JPH06332003A - 空間光変調素子 - Google Patents

空間光変調素子

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JPH06332003A
JPH06332003A JP14144993A JP14144993A JPH06332003A JP H06332003 A JPH06332003 A JP H06332003A JP 14144993 A JP14144993 A JP 14144993A JP 14144993 A JP14144993 A JP 14144993A JP H06332003 A JPH06332003 A JP H06332003A
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JP
Japan
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spatial light
light
rpsl
random phase
modulation element
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JP14144993A
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English (en)
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Ken Kobayashi
建 小林
Tsutae Asakura
伝 浅倉
Masato Furuya
正人 古屋
Yoshitane Terai
美苗 寺井
Akihiro Yamazaki
哲広 山崎
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Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 不要な干渉縞や不要な回折パターンを生じさ
せない空間光変調素子を提供する。 【構成】空間光変調素子SLMにおける読出し光の通路
となる部分に、読出し光の位相を通路の横断面方向に関
してランダムに変化させるランダム・フェーズ・シフト層
RPSLを、他の構成部材と密着状態に積層して設け
る。それにより、本発明の空間光変調素子から読出され
て再生される像には、空間光変調素子の各構成部材にお
ける表裏面の反射光によって不要な干渉縞が現われるこ
となく、またランダム・フェーズ・シフタ層の不要な回
折パターンも現われることがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は撮像装置、表示装置、光
コンピュータにおける信号処理装置、ホログラム記録再
生装置などにおける構成部品として使用される空間光変
調素子に関する。
【0002】
【従来の技術】被写体の光学像を撮像装置により撮像し
て得た映像信号は、編集、トリミング、その他の画像信
号処理が容易であるとともに、既記録信号を消去できる
可逆性を有する記録部材を使用して記録再生が容易に行
えるという特徴を有しているが、映像信号の発生のため
に従来から一般的に使用されて来ている撮像装置は、撮
像レンズによって撮像素子における光電変換部に結像さ
れた被写体の光学像を、撮像素子の光電変換部で被写体
の光学像に対応する電気的な画像情報に変換し、その電
気的な画像情報を時間軸上で直列的な映像信号として出
力させうるような構成形態のものであり、撮像装置の構
成に当っては前記した撮像素子として従来から各種の撮
像管や各種の固体撮像素子が使用されていることは周知
のとおりである。
【0003】近年になって高画質・高解像度の再生画像
に対する要望が高まるのに応じて、テレビジョン方式に
ついても、いわゆるEDTV、HDTVなどの新しい諸
方式が提案されて来ていることも周知のとおりである
が、高画質・高解像度の再生画像が得られるようにする
ためには、高解像度の再生画像を再生できるような画像
信号の発生できる撮像装置が必要とされる。従来の撮像
管や2次元固体撮像素子等の撮像素子を使用した撮像装
置では、前記しかし、撮像素子が抱えている諸問題点の
