JPH02254405A

JPH02254405A - 空間光変調器

Info

Publication number: JPH02254405A
Application number: JP7759089A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Atsuta; 熱田　裕史; Kanji Nishii; 西井　完治
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-03-28
Filing date: 1989-03-28
Publication date: 1990-10-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、光情報処理、光通信、光応用計測などに用い
られる空間光変調器に関する。

従来の技術２次元情報を２次元のまま処理する並列光情報処理にお
いて、空間光変調器が使用される。第１５図は従来の空
間光変調器の一例を示す模式側面図である。同図におい
て、１は入力画像であり、２はそれを照らす照明光源、
３は結像レンズであり、入力画像２は、ガラス基板４と
透明電極５を経て光導伝体層６上に結像される。７は結
像光８を遮断するフィルタ、９は液晶、１０は透明電極
、１１はガラス基板であり、透明電極５．１０には電圧
が印加される。先導伝体層６には入力画像１の強度分布
に応じた導電率分布が形成され、それによって液晶９に
電位分布が印加され、電界効果、動的散乱効果などの電
気光学効果の分布を誘起する。１２は被変調光となるコ
ヒーレント光でアリ、ダイクロイックミラー１３によっ
て反射され、液晶を透過して電気光学効果により２次元
的変調を受けて、出射する。

このように従来の空間光変調器は、変調の空間分布を施
す材料として液晶や電気光学結晶が用いられ、屈折率（
複屈折性）の空間分布が作られる。

これに偏光子と検光子を組み合わせ、光の強度分布に変
換するなどして使用される。何れも印加電圧の空間分布
を作る必要があり、その方法として離散分布型と連続分
布型がある。離散分布型は透明電極をマトリックス状に
離散的に配設して行う方法であり、連続分布型は光導伝
体層や電気光学結晶を連続的に設け、光で書き込んで行
う方法である。また、被変調光の光路によって、透過型
と反射型がある。透過型は光が液晶や電気光学結晶を通
り抜けて変調される方法であり、反射型は光が一旦液晶
や電気光学結晶を通り抜け、誘電体ミラーによって反射
され１．再び液晶や電気光学結晶を通って入射画に出て
きて変調される方法である。

発明が解決しようとする課題これら従来の空間光変調器においては、変調される光、
すなわち被変調光が液晶や電気光学結晶の内部に〜旦入
り、偏光作用を受けて出てくる。

これは透過型だけでなく、従来の反射型でも同様である
。液晶や電気光学結晶には複屈折性の空間分布が作られ
、屈折率は微視的には複雑に分布するため、均質で−様
な光の透過媒体ではない。離散分布型であれば、マトリ
ックス状に配置された透明電極も透過しなければならず
、均質性はさらに損なわれる。

また当然、液晶や電気光学結晶は原理的に有限な厚みを
必要とするが、このような均質でない媒体に被変調光を
透過させることにより、偏光作用を得る反面、それに伴
って光の波面が乱される。

つまり、散乱、スペックルノイズ、あるいは収差の乱れ
といった悪影響も同時に被変調光が被ることになる。こ
のことが被変調光のＳＮ比や光の利用効率の低下、分解
能の低下といった問題を生じていた。さらに従来の空間
光変調器は、その変調原理から機能的柔軟性に乏しく、
例えば空間光変調器単体で種々の論理演算機能を実現す
るといった多機能化を図ることも困難であった。

本発明はこのような点に鑑みて、複屈折性が無く屈折率
の−様な均質媒体だけに被変調光を透過させることによ
り、波面を乱すことなく偏光作用も介さず直接的に２次
元的強度分布となる変調を与えることができ、しかも種
々の変調機能、論理演算機能を有する空間光変調器を提
供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明の技術的な手段は、被変調光が入射および出射し
、光学定数の制御されない均質な媒体と、前記媒体の界
面にて被変調光を全反射させる反射面と、前記反射面に
おける全反射を、エバネッセント波からのエネルギー吸
収により減衰させる全反射減衰手段と、前記全反射の減
衰量を２次元的に変化させる全反射減衰制御手段を設け
ることを特徴とする。

作用本発明は、光学ガラスのような均質な媒体の界面におい
て被変調光を全反射させ、全反射面の反対側に滲み出る
エバネッセント波からの部分的エネルギー吸収により全
反射を減衰させ、反射する被変調光に２次元的強度分布
を与える。被変調光は、偏光作用を介さず直接的に振幅
変化の空間分布を与えられ、均質な媒体だけを透過する
ため、屈折率の作用で波面を乱されることはない。従っ
て従来の空間光変調器で液晶や電気光学結晶に被変調光
が入り込むことによって生じていた、光の散乱、スペッ
クルノイズ、あるいは収差の乱れといった悪影響は無く
せる。また反射率の高い全反射現象を利用するため光の
利用効率を高くでき、併せて表面ポラリトンなどの作用
により大きな全反射減衰状態が可能であり、高い振幅変
調度が得られＳＮ比の良好な空間光変調器を実現できる
。

また、前記手段を組み合わせることによりアナログ的強
度分布の制御光をもとに振幅変調、面積階調変調、離散
分布変調、連続分布変調、反転変調、２値化変調など種
々の変調機能を可能とする。

さらに、ディジタル的強度分布の制御光をもとに否定、
論理積、否定的論理積、論理和、否定的論理和の並列演
算を行う論理回路、あるいは双安定機能を有する光メモ
リーとしての動作も可能とする。

また、制御光強度に対する全反射減衰量の増減量、増減
方向、増減閾値を電気的に設定可能にすることもでき、
種々の機能切り換えの可能な多機能空間光変調器をも実
現できる。

実施例以下、本発明の空間光変調器における実施例を図面にも
とづいて説明する。

第１図は本発明の空間変調器の第１の実施例の模式側面
図であり、離散的に配設した全反射減衰手段と、反射面
の反対方向から照射する制御光の強度に応じて全反射減
衰量を変化させる、離散的に配設した全反射減衰制御手
段などを設ける。そして波面を乱すことなく偏光作用も
介さず直接的に２次元的強度分布となる変調を与え、し
かも種々の変調機能、論理演算機能を有する空間光変調
器を実現するものである。同図において、２１は光学ガ
ラスにて作られるプリズムであり、被変調光２２の入射
面２１Ａ１　　それを全反射させる反射面２１Ｂ１　　
および出射面２１Ｇを有する。被変調光２２はレーザー
光源などによって作られるコヒーレントな平行光束とし
、ここではＴＭ波（横方向磁界波）とする。２３は光学
ガラスにて作られるガラス基板であり、制御光２４を入
射させる。制御光２４は、入力画像などによって作られ
る２次元的強度分布を有するインコヒーレントな光束と
するが、コヒーレントな光束でもかまわない。ガラス基
板２３には、透明電極２５、先導伝体層２６、離散的に
配列された縦効果型の圧電素子２７、および圧電素子２
７の各々には対向電極２８を設ける。対向電極２８の表
面は反射面２１Ｂと近接して対向させ、透明電極２５と
対向電極２８の間には電源Ｖ＋にて所定の電圧を印加す
る。この対向電極２８への電圧は、スイッチング手段２
９により個別の印加も可能とする。また３０．３１も縦
効果型の圧電素子であり、反射面２１Ｂの周囲に設け、
電源ｖ２、Ｖ３によって各々電圧を印加、制御可能とす
る。３２．３３はスペーサとなる所定の厚みの膜であり
、反射面２１Ｂと対向電極２８との間の基準ギャップ厚
みを設定する。そしてプリズム２１とガラス基板２３と
は、このスペーサ３２．３３と圧電素子３０．３１を設
ける周辺部分にて連結される。

