JPH03209432A - 空間光変調素子 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、光情報処理、光コンピユーテイング、マシ
ンビジョン、デイスプレィ端末等に用いられる液晶空間
光変調素子に関する。

し発明の概要］ この発明は、光情報処理、光コンビニーティング、マシ
ンビジョン、デイスプレィ端末等に用いられる液晶空間
光変調素子に関し、一対の、電極を有する基板間の一方
の電極上に光導電層及び誘電体多層膜ミラーを具備し、
両基板に液晶分子を配向させる膜として、基板の法線方
向に対して７５０から８５°の範囲の角度で一酸化珪素
を斜方蒸着したものを用い、これを一定の間隙に制御し
て対向させ、間隙に封入する液晶組成物として、強誘電
性液晶組成物を用いた液晶素子において、光導電層及び
誘電体多層膜ミラーを形成しない側の基板として゛、偏
光ビームスプリッタ−を用いることにより、光学系を小
型化し、もって光情報処理、光コンピユーテイング、マ
シンビジョン、デイスプレィ端末等のシステムへの応用
を容易ならしめるものである。

［従来の技術］ 従来、強誘電性液晶を用いた空間光変調素子は、素子外
部に偏光子及びハーフミラ−またはキューブビームスプ
リンター及び検光子を配置し、読みだし光を偏光子を通
して照射し、反射光を検光子を通して読み出す事により
、変調された像を得ていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来の方法では、光学系中に偏光子及び
ハーフミラ−またはキューブビームスプリッタ−及び検
光子を配置するため、大きな光学系のスペースを必要と
し、システムの小型化が難しいという課題があった。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために、この発明は、光情報処理、
光コンピユーテイング、マシンビジョン、デイスプレィ
端末等に用いられる強誘電性液晶空間光変調素子の光導
電層及び誘電体多層膜ミラーを形成しない側の基板とし
て、偏光ビームスプリッタ−を用いた。

〔作用〕

光ビームスプリッタ−は、一対の直角プリズムの斜面同
士を張り合わせたもので、張り合わせた面には誘電体多
層膜コーティングが施されており、キューブの外表面に
０＠で入射した単一波長の光線を偏光面が互いに直交す
る２つの直線偏光に分岐させることができる。分岐角は
９０＠であり、２つの射出光はそれぞれ外表面に０°で
射出され、外部に偏光子、ハーフミラ−またはキューブ
ビームスブリフタ−１検光子を配置する必要がなく、光
学系を小型化することができる。

［実施例］ 以下に本発明の内容を図面を用いて詳細に説明する。

第１図は本発明に係る液晶空間光変調素子の概念図であ
る。液晶分子を挟持するための基板１１ａ、１１ｂとし
て、光による書き込み側基板１１ａには透明ガラス基板
を、読みだし側基板１１ｂには偏光ビームスプリッタ−
を用いた。両基板の表面には■ＴＯｉ！明電極層１２ａ
　、１２ｂを設けた。ここでＩＴＯ電極１２ａ、１２ｂ
は、酸化錫アンチモン等でも問題ない。偏光ビームスブ
リ、ターは、一対の直角プリズムの斜面同士を張り合わ
せたもので、張り合わせ面には誘電対多層膜コーティン
グが施されており、キューブの外表面にＯ°で入射した
単一波長の光線を偏光面が互いに直交する２つの直線偏
光に分岐させることができる。分岐角は９０″であり、
２つの射出光はそれぞれ外表面に０６で射出される。本
実施例に於いては、読み出し光にＨｅ−Ｎｅレーザーを
用い、偏光ビームスプリッタ−を用いた基板１１ｂには
メレスグリオ社製０３ＰＢＳＯ３７（２５，４＋ｎｍ角
）を用いた。両基板の表面には基板の法線方向から８５
°の入射角で、かつ、偏光ビームスプリンター側からの
入射光の偏波面から２２．５°の角度をなし、組み合わ
せた状態で書き込み側及び読みだし側の基板上の入射方
間が一致するように一酸化珪素を斜方蒸着した配向膜層
１３ａ　、１３ｂを設けた。

−酸化珪素を斜方蒸着した配向膜層１３ａ　、１３ｂの
基板の法線方向からの入射角度は７５″から８５″の範
囲で特性を考慮して選択すればよい。光による書き込み
側の透明電極層１２ａ上にはアモルファスシリコン光導
電層１５を、ＳｉＦ、を主体とするガスを放電分解して
、２μｍの厚さのａ−５ｉ　ｒＨ層とすることにより形
成した。ここで該アモルファスシリコン光導電層１５は
、放電分解時にＰ、Ｎ等を添加した膜組成でも良く、ま
た、ａ−３ｉ：８層上にｎ型、あるいはｐ型の、他の組
成の半導体膜を積層した構成であっても差し支えない。

さらに前記膜上に、投影光が光導電層１５に入射しない
ように遮光層１６を設け、さらに、ＳｉＯ□とＳｔを交
互に計１５層積層した誘電体ミラー１７を積層、形成し
た。さらに、基板１１ａとｌｌｂはその配向膜層１３ａ
　、１３ｂ側を対向させ、直径１．０μｍのグラスファ
イバーを加えた接着剤よりなるスペーサ１９を介して間
隙を制御、形成し、強誘電性液晶層１４を挟持するよう
にした。

間隙は約１．０μｍであった。封入した強誘電性液晶組
成物としては、５ＣＥ−６（ＢＤＨ社製）を用いた。

上記の強誘電性液晶空間光変調素子は、外部から両基板
の透明電極間に直流電界を印加する事により強誘電性液
晶分子が基板表面からみて一軸に整列した安定状態とな
る。また、印加電界の極性を反転することにより、もう
一方の、強誘電性液晶分子が基板表面からみて一軸に整
列した安定状態となる。この二状態間の電界による反転
は、強誘電性液晶層に印加される電界に対して、非線形
性と明確なしきい値を有する。印加電界は、直流に交流
を重畳したものであっても差し支えない。