存在によって、高解像度の再生画像を再生させうるよう
な映像信号を良好に発生させることはできなかったが、
本出願人会社では前記のような問題点を解決できる撮像
装置として、光ー光変換素子(空間光変調素子)を構成素
子に使用した撮像装置を提案している他、空間光変調素
子を構成素子に使用することによって、高精細度な表示
画像を表示できるような表示装置、あるいは光コンピュ
ータにも使用できるように、空間光変調素子を構成素子
に用いて構成した信号処理装置や、空間光変調素子を構
成素子に用いて構成したホログラム記録装置等を提案し
て来ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、画像情報を
高解像度で処理できるようにする場合の空間光変調素子
としては、積層されている各構成部材が極めて薄いもの
として構成されるから、読出し光として可干渉光が用い
られる場合には、前記した構成部材における表裏面の反
射光により不要な干渉縞が現われることが問題になっ
た。前記の問題を解決するために、空間光変調素子に、
個別部品として構成された位相板(ランダム・フェーズ
・シフタ)を付加することを行なってみたが、前記の両
者が別体構成のものであるために、読出された像に位相
板(ランダム・フェーズ・シフタ)による不要な回折パ
ターンが現われるために、そのような解決手段を採用す
ることができなかった。それで、前記のような問題点の
生じない解決策が求められた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は2つの透明電極
の間に少なくとも光導電層部材と光変調材層部材とを備
えて構成されている空間光変調素子における読出し光の
通路となる部分中に、読出し光の位相を通路の横断面方
向に関してランダムに変化させるランダム・フェーズ・シ
フト層を、他の構成部材と密着状態に積層させてなる空
間光変調素子を提供する。
【0006】
【作用】透明電極間に駆動用電圧が供給されている状態
の空間光変調素子の光導電層部材に、撮像レンズによっ
て被写体の光学像を結像させると、被写体の光学像に対
応した電界が前記した空間光変調素子における光変調材
層部材に加えられる。読出し光の光源から空間光変調素
子における光変調材層部材に入射された読出し光は、光
変調材層部材を往復する間に被写体の光学像に対応した
電界により光の状態が変化されている光として空間光変
調素子から射出するが、前記の読出し光の通路となる部
分には読出し光の位相を通路の横断面方向に関してラン
ダムに変化させるランダム・フェーズ・シフト層が、他の
構成部材と密着状態に設けられているために、読出され
た像には、前記した各構成部材における表裏面の反射光
により不要な干渉縞も現われることなく、またランダム
・フェーズ・シフタ層の不要な回折パターンも現われる
ことがない。
【0007】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の空間光変
調素子の具体的な内容について詳細に説明する。図1図
乃至図5は本発明の空間光変調素子の実施例の概略構成
を示す縦断側面図であり、また図6は本発明の空間光変
調素子の一実施例中で使用されるランダム・フェーズ・
シフタ層の構成例の説明のための斜視図である。図1乃
至図5に示す空間光変調素子SLMにおいて、BP1,
BP2は透明基板(例えばガラス基板)であり、またEt
1,Et2は透明電極(例えばITO膜の電極)であって、
前記した電極Et1は書込み光WLに対して透明なものと
して構成されており、また電極Et2は読出し光RLに対
して透明なものとして構成されている。PCLは光導電
層部材、DMLは読出し光RLを反射させる誘電体ミラ
ー、PMLは電界の強度分布に応じて光の状態を変化さ
せうる光変調材によって構成されている光変調材層部材
(例えば、液晶層、あるいはニオブ酸リチウム単結晶の
ような光変調材、その他の光変調材を使用して構成され
ている光変調材層部材)、ALL1,ALL2は光変調材
層部材PMLとして液晶が用いられる場合に使用される
配向膜、RPSLは空間光変調素子SLMにおける読出
し光の通過する部分に構成されるランダム・フェーズ・
