JPH03229219A - 空間光変調素子及び空間光変調装置 - Google Patents
空間光変調素子及び空間光変調装置Info
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- JPH03229219A JPH03229219A JP2376990A JP2376990A JPH03229219A JP H03229219 A JPH03229219 A JP H03229219A JP 2376990 A JP2376990 A JP 2376990A JP 2376990 A JP2376990 A JP 2376990A JP H03229219 A JPH03229219 A JP H03229219A
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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。
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〕
本発明は光を空間的に並列に変調し、かつ記憶する機能
を有する空間光変調素子及び空間光変調装置に関するも
のである。
を有する空間光変調素子及び空間光変調装置に関するも
のである。
空間光変調素子（以下ＳＬＭと略す）の機能は２次元的
なパターン（例えば画像）を書き込み光によってＳＬＭ
に書き込み別の光（読み出し光）によって書き込まれて
いる２次元パターンを読み出すものである。これによっ
て画像光の増幅、しきい種処理、反転あるいは読み出し
光と書き込み光の間のインコヒーレント・コヒーレント
変換、波長変換等の処理を行うことができる。
なパターン（例えば画像）を書き込み光によってＳＬＭ
に書き込み別の光（読み出し光）によって書き込まれて
いる２次元パターンを読み出すものである。これによっ
て画像光の増幅、しきい種処理、反転あるいは読み出し
光と書き込み光の間のインコヒーレント・コヒーレント
変換、波長変換等の処理を行うことができる。
従来のＳＬＭの構造としては第８図に示すように感光層
として光伝導層１１２をもつものが考えられている（特
開平１−４５７１６号）。
として光伝導層１１２をもつものが考えられている（特
開平１−４５７１６号）。
第８図はＳＬＭのより詳細な構造を示す側面図である。
１１１，１１１’はガラス基板、１１２は書き込み光に
対し感光する光伝導層、１１３は誘電体ミラー １１４
は強誘電性液晶（ＦＬＣ）、１１５．１１５’はＦＬＣ
を配向させるための配向膜、１１６．１１６’、１１６
’は透明電極、１１７はＦＬＣ１１４層の厚みを一定に
保持するためのスペーサー １１８は封止かつ固定する
ための接着剤、１１９は上の透明電極１１６′をリード
電極１０２′と接続するための下側の透明電極１１６
’と電気的に接続するための銀ペースト層である。書き
込み側の一方のガラス基板１１１上には透明電極１１６
．１１６’を形成し、その透明電極１１６上には無極性
の光伝導層１１２を膜堆積の手法によって形成し、さら
に光伝導層１１２上に順に誘導体ミラー１１３と配向膜
１１５を形成する。また読み出し側の他方のガラス基板
１１１′上には透明電極１１６′を形成し、その透明電
極１１６′上には配向膜１１５′を形成する。配向膜１
１５，１１５’間は、スペーサー１１７によって隙間が
形成され、その隙間にＦＬＣ１１４を充填する。１０２
はリード電極である。
対し感光する光伝導層、１１３は誘電体ミラー １１４
は強誘電性液晶（ＦＬＣ）、１１５．１１５’はＦＬＣ
を配向させるための配向膜、１１６．１１６’、１１６
’は透明電極、１１７はＦＬＣ１１４層の厚みを一定に
保持するためのスペーサー １１８は封止かつ固定する
ための接着剤、１１９は上の透明電極１１６′をリード
電極１０２′と接続するための下側の透明電極１１６
’と電気的に接続するための銀ペースト層である。書き
込み側の一方のガラス基板１１１上には透明電極１１６
．１１６’を形成し、その透明電極１１６上には無極性
の光伝導層１１２を膜堆積の手法によって形成し、さら
に光伝導層１１２上に順に誘導体ミラー１１３と配向膜
１１５を形成する。また読み出し側の他方のガラス基板
１１１′上には透明電極１１６′を形成し、その透明電
極１１６′上には配向膜１１５′を形成する。配向膜１
１５，１１５’間は、スペーサー１１７によって隙間が
