JPS6142613A - 光変調装置 - Google Patents
光変調装置Info
- Publication number
- JPS6142613A JPS6142613A JP16440384A JP16440384A JPS6142613A JP S6142613 A JPS6142613 A JP S6142613A JP 16440384 A JP16440384 A JP 16440384A JP 16440384 A JP16440384 A JP 16440384A JP S6142613 A JPS6142613 A JP S6142613A
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- JP
- Japan
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- light
- light beam
- modulated
- light modulation
- angle
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- Pending
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- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
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】
本発明は光変調装置に関するものであり、プランタ−、
ディスプレイ等への応用展開が可能なものである。
ディスプレイ等への応用展開が可能なものである。
従来、入力信号に応じて入射光束を偏向する素子を用い
た光変調装置は種々知られている。
た光変調装置は種々知られている。
反射型の光変調素子の一例としては、例えば”Ｍｉｃｒ
ｏｍｅｃｈａｎｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔ
ｅｒａｒｒａｙ ｆａｂｌｉｃａｔｅｄ ｏｎ
５ｉｌｉｃｏｎ”（Ａｐｐｌ 、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ
、Ｖｏｌ、３１．Ｎｏ、８．１９７７）に記載されるカ
ンチレバーミラー素子がある。
ｏｍｅｃｈａｎｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔ
ｅｒａｒｒａｙ ｆａｂｌｉｃａｔｅｄ ｏｎ
５ｉｌｉｃｏｎ”（Ａｐｐｌ 、Ｐｈｙｓ、Ｌｅｔｔ
、Ｖｏｌ、３１．Ｎｏ、８．１９７７）に記載されるカ
ンチレバーミラー素子がある。
この素子の偏向原理を第１図を用いて説明する。
薄膜ミラー１に入射する光束２は１図中に実線で示すミ
ラの状態では非変調光束３として、入射方向へ反射され
る。一方、基盤とミラー間に電位差が与えられた場合に
は、静電引力によりミラーは破線で示す、ように変形す
る。
ラの状態では非変調光束３として、入射方向へ反射され
る。一方、基盤とミラー間に電位差が与えられた場合に
は、静電引力によりミラーは破線で示す、ように変形す
る。
その結果入射光束２は変調光束４として反射・偏向され
る。透過型の光変調素子の一例としては、例えば“熱に
よる屈折率変化で光が偏向” （口径エレクトロニクス
、１９８２．８．１６号）又は特開昭 ５９−６８７２
３ 号公報に記載される熱光学効果を利用した素子があ
る。第２図にはこの変ｗＲ原理を示す、誘電体結晶５中
に入射した光束２は、非偏向光束３として出射する。
る。透過型の光変調素子の一例としては、例えば“熱に
よる屈折率変化で光が偏向” （口径エレクトロニクス
、１９８２．８．１６号）又は特開昭 ５９−６８７２
３ 号公報に記載される熱光学効果を利用した素子があ
る。第２図にはこの変ｗＲ原理を示す、誘電体結晶５中
に入射した光束２は、非偏向光束３として出射する。
しかしヒーター６が発熱した状態では、結晶中に生じる
屈折率分布７により偏向光束４として出射−する。
屈折率分布７により偏向光束４として出射−する。
然しながら、上述した様な光変調素子に於いては、変調
光束と非変調光束との分離角度が高々成度程度と小さい
、従って、上記光変調素子に於いては、変調光束と非変
