JPH0764105A - Separation of writing light and reading out light of optical writing type spatial optical modulation element - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a method capable of separating writing light and reading out light by using a dielectric mirror layer and light shielding layer of a small layer thickness without using a dielectric mirror layer and light shielding layer. CONSTITUTION:Glass substrates la and 1b are respectively provided with transparent electrodes 2a and 2b consisting of ITO, etc., and further, an amorphous silicon hydride film which is a photoconductive layer 4 is formed on the transparent electrode 2a. Liquid crystal oriented films 3a and 3b for tilting and orienting nematic liquid crystals are formed on the photoconductive layer 4 and the transparent electrode 2b. A polarizing element 6a is installed on the writing side (photoconductive layer side) of the optical writing type spatial optical modulation element and a polarizing element 6b is installed on the reading out side (liquid crystal layer side). The polarized light beams of the writing light 8a and the reading out light 9a are intersected orthogonally with each other. The polarizing element 6a is so set as to prohibit the passage of the reading out light 9b and the polarizing element 6b to prohibit the passage of the writing light 8b.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像表示装置、画像処
理装置、光情報処理装置等に使用される光書き込み型空
間光変調素子の書き込み光と読み出し光の分離方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for separating writing light and reading light of an optical writing type spatial light modulator used in an image display device, an image processing device, an optical information processing device and the like.

【０００２】[0002]

【従来の技術】光書き込み型空間光変調素子の機能は、
例えば画像等の２次元的なパターンを書き込み光によっ
て空間光変調素子に書き込み、読み出し光によって書き
込まれた２次元パターンを読み出すことである。これに
よって、画像の増幅、しきい値処理、反転処理、及び書
き込み光と読み出し光のインコヒーレント・コヒーレン
ト変換、波長変換等の処理を行うことができる。2. Description of the Related Art The function of an optical writing type spatial light modulator is
For example, a two-dimensional pattern such as an image is written in the spatial light modulator by the writing light and the two-dimensional pattern written by the reading light is read out. As a result, processing such as image amplification, threshold processing, inversion processing, incoherent / coherent conversion of writing light and reading light, and wavelength conversion can be performed.

【０００３】光書き込み型空間光変調素子においては、
書き込み光と読み出し光とを分離する必要があるが、従
来、これらの分離は、光書込み型空間光変調素子の光書
き込み層と光変調層の間に、ミラー層や遮光層を設ける
ことにより行っている。In the optical writing type spatial light modulator,
It is necessary to separate the writing light and the reading light, but conventionally, these separations are performed by providing a mirror layer or a light shielding layer between the optical writing layer and the optical modulation layer of the optical writing type spatial light modulator. ing.

【０００４】図４に従来の光書き込み型空間光変調素子
の書き込み光と読み出し光の分離方法を模式的に示す。
従来の光書き込み型空間光変調素子１０９は、対向して
配置された２枚のガラス基板１０１ａ、１０１ｂ、ガラ
ス基板１０１ａ、１０１ｂ上の内側に夫々形成された透
明電極１０２ａ、１０２ｂ、透明電極１０２ａ上に順次
形成された光導電層１０４、遮光層１０７、誘電体ミラ
ー層１０６、該誘電体ミラー層１０６及び透明電極１０
２ｂ上に夫々形成された液晶配向膜１０３ａ、１０３
ｂ、及びこれらの間に配置されたツイストネマティック
液晶層１０５から構成されている。FIG. 4 schematically shows a method of separating writing light and reading light in a conventional optical writing type spatial light modulator.
The conventional optical writing type spatial light modulator 109 includes two glass substrates 101a and 101b facing each other, transparent electrodes 102a and 102b and a transparent electrode 102a formed inside the glass substrates 101a and 101b, respectively. The photoconductive layer 104, the light shielding layer 107, the dielectric mirror layer 106, the dielectric mirror layer 106, and the transparent electrode 10 sequentially formed on the
The liquid crystal alignment films 103a and 103 formed on 2b, respectively.
b, and a twisted nematic liquid crystal layer 105 arranged between them.

【０００５】通常、光導電層１０４としては水素化アモ
ルファスシリコン（以下ａ−Ｓｉ：Ｈと記す）が、遮光
層１０７としては遷移金属酸化膜や光導電率が低い半導
体等が用いられる。Generally, hydrogenated amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si: H) is used as the photoconductive layer 104, and a transition metal oxide film or a semiconductor having a low photoconductivity is used as the light shielding layer 107.

【０００６】液晶はツイストネマティック効果と複屈折
効果を利用したハイブリッド電界効果で動作する。以
下、この素子の動作原理を説明する。The liquid crystal operates by the hybrid electric field effect utilizing the twist nematic effect and the birefringence effect. The operating principle of this element will be described below.

【０００７】予め、透明電極１０２ａと透明電極１０２
ｂに交流電圧１１４を印加しておくと、書き込み光１１
０が照射された部分では、光導電層１０４の比抵抗が低
下し、これに応じてネマティック液晶層１０５への印加
電圧が増大する。これが液晶のしきい値を越えた時、ガ
ラス基板１０１ｂ及び誘電体ミラー層１０６の面に沿っ
て配向していた液晶が印加電圧方向に向く。この状態で
は液晶の複屈折効果が生じ、そのために、直線偏光（偏
光方向１１５）の読み出し光１１１はその偏光面が最大
９０°回転する。従って、読み出し光１１１が、液晶層
１０５を通り、誘電体ミラー層１０６で反射されてきた
反射読み出し光１１３（偏光方向１１７）は偏光素子１
０８（透過可能な偏光方向１１８）を透過することがで
きない。In advance, the transparent electrode 102a and the transparent electrode 102
If an AC voltage 114 is applied to b, the writing light 11
In the portion irradiated with 0, the specific resistance of the photoconductive layer 104 decreases, and the applied voltage to the nematic liquid crystal layer 105 increases accordingly. When this exceeds the threshold value of the liquid crystal, the liquid crystal oriented along the surfaces of the glass substrate 101b and the dielectric mirror layer 106 faces the applied voltage direction. In this state, a birefringence effect of the liquid crystal occurs, and therefore, the plane of polarization of the read light 111 of linearly polarized light (polarization direction 115) is rotated up to 90 °. Therefore, the read light 111 passes through the liquid crystal layer 105 and is reflected by the dielectric mirror layer 106, and the reflected read light 113 (polarization direction 117) is the polarizing element 1.
08 (transmissible polarization direction 118) cannot be transmitted.

