HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen räumlichen Lichtmodulator, der zum
Verarbeiten optischer Informationen, Bildverarbeiten und zum Röntgenbild-Nachweis
verwendet wird. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung Verbesserungen in
einem solchen Element zur räumlichen Lichtmodulation, das die Verwendung einer
Einzelkristallplatte mit einem elektrooptischen Effekt und Photoleitfähigkeit vorsieht und
fähig ist, verschiedene Funktionen auszuüben, z.B. die Umwandlung eines
inkohärenten optischen Bildes in ein kohärentes optisches Bild, die Verarbeitung
optischer Informationen, die Bildverarbeitung, optisch-logische Vorgänge oder die
Umwandlung eines Röntgenbildes in ein sichtbares Lichtbild.
Besprechung des Stands der Technik
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Untersuchungen und Forschungsarbeiten wurden über Einzelkristal lplatten
durchgeführt, z.B. Wismutsiliziumoxid (BSO = Bi&sub1;&sub2;SiO&sub2;&sub0;) und Wismutgermaniumoxid
(BGO = Bi&sub1;&sub2;GeO&sub2;&sub0;), die sowohl elektrooptische als auch photoleitende Eigenschaften
aufweisen, um diese Einzelkristallplatten als bildumwandelnde Elemente, sogenannte
PROM-Elemente (Pockel's Readout Optical Modulator-Elemente), für Geräte zur
Verarbeitung optischer zweidimensionaler Bilder oder Informationen zu verwenden.
Eine Konstruktion des PROM-Elements ist in Fig.1 dargestellt, worin zwei
Isolierschichten 4, 4, die beispielsweise aus Polyparaxylen bestehen, an
gegenüberliegenden Oberflächen eines BSO-Einzelkristallblättchens 2 angeordnet sind,
und zwei lichtdurchlässige Elektroden 6,6, die z.B. aus Indiumoxid bestehen, auf den
jeweiligen Isolierschichten 4,4 angeordnet sind.
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Üblicherweise erfolgt die Aufzeichnung von Informationen oder Bildern in einem
solchen PROM-Element auffolgende Weise. Zunächst wird eine Spannung einer
externen Stromquelle 8 zwischen den Elektroden 6,6 auf den gegenüberliegenden
Oberflächen des BSO-Kristall plättchens 2 angelegt, um ein gleichförmiges elektrisches
Feld innerhalb des Kristalls in einer zu einer kristallographischen Ebene normalen
Richtung zu bilden. In diesem Zustand wird das Kristallplättchen 2 einer blauen
Strahlung ausgesetzt (mit einer Wellenlänge von etwa 450 nm), um ein Bild in der
kristallographischen Ebene zu bilden. Da der BSO-Kristall 2 eine hohe Photoleitfähigkeit
aufweist, wenn er dem Wellenlängenbereich von blauem Licht ausgesetzt ist, werden
innerhalb des Kristalls je nach lokaler Bestrahlungsgröße des Kristalls gegenüber der
blauen Strahlung Träger induziert. Die Träger bewegen sich durch den Kristall 2 und
erreichen die Isolierschichten 4 mittels des durch die angelegte Spannung gebildeten
elektrischen Felds. In der Folge bildet sich eine Verteilung der photoinduzierten
Ladungen, die einer bestimmten Verteilung der lokalen Bestrahlungsgrößen entspricht.
Die Stärke des elektrischen Felds im Kristall 2 verringert sich durch das durch die
Ladungen gebildete elektrische Feld, wodurch eine Verteilung der elektrischen
Feldstärke entsteht, die der Belichtungsverteilung entspricht. Auf diese Weise wird die
Information oder das optische Bild, die/das durch die blaue Strahlung dargestellt wird,
im BSO-Kristall 2 aufgezeichnet.
