JPH04294322A - 光学装置 - Google Patents
光学装置Info
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- JPH04294322A JPH04294322A JP5914391A JP5914391A JPH04294322A JP H04294322 A JPH04294322 A JP H04294322A JP 5914391 A JP5914391 A JP 5914391A JP 5914391 A JP5914391 A JP 5914391A JP H04294322 A JPH04294322 A JP H04294322A
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- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 6
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- Liquid Crystal (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶素子を応用した光
学装置に関する。
学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光波面の位相誤差を補償するには
、１枚続きのミラーの形状を裏からアクチュエータで変
形させる方式が主流であった。変形させるアクチュエー
タとしてはピエゾ素子が広く用いられており、ストロー
クが数μｍ、個数が５００個程度のものが試作されてい
る（例えば、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．１１１４，
ｐ１３４（１９８９）参照）。
、１枚続きのミラーの形状を裏からアクチュエータで変
形させる方式が主流であった。変形させるアクチュエー
タとしてはピエゾ素子が広く用いられており、ストロー
クが数μｍ、個数が５００個程度のものが試作されてい
る（例えば、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．１１１４，
ｐ１３４（１９８９）参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ピエゾ素子に
は、発熱、ヒステリシスなどの制御に工夫がいる、素子
数が限られている、駆動電圧が高いなどの問題点があっ
た。
は、発熱、ヒステリシスなどの制御に工夫がいる、素子
数が限られている、駆動電圧が高いなどの問題点があっ
た。
【０００４】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、簡便な手段により光波面の位相
誤差を高精度かつ高速に補償できる光学装置を提供する
ところにある。
であって、その目的は、簡便な手段により光波面の位相
誤差を高精度かつ高速に補償できる光学装置を提供する
ところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の光学装置
は、少なくとも位相変調用液晶素子と、前記液晶素子に
対する信号発生器と、ランダム偏光を１方向の直線偏光
に変換する偏光素子と、光波面測定器と、前記光波面測
定器の出力を前記信号発生器へ帰還する回路を備えて成
ることを特徴とする。
は、少なくとも位相変調用液晶素子と、前記液晶素子に
対する信号発生器と、ランダム偏光を１方向の直線偏光
に変換する偏光素子と、光波面測定器と、前記光波面測
定器の出力を前記信号発生器へ帰還する回路を備えて成
ることを特徴とする。
【０００６】本発明の第２の光学装置は、少なくとも位
相変調用液晶素子と、前記液晶素子に対する信号発生器
と、ランダム偏光を２方向の直線偏光に分離する偏光素
子と、光波面測定器と、前記光波面測定器の出力を前記
信号発生器へ帰還する回路を備えて成ることを特徴とす
る。
相変調用液晶素子と、前記液晶素子に対する信号発生器
と、ランダム偏光を２方向の直線偏光に分離する偏光素