このような構成の第１の実施例において、反射面２１Ｂ
にて被変調光２２を全反射させ、反対側に滲み出るエバ
ネッセント波からエネルギーを部分的に吸収することに
より全反射を減衰させ、反射する被変調光２２に振幅変
化の空間分布を与えることを行う。

まず、そこで利用する基本的な物理現象について説明し
ておく。第２図は全反射におけるエバネッセント波から
のエネルギー吸収のよる反射率変化（反射光強度変化）
の例を示す特性図である。

同図において、横軸に示すギャップ厚みとは、反射面の
反対側に接近させたエネルギー吸収手段つまり全反射減
衰手段と反射面との距離であり、Ｐ点がギャップの無い
接触状態である。

特性にはＦＴＲ曲線とＡＴＲ曲線で示されるように２種
類ある。ＦＴＲ曲線の特性はＦｒｕｓｔｒａｔｅｄＴｏ
ｔａｌ　Ｒｅｆｌｅｃｔｌｏｎと呼ばれ、反射面の反対
側からギャップ媒質よりも屈折率の高いガラスなどの光
透過物質を８点から接近させた際に、全反射状態がこわ
され次第に透過光が発生し始め、Ｐ点の透過状態に移行
する物理現象である。またＡＴＲ曲線の特性はＡｔｔｅ
ｎｕａｔｅｄ　Ｔｏｔａｌ　Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎと呼
ばれ、反射面の反対側から銀、銅、アルミなどの金属物
質を８点から接近させた際に、表面ポラリトンの励起に
よるエネルギー吸収によって反射光が次第に減衰して極
小値Ｑ点に達し、再び全反射状態に移行する物理現象で
ある。表面ポラリトンとは、電磁波と表面分極波（表面
プラズモン、表面励起子、表面マグノンなど〕が結合し
た素励起であり、表面プラズモン、あるいは表面プラズ
モンポラリトンと呼ばれることもある。

ＦＴＲ曲線では反射光の一部が透過光に換わるとみなせ
るが、ＡＴＲ曲線では反射光が減衰しているだけで透過
光は無い。どちらの特性（反射率とギャップ厚みの関係
）も、光の波長、偏光方向、入射角、プリズムやギャッ
プの屈折率、吸収手段の材質（誘電率、屈折率）などに
よって詳細が決められる。特にＡＴＲ曲線はそれらの構
成によって種々の設定が可能であるが、Ｑ点のギャップ
厚み寸法は大体１〜２μｍ程度になる。本発明ではこれ
らＦＴＲ曲線やＡＴＲ曲線に関係する特定のパラメータ
を変化させ、反射光のエネルギーを部分的に吸収するこ
とにより、被変調光に２次元的強度分布を与えることを
行う。

再び第１図に戻って、第１の実施例の説明を続ける。透
明電極２５と全ての対向電極２８との間に一定の電圧を
印加しておき、制御光２４を光導伝体層２６上に結像さ
せる。光導伝体層２６には結像の強度分布に応じて導１
！率分布が形成され、それによって圧電素子２７の各々
に加わる電圧、従って電界強度が決められ、機械的変位
の分布を発生させ、それを対向電極２８の位置変化とす
る。

対向電極２８は銀や銅で形成する全反射減衰手段でもあ
り、反射面２１Ｂとのギャップ厚みを予め第２図のＡＴ
Ｒ曲線横軸のＱ点に設定しておく。このときのギャップ
厚みの設定は、対向電極２８の表面を同一平面に加工し
スペーサ３２．３３でおして微調整を行う。制御光２４
による圧電素子２７の動作範囲が第２図のＱＲ間もしく
はＱＰ間の範囲の動きに対応するよう、ゲインを設定し
ておくことにより、制御光２４の強度に応じて全反射の
減衰量が変わる。つまり制御光２４の強度分布に応じて
、対向電極２８は第２図Ｑ点からＲ点またはＰ点に向か
って離散的に移動し、２次元的に＼振幅変調された被変
調光２２の出射光２２Ａを作り出すことができる。また
、ギャップ厚みを予め第２図のＲ点もしくはＰ点に設定
しておき、対向電極２８をＱ点に向かって移動させた場
合には、制御光２４の強度分布を反転させた振幅変調を
行うことができる。また第２図のＦＴＲ曲線のＱＰ間を
利用して類似の変調を行うこともできる。その場合、対
向電極２５自身またはその上に着色フィルタなどの光を
透過し吸収させる手段を全反射減衰手段として施し、Ｐ
点からＱ点に向かって、あるいはＱ点からＰ点に向かっ
て動作させる。このようにして、アナログ的強度分布を
した制御光を入射させ、その強度増加に伴い全反射減衰
量を減少させる全反射減衰制御手段を設け、制御光と同
傾向のアナログ的強度分布を有する被変調光を得ること
が可能となる。また制御光の強度増加に伴い全反射減衰
量を増加させる全反射減衰制御手段を設け、制御光と反
転イメージのアナログ的強度分布の被変調光を得ること
が可能となる。

また本実施例では第１図において、制御光２４の強度分
布に依らず、スイッチング素子２９にて圧電素子２７各
々の印加電圧を制御し、電気信号により２次元的な振幅
変調を行うことができる。

第１図では圧電素子２７各々には同一の電圧が加わる図
としているが、各々異なる電圧に制御して印加されるよ
うな回路としてもよく、またこれは圧電素子２７各々の
特性ばらつきの補正手段として用いることもできる。ま
た周囲に設けた圧電素子３０．３１は、ギャップ厚みの
微調整だけでなく、圧電素子２７によって２次元的分布
を与えられた被変調光２２を、さらに−括して振幅変調
をかけるといった使い方もできる。

さらに本実施例は、０１１に符号化された強度分布を有
する光学的２次元ディジタル情報を並列で論理演算する
種々の論理回路として動作させることもできる。第３図
（ａ）は２値化回路と否定回路、第３図（ｂ）は論理積
回路、否定的論理積回路、論理和回路、否定論理和回路
の動作説明に用いる空間光変調器の模式側面図であり、
第１図をさらに簡略化して描いである。第１図のプリズ
ム２１とガラス基板２３に挟まれる部分を、第３図では
一括して制御層３４として示す。第３図において、入力
光Ｘ１　Ｙは制御層３４に対して制御光として作用させ
、出力光Ｚは反射によって得られる被変調光である。出
力光Ｚの入射光は強度が２次元的に一定の光を用い、そ
の値を１とする。

また、入力光Ｘの強度増加により出力光強度を増加させ
て変調する方法を順方向制御と呼び、入力光Ｘの強度増
加により出力光強度を減少させて変調する方法を逆方向
制御と呼ぶことにする。

また第４図はここでの論理回路に使用する、圧電素子２
７（第１図）の変位−電界特性のヒステリシス曲線を示
す図であり、同曲線は圧電材料や構成によって設定でき
、電界の履歴と方向、電界値によって変位すなわちギャ
ップ厚みが決まる。

本実施例ではギャップ厚みの初期値、制御方向、印加電
圧を所定の関係に設定して、一つの構成で種々の論理演
算機能をもつ空間変調器として動作させることができ、
次に回路機能別に説明する。