調光束のいずれか一方を遮光することにより光変調装置
として用いる場合、Ｓ／Ｎ比の良好な光変調素子を実現
する為には、光変調素子から十分離れた位置で、上記二
光束のいずれか一方を遮断する必要が生じる。更に、第
１図、第２図に示す光変調素子を二次元アレイ、二次元
アレイ状に複。数個配設して使用する場合には、入射光
束を変調可能な変調領域の間を占める変調に寄与しない
非変調領域を透過又は非変調領域で反射される非変調光
束を、変調光束に対して充分に分離させる必要がある。
光束と非変調光束との分離角度が高々成度程度と小さい
、従って、上記光変調素子に於いては、変調光束と非変
調光束のいずれか一方を遮光することにより光変調装置
として用いる場合、Ｓ／Ｎ比の良好な光変調素子を実現
する為には、光変調素子から十分離れた位置で、上記二
光束のいずれか一方を遮断する必要が生じる。更に、第
１図、第２図に示す光変調素子を二次元アレイ、二次元
アレイ状に複。数個配設して使用する場合には、入射光
束を変調可能な変調領域の間を占める変調に寄与しない
非変調領域を透過又は非変調領域で反射される非変調光
束を、変調光束に対して充分に分離させる必要がある。
本発明の目的は、上述した難点を鑑み、変調光束と非変
調光束の分離角度が小さい光変調素子を用いた場合でも
、簡単且つ小型の構成で変調光束と非変調−光束との分
離角度が十分に取れる様な光変調装置を提供することに
ある。
調光束の分離角度が小さい光変調素子を用いた場合でも
、簡単且つ小型の構成で変調光束と非変調−光束との分
離角度が十分に取れる様な光変調装置を提供することに
ある。
本発明の光変調素子に於いては、変調光束と非変調光束
との分離角度が小さい光変調素子の光束出射側に、変調
光束と非変調光束との光束分離角度を増大せしめる様な
光学素子を設けることにより上記目的を達成せんとする
ものである。この光学素子をどの様な素子で構成するか
は、対象とする光変調素子の形状及び機能に基づいて適
宜選択することが可能である。以下、本発明を詳述する
。
との分離角度が小さい光変調素子の光束出射側に、変調
光束と非変調光束との光束分離角度を増大せしめる様な
光学素子を設けることにより上記目的を達成せんとする
ものである。この光学素子をどの様な素子で構成するか
は、対象とする光変調素子の形状及び機能に基づいて適
宜選択することが可能である。以下、本発明を詳述する
。
７ｐＩＪ３図は、本発明の光変調素子に使用される変調
光束と非変調光束の分離角度を増大させる為の光学素子
の一例である体積型ホログラムを示す９図中、１０は体
積型ホログムであり、その内部は、ホログラム表面の面
法線に対して所定の角度ψの傾きを有する位相格子と見
做せる０面法線に対して一〇の傾きを越す入射光線１１
は、ホログラム１０を通過後ミラー１４に達する。実線
で示すようにミラー１４の表面がホログラム１０の表面
と平行であれば、入射光１１は、ホログラム面法線とθ
の角度を成して反射され、再びホログラムｌＯへ入射す
る。ここで、ホログラム面への入射角θに対して、ブラ
ック条件を満足すべく格子の傾きｐ等を設計することに
より、入射光の光量を特定の次数の回折光へ、たとえば
１次回折光１２へ集中させることが可能である。この時
、１次回折光１２のホログラム面法線と成す角度は２ｐ
−θである。上述した回折効率はホログラム面への入射
角度の関数であり、その様子を第４図に示す。
光束と非変調光束の分離角度を増大させる為の光学素子
の一例である体積型ホログラムを示す９図中、１０は体
積型ホログムであり、その内部は、ホログラム表面の面
法線に対して所定の角度ψの傾きを有する位相格子と見
做せる０面法線に対して一〇の傾きを越す入射光線１１
は、ホログラム１０を通過後ミラー１４に達する。実線
で示すようにミラー１４の表面がホログラム１０の表面
と平行であれば、入射光１１は、ホログラム面法線とθ
の角度を成して反射され、再びホログラムｌＯへ入射す
る。ここで、ホログラム面への入射角θに対して、ブラ
ック条件を満足すべく格子の傾きｐ等を設計することに
より、入射光の光量を特定の次数の回折光へ、たとえば
１次回折光１２へ集中させることが可能である。この時
、１次回折光１２のホログラム面法線と成す角度は２ｐ
−θである。上述した回折効率はホログラム面への入射
