JPH05134229A

JPH05134229A - 空間光変調装置

Info

Publication number: JPH05134229A
Application number: JP32387991A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kobayashi; 祐二小林; Naohisa Kosaka; 直久向坂; Narihiro Yoshida; 成浩吉田
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1993-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】光学的変位量測定装置において測定物体の移
動状態を連続的に測定することを可能とする空間光変調
装置を提供することを目的とする。【構成】空間光変調装置１０においては、空間光変調
器１１にパターン光を記録するための記録動作条件たる
記録動作電圧値Ｖｗと動作時間Ｔｗの値と、記録された
パターンを消去するための消去動作条件たる消去動作電
圧Ｖｅと動作時間Ｔｅの値とを、制御装置１２により相
対的に制御する。したがって、記録されたパターンはこ
の相対的な関係に応じて消去動作により選択的に消去さ
れる。【効果】空間光変調装置１０を光学的変位量測定装置
に適用することにより、測定物体の移動状態を連続的に
測定することが可能となる。また、光学的な和算しきい
値動作を行うニューロン素子としても使用することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空間光変調装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】情報を２次元あるいは１次元の並列光情
報として処理するデバイスとして空間光変調器（Ｓｐａ
ｔｉａｌＬｉｇｈｔＭｏｄｕｌａｔｏｒ）がある。
図１に示すように空間光変調器１は基本的にアドレス材
料２と光変調材料３の組み合わせからなる。該空間光変
調器１ではアドレス材料入力面に入力された入力情報
（並列光情報または時系列電気信号）は該アドレス材料
で電荷像等に変換され、その電荷像等によって光変調材
料の光学的特性を変化させる。読みだし光を光変調材料
に照射すると、上記光学的特性の変化に応じて変調され
出力情報を得ることができる。

【０００３】空間光変調器の中には、光変調材料３に一
定の動作電圧を印加した上で像の書き込みや消去を行う
ものがある。たとえば、液晶空間光変調装置（ＬＣＬ
Ｖ）、ＢＳＯ空間光変調器（ＰＲＯＭ）、ＭＳＬＭ（Ｍ
ｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌＳｐａｔｉａｌＬｉｇｈｔ
Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）等である。これらの空間光変調
器１では、光変調材料３に一定の書き込み用動作電圧を
印加した状態で一定の書き込み時間にわたって書き込み
像をアドレス材料入力面に入力する。該書き込み像はア
ドレス材料３で電荷像に変換されることにより、光変調
材料３にかかる電界強度が該電荷像に応じて変化する。
この結果、該光変調材料３の光学的特性が変化して該書
き込み像の書き込みが行われる。該光変調材料３は変化
後の光学的特性を該書き込み電圧が切られた後も維持す
る性質を有するため、該書き込み像が一定時間該光変調
材料３内に蓄積される。該書き込み像を消去する際に
は、該光変調材料に一定の消去用動作電圧を印加した状
態で一定の消去時間にわたってアドレス材料入力面全面
に一様な像を入力する。該光変調材料３全体の光学的特
性が変化することで該書き込み像の消去が行われる。

【０００４】かかる空間光変調器を用いる装置の例とし
て光学的変位量測定装置がある。例えば、特開昭５７−
１８７６０５号公報はＢＳＯ空間光変調器を用いた光学
的移動量測定装置を開示している。この装置では、移動
する測定物体のスペックルパターンをＢＳＯ空間光変調
器に所定時間間隔をおいて二重記録する。ＢＳＯ空間光
変調器に読みだし光を照射して該二重記録されたスペッ
クルパターンを読みだし、これを光学的にフーリエ変換
して測定物体の該所定時間間隔における移動量を測定す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の光学
的変位量測定装置においては、測定物体の該所定時間間
隔における移動量の測定が終了するとＢＳＯ空間光変調
器に記録されたスペックルパターンを消去する。その
後、測定物体のスペックルパターンを所定時間間隔をお
いて再びＢＳＯ空間光変調器に二重記録し該所定時間間
隔における測定物体の移動量を測定する。したがってか
かる光学的変位量測定装置では、断続的に採取した時刻
における移動状態しか測定できず、測定物体の移動状態
を連続的に測定することができない。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的は光学的変位量測定装置において測
定物体の移動状態を連続的に測定することを可能とする
空間光変調器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、空間光変
調器に引加する書き込み用動作電圧値と書き込み時間及
び消去用動作電圧値と消去時間を相対的に制御すること
により、書き込み像の消去動作に対する相対的記録蓄積
状態を変化させることを開発した。

【０００８】そこで、本発明の空間光変調装置は、空間
光変調器と、該空間光変調器に情報を記録するための記
録動作条件と該記録された情報を消去するための消去動
作条件とを相対的に制御する制御装置とにより構成され
る。

【０００９】ここで該空間光変調器は強誘電性液晶空間
光変調器であることが好ましい。

【００１０】

【作用】上記構成を有する本発明の空間光変調装置にお
いては、該空間光変調器に情報を記録するための記録動
作条件と該記録した情報を消去するための該空間光変調
器の消去動作条件とを、制御装置により相対的に調整す
る。かかる調整により、該記録した情報の該消去動作に
対する相対的記録蓄積状態を変化させることができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の第一実施例を図面を参照しな
がら説明する。本第一実施例は空間光変調器として強誘
電性液晶空間光変調器（ＦＬＣ−ＳＬＭ）を採用したも
のである。

【００１２】図２は本実施例の強誘電性液晶空間光変調
装置（以下、「空間光変調装置」という）１０の構成を
示す断面図である。該空間光変調装置１０は空間光変調
器１１と制御装置１２とからなる。該空間光変調器１１
では、強誘電性液晶層（以下、「液晶層」という）１１
Ｆが一対のＰＶＡラビング配向膜１１Ｅと１１Ｇとの間
に設けられている。該配向膜１１Ｅの該液晶層１１Ｆと
反対の側には、ＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂誘電体多層膜ミラー１
１Ｄとアモルファスシリコン光導電膜（以下、「ａ−Ｓ
ｉ膜」という）１１ＣとＩＴＯ透明導電膜１１Ｂと石英
ガラス層１１Ａがこの順に設けられている。該ａ−Ｓｉ
膜１１Ｃはアドレス材料として、また該ＩＴＯ透明導電
膜１１Ｂは書き込み側透明電極として機能する。また、
該配向膜１１Ｇの液晶層１１Ｆと反対の側には、ＩＴＯ
透明導電膜１１Ｈと石英ガラス層１１ＩとＳｉＯ₂／Ｔ
ｉＯ₂誘電体多層膜無反射コート１１Ｊとがこの順に設
けられている。該ＩＴＯ透明導電膜１１Ｈは読み出し側
透明電極として、また該ＳｉＯ₂／ＴｉＯ₂誘電体多層膜
無反射コート１１Ｊは読みだし光反射防止膜として機能
する。該液晶層１１ＦはカイラルスメクチックＣ
（Ｓ_c ^*）液晶であり、本実施例ではメルク社製ＺＬＩ−
４００３（商品名）を用いている。図２に示すように、
該石英ガラス層１１Ａが書き込み光入射面１１Ｓ_wを、
また該反射防止膜１１Ｊが読み出し光入射面１１Ｓ_rを
規定する。該一対の透明電極１１Ｂと１１Ｈとの間には
後述する書き込み用及び消去用の動作電圧とこれらの補
償電圧がパルス状に印加される。

