JPH0886989A - 偏光依存性屈折型装置およびその製造方法 - Google Patents
偏光依存性屈折型装置およびその製造方法Info
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- JPH0886989A JPH0886989A JP7230486A JP23048695A JPH0886989A JP H0886989 A JPH0886989 A JP H0886989A JP 7230486 A JP7230486 A JP 7230486A JP 23048695 A JP23048695 A JP 23048695A JP H0886989 A JPH0886989 A JP H0886989A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】単純な構成の偏光依存性屈折型装置およびその
製造方法を提供する。 【解決手段】複屈折素子（２、１２、２４）は、第１の
方向に偏光された光に対しては第１の屈折光学素子とし
て作用し、且つ第２の方向に偏光された光に対しては光
学的応答が変化するように、パターンづけられる。素子
（２、１２、２４）は、液晶素子のような偏光選択手段
（２２）と共に用いられて、光ビーム操作用に用いられ
得るような電気制御可能光学素子を提供することができ
る。
製造方法を提供する。 【解決手段】複屈折素子（２、１２、２４）は、第１の
方向に偏光された光に対しては第１の屈折光学素子とし
て作用し、且つ第２の方向に偏光された光に対しては光
学的応答が変化するように、パターンづけられる。素子
（２、１２、２４）は、液晶素子のような偏光選択手段
（２２）と共に用いられて、光ビーム操作用に用いられ
得るような電気制御可能光学素子を提供することができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、偏光依存性屈折型
装置およびそのような装置を製造する方法に関する。こ
のような装置は、光学記憶、オプティカルコンピューテ
ィング、ビームの方向操作、印刷、および表示の分野に
おける使用に適している。
装置およびそのような装置を製造する方法に関する。こ
のような装置は、光学記憶、オプティカルコンピューテ
ィング、ビームの方向操作、印刷、および表示の分野に
おける使用に適している。
【０００２】
【従来の技術】D.C. O'Brieｎ、T.D. Wilkinson、R.J.
Mears、およびW.A. Crosslandは、1993年３月にパーム
スプリングスで開催されたＯＳＡミーティング、光変調
素子およびその応用、に提出された「空間光変調素子を
用いた一般化ダイナミックホログラフィック接続」と題
された論文において、２値位相変調を提供するために強
誘電性液晶空間光変調素子（ＳＬＭ）を用いることを開
示している。ＳＬＭは平行光ビームを照射され、ＳＬＭ
から発した光はレンズを用いて変換されて、ホログラム
を再生する。ＳＬＭによる位相変化がホログラムを形成
する。ホログラムは、光ビームの方向を操作するために
用いられ得る。
Mears、およびW.A. Crosslandは、1993年３月にパーム
スプリングスで開催されたＯＳＡミーティング、光変調
素子およびその応用、に提出された「空間光変調素子を
用いた一般化ダイナミックホログラフィック接続」と題
された論文において、２値位相変調を提供するために強
誘電性液晶空間光変調素子（ＳＬＭ）を用いることを開
示している。ＳＬＭは平行光ビームを照射され、ＳＬＭ
から発した光はレンズを用いて変換されて、ホログラム
を再生する。ＳＬＭによる位相変化がホログラムを形成
する。ホログラムは、光ビームの方向を操作するために
用いられ得る。
【０００３】また、比較的複雑なリターダパターンを形
成するために偏光感応型感光性高分子が用いられ得るこ
とが、以下の文献において報告されている。M. Schad
t、K.Schmitt、V. Kozinkov、およびV. Chigrinovによ
る「線状重合された感光性高分子による液晶の表面誘起
平行配向」、Jap Journal of Applied Physics、Vol. 3
1(1992)、2155-2164頁、およびD.A Yakolev、G.V. Simo
nenko、V.M. Kozenkov、V.G. Chigrinov、およびM. Sch
adtがストラスブールで開催されたユーロディスプレイ9
3に提出された論文における「線状光重合(ＬＰＰ)され
たＬＣＤ基板によりカラーＬＣＤを得るための新しい概
念」。リターダパターンの光学的書き込みは、高解像度
を得るために用いられ得る。
成するために偏光感応型感光性高分子が用いられ得るこ
とが、以下の文献において報告されている。M. Schad
t、K.Schmitt、V. Kozinkov、およびV. Chigrinovによ
る「線状重合された感光性高分子による液晶の表面誘起
平行配向」、Jap Journal of Applied Physics、Vol. 3
1(1992)、2155-2164頁、およびD.A Yakolev、G.V. Simo
nenko、V.M. Kozenkov、V.G. Chigrinov、およびM. Sch
adtがストラスブールで開催されたユーロディスプレイ9
3に提出された論文における「線状光重合(ＬＰＰ)され
たＬＣＤ基板によりカラーＬＣＤを得るための新しい概
念」。リターダパターンの光学的書き込みは、高解像度
を得るために用いられ得る。
【０００４】Y. Shi、W.H. Steier、L.Y. Mai Chen、お
よびL.R. Daltonは、「光学的非線状ポリエステル系高
分子における大きな光誘起複屈折」Applied Physics le
tters 59(23)、1991年12月、2935-2937頁において、ポ
リエステル系高分子材料中のトランスシス光異性化性色
素における複屈折格子の形成について記載している。
よびL.R. Daltonは、「光学的非線状ポリエステル系高
分子における大きな光誘起複屈折」Applied Physics le
