JPH07119913B2 - 空間光変調器 - Google Patents
空間光変調器Info
- Publication number
- JPH07119913B2 JPH07119913B2 JP3064883A JP6488391A JPH07119913B2 JP H07119913 B2 JPH07119913 B2 JP H07119913B2 JP 3064883 A JP3064883 A JP 3064883A JP 6488391 A JP6488391 A JP 6488391A JP H07119913 B2 JPH07119913 B2 JP H07119913B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flc
- incident light
- incident
- light modulator
- spatial light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Liquid Crystal (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光を空間的に並列に変調
し、かつ記憶する機能を有する空間光変調器に関するも
のである。
し、かつ記憶する機能を有する空間光変調器に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】空間光変調素子（ＳＬＭ）としては、ネ
マチック液晶を用いたものが知られ（Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｖｏｌ．１７、Ｐ．３７１、
１９７８）、また強誘電性液晶（ＦＬＣ）を用いたもの
も知られている（ＳＰＩＣ，Ｖｏｌ．６８４，Ｐ．６
０、１９８６）。そして、後者のものは応答速度が速い
という特徴を有している。
マチック液晶を用いたものが知られ（Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｖｏｌ．１７、Ｐ．３７１、
１９７８）、また強誘電性液晶（ＦＬＣ）を用いたもの
も知られている（ＳＰＩＣ，Ｖｏｌ．６８４，Ｐ．６
０、１９８６）。そして、後者のものは応答速度が速い
という特徴を有している。
【０００３】ＦＬＣを用いた空間光変調素子は、一対の
透明電極間に光導電層、誘電体ミラー、ＦＬＣを順次に
積層した構造を有し、透明電極は透明な基板上に形成さ
れている。そして、透明電極間に一定の電圧を印加する
ことで、空間光変調器として用いられている。
透明電極間に光導電層、誘電体ミラー、ＦＬＣを順次に
積層した構造を有し、透明電極は透明な基板上に形成さ
れている。そして、透明電極間に一定の電圧を印加する
ことで、空間光変調器として用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、透明電極間に
印加される電圧は一定であるため、たとえ自己閾値機能
を有する材料としてのＦＬＣを用いていたとしても、閾
値レベルを可変にすることができない。このため、並列
光情報処理などにおける用途は限られていた。
印加される電圧は一定であるため、たとえ自己閾値機能
を有する材料としてのＦＬＣを用いていたとしても、閾
値レベルを可変にすることができない。このため、並列
光情報処理などにおける用途は限られていた。
【０００５】本発明は、かかる問題点を解決した新規な
空間光変調器を提供する。
空間光変調器を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係わる空間光変
調器は、一対の透明電極間に、光導電層、ミラーおよび
自己閾値機能を有する変調材料を順次に積層した空間光
変調素子を備えるものにおいて、一対の透明電極間に、
任意に電圧値を設定可能な可変電圧供給手段が接続され
ていることを特徴とする。
調器は、一対の透明電極間に、光導電層、ミラーおよび
自己閾値機能を有する変調材料を順次に積層した空間光
変調素子を備えるものにおいて、一対の透明電極間に、
任意に電圧値を設定可能な可変電圧供給手段が接続され
ていることを特徴とする。
【０００７】
【作用】本発明では、空間光変調素子が自己閾値機能を
有する変調材料を用いて構成され、透明電極間に可変の
電圧が与えられるので、閾値レベルを任意に設定し得
る。
有する変調材料を用いて構成され、透明電極間に可変の
電圧が与えられるので、閾値レベルを任意に設定し得
る。
【０００８】
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【０００９】図１は実施例に係わる空間光変調器の構成
