JP2013218140A - Spatial light modulator and hologram display device - Google Patents

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Hidekazu Kinjo
秀和 金城
Kenji Machida
賢司 町田
Onori Kato
大典 加藤
Kenichi Aoshima
賢一 青島
Atsushi Kuga
淳 久我
Hiroshi Kikuchi
宏 菊池
Naoki Shimizu
直樹 清水
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spatial light modulator in which interference fringes due to a lower electrode of the spatial light modulator do not overlap with interference fringes due to a pattern formed by pixels of the spatial light modulator.SOLUTION: A spatial light modulator 1 includes: light modulating elements 5 that modulate incident light by controlling electric voltage applied between electrodes provided at an upper part and a lower part, and that emit the modulated incident light as reflected light or transmitted light; a plurality of upper electrodes 2, extending in one direction of a two-dimensional array and arranged in stripes, that are electrically connected to an upper part of the light modulating elements 5 aligned in the one direction; and a plurality of lower electrodes 3 extending in the other direction different from the one direction of the two-dimensional array and arranged in stripes electrically connected to a lower part of the light modulating elements 5 aligned in the other direction. In the lower electrodes 3, an array pitch Le of segmented portions 3b that are arranged in such a manner as to be segmented in stripes is set to be smaller than an array pitch Lc of the light modulating elements 5 aligned in the other direction.

Description

本発明は、入射した光を、光の位相や振幅等を空間的に変調して出射する空間光変調器及びそれを用いたホログラム表示装置に関する。   The present invention relates to a spatial light modulator that emits incident light after spatially modulating the phase and amplitude of the light, and a hologram display device using the spatial light modulator.

光の位相や振幅等を変調する光学素子を２次元に配列して、空間的に光を変調する空間光変調器は、ホログラフィなどの画像表示装置に応用され、ディスプレイ技術や記録技術などの分野で広く利用されている。また、このような光学素子は、２次元で並列に光情報を処理することができるため、光情報処理技術などへの応用も研究されている。   Spatial light modulators that spatially modulate light by two-dimensionally arranging optical elements that modulate the phase, amplitude, etc. of light are applied to image display devices such as holography, and are used in fields such as display technology and recording technology. Widely used in In addition, since such an optical element can process optical information in two dimensions in parallel, its application to optical information processing technology and the like has been studied.

代表的な空間光変調器（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）に液晶パネルを用いた空間光変調器がある。液晶パネルは、油状で透明な液晶材料が２枚の透明な基板で挟まれた構造をしている。透明な基板としては主にガラスが用いられることが多いがプラスチックを用いることもある。この透明な基板の内面には、液晶に電圧を印加する電極として透明電極が設けられている。透明電極の材料には、抵抗値が低く、電極の形状を作製するのが容易なインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）が広く用いられている。これらを用いてホログラフィを再現しようと試みられているが、応答速度の遅さや画素の高精細性が不足しているために、画像再生への利用は限定的なものであった（非特許文献１参照）。   There is a spatial light modulator using a liquid crystal panel as a typical spatial light modulator (SLM). The liquid crystal panel has a structure in which an oily and transparent liquid crystal material is sandwiched between two transparent substrates. As the transparent substrate, glass is often used, but plastic is sometimes used. A transparent electrode is provided on the inner surface of the transparent substrate as an electrode for applying a voltage to the liquid crystal. As a material for the transparent electrode, indium tin oxide (ITO), which has a low resistance value and can easily form an electrode shape, is widely used. Attempts have been made to reproduce holography using these, but due to the slow response speed and lack of high-definition of pixels, their use for image reproduction has been limited (Non-Patent Documents). 1).

前記した画素（ピクセル）の高精細化及び応答速度の高速化の問題を解決するために、特許文献１又は特許文献２に示すような磁性ガーネットのファラデー効果を利用して、高速な応答性を実現した磁気光学式空間光変調器（以降、ＭＯＳＬＭ：Magneto-Optic SLM）の例が開示されている。   In order to solve the above-described problems of high definition and high response speed of pixels, the Faraday effect of magnetic garnet as shown in Patent Document 1 or Patent Document 2 is used to achieve high-speed response. An example of a realized magneto-optical spatial light modulator (hereinafter, MOSLM: Magneto-Optic SLM) is disclosed.

特許文献１には、各ピクセルに対応した領域毎に個別に光反射膜を形成し、局所熱処理と光反射鏡により印加される応力とで各ピクセル間が磁気的に分離したＭＯＳＬＭが記載されている。また、特許文献１には、各ピクセルの外形に一致するようにＸＹ駆動ラインを形成し、局所熱処理とＸＹ駆動ラインにより印加される応力とで、各ピクセル間が磁気的に分離されているＭＯＳＬＭが記載されている。これらにより、特許文献１に記載のＭＯＳＬＭでは、ピクセル間の距離をピクセルサイズ以下に狭めることが可能となる。また、各ピクセルの磁性ガーネットがシングルドメイン構造（単磁区構造）に形成されていれば、ＸＹ駆動ラインにパルス電流を印加することによって、磁性ガーネットの磁化方向を反転させることができる。   Patent Document 1 describes a MOSLM in which a light reflecting film is individually formed for each region corresponding to each pixel, and each pixel is magnetically separated by a local heat treatment and a stress applied by a light reflecting mirror. Yes. Also, in Patent Document 1, an XY drive line is formed so as to match the outer shape of each pixel, and each pixel is magnetically separated by local heat treatment and stress applied by the XY drive line. Is described. As a result, in the MOSLM described in Patent Document 1, it is possible to reduce the distance between pixels to be equal to or smaller than the pixel size. If the magnetic garnet of each pixel is formed in a single domain structure (single domain structure), the magnetization direction of the magnetic garnet can be reversed by applying a pulse current to the XY drive line.

特許文献２には、ＸＹ駆動ラインヘの通電が合致したピクセルに対して合成磁界を印加し、選択的に磁化反転をする構造のＭＯＳＬＭが記載されている。
ところで、スピン注入型磁化反転技術（ＳＴＳ：Spin Transfer Switching）は、サブμｍ（サブミクロン）以下の小さな磁性体の磁化方向を反転させる技術として注目されている（非特許文献２参照）。ＳＴＳを用いることで、ギガビット（Ｇbit）級の超高密度な磁気ランダムメモリ（ＭＲＡＭ：Magnetoresistive Random Access Memory）への応用が期待されている。また、近年、メモリヘの応用だけでなく、磁気光学効果とＳＴＳとを組み合わせることで光を変調する光変調素子が提案されている。 Patent Document 2 describes a MOSLM having a structure in which a combined magnetic field is applied to pixels in which energization to an XY drive line is matched to selectively reverse magnetization.
By the way, spin transfer switching (STS) technology has attracted attention as a technology for reversing the magnetization direction of a small magnetic material of sub-μm (submicron) or less (see Non-Patent Document 2). Use of STS is expected to be applied to a Gbit-class ultra-high density magnetic random memory (MRAM). In recent years, not only the application to memory, but also a light modulation element that modulates light by combining the magneto-optic effect and STS has been proposed.

本願発明者らは、これまでに、スピン注入により磁化反転されるスピン注入型磁化反転素子と偏光手段とを用い、磁化方向の変化を利用して画素選択を行う撮像装置を提案している（特許文献３参照）。この特許文献３に記載された、スピン注入により磁化反転を行う光変調素子は、入射光である直線偏光の旋光角を変えることで光を変調させる方式であるために、高速応答及び高精細化が可能である。   The inventors of the present application have so far proposed an imaging device that uses a spin-injection type magnetization reversal element that is reversed by spin injection and a polarization unit, and performs pixel selection using a change in magnetization direction ( (See Patent Document 3). The light modulation element described in Patent Document 3 that performs magnetization reversal by spin injection is a system that modulates light by changing the optical rotation angle of linearly polarized light that is incident light, so that high-speed response and high definition are achieved. Is possible.

また、本願発明者らは、膜面に垂直な垂直磁気異方性を有する磁性材料から構成されている磁性膜を用い、磁気光学効果を利用した空間光変調器を提案している（特許文献４参照）。特許文献４に記載された空間光変調器は、磁性膜の少なくとも１つが垂直磁気異方性を有する磁性材料から構成されているため、膜面に平行な面内磁気異方性を有する磁性材料と比較して磁気光学効果を大きくすることができる。そのため、入射光の光変調度（旋光角）を大きくすることができる。   The inventors of the present application have also proposed a spatial light modulator using a magneto-optic effect using a magnetic film made of a magnetic material having perpendicular magnetic anisotropy perpendicular to the film surface (Patent Document). 4). In the spatial light modulator described in Patent Document 4, since at least one of the magnetic films is made of a magnetic material having perpendicular magnetic anisotropy, the magnetic material having in-plane magnetic anisotropy parallel to the film surface The magneto-optical effect can be increased as compared with. Therefore, the degree of optical modulation (rotation angle) of incident light can be increased.

特開２００５−７０１０１号公報JP-A-2005-70101 特開２００５−２２１８４１号公報JP 2005-221841 A 特開２００８−６０９０６号公報JP 2008-60906 A 特開２００９−１３９６０７号公報JP 2009-139607 A

T.Sonehara, H.Miura and J.Amako, “Moving 3D-CGH Reconstruction Using a Liquid Crystal Spatial Wavefront Modulator”, the 12th International Display Research Conference, 1992, pp.315-318T. Sonehara, H. Miura and J. Amako, “Moving 3D-CGH Reconstruction Using a Liquid Crystal Spatial Wavefront Modulator”, the 12th International Display Research Conference, 1992, pp.315-318

特許文献３に記載された空間光変調器や特許文献４に記載された空間光変調器は、図８及び図９に示すような構成を有する。ここで、図８は、従来の空間光変調器の構成を示す模式図である。図８において、画素アレイ１４０については模式的平面図を表している。また、図９は、従来の空間光変調器における画素アレイの構成を示す模式図である。なお、図９は、図８における画素アレイ１４０のＡ−Ａ線における模式的断面図である。   The spatial light modulator described in Patent Document 3 and the spatial light modulator described in Patent Document 4 have configurations as shown in FIGS. Here, FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional spatial light modulator. In FIG. 8, the pixel array 140 is a schematic plan view. FIG. 9 is a schematic diagram showing a configuration of a pixel array in a conventional spatial light modulator. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of the pixel array 140 in FIG.

図８に示すように、空間光変調器１０１は、画素アレイ１４０と、画素アレイ１４０を駆動制御する電流制御部８０とを備えて構成されている。画素アレイ１４０は、基板７上に、横方向に延伸するストライプ状に下部電極１０３が配設され、下部電極１０３上に光変調素子５が２次元アレイ状に配列して設けられている。そして、光変調素子５の上部に、縦方向に延伸するストライプ状に上部電極１０２が配設されている。すなわち、平面視で上部電極１０２及び下部電極１０３が交差する各領域に光変調素子５が設けられ、画素１０４を構成している。なお、図９に示すように、光変調素子５同士の間、上部電極１０２同士の間、及び下部電極１０３同士の間には絶縁部材６が充填されている。   As shown in FIG. 8, the spatial light modulator 101 includes a pixel array 140 and a current control unit 80 that drives and controls the pixel array 140. In the pixel array 140, the lower electrode 103 is disposed in a stripe shape extending in the horizontal direction on the substrate 7, and the light modulation elements 5 are arranged on the lower electrode 103 in a two-dimensional array. An upper electrode 102 is disposed on the light modulation element 5 in a stripe shape extending in the vertical direction. That is, the light modulation element 5 is provided in each region where the upper electrode 102 and the lower electrode 103 intersect in a plan view, and constitutes a pixel 104. As shown in FIG. 9, insulating members 6 are filled between the light modulation elements 5, between the upper electrodes 102, and between the lower electrodes 103.

また、電流制御部８０は、電源８１と、上部電極選択部８２と、下部電極選択部８３と、画素選択部８４とを備えて構成されている。そして、画素選択部８４は、選択した画素１０４を構成する光変調素子５の上部及び下部に接続される上部電極１０２及び下部電極１０３間に、上部電極選択部８２及び下部電極選択部８３を介して電源８１を接続して電流を供給する。そして、空間光変調器１０１は、電流制御部８０により各画素１０４に供給する電流を制御することで、画素アレイ１４０に入射される入射光Ｌ１を空間的に変調して出射する。
また、図９に示したように、空間光変調器１０１は、画素アレイ１４０の上面側から入射された入射光Ｌ１を変調し、空間的に変調した光を上面側から出射する反射型の空間光変調器である。 The current control unit 80 includes a power source 81, an upper electrode selection unit 82, a lower electrode selection unit 83, and a pixel selection unit 84. Then, the pixel selection unit 84 is interposed between the upper electrode 102 and the lower electrode 103 connected to the upper and lower portions of the light modulation element 5 constituting the selected pixel 104 via the upper electrode selection unit 82 and the lower electrode selection unit 83. The power supply 81 is connected to supply current. The spatial light modulator 101 spatially modulates and emits the incident light L1 incident on the pixel array 140 by controlling the current supplied to each pixel 104 by the current controller 80.
Further, as shown in FIG. 9, the spatial light modulator 101 modulates the incident light L1 incident from the upper surface side of the pixel array 140, and reflects the spatially modulated light from the upper surface side. It is an optical modulator.

ここで、空間光変調器１０１を、例えばホログラム表示装置として用いる場合は、２次元アレイ状に配列された複数の画素１０４からなる画素アレイ１４０に種々のパターンを描画し、レーザー光を入射光Ｌ１として画素アレイ１４０に入射する。そして、描画パターンに応じた回折光Ｌ２の干渉を利用して立体画像が再生される。   Here, when the spatial light modulator 101 is used as, for example, a hologram display device, various patterns are drawn on a pixel array 140 including a plurality of pixels 104 arranged in a two-dimensional array, and laser light is incident on the incident light L1. Is incident on the pixel array 140. Then, a stereoscopic image is reproduced using the interference of the diffracted light L2 according to the drawing pattern.

一方、画素アレイ１４０に入射した入射光Ｌ１は、光変調素子５だけでなく、絶縁部材６を介して、下部電極１０３にも入射される。このとき、ストライプ状に配設された下部電極１０３は、回折格子として機能する。このため、回折格子としての下部電極１０３による回折光Ｌ３が画素アレイ１４０の上面から出射される。
ここで、画素１０４の配置のピッチと、下部電極１０３の配置のピッチとは同じであるため、図９に示すように、入射角αで入射された入射光Ｌ１の、光変調素子５によって生じる回折光Ｌ２の出射方向（回折角β）と、下部電極１０３によって生じる回折光Ｌ３の出射方向（回折角β）とが重なることとなる。 On the other hand, the incident light L 1 incident on the pixel array 140 is incident not only on the light modulation element 5 but also on the lower electrode 103 via the insulating member 6. At this time, the lower electrode 103 arranged in a stripe shape functions as a diffraction grating. Therefore, the diffracted light L3 from the lower electrode 103 serving as a diffraction grating is emitted from the upper surface of the pixel array 140.
Here, since the arrangement pitch of the pixels 104 and the arrangement pitch of the lower electrode 103 are the same, as shown in FIG. 9, the incident light L1 incident at the incident angle α is generated by the light modulation element 5. The emission direction (diffraction angle β) of the diffracted light L2 and the emission direction (diffraction angle β) of the diffracted light L3 generated by the lower electrode 103 overlap.

このため、空間光変調器１０１を、例えば、動画ホログラム表示装置への適用に向けて基本動作の検証をするための動的光回折実験を行う際に、下部電極１０３による回折光Ｌ３が影響し、精度よく検証を行い難いという問題がある。また、検証実験に限らず、ホログラム表示装置に適用して実用する場合においても、立体画像の表示方向と下部電極１０３による回折光Ｌ３とが重複又は近接するために、表示品質を低下させる恐れがある。   For this reason, the diffracted light L3 from the lower electrode 103 affects the spatial light modulator 101 when performing a dynamic light diffraction experiment for verifying the basic operation for application to a moving image hologram display device, for example. There is a problem that it is difficult to perform verification with high accuracy. Further, not only in the verification experiment, but also in the case of applying to a hologram display device for practical use, there is a possibility that the display quality is deteriorated because the display direction of the stereoscopic image and the diffracted light L3 by the lower electrode 103 overlap or approach each other. is there.