【０００８】一方、書き込み光１１０が照射されない部
分では、液晶がガラス基板１０１ｂ及び誘電体ミラー層
１０６の面に沿って配向しているため、ツイストネマテ
ィック効果のみが直線偏光（偏光方向１１５）の読み出
し光１１１に作用して、入射側から液晶層を通過する際
と、ミラー層１０６側から通過する際とで逆向きに同じ
だけ偏光方向が回転する。結局、読み出し光１１１の偏
光面は元の偏光方向に戻り、反射読み出し光１１２（偏
光方向１１６）となる。従って、反射読み出し光１１２
は偏光素子１０８をそのまま透過する。On the other hand, in the portion which is not irradiated with the writing light 110, the liquid crystal is oriented along the surfaces of the glass substrate 101b and the dielectric mirror layer 106, so that only the twisted nematic effect reads out linearly polarized light (polarization direction 115). When the light 111 is acted on, the polarization direction is rotated by the same amount in opposite directions when passing through the liquid crystal layer from the incident side and when passing through the mirror layer 106 side. Eventually, the plane of polarization of the read light 111 returns to the original polarization direction and becomes the reflected read light 112 (polarization direction 116). Therefore, the reflected read light 112
Transmits through the polarizing element 108 as it is.

【０００９】すなわち、偏光素子（アナライザ）１０８
を通して読み出せば、書き込みパターンに応じて強度変
調された読み出し光を得ることができ、書き込まれたパ
ターンを読み出すことができる。That is, the polarization element (analyzer) 108
If read through, read light whose intensity is modulated according to the write pattern can be obtained, and the written pattern can be read.

【００１０】書き込み光と読み出し光は、誘電体ミラー
層１０６、及び遮光層１０７によって互いに分離され、
書き込み光が読み出し側に、読み出し光が書き込み側に
出てくることを防いでいる。The writing light and the reading light are separated from each other by the dielectric mirror layer 106 and the light shielding layer 107,
This prevents the writing light from coming out to the reading side and the reading light from going out to the writing side.

【００１１】また、他の従来例として、ツイストネマテ
ィック液晶の代わりにスーパーツイストネマティック液
晶や強誘電性液晶を用いた光書き込み型空間光変調素子
もある。Further, as another conventional example, there is an optical writing type spatial light modulator using super twist nematic liquid crystal or ferroelectric liquid crystal instead of twist nematic liquid crystal.

【００１２】[0012]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の光書き
込み型空間光変調素子の書き込み光と読み出し光の分離
方法では、以下のような問題点がある。The above-described conventional method of separating the writing light and the reading light of the optical writing type spatial light modulator has the following problems.

【００１３】（１）書き込み光と読み出し光を分離する
ために光導電層１０４と液晶層１０５との間に層厚の厚
い誘電体ミラー層１０６や遮光層１０７を設ける必要が
あるため、光導電層１０４に書き込まれた２次元パター
ンの電圧分布が、正確にネマティック液晶層１０５への
印加電圧分布にならず、読み出した情報が歪んでしま
う。(1) Since it is necessary to provide a thick dielectric mirror layer 106 and a light shielding layer 107 between the photoconductive layer 104 and the liquid crystal layer 105 in order to separate the writing light and the reading light, the photoconductive The voltage distribution of the two-dimensional pattern written in the layer 104 does not exactly correspond to the voltage distribution applied to the nematic liquid crystal layer 105, and the read information is distorted.

【００１４】（２）特に光の干渉パターンのような細か
い２次元パターンを書き込む場合は、層厚の厚い誘電体
ミラー層１０６や遮光層１０７が存在すると、液晶層１
０５へ十分な印加電圧分布を形成できず、書き込んだ情
報を読み出すことができない。(2) Especially when writing a fine two-dimensional pattern such as a light interference pattern, the presence of the thick dielectric mirror layer 106 and the light shielding layer 107 causes the liquid crystal layer 1 to be present.
No sufficient applied voltage distribution can be formed at 05, and written information cannot be read.

【００１５】従って、本発明は、上記事情を鑑み、誘電
体ミラー層１０６や遮光層１０７を用いずに、または層
厚の薄い誘電体ミラー層１０６や遮光層１０７を用い
て、書き込み光と読み出し光を分離できる方法を提供す
ることを目的とする。Therefore, in view of the above situation, the present invention does not use the dielectric mirror layer 106 and the light shielding layer 107, or uses the thin dielectric mirror layer 106 and the light shielding layer 107 to write light and read light. It is an object to provide a method capable of separating light.

【００１６】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、光書き
込み型空間光変調素子の書き込み光の偏光と読み出し光
の偏光が互いに直交し、前記光書き込み型空間光変調素
子の書き込み側か読み出し側の少なくとも一方に偏光素
子を設け、前記書き込み側の偏光素子は前記光書き込み
型空間光変調素子を透過してきた前記読み出し光を通さ
ない様に設定されており、前記読み出し側の偏光素子は
前記光書き込み型空間光変調素子を透過してきた前記書
き込み光を通さない様に設定されていることを特徴とす
る光書き込み型空間光変調素子の書き込み光と読み出し
光の分離方法が提供される。According to the present invention, the polarization of the writing light and the polarization of the reading light of the optical writing type spatial light modulator are orthogonal to each other, and the writing side or the reading side of the optical writing type spatial light modulator is read. A polarizing element is provided on at least one of the sides, the polarizing element on the writing side is set so as not to pass the reading light transmitted through the spatial light modulator for optical writing type, and the polarizing element on the reading side is There is provided a method of separating writing light and reading light of an optical writing type spatial light modulation element, characterized in that the writing light transmitted through the optical writing type spatial light modulation element is set not to pass.

【００１７】上記において、光書き込み型空間光変調素
子が液晶層を具備していてもよい。In the above, the optical writing type spatial light modulator may include a liquid crystal layer.

