JPH04293013A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JPH04293013A JPH04293013A JP5913091A JP5913091A JPH04293013A JP H04293013 A JPH04293013 A JP H04293013A JP 5913091 A JP5913091 A JP 5913091A JP 5913091 A JP5913091 A JP 5913091A JP H04293013 A JPH04293013 A JP H04293013A
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- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 74
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 2
- ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N nobelium Chemical compound [No] ORQBXQOJMQIAOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 abstract 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
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- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N lawrencium atom Chemical compound [Lr] CNQCVBJFEGMYDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
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- Liquid Crystal (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
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
【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。
学装置に関する。
【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。そのため、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。また、物体の２次元情報
を記録する場合でも、位相情報だけが利用されていた。 これまでに、ＴＮモード液晶素子へバイナリ位相型ホロ
グラムをしたという報告がある（例えば、Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．５，ｐ９
２９（１９８７）参照）。
に制御できる光学装置はなかった。そのため、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。また、物体の２次元情報
を記録する場合でも、位相情報だけが利用されていた。 これまでに、ＴＮモード液晶素子へバイナリ位相型ホロ
グラムをしたという報告がある（例えば、Ａｐｐｌｉｅ
ｄ Ｏｐｔｉｃｓ Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．５，ｐ９
２９（１９８７）参照）。
【０００３】
【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記録の
対象にしていたため、もとの物体に忠実な像を再生する
ことが困難であった。
は物体が持っている情報のうちの位相情報だけを記録の
対象にしていたため、もとの物体に忠実な像を再生する
ことが困難であった。
【０００４】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
。
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
。
【０００５】
【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、かつ前記ふたつの液晶素子の間に少
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、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を備えて
成ることを特徴とする。
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、かつ前記ふたつの液晶素子の間に少
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、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を備えて
成ることを特徴とする。
【０００６】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と位相変調用液晶
素子へ記録されるパターンの標本点間隔が互いに異なる
ことと、アフォーカル光学系の倍率が等倍でないことを
ことを特徴とする。
学装置において、振幅変調用液晶素子と位相変調用液晶
素子へ記録されるパターンの標本点間隔が互いに異なる
ことと、アフォーカル光学系の倍率が等倍でないことを
ことを特徴とする。
【０００７】本発明の第３の光学装置は、前記第１ない
し第２の光学装置において、コヒーレント光源と光路の
一部を共通にする別のインコヒーレント光源と、前記コ
ヒーレント光源と前記インコヒーレント光源の点灯を切
り替えるための回路を備えて成ることを特徴とする。
し第２の光学装置において、コヒーレント光源と光路の
一部を共通にする別のインコヒーレント光源と、前記コ
ヒーレント光源と前記インコヒーレント光源の点灯を切
り替えるための回路を備えて成ることを特徴とする。
【０００８】本発明の第４の光学装置は、前記第１ない
し第３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。
し第３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。
【０００９】
【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。
ついて詳しく説明する。
【００１０】（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１０
