JP3276249B2 - Slant complex permittivity type spatial light modulator - Google Patents
Slant complex permittivity type spatial light modulatorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は第1透明電極、光導電
層、光吸収層、誘電体多層膜ミラー、光変調層および第
2透明電極を積層した空間光変調素子、または第1透明
電極、光導電層、誘電体多層膜ミラー、光変調層および
第2透明電極を積層した空間光変調素子、もしくは第1
透明電極、光導電層、誘電体多層膜ミラー、光変調層お
よび第2透明電極を持ち、前記光導電層と、前記第2透
明電極との間に、少なくとも2つ以上の透明な層(もし
くは、不透明な層)を有する空間光変調素子に係わり、
特に前記光導電層と、光変調層との間に挿入される誘電
体多層膜ミラーの構成要素となっている各層のうち、互
いに異なる屈折率を持ち、かつ隣接する2つの層の、光
変調層に近い方の複素誘電率の絶対値が、光導電層に近
い方の複素誘電率の絶対値よりも、大きくならないよう
に、誘電体多層膜ミラーを構成する各層の複素誘電率を
設定することにより、書込み光の形式で入射される画像
やデータパターンのような2次元情報を取り込むととも
に、入射された読み出し光に基づき前記2次元情報を高
精細に表示する傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に関
する。The present invention relates to a spatial light modulator in which a first transparent electrode, a photoconductive layer, a light absorbing layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulating layer and a second transparent electrode are laminated, or a first transparent electrode. A spatial light modulator in which a photoconductive layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulation layer, and a second transparent electrode are stacked;
It has a transparent electrode, a photoconductive layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulating layer, and a second transparent electrode, and at least two or more transparent layers (or between the photoconductive layer and the second transparent electrode) , An opaque layer).
In particular, of the layers constituting the dielectric multilayer mirror inserted between the photoconductive layer and the light modulation layer, the light modulation of two adjacent layers having different refractive indices and being adjacent to each other. The complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror is set so that the absolute value of the complex permittivity near the layer is not greater than the absolute value of the complex permittivity near the photoconductive layer. Thus, two-dimensional information such as an image or a data pattern incident in the form of writing light is captured, and the two-dimensional information is displayed with high definition based on the incident reading light. The present invention relates to a modulation element.
【0002】[発明の概要]本発明は第1透明電極、光
導電層、光吸収層、誘電体多層膜ミラー、光変調層およ
び第2透明電極を積層した空間光変調素子、または第1
透明電極、光導電層、誘電体多層膜ミラー、光変調層お
よび第2透明電極を積層した空間光変調素子、もしくは
第1透明電極、光導電層、誘電体多層膜ミラー、光変調
層および第2透明電極を持ち、前記光導電層と、前記第
2透明電極との間に、少なくとも2つ以上の透明な層
(もしくは、不透明な層)を有する空間光変調素子に関
するもので、前記光導電層と、光変調層との間に挿入さ
れる誘電体多層膜ミラーの構成要素となっている各層の
うち、互いに異なる屈折率を持ち、かつ隣接する2つの
層の、光変調層に近い方の複素誘電率の絶対値が、光導
電層に近い方の複素誘電率の絶対値よりも、大きくなら
ないように、誘電体多層膜ミラーを構成する各層の複素
誘電率を設定することにより、高い解像度を持つ画像を
表示できるようにしたものである。[Summary of the Invention] The present invention relates to a spatial light modulating element in which a first transparent electrode, a photoconductive layer, a light absorbing layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulating layer and a second transparent electrode are laminated,
A spatial light modulating element in which a transparent electrode, a photoconductive layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulating layer and a second transparent electrode are laminated, or a first transparent electrode, a photoconductive layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulating layer and The invention relates to a spatial light modulator having two transparent electrodes and having at least two or more transparent layers (or opaque layers) between the photoconductive layer and the second transparent electrode. Of the layers constituting the dielectric multilayer mirror inserted between the layer and the light modulating layer, the two layers having different refractive indices and being closer to the light modulating layer of the two adjacent layers By setting the complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror so that the absolute value of the complex permittivity of is not larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer, To display images with resolution It is intended.
【0003】[0003]
【従来の技術】書込み光の形式で入射される画像やデー
タパターンのような2次元情報を取り込むとともに、入
射された読み出し光に基づき、前記2次元情報を高精細
に表示する空間光変調素子として、従来、米国特許N
o.4127322号に示す素子や文献(Rodony D.Ste
rling, Robert D.Te Kolste, Joseph M.Haggerty, Thom
asC.Borah and William P.Bleha: “Video-rate liquid
-crystal light-valve using an amorphous silicon ph
otoconductor"SID 90 Digest pp.327-329(1990))に示
す素子が知られている。2. Description of the Related Art A spatial light modulator for capturing two-dimensional information such as an image or a data pattern incident in the form of writing light and displaying the two-dimensional information with high definition based on the incident reading light. Conventionally, U.S. Patent N
o. No. 4,127,322 (Rodony D. Stele)
rling, Robert D. Te Kolste, Joseph M. Haggerty, Thom
asC.Borah and William P.Bleha: “Video-rate liquid
-crystal light-valve using an amorphous silicon ph
The element shown in "otoconductor" SID 90 Digest pp.327-329 (1990)) is known.
【0004】同特許明細書および同文献で示されている
空間光変調素子は図11に示す如くファイバープレート
基板101と、第1透明電極102と、光導電層103
と、光吸収層104と、誘電体多層膜ミラー105と、
第1配向層106と、ネマチック液晶層107と、第2
配向層108と、第2透明電極109と、石英基板11
0とを順次、密着積層して形成した素子であり、交流電
源111によって第1透明電極102と、第2透明電極
109との間に交流電圧を印加した状態で、ファイバー
プレート基板101側に光情報を含む書込み光112を
入射させることにより、前記光導電層103の抵抗値を
変化させてシール層113で密封されたネマチック液晶
層107に光情報を2次元的に書込み、石英基板110
側に入射される読み出し光114によって前記ネマチッ
ク液晶層107に書き込まれている情報を読み出し、こ
れを表示光115として出射させる。As shown in FIG. 11, a spatial light modulator shown in the patent specification and the patent document includes a fiber plate substrate 101, a first transparent electrode 102, and a photoconductive layer 103.
Light absorption layer 104, dielectric multilayer mirror 105,
A first alignment layer 106, a nematic liquid crystal layer 107, and a second
Orientation layer 108, second transparent electrode 109, quartz substrate 11
0 are sequentially stacked in close contact with each other. An AC voltage is applied between the first transparent electrode 102 and the second transparent electrode 109 by the AC power supply 111, and light is applied to the fiber plate substrate 101 side. When a writing light 112 containing information is made incident, the resistance value of the photoconductive layer 103 is changed, and optical information is two-dimensionally written on the nematic liquid crystal layer 107 sealed with the sealing layer 113, and the quartz substrate 110 is written.
The information written in the nematic liquid crystal layer 107 is read out by the reading light 114 incident on the side, and this is emitted as the display light 115.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の空間光変調素子においては、次に述べるような
問題があった。However, the above-mentioned conventional spatial light modulator has the following problems.
【0006】すなわち、光導電層103および光吸収層
104、誘電体多層膜ミラー105、ネマチック液晶層
107が全て薄膜で構成されているにもかかわらず、空
間光変調素子の解像度が低い。That is, although the photoconductive layer 103 and the light absorbing layer 104, the dielectric multilayer mirror 105, and the nematic liquid crystal layer 107 are all formed of thin films, the resolution of the spatial light modulator is low.
【0007】例えば、前記文献では、この文献内の図6
に示されるように、空間光変調素子を構成する光導電層
103上の1mm幅の間に、光情報として白黒1組の格
子を書込み、かつ第1配向層106、ネマチック液晶層
107、第2配向層108によって構成される液晶光変
調層116のネマチック液晶層107から読み出すこと
ができる格子数の最大値を限界解像度として定義し、こ
れをlp(line pairs)/mmと表わすとき、その限界
解像度を30lp/mm程度以上にすることが難しい。
このため、2インチ以上の対角長を持つ大型の空間光変
調素子にしなければ、高精細画像を表示することができ
ないという問題があった。For example, in the above document, FIG.
As shown in FIG. 5, a set of black and white gratings is written as optical information between the 1-mm width on the photoconductive layer 103 constituting the spatial light modulator, and the first alignment layer 106, the nematic liquid crystal layer 107, and the second When the maximum value of the number of grids that can be read from the nematic liquid crystal layer 107 of the liquid crystal light modulation layer 116 constituted by the alignment layer 108 is defined as a limit resolution, and when this is expressed as lp (line pairs) / mm, the limit resolution Is difficult to be about 30 lp / mm or more.
For this reason, there is a problem that a high-definition image cannot be displayed unless a large spatial light modulator having a diagonal length of 2 inches or more is used.
【0008】さらに、このように、空間光変調素子を大
型化すると、この空間光変調素子に画像を書き込む光学
系やこの空間光変調素子から画像を読み出す光学系も大
型化してしまうので、空間光変調素子を用いた投射型デ
ィスプレィや画像処理装置全体が大型化してしまうとと
もに、製作コストが増大してしまうという問題があっ
た。Further, when the size of the spatial light modulator is increased as described above, an optical system for writing an image to the spatial light modulator and an optical system for reading an image from the spatial light modulator are also increased in size. There has been a problem that the projection type display using the modulation element and the entire image processing apparatus become large and the manufacturing cost increases.
【0009】本発明は上記の事情に鑑み、素子自体の解
像度を大幅に向上させて、素子自体や各光学系を大型化
することなく、高精細画像を表示することができ、これ
によって投射型ディスプレィや画像処理装置自体を大型
化することなく、かつ製作コストを増大させることな
く、画像の高精細化を達成することができる傾斜状複素
誘電率型空間光変調素子を提供することを目的としてい
る。In view of the above circumstances, the present invention can greatly improve the resolution of the element itself, and can display a high-definition image without increasing the size of the element itself and each optical system. An object of the present invention is to provide an inclined complex permittivity type spatial light modulator capable of achieving high definition of an image without increasing the size of a display or an image processing apparatus itself and without increasing manufacturing costs. I have.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は、請求項1の傾斜状複素誘電率型空間光変
調素子では、第1透明電極、光導電層、光吸収層、誘電
体多層膜ミラー、光変調層および第2透明電極を積層し
て形成され、前記第1透明電極と前記第2透明電極との
間に繰り返し電圧を印加しながら、前記第1透明電極側
から入射された書込み光に基づき、前記光導電層のイン
ピーダンスを変化させて前記光変調層の状態を変化さ
せ、前記第2透明電極側から入射された読み出し光を前
記光変調層によって2次元的に変調しながら、誘電体多
層膜ミラーによって反射して前記第2透明電極側から出
射させる空間光変調素子において、前記光導電層と、光
変調層との間に挿入される誘電体多層膜ミラーの構成要
素となっている各層のうち、互いに異なる屈折率を持
ち、かつ隣接する2つの層の、光変調層に近い方の複素
誘電率の絶対値が、光導電層に近い方の複素誘電率の絶
対値よりも、大きくならないように、誘電体多層膜ミラ
ーを構成する各層の複素誘電率を設定することを特徴と
している。In order to achieve the above object, the present invention provides a tilted complex permittivity type spatial light modulator according to claim 1, wherein the first transparent electrode, the photoconductive layer, the light absorbing layer, A dielectric multilayer mirror, a light modulating layer, and a second transparent electrode are laminated and formed. From the first transparent electrode side, a voltage is repeatedly applied between the first transparent electrode and the second transparent electrode. Based on the incident write light, the impedance of the photoconductive layer is changed to change the state of the light modulation layer, and the read light incident from the second transparent electrode side is two-dimensionally changed by the light modulation layer. In the spatial light modulator, which is reflected by the dielectric multilayer mirror and emitted from the second transparent electrode side while modulating, the spatial light modulator includes a dielectric multilayer mirror inserted between the photoconductive layer and the light modulation layer. Each component layer The absolute value of the complex permittivity of the two adjacent layers having different refractive indices and being closer to the light modulating layer does not become larger than the absolute value of the complex permittivity of the two adjacent layers closer to the photoconductive layer. Thus, the present invention is characterized in that the complex dielectric constant of each layer constituting the dielectric multilayer mirror is set.
【0011】また、請求項2の傾斜状複素誘電率型空間
光変調素子では、第1透明電極、光導電層、誘電体多層
膜ミラー、光変調層および第2透明電極を積層して形成
され、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に繰
り返し電圧を印加しながら、前記第1透明電極側から入
射された書込み光に基づき、前記光導電層のインピーダ
ンスを変化させて前記光変調層の状態を変化させ、前記
第2透明電極側から入射された読み出し光を前記光変調
層によって2次元的に変調しながら、誘電体多層膜ミラ
ーによって反射して前記第2透明電極側から出射させる
空間光変調素子において、前記光導電層と、光変調層と
の間に挿入される誘電体多層膜ミラーの構成要素となっ
ている各層のうち、互いに異なる屈折率を持ち、かつ隣
接する2つの層の、光変調層に近い方の複素誘電率の絶
対値が、光導電層に近い方の複素誘電率の絶対値より
も、大きくならないように、誘電体多層膜ミラーを構成
する各層の複素誘電率を設定することを特徴としてい
る。According to a second aspect of the present invention, there is provided a tilted complex permittivity type spatial light modulator formed by laminating a first transparent electrode, a photoconductive layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulation layer, and a second transparent electrode. Changing the impedance of the photoconductive layer based on writing light incident from the first transparent electrode side while repeatedly applying a voltage between the first transparent electrode and the second transparent electrode. The state of the modulation layer is changed, and while the readout light incident from the second transparent electrode side is two-dimensionally modulated by the light modulation layer, the readout light is reflected by a dielectric multilayer mirror and is reflected from the second transparent electrode side. In the spatial light modulation element to be emitted, among the layers constituting the dielectric multilayer mirror inserted between the photoconductive layer and the light modulation layer, each of the layers has a different refractive index and is adjacent to the other. Two layers The complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror is adjusted so that the absolute value of the complex permittivity closer to the light modulating layer is not larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer. It is characterized by setting.
【0012】また、請求項3の傾斜状複素誘電率型空間
光変調素子では、第1透明電極、光導電層、誘電体多層
膜ミラー、光変調層および第2透明電極を持ち、前記光
導電層と、前記第2透明電極との間に、少なくとも、1
つ以上の透明な層、もしくは不透明な層を有し、前記第
1透明電極と前記第2透明電極との間に繰り返し電圧を
印加しながら、前記第1透明電極側から入射された書込
み光に基づき、前記光導電層のインピーダンスを変化さ
せて前記光変調層の状態を変化させ、前記第2透明電極
側から入射された読み出し光を前記光変調層によって2
次元的に変調し、出射させる空間光変調素子において、
前記光導電層と、光変調層との間に挿入される誘電体多
層膜ミラーの構成要素となっている各層のうち、互いに
異なる屈折率を持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調
層に近い方の複素誘電率の絶対値が、光導電層に近い方
の複素誘電率の絶対値よりも、大きくならないように、
誘電体多層膜ミラーを構成する各層の複素誘電率を設定
することを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, there is provided an inclined complex dielectric constant type spatial light modulator having a first transparent electrode, a photoconductive layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulation layer, and a second transparent electrode. Between the layer and the second transparent electrode, at least 1
One or more transparent layers, or an opaque layer, while repeatedly applying a voltage between the first transparent electrode and the second transparent electrode, while writing light incident from the first transparent electrode side Based on this, the state of the light modulation layer is changed by changing the impedance of the photoconductive layer, and the read light incident from the second transparent electrode side is changed by the light modulation layer into two.
In a spatial light modulation element that modulates dimensionally and emits it,
Among the layers constituting the dielectric multilayer mirror inserted between the photoconductive layer and the light modulating layer, two adjacent light modulating layers having different refractive indices and being adjacent to each other. So that the absolute value of the complex permittivity closer to is not larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer.
It is characterized in that the complex dielectric constant of each layer constituting the dielectric multilayer mirror is set.
【0013】また、請求項4では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光変調層として、ネマチック液晶、コレス
テリック液晶、スメクチック液晶、これらネマチック液
晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶の混合物に
よって構成される群のいずれか1つ以上の液晶を選択し
て用いることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to any one of the first to third aspects, the light modulating layer includes a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, a smectic liquid crystal, The liquid crystal display is characterized in that at least one selected from the group consisting of a mixture of these nematic liquid crystal, cholesteric liquid crystal and smectic liquid crystal is used.
【0014】また、請求項5では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光変調層として、ネマチック液晶、コレス
テリック液晶、スメクチック液晶、これらネマチック液
晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶の混合物に
よって構成される群のいずれか1つ以上の液晶の常光屈
折率、異常光屈折率または前記液晶がランダムに配向し
た際の屈折率のいずれかと同等の屈折率を持つ樹脂中に
前記液晶を分散させた液晶・樹脂複合体、または前記液
晶中に前記樹脂を分散させた液晶・樹脂複合体のいずれ
か一方を用いることを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the tilted complex permittivity type spatial light modulator according to any one of the first, second, and third aspects, the light modulation layer includes a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, a smectic liquid crystal, These nematic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, ordinary light refractive index of any one or more liquid crystal of the group composed of a mixture of smectic liquid crystal, extraordinary light refractive index or equivalent to any of the refractive indexes when the liquid crystal is randomly aligned. One of a liquid crystal and a resin composite in which the liquid crystal is dispersed in a resin having a refractive index and a liquid crystal and a resin composite in which the resin is dispersed in the liquid crystal are used.
【0015】また、請求項6では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光変調層として、LiNbO3 、LiTa
O3、KDP、DKDP、ADP、KTP、KNb
O3 、Srx Ba1-x Nb2 O6、GaAs、InP、
GaP結晶によって構成される群から選択された1つ以
上の電気光学結晶を用いることを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, in the tilted complex permittivity type spatial light modulator according to any one of the first, second, and third aspects, the light modulation layer is formed of LiNbO 3 , LiTa.
O 3 , KDP, DKDP, ADP, KTP, KNb
O 3 , Sr x Ba 1-x Nb 2 O 6 , GaAs, InP,
It is characterized in that one or more electro-optical crystals selected from the group consisting of GaP crystals are used.
【0016】また、請求項7では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光導電層として、珪素、ゲルマニウム、炭
素によって構成される群のいずれか1つ以上の元素から
なるアモルファス膜を用いることを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, in the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to any one of the first to third aspects, the photoconductive layer is made of silicon, germanium, or carbon. It is characterized in that an amorphous film made of any one or more elements of the group is used.
【0017】また、請求項8では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光導電層として、アモルファスシリコン
膜、水素化アモルファスシリコン膜、アモルファスシリ
コンカーバイト膜、水素化アモルファスシリコンカーバ
イト膜、アモルファスセレン膜、アモルファスSeAs
膜、アモルファスZnS膜、アモルファスCdS膜、ア
モルファスCdSe膜によって構成される群のいずれか
1つ以上の膜を用いることを特徴としている。According to an eighth aspect of the present invention, in the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to any one of the first, second, and third aspects, the photoconductive layer includes an amorphous silicon film and a hydrogenated amorphous silicon film. , Amorphous silicon carbide film, hydrogenated amorphous silicon carbide film, amorphous selenium film, amorphous SeAs
It is characterized by using at least one film of a group consisting of a film, an amorphous ZnS film, an amorphous CdS film, and an amorphous CdSe film.
【0018】また、請求項9では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光導電層として、GaAs結晶、GaP結
晶、Bi12SiO20結晶、Bi12GeO20結晶によって
構成される群から選択された1つ以上の結晶を用いるこ
とを特徴としている。[0018] According to claim 9, in inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to claim 1, 2, 3, as the photoconductive layer, GaAs crystal, GaP crystal, Bi 12 SiO It is characterized in that one or more crystals selected from the group consisting of 20 crystals and Bi 12 GeO 20 crystals are used.