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Die Reproduktion oder das Auslesen des somit im BSO-Kristallplättchen 2
aufgezeichneten Bildes erfolgt durch Ausnützen eines elektrooptischen Effekts des BSO-
Kristalls. Genauer gesagt weist der BSO-Kristall aufgrund des elektrooptischen Effekts
eine Doppelbrechung des auftreffenden Lichts auf, wobei der Doppelbrechungsgrad zur
Intensität des im Kristall gebildeten elektrischen Felds proportional ist. Man beachte,
daß die zwei Haupt-Doppelbrechungsachsen des BSO-Kristalls 2 zur Richtung des
elektrischen Felds senkrecht verlaufen. In Fig.2 ist mit 12 das PROM-Element
bezeichnet, das den BSO-Kristall 2 umfaßt, dessen Haupt-Doppelbrechungsachsen
durch jeweils 2 Pfeile angezeigt sind. Beim Auslesen der Information aus dem BSO-
Kristall 2 trifft eine linear polarisierte rote Strahlung (mit einer Wellenlänge von etwa
650 nm) durch einen Polarisator auf das PROM-Element 12, sodaß die
Polarisationsebene der roten Strahlung im Verhältnis zu den zwei Haupt-
Doppelbrechungsachsen des BSO-Kristalls 2 450 bildet. In der Folge wird die
auftreffende linear polarisierte rote Strahlung gemäß der Verteilung der lokalen
elektrischen Feldstärke im BSO-Kristall 2 in eine elliptisch polarisierte Strahlung
umgewandelt. Da der Wert der Photoleitfähigkeit des BSO-Kristalls 2 niedrig ist, wenn
er roter Strahlung ausgesetzt wird, wird die Bildaufzeichnung im Kristall durch die
ausgelesene rote Strahlung nicht zerstört oder beeinträchtigt. Wie auch aus Fig.2
ersichtlich ist, befindet sich auf der Ausgangsseite des PROM-Elements 12 ein
Analysator 14, sodaß der Analysator 14 und der Polarisator 10 eine gekreuzte
Anordnung bilden. Der Analysator 14 sendet einen optischen Output aus, dessen
Intensität mit der Elliptizität der auftreffenden elliptisch polarisierten Strahlung
übereinstimmt, wodurch das im PROM-Element 12 aufgezeichnete Bild durch die rote
Strahlung ausgelesen wird.
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Das Löschen des im BSO-Kristall 2 des PROM-Elements 12 aufgezeichneten Bilds
erfolgt durch Bestrahlen des BSO-Kristalls mit einer starken blauen Strahlung mit
einheitlicher Intensität.
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Das wie in Fig.1 konstruierte PROM-Element des lichtdurchlässigen Typs kann durch
ein PROM-Element des lichtreflektierenden Typs (siehe Fig.3) ersetzt werden, worin
eine reflektierende Elektrode 16 aus einem Metall oder einem anderen Material, das
Licht reflektieren kann, auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen des BSO-Kristalls
2 angeordnet ist, sodaß eine auftreffende Auslesestrahlung durch die lichtreflektierende
Elektrode 16 reflektiert wird. Auf der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen des
Kristalls 2 befindet sich die Isolierschicht 4, auf der die transparente Elektrode 6
angeordnet ist.
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Die wie in Figuren 1 und 3 konstruierte PROM-Elemente weisen auch bezüglich
Röntgenstrahlen eine Photoleitfähigkeit auf. Röntgenstrahlen können nämlich dazu
dienen, ein Eingangsbild im BSO-Kristall des PROM-Elements zu schreiben oder
aufzuzeichnen; das Eingangs-Röntgenbild kann in ein sichtbares Lichtbild umgewandelt
werden. Man beachte auch, daß das PROM-Element die Verwendung eines BGO-
Kristalls anstelle des BSO-Kristalls zur Erzielung der gleichen Funktion wie oben
angeführt vorsehen kann.
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Die Isolierschicht(en) 4 ist/sind wie bereits erwähnt für das PROM-Element
entscheidend. Das Material der Isolierschicht 4 muß so ausgewählt sein, daß es die
folgenden Bedingungen erfüllt. Das Isoliermaterial muß leicht verarbeitbar sein und eine
stabile Herstellung der Isolierschicht mit einheitlicher Dicke ermöglichen. Weiters muß
das Material eine ausreichend geringe Dicke und eine ausreichend hohe
Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht ermöglichen.