９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１０
２に対して共役な位置にあるＥＣＢモード液晶素子１０
６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を介して、所望の
３次元像１０８を出力する。この構成の特徴は、ＴＮモ
ード液晶素子１０２に比べてＥＣＢモード液晶素子１０
６の画素密度が高い点にある（ただし、有効画素数は同
じにしてある）。このために、倍率が１よりも小さいア
フォーカル光学系を用いて液晶素子１０２と１０６を接
続した。図中のｆ１、ｆ２は、それぞれレンズ１０３、
１０５の焦点距離を表す。なお、図中で液晶素子に対す
る信号発生器は省略した。
成を示す。レーザ光源１００から出射されたビーム１０
９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１０
２に対して共役な位置にあるＥＣＢモード液晶素子１０
６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を介して、所望の
３次元像１０８を出力する。この構成の特徴は、ＴＮモ
ード液晶素子１０２に比べてＥＣＢモード液晶素子１０
６の画素密度が高い点にある（ただし、有効画素数は同
じにしてある）。このために、倍率が１よりも小さいア
フォーカル光学系を用いて液晶素子１０２と１０６を接
続した。図中のｆ１、ｆ２は、それぞれレンズ１０３、
１０５の焦点距離を表す。なお、図中で液晶素子に対す
る信号発生器は省略した。
【００１１】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）を備えたマ
トリクス駆動型の液晶素子であり、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、ＥＣＢ
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。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。さらに、２枚の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がを液晶分子軸と直交させる
。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１０
２で発生した位相変化を補償することができる。
２は、各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を備えたマ
トリクス駆動型の液晶素子であり、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、ＥＣＢ
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。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。さらに、２枚の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がを液晶分子軸と直交させる
。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１０
２で発生した位相変化を補償することができる。
【００１２】以上の述べてきたように、振幅変調が可能
なＴＮモード液晶素子１０２と位相変調が可能なＥＣＢ
モード液晶素子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
可能になり、もとの物体に忠実な３次元像を再生するこ
とができる。さらに、縮小倍率を有するアフォーカル光
学系を用いて２枚の液晶素子を接続することによって、
一方の液晶素子の画素密度を低めることができるので、
液晶素子の位置合わせが極めて容易になる。
なＴＮモード液晶素子１０２と位相変調が可能なＥＣＢ
モード液晶素子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
可能になり、もとの物体に忠実な３次元像を再生するこ
とができる。さらに、縮小倍率を有するアフォーカル光
学系を用いて２枚の液晶素子を接続することによって、
一方の液晶素子の画素密度を低めることができるので、
液晶素子の位置合わせが極めて容易になる。
【００１３】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。また、マト
リクス駆動型の液晶素子の代わりに光書き込み型の液晶
素子を用いることも可能である。
序を入れ換えて配置することも可能である。また、マト
リクス駆動型の液晶素子の代わりに光書き込み型の液晶
素子を用いることも可能である。
【００１４】（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、レンズ、液晶素子、空間フィル
タ、出力面の配置は、実施例４と同じである。本発明の
特徴は、レーザ光源１００と光路の一部を共通にするイ
ンコヒーレント光源２００を別に備えている点にある。
成を示す。レーザ光源、レンズ、液晶素子、空間フィル
タ、出力面の配置は、実施例４と同じである。本発明の
特徴は、レーザ光源１００と光路の一部を共通にするイ
ンコヒーレント光源２００を別に備えている点にある。
【００１５】本発明の光学装置では、コヒーレント光波
に対する振幅位相変調に先立ち、インコヒーレント光源
２００を用いて液晶素子の位置合わせを行う。インコヒ
ーレント光源２００には色フィルタが付加されていて、
レーザビーム波長と異なる、比較的波長幅の狭い光が取
り出せるようになっている。そして、必要に応じて、回
路２０８でこれらふたつの光源の点灯を切り替える。２
枚の液晶素子１０２と１０６には、信号発生器（図では
省略した）から時間差を設けて、位置合わせ用のパター
ンを入力する。インコヒーレント光源２００からの光２
０９で液晶素子を照明すると、それぞれの液晶素子に表
示されたパターンが、アフォーカル光学系と結像レンズ
２０４の作用によって光検出器２０５上へ等しい大きさ
で結像される。一方の液晶素子に表示されたパターンを
結像する時には、もう一方の液晶素子の全ての画素を透
過状態にしておく。このために、図２のＥＣＢモード液
晶素子１０６の出射側に偏光板を配置する。そして、位
置合わせ用のパターンを表示する時は振幅変調用モード
にして、レーザビームで使用する時は位相変調用モード
にして、ＥＣＢモード液晶素子１０６０を用いる。この
ようにして得られたふたつのパターンの相関出力から、
制御回路２０６を介して微動ステージ２０７を動かすこ
とによって、ＴＮモード液晶素子１０２の位置合わせを
行う。図中のダイクロイックミラー２０２、２０３は、
インコヒーレント光源２００からの光２０９をレーザビ
