電気光学材料として、セラミック系の誘電体材料である例えばＰＬＺＴ（ＰｂＬａＺｒＴｉＯ3）を用いて、素子面に垂直方向に入射する入射光の透過波長帯域を制御する光機能素子に係るものである。
【００２５】
図１は、屈折率が互いに異なる２種類の層が２８層積層されてなる光機能素子１０を示し、奇数番の層１、３、５・・・は例えば透明導電膜であるＩＴＯ（Indium Tin Oxide）からなり、偶数番の層２、４、６・・・は屈折率が可変である例えばＰＬＺＴからなる（ただし、これらの素子構成層を積層する基体は図示省略）。
【００２６】
ＩＴＯの屈折率ｎ1、ｎ3、ｎ5・・・は、成分比や成膜条件によって異なるが、例えば１．４２であり、また電圧が印加されていないときのＰＬＺＴの屈折率ｎ2、ｎ4、ｎ6・・・は例えば２．３０である。ＩＴＯ層とＰＬＺＴ層の厚さは、およそ４０ｎｍ〜１００ｎｍである。ＩＴＯ層及びＰＬＺＴ層はそれぞれ、常法のスパッタ法によって形成され、その後の熱処理によりＰＬＺＴ層は結晶化されている。
【００２７】
ＩＴＯ層１、３、５・・・に直流電圧を印加すれば、ＩＴＯ層で挟まれたＰＬＺＴ層２、４、６・・・の屈折率を変化させることができる。ここで、ＩＴＯ層とＰＬＺＴ層の厚みを適切にすると、各層の光の多重干渉効果によって、ＩＴＯ層に電圧を印加しないときには、この光機能素子１０の波長特性は、図３に示すように、帯域透過フィルタの特性にすることができる。このフィルタの光透過域は例えば緑の光の波長範囲である５００ｎｍ〜５８０ｎｍとすることができる。
【００２８】
同様に、層数及びＩＴＯ層とＰＬＺＴ層の厚みを適切にすると、各層の光の多重干渉効果によって、ＩＴＯ層に電圧を印加しないときには、この光機能素子１０の波長特性は、図３に示すように、長波長透過フィルタの特性や短波長透過フィルタの特性にすることができる。長波長透過フィルタはＩＴＯ層及びＰＬＺＴ層が例えば１３層積層されたものであり、短波長透過フィルタは例えば１５層積層されたものである。
【００２９】
このように構成した、帯域透過フィルタ１０ａ、長波長透過フィルタ１０ｂ及び短波長透過フィルタ１０ｃを図２に示すように重ねることによって、緑の光透過量を制御可能にする光機能素子を構成することができる。但し、ここでは、長波長透過フィルタの最上層から下部へと順に各層に１、２、３・・・・５６と番号を付けていき、上記とは逆に、１が電気光学膜、２がＩＴＯ層・・・、５６がＩＴＯ層とし、
層１から１３までが長波長透過フィルタであってＩＴＯ層は２、４、・・１２、
層１４から２８までが短波長透過フィルタであってＩＴＯ層は１４、１６、・・２８、
層２９から５６までが帯域透過フィルタであってＩＴＯ層が３０、３２、・・５６とする。
この光機能素子の動作を説明する。
【００３０】
まず、長波長透過フィルタ１０ｂのＩＴＯ層２、４、・・・１２の電圧を０Ｖに固定する。このとき、長波長透過フィルタ１０ｂの特性は図３において、Ｌの特性に固定される。他方、短波長透過フィルタ１０ｃのＩＴＯ層１４、１６、・・・２８の電圧を１０Ｖにし、緑の光の帯域透過フィルタ１０ａのＩＴＯ層３０、３２、・・・５６の電圧を０Ｖすると、図３の波長特性において、帯域透過フィルタ１０ａの波長特性がＢon（０Ｖ）の特性になり、短波長透過フィルタ１０ｃの特性がＳon（１０Ｖ）になる。従って、この場合は、緑の光が透過する透過状態になる。
【００３１】
次に、短波長透過フィルタ１０ｃのＩＴＯ層１４、１６、・・・２８の電圧を０Ｖにし、緑の光の帯域透過フィルタ１０ａのＩＴＯ層３０、３２、・・・５６の電圧を１０Ｖすると、図３の波長特性において、帯域透過フィルタ１０ａの波長特性がＢoff（１０Ｖ）の特性になり、短波長透過フィルタ１０ｃの特性がＳoff（０Ｖ）になる。従って、この場合は、緑の光が遮断される遮断状態になる。
【００３２】
このように、１０Ｖの低電圧変化で、帯域透過フィルタの透過波長はＢon時に５５６ｎｍ、Ｂoff時に５８２ｎｍとなり、この変化量は２６ｎｍとなる一方、短波長透過フィルタの最大透過波長はＳoff時に４９５ｎｍ、Ｓon時に５５５ｎｍとなり、この変化量は６０ｎｍと大きくなる。
