JPH03217825A

JPH03217825A - 空間光変調素子

Info

Publication number: JPH03217825A
Application number: JP2014662A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Shigeta; 正信茂田; Nozomi Okochi; 大河内　望; Shigeo Shimizu; 滋雄清水; Toshio Konno; 昆野　俊男
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1990-01-23
Filing date: 1990-01-23
Publication date: 1991-09-25

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、光演算素子やビデオプロジエクタ等に用いら
れる空間光変調素子にかかるものであり、特に、読み出
し光反射型の素子における読み比し光反射手段の改良に
関するものである．［従来の技術］空間光変調素子は、インコヒーレント・コヒーレント光
変換．または．その逆の変換が可能で、データの並列処
理や画像の直接演算処理などに対する応用が考えられて
いる。また、光の強度増幅を行なうようにすれば、ビデ
オブロジエクタ等の表示システムに応用することができ
る。

このような空間光変調素子としては、例えば特開昭５８
−２　１　５６２６号公報．　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ−．Ｖｏｌ　２２．　Ｎｏ．３．Ｉ　Ｆｅｂｒ
ｕａｒｙ　１９７３に開示されており、第５図（Ａｌ　
に示すような構成となっている。同図において、変調材
料として液晶が用いられた光変調体１０の書き込み光入
射側には、誘電体ミラー１２．不導体の遮光膜ｌ４が各
々順に積層して形成されている．そして、この遮光膜１
４の更に書き込み光入射側には、光導電体ｌ６が積層さ
れており、更にその外側には、透明電極１８．ガラス基
板２０が各々積層されている．他方、光変調体ｌＯの読
み出し光入射側には、透明電極２２，ガラス基板２４が
各々積層されている．そして、透明電極１８．２２間に
は、適宜の駆動用電源２６が接続されている．以上のような空間光変調素子の概略の作用を説明すると
、所望される情報を含んだ書き込み光は、矢印Ｆｌで示
すように素子の光導電体ｌ６に入射する．光導電体１６
では、書き込み光の強度に応じて電子・ホール対が生成
され，更にそれらが分離されて書き込み光の強度分布に
対応する電荷像が形成される．他方、光変調体１０には、矢印Ｆ２で示すように読み出
し光が入射する．ところが、この光変調体１０には、光
導電体ｌ６に形成された電荷像による電界が影響してお
り、この電界の程度．別言すれば書き込み光の強度に対
応した光変調が行なわれることとなる。光変調体１０に
よって変調を受けた読み出し光は、誘電体ミラー１２に
よって反射され、矢印Ｆ３で示すように出力されること
となる。

なお、光変調体１０として、結晶や支技体を有する液晶
（液晶フィルムなど）を用いる場合には，ガラス基板の
一部．または全部が省略される．また、遮光膜１４は，
誘電体ミラーｌ２を突き抜けた読み出し光が光導電体１
６に達して電荷像を乱し、読み出し画像のコントラスト
の低下が？こらないようにするためのものである．［発
明が解決しようとする課題］以上のように、反射読み出し型の空間光変調素子では、
読み出し光の反射手段が不可欠である．また，かかる反
射手段として、金属膜などの導電性材料が原理上使えな
いため、誘電体ミラー１２が使用されている．この誘電体ミラー１２は、一般に低屈折率膜と高屈折率
膜とを、読み出し光の波長えに対してえ／４の光学厚み
で交互に積層した構造となっている．同図（Ｂ）には、
この様子が示されており、ＳｉＯ■による低屈折率層１
２ＡとＴｉＯ■による高屈折率層１２Ｂとが交互に多数
積層されている。そして、最後に、低屈折率層１２Ａが
λ／２の厚さで形成されている。