シフタ層である。また、Eは動作時に前記した透明電極
Et1,Et2間に接続される電源である。図中で、WL
は反射型空間光変調素子SLMに光学像を電荷像として
書込む書込み光、RLは反射型空間光変調素子SLMに
形成された電荷像を読出すのに使用される読出し光であ
る。
【0008】図1と図2とに示す空間光変調素子SLM
におけるランダム・フェーズ・シフタ層RPSLは、透
明基板BP2と透明電極Et2との間に設けられており、
また図3に示す空間光変調素子SLMにおけるランダム
・フェーズ・シフタ層RPSLは、透明基板BP2に設
けられている透明電極Et2自体に構成されており、さ
らに図4の(a)に示す空間光変調素子SLMにおける
ランダム・フェーズ・シフタ層RPSLは、光変調材層部
材として液晶を使用して構成してある空間光変調素子S
LMにおける配向膜ALL2自体に構成させてあり、さ
らにまた、図4の(b)に示す空間光変調素子SLMに
おけるランダム・フェーズ・シフタ層RPSLは、光変調
材層部材として液晶を使用して構成してある空間光変調
素子SLMにおける配向膜ALL1自体に構成されてお
り、また図5に示す空間光変調素子SLMにおけるラン
ダム・フェーズ・シフタ層RPSLは、読出し光RLの
入射側の透明基板BP2自体に構成されている。そし
て、前記したランダム・フェーズ・シフタ層RPSL
は、空間光変調素子SLMにおける読出し光の通路とな
る部分に、読出し光の位相を通路の横断面方向に関して
ランダムに変化させうるような構成態様のものとして構
成されているものである。
【0009】図1に示す空間光変調素子SLMにおい
て、読出し光の入射側の透明基板BP2と透明電極Et2
との間に設けられているランダム・フェーズ・シフタ層
RPSLは、例えば次のようにして読出し光の入射側の
透明基板BP2上に形成することができる。すなわち、
まず、読出し光側の透明基板BP2上に、例えばプラズ
マCVD法によって窒化シリコン(Si3N4)膜1を付
着形成させ、次に、前記した窒化シリコン膜1上にフォ
トリソグラフィ技術を適用して、数ミクロン〜数十ミク
ロンのピッチで所定パターンを有するマスクを順次に複
数回形成させるようにする。そして、前記した窒化シリ
コン膜1上に前記した1種類毎のマスクが形成される度
毎に、ドライエッチングによってそれぞれ異なる予め定
められた深さの孔を構成させることにより、読出し光の
通路の横断面方向に関して深さがランダムに変化されて
いる孔1a,1a,1a…が二次元的に分布している状
態の窒化シリコン(Si3N4)膜1を形成させる(図6
参照)。前記の個々の孔1a,1a,1a…の面積は、
画素の大きさよりも充分に大きい。なお、前記した孔1
a,1a,1a…として4種類の深さのものを用意し、
前記した深さの異なる4種類の孔がランダムに平面上に
配列されるように、前記したマスクとして4種類のもの
を用いて、読出し光の通路の横断面方向に関して深さが
ランダムに変化されている孔1a,1a,1a…が二次
元的に分布している状態の窒化シリコン(Si3N4)膜
1を形成させると、実用上で充分な性能を有するランダ
ム・フェーズ・シフタ層RPSLが構成できる。
【0010】次に、図6のように読出し光の入射側の透
明基板BP2上に付着形成された窒化シリコン(Si3N
4)膜1における深さがランダムに変化されている状態の
孔が二次元的に分布している凹凸面側に、二酸化シリコ
ン系の物質の溶液をSOG法(Spin On Glas
s)によってスピンコートすることにより、前記した凹
凸面側が平面となるような層2を構成して、ランダム・
フェーズ・シフタ層RPSLを構成させるのであり、前
記のようにして構成されたランダム・フェーズ・シフタ
層RPSLは、前記のように深さがランダムに変化して
いる孔1a,1a,1a…の部分毎に、その部分を通過
する読出し光の位相がランダムに変化させることになる
が、前記したランダム・フェーズ・シフタ層RPSL
は、読出し光の位相の差が最大でも2πラジアン以内と
なるようなものとして構成されることが必要である。前
記したランダム・フェーズ・シフタ層RPSL上には透
明電極Et2を付着させ、さらに配向膜ALL2、液晶層
PML、配向膜ALL1,誘電体ミラーDML、光電体
