JPH08101365A - 屈折率漸変液晶装置とその製造方法 - Google Patents
屈折率漸変液晶装置とその製造方法Info
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- JPH08101365A JPH08101365A JP2419106A JP41910690A JPH08101365A JP H08101365 A JPH08101365 A JP H08101365A JP 2419106 A JP2419106 A JP 2419106A JP 41910690 A JP41910690 A JP 41910690A JP H08101365 A JPH08101365 A JP H08101365A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 光線の強度プロフィルを整形すること。
【構成】 ２枚の基板（通常ガラス）の間に２つの異な
ったコレステリック液晶物質混合物を両側から挿入し
て、中央部に混合領域を形成することにより、屈折率の
漸変をつくり出し、レーザー光線をその素子に通過させ
ることにより、その強度プロフィルを整形する。
ったコレステリック液晶物質混合物を両側から挿入し
て、中央部に混合領域を形成することにより、屈折率の
漸変をつくり出し、レーザー光線をその素子に通過させ
ることにより、その強度プロフィルを整形する。
Description
【０００１】
【従来の技術】本発明は光学装置に関するものであり、
特定して言えば、特定の波長を有る光線の空間強度プロ
フィルを整形するための、屈折率漸変光学効果（ｇｒａ
ｄｉｅｎｔ ｉｎｄｅｘ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｆｆｅｃ
ｔｓ）を与える液晶を使用する光学装置に関する。
特定して言えば、特定の波長を有る光線の空間強度プロ
フィルを整形するための、屈折率漸変光学効果（ｇｒａ
ｄｉｅｎｔ ｉｎｄｅｘ ｏｐｔｉｃａｌ ｅｆｆｅｃ
ｔｓ）を与える液晶を使用する光学装置に関する。
【０００２】
【従来技術】レーザー光線のアポダイゼーションは１９
７０年代の初めから、ソリッドステート・レーザー・プ
ログラムの目標であった。アポダイゼーションは、ゲイ
ン媒質によって充満因子を増加するための空間的ビーム
プロフィルを整形することてある。これは、ゲイン媒質
からより多くのエネルギーを抽出することを可能にし、
また自己焦点スパイクを起こす線状および非線状の周辺
回折を減少される。光線アポダイザーは、▲高▼性能レ
ーザー系の窮極的性能を広範囲に決定する。
７０年代の初めから、ソリッドステート・レーザー・プ
ログラムの目標であった。アポダイゼーションは、ゲイ
ン媒質によって充満因子を増加するための空間的ビーム
プロフィルを整形することてある。これは、ゲイン媒質
からより多くのエネルギーを抽出することを可能にし、
また自己焦点スパイクを起こす線状および非線状の周辺
回折を減少される。光線アポダイザーは、▲高▼性能レ
ーザー系の窮極的性能を広範囲に決定する。
【０００３】レーザー光線をアポダイズするいくつかの
技術が報告されている。それは本明細書の末尾に文献１
−１１，として示されている。吸収に基づくアポダイゼ
ーションは、吸収媒質（通常ガラスまた薄いフィルム）
の屈折率が変化するので不利である。屈折率の変化は均
一な波面特性の保存をはばみ、フレネル回折を惹起する
ことがある。コレステリック液晶物質の選択反射（分布
ブラッグ反射）によるアポダイゼーションは吸収媒質に
おけるような吸収を引き起さない。最近、Ｓ．Ｄ．Ｊａ
ｃｏｂｓ等は完全なアポダイザーのそれに似た性質を示
す液晶技術に基づく新規なアポダイザーを開発した。文
献１２，および米国特許第４，６７９，９１１号参照。
このＪａｃｏｂｓ等のアポダイザーは、小さな、例えば
約８ｍｍの開口（アパーチャー）に対して最良の性能を
有し、ある実施態様では、光学素子の正確な平面の研磨
を要し、それがその製作を困難にする。
技術が報告されている。それは本明細書の末尾に文献１
−１１，として示されている。吸収に基づくアポダイゼ
ーションは、吸収媒質（通常ガラスまた薄いフィルム）
の屈折率が変化するので不利である。屈折率の変化は均
一な波面特性の保存をはばみ、フレネル回折を惹起する
ことがある。コレステリック液晶物質の選択反射（分布
ブラッグ反射）によるアポダイゼーションは吸収媒質に
おけるような吸収を引き起さない。最近、Ｓ．Ｄ．Ｊａ
ｃｏｂｓ等は完全なアポダイザーのそれに似た性質を示
す液晶技術に基づく新規なアポダイザーを開発した。文
献１２，および米国特許第４，６７９，９１１号参照。
このＪａｃｏｂｓ等のアポダイザーは、小さな、例えば
約８ｍｍの開口（アパーチャー）に対して最良の性能を
有し、ある実施態様では、光学素子の正確な平面の研磨
を要し、それがその製作を困難にする。
【０００４】長方形（断面において）の光線のビーム・
アポダイゼーションに使用され、特にスラブ型レーザー
・アンプまたはダイオード・レーザーとともに使用する
に適し、また円形光線のビーム・アポダイゼーションに
適し、特に大きな（例えば１０ｍｍ以上の）開口を有す
るロッド・レーザー・アンプとともに使用するに適す
る、液晶を使用するレーザー光線アポダイザーを提供す
ることが本発明の特徴である。
アポダイゼーションに使用され、特にスラブ型レーザー
・アンプまたはダイオード・レーザーとともに使用する
に適し、また円形光線のビーム・アポダイゼーションに
適し、特に大きな（例えば１０ｍｍ以上の）開口を有す
るロッド・レーザー・アンプとともに使用するに適す
る、液晶を使用するレーザー光線アポダイザーを提供す
ることが本発明の特徴である。
【０００５】本発明は、コレステロール液晶（ＣＬＣ）
の性質を利用したレーザー光線の強度プロフィルを整形
するための軟い開口を提供することを使用するに特に適
する。「液晶」という用語は固体状態および液体状態の
結晶を含む。「コレステリック」という用語は、純粋な
コレステリック化合物または鏡像性（キラル）添加物と
混合されたネマチック材料であろうと鏡像性を有する液
晶を意味する。
の性質を利用したレーザー光線の強度プロフィルを整形
するための軟い開口を提供することを使用するに特に適
する。「液晶」という用語は固体状態および液体状態の
結晶を含む。「コレステリック」という用語は、純粋な
コレステリック化合物または鏡像性（キラル）添加物と
混合されたネマチック材料であろうと鏡像性を有する液
晶を意味する。
【０００６】通常ＣＬＣは第１図に示すような、ら線
（ヘリックス）状の層状組織を有する。通常ＣＬＣセル
は２枚のガラス基板の間に形成される。液晶の組織の各
単層のなかで、分子はネマチック状態のよう平行状に整
列する。伸びた液晶分子（複数）の平均配向はディレク
ターと呼ばれる。隣接する層で、各分子に結合する突出
する側鎖基がディレクターをねじる作用を有する。液体
を介する層の回転から線（ヘリックス）構造を引き起こ
す。ディレクターの全３６０゜の回転は１ピッチ長Ｐ０
と定義される。このら線構造は円偏光と波長において選
択反射の重要な光学的性質を生み出す。
（ヘリックス）状の層状組織を有する。通常ＣＬＣセル
は２枚のガラス基板の間に形成される。液晶の組織の各
単層のなかで、分子はネマチック状態のよう平行状に整
列する。伸びた液晶分子（複数）の平均配向はディレク
ターと呼ばれる。隣接する層で、各分子に結合する突出
する側鎖基がディレクターをねじる作用を有する。液体
を介する層の回転から線（ヘリックス）構造を引き起こ
す。ディレクターの全３６０゜の回転は１ピッチ長Ｐ０
と定義される。このら線構造は円偏光と波長において選
択反射の重要な光学的性質を生み出す。
【０００７】図１に示す右手ＣＬＣセルにおいて、その
ら線軸はＺ軸方向に配向している。ＣＬＣの右手ら線構
造と、そのなかを伝播する左円偏光の間に相互作用は起
らない。しかしながら、波長λの右円偏光が、直角に入
射してＺ軸に沿って伝播する場合、反射率Ｒは
ら線軸はＺ軸方向に配向している。ＣＬＣの右手ら線構
造と、そのなかを伝播する左円偏光の間に相互作用は起
らない。しかしながら、波長λの右円偏光が、直角に入
射してＺ軸に沿って伝播する場合、反射率Ｒは
【０００８】
【数１】
【０００９】で表わされ、ｋ，ｋ０はｋ＝ｋ０・λ０／
λ、ｋ０＝π／λ０・Δπで、結合系数（ｃｏｕｐｌｉ
ｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）であり、δはδ＝２π
