JPH03189680A - 磁気光学投影装置 - 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】 〔概　要］ 磁気光学表示素子に関し、 円形の画素をμｍ単位の寸法まで小さくでき、しかも熱
磁気書き込みの感度を大きく向上できることを目的とし
、 記録素子と、電磁石と、書き込み手段と、読み出し手段
と、スクリーンとを有し、前記記録素子は、光像が書き
込まれたり読み出されたりするものであり、前記電磁石
は、磁心のない中空の円筒状をしており、記録素子を中
空内に保持しているものであり、前記書き込み手段は、
レーザ光を発する光源と、該レーザ光をＸＹ力方向走査
させる偏向器と、該レーザ光を記録素子に結像させる書
き込み光学系とを有するものであり、前記読み出し手段
は、投影光を発する投影光源と、該投影光を偏光子を介
して記録素子に照射させる読み出し光学系と、該記録素
子から反射された該投影光を検光子を介してスクリーン
に拡大投影する投影光学系とを有するものであり、前記
スクリーンは、投影光が背面から投影され、かつ前面か
ら目視されるものであり、前記記録素子は、耐熱性の透
明な基板と、該基板の上にスパッタによって設けられ、
かつレーザ光の照射によってキュリー温度に達し、かつ
電磁石から印加される磁界によって磁化の方向が反転す
る垂直磁気異方性を有する薄膜状の記録媒体と、該記録
媒体の上に設けられた金属の反射膜とを有するものであ
り、書き込みに際して、レーザ光は、記録素子の反射膜
に結像され、読み出しに際して、投影光は、記録素子の
基板から照射されるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、スパッタによって形成されたガーネット膜を
用いた記録素子を有する磁気光学投影装置に関する。

最近、光ディスクのような大容量の記憶手段の発展によ
って、文字情報などはもちろん映像のような膨大な情報
が容易に記憶できるようになっている。これに伴い、こ
れらの情報を例えばＣＲＴデイスプレィに表示すること
は日常茶飯事になっている。

しかし、投射型とか投影型とか呼ばれる大きなスクリー
ンに投影できるデイスプレィは、大げさで高価な装置は
あるが、簡便な投影型デイスプレィはまだまだ満足でき
る性能を有する装置がない現状である。

〔従来の技術〕

投影型デイスプレィは、レーザ光線のような指向性の高
くて強力な光源や半導体技術の発展、ＬＣＤ　（Ｌｉｑ
ｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　　Ｄ・１ｓｐｌａｙ、液晶デ
イスプレィ）のような解像度の高くて表示面が平面な表
示素子が得られるようになって、再び注目されるように
なっている。

従来からＣＲＴの画面をスクリーンに拡大投影するデイ
スプレィが知られており、高輝度の蛍光体が開発される
につれて、商用ＴＶ（テレビジョン）の動画をスクリー
ンに拡大投影する方式が普及してきている。

しかし、水平走査線が５２５本しかな（、特にカラー表
示を行う場合には、ＢＧＨの３本の電子銃から投影され
る３色の映像を、光学系を透して拡大投影してスクリー
ン上で合成するので、装置も大げさになり、画面の明る
さや鮮明さに欠ける嫌いがある。ＨＤＴＶ　（高品位Ｔ
Ｖ）などの実用化が待たれている。

一方、ＬＣＤは、粘稠な液体の中で大きな分子を動かす
原理を応用しているので、応答が遅く動画のような動き
の速い表示には向かないといわれていた。

しかし、ＴＰＴ　（薄膜トランジスタ）を画素ごとに配
列した、いわゆるアクティブマトリックス方式の駆動が
実現し、カラーフィルタの製造技術も進んで、例えば携
帯用とか壁掛は用のカラーＴＶが出現しはじめている。

第３図は従来の透過型投影装置の一例の説明図である。

図中、１は記録素子、４は読み出し手段、５はスクリー
ン、７は投影光である。

記録素子１は、例えばＬＣＤであり、基本的には縞状の
Ｘ電極とＹ電極が設けられた基板の間に液晶材料を封じ
た、いわゆるマトリックス電極構成となっている。

最近では、ＴＰＴを画素ごとに配列したアクティブマト
リックス方式の駆動が、動画も表示できるので多用され
ている。また、画素ごとに青、シアン、マゼンタのカラ
ーフィルタを配してカラー表示も行われている。