子と、光波面測定器と、前記光波面測定器の出力を前記
信号発生器へ帰還する回路を備えて成ることを特徴とす
る。
【０００７】本発明の第３の光学装置は、前記第１ない
し第２の光学装置において、位相変調用液晶素子がＥＣ
Ｂ（電界制御複屈折）モード液晶素子であることを特徴
とする。
し第２の光学装置において、位相変調用液晶素子がＥＣ
Ｂ（電界制御複屈折）モード液晶素子であることを特徴
とする。
【０００８】
【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。 （実施例１）図１に本実施例の光学装置の構成を示す。 位相誤差を含むランダム偏光な光ａは、偏光素子１０１
の作用により一方向にそろった直線偏光となる。そして
、位相変調用液晶素子１０２で位相変調を受けた後、ミ
ラー１０３により一部は光波面測定器１０４へ導かれ、
残りは、波面の位相誤差が補償されてた光ｂとなって装
置の外へ出る。
ついて詳しく説明する。 （実施例１）図１に本実施例の光学装置の構成を示す。 位相誤差を含むランダム偏光な光ａは、偏光素子１０１
の作用により一方向にそろった直線偏光となる。そして
、位相変調用液晶素子１０２で位相変調を受けた後、ミ
ラー１０３により一部は光波面測定器１０４へ導かれ、
残りは、波面の位相誤差が補償されてた光ｂとなって装
置の外へ出る。
【０００９】本発明に用いた位相変調液晶素子１０２は
、各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を備えたマトリ
クス駆動型の液晶素子であって、５ボルト以下の電圧で
使用できる。有効画素数は３２０×２２０、画素間隔は
水平方向８０μｍ、垂直方向９０μｍである。液晶分子
の初期配向がホモジニアスなＥＣＢモードを採用するこ
とにより、光の位相を連続的に変調することができる（
第５１回応用物理学会学術講演会予稿集２６ａ−Ｈ−１
０）。
、各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を備えたマトリ
クス駆動型の液晶素子であって、５ボルト以下の電圧で
使用できる。有効画素数は３２０×２２０、画素間隔は
水平方向８０μｍ、垂直方向９０μｍである。液晶分子
の初期配向がホモジニアスなＥＣＢモードを採用するこ
とにより、光の位相を連続的に変調することができる（
第５１回応用物理学会学術講演会予稿集２６ａ−Ｈ−１
０）。
【００１０】光波面測定器１０４は、光波面に含まれる
位相誤差を時々刻々測定する。そして、測定の結果をも
とに、位相変調用液晶素子１０２の各画素へ加えるべき
電圧値を算出して、これを補償指令として信号発生器１
０５へ帰還する。信号発生器１０５は、受け取った補償
指令にしたがって、通過する光の位相を画素単位で制御
する。光波面の位相誤差の測定方法としては、ジャック
ハルトマン法（Ｐｕｂｌ．Ｎａｔ．Ａｓｔｒｏｎ．Ｏｂ
ｓ．，Ｖｏｌ．１，ｐ４９（１９８９）参照）やロジェ
法（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．１１１４．ｐ９２（
１９８９）参照）が用いられる。
位相誤差を時々刻々測定する。そして、測定の結果をも
とに、位相変調用液晶素子１０２の各画素へ加えるべき
電圧値を算出して、これを補償指令として信号発生器１
０５へ帰還する。信号発生器１０５は、受け取った補償
指令にしたがって、通過する光の位相を画素単位で制御
する。光波面の位相誤差の測定方法としては、ジャック
ハルトマン法（Ｐｕｂｌ．Ｎａｔ．Ａｓｔｒｏｎ．Ｏｂ
ｓ．，Ｖｏｌ．１，ｐ４９（１９８９）参照）やロジェ
法（Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．１１１４．ｐ９２（
１９８９）参照）が用いられる。
【００１１】次に、本実施例で用いる偏光素子１０１の
構造および作用について説明する。
構造および作用について説明する。
【００１２】図４に偏光素子１０１の構造を示す。この
偏光素子は、複屈折材料層４０１と４０２の交互の繰り
返しから成る周期構造をもっている。ただし、この繰り