【００１８】また、光書き込み型空間光変調素子の液晶
層がティルト配向の液晶を有していることが好ましい。Further, it is preferable that the liquid crystal layer of the photo-writing type spatial light modulator has liquid crystal in a tilt orientation.

【００１９】さらに、光書き込み型空間光変調素子と偏
光素子が一体化されていることが好ましい。Further, it is preferable that the optical writing type spatial light modulator and the polarizing element are integrated.

【００２０】[0020]

【作用】上記の如く、本発明による光書き込み型空間光
変調素子の書き込み光と読み出し光の分離方法は、書き
込み光の偏光と読み出し光の偏光が互いに直交し、前記
光書き込み型空間光変調素子の書き込み側か読み出し側
の少なくとも一方に偏光素子を設け、前記書き込み側の
偏光素子は前記読み出し光を通さない様に設定されてお
り、前記読み出し側の偏光素子は前記書き込み光を通さ
ない様に設定されているので、誘電体ミラー層や遮光層
を用いずに、または層厚の薄い誘電体ミラー層や遮光層
を用いて、書き込み光と読み出し光を分離できる。As described above, in the method of separating the writing light and the reading light of the optical writing type spatial light modulator according to the present invention, the polarization of the writing light and the polarization of the reading light are orthogonal to each other, and A polarizing element is provided on at least one of the writing side and the reading side, and the polarizing element on the writing side is set so as not to pass the reading light, and the polarizing element on the reading side does not pass the writing light. Since it is set, the writing light and the reading light can be separated without using the dielectric mirror layer or the light shielding layer or by using the thin dielectric mirror layer or the light shielding layer.

【００２１】[0021]

【実施例】以下、本発明に係わる実施例について図面を
参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【００２２】図１は本発明に係わる光書き込み型空間光
変調素子の書き込み光と読み出し光の分離方法の一実施
例である。本実施例で使用した光書き込み型空間光変調
素子１０は、図１に示すように、ガラス基板１ａ及び１
ｂには、夫々ＩＴＯ等の透明電極２ａ及び２ｂが設けら
れており、さらに、透明電極２ａ上には光導電層４であ
る水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）膜が形
成されている。光導電層４上及び透明電極２ｂ上には、
夫々、ネマティック液晶をティルト配向させるための液
晶配向膜３ａ及び３ｂが形成されており、これらの配向
膜３ａと液晶配向膜３ｂとの間には図示していないスペ
ーサが設けられており、液晶層５の層厚を一定に保って
いる。また偏光素子６ａは光書き込み型空間光変調素子
１０の書き込み側（光導電層４側）に、偏光素子６ｂは
光書き込み型空間光変調素子１０の読み出し側（液晶層
５側）に設置されている。７ａ、７ｂは、それぞれ偏光
素子６ａ、６ｂの透過可能な偏光方向を示している。８
ａは書き込み光、９ａは読み出し光である。また、８ｂ
は光書き込み型空間光変調素子１０を透過した書き込み
光、９ｂは光書き込み型空間光変調素子１０を透過した
読み出し光、及び１４は光導電体層４にて反射された反
射読み出し光である。両矢印１２ａ、１２ｂ、１３ａ、
１３ｂ、１５は、それぞれの光の偏光方向を示してい
る。FIG. 1 shows an embodiment of a method for separating writing light and reading light of the optical writing type spatial light modulator according to the present invention. As shown in FIG. 1, the optical writing type spatial light modulator 10 used in this embodiment has glass substrates 1a and 1a.
b is provided with transparent electrodes 2a and 2b such as ITO, and a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) film which is a photoconductive layer 4 is further formed on the transparent electrode 2a. . On the photoconductive layer 4 and the transparent electrode 2b,
Liquid crystal alignment films 3a and 3b for tilt-aligning the nematic liquid crystal are respectively formed, and a spacer (not shown) is provided between these alignment films 3a and 3b to form a liquid crystal layer. The layer thickness of 5 is kept constant. The polarizing element 6a is installed on the writing side (photoconductive layer 4 side) of the optical writing spatial light modulator 10, and the polarizing element 6b is installed on the reading side (liquid crystal layer 5 side) of the optical writing spatial light modulator 10. There is. Reference numerals 7a and 7b denote polarization directions that the polarizing elements 6a and 6b can transmit. 8
Reference numeral a is writing light, and 9a is reading light. Also, 8b
Is the writing light transmitted through the optical writing type spatial light modulation element 10, 9b is the reading light passing through the optical writing type spatial light modulation element 10, and 14 is the reflection reading light reflected by the photoconductor layer 4. Double-headed arrows 12a, 12b, 13a,
13b and 15 have shown the polarization direction of each light.

【００２３】次に、本発明で採用したネマティック液晶
の配向状態であるティルト配向に関して図２を用いて説
明する。Next, the tilt alignment, which is the alignment state of the nematic liquid crystal used in the present invention, will be described with reference to FIG.

【００２４】図２において、２１ａ及び２１ｂはガラス
基板、２３ａ及び２３ｂは液晶配向膜、２５は液晶分子
である。図２（ａ）に示すように、ティルト配向とは、
液晶分子２５が液晶配向膜２３ａ及び２３ｂの形成され
たガラス基板２１ａ及び２１ｂの面に対して一定の角度
（ティルト角θ）で傾斜し、かつ同一方位に配列してい
る配向状態のことである。特に図２（ｂ）に示すよう
に、このティルト角θが０°の場合のティルト配向状
態、すなわちガラス基板２１ａ及び２１ｂの面に対して
平行に液晶分子２５が配列している配向状態はホモジニ
アス配向と呼ばれ、また図２（ｃ）に示すように、ティ
ルト角が９０°の場合のティルト配向状態、すなわちガ
ラス基板２１の面に垂直に液晶分子２５が配列している
配向状態はホメオトロピック配向と呼ばれており、本発
明でのティルト配向とは、ホモジニアス配向及びホメオ
トロピック配向も含む。そして、液晶分子２５の配列が
ガラス基板２１ａ及びガラス基板２１ｂの両基板間で連
続的に変化している、すなわちティルト角θが両基板間
で連続的に変化している場合でも、このときのティルト
角が０°以上９０°以下の範囲であれば、この配向状態
も本発明でのティルト配向に含まれる。In FIG. 2, 21a and 21b are glass substrates, 23a and 23b are liquid crystal alignment films, and 25 is liquid crystal molecules. As shown in FIG. 2A, the tilt orientation means
This is an alignment state in which the liquid crystal molecules 25 are inclined at a constant angle (tilt angle θ) with respect to the surfaces of the glass substrates 21a and 21b on which the liquid crystal alignment films 23a and 23b are formed, and are aligned in the same direction. . In particular, as shown in FIG. 2B, the tilt alignment state when the tilt angle θ is 0 °, that is, the alignment state in which the liquid crystal molecules 25 are arranged parallel to the surfaces of the glass substrates 21a and 21b, is homogeneous. As shown in FIG. 2C, the tilt orientation state when the tilt angle is 90 °, that is, the orientation state in which the liquid crystal molecules 25 are aligned perpendicularly to the surface of the glass substrate 21 is homeotropic. It is referred to as orientation, and the tilt orientation in the present invention includes homogeneous orientation and homeotropic orientation. Then, even if the arrangement of the liquid crystal molecules 25 is continuously changing between the glass substrate 21a and the glass substrate 21b, that is, even if the tilt angle θ is continuously changing between the both substrates, If the tilt angle is in the range of 0 ° or more and 90 ° or less, this orientation state is also included in the tilt orientation in the present invention.

