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TECHNISCHES
SACHGEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für eine räumliche
Lichtmodulation und auf eine Vorrichtung für eine räumliche Lichtmodulation, die
einen räumlichen
Licht-Modulator mit einem Flüssigkristall
als das Lichtmodulations-Material verwendet, und insbesondere auf
ein Verfahren für
eine räumliche
Lichtmodulation und auf eine Vorrichtung für eine räumliche Lichtmodulation, das
bzw. die einen räumlichen
Licht-Modulator
vom Reflexions-Typ verwendet.
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HINTERGRUND
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Es
sind zwei Typen von räumlichen
Licht-Modulatoren bekannt: Typen einer Intensitäts-Modulation und Typen einer
Phasen-Modulation. Viele räumliche
Licht-Modulatoren sind diejenigen vom Intensitäts-Modulations-Typ, die in
Flüssigkristall-Fernsehgeräten, Projektionslicht-Lampenkolben,
und dergleichen, verwendet werden. Andererseits zeigen Phasen-Modulations-Typen
Vielversprechendes auf Gebieten, wie beispielsweise eine Licht-Informations-Verarbeitung
und eine Hologramm-Verarbeitung. Dies kommt daher, dass sich die
Phasen-Modulations-Typen von Intensitäts-Modulations-Typen dahingehend
unterscheiden, dass sie eine hohe Lichtnutzungs-Effektivität haben.
Ein System, das einen räumlichen
Licht-Modulator vom Phasen-Modulations-Typ verwendet, ist durch
Gluckstad et al. In „Lossless
Light Projection" OPTICS
LETTERS, Vol. 22, No. 18, 1997, und in der EP-0023796-A offenbart.
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Räumliche
Licht-Modulatoren vom Phasen-Modulations-Typ umfassen Reflexions-Typen und Transmissions-Typen.
Räumliche
Licht-Modulatoren vom Reflexions-Typ unterscheiden sich von Transmissions-Typen
dahingehend, dass dieselbe Oberfläche als Licht-Eingangsfläche für das Leselicht und
die Licht-Ausgangsfläche
für das
modulierte Licht dient. Aus diesem Grund wird normalerweise das
modulierte Licht von dem Leselicht unter Verwendung eines Halbspiegels
getrennt. Allerdings ist, als eine Folge, ein Problem dahingehend
vorhanden, dass die Licht-Nutzungs-Effektivität abfällt. Der Vorteil einer Verwendung
eines Phasen-Modulations-Typs geht verloren.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das vorstehend beschriebene
Problem zu berücksichtigen
und ein Verfahren für
eine räumliche Lichtmodulation
und eine Vorrichtung für
eine räumliche
Lichtmodulation zu schaffen, die einen räumlichen Licht-Modulator vom Reflexions-Typ
verwendet und die eine hohe Licht-Nutzungs-Effektivität besitzt.
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Um
das vorstehend beschriebene Problem und andere Probleme zu beseitigen,
schafft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für eine räumliche
Lichtmodulation, die aufweist: eine Lichtquelle zum Abgeben von
Leselicht; und einen räumlichen Lichtmodulator
vom Reflexions-Typ, wobei der räumliche
Lichtmodulator vom Reflexions-Typ eine Lichtmodulationsschicht,
die ein Flüssigkristall
als Lichtmodulationsmaterial besitzt, eine Lichtreflexionsschicht,
eine Lichteingangsfläche,
positioniert an einer Seite der Lichtmodulationsschicht gegenüberliegend
der Lichtreflexionsfläche,
und eine Spannungsanlegungseinrichtung zum Anlegen einer elektrischen
Spannung an die Lichtmodulationsschicht, umfasst, wobei der räumliche
Lichtmodulator vom Reflexions-Typ das Licht an der Eingangsfläche aufnimmt,
das Leselicht durch die Lichtmodulationsschicht transmittiert, das
Leselicht von der Lichtreflexionsschicht weg reflektiert und wiederum
das Leselicht durch die Lichtmodulationsschicht transmittiert, um
dadurch eine Lichtmodulation in der Lichtmodulationsschicht zweimal
durchzuführen
und dann das modulierte Licht von der Eingangsfläche auszugeben, wobei die Lichtquelle
und der räumliche
Lichtmodulator vom Reflexions-Typ so angeordnet sind, dass das Leselicht
auf die Eingangsfläche,
einer optischen Eingangsachse folgend, die sich unter einer Schrägen in Bezug
auf die Lichtreflexionsschicht erstreckt, einfällt, und so, dass das Leselicht
von der Eingangsfläche,
einer optischen Reflexionsachse folgend, die sich unter einer Schrägen in Bezug
auf die Lichtreflexionsschicht erstreckt, austritt, wobei das Leselicht
ungefähr
100% einer P-polarisierten
Lichtkomponenten umfasst, die eine Polarisationsrichtung innerhalb
einer Normalenebene besitzt, die so definiert ist, um die optische
Eingangsachse, die optische Reflexionsachse und eine Normalenlinie,
die sich normal zu der Lichtreflexionsschicht erstreckt, zu umfassen,
und wobei die Lichtmodulationsschicht Flüssigkristallmoleküle besitzt,
die so orientiert sind, dass sie, ohne irgendeine Spiralstruktur
in Bezug auf die Normalenlinie, innerhalb einer Ebene ungefähr parallel
zu der Normalenebene und so, dass sie gekippt sind, in Zuordnung
zu einem Anlegen der elektrischen Spannung durch die Spannungsanlegungseinrichtung,
innerhalb der Ebene, die ungefähr
parallel zu der Normalenebene liegt, angeordnet sind, um dadurch
zu bewirken, dass kein Twist zwischen den Flüssigkristallmolekülen und
der Oszillationsebene der P-polarisierten Lichtkomponenten des Leselichts auftritt.
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Gemäß der Vorrichtung
für die
räumliche Lichtmodulation
der vorliegenden Erfindung mit diesem Aufbau fällt Leselicht auf die Eingangsfläche des räumlichen
Licht-Modulators
vom Reflexions-Typ schräg
auf. Dementsprechend ist es ohne die Verwendung eines Halbspiegels
möglich,
das Leselicht, eingeführt
zu dem räumlichen
Licht-Modulator
vom Reflexions-Typ, von dem Leselicht, reflektiert wird von dem
räumlichen
Licht-Modulator vom Reflexions-Typ, zu trennen. Dementsprechend
kann die Licht-Nutzungs-Effektivität erhöht werden
und die Freiheit bei der Anordnung der optischen Eingangs- und Ausgangssysteme
kann erhöht
werden.
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Zusätzlich fällt, gemäß der vorliegenden
Erfindung, Leselicht, das ungefähr
100% einer P-polarisierten Licht-Komponenten enthält, auf
die Eingangsfläche
schräg
ein. Die Komponente des P-polarisierten Lichts des Leselichts besitzt
eine Polarisationsrichtung innerhalb der Normalen-Ebene, die die Normalenlinie
der Licht-Reflexionsschicht des räumlichen Licht-Modulators und
die optische Einfallsachse des Leselichts umfasst. Auch ist das
Flüssigkristall in
der Lichtmodulationsschicht so orientiert, dass es, in Zuordnung
zu einer Anlegung einer Spannung, innerhalb einer Ebene, die im
Wesentlichen parallel zu der Normalenebene liegt, kippt. Dementsprechend entwickelt
sich kein Twist zwischen der Komponenten des P-polarisierten Lichts
des Leselichts und der Anordnungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle. Aus diesem
Grund wird nur eine Phasen-Modulation, ohne irgendeine Drehung der
Polarisationsebene, erhalten.
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Da
dasselbe für
das reflektierte Licht gilt, besitzt die Polarisationsebene des
modulierten Lichts, das schließlich
von dem räumlichen
Licht-Modulator vom Reflexions-Typ abgegeben wird, dieselbe Polarisationsebene
wie diejenige des Einfallslichts. Dementsprechend umfasst das modulierte
Licht ungefähr 100%
einer Komponenten von P-polarisiertem
Licht und wird ausgegeben. Es ist deshalb möglich, eine hohe Brechungseffektivität beizubehalten.
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Insbesondere
ist es erwünscht,
dass das Leselicht 100% einer Komponenten an P-polarisiertem Licht umfassen kann, und
die Lichtmodulationsschicht kann die Flüssigkristallmoleküle haben,
die so orientiert sind, dass sie, ohne irgendeine Spiralstruktur
in Be zug auf die Normalenlinie, innerhalb einer Ebene parallel zu
der Normalenebene angeordnet sind, und so, dass sie gekippt sind,
und zwar in Zuordnung zu dem Anlegen der elektrischen Spannung durch
die Spannungs-Anlegungs-Einrichtung, innerhalb der Ebene, die parallel
zu der Normalenebene liegt, um dadurch zu bewirken, dass kein Twist zwischen
den Flüssigkristallmolekülen und
der Oszillationsebene des Leselichts vorhanden ist.
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In
diesem Fall tritt kein Twist zwischen dem P-polarisierten Leselicht
und der Anordnungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf.
Dementsprechend kann eine ausschließliche Phasen-Modulation ohne
irgendeine Drehung der Polarisationsebene erhalten werden. Dementsprechend
kann eine extrem hohe Brechungseffektivität beibehalten werden.
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Es
ist erwünscht,
dass das Flüssigkristall
in der Lichtmodulationsschicht in der homeotropen oder homogenen
Orientierung bearbeitet ist. Durch Bearbeiten des Flüssigkristalls
in der homeotropen oder homogenen Orientierung sind die Flüssigkristallmoleküle innerhalb
einer vorbestimmten Ebene ohne eine spirale Struktur ausgerichtet.