なお、ストライプ状に配設される上部電極１０２についても、下部電極１０３と同様に、上部電極１０２による回折光の表示品質への影響が考えられるが、特に反射型の空間光変調器１０１においては、ＩＴＯ（インジウム・スズ酸化物）などの透光性の導電材料が用いられることが多い上部電極１０２に対して、透光性が不要なため導電性の高い金属材料が用いられる下部電極１０３による回折光の影響がより大きなものとなる。   Note that, similarly to the lower electrode 103, the upper electrode 102 arranged in a stripe shape may affect the display quality of the diffracted light by the upper electrode 102, but particularly in the reflective spatial light modulator 101. In contrast to the upper electrode 102 in which a light-transmitting conductive material such as ITO (indium tin oxide) is often used, since the light-transmitting property is unnecessary, the lower electrode 103 in which a highly conductive metal material is used. The influence of diffracted light becomes larger.

本発明は、前記した問題に鑑みて創案されたものであり、下部電極による回折光の影響を低減した空間光変調器、及びその空間光変調器を用いたホログラム表示装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a spatial light modulator in which the influence of diffracted light by the lower electrode is reduced, and a hologram display device using the spatial light modulator. And

前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る空間光変調器は、基板上に複数の画素を２次元に配列した画素アレイを備え、前記画素アレイは、前記画素の上部に設けられた上部電極と、前記画素の下部に設けられた下部電極と、前記画素毎に設けられ、前記上部電極と前記下部電極とに接続して、前記上部電極と前記下部電極との間に印加される電圧を制御することで入射光を変調して反射光又は透過光として出射する光変調素子と、を有し、少なくとも一つの前記上部電極と、少なくとも一つの前記下部電極と、を選択し、選択した上部電極と下部電極との間に印加される電圧を制御する画素選択部を備えた空間光変調器であって、複数の前記上部電極が、前記２次元の配列の一方向に延伸するストライプ状に配列され、複数の前記下部電極が、前記２次元の配列の前記一方向と異なる方向である他方向に延伸するストライプ状に配列され、それぞれの前記下部電極は、前記他方向に延伸するとともに前記一方向に所定の間隔を置いて配列された複数の下部電極細分化部からなり、当該細分化部の配列ピッチが、前記画素の前記一方向の配列ピッチよりも小さいように構成した。   In order to solve the above-described problem, a spatial light modulator according to claim 1 of the present invention includes a pixel array in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a substrate, and the pixel array is disposed above the pixels. An upper electrode provided; a lower electrode provided at a lower portion of the pixel; and provided for each pixel, connected to the upper electrode and the lower electrode, and between the upper electrode and the lower electrode. A light modulation element that modulates incident light by controlling applied voltage and emits it as reflected light or transmitted light, and selects at least one upper electrode and at least one lower electrode And a spatial light modulator including a pixel selector that controls a voltage applied between the selected upper electrode and lower electrode, wherein a plurality of the upper electrodes are arranged in one direction of the two-dimensional array. A plurality of stripes arranged in a stripe The lower electrodes are arranged in a stripe shape extending in another direction which is different from the one direction of the two-dimensional array, and each lower electrode extends in the other direction and has a predetermined direction in the one direction. It consists of a plurality of lower electrode subdivision parts arranged at intervals, and the arrangement pitch of the subdivision parts is configured to be smaller than the arrangement pitch of the pixels in the one direction.

かかる構成によれば、空間光変調器は、画素選択部によって、上部電極及び下部電極を選択し、選択したこれらの電極間に挟まれた光変調素子に印加する電圧を制御することで、当該光変調素子に入射される入射光を変調して出射する。空間光変調器は、画素選択部によって、選択する上部電極及び下部電極を順次変更することで、画素アレイに配列された画素毎に光変調素子による変調を制御することができる。これによって、空間光変調器は、入射光を、空間的に（２次元的に）変調する。   According to such a configuration, the spatial light modulator selects the upper electrode and the lower electrode by the pixel selection unit, and controls the voltage applied to the light modulation element sandwiched between the selected electrodes, thereby The incident light incident on the light modulation element is modulated and emitted. The spatial light modulator can control modulation by the light modulation element for each pixel arranged in the pixel array by sequentially changing the upper electrode and the lower electrode to be selected by the pixel selection unit. Thus, the spatial light modulator modulates incident light spatially (two-dimensionally).

また、画素アレイに入射した光は、光変調素子だけでなく下部電極にも照射される。ここで、下部電極はストライプ状に配列されており、回折格子として機能する。このため、下部電極に照射された入射光は、入射光の画素アレイの入射面に対する入射角、入射光の波長、及び下部電極の配列ピッチにより特定される方向に強度が極大となる回折光が、空間光変調器から出射される。一方、２次元に配列された画素毎に配置された光変調素子に照射された入射光も、入射角、波長、及び画素の配列ピッチにより特定される方向に強度が極大となる回折光が、空間光変調器から出射される。このとき、それぞれの下部電極は、下部電極の配列方向に細分化され、この下部電極細分化部の配列ピッチが同方向の画素の配列ピッチよりも小さいため、細分化された下部電極による回折光の強度の極大方向が、光変調素子による回折光の強度の極大方向と異なることとなる。   Further, the light incident on the pixel array is irradiated not only on the light modulation element but also on the lower electrode. Here, the lower electrodes are arranged in a stripe shape and function as a diffraction grating. For this reason, the incident light irradiated to the lower electrode is diffracted light having a maximum intensity in the direction specified by the incident angle of the incident light with respect to the incident surface of the pixel array, the wavelength of the incident light, and the arrangement pitch of the lower electrodes. And emitted from the spatial light modulator. On the other hand, the incident light irradiated to the light modulation element arranged for each pixel arranged two-dimensionally is also diffracted light whose intensity is maximized in the direction specified by the incident angle, wavelength, and pixel arrangement pitch, The light is emitted from the spatial light modulator. At this time, each lower electrode is subdivided in the arrangement direction of the lower electrode, and since the arrangement pitch of the lower electrode subdivision part is smaller than the arrangement pitch of the pixels in the same direction, the diffracted light by the subdivided lower electrode The maximum direction of the intensity is different from the maximum direction of the intensity of diffracted light by the light modulation element.

請求項２に記載の空間光変調器は、請求項１に記載の空間光変調器において、前記下部電極細分化部の配列ピッチは、前記一方向に配列された前記画素の配列ピッチのＮ分の１（Ｎは２以上の整数）であるように構成した。
かかる構成によれば、空間光変調器は、下部電極細分化部の配列ピッチに応じた方向に強度が極大となり、光変調素子による回折光の強度が極大となる方向とは異なる方向で強度が極大となる回折光を出射する。 The spatial light modulator according to claim 2 is the spatial light modulator according to claim 1, wherein an arrangement pitch of the lower electrode subdivision parts is N times an arrangement pitch of the pixels arranged in the one direction. 1 (N is an integer of 2 or more).
According to such a configuration, the spatial light modulator has a maximum intensity in the direction corresponding to the arrangement pitch of the lower electrode subdivision parts, and the intensity is different from the direction in which the intensity of the diffracted light by the light modulation element is maximum. The maximum diffracted light is emitted.

請求項３に記載の空間光変調器は、請求項１又は請求項２に記載の空間光変調器において、前記下部電極細分化部の配列ピッチは、前記入射光の波長の０．６倍以下であるように構成した。
かかる構成によれば、空間光変調器は、細分化された下部電極による回折光の発生を抑制する。 The spatial light modulator according to claim 3 is the spatial light modulator according to claim 1 or 2, wherein an arrangement pitch of the lower electrode subdivision portions is 0.6 times or less of a wavelength of the incident light. It was configured to be.
According to this configuration, the spatial light modulator suppresses generation of diffracted light by the subdivided lower electrode.

請求項４に記載の空間光変調器は、請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の空間光変調器において、前記上部電極は、前記入射光に対して透光性を有するように構成した。
かかる構成によれば、空間光変調器は、入射光を上部電極で吸収又は反射されることなく上部電極を透過させて光変調素子に到達させ、光変調素子で入射光を変調して出射する。また、空間光変調器が反射型の場合は、空間光変調器は、光変調素子で変調した光を、上部電極で吸収又は反射されることなく外部に出射する。 The spatial light modulator according to claim 4 is the spatial light modulator according to any one of claims 1 to 3, wherein the upper electrode has translucency with respect to the incident light. Configured.
According to such a configuration, the spatial light modulator allows the incident light to pass through the upper electrode without being absorbed or reflected by the upper electrode to reach the light modulation element, and modulates and emits the incident light by the light modulation element. . When the spatial light modulator is a reflection type, the spatial light modulator emits the light modulated by the light modulation element to the outside without being absorbed or reflected by the upper electrode.

請求項５に記載の空間光変調器は、請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の空間光変調器において、前記光変調素子は、磁化固定層と、非磁性中間層と、磁化自由層とをこの順で積層したスピン注入型磁化反転素子構造を有するように構成した。   The spatial light modulator according to claim 5 is the spatial light modulator according to any one of claims 1 to 4, wherein the light modulation element includes a magnetization fixed layer, a nonmagnetic intermediate layer, The spin-transfer type magnetization reversal element structure is formed by laminating the magnetization free layer in this order.

かかる構成によれば、空間光変調器は、光変調素子であるスピン注入型磁化反転素子構造の上下に設けられた上部電極及び下部電極の間に印加される電圧を制御することで当該スピン注入型磁化反転素子に電流が供給されることにより磁化自由層の磁化方向を変化させる。これによって、空間光変調器は、入射光の偏光方向を変化させるという変調をして出射する。   According to such a configuration, the spatial light modulator controls the voltage applied between the upper electrode and the lower electrode provided above and below the spin-injection type magnetization reversal element structure, which is a light modulation element, to thereby perform the spin injection. The magnetization direction of the magnetization free layer is changed by supplying a current to the type magnetization switching element. As a result, the spatial light modulator emits light by modulating the polarization direction of the incident light.

請求項６に記載の空間光変調器は、請求項５記載の空間光変調器において、前記磁化固定層及び前記磁化自由層は、それぞれ垂直磁気異方性を有する磁性材料からなる磁性膜を含むように構成した。
かかる構成によれば、空間光変調器は、磁化自由層の膜面に垂直方向に変化する磁化方向に応じて、入射光の偏光方向を変調する。 The spatial light modulator according to claim 6 is the spatial light modulator according to claim 5, wherein each of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer includes a magnetic film made of a magnetic material having perpendicular magnetic anisotropy. It was configured as follows.
According to such a configuration, the spatial light modulator modulates the polarization direction of the incident light in accordance with the magnetization direction that changes in the direction perpendicular to the film surface of the magnetization free layer.

請求項７に記載のホログラム表示装置は、請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の空間光変調器と、前記画素アレイに光を入射する光源とを備えて構成した。
かかる構成によれば、ホログラム表示装置は、空間光変調器によって、前記光源と同じ波長の照明光による物体からの反射光である物体光と、照明光を分割した光である参照光とにより形成される２次元の干渉縞を示す画像信号に基づいて、画素毎に光源から入射した光を変調して出射する。これによって、前記物体の立体画像を表示する。 A hologram display device according to a seventh aspect includes the spatial light modulator according to any one of the first to sixth aspects and a light source that makes light incident on the pixel array.
According to such a configuration, the hologram display device is formed by the spatial light modulator using the object light that is reflected from the object by the illumination light having the same wavelength as the light source and the reference light that is the light obtained by dividing the illumination light. Based on the image signal indicating the two-dimensional interference fringes, the light incident from the light source is modulated and emitted for each pixel. As a result, a stereoscopic image of the object is displayed.

請求項１に記載の発明によれば、下部電極による回折光の強度の極大方向が、画素に配置された光変調素子による回折光の極大方向と異なるため、光変調素子により表示されるべき立体画像への、下部電極による回折光の影響を低減することができる。
請求項２に記載の発明によれば、細分化された下部電極の配列ピッチを画素の配列ピッチのＮ分の１とすることで、下部電極による回折光の強度の極大方向が、画素に配置された光変調素子による回折光の極大方向と異なるようにするため、光変調素子により表示されるべき立体画像への、下部電極による回折光の影響をより低減することができる。
請求項３に記載の発明によれば、下部電極による回折光の発生が抑制されるため、下部電極の回折光による光変調素子により表示される立体画像への影響をなくすことができる。
請求項４に記載の発明によれば、上部電極による入射光の損失が抑制されるため、光の利用効率のよい空間光変調器とすることができる。
請求項５に記載の発明によれば、光変調素子としてスピン注入型磁化反転素子を用いるため、高速応答でき、高精細な表示が可能な空間光変調器とすることができる。
請求項６に記載の発明によれば、スピン注入型磁化反転素子の光変調を行う層である磁化自由層の磁化方向が膜面に垂直であるため、画素アレイに垂直に入射した光を、高い変調度で変調することができる。
請求項７に記載の発明によれば、下部電極による回折光の影響が低減された空間光変調器を用いて立体画像を表示するため、表示される立体画像の品質を向上することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the maximum direction of the intensity of the diffracted light by the lower electrode is different from the maximum direction of the diffracted light by the light modulation element arranged in the pixel, the solid to be displayed by the light modulation element. The influence of the diffracted light from the lower electrode on the image can be reduced.
According to the second aspect of the present invention, the arrangement direction of the subdivided lower electrodes is set to 1 / N of the arrangement pitch of the pixels, so that the maximum direction of the intensity of diffracted light by the lower electrodes is arranged in the pixels. In order to be different from the maximum direction of the diffracted light by the light modulation element, the influence of the diffracted light by the lower electrode on the stereoscopic image to be displayed by the light modulation element can be further reduced.
According to the invention described in claim 3, since the generation of diffracted light by the lower electrode is suppressed, it is possible to eliminate the influence of the diffracted light of the lower electrode on the stereoscopic image displayed by the light modulation element.
According to the fourth aspect of the present invention, since the loss of incident light by the upper electrode is suppressed, a spatial light modulator with high light utilization efficiency can be obtained.
According to the fifth aspect of the present invention, since the spin injection type magnetization reversal element is used as the light modulation element, a spatial light modulator capable of high-speed response and high-definition display can be obtained.
According to the invention described in claim 6, since the magnetization direction of the magnetization free layer that is a layer that performs optical modulation of the spin injection type magnetization reversal element is perpendicular to the film surface, Modulation can be performed with a high degree of modulation.
According to the seventh aspect of the present invention, since the stereoscopic image is displayed using the spatial light modulator in which the influence of the diffracted light from the lower electrode is reduced, the quality of the displayed stereoscopic image can be improved.

本発明の第１実施形態に係る空間光変調器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the spatial light modulator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る空間光変調器における画素アレイの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the pixel array in the spatial light modulator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る空間光変調器を用いた表示装置の構成の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the display apparatus using the spatial light modulator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係る空間光変調器を用いた表示装置の構成の他の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of a structure of the display apparatus using the spatial light modulator which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る空間光変調器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the spatial light modulator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係る空間光変調器における画素アレイの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the pixel array in the spatial light modulator which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３実施形態に係るホログラム表示装置を用いたホログラフィ装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the holography apparatus using the hologram display apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 従来の空間光変調器の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the conventional spatial light modulator. 従来の空間光変調器における画素アレイの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the pixel array in the conventional spatial light modulator.

以下、本発明に係る空間光変調器及びホログラム表示装置を実施するための形態について適宜図面を参照して説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for implementing a spatial light modulator and a hologram display device according to the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate.

＜第１実施形態＞
［空間光変調器の構成］
まず、第１実施形態に係る空間光変調器の構成について、図１及び図２を参照して説明する。ここで、図１において、画素アレイ４０は模式的平面図を表しており、図２は、図１に示す画素アレイ４０のＡ−Ａ線における模式的断面図を表している。
なお、本明細書において画素とは、空間光変調器による偏光方向や強度などの光変調において、独立して光変調を行うことができる最小単位の変調手段を指す。 <First Embodiment>
[Configuration of spatial light modulator]
First, the configuration of the spatial light modulator according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, in FIG. 1, the pixel array 40 represents a schematic plan view, and FIG. 2 represents a schematic cross-sectional view taken along the line AA of the pixel array 40 illustrated in FIG. 1.
In this specification, a pixel refers to a minimum unit of modulation means capable of performing light modulation independently in light modulation such as polarization direction and intensity by a spatial light modulator.