形成され、その隙間にＦＬＣ１１４を充填する。１０２
はリード電極である。
この構造においては感光層としてアモルファス・シリコ
ン（ａ−５ｉ）膜の光伝導層１１２が用いられ、反射膜
としての誘電体ミラー１１３を介して強誘電性液晶（Ｆ
ＬＣ）１１４がのせられている。
ン（ａ−５ｉ）膜の光伝導層１１２が用いられ、反射膜
としての誘電体ミラー１１３を介して強誘電性液晶（Ｆ
ＬＣ）１１４がのせられている。
書き込み光が照射された部分ではその光伝導性によりＦ
ＬＣ１１４にかかる電圧が増加しＦＬＣ１１４のしきい
値電圧を越えるため液晶軸がオフ状態を基準として約４
５度回転する。例えば、オフ状態で液晶軸とポラライザ
ーの偏光方向が一致するように配置しておくと、書き込
み光が照射された部分のみ偏光面が回転する。一方書き
込み光が照射されていない部分では液晶軸がオフ状態を
維持するので偏光面は回転しない。このためアナライザ
ーを通して読み出された書き込みパターンに応したパタ
ーンとなる。
ＬＣ１１４にかかる電圧が増加しＦＬＣ１１４のしきい
値電圧を越えるため液晶軸がオフ状態を基準として約４
５度回転する。例えば、オフ状態で液晶軸とポラライザ
ーの偏光方向が一致するように配置しておくと、書き込
み光が照射された部分のみ偏光面が回転する。一方書き
込み光が照射されていない部分では液晶軸がオフ状態を
維持するので偏光面は回転しない。このためアナライザ
ーを通して読み出された書き込みパターンに応したパタ
ーンとなる。
以上の構成においては、光伝導層１１２を感光層とした
こととＦＬＣＩ ｌ ４にメモリー性があることとによ
り画像データの消去用に、消去パルス光または高電圧の
消去電圧パルスを印加する必要があった。また、ガラス
基板上に厚さ数ミクロンの半導体薄膜を堆積させた構造
であるが、１０００オングストロームの精度の膜厚均一
性をもつ薄膜を堆積するのは技術的にかなり困難である
という問題があった。さらに他の問題点として、一般に
使用される半導体光伝導膜としてはＣｄＳやアモルファ
ス珪素が知られているが、いずれも可視光領域に感度を
持つのでこれを使用したＳＬＭは、ガスレーザー等で書
き込む必要があり装置の小型化に不向きであった。
こととＦＬＣＩ ｌ ４にメモリー性があることとによ
り画像データの消去用に、消去パルス光または高電圧の
消去電圧パルスを印加する必要があった。また、ガラス
基板上に厚さ数ミクロンの半導体薄膜を堆積させた構造
であるが、１０００オングストロームの精度の膜厚均一
性をもつ薄膜を堆積するのは技術的にかなり困難である
という問題があった。さらに他の問題点として、一般に
使用される半導体光伝導膜としてはＣｄＳやアモルファ
ス珪素が知られているが、いずれも可視光領域に感度を
持つのでこれを使用したＳＬＭは、ガスレーザー等で書
き込む必要があり装置の小型化に不向きであった。
本発明は、このような背景の下になされたもので、消去
パルス光を必要とせず、書き込み光源を含めて小型化に
適しており、また長波長域で動作する空間光変調素子及
び空間光変調装置を提供することを目的とする。
パルス光を必要とせず、書き込み光源を含めて小型化に
適しており、また長波長域で動作する空間光変調素子及
び空間光変調装置を提供することを目的とする。
上記問題点を解決するために、この発明は、フォトダイ
オード構造を有する半導体基板上に堆積した誘電体ミラ
ー、液晶配向膜を配置し、また透明電極を有するガラス
基板上に液晶配向膜を配置し、上記両液晶配向膜をスペ
ーサにより対向し、それによって形成される該両液晶配
向膜の間隙にＦＬＣを充填する構造からなることを特徴
とする空間光変調素子、及びこの空間光変調素子と、上
記ガラス基板の透明電極及び上記半導体基板にパルス幅
と印加電圧を可変に設定できる制御パルスを印加する駆
動電源とを有することを特徴とするもので、消去パルス
光を必要とせず、書き込み光源を含めて小型化に適して
おり、また長波長域で動作するものである。
オード構造を有する半導体基板上に堆積した誘電体ミラ
ー、液晶配向膜を配置し、また透明電極を有するガラス
基板上に液晶配向膜を配置し、上記両液晶配向膜をスペ
ーサにより対向し、それによって形成される該両液晶配
向膜の間隙にＦＬＣを充填する構造からなることを特徴
とする空間光変調素子、及びこの空間光変調素子と、上
記ガラス基板の透明電極及び上記半導体基板にパルス幅
と印加電圧を可変に設定できる制御パルスを印加する駆
