JPH0580358A - サブ開口アドレス指定による光ビーム・ステアリング装置 - Google Patents
サブ開口アドレス指定による光ビーム・ステアリング装置Info
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- JPH0580358A JPH0580358A JP4043419A JP4341992A JPH0580358A JP H0580358 A JPH0580358 A JP H0580358A JP 4043419 A JP4043419 A JP 4043419A JP 4341992 A JP4341992 A JP 4341992A JP H0580358 A JPH0580358 A JP H0580358A
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- G02F1/292—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection by controlled diffraction or phased-array beam steering
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1343—Electrodes
- G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
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- H01Q3/00—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
- H01Q3/26—Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
- H01Q3/2676—Optically controlled phased array
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- G02F2203/24—Function characteristic beam steering
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- Optical Modulation, Optical Deflection, Nonlinear Optics, Optical Demodulation, Optical Logic Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光学フェーズド・アレイ・ビーム・ステアリ
ング装置の動作のため必要となる非常に多数の高密度の
移相器を電気的にアドレス指定する装置を提供する。 【構成】 移相器のアレイは、光開口を完全に充填する
同一サブアレイ３８に分割され、全てのサブアレイは、
各サブアレイの対応する電極３０を電気的に接続するこ
とにより並列に電気的に接続される。これによって、全
てのアレイをアドレス指定するため要求される外部電線
数が１つのサブアレイにおける移相器数まで減少され
る。
ング装置の動作のため必要となる非常に多数の高密度の
移相器を電気的にアドレス指定する装置を提供する。 【構成】 移相器のアレイは、光開口を完全に充填する
同一サブアレイ３８に分割され、全てのサブアレイは、
各サブアレイの対応する電極３０を電気的に接続するこ
とにより並列に電気的に接続される。これによって、全
てのアレイをアドレス指定するため要求される外部電線
数が１つのサブアレイにおける移相器数まで減少され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光ビームの指向（ステ
アリング）に関し、特に要求される電気的接続数が現在
の技術で処理可能な大開口ビームの高性能の敏捷な光ビ
ーム・ステアリングを提供する電気的にプログラム可能
な装置に関する。
アリング）に関し、特に要求される電気的接続数が現在
の技術で処理可能な大開口ビームの高性能の敏捷な光ビ
ーム・ステアリングを提供する電気的にプログラム可能
な装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】偏光赤外線を偏向するためのスタティッ
ク偏向装置が、１９８７年１月２７日発行のＪ．Ｐ．Ｈ
ｕｉｇｎａｒｄ等の米国特許第４，６３９，０９１号に
提案されている。このＨｕｉｇｎａｒｄ等の偏向装置
は、前層としてストライプ電極が配置されたウインドウ
を有する層構造の方形板を含む。このウインドウとスト
ライプ電極の双方は、入射する赤外線ビームに対して透
過性を呈する。偏向装置の中間層は電気−光学液晶層を
含んでいる。底部層は、液晶層に隣接した共通電極を持
つ基板を含んでいる。この共通電極は、ビームの波長で
反射することが望ましく、例えば金膜であり、あるいは
透過により作動する偏向装置の場合は、透過性の後部板
を使用することもできる。
ク偏向装置が、１９８７年１月２７日発行のＪ．Ｐ．Ｈ
ｕｉｇｎａｒｄ等の米国特許第４，６３９，０９１号に
提案されている。このＨｕｉｇｎａｒｄ等の偏向装置
は、前層としてストライプ電極が配置されたウインドウ
を有する層構造の方形板を含む。このウインドウとスト
ライプ電極の双方は、入射する赤外線ビームに対して透
過性を呈する。偏向装置の中間層は電気−光学液晶層を
含んでいる。底部層は、液晶層に隣接した共通電極を持
つ基板を含んでいる。この共通電極は、ビームの波長で
反射することが望ましく、例えば金膜であり、あるいは
透過により作動する偏向装置の場合は、透過性の後部板
を使用することもできる。
【０００３】Ｈｕｉｇｎａｒｄ等は、ストライプ電極に
加えられることにより調整自在な期間の回折格子を形成
するように液晶層に局部的な屈折率の変化を生じるＮの
電圧ステップを有する周期的な階段波形を提案してい
る。
加えられることにより調整自在な期間の回折格子を形成
するように液晶層に局部的な屈折率の変化を生じるＮの
電圧ステップを有する周期的な階段波形を提案してい
る。
【０００４】ストライプ電極の実用的用途、即ち液晶セ
ル光ビーム偏向装置の概念は、参考のため本文に引用さ
れる１９９０年１０月２３日発行のＴ．Ａ．Ｄｏｒｓｃ
ｈｎｅｒ等の米国特許第４，９６４，７０１号「光ビー
ム用偏向装置（Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ ｆｏｒ ａｎ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｂｅａｍ）」に、また１９８９年１月３
日出願のＴ．Ａ．Ｄｏｒｓｃｈｎｅｒの米国特許出願第
２９２，７８９号「屈折手段を用いる光ビーム用偏向装
置（Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ ｆｏｒ ａｎ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｂｅａｍ Ｕｓｉｎｇ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｍ
ｅａｎｓ）」に開示されている。レーザ光ステアリング
のこれら及び他の用途は、光ビームの、特に大きな直径
の回折制限炭酸ガス（ＣＯ2）レーザ・レーダ・ビーム