tters 59(23)、1991年12月、2935-2937頁において、ポ
リエステル系高分子材料中のトランスシス光異性化性色
素における複屈折格子の形成について記載している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ＳＬＭを用いたシステムによって、比較的複雑なホログ
ラム、特に不規則なドットパターンを有するホログラム
を再生するためには、ＳＬＭの各素子は並列にアドレス
される必要がある。したがって、ＳＬＭから多数の端子
を取り出すために、システムが大規模になるという問題
があった。
ＳＬＭを用いたシステムによって、比較的複雑なホログ
ラム、特に不規則なドットパターンを有するホログラム
を再生するためには、ＳＬＭの各素子は並列にアドレス
される必要がある。したがって、ＳＬＭから多数の端子
を取り出すために、システムが大規模になるという問題
があった。
【０００６】また、上記の偏光感応型感光性高分子を用
いて、比較的複雑なリターダパターンを形成することが
可能であるが、このパターンを再構成することができな
いという問題があった。
いて、比較的複雑なリターダパターンを形成することが
可能であるが、このパターンを再構成することができな
いという問題があった。
【０００７】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、入射光の偏光方向に依存して屈折率が変化する
単純な構成の屈折型素子およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
であり、入射光の偏光方向に依存して屈折率が変化する
単純な構成の屈折型素子およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の偏光依存性屈折
型装置は、第１の方向に沿って偏光された光に対する第
１の屈折率と第２の方向に沿って偏光された光に対する
第２の屈折率とを有する複屈折素子を含む偏光依存性屈
折型装置であって、該第１の屈折率が第１の位置の関数
として変化し、該第２の屈折率が第２の位置の関数とし
て変化し、該第２の屈折率と該第２の関数の少なくとも
一方が、それに対応する該第１の屈折率と該第１の関数
の少なくとも一方と異なり、そのことによって上記目的
が達成される。
型装置は、第１の方向に沿って偏光された光に対する第
１の屈折率と第２の方向に沿って偏光された光に対する
第２の屈折率とを有する複屈折素子を含む偏光依存性屈
折型装置であって、該第１の屈折率が第１の位置の関数
として変化し、該第２の屈折率が第２の位置の関数とし
て変化し、該第２の屈折率と該第２の関数の少なくとも
一方が、それに対応する該第１の屈折率と該第１の関数
の少なくとも一方と異なり、そのことによって上記目的
が達成される。
【０００９】前記第２の関数が、前記第２の屈折率が位
置に関して実質的に一定となるように、一定である関数
であってもよい。
置に関して実質的に一定となるように、一定である関数
であってもよい。
【００１０】前記第１の方向および前記第２の方向が互
いに直交してもよい。
いに直交してもよい。
【００１１】前記第１の関数および前記第２の関数の少
なくとも一方が連続関数であってもよい。
なくとも一方が連続関数であってもよい。
【００１２】前記複屈折素子の少なくとも一部が、前記
第１の方向に沿って偏光された光に対してレンズの機能
を有し、且つ、前記第２の方向に沿って偏光された光に
集束効果を実質的に与えないように配置されてもよい。
第１の方向に沿って偏光された光に対してレンズの機能
を有し、且つ、前記第２の方向に沿って偏光された光に
集束効果を実質的に与えないように配置されてもよい。
【００１３】前記複屈折素子の少なくとも一部が、前記
第１の方向および前記第２の方向のうちの一方に沿って
偏光された光に対してプリズム、マイクロプリズム、ま
たはマイクロピラミッドの機能を有し、且つ、該第１の
方向および該第２の方向のうちの他方に沿って偏光され
た光に対して異なる光学特性を有するように配置されて
もよい。
第１の方向および前記第２の方向のうちの一方に沿って
偏光された光に対してプリズム、マイクロプリズム、ま
たはマイクロピラミッドの機能を有し、且つ、該第１の
方向および該第２の方向のうちの他方に沿って偏光され
た光に対して異なる光学特性を有するように配置されて
もよい。
【００１４】前記複屈折素子を介して光を逆方向に反射
するリフレクタを少なくとも１つさらに含んでもよい。
するリフレクタを少なくとも１つさらに含んでもよい。
【００１５】前記複屈折素子に入射する光の偏光を前記
第１の方向と前記第２の方向とに切り換える液晶素子を
さらに含んでもよい。
第１の方向と前記第２の方向とに切り換える液晶素子を
さらに含んでもよい。
【００１６】前記液晶素子に入射した光を偏光する偏光
子をさらに含んでもよい。
子をさらに含んでもよい。
【００１７】複数の偏光依存性屈折型素子が、前記複屈
折素子内に形成されていてもよい。
折素子内に形成されていてもよい。
【００１８】光を受光する第１の面を有し、前記第１の
屈折率が該第１の面に平行な位置の関数であってもよ
い。
屈折率が該第１の面に平行な位置の関数であってもよ
い。
【００１９】第１および第２の平行面を含んでもよい。
【００２０】前記偏光依存性屈折型装置を複数積層して
もよい。
もよい。
【００２１】本発明の偏光依存性屈折型装置を製造する
方法は、光誘起複屈折を示す感光性材料を、所定のパタ
ーンに応じて空間変調された偏光ビームで露光すること
を含し、そのことによって上記目的が達成される。
方法は、光誘起複屈折を示す感光性材料を、所定のパタ
ーンに応じて空間変調された偏光ビームで露光すること
を含し、そのことによって上記目的が達成される。
【００２２】前記偏光の振幅が変調されてもよい。
【００２３】前記偏光の露光時間が位置の関数であって
もよい。
もよい。
【００２４】偏光の方向が空間変調されてもよい。
【００２５】また、本発明の偏光依存性屈折型装置を製
造する方法は、イオン濃度の関数として複屈折を示す材
料内において、空間的に変化するイオン濃度を形成する