【0019】また、請求項10では、請求項1、2、3
のいずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子
において、前記光導電層として、フタロシアニン系顔
料、アゾ系顔料、多環キノン系顔料、ペリレン系顔料、
ペリノン系顔料、アントラキノン系顔料、インジゴ系顔
料、チオインジゴ系顔料、ジオキサジン系顔料、アゾレ
ーキ系顔料、チアピリリウム系色素、キナクリドン系顔
料、シアニン系色素、ピロル系顔料、ポルフィリン系顔
料、アンタントン系顔料、スクアリリウム色素、アズレ
ニウム色素、ZnO、TiO、CdSあるいはCdSe
を樹脂中に分散させた材料を用いることを特徴としてい
る。According to claim 10, claims 1, 2, and 3
In the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to any one of the above, as the photoconductive layer, a phthalocyanine pigment, an azo pigment, a polycyclic quinone pigment, a perylene pigment,
Perinone pigments, anthraquinone pigments, indigo pigments, thioindigo pigments, dioxazine pigments, azo lake pigments, thiapyrylium pigments, quinacridone pigments, cyanine pigments, pyrrol pigments, porphyrin pigments, anthantone pigments, squarylium pigments , Azulhenium dye, ZnO, TiO, CdS or CdSe
Is characterized by using a material in which is dispersed in a resin.
【0020】また、請求項11では、請求項1に記載の
傾斜状複素誘電率型空間光変調素子において、前記光吸
収層として、CdTe膜、ダイヤモンドライクカーボン
膜、珪素と炭素とゲルマニウムとから実質的に構成され
たアモルファス膜によって構成される群から選択された
1つ以上の膜を用いることを特徴としている。According to an eleventh aspect of the present invention, in the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to the first aspect, the light absorbing layer is substantially composed of a CdTe film, a diamond-like carbon film, or silicon, carbon, and germanium. The feature is that one or more films selected from the group constituted by the amorphous films configured in a symmetrical manner are used.
【0021】また、請求項12では、請求項1に記載の
傾斜状複素誘電率型空間光変調素子において、前記光吸
収層として、無機顔料、有機顔料、カーボン、染料によ
って構成される群から選択された1つ以上の材料を樹脂
中に分散させた樹脂複合体を用いることを特徴としてい
る。According to a twelfth aspect of the present invention, in the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to the first aspect, the light absorbing layer is selected from the group consisting of an inorganic pigment, an organic pigment, carbon, and a dye. It is characterized by using a resin composite in which one or more of the obtained materials are dispersed in a resin.
【0022】また、請求項13では、請求項1、2、3
のいずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子
において、前記誘電体多層膜ミラーとして、SiO
2 膜、TiO2 膜、HfO2 膜、Ta2 O5 膜、ZnS
膜、Al2 O3 膜、Na2 AlF6 膜、MgF2 膜、L
aF3 膜、GdF3 膜、SmF3 膜、CeF3 膜、Zr
O2 膜、CeO2 膜によって構成される群から選択され
た2つ以上の膜を積層した多層膜を用いることを特徴と
している。According to claim 13, claims 1, 2, and 3
In the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to any one of the above, the dielectric multilayer mirror may be made of SiO
2 film, TiO 2 film, HfO 2 film, Ta 2 O 5 film, ZnS
Film, Al 2 O 3 film, Na 2 AlF 6 film, MgF 2 film, L
aF 3 film, GdF 3 film, SmF 3 film, CeF 3 film, Zr
It is characterized by using a multilayer film in which two or more films selected from the group consisting of an O 2 film and a CeO 2 film are stacked.
【0023】[0023]
【作用】上記の構成において、請求項1の傾斜状複素誘
電率型空間光変調素子では、第1透明電極、光導電層、
光吸収層、誘電体多層膜ミラー、光変調層および第2透
明電極を積層して形成され、前記第1透明電極と前記第
2透明電極との間に繰り返し電圧を印加しながら、前記
第1透明電極側から入射された書込み光に基づき、前記
光導電層のインピーダンスを変化させて前記光変調層の
状態を変化させ、前記第2透明電極側から入射された読
み出し光を前記光変調層によって2次元的に変調しなが
ら、誘電体多層膜ミラーによって反射して前記第2透明
電極側から出射させる空間光変調素子において、前記光
導電層と、光変調層との間に挿入される誘電体多層膜ミ
ラーの構成要素となっている各層のうち、互いに異なる
屈折率を持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調層に近
い方の複素誘電率の絶対値が、光導電層に近い方の複素
誘電率の絶対値よりも、大きくならないように、誘電体
多層膜ミラーを構成する各層の複素誘電率を設定するこ
とにより、素子自体の解像度を大幅に向上させて、素子
自体や各光学系を大型化することなく、高精細画像を表
示し、これによって投射型ディスプレィや画像処理装置
自体を大型化することなく、かつ製作コストを増大させ
ることなく画像の高精細化を達成する。In the above structure, in the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to claim 1, the first transparent electrode, the photoconductive layer,
The first transparent electrode is formed by laminating a light absorbing layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulating layer, and a second transparent electrode, and the first transparent electrode and the second transparent electrode are repeatedly applied with a voltage between the first transparent electrode and the second transparent electrode. Based on the writing light incident from the transparent electrode side, the state of the light modulation layer is changed by changing the impedance of the photoconductive layer, and the read light incident from the second transparent electrode side is changed by the light modulation layer. In a spatial light modulation element that reflects light by a dielectric multilayer mirror and emits light from the second transparent electrode side while modulating two-dimensionally, a dielectric material inserted between the photoconductive layer and the light modulation layer Among the layers constituting the multilayer mirror, the absolute value of the complex dielectric constant of the two adjacent layers having different refractive indices and being closer to the light modulating layer is closer to the photoconductive layer. The absolute value of the complex permittivity of Also, by setting the complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror so as not to increase, the resolution of the element itself is greatly improved, without increasing the size of the element itself and each optical system, A high-definition image is displayed, thereby achieving high-definition of the image without increasing the size of the projection display or the image processing apparatus itself and without increasing the manufacturing cost.
【0024】また、請求項2の傾斜状複素誘電率型空間
光変調素子では、第1透明電極、光導電層、誘電体多層
膜ミラー、光変調層および第2透明電極を積層して形成
され、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に繰
り返し電圧を印加しながら、前記第1透明電極側から入
射された書込み光に基づき、前記光導電層のインピーダ
ンスを変化させて前記光変調層の状態を変化させ、前記
第2透明電極側から入射された読み出し光を前記光変調
層によって2次元的に変調しながら、誘電体多層膜ミラ
ーによって反射して前記第2透明電極側から出射させる
空間光変調素子において、前記光導電層と、光変調層と
の間に挿入される誘電体多層膜ミラーの構成要素となっ
ている各層のうち、互いに異なる屈折率を持ち、かつ隣
接する2つの層の、光変調層に近い方の複素誘電率の絶
対値が、光導電層に近い方の複素誘電率の絶対値より
も、大きくならないように、誘電体多層膜ミラーを構成
する各層の複素誘電率を設定することにより、素子自体
の解像度を大幅に向上させて、素子自体や各光学系を大
型化することなく、高精細画像を表示し、これによって
投射型ディスプレィや画像処理装置自体を大型化するこ
となく、かつ製作コストを増大させることなく画像の高
精細化を達成する。Further, in the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the second aspect, the first transparent electrode, the photoconductive layer, the dielectric multilayer mirror, the light modulating layer and the second transparent electrode are laminated. Changing the impedance of the photoconductive layer based on writing light incident from the first transparent electrode side while repeatedly applying a voltage between the first transparent electrode and the second transparent electrode. The state of the modulation layer is changed, and while the readout light incident from the second transparent electrode side is two-dimensionally modulated by the light modulation layer, the readout light is reflected by a dielectric multilayer mirror and is reflected from the second transparent electrode side. In the spatial light modulation element to be emitted, among the layers constituting the dielectric multilayer mirror inserted between the photoconductive layer and the light modulation layer, each of the layers has a different refractive index and is adjacent to the other. Two layers The complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror is adjusted so that the absolute value of the complex permittivity closer to the light modulating layer is not larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer. By setting, the resolution of the element itself is greatly improved, and a high-definition image is displayed without increasing the size of the element itself and each optical system, thereby increasing the size of the projection display and the image processing apparatus itself. Achieving high definition of an image without and without increasing the production cost.
【0025】また、請求項3の傾斜状複素誘電率型空間
光変調素子では、第1透明電極、光導電層、誘電体多層
膜ミラー、光変調層および第2透明電極を持ち、前記光
導電層と、前記第2透明電極との間に、少なくとも2つ
以上の透明な層、もしくは不透明な層を有し、前記第1
透明電極と前記第2透明電極との間に繰り返し電圧を印
加しながら、前記第1透明電極側から入射された書込み
光に基づき、前記光導電層のインピーダンスを変化させ
て前記光変調層の状態を変化させ、前記第2透明電極側
から入射された読み出し光を前記光変調層によって2次
元的に変調し、出射させる空間光変調素子において、前
記光導電層と、光変調層との間に挿入される誘電体多層
膜ミラーの構成要素となっている各層のうち、互いに異
なる屈折率を持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調層
に近い方の複素誘電率の絶対値が、光導電層に近い方の
複素誘電率の絶対値よりも、大きくならないように、誘
電体多層膜ミラーを構成する各層の複素誘電率を設定す
ることにより、素子自体の解像度を大幅に向上させて、
素子自体や各光学系を大型化することなく、高精細画像
を表示し、これによって投射型ディスプレィや画像処理
装置自体を大型化することなく、かつ製作コストを増大
させることなく画像の高精細化を達成する。According to a third aspect of the present invention, there is provided an inclined complex dielectric constant type spatial light modulator having a first transparent electrode, a photoconductive layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulation layer, and a second transparent electrode. A layer having at least two or more transparent layers or an opaque layer between the layer and the second transparent electrode;
While repeatedly applying a voltage between the transparent electrode and the second transparent electrode, the impedance of the photoconductive layer is changed based on the writing light incident from the first transparent electrode side to change the state of the light modulation layer. In the spatial light modulation element that modulates the readout light incident from the second transparent electrode side two-dimensionally by the light modulation layer and emits the readout light, between the photoconductive layer and the light modulation layer. Among the layers constituting the dielectric multilayer mirror to be inserted, the absolute value of the complex dielectric constant of the two adjacent layers having different refractive indices and being closer to the light modulation layer is equal to By setting the complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror so as not to be larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the conductive layer, the resolution of the element itself is greatly improved,
High-definition images can be displayed without increasing the size of the element itself or each optical system, thereby increasing the resolution of images without increasing the size of the projection display or image processing device itself and without increasing the manufacturing cost. To achieve.
【0026】また、請求項4では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光変調層として、ネマチック液晶、コレス
テリック液晶、スメクチック液晶、これらネマチック液
晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶の混合物に
よって構成される群のいずれか1つ以上の液晶を選択し
て用いることにより、素子を構成する各要素を特定し、
現存する材料によって請求項1、2、3に示す効果を得
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the tilted complex permittivity type spatial light modulator according to any one of the first, second, and third aspects, the light modulation layer includes a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, a smectic liquid crystal, By selecting and using one or more liquid crystals of a group composed of a mixture of these nematic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, and smectic liquid crystal, each element constituting the element is specified,
The effects described in claims 1, 2, and 3 are obtained by the existing material.
【0027】また、請求項5では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光変調層として、ネマチック液晶、コレス
テリック液晶、スメクチック液晶、これらネマチック液
晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶の混合物に
よって構成される群のいずれか1つ以上の液晶の常光屈
折率、異常光屈折率または前記液晶がランダムに配向し
た際の屈折率のいずれかと同等の屈折率を持つ樹脂中に
前記液晶を分散させた液晶・樹脂複合体、または前記液
晶中に前記樹脂を分散させた液晶・樹脂複合体のいずれ
か一方を用いることにより、素子を構成する各要素を特
定し、現存する材料によって請求項1、2、3に示す効
果を得る。According to a fifth aspect of the present invention, in the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to any one of the first to third aspects, the light modulating layer includes a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, a smectic liquid crystal, These nematic liquid crystal, cholesteric liquid crystal, ordinary light refractive index of any one or more liquid crystal of the group composed of a mixture of smectic liquid crystal, extraordinary light refractive index or equivalent to any of the refractive indexes when the liquid crystal is randomly aligned. By using either a liquid crystal / resin composite in which the liquid crystal is dispersed in a resin having a refractive index, or a liquid crystal / resin composite in which the resin is dispersed in the liquid crystal, each element constituting the element Is specified, and the effects described in claims 1, 2, and 3 are obtained by the existing material.
【0028】また、請求項6では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光変調層として、LiNbO3 、LiTa
O3、KDP、DKDP、ADP、KTP、KNb
O3 、Srx Ba1-x Nb2 O6、GaAs、InP、
GaP結晶によって構成される群から選択された1つ以
上の電気光学結晶を用いることにより、素子を構成する
各要素を特定し、現存する材料によって請求項1、2、
3に示す効果を得る。According to a sixth aspect of the present invention, in the tilted complex permittivity type spatial light modulator according to any one of the first, second, and third aspects, the light modulating layer is formed of LiNbO 3 , LiTa.
O 3 , KDP, DKDP, ADP, KTP, KNb
O 3 , Sr x Ba 1-x Nb 2 O 6 , GaAs, InP,
By using one or more electro-optic crystals selected from the group consisting of GaP crystals, each element constituting the element is specified, and the elements are specified according to existing materials.
The effect shown in FIG.
【0029】また、請求項7では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光導電層として、珪素、ゲルマニウム、炭
素によって構成される群のいずれか1つ以上の元素から
なるアモルファス膜を用いることにより、素子を構成す
る各要素を特定し、現存する材料によって請求項1、
2、3に示す効果を得る。According to a seventh aspect of the present invention, in the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to any one of the first, second, and third aspects, the photoconductive layer is made of silicon, germanium, or carbon. By using an amorphous film made of any one or more elements of the group, each element constituting the element is specified, and an existing material is used.
The effects shown in 2 and 3 are obtained.
【0030】また、請求項8では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光導電層として、アモルファスシリコン
膜、水素化アモルファスシリコン膜、アモルファスシリ
コンカーバイト膜、水素化アモルファスシリコンカーバ
イト膜、アモルファスセレン膜、アモルファスSeAs
膜、アモルファスZnS膜、アモルファスCdS膜、ア
モルファスCdSe膜によって構成される群のいずれか
1つ以上の膜を用いることにより、素子を構成する各要
素を特定し、現存する材料によって請求項1、2、3に
示す効果を得る。According to claim 8, in the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to any one of claims 1, 2, and 3, the amorphous silicon film and the hydrogenated amorphous silicon film are used as the photoconductive layer. , Amorphous silicon carbide film, hydrogenated amorphous silicon carbide film, amorphous selenium film, amorphous SeAs
Claims 1 and 2 wherein each element constituting an element is specified by using at least one film of a group constituted by a film, an amorphous ZnS film, an amorphous CdS film, and an amorphous CdSe film, and the material is used. The effect shown in FIG.
【0031】また、請求項9では、請求項1、2、3の
いずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子に
おいて、前記光導電層として、GaAs結晶、GaP結
晶、Bi12SiO20結晶、Bi12GeO20結晶によって
構成される群から選択された1つ以上の結晶を用いるこ
とにより、素子を構成する各要素を特定し、現存する材
料によって請求項1、2、3に示す効果を得る。According to a ninth aspect of the present invention, in the tilted complex permittivity type spatial light modulator according to any one of the first, second, and third aspects, the photoconductive layer is formed of a GaAs crystal, a GaP crystal, or a Bi 12 SiO crystal. By using one or more crystals selected from the group consisting of 20 crystals and Bi 12 GeO 20 crystals, each element constituting the device is specified, and the elements are specified according to existing materials. Get the effect.
【0032】また、請求項10では、請求項1、2、3
のいずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子
において、前記光導電層として、フタロシアニン系顔
料、アゾ系顔料、多環キノン系顔料、ペリレン系顔料、
ペリノン系顔料、アントラキノン系顔料、インジゴ系顔
料、チオインジゴ系顔料、ジオキサジン系顔料、アゾレ
ーキ系顔料、チアピリリウム系色素、キナクリドン系顔
料、シアニン系色素、ピロル系顔料、ポルフィリン系顔
料、アンタントン系顔料、スクアリリウム色素、アズレ
ニウム色素、ZnO、TiO、CdSあるいはCdSe
を樹脂中に分散させた材料を用いることにより、素子を
構成する各要素を特定し、現存する材料によって請求項
1、2、3に示す効果を得る。According to claim 10, claims 1, 2, 3
In the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to any one of the above, as the photoconductive layer, a phthalocyanine pigment, an azo pigment, a polycyclic quinone pigment, a perylene pigment,
Perinone pigments, anthraquinone pigments, indigo pigments, thioindigo pigments, dioxazine pigments, azo lake pigments, thiapyrylium pigments, quinacridone pigments, cyanine pigments, pyrrol pigments, porphyrin pigments, anthantone pigments, squarylium pigments , Azulhenium dye, ZnO, TiO, CdS or CdSe
By using a material in which is dispersed in a resin, each element constituting the element is specified, and the effects described in claims 1, 2 and 3 are obtained by the existing material.
【0033】また、請求項11では、請求項1に記載の
傾斜状複素誘電率型空間光変調素子において、前記光吸
収層として、CdTe膜、ダイヤモンドライクカーボン
膜、珪素と炭素とゲルマニウムとから実質的に構成され
たアモルファス膜によって構成される群から選択された
1つ以上の膜を用いることにより、素子を構成する各要
素を特定し、現存する材料によって請求項1に示す効果
を得る。In the eleventh aspect, in the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the first aspect, the light absorbing layer is substantially composed of a CdTe film, a diamond-like carbon film, or silicon, carbon, and germanium. By using one or more films selected from the group constituted by the amorphous films formed in a specific manner, each element constituting the element is specified, and the effect described in claim 1 is obtained by the existing material.
【0034】また、請求項12では、請求項1に記載の
傾斜状複素誘電率型空間光変調素子において、前記光吸
収層として、無機顔料、有機顔料、カーボン、染料によ
って構成される群から選択された1つ以上の材料を樹脂
中に分散させた樹脂複合体を用いることにより、素子を
構成する各要素を特定し、現存する材料によって請求項
1に示す効果を得る。According to a twelfth aspect of the present invention, in the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to the first aspect, the light absorbing layer is selected from the group consisting of an inorganic pigment, an organic pigment, carbon, and a dye. By using a resin composite in which one or more of the above-mentioned materials are dispersed in a resin, each element constituting the element is specified, and the effect described in claim 1 is obtained by the existing material.
【0035】また、請求項13では、請求項1、2、3
のいずれかに記載の傾斜状複素誘電率型空間光変調素子
において、前記誘電体多層膜ミラーとして、SiO
2 膜、TiO2 膜、HfO2 膜、Ta2 O5 膜、ZnS
膜、Al2 O3 膜、Na2 AlF6 膜、MgF2 膜、L
aF3 膜、GdF3 膜、SmF3 膜、CeF3 膜、Zr
O2 膜、CeO2 膜によって構成される群から選択され
た2つ以上の膜を積層した多層膜を用いることにより、
素子を構成する各要素を特定し、現存する材料によって
請求項1、2、3に示す効果を得る。According to claim 13, claims 1, 2, and 3
In the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to any one of the above, the dielectric multilayer mirror may be made of SiO
2 film, TiO 2 film, HfO 2 film, Ta 2 O 5 film, ZnS
Film, Al 2 O 3 film, Na 2 AlF 6 film, MgF 2 film, L
aF 3 film, GdF 3 film, SmF 3 film, CeF 3 film, Zr
By using a multilayer film in which two or more films selected from the group consisting of an O 2 film and a CeO 2 film are stacked,
Each element constituting the element is specified, and the effects described in claims 1, 2 and 3 are obtained by the existing material.
