JPH0318814A - 光―光変換素子の駆動方法 - Google Patents

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】 （ｌ＃業上の利用分野） 本発明はｉｌｌ像装置や光書込み投影装置、光コンピュ
ータなどに好適な光−光変換素子に入りされた光情報な
どの電磁放射線情報を光−光変換する光−光変換素子の
駆動方法に関する。

（従来の技術） 被写体の光学像を入力し、出力としても光学像が出力で
きるように構成されている光−光変換素子としては、例
えば液晶型光変調器、光導電性ポッケルス効果素子、マ
イクロチャンネル型光変調器などのような空間変調素子
、あるいはフォトクロミック材を用いて構成された素子
というように各種の構成形態のものが、例えば、光虐込
み投影装置、光コンピュータの光並列処理のための素子
、画像の記録用の素子などとして従来から注目されて来
ており、また、本出願人会社では光−光変換素子を用い
た高解像度の搬像ＶＲ１ｔについての提案も行なってい
る。

第５図は本出願人の提案による光−光変換素子を用いて
構成された撮像１ｆｌの構成を示す個所面図である。

同図において、０は被写体、しは撮像レンズ、１は光−
光変換素子、２はビームスプリッタ、３は波長板、４は
検光子、５は偏向子、６は半導体レーザ素子などの読出
し光源、Ｐｊは読出し光である。

第５図に例示されている光−光変換素子１を川いて構成
されている撮像９ＡＩｉ！において、被写体０の光学像
は撮像レンズしによって光−光変換素子１に対して書込
み光として入射される。

第５図の光−光変換素子１の各構成部分において、［ｔ
ｌ及びＥｔ２は透明電極、ＰＣＬは光導電層部材、ＤＭ
Ｌは誘電体ミラー、ＰＭＬは印加された電界の強度分布
に応じて光の状態を変化させる光学部材である光変調材
１！ｌ（例えば、ニオブ酸リチウム単結晶、　！＊？宋
型卓型ネマチック液晶層ＶＳは電源、ＳＷはスイッチで
あって、前記の透明電極ＥｔｌとＥｔ２との間には所定
の電界が発生されるようになされている。前記の構成部
分は適当な構成の昭和に収容されて、光１！Ｉ電層部材
ＰＣＬに不要な外光が当らないようにする。

前記した透明電極Ｅｔ１は、撮像の対象にされるべき光
情報の波長帯の光が透過しうるような分光透過特性を有
するような透明電極（例えば、ｌ　Ｔｏ）として構成さ
れており、また、前記した光導電層部材ＰＣＬとしては
それの一方の端面に高精細度の光学像が与えられた場合
に、過当な強度の電界の印加の下において、他方の端面
に対して高精１１度のｍ５９ｓｔｓ度分布を発生させる
ことができるような特性を有する光導電体材料（例えば
、アモルファス・シリコン）を用いて作られたものが使
用される。

Ｎ像レンズ［を介して光−光変換素子１の透明電極１口
側に入射した光束が透明Ｔｉ１Ｅｔｌを透過して光１１
ｍ１１１部材ＰＣＬに入射すると、光導電層部材ＰＣＬ
の電気抵抗値はそれに入射した光束の光量に応じて変化
するから、光導電層部材ＰＣＬの各部の電気抵抗値は被
写体の各部の光量と対応して変化している状態になる。

そして、光−光変換素子１における透明電極１口とＥｔ
２との間には凰述のようにスイッチＳＷを介して電源Ｖ
Ｓによって所定の電圧が与えられているから、前記した
光Ｓ電ＪＰｊ部材ＰＣＬと誘雷体ミラーＤＭＬを介して
対向するように設けられている光変調材層ＰＭＬは、入
射光による光学像と対応した強度分布の電界（電圧ｖ鴎
）が加わっている状態になされている。

そして、光変調材層ＰＭＬがニオブ酸リチウムの結晶の
場合には、ニオブ酸リチウムの結晶の屈折率は、電気光
学効果により電界に応じて変化するから、既述した入射
光による光学像の占込みにより光−光変換素子１におけ
る光導電層部材ＰＣＬにおいて入射光による光学像と対
応して生じたインピーダンス変化にもとづく電界強度分
布に応じて変化しているものになる。