ことを含み、そのことによって上記目的が達成される。
造する方法は、イオン濃度の関数として複屈折を示す材
料内において、空間的に変化するイオン濃度を形成する
ことを含み、そのことによって上記目的が達成される。
【００２６】イオンが、前記材料内に拡散されてもよ
い。
い。
【００２７】前記材料の表面がマスクされて酸に露出さ
れてもよい。
れてもよい。
【００２８】さらに、本発明の偏光依存性屈折型装置を
製造する方法は、配向された感光性液晶単量体または高
分子のセルに空間的に変化する強度を有する光を照射す
ることにより液晶の配向を変化させて、その後、該セル
に均一な強度の光を照射することを含み、そのことによ
って上記目的が達成される。
製造する方法は、配向された感光性液晶単量体または高
分子のセルに空間的に変化する強度を有する光を照射す
ることにより液晶の配向を変化させて、その後、該セル
に均一な強度の光を照射することを含み、そのことによ
って上記目的が達成される。
【００２９】前記液晶の配向を変化させる工程が、該液
晶を等方相になるまで加熱することにより行われてもよ
い。
晶を等方相になるまで加熱することにより行われてもよ
い。
【００３０】前記液晶の配向を変化させる工程が、前記
セルに電界を印加することにより行われてもよい。
セルに電界を印加することにより行われてもよい。
【００３１】前記液晶の配向を変化させて前記セルに均
一な強度を有する光を照射する工程に先だって、前記液
晶材料を再配向する工程と該セルに光を照射する工程と
をさらに含んでもよい。
一な強度を有する光を照射する工程に先だって、前記液
晶材料を再配向する工程と該セルに光を照射する工程と
をさらに含んでもよい。
【００３２】前記セルに均一な強度の光を照射する工程
は、前記液晶材料を完全に重合または完全に架橋しても
よい。
は、前記液晶材料を完全に重合または完全に架橋しても
よい。
【００３３】
【発明の実施の形態】本発明の第１の局面によると、第
１の方向に沿って偏光された光に対する第１の屈折率と
第２の方向に沿って偏光された光に対する第２の屈折率
とを有し、第１の屈折率が第１の位置の関数として変化
し、第２の屈折率が第１の関数とは異なる第２の位置の
関数である、複屈折素子を有する偏光依存性屈折型装置
が提供される。
１の方向に沿って偏光された光に対する第１の屈折率と
第２の方向に沿って偏光された光に対する第２の屈折率
とを有し、第１の屈折率が第１の位置の関数として変化
し、第２の屈折率が第１の関数とは異なる第２の位置の
関数である、複屈折素子を有する偏光依存性屈折型装置
が提供される。
【００３４】したがって、入射光の偏光に応じて特性が
変化する光学素子を提供することが可能である。ここで
用いられる用語「光学」および「光」は、電磁スペクト
ルのうちの赤外線、可視光、および紫外線領域を含む意
味で広く用いられる。
変化する光学素子を提供することが可能である。ここで
用いられる用語「光学」および「光」は、電磁スペクト
ルのうちの赤外線、可視光、および紫外線領域を含む意
味で広く用いられる。
【００３５】好適には、複屈折素子に入射する光の偏光
を第１の方向と第２の方向とに切り換える液晶素子（Ｌ
ＣＤ）が設けられる。したがって、ＬＣＤに入射する光
の偏光は、ＬＣＤによって選択されるかまたは回転され
得、電気制御可能な装置を提供する。好適には、第１お
よび第２の方向は直交する。
を第１の方向と第２の方向とに切り換える液晶素子（Ｌ
ＣＤ）が設けられる。したがって、ＬＣＤに入射する光
の偏光は、ＬＣＤによって選択されるかまたは回転され
得、電気制御可能な装置を提供する。好適には、第１お
よび第２の方向は直交する。
【００３６】第１の方向に沿って偏光された光に対する
屈折率の空間的変化は、複屈折素子がレンズとして作用
できるようになされ得る。他方、第２の方向に沿って偏
光された光に対しては、屈折率の空間的変化は実質的に
均一であり得、そのため、複屈折素子は第２の方向に沿
って偏光された光に対しては集束効果を実質的にもたら
さない。
屈折率の空間的変化は、複屈折素子がレンズとして作用
できるようになされ得る。他方、第２の方向に沿って偏
光された光に対しては、屈折率の空間的変化は実質的に
均一であり得、そのため、複屈折素子は第２の方向に沿
って偏光された光に対しては集束効果を実質的にもたら
さない。
【００３７】複屈折効果の大きさは、光が装置を複数回
通過するように構成することにより向上され得る。例え
ば、装置は、反射モードで動作するように構成され得、
複屈折素子の表面において、または表面に隣接してリフ
レクタを有し得る。このようにして、複屈折素子に入射
する光は、素子を２回通過する。
通過するように構成することにより向上され得る。例え
ば、装置は、反射モードで動作するように構成され得、
複屈折素子の表面において、または表面に隣接してリフ
レクタを有し得る。このようにして、複屈折素子に入射
する光は、素子を２回通過する。
【００３８】好適には、複屈折素子は、複数の個々の領
域に分割される。ＬＣＤが設けられる場合、ＬＣＤは複
屈折素子の少なくとも１領域がＬＣＤの１以上の画素と
連動するように、画素分割される。
域に分割される。ＬＣＤが設けられる場合、ＬＣＤは複
屈折素子の少なくとも１領域がＬＣＤの１以上の画素と
連動するように、画素分割される。
【００３９】好適には、複屈折素子の、または素子が複
数の領域に分割されている場合は各領域の第１および第
２の方向の一方に沿って偏光された光に対する屈折率の
変化は、滑らかに変化する位置の関数である。さらに好
適には、屈折率は連続的に変化する。
数の領域に分割されている場合は各領域の第１および第
２の方向の一方に沿って偏光された光に対する屈折率の
変化は、滑らかに変化する位置の関数である。さらに好
適には、屈折率は連続的に変化する。
【００４０】空間的に変化する複屈折率を有する複屈折
素子は、Schadtらが開示しているポリビニル−４−メト
キシケイ皮酸（ＰＶＭＣ）のような感光性偏光感応型高
分子中において、またはShiらが開示しているＰＥ−Ｄ
Ｒ１９のような光異性化性色素をドープされた高分子中
において、複屈折を光学的に誘起することにより製造さ
