JPH04178616A

JPH04178616A - 光学的位相変調装置

Info

Publication number: JPH04178616A
Application number: JP30783890A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Watanabe; 渡辺　良男
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-11-14
Filing date: 1990-11-14
Publication date: 1992-06-25

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、液晶ライトバルブを利用した光学的情報処理
装置に関する。

［従来の技術］従来より、液晶ライトバルブを利用した光学的位相変調
装置があり、ＡＰＰＬＩＥＤ　０ＰＴＩＣ３／Ｖｏ１．
２８　Ｎ。

、２２（１９８９）４８４５のように知られている。第
６図に従来の光学的位相変調装置の構成図を示す、従来
の光学的位相変調装置は、透過型の液晶ライトバルブを
用い、駆動は単純マトリクス電極やアクティブ素子によ
り行なっていた。液晶の動作モードは電圧制御複屈折（
Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ｂ
ｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ　；以下、ＥＣＥと呼ぶ）が
用いられている。しかし従来の技術では、記録される位
相パターンのサンプル数が駆動電極の画素の大きさによ
り限定され、再生像は鮮明ではなかった。さらに、単純
マトリクスではサンプルの量子化数が２値しかとれず、
アクティブ素子では素子の開口率が低いため、いずれも
記録面である液晶ライトバルブを有効に利用することが
出来なかった。

これらの問題を解決するために、ＡＰＰＬＩＥＤ　ＯＰ
ＴＩＣ３／Ｖｏ１．２６　Ｎｏ、５（１９８７）９２９
　（Ｄように液晶ライトバルブを光書込み型とし、レー
ザー等を用いて位相分布を記録する方法が提案されてい
る。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、従来の光書込み型液晶ライトバルブを利
用した光学的位相変調装置は液晶のＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅ
ｄ　Ｎｅｍａｔｉｃ）モードを用イテオリ、印加ｉｉｆ
圧に対する位相変化がπ以下であった。また位相変化は
書込み光の０Ｎ１０ＦＦによる２値しかとれず、サンプ
ル近似の荒さが原因となる不鮮明な再生像しか得られな
かった。

本発明はこのような課題を解決するもので、その目的と
するところは、ＥＣＢモードの光書込み型液晶ライトバ
ルブを利用して鮮明かつ精細な再生像の得られる光学的
位相変調装置を実現するものである。

［課題を解決するための手段］本発明の光学的位相変調装置は、（１）液晶ライトバルブを利用した光学的位相変調装置
において、前記液晶ライトバルブは、電圧制御複屈折モ
ードで動作する液晶層、誘電体ミラーおよび光導電体層
を有し、前記液晶ライトバルブの前記光導電体層側に、
位相分布を記録するための２次元画像投射光源を備えた
ことを特徴とする。

（２）前記ＩＩ晶プライトバルブおいて、前記液晶層と
前記誘電体ミラーの間に位相板を設置したことを特徴と
する。

［実施例コ以下、本発明の一実施例について図面を用いて詳細に説
明する。

（実施例１）第１図は、本発明の光学的位相変調装置に再生のための
光学系を加えた構成図である。

信号発生器１００からの信号に基づいてレーザ光源１０
１からレーザビームが２次元走査され、液晶ライトバル
ブ１０２に位相パターンが記録される。一方、再生のた
めのレーザ光源１０７から出射されたビームは、コリメ
ートレンズユ０６により平行光となり、ハーフミラ−１
０３に入射する。この時、ビームは直線偏光である。ハ
ーフミラ−によって反射されるビームは液晶ライトバル
ブ１０２に垂直に入射し、先に記録された位相パターン
によって位相変調される。ここで反射されたビームは再
びハーフミラ−に入射し、透過するビームがフーリエ変
換レンズ１０４により出力面１０５上へ所望のパターン
を出力する。

第５図はＥＣＢモードの液晶ライトバルブ１０２から得
られた位相変化と印加電圧の関係を示したものである。

この液晶ライトバルブは、ホモシニアス配向の液晶層を
有する。すなわち、液晶分子の配向は基板に対して水平
である。液晶のりタープ−ジョン△ｎｄが任意にとれる
ため２π以上の位相変化が印加電圧に応じて連続的に得
られる。

