JPH04226426A - Optical device - Google Patents
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- JPH04226426A JPH04226426A JP12585391A JP12585391A JPH04226426A JP H04226426 A JPH04226426 A JP H04226426A JP 12585391 A JP12585391 A JP 12585391A JP 12585391 A JP12585391 A JP 12585391A JP H04226426 A JPH04226426 A JP H04226426A
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- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明は、液晶素子を応用した光
学装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device using a liquid crystal element.
【０００２】0002
【従来の技術】従来、光の振幅と位相を同時にかつ独立
に制御できる光学装置はなかった。このため、物体の３
次元情報を記録する場合には、物体が持っている情報の
うちの位相情報だけに注目し、奥行き情報の記録に必要
な振幅情報は切り捨てていた。2. Description of the Related Art Conventionally, there has been no optical device capable of simultaneously and independently controlling the amplitude and phase of light. For this reason, the object's 3
When recording dimensional information, only the phase information of the information possessed by an object is focused, and the amplitude information needed to record depth information is discarded.
【０００３】これまでに、ＴＮモード液晶素子へバイナ
リ位相型ホログラムを記録したという報告がある（例え
ば、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ．２６
，Ｎｏ．５，ｐ９２９（１９８７）参照）。[0003] There have been reports of recording a binary phase hologram on a TN mode liquid crystal element (for example, Applied Optics Vol. 26).
, No. 5, p. 929 (1987)).
【０００４】0004
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は物体が持っている情報のうちの位相情報だけを対象に
して振幅情報を切り捨てていたため、もとの物体に忠実
な３次元像を再生することが困難であった。[Problem to be solved by the invention] However, in the conventional method, only the phase information of the information possessed by the object was targeted and the amplitude information was discarded, so it was difficult to reproduce a three-dimensional image that was faithful to the original object. It was difficult to do so.
【０００５】本発明はこのような問題点を解決するもの
であって、その目的は、簡便な手段により光の振幅と位
相を同時に制御できる光学装置を提供するところにある
。The present invention is intended to solve these problems, and its object is to provide an optical device that can simultaneously control the amplitude and phase of light using simple means.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の第１の光学装置
は、少なくとも、コヒーレント光源と、振幅変調用液晶
素子と、位相変調用液晶素子と、前記ふたつの液晶素子
に対する信号発生器を備えて成ることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] A first optical device of the present invention includes at least a coherent light source, an amplitude modulation liquid crystal element, a phase modulation liquid crystal element, and a signal generator for the two liquid crystal elements. It is characterized by consisting of:
【０００７】本発明の第２の光学装置は、前記第１の光
学装置において、振幅変調用液晶素子がＴＮ（ねじれた
ネマチック）モード液晶素子であり、かつ前記位相変調
用液晶素子がＥＣＢ（電界制御複屈折）モード液晶素子
であることを特徴とする。In a second optical device of the present invention, in the first optical device, the amplitude modulation liquid crystal element is a TN (twisted nematic) mode liquid crystal element, and the phase modulation liquid crystal element is an ECB (electric field) mode liquid crystal element. It is characterized by being a (controlled birefringence) mode liquid crystal element.
【０００８】本発明の第３の光学装置は、前記第２の光
学装置において、ＴＮモード液晶素子とＥＣＢモード液
晶素子の間に少なくとも２枚のレンズから成るアフオー
カル光学系を備え、かつ前記アフオーカル光学系の前段
と後段のレンズ群の間に空間フィルタを備え、前記ふた
つの液晶素子が前記アフオーカル光学系に対して共役な
位置にくるように配置されて成ることを特徴とする。A third optical device of the present invention is characterized in that the second optical device includes an afocal optical system comprising at least two lenses between the TN mode liquid crystal element and the ECB mode liquid crystal element, and the afocal optical system comprises at least two lenses. It is characterized in that a spatial filter is provided between the front and rear lens groups of the system, and the two liquid crystal elements are arranged so as to be at positions conjugate with the afocal optical system.
【０００９】本発明の第４の光学装置は、前記第２の光
学装置において、ＴＮモード液晶素子とＥＣＢモード液
晶素子の間に一対の平板マイクロレンズアレイから成る
アフオーカル光学系を備え、前記ふたつの液晶素子が前
記アフオーカル光学系に対して共役な位置にくるように
配置されて成ることを特徴とする。A fourth optical device of the present invention includes an afocal optical system consisting of a pair of flat microlens arrays between the TN mode liquid crystal element and the ECB mode liquid crystal element in the second optical device, and It is characterized in that the liquid crystal element is arranged at a position conjugate to the afocal optical system.
