JPS5936246B2 - 電気光学演算記録方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電気光学装置に係り、詳しくは、異なる光情
報を演算処理し、その結果を表示記録することを可能と
した電気光学装置に関する。

本発明は多用途の応用の可能性を持つ電気光学機能素子
を用いた電気光学装置を提供することを目的とする。本
発明に用いる電気光学機能素子においては、線形演算、
空間フィルタリング、スペクトル解析等の光演算が可能
であるばかりか、パターン表示素子としての機能を持ち
、さらにメモリー機能をも有するものである°発色素子
として実用化されている液晶に比べても、メモリー作用
がすぐれていること、さらに膜厚がうすくて良いために
解像力がすぐれており、ホログラフィックな使用が出来
る等の多くの利点を有するものである。

エレクトロクロミー物質とは、通電によつて光吸収特性
が変化する結果、発色あるいは変色し、通電を断つた後
もその状態が長時間保持され（ストレージ機能）、この
通電を逆極性とすれば、可逆的に消色にあるいは元色に
復帰する性質を有し、その発色あるいは変色の程度は飽
和に至る範囲では、通電の際の電気エネルギー量に対応
する如き物質を言うものである。

無機あるいは有機の多くの物質がこれに属し、元色ある
いは変色の種類も多い。但し、この場合の発色あるいは
変色は、それ自体で光を発するものではないから、その
観察あるいは読出しは、他の光の反射あるいは透過照明
によつて行なわれなければならない。上記の性質を有す
る代表的な物質は、遷移金属の化合物、例えば、チタン
、タングステン、モリブデンなどの酸化物、硫化物など
の一種又は二種以上の混合物あるいは積層物、さらにこ
れらと固体電解質又は絶縁体との混合物あるいは積層物
などである。

これら無機エレクトロクロミー物質の組合せは、英国特
許１１８６５４１号に多く記載されている。有機エレク
トロクロミー物質の例はリコーコオーラミンロイコ体、
スピロピラン類と塩化金属塩の組合せ、３・ニトロサリ
チル酸と無機電離質を含むポリエチレンスルホン酸ソー
ダ、あるいはポリビニルピロリドンなどの高分子電解質
の組合せなどである。

第１図は、エレクトロクロミー物質を電気光学機能素子
として用いた場合の従来例を示す斜視図である。

ここで２は前述したエレクトロクロミー物質であり、１
は縦方向にスリット状に並べられた電極Ｘｌ，・・・・
・・Ｘｎ，ｘｎ＋１，・・・・・・Ｘａであり、３は横
方向にスリツト状に並べられた電極Ｙ１・・・・・・Ｙ
ｍ，Ｙｍ＋１，Ｙｂである０４はガラスなどの適当な基
板上につけられうることは勿論である〇ここで例えばＸ
ｎ（５Ｙｍの両スリツト間に戚圧を印加して両スリツト
の交点のみを発色させることが可能であるｏ各部材１，
２，３が透明であれば、透過光の変化からこれを確認す
ることが出来、これはストレージ機能を持つているので
電圧印加をやめた後にも発色状態が保持され消色しない
が、逆電圧を印加すれば即座に消色することが出来る〇
またＸ１・・・・・・Ｘａ，Ｙｌ・・・・・・Ｙｂのす
べてに電圧を印加して２を発色させた後に、ＸｎとＹｍ
の両スリツト間に逆電圧を印加し、この部分のみを消色
させることも出来る。後に再びすべてのスリツト電極に
逆電圧を印加すれば、素子は使用前の状態に復帰する０
この様な素子は例えば、電気信号のデイスプレイや、適
当な外部光源で読出しを行う書きかえ可能の光メモリー
素子、フイルタ一等の多くの応用を有する０また発色状
態を消色状態において、同一電圧に対する電流が違うた
めに、またさらに発色状態が通電停止後も長時間保持さ
れるために、電気的メモリー素子としても使用が可能で
ある０勿論、電極はスリツト状に限ることはなく適当な
パターンであつても良い。第２図は第１図に示した素子
を２個直列に並ベモのパターンの照合や演算を行なう装
置例を示す。

図中９，１０は適当な図形信号発生器であつて、計算機
出力信号などであつてもよい０この電気信号はエレクト
ロクロミ一素子７，８に印加される。ここで前述の方法
により素子７はネガ像とする。光源５より放射される光
は光学系６により平行束とされ、素子７，８を通過後、
光学系１１で集束され、適当な受光素子１２で検出され
、１３において光量が示される。もし素子７，８の図形
が相補的であれば、即ち互いにネガ像、ポジ像となつて
いれば、光量はＯとなり、異なつていれば、その程度に
応じて光量が増加する。１１のレンズの位置にすりガラ
スやフイルム等を設置すれば、素子７の図形と素子８の
図形の差の部分のみが投影される０また素子７，８とも
ネガ像とすれば重なり合つた部分のみ、また同様にボジ
像とすれば、どちらの像も存在しない部分のみが、投影
される。