れ得る。空間的に変化する複屈折率は、感光性材料を、
偏光方向が空間的に変化する、実質的に均一な強度を有
する偏光された記録光で照射するすることにより達成さ
れ得る。また、偏光方向は一定に維持され得、記録光の
照射強度は、空間的に振幅変調され得る。
素子は、Schadtらが開示しているポリビニル−４−メト
キシケイ皮酸（ＰＶＭＣ）のような感光性偏光感応型高
分子中において、またはShiらが開示しているＰＥ−Ｄ
Ｒ１９のような光異性化性色素をドープされた高分子中
において、複屈折を光学的に誘起することにより製造さ
れ得る。空間的に変化する複屈折率は、感光性材料を、
偏光方向が空間的に変化する、実質的に均一な強度を有
する偏光された記録光で照射するすることにより達成さ
れ得る。また、偏光方向は一定に維持され得、記録光の
照射強度は、空間的に振幅変調され得る。
【００４１】また、ニオブ酸リチウムのような中心対称
性を有さない結晶内においてイオン交換を行うことによ
って、複屈折率の変化を規定することもできる。
性を有さない結晶内においてイオン交換を行うことによ
って、複屈折率の変化を規定することもできる。
【００４２】素子はまた、配向された感光性液晶単量体
または高分子のセルまたはフィルムに光を照射して液晶
を部分的に重合または架橋することにより製造され得
る。重合または架橋の程度が変化するように、空間的に
変化する強度を有する光を照射する。その後、液晶材料
の配向は、例えば、液晶を等方相になるまで加熱するこ
とにより、または、セルに電圧を印加することにより変
更される。いずれの場合も、その後、材料を完全に重合
または架橋するために、セルに均一な強度の光を照射す
る。
または高分子のセルまたはフィルムに光を照射して液晶
を部分的に重合または架橋することにより製造され得
る。重合または架橋の程度が変化するように、空間的に
変化する強度を有する光を照射する。その後、液晶材料
の配向は、例えば、液晶を等方相になるまで加熱するこ
とにより、または、セルに電圧を印加することにより変
更される。いずれの場合も、その後、材料を完全に重合
または架橋するために、セルに均一な強度の光を照射す
る。
【００４３】したがって、平面を有する偏光依存性屈折
型光学装置を提供することが可能である。装置は平面的
なので、複数の装置を積層することが可能である。
型光学装置を提供することが可能である。装置は平面的
なので、複数の装置を積層することが可能である。
【００４４】本発明の第２の局面によると、光誘起複屈
折を示す感光性材料を、所定のパターンに応じて空間変
調された偏光で露光することを含む、偏光依存性屈折型
装置を製造する方法が提供される。
折を示す感光性材料を、所定のパターンに応じて空間変
調された偏光で露光することを含む、偏光依存性屈折型
装置を製造する方法が提供される。
【００４５】本発明の第３の局面によると、イオン濃度
の関数として複屈折を示す材料内において空間的に変化
するイオン濃度を形成することを含む、偏光依存性屈折
型装置を製造する方法が提供される。
の関数として複屈折を示す材料内において空間的に変化
するイオン濃度を形成することを含む、偏光依存性屈折
型装置を製造する方法が提供される。
【００４６】好適には、材料は中心対称性を有さない結
晶である。さらに好適には、材料はニオブ酸ニチウムま
たはタンタル酸リチウムである。
晶である。さらに好適には、材料はニオブ酸ニチウムま
たはタンタル酸リチウムである。
【００４７】高温における横方向拡散によって、異なる
濃度を有する層が形成され得る。また、材料は、イオン
に対して空間的に変化する浸透性を有するマスクを用い
てマスキングされ得る。イオン交換は、材料の表面を酸
とを接触させることにより行われ得る。
濃度を有する層が形成され得る。また、材料は、イオン
に対して空間的に変化する浸透性を有するマスクを用い
てマスキングされ得る。イオン交換は、材料の表面を酸
とを接触させることにより行われ得る。
【００４８】本発明のさらなる局面によると、配向され
た感光性液晶単量体または高分子のセルに、空間的に変
化する強度を有する光を照射することにより液晶の配向
を変化させ、その後セルに均一な強度の光を照射して、
好適には完全に液晶材料を固定させることを含む、偏光
依存性屈折型装置を製造する方法が提供される。
た感光性液晶単量体または高分子のセルに、空間的に変
化する強度を有する光を照射することにより液晶の配向
を変化させ、その後セルに均一な強度の光を照射して、
好適には完全に液晶材料を固定させることを含む、偏光
依存性屈折型装置を製造する方法が提供される。
【００４９】この方法はさらに、少なくとも液晶を再配
向してセルを照射する工程を含む。この工程は、液晶の
配向を変化させて、その結果セルを均一な強度で照射す
る工程に先だって行われる。
向してセルを照射する工程を含む。この工程は、液晶の
配向を変化させて、その結果セルを均一な強度で照射す
る工程に先だって行われる。
【００５０】以下に、図面を参照しながら、本発明の実
施の形態を説明する。
施の形態を説明する。
【００５１】図1（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、装
置の表面３に平行であり、且つ、各々互いに直交するＸ
およびＹで示された２方向に沿って偏光された光に対す
る、パターン化された複屈折素子２の屈折率の空間的変
化を模式的に示す。素子の各矢印の長さは、矢印の先端
に対応する素子２内の点における屈折率の大きさを示
す。素子２の屈折率は、Ｙ方向に沿って偏光された光に
対しては連続的に空間的に変化するが、Ｘ方向に沿って
偏光された光に対しては実質的に変化しない。
置の表面３に平行であり、且つ、各々互いに直交するＸ
およびＹで示された２方向に沿って偏光された光に対す
る、パターン化された複屈折素子２の屈折率の空間的変
化を模式的に示す。素子の各矢印の長さは、矢印の先端
に対応する素子２内の点における屈折率の大きさを示
す。素子２の屈折率は、Ｙ方向に沿って偏光された光に
対しては連続的に空間的に変化するが、Ｘ方向に沿って
偏光された光に対しては実質的に変化しない。