【００２５】次に、上記実施例による光書き込み型液晶
空間光変調素子の作製方法について図１を参照して説明
する。Next, a method of manufacturing the photo-writing type liquid crystal spatial light modulator according to the above embodiment will be described with reference to FIG.

【００２６】光導電層４であるｓ−Ｓｉ：Ｈ膜の形成
は、透明電極２ａとしてＩＴＯが形成された書き込み側
のガラス基板１ａ上に、Ａｒ（アルゴン）とＨ₂ （水
素）の混合ガス中でＳｉターゲットを用いて、スパッタ
法により成膜を行い、イントリンシックなａ−Ｓｉ：Ｈ
膜を得る。このように形成したａ−Ｓｉ：Ｈ膜の特性
は、暗導電率が１０^-10 Ｓ／ｃｍ、光導電率が１０^-7Ｓ
／ｃｍであり、その膜厚は約１．５μｍである。ここ
で、本実施例による光書き込み型液晶空間光変調素子に
用いる光導電膜であるａ−Ｓｉ：Ｈ膜としては、暗導電
率と光導電率との比が２桁以上であり、特に１００Ｈｚ
以上の周波数で駆動する場合には、光導電率が１０^-8Ｓ
／ｃｍ以上であることが望ましい。なお、本実施例にお
いてはａ−Ｓｉ：Ｈ膜をスパッタ法により形成したが、
プラズマＣＶＤ等によって形成しても良い。The s-Si: H film which is the photoconductive layer 4 is formed by mixing a mixed gas of Ar (argon) and H ₂ (hydrogen) on the glass substrate 1a on the writing side on which ITO is formed as the transparent electrode 2a. In-situ a-Si: H
Get the membrane. The characteristics of the a-Si: H film thus formed are as follows: dark conductivity is 10 ⁻¹⁰ S / cm and photoconductivity is 10 ⁻⁷ S.
/ Cm, and the film thickness is about 1.5 μm. Here, the a-Si: H film, which is a photoconductive film used in the photo-writing type liquid crystal spatial light modulator according to this example, has a ratio of dark conductivity to photoconductivity of two digits or more, and particularly 100 Hz.
When driven at the above frequencies, the photoconductivity is 10 ^-8 S
/ Cm or more is desirable. Although the a-Si: H film is formed by the sputtering method in this embodiment,
It may be formed by plasma CVD or the like.

【００２７】次に、透明電極２ａとしてのＩＴＯと光導
電層４であるａ−Ｓｉ：Ｈ膜とが形成された書き込み側
のガラス基板１ａと、透明電極２ｂとしてＩＴＯが形成
された読み出し側のガラス基板１ｂとのそれぞれに、ネ
マティック液晶５をティルト配向させるための液晶配向
膜３ａ及び液晶配向膜３ｂを形成する。この液晶配向膜
３ａ及び液晶配向膜３ｂとしては、ＳｉＯをガラス基板
面の法線方向に対して８５℃の角度で斜方蒸着により形
成した。なお、本実施例では液晶配向膜３ａ及び液晶配
向膜３ｂとして斜方蒸着により形成したＳｉＯ膜を用い
たが、ポリイミドあるいはポリビニルアルコールにラビ
ング処理を施した液晶配向膜や、あるいはその他の配向
剤を塗布して形成した液晶配向膜など、ネマティック液
晶の配向状態が０°以上９０°以下のティルト角を有す
るティルト配向が得られる液晶配向膜であれば良い。Next, the glass substrate 1a on the writing side on which the ITO as the transparent electrode 2a and the a-Si: H film which is the photoconductive layer 4 are formed, and on the reading side on which the ITO is formed as the transparent electrode 2b. A liquid crystal alignment film 3a and a liquid crystal alignment film 3b for tilt-aligning the nematic liquid crystal 5 are formed on each of the glass substrates 1b. As the liquid crystal alignment film 3a and the liquid crystal alignment film 3b, SiO was formed by oblique vapor deposition at an angle of 85 ° C. with respect to the normal direction of the glass substrate surface. Although SiO films formed by oblique vapor deposition were used as the liquid crystal alignment film 3a and the liquid crystal alignment film 3b in this embodiment, a liquid crystal alignment film obtained by rubbing polyimide or polyvinyl alcohol, or another alignment agent may be used. Any liquid crystal alignment film, such as a liquid crystal alignment film formed by coating, can be used as long as the alignment state of the nematic liquid crystal can obtain tilt alignment having a tilt angle of 0 ° or more and 90 ° or less.

