JPH05134219A

JPH05134219A - 空間光変調素子

Info

Publication number: JPH05134219A
Application number: JP7212791A
Authority: JP
Inventors: Yukihisa Osugi; 幸久大杉; Tetsuya Ejiri; 哲也江尻; Masaji Tange; 正次丹下
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1991-03-13
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 1993-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】コヒーレント光により読み出しを行う空間光
変調素子において、電気光学結晶層を薄膜化して素子の
解像度を上げ、電気光学結晶層の加工を容易にすること
である。【構成】基板1A、1Bの表面にそれぞれ透明電極膜2A、
2Bが形成され、かつ絶縁層4A、4Bが接着されている。電
気光学結晶層７の一対の主面7a、7bにはそれぞれ反射防
止膜6A、6Bが蒸着等によって形成され、反射防止膜6A、
6Bの表面にそれぞれ絶縁層4A、4Bが接着されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポッケルス読み出し光
変調素子（PROM,Pockels Readout OpticalModulator )
等の空間光変調素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空間光変調素子のうち、Bi₁₂SiO₂₀(BS
O) 単結晶を使用したPROM素子は、BSO単結晶の光伝導性
を利用して、書き込み画像情報の光強度分布を単結晶板
内の電荷分布に変換して蓄積し、次いでこの電荷分布が
つくる電界によって生ずる電気光学効果を利用し、読み
出し光の強度分布に変換するものである。従って、この
型の空間光変調素子は、BSO 単結晶板とこれを包む絶縁
層及びこれらに電界を生ぜしめるための一対の電極によ
って構成される。

【０００３】従来、こうした空間光変調素子は、両面を
光学研摩したBSO 単結晶板と、パリレン薄膜又は雲母の
へき開膜（絶縁体）とを用いて構成されてきた。また、
絶縁層を蒸着により膜付けする方法があった。しかし、
パリレン薄膜は絶縁耐圧が低いため、BSO 単結晶の電気
光学効果特性を充分に発揮させることができない。雲母
膜は固有の複屈折性を有しているため、素子の電気光学
効果特性が複雑なものになるうえ、厚さの揃った均質な
大面積の薄板を作ることが困難であり、絶縁層形成時の
歩留りが悪い。

【０００４】こうした問題を解決するため、ガラス板を
絶縁体に用いたPROM素子が提案されている（光学，第18
巻第11号 627(31), 1989年11月) 。こうしたPROM素子に
おいては、例えば図13に示すように、電気光学結晶層27
の両側にそれぞれガラス板14A 、14B を絶縁層として設
ける。また、透明電極膜2A、2Bを蒸着等によって形成し
たガラス製基板1A、1Bをガラス板14A 、14B の外側にそ
れぞれ設け、各透明電極膜2A、2Bを電極ケーブル28を通
して外部電源に接続する。なお、ここで述べたのは、い
わゆる透過型のPROM素子を使用する場合である。いわゆ
る反射型のPROM素子を使用する場合には、片側の電極と
してはAl等からなる金属電極を用い、一方の電極として
透明電極を用いる。

【０００５】ここで特に、インコヒーレント光画像をコ
ヒーレント光画像に変換するPROM素子においては、電気
光学結晶層の両端面における反射により、コヒーレント
光による読み出し画像に干渉縞が発生するのを防止する
ため、電気光学結晶層27にテーパを設ける。従って一対
の主面27a は互いに対して所定角度傾斜することになる
が、この角度は素子や装置によって異なり、例えば15分
程度以上の大きさが必要である。これにより、読み出し
光画像に発生する干渉縞のピッチを肉眼で識別できない
程度にまで小さくする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電気光学結晶
層27にテーパを設けると、この層全体をある程度以上薄
くすることが困難である。即ち、一対の主面27a が互い
に対して傾斜しているため、層27に非常に厚い部分と非
常に薄い部分とが生ずる。例えば、電気光学結晶層の平
均の厚さが 300μm であったとしても、その最も厚い部
分の厚さは例えば400 μm となり、最も薄い部分の厚さ
は例えば 200μm となる。また、こうした薄い光学素子
にテーパを付けるテーパ加工も非常に難しい。このよう
に、電気光学結晶層27内において相当の大きさの層厚差
があり、しかもテーパ加工自体が難しいことから層27の
平均層厚自体も小さくすることは困難である。