【００１３】該空間光変調器１１の両透明電極１１Ｂ及
び１１Ｈには制御装置１２が接続されており、両電極間
に印加する動作電圧の値及び引加時間を制御する。ま
た、発光ダイオード（ＬＥＤ）１３が該空間光変調器１
１の書き込み側入射面１１Ｓ_wの全面を照射するように
設けられており、液晶層１１Ｆに既に記録されている像
を消去するのに用いられる。

【００１４】該カイラルスメクチックＣ（Ｓ_c ^*）液晶層
１１Ｆは、分子の自発分極の方向が両電極１１Ｂ及び１
１Ｈのいずれかの方向に向いた状態で安定する二値安定
特性を有する。液晶層１１Ｆが二つの安定状態のうちの
一つで安定している場合において、該液晶層に自発分極
の方向とは逆向きで値が該液晶層に特有のしきい値Ｅ_s
以上の電場がかかると、自発分極が電場の方向に揃うよ
う反転し液晶分子の配列状態が変化して他の一つの安定
状態に入る。

【００１５】以下、空間光変調装置１０の基本的動作に
ついて図３Ａを参照しながら説明する。まず、液晶層１
１Ｆに既に書き込まれているパターンを消去するため
に、制御装置１２が消去用直流動作電圧Ｖ_eを空間光変
調器１１の両電極１１Ｂ・１１Ｈ間に一定の消去用動作
時間Ｔ_eにわたって引加する。この消去用動作電圧を引
加している間、発光ダイオード１３により一様光を入射
面１１Ｓ_w全面に照射する。該一様光は、ａーＳｉ光導
電膜１１Ｃ全面に達し該ａーＳｉ膜１１Ｃ全体を低抵抗
として液晶層１１Ｆ全体に前記しきい値電場Ｅ_s以上の
電場を与える。この結果、液晶層１１Ｆの液晶分子全体
の自発分極が該消去用動作電圧により定まる電場の方向
（電極１１Ｂ及び１１Ｈのいずれかに向かう方向）に揃
って書き込みパターンが消去される。

【００１６】かかる消去動作により液晶層１１Ｆの分子
全体がその自発分極が一方の電極の方向に向いた状態で
安定した場合において、制御装置１２が両電極１１Ｂ・
１１Ｈ間に前記消去用動作電圧とは逆極性の書き込み用
直流動作電圧Ｖ_wを一定の書き込み用動作時間Ｔ_wにわた
って印加する。したがって、該書き込み用直流動作電圧
Ｖ_wは該自発分極とは逆向きの電場を与えるような極性
を有している。この書き込み動作電圧を引加している
間、書き込みパターン光を入射面１１Ｓ_wを介してａ−
Ｓｉ光導電膜１１Ｃに入射させる。この結果、ａ−Ｓｉ
膜１１Ｃが光入射位置において低抵抗となり、液晶層１
１Ｆの対応する位置に前記しきい値電場Ｅ_s以上の電場
がかかる。光入射部分に対応した位置の液晶分子の自発
分極が該電場の方向に反転し分子の配列状態が変化して
書き込みパターンが液晶層１１Ｆ内に記録される。この
分子配列状態はその後電圧を切ってもそのまま保持され
るため、書き込みパターンが液晶層１１Ｆ内に蓄積され
る。パターン書き込みが行われた液晶層１１Ｆ内ではパ
ターン書き込み位置とそれ以外の位置とで液晶分子の配
列状態が異なるため読み出し光に対する屈折率が異な
る。読み出し光を読み出し光入射面１１Ｓ_rより入射さ
せると、読みだし光は液晶層１１Ｆ内を伝搬し誘電体ミ
ラー１１Ｄで反射して再び液晶層１１Ｆ内を伝搬し読み
出し光入射面１１Ｓ_rより出射する。読み出し光は、液
晶層１１Ｆ内を伝搬中に書き込みパターンに基づいた位
相変調を受け、書き込みパターンの読み出しを行う。

【００１７】なお、図３Ａに示すように、該書き込み動
作電圧を印加する直前には、該書き込み動作電圧Ｖ_wと
絶対値が等しく逆極性の補償動作電圧Ｖ_wcを該書き込み
動作時間Ｔ_wと同一の時間だけ電極１１Ｂ・１１Ｈ間に
印加し、液晶層１１Ｆの劣化を防止している。また、該
消去動作電圧を印加する直前にも、該消去動作電圧Ｖ_e
と絶対値が等しく逆極性の補償動作電圧Ｖ_ecを該消去動
作時間Ｔ_eと同一の時間だけ印加する。以下、制御装置
１２が電極１１Ｂ，１１Ｈ間に補償電圧Ｖ_wcと書き込み
電圧Ｖ_wとを印加する動作を「書き込み動作」といい、
補償電圧Ｖ_ecと消去電圧Ｖ_eを印加する動作を「消去動
作」という。

【００１８】なお、書き込みパターン光や消去用一様光
は、図３Ａに示すように動作電圧Ｖ_wやＶ_eの印加時間Ｔ
_w及びＴ_eと同期して入射させるようにしてもよいが、図
３Ｂに示すように、該動作電圧を印加していない間も入
射させつづけてもよい。少なくとも動作電圧の印加時間
Ｔ_w及びＴ_e中は入射させつづけるようにすれば良い。該
動作電圧の印加と書き込みパターン光または消去用一様
光の入射が同時に行われた時にのみ書き込みパターンの
記録動作または消去動作が可能となるからである。

【００１９】本発明においては、制御装置１２が空間光
変調器１１の両電極１１Ｂ及び１１Ｈ間に印加する動作
電圧の大きさＶ_wやＶ_eと動作時間Ｔ_w及びＴ_eで決定され
る動作条件を制御することで、空間光変調装置１０の動
作状態を調整する。具体的には、書き込み用動作電圧Ｖ
_wの大きさと書き込み用動作時間Ｔ_wで決定される書き込
み動作条件と消去用動作電圧の大きさＶ_eと消去用動作
時間Ｔ_eで決定される消去動作条件との相対的関係を制
御することにより書き込み状態と消去状態との相対的関
係を調整する。ここで該動作条件とは例えば、動作電圧
の絶対値｜Ｖ_w｜や｜Ｖ_e｜と動作時間Ｔ_w及びＴ_eとの積
Ｑ_w＝｜Ｖ_w｜・Ｔ_wやＱ_e＝｜Ｖ_e｜・Ｔ_eである。Ｑ_wは
書き込み動作条件であり、Ｑ_eは消去動作条件である。

【００２０】制御装置１２によって行われる空間光変調
装置１０の制御方法の二つの具体例を以下説明する。

【００２１】まず、第一の制御方法を図４を参照しなが
ら説明する。該第一の制御方法は、第一の書き込みモー
ドと、該第一の書き込みモードで書き込まれたパターン
を消去するための第一の消去モードと、第二の書き込み
モードと、該第二の書き込みモードで書き込まれたパタ
ーンを消去するための第二の消去モードとを用いて行う
ものである。

