JP2003295153A - 光偏向装置および光偏向方法 - Google Patents
光偏向装置および光偏向方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型・軽量化に適した単純な構造にできる高
品位で高偏向角化が可能な光偏向装置および光偏向方法
を提供すること。 【解決手段】 平行ストライプ状に配した透明導電体か
らなる複数の個別電極を有する第１の透明基板と、透明
導電体からなる共通電極を有する第２の透明基板と、第
１の透明基板および前記第２の透明基板の間に挟持され
た液晶層とを備え、入射された光を偏向して出射する液
晶光位相変調素子１０１と、液晶光位相変調素子１０１
を駆動する駆動装置１４１と、液晶光位相変調素子１０
１の出射側に配置され、液晶光位相変調素子１０１から
出射された光を入射する入射面と、当該入射面から入射
された光が出射される出射面とが所定の角度を有するウ
ェッジ型プリズム１２１と、を備える。
品位で高偏向角化が可能な光偏向装置および光偏向方法
を提供すること。 【解決手段】 平行ストライプ状に配した透明導電体か
らなる複数の個別電極を有する第１の透明基板と、透明
導電体からなる共通電極を有する第２の透明基板と、第
１の透明基板および前記第２の透明基板の間に挟持され
た液晶層とを備え、入射された光を偏向して出射する液
晶光位相変調素子１０１と、液晶光位相変調素子１０１
を駆動する駆動装置１４１と、液晶光位相変調素子１０
１の出射側に配置され、液晶光位相変調素子１０１から
出射された光を入射する入射面と、当該入射面から入射
された光が出射される出射面とが所定の角度を有するウ
ェッジ型プリズム１２１と、を備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光偏向装置および
その光偏向方法に関し、さらに詳しくは、レーザ光の光
を偏向させる光偏向装置および光偏向方法に関する。
その光偏向方法に関し、さらに詳しくは、レーザ光の光
を偏向させる光偏向装置および光偏向方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日レーザ光の光偏向の技術は、様々な
分野で応用されている。たとえば自由空間光通信用の光
行差補正・レーザレーダ用の走査系などが例として挙げ
られる。
分野で応用されている。たとえば自由空間光通信用の光
行差補正・レーザレーダ用の走査系などが例として挙げ
られる。
【０００３】従来、レーザ光の光偏向器やポインティン
グ用光学系として、ジンバルミラー（gimballed mirro
r）が多く用いられている。このジンバルミラーを用い
る方法は、ミラーを機械的に動かしてレーザ光の光方向
制御をおこなうため、直接的でかつ簡単な方法である。
グ用光学系として、ジンバルミラー（gimballed mirro
r）が多く用いられている。このジンバルミラーを用い
る方法は、ミラーを機械的に動かしてレーザ光の光方向
制御をおこなうため、直接的でかつ簡単な方法である。
【０００４】また、液晶層をプリズム形状にした液晶プ
リズムに関する先行技術が存在する（たとえば、特許文
献１、特許文献２参照。）。
リズムに関する先行技術が存在する（たとえば、特許文
献１、特許文献２参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１９４６９５号公報
【特許文献２】特開平７−９２５０７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法にあっては、比較的大きなミラーを大きな物理
的動作を伴って制御する必要があることから、軽量・小
型化が必要なシステムや、低消費電力を必要とする用途
には適していないという問題点があった。
来の方法にあっては、比較的大きなミラーを大きな物理
的動作を伴って制御する必要があることから、軽量・小
型化が必要なシステムや、低消費電力を必要とする用途
には適していないという問題点があった。
【０００７】また、液晶層をプリズム形状にした液晶プ
リズムにあっては、製造工程が複雑になるだけでなく、
その制御が難しいといった問題点があった。
リズムにあっては、製造工程が複雑になるだけでなく、
その制御が難しいといった問題点があった。
【０００８】この発明は、上記課題（問題点）を解決す
るためになされたものであり、小型・軽量化に適した単
純な構造にできる高品位で高偏向角化が可能な光偏向装
置および光偏向方法を提供することを目的とする。
るためになされたものであり、小型・軽量化に適した単
純な構造にできる高品位で高偏向角化が可能な光偏向装
置および光偏向方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の発明にかかる光偏向装置は、液晶
を用いて、入射された光を偏向して出射する液晶光位相
変調素子と、前記液晶光位相変調素子を駆動する駆動手
段と、前記液晶光位相変調素子の出射側に配置され、前
記液晶光位相変調素子から出射された光を入射する入射
面と、当該入射面から入射された光が出射される出射面
とが所定の角度を有するウェッジ型プリズムと、を備え
たことを特徴とする。
に、請求項１に記載の発明にかかる光偏向装置は、液晶
を用いて、入射された光を偏向して出射する液晶光位相
変調素子と、前記液晶光位相変調素子を駆動する駆動手
段と、前記液晶光位相変調素子の出射側に配置され、前
記液晶光位相変調素子から出射された光を入射する入射
面と、当該入射面から入射された光が出射される出射面
とが所定の角度を有するウェッジ型プリズムと、を備え
たことを特徴とする。
【００１０】また、請求項２に記載の発明にかかる光偏
向装置は、請求項１に記載の発明において、前記ウェッ
ジ型プリズムが、入射面を前記液晶光位相変調素子の出
射面に当接させて配置したことを特徴とする。
向装置は、請求項１に記載の発明において、前記ウェッ
ジ型プリズムが、入射面を前記液晶光位相変調素子の出
射面に当接させて配置したことを特徴とする。
【００１１】また、請求項３に記載の発明にかかる光偏
向装置は、請求項１に記載の発明において、前記ウェッ
ジ型プリズムが、入射面と前記液晶光位相変調素子の出
射面との間に所定の距離の間隔を設けて配置したことを
特徴とする。
向装置は、請求項１に記載の発明において、前記ウェッ
ジ型プリズムが、入射面と前記液晶光位相変調素子の出
射面との間に所定の距離の間隔を設けて配置したことを
特徴とする。
【００１２】また、請求項４に記載の発明にかかる光偏
向装置は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明に
おいて、前記液晶光位相変調素子が、平行ストライプ状
に配した透明導電体からなる複数の個別電極を有する第
１の透明基板と、前記透明導電体からなる共通電極を有
する第２の透明基板と、前記第１の透明基板および前記
第２の透明基板の間に挟持された液晶層と、を備え、前
記駆動手段が、前記液晶層に屈折率の変調を生じさせる
ように、前記個別電極に所定の電圧を印加することを特
徴とする。
向装置は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明に
おいて、前記液晶光位相変調素子が、平行ストライプ状
に配した透明導電体からなる複数の個別電極を有する第
１の透明基板と、前記透明導電体からなる共通電極を有
する第２の透明基板と、前記第１の透明基板および前記
第２の透明基板の間に挟持された液晶層と、を備え、前
記駆動手段が、前記液晶層に屈折率の変調を生じさせる
ように、前記個別電極に所定の電圧を印加することを特
徴とする。
【００１３】また、請求項５に記載の発明にかかる光偏
向装置は、請求項４に記載の発明において、前記液晶光
位相変調素子を少なくとも２つ並べて配置し、前段の液
晶光位相変調素子から出射された光を後段の液晶光位相
変調素子に入射し、前記ウェッジ型プリズムが、前記後
段の液晶光位相変調素子の出射側に配置され、前記後段
の液晶光位相変調素子から出射された光を入射する入射
面と、当該入射面から入射された光が出射される出射面
とが所定の角度を有することを特徴とする。
向装置は、請求項４に記載の発明において、前記液晶光
位相変調素子を少なくとも２つ並べて配置し、前段の液
晶光位相変調素子から出射された光を後段の液晶光位相
変調素子に入射し、前記ウェッジ型プリズムが、前記後
段の液晶光位相変調素子の出射側に配置され、前記後段
の液晶光位相変調素子から出射された光を入射する入射
面と、当該入射面から入射された光が出射される出射面
とが所定の角度を有することを特徴とする。
【００１４】また、請求項６に記載の発明にかかる光偏
向装置は、請求項５に記載の発明において、前記前段の
液晶光位相変調素子の個別電極の方向および液晶層の配
向方向と、前記後段の液晶光位相変調素子の個別電極の
方向および液晶層の配向方向とが略同一になるように配
置することを特徴とする。
向装置は、請求項５に記載の発明において、前記前段の
液晶光位相変調素子の個別電極の方向および液晶層の配
向方向と、前記後段の液晶光位相変調素子の個別電極の
方向および液晶層の配向方向とが略同一になるように配
置することを特徴とする。
【００１５】また、請求項７に記載の発明にかかる光偏
向装置は、請求項５に記載の発明において、前記前段の
液晶光位相変調素子の個別電極の方向と、前記後段の液
晶光位相変調素子の個別電極の方向が略同一になり、か
つ、前記前段の液晶光位相変調素子の液晶層の配向方向
と、前記後段の液晶光位相変調素子の液晶層の配向方向
とが略直交となるように配置することを特徴とする。
向装置は、請求項５に記載の発明において、前記前段の
液晶光位相変調素子の個別電極の方向と、前記後段の液
晶光位相変調素子の個別電極の方向が略同一になり、か
つ、前記前段の液晶光位相変調素子の液晶層の配向方向
と、前記後段の液晶光位相変調素子の液晶層の配向方向
とが略直交となるように配置することを特徴とする。
【００１６】また、請求項８に記載の発明にかかる光偏
向装置は、請求項５に記載の発明において、前記前段の
液晶光位相変調素子の個別電極の方向と、前記後段の液
晶光位相変調素子の個別電極の方向が略直交となり、か
つ、前記前段の液晶光位相変調素子の液晶層の配向方向
と、前記後段の液晶光位相変調素子の液晶層の配向方向
とが略同一となるように配置することを特徴とする。
向装置は、請求項５に記載の発明において、前記前段の
液晶光位相変調素子の個別電極の方向と、前記後段の液
晶光位相変調素子の個別電極の方向が略直交となり、か
つ、前記前段の液晶光位相変調素子の液晶層の配向方向
と、前記後段の液晶光位相変調素子の液晶層の配向方向
とが略同一となるように配置することを特徴とする。
【００１７】また、請求項９に記載の発明にかかる光偏
向装置は、請求項４〜８のいずれか一つに記載の発明に
おいて、所定数ごとの前記個別電極によって構成される
各個別電極群に対応し、当該個別電極群の各個別電極に
共通に接続された集電極と、前記集電極の両端に接続さ
れた一対の信号電極と、を備えたことを特徴とする。こ
こで、少なくとも一つの前記一対の信号電極に、それぞ
れ異なる電圧の駆動波形を印加するようにしてもよい。
さらにまた、前記共通電極側から前記液晶層に交流バイ
アスを印加する期間を設けるようにしてもよい。
向装置は、請求項４〜８のいずれか一つに記載の発明に
おいて、所定数ごとの前記個別電極によって構成される
各個別電極群に対応し、当該個別電極群の各個別電極に
共通に接続された集電極と、前記集電極の両端に接続さ
れた一対の信号電極と、を備えたことを特徴とする。こ
こで、少なくとも一つの前記一対の信号電極に、それぞ
れ異なる電圧の駆動波形を印加するようにしてもよい。
さらにまた、前記共通電極側から前記液晶層に交流バイ
アスを印加する期間を設けるようにしてもよい。
【００１８】また、請求項１０に記載の発明にかかる光
偏向方法は、液晶光位相変調素子に光を入射させ、入射
された光を前記液晶光位相変調素子によって偏向させ、
偏向され、前記液晶光位相変調素子から出射された光を
ウェッジ型プリズムに入射させ、入射された光の偏向角
を前記ウェッジ型プリズムによって拡大させ、前記ウェ
ッジ型プリズムから出射することを特徴とする。
偏向方法は、液晶光位相変調素子に光を入射させ、入射
された光を前記液晶光位相変調素子によって偏向させ、
偏向され、前記液晶光位相変調素子から出射された光を
ウェッジ型プリズムに入射させ、入射された光の偏向角