Durch Ausrichten dieser vorbestimmten Ebene ungefähr zu der
Normalenebene ist es möglich,
eine Phasen-Modulation ohne irgendeine Drehung der Polarisationsebene durchzuführen.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für eine räumliche
Lichtmodulation geschaffen, das die Schritte aufweist: Präparieren
eines räumlichen
Lichtmodulators vom Reflexions-Typ, wobei der räumliche Lichtmodulator vom
Reflexions-Typ eine Lichtmodulationsschicht, die ein Flüssigkristall
als Lichtmodulationsmaterial besitzt, eine Lichtreflexionsschicht,
eine Lichteingangsfläche,
positioniert an einer Seite der Lichtmodulationsschicht gegenüberliegend
der Lichtreflexionsfläche,
und eine Spannungsanlegungseinrichtung zum Anlegen einer elektrischen
Spannung an die Lichtmodulationsschicht umfasst, wobei der räumliche
Lichtmodulator vom Reflexions-Typ zum Aufnehmen von Leselicht an
der Lichteingangsfläche,
zum Transmittieren des Leselichts durch die Lichtmodulationsschicht,
zum Reflektieren des Leselichts von der Lichtreflexionsschicht weg,
und wiederum zum Transmittieren des Leselichts durch die Lichtmodulationsschicht
hindurch, dient, um dadurch eine Lichtmodulation in der Lichtmodulationsschicht zweimal
durchzuführen
und dann das modulierte Licht von der Eingangsfläche auszugeben; und Eingeben
des Leselichts in den räumlichen
Lichtmodulator vom Reflexions-Typ in einer Art und Weise, dass das
Leselicht auf die Eingangsfläche,
einer optischen Eingangsachse folgend, die sich unter einer Schrägen in Bezug
auf die Lichtrefle xionsschicht erstreckt, einfällt, und so, dass das Leselicht
von der Eingangsfläche,
einer optischen Reflexionsachse folgend, die sich unter einer Schrägen in Bezug
auf die Lichtreflexionsschicht erstreckt, austritt, wobei das Leselicht ungefähr 100%
einer P-polarisierten
Lichtkomponenten umfasst, die eine Polarisationsrichtung innerhalb einer
Normalenebene besitzt, die so definiert ist, um die optische Eingangsachse,
die optische Reflexionsachse und eine Normalenlinie, die sich normal
zu der Lichtreflexionsschicht erstreckt, zu umfassen, und wobei
die Lichtmodulationsschicht Flüssigkristallmoleküle besitzt,
die so orientiert sind, dass sie, ohne irgendeine Spiralstruktur
in Bezug auf die Normalenlinie, innerhalb einer Ebene ungefähr parallel zu
der Normalenebene und so, dass sie gekippt sind, in Zuordnung zu
einem Anlegen der elektrischen Spannung durch die Spannungsanlegungseinrichtung,
innerhalb der Ebene, die ungefähr
parallel zu der Normalenebene liegt, angeordnet sind, um dadurch
zu bewirken, dass kein Twist zwischen den Flüssigkristallmolekülen und
der Oszillationsebene der P-polarisierten Lichtkomponenten des Leselichts auftritt.
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Insbesondere
ist es erwünscht,
dass das Leselicht eine 100% P-polarisierte Licht-Komponenten umfassen
kann, und die Lichtmodulationsschicht kann Flüssigkristallmoleküle haben,
die so orientiert sind, dass sie, ohne irgendeine Spiral-Struktur
in Bezug auf die Normalenlinie, innerhalb einer Ebene parallel zu
der Normalenebene angeordnet sind, und so, dass sie gekippt sind,
und zwar in Zuordnung einer Anlegung der elektrischen Spannung durch
die Spannungs-Anlegungs-Einrichtung, innerhalb der Ebene, die parallel
zu der Normalenebene liegt, wodurch kein Twist zwischen den Flüssigkristallmolekülen und
der Oszillationsebene des Leselichts bewirkt wird.
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Auch
ist es erwünscht,
dass das Flüssigkristall
in der Lichtmodulationsschicht in der homogenen oder homeotropen
Orientierung behandelt wird.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt
eine aufbaumäßige Ansicht
einer Vorrichtung für
eine räumliche
Lichtmodulation gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt
eine Ansicht, die einen Aufbau eines räumlichen Licht-Modulators vom
Reflexions-Typ, verwendet in der Vorrichtung für eine räumliche Lichtmodulation der 1,
darstellt.
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3A zeigt
eine erläuternde,
perspektivische Ansicht zum Erläutern
einer Anordnung eines Flüssigkristalls
in einer Lichtmodulationsschicht des räumlichen Licht-Modulators der 2.
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3B zeigt
eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang einer Linie IIIB-IIIB
der 3A.
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3C zeigt
eine erläuternde,
perspektivische Ansicht zum Erläutern
einer Änderung
in der Ausrichtung von Flüssigkristallen
in der Lichtmodulationsschicht der 3A entsprechend
einer Anlegung einer Spannung.
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3D zeigt
eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang einer Linie IIID-IIID
der 3C.
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4 zeigt
eine Aufbauansicht, die eine Anordnung eines Vergleichsbeispiels
einer Vorrichtung für
eine räumliche
Lichtmodulation darstellt.
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5A zeigt
eine erläuternde,
perspektivische Ansicht zum Erläutern
einer Ausrichtung von Flüssigkristallen
in der Lichtmodulationsschicht des räumlichen Licht-Modulators des Vergleichsbeispiels der 4.
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5B zeigt
eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang einer Linie VB-VB
der 5A.
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5C zeigt
eine erläuternde,
perspektivische Ansicht zum Erläutern
einer Änderung
in der Ausrichtung von Flüssigkristallen
in der Lichtmodulationsschicht der 5A, in
Zuordnung zu einer Anlegung einer Spannung.
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5D zeigt
eine Querschnittsansicht, vorgenommen entlang einer Linie VD-5D
der 5C.
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6 zeigt
eine graphische Darstellung, die Ergebnisse zeigt, erhalten in einem
ersten Experiment, das eine Brechungseffektivität der Anordnung der ersten
Ausführungsform
misst.
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7 zeigt
eine graphische Darstellung, die Ergebnisse zeigt, erhalten in dem
ersten Experiment, das die gemessene Brechungseffektivität der Anordnung
des Vergleichsbeispiels misst.
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8 zeigt
eine erläuternde
Ansicht zum Erläutern,
wie sich eine Orientierung des räumlichen Licht-Modulators
und der Polarisationsrichtung des Leselichts in einem zweiten Experiment ändern, um die
Verhältnisse
der Komponenten an P- und S-polarisiertem Licht zu ändern.
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9 zeigt
eine graphische Darstellung, die Ergebnisse des zweiten Experiments
darstellt, das eine Brechungseffektivität misst, erhalten bei unterschiedlichen
Verhältnissen
der Komponenten des P- und S-polarisierten Lichts.
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10 zeigt
eine Aufbauansicht, die eine Laser-Verarbeitungs-Vorrichtung darstellt,
die eine Vorrichtung für
eine räumliche
Lichtmodulation der ersten Ausführungsform
verwendet.
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11 zeigt
eine Aufbauansicht, die eine optische Verbindungsvorrichtung darstellt,
aufgebaut durch Anwenden der Vorrichtung für eine räumliche Lichtmodulation der
ersten Ausführungsform.
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12A zeigt eine erläuternde, perspektivische Ansicht
zum Erläutern
einer Orientierung von Flüssigkristallen
in der Lichtmodulationsschicht eines räumlichen Licht-Modulators vom Reflexions-Typ
gemäß einer
zweiten Ausführungsform.
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12B zeigt eine Querschnittsansicht, vorgenommen
entlang einer Linie XIIB-XIIB der 12A.
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12C zeigt eine erläuternde, perspektivische Ansicht
zum Erläutern
einer Änderung
in der Ausrichtung eines Flüssigkristalls
in der Lichtmodulationsschicht der 12A.
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12D zeigt eine Querschnittsansicht, vorgenommen
entlang einer Linie XIID-XIID
der 12C.
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BESTER MODUS
ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Als
nächstes
werden bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen,
beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass, um das Verständnis der
Beschreibung zu erleichtern, entsprechende Komponenten in den Zeichnungen
mit denselben Bezugszeichen versehen sind, in dem Grad, wie es möglich ist,
und dass eine redundante Erläuterung
weggelassen ist.
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Zuerst
wird eine Vorrichtung für
eine räumliche
Lichtmodulation gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung basierend auf den 1 bis 11 beschrieben.
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1 zeigt
eine schematische Ansicht, die einen Aufbau einer Vorrichtung für eine räumliche Lichtmodulation
gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
darstellt.
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Wie
in 1 dargestellt ist, umfasst eine Vorrichtung 100 für eine räumliche
Lichtmodulation einen optisch adressierten, räumlichen Licht-Modulator (nachfolgend
bezeichnet als SLM) 1 vom Reflexions-Typ. Der SLM 1 umfasst
einen Lichtmodulations-Bereich 1A, einen Licht-Adressen-Bereich 1B und
eine Spiegelschicht 15, vorgesehen zwischen dem Lichtmodulations-Bereich 1A und
dem Licht-Adressen-Bereich 1B. Der Licht-Adressen-Bereich 1B besitzt
eine Schreiblicht-Eingangsfläche 1b zum
Aufnehmen von eingegebenem Schreiblicht. Der Licht-Adressen-Bereich 1B ändert optische
Charakteristika des Lichtmodulations-Bereichs 1A entsprechend
dem eingegebenen Schreiblicht. Der Lichtmodulations-Bereich 1A umfasst
eine Leselicht-Eingangsfläche 1a zum
Aufnehmen von eingegebenem Leselicht. Der Lichtmodulations-Bereich 1A moduliert
das eingegebene Leselicht entsprechend der Änderung in den optischen Charakteristika.
Der Lichtmodulations-Bereich 1A moduliert wiederum das
Leselicht, nachdem das Leselicht von der Spiegelschicht 15 reflektiert
ist, und gibt dann das modulierte Licht von der Leselicht-Eingangsfläche 1a aus.
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Der
SLM 1 ist in einem dreidimensionalen XYZ-Raum mit der Orientierung,
die in 1 dargestellt ist, angeordnet. Das bedeutet, dass,
unter der Annahme, dass die Richtung senkrecht zu der Oberfläche der
Blatt-Ebene der 1, die X-Richtung ist, und dass
die Oberfläche
des Platz die XY-Ebene ist, der SLM 1 so angeordnet ist,
dass sich die Linie, die sich normal zu der Reflexions-Schicht 15 und
zu der Leselicht-Eingangsfläche 1a erstreckt,
in der axialen Z-Richtung erstreckt.