【００１０】本発明の第５の光学装置は、前記第２の光
学装置において、ＴＮモード液晶素子とＥＣＢモード液
晶素子の間に偏光ビームスプリッタと、４分の１波長板
と、レンズと、空間フィルタと、反射板を備えて成るこ
とを特徴とする。A fifth optical device of the present invention includes a polarizing beam splitter, a quarter wavelength plate, a lens, and a space between the TN mode liquid crystal element and the ECB mode liquid crystal element in the second optical device. It is characterized by comprising a filter and a reflector.
【００１１】本発明の第６の光学装置は、前記第２ない
し第５の光学装置において、ＴＮモード液晶素子の出射
側偏光板の透過軸と出射光波面の法線が作る平面が、前
記ＥＣＢモード液晶素子において液晶分子ディレクタと
液晶パネル基板の法線が作る平面とほぼ平行になるよう
に、前記ふたつの液晶素子が配置されて成ることを特徴
とする。A sixth optical device of the present invention is characterized in that in the second to fifth optical devices, a plane formed by the transmission axis of the output-side polarizing plate of the TN mode liquid crystal element and the normal to the output light wavefront is aligned with the ECB. The two liquid crystal elements are arranged so as to be substantially parallel to a plane formed by the normal line of the liquid crystal molecule director and the liquid crystal panel substrate in the mode liquid crystal element.
【００１２】本発明の第７の光学装置は、前記第５の光
学装置において、ＴＮモード液晶素子の出射側偏光板の
透過軸と出射光波面の法線が作る平面が、ＥＣＢモード
液晶素子において液晶分子ディレクタと液晶パネル基板
の法線が作る平面とほぼ直交するように、前記ふたつの
液晶素子が配置されて成ることを特徴とする。A seventh optical device of the present invention is that in the fifth optical device, the plane formed by the transmission axis of the output side polarizing plate of the TN mode liquid crystal element and the normal to the output light wavefront is the same as that of the ECB mode liquid crystal element. The two liquid crystal elements are arranged so as to be substantially orthogonal to a plane formed by the normal line of the liquid crystal molecule director and the liquid crystal panel substrate.
【００１３】本発明の第８の光学装置は、前記第３の光
学装置において、ＴＮモード液晶素子とＥＣＢモード液
晶素子のいずれか一方が光書き込み型液晶素子であるこ
とを特徴とする。An eighth optical device of the present invention is characterized in that, in the third optical device, either the TN mode liquid crystal element or the ECB mode liquid crystal element is an optical writing type liquid crystal element.
【００１４】本発明の第９の光学装置は、前記第３の光
学装置において、ＴＮモード液晶素子とＥＣＢモード液
晶素子の両方が光書き込み型液晶素子であることを特徴
とする。A ninth optical device of the present invention is characterized in that, in the third optical device, both the TN mode liquid crystal element and the ECB mode liquid crystal element are optical writing type liquid crystal elements.
【００１５】[0015]
【実施例】以下では実施例にもとづき、本発明の内容に
ついて詳しく説明する。[Examples] The contents of the present invention will be explained in detail below based on Examples.
【００１６】（実施例１）図１に、本発明の光学装置の
構成を示す。レーザ光源１００から出射されたビーム１
０９は、コリメートレンズ１０１で拡大された平行光と
なり、ＴＮモード液晶素子１０２へ入射する。ここで光
は２次元的な振幅変調を受ける。そして、レンズ１０３
と空間フィルタ１０４とレンズ１０５から構成されるア
フォーカル光学系の作用により、ＴＮモード液晶素子１
０２に対して共役な位置にあるＥＣＢモード液晶素子１
０６へ導かれる。ここで光は２次元的な位相変調を受け
る。そして、フーリエ変換レンズ１０７により出力面１
０８上に所定の像を出力する。１１０は信号発生器であ
り、液晶素子１０２、１０６へ所望の信号を入力する。
図中のｆはレンズの焦点距離を表す。ここでは、倍率が
等倍のアフォーカル光学系を用いた。(Embodiment 1) FIG. 1 shows the configuration of an optical device of the present invention. Beam 1 emitted from laser light source 100
09 becomes parallel light that is expanded by the collimating lens 101 and enters the TN mode liquid crystal element 102. Here, the light undergoes two-dimensional amplitude modulation. And lens 103
By the action of the afocal optical system composed of the spatial filter 104 and the lens 105, the TN mode liquid crystal
ECB mode liquid crystal element 1 located at a position conjugate to 02
You will be guided to 06. Here, the light undergoes two-dimensional phase modulation. Then, the output surface 1 is
A predetermined image is output on 08. A signal generator 110 inputs desired signals to the liquid crystal elements 102 and 106. f in the figure represents the focal length of the lens. Here, an afocal optical system with equal magnification was used.
