JPS58215626A - 光強度−空間周波数変換素子 - Google Patents
光強度−空間周波数変換素子Info
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- JPS58215626A JPS58215626A JP9850382A JP9850382A JPS58215626A JP S58215626 A JPS58215626 A JP S58215626A JP 9850382 A JP9850382 A JP 9850382A JP 9850382 A JP9850382 A JP 9850382A JP S58215626 A JPS58215626 A JP S58215626A
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—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
- 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
- G02F1/13—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 based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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- Optics & Photonics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は画像処理に用いる光強度−空間周波数変換素子
において、入力光と出力光の波長域を任意に選択するこ
とを可能とした素子に関するものである。
において、入力光と出力光の波長域を任意に選択するこ
とを可能とした素子に関するものである。
従来光強度−空間周波数変換素子は、電圧を印加すると
ストライプトメ（（２構造となり、その格子周期が印加
電圧で変化する可変格子型液晶と光導電体とを２枚の透
明電極間に設けられた構造の素子であり、光強度で格子
周期を制御することができ、画イ象の各種論理演算、同
一光強度信号の抽出という画像処理素子としての機能を
持っていた。しかしながら従来用いられてきたこのよう
な構造の光強度−空間周波数変換素子は、使用できる入
力光及び出力光の周波数範囲が限られているという欠点
があった。
ストライプトメ（（２構造となり、その格子周期が印加
電圧で変化する可変格子型液晶と光導電体とを２枚の透
明電極間に設けられた構造の素子であり、光強度で格子
周期を制御することができ、画イ象の各種論理演算、同
一光強度信号の抽出という画像処理素子としての機能を
持っていた。しかしながら従来用いられてきたこのよう
な構造の光強度−空間周波数変換素子は、使用できる入
力光及び出力光の周波数範囲が限られているという欠点
があった。
すなわち入力光として用いる光の波長は使用する光導電
体の応答範囲に限られるし、また出力光として用いる光
の波長は使用する光導電体が応答し７ない範囲に限られ
ている。入力光として可視光像を用いると、読み出し光
として用いる出力光の波長域は、人間の眼に感すること
ができない赤外光を用いる必要があり、光画像処理とし
ては不便である。まだ出力光に可視域を用いると、入力
光には青色光又は紫外光を使用せざる得す、処理し得る
画像は限られるし、又光導電体の感度も劣るという欠点
があることになる。
体の応答範囲に限られるし、また出力光として用いる光
の波長は使用する光導電体が応答し７ない範囲に限られ
ている。入力光として可視光像を用いると、読み出し光
として用いる出力光の波長域は、人間の眼に感すること
ができない赤外光を用いる必要があり、光画像処理とし
ては不便である。まだ出力光に可視域を用いると、入力
光には青色光又は紫外光を使用せざる得す、処理し得る
画像は限られるし、又光導電体の感度も劣るという欠点
があることになる。
本発明者らは上記欠点を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、可変格子型液晶１−１光導電層の間に遮光層を設け
ることで、入力光と出力光の周波数が同じ領域のものを
使用できる光強度−空間周波数変換素子、を発明するに
到ったものである、さらに好適な構成としては、可変格
子型液晶層と遮光層の間に誘電体ミラ一層を設ける。こ
れにより出力光強度を増すことができる。
果、可変格子型液晶１−１光導電層の間に遮光層を設け
ることで、入力光と出力光の周波数が同じ領域のものを
使用できる光強度−空間周波数変換素子、を発明するに
到ったものである、さらに好適な構成としては、可変格
子型液晶層と遮光層の間に誘電体ミラ一層を設ける。こ
れにより出力光強度を増すことができる。
すなわち本発明の光強度−空間周波数変換素子は２枚の
透明電極体の間に可変格子型液晶層、光導電層を設け、
前記可変格子型液晶１−１光導電ｆ−の間に遮光層を設
けたことを特徴とするものおよび更に上記構成に加えて
、可変格子型液晶層と遮光層の間に誘電体ミラ一層を設
けたことを特徴とするものである。
透明電極体の間に可変格子型液晶層、光導電層を設け、
前記可変格子型液晶１−１光導電ｆ−の間に遮光層を設
けたことを特徴とするものおよび更に上記構成に加えて
、可変格子型液晶層と遮光層の間に誘電体ミラ一層を設
けたことを特徴とするものである。
以下、本発明の光強度−空間周波数変換素子の例である
第１図、第２図に基いて説明する。第１図は本発明の光
強度−空間周波数変換素子の基本構成を示す断面図であ
る。第１図において１は透明電極体、２は可変格子型液
晶層、３け遮光層、４は光導電層、５はスペーサーであ
る。第２図は出力光を一層増大させる目的で、第１図に