動電源とを有することを特徴とするもので、消去パルス
光を必要とせず、書き込み光源を含めて小型化に適して
おり、また長波長域で動作するものである。
以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図である。
図中、１は空間光変調素子（Ｓ Ｌ Ｍ）、２ａ、２ｂ
はリード電極、３はＳＬＭＩを保持するホルダー４はＳ
ＬＭＩを制御パルスで駆動する駆動電源、５は図示しな
い計算機によりＳＬＭＩを制御するためのインターフェ
ース回線、６はハーフミラー７はポラライザ、８はアナ
ライザである。変調信号となる２次元パターンはＳＬＭ
Ｉの書き込み面側に書き込み光Ｌｓｍとして照射される
が、そのとき同時に駆動電源４からＳＬＭＩに制御パル
スが印加されて書き込まれる。駆動電源４からの制御パ
ルスは、ＳＬＭＩのメモリー性を引き出すためにそのパ
ルス幅、電圧、極性などがマニュアル操作や計算機のプ
ログラムにより可能である。読み出し光Ｌｒはポラライ
ザ７を通って空間的に均一な直線偏光ビームとなり、ハ
ーフミラ−６を通ってＳ Ｌ Ｍ １の読み出し面側に
入射し、変調されて反射したのちハーフミラ−６で再び
反射され、アナライザ８を通って読み出し光Ｌｒ’とな
り強度で変調されたパターンとして読み出される。
はリード電極、３はＳＬＭＩを保持するホルダー４はＳ
ＬＭＩを制御パルスで駆動する駆動電源、５は図示しな
い計算機によりＳＬＭＩを制御するためのインターフェ
ース回線、６はハーフミラー７はポラライザ、８はアナ
ライザである。変調信号となる２次元パターンはＳＬＭ
Ｉの書き込み面側に書き込み光Ｌｓｍとして照射される
が、そのとき同時に駆動電源４からＳＬＭＩに制御パル
スが印加されて書き込まれる。駆動電源４からの制御パ
ルスは、ＳＬＭＩのメモリー性を引き出すためにそのパ
ルス幅、電圧、極性などがマニュアル操作や計算機のプ
ログラムにより可能である。読み出し光Ｌｒはポラライ
ザ７を通って空間的に均一な直線偏光ビームとなり、ハ
ーフミラ−６を通ってＳ Ｌ Ｍ １の読み出し面側に
入射し、変調されて反射したのちハーフミラ−６で再び
反射され、アナライザ８を通って読み出し光Ｌｒ’とな
り強度で変調されたパターンとして読み出される。
第２図は上記実施例における空間光変調素子（ＳＬＭ）
のより詳細な構造を示す図であって、（ａｌは上面図、
（ｂ）は断面図、ｔｃ＋は同図（ｂｌのＡ部の詳細断面
図である。１１はガラス基板、１２は透明電極、１３ａ
、１３ｂは液晶分子の配向軸を決める例えばＳｉＯ等の
配向膜、１４は基板間隙を保持するスペーサー １５は
強誘電性液晶（ＦＬＣ）、１６は例えばＳｉｎ、とＴｉ
Ｏ２を交互に１４層する等の誘電体ミラー １７は半導
体基板１８上に成膜した例えばｎ４ｎＧａＡｓ ： Ｓ
ｉ、 Ｐ−１ｎＧａＡｓ ： Ｂｅ等のフォトダイオー
ド、１８は例えばｎ−ｒｎＰ等の半導体基板、Ｉ９は素
子の吸湿と酸化を防止する封止材、２ａ、２ｂはリード
電極である。製造においては読み出し側としてガラス基
板１工上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）の透明電極１
２をスパッタ蒸着により形成し、さらに−酸化珪素（Ｓ
ｉｎ）の斜方蒸着膜（厚さ３００オングストローム）に
よる配向膜１３ａを形成した。読み出し側の半導体基板
１８には研磨したインジウム燐（ＩｎＰ）ウェハを用い
、基板上にｐｎ接合、あるいはｐｉｎ接合のフォトダイ
オードを形成し、その上に誘電体ミラー１６を、さらに
ＳｉＯ斜方蒸着の配向膜１３ｂを形成した。配向膜１３
ａ、１３ｂはポリイミド薄膜のラビングによっても形成
できる。配向膜１３ａ、１３ｂの間隙はスペーサ１４に
よって形成され、ＦＬＣＩ５が充填される。
のより詳細な構造を示す図であって、（ａｌは上面図、
（ｂ）は断面図、ｔｃ＋は同図（ｂｌのＡ部の詳細断面
図である。１１はガラス基板、１２は透明電極、１３ａ
、１３ｂは液晶分子の配向軸を決める例えばＳｉＯ等の
配向膜、１４は基板間隙を保持するスペーサー １５は
強誘電性液晶（ＦＬＣ）、１６は例えばＳｉｎ、とＴｉ
Ｏ２を交互に１４層する等の誘電体ミラー １７は半導
体基板１８上に成膜した例えばｎ４ｎＧａＡｓ ： Ｓ
ｉ、 Ｐ−１ｎＧａＡｓ ： Ｂｅ等のフォトダイオー
ド、１８は例えばｎ−ｒｎＰ等の半導体基板、Ｉ９は素
子の吸湿と酸化を防止する封止材、２ａ、２ｂはリード
電極である。製造においては読み出し側としてガラス基