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Eine
Lichtquelle 3, ein Flüssigkristall-Fernsehgerät 5 vom
Transmissions-Typ und eine Abbildungslinse 6 sind zu der
Seite der Schreiblicht-Eingangsfläche 1b des SLM 1 angeordnet.
Die Lichtquelle 3 dient zum Erzeugen des Schreiblichts.
Das Flüssigkristall-Fernsehgerät 5 vom
Transmissions-Typ dient zum Anzeigen von Schreiblicht-Bildern. Die
Abbildungslinse 6 dient zum Abbilden der Bildsignale, die
in dem Schreiblicht umfasst sind, auf der Schreiblicht-Eingangsfläche 1b des
SLM 1. Ein elektrischer Signal-Generator 4 ist
mit dem Flüssigkristall-Fernsehgerät 5 vom
Transmissions-Typ verbunden. Der elektrische Signal-Generator 4 dient zum
Steuern einer Anzeige der Schreiblicht-Bilder.
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Andererseits
sind ein He-Ne-Laser 7, eine Linse 8, ein räumliches
Filter 9 und eine Kollimatorlinse 10 auf der Seite
der Schreiblicht-Eingangsfläche 1a des
SLM 1 angeordnet. Der He-Ne-Laser 7, die Linse 8 und
der räumliche
Filter 9, und die Kollimatorlinse 10, sind entlang
einer optischen Eingangsachse I angeordnet. Die optische Eingangsachse
I ist zu der Linie Z gekippt, die normal zu der Reflexionsschicht 15 und
zu der Eingangsfläche 1a liegt,
und zwar in der Y-Richtung um einen Winkel θ (0° < θ < 90°). Der He-Ne-Laser 7 dient
als eine Lichtquelle zum Erzeugen von Leselicht.
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Auch
ist eine Fouriertransformationslinse 30 entlang einer optischen
Ausgangsachse O angeordnet. Die optische Ausgangsachse O ist in
der Y-Richtung mit demselben Winkel θ (0° < θ < 90°) gekippt, allerdings
zu der entgegengesetzten Seite der Normalenlinie Z als die optische
Achse I. Dementsprechend ist die Y-Z-Ebene, die sowohl die optische
Eingangsachse I des Leselichts, die optische Reflexions-Achse O
des Leselichts als auch die Linie Z normal zu der Eingangsfläche 1a und
zu der Reflexionsschicht 15 des SLM 1 umfasst,
als eine „Normalenebene" für das Leselicht
definiert.
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Der
He-Ne-Laser 7 dient zum Abgeben von linear polarisiertem
Leselicht. Der He-Ne-Laser 7 ist mit
einer Orientierung (bezeichnet als „eine für den Leser vorbestimmte Referenz-Position" nachfolgend) so
angeordnet, dass der He-Ne-Laser 7, als das linear polarisierte
Leselicht, ein P-polarisiertes Licht emittiert, dessen Oszillationsrichtung
des elektrischen Felds parallel zu der Normalenebene (YZ-Ebene)
liegt.
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Als
nächstes
wird der Aufbau des SLM 1 im Detail unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
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Der
SLM 1 der vorliegenden Ausführungsform ist ein räumlicher
Licht-Modulator mit parallel ausgerichtetem, nematischem Flüssigkristall
(parallel-alingned nematic-liquidcrystal spatial light modulator – PAL-SLM).
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Der
SLM 1 besitzt ein Glassubstrat 12, gebildet mit
einer AR (Antireflektion) Beschichtungsschicht 11 zum Verhindern
einer unnötigen
Reflexion des einfallenden Schreiblichts. Die AR-Beschichtungsschicht 11 definiert
die Schreiblicht-Eingangsfläche 1b.
Eine ITO-(Indium-Zinn-Oxid)-Schicht 13 und eine fotoleitende
Schicht 14 sind auf der Oberfläche des Glassubstrats 12 gegenüberliegend
der AR-Beschichtungsschicht 11 angeordnet. Die fotoleitfähige Schicht 14 ist
aus amorphem Silizium (a-Si) gebildet. Der Widerstand des amorphen
Siliziums ändert
sich entsprechend der Intensität
des Lichts, das darauf einfällt.
Der optische Adressen-Bereich 1B ist aus der Ar-Beschichtungsschicht 11,
dem Glassubstrat 12, dem ITO 13 und der fotoleitenden
Schicht 14 aufgebaut. Eine dielektrische Mehrschichtfilm-Spiegelschicht 15 ist
auf der Oberfläche
der fotoleitenden Schicht 14, die gegenüberliegend zu dem ITO 13 liegt,
angeordnet.
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Der
SLM 1 besitzt weiterhin ein Glassubstrat 21. Eine
AR-Beschichtungsschicht 22 zum Verhindern einer unnötigen Reflexion
von einfallendem Leselicht ist auf einer Oberfläche des Glassubstrats 21 gebildet.
Die AR-Beschichtungsschicht 22 definiert die Leselicht-Eingangsfläche 1a.
Eine ITO-(Indium-Zinn-Oxid)-Schicht 20 ist auf der Oberfläche des Glassubstrats 21,
die gegenüberliegend
zu der AR-Beschichtung 22 liegt, niedergeschlagen.
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Die
Ausrichtungsschichten 16 und 19 sind auf der Spiegelschicht 15 und
dem ITO 20, jeweils, gebildet. Die Ausrichtungsschichten 16, 19 sind
so angeordnet, dass sie zueinander hinweisen, und sind durch ein
rahmenförmiges
Abstandsteil 18 verbunden. Die Innenseite des Rahmens des
Abstandsteils 18 ist mit dem nematischen Flüssigkristall
gefüllt,
das eine Flüssigkristallschicht 17 bildet,
die als eine Lichtmodulationsschicht dient. Die ITOs 13 und 20 sind mit
einer Ansteuer-Schaltung 2 verbunden, die vorbestimmte
Spannungen zwischen ITOs 13 und 20 anlegt. Der
Lichtmodulations-Bereich 1a ist aus einer AR-Beschichtungsschicht 22,
dem Glassubstrat 21, der ITO 20, der Ausrichtungsschicht 19,
der Flüssigkristallschicht 17 und
der Ausrichtungsschicht 16 aufgebaut.
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Wie
in 2 dargestellt ist, ist der SLM 1 mit dem
vorstehend beschriebenen Aufbau so angeordnet, dass die Dickenrichtung
der Lichtmodulationsschicht 17 parallel zu der Z-Achsenrichtung
liegt, und so, dass sich die Spiegelschicht 15 und die
Ausrichtungsschichten 16, 19 parallel zu der XY-Ebene
erstrecken.
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Als
nächstes
wird beschrieben, während
auf die 3A bis 3D Bezug
genommen wird, wie das nematische Flüssigkristall in der Lichtmodulationsschicht 17 orientiert
ist. Es sollte angemerkt werden, dass, um die Deutlichkeit zu verbessern,
die 3A bis 3D nur
die AR-Beschichtungsschicht 22, die Ausrichtungsschicht 19,
die Flüssigkristallschicht 17,
die Ausrichtungsschicht 16 und die Reflexionsschicht 15 des
SLM 1 in 2, und nicht die restlichen
Schichten 21, 20 und 14 bis 11 darstellen.
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Wie
in den 3A und 3B dargestellt ist,
werden, in der Lichtmodulationsschicht 17, die nematischen
Flüssigkristallmoleküle durch
die Ausrichtungsschichten 16 und 19 so orientiert,
um sich in einer horizontalen oder homogenen Säule parallel zu den Oberflächen der
Ausrichtungsschichten 16 und 19 auszurichten und
um in eine einzelne, vorbestimmte Richtung „m" zu weisen. Um dies in weiterem Detail
zu beschreiben, sind die Längsachsen
der Flüssigkristallmoleküle parallel
zu den Oberflächen der
Ausrichtungsschichten 16, 19 ausgerichtet und weisen
in eine vorbestimmte Richtung „m". Die Längsachsen
der Flüssigkristallmoleküle sind
ohne eine Spiralstruktur in Bezug auf die Dickenrichtung (Z-Richtung)
der Flüssigkristallschicht 17 angeordnet.
Die vorbestimmte Richtung „m" wird durch die Richtung
bestimmt, in der die Ausrichtungsschichten 16 und 19 bei
den Abschleif- oder die eine Schräge bildenden Niederschlagsprozesse
während des
Herstellvorgangs des SLM 1 verarbeitet werden. Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
ist der SLM 1 in der Vorrichtung 100 für eine räumliche
Lichtmodulation mit der vorbestimmten Richtung „m", die parallel zu der Y-Axialrichtung
(bezeichnet als eine durch den SLM vorbestimmte Referenz-Position
nachfolgend) weist, angeordnet.
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In
diesem Fall werden, wenn eine Spannung an die Lichtmodulationsschicht 17 über die
ITOs 13 und 20 angelegt wird, dann, wie in den 3C und 3D dargestellt
ist, die Flüssigkristallmoleküle zu Winkeln
innerhalb einer Ebene, die parallel zu der Y-Z Ebene liegt, die
sowohl die vorbestimmte Richtung „m" als auch die Dickenrichtung Z der Flüssigkristallschicht 17 umfasst,
gekippt oder geneigt. Es sollte angemerkt werden, dass eine vorgekippte
Anordnung verwendet werden kann, wobei die Flüssigkristallmoleküle leicht
innerhalb der Ebene parallel zu Y-Z Ebene, sogar dann, wenn keine
Spannung angelegt ist, ursprünglich
gekippt sind.
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Das
Flüssigkristall
in der Lichtmodulationsschicht 17 mit dieser parallel-
oder homogen-ausgerichteten Anordnung besitzt eine Doppelbrechung. Aus
diesem Grund steuert der SLM 1 eine Doppelbrechung durch
Kippen der Flüssigkristallmoleküle entsprechend
der Spannung, die daran angelegt ist, und führt eine Modulation vom ECB
(electricallycontrolled birefringence – elektrisch gesteuerte Doppelbrechung)
Typ durch. Wenn das linear polarisierte Licht, das auf die Lichtmodulationsschicht 17 auffällt, in
einer Richtung oszilliert, die zu der Längsachse der Flüssigkristallmoleküle getwistet
ist, wird die Oszillationsebene die Längsachse der Flüssigkristallmoleküle kreuzen.