【0036】[0036]
《基本原理の説明》まず、従来から知られている空間光
変調素子の解像度がなぜ低いのか、その原因を考えたと
ころ、光導電層103と、液晶光変調層116との間に
挿入される誘電体多層膜ミラー105の構成要素となっ
ている各層のうち、互いに異なる屈折率を持ち、かつ隣
接する2つの層の、液晶光変調層116に近い方の複素
誘電率の絶対値が、光導電層103に近い方の複素誘電
率の絶対値よりも、大きくならないように、誘電体多層
膜ミラー105を構成する各層の複素誘電率が設定され
ていないためではないかという結論に達した。<< Explanation of Basic Principle >> First, considering the reason why the resolution of a conventionally known spatial light modulator is low, the cause is considered. Among the layers constituting the dielectric multilayer mirror 105, the absolute value of the complex dielectric constant of the two adjacent layers having different refractive indices and being closer to the liquid crystal light modulation layer 116 is light It was concluded that the complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror 105 was not set so that the absolute value of the complex permittivity closer to the conductive layer 103 would not become larger.
【0037】すなわち、米国特許No.4127322
号の明細書では、第9ページの第30行から第35行ま
でや、第9ページの第15行から第20行までの記述内
容から、同明細書に記述された空間光変調素子の誘電体
多層膜ミラー105は、TiO2 薄膜と、SiO2 薄膜
とで構成され、1.54μmの厚さと、1010Ω/□以
上のシート抵抗を持つことだけが明記されている。これ
は言い替えると、この誘電体多層膜ミラー105は、
1.54×106 Ωcm以上の比抵抗を持つと表現する
ことができる。That is, US Pat. 4127322
In the specification of the issue, the dielectric content of the spatial light modulator described in the same specification is obtained from the description contents of lines 30 to 35 of page 9 and lines 15 to 20 of page 9. The body multilayer mirror 105 is composed of a TiO 2 thin film and a SiO 2 thin film, and it is specified that the mirror has a thickness of 1.54 μm and a sheet resistance of 10 10 Ω / □ or more. In other words, this dielectric multilayer mirror 105
It can be described as having a specific resistance of 1.54 × 10 6 Ωcm or more.
【0038】しかしながら、一般的には、液晶光変調層
116に液晶を用いる空間光変調素子を交流電圧で駆動
するため、空間光変調素子を構成する誘電体多層膜ミラ
ー105のシート抵抗もしくは比抵抗だけを電気的パラ
メータとする同特許明細書の素子設計法は、明らかに間
違っている。However, in general, since the spatial light modulator using liquid crystal for the liquid crystal light modulating layer 116 is driven by an AC voltage, the sheet resistance or specific resistance of the dielectric multilayer mirror 105 constituting the spatial light modulator is generally used. The device design method of this patent specification using only electrical parameters is clearly wrong.
【0039】したがって、交流電圧で駆動される空間光
変調素子の設計には、誘電体多層膜ミラー105の比抵
抗、誘電率および駆動電圧の周波数を含む複素誘電率を
電気的パラメータとして、前記誘電体多層膜ミラー10
5を構成している各層の電気的特性を適正に定めること
が必要である。特に、高解像度の空間光変調素子を設計
するためには、光導電層103と、液晶光変調層116
との間に挿入される誘電体多層膜ミラー105の構成要
素となっている各層のうち、互いに異なる屈折率を持
ち、かつ隣接する2つの層の、液晶光変調層116に近
い方の複素誘電率の絶対値が、光導電層103に近い方
の複素誘電率の絶対値よりも、大きくならないように、
誘電体多層膜ミラー105を構成する各層の複素誘電率
が設定しなければならない。Therefore, when designing a spatial light modulator driven by an AC voltage, the dielectric constant of the dielectric multilayer mirror 105, the dielectric constant, and the complex dielectric constant including the frequency of the drive voltage are used as electrical parameters to set the dielectric constant. Body multilayer mirror 10
It is necessary to properly determine the electrical characteristics of each of the layers constituting the layer 5. In particular, in order to design a high-resolution spatial light modulator, the photoconductive layer 103 and the liquid crystal light
Of the layers constituting the dielectric multilayer mirror 105 inserted between the two layers, the two adjacent layers have different refractive indices, and the complex dielectric of the two adjacent layers which is closer to the liquid crystal light modulation layer 116. In order that the absolute value of the permittivity does not become larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 103,
The complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror 105 must be set.
【0040】以下では、米国特許No.4127322
号に記載された空間光変調素子の実施例を用いて、誘電
体多層膜ミラー105を構成する各層のうち、互いに屈
折率が異なる2種類の誘電体薄膜の複素誘電率の絶対値
を求め、上述した空間光変調素子の解像度が低い理由
を、数値的に明らかにする。In the following, US Pat. 4127322
Using the embodiment of the spatial light modulator described in the above, the absolute value of the complex permittivity of two types of dielectric thin films having different refractive indices among the layers constituting the dielectric multilayer mirror 105 was obtained. The reason why the resolution of the spatial light modulator is low will be clarified numerically.
【0041】まず、米国特許No.4127322号に
記載された空間光変調素子の誘電体多層膜ミラー105
を構成しているTiO2 薄膜の比誘電率と、SiO2 薄
膜の比誘電率とを求める。これらの材料の比誘電率は、
米国特許No.4127322号の明細書には、記載さ
れていないが、一般には、表1に示す値を有している。
ただし、この表1には、TiO2 単結晶のC軸方向の比
誘電率(εe )と、C軸に垂直な方向の比誘電率
(εo )および溶融水晶の比誘電率(εc )とを記載し
ている。これらの数値は、文献によって多少の差異があ
るが、何れも一般的に良く知られた値である。First, US Pat. No. 4,127,322 describes a dielectric multilayer mirror 105 for a spatial light modulator.
The relative permittivity of the TiO 2 thin film and the relative permittivity of the SiO 2 thin film constituting the above are determined. The relative permittivity of these materials is
U.S. Pat. Although not described in the specification of US Pat. No. 4,127,322, it generally has the values shown in Table 1.
However, Table 1 shows that the relative permittivity of the TiO 2 single crystal in the C-axis direction (ε e ), the relative permittivity in the direction perpendicular to the C-axis (ε o ), and the relative permittivity of the fused quartz (ε c) ). These numerical values have some differences depending on the literature, but all are generally well-known values.
【0042】[0042]
【表1】 そして、誘電体多層膜ミラー105を構成するSiO2
膜の比誘電率(εS )は、溶融水晶の比誘電率および屈
折率とほぼ等価であり、 εS ≒εc =4.1 …(1) で与えられる。[Table 1] Then, SiO 2 constituting the dielectric multilayer mirror 105 is formed.
The dielectric constant of the film (epsilon S) is approximately equivalent to the relative dielectric constant and the refractive index of fused quartz is given by ε S ≒ ε c = 4.1 ... (1).
【0043】一方、誘電体多層膜ミラー105を構成す
るTiO2 膜は、多結晶性を持つと考えられるため、そ
の比誘電率εT は、 εT =(2εo +εe )/3 …(2) として差し支えない。これらの値と表1に示す各値とに
より、TiO2 膜の比誘電率εT は、 εT =148.9 …(3) となる。On the other hand, since the TiO 2 film constituting the dielectric multilayer mirror 105 is considered to have polycrystallinity, its relative dielectric constant ε T is given by: ε T = (2ε o + ε e ) / 3 ( 2) can be used. Based on these values and the values shown in Table 1, the relative dielectric constant T T of the TiO 2 film is T = 148.9 (3).
【0044】そして、誘電体多層膜ミラー105を構成
するTiO2 膜の比抵抗と、SiO2 膜の比抵抗とを、
それぞれρT 、ρS とし、空間光変調素子を駆動する交
流電圧の角周波数をωとすると、TiO2 膜の複素誘電
率εZTおよびSiO2 膜の複素誘電率εZSは、それぞ
れ、 εZT=εV εT +(jωρT )-1 …(4) εZS=εV εS +(jωρS )-1 …(5) で与えられる。ただし、εV は真空中の誘電率、jはj
2 =−1で表される虚数単位である。これにより、Ti
O2 膜の複素誘電率εZTおよびSiO2 膜の複素誘電率
εZSの絶対値|εZT|、|εZS|は、それぞれ、Then, the specific resistance of the TiO 2 film constituting the dielectric multilayer mirror 105 and the specific resistance of the SiO 2 film are calculated as follows:
Assuming that ρ T and ρ S , respectively, and that the angular frequency of the AC voltage driving the spatial light modulator is ω, the complex permittivity ε ZT of the TiO 2 film and the complex permittivity ε ZS of the SiO 2 film are ε ZT , respectively. = ε V ε T + (jωρ T) -1 ... (4) ε ZS = ε V ε S + (jωρ S) is given by -1 ... (5). Where ε V is the dielectric constant in vacuum and j is j
An imaginary unit represented by 2 = -1. Thereby, Ti
The absolute values | ε ZT | and | ε ZS | of the complex permittivity ε ZT of the O 2 film and the complex permittivity ε ZS of the SiO 2 film are, respectively,
【数1】 |εZT|={(εV εT )2 +(ωρT )-2}0.5 …(6) |εZS|={(εV εS )2 +(ωρS )-2}0.5 …(7) となる。ここで、この(6)式および(7)式の両辺を
真空の誘電率εV で割ったものを、複素比誘電率の絶対
値|εZCT |、|εZCS |と定義すると、これら複素比
誘電率の絶対値|εZCT |および|εZCS |は、それぞ
れ、 |εZCT |=|εZT|/εV …(8) |εZCS |=|εZS|/εV …(9) で与えられる。[Number 1] | ε ZT | = {(ε V ε T) 2 + (ωρ T) -2} 0.5 ... (6) | ε ZS | = {(ε V ε S) 2 + (ωρ S) -2 } 0.5 ... (7) Here, when the both sides of the equations (6) and (7) are divided by the vacuum permittivity ε V , the absolute values of the complex relative permittivity | ε ZCT | and | ε ZCS | The absolute values of the relative dielectric constants | ε ZCT | and | ε ZCS | are respectively | ε ZCT | = | ε ZT | / ε V (8) | ε ZCS | = | ε ZS | / ε V (9 ).
【0045】そして、前記(1)式から(9)式を用い
ると、米国特許No.4127322号に記載された空
間光変調素子の誘電体多層膜ミラー105を構成するT
iO2 膜の複素比誘電率の絶対値|εZCT |と、SiO
2 膜の複素比誘電率の絶対値|εZCS |とを容易に導出
することができる。Using the above equations (1) to (9), US Pat. No. 4,127,322, which constitutes a dielectric multilayer mirror 105 of a spatial light modulator.
The absolute value of the complex relative permittivity of the iO 2 film | ε ZCT |
The absolute value of the complex relative permittivity of the two films | ε ZCS | can be easily derived.
【0046】一例として、表1に示す特性を持つTiO
2 膜の複素比誘電率の絶対値|εZC T |と、SiO2 膜
の複素比誘電率の絶対値|εZCS |とを求める。ただ
し、TiO2 膜の比抵抗ρT およびSiO2 膜の比抵抗
ρS は、いずれも107 〜1011Ωcmの範囲に属する
ものとする。これらの数値は、表1に示す米国特許N
o.4127322号に記載された空間光変調素子の誘
電体多層膜ミラー105の諸条件を十分に満足してい
る。As an example, TiO having the characteristics shown in Table 1
The absolute value of the complex relative permittivity of 2 film | epsilon ZC T | and the absolute value of the complex relative permittivity of the SiO 2 film | epsilon ZCS | and seek. However, the specific resistance ρ T of the TiO 2 film and the specific resistance ρ S of the SiO 2 film both belong to the range of 10 7 to 10 11 Ωcm. These figures are given in US Pat.
o. No. 4,127,322 sufficiently satisfies the various conditions of the dielectric multilayer mirror 105 of the spatial light modulator.
【0047】さらに、ここで、空間光変調素子を駆動す
る交流電圧の周波数fを10〜104 Hzとし、かつT
iO2 膜の比抵抗ρT およびSiO2 膜の比抵抗ρS の
数値および表1に示す値を(1)式から(9)式に代入
して、誘電体多層膜ミラー105の構成要素であるSi
O2 膜の複素比誘電率の絶対値|εZCS |と、TiO2
膜の複素比誘電率|εZCT |とを計算したところ、表
2、表3に示す値を得ることができた。Further, the frequency f of the AC voltage for driving the spatial light modulator is set to 10 to 10 4 Hz, and
By substituting the numerical values of the specific resistance ρ T of the iO 2 film and the specific resistance ρ S of the SiO 2 film and the values shown in Table 1 into the expressions (1) to (9), the components of the dielectric multilayer mirror 105 are used. Some Si
O 2 film absolute value of the complex relative permittivity of | epsilon ZCS | a, TiO 2
When the complex relative permittivity | ε ZCT | of the film was calculated, the values shown in Tables 2 and 3 could be obtained.
【0048】[0048]
【表2】 [Table 2]
【表3】 そして、表2はTiO2 膜の比抵抗ρT および周波数f
の変化に応じて、TiO2 膜の複素比誘電率の絶対値|
εZCT |が17993から148.87まで変わること
を示し、また表3はSiO2 膜の比抵抗ρS および周波
数fの変化に応じて、SiO2 膜の複素比誘電率の絶対
値|εZCS |が17993から4.1まで変わることを
示している。[Table 3] Table 2 shows the specific resistance ρ T and frequency f of the TiO 2 film.
Of the complex relative permittivity of the TiO 2 film according to the change of
epsilon ZCT | indicates vary from 17,993 to 148.87, also Table 3 in accordance with a change in the resistivity [rho S and the frequency f of the SiO 2 film, the absolute value of the complex relative permittivity of the SiO 2 film | epsilon ZCS | Changes from 17993 to 4.1.
【0049】ここで、表2の内容と、表3の内容とを比
較すると、TiO2 膜の比抵抗ρTおよびSiO2 膜の
比抵抗ρS が、ρT =ρS =107 Ωcmで、かつ周波
数fがf=10Hzの場合を除き、TiO2 膜とSiO
2 膜とが互いに異なる複素比誘電率を有しているのが分
かる。Here, comparing the contents of Table 2 with the contents of Table 3, it is found that the specific resistance ρ T of the TiO 2 film and the specific resistance ρ S of the SiO 2 film are ρ T = ρ S = 10 7 Ωcm. TiO 2 film and SiO 2 except for the case where the frequency f is f = 10 Hz.
It can be seen that the two films have different complex relative dielectric constants.
【0050】ところで、良く知られているように、2N
+1(Nは1より大きい正整数)の多層膜から構成され
る誘電体多層膜ミラー105は、N+1層の高屈折率薄
膜(米国特許No.4127322号に記載された空間
光変調素子では、TiO2 膜がこれに相当する)と、N
層の低屈折率薄膜(米国特許No.4127322号に
記載された空間光変調素子では、SiO2 膜がこれに相
当する)とが交互に積み重ねられて構成されている。By the way, as is well known, 2N
The dielectric multilayer mirror 105 composed of a multilayer film of +1 (N is a positive integer larger than 1) is a high refractive index thin film of N + 1 layers (in the spatial light modulator described in US Pat. No. 4,127,322, TiO 2 is used). Two films correspond to this) and N
A low refractive index thin film (in the spatial light modulator described in US Pat. No. 4,127,322) corresponds to an SiO 2 film which is alternately stacked.
【0051】つまり、米国特許No.4127322号
に記載された空間光変調素子を始め、従来の方法では、
誘電体多層膜ミラー105を製作する際、N+1層のT
iO2 膜を同じ成膜条件で製作しているので、誘電体多
層膜ミラー105を構成するどのTiO2 膜でも、ほぼ
同じ電気的特性を持っている。言い替えると、各TiO
2 膜はほぼ同じ比抵抗と、誘電率(あるいは、ほぼ同じ
複素比誘電率)とを持っている。That is, US Pat. Starting with the spatial light modulator described in US Pat. No. 4,127,322,
When manufacturing the dielectric multilayer mirror 105, the N + 1 layer T
Since the iO 2 film are made of the same film formation conditions, any TiO 2 film constituting the dielectric multilayer film mirror 105, have substantially the same electrical characteristics. In other words, each TiO
The two films have approximately the same specific resistance and dielectric constant (or approximately the same complex relative dielectric constant).
【0052】同様に、誘電体多層膜ミラー105を構成
するN層のSiO2 膜でも、各層がほぼ同じ電気的特
性、すなわちN層のSiO2 膜はいずれもほぼ同じ比抵
抗と、誘電率(あるいは、複素比誘電率)とを持ってい
る。Similarly, in the N-layer SiO 2 film constituting the dielectric multilayer mirror 105, each layer has substantially the same electrical characteristics, that is, the N-layer SiO 2 films have substantially the same specific resistance and dielectric constant ( Or, the complex relative permittivity).
【0053】以上述べたことを要約すると、誘電体多層
膜ミラー105は、その構成要素である屈折率が異なる
2種類の層が、異なる複素誘電率を有し、かつこれら2
種類の層が交互に積層されているので、米国特許No.
4127322号に記載された空間光変調素子の誘電体
多層膜ミラー105を始め、従来の誘電体多層膜ミラー
全てが、厚さ方向に対し、周期性を持つことになり、こ
の周期性が、空間光変調素子の解像度を大きく劣化させ
る原因になっていると考えられる。In summary, the dielectric multilayer mirror 105 has two kinds of layers having different refractive indices, which are constituents thereof, having different complex dielectric constants.
Nos. 3,078,098, 5,81,898, 5,8,7,8, and 7, are alternately stacked.
All of the conventional dielectric multilayer mirrors, including the dielectric multilayer mirror 105 of the spatial light modulator described in Japanese Patent No. 4127322, have a periodicity in the thickness direction. This is considered to be a cause of greatly deteriorating the resolution of the light modulation element.
【0054】すなわち、複素比誘電率の絶対値が小さい
層(米国特許No.4127322号に記載された空間
光変調素子では、SiO2 膜がこれに相当する)から複
素比誘電率の絶対値が大きい層(米国特許No.412
7322号に記載された空間光変調素子では、TiO2
膜がこれに相当する)に向かって電気力線が進むとき、
これら複素比誘電率の絶対値が小さい層と、複素比誘電
率の絶対値が大きい層との境界で、電力線が屈折し、誘
電体多層膜ミラー105の厚さ方向と直交する方向に広
がって、空間光変調素子の解像度が低下してしまう。That is, the absolute value of the complex relative permittivity is changed from a layer having a small absolute value of the complex relative permittivity (in the spatial light modulator described in US Pat. No. 4,127,322, the SiO 2 film corresponds to this). Large layer (US Pat. No. 412)
No. 7322 describes a spatial light modulation element which is made of TiO 2
When the line of electric force travels toward
At a boundary between a layer having a small absolute value of the complex relative permittivity and a layer having a large absolute value of the complex relative permittivity, the power line is refracted and spreads in a direction orthogonal to the thickness direction of the dielectric multilayer mirror 105. As a result, the resolution of the spatial light modulator is reduced.
