JPH05165051A - 強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光変調材料として強誘電性液晶を用いた光書
込型空間光変調器を透過する不用な書込光によるシステ
ムの処理能力の低下を防ぎ、かつ小型で高速な光情報処
理システムを実現する。 【構成】 強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器
を反射型として用いた装置において、前記強誘電性液晶
を用いた光書込型空間光変調器に入力像を書き込む手段
と、書込光あるいは、書込光と読出光の偏光状態を１／
４波長だけ変化させる手段と、前記強誘電性液晶を用い
た光書込型空間光変調器に書き込まれた画像を読み出す
手段を有する構成とした。 【効果】 強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器
を透過してきた不用な書込光を除去でき、非常に高速で
正確な処理が可能となり、光情報処理や光計測などの分
野において高速化や低コスト化、小型化などの効果が期
待できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光情報処理や光計測
の分野において、光書込・光読出型の空間光変調器を用
いた装置に対し、強誘電性液晶を用いた光書込型空間光
変調器を透過した書込光を除去することで高性能なパタ
ーン認識や計測等を行え、かつ小型化が容易な装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】光情報処理や光計測の分野において、研
究の進展につれて高解像度かつ高速応答性を有する空間
光変調器が必要とされるようになってきている。これま
で、光書込型の空間光変調器としては、光変調材料とし
てＢＳＯ結晶（Ｂｉ₁₂ＳｉＯ₂₀結晶）などの電気光学結
晶を用いたものや、ネマチック液晶を用いた液晶ライト
バルブなどが多く用いられてきた。

【０００３】よく知られている光変調材料であるＴＮ液
晶を用いた場合には、階調表現が可能であるが解像度は
およそ３０［ｌｐ／ｍｍ］程度と低く、動作速度もビデ
オレート（３０Ｈｚ）で遅いという課題がある。この課
題を解決するために、近年は、光変調材料として強誘電
性液晶を用いた光書込型空間光変調器（以下ＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭと略す）が開発され、使用され始めている。本
実施例では光変調材料としてＴＮ液晶ではなく強誘電性
液晶を用いた。このことにより、この強誘電性液晶を用
いた液晶ライトバルブは、解像度は１００［ｌｐ／ｍ
ｍ］程度、かつ動作速度も数ｋＨｚ程度と非常に優れた
特性を示している。

【０００４】次に、本実施例で用いている、光変調材料
が強誘電性液晶である反射型の液晶ライトバルブの構造
や動作について述べる。従来の液晶ライトバルブと異な
る点は、液晶層として光透過率または光反射率と印加電
圧の間に明瞭な双安定性を有する強誘電性液晶を用いて
いることである。図２は、強誘電性液晶を用いた液晶ラ
イトバルブの構造を示す断面図である。液晶分子を挟持
するためのガラスやプラスチックなどの透明基板１０１
ａ、１０１ｂは、表面に透明電極層１０２ａ、１０２
ｂ、透明基板の法線方向から７５度から８５度の範囲の
角度で一酸化ケイ素を斜方蒸着した配向膜層１０３ａ、
１０３ｂが設けられている。透明基板１０１ａと１０１
ｂはその配向膜層１０３ａ、１０３ｂ側を、スペーサ１
０９を介して間隙を制御して対向させ、強誘電性液晶層
１０４を挟持するようになっている。また、光による書
込側の透明電極層１０２ａ上には光導電層１０５、遮光
層１０６、誘電体ミラー１０７が配向膜層１０３ａとの
間に積層形成され、書込側の透明基板１０１ａと読出側
の透明基板１０１ｂのセル外面には、無反射コーティン
グ層１０８ａ、１０８ｂが形成されている。

【０００５】上記構成において、誘電体ミラー１０７の
可視光反射率が十分大きく、光導電層１０５に対して読
出光の影響が極めて小さい場合は遮光層１０６を省略す
ることができる。さらに、光導電層１０５の読出光に対
する反射率が十分大きく、かつ読出光が十分小さく光導
電層１０５に対して読出光の影響が極めて小さい場合に
は、誘電体ミラー１０７も省略することができる。

【０００６】次に、上記構造を持つ液晶ライトバルブを
初期化する方法を示す。第１の方法は、一度液晶ライト
バルブの書込面全面を光照射し、明時のしきい値電圧よ
りも十分に高いパルス電圧あるいは直流バイアス電圧あ
るいは１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚの交流電圧を重畳した直
流バイアス電圧を透明電極層１０２ａと１０２ｂの間に
印加して、強誘電性液晶分子を一方向の安定状態にそろ
え、その状態をメモリさせる。