を前記ウェッジ型プリズムによって拡大させ、前記ウェ
ッジ型プリズムから出射することを特徴とする。
【００１９】また、請求項１１に記載の発明にかかる光
偏向方法は、第１の液晶光位相変調素子に光を入射さ
せ、前記第１の液晶光位相変調素子から出射された光を
第２の液晶光位相変調素子に光を入射させ、前記第２の
液晶光位相変調素子から出射された光をウェッジ型プリ
ズムに入射させ、入射された光の偏向角を前記ウェッジ
型プリズムによって拡大させ、前記ウェッジ型プリズム
から出射することを特徴とする。
偏向方法は、第１の液晶光位相変調素子に光を入射さ
せ、前記第１の液晶光位相変調素子から出射された光を
第２の液晶光位相変調素子に光を入射させ、前記第２の
液晶光位相変調素子から出射された光をウェッジ型プリ
ズムに入射させ、入射された光の偏向角を前記ウェッジ
型プリズムによって拡大させ、前記ウェッジ型プリズム
から出射することを特徴とする。
【００２０】また、請求項１２に記載の発明にかかる光
偏向方法は、請求項１１に記載の発明において、前記第
１の液晶光位相変調素子に入射された光を前記第１の液
晶光位相変調素子によって偏向させ、前記第２の液晶光
位相変調素子に入射された光を前記第２の液晶光位相変
調素子によってさらに偏向させることを特徴とする。
偏向方法は、請求項１１に記載の発明において、前記第
１の液晶光位相変調素子に入射された光を前記第１の液
晶光位相変調素子によって偏向させ、前記第２の液晶光
位相変調素子に入射された光を前記第２の液晶光位相変
調素子によってさらに偏向させることを特徴とする。
【００２１】また、請求項１３に記載の発明にかかる光
偏向方法は、請求項１１に記載の発明において、前記第
１の液晶光位相変調素子に入射された光のうち所定の振
動面を持つ光を前記第１の液晶光位相変調素子によって
偏向させ、前記第２の液晶光位相変調素子に入射された
光のうち前記所定の振動面と垂直な振動面を持つ光を前
記第２の液晶光位相変調素子によって偏向させることを
特徴とする。
偏向方法は、請求項１１に記載の発明において、前記第
１の液晶光位相変調素子に入射された光のうち所定の振
動面を持つ光を前記第１の液晶光位相変調素子によって
偏向させ、前記第２の液晶光位相変調素子に入射された
光のうち前記所定の振動面と垂直な振動面を持つ光を前
記第２の液晶光位相変調素子によって偏向させることを
特徴とする。
【００２２】また、請求項１４に記載の発明にかかる光
偏向方法は、請求項１１に記載の発明において、前記第
１の液晶光位相変調素子に入射された光のうち所定の振
動面を持つ光を前記第１の液晶光位相変調素子によって
所定の面内に偏向させ、前記第２の液晶光位相変調素子
に入射された光を前記第２の液晶光位相変調素子によっ
て前記所定の面内と垂直な面内に偏向させることを特徴
とする。
偏向方法は、請求項１１に記載の発明において、前記第
１の液晶光位相変調素子に入射された光のうち所定の振
動面を持つ光を前記第１の液晶光位相変調素子によって
所定の面内に偏向させ、前記第２の液晶光位相変調素子
に入射された光を前記第２の液晶光位相変調素子によっ
て前記所定の面内と垂直な面内に偏向させることを特徴
とする。
【００２３】ここで、請求項１０〜１４のいずれか一つ
に記載の発明において、平行ストライプ状に配した透明
導電体からなる複数の個別電極を有する第１の透明基板
と、前記透明導電体からなる共通電極を有する第２の透
明基板と、前記第１の透明基板および前記第２の透明基
板の間に挟持された液晶層と、によって、入射された光
を偏向させるとよい。
に記載の発明において、平行ストライプ状に配した透明
導電体からなる複数の個別電極を有する第１の透明基板
と、前記透明導電体からなる共通電極を有する第２の透
明基板と、前記第１の透明基板および前記第２の透明基
板の間に挟持された液晶層と、によって、入射された光
を偏向させるとよい。
【００２４】また、請求項１５に記載の発明にかかる光
偏向方法は、請求項１４に記載の発明において、所定数
ごとの前記個別電極によって構成される各個別電極群に
対応し、当該個別電極群の各個別電極に共通に接続され
た集電極と、前記集電極の両端に接続された一対の信号
電極と、を備え、前記一対の信号電極に電圧を印加する
ことを特徴とする。
偏向方法は、請求項１４に記載の発明において、所定数
ごとの前記個別電極によって構成される各個別電極群に
対応し、当該個別電極群の各個別電極に共通に接続され
た集電極と、前記集電極の両端に接続された一対の信号
電極と、を備え、前記一対の信号電極に電圧を印加する
ことを特徴とする。
【００２５】また、請求項１６に記載の発明にかかる光
偏向方法は、請求項１５に記載の発明において、少なく
とも一つの前記一対の信号電極に、それぞれ異なる電圧
の駆動波形を印加することを特徴とする。
偏向方法は、請求項１５に記載の発明において、少なく
とも一つの前記一対の信号電極に、それぞれ異なる電圧
の駆動波形を印加することを特徴とする。
【００２６】また、請求項１７に記載の発明にかかる光
偏向方法は、請求項１６に記載の発明において、前記共
通電極側から前記液晶層に交流バイアスを印加する期間
を設けることを特徴とする。
偏向方法は、請求項１６に記載の発明において、前記共
通電極側から前記液晶層に交流バイアスを印加する期間
を設けることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、この
発明にかかる光偏向装置および光偏向方法の好適な実施
の形態について詳細に説明する。
発明にかかる光偏向装置および光偏向方法の好適な実施
の形態について詳細に説明する。
【００２８】１−１．光偏向装置の構成
まず、本発明の実施の形態にかかる光偏向装置の構成
を、図１〜図３を用いて説明する。図１および図２は、
本発明の実施の形態における光偏向装置１００の構成を
示す模式断面図である。
を、図１〜図３を用いて説明する。図１および図２は、
本発明の実施の形態における光偏向装置１００の構成を
示す模式断面図である。
【００２９】図１に示すように、本発明の光偏向装置１
００は、液晶光位相変調素子１０１と、所定の傾斜角γ
傾いた出射面１６１を持つくさび状のウェッジ型プリズ
ム１２１とによって構成している。さらに、液晶光位相
変調素子１０１には駆動装置１４１が接続されている。
００は、液晶光位相変調素子１０１と、所定の傾斜角γ
傾いた出射面１６１を持つくさび状のウェッジ型プリズ
ム１２１とによって構成している。さらに、液晶光位相
変調素子１０１には駆動装置１４１が接続されている。
【００３０】ここで、ウェッジ型プリズム１２１の出射
面１６１は空気層と接触する。そのため、空気と基板界
面での反射を防止するように必要に応じて無反射コート
を形成する。無反射コートは、たとえば五酸化タンタル
（Ｔａ2Ｏ5）と二酸化シリコン（ＳｉＯ2）の誘電体多
層膜からなるコーティングを用いる。
面１６１は空気層と接触する。そのため、空気と基板界
面での反射を防止するように必要に応じて無反射コート
を形成する。無反射コートは、たとえば五酸化タンタル
（Ｔａ2Ｏ5）と二酸化シリコン（ＳｉＯ2）の誘電体多
層膜からなるコーティングを用いる。
【００３１】１−２．液晶光位相変調素子およびウェッ
ジ型プリズムの配置 このウェッジ型プリズム１２１は、図１に示すように、
液晶光位相変調素子１０１の出射側に当接させて配置す
る。液晶光位相変調素子１０１とウェッジ型プリズム１
２１とを接着剤などを用いて固定する。また、図２に示
すように、液晶光位相変調素子１０１から出射される光
の偏向角から外れない程度に間隔１０２を空けて配置し
ても本発明と同じ効果を得ることができる。間隔１０２
を開けることによって、光の種類によっては、通過する
光によって発せられる熱が、液晶光位相変調素子１０１
とウェッジ型プリズム１２１とを固定した接着剤などを
溶かすといった問題を回避することができる。また、こ
の場合のウェッジ型プリズム１２１の出射面１６１また
は入射面１０３は空気層と接触するため、上記構成と同
様に必要に応じて無反射コートを形成するとよい。
ジ型プリズムの配置 このウェッジ型プリズム１２１は、図１に示すように、
液晶光位相変調素子１０１の出射側に当接させて配置す
る。液晶光位相変調素子１０１とウェッジ型プリズム１
２１とを接着剤などを用いて固定する。また、図２に示
すように、液晶光位相変調素子１０１から出射される光
の偏向角から外れない程度に間隔１０２を空けて配置し
ても本発明と同じ効果を得ることができる。間隔１０２
を開けることによって、光の種類によっては、通過する
光によって発せられる熱が、液晶光位相変調素子１０１
とウェッジ型プリズム１２１とを固定した接着剤などを
溶かすといった問題を回避することができる。また、こ
の場合のウェッジ型プリズム１２１の出射面１６１また
は入射面１０３は空気層と接触するため、上記構成と同
様に必要に応じて無反射コートを形成するとよい。
【００３２】２−１．ウェッジ型プリズムの原理
図３は、本発明の実施の形態における光偏向装置の原理
を示す説明図である。図３に示すように、液晶光位相変
調素子１０１は、入射光１５１を所定の角度±θだけ偏
向する作用をおこなう。両矢印で示したＰ偏光１７１
は、図３に示した断面図に対して平行な偏光の方向を模
式的に示している。図３ではウェッジ型プリズム１２１
の出射面１６１に対するＰ偏光１７１を入射光１５１の
偏光状態として示している。なお、Ｓ偏光を入射光１５
１として使うようにしてもよい。これは、液晶光位相変
調素子１０１の一部構成を変えることで対応可能であ
る。Ｓ偏光を入射光１５１として使うことについての詳
細は後述する。
を示す説明図である。図３に示すように、液晶光位相変
調素子１０１は、入射光１５１を所定の角度±θだけ偏
向する作用をおこなう。両矢印で示したＰ偏光１７１
は、図３に示した断面図に対して平行な偏光の方向を模
式的に示している。図３ではウェッジ型プリズム１２１
の出射面１６１に対するＰ偏光１７１を入射光１５１の
偏光状態として示している。なお、Ｓ偏光を入射光１５
１として使うようにしてもよい。これは、液晶光位相変
調素子１０１の一部構成を変えることで対応可能であ
る。Ｓ偏光を入射光１５１として使うことについての詳
細は後述する。
【００３３】図３において、θを反時計方向に大きくす
る場合をプラス方向として、θの可変範囲の最大値をθ
ｍａｘとすると、γ＞θｍａｘとなるように傾斜角γを
決める。すなわち、傾斜角γを、γ＞θｍａｘを満たす
所定の値に選択することで、液晶光位相変調素子１０１
の偏向角θｍａｘが小さくても、ウェッジ型プリズム１
２１によって偏向角θｍａｘを拡大することが可能とな
る。
る場合をプラス方向として、θの可変範囲の最大値をθ
ｍａｘとすると、γ＞θｍａｘとなるように傾斜角γを
決める。すなわち、傾斜角γを、γ＞θｍａｘを満たす
所定の値に選択することで、液晶光位相変調素子１０１
の偏向角θｍａｘが小さくても、ウェッジ型プリズム１
２１によって偏向角θｍａｘを拡大することが可能とな
る。
【００３４】図３において、液晶光位相変調素子１０１
が＋θだけ入射光１５１を偏向した場合、第１の出射光
１５３は、スネルの法則にしたがって、式（１）のよう
な角度β1として出射する。
が＋θだけ入射光１５１を偏向した場合、第１の出射光
１５３は、スネルの法則にしたがって、式（１）のよう
な角度β1として出射する。
【００３５】ｎg・ｓｉｎα1＝ｎ0・ｓｉｎβ1
ここで、ｎgは、ウェッジ型プリズム１２１の屈折率で
あり、ｎ0は空気の屈折率である。
あり、ｎ0は空気の屈折率である。
【００３６】また、液晶光位相変調素子１０１が入射光
１５１を偏向しない場合、第２の出射光１５５は、角度
β2としてスネルの法則にしたがって出射する。この場
合、傾斜角γの定義から傾斜角γと角度α2は等しい値
となる。液晶光位相変調素子１０１が入射光１５１を−
θ偏向した場合、第３の出射光１５７は、角度β3とし
てスネルの法則にしたがい出射する。ここで、出射面１
６１における、入射角である角度αと液晶光位相変調素
子１０１の偏向角θとの関係をまとめると以下の（１）
〜（３）のようになる。
１５１を偏向しない場合、第２の出射光１５５は、角度
β2としてスネルの法則にしたがって出射する。この場
合、傾斜角γの定義から傾斜角γと角度α2は等しい値
となる。液晶光位相変調素子１０１が入射光１５１を−
θ偏向した場合、第３の出射光１５７は、角度β3とし
てスネルの法則にしたがい出射する。ここで、出射面１
６１における、入射角である角度αと液晶光位相変調素
