JPH0229631A - 画像光学装置 - Google Patents
画像光学装置Info
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- JPH0229631A JPH0229631A JP18089488A JP18089488A JPH0229631A JP H0229631 A JPH0229631 A JP H0229631A JP 18089488 A JP18089488 A JP 18089488A JP 18089488 A JP18089488 A JP 18089488A JP H0229631 A JPH0229631 A JP H0229631A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、光導電体層と液晶層を有する光記録型の液晶
ライトバルブを用いて静止画像の表示を行なう画像光学
装置の改良に関する。
ライトバルブを用いて静止画像の表示を行なう画像光学
装置の改良に関する。
[従来の技術]
従来の光記録型の液晶ライトバルブを用いて静止画像の
表示を行なう画像光学装置は、IEEETransac
tion on elect。
表示を行なう画像光学装置は、IEEETransac
tion on elect。
ron device Vol ED−22N0
9 (1975) r Photoactiva
ted Birefringent Liqid−
Crystal Light Valvefor
Co1or Symbology Displa
y」に示されているように光記録を行なうための画像源
としてCRTを用いるというものであった。
9 (1975) r Photoactiva
ted Birefringent Liqid−
Crystal Light Valvefor
Co1or Symbology Displa
y」に示されているように光記録を行なうための画像源
としてCRTを用いるというものであった。
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら前述の従来技術では画像源としてCRTを
用いているため画像の解像度がCRTのドツトピッチで
決ってしまいCRT以上の高解像度化は不可能である。
用いているため画像の解像度がCRTのドツトピッチで
決ってしまいCRT以上の高解像度化は不可能である。
このような問題点を解決するためにレーザー光を用いて
光記録を行なう方法が考案されているが、液晶を用いた
光記録型の液晶ライトバルブは画像を保持する機能をも
たないため、静止画の表示を行なう場合には液晶が画素
を保持している時間内に同じ画像を再度記録し液晶のリ
フレッシュを行なってやらなければならない。しかしな
がら通常液晶の画素保持時間は1゜0m5ec程度であ
り、この時間内に1画面分の画像形成を行ない再度液晶
をリフレッシュするためには非常に高速な光ビーム偏向
手段を必要とするという問題点を有する。そこで本発明
はこのような問題点を解決するものでありその目的とす
るところは、光導電体層と液晶を用いた光記録型の液晶
ライトバルブで、レーザー光により高精細な記録を行な
うとともに高速な光ビーム偏向手段を使用しなくとも静
止画の表示が可能な画像光学装置を提供することにある
。
光記録を行なう方法が考案されているが、液晶を用いた
光記録型の液晶ライトバルブは画像を保持する機能をも
たないため、静止画の表示を行なう場合には液晶が画素
を保持している時間内に同じ画像を再度記録し液晶のリ
フレッシュを行なってやらなければならない。しかしな
がら通常液晶の画素保持時間は1゜0m5ec程度であ
り、この時間内に1画面分の画像形成を行ない再度液晶
をリフレッシュするためには非常に高速な光ビーム偏向
手段を必要とするという問題点を有する。そこで本発明
はこのような問題点を解決するものでありその目的とす
るところは、光導電体層と液晶を用いた光記録型の液晶
ライトバルブで、レーザー光により高精細な記録を行な
うとともに高速な光ビーム偏向手段を使用しなくとも静
止画の表示が可能な画像光学装置を提供することにある
。
[課題を解決するための手段]
本発明の画像光学装置は、
一対の電極の間に液晶層と光導電体層を挾持した液晶ラ
イトバルブ、前記液晶ライトバルブに光記録を行なうた
めの光ビーム発生手段、前記光ビーム発生手段より発せ
られた光ビームを2次元的に走査偏向する2次元走査光
学系、前記液晶ライトバルブ上に形成された画像を視覚
化するための読みだし光学系を有する画像光学装置にお
いて、前記読みだし光学系によって視覚化された画像の
一部を前記液晶ライトバルブの書き込み光とするための
フィードバック光学系を有し、前記光ビーム発生手段に
よって記録された画像が前記液晶ライトバルブ上に保持
されることを特徴とする。