透過型のＬＣＤを記録素子１に用いた場合には、例えば
Ｅ　Ｌ　（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍ１ｎｅｓｃｅｎｃｅ
　、電場発光素子）などの光源を記録素子１の背面に配
した、いわゆるバックライト方式のＬＣＤが普及してい
が、この方式と似たように、記録素子１の背面に読み出
し手段４を設けてスクリーン５に投影すればよい。

この読み出し手段４は、例えばハロゲンランプのような
輝度の高い投影光源４ａから発した投影光７が記録素子
１を透過し、投影光学系４ｅと介してスクリーン５に焦
点を結ぶように投影される構成になっている。

このスクリーン５は投影光７が背面から投影され、目で
見る際にはスクリーン５の前面から見るいわゆる背面投
影型スクリーンである。

ＬＣＤのような記録素子１は、上下の電極間の間隙、つ
まり液晶層の厚さは例えば１０μｍ程度なので、高い解
像度の可能性をもっている。しかし、多数個のＴＰＴを
無欠陥に作ることが厄介なので、縦と横のそれぞれの解
像度は例えば１インチ当たり１００本程度である。

従って、画素の大きさも例えば−辺が２００ａｍ程度の
方形である。また、画素間も例えば２０μｍ程度の隙間
が空いているので、デイスプレィ面の面積の１０％はす
かすかの隙間だらけということになる。この隙間を遮光
する方法も採られているが、大きく投影すると遮光部分
が格子状に目立ち、コントラストも例えば４：１程度と
一般に低く見栄えがしない。

さらに、文字を表示する場合、一般にドツト表示の文字
は円形のドツトで設計されているが、ＬＣＤの画素は方
形にならざるを得ないので、拡大すると特に斜線がぎざ
ぎざした不格好な字体になってしまう。

ＬＣＤの書き込みには、例えば熱による相転移を利用し
た熱書き込みの方式もあり、例えばレーザ光を用いて書
き込みが行われる。

この熱書き込みできる記録素子は、マトリックス電極方
式のような電極間隔で決まる解像度の制約が緩くなる利
点があり、静止画の表示や投影にはそれなりの利点があ
る。しかし、性能は記憶の安定性や寿命など液晶材料に
負うところが大きく、今後の開発進展が待たれてい・る
。

第４図は従来の反射型投影装置の一例の説明図である。

図中、■は記録素子、４は読み出し手段、５はスクリー
ンである。

反射型の記録素子１には、例えば液相成長（ＬＰＥ）に
よって形成されたいわゆるＬＰＥガーネット膜が用いら
れる。

書き込みは、図示してないが、ＬＰＥガーネット膜の上
に数十μｍの導体パターンを形成し、この導体パターン
に情報に見合った特定の電流を流す。こうして生じた磁
場によって、ＬＰＥガーネット膜を任意の向きに磁化す
るもので、いわば電流書き込みである。

一方、読み出しは磁性ガーネット膜の磁気旋光つまりフ
ァラデー効果を利用して行われる。

すなわち、読み出し手段４は、記録素子１の前面に配置
され、投影光７を発する投影光源４ａと、投影光７を記
録素子１に照射させる読み出し光学系４ｃと、投影光７
を直線偏光にする偏光子４ｂと、記録素子１から反射さ
れて偏光面が回転した投影光７を透すための検光子４ｄ
と、スクリーン５に拡大投影するための投影光学系４ｅ
などから構成されている。

この記録素子１を構成しているＬＰＥガーネット膜は、
保磁力が小さいので、電磁石２を記録素子１の配してお
き、動作させる際には常にバイアス磁界を印加しておく
必要がある。

また、導体パターンによって解像度が制約され、ガーネ
ットの薄膜は可視から近赤外までの光に対して透明なの
で、コントラストがよくない。

（発明が解決しようとする課題） 以上述べたように、投影型のデイスプレィは、ＣＲＴを
用いたＴＶの拡大投影に端を発しているが、ＴＰＴが画
素ごとに配列さしたアクティブマトリックス方式のＬＣ
Ｄが開発され、動画の表示もできる投影型のデイスプレ
ィが出現するようになった。

この中で、アクティブマトリックス方式のＬＣＤを用い
た透過型の投影装置は、数十個から数万個のＴＰＴを無
欠陥に作ることは厄介であり、画素数を増大することに
問題があった。