返しの１単位の長さは、入射光の波長に比べて充分に短
いとする。
偏光素子は、複屈折材料層４０１と４０２の交互の繰り
返しから成る周期構造をもっている。ただし、この繰り
返しの１単位の長さは、入射光の波長に比べて充分に短
いとする。
【００１３】ここで、複屈折材料層４０１の常光線に対
する屈折率をｎｏ１、異常光線に対する屈折率をｎｅ１
、複屈折材料層４０２の常光線に対する屈折率をｎｏ２
、異常光線に対する屈折率をｎｅ２とする。ただし、ｎ
ｏ１＝ｎｅ２、ｎｅ１≠ｎｏ２ とする。複屈折材料
層４０１の光学軸４０３は、周期繰り返し方向４０５に
対して４５°になるように配向されている。一方、複屈
折材料層４０２の光学軸４０４は、複屈折材料層４０１
の光学軸４０３に対して９０°になるように配向されて
いる。
する屈折率をｎｏ１、異常光線に対する屈折率をｎｅ１
、複屈折材料層４０２の常光線に対する屈折率をｎｏ２
、異常光線に対する屈折率をｎｅ２とする。ただし、ｎ
ｏ１＝ｎｅ２、ｎｅ１≠ｎｏ２ とする。複屈折材料
層４０１の光学軸４０３は、周期繰り返し方向４０５に
対して４５°になるように配向されている。一方、複屈
折材料層４０２の光学軸４０４は、複屈折材料層４０１
の光学軸４０３に対して９０°になるように配向されて
いる。
【００１４】このような構造の偏光素子の上面４０６に
光が垂直に入射した時の、入射光の偏光成分の振る舞い
について以下に述べる。
光が垂直に入射した時の、入射光の偏光成分の振る舞い
について以下に述べる。
【００１５】図５は、図４の偏光素子を上方からながめ
たところである。入射光の偏光成分の振る舞いについて
は、複屈折材料層５０２の異常光成分５０５と常光成分
５０６に分けて考えればよい。複屈折材料層の繰り返し
周期は波長に対して充分に短いから、各偏光成分は複屈
折材料層５０１と複屈折材料層５０２の平均的な屈折率
を感じることになる。まず、異常光成分５０５は、ｎｏ
１＝ｎｅ２から、偏光成分をそのまま維持して透過する
。一方、常光成分に対しては、ｎｅ１≠ｎｏ２から、周
期繰り返し方向５０９に垂直な成分と５０７と平行な成
分５０８で屈折率が異なり、構造複屈折が生じることに
なる。すなはち、常光成分５０６は偏光素子１０１の中
を偏光状態を変化させながら伝搬していくことになる。 そこで、光路差が半波長となるように素子を設計すれば
、常光成分５０６は全て異常光成分５０５となって偏光
素子から出射されるので、エネルギー損失をともなうこ
となく方向のそろった直線偏光を得ることができる。
たところである。入射光の偏光成分の振る舞いについて
は、複屈折材料層５０２の異常光成分５０５と常光成分
５０６に分けて考えればよい。複屈折材料層の繰り返し
周期は波長に対して充分に短いから、各偏光成分は複屈
折材料層５０１と複屈折材料層５０２の平均的な屈折率
を感じることになる。まず、異常光成分５０５は、ｎｏ
１＝ｎｅ２から、偏光成分をそのまま維持して透過する
。一方、常光成分に対しては、ｎｅ１≠ｎｏ２から、周
期繰り返し方向５０９に垂直な成分と５０７と平行な成
分５０８で屈折率が異なり、構造複屈折が生じることに
なる。すなはち、常光成分５０６は偏光素子１０１の中
を偏光状態を変化させながら伝搬していくことになる。 そこで、光路差が半波長となるように素子を設計すれば
、常光成分５０６は全て異常光成分５０５となって偏光
素子から出射されるので、エネルギー損失をともなうこ
となく方向のそろった直線偏光を得ることができる。
【００１６】本実施例によれば、１枚の位相変調用液晶
素子で光波面の位相誤差を補償することができる。液晶
素子は、低電圧駆動、低消費電力、高画素密度という特
徴を備えており、従来のピエゾ素子に比べて一段と高い
精度で光波面の位相を制御することができる。
素子で光波面の位相誤差を補償することができる。液晶
素子は、低電圧駆動、低消費電力、高画素密度という特
徴を備えており、従来のピエゾ素子に比べて一段と高い
精度で光波面の位相を制御することができる。
【００１７】なお、対象とする光波面の直線偏光度が充
分に高い場合には、本実施例で用いた偏光素子を構成要
