JPH04106580A

JPH04106580A - 光学装置

Info

Publication number: JPH04106580A
Application number: JP2224826A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Amako; 淳尼子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1990-08-27
Filing date: 1990-08-27
Publication date: 1992-04-08

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、液晶ライトバルブならびにホログラム技術を
応用した光学装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のレーザビーム制御技術では、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ものが主
流であった。

〔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しようとすると装置規模が大がか
りなものとなり、工業的価値を見い出せる用途が少なか
った。

本発明はこのような問題点を解決するものであって、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。

〔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。

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、パターンジェネレータが、少なくとも中央演算処理
回路（ＣＰＵ）と、複数の計算機ホログラムのパターン
データを記憶したビデオメモリと、該ビデオメモリから
の信号を液晶ライトバルブへ転送するためのインターフ
ェース回路とを備えていることを特徴とする。

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、ＥＣＢモードの液晶
パネルと、該液晶パネルに対してビームが入射する側に
置かれた１枚の偏光板とから成り、かつ、偏光板の透過
軸方位が液晶パネル基板の法線と液晶分子長軸が作る平
面と平行であることを特徴とする。

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、液晶ライトバルブが、ｐｏｌｙ−ＳｉＴ
ＦＴアクティブマトリクス方式であって、各画素が水平
方向と垂直方向のどちらにも等間熱で、かつ、格子状に
並んでいることを特徴とする。

本発明の第５の光学装置は、前記第１ないし第４の光学
装置において、液晶ライトバルブの後方に、レーザビー
ムの光路を折り曲げるためのミラーあるいは導光板を配
置したことを特徴とする。

〔実施例〕

以下では実施例にもとづき、本発明の内容について詳し
く説明する。

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の上ヘレーザビームのスポットあるいはス
ポット列１１０を形成する。

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路
１０３を介して液晶ライトバルブへ入力される。各画素
は、入力された信号レベルに応じて、そこの部分の複屈
折量を制御することによりレーザビーム波面の位相変調
を行なう、液晶ライトバルブ１０６に記録された計算記
ホログラムを高速で書き換えるには、あらがじめＰＣＩ
ＯＩ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。

こうすることにより、はぼ実時間でレーザビームスポッ
トの位置あるいは配列を変化させることができた。

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２０１，２０２を用い
て光路を折り曲げた。第２図（ｂ）では、２枚の導光板
２１１，２１２を用いて、この間をレーザビームが伝搬
するようにした。

こうすることにより、光学装置を小さくまとめることが
できた。

第３図（ａ）は、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。

（１）各画素にｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴをアクティブ素子
として付加することにより、画素間のりロストークをな
くしている。

（２）ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ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。

（３）１９ｘ１３ｍｍの表示領域３０２に、水平方向３
２０、垂直方向２２０の画素をもつ。

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。ここでは、各画素が水平方向と垂直
方向のどちらにも等間隔で、かつ、格子状に規則正しく
並んでいる点が重要である。

このような特徴を有する液晶ライトバルブを用いること
により、所望の強度分布をもったレーザビームスポット
の配列を自由に発生させることが可能になった。

また、本実施例の光学装置において機能する計算機ホロ
グラムはフーリエ変換型であって、ひとつの画素にひと
つのフーリエ変換値が対応している。

このような構成にすることにより、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
記録することができた。

第３図に示した液晶ライトバルブ３０１は、ＥＣＢ（Ｅ
ｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ　　Ｃｏｎｔｒ。

１１ｅｄ　　Ｂｉｒｅｆｒｉｎｇｅｎｃｅ）モードの液
晶パネルと、このパネルに対してレーザ光が入射する側
に配置された１枚の偏光板とから成る。

液晶パネルにおける液晶分子の初期配向は、パネル基板
に対して一様に水平である。また、偏光板の透過軸は、
パネル基板と液晶分子長軸方位が作る平面に平行である
。ＴＰＴおよび他の回路素子は、しや光マスク３１２の
下に配置され、光照射による誤動作が生じないようにで
きている。

