JPS5913609Y2 - liquid crystal spatial modulator - Google Patents
liquid crystal spatial modulatorInfo
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- JPS5913609Y2 JPS5913609Y2 JP1975136940U JP13694075U JPS5913609Y2 JP S5913609 Y2 JPS5913609 Y2 JP S5913609Y2 JP 1975136940 U JP1975136940 U JP 1975136940U JP 13694075 U JP13694075 U JP 13694075U JP S5913609 Y2 JPS5913609 Y2 JP S5913609Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
この考案はフーリエ変換ホログラムの製作に用いるマト
リクス形式の表示を行なうための液晶空間変調器に関す
るものである。[Detailed Description of the Invention] This invention relates to a liquid crystal spatial modulator for matrix-type display used in the production of Fourier transform holograms.
フーリエ変換ホログラムは高密度記録と冗長性を持つた
めに、大容量メモリとして注目されている。Fourier transform holograms are attracting attention as large-capacity memories because of their high-density recording and redundancy.
マトリクス状にバイナリ−に表示されたパターンのフー
リエ変換ホログラムはマトリクス状パターンを表示する
空間変調器を用いて製作される。A Fourier transform hologram of a matrix-like binary displayed pattern is produced using a spatial modulator that displays a matrix-like pattern.
しかし、マトリクス状にバイナリ−に表示されたパター
ンのフーリエ変換パターンは、その周期的配列のため局
所的に急峻な強度ピークを持っているので、そのまま忠
実に感光材料に記録することはできない。However, since the Fourier transform pattern of the pattern displayed in binary form in a matrix has locally steep intensity peaks due to its periodic arrangement, it cannot be faithfully recorded as is on a photosensitive material.
そこで、表示パターンと同じピッチを有し、ランダムな
光学的位相差を与える位相板を用いて、これを表示パタ
ーンに重ねることによりフーリエ変換パターンの急峻な
強度ピークを押さえる方法が用いられている。Therefore, a method is used in which a phase plate having the same pitch as the display pattern and giving a random optical phase difference is used, and this is superimposed on the display pattern to suppress the steep intensity peak of the Fourier transform pattern.
マトリックス状にパターンを表示する空間変調器は種々
考案されており、機械的シャッター列、液晶、電気光学
結晶等を用いたものがあるが、十分なS/N、書き込み
速度と大きさを有するのは液晶空間変調器である。Various spatial modulators that display patterns in a matrix have been devised, including those using mechanical shutter arrays, liquid crystals, electro-optic crystals, etc., but none of them have sufficient S/N, writing speed, and size. is a liquid crystal spatial modulator.
液晶空間変調器に位相板を重ねると、液晶セルを構成し
ているガラス基板の厚みだけパターン表示部分と位相板
が離れてしまう。When a phase plate is stacked on a liquid crystal spatial modulator, the pattern display portion is separated from the phase plate by the thickness of the glass substrate constituting the liquid crystal cell.
レンズなしで再生できるフーリエ変換ホログラム作製に
おいては、空間変調器に光が斜めに入射し、その入射角
もレンズの移動につれて変化する。In producing a Fourier transform hologram that can be reproduced without a lens, light enters the spatial modulator obliquely, and the angle of incidence changes as the lens moves.
このために位相板のパターンと空間変調器のパターンが
ずれてしまい、位相板の効果を滅じてしまう。For this reason, the pattern of the phase plate and the pattern of the spatial modulator become misaligned, which destroys the effect of the phase plate.
これを解決するためには、液晶空間変調器のガラス基板
を薄くすれば良いがガラスの強度および平面度の問題で
難しい。To solve this problem, it would be possible to make the glass substrate of the liquid crystal spatial modulator thinner, but this is difficult due to problems with the strength and flatness of the glass.
このため従来は液晶、空間変調器に入射する光は垂直入
射するような光学系構成がとられ、再生にレンズを必要
とせざるを得なかった。For this reason, in the past, an optical system configuration was used in which the light incident on the liquid crystal and the spatial modulator was perpendicularly incident, and a lens was required for reproduction.
この考案は上記の欠点を除き、斜入射光に対してもラン
ダム位相効果を有する液晶空間変調器を提供することに
ある。The object of this invention is to provide a liquid crystal spatial modulator which eliminates the above-mentioned drawbacks and has a random phase effect even for obliquely incident light.