【０００７】第２の方法は、光照射なしで、暗時のしき
い値電圧よりも十分に高いパルス電圧あるいは直流バイ
アス電圧あるいは１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚの交流電圧を
重畳した直流バイアス電圧を透明電極層１０２ａと１０
２ｂの間に印加して強誘電性液晶分子を一方向の安定状
態にそろえ、その状態をメモリさせる。通常、暗時のし
きい値電圧は、光照射時のそれよりも大きくなってい
る。

【０００８】さらに液晶ライトバルブを上記のように初
期化した後の動作について示す。光照射なしで、暗時に
はしきい値電圧以下であり、光照射時にはしきい値電圧
以上となる初期化時とは逆極性のパルス電圧あるいは直
流バイアス電圧あるいは１００Ｈｚ〜５０ｋＨｚの交流
電圧を重畳した直流バイアス電圧を透明電極層１０２ａ
と１０２ｂの間に印加しながら、レーザー光などによっ
て画像の光書き込みをする。レーザー照射を受けた領域
の光導電層１０５にはキャリアが発生し、発生したキャ
リアは印加電圧により電界方向にドリフトし、その結果
しきい値電圧が下がり、レーザー照射が行われた領域に
はしきい値電圧以上の初期化時とは逆極性の印加電圧が
印加され、強誘電性液晶は自発分極の反転に伴う分子の
反転が起こり、もう一方の安定状態に移行するので、画
像が二値化処理されて記憶される。

【０００９】二値化されて記憶された画像は、初期化に
よって揃えられた液晶分子の配列の方向（またはそれに
直角方向）に偏光軸を合わせた直線偏光の読出光の照
射、及び、誘電体ミラー１０７による反射光の偏光方向
に対し、偏光軸が直角（または平行）になるように配置
された検光子を通すことにより、ポジ状態またはネガ状
態で読出すことができる。

【００１０】画像を二値化する場合のしきい値は、透明
電極層１０２ａと１０２ｂの間に印加するパルス電圧値
やパルス幅あるいは交流電圧の周波数あるいは直流バイ
アス電圧の値を調整することにより、変化させることが
できる。また、レーザーのパワーを調整して書込面に照
射される光強度を変化させることにより、実質的にしき
い値を変化させた場合と同じ効果が得られる。このよう
にして、しきい値を適切に調整することにより、たとえ
ノイズ成分が多くて通常ならノイズに埋もれてしまうよ
うな場合でも、ノイズ成分の少ない正確な画像を得るこ
とが可能となった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなＦＬＣ−ＯＡＳＬＭにおいて、誘電体ミラーや遮
光層をつくるのは難しく、不完全なものとなってしまう
ために、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを書込光が透過してしまう
現象が起きる。このために、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを用い
たシステムにおいて、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透過した書
込光とＦＬＣ−ＯＡＳＬＭで反射した読出光とが重なり
合い、分離できなくなってしまう。よって、ＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭを透過した書込光がノイズ成分となり満足のい
く結果が得られず、システムの処理能力の低下が避けら
れない。

【００１２】書込光に変調をかけたりシャッターを用い
たりして、読出時には書込光が空間光変調器に照射され
ないようする方法はあるが、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの動作
に連動して変調等をかけなければならないので、システ
ムとして複雑となり、小型化が困難であり、高速な処理
ができなくなってしまうという課題があった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めにこの発明は、強誘電性液晶を用いた光書込型空間光
変調器を反射型として用いた装置において、前記強誘電
性液晶を用いた光書込型空間光変調器に入力像を書き込
む手段と、書込光、あるいは書込光と読出光の偏光状態
を１／４波長だけ変化させる手段と、前記強誘電性液晶
を用いた光書込型空間光変調器に書き込まれた画像を読
み出す手段として、読出用光源と、偏光を利用して、前
記強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器から反射
した読出光と透過してきた書込光とを分離し、前記強誘
電性液晶を用いた光書込型空間光変調器を透過した書込
光を除去するための無偏光ビームスプリッタと検光子、
あるいはハーフミラーと検光子、あるいは偏光ビームス
プリッタとから成る構造とした。

【００１４】

【作用】上記のように構成されたＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを
透過した書込光除去装置において、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
に入力像を書き込む書込光の偏光状態と、ＦＬＣ−ＯＡ
ＳＬＭに記録された像を読み出す読出光の偏光状態をそ
れぞれ直線偏光とする。偏光状態を１／４波長だけ変化
させる手段をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの書込側に配置した場
合には、読出光の偏光軸に対し、書込光の偏光軸は直角
になるようにし、また読出光の偏光軸に対し偏光軸が直
角になるように検光子を配置する。読出光に対して検光
子の偏光軸は直行しているのでＦＬＣ−ＯＡＳＬＭに記
録された画像はポジ状態で読み出すことができる。ＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭを透過する光の偏光状態は１／４波長だ
け変化するので、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透過した書込光
は、偏光状態を１／４波長だけ変化させる手段とＦＬＣ
−ＯＡＳＬＭを透過することにより偏光軸が９０度回転
する。書込光の偏光軸と検光子の偏光軸は平行なので、
ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透過した書込光は検光子に対し偏
光軸が直角になり、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透過した書込
光はカットされ除去される。