の迅速な大角度指向および走査の必要性を強化するもの
となる。即ち、マイクロ波レーダ・システムに現在広く
使用される多用途のフェーズドアレイ・アンテナの光学
的バージョンの差し迫った需要が存在している。
ル光ビーム偏向装置の概念は、参考のため本文に引用さ
れる１９９０年１０月２３日発行のＴ．Ａ．Ｄｏｒｓｃ
ｈｎｅｒ等の米国特許第４，９６４，７０１号「光ビー
ム用偏向装置（Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ ｆｏｒ ａｎ Ｏ
ｐｔｉｃａｌ Ｂｅａｍ）」に、また１９８９年１月３
日出願のＴ．Ａ．Ｄｏｒｓｃｈｎｅｒの米国特許出願第
２９２，７８９号「屈折手段を用いる光ビーム用偏向装
置（Ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ ｆｏｒ ａｎ Ｏｐｔｉｃａ
ｌ Ｂｅａｍ Ｕｓｉｎｇ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｍ
ｅａｎｓ）」に開示されている。レーザ光ステアリング
のこれら及び他の用途は、光ビームの、特に大きな直径
の回折制限炭酸ガス（ＣＯ2）レーザ・レーダ・ビーム
の迅速な大角度指向および走査の必要性を強化するもの
となる。即ち、マイクロ波レーダ・システムに現在広く
使用される多用途のフェーズドアレイ・アンテナの光学
的バージョンの差し迫った需要が存在している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】光ビームの電子的ステ
アリングのための光学的フェーズドアレイ「アンテナ」
は、非常に多数の移相器およびこれに対応する光学的ア
レイの作動のため必要な非常に高密度の電気的接続の故
に、実際に実現することは困難である。高性能の大角度
光ビーム・ステアリングは、アレイの個々の移相器が指
向されるべき光の波長より小さな間隙を有することを必
要とする。通常は、マイクロ波フェーズドアレイ・アン
テナ用には１／２乃至１波長の間隙が選定され、同様の
間隙が光学系で使用されることが予期される。
アリングのための光学的フェーズドアレイ「アンテナ」
は、非常に多数の移相器およびこれに対応する光学的ア
レイの作動のため必要な非常に高密度の電気的接続の故
に、実際に実現することは困難である。高性能の大角度
光ビーム・ステアリングは、アレイの個々の移相器が指
向されるべき光の波長より小さな間隙を有することを必
要とする。通常は、マイクロ波フェーズドアレイ・アン
テナ用には１／２乃至１波長の間隙が選定され、同様の
間隙が光学系で使用されることが予期される。
【０００６】この寸法の液晶光学的移相器の製造は、半
導体フォトリトグラフ法を用いて非常に容易となってい
る。現在では、２ミクロンより小さな電極幅を持つ装置
が容易に製造されている。更に、サブミクロンの間隙は
技術水準のリソグラフ装置を用いて実施可能となってい
る。しかし、大きなアレイの移相器の各々を個々の電圧
源に接続することは、大変な作業であると思われる。
導体フォトリトグラフ法を用いて非常に容易となってい
る。現在では、２ミクロンより小さな電極幅を持つ装置
が容易に製造されている。更に、サブミクロンの間隙は
技術水準のリソグラフ装置を用いて実施可能となってい
る。しかし、大きなアレイの移相器の各々を個々の電圧
源に接続することは、大変な作業であると思われる。
【０００７】半波長の間隙の多少とも最適の場合を考え
ると、もし直線的な１次元アレイの全ての移相器が個々
にアドレス指定可能であるとすれば、エッジ接続密度は
１０ミクロン波長における開口のセンチメートル（ｃ
ｍ）当たり２，０００となり、１ミクロン波長において
はｃｍ当たり２０，０００となる。１メートルに及ぶ開
口が要求されるため、これまで使用されたフェーズドア
レイ・アーキテクチャに必要とされる電気的接続数は、
可視光波長の場合には百万以上となる可能性がある。第
２次元のステアリングをカバーする第２の１次元装置
は、同数の接続部を必要としよう。このような大きさの
オフ・チップ接続数は、特に通常の半導体技術において
使用されるオフ・チップ接続点が数百にすぎないことを
考慮すれば、あまりにも多すぎると考えられる。
ると、もし直線的な１次元アレイの全ての移相器が個々
にアドレス指定可能であるとすれば、エッジ接続密度は
１０ミクロン波長における開口のセンチメートル（ｃ
ｍ）当たり２，０００となり、１ミクロン波長において
はｃｍ当たり２０，０００となる。１メートルに及ぶ開
口が要求されるため、これまで使用されたフェーズドア
レイ・アーキテクチャに必要とされる電気的接続数は、
可視光波長の場合には百万以上となる可能性がある。第
２次元のステアリングをカバーする第２の１次元装置
は、同数の接続部を必要としよう。このような大きさの
オフ・チップ接続数は、特に通常の半導体技術において
使用されるオフ・チップ接続点が数百にすぎないことを
考慮すれば、あまりにも多すぎると考えられる。
【０００８】移相器および間隙が１波長より大きく、そ
の結果性能が低い光フェーズドアレイ・アンテナもまた
公知である。移相器の結果的な減少は、明らかに電極接
続部の必要数を減少させる。それにも拘わらず、この試
みは、１波長より大きな間隙が一般に１つの入力ビーム
に対して多数の出力ビームを生じるため、多くの用途に
受入れ得ないと考えられる。本発明の用途がレーザ・レ
ーダ・システムである場合、唯１つのビームであること
が一般に必須である。多数のビームの存在はある送信機
能においては許容され得るが、意図するビームへの電力
は大きな割合でなくとも減少することになる。しかし、
受信モードにおいては、多数の方向からのエネルギに対
して同時に生じる感度は目標方向に望ましくない曖昧さ
を生じ得る。
の結果性能が低い光フェーズドアレイ・アンテナもまた
公知である。移相器の結果的な減少は、明らかに電極接
続部の必要数を減少させる。それにも拘わらず、この試
みは、１波長より大きな間隙が一般に１つの入力ビーム
に対して多数の出力ビームを生じるため、多くの用途に
受入れ得ないと考えられる。本発明の用途がレーザ・レ
ーダ・システムである場合、唯１つのビームであること
が一般に必須である。多数のビームの存在はある送信機
能においては許容され得るが、意図するビームへの電力
は大きな割合でなくとも減少することになる。しかし、
受信モードにおいては、多数の方向からのエネルギに対
して同時に生じる感度は目標方向に望ましくない曖昧さ
を生じ得る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の主な目
的は、改善された光ビーム・ステアリング装置を提供す
ることにある。
的は、改善された光ビーム・ステアリング装置を提供す
ることにある。
【００１０】本発明の別の目的は、多数のストライプ電
極を含む点で従来技術を改善した光ビーム・ステアリン
グ装置の提供にある。
極を含む点で従来技術を改善した光ビーム・ステアリン
グ装置の提供にある。
【００１１】本発明の更に別の目的は、このような多数
のストライプ電極に個々の制御電圧を結合する実用的な
実現化可能な手段の提供にある。
のストライプ電極に個々の制御電圧を結合する実用的な
実現化可能な手段の提供にある。
【００１２】本発明の上記および他の目的は、一般に光
ビームを偏向する装置の提供により達成される。本装置
は、第１の面上の共通電極と、第２の面上の多数のＳ個
の平行なストライプ電極と、第１および第２の面間の電