示した光強度−空間周波数変換素子において、可変格子
型液晶層と透光層の間に、誘電体ミラ一層６を備えた光
強産−空間周波数変換素子の断面図である。
第１図、第２図に基いて説明する。第１図は本発明の光
強度−空間周波数変換素子の基本構成を示す断面図であ
る。第１図において１は透明電極体、２は可変格子型液
晶層、３け遮光層、４は光導電層、５はスペーサーであ
る。第２図は出力光を一層増大させる目的で、第１図に
示した光強度−空間周波数変換素子において、可変格子
型液晶層と透光層の間に、誘電体ミラ一層６を備えた光
強産−空間周波数変換素子の断面図である。
透明電極体１はガラス、プラスチックなどの透明基体上
に酸化インジウム、酸化スズなどの透明性導電膜を設け
たものを用いる。
に酸化インジウム、酸化スズなどの透明性導電膜を設け
たものを用いる。
可変格子型液晶層２にけ誘電異方性が負で、電気伝導度
がＩ Ｘ １０−１００−１・ｆｆｉ −’以下で、か
つ傾度の異方性があるネマチック液晶が用いられる。
がＩ Ｘ １０−１００−１・ｆｆｉ −’以下で、か
つ傾度の異方性があるネマチック液晶が用いられる。
ここで可変格子型液晶について説明する。１５μｍ以下
の間隔だけ隔てた、表面処理した２枚の透明電極の間に
、お互いに液晶が同一方向に配向するように、後述する
方法で可変格子型液晶を注入する。
の間隔だけ隔てた、表面処理した２枚の透明電極の間に
、お互いに液晶が同一方向に配向するように、後述する
方法で可変格子型液晶を注入する。
透明電極間に印加する電圧を増加１〜ていくと、ある闇
値電圧を超すと液晶は間隔の狭い格子状のストライプド
メイン構造となり、回折格子としての作用を示す。この
格子間隔と電圧の関係は一般に逆比例の関係にある。第
３図は液晶としてニーメルク社製リフリスタル（Ｌｉｅ
ｒｉｓｔａｌ ）のうちネマチックフェーズ４ （Ｎｅ
ｍａｔｉｃ Ｐｈａｇｅ ４ ） （何れもニーメルク
社商標）すなわち４− ｍ ｅｔｈｏｘｙ−４’ −ｎ
−ｂｕｔｙｌ−ｕｚｏｘｙｂｅｎｚｅｎｅを、６ｔＬ
ｍの間隔に保たれた透明電極体間に注入した時の、電圧
と格子間隔の逆数との関係を示す。本発明に用いる可変
格子型液晶はそのストライプ構造のため回折格子として
作用し、しかもその格子周期が電圧と共に増加するもの
である。本発明に用いる可変格子型液晶は先に述べた様
に負の誘電異方性、低い伝導度および伝導度の異方情を
もつネマチック液晶がＪ！けれるが、具体的には先に述
べたネマチック・フェーズ４の他に、このネマチック・
フェーズ４にフレスラリツク液晶を混入しだニーメルク
社製ネマチック・フェーズ５ （Ｎｅｍａｔｉｃ Ｐｈ
ａｓｅ５）■すなわち４− ｍｅｔｈｙ ｌ −４’
−ｎ −ｂｕｔｙｌ −ｂｅｎｚｙｌ １ｄｅｎｅａｎ
Ｉ ｌ ｉｎｅ 。
値電圧を超すと液晶は間隔の狭い格子状のストライプド
メイン構造となり、回折格子としての作用を示す。この
格子間隔と電圧の関係は一般に逆比例の関係にある。第
３図は液晶としてニーメルク社製リフリスタル（Ｌｉｅ
ｒｉｓｔａｌ ）のうちネマチックフェーズ４ （Ｎｅ
ｍａｔｉｃ Ｐｈａｇｅ ４ ） （何れもニーメルク
社商標）すなわち４− ｍ ｅｔｈｏｘｙ−４’ −ｎ
−ｂｕｔｙｌ−ｕｚｏｘｙｂｅｎｚｅｎｅを、６ｔＬ
ｍの間隔に保たれた透明電極体間に注入した時の、電圧
と格子間隔の逆数との関係を示す。本発明に用いる可変
格子型液晶はそのストライプ構造のため回折格子として
作用し、しかもその格子周期が電圧と共に増加するもの
である。本発明に用いる可変格子型液晶は先に述べた様
に負の誘電異方性、低い伝導度および伝導度の異方情を
もつネマチック液晶がＪ！けれるが、具体的には先に述
べたネマチック・フェーズ４の他に、このネマチック・
フェーズ４にフレスラリツク液晶を混入しだニーメルク
社製ネマチック・フェーズ５ （Ｎｅｍａｔｉｃ Ｐｈ
ａｓｅ５）■すなわち４− ｍｅｔｈｙ ｌ −４’
−ｎ −ｂｕｔｙｌ −ｂｅｎｚｙｌ １ｄｅｎｅａｎ
Ｉ ｌ ｉｎｅ 。
ｎ−ａｙ、ｏｘｙａｎｉｓｏｌｋ零がある。
遮光層３に用いる物質は光導電層４が光感度を持つ波長
領域の光を十分吸収するものであり、かつその抵抗率は
上限が可変格子型液晶１＠の抵抗率より低い本のであね
、Ｆ限が光照射によって形成されたストライプドメイン
の画像が遮光層の平面方向のリーク電流によってにじみ
を起こすことのない程度であればよい。すなわち抵抗率
としては大体１０５Ω・ｔＭ〜１０１０Ω・−位にある
のが望ましい。この様な条件に適した遮光層材料として
味、半導体材料を用いることができるが、その種類は用
いる光導電体によって異なる。例えば紫色光又は紫外光
に感度を有する光導電体を用いる場合は、この光の吸収
性を有するＺｎＳ ｅ、 Ｓ ｉｃ、 Ｓ ｉ３Ｎ４
。
領域の光を十分吸収するものであり、かつその抵抗率は
上限が可変格子型液晶１＠の抵抗率より低い本のであね
、Ｆ限が光照射によって形成されたストライプドメイン
の画像が遮光層の平面方向のリーク電流によってにじみ
を起こすことのない程度であればよい。すなわち抵抗率
としては大体１０５Ω・ｔＭ〜１０１０Ω・−位にある
のが望ましい。この様な条件に適した遮光層材料として
味、半導体材料を用いることができるが、その種類は用
いる光導電体によって異なる。例えば紫色光又は紫外光
に感度を有する光導電体を用いる場合は、この光の吸収
性を有するＺｎＳ ｅ、 Ｓ ｉｃ、 Ｓ ｉ３Ｎ４
。
ＧａＰ、ＡｌＡ３．ＺｎＴｅを用いるのがよいし、可視
光に感度を有する光導電体を用いる場合は、可視光の吸
収性を有するＳｉ、 Ｇｅ、 ＧａＡｓ、 ＩｎＰ、Ｃ
ｄＴｅ。
光に感度を有する光導電体を用いる場合は、可視光の吸
収性を有するＳｉ、 Ｇｅ、 ＧａＡｓ、 ＩｎＰ、Ｃ
ｄＴｅ。
ＩｎＡｇ、ＰｂＳを用いるのがよい。
本発明の素子は入力光、出力光に可視域の光を用いるこ
とができるという特徴をもっており、それ故（光導電体