子１０１の偏向角θとの関係をまとめると以下の（１）
〜（３）のようになる。
【００３７】θ＝＋θのとき、α＝γ−θ （１）
θ＝０のとき、 α＝γ （２）
θ＝−θのとき、α＝γ＋θ （３）
【００３８】屈折角である角度βがπ／２以上のとき
は、全反射条件となり、出射光が無くなる。ここで、一
例としてウェッジ型プリズム１２１の材料としてＢＫ７
を用いると、屈折率ｎgは約１．５０７となるので式
（４）を用いて計算すると臨界角αcは、 ｓｉｎαc＝ｎ0／ｎg・ｓｉｎ（π／２） ＝１／１．５０７ （４） から、αcは約０．７２６ラジアン（４１．５７度）と
なる。
は、全反射条件となり、出射光が無くなる。ここで、一
例としてウェッジ型プリズム１２１の材料としてＢＫ７
を用いると、屈折率ｎgは約１．５０７となるので式
（４）を用いて計算すると臨界角αcは、 ｓｉｎαc＝ｎ0／ｎg・ｓｉｎ（π／２） ＝１／１．５０７ （４） から、αcは約０．７２６ラジアン（４１．５７度）と
なる。
【００３９】臨界角αcを考慮すると、α3はαcより小
さく設定した方が入射光１５１を有効に活用できるた
め、 θｍａｘ＜γ＜αc−θｍａｘ （５） を満たすように傾斜角γを選ぶ必要がある。
さく設定した方が入射光１５１を有効に活用できるた
め、 θｍａｘ＜γ＜αc−θｍａｘ （５） を満たすように傾斜角γを選ぶ必要がある。
【００４０】２−２．入射角度と出射角度との関係
つぎに、ウェッジ型プリズム１２１の出射面１６１への
入射角度αと、その出射面１６１からの出射角度βとの
関係を示すグラフを図４を用いて説明する。図４に示す
ように、角度αが臨界角αc近傍で角度βの変化率が急
速に大きくなることがわかる。このことをさらに詳しく
説明するために、角度αと角度増加率ｄβ／ｄαとの関
係を示すグラフを図５に示す。角度増加率ｄβ／ｄαは
角度αに対する角度βの微分として定義した。図５から
角度増加率ｄβ／ｄαは、臨界角αc近傍で急速に大き
くなることが確認できる。したがって、図３の構成にお
いてウェッジ型プリズム１２１の傾斜角γは、臨界角α
cより小さいが臨界角に近い領域に設定した方が偏向角
θｍａｘが小さい場合には有効である。
入射角度αと、その出射面１６１からの出射角度βとの
関係を示すグラフを図４を用いて説明する。図４に示す
ように、角度αが臨界角αc近傍で角度βの変化率が急
速に大きくなることがわかる。このことをさらに詳しく
説明するために、角度αと角度増加率ｄβ／ｄαとの関
係を示すグラフを図５に示す。角度増加率ｄβ／ｄαは
角度αに対する角度βの微分として定義した。図５から
角度増加率ｄβ／ｄαは、臨界角αc近傍で急速に大き
くなることが確認できる。したがって、図３の構成にお
いてウェッジ型プリズム１２１の傾斜角γは、臨界角α
cより小さいが臨界角に近い領域に設定した方が偏向角
θｍａｘが小さい場合には有効である。
【００４１】ここで、偏向角θが０の場合の角度αを動
作点角度αaと定義すると、前述の通り、 αa＝γ （６） となるので、動作点角度αaを傾斜角γで決めることが
できる。
作点角度αaと定義すると、前述の通り、 αa＝γ （６） となるので、動作点角度αaを傾斜角γで決めることが
できる。
【００４２】ここで、液晶光位相変調素子１０１の最大
偏向角θｍａｘを１．５度とし、さらに、図４に示すよ
うに動作点角度αaを４０［度］とすると、図４のグラ
フから入力角度範囲（入射角度範囲）３０１よりも出力
角度範囲（出射角度範囲）３０３が大きくなることがわ
かる。図４に示した入力角度範囲３０１と出力角度範囲
３０３の要部を変数変換して再プロットしたグラフを図
６に示す。
偏向角θｍａｘを１．５度とし、さらに、図４に示すよ
うに動作点角度αaを４０［度］とすると、図４のグラ
フから入力角度範囲（入射角度範囲）３０１よりも出力
角度範囲（出射角度範囲）３０３が大きくなることがわ
かる。図４に示した入力角度範囲３０１と出力角度範囲
３０３の要部を変数変換して再プロットしたグラフを図
６に示す。
【００４３】ここで、角度αの原点を置き換えて変数を
入力角φとおき、そのとき（φ＝０）での角度βを原点
とみなして、変数を出力角Φとする。図６より、入力角
φの入力角度範囲３［度］に対して出力角Φの出力角度
範囲は約１７［度］となり、約３倍に角度可変範囲を広
げられることがわかる。
入力角φとおき、そのとき（φ＝０）での角度βを原点
とみなして、変数を出力角Φとする。図６より、入力角
φの入力角度範囲３［度］に対して出力角Φの出力角度
範囲は約１７［度］となり、約３倍に角度可変範囲を広
げられることがわかる。
【００４４】３−１．液晶光位相変調素子の構造
つぎに、液晶光位相変調素子１０１の構造を図７を用い
て説明する。図７は、本発明の実施の形態における液晶
光位相変調素子の構造を示す断面図である。図７におい
て、液晶層の一例として示すネマティック液晶層５０１
は、液晶光位相変調素子１０１の第１の透明基板２０１
の複合電極２１１の上と第２の透明基板２０３の共通電
極２１３の上とに形成した配向層２１７によって電場無
印加時のｐ型（ポジ型）液晶分子のダイレクタ２０７の
ティルト角２０９が５度以下となるようにホモジニアス
配向させる。図７で示す液晶光位相変調素子１０１の場
合、入射直線偏光５１１は、図７に示した断面図に対し
て平行な成分となるようにする。この入射直線偏光５１
１はウェッジ型プリズム１２１の出射面１６１からみる
とＰ偏光となる。
て説明する。図７は、本発明の実施の形態における液晶
光位相変調素子の構造を示す断面図である。図７におい
て、液晶層の一例として示すネマティック液晶層５０１
は、液晶光位相変調素子１０１の第１の透明基板２０１
の複合電極２１１の上と第２の透明基板２０３の共通電
極２１３の上とに形成した配向層２１７によって電場無
印加時のｐ型（ポジ型）液晶分子のダイレクタ２０７の
ティルト角２０９が５度以下となるようにホモジニアス
配向させる。図７で示す液晶光位相変調素子１０１の場
合、入射直線偏光５１１は、図７に示した断面図に対し
て平行な成分となるようにする。この入射直線偏光５１
１はウェッジ型プリズム１２１の出射面１６１からみる
とＰ偏光となる。
【００４５】図７には明示しないが、ネマティック液晶
層５０１が数μｍから数十μｍの所定の一定厚みを保持
するように、第１の透明基板２０１と第２の透明基板２
０３はスペーサを介して固定する。また、図７には示し
ていないが複合電極２１１と共通電極２１３が短絡する
のを防ぐために複合電極２１１の上および共通電極２１
３の上の少なくとも一方に五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）
や二酸化シリコン（ＳｉＯ2）などの透明絶縁膜を形成
してもよい。また、透明絶縁膜を高屈折率膜と低屈折率
膜からなる多層膜化して透過率を向上することも望まし
い。第２の透明基板２０３上に形成する共通電極２１３
は透明導電膜からなる全面電極であってよい。なお、複
合電極２１１の構造については後述する。
層５０１が数μｍから数十μｍの所定の一定厚みを保持
するように、第１の透明基板２０１と第２の透明基板２
０３はスペーサを介して固定する。また、図７には示し
ていないが複合電極２１１と共通電極２１３が短絡する
のを防ぐために複合電極２１１の上および共通電極２１
３の上の少なくとも一方に五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）
や二酸化シリコン（ＳｉＯ2）などの透明絶縁膜を形成
してもよい。また、透明絶縁膜を高屈折率膜と低屈折率
膜からなる多層膜化して透過率を向上することも望まし
い。第２の透明基板２０３上に形成する共通電極２１３
は透明導電膜からなる全面電極であってよい。なお、複
合電極２１１の構造については後述する。
【００４６】複合電極２１１の光路部分および共通電極
２１３を形成する透明導電膜に酸化インジウムスズ（Ｉ
ＴＯ）を用いるときは、膜厚を５０ｎｍ以下として、さ
らに、利用する波長が近赤外域の場合、透過率を向上す
るために、成膜時に酸素濃度を多くしたシート抵抗数百
Ωから１ｋΩ程度の膜を使用することが望ましい。
２１３を形成する透明導電膜に酸化インジウムスズ（Ｉ
ＴＯ）を用いるときは、膜厚を５０ｎｍ以下として、さ
らに、利用する波長が近赤外域の場合、透過率を向上す
るために、成膜時に酸素濃度を多くしたシート抵抗数百
Ωから１ｋΩ程度の膜を使用することが望ましい。
【００４７】ＩＴＯのほかに透明導電膜としては、酸化
インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）などの薄膜が使用可能である。この場合
も、膜厚は５０ｎｍ以下として、シート抵抗は数百Ωか
ら１ｋΩ程度の膜を使うことが望ましい。
インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化
亜鉛（ＺｎＯ）などの薄膜が使用可能である。この場合
も、膜厚は５０ｎｍ以下として、シート抵抗は数百Ωか
ら１ｋΩ程度の膜を使うことが望ましい。
【００４８】ガラスからなる第１の透明基板２０１また
は第２の透明基板２０３のネマティック液晶層５０１と
反対の面のうちの空気層と接触する面には、空気と基板
界面での反射を防止するため、必要に応じて無反射コー
ト２１５を形成する。無反射コート２１５は、たとえば
五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）と二酸化シリコン（ＳｉＯ
2）の誘電体多層膜からなるコーティングを用いること
ができる。
は第２の透明基板２０３のネマティック液晶層５０１と
反対の面のうちの空気層と接触する面には、空気と基板
界面での反射を防止するため、必要に応じて無反射コー
ト２１５を形成する。無反射コート２１５は、たとえば
五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）と二酸化シリコン（ＳｉＯ
2）の誘電体多層膜からなるコーティングを用いること
ができる。
【００４９】なお、図３で示した入射光１５１または図
７の入射直線偏光５１１はウェッジ型プリズム１２１の
出射面１６１からみてＰ偏光１７１となる場合の構成を
代表して示したが、入射直線偏光５１１が後段のウェッ
ジ型プリズム１２１の出射面１６１からみてＳ偏光とな
る場合の液晶光位相変調素子１０１の構造を図８に示
す。ネマティック液晶層５０１のダイレクタ２０７の向
きを入射直線偏光５１１のＳ偏光と平行にすること以外
は、図７と同様の構造である。
７の入射直線偏光５１１はウェッジ型プリズム１２１の
出射面１６１からみてＰ偏光１７１となる場合の構成を
代表して示したが、入射直線偏光５１１が後段のウェッ
ジ型プリズム１２１の出射面１６１からみてＳ偏光とな
る場合の液晶光位相変調素子１０１の構造を図８に示
す。ネマティック液晶層５０１のダイレクタ２０７の向
きを入射直線偏光５１１のＳ偏光と平行にすること以外
は、図７と同様の構造である。
【００５０】３−２．液晶光位相変調素子の動作原理
つぎに、液晶光位相変調素子１０１の動作原理について
説明する。図９は、本発明の実施の形態における液晶光
位相変調素子の動作の基本原理を示す模式図である。ｘ
−ｚ面内に平行な方向にダイレクタ２０７がホモジニア
ス配向した状態で外部電場を印加した場合に、ダイレク
タ２０７の長軸方向が電場方向に平行になるように配向
するｐ型（ポジ型）ネマティック液晶を用いた液晶光位
相変調素子１０１に、ｘ軸に平行な方向に振動する直線
偏光１１１０がｚ軸方向に入射することを考える。液晶
光位相変調素子１０１に入射する前の入射波面１１１３
は平面である。その液晶光位相変調素子１０１に電場を
印加し所定の屈折率分布となるようにダイレクタ２０７
の面内分布を制御すると、入射波面１１１３を所定の角
度θだけ偏向した平面波の出射波面１１２３に変換させ
ることができる。
説明する。図９は、本発明の実施の形態における液晶光
位相変調素子の動作の基本原理を示す模式図である。ｘ
−ｚ面内に平行な方向にダイレクタ２０７がホモジニア
ス配向した状態で外部電場を印加した場合に、ダイレク
タ２０７の長軸方向が電場方向に平行になるように配向
するｐ型（ポジ型）ネマティック液晶を用いた液晶光位
相変調素子１０１に、ｘ軸に平行な方向に振動する直線
偏光１１１０がｚ軸方向に入射することを考える。液晶
光位相変調素子１０１に入射する前の入射波面１１１３
は平面である。その液晶光位相変調素子１０１に電場を