Als Folge wird eine Phasen-Differenz, basierend auf dem Unterschied
in den Brechungsindizes, zwischen den Komponenten des polarisierten Lichts,
die parallel zu der Längsachse
der Flüssigkristallmoleküle liegen,
und Komponenten des anderen, polarisierten Lichts, die senkrecht
zu der Längsachse
der Flüssigkristallmoleküle liegen,
erzeugt. Dementsprechend dreht sich die Polarisationsebene des linear
polarisierten Lichts. Andererseits wird keine Rotation in der Polarisationsebene
vorhanden sein, wenn das linear polarisierte Licht, das auf die Lichtmodulationsschicht 17 auffällt, in
einer Richtung ohne ein Twist in Bezug auf die Längsachse der Flüssigkristallmoleküle oszilliert.
In diesem Fall erfährt das
linear polarisierte Licht eine Phasen-Modulation basierend auf Änderungen
in dem Brechungsindex in der Oszillationsebene. Dementsprechend
erhält
das linear polarisierte Licht nur eine Phasen-Modulation.
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In
der vorliegenden Ausführungsform
werden die Flüssigkristallmoleküle so orientiert,
um innerhalb der Ebene, parallel zu der YZ-Ebene, die die Normalenebene
für das
Leselicht ist, zu kippen. Auch wird die Lichtquelle 7 für das Leselicht
mit einer Orientierung angeordnet, die P-polarisiertes Leselicht zu
dem SLM 1 emittiert. Da die Oszillationsebene des P-polarisierten
Leselichts parallel zu der YZ-Ebene liegt, existiert kein Twist
zwischen der Längsachse des
Flüssigkristalls
und der Oszillationsebene des Leselichts, das auf die Flüssigkristallschicht
auffällt. Aus
diesem Grund kreuzt das Leselicht nicht die Längsachse der Flüssigkristallmoleküle, und
deshalb dreht sich die Polarisationsebene des Leselichts nicht.
Dementsprechend kann eine hohe Brechungseffektivität durch
Beibehalten der Polarisationsrichtung des Ausgangslichts als das
P-polarisierte Licht erreicht werden.
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Als
nächstes
wird die Betriebsweise der Vorrichtung 100 für eine räumliche
Lichtmodulation gemäß der Ausführungsform,
die den vorstehend beschriebenen Aufbau besitzt, beschrieben.
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Wenn
das Schreiblicht, emittiert von der Lichtquelle 3 für Schreiblicht,
durch den Flüssigkristall-Fernsehbildschirm 5 transmittiert
wird, werden vorbestimmte Bildinformationen, gesteuert durch den elektrischen
Signal-Generator 4, in das Schreiblicht geschrieben. Die
Abbildungslinse 6 bildet das Schreiblicht mit diesen Bildinformationen
auf der fotoleitenden Schicht 14 des SLM 1 ab.
Die Ansteuervorrichtung 2 legt eine Wechselstrom-(AC)-Spannung von mehreren
Volt zwischen den ITOs 13, 20 des SLM 1 an.
Eine elektrische Impedanz an der fotoleitenden Schicht 14 wird
durch Pixel-Positionen in dem Schreiblicht-Bild geändert. Als eine Folge wird die
Lichtmodulationsschicht 17 mit einer Teilspannung belegt,
deren Größe sich
individuell für
jedes Pixel ändert.
Aus diesem Grund ändert
sich die Kippung der Flüssigkristallmoleküle auch
entsprechend den jeweiligen Pixeln. Wie in den 3C und 3D dargestellt
ist, ändern
die Flüssigkristallmoleküle ihre Orientierungsrichtungen
innerhalb der Ebene, die parallel zu X-Z Ebene liegt, das bedeutet
die Normalenebene für
das Leselicht. Als eine Folge wird sich der Brechungsindex, in Bezug
auf die Komponenten des polarisierten Lichts, die innerhalb der
Normalenebene (YZ-Ebene)
der Lichtmodulationsschicht 17 oszilliert, entsprechend
den jeweiligen Pixeln ändern.
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Linear
polarisiertes Licht, emittiert von dem He-Ne-Laser 7, wird
in paralleles Licht durch die Linse 8, das räumliche
Filter 9 und die Kollimatorlinse 10 eingestellt
und wird dann zu der Lichtmodulationsschicht 17 des SLM 1 als
P-polarisiertes Licht eingegeben. Da dieses Leselicht innerhalb
einer Ebene parallel zu der Normalenebene oszilliert, das bedeutet
innerhalb der YZ-Ebene, propagiert das Leselicht, während es
in der Phase moduliert wird, durch die Änderung des Brechungsindex
in der Lichtmodulationsschicht 17. Dieses Leselicht wird
von der Spiegelschicht 15 reflektiert. Das Leselicht propagiert
wiederum durch die Lichtmodulationsschicht 17 und wird darin
in der Phase moduliert. Das Leselicht tritt dann von der Licht-Eingangsfläche 1a aus.
Zu diesem Zeitpunkt tritt eine Phasenmodulation mit einer guten
Effektivität
auf, da keine Drehungen der Polarisationsebene auftritt. Das Ausgangs-Leselicht
wird dann Fourier transformiert durch die Fouriertransformationslinse 30A in
ein vorbestimmtes Fouriertransformationsbild, zum Beispiel ein Hologramm-Bild,
und dergleichen. Das Fouriertransformationsbild wird auf der Fouriertransformationsebene
F gebildet.
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Auf
diese Art und Weise fällt,
gemäß der Vorrichtung 100 für eine räumliche
Lichtmodulation der vorliegenden Ausführungsform, das P-polarisierte Licht
auf den räumlichen
Licht-Modulator 1 vom Reflexions-Typ als Leselicht auf.
Die Flüssigkristallmoleküle sind
in einer parallelen oder homogenen Ausrichtung so orientiert, dass
sie, entsprechend der Spannung, die daran durch die Ansteuer-Schaltung 2 angelegt
ist, innerhalb einer Ebene parallel zu der Normalenebene (YZ-Ebene)
gekippt sind, das bedeutet mit einer Ebene, die die optischen Achsen
sowohl des modulierten Lichts (Ausgangslicht) als auch des Leselichts
(Eingangslicht) umfasst. Aus diesem Grund tritt, während einer
Lichtmodulation, keine Drehung der Polarisationsebene des linear
polarisierten Lichts auf. Dementsprechend kann eine Diffraktions-Effektivität erhalten
werden. Eine hohe Licht-Nutzungs-Effektivität kann erhalten
werden. Auch wird, da Licht zu dem SLM 1 unter einem Winkel
eingegeben und von diesem reflektiert wird, die optische Eingangs-Achse
I von Ausgangs-Achse
O getrennt. Das optische System für eine Eingabe und Ausgabe
kann freier angeordnet werden und die Effektivität einer Licht-Nutzung kann
noch weiter erhöht werden.
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Zu
Vergleichszwecken ist denkbar, die Orientierung des SLM 1 zu
einer Orientierung (nachfolgend bezeichnet als eine „durch
den SLM vorbestimmte Vergleichs-Position" bezeichnet), dargestellt in den 4, 5A und 5B,
durch Drehen des SLM 1 von der durch das SLM vorbestimmten
Referenz-Position um die Z-Achse um 90 Grad auf der XY-Ebene zu modifizieren.
In diesem Fall wird die vorbestimmte Richtung „m", die die Ausrichtungsrichtung der Längsachsen
der Flüssigkristallmoleküle ist, parallel
zu der axialen X-Richtung. Dementsprechend werden die Längsachsen
der Flüssigkristallmoleküle par allel
zu der XZ-Ebene orientiert. Wenn eine Spannung an die Lichtmodulationsschicht 17 in dieser
Situation angelegt wird, werden die Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle innerhalb
einer Ebene, die parallel zu der XZ-Ebene liegt, wie dies in den 5C und 5D dargestellt
ist, gekippt oder geneigt. Hierbei liegt die XZ-Ebene senkrecht
zu der YZ-Ebene,
die die Normalenebene für
das Leselicht ist.
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Weiterhin
wird, wie in 4 dargestellt ist, die Lichtquelle
des Leselichts 7 um die optische Eingangsachse I mit 90
Grad von der für
den Laser vorbestimmten Referenz-Position
zu einer Orientierung (die nachfolgend als eine „für den Laser vorbestimmte Vergleichs-Position" bezeichnet wird)
so gedreht, dass die Oszillationsrichtung (Polarisationsrichtung) des
elektrischen Felds in dem Leselicht senkrecht zu der Normalenebene
(YZ-Ebene) wird.
In diesem Fall fällt
das Leselicht auf die Lichtmodulationsschicht 17 als S-polarisiertes Licht
auf. Wenn keine Spannung angelegt wird, dann liegt, wie in den 5A und 5B dargestellt
ist, die Polarisationsrichtung des Leselichts parallel zu der Längsachsenrichtung
der Flüssigkristallmoleküle. Allerdings
werden, wenn eine Spannung an die Lichtmodulationsschicht 17 angelegt
wird, dann, wie in den 5C und 5D dargestellt
ist, die Flüssigkristallmoleküle unter
einem Winkel innerhalb einer Ebene parallel zu der XZ-Ebene gekippt.
Als eine Folge entwickelt sich ein Twist bzw. eine Verdrehung zwischen
der Oszillationsebene des Leselichts und den Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle, so dass
die Oszillationsebene des Leselichts die Flüssigkristallmoleküle schneidet.
Aus diesem Grund dreht sich die Polarisationsebene des Leselichts
so, dass eine hohe Brechungsrate nicht erreicht werden kann.
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Die
vorliegenden Erfinder führten
Experimente durch, um die Licht-Nutzungs-Effektivität der Vorrichtung 100 für eine räumliche
Lichtmodulation gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
zu bestätigen.
Die Ergebnisse sind nachfolgend angegeben.
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(Erstes Experiment)
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Zuerst
wurde ein Vergleichs-Experiment als ein erstes Experiment durchgeführt, um
eine Verbesserung der Licht-Nutzungs-Effektivität der Vorrichtung 100 für eine räumliche
Lichtmodulation der vorliegenden Ausführungsform zu bestätigen.
