WO2015141336A1 - 光学デバイス - Google Patents

光学デバイス Download PDF

Info

Publication number
WO2015141336A1
WO2015141336A1 PCT/JP2015/053709 JP2015053709W WO2015141336A1 WO 2015141336 A1 WO2015141336 A1 WO 2015141336A1 JP 2015053709 W JP2015053709 W JP 2015053709W WO 2015141336 A1 WO2015141336 A1 WO 2015141336A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
lcos
crystal shutter
light
contrast
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/053709
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
近藤 真哉
Original Assignee
シチズンホールディングス株式会社
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シチズンホールディングス株式会社 filed Critical シチズンホールディングス株式会社
Priority to JP2016508594A priority Critical patent/JPWO2015141336A1/ja
Priority to CN201580013414.0A priority patent/CN106104373A/zh
Publication of WO2015141336A1 publication Critical patent/WO2015141336A1/ja
Priority to US15/267,580 priority patent/US20170003532A1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/133382Heating or cooling of liquid crystal cells other than for activation, e.g. circuits or arrangements for temperature control, stabilisation or uniform distribution over the cell
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611Control of matrices with row and column drivers
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0045Recording
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/12Heads, e.g. forming of the optical beam spot or modulation of the optical beam
    • G11B7/125Optical beam sources therefor, e.g. laser control circuitry specially adapted for optical storage devices; Modulators, e.g. means for controlling the size or intensity of optical spots or optical traces
    • G11B7/128Modulators
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/312Driving therefor
    • H04N9/3126Driving therefor for spatial light modulators in series
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141Constructional details thereof
    • H04N9/315Modulator illumination systems
    • H04N9/3161Modulator illumination systems using laser light sources
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/139Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent
    • G02F1/141Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent using ferroelectric liquid crystals
    • G02F1/1412Antiferroelectric liquid crystals
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B7/00Recording or reproducing by optical means, e.g. recording using a thermal beam of optical radiation by modifying optical properties or the physical structure, reproducing using an optical beam at lower power by sensing optical properties; Record carriers therefor
    • G11B7/004Recording, reproducing or erasing methods; Read, write or erase circuits therefor
    • G11B7/0065Recording, reproducing or erasing by using optical interference patterns, e.g. holograms