（−１／λ−１／λ０）ｎａｖで解波長調整助変数（ｄ
ｅｔｕｎｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）であり、またλ
０はλ０＝ｎａｖ・Ｐ０で、選択反射域（バンド）のピ
ーク波長であり；ＬはＣＬＣ液体の厚さである。文献１
４参照。Δｎ＝（ｎｅ−ｎ０），ｎａｖ＝（ｎｅ＋
ｎ０）／２は、それぞれ光学的複折率および平均屈折率
である。λ＝λ０であるとき、ＣＬＣ構造は、入力波長
とよく位相が合い、反射率は Ｒ＝ｔａｎｈ２（ｋ０Ｌ） （２）
λ、ｋ０＝π／λ０・Δπで、結合系数（ｃｏｕｐｌｉ
ｎｇ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）であり、δはδ＝２π
（−１／λ−１／λ０）ｎａｖで解波長調整助変数（ｄ
ｅｔｕｎｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）であり、またλ
０はλ０＝ｎａｖ・Ｐ０で、選択反射域（バンド）のピ
ーク波長であり；ＬはＣＬＣ液体の厚さである。文献１
４参照。Δｎ＝（ｎｅ−ｎ０），ｎａｖ＝（ｎｅ＋
ｎ０）／２は、それぞれ光学的複折率および平均屈折率
である。λ＝λ０であるとき、ＣＬＣ構造は、入力波長
とよく位相が合い、反射率は Ｒ＝ｔａｎｈ２（ｋ０Ｌ） （２）
【００１０】理想的アポダイザーは次の特性を有すると
報告されている。文献（１）参照。 １． ９０％透過率と１０％透過率の間の透過関数の傾
斜は少くとも３λＬ／Ｄで、該式中λはレーザー波長で
あり、Ｌは強度変化が最小になるべき伝播距離であり、
Ｄは光線の直径である。この条件にほぼ見合う透過関数
は、Ｎのオーダーの超ガウス関数、即ち、 Ｔ（ｒ）＝ｅｘｐ〔−（ｒ／ｒ０）Ｎ〕 （３） であり、式中ラジアル開口ｒ０は Ｔ（ｒ１）＝１０
−３（ ２ｒ１はアポダイザーに追随する光学装置の
入口開口の直径）の条件に 基づいて選択される。透
過率はＮ＝２のガウス関数である。
報告されている。文献（１）参照。 １． ９０％透過率と１０％透過率の間の透過関数の傾
斜は少くとも３λＬ／Ｄで、該式中λはレーザー波長で
あり、Ｌは強度変化が最小になるべき伝播距離であり、
Ｄは光線の直径である。この条件にほぼ見合う透過関数
は、Ｎのオーダーの超ガウス関数、即ち、 Ｔ（ｒ）＝ｅｘｐ〔−（ｒ／ｒ０）Ｎ〕 （３） であり、式中ラジアル開口ｒ０は Ｔ（ｒ１）＝１０
−３（ ２ｒ１はアポダイザーに追随する光学装置の
入口開口の直径）の条件に 基づいて選択される。透
過率はＮ＝２のガウス関数である。
【００１１】２．開口全面にわたる、かつ軟エッジに侵
入する波面の性質は連続第１導関数を有する平滑関数で
ある。 ３．最小透過率のピークは少くとも１０００：１であ
る。 ４．設計された波長とパルス幅における▲高▼度の破損
閾値。 ５．環境安定性。
入する波面の性質は連続第１導関数を有する平滑関数で
ある。 ３．最小透過率のピークは少くとも１０００：１であ
る。 ４．設計された波長とパルス幅における▲高▼度の破損
閾値。 ５．環境安定性。
【００１２】
【発明の構成】ネマチック液晶と鏡像性添加物の混合物
であって、選択反射ピーク波長がこれらの物質の混合比
を変化させることによって波長調整されたＣＬＣを使用
することが、本発明の特徴である。混合に際して、より
多量のネマチック液晶を加える程ピッチ長Ｐ０は増加
し、より多量の鏡像性添加物を加える程Ｐ０は減少す
る。軟開口を与える屈折率漸変光学効果は、異なったＰ
０を有する複数のＣＬＣが重なる領域で起り、それによ
ってレーザー光線を整形、即ち、アポダイズすることを
可能にする。
であって、選択反射ピーク波長がこれらの物質の混合比
を変化させることによって波長調整されたＣＬＣを使用
することが、本発明の特徴である。混合に際して、より
多量のネマチック液晶を加える程ピッチ長Ｐ０は増加
し、より多量の鏡像性添加物を加える程Ｐ０は減少す
る。軟開口を与える屈折率漸変光学効果は、異なったＰ
０を有する複数のＣＬＣが重なる領域で起り、それによ
ってレーザー光線を整形、即ち、アポダイズすることを
可能にする。
【００１３】
【発明の具体的開示】本発明によって提供される装置
は、ネマチック液晶物質と鏡像性の添加物質の混合物を
使用するものであるが、その物質の化学については、前
記のＪａｃｏｂｓ等の報文および米国特許に記されてい
る。さらに、その物質の化学的事項は製造業者の文献に
記載されており、当業者間にはよく知られている。一例
として、ネマチック液晶Ｅ７と鏡像性添加物ＣＢ１５の
混合物はλ＝１０６４ｎｍで選択反射ピークを示すよう
に波長調整することができる。これらの液晶材料は Ｅ
ＭＣｈｅｍｉｃａｌｓ社（アメリカ合衆国ニューヨーク
州、Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ）から入手できる。これらの物
質をその等方性の状態で混合して製造されるＣＬＣ液体
は、→Ｅ７は２１．３６ｗｔ％、ＣＢ１５は７８．６４
ｗｔ％であり、ｎ０，ｎ＝１．４１７２，ｎｅ，ｎ＝
１．６０１４，Δｎ＝０．１８４２およびｎａｖ＝１．
５０９３（アッベの屈折計による２２℃、λ＝１０５３
ｎｍでの測定）である。λ＝１０６４ｎｍでは結合係数
は Ｋ＝０．５４３９と計算される。このＣＬＣ混合物
の、厚さの関数としての反射率は図２に示されている。
理論値と実験値の近い一致は式（３）の有効性を支持す
る。
は、ネマチック液晶物質と鏡像性の添加物質の混合物を
使用するものであるが、その物質の化学については、前
記のＪａｃｏｂｓ等の報文および米国特許に記されてい
る。さらに、その物質の化学的事項は製造業者の文献に
記載されており、当業者間にはよく知られている。一例
として、ネマチック液晶Ｅ７と鏡像性添加物ＣＢ１５の
混合物はλ＝１０６４ｎｍで選択反射ピークを示すよう
に波長調整することができる。これらの液晶材料は Ｅ
ＭＣｈｅｍｉｃａｌｓ社（アメリカ合衆国ニューヨーク
州、Ｈａｗｔｈｏｒｎｅ）から入手できる。これらの物
質をその等方性の状態で混合して製造されるＣＬＣ液体
は、→Ｅ７は２１．３６ｗｔ％、ＣＢ１５は７８．６４
ｗｔ％であり、ｎ０，ｎ＝１．４１７２，ｎｅ，ｎ＝
１．６０１４，Δｎ＝０．１８４２およびｎａｖ＝１．
５０９３（アッベの屈折計による２２℃、λ＝１０５３
ｎｍでの測定）である。λ＝１０６４ｎｍでは結合係数
は Ｋ＝０．５４３９と計算される。このＣＬＣ混合物
の、厚さの関数としての反射率は図２に示されている。
理論値と実験値の近い一致は式（３）の有効性を支持す
る。
【００１４】反射率Ｒの、ＫＬ＝４．５９におけるλ／
λ０の関数としてのプロットが図３に示されている。λ
／λ０＝１．０７６であるとき、ＣＬＣの反射率は０に
なる。図３の波は位相のずれに基づく。以下に記す素子
の製作においては、基板（ＣＬＣ物質を分離する）を弱
い表面固定で→組立てられる。そのような固定は、回折
効果を起し、なめらかな傾斜をつくり出すことを妨げる
非傾斜化（ｄｉｓｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ）を阻止す
る。非傾斜化については文献１９を参照されたい。この
弱い表面への固定は、構造上の不連続性を阻止し、付随
するなめらかな反射率プロフィルからのずれを阻止する
ので、本発明のアポダイザーにとっては非常に重要であ
る。この弱い固定は、それによってＣＬＣ分子が基板表
面に対して配向することのできる線ないし溝を避けるた
めに、組立前に組立の前に基板表面を調整する（一例が
以下に説明される）ことによって達成される。弱い固定
を達成する一例としての技術は次の通りである。基板材
料は例えば、非凝集アルミナ粉末（例えばＢｕｅｌｅｒ
社のＧａｍｍａ Ｍｉｃｒｏｐｏｌｉｓｈ ＩＩ）で磨
き、２−３分間超音波洗浄し、続いて脱イオン水によっ
て充分に洗浄することによって清浄化される。清浄化さ
れた基板は▲ろ▼過したチッ素ガスを吹きつけて乾燥
し、アンチスタット・ガンで静電荷を除去する。基板は
ポリエステルフィルムのスペーサーで隔てられて、フィ
ルムの厚さを決定する。コレステリック液晶は毛管作用
によって充たされる。せん断技術、例えば、室温で基板
を互いに２−３ｍｍずらすことによってＧｒａｎｄｊｅ
ａｎ整列が得られる。
λ０の関数としてのプロットが図３に示されている。λ
／λ０＝１．０７６であるとき、ＣＬＣの反射率は０に
なる。図３の波は位相のずれに基づく。以下に記す素子
の製作においては、基板（ＣＬＣ物質を分離する）を弱
い表面固定で→組立てられる。そのような固定は、回折