この考案によれば、内側に透明電極を付けた透明基盤と
、内側に透明電極および空間的にランダム配置されかつ
光学的位相差(nl−nz)dがλ/2を与えるような
膜厚をもつ薄膜を付けた透明基盤との間に、表示機能を
有する液晶を充填した液晶空間変調器を得ることができ
る。According to this invention, a transparent substrate with a transparent electrode attached on the inside, a transparent electrode on the inside, and a film thickness such that the transparent electrodes are spatially randomly arranged and give an optical retardation (nl-nz) d of λ/2 are used. A liquid crystal spatial modulator can be obtained in which a liquid crystal having a display function is filled between a transparent substrate and a thin film attached thereto.
本考案の各構成要素に類似したものが、特開昭47−1
1737、第21回応用物理学関係連合講演会講演予稿
集1.P167(以下応物学会予稿集と略記する)、特
開昭48−96141に記載されている。Something similar to each component of the present invention is published in Japanese Patent Application Laid-open No. 47-1
1737, Proceedings of the 21st Applied Physics Association Conference 1. P167 (hereinafter abbreviated as Proceedings of the Japan Society of Applied Physics), JP-A-48-96141.
しかし、特開昭47−11737号公報は、液晶を用い
た光学セルで特にホログラム記憶に用いるものに関する
ものであり、応物学会予稿集はホログラム作成に必要な
IC−変換素子のひとつである液晶−光電導体素子に関
するものである。However, JP-A No. 47-11737 is concerned with optical cells using liquid crystals, especially those used for hologram storage, and the Proceedings of the Japan Society of Applied Physics describes liquid crystal cells, which are one of the IC-conversion elements necessary for creating holograms. This invention relates to a photoconductor element.
また、特開昭48−96141号公報は物体面上に位相
成分が段々状に変化する位相板を設置してホログラムを
記録する方式に関するものである。Further, Japanese Patent Application Laid-open No. 48-96141 relates to a method of recording a hologram by installing a phase plate whose phase component changes stepwise on the object plane.
これら文献には本考案の構成要素である液晶を用いたホ
ログラフィ用空間変調器でバイナリ−パターンに位相差
を付与する位相板を備えたものは記載されていない。These documents do not describe a spatial modulator for holography that uses liquid crystal, which is a component of the present invention, and is equipped with a phase plate that imparts a phase difference to a binary pattern.
これら文献に記載された技術を組み合わせた場合に得ら
れる構成は、位相板と液晶空間変調器を重ねることであ
る。The configuration obtained by combining the techniques described in these documents is to overlap a phase plate and a liquid crystal spatial modulator.
しかし、位相板と液晶空間変調器を重ねる。However, the phase plate and liquid crystal spatial modulator are overlapped.
または両者を接着した場合には液晶空間変調器のガラス
基盤の厚み分だけパターン表示部分と位相板が離れ、空
間変調器に光が斜めに入射した場合に両者のパターンが
ずれるために位相板の効果が減じてしまう。Alternatively, if the two are glued together, the pattern display part and the phase plate will be separated by the thickness of the glass substrate of the liquid crystal spatial modulator, and if light enters the spatial modulator obliquely, the patterns of both will shift, causing the phase plate to become separated. The effect will be reduced.
したがって位相板と液晶空間変調器のパターン表示部を
できるだけ接近する必要がある。Therefore, it is necessary to place the phase plate and the pattern display section of the liquid crystal spatial modulator as close as possible.
このために空間変調器のガラス基盤を薄くすることは強
度的に限界があって実現できない。For this reason, it is impossible to make the glass substrate of the spatial modulator thinner because of its strength.
この考案はかかる点において行なわれたもので、液晶空
間変調器内部のパターン表示部下に位相板を構成したも
のである。This invention was developed in this respect, and a phase plate is constructed below the pattern display inside the liquid crystal spatial modulator.
すなわち、液晶による表示パターンを駆動するための透
明電極下に屈折率の異なる位相膜をランダムに配置せし
めることによってパターン表示部(液晶)に隣りあって
位相板が構成されるので斜入射光によるパターンずれの
問題点はなくなる。In other words, by randomly arranging phase films with different refractive indexes under transparent electrodes for driving the display pattern by liquid crystal, a phase plate is formed adjacent to the pattern display area (liquid crystal), so that the pattern produced by obliquely incident light is created. The problem of misalignment disappears.