【００１７】本実施例で用いたＴＮモード液晶素子１０
２は、各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）素子を備え
たマトリクス駆動型の液晶素子である。液晶分子の初期
配向が９０゜ねじれたＴＮモードの液晶パネルとこれを
挟むように配置された２枚の偏光板から成る。一方、Ｅ
ＣＢモード液晶素子１０６もＴＦＴマトリクス駆動型の
ものであるが、液晶分子の初期配向はねじれのないホモ
ジニアス配向である。TN mode liquid crystal element 10 used in this example
Reference numeral 2 denotes a matrix-driven liquid crystal element in which each pixel is provided with a TFT (thin film transistor) element. It consists of a TN mode liquid crystal panel in which the initial orientation of liquid crystal molecules is twisted by 90 degrees, and two polarizing plates arranged to sandwich this panel. On the other hand, E
The CB mode liquid crystal element 106 is also of the TFT matrix drive type, but the initial orientation of the liquid crystal molecules is a homogeneous orientation without twist.
【００１８】ＥＣＢモード液晶素子１０６をＴＮモード
液晶素子１０２に接続するには、ＴＮモード液晶素子１
０２の出射側偏光板の透過軸の方位をＥＣＢモード液晶
素子１０６の液晶分子ディレクタと平行にする必要があ
る。この時に問題になるのが、ＴＮモード液晶素子１０
２で発生する位相変化である。図６（ａ）に、ＴＮモー
ド液晶素子１０２の位相変調特性を示す。曲線１は２枚
の偏光板の方位を平行にして入射側偏光板の透過軸方位
を入射面における液晶分子ディレクタと平行にした場合
、曲線２は２枚の偏光板の方位を平行にして入射側偏光
板の透過軸方位を入射面における液晶分子ディレクタと
直交させた場合、曲線３は２枚の偏光板の方位を直交さ
せて入射側偏光板の透過軸方位を入射面における液晶分
子ディレクタと平行にしたた場合、曲線４は２枚の偏光
板の方位を直交させて入射側偏光板の透過軸方位を入射
面における液晶分子ディレクタと直交させた場合である
。図６（ａ）から、偏光板の方位を互いに直交させてか
つ入射側偏光板の方位を液晶分子軸と直交させた時に、
位相変化がもっとも小さいことがわかる。図６（ｂ）は
、この条件の時の振幅変化と印加電圧の関係の関係であ
る。高いコントラストと充分な階調性が得られた。In order to connect the ECB mode liquid crystal element 106 to the TN mode liquid crystal element 102, the TN mode liquid crystal element 1 is connected to the TN mode liquid crystal element 102.
It is necessary to make the direction of the transmission axis of the output side polarizing plate 02 parallel to the liquid crystal molecule director of the ECB mode liquid crystal element 106. The problem at this time is that the TN mode liquid crystal element 10
This is the phase change that occurs at 2. FIG. 6(a) shows the phase modulation characteristics of the TN mode liquid crystal element 102. Curve 1 shows the case where the orientation of the two polarizing plates is parallel and the transmission axis direction of the incident side polarizing plate is parallel to the liquid crystal molecule director on the incident plane.Curve 2 shows the case where the orientation of the two polarizing plates is parallel and the direction of incidence is parallel. When the transmission axis direction of the side polarizing plate is made orthogonal to the liquid crystal molecule director on the incident plane, curve 3 shows that the direction of the transmission axis of the incident side polarizing plate is made perpendicular to the liquid crystal molecule director on the incident plane by making the directions of the two polarizing plates perpendicular to each other. When they are made parallel, curve 4 is a case where the orientations of the two polarizing plates are orthogonal to each other and the transmission axis orientation of the incident side polarizing plate is orthogonal to the liquid crystal molecule director on the incident surface. From FIG. 6(a), when the orientations of the polarizing plates are made perpendicular to each other and the orientation of the incident side polarizing plate is made perpendicular to the liquid crystal molecule axis,
It can be seen that the phase change is the smallest. FIG. 6(b) shows the relationship between the amplitude change and the applied voltage under this condition. High contrast and sufficient gradation were obtained.
【００１９】このようにしておけば、ＥＣＢモード液晶
素子１０６で位相変調を行う時に同時に、ＴＮモード液
晶素子１０２で発生した位相変化を補償することができ
る。ＥＣＢモード液晶素子１０６の位相変調特性、振幅
変調特性を図７（ａ）、（ｂ）にそれぞれ示す。By doing so, it is possible to compensate for the phase change occurring in the TN mode liquid crystal element 102 at the same time when the ECB mode liquid crystal element 106 performs phase modulation. The phase modulation characteristics and amplitude modulation characteristics of the ECB mode liquid crystal element 106 are shown in FIGS. 7(a) and 7(b), respectively.