【００２２】図４Ａに示すように、第一の書き込みモー
ドは、書き込みパターンを空間光変調器１１の入射面１
１Ｓ_wに入射させながらおこなう単一の第一の書き込み
動作からなる。該第一の書き込み動作は、書き込み用動
作電圧Ｖ_w1（＝１０［Ｖ］）を印加時間Ｔ_w1（＝０．５
［ｍＳ］）にわたって印加する動作とこの動作前におこ
なう書き込み用補償電圧Ｖ_wc1を印加する動作とからな
る。また、第一の消去モードは、消去用一様光を入射面
１１Ｓ_wに入射させながらおこなう単一の第一の消去動
作からなる。該第一の消去動作は、消去用動作電圧Ｖ_e1
（＝−１０［Ｖ］）を印加時間Ｔ_e1（＝１［ｍＳ］）に
わたって印加する動作とこの動作前に行う消去用補償電
圧Ｖ_ec1を印加する動作とからなる。該第一の書き込み
モードの実行により液晶層１１Ｆに書き込まれたパター
ンは、該第一の消去モードの実行により消去される。

【００２３】第二の書き込みモードとしては、図４Ｂに
示すように、書き込みパターンを入射面１１Ｓ_wに入射
させながら、第二の消去動作と第二の書き込み動作とを
数回繰り返すものである。ここで、該第二の消去動作
は、消去用動作電圧Ｖ_e2（＝−２０［Ｖ］）を印加時間
Ｔ_e2（＝１．５［ｍＳ］）にわたって印加する動作とこ
の動作前におこなう消去用補償電圧Ｖ_ec2を印加する動
作とからなる。また、該第二の書き込み動作とは、書き
込み用動作電圧Ｖ_w2（＝２０［Ｖ］）を印加時間Ｔ
_w2（＝１［ｍＳ］）にわたって印加する動作とこの動作
前におこなう書き込み用補償電圧Ｖ_wc2を印加する動作
とからなる。液晶層１１Ｆに該第二の書き込みモードに
より記録されたパターンは前記第一の消去モードでは消
去できない。

【００２４】第二の書き込みモードで書き込まれたパタ
ーンを消去するための第二の消去モードは図４Ｃに示す
ように消去用一様光を入射面１１Ｓ_wに入射させながら
第三の消去動作を数回繰り返すものである。ここで、該
第三の消去動作は、消去用動作電圧Ｖ_e3（＝−２０
［Ｖ］）を印加時間Ｔ_e3（＝２［ｍＳ］）にわたって印
加する動作とこの動作前におこなう消去用補償電圧Ｖ
_ec3を印加する動作とからなる。第二の消去モードはま
た図４Ｄに示すように消去用一様光を入射面１１Ｓ_wに
入射させながらおこなう単一の第四の消去動作からなる
ものでもよい。該第四の消去動作は消去用動作電圧Ｖ_e4
（＝−３０［Ｖ］）を印加時間Ｔ_e4（＝１．５［ｍ
Ｓ］）にわたって印加する動作とこの動作前におこなう
消去用補償電圧Ｖ_ec4を印加する動作とからなる。

【００２５】前記第二の書き込みモードの第二の書き込
み動作の動作条件Ｑ_w2（＝｜Ｖ_w2｜・Ｔ_w2）は、前記第
一の書き込みモードの第一の書き込み動作の動作条件Ｑ
_w1（＝｜Ｖ_w1｜・Ｔ_w1）のおよそ２倍とすれば良い。ま
た、前記第二の消去モードの動作条件Ｑ_e3（＝｜Ｖ_e3｜
・Ｔ_e3または｜Ｖ_e4｜・Ｔ_e4）は前記第二の書き込みモ
ードの前記第二の消去動作の動作条件Ｑ_e2（＝｜Ｖ_e2｜
・Ｔ_e2）のおよそ１．５倍前後であればよい。このよう
にすれば、前記第二の書き込みモードにより書き込まれ
たパターンは前記第一の消去モードでは消去されないが
前記第二の消去モードにより消去されるようになる。

【００２６】以下、図５を参照しながら、第二の制御方
法を説明する。該第二の制御方法は、消去用一様光を入
射面１１Ｓ_wに入射させながら行う消去動作とパターン
光を入射面１１Ｓ_wに入射させながら行う書き込み動作
とを繰り返し行うものである。該消去動作は、消去用動
作電圧Ｖ_e（＝−１５［Ｖ］）を印加時間Ｔ_e（＝１［ｍ
Ｓ］）にわたって印加する動作とこの動作前におこなう
消去用補償電圧Ｖ_ecを印加する動作とからなる。また、
該書き込み動作は、書き込み用動作電圧Ｖ_w（＝１５
［Ｖ］）を印加時間Ｔ_w（＝０．５［ｍＳ］）にわたっ
て印加する動作とこの動作前におこなう書き込み用補償
電圧Ｖ_wcを印加する動作とからなる。したがって、該消
去動作及び該書き込み動作の動作条件Ｑ_e（＝｜Ｖ_e｜・
Ｔ_e）及びＱ_w（＝｜Ｖ_w｜・Ｔ_w）はそれぞれ前記第一の
制御方法の前記第一の消去モードの動作条件Ｑ_e1（＝｜
Ｖ_e1｜・Ｔ_e1）及び前記第一の書き込みモードの動作条
件Ｑ_w1（＝｜Ｖ_w1｜・Ｔ_w1）のおよそ１．５倍である。
本第二の制御方法によれば、書き込み動作により書き込
まれたパターンは一回の消去動作では消去せず、二回の
消去動作で初めて消去される。すなわち、図５におい
て、書き込み動作Ｗ１により書き込まれたパターン１は
その後になされた消去動作Ｅ２では消去されない。した
がって、書き込み動作Ｗ２によりパターン２が書き込ま
れると、空間光変調器１１にはパターン１及び２が二重
書き込みされることになる。ついで、消去動作Ｅ３がお
こなわれると、該パターン１が消去されるが、該パター
ン２は消去されない。このため、書き込み動作Ｗ３によ
りパターン３が書き込まれると、パターン２及び３が二
重書き込みされる。そして消去動作Ｅ４がおこなわれパ
ターン２が消去される。

【００２７】このように該第二の制御方法によれば、消
去動作の動作条件Ｑ_eの総和が書き込み動作の動作条件
Ｑ_wにより定まるあるしきい値に達したときにのみ消去
動作が実行される。

【００２８】なお、書き込みパターン光や消去用一様光
は、図４Ａから図５に示すように動作電圧Ｖ_wやＶ_eの印
加時間Ｔ_w及びＴ_eと同期して入射させるようにしてもよ
いが、図３Ｂに示したように、該動作電圧を印加してい
ない間も入射させつづけてもよい。少なくとも動作電圧
の印加時間Ｔ_w及びＴ_e中は入射させつづけるようにすれ
ば良い。

【００２９】また、前記第一及び第二の制御方法におけ
る各電圧値及び印加時間はおおむね前記の条件のように
設定すればよい。しかし、入力光の強度や波長によっ
て、また個々の空間光変調器の間でも多少変動する。し
たがって空間光変調装置に書き込み及び消去動作を行う
に際し、予め種々の動作電圧を種々の引加時間で印加し
て書き込み状態及び消去状態を測定し最適な動作電圧値
及び印加時間を求めておくことが望ましい。

【００３０】以下、前記第一及び第二の制御方法を採用
した制御装置１２を具備した空間光変調装置１０を光学
的変位量測定装置に応用した場合について説明する。光
学的変位量測定装置とは、測定対象たる物体の装置に対
する相対的変位量を光学的に測定するための光学的変位
量測定装置である。ここで、物体の変位量とは物体の移
動量や変形量を含む。