本発明の第１実施形態に係る空間光変調器１は、図１及び図２に示すように、基板７と、基板７上に２次元アレイ状に配列された画素４（光変調素子５）からなる画素アレイ４０と、画素アレイ４０から１つ以上の画素４を選択して駆動する電流制御部８０を備えている。なお、本明細書における平面（上面）は空間光変調器１の光の入射面であり、空間光変調器１は画素４（画素アレイ４０）に上方から入射した光を反射してその光を変調して上方へ出射する反射型の空間光変調器である。   As shown in FIGS. 1 and 2, the spatial light modulator 1 according to the first embodiment of the present invention includes a substrate 7 and pixels 4 (light modulation elements 5) arranged in a two-dimensional array on the substrate 7. And a current control unit 80 that selects and drives one or more pixels 4 from the pixel array 40. Note that the plane (upper surface) in this specification is a light incident surface of the spatial light modulator 1, and the spatial light modulator 1 reflects light incident on the pixel 4 (pixel array 40) from above and reflects the light. This is a reflective spatial light modulator that modulates and emits upward.

（画素アレイ）
図１に示すように、画素アレイ４０は、平面視で縦方向に延伸しストライプ状に配設された複数の上部電極２と、平面視で横方向に延伸しストライプ状に配設され、平面視で延伸方向が上部電極２の延伸方向と直交する複数の下部電極３と、を備え、上部電極２と下部電極３とが交差する領域毎に１つの画素４が配置されている。
また、下部電極３は、端部３ａと、画素４が配置された中央部において電極が縦方向に２つに細分化された細分化部（下部電極細分化部）３ｂとから構成されている。細分化部３ｂは、横方向に延伸するとともに、縦方向に所定の間隔を置いて配列されている。この細分化部３ｂの配列ピッチＬｅは、画素４（光変調素子５）の配列ピッチＬｃの１／２となるように構成されている。すなわち、Ｌｅ＝Ｌｃ／２である。
また、図２に示すように、隣り合う光変調素子５同士の間、上部電極２同士の間、及び下部電極３同士の間（細分化部３ｂ同士の間を含む）には、絶縁部材６が充填されている。 (Pixel array)
As shown in FIG. 1, the pixel array 40 includes a plurality of upper electrodes 2 extending in the vertical direction in a plan view and arranged in a stripe shape, and extending in the horizontal direction in a plan view and arranged in a stripe shape. A plurality of lower electrodes 3 whose extending direction is perpendicular to the extending direction of the upper electrode 2 in view, and one pixel 4 is arranged in each region where the upper electrode 2 and the lower electrode 3 intersect.
The lower electrode 3 includes an end portion 3a and a subdivided portion (lower electrode subdivided portion) 3b in which the electrode is subdivided into two in the vertical direction at the central portion where the pixels 4 are arranged. . The subdivided portions 3b extend in the horizontal direction and are arranged at predetermined intervals in the vertical direction. The arrangement pitch Le of the subdividing part 3b is configured to be ½ of the arrangement pitch Lc of the pixels 4 (light modulation elements 5). That is, Le = Lc / 2.
Further, as shown in FIG. 2, the insulating member 6 is provided between the adjacent light modulation elements 5, between the upper electrodes 2, and between the lower electrodes 3 (including between the subdivided portions 3 b). Is filled.

また、上部電極２及び下部電極３の間に配置された光変調素子５は、その上部が上部電極２と電気的に接続され、その下部が下部電極３と電気的に接続されている。また、各上部電極２は、上部電極選択部８２と接続される配線の一つとそれぞれ接続され、各下部電極３は、下部電極選択部８３と接続される配線の一つとそれぞれ接続されている。   The light modulation element 5 disposed between the upper electrode 2 and the lower electrode 3 has an upper portion electrically connected to the upper electrode 2 and a lower portion electrically connected to the lower electrode 3. Each upper electrode 2 is connected to one of the wirings connected to the upper electrode selection unit 82, and each lower electrode 3 is connected to one of the wirings connected to the lower electrode selection unit 83.

なお、本実施形態では画素アレイ４０の画素４の数は４×４＝１６個としたが、これは画素アレイ４０の構成を説明するために模式的に示した例であって、更に多数の画素を配列して構成してもよい。また、本実施形態では、上部電極２が縦長に、下部電極３が横長になるように配列したが、延伸方向を入れ替えてもよい。また、延伸方向が互いに直交するものに限定されず、例えば、６０°のように、延伸方向の成す角度を０°以外の任意の角度としてもよい。また、本実施形態では、１つの画素４に対して１つの光変調素子５を配置したが、これに限定されず、１つの画素４に対して、複数の光変調素子５を配置するようにしてもよい。   In the present embodiment, the number of the pixels 4 in the pixel array 40 is 4 × 4 = 16. However, this is an example schematically shown for explaining the configuration of the pixel array 40, and more You may comprise and arrange a pixel. In the present embodiment, the upper electrode 2 is arranged vertically and the lower electrode 3 is arranged horizontally. However, the extending direction may be changed. Further, the stretching direction is not limited to those orthogonal to each other. For example, the angle formed by the stretching direction may be any angle other than 0 °, such as 60 °. In this embodiment, one light modulation element 5 is arranged for one pixel 4, but the present invention is not limited to this, and a plurality of light modulation elements 5 are arranged for one pixel 4. May be.

図１に示すように、電流制御部８０は、上部電極２及び下部電極３に電流を供給する電源８１と、上部電極２を選択する上部電極選択部８２と、下部電極３を選択する下部電極選択部８３と、上部電極選択部８２及び下部電極選択部８３を制御する画素選択部８４と、を備えている。電流制御部８０を構成する各部は、それぞれ公知のものでよく、光変調素子５に光変調動作をさせるために適正な電圧・電流を供給するものとする。   As shown in FIG. 1, the current control unit 80 includes a power supply 81 that supplies current to the upper electrode 2 and the lower electrode 3, an upper electrode selection unit 82 that selects the upper electrode 2, and a lower electrode that selects the lower electrode 3. A selection unit 83 and a pixel selection unit 84 that controls the upper electrode selection unit 82 and the lower electrode selection unit 83 are provided. Each unit constituting the current control unit 80 may be a known unit, and supplies an appropriate voltage / current to cause the light modulation element 5 to perform a light modulation operation.

上部電極選択部８２は、画素選択部８４からの指示信号に従って、上部電極２の１つを選択するための手段である。すなわち、上部電極選択部８２は、選択した上部電極２が接続されている配線と、電源８１の一方の出力端子とを電気的に接続するスイッチング手段である。また、下部電極選択部８３は下部電極３の１つを選択するための手段である。すなわち、下部電極選択部８３は、選択した下部電極３が接続されている配線と、電源８１の他方の出力端子とを電気的に接続するスイッチング手段である。
そして、上部電極選択部３２が選択した上部電極２と、下部電極選択部８３が選択した下部電極３との間に電源８１が接続されると、選択された上部電極２と下部電極３とに接続された光変調素子５に、電圧が印加され電流が供給される。
なお、上部電極選択部８２は、２以上の上部電極２を選択するように構成してもよい。同様に、下部電極選択部８３は、２以上の下部電極３を選択するように構成してもよい。 The upper electrode selection unit 82 is means for selecting one of the upper electrodes 2 in accordance with an instruction signal from the pixel selection unit 84. In other words, the upper electrode selection unit 82 is a switching unit that electrically connects the wiring to which the selected upper electrode 2 is connected and one output terminal of the power supply 81. The lower electrode selector 83 is a means for selecting one of the lower electrodes 3. That is, the lower electrode selection unit 83 is a switching unit that electrically connects the wiring to which the selected lower electrode 3 is connected and the other output terminal of the power supply 81.
When the power source 81 is connected between the upper electrode 2 selected by the upper electrode selection unit 32 and the lower electrode 3 selected by the lower electrode selection unit 83, the selected upper electrode 2 and lower electrode 3 are connected to each other. A voltage is applied to the connected light modulation element 5 to supply a current.
The upper electrode selector 82 may be configured to select two or more upper electrodes 2. Similarly, the lower electrode selector 83 may be configured to select two or more lower electrodes 3.

電源８１は、上部電極選択部８２及び下部電極選択部８３を介して、光変調素子５に電圧を印加して電流を供給する電源装置である。本実施形態では、光変調素子５としてスピン注入型磁化反転素子が用いられているため、選択された画素４に配置された光変調素子５を磁化反転させるために適正な電圧・電流を供給するもので、電圧を正負反転可能なパルス電流を供給することができるように構成されている。   The power supply 81 is a power supply device that supplies a current by applying a voltage to the light modulation element 5 via the upper electrode selection unit 82 and the lower electrode selection unit 83. In this embodiment, since a spin-injection type magnetization reversal element is used as the light modulation element 5, an appropriate voltage / current is supplied to reverse the magnetization of the light modulation element 5 arranged in the selected pixel 4. Therefore, it is configured so that a pulse current capable of reversing the voltage between positive and negative can be supplied.

上部電極２は、下部電極３と対になって光変調素子５の垂直方向に電流を流す役割を担う。上部電極２は、素子に電流を流すとともに、磁化自由層５３に光を透過させるためにＩＴＯ（Indium Tin Oxide：インジウム−スズ酸化物）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide：インジウム−亜鉛酸化物）、酸化スズ（ＳｎＯ2）、酸化アンチモン−酸化スズ系（ＡＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）等の透明電極材料で構成される。これらの透明電極材料は、スパッタリング法、真空蒸着法、塗布法等の公知の方法により成膜され、成形加工することができる。 The upper electrode 2 is paired with the lower electrode 3 and plays a role of flowing a current in the vertical direction of the light modulation element 5. The upper electrode 2 is made of ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), oxidation, in order to pass current through the element and transmit light to the magnetization free layer 53. It is composed of a transparent electrode material such as tin (SnO 2 ), antimony oxide-tin oxide system (ATO), zinc oxide (ZnO), fluorine-doped tin oxide (FTO), indium oxide (In 2 O 3 ), or the like. These transparent electrode materials can be formed into a film by a known method such as a sputtering method, a vacuum deposition method, or a coating method, and can be processed.

下部電極３は、上部電極２と対になって光変調素子５の垂直方向に電流を流す役割を担う。本実施形態の下部電極３は、端部３ａと、画素４が配列された画素アレイ４０の中心部において、下部電極３の配列方向（図１において縦方向）に細分化された細分化部３ｂとを有している。端部３ａの一方は下部電極選択部８３からの配線の一つと接続され、一つの下部電極３に属する細分化部３ｂを介して、下部電極３の延伸方向（図１において横方向）に配列された１列の光変調素子５の下部と電気的に接続されている。本実施形態では、細分化部３ｂの配列ピッチＬｅが、画素４の配列ピッチＬｃの１／２となるように下部電極３の中央部が細分化されている。なお、同じ下部電極３に属する細分化部３ｂ同士の配列ピッチと、隣接する下部電極３の細分化部３ｂとの間の配列ピッチとは、同じ配列ピッチＬｅである。これによって、下部電極３は、格子ピッチｄ＝Ｌｅ（＝Ｌｃ／２）の回折格子とみることができる。
なお、同じ下部電極３に属する細分化部３ｂ同士は、完全に分離している必要はなく、細分化部３ｂ間に溝を設け、底部が接続されていてもよい。 The lower electrode 3 is paired with the upper electrode 2 and plays a role of flowing a current in the vertical direction of the light modulation element 5. The lower electrode 3 according to the present embodiment includes an edge 3a and a subdivided portion 3b subdivided in the arrangement direction of the lower electrode 3 (vertical direction in FIG. 1) at the center of the pixel array 40 in which the pixels 4 are arranged. And have. One end 3a is connected to one of the wires from the lower electrode selector 83, and is arranged in the extending direction of the lower electrode 3 (lateral direction in FIG. 1) via the subdivided portion 3b belonging to one lower electrode 3. It is electrically connected to the lower part of the row of light modulation elements 5. In the present embodiment, the central portion of the lower electrode 3 is subdivided so that the arrangement pitch Le of the subdivided portions 3b is ½ of the arrangement pitch Lc of the pixels 4. The arrangement pitch between the subdivided portions 3b belonging to the same lower electrode 3 and the arrangement pitch between the subdivided portions 3b of the adjacent lower electrodes 3 are the same arrangement pitch Le. Accordingly, the lower electrode 3 can be regarded as a diffraction grating having a grating pitch d = Le (= Lc / 2).
Note that the subdivided portions 3b belonging to the same lower electrode 3 do not have to be completely separated from each other, and a groove may be provided between the subdivided portions 3b and the bottoms may be connected.

下部電極３は、導電性の良好なＣｕ、Ａｇ等の金属を用いることができる。また、下部電極３は、多層構造としてもよく、例えば、比較的安価で導電性の良好なＣｕを主層とし、光変調素子５側の部分である上層部に反射率の高いＡｇを用いて形成するようにしてもよい。下部電極３の上層部を光の反射率の高いＡｇとすることにより、光変調素子５を透過してくる入射光を効率的に反射し、再度光変調素子５で光変調を受けさせて出射光に加えることができるため、結果的に反射光の総体における光変調度を向上することができる。
下部電極３は、スパッタリング法、メッキ法等の公知の方法により成膜し、フォトリソグラフィ、及びエッチング又はリフトオフ法等により成形加工することができる。 For the lower electrode 3, a metal such as Cu or Ag having good conductivity can be used. Further, the lower electrode 3 may have a multilayer structure, for example, using Cu having a relatively low cost and good conductivity as a main layer, and using Ag having a high reflectivity in the upper layer portion on the light modulation element 5 side. You may make it form. By making the upper layer portion of the lower electrode 3 Ag with high light reflectivity, the incident light transmitted through the light modulation element 5 is efficiently reflected, and is again subjected to light modulation by the light modulation element 5 and output. Since it can be added to the incident light, as a result, the degree of light modulation in the total reflected light can be improved.
The lower electrode 3 can be formed by a known method such as a sputtering method or a plating method, and can be formed by photolithography, etching, a lift-off method, or the like.

基板７は、例えば表面を熱酸化したＳｉ基板等の公知の基板が適用できる。絶縁部材６は、隣り合う上部電極２同士の間、光変調素子５同士の間、及び下部電極３同士の間に配され、例えば、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3等からなる。 As the substrate 7, for example, a known substrate such as a Si substrate whose surface is thermally oxidized can be applied. The insulating member 6 is disposed between the adjacent upper electrodes 2, between the light modulation elements 5, and between the lower electrodes 3, and is made of, for example, SiO 2 or Al 2 O 3 .

なお、透過型の空間光変調器を構成する場合は、基板７は、ガラス、サファイアなどの透光性の材料を用いて構成することができる。また、下部電極３も、上部電極２と同様に、ＩＴＯ等の透明導電材料を用いて構成することができる。   In the case of configuring a transmissive spatial light modulator, the substrate 7 can be configured using a light-transmitting material such as glass or sapphire. Similarly to the upper electrode 2, the lower electrode 3 can also be configured using a transparent conductive material such as ITO.

（光変調素子）
本実施形態における光変調素子５について、図３を参照して説明する。ここで、図３は、本実施形態に係る空間光変調器１を用いた表示装置の構成を示す模式的断面図であり、画素４毎に一つの光変調素子５を備えている。
図３に示すように、光変調素子５は、磁化固定層５１、中間層５２、及び磁化自由層５３がこの順に積層されて構成されている。光変調素子５は、一対の電極である上部電極２と下部電極３とが上下に接続されて、膜面に垂直に電流を供給される。光変調素子５は、磁化が一方向に固定された磁化固定層５１及び磁化の方向が反転可能な磁化自由層５３を、非磁性の中間層５２を挟んで備えたＣＰＰ−ＧＭＲ（Current Perpendicular to the Plane Giant MagnetoResistance：垂直通電型巨大磁気抵抗効果）素子やＴＭＲ（Tunnel MagnetoResistance：トンネル磁気抵抗効果）素子等の構造を有するスピン注入型磁化反転素子である。 (Light modulation element)
The light modulation element 5 in this embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a display device using the spatial light modulator 1 according to this embodiment, and one light modulation element 5 is provided for each pixel 4.
As shown in FIG. 3, the light modulation element 5 is configured by laminating a magnetization fixed layer 51, an intermediate layer 52, and a magnetization free layer 53 in this order. In the light modulation element 5, a pair of electrodes, that is, an upper electrode 2 and a lower electrode 3 are connected in the vertical direction, and current is supplied perpendicular to the film surface. The light modulation element 5 includes a CPP-GMR (Current Perpendicular to CMR) including a magnetization fixed layer 51 whose magnetization is fixed in one direction and a magnetization free layer 53 whose magnetization direction can be reversed with a nonmagnetic intermediate layer 52 interposed therebetween. The Plane Giant MagnetoResistance: a spin-injection type magnetization reversal element having a structure such as a vertical energization type giant magnetoresistive element or a TMR (Tunnel MagnetoResistance) element.