【００２８】このように形成した液晶配向膜３ａ及び液
晶配向膜３ｂを対向させ、スペーサにより隙間を形成
し、この隙間にネマティック液晶５を充填し、厚さ３μ
ｍの液晶層を形成した。本実施例では、ネマティック液
晶５として、位相シフト量を十分に大きくするために大
きな複屈折を示すものが望ましく、メルク社のＥ４４を
用いた。なお、本実施例では、ネマティック液晶が印加
される電圧の強さに応じて、ガラス基板面とほぼ平行な
状態からガラス基板面と垂直の状態に配向の方向が変化
する正の誘電異方性を示すネマティック液晶をホモジニ
アス配向にして用いたが、負の誘電異方性を示すネマテ
ィック液晶をホメオトロピック配向にして用いても良
い。The liquid crystal alignment film 3a and the liquid crystal alignment film 3b thus formed are opposed to each other, a gap is formed by a spacer, and the nematic liquid crystal 5 is filled in this gap to have a thickness of 3 μm.
m liquid crystal layer was formed. In this embodiment, it is desirable that the nematic liquid crystal 5 exhibit a large birefringence in order to sufficiently increase the phase shift amount, and E44 manufactured by Merck is used. In this example, a positive dielectric anisotropy in which the orientation direction changes from a state substantially parallel to the glass substrate surface to a state perpendicular to the glass substrate surface depending on the strength of the voltage applied to the nematic liquid crystal Although the nematic liquid crystal exhibiting the above is used in the homogeneous alignment, the nematic liquid crystal exhibiting negative dielectric anisotropy may be used in the homeotropic alignment.

【００２９】以下、このようにして作製した光書き込み
型液晶空間光変調素子の動作を説明する。The operation of the optical writing type liquid crystal spatial light modulator manufactured in this way will be described below.

【００３０】予め、透明電極２ａと透明電極２ｂとに交
流電圧１１を印加しておくと、書き込み光８ａが照射さ
れた部分では、光導電層４の比抵抗が低下し、これに応
じてネマティック液晶層５への印加電圧が増大する。こ
れが液晶のしきい値を越えた時、ガラス基板１ｂ及び光
導電体層４の面に沿って配向していた液晶が印加電圧方
向に向く。この結果、書き込み光８ａが照射された部分
と書き込み光８ａが照射されない部分とでは、液晶分子
の配向状態が異なるため、読み出し光９ａの相対的な位
相のみが変化する。このとき読み出し光９ａの振幅、偏
光状態は変化しない。従って、読み出し光９ａが、液晶
層５を通り、光導電体層４で反射されてきた反射読み出
し光１４（偏光方向１５）は偏光素子６ｂ（透過可能な
偏光方向７ｂ）を透過できる。すなわち、反射読み出し
光１４は、書き込みパターンに応じた光位相変調パター
ンとして読み出すことができる。When the AC voltage 11 is applied to the transparent electrode 2a and the transparent electrode 2b in advance, the specific resistance of the photoconductive layer 4 is lowered in the portion irradiated with the writing light 8a, and accordingly the nematic is reduced. The voltage applied to the liquid crystal layer 5 increases. When this exceeds the threshold value of the liquid crystal, the liquid crystal oriented along the surfaces of the glass substrate 1b and the photoconductor layer 4 is oriented in the applied voltage direction. As a result, since the alignment state of the liquid crystal molecules is different between the portion irradiated with the writing light 8a and the portion not irradiated with the writing light 8a, only the relative phase of the reading light 9a changes. At this time, the amplitude and polarization state of the read light 9a do not change. Therefore, the read-out light 9a passes through the liquid crystal layer 5, and the reflected read-out light 14 (polarization direction 15) reflected by the photoconductor layer 4 can pass through the polarization element 6b (transmittable polarization direction 7b). That is, the reflected read light 14 can be read as an optical phase modulation pattern corresponding to the writing pattern.

【００３１】続いて、このような光書き込み型液晶空間
光変調素子を用いた書き込み光と読み出し光の分離方法
について図１を参照して説明する。Next, a method of separating writing light and reading light using such an optical writing liquid crystal spatial light modulator will be described with reference to FIG.

【００３２】読み出し光９ａは、前記ティルト配向の液
晶の配向方向が変化する平面内で振動する直線偏光（図
では偏光方向１３ａ）に設定されており、偏光素子６ｂ
はその直線偏光である読み出し光９ａの透過率が最大に
なるように設定されている（図では７ｂ）。また、書き
込み光８ａは、読み出し光９ａの直線偏光と直交する直
線偏光（図では偏光方向１２ａ）に設定されており、偏
光素子６ａは書き込み光８ａの透過率が最大になるよう
に設定されている（図では７ａ）。すなわち、偏光素子
６ａと偏光素子６ｂは、クロスニコルの関係に設定され
ている。使用した偏光素子は、消光比１００：１のフィ
ルムタイプのものである。従って、上記のように誘電体
ミラー層や遮光層をもたない光書き込み型液晶空間光変
調素子１０においても、光書き込み型液晶空間光変調素
子１０を透過した書き込み光８ｂを偏光素子６ｂで、ま
た、光書き込み型液晶空間光変調素子１０を透過した読
み出し光９ｂを偏光素子６ａで、約１／１００に低減す
ることができる。The readout light 9a is set to linearly polarized light (polarization direction 13a in the figure) which oscillates in a plane in which the alignment direction of the tilt-oriented liquid crystal changes, and the polarization element 6b is used.
Is set so that the transmittance of the linearly polarized read light 9a is maximized (7b in the figure). The writing light 8a is set to linearly polarized light (polarization direction 12a in the figure) orthogonal to the linearly polarized light of the reading light 9a, and the polarization element 6a is set to maximize the transmittance of the writing light 8a. (7a in the figure). That is, the polarizing element 6a and the polarizing element 6b are set in a crossed Nicol relationship. The polarizing element used is a film type with an extinction ratio of 100: 1. Therefore, even in the optical writing type liquid crystal spatial light modulating element 10 having neither the dielectric mirror layer nor the light shielding layer as described above, the writing light 8b transmitted through the optical writing type liquid crystal spatial light modulating element 10 is converted by the polarizing element 6b. Further, the reading light 9b transmitted through the optical writing type liquid crystal spatial light modulating element 10 can be reduced to about 1/100 by the polarizing element 6a.