素から除くことも可能である。 （実施例２）図２に本実施例の光学装置の構成を示す。 位相誤差を含むランダム偏光な光ａは、偏光素子２０１
の作用により一方向にそろった直線偏光となる。そして
、偏光ビームスプリッタ２０２で反射されて、位相変調
用液晶素子２０３へ入射する。ここで、光は位相変調を
受けると同時にその偏光面が９０°だけ回転されて出射
する。この後、光は偏光ビームスプリッタ２０２を透過
して、ミラー２０４により一部は光波面測定器２０５へ
導かれ、残りは、波面の位相誤差が補償された光ｂとな
って装置の外へ出る。
分に高い場合には、本実施例で用いた偏光素子を構成要
素から除くことも可能である。 （実施例２）図２に本実施例の光学装置の構成を示す。 位相誤差を含むランダム偏光な光ａは、偏光素子２０１
の作用により一方向にそろった直線偏光となる。そして
、偏光ビームスプリッタ２０２で反射されて、位相変調
用液晶素子２０３へ入射する。ここで、光は位相変調を
受けると同時にその偏光面が９０°だけ回転されて出射
する。この後、光は偏光ビームスプリッタ２０２を透過
して、ミラー２０４により一部は光波面測定器２０５へ
導かれ、残りは、波面の位相誤差が補償された光ｂとな
って装置の外へ出る。
【００１８】光波面測定器２０５は、光波面に含まれる
位相誤差を時々刻々測定する。そして、測定の結果をも
とに位相変調用液晶素子２０１の各画素へ加える電圧値
を算出して、これを補償指令として信号発生器２０６へ
帰還する。
位相誤差を時々刻々測定する。そして、測定の結果をも
とに位相変調用液晶素子２０１の各画素へ加える電圧値
を算出して、これを補償指令として信号発生器２０６へ
帰還する。
【００１９】本実施例で用いた位相変調用液晶素子２０
１は、初期配向がホモジニアスな液晶層と光反射層の間
に４分の１波長板を備えた光書き込み型の液晶素子であ
る。この液晶素子は、連続的な位相変調を行うと同時に
入射直線偏光の方位を９０°だけ回転させる。液晶素子
２０１への信号の書き込みは、信号発生器２０６により
行う。信号発生器２０６はレーザスキャニング機構を備
え、補償指令にしたがって生成した２次元画像を液晶素
子２０１へ書き込む。なお、２次元画像を液晶素子２０
１へ書き込む手段として、ＣＲＴ表示体や液晶表示体を
用いることもできる。
１は、初期配向がホモジニアスな液晶層と光反射層の間
に４分の１波長板を備えた光書き込み型の液晶素子であ
る。この液晶素子は、連続的な位相変調を行うと同時に
入射直線偏光の方位を９０°だけ回転させる。液晶素子
２０１への信号の書き込みは、信号発生器２０６により
行う。信号発生器２０６はレーザスキャニング機構を備
え、補償指令にしたがって生成した２次元画像を液晶素
子２０１へ書き込む。なお、２次元画像を液晶素子２０
１へ書き込む手段として、ＣＲＴ表示体や液晶表示体を
用いることもできる。
【００２０】本実施例によれば、光利用効率ならびに解
像度の高い光書き込み型の液晶素子を用いることにより
、光波面の歪をきわめて高い精度で補償することができ
る。 （実施例３）図３に本実施例の光学装置の構成を示す。 位相誤差を含むランダム偏光な光ａは、偏光ビームスプ
リッタ３０１で紙面に垂直な成分（Ｓ偏光）と紙面に平
行な成分（Ｐ偏光）に分かれる。それぞれの成分は位相
変調用液晶素子３０２、３０３で位相変調を受けた後、
ミラー３０４、３０５により一部は光波面測定器３０６
、３０７へ入射し、残りは偏光ビームスプリッタ３１０
へ入射する。ここでふたつの成分は合成され、波面の位
相誤差が補償された光ｂとなって装置の外へ出る。
像度の高い光書き込み型の液晶素子を用いることにより
、光波面の歪をきわめて高い精度で補償することができ
る。 （実施例３）図３に本実施例の光学装置の構成を示す。 位相誤差を含むランダム偏光な光ａは、偏光ビームスプ
リッタ３０１で紙面に垂直な成分（Ｓ偏光）と紙面に平
行な成分（Ｐ偏光）に分かれる。それぞれの成分は位相
変調用液晶素子３０２、３０３で位相変調を受けた後、
ミラー３０４、３０５により一部は光波面測定器３０６
、３０７へ入射し、残りは偏光ビームスプリッタ３１０
へ入射する。ここでふたつの成分は合成され、波面の位
相誤差が補償された光ｂとなって装置の外へ出る。