【0055】一般に、高屈折率層の誘電率は、低屈折率
層の誘電率よりも大きいため、米国特許No.4127
322号に記載された空間光変調素子だけでなく、これ
までの空間光変調素子では、素子の構成要素である誘電
体多層膜ミラー105を構成している各層の複素誘電率
の周期性により、素子の解像度が大幅に低下してしま
う。In general, the dielectric constant of a high refractive index layer is larger than that of a low refractive index layer. 4127
In addition to the spatial light modulator described in No. 322, in the conventional spatial light modulator, due to the periodicity of the complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror 105 which is a component of the device, The resolution of the device is greatly reduced.
【0056】以上述べたことから明らかなように、光導
電層103と、第2透明電極109との間に挿入される
誘電体多層膜ミラー105の比抵抗だけを定めた空間光
変調素子(米国特許No.4127322号に記載され
た空間光変調素子)では、表2、表3に示す場合だけで
なく、多くの場合で上記の不整合が成立することにな
り、この空間光変調素子の解像度が大幅に低下してしま
う。As is apparent from the above description, a spatial light modulator (US) in which only the specific resistance of the dielectric multilayer mirror 105 inserted between the photoconductive layer 103 and the second transparent electrode 109 is determined. In the spatial light modulator described in Japanese Patent No. 4127322), the above-described mismatch is established not only in the cases shown in Tables 2 and 3, but also in many cases, and the resolution of this spatial light modulator is Is greatly reduced.
【0057】そこで、本発明による傾斜状複素誘電率型
空間光変調素子では、光導電層103と、液晶光変調層
116との間に挿入される誘電体多層膜ミラー105の
構成要素となっている各層のうち、互いに異なる屈折率
を持ち、かつ隣接する2つの層の、液晶光変調層116
に近い方の複素誘電率の絶対値が、光導電層103に近
い方の複素誘電率の絶対値よりも、大きくならないよう
に、誘電体多層膜ミラー105を構成する各層の複素誘
電率を設定することにより、空間光変調素子の解像度を
高くすることを基本原理としている。Therefore, in the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention, the dielectric multilayer mirror 105 inserted between the photoconductive layer 103 and the liquid crystal light modulating layer 116 is a constituent element. Liquid crystal light modulating layers 116 of two adjacent layers having different refractive indices from each other.
The complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror 105 is set such that the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 103 does not become larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 103. Accordingly, the basic principle is to increase the resolution of the spatial light modulator.
【0058】《第1実施例の説明》図1は上述した基本
原理に基づく、本発明による傾斜状複素誘電率型空間光
変調素子の第1実施例を示す構造図である。<< Description of First Embodiment >> FIG. 1 is a structural diagram showing a first embodiment of an inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention based on the above-described basic principle.
【0059】<第1実施例の全体構成の説明>この図に
示す傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1は第1透明基
板2と、第1透明電極3と、光導電層4と、光吸収層5
と、誘電体多層膜ミラー6と、光変調層7と、第2透明
電極8と、第1反射防止膜9と、第2透明基板10と、
第2反射防止膜11とを順次、密着積層して形成した素
子であり、交流電源12によって第1透明電極2と、第
2透明電極8との間に交流電圧を印加した状態で、第1
透明基板2側に書込み光13を入射させることにより、
光導電層4の抵抗値を変化させて光変調層7に光情報を
2次元的に書込み、第2反射防止膜11側に読み出し光
14を入射させることにより、前記光変調層7に書き込
まれている情報を読み出し、これを表示光15として外
部に出射する。<Explanation of the Overall Configuration of the First Embodiment> The inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 shown in this figure comprises a first transparent substrate 2, a first transparent electrode 3, a photoconductive layer 4, Light absorbing layer 5
A dielectric multilayer mirror 6, a light modulation layer 7, a second transparent electrode 8, a first antireflection film 9, a second transparent substrate 10,
The first anti-reflection film 11 is an element formed by successively closely contacting and laminating the second anti-reflection film 11. The first anti-reflection film 11 is formed by applying an AC voltage between the first transparent electrode 2 and the second
By making the writing light 13 incident on the transparent substrate 2 side,
The optical information is two-dimensionally written to the light modulation layer 7 by changing the resistance value of the photoconductive layer 4, and the read light 14 is incident on the second antireflection film 11 side, whereby the light is written to the light modulation layer 7. The read out information is read out and emitted as display light 15 to the outside.
【0060】<交流電源12の説明>前記交流電源12
は予め設定されている所定電圧値以上の電圧値を持つ交
流電圧、すなわち光変調層7を構成する液晶・樹脂複合
体19(図2、3、4参照)中にある液晶分子の長軸を
印加電界の方向と一致させるのに必要な交流電圧の実効
値よりも大きな実効値を持つ交流電圧値、例えば10〜
200V程度の電圧値を持つ交流電圧を生成し、これを
前記第1透明電極3と、第2透明電極8とに印加する。<Description of AC Power Supply 12>
Is the AC voltage having a voltage value equal to or higher than a predetermined voltage value, that is, the major axis of the liquid crystal molecules in the liquid crystal / resin complex 19 (see FIGS. 2, 3, and 4) constituting the light modulation layer 7. An AC voltage value having an effective value larger than the effective value of the AC voltage necessary to match the direction of the applied electric field, for example, 10 to 10
An AC voltage having a voltage value of about 200 V is generated and applied to the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 8.
【0061】<第1透明基板2の説明>また、前記第1
透明基板2はこの傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1
の基板となる平板状のガラス基板などによって構成され
ており、その一面と光導電層4の一面との間に前記第1
透明電極3が挿入される。<Description of First Transparent Substrate 2>
The transparent substrate 2 is composed of the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1
And a flat glass substrate serving as a substrate of the photoconductive layer 4.
The transparent electrode 3 is inserted.
【0062】<第1透明電極3の説明>第1透明電極3
は前記光導電層4の一面と、前記第1透明基板2の一面
との間に、例えばIn2 O3 に5%のSnを添加して形
成した厚さ0.05μmのITO透明電極膜であり、前
記交流電源12から供給される交流電圧に基づいて前記
光導電層4に電圧を印加する。<Description of First Transparent Electrode 3> First Transparent Electrode 3
Is a 0.05 μm thick ITO transparent electrode film formed by adding 5% Sn to In 2 O 3 , for example, between one surface of the photoconductive layer 4 and one surface of the first transparent substrate 2. In addition, a voltage is applied to the photoconductive layer 4 based on an AC voltage supplied from the AC power supply 12.
【0063】<光導電層4の説明>光導電層4は珪素、
ゲルマニウム、炭素によって構成される群から選択され
た1つ以上の元素からなるアモルファス膜、アモルファ
スシリコン膜、水素化アモルファスシリコン膜、アモル
ファスシリコンカーバイト膜、水素化アモルファスシリ
コンカーバイト膜など、光照射によってインピーダンス
が大幅に変化する材料によって構成され、その一面に前
記光吸収層5が積層される。<Description of Photoconductive Layer 4> The photoconductive layer 4 is made of silicon,
Amorphous film consisting of one or more elements selected from the group consisting of germanium and carbon, amorphous silicon film, hydrogenated amorphous silicon film, amorphous silicon carbide film, hydrogenated amorphous silicon carbide film, etc. The light absorption layer 5 is laminated on one surface of a material whose impedance greatly changes.
【0064】また、光導電層4として、上述した材料以
外にも、例えばアモルファスセレン膜、アモルファスS
eAs膜、アモルファスZnS膜、アモルファスCdS
膜あるいはアモルファスCdSe膜なども使用すること
ができる。さらに、光導電層4として、GaAs結晶、
GaP結晶、Bi12SiO20結晶、あるいはBi12Ge
O20結晶など、光照射によりインピーダンスが大幅に変
化する結晶も適している。As the photoconductive layer 4, for example, an amorphous selenium film, an amorphous S
eAs film, amorphous ZnS film, amorphous CdS
A film or an amorphous CdSe film can also be used. Further, as the photoconductive layer 4, a GaAs crystal,
GaP crystal, Bi 12 SiO 20 crystal, or Bi 12 Ge
A crystal such as an O 20 crystal, whose impedance changes significantly by light irradiation, is also suitable.
【0065】そのほか、光導電層4として、光導電物質
からなる粒子を樹脂中に分散した分散型光導電膜を用い
ることもできる。この場合、分散型光導電膜に用いる光
導電材料としては、フタロシアニン系顔料、アゾ系顔
料、多環キノン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔
料、アントラキノン系顔料、インジゴ系顔料、チオイン
ジゴ系顔料、ジオキサジン系顔料、アゾレーキ系顔料、
チアピリリウム系色素、キナクリドン系顔料、シアニン
系色素、ピロル系顔料、ポルフィリン系顔料、アンタン
トン系顔料、スクアリリウム色素、アズレニウム色素、
ZnO、TiO、CdS、あるいはCdSeなどを使用
することができる。In addition, as the photoconductive layer 4, a dispersion type photoconductive film in which particles made of a photoconductive material are dispersed in a resin can be used. In this case, as the photoconductive material used for the dispersed photoconductive film, phthalocyanine pigments, azo pigments, polycyclic quinone pigments, perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, indigo pigments, thioindigo pigments, Dioxazine pigments, azo lake pigments,
Thiapyrylium-based pigments, quinacridone-based pigments, cyanine-based pigments, pyrrol-based pigments, porphyrin-based pigments, anthantone-based pigments, squarylium-based pigments, azurenium-based pigments,
ZnO, TiO, CdS, CdSe, or the like can be used.
【0066】<光吸収層5の説明>光吸収層5はCdT
e膜、ダイヤモンドライクカーボン膜、珪素と炭素とゲ
ルマニウムとから実質的に構成されたアモルファス膜に
よって構成される群から選択された1つ以上の膜、ある
いは無機顔料、有機顔料、カーボン、染料によって構成
される群から選択された1つ以上の材料を樹脂中に分散
させた樹脂複合体などで構成され、特に書込み光13や
読み出し光14を吸収しても、その比抵抗の変化が少な
く、かつ読み出し光14を特に強く吸収する材料によっ
て構成され、その一面に誘電体多層膜ミラー6が積層さ
れる。<Description of Light Absorbing Layer 5> The light absorbing layer 5 is made of CdT
e film, diamond-like carbon film, at least one film selected from the group consisting of amorphous film substantially composed of silicon, carbon and germanium, or composed of inorganic pigment, organic pigment, carbon, dye It is composed of a resin composite or the like in which one or more materials selected from a group to be dispersed are dispersed in a resin. Even if the write light 13 and the read light 14 are absorbed, the change in specific resistance is small, and It is made of a material that absorbs the reading light 14 particularly strongly, and the dielectric multilayer mirror 6 is laminated on one surface thereof.
【0067】<誘電体多層膜ミラー6の説明>誘電体多
層膜ミラー6はSiO2 膜、TiO2 膜、HfO2 膜、
Ta2 O5 膜、ZnS膜、Al2 O3 膜、Na2 AlF
6 膜、MgF2 膜、LaF3 膜、GdF3 膜、SmF3
膜、CeF3 膜、ZrO2 膜およびCeO2 膜によって
構成される群から選択された2つ以上の膜を積層した多
層膜によって構成され、その一面に前記光変調層7が積
層される。<Description of Dielectric Multilayer Mirror 6> The dielectric multilayer mirror 6 is made of a SiO 2 film, a TiO 2 film, an HfO 2 film,
Ta 2 O 5 film, ZnS film, Al 2 O 3 film, Na 2 AlF
6 film, MgF 2 film, LaF 3 film, GdF 3 film, SmF 3
The light modulating layer 7 is formed by laminating two or more films selected from the group consisting of a film, a CeF 3 film, a ZrO 2 film, and a CeO 2 film.
【0068】そして、この第1実施例の傾斜状複素誘電
率型空間光変調素子1では、光導電層4と、第2透明電
極8との間に挿入される層の中で、光導電層4と、光変
調層7との間に挿入される誘電体多層膜ミラー6の構成
要素となっている各層のうち、互いに異なる屈折率を持
ち、かつ隣接する2つの層の、光変調層7に近い方の複
素誘電率の絶対値が、光導電層4に近い方の複素誘電率
の絶対値よりも、大きくならないように、誘電体多層膜
ミラー6を構成する各層の複素誘電率が設定されてい
る。In the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 of the first embodiment, among the layers inserted between the photoconductive layer 4 and the second transparent electrode 8, the photoconductive layer 2 and the light modulating layer 7 inserted between the light modulating layers 7, two adjacent layers of the light modulating layer 7 having different refractive indices from each other. The complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror 6 is set such that the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 4 does not become larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 4. Have been.
【0069】<光変調層7の説明>光変調層7は図2に
示す如くネマチック液晶、コレステリック液晶、スメク
チック液晶あるいはこれら各液晶の混合物によって構成
される群から選択された1つ以上の液晶17と、この液
晶17の常光屈折率、異常光屈折率または前記液晶17
がランダムに配向した際の屈折率のいずれかと同等な屈
折率を持ち、前記液晶17が分散される透明樹脂18と
によって構成される液晶・樹脂複合体19、または図3
に示す如く前記液晶17中に前記透明樹脂18を分散さ
せた液晶・樹脂複合体19を備えており、第1透明基板
2側から書込み光13が入射され、これが第1透明電極
3を透過して光導電層4に入射し、この光導電層4のイ
ンピーダンスが変化して光変調層7に印加される電界の
変化が変化したとき、液晶17の屈折率が変化する。そ
して、第2反射防止膜11側から読み出し光14が入射
され、これが第2透明基板10、第1反射防止膜9、第
2透明電極8を透過して入射したとき、液晶17の屈折
率に応じてこれを2次元的に変調した後、透過光を誘電
体多層膜ミラー6によって反射させ、表示光15として
出射する。<Description of Light Modulating Layer 7> As shown in FIG. 2, the light modulating layer 7 is composed of one or more liquid crystals 17 selected from the group consisting of a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, a smectic liquid crystal, or a mixture of these liquid crystals. And the ordinary or extraordinary refractive index of the liquid crystal 17 or the liquid crystal 17
3 has a refractive index equivalent to one of the refractive indexes when randomly oriented, and a transparent resin 18 in which the liquid crystal 17 is dispersed.
As shown in the figure, a liquid crystal / resin composite 19 in which the transparent resin 18 is dispersed in the liquid crystal 17 is provided, and writing light 13 is incident from the first transparent substrate 2 side, and this is transmitted through the first transparent electrode 3. When the light enters the photoconductive layer 4 and the impedance of the photoconductive layer 4 changes to change the electric field applied to the light modulation layer 7, the refractive index of the liquid crystal 17 changes. Then, when the readout light 14 is incident from the second antireflection film 11 side and passes through the second transparent substrate 10, the first antireflection film 9, and the second transparent electrode 8, the refractive index of the liquid crystal 17 is reduced. After this is modulated two-dimensionally, the transmitted light is reflected by the dielectric multilayer mirror 6 and emitted as display light 15.
【0070】この場合、液晶・樹脂複合体19が、その
構成要素である液晶17の常光屈折率または異常光屈折
率と、透明樹脂18の屈折率とがほぼ一致している液晶
・樹脂複合体19である場合には、液晶・樹脂複合体1
9に電界が印加されていないとき、液晶17の屈折率
と、透明樹脂18の屈折率とが食い違うことから、この
液晶・樹脂複合体19に読み出し光14が入射したと
き、これが液晶・樹脂複合体19中で散乱し、また前記
液晶・樹脂複合体19に十分大きな電界が印加されてい
るとき、液晶17の屈折率と、透明樹脂18の屈折率と
がほぼ一致することから、この液晶・樹脂複合体19に
読み出し光14が入射したとき、これが液晶・樹脂複合
体19で散乱されることなく、透過する。In this case, the liquid crystal / resin composite 19 is a liquid crystal / resin composite in which the ordinary or extraordinary refractive index of the liquid crystal 17 and the refractive index of the transparent resin 18 are substantially the same. 19, the liquid crystal / resin composite 1
When an electric field is not applied to the liquid crystal 9, the refractive index of the liquid crystal 17 and the refractive index of the transparent resin 18 are different from each other. When a sufficiently large electric field is applied to the liquid crystal / resin composite 19, the refractive index of the liquid crystal 17 substantially matches the refractive index of the transparent resin 18. When the readout light 14 is incident on the resin composite 19, it is transmitted without being scattered by the liquid crystal / resin composite 19.
【0071】また、液晶・樹脂複合体19が、その構成
要素である液晶17がランダムに配向した際の屈折率
と、透明樹脂18の屈折率とがほぼ一致している液晶・
樹脂複合体19である場合には、液晶・樹脂複合体19
に電界が印加されていないとき、液晶17の屈折率と、
透明樹脂18の屈折率とが一致していることから、前記
液晶・樹脂複合体19に読み出し光14が入射したと
き、これがそのまま透過し、また前記液晶・樹脂複合体
19に十分大きな電界が印加されているとき、液晶17
の屈折率と、透明樹脂18の屈折率とが食い違うことか
ら、この液晶・樹脂複合体19に書込み光14が入射し
たとき、これが液晶・樹脂複合体19で散乱される。In the liquid crystal / resin composite 19, the refractive index when the liquid crystal 17 as a component thereof is randomly oriented and the refractive index of the transparent resin 18 are substantially the same.
In the case of the resin composite 19, the liquid crystal / resin composite 19
When no electric field is applied, the refractive index of the liquid crystal 17 and
Since the refractive index of the transparent resin 18 matches, when the readout light 14 is incident on the liquid crystal / resin composite 19, it is transmitted as it is, and a sufficiently large electric field is applied to the liquid crystal / resin composite 19. The LCD 17
Is different from the refractive index of the transparent resin 18, when the writing light 14 is incident on the liquid crystal / resin composite 19, this is scattered by the liquid crystal / resin composite 19.
【0072】このように、この第1実施例では、これら
両方の液晶・樹脂複合体19を使用することができる。
しかし、これらの各液晶・樹脂複合体19のうち、前者
の液晶・樹脂複合体19のように、液晶17の常光屈折
率または異常光屈折率と、透明樹脂18の屈折率とがほ
ぼ一致しているタイプを使用する方が望ましい。これ
は、液晶17がランダムに配向した際の屈折率と、透明
樹脂18の屈折率とがほぼ一致しているタイプの液晶・
樹脂複合体19では、液晶・樹脂複合体19全面の各部
分をマクロ的に見ると、各部分毎に、液晶17のランダ
ムな状態が異なり、光透過状態時にムラがあるように見
えるためである。これに対し、液晶17の常光屈折率ま
たは異常光屈折率と、透明樹脂18の屈折率とが一致し
ているタイプの液晶・樹脂複合体19では、電界が印加
されて液晶分子が一定の方向に配列された状態で、光透
過状態になるため、ランダム配向時に偏った配向をして
いても、ほぼ均一に光を透過することになる。また、電
界が印加されていない状態では、液晶17の分子が透明
樹脂18の壁面に配列し、ランダムに配向しているとき
と、実質的に同じ状態になる。この状態は、光散乱状態
であり、光透過状態とは異なり、わずかに屈折率がずれ
ていても、目立ち難い。したがって、光変調層7とし
て、このタイプの液晶・樹脂複合体19を使用した空間
光変調素子では、ムラになって認識されることはほとん
どない。As described above, in the first embodiment, both of these liquid crystal / resin composites 19 can be used.
However, among these liquid crystal / resin composites 19, as in the former liquid crystal / resin composites 19, the ordinary light refractive index or extraordinary light refractive index of the liquid crystal 17 and the refractive index of the transparent resin 18 are substantially the same. It is preferable to use the type that is used. This is because the refractive index of the liquid crystal 17 when the liquid crystal 17 is randomly aligned and the refractive index of the transparent resin 18 are almost the same.