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Im Falle eines PROM-Elements 12 mit den zwei Isolierschichten 4 auf den geeigneten
gegenüberliegenden Oberflächen des BSO-Kristalls 2 wird das Verhältnis einer an den
BSO-Kristallen 2 angelegten Spannung Vbs&sub0; zur gesamten an das PROM-Element 12
angelegten Spannng V&sub0; durch die folgende Gleichung dargestellt:
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V&sub0;/Vbs&sub0; = 1 + (2εbs&sub0; . dg/dbs&sub0; . εg)
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worin εbs&sub0; = Dielektrizitätskonstante des BSO-Kristalls
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dbs&sub0; = Dicke des BSO-Kristalls
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εg = Dielektrizitätskonstante der Isolierschicht
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dg = Dicke der Isolierschicht
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Zum wirkungsvollen Spannungsanlegen an das PROM-Element mit einem minimalen
Spannungsabfall an der Isolierschicht muß das Element so konstruiert sein, daß das
Verhältnis V&sub0;/Vbs&sub0; so nahe an "1" herankommt wie möglich. Aus der obigen Gleichung
ergibt sich, daß sich das Verhältnis bei abnehmendem Wert dg "1" nähert. Daher ist es
wünschenswert, daß die Dicke der Isolierschicht zur wirkungsvollen
Spannungsanlegung so gering wie möglich ist. Es ist auch bekannt, daß der Wert dg zur
verbesserten Auflösung des auszulesenden Bildes wünschenswerterweise klein ist.
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Aus dem gleichen Grund wie oben erklärt, nähert sich bei zunehmendem Wert εg das
Verhältnis V&sub0;/Vbs&sub0; "1", und es ist daher wünschenswert, daß die Dielektrizitätskonstante
hoch ist. Es ist auch bekannt, daß der Wert εg wünschenswerterweise zur Verbesserung
der Bildauflösung groß ist.
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Das Material der Isolierschicht besitzt weiters wünschenswerterweise die folgenden
Eigenschaften: einen hohen Widerstand gegenüber der angelegten Spannung
(insbesondere wenn die Dicke gering ist); einen hohen Isolierwiderstand; eine hohe
lichtdurchlässige Eigenschaft ohne Doppelbrechung; sowie eine hohe chemische
Beständigkeit, eine hohe Wetter-, Umwelt- und Hitzebeständigkeit, um für eine gute
Haltbarkeit und ausgezeichnete Betriebszuverlässigkeit zu sorgen.
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Verschiedene Materialien für die Isolierschicht wurden vorgeschlagen, wie dies in den
offengelegten Veröffentlichungen mit den Nummern 54-48262, 57-49916 und 63-
110416 der nicht geprüften japanischen Patentanmeldungen geoffenbart ist, welche die
Verwendung organischer Isoliermaterialien wie Polyparaxylol und Polystyrol sowie
anorganischer Isol iermaterial ien wie MgF&sub2;, Glimmer und isotropischer
Einzelkristalloxide wie Bi&sub4;Si&sub3;O&sub1;&sub2; und Bi&sub4;Ge&sub3;O&sub1;&sub2; lehren.
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Die Verwendung von Polyparaxylol (eines organischen Isoliermaterials) für die
Isolierschicht führt jedoch dazu, daß die Bildung einer transparenten Elektrode durch
Sputtern auf der Isolierschicht immer schwieriger wird und das erhaltene PROM-
Element eine komplexere Konstruktion aufweist. Da Polyparaxylol einen niedrigen
Schmelzpunkt und eine niedrige Wärmebeständigkeit aufweist, muß ein
Gleichstrom-Sputterverfahren zum Bilden der transparenten Elektrode wie einer Indiumoxidfolie auf
der Isolierschicht durchgeführt werden, um die Sputterbedingungen wie das Kühlen des
BSO-Kristalls, das Ar- oder O&sub2;-Gas, das Magnetfeld im jeweiligen Raum und die
Sputterleistung genau zu steuern. Da Polyxylol dazu neigt, sich unter feuchten
Bedingungen leicht zu verschlechtern, muß die Isolierschicht durch eine gasdichte
Hülle geschützt sein, die mit einem trockenen Stickstoffgas gefüllt ist. Das Vorsehen
einer solchen Hülle sorgt für eine sehr komplizierte Struktur des PROM-Elements.
Die Verwendung von Polystyrol führt andererseits zu einer nicht ausreichenden
mechanischen Festigkeit der Isolierschicht, was zu einer relativ kurzen Lebenserwartung
des PROM-Elements führt.
