JP2811468B2 - 光書込み型液晶ライトバルブ及び液晶ライドバルブ装置 - Google Patents
光書込み型液晶ライトバルブ及び液晶ライドバルブ装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は光パターン認識装置や光連想装置に用いられ
る光書込型液晶ライトバルブに関する。
る光書込型液晶ライトバルブに関する。
本発明はレーザビーム,LEDなどの光による書込手段
と、光導電層,光反射層,液晶配向層,液晶層,電圧印
加手段,透明基板で形成された光書込型液晶ライトバル
ブにおいて、上記電圧印加手段のうち上記透明基板と光
導電膜で挟持された電圧印加手段を透明電極とし、かつ
当該透明電極を少なくとも2つ以上の独立に電圧が印加
できる部分に分割し、特に上記透明電極を基板面中央を
中心としたリング状あるいはマトリックス状に分割する
ことにより、光書込される情報の空間周波数成分の大き
さを任意に制御したり光書込される情報を任意に分割し
て記録することを可能とし、また本液晶ライトバルブに
用いる液晶層を双安定性メモリを有する強誘電性液晶と
することにより、光書込される情報の二値記録を容易に
し、感度の高い光パターン認識を実現することができる
手段を提供するものである。
と、光導電層,光反射層,液晶配向層,液晶層,電圧印
加手段,透明基板で形成された光書込型液晶ライトバル
ブにおいて、上記電圧印加手段のうち上記透明基板と光
導電膜で挟持された電圧印加手段を透明電極とし、かつ
当該透明電極を少なくとも2つ以上の独立に電圧が印加
できる部分に分割し、特に上記透明電極を基板面中央を
中心としたリング状あるいはマトリックス状に分割する
ことにより、光書込される情報の空間周波数成分の大き
さを任意に制御したり光書込される情報を任意に分割し
て記録することを可能とし、また本液晶ライトバルブに
用いる液晶層を双安定性メモリを有する強誘電性液晶と
することにより、光書込される情報の二値記録を容易に
し、感度の高い光パターン認識を実現することができる
手段を提供するものである。
従来より、解像度とコントラストの大きな光書込型液
晶ライトバルブを相関光学に適用して光パターン認識を
行う提案や試みが数多くなされてきた。また、合同変換
相関器を用いた光パターン認識ではフーリエ変換面で二
値化処理を行うことによって相互相関ピークに対するSN
Rが向上するという提案もなされてきた〔B.ジャビデ
ィ、C.J.クオ、アプライド・オプチックス、27、663(1
988):B.Jabidi and C.J.Kuo.Appl.Opt.27,663(198
8)〕。
晶ライトバルブを相関光学に適用して光パターン認識を
行う提案や試みが数多くなされてきた。また、合同変換
相関器を用いた光パターン認識ではフーリエ変換面で二
値化処理を行うことによって相互相関ピークに対するSN
Rが向上するという提案もなされてきた〔B.ジャビデ
ィ、C.J.クオ、アプライド・オプチックス、27、663(1
988):B.Jabidi and C.J.Kuo.Appl.Opt.27,663(198
8)〕。
しかしながら、従来の光書込型液晶ライトバルブはTN
液晶を用いているものが大部分であり、二値化処理され
たフーリエ変換像の記録を行うためにはあらかじめフー
リエ変換像をCCDなどを用いて電気系に取り込み二値化
処理をした後レーザスキャナなどの走査光学系を用いて
光書込型液晶ライトバルブに記録しなければならなかっ
た。また本発明に見られるような双安定メモリ性を有す
る強誘電性液晶を用いた光書込型液晶ライトバルブを用
いるとしてもフーリエ変換像の光強度分布が中心対称に
急激に変化しているために高い空間周波数まで二値化記
録したい場合は極めて強い光を用いてフーリエ変換像を
作り出すか、もしくは長時間露光を行わねばならなかっ
たため、逆に低い空間周波数領域のフーリエ変換像が潰
れてしまうという問題点を有していた。
液晶を用いているものが大部分であり、二値化処理され
たフーリエ変換像の記録を行うためにはあらかじめフー
リエ変換像をCCDなどを用いて電気系に取り込み二値化
処理をした後レーザスキャナなどの走査光学系を用いて
光書込型液晶ライトバルブに記録しなければならなかっ
た。また本発明に見られるような双安定メモリ性を有す
る強誘電性液晶を用いた光書込型液晶ライトバルブを用
いるとしてもフーリエ変換像の光強度分布が中心対称に
急激に変化しているために高い空間周波数まで二値化記
録したい場合は極めて強い光を用いてフーリエ変換像を
作り出すか、もしくは長時間露光を行わねばならなかっ
たため、逆に低い空間周波数領域のフーリエ変換像が潰
れてしまうという問題点を有していた。
本発明の液晶ライトバルブは透明基板と光導電膜層に
挟持された電圧印加手段としての透明電極を、少なくと
も2つ以上の独立に電圧が印加できる部分に分割し、特
に上記透明電極を基板中央を中心としたリング状に分割
することにより、本発明の液晶ライトバルブにおけるフ
ーリエ変換像の任意の空間周波数成分に対する、あるい
は光書込される情報の任意の部分に対する光書込感度を
実質的に制御可能ならしめることにより上記問題点を解
決した。
挟持された電圧印加手段としての透明電極を、少なくと
も2つ以上の独立に電圧が印加できる部分に分割し、特
に上記透明電極を基板中央を中心としたリング状に分割
することにより、本発明の液晶ライトバルブにおけるフ
ーリエ変換像の任意の空間周波数成分に対する、あるい
は光書込される情報の任意の部分に対する光書込感度を
実質的に制御可能ならしめることにより上記問題点を解
決した。
本発明の液晶ライトバルブは、一度液晶ライトバルブ
の書込面全面を光照射し、光導電層の明時のしきい値電
圧よりも充分に高い直流バイアス電圧あるいは100Hz〜5
0kHzの交流電圧を重畳した直流バイアス電圧を分割され
た全ての電圧印加手段に印加して強誘電性液晶を一方向
の安定状態までそろえその状態をメモリさせるか、もし
くは光照射なしで、暗時のしきい値よりも充分に高い直