〔２値化回路〕第３図（ａ）にて入力光Ｘの強度を出力光Ｚに２値化す
る回路である。第２図において、ギャップ厚みの初期値
をＱ＋点としてＲ１点（変位の飽和点とする）まで順方
向制御を行う。そのため第４図におけるＨ点を出発点と
して、■、１点を経て飽和するまで、入力光Ｘの強度増
加に応じた負の電界が加わるよう、予め電源Ｖ＋（第１
図）にて印加電圧の極性を設定しておく。印加電圧の値
は１点に対応する入力光Ｘの値が０．５となるよう、ま
た１点に対応する入力光Ｘの値が１となるよう設定して
おく。さらにギャップ厚みの初期値が０１点となるよう
、電源Ｖ２、Ｖ２　（第１図）にて印加電圧を設定して
おく。このような状態から入力光Ｘの強度が０から増え
るに従い、先導保体層２θ（第１図）の導電率が上がり
、圧電素子２６には負の電界が加わって収縮し始め、ギ
ャップ厚みが次第に増大する。しかしその量は、第４図
のヒステリシス曲線によって最初は少なく、１点を過ぎ
てから急激に増大し、１点を過ぎて飽和する。従って第
２図のＡＴＲ曲線では９５点を出発してＲ８点に到達す
る動作となり、第５図（ａ）のような入力光Ｘと出力光
Ｚとの強度の関係が得られる。第５図（ａ）において、
Ｈ１■、１点は第４図のそれに対応する。出力光Ｚの強
度は入力光Ｘ＝０゜５まではほとんど０であるが、この
閾値を越えるとほぼ１が得られ、Ｘ＝１以゛上では安定
した１が得られる。閾値を設定するＩＪ間は、第４図の
ヒステリシス曲線および第２図のＡＴＲ曲線において、
できるだけ急峻に立つ形の特性設定をするとよい。入力
光Ｘと出力光Ｚの関係を下記に示す。

このようにして、制御光の強度増加が所定値までは全反
射減衰量の減少を抑え、前記所定値を越えると全反射減
衰量を急激に減少させ一定値に飽和させる全反射減衰制
御手段を設け、制御光を２値化した強度分布の被変調光
を得ることができる。

〔否定回路〕

第３図（ａ）にて強度的に２値化された入力光Ｘの否定
（Ｎ０Ｔ）を出力光Ｚに得る回路であり、第２図におい
てギャップ厚みの初期値をＲ＋点として、Ｑ＋点まで逆
方向制御を１行う。Ｑ＋点は変位の飽和点とする。その
ため第４図におけるに点を出発点として、入力光Ｘの強
度増加に応じた正の電界が加わるよう、予め電源Ｖ＋（
第１図）にて印加電圧を設定しておく。印加電圧の値は
Ｌ点に対応する入力光Ｘの値が０．５となるよう、また
Ｍ点に対応する入力光Ｘの値が１となるよう設定してお
く。さらにギャップ厚みの初期値がＲ＋点となるよう、
電源Ｖ２．Ｖ２（第１図）にて印加電圧の極性を設定し
ておく。このような状態から入力光Ｘの強度が増えるに
従い、光導伝体層２ＢＣ第１図）の導電率が上がり、圧
電素子２６には正の電界が加わって伸長し始め、ギャッ
プ厚みが次第に減少する。しかしその量は第４図のヒス
テリシス曲線によって最初は少なく、Ｌ点を過ぎてから
急激に増大し、Ｍ点を過ぎて飽和する。従って第２図の
ＡＴＲ曲線では、Ｒ１点を出発してＱ＋点に到達する動
作となり、第５図（ｂ）のような入力光Ｘと出力光Ｚと
の強度の関係が得られる。第５図（ｂ）において、Ｋ、
Ｌ、Ｍ点は第４図のそれに対応する。出力光Ｚの強度は
入力光Ｘ＝０．５までは１であるが、Ｘ＝１に近づくに
つれて０が得られ、否定の関係となる。閾値を設定する
ＬＭ間は、第４図のヒステリシス曲線および第２図のＡ
ＴＲ曲線において、できるだけ急峻な形の特性設定をす
れば、否定的２値化回路としても機能させられる。入力
光Ｘと出力光Ｚの関係を下記に示す。

このようにして、０１１に符号化されたディジタル的強
度分布の制御光を入射させ、その強度が０のとき全反射
減衰量をほぼ最小とし、強度が１からＯの間で全反射減
衰量を増加させ、強度が１のとき全反射減衰量をほぼ最
大にする全反射減衰制御手段を設け、制御光の論理的否
定に対応するディジタル的強度分布の被変調光を得るこ
とができる。また、制御光の強度増加が所定値までは全
反射減衰量の増加を抑え、所定値を越えると全反射減衰
量を急激に増加させ一定値に飽和させる全反射減衰制御
手段を設けると、制御光を２値化反転した強度分布の被
変調光を得ることができる。

〔論理積回路〕

第３図（ｂ）にて強度的に２値化された入力光ＸとＹの
論理積（ＡＮＤ）を出力光Ｚに得る回路であり、第２図
においてギャップ厚みの初期値を０１点としてＲ７点ま
で順方向制御を行う。Ｒ１点は変位の飽和点とする。そ
のため第４図におけるＨ点を出発点として、入力光Ｘ、
Ｙの強度和の増加に応じた負の電界が加わるように予め
電源Ｖ＋（第１図）にて印加電圧の極性を設定しておく
。印加電圧の値は１点に対応する入力光Ｘ＋Ｙの値が１
となるよう、また１点に対応する入力光Ｘの値が２とな
るよう設定しておく。さらにギャップ厚みの初期値がＱ
、点となるように電源Ｖ２．Ｖ３（第１図）にて印加電
圧を設定する。このような状態から入力光Ｘ＋ＹがＯか
ら増えるに従い、光導伝体層２６（第１図）の導電率が
上がり、圧電素子２８には負の電界が加わって収縮し始
め、ギャップ厚みが次第に増大する。しかしその量は第
４図のヒステリシス曲線によって最初は少なく１点を過
ぎてから増大し、１点を過ぎて飽和する。従って第２図
のＡＴＲ曲線では度の関係が得られる。第５図（Ｃ）に
おいて％ＨＩＩ、Ｊ点は第４図に対応する。出力光Ｚの
強度は入力光Ｘ＋Ｙ＝　１まではほとんど０であるが、
Ｘ十Ｙ＝２に近づくにつれて１が得られ、すなわち論理
積の関係となる。

このようにして、０，１に符号化されたディジタル的強
度分布の制御光を複数（ｎ）入射させ、その強度和が０
からｎ−１のとき全反射減衰量をほぼ最大としてその減
少を抑え、強度和がｎ−１からｎの間で全反射減衰量を
減少させ、強度和がｎのとき全反射減衰量をほぼ最小に
する全反射減衰制御手段を設け、制御光の論理積に対応
するディジタル的強度分布の被変調光を得ることができ
る。

〔否定的論理積回路〕

第３図（ｂ）にて強度的に２値化された入力光ＸとＹの
否定的論理積（ＮＡＮＤ）を出力光Ｚに得る回路であり
、第２図においてギャップ厚みの初期値をＲ１点として
ＮＱＩ点（変位の飽和点とする）まで逆方向制御を行う
。そのため第４図におけるに点を出発点として、入力光
Ｘ、Ｙの強度和の増加に応じた正の電界が加わるよう、
予め電源Ｖ＋（第１図）にて印加電圧の極性を設定して
おく。印加電圧の値は、Ｌ点に対応する入力光Ｘ＋Ｙの
値が１となるよう、またＭ点に対応する入力光Ｘの値が
２となるよう設定しておく。さらにギャップ厚みの初期
値がＲ５点となるように［源Ｖ２．Ｖ３（第１図）にて
印加電圧を設定しておく。このような状態から入力光Ｘ
＋ＹがＯから増えるに従い、光導伝体層２６（第１図）
の導電率が上がり、圧電素子２６には正の電界が加わっ
て伸長し始め、ギャップ厚みが次第に減少する。しかし
その量は第４図のヒステリシス曲線によって最初は少な
く、Ｌ点を過ぎてから増大し、Ｍ点を過ぎて飽和する。

