JPH0283535A - 画像情報変換素子 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は撮像装置や光書込み投影装置などに好適な画像
情報変換素子に関する。

（従来の技術） 光学像を入力し、出力としても光学像が出力できるよう
に構成されている画像情報変換素子としては、例えば、
液晶型光変調器、光導電性ポッケルス効果素子、マイク
ロチャンネル型光変調器などのような空間変調素子、あ
るいはフォトクロミック材を用いて構成された素子とい
うように各種の構成形態のものが１例えば、光書込み投
影装置、光コンピュータの光並列処理のための素子、画
像の記録用の素子などとして従来から注目されて来てい
る。

＠３図は従来の画像情報変換素子の構成例を示す側断面
図であり、この第３図に示されている画像情報変換素子
において１，２はガラス板、３，４は透明電極、５は光
導電層部材、６は遮光層（光ブロッキング層）、７は誘
電体ミラー、８は印加された電界の強度分布に応じて光
の状態を変化させる光変調材層部材として液晶（例えば
ツィステッドネマチック液晶）を用いている場合の例で
あり、前記の光変調層部材８はそれの両側に配向膜９．
１０が配設されている。また、１１は交流電源、ＷＬは
書込み光、ＲＬは読出し光である。

第３図に示す画像情報変換素子において、前記した透明
電極３．４間に電源１１の電圧を与えて。

光変調材層部材８として用いられる液晶層（以下、液晶
層８のように記載されることもある）の両端間に電界が
加わるようにしておき、また１画像情報変換素子におけ
るガラス板１側から書込光ＷＬを入射させて、その入射
した書込み光ＷＬをガラス板ｌと透明電極３とに透過さ
せて光導電層部材５に到達させると、光導電層部材５の
電気抵抗値はそれに到達した入射光による光学像と対応
して変化するために、光導電層部材５と遮光層６との境
界面には光導電層部材５に到達した入射光による光学像
と対応した電荷像が生じる。

前記の状態において、電源１１の電圧が印加されている
透明電極３，４間に、前記した光導電層部材５に対して
遮光層６と誘電体ミラー７などとともに直列的な関係に
設けられている液晶層８には、入射光による光学像と対
応した強度分布の電界が加わる。

すなわち、ガラス板２側に直線偏光の状態の読出し光Ｒ
Ｌを投射すると、投射された読出し光ＲＬは、ガラス板
２→透明電極４→配向膜１０→液晶Ｍ８→配向膜９→誘
電体ミラー７→遮光層６のように進行し、その光の大部
分はＦＪｆｆ１体ミラー７によりガラス板２側に反射光
として戻って行くが、液晶層８中の液晶はそれの分子の
光学軸が透明電極と平行でなくなるから、前記のように
ガラス板２側に直線偏光の状態の読出し光ＲＬが投射さ
れた場合には、ネマチック液晶の電気光学効果により液
晶層８に加わる電界強度に応じて複屈折の状態が変化す
ることにより、前記した光学像に対応した電荷像に従っ
て偏光面が変化している状態の反射光が生じて、ガラス
板２側には被写体の光学像に対応した光学像情報が現わ
れることになる。

そして、前記のようにガラス板２側に投射されて透明電
極４→配向膜１０→液晶層８→配向膜９→誘電体ミラー
７→遮光層６のように進行して行く読出し光ＲＬの内で
誘電体ミラー７で反射されなかった光は、遮光層６によ
り光導電層部材５側には進行しないように遮光されるた
めに、読出し光ＲＬがガラス板２側に投射されても、そ
れにより先導ｆｆｉ層部材５の電気抵抗値が変化するよ
うなことはないから、読出し光ＲＬの投射によっても光
導電層部材５と遮光層６との境界面に入射光による光学
像と対応して生じている電荷像を変化させることがない
。

それで、前記したガラス板２側から出射した楕円偏光を
検光子に通過させることにより、検光子を通過した光は
被写体の光学像と対応した空間的強度分布を示すものと
なる。そして、光変調材層部材として液晶を用いた第３
図示のような構成態様の画像情報変換素子では１例えば
５μＪ／ｄの感度で、５０Ｑｐ／ｍｍの解像度のものが
得られる。

また、第４図は従来の画像情報変換素子の他の構成例を
示す側断面図であり、この第４図に示されている画像情
報変換素子において１２．１３は透明電極、１４は絶縁
層、１５は光導電効果とポッケルス効果とを併せもつ光
変調材料として知られ１”イルＢ　Ｓ　０（Ｂｉ１２Ｓ
ｉ０２０）を用いて構成した光変調材層部材、１６は電
源、ＷＬは書込み光、ＲＬは読出し光である。

