JPH04172318A - 空間光変調器 - 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】 【産業上の利用分野】

この発明は空間光変調器に係り１、特に、光学的に相関
を演算する装置に用いて好適な空間光変調器に関する。

【従来の技術］ 例えば多数のバクテリア、精子等の集合体のある時刻ｔ
ｏでの集合体の密度分布と、（Ｏからある時間経過した
【１の密度分布との相関を求めることにより、その集合
体の運動の様子を把握することができる。 即ち、時間１０での集合体の密度分布と、ｔｌでの密度
分布との相関が大きければ、その集合体の運動は小さい
ことになり、逆に相関が小さければ激しい運動をしてい
ることになる。 又、密度分布の情報を得る時間間隔を変えることによっ
て、時間毎の相関値をとれば、どの程度の運動をしてい
るかも把握することができる。 このような対象の相互相関を得るために、光学的演算に
よる合同変換型相関法が用いられている。 この合同変換型相関法を実現する手段としては、例えば
特開昭６０−３１６７７＠公報に開示されるような、光
学的に相関を演算する装置がある。 【発明が解決しようとする課題１ 前記特開昭６０−３１６７７号公報に開示される装置は
、光変調材料として電気光学結晶、アドレス材料として
光電面にマイクロチャンネルプレートを組合わせたもの
をそれぞれ利用したＭＳＬＭと称される光アドレス方式
空間光変調器を２台用いているので、そのコストが高く
、且つ応答速度が比較的低いという問題点がある。 又、ＭＳＬＭや、ＦＬＣ−８ＬＭ等のＳＬＭの光書き込
み部を２分割せずに光書き込み部の異なる場所に適当な
時間間隔をおいて相関をとるべき物体像を書いて相関を
とる場合、ＳＬＭの光書き込み部は、常に書き込み可能
の状態であるために、光書き込み部の一部分に１つの物
体像を結像しても、レンズ系等からの迷光により、その
他の書き込むべきでない部分に光が回り込み、ダークレ
ベルを上げてしまい、コントラストの劣化、像の劣化を
もたらすという問題点がある。 又、書き込み画像を消去する際にも、消去光による同様
な問題点を生じる。 この発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであ
って、分割された光書き込み部へのよき込み時等におけ
る迷光によるダークレベルの上昇、それによるコント・
ラスト及び像の劣化を防止すると共に、低コストで、且
つ応答速度の速い空間光変調器を提供するここを目的と
する。 【課題を解決するための手段】 この発明は、１対の透明電極間に光変調材料として強誘
電性液晶層を配置してなる空間光変調器において、少な
くとも光書き込み側の透明電極を複数に分割して、各々
が独立して動作される分割透明電極とすると共に、これ
ら分割透明電極に対応する光書き込み部に別個に入力画
像を結像させる結像手段を設けることにより上記目的を
達成するもである。 又、前記光書き込み側の透明電極のみを分割してもよい
。 更に、光書き込み側の透明電極を分割すると共に、読み
出し側の透明電極を、光書き込み側の透明電極の分割方
向と直交する方向に分割するようにしでもよい。 ［作用及び効果） この発明においていは、少なくとも光書き込み側の透明
電極を独立して動作される分割透明電極に２等分割して
、更にこれら分割透明電極に対応する光書き込み部に別
個に入力画像を結像させることができるので、光書き込
み部の一部分について物体像を結像する場合でも、他の
部分を非動作状態とすることにより書き込み不能とし、