印加し所定の屈折率分布となるようにダイレクタ２０７
の面内分布を制御すると、入射波面１１１３を所定の角
度θだけ偏向した平面波の出射波面１１２３に変換させ
ることができる。
【００５１】この現象をさらに詳細に図１０を用いて説
明する。図１０は、本発明の実施の形態における液晶光
位相変調素子の動作原理を示す説明図である。図１０に
おいて、液晶光位相変調素子１０１のネマティック液晶
層５０１の出射側の平面をｘ−ｙ平面とし、液晶は、ｘ
−ｚ平面に平行となるように配向させる。このとき、入
射直線偏光１２０１がネマティック液晶層５０１に垂直
に入射される。このネマティック液晶層５０１内には位
置ｘの関数である異常光屈折率ｎe（ｘ）の分布１２１
１が要素格子のピッチＰにおけるａ−ｂ間で直線的に変
化するように予め動作点を決めておく。
明する。図１０は、本発明の実施の形態における液晶光
位相変調素子の動作原理を示す説明図である。図１０に
おいて、液晶光位相変調素子１０１のネマティック液晶
層５０１の出射側の平面をｘ−ｙ平面とし、液晶は、ｘ
−ｚ平面に平行となるように配向させる。このとき、入
射直線偏光１２０１がネマティック液晶層５０１に垂直
に入射される。このネマティック液晶層５０１内には位
置ｘの関数である異常光屈折率ｎe（ｘ）の分布１２１
１が要素格子のピッチＰにおけるａ−ｂ間で直線的に変
化するように予め動作点を決めておく。
【００５２】また、ネマティック液晶層５０１の厚みｄ
は一定であるが、屈折率ｎe（ｘ）がピッチＰで直線的
に変化しているため、ネマティック液晶層５０１中を伝
搬する入射直線偏光１２０１は、場所によって異なるリ
ターデーションΔｎ（ｘ）・ｄの変調を受けることにな
る。ここで、ｎ0を液晶の常光屈折率とおくと、 Δｎ(ｘ)＝ｎe（ｘ）−ｎ0 （７） である。
は一定であるが、屈折率ｎe（ｘ）がピッチＰで直線的
に変化しているため、ネマティック液晶層５０１中を伝
搬する入射直線偏光１２０１は、場所によって異なるリ
ターデーションΔｎ（ｘ）・ｄの変調を受けることにな
る。ここで、ｎ0を液晶の常光屈折率とおくと、 Δｎ(ｘ)＝ｎe（ｘ）−ｎ0 （７） である。
【００５３】入射直線偏光１２０１はネマティック液晶
中、つまり誘電体媒質中を伝搬する場合、リターデーシ
ョンが大きいところでは遅く、逆にリターデーションが
小さい個所では速く伝搬する。このため、ネマティック
液晶層５０１を出射した出射直線偏光１２０３は、波面
が ｔａｎθ＝δΔｎ・ｄ／Ｐ （８） だけ傾くことになる。
中、つまり誘電体媒質中を伝搬する場合、リターデーシ
ョンが大きいところでは遅く、逆にリターデーションが
小さい個所では速く伝搬する。このため、ネマティック
液晶層５０１を出射した出射直線偏光１２０３は、波面
が ｔａｎθ＝δΔｎ・ｄ／Ｐ （８） だけ傾くことになる。
【００５４】ここで、δΔｎは、ａ点とｂ点でのリター
デーションΔｎ（ｘ）の差を式（９）のように計算した
値である。 δΔｎ＝Δｎ（ａ）−Δｎ（ｂ） （９）
デーションΔｎ（ｘ）の差を式（９）のように計算した
値である。 δΔｎ＝Δｎ（ａ）−Δｎ（ｂ） （９）
【００５５】このように、光偏向装置のネマティック液
晶層５０１における異常光屈折率ｎ e（ｘ）の分布１２
１１が直線的であれば、入射直線偏光１２０１と同様に
出射直線偏光１２０３の波面も平面となり、結果的に入
射直線偏光１２０１に対して出射直線偏光１２０３はθ
だけ偏向させることができる。
晶層５０１における異常光屈折率ｎ e（ｘ）の分布１２
１１が直線的であれば、入射直線偏光１２０１と同様に
出射直線偏光１２０３の波面も平面となり、結果的に入
射直線偏光１２０１に対して出射直線偏光１２０３はθ
だけ偏向させることができる。
【００５６】つぎに、本発明に用いるネマティック液晶
層５０１の異常光屈折率ｎe（ｘ）が直線近似できる条
件について考察した。入射直線偏光は図１１に示すよう
な印加電圧−実効複屈折率特性によって決まる変調を受
ける。図１１において、横軸はネマティック液晶層５０
１への印加電圧の実効値、縦軸は液晶分子の実効複屈折
率Δｎを示す。電気光学応答曲線の形状は、使用する液
晶の弾性定数、誘電率異方性特性や電場無印加時の配向
膜層によって決まるプレティルト角などのパラメータか
ら決まる。この印加電圧−実効複屈折率特性はメルク社
のネマティック液晶材料ＢＬ００７（商品名）のもので
ある。
層５０１の異常光屈折率ｎe（ｘ）が直線近似できる条
件について考察した。入射直線偏光は図１１に示すよう
な印加電圧−実効複屈折率特性によって決まる変調を受
ける。図１１において、横軸はネマティック液晶層５０
１への印加電圧の実効値、縦軸は液晶分子の実効複屈折
率Δｎを示す。電気光学応答曲線の形状は、使用する液
晶の弾性定数、誘電率異方性特性や電場無印加時の配向
膜層によって決まるプレティルト角などのパラメータか
ら決まる。この印加電圧−実効複屈折率特性はメルク社
のネマティック液晶材料ＢＬ００７（商品名）のもので
ある。
【００５７】またこの特性はΔｎｍａｘ＝０．２８７、
液晶層厚さ２０μｍとして求めた理論曲線である。図１
１には、プレティルト角が０．５度、２度、５度および
１０度の場合の特性を示した。後述する図１６に示す複
合電極２１１ａを持つ液晶光位相変調素子１０１として
用いる場合は、図１０の作用を得るために１次曲線を近
似できる直線領域１５２０近傍を用いる必要がある。よ
って、前記ネマティック液晶のプレティルト角は直線領
域１５２０を広く取るため５度以下、さらに好ましくは
２度以下が望ましいことがわかる。
液晶層厚さ２０μｍとして求めた理論曲線である。図１
１には、プレティルト角が０．５度、２度、５度および
１０度の場合の特性を示した。後述する図１６に示す複
合電極２１１ａを持つ液晶光位相変調素子１０１として
用いる場合は、図１０の作用を得るために１次曲線を近
似できる直線領域１５２０近傍を用いる必要がある。よ
って、前記ネマティック液晶のプレティルト角は直線領
域１５２０を広く取るため５度以下、さらに好ましくは
２度以下が望ましいことがわかる。
【００５８】３−３．複数個の液晶光位相変調素子を備
えた場合 以上の説明にあっては、液晶光位相変調素子は一つであ
ったが、この液晶光位相変調素子を複数個備えるように
してもよい。ここでは、液晶光位相変調素子を２つ設け
た場合の３つの例を説明する。
えた場合 以上の説明にあっては、液晶光位相変調素子は一つであ
ったが、この液晶光位相変調素子を複数個備えるように
してもよい。ここでは、液晶光位相変調素子を２つ設け
た場合の３つの例を説明する。
【００５９】３−３−１．液晶セルの配向方向：平行、
液晶セルの個別電極：平行 図１２は、２つの液晶光位相変調素子を示す断面図であ
る。図１２において、入射光に対して、前段の液晶光位
相変調素子１０１Ａ（図面左）と、後段の液晶光位相変
調素子１０１Ｂ（図面右）を、並べて配置する。この
際、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａと後段の液晶光
位相変調素子１０１Ｂの互いの液晶セルの配向方向は略
平行である。また、互いの液晶セルの個別電極２１１
Ａ，２１１Ｂも同様に略平行である。したがって、同一
の液晶光位相変調素子を同一方向に２つ並べた状態であ
る。
液晶セルの個別電極：平行 図１２は、２つの液晶光位相変調素子を示す断面図であ
る。図１２において、入射光に対して、前段の液晶光位
相変調素子１０１Ａ（図面左）と、後段の液晶光位相変
調素子１０１Ｂ（図面右）を、並べて配置する。この
際、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａと後段の液晶光
位相変調素子１０１Ｂの互いの液晶セルの配向方向は略
平行である。また、互いの液晶セルの個別電極２１１
Ａ，２１１Ｂも同様に略平行である。したがって、同一
の液晶光位相変調素子を同一方向に２つ並べた状態であ
る。
【００６０】このような構成とすることで、図１２の断
面図に対して平行な振動面を持つ入射偏光は、前段の液
晶光位相変調素子１０１Ａおよび後段の液晶光位相変調
素子１０１Ｂよって断面図に平行な面内（ｘ−ｚ面内）
に偏向される。したがって、位相変調量が、一つの液晶
光位相変調素子の場合の２倍となり、これによって大き
な偏向を実現することができる。なお、並べて配置する
液晶光位相変調素子の数を３以上に増加させることによ
って、より大きな偏向を実現することができる。
面図に対して平行な振動面を持つ入射偏光は、前段の液
晶光位相変調素子１０１Ａおよび後段の液晶光位相変調
素子１０１Ｂよって断面図に平行な面内（ｘ−ｚ面内）
に偏向される。したがって、位相変調量が、一つの液晶
光位相変調素子の場合の２倍となり、これによって大き
な偏向を実現することができる。なお、並べて配置する
液晶光位相変調素子の数を３以上に増加させることによ
って、より大きな偏向を実現することができる。
【００６１】３−３−２．液晶セルの配向方向：直交、
液晶セルの個別電極：平行 図１３は、２つの液晶光位相変調素子を示す断面図であ
る。図１３において、入射光に対して、前段の液晶光位
相変調素子１０１Ａ（図面左）と、後段の液晶光位相変
調素子１０１Ｂ（図面右）を、並べて配置する。この
際、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａと後段の液晶光
位相変調素子１０１Ｂの互いの液晶セルの配向方向は略
直交である。また、互いの液晶セルの個別電極２１１
Ａ，２１１Ｂは、略平行である。
液晶セルの個別電極：平行 図１３は、２つの液晶光位相変調素子を示す断面図であ
る。図１３において、入射光に対して、前段の液晶光位
相変調素子１０１Ａ（図面左）と、後段の液晶光位相変
調素子１０１Ｂ（図面右）を、並べて配置する。この
際、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａと後段の液晶光
位相変調素子１０１Ｂの互いの液晶セルの配向方向は略
直交である。また、互いの液晶セルの個別電極２１１
Ａ，２１１Ｂは、略平行である。
【００６２】このような構成とすることで、図１３の断
面図に対して平行な振動面を持つ入射偏光は、後段の液
晶光位相変調素子１０１Ｂによって変調されるととも
に、図１３の断面図に対して垂直な振動面を持つ入射偏
光は、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａによって変調
される。したがって、入射偏光に依存することがない入
射偏光無依存型の光偏向装置を実現することができる。
また、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａと後段の液晶
光位相変調素子１０１Ｂは、入射する直線偏光に対して
順番を入れ替えてもよい。
面図に対して平行な振動面を持つ入射偏光は、後段の液
晶光位相変調素子１０１Ｂによって変調されるととも
に、図１３の断面図に対して垂直な振動面を持つ入射偏
光は、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａによって変調
される。したがって、入射偏光に依存することがない入
射偏光無依存型の光偏向装置を実現することができる。
また、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａと後段の液晶
光位相変調素子１０１Ｂは、入射する直線偏光に対して
順番を入れ替えてもよい。
【００６３】３−３−３．液晶セルの配向方向：平行、
液晶セルの個別電極：直交 図１４は、２つの液晶光位相変調素子を示す断面図であ
る。また、図１５は本発明の実施の形態における光偏向
装置を２次元光偏向装置として用いる場合の構成を説明
するための模式図である。
液晶セルの個別電極：直交 図１４は、２つの液晶光位相変調素子を示す断面図であ
る。また、図１５は本発明の実施の形態における光偏向
装置を２次元光偏向装置として用いる場合の構成を説明
するための模式図である。
【００６４】図１４において、入射光に対して、前段の
液晶光位相変調素子１０１Ａ（図面左）と、後段の液晶
光位相変調素子１０１Ｂ（図面右）を、並べて配置す
る。この際、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａと後段
の液晶光位相変調素子１０１Ｂの互いの液晶セルの配向
方向は略平行である。また、互いの液晶セルの個別電極
２１１Ａ，２１１Ｂは略垂直である。
液晶光位相変調素子１０１Ａ（図面左）と、後段の液晶