【００１５】偏光状態を１／４波長だけ変化させる手段
をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの読出側に配置した場合には、読
出光の偏光軸に対し、書込光の偏光軸と検光子の偏光軸
は平行になるをよう配置する。読出光は偏光状態を１／
４波長だけ変化させる手段を往復することになり、読出
光により読み出されたＦＬＣ−ＯＡＳＬＭに記録された
画像は、偏光状態を１／４波長だけ変化させる手段を挿
入する前に比べ偏光がさらに９０度回転することにな
る。よって、読出光の偏光軸と検光子の偏光軸を平行に
することでＦＬＣ−ＯＡＳＬＭに記録された画像はポジ
状態で読み出すことができる。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透
過し検光子まで伝播した書込光は、偏光状態を１／４波
長だけ変化させる手段をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの書込側に
配置した場合と同様に、偏光状態を１／４波長だけ変化
させる手段とＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透過するので、ＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭを透過した書込光は検光子でカットされ
除去される。

【００１６】このようにして、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの前
後どちらかに偏光状態を１／４波長だけ変化させる手段
を挿入することにより、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透過した
書込光とＦＬＣ−ＯＡＳＬＭで反射した読出光とを分離
し、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透過した書込光を除去するこ
とができる。

【００１７】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１は、本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透
過した書込光除去装置の一実施例の構成図である。ＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ６に入力像を書き込む手段は、直線偏光
の書込用レーザー１と書込用ビームエキスパンダ２と入
力像を提示するフィルム３とフィルムの入力像をＦＬＣ
−ＯＡＳＬＭ６に結像する為の書込用レンズ５からな
る。偏光状態を１／４波長だけ変化させる手段として、
１／４波長板４をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６の書込側に配置
する。

【００１８】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に書き込まれた入力
像を読み出す手段として、読出用光源は、直線偏光の読
出用レーザー７と読出用ビームエキスパンダ８からな
る。偏光を利用して、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６から反射し
た読出光と透過光した書込光とを分離し、ＦＬＣ−ＯＡ
ＳＬＭ６を透過した書込光を除去するために無偏光の読
出用ビームスプリッタ９と検光子１０を用いた。ＦＬＣ
−ＯＡＳＬＭ６から読み出された像は、読出用レンズ１
１で受光素子１２上に結像される。

【００１９】書込用レーザー１の偏光軸は読出用レーザ
ー７の偏光軸に対し直角に、検光子１０の偏光軸は読出
用レーザー７の偏光軸に対し直角になるようにセットし
てある。以下特にことわりがない場合には、読出用レー
ザーと書込用レーザーは、直線偏光のものを用いる。Ｆ
ＬＣ−ＯＡＳＬＭ６は、読出用レーザー７の偏光軸をＦ
ＬＣ−ＯＡＳＬＭ６の初期化によって揃えられた液晶分
子の配列の方向に合わせるようにセットする。１／４波
長板４は、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６の初期化によって揃え
られた液晶分子の配列の方向に対し、１／４波長板４の
結晶の光軸方向を＋４５度あるいは−４５度になるよう
にセットする。

【００２０】１／４波長板４の配置は、書込用レンズ５
の前後どちらでも良いが、１／４波長板には、平行光が
入射した方が良いのでフィルム３と書込用レンズ５の間
にあることが望ましい。次に、上記の本実施例の動作に
ついて述べる。書込用レーザー１によりフィルム３上の
入力像がＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６上に結像され、ＦＬＣ−
ＯＡＳＬＭ６を動作させることにより入力像を記録でき
る。

【００２１】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に記録された像は、
以下のように読み出される。直線偏光の読出用レーザー
７は、読出用ビームエキスパンダ８により広げられる。
この読出光は、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６で反射し、読出用
ビームスプリッター９で反射および透過される。読出用
ビームスプリッター９を透過した読出光が、読出用レー
ザー７の偏光軸に対し偏光軸が直角にセットされた検光
子１０を透過することで、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に記録
された像が読み出され、読出用レンズ１１により受光素
子１２に照射される。