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Bei Verwendung von Glimmer als anorganischem Isolator für die Isolierschicht bewirkt
die Doppelbrechungseigenschaft des Glimmers an sich eine Phasendifferenz eines
linear polarisierten Lichts, das zum Auslesen der aufgezeichneten Information mittels
eines elektrooptischen Effekts des BSO-Kristalls verwendet wird. In der Folge ist das
Kontrastverhältnis des Auslesebildes gering, was nicht wünschenswert ist. Die Glimmer-
Isolierschichten besitzen weiters aufgrund ihrer Festigkeit eine relativ geringe
dielektrische Durchbruchspannung und können aufgrund von feinen Löchern bzw.
Lunkern strukturelle Beeinträchtigungen aufweisen. Da die dünne Isolierschicht aus
Glimmer durch die Verwendung der Basalspaltung des Glimmer gebildet wird, ist die
Dicke des Glimmerisolators schwer auf einen erwünschten Nennwert einzustellen,
wodurch die PROM-Elemente mit Glimmer-Isolierschichten zumeist den Nachteil
schwankender Betriebseigenschaften und Leistung aufweisen.
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Bei Verwendung von MgF&sub2; für die Isolierschicht beträgt der Isolierwiderstand nur etwa
10¹&sup0; Ωcm, und die mechanische Festigkeit ist nicht ausreichend, wobei die Schicht
leicht Feuchtigkeit absorbiert. Bei Verwendung eines Bi&sub4;Si&sub3;O&sub1;&sub2;- oder Bi&sub4;Ge&sub3;O&sub1;&sub2;-Kristalls
beträgt die Dielektrizitätskonstante etwa 16 und ist nicht hoch genug.
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Wie bereits beschrieben weisen die üblicherweise verwendeten Materialien für die
Isolierschicht mehrere Nachteile auf, z.B.: eine geringe Isolierstabilität der Isolierschicht;
eine schwierige Steuerung der Dicke der Isolierschichten; die sich daraus ergebende
Komplexität des erhaltenen PROM; und das geringe Kontrastverhältnis des Auslesebilds.
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OPTIC COMMUNICATIONS, Band 71, Nummer 1,2, S. 29-34, 1.Mai 1989, J. Chem
und T. Minemoto, zeigt ein PROM-Element, bei dem als Isolierschicht ein uniaxiales
Einzelkristalloxid verwendet wird, das so orientiert ist, daß der Kristall einen
elektrooptischen Effekt aufweist. Da die elektrooptischen Effekte sowohl in einem
elektrooptischen und photoleitenden BSO-Kristall als auch der Isolierschicht zur
gleichen Zeit zum Tragen kommen, weist das PROM-Element eine vergleichsweise
geringe Halbwellenspannung (Vπ) auf. Das erhaltene PROM-Element weist iedoch einen
unzulänglichen Auslesekontrast eines positiven Bildes auf. Da weiters der
elektrooptische Effekt der Isolierschicht zum Tragen kommt, wird der Auslesevorgang
durch den Auftreffwinkel des Ausleselichtstrahls beeinflußt, weshalb die Verwendung
des PROM-Elements mit Schwierigkeiten verbunden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Somit besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung darin, ein PROM-Element oder
Element zur räumlichen Lichtmodulation bereitzustellen, das eine relativ geringe
Halbwellenspannung und einen relativ hohen Grad an Bildauflösung und
Bildauslesekontrast aufweist und das die Verwendung einer Isolierschicht mit
verbesserter lsolierstabilität vorsieht, deren Dicke während der Herstellung leicht
steuerbar ist.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Prinzip und diesem Ziel ist ein Element zur
räumlichen Lichtmodulation vorgesehen, umfassend eine elektrooptische und
photoleitende Einzelkristallplatte, die einen elektrooptischen Effekt und
Photoleitfähigkeit aufweist, eine lichtdurchlässige, aus einem uniaxialen
Einzelkristalloxid gebildete Isolierschicht, die an zumindest einer von
gegenüberliegenden Oberflächen der elektrooptischen und photoleitenden
Einzelkristallplatte vorgesehen ist, und ein Paar transparenter Elektroden zum Anlegen
eines elektrischen Felds an die Isolierschicht und die Einzelkristallplatte, worin das
uniaxiale Einzelkristalloxid kristallographisch solcherart orientiert ist, daß die
Isolierschicht weder Doppelbrechung noch einen elektrooptischen Effekt in eine
Richtung des elektrischen Felds aufweist.