層部材PCL、透明電極Et1、透明基板BP1が順次に
積層された状態として空間光変調素子SLMが構成され
るのである。
【0011】次に、図2に示す空間光変調素子SLMに
おけるランダム・フェーズ・シフタ層RPSLは、透明
基板BP2に付着形成させた透明物質層3として、それ
ぞれ屈折率を異にする微小面積の部分3a,3a,3a
…が、面方向にランダムに配列されている構成態様のも
のが用いられている。そして、前記の個々の微小面積の
部分3a,3a,3a…の面積は、画素の大きさよりも
充分に大きい。なお、前記の個々の微小面積の部分3
a,3a,3a…として、4種類の屈折率の異なる状態
のものを用意し、前記した屈折率の異なる4種類の微小
面積の部分がランダムに平面上に配列されるようにする
と、実用上で充分な性能を有するランダム・フェーズ・
シフタ層RPSLが構成できる。そして、前記したラン
ダム・フェーズ・シフタ層RPSLとしては、読出し光
の位相の差が最大でも2πラジアン以内となるようなも
のとして構成されることが必要である。前記したランダ
ム・フェーズ・シフタ層RPSLは、表面が平坦である
から、その面上に透明電極Et2を付着させ、さらに配
向膜ALL2、液晶層PML、配向膜ALL1,誘電体ミ
ラーDML、光電体層部材PCL、透明電極Et1、透
明基板BP1が順次に積層された状態として空間光変調
素子SLMが構成されるのである。
【0012】図3に示す空間光変調素子SLMにおける
ランダム・フェーズ・シフタ層RPSLは、透明基板B
P2に付着形成させた透明電極Et2自体で、ランダム・
フェーズ・シフタ層RPSLを構成するように、透明電
極Et2としてそれぞれ屈折率を異にする微小面積の部
分4a,4a,4a…が、面方向にランダムに配列され
ている構成態様のものが用いられている。そして、前記
の個々の微小面積の部分4a,4a,4a…の面積は、
画素の大きさよりも充分に大きい。なお、前記の個々の
微小面積の部分4a,4a,4a…として、4種類の屈
折率の異なる状態のものを用意し、前記した屈折率の異
なる4種類の微小面積の部分4a,4a,4a…がラン
ダムに平面上に配列されるようにすると、実用上で充分
な性能を有するランダム・フェーズ・シフタ層RPSL
が構成できる。そして、前記したランダム・フェーズ・
シフタ層RPSLとしては、読出し光の位相の差が最大
でも2πラジアン以内となるようなものとして構成され
ることが必要である。前記した透明電極Et2自体で構
成されたランダム・フェーズ・シフタ層RPSLは、表
面が平坦であるから、その面上に配向膜ALL2、液晶
層PML、配向膜ALL1,誘電体ミラーDML、光電
体層部材PCL、透明電極Et1、透明基板BP1が順次
に積層された状態として空間光変調素子SLMが構成さ
れるのである。
【0013】次に図4の(a)に示す空間光変調素子S
LMにおけるランダム・フェーズ・シフタ層RPSLは、
光変調材層部材として液晶を使用して構成してある空間
光変調素子SLMにおける配向膜ALL2自体に構成さ
せるようにしたものであり、配向膜ALL2がランダム
・フェーズ・シフタ層RPSLとして機能するようにす
るために、配向膜ALL2としてそれぞれ屈折率を異に
する微小面積の部分5a,5a,5a…が、面方向にラ
ンダムに配列されている構成態様のものが用いられてい
る。そして、前記の個々の微小面積の部分5a,5a,
5a…の面積は、画素の大きさよりも充分に大きい。な
お、前記の個々の微小面積の部分5a,5a,5a…と
して、4種類の屈折率の異なる状態のものを用意し、前
記した屈折率の異なる4種類の微小面積の部分5a,5
a,5a…がランダムに平面上に配列されるようにする
と、実用上で充分な性能を有するランダム・フェーズ・
シフタ層RPSLが構成できる。そして、前記したラン
ダム・フェーズ・シフタ層RPSLとしては、読出し光
の位相の差が最大でも2πラジアン以内となるようなも
のとして構成されることが必要である。前記した配向膜
ALL2自体で構成されたランダム・フェーズ・シフタ
層RPSLは、表面が平坦であるから、その面上に液晶
層PML、配向膜ALL1,誘電体ミラーDML、光電
体層部材PCL、透明電極Et1、透明基板BP1が順次