ーム１０９の光路へ合成する、および光路から分離する
ために用いる。
に対する振幅位相変調に先立ち、インコヒーレント光源
２００を用いて液晶素子の位置合わせを行う。インコヒ
ーレント光源２００には色フィルタが付加されていて、
レーザビーム波長と異なる、比較的波長幅の狭い光が取
り出せるようになっている。そして、必要に応じて、回
路２０８でこれらふたつの光源の点灯を切り替える。２
枚の液晶素子１０２と１０６には、信号発生器（図では
省略した）から時間差を設けて、位置合わせ用のパター
ンを入力する。インコヒーレント光源２００からの光２
０９で液晶素子を照明すると、それぞれの液晶素子に表
示されたパターンが、アフォーカル光学系と結像レンズ
２０４の作用によって光検出器２０５上へ等しい大きさ
で結像される。一方の液晶素子に表示されたパターンを
結像する時には、もう一方の液晶素子の全ての画素を透
過状態にしておく。このために、図２のＥＣＢモード液
晶素子１０６の出射側に偏光板を配置する。そして、位
置合わせ用のパターンを表示する時は振幅変調用モード
にして、レーザビームで使用する時は位相変調用モード
にして、ＥＣＢモード液晶素子１０６０を用いる。この
ようにして得られたふたつのパターンの相関出力から、
制御回路２０６を介して微動ステージ２０７を動かすこ
とによって、ＴＮモード液晶素子１０２の位置合わせを
行う。図中のダイクロイックミラー２０２、２０３は、
インコヒーレント光源２００からの光２０９をレーザビ
ーム１０９の光路へ合成する、および光路から分離する
ために用いる。
【００１６】インコヒーレントな光を用いて液晶素子の
位置合わせを行うことにより、実施例１に比べて一段と
位置合わせが容易になる。さらに、２枚の液晶素子の位
置合わせを適宜修正できるので、光学装置の性能を充分
に活用することができる。
位置合わせを行うことにより、実施例１に比べて一段と
位置合わせが容易になる。さらに、２枚の液晶素子の位
置合わせを適宜修正できるので、光学装置の性能を充分
に活用することができる。
【００１７】
【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技術としても幅広く応用が
可能である。
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技術としても幅広く応用が
可能である。
【図１】本発明の実施例１の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例２の構成を示す平面図である。
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・
・・・・・３次元像 １０９・・・・・・ビーム ２００・・・・・・インコヒーレント光源２０１・・・
・・・コリメートレンズ ２０２・・・・・・ダイクロイックミラー２０３・・・
・・・ダイクロイックミラー２０４・・・・・・結像レ
ンズ ２０５・・・・・・光検出器 ２０６・・・・・・制御回路 ２０７・・・・・・微動ステージ ２０８・・・・・・光源切り替え回路
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・
・・・・・３次元像 １０９・・・・・・ビーム ２００・・・・・・インコヒーレント光源２０１・・・
・・・コリメートレンズ ２０２・・・・・・ダイクロイックミラー２０３・・・
・・・ダイクロイックミラー２０４・・・・・・結像レ
ンズ ２０５・・・・・・光検出器 ２０６・・・・・・制御回路 ２０７・・・・・・微動ステージ ２０８・・・・・・光源切り替え回路
Claims (4)
- 【請求項１】光の振幅位相変調技術に関し、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、かつ前記ふたつの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、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を備えて成ることを特徴
とする光学装置。 - 【請求項２】前記振幅変調用液晶素子と前記位相変調用
液晶素子へ記録されるパターンの標本点間隔が互いに異
なることと、前記アフォーカル光学系の倍率が等倍でな
いことを特徴とする請求項１に記載の光学装置。 - 【請求項３】前記コヒーレント光源と光路の一部を共通
にする別のインコヒーレント光源と、前記コヒーレント
光源と前記インコヒーレント光源の点灯を切り替えるた
めの回路を備えて成ることを特徴とする請求項１ないし
請求項２に記載の光学装置。 - 【請求項４】前記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請求項１ないし請求項３に記載
の光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5913091A JPH04293013A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5913091A JPH04293013A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04293013A true JPH04293013A (ja) | 1992-10-16 |
Family
ID=13104421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5913091A Pending JPH04293013A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04293013A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003133201A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-05-09 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | 光学的な記録装置及び方法 |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP5913091A patent/JPH04293013A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003133201A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-05-09 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | 光学的な記録装置及び方法 |
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