従って第２図のＡＴＲ曲線ではＲ２点を出発して０１点
に到達する動作となり、第５図（ｄ）のような入力光Ｘ
＋Ｙと出力光Ｚとの強度の関係が得られる。第５図（ｄ
）において、Ｋ、Ｌ、Ｍ点は第４図に対応する。出力光
Ｚの強度は入力光ｘ＋ｙ＝　ｔまではほとんど１である
が、Ｘ＋Ｙ＝２に近づくにつれて０が得られ、すなわち
否定的論理積の関係となる。

このようにして、０，１に符号化されたディジタル的強
度分布の制御光を複数（ｎ）入射させ、その速度和がＯ
からｎ−１のとき全反射減衰量をほぼ最小としてその増
加を抑え、速度和がｎ−１からｎの間で全反射減衰量を
増加させ、速度和がｎのとき全反射減衰量をほぼ最大に
する全反射減衰制御手段を設け、制御光の否定的論理積
に対応するディジタル的強度分布の被変調光を得ること
ができる。

〔論理和回路〕

第３図（ｂ）にて強度的に２値化された入力光ＸとＹの
論理和（ＯＲ）を出力光Ｚに得る回路であり、第２図に
おいてギャップ厚みの初期値をＱ、点として、Ｒ１点（
変位の飽和点とする）まで順方向制御を行う。

そのため第４図におけるＨ点を出発点として、入力光Ｘ
、Ｙの速度和の増加に応じた負の電界が加わるように、
予め電源Ｖ＋（第１図）にて印加電圧の極性を設定して
おく。印加電圧の値は、１点に対応する入力光Ｘ＋Ｙの
値が０．５となるように、また３点に対応する入力光Ｘ
の値が１となるように設定しておく。さらに、ギャップ
厚みの初期値がＱ＋点となるよう、電源Ｖａ、Ｖｓ（第
１図）にて印加電圧を設定しておく。

このような状態から入力光Ｘ＋Ｙが０から増えるに従い
、光導伝体層２６（第１図）の導電率が上がり、圧電素
子２６には負の電界が加わって収縮し始めギャップ厚み
が増大する。しかし、その量は、第４図のヒステリシス
曲線によって最初は少なく、１点を過ぎてから増大し、
３点を過ぎて飽和する。従って第２図のＡＴＲ曲線では
０１点を出発してＲ＋点に到達する動作となり、第５図
（ｅ）のような入力光Ｘ＋Ｙと出力光Ｚとの強度の関係
が得られる。

第５図（ｅ）において、Ｈ，Ｉ、３点は第４図のそれに
対応する。出力光Ｚの強度は入力光Ｘ＋Ｙ＝０．５まで
はほとんど０であるが、Ｘ＋Ｙ＝１に近づくにつれて１
が得られ、すなわち論理和の関係となる。

このようにして、０．１に符号化されたディジタル的強
度分布の制御光を複数（、ｎ）入射させ、その速度和が
０のとき全反射減衰量をほぼ最大としてその減少を抑え
、速度和が０から１の間で全反射減衰量を減少させ、速
度和が１からｎのとき全反射減衰量をほぼ最小にする全
反射減衰制御手段を設け、制御光の論理和に対応するデ
ィジタル的強度分布の被変調光を得ることができる。

〔否定的論理和回路〕

第３図（ｂ）にて強度的に２値化された入力光Ｘとφ。

否定的論理和（ＮＡＮＤ）を出力光Ｚに得る回路であり
、第２図においてギャップ厚みの初期値を２０点として
、０１点まで逆方向制御を行う。Ｑ＋点は変位の飽和点
とする。そのため第４図におけるに点を出発点として、
入力光Ｘ１　Ｙの速度和の増加に応じた正の電界゛が加
わるよう、予め電源Ｖ＋（第１図）にて印加電圧の極性
を設定しておく。印加電圧の値は、Ｌ点に対応する入力
光Ｘ＋Ｙの値が０．５となるよう、またＭ点に対応する
入力光Ｘの値が１となるよう設定しておく。さらにギャ
ップ厚みの初期値がＲ＋点となるよう、電源Ｖ２．Ｖ３
（第１図）にて印加電圧を設定しておく。

このような状態から入力光Ｘ＋Ｙが０から増えるに従い
、先導保体層２６（第１図）の導電率が上がり、圧電素
子２６には正の電界が加わって伸長し始めギャップ厚み
が減少する。しかしその量は、第４図のヒステリシス曲
線によって最初は少なく、Ｌ点に達してから急激に増大
し、Ｍ点以降で飽和する。従って第２図のＡＴＲ曲線で
はＲ＋点を出発してＱ＋点に到達する動作となり、第５
図（ｆ）のような入力光Ｘ＋Ｙと出力光Ｚとの強度の関
係が得られる。

第５図（ｆ）において、Ｋ、　　Ｌ、　　Ｍ点は第４図
のそれに対応する。出力光Ｚの強度は入力光Ｘ十Ｙ＝０
．５まではほとんど１であるが、Ｘ＋Ｙ＝１に近づくに
つれてＯが得られ、すなわち否定的論理積の関係となる
。

このようにして、０．１に符号化されたディジタル的強
度分布の制御光を複数（ｎ）入射させ、その強度和がＯ
のとき全反射減衰量をほぼ最小としてその増加を抑え、
強度和がＯから１の間で全反射減衰量を増加させ、強度
和が１からｎのとき全反射減衰量をほぼ最大にする全反
射減衰制御手段を設け、制御光の否定的論理和に対応す
るディジタル的強度分布の被変調光を得ることができる
。

以上のように本実施例では、第２図ＡＴＲ曲線のＱＲ側
領域を利用して、種々の論理回路として動作させること
ができる。なお出力光Ｚの入射光は説明では一様光とし
たが、これにアナログ的あるいはディジタル的強度分布
を与えておき、入力光Ｘ１　Ｙの論理演算によって形成
した反射率分布との並列乗算や論理積演算を行うといっ
た使い方もできる。また第２図では、ＡＴＲ曲線のＰＱ
側領域あるいは同図ＦＴＲ曲線を利用してもよく、それ
らを混用してもよい。なお、ＡＴＲ曲線、ＦＴＲ曲線と
も順方向制御においては、動作の到達点以降において反
射率が最大値に飽和するため変位の飽和特性は必ずしも
必要ない。しかし、逆方向制御においては、ＡＴＲ曲線
では全反射減衰領域が限られるため、変位の飽和特性が
必要である。

なお、本実施例では圧電素子の変位の飽和特性を利用し
たが、光導伝体層の導電率の飽和特性を用いても実現で
きる。もちろん印加電圧値による変位の制限を行っても
よい。ＦＴＲ曲線ではギャップ厚みが無くなれば、自ず
と変位が規制されるため飽和特性は必ずしも必要ない。

またＡＴＲ曲線では全反射減衰領域が限られるため、順
方向制御における動作の出発点Ｑ点付近において、入力
光に対する不感手段が必要である。本実施例では出発点
をＱ点からＱ＋点にずらすと共に、圧電素子の非線形特
性を用いたが、光導伝体層に非線形特性、つまり入力光
が少ないとき導電率変化も少なくなるような特性を与え
てもよい。

また、入力光側から予めバイアス光を照射し、その光量
を可変するなどして、順方向制御、逆方向制御における
動作の出発点（第４図のＩ、に点）を移動させ、回路特
性を所望に設定、変化させることもできる。

第６図（ａ）は第１の実施例において、制御光３５．３
Ｂの入射側にもプリズム３７を用いた側面図であり、制
御層３８は後記する他の実施例でもかまわない。第６図
（ｂ）のように入射面と出射面を複数有するｎ角錐プリ
ズム３９を被変調光側、あるいは制御光側に設けること
もできる。迷光を生じなくするためｎは４以上の偶数と
するとよい。本発明の空間光変調器は反射型であるため
、強度の異なる被変調光（出力光）４０を異なる方向か
ら複数入射させて、同時に同じ変調をかけるという使い
方ができる。制御光（入力光）３５．３６についても、
バイアス光を異なる方向から入射させるとか、２本以上
の異なる複数光束で変調をかけるという使い方もできる
。このように角錐プリズムを使用することで、より３次
元回路的な光路構成が可能となる。