This is because, in the resin composite 19, when each part of the entire surface of the liquid crystal / resin composite 19 is viewed macroscopically, the random state of the liquid crystal 17 is different for each part, and the liquid crystal 17 appears to be uneven in the light transmitting state. . On the other hand, in the liquid crystal / resin composite 19 of the type in which the ordinary or extraordinary refractive index of the liquid crystal 17 matches the refractive index of the transparent resin 18, an electric field is applied to cause the liquid crystal molecules to move in a certain direction. Since the light is transmitted in the state of being arranged in a random arrangement, the light is transmitted almost uniformly even if the alignment is biased at the time of random alignment. Further, in a state where no electric field is applied, the state is substantially the same as when the molecules of the liquid crystal 17 are arranged on the wall surface of the transparent resin 18 and randomly aligned. This state is a light scattering state, and unlike a light transmitting state, even if the refractive index is slightly shifted, it is hardly noticeable. Therefore, in the spatial light modulation element using this type of liquid crystal / resin composite 19 as the light modulation layer 7, unevenness is hardly recognized.
【0073】特に、これらの中でも、液晶17の常光屈
折率と、透明樹脂18の屈折率とがほぼ一致しているタ
イプの液晶・樹脂複合体19がその性能上、最適であ
る。In particular, among these, a liquid crystal / resin composite 19 of the type in which the ordinary light refractive index of the liquid crystal 17 and the refractive index of the transparent resin 18 are almost the same is optimal in terms of its performance.
【0074】そして、この液晶・樹脂複合体19は液晶
17と、透明樹脂18を構成する材料とを混ぜ合わせて
溶液状またはラテックス状にしておいて、これを光硬
化、熱硬化、溶媒除去による硬化、反応硬化等により、
透明樹脂18と液晶17とを分離させて、図2に示すよ
うに透明樹脂18中に液晶17が粒子状に分散した状
態、もしくは図4に示すように透明樹脂18中に液晶1
7が連通状に分散した状態、あるいは図3に示すように
前記液晶17中に透明樹脂18が分散した状態にするこ
とにより、製作される。The liquid crystal / resin composite 19 is prepared by mixing the liquid crystal 17 and the material constituting the transparent resin 18 to form a solution or a latex, which is subjected to photo-curing, thermal curing, and solvent removal. By curing, reaction curing, etc.
The transparent resin 18 and the liquid crystal 17 are separated, and the liquid crystal 17 is dispersed in the transparent resin 18 in the form of particles as shown in FIG. 2 or the liquid crystal 1 is dispersed in the transparent resin 18 as shown in FIG.
It is manufactured by dispersing the liquid crystal 7 in a communicating state or by dispersing the transparent resin 18 in the liquid crystal 17 as shown in FIG.
【0075】この場合、光硬化または熱硬化タイプの透
明樹脂18は密閉系内で硬化させることができるため、
素子製作上、このタイプの透明樹脂18を使用すること
が好ましい。特に、光硬化タイプの透明樹脂18は短時
間で硬化させることができるとともに、一旦硬化した後
では、熱による影響を受け難いので、これを使用するこ
とが好ましい。In this case, since the transparent resin 18 of the photo-curing or thermosetting type can be cured in a closed system,
It is preferable to use this type of transparent resin 18 from the viewpoint of device fabrication. In particular, the light-curing type transparent resin 18 can be cured in a short time, and after being cured, it is not easily affected by heat.
【0076】具体的な製法としては、従来のツイステッ
ドネマチック液晶と同様に、シール材を用いてセルを形
成し、注入口から液晶17となる未硬化のネマチック液
晶と、透明樹脂18となる樹脂前駆体(樹脂が硬化する
前の状態、ここでは、例えばモノマーあるいはオリゴマ
ー等の状態の総称として用いる)を封入した後、硬化さ
せることもできる。As a specific manufacturing method, as in the case of the conventional twisted nematic liquid crystal, a cell is formed using a sealing material, and an uncured nematic liquid crystal which becomes liquid crystal 17 from the injection port and a resin precursor which becomes transparent resin 18 are formed. After enclosing a body (a state before the resin is cured, here, for example, a state of a monomer or an oligomer is used as a generic term), it can be cured.
【0077】また、本発明の液晶・樹脂複合体19の場
合、シール材を用いずに、例えば第1透明基板2上に第
1透明電極3、光導電層4、光吸収層5および誘電体多
層膜ミラー6を重ねて密着し、その上に未硬化の前記樹
脂前駆体と液晶17との混合物を塗布し、さらに第2透
明電極8、第1反射防止膜9、第2透明基板10、第2
反射防止膜11を積層後、光照射等により前記樹脂前駆
体を硬化させて、液晶・樹脂複合体19を有する傾斜状
複素誘電率型空間光変調素子1を形成することもでき
る。勿論、その後、周囲にシール材を塗布しても良い。
この製法によれば、単に未硬化の液晶17と、前記樹脂
前駆体との混合物をロールコート、スピンコート、印
刷、ディスペンサーによる塗布等で供給すれば良く、注
入工程が簡単であることから、生産性を大幅に向上させ
ることができる。In the case of the liquid crystal / resin composite 19 of the present invention, for example, the first transparent electrode 3, the photoconductive layer 4, the light absorbing layer 5, and the dielectric material are formed on the first transparent substrate 2 without using a sealing material. The multi-layer mirror 6 is overlaid and adhered, a mixture of the uncured resin precursor and the liquid crystal 17 is applied thereon, and the second transparent electrode 8, the first antireflection film 9, the second transparent substrate 10, Second
After laminating the antireflection film 11, the resin precursor is cured by light irradiation or the like to form the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator 1 having the liquid crystal / resin composite 19. Of course, after that, a sealing material may be applied to the periphery.
According to this manufacturing method, the mixture of the uncured liquid crystal 17 and the resin precursor may be simply supplied by roll coating, spin coating, printing, coating with a dispenser, or the like. Performance can be greatly improved.
【0078】また、これら未硬化の樹脂前駆体と、液晶
17との混合物には、基板間隙制御用のセラミック粒
子、プラスチック粒子、ガラス粒子、ガラス繊維等のス
ペーサ、顔料、色素、粘度調整剤、その他、本発明の性
能に悪影響を与えない添加剤を添加しても良い。The mixture of the uncured resin precursor and the liquid crystal 17 includes spacers such as ceramic particles, plastic particles, glass particles, and glass fibers for controlling the gap between the substrates, pigments, dyes, viscosity modifiers, and the like. In addition, additives that do not adversely affect the performance of the present invention may be added.
【0079】<第2透明基板10の説明>また、第2透
明基板10はこの傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1
の基板となる平板状のガラス基板などによって構成さ
れ、その一面に第1反射防止膜9が積層されるととも
に、その他面に第2反射防止膜11が積層される。<Description of Second Transparent Substrate 10> The second transparent substrate 10 is formed of the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1.
The first anti-reflection film 9 is laminated on one surface thereof, and the second anti-reflection film 11 is laminated on the other surface thereof.
【0080】<第2反射防止膜11の説明>第2反射防
止膜11はSiO2 膜、TiO2 膜、HfO2 膜、Ta
2 O5 膜、ZnS膜、Na2 AlF6 膜、MgF2 膜、
CeF3 膜、ZrO2 膜、CeO2膜によって構成され
る群から選択された1つ以上の膜を積層した多層膜によ
って構成される。<Description of Second Anti-reflection Film 11> The second anti-reflection film 11 is made of a SiO 2 film, a TiO 2 film, a HfO 2 film, or a Ta film.
2 O 5 film, ZnS film, Na 2 AlF 6 film, MgF 2 film,
It is composed of a multilayer film in which one or more films selected from the group consisting of a CeF 3 film, a ZrO 2 film, and a CeO 2 film are laminated.
【0081】<第1反射防止膜9の説明>また、第1反
射防止膜9はSiO2 膜、TiO2 膜、HfO2 膜、T
a2 O5膜、ZnS膜、Na2 AlF6 膜、MgF
2 膜、CeF3 膜、ZrO2 膜、CeO2 膜によって構
成される群から選択された1つ以上の膜を積層した多層
膜によって構成され、その一面に第2透明電極8が積層
される。<Description of First Anti-Reflection Film 9> The first anti-reflection film 9 is made of a SiO 2 film, a TiO 2 film, a HfO 2 film, a T
a 2 O 5 film, ZnS film, Na 2 AlF 6 film, MgF
A multilayer film is formed by laminating one or more films selected from the group consisting of two films, a CeF 3 film, a ZrO 2 film, and a CeO 2 film, and the second transparent electrode 8 is laminated on one surface thereof.
【0082】<第2透明電極8の説明>第2透明電極8
は前記第1反射防止膜9上に、例えばIn2 O3 に5%
のSnを添加して形成した厚さ0.05μmのITO透
明電極膜であり、前記交流電源12から供給される交流
電圧に基づいて前記光変調層7に電界を印加する。<Description of Second Transparent Electrode 8> Second Transparent Electrode 8
On the first antireflection film 9, for example, In 2 O 3 5%
Is an ITO transparent electrode film having a thickness of 0.05 μm formed by adding Sn, and applies an electric field to the light modulation layer 7 based on an AC voltage supplied from the AC power supply 12.
【0083】このように、この第1実施例においては、
光導電層4と、第2透明電極8との間に挿入される層の
中で、光導電層4と、光変調層7との間に挿入される誘
電体多層膜ミラー6の構成要素となっている各層のう
ち、互いに異なる屈折率を持ち、かつ隣接する2つの層
の、光変調層7に近い方の複素誘電率の絶対値が、光導
電層4に近い方の複素誘電率の絶対値よりも、大きくな
らないように、誘電体多層膜ミラー6を構成する各層の
複素誘電率を設定するようにしたので、素子自体の解像
度を大幅に向上させて、素子自体や各光学系を大型化す
ることなく、高精細画像を表示することができ、これに
よって投射型ディスプレィや画像処理装置自体を大型化
することなく、かつ製作コストを増大させることなく、
画像の高精細化を達成することができる。As described above, in the first embodiment,
Among the layers inserted between the photoconductive layer 4 and the second transparent electrode 8, the components of the dielectric multilayer mirror 6 inserted between the photoconductive layer 4 and the light modulating layer 7 Of the two layers having different refractive indices, the absolute value of the complex permittivity of the two adjacent layers closer to the light modulation layer 7 is the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 4. Since the complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror 6 is set so as not to become larger than the absolute value, the resolution of the element itself is greatly improved, and It is possible to display a high-definition image without increasing the size, and without increasing the size of the projection display or the image processing apparatus itself, and without increasing the manufacturing cost.
High definition of an image can be achieved.
【0084】また、この第1実施例においては、第1、
第2反射防止膜9、11を使用するようにしているが、
これら第1、第2反射防止膜9、11のいずれか一方、
あるいは両方を削除しても、この第1実施例と同様な効
果を得ることができる。In the first embodiment, the first,
Although the second antireflection films 9 and 11 are used,
Either one of the first and second antireflection films 9 and 11,
Alternatively, even if both are deleted, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
【0085】また、この第1実施例においては、第2透
明電極8と第2透明基板10との間に、第1反射防止膜
9を配置するようにしているが、第2透明電極8と第1
反射防止膜9とを入れ替えて、第1反射防止膜9と、第
2透明基板10との間に、第2透明電極8を配置するよ
うにしても同様な、効果を得ることができる。Further, in the first embodiment, the first antireflection film 9 is arranged between the second transparent electrode 8 and the second transparent substrate 10, but the second transparent electrode 8 First
The same effect can be obtained by replacing the anti-reflection film 9 and disposing the second transparent electrode 8 between the first anti-reflection film 9 and the second transparent substrate 10.
【0086】《第2実施例の説明》図5は本発明による
傾斜状複素誘電率型空間光変調素子の第2実施例を示す
断面図である。なお、この図において、図1の各部と同
じ部分には、同じ符号が付してある。<< Description of Second Embodiment >> FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0087】<第2実施例の全体構成の説明>この図に
示す傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1が図1に示す
素子と異なる点は、図1に示す傾斜状複素誘電率型空間
光変調素子1から光吸収層5を除き、第1透明基板2
と、第1透明電極3と、光導電層4と、誘電体多層膜ミ
ラー6と、光変調層7と、第2透明電極8と、第1反射
防止膜9と、第2透明基板10と、第2反射防止膜11
とを順次、密着積層して形成したことである。<Explanation of Entire Configuration of Second Embodiment> The point that the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 shown in this figure differs from the element shown in FIG. 1 is that the inclined complex permittivity type spatial light modulator shown in FIG. The first transparent substrate 2 is removed from the spatial light modulator 1 except for the light absorbing layer 5.
, A first transparent electrode 3, a photoconductive layer 4, a dielectric multilayer mirror 6, a light modulation layer 7, a second transparent electrode 8, a first antireflection film 9, a second transparent substrate 10, The second anti-reflection film 11
Are successively adhered and laminated.
【0088】そして、交流電源12によって第1透明電
極3と、第2透明電極8との間に交流電圧を印加した状
態で、第1透明基板2側に書込み光13を入射させるこ
とにより、光導電層4の抵抗値を変化させて光変調層7
に光情報を2次元的に書込み、第2反射防止膜11側に
読み出し光14を入射させることにより、前記光変調層
7に書き込まれている情報を読み出し、これを表示光1
5として外部に出射する。Then, in a state where an AC voltage is applied between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 8 by the AC power supply 12, the writing light 13 is made incident on the first transparent substrate 2 side, thereby The light modulation layer 7 is formed by changing the resistance value of the conductive layer 4.
The optical information is two-dimensionally written on the optical modulation layer 7 and the readout light 14 is made incident on the second antireflection film 11 side, thereby reading out the information written on the light modulation layer 7 and reading the information on the display light 1.
The light is emitted to the outside as 5.
【0089】この場合、この第2実施例の傾斜状複素誘
電率型空間光変調素子1では、光導電層4と、第2透明
電極8との間に挿入される層の中で、光導電層4と、光
変調層7との間に挿入される誘電体多層膜ミラー6の構
成要素となっている各層のうち、互いに異なる屈折率を
持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調層7に近い方の
複素誘電率の絶対値が、光導電層4に近い方の複素誘電
率の絶対値よりも、大きくならないように、誘電体多層
膜ミラー6を構成する各層の複素誘電率が設定される。In this case, in the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 of the second embodiment, the photoconductive layer 4 and the second transparent electrode 8 have a photoconductive layer Of the layers constituting the dielectric multilayer mirror 6 inserted between the layer 4 and the light modulating layer 7, two adjacent light modulating layers having different refractive indices and having different refractive indices. 7 so that the absolute value of the complex permittivity closer to 7 does not become larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 4. Is set.
【0090】このようにしても、上述した第1実施例と
同様に、素子自体の解像度を大幅に向上させて、素子自
体や各光学系を大型化することなく、高精細画像を表示
することができ、これによって投射型ディスプレィや画
像処理装置自体を大型化することなく、かつ製作コスト
を増大させることなく画像の高精細化を達成することが
できる。Even in this case, as in the first embodiment, the resolution of the element itself is greatly improved, and a high-definition image can be displayed without increasing the size of the element itself and each optical system. Accordingly, it is possible to achieve high definition of an image without increasing the size of the projection display or the image processing apparatus itself and without increasing the manufacturing cost.
【0091】また、この第2実施例においては、第1、
第2反射防止膜9、11を使用するようにしているが、
これら第1、第2反射防止膜9、11のいずれか一方、
あるいは両方を削除しても、この第2実施例と同様な効
果を得ることができる。In the second embodiment, the first,
Although the second antireflection films 9 and 11 are used,
Either one of the first and second antireflection films 9 and 11,
Alternatively, even if both are deleted, the same effect as in the second embodiment can be obtained.
【0092】また、この第2実施例においては、光変調
層7と、第1反射防止膜9との間に第2透明電極8を挿
入しているが、第1反射防止膜9と、第2透明電極8と
を入れ替えて、光変調層7と、第2透明電極8との間に
第1反射防止膜9を挿入するようにしても、同様な効果
を得ることができる。In the second embodiment, the second transparent electrode 8 is inserted between the light modulating layer 7 and the first anti-reflection film 9. The same effect can be obtained by replacing the two transparent electrodes 8 and inserting the first antireflection film 9 between the light modulation layer 7 and the second transparent electrode 8.
【0093】《第3実施例の説明》図6は本発明による
傾斜状複素誘電率型空間光変調素子の第3実施例を示す
断面図である。なお、この図において、図1の各部と同
じ部分には、同じ符号が付してある。<< Explanation of Third Embodiment >> FIG. 6 is a sectional view showing a third embodiment of the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0094】<第3実施例の全体構成の説明>この図に
示す傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1が図1に示す
素子と異なる点は、光変調層7として、ネマチック液
晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶およびこれ
らのネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチッ
ク液晶の混合物によって構成される群から選択された1
つ以上の液晶を用いるとともに、誘電体多層膜ミラー6
と光変調層7との間に、液晶分子を配向させる第1配向
層20を設け、さらに前記光変調層7と第2透明電極8
との間に、液晶分子を配向させる第2配向層21を設
け、これら第1透明基板2と、第1透明電極3と、光導
電層4と、光吸収層5と、誘電体多層膜ミラー6と、第
1配向層20と、光変調層7と、第2配向層21と、第
2透明電極8と、第1反射防止膜9と、第2透明基板1
0と、第2反射防止膜11とを順次、密着積層して形成
したことである。<Explanation of Overall Configuration of Third Embodiment> The point that the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 shown in this figure is different from the element shown in FIG. 1 is that the light modulating layer 7 has a nematic liquid crystal, a cholesteric One selected from the group consisting of liquid crystals, smectic liquid crystals and mixtures of these nematic liquid crystals, cholesteric liquid crystals and smectic liquid crystals.
At least one liquid crystal is used and a dielectric multilayer mirror 6 is used.
A first alignment layer 20 for aligning liquid crystal molecules is provided between the light modulating layer 7 and the second transparent electrode 8.
A second alignment layer 21 for aligning liquid crystal molecules is provided between the first transparent substrate 2, the first transparent electrode 3, the photoconductive layer 4, the light absorbing layer 5, and the dielectric multilayer mirror. 6, the first alignment layer 20, the light modulation layer 7, the second alignment layer 21, the second transparent electrode 8, the first antireflection film 9, and the second transparent substrate 1.
0 and the second anti-reflection film 11 are successively adhered and laminated.
【0095】そして、交流電源12によって第1透明電
極3と、第2透明電極8との間に交流電圧を印加した状
態で、第1透明基板2側に書込み光13を入射させるこ
とにより、光導電層4の抵抗値を変化させて光変調層7
に光情報を2次元的に書込み、第2反射防止膜11側に
読み出し光14を入射させることにより、前記光変調層
7に書き込まれている情報を読み出し、これを表示光1
5として外部に出射する。Then, in a state where an AC voltage is applied between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 8 by the AC power supply 12, the writing light 13 is made incident on the first transparent substrate 2 side, thereby The light modulation layer 7 is formed by changing the resistance value of the conductive layer 4.
The optical information is two-dimensionally written on the optical modulation layer 7 and the readout light 14 is made incident on the second antireflection film 11 side, thereby reading out the information written on the light modulation layer 7 and reading the information on the display light 1.
The light is emitted to the outside as 5.
【0096】この場合、この第3実施例の傾斜状複素誘
電率型空間光変調素子1では、光導電層4と、第2透明
電極8との間に挿入される層の中で、光導電層4と、光
変調層7との間に挿入される誘電体多層膜ミラー6の構
成要素となっている各層のうち、互いに異なる屈折率を
持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調層7に近い方の
複素誘電率の絶対値が、光導電層4に近い方の複素誘電
率の絶対値よりも、大きくならないように、誘電体多層
膜ミラー6を構成する各層の複素誘電率が設定される。In this case, in the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator 1 of the third embodiment, the photoconductive layer 4 and the second transparent electrode 8 have a photoconductive layer Of the layers constituting the dielectric multilayer mirror 6 inserted between the layer 4 and the light modulating layer 7, two adjacent light modulating layers having different refractive indices and having different refractive indices. 7 so that the absolute value of the complex permittivity closer to 7 does not become larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 4. Is set.
