JP5374495B2 - 複素情報を表す光変調器 - Google Patents
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Description
−ピクセルの配列を含む符号化面と、
−任意で、符号化面の2つの側面のうちの少なくとも1つに配置される1つの配向層と、
−2つの自由側面に配置されるピクセルを制御する少なくとも1つの電極層と、
−2つの自由側面のうちの少なくとも1つに配置される少なくとも1つのキャリア層と、
を含むことができ、
したがって、符号化面上にピクセルの1次元または2次元の配列を提供し、電極層に供給される電位によってピクセルを制御することができ、構造遅延層は、電極層の少なくとも1つと電極層に隣接するキャリア層との間に配置される。
以下に、2つのピクセルを含むピクセルグループの例を用いて、構造遅延層が詳細に説明される。一般に、この構造は、3つ以上のピクセルを含むピクセルグループにも対応することができる。
−液晶層2と、
−液晶層2の2つの側面に配置される配向層3、4と、
−2つの自由側面に配置される電極5、6と、
−2つの自由側面に配置されるガラスプレート7、8と、
を含む本発明による光変調器1を概略的に示し、したがって、光変調器1は、透過振幅または位相を電極層5、6に供給される電位を用いて制御することができるピクセル13、14の2次元配列を提供する。
n(Θ)=n1*n2/sqrt(n12cos2Θ+n22sin2Θ) (I)
ただし、n1は、常光屈折率、n2は、異常光屈折率であり、ともに互いに直角に配向され、Θは、複屈折材料の光軸16に対する光線の角度を表す。2つの屈折率n1およびn2は、屈折率楕円体17を表している。
−光線180に対し、光路長OW180=d*n(Θ)および
−光線181に対し、光路長OW181=d*n(Θ+αn)/cosαn
遅延層121を通る光路長OWには、以下の項が与えられる。
−光線180に対し、光路長OW180=d*n(Θ)および
−光線181に対し、光路長OW181=d*n(Θ−αn)/cosαn
これは、異なる配向の光軸を有する同じ複屈折材料を使用するための、図4に既に示された原理の具体的な実施である。しかしながら、一般に、異なる複屈折材料を遅延層101、102;121、122;9、10、11、12に提供することも可能である。
2 符号化面
3 第1の配向層
4 第2の配向層
5 第1の電極
6 第2の電極
7 第1のキャリア層
8 第2のキャリア層
9 第1の遅延層
10 第2の遅延層
101 遅延層
102 遅延層
11 第3の遅延層
12 第4の遅延層
13 第1のピクセル
131 ピクセル
132 ピクセル
14 第2のピクセル
141 ピクセル
142 ピクセル
15 ピクセルグループ
151 ピクセルグループ
152 ピクセルグループ
16 光軸
161 第1の配向の光軸
162 第2の配向の光軸
17 屈折率楕円体
18 光線
180 光線
181 光線
182 吸収された光線
19 マスク
20 第1の遅延
21 第2の遅延
22 遅延
23 マスク開口部
24 マスク開口部
Θ 光軸に対する光線の角度
n 屈折率
n1 常光屈折率
n2 異常光屈折率
α 角度
α0 基準角度
αn 角度
d 遅延層の層厚
Claims (24)
- 透過位相あるいは反射位相のシフトを制御することができるピクセル(131、132、141、142;13、14)の配列を有する符号化面(2)を含み、複素数のそれぞれの要素を符号化するために、前記符号化面(2)の隣接ピクセル(151、152;15)のピクセルグループの少なくとも1つの所与のピクセル(131、132;141、142;13、14)に、直線偏光を有する入射光線束の光路長の変化を発生させる構造遅延層(101、102、121、122;9、10、11、12)が配置された複素情報を表す光変調器において、前記構造遅延層(101、102、121、122;9、10、11、12)の層厚(d)が、複素数の前記それぞれの要素を符号化するときに、前記構造遅延層(101、102、121、122;9、10、11、12)を通る前記光路長の変化が、前記入射光線束の入射角の変化に起因する前記ピクセルグループ(151、152;15)の個別ピクセル(131、132、141、142;13、14)間の遅延(20、21)の変化を打ち消し、少なくとも部分的にあるいは全体的にも前記遅延(20、21)の前記変化を補償するように寸法決めされていることを特徴とする光変調器。
- 前記構造遅延層(101、102、121、122;9、10、11、12)が、前記符号化面(2)の近くに配置され、前記構造遅延層(101、102、121、122;9、10、11、12)が、前記符号化面(2)の前方および後方の少なくとも一方に、前記ピクセル(131、132、141、142;13、14)と密接に接触されて配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光変調器。
