JPH09197431A - 空間光変調素子および画像書込み読出し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 読出し動作による蓄積画像データの劣化が少
なく、高画質でローコストの空間光変調素子および画像
書込み読出し装置を提供する。 【解決手段】 １ａはガラス基板、１ｂはこのガラス基
板１ａに設けた第１の透明電極、１ｃはフォトコン層
（光導電層）、１ｄは誘電体層、１ｅはＦＬＣ（強誘電
性液晶）、１ｆはガラス基板１ｇに設けた第２の透明電
極である。第１，第２の透明電極１ｂ，１ｆにスイッチ
３を介して電圧２を印加した状態で第１の透明電極１ｂ
側から光１０１を当てると、光の当っている部分のフォ
トコン層１ｃが導通状態となり、その部分の電荷が矢印
１０２のように移動し、その部分のＦＬＣ１ｅの電界の
強さが大となり、液晶分子が反転する。スイッチ３を破
線位置とし電圧印加を中止すると、ＦＬＣのメモリ機能
により画像データが記憶される。透明電極１ｂ，１ｆは
短絡されるので、画像読出し光による蓄積画像データの
劣化が少ない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶を用いた空間
光変調素子およびこれを用いた画像書込み読出し装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置の提案が種々ある
が、本発明に近い例として特開平５−１２７１４０号公
報記載のものを挙げることができる。

【０００３】通常、ディジタルカメラに使用する撮像デ
バイスとしては、ＣＣＤが一般的であるが、例えば画素
数が１千万画素を越えるような超高画質を備える電子ス
チルカメラ用としては適したものではない。すなわちＣ
ＣＤはハード構成上、フォトセンサ部の有効面積が全デ
バイス面積の数％と少なく、必ずしも高画素＝高感度化
に適している素子ではない。従って、前記公報に掲載さ
れているような空間光変調素子を用いたものが提案され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来例では、空間光変調素子の光書込み部と光読出し
部とを分ける誘電ミラー部（ダイクロイックミラーのよ
うな数十層の非金属（導通しないため）のミラー）のコ
ストが高い点、反射式で読出した光信号をＡ／Ｄ変換
するにあたり、光の入射と反射を途中のビームスプリッ
タ等で分割する必要があり、光のエネルギひいては電源
にロスが生じる点、読出しが反射式のため読出し側に
発光部やビームスプリッタ等の大きなスペースが必要と
なり、装置が大型化する、書込み光に対しても誘電ミ
ラーが反応してフレアーとなるため、誘電ミラーとフォ
トコン層との間に遮光層（反射防止膜層）が必要とな
り、ＦＬＣ記録部を挟んだ厚みが増して、同じ電界をか
けて記録するための余分な電気エネルギあるいは回路構
成が必要となるという４つの大きな問題が生じていた。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明では前述の４つの
問題を解消するために、読出し光を透過式とした。しか
しながら、単純に読出し光を透過式にするだけでは書込
み用に設けたフォトコン層が反応してしまうため、フ
ォトコン層をバイアスする交流電源２をスイッチでオフ
しさらにショート回路を構成することにより、実質的な
フォトコン層の読出し時の反応を押えた。フォトコン
層に感度のない赤外光を読出しに使うことにより、読出
し時のフォトコン層の反応を押えた。

【０００６】以上の構成により、読出し動作による蓄積
画像データの劣化を押さえ、高画質でローコストの空間
光変調素子および画像書込み読出し装置を提供できる。

【０００７】詳しくは、本発明は、空間光変調素子を次
の（１）のとおりに、また画像書込み読出し装置を次の
（２），（３），（４）のとおりに構成する。

【０００８】（１）第１の透明電極，光導電体，誘電
体，強誘電性液晶，第２の透明電極をこの順序で配置
し、かつ前記第１の透明電極と前記第２の透明電極との
間に書込み時に電圧を印加し、書込み時以外はその両電
極間を短絡する手段を備えた空間光変調素子。

【０００９】（２）前記（１）記載の空間光変調素子に
より画像の書込み，読出しを行う画像書込み読出し装置
であって、読出し用の光を、書込み側である第１の透明
電極側から照射するようにした画像書込み読出し装置。