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Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Aspekt ist ein Element zur räumlichen
Lichtmodulation vorgesehen, umfassend eine elektrooptische und photoleitende
Einzelkristallplatte, die einen elektrooptischen Effekt und Photoleitfähigkeit aufweist,
eine lichtdurchlässige, aus einem uniaxialen Einzelkristalloxid gebildete Isolierschicht,
die an einer von gegenüberliegenden Oberflächen der elektrooptischen und
photoleitenden Einzelkristallplatte vorgesehen ist, eine lichtreflektierende Elektrode, die
an der anderen der gegenüberliegenden Oberflächen vorgesehen ist und einen
Ausleselichtstrahl reflektiert, und eine transparente Elektrode, die auf der Isolierschicht
vorgesehen ist und mit der reflektierenden Elektrode zusammenwirkt, um ein
elektrisches Feld an die Isolierschicht und die Einzelkristallplatte anzulegen, worin das
uniaxiale Einzelkristalloxid kristallographisch solcherart orientiert ist, daß die
Isolierschicht weder Doppelbrechung noch einen elektrooptischen Effekt in eine
Richtung des elektrischen Feldes aufweist.
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Das erfindungsgemäße Element zur räumlichen Lichtmodulation, das als Isolierschicht
ein uniaxiales Einzelkristalloxid verwendet, das wie oben beschrieben kristallographisch
orientiert ist, weist eine ausreichend niedrige Halbwellenspannung, eine deutlich
verbesserte Bildauflösung und ein wirkungsvoll gesteigertes Bildkontrastverhältnis auf,
welches Verhältnis eine der wichtigsten Eigenschaften des Elements zur räumlichen
Lichtmodulation ist. Weiters ermöglicht es die Isolierschicht, daß das Element eine
vereinfachte Konstruktion aufweist, während eine erhöhte Isolierstabilität und daher
auch eine verbesserte Betriebsstabilität sowie eine leichtere Steuerung der Dicke der
Isolierschicht während der Herstellung gewährleistet wird.
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Die Isolierschicht kann eine LiNbO&sub3;-, LiTaO&sub3;- oder TiO&sub2;- (Rutil) Einzelkristallplatte sein,
die normal auf die [001]-Achse steht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in
Verbindung mit den beigelegten Zeichnungen, worin:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung einer grundlegenden Konstruktion eines Elements
zur räumlichen Lichtmodulation des lichtdurchlässigen Typs ist;
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Fig.2 eine Ansicht ist, die ein System zur räumlichen Lichtmodulation unter
Verwendung des Elements von Fig.1 schematisch darstellt; und
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Fig.3 eine schematische Darstellung eines Elements zur räumlichen Lichtmodulation des
reflektierenden Typs ist.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Im Grunde genommen ist das erfindungsgemäße Element zur räumlichen
Lichtmodulation, das bei den herkömmlichen Anordnungen von Figuren 1 und 3
anwendbar ist, durch die Isolierschicht oder -schichten 4 gekennzeichnet, von denen
jede aus einem uniaxialen Einzelkristalloxid gebildet ist, das kristallographisch
solcherart orientiert ist, daß der Kristall weder Doppelbrechung noch einen
elektrooptischen Effekt in einer Richtung (in Figuren 1 und 3 in rechter und Iinker
Richtung) eines elektrischen Felds aufweist, das durch eine an das Element angelegte
Spannung erzeugt wird. Im erfindungsgemäßen Element zur räumlichen
Lichtmodulation besteht die elektrooptische und photoleitende Einzelkristallplatte 2, die
sowohl einen elektrooptischen Effekt als auch Photoleitfähigkeit aufweist, aus einem
bekannten Einzelkristallmaterial wie Wismutsiliziumoxid (Bi&sub1;&sub2;SiO&sub2;&sub0;) oder
Wismutgermaniumoxid (Bi&sub1;&sub2;GeO&sub2;&sub0;). Im allgemeinen weist die elektrooptische und
photoleitende Einzelkristallplatte 2 eine Dicke von etwa 10 um - 5 mm auf, und die
zweckmäßigen gegenüberliegenden Oberflächen der Platte werden durch ein bekanntes
geeignetes Verfahren geschliffen. Bei Verwendung eines kohärenten Lichtstrahls als
Aufzeichnungs- oder Ausleselichtstrahl ist eine der gegenüberliegenden Oberflächen in
einem Winkel von 15-25º im Verhältnis zur anderen Oberfläche geneigt.