流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を重畳
した直流バイアス電圧を全ての電圧印加手段に印加して
強誘電性液晶を一方向の安定状態までそろえ、その状態
をメモリさせる第1の工程と、光照射なしで、暗時には
光導電層のしきい値電圧以下であり、光照射時には光導
電層のしきい値電圧以上となる逆極性の直流バイアス電
圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を重畳した直流バイ
アス電圧を分割した電圧印加手段にそれぞれ所定の大き
さで印加しながら、レーザ光等によって画像あるいはフ
ーリエ変換像の光書込をする第2の工程を行う。第2の
工程ではレーザ照射を受けた領域の光導電層にはキャリ
アが発生し、発生したキャリアは直流バイアス電圧によ
り電界方向にドリフトし、その結果光導電層のしきい値
電圧が下がり、レーザ照射が行われた領域にはしきい値
電圧以上の逆極性のバイアス電圧が印加され、強誘電性
液晶は自発分極の反転に伴う分子の反転が起こり、もう
一方の安定状態に移行し画像あるいはフーリエ変換像が
メモリされる。この時、光書込される情報がフーリエ変
換像のように中心部の光強度が大きな中心対称の光強度
分布を持っていても、電圧印加手段を面内中央を中心と
したリング状あるいはマトリックス状に分割し、この分
割されたリング状あるいはマトリックス状電極の面内中
心よりも外側の電極になる程より高い電圧を印加するこ
とにより、実質的に面内中央に照射された光よりも面内
外側に照射された光に対する光書込感度を向上させるこ
とができるため、広い空間周波数領域のフーリエスペク
トルを鮮明にメモリすることができる。このようにして
形成された画像あるいはフーリエ変換像は、第1の工程
によってそろえられた液晶分子の配列の方向(またはそ
れと直角方向)に偏光軸を合わせた直線偏光の投影光の
照射および光反射層による反射光の偏光方向に対し、偏
光軸が垂直に(または平行に)なるように配置された検
光子を通した投影により、スクリーン上に読みだすこと
ができる。また、前記第2の工程終了後、再び極性を反
転させ、暗時のしきい値電圧以下であり明時のしきい値
電圧以上である直流バイアス電圧を全ての電極あるいは
特定の電極に印加しながら光照射を行うことにより、部
分消去(部分書込)も行える。
の書込面全面を光照射し、光導電層の明時のしきい値電
圧よりも充分に高い直流バイアス電圧あるいは100Hz〜5
0kHzの交流電圧を重畳した直流バイアス電圧を分割され
た全ての電圧印加手段に印加して強誘電性液晶を一方向
の安定状態までそろえその状態をメモリさせるか、もし
くは光照射なしで、暗時のしきい値よりも充分に高い直
流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を重畳
した直流バイアス電圧を全ての電圧印加手段に印加して
強誘電性液晶を一方向の安定状態までそろえ、その状態
をメモリさせる第1の工程と、光照射なしで、暗時には
光導電層のしきい値電圧以下であり、光照射時には光導
電層のしきい値電圧以上となる逆極性の直流バイアス電
圧あるいは100Hz〜50kHzの交流電圧を重畳した直流バイ
アス電圧を分割した電圧印加手段にそれぞれ所定の大き
さで印加しながら、レーザ光等によって画像あるいはフ
ーリエ変換像の光書込をする第2の工程を行う。第2の
工程ではレーザ照射を受けた領域の光導電層にはキャリ
アが発生し、発生したキャリアは直流バイアス電圧によ
り電界方向にドリフトし、その結果光導電層のしきい値
電圧が下がり、レーザ照射が行われた領域にはしきい値
電圧以上の逆極性のバイアス電圧が印加され、強誘電性
液晶は自発分極の反転に伴う分子の反転が起こり、もう
一方の安定状態に移行し画像あるいはフーリエ変換像が
メモリされる。この時、光書込される情報がフーリエ変
換像のように中心部の光強度が大きな中心対称の光強度
分布を持っていても、電圧印加手段を面内中央を中心と
したリング状あるいはマトリックス状に分割し、この分
割されたリング状あるいはマトリックス状電極の面内中
心よりも外側の電極になる程より高い電圧を印加するこ
とにより、実質的に面内中央に照射された光よりも面内
外側に照射された光に対する光書込感度を向上させるこ
とができるため、広い空間周波数領域のフーリエスペク
トルを鮮明にメモリすることができる。このようにして
形成された画像あるいはフーリエ変換像は、第1の工程
によってそろえられた液晶分子の配列の方向(またはそ
れと直角方向)に偏光軸を合わせた直線偏光の投影光の
照射および光反射層による反射光の偏光方向に対し、偏
光軸が垂直に(または平行に)なるように配置された検
光子を通した投影により、スクリーン上に読みだすこと
ができる。また、前記第2の工程終了後、再び極性を反
転させ、暗時のしきい値電圧以下であり明時のしきい値
電圧以上である直流バイアス電圧を全ての電極あるいは
特定の電極に印加しながら光照射を行うことにより、部
分消去(部分書込)も行える。
以下に本発明の液晶ライトバルブの実施例を図面を用
いて詳細に説明する。第1図は、本発明による液晶ライ
トバルブの構造を示す断面図である。従来の液晶ライト
バルブと構造が異なる部分は液晶層として光透過率また
は光反射率と印加電圧の間に明瞭な双安定性を有する強
誘電性液晶を用いかつ電圧印加手段としての透明電極が
少なくとも2つ以上の独立に電圧が印加できる部分に分
割されていることである。
いて詳細に説明する。第1図は、本発明による液晶ライ
トバルブの構造を示す断面図である。従来の液晶ライト
バルブと構造が異なる部分は液晶層として光透過率また
は光反射率と印加電圧の間に明瞭な双安定性を有する強
誘電性液晶を用いかつ電圧印加手段としての透明電極が
少なくとも2つ以上の独立に電圧が印加できる部分に分
割されていることである。
液晶分子を挟持するためのガラスやプラスチック等の
透明基板1a,1bは、表面に少なくとも2つ以上の独立に
電圧が印加できるように分割された透明電極層2a、リー
ド線12、絶縁膜層13および何ら分割されていない透明電