本実施形態における光変調素子５は、磁化自由層５３の磁化方向に応じて、光変調素子５に入射される直線偏光の旋光角を変化させることで光変調する磁気光学効果を利用した素子である。なお、本実施形態における光変調素子５による光変調の原理についての説明は、後記する空間光変調器の動作の説明とともに行う。   The light modulation element 5 in the present embodiment is an element using a magneto-optical effect that performs light modulation by changing the optical rotation angle of linearly polarized light incident on the light modulation element 5 according to the magnetization direction of the magnetization free layer 53. is there. Note that the principle of light modulation by the light modulation element 5 in this embodiment will be described together with the description of the operation of the spatial light modulator described later.

スピン注入型磁化反転素子である光変調素子５は、磁化自由層５３における電子と逆方向のスピンを持つ電子を注入することにより、すなわち電流を反対向きに供給することにより、磁化自由層５３の磁化方向を反転（スピン注入磁化反転、以下、適宜磁化反転という）させて、磁化固定層５１の磁化方向と同じ方向（図３において上向き）又は１８０°異なる方向（図３において下向き）にすることができる。   The light modulation element 5, which is a spin-injection type magnetization reversal element, injects electrons having spins in the opposite direction to the electrons in the magnetization free layer 53, that is, by supplying current in the opposite direction, The magnetization direction is reversed (spin injection magnetization reversal, hereinafter referred to as magnetization reversal as appropriate) so as to be the same direction as the magnetization direction of the magnetization fixed layer 51 (upward in FIG. 3) or 180 ° (downward in FIG. 3). Can do.

具体的には、上部電極２を「＋」、下部電極３を「−」にして、磁化自由層５３側から磁化固定層５１へ電流を供給すると、図３において中央の画素４に設けられた光変調素子５のように、磁化自由層５３の磁化は磁化固定層５１の磁化方向と同じ方向になる。以下、この状態を光変調素子５の磁化が平行である（Ｐ：Parallel）という。
反対に、上部電極２を「−」、下部電極３を「＋」にして、磁化固定層５１側から磁化自由層５３へ電流を供給すると、図３において両端の画素４に設けられた光変調素子５のように、磁化自由層５３の磁化は磁化固定層５１の磁化方向と逆方向になる。以下、この状態を光変調素子５の磁化が反平行である（ＡＰ：Anti-Parallel）という。なお、光変調素子５に供給する電流の大きさは反転電流以上とする必要があるが、より小さいことが好ましく、電流密度で１×１０5〜２×１０7Ａ／ｃｍ2であることが好ましい。 Specifically, when the upper electrode 2 is set to “+” and the lower electrode 3 is set to “−”, and current is supplied from the magnetization free layer 53 side to the magnetization fixed layer 51, the current is provided in the center pixel 4 in FIG. Like the light modulation element 5, the magnetization of the magnetization free layer 53 is the same as the magnetization direction of the magnetization fixed layer 51. Hereinafter, this state is referred to as that the magnetization of the light modulation element 5 is parallel (P: Parallel).
On the other hand, when the upper electrode 2 is set to “−” and the lower electrode 3 is set to “+”, and current is supplied from the magnetization fixed layer 51 side to the magnetization free layer 53, the light modulation provided in the pixels 4 at both ends in FIG. Like the element 5, the magnetization of the magnetization free layer 53 is opposite to the magnetization direction of the magnetization fixed layer 51. Hereinafter, this state is referred to as anti-parallel (AP) where the magnetization of the light modulation element 5 is antiparallel. Note that the magnitude of the current supplied to the light modulation element 5 needs to be equal to or greater than the reversal current, but is preferably smaller, and the current density is 1 × 10 5 to 2 × 10 7 A / cm 2. preferable.

光変調素子５が、平行又は反平行の何れかの磁化を示していれば、その磁化を反転させる電流が供給されるまでは、磁化自由層５３の保磁力Ｈcfにより磁化が保持される。このように、光変調素子５において磁化は保持されるため、光変調素子５に供給する電流としては、パルス電流のように、磁化方向を反転させる電流値に一時的に到達する電流を用いることができる。但し、磁化自由層５３の保磁力Ｈcfが大きくなって磁化固定層５１の保磁力Ｈcpに近付くと、磁化反転に要する電流（磁化反転電流）が大きくなり、更に磁化固定層５１の保磁力Ｈcp以上になると、電流供給による磁化反転動作ができなくなる。そのため、保磁力Ｈcf，ＨcpがＨcf＜Ｈcpとなるように、好ましくはその差が５００Ｏｅ以上となるように、磁化固定層５１及び磁化自由層５３の磁性材料や膜厚を構成する。   If the light modulation element 5 exhibits either parallel or antiparallel magnetization, the magnetization is held by the coercive force Hcf of the magnetization free layer 53 until a current for reversing the magnetization is supplied. As described above, since the magnetization is held in the light modulation element 5, the current supplied to the light modulation element 5 is a current that temporarily reaches a current value that reverses the magnetization direction, such as a pulse current. Can do. However, when the coercive force Hcf of the magnetization free layer 53 increases and approaches the coercive force Hcp of the magnetization fixed layer 51, the current required for magnetization reversal (magnetization reversal current) increases, and further exceeds the coercivity Hcp of the magnetization fixed layer 51. Then, the magnetization reversal operation by current supply cannot be performed. Therefore, the magnetic materials and film thicknesses of the magnetization fixed layer 51 and the magnetization free layer 53 are configured so that the coercive forces Hcf and Hcp satisfy Hcf <Hcp, and preferably the difference is 500 Oe or more.

磁化固定層５１は磁化方向が一方向に固定された膜であって、電流中の電子のスピンを弁別する機能を有する。磁化固定層５１は磁化自由層５３と同方向の磁気異方性を有することが望ましく、磁化自由層５３に垂直磁気異方性を有する磁性膜を用いた場合は、磁化固定層５１も垂直磁気異方性を有する磁性膜を用いる。   The magnetization fixed layer 51 is a film whose magnetization direction is fixed in one direction, and has a function of discriminating the spin of electrons in the current. The magnetization fixed layer 51 preferably has a magnetic anisotropy in the same direction as the magnetization free layer 53. When a magnetic film having a perpendicular magnetic anisotropy is used for the magnetization free layer 53, the magnetization fixed layer 51 also has a perpendicular magnetic property. A magnetic film having anisotropy is used.

磁化固定層５１は、垂直磁気異方性を有するＣＰＰ−ＧＭＲ素子やＴＭＲ素子等の磁化固定層として公知の磁性材料にて構成することができ、その厚さは８〜３０ｎｍとすることが好ましい。具体的にはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉのような遷移金属およびそれらを含む合金、例えばＴｂＦｅ系、ＴｂＦｅＣｏ系、ＣｏＣｒ系、ＣｏＰｔ系、ＣｏＰｄ系、ＦｅＰｔ系の合金が挙げられる。膜厚が１０〜３０ｎｍのＴｂＦｅＣｏ合金膜が、より好ましい。この合金膜に含まれるＴｂによって磁化固定層５１の保持力を大きくすることができるため、磁化固定層５１は、その磁化方向が外部磁場によって容易に変わらないようにすることができる。   The magnetization fixed layer 51 can be made of a known magnetic material as a magnetization fixed layer such as a CPP-GMR element or a TMR element having perpendicular magnetic anisotropy, and the thickness is preferably 8 to 30 nm. . Specific examples include transition metals such as Fe, Co, Ni and alloys containing them, such as TbFe-based, TbFeCo-based, CoCr-based, CoPt-based, CoPd-based, and FePt-based alloys. A TbFeCo alloy film having a thickness of 10 to 30 nm is more preferable. Since the coercive force of the magnetization fixed layer 51 can be increased by Tb contained in the alloy film, the magnetization direction of the magnetization fixed layer 51 can be prevented from being easily changed by an external magnetic field.

また、磁化固定層５１は、これらの遷移金属の膜と非磁性金属の膜とを交互に積層した多層膜で構成してもよく、Ｃｏ／Ｐｔ，Ｆｅ／Ｐｔ，Ｃｏ／Ｐｄ等の多層膜が挙げられる。これらの材料で構成することで、強い垂直磁気異方性を有し、また大きな保磁力を有する磁化固定層５１とすることができる。   Further, the magnetization fixed layer 51 may be composed of a multilayer film in which these transition metal films and nonmagnetic metal films are alternately stacked, and a multilayer film such as Co / Pt, Fe / Pt, Co / Pd, etc. Is mentioned. By constituting with these materials, the magnetization fixed layer 51 having a strong perpendicular magnetic anisotropy and a large coercive force can be obtained.

中間層５２は、磁化固定層５１と磁化自由層５３との間に設けられ、磁化自由層５３と磁化固定層５１とを磁気的に分離するとともに、スピン偏極した電流を流す非磁性層である。光変調素子５がＣＰＰ−ＧＭＲ素子を構成する場合は、中間層５２は、Ｃｕ，Ａｕのような非磁性金属を用いることができ、その膜厚は３〜２０ｎｍ程度であり、より好ましくは６〜２０ｎｍとすることができる。また、光変調素子５がＴＭＲ素子を構成する場合は、中間層５２は、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２，ＨｆＯ2のような非磁性の絶縁体や、Ｍｇ／ＭｇＯ／Ｍｇのような非磁性の絶縁体を含む積層膜からなり、その膜厚は０．５〜３ｎｍ程度とすることができる。 The intermediate layer 52 is a nonmagnetic layer that is provided between the magnetization fixed layer 51 and the magnetization free layer 53, magnetically separates the magnetization free layer 53 and the magnetization fixed layer 51, and flows a spin-polarized current. is there. In the case where the light modulation element 5 constitutes a CPP-GMR element, the intermediate layer 52 can be made of a nonmagnetic metal such as Cu or Au, and has a thickness of about 3 to 20 nm, more preferably 6 It can be set to ˜20 nm. Further, when the light modulation element 5 constitutes a TMR element, the intermediate layer 52 is made of a nonmagnetic insulator such as Al 2 O 3 , MgO, SiO 2 , HfO 2 , or Mg / MgO / Mg. It consists of a laminated film containing a nonmagnetic insulator, and its film thickness can be about 0.5 to 3 nm.

磁化自由層５３は、スピン注入によって磁化方向が反転される層である。磁化自由層５３はスピン注入によって容易に磁化方向が反転されるとともに、磁気光学効果の大きいことが望ましい。磁気光学効果を大きくするためには垂直磁気異方性を有する磁性膜を用いることが望ましく、好ましくは、ＧｄＦｅ系の合金膜を用いることができる。また、ＧｄＦｅ系の合金の他にも、ＧｄＦｅＣｏ系の合金、ＣｏＰｔ系の合金、ＣｏＰｄ系の合金、ＭｎＢｉ合金、ＭｎＳｂ合金、ＰｔＭｎＳｂ系の合金等を用いることができる。また、Ｃｏ／ＰｔやＣｏ／Ｐｄなどの多層膜を用いることができる。   The magnetization free layer 53 is a layer whose magnetization direction is reversed by spin injection. It is desirable that the magnetization free layer 53 is easily reversed in magnetization direction by spin injection and has a large magneto-optical effect. In order to increase the magneto-optical effect, it is desirable to use a magnetic film having perpendicular magnetic anisotropy, and preferably a GdFe-based alloy film can be used. In addition to GdFe alloys, GdFeCo alloys, CoPt alloys, CoPd alloys, MnBi alloys, MnSb alloys, PtMnSb alloys, and the like can be used. A multilayer film such as Co / Pt or Co / Pd can be used.

また、磁化固定層５１、中間層５２及び磁化自由層５３の各層間又は上部電極２、下部電極３との界面に、適宜に機能層を設けるようにしてもよい。例えば、微細加工プロセス中に磁化自由層５３が受けるダメージを防ぐために、上部電極２及び下部電極３と界面に、Ｔａ又はＲｕを含む保護層を設けてもよい。   In addition, a functional layer may be appropriately provided at each layer of the magnetization fixed layer 51, the intermediate layer 52, and the magnetization free layer 53 or at the interface with the upper electrode 2 and the lower electrode 3. For example, a protective layer containing Ta or Ru may be provided at the interface with the upper electrode 2 and the lower electrode 3 in order to prevent damage to the magnetization free layer 53 during the microfabrication process.

光変調素子５を構成する各層は、例えばスパッタリング法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法等の公知の方法で連続的に成膜することで積層し、電子線リソグラフィ及びイオンビームミリング法等で所望の平面視形状に加工することができる。光変調素子５の平面視形状は限定されないが、一辺が１００〜５００ｎｍ程度の矩形又はこれに相当する大きさの形状であれば、磁化固定層５１および磁化自由層５３がそれぞれ単磁区を形成し易く好ましい。   Each layer constituting the light modulation element 5 is laminated by continuously forming a film by a known method such as a sputtering method or a molecular beam epitaxy (MBE) method, and desired layers are formed by an electron beam lithography, an ion beam milling method, or the like. It can be processed into a plan view shape. The planar shape of the light modulation element 5 is not limited, but if the side is a rectangle having a side of about 100 to 500 nm or a shape corresponding to this, the magnetization fixed layer 51 and the magnetization free layer 53 each form a single magnetic domain. It is easy and preferable.

なお、本発明の空間光変調器に適用できる光変調素子は、スピン注入型磁化反転素子に限定されるものではないが、スピン注入型磁化反転素子は、素子に注入する電流を制御して入射光の偏光軸を変えることで光を変調させる方式であるために、高速応答及び高精細化が可能であり、例えば、高精細な動画像ホログラムの表示用の光変調素子として好適である。   The light modulation element that can be applied to the spatial light modulator of the present invention is not limited to the spin-injection type magnetization reversal element, but the spin-injection type magnetization reversal element is controlled by controlling the current injected into the element. Since the light is modulated by changing the polarization axis of the light, high-speed response and high definition are possible. For example, it is suitable as a light modulation element for displaying a high-definition moving image hologram.

［空間光変調器の動作］
次に、図３を参照して、空間光変調器１の動作について、この空間光変調器１を備えた表示装置１０の動作として説明する。
動作について説明する前に、図３に示した表示装置１０の構成について説明する。図３に示した表示装置１０は、空間光変調器１と、光源９１と、偏光フィルタＰＦ１と、偏光フィルタＰＦ２とを備えて構成されている。
空間光変調器１の上部電極２及び下部電極３は、電流制御部８０に接続されている。また、空間光変調器１の画素アレイ４０の上方に、画素アレイ４０の上面に向けて光を照射する光源９１と、光源９１から照射された光を画素アレイ４０に入射する前に直線偏光に変換する偏光フィルタＰＦ１と、画素アレイ４０で偏光軸の回転角が変調された反射光である出射偏光から、偏光軸が特定の向きの出射偏光を遮断する偏光フィルタＰＦ２と、が配置されている。光源９１は、例えば、レーザー光源と、これに光学的に接続されてレーザー光を拡大するビーム拡大器と、拡大されたレーザー光を平行光とするレンズとで構成される（図７参照）。 [Operation of spatial light modulator]
Next, with reference to FIG. 3, the operation of the spatial light modulator 1 will be described as the operation of the display device 10 including the spatial light modulator 1.
Before describing the operation, the configuration of the display device 10 shown in FIG. 3 will be described. The display device 10 illustrated in FIG. 3 includes a spatial light modulator 1, a light source 91, a polarizing filter PF1, and a polarizing filter PF2.
The upper electrode 2 and the lower electrode 3 of the spatial light modulator 1 are connected to the current control unit 80. In addition, a light source 91 that emits light toward the upper surface of the pixel array 40 above the pixel array 40 of the spatial light modulator 1 and linearly polarized light before the light emitted from the light source 91 is incident on the pixel array 40. A polarizing filter PF1 for conversion and a polarizing filter PF2 that blocks outgoing polarized light whose polarization axis is in a specific direction from outgoing polarized light that is reflected light whose polarization axis has been modulated by the pixel array 40 are arranged. . The light source 91 includes, for example, a laser light source, a beam expander that is optically connected to the laser light source and expands the laser light, and a lens that uses the expanded laser light as parallel light (see FIG. 7).