このような誘電体ミラーｌ２では、各膜の積層数が増す
ほど読み出し光の反射率が向上する．別言すれば、読み
出し光の透過率が下がる．しかし、その分光特性上の設
定波長えをはずれると、反射率が下がり透過率は上がる
ようになる．このため、読み出し光が単色光でない場合
は、弱い光であっても遮光膜１４が必要になる．なお、
屈折率層の積層数を大幅に増加すれば読み出し光の反射
率を上げることが可能だが、生産性は非常に悪くなり、
厚みも数ｕｍ以上となる．また、ビデオブロジェクタな
どのように非常に強い読み出し光を使う場合には１〜１
０μｍもの厚い遮光膜が不可欠となる６このように、従来の空間光変調素子，特にビデオブロジ
ェクタ用では、誘電体ミラー１２１５よび遮光１１ｉ１
４の厚みが非常に大きくなる．このため、光導電体１６
の電荷像から光変調体ｌＯにかかる電圧の損失が大きく
なる．従って、電源２６の駆動電圧は増大し、また読み
出し画像のコントラストが低下することとなる．更に、
電荷像の電界の横方向の広がりが大きくなり、読み出し
画像の解像度が低下するという不都合も生ずる．本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、読み出し
画像の解像度やコントラストの向上を図るとともに、生
産性に優れた空間光変調素子を提供することを、その目
的とするものである．［課題を解決するための手段］本発明は、屈折率の異なる２種類以上の膜を積層した反
射手段によって．光変調体に入射した読み出し光を反射
する空間光変調素子において、前記反射手段を構成する
膜のうちの少なくとも１つを、光吸収性を有する膜で形
成したことを特徴とするものである．［作用］本発明によれば、ＳｉやＧｅなどの光吸収膜が反射手段
に含まれることによって、反射手段が読み出し光の反射
のみならず遮光手段としても作用するようになる．この
ため、光導電体と光変調体とが一層接近するようになっ
て，光導電体に形成された電荷像の電界が光変調体に良
好に作用するようになる．［実施例］以下、本発明の実旌例について、添付図面を参照しなが
ら説明する．〈第１実施例〉最初に、第１図を参照しながら、本発明にかかる空間光
変調素子の第１実施例について説明する．この実施例で
は、以下の第１表に示すように、Ｎｏ．　１　＝　Ｎ（
１．　３の３つのサンプルが製作された。

また、特性比較用の従来タイプとして、Ｎｏ．　４及び
Ｎｏ．　５の二つのサンプルが製作された。

（１）サンプル１は、第１図ｆＡ）に示すような構成と
なっている．まず、ガラス基板３０上に、ＳｉＯｚ層３
２とＳｌ層３４とを、真空蒸着法によりλ／４の光学厚
みで交互に５層ずつ１０層積層する。そして最後に．Ｓ
ｉＯｚ層３６をん／２の光学厚み分積層する．ＳｔＯｚ
膜３２．３６の成膜条件としては、蒸発速度が１０＾／
ＳｅＣ　．真空度が２　Ｘ　ｌ　Ｏ−’Ｔｏｒｒである
．Ｓｉ層３４の成膜条件は、蒸発速度が３人／ｓｅｃ．
真空度が２〜３　Ｘ　１　０−’Ｔｏｒｒである．いず
れも、基板温度は、室温である．（２）次に、サンプル２は、サンプルｌとほぼ同様であ
るが、Ｓｉ層３４の成膜の真空度が５〜？　Ｘ　Ｉ　Ｏ
−’Ｔｏｒｒとやや高い点で異なる．（３）次に、サン
プル３は、サンプルｌＯＳｉ層３４の代りにＧｅを用い
たもので、成膜条件はサンプル１と同じである。

（４）次に、サンプル４は、同図（Ｂ）に示すような構
成となっている。まず、ガラス基板３０上にＳｉＯ＝層
４０とＴｉＯ■層４２とを、イオンビームアシスト蒸着
法によりλ／４の光学厚みで交互に８層ずつ１６層積層
する．そして最後に、ＳｉＯ＝層４４をλ／２の光学厚
み分積層する。