【０００７】一方、電気光学結晶層27の厚さは分解能を
左右する重要な要素であり、これを薄くするほどPROM素
子の分解能が向上する。しかし、上記の理由から、コヒ
ーレント光読み出し用のPROM素子においては、電気光学
結晶層27をある程度以上薄くすることはできず、PROM素
子の解像度に上限があった。

【０００８】また、他方では、電気光学結晶層27の面積
を大きくして光画像を大きくし、画像処理量を増やすこ
とが望まれる。しかし、電気光学結晶層27の一辺の長さ
を大きくすると、主面27a の傾斜角が一定であっても、
電気光学結晶層27中における層厚差はますます大きくな
るので、電気光学結晶層27を一層厚くせざるを得ない。

【０００９】本発明の課題は、コヒーレント光により読
み出しを行う空間光変調素子において、電気光学結晶層
を薄膜化して素子の解像度を上げ、かつ電気光学結晶層
の加工を容易にすることである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、平板状の電気
光学結晶層；この電気光学結晶層の少なくとも一方の側
に形成された反射防止膜；前記電気光学結晶層の少なく
とも一方の側に設けられた絶縁層；及び前記電気光学結
晶層と前記絶縁層とを挟むように設けられた一対の電極
であって、少なくとも一方の電極が透明電極である一対
の電極を有する空間光変調素子に係るものである。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例によるPROM素子の製造法を順
を追って説明する。まず、図２に示すように、所定厚さ
の電気光学結晶板８の一方の主面に反射防止膜6Aを形成
する。ここで、電気光学結晶板８の材料としては、BSO
等を、また、反射防止膜の材料としては、ZrO₂−TiO₂等
を例示できる。さらに説明を付け加えれば、電気光学結
晶板８は、接着材を介してガラス基板に接着されるの
で、反射防止膜の屈折率、膜厚は、電気光学結晶層と接
着剤の屈折率を考慮した振幅条件、位相条件を満たすも
のである必要がある。更に、反射防止膜6Aを形成する方
法としては、電子ビーム蒸着法等を例示できる。

【００１２】また、図３に示すように、例えば四辺形の
基板1Aを準備する。基板1Aは、合成石英ガラス、ホウケ
イ酸ガラスのような、硬度の高いガラスによって形成す
ることが好ましい。この基板1Aの表面に、蒸着法等によ
って透明電極膜2Aを形成する。この際、基板1Aのコーナ
ー部分に、透明電極膜2Aを外部電源へと接続するための
リード部を形成することが好ましい。

【００１３】次いで、所定厚さの絶縁板を基板1Aの表面
に接着剤層3Aを介して接着する。その際、絶縁板1Aの一
隅を切除しておくことにより、絶縁板の中心は基板1Aの
中心に対して若干左側に偏り、この切除により前記リー
ド部が、絶縁板によって覆われることなく、基板1Aの表
面に露出する。次いで、この絶縁板を研削加工及び光学
研摩し、図３に示すように絶縁層4Aを形成する。

【００１４】そして、絶縁層4Aの表面に、接着剤層5Aを
介して電気光学結晶板８を接着し、固定する。この際、
反射防止膜6Aを下向きにして接着するので、反射防止膜
6Aが絶縁層4Aと対向し、反射防止膜を設けていない側の
主面が上方に露出する。この状態で、電気光学結晶板８
の表面を研削加工及び光学研摩し、図４に示すように、
所定厚さの平板状の電気光学結晶層７を形成する。この
状態で、電気光学結晶層７の一方の主面7aには既に一方
の反射防止膜6Aが形成されており、新たに他方の主面7b
が上記の加工によって形成されることになる。