迷光により該他の部分に書き込みが生じてダークレベル
を上げてしまうことがなく、コントラスト及び像の向上
を図ることができる。 又非常に短い時間間隔で、分割された光書き込み部に別
個に書き込みができるので、変化の激しい２つの像間の
相関を把握することができる。 更に、強誘電性液晶を用いているので、応答速度が速い
と共に、製造コストを低減させることができる。

【実施例】

以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。 この実施例は、本発明に係る空間光変調器を光学的に相
関を演算する装置に用いたものである。 第１図に示されるように、光学的相関を演算する装置（
以下相関装置という）１０は、光書き込み部側の透明電
極（詳細は後述）が２つに等分割されている強誘電性液
晶空間光変調器（以下ＦＬＣ−３ＬＭ）１２と、このＦ
ＬＣ−８ＬＭ１２の光書き込み側に配置されて、書き込
み光を、分割された光書き込み部に別個に結像させる結
像手段１６と、前記ＦＬＣ−８ＬＭ１２に記憶された像
を読み出すための平行化された光を発生するレーザ光源
１８と、読み出された像をフーリエ変換するレンズ２０
と、レンズ２０によってフーリエ変換された像が書き込
まれる第２のＦＬＣ−８ＬＭ２２と、この第２のＦＬＣ
−８ＬＭ２２の像を読み出す平行化された光を、前記レ
ーザ光源１８から導くための読み出し光学系２４と、第
２のＦＬＣ−８ＬＭ２２から読み出された像を逆フーリ
エ変換するためのレンズ２６と、このレンズ２６で逆フ
ーリエ変換された像を検出するホトダイオ−ド２８と、
ホトダイオード２８の出力を検出する電流計３０とを備
えて構成されている。 第１図の符号３２は相関をとるべき物体例えば多数のバ
クテリア、精子等の集合体を示す。 前記ＦＬＣ−３ＬＭＩ　２は、第２因に示されるように
、一対の配向層３４Ａ、３４８間に配置された強誘電性
液晶層３６と、書き込み光入射側から強誘電性液晶層３
６に向ってこの順で配置された書き込み側透明電極３８
、アドレス材料としてのアモルファスシリコン（以下ａ
−８ｉ）層４０、誘電体ミラー４２、強誘電性液晶層３
６から読み出し側にこの順で配置された読み出し側透明
電極４４、ガラス層４６、及び反射防止膜４８とを積層
して構成したものである。 前記書き込み側透明電極３８は、第３図に示されるよう
に絶縁部３９により図において左右に２等分割されて、
分割透明電極３８Ａ、３８Ｂとされている。 これら分割透明電極３８Ａ、３８Ｂには、導線３９Ａ、
３９Ｂがそれぞれ接続されて、動作回路５２により、各
々独立して、該分割透明電極３８Ａ、３８Ｂを介して、
強誘電性液晶層３６に正電界又は負電界のパルスが印加
されるようになっている。 前記結像手段１６は、マイクロチャンネルプレート（以
下〜ｊｃＰ）５４を備えた前処理管５６と、この前処理
管５６の光入射側端面におけるホトカソード５６Ａに、
前記物体３２の像を結像さゼるためのレンズ５８と、前
処理管５６の後端の出力蛍光面５６Ｂと前記ＦＬＣ−３
ＬＭＩ　２における書き込み側透明電極３８とを接続す
る光フアイバープレート６０と、を備えて構成されてい
る。 第１図の符号６２は、ホトカソード５６Ａを照射するこ
とによって、光像を消去するための消去用ＬＥＤ６２を
示す。 前記前処理管５６内には、前記ホトカソード５６Ａから
出力蛍光面５６Ｂに向かって、電子レンズ系５６Ｃ１偏
向電極５６Ｄ、＃記ＭＣＰ５４がこの順で配置されてい
る。 前記レーザ光源１８は、日ｅ−Ｎｅレーザ１８Ａと、ス
ペイシャルフィルター１８Ｂと、スペイシャルフィルタ