を示している。透明基板１１上にはＩＴＯなどの薄い透
明電極２１が形成され、この上にはアモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）などの光導電層３が堆積されている。そ
して、誘電体ミラー４が形成されて、更にその上にＦＬ
Ｃなどの変調材料層５が堆積されている。変調材料層５
上には他方の透明電極２２が形成され、この透明電極２
２は他方の透明基板１２に支持されている。そして、透
明電極２１と透明電極２２は可変電圧供給装置６の可変
電圧出力端子に接続され、これによって空間光変調器が
構成されている。
を示している。透明基板１１上にはＩＴＯなどの薄い透
明電極２１が形成され、この上にはアモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）などの光導電層３が堆積されている。そ
して、誘電体ミラー４が形成されて、更にその上にＦＬ
Ｃなどの変調材料層５が堆積されている。変調材料層５
上には他方の透明電極２２が形成され、この透明電極２
２は他方の透明基板１２に支持されている。そして、透
明電極２１と透明電極２２は可変電圧供給装置６の可変
電圧出力端子に接続され、これによって空間光変調器が
構成されている。
【００１０】上記の空間光変調素子を等価回路で表現す
ると、図２のようになる。ここで、ＲPCは光導電層３の
抵抗分であり、入射光強度Ｉの関数（ＲPC（Ｉ））とな
っている。また、ＲFLC は変調材料層５の抵抗分であ
る。従って、透明電極２１と透明電極２２の間に電圧Ｖ
を印加すると、光導電層３の両端間には電位差Ｖpcが、
生じ、変調材料層５の両端間には電位差ＶFLC が生じ
る。そして、 ＶFLC ＝ＲFLC ・Ｖ／（ＲPC＋ＲFLC ）…（１） という関係が成立する。ここで、ＲPCは入射光強度Ｉの
関数となっているので（図３参照）、上記（１）式は ＶFLC ＝ＲFLC ・Ｖ／（ＲPC（Ｉ）＋ＲFLC ） ＝ＶFLC （Ｉ，Ｖ） …（２） となる。印加電圧Ｖのみによってｏｎとなるときの電圧
をＶHIGHとし、光が入射してもｏｎとなり得ない時の電
圧をＶLOW とすると、これらは次のように表現できる。
すなわち、変調材料層５が常にｏｎになる条件は、 ＶHIGH＝（ＲPC（Ｉmin ）＋ＲFLC ）・Ｖth／ＲFLC ＜Ｖ …（３） であり、変調材料層５が常にｏｆｆ になる条件は、 ＶLOW ＝（ＲPC（Ｉmax ）＋ＲFLC ）・Ｖth／ＲFLC ＞Ｖ …（４） である。ここで、Ｉmin は最少入射光強度であり、Ｉ
max は最大入射光強度であり、閾値レベルＶthは図４の
ようになっている。なお、Ｉmin ，Ｉmax は装置の条件
などに依存するが、前者をゼロのとき、後者を飽和のと
きと考えてもよい。そして、 ＶLOW ＜Ｖ＜ＶHIGH のときには、変調材料層５に印加される電圧ＶFLC は入
射光強度Ｉと印加電圧Ｖの関数となり、印加電圧Ｖに応
じてｏｎになる閾値が変化する。すなわち、 ＶFLC （Ｉ，Ｖ）＝ＲFLC ・Ｖ／（ＲPC（Ｉ）＋ＲFLC ） ＜Ｖth …（５） と表現できる。なお、ＶLOW ＜Ｖ＜ＶHIGHであり、Ｉ
min ＜Ｉ＜Ｉmax である。
ると、図２のようになる。ここで、ＲPCは光導電層３の
抵抗分であり、入射光強度Ｉの関数（ＲPC（Ｉ））とな
っている。また、ＲFLC は変調材料層５の抵抗分であ
る。従って、透明電極２１と透明電極２２の間に電圧Ｖ
を印加すると、光導電層３の両端間には電位差Ｖpcが、
生じ、変調材料層５の両端間には電位差ＶFLC が生じ
る。そして、 ＶFLC ＝ＲFLC ・Ｖ／（ＲPC＋ＲFLC ）…（１） という関係が成立する。ここで、ＲPCは入射光強度Ｉの
関数となっているので（図３参照）、上記（１）式は ＶFLC ＝ＲFLC ・Ｖ／（ＲPC（Ｉ）＋ＲFLC ） ＝ＶFLC （Ｉ，Ｖ） …（２） となる。印加電圧Ｖのみによってｏｎとなるときの電圧
をＶHIGHとし、光が入射してもｏｎとなり得ない時の電
圧をＶLOW とすると、これらは次のように表現できる。
すなわち、変調材料層５が常にｏｎになる条件は、 ＶHIGH＝（ＲPC（Ｉmin ）＋ＲFLC ）・Ｖth／ＲFLC ＜Ｖ …（３） であり、変調材料層５が常にｏｆｆ になる条件は、 ＶLOW ＝（ＲPC（Ｉmax ）＋ＲFLC ）・Ｖth／ＲFLC ＞Ｖ …（４） である。ここで、Ｉmin は最少入射光強度であり、Ｉ
max は最大入射光強度であり、閾値レベルＶthは図４の
ようになっている。なお、Ｉmin ，Ｉmax は装置の条件