に積層された状態として空間光変調素子SLMが構成さ
れるのである。
【0014】次に図4の(b)に示す空間光変調素子S
LMにおけるランダム・フェーズ・シフタ層RPSLは、
光変調材層部材として液晶を使用して構成してある空間
光変調素子SLMにおける配向膜ALL1自体に構成さ
せるようにしたものであり、配向膜ALL1がランダム
・フェーズ・シフタ層RPSLとして機能するようにす
るために、配向膜ALL1としてそれぞれ屈折率を異に
する微小面積の部分6a,6a,6a…が、面方向にラ
ンダムに配列されている構成態様のものが用いられてい
る。そして、前記の個々の微小面積の部分6a,6a,
6a…の面積は、画素の大きさよりも充分に大きい。な
お、前記の個々の微小面積の部分6a,6a,6a…と
して、4種類の屈折率の異なる状態のものを用意し、前
記した屈折率の異なる4種類の微小面積の部分6a,6
a,6a…がランダムに平面上に配列されるようにする
と、実用上で充分な性能を有するランダム・フェーズ・
シフタ層RPSLが構成できる。そして、前記したラン
ダム・フェーズ・シフタ層RPSLとしては、読出し光
の位相の差が最大でも2πラジアン以内となるようなも
のとして構成されることが必要である。前記した配向膜
ALL1自体で構成されたランダム・フェーズ・シフタ
層RPSLは、表面が平坦であるから、その面上に誘電
体ミラーDML、光電体層部材PCL、透明電極Et
1、透明基板BP1が順次に積層された状態として空間光
変調素子SLMが構成されるのである。
【0015】図5に示す空間光変調素子SLMにおける
ランダム・フェーズ・シフタ層RPSLは、透明基板B
P2自体で、ランダム・フェーズ・シフタ層RPSLを
構成するように、透明基板BP2としてそれぞれ屈折率
を異にする微小面積の部分7a,7a,7a…が、面方
向にランダムに配列されている構成態様のものが用いら
れている。そして、前記の個々の微小面積の部分7a,
7a,7a…の面積は、画素の大きさよりも充分に大き
い。なお、前記の個々の微小面積の部分7a,7a,7
a…として、4種類の屈折率の異なる状態のものを用意
し、前記した屈折率の異なる4種類の微小面積の部分7
a,7a,7a…がランダムに平面上に配列されるよう
にすると、実用上で充分な性能を有するランダム・フェ
ーズ・シフタ層RPSLが構成できる。そして、前記し
たランダム・フェーズ・シフタ層RPSLとしては、読
出し光の位相の差が最大でも2πラジアン以内となるよ
うなものとして構成されることが必要である。前記した
透明基板BP2自体で、ランダム・フェーズ・シフタ層
RPSLを構成してあるランダム・フェーズ・シフタ層
RPSLは表面が平坦であるから、透明基板BP2上に
透明電極Et2、配向膜ALL2、液晶層PML、配向膜
ALL1,誘電体ミラーDML、光電体層部材PCL、
透明電極Et1、透明基板BP1が順次に積層された状態
として空間光変調素子SLMが構成されるのである。
【0016】前記した構成を有する本発明の空間光変調
素子SLMは、それの電極Et1,Et2に電源Eを接続し
て光導電層部材PCLの両端間に電界が加わるように
し、反射型空間光変調素子SLMにおける電極Et1側か
ら書込み光WLを入射させると、反射型空間光変調素子
SLMに入射した書込み光WLは電極Et1を透過して光
導電層部材PCLに到達する。光導電層部材PCLの電
気抵抗値はそれに到達した書込み光WLの強度分布と対
応して変化するために、空間光変調素子SLMにおける
光変調材層部材PMLの両端には、書込み光WLの強度
分布と対応する電界強度分布が生じる。
【0017】前記のようにして書込み光WLの強度分布
と対応している電界強度分布が光変調材層部材PMLの
両端に生じた空間光変調素子SLMにおける電極Et2側
から一定強度の読出し光RLを入射させると、その読出
し光RLは光変調材層部材PMLを通過した後に誘電体
ミラーDMLで反射し、再び光変調材層部材PMLを通
過して、空間光変調素子SLMにおける電極Et2から射
出することになり、空間光変調素子SLMにおける光変
調材層部材PMLが、例えば複屈折モードで動作するも
のであったとすれば、前記した読出し光RLは前記した