【００３３】
以上の動作を総合すると、図４のような動作特性になる。図４においてＯＮで示した特性が透過状態を示し、ＯＦＦで示した特性が遮断状態になる。本実施の形態では、透過状態のピーク値と遮断状態との比は３００：１であり、消光比を透過状態と遮断状態の波長特性の積分の比で定義すれば、消光比は１０００：１以上になる。ここで、電気光学結晶の屈折率の電圧に対する変化速度はnsec以下であるので、高速な光シャッタを構成することができる。
【００３４】
上記においては、帯域透過フィルタの中心波長を緑の光の波長である５４０ｎｍに設定したが、上記と同様な方法によって、帯域透過フィルタの中心波長を赤、青の光にそれぞれ設定し、これに合わせて、長波長透過フィルタ、短波長透過フィルタを設計すれば、赤、青の光のシャッタを構成することができ、上記と同様な動作をさせることができる。
【００３５】
本実施の形態によれば、帯域透過フィルタと短波長透過フィルタを同時に波長シフトさせる構成によって、比較的低い電気光学定数を持つ電気光学材料でも、可視域において高速で消光比が高く、また透過時と遮断時との間での波長の可変範囲も広くなり、ディスプレイやイメージング機器に好適な光シャッタ又は光スイッチを構成することができる。
【００３６】
第２の実施の形態
図５は、本発明の第２の実施の形態を示すものである。
【００３７】
電気光学膜は異方性を持ち、この異方性は、電気光学膜を挟む電極に印加する電圧と電気光学膜の屈折率の変化との関係に影響する。
【００３８】
基体上に電気光学膜を形成する手段にはスパッタ法や蒸着法がある。一般に、スパッタ法や蒸着法では、ターゲットや蒸着源が基体面の垂直下方にあるため、スパッタされた原子や蒸着原子やイオンは基体面の垂直方向に大きな運動エネルギーをもつ。その結果、スパッタ法や蒸着法によって基体上に形成された電気光学膜は、基体面の垂直方向に屈折率の異方性（垂直方向の屈折率とそれに直角な面内の屈折率との差）を持ちやすい。
【００３９】
電気光学膜の面に垂直方向に電場を印加して屈折率を変化させ、電気光学膜の面の垂直方向に光を入射させて透過波長特性を変化させる場合には、光の電束密度は膜面内にあるため、異方性結晶内の光の伝搬を考えると、膜面に垂直に進行する光に対する屈折率の変化Δｎは、γを電気光学定数とすると、次式のようになる。
Δｎ＝ａ×γ×ｎ0×（Ｖ／ｄ）
（ここで、Ｖは電極に印加した電圧、ｄは電気光学膜の厚さである。ａは１より小さい    定数であって材質によって決まる定数である。）
【００４０】
このとき、Δｎは膜の異方性の方向と直角、すなわち配向方向と直角に光が進行する場合が最も大きく、異方性の方向に光が進行する場合が最も小さい。従って、一般の電気光学膜は膜面に垂直に配向しやすい結晶構造であるため、Δｎをあまり大きくできず、光シャッタや光スイッチの消光比を大きくできないという問題点があった。
【００４１】
この問題点を解消するために、本実施の形態では、光機能素子を構成する膜面（又は基体面）内方向に屈折率異方性を有するように、電気光学膜が形成される。
【００４２】
本実施の形態では、屈折率が可変である電気光学材料としてニトロアニリン系の有機膜を用い、図１に示したと同様の層構造の光機能素子が構成される。即ち、図１と同様に、屈折率が互いに異なる２種類の層が２８層積層され、奇数番の層は透明導電膜である例えばＩＴＯからなり、偶数番の層は屈折率が可変である例えばニトロアニリン系の有機膜からなる。
【００４３】
ＩＴＯの屈折率は、成分比や成膜条件によって異なるが、例えば１．４２であり、また電圧が印加されていないときの有機膜の屈折率は例えば２．２０である。ＩＴＯ層と有機膜の厚さは、およそ４０ｎｍ〜１００ｎｍである。ＩＴＯ層は常法のスパッタ法よって形成され、有機膜は蒸着法によって形成されている。ＩＴＯ層に電圧を印加すれば、ＩＴＯ層で挟まれた有機膜の屈折率を変化させることができる。