Definitions

  • the present invention relates to an optical device for recording information on an optical information recording medium.
  • an optical information recording medium is irradiated with signal light modulated by a spatial light modulator such as LCOS (Liquid Crystal On Silicon) to record an information signal by forming a hologram, or an optical information recording medium
  • a spatial light modulator such as LCOS (Liquid Crystal On Silicon)
  • An optical pickup device for a hologram which reproduces an information signal by irradiating a reference light to the hologram of (see, for example, Patent Document 1 below).
  • this hologram optical pickup device and the like there is known a configuration in which a liquid crystal shutter is provided so that the signal light is not irradiated to the optical information recording medium when the modulation information is written to the LCOS.
  • various configurations are known in which a liquid crystal shutter and an LCOS are provided inside an optical device such as a projector.
  • An object of the present invention is to provide an optical device capable of improving the contrast in order to solve the above-mentioned problems of the prior art.
  • an optical device is a liquid crystal shutter using a first liquid crystal material, and irradiation of light to a predetermined location according to a supplied drive waveform.
  • the contrasts of the liquid crystal shutter and the spatial light modulator using different liquid crystal materials are 50% or more of the maximum contrast at the same temperature.
  • FIG. 1 is a view showing an example of an optical device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing an example of a liquid crystal molecular state when FLC is used for the liquid crystal layer.
  • FIG. 3A is a diagram showing an example of the characteristics of the switching angle with respect to the temperature of the liquid crystal layer.
  • FIG. 3B is a view showing an example of the characteristic of the contrast with respect to the temperature of the liquid crystal layer.
  • FIG. 4A is a view showing an example of contrast characteristics with respect to the temperature of the liquid crystal shutter and the LCOS when the respective drive waveforms are applied.
  • FIG. 4B is a diagram showing another example of the contrast characteristics with respect to the temperature of the liquid crystal shutter and the LCOS when the respective drive waveforms are applied.
  • FIG. 1 is a view showing an example of an optical device according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing an example of a liquid crystal molecular state when FLC is used for the liquid crystal layer.
  • FIG. 3A
  • FIG. 5A is a diagram showing an example of characteristics of a liquid crystal material used for a liquid crystal shutter and LCOS.
  • FIG. 5B is a diagram showing an example of selection of a liquid crystal material used for a liquid crystal shutter and LCOS.
  • FIG. 5C is a diagram showing an example of the liquid crystal shutter, the gap of the LCOS, and the maximum voltage of the drive waveform.
  • FIG. 6 is a view showing an example of the optical recording apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a view showing an example of a polarization variable element using a ferroelectric liquid crystal.
  • FIG. 8A is a view showing an example of LCOS using a ferroelectric liquid crystal.
  • FIG. 8B is a view showing an example of light in the LCOS shown in FIG. 8A.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the control unit.
  • FIG. 10 is a view showing a modified example of the optical recording apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 11A is a diagram showing an example of a configuration of a video engine according to the embodiment.
  • FIG. 11B is a diagram showing a modification of the configuration example of the video engine.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a projector to which a video engine is applied.
  • FIG. 13 is a view showing an example of the usage of the projector.
  • FIG. 14 is a view showing a modification of the video engine according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a view showing an example of an optical device according to the embodiment.
  • the optical device 100 according to the embodiment includes a liquid crystal shutter 110, an LCOS 120, and a supply unit 130.
  • the liquid crystal shutter 110 is a liquid crystal shutter using a first liquid crystal material. Further, the liquid crystal shutter 110 controls the irradiation of light to a predetermined location according to the supplied drive waveform.
  • the liquid crystal shutter 110 is a liquid crystal shutter that controls irradiation of light to a specific location by switching the polarization state of light emitted to a predetermined polarizing optical element.
  • the predetermined polarization optical element is an element in which the transmittance of light to a specific location differs depending on the polarization state of the light.
  • the predetermined polarization optical element is a polarizer or PBS (Polarization Beam Splitters). Further, the predetermined polarization optical element may be an optical element inside the optical device 100 or an optical element outside the optical device 100.
  • the LCOS 120 is a spatial light modulator that modulates light in accordance with the supplied drive waveform.
  • a liquid crystal element having pixels in matrix can be used.
  • an LCOS having high definition pixels is used as a spatial light modulator.
  • the LCOS 120 uses a second liquid crystal material.
  • the second liquid crystal material is a liquid crystal material different from the first liquid crystal material used for the liquid crystal shutter 110.
  • the first liquid crystal material and the second liquid crystal material are liquid crystal materials having different characteristics of the switching angle and the twist angle of liquid crystal molecules with respect to temperature when a drive waveform having the same amplitude is applied.
  • each of the first liquid crystal material and the second liquid crystal material may be FLC (Ferroelectric Liquid Crystal: ferroelectric liquid crystal) or AFLC (Anti Ferroelectric Liquid Crystal: antiferroelectric liquid crystal) or TN (Twisted Nematic) liquid crystal Can be used.
  • FLC and AFLC are preferable because they have excellent responsiveness and high contrast.
  • the LCOS 120 is provided so as to have an optical series relationship with the liquid crystal shutter 110.
  • the LCOS 120 is provided downstream of the liquid crystal shutter 110 and modulates the light emitted from the liquid crystal shutter 110.
  • the LCOS 120 is not thermally separated from the liquid crystal shutter 110, and has substantially the same temperature as the liquid crystal shutter 110.
  • the supply unit 130 supplies driving waveforms to the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120, respectively. At this time, the supply unit 130 supplies, to the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120, drive waveforms adjusted such that the contrasts of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 become 50% or more of the maximum contrast at the same temperature. For example, the supply unit 130 supplies, to the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120, drive waveforms adjusted so that the contrasts of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 become maximum (maximum) at the same temperature.
  • the contrast of the liquid crystal shutter 110 is the light contrast by the control of the irradiation of light to a predetermined location.
  • the contrast of the liquid crystal shutter 110 is the contrast of the transmitted light of the predetermined polarizing optical element described above due to the switching of the polarization state by the liquid crystal shutter 110.
  • the contrast of the LCOS 120 is the contrast of the transmitted light of a given polarizing optical element after modulation by the LCOS 120.
  • the contrasts of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 can be 50% or more of the maximum contrast at the same temperature. Therefore, for example, the optical characteristics (contrast) of the optical device 100 can be improved without individually adjusting the temperatures of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120, so that the apparatus can be simplified.
  • temperature control of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 can be performed by one temperature adjustment unit inside the optical device 100.
  • the optical device 100 is provided in a temperature-controlled room and the temperatures of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 are stable at the above-described same temperature, the optical device 100 is not provided with a temperature adjustment unit. It is also good.
  • FIG. 2 is a view showing an example of a liquid crystal molecular state when FLC is used for the liquid crystal layer.
  • the liquid crystal molecular states 201 and 202 in the switching states 211 to 213 shown in FIG. 2 are two stable states of liquid crystal molecules when a voltage is applied to the liquid crystal shutter 110 and the liquid crystal layer of the LCOS 120 shown in FIG.
  • the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 switch between the liquid crystal molecular states 201 and 202 in accordance with the supplied drive waveform. Thereby, the polarization state of the light (signal light) transmitted through the liquid crystal layer is switched.
  • the switching angle ⁇ is an angle difference in the liquid crystal molecular states 201 and 202 in the molecular long axis direction.
  • the contrast of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 becomes maximum, for example, when the switching angle ⁇ is 45 degrees.
  • the switching states 211 to 213 respectively indicate liquid crystal molecular states 201 and 202 when the temperature of the liquid crystal shutter 110 is T0 to T2 (T0 ⁇ T1 ⁇ T2). As shown in the switching states 211 to 213, the liquid crystal molecular states 201 and 202 (switching angle ⁇ ) of the liquid crystal shutter 110 change according to the temperature of the liquid crystal shutter 110.
  • FIG. 3A is a diagram showing an example of the characteristics of the switching angle with respect to the temperature of the liquid crystal layer.
  • the horizontal axis indicates the temperature of the liquid crystal layer
  • the vertical axis indicates the switching angle ⁇ of the liquid crystal layer.
  • the temperature switching angle characteristic 310 shows the characteristic of the switching angle ⁇ with respect to the temperature in the liquid crystal layer of the liquid crystal shutter 110 or the LCOS 120.
  • the temperature X1 indicates the temperature of the liquid crystal layer at which the switching angle ⁇ is 45 degrees in the temperature switching angle characteristic 310.
  • liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 As described above, different liquid crystal materials are used for the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120.
  • the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 drive with different drive waveforms. Therefore, when the respective drive waveforms are applied to the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120, the temperature switching angle characteristic 310 differs between the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120. Therefore, when the respective drive waveforms are supplied to the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120, the temperature X1 at which the switching angle ⁇ is 45 degrees also differs between the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120.
  • FIG. 3B is a view showing an example of the characteristic of the contrast with respect to the temperature of the liquid crystal layer.
  • the horizontal axis indicates the temperature of the liquid crystal layer
  • the vertical axis indicates the contrast of the liquid crystal layer.
  • the temperature contrast characteristic 320 indicates the contrast characteristic of the liquid crystal shutter 110 or the LCOS 120 with respect to the temperature in the liquid crystal shutter 110 or the liquid crystal layer of the LCOS 120 when the respective drive waveforms are applied.
  • the temperature X1 indicates the temperature of the liquid crystal shutter 110 at which the switching angle ⁇ of the liquid crystal shutter 110 is 45 degrees as shown in FIG. 3A. Therefore, in the temperature contrast characteristic 320, the contrast is maximized when the temperature is X1.
  • the temperature X1 at which the switching angle ⁇ is 45 degrees also differs between the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120. Therefore, when the same drive waveform is supplied to the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120, the temperature X1 at which the contrast becomes maximum also differs between the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120.
  • FIG. 4A is a view showing an example of contrast characteristics with respect to the temperature of the liquid crystal shutter and the LCOS when the respective drive waveforms are applied.
  • the horizontal axis indicates the temperature of the liquid crystal layer
  • the vertical axis indicates the contrast of the liquid crystal layer.
  • the temperature contrast characteristic 401 shows the characteristic of the contrast with respect to the temperature in the liquid crystal layer of the liquid crystal shutter 110.
  • the temperature contrast characteristic 402 shows the characteristic of the contrast with respect to the temperature in the liquid crystal layer of the LCOS 120.
  • both of the temperature contrast characteristics 401 and 402 can be obtained, for example, by adjusting each drive waveform supplied to the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 and using an optimum material.
  • the temperature contrast characteristic is such that the contrast becomes maximum at the same temperature X1.
  • X1 can be, for example, 40.degree.
  • FIG. 4B is a diagram showing another example of the contrast characteristics with respect to the temperature of the liquid crystal shutter and the LCOS when the respective drive waveforms are applied.
  • parts that are the same as the parts shown in FIG. 4A are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
  • FIG. 4A describes the case where both of the temperature contrast characteristics 401 and 402 are temperature contrast characteristics in which the contrast is maximized at the same temperature X1, the contrast of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 is, for example, practically It is sufficient if they are 1/2 (50%) or more of the maximum contrast at the same temperature.
  • the maximum contrast of each of the temperature contrast characteristics 401 and 402 is, for example, the maximum value of each of the temperature contrast characteristics 401 and 402.
  • the temperature X1 at which the contrast is maximal in the temperature contrast characteristic 401 of the liquid crystal shutter 110 may be shifted from the temperature X1 at which the contrast is maximal in the temperature contrast characteristic 402 of the LCOS 120.
  • the drive waveforms supplied to the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 are adjusted so that the contrasts of the temperature contrast characteristics 401 and 402 become 50% or more of the maximum contrast at the same temperature.
  • Use the optimal material of The usable temperature range 403 shown in FIG. 4B is a temperature range in which the contrast is 50% or more of the maximum contrast in both of the temperature contrast characteristics 401 and 402.
  • the transmittance of the liquid crystal shutter 110 or the LCOS 120 depends on the switching angle, which in turn depends on the temperature.
  • the temperature dependence of the switching angle changes at a temperature of 50 ° C. or less when the temperature changes by ⁇ 2.5 ° C. This is a characteristic that is ⁇ 1 degree or less.
  • the change of the transmittance is as small as 0.001% or less.
  • the contrast is about 1 ⁇ 2, but in practice the contrast may be about 1 ⁇ 2.
  • both temperature contrast characteristics 401 and 402 should be temperature contrast characteristics in which the contrast is maximized at the same temperature X1 because of problems such as the mechanical accuracy of the panel and the accuracy of the heater and thermometer used. May be difficult.
  • the design of the optical device 100 is usually performed with a deviation of about ⁇ 1 degree of the switching angle, that is, the contrast in anticipation of 50% or more of the maximum contrast, the contrast can practically be about 1/2 or more. Just do it.
  • the contrast of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 is less than half (50%) of the maximum contrast, the accuracy of the measurement data is degraded.
  • an optical recording device such as a holographic memory, an error occurs in writing information to an optical recording medium (for example, an optical disc).
  • the contrast of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 may be 50% or more of the maximum contrast at the same temperature.
  • the difference between each temperature which is the maximum value of the contrast of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 may be within ⁇ 2.5 degrees (the shift of the switching angle is within ⁇ 1 degree).
  • the contrast can be defined as white transmittance / black transmittance.
  • the transmittance of white is the transmittance of light when the liquid crystal shutter 110 does not block the light.
  • the transmittance of black is the transmittance of light when the liquid crystal shutter 110 blocks light.
  • FIG. 5A is a diagram showing an example of characteristics of a liquid crystal material used for a liquid crystal shutter and LCOS.
  • the characteristics required for the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 are different. Therefore, as described above, different liquid crystal materials are used in the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120. For example, for the liquid crystal shutter 110, a liquid crystal material given priority to the response speed is used. Further, for the LCOS 120, a liquid crystal material given priority to transmittance is used.