光位相変調素子１０１Ｂ（図面右）を、並べて配置す
る。この際、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａと後段
の液晶光位相変調素子１０１Ｂの互いの液晶セルの配向
方向は略平行である。また、互いの液晶セルの個別電極
２１１Ａ，２１１Ｂは略垂直である。
【００６５】また図１５に示すように、本発明の光偏向
装置１００は、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａと後
段の液晶光位相変調素子１０１Ｂおよび３角錐状の２次
元ウェッジ型プリズム１２３より構成している。
装置１００は、前段の液晶光位相変調素子１０１Ａと後
段の液晶光位相変調素子１０１Ｂおよび３角錐状の２次
元ウェッジ型プリズム１２３より構成している。
【００６６】２次元ウェッジ型プリズム１２３は、ｘ−
ｚ平面傾斜角γ1とｙ−ｚ平面傾斜角（γ2）とで特徴付
けられる。図１５のように座標を取った場合、 ｔａｎγ1＝ｗｚ／ｗｘ （１０） ｔａｎγ2＝ｗｚ／ｗｙ （１１） となる。
ｚ平面傾斜角γ1とｙ−ｚ平面傾斜角（γ2）とで特徴付
けられる。図１５のように座標を取った場合、 ｔａｎγ1＝ｗｚ／ｗｘ （１０） ｔａｎγ2＝ｗｚ／ｗｙ （１１） となる。
【００６７】ここで、ｘ軸に平行な方向に振動する直線
偏光１１１０がｚ軸方向に入射することを考える。液晶
光位相変調素子１０１Ｂは、個別電極をｘ軸に平行とな
るように予め設定する。また、液晶の配向方向はｘ―ｚ
面内に平行とする。さらに、液晶光位相変調素子１０１
Ａの個別電極は、ｙ軸と平行とし、液晶の配向方向はｘ
−ｚ面内に平行とする。
偏光１１１０がｚ軸方向に入射することを考える。液晶
光位相変調素子１０１Ｂは、個別電極をｘ軸に平行とな
るように予め設定する。また、液晶の配向方向はｘ―ｚ
面内に平行とする。さらに、液晶光位相変調素子１０１
Ａの個別電極は、ｙ軸と平行とし、液晶の配向方向はｘ
−ｚ面内に平行とする。
【００６８】このような構成とすると、液晶光位相変調
素子１０１Ｂは、入射した直線偏光１１１０の進行方向
をｙ−ｚ面内で角度θy偏向する作用をおこない、液晶
光位相変調素子１０１Ａは、ｘ−ｚ面内で角度θx偏向
する作用をする。また、２次元ウェッジ型プリズム１２
３は、角度θxを傾斜角γ1で決まるように拡大し、角度
θyを傾斜角γ2で決まるようにそれぞれ独立に拡大す
る。このような構成とすることで、２次元光偏向装置を
実現することが可能である。また、前段の液晶光位相変
調素子１０１Ａと後段の液晶光位相変調素子１０１Ｂ
は、入射する直線偏光１１１０に対して順番を入れ替え
てもよい。
素子１０１Ｂは、入射した直線偏光１１１０の進行方向
をｙ−ｚ面内で角度θy偏向する作用をおこない、液晶
光位相変調素子１０１Ａは、ｘ−ｚ面内で角度θx偏向
する作用をする。また、２次元ウェッジ型プリズム１２
３は、角度θxを傾斜角γ1で決まるように拡大し、角度
θyを傾斜角γ2で決まるようにそれぞれ独立に拡大す
る。このような構成とすることで、２次元光偏向装置を
実現することが可能である。また、前段の液晶光位相変
調素子１０１Ａと後段の液晶光位相変調素子１０１Ｂ
は、入射する直線偏光１１１０に対して順番を入れ替え
てもよい。
【００６９】４−１．第１の複合電極の構造
つぎに液晶光位相変調素子１０１のブレーズド型回折格
子を形成するための第１の複合電極２１１ａの構造につ
いて図１６を用いて詳細に説明する。図１６は第１の要
素格子７５１と第２の要素格子７６１の２つの回折格子
領域を第１の活性領域６７１を有する第１の複合電極２
１１ａの平面図である。
子を形成するための第１の複合電極２１１ａの構造につ
いて図１６を用いて詳細に説明する。図１６は第１の要
素格子７５１と第２の要素格子７６１の２つの回折格子
領域を第１の活性領域６７１を有する第１の複合電極２
１１ａの平面図である。
【００７０】図１６において、第１の要素格子７５１は
第１の個別電極７２１から第Ｎの個別電極７３０を有す
る。また、第２の要素格子７６１は第Ｎ＋１の個別電極
７３１から、第２Ｎの個別電極７４０を有する。この第
１の複合電極２１１ａでは、説明を容易とするために便
宜上Ｎ＝１０とした。また、第１の個別電極７２１から
第２Ｎの個別電極７４０は上述の膜厚と抵抗値を有する
ＩＴＯなどの透明導電膜により形成する。
第１の個別電極７２１から第Ｎの個別電極７３０を有す
る。また、第２の要素格子７６１は第Ｎ＋１の個別電極
７３１から、第２Ｎの個別電極７４０を有する。この第
１の複合電極２１１ａでは、説明を容易とするために便
宜上Ｎ＝１０とした。また、第１の個別電極７２１から
第２Ｎの個別電極７４０は上述の膜厚と抵抗値を有する
ＩＴＯなどの透明導電膜により形成する。
【００７１】また、第１の個別電極７２１から第Ｎの個
別電極７３０は、第１の活性領域６７１の外部で複数の
群（図１６では２つの群）にまとめられ、各群内におけ
る各個別電極を、個別電極と同じ材料であるＩＴＯなど
の共通の集電極によって接続する。図１６においては、
第１の個別電極７２１から第Ｎの個別電極７３０を第１
の活性領域６７１の外部で第１の集電極７０１で接続
し、第Ｎ＋１の個別電極７３１から第２Ｎの個別電極７
４０は、同様にして第２の集電極７０３で接続する。
別電極７３０は、第１の活性領域６７１の外部で複数の
群（図１６では２つの群）にまとめられ、各群内におけ
る各個別電極を、個別電極と同じ材料であるＩＴＯなど
の共通の集電極によって接続する。図１６においては、
第１の個別電極７２１から第Ｎの個別電極７３０を第１
の活性領域６７１の外部で第１の集電極７０１で接続
し、第Ｎ＋１の個別電極７３１から第２Ｎの個別電極７
４０は、同様にして第２の集電極７０３で接続する。
【００７２】また、第１の集電極７０１の両端にＭｏや
Ａｇ合金などの低抵抗金属材料からなる第１の信号電極
７１１と第２の信号電極７１３をそれぞれ接続し、第２
の集電極７０３に、第３の信号電極７１５と第４の信号
電極７１７をそれぞれ接続している。なお、前記集電極
をシート抵抗数百〜１ｋΩの膜だけでなく、膜厚をさら
に薄くしたり、その電極幅を狭くして電極の長辺方向に
線形の抵抗を有するように構成してもよい。
Ａｇ合金などの低抵抗金属材料からなる第１の信号電極
７１１と第２の信号電極７１３をそれぞれ接続し、第２
の集電極７０３に、第３の信号電極７１５と第４の信号
電極７１７をそれぞれ接続している。なお、前記集電極
をシート抵抗数百〜１ｋΩの膜だけでなく、膜厚をさら
に薄くしたり、その電極幅を狭くして電極の長辺方向に
線形の抵抗を有するように構成してもよい。
【００７３】図１６では便宜上、第１の要素格子７５１
と第２の要素格子７６１の２つの回折格子領域だけを示
したが、実際の液晶光位相変調素子１０１においては、
第１の活性領域６７１に入射ビーム径に応じた所定の数
の要素格子を形成する必要がある。入射光として８５０
ｎｍ帯を用いるときの具体的な設計例として、第１の活
性領域６７１に半導体レーザからの光をコリメータによ
り平行光として、入射する場合を仮定する。
と第２の要素格子７６１の２つの回折格子領域だけを示
したが、実際の液晶光位相変調素子１０１においては、
第１の活性領域６７１に入射ビーム径に応じた所定の数
の要素格子を形成する必要がある。入射光として８５０
ｎｍ帯を用いるときの具体的な設計例として、第１の活
性領域６７１に半導体レーザからの光をコリメータによ
り平行光として、入射する場合を仮定する。
【００７４】このとき、平行光のガウシアンビーム径を
３００μｍとした場合、第１の活性領域６７１の幅Ｌを
４００μｍから１.５ｍｍとする。また、各要素格子の
個別電極は、入射光の波長を考慮して２μｍ以下のライ
ンアンドスペースが望ましく、要素格子のピッチＰ0を
３０μｍから１００μｍとしたとき第１の複合電極２１
１ａの幅Ｗは、８００μｍから２ｍｍ程度が望ましい。
したがって、ピッチＰ 0を３０μｍとしたとき要素格子
の数は、２７個から６７個となり、ピッチＰ0を１００
μｍとしたときは、要素格子の数は、８個から２０個と
なる。
３００μｍとした場合、第１の活性領域６７１の幅Ｌを
４００μｍから１.５ｍｍとする。また、各要素格子の
個別電極は、入射光の波長を考慮して２μｍ以下のライ
ンアンドスペースが望ましく、要素格子のピッチＰ0を
３０μｍから１００μｍとしたとき第１の複合電極２１
１ａの幅Ｗは、８００μｍから２ｍｍ程度が望ましい。
したがって、ピッチＰ 0を３０μｍとしたとき要素格子
の数は、２７個から６７個となり、ピッチＰ0を１００
μｍとしたときは、要素格子の数は、８個から２０個と
なる。
【００７５】上記の説明で明らかなように、ブレーズド
型回折格子を形成する液晶光位相変調素子１０１におい
ては一つの回折格子領域がＮ本の個別電極からなる場合
にも、駆動回路からの制御信号に接続する信号電極の数
は、集電極７０１，７０３の両端に接続することによ
り、要素格子の個数（Ｍ個）に対し２Ｍ本で済む。特に
個別電極の数が増えた場合、信号電極の数を大幅に削減
することが可能となるという利点を有する。
型回折格子を形成する液晶光位相変調素子１０１におい
ては一つの回折格子領域がＮ本の個別電極からなる場合
にも、駆動回路からの制御信号に接続する信号電極の数
は、集電極７０１，７０３の両端に接続することによ
り、要素格子の個数（Ｍ個）に対し２Ｍ本で済む。特に
個別電極の数が増えた場合、信号電極の数を大幅に削減
することが可能となるという利点を有する。
【００７６】４−２．液晶光位相変調素子の駆動方法
つぎに前記第１の複合電極２１１ａを持った液晶光位相
変調素子１０１の駆動方法について説明する。初めに、
第１の要素格子７５１の部分を取り出して説明する。図
１７に駆動波形を示す。第１の駆動波形１６０１を第１
の信号電極７１１に印加し、第２の駆動波形１６０３を
第２の信号電極７１３に印加する。第１の駆動波形１６
０１と第２の駆動波形１６０３は互いに周波数と位相が
等しく電圧のみが異なっており、第２の駆動波形１６０
３の方が第１の駆動波形１６０１より電圧を大きくす
る。
変調素子１０１の駆動方法について説明する。初めに、
第１の要素格子７５１の部分を取り出して説明する。図
１７に駆動波形を示す。第１の駆動波形１６０１を第１
の信号電極７１１に印加し、第２の駆動波形１６０３を
第２の信号電極７１３に印加する。第１の駆動波形１６
０１と第２の駆動波形１６０３は互いに周波数と位相が
等しく電圧のみが異なっており、第２の駆動波形１６０
３の方が第１の駆動波形１６０１より電圧を大きくす
る。
【００７７】また、期間ｔ１においては第１の駆動波形
１６０１は＋Ｖ1[Ｖ]であり、第２の駆動波形１６０３
は＋Ｖ2[Ｖ]である。ここで、共通電極２１３を０
［Ｖ］とする。したがって、透明導電膜など線形の抵抗
材料で形成した第１の集電極７０１によって電位が分割
されるため、第１の活性領域６７１に形成した第１の要
素格子７５１の個別電極には、それぞれ第１の信号電極
７１１と第２の信号電極７１３に印加した電圧が配置位
置によって直線的に分割されることとなる。ここで、個
別電極の長手方向については個別電極がネマティック液
晶層５０１のインピーダンスと比較して低抵抗材料で形
成されるためほぼ同電位とすることができる。さらに、
必要に応じて共通電極２１３にバイアス交流電圧を印加
する期間を期間１および期間２と別に設けてもよい。
１６０１は＋Ｖ1[Ｖ]であり、第２の駆動波形１６０３
は＋Ｖ2[Ｖ]である。ここで、共通電極２１３を０
［Ｖ］とする。したがって、透明導電膜など線形の抵抗
材料で形成した第１の集電極７０１によって電位が分割
されるため、第１の活性領域６７１に形成した第１の要
素格子７５１の個別電極には、それぞれ第１の信号電極
７１１と第２の信号電極７１３に印加した電圧が配置位
置によって直線的に分割されることとなる。ここで、個
別電極の長手方向については個別電極がネマティック液
晶層５０１のインピーダンスと比較して低抵抗材料で形
成されるためほぼ同電位とすることができる。さらに、
必要に応じて共通電極２１３にバイアス交流電圧を印加
する期間を期間１および期間２と別に設けてもよい。
【００７８】４−３．集電極の電位勾配の発生現象
つぎに、前記第１の複合電極２１１ａ（図１６）におけ
る第１の集電極７０１上の電位勾配と、各個別電極の電
位との関係を詳細に説明する。図１７に示す期間ｔ１に
おいては第１の信号電極７１１と第２の信号電極７１３
とを接続する第１の集電極７０１の電位分布は、前述の
