JPH0451018A - 空間光変調装置 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は、インコヒーレント光をコヒーレント光に変
換する電子管であって、コヒーレント並列光情報処理等
に使用される空間光変調装置に関する。

【従来の技術】

従来の空間光変調器は、その入出力特性を、光学像書込
み時に、結晶表面電位が負電圧になる背面電圧の設定を
行い電気光学結晶の結晶拝命電位時下速度が閾値動作点
により選択されるハードクリップモードと、結晶表面電
圧が負電圧にならないような背面電極にかける電圧（以
下背面電圧という）の設定で且つ、結晶表面電位降下を
ステップ関数状に降下させるノーマルモードの選択によ
り変更してたいた。 従って、従来の空間光変調装置において入出力特性（γ
特性）は、ノーマルモードにおける線型（ｓｉｎ２特性
）及びハードクリップモードにおけるＢ値の２種類のγ
値しか選択できなかった。 又、前記空間光変調装置において、ハードクリップモー
ドにおける２次電子捕集電極の電圧を、求める入出力特
性に応じて選択する入出力特性可変装置では、２次電子
捕集電極に印加する電圧ＶＣを変化させ、且つこれに従
って電気光学結晶の結晶背面電圧Ｖｂも変化させなけれ
ばならない。 そして、同値動作を得るためにはＶｃの値を小さくして
いかなければならない。

【発明が解決しようとする課題】

従来の空間光変調装置では、上記のように２種類のγ値
しか選択できないので、任意のグレースケールで画像処
理をすることができないという問題点があった。 又、ニューラルネットワークのユニットとして、空間光
変調装置を用いようとする場合に、上記のように入出力
特性の選択幅が少いために、ネットワークが安定するま
での収束時間の調整が容易でないという問題点があった
。 又、前記のように、入圧力特性可変装置を備えた場合、
閾値動作を得るためにＶｃを小さくすることは、空間光
変調管の感度を小さくすることに相当し、動作が不安定
になるという問題点があった。 この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、動作を不安定にすることなくハードリップモード
における入出力特性の任意の選択が可能であり、従って
任意のグレースケールで安定して画像処理ができると共
に、ニューラルネットワークにおいて、その収束時間を
短くすることができるようにした空間光変調装置を提供
することを目的とする。 〔課題を解決するための手段］ この発明は、電子像発生手段と電気光学結晶板とを備え
、その間に前記電気光学結晶板への電荷像形成を妨げな
いように２次電子捕集電極がおかれた空間光変調器と、
前記電気光学結晶板の前記２次電子捕集電極に対する書
込み時の結晶背面電極にかける電圧設定に際してロック
アウト領域を用いる閾値モードで、前記電気光学結晶板
の背面電極にかける電圧を、書込み動作時に、ランプ降
下させると共に、そのランプ降下速度を前記空間光変調
器の求める入出力特性に応じて制御する制御装置と、を
有することにより上記目的を達成するものである。

【作用及び効果】

この発明においては、空間光変調器における閾値モード
で電気光学結晶板の背面電圧をランプ状に変化させると
共に、空間光変調器の求める入出力特性に応じて書込み
時間を制御するようにようにしたので、動作を不安定に
することなくハードクリップモードにおける入出力特性
を任意に選択することができ、従って、任意のグレース
ケールで画像処理をすることができると共に、ニューラ
ルネットワークに利用した場合に、その系に適した入出
力関数を設定することによって、収束時間を短縮するこ
とができるという優れた効果を有する。