ー１８Ｂを通ったレーザ光を平行光線にするコリメータ
レンズ１８Ｃと、この平行光を２分割するハーフミラ−
１８Ｄと、ハーフミラ−１８Ｄによって反射された平行
光を前記ＦしＣ−８Ｌ〜１１２の読み出し側透明電極４
８に照射するためのハーフミラ−１８Ｅとから構成され
ている。 前記第２のＦＬＣ−８ＬＭ２２は、前記ＦＬＣ−８ＬＭ
１２と同様の構成であって、一対の配向層２２Ａ、２２
８間に配置された強誘電性液晶層２２Ｇと、書き込み光
入射側から強誘電性液晶層２２Ｇに向ってこの順で配置
された書き込み側透明電極２２Ｄ１アドレス材料として
のアモルファスシリコン（以下ａ−３ｉ）層２２Ｅ１誘
電体ミラー２２Ｆ１強誘電性液晶層２２Ｇから読み出し
側にこの順で配置された読み出し側透明電極２２Ｇ１ガ
ラス層２２Ｈ１及び反射防止膜２２１とを積層して構成
したものである。 前記読み出し光学系２４は、前記ハーフミラ−１８Ｄを
透過した光を反射する全反射ミラー２４Ａと、この全反
射ミラー２４Ａで反射された平行光を第２のＦＬＣ−８
ＬＭ２２の読み出し光として、これに照射するためのハ
ーフミラ−２４Ｂとを備えて構成されている。第１図の
符号２２Ｊは第２のＦＬＣ−５ＬＭ２２のための消去用
しＥ［）を示す。 次に上記実施例装置の作用について説明する。 多数のバクリチアあるいは精子の集合体等である物体３
２の像を、レンズ５８により前処理管５６におけるホト
カソード５６Ａに結像し、光電子像に変換する。 ホトカソード５６Ａから出力される光電子は、電子レン
ズ系５６Ｃ及び偏向電極５６Ｄを経てＭＣＰ５４に到達
し、該ＭＣＰ５４において増倍されて、出力蛍光面５６
Ｂを照射する。 物体３２がバクテリア等の場合は、その発光する蛍光等
が微弱光であるために、このようにＭＣＰにより光強度
増幅を行う。 前処理管５６において強度増幅された光学像は、ＦＬＣ
−Ｓ１〜１１２の受光面に、光フアイバープレート６０
を介して結像される。 ＦＬＣ−８ＬＭ１２の光書き込み部は、書き込み側透明
電極３８が、第３図に示されるように２分Ｆｌされて、
分割透明電極３８Ａ、３８Ｂとされている。 これら分割電極３８Ａ、３８Ｂは、動作回路５２により
独立して動作される。又、強誘電性液晶層３６は、対応
する分割透明電極３８Ａ、３８Ｂが作動されない限り光
変調をしない。従って、分割透明電極３８Ａ、３８Ｂに
電圧を印加するか否かで、強誘電性液晶層３６での光変
調が、分割透明電極３８Ａ、３８Ｂに対応する部分にお
いて独立して光変調がなされることになる。 まず、時間Ｔ　＝　ｔｏで、物体３２の像を前処理管５
６の偏向Ｎ極５６Ｄにより、分割透明電極３８Ａ側に結
像するように撮る。 このときに、分割透明電極３８Ａのみに電圧がかからな
いように動作回路５２によって制御する。 従って、書き込みは分割透明電極３８Ａ側のみで行われ
ることになる。 強誘電性液晶層３６では、入射した光強度に比例して、
書き込み光が照射されている領域でＯＮ状態にスイッチ
される。 強誘電性液晶＠３６はメモリー礪能があるために、分割
透明電極３８Ａに対応する部分において物体像を記憶し
ておき、分割透明電極３８Ａにかかる電圧を取除く。 次に、時間Ｔ　＝　ｔｏ〒℃で、を抄機の物体像をＦＬ
Ｃ−８ＬＭ１２に書き込む。このとき、偏向電極５６Ｄ
は前述と逆の電圧をかけ、物体像が、分割透明電極３８
Ｂに結像するようにする。又、このとき分割透明電極３
８Ｂにのみ電圧をかけておく。 従って、強誘電性液晶層３６の、分割透明電極３８Ｂに
対応する部分に、書き込みが行われることになる。 ＦＬＣ−３ＬＭＩ　２には、分割透明電極３８Ａ、３８
Ｂに対応した領域に２つの像が記録されているので、レ