【００２２】フィルム３を透過した書込光は、１／４波
長板４を透過する。１／４波長板４は、書込光の偏光軸
に対し１／４波長板４の結晶の光軸方向を＋４５度ある
いは−４５度傾けてセットしてあるので、直線偏光の書
込光が１／４波長板４を透過すると書込光は円偏光に変
化する。また、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を透過した透過光
は、１／４波長だけ偏光状態が変化する。

【００２３】よって、１／４波長板４とＦＬＣ−ＯＡＳ
ＬＭ６を透過すると直線偏光の書込光は、両者を透過す
る前の書込用レーザー１の偏光軸に対し偏光軸が９０度
回転した直線偏光になる。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を透過
した書込光の偏光軸と書込用レーザー１の偏光軸とは直
角となり、書込用レーザー１の偏光軸と検光子１０の偏
光軸は平行であるので、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を透過し
た書込光は、検光子１０を透過できない。

【００２４】上記のような構成により、従来受光面での
ノイズ成分であったＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を透過した書
込光は、読出光により読み出された像とは分離、除去で
きるようになった。従来のようにＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６
を透過した書込光を読出光から分離、除去するために、
書込光に変調をかけたり、あるいはシャッターを用いた
りする必要がないのでシステムの構成は容易になり、小
型化ができる。

【００２５】ここで、書込用レーザー１の偏光軸を紙面
に対して平行にし、読出用レーザー７の偏光軸を紙面に
対して直角にすれば、読出用ビームスプリッター９と検
光子１０の代わりに偏光ビームスプリッターを用いるこ
とができる。また、読出用ビームスプリッター９の代わ
りに、ハーフミラーを用いても良いことは言うまでもな
い。読出用レーザー７および書込用レーザー１は直編偏
光のレーザーを用いたが、それぞれのレーザーは、無偏
光のレーザーと偏光子を用いてもよいことは言うまでも
ない。

【００２６】ここでは、書込光の偏光状態を１／４波長
だけ変化させる手段として１／４波長板４を用いたが、
書込光の偏光状態を１／４波長だけ変化させることがで
きればよいので、書込光の偏光状態が１／４波長だけ変
化するように製造された液晶空間光変調素子や電気光学
素子や磁気光学素子や音響光学素子等の偏光面を制御す
る素子を１／４波長板の代わりに用いることができる。

【００２７】図３は、本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
を透過した書込光除去装置の他の実施例の構成図であ
る。これは、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に入力像を書き込む
手段やＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に書き込まれた入力像を読
み出す手段の構成は図１の場合と同じである。ただ、偏
光状態を１／４波長だけ変化させる手段として、１／４
波長板４をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６の書込側ではなく読出
側に配置した場合の実施例である。

【００２８】１／４波長板４を配置する位置が異なるの
で、読出用レーザー７と書込用レーザー１と検光子１０
の偏光軸の関係が図１の場合とは異なる。読出用レーザ
ー７及び書込用レーザー１は図１の実施例の場合と同様
に直線偏光のレーザーである。読出用レーザー７の偏光
軸、検光子１０の偏光軸、書込用レーザー１の偏光軸は
すべて平行になるようにセットしてある。

【００２９】図１の実施例と同様に、ＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍ６は、読出用レーザー７の偏光軸をＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍ６の初期化によって揃えられた液晶分子の配列の方向
に合わせるようにセットする。１／４波長板４は、ＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ６の初期化によって揃えられた液晶分子
の配列の方向に対し、１／４波長板４の結晶の光軸方向
を＋４５度あるいは−４５度になるようにセットする。

【００３０】１／４波長板４の配置は、ＦＬＣ−ＯＡＳ
ＬＭ６と検光子１０の間にあれば良い。次に、上記の本
実施例の動作について述べる。書込用レーザー１により
フィルム３上の入力像がＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６上に結像
され、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を動作させることにより入
力像を記録できる。

【００３１】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に記録された像は、
以下のように読み出される。直線偏光の読出用レーザー
７は、読出用ビームエキスパンダ８により広げられる。
この読出光は、１／４波長板４を透過してからＦＬＣ−
ＯＡＳＬＭ６で反射し、さらにもう一度１／４波長板４
を透過する。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を反射することで１
／２波長だけ偏光状態が変化するので、１／４波長板４
の往復を考慮すると計１波長だけ偏光状態が変化する。
そして読出用ビームスプリッタ９で反射および透過され
る。読出用ビームスプリッタ９を透過した読出光が、読
出用レーザー７の偏光軸に対し偏光軸が平行にセットさ
れた検光子１０を透過することで、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
６に記録された像が読み出され、読出用レンズ１１によ
り受光素子１２に照射される。