第７図は第１の実施例において、被変調光４２を制御層
４３の反対側に帰還させた側面図であり、光双安定機能
、画像メモリー機能を有する空間光変調器として動作可
能なことを示す。第７図において、制御Ｎｉ４２は後記
する他の実施例でもかまわない。４４．４５はプリズム
部材であり、まず被変調光４２はプリズム部材４５の入
射面４５Ａから入射させた制御光（入力光）４６によっ
て変調を受ける。制御層４２の動作としてここだは先の
２値化回路の動作とし、第２図のＱＲ方向に順方向制御
を行う場合で説明する。被変調光４８の強度を予め２と
しておくと、制御光４６の強度の閾値（例えば０６５）
以上の所に対応する被変調光４６の強度が２となる。制
御光４６は面４５Ｂから入射させてもかまわない。次に
被変調光４２をプリズム部材４４に設けたハーフミラ−
面４４Ａによって、例えば１：　１に振幅分割し、半分
を出力光４７として透過出射させ、残りを帰還光４８と
して反射帰還させる。帰還光４８は全反射を繰り返させ
ることで、制御層４３の反対側４３Ａに像方向を一致す
る。従って制御光４６を取り去っても、被変調光４２は
元の制御光４６の場合と同様の変調を受は続け、同様の
出力光４７が得られ続ける。すなわち、双安定機能を有
する画像メモリーを実現できる。帰還光４８はプリズム
入射面４５Ａから４８Ａの方向に出射させ、迷光になら
ないようにする。

このようにして、制御光の強度増加に伴い全反射減衰量
を減少させる全反射減衰制御手段と、反射面から出射し
た被変調光を出力光と帰還光に振幅分割するビームスプ
リッタと、帰還光を全反射減衰制御手段に導いて照射さ
せる導光手段を設け、制御光を取り去った後にその強度
分布に対応する強度分布を出力光に得ることができる。

ここでいう対応とは必ずしも同じということではなく、
特定の関係で対応ずけられることも含める。

なお、本実施例の光変調の考え方を用いれば、空間光変
調器としてだけでなく、１本の光束（制御光）の総光量
に応じて動作する単一の光変調器、光閾値素子、あるい
は光双安定素子として構成でき、動作させられることは
いうまでもない。

以上に述べてきたように本発明の第１の実施例では、離
散的に配設した全反射減衰手段と、反射面の反対方向か
ら照射する制御光の強度に応じて全反射減衰量を変化さ
せる、離散的に配設した全反射減衰制御手段などを設け
る。そして均質な媒体の界面において被変調光を全反射
させ、エバネッセント波からの部分的エネルギー吸収に
より全反射を減衰させ、反射する被変調光に２次元的強
度分布を与える。被変調光は、偏光作用を介さず直接的
に振幅変化の空間分布を与えられ、均質な媒体だけを透
過するため、屈折率の作用で波面を乱されることはない
。

従って、従来の空間光変調器で液晶や電気光学結晶に被
変調光が入り込むことによって生じていた、光の散乱、
スペックルノイズ、あるいは収差の乱れといった悪影響
は無くせる。また全反射現象を利用するため光の利用効
率を高くでき、併せて表面ポラリトンなどの作用により
大きな全反射減衰状態が可能であり、高い振幅変調度が
得られＳＮ比の良好な空間光変調器を実現できる。さら
にアナログ的強度分布め制御光をもとに、振幅変調、離
散分布変調、反転変調、２値化変調など種々の変調機能
を可能とする。またディジタル的強度分布の制御光をも
とに、否定、論理積、否定的論理積、論理和、否定的論
理和の論理演算を行う２次元論理回路機能を可能とする
。また光双安定機能、画像メモリー機能を備えた空間光
変調器が実現できる。また電気的に設定可能な電界強度
によって全反射減衰量を変化させる全反射減衰制御手段
や、全反射減衰量を一括して変化させる全反射減衰制御
手段によって、制御光強度に対する全反射減衰量の増減
量、増減方向、増減閾値を電気的に設定可能にすること
もできる。これにより機能切り換えの可能な多機能空間
光変調器を実現できる。変調時や設定変更時のギャップ
厚みの操作範囲は０．５〜１μｍ程度の微小量であり、
変位発生手段にとっては比較的高速の動作が可能となる
。

なお、本実施例は第１図のように、離散的に設けた圧電
素子２７の変位が完全に分離できるためディジタル処理
に適し、ｒまた透明電極２５と先導伝体層２６とは連続
膜として配設するため、制御光の散乱を防止できること
も効果として付は加えておく。

第８図は本発明の空間変調尭の第２の実施例を示す模式
側面図である。連続的に配設した全反射減衰手段と、制
御光の強度に応じて全反射減衰量を変化させるＷ１散的
に配設した全反射減衰制御手段などを設ける。全反射減
衰制御手段の変位発生手段として、静電力によってギャ
ップ厚みを可変する構成の空間光変調器である。

同図において、５１は光学ガラスにて作られるプリズム
であり、５２は被変調光となるコヒーレントな平行光束
である。５３は光学ガラスにて作られるガラス基板であ
り、制御光５４を入射させる。ガラス基板５３には、離
散的に配列した透明電極５５、光導伝体層５６、空隙５
７、およびＳｉ基板などから作られる可撓膜５８と銀や
銅などで作った対向電極５９を設ける。対向電極５９は
連続的に設け、プリズム５１の反射面５１Ａと対向させ
る。６０．６１はスペーサとなる所定厚みの膜であり、
プリズム５１と対向電極５９との間のギャップ厚みを設
定する。透明電極５５と対向電極５９の間には電源Ｖに
て所定の電圧を印加するが、この対向電極５９への電圧
は、スイッチング手段６２により個別の印加も可能とす
る。

このような構成において、反射面５１Ａにて被変調光５
２を全反射させ、第１の実施例のようにエバネッセント
波からエネルギーを部分的に吸収することにより、被変
調光５２に振幅変化の空間分布を与えることを行う。す
なわち、制御光５４の強度分布に応じて光導伝体層５６
の導電率を変化させ、発生する静電力により可撓膜５８
と対向電極５９をたわませ、反射面５１Ａと対向電極５
９の間のギャップ厚みを変化させる。そして第２図のＡ
ＴＲ曲線に従って全反射の減衰量を変化させ、被変調光
５２に変調を与えることができる。スイッチング手段６
２により、電気信号によって２次元的な振幅変調が可能
なことは第１の実施例と同様である。

なお、可撓膜５８と対向電極５９は膜強度と全反射減衰
条件を満足すれば、同一材料で一体化してもよい。また
、ギャップを隔てて反射面５１Ａに銀などの金属膜を設
けておいても、第２図のＡＴＲ曲線の特性が得られる。

その構成は第１の実施例では離散化した電極間で短絡す
る恐れがあり難しいが、本実施例であれば適用できる。

また可撓膜５８を電極として通電し、対向電極５９の代
わりに光透過吸収膜として、第２図のＦＴＲ曲線を用い
て変調を行うこともできる。また、第１の実施例に示し
たギャップ厚みを一括して制御する手段（第１図の圧電
素子３０．３１）を本実施例にも設けてもよい。

以上のような第２の実施例では、連続的に配設した全反
射減衰手段と、離散的に配設した全反射減衰制御手段を
設けて、種々の空間光変調器を実現できる。機能に応じ
て、第１の実施例で説明したような種々の特性設定を行
うが、いうまでもな（第１、第３、その他の実施例の構
成と組み合わせることもできる。特に本実施例は、変位
発生手段として静電力によってたわませる可撓膜を設け
ることにより、たわみ形伏を凹面や凸面にできる。