などに依存するが、前者をゼロのとき、後者を飽和のと
きと考えてもよい。そして、 ＶLOW ＜Ｖ＜ＶHIGH のときには、変調材料層５に印加される電圧ＶFLC は入
射光強度Ｉと印加電圧Ｖの関数となり、印加電圧Ｖに応
じてｏｎになる閾値が変化する。すなわち、 ＶFLC （Ｉ，Ｖ）＝ＲFLC ・Ｖ／（ＲPC（Ｉ）＋ＲFLC ） ＜Ｖth …（５） と表現できる。なお、ＶLOW ＜Ｖ＜ＶHIGHであり、Ｉ
min ＜Ｉ＜Ｉmax である。
【００１１】以上のことを模式的に示すと、図５のよう
になる。同図は光導電層３と変調材料層５における電圧
分布を示しており、黒丸印は光導電層３がｏｎのとき、
白丸印は変調材料層５がｏｆｆのときを示している。
になる。同図は光導電層３と変調材料層５における電圧
分布を示しており、黒丸印は光導電層３がｏｎのとき、
白丸印は変調材料層５がｏｆｆのときを示している。
【００１２】以上の事をより具体的に説明すると、次の
ようになる。図６は光導電層３として、ａ−Ｓｉ：Ｈ
（厚さ３μｍ）を用いたときの抵抗ＲPCの入射光強度Ｉ
に対する依存性を示し、ＲPC（Ｉmin ）は約１［Ｇ
Ω］、ＲPC（Ｉmax ）は約１［ＭΩ］となっている。ま
た、図７は変調材料５としてＦＬＣを用いたときの出力
光強度の電圧依存性を示し、ＲFLC は約１００［Ｍ
Ω］、Ｖthは約６．５［Ｖ］となっている。なお、これ
らの値は、デバイスの大きさなどにより変るものである
ことは言うまでもない。
ようになる。図６は光導電層３として、ａ−Ｓｉ：Ｈ
（厚さ３μｍ）を用いたときの抵抗ＲPCの入射光強度Ｉ
に対する依存性を示し、ＲPC（Ｉmin ）は約１［Ｇ
Ω］、ＲPC（Ｉmax ）は約１［ＭΩ］となっている。ま
た、図７は変調材料５としてＦＬＣを用いたときの出力
光強度の電圧依存性を示し、ＲFLC は約１００［Ｍ
Ω］、Ｖthは約６．５［Ｖ］となっている。なお、これ
らの値は、デバイスの大きさなどにより変るものである
ことは言うまでもない。
【００１３】上記の要素を用いるときには、ＶHIGHは
（３）式より ＶHIGH＝（１×１０9 ＋１×１０8 ）６．５／１×１０8 ＝７１．５［Ｖ］ となり、ＶLOW は（４）式より ＶLOW ＝（１×１０6 ＋１×１０8 ）６．５／１×１０8 ＝６．５６５［Ｖ］ となる。すなわち、印加電圧Ｖが７１．５［Ｖ］以上な
ら常にｏｎとなり、６．５６５［Ｖ］以下なら常にｏｆ
ｆになる。よって、６．５６５＜ＶDRV ＜７１．５のと
き、閾値レベルの可変制御が可能になる。ここで、Ｖ
DRV は可変電圧供給装置６による駆動電圧である。した
がって、例えばＶDRV ＝１０．５０［Ｖ］とすると、閾
値レベルを入射光強度Ｉで表すと、（５）式より ＶFLC （Ｉ）＝１×１０8 ×１０／（ＲPC（Ｉ）＋１×１０8 ） ＝６．５ であるから、図６よりＲPC（Ｉ）＝５．４×１０
7 ［Ω］、入射光強度Ｉは約１．０×１０-6［Ｗ／ｃｍ
2 ］となる。また、 ＶFLC （Ｉ）＝１×１０8 ×５０／（ＲPC（Ｉ）＋１×１０8 ） ＝６．５ であるから、図６よりＲPC（Ｉ）＝６．７×１０
7 ［Ω］、入射光強度Ｉは約５．０×１０-8［Ｗ／ｃｍ
2 ］となる。よって、ＶDRV を１０．５０［Ｖ］とした
ときに、それぞれ入射光強度Ｉが１．０×１０-6［Ｗ／
ｃｍ2 ］以上でｏｎとなり、それ以下でｏｆｆとなる。
（３）式より ＶHIGH＝（１×１０9 ＋１×１０8 ）６．５／１×１０8 ＝７１．５［Ｖ］ となり、ＶLOW は（４）式より ＶLOW ＝（１×１０6 ＋１×１０8 ）６．５／１×１０8 ＝６．５６５［Ｖ］ となる。すなわち、印加電圧Ｖが７１．５［Ｖ］以上な
ら常にｏｎとなり、６．５６５［Ｖ］以下なら常にｏｆ
ｆになる。よって、６．５６５＜ＶDRV ＜７１．５のと
き、閾値レベルの可変制御が可能になる。ここで、Ｖ
DRV は可変電圧供給装置６による駆動電圧である。した
がって、例えばＶDRV ＝１０．５０［Ｖ］とすると、閾
値レベルを入射光強度Ｉで表すと、（５）式より ＶFLC （Ｉ）＝１×１０8 ×１０／（ＲPC（Ｉ）＋１×１０8 ） ＝６．５ であるから、図６よりＲPC（Ｉ）＝５．４×１０
7 ［Ω］、入射光強度Ｉは約１．０×１０-6［Ｗ／ｃｍ
2 ］となる。また、 ＶFLC （Ｉ）＝１×１０8 ×５０／（ＲPC（Ｉ）＋１×１０8 ） ＝６．５ であるから、図６よりＲPC（Ｉ）＝６．７×１０
7 ［Ω］、入射光強度Ｉは約５．０×１０-8［Ｗ／ｃｍ
2 ］となる。よって、ＶDRV を１０．５０［Ｖ］とした
ときに、それぞれ入射光強度Ｉが１．０×１０-6［Ｗ／
ｃｍ2 ］以上でｏｎとなり、それ以下でｏｆｆとなる。