【００２０】以上の述べてきたように、振幅変調が可能
なＴＮモードの液晶素子１０２と位相変調が可能なＥＣ
Ｂモードの液晶素子１０６を光学的に接続することによ
って、コヒーレント光の振幅と位相を同時に制御するこ
とが可能になる。As described above, the TN mode liquid crystal element 102 capable of amplitude modulation and the EC capable of phase modulation are used.
By optically connecting the B-mode liquid crystal element 106, it becomes possible to simultaneously control the amplitude and phase of coherent light.
【００２１】図８（ａ）に、本実施例の光学装置を用い
て記録したキノホーム（ＩＢＭ Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖ
．，Ｖｏｌ．１３，ｐ１５０（１９６９）参照）の振幅
分布を示す。物体が持っている振幅情報をも利用するこ
とによって、量子化誤差の小さい鮮明な像を再生するこ
とができた。ちなみに、図８（ｂ）に示すように振幅情
報を考慮せずに記録したキノホームからは、良好な再生
像は得られなかった。FIG. 8(a) shows kinohome (IBM J.Res.Dev.
．． , Vol. 13, p. 150 (1969)). By also using the amplitude information possessed by the object, it was possible to reproduce clear images with small quantization errors. Incidentally, as shown in FIG. 8(b), a good reproduced image could not be obtained from kinohome recorded without considering amplitude information.
【００２２】なお、図１の構成で、２枚の液晶素子を順
序を入れ換えて配置することも可能である。In the configuration shown in FIG. 1, it is also possible to arrange the two liquid crystal elements in a different order.
【００２３】（実施例２）図２に、本発明の光学装置の
構成を示す。レーザ光源１００から出射したビーム１０
９は、コリメートレンズ１０１で平行光となり、ＴＮモ
ードの液晶素子１０２へ入射する。この時のビーム１０
９は紙面に垂直な直線偏光であるが、ＴＮモード液晶素
子１０２で振幅変調を受けると同時に偏光面が９０゜回
転して、紙面に平行な直線偏光となって偏光ビームスプ
リッタ２０１へ入射する。さらに、ビームは４分の１波
長板２０２の作用で円偏光となり、レンズ１０３、空間
フィルタ１０４と通過した後に、反射板２０３へ到達す
る。ここからビームは光路を逆にたどり、４分の１波長
板２０２の作用で紙面に垂直な直線偏光となり、偏光ビ
ームスプリッタ２０１で反射されてＥＣＢモード液晶素
子１０６へ入射する。ここで、ビームは位相変調を受け
る。そして、フーリエ変換レンズ１０７によって、出力
面１０８上へ所望の像を出力する。ここで用いた２枚の
液晶素子は、実施例１のものと同じである。(Embodiment 2) FIG. 2 shows the configuration of an optical device of the present invention. Beam 10 emitted from laser light source 100
9 becomes parallel light by the collimating lens 101, and enters the TN mode liquid crystal element 102. Beam 10 at this time
9 is linearly polarized light perpendicular to the plane of the paper, but at the same time it is subjected to amplitude modulation by the TN mode liquid crystal element 102, the plane of polarization is rotated by 90°, and the light becomes linearly polarized light parallel to the plane of the paper and enters the polarizing beam splitter 201. Furthermore, the beam becomes circularly polarized light by the action of the quarter-wave plate 202, and after passing through the lens 103 and the spatial filter 104, it reaches the reflection plate 203. From here, the beam follows the optical path in the opposite direction, becomes linearly polarized light perpendicular to the paper plane by the action of the quarter-wave plate 202, is reflected by the polarizing beam splitter 201, and enters the ECB mode liquid crystal element 106. Here, the beam undergoes phase modulation. Then, a desired image is output onto the output surface 108 by the Fourier transform lens 107. The two liquid crystal elements used here are the same as those in Example 1.
【００２４】ＴＮモード液晶素子１０２で生じた位相変
化をＥＣＢモード液晶素子１０６のところで補償するた
めに、本実施例では、ＴＮモード液晶素子１０２の出射
側偏光板の透過軸の方位をＥＣＢモード液晶素子１０６
の液晶分子ディレクタと直交させる必要がある。In order to compensate for the phase change occurring in the TN mode liquid crystal element 102 at the ECB mode liquid crystal element 106, in this embodiment, the direction of the transmission axis of the output side polarizing plate of the TN mode liquid crystal element 102 is changed to the ECB mode liquid crystal element 106. Element 106
must be orthogonal to the liquid crystal molecule director.
【００２５】図２に示すように、偏光ビームスプリッタ
を用いて反射型の構成にすることにより、装置全体を小
さくまとめることができた。As shown in FIG. 2, by adopting a reflective configuration using a polarizing beam splitter, the entire apparatus could be made smaller.
