JPS63266423A - 空間光変調装置 - Google Patents

空間光変調装置

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JPS63266423A
JPS63266423A JP10157487A JP10157487A JPS63266423A JP S63266423 A JPS63266423 A JP S63266423A JP 10157487 A JP10157487 A JP 10157487A JP 10157487 A JP10157487 A JP 10157487A JP S63266423 A JPS63266423 A JP S63266423A
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JP
Japan
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light
bso
voltage
light modulation
plane
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Application number
JP10157487A
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English (en)
Inventor
Hajime Sakata
肇 坂田
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は空間光変調装置に関し、特に入射光の振幅や位
相等を例えば、B S O(B112Si02゜)やK
 D P (K)12PO4) P L Z T等の電
気光学結晶を利用して空間的にかつ実時間的に電気的制
御信号に応じて変調する際に好適な空間光変調装置に関
するものである。
(従来の技術) 従来より入射光の振幅や位相を外部入力信号に応じて変
調し出力する光変調媒質を利用した空間光変調装置が種
々と提案されている。この空間光変調装置は光学的若し
くは電気的な外部制御信号に応じて、該空間光変調装置
に入射するレーザ光やインコヒーレント光等から成る入
力光を変調して透過若しくは反射させ、これにより2次
元画像処理やデータパターン出力等を行っている。
特に電気的制御信号による空間光変調装置は電負信号を
光学信号に変換することが容易である為、光情報処理、
ディスプレイ、プリンタ等に良好に適用することができ
る。
従来から知られている代表的な空間光変調装置としては
マトリックス電極、トランジスタアレイ、 COD  
(チャージ・カップルド・デバイス)等の駆動部と光変
調用媒体とを組み合わせた構造から成り、画素に信号を
転送して書き込み変調を行っている。
光変調用媒体としては例えば液晶、PLZT等の圧電セ
ラミック、B S O、LiNbO3等の電気光学結晶
、 YIG  (イツトリウム・アイアン・ガーネット
 ) 等の磁性材料、GaA、等の半導体、AI薄膜等
を用いたデフオーマルミラー等がある。これらの光変調
用媒体のうち圧電セラミックや電気光学結晶を利用した
装置は応答性能、光利用率、コントラスト、解像力等の
点で比較的優れている。しかしながら駆動電圧が数10
0vから数にVと高い為使用用途が甚しく限定されてし
まう欠点があった。
この問題を軽減する一手段として例えば特公昭59−4
6367号公報では結晶板を複数枚、縦列接続して一枚
あたりの印加電圧を分割する方法を提案している。しか
しながらこの方法は構成が複雑になること、解像力が低
い為画像処理のような解像度を必要とする用途にはあま
り適していないこと、そして結晶板が分割数だけ必要と
なること等の問題点があった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は例えば圧電セラミック、電気光学結晶等電気的
に屈折率変化を制御することのできる光変調用媒質を利
用し駆動電圧の低減化、応答性光利用率、コントラスト
、解像度等の向上を図った電気人力型の空間光変調装置
の提供を目的とする。
(問題点を解決するための手段) 外部制御信号に応じて入射光の振幅又は/及び位相を光
変調用媒質を介して空間的に変調する空間光変調装置に