以上のようにして得た光学的位相変調装置は、ＥＣＢモ
ードの液晶ライトバルブが有する位相変調効果を使って
、レーザビームに対する所定の位相変調を行なうことが
できた。２π以上の位相変化からサンプリングの量子化
数が増加し、さらにそれらのサンプルを高密度に配列し
たことにより、再生像は鮮明かつ精細であった。

〈実施例２）本実施例では、位相パターンの記録に用いる２次元画像
投射光源にＣＲＴを用いた。第４図に本発明の光学的位
相変調装置と再生のための光学系の構成図を示した。

信号発生器１００からの信号に基づいてＣＲＴ４００か
ら出射した光は、　レンズ４０１を通り液晶ライトバル
ブ１０２に投射され位相パターンが記録される。一方、
再生のためのレーザ光源１０７から出射さ肴たビームは
、コリメートレンズ１０６により平行光となり、ハーフ
ミラ−１０３に入射する。この時、ビームは直線偏光で
ある。ハーフミラ−によって反射されるビームは液晶ラ
イトバルブ１０２に垂直に入射し、先に記録された位相
パターンによって位相変調される。ここで反射されたビ
ームは再びハーフミラ−に入射し、透過するビームがフ
ーリエ変換レンズ１０４により出力面１０５上へ所望の
パターンを出力する。

液晶ライトバルブ得られた位相変化と印加電圧の関係は
実施例１と同様で、２π以上の位相変化がＬＦｊ力０電
圧に応じて連続的にとれる。

以上のようにして得た光学的位相変調装置は、ＥＣＢモ
ードの液晶ライトバルブが有する位相変調効果を使って
、し・−サビームに対する所定の位相変調を行なうこと
ができ、実施例１と同様、その再生像は鮮明かつＭ　Ｍ
ｉであった。

〈実施例３）第２図は、本発明の光学的位相変調装置の構成図である
。

信号発生器１００からの信号に基づいてレーザ光源１０
１からレーザビームが走査され、液晶ライトバルブ２０
０に位相パターンが記録される。

一方、再生のためのレーザ光源゛］０７から出射された
ビームは、コリメートレンズ１０６により平行光となり
、偏光ビームスプリッタ２０１に入射する。この時、ビ
ームは紙面に垂直な直線偏光であり、偏光ビームスプリ
ッタで反射されるように偏光面をそろえておく。ビーム
は液晶ライトバルブに垂直に入射し、先に記録された位
相パターンによって位相変調される。ここで変調された
ビームは液晶ライトバルブで反射される際に位相板を通
り、偏光面が９０°回転して紙面に平行な偏光となって
偏光ビームスプリッタに入射する。このビームはそのま
ま偏光ビームスプリッタを通過し、フーリエ変換レンズ
１０４により出力面１０５上へ所望のパターンを出力す
る。

第３図は、本発明の光学的位相変調装置における液晶ラ
イトバルブの断面図である。図中、１はガラス基板、２
は透明電極、３は光導電体層、４は誘電体ミラーである
。また、５は位相板、６は液晶配向膜、７は液晶層であ
る。

本実施例の位相板は、光学　第１９巻　ｐ、９３記載の
方法ＩこよりＴａ２０５を誘電体ミラーの上に斜め蒸着
したものである。この位相板は回折格子の偏光特性を利
用したものであり、斜め蒸着膜が位相型回折格子の機能
を有している。

液晶ライトバルブ中で偏光面が回転することを説明する
。先のようにして得た液晶ライトバルブに、液晶の配向
方向と偏光方向をそろえたレーザビームを入射すると、
レーザビームは液晶層で位相変調された後、位相板の作
用により円偏光となり誘電、体ミラーで反射される。こ
こからビームは再び位相板を通過して入射時の偏光方向
と９０゜回転した直線偏光となる。このビームはそのま
ま液晶層を通過する６本実施例ではＴａ２０５層を位相板として用いたが、偏
光機能をもつ回折格子を同じように用いることができる
。その場合は、格子のピッチをレーザビームの波長以下
にする必要がある。