【００１５】次いで、図５に示すように、電気光学結晶
層７の他方の主面7bに他方の反射防止膜6Bを形成する。
一方、上記したと全く同様の方法で、図１に示すよう
に、リード部を有する透明電極膜2Bを基板1Bの表面に形
成し、また透明電極膜2Bを覆うように、絶縁板を接着剤
層3Bを介して基板1Bの表面へと接着する。そしてこの絶
縁板を研削加工及び光学研摩し、所定厚さの絶縁層4Bを
形成する。この絶縁層4Bを反射防止膜6Bと対向させ、こ
れらを接着剤層5Bによって接着する。こうして図１に示
すPROM素子を構成する。図１の例では、電気光学結晶層
７の両側に反射防止膜を設けたが、一方の反射防止膜を
省略することもできる。ただ、両側に反射防止膜を設け
る方が好ましい。

【００１６】図１のPROM素子においては、電気光学結晶
層７の両側に絶縁層4A、4Bを設けたが、このうち一方の
絶縁層を省略することも一応可能である。また、一対の
透明電極膜2A、2Bをそれぞれ基板1A、1Bに形成し、これ
ら一対の透明電極膜2Aと2Bとの間に電気光学結晶層７と
絶縁層4A、4Bとを挟んだが、上記したように一方の絶縁
層4Bを省略した場合には、一方の透明電極膜2Bを電気光
学結晶層７の他方の主面7b上（反射防止膜6Bの表面) に
蒸着によって形成することもできる。この場合、電気光
学結晶層７の反射防止膜は、電気光学結晶層の絶縁層を
設ける側に蒸着することとなる。

【００１７】本実施例のPROM素子においては、電気光学
結晶層７を平板状とし、かつ電気光学結晶層７の一対の
主面7a、7bにそれぞれ反射防止膜6A、6Bを設けたことが
重要である。即ち、電気光学結晶層７は一般に屈折率が
大きく（例えば、BSO 単結晶の場合は2.5 程度) 、周囲
の接着剤層、絶縁層との屈折率差が大きいため、この界
面における多重反射光が干渉縞の原因となっていた。本
発明者は、電気光学結晶層７の一対の主面に反射防止膜
6A、6Bを形成することで、この主面における多重反射を
大きく低減し、これにより読み出し光画像中の干渉縞を
除去することに成功した。

【００１８】しかも、コヒーレント光読み出し用のPROM
素子において、従来と異なり、電気光学結晶層７を平板
状としたので、電気光学結晶層７全体に層厚差がほとん
どなく、むろん薄層形成のための加工も容易である。従
って、電気光学結晶層７の厚さを小さくすることができ
る。この際、層厚50μm以下とすると、とりわけPROM素
子の解像度が高くなる。また、層全体で層厚差がほとん
どないことから、電気光学結晶層７の面積を大きくする
ことが従来よりも遙かに容易になる。

【００１９】次いで、電気光学結晶層７の一方の主面の
みに反射防止膜を設ける二つの例について更に説明す
る。まず、図２、図３、図４において説明した手順に従
って図４に示す積層体を作製した。ここで、電気光学結
晶層７の他方の主面7bには反射防止膜を設けない。そし
て、図６に示すように、絶縁層4Bを他方の主面7bと対向
させ、両者を接着剤層5Bを介して接着し、PROM素子を構
成する。この例では、電気光学結晶層７の一方の主面7a
のみに反射防止膜6Aが設けられている。