【００３３】上記実施例では、誘電体ミラー層や遮光層
をもたない光書き込み型液晶空間光変調素子を用いた
が、層厚の薄い誘電体ミラー層や遮光層を有する光書き
込み型液晶空間光変調素子を用いてもよい。In the above embodiment, the optical writing type liquid crystal spatial light modulator having neither the dielectric mirror layer nor the light shielding layer is used, but the optical writing type liquid crystal space having the thin dielectric mirror layer or the light shielding layer is used. A light modulation element may be used.

【００３４】図３に、誘電体ミラー層をもった光書き込
み型液晶空間光変調素子を用いた書き込み光と読み出し
光の分離方法を示す。FIG. 3 shows a method of separating writing light and reading light using an optical writing type liquid crystal spatial light modulator having a dielectric mirror layer.

【００３５】図３において、使用した光書き込み型空間
光変調素子３０は、ガラス基板３１ａ及び３１ｂには、
夫々ＩＴＯ等の透明電極３２ａ及び３２ｂが設けられて
おり、さらに、透明電極３２ａ上には光導電層３４であ
るａ−Ｓｉ：Ｈ膜が形成されている。さらに光導電層３
４上には、誘電体ミラー層４０が形成されている。誘電
体ミラー層４０及び透明電極３２ｂ上には、夫々、ネマ
ティック液晶をティルト配向させるための液晶配向膜３
３ａ及び３３ｂが形成されており、これらの配向膜３３
ａと液晶配向膜３３ｂとの間には図示していないスペー
サが設けられており、液晶層３５の層厚を一定に保って
いる。また偏光素子３６ａは光書き込み型空間光変調素
子の書き込み側（光導電層３４側）に、偏光素子３６ｂ
は光書き込み型空間光変調素子４１の読み出し側（液晶
層３５側）に設置されている。３７ａ、３７ｂは、それ
ぞれ偏光素子３６ａ、３６ｂの透過可能な偏光方向を示
している。３８ａは書き込み光、３９ａは読み出し光で
ある。また、３８ｂは光書き込み型空間光変調素子３０
を透過した書き込み光、３９ｂは光書き込み型空間光変
調素子３０を透過した読み出し光、４４は誘電体ミラー
層４０で反射されてきた反射読み出し光である。両矢印
４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４５は、それぞれの
光の偏光方向を示している。In FIG. 3, the optical writing type spatial light modulator 30 used is provided on the glass substrates 31a and 31b.
Transparent electrodes 32a and 32b such as ITO are provided, and an a-Si: H film which is a photoconductive layer 34 is further formed on the transparent electrode 32a. Further photoconductive layer 3
A dielectric mirror layer 40 is formed on the surface 4. A liquid crystal alignment film 3 for tilt-aligning nematic liquid crystal is provided on the dielectric mirror layer 40 and the transparent electrode 32b, respectively.
3a and 33b are formed, and these alignment films 33 are formed.
A spacer (not shown) is provided between a and the liquid crystal alignment film 33b to keep the thickness of the liquid crystal layer 35 constant. In addition, the polarization element 36a is provided on the writing side (photoconductive layer 34 side) of the optical writing type spatial light modulation element,
Is installed on the read side (the liquid crystal layer 35 side) of the optical writing type spatial light modulator 41. Reference numerals 37a and 37b denote polarization directions that the polarizing elements 36a and 36b can transmit. 38a is a writing light and 39a is a reading light. 38b is an optical writing type spatial light modulator 30.
Is the writing light, 39b is the reading light transmitted through the optical writing type spatial light modulator 30, and 44 is the reflected reading light reflected by the dielectric mirror layer 40. Double-headed arrows 42a, 42b, 43a, 43b, 45 indicate the polarization directions of the respective lights.

【００３６】誘電体ミラーとは、高屈折率誘電体あるい
は十分に光導電率の低い半導体と低屈折率誘電体を交互
に多層積層したものであり、本実施例では、高屈折率誘
電体としてａ−Ｓｉ：Ｈを、低屈折率誘電体として二酸
化シリコン（以下ＳｉＯ2 と略す）を用いた。これらの
形成には、いずれもスパッタ法により成膜を行い、光導
電層３４と同様に透明電極３２ａとしてＩＴＯが形成さ
れた書き込み側のガラス基板３１ａ上に形成した光導電
層３４上に、アルゴン（Ａｒ）ガス中でＳｉＯ2 ターゲ
ットを用いてＳｉＯ2 を形成した後、この上にアルゴン
（Ａｒ）と水素（Ｈ2 ）の混合ガス中でＳｉターゲット
を用いてａ−Ｓｉ：Ｈを形成し、これらを交互に同様に
形成し５層の誘電体ミラー４０を形成した。ここで、ａ
−Ｓｉ：Ｈの成膜には光導電率が十分に低くなるような
条件で成膜した。なお、本実施例では、高屈折率誘電体
あるいは十分に光導電率の低い半導体としてａ−Ｓｉ：
Ｈを用いたが、ＴｉＯ₂ 、ＺｎＳ等を用いても良く、ま
た低屈折率誘電体としてＭｇＦ₂ 、Ｓｉ₃ Ｎ₄ 等を用い
ても良い。なお、本実施例では、誘電体ミラーの形成方
法としてスパッタ法を用いたが、真空蒸着法等により形
成しても良い。なお、本実施例では、誘電体ミラーの積
層数を５層としたが、積層数が少なく誘電体ミラー全体
の厚さが薄いほうが望ましい。The dielectric mirror is a high-refractive-index dielectric or a multi-layer in which a semiconductor having a sufficiently low photoconductivity and a low-refractive-index dielectric are alternately laminated. In this embodiment, the high-refractive-index dielectric is used. Silicon dioxide (hereinafter abbreviated as SiO2) was used as the low refractive index dielectric material of a-Si: H. In order to form them, a film is formed by a sputtering method, and argon is formed on the photoconductive layer 34 formed on the glass substrate 31a on the writing side on which ITO is formed as the transparent electrode 32a similarly to the photoconductive layer 34. After forming SiO2 using a SiO2 target in (Ar) gas, a-Si: H is formed on this using a Si target in a mixed gas of argon (Ar) and hydrogen (H2). By alternately forming the dielectric mirrors 40 in the same manner, five layers are formed. Where a
The film of -Si: H was formed under the condition that the photoconductivity was sufficiently low. In this example, a-Si: was used as a high-refractive-index dielectric or a semiconductor having a sufficiently low photoconductivity.
Although H is used, TiO ₂ , ZnS or the like may be used, and MgF ₂ , Si ₃ N ₄ or the like may be used as the low refractive index dielectric. Although the sputtering method is used as the method of forming the dielectric mirror in the present embodiment, it may be formed by a vacuum vapor deposition method or the like. In this embodiment, the number of laminated dielectric mirrors is 5, but it is desirable that the number of laminated layers is small and the thickness of the entire dielectric mirror is thin.

