JPS6048736B2 - 光空間変調器駆動方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は入力電気信号に応じて二次元的な光信号を形
成せしめる光空間変調器の駆動方法に関する。

特に二次元状に配列した光変調素子において行方向なら
びに列方向に連らなつた電極を有する空間変調器を電圧
一致方式により駆動する光空間変調器の駆動方法に関す
る。 電気信号を二次元的な光信号に変換する光空間変
調器は、ホログラムメモリ書き込みシステム、あるいは
光信号の一致照合を行なうシステムに次 くことのでき
ないものである。

光空間変調器は強誘電体結晶等から成る素子の配列から
構成されている。各素子は２つの駆動用電極（例えば表
と裏に）を有し、この２つの電極の間の相対的電圧差す
なわち実効電圧により素子の状態が変化し、ここを通過
する光の状態を変化させ、変調が行なわれる。この光空
間変調器を駆動する方法には各素子にそれぞれの駆動端
子をもうけて駆動する第１ノの方法と、各素子に行方向
ならびに列方向に導通の取れた電極を渡して、行ならび
に列の数だけ駆動端子をもうけて駆動する第２の方法が
ある。光空間変調器の素子の数が行方向にＮ個、列方向
にＭ個なれば、第１の方法では駆動端子がＮＸＭ個、第
２の方法ではＮｆＭ個となり、ＮおよびＭが大きくなる
ほど第２の方法が有利になる。それのみでなく、第１の
方法では駆動端子を二次元的に各素子に配線してゆく必
要がある。このことはｉ光学系を含む上で有利である透
過形の光空間変調器においては非常に困難なことである
。第２の方法により空間変調器を駆動する場合、第１図
に示すように入力電気信号に応じて光学的に異なる状態
に変化する素子３゛，”を二次元状に配列する。

この素子は例えばモリブデン酸ガドリニウムのような強
誘電体から成つている。この素子の配列に行ならびに列
方向に導通のとれた駆動電極端子２゛，２”・・・・・
・２”・・・２Ｎおよび１゛，１２・・・１’・・・Ｉ
Ｍを備えて空間変調器は構成される。すなわち行方向は
第１図で示すように各素子間に導線５が渡されており、
列方向は裏面に一様に透明電極が付着されている。この
第２の方式の空間変調器を駆動する電源の各電極に印加
する電圧を第２図に示す。

第２図は従来の駆動方法を示している。第２図ａの実線
で示す電圧は第１図の端子１’の電極に印加する電圧Ｖ
ｃＯＰの一例てある。第２図ｂは第１図の端子２”に印
加する電圧ＶＲＯＷ”てあり、Ｉ番目の時刻Ｔ，に印加
する電圧をＶｗとし、他のパルスはＶｗ／２としている
。このような電圧を印加せんと着目している素子３”，
”に印加される実効電圧は第２図ｃの実線に示されるよ
うな電圧になる。全ての素子は時刻Ｔ。で光学的に一方
の状態（消去状態）にされており、時刻ちで素子３”，
’はこのζ一方の状態から他の状態（書き込み状態）に
変化するか、そのままの状態を維持する。すなわちこＶ
ｗの素子は１ΓとＶｗの間の状態が消去から書き込みに
変化する閾値電圧Ｖｔｈ”，’を持つている。

消去状５態を゛゛０’’、書き込み状態を’’１’’と
決めれば、第２図の実線では時刻Ｔ，で’’１’’が書
き込まれたことになる。素子３”，”に’’０’’を書
く場合には第２図ａの点線で示される電圧を時刻Ｔ，に
印加する。この時には第２図ｃの点線に示されるよ４，
ＶｗうにＩ「した印加されす消去状態のまま維持され、
’’０’’となる。

他の素子についても同様にして電気情報を空間変調器の
光学的状態に記録してゆく。時亥Ｕｔ，から時刻ＴＮま
での間でこの記録が終れば、この空間変調器に光を照射
し光に二次元的な空間変調を行なわせる。以上説明した
従来の駆動方法では各素子の駆動，Ｖｗ電圧Ｖｔｈ”，
”が全て一とＶｗの間になければ空間変調器を誤動作な
しに完全に駆動させることはできない。