【００２０】また、図７に示すように、絶縁層4Aの表面
に、接着剤層5Aを介して電気光学結晶板８を接着し、固
定する。この状態では、電気光学結晶板８に反射防止膜
を設けない。この状態で、電気光学結晶板８の表面を研
削加工及び光学研摩し、図８に示すように、所定厚さの
平板状の電気光学結晶層７を形成する。そして、電気光
学結晶層７の他方の主面7bに反射防止膜6Bを形成する。
一方、上記したと全く同様の方法で、リード部を有する
透明電極膜2Bを基板1Bの表面に形成し、また透明電極膜
2Bを覆うように、絶縁板を接着剤層3Bを介して基板1Bの
表面へと接着する。そしてこの絶縁板を研削加工及び光
学研摩し、所定厚さの絶縁層4Bを形成する。この絶縁層
4Bを反射防止膜6Bと対向させ、これらを接着剤層5Bによ
って接着し、PROM素子を構成する。

【００２１】以下、更に具体的な実験例について述べ
る。まず、電気光学結晶層の表面に形成する反射防止膜
の効果を確めるため、以下の実験を行った。即ち、試験
試料として、図９(a) に示すように、BSO 単結晶板17の
一方の主面に、ZrO₂−TiO₂混合物を電子ビーム蒸着し、
反射防止膜16を形成した。そして、合成石英ガラス基板
11を光学用エポキシ系接着剤13によって反射防止膜16の
表面に接着した。他方、図９(b) に示すように、合成石
英ガラス基板11を光学用エポキシ系接着剤13によってBS
O 単結晶板17に接着し、比較用の試料を作製した。

【００２２】これら各試料について分光特性を測定した
結果を図10に示す。これから解るように、特に波長約50
0nm 以上において、反射防止膜16を用いた試験試料の方
が、反射防止膜を形成していない比較試料よりも顕著に
高い透過率を示す。従って、反射防止膜を蒸着した面、
即ちBSO 単結晶板17と接着剤層13との界面において、反
射防止膜16によって反射を抑制できることが解る。

【００２３】ここで、図９(a) 、(b) の各試料の分光特
性の評価方法について触れる。まず、透過率の測定器と
しては、プリズム・グレーティングダブルモノクロ方式
分光器(HITACHI U-3400 形、自己分光光度計) を用い
た。具体的には、光源からの光をプリズム及び回折格子
に通して所定波長を有する単色光を得、この単色光を回
転鏡によって試料室内の試料部と参照試料部とに分配
し、それぞれ透明光強度を検出器によって検出する。こ
の際、参照試料としてはガラスを用い、この参照試料と
の比較によって図９(a) の試験試料、図９(b) の比較試
料の透過率をそれぞれ算出した。この算出方法について
は、図９(a) の試験試料又は図９(b) の比較試料の透過
光強度をＳ、分光器内の参照試料（ガラスのみ）の透過
光強度をＲ、ゼロレベル. Ｚ、透過率をＴ（％）と
し、下式から算出した。Ｔ＝（Ｓ−Ｒ）／（Ｒ−Ｚ）

【００２４】また、実際に図１〜図５を参照しつつ説明
した手順に従い、図１に示すようなPROM素子を製作し、
読み出し光画像における干渉縞の有無を測定した。ただ
し、電気光学結晶板８としては、一辺30mm、厚さ３mmの
BSO 単結晶板を使用し、反射防止膜6A、6Bは電子ビーム
蒸着法によって成膜した。蒸着物質としては、ZrO₂とTi
O₂との混合物を用いた。反射防止膜の屈折率ｎは1.95で
あり、反射防止膜の膜厚ｄは81nm程度とした。接着剤と
しては光学用エポキシ系接着剤を用いた。BSO単結晶板
８は、平面研削機及び砂かけ研摩機を順次用いて研削加
工及び光学研摩し、厚さ50μm 程度の平板状のBSO 単結
晶層７を形成した。

【００２５】次いで、図11に概略的に示すような光学系
を用いて読み出し光画像における干渉縞の様子を調べ
た。即ち、上記のようにして作製したPROM素子10を適当
な位置にセットし、レーザー源20からヘリウム−ネオン
レーザ−光21を発光させた。このレーザー光21を対物レ
ンズ22、ピンホール23に通してビームを拡大し、コリメ
ートレンズ24でコリメートし、PROM素子10に通した。次
いで、PROM素子10を透過した後の読み出し光を結像レン
ズ25で集光し、電荷結合素子(CCD) 画像センサー26に結
像した。