次に、表示装置１０の動作について説明する。
まず、光源９１から照射されたレーザー光は様々な偏光成分を含んだ無偏光の入射光であるので、これを画素アレイ４０の手前の偏光フィルタＰＦ１を透過させて、１つの偏光成分の光である直線偏光に変換する。この直線偏光（入射偏光）は、画素アレイ４０のすべての画素４に所定の入射角で入射される。 Next, the operation of the display device 10 will be described.
First, since the laser light emitted from the light source 91 is non-polarized incident light including various polarization components, the light is transmitted through the polarization filter PF1 in front of the pixel array 40, and the light of one polarization component is used. Convert to some linearly polarized light. This linearly polarized light (incident polarized light) is incident on all the pixels 4 of the pixel array 40 at a predetermined incident angle.

それぞれの画素４において、入射偏光は、上部電極２を透過して光変調素子５に入射し、光変調素子５の磁化自由層５３で反射して出射偏光として出射し、再び上部電極２を透過して画素４から出射する。
ここで、光変調素子５に、入射偏光が磁性体である磁化自由層５３で反射して出射する際に、磁気光学効果である磁気カー効果により、入射偏光はその偏光軸の向きが変化（旋光）する。そして、図３の中央の画素４及び両端の画素４，４にそれぞれ示すように、磁化が平行及び反平行な状態の光変調素子５にそれぞれ入射した入射偏光は、磁化自由層５３の磁化方向が互いに１８０°異なるため、同じ大きさの旋光角、すなわち磁化自由層５３によるカー回転角＋θｋ、−θｋ（以下、「θｋ」は向きを示さず大きさのみを示す。）で互いに逆方向に偏光軸を回転した出射偏光として出射される。
このように、光変調素子５は、光変調素子５から出射される出射偏光の偏光方向（偏光軸の向き）を、光変調素子５に供給される電流の向きに応じて変化（変調）させるものである。 In each pixel 4, the incident polarized light passes through the upper electrode 2 and enters the light modulation element 5, is reflected by the magnetization free layer 53 of the light modulation element 5, is emitted as outgoing polarization, and is transmitted through the upper electrode 2 again. Then, the light is emitted from the pixel 4.
Here, when the incident polarized light is reflected on the light modulating element 5 by the magnetization free layer 53 which is a magnetic material and is emitted, the polarization direction of the incident polarized light changes due to the magnetic Kerr effect which is a magneto-optical effect ( Optical rotation). As shown in the center pixel 4 and the pixels 4 and 4 at both ends in FIG. 3, the incident polarized light incident on the light modulation element 5 in which the magnetization is parallel and antiparallel is respectively the magnetization direction of the magnetization free layer 53. Are 180 degrees different from each other, and therefore, the optical rotation angles of the same magnitude, that is, Kerr rotation angles + θk and −θk (hereinafter, “θk” indicates only the size without indicating the direction) by the magnetization free layer 53 are opposite to each other. The light is emitted as outgoing polarized light whose polarization axis is rotated.
As described above, the light modulation element 5 changes (modulates) the polarization direction (direction of the polarization axis) of the outgoing polarized light emitted from the light modulation element 5 in accordance with the direction of the current supplied to the light modulation element 5. Is.

そして、出射偏光は、出射側に配置された偏光フィルタＰＦ２により、当該画素４の明／暗が弁別される。本実施形態では、磁化が平行な光変調素子５により偏光軸が回転された出射偏光を遮断するように、偏光フィルタＰＦ２が配置されている。これにより、図３の中央の画素４のように、磁化が平行な状態の光変調素子５により変調された出射偏光は遮断され、「暗（黒）」画素として表示される。   Then, the output polarized light is discriminated between the light and dark of the pixel 4 by the polarization filter PF2 arranged on the output side. In the present embodiment, the polarizing filter PF2 is disposed so as to block the outgoing polarized light whose polarization axis is rotated by the light modulation element 5 having parallel magnetization. As a result, as shown in the center pixel 4 of FIG. 3, the outgoing polarized light modulated by the light modulation element 5 in the state of parallel magnetization is blocked and displayed as a “dark (black)” pixel.

一方、図３の両端の画素４，４のように、磁化が反平行な状態の光変調素子５により変調された出射偏光は、磁化が平行な状態の光変調素子５により変調された出射偏光との、偏光軸の旋光角の差である２θｋの分に相当する、偏光フィルタＰＦ２の透過軸に平行な偏光成分が偏光フィルタＰＦ２を透過し、「明（白）」画素として表示される。
このように、画素４毎に、供給される電流の向きを切り換えることで明／暗が切り換わる。すなわち、表示装置１０は、偏光の向きを空間的に（画素毎に）変調する空間光変調器１と、偏光フィルタＰＦ１及び偏光フィルタＰＦ２とを組み合わせることで、光の強度（明暗）を空間的に変調する空間光変調器として機能する。 On the other hand, as in the pixels 4 and 4 at both ends of FIG. 3, the outgoing polarized light modulated by the light modulating element 5 in the state where the magnetization is antiparallel is the outgoing polarized light modulated by the light modulating element 5 in the state where the magnetization is parallel. The polarization component parallel to the transmission axis of the polarization filter PF2 corresponding to 2θk, which is the difference in optical rotation angle of the polarization axis, passes through the polarization filter PF2 and is displayed as “bright (white)” pixels.
As described above, the light / darkness is switched by switching the direction of the supplied current for each pixel 4. That is, the display device 10 combines the spatial light modulator 1 that spatially modulates the direction of polarization (for each pixel) with the polarization filter PF1 and the polarization filter PF2, thereby spatially adjusting the intensity (brightness) of light. It functions as a spatial light modulator that modulates the light.

なお、空間光変調器１の初期状態としては、例えば全体が白く表示されるように、すべての画素４の光変調素子５の磁化を反平行にするべく、上部電極２のすべてを「−」、下部電極３のすべてを「＋」にして、上向きの電流を供給すればよい。
また、偏光フィルタＰＦ２は、磁化が反平行の状態の光変調素子５により変調された光を遮断するように配置してもよい。この場合は、磁化が反平行の場合に「暗」画素が表示され、磁化が平行な場合に「明」画素が表示される。 As an initial state of the spatial light modulator 1, for example, all the upper electrodes 2 are “-” so that the magnetizations of the light modulation elements 5 of all the pixels 4 are anti-parallel so that the whole is displayed white. All of the lower electrode 3 may be set to “+” to supply an upward current.
Further, the polarization filter PF2 may be arranged so as to block light modulated by the light modulation element 5 whose magnetization is antiparallel. In this case, “dark” pixels are displayed when the magnetization is antiparallel, and “bright” pixels are displayed when the magnetization is parallel.

また、磁気光学効果の大きさは、入射光の波数ベクトルと磁性体の磁化ベクトルとのスカラー積に比例する。すなわち磁化自由層５３によるカー回転角θｋは、光の入射角が磁化自由層５３の磁化方向に平行に近いほど大きくなる。磁化自由層５３は垂直磁気異方性、すなわち膜面に垂直な方向の磁化を有する場合は、膜面に垂直に（入射角０°で）光を入射することが最も好ましく、極カー効果により、大きなカー回転角θkを得ることができる。   The magnitude of the magneto-optical effect is proportional to the scalar product of the wave vector of incident light and the magnetization vector of the magnetic material. That is, the Kerr rotation angle θk by the magnetization free layer 53 increases as the incident angle of light is closer to the magnetization direction of the magnetization free layer 53. In the case where the magnetization free layer 53 has perpendicular magnetic anisotropy, that is, magnetization in a direction perpendicular to the film surface, it is most preferable that light is incident perpendicularly to the film surface (at an incident angle of 0 °). A large Kerr rotation angle θk can be obtained.

ここで、磁化自由層５３のカー回転角θｋは、前記したように光の入射方向が磁化自由層５３の磁化方向に近いほど大きい。従って、入射方向は膜面に垂直に、すなわち入射角を０°とすることが旋光角の差を最大にする上で望ましいが、このようにすると出射偏光の光路が入射偏光の光路と一致する。同一光路上に、光源９１及び偏光フィルタＰＦ１と、偏光フィルタＰＦ２とを配置することはできないため、図３に示した例では、入射角が少し傾斜するように光源９１及び入射側の偏光フィルタＰＦ１を配置し、この入射角に対応するように出射側の偏光フィルタＰＦを配置している。具体的には、入射偏光の入射角は５°〜３０°とすることが好ましい。また、入射角０°として、偏光フィルタＰＦ１と画素アレイ４０との間にハーフミラーを配置して、出射偏光のみを側方へ反射させてもよい。この場合、偏光フィルタＰＦ２は画素アレイ４０の側方に配置する。   Here, the Kerr rotation angle θk of the magnetization free layer 53 is larger as the light incident direction is closer to the magnetization direction of the magnetization free layer 53 as described above. Therefore, it is desirable to make the incident direction perpendicular to the film surface, that is, to make the incident angle 0 °, in order to maximize the difference in optical rotation angle. However, in this case, the optical path of the outgoing polarized light coincides with the optical path of the incident polarized light. . Since the light source 91, the polarization filter PF1, and the polarization filter PF2 cannot be arranged on the same optical path, in the example shown in FIG. 3, the light source 91 and the polarization filter PF1 on the incident side so that the incident angle is slightly inclined. And an output side polarizing filter PF is arranged so as to correspond to the incident angle. Specifically, the incident angle of incident polarized light is preferably 5 ° to 30 °. Alternatively, the incident angle may be 0 °, and a half mirror may be disposed between the polarizing filter PF1 and the pixel array 40 to reflect only the outgoing polarized light laterally. In this case, the polarizing filter PF2 is disposed on the side of the pixel array 40.

なお、図３に示した表示装置１０は、反射光として空間光変調器１の画素アレイ４０による正反射光を利用した通常の２次元の画像表示装置として用いることができる。また、表示装置１０は、反射光として空間光変調器１の画素アレイ４０による回折光を利用したホログラム表示装置として用いることもできる。   The display device 10 shown in FIG. 3 can be used as a normal two-dimensional image display device that uses regular reflection light by the pixel array 40 of the spatial light modulator 1 as reflected light. The display device 10 can also be used as a hologram display device that uses diffracted light from the pixel array 40 of the spatial light modulator 1 as reflected light.

［電極による回折光の影響］
次に、図２を参照（適宜図１参照）して、本実施形態において、下部電極３による回折光の影響が低減される原理について説明する。
図２に示すように、空間光変調器１の画素アレイ４０の上面（光の入射面）の法線と、入射光Ｌ１とがなす角度（入射角）をαとする。また、この法線と光変調素子５による回折光とがなす角度（回折角）をβ１とし、この法線と下部電極３による回折光とがなす角度（回折角）をβ２とする。また、画素４の配列ピッチをＬｃ、下部電極３の細分化部３ｂの配列ピッチをＬｅとする。但し、入射光Ｌ１は、下部電極３の延伸方向に垂直な方向から入射するものとする。 [Influence of diffracted light by electrode]
Next, with reference to FIG. 2 (refer to FIG. 1 as appropriate), the principle of reducing the influence of diffracted light by the lower electrode 3 in this embodiment will be described.
As shown in FIG. 2, an angle (incident angle) formed by the normal of the upper surface (light incident surface) of the pixel array 40 of the spatial light modulator 1 and the incident light L1 is α. Moreover, the normal to the angle between the diffracted light by the light modulation element 5 (diffraction angle) and beta 1, the angle (diffraction angle) formed between the diffracted light according to the normal line and the lower electrode 3 and beta 2. Further, the arrangement pitch of the pixels 4 is Lc, and the arrangement pitch of the subdivided portions 3b of the lower electrode 3 is Le. However, the incident light L1 is incident from a direction perpendicular to the extending direction of the lower electrode 3.

一般にストライプ状の回折格子による回折においては、回折格子の格子ピッチをｄ、入射角をα、回折光の強度が極大となる方向をβ、入射光の波長をλとすると、式（１）の関係がある。
ｄｓｉｎα−ｄｓｉｎβ＝ｍλ …式（１）
但し、ｍは回折次数を示し、０、±１、±２、…、である。
式（１）において、左辺は、互いに隣接する格子に入射する光の光路差である。この光路差が波長λの整数倍となる方向βにおいて、回折光が極大となる。
以下、説明の便宜上、回折光の強度が極大となる方向が、法線となす角度を、単に「回折角」という。 In general, in diffraction by a striped diffraction grating, if the grating pitch of the diffraction grating is d, the incident angle is α, the direction in which the intensity of the diffracted light is maximum is β, and the wavelength of the incident light is λ, the equation (1) There is a relationship.
dsin α−dsin β = mλ (1)
Here, m represents the diffraction order and is 0, ± 1, ± 2,.
In equation (1), the left side is the optical path difference of light incident on the gratings adjacent to each other. In the direction β in which this optical path difference is an integral multiple of the wavelength λ, the diffracted light becomes maximum.
Hereinafter, for convenience of description, an angle formed by a direction in which the intensity of diffracted light is maximized with a normal line is simply referred to as “diffraction angle”.

ここで、式（１）を変形して、回折角βについての式（２）が得られる。
β＝ｓｉｎ−１（ｓｉｎα−ｍ・（λ／ｄ）） …式（２）
但し、ｍは、式（１）と同様である。 Here, Equation (1) is modified to obtain Equation (2) for the diffraction angle β.
β = sin −1 (sin α−m · (λ / d)) (2)
However, m is the same as that of Formula (1).

式（２）において、ｍ＝０（０次回折光）は、β＝αの場合、すなわち、正反射する方向と一致する。図２に示した例では、＋ｍ次回折光は、０次回折光の方向に対して、次数が高くなるほど回折角βが小さくなり、格子ピッチｄが小さくなるほど回折角βが小さくなる。また、−ｍ次回折光は、０次回折光の方向に対して、次数が高くなるほど回折角βが大きくなり、格子ピッチｄが小さくなるほど回折角βが大きくなる。
また、次数が高くなるほど回折光の強度が低くなるため、ホログラム表示において、通常は１次回折光が利用される。ここでは、−１次回折光を利用した場合について説明する。 In Equation (2), m = 0 (0th order diffracted light) corresponds to the case of β = α, that is, the direction of regular reflection. In the example shown in FIG. 2, the + m-order diffracted light has a smaller diffraction angle β as the order increases with respect to the direction of the 0th-order diffracted light, and the diffraction angle β decreases as the grating pitch d decreases. Further, with respect to the -m-order diffracted light, the diffraction angle β increases as the order increases, and the diffraction angle β increases as the grating pitch d decreases.
In addition, since the intensity of diffracted light decreases as the order increases, first-order diffracted light is normally used in hologram display. Here, a case where −1st order diffracted light is used will be described.

図９に示した従来の空間光変調器の画素アレイ１４０においては、画素１０４の配列ピッチＬｃと、下部電極１０３の配列ピッチＬｅとが等しいため、入射光Ｌ１の、画素１０４による回折光Ｌ２と、下部電極１０３による回折光Ｌ３との強度が極大となる方向である回折角βが等しくなる。このため、画素１０４による回折光Ｌ２によってホログラムが表示される領域Ｒ１と、下部電極１０３による回折光Ｌ３の影響を受ける領域Ｒ２とが重なることになる。   In the pixel array 140 of the conventional spatial light modulator shown in FIG. 9, since the arrangement pitch Lc of the pixels 104 and the arrangement pitch Le of the lower electrode 103 are equal, the diffracted light L2 of the incident light L1 by the pixels 104 and The diffraction angle β, which is the direction in which the intensity of the diffracted light L3 from the lower electrode 103 is maximized, becomes equal. For this reason, the region R1 where the hologram is displayed by the diffracted light L2 from the pixel 104 and the region R2 affected by the diffracted light L3 from the lower electrode 103 overlap.