【００３７】上記のように作製した誘電体ミラーを有す
る光書き込み型液晶空間光変調素子の動作は読み出し光
の反射が誘電体ミラー４０にて起こる点を除けば、図１
に関連して説明した液晶空間光変調素子の動作と同一で
ある。The operation of the optical writing type liquid crystal spatial light modulator having the dielectric mirror manufactured as described above is different from that shown in FIG. 1 except that the reading light is reflected by the dielectric mirror 40.
The operation is the same as that of the liquid crystal spatial light modulator described in relation to.

【００３８】次に、このような誘電体ミラーを有する光
書き込み型液晶空間光変調素子を用いた場合の書き込み
光と読み出し光の分離方法を詳述する。図３に示すよう
に、読み出し光３９ａは、前記ティルト配向の液晶の配
向方向が変化する平面内で振動する直線偏光（図では偏
光方向４３ａ）に設定されており、偏光素子３６ｂはそ
の直線偏光である読み出し光３９ａの透過率が最大にな
るように設定されている（図では３７ｂ）。また、書き
込み光３８ａは、読み出し光３９ａの直線偏光と直交す
る直線偏光（図では偏光方向４２ａ）に設定されてお
り、偏光素子３６ａは書き込み光３８ａの透過率が最大
になるように設定されている（図では３７ａ）。すなわ
ち、偏光素子３６ａと偏光素子３６ｂは、クロスニコル
の関係に設定されている。使用した偏光素子は、先の実
施例と同様に、消光比１００：１のフィルムタイプのも
のである。従って、反射率約８０％〜９０％の誘電体ミ
ラー４０をもった光書き込み型液晶空間光変調素子３０
を透過した書き込み光３８ｂを偏光素子３６ｂで、ま
た、光書き込み型液晶空間変調素子３０を透過した読み
出し光３９ｂを偏光素子３６ａで、さらに約１／１００
に低減することができる。Next, the method of separating the writing light and the reading light when the optical writing type liquid crystal spatial light modulator having such a dielectric mirror is used will be described in detail. As shown in FIG. 3, the read light 39a is set to linearly polarized light (polarization direction 43a in the figure) that oscillates in a plane in which the alignment direction of the tilt-oriented liquid crystal changes, and the polarization element 36b uses the linearly polarized light. The read light 39a is set to have the maximum transmittance (37b in the figure). Further, the writing light 38a is set to a linearly polarized light (polarization direction 42a in the figure) orthogonal to the linearly polarized light of the reading light 39a, and the polarization element 36a is set to maximize the transmittance of the writing light 38a. (37a in the figure). That is, the polarization element 36a and the polarization element 36b are set in a crossed Nicol relationship. The polarizing element used is a film type with an extinction ratio of 100: 1, as in the previous embodiment. Therefore, the optical writing type liquid crystal spatial light modulator 30 having the dielectric mirror 40 having a reflectance of about 80% to 90%.
Of the writing light 38b transmitted through the polarizing element 36b, and the reading light 39b transmitted through the optical writing type liquid crystal spatial modulation element 30 through the polarizing element 36a.
Can be reduced to

【００３９】なお、本実施例において、図３に示した光
書き込み型空間光変調素子３０では形成していないが、
読み出し光３８ａの強度がさらに強く光導電層３４まで
読み出し光３９ａが到達するような場合、遮光層を光導
電層３４と誘電体ミラー４０の間に形成しても良い。こ
の遮光層の材料としては、遷移金属酸化膜や十分に光導
電率が低い半導体などが適当である。Although not formed in the optical writing type spatial light modulator 30 shown in FIG. 3 in this embodiment,
When the intensity of the read light 38a is stronger and the read light 39a reaches the photoconductive layer 34, a light shielding layer may be formed between the photoconductive layer 34 and the dielectric mirror 40. As a material for the light shielding layer, a transition metal oxide film or a semiconductor having a sufficiently low photoconductivity is suitable.

【００４０】また、図１、及び図３に示した実施例にお
いて、書き込み光８ａ、３８ａと読み出し光９ａ、３９
ａが予め所定の偏光に設定されており、光書き込み型空
間光変調素子１０、４１の書き込み側あるいは読み出し
側でのみ、書き込み光８ａ、３８ａと透過読み出し光９
ｂ、３９ｂ、または読み出し光１４、４４と書き込み光
８ｂ、３８ｂの分離が必要なのであれば、偏光素子６
ａ、３６ａあるいは偏光素子６ｂ、３６ｂのどちらか一
方のみ配置すればよい。Further, in the embodiment shown in FIGS. 1 and 3, the writing lights 8a and 38a and the reading lights 9a and 39 are used.
a is set to a predetermined polarization in advance, and the writing light 8a, 38a and the transmission reading light 9 are provided only on the writing side or the reading side of the optical writing type spatial light modulator 10, 41.
b, 39b, or if it is necessary to separate the reading light 14, 44 from the writing light 8b, 38b, the polarizing element 6
Only one of a, 36a or the polarizing elements 6b, 36b may be arranged.

【００４１】また、上記の実施例では、書き込み光と読
み出し光で直交する直線偏光に設定したが、円偏光を用
いてもよい。In the above embodiment, the writing light and the reading light are set to be linearly polarized light which is orthogonal to each other, but circularly polarized light may be used.