上記のように光−光変換素子１にお昏プる入射光による
光学像と対応した強度分布の電界が加わっている状態に
なされている光度ｖ４材層ＰＭＬに、読出し光源６から
放射されたレーザ光などの読出し光ＰＬを偏光子５を透
過させた後にビームスプリッタ２で反射させて光−光変
換素子１における電極Ｅｔ２の側から入射させることで
、入射光による光学像に対応して光変調される。

例えば、複屈折効果の電気光学効果を示す光変調材層の
部材（ニオブ酸リチウムの結晶など）ならば、誘電体ミ
ラーＤＭＬで反射してきた読出し光Ｐ４を波長板３を透
過させた後に検光子４に通過させることによって、強度
情報（再生画像）として検出することができる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、前記した光−光変換素子１における光変調材
層（例えば、ニオブ酸リチウム単結晶ＬｉＮｂ０：＋、
ＢＳＯ，ＫＤＰ、ＤＫＤＰなど）ＰＭＬの印加電圧Ｖｌ
と一次電気光学効果との関係は、光変調材層（例えば、
ニオブ酸リチウム単結晶）ＰＭＬの印加電圧Ｖｌと、光
変調材層（例えば、ニオブ酸リチウム単結晶）ＰＭＬを
通過した光をさらに波長板３及び検光子４を通過させた
光の光ＩＩとについて示すと第６図に例示されるような
ものとなる。

また、第７図は光−光変換素子１における光変調材層と
して電界効果形ネマチック液晶などを使用して構成され
ている光−光変換素子１からの出力光をさらに波長板３
を透過させた後に検光子４を通過させた光の光ｆｆ１ｌ
と、電界効果形ネマチック液晶に印加された電圧Ｖｌと
の関係とを例示したものである。

第６図及び第７図中で図中の縦方向に時間軸が示されて
いる波形は被写体の光学像と対応して光変調材層に印加
された電圧の変化波形を示しており、また、第６図及び
第７図中の横方向に時間軸が示されている波形は被写体
の光学像と対応して光変調材層に印加された電圧の変化
と対応して光量が変化している検光子からの出力光を示
している。

第６図及び第７図を自照すれば判かるように、光変ＬＩ
Ｓ材の特性において光変調部材の動作点は、波長板３又
は検光子４の状態によって選択できるので、入力される
被写体の光学像の光学的な情報の黒レベルは、読出し時
も光学的な情報の黒レベルとしてそのまま再生できる。

ところが、光変調部材においての光変調効果が、例えば
散乱タイプの液晶、＠乱モードのＰＬＺＴなどのように
散乱モードを用いた場合には、その動作点は波長板３や
検光子４の状態によって設定することができない。

そこで、本発明は上記した従来の技術に鑑みて、散乱タ
イプの光変調部材を用いた光−光変換素子においても読
出し画像情報（再生画像）の黒レベルを設定でき、＾コ
ントラストで読出し再生することができるようになる光
−光変換素子の駆動方法を提供することを目的とする。

（ｓ１題を解決するための手段） 本発明は上記の目的を達成するために、所定の電圧が与
えられている２つの電極の間に少なくとも光導電層部材
及び光変調材層部材を積層配置してなる光−光変換素子
を用いて、入力される電磁放射線情報を光−光変換する
光−光変換集子の駆動方法において、前記光変調材層部
材を、その動作しきい値近傍でバイアス駆動するように
したことを特徴とする光−光変換素子の駆動方法を提供
するものである。

（実　施　例） 以下、添付図面を参照して本発明の光−光変換素子の駆
動方法の具体的な内容について詳細に説明する。

本発明の光−光変換素子の駆動方法は、例えば第１図に
示されているような光−光変換素子を用いて構成させた
ＩＩ像装置に適用されるものである。

第１図に示されている光−光変換素子１０は、光変調材
層ＰＭＬとして例えば散乱モード液８２散乱モードＰＬ
ＺＴなどのような散乱タイプの液晶層を用いており、そ
の他は既述の第５図に示されている光−光変換素子１と
同様に透明電極Ｅｔ１゜Ｅｔ２、光導電層部材ＰＣＬ、
誘電体ミラーＤＭＬ。

