JPS5913609Y2 - 液晶空間変調器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はフーリエ変換ホログラムの製作に用いるマト
リクス形式の表示を行なうための液晶空間変調器に関す
るものである。

フーリエ変換ホログラムは高密度記録と冗長性を持つた
めに、大容量メモリとして注目されている。

マトリクス状にバイナリ−に表示されたパターンのフー
リエ変換ホログラムはマトリクス状パターンを表示する
空間変調器を用いて製作される。

しかし、マトリクス状にバイナリ−に表示されたパター
ンのフーリエ変換パターンは、その周期的配列のため局
所的に急峻な強度ピークを持っているので、そのまま忠
実に感光材料に記録することはできない。

そこで、表示パターンと同じピッチを有し、ランダムな
光学的位相差を与える位相板を用いて、これを表示パタ
ーンに重ねることによりフーリエ変換パターンの急峻な
強度ピークを押さえる方法が用いられている。

マトリックス状にパターンを表示する空間変調器は種々
考案されており、機械的シャッター列、液晶、電気光学
結晶等を用いたものがあるが、十分なＳ／Ｎ、書き込み
速度と大きさを有するのは液晶空間変調器である。

液晶空間変調器に位相板を重ねると、液晶セルを構成し
ているガラス基板の厚みだけパターン表示部分と位相板
が離れてしまう。

レンズなしで再生できるフーリエ変換ホログラム作製に
おいては、空間変調器に光が斜めに入射し、その入射角
もレンズの移動につれて変化する。

このために位相板のパターンと空間変調器のパターンが
ずれてしまい、位相板の効果を滅じてしまう。

これを解決するためには、液晶空間変調器のガラス基板
を薄くすれば良いがガラスの強度および平面度の問題で
難しい。

このため従来は液晶、空間変調器に入射する光は垂直入
射するような光学系構成がとられ、再生にレンズを必要
とせざるを得なかった。

この考案は上記の欠点を除き、斜入射光に対してもラン
ダム位相効果を有する液晶空間変調器を提供することに
ある。

この考案によれば、内側に透明電極を付けた透明基盤と
、内側に透明電極および空間的にランダム配置されかつ
光学的位相差（ｎｌ−ｎｚ）ｄがλ／２を与えるような
膜厚をもつ薄膜を付けた透明基盤との間に、表示機能を
有する液晶を充填した液晶空間変調器を得ることができ
る。

本考案の各構成要素に類似したものが、特開昭４７−１
１７３７、第２１回応用物理学関係連合講演会講演予稿
集１．Ｐ１６７（以下応物学会予稿集と略記する）、特
開昭４８−９６１４１に記載されている。

しかし、特開昭４７−１１７３７号公報は、液晶を用い
た光学セルで特にホログラム記憶に用いるものに関する
ものであり、応物学会予稿集はホログラム作成に必要な
ＩＣ−変換素子のひとつである液晶−光電導体素子に関
するものである。

また、特開昭４８−９６１４１号公報は物体面上に位相
成分が段々状に変化する位相板を設置してホログラムを
記録する方式に関するものである。

これら文献には本考案の構成要素である液晶を用いたホ
ログラフィ用空間変調器でバイナリ−パターンに位相差
を付与する位相板を備えたものは記載されていない。

これら文献に記載された技術を組み合わせた場合に得ら
れる構成は、位相板と液晶空間変調器を重ねることであ
る。

しかし、位相板と液晶空間変調器を重ねる。

または両者を接着した場合には液晶空間変調器のガラス
基盤の厚み分だけパターン表示部分と位相板が離れ、空
間変調器に光が斜めに入射した場合に両者のパターンが
ずれるために位相板の効果が減じてしまう。

したがって位相板と液晶空間変調器のパターン表示部を
できるだけ接近する必要がある。

このために空間変調器のガラス基盤を薄くすることは強
度的に限界があって実現できない。

この考案はかかる点において行なわれたもので、液晶空
間変調器内部のパターン表示部下に位相板を構成したも
のである。

すなわち、液晶による表示パターンを駆動するための透
明電極下に屈折率の異なる位相膜をランダムに配置せし
めることによってパターン表示部（液晶）に隣りあって
位相板が構成されるので斜入射光によるパターンずれの
問題点はなくなる。

また、透明電極部は下部に位相膜の有無によって段差が
あるのは、好ましくなくこのために高屈折率による位相
膜を覆って低屈折率の絶縁膜を一様につけ、両者の屈折
率差による位相差を得るようになされており、従来のラ
ンダム位相板とは構造を異にしている。

したがって、本考案は前記文献の技術思想とは異るもの
である。

以下、この考案について図面を参照しつつ詳しく説明す
る。

第１図はレンズなしで再生できるフーリエ変換ホログラ
ムの製作方法を示す。

コヒーレント光１はレンズ２によって収束光になり、位
相板３、液晶空間変調器４を通過したのち記録媒体６上
に集光する。

コヒーレント光１と同一光源から出た参照光５は記録媒
体６上に入射し、コヒーレント光１との干渉縞が記録媒
体６に記録され、フーリエ変換ホログラム７が作られる
。

次にレンズ２と参照光５をｙ方向に移動し、記録媒体６
に前とは違った位置にホログラムを作っていく。

ホログラムから情報を取り出す再生過程においては、再
生光５′を参照光５とは共役の方向よりホログラム７に
入射すれば、再生像が空間変調器４の所にできる。

第２図は第１図において位相板３と液晶空間変調器４の
ところを拡大して示したものである。

位相板３はガラス基盤８と位相差を与える薄膜９よりな
っている。

液晶空間変調器４はガラス基盤１０、１４上にそれぞれ
透明電極１１．１３が付いている。

このような従来のものにおいては、位相板用薄膜９のパ
ターンと透明電極１１のパターンのピッチは同じである
が、光１が斜入射するとガラス基盤１０の厚みのために
両者のパターンが光学的に重なり合わない。