説明したように、図１８の第１の電位分布１８０１で示
す直線状の電位分布となる。図１７に示す期間ｔ２にお
いては、第１の集電極７０１の電位分布は、図１８の第
２の電位分布１８０３で示す電位分布となる。
る第１の集電極７０１上の電位勾配と、各個別電極の電
位との関係を詳細に説明する。図１７に示す期間ｔ１に
おいては第１の信号電極７１１と第２の信号電極７１３
とを接続する第１の集電極７０１の電位分布は、前述の
説明したように、図１８の第１の電位分布１８０１で示
す直線状の電位分布となる。図１７に示す期間ｔ２にお
いては、第１の集電極７０１の電位分布は、図１８の第
２の電位分布１８０３で示す電位分布となる。
【００７９】ここで、図１８において、ａ点は、第１の
信号電極７１１に接続される個別電極位置に対応し、ｂ
点は、第２の信号電極７１３に接続される個別電極位置
に対応している。図１７に示した駆動波形が５０％デュ
ーティの矩形波の場合は、図１８で示す２つの第１およ
び第２の電位分布１８０１、１８０３を交互に時間的に
繰り返すことになる。したがって、０［Ｖ］に維持した
共通電極２１３を介してネマティック液晶層５０１に印
加される電圧はどの個別電極の位置においても交番電圧
化され、ネマティック液晶層５０１に直流成分が加わる
ことはない。また、ネマティック液晶は実効値応答のた
め第１の信号電極７１１側には、実効値で常時Ｖ1[Ｖ]
が印加され、第２の信号電極７１３には、Ｖ2[Ｖ]の電
圧が印加され、さらに第１の集電極７０１で分割された
電位が各個別電極に印加されると考えればよい。
信号電極７１１に接続される個別電極位置に対応し、ｂ
点は、第２の信号電極７１３に接続される個別電極位置
に対応している。図１７に示した駆動波形が５０％デュ
ーティの矩形波の場合は、図１８で示す２つの第１およ
び第２の電位分布１８０１、１８０３を交互に時間的に
繰り返すことになる。したがって、０［Ｖ］に維持した
共通電極２１３を介してネマティック液晶層５０１に印
加される電圧はどの個別電極の位置においても交番電圧
化され、ネマティック液晶層５０１に直流成分が加わる
ことはない。また、ネマティック液晶は実効値応答のた
め第１の信号電極７１１側には、実効値で常時Ｖ1[Ｖ]
が印加され、第２の信号電極７１３には、Ｖ2[Ｖ]の電
圧が印加され、さらに第１の集電極７０１で分割された
電位が各個別電極に印加されると考えればよい。
【００８０】４−４．集電極に発生する位相分布
つぎに、前記集電極に発生する位相分布について説明す
る。図１９に液晶にＢＬ００７（メルク・ジャパン社
製：商品名）を使用してプレティルト角を１度に設定し
たときの液晶に印加する電圧［Ｖｒｍｓ］と相対位相差
Δとの関係のグラフを示す。特性曲線１７１１は１．４
〜１．８［Ｖ］近傍で直線近似領域１７０１を持つこと
がわかる。液晶層の厚さｄは２０［μｍ］として、波長
λは８５０［ｎｍ］のときを考える。
る。図１９に液晶にＢＬ００７（メルク・ジャパン社
製：商品名）を使用してプレティルト角を１度に設定し
たときの液晶に印加する電圧［Ｖｒｍｓ］と相対位相差
Δとの関係のグラフを示す。特性曲線１７１１は１．４
〜１．８［Ｖ］近傍で直線近似領域１７０１を持つこと
がわかる。液晶層の厚さｄは２０［μｍ］として、波長
λは８５０［ｎｍ］のときを考える。
【００８１】なお、相対位相差Δは、実効複屈折率をΔ
ｎとおいて、 Δ＝Δｎ・ｄ／λ （１２） で定義する。
ｎとおいて、 Δ＝Δｎ・ｄ／λ （１２） で定義する。
【００８２】図１９の相対位相差Δの直線近似領域１７
０１から、λ＝８５０ｎｍにおいて直線可変調範囲１７
０５が波長λで２波長以上、つまり位相で４π程度取れ
ることがわかる。このように、プレティルト角によって
異常光屈折率の直線近似ができると同時にそのプレティ
ルト角の範囲内における、直線近似領域１７０１内で動
作する動作電圧範囲１７０３以内の電圧を印加すれば、
第１の複合電極２１１ａの第１の活性領域６７１に、個
別電極の位置に比例する位相分布を実現することができ
る。
０１から、λ＝８５０ｎｍにおいて直線可変調範囲１７
０５が波長λで２波長以上、つまり位相で４π程度取れ
ることがわかる。このように、プレティルト角によって
異常光屈折率の直線近似ができると同時にそのプレティ
ルト角の範囲内における、直線近似領域１７０１内で動
作する動作電圧範囲１７０３以内の電圧を印加すれば、
第１の複合電極２１１ａの第１の活性領域６７１に、個
別電極の位置に比例する位相分布を実現することができ
る。
【００８３】４−５．液晶光位相変調素子の別の駆動方
法 つぎに、複合電極２１１ａを持つ液晶光位相変調素子１
０１で任意の偏向角を実現する他の方法について説明す
る。
法 つぎに、複合電極２１１ａを持つ液晶光位相変調素子１
０１で任意の偏向角を実現する他の方法について説明す
る。
【００８４】４−５−１．他の駆動方法（その１）
図２０は、本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の位相分布を示す模式図である。この場合、要素格
子のピッチをＰ0とし、最大偏向角θｍａｘを、 ｔａｎθｍａｘ＝λ／Ｐ0 （１３） と定義する。
素子の位相分布を示す模式図である。この場合、要素格
子のピッチをＰ0とし、最大偏向角θｍａｘを、 ｔａｎθｍａｘ＝λ／Ｐ0 （１３） と定義する。
【００８５】このときのθｍａｘの位相変調曲線２００
１（一点鎖線）のときの最大位相変調量は、要素格子の
ピッチＰ0の距離で一波長分つまり２πとなる。前記第
１の複合電極２１１ａの場合、第１、第２の信号電極の
位置が予め決められているので、位相を変えるために任
意の電極位置で、２πだけのリセットをかけることが不
可能である。そこで、所定の位置でリセットをかけるた
めに、まずθｍａｘより少し小さい角度θpを高次光の
発生無く振る場合を考える。このとき、θpの位相変調
曲線２００３（実線）においては、λ〜２λの間でリセ
ットをかける必要がある。このように、第１の複合電極
２１１を用いる場合は、所定の要素格子のうち、位相変
調量がλ以上２λ未満に入る要素格子ごとにリセットを
かける駆動方法を用いるようにしてもよい。
１（一点鎖線）のときの最大位相変調量は、要素格子の
ピッチＰ0の距離で一波長分つまり２πとなる。前記第
１の複合電極２１１ａの場合、第１、第２の信号電極の
位置が予め決められているので、位相を変えるために任
意の電極位置で、２πだけのリセットをかけることが不
可能である。そこで、所定の位置でリセットをかけるた
めに、まずθｍａｘより少し小さい角度θpを高次光の
発生無く振る場合を考える。このとき、θpの位相変調
曲線２００３（実線）においては、λ〜２λの間でリセ
ットをかける必要がある。このように、第１の複合電極
２１１を用いる場合は、所定の要素格子のうち、位相変
調量がλ以上２λ未満に入る要素格子ごとにリセットを
かける駆動方法を用いるようにしてもよい。
【００８６】４−５−２．他の駆動方法（その２）
つぎに、前記第１の複合電極２１１ａを持った液晶光位
相変調素子１０１の別の駆動方法について説明する。図
２１は、一つの要素格子に配置した信号電極端子への波
形印加期間を示した図である。この駆動方法において
は、１フレームを期間１と期間２に分けて駆動する。具
体的には、ネマティック液晶層５０１の劣化を防ぐた
め、平均値が０となるような交番電圧の駆動信号２１０
１を第１の信号電極７１１に印加し、第２の信号電極７
１３を共通電極２１３と同電位となるように０［Ｖ］と
する期間１と、第２の信号電極７１３に交番電圧の駆動
信号２１０１を印加し、第１の信号電極７１１を共通電
極２１３と同電位となるように０［Ｖ］とする期間２を
交互に設けた駆動方法である。
相変調素子１０１の別の駆動方法について説明する。図
２１は、一つの要素格子に配置した信号電極端子への波
形印加期間を示した図である。この駆動方法において
は、１フレームを期間１と期間２に分けて駆動する。具
体的には、ネマティック液晶層５０１の劣化を防ぐた
め、平均値が０となるような交番電圧の駆動信号２１０
１を第１の信号電極７１１に印加し、第２の信号電極７
１３を共通電極２１３と同電位となるように０［Ｖ］と
する期間１と、第２の信号電極７１３に交番電圧の駆動
信号２１０１を印加し、第１の信号電極７１１を共通電
極２１３と同電位となるように０［Ｖ］とする期間２を
交互に設けた駆動方法である。
【００８７】このような駆動方法を用いることで期間１
と期間２を足した１フレームに要素格子に生じる液晶電
位分布は、それぞれの期間の実効値に近い値をとる。期
間１および期間２の印加波形は、任意でよく、たとえば
振幅の異なる２つの波形を印加できる。また、パルス幅
変調により、実効値を制御した波形でもよい。さらに、
必要に応じて共通電極にバイアス交流電圧を印加しても
よい。
と期間２を足した１フレームに要素格子に生じる液晶電
位分布は、それぞれの期間の実効値に近い値をとる。期
間１および期間２の印加波形は、任意でよく、たとえば
振幅の異なる２つの波形を印加できる。また、パルス幅
変調により、実効値を制御した波形でもよい。さらに、
必要に応じて共通電極にバイアス交流電圧を印加しても
よい。
【００８８】４−６．複合電極の他の構造（その１）
つぎにブレーズド型回折格子を形成するための複合電極
の他の構造について図２２を用いて詳細に説明する。先
に説明した第１の複合電極２１１ａ（図１６）の構造に
加えて、第２の複合電極２１１ｂは、第１の活性領域６
７１の外部で複数の個別電極の群の両端に集電極を配す
る構成を採用する。
の他の構造について図２２を用いて詳細に説明する。先
に説明した第１の複合電極２１１ａ（図１６）の構造に
加えて、第２の複合電極２１１ｂは、第１の活性領域６
７１の外部で複数の個別電極の群の両端に集電極を配す
る構成を採用する。
【００８９】図２２においては、第１の活性領域６７１
の外部で第１の集電極７０１と対向する位置に第３の集
電極８０１を、第１の活性領域６７１の外部で第２の集
電極７０３と対向する位置に第４の集電極８０３を配す
る。さらに、第３の集電極８０１はＭｏやＡｇ合金など
の低抵抗金属材料からなる第５の信号電極８１１と第６
の信号電極８１３に接続し、第４の集電極８０３は第７
の信号電極８１５と第８の信号電極８１７に接続してい
る。
の外部で第１の集電極７０１と対向する位置に第３の集
電極８０１を、第１の活性領域６７１の外部で第２の集
電極７０３と対向する位置に第４の集電極８０３を配す
る。さらに、第３の集電極８０１はＭｏやＡｇ合金など
の低抵抗金属材料からなる第５の信号電極８１１と第６
の信号電極８１３に接続し、第４の集電極８０３は第７
の信号電極８１５と第８の信号電極８１７に接続してい
る。
【００９０】この第２の複合電極２１１ｂの構造では、
第１の信号電極７１１と第５の信号電極８１１、第２の
信号電極７１３と第６の信号電極８１３、第３の信号電
極７１５と第７の信号電極８１５、および第４の信号電
極７１７と第８の信号電極８１７のペアは外部で短絡し
て駆動する。なお、第２の複合電極２１１ｂを用いた光
偏向装置の駆動方法は、先に説明した駆動方法をそのま
ま適用することができる。
第１の信号電極７１１と第５の信号電極８１１、第２の
信号電極７１３と第６の信号電極８１３、第３の信号電
極７１５と第７の信号電極８１５、および第４の信号電
極７１７と第８の信号電極８１７のペアは外部で短絡し
て駆動する。なお、第２の複合電極２１１ｂを用いた光
偏向装置の駆動方法は、先に説明した駆動方法をそのま
ま適用することができる。
【００９１】図２２に示した、光偏向装置を形成するた
めの第２の複合電極２１１ｂの構造は、個別電極が細く
また長くした場合などに、ネマティック液晶層の駆動周
波数でのインピーダンスに比較して個別電極のインピー
ダンスが、無視できなくなる程大きくなる場合に特に有
効である。
めの第２の複合電極２１１ｂの構造は、個別電極が細く
また長くした場合などに、ネマティック液晶層の駆動周
波数でのインピーダンスに比較して個別電極のインピー
ダンスが、無視できなくなる程大きくなる場合に特に有
効である。
【００９２】４−７ 複合電極の他の構造（その２）
つぎに高速応答が必要な応用の場合に特に有効である他
の構成の第３の複合電極２１１ｃについて説明する。図
２３はブレーズド型回折格子を実現するための第１の活
性領域６７１と第３の複合電極２１１ｃの関係を示す平
面図である。図２３において第３の複合電極２１１ｃ
は、複合電極を構成するＩＴＯなどの透明導電膜により
形成した第１の個別電極６２１から便宜上Ｎ＝２０と