この第４図に例示されている画像情報変換素子において
、前記した透明電極１２．１３間に電源１６の電圧を与
え、　Ｂ　Ｓ　０（Ｂｉ１２Ｓｉ０２０）を用いて構成
されている光変調材層部材１５（以下、８８０層１５の
ように記載されることもある）の両端間に電界が加わる
ようにしておき、また、画像情報変換素子における透明
電極１３側から青色光を透過させ赤色光を反射させるダ
イクロイックミラー１７を介して紫外光や青色光などの
ような短波長の書込光ＷＬを入射し、その入射した短波
長の書込み光ＷＬを透明電極１３と絶縁層１４とを透過
させて８８０層１５に到達させると、８８０層１５は前
記した短波長の書込み光を吸収し、その層の電気抵抗値
が書込み光の光量分布に応じて低下する。

透明電極１２．１３間には既述のように電源１６から一
定の電圧が供給されているから、前記の８８０層１５に
は短波長の書込み光による光学像と対応して電気抵抗値
の変化パターンが生じる。

それにより前記した絶縁層１４と８８０層１５とにおけ
る電圧配分が短波長の書込み光による光学像と対応して
変化する。

前記した画像情報変換素子における透明電極１３側から
赤色光を反射させるダイクロイックミラー１７を介して
直線偏光の状態となされている赤色光の読出し光ＲＬを
入射させると、その入射した赤色光の読出し光ＲＬは透
明電極１３→絶縁層１４→ＢＳＯ層１５→透明電極１２
の光路を通過して透明電極１２側から出射するが、この
光はポッケルス効果を有する前記の８８０層１５を通過
する間に前記した８８０層１５の電圧パターンに応じて
偏光面が変化しているものになっているから、前記のよ
うにして透明電極１２から出射した光を検光子に通過さ
せると、検光子を通過した光は被写体の光学像と対応し
た空間的強度分布を示すものとなる。この第４図示のよ
うに、光変調材層部材としてＢＳＯを用いた構成態様の
画像情報変換素子では、例えば０．５〜６００μＪ／ａ
ｌの感度で、１５０Ｑｐ／ｍｍの解像度のものが得られ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 第３図及び第４図を参照して説明した従来の画像情報変
換素子において、それの光変調材層部材として用いられ
ている液晶やＢＳＯなとは、概して電気光学効果が小さ
く感度が低いという欠点があり、前記した光変調材層部
材としてＢＳＯを用いた画像情報変換素子では紫外光や
青色光などのような短波長の書込光ＷＬが必要とされる
他に。

ＢＳＯは読出し光ＲＬとして使用されている赤色光に対
しても光導電効果を示すために非破壊的な読出しができ
ないということが問題になる。

また、前記した光変調材層部材として液晶を用いた画像
情報変換素子は、液晶を使用しているために大型の画像
情報変換素子も容易に製作できるという長所があるが、
液晶は応答時間が例えば２０ミリ秒〜５００ミリ秒とい
うように長いことが問題になる。

従来の画像情報変換素子における光変調材層部材として
用いられている液晶やＢＳＯなどが、電気光学効果が小
さく感度が低いという欠点は、画像情報変換素子におけ
る光変調材層部材として電気光学効果の大きな物質を使
用すれば解決できるので、無機物に比べて原理的に非線
形光学定数が２．３桁も高い有機非線形光学材料を画像
情報変換素子における光変調材層部材として用いようと
することが試みられた。

ところが、有機非線形光学材料は安定で大きな単結晶を
作成することが困難であるとともに１分子の一個一個が
大きな非線形性を持っていても、単結晶化に際して中心
対称性を持つように結晶化することによって、大きな非
線形性、すなわち。

大きな電気光学効果が消失してしまうという欠点があっ
た。

（問題点を解決するための手段） 本発明は２枚の透明電極の間に、少なくとも光導電層部
材と、光変調層部材との積層構成を備えて構成されてい
る画像情報変換素子であって。

前記した光変調層部材として、有機非線形光学材料であ
るＭＮＡ（２−メチル−４−ニトロアニリン）と液晶と
を結合させた光変調材を用いて構成した画像情報変換素
子を提供するものである。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の画像情報変換素子の
具体的な内容を詳細に説明する。第１図は本発明の画像
情報変換素子の一実施例を示す側断面図であり、この第
１図に示されている画像情報変換素子において２１．２
２はガラス基板、２３．２４は透明電極（例えばネサ膜
）、２５は光導電層部材（〜５ミクロンの厚さのＣｄＳ
層）、２６は遮光層（光ブロッキング層・・・〜１ミク
ロンの厚さのＣｄＴｅ膜）、２７は誘電体ミラー（例え
ばＭｇＦ２膜とＺｎＳ膜との交互膜（〜２ミクロンの膜
厚で１５層））である。