角度の関数であり、その様子を第４図に示す。
横軸は入射角度、縦軸は回折効率を示す、ブラー・グ条
件を満足する入射角度θの時、最大の回折効率が得られ
る。上述の説明において、入射光１１が入射角度−〇を
成してホログラムに入射する場合にはブラック条件から
大きく外れ、その結果、入射光量の殆どが０次光として
ホログラムを直進して通過するので、ミラー１４に対し
ても同じ入射角度−〇を保つことが可能である。再び第
３図を用いて説明を続ける０次なる状態として、ミラー
１４が破線で示すように角度−〇だけ回転したとする。
件を満足する入射角度θの時、最大の回折効率が得られ
る。上述の説明において、入射光１１が入射角度−〇を
成してホログラムに入射する場合にはブラック条件から
大きく外れ、その結果、入射光量の殆どが０次光として
ホログラムを直進して通過するので、ミラー１４に対し
ても同じ入射角度−〇を保つことが可能である。再び第
３図を用いて説明を続ける０次なる状態として、ミラー
１４が破線で示すように角度−〇だけ回転したとする。
この時入射光１１は、ホログラム１０に対して、θ−２
φの角度で入射する。しかしながら、やはり第４図に示
すように、ブラック条件から外れるので、入射光量の殆
どが０次光としてホログラムを通過し、出射光１３と成
る０以上の説明から理解できるように、ミラー１４の回
転動作の前後において、ミラーによる反射直後では、各
々の動作による反射光の成す角度が２φであったものが
、ホログラムを通、通抜には２（ψ−θ＋φ）と成る。
φの角度で入射する。しかしながら、やはり第４図に示
すように、ブラック条件から外れるので、入射光量の殆
どが０次光としてホログラムを通過し、出射光１３と成
る０以上の説明から理解できるように、ミラー１４の回
転動作の前後において、ミラーによる反射直後では、各
々の動作による反射光の成す角度が２φであったものが
、ホログラムを通、通抜には２（ψ−θ＋φ）と成る。
ψ〉θであるから、二本の光線の成す角度は増巾されて
いる。
いる。
更なる構成例としては１体積型ホログラム１０の出射側
にガラス平板等を接着して、上記ガラス平板と空気との
境界面において、１次回折光１２のみを全反射させるこ
とにより、上記光束１３と成す角度を一層大ならしめる
ことが可能である。
にガラス平板等を接着して、上記ガラス平板と空気との
境界面において、１次回折光１２のみを全反射させるこ
とにより、上記光束１３と成す角度を一層大ならしめる
ことが可能である。
第５図には、本発明に係る光変調装置の一実施例を示す
、第５図において２４は反射型偏向（変−調）素子アレ
イであり、たとえば第１図に示した素子が複数個紙面垂
直方向に配列されている。光源２１．照明系２２による
照明光束２８は、偏光素子２４に垂直入射し、偏向素子
２４が偏向動作でない場合には、照明系の光軸上に光源
像２５を形成する。−・方、偏向素子２４が破線で示す
如く偏向（変調）動作にある場合には、偏向素子２４に
より図面中右下方向へ偏向光束２９として反射される。
、第５図において２４は反射型偏向（変−調）素子アレ
イであり、たとえば第１図に示した素子が複数個紙面垂
直方向に配列されている。光源２１．照明系２２による
照明光束２８は、偏光素子２４に垂直入射し、偏向素子
２４が偏向動作でない場合には、照明系の光軸上に光源
像２５を形成する。−・方、偏向素子２４が破線で示す
如く偏向（変調）動作にある場合には、偏向素子２４に
より図面中右下方向へ偏向光束２９として反射される。
ここで５体積型ホログラム２３を、上記偏向光束２９の
ホログラムへの入射角度に対してブラック角を満足する
べく構成することにより、第３図、第４図を用いて説明
した原理を応用することにより、偏向光束のみ照明系の
光軸と成す角度を増巾させることが可能である。この結
果、照明系の光束と光分離れた位置に結像系２６を配置
することが可能と成り、したがって雑音光成分となる照
明光束（非変調光束）を拾うことなく偏向光束のみを観
測面２７上に結像することが可能である。尚未実施−例
においては、偏向素子２４上での照明光量むらを防ぐた
めにケーラー照明に類似した照明系の配置を示している
が、必らずしもこれに限定されるものではなく、クリテ
ィカル照明であっても良い。
ホログラムへの入射角度に対してブラック角を満足する