としては可視域で応答のあるもの（例えば非晶質シリコ
ン、ＣｄＳ、Ｚｎ５ｅ）が好んで用いられるだめ、遮光
層には可視光を十分吸収できるものを選ぶ必要がある。
とができるという特徴をもっており、それ故（光導電体
としては可視域で応答のあるもの（例えば非晶質シリコ
ン、ＣｄＳ、Ｚｎ５ｅ）が好んで用いられるだめ、遮光
層には可視光を十分吸収できるものを選ぶ必要がある。
この遮光層材料としてゲルマニウムが好ましい。理由と
してはゲルマニウムは可視領域では吸収係数が十分大き
く、抵抗も１０５〜１０１０Ω・ｍのものが比較的容易
に作製で＾ることがあげられる。ゲルマニウム膜の作製
法としては、ＧｅＨ４ガスに高周波電界或いは直流電界
を印加し７て分解形成するグロー放電分解法がある。
してはゲルマニウムは可視領域では吸収係数が十分大き
く、抵抗も１０５〜１０１０Ω・ｍのものが比較的容易
に作製で＾ることがあげられる。ゲルマニウム膜の作製
法としては、ＧｅＨ４ガスに高周波電界或いは直流電界
を印加し７て分解形成するグロー放電分解法がある。
グロー放電分解法の詳細については後に述べる非晶質シ
リコンの作製法の所で述べるが、この方法は先に述べた
遮光層としての性能を満たす膜が容易に作製できると共
に、さらに光導電層とじて優れた非晶質シリコン層とゲ
ルマニウム層を、真空系を破らずに作製できるという工
程上の利点もある。
リコンの作製法の所で述べるが、この方法は先に述べた
遮光層としての性能を満たす膜が容易に作製できると共
に、さらに光導電層とじて優れた非晶質シリコン層とゲ
ルマニウム層を、真空系を破らずに作製できるという工
程上の利点もある。
ゲルマニウム膜の作製法としてはその他に、水素・アル
ゴン混合雰囲気中での高周波スパッタリング法、水素ガ
ス雰囲気中でのイオンビームスパッタリング法、水素ガ
ス雰囲気中でのイオンプレと い。Ｗｘ厚が０．３ｚ１ｍより薄鴛肴視光を十分に遮光
することができない。また膜厚を１０μｍより厚くする
ことは、！＃嘆に要する時間的、経済的見地から好捷し
くない。
ゴン混合雰囲気中での高周波スパッタリング法、水素ガ
ス雰囲気中でのイオンビームスパッタリング法、水素ガ
ス雰囲気中でのイオンプレと い。Ｗｘ厚が０．３ｚ１ｍより薄鴛肴視光を十分に遮光
することができない。また膜厚を１０μｍより厚くする
ことは、！＃嘆に要する時間的、経済的見地から好捷し
くない。
先に掲げた遮光層材料の反射率は３０〜５０チ程度であ
るため、出力光が弱いものとなる。従って本発明の更に
好適な構成として上記遮光層と液晶層の間に誘電体ミラ
ーを形成して（第２図の６）反射率を高くするこ１とが
できる。この誘電体ミラーとしては、フッ化マグネシウ
ム、フッ化カルシウム、−酸化ケイ素などの低属折率物
質を交互に多層重ねることにより反射率の高いミラーが
出来る。第４図は遮光層に用いるＧｅ膜上にフッ化マグ
ネシウム９４２Ａ、硫化亜４鉛５６５久を交互につけた
時の、誘電体層の数に対する波長５２００大の光の反射
率を示すものであるう 光導電層４に用いる材料は、光を照射し、ないときけ抵
抗率が可変格子型液晶の抵抗率より高く、光照射により
同等又はそれ以下になるものであればよい。この条件に
特に適した光導電体としてはＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ
、非晶質シリコンがある。
るため、出力光が弱いものとなる。従って本発明の更に
好適な構成として上記遮光層と液晶層の間に誘電体ミラ
ーを形成して（第２図の６）反射率を高くするこ１とが
できる。この誘電体ミラーとしては、フッ化マグネシウ
ム、フッ化カルシウム、−酸化ケイ素などの低属折率物
質を交互に多層重ねることにより反射率の高いミラーが
出来る。第４図は遮光層に用いるＧｅ膜上にフッ化マグ
ネシウム９４２Ａ、硫化亜４鉛５６５久を交互につけた
時の、誘電体層の数に対する波長５２００大の光の反射
率を示すものであるう 光導電層４に用いる材料は、光を照射し、ないときけ抵
抗率が可変格子型液晶の抵抗率より高く、光照射により
同等又はそれ以下になるものであればよい。この条件に
特に適した光導電体としてはＺｎＳ、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ
、非晶質シリコンがある。
本発明の光強度−空間周波数変換素子は、入力光、出力
光に同じ波長領域の光を用いることができる特徴がある
。すなわち入力光、出力光として取扱いの簡便な可視光
を用いることができる。従って光導電体としては可視光
に応答するものが望ましい。特に好ましいのは、全町視
光域に応答して、感度も良く、応答速度も速い材料を用
いることであるが、この様な材料として、グロー放電分
解法によって作製したポロンを、１０〜４００ｐｐｍド
ープした非晶質シリコンがある。
光に同じ波長領域の光を用いることができる特徴がある
。すなわち入力光、出力光として取扱いの簡便な可視光
を用いることができる。従って光導電体としては可視光
に応答するものが望ましい。特に好ましいのは、全町視
光域に応答して、感度も良く、応答速度も速い材料を用
いることであるが、この様な材料として、グロー放電分
解法によって作製したポロンを、１０〜４００ｐｐｍド
ープした非晶質シリコンがある。
グロー放電分解法は、真空にした反応炉内にＳｉＨ４ガ
ス又はＳｉＦ４ガス（水素ガス、アルゴン等の不活性ガ
スで希釈してもよい）と共に、ポロンドーピングガス（
例えばＢ２ ）Ｉ、、 ＢＦ、又けＢＣｆｆｉｌ）を流
し込む。反応炉内に導入された混合ガスは高周波グロー
放電或いは直流グロー放電によって分解され、予め加熱
した基板ホルダー−ヒに置かれた透明電極体上に、ポロ
ンがドーピングされた高抵抗の非晶質シリコンが形成さ
れる。この際、基板温片は５０℃〜２５０℃の範囲にあ
るのが望まｌ−い。
ス又はＳｉＦ４ガス（水素ガス、アルゴン等の不活性ガ