気−光学移相媒体とを有する光学移相器のアレイを含
む。本装置は更に、各々がストライプ電極のＳ／Ｍ個と
接続されるＭ個の相互接続部を含み、ｉ番目の相互接続
部が０乃至（Ｓ／Ｍ）−１の範囲のｊの全ての整数値に
対して（ｉ＋ｊＭ）番目のストライプ電極の各々と接続
されている。本装置は更に、Ｍ個の相互接続部と共通電
極との間にそれぞれＭ個の制御信号を接続することによ
り、移相媒体における屈折率の局部的な変化を生じさせ
る手段を含む。
ビームを偏向する装置の提供により達成される。本装置
は、第１の面上の共通電極と、第２の面上の多数のＳ個
の平行なストライプ電極と、第１および第２の面間の電
気−光学移相媒体とを有する光学移相器のアレイを含
む。本装置は更に、各々がストライプ電極のＳ／Ｍ個と
接続されるＭ個の相互接続部を含み、ｉ番目の相互接続
部が０乃至（Ｓ／Ｍ）−１の範囲のｊの全ての整数値に
対して（ｉ＋ｊＭ）番目のストライプ電極の各々と接続
されている。本装置は更に、Ｍ個の相互接続部と共通電
極との間にそれぞれＭ個の制御信号を接続することによ
り、移相媒体における屈折率の局部的な変化を生じさせ
る手段を含む。
【００１３】このような構成により、光学開口を完全に
充填する同一サブアレイに移相器のアレイが分割され
る。このサブアレイは、各サブアレイの対応する電極を
接続することにより電気的に並列に相互に接続されてい
る。このため、全アレイをアドレス指定するため必要な
外部電線の数は１つのサブアレイにおける移相器の数ま
で減少する。
充填する同一サブアレイに移相器のアレイが分割され
る。このサブアレイは、各サブアレイの対応する電極を
接続することにより電気的に並列に相互に接続されてい
る。このため、全アレイをアドレス指定するため必要な
外部電線の数は１つのサブアレイにおける移相器の数ま
で減少する。
【００１４】本発明の上記の特徴およびその利点につい
ては、添付図面を参照して以降の詳細な記述を読めばよ
く理解されよう。
ては、添付図面を参照して以降の詳細な記述を読めばよ
く理解されよう。
【００１５】
【実施例】本発明の移相エレメントは、一般に、前掲の
Ｈｕｉｇｎａｒｄ等の米国特許に示唆されるも、Ｄｏｒ
ｓｃｈｎｅｒ等の米国特許第４，９６４，７０１号に開
示され記載された移相エレメントに特に類似する形式の
ものである。
Ｈｕｉｇｎａｒｄ等の米国特許に示唆されるも、Ｄｏｒ
ｓｃｈｎｅｒ等の米国特許第４，９６４，７０１号に開
示され記載された移相エレメントに特に類似する形式の
ものである。
【００１６】図１において、本発明において使用するた
め記載される形式であって、かつＤｏｒｓｃｈｎｅｒ等
の米国特許第４，９６４，７０１号に記載されるビーム
・ステアリング装置を簡略化して示した液晶ビーム・ス
テアリング装置１０が概略断面図で示される。装置１０
は、対象となる周波数範囲で光学的透過性のウインドウ
１２及び１４を有する液晶セルから構成される。ウイン
ドウ１２に対して固定された共通電極１６は、導電性を
持ち光学的に透過性を有する。ウインドウ１４に固定さ
れた電極１８として総合的に示される電極１８1、１
８2、１８3、、、は、複数の導電性を有する光学的に透
過性のあるストライプを含む。例示として、炭酸ガス・
レーザ・ビームのステアリングのため、電極１８は幅が
４〜１０マイクロメートル（μｍ）であり、相互に約１
μｍだけ隔てられている。ウインドウ１２および１４間
の間隙は、例えば長く薄いロッド状のいわゆる「ネマチ
ック」相の有機体分子である液晶分子層２０で充填され
ている。
め記載される形式であって、かつＤｏｒｓｃｈｎｅｒ等
の米国特許第４，９６４，７０１号に記載されるビーム
・ステアリング装置を簡略化して示した液晶ビーム・ス
テアリング装置１０が概略断面図で示される。装置１０
は、対象となる周波数範囲で光学的透過性のウインドウ
１２及び１４を有する液晶セルから構成される。ウイン
ドウ１２に対して固定された共通電極１６は、導電性を
持ち光学的に透過性を有する。ウインドウ１４に固定さ
れた電極１８として総合的に示される電極１８1、１
８2、１８3、、、は、複数の導電性を有する光学的に透
過性のあるストライプを含む。例示として、炭酸ガス・
レーザ・ビームのステアリングのため、電極１８は幅が
４〜１０マイクロメートル（μｍ）であり、相互に約１
μｍだけ隔てられている。ウインドウ１２および１４間
の間隙は、例えば長く薄いロッド状のいわゆる「ネマチ
ック」相の有機体分子である液晶分子層２０で充填され
ている。
【００１７】Ｄｏｒｓｃｈｎｅｒ等の特許は、ウインド
ウ１２及び１４の内側表面に整列層を使用し、層２０の
境界に液晶分子を適正に整列させることを教示してい
る。液晶セル１０が可変位相遅延装置（リターダ）とし
て適正に機能するように、液晶分子の適正な整列は入射
光の偏光と平行である。また、液晶分子の望ましい整列
はストライプ電極１８の縦方向エッジと直角であること
が判明している。以後の説明においては、この望ましい
整列を有するものとし、その結果、ストライプ電極１８
の縦方向エッジに直角に整列された直線偏光を有するビ
ームはそこに加えられた制御電圧に応答して偏向される
とともに、ストライプ電極１８の縦方向エッジに並列な
直線偏光を有するビームは偏光されずに液晶セル１０を
通過することになる。
ウ１２及び１４の内側表面に整列層を使用し、層２０の
境界に液晶分子を適正に整列させることを教示してい
る。液晶セル１０が可変位相遅延装置（リターダ）とし
て適正に機能するように、液晶分子の適正な整列は入射
光の偏光と平行である。また、液晶分子の望ましい整列
はストライプ電極１８の縦方向エッジと直角であること
が判明している。以後の説明においては、この望ましい
整列を有するものとし、その結果、ストライプ電極１８
の縦方向エッジに直角に整列された直線偏光を有するビ
ームはそこに加えられた制御電圧に応答して偏向される
とともに、ストライプ電極１８の縦方向エッジに並列な
直線偏光を有するビームは偏光されずに液晶セル１０を
通過することになる。
【００１８】図１の光ビーム・ステアリング装置１０
は、可視光線から遠赤外線の範囲にわたる偏光ビーム２
２を生じる光源およびビーム形成ネットワーク（図示せ
ず）に応答する。本例においては、９乃至１１．５μｍ
の範囲の、例えば１０．６μｍの典型的な波長を有する
赤外線スペクトルにある。２２ａ〜２２ｃで部分的に示
される光ビーム２２は、光学装置１０のウインドウ１４
へ指向される。光ビーム２２は、ストライプ電極１８に
より形成される面と直角に入射し、あるいは望ましくは
ビームのストライプ電極１８により形成された面に対す
る投射が電極１８の長手方向に平行となるように斜めに
入射する。換言すれば、ストライプ電極１８の長手方向
エッジは光線２２ａ〜２２ｃの入射面と平行である。
は、可視光線から遠赤外線の範囲にわたる偏光ビーム２
２を生じる光源およびビーム形成ネットワーク（図示せ
ず）に応答する。本例においては、９乃至１１．５μｍ
の範囲の、例えば１０．６μｍの典型的な波長を有する
赤外線スペクトルにある。２２ａ〜２２ｃで部分的に示
される光ビーム２２は、光学装置１０のウインドウ１４
へ指向される。光ビーム２２は、ストライプ電極１８に
より形成される面と直角に入射し、あるいは望ましくは
ビームのストライプ電極１８により形成された面に対す
る投射が電極１８の長手方向に平行となるように斜めに
入射する。換言すれば、ストライプ電極１８の長手方向
