JPH03288881A - optical device - Google Patents
optical deviceInfo
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- JPH03288881A JPH03288881A JP9072990A JP9072990A JPH03288881A JP H03288881 A JPH03288881 A JP H03288881A JP 9072990 A JP9072990 A JP 9072990A JP 9072990 A JP9072990 A JP 9072990A JP H03288881 A JPH03288881 A JP H03288881A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ホログラムを応用した光学装置に関する。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to an optical device using a hologram.
[従来の技術1
従来のレーザビーム位置制御技術では、ポリゴンミラー
、ガルバノミラ−など機械的な可動部分を利用したちの
が主流であった。[Prior art 1] Conventional laser beam position control technology has mainly utilized mechanically movable parts such as polygon mirrors and galvano mirrors.
[発明が解決しようとする課題]
しかしながら、従来の技術では、3次元空間で自由にレ
ーザビーム位置を制御するには、装置規模がたいへん大
がかりな6のとなり、工業的価値を見い出せる用途がき
わめて少なかった。[Problems to be Solved by the Invention] However, with the conventional technology, in order to freely control the laser beam position in three-dimensional space, the scale of the equipment is very large6, and there are very few applications that can find industrial value. There weren't many.
本発明はこのような問題点を解決する6のであって、そ
の目的は、簡便な手段によりレーザビーム位置制御技術
を提供するところにある。The present invention aims to solve these problems6, and its purpose is to provide a laser beam position control technique using simple means.
[課題を解決するための手段]
本発明の第1の光学装置は、液晶ライトバルブと、該液
晶ライトバルブの前後に配置されたレンズ群と、該液晶
ライトバルブへ計算機ホログラムを記録するためのパタ
ーンジェネレータとから成ることを特徴とする。[Means for Solving the Problems] A first optical device of the present invention includes a liquid crystal light valve, a lens group arranged before and after the liquid crystal light valve, and a computer-generated hologram for recording a computer-generated hologram on the liquid crystal light valve. A pattern generator.
本発明の第2の光学装置は、前記第1の光学装置におい
て、液晶ライトバルブが、TNモードの液晶パネルと、
該液晶パネルの前後に、軸方位を互いに直交させて配置
された2枚の偏光板とから成り、かつ、レーザビームが
入射する側の偏光板の透過軸方位を、入射面における液
晶分子ディレクタと直交させたことを特徴とする。A second optical device of the present invention is characterized in that, in the first optical device, the liquid crystal light valve is a TN mode liquid crystal panel;
It consists of two polarizing plates placed before and after the liquid crystal panel with their axes perpendicular to each other, and the transmission axis direction of the polarizing plate on the side where the laser beam is incident is set to the liquid crystal molecule director on the incident surface. It is characterized by being orthogonal.
本発明の第3の光学装置は、前記第1又は第2の光学装
置において、液晶ライトバルブが、TFTアクティブマ
トリクス方式であることを特徴とする。A third optical device of the present invention is characterized in that, in the first or second optical device, the liquid crystal light valve is of a TFT active matrix type.
本発明の第4の光学装置は、前記第1ないし第3の光学
装置において、計算機ホログラムは、フリエ変換型振幅
ホログラムであって、前記ライトバルブの9つの画素で
1つのフーリエデータが表現されることを特徴とする。In a fourth optical device of the present invention, in the first to third optical devices, the computer generated hologram is a Fourier transform amplitude hologram, and one Fourier data is expressed by nine pixels of the light valve. It is characterized by
[実施例]
以下では、実施例に6とづき、本発明の内容について詳
しく説明する。[Example] The content of the present invention will be described in detail below based on Example 6.
第1図に、本発明の光学装置の構成を示す、レーザ光源
104から出射したレーザビーム109は、コリメータ
レンズ105によって拡大された平行光となり、液晶ラ
イトバルブ106へ入射する。そして、液晶ライトバル
ブ106に記録された計算機ホログラムの作用により波
面が変調されて、レンズ107を通過したのち、所定の
出力面108の上にレーザビームのスポット110を形
成する。FIG. 1 shows the configuration of the optical device of the present invention. A laser beam 109 emitted from a laser light source 104 becomes parallel light that is expanded by a collimator lens 105 and enters a liquid crystal light valve 106. Then, the wavefront is modulated by the action of the computer-generated hologram recorded on the liquid crystal light valve 106, and after passing through the lens 107, a laser beam spot 110 is formed on a predetermined output surface 108.