べく構成することにより、第３図、第４図を用いて説明
した原理を応用することにより、偏向光束のみ照明系の
光軸と成す角度を増巾させることが可能である。この結
果、照明系の光束と光分離れた位置に結像系２６を配置
することが可能と成り、したがって雑音光成分となる照
明光束（非変調光束）を拾うことなく偏向光束のみを観
測面２７上に結像することが可能である。尚未実施−例
においては、偏向素子２４上での照明光量むらを防ぐた
めにケーラー照明に類似した照明系の配置を示している
が、必らずしもこれに限定されるものではなく、クリテ
ィカル照明であっても良い。
第６図には、本発明に係る光変調素子の更なる実施例を
示す、第６図の特徴は、結像系２６の光軸を、偏向（変
調）素子２４の表面に対して垂直なる構成とした点にあ
り、この結果１．たとえば第１図に示した素子を偏向素
子２４の表面上に二次元マトリクス配置することが可能
で゛ある０本実施例においては、光源２１からの照明光
束２８は、照明系２２により図面中有下方から偏向素子
２４を照明する。偏向素子２４表面にて正反射された非
偏向（変調）光束は、体積型ホログラム２３に対して図
面中左下方から入射するが、第３図、第４図を用いての
説明による原理に基づき、この入射角度に対してブラッ
ク角を満足するよう体積をホログラム２３を構成するこ
とによって、結像系２６の光軸に対して成す角度を増＋
ｔＪすることが可能である。一方、破線で示す偏向（変
調）光束は１体Ｍ１塁ホログラム２３の影響を受けるこ
となく結像系２６により観測面２７上に結像される。
示す、第６図の特徴は、結像系２６の光軸を、偏向（変
調）素子２４の表面に対して垂直なる構成とした点にあ
り、この結果１．たとえば第１図に示した素子を偏向素
子２４の表面上に二次元マトリクス配置することが可能
で゛ある０本実施例においては、光源２１からの照明光
束２８は、照明系２２により図面中有下方から偏向素子
２４を照明する。偏向素子２４表面にて正反射された非
偏向（変調）光束は、体積型ホログラム２３に対して図
面中左下方から入射するが、第３図、第４図を用いての
説明による原理に基づき、この入射角度に対してブラッ
ク角を満足するよう体積をホログラム２３を構成するこ
とによって、結像系２６の光軸に対して成す角度を増＋
ｔＪすることが可能である。一方、破線で示す偏向（変
調）光束は１体Ｍ１塁ホログラム２３の影響を受けるこ
となく結像系２６により観測面２７上に結像される。
第７図は、本発明に係る光変調装置の更なる実施例を示
す図で、光変調素子として第２図に示した光変調素子を
用いた場合を示す、光変調素子３２が偏向（変調）動作
状態にない場合には、レーザー光ｌＸ３１からの照明光
束３６は、光変調素子３２中を直進・透過して上述した
体積型ゴログラム３３へ入射する。この時の入射角度に
対してブラック条件を満足するべくホログラム３３を構
成することにより、非偏向（変２Ｊ！Ｉ）光束３７は、
図面中力斜上方向へ進む、一方、素子が動作状態にある
場合には破線で示す偏向（変調）光束３８は１体積型ホ
ログラム中を直進し、結像系３４により、観測面３５上
に結像される０本実施例においても、光変調素子３２は
、紙面に直交する方向に複数の変ｗＲ債城を有する一次
元アレイ状光変調素子であっても構わない。
す図で、光変調素子として第２図に示した光変調素子を
用いた場合を示す、光変調素子３２が偏向（変調）動作
状態にない場合には、レーザー光ｌＸ３１からの照明光
束３６は、光変調素子３２中を直進・透過して上述した
体積型ゴログラム３３へ入射する。この時の入射角度に
対してブラック条件を満足するべくホログラム３３を構
成することにより、非偏向（変２Ｊ！Ｉ）光束３７は、
図面中力斜上方向へ進む、一方、素子が動作状態にある
場合には破線で示す偏向（変調）光束３８は１体積型ホ
ログラム中を直進し、結像系３４により、観測面３５上
に結像される０本実施例においても、光変調素子３２は
、紙面に直交する方向に複数の変ｗＲ債城を有する一次
元アレイ状光変調素子であっても構わない。
上記実施例に於いては、光源は必ずしも単色光源に限定
されるものではない。
されるものではない。
以上、本発明に係る光変調素子に於いては。
光変調素子の光束出射側に変調光束と非変調光束の形成
する角度を増大せしめる手段を配することにより簡易な