おいて、該入射光な該光変調用媒質に複数回通過させる
反射手段を設けたことである。
(実施例) 第1図は本発明を画像情報の読み出し装置に適用したと
きの一実施例の概略図である。図中1は電気光学効果等
の特性を有する光変調用媒質であり、[ばPLZT、B
SO,KDP等の電気光学結晶より成っており、予め外
部入力信号として画像情報が記録されている。2は透明
電極、3は反射防止膜であり、一方の透明電極側に設け
られている。4は開口部で各画素毎に設けられている。
5.6は各々反射手段であり、このうち反射部5は平面
鏡であり、一方の透明電極側に各画素毎に設けられてい
る。6は集光用反射面である。
6aは一定の屈折力の集光用反射面6若しくは同機能を
有する集光性屈折率分布型の光学素子を複数個存する基
板であり、一方の透明電極側に一体的又は独立に設けら
れている。又、該集光用反射面6は各画素毎に設けられ
ている。7は反射膜で集光用反射面6に蒸着されている
。8は偏光ビームスプリッタ−であり直交する2つの偏
光成分に対して透過と反射を行っている。9は光変調用
媒′R1中に記録されている画像情報の読み出し用の入
射光、10は読み出された光画像である。
次に本実施例の基本動作を光変調用媒質1としてBSO
を例にとり説明する。BSO1単結晶内には印加電圧が
透明電極2により加えられており、外部人力信号として
の画像情報がその強度分布に応じた電圧分布で形成され
ている。
入射光9は例えば紙面に平行な偏光面を存してあり、左
側より偏光ビームスプリッタ8を介して開口部4よりB
SO1を通過して集光用反射面6に達する。集光用反射
面6で反射された入射光6は再びB50Lを通過し開口
部4以外の左側端面の反射部5で反射し、B50Iに再
入射する。このような繰り返しを複数回繰り返す。その
後、本実施例では同図に示すように入射光9が開口部4
の入射位置と同一の、即ち光の往復経路が途中で戻るよ
うな構成を採っている。
この他、例えば第2図に示すように瞬接する他の開口部
4aから入射光9が繰り返し反射した後出射するように
各要素を設定しても良い。
本実施例では集光用反射面6の屈折力及び反射部5の設
定位置を入射光9の往復回数に応じて決定している。特
に入射光9がBSOi内で往復し、出射するまでの間で
発光しないように各要素を設定している。
開口部4又は4aより出射した光のうち、BSQlによ
って変調を受けた入射光、即ち紙面に垂直な偏光面を有
する光を偏光ビームスプリッタ8で反射し所望の光画像
10として所定位置に導光している。
このように本実施例では入射光9をBSOi内の同一領
域で複数回、通過させることにより、1回通過の位相遅
延を加算し、十分な半波長位相遅延を得ることを特徴と
している。
特に本実施例では入射光をBSO単結晶内を往復させる
ことにより光学活性を打ち消している。
これにより本実施例におけるBSO単結晶において必要
とされる印加電圧は半波長電圧の通過回数分の1として
いる。
本実施例における波状基板6aは見掛は上、2次元的に
シリンドリカル・レンズ若しくはハエの目レンズが並ん
だ形状をしており、レプリカ、コンプレッション、イン
ジェクション等のいわゆる成形法、イオン、プラズマ等
を利用したドライ・エツチング法、或は、レジスト等の
感光性樹脂を用いたフォトリソ法などを使って得る事が
できる。
前記の波状基板の代わりに、イオン交換等の手法により
、屈折率分布を基板中に形成し、屈折力を得ても良い。
尚、本実施例おいてBSOi内の入射光の通過回数が少
ない場合や開口部が広い場合等、読み出し光の発散があ
まり問題とならない場合には集光用反射面の代わりに単
なる平面部を用いても良い。
第3図は第1図に示す実施例においてBSO1に外部入
力信号として記録されている画像情報の読み出し原理を
説明する為の概略図である。
一般にBSO等の電気光学結晶を光変調用に使用する場
合、電界印加方向が光線通過方向と平行か垂直かによっ
て所謂縦形動作と横形動作に分かれる。本実施例では空
間光変調装置は2次元面で動作するので通常縦形動作で
使用される。
第3図においてB50Iの結晶中には画像情報がその強
度分布に応じた電圧分布として記録されている。このと
きの画像情報の読み出しはBSOに印加されている電圧