極層2b、透明基板の法線方向から75度から85度の範囲の
角度で一酸化珪素を斜方蒸着した配向膜層3a,3bが設け
られている。透明基板1a,1bはその配向膜層3a,3b側を、
スペーサ9を介して間隙を制御して対向させ、強誘電性
液晶層4を挟持するようになっている。
透明基板1a,1bは、表面に少なくとも2つ以上の独立に
電圧が印加できるように分割された透明電極層2a、リー
ド線12、絶縁膜層13および何ら分割されていない透明電
極層2b、透明基板の法線方向から75度から85度の範囲の
角度で一酸化珪素を斜方蒸着した配向膜層3a,3bが設け
られている。透明基板1a,1bはその配向膜層3a,3b側を、
スペーサ9を介して間隙を制御して対向させ、強誘電性
液晶層4を挟持するようになっている。
また、光による書込側の透明電極層2a上には光導電層
5、遮光層6、誘導体ミラー7が配向膜3aとの間に積層
形成され、書込側の透明基板1aと読みだし側の透明基板
1bのセル外側には、無反射コーティング層8a,8bが形成
されている。
5、遮光層6、誘導体ミラー7が配向膜3aとの間に積層
形成され、書込側の透明基板1aと読みだし側の透明基板
1bのセル外側には、無反射コーティング層8a,8bが形成
されている。
次に透明電極層2aの分割の仕方をもう少し詳しく説明
する。第2図は透明電極分割の一実施例を示す平面図で
あり、第2図(a)は透明電極層2aをリング状に分割し
た場合、第2図(b)は透明電極層2aをマトリックス状
に分割した場合を示す。どちらの分割の場合において
も、分割された透明電極層2aは外部の電源と接続するた
めのリード線12と電気的に結合されており、またリード
線12が他の透明電極層と短絡するのを防ぐために絶縁膜
層13によって絶縁されるように構成されている。透明電
極層2aとリード線は第3図に示すようにスルーホールに
よって電気的に接続されている。従って、スルーホール
以外の箇所ではリード線12と透明電極層2aとは電気的に
結合されることはなく、分割された透明電極層間での短
絡は生じない。なお、透明電極層の材料としては蒸着あ
るいはスパッタあるいはCVDで作製した膜厚1600ÅのITO
薄膜を用い、絶縁膜13としては膜厚1000ÅのSiO2を用
い、リード線12としては線幅100μmで膜厚500ÅのCrを
用いた。リード線12としてCr以外の材料であるAu/Cr,A
l、Al−Si、Ti、Mo、Ti−Si、Cr−Siなどを用いても良
いことはいうまでもない。また、第2図及び第3図の実
施例に示すような絶縁膜層13とスルーホールを用いてリ
ード線12と透明電極層2aの結合を行わず、絶縁膜層13を
用いずにリード線12と透明電極2aを直接結合し透明電極
1aに適当に設けられた間隙の間を通してリード線12を透
明基板1aの外周に取り出してもよい。
する。第2図は透明電極分割の一実施例を示す平面図で
あり、第2図(a)は透明電極層2aをリング状に分割し
た場合、第2図(b)は透明電極層2aをマトリックス状
に分割した場合を示す。どちらの分割の場合において
も、分割された透明電極層2aは外部の電源と接続するた
めのリード線12と電気的に結合されており、またリード
線12が他の透明電極層と短絡するのを防ぐために絶縁膜
層13によって絶縁されるように構成されている。透明電
極層2aとリード線は第3図に示すようにスルーホールに
よって電気的に接続されている。従って、スルーホール
以外の箇所ではリード線12と透明電極層2aとは電気的に
結合されることはなく、分割された透明電極層間での短
絡は生じない。なお、透明電極層の材料としては蒸着あ
るいはスパッタあるいはCVDで作製した膜厚1600ÅのITO
薄膜を用い、絶縁膜13としては膜厚1000ÅのSiO2を用
い、リード線12としては線幅100μmで膜厚500ÅのCrを
用いた。リード線12としてCr以外の材料であるAu/Cr,A
l、Al−Si、Ti、Mo、Ti−Si、Cr−Siなどを用いても良
いことはいうまでもない。また、第2図及び第3図の実
施例に示すような絶縁膜層13とスルーホールを用いてリ
ード線12と透明電極層2aの結合を行わず、絶縁膜層13を
用いずにリード線12と透明電極2aを直接結合し透明電極
1aに適当に設けられた間隙の間を通してリード線12を透
明基板1aの外周に取り出してもよい。
第2図(a)に示すリング状分割の場合における透明
電極分割の一実施例においては、透明電極層2aは線幅2m
m、間隙幅0.2mmのリング状に分割し、分割数は6とし
た。このように透明電極層2aを分割することによって、
例えばフーリエ変換像のような中心対称な光学パターン
を本発明の液晶ライトバルブに記録する場合は、記録さ
れる光学パターンに任意の中心対称の重み付けをするこ
とができる。もちろん、第2図(a)の透明電極層2aの
線幅は数10μm以上、間隙幅は数μm以上、リード線12
の線幅は数μm以上であれば特種な微細加工技術を用い
なくても容易に形成できる。
電極分割の一実施例においては、透明電極層2aは線幅2m
m、間隙幅0.2mmのリング状に分割し、分割数は6とし
た。このように透明電極層2aを分割することによって、
例えばフーリエ変換像のような中心対称な光学パターン
を本発明の液晶ライトバルブに記録する場合は、記録さ
れる光学パターンに任意の中心対称の重み付けをするこ
とができる。もちろん、第2図(a)の透明電極層2aの
線幅は数10μm以上、間隙幅は数μm以上、リード線12
の線幅は数μm以上であれば特種な微細加工技術を用い
なくても容易に形成できる。
また、第2図(b)に示すマトリックス状分割の場合
における透明電極分割の一実施例においては、透明電極
層2aは大きさ3mm角、間隙0.2mmのマトリックス状に分割
し、分割数は8×8とした。また、リード線12の取り出
し方は第2(b)に示すような取り出し方以外にも任意
の取り出し方が可能である。このように、透明電極層2a
を分割することによって、例えばマイクロレンズアレイ
を用いた画像のマトリックス記録を行う場合には、記録