ホログラム表示装置においては、空間光変調器１の画素アレイ４０に描画されたパターンによる回折光を利用して立体画像を表示するものである。このため、下部電極３による回折光と、画素４（光変調素子５）による回折光とが、なるべく離れた方向で極大となることが好ましい。   In the hologram display device, a stereoscopic image is displayed using diffracted light by a pattern drawn on the pixel array 40 of the spatial light modulator 1. For this reason, it is preferable that the diffracted light by the lower electrode 3 and the diffracted light by the pixel 4 (light modulation element 5) become maximum in directions as far away as possible.

そこで、本実施形態では、図１及び図２に示すように、画素４が配列された画素アレイ４０の中心部において、下部電極３を細分化し、細分化部３ｂの配列ピッチＬｅが画素４の配列ピッチＬｃの１／２となるようにする。すなわち、回折格子としての下部電極３の格子ピッチｄが小さくなる。このため、図２に示すように、配列ピッチＬｃの画素４による回折光Ｌ２の回折角β１に対して、下部電極３の細分化部３ｂによる回折光Ｌ３の回折角β２が大きくなり、画素４による回折光Ｌ２によって立体画像が表示される領域Ｒ１と、下部電極３の細分化部３ｂによる回折光Ｌ３の影響を受ける領域Ｒ２とを離すことができる。
これによって、下部電極３による回折光Ｌ３の、表示画像に対する影響を低減することができる。 Therefore, in the present embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the lower electrode 3 is subdivided at the center of the pixel array 40 in which the pixels 4 are arranged, and the arrangement pitch Le of the subdivided parts 3 b is the pixel 4. It is set to be 1/2 of the arrangement pitch Lc. That is, the grating pitch d of the lower electrode 3 as a diffraction grating is reduced. Therefore, as shown in FIG. 2, the diffraction angle beta 1 of the diffracted light L2 by the pixel 4 of the arrangement pitch Lc, the diffraction angle beta 2 of the diffracted light L3 by the subdivision unit 3b of the lower electrode 3 is increased, The region R1 where the stereoscopic image is displayed by the diffracted light L2 from the pixel 4 can be separated from the region R2 that is affected by the diffracted light L3 from the subdivided portion 3b of the lower electrode 3.
As a result, the influence of the diffracted light L3 from the lower electrode 3 on the display image can be reduced.

なお、図１及び図２に示した画素アレイ４０に配列された画素４は、１列当たり４画素であるが、実際には更に多数の、例えば、数十から数千個程度の画素が配列されるものである。また、回折角β１、β２及び領域Ｒ１、Ｒ２は、本発明の原理を説明するために模式的に示したものであり、実例を示したものではない。 The number of pixels 4 arranged in the pixel array 40 shown in FIGS. 1 and 2 is 4 pixels per column, but actually, a larger number of pixels, for example, about several tens to several thousand pixels are arranged. It is what is done. In addition, the diffraction angles β 1 and β 2 and the regions R 1 and R 2 are schematically shown for explaining the principle of the present invention, and do not show actual examples.

また、空間光変調器１の変形例として、図３に示した空間光変調器１の基板７側から光を入射する反射型の空間光変調器としてもよい。すなわち、下部電極３を透明電極材料で、上部電極２を電極用金属材料でそれぞれ構成して、下方から入射した光が下部電極３を透過して光変調素子５又は上部電極２で反射して、再び下部電極３を透過して出射する。この場合、下部電極３に代えて、上部電極２の中央部の配列ピッチＬｅ（図１及び図２参照）が画素４の配列ピッチよりも小さくなるように細分化して構成する。また、この変形例では、光変調素子５は磁化固定層５１と磁化自由層５３の位置を入れ替えて積層する。更に、基板７は、下方から画素４に光を入射させて、再び画素４から出射した光が、更に下方へ照射されるように、透明な基板材料、例えば、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＭｇＯ等を用いて構成することができる。 Further, as a modification of the spatial light modulator 1, a reflective spatial light modulator that makes light incident from the substrate 7 side of the spatial light modulator 1 shown in FIG. That is, the lower electrode 3 is made of a transparent electrode material and the upper electrode 2 is made of an electrode metal material, so that light incident from below passes through the lower electrode 3 and is reflected by the light modulation element 5 or the upper electrode 2. Then, the light passes through the lower electrode 3 again and is emitted. In this case, instead of the lower electrode 3, the arrangement is made such that the arrangement pitch Le (see FIGS. 1 and 2) at the center of the upper electrode 2 is smaller than the arrangement pitch of the pixels 4. Further, in this modification, the light modulation element 5 is laminated by exchanging the positions of the magnetization fixed layer 51 and the magnetization free layer 53. Further, the substrate 7 allows light to enter the pixel 4 from below and the light emitted from the pixel 4 is irradiated again downward, such as a transparent substrate material such as SiO 2 , Al 2 O 3 , It can be configured using MgO or the like.

＜透過型の変形例＞
また、図１及び図２に示した第１実施形態に係る空間光変調器１において、基板７及び下部電極３を、透明な材料を用いて構成し、光変調素子５を、光が透過できる膜厚で構成することにより、空間光変調器１の上面側から入射した光を変調して下面側に出射する透過型の空間光変調器とすることもできる。 <Transmission type modification>
Further, in the spatial light modulator 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the substrate 7 and the lower electrode 3 are configured using a transparent material, and the light modulation element 5 can transmit light. By configuring with a film thickness, a transmissive spatial light modulator that modulates the light incident from the upper surface side of the spatial light modulator 1 and emits the light to the lower surface side can be provided.

図４を参照して、透過型の空間光変調器１Ａを用いた表示装置１０Ａについて説明する。
図４に示すように、表示装置１０Ａは、透過型の空間光変調器１Ａと、光源９１と、偏光フィルタＰＦ１と、偏光フィルタＰＦ２とを備えて構成されている。光源９１は、画素アレイ４０Ａの上面側に配置され、光源９１と画素アレイ４０Ａとの間に、入射側の偏光フィルタＰＦ１が配置されている。また、画素アレイ４０Ａの下面側には、出射側の偏光フィルタＰＦ２が配置されている。
なお、本変形例に係る空間光変調器１Ａは、基板７Ａ及び下部電極３Ａが透明な材料を用いて構成され、光変調素子５が、光が透過できる膜厚で構成されていること以外は、第１実施形態に係る空間光変調器１と同様であるから、詳細な説明は適宜省略する。 A display device 10A using a transmissive spatial light modulator 1A will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the display device 10A includes a transmissive spatial light modulator 1A, a light source 91, a polarizing filter PF1, and a polarizing filter PF2. The light source 91 is disposed on the upper surface side of the pixel array 40A, and the incident-side polarization filter PF1 is disposed between the light source 91 and the pixel array 40A. In addition, an exit-side polarization filter PF2 is disposed on the lower surface side of the pixel array 40A.
In the spatial light modulator 1A according to this modification, the substrate 7A and the lower electrode 3A are configured using a transparent material, and the light modulation element 5 is configured with a film thickness that allows light to pass therethrough. Since it is the same as that of the spatial light modulator 1 according to the first embodiment, detailed description will be omitted as appropriate.

光源９１からの入射光は、偏光フィルタＰＦ１によって直線偏光に変換された入射偏光が、画素アレイ４０Ａの上面から垂直に入射される。画素アレイ４０Ａの各画素４Ａに入射した入射偏光は、対応する光変調素子５の磁化の状態、すなわち平行か反平行かに応じて旋光（偏光軸が回転）され、画素アレイ４０Ａの下面側から出射される。なお、透過型の空間光変調器１Ａにおいては、入射偏光は、磁気光学効果であるファラデー効果によって旋光される。図４において中央に配置された画素４Ａのように、光変調素子５の磁化が平行（Ｐ）な状態のときに、磁化自由層５３による旋光角であるファラデー回転角を＋θｆとすると、図４において両端に配置された画素４Ａのように、光変調素子５の磁化が反平行（ＡＰ）な状態のときに、磁化自由層５３によるファラデー回転角は−θｆとなる。   Incident light from the light source 91 is incident vertically from the upper surface of the pixel array 40A as incident polarized light converted into linearly polarized light by the polarization filter PF1. The incident polarized light incident on each pixel 4A of the pixel array 40A is rotated (the polarization axis is rotated) according to the magnetization state of the corresponding light modulation element 5, that is, parallel or antiparallel, and from the lower surface side of the pixel array 40A. Emitted. In the transmissive spatial light modulator 1A, incident polarized light is rotated by the Faraday effect which is a magneto-optical effect. When the Faraday rotation angle, which is the optical rotation angle by the magnetization free layer 53, is + θf when the magnetization of the light modulation element 5 is in a parallel (P) state as in the pixel 4A arranged at the center in FIG. When the magnetization of the light modulation element 5 is antiparallel (AP) like the pixels 4A arranged at both ends in FIG. 5, the Faraday rotation angle by the magnetization free layer 53 is −θf.

図４に示した例では、出射側の偏光フィルタＰＦ２は、磁化が平行な状態の光変調素子５によって変調された出射偏光を完全に遮断するように透過軸が設定されている。このため、中央の画素４Ａは、暗（黒）画素として表示される。一方、磁化が反平行な状態の光変調素子５によって変調された出射偏光は、磁化が平行な状態の光変調素子５によって変調された出射偏光に対して、偏光軸が２θｆだけ回転した偏光である。従って、この回転角に相当する、偏光フィルタＰＦ２の透過軸に平行な偏光成分が、偏光フィルタＰＦ２を透過する。このため、両端の画素４Ａは、明（白）画素として表示される。   In the example shown in FIG. 4, the transmission side axis of the polarizing filter PF2 on the output side is set so as to completely block the output polarized light modulated by the light modulation element 5 in a state where the magnetizations are parallel. For this reason, the center pixel 4A is displayed as a dark (black) pixel. On the other hand, the outgoing polarized light modulated by the light modulation element 5 with the magnetization antiparallel is polarized light whose polarization axis is rotated by 2θf with respect to the outgoing polarization modulated by the light modulation element 5 with the magnetization parallel. is there. Accordingly, a polarization component parallel to the transmission axis of the polarization filter PF2 corresponding to this rotation angle is transmitted through the polarization filter PF2. Therefore, the pixels 4A at both ends are displayed as bright (white) pixels.

なお、本変形例における下部電極３Ａは、透過型の回折格子として機能するが、図１及び図２に示した第１実施形態における下部電極３と同様に、画素４Ａが配列された下部電極３Ａの中央部を、画素４Ａの配列ピッチＬｃよりも小さい配列ピッチＬｅ（＝Ｌｃ／２）で配置された細分化部（下部電極細分化部）３Ａｂで構成している。このため、本変形例に係る空間光変調器１Ａにおいて、図２に示した反射型の空間光変調器１と同様に、光変調素子５による回折光の強度が極大となる方向と、下部電極３Ａによる回折光の強度が極大となる方向とを離れるようにすることができる。従って、空間光変調器１Ａをホログラム表示に用いた場合に、下部電極３Ａによる表示画像への影響を低減することができる。   The lower electrode 3A in this modification functions as a transmissive diffraction grating, but the lower electrode 3A in which the pixels 4A are arranged is the same as the lower electrode 3 in the first embodiment shown in FIGS. Is composed of subdivided portions (lower electrode subdivided portions) 3Ab arranged at an array pitch Le (= Lc / 2) smaller than the array pitch Lc of the pixels 4A. For this reason, in the spatial light modulator 1A according to the present modification, the direction in which the intensity of the diffracted light by the light modulation element 5 is maximized and the lower electrode, as in the reflective spatial light modulator 1 shown in FIG. It can be made to leave | separate from the direction where the intensity | strength of the diffraction light by 3A becomes maximum. Therefore, when the spatial light modulator 1A is used for hologram display, the influence on the display image by the lower electrode 3A can be reduced.

また、光変調素子５は磁化固定層５１と磁化自由層５３の位置を入れ替えて積層してもよい。このような空間光変調器１Ａを用いた表示装置１０Ａにおいては、光源９１及び偏光フィルタＰＦ１を画素アレイ４０Ａの直上に配置し、偏光フィルタＰＦ２を画素アレイ４０Ａの直下に配置し、入射角０°とすることができる。また、空間光変調器１Ａは、画素アレイ４０Ａの上下を反転させて、基板７Ａ側から光を入射するように表示装置１０Ａに配置されてもよい。   Further, the light modulation element 5 may be laminated by switching the positions of the magnetization fixed layer 51 and the magnetization free layer 53. In the display device 10A using such a spatial light modulator 1A, the light source 91 and the polarizing filter PF1 are disposed immediately above the pixel array 40A, the polarizing filter PF2 is disposed immediately below the pixel array 40A, and the incident angle is 0 °. It can be. Further, the spatial light modulator 1A may be arranged in the display device 10A so that light is incident from the substrate 7A side by inverting the top and bottom of the pixel array 40A.

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る空間光変調器について説明する。
［空間光変調器の構成］
まず、第２実施形態に係る空間光変調器の構成について、図５及び図６を参照して説明する。ここで、図５において、画素アレイ４０Ｂは模式的平面図を表しており、図６は、図５に示す画素アレイ４０ＢのＡ−Ａ線における模式的断面図を表している。 Second Embodiment
Next, a spatial light modulator according to the second embodiment of the invention will be described.
[Configuration of spatial light modulator]
First, the configuration of the spatial light modulator according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. Here, in FIG. 5, the pixel array 40B represents a schematic plan view, and FIG. 6 represents a schematic cross-sectional view taken along the line AA of the pixel array 40B shown in FIG.

本発明の第２実施形態に係る空間光変調器１Ｂは、図５及び図６に示すように、基板７と、基板７上に２次元アレイ状に配列された画素４Ｂ（光変調素子５）からなる画素アレイ４０Ｂと、画素アレイ４０Ｂから１つ以上の画素４Ｂを選択して駆動する電流制御部８０を備える。なお、本実施形態に係る空間光変調器１Ｂは画素４Ｂ（画素アレイ４０Ｂ）に上方から入射した光を反射してその光を変調して上方へ出射する反射型の空間光変調器である。   As shown in FIGS. 5 and 6, the spatial light modulator 1 </ b> B according to the second embodiment of the present invention includes a substrate 7 and pixels 4 </ b> B (light modulation elements 5) arranged in a two-dimensional array on the substrate 7. And a current control unit 80 that selects and drives one or more pixels 4B from the pixel array 40B. The spatial light modulator 1B according to this embodiment is a reflective spatial light modulator that reflects light incident on the pixel 4B (pixel array 40B) from above, modulates the light, and emits the light upward.

第２実施形態に係る空間光変調器１Ｂは、図１及び図２に示した第１実施形態に係る空間光変調器１において、画素アレイ４０に代えて、画素アレイ４０Ｂを備えることが異なる。更に、第２実施形態における画素アレイ４０Ｂは、第１実施形態における画素アレイ４０において、下部電極３に代えて、下部電極３Ｂを備えることが異なる。すなわち、第２実施形態に係る空間光変調器１Ｂは、下部電極３Ｂの構成以外は、第１実施形態に係る空間光変調器１と同様であるから、同様の構成については、同じ符号を付して、説明は適宜省略する。   The spatial light modulator 1B according to the second embodiment is different from the spatial light modulator 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in that a pixel array 40B is provided instead of the pixel array 40. Furthermore, the pixel array 40B in the second embodiment is different from the pixel array 40 in the first embodiment in that a lower electrode 3B is provided instead of the lower electrode 3. That is, the spatial light modulator 1B according to the second embodiment is the same as the spatial light modulator 1 according to the first embodiment except for the configuration of the lower electrode 3B. The description will be omitted as appropriate.