【００１０】（３）書込み用の光が可視光であり、読出
し用の光が赤外光である前記（２）記載の画像書込み読
出し装置。

【００１１】（４）書込み側に、撮影光学系とダイクロ
イックミラーを配置した前記（２）記載の画像書込み読
出し装置。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施例により詳しく
説明する。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明にかかる空間光変調素子１を
大きさを誇張し模式的に示す断面図で、図の左側が光書
込み側、右側が読出し側である。ガラス基板１ａに第１
の透明電極１ｂ（通常酸化インジウム等）が構成され、
その右側に厚み数μのアモルファスシリコン等によるフ
ォトコン層（フォトダイオード等の光導電層）１ｃが形
成され、その右側にポーラス（砂つぶのようにとなり同
士の粒子が電気的につながっていない）状態で誘電体層
１ｄが構成されている。その右側にＦＬＣ（強誘電性液
晶）１ｅ，第２の透明電極１ｆさらに読出し側のガラス
基板１ｇという順序に構成されている。また、第１の透
明電極１ｂと第２の透明電極１ｆは、交流電源２にスイ
ッチ３を介して接続されていて、図中左側より光１０１
が当たるとフォトコン層１ｃが導通され、電荷が矢印１
０２のごとく（光の当った部分のみ）移動し、従ってギ
ャップの２乗に反比例する電界の強さが光の当っていな
い部分のおよそ１ケタ増となりＦＬＣ１ｅの液晶分子を
反転させる。なお、このＦＬＣにはメモリ性があり、一
度液晶分子が反転した状態は電気回路が切られたとして
も、逆側の強いリセット電界がかけられない限り保持さ
れる。

【００１４】そのような状態で書込みが行われた後、ス
イッチ３は破線のごとくショート回路４側に切り替わ
り、透明電極１ｂ，１ｆ間をショートさせて同電位にす
る。こうなるともはや図中左側より光が当ったとして
も、透明電極１ｂ，１ｆは同電位となっているため、フ
ォトコン層１ｃが作用してもＦＬＣ１ｅにかかる電界は
変化しない。

【００１５】前段で説明した誘電体１ｄがミラー構成と
なっている従来の空間光変調素子は図中右側から強い光
を与えて、誘電体１ｄで反射させた像の信号を図中右側
より読み取るのであるが、ミラーのための薄膜の層が通
常２０〜４０層と生産上手間が大変必要となり高コスト
となるばかりでなく、左側から入射する書込み光に関し
ても誘電体がミラーとして機能するため、薄いフォトコ
ン層で吸収しきれなかった光が反射して、再びフォトコ
ン層に入り、像のコントラストを低下させるといったマ
イナスの作用も働いていた。しかしながら、本発明の構
成では１ｄは単なる偏光膜工程で良く、コスト上，性能
上大きな効果が期待できる。

【００１６】

【数１】

【００１７】７〜１０までは、空間光変調素子１の光読
出し装置の機能を示す部分で、７は半導体レーザで図２
においては可視光のレーザである。８および９は部分上
面図と見比べると良く理解できるように、Ｙ軸方向とＺ
軸方向の曲面形状が異なるトーリック曲面レンズで、前
述の空間光変調素子１をライン状に照射するべくトーリ
ック面で構成されている。１０は、例えば可視光に感度
のあるアモルファス膜で構成されたラインセンサで、図
中長手方向におよそ３０００ピクセル程度並んでいて、
前述の半導体レーザ７によって照射された空間光変調素
子１の一ライン毎のＦＬＣ１ｅに記録された輝度情報を
光電変換し、不図示の電気回路に出力する。

【００１８】また、前述した空間光変調素子１は、図中
矢印アの方向に細かいピッチで移動することが可能とな
っており、前述の一ラインごとの信号を、矢印アの方向
に空間光変調素子１を移動しながら、次々と電気回路に
出力しながら、記録された全画素データをラインセンサ
１０で読み取ることが可能となっている。