されるマトリックス状の光学パターンの各々に任意の重
み付けができ、あるいはマトリックス状の光学パターン
のうち任意の光学パターンを選択して記録することがで
きる。もちろん、第2図(b)の透明電極層2aの大きさ
は数μm角以上、間隙幅は数μm以上、リード線幅は数
μm以上であれば、リング状電極分割の場合同様に、特
種な微細加工を用いなくても容易にマトリックス状電極
分割を形成することができる。ただし、分割数が増加す
るに従ってリング状電極分割以上にリード線の取り出し
が困難になるという欠点を有している。
における透明電極分割の一実施例においては、透明電極
層2aは大きさ3mm角、間隙0.2mmのマトリックス状に分割
し、分割数は8×8とした。また、リード線12の取り出
し方は第2(b)に示すような取り出し方以外にも任意
の取り出し方が可能である。このように、透明電極層2a
を分割することによって、例えばマイクロレンズアレイ
を用いた画像のマトリックス記録を行う場合には、記録
されるマトリックス状の光学パターンの各々に任意の重
み付けができ、あるいはマトリックス状の光学パターン
のうち任意の光学パターンを選択して記録することがで
きる。もちろん、第2図(b)の透明電極層2aの大きさ
は数μm角以上、間隙幅は数μm以上、リード線幅は数
μm以上であれば、リング状電極分割の場合同様に、特
種な微細加工を用いなくても容易にマトリックス状電極
分割を形成することができる。ただし、分割数が増加す
るに従ってリング状電極分割以上にリード線の取り出し
が困難になるという欠点を有している。
次に、本発明の液晶ライトバルブの製造方法について
簡単に説明する。まず、透明基板1a,1bとして透明ガラ
ス基板を用意し、当該ガラス基板1aの上にCr薄膜を500
Å形成した後フォトリソグラフにより線幅100μmのリ
ード線12を形成した。さらにその上にSiO2を1000Å形成
した後フォトリソグラフによりスルーホールを形成して
絶縁膜層13とし、透明電極層2aとして上記絶縁膜層13の
上にITO透明電極層を形成し、再びフォトリソグラフに
よってリング状あるいはマトリックス状にITO透明電極
層を分割した。一方、透明ガラス基板1bの表面にも透明
電極層2bとしてITO透明電極層を形成した。また、光書
込側透明電極層2a上にはSiF4を主体とするガスを放電分
解して厚さ3μmのイントリンシックな水素化アモルフ
ァスシリコンを形成し光導電層5とした。このようにし
て作製した光導電層5の上に遮光層6を設け、さらにSi
とSiO2を15層積層して光反射層としての誘電体ミラー7
を形成した。誘電体ミラー7の可視光反射率が充分大き
く光導電層5に対して読みだし光の影響が極めて小さい
場合には遮光層6を省略することができる。さらに、誘
電体ミラー7および読みだし側の透明電極2bの上に一酸
化珪素(SiO)を基板と蒸着源を結ぶ直線が基板の法線
方向に対して82度の角度になるようにセットし、かつ蒸
着の法線方向にセットした液晶振動子式膜厚計で膜厚を
計測しながら、2000Åの厚さに斜方蒸着して液晶配向層
3a,3bを形成した。透明基板1a,1bはその配向膜層3a,3b
を対向させ直径1.5μmのグラスファイバーを加えた接
着剤よりなるスペーサ9を介して間隙を制御、形成し、
強誘電性液晶層4を挟持するようにした。封入した強誘
電性組成物は、エステル系SmC液晶混合物に光学活性物
質を添加して強誘電性液晶組成物としたものでありエス
テル系SmC液晶混合物として、4−((4′−オクチ
ル)フェニル)安息香酸(3″−フルオロ,4″−オクチ
ルオキシ)フェニルエステルと、4−((4′−オクチ
ルオキシ)フェニル)安息香酸(3″−フルオロ,4″−
オクチルオキシ)フェニルエステルを1:1で混合したも
のを用い、これに光学活性物質として5−オクチルオキ
シナフタレンカルボン酸、1′−シアノエチルエステル
を25重量%加えて強誘電性組成物としたものを用いた。
また、第3図に示すように本発明の液晶ライトバルブの
透明電極層2aの表面にはリード線12および絶縁膜13に設
けられたスルーホールのため凹凸が生じその影響が誘電
体ミラー7の表面にまで達し読みだし像に悪影響を与え
る。従って、前記の方法で光導電層5を形成した後レジ
ストをスピンコートしてからレジストが無くなるまで表
面をイオンエッチングするなどの方法で、光導電層5の
表面平滑化処理を行うのが望ましい。
簡単に説明する。まず、透明基板1a,1bとして透明ガラ
ス基板を用意し、当該ガラス基板1aの上にCr薄膜を500
Å形成した後フォトリソグラフにより線幅100μmのリ
ード線12を形成した。さらにその上にSiO2を1000Å形成
した後フォトリソグラフによりスルーホールを形成して
絶縁膜層13とし、透明電極層2aとして上記絶縁膜層13の
上にITO透明電極層を形成し、再びフォトリソグラフに
よってリング状あるいはマトリックス状にITO透明電極
層を分割した。一方、透明ガラス基板1bの表面にも透明
電極層2bとしてITO透明電極層を形成した。また、光書
込側透明電極層2a上にはSiF4を主体とするガスを放電分
解して厚さ3μmのイントリンシックな水素化アモルフ
ァスシリコンを形成し光導電層5とした。このようにし
て作製した光導電層5の上に遮光層6を設け、さらにSi
とSiO2を15層積層して光反射層としての誘電体ミラー7
を形成した。誘電体ミラー7の可視光反射率が充分大き
く光導電層5に対して読みだし光の影響が極めて小さい
場合には遮光層6を省略することができる。さらに、誘
電体ミラー7および読みだし側の透明電極2bの上に一酸
化珪素(SiO)を基板と蒸着源を結ぶ直線が基板の法線
方向に対して82度の角度になるようにセットし、かつ蒸
着の法線方向にセットした液晶振動子式膜厚計で膜厚を
計測しながら、2000Åの厚さに斜方蒸着して液晶配向層
3a,3bを形成した。透明基板1a,1bはその配向膜層3a,3b
を対向させ直径1.5μmのグラスファイバーを加えた接
着剤よりなるスペーサ9を介して間隙を制御、形成し、
強誘電性液晶層4を挟持するようにした。封入した強誘