板１工上にインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）の透明電極１
２をスパッタ蒸着により形成し、さらに−酸化珪素（Ｓ
ｉｎ）の斜方蒸着膜（厚さ３００オングストローム）に
よる配向膜１３ａを形成した。読み出し側の半導体基板
１８には研磨したインジウム燐（ＩｎＰ）ウェハを用い
、基板上にｐｎ接合、あるいはｐｉｎ接合のフォトダイ
オードを形成し、その上に誘電体ミラー１６を、さらに
ＳｉＯ斜方蒸着の配向膜１３ｂを形成した。配向膜１３
ａ、１３ｂはポリイミド薄膜のラビングによっても形成
できる。配向膜１３ａ、１３ｂの間隙はスペーサ１４に
よって形成され、ＦＬＣＩ５が充填される。
上記において、ＦＬＣＩ５はチルト角が２２．５度に近
いもので、自己保持性の良いものを使用する。自己保持
性を良くするためには、自発分極が小さいものが良＜２
０ｎＣ／ｃｏ！以下のものが望ましい。第３図（ａｌ、
（ｂｌにＦＬＣＩ５の配向状態を示す。
いもので、自己保持性の良いものを使用する。自己保持
性を良くするためには、自発分極が小さいものが良＜２
０ｎＣ／ｃｏ！以下のものが望ましい。第３図（ａｌ、
（ｂｌにＦＬＣＩ５の配向状態を示す。
配向膜１３ａ、１３ｂには斜方蒸着による厚さ２００オ
ングストロームのＳｉＯ膜を用い、第３図のように入射
側のポラライザの偏光軸Ｐに対し２２．５度の方向に配
向するように配向角度を設定した。ＦＬＣ分子１５ａは
制御パルスの電界の向きに応じて、ポラライザ偏光軸Ｐ
と同一方向くアップ（ｕｐ）状態第３図（ａ））か、ま
たはそれに対し４５度の方向（ダウン（ｄｏｗｎ）状態
第３図（ｂ））に揃って配向する。アップ状態において
は、ポラライザ７ （第１図）を通ってＦＬＣＩ５に入
射し反射した光は元の偏光状態のまま戻ってくる。一方
、ダウン状態においては、ＦＬＣＩ５の屈折率異方性の
ため戻ってくる光には偏光面の回転が生じる。
ングストロームのＳｉＯ膜を用い、第３図のように入射
側のポラライザの偏光軸Ｐに対し２２．５度の方向に配
向するように配向角度を設定した。ＦＬＣ分子１５ａは
制御パルスの電界の向きに応じて、ポラライザ偏光軸Ｐ
と同一方向くアップ（ｕｐ）状態第３図（ａ））か、ま
たはそれに対し４５度の方向（ダウン（ｄｏｗｎ）状態
第３図（ｂ））に揃って配向する。アップ状態において
は、ポラライザ７ （第１図）を通ってＦＬＣＩ５に入
射し反射した光は元の偏光状態のまま戻ってくる。一方
、ダウン状態においては、ＦＬＣＩ５の屈折率異方性の
ため戻ってくる光には偏光面の回転が生じる。
このとき、ＦＬＣＩ ５の厚さｄを
ｄ＝ｍ−λ／（４・Δｎ）、ｍ＝ １．３，５．−（λ
：読み出し光の波長、Δｎ ： ＦＬＣ分子の長短方向
の屈折率差）に設定すれば戻ってくる光は、偏光面が９
０度回転することになる。ただし、ＦＬＣの自己保持性
を良くし、かつ応答速度を向上するためにはＦＬＣＩ５
の厚さは薄いほど良（、ｍ＝ｌとすることが望ましい。
：読み出し光の波長、Δｎ ： ＦＬＣ分子の長短方向
の屈折率差）に設定すれば戻ってくる光は、偏光面が９
０度回転することになる。ただし、ＦＬＣの自己保持性
を良くし、かつ応答速度を向上するためにはＦＬＣＩ５
の厚さは薄いほど良（、ｍ＝ｌとすることが望ましい。
通常、厚さｄは１から２μｍであり、この厚さの間隙を
均一に保持するために、スペーサ１４として直径が揃っ
た球状または棒状の粒子をＦＬＣＩ５内に分散させた構
造とする。
均一に保持するために、スペーサ１４として直径が揃っ
た球状または棒状の粒子をＦＬＣＩ５内に分散させた構
造とする。
書き込み側の感光層としてはｎ型１ｎＰ基板１８を用い
、第２図（ｂ）、 （Ｃ１中で上面にオーミック電極を
設け、下側にシリコン（Ｓｉ）ドープのｎ −ＩｎＧａ
Ａｓ層、ヘリリウム（Ｂｅ） ドープのｐ −１ｎＧ
ａＡｓ層を順に成膜しフォトダイオード１７を形成した
。動作中は、書き込み時に逆バイアス、消去時に順バイ
アスを印加する。書き込み側の感光層としては、このほ
かＧａＡｓ系やＳｉ系のフォトダイオードを使用するこ
とが可能であり、基板とフォトダイオードの選択により
広範な書き込み波長に対応できる。
、第２図（ｂ）、 （Ｃ１中で上面にオーミック電極を
設け、下側にシリコン（Ｓｉ）ドープのｎ −ＩｎＧａ
Ａｓ層、ヘリリウム（Ｂｅ） ドープのｐ −１ｎＧ
ａＡｓ層を順に成膜しフォトダイオード１７を形成した