【００１４】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明では、
空間光変調素子が自己閾値機能を有する変調材料を用い
て構成され、透明電極間に可変の電圧が与えられるの
で、閾値レベルを任意に設定し得る。このため、並列光
情報処理等に有用な演算機能を有した空間光変調器が提
供できる。
空間光変調素子が自己閾値機能を有する変調材料を用い
て構成され、透明電極間に可変の電圧が与えられるの
で、閾値レベルを任意に設定し得る。このため、並列光
情報処理等に有用な演算機能を有した空間光変調器が提
供できる。
【図１】実施例に係わる空間光変調器の構成を示す図で
ある。
ある。
【図２】空間光変調素子の等価回路図である。
【図３】光導電層の抵抗ＲPCの入射光強度依存性を示す
図である。
図である。
【図４】強誘電性液晶の出力光強度のＶFLC 依存性を示
す図である。
す図である。
【図５】ｏｎ、ｏｆｆ動作の模式図である。
【図６】ａ−Ｓｉ：Ｈの抵抗の入射光強度依存性を示す
図である。
図である。
【図７】強誘電性液晶の出力強度の電圧依存性を示す図
である。
である。
１１，１２…透明基板 ２１，２２…透明電極 ３…光導電層 ４…誘電体ミラー ５…変調材料層
Claims (1)
- 【請求項１】 一対の透明電極間に、光導電層、ミラー
および自己閾値機能を有する変調材料層を順次に積層し
た空間光変調素子を備える空間光変調器において、 前記一対の透明電極間に、 （Ｒ PC （Ｉ MAX ）＋Ｒ FLC ）・Ｖ th ＜Ｖ＜（Ｒ PC （Ｉ MIN ）＋Ｒ FLC ）・Ｖ th ここで、Ｒ PC （Ｉ MAX ）：最大光量入射時の光導電層の抵抗値 Ｒ PC （Ｉ MIN ）：最小光量入射時の光導電層の抵抗値 Ｒ FLC ：変調材料層の抵抗値 Ｖ th ：変調材料層の閾値電圧値 Ｖ：印加電圧値 の関係を満たす範囲の印加 電圧値を設定可能な可変電圧
供給手段を備え、前記可変電圧供給手段で設定された印加電圧値に応じて
決まる閾値入射光量に関して、入射光量が前記閾値入射
光量以上である場合には入射光の入射領域がオン状態と
なり、入射光量が前記閾値入射光量未満である場合には
入射光の入射領域がオフ状態となる ことを特徴とする空
間光変調器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064883A JPH07119913B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 空間光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3064883A JPH07119913B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 空間光変調器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04299314A JPH04299314A (ja) | 1992-10-22 |
| JPH07119913B2 true JPH07119913B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=13270953
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3064883A Expired - Lifetime JPH07119913B2 (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 空間光変調器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07119913B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02289827A (ja) * | 1989-02-27 | 1990-11-29 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 空間光変調素子 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3064883A patent/JPH07119913B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04299314A (ja) | 1992-10-22 |
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