【００３１】図６は、本発明の空間光変調装置１０を応
用した光学的変位量測定装置１０１の概略構成を示す光
学系統図である。測定対象である測定物体１１９は、搬
送装置１１８により搬送移動されており、Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザ装置１０２からのレーザ光の一部が音響光学偏向器
（以下偏向器という）１０４により偏向されて測定物体
１１９に所定時間間隔をおいて二度照射されるように構
成されている。二度の照射光に基づく測定物体１１９の
反射光がそれぞれ結像レンズ１０６により本発明の空間
光変調装置１０の書き込み側光入射面上に結像されて、
測定物体１１９の該二の照射時刻におけるスペックルパ
ターンが該空間光変調装置１０に二重記録される。レー
ザ装置１０２からのレーザ光の他の一部はまた第一の読
みだし光学系１０９を経て空間光変調装置１０の読みだ
し光入射面に入射され、空間光変調装置１０に二重記録
された像の読み出しが行われる。読み出された像は第一
のフーリエ変換レンズ１１０によりフーリエ変換され、
フーリエ変換像が他の空間光変調装置１１１に記録され
る。レーザ装置１０２からのレーザ光の一部が第二の読
み出し光学系１１５を経て該他の空間光変調装置１１１
の読みだし側に入射されてフーリエ変換像の読みだしが
行われる。読み出された像は第二のフーリエ変換レンズ
１１６によりフーリエ変換され形成されたフーリエ変換
像の重心位置が半導体位置検出装置１１７Ａで検出され
る。この検出結果に基づき演算・制御装置１１７Ｂによ
り測定物体１１９の該所定時間間隔における移動量及び
速度が演算される。演算結果は速度表示装置１１７Ｃに
表示される。

【００３２】前記Ｈｅ−Ｎｅレーザ装置１０２は、コヒ
ーレント光であるレーザ光を出射するためのものであ
り、直線偏光状態のレーザ光を出射する。Ｈｅ−Ｎｅレ
ーザ装置１０２から出射したレーザ光は、ハーフミラー
１０３に入射する。レーザ光の一部が該ハーフミラー１
０３で反射されて偏光器１０４に入射し、残りは第一及
び第二の読みだし光学系１０９及び１１５に導かれる。

【００３３】前記音響光学偏向器１０４は超音波を伝搬
させる媒体を備えており入射光を回折させる回折格子と
して機能する。回折角は超音波の周波数の変化に応じて
変わる性質を有するため、該偏向器１０４はハーフミラ
ー１０３で反射され該偏向器１０４に入射した光の回折
光を超音波周波数の変調に応じて任意の方向に偏向させ
る。したがって、該偏向器１０４は超音波周波数を変調
させることにより回折光を測定物体１１９上に選択的に
照射させる光シャッタとして機能する。尚、偏向器１０
４には偏向器コントローラ１０５が接続されており、測
定物体１１９に回折光を照射させるタイミングを制御し
ている。

【００３４】レーザ光は、該偏向器１０４の偏向動作に
より測定物体１１９に照射されると、該測定物体の面上
で拡散反射され互いに干渉して斑点状の模様すなわちス
ペックルパターンを形成する。このスペックルパターン
は測定物体１１９の面の形状に固有の模様である。結像
レンズ１０６が該スペックルパターンを空間光変調器１
１の書き込み側入射面１１Ｓ_w上に結像する。なお、該
空間光変調装置１０には発光ダイオード（ＬＥＤ）１０
７が該書き込み側入射面１１Ｓ_w全面を照射するように
設けられており、液晶層１１Ｆに既に記録されている像
を消去するのに用いられる。

【００３５】前記第一の読み出し光学系１０９は、前記
ハーフミラー１０３を透過したレーザビームを前記空間
光変調装置１０の読み出し側に読み出し光として導くも
のである。該第一の読み出し光学系１０９では、ハーフ
ミラー１０３を透過してきた光が変換光学系１０８によ
り一定のビーム径を有する平行光に変換される。該変換
光学系１０８は一対のコリメータレンズ１０８Ａ及び１
０８Ｃとその間に設けられたスペイシャルフィルター１
０８Ｂとから構成されている。得られた平行光の一部は
ハーフミラー１０９Ａで反射されて可変アパーチャ１０
９Ｂでそのビーム径を所望の値に変更させられる。この
光ビームはシャッタ１０９Ｃによりハーフミラー１０９
Ｄ上に選択的に照射される。ハーフミラー１０９Ｄに照
射された光ビームはその一部が反射されて空間光変調器
１１の読み出し側光入射面１１Ｓ_rに入射する。

【００３６】前記空間光変調器１１に入射した読み出し
光は液晶層１１Ｆ内で位相変調された後読み出し光入射
面１１Ｓ_rから出射する。該読み出し光は前記ハーフミ
ラー１０９Ｄを透過して前記第一のフーリエ変換レンズ
１１０に到る。該第一のフーリエ変換レンズ１１０は該
読み出し光をフーリエ変換してフーリエ変換像を前記他
の空間光変調装置１１１に記録させる。該他の空間光変
調装置１１１もまた図２で示す空間光変調器１１と同一
の強誘電性液晶空間光変調器１１２とその電極１１Ｂ及
び１１Ｈ間に印加する電圧を制御する制御装置１１３と
からなる。該他の空間光変調装置１１１にも発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）１１４が該書き込み側入射面１１Ｓ_w全
面を照射するように設けられており、液晶層１１Ｆに既
に記録されている像を消去するのに用いられる。

【００３７】前記第二の読み出し光学系１１５は、前記
ハーフミラー１０３と前記第一の読み出し光学系１０９
のハーフミラー１０９Ａを透過したレーザビームを前記
他の空間光変調装置１１１の読み出し側に読み出し光と
して導くものである。該第二の読み出し光学系１１５で
は、前記ハーフミラー１０９Ａを透過したレーザビーム
がミラー１１５Ａにより反射されシャッタ１１５Ｂによ
りハーフミラー１１５Ｃ上に選択的に照射される。ハー
フミラー１１５Ｃに照射された光ビームはその一部が反
射されて該他の空間光変調器１１２の読みだし光入射面
１１Ｓ_rに入射する。

【００３８】前記他の空間光変調器１１２に入射した読
み出し光は液晶層１１Ｆ内で位相変調された後読み出し
光入射面１１Ｓ_rから出射する。該読み出し光は前記ハ
ーフミラー１１５Ｃを透過して前記第二のフーリエ変換
レンズ１１６に到る。前記第二のフーリエ変換レンズ１
１６は該読み出し光をフーリエ変換してフーリエ変換像
を半導体位置検出装置１１７Ａ上に結像する。

【００３９】前記半導体位置検出装置１１７Ａは、第二
のフーリエ変換レンズ１１６により形成されたフーリエ
変換像の位置を検出するためのものである。また、前記
演算・制御装置１１７Ｂは、該半導体位置検出装置１１
７Ａの検出結果に基づいて測定物体１１９の移動量及び
速度を演算し、前記速度表示装置１１７Ｃが演算結果た
る速度を表示する。該半導体位置検出装置（以下「ＰＳ
Ｄ」という）１１７Ａは、スポット状の光の位置を検出
する光センサである。ＰＳＤは、入射光を電気信号に変
換するためのＰＮ接合面を有する半導体デバイスで、Ｐ
層やＮ層が抵抗層となっておりこれに電流取り出し電極
が接続されている。ＰＳＤには、一軸上の位置を検出す
るための一次元ＰＳＤと二軸上の位置を検出するための
二次元ＰＳＤとがあり、用途に応じてどちらも使用でき
る。