液晶ライトバルブ106へ計算機ホログラムを記録する
時のビデオ信号は、パーソナルコンピュータ(PC)1
01によって作成される。信号はインターフェース回j
18103を介して液晶ライトバルブへ入力され、画素
毎に16階調で表示される。液晶ライトバルブ106に
表示された計算機ホログラムを高速で書き換えるには、
あらかじめPCIOIのビデオメモリ102に記憶して
おいたパターンデータを次々に読み出していけば良い。A video signal for recording a computer-generated hologram on the liquid crystal light valve 106 is generated by a personal computer (PC) 1.
Created by 01. The signal is at the interface
18103 to the liquid crystal light valve, and is displayed in 16 gradations for each pixel. To rewrite the computer generated hologram displayed on the liquid crystal light valve 106 at high speed,
The pattern data stored in advance in the video memory 102 of the PCIOI may be read out one after another.
第2図に、本発明の光学装置の別の構成を示す。第2図
(a)では、2枚のミラー201.2゛02を用いて光
路を折り曲げた。第2図(b)では、2枚の導光板21
1.212を用いて、この間をレーザビームが伝搬する
ようにした。FIG. 2 shows another configuration of the optical device of the present invention. In FIG. 2(a), two mirrors 201.2'02 are used to bend the optical path. In FIG. 2(b), two light guide plates 21
1.212 was used to allow the laser beam to propagate between them.
こうすることにより、光学装置を小さくまとめることが
できる。By doing so, the optical device can be made smaller.
第3図(a)は5本発明の光学装置の主構成要素である
液晶ライトバルブ301の外観を示す模式図である。こ
の液晶ライトバルブは、以下の特徴を有する。FIG. 3(a) is a schematic diagram showing the appearance of a liquid crystal light valve 301 which is a main component of the optical device of the present invention. This liquid crystal light valve has the following features.
(1)各画素にPo1y−5iTFTをアクティブ素子
として付加することにより1画素間のクロストークをな
くしている。(1) Crosstalk between pixels is eliminated by adding a Po1y-5i TFT to each pixel as an active element.
(2) Po1y−5iTFTの特徴をいかしたドライ
バ内蔵型であり、寸法が小さくできている。(2) It is a built-in driver type that takes advantage of the features of Po1y-5i TFT, and is small in size.
(3)19x l 4mmの表示エリア302に、水平
方向320、垂直方向220の画素を6つ。(3) 6 pixels of 320 pixels in the horizontal direction and 220 pixels in the vertical direction in the display area 302 of 19 x l 4 mm.
第3図(b)は、液晶ライトバルブ106の画素構造を
示す模式図である。本発明の光学装置において機能する
計算機ポログラムはフーリエ変換型振幅ホログラムであ
って、9つの画素311で1つのフーリエデータを表現
することを特徴とする9回路素子はマスク3】2の下に
配置されている。FIG. 3(b) is a schematic diagram showing the pixel structure of the liquid crystal light valve 106. The computer-generated hologram that functions in the optical device of the present invention is a Fourier transform amplitude hologram, and nine circuit elements, which are characterized by expressing one Fourier data with nine pixels 311, are arranged under the mask 3]2. ing.
こうすることにより、限られた画素数を有効に利用して
、液晶ライトバルブへ計算機ホログラムを書き込むこと
ができる。By doing so, it is possible to write a computer-generated hologram to the liquid crystal light valve by effectively utilizing the limited number of pixels.
第3図に示した液晶ライトバルブ301は、TN fT
wisted−Nematicl モードの液晶パネル
とこの両側に配置された2枚の偏光板とから成る0本発
明では、これらの素子の軸方位の関係を次のように定め
る。The liquid crystal light valve 301 shown in FIG.
In the present invention, which is composed of a twisted-nematic mode liquid crystal panel and two polarizing plates placed on both sides of the liquid crystal panel, the relationship between the axis directions of these elements is determined as follows.
(1)2枚の偏光板の軸方位を直交させる。(1) The axes of the two polarizing plates are orthogonal.
(2)レーザビームが入射する側の偏光板の透過軸方位
を、入射面における液晶分子ディレクタと直交させる。(2) The transmission axis direction of the polarizing plate on the side into which the laser beam is incident is made perpendicular to the liquid crystal molecule director on the incident surface.
このような配置に定めた理由について以下に述べる。The reason for this arrangement will be described below.