【００３２】書込光はＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を透過した
後１／４波長板４を透過するので、１／４波長板４を透
過した書込光の偏光軸は、書込用レーザー１の偏光軸に
対し偏光軸が９０度回転した直線偏光になる。よって、
１／４波長板４を透過した書込光の偏光軸と書込用レー
ザー１の偏光軸とは直角となり、書込用レーザー１の偏
光軸と検光子１０の偏光軸は平行であるので、ＦＬＣ−
ＯＡＳＬＭ６を透過した書込光は、検光子１０を透過で
きない。

【００３３】図１および図３の実施例に示したように、
１／４波長板４をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６の書込側、読出
側どちらに配置してもＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を透過した
書込光は除去することができる。ただし、直線偏光の書
込用レーザー１と直線偏光の読出用レーザー７と検光子
１０の偏光軸の関係は変化する。また、図１の実施例と
同じく、１／４波長板４の代わりに書込光と読出光の偏
光状態が１／４波長だけ変化するように製造された液晶
空間光変調素子や電気光学素子や磁気光学素子や音響光
学素子等の偏光面を制御する素子を用いることができ
る。

【００３４】図４は、本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
を透過した書込光除去装置の他の実施例の構成図であ
る。これは、図１の実施例の入力像を提示するフィルム
３の代わりに液晶空間光変調器や電気光学素子や磁気光
学素子や音響光学素子等のように偏光面を制御して表示
する素子を用いた場合の実施例である。ここでは、偏光
面を制御して表示する素子として電気書込型空間光変調
器３０２と前面偏光子３０１と後面偏光子３０３を用い
た場合の実施例を示す。他の部分は図１の実施例と同じ
である。

【００３５】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭに記録された像を読み
出す方法は、図１の場合とまったく同じであるので省略
する。書込用レーザー１の偏光軸は読出用レーザー７の
偏光軸に対して平行になるようにセットする。書込用レ
ーザー１の偏光軸に対して、前面偏光子３０１の偏光軸
は平行に、後面偏光子３０３の偏光軸は直角になるよう
に配置し、前面偏光子３０１と後面偏光子３０３の間に
電気書込型空間光変調器３０２を配置する。後面偏光子
３０３を透過した書込光の偏光軸は読出用レーザー７の
偏光軸に対し直角となる。１／４波長板４とＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭ６を透過した書込光の偏光軸は、後面偏光子３
０３を透過した書込光の偏光軸に対して、偏光軸が９０
度回転する。よって、１／４波長板４とＦＬＣ−ＯＡＳ
ＬＭ６を透過した書込光の偏光軸と検光子１０の偏光軸
は直角となる。１／４波長板４とＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６
を透過した書込光は、検光子１０でカットされる。他の
部分の説明は図１の実施例の場合と全く同じであるので
省略する。

【００３６】ここで、書込用の光源には、必ずしもコヒ
ーレント光源であるレーザーを用いる必要はない。１／
４波長板４の直前で書込光の偏光軸が読出用光源の偏光
軸に対して直角になっていれば良いだけであるので、書
込用レーザー１の代わりにインコヒーレントな白色光源
を用いたとしても、多少レンズ系を修正する必要は有る
が、基本的には同じ構成でよい。ただし、白色光源だと
波長の幅が広いので、白色光源の波長領域をカバーする
偏光子を用いるかあるいは、波長領域を限定する為の干
渉フィルターを挿入する必要がある。

【００３７】また、図３の実施例のように１／４波長板
４をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６の読出側に配置する場合に
は、書込用レーザー１と前面偏光子３０１と後面偏光子
３０３の偏光軸を９０度回転させ、後面偏光子３０３を
透過した書込光の偏光軸が読出用レーザー７の偏光軸に
対し平行であればよい。図５は、本発明によるＦＬＣ−
ＯＡＳＬＭを透過した書込光除去装置の他の実施例の構
成図である。

【００３８】これは、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に入力像を
書き込む手段がインコヒーレント像を表示するＣＲＴ４
００と書込用偏光子４０２からなり、他の部分は図１の
実施例と同じである場合の実施例である。ＣＲＴ４００
はインコヒーレントな入力像を表示し、ＣＲＴ用レンズ
４０１と書込用レンズ５はＣＲＴ４００の入力像がＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭ６上に結像されるようにセットされ、書
込用偏光子４０２は偏光軸が読出用レーザー７の偏光軸
に対して直角になるようにセットされている。検光子の
偏光軸は図１と同様に、読出用レーザー７の偏光軸に対
し直角になるようにセットしてある。