【００４０】次に該光学的変位量測定装置１０１の動作
原理を説明する。

【００４１】前記偏向器１０４がレーザ光を所定の時間
間隔△ｔをおいて二度互いに等しい偏向角で偏向する。
その結果、レーザ光が該所定の時間間隔△ｔをおいて二
度該測定物体１１９に照射される。測定物体１１９が該
所定時間間隔Δｔの間にΔＳだけ移動したとすると、測
定物体の該時間間隔における移動前後のスペックルパタ
ーンがそれぞれ形成されることになる。該移動前後のス
ペックルパターンは制御装置１２の制御のもと前記空間
光変調装置１０に二重記録される。ところで、スペック
ルパターンは既述のように測定物体１１９の面の形状等
に固有のものであるため、該移動前後のスペックルパタ
ーンは互いに同一のスペックル分布を有している。した
がって空間光変調器１１の液晶層１１Ｆには、同一のス
ペックルパターンが測定物体１１９の移動方向と平行な
方向に一定の間隔ΔＳ’だけずれて二重記録されること
になる。このずれ量ΔＳ’と測定物体１１９の移動量Δ
Ｓとは、結像レンズ１０６等の結像系で決まる比例関係
にある。

【００４２】スペックルパターンが二重記録されると、
第一の読みだし光学系１０９のシャッタ１０９Ｃが開い
て読みだし光が空間光変調器１０の読みだし側入射面１
１Ｓ_rに入射する。読み出し光は液晶層１１Ｆ内を伝搬
する際に位相変調を受け、スペックルパターンずれ量Δ
Ｓ’に対応した回折パターンを形成する。該回折パター
ン光は、第一のフーリエ変換レンズ１１０によってレン
ズ後焦点面上に結像される。該読み出し光はコヒーレン
ト光であるため、該後焦点面上にフラウンホーファ回折
像たる明暗の干渉縞いわゆるヤング縞を結像する。ヤン
グ縞の並んだ方向（縞に垂直な方向）は、測定物体１１
９の移動方向と平行であり、縞間隔ΔＭの逆数はスペッ
クルパターンのずれ量ΔＳ’に比例している。前記他の
空間光変調器１１２はその書き込み光入射面１１Ｓ_wが
レンズ１１０の後焦点面上に位置するように配置されて
いるため、該ヤング縞が該他の空間光変調器１１２に記
録される。

【００４３】本実施例の強誘電性液晶空間光変調器１１
及び１１２は既述のように液晶分子配列の安定状態が二
つある二値記録素子であるため、明暗のパターンである
スペックルパターンやヤング縞を記録するのに非常に適
している。また強誘電性液晶層の書き込み速度が非常に
速いことから光学的変位量測定装置の実時間測定性を高
めることができる。更に、二値記録デバイスである強誘
電性液晶空間光変調器を二値の位相変調器として利用で
き、光効率を大きくできかつ鋭い相関ピークを得ること
ができる。

【００４４】前記第二の読みだし光学系１１５を経て前
記他の空間光変調器１１２の読みだし光入射面１１Ｓ_r
に入射した読み出し光は、液晶層１１Ｆ内を伝搬する際
に位相変調を受けヤング縞の縞間隔・縞方向に対応した
回折パターンを形成する。該ヤング縞による回折パター
ン光は、第二のフーリエ変換レンズ１１６によってその
後焦点面上に結像される。この読みだし光もやはりコヒ
ーレント光であるため、該後焦点面上にフラウンホーフ
ァ回折像を結像する。この結果、該後焦点面上にスポッ
ト状の０次回折光とやはりスポット状の一対の±一次の
回折光（自己相関信号光）が結像される。つまり、一定
のずれ量をもって形成された二つの同一パターンである
スペックルパターンに対して、レンズ１１０及び１１６
による二度のフーリエ変換処理すなわちジョイント変換
処理と同様に考えられる処理を施したことにより、自己
相関信号光を形成せしめたのである。

【００４５】該０次光はレンズ１１６の光軸上に結像さ
れ、一対の自己相関信号光はヤング縞の縞の並んだ方向
（縞に垂直な方向）と平行な方向に０次光を中心として
点対称状に結像される。自己相関信号光と０次光との距
離ΔＬはヤング縞の縞間隔ΔＭの逆数に比例するため、
スペックルパターンのずれ量ΔＳ’及び測定物体１１９
の移動距離ΔＳに比例する。すなわち、ΔＬ＝αΔＳと
いう関係にある。ここで、αは書き込み用結像レンズ１
０６やフーリエ変換レンズ１１０及び１１６の焦点距離
等の光学系により定まる比例定数である。したがって、
一対の自己相関信号光のうちの一方の０次光に対する位
置を測定すれば、測定物体１１９の移動方向及び移動距
離ΔＳが求められる。

【００４６】該０次光の位置は、０次光がレンズ１１６
の光軸上に現れるものであることから、その位置はレン
ズ１１６の配置によって定まる。一方、自己相関信号光
の位置は、レンズ１１６の後焦点面上に置かれたＰＳＤ
１１７Ａによって求まる。すなわち、ＰＳＤ１１７Ａが
自己相関信号光をその受光面で受光し、その受光面内で
の位置を測定する。ＰＳＤ１１７Ａとレンズ１１６の光
軸との位置関係及びＰＳＤ１１７Ａの測定結果をもと
に、前記演算・制御装置１１７Ｂが０次光に対する自己
相関信号光の距離ΔＬを演算する。該演算・制御装置１
１７Ｂは更にこの演算結果より測定物体の移動量ΔＳを
演算し、更に測定物体の速度Ｖ＝ΔＳ／Δｔを演算す
る。前記速度表示装置１１７Ｃがこの演算結果Ｖを表示
する。なお、ＰＳＤの種類として一次元ＰＳＤと二次元
ＰＳＤとがあるが、用途に応じていずれかを用いる。一
次元ＰＳＤは、測定物体１１９の移動方向が予めわかっ
ており移動量及び移動速度のみを求めたい場合に用い
る。すなわち、ＰＳＤの一次元軸を測定物体の移動方向
と平行になるように配置して一次元軸上における自己相
関信号光の位置を測定するのである。一方、測定物体１
１９の移動量・移動速度のみならず移動方向もわかって
いない場合には、自己相関信号光の０次光からの距離と
方向とを共に測定すべく、二次元ＰＳＤを用いる。

【００４７】以下、本発明の空間光変調装置１０を図４
に示した前記第一の制御方法と図５に示した前記第二の
制御方法でそれぞれ制御する場合の該光学的変位量測定
装置１０１の動作についてそれぞれ説明する。