スで希釈してもよい）と共に、ポロンドーピングガス（
例えばＢ２ ）Ｉ、、 ＢＦ、又けＢＣｆｆｉｌ）を流
し込む。反応炉内に導入された混合ガスは高周波グロー
放電或いは直流グロー放電によって分解され、予め加熱
した基板ホルダー−ヒに置かれた透明電極体上に、ポロ
ンがドーピングされた高抵抗の非晶質シリコンが形成さ
れる。この際、基板温片は５０℃〜２５０℃の範囲にあ
るのが望まｌ−い。
温度が低すぎると半導体中の欠陥が増大し７て抵抗が下
がると同時に光感度が劣化する。温度が高すぎると廁質
がよくなりすぎてやはり抵抗が下がり、光強度−空間周
波数変換器と［７て使えなくなる。
がると同時に光感度が劣化する。温度が高すぎると廁質
がよくなりすぎてやはり抵抗が下がり、光強度−空間周
波数変換器と［７て使えなくなる。
以上がグロー放電分解法によるポロンをドーピングした
非晶質シリコンの作製例である。ポロンをドーピングし
た非晶質シリコンはこの他に高周波スパッタリング法、
イオンビーム蒸着法、ＳｉＨ４ガスのアーク放電分解法
、イオンブレーライング法によっても作輿できるが、い
ずれも水素雰囲気下でＢ２Ｈ，ガスを導いておくか、ま
たは原料シリコン中に予めボロンをドーピングしておく
ことにより、ボロンをドーピングした高抵抗の非晶質シ
リコン膜が得られる、 尚、ボロンをドーピングする目的は、グロー放電法等に
よって作成しだ非晶質シリコンが弱いＮ型であるので、
これにボロンをドーピングすることによって非晶質シリ
コンを真性型にすることにある。従ってボロンのドーピ
ング量は１０ｐｐｍから４００ｐｐｍ ’！での範囲に
する必要がある。その理由は１０ｐｐｍより少なければ
フェルミレベルの移動量が少々くて効果が少ないし、ま
だ４００ ｐ ｐｍより多いとフェルミレベルが移動し
すぎてＰ型となってし棟うので好ましくない。特に好捷
しいのけボロンドーピング量が２０ｐｐｍから１１００
ｐｐであり、この範囲では高抵抗の非晶質シリコンが再
現性よく得られて、かつ光強度−空間周波数変換素子の
動作も完全に行なわれる。
非晶質シリコンの作製例である。ポロンをドーピングし
た非晶質シリコンはこの他に高周波スパッタリング法、
イオンビーム蒸着法、ＳｉＨ４ガスのアーク放電分解法
、イオンブレーライング法によっても作輿できるが、い
ずれも水素雰囲気下でＢ２Ｈ，ガスを導いておくか、ま
たは原料シリコン中に予めボロンをドーピングしておく
ことにより、ボロンをドーピングした高抵抗の非晶質シ
リコン膜が得られる、 尚、ボロンをドーピングする目的は、グロー放電法等に
よって作成しだ非晶質シリコンが弱いＮ型であるので、
これにボロンをドーピングすることによって非晶質シリ
コンを真性型にすることにある。従ってボロンのドーピ
ング量は１０ｐｐｍから４００ｐｐｍ ’！での範囲に
する必要がある。その理由は１０ｐｐｍより少なければ
フェルミレベルの移動量が少々くて効果が少ないし、ま
だ４００ ｐ ｐｍより多いとフェルミレベルが移動し
すぎてＰ型となってし棟うので好ましくない。特に好捷
しいのけボロンドーピング量が２０ｐｐｍから１１００
ｐｐであり、この範囲では高抵抗の非晶質シリコンが再
現性よく得られて、かつ光強度−空間周波数変換素子の
動作も完全に行なわれる。
第５図は基板温度１５０℃で作製したボロンドーピング
量に対する非晶質シリコン膜の伝導度を示したものであ
る。
量に対する非晶質シリコン膜の伝導度を示したものであ
る。
光強度−空間周波数変換素子の典型的な製造法を簡単に
説明する。透明電極体上に非晶質シリコン層を形成し、
つづいて遮光層を形成する。必要な場合はさらに誘電体
ミラ一層を遮光層−ヒに形成する。こうしてできた遮光
層°膜又は誘電体ミラー表面を、ラビング又はイオンビ
ームエツチングにより、液晶が一方向に配列するよう表
面処理を行なう。また上部電極として用いる透明電極体
も同様な方法で表面処理を行なう。
説明する。透明電極体上に非晶質シリコン層を形成し、
つづいて遮光層を形成する。必要な場合はさらに誘電体
ミラ一層を遮光層−ヒに形成する。こうしてできた遮光
層°膜又は誘電体ミラー表面を、ラビング又はイオンビ
ームエツチングにより、液晶が一方向に配列するよう表
面処理を行なう。また上部電極として用いる透明電極体
も同様な方法で表面処理を行なう。
これら表面処理した２枚の基体は液晶の配列の方向が同
一になるように注意して貼り合わせる。
一になるように注意して貼り合わせる。
スペーサーとしては４〜１２μｍの厚さのポリエステル
フィルムを、−！た接着剤としてはエポキシ系の樹脂を
用いることができる。続いて２枚の基板の空間に可変格
子型液晶を、毛細管現象を利用して泡が入らない様に注
入する。こうして第１図又は第２図に示した光強度−空
間周波数変換素子が完成する。
フィルムを、−！た接着剤としてはエポキシ系の樹脂を
用いることができる。続いて２枚の基板の空間に可変格
子型液晶を、毛細管現象を利用して泡が入らない様に注
入する。こうして第１図又は第２図に示した光強度−空
間周波数変換素子が完成する。
本発明の光強度−空間周波数変換素子の動作を第１図を
用いて説明する。予め２枚の透明電極体１の間に一定の
甫１圧を印加して訊・く。光導電層４は光が当っていな
い場合は可変格子型液晶（以下液晶と記す）より抵抗が
高いため、液晶には電圧が加わらず、そのため液晶は周
期格子を形成しないが、光が当たると光導電層の抵抗は
ｔがつ−Ｃ液晶に電圧が加わり、液晶は周期格子を形成
する。
用いて説明する。予め２枚の透明電極体１の間に一定の
甫１圧を印加して訊・く。光導電層４は光が当っていな
い場合は可変格子型液晶（以下液晶と記す）より抵抗が
高いため、液晶には電圧が加わらず、そのため液晶は周
期格子を形成しないが、光が当たると光導電層の抵抗は
ｔがつ−Ｃ液晶に電圧が加わり、液晶は周期格子を形成
する。