効果を起し、なめらかな傾斜をつくり出すことを妨げる
非傾斜化（ｄｉｓｉｎｃｌｉｎａｔｉｏｎ）を阻止す
る。非傾斜化については文献１９を参照されたい。この
弱い表面への固定は、構造上の不連続性を阻止し、付随
するなめらかな反射率プロフィルからのずれを阻止する
ので、本発明のアポダイザーにとっては非常に重要であ
る。この弱い固定は、それによってＣＬＣ分子が基板表
面に対して配向することのできる線ないし溝を避けるた
めに、組立前に組立の前に基板表面を調整する（一例が
以下に説明される）ことによって達成される。弱い固定
を達成する一例としての技術は次の通りである。基板材
料は例えば、非凝集アルミナ粉末（例えばＢｕｅｌｅｒ
社のＧａｍｍａ Ｍｉｃｒｏｐｏｌｉｓｈ ＩＩ）で磨
き、２−３分間超音波洗浄し、続いて脱イオン水によっ
て充分に洗浄することによって清浄化される。清浄化さ
れた基板は▲ろ▼過したチッ素ガスを吹きつけて乾燥
し、アンチスタット・ガンで静電荷を除去する。基板は
ポリエステルフィルムのスペーサーで隔てられて、フィ
ルムの厚さを決定する。コレステリック液晶は毛管作用
によって充たされる。せん断技術、例えば、室温で基板
を互いに２−３ｍｍずらすことによってＧｒａｎｄｊｅ
ａｎ整列が得られる。
【００１５】選択反射ピーク波長の空間傾斜は、各混合
物における鏡像性添加物の異なるパーセンテイジ（相対
濃度）の結果としての異なった選択反射バンド（域）を
有する２種のＣＬＣ液体、ＣＬＣ１とＣＬＣ２の混合物
を、図４に示すように、反対側から充填することによっ
て達成することができる。液晶の液体的性質が重なりあ
う領域において互いに混合することを可能にする。この
装置は図４に図解されており、漸変ＣＬＣ（ＧＣＬＣ）
手段または素子として言及される。ネマチック液晶母体
（ホスト）中の鏡像性添加物（ゲスト）の混合比（相対
割合）は領域３中において領域１側から領域２側にかけ
て線状に変化する。ＣＬＣのら線（ヘリックス）派数ｑ
０−（ｑ０＝２π／Ｐ０）は濃度に比例する。文献（１
６）参照。式（１）中の δ／ｋは
物における鏡像性添加物の異なるパーセンテイジ（相対
濃度）の結果としての異なった選択反射バンド（域）を
有する２種のＣＬＣ液体、ＣＬＣ１とＣＬＣ２の混合物
を、図４に示すように、反対側から充填することによっ
て達成することができる。液晶の液体的性質が重なりあ
う領域において互いに混合することを可能にする。この
装置は図４に図解されており、漸変ＣＬＣ（ＧＣＬＣ）
手段または素子として言及される。ネマチック液晶母体
（ホスト）中の鏡像性添加物（ゲスト）の混合比（相対
割合）は領域３中において領域１側から領域２側にかけ
て線状に変化する。ＣＬＣのら線（ヘリックス）派数ｑ
０−（ｑ０＝２π／Ｐ０）は濃度に比例する。文献（１
６）参照。式（１）中の δ／ｋは
【数２】
【００１６】と書きかえられ、式中 ｋ０＝（２π／
λ）ｎａｖ は液晶媒質中の波数である。簡単のため
に、平均屈折率と複屈折率は問題となっている波長域で
は一定であると仮定する。もし、２種のＣＬＣが、ＣＬ
Ｃ２が▲高▼い反射率を起す正規化された波長を有し、
ＣＬＣ１がλ／λ０＝１．０７６を有するように選択さ
れるならば、なめらかなエッジ・プロフィルが、図４の
反射率曲線に示されるように、重なりあう領域でつくり
出される。重なる領域の幅が一定に保たれるとすると、
重なり領域の透過率関数の傾斜は図４の領域２で▲高▼
反射のために使用されるＣＬＣ２のλ／λ０を波長調整
することによって変化させられる。領域２におけるλ／
λ０が１．０７６に近づくにつれて、重なり領域３の傾
斜は減少し、その装置にとって、軟らかい反射率エッジ
・プロフィルとなる。
λ）ｎａｖ は液晶媒質中の波数である。簡単のため
に、平均屈折率と複屈折率は問題となっている波長域で
は一定であると仮定する。もし、２種のＣＬＣが、ＣＬ
Ｃ２が▲高▼い反射率を起す正規化された波長を有し、
ＣＬＣ１がλ／λ０＝１．０７６を有するように選択さ
れるならば、なめらかなエッジ・プロフィルが、図４の
反射率曲線に示されるように、重なりあう領域でつくり
出される。重なる領域の幅が一定に保たれるとすると、
重なり領域の透過率関数の傾斜は図４の領域２で▲高▼
反射のために使用されるＣＬＣ２のλ／λ０を波長調整
することによって変化させられる。領域２におけるλ／
λ０が１．０７６に近づくにつれて、重なり領域３の傾
斜は減少し、その装置にとって、軟らかい反射率エッジ
・プロフィルとなる。
【００１７】Δｎおよびｎａｖの→整形された傾斜をつ
くり出すための数種の方法がある。 （１）上に論じたような類似したΔｎを有する二つの区
別できる異った選択反射域を与える同じ鏡像性添加物を
異なった濃度で含む同じホストネマチック物質を使用す
ること。（２）同じ鏡像性添加物を有する異なったホス
トネマチック（粘度と複屈折率の変化を与える）を使用
すること。（３）異なったホストネマチックと異なった
鏡像性添加物を使用すること。である。基層材料の屈折
率がＣＬＣ物質の平均屈折率に実質的に見合っているこ
とが重要であり、そこでは波面の性質の保存が重要であ
る。
くり出すための数種の方法がある。 （１）上に論じたような類似したΔｎを有する二つの区
別できる異った選択反射域を与える同じ鏡像性添加物を
異なった濃度で含む同じホストネマチック物質を使用す
ること。（２）同じ鏡像性添加物を有する異なったホス
トネマチック（粘度と複屈折率の変化を与える）を使用
すること。（３）異なったホストネマチックと異なった
鏡像性添加物を使用すること。である。基層材料の屈折
率がＣＬＣ物質の平均屈折率に実質的に見合っているこ
とが重要であり、そこでは波面の性質の保存が重要であ
る。
【００１８】図５−９を参照すると、一次元アポダイザ
ーがどのように組立てられるかが、次の実施例から、よ
り明らかとなるであろう。３個の清浄化された被覆され
ない殆んど同一の３８ｍｍ直径のＧＣＬＣセルが、該Ｇ
ＣＬＣ材料のｎａｖと見合う屈折率を有するホウケイ酸
ガラス（ＢＫ−７）の基板から組立てられた。ＢＫ−７
（ＭＩＬ Ｃｏｄｅ ５１８−５９０）はλ＝１０６４
ｎｍで１．５０９の屈折率を有する。ＣＬＣ１とＣＬＣ
２はλ＝１０６４ｎｍで、１．５０９３および１．５０
９９の屈折率を有する。使用できる他の基板材料はＫ３
（ＭＩＬ Ｃｏｄｅ ５１８−５９０）とＰＫ２（ＭＩ
Ｌ Ｃｏｄｅ ５１８−６５１）透明ガラスである。各
セルは、すき間間隔を、ポリエステル（Ｍｙｌａｒ（登
録商標）フォイルのスペーサーで１３μｍに設定され
た。３個のスペーサー（フォイル）が１２０゜の間隔
で、セルを形成すべく基板の縁近くに置かれた。充填さ
れ、せん断（ずら）された後、セルはセルの周囲をエポ
キシ樹脂で封ずるか、またはガスケットで固定して封着
された。しかしながら、封着は必ずしも必要ではない。
ＣＬＣ物質は甚だ粘性であるからである。すき間の反対
側の基板表面は平坦平滑である。楔（ｗｅｄｇｅ）が存
在しないことは、白色光の干渉縞から明らかである。そ
れは部屋の照明のもとで見え、基板表面の平面性を示す
ために広くひろげられるべきである。充填はネマチック
Ｅ７の等方性遷移温度以上の６０℃で、それぞれ異なっ
た量の鏡像性添加物ＣＢ１５を含む二つの異なった右手
ＣＬＣ混合物で、セルの両側から毛管作用によって行わ
れる。ＣＬＣ１とＣＬＣ２のビードが、残留している可
能性のある粒子を除去するための最後の▲ろ▼過を行な
うために、０．４５μの細孔のフィルターを有する注射
筒で、クラス１００の層状流フードを用いて同時に注入
される。泡が入らないように注意しなければならぬ。
ーがどのように組立てられるかが、次の実施例から、よ
り明らかとなるであろう。３個の清浄化された被覆され
ない殆んど同一の３８ｍｍ直径のＧＣＬＣセルが、該Ｇ
ＣＬＣ材料のｎａｖと見合う屈折率を有するホウケイ酸
ガラス（ＢＫ−７）の基板から組立てられた。ＢＫ−７
（ＭＩＬ Ｃｏｄｅ ５１８−５９０）はλ＝１０６４
ｎｍで１．５０９の屈折率を有する。ＣＬＣ１とＣＬＣ
２はλ＝１０６４ｎｍで、１．５０９３および１．５０
９９の屈折率を有する。使用できる他の基板材料はＫ３
（ＭＩＬ Ｃｏｄｅ ５１８−５９０）とＰＫ２（ＭＩ
Ｌ Ｃｏｄｅ ５１８−６５１）透明ガラスである。各
セルは、すき間間隔を、ポリエステル（Ｍｙｌａｒ（登
録商標）フォイルのスペーサーで１３μｍに設定され
た。３個のスペーサー（フォイル）が１２０゜の間隔
で、セルを形成すべく基板の縁近くに置かれた。充填さ
れ、せん断（ずら）された後、セルはセルの周囲をエポ
キシ樹脂で封ずるか、またはガスケットで固定して封着