電性組成物は、エステル系SmC液晶混合物に光学活性物
質を添加して強誘電性液晶組成物としたものでありエス
テル系SmC液晶混合物として、4−((4′−オクチ
ル)フェニル)安息香酸(3″−フルオロ,4″−オクチ
ルオキシ)フェニルエステルと、4−((4′−オクチ
ルオキシ)フェニル)安息香酸(3″−フルオロ,4″−
オクチルオキシ)フェニルエステルを1:1で混合したも
のを用い、これに光学活性物質として5−オクチルオキ
シナフタレンカルボン酸、1′−シアノエチルエステル
を25重量%加えて強誘電性組成物としたものを用いた。
また、第3図に示すように本発明の液晶ライトバルブの
透明電極層2aの表面にはリード線12および絶縁膜13に設
けられたスルーホールのため凹凸が生じその影響が誘電
体ミラー7の表面にまで達し読みだし像に悪影響を与え
る。従って、前記の方法で光導電層5を形成した後レジ
ストをスピンコートしてからレジストが無くなるまで表
面をイオンエッチングするなどの方法で、光導電層5の
表面平滑化処理を行うのが望ましい。
以上のようにして作製した液晶ライトバルブを用いて
行った光パターン認識の一実施例を説明する。第4図は
本発明の液晶ライトバルブを用いた光パターン認識装置
の原理構成図である。第4図において第1のレーザ光源
14から出射されたコヒーレント光は第1のビームエキス
パンダ15によって所定のビーム径に拡大された後、参照
像と被相関層が並べて記録してある写真フィルム16に照
射され、第1のフーリエ変換レンズ17でフーリエ変換さ
れて本発明の液晶ライトバルブ18の書込面に照射され
る。本発明の液晶ライトバルブはあらかじめ暗時のしき
い値電圧以上のあるいは明時のしきい値電圧以上の電圧
を印加して一様に消去されている。ただし、明時のしき
い値電圧以上の電圧を印加して消去する場合は電圧印加
と同時に面内で一様な書込光を照射するものとする。
行った光パターン認識の一実施例を説明する。第4図は
本発明の液晶ライトバルブを用いた光パターン認識装置
の原理構成図である。第4図において第1のレーザ光源
14から出射されたコヒーレント光は第1のビームエキス
パンダ15によって所定のビーム径に拡大された後、参照
像と被相関層が並べて記録してある写真フィルム16に照
射され、第1のフーリエ変換レンズ17でフーリエ変換さ
れて本発明の液晶ライトバルブ18の書込面に照射され
る。本発明の液晶ライトバルブはあらかじめ暗時のしき
い値電圧以上のあるいは明時のしきい値電圧以上の電圧
を印加して一様に消去されている。ただし、明時のしき
い値電圧以上の電圧を印加して消去する場合は電圧印加
と同時に面内で一様な書込光を照射するものとする。
そして、上記フーリエ変換されたレーザ光が本発明の
液晶ライトバルブ18の書込面に照射されたとき本発明の
液晶ライトバルブ18に暗時のしきい値電圧以下で明時の
しきい値電圧以上の逆極性の直流バイアス電圧あるいは
100Hz〜50kHzの交流電圧を重畳した直流バイアス電圧を
所定の時間印加して写真フィルム16に記録されている参
照像と被相関像のフーリエ変換像を記録する。このとき
印加されたバイアス電圧が明時のしきい値電圧に比べて
大きくなる程本発明の液晶ライトバルブへの光書込感度
が高くなるため、分割された透明電極層にそれぞれ独立
に適当なバイアス電圧を印加することにより所望の像を
本発明の液晶ライトバルブに記録することができる。も
ちろんこの時、本発明の液晶ライトバルブ18には暗時の
しきい値電圧以下で明時のしきい値電圧以上の逆特性の
直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの電流電圧を重
畳した直流バイアス電圧を印加したままで、第1のレー
ザ光源14を所定の時間だけONさせるか、あるいは第1の
レーザ光源14と本発明の液晶ライトバルブ18の間の光路
の所定の位置に配した光シャッタを所定の時間だけONさ
せて光書込を行ってもよい。さらに分割された透明電極
のうち特定の透明電極にのみバイアス電圧を印加するこ
とにより、バイアス電圧が印加された特定領域のみに光
書込を行うことや、記録された像の特定領域のみを消去
することができる。
液晶ライトバルブ18の書込面に照射されたとき本発明の
液晶ライトバルブ18に暗時のしきい値電圧以下で明時の
しきい値電圧以上の逆極性の直流バイアス電圧あるいは
100Hz〜50kHzの交流電圧を重畳した直流バイアス電圧を
所定の時間印加して写真フィルム16に記録されている参
照像と被相関像のフーリエ変換像を記録する。このとき
印加されたバイアス電圧が明時のしきい値電圧に比べて
大きくなる程本発明の液晶ライトバルブへの光書込感度
が高くなるため、分割された透明電極層にそれぞれ独立
に適当なバイアス電圧を印加することにより所望の像を
本発明の液晶ライトバルブに記録することができる。も
ちろんこの時、本発明の液晶ライトバルブ18には暗時の
しきい値電圧以下で明時のしきい値電圧以上の逆特性の
直流バイアス電圧あるいは100Hz〜50kHzの電流電圧を重
畳した直流バイアス電圧を印加したままで、第1のレー
ザ光源14を所定の時間だけONさせるか、あるいは第1の
レーザ光源14と本発明の液晶ライトバルブ18の間の光路
の所定の位置に配した光シャッタを所定の時間だけONさ
せて光書込を行ってもよい。さらに分割された透明電極
のうち特定の透明電極にのみバイアス電圧を印加するこ
とにより、バイアス電圧が印加された特定領域のみに光
書込を行うことや、記録された像の特定領域のみを消去
することができる。
次に、第2のレーザ光源19からコヒーレント像を出射
した後、第2のビームエキスパンダ20で光ビームを所望
の径に拡大し、偏光ビームスプリッタ21により光路を切
り替え本発明の液晶ライトバルブ18の読みだし面に照射
する。この時本発明の液晶ライトバルブには上述した参
照像と被相関像のフーリエ変換像が記録されており、な
んらバイアス電圧は印加されていない。従って、読みだ
し面に照射された第2のレーザ光源19からの光におい
て、フーリエ変換像が記録されている領域に照射された