【００２６】なお、図２の構成で、順序を入れ換えて２
枚の液晶素子を配置することも可能である。Note that in the configuration of FIG. 2, if the order is changed,
It is also possible to arrange two liquid crystal elements.
【００２７】（実施例３）図３に、本発明の光学装置の
構成を示す。レーザ光源１００から出射したビーム１０
９がコリメートレンズ１０１を経てＴＮモード液晶素子
１０２へ至るまでの部分、およびＥＣＢモード液晶素子
１０６から。フーリエ変換レンズ１０７を経て出力面１
０８へ至るまでの部分は、図１ならびに図２に示した構
成と同様である。ここで用いた２枚の液晶素子は、実施
例１ならびに実施例２のものと同じである。(Embodiment 3) FIG. 3 shows the configuration of an optical device of the present invention. Beam 10 emitted from laser light source 100
9 from the collimating lens 101 to the TN mode liquid crystal element 102 and from the ECB mode liquid crystal element 106. Output surface 1 via Fourier transform lens 107
The portion up to 08 is the same as the configuration shown in FIGS. 1 and 2. The two liquid crystal elements used here are the same as those in Example 1 and Example 2.
【００２８】図３（ａ）に示した構成の特徴は、ふたつ
の液晶素子１０２と１０６を接続するために、一対の平
板マイクロレンズアレイ３０１、３０３から構成される
アフォーカル光学系を用いた点にある。この部分を拡大
して、図３（ｂ）に示す。２枚の液晶素子１０２、１０
６の対応する画素を一対の平板マイクロレンズアレイで
接続する。フーリエ変換面３０２は、前段の平板マイク
ロレンズアレイ３０１の像側焦点面であると同時に、後
段の平板マイクロレンズアレイ３０３に対する物体側焦
点面でもある。The feature of the configuration shown in FIG. 3(a) is that an afocal optical system consisting of a pair of flat microlens arrays 301 and 303 is used to connect the two liquid crystal elements 102 and 106. It is in. This part is enlarged and shown in FIG. 3(b). Two liquid crystal elements 102, 10
Six corresponding pixels are connected by a pair of flat microlens arrays. The Fourier transform plane 302 is the image-side focal plane of the flat plate microlens array 301 at the front stage, and is also the object-side focal plane for the flat plate microlens array 303 at the rear stage.
【００２９】ＴＮモード液晶素子１０２で生じた位相変
化をＥＣＢモード液晶素子１０６のところで補償するた
めに、本実施例では、ＴＮモード液晶素子１０２の出射
側偏光板の透過軸の方位をＥＣＢモード液晶素子１０６
の液晶分子ディレクタと平行にする必要がある。In order to compensate for the phase change occurring in the TN mode liquid crystal element 102 at the ECB mode liquid crystal element 106, in this embodiment, the direction of the transmission axis of the output side polarizing plate of the TN mode liquid crystal element 102 is changed to the ECB mode liquid crystal element 106. Element 106
liquid crystal molecules must be parallel to the director.
【００３０】図３に示すように、一対の平板マイクロレ
ンズアレイから構成されるアフォーカル光学系を用いる
ことにより、装置全体をさらに小さくまとめることがで
きた。As shown in FIG. 3, by using an afocal optical system composed of a pair of flat microlens arrays, the entire apparatus could be made even smaller.
【００３１】（実施例４）図４に本発明の光学装置の構
成を示す。本発明の特徴は、位相変調用液晶素子として
光書き込み型のＥＣＢモード液晶素子４０２を用い、振
幅変調用液晶素子としてマトリクス駆動型のＴＮモード
液晶素子１０２を用いた点にある。(Embodiment 4) FIG. 4 shows the configuration of an optical device of the present invention. A feature of the present invention is that an optical writing type ECB mode liquid crystal element 402 is used as a phase modulation liquid crystal element, and a matrix drive type TN mode liquid crystal element 102 is used as an amplitude modulation liquid crystal element.
【００３２】液晶素子４０２は、ホモジニアス配向の液
晶層と誘電体ミラーの間に４分の１波長板を備え、連続
的な位相変調を行うと同時に入射直線偏光の方位を９０
゜だけ回転させる。信号発生器４０３は液晶素子４０２
へ２次元画像を光学的に書き込む手段を備えており、レ
ーザスキャナ、ＣＲＴ光源、液晶表示体などが使われる
。一方、液晶素子１０２は、実施例１ないし３の振幅変
調用液晶素子と同じものである。The liquid crystal element 402 includes a quarter-wave plate between a homogeneously aligned liquid crystal layer and a dielectric mirror, and simultaneously performs continuous phase modulation and changes the direction of incident linearly polarized light by 90 degrees.