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Die Isolierschicht 4 ist auf zumindest einer der gegenüberliegenden Oberflächen der
elektrooptischen und photoleitenden Einzelkristallplatte 2 angeordnet. Genauer gesagt
besteht diese Isolierschicht 4 aus einer Platte, die durch das Schneiden eines uniaxialen
Einzelkristalloxids wie LiNbO&sub3;, LiTaO&sub3; und TiO&sub2; (Rutil) normal zur [001]-Achse gebildet
wird. Da die durch die [001]-Achse, d.h. die Z-Achse, geschnittene uniaxiale
Einzelkristallplatte verwendet wird, weist die Isolierschicht 4 keine Doppelbrechung
auf. Weiters ist die durch die Z-Achse geschnittene Platte 4 kristallographisch orientiert,
sodaß die Isolierschicht 4 keinen elektrooptischen Effekt in der Richtung des während
des Betriebs des Elements gebildeten elektrischen Feldes aufweist. Somit kann man das
uniaxiale Einzelkristalloxid, das normalerweise aufgrund der Doppelbrechung als
unbrauchbar angesehen wurde, gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung für die
Isolierschicht verwenden. Die Dicke der Schicht 4 wird in geeigneter Weise bestimmt
und liegt im allgemeinen im Bereich von 5 - 100 um.
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Durch das oben beschriebene kristallographische Orientieren eines uniaxialen
Einzelkristalloxids können Einflüsse der Doppelbrechung und des elektrooptischen
Effekts des uniaxialen Einzelkristalloxids als Isolierschicht 4 verhindert werden. Die
Isolierschicht 4 kann nämlich durch Ausnützen der hervorragenden Eigenschaften des
uniaxialen Einzelkristalloxids gebildet werden. Diese Eigenschaften sind die relativ hohe
Dielektrizitätskonstante (beispielsweise ε = 46 im Falle von LiTaO&sub3; und ε = 170 im
Falle von TiO&sub2;), die relativ hohe Lichttransparenz und die leichte Verarbeitung, die
ermöglichen, daß das PROM-Element eine ausreichend verringerte
Halbwellenspannung (Vπ) und eine deutlich verbesserte Bildauflösung aufweist. Weiters
ermöglicht die erfindungsgemäße Isolierschicht 4 eine vereinfachte Konstruktion des
PROM-Elements, während sie ein hohes Bildkonstrastverhältnis, eine erhöhte
Isolierstabilität und daher eine verbesserte Betriebsstabilität sowie eine leichtere
Steuerung der Dicke der Isolierschicht während der Herstellung gewährleistet.
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Die Isolierschicht 4 kann auf einem weiter unten beschriebenen Substratglas oder auf
einer elektrooptischen und photoleitenden Einzelkristallplatte 2 fixiert werden, indem
ein uniaxiales Einzelkristalloxid, das zu einer gewünschten Dicke geschliffen wurde, mit
einem Klebstoff daran befestigt wird. Alternativ dazu bildet man die Isolierschicht 4
zunächst durch Binden des uniaxialen Einzelkristalloxids an das Substrat und durch
anschl ießendes Schleifen des uniaxialen Einzelkristalloxids zur erwünschten Dicke. Der
Klebstoff kann ein Silikon, Acrylepoxyharz-Klebstoff oder anderer bekannter Klebstoff
für optische Bestandteile sein.
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Auf jeder Isolierschicht 4, die auf zumindest einer der gegenüberliegenden Oberflächen
der elektrooptischen und photoleitenden Einzelkristallplatte 2 ausgebildet ist, befindet
sich eine transparente Elektrode 6, die aus einem bekannten lichtdurchlässigen,
elektrisch leitenden Film wie einem Indiumoxidfilm, einem Zinnoxidfilm oder einem
ITO-Film besteht. Die transparente Elektrode 6 kann sich auf der Isolierschicht 4
befinden, die auf der Einzelkristallplatte 2 gebildet wurde. Alternativ dazu wird die
transparente Elektrode 6 zunächst auf einem Substratglas gebildet, und dann werden die
Isolierschicht 4 und die Einzelkristallplatte 2 auf der transparenten Elektrode 6 gebildet.