された。しかしながら、封着は必ずしも必要ではない。
ＣＬＣ物質は甚だ粘性であるからである。すき間の反対
側の基板表面は平坦平滑である。楔（ｗｅｄｇｅ）が存
在しないことは、白色光の干渉縞から明らかである。そ
れは部屋の照明のもとで見え、基板表面の平面性を示す
ために広くひろげられるべきである。充填はネマチック
Ｅ７の等方性遷移温度以上の６０℃で、それぞれ異なっ
た量の鏡像性添加物ＣＢ１５を含む二つの異なった右手
ＣＬＣ混合物で、セルの両側から毛管作用によって行わ
れる。ＣＬＣ１とＣＬＣ２のビードが、残留している可
能性のある粒子を除去するための最後の▲ろ▼過を行な
うために、０．４５μの細孔のフィルターを有する注射
筒で、クラス１００の層状流フードを用いて同時に注入
される。泡が入らないように注意しなければならぬ。
【００１９】図８に示されるように、充分のＣＬＣ２
が、ＣＬＣ１によって占められるより大きなすき間空間
を占めるように注入される。ＣＬＣ１は２６．４８ｗｔ
％のＥ７と７３．５２ｗｔ％のＣＢ１５からなる。ＣＬ
Ｃ２は２６．４８ｗｔ％のＥ７と７３．５２ｗｔ％のＣ
Ｂ１５からなる。ＣＬＣ１は、２２℃でλ０＝１０６４
ｎｍで選択反射ピークを示すべく混合することにより波
長調整される。ＣＬＣ２は、２２℃でλ０＝８２０ｎｍ
で選択反射ピークを示すべく波長調整される。既知のせ
ん断方法で近Ｇｒａｎｄｊｅａｎ構造がつくり出され
る。図５は、２２℃における可視および近赤外域におけ
る各ＣＬＣ混合物の光学濃度の形における反射スペクト
ルを示す。これらのスペクトル走査は、分光光度計（Ｐ
ｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｄａ−９）において、
偏光しない光の放射から得られた。すでに述べたよう
に、弱い固定条件のもとではスペクトルに波形は表れな
い。全体として分子のら線（ヘリックス）数における非
均等性のためである。平坦な頂上部分のわずかな傾き
と、これらの走査の非対称性反射ピークの形は内側の表
面の効果によって惹起されるＧｒａｎｄｊｅａｎ構造の
わずかな傾きから起る。ベースラインからの光学濃度の
変化Δ０，Ｄの大きさによって示される選択反射の程度
は、約０．２９に等しく、それは良好なアラインメント
を示す。（理論的限界値はｌｏｇ２＝０．３に等し
い。）
が、ＣＬＣ１によって占められるより大きなすき間空間
を占めるように注入される。ＣＬＣ１は２６．４８ｗｔ
％のＥ７と７３．５２ｗｔ％のＣＢ１５からなる。ＣＬ
Ｃ２は２６．４８ｗｔ％のＥ７と７３．５２ｗｔ％のＣ
Ｂ１５からなる。ＣＬＣ１は、２２℃でλ０＝１０６４
ｎｍで選択反射ピークを示すべく混合することにより波
長調整される。ＣＬＣ２は、２２℃でλ０＝８２０ｎｍ
で選択反射ピークを示すべく波長調整される。既知のせ
ん断方法で近Ｇｒａｎｄｊｅａｎ構造がつくり出され
る。図５は、２２℃における可視および近赤外域におけ
る各ＣＬＣ混合物の光学濃度の形における反射スペクト
ルを示す。これらのスペクトル走査は、分光光度計（Ｐ
ｅｒｋｉｎ−Ｅｌｍｅｒ Ｌａｍｄａ−９）において、
偏光しない光の放射から得られた。すでに述べたよう
に、弱い固定条件のもとではスペクトルに波形は表れな
い。全体として分子のら線（ヘリックス）数における非
均等性のためである。平坦な頂上部分のわずかな傾き
と、これらの走査の非対称性反射ピークの形は内側の表
面の効果によって惹起されるＧｒａｎｄｊｅａｎ構造の
わずかな傾きから起る。ベースラインからの光学濃度の
変化Δ０，Ｄの大きさによって示される選択反射の程度
は、約０．２９に等しく、それは良好なアラインメント
を示す。（理論的限界値はｌｏｇ２＝０．３に等し
い。）
【００２０】アポダイザーの透過率プロフィルを測定す
るのに使用される設定は図６（ａ）に示されている。ダ
イオードに励起されるＮｄ：ＹＡＧレーザー（Ａｍｏｃ
ｏＭｉｃｒｏ Ｌａｓｅｒ １０６４ｎｍ）の出力は右
へ円形偏光された光に変換され、コリメートされてＧＣ
ＬＣセル（スポットサイズ：約５００μｍ）に焦点合せ
される。セルは変換段階（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｓ
ｔａｇｅ）のビームで通過して走査される。透過した光
の強度はフォトダイオード検知器（Ｕｎｉｔｅｄ Ｄｅ
ｔｅｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＵＤＴ−１
０）を使用して測定される。図６（ｂ）は、異なったア
ニーリング時間の３個のＧＣＬＣセルのＴ＝２２℃の透
過率プロフィルを示す。重なり領域の広さは、混合物の
等方性相遷移温度以上の温度（例えば９０℃）でアニー
ルされる時間の長さによって調整できる。このことは液
体の粘度を低く保ち、重なり領域でその場における混合
が起ることを可能にする。
るのに使用される設定は図６（ａ）に示されている。ダ
イオードに励起されるＮｄ：ＹＡＧレーザー（Ａｍｏｃ
ｏＭｉｃｒｏ Ｌａｓｅｒ １０６４ｎｍ）の出力は右
へ円形偏光された光に変換され、コリメートされてＧＣ
ＬＣセル（スポットサイズ：約５００μｍ）に焦点合せ
される。セルは変換段階（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ ｓ
ｔａｇｅ）のビームで通過して走査される。透過した光
の強度はフォトダイオード検知器（Ｕｎｉｔｅｄ Ｄｅ
ｔｅｃｔｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，ＵＤＴ−１
０）を使用して測定される。図６（ｂ）は、異なったア
ニーリング時間の３個のＧＣＬＣセルのＴ＝２２℃の透
過率プロフィルを示す。重なり領域の広さは、混合物の
等方性相遷移温度以上の温度（例えば９０℃）でアニー
ルされる時間の長さによって調整できる。このことは液
体の粘度を低く保ち、重なり領域でその場における混合
が起ることを可能にする。
【００２１】線状の光学勾配をつくり出す液体混合物の
調整の概念は、図７，８に示されるように、一次元ビー
ム・アポダイザーの製作に利用される。この装置は、図
７，８に示されるように、２個のほぼ同一のＧＣＬＣセ
ルから構成され、そのセルの製作は上に述べた。図８
に、ＣＬＣ１とＣＬＣ２の分子が異なったピッチのら線
（ヘリックス）として示されている。ピッチの漸変は重
なり領域のら線（ヘリックス）のピッチの変化として示
されている。この構成では、光は、透過が両方のセルで
起る領域（Ｔ）でのみ透過する。領域（Ｒ）では、光は
選択反射によって阻止される。入射および出射光線のプ
ロフィルは図７に立体的に示されている。一つのそのよ
うなアポダイザーの透過率プロフィルは図９に示されて
いる。装置の開口は一次元的であるのが効果的である。
開口は２個の素子を総対的に機械的にスライドすること
によって調整することができる。基板の外表面は好まし
くは反射防止コーティングが施してある。両セルは並置
することもできる。セル（図８の２３，２５）の表面の
反射防止コーティングＡＲは、セルが基板の屈折率に見
合った等方性液体のなかにあるなら、はぶくことができ
る。そのような液体は、開口の幅を変えるために、セル
を（図８では垂直方向に）移動させることを可能にす
る。
調整の概念は、図７，８に示されるように、一次元ビー
ム・アポダイザーの製作に利用される。この装置は、図
７，８に示されるように、２個のほぼ同一のＧＣＬＣセ
ルから構成され、そのセルの製作は上に述べた。図８
に、ＣＬＣ１とＣＬＣ２の分子が異なったピッチのら線
（ヘリックス）として示されている。ピッチの漸変は重
なり領域のら線（ヘリックス）のピッチの変化として示
されている。この構成では、光は、透過が両方のセルで
起る領域（Ｔ）でのみ透過する。領域（Ｒ）では、光は
選択反射によって阻止される。入射および出射光線のプ
ロフィルは図７に立体的に示されている。一つのそのよ
うなアポダイザーの透過率プロフィルは図９に示されて
いる。装置の開口は一次元的であるのが効果的である。
開口は２個の素子を総対的に機械的にスライドすること
によって調整することができる。基板の外表面は好まし
くは反射防止コーティングが施してある。両セルは並置
することもできる。セル（図８の２３，２５）の表面の
反射防止コーティングＡＲは、セルが基板の屈折率に見
合った等方性液体のなかにあるなら、はぶくことができ
る。そのような液体は、開口の幅を変えるために、セル
を（図８では垂直方向に）移動させることを可能にす
る。
【００２２】図１０−１２を参照すると、大きな開口の
円形（二次元）アポダイザーの組立がより明らかとなる