ＳｉＯ−層４０の成膜条件としては、蒸発速度がｌＯ人
／ｓｅｃ．真空度が３　Ｘ　１　０−’Ｔｏｒｒである
．Ｔ　ｉ　Ｏ　ｔ層４２の成膜条件は、蒸発速度が１入
／ｓｅｅ　．真空度が３　Ｘ　Ｌ　Ｏ−’Ｔｏｒｒであ
る．イオンアシストパワーは、いずれも５００Ｖ−３５
ｍＡで、アシストガスは酸素である。また、基板温度は
、室漉である．（５）更に、サンプル５は、Ｓｉ層を真空蒸着法でガラ
ス基板上に成膜したもので、成膜条件は蒸発速度が３人
／ｓｅｃ．真空度が１〜３×ｌＯ−ＩｌＴｏｒｒ　．基
板温度が２００℃である．次に、第１表を参照しながら
、以上のような第１実施例の作用について説明する。第
１表は、上述し′たサンプル１〜５の膜厚．透過率及び
反射率について比較したものである。なお、透過率，反
射率を測定した光（読み出し光に相当）の波長はえ＝５
４０ｎｍである。この第１表において、まず反射率を比
較すると、本実施例にかかるサンプル１〜３の反射率は
「７９〜８４」％で、従来タイプのサンプル４の１９９
」％に比べてやや劣る．しかし、透過率については、本
実施例にかかるサンプル１〜３がｒｏ．００３〜０．０
０６Ｊ％であるのに対し、従来タイプのサンプル４はｒ
ｏ．１５Ｊ％であり、本実施例の方が略２桁程度低いこ
とが理解できる．次に、遮光性について検討してみると，第１表からサン
プル２とサンプル５とが同等の透過率となっていること
が分かる．ところでこれらのサンプル２．５間で膜厚を
比較してみると、サンプル２がｒＯ．８６４μｍ，サン
プル５がｒ６．２Ｊｕｍとなっている．この結果からす
れば、サンプル２はサンプル５に対して約１／７の膜厚
で同等の能力があることになる．第１表以上のように、第１実施例によれば、誘電体ミラー中に
Ｓｉ又はＧｅによる光吸収層を設けたので、読み出し光
が吸収されてその反射率が若干低下するものの，読み出
し光の透過率は大幅に低下して全体としての特性は格段
に向上する．また、必要な特性を得るための膜厚は従来
よりも低減さ？る．〈第２実施例〉次に、第２図を参照しながら、本発明の第２実施例につ
いて説明する。この実施例では、第２図ｆＡｌ　に示す
サンプルＡが製作された．また、比較用の従来タイプと
して、同図（Ｂ）に示すサンプルＢが製作された．（１）サンプルＡでは、同図（Ａ）に示すように、まず
ガラス基板５０上に前記第１実施例のサンプル２と同一
の条件で、５　ｉ　０　２層５２とＳｉ層５４とが交互
にえ／４の光学厚さで各６層づつ全体として１２′層の
積層が行なわれる．そしてその上に、前記サンプル４と
同一条件でＳ　ｉ　Ｏ　ｔ層５６とＴ　ｉ　０　２層５
８とが交互にλ／４の光学厚さで各２層づつ全体として
４層の積層が行なわれる．最後に、ＳｉＯ■層６０が′
Ｌ／２の光学厚さで形成される。このサンプルＡの全膜
厚は、１．３μｍである。

（２｝次に，同図ＦＢ）のサンプルＢでは、まず、ガラ
ス基板５０上にＳｉ層６２が前記サンプル？と同一条件
で７μｍ成膜される．そして、この上に、前記サンプル
４と同一の条件でＳｉＯ■層６４とＴｉ０．６６とが交
互にん／４の光学厚さで各５層づつ全体として１０層の
積層が行なわれる．最後に、Ｓ　ｉ　Ｏ　２層６８がえ
／２の光学厚さで形成される。このサンプルＢの前膜厚
は、７．９ｕｍである。

次に、以上のような第２実施例の作用について、第３図
及び第４図を参照しながら説明する．第３図のグラフＬ
ｌ．Ｌ２には前記サンプルＡ．Ｂの吸光度が各々示され
ており、第４図のグラフＬ３．Ｌ４にはそれらの反射率
が各々示されている。