。動作中は、書き込み時に逆バイアス、消去時に順バイ
アスを印加する。書き込み側の感光層としては、このほ
かＧａＡｓ系やＳｉ系のフォトダイオードを使用するこ
とが可能であり、基板とフォトダイオードの選択により
広範な書き込み波長に対応できる。
誘電体ミラー１６には光学長ｎｄが読み出し光の（１／
４）波長となる厚さを持つＴｉＯ２，５ｉＯ１を交互に
合計１４層積層して反射率９９％のミラーを得た。
４）波長となる厚さを持つＴｉＯ２，５ｉＯ１を交互に
合計１４層積層して反射率９９％のミラーを得た。
以上のように構成した実施例の動作および作用を第１図
および第３図を参照して述べる。ポラライザ７、アナラ
イザ８の偏光軸を直交させた状態（直交ニコル）におい
て、ＦＬＣ１５のアップ状態（負電圧印加状態に対応）
では読み出しＬｒ’が暗くなり（ｄａｒｋ） 、ダウン
状態（正電圧印加に対応）では明るくなる（ｂｒｉｇｈ
ｔ）。平行ニコルでも読み出し可能で、この場合明暗が
逆になる。以下、直交ニコルを例にした。
および第３図を参照して述べる。ポラライザ７、アナラ
イザ８の偏光軸を直交させた状態（直交ニコル）におい
て、ＦＬＣ１５のアップ状態（負電圧印加状態に対応）
では読み出しＬｒ’が暗くなり（ｄａｒｋ） 、ダウン
状態（正電圧印加に対応）では明るくなる（ｂｒｉｇｈ
ｔ）。平行ニコルでも読み出し可能で、この場合明暗が
逆になる。以下、直交ニコルを例にした。
ＳＬＭＩの等価回路とＦＬＣ１５への印加電圧を示す第
４図で動作の説明を行う。ただし、ＦＬＣ１５はパルス
の幅τと電圧Ｖｆとの積τ・Ｖｆがしきい値ｃ （ＦＬ
Ｃ材料に依存）以下の場合には自己保持性が現れないが
、しきい値Ｃ以上になると自己保持性が現れるため、適
当なスイッチングを得るには、 τ４ｂ＞ｃ＞ｒ ・Ｖｄ （Ｖｂ：光照射時の電圧、■
ｄ：光非照射時の電圧）が満たされるようにτを設定す
る必要がある。第４図（ａ）は消去時を説明する図で、
ＳＬＭＩには一■の電圧が印加され、すなわちフォトダ
イオード１７は順バイアス状態であるから書き込み光の
有無にかかわらず電圧の大部分（−Ｖｂ）がＦＬＣ１５
に印加される。このため、ＦＬＣ分子は第３図に示され
るアップ（ｕｐ）状態となり読み出し光Ｌｒ’は暗状態
となる。第４図（ｂｌは書き込み光り一があるときの書
き込み時を説明する図で、ＳＬＭＩ全体には＋Ｖが印加
され、すなわちフォトダイオード１７は逆バイアス状態
であるが光電流が流れ、低インピーダンスであるから電
圧の大部分子ｖｂが印加される。ＦＬＣ分子はダウン（
ｄｏｗｎ）状態となりＬｒ’は明状態を示す。
４図で動作の説明を行う。ただし、ＦＬＣ１５はパルス
の幅τと電圧Ｖｆとの積τ・Ｖｆがしきい値ｃ （ＦＬ
Ｃ材料に依存）以下の場合には自己保持性が現れないが
、しきい値Ｃ以上になると自己保持性が現れるため、適
当なスイッチングを得るには、 τ４ｂ＞ｃ＞ｒ ・Ｖｄ （Ｖｂ：光照射時の電圧、■
ｄ：光非照射時の電圧）が満たされるようにτを設定す
る必要がある。第４図（ａ）は消去時を説明する図で、
ＳＬＭＩには一■の電圧が印加され、すなわちフォトダ
イオード１７は順バイアス状態であるから書き込み光の
有無にかかわらず電圧の大部分（−Ｖｂ）がＦＬＣ１５
に印加される。このため、ＦＬＣ分子は第３図に示され
るアップ（ｕｐ）状態となり読み出し光Ｌｒ’は暗状態
となる。第４図（ｂｌは書き込み光り一があるときの書
き込み時を説明する図で、ＳＬＭＩ全体には＋Ｖが印加
され、すなわちフォトダイオード１７は逆バイアス状態
であるが光電流が流れ、低インピーダンスであるから電
圧の大部分子ｖｂが印加される。ＦＬＣ分子はダウン（
ｄｏｗｎ）状態となりＬｒ’は明状態を示す。
方、第４図（Ｃ１のようにＬｗが照射されなければ逆バ
イアス下のフォトダイオード１７にはリーク電流しか流
れないので、ＦＬＣ１５には＋Ｖｄか印加されない。し
たがって、消去時のアップ（ｕｐ）状態が保持される。
イアス下のフォトダイオード１７にはリーク電流しか流
れないので、ＦＬＣ１５には＋Ｖｄか印加されない。し
たがって、消去時のアップ（ｕｐ）状態が保持される。
駆動電源４からＳＬＭＩに印加される電圧パルスと書き
込み光パルスのタイミングと読み出し光Ｌｒ’の出力光
強度の動的振舞いを第５図に示す。第５図（ａ）のよう
な電圧Ｖの制御パルスを駆動電源４よりＳＬＭＩに印加
し、同時に書き込み光を第５図（ｂｌのようにＳＬＭＩ
の書き込み面に照射したとき、ＳＬＭｌ中のＦＬＣ１５