【００２１】本発明に用いた位相変調液晶素子３０２、
３０３は、いずれも各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ
）を備えたマトリクス駆動型の液晶素子であって、５ボ
ルト以下の電圧で使用できる。有効画素数は３２０×２
２０、画素間隔は水平方向８０μｍ、垂直方向９０μｍ
である。液晶分子の初期配向がホモジニアスなＥＣＢモ
ードを採用することにより、光の位相を連続的に変調す
ることができる（第５１回応用物理学会学術講演会予稿
集２６ａ−Ｈ−１０）。
３０３は、いずれも各画素にＴＦＴ（薄膜トランジスタ
）を備えたマトリクス駆動型の液晶素子であって、５ボ
ルト以下の電圧で使用できる。有効画素数は３２０×２
２０、画素間隔は水平方向８０μｍ、垂直方向９０μｍ
である。液晶分子の初期配向がホモジニアスなＥＣＢモ
ードを採用することにより、光の位相を連続的に変調す
ることができる（第５１回応用物理学会学術講演会予稿
集２６ａ−Ｈ−１０）。
【００２２】光波面測定器３０６、３０７は、光波面に
含まれる位相誤差を時々刻々測定する。測定の結果をも
とに位相変調用液晶素子３０２、３０３の各画素へ加え
るべき電圧値を算出して、これを補償指令として信号発
生器３０８、３０９へ帰還する。信号発生器３０８、３
０９は、受け取った補償指令にしたがって、通過する光
の位相を画素単位で制御する。なお、光波面の位相誤差
の測定方法は、実施例１と同じである。
含まれる位相誤差を時々刻々測定する。測定の結果をも
とに位相変調用液晶素子３０２、３０３の各画素へ加え
るべき電圧値を算出して、これを補償指令として信号発
生器３０８、３０９へ帰還する。信号発生器３０８、３
０９は、受け取った補償指令にしたがって、通過する光
の位相を画素単位で制御する。なお、光波面の位相誤差
の測定方法は、実施例１と同じである。
【００２３】本実施例によれば、２枚の液晶素子と偏光
分離素子を組み合わせることにより、光波面の位相誤差
を高精度かつ高速に補償することができる。
分離素子を組み合わせることにより、光波面の位相誤差
を高精度かつ高速に補償することができる。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、光波面の位相誤差を高
精度に補償することができる。本発明の光学装置は、そ
の実時間性を活かして、天文観測を始めとする広範な補
償光学分野への応用が可能である。
精度に補償することができる。本発明の光学装置は、そ
の実時間性を活かして、天文観測を始めとする広範な補
償光学分野への応用が可能である。
【図１】本発明の実施例１の構成を示す平面図である。
【図２】本発明の実施例２の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の実施例３の構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施例１で用いる偏光素子の構造を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図５】本発明の実施例１で用いる偏光素子の作用を説
明する図である。
明する図である。
１０１ 偏光素子
１０２ マトリクス駆動型のＥＣＢモード液晶素子１
０３ ミラー １０４ 光波面測定器 １０５ 信号発生器 ２０１ 偏光素子 ２０２ 偏光ビームスプリッタ ２０３ 光書き込み型のＥＣＢモード液晶素子２０４
ミラー ２０５ 光波面測定器 ２０６ 信号発生器 ３０１ 偏光ビームスプリッタ ３０２ マトリクス駆動型のＥＣＢモード液晶素子３
０３ マトリクス駆動型のＥＣＢモード液晶素子３０
４ ミラー ３０５ ミラー ３０６ 光波面測定器 ３０７ 光波面測定器 ３０８ 信号発生器 ３０９ 信号発生器 ４０１ 複屈折材料層 ４０２ 複屈折材料層 ４０３ 光学軸 ４０４ 光学軸 ４０５ 周期繰り返し方向 ４０６ 上面 ５０１ 複屈折材料 ５０２ 複屈折材料 ５０３ 光学軸 ５０４ 光学軸 ５０５ 複屈折材料層５０２の異常光成分５０６
複屈折材料層５０２の常光成分５０７ 周期繰り返し