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In
diesem Experiment wurde ein vertikales Streifenbild auf dem Flüssigkristall-Fernsehgerät 5 in der
Vorrichtung 100 für
eine räumliche
Lichtmodulation mit dem Aufbau, der in 1 dargestellt
ist, angezeigt. Eine Änderung
wurde in der Brechungseffektivität
(Intensitätsverhältnis eines
Brechungslichts erster Ordnung des Leselichts, emittiert von dem
SLM 1) gemessen, die dann auftrat, wenn die Zahl der angezeigten
Streifen (räumliche
Häufigkeit)
geändert
wurde und wenn der Einfallswinkel θ des Leselichts geändert wurde.
Während
des Experiments wurde, gemäß dem Aufbau
der vorliegenden Ausführungsform, der
SLM 1 in der für
den SLM vorbestimmten Referenz-Position angeordnet, das bedeutet
in der Orientierung, dargestellt in den 3A bis 3D,
so dass die Flüssigkristallmoleküle innerhalb
einer Ebene parallel zu der Normalenebene (YZ-Ebene) für das Leselicht
gekippt wurden. Die Laser-Lichtquelle 7 wurde in der für den Laser
vorbestimmten Referenz-Position angeordnet, das bedeutet die Orientierung,
die in den 1 und 3A bis 3D dargestellt
ist, so dass die Oszillationsebene des Leselichts parallel zu der
Normalenebene lag, das bedeutet zu der YZ-Ebene. Dementsprechend
fiel das Leselicht auf das SLM 1 als P-polarisiertes Licht
auf.
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Auch
wurde, als ein Vergleichs-Beispiel, der SLM 1 in der für den SLM
vorbestimmten Vergleichs-Position angeordnet, das bedeutet in der
Orientierung, die in den 5A bis 5D dargestellt ist,
so dass die Flüssigkristallmoleküle innerhalb
der Ebene, parallel zu einer Ebene (XZ-Ebene) senkrecht zu der Normalenebene
(YZ-Ebene) für
das Leselicht, gekippt wurden. Die Laser-Lichtquelle 7 wurde
in der für
den Laser vorbestimmten Vergleichs-Position angeordnet, das bedeutet
in der Orientierung, die in den 4, und 5A bis 5D,
dargestellt ist, so dass die Oszillationsebene des Leselichts senkrecht
zu der Normalenebene orientiert wurde, das bedeutet die YZ-Ebene.
Dementsprechend fiel das Leselicht auf den SLM 1 als S-polarisiertes
Licht auf.
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6 stellt
experimentelle Ergebnisse der Brechungseffektivität, erhalten
unter Verwendung der Anordnung der vorliegenden Ausführungsform, dar. 7 stellt
experimentelle Ergebnisse einer Brechungseffektivität, erhalten
unter Verwendung der Anordnung des Vergleichs-Beispiels, dar.
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Es
wurde bestätigt,
dass, unter Verwendung der Anordnung des Vergleichs-Beispiels, die Brechungseffektivität mit einer
Erhöhung
der Größe des Einfallswinkels θ abfällt. Im
Gegensatz dazu wird, gemäß der Anordnung
der vorliegenden Ausführungsform,
die Brechungseffektivität
für alle
unterschiedlichen Einfallswinkel θ beibehalten. Es kann verständlich werden,
dass, gemäß der vorliegenden
Ausführungsform,
der Einfallswinkel θ erhöht werden
kann, während
eine hohe Brechungseffektivität
beibehalten wird, das bedeutet eine hohe Effektivität einer Licht-Nutzung.
Es wird bestätigt,
dass, unter Verwendung der Anordnung der vorliegenden Ausführungsformen,
gerade dann, wenn das Leselicht auf die Eingangsfläche unter
einem Winkel einfällt,
keine Drehung in der Polarisationsebene des Modulationslicht auftritt,
und deshalb kann eine hohe Brechungseffektivität, das bedeutet eine hohe Effektivität einer Licht-Nutzung,
in demselben Grad wie dann erhalten werden, wenn das Leselicht normal
zu der Eingangsfläche
eingeführt
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Ausführungsform können, da
der Einfallswinkel θ erhöht werden
kann, während
eine hohe Brechungseffektivität
beibehalten wird, das bedeutet eine hohe Effektivität einer Licht-Nutzung,
der Eingangslichtweg I und der Ausgangslichtweg O des Leselichts
vollständig
voneinander ohne die Verwendung von zusätzlichen, optischen Elementen,
wie beispielsweise einem Halbspiegel, getrennt werden. Deshalb besitzt
die vorliegende Ausführungsform
den zusätzlichen
Vorteil einer Erhöhung
bei der Freiheit im Design für
den optischen Eingangsweg I und den optischen Ausgangsweg O, während eine
hohe Licht-Nutzungs-Effektivität
erhalten wird.
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(Zweites Experiment)
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Weiterhin
haben die vorliegenden Erfinder ein zweites Experiment durchgeführt. In
diesem Experiment wurden die Positionen des SLM 1 und der Laser-Lichtquelle 7 in
den Zuständen
der vorliegenden Ausführungsform
der 1 beibehalten, und die Normalenebene für das Leselicht
wurde festgelegt auf der YZ-Ebene beibehalten. Während diese Bedingungen beibehalten
wurden, wurde die Orientierung der Lichtquelle 7 des Leselichts,
das bedeutet die Richtung der Licht-Polarisation des Leselichts, um
die optische Achse I des Eingangslichts gedreht, und, gleichzeitig,
wurde die Orientierung des SLM 1 um die Z-Achse gedreht, um
dadurch die Verhältnisse
der Komponenten des S-polarisierten Lichts und der Komponenten des
P-polarisierten Lichts des Leselichts, das auf den SLM 1 auffällt, zu ändern. Es wurde
gemessen, wie sich die Brechungseffektivität in Zuordnung zu Änderungen
in dem Verhältnis
der Komponenten des polarisierten Lichts änderte.
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Hierbei
kann das Verhältnis
der Komponenten des P-polarisierten Lichts zu der Komponenten des
S-polarisierten Lichts zu einem erwünschten Verhältnis von „a: 1 – a" (wobei das Verhältnis der
Komponenten des P-polarisierten Lichts „a" ist, und das Verhältnis des S-polarisierten Lichts „1 – a" ist, wobei 0 ≤ a ≤ 1) gemacht
werden, wie dies in 8 dargestellt ist, unter Verschiebung
der Orientierung der Laser-Lichtquelle 7 um einen Winkel α(=arc tan[(1 – a)/a])½)
von der vorbestimmten Referenz-Position für den Laser, das bedeutet von
der Orientierung, wo die Leselicht-Oszillationsebene innerhalb der
YZ-Ebene liegt.
Gleichzeitig wird auch die Orientierung des SLM 1 mit demselben
Winkel α von
der für
den SLM vorbestimmten Referenz-Position geändert, das bedeutet die Orientierung,
bei der sich die Anordnungs-Richtung „m" des Flüssigkristalls in der Y-Achsenrichtung erstreckt,
um zu erreichen, dass kein Twist zwischen der Leselicht-Oszillationsebene
und der Anordnungs-Richtung „m" des Flüssigkristalls des
SLM 1 vorhanden ist.
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Zum
Beispiel sollte verständlich
werden, dass, um das Verhältnis
der Komponenten des P-polarisierten Lichts zu der Komponenten des
S-polarisierten Lichts auf 1:0 einzustellen, der SLM 1 und
die Laser-Lichtquelle 7 an der für den SLM vorbestimmten Referenz-Position
und der für
den Laser vorbestimmten Referenz-Position, jeweils, angeordnet, werden
sollten, da α =
0° (=arc
tan[0/1)/a]½)
durch Kenntnis, dass A = 1 gilt, bestimmt werden kann.
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Auch
sollten, um das Verhältnis
der Komponenten des P-polarisierten Lichts und der Komponenten des
S-polarisierten Lichts auf 0,9:0,1 einzustellen, der SLM 1 und
die Laser-Lichtquelle 7 mit einer Orientierung, verschoben
um einen Winkel α von 18,4°, von der
für dem
SLM vorbestimmten Referenz-Position und der für den Laser vorbestimmten Referenz-Position,
jeweils, angeordnet werden, da α =
18,4° (=arc
tan[0,1/0,9]½)
durch Kenntnis, dass a = 0,9 gilt, bestimmt werden kann.
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Weiterhin
sollten, um das Verhältnis
der Komponenten des P-polarisierten Lichts zu der Komponenten des
S-polarisierten Lichts auf 0:1 einzustellen, der SLM 1 und
die Laser-Lichtquelle 7 mit einer Orientierung, verschoben
um einen Winkel α von
90° zu der
für den
SLM vorbestimmten Referenz-Position und der für den Laser vorbestimmten Referenz-Position,
jeweils, angeordnet werden, da α =
90° (=arc tan[0/1]½)
durch Kenntnis bestimmt werden kann, dass a = 0 gilt. In diesem
Fall sind der SLM 1 und die Laser-Lichtquelle 7 an der für den SLM
vorbestimmten Vergleichs-Position und der für den Laser vorbestimmten Vergleichs-Position
(4 und 5A bis 5D), jeweils,
angeordnet.
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Die
Anfangsanordnung für
das Experiment war mit der Laser-Lichtquelle 7 in der für den Laser vorbestimmten
Referenz-Position, das bedeutet α = 0°, wie dies
durch die durchgezogene Linie in 8 angezeigt
ist, orientiert, so dass die Polarisationsebene parallel zu der
YZ-Ebene liegt. Auch war der SLM 1 mit einer Orientierung
der für
den SLM vorbestimmten Referenz-Position (α = 0°) so angeordnet, dass Flüssigkristalle
mit einer Richtung „m" parallel zu der
Y-Achsenrichtung angeordnet wurden. In dieser Situation war das
Verhältnis „a" der Komponenten
des P-polarisierten Lichts 1 so, dass Leselicht mit einer
100% P-polarisierten Licht-Komponenten auf den SLM 1 einfiel.