【００３９】ＣＲＴ４００の入力像は、ＣＲＴ用レンズ
４０１と書込用偏光子４０２と１／４波長板４と書込用
レンズ５とを透過してＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に書き込ま
れる。書込用偏光子４０２を透過した書込光の偏光軸
は、読出用レーザー７の偏光軸に対して直角になる。よ
って、図１の場合と全く同様にＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を
透過した書込光を除去できる。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に
記録された像を読み出す方法は、図１の場合とまったく
同じであるので省略する。

【００４０】また、図３の実施例のように１／４波長板
４をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６の読出側に配置する場合に
は、書込用偏光子４０２の偏光軸と検光子１０の偏光軸
を９０度回転させる。書込用偏光子４０２を透過した書
込光の偏光軸と検光子１０の偏光軸が読出用レーザー７
の偏光軸に対し平行であれば、図３の実施例と同様に、
ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を透過した書込光は、検光子１０
でカットされる。

【００４１】図６は、本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
を透過した書込光除去装置の他の実施例の構成図であ
る。これは、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に入力像を書き込む
手段が、２光束干渉を用いた手段からなり、他の部分は
図１の実施例と同じである場合の実施例である。ここで
は２光束干渉をもちいた手段がマッハツェンダー干渉計
である構成を示す。

【００４２】ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６への干渉縞の書込は
以下のように行われる。ここで用いたマッハツェンダー
干渉計は、無偏光の書込用レーザー５００と書込用ビー
ムエキスパンダ２と２つの無偏光のビームスプリッタ５
０１、５０２と２つのミラー５０３、５０４からなる。
書込用レーザー５００は、書込用ビームエキスパンダ２
により広げられ２つの無偏光のビームスプリッタ５０１
と５０２、およびミラー５０３と５０４で分離、重ね合
わされ干渉縞をつくる。この干渉計から得られた干渉縞
の偏光状態を直線偏光にするために書込用偏光子５０６
を用いる。書込用偏光子５０６は、その偏光軸が読出用
レーザー７の偏光軸に対し直角になるようにセットされ
ている。書込用偏光子５０６を透過した書込光は１／４
波長板４を透過しＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に書き込まれ
る。図１での実施例と同様に１／４波長板４とＦＬＣ−
ＯＡＬＳＭ６を透過した干渉縞の書込光の偏光軸は、読
出用レーザー７の偏光軸に対して平行になり、読出用レ
ーザー７の偏光軸に対して偏光軸が直角になるようにセ
ットさせた検光子１０によりＦＬＣ−ＯＡＬＳＭ６を透
過した書込光はカットされ、受光素子１０には照射され
ない。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に記録された干渉縞の読み
出しは、図１の実施例の場合とまったく同じであるので
省略する。

【００４３】この実施例では２光束干渉の手段としてマ
ッハツェンダー干渉計を用いているが、マイケルソン干
渉計やホログラフィ干渉計や他の種々の干渉計を用いて
も偏光子や１／４波長板等の配置は同じ構成となる。ま
た、図３の実施例のように１／４波長板４をＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭ６の読出側に配置する場合には、書込用偏光子
５０６と検光子１０の偏光軸を９０度回転させ、書込用
偏光子５０６を透過した書込光の偏光軸と検光子１０の
偏光軸が読出用レーザー７の偏光軸に対し平行であれば
よい。

【００４４】図７は、本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
を透過した書込光除去装置の他の実施例の構成図であ
る。ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透過した書込光除去装置を少
なくとも２段直列に接続し、多段化したことを特徴とし
ている。これは、複数のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを直列に接
続した場合の１つの実施例である。この実施例の１段目
の検光子１０までの前半分は図５の実施例と全く同じで
ある。ただ１段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６から読み出さ
れた読出光が受光素子に照射される代わりに、１段目の
ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６から読み出された読出光が２段目
のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６０６への書込光となる。２段目
のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６０６に書き込まれた像は、２段
目の読出用レーザー６０７で読み出され、検光子６１０
を透過し、受光素子１２に照射される。

【００４５】１段目の読出用レーザー７と２段目の読出
用レーザー６０７の偏光軸は平行で、書込用偏光子４０
２と１段目の検光子１０と２段目の検光子６１０の偏光
軸は、読出用レーザー７の偏光軸に対して直角となるよ
うにセットしてある。図５の実施例で述べたように、１
段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６を透過した書込光は読出用
検光子１０でカットされ、２段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
６０６には照射されない。

