JP4743514B2 - Driving method of magneto-optical spatial light modulator - Google Patents

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本発明は、X側とY側の駆動ラインに供給する電流によって発生する合成磁界により各画素の磁化方向を個別に制御する磁気光学式空間光変調器の駆動方法に関し、更に詳しく述べると、画素の磁化方向の変更時に、ターゲット画素に沿ったX側の駆動ライン及びY側の駆動ラインに主電流を流すと共に、その外側に隣接する駆動ラインにも同時に補助電流を流し、それらの合成磁界によりターゲット画素の磁化方向を制御する磁気光学式空間光変調器の駆動方法に関するものである。   The present invention relates to a driving method of a magneto-optical spatial light modulator that individually controls the magnetization direction of each pixel by a combined magnetic field generated by currents supplied to driving lines on the X side and the Y side. When the magnetization direction is changed, a main current is supplied to the X-side drive line and the Y-side drive line along the target pixel, and an auxiliary current is simultaneously supplied to the drive lines adjacent to the outside of the drive line. The present invention relates to a driving method of a magneto-optical spatial light modulator for controlling the magnetization direction of a target pixel.

磁気光学式空間光変調器は、光の振幅、位相、偏光状態を、磁性膜のファラデー効果を利用して空間的に変調する磁気光学デバイスであり、磁性膜の磁化方向を独立に制御可能な多数の画素(ピクセル)をX方向及びY方向に2次元的に配列した構成となっている。このような2次元アレイ状の画素配列をもつ空間光変調器は、情報を高速で並列処理可能なことから、光学情報処理システム、光コンピューティング、プロジェクターTV、動画ホログラム記録、光体積記録などを実現するキーデバイスとして、近年、鋭意研究開発が進められている。   A magneto-optical spatial light modulator is a magneto-optical device that spatially modulates the amplitude, phase, and polarization state of light using the Faraday effect of the magnetic film, and can independently control the magnetization direction of the magnetic film. A large number of pixels (pixels) are two-dimensionally arranged in the X and Y directions. Since the spatial light modulator having such a two-dimensional array of pixels can process information in parallel at high speed, an optical information processing system, optical computing, projector TV, moving image hologram recording, optical volume recording, etc. In recent years, research and development has been advanced as a key device to be realized.

磁気光学式空間光変調器の一構成例を図6に示す。空間光変調器10は、主として磁性膜(磁気光学材料)12からなり、ファラデー効果により偏光方向を回転させる画素14が、多数、互いに磁気的に離間した状態でX方向(横方向)及びY方向(縦方向)に2次元的に配列され、各画素14に沿ってX側とY側の駆動ラインが配線されている構造である。X側の所定の駆動ラインにはX側駆動部16からX側駆動パルス電流が供給され、Y側の所定の駆動ラインにはY側駆動部18からY側駆動パルス電流が供給される。これらX側駆動部16とY側駆動部18の動作は、制御部20によって制御される。そして、選択されたX側駆動ラインとY側駆動ラインを流れる駆動パルス電流によって発生する磁界が合成され、その合成磁界によって各画素の磁化方向が個別に制御される。   An example of the configuration of the magneto-optic spatial light modulator is shown in FIG. The spatial light modulator 10 is mainly composed of a magnetic film (magneto-optic material) 12, and a large number of pixels 14 whose rotation direction is rotated by the Faraday effect are magnetically separated from each other in the X direction (lateral direction) and the Y direction. In this structure, the drive lines on the X side and the Y side are wired along each pixel 14 in a two-dimensional arrangement in the (vertical direction). The X side drive pulse current is supplied from the X side drive unit 16 to the X side predetermined drive line, and the Y side drive pulse current is supplied from the Y side drive unit 18 to the Y side predetermined drive line. The operations of the X-side drive unit 16 and the Y-side drive unit 18 are controlled by the control unit 20. The magnetic fields generated by the drive pulse currents flowing through the selected X-side drive line and Y-side drive line are combined, and the magnetization direction of each pixel is individually controlled by the combined magnetic field.

図7は基本動作の説明図である。図面を簡略化するため2個の画素のみ描いている。第1の偏光子22を透過して直線偏光となった入射光は、空間光変調器の各画素14に入射する。入射光は、透明基板24及び磁性膜12を透過し、金属膜28で反射され、再び磁性膜12及び透明基板24を透過して出射する。このとき、磁性膜12のファラデー効果によって、各画素14で反射する光の偏光方向は所定の角度だけ回転する。ここで、上段の画素に正方向の磁界(+H)が印加されたとき+θF (例えば+45度)のファラデー回転が生じるとすると、下段の画素に負方向の磁界(−H)が印加されたときには−θF (例えば−45度)のファラデー回転が生じる。これらの反射光は第2の偏光子30に達するが、その偏光透過面が+45度に設定されていると、+45度ファラデー回転した上段の光は透過(ON)するが、−45度ファラデー回転した下段の光は遮断(OFF)される。このようにして、各画素に印加される磁界の向きを制御することで、各画素による反射光のオン・オフを制御できる。 FIG. 7 is an explanatory diagram of the basic operation. Only two pixels are drawn to simplify the drawing. Incident light that has passed through the first polarizer 22 and has become linearly polarized light enters each pixel 14 of the spatial light modulator. Incident light passes through the transparent substrate 24 and the magnetic film 12, is reflected by the metal film 28, passes through the magnetic film 12 and the transparent substrate 24 again, and is emitted. At this time, due to the Faraday effect of the magnetic film 12, the polarization direction of the light reflected by each pixel 14 is rotated by a predetermined angle. Here, if a Faraday rotation of + θ F (for example, +45 degrees) occurs when a positive magnetic field (+ H) is applied to the upper pixel, a negative magnetic field (−H) is applied to the lower pixel. Sometimes a Faraday rotation of -θ F (eg, -45 degrees) occurs. These reflected lights reach the second polarizer 30. If the polarization transmission plane is set to +45 degrees, the upper stage light rotated by +45 degrees Faraday is transmitted (ON), but is rotated by -45 degrees Faraday. The lower light is blocked (OFF). In this way, by controlling the direction of the magnetic field applied to each pixel, on / off of the reflected light by each pixel can be controlled.

ところで、空間光変調器における各画素は、1個1個完全に独立した個別の素子ではなく、実際には、LPE法等によって基板上の全面に磁性膜を育成し、その磁性膜を多数の画素に磁気的に区画した状態としたものである。これは、各画素を非常に小さく且つ正確に配列する必要があるためである。例えば、特許文献1には、磁性ガーネット材料上の画素に相当する領域にSi等の酸化可能な膜パターンを形成し、全体を熱処理することにより、Si膜直下の磁性ガーネット材料を還元して変質させ、画素単位で磁化反転が可能となる多数の画素を形成する技術が開示されている。このようにすると、ファラデー効果によって、各画素を通過する光の偏光方向を所定角度だけ回転させることができ、従って、各画素における磁化の方向を任意に選択することにより、空間的に変調された光を生成することができる。その他、画素間に溝を形成する構造、あるいはその溝に非磁性材を埋設する構造など、いくつかの画素分離構造がある。   By the way, each pixel in the spatial light modulator is not an individual element that is completely independent of each other. Actually, a magnetic film is grown on the entire surface of the substrate by the LPE method or the like. This is a state in which the pixel is magnetically partitioned. This is because it is necessary to arrange each pixel very small and accurately. For example, in Patent Document 1, an oxidizable film pattern such as Si is formed in a region corresponding to a pixel on a magnetic garnet material, and the whole is subjected to heat treatment to reduce the magnetic garnet material directly under the Si film and change the quality. In other words, a technique for forming a large number of pixels capable of reversal of magnetization in units of pixels is disclosed. In this way, the polarization direction of light passing through each pixel can be rotated by a predetermined angle due to the Faraday effect, and thus spatially modulated by arbitrarily selecting the direction of magnetization in each pixel. Light can be generated. In addition, there are several pixel isolation structures such as a structure in which a groove is formed between pixels or a structure in which a nonmagnetic material is embedded in the groove.