方向に垂直な成分５０８ 周期繰り返し方向に平行な
成分５０９ 周期繰り返し方向
０３ ミラー １０４ 光波面測定器 １０５ 信号発生器 ２０１ 偏光素子 ２０２ 偏光ビームスプリッタ ２０３ 光書き込み型のＥＣＢモード液晶素子２０４
ミラー ２０５ 光波面測定器 ２０６ 信号発生器 ３０１ 偏光ビームスプリッタ ３０２ マトリクス駆動型のＥＣＢモード液晶素子３
０３ マトリクス駆動型のＥＣＢモード液晶素子３０
４ ミラー ３０５ ミラー ３０６ 光波面測定器 ３０７ 光波面測定器 ３０８ 信号発生器 ３０９ 信号発生器 ４０１ 複屈折材料層 ４０２ 複屈折材料層 ４０３ 光学軸 ４０４ 光学軸 ４０５ 周期繰り返し方向 ４０６ 上面 ５０１ 複屈折材料 ５０２ 複屈折材料 ５０３ 光学軸 ５０４ 光学軸 ５０５ 複屈折材料層５０２の異常光成分５０６
複屈折材料層５０２の常光成分５０７ 周期繰り返し
方向に垂直な成分５０８ 周期繰り返し方向に平行な
成分５０９ 周期繰り返し方向
Claims (3)
- 【請求項１】光波面の位相補償技術に関し、少なくとも
位相変調用液晶素子と、前記液晶素子に対する信号発生
器と、ランダム偏光を１方向の直線偏光に変換する偏光
素子と、光波面測定器と、前記光波面測定器の出力を前
記信号発生器へ帰還する回路を備えて成ることを特徴と
する光学装置。 - 【請求項２】光波面の位相補償技術に関し、少なくとも
位相変調用液晶素子と、前記液晶素子に対する信号発生
器と、ランダム偏光を２方向の直線偏光に分離する偏光
素子と、光波面測定器と、前記光波面測定器の出力を前
記信号発生器へ帰還する回路を備えて成ることを特徴と
する光学装置。 - 【請求項３】前記位相変調用液晶素子がＥＣＢ（電界制
御複屈折）モード液晶素子であることを特徴とする請求
項１ないし請求項２に記載の光学装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5914391A JPH04294322A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5914391A JPH04294322A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 光学装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04294322A true JPH04294322A (ja) | 1992-10-19 |
Family
ID=13104815
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5914391A Pending JPH04294322A (ja) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | 光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04294322A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0717304A1 (en) * | 1994-06-24 | 1996-06-19 | Hitachi, Ltd. | Active matrix type liquid crystal display device and its driving method |
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1991
- 1991-03-22 JP JP5914391A patent/JPH04294322A/ja active Pending
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| JP4653577B2 (ja) * | 2005-07-08 | 2011-03-16 | 株式会社ニデック | 眼科撮影装置 |
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