【実施例】

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 第１図は本発明による空間光変調器Ｗ１１０の構成と動
作を説明するための図で、１は入力像、２はレンズ、３
は光電陰極、４はマイクロチャンネルプレート、５は２
次電子捕集用メツシュ電極、６は電気光学結晶板、６Ａ
は電荷蓄積機能及び２次電子放出機能を有する表面、７
はハーフミラ−８は偏光方向がランダムでない〈偏光方
向が直線、円、楕円偏光に調整されている）続出し光、
９は検光子、１Ａは出力像、ＩＯＡは空間光変調器であ
る。 前記第１図に示される空間光変調装置１０におけるレン
ズ２と光電陰極３との間には、可変ＮＤフィルター１２
が設られると共に、メツシュ電極５の電圧を変え、この
メツシュ電極５の電圧変化に応じて、電気光学結晶板６
の背面電圧Ｖｂを変え、この背面電圧Ｖｂをランプ状に
変化させる電圧供給手段（制御装置）１４が設けられて
いる。 電圧供給手段１４による背面電圧Ｖｂのランプ時間は、
ランプ時間コントローラー１６により、該ランプ時間コ
ントローラー１６への所望入カフＭに応じて調整される
。 前記可変ＮＤフィルター１２は、ＮＤフィルター１２Ａ
を、モータ１２Ｂによりギヤ１２Ｃを介して駆動し、こ
の時のモータ１２Ｂの回転角度をモータ回転面コントロ
ーラ１２Ｄにより調整することによって、光Ｎ陰極３に
入射する光入力強度を第７図に示されるようにして、入
出力特性曲線を揃える。 図において、空間光変調器１０Ａの光電陰極３にレンズ
２を介して投影した入力像１は光電子像に変換される。 この光電子像はマイクロチャンネルプレート４で増倍さ
れた後、電気光学結晶板６の表面６Ａに電荷パターンを
形成する。その電荷パターンに応じて電気光学結晶板６
を横切る電界が変化し、ポッケルス効果によって電気光
学結晶板６の屈折率が変化する。 前記２次電子捕集用メツシュ電極５には電圧ＶＣが、電
気光学結晶板６の背面には結晶背面電圧Ｖｂがそれぞれ
電圧供給手段１４から印加される。 ここで、直線偏光の読出し光８を電気光学結晶板６に一
様に照射すると、表面６Ａからの反射光は、電気光学結
晶板６の複屈折性により偏光状態が変化しているので、
検光子９を通過させれば、入力像１の光強度に対応した
光強度をもつ出力像１Ａが得られる。 次にこのような空間光変調装置１０について、本発明と
関連する主要な機能を説明する。 空間光変調器１０Ａは電気光学結晶板６の表面６八に正
又は負の電荷分布を選択的に形成することができる。第
２図は電気光学結晶板６の２次電子放出特性を示すグラ
フである。ここで、電気光学結晶板６の表面６Ａと反対
側の背面には電極（導電面）が形成されていて、−様に
電圧Ｖｂを加えることができる。 図に示すように表面６Ａへ入射する１次電子エネルギー
Ｅが第１クロスオーバー点Ｅ１よりも小さいか、又は第
２クロスオーバー点Ｅ２より大きい場合には、１次電子
数が、結晶表面で放出される２次電子数よりも大きいの
で（δく１）、結晶表面６Ａは負に帯電する。１次電子
のエネルギーがＥｌとＥｌの間では、２次電子数が１次
電子数よりも多くなるので（δ〉１）、結晶表面６Ａは
正に帯電する。 電気光学結晶板６に電荷を蓄積する際に正の電荷で書込
むか負の電荷で書込むかは、第１図に示すメツシュ電位
Ｖｃと結晶背面電圧Ｖｂの電圧を制御することにより実
行される。 書込み、消去の方法は周知であるが、第２図及び第３図
により正電荷像を例にとって説明する。 なお、第１クロスオーバー点Ｅ１は電気光学結晶板６の
表面６Ａの物性で決まり、２次電子捕集用メツシュ電極
５に印加する電圧Ｖｃは、第２クロスオーバー点Ｅ２で
決まる。 結晶背面電圧Ｖｂを第２クロスオーバー点Ｅ２に相当す
る電位より高く設定すると、表面６Ａにおける結晶表面
電位Ｖｓは、入射する１次電子のエネルギーは８２以上
あるので２次電子放出比δく１となり、表面電位がＥｌ