  • a table 510 shown in FIG. 5A indicates physical constants obtained for each of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120.
  • the liquid crystal shutter 110 uses a liquid crystal material having a lower phase transition temperature (IN) from the isotropic phase to the nematic phase as compared to the LCOS 120.
  • I phase transition temperature
  • the liquid crystal shutter 110 uses a liquid crystal material having a larger switching angle ⁇ than the LCOS 120.
  • the liquid crystal shutter 110 is made of a liquid crystal material having a higher response speed than the LCOS 120.
  • the liquid crystal shutter 110 is made of a liquid crystal material having a viscosity lower than that of the LCOS 120. Besides, physical constants required for the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120, such as spontaneous polarization, are different.
  • FIG. 5B is a diagram showing an example of selection of a liquid crystal material used for a liquid crystal shutter and LCOS.
  • each liquid crystal material of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 can be a liquid crystal material having the characteristics shown in the table 520 of FIG. 5B.
  • the phase transition temperature (IN) from the isotropic phase to the nematic phase and the phase transition from the nematic phase to the smectic A phase are different physical constants of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 as different physical constants.
  • the temperature (N-SmA), the phase transition temperature from smectic A phase to smectic C star phase (SmA-SmC * ), and each response speed at each temperature (30 ° C, 40 ° C, 50 ° C) can be mentioned. .
  • FIG. 5C is a diagram showing an example of the liquid crystal shutter, the gap of the LCOS, and the maximum voltage of the drive waveform.
  • the maximum voltage of the drive waveform supplied to the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 is also limited by the gap (cell gap) of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120. Therefore, each drive waveform supplied to the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 can be determined according to the gap between the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 and the temperature contrast characteristic 320 described above.
  • the amplitudes of the driving waveforms of liquid crystal shutter 110 and LCOS 120 are It is set as 3 [Vp-p] and 7 [Vp-p].
  • a designer of the optical device 100 selects the liquid crystal material of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 from the characteristics required for the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120, respectively.
  • the selection of the liquid crystal material can be made, for example, by selection of the type of liquid crystal material, preparation of a plurality of liquid crystal materials, or the like.
  • the designer detects the contrast of the liquid crystal shutter 110 while changing the temperature of the liquid crystal shutter 110, and specifies the temperature of the liquid crystal shutter 110 at which the contrast is maximal.
  • the detection of the contrast can be performed, for example, by detecting the light emitted from the liquid crystal shutter 110 by a PD (Photo Detector).
  • the designer specifies the temperature of the liquid crystal shutter 110 at which the contrast becomes maximum as described above with respect to a plurality of drive waveforms in which the liquid crystal shutter 110 can operate. Thereby, with respect to a plurality of drive waveforms of the liquid crystal shutter 110, it is possible to specify the temperature of the liquid crystal shutter 110 at which the contrast becomes maximum.
  • the contrast of the LCOS 120 is detected while changing the temperature of the LCOS 120, and the temperature of the LCOS 120 at which the contrast becomes maximum is specified.
  • the designer specifies the temperature of the LCOS 120 at which the contrast is maximized with respect to a plurality of drive waveforms in which the LCOS 120 can operate. This makes it possible to specify the temperature of the LCOS 120 at which the contrast is maximal with respect to a plurality of drive waveforms of the LCOS 120.
  • the designer selects a combination of the drive waveforms of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 in which the specified temperature is the same. Thereby, it is possible to determine a combination of driving waveforms of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 in which the temperature at which the contrast is maximized becomes the same.
  • the designer may design as follows so that each contrast of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 is 50% or more of the maximum contrast at the same temperature. That is, for the liquid crystal shutter 110 using the selected liquid crystal material, the designer detects the contrast of the liquid crystal shutter 110 while changing the temperature of the liquid crystal shutter 110, and the contrast becomes 50% or more of the maximum contrast Identify the temperature range.
  • the designer specifies the temperature range of the liquid crystal shutter 110 in which the above-mentioned contrast is 50% or more of the maximum contrast, for a plurality of drive waveforms in which the liquid crystal shutter 110 can operate.
  • the temperature range of the liquid crystal shutter 110 in which the contrast is 50% or more of the maximum contrast.
  • the contrast of the LCOS 120 is detected while changing the temperature of the LCOS 120, and the temperature range of the LCOS 120 where the contrast is 50% or more of the maximum contrast is specified. Further, the designer specifies the temperature range of the LCOS 120 in which the contrast becomes 50% or more of the maximum contrast with respect to a plurality of drive waveforms in which the LCOS 120 can operate. Thereby, the temperature range of LCOS 120 where the contrast is 50% or more of the maximum contrast can be specified for a plurality of driving waveforms of LCOS 120.
  • the designer selects a combination in which at least a part of each specified temperature range overlaps among the combinations of drive waveforms of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120.
  • the designer selects a combination in which at least a part of each specified temperature range overlaps among the combinations of drive waveforms of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120.
  • the designer drives the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 so that the width of the overlapping portion of each specified temperature range (for example, the usable temperature range 403 in FIG. 4B) is equal to or larger than the temperature fluctuation range of the environment of the optical device 100.
  • a combination of waveforms may be selected. Thereby, even if the temperature of the optical device 100 fluctuates, each contrast of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 can be 50% or more of the maximum contrast at the same temperature.
  • FIG. 6 is a view showing an example of the optical recording apparatus according to the embodiment.
  • the optical device 100 shown in FIG. 1 can be realized, for example, by an optical recording apparatus 600 shown in FIG.
  • the optical recording device 600 includes a light source 601, a collimator lens 602, a polarization variable element 603, a PBS prism 604, a beam expander 606, a phase mask 607, a relay lens 608, a PBS prism 609, and an LCOS 610.
  • the optical recording device 600 records information on the optical information recording medium 618 by irradiating the optical information recording medium 618 with signal light spatially modulated by the LCOS 610. Further, the optical recording device 600 reads information by converting the reproduction light obtained by irradiating the optical information recording medium 618 with the reference light into an electric signal by the imaging element 621.
  • the optical device 100 shown in FIG. 1 can be realized by, for example, an optical recording device 600.
  • liquid crystal shutter 110 shown in FIG. 1 can be realized by, for example, polarization variable element 603.
  • the predetermined polarization optical element described above is, for example, a PBS prism 604.
  • LCOS 120 shown in FIG. 1 can be realized by, for example, LCOS 610.
  • supply unit 130 shown in FIG. 1 can be realized, for example, by control unit 622.
  • the light source 601 emits a light beam to the collimating lens 602.
  • the light beam emitted from the light source 601 can be, for example, a continuous light of a predetermined linear polarization.
  • a laser diode (LD) can be used for the light source 601.
  • the collimator lens 602 collimates the light beam emitted from the light source 601 to a light beam of a predetermined beam diameter, and emits the collimated light beam to the polarization variable element 603.
  • the polarization variable element 603 adjusts the polarization state of the light beam emitted from the collimator lens 602 according to the drive waveform supplied from the control unit 622. For example, at the time of recording information on the optical information recording medium 618, the polarization variable element 603 sets the polarization state of the light beam to a polarization state including P polarization and S polarization.
  • the polarization variable element 603 sets the polarization state of the light beam to S polarization.
  • the polarization variable element 603 emits the light beam whose polarization state has been adjusted to the PBS prism 604.
  • FLC FLC
  • AFLC AFLC
  • TN liquid crystal or the like can be used (see, for example, FIG. 7).
  • the PBS prism 604 is a PBS that transmits the P-polarized light beam emitted from the polarization variable element 603 and emits the light beam as a signal light to the beam expander 606. Further, the PBS prism 604 reflects the S-polarized light beam emitted from the polarization variable element 603 and emits it as a reference light to the mirror 614. Thus, when information is recorded on the optical information recording medium 618, signal light of P polarization is emitted to the beam expander 606, and reference light of S polarization is emitted to the mirror 614. Further, at the time of reproduction of information from the optical information recording medium 618, the S-polarized reference light is emitted to the mirror 614.
  • the beam expander 606 expands the beam path of the signal light emitted from the PBS prism 604 to a predetermined beam path, and emits the signal light whose beam path is expanded to the phase mask 607.
  • the signal light emitted from the beam expander 606 to the phase mask 607 is emitted to the PBS prism 609 via the phase mask 607 and the relay lens 608.
  • the PBS prism 609 transmits the P-polarized signal light emitted from the relay lens 608 and emits the light to the LCOS 610. Also, the PBS prism 609 reflects the signal light emitted from the LCOS 610 and emits it to the relay lens 611. The signal light emitted from the PBS prism 609 to the relay lens 611 is emitted to the optical information recording medium 618 through the relay lens 611, the opening of the spatial filter 612 and the objective lens 613.
  • the LCOS 610 spatially modulates the signal light emitted from the PBS prism 609 based on the modulation information. For example, the LCOS 610 performs modulation based on a drive waveform indicating two-dimensional image data (modulation information) output from the control unit 622. Then, the LCOS 610 emits the modulated signal light to the PBS prism 609.
  • FLC or AFLC can be used for LCOS 610 (see, for example, FIGS. 8A and 8B).
  • the reference light emitted from the PBS prism 604 to the mirror 614 is emitted to the galvano mirror 616 via the mirrors 614 and 615.
  • the galvano mirror 616 reflects the reference light emitted from the mirror 615 at a variable angle and emits the light to the scanner lens 617.
  • the angle control of the galvano mirror 616 can be performed by the control unit 622, for example.
  • the scanner lens 617 emits the reference light emitted from the galvano mirror 616 to the optical information recording medium 618.
  • optical information recording medium 618 various optical information recording media such as a photorefractive crystal such as lithium niobate and a photosensitive resin material (photopolymer) can be used, for example. Also, the optical information recording medium 618 may be displaceable under the control of the control unit 622, for example.
  • the signal light emitted from the objective lens 613 and the reference light emitted from the scanner lens 617 enter the optical information recording medium 618 so as to overlap each other.
  • an interference fringe pattern is formed on the optical information recording medium 618, and the optical information recording medium 618 records the formed interference fringe pattern as a hologram.
  • angle multiplex recording can be performed by changing the incident angle of the reference light to the optical information recording medium 618 by controlling the angle of the galvano mirror 616.
  • this hologram is referred to as a "page”
  • a recording area in which pages are angularly multiplexed is referred to as a "book”.
  • the reference light emitted from the scanner lens 617 is incident on the optical information recording medium 618.
  • the quarter-wave plate 619 transmits the reference light emitted from the scanner lens 617 and transmitted through the optical information recording medium 618 to the galvano mirror 620.
  • the galvano mirror 620 reflects the reference light emitted from the 1 ⁇ 4 wavelength plate 619 at a variable angle.
  • the angle control of the galvano mirror 620 can be performed by the control unit 622, for example.
  • the angle control of the galvano mirror 620 is performed in conjunction with the angle control of the galvano mirror 616, whereby the reference light is reflected substantially perpendicularly at the galvano mirror 620 and the reference light is folded back to the quarter wavelength plate 619. .
  • the reference light emitted from the scanner lens 617 and transmitted through the optical information recording medium 618 is converted from S polarized light to P polarized light by passing through the quarter wavelength plate 619 twice and emitted to the optical information recording medium 618 Ru.
  • reproduction light corresponding to the information recorded in the optical information recording medium 618 is emitted to the objective lens 613 as diffracted light of P-polarization.
  • the reproduction light emitted from the optical information recording medium 618 to the objective lens 613 is emitted to the PBS prism 609 via the objective lens 613 and the relay lens 611. At this time, due to the opening of the spatial filter 612 between the relay lenses 611, only the reproduction light which is the diffracted light from the reproduction target book is transmitted to the PBS prism 609.
  • the PBS prism 609 transmits the P-polarized reproduction light emitted from the relay lens 611 to the imaging element 621.
  • the imaging element 621 converts the reproduction light emitted from the PBS prism 609 into an electric signal. Thus, an electrical signal indicating information recorded on the optical information recording medium 618 is obtained.
  • the imaging element 621 outputs the converted electrical signal.
  • the electrical signal output from the imaging element 621 is output to the outside of the optical recording device 600, for example.
  • a solid-state imaging device such as a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) can be used.
  • CMOS complementary metal oxide semiconductor
  • the control unit 622 controls the LCOS 610, the polarization variable element 603, and the like at the time of recording information on the optical information recording medium 618 or reproducing information from the optical information recording medium 618.
  • the control unit 622 supplies (writes) a drive waveform indicating information to be recorded (modulation information) to the LCOS 610, and generates signal light and reference light from the PBS prism 604. Supplies a drive waveform to the polarization variable element 603 so that However, even when recording information on the optical information recording medium 618, the control unit 622 supplies a drive waveform to the polarization variable element 603 so that the signal light is not emitted from the PBS prism 604 when writing information on the LCOS 610. Do.
  • controller 622 supplies a drive waveform to the polarization variable element 603 so that only the reference light is emitted from the PBS prism 604 when the information from the optical information recording medium 618 is reproduced.
  • control unit 622 controls the angle of the galvano mirror 616 to control a book to be recorded and the like. Further, the control unit 622 controls an angle of the galvano mirrors 616 and 620 at the time of reproducing information from the optical information recording medium 618 to control a book to be reproduced and the like. In FIG. 6, the connection between the control unit 622 and the galvano mirrors 616 and 620 is not shown. The control unit 622 may move the book to be recorded by changing the position of the optical information recording medium 618 with respect to the objective lens 613.
  • the contrast between the LCOS 610 and the polarization variable element 603 and the PBS prism 604 can be increased, so that, for example, the recording accuracy with respect to the optical information recording medium 618 is improved. be able to.
  • FIG. 7 is a view showing an example of a polarization variable element using a ferroelectric liquid crystal.
  • a liquid crystal cell 700 shown in FIG. 7 can be used as the polarization variable element 603 shown in FIG.
  • the liquid crystal cell 700 includes a ferroelectric liquid crystal cell 710 including a ferroelectric liquid crystal layer 710, glass substrates 721 and 722, a common electrode 730, a signal electrode 740, a sealing material 750, and alignment films 761 and 762.
  • Liquid crystal module The ferroelectric liquid crystal layer 710 is a ferroelectric liquid crystal layer having two stable states (for example, liquid crystal molecular states 201 and 202 shown in FIG. 2).
  • the glass substrates 721 and 722 are a pair of glass substrates sandwiching the ferroelectric liquid crystal layer 710.
  • the glass substrates 721 and 722 are fixed by a sealing material 750.