- 前記ピクセル(131、132、141、142;13、14)が、前記符号化面(2)に対して1次元的に、すなわち、縞状に、または2次元的に配置されることを特徴とする請求項1に記載の光変調器。
- 前記符号化面(2)あるいは該符号化面(2)を覆うキャリア層(7、8)が、可撓層としてまたは非弾性層として設計されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光変調器。
- 前記ピクセル(13、14)の前記配列を含む前記符号化面(2)が、少なくとも1つのキャリア層(7、8)と接触していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光変調器。
- 前記符号化面(2)は、前記符号化面(2)の少なくとも1つの側面上に配置される少なくとも1つのキャリア層(7、8)あるいは少なくとも1つの配向層(3、4)と接触している平面液晶層であるか、あるいは前記光変調器(1)の前記符号化面(2)が、電界によって操作され得るマイクロ流体液滴ピクセルの配列を含み、前記光変調器(1)が、電気濡れ位相変調光変調器の形態で設計されることを特徴とする請求項5に記載の光変調器。
- 前記ピクセル(13、14)の前記配列を含む前記符号化面(2)が、前記ピクセル(13、14)を制御する前記符号化面(2)の両側に配置される少なくとも1つのスイッチング素子層(5、6)あるいは電極層である少なくとも1つのスイッチング素子層(5、6)に割り当てられることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光変調器。
- 前記構造遅延層(9、11;10、12)が、電極(5、6)と、キャリア層(7、8)との間で、前記キャリア層(7、8)の内面上または前記キャリア層(7、8)の外面上に配置されることを特徴とする請求項1に記載の光変調器。
- 光変調器であって、
−ピクセル(13、14)の配列を含む符号化面(2)と、
−2つの自由側面に配置される前記ピクセル(13、14)を制御する少なくとも1つの電極層(5、6)と、
−前記2つの自由側面のうちの少なくとも1つに配置される少なくとも1つのキャリア層(7、8)と、
を含み、
前記電極層(5、6)に供給される電位を用いて制御され得る前記ピクセル(13、14)の1次元または2次元の配列を提供し、構造遅延層(9、10、11、12)が、前記電極層(5、6)の少なくとも1つと、前記電極層(5,6)に隣接する前記キャリア層(7、8)との間に配置されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の光変調器。 - 前記構造遅延層(9、11;10、12)が、電極層(5、6)と、キャリア層(7、8)との間で、前記符号化面(2)の両側に配置されることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光変調器。
- 液晶層からなる前記符号化面(2)を制御するため、前記ピクセル(13、14)を制御し配向する電極(5、6)および配向層(3、4)が、前記符号化面(2)に対向する前記構造遅延層(9、11;10、12)の側面に配置されることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の光変調器。
- マスク(19)が、1つの電極(6)と、光線が前記ピクセル(13、14)を通過してから放射される側の前記構造遅延層(10、12)との間に配置され、前記マスクが、光が斜めの角度で入射した場合に、直線偏光を有する入射光線(182)が、異なる性質を有し前記符号化面(2)の両側で互いに対向して配置される2つの構造遅延層(11、10、9、12)を通過するのを防ぐ構造を有し、前記マスクの開口部(23、24)が、直線偏光を有する入射光線(181)が、前記符号化面(2)の前方および後方の少なくとも一方の互いに同じ設計の構造遅延層(9、10、11、12)を通過する位置に提供されることを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光変調器。
- 前記構造遅延層(9、10、11、12)全体の構造幅が、複数ピクセル(13、14;131、132;141、142)を含むピクセルグループ(15;151;152)の範囲とほぼ一致することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光変調器。