【００２６】こうして得た画像のうち、特に反射防止膜
が蒸着されている領域と反射防止膜が蒸着されていない
一部領域との対比が明瞭な部分を拡大して図12に示す。
これから解るように、反射防止膜が蒸着されていない周
縁部には明瞭な干渉縞が見られるのに対し、反射防止膜
が蒸着されている領域では干渉縞が減少し、薄くなって
いる。

【００２７】また、前記した手順に従い、図１のPROM素
子において、電気光学結晶層７の一方の主面7aのみに反
射防止膜6Aを設けたPROM素子（即ち、図６のPROM素子）
と、他方の主面7bのみに反射防止膜6Bを設けたPROM素子
を作製した。ただしBSO 単結晶板の寸法、反射防止膜の
成膜方法、蒸着物質、膜厚、接着剤の種類、BSO 単結晶
層７の厚さは上記と同様とした。これら各PROM素子につ
いて読み出し光画像における干渉縞の様子を調べたとこ
ろ、上記と同様の結果が得られた。

【００２８】

【発明の効果】本発明に係る空間光変調素子によれば、
電気光学結晶層の少なくとも一方の側に反射防止膜を形
成しているので、この主面における多重反射を大きく低
減し、これによりコヒーレント光による読み出し光画像
中の干渉縞を除去することに成功した。しかも、コヒー
レント光読み出し用の空間光変調素子において、電気光
学結晶層を平板状としたので、電気光学結晶層の全体に
層厚差がほとんどなく、薄層形成のための加工も容易で
ある。従って、層の加工が容易なことと傾斜がないこと
により、電気光学結晶層の厚さを小さくすることがで
き、これにより空間光変調素子の解像度を向上させるこ
とができるようになる。また、電気光学結晶層の面積を
大きくすることも、従来より遙かに容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るPROM素子を示す断面図で
ある。

【図２】電気光学結晶板の一方の主面に反射防止膜を形
成した状態を示す断面図である。

【図３】絶縁層の表面に電気光学結晶板を接着した状態
を示す断面図である。

【図４】電気光学結晶板を研削加工及び光学研摩して電
気光学結晶層を形成した状態を示す断面図である。

【図５】電気光学結晶層の新たに形成した光学研摩面に
も反射防止膜を形成した状態を示す断面図である。

【図６】他の実施例に係るPROM素子を示す断面図であ
る。

【図７】反射防止膜を設けていない電気光学結晶板を絶
縁層の表面に接着した状態を示す断面図である。

【図８】電気光学結晶層の新たに形成した光学研摩面の
方に反射防止膜を形成した状態を示す断面図である。

【図９】(a) は試験試料を示す正面図、(b) は比較試料
を示す正面図である。

【図１０】図９(a) 、(b) の試験試料及び比較試料の分
光特性を示すグラフである。

【図１１】読み出し光画像を撮影するための光学像を示
す模式図である。

【図１２】図11の光学系によって撮像した読み出し光画
像を示す写真である。

【図１３】従来のコヒーレント光読み出し用のPROM素子
を示す正面図である。

【符号の説明】 1A、1B、11 基板 2A、2B 透明電極膜 4A、4B、絶縁層 6A、6B、16 反射防止膜７、27 電気光学結晶層 7a、7b、27a 電気光学結晶層の一対の主面８、17 電気光学結晶板 10 PROM素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平板状の電気光学結晶層；この電気光学
結晶層の少なくとも一方の側に形成された反射防止膜；
前記電気光学結晶層の少なくとも一方の側に設けられた
絶縁層；及び前記電気光学結晶層と前記絶縁層とを挟む
ように設けられた一対の電極であって、少なくとも一方
の電極が透明電極である一対の電極を有する空間光変調
素子。