エッジは光線２２ａ〜２２ｃの入射面と平行である。
【００１９】整列層と直角をなす電界の印加は、光が透
過する整列層に対して偏光が平行である光の速度に影響
を及ぼす、従って遅れを生じることが、液晶分子の特性
であり配向が上記の如き整列層により充分に規定され
る。このため、図１の簡単な例においては、共通電極１
６と個々のストライプ電極１８1、１８2、１８3、、、
との間の制御電圧発生器２６からの異なる電位の付加
が、個々のストライプ電極１８と共通電極１６との間の
領域に電界差をもたらす結果となり、これにより液晶層
２０における屈折率の局部的な変化を生じる。理解を容
易にするため、図１には限られた数のストライプ電極１
８が示されるが、本発明を実施した実際の移相器におい
ては、数千のこのようなストライプが存在する。
過する整列層に対して偏光が平行である光の速度に影響
を及ぼす、従って遅れを生じることが、液晶分子の特性
であり配向が上記の如き整列層により充分に規定され
る。このため、図１の簡単な例においては、共通電極１
６と個々のストライプ電極１８1、１８2、１８3、、、
との間の制御電圧発生器２６からの異なる電位の付加
が、個々のストライプ電極１８と共通電極１６との間の
領域に電界差をもたらす結果となり、これにより液晶層
２０における屈折率の局部的な変化を生じる。理解を容
易にするため、図１には限られた数のストライプ電極１
８が示されるが、本発明を実施した実際の移相器におい
ては、数千のこのようなストライプが存在する。
【００２０】この簡略化した例においては、階段波形２
６ａとして略図的に示される光線２２ａ、２２ｂおよび
２２ｃが入射する電極１８に加えられた電位は、出てく
る光線２４ｃに最も大きな遅れを、また出てくる光線２
４ａには最も小さな遅れを生じる如きものである。この
ため、光ビーム偏向装置１０から出てくるビーム２４の
波面１７は、入射波面に対して傾斜している。もし同じ
電位が全ての電極１８に加えられるならば、液晶層２０
の屈折率は均一となり、ビーム２４は偏向されない。従
って、図１の光ビーム偏向装置１０はストライプ電極１
８に対して与えられた電位に従って選択的なビーム・ス
テアリングを生じることが判るであろう。
６ａとして略図的に示される光線２２ａ、２２ｂおよび
２２ｃが入射する電極１８に加えられた電位は、出てく
る光線２４ｃに最も大きな遅れを、また出てくる光線２
４ａには最も小さな遅れを生じる如きものである。この
ため、光ビーム偏向装置１０から出てくるビーム２４の
波面１７は、入射波面に対して傾斜している。もし同じ
電位が全ての電極１８に加えられるならば、液晶層２０
の屈折率は均一となり、ビーム２４は偏向されない。従
って、図１の光ビーム偏向装置１０はストライプ電極１
８に対して与えられた電位に従って選択的なビーム・ス
テアリングを生じることが判るであろう。
【００２１】ビーム・ステアリングの目的のため個々の
ストライプ電極１８に対して制御電圧信号を加えること
は、例えば、Ｍ．Ｉ．Ｓｋｏｌｎｉｋ編集「レーダ・ハ
ンドブック（Ｒａｄａｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）」（Ｍｃ
Ｇｒａｗ−Ｈｉｌｌ、ＮｅｗＹｏｒｋ、１９７０年）の
第１１章に教示される如き従来のマイクロ波レーダ・ビ
ームのステアリングにおいて使用される方法に類似して
いる。例示された波形２６ａに示されるように、間隔が
周期的でありかつ最小値と最大値間の各周期内で電圧ス
テップの連続的な推移を有する複数の制御電圧信号が多
数のストライプ電極１８に対して加えられる。しかし、
本発明を周期的である複数の制御電圧信号のみに限定す
ることは意図するところではない。
ストライプ電極１８に対して制御電圧信号を加えること
は、例えば、Ｍ．Ｉ．Ｓｋｏｌｎｉｋ編集「レーダ・ハ
ンドブック（Ｒａｄａｒ Ｈａｎｄｂｏｏｋ）」（Ｍｃ
Ｇｒａｗ−Ｈｉｌｌ、ＮｅｗＹｏｒｋ、１９７０年）の
第１１章に教示される如き従来のマイクロ波レーダ・ビ
ームのステアリングにおいて使用される方法に類似して
いる。例示された波形２６ａに示されるように、間隔が
周期的でありかつ最小値と最大値間の各周期内で電圧ス
テップの連続的な推移を有する複数の制御電圧信号が多
数のストライプ電極１８に対して加えられる。しかし、
本発明を周期的である複数の制御電圧信号のみに限定す
ることは意図するところではない。
【００２２】偏向装置１０に入射する光ビームが例示的
にＣＯ2レーザから与えられる事例においては、セル・
ウインドウ１２、１４は、ＣＯ2レーザにより発射され
る波長、典型的には１０．６μｍを有する赤外線の低い
吸収を呈すはずである。セル・ウインドウ１２、１４の
選択のための典型的な候補としては、ゲルマニウム、セ
レン化亜鉛およびヒ化ガリウムの如き半導体、あるいは
塩化カリウムの如きハロゲン化物塩を含み、これらは全
てＣＯ2レーザ光に対して比較的透過性を有する。更
に、セル・ウインドウ１２に跨がって導電性を生じる電
極１６、およびセル・ウインドウ１４における多数の個
々の導電性領域を生じる電極１８は、上記の波長におい
て実質的に光透過性を呈するものでなければならない。
にＣＯ2レーザから与えられる事例においては、セル・
ウインドウ１２、１４は、ＣＯ2レーザにより発射され
る波長、典型的には１０．６μｍを有する赤外線の低い
吸収を呈すはずである。セル・ウインドウ１２、１４の
選択のための典型的な候補としては、ゲルマニウム、セ
レン化亜鉛およびヒ化ガリウムの如き半導体、あるいは
塩化カリウムの如きハロゲン化物塩を含み、これらは全
てＣＯ2レーザ光に対して比較的透過性を有する。更
に、セル・ウインドウ１２に跨がって導電性を生じる電
極１６、およびセル・ウインドウ１４における多数の個
々の導電性領域を生じる電極１８は、上記の波長におい
て実質的に光透過性を呈するものでなければならない。
【００２３】本例においては、光透過性電極１６および
１８は、参考のため本文に引用される本発明と同じ譲受
人に譲渡された１９８９年１１月２１日発行のＤ．Ｐ．
Ｒｅｓｌｅｒの米国特許第４，８８２，２３５号「液晶
セル・ウインドウ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃ
ｅｌｌ Ｗｉｎｄｏｗｓ）」に開示される如きイオン注
入のプロセスによりセル・ウインドウ１２、１４に設け
られることが望ましい。
１８は、参考のため本文に引用される本発明と同じ譲受
人に譲渡された１９８９年１１月２１日発行のＤ．Ｐ．
Ｒｅｓｌｅｒの米国特許第４，８８２，２３５号「液晶
セル・ウインドウ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｃ
ｅｌｌ Ｗｉｎｄｏｗｓ）」に開示される如きイオン注
入のプロセスによりセル・ウインドウ１２、１４に設け
られることが望ましい。
【００２４】図１の例示的ビーム・ステアリング装置１
０はストライプ電極１８を有するウインドウ１４に入射
する光ビーム２２に対して透過モードで作動するが、引
用された文献は、このような構成の多くの変更例が用い
られることを示唆している。このような変更例の第１の
事例として、光ビーム２２は、共通電極１６を有するウ
インドウ１２に入射し、ウインドウ１４から偏向されて
出てくる。第２の事例として、共通電極１６は、対象と
なる周波数範囲で反射され、光ビーム２２は、ウインド
ウ１４に入射してこれから偏向されて出てくる。第３の