本発明の、液晶ライトバルブ方式の計算機ホログラムは
、レーザビームの2次元的な振幅分布だけで記録される
。一方、TNモードの液晶ライトバルブでは、一般に、
振幅変化とともに位相変化が起こる( Opt、 Le
tt、 l 3.251−253+198811.そこ
で、なるたけ位相変化が小さくなるように、液晶パネル
と偏光板の軸方位の関係を定めなければならない。The liquid crystal light valve type computer generated hologram of the present invention is recorded using only the two-dimensional amplitude distribution of the laser beam. On the other hand, in TN mode liquid crystal light valves, generally
A phase change occurs along with an amplitude change (Opt, Le
tt, l 3.251-253+198811. Therefore, the relationship between the axis directions of the liquid crystal panel and the polarizing plate must be determined so that the phase change is as small as possible.
図4に、TNモードの液晶パネルを使用する時の4つの
基本的な状況のちとで得た、位相変化と、液晶パネルへ
の印加電圧の関係を示す0図4で1曲線1は2枚の偏光
板の方位を平行にして入射側偏光板の方位を入射面にお
ける液晶分子ディレクタと平行にした時、曲線2は偏光
板の方位を平行にして入射側偏光板の方位を入射面にお
けるディレクタと直交させた時、曲線3は偏光板の方位
を直交させて入射側偏光板の方位をディレクタと平行に
した時、曲線4は偏光板の方位を直交させて入射側偏光
板の方位をディレクタと直交させた時である。Figure 4 shows the relationship between the phase change and the voltage applied to the liquid crystal panel after four basic situations when using a TN mode liquid crystal panel. When the orientation of the polarizing plate is parallel and the orientation of the incident side polarizing plate is parallel to the liquid crystal molecule director on the incident plane, curve 2 is the polarizing plate on the incident side with the orientation of the polarizing plate parallel to the director on the incident plane. When the direction of the polarizing plate is orthogonal to the director, curve 3 is when the direction of the polarizing plate is orthogonal to the direction of the incident side polarizing plate and the direction of the incident side polarizing plate is parallel to the director. This is when it is orthogonal to .
第4図から、偏光板の方位を互いに直交させてかつ入射
側偏光板の方位をディレクタと直交させた時に位相変化
がもっと6小さいことがわかる。From FIG. 4, it can be seen that the phase change is smaller by 6 when the orientations of the polarizing plates are made perpendicular to each other and the orientation of the incident side polarizing plate is made perpendicular to the director.
こうなるように液晶パネルと偏光板を配置した時の、印
加電圧に対する振幅変化を第5図に示す。高いコントラ
スト比と充分な階調性が得られている。FIG. 5 shows the amplitude change with respect to the applied voltage when the liquid crystal panel and polarizing plate are arranged in this manner. A high contrast ratio and sufficient gradation are achieved.
これらの特性を実現したことにより、高性能な振幅型計
算機ホログラムを液晶ライトバルブへ記録することがで
きた。By realizing these characteristics, we were able to record high-performance amplitude-type computer generated holograms on liquid crystal light valves.
以上述べてきたように、本発明の光学装置によれば、液
晶ライトバルブに記録された計算機ホログラムの光波面
食換作用により、高精度なレーザビーム位置制御と、不
規Illなスポット配列の発生とを実時間で行うことが
できる。As described above, according to the optical device of the present invention, highly accurate laser beam position control and irregular spot arrangement can be achieved by the optical wavefront conversion effect of the computer-generated hologram recorded on the liquid crystal light valve. can be done in real time.
本発明の光学装置は、レーザビームスキャンニング、レ
ーザビームステアリング、光インターコネクションへ応
用できる。The optical device of the present invention can be applied to laser beam scanning, laser beam steering, and optical interconnection.
〔発明の効果]
本発明によれば、従来よりも簡便な手段により、レーザ
ビーム位置制御と、不規1111なスポット配列の発生
とを実時間で行うことができる。[Effects of the Invention] According to the present invention, the laser beam position control and the generation of an irregular spot arrangement can be performed in real time by means simpler than conventional methods.