このような構造をとることにより、印加電圧に対する液
晶層の複屈折変化を有効に利用することが可能になり、
レーザビームに対して良好な位相変調特性を得ることが
できた。

第４図に、ＥＣＢモードの液晶ライトバルブから得られ
た、位相変化と印加電圧の関係を示す。

１．２から２．５ボルトの範囲で、位相変化と印加電圧
の間に良好な直線比例関係が得られた。この関係がくず
れると、画素単位での光波面の位相制御が困難になり、
レーザビームを制御することが不可能になる。第４図か
ら、位相型ホログラムの記録に要する２πの位相変化を
得るには、およそ２．１ボルトの電位差があれば良い。

第５図に、第４図と同じ液晶ライトバルブがら得られた
、透過率と印加電圧の関係を示す、第５図では、レーザ
光が出射する側にもう１枚の偏光板を配置して測定を行
なった。２枚の偏光板の透過軸の方位は平行である。第
５図がら、透過率すなわち振幅の２乗は、印加電圧によ
らずほぼ一定であることがわかる。この関係がくずれる
と、位相変調の他に振幅変調がレーザビームに対して加
わることになり、これは外乱として作用するため、この
場合にもレーザビームを制御することが不可能になる。

第４図および第５図に示した特性を実現したことにより
、液晶ライトバルブを用いて高性能な位相型計算機ホロ
グラムを記録することができた。

以上述べてきたように、本発明の光学装置によれば、Ｅ
ＣＥモードの液晶ライトバルブに記録された位相型計算
機ホログラムの光波面再生機能により、高精度なレーザ
ビーム位置制御と不規則なスポット配列の発生とを実時
間で行うことができる。

なお、ここでは、２次元空間におけるレーザビーム位置
制御の例を紹介したが、計算機ホログラムのパターンを
交換するだけで、３次元空間における制御も容易に実現
できる。

〔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、不規則なスポット配列の発生とを実
時間で行うことができる。

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。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の光学装置の構成を示す斜視図。簗２図（ａ）（ｂ）は、本発明の光学装置の別の構成を
示す平面図。１３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。１０１・・・ＰＣ１０２・・・メモリ１０３・・・インターフェース１０４・・・レーザ１０５・・・コリメータレンズ１０６・・・液晶ライトバルブ１０７・・・レンズ１０８・・・出力面１０９・・・レーザビーム１１０・・・スポット２０１・・・ミラー第１図２０２・・・ミラー２１１・・・導光板２１２・・・導光板３０１・・・液晶ライトバルブ３０２・・・表示エリア３１１・・・画素３１２・・・マスク以　　上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）レーザビーム位置を制御する光学装置に関し、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。
（２）前記パターンジェネレータは、少なくとも中央演
算処理回路（ＣＰＵ）と、複数の計算機ホログラムのパ
ターンデータを記憶したビデオメモリと、該ビデオメモ
リからの記号を前記液晶ライトバルブへ転送するための
インターフェース回路とを備えていることを特徴とする
請求項１記載の光学装置。
（３）前記液晶ライトバルブは、ＥＣＢモードの液晶パ
ネルと、該液晶パネルに対してビームが入射する側に置
かれた一枚の偏光板とから成り、かつ、偏光板の透過軸
方位を、液晶パネル基板の法線と液晶分子長軸が作る平
面と平行にしたことを特徴とする請求項１又は２記載の
光学装置。
（４）前記液晶ライトバルブは、ｐｏｌｙ−ＳｉＴＦＴ
アクティブマトリクス方式であって、各画素が水平方向
と垂直方向のどちらにも等間隔で、かつ、格子状に並ん
でいることを特徴とする請求項１ないし３記載の光学装
置。
（５）前記液晶ライトバルブの後方に、レーザビームの
光路を折り曲げるためのミラーあるいは導光板を配置し
たことを特徴とする請求項１ないし４記載の光学装置。