また図形信号発生器９，１０が独立でなく、発生器９で
発生した図形信号を適当量１０でシフトすれば、微分図
形を得ることも可能である。第３図は同じく本発明の参
考例の説明で、別の構成の演算素子を示す０ここで演算
素子１２は電極１４、エレクトロクロミ一物質１５、光
半導体１６（光半導体とは光照射により抵抗が変化しう
るもの、即ち光導電体、もしくは光導電体と通常のダイ
オードを並列に接続したもの、或はそれと等価なものを
意味する）、透明電極１７からなり、光源によつて照射
された図形１９が光学系１８により素子２２上に結像さ
れる０２１のスイツチによつて、電圧が印加され、さら
に光が上部より照射されると、照射された部分の抵抗が
下がり、その部分に対応してエレクトロクロミ一物質１
５に電圧が印加され発色する。また全面に露光して通電
し、全体を発色させた後、逆電圧を印加しつつ適当な図
形を素子λｌ上に投影すれば、図形の反転像を得ること
も可能である０電極１４を適当な図形とすれば、投影像
の内の電極図形に一致した部分のみが発色する。第４図
に本発明の電気光学素子を示す０ここで１４は透明電極
、Ｊはエレクトロクロミ一層、２７は例えばＣｄＳの様
な可視光にのみ感度を有する様な光半導体、２８は例え
ばポリビニルカルバゾールの様に紫外光に対してのみ感
度を有する光半導体であり、２９は紫外及び可視光に透
明な電極である０１４，２９間はスイツチ２１によつて
、電源２０に接続される０図形３０は可視光源３１で照
射され、適当な光学系３２により１３上に結像され、図
形３４は紫外光源３５で照射されＤ上に結像される。

これにより、可視光にのみ感度を有する光半導体２７上
には、図形３０に対応した導電部が形成される。

又紫外光に対してのみ感度を有する光半導体２８上には
、図形３４に対応した導電部が形成される。そして、こ
の状態において、１４，２９の電極間にエレクトロクロ
ミ一層を発色させる方向に電源２０を接続すると、図形
３０と３４のオーバーラツプ部分に対応するエレクトロ
クロミ一層部分に発色が形成される０即ち、この場合、
第１の図形情報と第２の図形情報に基くＡＮＤ演算処理
の結果情報がエレクトロクロミ一層に形成される〇又、
予め一様な可視光及び紫外光をＪ３上に照射し、発色方
向の電源バイアスを印加しておくとエレクトロクロミ一
層２６は一様に発色する。

この状態とした後上記と同様に可視光で図形３０を照射
し、又紫外光で図形３４を照射し、同時に１４，１９の
電極間にエレクトロクロミ一層を消色する方向の電源バ
イアスを印加すると図形３０と３４のオーバーラツプす
る部分のエレクトロクロミ一層部分の発色が消される。
即ち、この場合第１の図形情報と第２の図形情報に基く
ＮＯＲ演算処理の結果情報がエレクトロクロミ一層に形
成される０この様にして異なる光情報に基く種々の演算
処理の結果が表示出来るのである０この光情報は２種に
限らない。勿論、可視光、紫外光ばかりではなく異なる
分光感度を有するいくつかの光半導体を用いることも可
能である。

例えば紫外光に感度を有するポリビニルカルバゾール、
青色に感度を有するＣｄＳｌ赤色に感度を有するＣｄＴ
ｅの三層の積層とし三つの図形の情報処理を行なうこと
も可能である〇そして、上述の機能の内のいくつかのも
のは、例えば液晶を用いても行ないうるものもあるが、
大部分がエレクトロクロミ一物質の有する良好なストレ
ージ機能によるところが多く、またエレクトロクロミ一
層の厚さが通常１μｍ以下と十分にうすく、また隣接す
る光半導体もそれに応じて薄くてよいために、すぐれた
解像力が得られることによるものである０そのために図
形の回析像の光学演算素子としても、すぐれた特性を有
し、レーザー光との組合わせによりホログラフイツクな
処理能力をも有するものである。またインコヒーレント
光でエレクトロクロミ一物質の発色を変調し、これをコ
ヒーレント光にて読み出すか、又はこの逆を行なえば、
インコヒーレント光・コヒーレント光の像変換が可能で
あり、光情報処理素子とし広い応用分野を持つものであ
る〇以上のべた様にエレクトロタロミ一物質においては
、他の多くの電気光学素子に較べて、ストレージ機能、
解像力が高いこと、さらにスパツタ一電子ビーム蒸着法
等により比較的簡単に作られるので素子の形状の任意性
が高いことなど、液晶等とちがつてパツケージを完全に
することなく真空中においても使用可能なこと、などを
多くの利点を有し、電気光学情報処理素子として用いた
場合には多大の応用を生むものである。

特に十分な解像力が要求されるホログラム記録体として
すぐれている０また多層の光半導体層を含んだ素子にお
いては、ストレージ機能のために種々の演算が可能とな
つた０勿論、或る種の液晶もメモリー作用を有するもの
であるが、発色、消色の安定性、信頼性等においては本
発明素子に遠く及ばない〇また或る種の強誘電体を用い
た電気光学素子に較べても、大きな素子が作り易いこと
、外部光学系が簡単になることなど多くの利点を有する
ものである。以上により本発明を説明したが、本発明は
発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形例が可能であ
り従つて本発明の図示及び説明されているすべての事項
は制限的な意味でなく例示的に解釈されるべきことは勿
論である。

例えば、本発明において示した素子においては、例えば
光半導体物質をエレクトロクロミ一物質問に光吸収体と
なる層をもうけたり、電極上に反射防止層をもうけたり
、二種の光半導体をドツト状にして一平面に並べること
ができる。また例えば光学系を変更して透過型として用
いるものを反射型としたり、いくつかの例を用途により
組み合わせることができる〇

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の参考例としてのエレクトロクロミ一物
質を用いた電気光学機能素子の作動例を説明するための
斜視図。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電極間に、発色層と光導電体層を備えた電気光学装
   置において、前記光導電体層の分光感度とは異なる分光
   感度の光導電層を前記電極間に更に設け、各光導電体層
   の分光感度に応じた複数の光情報照射に対し、複数の光
   情報に基く演算処理の結果情報を発色層に形成する構成
   としたことを特徴とする電気光学装置。