各画素の磁化方向を独立に制御するには、各画素に沿って配線した駆動ラインを選択して駆動電流を流し、それによって発生する合成磁界を利用する。従来技術の一例を図8に示す。Aは駆動ラインを平面的に表しており、Bは断面を示している。ここでは、X側の駆動ライン32及びY側の駆動ライン34は、各画素14上の周辺に沿って直線状に配線されている。なお、三角形の図形は端子を示している。選択されたX側及びY側の各2本の駆動ラインを逆向きに流れる駆動パルス電流のタイミングが一致したとき、駆動パルス電流により発生する磁界が合成され、その合成磁界によってターゲット画素の磁化方向が制御される。   In order to control the magnetization direction of each pixel independently, a drive line wired along each pixel is selected and a drive current is supplied, and a resultant magnetic field generated thereby is used. An example of the prior art is shown in FIG. A represents the drive line in a plan view, and B represents a cross section. Here, the X-side drive line 32 and the Y-side drive line 34 are wired linearly along the periphery on each pixel 14. In addition, the triangular figure has shown the terminal. When the timings of the drive pulse currents flowing in the opposite directions through the two selected drive lines on the X side and the Y side coincide with each other, a magnetic field generated by the drive pulse current is synthesized, and the resultant magnetic field generates the magnetization direction of the target pixel. Is controlled.

ところで、駆動電流の供給による画素の磁化方向制御においては、もしターゲット画素以外の画素領域に大きな合成磁界が発生すると誤動作が起きる恐れがある。また、ターゲット画素内に現れる合成磁界の分布が不均一であると、画素の磁化制御に必要な電流が増加し、更に画素内部で磁化方向が分裂する(いわゆる多磁区化)という現象が起き、やはり正常に動作しなくなる恐れがある。図8に示すような直線状の駆動ラインを組み合わせて駆動ラインに電流を流しターゲット画素の磁化反転を行う駆動方法は、基本的にはターゲット画素に対して比較的均一性の高い磁界を印加することができ、且つ隣接する画素への磁界漏洩も小さく抑えることができる特性がある。   By the way, in the control of the magnetization direction of a pixel by supplying a drive current, a malfunction may occur if a large synthetic magnetic field is generated in a pixel region other than the target pixel. In addition, if the distribution of the composite magnetic field appearing in the target pixel is non-uniform, a current required for the magnetization control of the pixel increases, and the magnetization direction splits inside the pixel (so-called multi-domain), There is a risk that it will not work properly. In a driving method in which a linear driving line as shown in FIG. 8 is combined to flow a current through the driving line and the magnetization of the target pixel is reversed, a relatively uniform magnetic field is basically applied to the target pixel. In addition, there is a characteristic that magnetic field leakage to adjacent pixels can be suppressed to be small.

しかし、このような駆動ライン構造を採用しても、ターゲット画素の直上にある(ターゲット画素に対応した)駆動ラインのみに電流を流すことによってターゲット画素の磁化反転を行う従来の駆動方法では、駆動時の多磁区化と画素磁化制御の誤動作の問題を必ずしも完全に解決できる訳ではない。その理由は、隣接する画素と画素の間に磁気的な相互作用が働くからである。この磁気的相互作用は、反磁界または静磁エネルギーと呼ばれるもので、画素内部の微小な磁石成分(磁気モーメント)が周囲に磁界を生成し、別位置にある磁石成分に対して影響力をもつことに由来している。これによって、任意の画素はその周囲の画素から常に磁気的な作用(これを「画素漏洩磁界」と呼ぶ)を受けることになる。   However, even if such a drive line structure is adopted, in the conventional drive method in which the magnetization of the target pixel is reversed by passing a current only to the drive line (corresponding to the target pixel) immediately above the target pixel, However, the problem of malfunction of the multiple magnetic domains and pixel magnetization control cannot always be solved completely. This is because a magnetic interaction works between adjacent pixels. This magnetic interaction is called demagnetizing field or magnetostatic energy. A small magnet component (magnetic moment) inside the pixel generates a magnetic field around it and has an influence on the magnet component at another position. It comes from that. Thus, an arbitrary pixel always receives a magnetic action (referred to as “pixel leakage magnetic field”) from surrounding pixels.

画素漏洩磁界による影響を小さくするには、距離が遠くなるほど画素漏洩磁界が小さくなることを利用して、画素と画素の間隔を広げればよい。しかし、画素同士の間隔を広げると、情報密度が低下してしまい、適当でない。また、画素が磁化反転する閾値を大きくすることで、画素漏洩磁界による影響を相対的に小さなものにし、画素の駆動エラーを防ぐことも可能であるが、その場合は画素の磁化反転に必要な電流値が大幅に増大してしまう。駆動電流が増加すると駆動ラインの抵抗によって大きな発熱が生じ、各画素と駆動ラインが高温になり動作の安定性が損なわれる問題が生じる。画素を小さく、画素間隔を狭くすると、必然的に駆動ラインの断面積が小さくなり、抵抗が増加して発熱量は更に大きくなるため、駆動電流が増加すると画素の高密度化を行うことができない。   In order to reduce the influence of the pixel leakage magnetic field, the distance between the pixels may be increased by utilizing the fact that the pixel leakage magnetic field decreases as the distance increases. However, if the interval between pixels is widened, the information density decreases, which is not appropriate. In addition, by increasing the threshold value for the magnetization reversal of the pixel, it is possible to make the influence of the pixel leakage magnetic field relatively small and prevent a pixel drive error. In this case, it is necessary for the magnetization reversal of the pixel. The current value increases significantly. When the drive current increases, a large amount of heat is generated due to the resistance of the drive line, causing a problem in that each pixel and the drive line are heated to deteriorate the stability of the operation. Smaller pixels and smaller pixel spacing will inevitably reduce the cross-sectional area of the drive line, increase resistance, and further increase the amount of heat generated. Therefore, if the drive current increases, the pixel density cannot be increased. .