これにより離散化された各ドツトの大きさを変えるよう
な面積階調変調を光学的に与えることができるため、ア
ナログ的画像の処理に適する。

第９図は本発明の第３の実施例を示す模式側面図であり
、全反射減衰手段、全反射減衰制御手段とも連続的に設
けた空間光変調器である。同図において、６５はプリズ
ムであり、６６は被変調光となるコヒーレントな平行光
束である。６７はガラス基板であり、制御光６８を入射
させる。ガラス基板６７には、連続的に設けた透明電極
θ９、光導伝体層７０、圧電材料層７１、銀や銅などで
作った対向電極７２を設ける。対向電極７２は、プリズ
ム６５の反射面６５Ａとギャップを介して対向させる。

７３．７４はスペーサとなる所定厚みの膜であり、プリ
ズム６５と対向電極７２との間のギャップ厚みを設定し
、透明電極６９と対向電極７２の間には電源Ｖにて所定
の電圧を印加する。

このような構成において、反射面８５Ａにて被変調光６
６を全反射させ、第１の実施例のように工バネッセント
波からエネルギーを部分的に吸収することにより、被変
調光６６に振幅変化の空間分布を与えることを行う。す
なわち、制御光６６の強度分布に応じて先導伝体層７０
の導電率を変化させ、発生する電界により圧電材料層７
１に部分的変位を生じさせ、反射面８５Ａと対向電極７
２の間のギャップ厚みを変化させる。そして第２図のＡ
ＴＲ曲線に従って、全反射の減衰量を変化させ、被変調
光６６に変調を与えることができる。また、第１の実施
例に示したギャップ厚みを一括して制御する手段（第１
図の圧電素子３０．３１）を本実施例にも設けてもよい
。

このような第３の実施例では、連続的に全反射減衰手段
と反射減衰制御手段を設けて、種々の空間光変調器を実
現できる。いうまでもなく第１、第３、その他の実施例
の構成と組み合わせることもできる。特に本実施例は連
続的に変位の分布を形成できるため、連続分布変調を与
えることができ、アナログ的画像の処理に適する。

第１０図は本発明の第４の実施例を示す模式側面図であ
り、ギャップを無くした空間光変調器である。同図にお
いて、７７はプリズムであり、７８は被変調光となるコ
ヒーレントな平行光束である。７９は制御光、８０は連
続的に設けた透明電極、８１は光導伝体層、８２は電界
強度に応じて屈折率が変化する電気光学材料層、８３は
銀や銅などで作った対向電極である。対向電極８３は、
反射面７７Ａと所定の厚みの絶縁体層８４を介して対向
させる。透明電極８０と対向電極８３との間には電源Ｖ
にて所定の電圧を印加する。このような構成において、
反射面７７Ａにて被変調光７８を全反射させ、エバネッ
セント波からのエネルギー吸収を部分的に変化すること
により、被変調光７８に振幅変化の空間分布を与えるこ
とを行う。すなわち、制御光７９の強度分布に応じて先
導伝体履８１の導電率を変化させ、発生する電界により
電気光学材料層８２に屈折率変化を生じさせる。

この場合、第２図のＡＴＲ曲線が少しの屈折率変化によ
って変化するという現象を利用する。

このような第４の実施例では、全反射減衰制御手段は電
界によって屈折率を変化させる電気光学材料と、電気光
学材料を挟んで配設した電極を設け、電極の一方は反射
面の反対側にあって、表面ポラリトンを発生させる全反
射減衰手段として空間光変調器を実現できる。本実施例
はギャップを無くせるので構成が簡単になり、また連続
的に変位の分布を形成できるため、連続分布変調を与几
ることかできアナログ的画像の処理に適する。

以下、本発明において制御光を用いない構成の空間光変
調器の実施例を幾つか示しておく。第１１図は本発明の
第５の実施例を示す模式側面図である。同図において、
８６はプリズム、８７は被変調光、８８は絶縁性の基板
、８９は連続的に設けた電極、９０は電界強度に応じて
変位を発生する圧電素子、９１は銀や銅などで作った対
向電極である。対向電極９１は、スペーサ９２．９３に
より、反射面８６Ａと所定の厚みのギャップを介して対
向させる。電極８９と対向電極９１との間には電源Ｖに
て所定の電圧を印加し、スイッチング手段９４により個
別の印加を可能とする。反射面８８Ａにおいて被変調光
８７を全反射させ、エバネッセント波からのエネルギー
吸収を部分的に変化することにより、強度の−様な被変
調光８７に所望の強度分布を与えることを行う。また、
被変調光８７にディジタル的、あるいはアナログ的に強
度分布を与えておき、電気信号によって形成した反射面
８６Ａの反射率分布との並列乗算を行うとしった使い方
もできる。なお、圧電素子９０の代わりに第２の実施例
（第８図）のような静電力による変位発生手段、あるい
はその他の変位発生手段を用いてもよい。いうまでもな
（第３、第４など他の実施例における構成の一部を適用
、あるいは組み合わせて用いることもできる。

このように第５の実施例では、離散的な全反射減衰手段
（対向電極９１）を設け、電気信号のみによって制御す
る空間光変調器を実現できる。基板８８に光透過の必要
性がなく、透明電極や先導伝体層も不要になるため、材
料や製造プロセスの選択幅が広がる。また基板８８を導
電性金属とし電極８９と一体にすることなども可能とな
る。

第１２図は本発明の第６の実施例を示す模式側面図であ
り、第５の実施例と同じく制御光を用いない空間光変調
器の別の実施例である。同図において、９８はプリズム
、９７は被変調光、９８は電界強度に応じて変位を発生
する圧電材料基板、９９は離散的に設けた電極、１００
は銀や銅などで作った対向電極である。対向電極１００
は、スペーサ１０１．１０２により、反射面９６Ａと所
定の厚みのギャップを介して対向させる。電極９９と対
向電極１００との間には電源Ｖにて所定の電圧を印加し
、スイッチング手段１０３により個別の印加を可能とす
る。反射面９ｅＡにおいて被変調光９７を全反射させ、
エバネッセント波からのエネルギー吸収を部分的に変化
することにより、被変調光９７に所望の強度分布を与え
るなど、第５の実施例と同様な使い方ができる。

このように第６の実施例では、連続的な全反射減衰手段
（対向電極１００）を設け、電気信号のみによって制御
できる空間光変調器を実現できる。

透明電極や光導伝体層が不要になるため、材料や製造プ
ロセスの選択幅が広がる。基板として圧電材料基板９８
を用いるなど簡素な構成が可能となり、圧電材料の代わ
り炉型界によって屈折率の変化する電気光学結晶の基板
を使用することもできる。

第１３図は本発明の第７の実施例を示す模式側面図であ
り、制御光や電気信号を用いない空間光変調器である。

同図において、１０６はプリズム、１０７は被変調光、
１０８は絶縁性の基板である。

１０９は凹凸による特定の分布を形成した変調パターン
であり、銀や銅などの金属か光透過吸収材料で作り、第
２図のＡＴＲ曲線、ＦＴＲ曲線に従って所望の反射率分
布が得られるよう、ギャップ厚みの分布を形成する。１
１０．１１１は電界強度に応じて変位を発生する圧電素
子であり、電極１１２．１１３、および１１４，１１５
によって電源Ｖ＋、Ｖａの所定の電圧を印加する。スペ
ーサ１１６．１１７により、反射面１０６人と所定の厚
みのギャップを介して対向させる。反射面１０６Ａにお
いて被変調光１０７を全反射させ、エバネッセント波か
らの部分的エネルギー吸収により、被変調光１０７に特
定の強度分布を与えられる。また先の印加電圧の制御に
より、−括して特定の２次元分布の振幅変調をかけると
いった使い方もできる。