【0097】このようにしても、上述した第1実施例と
同様に、素子自体の解像度を大幅に向上させて、素子自
体や各光学系を大型化することなく、高精細画像を表示
することができ、これによって投射型ディスプレィや画
像処理装置自体を大型化することなく、かつ製作コスト
を増大させることなく画像の高精細化を達成することが
できる。Even in this case, as in the first embodiment, the resolution of the element itself is greatly improved, and a high-definition image can be displayed without increasing the size of the element itself or each optical system. Accordingly, it is possible to achieve high definition of an image without increasing the size of the projection display or the image processing apparatus itself and without increasing the manufacturing cost.
【0098】また、この第3実施例においては、第1、
第2反射防止膜9、11を使用するようにしているが、
これら第1、第2反射防止膜9、11のいずれか一方、
あるいは両方を削除しても、この第3実施例と同様な効
果を得ることができる。In the third embodiment, the first,
Although the second antireflection films 9 and 11 are used,
Either one of the first and second antireflection films 9 and 11,
Alternatively, even if both are deleted, the same effect as in the third embodiment can be obtained.
【0099】また、この第3実施例においては、光変調
層7と、第1反射防止膜9との間に第2透明電極8を挿
入しているが、第1反射防止膜9と、第2透明電極8と
を入れ替えて、光変調層7と、第2透明電極8との間に
第1反射防止膜9を挿入するようにしても、同様な効果
を得ることができる。In the third embodiment, the second transparent electrode 8 is inserted between the light modulating layer 7 and the first anti-reflection film 9. The same effect can be obtained by replacing the two transparent electrodes 8 and inserting the first antireflection film 9 between the light modulation layer 7 and the second transparent electrode 8.
【0100】《第4実施例の説明》図7は本発明による
傾斜状複素誘電率型空間光変調素子の第4実施例を示す
断面図である。なお、この図において、図1の各部と同
じ部分には、同じ符号が付してある。<< Description of Fourth Embodiment >> FIG. 7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0101】<第4実施例の全体構成の説明>この図に
示す傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1が図1に示す
素子と異なる点は、図1に示す傾斜状複素誘電率型空間
光変調素子1から第1反射防止膜9と、第2透明基板1
0と、第2反射防止膜11とを除くとともに、光変調層
7として、LiNbO3 、LiTaO3 、KDP、DK
DP、ADP、KTP、KNbO3 、Srx Ba1-x N
b2 O6 、GaAs、InP、GaP結晶によって構成
される群から選択された1つ以上の電気光学結晶を用
い、さらに光変調層7と、第2透明電極8との間に反射
防止膜22を挿入し、これら第1透明基板2と、第1透
明電極3と、光導電層4と、光吸収層5と、誘電体多層
膜ミラー6と、光変調層7と、反射防止膜22と、第2
透明電極8とを順次、密着積層して形成したことであ
る。<Description of Overall Configuration of Fourth Embodiment> The inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 shown in this figure differs from the element shown in FIG. 1 in that the inclined complex permittivity type spatial light modulator shown in FIG. From the spatial light modulator 1 to the first antireflection film 9 and the second transparent substrate 1
0 and the second antireflection film 11, and LiNbO 3 , LiTaO 3 , KDP, DK
DP, ADP, KTP, KNbO 3 , Sr x Ba 1-x N
One or more electro-optic crystals selected from the group consisting of b 2 O 6 , GaAs, InP, and GaP crystals are used, and an antireflection film 22 is further provided between the light modulation layer 7 and the second transparent electrode 8. The first transparent substrate 2, the first transparent electrode 3, the photoconductive layer 4, the light absorbing layer 5, the dielectric multilayer mirror 6, the light modulating layer 7, the antireflection film 22, , Second
That is, the transparent electrode 8 and the transparent electrode 8 are successively adhered and laminated.
【0102】そして、交流電源12によって第1透明電
極3と、第2透明電極8との間に交流電圧を印加した状
態で、第1透明基板2側に書込み光13を入射させるこ
とにより、光導電層4の抵抗値を変化させて光変調層7
に光情報を2次元的に書込み、第2透明電極8側に読み
出し光14を入射させることにより、前記光変調層7に
書き込まれている情報を読み出し、これを表示光15と
して外部に出射する。Then, in a state where an AC voltage is applied between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 8 by the AC power supply 12, the writing light 13 is made incident on the first transparent substrate 2 side, thereby The light modulation layer 7 is formed by changing the resistance value of the conductive layer 4.
The information written in the light modulation layer 7 is read out by two-dimensionally writing optical information on the second transparent electrode 8 and the reading light 14 is made incident on the second transparent electrode 8 side, and the read out light is emitted as display light 15 to the outside. .
【0103】この場合、この第4実施例の傾斜状複素誘
電率型空間光変調素子1では、光導電層4と、第2透明
電極8との間に挿入される層の中で、光導電層4と、光
変調層7との間に挿入される誘電体多層膜ミラー6の構
成要素となっている各層のうち、互いに異なる屈折率を
持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調層7に近い方の
複素誘電率の絶対値が、光導電層4に近い方の複素誘電
率の絶対値よりも、大きくならないように、誘電体多層
膜ミラー6を構成する各層の複素誘電率が設定される。In this case, in the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator 1 of the fourth embodiment, the photoconductive layer 4 and the second transparent electrode 8 Of the layers constituting the dielectric multilayer mirror 6 inserted between the layer 4 and the light modulating layer 7, two adjacent light modulating layers having different refractive indices and having different refractive indices. 7 so that the absolute value of the complex permittivity closer to 7 does not become larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 4. Is set.
【0104】このようにしても、上述した第1実施例と
同様に、素子自体の解像度を大幅に向上させて、素子自
体や各光学系を大型化することなく、高精細画像を表示
することができ、これによって投射型ディスプレィや画
像処理装置自体を大型化することなく、かつ製作コスト
を増大させることなく画像の高精細化を達成することが
できる。Even in this case, as in the first embodiment described above, the resolution of the element itself is greatly improved, and a high-definition image can be displayed without increasing the size of the element itself and each optical system. Accordingly, it is possible to achieve high definition of an image without increasing the size of the projection display or the image processing apparatus itself and without increasing the manufacturing cost.
【0105】また、この第4実施例においては、交流電
源12を使用して第1透明電極3と、第2透明電極8と
に交流電圧を印加するようにしているが、交流電源12
に代えて、直流電源を使用し、第1透明電極3と、第2
透明電極8とに直流電圧を印加するようにしても良い。Further, in the fourth embodiment, an AC voltage is applied to the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 8 using the AC power supply 12.
Instead of using a DC power supply, the first transparent electrode 3 and the second
A DC voltage may be applied to the transparent electrode 8.
【0106】《第5実施例の説明》図8は本発明による
傾斜状複素誘電率型空間光変調素子の第5実施例を示す
断面図である。なお、この図において、図1の各部と同
じ部分には、同じ符号が付してある。<< Description of Fifth Embodiment >> FIG. 8 is a sectional view showing a fifth embodiment of the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention. In this figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0107】<第5実施例の全体構成の説明>この図に
示す傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1が図1に示す
素子と異なる点は、図1に示す傾斜状複素誘電率型空間
光変調素子1から第1反射防止膜9を除き、第2透明電
極8と光変調層7との間に反射防止膜23を挿入すると
ともに、第2透明電極8、第2透明基板10および第2
反射防止膜11の形状を大きし、さらに光変調層7とし
て、LiNbO3 、LiTaO3 、KDP、DKDP、
ADP、KTP、KNbO3 、Srx Ba1-x Nb2 O
6 、GaAs、InP、GaP結晶によって構成される
群から選択された1つ以上の電気光学結晶を用い、これ
ら第1透明基板2と、第1透明電極3と、光導電層4
と、光吸収層5と、誘電体多層膜ミラー6と、光変調層
7と、反射防止膜23と、第2透明電極8と、第2透明
基板10と、第2反射防止膜11とを順次、密着積層し
て形成したことである。<Explanation of the Overall Configuration of the Fifth Embodiment> The inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 shown in this figure is different from the element shown in FIG. 1 in that the inclined complex permittivity type spatial light modulator shown in FIG. The first anti-reflection film 9 is removed from the spatial light modulation element 1, an anti-reflection film 23 is inserted between the second transparent electrode 8 and the light modulation layer 7, and the second transparent electrode 8, the second transparent substrate 10, Second
The size of the antireflection film 11 is increased, and as the light modulating layer 7, LiNbO 3 , LiTaO 3 , KDP, DKDP,
ADP, KTP, KNbO 3 , Sr x Ba 1-x Nb 2 O
6 , one or more electro-optic crystals selected from the group consisting of GaAs, InP, and GaP crystals, and the first transparent substrate 2, the first transparent electrode 3, the photoconductive layer 4
, The light absorption layer 5, the dielectric multilayer mirror 6, the light modulation layer 7, the antireflection film 23, the second transparent electrode 8, the second transparent substrate 10, and the second antireflection film 11. That is, they were sequentially formed by close contact lamination.
【0108】そして、交流電源12によって第1透明電
極3と、第2透明電極8との間に交流電圧を印加した状
態で、第1透明基板2側に書込み光13を入射させるこ
とにより、光導電層4の抵抗値を変化させて光変調層7
に光情報を2次元的に書込み、第2反射防止膜11側に
読み出し光14を入射させることにより、前記光変調層
7に書き込まれている情報を読み出し、これを表示光1
5として外部に出射する。Then, the writing light 13 is made incident on the first transparent substrate 2 in a state where an AC voltage is applied between the first transparent electrode 3 and the second transparent electrode 8 by the AC power supply 12, whereby The light modulation layer 7 is formed by changing the resistance value of the conductive layer 4.
The optical information is two-dimensionally written on the optical modulation layer 7 and the readout light 14 is made incident on the second antireflection film 11 side, thereby reading out the information written on the light modulation layer 7 and reading the information on the display light 1.
The light is emitted to the outside as 5.
【0109】この場合、この第5実施例の傾斜状複素誘
電率型空間光変調素子1では、光導電層4と、第2透明
電極8との間に挿入される層の中で、光導電層4と、光
変調層7との間に挿入される誘電体多層膜ミラー6の構
成要素となっている各層のうち、互いに異なる屈折率を
持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調層7に近い方の
複素誘電率の絶対値が、光導電層4に近い方の複素誘電
率の絶対値よりも、大きくならないように、誘電体多層
膜ミラー6を構成する各層の複素誘電率が設定される。In this case, in the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 of the fifth embodiment, the photoconductive layer 4 and the second transparent electrode 8 have a photoconductive layer Of the layers constituting the dielectric multilayer mirror 6 inserted between the layer 4 and the light modulating layer 7, two adjacent light modulating layers having different refractive indices and having different refractive indices. 7 so that the absolute value of the complex permittivity closer to 7 does not become larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 4. Is set.
【0110】このようにしても、上述した第1実施例と
同様に、素子自体の解像度を大幅に向上させて、素子自
体や各光学系を大型化することなく、高精細画像を表示
することができ、これによって投射型ディスプレィや画
像処理装置自体を大型化することなく、かつ製作コスト
を増大させることなく画像の高精細化を達成することが
できる。Also in this case, as in the first embodiment described above, the resolution of the element itself can be greatly improved, and a high-definition image can be displayed without increasing the size of the element itself and each optical system. Accordingly, it is possible to achieve high definition of an image without increasing the size of the projection display or the image processing apparatus itself and without increasing the manufacturing cost.
【0111】また、この第5実施例においては、反射防
止膜23と、第2反射防止膜11とを使用するようにし
ているが、これら反射防止膜23、第2反射防止膜11
のいずれか一方、あるいは両方を削除しても、この第5
実施例と同様な効果を得ることができる。In the fifth embodiment, the anti-reflection film 23 and the second anti-reflection film 11 are used.
Even if one or both are deleted, this fifth
An effect similar to that of the embodiment can be obtained.
【0112】さらに、この第5実施例においては、光変
調層7と、第2透明電極8との間に反射防止膜23を挿
入しているが、反射防止膜23と、第2透明電極8とを
入れ替えて、光変調層7と、反射防止膜23との間に第
2透明電極8を挿入するようにしても、同様な効果を得
ることができる。Further, in the fifth embodiment, the antireflection film 23 is inserted between the light modulating layer 7 and the second transparent electrode 8, but the antireflection film 23 and the second transparent electrode 8 And the same effect can be obtained by inserting the second transparent electrode 8 between the light modulation layer 7 and the antireflection film 23.
【0113】《傾斜状複素誘電率型空間光変調素子の動
作》次に、液晶17の常光屈折率と、透明樹脂18の屈
折率とがほぼ一致し、かつ図2の構成の液晶・樹脂複合
体19を光変調層7とする図1の傾斜状複素誘電率型空
間光変調素子1を例にとり、本発明の傾斜状複素誘電率
型空間変調素子の動作を説明する。<< Operation of Slant Complex Permittivity Type Spatial Light Modulating Element >> Next, the ordinary light refractive index of the liquid crystal 17 and the refractive index of the transparent resin 18 substantially match, and the liquid crystal / resin composite of the structure of FIG. The operation of the inclined complex permittivity type spatial light modulator of the present invention will be described with reference to the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 of FIG.
【0114】まず、書込み光13が無い場合には、傾斜
状複素誘電率型空間光変調素子1に印加される電圧の大
部分が光導電層4に印加され、光変調層7である液晶・
樹脂複合体19に加わる電圧が小さいことから、透明樹
脂18の不規則な壁面に応じて、液晶17の分子が様々
な方向を向く。First, when there is no writing light 13, most of the voltage applied to the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 is applied to the photoconductive layer 4, and the liquid crystal
Since the voltage applied to the resin composite 19 is small, the molecules of the liquid crystal 17 face various directions according to the irregular wall surface of the transparent resin 18.
【0115】このとき、液晶17がこの液晶17を囲む
透明樹脂18の屈折率と異なる屈折率を持つため、読み
出し光14が入射したとき、これが液晶・樹脂複合体1
9の中で散乱される。At this time, since the liquid crystal 17 has a refractive index different from the refractive index of the transparent resin 18 surrounding the liquid crystal 17, when the readout light 14 is incident, this is the liquid crystal / resin composite 1
9 scattered.
【0116】次に、光導電層4側に書込み光13が入射
すると、書込み光13の強度に応じて光導電層4のイン
ピーダンスが減少し、液晶・樹脂複合体19に印加され
る電圧が増大する。そして、前記書込み光13の強度が
十分大きいとき、液晶分子の長軸が電界の印加方向を向
くことから、液晶・樹脂複合体19にほぼ垂直に入射し
た読み出し光14に対し、液晶17の中で、液晶17の
常光屈折率とほぼ同じ屈折率が与えられる。このとき、
液晶17の常光屈折率と、透明樹脂18の屈折率とが極
めて近いため、読み出し光14が散乱されずに、液晶・
樹脂複合体19中を直進し、誘電体多層膜ミラー6で反
射された後、再び液晶・樹脂複合体19を直進した後、
第2透明電極8、第1反射防止膜9、第2透明基板1
0、第2反射防止膜11を透過して傾斜状複素誘電率型
空間光変調素子1の外に出射される。Next, when the writing light 13 enters the photoconductive layer 4 side, the impedance of the photoconductive layer 4 decreases according to the intensity of the writing light 13 and the voltage applied to the liquid crystal / resin composite 19 increases. I do. When the intensity of the writing light 13 is sufficiently large, the long axis of the liquid crystal molecules is oriented in the direction of application of the electric field. Thus, a refractive index substantially equal to the ordinary light refractive index of the liquid crystal 17 is given. At this time,
Since the ordinary light refractive index of the liquid crystal 17 and the refractive index of the transparent resin 18 are extremely close, the reading light 14 is not scattered,
After going straight through the resin composite 19 and being reflected by the dielectric multilayer mirror 6, going straight again through the liquid crystal / resin composite 19,
Second transparent electrode 8, first antireflection film 9, second transparent substrate 1
0, the light passes through the second antireflection film 11 and is emitted outside the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1.
【0117】《傾斜状複素誘電率型空間光変調素子の使
用例》このように、本発明による傾斜状複素誘電率型空
間光変調素子1は書込み光13の強度に応じて、読み出
し光14を散乱あるいは直進させるようにしているの
で、図9に示す如く傾斜状複素誘電率型空間光変調素子
1と、レンズ25と、アパーチャ26とを組み合わせ、
散乱光をアパーチャ26で遮断すれば、波長変換対象と
なる画像や2次元パターンを含む書込み光13を傾斜状
複素誘電率型空間光変調素子1の一面側に入射させなが
ら、前記書込み光13の波長と異なる波長を持つ読み出
し光14を前記傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1の
他面側に入射させることにより、前記書込み光13に含
まれている画像や2次元のデータパターンを読み出し光
14の波長に変換して、これを高いコントラスト比で表
示することができる。<< Example of Use of Slant Complex Permittivity Type Spatial Light Modulator >> As described above, the slope complex permittivity type spatial light modulator 1 according to the present invention controls the reading light 14 in accordance with the intensity of the writing light 13. Since the light is made to scatter or go straight, the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1, the lens 25, and the aperture 26 are combined as shown in FIG.
When the scattered light is blocked by the aperture 26, the writing light 13 including the image or the two-dimensional pattern to be wavelength-converted is made incident on one surface side of the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 while the writing light 13 An image and a two-dimensional data pattern included in the writing light 13 are read by causing a reading light 14 having a wavelength different from the wavelength to be incident on the other surface side of the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1. It can be converted into the wavelength of the light 14 and displayed with a high contrast ratio.
【0118】《傾斜状複素誘電率型空間光変調素子の試
作例》次に、光導電層4として厚さ0.25mmのBi
12SiO20結晶板を用い、光吸収層5として厚さ1.3
μmのダイヤモンドライクカーボン膜を用い、誘電体多
層膜ミラー6としてTiO2 膜とSiO2 膜とを交互に
17層重ねた厚さ1.3μmの多層膜を用い、また光変
調層7で使用される液晶・樹脂複合体19として表4に
示す特性のネマチック液晶と、表5に示す特性の透明樹
脂前駆体とを1:1の重量比で混合した厚さ10μmの
複合膜を用い、第1透明電極3および第2透明電極8と
してIn2 O3 に5%のSnを添加した厚さ0.05μ
mのITO透明電極膜を用い、さらに第1反射防止膜9
としてMgF2 膜を用い、第2反射防止膜11としてC
eF3 膜およびZrO2 膜、MgF2 膜を用いた傾斜状
複素誘電率型空間光変調素子1を例にとって、その作製
方法を詳細に述べる。<< Prototype Example of Slant Complex Permittivity Type Spatial Light Modulator >> Next, as the photoconductive layer 4, Bi having a thickness of 0.25 mm was used.
Using a 12 SiO 20 crystal plate, the light absorbing layer 5 has a thickness of 1.3.
A 1.3 μm thick multilayer film in which 17 layers of a TiO 2 film and a SiO 2 film are alternately stacked as a dielectric multilayer mirror 6 using a diamond-like carbon film having a thickness of μm, and used as a light modulating layer 7. As a liquid crystal / resin composite 19, a 10 μm thick composite film in which a nematic liquid crystal having the characteristics shown in Table 4 and a transparent resin precursor having the characteristics shown in Table 5 were mixed at a weight ratio of 1: 1 was used. The thickness of 0.05 μm obtained by adding 5% of Sn to In 2 O 3 as the transparent electrode 3 and the second transparent electrode 8.
m ITO transparent electrode film, and a first anti-reflection film 9
As the second antireflection film 11 using an MgF 2 film
The method of manufacturing the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 using an eF 3 film, a ZrO 2 film, and a MgF 2 film will be described in detail.