構成でＳ／Ｎ比の良好な光変調装置を提供することが可
能である。
する角度を増大せしめる手段を配することにより簡易な
構成でＳ／Ｎ比の良好な光変調装置を提供することが可
能である。
第１図及び第２図は各々、従来の光変調素子の一実施例
を示す図、第３図及びｗＩＪ４図は、本発明の光変調装
置に用いる光学素子の一例である体積型ホログラムを説
明する為の図、第５図、第６図及び第７図は各々１本発
明に係る光変調素子の一実施例を示す図。 ２１−−−−−一光源 ２２−−−−−一照明系 ２３−−−一−一体積型ホログラム ２４−−−−−一光変調素子 ２５−−−−−一光源像 ２６−−−−−一結像系 ２−７−−−−−−観測面 ２８−−−−−一照明光束 ２９−−−−−一偏向光束 一θ ｚ−ｚｐ１ 手 爪先 ネ由 正 書（方式） 特許庁長官 志 賀 学 殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第１６４４０３号 ２、発明の名称 光変調装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都大田区下丸子３−３０−２名称 （１００
）キャ／ン株式会社 代表者 賀 来 能 三 部 ４、代理人 居所 〒１４８東京都大田区下丸子３−３０−２５、補
正命令の日付（発送日） 昭和５９年１１月２７日 ６、補正の対象 明ｍ書 ７、補正の内容 （１）、明細書第２頁の３行目の「“Ｍｉｃｒｏ’ｍａ
ｃａｎｉｃａ１１から５行目のｒｌｌ！？？） Ｊにか
（すでの記載を下記の如く補正する。 記 ｒ″マイクロメカニカルライト、モジュレータ−、アレ
イ、ファプリケイティラド、オン、シリコン（Ｍｉｃｒ
ｏｍａｃｈａｎｉｃａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔ
ｏｒ ａｒｒａ７ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ａｎ ５ｉｌ
ｉｃｏｎ）”アプライド、フィジックス、レター、ボリ
ューム、３１、ナンバー８、’ ｌ ９７７ （ＡＰ
ＰＬ、 ＰＨＹＳ、 ＬＥＴＴ、 ｖｏｌ、３１． Ｎ
ｏ、 ８゜’ １ｆｌ？？）Ｊ
を示す図、第３図及びｗＩＪ４図は、本発明の光変調装
置に用いる光学素子の一例である体積型ホログラムを説
明する為の図、第５図、第６図及び第７図は各々１本発
明に係る光変調素子の一実施例を示す図。 ２１−−−−−一光源 ２２−−−−−一照明系 ２３−−−一−一体積型ホログラム ２４−−−−−一光変調素子 ２５−−−−−一光源像 ２６−−−−−一結像系 ２−７−−−−−−観測面 ２８−−−−−一照明光束 ２９−−−−−一偏向光束 一θ ｚ−ｚｐ１ 手 爪先 ネ由 正 書（方式） 特許庁長官 志 賀 学 殿 １、事件の表示 昭和５９年特許願第１６４４０３号 ２、発明の名称 光変調装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住所 東京都大田区下丸子３−３０−２名称 （１００
）キャ／ン株式会社 代表者 賀 来 能 三 部 ４、代理人 居所 〒１４８東京都大田区下丸子３−３０−２５、補
正命令の日付（発送日） 昭和５９年１１月２７日 ６、補正の対象 明ｍ書 ７、補正の内容 （１）、明細書第２頁の３行目の「“Ｍｉｃｒｏ’ｍａ
ｃａｎｉｃａ１１から５行目のｒｌｌ！？？） Ｊにか
（すでの記載を下記の如く補正する。 記 ｒ″マイクロメカニカルライト、モジュレータ−、アレ
イ、ファプリケイティラド、オン、シリコン（Ｍｉｃｒ
ｏｍａｃｈａｎｉｃａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔ
ｏｒ ａｒｒａ７ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ａｎ ５ｉｌ
ｉｃｏｎ）”アプライド、フィジックス、レター、ボリ
ューム、３１、ナンバー８、’ ｌ ９７７ （ＡＰ
ＰＬ、 ＰＨＹＳ、 ＬＥＴＴ、 ｖｏｌ、３１． Ｎ
ｏ、 ８゜’ １ｆｌ？？）Ｊ
Claims (2)
- （１）入力信号に応じて入射光束の出射方向を可変なら
しめる光変調素子を備えた光変調装置に於いて、光変調
素子の光束出射側に、光変調素子により変調を受けた光