事例として、ストライプ電極１８は光学的に反射性を呈
し、光ビーム２２は、ウインドウ１２に入射してこれか
ら出てくる。（後者の事例においては、ストライプ１８
間の狭い間隙は、さもなければ存在するかも知れない外
因的な格子パターンを最小限に抑えるため最小化され
る。）。別の事例においては、共通電極１６および（ま
たは）ストライプ電極１８は、液晶層２０から離れて各
々のウインドウ１２、１４の外側に形成することができ
る。最後に、反射モードで装置１０を作動させるため別
の光学反射層（図示せず）をウインドウ１２または１４
のいずれかに接して装置１０に付設してもよい。上記な
らびに他の公知の明らかな変更例を本文に記載する本発
明の範囲内に含まれることが判るであろう。
０はストライプ電極１８を有するウインドウ１４に入射
する光ビーム２２に対して透過モードで作動するが、引
用された文献は、このような構成の多くの変更例が用い
られることを示唆している。このような変更例の第１の
事例として、光ビーム２２は、共通電極１６を有するウ
インドウ１２に入射し、ウインドウ１４から偏向されて
出てくる。第２の事例として、共通電極１６は、対象と
なる周波数範囲で反射され、光ビーム２２は、ウインド
ウ１４に入射してこれから偏向されて出てくる。第３の
事例として、ストライプ電極１８は光学的に反射性を呈
し、光ビーム２２は、ウインドウ１２に入射してこれか
ら出てくる。（後者の事例においては、ストライプ１８
間の狭い間隙は、さもなければ存在するかも知れない外
因的な格子パターンを最小限に抑えるため最小化され
る。）。別の事例においては、共通電極１６および（ま
たは）ストライプ電極１８は、液晶層２０から離れて各
々のウインドウ１２、１４の外側に形成することができ
る。最後に、反射モードで装置１０を作動させるため別
の光学反射層（図示せず）をウインドウ１２または１４
のいずれかに接して装置１０に付設してもよい。上記な
らびに他の公知の明らかな変更例を本文に記載する本発
明の範囲内に含まれることが判るであろう。
【００２５】本ビーム・ステアリング装置の動作は下記
の如くである。即ち、階段波形電圧２６ａが電極１８に
加えられ、電圧レベルは開口に跨がる位相偏移の均一な
階段波形即ち近似ランプを結果として生じるように選定
される。液晶の応答は線形的でないため、電圧のランプ
は必ずしも等しい段階を含まない。この移相器は、マイ
クロ波アレイにおける如く、大きな位相偏移の要求を避
けるため、モジューロ２πで作動することができる。結
果として生じる位相の「鋸歯状」分布は単一の連続的な
位相ランプに相当し、これはプリズム状に働いて与えら
れた位相ランプの程度に従って入射ビームをステアリン
グする。
の如くである。即ち、階段波形電圧２６ａが電極１８に
加えられ、電圧レベルは開口に跨がる位相偏移の均一な
階段波形即ち近似ランプを結果として生じるように選定
される。液晶の応答は線形的でないため、電圧のランプ
は必ずしも等しい段階を含まない。この移相器は、マイ
クロ波アレイにおける如く、大きな位相偏移の要求を避
けるため、モジューロ２πで作動することができる。結
果として生じる位相の「鋸歯状」分布は単一の連続的な
位相ランプに相当し、これはプリズム状に働いて与えら
れた位相ランプの程度に従って入射ビームをステアリン
グする。
【００２６】次に、ストライプ電極１８に対して個々に
制御電圧を与える装置について考察すると、前掲のＤｏ
ｒｓｃｈｎｅｒ等の米国特許第４，９６４，７０１号
は、ストライプ電極の下に存在しその幅が多数の電極を
跨ぐ比較的大きな接触パッドを開示している。各接触パ
ッドは、典型的にはバイア・ホールに被着される導体に
より１つの電極と電気的に接続されている。この導体
は、ジグザグ形状に離間されることが望ましい。
制御電圧を与える装置について考察すると、前掲のＤｏ
ｒｓｃｈｎｅｒ等の米国特許第４，９６４，７０１号
は、ストライプ電極の下に存在しその幅が多数の電極を
跨ぐ比較的大きな接触パッドを開示している。各接触パ
ッドは、典型的にはバイア・ホールに被着される導体に
より１つの電極と電気的に接続されている。この導体
は、ジグザグ形状に離間されることが望ましい。
【００２７】米国特許第４，９６４，７０１号は多数の
密に隔てられたストライプ電極に対して制御電圧を接続
する装置を開示しているが、個々のリードを非常に多数
のこのような電極の各々に添付する技術水準における実
用的で信頼し得る方法は依然として存在しない。本発明
は、多数の電極を複数のサブアレイに組合わせるための
構造を開示し、これにおいては、各サブアレイが所定の
用途のためビーム・ステアリングの充分な分布を行うに
充分な多数の電極を含む。
密に隔てられたストライプ電極に対して制御電圧を接続
する装置を開示しているが、個々のリードを非常に多数
のこのような電極の各々に添付する技術水準における実
用的で信頼し得る方法は依然として存在しない。本発明
は、多数の電極を複数のサブアレイに組合わせるための
構造を開示し、これにおいては、各サブアレイが所定の
用途のためビーム・ステアリングの充分な分布を行うに
充分な多数の電極を含む。
【００２８】次に図２および図３は、本発明の原理によ
る簡素化されたビーム・ステアリング組立体の一部の平
面図および断面図をそれぞれ示している。この組立体
は、ウインドウ４０および４４を有する液晶セル５２
と、その間の液晶分子層５０とを含んでいる。図１のビ
ーム・ステアリング装置１０における如く、セル５２
は、ウインドウ４４の内面に共通電極４２と、ウインド
ウ４０の内面上の総合的にストライプ電極３０と呼ばれ
る多数のストライプ電極３０（１，１）、３０（１，
２）、、、３０（１，６）、３０（２，１）、、、３０
（２，６）、、、３０（ｎ，１）、、、３０（ｎ，６）
とを含む。
る簡素化されたビーム・ステアリング組立体の一部の平
面図および断面図をそれぞれ示している。この組立体
は、ウインドウ４０および４４を有する液晶セル５２
と、その間の液晶分子層５０とを含んでいる。図１のビ
ーム・ステアリング装置１０における如く、セル５２
は、ウインドウ４４の内面に共通電極４２と、ウインド
ウ４０の内面上の総合的にストライプ電極３０と呼ばれ
る多数のストライプ電極３０（１，１）、３０（１，
２）、、、３０（１，６）、３０（２，１）、、、３０
（２，６）、、、３０（ｎ，１）、、、３０（ｎ，６）
とを含む。
【００２９】従って、図２および図３のビーム・ステア
リング組立体がストライプ状の移相器の大きなアレイを
含み、各移相器がその間にストライプ電極３０の１つ、
共通電極４２および液晶分子５０から形成されることが
判る。この移相器は、横方向寸法λ0＝ｗ＋Δを有し、
ここでｗはストライプ電極３０の幅であり、Δはストラ
イプ電極３０間の間隙である。移相器は、ビーム・ステ
アリング組立体の略々全開口を均等に覆っている。
リング組立体がストライプ状の移相器の大きなアレイを
含み、各移相器がその間にストライプ電極３０の１つ、
共通電極４２および液晶分子５０から形成されることが
判る。この移相器は、横方向寸法λ0＝ｗ＋Δを有し、
ここでｗはストライプ電極３０の幅であり、Δはストラ
イプ電極３０間の間隙である。移相器は、ビーム・ステ
アリング組立体の略々全開口を均等に覆っている。
【００３０】本発明の原理によれば、総合的にサブアレ
イ３８と呼ばれる複数のサブアレイ３８（１）、、、３
８（ｎ）が総合的にジャンパ・ストラップ３２と呼ばれ
るジャンパ・ストラップ３２（１）、３２（２）、、、