に達するまで負電荷が蓄積される。電位がＥｌに達する
とδ＝１となって平衝状態になり、且つ表面６Ａの帯電
は零となる。 結晶背面電圧Ｖｂを第１クロスオーバー点Ｅ。 と第２クロスオーバー点Ｅ２との間でダイナミックレン
ジが十分にとれる電圧Ｅ′に設定すると、このとき結晶
表面電位ＶｓもほぼＥ′　となるから、入射する１次電
子のエネルギーはＥｌとＥｌの間である。従って２次電
子放出比δ〉１となるから正電荷像が形成される。電位
がＥｌに達するとδ−１となって平衡状態になり、且つ
表面６Ａの帯電は零となる。放出された２次電子はＶｓ
よりも高い電位Ｖｃにある２次電子捕集電極に捕集され
る。 次に、実時間閾値動作機能（ハードクリップ動作）につ
いて説明する。 空間光変調器１０Ａは、第２図に示すＶｃ及び結晶背面
電圧の設定条件により、実時間閾値動作を実行させるこ
とができる。メツシュ電極５は結晶表面の近傍に設けら
れており、これを所定の電位に設定すると、結晶表面に
十分な電子が供給されている場合には結晶表面電位Ｖｓ
はメツシュ電極５の電位Ｖｃとなり、この電位が第２ク
ロスオーバー点Ｅ２どなる。 即ち、結晶表面電位Ｖｓがメツシュ電極５よりも高い（
第２図ＶｂＥの場合：消去）と結晶表面から放出される
２次電子が入射電子より少いため結晶表面の電位は下降
し、逆に結晶表面電位Ｖｓがメツシュ電極電位Ｖｃより
も低い〈第２図ＶｂＷの場合：書込）と２次電子が入射
電子よりも多くなって結晶表面電位Ｖｓが上り、結局結
晶表面電位ＶＳがメツシュ電極電位Ｖｃに等しくなった
ところで電位は一定となる。つまり、入射光量が十分あ
る場合には、メツシュ電位Ｖｃと、結晶表面電位Ｖｂは
常に同電位となる。 Ｖｃの電圧設定について、ＶｃとＶｂの相対的電圧は電
気光学結晶板６の厚さに帰因する複屈折性によるもので
あるから（即ちＶｂｗ〜ＶｂＥの電圧とＶｃの電圧の相
対関係が電気光学結晶板６の厚さによる）、位相補償管
のようなものを用いて１定電圧を、例えばＶｃ＝１．１
　（ＫＶ＞、Ｖｂ＝１．０〜２．７　（ＫＶ）（：　Ｉ
Ｉ値モード）　とすると、第３図のように電気光学結晶
６の表面６Ａは負電位（−０，６ＫＶ）となり電子が到
達しなくなる（ロックアウト状態）。 しかし、電圧供給手段１４により、Ｖ、をゆっくり下げ
ていくと、入射する光の強度が大きくて多量の電子が供
給される部分では電子が結晶表面に供給され、２次電子
放出が大きくなって負電位とならず、入射する光の強度
が小さくて、供給される電子の量が少ない部分では電位
時下に電子の供給が追いつかず、そのため結晶表面が負
電位となって電子が結晶表面に到達しなくなる。 従って、光電陰極３に入射する光の強度に対応して結晶
表面が負電位となって書込みが行われない部分と、結晶
表面に電子が到達し、表面が負電位とならずに書込みが
行われる部分とができ、その結果、入射する光の強度に
より閾値操作が実行されることになる。 例えば、第４図のように、結晶の背面電圧Ｖｂの降下速
度（→方向）に電気光学結晶板６の表面電圧Ｖｓの動き
く：＞）が追従出来るだけの電子が供給され得るところ
だけが書込み状態となる。つまり結晶背面電圧Ｖｂの降
下速度によって書込める入力光強度（それ以上は書ける
、それに満たないものは書けない）が決定できる。 ｖａｒｉａｂｌｅ７モード（可変γモード）を、ハード
クリップモードにおいてＶｃの値を変えることによって
得られる。 例えば、単位をＫＶとして、電圧供給装置１４により、 ■Ｖｃ＝１．Ｉ　　　Ｖｂ−１，０〜２．７■Ｖｃ−０
，６Ｖｂ−０，５〜２．２ ■Ｖｃ＝０．３　　　Ｖｂ＝０．２〜１．９■Ｖｃ＝０
．１　　　Ｖｂ−０〜１．７のように、Ｖｃを変え、同
時にＶｂをランプ降下させ、且つ、その降下速度を一定
に設定すると第５図のようなγが異なる複数の特性曲線
（γが大きい程傾きが小さい）が得られる。 しかしながら、前述のように、Ｖｃを変えるに従ってＶ
ｂをそれに合わせて変化させなければならず、且つ、閾