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In
dieser Referenz-Position wurde ein binäres Phasengitter auf dem SLM 1 gebildet
und der SLM 1 wurde unter Verwendung einer Ansteuerspannung
von 3,0 [V] und unter einer Oszillation von 1 [kHz] angesteuert.
Die Brechungseffektivität
wurde gemessen. Es sollte angemerkt werden, dass der Einfallswinkel θ der optischen
Eingangsachse I auf 15° eingestellt
wurde. Auch wurde die Ansteuerspannung auf 4,0 [V] geändert und
dieselben Messungen wurden erneut durchgeführt.
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Als
nächstes
wurde, um das Verhältnis
des P-polarisierten Lichts zu dem S-polarisierten Licht auf 0,9:0,1 einzustellen
(das bedeutet a = 0,9), die Laser-Lichtquelle 7 in Uhrzeigerrichtung
(gesehen an der Laser-Lichtquelle 7 auf die optische Eingangsachse
I von hinter der Laser-Lichtquelle 7 aus) um die optische
Eingangsachse I gedreht. Als eine Folge wurde, wie in punktierter
Linie in 8 angezeigt ist, die Lichtquelle 7 mit
einer Winkelverschiebung von der durch den Laser vorbestimmten Referenz-Position
um einen vorbestimmten Winkel α =
18,4° orientiert.
Der SLM 1 wurde um die Z-Achse in der Uhrzeigerrichtung
(gesehen an der Eingangsfläche 1a des SLM 1 von
oberhalb entlang der Z-Achse)
um einen Winkel äquivalent
zu demjenigen der Laser-Lichtquelle 7 gedreht, was den
SLM 1 in einer Orientierung, verschoben von der für den SLM 1 vorbestimmten
Referenz-Position um denselben, vorbestimmten Winkel α = 18,4°, platzierte.
Als eine Folge fiel Leselicht mit einer 90% P-polarisierten Licht-Komponenten
und der verbleibenden 10% S-polarisierten Licht-Komponenten auf
den SLM 1 auf. Die Brechungseffektivität wurde erneut in diesem Zustand gemessen.
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Dieselben
Brechungseffektivitäts-Messungen,
wie sie vorstehend beschrieben sind, wurden wiederholt durchgeführt, während das
Verhältnis „a" des P-polarisierten
Lichts in dem Leselicht mit Erhöhungen
von 0,1 verringert wurde. Das bedeutet, dass Messungen wiederholt
durchgeführt
wurden, während
stufenweise der Winkel α des
SLM 1 von der für den
SLM vorbestimmten Referenz-Position und der Winkel α der Laser-Lichtquelle 7 von
der für
den Laser vorbestimmten Referenz-Position, entsprechend dem Verhältniswert „a" für das P-polarisierte
Licht, erhöht
wurde.
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Wenn
der SLM 1 und die Laser-Lichtquelle 7 die für den SLM
vorbestimmte Vergleichs-Position und die für den Laser vorbestimmte Vergleichs-Position
(α = 90°) erreichten,
wurden Messungen durchgeführt.
Zu diesem Zeitpunkt war das Verhältnis „a" der Komponenten
für das
P-polarisierte Licht Null (0) so, dass Leselicht, gebildet aus der
100% S-polarisierten Licht-Komponenten, auf den SLM 1 einfiel.
So wurde das vorliegende Experiment für den Einfallswinkel θ der optischen
Eingangsachse I von 15° abgeschlossen.
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Dieselben
Experimente, wie sie vorstehend beschrieben sind, wurden erneut
nach Ändern
des Einfallswinkels θ der
optischen Eingangsachse I auf 30° durchgeführt.
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Ergebnisse
einer Messung der Brechungseffektivität sind in 9 dargestellt,
wobei die horizontale Achse die Verhältnisse der P- und S-polarisierten Komponenten
anzeigt und die vertikale Achse die Brechungseffektivität anzeigt.
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Wie
anhand der Messergebnisse deutlich ist, wurde bestätigt, dass
eine extrem hohe Brechungseffektivität an der vorbestimmten Referenz-Position (α = 0°) erhalten
werden konnte, wobei das Leselicht aus einer 100% P-polarisierten
Licht-Komponenten, unabhängig
der Größe des Einfallswinkels θ und der Ansteuerspannung,
gebildet ist.
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Auch
wurde bestätigt,
dass eine ausreichend hohe Brechungseffektivität dann erhalten werden konnte,
wenn das Leselicht nicht 100% P-polarisiertes Licht war, sondern
ungefähr
100% P-polarisiertes Licht umfasste. Zum Beispiel kann verständlich werden,
dass eine ausreichend hohe Brechungseffektivität ungeachtet der Größe des Einfallswinkels Θ und der
Ansteuerspannung dann erhalten werden kann, wenn das Verhältnis des
P-polarisierten
Lichts größer als
oder gleich zu 0,9 und kleiner als oder gleich zu 1 ist,
das bedeutet, wenn die Komponente des P-polarisierten Lichts größer als
oder gleich zu 90% und kleiner als oder gleich zu 100% ist, und
des S-polarisierten Lichts größer als
oder gleich zu 0% und kleiner als oder gleich zu 10% ist. In konkreten
Angaben kann verständlich
werden, dass eine ausreichend hohe Brechungseffektivität auch dann
erhalten werden kann, wenn sich die Orientierung der Laser-Lichtquelle 7 von
der vorbestimmten Referenz-Position
um einen Winkel größer als
oder gleich zu 0° und
kleiner als oder gleich zu 18,4° verschiebt, und
sich die Orientierung des SLM 1 von der vorbestimmten Referenz-Position
um einen Winkel größer als
oder gleich zu 0° und
kleiner als oder gleich zu 18,4° verschiebt.
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Was
unterschiedlich ist, ist dasjenige, dass die Polarisationsrichtung
des Leselichts nicht vollständig
(100%) parallel zu der Normalenebene (YZ-Ebene) für das Leselicht
sein muss. Die Polarisationsebene des Leselichts muss nur innerhalb
einer Ebene liegen, die ungefähr
100% parallel zu der Normalenebene (YZ-Ebene) für das Leselicht liegt, zum Beispiel
innerhalb einer Ebene, die um einen Winkel größer als oder gleich zu 0° und kleiner
als oder gleich zu 18,4°,
von der Normalenebene (YZ-Ebene) für das Leselicht, verschoben
ist. Auch muss der SLM 1 nicht so angeordnet werden, dass die
Flüssigkristallmoleküle innerhalb
einer Ebene gekippt oder geneigt werden, die vollständig (100%)
innerhalb der Normalenebene (YZ-Ebene) für das Leselicht liegt. Die
Flüssigkristallmoleküle müssen nur so
angeordnet sein, um innerhalb einer Ebene zu kippen, die ungefähr 100%
parallel zu der Normalenebene (YZ-Ebene) für das Leselicht liegt, zum
Beispiel innerhalb einer Ebene, die um einen Winkel größer als
oder gleich zu 0° und
kleiner als oder gleich zu 18,4° zu
der Normalenebene (YZ-Ebene) für
das Leselicht verschoben ist.
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Die
Vorrichtung 100 für
eine räumliche
Lichtmodulation der vorliegenden Ausführungsform, die die vorstehenden
Charakteristika besitzt, kann, zum Beispiel, in Bildanzeigen, in
optischen, analogen Kalkulatoren, und dergleichen, und auch in Laserbearbeitungs-Vorrichtungen,
und dergleichen, verwendet werden. Eine Laserbearbeitungs-Vorrichtung dient zum
Konvergieren von Licht auf ein Werkstück, wie beispielsweise eine
Metallplatte, um das Werkstück zu
schneiden oder mit dem Laser zu markieren.
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Wenn
die Vorrichtung 100 für
eine räumliche Lichtmodulation
der vorliegenden Ausführungsform in
einer Laser-Bearbeitungs-Vorrichtung verwendet wird, kann, zum Beispiel,
ein YAG-Laser als die Lichtquelle 7 des Leselichts anstelle
eines He-Ne-Lasers verwendet werden. Das Werkstück kann durch Umwandeln von
Laserlicht in ein bestimmtes Muster (Fourier-Muster) auf einem Werkstück, das
auf der Fourier-Transformationsebene F positioniert ist, bearbeitet
werden. Um dies in weiterem Detail zu beschreiben, wird ein Bild,
wie beispielsweise ein Hologramm, auf dem SLM 1 unter Verwendung
des Flüssigkristall-Fernsehgeräts 5 gebildet.
Entsprechend der 1 und 3A bis 3D fällt Leselicht
eines P-polarisierten Lichts schräg auf den SLM 1 auf.
Das P-polarisierte Leselicht erfährt
eine Phasen-Modulation, die dem eingegebenen Muster entspricht,
und wird durch die Fourier-Transformationslinse 30 Fourier
transformiert. Hierdurch konvergiert das Leselicht in dem erwünschten
Muster auf das Werkstück,
so dass das Werkstück
bearbeitet wird.
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Dabei
ist ein sehr geringer Verlust des Leselichts vorhanden, da das Leselicht
auf den SLM 1 schräg
einfällt
und deshalb kein Halbspiegel zum Trennen der optischen Eingangsachse
von der optischen Reflexionsachse verwendet wird. Weiterhin kann
das Leselicht in das erwünschte
Muster mit einer hohen Brechungseffektivität umgewandelt werden, da nur
die Phase des Leselichts moduliert wird. Aus diesem Grund kann das
Lese licht von der Lichtquelle 7 für das Leselicht effizient bei
der Bearbeitung verwendet werden.
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Es
sollte angemerkt werden, dass das Leselicht eine ungefähr 100%
P-polarisierte Licht-Komponente haben kann und nicht eine 100% P-polarisierte Licht-Komponente
sein muss. Auch kann der SLM 1 so orientiert werden, dass
die Ebene, innerhalb der die Flüssigkristallmoleküle des SLM 1 in
Zuordnung zu der Anlegung einer Spannung kippen, ungefähr parallel
zu der Normalenebene (YZ-Ebene) für das Leselicht ist, allerdings
nicht vollständig
parallel dazu sein muss.