によって生ずる複屈折性を利用している。即ちBSOは
そのウェハ面に平行で互いに直交する2つの方向(X方
向とy方向)の直線偏光に対して各々屈折率が異なる。
従って例えば第3図に示すように偏光板31を介してX
方向とy方向の2等分方向の直線偏光より成る強度II
のコヒーレント光をB50Iに入射させる。そうすると
BSOの複屈折性のため結晶両面間の局所的な電圧Vに
応じて、入射直線偏光は局所的に楕円偏光と成る(ポッ
ケルス効果)。そこで出力側に入射偏光方向と直交する
検光子32を置くとBSo 1面上の電圧分布に応じた
コヒーレント光の強度分布として記録されていた画像情
報を読み出すことができる。
このときの出力光強度10は となる。但しVは局所電圧、Vπは半波長電圧であり、
縦形動作では結晶の寸法に関係のない結晶固在の定数で
ある。
10/Iiのダイナミックレンジを最大限にとるには、
即ち光利用率とコントラストを高くする為には印加電圧
VをOからVπまで変化させるのが良い。しかしながら
この半波長電圧Vπは例えばBSOで約3900V (
λ−633nm) 、K’D Pテ約8700V(λ−
633nm)と非常に高い。
この他P L Z T ((Pb、La) (Zr、T
i)0.、) 、 P L HT((Pb、La) (
tlf、Ti)03)等の圧電セラミックを光変調用に
使用する場合は1次及び2次の電気光学効果、電気光学
散乱効果、圧電効果等による幾つかの動作モードがある
例えばその1つとしてPLZTを個々にランダムな光学
軸を有する単結晶の分域の集合から形成し、全体として
光学的に等方性としておき、これに電圧を印加すると個
々の分域が整列して電界方向に光学軸をもつ一軸性の光
学結晶と等価となり複屈折が現わることを利用したモー
ドがある。
即ち、第4図に示すように、くし状電極41を設けたP
LZT板40全40した偏光子42と検光子43の間に
配置すると電圧を印加しないときは入射光9は検光子4
3を通過しないが電圧を印加すると複屈折により検光子
43を通過する。このときの駆動電圧はPLZTの作成
法、組成比に大きく依存し、一般的には100〜500
v程度である。
本実施例では光変調用装置を第1図に示すように構成し
、これにより必要とされる印加電圧は半波長電圧の通過
回数分の1として駆動電圧の低減化を図り、各種の空間
光変調を行っている。
次に本実施例に係る空間光変調装置の製造方法の一例を
説明する。第6図は本発明に係る空間光゛変調装置の一
実施例の概略図である。
まず透明なガラス基板61にAI膜を2000人の厚さ
に蒸着した後、フォトレジスト(ここではマイクロポジ
ット+350(シプレー社製)を使用)を用いて線幅3
00μm、ピッチ500μmの格子状Alパターン62
を得た。そのL部に板厚100μmにまで研磨した(1
00)面BSO結晶63を透明な接着剤64で密着貼付
した。貼付面の反対面に、透明電極としてITO(イン
ディラム・ティン・オキサイド)65を900人成膜し
た。
ITO膜はAIパターンと同様にフォトリソグラフィに
より線幅450μm、ピッチ500μmの格子状パター
ンとしている。但しITOパターンの方向はAIパター
ン62と直交している。
次いで、その上部よりレプリカ剤を滴下し、マスター基
板を圧着し図のようなシリンドリカルレンズアレイ状面
66を得た。
以上の膜構成は、B50(n=2.5 ) 、ITO(
n−1,8、λ/4)、レプリカ(n−1,5)となり
、B50−レプリカ間で反射防止効果を有する。レプリ
カからなる波状には、誘電体多層膜によるフィルター6
7が形成され、読み出し用の入射光を反射する。
以上の構成の素子の外部には波状66と反対側に偏光ビ
ーム・スプリッタが素子面と45°の角度で配置されて
いる。
次に第6図に示すBSO素子を第1図に示す位置に配置
したときの動作を説明する。制御信号は電圧200vで
A1電極−ITO電極間に印加される。読み出し用の入
射光は波長633nmのHe−Neレーザを使用し、偏
光ビーム・スプリッタを通過後、紙面に平行な偏光方向
をもって素子に入射する。入射光は素子内で約10回往
復し、開口部より出射する。この時、入力信号における
電界強度に応じて、紙面と垂直方向の偏光威容が増加し
、その成分のみ偏光ビーム・スプリッタで反射される。
このときの反射光を用いることによりHe−Neレーザ