Rotate by °. The signal generator 403 is a liquid crystal element 402
It is equipped with a means for optically writing a two-dimensional image on the image, and uses a laser scanner, CRT light source, liquid crystal display, etc. On the other hand, the liquid crystal element 102 is the same as the amplitude modulation liquid crystal element of Examples 1 to 3.
【００３３】２枚のレンズ１０３、１０５によりふたつ
の液晶素子４０２と１０２を共役に接続する。レンズ１
０３は、光書き込み型の液晶素子４０２へ入射する光に
対するコリメートレンズとしての機能も兼ねている。図
中４０１は偏光ビームスプリッタであり、液晶素子４０
２へ入射する光と液晶素子４０２から出射する光を分離
するために用いている。Two lenses 103 and 105 connect two liquid crystal elements 402 and 102 conjugately. lens 1
03 also functions as a collimating lens for light incident on the optical writing type liquid crystal element 402. In the figure, 401 is a polarizing beam splitter, and a liquid crystal element 40
The liquid crystal element 402 is used to separate the light incident on the liquid crystal element 402 from the light emitted from the liquid crystal element 402.
【００３４】位相変調用液晶素子として光書き込み型の
液晶素子を用いることで実施例１と異なる装置構成が可
能になり、使用目的、環境に合った装置構成をデザイン
することが容易になる。By using an optical writing type liquid crystal element as the phase modulation liquid crystal element, a device configuration different from that of the first embodiment is possible, and it becomes easy to design a device configuration suitable for the purpose of use and environment.
【００３５】なお、図４の構成で、２枚の液晶素子を順
序を入れ換えて配置することも可能である。In the configuration shown in FIG. 4, it is also possible to arrange the two liquid crystal elements in a different order.
【００３６】（実施例５）図５に本発明の光学装置の構
成を示す。本発明の特徴は、位相変調用液晶素子と振幅
変調用液晶素子の両方に光書き込み型の液晶素子５０１
、５０３を用いた点にある。液晶素子５０１は、実施例
４の光書き込み型のＥＣＢモード液晶素子と同じである
。また、液晶素子５０３は、光書き込み型のＴＮモード
液晶素子であり、連続的な振幅変調を行うと同時に入射
直線偏光の方位を９０゜だけ回転させる。５０２、５０
４は、それぞれ液晶素子５０１、５０３に対する信号発
生器である。(Embodiment 5) FIG. 5 shows the configuration of an optical device of the present invention. A feature of the present invention is that an optical writing type liquid crystal element 501 is used as both the phase modulation liquid crystal element and the amplitude modulation liquid crystal element.
, 503 is used. The liquid crystal element 501 is the same as the optical writing type ECB mode liquid crystal element of the fourth embodiment. The liquid crystal element 503 is an optical writing type TN mode liquid crystal element, and simultaneously performs continuous amplitude modulation and rotates the direction of incident linearly polarized light by 90 degrees. 502, 50
4 is a signal generator for the liquid crystal elements 501 and 503, respectively.
【００３７】レーザビーム１０９は、まず液晶素子５０
１で位相変調を受けて、次に液晶素子５０３で振幅変調
を受ける。そして、出力面１０８上に所望の像が再生さ
れる。この間の光路の切り替えは、偏光ビームスプリッ
タ４０１により行っている。The laser beam 109 first passes through the liquid crystal element 50.
1 undergoes phase modulation, and then undergoes amplitude modulation at liquid crystal element 503. The desired image is then reproduced on the output surface 108. Switching of the optical path during this time is performed by a polarizing beam splitter 401.
【００３８】光書き込み型の液晶素子だけで構成するこ
とにより、光利用効率および解像度が向上し、明るくか
つ精細な像を再生することができる。[0038] By configuring only optical writing type liquid crystal elements, light utilization efficiency and resolution are improved, and a bright and fine image can be reproduced.
【００３９】なお、図５の構成で、液晶素子の配置を入
れ換えるあるいは偏光ビームスプリッタの向きを変える
ことによって、振幅変調と位相変調の順序を逆にするこ
とも可能である。In the configuration shown in FIG. 5, it is also possible to reverse the order of amplitude modulation and phase modulation by changing the arrangement of the liquid crystal elements or changing the direction of the polarization beam splitter.
【００４０】[0040]
【発明の効果】本発明により、所望の光波面を再生する
ことが可能になった。本発明の光学装置は、その実時間
性を活かして計算機ホログラムを記録することにより、
３次元動画像表示へ応用することが可能である。さらに
、光認識や光コンピューティングなどの情報処理、３次
元ビームステアリング、計測、補償光学素子の各分野に
おけるアクティブな光波面制御手段としても幅広く応用
が可能である。[Effects of the Invention] According to the present invention, it has become possible to reproduce a desired optical wavefront. The optical device of the present invention utilizes its real-time property to record a computer-generated hologram.