また、画素を小さくし、かつ画素間の隙間を密に詰めた
りすることができ難いので、拡大投影するとコントラス
トが悪くなり、見栄えがしない問題があった。

さらに、画素の形状が方形なので、特にドツト表示の文
字などに向かない問題があった。

また、例えばレーザ光による熱書き込みのＬＣＤなどが
用いられる投影装置は、性能が液晶材料に負うところが
大きく、安定性や寿命などもまだまだ十分でない問題が
あった。

一方、記録素子に電流書き込みできるＬＰＥガーネット
を用いた投影装置の場合には、常にバイアス磁界が必要
であり、解像度やコントラストも上げにくい問題があっ
た。

そこで本発明は、画素の形状が円形であり、画素の寸法
をμｍ単位まで小さくでき、しかも熱磁気書き込みの感
度を大きく向上できる素子を提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段］ 上で述べた課題は、 記録素子と、電磁石と、書き込み手段と、読み出し手段
と、スクリーンとを有し、 前記記録素子は、光像が書き込まれたり読み出されたり
するものであり、 前記電磁石は、磁心のない中空の円筒状をしており、記
録素子を中空内に保持しているものであり、 前記書き込み手段は、レーザ光を発する光源と、該レー
ザ光をＸＹ力方向走査させる偏向器と、該レーザ光を記
録素子に結像させる書き込み光学系とを有するものであ
り、 前記読み出し手段は、投影光を発する投影光源と、投影
光を偏光子を介して記録素子に照射させる読み出し光学
系と、記録素子から反射された投影光を検光子を介して
スクリーンに拡大投影する投影光学系とを有するもので
あり、 前記スクリーンは、投影光−が背面から投影され、かつ
前面から目視されるものであり、 前記記録素子は、耐熱性の透明な基板と、基板の上にス
パッタによって設けられ、かつレーザ光の照射によって
キュリー温度に達し、かつ電磁石から印加される磁界に
よって磁化の方向が反転する垂直磁気異方性を有する薄
膜状の記録媒体と、記録媒体の上に設けられた金属の反
射膜とを有するものであり、 書き込みに際して、レーザ光は、記録素子の反射膜に結
像され、 読み出しに際して、投影光は、記録素子の基板から照射
されるように構成された磁気光学投影装置によって解決
される。

〔作　用〕

本発明における記録素子には、書換え可能型光ディスク
などにおいてよく知られている光変調方式の光磁気記録
の原理を応用している。

すなわち、光磁気記録においては、まず、書き込みは、
磁性ガーネットのような垂直磁気異方性を有する磁性薄
膜を一様に磁化しておいて、その逆方向の外部磁化を印
加しながら、例えばレーザ光などによって局部的に加熱
する。そして、その温度がキュリー温度を超えると磁化
の方向が反転する原理を応用したものである。

次いで、読み出しは、磁性薄膜の磁化の方向の正逆によ
る磁気光学効果、つまりカー効果とかファラデー効果と
かを利用して行われる。光ディスクにおいては、カー効
果を用いて読み出しを行う場合が一般的である。

ところで、本発明における書き込み方法は、磁性薄膜か
らなる記録媒体の垂直方向、つまり膜厚方向に一様に磁
化された記録媒体に逆方向の磁界を印加しながら、記録
媒体をレーザ光によってスポット状に加熱し、キュリー
温度に達するとスポット状に磁化が反転する原理を用い
ており、この書き込み方法は光ディスクの書き込み方法
と酷似である。

しかし、記録素子の構成が異なっており、記録媒体の上
に金属の薄膜からなる反射膜を設けるようにしている。

そして、この反射膜には、書き込みに際しては、スポッ
ト状に絞られたレーザ光によって、まず反射膜自体が加
熱され、その熱によって記録媒体をキュリー温度まで昇
温させる働きを備えるようにしている。

また、読み出しに際しては、基板を透して照射された投
影光をこの反射膜によって反射させる働きを備えるよう
にしている。

つまり、反射膜に対しては、膜厚を最適な厚さに制御す
ることによって、加熱媒体と反射鏡の２つの働きを兼ね
備えるようにしている。

一方、読み出しには、ファラデー効果とかファラデー回
転とか呼ばれる磁気旋光を用いるようにしている。

つまり、磁性薄膜からなる記録媒体の中を、偏光子を通
った直線偏光を透すと、例えば情報が記録されている領
域の磁界の方向と平行に偏光が進行すると偏光面が回転
する。反射膜で反射して戻ってきた偏光に対しては、検
光子を回転して偏光面に合わせ、その領域を透る光だけ
を取り出すようにしている。