さらに光強度を増すと液晶に加わる電圧は増加して液晶
の格子周期は増加する。才なわら第１図の朱子は、光強
度パターンを液晶面において格子周波数パターンに変換
するものである。
の格子周期は増加する。才なわら第１図の朱子は、光強
度パターンを液晶面において格子周波数パターンに変換
するものである。
この素子の具体的な使い道について第６図を用いて説明
する。７〜ＩＩＶｉレンズである。入力光像１２．１３
には第７図、第８図に示すような矩形像を用いる。この
２つの像を、レンズに用いて光強度−空間周波数変換素
子１４−トに重ねると、光強度の和に応じた周期をもつ
格子が形成される。
する。７〜ＩＩＶｉレンズである。入力光像１２．１３
には第７図、第８図に示すような矩形像を用いる。この
２つの像を、レンズに用いて光強度−空間周波数変換素
子１４−トに重ねると、光強度の和に応じた周期をもつ
格子が形成される。
液晶面にレーザ光１５で照射すると格子周期に応じて光
は回折される。入力光強度が強ければ強い程、液晶の格
子周期は増加するのでレーザー光の回折角も大きくなる
。回折した光はレンズ１０の後方にフーリエ変換像を形
成するので、ここにフーリエフィルター１６を置いて、
所望の光強億のパターンのみを透過させることができる
。従って、用いるフーリエフィルターの種類に応じた出
力像が出力像面１７に出力される。
は回折される。入力光強度が強ければ強い程、液晶の格
子周期は増加するのでレーザー光の回折角も大きくなる
。回折した光はレンズ１０の後方にフーリエ変換像を形
成するので、ここにフーリエフィルター１６を置いて、
所望の光強億のパターンのみを透過させることができる
。従って、用いるフーリエフィルターの種類に応じた出
力像が出力像面１７に出力される。
ここでフーリエフィルターの種類によって出力像がどの
様になるかを説明する。入力画像１２゜１３を重ねた光
強度は第９図に示すように１８゜１９．２０のｌ１ｌｉ
に強くなる。従って第９図の２０の部分のみ通過させる
様々フーリエフィルターを置けば、出力像としては第１
０図のように像１１゜１２のＡＮＤの演算結果が得られ
る。同様にして第９図の１９．２０の部分のみ通過させ
るようなフーリエフィルターを用いると、出力像として
は像１１．１２のＯＲの演算結果が得られる。以下同様
にして１９の部分のみ通過させるようなフーリエフィル
ターを用いるとＸＯＲの演算結果が得られ、１８の部分
のみ通過させるようなフーリエフィルターを用いるとＮ
ＯＨの演算結果が得られ、１８．１９の部分のみ通過さ
せるようなフーリエフィルターを用いるとＮＡＮＤの演
算結果が得られ、１８．２０の部分のみ通過させる様な
フーリエフィルターを用いるとＸＮＯＲの演算結果が得
られる。
様になるかを説明する。入力画像１２゜１３を重ねた光
強度は第９図に示すように１８゜１９．２０のｌ１ｌｉ
に強くなる。従って第９図の２０の部分のみ通過させる
様々フーリエフィルターを置けば、出力像としては第１
０図のように像１１゜１２のＡＮＤの演算結果が得られ
る。同様にして第９図の１９．２０の部分のみ通過させ
るようなフーリエフィルターを用いると、出力像として
は像１１．１２のＯＲの演算結果が得られる。以下同様
にして１９の部分のみ通過させるようなフーリエフィル
ターを用いるとＸＯＲの演算結果が得られ、１８の部分
のみ通過させるようなフーリエフィルターを用いるとＮ
ＯＨの演算結果が得られ、１８．１９の部分のみ通過さ
せるようなフーリエフィルターを用いるとＮＡＮＤの演
算結果が得られ、１８．２０の部分のみ通過させる様な
フーリエフィルターを用いるとＸＮＯＲの演算結果が得
られる。
すなわち光強度−空間周波数変換素子は、２つの画像の
各種論理演算を行なう画像処理装置として用いることが
できる。
各種論理演算を行なう画像処理装置として用いることが
できる。
またこの素子は第１１図に示すような光コンピューター
に用いる全加算機に使われる。同図において２９〜３３
はレンズである。画像光２１〜２３は２つの入力ビツト
光と桁上りビット光である。
に用いる全加算機に使われる。同図において２９〜３３
はレンズである。画像光２１〜２３は２つの入力ビツト
光と桁上りビット光である。
これら３つの入力光を光強度−空間周波数変換素子面上
に重ねると光強度の和に応じた周期の格子が形成される
。レーザー光２５で素子面を照射すると格子周期に応じ
て光は回折される。２つの入力ビット光と桁上がりビッ
ト光の合計和の強度レベルが４段階に・なるので、回折
される元本４つの方向に分かれるが、回折光は一般に正
負両側に存在する。故に第１２図に示すように入力光の
強度レベルに応じて回折光は３４〜４０に分かれる。
に重ねると光強度の和に応じた周期の格子が形成される
。レーザー光２５で素子面を照射すると格子周期に応じ
て光は回折される。２つの入力ビット光と桁上がりビッ
ト光の合計和の強度レベルが４段階に・なるので、回折
される元本４つの方向に分かれるが、回折光は一般に正
負両側に存在する。故に第１２図に示すように入力光の
強度レベルに応じて回折光は３４〜４０に分かれる。
回折光３４け入力光強度レベルＯに、回折光３５゜３６
は入力光強度レベル１に、回折光３７．３８は入力光強
度レベル２に、回折光３９．４０は入力光強度レベル３
に対応する。ここでフーリエフィルター２６が全加算機
として機能するためには、入力光に対して出力光が表１
の真理光を満足するように設計しなければならない。こ
こで表１の入＼ 力Ａ、Ｂは第１１図の光画像２１．２２の入力ビット面
に相当し、入力Ｃ１は光画像２３の下位からの桁上りビ
ット面に相当する。従って加算ビット…１（表１の出力
Ｓに相当）を出力とＩ７てイ稈るには、正側に同祈した
光３５．３９ （又は負側に回折したｆｆ１３６．４０
）のみを通過するフーリエフィルターを用いると、第１
１図の出力像面２７に加算ビット面を得ることができる
。同様にして上位への桁−ヒがりビット面（表１の出力