であろう。これまでの設計（文献１２およびＪａｃｏｂ
ｓ等の特許）による液晶アポダイザーの構成では配置の
制約が開口を８ｍｍより大きくすることを困難にしてい
た。図１０に示す、曲率半径ｐの平凸レンズ２０と曲率
半径ｐ′の平凹レンズ２２とその間に充填された単一の
均質なＣＬＣ液体からなるアポダイザーはその困難をな
くした。二つの基板はわずかに異なった曲率半径の内面
を有する。すき間の厚さは、その周縁においてピッチの
長さの１０−２０倍であるように調整される。周縁です
き間を設定するためにフォイルのスペーサーが使用され
る。二つの基板の放射状の対称性は、対称性白色光の円
形の干渉縞の観察によって確められる。液体と基板レン
ズ素子の間の屈折率の一致は焦点合せを除くために重要
である。このことは、基板の平均屈折がＣＬＣ液体のｎ
ａｖであるべきことを意味する。文献１２参照。
円形（二次元）アポダイザーの組立がより明らかとなる
であろう。これまでの設計（文献１２およびＪａｃｏｂ
ｓ等の特許）による液晶アポダイザーの構成では配置の
制約が開口を８ｍｍより大きくすることを困難にしてい
た。図１０に示す、曲率半径ｐの平凸レンズ２０と曲率
半径ｐ′の平凹レンズ２２とその間に充填された単一の
均質なＣＬＣ液体からなるアポダイザーはその困難をな
くした。二つの基板はわずかに異なった曲率半径の内面
を有する。すき間の厚さは、その周縁においてピッチの
長さの１０−２０倍であるように調整される。周縁です
き間を設定するためにフォイルのスペーサーが使用され
る。二つの基板の放射状の対称性は、対称性白色光の円
形の干渉縞の観察によって確められる。液体と基板レン
ズ素子の間の屈折率の一致は焦点合せを除くために重要
である。このことは、基板の平均屈折がＣＬＣ液体のｎ
ａｖであるべきことを意味する。文献１２参照。
【００２３】基板の間のすき間の厚さは Ｌ（ｒ）＝ｒ２／２ｐ〔１−ｐ／ｐ′〕 （５） で与えられる。ｐ／ｐ′＝０．８６３およびｐ／ｐ′＝
０．９でｐ＝１０３３．４ｍｍの時の透過率プロフィル
は図１１に２本の実線で示されている。ｐ／ｐ′が増加
すると、すなわち、二つの基板の曲率半径が互いに接近
すると、アポダイザーの開口は増大する。この図では、
破線は透過率プロフィルに対する超ガウス関数を示す。
二つの曲線は超ガウス関数のオーダーがＮ＝３．５１で
あることを示す。ＣＬＣ液体の厚さが式（５）に従って
変化する限り、アポダイザーのオーダーは不変で、図１
１に示した例ではＮ＝３．５１に等しい。
０．９でｐ＝１０３３．４ｍｍの時の透過率プロフィル
は図１１に２本の実線で示されている。ｐ／ｐ′が増加
すると、すなわち、二つの基板の曲率半径が互いに接近
すると、アポダイザーの開口は増大する。この図では、
破線は透過率プロフィルに対する超ガウス関数を示す。
二つの曲線は超ガウス関数のオーダーがＮ＝３．５１で
あることを示す。ＣＬＣ液体の厚さが式（５）に従って
変化する限り、アポダイザーのオーダーは不変で、図１
１に示した例ではＮ＝３．５１に等しい。
【００２４】図１０に示した装置の一実施態様を例にと
れば、ｐ＝１０３３．４ｍｍとｐ′＝１１９７．５ｍｍ
の２個の直径５０．８ｍｍの基板をつくり、曲面を内壁
としてセルに組立てた。すき間が、１０６４ｎｍに波長
調整されたＥ７とＣＢ１５の均一混合物で６０℃で毛管
作用によって充填された。Ｅ７とＣＢ１５の重量％割合
は上述のＣＬＣ１と同じでよい。図１２に、２２℃で測
定された装置の透過率（黒丸）と半径の関数としての計
算値（実線）が示されている。両曲線に対する超ガウス
関数は理論的データに対してＮ＝３．５１（ｒ０＝８．
５ｍｍ）、実験データに対してＮ＝３．５２（ｒ０＝
９．９ｍｍ）を与える。ＣＬＣ中における分子の局部的
ミスアラインメント（整列の失敗）は結合係数を理論値
を低くすることがあり、そのことが上述の予盾を説明す
る。一般に、３．５１より大きいオーダーの超ガウス・
アポダイザーは▲高▼出力レーザーの応用において出力
エネルギーを最小にすることが必要である。このこと
は、上に例示した単純な単一液体の着想によっては達成
されない。なぜなら、超ガウス関数のオーダーＮは変化
できないからである。しかし、漸変屈折率効果の付加は
３．５１より大きいオーダーの構成を可能にする。
れば、ｐ＝１０３３．４ｍｍとｐ′＝１１９７．５ｍｍ
の２個の直径５０．８ｍｍの基板をつくり、曲面を内壁
としてセルに組立てた。すき間が、１０６４ｎｍに波長
調整されたＥ７とＣＢ１５の均一混合物で６０℃で毛管
作用によって充填された。Ｅ７とＣＢ１５の重量％割合
は上述のＣＬＣ１と同じでよい。図１２に、２２℃で測
定された装置の透過率（黒丸）と半径の関数としての計
算値（実線）が示されている。両曲線に対する超ガウス
関数は理論的データに対してＮ＝３．５１（ｒ０＝８．
５ｍｍ）、実験データに対してＮ＝３．５２（ｒ０＝
９．９ｍｍ）を与える。ＣＬＣ中における分子の局部的
ミスアラインメント（整列の失敗）は結合係数を理論値
を低くすることがあり、そのことが上述の予盾を説明す
る。一般に、３．５１より大きいオーダーの超ガウス・
アポダイザーは▲高▼出力レーザーの応用において出力
エネルギーを最小にすることが必要である。このこと
は、上に例示した単純な単一液体の着想によっては達成
されない。なぜなら、超ガウス関数のオーダーＮは変化
できないからである。しかし、漸変屈折率効果の付加は
３．５１より大きいオーダーの構成を可能にする。
【００２５】本発明の屈折率漸変円形（二次元）アポダ
イザーは図１３−１６からより明らかになるであろう。
それでは、ＣＬＣ液体の厚さの変化みならず、ピッチの
漸変も利用される。厚さとピッチ勾配の組合せによっ
て、円形アポダイザーは、図１０に示すような可変厚さ
の場合よりも、超ガウス関数を含む、より広い範囲のプ
ロフィルを提供する。図１３において、異なったピッチ
のら線（ヘリックス）は異なったＣＬＣ物質を示し、Ｃ
ＬＣ１は高い透過率（Ｔ）を有し、ＣＬＣ２は採用され
た波長において高い反射率（Ｒ）を有する。二つのＣＬ
Ｃ２の液体のような性質は互いに混合してピッチの変化
する重なり領域を形成し、その部分では反射率は、その
領域にわたるヘリックスのピッチの変化によって示され
るように、装置の中心から放射状に外部に向って０から
１まで変化する。良好な円形対称性が、基板をＣＬＣ１
が中心の薄いすき間に放射状毛管作用によって引き入れ
られるように、わずかに異った曲率半径の支持基板を使
用することによって達成される。
イザーは図１３−１６からより明らかになるであろう。
それでは、ＣＬＣ液体の厚さの変化みならず、ピッチの
漸変も利用される。厚さとピッチ勾配の組合せによっ
て、円形アポダイザーは、図１０に示すような可変厚さ
の場合よりも、超ガウス関数を含む、より広い範囲のプ
ロフィルを提供する。図１３において、異なったピッチ
のら線（ヘリックス）は異なったＣＬＣ物質を示し、Ｃ
ＬＣ１は高い透過率（Ｔ）を有し、ＣＬＣ２は採用され
た波長において高い反射率（Ｒ）を有する。二つのＣＬ
Ｃ２の液体のような性質は互いに混合してピッチの変化
する重なり領域を形成し、その部分では反射率は、その
領域にわたるヘリックスのピッチの変化によって示され
るように、装置の中心から放射状に外部に向って０から
１まで変化する。良好な円形対称性が、基板をＣＬＣ１
が中心の薄いすき間に放射状毛管作用によって引き入れ
られるように、わずかに異った曲率半径の支持基板を使
用することによって達成される。
【００２６】一例として、２個のｐ＝１０３３．４ｍｍ
とｐ′＝１１９７．５ｍｍの直径５０．８ｍｍの基板２
４と２６がセルに組立てられた。周辺に１２０゜の間隔
で設置されたスペーサーがすみ間の厚さを決定した。上
述のように放射状対称性をチェックするために干渉縞を
観察する。ＺＬＩ１６７（２１．１８ｗｔ％）とＣＢ１
５（７８．８２ｗｔ％）の混合物（９０℃で等方性で、
９１０ｎｍに派長調整）とＥ７（２１．３６ｗｔ％）と
ＣＢ１５（７８．８２ｗｔ％）の混合物（６０℃で等方
性で、１０６４ｎｍに波長調整）がＣＬＣ１およびＣＬ
Ｃ２として使用された。これらの材料はアメリカ合衆国
ニュージャージー州のＨａｗｔｈｏｒｎｅのＥＭ Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌｓ社から入手できる。曲面２８，３０はセ
ルの内壁として働き、ＣＬＣ２域の内縁でのすき間の厚
さは▲高▼い反射を与えるに充分である。
とｐ′＝１１９７．５ｍｍの直径５０．８ｍｍの基板２
４と２６がセルに組立てられた。周辺に１２０゜の間隔
で設置されたスペーサーがすみ間の厚さを決定した。上