【0119】[0119]
【表4】 [Table 4]
【表5】 まず、Bi12SiO20結晶から適当な厚さのウェハーを
切り出し、これを0.25mmの厚さに光学研磨して光
導電層4とした後、この光導電層4の一方の表面に厚さ
0.05μmのITO透明電極を蒸着して第1透明電極
3を形成する。[Table 5] First, a wafer having an appropriate thickness is cut out from a Bi 12 SiO 20 crystal, and the wafer is optically polished to a thickness of 0.25 mm to form a photoconductive layer 4. A first transparent electrode 3 is formed by depositing a 0.05 μm ITO transparent electrode.
【0120】次に、メタンガスを原料としてプラズマC
VD法によりBi12SiO20結晶の他の表面に厚さ1.
3μmのダイヤモンドライクカーボン膜を形成してこれ
を光吸収層5とする。このとき得られたダイヤモンドラ
イクカーボン膜は、波長450nmの光に対して0.0
2%の透過率を示し、また、その比抵抗は2.2×10
8 Ωcmであった。Next, the plasma C was produced using methane gas as a raw material.
VD method is applied to the other surface of the Bi 12 SiO 20 crystal.
A 3 μm diamond-like carbon film is formed and used as a light absorbing layer 5. The diamond-like carbon film obtained at this time has a wavelength of
It shows a transmittance of 2% and a specific resistance of 2.2 × 10
It was 8 Ωcm.
【0121】次に、イオンビームアシスト(IAD)法
を用いて前記ダイヤモンドライクカーボン膜上に、Ti
O2 膜と、SiO2 膜とを交互に17層積層して厚さ
1.3μmの誘電体多層膜ミラー6を形成する。この場
合、IAD法は電子ビーム蒸着中において、蒸着膜を形
成する基板上に低エネルギーの酸素イオンを照射する成
膜法であり、低温で高屈折率・低光吸収特性を持つ薄膜
を作成することができる。そして、この誘電体多層膜ミ
ラー6を形成している最中において、基板に照射する酸
素イオンビームのエネルギーを変えることにより、誘電
体多層膜ミラー6の比抵抗の制御して、これを所望の値
にする。Next, Ti is applied to the diamond-like carbon film by ion beam assist (IAD).
Seventeen layers of O 2 films and SiO 2 films are alternately laminated to form a dielectric multilayer mirror 6 having a thickness of 1.3 μm. In this case, the IAD method is a film forming method in which low-energy oxygen ions are irradiated onto a substrate on which a deposited film is formed during electron beam vapor deposition, and a thin film having a high refractive index and a low light absorption characteristic is formed at a low temperature. be able to. While the dielectric multilayer mirror 6 is being formed, the specific resistance of the dielectric multilayer mirror 6 is controlled by changing the energy of the oxygen ion beam applied to the substrate so as to achieve a desired value. Value.
【0122】これによって、誘電体多層膜ミラー6を構
成するTiO2 膜の層とSiO2 膜の層において、光変
調層7に近い層の複素誘電率の絶対値が光導電層4に近
い層の複素誘電率の絶対値よりも大きくならないよう
に、各層毎にその比抵抗が制御される。As a result, in the TiO 2 film layer and the SiO 2 film layer constituting the dielectric multilayer mirror 6, the absolute value of the complex permittivity of the layer close to the light modulation layer 7 is close to that of the photoconductive layer 4. The specific resistance of each layer is controlled so that it does not become larger than the absolute value of the complex permittivity of.
【0123】上記の方法により、得られた誘電体多層膜
ミラー6は、波長500〜590nmの光に対して、9
8%以上の高反射率を示すとともに、傾斜状複素誘電率
型空間光変調素子1の駆動電圧の周波数fが100Hz
のとき、表6および表7に示すような比抵抗と、複素比
誘電率の絶対値|εZCT |、|εZCS |とを持ってい
た。ただし、|εZCT |は誘電体多層膜ミラー6を構成
するTiO2 膜の絶対値であり、また|εZCS |は誘電
体多層膜ミラー6を構成するSiO2 膜の絶対値であ
る。また、層番号は誘電体多層膜ミラー6の構成要素で
ある9層のTiO2膜と、8層のSiO2 膜に付けられ
た番号であり、光変調層7を構成する液晶・樹脂複合体
19に接するTiO2 膜を第1層、このTiO2 膜に接
するSiO2膜を第2層、さらにこのSiO2 膜に接す
るTiO2 膜を第3層というように、TiO2 膜に奇数
番号が付けられ、SiO2 膜に偶数番号が付けられてい
る。The dielectric multilayer mirror 6 obtained by the above-described method is capable of transmitting 9 to the light having a wavelength of 500 to 590 nm.
It shows a high reflectance of 8% or more, and the frequency f of the driving voltage of the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 is 100 Hz.
In this case, the samples had specific resistances as shown in Tables 6 and 7, and absolute values of complex relative permittivity | ε ZCT | and | ε ZCS |. Here, | ε ZCT | is the absolute value of the TiO 2 film constituting the dielectric multilayer mirror 6, and | ε ZCS | is the absolute value of the SiO 2 film constituting the dielectric multilayer mirror 6. The layer numbers are numbers assigned to the nine-layer TiO 2 film and the eight-layer SiO 2 film, which are constituent elements of the dielectric multilayer mirror 6. the TiO 2 film in contact with the 19 first layer, the SiO 2 film in contact with the TiO 2 film second layer, a TiO 2 film in contact with the SiO 2 film and so third layer further odd number TiO 2 film The even numbers are given to the SiO 2 films.
【0124】[0124]
【表6】 [Table 6]
【表7】 これら表6および表7に示す如く、誘電体多層膜ミラー
6を構成するTiO2膜およびSiO2 膜は、各層に付
けられた番号が大きいほど、複素比誘電率の絶対値が大
きくなっており、本発明による傾斜状複素誘電率型空間
光変調素子1の「光導電層4と、第2透明電極8との間
に挿入される層の中で、光導電層4と、光変調層7との
間に挿入される誘電体多層膜ミラー6の構成要素となっ
ている各層のうち、互いに異なる屈折率を持ち、かつ隣
接する2つの層の、光変調層7に近い方の複素誘電率の
絶対値が、光導電層4に近い方の複素誘電率の絶対値よ
りも、大きくならないように、誘電体多層膜ミラー6を
構成する各層の複素誘電率を設定する」という条件を満
たしている。[Table 7] As shown in Tables 6 and 7, the absolute value of the complex relative permittivity of the TiO 2 film and the SiO 2 film constituting the dielectric multilayer mirror 6 increases as the number assigned to each layer increases. In the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 according to the present invention, “the photoconductive layer 4 and the light modulating layer 7 among the layers inserted between the photoconductive layer 4 and the second transparent electrode 8”. Of the two constituent layers of the dielectric multilayer mirror 6 inserted between the two layers have different refractive indices, and the complex permittivity of the two adjacent layers closer to the light modulating layer 7 Is set so that the absolute value of the complex dielectric constant of the dielectric multilayer mirror 6 is not larger than the absolute value of the complex dielectric constant closer to the photoconductive layer 4 ". I have.
【0125】次いで、第2透明基板10となるガラス基
板の前記光変調層7が積層される側に、電子ビーム蒸着
法によってMgF2 膜を形成してこれを第1反射防止膜
9とするとともに、前記ガラス基板の他方の面に、電子
ビーム蒸着法によってCeF3 膜、ZrO2 膜およびM
gF2 膜を形成してこれを第2反射防止膜11とした
後、前記第1反射防止膜9上に、In2 O3 に5%のS
nを添加した厚さ0.05μmのITO層を形成してこ
れを第2透明電極8とする。Next, an MgF 2 film is formed on the glass substrate serving as the second transparent substrate 10 on the side on which the light modulation layer 7 is laminated by an electron beam evaporation method, and this is used as a first anti-reflection film 9. A CeF 3 film, a ZrO 2 film and a Mn film on the other surface of the glass substrate by electron beam evaporation.
After forming a gF 2 film to form a second anti-reflection film 11, 5% of S 2 is added to In 2 O 3 on the first anti-reflection film 9.
A 0.05 μm-thick ITO layer to which n is added is formed and used as a second transparent electrode 8.
【0126】次に、表4に示す特性のネマチック液晶
と、表5に示す特性の透明樹脂前駆体とを1:1の重量
比で混合し、直径10μmのスペーサ球を適当量だけ加
えた後、この混合液を前記誘電体多層膜ミラー6と、前
記第1反射防止膜9、第2透明電極8および第2反射防
止膜11が積層されたガラス基板(第2透明基板10)
とで挟み、これに波長365nm、光強度20mW/c
m2 の紫外線を照射して厚さ10μm、比抵抗2×10
10Ωcmの液晶・樹脂複合体19(光変調層7)を形成
して傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1を製作した。Next, a nematic liquid crystal having the characteristics shown in Table 4 and a transparent resin precursor having the characteristics shown in Table 5 were mixed at a weight ratio of 1: 1 and an appropriate amount of spacer spheres having a diameter of 10 μm was added. This mixed liquid is applied to a glass substrate (second transparent substrate 10) on which the dielectric multilayer mirror 6, the first antireflection film 9, the second transparent electrode 8, and the second antireflection film 11 are laminated.
With a wavelength of 365 nm and a light intensity of 20 mW / c.
Irradiation with ultraviolet rays of m 2 , thickness 10 μm, specific resistance 2 × 10
By forming a liquid crystal / resin composite 19 (light modulation layer 7) of 10 Ωcm, the inclined complex permittivity type spatial light modulation element 1 was manufactured.
【0127】《傾斜状複素誘電率型空間光変調素子の画
像特性例》そして、上述したプロセスで作成された本発
明による傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1の性能
と、従来の空間光変調素子の性能とを比較するため、各
々、3個ずつの空間光変調素子を作製して、本発明によ
る傾斜状複素誘電率型空間光変調素子1の性能と、従来
の空間光変調素子の性能とを評価した。<< Example of Image Characteristics of Gradient Complex Permittivity Type Spatial Light Modulator >> The performance of the gradient complex permittivity type spatial light modulator 1 according to the present invention prepared by the above-described process and the conventional spatial light In order to compare the performance of the modulator, three spatial light modulators were manufactured, and the performance of the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 according to the present invention was compared with that of the conventional spatial light modulator. The performance was evaluated.
【0128】第1群は、第1透明電極3としてIn2 O
3 に5%のSnを添加した厚さ0.05μmのITO膜
を用い、光導電層4として厚さ0.25mmのBi12S
iO20結晶板を用い、光吸収層5として厚さ1.3μ
m、比抵抗2.2×108 Ωcmのダイヤモンドライク
カーボン膜を用い、誘電体多層膜ミラー6としてIAD
法で作製したTiO2 膜とSiO2 膜とを交互に17層
だけ重ねた厚さ1.3μmの多層膜を用い、また光変調
層7となる液晶・樹脂複合体19として表4に示すネマ
チック液晶と、表5に示す透明樹脂前駆体とを1:1の
重量比で混合した厚さ10μmの液晶・樹脂複合膜を用
い、第2透明電極8としてIn2 O3 に5%のSnを添
加した厚さ0.05μmのITO膜を用い、さらに第1
反射防止膜9としてMgF2 膜を用い、第2反射防止膜
11としてCeF3 膜、ZrO2 膜およびMgF2 膜を
用いた、本発明による傾斜状複素誘電率型空間光変調素
子1となる空間光変調素子である。この場合、この第1
群に属する各空間光変調素子は、素子毎に、誘電体多層
膜ミラー6の比抵抗が異なる以外、どの素子も同じく構
成されている。The first group includes In 2 O as the first transparent electrode 3.
3 is a 0.05 μm thick ITO film in which 5% Sn is added, and the photoconductive layer 4 is a 0.25 mm thick Bi 12 S
Using an iO 20 crystal plate, the light absorbing layer 5 was 1.3 μm thick.
m, a diamond-like carbon film having a specific resistance of 2.2 × 10 8 Ωcm, and an IAD as the dielectric multilayer mirror 6.
A 1.3 μm-thick multilayer film in which 17 layers of a TiO 2 film and a SiO 2 film alternately formed by the method are used, and the nematic shown in Table 4 is used as a liquid crystal / resin composite 19 to be the light modulating layer 7. A liquid crystal / resin composite film having a thickness of 10 μm obtained by mixing a liquid crystal and a transparent resin precursor shown in Table 5 at a weight ratio of 1: 1 was used. As the second transparent electrode 8, 5% of Sn was contained in In 2 O 3. Using the added 0.05 μm thick ITO film, the first
A space which becomes the inclined complex dielectric constant type spatial light modulator 1 according to the present invention using an MgF 2 film as the anti-reflection film 9 and a CeF 3 film, a ZrO 2 film and an MgF 2 film as the second anti-reflection film 11. It is a light modulation element. In this case, this first
Each of the spatial light modulation elements belonging to the group has the same configuration except that the specific resistance of the dielectric multilayer mirror 6 is different for each element.
【0129】そして、この第1群に属する第1、第2、
第3の空間光変調素子の誘電体多層膜ミラー6を構成す
る9層のTiO2 膜および8層のSiO2 膜は、それぞ
れ表6、7、表8、9、表10、11に示すように、種
々の比抵抗と、複素比誘電率の絶対値|εZCT |、|ε
ZCS |(f=100Hzの値)とを持っている。ただ
し、|εZCT |はTiO2 膜(奇数番号を持つ層)の複
素比誘電率の絶対値であり、|εZCS |はSiO2 膜
(偶数番号を持つ層)の複素比誘電率の絶対値である。The first, second, and third groups belonging to the first group
The nine-layer TiO 2 film and the eight-layer SiO 2 film constituting the dielectric multilayer mirror 6 of the third spatial light modulator are shown in Tables 6, 7, 8, 9, 9, and 11, respectively. In addition, various specific resistances and absolute values of complex relative permittivity | ε ZCT |, | ε
ZCS | have a (f = 100Hz of value) and. Here, | ε ZCT | is the absolute value of the complex relative permittivity of the TiO 2 film (the layer having an odd number), and | ε ZCS | is the absolute value of the complex relative permittivity of the SiO 2 film (the layer having an even number). Value.
【0130】[0130]
【表8】 [Table 8]
【表9】 [Table 9]
【表10】 [Table 10]
【表11】 これらの表6、7、表8、9、表10、11から明らか
なように、本発明による傾斜状複素誘電率型空間光変調
素子1となる空間光変調素子は、光変調層7を構成する
液晶・樹脂複合体層に最も近いTiO2 膜が最も小さい
複素比誘電率の絶対値|εZCT |を持ち、光導電層4に
最も近いTiO2 膜が最も大きい複素比誘電率の絶対値
|εZCT |を持つように、製作されている。[Table 11] As is clear from Tables 6, 7, 8, 9 and 10, 11, the spatial light modulator which becomes the inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 according to the present invention comprises the light modulating layer 7. The TiO 2 film closest to the liquid crystal / resin composite layer has the smallest absolute value of complex relative permittivity | ε ZCT |, and the TiO 2 film closest to the photoconductive layer 4 has the largest absolute value of complex relative permittivity. It is manufactured to have | ε ZCT |.
【0131】一方、第2群に属する各空間光変調素子
は、第1群に属する各空間光変調素子に比べて、誘電体
多層膜ミラー6の電気的特性だけが異なる従来の空間光
変調素子である。On the other hand, the spatial light modulators belonging to the second group are different from the spatial light modulators belonging to the first group only in the conventional spatial light modulators which differ only in the electrical characteristics of the dielectric multilayer mirror 6. It is.
【0132】すなわち、第2群に属する第1、第2、第
3の空間光変調素子の誘電体多層膜ミラー6を構成する
9層のTiO2 膜および8層のSiO2 膜は、層番号に
依存しない一定の比抵抗を有し、これらの各薄膜で構成
された誘電体多層膜ミラー6が表12に示すような比抵
抗ρM を持っている。That is, the nine-layer TiO 2 film and the eight-layer SiO 2 film constituting the dielectric multilayer mirror 6 of the first, second and third spatial light modulators belonging to the second group are layer numbers. , And the dielectric multilayer mirror 6 composed of these thin films has a specific resistance ρ M as shown in Table 12.
【0133】[0133]
【表12】 そして、これらの空間光変調素子を、図10に示す光学
系30内に設置してその画像特性を測定した。[Table 12] Then, these spatial light modulators were installed in the optical system 30 shown in FIG. 10, and their image characteristics were measured.
【0134】この光学系30では、キセノンランプ31
および反射鏡32で構成される書込み用光源33によっ
て書込み光13を生成し、紫外線カットフィルタ34、
赤外線カットフィルタ35、400〜500nmの透過
帯域を持つカラーフィルタ36によって前記書込み光1
3を青色光に変換するとともに、レンズ37によって前
記青色光を並行光線にした後、これを解像度評価用パタ
ーン38に照射させ、レンズ39によって前記解像度評
価用パターン38を透過した書込み光(画像を含む青色
光)13を、80V(実効値)の電圧値および300H
zの繰り返し周波数を持つ矩形波電圧(交流電圧)が印
加されている測定用の空間光変調素子上に結像させる。In this optical system 30, a xenon lamp 31
And a writing light source 33 generated by a writing light source 33 composed of a reflecting mirror 32, and an ultraviolet cut filter 34,
An infrared cut filter 35, a color filter 36 having a transmission band of 400 to 500 nm,
3 is converted into blue light, and the blue light is converted into parallel light by a lens 37. Then, the parallel light is applied to a pattern 38 for resolution evaluation. Blue light) 13 at a voltage value of 80 V (effective value) and 300H
An image is formed on a spatial light modulator for measurement to which a rectangular wave voltage (AC voltage) having a repetition frequency of z is applied.
【0135】このとき、解像度評価用パターン38とし
て、USAF1951解像度チャートを使用し、レンズ
39を通して空間光変調素子の位置に結像したとき、1
00lp/mmまで認識することができた。At this time, when a USAF1951 resolution chart is used as the resolution evaluation pattern 38 and an image is formed at the position of the spatial light modulator through the lens 39, 1
Recognition was possible up to 00 lp / mm.
【0136】一方、キセノンランプ45および反射鏡4
6で構成される読み出し用光源47によって読み出し光
14を生成し、紫外線カットフィルタ48、赤外線カッ
トフィルタ49、500〜590nmの透過帯域を持つ
カラーフィルタ50によって前記読み出し光14を緑色
光に変換するとともに、レンズ51によって前記緑色光
を集光させながら、反射鏡52によって光路変更した
後、レンズ53によって前記読み出し光(緑色光)を空
間光変調素子に照射させる。On the other hand, the xenon lamp 45 and the reflecting mirror 4
The read light 14 is generated by a read light source 47 composed of a light source 6, and the read light 14 is converted into green light by an ultraviolet cut filter 48, an infrared cut filter 49, and a color filter 50 having a transmission band of 500 to 590 nm. After the light path is changed by the reflecting mirror 52 while the green light is condensed by the lens 51, the spatial light modulator is irradiated with the readout light (green light) by the lens 53.
【0137】そして、レンズ53によってこの空間光変
調素子からの表示光15を取込み、これを集光させなが
ら、アパーチャ54によって前記表示光15に含まれて
いる散乱光を遮断し、表示画像のコントラスト比を向上
させた後、レンズ55によってスクリーン56上に対角
長2mのサイズに拡大投射させる。Then, the display light 15 from the spatial light modulator is taken in by the lens 53 and the scattered light contained in the display light 15 is cut off by the aperture 54 while condensing the light. After the ratio has been improved, the image is enlarged and projected onto the screen 56 by the lens 55 to have a diagonal length of 2 m.