Ｃ２に相当）を出力として得るには、負側に回折した光
３８．４０（又は正側に回折した光３７．３９）のみを
通過せしめるフーリエフィルター金柑いると第１１図の
出力像面２８に上位への桁上がりビット面を得ることが
できる。このようにして光強度−空間周波数変換素子は
全加算機に用いることができる。
は入力光強度レベル１に、回折光３７．３８は入力光強
度レベル２に、回折光３９．４０は入力光強度レベル３
に対応する。ここでフーリエフィルター２６が全加算機
として機能するためには、入力光に対して出力光が表１
の真理光を満足するように設計しなければならない。こ
こで表１の入＼ 力Ａ、Ｂは第１１図の光画像２１．２２の入力ビット面
に相当し、入力Ｃ１は光画像２３の下位からの桁上りビ
ット面に相当する。従って加算ビット…１（表１の出力
Ｓに相当）を出力とＩ７てイ稈るには、正側に同祈した
光３５．３９ （又は負側に回折したｆｆ１３６．４０
）のみを通過するフーリエフィルターを用いると、第１
１図の出力像面２７に加算ビット面を得ることができる
。同様にして上位への桁−ヒがりビット面（表１の出力
Ｃ２に相当）を出力として得るには、負側に回折した光
３８．４０（又は正側に回折した光３７．３９）のみを
通過せしめるフーリエフィルター金柑いると第１１図の
出力像面２８に上位への桁上がりビット面を得ることが
できる。このようにして光強度−空間周波数変換素子は
全加算機に用いることができる。
この他にこの素子は様々の光強度レベルを持っている画
像の中から所望の光強暖レベルの像のみを出力する機能
、すなわち光強度レベルフィルターとしての機能を持っ
ている。
像の中から所望の光強暖レベルの像のみを出力する機能
、すなわち光強度レベルフィルターとしての機能を持っ
ている。
以上の様に光強度−空間周波数変換素子と単純な光学系
を用いて、各種演算、画像処理装置を作製できる。
を用いて、各種演算、画像処理装置を作製できる。
本発明による光強度−空間周波数変換素子は、出力光に
用いる波長領域を入力光と同一領域とすることができる
、この素子を用いることで人力光、出力光共に扱い易い
６Ｊ視光が使用可能になった。
用いる波長領域を入力光と同一領域とすることができる
、この素子を用いることで人力光、出力光共に扱い易い
６Ｊ視光が使用可能になった。
例えばブラウン管ヒに写し出されたカラー画像を画像処
理して、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光（波長６３２８Ｘ）で出
力させることができる。ｔだ光コンピューターとして使
用する場合にも、入力光源として赤色の半導体レーザー
を、出力源としてＨｅ −Ｎ ｅレーザーを使用でき、
木様になったつ さらに光導電体としてグロー放電分解法によって作興し
たボロ７１０〜４００ｐｐｍをドープしだ非晶質シリコ
ンを、遮光層にゲルマニウムを用いることにより、全町
視光領域の入力光の処理が、高感度でかつ速い応答速度
で出来るようになった。
理して、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光（波長６３２８Ｘ）で出
力させることができる。ｔだ光コンピューターとして使
用する場合にも、入力光源として赤色の半導体レーザー
を、出力源としてＨｅ −Ｎ ｅレーザーを使用でき、
木様になったつ さらに光導電体としてグロー放電分解法によって作興し
たボロ７１０〜４００ｐｐｍをドープしだ非晶質シリコ
ンを、遮光層にゲルマニウムを用いることにより、全町
視光領域の入力光の処理が、高感度でかつ速い応答速度
で出来るようになった。
このため赤色半導体レーザーの使用が可能でしかも速い
傷処理に適しており、特に光コンピューターとしては最
適である。
傷処理に適しており、特に光コンピューターとしては最
適である。
実施例 １
光強度−空間周波数変換素子の構成は第１図に示したも
のとしだ。光導電層はグロー放電分解法によって作成し
た非晶質シリコンで、ボロンを４０ｐｐｍドーピングし
てあり、厚みは２μｍである。
のとしだ。光導電層はグロー放電分解法によって作成し
た非晶質シリコンで、ボロンを４０ｐｐｍドーピングし
てあり、厚みは２μｍである。
遮光）―にはＧｅを０．６８ｍ１液晶層にはニーメルク
社製ネマチックフェーズ４ （Ｎｅｍａ ｔ ｉ ｅ
Ｐｈａｓｅ４）■を６μｍ注入した。素子の電極間に予
め３０Ｖの電圧を印加しておく。入力用光源として２０
Ｗのタングステン電球を用い、出力用光源として１０ｍ
ＷのＨｅ−Ｎｅレーザーを用いる。入力光僧に第７図、
第８図に示す矩形像を用いた結果、出力像には各種フー
リエフィルターによって各種論理演算結果が鮮明に得ら
れた。
社製ネマチックフェーズ４ （Ｎｅｍａ ｔ ｉ ｅ
Ｐｈａｓｅ４）■を６μｍ注入した。素子の電極間に予
め３０Ｖの電圧を印加しておく。入力用光源として２０
Ｗのタングステン電球を用い、出力用光源として１０ｍ
ＷのＨｅ−Ｎｅレーザーを用いる。入力光僧に第７図、
第８図に示す矩形像を用いた結果、出力像には各種フー
リエフィルターによって各種論理演算結果が鮮明に得ら
れた。
実施例 ２
光導電層に硫化カドミウムを３μｍの厚さで用いたこと
以外は実施例１と同じ構成の素子を作製した。素子の電
極間に予め３０Ｖの電圧を印加しておく。入力用光源と
して２０Ｗのタングステン・よう素電球を用い、出力用
光源として１０ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザーを用いる。入
力光源に第７図、第８図に示す矩形像を用いた結果、出
力像には各種フーリエフィルタによって各種論理演算結
果が鮮明に得られた。同、素子の光導電層と遮光１−の
間に誘電体ミラーとしてＭ ｇ Ｆ ；、 Ｚ ｎ Ｓ
をそれぞれ９４ｏＸ、５６０Ｘの厚みで交互に６層形成
したものを用いることにより、一層鮮明な像を得た。
