JPH05119341A - 光学装置 - Google Patents

光学装置

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JPH05119341A
JPH05119341A JP27913391A JP27913391A JPH05119341A JP H05119341 A JPH05119341 A JP H05119341A JP 27913391 A JP27913391 A JP 27913391A JP 27913391 A JP27913391 A JP 27913391A JP H05119341 A JPH05119341 A JP H05119341A
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JP
Japan
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liquid crystal
spatial light
modulation
optical
optical device
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JP27913391A
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English (en)
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Hirotsuna Miura
弘綱 三浦
Atsushi Amako
淳 尼子
Tomio Sonehara
富雄 曽根原
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00Active addressable light modulator
    • G03H2225/20Nature, e.g. e-beam addressed
    • G03H2225/22Electrically addressed SLM [EA-SLM]
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H2225/00Active addressable light modulator
    • G03H2225/30Modulation
    • G03H2225/33Complex modulation
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
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    • G03H2240/50Parameters or numerical values associated with holography, e.g. peel strength
    • G03H2240/56Resolution
    • GPHYSICS
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    • G03H2240/61SLM related parameters, e.g. pixel size

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  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液晶パネルをもちいて光の振幅と位相を変調
する。 【構成】 TNパネルとECBパネルをはりあわせる。
このときTNパネルの1画素にECBパネルの2×2画
素が対応するようにする。 【効果】 TNパネルの画素が粗いので製造が容易にな
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は光学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の光学装置は、Appl. Optics vol.2
6, 929(1987)に示されるように、光の位相または振幅だ
けを変調するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の光学装
置を用いた光の変調では、光のもつ情報のうちの振幅ま
たは位相を無視していたため、精度の高い情報処理を行
うことができないという問題があった。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
便な手段により振幅と位相を同時に変調できる光学装置
を提供するところにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の光学装置
は、振幅変調用空間光変調器と位相変調用空間光変調器
が空間的に直列に接続されていることを特徴とする。
【0005】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、1つの振幅データに対して複数の位相
データが対応することを特徴とする。
【0006】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、前記空間光変調器の少なくとも一方が