  • common electrodes 730 and signal electrodes 740 as drive electrodes which are transparent electrodes are provided on opposing surfaces of the glass substrates 721 and 722, and alignment films 761 and 762 are provided thereon.
  • Lt is a light beam transmitted through the liquid crystal cell 700.
  • FIG. 8A is a view showing an example of LCOS using a ferroelectric liquid crystal.
  • the LCOS 610 shown in FIG. 6 can be implemented, for example, by the reflective LCOS 800 shown in FIG. 8A.
  • the reflective LCOS 800 includes a transparent electrode substrate 810, a ferroelectric liquid crystal layer 820, reflective electrodes 831 to 833, a silicon oxide film layer 840, light shielding layers 851 to 854 as a reflective member, and a silicon oxide film layer 860.
  • the ferroelectric liquid crystal layer 820 is sandwiched between the silicon oxide film layer 840 provided with the reflective electrodes 831 to 833 and the transparent electrode substrate 810, and the transparent electrode substrate 810 and the ferroelectric liquid crystal layer 820 are formed. It is a reflection type liquid crystal optical element in which transmitted light is reflected by the reflection electrodes 831 to 833 and emitted from the transparent electrode substrate 810.
  • the transparent electrode substrate 810 can be formed, for example, by overlapping a glass substrate and a transparent electrode.
  • the transparent electrode can be formed of, for example, ITO (indium tin oxide).
  • the transparent electrode substrate 810 can be formed, for example, by coating ITO on a glass substrate.
  • a voltage is applied to the transparent electrode substrate 810 from, for example, a control substrate of the reflective LCOS 800.
  • the ferroelectric liquid crystal layer 820 is provided between the transparent electrode substrate 810 and the reflective electrodes 831 to 833, and has a ferroelectric liquid crystal layer having two stable states (for example, liquid crystal molecular states 201 and 202 shown in FIG. 2). It is.
  • the ferroelectric liquid crystal layer 820 changes the liquid crystal alignment according to the voltage applied between the transparent electrode substrate 810 and the reflective electrodes 831 to 833.
  • the reflective electrodes 831 to 833 are reflective pixel electrodes that reflect light. Reflective electrodes 831 to 833 are arranged, for example, at equal intervals and in silicon oxide film layer 840 with a gap. The reflective electrodes 831 to 833 can be formed of, for example, aluminum.
  • each reflective electrode of the reflective LCOS 800 is two-dimensionally (that is, in a matrix) with respect to the silicon oxide film layer 840. Be placed.
  • the silicon oxide film layer 840 is a layer of SiO 2 (silicon dioxide) provided between the reflective electrodes 831 to 833 and the light shielding layers 851 to 854.
  • the silicon oxide film layer 840 is provided with vias 894 to 896 penetrating the silicon oxide film layer 840 and connecting the reflective electrodes 831 to 833 and the contact holes 891 to 893.
  • the light shielding layers 851 to 854 are light shielding layers that shield light from the silicon oxide film layer 840 to the silicon oxide film layer 860.
  • the light shielding layers 851 to 854 are reflecting members for reflecting the light transmitted through the gap between the reflective electrodes 831 to 833 among the light transmitted through the ferroelectric liquid crystal layer 820.
  • the light shielding layers 851 to 854 can be formed of, for example, aluminum.
  • the reflective LCOS 800 may have more light blocking layers. .
  • the light shielding layers 851 to 854 aligned in the one-dimensional direction are illustrated in FIG. 8A, the light shielding layers of the reflective LCOS 800 are arranged in the two-dimensional direction with respect to the silicon oxide film layer 840.
  • the silicon oxide film layer 860 is a layer of SiO 2 (silicon dioxide) provided between the light shielding layers 851 to 854 and the silicon layer 880.
  • the silicon oxide film layer 860 is provided with contact holes 891 to 893 penetrating the silicon oxide film layer 860 and connecting the vias 894 to 896 and the transistors 871 to 873.
  • the silicon layer 880 is provided with transistors 871 to 873.
  • the transistors 871 to 873 apply voltages to the reflective electrodes 831 to 833 through the contact holes 891 to 893 and the vias 894 to 896, respectively.
  • each transistor of the reflective LCOS 800 is arranged in the two-dimensional direction with respect to the silicon oxide film layer 840 corresponding to each reflective electrode. Be done.
  • FIG. 8B is a view showing an example of light in the LCOS shown in FIG. 8A.
  • parts that are the same as the parts shown in FIG. 8A are given the same reference numerals, and descriptions thereof will be omitted.
  • light is perpendicularly incident on the reflective LCOS 800 from the transparent electrode substrate 810.
  • the lights 801 to 803 shown in FIG. 8B are lights entering the reflective LCOS 800 and transmitted through the ferroelectric liquid crystal layer 820, respectively, which are incident on the reflection electrodes 831 to 833, respectively.
  • the lights 801 to 803 are reflected by the reflection electrodes 831 to 833, respectively, pass through the ferroelectric liquid crystal layer 820, and are emitted from the transparent electrode substrate 810.
  • the liquid crystal alignment of each portion of the ferroelectric liquid crystal layer 820 through which the light 801 to 803 is transmitted is changed by each voltage applied to the reflective electrodes 831 to 833 by the transistors 871 to 873.
  • the lights 801 to 803 are modulated by the transistors 871 to 873 in accordance with the voltages applied to the reflective electrodes 831 to 833, and the modulated lights 801 to 803 are emitted from the transparent electrode substrate 810.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the configuration of the control unit.
  • the control unit 622 shown in FIG. 6 includes a control circuit 901, a waveform generation circuit 902, a drive circuit 903, a waveform generation circuit 904, and a drive circuit 905.
  • the control unit 622 performs writing of modulation information (two-dimensional image data) to the LCOS 610 and control of a drive waveform to be supplied to the polarization variable element 603. Further, although not shown, the control unit 622 may perform angle control of the galvano mirrors 616 and 620, control of movement of the optical information recording medium 618, and the like.
  • control circuit 901 outputs a signal indicating the waveform pattern of the drive waveform of polarization variable element 603 to waveform generation circuit 902.
  • the waveform generation circuit 902 generates a waveform signal of a voltage waveform based on the signal output from the control circuit 901, and outputs the generated waveform signal to the drive circuit 903.
  • the drive circuit 903 supplies a drive waveform based on the waveform signal output from the waveform generation circuit 902 to the polarization variable element 603.
  • the control circuit 901 also outputs a signal indicating a drive waveform according to the modulation information (two-dimensional image data) to the LCOS 610 to the waveform generation circuit 904.
  • the waveform generation circuit 904 generates a waveform signal of a voltage waveform based on the signal output from the control circuit 901, and outputs the generated waveform signal to the drive circuit 905.
  • the drive circuit 905 supplies a drive waveform based on the waveform signal output from the waveform generation circuit 904 to the LCOS 610.
  • the amplitudes of the drive waveforms supplied to the polarization variable element 603 and the LCOS 610 by the control unit 622 are, for example, values of the signals output to the waveform generation circuits 902 and 904 by the control circuit 901 and the waveform generation circuits 902 and 904. It can be adjusted by the power supply etc.
  • the control circuit 901, the waveform generation circuits 902 and 904, and the drive circuits 903 and 905 can be realized by, for example, one or more microcomputers or a custom integrated circuit (IC).
  • the waveform generation circuit 902 may include a power supply.
  • the hardware configuration of each part of the control unit 622 is not limited thereto, and various hardware configurations can be employed.
  • FIG. 10 is a view showing a modified example of the optical recording apparatus according to the embodiment.
  • the optical recording apparatus 600 may include an adjustment unit 1001 in addition to the configuration shown in FIG.
  • the adjustment unit 1001 adjusts the temperature of the polarization variable element 603 and the LCOS 610 directly or indirectly.
  • the adjustment unit 1001 adjusts the overall temperature of the optical recording apparatus 600.
  • various temperature control devices such as, for example, a Peltier element, a heater, a blower, or a combination thereof can be used.
  • the adjustment unit 1001 may have a function of directly or indirectly measuring the temperatures of the polarization variable element 603 and the LCOS 610, and may be an adjustment unit that performs temperature adjustment so that the measured temperature becomes a target temperature. .
  • FIG. 11A is a diagram showing an example of a configuration of a video engine according to the embodiment.
  • a video engine 1100 shown in FIG. 11A includes a light source unit 1101, a lens 1102, a polarization beam splitter 1103, an LCOS 1104, a lens 1105, and a liquid crystal shutter 1106.
  • the optical device 100 shown in FIG. 1 can be implemented by, for example, a video engine 1100.
  • liquid crystal shutter 110 shown in FIG. 1 can be realized by, for example, liquid crystal shutter 1106.
  • the predetermined polarizing optical element described above is, for example, glasses 1331 and 1332 described later.
  • LCOS 120 shown in FIG. 1 can be realized by, for example, LCOS 1104.
  • the supply unit 130 shown in FIG. 1 can be realized, for example, by a control board 1220 (see FIG. 12) described later.
  • the lens 1102 emits the laser beam emitted from the light source unit 1101 to the polarization beam splitter 1103.
  • the polarization beam splitter 1103 reflects the laser beam emitted from the lens 1102 and emits it to the LCOS 1104.
  • the polarization beam splitter 1103 emits the laser beam emitted from the LCOS 1104 to the lens 1105 according to the polarization state.
  • the LCOS 1104 is a modulator that spatially modulates laser light to form an image.
  • the LCOS 1104 reflects the laser beam emitted from the polarization beam splitter 1103 to the polarization beam splitter 1103. Further, the LCOS 1104 controls the polarization state of the reflected light in each pixel in accordance with the voltage applied to each pixel on the surface on which the laser light is reflected. Thereby, the intensity of the laser light transmitted from the polarization beam splitter 1103 to the side of the lens 1105 can be controlled for each pixel.
  • the reflective LCOS 800 shown in FIGS. 8A and 8B can be used.
  • the lens 1105 squeezes the laser beam emitted from the polarization beam splitter 1103 and emits it to the liquid crystal shutter 1106.
  • the lens 1105 may be configured by combining a plurality of lenses.
  • the liquid crystal shutter 1106 controls the polarization state of the laser beam emitted from the lens 1105 and emits it to the subsequent stage.
  • the laser light emitted from the liquid crystal shutter 1106 is projected on a screen, for example.
  • FIG. 11B is a diagram showing a modification of the configuration example of the video engine.
  • the same reference numerals as in FIG. 11A denote the same parts in FIG. 11B and a description thereof will be omitted.
  • the reflected light from the LCOS 1104 may be projected without being narrowed.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a projector to which a video engine is applied.
  • a projector 1200 shown in FIG. 12 includes an image engine 1210, a control board 1220, and a power supply 1230.
  • the video engine 1100 shown in FIG. 11A or 11B can be applied to the video engine 1210.
  • the video engine 1210 includes a red light source 1211, a green light source 1212, a blue light source 1213, an LCOS 1104, and a liquid crystal shutter 1106.
  • the red light source 1211, the green light source 1212, and the blue light source 1213 correspond to the light source unit 1101 shown in FIGS. 11A and 11B.
  • the control board 1220 includes a light source controller 1221, a liquid crystal element controller 1222, an LCOS controller 1223, and a control unit 1224.
  • the light source controller 1221 controls the drive current supplied to the red light source 1211, the green light source 1212 and the blue light source 1213 according to the control from the control unit 1224 so that the red light source 1211, the green light source 1212 and the blue light source 1213 emit light. Control the laser beam.
  • the liquid crystal element controller 1222 controls the polarization state of the laser light emitted from the projector 1200 by controlling the voltage applied to the electrodes of the liquid crystal shutter 1106 according to the control from the control unit 1224.
  • the control unit 1224 includes a video signal processing unit 1225.
  • the video signal processing unit 1225 performs video processing based on the video signal input to the projector 1200.
  • the control unit 1224 controls the light source controller 1221, the liquid crystal element controller 1222, and the LCOS controller 1223 at a predetermined timing based on the video processing in the video signal processing unit 1225.
  • the LCOS controller 1223 modulates the laser light by controlling the voltage applied to the electrodes of the LCOS 1104 according to the control from the control unit 1224, and controls an image or an image of the laser light emitted by the projector 1200. Thus, an image can be displayed by projecting the laser light emitted from the projector 1200 on the screen.
  • the power supply 1230 is a power supply of the control board 1220.
  • the power source 1230 may be a battery.
  • FIG. 13 is a view showing an example of the usage of the projector.
  • Projector 1200 shown in FIG. 13 is, for example, projector 1200 shown in FIG.
  • the projector 1200 outputs the left-handed circularly polarized laser light 1302 and the right-handed circularly polarized laser light 1303 alternately to the screen 1320 under the control of the liquid crystal shutter 1106.
  • the laser beams 1302 and 1303 are modulated so as to be images from different viewpoints by control of the LCOS 1104.
  • the three-dimensional glass 1330 includes a glass 1331 that transmits only the counterclockwise circularly polarized laser beam 1302 and a glass 1332 that transmits only the clockwise circularly polarized laser light 1303. Thereby, the wearer of the three-dimensional glass 1330 can visually recognize the three-dimensional image.
  • the configuration for realizing a three-dimensional video by switching the circularly polarized light has been described here, for example, the three-dimensional video may be realized by switching the linearly polarized light in different directions.
  • the projector 1200 is a projector that emits the signal light modulated by the LCOS 1104 to the glasses 1331 and 1332 (a plurality of polarization filters) transmitting light of different polarization states. Further, the liquid crystal shutter 1106 alternately switches the transmission state of the signal light in the glasses 1331 and 1332 by alternately switching the polarization state of the signal light emitted to the glasses 1331 and 1332. This allows the user to perceive a stereoscopic image.
  • the contrast of the LCOS 1104 and the liquid crystal shutter 1106 can be increased, and a stereoscopic video with high contrast can be realized.
  • FIG. 14 is a view showing a modification of the video engine according to the embodiment.
  • the same parts as those shown in FIG. 11A will be assigned the same reference numerals and explanation thereof will be omitted.
  • the video engine 1100 may include an adjusting unit 1001 in addition to the configuration shown in FIG. 11A.
  • Adjustment unit 1001 is similar to adjustment unit 1001 shown in FIG. 10, for example.
  • the adjustment unit 1001 adjusts the temperature of the LCOS 1104 and the liquid crystal shutter 1106 directly or indirectly. For example, the adjustment unit 1001 adjusts the overall temperature of the video engine 1100. Further, the adjusting unit 1001 may have a function of directly or indirectly measuring the temperatures of the LCOS 1104 and the liquid crystal shutter 1106, and may be an adjusting unit that adjusts the temperature so that the measured temperature becomes the target temperature.
  • the reflected light from the LCOS 1104 may be projected without being narrowed.
  • each contrast of the liquid crystal shutter 110 and the LCOS 120 is made 50% or more of the maximum contrast at the same temperature. Can. Therefore, the contrast of the liquid crystal shutter 110 can be improved.
  • the optical device according to the present invention is useful for an optical device provided with a plurality of liquid crystal cells, and is particularly suitable for an optical device provided with a liquid crystal shutter and LCOS.
  • Optical Device 110 1106 Liquid Crystal Shutter 120, 610, 1104 LCOS 130 Supply part 201, 202 Liquid crystal molecular state 211 to 213 Switching state 310 Temperature switching angle characteristic 320, 401, 402 Temperature contrast characteristic 403 Usable temperature range 510, 520, 530 Table 600
  • Optical recording device 601 Light source 602 Collimate lens 603 Polarization variable Elements 604 and 609 PBS prism 606 beam expander 607 phase mask 608 and 611 relay lens 612 space filter 613 objective lens 614 and mirror 616 and 620 galvano mirror 617 scanner lens 618 optical information recording medium 619 quarter-wave plate 621 imaging element 622 control unit 700 liquid crystal cell 710, 820 ferroelectric liquid crystal layer 721, 722 glass substrate 730 common electrode 740 signal electrode 750 sealing material 7 1,762 alignment film 800 reflective LCOS 810 transparent electrode substrate 831 to 833 reflective electrode 840, 860 silicon oxide film layer 851 to 854 light shielding layer 871 to 8