特に、小電流でも駆動可能な画素を用いると画素漏洩磁界による駆動の不安定化は顕著に現れる。例えば従来の駆動方法では、各駆動ライン当たりの駆動電流70mA以下で、1万画素以上の、規模が大きく且つ画素間隔20μm以下の高密度の画素構成を実現することは極めて難しかった。そのため、駆動電流が小さく情報密度の高い磁気光学式空間光変調器を作製するには、隣接した画素による画素漏洩磁界の問題を解決することが強く求められているのが現状である。
米国特許第5,473,466号公報
In particular, when a pixel that can be driven with a small current is used, instability of driving due to a pixel leakage magnetic field appears remarkably. For example, with the conventional driving method, it has been extremely difficult to realize a high-density pixel configuration with a drive current of 70 mA or less per drive line and a large scale of 10,000 pixels or more and a pixel interval of 20 μm or less. Therefore, in order to manufacture a magneto-optic spatial light modulator with a small driving current and a high information density, it is strongly demanded to solve the problem of the pixel leakage magnetic field caused by adjacent pixels.
US Pat. No. 5,473,466

本発明が解決しようとする課題は、画素漏洩磁界の影響による駆動時の多磁区化と画素磁化制御の誤動作の問題を解決し、駆動電流を大幅に減少でき、小型で画素数が多く信頼性の高い空間光変調器を実現できるようにすることである。   The problem to be solved by the present invention is to solve the problem of multi-domain during driving due to the influence of pixel leakage magnetic field and malfunction of pixel magnetization control, which can greatly reduce the drive current, and is small and reliable with many pixels It is possible to realize a high spatial light modulator.

本発明は、磁気光学材料からなる磁性膜を有し、該磁性膜内に、ファラデー効果によって偏光方向の回転を与える画素が、多数、互いに離間した状態でX方向及びY方向に2次元的に配列され、画素に沿って配線したX側の駆動ライン及びY側の駆動ラインを流れる駆動電流によって発生する合成磁界により各画素の磁化方向を個別に制御する方式の磁気光学式空間光変調器の駆動方法において、画素の磁化方向の変更時に、ターゲット画素に沿ったX側の駆動ライン及びY側の駆動ラインに主電流を流すと共に、前記ターゲット画素の外側に隣接する駆動ラインにも同時に補助電流を流し、それらにより発生する合成磁界により前記ターゲット画素の磁化方向を個別に制御することを特徴とする磁気光学式空間光変調器の駆動方法である。   The present invention has a magnetic film made of a magneto-optical material, and in the magnetic film, a number of pixels that rotate the polarization direction by the Faraday effect are two-dimensionally arranged in the X and Y directions in a state of being separated from each other. A magneto-optic spatial light modulator of a type in which the magnetization direction of each pixel is individually controlled by a combined magnetic field generated by a drive current flowing through the X-side drive line and the Y-side drive line that are arranged and wired along the pixel. In the driving method, when the magnetization direction of the pixel is changed, the main current is supplied to the X-side drive line and the Y-side drive line along the target pixel, and the auxiliary current is simultaneously applied to the drive line adjacent to the target pixel. , And the magnetization direction of the target pixel is individually controlled by a combined magnetic field generated by them.

X側の駆動ライン及びY側の駆動ラインは、それぞれX方向に配列されている画素及びY方向に配列されている画素の周縁上を真っ直ぐに延び、X側とY側の各2本の駆動ラインによって各画素をその中心部を除いて「井」の字状に囲むように配線され、ターゲット画素を囲む4本の駆動ラインによる主電流と、該ターゲット画素の駆動ラインの外側に隣接している1本以上の駆動ラインによる補助電流とによる合成磁界を使用する。

The X-side drive line and the Y-side drive line extend straight on the periphery of the pixels arranged in the X direction and the pixels arranged in the Y direction, respectively, and each of the two drives on the X side and the Y side Each pixel is wired so as to enclose each pixel in a “well” shape except for its center, and adjacent to the main current of the four drive lines surrounding the target pixel and the outside of the target pixel drive line. that use a combined magnetic and auxiliary current according to one or more drive lines are.

ここで、ターゲット画素に沿った駆動ラインに流れる主電流と、隣接する画素に沿った駆動ラインに流れる補助電流との電流比が、1:0.5〜1:5の範囲内に制御するのがよい。典型的には、ターゲット画素に沿った駆動ラインに流れる主電流と、隣接する画素に沿った駆動ラインに流れる補助電流を同じ大きさとする。   Here, the current ratio between the main current flowing through the drive line along the target pixel and the auxiliary current flowing through the drive line along the adjacent pixel is controlled within a range of 1: 0.5 to 1: 5. Is good. Typically, the main current flowing in the drive line along the target pixel and the auxiliary current flowing in the drive line along the adjacent pixel are set to the same magnitude.

なお、画素の磁化方向の変更時に、ターゲット画素に沿ったX側の駆動ライン及びY側の駆動ラインに主電流を流すと共に、前記ターゲット画素の外側に隣接して位置する駆動ラインのみならず、その更に外側の駆動ラインにも補助電流を流すようにしてもよい。   In addition, when changing the magnetization direction of the pixel, the main current flows through the X-side drive line and the Y-side drive line along the target pixel, and not only the drive line located outside the target pixel, Further, an auxiliary current may be supplied to the outer drive line.

また、画素の磁化方向の変更時に、画素パターンに応じて補助電流の主電流に対する比率を変え、ターゲット画素にトータルとして平坦な分布の磁界が印加されるようにすることもできる。   In addition, when the magnetization direction of the pixel is changed, the ratio of the auxiliary current to the main current can be changed in accordance with the pixel pattern so that a magnetic field with a flat distribution as a total is applied to the target pixel.

本発明に係る磁気光学空間光変調器の駆動方法は、画素の磁化方向の変更時に、ターゲット画素に沿ったX側及びY側の駆動ラインに主電流を流すと共に、前記ターゲット画素の外側に隣接する駆動ラインにも同時に補助電流を流し、それらによる合成磁界を利用して前記ターゲット画素の磁化方向を個別に制御するように構成したので、画素漏洩磁界の影響による駆動時の多磁区化と画素磁化制御の誤動作の問題を解決でき、また駆動電流を大幅に減少でき、それらによって小型で画素数が多く信頼性の高い空間光変調器を実現できる。   In the driving method of the magneto-optic spatial light modulator according to the present invention, when the magnetization direction of the pixel is changed, the main current is supplied to the X-side and Y-side driving lines along the target pixel and is adjacent to the outside of the target pixel. Since the auxiliary current is also supplied to the driving line simultaneously and the magnetization direction of the target pixel is individually controlled using the resultant magnetic field, the multi-domain and the pixel at the time of driving due to the influence of the pixel leakage magnetic field are configured. The problem of malfunction of magnetization control can be solved, and the drive current can be greatly reduced, thereby realizing a spatial light modulator with a small size, a large number of pixels, and high reliability.

また本発明によれば、隣接する駆動ラインに供給する補助電流の制御、更にその外側の駆動ラインの利用、あるいは画素パターンに応じた補助電流の制御などの手法によって、ターゲット画素にトータルとして平坦な分布の磁界を印加することが可能となり、高密度の磁気光学式空間光変調器の動作の信頼性をより一層の向上させることが可能となる。   Further, according to the present invention, the target pixel can be flattened as a whole by controlling the auxiliary current supplied to the adjacent drive line, using the drive line outside the drive line, or controlling the auxiliary current according to the pixel pattern. A distributed magnetic field can be applied, and the operation reliability of the high-density magneto-optic spatial light modulator can be further improved.