述のように放射状対称性をチェックするために干渉縞を
観察する。ＺＬＩ１６７（２１．１８ｗｔ％）とＣＢ１
５（７８．８２ｗｔ％）の混合物（９０℃で等方性で、
９１０ｎｍに派長調整）とＥ７（２１．３６ｗｔ％）と
ＣＢ１５（７８．８２ｗｔ％）の混合物（６０℃で等方
性で、１０６４ｎｍに波長調整）がＣＬＣ１およびＣＬ
Ｃ２として使用された。これらの材料はアメリカ合衆国
ニュージャージー州のＨａｗｔｈｏｒｎｅのＥＭ Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌｓ社から入手できる。曲面２８，３０はセ
ルの内壁として働き、ＣＬＣ２域の内縁でのすき間の厚
さは▲高▼い反射を与えるに充分である。
【００２７】図１３の装置を製作するには、第１ＣＬＣ
１が９０℃で毛管作用により、セルの中心で良好な円形
対称をとるまで充填される。ついでセルは４５℃に冷却
され、ＣＬＣ２が、混合が始まらないようにきわめてゆ
っくり注入される。ＣＬＣ１は低温における粘度増加の
故に、変形に抵抗しようとする傾向を示す。一但ＣＬＣ
２が充填されるや、温度を９０℃に上げて、両方の混合
物の等方性相でアニールする。このようにして得られた
素子は室温に冷して、良好な整列をするようにせん断
（ずら）される。
１が９０℃で毛管作用により、セルの中心で良好な円形
対称をとるまで充填される。ついでセルは４５℃に冷却
され、ＣＬＣ２が、混合が始まらないようにきわめてゆ
っくり注入される。ＣＬＣ１は低温における粘度増加の
故に、変形に抵抗しようとする傾向を示す。一但ＣＬＣ
２が充填されるや、温度を９０℃に上げて、両方の混合
物の等方性相でアニールする。このようにして得られた
素子は室温に冷して、良好な整列をするようにせん断
（ずら）される。
【００２８】図１４に、２２℃における実験データ（黒
丸）と超ガウス関数（破線）が示されている。このアポ
ダイザーのプロフィルはｒ０＝１２．４ｍｍで、Ｎ＝
８．３のオーダーの超ガウス関数に見合うように見え
る。▲高▼度の透過が必要な中央の平坦部分での理想的
性能からのずれは、９１０ｎｍを中央とするＣＬＣ１の
反射域の端の部分の１０６４ｎｍにおける残留反射の結
果である。これは、９１０ｎｍより短い波長に選択反射
ピークを有するＣＬＣ１混合物を調製することによって
解決できる。アポダイザープロフィルの端の方の傾き
は、混合物（複数）の等方性相遷移温度より▲高▼い一
定温度で充填された素子がアニールされる時間を変える
ことによって変えることができる。そのような温度では
混合物の粘度は低い。図１４に見られるアポダイザープ
ロフィルのわずかな非対称性は封着操作中に誤ってエポ
キシ樹脂にもたらせれた楔によって起された。
丸）と超ガウス関数（破線）が示されている。このアポ
ダイザーのプロフィルはｒ０＝１２．４ｍｍで、Ｎ＝
８．３のオーダーの超ガウス関数に見合うように見え
る。▲高▼度の透過が必要な中央の平坦部分での理想的
性能からのずれは、９１０ｎｍを中央とするＣＬＣ１の
反射域の端の部分の１０６４ｎｍにおける残留反射の結
果である。これは、９１０ｎｍより短い波長に選択反射
ピークを有するＣＬＣ１混合物を調製することによって
解決できる。アポダイザープロフィルの端の方の傾き
は、混合物（複数）の等方性相遷移温度より▲高▼い一
定温度で充填された素子がアニールされる時間を変える
ことによって変えることができる。そのような温度では
混合物の粘度は低い。図１４に見られるアポダイザープ
ロフィルのわずかな非対称性は封着操作中に誤ってエポ
キシ樹脂にもたらせれた楔によって起された。
【００２９】環状のプロフィルを得るためには、図１６
に示されるように１対の素子２７，３１とタンデムに配
するか、または並置して重ねることができる。そこに示
されるように、素子２７と３１においてＣＬＣ１とＣＬ
Ｃ２の混合物は逆の順序で配置することができる。
に示されるように１対の素子２７，３１とタンデムに配
するか、または並置して重ねることができる。そこに示
されるように、素子２７と３１においてＣＬＣ１とＣＬ
Ｃ２の混合物は逆の順序で配置することができる。
【００３０】温度の変化は、液晶装置の特性に対して波
長の変化を惹起する。屈折率漸変円形アポダイザーの製
作に使用される２個のＣＬＣの選択反射ピーク波長の温
度依存性は図１５に示されている。２０℃と３０℃の間
では選択反射ピーク波長はＥ７とＣＢ１５の混合物につ
いては２．８ｎｍ／℃、ＺＬＩ１１６７とＣＢ１５の混
合物については２ｎｍ／℃だけ変化する。ＣＬＣ混合物
の温度依存性を低減するために使用することのできる新
しい鏡像性ドーパント（添加剤）が記載されている。文
献１７参照。
長の変化を惹起する。屈折率漸変円形アポダイザーの製
作に使用される２個のＣＬＣの選択反射ピーク波長の温
度依存性は図１５に示されている。２０℃と３０℃の間
では選択反射ピーク波長はＥ７とＣＢ１５の混合物につ
いては２．８ｎｍ／℃、ＺＬＩ１１６７とＣＢ１５の混
合物については２ｎｍ／℃だけ変化する。ＣＬＣ混合物
の温度依存性を低減するために使用することのできる新
しい鏡像性ドーパント（添加剤）が記載されている。文
献１７参照。
【００３１】ポリマー液晶が温度不敏性や耐久性のよう
な有利な性質を有する。使用することのできる液晶ポリ
マーは異なった側鎖基を有するポリシロキサンとポリグ
ルタメートである。文献１８参照。
な有利な性質を有する。使用することのできる液晶ポリ
マーは異なった側鎖基を有するポリシロキサンとポリグ
ルタメートである。文献１８参照。
【００３２】上述のように、液晶の屈折率漸変光学効果
に基づくレーザー光線アポダイザーの設計、製作および
その特徴が語られた。一次元アポダイザーの設計におい
て、２つの素子を互いにずらすことによって開口を変化
させることを示した。ＣＬＣ液体の厚さの変化が、異な
った曲率半径を有する２個の基板で限定される円形アポ
ダイザーはＮ＝３．５１のオーダーの超ガウス関数を有
する。この説においてＮを変化する能力と屈折率漸変光
学的効果をつくり出す液晶（複数）の混合特性を利用し
て所望の超ガウスプロフィルを得る能力も記載された。
に基づくレーザー光線アポダイザーの設計、製作および
その特徴が語られた。一次元アポダイザーの設計におい
て、２つの素子を互いにずらすことによって開口を変化
させることを示した。ＣＬＣ液体の厚さの変化が、異な
った曲率半径を有する２個の基板で限定される円形アポ
ダイザーはＮ＝３．５１のオーダーの超ガウス関数を有
する。この説においてＮを変化する能力と屈折率漸変光
学的効果をつくり出す液晶（複数）の混合特性を利用し
て所望の超ガウスプロフィルを得る能力も記載された。
【００３３】文献
【００３４】
【図１】 コレステリック液晶の分子配列を模式的に表
示する図面である。
示する図面である。
【図２】 λ＝１０６４ｎｍにおいて測定された、λ０
＝１０６４ｎｍの選択されたピークを示すべく波長調整
されたＥ７とＣＢ１５の混合物についての、厚さＬの関
数としての反射率の曲線である。混合物は結合係数Ｋ０
＝０．５４３９を有する。実線曲線は理論的計算の結果
を示し、点は実験結果を示す。
＝１０６４ｎｍの選択されたピークを示すべく波長調整
されたＥ７とＣＢ１５の混合物についての、厚さＬの関
数としての反射率の曲線である。混合物は結合係数Ｋ０
＝０．５４３９を有する。実線曲線は理論的計算の結果
を示し、点は実験結果を示す。
【図３】 図１に示すのと同じ、ＣＬＣ混合物の反射率
の、ＫＬ＝４．５９に対する正規化された派長λ／λ０
の関数としての曲線である。
の、ＫＬ＝４．５９に対する正規化された派長λ／λ０
の関数としての曲線である。
【図４】 ２種のＣＬＣ、ＣＬＣ１とＣＬＣ２を有する
屈折率漸変コレステリック液晶素子（ＧＣＬＣ）と屈折
率漸変コレスステリック液晶素子の反射率のプロフィル
を示す模式図である。ＣＬＣ１とＣＬＣ２が重なり混じ
てピッチの傾斜を増大する領域は、水平ハッチングで示
されるように、図示されている滑めらかに変化する反射
率のプロフィルを与える。
屈折率漸変コレステリック液晶素子（ＧＣＬＣ）と屈折
率漸変コレスステリック液晶素子の反射率のプロフィル
を示す模式図である。ＣＬＣ１とＣＬＣ２が重なり混じ
てピッチの傾斜を増大する領域は、水平ハッチングで示
されるように、図示されている滑めらかに変化する反射
率のプロフィルを与える。
【００３５】
【図５】 ＧＣＬＳ素子を製作するのに使用される２種
の異なったコレステリック液晶についての、それぞれの
選択反射バンドを示す曲線である。
の異なったコレステリック液晶についての、それぞれの
選択反射バンドを示す曲線である。