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)
  • Optical Head (AREA)

Abstract

 液晶シャッタ(110)は、第1液晶材料を用いた液晶シャッタであって、供給される駆動波形に応じて光の所定箇所への照射を制御する。LCOS(120)は、第1液晶材料と異なる第2液晶材料を用いたLCOSであって、供給される駆動波形に応じて光を変調する。供給部(130)は、液晶シャッタ(110)およびLCOS(120)のコントラストがそれぞれ同一の温度で最大コントラストの50%以上となるように調整した各駆動波形をそれぞれ液晶シャッタ(110)およびLCOS(120)に供給する。

Description

光学デバイス
 本発明は、光情報記録媒体に情報を記録する光学デバイスに関する。
 従来、LCOS(Liquid Crystal On Silicon:液晶オンシリコン)などの空間光変調器によって変調した信号光を光情報記録媒体に照射してホログラムを形成することで情報信号を記録し、あるいは光情報記録媒体のホログラムに参照光を照射することで情報信号を再生するホログラム用光ピックアップ装置が知られている(たとえば、下記特許文献1参照。)。
 また、このホログラム用光ピックアップ装置などにおいて、LCOSに対する変調情報の書き込み時に、光情報記録媒体へ信号光が照射されないように液晶シャッタを設ける構成が知られている。また、この他にも、プロジェクタなど、光学デバイスの内部に液晶シャッタとLCOSが設けられる各種の構成が知られている。
特開2013-251025号公報
 しかしながら、上述した従来技術において、シャッタと空間光変調器に求められる特性は異なるため、シャッタと空間光変調器に異なる液晶材料が用いられる場合がある。この場合は、温度に対する液晶分子のスイッチング角の特性がシャッタと空間光変調器でそれぞれ異なり、光学デバイスのコントラストを高くすることが困難という問題がある。
 本発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、コントラストの向上を図ることができる光学デバイスを提供することを目的とする。
 上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる光学デバイスは、第1液晶材料を用いた液晶シャッタであって、供給される駆動波形に応じて光の所定箇所への照射を制御する液晶シャッタと、前記第1液晶材料と異なる第2液晶材料を用いた空間光変調器であって、供給される駆動波形に応じて前記光を変調する空間光変調器と、前記液晶シャッタおよび前記空間光変調器のコントラストがそれぞれ同一の温度で最大コントラストの50%以上となるように調整した各駆動波形をそれぞれ前記液晶シャッタおよび前記空間光変調器に供給する供給部と、を備える。
 これにより、液晶シャッタおよび空間光変調器へ供給する各駆動波形の振幅の調整により、それぞれ異なる液晶材料を用いた液晶シャッタおよび空間光変調器の各コントラストを同一の温度で最大コントラストの50%以上にすることができる。
 本発明の一側面によれば、コントラストの向上を図ることができるという効果を奏する。
図1は、実施の形態にかかる光学デバイスの一例を示す図である。 図2は、液晶層にFLCを用いたときの液晶分子状態の一例を示す図である。 図3Aは、液晶層の温度に対するスイッチング角の特性の一例を示す図である。 図3Bは、液晶層の温度に対するコントラストの特性の一例を示す図である。 図4Aは、それぞれの駆動波形を印加した場合の液晶シャッタおよびLCOSの温度に対するコントラスト特性の一例を示す図である。 図4Bは、それぞれの駆動波形を印加した場合の液晶シャッタおよびLCOSの温度に対するコントラスト特性の他の例を示す図である。 図5Aは、液晶シャッタおよびLCOSに用いる液晶材料の特性の一例を示す図である。 図5Bは、液晶シャッタおよびLCOSに用いる液晶材料の選択の一例を示す図である。 図5Cは、液晶シャッタおよびLCOSのギャップおよび駆動波形の最大電圧の一例を示す図である。 図6は、実施の形態にかかる光記録装置の一例を示す図である。 図7は、強誘電性液晶を用いた偏光可変素子の一例を示す図である。 図8Aは、強誘電性液晶を用いたLCOSの一例を示す図である。 図8Bは、図8Aに示したLCOSにおける光の一例を示す図である。 図9は、制御部の構成の一例を示す図である。 図10は、実施の形態にかかる光記録装置の変形例を示す図である。 図11Aは、実施の形態にかかる映像エンジンの構成例を示す図である。 図11Bは、映像エンジンの構成例の変形例を示す図である。 図12は、映像エンジンを適用したプロジェクタの構成例を示す図である。 図13は、プロジェクタの利用形態の一例を示す図である。 図14は、実施の形態にかかる映像エンジンの変形例を示す図である。
 以下に図面を参照して、本発明にかかる光学デバイスの実施の形態を詳細に説明する。
(実施の形態)
(実施の形態にかかる光学デバイス)
 図1は、実施の形態にかかる光学デバイスの一例を示す図である。図1に示すように、実施の形態にかかる光学デバイス100は、液晶シャッタ110と、LCOS120と、供給部130と、を備える。
 液晶シャッタ110は、第1液晶材料を用いた液晶シャッタである。また、液晶シャッタ110は、供給される駆動波形に応じて、光の所定箇所への照射を制御する。たとえば、液晶シャッタ110は、所定の偏光光学素子へ出射される光の偏光状態を切り替えることにより、特定箇所への光の照射を制御する液晶シャッタである。所定の偏光光学素子は、特定箇所への光の透過率が、光の偏光状態によって異なる素子である。
 一例としては、所定の偏光光学素子は、偏光子やPBS(Polarization Beam Splitters:偏光ビームスプリッタ)である。また、所定の偏光光学素子は、光学デバイス100の内部の光学素子であってもよいし、光学デバイス100の外部の光学素子であってもよい。
 LCOS120は、供給される駆動波形に応じて光を変調する空間光変調器である。空間光変調器としては、マトリクス状の画素を有する液晶素子を用いることができる。本実施の形態では、高精細な画素を有するLCOSを空間光変調器として用いている。LCOS120は、第2液晶材料を用いている。第2液晶材料は、液晶シャッタ110に用いられる第1液晶材料とは異なる液晶材料である。たとえば、第1液晶材料および第2液晶材料は、同一の振幅の駆動波形が印加された場合における、温度に対する液晶分子のスイッチング角やねじれ角の特性が互いに異なる液晶材料である。
 一例としては、第1液晶材料および第2液晶材料のそれぞれには、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal:強誘電性液晶)またはAFLC(Anti Ferroelectric Liquid Crystal:反強誘電性液晶)やTN(Twisted Nematic)液晶を用いることができる。特にFLCやAFLCは、応答性に優れ、コントラストが高いため、好適である。
 また、LCOS120は、液晶シャッタ110に対して光学的に直列の関係を有するように設けられている。LCOS120は、液晶シャッタ110の後段に設けられ、液晶シャッタ110から出射された光を変調する。
 また、LCOS120は、液晶シャッタ110と熱的に分離されておらず、液晶シャッタ110とほぼ同じ温度である。
 供給部130は、液晶シャッタ110およびLCOS120に対してそれぞれ駆動波形を供給する。このとき、供給部130は、液晶シャッタ110およびLCOS120の各コントラストが同一の温度で最大コントラストの50%以上となるように調整した各駆動波形をそれぞれ液晶シャッタ110およびLCOS120に供給する。たとえば、供給部130は、液晶シャッタ110およびLCOS120の各コントラストが同一の温度で極大(最大)となるように調整した各駆動波形をそれぞれ液晶シャッタ110およびLCOS120に供給する。
 液晶シャッタ110のコントラストは、所定箇所への光の照射の制御による光のコントラストである。たとえば、液晶シャッタ110のコントラストは、液晶シャッタ110による偏光状態の切り替えによる、上述した所定の偏光光学素子の透過光のコントラストである。LCOS120のコントラストは、LCOS120による変調後、所定の偏光光学素子の透過光のコントラストである。
 図1に示した構成により、液晶シャッタ110およびLCOS120の各コントラストを同一の温度で最大コントラストの50%以上とすることができる。このため、たとえば液晶シャッタ110およびLCOS120の温度を個別に調整しなくても、光学デバイス100の光学特性(コントラスト)を向上させることができるため、装置の簡易化を図ることができる。
 たとえば、液晶シャッタ110およびLCOS120は熱的に分離されていないため、液晶シャッタ110およびLCOS120の温度制御は、光学デバイス100の内部の1つの温度調整部によって行うことができる。また、たとえば光学デバイス100が温度管理された室内に設けられており、液晶シャッタ110およびLCOS120の温度が上述した同一の温度で安定している場合は、光学デバイス100に温度調整部を設けなくてもよい。
(液晶層の液晶分子状態)
 図2は、液晶層にFLCを用いたときの液晶分子状態の一例を示す図である。図2に示すスイッチング状態211~213の液晶分子状態201,202は、図1に示した液晶シャッタ110やLCOS120の液晶層に電圧が印加された場合における液晶分子の2つの安定状態である。
 液晶シャッタ110およびLCOS120は、供給される駆動波形に応じて、液晶分子状態201,202を相互に切り替える。これにより、液晶層を透過した光(信号光)の偏光状態が切り替わる。スイッチング角θは、液晶分子状態201,202における分子長軸方向の角度差である。液晶シャッタ110およびLCOS120のコントラストは、たとえばスイッチング角θが45度である場合に極大となる。
 スイッチング状態211~213は、それぞれ液晶シャッタ110の温度がT0~T2(T0<T1<T2)である場合の液晶分子状態201,202を示している。スイッチング状態211~213に示すように、液晶シャッタ110の温度によって、液晶シャッタ110の液晶分子状態201,202(スイッチング角θ)が変化する。
(液晶層の温度に対するスイッチング角の特性)
 図3Aは、液晶層の温度に対するスイッチング角の特性の一例を示す図である。図3Aにおいて、横軸は液晶層の温度を示し、縦軸は液晶層のスイッチング角θを示している。温度スイッチング角特性310は、液晶シャッタ110やLCOS120の液晶層における、温度に対するスイッチング角θの特性を示している。温度X1は、温度スイッチング角特性310においてスイッチング角θが45度となる液晶層の温度を示している。
 上述したように、液晶シャッタ110およびLCOS120には異なる液晶材料を用いている。また液晶シャッタ110およびLCOS120は異なる駆動波形で駆動を行う。このため、液晶シャッタ110およびLCOS120に対してそれぞれの駆動波形を印加する場合、温度スイッチング角特性310は液晶シャッタ110とLCOS120とで異なる。したがって、液晶シャッタ110およびLCOS120に対してそれぞれの駆動波形を供給する場合、スイッチング角θが45度となる温度X1も液晶シャッタ110とLCOS120とで異なる。
(液晶層の温度に対するコントラストの特性)
 図3Bは、液晶層の温度に対するコントラストの特性の一例を示す図である。図3Bにおいて、横軸は液晶層の温度を示し、縦軸は液晶層のコントラストを示している。温度コントラスト特性320は、それぞれの駆動波形を印加した場合の液晶シャッタ110やLCOS120の液晶層における温度に対する、液晶シャッタ110やLCOS120のコントラストの特性を示している。温度X1は、図3Aに示したように液晶シャッタ110のスイッチング角θが45度となる液晶シャッタ110の温度を示している。したがって、温度コントラスト特性320において、温度がX1であるときにコントラストが極大となる。
 上述したように、液晶シャッタ110およびLCOS120に対してそれぞれの駆動波形を供給する場合、スイッチング角θが45度となる温度X1も液晶シャッタ110とLCOS120とで異なる。したがって、液晶シャッタ110およびLCOS120に対して同じ駆動波形を供給する場合、コントラストが極大となる温度X1も液晶シャッタ110とLCOS120とで異なる。
(液晶シャッタおよびLCOSの温度に対するコントラスト特性)
 図4Aは、それぞれの駆動波形を印加した場合の液晶シャッタおよびLCOSの温度に対するコントラスト特性の一例を示す図である。図4Aにおいて、横軸は液晶層の温度を示し、縦軸は液晶層のコントラストを示している。温度コントラスト特性401は、液晶シャッタ110の液晶層における温度に対するコントラストの特性を示している。温度コントラスト特性402は、LCOS120の液晶層における温度に対するコントラストの特性を示している。
 温度コントラスト特性401,402に示すように、光学デバイス100においては、液晶シャッタ110およびLCOS120へ供給する各駆動波形を調整および最適な材料を用いることにより、温度コントラスト特性401,402の両方を、たとえば同一の温度X1でコントラストが極大となる温度コントラスト特性とする。
 これにより、液晶シャッタ110およびLCOS120の温度をX1に保つことで、液晶シャッタ110およびLCOS120の各コントラストを極大にすることができる。X1は、一例としては40℃とすることができる。
 図4Bは、それぞれの駆動波形を印加した場合の液晶シャッタおよびLCOSの温度に対するコントラスト特性の他の例を示す図である。図4Bにおいて、図4Aに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図4Aにおいては、温度コントラスト特性401,402の両方を、同一の温度X1でコントラストが極大となる温度コントラスト特性とする場合について説明したが、実用上は、液晶シャッタ110およびLCOS120のコントラストは、たとえば同一の温度でそれぞれ最大コントラストの1/2(50%)以上であればよい。温度コントラスト特性401,402のそれぞれの最大コントラストは、たとえば温度コントラスト特性401,402の各極大値である。
 たとえば図4Bに示すように、液晶シャッタ110の温度コントラスト特性401においてコントラストが極大となる温度X1と、LCOS120の温度コントラスト特性402においてコントラストが極大となる温度X1と、がずれていてもよい。この場合に、温度コントラスト特性401,402の各コントラストが、同一の温度において最大コントラストの50%以上となるように、液晶シャッタ110およびLCOS120へ供給する各駆動波形を調整し、液晶シャッタ110およびLCOS120の最適な材料を用いる。図4Bに示す使用可能温度範囲403は、温度コントラスト特性401,402の両方においてコントラストが最大コントラストの50%以上となる温度範囲である。
 液晶シャッタ110やLCOS120における透過率はスイッチング角度に依存し、スイッチング角度は温度に依存する。たとえば液晶シャッタ110およびLCOS120の液晶材料にFLC材料を用いる場合に、50℃以下の温度においては、スイッチング角度の温度依存特性は、温度が±2.5℃で変化する場合にスイッチング角度の変化が±1度以下となる特性である。スイッチング角度の変化が±1度以下の場合には、透過率の変化は0.001%以下となり僅かである。
 ただし、実際のデバイスにおいて、液晶デバイスと入射偏光の角度を最適な状態に合わせこんでも、偏光板やPBSの特性によって微小な光漏れがあり、これによって透過率の変化が約0.001%となる。したがって、スイッチング角度が±1度程ずれると、コントラストとしては約1/2になるが、実用上はコントラストが約1/2でもよい。
 たとえば、実際にはパネルの機械精度や、使用するヒータや温度計の精度などの問題により、温度コントラスト特性401,402の両方を、同一の温度X1でコントラストが極大となる温度コントラスト特性とすることが困難である場合がある。しかし、光学デバイス100の設計は通常、スイッチング角度の±1度程度のずれの発生、すなわちコントラストが最大コントラストの50%以上を見込んで行われるため、実用上はコントラストが約1/2以上となればよい。
 仮に、液晶シャッタ110およびLCOS120のコントラストがそれぞれ最大コントラストの1/2(50%)未満になると、測定データの精度が悪くなる。たとえば、光学デバイス100をホログラフィックメモリなどの光記録装置に適用する場合は、光記録媒体(たとえば光ディスク)への書き込み情報のエラーが発生する。
 このように、たとえばホログラフィックメモリなど光記録装置においては、液晶シャッタ110およびLCOS120の各コントラストが同一の温度で最大コントラストの50%以上となればよい。そのために、たとえば、液晶シャッタ110およびLCOS120のコントラストの極大値となる各温度の差が±2.5度以内(スイッチング角度のずれが±1度以下)となればよい。
 なお、コントラストは、白の透過率/黒の透過率として定義することができる。白の透過率は、液晶シャッタ110が光を遮断しない状態における光の透過率である。黒の透過率は、液晶シャッタ110が光を遮断する状態における光の透過率である。
(液晶シャッタおよびLCOSに用いる液晶材料の特性)
 図5Aは、液晶シャッタおよびLCOSに用いる液晶材料の特性の一例を示す図である。液晶シャッタ110とLCOS120とでは求められる特性がそれぞれ異なる。このため、上述したように、液晶シャッタ110とLCOS120では異なる液晶材料が用いられる。たとえば、液晶シャッタ110には、応答速度を優先した液晶材料が用いられる。また、LCOS120には、透過率を優先した液晶材料が用いられる。