光は偏光面を90度回転されて読みだされ、偏光ビームス
プリッタ21を透過し、フーリエ変換像が記録されていな
い領域に照射された光はその偏光面に影響を受けないた
めに再び偏光ビームスプリッタ21で反射される。つま
り、偏光ビームスプリッタ21を透過した直後の光は、写
真フィルム16に記録された参照像と被相関像のフーリエ
変換の強度情報となるのである。もちろんこの時、偏光
ビームスプリッタ21の替わりに通常のビームスプリッタ
を用い、当該ビームスプリッタと本発明の液晶ライトバ
ルブ18の間に偏光フィルムやグラントムソンプリズムな
どの偏光子を配しても上記の読みだし動作と同様の動作
をさせることができる。このようにして読みだされた参
照像と被相関像のフーリエ変換の強度情報は、第2のフ
ーリエ変換レンズ22で再びフーリエ変換されCCDカメラ2
3で読みだされる。このようにCCDカメラ23で読みだされ
た情報はビデオモニター24で観察でき、この観察される
情報は参照像と被相関像の自己相関ピークおよび相互相
関ピークである。なお、写真フィルム16と本発明の液晶
ライトバルブ18はそれぞれ第1のフーリエ変換レンズ17
の前焦点面と後焦点面に配されており、本発明の液晶ラ
イトバルブ18とCCDカメラ23はそれぞれ第2のフーリエ
変換レンズ22の前焦点面と後焦点面に配されている。ま
た、本発明の液晶ライトバルブ18に記録されるフーリエ
変換像の大きさが適当でなかったり、CCDカメラ23に入
力する自己相関ピークおよび相互相関ピークの大きさが
適当でなかったりする場合は、第1のプーリエ変換レン
ズ17の後焦点面と本発明の液晶ライトバルブ18の間に拡
大レンズ系を入れたり、第2のフーリエ変換レンズ22の
後焦点面とCCDカメラ23の間に拡大レンズ系を入れて像
を所望の大きさに拡大することで対処できる。このよう
にして得られた相関ピークのうち相互相関ピークの強度
が大きい程、また相互相関ピークの半値幅が小さい程参
照像と被相関像の互いに似通っている程度を正確に識別
できると考えられる。
した後、第2のビームエキスパンダ20で光ビームを所望
の径に拡大し、偏光ビームスプリッタ21により光路を切
り替え本発明の液晶ライトバルブ18の読みだし面に照射
する。この時本発明の液晶ライトバルブには上述した参
照像と被相関像のフーリエ変換像が記録されており、な
んらバイアス電圧は印加されていない。従って、読みだ
し面に照射された第2のレーザ光源19からの光におい
て、フーリエ変換像が記録されている領域に照射された
光は偏光面を90度回転されて読みだされ、偏光ビームス
プリッタ21を透過し、フーリエ変換像が記録されていな
い領域に照射された光はその偏光面に影響を受けないた
めに再び偏光ビームスプリッタ21で反射される。つま
り、偏光ビームスプリッタ21を透過した直後の光は、写
真フィルム16に記録された参照像と被相関像のフーリエ
変換の強度情報となるのである。もちろんこの時、偏光
ビームスプリッタ21の替わりに通常のビームスプリッタ
を用い、当該ビームスプリッタと本発明の液晶ライトバ
ルブ18の間に偏光フィルムやグラントムソンプリズムな
どの偏光子を配しても上記の読みだし動作と同様の動作
をさせることができる。このようにして読みだされた参
照像と被相関像のフーリエ変換の強度情報は、第2のフ
ーリエ変換レンズ22で再びフーリエ変換されCCDカメラ2
3で読みだされる。このようにCCDカメラ23で読みだされ
た情報はビデオモニター24で観察でき、この観察される
情報は参照像と被相関像の自己相関ピークおよび相互相
関ピークである。なお、写真フィルム16と本発明の液晶
ライトバルブ18はそれぞれ第1のフーリエ変換レンズ17
の前焦点面と後焦点面に配されており、本発明の液晶ラ
イトバルブ18とCCDカメラ23はそれぞれ第2のフーリエ
変換レンズ22の前焦点面と後焦点面に配されている。ま
た、本発明の液晶ライトバルブ18に記録されるフーリエ
変換像の大きさが適当でなかったり、CCDカメラ23に入
力する自己相関ピークおよび相互相関ピークの大きさが
適当でなかったりする場合は、第1のプーリエ変換レン
ズ17の後焦点面と本発明の液晶ライトバルブ18の間に拡
大レンズ系を入れたり、第2のフーリエ変換レンズ22の
後焦点面とCCDカメラ23の間に拡大レンズ系を入れて像
を所望の大きさに拡大することで対処できる。このよう
にして得られた相関ピークのうち相互相関ピークの強度
が大きい程、また相互相関ピークの半値幅が小さい程参
照像と被相関像の互いに似通っている程度を正確に識別
できると考えられる。
第4図の写真フィルム16に入力した参照像と被相関像
の一実施例を第5図に示す。第5図に示す入力像は
“光”という漢字を並べて配したネガ像である。
の一実施例を第5図に示す。第5図に示す入力像は
“光”という漢字を並べて配したネガ像である。
第5図に示すパターンを第4図に示す写真フィルム16
に記録し、第2図(a)に示すリング状に分割した透明
電極を持つ液晶ライトバルブを第4図に示す本発明の液
晶ライトバルブ18として用いた第4図の光パターン認識
装置でこれから得られる相互相関ピークを観察した。こ
の結果、リング状に分割した透明電極を持つ本発明の液
晶ライトバルブの各分割電極に印加するバイアス電圧の
大きさと分布によって得られる相互相関ピークの強度と
半値幅が変化することがわかった。そして、第6図に示
すような分布の電圧が第1図の透明電極層2aと光導電層
5の間に印加されるとき最も強い強度で最も狭い半値幅
の相互相関ピークが得られることがわかった。このと
き、より複雑なパターン程印加するバイアス電圧の最大
値と最小値の差を大きくする必要があることもわかっ
た。
に記録し、第2図(a)に示すリング状に分割した透明
電極を持つ液晶ライトバルブを第4図に示す本発明の液
晶ライトバルブ18として用いた第4図の光パターン認識
装置でこれから得られる相互相関ピークを観察した。こ
の結果、リング状に分割した透明電極を持つ本発明の液
晶ライトバルブの各分割電極に印加するバイアス電圧の
大きさと分布によって得られる相互相関ピークの強度と