ーザ光源１８からの平行光により読み出し、レンズ２０
においてフーリエ変換を行い、そのパワースペクトルを
第２のＦＬＣ−８ＬＭ２２に書き込む。 ここでは、ＦＬＣ−８ＬＭ１２の応答速度が１００μＳ
以下であるために、これに対応させて、パワースペクト
ル書き込み用のＳＬＭも、強誘電性液晶ＳＬＭとしてい
る。 この第２のＦＬＣ−３ＬＭ２２の読み出しは、通常と同
様に、読み出し光学系２４で行い、読み出し光は、レン
ズ２６において逆フーリエ変換された後、ホトダイオー
ド２８に入力される。 このホトダイオード２８は、受光強度に対応して電流計
３０に出力する。 レンズ２０においてフーリエ変換されて、第２のＦＬＣ
−８ＬＭ２２に書き込まれたパワースペクトルの、分割
透明電極３８Ａ、３８Ｂに対応して書き込まれた２つの
像の重なりが大きい、即ち相関が大きい場合は、レンズ
２６で逆フーリエ変換された光の強度が大きいことにな
る。 従って、Ｎ流計３０において、ホトダイオード２８の出
力強度が大きく検出された場合は、２つの物体の像の相
関が大きいということになり、物体３２であるバクテリ
アや精子の集合体の動きが少ないことになる。 逆に、出力強度が小さいときは、相関が小さく、バクテ
リアや精子の集合体の動きが大きいことなる。 前記動作回路５２により、ＦＬＣ−５ＬＭ１２にあける
分割透明電極３８Ａ、３８Ｂを動作させるモードは複数
種類考えられるが、分割透明電極３８Ａに対応する物体
像は固定のまま、分割透明電極３８Ｂ側の物体像のみを
書換えて、最初に得た分割透明電極３８Ａ側の物体像と
、順次適宜間隔で更新していく、分割透明電極３８Ｂ側
の物体像との相関をとるための相関演算のタイムチャー
トを第４図に示す。 まず、消去用ＬＥＤ６２により分割透明電極３８Ａ、３
８Ｂ（第４図でＩＴＯｌ、ＩｒＯ２）の両方に対応する
領域の書き込み像を消去する。 次に、分割透明電極３８Ａに電圧を印加すると共に、前
処理管５６で、物体像を分割透明電極３８Ａ側に振って
、該当する領域に書き込みを行う。 ごのとき、分割透明電極３８Ｂ側は電圧を印加しない。 次に、分割透明電極３８Ａ側の書き込み像を記憶したま
ま、分割透明電極３８８ＩＩｔに、分割透明電極３８Ｂ
に電圧のパルスを印加して、書き込みを行う。 次に、消去用ＬＥＤ２４Ｊによって第２のＦＬＣ−８Ｌ
Ｍ２２の書き込み像を消去し、この状態で、レーザ光源
１８からの平行光により、ＦＬＣ−８ＬＭ１２の物体像
の読み出しを行い、レンズ２０において読み出し光のフ
ーリエ変換を行い、そのパワースペクトルを第２のＦＬ
Ｃ−８ＬＭ２２に書き込む。 書き込まれたパワースベトルは、読み出し光学系２４に
よって読み出され、レンズ２６で逆フーリエ変換された
後、前述のように、電流計３０に相関の大小として出力
される。 次に、分割透明電極３８Ａ側の書き込み像はそのままに
して、分割透明電極３８Ｂ（ｌ！１１に物体像を振って
、順次これを更新し、且つその都度読み出して、相関を
とっていく。 従って、分割透明電極３８Ｂ側の物体像の書換えの間隔
、例えば１００Ｌｌｓｅｃ程度で、順次相関をとってい
くことによって、物体の相関をとることができる。 なお上記実施例は、書き込み側透明電極３８を、図にお
いて左右に２等分割したものであるが、この場合は、例
えば第５図（Ａ）に示されるように読み出し側透明電極
４４を分割しない状態としたり、あるいは、第５図（Ｂ
）に示されるように、署き込み側透明電極３８を２等分
割し、且つこの分割方向と直交する方向に、読み出し側
透明電極４４を２等分割して、分割透明電極４４Ａ、４