【００１９】以上のような構成でその動作を説明する
と、撮影者が本カメラを構えて不図示のレリーズボタン
を半押しすると、スイッチ３は図中時計方向に回動して
交流電源２と空間光変調素子１の２個の透明電極１ｂ，
１ｆを導通させ、記録時とは逆側の強い電界を発生さ
せ、ＦＬＣ１ｅ部に記録された画像データをリセットす
る。

【００２０】この後、電界の方向を記録状態に修正し、
記録状態の強さに適した電圧で待機する。

【００２１】この後、撮影者がレリーズボタンを押す
と、公知のＡＦ（オートフォーカス）およびＡＥ（自動
露出調整）動作が行われ、前述のごとく空間光変調素子
１に各色分けされた輝度画像が記録される。

【００２２】その後、スイッチ３がショート回路４側に
切り替わって２個の透明電極１ｂ，１ｆが同電位になっ
た後に、半導体レーザ７がライン状に空間光変調素子１
を照射し、その画像データをラインセンサ１０によって
読み取りながら、公知の送り手段にて空間光変調素子１
を図中矢印ア方向に移動させＦＬＣ１ｅ上に記録された
データを光電変換し、不図示の電気回路に送り、これを
加工した後、公知のディジタル記録部に記録する。

【００２３】以上説明したように、本実施例によれば、
読出し動作による蓄積画像データの劣化をおさえ、高画
質の画像をコンパクトな装置で得ることができる。

【００２４】（実施例２）図３は実施例２の“電子スチ
ルカメラ”の構成を示す図である。本実施例では赤外光
（赤外線ともいう）で読出す例である。図３において、
１１は赤外発光のレーザダイオード（半導体レーザ）
で、１２は撮影光路中に挿入された赤外光反射ダイクロ
イック膜面を有する読取りプリズム、１３は結晶シリコ
ン等で構成された赤外光に感度を持つラインセンサであ
る。

【００２５】この例は可視光で撮影され、色分割された
光の記録情報を赤外光を使って読出すという構成で、実
施例１の効果の他に次のような２つの新しい効果を得る
ことができる。１つ目は元々撮影には関係のない赤外光
を読出しに使うことで撮影光路中任意の所に赤外光のみ
に反応する（反射する）ダイクロイック膜のようなもの
を挿入して読出し光路を形成できるため、全体がコンパ
クトにまとまる点。例えば全反射面６ｄなどを利用して
図２のような光路挿入も可能である。２つ目は読出し光
である赤外光に空間光変調素子のアモルファス膜が反応
しないため、よりＳ／Ｎの良い信号が読み出せるといっ
た点である。

【００２６】さらに本実施例においては、信号読出し時
に、読出しプリズム１２とラインセンサ１３をセットで
移動してスキャニングすることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
読出し動作による蓄積画像データの劣化の少ない、高画
質でローコストの空間光変調素子および画像書込み読出
し装置を提供することができる。さらに、請求項２記載
の発明では装置をコンパクトに構成でき、請求項３記載
の発明では蓄積画像データの劣化のより少ない装置とす
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる空間光変調素子の構成を示す
図

【図２】 実施例１の構成を示す図

【図３】 実施例２の構成を示す図

【符号の説明】

１ｂ 第１の透明電極 １ｃ フォトコン層 １ｄ 誘電体層 １ｅ ＦＬＣ（強誘電性液晶） １ｆ 第２の透明電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の透明電極，光導電体，誘電体，強
   誘電性液晶，第２の透明電極をこの順序で配置し、かつ
   前記第１の透明電極と前記第２の透明電極との間に書込
   み時に電圧を印加し、書込み時以外はその両電極間を短
   絡する手段を備えたことを特徴とする空間光変調素子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の空間光変調素子により画
   像の書込み，読出しを行う画像書込み読出し装置であっ
   て、読出し用の光を、書込み側である第１の透明電極側
   から照射するようにした画像書込み読出し装置。
3. 【請求項３】 書込み用の光が可視光であり、読出し用
   の光が赤外光であることを特徴とする請求項２記載の画
   像書込み読出し装置。
4. 【請求項４】 書込み側に、撮影光学系とダイクロイッ
   クミラーを配置したことを特徴とする請求項２記載の画
   像書込み読出し装置。