 図5Aに示すテーブル510は、液晶シャッタ110およびLCOS120のそれぞれについて求められる物理定数を示している。たとえば、液晶シャッタ110は、LCOS120に比べて、アイソトロピック相からネマティック相への相転移温度(I-N)が低い液晶材料が用いられる。
 また、液晶シャッタ110は、LCOS120に比べてスイッチング角θが大きい液晶材料が用いられる。また、液晶シャッタ110は、LCOS120に比べて応答速度が高い液晶材料が用いられる。また、液晶シャッタ110は、LCOS120に比べて粘度が低い液晶材料が用いられる。その他、自発分極など、液晶シャッタ110とLCOS120では求められる各物理定数が異なる。
(液晶シャッタおよびLCOSに用いる液晶材料の選択)
 図5Bは、液晶シャッタおよびLCOSに用いる液晶材料の選択の一例を示す図である。一例としては、液晶シャッタ110およびLCOS120の各液晶材料を、図5Bのテーブル520に示す特性の液晶材料とすることができる。
 テーブル520に示す例では、液晶シャッタ110とLCOS120の各液晶材料で異なる物理定数として、アイソトロピック相からネマティック相への相転移温度(I-N)と、ネマティック相からスメクティックA相への相転移温度(N-SmA)と、スメクティックA相からスメクティックCスター相への相転移温度(SmA-SmC*)と、各温度(30℃、40℃、50℃)における各応答速度と、が挙げられる。
(液晶シャッタおよびLCOSのギャップおよび駆動波形)
 図5Cは、液晶シャッタおよびLCOSのギャップおよび駆動波形の最大電圧の一例を示す図である。液晶シャッタ110およびLCOS120へ供給する駆動波形の最大電圧は、液晶シャッタ110およびLCOS120のギャップ(セルギャップ)などによっても制限される。このため、液晶シャッタ110およびLCOS120へ供給する各駆動波形は、液晶シャッタ110およびLCOS120のギャップや、上述した温度コントラスト特性320に応じて決定することができる。
 たとえば図5Cのテーブル530に示す例では、液晶シャッタ110およびLCOS120のギャップがそれぞれ1.1[μm]、0.5[μm]である場合に、液晶シャッタ110およびLCOS120の駆動波形の振幅をそれぞれ3[Vp-p]、7[Vp-p]としている。
(駆動波形の決定方法)
 たとえば、光学デバイス100の設計者は、液晶シャッタ110およびLCOS120にそれぞれ求められる特性から液晶シャッタ110およびLCOS120の液晶材料を選択する。液晶材料の選択は、たとえば、液晶材料の種類の選定や、複数種類の液晶材料の調合などによって行うことができる。
 設計者は、選択した液晶材料を用いた液晶シャッタ110について、液晶シャッタ110の温度を変化させながら液晶シャッタ110のコントラストを検出し、コントラストが極大となる液晶シャッタ110の温度を特定する。コントラストの検出は、たとえば、液晶シャッタ110の出射光をPD(Photo Detector)によって検出することによって行うことができる。
 また、設計者は、上述したコントラストが極大となる液晶シャッタ110の温度の特定を、液晶シャッタ110が動作可能な複数の駆動波形について行う。これにより、液晶シャッタ110の複数の駆動波形について、コントラストが極大となる液晶シャッタ110の温度を特定することができる。
 また、LCOS120についても同様に、選択した液晶材料を用いたLCOS120について、LCOS120の温度を変化させながらLCOS120のコントラストを検出し、コントラストが極大となるLCOS120の温度を特定する。また、設計者は、コントラストが極大となるLCOS120の温度の特定を、LCOS120が動作可能な複数の駆動波形について行う。これにより、LCOS120の複数の駆動波形について、コントラストが極大となるLCOS120の温度を特定することができる。
 そして、設計者は、液晶シャッタ110およびLCOS120の駆動波形の組み合わせのうちの、特定した温度が同一となる組み合わせを選択する。これにより、コントラストが極大となる温度が同一となる、液晶シャッタ110およびLCOS120の駆動波形の組み合わせを決定することができる。
 または、設計者は、液晶シャッタ110およびLCOS120の各コントラストが同一の温度で最大コントラストの50%以上となるように、以下のように設計を行ってもよい。すなわち、設計者は、選択した液晶材料を用いた液晶シャッタ110について、液晶シャッタ110の温度を変化させながら液晶シャッタ110のコントラストを検出し、コントラストが最大コントラストの50%以上となる液晶シャッタ110の温度範囲を特定する。
 また、設計者は、上述したコントラストが最大コントラストの50%以上となる液晶シャッタ110の温度範囲の特定を、液晶シャッタ110が動作可能な複数の駆動波形について行う。これにより、液晶シャッタ110の複数の駆動波形について、コントラストが最大コントラストの50%以上となる液晶シャッタ110の温度範囲を特定することができる。
 また、LCOS120についても同様に、選択した液晶材料を用いたLCOS120について、LCOS120の温度を変化させながらLCOS120のコントラストを検出し、コントラストが最大コントラストの50%以上となるLCOS120の温度範囲を特定する。また、設計者は、コントラストが最大コントラストの50%以上となるLCOS120の温度範囲の特定を、LCOS120が動作可能な複数の駆動波形について行う。これにより、LCOS120の複数の駆動波形について、コントラストが最大コントラストの50%以上となるLCOS120の温度範囲を特定することができる。
 そして、設計者は、液晶シャッタ110およびLCOS120の駆動波形の組み合わせのうちの、特定した各温度範囲の少なくとも一部が重複する組み合わせを選択する。これにより、同一の温度においてコントラストが最大コントラストの50%以上となる、液晶シャッタ110およびLCOS120の駆動波形の組み合わせを決定することができる。
 また、設計者は、特定した各温度範囲の重複部分(たとえば図4Bの使用可能温度範囲403)の幅が、光学デバイス100の環境の温度変動幅以上となるように液晶シャッタ110およびLCOS120の駆動波形の組み合わせを選択してもよい。これにより、光学デバイス100の温度変動があっても、液晶シャッタ110およびLCOS120の各コントラストを同一の温度で最大コントラストの50%以上にすることができる。
(実施の形態にかかる光記録装置)
 図6は、実施の形態にかかる光記録装置の一例を示す図である。図1に示した光学デバイス100は、一例としては、図6に示す光記録装置600により実現することができる。光記録装置600は、光源601と、コリメートレンズ602と、偏光可変素子603と、PBSプリズム604と、ビームエキスパンダ606と、位相マスク607と、リレーレンズ608と、PBSプリズム609と、LCOS610と、リレーレンズ611と、空間フィルタ612と、対物レンズ613と、ミラー614と、ミラー615と、ガルバノミラー616と、スキャナレンズ617と、光情報記録媒体618と、1/4波長板619と、ガルバノミラー620と、撮像素子621と、制御部622と、を備える。
 光記録装置600は、LCOS610により空間的に変調した信号光を光情報記録媒体618に照射することで光情報記録媒体618に情報を記録する。また、光記録装置600は、光情報記録媒体618に参照光を照射することで得られる再生光を撮像素子621によって電気信号に変換することで情報を読み出す。
 図1に示した光学デバイス100は、たとえば光記録装置600によって実現することができる。この場合に、図1に示した液晶シャッタ110は、たとえば偏光可変素子603によって実現することができる。また、上述した所定の偏光光学素子は、たとえばPBSプリズム604である。また、図1に示したLCOS120は、たとえばLCOS610によって実現することができる。また、図1に示した供給部130は、たとえば制御部622によって実現することができる。
 光源601は、光ビームをコリメートレンズ602へ出射する。光源601から出射される光ビームは、たとえば所定の直線偏光の連続光とすることができる。光源601には、たとえばLD(Laser Diode:レーザダイオード)を用いることができる。コリメートレンズ602は、光源601から出射された光ビームを所定のビーム径の光ビームにコリメートし、コリメートした光ビームを偏光可変素子603へ出射する。
 偏光可変素子603は、制御部622から供給される駆動波形に応じて、コリメートレンズ602から出射される光ビームの偏光状態を調整する。たとえば、偏光可変素子603は、光情報記録媒体618への情報の記録時には、光ビームの偏光状態を、P偏光およびS偏光を含む偏光状態とする。
 また、偏光可変素子603は、光情報記録媒体618からの情報の再生時には、光ビームの偏光状態をS偏光とする。偏光可変素子603は、偏光状態を調整した光ビームをPBSプリズム604へ出射する。偏光可変素子603には、たとえばFLCやAFLC、TN液晶などを用いることができる(たとえば図7参照)。
 PBSプリズム604は、偏光可変素子603から出射されたP偏光の光ビームを透過させて、信号光としてビームエキスパンダ606へ出射するPBSである。また、PBSプリズム604は、偏光可変素子603から出射されたS偏光の光ビームを反射させて、参照光としてミラー614へ出射する。これにより、光情報記録媒体618への情報の記録時には、P偏光の信号光がビームエキスパンダ606へ出射され、S偏光の参照光がミラー614へ出射される。また、光情報記録媒体618からの情報の再生時には、S偏光の参照光がミラー614へ出射される。
 ビームエキスパンダ606は、PBSプリズム604から出射された信号光のビーム経を所定のビーム経に拡張し、ビーム経を拡張した信号光を位相マスク607へ出射する。ビームエキスパンダ606から位相マスク607へ出射された信号光は、位相マスク607およびリレーレンズ608を介してPBSプリズム609へ出射される。
 PBSプリズム609は、リレーレンズ608から出射されたP偏光の信号光を透過させてLCOS610へ出射する。また、PBSプリズム609は、LCOS610から出射された信号光を反射させてリレーレンズ611へ出射する。PBSプリズム609からリレーレンズ611へ出射された信号光は、リレーレンズ611、空間フィルタ612の開口部および対物レンズ613を介して光情報記録媒体618へ出射される。
 LCOS610は、PBSプリズム609から出射された信号光を変調情報に基づいて空間的に変調する。たとえば、LCOS610は、制御部622から出力された2次元画像データ(変調情報)を示す駆動波形に基づく変調を行う。そして、LCOS610は、変調した信号光をPBSプリズム609へ出射する。LCOS610には、たとえばFLCやAFLCを用いることができる(たとえば図8A,図8B参照)。
 PBSプリズム604からミラー614へ出射された参照光は、ミラー614,615を介してガルバノミラー616へ出射される。ガルバノミラー616は、ミラー615から出射された参照光を可変の角度で反射させてスキャナレンズ617へ出射する。ガルバノミラー616の角度制御は、たとえば制御部622によって行うことができる。スキャナレンズ617は、ガルバノミラー616から出射された参照光を光情報記録媒体618へ出射する。
 光情報記録媒体618には、たとえば、ニオブ酸リチウムなどのフォトリフラクティブ結晶や、感光性樹脂材料(フォトポリマ)など、各種の光情報記録媒体を用いることができる。また、光情報記録媒体618は、たとえば制御部622からの制御によって変位可能であってもよい。
 情報の記録時において、光情報記録媒体618には、対物レンズ613から出射された信号光と、スキャナレンズ617から出射された参照光と、が互いに重ねあうように入射する。これにより、光情報記録媒体618に干渉縞パターンが形成され、光情報記録媒体618は形成された干渉縞パターンをホログラムとして記録する。また、ガルバノミラー616の角度制御により、光情報記録媒体618に対する参照光の入射角度を変化させることで角度多重記録を行うことができる。本実施の形態では、このホログラムを「ページ」と呼び、ページが角度多重化されている記録領域のことを「ブック」と呼ぶ。
 情報の再生時において、光情報記録媒体618には、スキャナレンズ617から出射された参照光が入射する。1/4波長板619は、スキャナレンズ617から出射され光情報記録媒体618を透過した参照光を通過させてガルバノミラー620へ出射する。
 ガルバノミラー620は、1/4波長板619から出射された参照光を可変の角度で反射させる。ガルバノミラー620の角度制御は、たとえば制御部622によって行うことができる。このとき、ガルバノミラー620の角度制御がガルバノミラー616の角度制御と連動して行われることで、ガルバノミラー620において参照光が略垂直に反射し、参照光が1/4波長板619へ折り返される。
 したがって、スキャナレンズ617から出射され光情報記録媒体618を透過した参照光は、1/4波長板619を2回通過することによってS偏光からP偏光に変換され、光情報記録媒体618へ出射される。これにより、光情報記録媒体618に記録された情報に応じた再生光がP偏光の回折光として対物レンズ613へ出射される。
 光情報記録媒体618から対物レンズ613へ出射された再生光は、対物レンズ613およびリレーレンズ611を介してPBSプリズム609へ出射される。このとき、リレーレンズ611の間の空間フィルタ612の開口部によって、再生対象ブックからの回折光である再生光のみがPBSプリズム609へ透過する。
 PBSプリズム609は、リレーレンズ611から出射されたP偏光の再生光を透過させて撮像素子621へ出射する。
 撮像素子621は、PBSプリズム609から出射された再生光を電気信号に変換する。これにより、光情報記録媒体618に記録された情報を示す電気信号が得られる。撮像素子621は、変換した電気信号を出力する。撮像素子621から出力された電気信号は、たとえば光記録装置600の外部へ出力される。撮像素子621には、たとえばCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)などの固体撮像素子を用いることができる。
 制御部622は、光情報記録媒体618への情報の記録時や光情報記録媒体618からの情報の再生時において、LCOS610や偏光可変素子603などの制御を行う。
 たとえば、制御部622は、光情報記録媒体618への情報の記録時に、記録対象の情報(変調情報)を示す駆動波形をLCOS610へ供給(書き込み)するとともに、PBSプリズム604から信号光および参照光が出射されるように、偏光可変素子603に駆動波形を供給する。ただし、制御部622は、光情報記録媒体618に対する情報の記録時であっても、LCOS610に対する情報の書き込み時には、PBSプリズム604から信号光が出射されないように、偏光可変素子603に駆動波形を供給する。
 また、制御部622は、光情報記録媒体618からの情報の再生時に、PBSプリズム604から参照光のみが出射されるように、偏光可変素子603に駆動波形を供給する。
 また、制御部622は、光情報記録媒体618への情報の記録時に、ガルバノミラー616の角度制御を行うことで、記録対象のブックなどを制御する。また、制御部622は、光情報記録媒体618からの情報の再生時に、ガルバノミラー616,620の角度制御を行うことで、再生対象のブックなどを制御する。なお、図6においては、制御部622とガルバノミラー616,620との接続関係は図示を省略している。また、制御部622は、対物レンズ613に対する光情報記録媒体618の位置を変化させることによって、記録対象のブックの移動を行ってもよい。
 光記録装置600に光学デバイス100を適用することで、LCOS610と、偏光可変素子603およびPBSプリズム604と、のコントラストを高くすることができるため、たとえば光情報記録媒体618に対する記録精度の向上を図ることができる。
(強誘電性液晶を用いた偏光可変素子)
 図7は、強誘電性液晶を用いた偏光可変素子の一例を示す図である。図6に示した偏光可変素子603には、たとえば図7に示す液晶セル700を用いることができる。液晶セル700は、強誘電性液晶層710と、ガラス基板721,722と、共通電極730と、信号電極740と、シール材750と、配向膜761,762と、を備える強誘電性液晶セル(液晶モジュール)である。強誘電性液晶層710は、2つの安定状態(たとえば図2に示した液晶分子状態201,202)を持つ強誘電性液晶層である。
 ガラス基板721,722は、強誘電性液晶層710を挟持する一対のガラス基板である。ガラス基板721,722はシール材750によって固着されている。また、ガラス基板721,722の対向面には透明電極である駆動電極としての共通電極730および信号電極740が設けられており、その上に配向膜761,762が設けられている。Ltは液晶セル700を透過する光ビームである。
(強誘電性液晶を用いたLCOS)
 図8Aは、強誘電性液晶を用いたLCOSの一例を示す図である。図6に示したLCOS610は、たとえば、図8Aに示す反射型LCOS800によって実現することができる。反射型LCOS800は、透明電極基板810と、強誘電性液晶層820と、反射電極831~833と、シリコン酸化膜層840と、反射部材である遮光層851~854と、シリコン酸化膜層860と、トランジスタ871~873と、シリコン層880と、コンタクトホール891~893と、ビア894~896と、を備える。
 反射型LCOS800は、反射電極831~833が設けられたシリコン酸化膜層840と透明電極基板810との間に強誘電性液晶層820が挟まれ、透明電極基板810および強誘電性液晶層820を透過した光を反射電極831~833によって反射させて透明電極基板810から出射する反射型液晶光学素子である。