画素漏洩磁界の影響を検討するため、まず画素が作る磁界の強さについて計算した。その結果を図9に示す。横軸は任意の画素の中心からの距離を表しており、縦軸は発生する磁界の強さを表している。画素の内部には自らの磁化方向を妨げる方向の磁界(反磁界)が発生している。磁界は画素の外側にも発生しており(画素漏洩磁界)、その向きも画素の磁化方向に対して逆方向に磁化する向きである。これによって、隣接した画素は、磁化反転に必要な駆動電流の大きさが変化することになる。   In order to examine the influence of the pixel leakage magnetic field, first, the strength of the magnetic field generated by the pixel was calculated. The result is shown in FIG. The horizontal axis represents the distance from the center of an arbitrary pixel, and the vertical axis represents the strength of the generated magnetic field. A magnetic field (demagnetizing field) is generated inside the pixel in a direction that hinders its own magnetization direction. A magnetic field is also generated outside the pixel (pixel leakage magnetic field), and the direction of the magnetic field is also the direction of magnetization in the direction opposite to the magnetization direction of the pixel. As a result, the magnitude of the drive current necessary for magnetization reversal changes in adjacent pixels.

例えば、ある任意の画素(ターゲット画素)の磁化方向を反転するために駆動電流を供給したとする。この時、周囲の画素が全てターゲット画素と同じ方向に磁化しているとすると、周囲の全ての画素から、ターゲット画素の磁化反転を助ける方向に画素漏洩磁界が印加されており、本来画素を反転するのに必要な磁界よりも小さい磁界で反転するため、意図していない時に磁化反転が起きることがある。逆に、全ての画素がターゲット画素と逆方向に磁化していると、ターゲット画素の磁化を保持する方向に画素漏洩磁界が発生しており、ターゲット画素が磁化反転しないこともある。また、図9からも分かるように、画素漏洩磁界の強さは距離によって変わるため、画素内部に発生する画素漏洩磁界の大きさは位置によって異なっている。この画素漏洩磁界の不均一性によって、ターゲット画素内部に印加される磁界が結果として不均一になってしまい、画素の多磁区化が起きる。この画素漏洩磁界の分布は、周囲の画素の磁化方向の組み合わせによって異なるために、駆動ラインから発生する一定の磁界の下では、どのような分布を用いても画素内部の磁界の不均一性を解決することはできない。つまり、ターゲット画素の直上にある駆動ラインのみに駆動電流を流す従来の駆動方法では、画素漏洩磁界による悪影響を解消できない。   For example, assume that a drive current is supplied to reverse the magnetization direction of a certain arbitrary pixel (target pixel). At this time, assuming that all the surrounding pixels are magnetized in the same direction as the target pixel, a pixel leakage magnetic field is applied from all the surrounding pixels in a direction that assists the magnetization reversal of the target pixel. Since reversal is performed with a magnetic field smaller than the magnetic field necessary for this, magnetization reversal may occur when not intended. Conversely, if all the pixels are magnetized in the direction opposite to the target pixel, a pixel leakage magnetic field is generated in the direction in which the magnetization of the target pixel is retained, and the target pixel may not be reversed. As can be seen from FIG. 9, the strength of the pixel leakage magnetic field varies depending on the distance, and therefore the magnitude of the pixel leakage magnetic field generated inside the pixel varies depending on the position. Due to the non-uniformity of the pixel leakage magnetic field, the magnetic field applied to the inside of the target pixel becomes non-uniform as a result, and the multi-domaining of the pixel occurs. Since the distribution of the pixel leakage magnetic field varies depending on the combination of the magnetization directions of the surrounding pixels, under any constant magnetic field generated from the drive line, any non-uniform distribution of the magnetic field inside the pixel can be obtained. It cannot be solved. In other words, the conventional driving method in which the driving current is supplied only to the driving line immediately above the target pixel cannot eliminate the adverse effect of the pixel leakage magnetic field.

そこで本発明では、画素の磁化方向の変更時に、ターゲット画素に沿ったX側の駆動ライン及びY側の駆動ラインに主電流を流すと共に、前記ターゲット画素の外側に隣接する駆動ラインにも同時に補助電流を流し、それらにより発生する合成磁界により前記ターゲット画素の磁化方向を個別に制御するのである。   Therefore, in the present invention, when the magnetization direction of the pixel is changed, the main current is supplied to the X-side drive line and the Y-side drive line along the target pixel, and at the same time, the drive line adjacent to the outside of the target pixel is also assisted. A current is passed, and the magnetization direction of the target pixel is individually controlled by a combined magnetic field generated by them.

本発明における駆動ラインの構成及び駆動方法を図1に示す。磁気光学式空間光変調器の本体部分の構成は、基本的には図8に示すような従来構造と同じであってよい。即ち、磁気光学材料からなる磁性膜を有し、該磁性膜内に、ファラデー効果によって偏光方向の回転を与える画素14が、多数、互いに離間した状態でX方向及びY方向に2次元的に配列され、画素14に沿って配線したX側の駆動ライン32及びY側の駆動ライン34を流れる駆動電流によって発生する合成磁界により各画素の磁化方向を個別に制御する構造である。   The configuration of the drive line and the drive method in the present invention are shown in FIG. The configuration of the main part of the magneto-optical spatial light modulator may be basically the same as the conventional structure as shown in FIG. That is, it has a magnetic film made of a magneto-optical material, and a number of pixels 14 that rotate the polarization direction by the Faraday effect are two-dimensionally arranged in the X and Y directions in a state of being separated from each other. In this structure, the magnetization direction of each pixel is individually controlled by a combined magnetic field generated by a drive current flowing through the X-side drive line 32 and the Y-side drive line 34 wired along the pixel 14.

従来、ターゲット画素の磁化反転を行うときは、画素の直上にあるターゲット画素に対応した駆動ラインのみに電流を流す。それに対して本発明では、ターゲット画素の駆動ラインのみならず、それに隣接した外側の駆動ラインにも電流を供給する。この点に本発明の特徴がある。図1のBでは、ターゲット画素の駆動ラインとその外側の駆動ラインに電流を供給する例を示している。なお、図1のBでは、X側の駆動ラインは図示を省略し、Y側の駆動ライン34のみ描いてある。このような構成によって、磁気光学式空間光変調器の駆動時誤動作の減少と駆動電流の減少を図ることができる。   Conventionally, when the magnetization reversal of a target pixel is performed, a current is supplied only to the drive line corresponding to the target pixel immediately above the pixel. In contrast, in the present invention, current is supplied not only to the drive line of the target pixel but also to the outer drive line adjacent thereto. This is a feature of the present invention. FIG. 1B shows an example in which current is supplied to the drive line of the target pixel and the drive line outside the target pixel. In FIG. 1B, illustration of the X-side drive line is omitted, and only the Y-side drive line 34 is drawn. With such a configuration, it is possible to reduce malfunction during driving of the magneto-optical spatial light modulator and to reduce driving current.