イトバルブ、前記液晶ライトバルブに光記録を行なうた
めの光ビーム発生手段、前記光ビーム発生手段より発せ
られた光ビームを2次元的に走査偏向する2次元走査光
学系、前記液晶ライトバルブ上に形成された画像を視覚
化するための読みだし光学系を有する画像光学装置にお
いて、前記読みだし光学系によって視覚化された画像の
一部を前記液晶ライトバルブの書き込み光とするための
フィードバック光学系を有し、前記光ビーム発生手段に
よって記録された画像が前記液晶ライトバルブ上に保持
されることを特徴とする。
[実施例]
本発明の画像光学装置の一実施例を第1図から第5図に
従って説明する。101は半導体レーザー等による光ビ
ーム発生手段であり本装置を用いて表示を行なおうとす
る画像データに基づき、変調器102によって変調され
た光ビーム103を発する。光ビーム103は2次元走
査光学系104、書き込み光学系105を介してビーム
スプリッタ−106に導入され、後に述べるフィードバ
ック光107と合成され液晶ライトバルブ108の光導
電層側に照射される。液晶ライトバルブ108の光照射
が行なわれた部分では光導電体のインピーダンスが変化
し外部電源109から印加されている電界の光導電体層
と液晶層に加わる分圧比が変化し液晶層にかかる電界が
上昇し、光照射部に相当する液晶層の部分は光ビームを
照射していない時とは異なった状態を取り画素が形成さ
れる。また、液晶ライトバルブ108は、第2図に示さ
れたように透明基板201上に工TOから成る透明電極
201を形成し、光導電層203、誘電体多層膜からな
る光分離ミラー204を作製する。その後対向基板とし
てI TO205を形成した透明基板206を介して液
晶207を封入する。
従って説明する。101は半導体レーザー等による光ビ
ーム発生手段であり本装置を用いて表示を行なおうとす
る画像データに基づき、変調器102によって変調され
た光ビーム103を発する。光ビーム103は2次元走
査光学系104、書き込み光学系105を介してビーム
スプリッタ−106に導入され、後に述べるフィードバ
ック光107と合成され液晶ライトバルブ108の光導
電層側に照射される。液晶ライトバルブ108の光照射
が行なわれた部分では光導電体のインピーダンスが変化
し外部電源109から印加されている電界の光導電体層
と液晶層に加わる分圧比が変化し液晶層にかかる電界が
上昇し、光照射部に相当する液晶層の部分は光ビームを
照射していない時とは異なった状態を取り画素が形成さ
れる。また、液晶ライトバルブ108は、第2図に示さ
れたように透明基板201上に工TOから成る透明電極
201を形成し、光導電層203、誘電体多層膜からな
る光分離ミラー204を作製する。その後対向基板とし
てI TO205を形成した透明基板206を介して液
晶207を封入する。
208は光導電体層に照射される書き込み光、209は
読み出し光を示している。また、210は透明電極20
2.205を介して液晶ライトバルブに電界を印加する
ための電源である。液晶ライトバルブの詳細な構成を第
1表に示す。本実施例では光導電体層としてアモルファ
スシリコンのPIN構造を採用したが、1層のみでも良
いし、他に、Cd S、 S e、 OP C,単
結晶シリコン、BSO等も使用できる。
読み出し光を示している。また、210は透明電極20
2.205を介して液晶ライトバルブに電界を印加する
ための電源である。液晶ライトバルブの詳細な構成を第
1表に示す。本実施例では光導電体層としてアモルファ
スシリコンのPIN構造を採用したが、1層のみでも良
いし、他に、Cd S、 S e、 OP C,単
結晶シリコン、BSO等も使用できる。
第1表
液晶ライトバルブに形成された画像は光源110、偏光
ビームスプリッタ−141によって視覚化されるが第1
表にも示されているように本実施例に用いた液晶ライト
バルブの液晶層はネマチック液晶を用いているため光ビ
ーム103によって形成された画素は次第に光が照射さ
れていない時の状態に戻ってしまう。本実施例に示す画
像光学装置は静止画像の表示を目的としているため上述
の欠点を克服するためにビームスプリッタ−112、反
射鏡113.114、等倍結像光学系117、さらに前
出のビームスプリッタ−106からなるフィードバック
光学系をに付加し、偏光ビームスプリッタ−111を出
射後、読みだし光学系115を介してスクリーン116
に投射される読みだし光の一部を液晶ライトバルブの入
力側に戻すことにより入力光及び出力光からなる光ルー
プを構成した。以下にこの光ループによって液晶ライト
バルブ上に画像が保持される機構を説明する。
ビームスプリッタ−141によって視覚化されるが第1
表にも示されているように本実施例に用いた液晶ライト
バルブの液晶層はネマチック液晶を用いているため光ビ
ーム103によって形成された画素は次第に光が照射さ