【００４８】まず、図４に示した前記第一の制御方法を
採用した場合の動作タイミングについて図７を参照しな
がら説明する。該第一の制御方法は、初期の基準時刻に
おいて基準位置に静止している測定物体１１９の該基準
位置からの移動量を連続的に測定するために採用され
る。まず、第一の発光ダイオード１０７で空間光変調器
１１の書き込み側入射面１１Ｓ_w全面を照射しつつ第一
の消去モードを行い、既に記録されていた像を消去す
る。次に、測定物体が基準位置に静止している基準時刻
ｔ₁において偏向器１０４が測定物体１１９にレーザ光
を照射してスペックルパターンを空間光変調器１１の書
き込み側入射面１１Ｓ_w上に結像させる。同時に第二の
書き込みモードを実行し、該時刻ｔ₁におけるスペック
ルパターンを空間光変調器の液晶層１１Ｆに記録する。
なお、該第二の書き込みモード実行中は該測定物体は該
基準位置に静止したままである。該第二の書き込みモー
ドの終了と同時に偏向器１０４は測定物体１１９へのレ
ーザ光の照射を停止する。その後、測定物体１１９が搬
送装置１１８により移動し始める。時刻ｔ₂で偏向器１
０４は再び測定物体１１９へレーザ光を照射する。同時
に、第一の書き込みモードを実行し、時刻ｔ₂における
スペックルパターンを液晶層１１Ｆに記録する。この結
果、時刻ｔ₁及びｔ₂のスペックルパターンが液晶層１１
Ｆに二重記録される。

【００４９】該第一の書き込みモードによる記録の終了
と同時にシャッタ１０９Ｃを開き読みだし光を空間光変
調器１１の読みだし側入射面１１Ｓ_rに照射する。そし
て、空間光変調器で位相変調され該読みだし側入射面１
１Ｓ_rより出射した読みだし光を空間光変調器１１２の
書き込み側に入射し、同時に書き込み動作電圧Ｖ_w’を
電極１１Ｂ及び１１Ｈ間に印加して該読みだしパターン
光（ヤング縞）を空間光変調器１１２に記録する。この
結果、ヤング縞が空間光変調器１１２に記録される。な
お、かかる記録を行う前には、発光ダイオード１１４で
書き込み側入射面１１Ｓ_w全面を照射しつつ消去動作電
圧Ｖ_e’を印加し既に記録されていた像を消去してお
く。また、動作電圧Ｖ_w’及びＶ_e’を印加する前には液
晶層の劣化を防止すべく補償電圧Ｖ_wc’及びＶ_ec’をそ
れぞれ印加する。以上の空間光変調器１１２の動作タイ
ミングは図３Ａで示すものと同一である。

【００５０】かかるヤング縞の記録終了と同時にシャッ
タ１１５Ｂを開き、読みだし光を空間光変調器１１２の
読みだし側に入射する。該読みだし光は該空間光変調器
で位相変調され該読みだし側より出射する。この結果、
自己相関信号光がＰＳＤ１１７Ａ上に結像する。ＰＳＤ
１１７Ａによる測定結果をもとに演算・制御装置１１７
Ｂが演算動作を行うことにより、該基準時刻ｔ₁から時
刻ｔ₂までの間に測定物体１１９が該基準位置から移動
した移動量△Ｓ_t1-t2が求められる。

【００５１】次に、第一の発光ダイオード１０７で空間
光変調器１１の書き込み側全面を照射しつつ第一の消去
モードを実行する。この結果、第一の書き込みモードで
液晶層１１Ｆ内に記録された該時刻ｔ₂におけるスペッ
クルパターンは消去されるが、第二の書き込みモードで
記録された該基準時刻ｔ₁におけるスペックルパターン
は消去されない。再び、時刻ｔ₃で偏向器１０４により
レーザ光を測定物体１１９に照射する。形成されるスペ
ックルパターンを空間光変調器１１に照射しつつ第一の
書き込みモードを実行し、該時刻ｔ₃におけるスペック
ルパターンを液晶層１１Ｆに記録する。この結果、時刻
ｔ₁及びｔ₃におけるスペックルパターンが液晶層に二重
記録される。かかる空間光変調器１１の記録内容を読み
だすことにより、該基準時刻ｔ₁から時刻ｔ₃までの間に
測定物体１１９が該基準位置から移動した移動量△Ｓ
_t1-t3が求められる。このようにして、基準時刻ｔ₁から
時刻ｔ₂、ｔ₃，ｔ₄，ｔ₅、・・・、ｔ_n、ｔ_n+1、・・・
までの測定物体１１９の移動量△Ｓ_t1-t ₂、△Ｓ_t1-t3、
△Ｓ_t1-t4、△Ｓ_t1-t5、・・・、△Ｓ_t1-tn、△Ｓ
_t1-tn+1、・・・がそれぞれ測定される。すなわち、時
刻ｔ₂、ｔ₃，ｔ₄，ｔ₅、・・・、ｔ_n、ｔ_n+1、・・・に
おける測定物体１１９の該基準静止位置に対する位置が
測定されるのである。

【００５２】さらに、基準時刻ｔ₁を０とし測定時刻
ｔ₂、ｔ₃，・・・までの時間ｔ₂−ｔ₁、ｔ₃−ｔ₁、・・
・、ｔ_n−ｔ₁をｔとしてこれを横軸にとる。また基準静
止位置を０とし移動量をＳ（ｔ）としてこれを縦軸にと
り、該測定時刻ｔ₂、ｔ₃，ｔ₄，ｔ₅、・・・、ｔ_n、ｔ
_n+1、・・・における移動量△Ｓ_t1-t2、△Ｓ_t1-t3、△
Ｓ_t1- _t4、△Ｓ_t1-t5、・・・、△Ｓ_t1-tn、△
Ｓ_t1-tn+1、・・・をＳ（ｔ）をプロットしこれをつな
いでグラフを作成すると図８のようになる。かかるグラ
フは測定物体１１９の基準静止位置に対する位置の連続
的変化状態を示す。したがって、かかるグラフを作成す
ることにより測定物体１１９の移動状態を連続的に追う
ことが可能となる。また時刻ｔにおける測定物体の速度
Ｖ（ｔ）は式Ｖ（ｔ）＝ｄＳ（ｔ）／ｄｔより容易に演
算することができる。

【００５３】なお、該基準時刻ｔ₁を変更する場合には
第一の発光ダイオード１０７で空間光変調器１１の書き
込み側全面を照射しつつ、図４Ｃまたは図４Ｄに示した
第二の消去モードを実行することで、前記第二の書き込
みモードで記録した該基準時刻ｔ₁におけるスペックル
パターンを消去する。新しい基準時刻ｔ₁’に再び第二
の書き込みモードをおこなうことにより、該基準時刻ｔ
₁’におけるスペックルパターンを記録する。

【００５４】該第一の制御方法を採用する空間光変調装
置１１を利用した光学的変位量測定装置１０１は、図９
Ａに示すように、該搬送装置１１８の代わりに測定物体
１１９に引張応力を与えるための引張装置１１８’を備
え、ＰＳＤ１１７Ａとして二次元ＰＳＤを採用するよう
にしてもよい。該光学的変位量測定装置では、該引張装
置１１８’が測定物体１１９上の一点に応力を与え該測
定物体を変形させ、その変形量を測定する。この場合該
第一の制御方法を採用するために、該測定物体１１９の
応力が変化すると図９Ｂに示すようにＰＳＤ１１７Ａ上
に結像された自己相関信号光が連続的に移動する。した
がって、自己相関信号光の移動状態を連続的に追ってい
くことにより、応力の大きさ及び方向の連続的な変化を
簡単に測定することができる。