３２（６）により形成されている。図示を容易にするた
め、６個の移相器のサブアレイ寸法が示される。ジャン
パ・ストラップ３２（１）は、ストライプ電極３０
（１，１）、３０（２，１）、、、３０（ｎ，１）を相
互に連結し、ジャンパ・ストラップ３２（２）はストラ
イプ電極３０（１，２）、３０（２，２）、、、３０
（ｎ，２）を連結する等々である。ジャンパ・ストラッ
プ３２（１）は、バイヤ・ホール３４（１，１）内の導
体によりストライプ電極３０（１，１）と、またバイヤ
・ホール３４（２，１）、、、内の導体によりストライ
プ電極３０（２，１）と、またバイヤ・ホール３４
（ｎ，１）内の導体によりストライプ電極３０（ｎ，
１）と接続されている。一般に、ジャンパ・ストラップ
３２（ｉ）がバイヤ・ホール３４（ｊ，ｉ）内の導体に
よりストライプ電極３０（ｊ，ｉ）と接続され、ここで
ｊは１からサブアレイ個数ｎまでであり、ｉは１から各
サブアレイ内の移相器数Ｍまでである。各ジャンパ・ス
トラップ３２（ｉ）は、制御電圧を加える目的のため外
部配線と相互に結合するための接触パッド３６（ｉ）で
終る。同様に、共通電極４２は、基準電圧を付加する目
的のため外部導線と相互に接続するため接触パッド４８
と接続されている。
イ３８と呼ばれる複数のサブアレイ３８（１）、、、３
８（ｎ）が総合的にジャンパ・ストラップ３２と呼ばれ
るジャンパ・ストラップ３２（１）、３２（２）、、、
３２（６）により形成されている。図示を容易にするた
め、６個の移相器のサブアレイ寸法が示される。ジャン
パ・ストラップ３２（１）は、ストライプ電極３０
（１，１）、３０（２，１）、、、３０（ｎ，１）を相
互に連結し、ジャンパ・ストラップ３２（２）はストラ
イプ電極３０（１，２）、３０（２，２）、、、３０
（ｎ，２）を連結する等々である。ジャンパ・ストラッ
プ３２（１）は、バイヤ・ホール３４（１，１）内の導
体によりストライプ電極３０（１，１）と、またバイヤ
・ホール３４（２，１）、、、内の導体によりストライ
プ電極３０（２，１）と、またバイヤ・ホール３４
（ｎ，１）内の導体によりストライプ電極３０（ｎ，
１）と接続されている。一般に、ジャンパ・ストラップ
３２（ｉ）がバイヤ・ホール３４（ｊ，ｉ）内の導体に
よりストライプ電極３０（ｊ，ｉ）と接続され、ここで
ｊは１からサブアレイ個数ｎまでであり、ｉは１から各
サブアレイ内の移相器数Ｍまでである。各ジャンパ・ス
トラップ３２（ｉ）は、制御電圧を加える目的のため外
部配線と相互に結合するための接触パッド３６（ｉ）で
終る。同様に、共通電極４２は、基準電圧を付加する目
的のため外部導線と相互に接続するため接触パッド４８
と接続されている。
【００３１】図２および図３に示される事例において
は、１ｃｍ以上の開口の場合に通常必要とされる数千個
の代わりに、６個目毎の電極３０が並列に接続され、接
触パッド３６を介して外部の電源と接続されねばならな
いちょうど６本のアドレス線がある。また、サブアレイ
３８における電極３０の数とは独立的に、即ちアレイ全
体で１つの接地線が設けられる。
は、１ｃｍ以上の開口の場合に通常必要とされる数千個
の代わりに、６個目毎の電極３０が並列に接続され、接
触パッド３６を介して外部の電源と接続されねばならな
いちょうど６本のアドレス線がある。また、サブアレイ
３８における電極３０の数とは独立的に、即ちアレイ全
体で１つの接地線が設けられる。
【００３２】例示として各サブアレイ３８の６個の移相
器が独立的にアドレス指定可能であるが、各移相器は、
他のサブアレイ３８の各々の対応する移相器と並列に恒
久的に接続されている。このため、どんな空間的位相分
布が１つのサブアレイ３８に加えられても、これが全開
口に跨がって反復される。
器が独立的にアドレス指定可能であるが、各移相器は、
他のサブアレイ３８の各々の対応する移相器と並列に恒
久的に接続されている。このため、どんな空間的位相分
布が１つのサブアレイ３８に加えられても、これが全開
口に跨がって反復される。
【００３３】一般に、もしＭが１つのサブアレイにおけ
る移相器の個数であれば、アドレス指定電極の個数は
（Ｍ＋１）となる。実際の用途では、Ｍは大きな数、お
そらくは数百、数千となろう。しかし、Ｍがアレイ全体
における移相器の合計数Ｓと比較して小さい限り、必要
とされるアドレス指定線の数は著しく減少する。これ
は、実際の用途の場合である。
る移相器の個数であれば、アドレス指定電極の個数は
（Ｍ＋１）となる。実際の用途では、Ｍは大きな数、お
そらくは数百、数千となろう。しかし、Ｍがアレイ全体
における移相器の合計数Ｓと比較して小さい限り、必要
とされるアドレス指定線の数は著しく減少する。これ
は、実際の用途の場合である。
【００３４】実際には、外部結線は下記の如く作られ
る。即ち、多数のストライプ電極３０（各移相器に１つ
づつ）がイオン注入法により光学的に透過性の基板４０
上に形成される。半透過性の導電性薄膜の被着の如き他
の手段も使用可能であるが、イオン注入は損失、光学的
係数の整合およびレーザ損失レベルの如き幾つかの重要
な性能の考慮から望ましいことが判った。次いで、窒化
シリコンまたは酸化シリコンの如き薄膜絶縁層４６が電
極３０の終端を含む小さな領域上に被着される。次に、
フォトパターンおよびプラズマ・エッチングあるいは化
学的エッチングを用いて、バイア・ホール３４が薄膜絶
縁層４６に形成される。このバイア・ホール３４は、所
要の電極グループに適するパターンで、即ち、図２およ
び図３に示される如きＭ個の移相器のサブアレイ構造を
得るため周期的にＭ番目の電極毎に配置される。次に薄
膜金属結合線３２が絶縁層４６の頂面に別のフォトパタ
ーンにより被着され、これにより適当な電極３０をバイ
ア・ホール３４を介して電気的に接続する。選択された
サブアレイ構造に対して独立的にアドレス指定可能な結
線があるため、多数の相互接続線３２が用いられる。金
属相互結線３２は、一例としてフラットパッケージ素子
ホルダー（図示せず）上のピンに後でワイヤ・ボンドす
ることができるボンディング・パッド３６内へ基板の周
部で終る。
る。即ち、多数のストライプ電極３０（各移相器に１つ
づつ）がイオン注入法により光学的に透過性の基板４０
上に形成される。半透過性の導電性薄膜の被着の如き他
の手段も使用可能であるが、イオン注入は損失、光学的
係数の整合およびレーザ損失レベルの如き幾つかの重要
な性能の考慮から望ましいことが判った。次いで、窒化
シリコンまたは酸化シリコンの如き薄膜絶縁層４６が電
極３０の終端を含む小さな領域上に被着される。次に、
フォトパターンおよびプラズマ・エッチングあるいは化
学的エッチングを用いて、バイア・ホール３４が薄膜絶
縁層４６に形成される。このバイア・ホール３４は、所
要の電極グループに適するパターンで、即ち、図２およ
び図３に示される如きＭ個の移相器のサブアレイ構造を
得るため周期的にＭ番目の電極毎に配置される。次に薄
膜金属結合線３２が絶縁層４６の頂面に別のフォトパタ
ーンにより被着され、これにより適当な電極３０をバイ
ア・ホール３４を介して電気的に接続する。選択された
サブアレイ構造に対して独立的にアドレス指定可能な結
線があるため、多数の相互接続線３２が用いられる。金
属相互結線３２は、一例としてフラットパッケージ素子
ホルダー（図示せず）上のピンに後でワイヤ・ボンドす
ることができるボンディング・パッド３６内へ基板の周
部で終る。
【００３５】本実施例に示したビーム・ステアリング装