れていない時の状態に戻ってしまう。本実施例に示す画
像光学装置は静止画像の表示を目的としているため上述
の欠点を克服するためにビームスプリッタ−112、反
射鏡113.114、等倍結像光学系117、さらに前
出のビームスプリッタ−106からなるフィードバック
光学系をに付加し、偏光ビームスプリッタ−111を出
射後、読みだし光学系115を介してスクリーン116
に投射される読みだし光の一部を液晶ライトバルブの入
力側に戻すことにより入力光及び出力光からなる光ルー
プを構成した。以下にこの光ループによって液晶ライト
バルブ上に画像が保持される機構を説明する。
液晶ライトバルブに対する書き込み光の強度を工、。、
読みだし光学系によって読み出される読み出し光の強度
を工。utとした場合、光ループが構成されているとき
の両者の関係は I out=α (工、、、+βIout) ・ ・
・ ・ (1)α、βはそれぞれ定数 で与えられる。
読みだし光学系によって読み出される読み出し光の強度
を工。utとした場合、光ループが構成されているとき
の両者の関係は I out=α (工、、、+βIout) ・ ・
・ ・ (1)α、βはそれぞれ定数 で与えられる。
つまり、書き込み完工、。と読みだし完工。utの一部
(=β工。ut)が液晶ライトバルブによってα倍に光
増幅され出力光となる。一方、本実施例で用いたネマチ
ック液晶は、第3図に示したように印加された電界(=
VtC)に対して非線形な光学応答を示すため液晶ライ
トバルブからの出力光重。utも同様な特性を持つ。さ
らに液晶層に加わる電界VLCは光導電体層に照射され
る光量、すなわち、工1+β工。utに依存し、これら
全てが相互に相関を持ち以下に示す条件のもとて入力光
に対し双安定な特性を示すようになる。
(=β工。ut)が液晶ライトバルブによってα倍に光
増幅され出力光となる。一方、本実施例で用いたネマチ
ック液晶は、第3図に示したように印加された電界(=
VtC)に対して非線形な光学応答を示すため液晶ライ
トバルブからの出力光重。utも同様な特性を持つ。さ
らに液晶層に加わる電界VLCは光導電体層に照射され
る光量、すなわち、工1+β工。utに依存し、これら
全てが相互に相関を持ち以下に示す条件のもとて入力光
に対し双安定な特性を示すようになる。
液晶層、光導電体層のインピーダンスをそれぞれZLC
,Zpcとすると、Zpcは Zpc = Zd + γ工。
,Zpcとすると、Zpcは Zpc = Zd + γ工。
と表される。ここで、Zdは光導電体層の暗状態でのイ
ンピーダンス、γ工。は光照射によるインピーダンスの
低下分を表す項であり近似的に照射完工。に比例するも
のとし、比例係数をγとした。
ンピーダンス、γ工。は光照射によるインピーダンスの
低下分を表す項であり近似的に照射完工。に比例するも
のとし、比例係数をγとした。
液晶層に印加される電界VLCは外部から液晶ライトバ
ルブに印加する電界をVEXとすると次式で与えられる
。
ルブに印加する電界をVEXとすると次式で与えられる
。
ZLC
VLC= VEX
ZPC+ ZLC
ZLC
本実施例では、上式(2)のIoは光導電体層に入射す
る光量 工、。+β工。ut で与えられるが、ここ
で液晶ライトバルブの反射率をR1読みだし光源の光量
をISとしく2)式に代入すると、次のように表される
。
る光量 工、。+β工。ut で与えられるが、ここ
で液晶ライトバルブの反射率をR1読みだし光源の光量
をISとしく2)式に代入すると、次のように表される
。
VLC=
LC
Zd+γ [1,、+β (R・ Is)] +Z1
.C・ ・ ・ (3) この(3)式はネマチック液晶の反射率Rと液晶層に印
加される電界vLCの関係とみることができるが、この
反射率R自身が第3図に示されたようにvLCに対する
依存性を持っている。第4図に入射光置型1,1をパラ
メータとしく3)式を第3図内に示したものを与える。
.C・ ・ ・ (3) この(3)式はネマチック液晶の反射率Rと液晶層に印
加される電界vLCの関係とみることができるが、この
反射率R自身が第3図に示されたようにvLCに対する
依存性を持っている。第4図に入射光置型1,1をパラ
メータとしく3)式を第3図内に示したものを与える。
第4図内の(1)〜(5)は(1)<(2)<(3)<
(4)<(5)の順に入射光置型1゜を増している。第
4図において液晶の光学特性を示す曲線と(3)式の交
点が実際に液晶ライトバルブがとる状態である。出力光
重。utは入射光I inに対して第5図に示されたよ
うにヒステリシスを描くように応答し、第4図内のA〜
工の各点が第5図のA〜工に対応し、入射光I inを
徐々に増していくと出力光I oulは、ASB、C,
Dでは入射光が無いときとほとんど変わらすEの状態に
対応する光量が照射されたときに初めて変化する。Eの