【００５２】素子２は、ＰＶＭＣのような感光性高分子
を、その感光性高分子中で誘起されるべき屈折率変化の
パターンに応じて強度が変調される直線偏光の記録光で
露光することによって製造される。感光性高分子に、矢
印４で示すようなＸ方向に偏光した記録光を照射するこ
とにより、材料のＹ方向の屈折率が変化する。この変化
は、記録光の強度分布に関連する。Ｘ方向の屈折率は、
実質的に影響を受けない。Ｘ方向とＹ方向との両方に直
交するＺ方向の屈折率は、実質的に変化しない。異なる
材料が用いられた場合には、Ｙ方向に沿って偏光された
光をその材料に照射することにより、その材料に書き込
まれるべきＹ方向に沿って偏光された光に対する屈折率
が変化する。
を、その感光性高分子中で誘起されるべき屈折率変化の
パターンに応じて強度が変調される直線偏光の記録光で
露光することによって製造される。感光性高分子に、矢
印４で示すようなＸ方向に偏光した記録光を照射するこ
とにより、材料のＹ方向の屈折率が変化する。この変化
は、記録光の強度分布に関連する。Ｘ方向の屈折率は、
実質的に影響を受けない。Ｘ方向とＹ方向との両方に直
交するＺ方向の屈折率は、実質的に変化しない。異なる
材料が用いられた場合には、Ｙ方向に沿って偏光された
光をその材料に照射することにより、その材料に書き込
まれるべきＹ方向に沿って偏光された光に対する屈折率
が変化する。
【００５３】素子２はまた、配向された感光性液晶単量
体または高分子のセルまたはフィルムに対して光照射を
行うことによっても製造され得る。照射光強度は、セル
の各点において液晶単量体が重合される程度、または液
晶高分子が架橋される程度が変化するように、空間的に
変化する。その後、セルまたはフィルムの、完全に重合
または架橋されていない領域の屈折率を変化させるため
に、セルは等方相になるまで加熱される。その後、液晶
は、完全に重合または架橋されるまで均一に照射され
る。また、セルを加熱する代わりに、液晶の、完全に架
橋または重合されていない部分の配向を変化させ、それ
により屈折率を変化させるために、セルに電界が印加さ
れ得る。この配置において、液晶を完全に重合または架
橋するために、セルは均一に照射される。このようにし
て製造された素子は、紫外線の影響を受けず、光誘起複
屈折を示す材料によって達成されるよりも大きな複屈折
率が誘起され得るという利点を有する。
体または高分子のセルまたはフィルムに対して光照射を
行うことによっても製造され得る。照射光強度は、セル
の各点において液晶単量体が重合される程度、または液
晶高分子が架橋される程度が変化するように、空間的に
変化する。その後、セルまたはフィルムの、完全に重合
または架橋されていない領域の屈折率を変化させるため
に、セルは等方相になるまで加熱される。その後、液晶
は、完全に重合または架橋されるまで均一に照射され
る。また、セルを加熱する代わりに、液晶の、完全に架
橋または重合されていない部分の配向を変化させ、それ
により屈折率を変化させるために、セルに電界が印加さ
れ得る。この配置において、液晶を完全に重合または架
橋するために、セルは均一に照射される。このようにし
て製造された素子は、紫外線の影響を受けず、光誘起複
屈折を示す材料によって達成されるよりも大きな複屈折
率が誘起され得るという利点を有する。
【００５４】収束レンズのような偏光依存性屈折素子を
形成するために、連続的に変化する屈折率を有する領域
が素子２内に形成される。図２（ｂ）は、図２（ａ）に
示す素子１２の屈折率ｎyおよびｎxの、Ｘ方向における
ｐ−ｑ線に沿った変位に対する変化を示す。Ｙ方向に沿
って偏光された光に対する屈折率ｎyは、Ｘ方向の変位
に対して、素子１２の一方の端部１４の位置ｐにおける
最小ｎy(ｍｉｎ)から、素子の中央15における最大ｎ
y（ｍａｘ）を経て素子１２の他方の端部１６の位置ｑ
における最小ｎy(ｍｉｎ)まで滑らかに変化する。この
ようなレンズの焦点距離は、素子の幅Ｄ、素子の厚み
ｄ、およびｎy(ｍａｘ)の値とｎy（ｍｉｎ）の値との差
に依存する。このようなレンズの焦点距離Ｆyは、概し
て以下の式（１）で表される。
形成するために、連続的に変化する屈折率を有する領域
が素子２内に形成される。図２（ｂ）は、図２（ａ）に
示す素子１２の屈折率ｎyおよびｎxの、Ｘ方向における
ｐ−ｑ線に沿った変位に対する変化を示す。Ｙ方向に沿
って偏光された光に対する屈折率ｎyは、Ｘ方向の変位
に対して、素子１２の一方の端部１４の位置ｐにおける
最小ｎy(ｍｉｎ)から、素子の中央15における最大ｎ
y（ｍａｘ）を経て素子１２の他方の端部１６の位置ｑ
における最小ｎy(ｍｉｎ)まで滑らかに変化する。この
ようなレンズの焦点距離は、素子の幅Ｄ、素子の厚み
ｄ、およびｎy(ｍａｘ)の値とｎy（ｍｉｎ）の値との差
に依存する。このようなレンズの焦点距離Ｆyは、概し
て以下の式（１）で表される。
【００５５】 Ｆy＝Ｄ2／（８・Δｎy・ｄ） （１） ここで、Δｎy＝ｎy（ｍａｘ）−ｎy（ｍｉｎ） このようにして、幅Ｄ＝０．１ｍｍ、厚み５ミクロン、
最大屈折率ｎy（ｍａｘ）＝１．５５、および最小屈折
率ｎy(ｍｉｎ)＝１．５０を有する素子により、焦点距
離５ｍｍのレンズが形成される。
最大屈折率ｎy（ｍａｘ）＝１．５５、および最小屈折
率ｎy(ｍｉｎ)＝１．５０を有する素子により、焦点距
離５ｍｍのレンズが形成される。
【００５６】Ｘ方向に沿って偏光された光に対する屈折
率ｎxは、実質的に一定であり、Ｘ方向に沿って偏光さ
れた光に対する集束作用はない。
率ｎxは、実質的に一定であり、Ｘ方向に沿って偏光さ
れた光に対する集束作用はない。
【００５７】各素子１２は、複屈折素子２内に形成され
た複数の屈折素子のうちのレンズ（収束または発散レン
ズ）、あるいは他の屈折素子であり得る。屈折素子は、
マイクロプリズムまたはマイクロピラミッド（あるいは
マイクロプリズムまたはマイクロピラミッドに近似の光
学特性を有するもの）、あるいはフレネルレンズの素子
であり得る。
た複数の屈折素子のうちのレンズ（収束または発散レン
ズ）、あるいは他の屈折素子であり得る。屈折素子は、
マイクロプリズムまたはマイクロピラミッド（あるいは