し、第Ｎの個別電極６４０により形成している。
の構成の第３の複合電極２１１ｃについて説明する。図
２３はブレーズド型回折格子を実現するための第１の活
性領域６７１と第３の複合電極２１１ｃの関係を示す平
面図である。図２３において第３の複合電極２１１ｃ
は、複合電極を構成するＩＴＯなどの透明導電膜により
形成した第１の個別電極６２１から便宜上Ｎ＝２０と
し、第Ｎの個別電極６４０により形成している。
【００９３】光偏向をおこなうためのブレーズド型回折
格子を第１の活性領域６７１に実現するために第３の複
合電極２１１ｃには所定の電圧をそれぞれの個別電極６
２１〜６４０に印加する必要がある。電圧パターンへの
印加手段は、第１の個別電極６２１から第Ｎの個別電極
６４０を図２３に示すように別々に形成して各個別電極
を独立にＩＣなどの駆動回路で駆動して、各個別電極に
段階的な電位差を生じさせる。
格子を第１の活性領域６７１に実現するために第３の複
合電極２１１ｃには所定の電圧をそれぞれの個別電極６
２１〜６４０に印加する必要がある。電圧パターンへの
印加手段は、第１の個別電極６２１から第Ｎの個別電極
６４０を図２３に示すように別々に形成して各個別電極
を独立にＩＣなどの駆動回路で駆動して、各個別電極に
段階的な電位差を生じさせる。
【００９４】その第３の複合電極２１１ｃを用いた液晶
光位相変調素子１０１を用いて任意の偏向角を実現する
方法を図２４を用いて説明する。第３の複合電極２１１
ｃにおいては、各個別電極は独立に直接駆動回路により
任意の電圧を印加できる。したがって、可変調量が最小
で２π（一波長）まで取れる場合、任意の偏向角を実現
することが可能となる。たとえば、第１の位相変調波形
１９０１を、第１の活性領域６７１に実現するような電
圧を各個別電極に印加したとき、偏向角θ1は、 ｔａｎθ1＝λ／Ｐ1 （１４） で与えられる値を取る。
光位相変調素子１０１を用いて任意の偏向角を実現する
方法を図２４を用いて説明する。第３の複合電極２１１
ｃにおいては、各個別電極は独立に直接駆動回路により
任意の電圧を印加できる。したがって、可変調量が最小
で２π（一波長）まで取れる場合、任意の偏向角を実現
することが可能となる。たとえば、第１の位相変調波形
１９０１を、第１の活性領域６７１に実現するような電
圧を各個別電極に印加したとき、偏向角θ1は、 ｔａｎθ1＝λ／Ｐ1 （１４） で与えられる値を取る。
【００９５】ここで、λは一波長分の相対位相差を示
す。また、ｘ軸方向を個別電極に直交する方向とした。
本構成を用いることで、所定の個別電極を束ねたピッチ
Ｐ1において、位相を一波長分リセットすることによ
り、回折効率を１００パーセントに近づけることが可能
となる。
す。また、ｘ軸方向を個別電極に直交する方向とした。
本構成を用いることで、所定の個別電極を束ねたピッチ
Ｐ1において、位相を一波長分リセットすることによ
り、回折効率を１００パーセントに近づけることが可能
となる。
【００９６】つぎに、第２の位相変調波形１９０３を、
第１の活性領域６７１に実現するような電圧を各個別電
極に印加したとき、偏向角θ2は、 ｔａｎθ2＝λ／Ｐ2 （１５） で与えられる値を取る。このように、位相をリセットす
る所定のピッチＰ1を変更することで、任意の偏向角θ
を容易に実現することが可能となる。
第１の活性領域６７１に実現するような電圧を各個別電
極に印加したとき、偏向角θ2は、 ｔａｎθ2＝λ／Ｐ2 （１５） で与えられる値を取る。このように、位相をリセットす
る所定のピッチＰ1を変更することで、任意の偏向角θ
を容易に実現することが可能となる。
【００９７】さらに、第３の複合電極２１１ｃを用いた
液晶光位相変調素子１０１の場合、たとえば、図１９に
示す直線近似領域１７０１だけでなく、特性曲線１７１
１の全域を利用することが可能となる。液晶セルの電場
印加から電場無印加時の応答速度はセル厚の２乗に比例
することが知られているため、液晶セルの厚みを薄くし
て高速応答化をする上で有利である。これは、各個別電
極に任意の電圧を印加できるため特性曲線１７１１の非
線形性を印加電圧の重み付けにより吸収することが可能
なためである。
液晶光位相変調素子１０１の場合、たとえば、図１９に
示す直線近似領域１７０１だけでなく、特性曲線１７１
１の全域を利用することが可能となる。液晶セルの電場
印加から電場無印加時の応答速度はセル厚の２乗に比例
することが知られているため、液晶セルの厚みを薄くし
て高速応答化をする上で有利である。これは、各個別電
極に任意の電圧を印加できるため特性曲線１７１１の非
線形性を印加電圧の重み付けにより吸収することが可能
なためである。
【００９８】以上の説明から明らかなように、本発明の
光偏向装置においては、単純な構造を持ち、駆動も単純
に、大きな角度の偏向が可能な自由空間光通信やレーザ
レーダまたは、光スキャナに適する機械的な可動部の無
い、軽量小型化の光偏向装置を実現することができる。
光偏向装置においては、単純な構造を持ち、駆動も単純
に、大きな角度の偏向が可能な自由空間光通信やレーザ
レーダまたは、光スキャナに適する機械的な可動部の無
い、軽量小型化の光偏向装置を実現することができる。
【００９９】すなわち、本実施の形態にあっては、光偏
向装置において、平行ストライプ状に配した透明導電体
からなる複数の個別電極７２１〜７４０を有する第１の
透明基板２０１と、透明導電体からなる共通電極２１３
を有する第２の透明基板２０３との間に挟持したネマテ
ィック液晶層５０１を備え、第１の透明基板２０１上に
形成された各個別電極７２１〜７４０に所定の電圧を印
加することにより、ネマティック液晶層５０１に屈折率
の変調を生じさせるように構成した液晶光位相変調素子
１０１の光出射側に、液晶光位相変調素子１０１から出
射した光の偏向角を拡大する機能を有するウェッジ型プ
リズム１２１を配置した構成となっている。また、本実
施の形態にあっては、上記液晶光位相変調素子１０１
を、複数枚構成するようにしてもよい。
向装置において、平行ストライプ状に配した透明導電体
からなる複数の個別電極７２１〜７４０を有する第１の
透明基板２０１と、透明導電体からなる共通電極２１３
を有する第２の透明基板２０３との間に挟持したネマテ
ィック液晶層５０１を備え、第１の透明基板２０１上に
形成された各個別電極７２１〜７４０に所定の電圧を印
加することにより、ネマティック液晶層５０１に屈折率
の変調を生じさせるように構成した液晶光位相変調素子
１０１の光出射側に、液晶光位相変調素子１０１から出
射した光の偏向角を拡大する機能を有するウェッジ型プ
リズム１２１を配置した構成となっている。また、本実
施の形態にあっては、上記液晶光位相変調素子１０１
を、複数枚構成するようにしてもよい。
【０１００】また、本実施の形態にあっては、複数の個
別電極７２１〜７４０が、複数の群にまとめられ、各群
内における各複数の個別電極７２１〜７４０を共通の集
電極７０１，７０３で接続するとともに、その集電極７
０１，７０３の両端に一対の信号電極７１１，７１３，
７１５，７１７を接続する構成となっている。また、本
実施の形態にあっては、少なくとも一つの前記群に配し
た一対の信号電極（たとえば７１１，７１３）に、それ
ぞれ異なる電圧の駆動波形を印加する。また、少なくと
も一つの前記群に配した一対の信号電極（たとえば７１
１，７１３）の一方に交番電圧を印加し、他方を０
［Ｖ］とする期間と、該他方に交番電圧を印加し、該一
方を０［Ｖ］とする期間を交互に設けるようにしてもよ
い。また、前記交番電圧が、パルス幅変調した電圧であ
ってもよい。また、本実施の形態にあっては、共通電極
２０３側からネマティック液晶層５０１に交流バイアス
を印加する期間を設けるようにしてもよい。
別電極７２１〜７４０が、複数の群にまとめられ、各群
内における各複数の個別電極７２１〜７４０を共通の集
電極７０１，７０３で接続するとともに、その集電極７
０１，７０３の両端に一対の信号電極７１１，７１３，
７１５，７１７を接続する構成となっている。また、本
実施の形態にあっては、少なくとも一つの前記群に配し
た一対の信号電極（たとえば７１１，７１３）に、それ
ぞれ異なる電圧の駆動波形を印加する。また、少なくと
も一つの前記群に配した一対の信号電極（たとえば７１
１，７１３）の一方に交番電圧を印加し、他方を０
［Ｖ］とする期間と、該他方に交番電圧を印加し、該一
方を０［Ｖ］とする期間を交互に設けるようにしてもよ
い。また、前記交番電圧が、パルス幅変調した電圧であ
ってもよい。また、本実施の形態にあっては、共通電極
２０３側からネマティック液晶層５０１に交流バイアス
を印加する期間を設けるようにしてもよい。
【０１０１】このように、本実施の形態にあっては、直
線状の透明導電膜からなる複数の個別電極２１１を持ち
複数の個別電極７２１〜７４０と共通電極２１３とでネ
マティック液晶層５０１を挟んだ液晶光位相変調素子１
０１と液晶光位相変調素子１０１に隣接するように配置
する偏向角を拡大するウェッジ型プリズム１２１を配置
する構成を取ることによって、液晶光位相変調素子１０
１で入射直線偏光のウェッジ型プリズム１２１に入射す
る入射角を制御する。つまりウェッジ型プリズム１２１
は、入射角の偏角量を拡大する働きをする。
線状の透明導電膜からなる複数の個別電極２１１を持ち
複数の個別電極７２１〜７４０と共通電極２１３とでネ
マティック液晶層５０１を挟んだ液晶光位相変調素子１
０１と液晶光位相変調素子１０１に隣接するように配置
する偏向角を拡大するウェッジ型プリズム１２１を配置
する構成を取ることによって、液晶光位相変調素子１０
１で入射直線偏光のウェッジ型プリズム１２１に入射す
る入射角を制御する。つまりウェッジ型プリズム１２１
は、入射角の偏角量を拡大する働きをする。
【０１０２】さらに、液晶光位相変調素子１０１は、第
１の透明基板２０１に形成された複数の個別電極７２１
〜７４０に所定の電圧を印加することで、ネマティック
液晶層５０１に空間的な屈折率変調領域を誘起して、ブ
レーズド型回折格子を実現する作用をする。液晶光位相
変調素子１０１の複数の個別電極７２１〜７４０は、各
個別電極７２１〜７４０を複数の群にまとめられ各群内
における各複数の個別電極７２１〜７４０を共通の集電
極７０１、７０３によって束ねる構成とすることで駆動
電極本数を大幅に減らす構成としてもよい。この場合、
各集電極７０１，７０３に設けた一対の信号電極７１
１，７１３，７１５，７１７に所定の電位差を与えるこ
とで集電極７０１，７０３には、直線状の電位勾配が誘
起され、各個別電極２１１（７２１〜７４０）に所定の
電位が分配される。
１の透明基板２０１に形成された複数の個別電極７２１
〜７４０に所定の電圧を印加することで、ネマティック
液晶層５０１に空間的な屈折率変調領域を誘起して、ブ
レーズド型回折格子を実現する作用をする。液晶光位相
変調素子１０１の複数の個別電極７２１〜７４０は、各
個別電極７２１〜７４０を複数の群にまとめられ各群内
における各複数の個別電極７２１〜７４０を共通の集電
極７０１、７０３によって束ねる構成とすることで駆動
電極本数を大幅に減らす構成としてもよい。この場合、
各集電極７０１，７０３に設けた一対の信号電極７１
１，７１３，７１５，７１７に所定の電位差を与えるこ
とで集電極７０１，７０３には、直線状の電位勾配が誘
起され、各個別電極２１１（７２１〜７４０）に所定の
電位が分配される。
【０１０３】各個別電極２１１に所定の電位差を誘起す
る駆動方法としてたとえば、一対の信号電極７１１，７
１３に、それぞれ異なる電圧の駆動波形を印加する方法
を採用する。また、別の駆動方法としては、少なくとも
一つの前記群に配した一対の信号電極の第１の信号電極
７１１に交番電圧を印加し、第２の信号電極７１３を０
［Ｖ］とする期間と、第２の信号電極７１３に交番電圧
を印加し、第１の信号電極７１１を０［Ｖ］とする期間
を交互に繰り返す方法を採用する。
る駆動方法としてたとえば、一対の信号電極７１１，７
１３に、それぞれ異なる電圧の駆動波形を印加する方法
を採用する。また、別の駆動方法としては、少なくとも
一つの前記群に配した一対の信号電極の第１の信号電極
７１１に交番電圧を印加し、第２の信号電極７１３を０
［Ｖ］とする期間と、第２の信号電極７１３に交番電圧
を印加し、第１の信号電極７１１を０［Ｖ］とする期間
を交互に繰り返す方法を採用する。
【０１０４】このように本実施の形態にかかる本発明の
光偏向装置および光偏向方法では、単純な構成で簡便な
駆動方法により高機能な光偏向装置を実現できる。