にかかる電圧は第５図（Ｃ１のように、読み出し光強度
Ｌｒは第５図（ｄ）のようになる。図中、示されるよう
に空間光変調装置は書き込み光による光変調を行うだけ
でなく、電圧と光パルスがともに除去された後も次の消
去パルスが印加されるまで書き込み光情報が蓄積されて
いることがわかる。
込み光パルスのタイミングと読み出し光Ｌｒ’の出力光
強度の動的振舞いを第５図に示す。第５図（ａ）のよう
な電圧Ｖの制御パルスを駆動電源４よりＳＬＭＩに印加
し、同時に書き込み光を第５図（ｂｌのようにＳＬＭＩ
の書き込み面に照射したとき、ＳＬＭｌ中のＦＬＣ１５
にかかる電圧は第５図（Ｃ１のように、読み出し光強度
Ｌｒは第５図（ｄ）のようになる。図中、示されるよう
に空間光変調装置は書き込み光による光変調を行うだけ
でなく、電圧と光パルスがともに除去された後も次の消
去パルスが印加されるまで書き込み光情報が蓄積されて
いることがわかる。
実際に、有効面約１−の作成したＳＬＭＩについて、書
き込み光り一および読み出し光ＬｒとしてＩｎＧａＡｓ
Ｐを活性層としてもつレーザーダイオード（波長１．５
μｍ帯）を用い、ＳＬＭｌへの印加制御パルスを電圧±
ＩＯＶ、幅５００μ秒として動作させた実施例では、コ
ントラスト５０：１、分解能５０本／ｆｉで読み出すこ
とができた。また、記憶時間は１日以上であった。
き込み光り一および読み出し光ＬｒとしてＩｎＧａＡｓ
Ｐを活性層としてもつレーザーダイオード（波長１．５
μｍ帯）を用い、ＳＬＭｌへの印加制御パルスを電圧±
ＩＯＶ、幅５００μ秒として動作させた実施例では、コ
ントラスト５０：１、分解能５０本／ｆｉで読み出すこ
とができた。また、記憶時間は１日以上であった。
以上で述べた実施例では、空間光変調素子としてＩｎＰ
基板上にＩｎＧａＡｓの接合型フォトダイオードを構成
した。第６図に本発明の別の実施例のうちＧａＡｌＡｓ
を半導体基板とする空間光変調素子のみを示す。半導体
基板１８としてはｎ−ＧａＡｌＡｓを用い、基板上に接
合型ＧａＡｓフォトダイオード１７としてｎ−ＧａＡｓ
とｐ−ＧａＡｓを成長させた。駆動の方法と空間光変調
装置としての構成は前に述べた実施例と同じであるが、
フォトダイオード１７としてＧａＡｓのｐｎ接合をもち
いているため８００ｎｍ付近の近赤外域に感度を持つ空
間光変調素子を構成することができた。
基板上にＩｎＧａＡｓの接合型フォトダイオードを構成
した。第６図に本発明の別の実施例のうちＧａＡｌＡｓ
を半導体基板とする空間光変調素子のみを示す。半導体
基板１８としてはｎ−ＧａＡｌＡｓを用い、基板上に接
合型ＧａＡｓフォトダイオード１７としてｎ−ＧａＡｓ
とｐ−ＧａＡｓを成長させた。駆動の方法と空間光変調
装置としての構成は前に述べた実施例と同じであるが、
フォトダイオード１７としてＧａＡｓのｐｎ接合をもち
いているため８００ｎｍ付近の近赤外域に感度を持つ空
間光変調素子を構成することができた。
さて、上記実施例の空間光変調素子が十分な双安定性を
持つためには、配向膜と強誘電性液晶とが次の条件を満
たす必要がある。すなわち、配向膜はその層方向の電気
伝導（ｃｏｎｄｕｃｔ ａｎｃｅ）が１０−”Ｓ／−以
上であり、強誘電性液晶はその自発分極が２０ｎＣ／ｃ
ｄ以下である必要がある。これは、電圧パルス印加後の
分極緩和を生じさせないための条件である。次に、メモ
リー性と配向膜の電気伝導あるいは自発分極との関係に
ついて述べる。メモリー率は第７図（イ）で定義される
。空間光変調素子に書き込み光を照射し、かつしきい値
を十分越えた電圧＋２０Ｖ （２０Ｖ） 、１＋ｍ５（
７）パルス印加時の読み出し光強度をそれぞれａ、
ｃと定義し、十電圧、−電圧印加後のメモリー状態にお
ける読み出し光強度をそれぞれす、 ｄと定義する。
持つためには、配向膜と強誘電性液晶とが次の条件を満
たす必要がある。すなわち、配向膜はその層方向の電気
伝導（ｃｏｎｄｕｃｔ ａｎｃｅ）が１０−”Ｓ／−以
上であり、強誘電性液晶はその自発分極が２０ｎＣ／ｃ
ｄ以下である必要がある。これは、電圧パルス印加後の
分極緩和を生じさせないための条件である。次に、メモ
リー性と配向膜の電気伝導あるいは自発分極との関係に
ついて述べる。メモリー率は第７図（イ）で定義される
。空間光変調素子に書き込み光を照射し、かつしきい値
を十分越えた電圧＋２０Ｖ （２０Ｖ） 、１＋ｍ５（
７）パルス印加時の読み出し光強度をそれぞれａ、
ｃと定義し、十電圧、−電圧印加後のメモリー状態にお