 透明電極基板810は、たとえばガラス基板と透明電極を重ねることにより形成することができる。透明電極は、たとえばITO(酸化インジウムスズ)によって形成することができる。この場合は、たとえばガラス基板にITOをコーティングすることによって透明電極基板810を形成することができる。透明電極基板810には、たとえば反射型LCOS800の制御基板から電圧が印加される。
 強誘電性液晶層820は、透明電極基板810と反射電極831~833との間に設けられ、2つの安定状態(たとえば図2に示した液晶分子状態201,202)を持つ強誘電性液晶層である。強誘電性液晶層820は、透明電極基板810と反射電極831~833との間に印加される電圧に応じて液晶配向が変化する。
 反射電極831~833は、光を反射させる反射型の画素電極である。反射電極831~833は、たとえば等間隔に、かつ間隙を有するようにシリコン酸化膜層840に配置される。反射電極831~833は、たとえばアルミニウムによって形成することができる。
 図8Aでは反射型LCOS800の一部のみを図示しているため、反射電極としては反射電極831~833のみを図示しているが、反射型LCOS800はさらに多くの反射電極を有していてもよい。また、図8Aでは1次元方向に並んだ反射電極831~833のみを図示しているが、反射型LCOS800の各反射電極はシリコン酸化膜層840に対して2次元方向に(すなわちマトリクス状に)配置される。
 シリコン酸化膜層840は、反射電極831~833と遮光層851~854との間に設けられるSiO2(二酸化ケイ素)の層である。シリコン酸化膜層840には、シリコン酸化膜層840を貫通し、反射電極831~833とコンタクトホール891~893とを接続するビア894~896が設けられている。
 遮光層851~854は、シリコン酸化膜層840からシリコン酸化膜層860への光を遮光する遮光層である。また、遮光層851~854は、強誘電性液晶層820を透過した光のうちの反射電極831~833の間隙を通過した光を反射させる反射部材である。遮光層851~854は、たとえばアルミニウムによって形成することができる。
 図8Aでは反射型LCOS800の一部のみを図示しているため、遮光層としては遮光層851~854のみを図示しているが、反射型LCOS800はさらに多くの遮光層を有していてもよい。また、図8Aでは1次元方向に並んだ遮光層851~854のみを図示しているが、反射型LCOS800の各遮光層はシリコン酸化膜層840に対して2次元方向に配置される。
 シリコン酸化膜層860は、遮光層851~854とシリコン層880との間に設けられるSiO2(二酸化ケイ素)の層である。シリコン酸化膜層860には、シリコン酸化膜層860を貫通し、ビア894~896とトランジスタ871~873とを接続するコンタクトホール891~893が設けられている。
 シリコン層880にはトランジスタ871~873が設けられている。トランジスタ871~873は、それぞれコンタクトホール891~893およびビア894~896を介して反射電極831~833へ電圧を印加する。
 図8Aでは反射型LCOS800の一部のみを図示しているため、トランジスタとしてはトランジスタ871~873のみを図示しているが、反射型LCOS800は反射電極に対応するトランジスタを有する。また、図8Aでは2次元方向に並んだトランジスタ871~873のみを図示しているが、反射型LCOS800の各トランジスタは各反射電極に対応してシリコン酸化膜層840に対して2次元方向に配置される。
(LCOSにおける光)
 図8Bは、図8Aに示したLCOSにおける光の一例を示す図である。図8Bにおいて、図8Aに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。反射型LCOS800には、たとえば透明電極基板810から垂直に光が入射する。
 図8Bに示す光801~803は、反射型LCOS800へ入射して強誘電性液晶層820を透過した光のうちのそれぞれ反射電極831~833へ入射する各光である。光801~803は、それぞれ反射電極831~833において反射し、強誘電性液晶層820を透過して透明電極基板810から出射される。また、トランジスタ871~873によって反射電極831~833へ印加される各電圧によって、強誘電性液晶層820において光801~803が透過する各部分の液晶配向が変化する。
 このため、トランジスタ871~873によって反射電極831~833へ印加される各電圧に応じて光801~803が変調され、変調された光801~803が透明電極基板810から出射される。
 なお、図8A,図8Bにおける各部の縮尺は、実際の寸法と異なって図示されている。
(制御部の構成)
 図9は、制御部の構成の一例を示す図である。図6に示した制御部622は、たとえば、図9に示すように、制御回路901と、波形生成回路902と、駆動回路903と、波形生成回路904と、駆動回路905と、を備える。
 制御部622は、LCOS610への変調情報(2次元画像データ)の書き込みや、偏光可変素子603へ供給する駆動波形などの制御を行う。また、図示しないが、制御部622は、ガルバノミラー616,620の角度制御や、光情報記録媒体618の移動などの制御を行ってもよい。
 たとえば、制御回路901は、偏光可変素子603の駆動波形の波形パターンを示す信号を波形生成回路902へ出力する。波形生成回路902は、制御回路901から出力された信号に基づく電圧波形の波形信号を生成し、生成した波形信号を駆動回路903へ出力する。駆動回路903は、波形生成回路902から出力された波形信号に基づく駆動波形を偏光可変素子603へ供給する。
 また、制御回路901は、LCOS610への変調情報(2次元画像データ)に応じた駆動波形を示す信号を波形生成回路904へ出力する。波形生成回路904は、制御回路901から出力された信号に基づく電圧波形の波形信号を生成し、生成した波形信号を駆動回路905へ出力する。駆動回路905は、波形生成回路904から出力された波形信号に基づく駆動波形をLCOS610へ供給する。
 制御部622が偏光可変素子603およびLCOS610へ供給する駆動波形の各振幅は、たとえば、制御回路901が波形生成回路902,904へ出力される各信号の値や、波形生成回路902,904で用いる電源などによって調整することができる。
 制御回路901、波形生成回路902,904、駆動回路903,905は、たとえば、1つまたは複数のマイクロコンピュータやカスタムIC(Integrated Circuit)などによって実現することができる。また、波形生成回路902には電源が含まれていてもよい。ただし、制御部622の各部のハードウェア構成はこれらに限らず、各種のハードウェア構成とすることができる。
(実施の形態にかかる光記録装置の変形例)
 図10は、実施の形態にかかる光記録装置の変形例を示す図である。図10において、図6に示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図10に示すように、光記録装置600は、図6に示した構成に加えて調整部1001を備えていてもよい。
 調整部1001は、偏光可変素子603およびLCOS610の温度を直接的または間接的に調整する。たとえば調整部1001は、光記録装置600の全体の温度を調整する。調整部1001には、たとえばペルチェ素子、ヒータ、送風機やこれらの組み合わせなど各種の温度調整装置を用いることができる。また、調整部1001は、偏光可変素子603およびLCOS610の温度を直接的または間接的に測定する機能を有し、測定した温度が目標温度となるように温度調整を行う調整部であってもよい。
(実施の形態にかかる映像エンジンの構成例)
 図11Aは、実施の形態にかかる映像エンジンの構成例を示す図である。図11Aに示す映像エンジン1100は、光源部1101と、レンズ1102と、偏光ビームスプリッタ1103と、LCOS1104と、レンズ1105と、液晶シャッタ1106と、を備える。
 図1に示した光学デバイス100は、たとえば映像エンジン1100によって実現することができる。この場合に、図1に示した液晶シャッタ110は、たとえば液晶シャッタ1106によって実現することができる。また、上述した所定の偏光光学素子は、たとえば後述のグラス1331,1332である。また、図1に示したLCOS120は、たとえばLCOS1104によって実現することができる。また、図1に示した供給部130は、たとえば後述の制御ボード1220(図12参照)によって実現することができる。
 レンズ1102は、光源部1101から出射されたレーザ光を偏光ビームスプリッタ1103へ出射する。偏光ビームスプリッタ1103は、レンズ1102から出射されたレーザ光を反射させてLCOS1104へ出射する。また、偏光ビームスプリッタ1103は、LCOS1104から出射されたレーザ光を、偏光状態に応じてレンズ1105へ出射する。
 LCOS1104は、レーザ光を空間的に変調して映像を形成する変調器である。LCOS1104は、偏光ビームスプリッタ1103から出射されたレーザ光を偏光ビームスプリッタ1103へ反射させる。また、LCOS1104は、レーザ光が反射する面の各画素に印加される電圧に応じて、各画素における反射光の偏光状態を制御する。これにより、偏光ビームスプリッタ1103からレンズ1105の側へ透過するレーザ光の強度を画素ごとに制御することができる。LCOS1104には、たとえば図8A,図8Bに示した反射型LCOS800を用いることができる。
 レンズ1105は、偏光ビームスプリッタ1103から出射されたレーザ光を絞って液晶シャッタ1106へ出射する。レンズ1105はレンズを複数枚組み合わせた構成としてもよい。液晶シャッタ1106は、レンズ1105から出射されたレーザ光の偏光状態を制御して後段へ出射する。液晶シャッタ1106から出射されたレーザ光はたとえばスクリーンに投影される。液晶シャッタ1106には、たとえば図7に示した液晶セル700を用いることができる。
 図11Bは、映像エンジンの構成例の変形例を示す図である。図11Bにおいて、図11Aと同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。たとえば液晶シャッタ1106にFLCを用いる場合は、偏光ビームスプリッタ1103を通過後の光を絞る必要がないため、図11Bに示すように、LCOS1104からの反射光を絞らずに投影してもよい。
(映像エンジンを適用したプロジェクタの構成例)
 図12は、映像エンジンを適用したプロジェクタの構成例を示す図である。図12において、図11A,図11Bに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図12に示すプロジェクタ1200は、映像エンジン1210と、制御ボード1220と、電源1230と、を備えている。
 映像エンジン1210には、たとえば、図11Aまたは図11Bに示した映像エンジン1100を適用することができる。この場合は、映像エンジン1210は、赤色光源1211、緑色光源1212、青色光源1213、LCOS1104および液晶シャッタ1106を含む。赤色光源1211、緑色光源1212、青色光源1213は、図11A,図11Bに示した光源部1101に対応する構成である。
 制御ボード1220は、光源コントローラ1221と、液晶素子コントローラ1222と、LCOSコントローラ1223と、コントロールユニット1224と、を備えている。光源コントローラ1221は、コントロールユニット1224からの制御に従って、赤色光源1211、緑色光源1212および青色光源1213へ供給する駆動電流を制御することで、赤色光源1211、緑色光源1212および青色光源1213が出射する各レーザ光を制御する。
 液晶素子コントローラ1222は、コントロールユニット1224からの制御に従って、液晶シャッタ1106の電極へ印加する電圧を制御することで、プロジェクタ1200が出射するレーザ光の偏光状態を制御する。
 コントロールユニット1224は、映像信号処理ユニット1225を備えている。映像信号処理ユニット1225は、プロジェクタ1200へ入力された映像信号に基づく映像処理を行う。コントロールユニット1224は、映像信号処理ユニット1225における映像処理に基づいて、所定のタイミングで光源コントローラ1221、液晶素子コントローラ1222およびLCOSコントローラ1223を制御する。
 LCOSコントローラ1223は、コントロールユニット1224からの制御に従って、LCOS1104の電極へ印加する電圧を制御することでレーザ光を変調し、プロジェクタ1200が出射するレーザ光の画像や映像を制御する。これにより、プロジェクタ1200が出射するレーザ光をスクリーンに投影することで映像を表示することができる。電源1230は、制御ボード1220の電源である。電源1230はバッテリであってもよい。
(プロジェクタの利用形態)
 図13は、プロジェクタの利用形態の一例を示す図である。図13に示すプロジェクタ1200は、たとえば図12に示したプロジェクタ1200である。プロジェクタ1200は、液晶シャッタ1106の制御により、左回りの円偏光のレーザ光1302と、右回りの円偏光のレーザ光1303と、を交互にスクリーン1320へ出射する。また、レーザ光1302,1303は、LCOS1104の制御により、それぞれ異なる視点からの映像となるように変調される。
 三次元グラス1330は、左回りの円偏光のレーザ光1302のみを透過するグラス1331と、右回りの円偏光のレーザ光1303のみを透過するグラス1332と、を備えている。これにより、三次元グラス1330の装着者に三次元映像を視認させることができる。なお、ここでは円偏光の切り替えにより三次元映像を実現する構成について説明したが、たとえば異なる方向の直線偏光の切り替えにより三次元映像を実現する構成としてもよい。
 このように、プロジェクタ1200は、互いに異なる偏光状態の光を透過させるグラス1331,1332(複数の偏光フィルタ)へ、LCOS1104により変調した信号光を照射するプロジェクタである。また、液晶シャッタ1106は、グラス1331,1332へ照射される信号光の偏光状態を交互に切り替えることにより、グラス1331,1332における信号光の透過状態を交互に切り替える。これにより、ユーザに立体映像を知覚させることができる。
 プロジェクタ1200に光学デバイス100を適用することで、LCOS1104および液晶シャッタ1106のコントラストを高くすることができるため、高いコントラストの立体映像を実現することができる。
(実施の形態にかかる映像エンジンの変形例)
 図14は、実施の形態にかかる映像エンジンの変形例を示す図である。図14において、図11Aに示した部分と同様の部分については同一の符号を付して説明を省略する。図14に示すように、映像エンジン1100は、図11Aに示した構成に加えて調整部1001を備えていてもよい。調整部1001は、たとえば図10に示した調整部1001と同様である。
 調整部1001は、LCOS1104および液晶シャッタ1106の温度を直接的または間接的に調整する。たとえば調整部1001は、映像エンジン1100の全体の温度を調整する。また、調整部1001は、LCOS1104および液晶シャッタ1106の温度を直接的または間接的に測定する機能を有し、測定した温度が目標温度となるように温度調整を行う調整部であってもよい。
 また、図14に示した構成において、図11Bに示したようにLCOS1104からの反射光を絞らずに投影する構成としてもよい。
 以上説明したように、光学デバイス100によれば、液晶シャッタ110およびLCOS120へ供給する各駆動波形の調整により、液晶シャッタ110およびLCOS120の各コントラストを同一の温度で最大コントラストの50%以上にすることができる。このため、液晶シャッタ110のコントラストの向上を図ることができる。
 以上のように、本発明にかかる光学デバイスは、複数の液晶セルを備える光学デバイスに有用であり、特に、液晶シャッタとLCOSを備える光学デバイスに適している。
 100 光学デバイス
 110,1106 液晶シャッタ
 120,610,1104 LCOS
 130 供給部
 201,202 液晶分子状態
 211~213 スイッチング状態
 310 温度スイッチング角特性
 320,401,402 温度コントラスト特性
 403 使用可能温度範囲
 510,520,530 テーブル
 600 光記録装置
 601 光源
 602 コリメートレンズ
 603 偏光可変素子
 604,609 PBSプリズム
 606 ビームエキスパンダ
 607 位相マスク
 608,611 リレーレンズ
 612 空間フィルタ
 613 対物レンズ
 614,615 ミラー
 616,620 ガルバノミラー
 617 スキャナレンズ
 618 光情報記録媒体
 619 1/4波長板
 621 撮像素子
 622 制御部
 700 液晶セル
 710,820 強誘電性液晶層
 721,722 ガラス基板
 730 共通電極
 740 信号電極
 750 シール材
 761,762 配向膜
 800 反射型LCOS
 810 透明電極基板
 831~833 反射電極
 840,860 シリコン酸化膜層
 851~854 遮光層
 871~873 トランジスタ
 880 シリコン層
 891~893 コンタクトホール
 894~896 ビア
 901 制御回路
 902,904 波形生成回路
 903,905 駆動回路
 1001 調整部
 1100,1210 映像エンジン
 1101 光源部
 1102,1105 レンズ
 1103 偏光ビームスプリッタ
 1200 プロジェクタ
 1211 赤色光源
 1212 緑色光源
 1213 青色光源
 1220 制御ボード
 1221 光源コントローラ
 1222 液晶素子コントローラ
 1223 LCOSコントローラ
 1224 コントロールユニット
 1225 映像信号処理ユニット
 1230 電源
 1302,1303 レーザ光
 1320 スクリーン
 1330 三次元グラス
 1331,1332 グラス