【００５５】次に、光学的変位量測定装置１０１の空間
光変調装置１０が図５に示した第二の制御方法を採用し
た場合の動作タイミングについて図１０を参照しながら
説明する。該第二の制御方法は、測定物体１１９の速度
を連続的に測定するのに特に好ましい。まず、第一の発
光ダイオード１０７で空間光変調器１１の書き込み側入
射面１１Ｓ_w全面を照射しつつ消去動作Ｅ１を実行し、
既に記録されていた像を消去する。次に、時刻ｔ₁にお
いて偏向器１０４により測定物体１１９にレーザ光を照
射してスペックルパターンを空間光変調器１１の書き込
み側入射面１１Ｓ_w上に結像させる。同時に書き込み動
作Ｗ１を実行し、該時刻ｔ₁におけるスペックルパター
ンを空間光変調器の液晶層１１Ｆに記録する。その後第
一の発光ダイオード１０７で書き込み側入射面１１Ｓ_w
全面を再び照射しつつ消去動作Ｅ２を実行する。該時刻
ｔ₁におけるスペックルパターンは該消去動作Ｅ２によ
っては消去されない。次に、時刻ｔ₂で偏向器１０４は
再び測定物体１１９へレーザ光を照射する。同時に、書
き込み動作Ｗ２を実行し、時刻ｔ₂におけるスペックル
パターンを液晶層１１Ｆに記録する。この結果、時刻ｔ
₁及びｔ₂のスペックルパターンが液晶層１１Ｆに二重記
録される。該二重記録スペックルパターンを読みだし空
間光変調装置１１２を用いて処理・演算することによ
り、該時刻ｔ₁とｔ₂の間に測定物体１１９が移動した移
動量△Ｓ_t1-t2が求められる。また、この結果時刻ｔ₁に
おける速度Ｖ（ｔ₁）が式Ｖ（ｔ₁）＝△Ｓ_t1-t2／（ｔ₂
−ｔ₁）で求められる。

【００５６】次に第一の発光ダイオード１０７で書き込
み側入射面１１Ｓ_w全面を再び照射しつつ消去動作Ｅ３
を実行する。該時刻ｔ₂におけるスペックルパターンは
消去されないが該時刻ｔ₁におけるスペックルパターン
が消去される。次に、時刻ｔ₃で偏向器１０４は再び測
定物体１１９へレーザ光を照射する。同時に、書き込み
動作Ｗ３を実行し、時刻ｔ₃におけるスペックルパター
ンを液晶層１１Ｆに記録する。この結果、時刻ｔ₂及び
ｔ₃のスペックルパターンが液晶層１１Ｆに二重記録さ
れる。該二重記録スペックルパターンを読みだし空間光
変調装置１１２を用いて処理・演算することにより、該
時刻ｔ₂とｔ₃の間に測定物体１１９が移動した移動量△
Ｓ_t2-t3が求められる。また、この結果時刻ｔ₂における
速度Ｖ（ｔ₂）が式Ｖ（ｔ₂）＝△Ｓ_t2-t3／（ｔ₃−
ｔ₂）で求められる。以上のようにして、時刻ｔ_nとｔ
_n+1との間に測定物体１１９が移動した移動量△Ｓ
_tn-tn+1及び時刻ｔ_nにおける速度Ｖ（ｔ_n）＝△Ｓ
_tn-tn+1／（ｔ_n+1−ｔ_n）が求められる。

【００５７】なお、本発明の空間光変調装置１０の前記
第一及び第二の制御方法における各動作電圧値及びその
印加時間は、入力光強度、入力光波長、用いる空間光変
調器１１によって多少の変動がある。このため、各動作
電圧値及び印加時間の最適値を予め求めることが望まし
い。その方法として、図１１に示すように、実際の測定
を行う前にフォトディテクタ１２０をＰＳＤ１１７Ａの
代わりに配置する方法がある。この方法では、測定物体
１１９に一定の変位を与えその変位前後のスペックルパ
ターンを空間光変調装置１０に二重記録してその自己相
関信号光をフォトディテクタ１２０で検出する。フォト
ディテクタ１２０の出力が一定値を超えるような動作電
圧値及び印加時間を書き込み動作・消去動作のそれぞれ
に対して選択することによって、各動作電圧値及び印加
時間の最適値を予め求めるのである。

【００５８】次に、本発明の空間光変調装置１０の他の
応用例を以下説明する。該他の応用例とは光ニューラル
コンピュータの神経回路網モデルを構成するニューロン
素子である。本発明の空間光変調装置１０を応用したニ
ューロン素子は和算しきい値動作を実行するための素子
である。

【００５９】該ニューロン素子としての空間光変調装置
１０の動作タイミングを図１３を参照しながら以下説明
する。この動作タイミングは図５に示した本発明の第二
の制御方法の例とほぼ同一であるが、各書き込み動作Ｗ
ｍ（ｍ＝１、２、・・・）の動作電圧Ｖ_wm及び印加時間
Ｔ_wm、各消去動作Ｅｉ（ｉ＝１、２、・・・）の動作電
圧Ｖ_ei及び印加時間Ｔ_eiがそれぞれ異なっている点が図
５に示した例とは異なる。該空間光変調装置１０を該ニ
ューロン素子に応用する場合には、図１３に示すよう
に、一様光を照射しながら消去動作Ｅｉ（ｉ＝１、２、
・・・）を行い、各消去動作Ｅｉの後にパターン光を照
射しながら書き込み動作Ｗｍ（ｍ＝１、２、・・・）を
行う。消去動作Ｅｉの動作条件をＱ_ei（＝｜Ｖ_ei｜・Ｔ
_ei）とし、書き込み動作Ｗｍの動作条件をＱ_wm（＝｜Ｖ
_wm｜・Ｔ_wm）とする。この場合、ある書き込み動作Ｗｍ
により書き込まれたパターンｍ（ｍ＝１，２，・・・）
は、該書き込み動作Ｗｍが実行された後に行われる消去
動作の動作条件Ｑ_ei（ｉ＞ｍ）の総和が該書き込み動作
Ｗｍの動作条件Ｑ_wmで定まるしきい値に達したときに、
該パターンｍの消去が実行される。ここで、各書き込み
動作の動作条件Ｑ_wm（ｍ＝１、２、３、・・・）で定ま
るしきい値をそれぞれθ_mとする。

【００６０】たとえば図１３において、各書き込み動作
Ｗｍ（ｍ＝１、２、・・・）により書き込まれたパター
ンｍについてのしきい値θ_mに対し、該パターンｍが記
録された後に行われる消去動作Ｅｉ（ｉ＞ｍ）の各消去
動作条件Ｑ_eiが以下の関係を有するとする。Ｑ_e2＋Ｑ_e3
＜θ₁≦Ｑ_e2＋Ｑ_e3＋Ｑ_e4、Ｑ_e3＜θ₂≦Ｑ_e3＋Ｑ_e4、Ｑ
_e4＜θ₃≦Ｑ_e4＋Ｑ_e5。この場合には、書き込み動作Ｗ
１によって書き込まれたパターン１は消去動作Ｅ２〜Ｅ
３では消去されず消去動作Ｅ４が実行されて初めて消去
される。また、書き込み動作Ｗ２によって書き込まれた
パターン２も消去動作Ｅ４が実行されて初めて消去され
る。書き込み動作Ｗ３によって書き込まれたパターン３
は消去動作Ｅ５が実行されて初めて消去される。このよ
うに、ニューロン素子としての空間光変調装置１０は、
施された消去動作の動作条件の総和が一定のしきい値を
超えたときのみ消去動作を実行するような和算しきい値
動作ニューロン素子として機能する。