【００４６】１段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６から読み出
され読出用ビームスプリッタ９を透過した像は、検光子
１０を透過し、２段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６０６に書
込光として照射される。検光子１０を透過した２段目の
ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６０６への書込光の偏光軸は読出用
レーザー７の偏光軸に対し直角となる。この２段目のＦ
ＬＣ−ＯＡＳＬＭ６０６への書込光は、２段目の１／４
波長板６０４を透過し、２段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６
０６に像が書き込まれる。２段目の１／４波長板６０４
と２段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６０６を透過した書込光
の偏光軸は、２段目の読出用レーザー６０７の偏光軸に
対し平行となり、２段目の読出用レーザー６０７の偏光
軸に対して偏光軸が直角にセットされた２段目の検光子
６１０でカットされ受光素子１２には照射されない。２
段目の読出用レーザー６０７により２段目のＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭ６０６から反射し読み出された像は、２段目の
検光子６１０により読み出され、受光素子１２に照射さ
れる。

【００４７】このように、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを直列に
多段接続した場合にも、ノイズ成分となるＦＬＣ−ＯＡ
ＳＬＭを透過した不用な書込光は、次段のＦＬＣ−ＯＡ
ＳＬＭや受光素子などに照射されない。ここで、１段目
の読出用レーザー７と２段目の読出用レーザー６０７
は、１つのレーザー光を分けて用いてもよいことは言う
までもない。また、本構成と同様にして、さらに多段に
ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを直列に接続することが可能である
ことは言うまでもない。

【００４８】それぞれのＦＬＣ−ＯＡＳＬＭへの像の書
込と消去は同期をとって行う必要がある。なぜならば、
１段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６に像が記録されている時
間と、２段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６０６に書き込む為
の動作をする時間が少なくとも重なっていなければ、２
段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ６０６には像が書き込まれな
いからである。

【００４９】図８は、本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
を透過した書込光除去装置で用いられているＦＬＣ−Ｏ
ＡＳＬＭの他の一構造を示す断面図である。この実施例
は、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの書込側に１／４波長板を有し
たＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの構造である。この１／４波長板
を有したＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの構造を図８に示す。１／
４波長板７００を有したＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの１／４波
長板の結晶の光軸方向は、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭの初期化
によって揃えられた液晶分子の配列の方向に対し、＋４
５度あるいは−４５度になるようする。１／４波長板７
００は透明基板１０１ａと無反射コーティング層１０８
ａの間になくともよく、どこの間に有ってもよい。ま
た、１／４波長板７００は書込側ではなく、読出側でも
よい。

【００５０】このような１／４波長板を有したＦＬＣ−
ＯＡＳＬＭを用いることで図１及び図３から図７の実施
例はよりコンパクトになる。本発明によるＦＬＣ−ＯＡ
ＳＬＭを透過した書込光除去装置で用いられているＦＬ
Ｃ−ＯＡＳＬＭの他の一構造に１／４波長板を新たに用
いたが、透明基板１０１ａ、１０１ｂそのものを１／４
波長板にし１／４波長板を有したＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを
製作しても同じ効果が得られる。また、１／４波長板で
はなく、偏光状態が１／４波長だけずれるように製作さ
れた電気光学結晶等を用いても同じ効果が得られる。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように偏光状態
を１／４波長だけ変化させる手段をＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ
の書込側あるいは読出側に配置し、ビームスプリッタと
検光子等を用いることにより、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透
過した不用な書込光を除去することができる。よって、
ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭに記録された像を読み出す際にノイ
ズ成分が減少し良好な像を読み出すことができた。従来
は、ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを透過した不用な書込光を除去
するために、書込用レーザーに変調をかけたり、シャッ
ターを用いたりしてシステムが大きく複雑に成っていた
が、本発明により、そのような必要がなくなり容易かつ
コンパクトな装置が製作可能となった。さらに、光変調
材料として強誘電性液晶を用いているので高速動作が可
能である。

【００５２】以上のことから、非常に高速で正確な処理
が可能となり、光情報処理や光計測などの分野において
高速化や低コスト化、小型化などの効果が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを用いる場合
の不用な書込光除去装置の一実施例の構成図である。

【図２】本発明に使用した強誘電性液晶を用いた液晶ラ
イトバルブの構造を示す断面図である。

【図３】本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを用いる場合
の不用な書込光除去装置の他の実施例の構成図である。

【図４】本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを用いる場合
の不用な書込光除去装置の他の実施例の構成図である。

【図５】本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを用いる場合
の不用な書込光除去装置の他の実施例の構成図である。

【図６】本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを用いる場合
の不用な書込光除去装置の他の実施例の構成図である。

【図７】本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを用いる場合
の不用な書込光除去装置の他の実施例の構成図である。