スイッチＳＷ、電［Ｖｓなどの各構成部分で構成されて
いて、前記の透明電極ＥｔｌとＥｔ２との間にスイッチ
ＳＷを介して接続されている？ｔｆ　ＩＱ　Ｖ　Ｓによ
って前記した透明電極Ｅｔ１とＥｔ２どの間に所定の電
界が発生されるようになされており、また、前記の構成
部分は適当な構成の暗箱に収容されて、光導電１１部４
１ＰＣＬに不要な外光が当らないようにされている。ま
た、７Ｉｉ源Ｖｓは交流ｒ＠源であっても良い。

前記した透明電極Ｅｔ１は、縄像の対像にされるべき光
情報の波長帯の光が透過しうるような分光透過特性を有
するような透明電極（例えば、ＩＴＯ）であり、また、
前記した光導電層部材ＰＣＬとしてはそれの一方の端面
にＩＸ精細度の光学像が与えられたｊａ＠に、適当な強
度の電界の印加の下において、他方の端面に対して高精
細度の電界強度分布を発生させることができるような特
性を有する光導電体材料（例えば、アモルファス・シリ
コン）で構成されたものが使用される。

ａｍレンズ［を介して光−光変換素子１０の透明ｆｆ１
ｌｉＥｔｌ側に入射した光束が透明電極Ｅｔｌを透過し
て光導電層部材ＰＣＬに入射すると、光１１１層部材Ｐ
ＣＬの電気抵抗値はそれに入射した光束の光量に応じて
変化するから、光導電層部材ＰＣＬの各部の電気抵抗値
は被写体の各部の光量と対応して変化している状態にな
る。

そして、光−光変換素子１０における透明電極Ｅｔｌと
Ｅｔ２どの間には既述の第５図に示されている光−光変
換素子１と同様にスイッチＳＷを介して電ａＶｓによっ
て所定の電圧が与えられているから、前記した光導電層
部材ＰＧＬとＸ電体ミラーＤＭＬを介して対向するよう
に設けられている光変調材層ＰＭＬは、入射光による光
学像と対応した強度分布の電界（電圧Ｖｌ）が加わって
いる状態になされている。

上記した光−光変換素子１０における入射光による光学
像と対応した強度分布の電界が加わっている状態になさ
れている先夜：ｌＵｗ４ＰＭＬに、読出し光源６から放
射されたレーザ光などの読出し光ＰＡをビームスプリッ
タ２で反射させて光−光変換素子１０における透明電極
Ｅｔ２の側から入射させることで、入射光による光学像
に対応して光変調される。

例えば、散乱モード液晶、散乱セードＰＬＺＴなどのよ
うな散乱タイプの液晶層を用いた光変調材層の部材なら
ば、：Ｊｈ電体ミラーＤＭＬで反射してきた読出し光Ｐ
ｊをそのまま強度情報（再生画像）として検出すること
ができる。

ところで、光−光変換素子１Ｇにおける光変調材ＩＩ（
例エバ、散乱モート液Ｍ、ｍｕＥ−ｔ’ＰＬＺＴなどの
ような散乱タイプの光変調材層）ＰＭＬの印加電圧ｖ−
と、この先夜１ＪＩＩ［ＰＭＬを通過した光の光ｆｆ１
（ｌ取り光ｆｆ１）ｌとについての特性を示すと第２図
に例示されるようにものとなる。

第２図を参照すれば判かるように、その特性は、しきい
値電圧Ｖ　を持ら、このしきい値電圧ｖ■■ より大きな電圧が印加されると動作する。

例えば、散乱モード液晶、ｎｉ！乱モードＰＬＺＴなど
のような散乱タイプの光変調材層よりなる光変調材層Ｐ
ＭＬを用いた光−光変換素子１０における構成膜厚、イ
ンピーダンス及び駆動電圧の設定により、光変調＠層Ｐ
ＭＬの動作点が第３図に示す如く点へにあったとする。