マイクロプリズムまたはマイクロピラミッドに近似の光
学特性を有するもの）、あるいはフレネルレンズの素子
であり得る。
【００５８】図３（ａ）および（ｂ）は、ビーム操作装
置の動作を示す。偏光子２０と液晶素子２２とが、パタ
ーン化された複屈折素子２４に入射する光の偏光を改変
するように配置されている。素子２４は図２を参照して
上記したタイプの素子であり、Ｙ方向に沿って（図３
（ａ）に示すように）偏光された光を焦平面２６に集束
するように配置されている。偏光子２０は、入射光をＹ
方向に偏光するように配置されている。偏光子からの光
は、ＬＣＤ２２を透過してパターン化された複屈折素子
２４に達する。ＬＣＤ２２は、電圧が印加されたとき
に、透過する光の偏光の状態が変化しないように配置さ
れている。しかし、ＬＣＤに電圧が印加されていないと
き、ＬＣＤは偏光の偏光面を９０度回転させて光がＸ方
向に沿って偏光されるようにする。したがって、電極
（図示せず）を介してＬＣＤ２２に電圧が印加される
と、素子２４を透過する光は、Ｙ方向に沿って偏光さ
れ、その結果、焦平面２６上で集束する。ＬＣＤ２２に
電圧が印加されていないとき（図３（ｂ））、素子２４
を透過する光は、Ｘ方向に沿って偏光され、したがっ
て、焦平面２６上で集束しない。
置の動作を示す。偏光子２０と液晶素子２２とが、パタ
ーン化された複屈折素子２４に入射する光の偏光を改変
するように配置されている。素子２４は図２を参照して
上記したタイプの素子であり、Ｙ方向に沿って（図３
（ａ）に示すように）偏光された光を焦平面２６に集束
するように配置されている。偏光子２０は、入射光をＹ
方向に偏光するように配置されている。偏光子からの光
は、ＬＣＤ２２を透過してパターン化された複屈折素子
２４に達する。ＬＣＤ２２は、電圧が印加されたとき
に、透過する光の偏光の状態が変化しないように配置さ
れている。しかし、ＬＣＤに電圧が印加されていないと
き、ＬＣＤは偏光の偏光面を９０度回転させて光がＸ方
向に沿って偏光されるようにする。したがって、電極
（図示せず）を介してＬＣＤ２２に電圧が印加される
と、素子２４を透過する光は、Ｙ方向に沿って偏光さ
れ、その結果、焦平面２６上で集束する。ＬＣＤ２２に
電圧が印加されていないとき（図３（ｂ））、素子２４
を透過する光は、Ｘ方向に沿って偏光され、したがっ
て、焦平面２６上で集束しない。
【００５９】図４（ａ）および（ｂ）は、リフレクタを
含む、さらなるビーム操作装置を示す。装置の基本的動
作は、図３（ａ）および（ｂ）を参照して上記したもの
に類似であり、同様の部分には同様の参照符号を付す。
含む、さらなるビーム操作装置を示す。装置の基本的動
作は、図３（ａ）および（ｂ）を参照して上記したもの
に類似であり、同様の部分には同様の参照符号を付す。
【００６０】液晶素子２２とパターン化された複屈折素
子２４との間にビームスプリッタ２６が介されている。
複屈折素子２４を透過した光が素子２４方向に反射され
るように、ミラー２８が複屈折素子に隣接して設けられ
ている。
子２４との間にビームスプリッタ２６が介されている。
複屈折素子２４を透過した光が素子２４方向に反射され
るように、ミラー２８が複屈折素子に隣接して設けられ
ている。
【００６１】図４（ａ）に示すように、液晶素子２２が
オンされると、Ｙ方向に沿って偏光された光は部分的に
透過し、ビームスプリッタ２６を介してパターン化され
た複屈折素子２４に達する。光は、素子２４内に形成さ
れた屈折素子と作用して、素子２４から発した光がミラ
ー２８により反射して再び素子２４を透過する。光は、
複屈折素子２４内に形成された屈折素子とさらに作用す
る。その後、光はビームスプリッタ２６により部分的に
焦平面３０に向けられる。
オンされると、Ｙ方向に沿って偏光された光は部分的に
透過し、ビームスプリッタ２６を介してパターン化され
た複屈折素子２４に達する。光は、素子２４内に形成さ
れた屈折素子と作用して、素子２４から発した光がミラ
ー２８により反射して再び素子２４を透過する。光は、
複屈折素子２４内に形成された屈折素子とさらに作用す
る。その後、光はビームスプリッタ２６により部分的に
焦平面３０に向けられる。
【００６２】液晶素子２２がオフされると、液晶素子２
２は、Ｙ方向に沿って偏光された入射光の偏光面を９０
度回転させて、透過光が図４（ｂ）に示すようにＸ方向
に沿って偏光されるようにする。Ｘ方向に沿って偏光さ
れた光は、複屈折素子２４内に形成された集束素子に合
わず、そのため、集束作用を受けることなくミラー２８
に達する。同様に、ミラー２８により反射された光は、
複屈折素子２４を介して、集束することなくビームスプ
リッタ２６に達する。したがって、光は焦平面３０内で
集束しない。
２は、Ｙ方向に沿って偏光された入射光の偏光面を９０
度回転させて、透過光が図４（ｂ）に示すようにＸ方向
に沿って偏光されるようにする。Ｘ方向に沿って偏光さ
れた光は、複屈折素子２４内に形成された集束素子に合
わず、そのため、集束作用を受けることなくミラー２８
に達する。同様に、ミラー２８により反射された光は、
複屈折素子２４を介して、集束することなくビームスプ
リッタ２６に達する。したがって、光は焦平面３０内で
集束しない。
【００６３】このようにして、１以上の方向に沿って偏
光された光に対して空間的に変化する屈折率を有する複
屈折素子を提供することが可能である。このような素子
は、光ビームを操作するための電気的制御装置に含まれ
得る。
光された光に対して空間的に変化する屈折率を有する複
屈折素子を提供することが可能である。このような素子
は、光ビームを操作するための電気的制御装置に含まれ
得る。
【００６４】
【発明の効果】本発明の偏光依存性屈折型装置は、上述
したように構成されているので、単純な構成で、比較的
複雑なパターンを有するホログラム再生することができ
る。したがって、本発明の偏光依存性屈折型装置は、ビ
ーム走査に用いることができる。
したように構成されているので、単純な構成で、比較的
複雑なパターンを有するホログラム再生することができ
る。したがって、本発明の偏光依存性屈折型装置は、ビ
ーム走査に用いることができる。