次に、隣接駆動ラインへの電流供給の効果について説明する。図2は、パルス電流を供給した時に各駆動ラインから発生する磁界の分布を示している。横軸は画素の中心を0とした時の駆動ライン断面方向の距離、縦軸は画素上面部分に発生する磁界の磁化反転方向成分を表している。
なお、この図2における計算モデルの条件は以下の通りである。
(1)駆動電線の幅は4.0μm、厚さ1.1μm
(2)画素のサイズは1辺14μmの正方形、厚さ2μm
(3)画素と駆動ラインの距離は1.5μm
(4)画素と画素の間隔は2μm
(5)駆動ラインの抵抗率1.8×10-8Ω・m
(6)駆動ラインへの供給電流50mA
(7)磁気光学素子の比透磁率11.2、飽和磁化7.9×10-2
Next, the effect of current supply to adjacent drive lines will be described. FIG. 2 shows the distribution of the magnetic field generated from each drive line when a pulse current is supplied. The horizontal axis represents the distance in the drive line cross-sectional direction when the center of the pixel is 0, and the vertical axis represents the magnetization reversal direction component of the magnetic field generated in the upper surface portion of the pixel.
The conditions of the calculation model in FIG. 2 are as follows.
(1) The width of the drive wire is 4.0 μm and the thickness is 1.1 μm.
(2) The pixel size is a square with a side of 14 μm and a thickness of 2 μm.
(3) The distance between the pixel and the drive line is 1.5 μm
(4) The pixel-to-pixel spacing is 2 μm
(5) Resistivity of drive line 1.8 × 10 −8 Ω · m
(6) Supply current 50 mA to the drive line
(7) Relative permeability 11.2 of magneto-optical element, saturation magnetization 7.9 × 10 −2 T

図2から分かるように、磁化反転の制御を行うターゲット画素の直上部を通る駆動ライン(これをターゲット画素ラインと称する)から発生する磁界は画素の中心付近に最大値が現れるようになっている。これに対し、前記駆動ラインに隣接した駆動ライン(これを第1隣接ラインと称する)から発生する磁界は、ちょうど画素の端部付近に最大値が現れている。図9に示したように、画素漏洩磁界の分布は画素の端部に向かって強い磁界が現れる傾向があり、隣接ラインからの磁界を印加することで画素漏洩磁界の影響を打ち消すことができる。更にその外側に隣接した駆動ライン(これを第2隣接ラインと称する)から発生する磁界は、磁界強度の最大値が隣接画素の内部に現れている。これにより、駆動ラインとその第1隣接ラインにより隣接画素に発生してしまう漏洩磁界を打ち消す効果が生じる。   As can be seen from FIG. 2, the maximum value of the magnetic field generated from the drive line (referred to as the target pixel line) passing immediately above the target pixel that controls the magnetization reversal appears near the center of the pixel. . On the other hand, the maximum value of the magnetic field generated from the drive line adjacent to the drive line (referred to as the first adjacent line) appears just near the end of the pixel. As shown in FIG. 9, in the distribution of the pixel leakage magnetic field, a strong magnetic field tends to appear toward the edge of the pixel, and the influence of the pixel leakage magnetic field can be canceled by applying the magnetic field from the adjacent line. Further, a magnetic field generated from a drive line adjacent to the outside (referred to as a second adjacent line) has a maximum value of the magnetic field strength appearing inside the adjacent pixel. This produces an effect of canceling the leakage magnetic field generated in the adjacent pixel by the drive line and the first adjacent line.

図3は、本発明に係る隣接ラインも利用して画素を磁化反転する駆動方式で発生する磁界分布を示している。
(a)は磁化反転の制御を行うターゲット画素の直上部の駆動ライン(ターゲット画素ライン)のみから発生する磁界を合成した場合(即ち従来例)である。
(b)はターゲット画素ラインと第1隣接ラインにそれぞれ25mAずつ電流を流した場合に得られる合成磁界、
(c)はターゲット画素ラインに25mA及び第1隣接ラインに50mA流した場合に現れる合成磁界、
(d)はターゲット画素ラインに10mA及び第1隣接ラインに50mA流した場合に現れる合成磁界、
(e)はターゲット画素ラインに−10mA及び第1隣接ラインに50mA流した場合に現れる合成磁界、
である。図3に示した境界線はそれぞれターゲット画素の端部と隣接画素の端部に対応している。
FIG. 3 shows a magnetic field distribution generated by a driving method in which the magnetization of a pixel is reversed using an adjacent line according to the present invention.
(A) is a case where a magnetic field generated only from a drive line (target pixel line) immediately above a target pixel that controls magnetization reversal is synthesized (that is, a conventional example).
(B) is a combined magnetic field obtained when a current of 25 mA is passed through the target pixel line and the first adjacent line,
(C) is a composite magnetic field that appears when a current of 25 mA flows in the target pixel line and 50 mA in the first adjacent line,
(D) is a combined magnetic field that appears when 10 mA is applied to the target pixel line and 50 mA is applied to the first adjacent line;
(E) is a combined magnetic field that appears when -10 mA is applied to the target pixel line and 50 mA is applied to the first adjacent line;
It is. The boundary lines shown in FIG. 3 correspond to the end portion of the target pixel and the end portion of the adjacent pixel, respectively.

(a)に示す磁界分布は、比較的均一性が高いものの、画素の端部では逆方向に磁界が印加されており、これが駆動時の多磁区化の要因となる。それに対して、(b)は画素端部における磁界が大きく増加している。そのため、画素漏洩磁界による画素端部の印加磁界の増減に対して駆動エラーが発生し難くなる。そして、周囲の画素の状態に合わせて隣接ラインの駆動電流のオン・オフを切り替えることで画素漏洩磁界による駆動エラーを更に減少することができる。 The magnetic field distribution shown in (a) is relatively high in uniformity, but a magnetic field is applied in the opposite direction at the end of the pixel, which causes a multi-domain at the time of driving. On the other hand, in (b), the magnetic field at the pixel end is greatly increased. Therefore, it is difficult for a drive error to occur with respect to increase / decrease of the applied magnetic field at the pixel end due to the pixel leakage magnetic field. Then, by switching on / off the drive current of the adjacent line according to the state of the surrounding pixels, it is possible to further reduce the drive error due to the pixel leakage magnetic field.

更に各ラインに流れる電流比を変更すると、図3の(c)、(d)、(e)に示すように、ターゲット画素内部の印加磁界分布がより均一になる。ターゲット画素内部の印加磁界分布の均一性が高くなると、ターゲット画素の磁化反転に必要な電流が減少して電流効率が上昇する。また、ターゲット画素の端部にも十分な磁界が印加されるために、画素漏洩磁界による駆動エラーも起こり難くなる。(c)は隣接画素への漏洩が小さくなるように調整した電流比率、(d)は画素内部の均一性を重視した電流比率、(e)は画素漏洩磁界の影響が大きい時に効果の高い電流比率である。   Furthermore, if the ratio of the current flowing through each line is changed, the applied magnetic field distribution inside the target pixel becomes more uniform as shown in FIGS. When the uniformity of the applied magnetic field distribution inside the target pixel is increased, the current required for the magnetization reversal of the target pixel is reduced and the current efficiency is increased. In addition, since a sufficient magnetic field is applied to the end portion of the target pixel, a drive error due to a pixel leakage magnetic field is less likely to occur. (C) is a current ratio adjusted so as to reduce leakage to adjacent pixels, (d) is a current ratio focusing on uniformity inside the pixel, and (e) is a current that is highly effective when the influence of the pixel leakage magnetic field is large. It is a ratio.