【００４４】
有機膜を基体上に蒸着するとき、通常は蒸着源は基体の垂直下方にあるので、蒸着分子は基体面の垂直方向に飛翔する（ただし、蒸着ビームには広がりがあるので、基体の端部では蒸着ビームは基体面に斜めの方向になる）。これに対し、本実施の形態では、図５に示すように、基体１１の面に対し斜め下方に蒸着源１２及びその加熱源１３を設置し、蒸着ビーム１４が基体面に対し斜めになる斜方蒸着を行った。その結果、赤外分光法によって解析したところ、有機膜の配向方向もほぼ蒸着ビーム方向と同じように基体面に対し斜めの方向になっていることがわかった。
【００４５】
この蒸着時に、ガラス又は石英からなる基体１１の両端に電極１５、１６を設け、蒸着時にバイアス電圧Ｖｂを印加した。基体１１の材質は誘電体であるので、基体表面には基体表面に平行な電場Ｅが発生する。電気光学材料の蒸着源は、電気光学定数を大きくするために、分極しやすい分子構造、即ち、長軸を持った構造になっているので、電場方向に配向しやすい。バイアス電圧Ｖｂをかけた結果、前記と同様に赤外分光法によって解析したところ、蒸着された有機膜は基体面にほぼ平行に配向していることがわかった。
【００４６】
以上のようにして斜め蒸着した膜、及び斜め蒸着中にバイアス電場を印加した状態で成膜された有機膜の電気光学定数γを測定したところ、通常の垂直に蒸着した有機膜に比べて、斜め蒸着した有機膜は６倍、斜め蒸着中にバイアス電場を印加した有機膜は１０倍以上の電気光学定数が得られた。
【００４７】
その結果、上記した光機能素子の消光比は、通常の垂直に蒸着した有機膜に比べて、斜め蒸着した有機膜は３倍、斜め蒸着中にバイアス電場を印加した有機膜は５倍以上になった。
【００４８】
本実施の形態による光機能素子の構造は、既述した帯域透過フィルタや、長波長透過フィルタ、短波長透過フィルタに適用すれば、既述したと同様に、各フィルタを同時に高い消光比で高速に波長シフトさせることができる。そして、比較的低い電気光学定数を持つ電気光学材料でも、可視域において高速で消光比が高く、波長の可変範囲も広くなり、ディスプレイやイメージング機器に好適な光シャッタ又は光スイッチを構成することができる。
【００４９】
第３の実施の形態
図６及び図７は、本発明の第３の実施の形態を示すものである。
【００５０】
本実施の形態による光機能素子４０では、屈折率が可変である電気光学材料としてＰＬＺＴを用い、図６に示すように屈折率が互いに異なる２種類の層が１３層、例えばガラスからなる基体２１上に積層され、奇数番の層１、３、５・・・は例えばＳｉＯ2からなり、偶数番の層２、４、６・・・は屈折率が可変である例えばＰＬＺＴからなる。なお、この積層体の上、下両面には例えばＩＴＯ透明電極３０が設けられ、積層体に電圧が印加されるようにしてある。
【００５１】
ＳｉＯ2の屈折率は１．４２であり、また電圧が印加されていないときのＰＬＺＴの屈折率は例えば２．３０である。ＳｉＯ2層とＰＬＺＴ層の厚さは、およそ４０ｎｍ〜１００ｎｍである。ＳｉＯ2層は常法のスパッタ法によって形成され、ＰＬＺＴ層もスパッタ法によって形成され、熱処理によって結晶化されている。ＩＴＯ電極３０−３０間に電圧を印加すれば、これらＩＴＯ電極で挟まれたＰＬＺＴ層の屈折率を変化させることができる。
【００５２】
即ち、印加電圧が０Ｖと１０Ｖとで、図７に示すような動作特性になる。電圧ＯＮで波長５５０ｎｍ又はその付近の光が透過状態を示すが、この波長域の光は電圧ＯＦＦでは実質的に遮断状態となる。本実施の形態では、透過状態と遮断状態との消光比は十分に大きなものとなる。しかも、波長の可変範囲は５０ｎｍ以上と広くなる。
【００５３】
本実施の形態による光機能素子の構造は、既述した帯域透過フィルタや、長波長透過フィルタ、短波長透過フィルタに適用すれば、既述したと同様に、各フィルタを同時に高い消光比で高速に波長シフトさせることができる。そして、比較的低い電気光学定数を持つ電気光学材料でも、可視域において、高速で消光比が高く、波長の可変範囲も広くなり、ディスプレイやイメージング機器に好適な光シャッタ又は光スイッチを構成することができる。