４Ｂとするようにしてもよい。 第５図（Ｂ）の場合は、分割透明電極４４Ａ、４４Ｂも
独立して動作されるようにすることによって、強誘電性
液晶層３６を４分割して利用できることになる。 更に、書き込み側透明電極３８及び読み出し側透明電極
４４の各々、又は、一方を３以上に分割してもよく、又
分割の割合は必ずしも等分割でなくてもよい。 上記実施例は、偏向電極５６Ｄを備えた前処理管５６に
より、大刃物体像を偏向するようにしているが、この大
刃物体像偏向手段は、例えば第６図に示されるように、
音響光学素子６４を用いてよい。第６図の符号６６はＦ
ＬＣ−８ＬＭ１２の光入射側に配置されたイメージイン
テンシファイア＜１．Ｉ＞、６８は超音波発生器、７０
は超音波発生器６８を、ＦＬＣ−３ＬＭ１２及び１．　
１６６と同期して作動させるためのコントローラ、７２
は結像レンズをそれぞれ示す。 又、Ｍ７図に示されるように、大刃物体像偏向手段は、
同様にＦＬＣ−８ＬＭＩ　２及び１１１６６と同期して
作動される可動ミラー７６としてもよい。第７図の符号
７８は可動ミラー７６のコントローラを示す。 なお以上の実施例は、いずれも光学的相関を換算する装
置にＦＬＣ−８ＬＭＩ　２を用いたものであるが、本発
明のＦＬＣ−８ＬＭは、上記のような演算装置に限定さ
れるものでなく、時系列的に複数の像を得る場合に一般
的に適用され得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るＦＬＣ−８ＬＭを利用した光学的
相関を演算する装置の実施例を示す光学系統図、第２図
は同実施例におけるＦＬＣ−８ＬＭの要部を拡大して示
す断面図、第３図は同実施例のＦＬＣ−８ＬＭにおける
分割透明電極を示す平面図、第４図は同実施例の光学的
相関を演算する装置による相関演算過程を示すタイミン
グチャート、第５図はＦＬＣ−３ＬＭにおける透明電極
の分割の変形例を示す略示斜視図、第６図及び第７図は
光学的相関を演算する装置の第２及び第３実施例の要部
を示すブロック図である。 １０・・・光学的相関を演算する装置、１２・・・強誘
電性液晶空間光変調器 （ＦＬＣ−３ＬＭ　　）　、 １４・・・光フアイバープレート、 １６・・・結像手段、 １８・・・レーザ光源、 ２２・・・第２のＦＬＣ−８ＬＭ、 ２２Ｃ・・・強誘電性液晶層、 ２４・・・読み出し光学系、　　　　２６・・・レンズ
、２８・・・ホトダイオード、　　　３０・・・電流計
、３２・・・物体、 ３６・・・強誘電性液晶層、 ３８・・・書き込み側透明電極、 ３８Ａ、３８Ｂ、４４Ａ、４４Ｂ・・・分割透明電極、
４４・・・読み出し側透明電極、 ５２・・・動作回路、　　　　　　５６・・・前処理管
、６４・・・音響光学素子、　　　　７２・・・可動ミ
ラー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）１対の透明電極間に光変調材料として強誘電性液
   晶層を配置してなる空間光変調器において、少なくとも
   光書き込み側の透明電極を複数に分割して、各々が独立
   して動作される分割透明電極とすると共に、これら分割
   透明電極に対応する光書き込み部に、別個に入力画像を
   結像させる結像手段を設けたことを特徴とする空間光変
   調器。
2. （２）請求項１において、光書き込み側の透明電極のみ
   を分割したことを特徴とする空間光変調器。
3. （３）請求項１において、光書き込み側の透明電極を分
   割すると共に、読み出し側の透明電極を、光書き込み側
   の透明電極と直交する方向に分割したことを特徴とする
   空間光変調器。