（画素アレイ）
図５に示すように、画素アレイ４０Ｂは、平面視で縦方向に延伸しストライプ状に配設された複数の上部電極２と、平面視で横方向に延伸しストライプ状に配設され、平面視で延伸方向が上部電極２の延伸方向と直交する複数の下部電極３Ｂと、を備え、上部電極２と下部電極３Ｂとが交差する領域毎に１つの画素４Ｂが配置されている。
また、下部電極３Ｂは、端部３Ｂａと、画素４Ｂが配列された中央部において電極が縦方向に４つに細分化された細分化部（下部電極細分化部）３Ｂｂと、隣接する下部電極３Ｂ間に設けられた補間部３Ｂｃと、から構成されている。細分化部３Ｂｂ及び補間部３Ｂｃは、横方向に延伸するとともに、縦方向に所定の間隔を置いて配列されている。この細分化部３Ｂｂ及び補間部３Ｂｃからなる細分化電極の配列ピッチＬｅは、画素４Ｂ（光変調素子５）の配列ピッチＬｃの１／５となるように構成されている。すなわち、Ｌｅ＝Ｌｃ／５である。
また、図６に示すように、隣り合う光変調素子５同士の間、上部電極２同士の間、及び下部電極３Ｂ同士の間（細分化部３Ｂｂ同士の間、及び細分化部３Ｂｂと補間部３Ｂｃとの間を含む）には、絶縁部材６が充填されている。 (Pixel array)
As shown in FIG. 5, the pixel array 40B includes a plurality of upper electrodes 2 extending in the vertical direction in a plan view and arranged in a stripe shape, and extending in the horizontal direction in a plan view and arranged in a stripe shape. And a plurality of lower electrodes 3B whose extending direction is orthogonal to the extending direction of the upper electrode 2 as viewed. One pixel 4B is arranged in each region where the upper electrode 2 and the lower electrode 3B intersect.
The lower electrode 3B includes an end 3Ba, a subdivided portion (lower electrode subdivided portion) 3Bb in which the electrode is subdivided into four in the vertical direction in the center where the pixels 4B are arranged, and an adjacent lower electrode And an interpolation unit 3Bc provided between 3B. The subdividing part 3Bb and the interpolating part 3Bc extend in the horizontal direction and are arranged at predetermined intervals in the vertical direction. The arrangement pitch Le of the subdivided electrodes composed of the subdivision part 3Bb and the interpolation part 3Bc is configured to be 1/5 of the arrangement pitch Lc of the pixels 4B (light modulation elements 5). That is, Le = Lc / 5.
Further, as shown in FIG. 6, between the adjacent light modulation elements 5, between the upper electrodes 2, and between the lower electrodes 3B (between the subdivided portions 3Bb and between the subdivided portions 3Bb and the interpolating unit). 3Bc), the insulating member 6 is filled.

なお、本実施形態では、下部電極３Ｂの細分化部３Ｂｂ及び補間部３Ｂｃからなる細分化電極の配列ピッチＬｅを、画素４Ｂの配列ピッチＬｃの１／５としたが、これに限定されるものではない。一般的に、細分化電極の配列ピッチＬｅを、画素４Ｂの配列ピッチＬｃの１／Ｎ（Ｎは２以上の整数）とすることができる。更にまた、配列ピッチＬｅは、配列ピッチＬｃより小さければよく、配列ピッチＬｃの２．５分の１のように、非整数分の１としてもよい。   In the present embodiment, the arrangement pitch Le of the subdivision electrodes composed of the subdivision part 3Bb and the interpolation part 3Bc of the lower electrode 3B is set to 1/5 of the arrangement pitch Lc of the pixels 4B. However, the present invention is not limited to this. is not. Generally, the arrangement pitch Le of the subdivided electrodes can be set to 1 / N (N is an integer of 2 or more) of the arrangement pitch Lc of the pixels 4B. Furthermore, the arrangement pitch Le only needs to be smaller than the arrangement pitch Lc, and may be a non-integer fraction such as 1/2 of the arrangement pitch Lc.

下部電極３Ｂは、上部電極２と対になって光変調素子５の垂直方向に電流を流す役割を担う。本実施形態の下部電極３Ｂは、端部３Ｂａと、画素４Ｂが配列された画素アレイ４０Ｂの中心部において、下部電極３Ｂの配列方向（図５において縦方向）に細分化された細分化部３Ｂｂと、隣接する下部電極３Ｂとの間に設けられた補間部３Ｂｃと、を有している。端部３Ｂａの一方は下部電極選択部８３からの配線の一つと接続され、一つの下部電極３Ｂに属する細分化部３Ｂｂを介して、下部電極３Ｂの延伸方向に配列された１列の光変調素子５の下部と電気的に接続されている。また、補間部３Ｂｃは、端部３Ｂａと接続されず、電気的にフロート状態である。   The lower electrode 3B is paired with the upper electrode 2 and plays a role of flowing a current in the vertical direction of the light modulation element 5. The lower electrode 3B of the present embodiment includes an end 3Ba and a subdivided portion 3Bb that is subdivided in the arrangement direction of the lower electrode 3B (vertical direction in FIG. 5) at the center of the pixel array 40B in which the pixels 4B are arranged. And an interpolation unit 3Bc provided between the adjacent lower electrodes 3B. One of the end portions 3Ba is connected to one of the wires from the lower electrode selection portion 83, and one row of light modulation arranged in the extending direction of the lower electrode 3B via the subdividing portion 3Bb belonging to one lower electrode 3B The lower part of the element 5 is electrically connected. Further, the interpolation unit 3Bc is not connected to the end 3Ba and is in an electrically floating state.

本実施形態では、細分化部３Ｂｂの配列ピッチＬｅが、画素４Ｂの配列ピッチＬｃの１／５となるように下部電極３の中央部が細分化されている。なお、細分化部３Ｂｂ及び補間部３Ｂｃは、少なくとも画素４Ｂが配列された中央部においては、平面視で同形状に形成されており、細分化部３Ｂｂ及び補間部３Ｂｃが、一定の配列ピッチＬｅで配置されている。これによって、下部電極３Ｂは、格子ピッチｄ＝Ｌｅ（＝Ｌｃ／５）の回折格子とみることができる。   In the present embodiment, the central portion of the lower electrode 3 is subdivided so that the arrangement pitch Le of the subdivided portions 3Bb is 1/5 of the arrangement pitch Lc of the pixels 4B. The subdivision unit 3Bb and the interpolation unit 3Bc are formed in the same shape in a plan view at least in the center where the pixels 4B are arranged, and the subdivision unit 3Bb and the interpolation unit 3Bc have a constant arrangement pitch Le. Is arranged in. Accordingly, the lower electrode 3B can be regarded as a diffraction grating having a grating pitch d = Le (= Lc / 5).

なお、補間部３Ｂｃは、下部電極３Ｂを、画素４Ｂの配列ピッチＬｃの１／Ｎになるように細分化する際に、隣接する細分化部３Ｂｂ同士の間隔が、隣接する下部電極３Ｂ同士の間隔よりも広い場合に、下部電極３Ｂ間に設けられ、細分化部３Ｂｂ及び補間部３Ｂｃからなる細分化電極が一定間隔に配置されてなる回折格子を構成るように補間するものである。従って、本来の下部電極３Ｂを画素４Ｂの配列ピッチＬｃの１／Ｎに細分化する際に、隣接する細分化部３Ｂｂ同士の間隔と、隣接する下部電極３Ｂ同士の間隔を同じにできる場合は、補間部３Ｂｃを設ける必要はない。また、隣接する下部電極３Ｂの間隔と、細分化部３Ｂｂの配列ピッチＬｅとに応じて、下部電極３Ｂ間毎に２個以上の補間部３Ｂｃを配置するようにしてもよい。また、補間部３Ｂｃを、端部３Ｂａと電気的に接続するようにしてもよい。
他の構成は、第１実施形態に係る空間光変調器１と同様であるから、詳細な説明は省略する。 In addition, when the interpolation unit 3Bc subdivides the lower electrode 3B so as to be 1 / N of the arrangement pitch Lc of the pixels 4B, the interval between the adjacent subdivision units 3Bb is set between the adjacent lower electrodes 3B. When the distance is larger than the interval, the interpolation is performed so as to form a diffraction grating provided between the lower electrodes 3B and including the subdivided electrodes composed of the subdivided portion 3Bb and the interpolating portion 3Bc arranged at a constant interval. Therefore, when the original lower electrode 3B is subdivided to 1 / N of the arrangement pitch Lc of the pixels 4B, the interval between the adjacent subdivided portions 3Bb and the interval between the adjacent lower electrodes 3B can be made the same. It is not necessary to provide the interpolation unit 3Bc. Further, two or more interpolation units 3Bc may be arranged between the lower electrodes 3B according to the interval between the adjacent lower electrodes 3B and the arrangement pitch Le of the subdivided portions 3Bb. Further, the interpolation unit 3Bc may be electrically connected to the end 3Ba.
Since the other configuration is the same as that of the spatial light modulator 1 according to the first embodiment, a detailed description thereof will be omitted.

［空間光変調器の動作］
第２実施形態に係る空間光変調器１Ｂは、下部電極３Ｂの細分化部３Ｂｂの配列ピッチが、第１実施形態に係る空間光変調器１の細分化部３ｂの配列ピッチより小さい。このため、下部電極３Ｂによる回折光の強度が極大となる方向と、光変調素子５による回折光の強度が極大となる方向とが、第１実施形態に係る空間光変調器１の場合に比較して、より分離されること以外は、第１実施形態に係る空間光変調器１と同様に動作する。従って、説明は省略する。 [Operation of spatial light modulator]
In the spatial light modulator 1B according to the second embodiment, the arrangement pitch of the subdivided portions 3Bb of the lower electrode 3B is smaller than the arrangement pitch of the subdivided portions 3b of the spatial light modulator 1 according to the first embodiment. Therefore, the direction in which the intensity of the diffracted light by the lower electrode 3B is maximized and the direction in which the intensity of the diffracted light by the light modulation element 5 is maximized are compared with those in the spatial light modulator 1 according to the first embodiment. The operation is the same as that of the spatial light modulator 1 according to the first embodiment except that it is further separated. Therefore, the description is omitted.

［電極による回折光の影響］
次に、図６を参照（適宜図５参照）して、本実施形態において、下部電極３Ｂによる回折光の影響が低減される原理について説明する。
図６に示すように、空間光変調器１Ｂの画素アレイ４０Ｂの上面（光の入射面）の法線と、入射光Ｌ１とがなす角度（入射角）をαとする。また、この法線と光変調素子５による回折光とがなす角度（回折角）をβ１とし、この法線と下部電極３Ｂによる回折光とがなす角度（回折角）をβ２とする。また、画素４Ｂの配列ピッチをＬｃ、下部電極３Ｂの細分化部３Ｂｂ及び補間部３Ｂｃからなる細分化電極の配列ピッチをＬｅとする。但し、入射光Ｌ１は、下部電極３Ｂの延伸方向に垂直な方向から入射するものとする。 [Influence of diffracted light by electrode]
Next, with reference to FIG. 6 (refer to FIG. 5 as appropriate), the principle of reducing the influence of diffracted light by the lower electrode 3B in this embodiment will be described.
As shown in FIG. 6, an angle (incident angle) formed by the normal line of the upper surface (light incident surface) of the pixel array 40B of the spatial light modulator 1B and the incident light L1 is α. Moreover, the normal to the angle (diffraction angle) formed between diffraction light by the light modulation element 5 and beta 1, the angle (diffraction angle) of the normal and the diffracted light from the lower electrode 3B forms a beta 2. Further, the arrangement pitch of the pixels 4B is Lc, and the arrangement pitch of the subdivided electrodes composed of the subdivided portion 3Bb and the interpolating unit 3Bc of the lower electrode 3B is Le. However, the incident light L1 is incident from a direction perpendicular to the extending direction of the lower electrode 3B.

本実施形態における画素４Ｂの配列ピッチＬｃが、図１及び図２に示した第１実施形態に係る空間光変調器１おける画素アレイ４０の画素４の配列ピッチＬｃと等しい場合は、下部電極３Ｂの細分化部３Ｂｂ及び補間部３Ｂｃの配列ピッチＬｅが、第１実施形態における細分化部３ｂの配列ピッチＬｅよりも小さく形成されている。このため、式（２）における格子ピッチｄが更に小さくなるため、本実施形態における下部電極３Ｂによる回折光Ｌ３の回折角β２は、図２に示した第１実施形態における下部電極３による回折光Ｌ３の回折角β２よりも、大きくなる。 When the arrangement pitch Lc of the pixels 4B in the present embodiment is equal to the arrangement pitch Lc of the pixels 4 of the pixel array 40 in the spatial light modulator 1 according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the lower electrode 3B The arrangement pitch Le of the subdivision parts 3Bb and the interpolation part 3Bc is formed smaller than the arrangement pitch Le of the subdivision parts 3b in the first embodiment. Therefore, since the grating pitch d in the equation (2) is further reduced, the diffraction angle beta 2 of the diffracted light L3 by the lower electrode 3B in the present embodiment, diffraction by the lower electrode 3 in the first embodiment shown in FIG. 2 than the diffraction angle beta 2 of the light L3, increases.

このため、図６に示すように、画素４Ｂの光変調素子５による回折光Ｌ２によって立体画像が表示される領域Ｒ１と、下部電極３Ｂの細分化部３Ｂｂ及び補間部３Ｂｃによる回折光Ｌ３の影響を受ける領域Ｒ２とを、更に離すことができる。
これによって、下部電極３Ｂによる回折光Ｌ３の、表示画像に対する影響を更に低減することができる。
なお、図６に示した回折角β１、β２及び領域Ｒ１、Ｒ２は、本発明の原理を説明するために模式的に示したものであり、実例を示したものではない。 For this reason, as shown in FIG. 6, the influence of the diffracted light L3 from the region R1 where the stereoscopic image is displayed by the diffracted light L2 from the light modulation element 5 of the pixel 4B and the subdivided portion 3Bb and the interpolating portion 3Bc of the lower electrode 3B Can be further separated from the receiving region R2.
As a result, the influence of the diffracted light L3 from the lower electrode 3B on the display image can be further reduced.
Note that the diffraction angles β 1 and β 2 and the regions R 1 and R 2 shown in FIG. 6 are shown schematically for explaining the principle of the present invention, and do not show actual examples.

また、図５及び図６に示した第２実施形態に係る空間光変調器１Ｂについて、前記した第１実施形態の空間光変調器１の変形例と同様に、空間光変調器１Ｂの基板７側から光を入射する反射型の空間光変調器としてもよい。すなわち、下部電極３Ｂを透明電極材料で、上部電極２を電極用金属材料でそれぞれ構成して、下方から入射した光が下部電極３Ｂを透過して光変調素子５又は上部電極２で反射して、再び下部電極３Ｂを透過して出射する。この場合、下部電極３Ｂの細分化に代えて、上部電極２の中央部の配列ピッチＬｅが画素４Ｂの配列ピッチよりも小さくなるように細分化して構成する。   Further, the spatial light modulator 1B according to the second embodiment shown in FIGS. 5 and 6 is similar to the modification of the spatial light modulator 1 of the first embodiment described above, and the substrate 7 of the spatial light modulator 1B. A reflective spatial light modulator that receives light from the side may be used. That is, the lower electrode 3B is made of a transparent electrode material, and the upper electrode 2 is made of an electrode metal material. Light incident from below passes through the lower electrode 3B and is reflected by the light modulation element 5 or the upper electrode 2. Then, the light passes through the lower electrode 3B again and is emitted. In this case, instead of subdividing the lower electrode 3B, it is subdivided so that the arrangement pitch Le at the center of the upper electrode 2 is smaller than the arrangement pitch of the pixels 4B.

更にまた、図４に示した第１実施形態の変形例の空間光変調器１Ａと同様に、本実施形態の空間光変調器１Ｂにおいて、基板７及び下部電極３Ｂを、透光性材料を用いて構成し、光変調素子５を、光が透過できる膜厚で構成することにより、空間光変調器１Ｂの上面側から入射した光を変調して下面側に出射する透過型の空間光変調器とすることもできる。   Furthermore, in the spatial light modulator 1B of the present embodiment, the substrate 7 and the lower electrode 3B are made of a translucent material, similarly to the spatial light modulator 1A of the modification of the first embodiment shown in FIG. And a light-transmitting spatial light modulator that modulates the light incident from the upper surface side of the spatial light modulator 1B and emits the light to the lower surface side. It can also be.