しカル素子の数が多くなれば全べての素子について上記
の条件を満たすためには、多数の素ク子を作成し、その
うちの一部のみを選別して用いなければならない。また
空間変調器の作製プロセスを簡単化するため、第１図に
示すように一列分の素子を一度に一本の棒状の素子材料
上に作製してしまう場合には、素子作製プロセスの違い
によ；つて異なる列上の素子間の閾値に大きな相異を生
じる。この場合にも誤動作のない空間変調器を作成する
には、多数の棒状の素子材料上に素子を作製し、この作
製した多数の棒を選別しなければならない。いずれにし
ても従来の方法ては作製するＪ素子のうち実際に使用さ
れる歩留りはきわめて低くなつていた。本発明の目的は
上に示した従来の欠点を解決しＶｗ閾値が一とＶｗの間
になくても正常に動作させることが可能な駆動方法を提
供することにある。

この目的を達成するために本発明ては各列上の素子の性
質の違いに応じて列方向に印加する電圧ＶｃＯＰを変化
せしめている。すなわち例えは閾値Ｖｔｈが高い列には
高い電圧が印加されるようにしている。このようにすれ
ば、第１図に示される構造の空間変調器に限らず、素子
を１個１個並べる場合にも有効である。すなわちこの場
合には閾値電圧の高いものと低いものを異なる列に並べ
、本発明の駆動方法により駆動すれは誤動作なく完全に
駆動させることができる。以下本発明を実施例により詳
しく説明する。

第３図は本発明の光空間変調器駆動方式の一実施例であ
る。第３図ａは列方向の電極１’に印加する電圧である
。従来と異なり、この列に配列されている素子の閾値電
圧が高い場合にはΔＶ”を大きくし、低に場合には、Δ
Ｖ”を小さくする。また■もこの素子の性質に応じて変
える。第３図ｂは行方向の電極２”に印加する電圧であ
る。第３図ａで時刻Ｔ，において実線は’゛１’’を書
く場合、点線は“’０’’を書く場合の電圧であり、そ
れぞれに対し、素子３”，”に印加される実効電圧をｃ
’およびｃ″に示す。ｃ’は’゛１’’を書く場合であ
り、実線はΔＶ”がｏでない場合、点線はΔＶ’が０の
場合である。いずれにしても３”，”に印加される実効
電圧はＶｗ＋ΔＶ’て表わされるから、Ｊ列目の閾値の
高低に応じてΔＶ”を大小と変化させればよい。このよ
うにすることにより、閾値が各列で２倍以上異なつてい
ても、各列についてＶ２＋ΔＶｊ（！：．Ｖｗ＋ΔＶＪ
の間にこの開値をもつてくることが容易になる。次、“
’０’’を書き込む場合にはＣ″のように実効電圧が印
加されＶｗ−■が時刻ｔｌに印加される。従つてこれカ
リ列目の閾値以下になるように■を選べば正常動作を行
なう。本発明の以上の実施例の駆動方式ては、素子３”
，’に着目した時、時刻Ｔ，以外の時刻で負の電圧Ｖ２
−Ｖ，が加わるが、各素子は、書き込み状態から消去状
態に変化させる時には閾値Ｖｔｈ”，’′を持つている
ので、この値を越さなければ誤動作の原因とならず、問
題は生じない。

本発明を実施しようとする場合、光空間変調器の各素子
の閾値電圧はあらかじめ測定し、素子の選別を行なわな
ければならない。

この測定には例として第４図に示される装置を用いるこ
とができる。第４図ａは測定装置の概略図であり３は素
子、６，と６゜は素子の両面に付着された電極を表わし
ている。７は駆動電源てあり、第４図ｂに示されるよう
な駆動電圧の発生する。

８はシンクロスコープ、９は抵抗である。

ｂに示すパルス電圧が素子に印加された場合、この電圧
が閾値以上であれば第４図ｃに示される波形がシンクロ
スコープに現われる。すなわちこの波形で５および５は
、第４図ｂの微分波形てあるが、この波形の他に、素子
がスイッチするのに伴なつて？が現われる。従つて波形
６が現われ始める電圧又は波形６が消える電圧を求めれ
ば、それが閾値電圧となる。次に本発明の実施例を示す
第３図の電圧を印加する手段の一例を示しておく。