図4は、第1隣接ラインの磁界を一方のみオフにした時に現れる合成磁界である。
(f)はターゲット画素ラインと第1隣接ラインにそれぞれ25mAずつ電流を流した場合に得られる合成磁界、
(g)はターゲット画素ラインに10mA及び第1隣接ラインに50mA流した場合に現れる合成磁界、
である。
FIG. 4 shows a composite magnetic field that appears when only one of the magnetic fields in the first adjacent line is turned off.
(F) is a combined magnetic field obtained when a current of 25 mA is passed through the target pixel line and the first adjacent line,
(G) is a combined magnetic field that appears when 10 mA is applied to the target pixel line and 50 mA is applied to the first adjacent line;
It is.

ターゲット画素は、その周囲の画素の磁化状態によって、磁化反転に必要な磁界の大きさが異なる。例えば、ターゲット画素の片側周囲を囲む多数の画素が逆向き、反対側を囲む少数の画素が同じ向きの磁化状態の場合、多数の画素が囲む領域では磁化反転が促進され、余分な印加磁界は必要なく、逆に少数の画素が囲む側では磁化反転が妨げられ、大きな磁界が必要となる。このような状態の時に、(f)のような第1隣接ライン磁界を用いれば漏洩磁界と合わせて均一に磁界印加できるため、電流効率がよく多磁区化の起きない駆動が可能になる。なお、ここでいう電流効率の改善とは、ある値の動作磁界を持つ画素に対して、総電流をより少なくしても動作が可能になることを言う。従って、電流効率のよい駆動ラインほど、同じ動作磁界を持つ画素に対して少ない消費電力で駆動できることになる。   The target pixel differs in the magnitude of the magnetic field required for magnetization reversal depending on the magnetization state of the surrounding pixels. For example, when a large number of pixels surrounding one side of the target pixel are reversed and a small number of pixels surrounding the opposite side are in the same magnetization state, magnetization reversal is promoted in the region surrounded by the large number of pixels, and the extra applied magnetic field is On the contrary, on the side surrounded by a small number of pixels, magnetization reversal is prevented and a large magnetic field is required. In such a state, if the first adjacent line magnetic field as shown in (f) is used, the magnetic field can be uniformly applied together with the leakage magnetic field, so that driving with high current efficiency and no occurrence of multi-domains is possible. Note that the improvement in current efficiency here means that operation is possible even with a smaller total current for a pixel having an operating magnetic field of a certain value. Therefore, a drive line with higher current efficiency can drive a pixel having the same operating magnetic field with less power consumption.

同様に、画素漏洩磁界の分布が均一でないとき、その分布に合わせて、例えば(e)の条件をベースとして右側のターゲット画素ラインに20mA、左側のターゲット画素ラインに−20mA、そして左側の第1隣接ラインのみに70mAの電流を流した時に現れる磁界は図4の(g)のようになり、画素漏洩磁界の不均一性をほぼ完全に打ち消すことができる。そのため(f)に示す駆動条件より更に電流効率がよく、多磁区化の問題もほぼ確実に解決することができる。   Similarly, when the distribution of the pixel leakage magnetic field is not uniform, for example, based on the condition (e), 20 mA for the right target pixel line, −20 mA for the left target pixel line, and the left first The magnetic field that appears when a current of 70 mA is applied only to the adjacent line is as shown in FIG. 4G, and the non-uniformity of the pixel leakage magnetic field can be canceled almost completely. Therefore, the current efficiency is better than the driving condition shown in (f), and the problem of multi-domain can be solved almost certainly.

図5は、第2隣接ラインを利用する例を示しており、
(h)はターゲット画素ラインに10mA、第1隣接ラインに50mA、更に第2隣接ラインに20mA流した場合に現れる合成磁界、
(i)はターゲット画素ラインに50mA、第1隣接ラインに30mA、更に第2隣接ラインに20mA流した場合に現れる合成磁界、
である。第1隣接ラインの更に外側の第2隣接ラインにも電流を流せば、より精密な印加磁界の制御が可能になり、ターゲット画素内部の均一性を高めつつ隣接画素へのライン漏洩磁界を減少し、より理想に近い形での駆動が実現できる。
FIG. 5 shows an example using the second adjacent line,
(H) is a combined magnetic field that appears when a current of 10 mA is applied to the target pixel line, 50 mA to the first adjacent line, and 20 mA to the second adjacent line.
(I) is a composite magnetic field that appears when a current of 50 mA flows to the target pixel line, 30 mA to the first adjacent line, and further 20 mA to the second adjacent line;
It is. If a current is passed through the second adjacent line further outside the first adjacent line, more precise control of the applied magnetic field becomes possible, and the line leakage magnetic field to the adjacent pixel is reduced while improving the uniformity inside the target pixel. Therefore, it is possible to achieve driving in a more ideal form.

以上の説明から分かるように、本発明に係る磁気光学空間光変調器の駆動方法は、従来の方法に比べて隣接画素が及ぼす磁気作用に影響され難い駆動ができ、更に磁気作用の状態に対応して適切な駆動条件にシフトできるために、駆動時の画素の誤動作を極めて少なくできる。また、電流効率も増加して消費電力が減少するために、温度上昇が抑えられ動作の安定性も向上する。   As can be seen from the above description, the driving method of the magneto-optic spatial light modulator according to the present invention can be driven less affected by the magnetic action exerted by the adjacent pixels than the conventional method, and further supports the state of the magnetic action. Thus, since it is possible to shift to an appropriate driving condition, pixel malfunction during driving can be extremely reduced. In addition, since current efficiency increases and power consumption decreases, temperature rise is suppressed and operation stability is improved.