こうして、情報が記録されているか否かを選択的に読み
出し、投影光学系を透してスクリーンに拡大投影するよ
うにしている。

本発明によれば、書き込みに際して、画素に相当するレ
ーザ光のスポット系をμｍ単位に細（絞ることができる
ので、記録素子の分解能が大きくできる。従って、ＬＣ
Ｄなどと比較して、桁違いに解像度の高い映像を得るこ
とができる。

（実施例） 第１図は本発明の詳細な説明図、第２図は記録素子の主
要部分の拡大斜視図である。

図中、１は記録素子、２は電磁石、３は書き込み手段、
４は読み出し手段、５はスクリーン、６はレーザ光、７
は投影光である。

記録素子１は、厚さ０．５ｍｍ、直径３インチφのＧＧ
Ｇ　（Ｇｄ−Ｇａ　Ｇａｒｎｅｔ　、ガドリニウムガリ
ウムガーネット）からなる基・板１ａの上に、膜厚が１
μｍで、Ｂｉ置換の磁性ガーネット膜、っまりＢ　ｉ　
２Ｄ　）’　Ｇ　ａ　６．６Ｆ　ｅ　ａ、ａｏＩｔのス
パッタ膜が設けられている。このガーネット膜は、５０
０°Ｃで熱処理して結晶化させ、垂直磁気異方性をもっ
た記録媒体１ｂとなしている。

記録媒体１ｂの上には、真空蒸着した膜厚７０ｎｍのＡ
２の薄膜を設け、反射膜１ｃとなしている。

こうして、記録素子１ができあがる。

電磁石２は、直径３インチφの記録素子１が収まる磁心
のない中空の円筒状コイルで、１０００ｅの磁場を記録
素子１に垂直方向に印加するようになっている。

書き込み手段３は、レーザ光６を発する５０ｍＷで波長
８３０ｎｍの半導体レーザと、ガルバノメータからな過
偏向器３ｂと、書き込み光学系３ｃとから構成されてい
る。そして、レーザ光６を記録素子１の反射膜１ｃの表
面に１μｍのスポットを結像するようになっている。

読み出し手段４は、投影光７を発する１５０Ｗのハロゲ
ンランプからなる投影光源４ａと、投影光７が記録素子
１の基板１ａの側から照射されるように配置された読み
出し光学系４ｃおよび偏光子４ｂとがらなっており、記
録素子１に偏光した投影光７が照射される。

さらに、読み出し手段４は、記録素子１の記録媒体１ｂ
によって旋光して戻ってきた投影光７のみが透る検光子
４ｄと、その透過した投影光７がスクリーン５の背面に
投影されるように配置された投影光学系４ｅとから構成
されている。

スクリーン５は、−辺が２ｍの大きさで、背面から投影
された映像を前面から見る形式の背面投影型のスクリー
ンである。

こうして構成された磁気光学投影装置によって、まず、
書き込みを行ってみる。

レーザ光６は、光源３ａを直接５０　ｋ　Ｈｚで変調し
、半値幅１μｍに絞って反射膜１ｃに結像するようにな
っている。

しかし、偏向器３ｂや書き込み光学系３ｃにおける回折
限界から、この実施例では、スポットの半値幅は２５μ
ｍφ程度であった。

そこで、レーザ光６の１スポツトに対応する１画素が、
縦横に２０μｍピッチで並ぶように偏向器３ｂを制御し
た。

こうして記録媒体１ｂに一旦書き込まれた映像は、高温
、高磁場の雰囲気に曝されない限り、安定で消えること
がない。

次いで、読み出しを行ってみると、記録媒体１ｂのファ
ラデー回転角は、反射膜１ｃとの相乗効果によって波長
５１４ｎｍの可視光に対して、最大２４度が得られた。

また、記録媒体１ｂと反射膜１ｃとの間に、光ディスク
におけるエンハンスト層としても有効な膜厚１１００ｎ
のＳｉＯ！を介在させると、ファラデー効果は８％増大
されることが確認できた。

そして、スクリーン５に、倍率２５の拡大投影を行った
ところ、投影映像には画素間に隙間がなく、コントラス
トは５０：１であり、良好な投影映像が得られた。

こ−では、記録素子の基板にＧＧＧを用い、記録媒体に
ファラデー効果の大きいとされるＢｉ置換のガーネット
を用いているが、これらの材料には種々の変形が可能で
ある。