- 各ローの複素数を符号化するために、2つの隣接ピクセルのカラムが使用される2相符号化法で、前記構造遅延層(9、10、11、12)が、前記ピクセル(13、14)の幅にほぼ一致する大きさのカラム配列を示すことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の光変調器。
- 前記構造遅延層(9、10、11、12)は、単一の複屈折材料または複数の複屈折材料の組み合わせで作製される構造層であり、偏光光線(181)を使用することにより、異常光線のみが前記構造遅延層(9、10、11、12)を通過し、複屈折材料が、屈折率の角度固有変化を示し、異なる角度で透過される光の光路長を変化させることを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の光変調器。
- 前記ピクセル(131、141)の後ろにそれぞれ続く前記構造遅延層(101、102)によって、斜めの入射角を有する光線が、1つのピクセル(132)を間に置いて隔てられるピクセル(131、141)を通る角度(α)分だけ異なる光路長(OW)に及ぶことにより、前記隣接ピクセル(132)に対する前記遅延(20、21)が、部分的にあるいは全体的にも補償されることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載の光変調器。
- 前記構造遅延層(101、102)を透過してくる光線が、直線偏光を有し、異常光線のみが前記構造遅延層を通過する場合に前記光路長の差が達成され、偏光された光のみを発する光源を使用することによって、あるいは、前記光変調器(1)の入口側に直線偏光子を配置することによって、前記直線偏光が得られることを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載の光変調器。
- 所与の基準角度(α0)からのずれ角度(α)分の前記光路長(OW)の変化が、修正された位相値をグループ(151;152;15)の前記2つのピクセル(131、132;141、142;13、14)のうちの1つに書き込むことによって補償されることを特徴とする請求項1乃至17のいずれか1項に記載の光変調器。
- 2つの異なる構造遅延層(101、121;102、122)が、前記グループ(151、152)の前記2つの隣接ピクセル(131、132;141、142)の前方に配置され、一方の前記構造遅延層(101、102)が、他方の前記構造遅延層(121、122)の特性と異なる特性を示すことにより、前記グループのうちの一方のピクセル(131)によって放射される光線が、前記基準角度(α0)に対して長い光路長に及び、他方のピクセル(132)によって放射される光線が、前記基準角度(α0)に対して短い光路長に及ぶことを特徴とする請求項18に記載の光変調器。
- 同じ複屈折材料であるが、異なる配向(161、162)の光軸(16)を有する材料を前記隣接する構造遅延層(101、102、121、122;9、10、11、12)に使用し、前記1つの構造遅延層(101)の前記光路長(OW)が、角度(αn)によって増加し、前記隣接する構造遅延層(121)の前記光路長(OW)が、前記角度(αn)によって減少し、あるいは前記1つの構造遅延層(101)の前記光路長(OW)が、前記角度(αn)によって減少し、前記隣接する構造遅延層(121)の前記光路長(OW)が、前記角度(αn)によって増加することを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項に記載の光変調器。
- 前記構造遅延層(101、102、121、122、9、10、11、12)が、異なる複屈折材料から作製されることを特徴とする請求項1乃至19のいずれか1項に記載の光変調器。
- 1つの側面のみに配置される前記構造遅延層(101、102、121、122)が、前記層厚(d)を最小限にするため、前記符合化面(2)の2つの平面上に配置される2つの部分の構造遅延層(9、10、11、12)に振り分けて分割されることを特徴とする請求項1乃至21のいずれか1項に記載の光変調器。
- 前記構造遅延層(9、10、11,12)が、ガラスプレート(7、8)からなるキャリア層の内側またはその外側の前記符号化面(2)のごく近傍に配置されることを特徴とする請求項1乃至22のいずれか1項に記載の光変調器。
- 前記構造遅延層が、マイクロミラーアレイ、特に、ピクセルの配列を示す位相変調器のチップミラーアレイを使用する場合に用いられ、前記構造遅延層が、前記マイクロミラーアレイのマイクロミラーの隣接カラムに1つおきに交互に適用されることを特徴とする請求項1乃至23のいずれか1項に記載の光変調器。
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