２８は印加された電界の強度分布に応じて光の状態を変
化させる光変調材層部材であり、この光変調層部材２８
は、有機非線形光学材料であるＭＮＡ（２−メチル−４
−ニトロアニリン）と液晶とを結合させた光変調材を用
いて構成されるが、第２図の（ａ）、（ｆ）に前記の光
変調材の構造式が例示されている。

２９　、３０　ハ配向［（例えば〜２０００オングスト
ロームの厚さの５ｉｏｚの斜方蒸着膜）、１９はスペー
サ、１８は前記した透明電極２３．２４間に所定の電圧
を供給する電源、２０は反射防止膜（例えばＭｇＦ２膜
）、ＷＬは書込み光、ＲＬは読出し光である。

第１図示の画像情報変換素子は、ガラス基板２１に透明
電極２３と光導電層部材２５と遮光層２６と誘電体ミラ
ー２７及び配向膜２９とを順次に成膜したものと、一方
の面に反射防止膜２０を付着させたガラス基板２２の他
方の面に透明電極２４と配向膜３０とを順次に成膜した
ものとにおける互いの配向膜２９，３０の間に無端帯状
のスペーサ１９を挟み、対向配置された配向膜２９，３
０とスペーサ１９とによって包囲された空間中に、前記
した有機非線形光学材料であるＭＮＡ（２−メチル−４
−ニトロアニリン）と液晶とを結合させた光変調材を溶
融させて注入し、次いで前記した透明電極２３．２４間
に交流電圧を印加して光変調材に交流電界が加えられて
いる状態の下で、光変調材が等労相から結晶状態になる
まで光変調材の温度を１時間当りに０．１℃ずつ降下さ
せて徐冷すると、前記した対向配置された配向膜２９，
３０とスペーサ１９とによって包囲された空間中には、
前記した有機非線形光学材料であるＭＮＡ（２−メチル
−４−ニトロアニリン）と液晶とを結合させた光変調材
による光変調材層部材２８が構成される。

そして、航記した有機非線形光学材料であるＭＮＡ（２
−メチル−４−ニトロアニリン）と液晶とを結合させた
光変調材による光変調材層部材２８は、前記のような徐
冷工程中に印加されている交流電界によって液晶の分子
が配向された状態で固化されているので、液晶の分子に
結合されている有機非線形光学材料であるＭＮＡ（２−
メチル−４−ニトロアニリン）も液晶の配向に従って配
向された状態になされている。

本発明の画像情報変換素子における各構成部分の材料や
膜厚が既述した例示のような場合、すなわち、光導電層
部材（〜５ミクロンの厚さのＣｄ５ＷＪ）２５、遮光層
（光ブロッキング層・・・〜１ミクロンの厚さのＣｄ　
Ｔ　ｅ膜）２６．誘電体ミラー（例えばＭｇＦ２膜とＺ
ｎＳ膜との交互膜（〜２ミクロンの膜厚で１５層））２
７を用いて構成されており。

また光変調材層部材２８として有機非線形光学材料であ
るＭＮＡ（２−メチル−４−ニトロアニリン）と液晶と
を結合させた光変調材を用いて構成されている本発明の
画像情報変換素子の一実施例のものの諸特性は、後述の
表１中で実施例１と対応して示されている。

また、本発明の画像情報変換素子における各構成部分の
材料や膜厚が次に例示されているように、光導電層部材
（〜５ミクロンの厚さのα−５ｉ）２５、遮光層（光ブ
ロッキング層・・・〜１ミクロンの厚さのＳｉ膜）２６
、誘電体ミラー（例えばＴｉＯ２膜と５ｉ０２膜との交
互膜（〜２ミクロンの膜厚で１５層））２７を用いて祷
成し、また光変調材層部材２８として有機非線形光学材
料であるＭＮＡ（２−メチル−４−ニトロアニリン）と
液晶とを結合させた光変調材を用いて構成した本発明の
画像情報変換素子の他の実施例のものの諸特性は、表１
中の実施例２と対応して示されている。