磁気光学式空間光変調器は、例えば次のような方法で製造する。磁性膜は、例えばBi置換希土類鉄ガーネット膜であり、GGG基板上に液相エピタキシャル成長によって約3μm成膜したものを用いる。
(1)磁性膜の全面に、スパッタ法や蒸着法などによりAl膜を形成する。その後、画素形成領域のみにレジスト層を形成する。
(2)次に、レジスト層をマスクとして、イオンミリングにより画素同士の間隙領域のAl膜を除去し、更にイオンミリングを進めて溝を形成する。従って、溝は、画素の領域を除いて縦横に格子状に形成される。なお、外周もイオンミリングして凹部にする。画素に対応する領域には、Al膜が残り、光反射膜となる。
(3)SiO2 絶縁膜を形成後、スパッタ法、蒸着法、あるいはメッキ法などによりCu膜を埋め込み、X側の駆動ラインを配線する、駆動ラインは、Cuの他、AuやAlなどで作製してもよい。
(4)更に、同様に、SiO2 絶縁膜を形成後、スパッタ法、蒸着法、あるいはメッキ法などによりCu膜を埋め込み、Y側の駆動ラインを配線する。この駆動ラインも、Cuの他、AuやAlなどで作製してもよい。
The magneto-optical spatial light modulator is manufactured, for example, by the following method. The magnetic film is, for example, a Bi-substituted rare earth iron garnet film, and is formed by depositing about 3 μm on the GGG substrate by liquid phase epitaxial growth.
(1) An Al film is formed on the entire surface of the magnetic film by sputtering or vapor deposition. Thereafter, a resist layer is formed only in the pixel formation region.
(2) Next, using the resist layer as a mask, the Al film in the gap region between the pixels is removed by ion milling, and further ion milling is performed to form a groove. Accordingly, the grooves are formed in a lattice shape in the vertical and horizontal directions except for the pixel region. The outer periphery is also ion-milled to form a recess. In the region corresponding to the pixel, the Al film remains and becomes a light reflecting film.
(3) After forming the SiO 2 insulating film, a Cu film is embedded by sputtering, vapor deposition or plating, and the X-side drive line is wired. The drive line is made of Au, Al, etc. in addition to Cu. May be.
(4) Further, similarly, after forming the SiO 2 insulating film, a Cu film is buried by sputtering, vapor deposition, plating, or the like, and the Y-side drive line is wired. This drive line may also be made of Au, Al, etc. in addition to Cu.

このようにして、横128行×縦128列の合計約1万6千個の画素からなる磁気光学式空間光変調器を試作した。これらの画素にバイアス磁界を印加し、それぞれ磁化反転する磁界のばらつきを調べたところ、±3200m/A(40Oe)程度であった。画素漏洩磁界の最大値、即ちターゲット画素の周囲の画素が全て順方向を向いているときと、逆方向を向いているときの画素漏洩磁界を計算すると、その差は±2400m/A(30Oe)程度となった。このことから、画素の反転磁界ばらつきの主要因は画素漏洩磁界であることが判る。   In this manner, a magneto-optic spatial light modulator having a total of about 16,000 pixels of 128 horizontal rows × 128 vertical columns was manufactured. When a bias magnetic field was applied to these pixels and the variation of the magnetic field that reversed the magnetization was examined, it was about ± 3200 m / A (40 Oe). The maximum value of the pixel leakage magnetic field, that is, the pixel leakage magnetic field when the pixels around the target pixel are all in the forward direction and in the reverse direction, the difference is ± 2400 m / A (30 Oe). It became about. From this, it can be seen that the main factor of variation in the switching magnetic field of the pixel is the pixel leakage magnetic field.

このような磁化状態で多磁区化を防ぐためには、1端子当たり150mA以上の駆動電流と、磁界の均一性を増加させるためのバイアス磁界の印加が不可欠であった。また、ターゲット画素と同じ列の画素にはターゲット画素の半分程度のパルス磁界が印加されてしまう磁気光学式空間光変調器の構造上、印加磁界ばらつき幅の約1.5倍以下の印加磁界で動作する画素は採用できない。例えば、8000m/A(100Oe)の磁界印加で磁化反転する画素を採用した場合、ターゲット画素の反転時にはばらつきを考慮して11200m/A(140Oe)の磁界を発生させなければならない。このとき同じ縦列、横列の画素には5600m/A(70Oe)の磁界が印加されることになるが、ばらつきにより動作磁界が4800m/A(60Oe)に低下している画素が存在するため、誤作動が起きてしまう。もし、より小さい駆動磁界で動作する画素を採用することができれば、装置の消費電力を大きく下げることができ、磁気光学式空間光変調器の更なる大規模化が実現できる。   In order to prevent multi-domain formation in such a magnetized state, it is indispensable to apply a driving current of 150 mA or more per terminal and a bias magnetic field for increasing the uniformity of the magnetic field. In addition, due to the structure of the magneto-optical spatial light modulator in which a pulse magnetic field about half that of the target pixel is applied to pixels in the same column as the target pixel, an applied magnetic field of about 1.5 times or less of the applied magnetic field variation width is used. Pixels that operate cannot be used. For example, when a pixel whose magnetization is reversed by applying a magnetic field of 8000 m / A (100 Oe) is adopted, a magnetic field of 11200 m / A (140 Oe) must be generated in consideration of variations when the target pixel is reversed. At this time, a magnetic field of 5600 m / A (70 Oe) is applied to the pixels in the same column and row, but there is a pixel in which the operating magnetic field is reduced to 4800 m / A (60 Oe) due to variations. Operation will occur. If a pixel that operates with a smaller driving magnetic field can be employed, the power consumption of the device can be greatly reduced, and further enlargement of the magneto-optic spatial light modulator can be realized.

そこで、隣接ラインにも通電したところ、駆動時の多磁区化は解消され、バイアス磁界を印加しない状態でも正常に動作するようになった。これは、磁化反転を妨げる効果の強い画素端部における印加磁界が隣接ラインの磁界により強化され、磁化反転が可能になったためである。また、駆動するラインを増やしたために、駆動ラインの断面積を大きくしたのと同じ効果があり、駆動時の消費電力の低減が可能となる。結局、これらの効果が相俟ってバイアス磁界が無く、且つ1端子当たり50mAでの駆動が可能になった。   Therefore, when the adjacent line was also energized, the multi-domain formation at the time of driving was eliminated, and the device operated normally even when no bias magnetic field was applied. This is because the applied magnetic field at the end of the pixel, which has a strong effect of preventing magnetization reversal, is strengthened by the magnetic field of the adjacent line, thereby enabling magnetization reversal. In addition, since the number of lines to be driven is increased, the same effect as increasing the cross-sectional area of the drive line is obtained, and power consumption during driving can be reduced. Eventually, these effects combined, there was no bias magnetic field, and it was possible to drive at 50 mA per terminal.

更に、周囲の画素の磁化状態に合わせて、隣接ラインの電流切り替えを行った場合、画素漏洩磁界により過剰に駆動磁界が印加されている箇所では電流を打ち切ることができるので、消費電流が更に減少できることが確認できた。   Furthermore, when the current of adjacent lines is switched in accordance with the magnetization state of the surrounding pixels, the current can be cut off at locations where the drive magnetic field is excessively applied due to the pixel leakage magnetic field, further reducing current consumption. I was able to confirm that it was possible.

一方、駆動パルス電流の制御装置を簡単なものにするため、駆動ラインに流れる電流の大きさは固定されていることが多いが、駆動ラインに流れる電流を可変できる場合は、より効率よく画素漏洩磁界の影響を打ち消すことのできる駆動磁界分布が実現でき、駆動時の安定性と低電流をさらに高めた磁気光学式空間光変調器を作製できる。   On the other hand, in order to simplify the control device for the drive pulse current, the magnitude of the current flowing through the drive line is often fixed. However, if the current flowing through the drive line can be varied, pixel leakage is more efficient. A driving magnetic field distribution capable of canceling the influence of the magnetic field can be realized, and a magneto-optical spatial light modulator can be manufactured that further enhances the stability and low current during driving.