このような第７の実施例では、制御光や電気信号を用い
ることなく、基準パターンとするような特定の２次元パ
ターンの振幅変調を与えることのできる空間光変調を実
現できる。この変調パターンは微細加工技術を用いて、
複雑な形状を作ることが可能である。また圧電素子１１
０，１１１によりギャップ厚みを微調整し易いため、変
調パターン１０９の交換も容易である。

第１４図は本発明の第８の実施例を示す模式側面図であ
り、第７の実施例と同じく制御光や電気信号を用いない
空間光変調器の別の実施例である。

同図において、１２１はプリズム、１２２は被変調光、
１２３は絶縁性の基板、１２４は銀や銅などの薄膜で特
定の分布を形成した変調パターン、１２５は銀や銅など
の対向金属、１２６，１２７は電界強度に応じて変位を
発生する圧電素子であり、電極１２８．１２９および１
３０，１３１によって電源Ｖ＋、Ｖ２の所定の電圧を印
加する。導電性のスペーサ１３２，１３３を介して、変
調パターン１２４と対向金属１２４との間のギャップ厚
みを所定に形成する。反射面１２１Ａにおいて被変調光
１２２を全反射させ、エバネッセント波からの部分的エ
ネルギー吸収により、被変調光１２２に特定の強度分布
を与えられる。

このような第８の実施例では、制御光や電気信号を用い
ることなく、基準パターンとするような特定の２次元パ
ターンの振幅変調を与えることのできる空間光変調を実
現できる。本実施例では変調パターンはプリズム１２１
に薄膜として形成でき、複雑な形状を作ることが可能で
ある。