＜他の変形例＞
図１及び図２に示した第１実施形態、図５及び図６に示した第２実施形態、又はこれらの変形例において、下部電極３、３Ａ、３Ｂ（以下、下部電極３等という。基板７側から光を入射する反射型の空間光変調器の場合は、上部電極２に置き換える）の中央部の細分化部３ｂ、３Ａｂ、３Ｂｂ（以下、細分化部３ｂ等という）の配列ピッチＬｅを、入射される光の波長λの０．６倍以下とすることが好ましい。 <Other variations>
In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the second embodiment shown in FIGS. 5 and 6, or modifications thereof, the lower electrodes 3, 3 </ b> A, 3 </ b> B (hereinafter referred to as the lower electrode 3 or the like). In the case of a reflection type spatial light modulator that enters light from the 7 side, it is replaced with the upper electrode 2), and the arrangement pitch Le of the subdivision parts 3 b, 3 Ab, 3 Bb (hereinafter referred to as subdivision part 3 b) in the center part Is preferably 0.6 times or less of the wavelength λ of the incident light.

回折格子の格子ピッチを光の波長λの０．６倍以下とすることで、光からみると一様な構造とみなされ、回折格子として機能しなくなることが知られている（参考文献１参照）。そこで、配列ピッチＬｅを光の波長λの０．６倍以下とすることで、下部電極３等の細分化部３ｂ等は、回折格子として機能せず、回折光Ｌ３が生じない。このため、下部電極３等の構造による回折光Ｌ３の影響を受ける領域Ｒ２を消滅させることができる。
参考文献１：江本ら、「サブ波長スケール磁気光学素子アレイによる空間光変調器とホログラフィック応用に関する開発」、映像情報メディア学会技術報告、３４巻、２４号、２９−３２頁 It is known that when the grating pitch of the diffraction grating is 0.6 times or less of the wavelength λ of light, it is regarded as a uniform structure when viewed from the light and does not function as a diffraction grating (see Reference 1). ). Therefore, by setting the arrangement pitch Le to 0.6 times or less of the light wavelength λ, the subdivided portions 3b such as the lower electrode 3 do not function as a diffraction grating, and the diffracted light L3 is not generated. For this reason, the region R2 affected by the diffracted light L3 due to the structure of the lower electrode 3 and the like can be eliminated.
Reference 1: Emoto et al., "Development of spatial light modulator and holographic application using sub-wavelength scale magneto-optical element array", ITE Technical Report, 34, 24, 29-32

例えば、入射光の光源として、波長λが６３２．８ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザーを用いた場合は、上部電極２等の細分化部３ｂ等の配列ピッチＬｅを、３７９．６ｎｍ以下とすることで、上部電極２等による回折光を生じないようにすることができる。   For example, when a He—Ne laser having a wavelength λ of 632.8 nm is used as the light source of incident light, the arrangement pitch Le of the subdivided portions 3b such as the upper electrode 2 is set to 379.6 nm or less. It is possible to prevent diffracted light from being generated by the upper electrode 2 or the like.

また、下部電極３等に加えて、上部電極２についても、画素４等が配置された中央部を細分化して構成するようにしてもよい。これによって、上下にストライプ状に配設された電極による回折光の表示画像への影響を更に低減することができる。   Further, in addition to the lower electrode 3 and the like, the upper electrode 2 may be configured by subdividing the central portion where the pixels 4 and the like are arranged. Thereby, it is possible to further reduce the influence of the diffracted light on the display image by the electrodes arranged vertically in the form of stripes.

＜第３実施形態＞
［ホログラフィ装置］
次に、図７を参照して、本発明の第３実施形態に係るホログラフィ装置について説明する。本実施形態に係るホログラフィ装置は、本発明の第１実施形態に係る空間光変調器１を用いた表示装置１０（図３参照）を、ホログラムを投影して立体画像を表示するホログラム表示装置として備えたものである。表示装置１０と同様の要素については同じ符号を付し、説明は適宜省略する。 <Third Embodiment>
[Holography device]
Next, with reference to FIG. 7, a holography device according to a third embodiment of the present invention will be described. The holographic device according to this embodiment is a display device 10 (see FIG. 3) using the spatial light modulator 1 according to the first embodiment of the present invention as a hologram display device that projects a hologram to display a stereoscopic image. It is provided. The same elements as those of the display device 10 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate.

本発明の第３実施形態に係るホログラフィ装置１１は、参照光と被写体の物体光とにより形成される干渉縞を撮像して画像信号に変換する、ＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）カメラ９４等の撮像手段を備えた画像信号生成装置１２と、この画像信号を入力されて被写体の立体画像を表示する、空間光変調器１を備えたホログラム表示装置１３とから構成される。ホログラム表示装置１３は、空間光変調器１と、空間光変調器１の画素アレイ４０の光の入出射側に光源９１及び偏光フィルタＰＦ１、ＰＦ２とを更に備える。
一方、画像信号生成装置１２は、干渉縞を得るための光源９２及びハーフミラーＨＭ１、ＨＭ２、並びに光を所定の方向へ反射するためのミラーを更に備える。光源９２は、ホログラム表示装置１３の光源９１とともに、図３に示した表示装置１０に用いたものと同様のレーザー光源を用いて構成される。 The holography device 11 according to the third embodiment of the present invention is a CCD (Charge Coupled Device) camera 94 that captures an interference fringe formed by reference light and object light of a subject and converts it into an image signal. The image signal generating device 12 includes an imaging unit such as the above, and the hologram display device 13 including the spatial light modulator 1 that receives the image signal and displays a stereoscopic image of the subject. The hologram display device 13 further includes a spatial light modulator 1 and a light source 91 and polarization filters PF1 and PF2 on the light incident / exit side of the pixel array 40 of the spatial light modulator 1.
On the other hand, the image signal generation device 12 further includes a light source 92 for obtaining interference fringes, half mirrors HM1 and HM2, and a mirror for reflecting light in a predetermined direction. The light source 92 is configured using a laser light source similar to that used in the display device 10 illustrated in FIG. 3 together with the light source 91 of the hologram display device 13.

本実施形態に係るホログラフィ装置１１は、画像信号生成装置１２において、１つの光源９２から照射された光をハーフミラーＨＭ１で被写体への照明光と参照光との２系統の光に分割し、照明光の被写体からの反射光である物体光と参照光とをハーフミラーＨＭ２により重畳させて干渉縞を形成する。この干渉縞をＣＣＤカメラ９４によって撮像して画像信号に変換し、この画像信号を空間光変調器１の画素選択部８４（図１参照）に入力する。ホログラム表示装置１３においては、空間光変調器１が、入力された画像信号に基づき、画素アレイ４０（図１参照）に干渉縞のパターンを描画する。そして、干渉縞のパターンが描画された画素アレイ４０（図１参照）で、光源９１からの入射光（更に偏光フィルタＰＦ１を介した入射偏光）を光変調し、出射光（更に偏光フィルタＰＦ２を透過した出射偏光）によって立体画像を再生（表示）する。本実施形態に係るホログラフィ装置１１は、高速応答の可能な本発明の各実施形態又はその変形例に係る空間光変調器を用いることで、干渉縞パターン画像信号に対応した光変調が可能となる。   The holography device 11 according to the present embodiment divides the light emitted from one light source 92 into two types of light of illumination light to the subject and reference light by the half mirror HM1 in the image signal generation device 12, and performs illumination. Interference fringes are formed by superimposing the object light, which is light reflected from the subject, and the reference light by the half mirror HM2. The interference fringes are picked up by the CCD camera 94, converted into an image signal, and the image signal is input to the pixel selector 84 (see FIG. 1) of the spatial light modulator 1. In the hologram display device 13, the spatial light modulator 1 draws an interference fringe pattern on the pixel array 40 (see FIG. 1) based on the input image signal. Then, with the pixel array 40 (see FIG. 1) on which the interference fringe pattern is drawn, the incident light from the light source 91 (further incident polarized light via the polarizing filter PF1) is optically modulated, and the outgoing light (further, the polarizing filter PF2 is applied). A stereoscopic image is reproduced (displayed) by the transmitted outgoing polarized light). The holography device 11 according to the present embodiment can perform light modulation corresponding to the interference fringe pattern image signal by using the spatial light modulator according to each embodiment of the present invention capable of high-speed response or a modification thereof. .

なお、第１実施形態に係る空間光変調器１に代えて、第１実施形態の変形例、第２実施形態又は第２実施形態の変形例に係る空間光変調器（１Ａ、１Ｂ等）を用いてホログラム表示装置１３を構成することもできる。
また、本実施形態において、画像信号生成装置１２は、被写体を照明した反射光と参照光とによって生じる干渉縞を撮像して画像信号を生成するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、コンピュータに被写体（又はコンピュータグラフィックス技術などを用いて作成した物体）の形状を取り込み、照明光及び参照光の光路を設定し、画像信号を、コンピュータを用いた計算により生成するようにしてもよい。 Instead of the spatial light modulator 1 according to the first embodiment, a spatial light modulator (1A, 1B, etc.) according to a modification of the first embodiment, a second embodiment, or a modification of the second embodiment is used. The hologram display device 13 can also be configured by using it.
In the present embodiment, the image signal generation device 12 generates an image signal by capturing an interference fringe generated by the reflected light and the reference light that illuminates the subject. However, the present invention is not limited to this. . For example, the shape of a subject (or an object created using computer graphics technology) is taken into a computer, the optical paths of illumination light and reference light are set, and an image signal is generated by calculation using a computer. Also good.

以上、本発明の空間光変調器及びホログラム表示装置を実施するための形態について説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。   As mentioned above, although the form for implementing the spatial light modulator and hologram display apparatus of this invention has been demonstrated, this invention is not limited to these embodiment, In the range shown to the claim, various changes are carried out. Is possible.

１ 空間光変調器
２ 上部電極
３、３Ａ、３Ｂ 下部電極
３ａ、３Ｂａ 端部
３ｂ、３Ａｂ、３Ｂｂ 細分化部（下部電極細分化部）
３Ｂｃ 補間部
４、４Ａ、４Ｂ 画素
５ 光変調素子
５１ 磁化固定層
５２ 中間層
５３ 磁化自由層
６ 絶縁部材
７、７Ａ 基板
４０、４０Ａ、４０Ｂ 画素アレイ
８０ 電流制御部
８１ 電源
８２ 上部電極選択部
８３ 下部電極選択部
８４ 画素選択部
１０ 表示装置
１１ ホログラフィ装置
１２ 画像信号生成装置
１３ ホログラム表示装置
９１、９２ 光源
９４ ＣＣＤカメラ
ＨＭ１、ＨＭ２ ハーフミラー
ＰＦ１、ＰＦ２ 偏光フィルタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spatial light modulator 2 Upper electrode 3, 3A, 3B Lower electrode 3a, 3Ba End part 3b, 3Ab, 3Bb Subdivision part (lower electrode subdivision part)
3Bc Interpolator 4, 4A, 4B Pixel 5 Light modulator 51 Magnetization fixed layer 52 Intermediate layer 53 Magnetization free layer 6 Insulating member 7, 7A Substrate 40, 40A, 40B Pixel array 80 Current controller 81 Power supply 82 Upper electrode selector 83 Lower electrode selection unit 84 Pixel selection unit 10 Display device 11 Holography device 12 Image signal generation device 13 Hologram display device 91, 92 Light source 94 CCD camera HM1, HM2 Half mirror PF1, PF2 Polarization filter

Claims (7)

基板上に複数の画素を２次元に配列した画素アレイを備え、
前記画素アレイは、
前記画素の上部に設けられた上部電極と、
前記画素の下部に設けられた下部電極と、
前記画素毎に設けられ、前記上部電極と前記下部電極とに接続して、前記上部電極と前記下部電極との間に印加される電圧を制御することで入射光を変調して反射光又は透過光として出射する光変調素子と、を有し、
少なくとも一つの前記上部電極と、少なくとも一つの前記下部電極とを選択し、選択した上部電極と下部電極との間に印加される電圧を制御する画素選択部を備えた空間光変調器であって、
複数の前記上部電極が、前記２次元の配列の一方向に延伸するストライプ状に配列され、
複数の前記下部電極が、前記２次元の配列の前記一方向と異なる方向である他方向に延伸するストライプ状に配列され、
それぞれの前記下部電極は、前記他方向に延伸するとともに前記一方向に所定の間隔を置いて配列された複数の下部電極細分化部からなり、当該下部電極細分化部の配列ピッチが、前記画素の前記一方向の配列ピッチよりも小さいことを特徴とする空間光変調器。 A pixel array in which a plurality of pixels are two-dimensionally arranged on a substrate;
The pixel array is
An upper electrode provided on the pixel;
A lower electrode provided at a lower portion of the pixel;
Provided for each pixel, connected to the upper electrode and the lower electrode, and by controlling the voltage applied between the upper electrode and the lower electrode, the incident light is modulated and reflected or transmitted A light modulation element that emits light,
A spatial light modulator comprising a pixel selection unit that selects at least one upper electrode and at least one lower electrode and controls a voltage applied between the selected upper electrode and lower electrode. ,
A plurality of the upper electrodes are arranged in a stripe shape extending in one direction of the two-dimensional array,
A plurality of the lower electrodes are arranged in a stripe shape extending in another direction which is a direction different from the one direction of the two-dimensional array;
Each of the lower electrodes includes a plurality of lower electrode subdivided portions extending in the other direction and arranged at a predetermined interval in the one direction, and an arrangement pitch of the lower electrode subdivided portions is set to the pixel. The spatial light modulator is smaller than the arrangement pitch in the one direction. 前記下部電極細分化部の配列ピッチは、前記一方向に配列された前記画素の配列ピッチのＮ分の１（Ｎは２以上の整数）であることを特徴とする請求項１に記載の空間光変調器。   2. The space according to claim 1, wherein the arrangement pitch of the lower electrode subdivision parts is 1 / N (N is an integer of 2 or more) of the arrangement pitch of the pixels arranged in the one direction. Light modulator. 前記下部電極細分化部の配列ピッチは、前記入射光の波長の０．６倍以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空間光変調器。   3. The spatial light modulator according to claim 1, wherein an arrangement pitch of the lower electrode subdivision portions is 0.6 times or less of a wavelength of the incident light. 前記上部電極は、前記入射光に対して透光性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の空間光変調器。   4. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the upper electrode has translucency with respect to the incident light. 5. 前記光変調素子は、磁化固定層と、非磁性中間層と、磁化自由層とをこの順で積層したスピン注入型磁化反転素子構造を有し、
前記スピン注入型磁化反転素子構造の上下に設けられた前記上部電極及び前記下部電極の間に印加される電圧を制御することで当該スピン注入型磁化反転素子に電流を供給されることにより前記磁化自由層の磁化方向を変化させて、前記入射光の偏光方向を変化させて出射することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の空間光変調器。 The light modulation element has a spin injection type magnetization reversal element structure in which a magnetization fixed layer, a nonmagnetic intermediate layer, and a magnetization free layer are laminated in this order,
By controlling the voltage applied between the upper electrode and the lower electrode provided above and below the spin-injection type magnetization reversal element structure, current is supplied to the spin-injection type magnetization reversal element so that the magnetization The spatial light modulator according to claim 1, wherein the magnetization direction of the free layer is changed, and the polarization direction of the incident light is changed and emitted. 前記磁化固定層及び前記磁化自由層は、それぞれ垂直磁気異方性を有する磁性材料からなる磁性膜を含むことを特徴とする請求項５記載の空間光変調器。   6. The spatial light modulator according to claim 5, wherein each of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer includes a magnetic film made of a magnetic material having perpendicular magnetic anisotropy. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の空間光変調器と、前記画素アレイに光を入射する光源とを備え、
前記空間光変調器は、前記光源と同じ波長の照明光による物体からの反射光である物体光と、前記照明光を分割した光である参照光とにより形成される干渉縞を示す画像信号に基づいて、前記画素毎に前記光源から入射した光を変調して出力することで、前記物体の立体画像を表示することを特徴とするホログラム表示装置。 A spatial light modulator according to any one of claims 1 to 6, and a light source that makes light incident on the pixel array,
The spatial light modulator generates an image signal indicating interference fringes formed by object light that is reflected from an object by illumination light having the same wavelength as the light source and reference light that is light obtained by dividing the illumination light. Based on this, the hologram display device displays a stereoscopic image of the object by modulating and outputting the light incident from the light source for each pixel.
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