そして、その信号成分をΔＡとすると、信号成分の黒（
すなわち、被写体の光学像の黒レベル）は、読取り時に
は黒（すなわち、光学的な情報の黒レベル）として再生
されない。

従って、この光をそのまま光を変換して得た映像信号を
モニタ受像機によって映出してもコントラスト比の小さ
な画像しか得られない。また、被写体の光学像の黒であ
る光学情報と光電変換されて得られた映像信号における
黒レベルの対応が不明確となり、これをモニタ受像機に
よって映出した時、本来の黒が黒でなくなったりする。

そこで、本発明では、光−光変換素子１０における構成
ｍｇ、駆仙電圧及び光変調材の組成を変化させ（例えば
、高分子／液晶複合膜においては、高分子ポリマと液晶
との混合比を変化させて特性を変え）、光変調材の動作
点を変化させ、第４図に示すように、信号成分の黒を光
変調材の特性のしきい値市ルｖ■以下に設定することで
、読取り情報（再生画像）においても黒く光学的な情報
の黒レベル）として再生できるようにする。

また、設定された構成においては、電圧を設定すること
で動作点を決めることができる。更に、交流と直流バイ
アスを組合わせ【も良い。更にまた、光導電層部材ＰＣ
Ｌと光変調材ＩＷＰＭＬとの聞にメツシュ電極を設け、
このメツシュ電極と透明電極Ｅｔ２との間にバイアス用
電源を設けて設定することもできる。

以上のように、光変調材をその動作しきい値以下（ある
いは、動作しぎい値やその上側近傍）でバイアス駆動す
ることにより、特に散乱タイプの光変調部材を用いた光
−光変換素子においても読出し画像情報（再生画像）の
黒レベルを設定でさ、高コン）・ラストで読出し再生す
ることができる。

なお、本発明において光−光変換系ｆに入力される情報
は、被写体の光学像に限らず、ｘｉやγ線やラジオ波な
どのその他の電磁放射線によるもので良い。

また、本発明は顕像装置のみならず、表示装置。

光コンピュータなどに使用できることは言うまでもない
。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したところから明らかなように、本発
明の光−光変換素子の駆動方法では、先妻１１ｉ１部材
をその動作しきい値近傍でバイアス駆動することにより
、特に散乱タイプの光変調層部材を用いた光−光変換素
子においても読出し画像情報（再生画像）の黒レベルを
設定でき、高コントラストで読出し再生することができ
、これを映１１Ｉ信号としてモニタ受像機に供給すれば
コントラスト比の大きな再生画像がデイスプレィ上に映
出でき、本発明によれば既述した従来の問題点は良好に
解決できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光−光変換素子の駆動方法を適用する
光−光変換素子を用いて構成させた撮像装置の構成の一
例を示す側断面図、第２図、第３図及び第４図は本発明
の説明用の特性曲線例図、第５図は光−光変換素子を用
いて構成された撮像装置の構成を示す側断面図、第６図
及び第７図は説明用の特性曲線例図である。 １．１０・・・光−光変換素子、 ２・・・ビームスプリッタ、３・・・波長板、４・・・
検光子、５・・・偏光子、６・・・読出し光源、ＤＭＬ
・・・誘電体ミラー、Ｅｔｌ、Ｅｔ２・・・透明主桟、
■・・・検光子を通過した光の光量または読取り光量、
Ｌ・・・ＩＩｌ像レンズ、ＰＣＬ・・・光導電層部材、
Ｐ４・・・読取り光、ＰＭＬ・・・光変調０層、ＳＰ・
・・遮光パターン、ＳＷ・・・スイッチ、Ｖｌ・・・電
界、ｙｓ・・・電源。 第 図 第 図 茅 ■ 第 孕 躬

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 所定の電圧が与えられている２つの電極の間に少なくと
   も光導電層部材及び光変調材層部材を積層配置してなる
   光−光変換素子を用いて、入力される電磁放射線情報を
   光−光変換する光−光変換素子の駆動方法において、 前記光変調材層部材を、その動作しきい値近傍でバイア
   ス駆動するようにしたことを特徴とする光−光変換素子
   の駆動方法。