【図６】 （ａ）部分は本発明によって提供されるアポ
ダイザー手段の透過プロフィルを測定するのに使用され
る装置の模式図である。（ｂ）部分は３種のＧＣＬＣ素
子の、１、２および４時間、等方性相でアニールした後
の位置の関数としての透過率のプロフィルを示す曲線で
ある。
ダイザー手段の透過プロフィルを測定するのに使用され
る装置の模式図である。（ｂ）部分は３種のＧＣＬＣ素
子の、１、２および４時間、等方性相でアニールした後
の位置の関数としての透過率のプロフィルを示す曲線で
ある。
【図７】 ２個の相補的ＧＣＬＣ素の重ねられた対を有
する一次元ビーム・アポダイザーと、入射光線とアポダ
イザーを出るアポダイズされた光線のプロフィルを示す
模式透視図である。素子の側方相対位置における変化が
開口の調整を可能にする。この図解において、Ｒは入射
光線の反射を表わし、Ｔは透過率を表わす。陰影をつけ
た領域は各素子における混合ないし重なりあう領域を示
し、そこでピッチの傾斜および傾斜屈折率が存在する。
する一次元ビーム・アポダイザーと、入射光線とアポダ
イザーを出るアポダイズされた光線のプロフィルを示す
模式透視図である。素子の側方相対位置における変化が
開口の調整を可能にする。この図解において、Ｒは入射
光線の反射を表わし、Ｔは透過率を表わす。陰影をつけ
た領域は各素子における混合ないし重なりあう領域を示
し、そこでピッチの傾斜および傾斜屈折率が存在する。
【００３６】
【図８】 図７に示すアポダイザーをより詳細に、断面
で示す立面図である。ら線のち密度はＣＬＳのピッチを
模式的に示す。密にねじれている領域は短ピッチに相当
し、ゆるくねじれている領域は長ピッチに相当する。中
間のねじれの領域は液体の重なり合う領域ＯＬＲに相当
し、ここでは、ピッチに空間的傾斜が存在する。
で示す立面図である。ら線のち密度はＣＬＳのピッチを
模式的に示す。密にねじれている領域は短ピッチに相当
し、ゆるくねじれている領域は長ピッチに相当する。中
間のねじれの領域は液体の重なり合う領域ＯＬＲに相当
し、ここでは、ピッチに空間的傾斜が存在する。
【図９】 図７と８に示される一次元アポダイザーの透
過率プロフィルであり、その２個のＧＣＬＣは、それぞ
れ１時間および２時間等方性相でアニールされたもので
ある。
過率プロフィルであり、その２個のＧＣＬＣは、それぞ
れ１時間および２時間等方性相でアニールされたもので
ある。
【図１０】 平面−凹面／凸面レンズ（複数）（ｐ＝１
０３３．４，ｐ′＝１１９７．５）で構成され、均一液
体（Ｅ７とＣＢ１５の混合物）で満たされた１０６４ｎ
ｍのＣＬＣ円形（二次元）ビームアポダイザーの立面の
断面を示す模式図である。この模式図は、組立体の方向
と、それから導かれる半径の大きさの関数としての液体
のすき間Ｌの関係を示す。
０３３．４，ｐ′＝１１９７．５）で構成され、均一液
体（Ｅ７とＣＢ１５の混合物）で満たされた１０６４ｎ
ｍのＣＬＣ円形（二次元）ビームアポダイザーの立面の
断面を示す模式図である。この模式図は、組立体の方向
と、それから導かれる半径の大きさの関数としての液体
のすき間Ｌの関係を示す。
【００３７】
【図１１】 ｐ／ｐ′＝０．８６３およびｐ／ｐ′＝
０．９（２本の実線）を有する図１０に示された設計の
２個のＣＬＣビームアポダイザーの、計算された周辺の
透過率のプロフィルを示す曲線である。
０．９（２本の実線）を有する図１０に示された設計の
２個のＣＬＣビームアポダイザーの、計算された周辺の
透過率のプロフィルを示す曲線である。
【図１２】 図１０に示す円形ＣＬＣアポダイザーの、
λ＝１０６４ｎｍにおける透過率を示す曲線である。実
線は理想的な場合の計算された透過率のプロフィルであ
り、黒丸は実験結果であり、破線はデータに見合う最良
の超ガウス関数（Ｎ＝３．５１）を示す。
λ＝１０６４ｎｍにおける透過率を示す曲線である。実
線は理想的な場合の計算された透過率のプロフィルであ
り、黒丸は実験結果であり、破線はデータに見合う最良
の超ガウス関数（Ｎ＝３．５１）を示す。
【図１３】 ＣＬＣ１として使用されるＣＢ１５とＺＬ
Ｉ１１６７（９１０ｎｍに同調）とＣＬＣ２として使用
されるＣＢ１５とＥ７の混合物（１０６４ｎｍに同調）
を使用する１０６４ｎｍの円形ＧＣＬＣビームアポダイ
ザーの立面断面である。
Ｉ１１６７（９１０ｎｍに同調）とＣＬＣ２として使用
されるＣＢ１５とＥ７の混合物（１０６４ｎｍに同調）
を使用する１０６４ｎｍの円形ＧＣＬＣビームアポダイ
ザーの立面断面である。
【図１４】 図１３に示すＧＣＬＣアポダイザーの、λ
＝１０６４ｎｍにおける透過プロフィルを示す曲線であ
る。
＝１０６４ｎｍにおける透過プロフィルを示す曲線であ
る。
【図１５】 ＺＬＩ１１６７＋ＣＢ１５（方形）および
Ｅ７＋ＣＢ１５（円形）の温度の関数としての選択反射
ピーク波長の変化を示す曲線である。
Ｅ７＋ＣＢ１５（円形）の温度の関数としての選択反射
ピーク波長の変化を示す曲線である。
【図１６】 リング形（断面において）のビームを得る
ための図１３に示す型の２個の円形素子を使用する環状
ビーム・アポダイザーの模式図である。
ための図１３に示す型の２個の円形素子を使用する環状
ビーム・アポダイザーの模式図である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年１１月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図１０】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
Claims (2)
- 【請求項１】 一つの光路に向けられる一つの波長の光
学ビームのプロフィルを整形するため装置であって：該
ビームを途中で通すための、それぞれ相対する第１と第
２の表面と該両表面の間にはさまれた液晶物質からな
り、該液晶物質は一つのピーク波長λ０を有する選択反
射域（バンド）を提供すべく一定のピッチＰ０の分子
（複数）の構造をしめす、鏡像性を有し、該域のピーク
波長λ０は前記一つ波長と本質的に等しく、またＰ０と
該物質のλ０における装置の操作温度において測定され
た異常光線と常光線の屈折率の平均の積であり、該第１
と第２の表面は該分子（複数）のために弱い固着の座を
提供するものである液晶手段からなる装置。 - 【請求項２】 レーザービームのプロフィルを整形する
ための装置の製作方法であって、それぞれ別のピッチを
有する第１と第２の液晶混合物を得るために異なった鏡
像性を有する液晶物質の混合すること、該混合物を勾配
（変化する）ピッチを有する領域が生ずるように二つの
基板の間に挿入することからなる方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/452,886 | 1989-12-19 | ||
| US07/452,886 US5061046A (en) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | Gradient index liquid crystal devices and method of fabrication thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08101365A true JPH08101365A (ja) | 1996-04-16 |
Family
ID=23798356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2419106A Pending JPH08101365A (ja) | 1989-12-19 | 1990-12-18 | 屈折率漸変液晶装置とその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5061046A (ja) |
| JP (1) | JPH08101365A (ja) |
| DE (1) | DE4041098A1 (ja) |
| FR (1) | FR2656117B1 (ja) |
| GB (1) | GB2240402B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000055677A1 (fr) * | 1999-03-15 | 2000-09-21 | Citizen Watch Co., Ltd. | Dispositif optique |