【００６１】上記の動作を行う本発明の空間光変調装置
１０からなるニューロン素子２０１を図１２を参照して
説明する。該ニューロン素子２０１は図１２に示すよう
に他の多数の素子から入力信号Ｘ_iを受け取る。ここ
で、該入力信号Ｘ_iとは、図１３に示した各消去動作Ｅ
ｉ（Ｅ１、Ｅ２、・・・）であり該入力信号Ｘ_iの値は
消去動作条件Ｑ_eiをとる。該ニューロン素子２０１は、
受け取った該入力信号Ｘ_iの総和があるしきい値θ_mを超
えないうちは出力Ｙ＝０をだし、該入力信号Ｘ_iの総和
が該しきい値θ_mを超えると出力Ｙ＝１をだす。ここ
で、該しきい値θ_mは図１３に示す各書き込み動作Ｗｍ
（Ｗ１，Ｗ２，．．．）により該空間光変調器１１に記
録された各パターンｍ（１、２、３、・・・）の書き込
み動作条件Ｑ_wmで定まるものである。また、該出力Ｙと
は該各書き込み動作Ｗｍにより記録されたパターンｍを
消去する動作の実行の有無を意味する。すなわち、出力
Ｙ＝０とは消去動作を実行しないことであり、出力Ｙ＝
１とは消去動作の実行を意味する。したがって、該ニュ
ーロン素子２０１は下記の数式１を満たすＹを出力する
という和算しきい値動作を実行することになる。

【００６２】

【数１】

【００６３】ここで、式Φ（ｕ）は、ｕ≧０でΦ（ｕ）
＝１でありｕ＜０でΦ（ｕ）＝０であるような関数であ
る。

【００６４】本発明は上述した実施例の強誘電性液晶空
間光変調装置に限定されることなく、本発明の主旨から
逸脱することなく種々の変更が可能となる。

【００６５】たとえば、上述の空間光変調装置の応用例
における光学的変位量測定装置では、装置は固定されて
おり測定物体が移動していたが、この逆でもよい。すな
わち、光学的変位量測定装置が移動しており、測定物体
は固定されているものでもよい。この場合には、固定さ
れた測定物体の光学的変位量測定装置に対する相対的な
移動量及び速度を測定することによって、光学的変位量
測定装置の絶対的移動量及び速度が求められることにな
る。たとえば、光学的変位量測定装置を自動車等移動す
る物体に載置することにより、この移動物体の移動量及
び速度を求めることができる。さらに、測定物体にはレ
ーザ光のようなコヒーレント光でなくインコヒーレント
光を照射しても良い。この場合には、スペックルパター
ンでなく測定物体の像が本発明の空間光変調装置に二重
記録される。

【００６６】また、上述の空間光変調装置の応用例にお
ける光学的変位量測定装置では、ＨｅーＮｅレーザ装置
１０２からの光の一部を偏向器１０４で偏向して測定物
体１１９に照射しスペックルパターンを形成させてい
た。しかし、偏向器１０４を設けず、Ｈｅ−Ｎｅレーザ
装置１０２からの光を測定物体１１９に常に照射させ続
けてもよい。この場合にも、書き込み動作電圧Ｖ_wの引
加時刻ｔ₁，ｔ₂，・・・にのみスペックルパターンが空
間光変調装置１０に記録されることになる。また、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ装置１０２とは別にパルス状光源たるレー
ザダイオード（ＬＤ）を設け、測定物体１１９に対しパ
ルス状ＬＤ光を時刻ｔ₁，ｔ₂，・・・に照射してスペッ
クルパターンを形成させてもよい。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したことから明らかなように、
本発明の空間光変調装置においては、空間光変調器に情
報を記録するための記録動作条件と該記録した情報を消
去するための該空間光変調器の消去動作条件とを、制御
装置により相対的に調整する。かかる調整により、該記
録した情報の該消去動作に対する相対的記録蓄積状態を
変化させることができる。したがって、本発明の空間光
変調装置を光学的変位量測定装置に適用する場合には、
測定物体の移動状態を連続的に測定することが可能とな
る。

【００６８】さらに、本発明の空間光変調装置によれ
ば、光学的な和算しきい値動作を容易におこなうことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】空間光変調器の説明図である。

【図２】本発明の実施例にかかる強誘電性空間光変調装
置を拡大して示す断面図である。

【図３Ａ】本発明の実施例にかかる空間光変調装置の基
本的動作を示す動作タイミングチャートの一例である。

【図３Ｂ】本発明の実施例にかかる空間光変調装置の基
本的動作を示す動作タイミングチャートの他の例であ
る。

【図４Ａ】本発明の実施例にかかる空間光変調装置の第
一の制御方法において採用する第一の書き込みモードと
第一の消去モードを説明する図である。

【図４Ｂ】本発明の実施例にかかる空間光変調装置の第
一の制御方法において採用する第二の書き込みモードを
説明する図である。

【図４Ｃ】本発明の実施例にかかる空間光変調装置の第
一の制御方法において採用する第二の消去モードを説明
する図である。

【図４Ｄ】本発明の実施例にかかる空間光変調装置の第
一の制御方法において採用する第二の消去モードの他の
例を説明する図である。

【図５】本発明の実施例にかかる空間光変調装置の第二
の制御方法を説明する図である。

【図６】本発明の実施例にかかる空間光変調装置を応用
した光学的変位量測定装置の一例の光学系統図である。

【図７】本発明の実施例にかかる空間光変調装置を応用
した光学的変位量測定装置の動作タイミングチャートで
ある。

【図８】本発明の実施例にかかる空間光変調装置を応用
した光学的変位量測定装置により得られる測定物体の位
置の変化状態を示すグラフである。

【図９Ａ】本発明の実施例にかかる空間光変調装置を応
用した光学的変位量測定装置の他の一例の光学系統図で
ある。

【図９Ｂ】本発明の実施例にかかる空間光変調装置を応
用した光学的変位量測定装置の他の一例において測定さ
れる自己相関信号光の変化状態を示す図である。

【図１０】本発明の実施例にかかる空間光変調装置を応
用した光学的変位量測定装置の動作タイミングチャート
の他の例である。

【図１１】本発明の実施例にかかる空間光変調装置を応
用した光学的変位量測定装置において空間光変調装置の
動作電圧値及び印加時間の最適値を求める方法を説明す
る光学系統図である。

【図１２】本発明の実施例にかかる空間光変調装置を応
用した和算しきい値動作ニューロン素子の説明図であ
る。

【図１３】本発明の実施例にかかる空間光変調装置を応
用した和算しきい値動作ニューロン素子の動作タイミン
グチャートである。

【符号の説明】

１空間光変調器２アドレス材料３光変調材料１０空間光変調装置１１空間光変調器１２制御装置１０１光学的変位量測定装置２０１和算しきい値動作ニューロン素子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】空間光変調器と、該空間光変調器に情報
を記録するための記録動作条件と該記録された情報を消
去するための消去動作条件とを相対的に制御する制御装
置とを備えたことを特徴とする空間光変調装置。
【請求項２】該空間光変調器の動作条件が該空間光変
調器に印加する動作電圧と印加する時間とで決定される
ことを特徴とする請求項１記載の空間光変調装置。
【請求項３】該空間光変調器の動作条件が該空間光変
調器に印加する動作電圧と印加する時間との積で決定さ
れることを特徴とする請求項２記載の光学的変位量測定
装置。
【請求項４】該空間光変調器が強誘電性液晶空間光変
調器であることを特徴とする請求項３記載の光学的変位
量測定装置。