置は平坦なウインドウ４０、４４を有する液晶セル５２
を含むが、当業者は、電極４０、４２が平坦でない面、
例えば、良好な光学的形状となる品質を有する凸状ある
いは凹状の面に対して添付できることが認識されよう。
置は平坦なウインドウ４０、４４を有する液晶セル５２
を含むが、当業者は、電極４０、４２が平坦でない面、
例えば、良好な光学的形状となる品質を有する凸状ある
いは凹状の面に対して添付できることが認識されよう。
【００３６】本発明のサブアレイ・アドレス指定光ビー
ム・ステアリング装置は、従来のフェーズド・アレイと
同様に動作させることができる、即ち、ビーム・ステア
リング開口に跨がる位相ランプの階段状近似が、電極に
対応する電圧階段波形を加えることにより形成される
（図１参照）。従来のフェーズド・アレイと同様に、前
記位相ランプは最大振幅２πのモジューロ２πを加える
ことができる。しかし、本例では、限られた数、即ち各
サブアレイ毎の個数であるＭ個の移相器が独立的にアド
レス指定可能である故に、限られた数のランプ周期のみ
を合成させ得る。このことは、アドレス指定可能なビー
ム位置の数を限定するが、それでも以下に述べるよう
に、中程度のサブアレイ・サイズでもむしろ大きな数の
位置が可能となる。
ム・ステアリング装置は、従来のフェーズド・アレイと
同様に動作させることができる、即ち、ビーム・ステア
リング開口に跨がる位相ランプの階段状近似が、電極に
対応する電圧階段波形を加えることにより形成される
（図１参照）。従来のフェーズド・アレイと同様に、前
記位相ランプは最大振幅２πのモジューロ２πを加える
ことができる。しかし、本例では、限られた数、即ち各
サブアレイ毎の個数であるＭ個の移相器が独立的にアド
レス指定可能である故に、限られた数のランプ周期のみ
を合成させ得る。このことは、アドレス指定可能なビー
ム位置の数を限定するが、それでも以下に述べるよう
に、中程度のサブアレイ・サイズでもむしろ大きな数の
位置が可能となる。
【００３７】サブアレイ周期ＭΛ0の同じ整数係数であ
る周期ＮΛ0を持つ同じランプをサブアレイのエッジに
不連続を生じることなく加えることができる。これは、
サイドローブの低レベルを維持するための重要な配慮と
なる。±６、±３、±２および無限大となるＮを持つＮ
個の位相ステップからなるランプを、例示として図２、
図３のサブアレイで形成することができる。これらラン
プ周期の各々は、θ＝ｓｉｎ-1（λ／ＮΛ0）により与
えられるアドレス指定可能なビーム位置と対応し、ここ
でλは光ビームの自由空間波長である。
る周期ＮΛ0を持つ同じランプをサブアレイのエッジに
不連続を生じることなく加えることができる。これは、
サイドローブの低レベルを維持するための重要な配慮と
なる。±６、±３、±２および無限大となるＮを持つＮ
個の位相ステップからなるランプを、例示として図２、
図３のサブアレイで形成することができる。これらラン
プ周期の各々は、θ＝ｓｉｎ-1（λ／ＮΛ0）により与
えられるアドレス指定可能なビーム位置と対応し、ここ
でλは光ビームの自由空間波長である。
【００３８】半波間隔、即ちλ＝２Λ0の場合は、取り
得る角度組は、それぞれ±１９．４７°、±４１．８１
°、±９０°および０°である。これらは、非常に小さ
いサブアレイの結果である大きなステアリング角度であ
る。９０°の場合は、この方向では実際には非常に小さ
なエネルギが指向されるため実際には実用性がなく、装
置の有効な放射領域はゼロまで減少する。
得る角度組は、それぞれ±１９．４７°、±４１．８１
°、±９０°および０°である。これらは、非常に小さ
いサブアレイの結果である大きなステアリング角度であ
る。９０°の場合は、この方向では実際には非常に小さ
なエネルギが指向されるため実際には実用性がなく、装
置の有効な放射領域はゼロまで減少する。
【００３９】一般に、大きな数の移相器を持つサブアレ
イは比較的小さなステアリング角度を含む。一例とし
て、４８個の移相器のサブアレイは、正確な階乗周期
（本例では、「ランプ・ピッチ」で示される）の場合、
図４に示したステアリング角度の分布を生じる。移相器
のストライプ電極間の１波長の間隔Λ0が仮定された。
±１０°の注目視野に対するこれらの角度のみが示さ
れ、これはやや典型的な対象範囲である。図４からは、
取得可能な角度の分布がやや均一であることが判る。こ
のことは、サブアレイにおけるエレメント数が増加する
に伴い均一角度の間隙が増加する傾向を呈する。２５６
個の移相器のサブアレイを有するビーム・ステアリング
装置が作られてテストされ、上記の±１０°の注目視野
内でやや均一に分布した多数のビーム位置を生じること
が判った。
イは比較的小さなステアリング角度を含む。一例とし
て、４８個の移相器のサブアレイは、正確な階乗周期
（本例では、「ランプ・ピッチ」で示される）の場合、
図４に示したステアリング角度の分布を生じる。移相器
のストライプ電極間の１波長の間隔Λ0が仮定された。
±１０°の注目視野に対するこれらの角度のみが示さ
れ、これはやや典型的な対象範囲である。図４からは、
取得可能な角度の分布がやや均一であることが判る。こ
のことは、サブアレイにおけるエレメント数が増加する
に伴い均一角度の間隙が増加する傾向を呈する。２５６
個の移相器のサブアレイを有するビーム・ステアリング
装置が作られてテストされ、上記の±１０°の注目視野
内でやや均一に分布した多数のビーム位置を生じること
が判った。
【００４０】他の駆動手法は、付加されるビーム方向を
アドレス指定可能にする。一例として、上記の正確な周
期の線形的重ね合せによって別の周期を形成することが
できる。サブアレイ次元に合算される周期の組合わせに
より異なる有効周期を形成することもできる。
アドレス指定可能にする。一例として、上記の正確な周
期の線形的重ね合せによって別の周期を形成することが
できる。サブアレイ次元に合算される周期の組合わせに
より異なる有効周期を形成することもできる。
【００４１】このような別の有効な周期を提供する方法
が、本発明の譲受人に譲渡された本発明と同日に出願さ
れたＴ．Ａ．Ｄｏｒｓｃｈｎｅｒの係属中の米国特許出
願「サブ開口アドレス指定光ビーム・ステアリング装置
におけるビーム・ステアリングを行う方法（Ｍｅｔｈｏ
ｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｔｅｒ
ｒｉｎｇ ｉｎ ａ Ｓｕｂａｐｅｒｔｕｒｅ−Ａｄｄ
ｒｅｓｓｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｓｔｅｅｒ
ｅｒ）」において更に詳細に開示されている。
が、本発明の譲受人に譲渡された本発明と同日に出願さ
れたＴ．Ａ．Ｄｏｒｓｃｈｎｅｒの係属中の米国特許出
願「サブ開口アドレス指定光ビーム・ステアリング装置
におけるビーム・ステアリングを行う方法（Ｍｅｔｈｏ
ｄ ｆｏｒ Ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ Ｂｅａｍ Ｓｔｅｒ
ｒｉｎｇ ｉｎ ａ Ｓｕｂａｐｅｒｔｕｒｅ−Ａｄｄ
ｒｅｓｓｅｄ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｓｔｅｅｒ
ｅｒ）」において更に詳細に開示されている。
【００４２】本発明の原理を特に図面に例示した構造に
関して示したが、このような例示的な構造からの種々の
変更が本発明の実施において可能であることが認識され