束と変調を受けなかった光束との分離角度を増大せしめ
る光学部材を配した事を特徴とする光変調装置。 - （２）前記光学部材は、光変調素子から出射する変調光
束又は非変調光束のいずれか一方の光束に対してブラッ
ク条件を満足する体積型ホログラムである特許請求の範
囲第１項記載の光変調装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16440384A JPS6142613A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | 光変調装置 |
| US06/748,835 US4842396A (en) | 1984-06-29 | 1985-06-26 | Light modulation element and light modulation apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16440384A JPS6142613A (ja) | 1984-08-06 | 1984-08-06 | 光変調装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6142613A true JPS6142613A (ja) | 1986-03-01 |
Family
ID=15792468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16440384A Pending JPS6142613A (ja) | 1984-06-29 | 1984-08-06 | 光変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6142613A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272690A (en) * | 1992-03-05 | 1993-12-21 | International Business Machines Corporation | Hologram element system |
| US5331445A (en) * | 1992-08-18 | 1994-07-19 | International Business Machines Corporation | Increased Bragg angle sensitivity hologram system and method |
| US5602657A (en) * | 1992-12-17 | 1997-02-11 | International Business Machines Corporation | Hologram system having hologram layers with rotationally offset Bragg planes |
-
1984
- 1984-08-06 JP JP16440384A patent/JPS6142613A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5272690A (en) * | 1992-03-05 | 1993-12-21 | International Business Machines Corporation | Hologram element system |
| US5331445A (en) * | 1992-08-18 | 1994-07-19 | International Business Machines Corporation | Increased Bragg angle sensitivity hologram system and method |
| US5602657A (en) * | 1992-12-17 | 1997-02-11 | International Business Machines Corporation | Hologram system having hologram layers with rotationally offset Bragg planes |
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