以外は実施例１と同じ構成の素子を作製した。素子の電
極間に予め３０Ｖの電圧を印加しておく。入力用光源と
して２０Ｗのタングステン・よう素電球を用い、出力用
光源として１０ｍＷのＨｅ−Ｎｅレーザーを用いる。入
力光源に第７図、第８図に示す矩形像を用いた結果、出
力像には各種フーリエフィルタによって各種論理演算結
果が鮮明に得られた。同、素子の光導電層と遮光１−の
間に誘電体ミラーとしてＭ ｇ Ｆ ；、 Ｚ ｎ Ｓ
をそれぞれ９４ｏＸ、５６０Ｘの厚みで交互に６層形成
したものを用いることにより、一層鮮明な像を得た。
第１図、第２図は本発明による光強間−空間周波数変換
素子の構成を示す断面図、第３図は液晶の格子間隔の逆
数と電圧の関係を示す図、第４図は誘電体層の数と反射
率との関係を示す図、第５図は非晶質シリコン中のボロ
ンのドーピング量に対する伝導度の値を示す藺、第６図
は画像処理装置の概略図、第７図、第８図は入力像を示
す図、第９図は２つの人力像を合成した時の光強度分布
を示す図、第１０図は出力像を示ずｌ＆ｌ 、第１１図
は全加算機を示す概略図、第１２図は素子面から回折さ
れる光の様子を示す図である。 １・・・透明電極体、２・・・液晶層、３・・・遮光層
、４・・・ボロンち１０〜４００ｐｐｍドーピングした
非晶質シリコン層、５・・・スペーサー、６・誘電体ミ
ラー、１２．１３・・・入力光像、１４・・・光強度−
空間周波数変換素子、１５・・・レーザー光源、１６・
・・フーリエフィルター、１７・・・出力像面、２１〜
２３・・・光゛画像、２４・・・光強度−空間周波数変
換素子、２５・・・レーザー光源、２６・・・フーリエ
フィルター、２７．２８・・・出力像面 特許出願人 旭化成工業株式会社 第１図 第３図 第４図 第５図 ボロンのド−ピング量 ３ − 第７図 第８図 ［
素子の構成を示す断面図、第３図は液晶の格子間隔の逆
数と電圧の関係を示す図、第４図は誘電体層の数と反射
率との関係を示す図、第５図は非晶質シリコン中のボロ
ンのドーピング量に対する伝導度の値を示す藺、第６図
は画像処理装置の概略図、第７図、第８図は入力像を示
す図、第９図は２つの人力像を合成した時の光強度分布
を示す図、第１０図は出力像を示ずｌ＆ｌ 、第１１図
は全加算機を示す概略図、第１２図は素子面から回折さ
れる光の様子を示す図である。 １・・・透明電極体、２・・・液晶層、３・・・遮光層
、４・・・ボロンち１０〜４００ｐｐｍドーピングした
非晶質シリコン層、５・・・スペーサー、６・誘電体ミ
ラー、１２．１３・・・入力光像、１４・・・光強度−
空間周波数変換素子、１５・・・レーザー光源、１６・
・・フーリエフィルター、１７・・・出力像面、２１〜
２３・・・光゛画像、２４・・・光強度−空間周波数変
換素子、２５・・・レーザー光源、２６・・・フーリエ
フィルター、２７．２８・・・出力像面 特許出願人 旭化成工業株式会社 第１図 第３図 第４図 第５図 ボロンのド−ピング量 ３ − 第７図 第８図 ［
Claims (4)
- （１）２枚の透明電極体の間に可変伸子型液晶層、光導
電層を設け、前記可変格子型液晶層、光導電層の間に遮
光層を設けたことを特徴とする光強度−空間周波数変換
素子 - （２）光導電層布グロー放電分解法によって作製したボ
ロンを１０〜４００ｐｐｍ ドープした非晶質シリコ
ンであり、遮光層がゲルマニウムであることを特徴とす
る特許請求の範囲第１ｍ記載の光強度−空間周波数変換
素子 - （３）２枚の透明電極体の間に可変格子型液晶層、光導
電層を設け、前記可変格子型液晶層、光導電層の間に光
導電層側から遮光層、誘電体ミラ一層を順に設けたこと
を特徴とする光強度、空間周波数変換素子 - （４）光導電層がグロー放電分解法によって作製したボ
ロンを１０〜４００ＴＩＰｍドープした非晶質シリコン
であり、遮光層がゲルマニウムであることを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載の光強塵−空間周波数変換素
子
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9850382A JPS58215626A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | 光強度−空間周波数変換素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9850382A JPS58215626A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | 光強度−空間周波数変換素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58215626A true JPS58215626A (ja) | 1983-12-15 |
Family
ID=14221439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9850382A Pending JPS58215626A (ja) | 1982-06-10 | 1982-06-10 | 光強度−空間周波数変換素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58215626A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6271926A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-02 | Hamamatsu Photonics Kk | 画像の排他的論理和演算装置 |
| US4937539A (en) * | 1987-08-19 | 1990-06-26 | Hughes Aircraft Company | Phased array for optical beam control |