Claims (6)

  1.  第1液晶材料を用いた液晶シャッタであって、供給される駆動波形に応じて光の所定箇所への照射を制御する液晶シャッタと、
     前記第1液晶材料と異なる第2液晶材料を用いた空間光変調器であって、供給される駆動波形に応じて前記光を変調する空間光変調器と、
     前記液晶シャッタおよび前記空間光変調器のコントラストがそれぞれ同一の温度で最大コントラストの50%以上となるように調整した各駆動波形をそれぞれ前記液晶シャッタおよび前記空間光変調器に供給する供給部と、
     を備えることを特徴とする光学デバイス。
  2.  前記第1液晶材料および前記第2液晶材料の温度を前記同一の温度に近づくように調整する調整部を備えることを特徴とする請求項1に記載の光学デバイス。
  3.  前記第1液晶材料および前記第2液晶材料のそれぞれは、FLC(Ferroelectric Liquid Crystal:強誘電性液晶)またはAFLC(Anti Ferroelectric Liquid Crystal:反強誘電性液晶)であることを特徴とする請求項1または2に記載の光学デバイス。
  4.  前記第1液晶材料および前記第2液晶材料は、同一の駆動波形が印加された場合における温度に対する液晶分子のスイッチング角の特性が互いに異なる液晶材料であることを特徴とする請求項3に記載の光学デバイス。
  5.  前記空間光変調器により変調した信号光を光情報記録媒体に照射することで前記光情報記録媒体に情報を記録し、前記光情報記録媒体に参照光を照射することで得られる再生光を撮像素子によって電気信号に変換する光記録装置であって、
     前記液晶シャッタは、前記空間光変調器への信号光の照射を制御することを特徴とする請求項1~4のいずれか一つに記載の光学デバイス。
  6.  互いに異なる偏光状態の光を透過させる複数の偏光フィルタへ前記空間光変調器により変調した信号光を照射するプロジェクタであって、
     前記液晶シャッタは、前記信号光の偏光状態を交互に切り替えることにより前記複数の偏光フィルタにおける前記信号光の透過状態を切り替えることを特徴とする請求項1~4のいずれか一つに記載の光学デバイス。
PCT/JP2015/053709 2014-03-19 2015-02-10 光学デバイス WO2015141336A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016508594A JPWO2015141336A1 (ja) 2014-03-19 2015-02-10 光学デバイス
CN201580013414.0A CN106104373A (zh) 2014-03-19 2015-02-10 光学设备
US15/267,580 US20170003532A1 (en) 2014-03-19 2016-09-16 Optical device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014057266 2014-03-19
JP2014-057266 2014-03-19

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US15/267,580 Continuation US20170003532A1 (en) 2014-03-19 2016-09-16 Optical device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015141336A1 true WO2015141336A1 (ja) 2015-09-24

Family

ID=54144316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/053709 WO2015141336A1 (ja) 2014-03-19 2015-02-10 光学デバイス

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20170003532A1 (ja)
JP (1) JPWO2015141336A1 (ja)
CN (1) CN106104373A (ja)
WO (1) WO2015141336A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111147836B (zh) * 2015-05-06 2022-08-05 杜比实验室特许公司 图像投影中的热补偿
US10983355B2 (en) * 2018-01-03 2021-04-20 Sajjad A. Khan Method and system for occlusion capable compact displays

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63265228A (ja) * 1987-04-22 1988-11-01 Nec Corp 液晶表示装置
JPH07270780A (ja) * 1994-03-30 1995-10-20 Mitsubishi Electric Corp 投写型表示装置
JP2001331155A (ja) * 2000-05-22 2001-11-30 Sony Corp 画像表示装置、光学シャッター装置及び画像表示方法
JP2002202523A (ja) * 2000-12-27 2002-07-19 Nippon Seiki Co Ltd 液晶表示装置
JP2007304263A (ja) * 2006-05-10 2007-11-22 Sanyo Electric Co Ltd ホログラフィックメモリ装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5029982A (en) * 1989-09-11 1991-07-09 Tandy Corporation LCD contrast adjustment system
US20070115523A1 (en) * 2005-11-22 2007-05-24 Sanyo Electric Co., Ltd. Holographic memory device
JP4696890B2 (ja) * 2005-12-12 2011-06-08 富士ゼロックス株式会社 ホログラム記録方法及びホログラム記録装置
US7837897B2 (en) * 2009-04-27 2010-11-23 Polytronix, Inc. Polymeric dispersed liquid crystal light shutter device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63265228A (ja) * 1987-04-22 1988-11-01 Nec Corp 液晶表示装置
JPH07270780A (ja) * 1994-03-30 1995-10-20 Mitsubishi Electric Corp 投写型表示装置
JP2001331155A (ja) * 2000-05-22 2001-11-30 Sony Corp 画像表示装置、光学シャッター装置及び画像表示方法
JP2002202523A (ja) * 2000-12-27 2002-07-19 Nippon Seiki Co Ltd 液晶表示装置
JP2007304263A (ja) * 2006-05-10 2007-11-22 Sanyo Electric Co Ltd ホログラフィックメモリ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2015141336A1 (ja) 2017-04-06
US20170003532A1 (en) 2017-01-05
CN106104373A (zh) 2016-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2963503B1 (en) Luminous flux splitting element
TWI409532B (zh) Contains a regular arrangement of controllable light modulating elements An optical modulation method, and an optical modulation device for a total image reproduction apparatus
US5239322A (en) Display apparatus
US7457016B2 (en) Optical system for processing CD, DVD and holographic digital data
KR101506587B1 (ko) 액정 적응 광학을 사용하여 오토 포커스를 행하기 위한 방법 및 장치
US20080198432A1 (en) Hologram reproducing apparatus, hologram reproducing method, and phase modulating element
JP2009258663A (ja) ホログラムを記録する装置
KR102102905B1 (ko) 광 결합장치, 그의 제조 방법, 및 그를 포함한 디지털 홀로그램 영상 표시장치
JP2008299278A (ja) 光走査装置・画像形成装置・光走査方法
JP2000268398A (ja) 光ピックアップ、情報記録装置及び情報再生装置
WO2015141336A1 (ja) 光学デバイス
WO2007017952A1 (ja) 光学素子および光情報記録再生装置
JP5163926B2 (ja) 空間光変調器、情報記録装置および情報再生装置
JP3539425B2 (ja) 光学装置
JP6542137B2 (ja) 光記録再生装置
JPH04223208A (ja) 実時間変形・形状解析方法及び装置
JP6456800B2 (ja) 液晶シャッタ、制御方法および光学装置
JP3552756B2 (ja) マルチビーム光ヘッド
JP6144640B2 (ja) 光記録装置
JP4883210B2 (ja) 光情報記録媒体
US20220260953A1 (en) Apparatus for generating hologram and a method for generating hologram using the same
JPWO2007000800A1 (ja) 光情報記録媒体
JP6925195B2 (ja) 光変調素子
JP2006243760A (ja) 空間光変調装置
JP6478899B2 (ja) 光学装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15765375

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016508594

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15765375

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1