第５図はその一例Ｊである。１０および１１はパルス電
圧発生用の入力端子であり、それぞれＶＸ，ＶＹの入力
電圧を入れる。

１２は駆動電極端子１”，１”・・・・・・ＩＭまたは
２゛，２”・・・・・・２Ｎの１つに接続する出力端子
である。

従つて第５図に示される駆動回路をＭ＋Ｎ個使用して空
間変調器の駆動する。第５図で、１３，１４，１５，１
６はＮＰＮトランジスタであり、１７，１８はそれぞれ
Ｒ，，Ｒ。の抵抗値を有する抵抗である。また１９，２
０も抵抗である。２１はダイオードである。

第５図の１０には第６図ａに示される入力電圧Ｖｘを入
れ、１１には第６図ｂに示される入力電圧ＶＹを入れる
と、１２には第３図ａに示される出力電圧が得られる。
また第５図の１０に第６図ｃに示される入力電圧Ｖｘを
入れ、１１には第６図ｄに示される入力電圧ＶＹを入れ
ると１２には第３図ｂに示される出力電圧が得られる。
さらにＪ列上の素子の閾値特性に応じて駆動電極端子１
’に印加する電圧を変えるには第５図の抵抗１８の抵抗
値Ｒ２を変えればよいことは次式の関係が成り立つこと
より明らかである。Ｒ２ Ｖ”＝ＶａＲｌ＋Ｒ」 但し踵はＪ列目の駆動電極端子についた可変抵扮ア。

の値てある。またΔＶ”をＪに応じて変化せしめるには
周知のように例えば共通の電源から列の数Ｍ個の可変抵
抗により抵抗分割を用いて電圧を得ることが可能てある
。次に本発明の他の実施例を示す。上記の実施例では第
３図に示すような電圧を印加したが、空間変調器の駆動
かあくまても各素子に実効的に印加される電圧のみが問
題となる。従つて第３図Ａ，ｂの各電圧に一定電圧Ｖｃ
を同時に付加した電圧またはＶｃを同時に差し引いた電
圧を、１” ，１゜・・・・・・ＩＭ）２゛，２゜・・
・・・・２Ｎに印加する電圧としても効果は同じである
。以上説明したごとく本発明の光空間変調器駆動方法に
よつて二次元状に配列された素子の閾値が各列間で２倍
以上異なつている場合でも、正常に動作させることが可
能てある。

【図面の簡単な説明】

第１図は電圧一致方式の光空間変調器の概略図、１゛，
１’・・・ＩＭは列方向の駆動電極端子、２゛，２”，
２Ｎは行方向の駆動電極端子、３゛，゛，３Ｎ，”，３
”，’は入力電気信号に応じて光学的に異なる状態に変
化する素子、４は絶縁部、５は行方向の素子間に渡され
た導線。 第２図は従来の駆動方法を説明する図、第３図は本発明
の駆動方法の一実施例を示す図、第４図は本発明を実施
する上で必要な素子のスイッチング閾値電圧を測定する
装置の説明図、第５図は本発明の駆動方法を実現する回
路の一例を示す図、１０，１１は入力端子、１２は出力
端子、１３〜１６はＮＰＮトランジスタ、１７，１８は
抵抗、１９，２０は抵抗、２１はグイオード。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 第１と第２のしきい値を有し、該第１のしきい値よ
   り大きい電圧による光学的に一方の状態に変化し、該第
   １のしきい値と該第２のしきい値との間の電圧ではその
   状態を維持し、該第２のしきい値より小さい電圧により
   光学的に他方の状態に変化する素子を少なくとも列間で
   分離して２次元状に配列し、該素子の配列に対し行方向
   に導通のとれた第１の電極を行対応に設けるとともに例
   方向に導通のとれた第２の電極を列対応に設けて構成さ
   れた光空間変調器を用い、該第１の電極の１つに他の第
   １の電極と異なる電圧を逐次印加して該第１の電極の１
   つを選択走査するとともに、該電圧の印加に同期して、
   該第２の電極にそれぞれに対応する入力信号に応じた電
   圧をそれぞれ同時に印加することにより、所望の素子に
   該第１のしきい値より大きな電圧を印加して２次元情報
   を形成する光空間変調器駆動方法において、該光空間変
   調器は、その列方向でほぼ同じ第１のしきい値を有する
   よう同じ列に属する素子がほぼ同じ材料で構成されてな
   り、該第２の電極に印加する電圧をそれぞれの列に属す
   る素子が有する第１のしきい値の違いに応じて変化せし
   めることを特徴とする光空間変調器駆動方法。