| JPH03217825A (ja) * | 1990-01-23 | 1991-09-25 | Victor Co Of Japan Ltd | 空間光変調素子 |
| US5151814A (en) * | 1987-08-19 | 1992-09-29 | Hughes Aircraft Company | Phased array for optical beam control |
| US5155609A (en) * | 1989-06-15 | 1992-10-13 | Victor Company Of Japan | Spatial light modulator of polymer-dispersed liquid crystal |
| US5272554A (en) * | 1991-01-28 | 1993-12-21 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Liquid crystal light valve having a SiO2 /TiO2 dielectric mirror and a Si/SiO2 light blocking layer |
| US5353139A (en) * | 1991-11-22 | 1994-10-04 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Spatial light modulator with photoconductor of hydrogenated amorphous silicon with 0.1-1.0 ppm boron |
| US5444558A (en) * | 1991-11-22 | 1995-08-22 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Spatial light modulator with photoconductor of hydrogenated amorphous silicon with 0.1-1.0 ppm boron |
| US5855968A (en) * | 1993-07-30 | 1999-01-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device and method for producing the same |
-
1982
- 1982-06-10 JP JP9850382A patent/JPS58215626A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6271926A (ja) * | 1985-09-25 | 1987-04-02 | Hamamatsu Photonics Kk | 画像の排他的論理和演算装置 |
| US4937539A (en) * | 1987-08-19 | 1990-06-26 | Hughes Aircraft Company | Phased array for optical beam control |
| US5151814A (en) * | 1987-08-19 | 1992-09-29 | Hughes Aircraft Company | Phased array for optical beam control |
| US5155609A (en) * | 1989-06-15 | 1992-10-13 | Victor Company Of Japan | Spatial light modulator of polymer-dispersed liquid crystal |
| JPH03217825A (ja) * | 1990-01-23 | 1991-09-25 | Victor Co Of Japan Ltd | 空間光変調素子 |
| US5272554A (en) * | 1991-01-28 | 1993-12-21 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Liquid crystal light valve having a SiO2 /TiO2 dielectric mirror and a Si/SiO2 light blocking layer |
| US5353139A (en) * | 1991-11-22 | 1994-10-04 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Spatial light modulator with photoconductor of hydrogenated amorphous silicon with 0.1-1.0 ppm boron |
| US5444558A (en) * | 1991-11-22 | 1995-08-22 | Victor Company Of Japan, Ltd. | Spatial light modulator with photoconductor of hydrogenated amorphous silicon with 0.1-1.0 ppm boron |
| US5855968A (en) * | 1993-07-30 | 1999-01-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Liquid crystal display device and method for producing the same |
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