第１表に示されている従来例は液晶ライトバルブである
。

さて、第１図に示す本発明の画像情報変換素子において
、前記した透明電極２３．２４間に電源１８の電圧を与
えて、有機非線形光学材料であるＭＮＡ（２−メチル−
４−ニトロアニリン）と液晶とを結合させた光変調材を
用いて構成されている光変調層部材２８の両端間に電界
が加わるようにしておき、また画像情報変換素子におけ
るガラス基板２１側から書込光ＷＬを入射させて、その
入射した書込み光ＷＬをガラス基板２１と透明型ｔ７Ｊ
Ｍ２３とに透過させて光導電層部材２５に到達させると
、光導電層部材２５の電気抵抗値がそれに到達した入射
光による光学像と対応して変化するために、光導電層部
材２５と遮光層２６との境界面には光導電層部材２５に
到達した入射光による光学像と対応した電荷像が生じる
。

前記の状態において、電源１８の電圧が印加されている
透明電極２３．２４間に、前記した光導電層部材２５に
対して遮光層２６と誘電体ミラー２７などとともに直列
的な関係に設けられている有機非線形光学材料であるＭ
ＮＡ（２−メチル−４−ニトロアニリン）と液晶とを結
合させた光変調材を用いて構成されている光変調層部材
２８には。

入射光による光学像と対応した強度分布の電界が加わる
。

それで、ガラス基板２２側に直線偏光の状態の読出し光
ＲＬを投射すると、投射された読出し光ＲＬは、反射防
止膜２０→ガラス基板２２→透明電極２４→配向膜３０
→有機非線形光学材料であるＭＮＡ（２−メチル−４−
ニトロアニリン）と液晶とを結合させた光変調材を用い
て構成されている光変調層部材２８→配向［２９→誘電
体ミラー２７→遮光層２６のように進行し、その光の大
部分は誘電体ミラー２７によりガラス基板２２側に反射
光として戻って行くが、この読出し光ＲＬは電気光学効
果を有する有機非線形光学材料であるＭＮＡ（２−メチ
ル−４−ニトロアニリン）と液晶とを結合させた光変調
材を用いて構成されている光変調層部材２８を通過する
間に前記した電荷像による電界に応じて偏光面が変化し
ているものになっているから、前記のようにして透明電
極２２側の反射防止膜２０から出射した光を検光子に通
過させると、検光子を通過した光は被写体の光学像と対
応した空間的強度分布を示すものとなる。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発
明の画像情報変換素子は２枚の透明電極の間に、少なく
とも光導電層部材と、光変調層部材との積層構成を備え
て構成されている画像情報変換損素子における前記した
光変調層部材として、有機非線形光学材料であるＭＮＡ
（２−メチル−４−二トロアニリン）と液晶とを結合さ
せた光変調材を用いて構成したものであるから、本発明
の画像情報変換素子では前記した有機非線形光学材料で
あるＭＮＡ（２−メチル−４−ニトロアニリン）と液晶
とを結合させた光変調材による光変調材層部材２８は、
液晶の分子が配向された状態で固化されているので、液
晶の分子に結合されているＭＮＡ（２−メチル−４−ニ
トロアニリン）も配向された状態になされているために
大きな非線形光学定数を有するＭＮＡ（２−メチル−４
−ニトロアニリン）によって大きな感度が得られるとと
もに、大きなコントラスト比が得られるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像情報変換素子の一実施例の概略構
成を示す縦断側面図、第２図は有機非線形光学材料であ
るＭＮＡ（２−メチル−４−ニトロアニリン）と液晶と
を結合させた光変調材の構造式、第３図及び第４図は従
来の画像情報変換素子の一実施例の概略構成を示す縦断
側面図である。 １．２・・・ガラス板、３，４，１２，１３，２３゜２
４・・・透明電極、５，２５・・・光導電層部材、６・
・・２６遮光層（光ブロッキング層）、７，２７・・・
誘電体ミラー、８・・・光変調材層部材、９，１０，２
９゜３０・・・配向膜、１１・・・交流電源、ＷＬ・・
・書込み光、ＲＬ・・・読出し光、１４・・・絶縁層、
１５・・・ＢＳＯを用いて構成した光変調材層部材、１
６・・・電源、１７・・・ダイクロイックミラー　１８
・・・電源、２０・・・反射防止膜、２１．２２・・・
ガラス基板、２８・・・有機非線形光学材料であるＭＮ
Ａ（２−メチル−４−二トロアニリン）と液晶とを結合
させた光変調材を用いて構成される光変調材層部材、Ｗ
Ｌ・・・書込み光、ＲＬ・・・読出し光、 特許出願人　　日本ビクター株式会社 」 γ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ２枚の透明電極の間に、少なくとも光導電層部材と、光
   変調層部材との積層構成を備えて構成されている画像情
   報変換換素子であって、前記した光変調層部材として、
   有機非線形光学材料であるＭＮＡ（２−メチル−４−ニ
   トロアニリン）と液晶とを結合させた光変調材を用いた
   ことを特徴とする画像情報変換素子