【図８】本発明によるＦＬＣ−ＯＡＳＬＭを用いる場合
の不用な書込光除去装置で用いられるＦＬＣ−ＯＡＳＬ
Ｍの他の一構造の断面図である。

【符号の説明】

１ 書込用レーザー ２ 書込用ビームエキスパンダ ３ フィルム ４ １／４波長板 ５ 書込用レンズ ６ ＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ ７ 読出用レーザー ８ 読出用ビームエキスパンダ ９ 読出用ビームスプリッタ １０ 検光子 １１ 読出用レンズ １２ 受光素子 １０１ａ、１０１ｂ 透明基板 １０２ａ、１０２ｂ 透明電極層 １０３ａ、１０３ｂ 配向膜層 １０４ 強誘電性液晶層 １０５ 光導電層 １０６ 遮光層 １０７ 誘電体ミラー １０８ａ、１０８ｂ 無反射コーティング層 １０９ スペーサ ３０１ 前面偏光子 ３０２ 電気書込型空間光変調器 ３０３ 後面偏光子 ３０４ 画像メモリ装置 ３０５ 画像処理装置 ４００ ＣＲＴ ４０１ ＣＲＴ用レンズ ４０２ 書込用偏光子 ５００ 無偏光の書込用レーザー ５０１、５０２ 無偏光のビームスプリッタ ５０３、５０４ ミラー ５０５ ターゲット ５０６ 書込用偏光子 ６０４ ２段目の１／４波長板 ６０６ ２段目のＦＬＣ−ＯＡＳＬＭ ６０７ ２段目の読出用レーザー ６０８ ２段目の読出用ビームエキスパンダ ６０９ ２段目の読出用ビームスプリッタ ６１０ ２段目の読出用検光子 ６１１ ２段目の読出用レンズ ７００ １／４波長板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変
   調器を反射型として用いた装置において、 前記強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器に入力
   像を書き込む手段と、 書込光、あるいは書込光と読出光の偏光状態を１／４波
   長だけ変化させる手段と、 前記強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器に書き
   込まれた画像を読み出す手段として、読出用光源と、 偏光を利用して、前記強誘電性液晶を用いた光書込型空
   間光変調器から反射した読出光と透過してきた書込光と
   を分離し、前記強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変
   調器を透過した書込光を除去するための無偏光ビームス
   プリッタと検光子、あるいはハーフミラーと検光子、あ
   るいは偏光ビームスプリッタ、とからなることを特徴と
   する強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の書込光、あるいは書込光
   と読出光の偏光状態を１／４波長だけ変化させる手段
   が、 雲母や水晶などを材料とした１／４波長板、 あるいは、偏光状態が１／４波長だけ変化するように製
   造された液晶空間光変調素子や電気光学素子や磁気光学
   素子や音響光学素子等のような偏光面を制御する素子、 であることを特徴とする強誘電性液晶を用いた光書込型
   空間光変調器。
3. 【請求項３】 請求項１記載の前記強誘電性液晶を用い
   た光書込型空間光変調器に入力像を書き込む手段が、 液晶空間光変調器や電気光学素子や磁気光学素子や音響
   光学素子等のように偏光面を制御して表示する素子と、 前記偏光面を制御して表示する素子の入力像を前記強誘
   電性液晶を用いた光書込型空間光変調器に書き込むため
   に、前記偏光面を制御して表示する素子を透過あるいは
   反射させる光の為の光源、とからなることを特徴とする
   強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器。
4. 【請求項４】 請求項１記載の前記強誘電性液晶を用い
   た光書込型空間光変調器に入力像を書き込む手段が、 ＣＲＴ等のインコヒーレント像を表示する装置と、 偏
   光子、とからなることを特徴とする強誘電性液晶を用い
   た光書込型空間光変調器。
5. 【請求項５】 請求項１記載の前記強誘電性液晶を用い
   た光書込型空間光変調器に入力像を書き込む手段が、 ２光束干渉を用いた手段として、マッハツェンダー干渉
   計やマイケルソン干渉計やホログラフィ干渉計等の干渉
   計からなることを特徴とする強誘電性液晶を用いた光書
   込型空間光変調器。
6. 【請求項６】 請求項１及び請求項３乃至５記載の強誘
   電性液晶を用いた光書込型空間光変調器を透過した書込
   光除去装置を少なくとも２段直列に接続し、多段化した
   ことを特徴とする強誘電性液晶を用いた光書込型空間光
   変調器。
7. 【請求項７】 請求項１及び請求項３乃至６記載の強誘
   電性液晶を用いた光書込型空間光変調器を透過した書込
   光除去装置において、 強誘電性液晶を用いた光書込型空間光変調器に、書込
   光、あるいは書込光と読出光の偏光状態を１／４波長だ
   け変化させる手段を有し、 光書込型空間光変調器の機能と偏光状態を１／４波長だ
   け変化させる機能とを合わせ持つ強誘電性液晶を用いた
   光書込型空間光変調器としたことを特徴とする強誘電性
   液晶を用いた光書込型空間光変調器。