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Normalerweise
bewirkt Wärme
von Komponenten in der Laserquelle eine Deformation, so dass die
Wellenform des Lichts, emittiert von dem Laser 7, verzerrt
wird, und nicht vollständig
ein paralleler Strahl wird. In diesem Fall wird der konvergierte
Fleck größer, so
dass die Präzision
einer Bearbeitung abfällt.
Da eine Verbreiterung des konvergierten Flecks einer Abnahme in
der Energiedichte zugeordnet ist, ist sie auch einer Instabilität, um effektiv
zu bearbeiten, zugeordnet.
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10 stellt
einen Laser-Prozessor 200 dar, der eine Modifikation der
Vorrichtung 100 für
eine räumliche
Lichtmodulation der Ausführungsform
ist. Um vollständig
paralleles Licht zu bilden, kann der Laser-Prozessor 200 die
Wellenfront des Laserlichts korrigieren, die aus den vorstehend
beschriebenen Gründen
verzerrt worden ist.
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Der
Aufbau des Laser-Prozessors 200 ist im Wesentlichen derselbe
wie derjenige der Vorrichtung 100 für eine räumliche Lichtmodulation der
Ausführungsform,
die in 1 dargestellt ist, unterscheidet sich allerdings
dahingehend, dass ein Strahlteiler 36 auf der optischen
Eingangsachse I an einer Position zwischen dem SLM 1 und
der Kollimatorlinse 10 vorgesehen ist. Der Strahlteiler 36 dient
zum Führen
eines Teils des Leselichts zu dem SLM 1 und einen Teil des
Lichts zu einer Wellenfront-Erfassungsvorrichtung 35. Die
Wellenfront-Erfassungsvorrichtung 35 ist aus einem Interferenz-System,
oder einem Hartmann-Sensor, der ein Mikrolinsenfeld verwendet, aufgebaut.
Die Wellenfront-Erfassungsvorrichtung 35 misst
den Umfang einer Verzerrung in der Wellenfront des Laserlichts von
dem Strahlteiler 36. Die Wellenfront-Erfassungsvorrichtung 35 ist
mit dem elektrischen Signal-Generator 4 verbunden und steuert,
basierend auf den Messungsergebnissen, den elektrischen Signal-Generator 4,
um ein Phasenmuster zum Korrigieren der Wellenfront des Leselichts
zu erzeugen, um ein Ausgangslicht einer erwünschten, ebenen Welle zu erzeugen.
Aus diesem Grund kann der SLM 1 die Phase des Leselichts einstellen
und kann Ausgangslicht mit einer ebenen Wellenfront erzeugen. Da
das Ausgangslicht, das einer Fouriertransformation an der Fouriertransformationslinse 30 unterworfen
ist, eine ebene Wellenfront besitzt, kann ein kleinerer Fleck auf
dem Werkstück 37 gebildet werden,
das an der Fouriertransformationsebene F positioniert ist. Eine
Laser-Bearbeitung
kann mit einer höheren
Präzision
erreicht werden. Es sollte angemerkt werden, dass das Leselicht
in der Laser-Bearbeitungs-Vorrichtung 200 auch eine Komponente mit
ungefähr
100% P-polarisiertem Licht sein kann und nicht eine Komponente mit
vollständig
100% P-polarisiertem Licht sein muss. Auch kann die Orientierung
des SLM 1 so angeordnet werden, dass die Ebene, innerhalb
der die Flüssigkristallmoleküle in Zuordnung
zu einer Anlegung einer Spannung kippen, ungefähr parallel zu der Normalenebene (YZ-Ebene)
für das
Leselicht ist, und nicht vollständig parallel
dazu liegen muss.
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11 zeigt
eine schematische Ansicht, die ein anderes Beispiel einer Anwendung
der Vorrichtung 100 für
eine räumliche
Lichtmodulation gemäß der vorliegenden
Ausführungsform
darstellt.
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In
diesem Beispiel wird die Vorrichtung 100 für eine räumliche
Lichtmodulation bei einer optischen Verbindungs-Vorrichtung 60 angewandt.
Die optische Verbindungs-Vorrichtung 60 dient
zum umschaltenden Verbinden von Elementen zwischen parallelen Rechen-Boards 40 und 50,
die Informationen, unter Verwendung von Licht, austauschen.
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Die
parallelen Rechen-Boards 40 umfassen ein Licht aufnehmendes
Elementen-Feld 41 für eine Informations-Eingabe
und ein Laserdiodenfeld 42 für eine Informations-Ausgabe. Das parallele
Rechen-Board 50 umfasst ein Licht aufnehmendes Elementen-Feld 51 für eine Informations-Eingabe
und ein Laserdiodenfeld 52 für eine Informations-Ausgabe. Die optische
Verbindungs-Vorrichtung 60 ist zwischen dem Laserdiodenfeld 42 des
parallelen Rechen-Boards 40 und dem Licht aufnehmenden
Elementen-Feld 51 des parallelen Rechen-Boards 50 angeordnet.
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Der
Aufbau der optischen Verbindungs-Vorrichtung 60 ist im
Wesentlichen derselbe wie der Aufbau der Vorrichtung 100 für eine räumliche
Lichtmodulation der Ausführungsform,
die in 1 dargestellt ist, unterscheidet sich allerdings
dahingehend, dass das optische System für Leselicht der optischen Verbindungs-Vorrichtung 60 ein
Prisma 61 und eine Fouriertransformationslinse 30' anstelle der
Laser-Lichtquelle 7, der Linse 8, des räumlichen
Filters 9, der Kollimatorlinse 10 und der Fouriertransformationslinse 30 umfasst.
Das Prisma 61 dient zum Reflektieren von Leselicht, emittiert
von dem Laser diodenfeld 42. Die Fouriertransformationslinse 30' dient zum Durchführen einer
Fouriertransformation an dem Leselicht, reflektiert von dem Prisma 61,
und zum Eingeben des Leselichts in die Leselicht-Eingangsfläche 1a des
SLM 1. Die Fouriertransformationslinse 30' dient weiterhin
wiederum dazu, eine Fouriertransformationsoperation in Bezug auf
das Leselicht durchzuführen,
das von der Leselicht-Ausgangsfläche 1a nach
einer Modulation durch den SLM 1 ausgegeben worden ist.
Es sollte angemerkt werden, dass das Prisma 61 dazu dient,
das Leselicht zu reflektieren, das von der Fouriertransformationslinse 30' ausgegeben
ist, und um das Licht zu dem Licht aufnehmenden Elementen-Feld 51 zu
führen.
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Der
SLM 1 ist an einer vorbestimmten Referenz-Position (1 bis 3D)
angeordnet. Die Linie, normal zu der Spiegelschicht 15,
liegt parallel zu der Z-Achse. Weiterhin kippen die Flüssigkristallmoleküle in der
Flüssigkristallschicht
(2) innerhalb einer Ebene, die parallel zu der
YZ-Ebene liegt, oder neigen sich dazu. Auch propagiert das Leselicht, emittiert
von dem Laserdiodenfeld 42 und reflektiert von dem Prisma 61,
der YZ-Ebene folgend,
fällt auf die
Leselicht-Eingangsfläche 1a schräg ein (unter
einem Winkel θ),
reflektiert von der Spiegelschicht 15 weg und propagiert
wiederum der YZ-Ebene folgend und kehrt zu dem Prisma 61 zurück. Das
bedeutet, dass die YZ-Ebene die Normalenebene für das Leselicht ist. Weiterhin
emittiert das Laserdiodenfeld 42 Leselicht, das linear
polarisiert ist. Das Laserdiodenfeld 42 ist in einer Orientierung
so angeordnet, dass es P-polarisiertes
Licht emittiert, dessen Polarisationsebene parallel zu der YZ-Ebene
liegt.
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Es
sollte angemerkt werden, dass die Lichtquelle 3, das Flüssigkristall-Fernsehgerät 5 vom Transmissions-Typ
zum Anzeigen des Schreibbilds und die Abbildungslinse 6 auf
der Seite der Schreiblicht-Eingangsfläche 1b des SLM 1 in
derselben Art und Weise wie in der Anordnung der 1 angeordnet
sind. Das Flüssigkristall-Fernsehgerät 5 ist
mit dem elektrischen Signal-Generator 4 verbunden, der als
eine Schreibbild-Steuereinheit dient.
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In
der optischen Verbindungs-Vorrichtung 60 mit diesem Aufbau
steuert die Steuereinheit 4 das Flüssigkristall-Fernsehgerät 5 so,
um ein Hologramm-Muster für
eine Umschaltung eines optischen Wegs anzuzeigen. Wenn das Schreiblicht,
emittiert von der Lichtquelle 3, durch das Flüssigkristall-Fernsehgerät 5 hindurchführt, wird
das Lichtpfad-Umschalt-Hologramm-Muster
auf dem Schreiblicht geschrieben. Das Schreiblicht, ge schrieben
mit diesem Hologramm-Muster, wird, über die Abbildungslinse 6, auf
der fotoleitfähigen
Schicht 14 (2) des SLM 1 abgebildet.
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Das
Ausgangssignal von dem parallelen Berechnungs-Board 40 wird
durch das Laserdiodenfeld 42 als zweidimensionale oder
eindimensionale Bildinformationen ausgegeben. Das Bild wird von
dem Prisma 61 reflektiert und zu dem SLM 1 über die
Fouriertransformationslinse 30' als das Leselicht geführt. Dann
wird das Leselicht in die Lichtmodulationsschicht 17 des
SLM 1 eingegeben. Das Leselicht nimmt eine vorbestimmte
Phasen-Modulation entsprechend dem Umschalt-Hologramm-Muster für den optischen
Weg, abgebildet auf der fotoleitfähigen Schicht 14,
auf. Das modulierte Bild führt
erneut durch die Fouriertransformationslinse 30' hindurch, reflektiert
von dem Prisma 61 weg und tritt zu dem Licht aufnehmenden
Elementen-Feld 51 des parallelen Rechen-Boards 50 auf.
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Durch Ändern des
Hologramm-Bilds, angezeigt auf dem Flüssigkristall-Fernsehgerät 5,
kann die Verbindung zwischen den optischen Pixel-Paaren in dem Laserdiodenfeld 42 des
parallelen Rechen-Boards 40 und in dem Licht aufnehmenden
Elementen-Feld 51 des parallelen Rechen-Boards 50 umgeschaltet
werden.