よう。本発明の範囲は、本文に開示された構造に限定さ
れるべきものではなく、頭書の特許請求の範囲によって
判断されるべきものである。
関して示したが、このような例示的な構造からの種々の
変更が本発明の実施において可能であることが認識され
よう。本発明の範囲は、本文に開示された構造に限定さ
れるべきものではなく、頭書の特許請求の範囲によって
判断されるべきものである。
【図１】液晶ビーム偏向装置を示す断面概略図である。
【図２】本発明によるサブ開口アドレス指定光ステアリ
ング装置の簡略化した実施例を示す平面図である。
ング装置の簡略化した実施例を示す平面図である。
【図３】本発明によるサブ開口アドレス指定光ステアリ
ング装置の簡略化した実施例を示す断面図である。
ング装置の簡略化した実施例を示す断面図である。
【図４】４８エレメントのサブアレイを有する光ビーム
・ステアリング装置におけるステアリング角度対位相ラ
ンプ・ピッチの関係を示す図である。
・ステアリング装置におけるステアリング角度対位相ラ
ンプ・ピッチの関係を示す図である。
１０ 液晶ビーム・ステアリング装置 １２ セル・ウインドウ １４ セル・ウインドウ １６ 共通電極 １７ 波面 １８ ストライプ電極 ２０ 液晶分子層 ２２ 光ビーム ２６ 制御電圧発生器 ３０ ストライプ電極
フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・ピー・レスラー アメリカ合衆国マサチユーセツツ州01887， ウイルミントン，セーレム・ストリート 18
Claims (11)
- 【請求項１】 入射光ビームを偏向させる装置におい
て、 第１の面上の共通電極と、第２の面上のＳ個の並列スト
ライプ電極と、前記第１および第２の面間の電気−光学
移相媒体とを有する光学移相器アレイと、 ０乃至（Ｓ／Ｍ）−１の全ての整数値ｊに対する（ｉ＋
ｊＭ）番目のストライプ電極の各々に対してｉ番目の相
互接続が接続され、各々がＳ／Ｍ個の前記ストライプ電
極と接続されるＭ個の相互接続と、 Ｍ個の制御信号をそれぞれ前記Ｍ個の相互接続と前記共
通電極間に接続することにより、前記移相媒体における
屈折率の局部的な変化を生じさせる手段とを設けてなる
装置。 - 【請求項２】 前記共通電極が、前記光ビームの波長を
有する光に対して実質的に透過性を呈する請求項１記載
の装置。 - 【請求項３】 前記多数のストライプ電極が、前記光ビ
ームの波長を有する光に対して実質的に透過性を呈する
請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記電気−光学移相媒体が液晶分子層を
含む請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 前記ストライプ電極が前記第２の面上に
イオン注入により形成される請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 前記全てのストライプ電極の一部を覆う
絶縁層を更に設け、前記Ｍ個の相互接続が前記絶縁層の
上に設けられ、前記Ｍ個の相互接続が、前記絶縁層にお
ける開口内の導電性材料により前記ストライプ電極に対
して電気的に接続される請求項１記載の装置。 - 【請求項７】 入射する光ビームを偏向させる装置にお
いて、 共通電極を有する第１のウインドウと、Ｓ個の並列スト
ライプ電極を有する第２のウインドウと、前記第１およ
び第２のウインドウ間の液晶分子層とを含む液晶セル・
エレメントと、 ０乃至（Ｓ／Ｍ）−１の全ての整数値ｊに対する（ｉ＋
ｊＭ）番目のストライプ電極の各々に対してｉ番目の相
互接続が接続され、各々がＳ／Ｍ個の前記ストライプ電
極と接続されるＭ個の相互接続と、 Ｍ個の制御信号をそれぞれ前記Ｍ個の相互接続と前記共
通電極間に接続することにより、前記液晶層における屈
折率の局部的な変化を生じさせる手段とを設けてなる装
置。 - 【請求項８】 前記共通電極が、前記光ビームの波長を
有する光に対して実質的に透過性を呈する請求項６記載
の装置。 - 【請求項９】 前記多数のストライプ電極が、前記光ビ
ームの波長を有する光に対して実質的に透過性を呈する
請求項６記載の装置。 - 【請求項１０】 前記ストライプ電極が前記第２のウイ
ンドウ上にイオン注入により形成される請求項６記載の
装置。 - 【請求項１１】 前記全てのストライプ電極の一部を覆
う絶縁層を更に設け、前記Ｍ個の相互接続が前記絶縁層
の上に設けられ、前記Ｍ個の相互接続が、前記絶縁層に
おける開口内の導電性材料により前記ストライプ電極に
対して電気的に接続される請求項７記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US662094 | 1991-02-28 | ||
| US07/662,094 US5093740A (en) | 1991-02-28 | 1991-02-28 | Optical beam steerer having subaperture addressing |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0580358A true JPH0580358A (ja) | 1993-04-02 |
| JP3512429B2 JP3512429B2 (ja) | 2004-03-29 |
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|---|---|---|---|
| JP04341992A Expired - Fee Related JP3512429B2 (ja) | 1991-02-28 | 1992-02-28 | サブ開口アドレス指定による光ビーム・ステアリング装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP0501824B1 (ja) |
| JP (1) | JP3512429B2 (ja) |
| DE (1) | DE69221751T2 (ja) |
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| JP2017524918A (ja) * | 2014-06-28 | 2017-08-31 | インテル コーポレイション | ソリッドステートｌｉｄａｒ回路 |
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-
1991
- 1991-02-28 US US07/662,094 patent/US5093740A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-02-28 EP EP92301729A patent/EP0501824B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-28 DE DE69221751T patent/DE69221751T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-02-28 JP JP04341992A patent/JP3512429B2/ja not_active Expired - Fee Related
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