It is possible to apply it to three-dimensional moving image display. Furthermore, it can be widely applied as an active optical wavefront control means in various fields of information processing such as optical recognition and optical computing, three-dimensional beam steering, measurement, and adaptive optics.
【図１】本発明の実施例１の構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing the configuration of Example 1 of the present invention.
【図２】本発明の実施例２の構成を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing the configuration of Example 2 of the present invention.
【図３】（ａ）本発明の実施例３の構成を示す平面図で
ある。（ｂ）本発明の実施例３の構成の詳細を示す部分
断面図である。FIG. 3(a) is a plan view showing the configuration of Example 3 of the present invention. (b) It is a partial sectional view showing details of the configuration of Example 3 of the present invention.
【図４】本発明の実施例４の構成を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the configuration of Example 4 of the present invention.
【図５】本発明の実施例５の構成を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing the configuration of Example 5 of the present invention.
【図６】（ａ）ＴＮモード液晶素子の位相変調特性を示
す図である。（ｂ）ＴＮモード液晶素子の振幅変調特性
を示す図である。FIG. 6 (a) is a diagram showing phase modulation characteristics of a TN mode liquid crystal element. (b) A diagram showing amplitude modulation characteristics of a TN mode liquid crystal element.
【図７】（ａ）ＥＣＢモード液晶素子の位相変調特性を
示す図である。（ｂ）ＥＣＢモード液晶素子の振幅変調
特性を示す図である。FIG. 7 (a) is a diagram showing phase modulation characteristics of an ECB mode liquid crystal element. (b) A diagram showing amplitude modulation characteristics of an ECB mode liquid crystal element.
【図８】（ａ）本発明の光学装置に記録されたキノホー
ムの振幅分布を示す図である。（ｂ）従来の光学装置に
記録されたキノホームの振幅分布を示す図である。FIG. 8(a) is a diagram showing the amplitude distribution of kinoform recorded on the optical device of the present invention. (b) A diagram showing the amplitude distribution of kinohome recorded on a conventional optical device.
１００・・・・・・レーザ光源
１０１・・・・・・コリメートレンズ
１０２・・・・・・マトリクス駆動型のＴＮモード液晶
素子１０３・・・・・・レンズ
１０４・・・・・・空間フィルタ
１０５・・・・・・レンズ
１０６・・・・・・マトリクス駆動型のＥＣＢモード液
晶素子１０７・・・・・・フーリエ変換レンズ１０８・
・・・・・出力面
１０９・・・・・・ビーム
１１０・・・・・・信号発生器
２０１・・・・・・偏光ビームスプリッタ２０２・・・
・・・４分の１波長板
２０３・・・・・・反射板
３０１・・・・・・平板マイクロレンズアレイ３０２・
・・・・・フーリエ変換面
３０３・・・・・・平板マイクロレンズアレイ４０１・
・・・・・偏光ビームスプリッタ４０２・・・・・・光
書き込み型のＥＣＢモード液晶素子４０３・・・・・・
信号発生器
５０１・・・・・・光書き込み型のＥＣＢモード液晶素
子５０２・・・・・・信号発生器
５０３・・・・・・光書き込み型のＴＮモード液晶素子
５０４・・・・・・信号発生器100... Laser light source 101... Collimating lens 102... Matrix-driven TN mode liquid crystal element 103... Lens 104... Spatial filter 105...Lens 106...Matrix drive type ECB mode liquid crystal element 107...Fourier transform lens 108...
... Output surface 109 ... Beam 110 ... Signal generator 201 ... Polarizing beam splitter 202 ...
... Quarter wavelength plate 203 ... Reflection plate 301 ... Flat plate microlens array 302 ...
...Fourier transform surface 303...Flat microlens array 401.
... Polarizing beam splitter 402 ... Optical writing type ECB mode liquid crystal element 403 ...
Signal generator 501... Optical writing type ECB mode liquid crystal element 502... Signal generator 503... Optical writing type TN mode liquid crystal element 504... signal generator
Claims (9)
、コヒーレント光源と、振幅変調用液晶素子と、位相変
調用液晶素子と、前記ふたつの液晶素子に対する信号発
生器を備えて成ることを特徴とする光学装置。1. A light amplitude and phase modulation technique, comprising at least a coherent light source, an amplitude modulation liquid crystal element, a phase modulation liquid crystal element, and a signal generator for the two liquid crystal elements. optical device.