液晶空間光変調器であることを特徴とする。
【0007】本発明の第4の光学装置は、前記第2、第
3の光学装置において、前記振幅変調用空間光変調器が
TN(ツイスト・ネマティック)モードの液晶電気光学
素子、位相変調用空間光変調器がECB(電界制御複屈
折)モードの液晶電気光学素子であることを特徴とす
る。
【0008】本発明の第5の光学装置は、前記第2ない
し第4の光学装置において、前記振幅変調用空間光変調
器がアクティブマトリックス方式であることを特徴とす
る。
【0009】本発明の第6の光学装置は、前記第2ない
し第4の光学装置において、前記空間光変調器がいずれ
もアクティブマトリックス方式であり、振幅変調用空間
光変調器の画素ピッチが前記位相変調用空間光変調器の
画素ピッチの整数倍であることを特徴とする。
【0010】本発明の第7の光学装置は、前記第2ない
し第5の光学装置において、前記位相変調用空間光変調
器が光書き込み式であることを特徴とする。
【0011】
【実施例】以下、実施例により本発明の詳細を示す。
【0012】(実施例1)図1に本発明の光学装置の構
成を示す。
【0013】ガラス基板107と共通基板101の間に
液晶104が、ガラス基板117と共通基板101の間
に液晶114が、それぞれ挟まれた構造をしている。
【0014】液晶104の側がECB(電界制御複屈
折)モードの液晶電気光学素子として、液晶114の側
がTN(ツイスト・ネマティック)モードの液晶電気光
学素子として機能する。
【0015】ガラス基板107、117はそれぞれTF
T(薄膜トランジスタ)素子106、116と配向膜1
05、115を備えている。共通基板101の両面には
透明電極102、112と、配向膜103、113があ
る。またガラス基板107とTFT素子106、透明電
極112と配向膜113の間にはそれぞれ遮光マスク1
11と121がある。
【0016】配向膜103、113、105の配向方向
は互いに平行で、115はそれから86度ひねった方向
に配向処理を施してある。ガラス基板107、117の
外側には偏光板108と118をそれぞれ配置する。た
だし2つの偏光板の透過軸は配向膜105の配向方向と
平行になるようにする。
【0017】偏光板108の側から入射した光はECB
モードの液晶電気光学素子によってまず位相変調だけを
受ける。このとき光の偏光方向は変わらない。次にTN
モードの液晶電気光学素子によって振幅変調のみを受け
る。ただしTNモードの液晶電気光学素子によって位相
変化が発生する場合にはあらかじめECBモードの液晶
電気光学素子で補正しておく。これで振幅と位相を同時
にかつ独立に変調することが出来る。
【0018】このようにECBモードの液晶電気光学素
子の側から光を入射することにより、偏光板を2つの液
晶電気光学素子の間に配置する必要がなくなるため、装
置の製造が極めて容易になる。
【0019】透明電極102、112はそれぞれ定電圧
回路に接続されている。また共通基板は2つの液晶電気
光学素子の間を完全に絶縁している。これによって漏れ
電流や容量結合をなくし、2つの液晶電気光学素子を互
いに影響を与えることなく独立に駆動できる。なお本実
施例の液晶電気光学素子はTFT素子を用いて駆動する
ためこれらの透明電極は画素などに区切る必要がない。
【0020】ガラス基板107の裏側から光を入射する
ことによるTFT素子の誤動作や特性の劣化を防ぐた
め、遮光マスク111をガラス基板とTFT素子の間に
配置した。まずガラス基板上にクロムの膜で遮光マスク
111を形成し、その上にSiO2を堆積させて絶縁膜
を作る。この絶縁膜上にTFT素子を形成した。一方、
TFT素子116のための遮光マスク121は、共通基
板101のTNモードの液晶電気光学素子側に配置し
た。
【0021】図2(a)にTNモードの液晶電気光学素
子の画素、図2(b)にECBモードの液晶電気光学素
子の画素を示す。TNモードの液晶電気光学素子の画素
ピッチは、ECBモードの液晶電気光学素子の画素ピッ
チの2倍となっている。2つの液晶電気光学素子を接続
する際、TNモードの液晶電気光学素子の1画素に、E
CBモードの液晶電気光学素子の2×2画素が対応する
ようにする。
【0022】振幅・位相データの作成について説明す
る。ホログラフィなどの振幅・位相データをまずECB
モードの液晶電気光学素子の画素数にあわせて作成す
る。次に振幅データをECBモードの液晶電気光学素子
に対応する4画素で平均化する。振幅データは位相デー
タほど解像度を必要としないので、振幅データを間引い
ても再生像などにほとんど影響を与えない。
【0023】このようにTNモードの液晶電気光学素子
の画素をあらくすると次のような利点が現れる。本発明
の光学装置をホログラフィなどの再生に用いる場合、高
精細化が要求される。ところがTNモードの液晶電気光
学素子は画素があらくてもよいので、ECBモードの液
晶電気光学素子だけを高精細化すればよく、製造が非常
に容易となる。
【0024】また2つの液晶電気光学素子を組み合わせ
るとき、ECBモードの液晶電気光学素子の4画素がT
Nモードの液晶電気光学素子の1画素の中のどこかに対
応していればよいので位置合わせが非常に容易となる。