値動作を得るためにはＶｃを小さくしていかねばならず
、これが空間光変調器１０Ａの感度を小さくすることに
相当し、動作が不安定になる。 ここで、例えばＶＣ−１，０、Ｖ＝０．９〜２゜９（キ
ロボルトＫ　Ｖ　）　Ｖ　ｂのランプ時書込み時間ＴＨ
Ｗを３８とすると、第６図に示されるように、その入出
力特性はノーマルモードのγ＝２に近い値となる。 同第６図に示されるように、書込み時間Ｔｏｗを長くし
ていくと、その入出力特性はたっていき、閾値動作とな
る。この時のＶ　ｃ　、　Ｖ　ｂの設定電圧は固定であ
る。 即ち、上記のように入出力特性は、閾値動作になるほど
左にずれていくので、例えば７図のような入出力特性を
得ようとするときは、第１図における可変ＮＤフィルタ
ー１２を動作させて、空間光変調器１０Ａへの入力光強
度を調整する。又は、マイクロチャンネルプレート４に
加える電圧を調整してもよい。又、これに対応して、ラ
ンプ時間コントローラー１６により、所望のγ値に応じ
て、Ｖｂのランプ＠間を調整する。 従って、この場合は、Ｖｃ及びＶｂを小さくすることな
く、即ち、動作を不安定にすることなく、ハードクリッ
プモードにおいて入出力特性を任意に変化させることが
できる。 更に詳細に述べると、前述の、Ｖｃコントロールモード
における可変γと比較して、γ＝２の値から閾値動作に
向う方向は、書込み時間Ｔｏｗを長くしていく方向であ
り、これは空間光変調器１０Ａの感度を上げたと同等と
なり、読出し用の光源の光強度はＶＣコントロールモー
ドより小さくてすむので、系の動作が安定となる。 上記のように、空間光変調装置１０の入出力特性γを可
変することにより、ハーフトーンプロセッシングが可能
になる。 即ち、任意のグレースケールでの画像処理、γを変える
画像処理、線形演算における関数変換、及び線形演算、
非線形演算が可能となる。 又、ニュートラルネットワークのユニットとして、空間
光変調装置１０を利用できる。 ネットワークの安定に至るまでにユニット（空間光変調
装置）の入出力特性の傾きを変えていき、その系に適し
た入出力関数を設定することによって、収束時間を短く
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る空間光度Ｗｊ！装置の実施例を
示す略示断面図、第２図は、空間光変調装置における電
気光学結晶板の表面へ入射する１次電子エネルギーＥと
、２次電子放出比との関係を示す線図、第３図は、空間
光変調装置における消去及び書込みの関係を示すブロッ
ク図、第４図は、同空間光変調装置の電気光学結晶板の
背面電圧のランプ時下と結晶表面電圧の動き及び書込み
関係を示す線図、第５図は、可変Ｔモードにおける入出
力特性を示す線図、第６図は、書込み時間コントロール
モードにおける空間光変調器の入出力特性を示す線図、
第７図は、上記実施例における入出力特性を示す線図で
ある。 ３・・・充電陰極、 ４・・・マイクロチャンネルプレート（ＭＣＰ）、５・
・・メツシュ電極（２次電子捕集電極）、６・・・電気
光学結晶板、 ６Ａ・・・表面、 １０・・・空間光度ｍ装置、 １０Ａ・・・空間光変調器、 １２・・・可変ＮＯフィルター １４・・・電圧供給手段。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子像発生手段と電気光学結晶板とを備え、その
   間に前記電気光学結晶板への電荷像形成を妨げないよう
   に２次電子捕集電極がおかれた空間光変調器と、前記電
   気光学結晶板の前記２次電子捕集電極に対する書込み時
   の結晶背面電極にかける電圧設定に際してロックアウト
   領域を用いる閾値モードで、前記電気光学結晶板の背面
   電極にかける電圧を、書込み動作時に、ランプ降下させ
   ると共に、そのランプ降下速度を前記空間光変調器の求
   める入出力特性に応じて制御する制御装置と、を有して
   なる空間光変調装置。