ける読み出し光強度をそれぞれす、 ｄと定義する。
さらに（ｂ−ｄ） ／ （ａ−ｃ）をメモリー率と定義
すると、メモリー率の配向膜電気伝導依存性は第７図（
Ｅｌ）に示されるように、またメモリー率の自発分極依
存性は第７図（八）に示されるようになる。これらより
前述の条件、配向膜電気伝導１Ｏ−６Ｓ／−以上および
強誘電性液晶の自発分極２０ｎＣ／ｃｎｌ以下が導かれ
た。
すると、メモリー率の配向膜電気伝導依存性は第７図（
Ｅｌ）に示されるように、またメモリー率の自発分極依
存性は第７図（八）に示されるようになる。これらより
前述の条件、配向膜電気伝導１Ｏ−６Ｓ／−以上および
強誘電性液晶の自発分極２０ｎＣ／ｃｎｌ以下が導かれ
た。
以上の説明で明らかなように、本発明によればＦＬＣと
フォトダイオードを用いているため、消去光が不要で、
かつメモリー機能を持つ空間光変調動作が可能になるな
どの利点があり、画像の変換、処理、光メモリーなどに
利用することができる。また、本発明ではフォトダイオ
ードの構成と基板の選択により、応用に応じて書き込み
光の波長を選択することができる。
フォトダイオードを用いているため、消去光が不要で、
かつメモリー機能を持つ空間光変調動作が可能になるな
どの利点があり、画像の変換、処理、光メモリーなどに
利用することができる。また、本発明ではフォトダイオ
ードの構成と基板の選択により、応用に応じて書き込み
光の波長を選択することができる。
第１図は本発明における一実施例を示す構成説明図、
第２図（ａ）、 （ｂ）、 ｆｃ）は本発明空間光変調
素子の一例を示す構成図、 第３図（ａ）、 （ｂｌは本発明に係る液晶の配向状態
の一例を示す説明図、 第４図は本発明の等価回路と印加電圧の一例を示す回路
図で、（ａ）は消去時、（ｂ）は書き込み光があるとき
の書き込み時、（Ｃ）は書き込み光がないときの書き込
み時を示す図、 第５図は本発明における制御パルスと応答動作の一例を
示す波形図、 第６図は本発明における別の実施例を示す構成図、 第７図は本発明空間光変調素子の配向膜抵抗と自発分極
の数値限定を説明するための特性図、第８図は従来考え
られていた空間光変調素子を示す構造図である。 １・・・空間光変調素子（ＳＬＭ） 、２ａ、２ｂ・・
・リード電極、３・・・ホルダー、４・・・駆動電源、
５・・・インターフェース回線、６・・・ハーフミラ−
１７・・・ポラライザ、８・・・アナライザ、１１・・
・ガラス基板、１２・・・透明電極、１３ａ、１３ｂ・
・・配向膜、１４・・・スペーサー １５・・・強誘電
性液晶（ＦＬＣ）、１６・・・誘電体ミラー １７・・
・フォトダイオード、１８・・・半導体基板、１９・・
・封止材。 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図−（１） 電界■ （ａ） ！臀■ （ｂ） 第 図 第 ５ 図
素子の一例を示す構成図、 第３図（ａ）、 （ｂｌは本発明に係る液晶の配向状態
の一例を示す説明図、 第４図は本発明の等価回路と印加電圧の一例を示す回路
図で、（ａ）は消去時、（ｂ）は書き込み光があるとき
の書き込み時、（Ｃ）は書き込み光がないときの書き込
み時を示す図、 第５図は本発明における制御パルスと応答動作の一例を
示す波形図、 第６図は本発明における別の実施例を示す構成図、 第７図は本発明空間光変調素子の配向膜抵抗と自発分極
の数値限定を説明するための特性図、第８図は従来考え
られていた空間光変調素子を示す構造図である。 １・・・空間光変調素子（ＳＬＭ） 、２ａ、２ｂ・・
・リード電極、３・・・ホルダー、４・・・駆動電源、
５・・・インターフェース回線、６・・・ハーフミラ−
１７・・・ポラライザ、８・・・アナライザ、１１・・
・ガラス基板、１２・・・透明電極、１３ａ、１３ｂ・
・・配向膜、１４・・・スペーサー １５・・・強誘電
性液晶（ＦＬＣ）、１６・・・誘電体ミラー １７・・
・フォトダイオード、１８・・・半導体基板、１９・・
・封止材。 第 図 （ａ） （ｂ） 第 図−（１） 電界■ （ａ） ！臀■ （ｂ） 第 図 第 ５ 図
Claims (2)
- （１）フォトダイオード構造を有する半導体基板上に堆
積した誘電体ミラー、液晶配向膜を配置し、透明電極を
有するガラス基板上に液晶配向膜を配置し、上記両液晶
配向膜をスペーサにより対向し、それによって形成され
る該両液晶配向膜の間隙に強誘電性液晶を充填する構造