【００５４】
以上、本発明を実施の形態に基づいて種々例示したが、これらの例は本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変形可能である。
【００５５】
例えば、上述の例では、透明導電膜としてＩＴＯ層を用い、電圧を印加することで屈折率が可変な電気光学材料としてＰＬＺＴやニトロアニリンを用いたが、これらの材料に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、有機、無機材料を問わず、その種類、構造、条件等は適宜変更可能である。例えば、透明導電膜としてポリエチレンジオキシチオフェンを用いることができ、電圧を印加することで屈折率が可変な材料としてＰＺＴ（ＰｂＺｒＴｉ系）なども使用可能である。
【００５６】
また、上述の例では、帯域部分を透過域とした例であるが、これとは逆に、帯域部分を遮断域とした光シャッタも同様な手法によって実現可能である。上述した図２のフィルタのように３種類のフィルタを積層する以外にも、２種類の積層であってもよく、また４種以上の積層としてもよい。
【００５７】
また、透過光を例とする以外にも、透過と反射が逆の波長特性になることから、反射光を利用することもできる。
【００５８】
更に、印加電圧も直流電圧に限らず、交流電圧でもよく、直流電圧と交流電圧との重畳電圧でもよい。電圧を印加する一対の電極層は、上述した積層構造の中で適度に選択すれば、目的とする十分な消光比を得ることができる。或いは、例えば図１の如き積層構造において、図示したＩＴＯ層を電極としては用いず、これとは別に積層構造の上、下両面にＩＴＯ等の透明電極を設け、これらの間に電圧を印加してもよい。これは、図２に示した各種フィルタにおいて採用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
高速で消光比が大きく、波長の可変範囲も広く、低電圧駆動が可能な可視域の光シャッタ又は光スイッチに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光機能素子の概略要部断面図である。
【図２】同、３種類のフィルタを積層した光機能素子の概略要部断面図である。
【図３】同、３種類のフィルタの光透過特性を示すグラフである。
【図４】同、帯域透過の動作特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態による光機能素子の電気光学膜の成膜状況を示す概略断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態による光機能素子の層構成とその材質及び物性を示す概略要部断面図と表である。
【図７】同、光機能素子の波長変化特性を示すグラフである。
【図８】特許文献１によるバンドパスフィルタの概略要部断面図である。
【図９】同、フィルタの透過波長変化特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６１】
１〜２８…ＩＴＯ透明電極膜又はＳｉＯ2層（奇数番）又は屈折率可変層（偶数番）、
１０、４０…光機能素子、１０ａ…帯域透過フィルタ、１０ｂ…長波長透過フィルタ、
１０ｃ…短波長透過フィルタ、１１…基体、１２…蒸着源、１５、１６…電極、
２１…基体、３０、３１…透明電極
【図１】
2009042323.tif 000003
【図２】
2009042323.tif 000004
【図３】
2009042323.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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