また、透明電極部は下部に位相膜の有無によって段差が
あるのは、好ましくなくこのために高屈折率による位相
膜を覆って低屈折率の絶縁膜を一様につけ、両者の屈折
率差による位相差を得るようになされており、従来のラ
ンダム位相板とは構造を異にしている。In addition, it is undesirable for the transparent electrode part to have a step difference depending on the presence or absence of a phase film at the bottom. Therefore, an insulating film with a low refractive index is uniformly applied to cover the phase film with a high refractive index. It is designed to obtain a phase difference, and has a different structure from conventional random phase plates.
したがって、本考案は前記文献の技術思想とは異るもの
である。Therefore, the present invention is different from the technical idea of the above-mentioned document.
以下、この考案について図面を参照しつつ詳しく説明す
る。This invention will be explained in detail below with reference to the drawings.
第1図はレンズなしで再生できるフーリエ変換ホログラ
ムの製作方法を示す。FIG. 1 shows a method for producing a Fourier transform hologram that can be reproduced without a lens.
コヒーレント光1はレンズ2によって収束光になり、位
相板3、液晶空間変調器4を通過したのち記録媒体6上
に集光する。The coherent light 1 is turned into convergent light by a lens 2, passes through a phase plate 3 and a liquid crystal spatial modulator 4, and then is focused onto a recording medium 6.
コヒーレント光1と同一光源から出た参照光5は記録媒
体6上に入射し、コヒーレント光1との干渉縞が記録媒
体6に記録され、フーリエ変換ホログラム7が作られる
。Reference light 5 emitted from the same light source as coherent light 1 is incident on recording medium 6, interference fringes with coherent light 1 are recorded on recording medium 6, and Fourier transform hologram 7 is created.
次にレンズ2と参照光5をy方向に移動し、記録媒体6
に前とは違った位置にホログラムを作っていく。Next, the lens 2 and the reference beam 5 are moved in the y direction, and the recording medium 6 is
Create a hologram in a different position than before.
ホログラムから情報を取り出す再生過程においては、再
生光5′を参照光5とは共役の方向よりホログラム7に
入射すれば、再生像が空間変調器4の所にできる。In the reproduction process for extracting information from the hologram, if the reproduction light 5' is incident on the hologram 7 in a direction conjugate with the reference beam 5, a reproduced image is formed at the spatial modulator 4.
第2図は第1図において位相板3と液晶空間変調器4の
ところを拡大して示したものである。FIG. 2 is an enlarged view of the phase plate 3 and liquid crystal spatial modulator 4 in FIG. 1.
位相板3はガラス基盤8と位相差を与える薄膜9よりな
っている。The phase plate 3 consists of a glass substrate 8 and a thin film 9 that provides a phase difference.
液晶空間変調器4はガラス基盤10、14上にそれぞれ
透明電極11.13が付いている。The liquid crystal spatial modulator 4 has transparent electrodes 11 and 13 on glass substrates 10 and 14, respectively.
このような従来のものにおいては、位相板用薄膜9のパ
ターンと透明電極11のパターンのピッチは同じである
が、光1が斜入射するとガラス基盤10の厚みのために
両者のパターンが光学的に重なり合わない。In such a conventional device, the pitch of the pattern of the phase plate thin film 9 and the pattern of the transparent electrode 11 is the same, but when the light 1 is obliquely incident, the thickness of the glass substrate 10 causes the two patterns to become optically different. do not overlap.
これは液晶空間変調器4において表示される1ビツトが
位相的に2分割されたことになり、再生される1ビツト
像に大きな劣化が生じるのは良く知られているところで
ある。This means that one bit displayed on the liquid crystal spatial modulator 4 is divided into two in terms of phase, and it is well known that the reproduced one-bit image is greatly degraded.
したがって、従来の構成では第1図のようにレンズ2の
後方に液晶空間変調器4を置くことはできない。Therefore, in the conventional configuration, it is not possible to place the liquid crystal spatial modulator 4 behind the lens 2 as shown in FIG.
次に、この考案の一実施例について説明する。Next, one embodiment of this invention will be described.
第3図および第4図は、それぞれ本実施例による液晶空
間変調器の構造の模式的断面図および上面図である。3 and 4 are a schematic cross-sectional view and a top view, respectively, of the structure of the liquid crystal spatial modulator according to this embodiment.