他にも、第1隣接ラインの更に外側の駆動ライン(第2隣接ライン)にも通電することによって、駆動時の隣接画素の誤動作を更に減少できる効果があることも分かった。これは、追加ラインから発生する磁界によって、隣接位置の画素に発生するライン漏洩磁界を打ち消すことができるからである。駆動ラインの漏洩磁界がなくなると駆動時の印加磁界ばらつきがなくなるので、前記した画素動作磁界のばらつきと同じ理由で画素の動作磁界の閾値を下げて低駆動電流化を実現することができる。   In addition, it has also been found that there is an effect of further reducing the malfunction of the adjacent pixel during driving by energizing the drive line (second adjacent line) further outside the first adjacent line. This is because the line leakage magnetic field generated in the adjacent pixel can be canceled out by the magnetic field generated from the additional line. When there is no leakage magnetic field in the drive line, there is no variation in the applied magnetic field at the time of driving. Therefore, for the same reason as the variation in the pixel operation magnetic field, the threshold of the pixel operation magnetic field can be lowered to achieve a low drive current.

このように、駆動の方法の変更によって駆動の安定性を増加させると、それに合わせて消費電流をより低減していくことが可能となり、前記した実験の結果では1端子当たり35mA、計算を用いた理論上の性能は1端子当たり30mAでの駆動が可能になった。   As described above, when the driving stability is increased by changing the driving method, it becomes possible to further reduce the current consumption accordingly. In the result of the above experiment, 35 mA per terminal is used for the calculation. The theoretical performance enabled driving at 30 mA per terminal.

上記の理由で、本発明に係る駆動方法を用いると、高情報密度でも良好に動作する空間光変調器を得ることができる。   For the above reasons, when the driving method according to the present invention is used, a spatial light modulator that operates well even at a high information density can be obtained.

本発明における駆動ライン構成と駆動方法の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the drive line structure and drive method in this invention. ターゲット画素ライン及び隣接ラインから発生する磁界分布図。The magnetic field distribution map generated from a target pixel line and an adjacent line. 本発明における隣接ラインを利用する方式で発生する磁界分布図。The magnetic field distribution map which generate | occur | produces by the system using the adjacent line in this invention. 片側の隣接ラインの電流をオフにした場合に発生する磁界分布図。The magnetic field distribution map which generate | occur | produces when the electric current of the adjacent line of one side is turned off. 隣接ラインの更に外側のラインを利用した場合に発生する磁界分布図。The magnetic field distribution map which generate | occur | produces when using the line further outside of an adjacent line. 磁気光学空間光変調器の全体構成例を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the overall configuration of a magneto-optic spatial light modulator. 基本動作の説明図。Explanatory drawing of basic operation. 従来方式における駆動ラインと発生磁界の一例を示す説明図。Explanatory drawing which shows an example of the drive line and generated magnetic field in a conventional system. 画素から発生する磁界の分布を示す図。The figure which shows distribution of the magnetic field generated from a pixel.

符号の説明Explanation of symbols

14 画素
32 X側の駆動ライン
34 Y側の駆動ライン
14 pixels 32 X-side drive line 34 Y-side drive line

Claims (5)

磁気光学材料からなる磁性膜を有し、該磁性膜内に、ファラデー効果によって偏光方向の回転を与える画素が、多数、互いに離間した状態でX方向及びY方向に2次元的に配列され、画素に沿って配線したX側の駆動ライン及びY側の駆動ラインを流れる駆動電流によって発生する合成磁界により各画素の磁化方向を個別に制御する方式の磁気光学式空間光変調器の駆動方法において、
X側の駆動ライン及びY側の駆動ラインは、それぞれX方向に配列されている画素及びY方向に配列されている画素の周縁上を真っ直ぐに延び、X側とY側の各2本の駆動ラインによって各画素をその中心部を除いて「井」の字状に囲むように配線され、画素の磁化方向の変更時に、ターゲット画素を囲む2本のX側の駆動ライン及び2本のY側の駆動ラインに主電流を流すと共に、前記ターゲット画素の駆動ラインの外側に隣接する駆動ラインにも同時に補助電流を流し、それらにより発生する合成磁界により前記ターゲット画素の磁化方向を個別に制御することを特徴とする磁気光学式空間光変調器の駆動方法。
A pixel having a magnetic film made of a magneto-optical material, and a plurality of pixels that rotate the polarization direction by the Faraday effect are two-dimensionally arranged in the X direction and the Y direction in a state of being separated from each other. In the method of driving a magneto-optical spatial light modulator in which the magnetization direction of each pixel is individually controlled by a combined magnetic field generated by a drive current flowing through the X-side drive line and the Y-side drive line wired along
The X-side drive line and the Y-side drive line extend straight on the periphery of the pixels arranged in the X direction and the pixels arranged in the Y direction, respectively, and each of the two drives on the X side and the Y side Each pixel is wired by a line so as to enclose each pixel in the shape of a “well” except for its central portion, and when the magnetization direction of the pixel is changed, two X-side drive lines and two Y-sides surrounding the target pixel A main current is supplied to the drive line of the target pixel, and an auxiliary current is supplied to the drive line adjacent to the drive line of the target pixel at the same time, and the magnetization direction of the target pixel is individually controlled by the resultant magnetic field generated by them. A method for driving a magneto-optical spatial light modulator.
ターゲット画素に沿った駆動ラインに流れる主電流と、隣接する画素に沿った駆動ラインに流れる補助電流との電流比が、1:0.5〜1:5の範囲内である請求項1記載の磁気光学式空間光変調器の駆動方法。 A main current flowing through the driving line along the target pixel, the current ratio of the auxiliary current flowing through the driving lines along the adjacent pixels, 1: 0.5 to 1: claim 1 Symbol placement is in the range of 5 Driving method of magneto-optical spatial light modulator. ターゲット画素に沿った駆動ラインに流れる主電流と、隣接する画素に沿った駆動ラインに流れる補助電流が、同じ大きさである請求項記載の磁気光学式空間光変調器の駆動方法。 3. The method of driving a magneto-optical spatial light modulator according to claim 2 , wherein the main current flowing through the drive line along the target pixel and the auxiliary current flowing through the drive line along the adjacent pixel have the same magnitude. 画素の磁化方向の変更時に、ターゲット画素に沿ったX側の駆動ライン及びY側の駆動ラインに主電流を流すと共に、前記ターゲット画素の外側に隣接して位置する駆動ラインのみならず、その更に外側の駆動ラインにも補助電流を流すようにした請求項1乃至のいずれかに記載の磁気光学式空間光変調器の駆動方法。 When the magnetization direction of the pixel is changed, the main current is supplied to the X-side drive line and the Y-side drive line along the target pixel, and not only the drive line located adjacent to the outside of the target pixel, but also the driving method of the magneto-optical spatial light modulator according to any one of claims 1 to 3 on the outside of the drive line and to flow the auxiliary current. 画素の磁化方向の変更時に、画素パターンに応じて補助電流の主電流に対する比率を変え、ターゲット画素にトータルとして平坦な分布の磁界が印加されるようにした請求項1乃至のいずれかに記載の磁気光学式空間光変調器の駆動方法。 When changing the magnetization direction of the pixels, changing the ratio to the main current of the auxiliary current in accordance with the pixel pattern, according to any one of claims 1 to 4 field of flat distribution as a whole to the target pixel is to be applied Driving method of magneto-optical spatial light modulator.
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