光による光変調された光画像を得ている。この他のBS
O素子としての構成は、例えば第5図に示すガウス基板
61に前述と同様のA1パターンを形成し、BSOを接
着後、TTOパターンを1200人の厚さに形成し、・
同様にレプリカからなる波状面を形成した。波状面上に
誘電体多層膜からなる反射@6、反射防止膜51を波状
面の同期に一致して交互に形成した。反射防止膜に相当
する部分が出射用の開口部4aになる。
本実施例では透過型素子となるので偏光ビームスプリッ
タを使用せず、入力側に波状面の配列方向と直交する方
向に偏光面をもつ偏光子を配置し出力側に偏光子と直交
する方向に検光子を配置しである。読み出し用の入射光
は波長830nmの半導体レーザを使用した。入力情報
に応じて読み出し用の入射光が素子の透過側に変調を受
けて現われた。このときの駆動電圧は280vであった
この他、光変調用媒質としてPLZTを使用したものと
して第6図に示す実施例と同様の構成でB5063の代
わりにPLZTを用いたものがある。このときのPLZ
Tは厚さ300μmに研磨してありウェハー面に平行に
分極方向が一様配列されている。配列方向は入射光の偏
光方向と450の方向となるように設置されている。入
射光はPLZTの異方屈折性により偏光方向が900回
転し、開口部より出射し偏光ビームスプリッタで反射さ
れる。マトリクス状電極を通して電圧がPLZTウェハ
ーに印加されると分極方向が電界方向に平行に近づきP
LZTは等方性に近づく。そのため入射光はその偏光方
向が大きく変化せず、偏光ビームスプリッタ−を透過す
る。つまり電圧印加に応じて生じる出力像はネガ型とな
る。尚、このときの駆動電圧は30Vであった。
(発明の効果) 本発明によれば前述の如く画像の読み出し用の入射光を
外部制御信号の印加された光変調用媒質中を複数回通過
させる構成を採ることにより、該光変調用媒質への印加
電圧の軽減を図った、使用用途の拡大が可能な空間光変
調装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の概略図、第2図。 第5図、第6図は各々本発明の他の一実施例の一部分の
概略図、第3図、第4図は各々本発明に係る空間光変調
装置の動作原理の説明図である。 図中、1.63は光変調用媒質、2は透明電極、3,5
1は反射防止膜、4,4aは開口部、6は集光用反射面
、6a、66は凹面基板、7゜67は反射膜、8は偏光
ビームスプリッタ−19は入射光、10は光画像、31
は偏光子、32は検光子、40はPLZT、41はくし
状電極、61はガラス基板、62はA1パターン、63
はB50164は接着剤である。 特許出願人  キャノン株式会社 第 3  図 第  4 7

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)外部制御信号に応じて入射光の振幅又は/及び位
    相を光変調用媒質を介して空間的に変調する空間光変調
    装置において、該入射光を該光変調用媒質に複数回通過
    させる反射手段を設けたことを特徴とする空間光変調装
    置。
  2. (2)前記光変調用媒質の一部には入射光を入射させる
    為の開口部が設けられており、前記反射手段は該開口部
    より該光変調用媒質に入射し通過してきた入射光を再入
    射させる為に、該光変調用媒質の一部及び/又は該光変
    調用媒質と独立に設けられていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の空間光変調装置。
  3. (3)前記開口部は各画素に対応して設けられているこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の空間光変調
    装置。
  4. (4)前記反射手段の一部は集光用反射面であり各画素
    に対応して設けられていることを特徴とする特許請求の
    範囲第3項記載の空間光変調装置。
JP10157487A 1987-04-24 1987-04-24 空間光変調装置 Pending JPS63266423A (ja)

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