発明の効果以上のように本発明の空間光変調器によれば、従来の空
間光変調器で液晶や電気光学結晶に被変調光が入り込む
ことによって生じていた、光の散乱、スペックルノイズ
、あるいは収差の乱れといった悪影響は無くせる。また
、全反射現象を利用するため光の利用効率を高くでき、
併せて表面ポラリトンなどの作用により大きな全反射減
衰状態を可能とする。そのため高い振幅変調度が得られ
、ＳＮ比の良好な空間光変調器を実現できる。さらに、
光学ガラスを用いて全反射面の形成が容易なことから、
大口径化も行い易い。また、振幅変調、面積階調変調、
離散分布変調、連続分布変調、反転変調、２値化変調な
ど種々の変調機能を可能とする。さらに、否定、論理積
、否定的論理積、論理和、否定的論理和の並列演算を行
う多機能な論理回路、あるいは双安定機能を有する光メ
モリーとしての動作も可能とする。また、電気的に種々
の機能を切り換えることが可能な多機能空間光変調器を
も実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の空間光変調器における第１の実施例を
示す模式側面図、第２図は全反射におけるエバネッセン
ト波からのエネルギー吸収による反射率変化を示す特性
図、第３図（ａ）、（ｂ）は第１の実施例を適用した論
理回路の動作説明に用いる模式側面図、第４図は第１の
実施例による論理回路における圧電素子の変位−電界特
性を示す特性図、第５図（ａ）から（ｆ）は各論理回路
の動作における入力光と出力光の強度関係を示す特性図
、第６図（ａ）は第１の実施例においてプリズムの応用
を示す模式側面図、同じく（ｂ）は角錐プリズムの斜視
図、第７図は第１の実施例を適坩した光双安定機能、Ｚ
画像メモリー機能を有する空間光変調器を示す模式側面
図、第８図は本発明の空間光変調器における第２の実施
例を示す模式側面図、第９図は本発明の空間光変調器に
おける第３の実施例を示す模式側面図、第１０図は本発
明の空間光変調器における第４の実施例を示す模式側面
図、第１１図は本発明の空間光変調器における第５の実
施例を示す模式側面図、第１２図は本発明の空間光変調
器における第６の実施例を示す模式側面図、第１３図は
本発明の空間光変調器における第７の実施例を示す模式
側面図、第１４図は本発明の空間光変調器における第８
の実施例を示す模式側面図、第１５図は従来の空間光変
調器を示す模式側面図である。２１・・プリズム、２１Ｂ・・反射面、２２・・被変調
光、２３・・ガラス基板、２４・・制御光、２５・・透
明電極、２６・・光導伝体層、２７，３０．３１・・圧
電素子、２８・・対向電極、２９・・スイッチング手段
、３２．３３・・スペーサ、３５．３６・・制御光、３
７・・プリズム、３８・・制御層、３９・・角錐プリズ
ム、４０・・被変調光、４２・・被変調光、４３・・制
御層、４４．４５・・プリズム部材、４４Ａ・・ハーフ
ミラ−面、４６・・制御光（入力光）、４７・・出力光
、４８・・帰還光、５１・・プリズム、５２・・被変調
光、５３・・ガラス基板、５４・・制御光、５５・・透
明電極、５６・・先導伝体層、５７・・空隙、５８・・
可挟膜、５９・・対向電極、８０．６１・・スペーサ、
６２・・スイッチング手段、６５・・プリズム、６６・
・被変調光、６７・・ガラス基板、６８・・制御光、６
９・・透明電極、７０・・先導伝体層、７１・・圧電材
料層、７２・・対向電極、７３．７４・・スペーサ、７
７・・プリズム、７８・・被変調光、７９・・制御光、
８０・・透明電極、８１・・光導伝体層、８２・・電気
光学材料層、８３・・対向電極、８４・・絶縁体層、８
６・・プリズム、８７・・被変調光、８８・・基板、８
９・・電極、９０・・圧電素子、９１・・対向電極、９
２．９３・・スペーサ、９４・・スイッチング手段、９
６・・プリズム、９７・・被変調光、９８・・圧電材料
基板、９９・・電極、１００・・対向電極、１０１．１
０２・・スペーサ、１０３・・スイッチング手段、１０
６・・プリズム、　１０７・・被変調光、　１０８・・
基板、１０９・・変調パターン、１１０，１１１・・圧
電素子、１１２〜１１５・・電極、１１６．１１７・・
スペーサ、　１２１・・プリズム、、１２２・・被変調
光、１２３・・基板、１２４・・変調パターン、１２５
・・対向金属、１２６．１２７・・圧電素子、１２８〜
１３１・・電極、　１３２．１３３・・スペーサ。代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　ほか１名３２．３３
−一一スマーサ帛囚晶図（ｃＬ）ｃｂ＞第図察埼薙区懺纂図入力光入力光 ×千Ｙ第第凶図 λ力光Ｘ＋Ｙへカ光Ｘ士Ｙ入力元Ｘ＋Ｙ帛図（Ｃ１）句−級変訓尤第図第１１図６５−一一プソズム８６−−−プソズ°ム９ノ−ガ笥電雀第１２図０Ｊ第１３図１０６−７’ソス゛ムｌノ乙、ｔｔ７　−−スヘζ　−ブ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被変調光が入射および出射し、光学定数の制御さ
れない均質な媒体と、前記媒体の界面にて被変調光を全
反射させる反射面と、前記反射面における全反射を、エ
バネッセント波からのエネルギー吸収により減衰させる
全反射減衰手段と、前記全反射の減衰量を２次元的に変
化させる全反射減衰制御手段を設けた空間光変調器。
（２）被変調光が入射および出射し、光学定数の制御さ
れない均質な媒体と、前記媒体の界面にて被変調光を全
反射させる反射面と、前記反射面における全反射を、エ
バネッセント波からのエネルギー吸収により予め形成し
た特定分布でのみ減衰させる全反射減衰手段を設けた空
間光変調器。
（３）請求１項または２において、全反射減衰手段は反
射面の反対側に表面ポラリトンを発生させる金属膜、ま
たは金属体からなることを特徴とする空間光変調器。
（４）請求項１または２において、全反射減衰手段は反
射面の反対側にエバネッセント波から被変調光を透過す
る光透過体からなることを特徴とする空間光変調器。
（５）請求項１において、全反射減衰手段は連続的もし
くは離散的に設け、全反射減衰制御手段は連続的もしく
は離散的に配設したことを特徴とする空間光変調器。
（６）請求項１または２において、全反射減衰制御手段
は全反射減衰量を反射面全体にわたって一括して変化さ
せることを特徴とする空間光変調器。
（７）請求項１において、全反射減衰制御手段は印加電
圧により設定可変な電界強度によって全反射減衰量を変
化させることを特徴とする空間光変調器。
（８）請求項１において、全反射減衰制御手段は反射面
の反対方向から照射する制御光の強度に応じて全反射減
衰量を変化させることを特徴とする空間光変調器。
（９）請求項７または８において、全反射減衰制御手段
は所定の電圧が印加され制御光を入射させ透明電極と、
前記制御光の強度に応じて導電率を変化させる光導伝体
を備えることを特徴とする空間光変調器。
（１０）請求項７において、全反射減衰制御手段は電気
信号により電界強度の２次元分布を設定可能な離散電極
を備えることを特徴とする空間光変調器。
（１１）請求項１または６において、全反射減衰制御手
段は、機械的変位を発生させて全反射減衰手段と全反射
面との距離を変える変位発生手段を備えることを特徴と
する空間光変調器。
（１２）請求項１１において、全反射減衰制御手段は変
位発生手段を挟んで配設した電極を有し、前記電極の一
方は反射面の反対側にあって、表面ポラリトンを発生さ
せる全反射減衰手段としたことを特徴とする空間光変調
器。
（１３）請求項７、１１または１２において、変位発生
手段は縦効果型の圧電材料を特徴とする空間光変調器。
（１４）請求項１において、全反射減衰制御手段は全反
射減衰の面積を連続的に変化させることを特徴とする空
間光変調器。
（１５）請求項７、１１、１２または１４において、変
位発生手段に静電力によってたわませる可撓膜を設けた
ことを特徴とする空間光変調器。
（１６）請求項７において、全反射減衰制御手段は、電
界によって屈折率を変化させる電気光学材料と、前記電
気光学材料を挟んで配設した電極を有し、前記電極の一
方は反射面の反対側にあって、表面ポラリトンを発生さ
せるものであることを特徴とする空間光変調器。
（１７）請求項１または２において、均質な媒体は、異
なる方向から複数の被変調光が入射および出射する複数
の入射面と出射面を有するｎ角錘プリズム（ｎは４以上
の偶数）、もしくはその一部からなることを特徴とする
空間光変調器。
（１８）請求項８において、全反射減衰制御手段アナロ
グ的強度分布をした制御光を入射させ、その強度増加に
伴い全反射減衰量を減少させるものであり、前記制御光
と同傾向のアナログ的強度分布を有する被変調光を発生
させることを特徴とする空間光変調器。
（１９）請求項８において、全反射減衰制御手段は、ア
ナログ的強度分布をした制御光を入射させ、その強度増
加に伴い全反射減衰量を増加させるものであり、前記制
御光と反転イメージのアナログ的強度分布の被変調光を
発生させることを特徴とする空間光変調器。
（２０）請求項８において、全反射減衰制御手段は、制
御光の強度増加が所定値までは全反射減衰量の減少を抑
え、前記所定値を越えると全反射減衰量を急激に減少さ
せ一定値に飽和させるものであり、前記制御光を２値化
した強度分布の被変調光を発生させることを特徴とする
空間光変調器。
（２１）請求項８において、全反射減衰制御手段は、制
御光の強度増加が所定値までは全反射減衰量の増加を抑
え、前記所定値を越えると全反射減衰量を急激に増加さ
せ一定値に飽和させるものであり、前記制御光を２値化
反転した強度分布の被変調光を発生させることを特徴と
する空間光変調器。
（２２）請求項８において、全反射減衰制御手段は、０
、１に符号化されたディジタル的強度分布の制御光を入
射させ、その強度が０のとき全反射減衰量をほぼ最小と
し、前記強度が１から０の間で前記全反射減衰量を増加
させ、前記強度が１のとき前記全反射減衰量をほぼ最大
にするものであり、を設け、前記制御光の論理的否定に
対応するディジタル的強度分布の被変調光を発生させる
ことを特徴とする空間光変調器。
（２３）請求項８において、全反射減衰制御手段は、０
、１に符号化されたディジタル的強度分布の制御光を複
数（ｎ）入射させ、その強度和が０からｎ−１のとき全
反射減衰量をほぼ最大としてその減少を抑え、前記強度
和がｎ−１からｎの間で前記全反射減衰量を減少させ、
前記強度和がｎのとき前記全反射減衰量をほぼ最小にす
るものであり、前記制御光の論理積に対応するディジタ
ル的強度分布の被変調光を発生させることを特徴とする
空間光変調器。
（２４）請求項８において、全反射減衰制御手段は、０
、１に符号化されたディジタル的強度分布の制御光を複
数（ｎ）入射させ、その強度和が０からｎ−１のとき全
反射減衰量をほぼ最小としてその増加を抑え、前記強度
和がｎ−１からｎの間で前記全反射減衰量を増加させ、
前記強度和がｎのとき前記全反射減衰量をほぼ最大にす
るものであり、前記制御光の否定的論理積に対応するデ
ィジタル的強度分布の被変調光を発生させることを特徴
とする空間光変調器。
（２５）請求項８において、全反射減衰制御手段は、０
、１に符号化されたディジタル的強度分布の制御光を複
数（ｎ）入射させ、その強度和が０のとき全反射減衰量
をほぼ最大としてその減少を抑え、前記強度和が０から
１の間で前記全反射減衰量を減少させ、前記強度和が１
からｎのとき前記全反射減衰量をほぼ最小にするもので
あり、前記制御光の論理和に対応するディジタル的強度
分布の被変調光を発生させることを特徴とする空間光変
調器。
（２６）請求項８において、全反射減衰制御手段は、０
、１に符号化されたディジタル的強度分布の制御光を複
数（ｎ）入射させ、その強度和が０のとき全反射減衰量
をほぼ最小としてその増加を抑え、前記強度和が０から
１の間で前記全反射減衰量を増加させ、前記強度和が１
からｎのとき前記全反射減衰量をほぼ最大にするもので
あり、前記制御光の否定的論理和に対応するディジタル
的強度分布の被変調光を発生させることを特徴とする空
間光変調器。
（２７）請求項８において、前記全反射減衰制御手段は
、制御光の強度増加に伴い全反射減衰量を減少させるも
のであり、反射面から出射した被変調光を出力光と帰還
光に振幅分割するビームスプリッタと、前記帰還光を前
記全反射減衰制御手段に導いて照射させる導光手段を設
け、前記制御光を取り去った後にその強度分布に対応す
る強度分布を前記出力光に発生させることを特徴とする
空間光変調器。
（２８）請求項８において、制御光強度に対する全反射
減衰量の増減方向と増減閾値とを電気的に変更可能な全
反射減衰制御手段を設け、前記変更によって機能切り換
えを行うことを特徴とする空間光変調器。
（２９）請求項８において、全反射減衰制御手段にヒス
テリシス特性を有する変位発生手段を設け、その非線形
性により、制御光の強度増加に対する全反射減衰量の変
化の抑制、および／または全反射減衰量の飽和を設定し
たことを特徴とする空間光変調器。
（３０）請求項８において、全反射減衰制御手段に飽和
特性を有する光導伝体を設け、その飽和特性によって制
御光の強度増加に対する全反射減衰量の飽和を設定した
ことを特徴とする空間光変調器。