この液晶空間変調器は酸化錫あるいは酸化インジウムの
幅数mmのストライプ形状の透明電極薄膜19を付した
ガラス等の透明上面基板20と、位相板用ZnO薄膜1
6を付け、その上に絶縁薄膜17を介してストライブ形
状の透明電極薄膜18を付した透明下面基板15との間
に例えばネマチック液晶MBBA (メトオキシベンジ
リテ゛ン・ブチル・アニリン)を充填した構造を有して
いる。This liquid crystal spatial modulator consists of a transparent upper substrate 20 made of glass or the like with a striped transparent electrode thin film 19 made of tin oxide or indium oxide having a width of several mm, and a ZnO thin film 1 for a phase plate.
6 and a transparent lower substrate 15 on which a stripe-shaped transparent electrode thin film 18 is attached via an insulating thin film 17, and a structure in which, for example, nematic liquid crystal MBBA (methoxybenzylene butyl aniline) is filled is used. have.
液晶層の厚さは10〜30μmであり、図示していない
がマイラーフィルム等のスペーサによって一定の厚さに
保持されている。The thickness of the liquid crystal layer is 10 to 30 μm, and is maintained at a constant thickness by a spacer such as a Mylar film (not shown).
下面基板15に位相板16や透明電極薄膜18の付は方
について述べる。How to attach the phase plate 16 and the transparent electrode thin film 18 to the lower substrate 15 will be described.
下面基板15に、まず位相板用薄膜16をつける。First, a phase plate thin film 16 is attached to the lower substrate 15.
この材料は屈折率の高い誘電体で、ZnO,CeO2,
ZnS、 Tie、、等が好ましい。This material is a dielectric with a high refractive index, such as ZnO, CeO2,
ZnS, Tie, etc. are preferred.
これらの誘電体の薄膜は、スパッター法、蒸着法等によ
って下面基板15につけられる。These dielectric thin films are applied to the lower substrate 15 by sputtering, vapor deposition, or the like.
この薄膜をフォトエツチングによってパターンを作り、
位相板用薄膜16ができあがる。A pattern is created on this thin film by photo-etching,
A phase plate thin film 16 is completed.
マトリクスのどこに薄膜が残るかはランダムに決定する
。Where in the matrix the thin film will remain is randomly determined.
次に絶縁薄膜17をスパッター法あるいは低温酸化法で
SiO2等を上記位相板用薄膜16の上に一様につける
。Next, an insulating thin film 17 is uniformly applied on the phase plate thin film 16 using a sputtering method or a low-temperature oxidation method.
その上にさらに透明電極19と直交し、位相板用薄膜1
6のパターンとピッチが合うように、ストライプ形状の
透明電極18を酸化錫あるいは酸化インジウムをスパッ
ター法等でつける。On top of that, a thin film 1 for phase plate 1 is disposed perpendicularly to the transparent electrode 19.
A striped transparent electrode 18 is applied with tin oxide or indium oxide by sputtering or the like so that the pitch matches the pattern 6.
ここで位相板用薄膜16の厚みdは、位相板用薄膜の屈
折率をnl、絶縁薄膜17ノ屈折率をn2とすると、(
n7−n2)d=λ/2(λは第1図におけるコヒーレ
ント光の波長)を満足する値に設定される。Here, the thickness d of the phase plate thin film 16 is determined by (
n7-n2) d=λ/2 (λ is the wavelength of coherent light in FIG. 1).
また絶縁薄膜17は十分薄いから斜入射光によるパター
ンの位置ずれを生じないので、第1図のレンズ1の後方
にこの液晶空間変調器を置くことができる。Furthermore, since the insulating thin film 17 is sufficiently thin, the position of the pattern does not shift due to obliquely incident light, so this liquid crystal spatial modulator can be placed behind the lens 1 in FIG.
第5図は本実施例による液晶空間変調器の駆動方法を示
すための模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a method of driving the liquid crystal spatial modulator according to this embodiment.
一般的なX−Yマトリクス形式液晶空間変調器に、通常
の印加法によって液晶駆動電圧を印加した場合のX、
Y電極基交点に現われる半選択電圧を示している。When a liquid crystal drive voltage is applied to a general X-Y matrix type liquid crystal spatial modulator using a normal application method,
The half-selective voltage appearing at the Y electrode base intersection is shown.