【００６５】また、本発明によると、偏光依存性を有す
るレンズやプリズムを提供することができる。これらの
光学素子と液晶素子等とを組み合わせることによって、
スイッチング可能な屈折型装置を提供することができ
る。
るレンズやプリズムを提供することができる。これらの
光学素子と液晶素子等とを組み合わせることによって、
スイッチング可能な屈折型装置を提供することができ
る。
【００６６】さらに、光重合可能な液晶高分子を用いて
屈折型装置を製造する方法によると、パターンを再構成
することが可能となる。
屈折型装置を製造する方法によると、パターンを再構成
することが可能となる。
【００６７】本発明の偏光依存性屈折型装置は、光記
録、オプティカルコンピューティング、印刷、および表
示などに広く適用される。
録、オプティカルコンピューティング、印刷、および表
示などに広く適用される。
【図1】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、本発明の一
実施態様を構成する複屈折素子における、互いに直交す
る第１および第２の方向に沿って偏光された光に対する
屈折率の空間的変化を示す模式図である。
実施態様を構成する複屈折素子における、互いに直交す
る第１および第２の方向に沿って偏光された光に対する
屈折率の空間的変化を示す模式図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施態様を構成する複屈折
素子の一部分の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す素
子内における、ｘ方向におけるｐ−ｑ線に沿った変位に
対する、屈折率ｎxおよびｎyの空間的変化を模式的に示
す図である。
素子の一部分の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す素
子内における、ｘ方向におけるｐ−ｑ線に沿った変位に
対する、屈折率ｎxおよびｎyの空間的変化を模式的に示
す図である。
【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施態様の
動作を模式的に示す図である。
動作を模式的に示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施態様
の動作を模式的に示す図である。
の動作を模式的に示す図である。
２、１２、２４ 複屈折素子 ２２ 液晶素子 ２８ リフレクタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジリアン マーガレット デイビス イギリス国 オーエックス14 １エルゼッ ト，オックスフォードシア，アビンドン, ファーム ロード 62
Claims (25)
- 【請求項１】 第１の方向に沿って偏光された光に対す
る第１の屈折率と第２の方向に沿って偏光された光に対
する第２の屈折率とを有する複屈折素子（２、１２、２
４）を含む偏光依存性屈折型装置であって、該第１の屈
折率が第１の位置の関数として変化し、該第２の屈折率
が第２の位置の関数として変化し、該第２の屈折率と該
第２の関数の少なくとも一方が、それに対応する該第１
の屈折率と該第１の関数の少なくとも一方と異なる、偏
光依存性屈折型装置。 - 【請求項２】 前記第２の関数が、前記第２の屈折率が
位置に関して実質的に一定となるように、一定である関
数である、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記第１の方向および前記第２の方向
が、互いに直交する、請求項１または２に記載の装置。 - 【請求項４】 前記第１の関数および前記第２の関数の
少なくとも一方が、連続関数である、請求項１から３の
いずれかに記載の装置。 - 【請求項５】 前記複屈折素子(１２、２４)の少なくと
も一部が、前記第１の方向に沿って偏光された光に対し
てレンズの機能を有し、且つ、前記第２の方向に沿って
偏光された光に集束効果を実質的に与えないように配置
された、請求項１から４のいずれかに記載の装置。 - 【請求項６】 前記複屈折素子(１２、２４)の少なくと
も一部が、前記第１の方向および前記第２の方向のうち
の一方に沿って偏光された光に対してプリズム、マイク
ロプリズム、またはマイクロピラミッドの機能を有し、
且つ、該第１の方向および該第２の方向のうちの他方に
沿って偏光された光に対して異なる光学特性を有するよ
うに配置された、請求項１から５のいずれかに記載の装
置。 - 【請求項７】 前記複屈折素子(２４)を介して光を逆方
向に反射するリフレクタ（２８)を少なくとも１つさら
に含む、請求項１から６のいずれかに記載の装置。 - 【請求項８】 前記複屈折素子(２４)に入射する光の偏
光を前記第１の方向と前記第２の方向とに切り換える液
晶素子(２２)をさらに含む、請求項１から７のいずれか
に記載の装置。 - 【請求項９】 前記液晶素子(２２)に入射した光を偏光
する偏光子(２０)をさらに含む、請求項８に記載の装
置。 - 【請求項１０】 複数の偏光依存性屈折型素子が、前記
複屈折素子（２、１２、２４）内に形成されている、請
求項１から９のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１１】 光を受光する第１の面（３）を有し、
前記第１の屈折率が該第１の面（３）に平行な位置の関
数である、請求項１から１０のいずれかに記載の装置。 - 【請求項１２】 第１および第２の平行面を含む、請求
項１から１１に記載の装置。 - 【請求項１３】 請求項１２に記載の装置を複数積層し
た状態で含む、偏光依存性屈折型装置。 - 【請求項１４】 光誘起複屈折を示す感光性材料を、所
定のパターンに応じて空間変調された偏光ビームで露光
することを含む、偏光依存性屈折型装置を製造する方
法。 - 【請求項１５】 前記偏光の振幅が変調される、請求項
１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記偏光の露光時間が位置の関数であ