【００４２】[0042]

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る光書き込み型空間光変調素子の書き込み光と読み出し
光の分離方法は、光書き込み型空間光変調素子の書き込
み光の偏光と読み出し光の偏光が互いに直交し、前記光
書き込み型空間変調素子の書き込み側か読み出し側の少
なくとも一方に偏光素子を設け、前記書き込み側の偏光
素子は前記読み出し光を通さない様に設定されており、
前記読み出し側の偏光素子は前記書き込み光を通さない
様に設定されているので、誘電体ミラー層や遮光層を用
いずに、または層厚の薄い誘電体ミラー層や遮光層を用
いて、書き込み光と読み出し光を分離できる。As described in detail above, the method of separating the writing light and the reading light of the optical writing type spatial light modulator according to the present invention is performed by the polarization of the writing light and the reading light of the optical writing type spatial light modulator. Polarizations are orthogonal to each other, a polarizing element is provided on at least one of the writing side and the reading side of the optical writing type spatial modulation element, and the writing side polarizing element is set so as not to pass the reading light,
Since the polarization element on the reading side is set so as not to pass the writing light, writing is performed without using a dielectric mirror layer or a light shielding layer or using a thin dielectric mirror layer or a light shielding layer. Light and read light can be separated.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の光書き込み型液晶空間光変調素子を用
いた書き込み光と読み出し光の分離方法の一実施例を説
明する模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an embodiment of a method for separating writing light and reading light using a photo-writing type liquid crystal spatial light modulator of the present invention.

【図２】本発明に係わる光書き込み型液晶空間光変調素
子のネマティック液晶の配向状態を示す概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram showing an alignment state of a nematic liquid crystal of a photo-writing type liquid crystal spatial light modulator according to the present invention.

【図３】本発明の光書き込み型液晶空間光変調素子を用
いた書き込み光と読み出し光の分離方法の他の実施例を
説明する模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram for explaining another embodiment of the method for separating the writing light and the reading light using the optical writing type liquid crystal spatial light modulator of the present invention.

【図４】従来の光書き込み型液晶空間光変調素子を用い
た書き込み光と読み出し光の分離方法を説明する模式図
である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a method for separating writing light and reading light using a conventional optical writing liquid crystal spatial light modulator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ａ、１ｂ、２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ、１０１
ａ、１０１ｂ ガラス基板 ２ａ、２ｂ、３２ａ、３２ｂ、１０２ａ、１０２ｂ 透
明電極 ３ａ、３ｂ、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ、１０３
ａ、１０３ｂ 液晶配向膜 ４、３４、１０４ 光導電層 ５、３５、１０５ 液晶層 ６ａ、６ｂ、３６ａ、３６ｂ、１０８ 偏光素子 ７ａ、７ｂ、３７ａ、３７ｂ、１１８ 透過可能な偏光
方向 ８ａ、３８ａ、１１０ 書き込み光 ８ｂ、３８ｂ 光書き込み型空間光変調素子を透過した
書き込み光 ９ａ、３９ａ、１１１ 読み出し光 ９ｂ、３９ｂ 光書き込み型空間光変調素子を透過した
読み出し光 １０、３０ 光書き込み型空間光変調素子 １１、４１、１１４ 交流電圧 １２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１５、４２ａ、４２
ｂ、４３ａ、４３ｂ、４５、１１５、１１６、１１７
光偏光方向 １４、４４、１１２、１１３ 反射読み出し光 ２５ 液晶分子1a, 1b, 21a, 21b, 31a, 31b, 101
a, 101b Glass substrates 2a, 2b, 32a, 32b, 102a, 102b Transparent electrodes 3a, 3b, 23a, 23b, 33a, 33b, 103
a, 103b Liquid crystal alignment film 4, 34, 104 Photoconductive layer 5, 35, 105 Liquid crystal layer 6a, 6b, 36a, 36b, 108 Polarizing element 7a, 7b, 37a, 37b, 118 Transmittable polarization direction 8a, 38a, 110 Write Lights 8b, 38b Write Lights 9a, 39a, 111 Read Lights 9b, 39b Read Lights 10a, 39a, 111 Read Lights 9b, 39b Read Lights 10, 30 Light Write Spatial Light Modulators 11, 41, 114 AC voltage 12a, 12b, 13a, 13b, 15, 42a, 42
b, 43a, 43b, 45, 115, 116, 117
Light polarization direction 14, 44, 112, 113 Reflected readout light 25 Liquid crystal molecule

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 光書き込み型空間光変調素子の書き込み
光の偏光と読み出し光の偏光が互いに直交し、前記光書
き込み型空間光変調素子の書き込み側か読み出し側の少
なくとも一方に偏光素子を設け、前記書き込み側の偏光
素子は前記光書き込み型空間光変調素子を透過してきた
前記読み出し光を通さない様に設定されており、前記読
み出し側の偏光素子は前記光書き込み型空間光変調素子
を透過してきた前記書き込み光を通さない様に設定され
ていることを特徴とする光書き込み型空間光変調素子の
書き込み光と読み出し光の分離方法。1. The polarization of the writing light and the polarization of the reading light of the optical writing type spatial light modulating element are orthogonal to each other, and a polarizing element is provided on at least one of the writing side and the reading side of the optical writing type spatial light modulating element, The writing-side polarization element is set so as not to pass the reading light that has passed through the optical-writing spatial light modulator, and the reading-side polarizing element passes through the optical-writing spatial light modulator. A method of separating writing light and reading light of an optical writing type spatial light modulator, characterized in that the writing light is set so as not to pass therethrough. 【請求項２】 前記光書き込み型空間光変調素子が液晶
層を具備していることを特徴とする光書き込み型空間光
変調素子の書き込み光と読み出し光の分離方法。2. A method of separating writing light and reading light of an optical writing type spatial light modulating element, wherein the optical writing type spatial light modulating element comprises a liquid crystal layer. 【請求項３】 前記光書き込み型空間光変調素子の液晶
層がティルト配向の液晶を有していることを特徴とする
光書き込み型空間光変調素子の書き込み光と読み出し光
の分離方法。3. A method for separating writing light and reading light from an optical writing type spatial light modulating element, wherein a liquid crystal layer of the optical writing type spatial light modulating element has a liquid crystal having a tilt orientation. 【請求項４】 前記書き込み型空間光変調素子と前記偏
光素子が一体化していることを特徴とする光書き込み型
空間光変調素子の書き込み光と読み出し光の分離方法。4. A method of separating writing light and reading light of an optical writing type spatial light modulating element, wherein the writing type spatial light modulating element and the polarizing element are integrated.