二つの安定状態間の角度は強誘電性液晶のコーン角に対
応し、本実施例では光軸は一酸化珪素の斜方蒸着方向か
らそれぞれ２２．５”　　（光軸間で４５″）の角度を
存していた。斜方蒸着方向の、入射光の偏波面に対する
角度は、使用する強誘電性液晶のコーン角に合わせて設
定すれば良い。偏光ビームスプリンターから入射する光
はＳ偏光であり、その偏波面と一酸化珪素の斜方蒸着方
向は２２．５’に設定したため、偏波面は一方の安定状
態の強誘電性液晶分子の光軸と一致しているから、この
場合入射光は強誘電性液晶層で変調を受けずに反射され
る。読み出し方向（偏光ビームスプリッタ−を使用した
側の素子に対して垂直方向）から観察するとき、偏光ビ
ームスプリッタ−を透過する光はｐ偏光のみであるから
、この場合は光が透過せず暗状態となる。印加電界方向
を反転した場合のもう一方の安定状態では、入射光の偏
波面と強誘電性液晶分子の光軸が４５＠の角度をなすた
め、入射光は強誘電性液晶層内で複屈折による変調を受
け、ｐ偏光成分が生じて、明状態となる。

上記のような強誘電性液晶空間光変調素子によれば、強
誘電性液晶素子のもつ双安定性により、消去電界印加に
よる消去後に消去電界と逆方向の、液晶層に分圧される
電圧が光導電層が暗時には閾値以下であり引時には閾値
以上であるような電界を印加しながらセル外面からの書
き込み光２０によって光学像を照射、または半導体レー
ザーを変調しつつポリゴンミラーやガルバノミラ−を用
いて走査を行なうことにより、光が照射された部分での
み液晶分子の反転がおこり、また、それが安定に保持さ
れるため、強誘電性液晶層１４に像の書き込み、形成を
行なうことができた。また、書き込みにより形成された
像は、投影光２１の照射により読み出すことが出来る。

前記印加電圧は、交流波形を重畳した直流でもよい。さ
らに、前記書き込み時の電界方向とは逆方向の、液晶層
に分圧される電圧が光導電層が暗時には闇値以下であり
引時には闇値以上であるような電界を印加しながら、半
導体レーザーを変調しつつポリゴンミラーやガルバノミ
ラ−を用いて走査を行なうことにより、強誘電性液晶層
のレーザー光が照射された部分でのみ液晶分子の反転が
おこり、また、それが安定に保持されるため、像の部分
消去も行なうことができた。

第２図に従来の強誘電性液晶空間光変調素子を用いた場
合の読みだし光学系を、第３図に本発明に係る強誘電性
空間光変調素子を用いた場合の読みだし光学系を示す。

第２図では、読みだし光２１は検光子２２を通った後、
ハーフミラ−２３（またはビームスプリンター）で反射
されて強誘電性液晶素子２４へ入射し、素子により変調
を受けて反射され、ハーフミラ−２３、検光子２５を通
って像として読み出される。第３図では、本発明に係る
強誘電性液晶空間光変調素子２６を用いることにより、
読みたし側基板として偏光ビームスプリッタ−を用いて
いるため、外部に偏光子、ハーフミラ−またはキューブ
ビームスプリッタ−１検光子を配置する必要がなく、光
学系を小型化することができることがわかる。

［発明の効果］ このように、本発明に係る強誘電性液晶空間光変調素子
は、光情報処理、光コンピユーテイング、マシンビジョ
ン、デイスプレィ端末等に用いられる強誘電性液晶空間
光変調素子の光導電層及び誘電体多層膜ミラーを形成し
ない側の基板として、偏光ビームスプリッタ−を用いた
ことにより、光学系を小型化し、もって光情報処理、光
コンピユーテイング、マシンビジ目ン、デイスプレィ端
末等のシステムへの応用を容易ならしめることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る強誘電性液晶空間光変調素子の
構造を示す断面図、第２図は、従来の強誘電性液晶空間
光変調素子を用いた場合の読みだし光学系の一例を示す
概略図、第３図は、本発明に係る強誘電性液晶空間光変
調素子を用いた場合の読みだし光学系の一例を示す概略
図である。 １１ａ・・・透明基板 １１ｂ・・・偏光ビームスプリッタ− １２ａ、１２ｂ・・・透明電極 １３ａ、１３ｂ・・・配向膜 １４・・・強誘電性液晶層 １５・・・光導電膜 １６・・・遮光膜 １７・・・誘電体ミラー １９・・・スペーサー ２０・・・書き込み光 ２１・・・読み出し光 ２２・・・偏光子 ２３・・・ハーフミラ− ２４・・・従来の強誘電性液晶空間光変調素子２５・・
・検光子 ２６・・・本発明に係る強誘電性液晶空間光変調素子

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一対の、電極を有する基板間の一方の電極上に光
   導電層及び誘電体多層膜ミラーを具備し、両基板に液晶
   分子を配向させる膜として、基板の法線方向に対して７
   ５°から８５°の範囲の角度で一酸化珪素を斜方蒸着し
   たものを用い、これを一定の間隙に制御して対向させ、
   間隙に封入する液晶組成物として、強誘電性液晶組成物
   を用いた液晶素子において、光導電層及び誘電体多層膜
   ミラーを形成しない側の基板として、偏光ビームスプリ
   ッターを用いた事を特徴とする液晶空間光変調素子。