第1図は、本発明の光学装置の構成を示す斜視図。
第2図(a)(b)は、本発明の光学装置の別の構成を
示す平面図。
第3図(a)は、液晶ライトバルブの外観を示す平面図
。
第3図(b)は、液晶ライトバルブの画素構造を示す平
面図。
第4図は、液晶ライトバルブの位相変調特性を説明する
ための図。
第5図は、液晶ライトバルブの振幅変調特性を説明する
ための図。
01
02
103 ・
04
105 ・
106 ・
107 ・
108 ・
109 ・
10
01
202 ・
211 ・
212 ・
01
・ CPtJ
・メモリ
インターフェース
レーザ
・フリメータレンズ
・液晶ライトバルブ
・レンズ
・出力面
レーザビーム
・スポット
・ミラ
・ミラー
・導光板
・導光板
・液晶ライトバルブ
302 ・
・表示エリア
1
・画素
・マスク
以
上FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an optical device of the present invention. FIGS. 2(a) and 2(b) are plan views showing another configuration of the optical device of the present invention. FIG. 3(a) is a plan view showing the appearance of the liquid crystal light valve. FIG. 3(b) is a plan view showing the pixel structure of the liquid crystal light valve. FIG. 4 is a diagram for explaining the phase modulation characteristics of a liquid crystal light valve. FIG. 5 is a diagram for explaining the amplitude modulation characteristics of a liquid crystal light valve. 01 02 103 ・ 04 105 ・ 106 ・ 107 ・ 108 ・ 109 ・ 10 01 202 ・ 211 ・ 212 ・ 01 ・ CPtJ ・Memory interface laser ・Frimeter lens ・Liquid crystal light valve ・Lens ・Output surface laser beam ・Spot ・Mirror ・Mirror, light guide plate, light guide plate, liquid crystal light valve 302 ・・Display area 1 ・Pixel・Mask or more
Claims (4)
液晶ライトバルブと、該液晶ライトバルブの前後に配置
されたレンズ群と、該液晶ライトバルブへ計算機ホログ
ラムを記録するためのパターンジェネレータとから成る
ことを特徴とする光学装置。(1) Regarding the optical device that controls the position of the laser beam,
An optical device comprising a liquid crystal light valve, a group of lenses arranged before and after the liquid crystal light valve, and a pattern generator for recording a computer generated hologram on the liquid crystal light valve.
ルと、該液晶パネルの前後に、軸方位を互いに直交させ
て配置された2枚の偏光板とから成り、かつ、レーザビ
ームが入射する側の偏光板の透過軸方位を、入射面にお
ける液晶分子ディレクタと直交させたことを特徴とする
請求項1に記載の光学装置。(2) The liquid crystal light valve is composed of a TN mode liquid crystal panel and two polarizing plates arranged before and after the liquid crystal panel with their axes perpendicular to each other, and on the side where the laser beam is incident. 2. The optical device according to claim 1, wherein the transmission axis direction of the polarizing plate is perpendicular to the liquid crystal molecule director on the incident plane.
リクス方式であることを特徴とする請求項1又は2に記
載の光学装置。(3) The optical device according to claim 1 or 2, wherein the liquid crystal light valve is of a TFT active matrix type.
ログラムであって、前記液晶ライトバルブの9つの画素
で1つのフーリエデータが表現されることを特徴とする
請求項1ないし3に記載の光学装置。(4) The optical device according to any one of claims 1 to 3, wherein the computer generated hologram is a Fourier transform amplitude hologram, and one Fourier data is expressed by nine pixels of the liquid crystal light valve.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9072990A JPH03288881A (en) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | optical device |
EP91105263A EP0451681B1 (en) | 1990-04-05 | 1991-04-03 | Optical apparatus |
DE69128103T DE69128103T2 (en) | 1990-04-05 | 1991-04-03 | Optical device |
US08/359,713 US5497254A (en) | 1990-04-05 | 1994-12-20 | Optical apparatus including a liquid crystal modulator |
US08/571,417 US5682214A (en) | 1990-04-05 | 1995-12-13 | Optical apparatus for controlling the wavefront of a coherent light |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9072990A JPH03288881A (en) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | optical device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03288881A true JPH03288881A (en) | 1991-12-19 |
Family
ID=14006646
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9072990A Pending JPH03288881A (en) | 1990-04-05 | 1990-04-05 | optical device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03288881A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100472437B1 (en) * | 2001-10-06 | 2005-03-08 | 삼성전자주식회사 | Aligning method of optical system using Computer Generated Hologram and thereof apparatus |
-
1990
- 1990-04-05 JP JP9072990A patent/JPH03288881A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100472437B1 (en) * | 2001-10-06 | 2005-03-08 | 삼성전자주식회사 | Aligning method of optical system using Computer Generated Hologram and thereof apparatus |
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