状態が実現するとその後入射光を減らしていってもF、
G、 R1工に示されているようにEの状態とほ
とんど変わらず、入射光がゼロになってもその状態を保
持し続ける。上記の原理により、本実施例に示した液晶
ライトバルブは入力光に対して双安定性を示すわけであ
るが、双安定性を示す条件としては、第4図に示された
ように(3)式の曲線が、液晶の光学特性を示す曲線と
2つ以上の交点を持つ状態を実現することが必要で、実
際には読みだし光源の光量、読み出し光をフィードバッ
クせる量を適切に設定することにより上述の条件を満足
するようになる。また、このフィードバック機構は液晶
ライトバルブ上の任意の点で独立に機能し、レーザービ
ームが照射された画素のみがその状態を保持する。
(4)<(5)の順に入射光置型1゜を増している。第
4図において液晶の光学特性を示す曲線と(3)式の交
点が実際に液晶ライトバルブがとる状態である。出力光
重。utは入射光I inに対して第5図に示されたよ
うにヒステリシスを描くように応答し、第4図内のA〜
工の各点が第5図のA〜工に対応し、入射光I inを
徐々に増していくと出力光I oulは、ASB、C,
Dでは入射光が無いときとほとんど変わらすEの状態に
対応する光量が照射されたときに初めて変化する。Eの
状態が実現するとその後入射光を減らしていってもF、
G、 R1工に示されているようにEの状態とほ
とんど変わらず、入射光がゼロになってもその状態を保
持し続ける。上記の原理により、本実施例に示した液晶
ライトバルブは入力光に対して双安定性を示すわけであ
るが、双安定性を示す条件としては、第4図に示された
ように(3)式の曲線が、液晶の光学特性を示す曲線と
2つ以上の交点を持つ状態を実現することが必要で、実
際には読みだし光源の光量、読み出し光をフィードバッ
クせる量を適切に設定することにより上述の条件を満足
するようになる。また、このフィードバック機構は液晶
ライトバルブ上の任意の点で独立に機能し、レーザービ
ームが照射された画素のみがその状態を保持する。
以上に述べた原理により本実施例に示した液晶ライトバ
ルブは、−度レーザービームで画像を記録するとその画
像がレーザービームの照射を止めても保持されるため、
レーザービームで何度も再起縁をし、液晶ライトバルブ
をリフレッシュしなくとも静止画が表示でき、比較的低
速な回転多面鏡を用いることが可能になった。また、書
き込み光源として高エネルギーなレザービームを用いて
いることと、読み出し光の一部が書き込み光になってい
るということから光導電体層を十分応答させられる光量
の光が照射されるため、液晶に十分な電界を供給するこ
とができ、良好なコントラストを得ることができた。ま
た、書き込み光源をレーザービームにしたため画素を微
小にでき従来例ではCRTで規制されていた解像度が格
段に向上した。
ルブは、−度レーザービームで画像を記録するとその画
像がレーザービームの照射を止めても保持されるため、
レーザービームで何度も再起縁をし、液晶ライトバルブ
をリフレッシュしなくとも静止画が表示でき、比較的低
速な回転多面鏡を用いることが可能になった。また、書
き込み光源として高エネルギーなレザービームを用いて
いることと、読み出し光の一部が書き込み光になってい
るということから光導電体層を十分応答させられる光量
の光が照射されるため、液晶に十分な電界を供給するこ
とができ、良好なコントラストを得ることができた。ま
た、書き込み光源をレーザービームにしたため画素を微
小にでき従来例ではCRTで規制されていた解像度が格
段に向上した。
[発明の効果]
以上に述べたように本発明によれば、比較的低速な回転
多面鏡とレーザー光源を用いて高精細な静止画の表示が
できるようになり、従来のようにCRTの性能で解像度
が規制されるとか、高価で信頼性、耐久性、騒音等に問
題がある高速な回転多面鏡を用いる必要がなくなったた
め、システムの信頼性、保守性の改善、低下価格化等に
貢献できた。また、書き込み光源がエネルギー密度の高
いレザー光源を用いたことと、読み出し光の一部が書き
込み光となっていることから光導電体を十分に応答させ
る光量の光が照射され、液晶層に十分な電界が印加され
たため、良好なコントラストを得ることができるように
なった。また、従来のCRTを用いて光記録をしていた
ものや、レーザ−ビームで液晶ライトバルブをリフレッ
シュしていたものは、CRT自身のちらつきや、回転多
面鏡の回転ムラ、多面鏡自身の加工精度で表示される画
像の質が悪くなったが、本発明を用いるとレーザービー
ムは最初に一度だけ走査されるだけでその後はシステム
自身の持つフィードバック機構により画像を保持するの
で画像がちらついたりする事もなく非常に良質な画像が
表示できるようになった。
多面鏡とレーザー光源を用いて高精細な静止画の表示が