からなることを特徴とする空間光変調素子。 - （２）フォトダイオード構造を有する半導体基板上に堆
積した誘電体ミラー、液晶配向膜を配置し、透明電極を
有するガラス基板上に液晶配向膜を配置し、上記両液晶
配向膜をスペーサにより対向し、それによって形成され
る該両液晶配向膜の間隙に強誘電性液晶を充填する構造
からなる空間光変調素子と、 上記ガラス基板の透明電極及び上記半導体基板にパルス
幅と印加電圧を可変に設定できる制御パルスを印加する
駆動電源とを具備したことを特徴とする空間光変調装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2376990A JPH03229219A (ja) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | 空間光変調素子及び空間光変調装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2376990A JPH03229219A (ja) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | 空間光変調素子及び空間光変調装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03229219A true JPH03229219A (ja) | 1991-10-11 |
Family
ID=12119555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2376990A Pending JPH03229219A (ja) | 1990-02-02 | 1990-02-02 | 空間光変調素子及び空間光変調装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03229219A (ja) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59216126A (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-06 | Canon Inc | 液晶装置 |
| JPS60243629A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-03 | Fujitsu Ltd | 空間光変調素子 |
| JPS6445716A (en) * | 1987-08-14 | 1989-02-20 | Asahi Glass Co Ltd | Magnesium oxide powder |
| JPH01179015A (ja) * | 1987-12-31 | 1989-07-17 | Hamamatsu Photonics Kk | ライトバルブ装置 |
| JPH01179124A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光空間変調素子 |
-
1990
- 1990-02-02 JP JP2376990A patent/JPH03229219A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59216126A (ja) * | 1983-05-24 | 1984-12-06 | Canon Inc | 液晶装置 |
| JPS60243629A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-12-03 | Fujitsu Ltd | 空間光変調素子 |
| JPS6445716A (en) * | 1987-08-14 | 1989-02-20 | Asahi Glass Co Ltd | Magnesium oxide powder |
| JPH01179015A (ja) * | 1987-12-31 | 1989-07-17 | Hamamatsu Photonics Kk | ライトバルブ装置 |
| JPH01179124A (ja) * | 1988-01-11 | 1989-07-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光空間変調素子 |
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