まず、第３図を参照しながら吸光度について比較すると
、可視光全域にわたって本実施例にかかるサンプルＡの
ほうがサンプルＢよりも吸光度がよい．別言すれば，入
射光をよく吸収して透過させない．他方、上述したよう
に、サンプルＡの膜厚はサンプルＢの約１／６である．
このことから、サンプルＡのほうが従来タイプのサンプ
ルＢよりも可視光全域にわたって遮光性が優れているこ
とが分かる．次に、第４図を参照しながら反射率について比較すると
、図４より最大値は何れのサンプルも同じであるが、サ
ンプルＡのほうがサンプルＢより広い波長域で高い反射
率をもっていることが分かる。

以上の比較結果を総合すれば、サンプルＡはサンプルＢ
と比較して、入射光を広波長域で反射するとともに、反
射されなかった光をよ《吸収する特性を有していること
になる．従って，サンプルＡの方がサンプルＢよりも反
射光強度が高く、透過光強度が低い。

〈第３実施例〉次に、本発明の第３実施例について説明する．この実施
例では、第５図に示した空間光変調素子における誘電体
ミラー１２と遮光膜１４の部分に、前記第１実施例のサ
ンプルＡの膜を適用して空間光変調素子を作製した。

透明電極１８．２２としてＩＴＯ膜．光導電体ｌ６とし
てＣＶＤ法によるａ−Ｓｉｌｌ！．光変調体１０として
ＴＮ液品をそれぞれ用いた．この空間光変調素子の解像
度を測定した結果、ｌ　ＯＯＪ２ｐ　／　ｍ　ｍが得ら
れた．この値は、従来の素子より数倍高い解像度である
。また、書き込み光の１０’倍の光で画像の読み出しを
行なったところ，再生画像のコントラストの低下は見ら
れなかった．このように、本発明の各実施例によれば、
誘電体ミラー中に使用波長域に吸収をもつ光吸収体を設
けることによって反射膜と遮光膜の効果を誘電体ミラー
が合せ持つようになる。このため、誘電体ミラーと遮光
膜の全体の厚みが従来のものに比べて大幅に減少するの
で、読み比し画像の解像度やコントラストが向上する。

また、成膜時間が短縮されるので、生産性にも優れてい
る。

く他の実施例〉なお、本発明は、何ら上記実施例に限定されるものでは
ない．例えば、各膜の積層数は、必要に応じて適宜設定
してよい．また，光吸収膜として、Ｓｉ膜やＧｅ膜にＢ
，Ｃ．Ｎ．Ｏ．Ｆ．Ｐなどの不純物が含まれていてもよ
い．例えば，上述した第１実施例のサンプル１．２の各
Ｓｉ層３４について、才−ジエ分光分析により膜中の酸
素量を測定したところ、サンプル１では２％，サンプル
２では測定限界以下という測定結果が得られている．［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば，読み出し光反射
手段中に光吸収膜を設けることとしたので、生産性に優
れ，また、読み出し画像の解像度やコントラストの向上
を図ることができるという効果がある．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる空間光変調素子の第１実施例を
示す構成図、第２図は本発明の第２実施例を示す構成図
、第３図及び第４図は前記第２実施例の作用を示すグラ
フ、第５図は空間光変調素子の一般的な構成を示す説明
図である．ｌＯ−・・光変調体、ｌ２・・・誘電体ミラ
ー、１４・・・遮光膜、ｌ６・・・光導電体、１８．２
２・・・透明電極、２０．２４．３０．５０．６０・ｉ
ラス基板、３２，３６．４０．４４．５２．５６，６４
．６８・・・Ｓ　ｉ　Ｏ　ｘ層、３４．５４．６２・・
・Ｓｉ層、４　２　．　５　８　．　６　６　＝−　Ｔ
　ｉ　Ｏ　ｔ層、Ａ，Ｂ・・・サンプル．

Claims

【特許請求の範囲】屈折率の異なる２種類以上の膜を積層した反射手段によ
って、光変調体に入射した読み出し光を反射する空間光
変調素子において、前記反射手段を構成する膜のうちの少なくとも１種類を
、光吸収性を有する膜で形成したことを特徴とする空間
光変調素子。