光偏向装置および光偏向方法では、単純な構成で簡便な
駆動方法により高機能な光偏向装置を実現できる。
【０１０５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型・軽量化に適した単純な構造にできる高品位で高偏
向角化が可能な光偏向装置および光偏向方法が得られる
という効果を奏する。
小型・軽量化に適した単純な構造にできる高品位で高偏
向角化が可能な光偏向装置および光偏向方法が得られる
という効果を奏する。
【図１】本発明の実施の形態における光偏向装置を示す
模式断面図である。
模式断面図である。
【図２】本発明の実施の形態における光偏向装置を示す
模式断面図である。
模式断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における光偏向装置の原理
を示す説明図である。
を示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態におけるウェッジ型プリズ
ムの入射角度と出射角度との関係を示すグラフである。
ムの入射角度と出射角度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態におけるウェッジ型プリズ
ムの入射角度と角度増加率との関係を示すグラフであ
る。
ムの入射角度と角度増加率との関係を示すグラフであ
る。
【図６】本発明の実施の形態における光偏向装置の入射
角と出射角との関係を示すグラフである。
角と出射角との関係を示すグラフである。
【図７】本発明の実施の形態における液晶光位相変調素
子の構造を示す断面図である。
子の構造を示す断面図である。
【図８】本発明の実施の形態における液晶光位相変調素
子の別の構造を示す断面図である。
子の別の構造を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態における液晶光位相変調素
子の動作の基本原理を示す模式図である。
子の動作の基本原理を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の動作原理を示す説明図である。
素子の動作原理を示す説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の電圧−複屈折特性を示すグラフである。
素子の電圧−複屈折特性を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態における２つの液晶光位
相変調素子の構造を示す断面図である。
相変調素子の構造を示す断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態における２つの液晶光位
相変調素子の別の構造を示す断面図である。
相変調素子の別の構造を示す断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態における２つの液晶光位
相変調素子の別の構造を示す断面図である。
相変調素子の別の構造を示す断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態における２次元光偏向装
置の基本構成を示す模式図である。
置の基本構成を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の複合電極の構造を示す平面図である。
素子の複合電極の構造を示す平面図である。
【図１７】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の駆動波形を説明する模式図である。
素子の駆動波形を説明する模式図である。
【図１８】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の電位分布を示す説明図である。
素子の電位分布を示す説明図である。
【図１９】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の電圧−相対位相差特性を示すグラフである。
素子の電圧−相対位相差特性を示すグラフである。
【図２０】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の位相分布を示す模式図である。
素子の位相分布を示す模式図である。
【図２１】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の駆動波形を示す模式図である。
素子の駆動波形を示す模式図である。
【図２２】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の複合電極の構造を示す模式平面図である。
素子の複合電極の構造を示す模式平面図である。
【図２３】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の複合電極の構造を示す模式平面図である。
素子の複合電極の構造を示す模式平面図である。
【図２４】本発明の実施の形態における液晶光位相変調
素子の位相分布を示す模式図である。
素子の位相分布を示す模式図である。
１００ 光偏向装置
１０１ 液晶光位相変調素子
１２１ ウェッジ型プリズム
１２３ ２次元ウェッジ型プリズム
１４１ 駆動装置
１５１ 入射光
１５３ 第１の出射光
１５５ 第２の出射光
１５７ 第３の出射光
１６１ 出射面
１７１ Ｐ偏光
２０１ 第１の透明基板
２０３ 第２の透明基板
２０７ ダイレクタ
２０９ ティルト角
２１１ 複合電極
２１３ 共通電極
３０１ 入射角度範囲
３０３ 出射角度範囲
５０１ ネマティック液晶層
５１１ 入射直線偏光
６２１．．．６４０ 個別電極
６７１ 第１の活性領域
７０１ 第１の集電極
７０３ 第２の集電極
７１１ 第１の信号電極
７１３ 第２の信号電極
７１５ 第３の信号電極
７１７ 第４の信号電極
７２１．．．７４０ 個別電極
７５１ 第１の要素格子
７６１ 第２の要素格子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H088 EA45 GA02 HA06 HA23 JA04
LA07 MA20
2H091 FA21X GA03 GA06 GA11
LA11 LA30
2K002 AA02 AA04 AB06 AB07 BA06
CA14 DA14 EB09 HA05
Claims (17)
- 【請求項１】 液晶を用いて、入射された光を偏向して
出射する液晶光位相変調素子と、 前記液晶光位相変調素子を駆動する駆動手段と、 前記液晶光位相変調素子の出射側に配置され、前記液晶
光位相変調素子から出射された光を入射する入射面と、
当該入射面から入射された光が出射される出射面とが所
定の角度を有するウェッジ型プリズムと、 を備えたことを特徴とする光偏向装置。 - 【請求項２】 前記ウェッジ型プリズムは、入射面を前
記液晶光位相変調素子の出射面に当接させて配置したこ
とを特徴とする請求項１に記載の光偏向装置。 - 【請求項３】 前記ウェッジ型プリズムは、入射面と前
記液晶光位相変調素子の出射面との間に所定の距離の間
隔を設けて配置したことを特徴とする請求項１に記載の
光偏向装置。 - 【請求項４】 前記液晶光位相変調素子は、 平行ストライプ状に配した透明導電体からなる複数の個
別電極を有する第１の透明基板と、 前記透明導電体からなる共通電極を有する第２の透明基
板と、 前記第１の透明基板および前記第２の透明基板の間に挟
持された液晶層と、 を備え、 前記駆動手段は、前記液晶層に屈折率の変調を生じさせ
るように、前記個別電極に所定の電圧を印加することを
特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の光偏向
装置。 - 【請求項５】 前記液晶光位相変調素子を少なくとも２
つ並べて配置し、 前段の液晶光位相変調素子から出射された光を後段の液
晶光位相変調素子に入射し、 前記ウェッジ型プリズムは、前記後段の液晶光位相変調
素子の出射側に配置され、前記後段の液晶光位相変調素
子から出射された光を入射する入射面と、当該入射面か
ら入射された光が出射される出射面とが所定の角度を有
することを特徴とする請求項４に記載の光偏向装置。 - 【請求項６】 前記前段の液晶光位相変調素子の個別電
極の方向および液晶層の配向方向と、前記後段の液晶光
位相変調素子の個別電極の方向および液晶層の配向方向
とが略同一になるように配置することを特徴とする請求
項５に記載の光偏向装置。 - 【請求項７】 前記前段の液晶光位相変調素子の個別電
極の方向と、前記後段の液晶光位相変調素子の個別電極
の方向が略同一になり、かつ、前記前段の液晶光位相変
調素子の液晶層の配向方向と、前記後段の液晶光位相変
調素子の液晶層の配向方向とが略直交となるように配置
することを特徴とする請求項５に記載の光偏向装置。 - 【請求項８】 前記前段の液晶光位相変調素子の個別電
極の方向と、前記後段の液晶光位相変調素子の個別電極
の方向が略直交となり、かつ、前記前段の液晶光位相変
調素子の液晶層の配向方向と、前記後段の液晶光位相変
調素子の液晶層の配向方向とが略同一となるように配置
することを特徴とする請求項５に記載の光偏向装置。 - 【請求項９】 所定数ごとの前記個別電極によって構成
される各個別電極群に対応し、当該個別電極群の各個別
電極に共通に接続された集電極と、 前記集電極の両端に接続された一対の信号電極と、 を備えたことを特徴とする請求項４〜８のいずれか一つ
に記載の光偏向装置。 - 【請求項１０】 液晶光位相変調素子に光を入射させ、 入射された光を前記液晶光位相変調素子によって偏向さ
せ、 偏向され、前記液晶光位相変調素子から出射された光を
ウェッジ型プリズムに入射させ、 入射された光の偏向角を前記ウェッジ型プリズムによっ
て拡大させ、前記ウェッジ型プリズムから出射すること
を特徴とする光偏向方法。 - 【請求項１１】 第１の液晶光位相変調素子に光を入射
させ、 前記第１の液晶光位相変調素子から出射された光を第２
の液晶光位相変調素子に光を入射させ、 前記第２の液晶光位相変調素子から出射された光をウェ
ッジ型プリズムに入射させ、 入射された光の偏向角を前記ウェッジ型プリズムによっ
て拡大させ、前記ウェッジ型プリズムから出射すること
を特徴とする光偏向方法。 - 【請求項１２】 前記第１の液晶光位相変調素子に入射
された光を前記第１の液晶光位相変調素子によって偏向
させ、 前記第２の液晶光位相変調素子に入射された光を前記第
２の液晶光位相変調素子によってさらに偏向させること
を特徴とする請求項１１に記載の光偏向方法。 - 【請求項１３】 前記第１の液晶光位相変調素子に入射
された光のうち所定の振動面を持つ光を前記第１の液晶
光位相変調素子によって偏向させ、 前記第２の液晶光位相変調素子に入射された光のうち前
記所定の振動面と垂直な振動面を持つ光を前記第２の液
晶光位相変調素子によって偏向させることを特徴とする
請求項１１に記載の光偏向方法。 - 【請求項１４】 前記第１の液晶光位相変調素子に入射
された光のうち所定の振動面を持つ光を前記第１の液晶
光位相変調素子によって所定の面内に偏向させ、 前記第２の液晶光位相変調素子に入射された光を前記第
２の液晶光位相変調素子によって前記所定の面内と垂直
な面内に偏向させることを特徴とする請求項１１に記載
の光偏向方法。 - 【請求項１５】 所定数ごとの前記個別電極によって構
成される各個別電極群に対応し、当該個別電極群の各個
別電極に共通に接続された集電極と、 前記集電極の両端に接続された一対の信号電極と、 を備え、 前記一対の信号電極に電圧を印加することを特徴とする
請求項１４に記載の光偏向方法。 - 【請求項１６】 少なくとも一つの前記一対の信号電極
に、それぞれ異なる電圧の駆動波形を印加することを特
徴とする請求項１５に記載の光偏向方法。 - 【請求項１７】 前記共通電極側から前記液晶層に交流
バイアスを印加する期間を設けることを特徴とする請求
項１６に記載の光偏向方法。
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|---|---|---|---|
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| JP2002022688 | 2002-01-31 | ||
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