【0025】(実施例2)図3に本発明の別の実施例の
構成を示す。本実施例では振幅変調用にTFT駆動方式
の液晶電気光学素子、位相変調用に光書き込み式の液晶
電気光学素子を用いた。
【0026】振幅変調用のTNモードの液晶電気光学素
子の構成は実施例1におけるECBモードの液晶電気光
学素子と液晶の配向が異なるだけで、ほぼ同じである。
ただし共通基板101の代わりにシート状ダイクロイッ
ク偏光板を用いた。これはガラス基板301、302の
間にプラスチックシートを延伸した偏光フィルム318
を挟んだものである。この偏光板は両側に透明電極10
2、312と配向膜103、313を備えている。これ
らの透明電極は画素構造を持たない。
【0027】位相変調のための光書き込み式ECBモー
ドの液晶電気光学素子はガラス基板317と先ほどの偏
光板で液晶材料314を挟んだものである。ただしこの
ガラス基板には液晶に近い側から、配向膜315、誘電
体ミラ−303、アモルファスシリコン304、透明電
極305を備えている。
【0028】偏光板108の側から入射したコヒーレン
ト光はTNモードの液晶電気光学素子によって振幅変調
され、光書き込み式ECBモードの液晶電気光学素子で
位相変調された後、誘電体ミラ−303で反射され、再
び位相と振幅を変調される。
【0029】本実施例に使用したTNモードの液晶電気
光学素子の画素ピッチは40μm、光書き込み式ECB
モードの液晶電気光学素子の解像度は約80本/mmで
ある。このため1つの振幅データに対して3×3の位相
データが対応する。
【0030】本実施例では高精細の要求される位相変調
用空間光変調器に画素構造のない光書き込み式の液晶電
気光学素子を用いているので製造が非常に容易である。
また光が往復で振幅と位相を変調されるので、変調量が
半分ですむという効果もある。
【0031】以上本発明の実施例について述べてきた
が、本発明はこのほかにも、広く3次元像再生、光相関
器、光情報処理などに応用が可能である。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、光の振幅と位相を同時
にかつ独立に制御できるため、高精度な光波面制御がで
きる。これにより簡単にホログラム再生、3次元ビ−ム
ステアリング、光相関器、3次元計測、補償光学素子な
どの分野におけるアクティブな光学素子として幅広く応
用が可能である。さらに実時間での書換が可能なことを
活用すれば実時間の3次元表示装置を得ることができ
る。このとき空間光変調器の高精細化が必要となるが、
本発明によれば振幅変調用空間光変調器の画素ピッチは
大きくてもよいので、高精細な装置の製造が容易にな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の光学装置の構成を示す側面図であ
る。
【図2】 (a)TNモードの液晶電気光学素子の画素
を示す平面図である。 (b)ECBモードの液晶電気光学素子の画素を示す平
面図である。
【図3】 本発明の光学装置の別の構成を示す側面図で
ある。
【符号の説明】
101 共通基板 102 透明電極 103 配向膜 104 液晶材料 105 配向膜 106 TFT素子 107 ガラス基板 108 偏光板 111 遮光マスク 112 透明電極 113 配向膜 114 液晶材料 115 配向膜 116 TFT素子 117 ガラス基板 118 偏光板 121 遮光マスク 301 ガラス基板 302 ガラス基板 303 誘電体ミラ− 304 アモルファスシリコン 305 透明電極 312 透明電極 313 配向膜 314 液晶材料 315 配向膜 317 ガラス基板 318 偏光フィルム

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振幅変調用空間光変調器と位相変調用空
    間光変調器が空間的に直列に接続されていることを特徴
    とする光学装置。
  2. 【請求項2】 1つの振幅データに対して複数の位相デ
    ータが対応することを特徴とする請求項1記載の光学装
    置。
  3. 【請求項3】 前記空間光変調器の少なくとも一方は液
    晶空間光変調器であることを特徴とする請求項2記載の
    光学装置。
  4. 【請求項4】 前記振幅変調用空間光変調器はTN(ツ
    イスト・ネマティック)モードの液晶電気光学素子、位
    相変調用空間光変調器はECB(電界制御複屈折)モー
    ドの液晶電気光学素子であることを特徴とする請求項
    2、3記載の光学装置。
  5. 【請求項5】 前記振幅変調用空間光変調器はアクティ
    ブマトリックス方式であることを特徴とする請求項2な
    いし4記載の光学装置。
  6. 【請求項6】 前記空間光変調器はいずれもアクティブ
    マトリックス方式であり、振幅変調用空間光変調器の画
    素ピッチは前記位相変調用空間光変調器の画素ピッチの
    整数倍であることを特徴とする請求項2ないし4記載の
    光学装置。
  7. 【請求項7】 前記位相変調用空間光変調器は光書き込
    み式であることを特徴とする請求項2ないし5記載の光
    学装置。
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