【0138】以上述べた手順で、第1群に属する各空間
光変調素子の解像度と、第2群に属する各空間光変調素
子の解像度とを測定したところ、第1群の各空間光変調
素子について、表13に示す解像度特性を得ることがで
き、また第2群の各空間光変調素子について、表12に
示す解像度特性を得ることができた。The resolution of each of the spatial light modulators belonging to the first group and the resolution of each of the spatial light modulators belonging to the second group were measured by the procedure described above. , The resolution characteristics shown in Table 13 could be obtained, and the resolution characteristics shown in Table 12 could be obtained for each of the second group of spatial light modulators.
【0139】[0139]
【表13】 これら表12および表13から明らかなように、光導電
層4と、光変調層7との間に挿入される誘電体多層膜ミ
ラー6の構成要素となっている各層のうち、互いに異な
る屈折率を持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調層7
に近い方の複素誘電率の絶対値が、光導電層4に近い方
の複素誘電率の絶対値よりも、大きくならないように、
誘電体多層膜ミラー6を構成する各層の複素誘電率を設
定するようにした本発明による傾斜状複素誘電率型空間
光変調素子1では、高い解像度を示すが、この設定以外
の複素比誘電率の絶対値を持つ誘電体層膜ミラー6で構
成された従来の空間光変調素子では、低い解像度にな
る。[Table 13] As is clear from Tables 12 and 13, among the layers constituting the dielectric multilayer mirror 6 inserted between the photoconductive layer 4 and the light modulating layer 7, different refractive indices are used. And two adjacent light modulation layers 7
The absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 4 is not larger than the absolute value of the complex permittivity closer to the photoconductive layer 4.
The inclined complex permittivity type spatial light modulator 1 according to the present invention, in which the complex permittivity of each layer constituting the dielectric multilayer mirror 6 is set, shows a high resolution. In the conventional spatial light modulator composed of the dielectric layer film mirror 6 having an absolute value of, the resolution is low.
【0140】[0140]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項1、2、3では、素子自体の解像度を大幅に向上さ
せて、素子自体や各光学系を大型化することなく、高精
細画像を表示することができ、これによって投射型ディ
スプレィや画像処理装置自体を大型化することなく、か
つ製作コストを増大させることなく画像の高精細化を達
成することができる。また、請求項4〜13では、素子
を構成する各要素を特定することにより、現存する材料
によって請求項1、2、3に示す効果を得ることができ
る。As described above, according to the present invention, in the first, second and third aspects, the resolution of the element itself is greatly improved, and the resolution of the element itself and each optical system can be increased without increasing the size. A high-definition image can be displayed, whereby high-definition of an image can be achieved without increasing the size of the projection display or the image processing apparatus itself and without increasing the manufacturing cost. Further, in claims 4 to 13, by specifying each element constituting the element, the effects described in claims 1, 2, and 3 can be obtained by existing materials.
【図1】本発明による傾斜状複素誘電率型空間光変調素
子の第1実施例を示す構造図である。FIG. 1 is a structural view showing a first embodiment of an inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention.
【図2】図1に示す光変調層を構成する液晶・樹脂複合
体の一例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a liquid crystal / resin composite constituting the light modulation layer shown in FIG.
【図3】図1に示す光変調層を構成する液晶・樹脂複合
体の他の例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing another example of the liquid crystal / resin composite constituting the light modulation layer shown in FIG.
【図4】図1に示す光変調層を構成する液晶・樹脂複合
体の他の例を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing another example of the liquid crystal / resin composite constituting the light modulation layer shown in FIG.
【図5】本発明による傾斜状複素誘電率型空間光変調素
子の第2実施例を示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view showing a second embodiment of the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention.
【図6】本発明による傾斜状複素誘電率型空間光変調素
子の第3実施例を示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view showing a third embodiment of an inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention.
【図7】本発明による傾斜状複素誘電率型空間光変調素
子の第4実施例を示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a fourth embodiment of the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention.
【図8】本発明による傾斜状複素誘電率型空間光変調素
子の第5実施例を示す断面図である。FIG. 8 is a sectional view showing a fifth embodiment of an inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention.
【図9】本発明による傾斜状複素誘電率型空間光変調素
子の使用例を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing an example of use of the inclined complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention.
【図10】本発明による傾斜状複素誘電率型空間光変調
素子を含む複数の複素比誘電率の絶対値を持つ空間光変
調素子の画像特性を測定するときの光学系を示す構成図
である。FIG. 10 is a configuration diagram showing an optical system when measuring image characteristics of a plurality of spatial light modulators having an absolute value of a complex relative permittivity including a tilted complex permittivity type spatial light modulator according to the present invention. .
【図11】従来から知られている空間光変調素子の一例
を示す断面図である。FIG. 11 is a sectional view showing an example of a conventionally known spatial light modulator.
1 傾斜状複素誘電率型空間光変調素子 2 第1透明基板 3 第1透明電極 4 光導電層 5 光吸収層 6 誘電体多層膜ミラー 7 光変調層 8 第2透明電極 9 第1反射防止膜 10 第2透明基板 11 第2反射防止膜 12 交流電源 13 書込み光 14 読み出し光 15 表示光 17 液晶 18 透明樹脂 19 液晶・樹脂複合体 Reference Signs List 1 inclined complex permittivity type spatial light modulator 2 first transparent substrate 3 first transparent electrode 4 photoconductive layer 5 light absorption layer 6 dielectric multilayer mirror 7 light modulation layer 8 second transparent electrode 9 first antireflection film DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 2nd transparent substrate 11 2nd antireflection film 12 AC power supply 13 Writing light 14 Readout light 15 Display light 17 Liquid crystal 18 Transparent resin 19 Liquid crystal / resin composite
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−3693(JP,A) 特開 平4−141629(JP,A) 特開 平4−130420(JP,A) 特開 平3−217825(JP,A) 特表 平2−501334(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/135 G02F 1/03 G02F 1/1333 G02B 5/08 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-6-3693 (JP, A) JP-A-4-141629 (JP, A) JP-A-4-130420 (JP, A) JP-A-3-130 217825 (JP, A) Table 2-2-1334 (JP, A) (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB name) G02F 1/135 G02F 1/03 G02F 1/1333 G02B 5/08
Claims (13)
電体多層膜ミラー、光変調層および第2透明電極を積層
して形成され、前記第1透明電極と前記第2透明電極と
の間に繰り返し電圧を印加しながら、前記第1透明電極
側から入射された書込み光に基づき、前記光導電層のイ
ンピーダンスを変化させて前記光変調層の状態を変化さ
せ、前記第2透明電極側から入射された読み出し光を前
記光変調層によって2次元的に変調しながら、誘電体多
層膜ミラーによって反射して前記第2透明電極側から出
射させる空間光変調素子において、 前記光導電層と、光変調層との間に挿入される誘電体多
層膜ミラーの構成要素となっている各層のうち、互いに
異なる屈折率を持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調
層に近い方の複素誘電率の絶対値が、光導電層に近い方
の複素誘電率の絶対値よりも、大きくならないように、
誘電体多層膜ミラーを構成する各層の複素誘電率を設定
する、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。1. A first transparent electrode, a photoconductive layer, a light absorbing layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulating layer, and a second transparent electrode are laminated to form the first transparent electrode and the second transparent electrode. While repeatedly applying a voltage between the second transparent electrode and the second transparent electrode, the impedance of the photoconductive layer is changed based on the writing light incident from the first transparent electrode side to change the state of the light modulation layer. A spatial light modulating element for two-dimensionally modulating the read light incident from the electrode side by the light modulating layer and reflecting the light by a dielectric multilayer mirror to emit the light from the second transparent electrode side; And the respective layers constituting the dielectric multilayer mirror inserted between the light modulating layer and the light modulating layer, the two adjacent layers having different refractive indexes and being closer to the light modulating layer. The absolute value of the complex permittivity is Than the absolute value of the closer complex permittivity of the conductive layer, so as not to increase,
An inclined complex permittivity-type spatial light modulation device, wherein a complex permittivity of each layer constituting a dielectric multilayer mirror is set.
ミラー、光変調層および第2透明電極を積層して形成さ
れ、前記第1透明電極と前記第2透明電極との間に繰り
返し電圧を印加しながら、前記第1透明電極側から入射
された書込み光に基づき、前記光導電層のインピーダン
スを変化させて前記光変調層の状態を変化させ、前記第
2透明電極側から入射された読み出し光を前記光変調層
によって2次元的に変調しながら、誘電体多層膜ミラー
によって反射して前記第2透明電極側から出射させる空
間光変調素子において、 前記光導電層と、光変調層との間に挿入される誘電体多
層膜ミラーの構成要素となっている各層のうち、互いに
異なる屈折率を持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調
層に近い方の複素誘電率の絶対値が、光導電層に近い方
の複素誘電率の絶対値よりも、大きくならないように、
誘電体多層膜ミラーを構成する各層の複素誘電率を設定
する、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。2. A first transparent electrode, a photoconductive layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulating layer and a second transparent electrode are laminated and formed between the first transparent electrode and the second transparent electrode. While repeatedly applying a voltage, based on the writing light incident from the first transparent electrode side, the impedance of the photoconductive layer is changed to change the state of the light modulation layer, and the incident light is incident from the second transparent electrode side. A spatial light modulator that reflects the read-out light two-dimensionally by the light modulation layer, reflects the light by a dielectric multilayer mirror, and emits the light from the second transparent electrode side; Among the layers constituting the dielectric multilayer mirror inserted between the two layers, the layers having different refractive indices and having a complex dielectric constant closer to the light modulating layer between two adjacent layers. Absolute value is applied to the photoconductive layer Than the absolute value of the stomach the way the complex dielectric constant of, so as not to become larger,
An inclined complex permittivity-type spatial light modulation device, wherein a complex permittivity of each layer constituting a dielectric multilayer mirror is set.
ミラー、光変調層および第2透明電極を持ち、前記光導
電層と、前記第2透明電極との間に、少なくとも2つ以
上の透明な層、もしくは不透明な層を有し、前記第1透
明電極と前記第2透明電極との間に繰り返し電圧を印加
しながら、前記第1透明電極側から入射された書込み光
に基づき、前記光導電層のインピーダンスを変化させて
前記光変調層の状態を変化させ、前記第2透明電極側か
ら入射された読み出し光を前記光変調層によって2次元
的に変調し、出射させる空間光変調素子において、 前記光導電層と、光変調層との間に挿入される誘電体多
層膜ミラーの構成要素となっている各層のうち、互いに
異なる屈折率を持ち、かつ隣接する2つの層の、光変調
層に近い方の複素誘電率の絶対値が、光導電層に近い方
の複素誘電率の絶対値よりも、大きくならないように、
誘電体多層膜ミラーを構成する各層の複素誘電率を設定
する、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。3. A semiconductor device comprising a first transparent electrode, a photoconductive layer, a dielectric multilayer mirror, a light modulating layer, and a second transparent electrode, wherein at least two are provided between the photoconductive layer and the second transparent electrode. Having the above transparent layer or opaque layer, based on the writing light incident from the first transparent electrode side while repeatedly applying a voltage between the first transparent electrode and the second transparent electrode. Spatial light that changes the state of the light modulation layer by changing the impedance of the photoconductive layer, modulates the readout light incident from the second transparent electrode side two-dimensionally with the light modulation layer, and emits the readout light. In the modulation element, among the layers constituting the dielectric multilayer mirror inserted between the photoconductive layer and the light modulation layer, each of the layers has a different refractive index from each other and includes two adjacent layers. , The complex dielectric closer to the light modulation layer Absolute value of, than the absolute value of the complex dielectric constant which is closer to the photoconductive layer, so as not to increase,
An inclined complex permittivity-type spatial light modulation device, wherein a complex permittivity of each layer constituting a dielectric multilayer mirror is set.
斜状複素誘電率型空間光変調素子において、 前記光変調層として、ネマチック液晶、コレステリック
液晶、スメクチック液晶、これらネマチック液晶、コレ
ステリック液晶、スメクチック液晶の混合物によって構
成される群のいずれか1つ以上の液晶を選択して用い
る、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。4. The inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to claim 1, wherein the light modulating layer includes a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, a smectic liquid crystal, a nematic liquid crystal, and a cholesteric liquid crystal. A gradient complex dielectric constant type spatial light modulator, wherein one or more liquid crystals selected from a group consisting of a liquid crystal and a mixture of smectic liquid crystals are selected and used.
斜状複素誘電率型空間光変調素子において、 前記光変調層として、ネマチック液晶、コレステリック
液晶、スメクチック液晶、これらネマチック液晶、コレ
ステリック液晶、スメクチック液晶の混合物によって構
成される群のいずれか1つ以上の液晶の常光屈折率、異
常光屈折率または前記液晶がランダムに配向した際の屈
折率のいずれかと同等の屈折率を持つ樹脂中に前記液晶
を分散させた液晶・樹脂複合体、または前記液晶中に前
記樹脂を分散させた液晶・樹脂複合体のいずれか一方を
用いる、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。5. The inclined complex permittivity type spatial light modulator according to claim 1, wherein the light modulating layer is a nematic liquid crystal, a cholesteric liquid crystal, a smectic liquid crystal, a nematic liquid crystal, or a cholesteric liquid crystal. Liquid crystal, a resin having a refractive index equivalent to one of the ordinary light refractive index, the extraordinary light refractive index, or the refractive index when the liquid crystal is randomly aligned of one or more liquid crystals of a group constituted by a mixture of smectic liquid crystals. One of a liquid crystal / resin composite in which the liquid crystal is dispersed, or a liquid crystal / resin composite in which the resin is dispersed in the liquid crystal, Modulation element.
斜状複素誘電率型空間光変調素子において、 前記光変調層として、LiNbO3 、LiTaO3 、K
DP、DKDP、ADP、KTP、KNbO3 、Srx
Ba1-x Nb2 O6 、GaAs、InP、GaP結晶に
よって構成される群から選択された1つ以上の電気光学
結晶を用いる、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。6. The inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to claim 1, wherein the light modulating layer is LiNbO 3 , LiTaO 3 , K.
DP, DKDP, ADP, KTP, KNbO 3 , Sr x
An inclined complex dielectric constant type spatial light modulator using one or more electro-optic crystals selected from the group consisting of Ba 1-x Nb 2 O 6 , GaAs, InP, and GaP crystals.
斜状複素誘電率型空間光変調素子において、 前記光導電層として、珪素、ゲルマニウム、炭素によっ
て構成される群のいずれか1つ以上の元素からなるアモ
ルファス膜を用いる、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。7. The inclined complex permittivity type spatial light modulator according to claim 1, wherein said photoconductive layer is made of one of a group consisting of silicon, germanium, and carbon. A gradient complex dielectric constant type spatial light modulator comprising: an amorphous film made of two or more elements.
斜状複素誘電率型空間光変調素子において、 前記光導電層として、アモルファスシリコン膜、水素化
アモルファスシリコン膜、アモルファスシリコンカーバ
イト膜、水素化アモルファスシリコンカーバイト膜、ア
モルファスセレン膜、アモルファスSeAs膜、アモル
ファスZnS膜、アモルファスCdS膜、アモルファス
CdSe膜によって構成される群のいずれか1つ以上の
膜を用いる、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。8. The inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to claim 1, wherein the photoconductive layer is an amorphous silicon film, a hydrogenated amorphous silicon film, or an amorphous silicon carbide. A film comprising at least one of a group consisting of a film, a hydrogenated amorphous silicon carbide film, an amorphous selenium film, an amorphous SeAs film, an amorphous ZnS film, an amorphous CdS film, and an amorphous CdSe film. An inclined complex permittivity type spatial light modulator.
斜状複素誘電率型空間光変調素子において、 前記光導電層として、GaAs結晶、GaP結晶、Bi
12SiO20結晶、Bi12GeO20結晶によって構成され
る群から選択された1つ以上の結晶を用いる、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。9. The inclined complex permittivity type spatial light modulator according to claim 1, wherein the photoconductive layer is a GaAs crystal, a GaP crystal, or a Bi crystal.
A tilted complex permittivity type spatial light modulator using one or more crystals selected from the group consisting of 12 SiO 20 crystals and Bi 12 GeO 20 crystals.
傾斜状複素誘電率型空間光変調素子において、 前記光導電層として、フタロシアニン系顔料、アゾ系顔
料、多環キノン系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔
料、アントラキノン系顔料、インジゴ系顔料、チオイン
ジゴ系顔料、ジオキサジン系顔料、アゾレーキ系顔料、
チアピリリウム系色素、キナクリドン系顔料、シアニン
系色素、ピロル系顔料、ポルフィリン系顔料、アンタン
トン系顔料、スクアリリウム色素、アズレニウム色素、
ZnO、TiO、CdSあるいはCdSeを樹脂中に分
散させた材料を用いる、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。10. The spatial light modulator according to claim 1, wherein the photoconductive layer includes a phthalocyanine pigment, an azo pigment, a polycyclic quinone pigment. Perylene pigments, perinone pigments, anthraquinone pigments, indigo pigments, thioindigo pigments, dioxazine pigments, azo lake pigments,
Thiapyrylium-based pigments, quinacridone-based pigments, cyanine-based pigments, pyrrol-based pigments, porphyrin-based pigments, anthantone-based pigments, squarylium-based pigments, azurenium-based pigments,
A gradient complex dielectric constant type spatial light modulator, comprising a material in which ZnO, TiO, CdS or CdSe is dispersed in a resin.
空間光変調素子において、 前記光吸収層として、CdTe膜、ダイヤモンドライク
カーボン膜、珪素と炭素とゲルマニウムとから実質的に
構成されたアモルファス膜によって構成される群から選
択された1つ以上の膜を用いる、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。11. The inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to claim 1, wherein the light absorbing layer is substantially constituted by a CdTe film, a diamond-like carbon film, silicon, carbon, and germanium. 1. An inclined complex permittivity type spatial light modulator, wherein one or more films selected from the group consisting of amorphous films are used.
空間光変調素子において、 前記光吸収層として、無機顔料、有機顔料、カーボン、
染料によって構成される群から選択された1つ以上の材
料を樹脂中に分散させた樹脂複合体を用いる、ことを特
徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子、12. The inclined complex dielectric constant type spatial light modulator according to claim 1, wherein the light absorbing layer includes an inorganic pigment, an organic pigment, carbon,
Using a resin complex in which one or more materials selected from the group consisting of dyes are dispersed in a resin, characterized by a gradient complex permittivity type spatial light modulator,
傾斜状複素誘電率型空間光変調素子において、 前記誘電体多層膜ミラーとして、SiO2 膜、TiO2
膜、HfO2 膜、Ta2 O5 膜、ZnS膜、Al2 O3
膜、Na2 AlF6 膜、MgF2 膜、LaF3膜、Gd
F3 膜、SmF3 膜、CeF3 膜、ZrO2 膜、CeO
2 膜によって構成される群から選択された2つ以上の膜
を積層した多層膜を用いる、 ことを特徴とする傾斜状複素誘電率型空間光変調素子。13. The inclined complex permittivity type spatial light modulator according to claim 1, wherein the dielectric multilayer mirror is a SiO 2 film or a TiO 2 film.
Film, HfO 2 film, Ta 2 O 5 film, ZnS film, Al 2 O 3
Film, Na 2 AlF 6 film, MgF 2 film, LaF 3 film, Gd
F 3 film, SmF 3 film, CeF 3 film, ZrO 2 film, CeO
Using a multilayer film formed by laminating two or more films selected from the group constituted by 2 film, inclined complex dielectric constant spatial light modulator, characterized in that.
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|---|---|---|---|
| JP20179194A JP3276249B2 (en) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | Slant complex permittivity type spatial light modulator |
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| JPH0862621A JPH0862621A (en) | 1996-03-08 |
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