できるようになり、従来のようにCRTの性能で解像度
が規制されるとか、高価で信頼性、耐久性、騒音等に問
題がある高速な回転多面鏡を用いる必要がなくなったた
め、システムの信頼性、保守性の改善、低下価格化等に
貢献できた。また、書き込み光源がエネルギー密度の高
いレザー光源を用いたことと、読み出し光の一部が書き
込み光となっていることから光導電体を十分に応答させ
る光量の光が照射され、液晶層に十分な電界が印加され
たため、良好なコントラストを得ることができるように
なった。また、従来のCRTを用いて光記録をしていた
ものや、レーザ−ビームで液晶ライトバルブをリフレッ
シュしていたものは、CRT自身のちらつきや、回転多
面鏡の回転ムラ、多面鏡自身の加工精度で表示される画
像の質が悪くなったが、本発明を用いるとレーザービー
ムは最初に一度だけ走査されるだけでその後はシステム
自身の持つフィードバック機構により画像を保持するの
で画像がちらついたりする事もなく非常に良質な画像が
表示できるようになった。
第1図は、本発明の一実施例に於ける画像光学装置の構
成図を表す図。 第2図は、本発明に係わる液晶ライトバルブの断面図を
示す図。 第3図は、本発明に係わるネマチック液晶の光学特性を
表す図。 第4図は、本発明に係わる液晶ライトバルブの動作点を
示す図。 第5図は、本発明に係わる画像光学装置に於ける書き込
み光と読みだし光の関係を示す図。 106、102 ・ 113、114 ・ 光ビーム発生手段 光ビーム 2次元走査光学系 ビームスプリッタ− 液晶ライトバルブ 読みだし光源 偏光ビームスプリッタ− 読みだし光学系 反射鏡 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 上柳雅誉 他1名 第 1濁 襲 l#^ 第 因 ム 累 図 LC 1層、% 集 z
成図を表す図。 第2図は、本発明に係わる液晶ライトバルブの断面図を
示す図。 第3図は、本発明に係わるネマチック液晶の光学特性を
表す図。 第4図は、本発明に係わる液晶ライトバルブの動作点を
示す図。 第5図は、本発明に係わる画像光学装置に於ける書き込
み光と読みだし光の関係を示す図。 106、102 ・ 113、114 ・ 光ビーム発生手段 光ビーム 2次元走査光学系 ビームスプリッタ− 液晶ライトバルブ 読みだし光源 偏光ビームスプリッタ− 読みだし光学系 反射鏡 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人弁理士 上柳雅誉 他1名 第 1濁 襲 l#^ 第 因 ム 累 図 LC 1層、% 集 z
Claims (1)
- 一対の電極の間に液晶層と光導電体層を挾持した液晶ラ
イトバルブ、前記液晶ライトバルブに光記録を行なうた
めの光ビーム発生手段、前記光ビーム発生手段より発せ
られた光ビームを2次元的に走査偏向する2次元走査光
学系、前記液晶ライトバルブ上に形成された画像を視覚
化するための読みだし光学系を有する画像光学装置にお
いて、前記読みだし光学系によって視覚化された画像の
一部を前記液晶ライトバルブの書き込み光とするための
フィードバック光学系を有し、前記光ビーム発生手段に
よって記録された画像が前記液晶ライトバルブ上に保持
されることを特徴とする画像光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18089488A JPH0229631A (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | 画像光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18089488A JPH0229631A (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | 画像光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0229631A true JPH0229631A (ja) | 1990-01-31 |
Family
ID=16091185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18089488A Pending JPH0229631A (ja) | 1988-07-19 | 1988-07-19 | 画像光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0229631A (ja) |
-
1988
- 1988-07-19 JP JP18089488A patent/JPH0229631A/ja active Pending
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