電荷像と対応して読出し光(直線偏光)の偏光面が変化し
ている状態の読出し光RLrを空間光変調素子SLMに
おける電極Et2側から射出させるから、前記した空間光
変調素子SLMにおける電極Et2側から射出される読出
し光RLrは、書込み光WLの強度分布と対応して読出
し光の状態が変化しているものになるが、本発明の空間
光変調素子SLMでは、読出し光RLが通過する位置の
構成部材の一つとして、読出し光の位相を読出し光の通
路の横断面方向に関してランダムに変化させる機能を有
するランダム・フェーズ・シフト層RPSLを設けている
ために、本発明の空間光変調素子SLMから射出する読
出し光は、前記したランダム・フェーズ・シフト層RP
SLによって、読出し光の断面方向における微小な面積
の領域毎に、それぞれ位相がランダムに変化している状
態のものになる。
【0018】
【発明の効果】以上詳細に説明したところから明らかな
ように本発明の空間光変調素子は、透明電極間に駆動用
電圧が供給されている状態の空間光変調素子の光導電層
部材に、撮像レンズにより被写体の光学像を結像させる
と、被写体の光学像に対応した電界が、前記した空間光
変調素子における光変調材層部材に加えられ、読出し光
の光源から前記の空間光変調素子における光変調材層部
材に入射された読出し光は、光変調材層部材を往復する
間に被写体の光学像に対応した電界により光の状態が変
化されている光として空間光変調素子から射出するが、
前記の読出し光の通路となる部分には読出し光の位相を
通路の横断面方向に関してランダムに変化させるランダ
ム・フェーズ・シフト層が、他の構成部材と密着状態に積
層して設けられているために、本発明の空間光変調素子
から読出されて再生される像には、空間光変調素子の各
構成部材における表裏面の反射光によって不要な干渉縞
が現われることなく、またランダム・フェーズ・シフタ層
の不要な回折パターンも現われることがないのであり、
本発明によれば既述した問題点が良好に解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の空間光変調素子の実施例の概略構成を
示す縦断側面図である。
【図2】本発明の空間光変調素子の実施例の概略構成を
示す縦断側面図である。
【図3】本発明の空間光変調素子の実施例の概略構成を
示す縦断側面図である。
【図4】本発明の空間光変調素子の実施例の概略構成を
示す縦断側面図である。
【図5】本発明の空間光変調素子の実施例の概略構成を
示す縦断側面図である。
【図6】本発明の空間光変調素子の一実施例中で使用さ
れるランダム・フェーズ・シフタ層の構成例の説明のた
めの斜視図である。
【符号の説明】
SLM…空間光変調素子、BP1,BP2…透明基板、E
t1,Et2…透明電極、PCL…光導電層部材、DML…
誘電体ミラー、PML…光変調材層部材、ALL1,A
LL2…配向膜、RPSL…空間光変調素子SLMの読
出し光の通過する部分に構成されるランダム・フェーズ
・シフタ層、
フロントページの続き (72)発明者 古屋 正人 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地日本ビクター株式会社内 (72)発明者 寺井 美苗 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地日本ビクター株式会社内 (72)発明者 山崎 哲広 神奈川県横浜市神奈川区守屋町3丁目12番 地日本ビクター株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2つの透明電極の間に少なくとも光導電層
    部材と光変調材層部材とを備えて構成されている空間光
    変調素子における読出し光の通路となる部分に、読出し
    光の位相を通路の横断面方向に関してランダムに変化さ
    せるランダム・フェーズ・シフト層を、他の構成部材と
    密着状態に積層させてなる空間光変調素子。
JP14144993A 1993-05-19 1993-05-19 空間光変調素子 Pending JPH06332003A (ja)

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