また、本実施例ではＴａ２’ｓを用いたが、使用するレ
ーザビームの波長領域で実質的に透明であり位相板とし
て機能するものであればよい。

さらに、斜め蒸着膜は液晶の配向膜として用いることが
でき、その場合は液晶配向膜を設ける必要はない。

位相変化と印加電圧の関係は第５図のようになり、実施
例１と同様に２π以上の位相変化が連続してとれる。

以」−のようにして得た光学的位相変調装ｒは、ＥＣＢ
モードの液晶ライトバルブが有する位相変調効果を使っ
てレーザビームに対する所定の位相変調を行なうことが
でき、実施例１と同様、その再生像は鮮明かつ精細であ
った。また、実施例１および実施例２と異なり、偏光ビ
ームスプリッタを用いてレーザビームのロスを防ぐこと
ができるので、但出力で良好な再生像が得られた。

［発明の効果］以上述べてきたように本発明によれば、液晶ライトバル
ブに記録される位相パターンが電極マスク等の制限を受
けないため、サンプリングを記録ビーム径の大きさに近
づけることができ、高密度に配列することができる。ま
た、ＥＣＢモードを用いているために２π以上の位相変
化が印加電圧に応じて連続的に得られる。これはサンプ
ルの量子化数を大きくし、高いコントラスト比と充分な
階調性を得る効果を有する。これらの効果は、液晶ライ
トバルブが光書込みの反射型であり、光路長が２倍にと
れコントラストが高く得られることによりさらに助長さ
れる。従って、鮮明かつ高精細な再生を行うことができ
る。

また、本発明によれば、ハーフミラ−や偏光ビームスプ
リッタを用いて光学系をコンパクトにすることができる
。

本発明の液晶ライトバルブによれば、偏光ヒームスプリ
ツタを用いて光のロスのない光学系を構成できる。これ
は本発明による位相パターンの記録の他に一般の画像情
報等の処理にも応用でき、反射型としてコンパクトで設
計の容易な光学系を実現できる。

本実施例では、位相パターンの記録に用いる光源にはレ
ーザビーム、ＣＲＴを用いたが、これらの液晶ライトバ
ルブへの記録を高速に行なうことにより、実時間処理も
可能である。従って、光相関器、光コンピュータ、光イ
ンターコネクション等へ応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例１における光学的位相変調装
置の構成図である。第２図は、本発明の実施例３における光学的位相変調装
置の構成図である。第３図は、本発明の実施例３における光学的位相変調装
置の液晶ライトバルブの断面図である。第４スは、本発明の実施例２における光学的位相変調装
置の構成図である。第５図は、本発明の光学的位相変調装置の液晶ライトバ
ルブの位相変調特性を説明するための図である。第６図は、従来の光学的位相変調装置の構成図である。１００　・・・　信号発生器１０１　・・・　レーザ光源＜ｉ５録）１０２　　・・
　光書込み型液晶ライトバルブ１０３　・・・　ハーフ
ミラ− １０４・・・　コリメートレンズ１０５　・・・　出力面１０６　・・・　フーリエ変換レンズ１０７　・・・　レーザ光源（再生）１０８　・・・　光学的位相変調装置１０９　・・・　光学的位相変調装置２００　・・・　位相板を有する光書込み型液晶ライト
バルブ２０１　・・・　偏光ビームスプリッタ３００　　・・
・　透過型液晶ライトバルブ３０１　・・・　偏光板４００　　・・・　ＣＲＴ４０１　・・・　レンズ５００　・・・　基板５０１　・・・　透明電極５０２　・・・　光導電体層５０３　　・・・　誘電体ミラー５０４　・・・　位相板５０５　・・・　液晶配向膜５０６　　・・・　液晶層以　　上弔１図粛２図印加電圧（Ｖ）第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）液晶ライトバルブを利用した光学的位相変調装置
において、前記液晶ライトバルブは、電圧制御複屈折モ
ードで動作する液晶層、誘電体ミラーおよび光導電体層
を有し、前記液晶ライトバルブの前記光導電体層側に、
位相分布を記録するための２次元画像投射光源を備えた
ことを特徴とする光学的位相変調装置。
（２）前記液晶ライトバルブにおいて、前記液晶層と前
記誘電体ミラーの間に位相板を設置したことを特徴とす
る請求項１記載の光学的位相変調装置。