これは液晶空間変調器４において表示される１ビツトが
位相的に２分割されたことになり、再生される１ビツト
像に大きな劣化が生じるのは良く知られているところで
ある。

したがって、従来の構成では第１図のようにレンズ２の
後方に液晶空間変調器４を置くことはできない。

次に、この考案の一実施例について説明する。

第３図および第４図は、それぞれ本実施例による液晶空
間変調器の構造の模式的断面図および上面図である。

この液晶空間変調器は酸化錫あるいは酸化インジウムの
幅数ｍｍのストライプ形状の透明電極薄膜１９を付した
ガラス等の透明上面基板２０と、位相板用ＺｎＯ薄膜１
６を付け、その上に絶縁薄膜１７を介してストライブ形
状の透明電極薄膜１８を付した透明下面基板１５との間
に例えばネマチック液晶ＭＢＢＡ （メトオキシベンジ
リテ゛ン・ブチル・アニリン）を充填した構造を有して
いる。

液晶層の厚さは１０〜３０μｍであり、図示していない
がマイラーフィルム等のスペーサによって一定の厚さに
保持されている。

下面基板１５に位相板１６や透明電極薄膜１８の付は方
について述べる。

下面基板１５に、まず位相板用薄膜１６をつける。

この材料は屈折率の高い誘電体で、ＺｎＯ，ＣｅＯ２，
ＺｎＳ、 Ｔｉｅ、、等が好ましい。

これらの誘電体の薄膜は、スパッター法、蒸着法等によ
って下面基板１５につけられる。

この薄膜をフォトエツチングによってパターンを作り、
位相板用薄膜１６ができあがる。

マトリクスのどこに薄膜が残るかはランダムに決定する
。

次に絶縁薄膜１７をスパッター法あるいは低温酸化法で
ＳｉＯ２等を上記位相板用薄膜１６の上に一様につける
。

その上にさらに透明電極１９と直交し、位相板用薄膜１
６のパターンとピッチが合うように、ストライプ形状の
透明電極１８を酸化錫あるいは酸化インジウムをスパッ
ター法等でつける。

ここで位相板用薄膜１６の厚みｄは、位相板用薄膜の屈
折率をｎｌ、絶縁薄膜１７ノ屈折率をｎ２とすると、（
ｎ７−ｎ２）ｄ＝λ／２（λは第１図におけるコヒーレ
ント光の波長）を満足する値に設定される。

また絶縁薄膜１７は十分薄いから斜入射光によるパター
ンの位置ずれを生じないので、第１図のレンズ１の後方
にこの液晶空間変調器を置くことができる。

第５図は本実施例による液晶空間変調器の駆動方法を示
すための模式図である。

一般的なＸ−Ｙマトリクス形式液晶空間変調器に、通常
の印加法によって液晶駆動電圧を印加した場合のＸ、
Ｙ電極基交点に現われる半選択電圧を示している。

今、表示選択点はＸ２．Ｙ２であり、この点には駆動電
圧■が加わっており、選択点Ｘ２．Ｙ２は強い光散乱を
生じる。

その他の点では閾値電圧より低いので散乱を生じること
はなく、マトリクス状にバイナリ−なパターンが表示さ
れる。

以上、第４図、第５図および第６図を用いて説明した液
晶空間変調器はこの考案の実施に関しては上記した寸法
、材料や構造に限定されない。

このようにこの考案に係る位相板を液晶セル内に設けた
液晶空間変調器は斜入射光に対する位相板パターンと表
示パターンとの位相ずれを解消することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はレンズなしで再生できるフーリエ変換ホログラ
ムの製作方法を示す図、第２図は位相板と液晶空間変調
器の細部を示す図、第３図および第４図は本考案の一実
施例による液晶空間変調器の構造を示す模式的断面図お
よび上面図、第５図は本実施例による液晶空間変調器の
駆動方法を示すための模式図である。 １．５，５’・・・・・・コヒーレント光、２・・・・
・・レンズ、３・・・・・・位相板、４・・・・・・液
晶空間変調器、６・・・・・・記録媒体、７・・・・・
・フーリエ変換ホログラム、８，１０゜１４、１５．２
０・・・・・・ガラス基板、９，１６・・・・・・位相
板用薄膜、１１．１３．１８．１９・・・・・・透明電
極、１２．２１・・・・・・液晶、１７・・・・・・絶
縁薄膜。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 内側に透明電極を付けた透明基盤と、内側に透明電極お
   よび空間的にランダム配置されかつ光学的位相差（ｎｔ
   ｎ２） ｄがλ／２を与えるような膜厚をもつ薄膜
   を付けた透明基盤との間に、表示機能を有する液晶を充
   填したことを特徴とする液晶空間変調器。