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In
der optischen Verbindungs-Vorrichtung 60 wird auch P-polarisiertes,
linear polarisiertes Licht, wobei die Ebene einer Polarisation parallel
zu der Normalenebene liegt, als das Leselicht verwendet. Weiterhin
ist die Orientierung des SLM 1 an der vorbestimmten Referenz-Position
angeordnet, und die Ebene, in der die Flüssigkristallmoleküle in Zuordnung
zu der Anlegung einer Spannung kippen, ist so eingestellt, um parallel
zu der Normalenebene des Leselichts zu liegen. Dies kann zu einer
hohen Brechungseffektivität
führen.
Dementsprechend können die
parallelen Rechen-Boards 40, 50 zuverlässig verbunden
werden.
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Es
sollte angemerkt werden, dass in der optischen Verbindungs-Vorrichtung 60 auch
das Leselicht eine 100% P-polarisierte Licht-Komponente haben kann
und keine 100% P-polarisierte Licht-Komponente sein muss. Auch muss
die Orientierung des SLM 1 nur die Ebene, in der die Flüssigkristallmoleküle in Zuordnung
zu der Anlegung einer Spannung kippen, in eine ungefähr parallele
Beziehung zu der Normalenebene (YZ-Ebene) des Leselichts, und nicht 100%
parallel dazu, gebracht werden.
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Als
nächstes
wird die Vorrichtung 100 für eine räumliche Lichtmodulation gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert.
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Die
Vorrichtung 100 für
eine räumliche
Lichtmodulation der vorliegenden Ausführungsform besitzt im Wesentlichen
denselben Aufbau wie die Vorrichtung 100 für eine räumliche
Lichtmodulation der ersten Ausführungsform,
dargestellt in 1, mit der Ausnahme, dass sie
einen optisch adressierten Typ einer homeotropen Anordnung eines
räumlichen Licht-Modulators
mit Flüssigkristall
als den SLM 1 anstelle des optisch adressierten Typs des
räumlichen Licht-Modulators
mit paralleler Anordnung des Flüssigkristalls
verwendet. Genauer gesagt sind das SLM 1 und die Lichtquelle 7 des
Leselichts so angeordnet, dass die Normalenebene für das Leselicht
zu der YZ-Ebene passt. Auch ist die Leselichtquelle 7 so
angeordnet, dass die Ebene der Polarisation parallel zu der YZ-Ebene
liegt, das bedeutet so, dass das P-polarisierte Leselicht auf die
Flüssigkristallschicht 17 einfällt.
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Die
homeotrope Anordnung des räumlichen Licht-Modulators
mit Flüssigkristall
besitzt denselben Aufbau wie derjenige in 2 für den Flüssigkristall-Licht-Modulator
mit paralleler Anordnung. Allerdings ist die Flüssigkristallschicht 17 eine
homeotrope Anordnung, behandelt durch die Ausrichtungsschichten 16, 19,
wie dies in den 12A und 12B dargestellt
ist. Das bedeutet, dass die lange Achse der Flüssigkristalle senkrecht zu
der Oberfläche
der Ausrichtungsschichten 16, 19 orientiert ist. Wenn
eine Spannung an die Flüssigkristallschicht 17 angelegt
wird, dann kippen, wie in den 12C und 12D dargestellt ist, die Flüssigkristallmoleküle innerhalb
einer Ebene, die parallel zu einer Ebene liegt, die die Tiefenrichtung
(Z-Achse) der Flüssigkristallschicht 17 umfassen,
und in einer einzelnen, vorbestimmten Richtung „m", oder neigen sich dazu. Die vorbestimmte
Richtung „m" wird durch die Bearbeitungs-Richtung
bestimmt, in der die Ausrichtungsschichten 16, 19 in
dem Abschleif- oder Schräg-Niederschlags-Prozessen
während
des Herstellvorgangs des SLM 1 verarbeitet sind. In dem
Fall der vorliegenden Ausführungsform
ist, wenn der SLM 1 in der Vorrichtung 100 mit
räumlicher
Lichtmodulation angeordnet wird, die vorbestimmte Richtung „m" des SLM 1 parallel
zu der Y-Achsenrichtung ausgerichtet, das bedeutet der SLM 1 ist
an der vorbestimmten Referenz-Position platziert. Dementsprechend
kippen die Flüssigkristallmoleküle innerhalb
einer Ebene, die parallel zu der YZ-Ebene liegt. Es sollte angemerkt werden,
dass eine Vorkipp-Konfiguration verwendet werden kann, wobei die
Flüssigkristallmoleküle ursprünglich leicht
innerhalb der Ebene parallel zu der YZ-Ebene gerade dann gekippt
sind, wenn keine Spannung angelegt wird.
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Mit
dem Aufbau der vorliegenden Ausführungsform
fällt,
gerade dann, wenn die Flüssigkristallmoleküle innerhalb
der Ebene kippen, die parallel zu der YZ-Ebene liegt, das Leselicht
ohne Kreuzen der Flüssigkristallmoleküle ein,
da kein Twist zwischen den Flüssigkristallmolekülen und
dem P-polarisierten Licht erzeugt wird, das innerhalb der Ebene oszilliert,
die parallel zu der YZ-Ebene liegt. Dementsprechend kann eine Nur-Phasen-Modulation leicht ohne
irgendeine Drehung der Polarisationsebene des Leselichts erreicht
werden, so dass eine hohe Brechungseffektivität erreicht werden kann.
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Auf
diese Art und Weise verwendet die Vorrichtung mit räumlicher
Lichtmodulation der vorliegenden Ausführungsform P-polarisiertes
Licht, schräg
eingegeben in das Leselicht, und die Flüssigkristallmoleküle in der
Lichtmodulationsschicht 17 des SLM 1 sind in der
homeotropen Anordnung so orientiert, um, in Zuordnung zu dem Anlegen
einer Spannung, innerhalb der Ebene zu kippen, die parallel zu der
Normalenebene (YZ-Ebene) des Leselichts liegt. Deshalb dreht sich
die Polarisationsebene des Lichts nicht während einer Lichtmodulation.
Dementsprechend kann eine hohe Brechungseffektivität erhalten
werden und eine hohe Nutzungs-Effektivität kann erhalten werden. Auch
können,
da das Licht von dem SLM 1 schräg wegreflektiert wird, die
optische Eingangsachse und die optische Ausgangsachse voneinander
getrennt werden. Die Anordnung des optischen Eingangs- und Ausgangs-Systems
besitzt einen höheren
Freiheitsgrad und die Nutzungs-Effektivität des Lichts erhöht sich
noch weiter.
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Es
sollte angemerkt werden, dass, in derselben Art und Weise wie in
der ersten Ausführungsform,
das Leselicht nur eine ungefähr
100% P-polarisierte Licht-Komponente haben muss und nicht vollständig 100%
P-polarisiertes Licht sein muss. Auch muss die Orientierung des
SLM 1 nicht nur so sein, dass die Ebene, in der die Flüssigkristallmoleküle in Zuordnung
zu einem Anlegen einer Spannung kippen, ungefähr parallel zu der Normalenebene (YZ-Ebene)
des Leselichts liegt, und muss nicht vollständig parallel dazu sein.
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Die
Vorrichtung 100 mit räumlicher
Lichtmodulation der vorliegenden Ausführungsform kann in einer Laserbearbeitungseinheit,
einer optischen Verbindungs-Vorrichtung, und dergleichen, in derselben Art
und Weise wie in der ersten Ausführungsform, verwendet
werden.
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Die
Vorrichtung für
eine räumliche
Lichtmodulation der vorliegenden Erfindung kann in einer Vielzahl
von Arten und Weisen modifiziert werden, und ist nicht auf die vorstehend
beschriebenen Ausführungsformen
beschränkt.
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Zum
Beispiel kann eine Vielzahl von Typen von Laserquellen als die Lichtquelle
für das
Leselicht verwendet werden, um linear polarisiertes Leselicht abzugeben.
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Auch
ist die Orientierung des Flüssigkristalls weder
auf die homogene Anordnung, dargestellt in den 3A bis 3D,
noch auf die homeotrope Anordnung, dargestellt in den 12A bis 12D, beschränkt, sondern
könnte
auch eine Hybrid-Anordnung oder eine schräg gestellte oder gekippte Anordnung
sein. Es ist ausreichend, dass die Flüssigkristallmoleküle so angeordnet
sind, dass dann, wenn eine Spannung angelegt ist, sie innerhalb
der Ebene kippen werden, die ungefähr parallel zu der Normalenebene
des Leselichts liegt.
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Weiterhin
wird ein optisch adressierter Typ eines räumlichen Licht-Modulators in
der vorstehenden Ausführungsform
als der SLM 1 verwendet. Allerdings kann ein elektrisch
adressierter Typ eines Modulators anstelle davon verwendet werden.
In diesem Fall ist ein Elektroden-Feld mit einer Vielzahl von Pixel-Elektroden
anstelle des ITO 13 und der fotoleitenden Schicht 14 in
dem optischen Adressen-Bereich 1B vorgesehen. Durch selektives
Anlegen von Bildsignalen an die einzelnen Elektroden kann die Spannung,
angelegt an die Flüssigkristallschicht 17, getrennt
für jedes
Pixel gesteuert werden.
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Weiterhin
kann eine Vielzahl von unterschiedlichen Typen von räumlichen
Licht-Modulatoren
vom elektrisch adressierten Typ vom Transmissions-Typ anstelle des
Flüssigkristall-Fernsehgeräts 5 vom
Transmissions-Typ verwendet werden.
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INDUSTRIELLE
ANWENDBARKEIT
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Die
Vorrichtung mit räumlicher
Lichtmodulation gemäß der vorliegenden
Erfindung kann in einer breiten Vielfalt von Vorrichtungen mit räumlicher Lichtmodulation
verwendet werden, die eine Phasenmodulation verwenden. Zum Beispiel
kann sie breiter für
eine Laser-Bearbeitung, eine optische Berechnung, mittels Computer
erzeugten Hologrammen, oder dergleichen, verwendet werden.