る、請求項１４または１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 偏光の方向が空間変調される、請求項
１４から１６のいずれかに記載の方法。 - 【請求項１８】 イオン濃度の関数として複屈折を示す
材料内において、空間的に変化するイオン濃度を形成す
ることを含む、偏光依存性屈折型装置を製造する方法。 - 【請求項１９】 イオンが、前記材料内に分散される、
請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記材料の表面がマスクされて酸に露
出される、請求項１８または１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 配向された感光性液晶単量体または高
分子のセルに空間的に変化する強度を有する光を照射す
ることにより液晶の配向を変化させて、その後、該セル
に均一な強度の光を照射することを含む、偏光依存性屈
折型装置を製造する方法。 - 【請求項２２】 前記液晶の配向を変化させる工程が、
該液晶を等方相になるまで加熱することにより行われ
る、請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記液晶の配向を変化させる工程が、
前記セルに電界を印加することにより行われる、請求項
２１に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記液晶の配向を変化させて前記セル
に均一な強度を有する光を照射する工程に先だって、前
記液晶材料を再配向する工程と該セルに光を照射する工
程とをさらに含む、請求項２１から２３のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項２５】 前記セルに均一な強度の光を照射する
工程は、前記液晶材料を完全に重合または完全に架橋す
る、請求項２１から２４のいずれかに記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9418251.6 | 1994-09-09 | ||
| GB9418251A GB2293021A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Polarisation dependent refractive device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0886989A true JPH0886989A (ja) | 1996-04-02 |
| JP4042825B2 JP4042825B2 (ja) | 2008-02-06 |
Family
ID=10761132
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23048695A Expired - Fee Related JP4042825B2 (ja) | 1994-09-09 | 1995-09-07 | 偏光依存性屈折型装置の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5671034A (ja) |
| EP (1) | EP0701149B1 (ja) |
| JP (1) | JP4042825B2 (ja) |
| DE (1) | DE69529320T2 (ja) |
| GB (1) | GB2293021A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6046849A (en) * | 1996-09-12 | 2000-04-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Parallax barrier, display, passive polarisation modulating optical element and method of making such an element |
| US5928819A (en) * | 1996-12-19 | 1999-07-27 | Xerox Corporation | Methods to fabricate optical equivalents of fiber optic face plates using reactive liquid crystals and polymers |
| DE19706029C2 (de) * | 1997-02-17 | 1999-09-16 | Bayer Ag | Flüssigkristall-Display mit Phasenkompensationsschicht |
| KR100269244B1 (ko) * | 1998-05-28 | 2000-12-01 | 정선종 | 복굴절 물질로 만들어진 투과형 광학부품을 사용한 리소그래피장비용 광학계의 초점심도 확장 방법 및 장치 |
| US7466485B2 (en) * | 2003-02-05 | 2008-12-16 | Au Optronics Corp. | Switchable display apparatus |
| DE102006054783A1 (de) * | 2006-11-21 | 2008-06-05 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Optisches Bauteil sowie Verfahren zur Herstellung desselben |
| US8508589B2 (en) | 2010-08-30 | 2013-08-13 | General Electric Company | Imaging systems and associated methods thereof |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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