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| US6133980A (en) * | 1995-10-30 | 2000-10-17 | Metrologic Instruments, Inc. | Liquid crystal film structures with phase-retardation surface regions formed therein and methods of fabricating the same |
| US5267063A (en) * | 1992-07-02 | 1993-11-30 | At&T Bell Laboratories | Gradient index mirror for providing a collimated beam for liquid crystal displays and the like |
| US5331468A (en) * | 1992-11-27 | 1994-07-19 | Eastman Kodak Company | Intensity redistribution for exposure correction in an overfilled symmetrical laser printer |
| US6594688B2 (en) | 1993-10-01 | 2003-07-15 | Collaboration Properties, Inc. | Dedicated echo canceler for a workstation |
| US5539441A (en) * | 1993-11-09 | 1996-07-23 | Xerox Corporation | Jitter reduction in an overfilled raster output polygon scanner system |
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| JP3295583B2 (ja) * | 1994-12-19 | 2002-06-24 | シャープ株式会社 | 光学装置および該光学装置を用いた頭部搭載型ディスプレイ |
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| US6650476B1 (en) * | 1999-02-25 | 2003-11-18 | Lester Frank Ludwig | Image processing utilizing non-positive-definite transfer functions via fractional fourier transform |
| US7054504B2 (en) * | 1999-02-25 | 2006-05-30 | Ludwig Lester F | Relative optical path phase reconstruction in the correction of misfocused images using fractional powers of the fourier transform |
| JP3513494B2 (ja) * | 2001-03-28 | 2004-03-31 | 大日本印刷株式会社 | 円偏光制御光学素子の製造方法 |
| US6876427B2 (en) * | 2001-09-21 | 2005-04-05 | 3M Innovative Properties Company | Cholesteric liquid crystal optical bodies and methods of manufacture and use |
| WO2003077632A1 (en) * | 2002-03-14 | 2003-09-25 | Chiral Photonics, Inc. | Extended chiral defect structure apparatus and method |
| US20060038966A1 (en) * | 2004-08-20 | 2006-02-23 | Long Michael D | Apodizing filter |
| KR101125195B1 (ko) * | 2009-08-05 | 2012-03-19 | 경상대학교산학협력단 | 레이저 발진소자 |
| WO2019009252A1 (ja) * | 2017-07-04 | 2019-01-10 | 富士フイルム株式会社 | ハーフミラー |
| EP4356192A1 (en) * | 2021-06-16 | 2024-04-24 | Université Laval | Electrode structure for fresnel lens device |
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| JPS5275452A (en) * | 1975-12-19 | 1977-06-24 | Hoya Glass Works Ltd | Method of producing soft aperture filter |
| DE3333677A1 (de) * | 1983-09-17 | 1985-04-04 | Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt | Fluessigkristall-phase |
| JPS60203916A (ja) * | 1984-03-28 | 1985-10-15 | Nippon Denso Co Ltd | 曲面液晶セル及びそれを用いた防眩型反射鏡 |
| US4795248A (en) * | 1984-08-31 | 1989-01-03 | Olympus Optical Company Ltd. | Liquid crystal eyeglass |
| EP0178647B1 (en) * | 1984-10-18 | 1993-09-29 | Chisso Corporation | Ferroelectric chiral smectic liquid crystal composition |
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| US4679911A (en) * | 1985-04-01 | 1987-07-14 | The University Of Rochester | Optical apparatus using liquid crystals for shaping the spatial intensity of optical beams having designated wavelengths |
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-
1989
- 1989-12-19 US US07/452,886 patent/US5061046A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-12-12 GB GB9027006A patent/GB2240402B/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-18 JP JP2419106A patent/JPH08101365A/ja active Pending
- 1990-12-19 FR FR9015958A patent/FR2656117B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1990-12-19 DE DE4041098A patent/DE4041098A1/de not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2240402A (en) | 1991-07-31 |
| FR2656117A1 (fr) | 1991-06-21 |
| FR2656117B1 (fr) | 1994-09-23 |
| DE4041098A1 (de) | 1991-07-11 |
| US5061046A (en) | 1991-10-29 |
| GB9027006D0 (en) | 1991-01-30 |
| GB2240402B (en) | 1994-03-23 |
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