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Wenn die vorliegende Erfindung für das in Fig.3 dargestellte Element zur räumlichen
Lichtmodulation (PROM-Element) des reflektierenden Typs eingesetzt wird, dient die
reflektierende Elektrode 16 auf einer der gegenüberliegenden Oberflächen der
elektrooptischen und photoleitenden Einzelkristallplatte 2 auch als Element zum
Reflektieren eines Ausleselichtstrahls. Diese reflektierende Elektrode besteht aus einem
Metall mit relativ hoher elektrischer Leitfähigkeit wie Gold, Silber, Platin oder
Aluminium und wird durch Dampfablagerung, Sputtern oder ein anderes bekanntes und
geeignetes Verfahren gebildet.
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Die wie oben konstruierten erfindungsgemäßen PROM-Elemente sind an ihren
exponierten Oberflächen mit einer oder mehreren transparenten Antireflektierfolien
beschichtet, z.B. mit zwei oder mehreren übereinandergelagerten Schichten von SiO&sub2;
und TiO&sub2;.
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Die vorliegende Erfindung wurde ausführlich beschrieben, es ist jedoch zu beachten,
daß sie nicht auf die Details der obigen Beschreibung und eine bestimmte, nachstehend
erläuterte Ausführungsform beschränkt ist. Die Erfindung kann in verschiedener Hinsicht
geändert, modifiziert und verbessert werden.
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Zur weiteren Klärung des erfindungsgemäßen Prinzips sei nun lediglich als
Veranschaulichung eine typische derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
beschrieben. Man beachte, daß die Erfindung keinesfalls auf diese bevorzugte
Ausführungsform beschränkt ist.
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Ein Bi&sub1;&sub2;SiO&sub2;&sub0;-Kristallplättchen mit Dimensionen von 15 mm x 15 mm x 300 um (Dicke)
wurde aus einem Einzelkristall durch das Schneiden desselben normal zur [001]-Achse
gebildet, so daß eine der gegenüberliegenden Oberflächen des Plättchens in einem
Winkel von 150 im Verhältnis zur anderen gegenüberliegenden Oberfläche geneigt
war. In der Zwischenzeit wurden zwei zur [001]-Achse normal stehende LiTaO&sub3;-
Einzelkristallplatten jeweils mit einer Dicke von 32 um als Isolierschichten gebildet und
durch einen Epoxyharz-Klebstoff mit den oben angeführten gegenüberliegenden
Oberflächen des Bi&sub1;&sub2;SiO&sub2;&sub0;-Plättchens verbunden. Danach wurde eine Substratglasplatte,
deren gegenüberliegenden Hauptflächen mit Zinnoxidfolien als transparente Elektroden
überzogen waren, in ähnlicher Weise an jede der Isolierschichten auf dem Plättchen
angeklebt. Die exponierten Oberflächen der Substratglasplatten wurden mit einem
Antireflektier-Dielektrizitätsmaterial in Form übereinandergelagerter Folien beschichtet.
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Eine Spannung wurde zwischen den transparenten Elektroden und dem solcherart
hergestellten Element zur räumlichen Lichtmodulation angelegt. In diesem Zustand
wurde das Element einem He-Ne-Laserstrahl ausgesetzt. Zur Bestimmung der
Halbwellenspannung (Vπ) wurde die Intensität des durch das Element übertragenen
Strahls im Bezug zur angelegten Spannung durch einen Photovervielfacher gemessen.
Die ermittelte Halbwellenspannung (Vπ) betrug 8 KV, wobei dieser Wert deutlich
niedriger war als jener, der mit dem herkömmlichen Element zur räumlichen
Lichtmodulation erzielt wurde.
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Das gleiche Element zur räumlichen Lichtmodulation wurde einem blauen CRT-
Lichtstrahl ausgesetzt, der für ein Auflösungstestbild repräsentativ war, um das Testbild
aufzuzeichnen. Das Element wurde anschließend einem He-Ne-Laserauslesestrahl
ausgesetzt. Das Auslesebild wurde durch eine CCD-Kamera (ladungsgekoppelte
Vorrichtung) erhalten und das Kontrastverhältnis des durch die Kamera aufgenommenen
Bildes durch ein Bildanalysesystem gemessen. Die Messung des Kontrastverhältnisses
ergab eine Zunahme von etwa 25% im Vergleich zum herkömmlichen PROM-Element.