また、記録媒体は、スパッタによって成膜してから熱処
理によって結晶化させたが、膜厚や処理条件などにも、
種々の変形が可能である。

また、記録媒体と反射膜との間に介在させる誘電体材料
にも、種々の変形が可能である。

さらに、書き込み手段や読み出し手段などの諸元は一義
的に決まるものではなく、種々の変形が可能である。

〔発明の効果］ 以上述べたように、従来の、例えばＬＣＤや磁気光学記
録素子を用いた投影装置は、解像度が低かったり、コン
トラストが悪かったり、安定性や寿命に難点があったり
した。

それに対して、本発明になる磁気光学投影装置において
は、結晶化したガーネットに反射膜を設けた特徴ある記
録素子を用いることにより、従来にない解像度の高い書
き込み性能と、従来にないコントラストの大きな拡大投
影像を得ることができる。

従って、本発明は、今後ますます増大することが期待さ
れている拡大投影装置の発展ばかりでなく、光磁気記録
の発展に対しても寄与するところが大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明図、 第２図は記録素子の主要部分の拡大斜視図、第３図は従
来の透過型投影装置の一例の説明図、第４図は従来の反
射型投影装置の一例の説明図、である。 図において、 ■は記録素子、　　　　ｌａは基板、 １ｂは記録媒体、 ２は電磁石、 ３は書き込み手段、 ３ｂは偏向器、 ４は読み出し手段、 ４ｂは偏光子、 ４ｄは検光子、 ５はスクリーン、 ７は投影光、 である。 ｌｃは反射膜、 ３ａは光源、 ３ｃは書き込み光学系、 ４ａは投影光源、 ４ｃは読み出し光学系、 ４ｅは投影光学系、 ６はレーザ光、 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）記録素子（１）と、電磁石（２）と、書き込み手段
   （３）と、読み出し手段（４）と、スクリーン（５）と
   を有し、 前記記録素子（１）は、光像が書き込まれたり読み出さ
   れたりするものであり、 前記電磁石（２）は、磁心のない中空の円筒状をしてお
   り、前記記録素子（１）を中空内に保持しているもので
   あり、 前記書き込み手段（３）は、レーザ光（６）を発する光
   源（３ａ）と、該レーザ光（６）をＸＹ方向に走査させ
   る偏向器（３ｂ）と、該レーザ光（６）を前記記録素子
   （１）に結像させる書き込み光学系（３ｃ）とを有する
   ものであり、 前記読み出し手段（４）は、投影光（７）を発する投影
   光源（４ａ）と、該投影光（７）を偏光子（４ｂ）を介
   して前記記録素子（１）に照射させる読み出し光学系（
   ４ｃ）と、該記録素子（１）から反射された該投影光（
   ７）を検光子（４ｄ）を介して前記スクリーン（５）に
   拡大投影する投影光学系（４ｅ）とを有するものであり
   、 前記スクリーン（５）は、前記投影光（７）が背面から
   投影され、かつ前面から目視されるものであり、 前記記録素子（１）は、耐熱性の透明な基板（１ａ）と
   、該基板（１ａ）の上にスパッタによって設けられ、か
   つ前記レーザ光（６）の照射によってキュリー温度に達
   し、かつ前記電磁石（２）から印加される磁界によって
   磁化の方向が反転する垂直磁気異方性を有する薄膜状の
   記録媒体（１ｂ）と、該記録媒体（１ｂ）の上に設けら
   れた金属の反射膜（１ｃ）とを有するものであり、 書き込みに際して、前記レーザ光（６）は、前記記録素
   子（１）の反射膜（１ｃ）に結像され、読み出しに際し
   て、前記投影光（７）は、前記記録素子（１）の基板（
   １ａ）から照射されることを特徴とする磁気光学投影装
   置。 ２）前記記録媒体（１ｂ）は、一般式が、 Ｂｉ＿ＸＲ＿３＿−＿ＸＭ＿ＹＦｅ＿Ｓ＿−＿ＹＯ＿１
   ＿２（Ｒ：希土類元素など、Ｍ：Ｎｉ、Ｃｏなど）で表
   される磁性ガーネットである ことを特徴とする請求項１記載の磁気光学投影装置。 ３）前記反射膜（１ｃ）は、該反射膜（１ｃ）と前記記
   録媒体（１ｂ）との間にＳｉＯ＿２などからなる誘電体
   膜が介在された多層膜である ことを特徴とする請求項１記載の磁気光学投影装置。