今、表示選択点はX2.Y2であり、この点には駆動電
圧■が加わっており、選択点X2.Y2は強い光散乱を
生じる。The display selection point is now X2. Y2, a driving voltage ■ is applied to this point, and the selection point X2. Y2 causes strong light scattering.
その他の点では閾値電圧より低いので散乱を生じること
はなく、マトリクス状にバイナリ−なパターンが表示さ
れる。At other points, since the voltage is lower than the threshold voltage, no scattering occurs, and a binary pattern is displayed in a matrix.
以上、第4図、第5図および第6図を用いて説明した液
晶空間変調器はこの考案の実施に関しては上記した寸法
、材料や構造に限定されない。The liquid crystal spatial modulator described above with reference to FIGS. 4, 5, and 6 is not limited to the dimensions, materials, and structure described above in terms of implementing this invention.
このようにこの考案に係る位相板を液晶セル内に設けた
液晶空間変調器は斜入射光に対する位相板パターンと表
示パターンとの位相ずれを解消することができる。As described above, the liquid crystal spatial modulator in which the phase plate according to this invention is provided in the liquid crystal cell can eliminate the phase shift between the phase plate pattern and the display pattern with respect to obliquely incident light.
第1図はレンズなしで再生できるフーリエ変換ホログラ
ムの製作方法を示す図、第2図は位相板と液晶空間変調
器の細部を示す図、第3図および第4図は本考案の一実
施例による液晶空間変調器の構造を示す模式的断面図お
よび上面図、第5図は本実施例による液晶空間変調器の
駆動方法を示すための模式図である。
1.5,5’・・・・・・コヒーレント光、2・・・・
・・レンズ、3・・・・・・位相板、4・・・・・・液
晶空間変調器、6・・・・・・記録媒体、7・・・・・
・フーリエ変換ホログラム、8,10゜14、15.2
0・・・・・・ガラス基板、9,16・・・・・・位相
板用薄膜、11.13.18.19・・・・・・透明電
極、12.21・・・・・・液晶、17・・・・・・絶
縁薄膜。Figure 1 is a diagram showing a method for manufacturing a Fourier transform hologram that can be reproduced without a lens, Figure 2 is a diagram showing details of a phase plate and a liquid crystal spatial modulator, and Figures 3 and 4 are an example of an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view and a top view showing the structure of a liquid crystal spatial modulator according to the present invention. 1.5,5'... Coherent light, 2...
... Lens, 3 ... Phase plate, 4 ... Liquid crystal spatial modulator, 6 ... Recording medium, 7 ...
・Fourier transform hologram, 8, 10° 14, 15.2
0...Glass substrate, 9,16...Thin film for phase plate, 11.13.18.19...Transparent electrode, 12.21...Liquid crystal , 17...Insulating thin film.
Claims (1)
よび空間的にランダム配置されかつ光学的位相差(nt
n2) dがλ/2を与えるような膜厚をもつ薄膜
を付けた透明基盤との間に、表示機能を有する液晶を充
填したことを特徴とする液晶空間変調器。A transparent substrate with a transparent electrode on the inside, a transparent electrode on the inside, and a spatially randomly arranged optical retardation (nt
n2) A liquid crystal spatial modulator characterized in that a liquid crystal having a display function is filled between a transparent substrate having a thin film having a thickness such that d is λ/2.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1975136940U JPS5913609Y2 (en) | 1975-10-07 | 1975-10-07 | liquid crystal spatial modulator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1975136940U JPS5913609Y2 (en) | 1975-10-07 | 1975-10-07 | liquid crystal spatial modulator |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5250074U JPS5250074U (en) | 1977-04-09 |
JPS5913609Y2 true JPS5913609Y2 (en) | 1984-04-23 |
Family
ID=28616895
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1975136940U Expired JPS5913609Y2 (en) | 1975-10-07 | 1975-10-07 | liquid crystal spatial modulator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5913609Y2 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4896141A (en) * | 1972-03-23 | 1973-12-08 |
-
1975
- 1975-10-07 JP JP1975136940U patent/JPS5913609Y2/en not_active Expired
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4896141A (en) * | 1972-03-23 | 1973-12-08 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5250074U (en) | 1977-04-09 |
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