半値幅が変化することがわかった。そして、第6図に示
すような分布の電圧が第1図の透明電極層2aと光導電層
5の間に印加されるとき最も強い強度で最も狭い半値幅
の相互相関ピークが得られることがわかった。このと
き、より複雑なパターン程印加するバイアス電圧の最大
値と最小値の差を大きくする必要があることもわかっ
た。
次に、第5図に示すパターンを第4図に示す写真フィ
ルム16に記録し、第2図(b)に示すマトリックス状に
分割した透明電極を持つ液晶ライトバルブを第4図に示
す本発明の液晶ライトバルブとして用い、第4図の第1
のフーリエ変換レンズの替わりにより焦点距離の短いレ
ンズを写真フィルム16の像が本発明の液晶ライトバルブ
18の書込面に結像される結像位置に配し、第2のフーリ
エ変換レンズ22の器わりにより焦点距離の短いレンズを
本発明の液晶ライトバルブに記録された像がCCDカメラ2
3のCCD面に結像される結像配置に配した第4図に示す光
パターン認識装置を用いて、本発明の液晶ライトバルブ
の記録特性を観察した。この時、マトリックス状に分割
された透明電極層に様々なバイアス電圧を印加すること
で第7図に示すような様々な像が記録できることがわか
った。
ルム16に記録し、第2図(b)に示すマトリックス状に
分割した透明電極を持つ液晶ライトバルブを第4図に示
す本発明の液晶ライトバルブとして用い、第4図の第1
のフーリエ変換レンズの替わりにより焦点距離の短いレ
ンズを写真フィルム16の像が本発明の液晶ライトバルブ
18の書込面に結像される結像位置に配し、第2のフーリ
エ変換レンズ22の器わりにより焦点距離の短いレンズを
本発明の液晶ライトバルブに記録された像がCCDカメラ2
3のCCD面に結像される結像配置に配した第4図に示す光
パターン認識装置を用いて、本発明の液晶ライトバルブ
の記録特性を観察した。この時、マトリックス状に分割
された透明電極層に様々なバイアス電圧を印加すること
で第7図に示すような様々な像が記録できることがわか
った。
以上述べたように、本発明の液晶ライトバルブはレー
ザビーム,LEDなどの光による書込手段と、光導電層,光
反射層,液晶配向層,液晶層,電圧印加手段,透明基板
で形成された光書込型液晶ライトバルブにおいて、上記
電圧印加手段のうち上記透明基板と光導電膜で挟持され
た電圧印加手段を透明電極とし、かつ当該透明電極を少
なくとも2つ以上の独立に電圧が印加できる部分に分割
し、特に上記透明電極を基板中央を中心としたリング状
あるいはマトリックス状に分割することにより、光書込
される情報の空間周波数成分の大きさを任意に制御した
り、光書込される情報を任意に分割して記録することを
可能とし、また本液晶ライトバルブに用いる液晶層を双
安定性メモリを有する強誘電性液晶とすることにより光
書込される情報の二値記録を容易にし、感度の高い光パ
ターン認識を実現することができるため、光パターン認
識を応用したマシンビジョンや文字・図形認識や連想記
憶はもちろんのこと、光演算処理や光画像を利用する複
写機や投影機などの事務機器の高性能化に対する効果は
大きい。
ザビーム,LEDなどの光による書込手段と、光導電層,光
反射層,液晶配向層,液晶層,電圧印加手段,透明基板
で形成された光書込型液晶ライトバルブにおいて、上記
電圧印加手段のうち上記透明基板と光導電膜で挟持され
た電圧印加手段を透明電極とし、かつ当該透明電極を少
なくとも2つ以上の独立に電圧が印加できる部分に分割
し、特に上記透明電極を基板中央を中心としたリング状
あるいはマトリックス状に分割することにより、光書込
される情報の空間周波数成分の大きさを任意に制御した
り、光書込される情報を任意に分割して記録することを
可能とし、また本液晶ライトバルブに用いる液晶層を双
安定性メモリを有する強誘電性液晶とすることにより光
書込される情報の二値記録を容易にし、感度の高い光パ
ターン認識を実現することができるため、光パターン認
識を応用したマシンビジョンや文字・図形認識や連想記
憶はもちろんのこと、光演算処理や光画像を利用する複
写機や投影機などの事務機器の高性能化に対する効果は
大きい。
第1図は本発明による液晶ライトバルブの構造を示す断
面図であり、第2図は本発明の液晶ライトバルブの透明
電極分割の一実施例を示す平面図であり、第2図(a)
はリング状分割の場合、第2図(b)はマトリックス分
割の場合である。第3図は本発明の液晶ライトバルブの
電圧印加手段の断面構造を示す図であり、第4図は本発
明の液晶ライトバルブを用いた光パターン認識装置の原
理構成図であり、第5図は第4図における写真フィルム
への像入力の一実施例を示す図であり、第6図は本発明
の液晶ライトバルブへの電圧印加の一実施例を示す図で
あり、第7図は本発明の液晶ライトバルブへのパターン
の記録例を示す図である。 1a,1b……透明基板 2a,2b……透明電極層 3a,3b……配向膜層 4……強誘電液晶層 5……光導電層 6……遮光層 7……誘電体ミラー 8a,8b……無反射コーティング 9……スペーサ 10……書込光 11……読みだし光 12……リード線 13……絶縁膜層 14……第1のレーザ光源 15……第1のビームエキスパンダ 16……写真フィルム 17……第1のフーリエ変換レンズ 18……本発明の液晶ライトバルブ 19……第2のレーザ光源 20……第2のビームエキスパンダ 21……偏光ビームスプリッタ 22……第2のフーリエ変換レンズ 23……CCDカメラ 24……ビデオモニター
面図であり、第2図は本発明の液晶ライトバルブの透明
電極分割の一実施例を示す平面図であり、第2図(a)
はリング状分割の場合、第2図(b)はマトリックス分
割の場合である。第3図は本発明の液晶ライトバルブの
電圧印加手段の断面構造を示す図であり、第4図は本発
明の液晶ライトバルブを用いた光パターン認識装置の原
理構成図であり、第5図は第4図における写真フィルム
への像入力の一実施例を示す図であり、第6図は本発明
の液晶ライトバルブへの電圧印加の一実施例を示す図で
あり、第7図は本発明の液晶ライトバルブへのパターン