ネマチック）モード液晶素子であり、かつ前記位相変調
用液晶素子がＥＣＢ（電界制御複屈折）モード液晶素子
であることを特徴とする請求項１に記載の光学装置。2. The amplitude modulation liquid crystal element is a TN (twisted nematic) mode liquid crystal element, and the phase modulation liquid crystal element is an ECB (electro-controlled birefringence) mode liquid crystal element. Item 1. The optical device according to item 1.
ド液晶素子の間に少なくとも２枚のレンズから成るアフ
オーカル光学系を備え、かつ前記アフオーカル光学系の
前段と後段のレンズ群の間に空間フィルタを備え、前記
ふたつの液晶素子が前記アフオーカル光学系に対して共
役な位置にくるように配置されて成ることを特徴とする
請求項２に記載の光学装置。3. An afocal optical system comprising at least two lenses is provided between the TN mode liquid crystal element and the ECB mode liquid crystal element, and a spatial filter is provided between the front and rear lens groups of the afocal optical system. 3. The optical device according to claim 2, wherein the two liquid crystal elements are arranged in a conjugate position with respect to the afocal optical system.
ド液晶素子の間に一対の平板マイクロレンズアレイから
成るアフオーカル光学系を備え、前記ふたつの液晶素子
が前記アフオーカル光学系に対して共役な位置にくるよ
うに配置されて成ることを特徴とする請求項２に記載の
光学装置。4. An afocal optical system comprising a pair of flat microlens arrays is provided between the TN mode liquid crystal element and the ECB mode liquid crystal element, and the two liquid crystal elements are located at positions conjugate to the afocal optical system. 3. The optical device according to claim 2, wherein the optical device is arranged in such a manner as to
晶素子の間に偏光ビームスプリッタと、４分の１波長板
と、レンズと、空間フィルタと、反射板を備えて成るこ
とを特徴とする請求項２に記載の光学装置。5. A polarizing beam splitter, a quarter wavelength plate, a lens, a spatial filter, and a reflecting plate are provided between the TN mode liquid crystal element and the ECB mode liquid crystal element. Item 2. The optical device according to item 2.
透過軸と出射光波面の法線が作る平面が、前記ＥＣＢモ
ード液晶素子において液晶分子ディレクタと液晶パネル
基板の法線が作る平面とほぼ平行になるように、前記ふ
たつの液晶素子が配置されて成ることを特徴とする請求
項２ないし４に記載の光学装置。6. A plane formed by the transmission axis of the output side polarizing plate of the TN mode liquid crystal element and a normal to the output light wavefront is a plane formed by the normal to the liquid crystal molecule director and the liquid crystal panel substrate in the ECB mode liquid crystal element. 5. The optical device according to claim 2, wherein the two liquid crystal elements are arranged substantially parallel to each other.
透過軸と出射光波面の法線が作る平面が、前記ＥＣＢモ
ード液晶素子において液晶分子ディレクタと液晶パネル
基板の法線が作る平面とほぼ直交するように、前記ふた
つの液晶素子が配置されて成ることを特徴とする請求項
５に記載の光学装置。7. A plane formed by the transmission axis of the output-side polarizing plate of the TN mode liquid crystal element and a normal to the output light wavefront is a plane formed by the normal to the liquid crystal molecule director and the liquid crystal panel substrate in the ECB mode liquid crystal element. 6. The optical device according to claim 5, wherein the two liquid crystal elements are arranged so as to be substantially perpendicular to each other.
液晶素子のいずれか一方が光書き込み型液晶素子である
ことを特徴とする請求項１ないし７に記載の光学装置。8. The optical device according to claim 1, wherein either one of the amplitude modulation liquid crystal element and the phase modulation liquid crystal element is an optical writing type liquid crystal element.
液晶素子の両方が光書き込み型液晶素子であることを特
徴とする請求項１ないし７に記載の光学装置。9. The optical device according to claim 1, wherein both the amplitude modulation liquid crystal element and the phase modulation liquid crystal element are optical writing type liquid crystal elements.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12585391A JPH04226426A (en) | 1990-09-21 | 1991-05-29 | Optical device |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25226690 | 1990-09-21 | ||
| JP2-252266 | 1990-09-21 | ||
| JP12585391A JPH04226426A (en) | 1990-09-21 | 1991-05-29 | Optical device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04226426A true JPH04226426A (en) | 1992-08-17 |
Family
ID=26462161
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12585391A Pending JPH04226426A (en) | 1990-09-21 | 1991-05-29 | Optical device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04226426A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5708488A (en) * | 1992-10-07 | 1998-01-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Phase type spatial light modulator having an output substantially uniform in amplitude |
-
1991
- 1991-05-29 JP JP12585391A patent/JPH04226426A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5708488A (en) * | 1992-10-07 | 1998-01-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Phase type spatial light modulator having an output substantially uniform in amplitude |
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