の記録例を示す図である。 1a,1b……透明基板 2a,2b……透明電極層 3a,3b……配向膜層 4……強誘電液晶層 5……光導電層 6……遮光層 7……誘電体ミラー 8a,8b……無反射コーティング 9……スペーサ 10……書込光 11……読みだし光 12……リード線 13……絶縁膜層 14……第1のレーザ光源 15……第1のビームエキスパンダ 16……写真フィルム 17……第1のフーリエ変換レンズ 18……本発明の液晶ライトバルブ 19……第2のレーザ光源 20……第2のビームエキスパンダ 21……偏光ビームスプリッタ 22……第2のフーリエ変換レンズ 23……CCDカメラ 24……ビデオモニター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−131218(JP,A) 特開 平1−116527(JP,A) 特開 平1−74529(JP,A) 特開 昭61−198119(JP,A) 特開 昭56−89714(JP,A) 特開 昭50−81497(JP,A) 実開 昭57−14123(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02F 1/135
Claims (4)
- 【請求項1】透明電極と光導電層が形成された透明基板
を備える光書込型液晶ライトバルブにおいて、前記透明
電極が独立に電圧印加できる複数の部分に分割されてい
るとともに、分割された透明電極に印加される印加電圧
が中心対称な分布を持つ電圧であることを特徴とする光
書込型液晶ライトバルブ。 - 【請求項2】前記印加電圧が、分割された透明電極のう
ち中央部の分割電極よりも外側の分割電極ほど高い電圧
となる分布を持つ電圧であることを特徴とする請求項1
に記載の光書込型液晶ライトバルブ。 - 【請求項3】前記液晶ライトバルブに用いる液晶層は光
反射率と印加電圧の間に双安定性メモリを有する強誘電
性液晶であることを特徴とする請求項1または2に記載
の光書込型液晶ライトバルブ。 - 【請求項4】レーザビーム、LEDなどの光による画像書
込手段と、 透明電極と光導電層が形成された透明基板を備える光書
込型液晶ライトバルブと、 前記画像書込手段と前記光書込型液晶ライトバルブの間
に設けられたフーリエ変換レンズと、を備えるととも
に、 前記透明電極が独立に電圧印加できる複数の部分に分割
されているとともに、分割された透明電極に印加される
印加電圧が透明電極の位置に応じた分布を持つことを特
徴とする液晶ライトバルブ装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1155226A JP2811468B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光書込み型液晶ライトバルブ及び液晶ライドバルブ装置 |
| EP19900111356 EP0402944A3 (en) | 1989-06-16 | 1990-06-15 | Light addressed liquid crystal light valve |
| KR1019900008966A KR910001429A (ko) | 1989-06-16 | 1990-06-16 | 광 어드레스 액정 광 밸브 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1155226A JP2811468B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光書込み型液晶ライトバルブ及び液晶ライドバルブ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0320720A JPH0320720A (ja) | 1991-01-29 |
| JP2811468B2 true JP2811468B2 (ja) | 1998-10-15 |
Family
ID=15601283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1155226A Expired - Fee Related JP2811468B2 (ja) | 1989-06-16 | 1989-06-16 | 光書込み型液晶ライトバルブ及び液晶ライドバルブ装置 |
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|---|---|
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| CN116490305A (zh) * | 2020-10-29 | 2023-07-25 | 速尔特技术有限公司 | 高速光阀系统 |
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| JPS6474529A (en) * | 1987-09-16 | 1989-03-20 | Seiko Epson Corp | Image forming device and its recording method |
| JPH01116527A (ja) * | 1987-10-29 | 1989-05-09 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 光書き込み液晶表示素子およびその駆動方法 |
| JPH02131218A (ja) * | 1988-11-11 | 1990-05-21 | Seiko Epson Corp | 液晶電気光学装置 |
-
1989
- 1989-06-16 JP JP1155226A patent/JP2811468B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0320720A (ja) | 1991-01-29 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |