(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素構成素子を備える空間光位相変調器であって、
前記複数の画素構成素子の各々は、
電気光学効果を有し、光を入射する入射面と、該入射した光を電気光学効果により位相変調して出射する出射面とを有する電気光学材料と、
該電気光学材料上に互いに対向するように配置され、前記電気光学材料に電界を印加するための２つの電極とを備え、
前記複数の画素構成素子の各々は、所定の間隔で配置され、
前記電気光学材料内を透過する光の光軸は、前記２つの電極の間に存在し、
前記電気光学材料の誘電率は、前記画素構成素子と隣接する画素構成素子との間の間隙中の誘電率よりも高く、
前記空間光位相変調器にある全ての画素構成素子の重心が、前記光の光軸と垂直な同一平面上にあるように、複数の画素構成素子を配置し、
前記電気光学材料は、櫛形に成形されており、
前記複数の画素構成素子は、該櫛形に成形された電気光学材料の歯の部分でそれぞれ構成され、
前記櫛形に成形された電気光学材料の歯の部分のそれぞれの先端部分の面であって前記歯の部分の長手方向に垂直な面は、前記入射面又は前記出射面であり、前記２つの電極は、隣接する前記画素構成素子と対向する面に対して垂直な２つの面であって前記入射面及び前記出射面に対して垂直な２つの面上にそれぞれ形成されていることを特徴とする空間光位相変調器。
【請求項２】
前記複数の画素構成素子の前記電気光学材料において電極が配置される一方の面側の電極は、前記複数の画素構成素子の全てにわたって共通に使用される１つの電極であることを特徴とする請求項１に記載の空間光位相変調器。
【請求項３】
前記入射面又は前記出射面は、曲面で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空間光位相変調器。
【請求項４】
前記電気光学材料は、ＫＴＮ（タンタル酸ニオブ酸カリウム）で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の空間光位相変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一次元又は二次元状に配置された画素ごとに光の位相を変調する空間光位相変調器に関するものであり、特に、画素ピッチがサブミクロン程度となるまで精細度を上げることができ、かつ、光の波長が、電極の波長−透過率特性に制限されない空間光位相変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１３は、例えば、特許文献１に示されるような、従来の空間光位相変調器１３００を示す。図１３に示すように、従来の空間光位相変調器１３００は、液晶１３０１と、液晶１３０１を挟むように液晶１３０１上に配置された液晶配向膜１３０２と、液晶配向膜１３０２上に配置された複数の透明電極１３０３とを備える。
【０００３】
従来の空間光位相変調器１３００は、各透明電極１３０３に電圧を印加して、当該空間光位相変調器１３００を通過する光の位相を画素ごとに独立して変化させることにより、通過光の波面を制御することができる。
【０００４】
従来の空間光位相変調器１３００においては、各透明電極１３０３の間隔を狭めることにより、位相変調する画素の精細度を上げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３１７１４１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の空間光位相変調器１３００では、各透明電極１３０３の間隔を数μmに狭めると、ある透明電極１３０３の付近の液晶１３０１がその近辺にある透明電極１３０３の電圧の影響を受けてしまうため、各画素による位相変調を独立して制御することができなかった。従って、従来の空間光位相変調器１３００は、各透明電極１３０３の間隔を高々１０μｍ程度までしか狭めることができなかった。この精細度についての問題から、従来の空間光位相変調器１３００では、光の回折する角度が小さいため、液晶１３０１にホログラムを形成しても、人間の両目に同時に入射する再生像を再生して立体を知覚させることや、当該ホログラムをバルクレンズのように作用させてビームウェストを波長の数倍程度まで狭くする集光が難しかった。
【０００７】
また、従来の空間光位相変調器１３００は、位相変調した光を透明電極１３０３に通過させるため、透明電極１３０３の波長−透過率特性により出射光の波長が制限されるものであった。
【０００８】
さらに、従来の空間光位相変調器１３００では、液晶１３０１を挟んで互いに対向する透明電極１３０３間の距離をサブミクロン程度にして電界を制御する場合も、その近辺にある透明電極１３０３に電界による影響を与えてしまうため、光の位相を制御することが難しかった。そのため、当該互いに対向する透明電極１３０３間の距離を数ミクロン程度までにしか狭めることができず、所望の電界を得るために高い電圧が要求されるため、高価な電源を使用しなければならなかった。
【０００９】
本発明は、このような従来の空間光位相変調器１３００が有する問題を解決するものであり、画素ピッチがサブミクロン程度となるまで精細度を上げることができ、かつ、電極の波長−透過率特性に出射光の波長が制限されない空間光位相変調器を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述のような問題を解決するために、本発明の空間光位相変調器は、複数の画素構成素子を備える空間光位相変調器であって、前記複数の画素構成素子の各々は、電気光学効果を有し、光を入射する入射面と、該入射した光を電気光学効果により位相変調して出射する出射面とを有する電気光学材料と、該電気光学材料上に互いに対向するように配置され、前記電気光学材料に電界を印加するための２つの電極とを備え、前記複数の画素構成素子の各々は、所定の間隔で配置され、前記電気光学材料内を透過する光の光軸は、前記２つの電極の間に存在し、前記電気光学材料の誘電率は、前記画素構成素子と隣接する画素構成素子との間の間隙中の誘電率よりも高く、前記空間光位相変調器にある全ての画素構成素子の重心が、前記光の光軸と垂直な同一平面上にあるように、複数の画素構成素子を配置し、前記電気光学材料は、櫛形に成形されており、前記複数の画素構成素子は、該櫛形に成形された電気光学材料の歯の部分でそれぞれ構成され、前記櫛形に成形された電気光学材料の歯の部分のそれぞれの先端部分の面であって前記歯の部分の長手方向に垂直な面は、前記入射面又は前記出射面であり、前記２つの電極は、隣接する前記画素構成素子と対向する面に対して垂直な２つの面であって前記入射面及び前記出射面に対して垂直な２つの面上にそれぞれ形成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２に係る空間光位相変調器は、請求項１に記載の空間光位相変調器において、前記複数の画素構成素子の前記電気光学材料において電極が配置される一方の面側の電極は、前記複数の画素構成素子の全てにわたって共通に使用される１つの電極であることを特徴とする。
本発明の請求項３に係る空間光位相変調器は、請求項１又は２に記載の空間光位相変調器において、前記入射面又は前記出射面は、曲面で形成されていることを特徴とする。
【００１９】
本発明の請求項４に係る空間光位相変調器は、請求項１から３のいずれかに記載の空間光位相変調器において、前記電気光学材料は、ＫＴＮ（タンタル酸ニオブ酸カリウム）で構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
位相変調する画素構成素子を複数並べる構成とし、該画素構成素子の電気光学材料の誘電率が、隣接する画素構成素子間の間隙中の誘電率よりも高いことにより、電極間の電界が電気光学材料の外へ漏れ出すことが抑制される。そのため、隣接する画素構成素子間の間隔がサブミクロン程度であっても、隣接する画素構成素子への影響が抑制され、サブミクロン程度の画素ピッチの精細度で位相変調を行うことが可能となる。
【００２１】
また、入射光の光軸が電極間に存在することにより、空間光位相変調器を透過する光が電極を透過しないため、出射光の波長が電極の波長−透過率特性に制限されない。
【００２２】
さらに、画素構成素子の電極間の距離がサブミクロン程度である場合は、低い電圧でも高い電界を得られるため、安価な電源が使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施例１に係る一次元空間光位相変調器１００の構成を示す図である。
【図２】本発明に係る一次元空間光位相変調器の画素構成素子１０１の形状を例示する図である。
【図３】本発明に係る一次元空間光位相変調器の画素構成素子１０１の構成を例示する図である。
【図４】本発明の実施例２に係る一次元空間光位相変調器２００の構成を示す図である。
【図５】本発明の実施例３に係る一次元空間光位相変調器３００の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例４に係る一次元空間光位相変調器４００の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施例５に係る一次元空間光位相変調器５００の構成を示す図である。
【図８】本発明の実施例６に係る一次元空間光位相変調器６００の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施例７に係る一次元空間光位相変調器７００の構成を示す図である。
【図１０】本発明の実施例８に係る一次元空間光位相変調器８００の構成を示す図である。
【図１１】本発明の実施例９に係る一次元空間光位相変調装置９００の構成を示す図である。
【図１２】本発明の実施例１０に係る一次元空間光位相変調装置１０００の構成を示す図である。
【図１３】従来の空間光位相変調器１３００の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１に係る一次元空間光位相変調器１００の構成を示す。図１（ａ）は、一次元空間光位相変調器１００の上面図であり、図１（ｂ）は、一次元空間光位相変調器１００の正面図であり、図１（ｃ）は、一次元空間光位相変調器１００の側面図である。図１（ａ）に示されるように、本発明の実施例１に係る一次元空間光位相変調器１００は、通過する光を位相変調する複数の画素構成素子１０１と、該複数の画素構成素子１０１を保持するための画素構成素子保持材１０２とを備える。図１（ｂ）、（ｃ）に示されるように、複数の画素構成素子１０１の各々は、電気光学効果を有する電気光学材料１０３と、該電気光学材料１０３に電界を印加する電極１０４の対とを備える。一次元空間光位相変調器１００では、複数の画素構成素子１０１は、全て同じ形状およびサイズで構成され、画素構成素子保持材１０２上に所定の間隔で配置されている。画素構成素子保持材１０２は、絶縁体等で構成される。電気光学材料１０３は、電界を印加されると、電気光学効果により電気光学材料１０３内で光の屈折率変化が生じる。電気光学材料１０３の誘電率は、互いに隣接した複数の画素構成素子１０１の間の間隙中の誘電率よりも高くなるように構成されている。電極１０４は、例えば、白金等で構成される。
【００２５】
ここで、本発明に係る空間光位相変調器の画素構成素子１０１を説明する。図２は、本発明に係る空間光位相変調器の画素構成素子１０１の形状を例示する。図２（ａ）は、本発明に係る空間光位相変調器の画素構成素子１０１の形状の一例を示す立体図であり、図２（ｂ）は、本発明に係る空間光位相変調器の画素構成素子１０１の他の形状を示す立体図である。図２（ａ）、（ｂ）に示されるように、画素構成素子１０１は、電気光学材料１０３を互いに対向する一対の電極１０４で挟み込んだ層構造となっている。電気光学材料１０３は、光を入射する入射面１０７と、電気光学材料１０３内で電気光学効果により位相変調した光を出射する出射面１０８とを有し、入射面１０７及び出射面１０８は互いに対向している。
【００２６】
図２（ａ）に示される画素構成素子１０１において、電気光学材料１０３は、立方体又は直方体形状で構成され、入射面１０７及び出射面１０８以外の互いに平行な２つの面を有し、該電気光学材料１０３を挟み込むように電極１０４の対が該平行な２つの面上に互いに対向して配置されている。
【００２７】
図２（ｂ）に示される画素構成素子１０１において、電気光学材料１０３は、円柱又は楕円柱形状で構成され、該電気光学材料１０３を挟み込むように電極１０４の対が側面上に互いに対向して配置されている。入射面１０７及び出射面１０８は、平面又は曲面とすることができる。
【００２８】
図３は、本発明に係る空間光位相変調器の画素構成素子１０１の構成を例示する。図３（ａ）は、本発明に係る空間光位相変調器の画素構成素子１０１の構成の一例の側面図であり、図３（ｂ）は、本発明に係る空間光位相変調器の画素構成素子１０１の構成の他の例の側面図であり、図３（ｃ）は、本発明に係る空間光位相変調器の画素構成素子１０１の構成のさらに他の例の側面図である。
【００２９】
図３（ａ）に示される画素構成素子１０１は、電気光学材料１０３と、該電気光学材料１０３を挟み込むように配置された電極１０４の対とを備える。
【００３０】
本発明に係る空間光位相変調器において、画素構成素子１０４は、電気光学材料１０３内を通過する光の光軸１０６が電極１０４間に存在するように構成される。電気光学材料１０３の入射面に入射した光は、光軸１０６に示されるように、電極１０４の間を通過して位相変調されて出射される。このように、本発明に係る空間光位相変調器においては、電気光学材料１０３内を通過する光の光軸１０６が電極１０４間に存在することにより、入射光が電極を透過することなく電気光学材料１０３内を通過することができるため、入射光の波長が電極の波長−透過率特性に制限されない。
【００３１】
図３（ｂ）に示される画素構成素子１０１は、電気光学材料１０３と、該電気光学材料１０３を挟み込むように配置された電極１０４の対と、電気光学材料１０３の入射面１０７と出射面１０８とに配置されたレンズ１０９とを備える。レンズ１０９は、凸レンズ又は凹レンズとすることができる。
【００３２】
レンズ１０９の開口数（ＮＡ）を調整することによって、画素構成素子１０１において効率良く光を入出射することができる。特に、後述する図１１に示すような複数の一次元空間位相変調装置９１０を画素構成素子１０１の光軸を合わせて接続する場合は、画素構成素子１０１の光の入出射の効率を良くすることにより（光のカップリングを良くすることにより）、光の損失を少なくすることができる。
【００３３】
図３（ｃ）に示される画素構成素子１０１は、電気光学材料１０３と、該電気光学材料１０３を挟み込むように配置された電極１０４の対と、電気光学材料１０３の入射面１０７と出射面１０８とに配置された端面加工領域１１０とを備える。端面加工領域１１０は、電気光学材料１０３の入射面１０７及び出射面１０８を凸型又は凹型に加工した領域であり、それによってレンズ１０９のような凸レンズ又は凹レンズの役割を果たす領域である。
【００３４】
図３（ｃ）においては、端面加工領域１１０は、電極１０４よりもはみ出た領域となっているが、電極１０４で挟まれた領域内にあってもよい。電極１０４で挟まれた領域内にある場合、端面加工領域１１０は、電極１０４よりもはみ出た領域となっている場合よりも小型の画素構成素子１０１を実現することができる。光学的な効果は、レンズ１０９を用いた図２（ｂ）で示される構成の場合と同様である。
【００３５】
なお、電気光学材料１０３は、ＫＴＮ（タンタル酸ニオブ酸カリウム）、ＬＮ（ニオブ酸リチウム）、ＢＴ（チタン酸バリウム）、ＰＬＺＴ（チタン酸ジルコン酸ランタン鉛）等で構成することができ、特に、ＫＴＮで構成することが好ましい。
【００３６】
ＫＴＮは、所定の印加電界に対する屈折率変化がＬＮ、ＢＴ、ＰＬＺＴ等の他の電気光学材料よりも１〜２桁大きい。そのため、ＫＴＮで構成された電気光学材料は、光の伝播する距離が上記の他の電気光学材料よりも１〜２桁小さくなるように構成されても、上記の他の電気光学材料と同じ大きさの位相変調が可能である。従って、電気光学材料１０３をＫＴＮで構成する場合、電気光学材料１０３を上記の他の電気光学材料で構成する場合よりも、画素構成素子１０１を小型化することができる。また、ＫＴＮは数百ＭＨｚの電界変動に追随することが可能であるので、電気光学材料をＫＴＮで構成する場合、空間光位相変調器は数百ＭＨｚのフレームレートを有することが可能となる。
【００３７】
ここで、図１に戻ると、本発明の実施例１に係る一次元空間光位相変調器１００において、図１（ａ）に示されるように、複数の画素構成素子１０１を通過する光の光軸１０６の各々が互いに平行となるように配置されている。さらに、図１（ｂ）に示されるように、電極１０４のうちの一方の電極１０４と画素構成素子保持材１０２とが接するように、複数の画素構成素子１０１が画素構成素子保持材１０２上に所定の間隔で並べられている。
【００３８】
各画素構成素子１０１はどれも同じ形状およびサイズで構成されているため、当該電気光学材料１０３の入射面１０７及び出射面１０８が平面である場合は、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の入射面１０７の各々は、同一平面上にあり、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の出射面１０８の各々は、同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。また、当該電機光学材料１０３の入射面１０７または出射面１０８のどちらかの面が平面であり、他方の面が曲面である場合は、平面である方の面の各々が同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。すなわち、本発明の空間光位相変調器１００においては、空間光位相変調器１００にある全ての画素構成素子１０１の重心が、光の進行方向（画素構成素子１０４の電気光学材料１０３を通過する光の光軸１０６と平行な方向）と垂直な同一平面上にあるように、複数の画素構成素子１０１を配置すればよい。
【００３９】
画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の誘電率は、互いに隣接した複数の画素構成素子１０１の間の間隙中の誘電率よりも高いため、画素構成素子１０１の電極１０４間の電界が電気光学材料１０３の外へ漏れ出すことが抑制される。そのため、画素構成素子１０１間の間隔がサブミクロン程度であっても、隣接する画素構成素子１０１に電界が漏れず、隣接する画素構成素子１０１に影響を与えずに光を位相変調することができる。従って、サブミクロン程度の画素ピッチの精細度で、各画素による位相変調を独立して制御することが可能となる。
【００４０】
（実施例２）
図４は、本発明の実施例２に係る一次元空間光位相変調器２００の構成を示す。図４（ａ）は、一次元空間光位相変調器２００の上面図であり、図４（ｂ）は、一次元空間光位相変調器２００の正面図であり、図４（ｃ）は、一次元空間光位相変調器２００の側面図である。
【００４１】
図４に示される一次元空間光位相変調器２００は、画素構成素子１０１の２つの電極１０４が平行となるように構成され、該２つの電極１０４の両方が、それぞれ別の画素構成素子保持材１０２上に配置されている。すなわち、一次元空間光位相変調器２００は、電極１０４と画素構成素子保持材１０２とが接するように、複数の画素構成素子１０１を２つの画素構成素子保持材１０２で挟み込んだ構成を有する。
【００４２】
各画素構成素子１０１はどれも同じ形状およびサイズで構成されているため、当該電気光学材料１０３の入射面１０７及び出射面１０８が平面である場合は、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の入射面１０７の各々は、同一平面上にあり、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の出射面１０８の各々は、同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。また、当該電機光学材料１０３の入射面１０７または出射面１０８のどちらかの面が平面であり、他方の面が曲面である場合は、平面である方の面の各々が同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。すなわち、本発明の空間光位相変調器２００においては、空間光位相変調器２００にある全ての画素構成素子１０１の重心が、光の進行方向（画素構成素子１０４の電気光学材料１０３を通過する光の光軸１０６と平行な方向）と垂直な同一平面上にあるように、複数の画素構成素子１０１を配置すればよい。
【００４３】
本実施例２に係る一次元空間光位相変調器２００は、２つの画素構成素子保持材１０２で画素構成素子１０１を挟み込んだ構造をしていることから、実施例１に係る一次元空間光位相変調器１００よりも頑丈であるため、壊れにくい一次元空間光位相変調器が作製可能となる。
【００４４】
（実施例３）
図５は、本発明の実施例３に係る一次元空間光位相変調器３００の構成を示す。図５（ａ）は、一次元空間光位相変調器３００の上面図であり、図５（ｂ）は、一次元空間光位相変調器３００の正面図であり、図５（ｃ）は、一次元空間光位相変調器３００の側面図である。
【００４５】
図５に示される一次元空間光位相変調器３００において、画素構成素子１０１は、電極１０４の対が形成される２つの面、入射面１０７、及び出射面１０８以外の互いに対向する２つの側面が平行になるように構成されており、該側面に画素構成素子保持材１０２が設けられている。画素構成素子１０１とその隣接する画素構成素子１０１とは、各側面に設けられた画素構成素子保持材１０２を介して連結されている。
【００４６】
各画素構成素子１０１はどれも同じ形状およびサイズで構成されているため、当該電気光学材料１０３の入射面１０７及び出射面１０８が平面である場合は、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の入射面１０７の各々は、同一平面上にあり、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の出射面１０８の各々は、同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。また、当該電機光学材料１０３の入射面１０７または出射面１０８のどちらかの面が平面であり、他方の面が曲面である場合は、平面である方の面の各々が同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。すなわち、本発明の空間光位相変調器３００においては、空間光位相変調器３００にある全ての画素構成素子１０１の重心が、光の進行方向（画素構成素子１０４の電気光学材料１０３を通過する光の光軸１０６と平行な方向）と垂直な同一平面上にあるように、複数の画素構成素子１０１を配置すればよい。
【００４７】
本実施例３に係る一次元空間光位相変調器３００は、画素構成素子保持材１０２が画素構成素子１０１の下、または、上下に位置せず、画素構成素子１０１の側面にあるため、実施例１及び２に係る一次元空間光位相変調器と比較して小型に作成することができる。
【００４８】
さらに、側面に画素構成素子保持材１０２が設けられた画素構成素子１０１を連結することにより画素構成素子の追加が可能となるため、画素構成素子１０１の追加が容易となる。
【００４９】
（実施例４）
図６は、本発明の実施例４に係る一次元空間光位相変調器４００の構成を示す。図６（ａ）は、一次元空間光位相変調器４００の上面図であり、図６（ｂ）は、一次元空間光位相変調器４００の正面図であり、図６（ｃ）は、一次元空間光位相変調器４００の側面図である。
【００５０】
図６（ａ）に示されるように、一次元空間光位相変調器４００において、電気光学材料１０３は、櫛形に成形されている。平板に形成された電気光学材料において対向する２つの面に所定の間隔で複数の電極１０４を設け、同一面上の互いに隣接する電極１０４の間に溝を入れる加工を行うことにより、電気光学材料１０３を櫛形に成形することができる。実施例１−３に係る一次元空間光位相変調器においては、別個の電気光学材料１０３を用いてそれぞれの画素構成素子１０１を構成していたが、実施例４に係る一次元空間光位相変調器４００においては、図６（ａ）に示されるように、共通の電気光学材料１０３を用いて複数の画素構成素子１０１が構成されている。電極１０４の対は、当該櫛形に成形された電気光学材料１０３において、櫛形の歯の部分において互いに対向する２つの面に設けられている。櫛形の歯の部分とは、櫛形に成形された電気光学材料１０３において、突出した複数の直方体又は立方体形状の部分とする。画素構成素子１０１は、当該歯の部分において、電気光学材料１０３及び電極１０４の対で構成される。
【００５１】
各画素構成素子１０１はどれも同じ形状およびサイズで構成されているため、当該電気光学材料１０３の入射面１０７及び出射面１０８が平面である場合は、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の入射面１０７の各々は、同一平面上にあり、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の出射面１０８の各々は、同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。また、当該電機光学材料１０３の入射面１０７または出射面１０８のどちらかの面が平面であり、他方の面が曲面である場合は、平面である方の面の各々が同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。すなわち、本発明の空間光位相変調器４００においては、空間光位相変調器４００にある全ての画素構成素子１０１の重心が、光の進行方向（画素構成素子１０４の電気光学材料１０３を通過する光の光軸１０６と平行な方向）と垂直な同一平面上にあるように、複数の画素構成素子１０１を配置すればよい。
【００５２】
実施例４に係る一次元空間光位相変調器４００は、１つの電気光学材料１０３を使用しているため、同一プロセス、同一（同じロットの）材料で作成されることから画素構成素子１０１同士の材料特性のばらつきが少ないこと、および、画素構成素子１０１同士が連結していることによる熱伝導のし易さから動作時の温度のばらつきが少ないことにより、性能についてばらつきの少ない画素構成素子１０１を有する一次元空間光位相変調器が実現可能となる。
【００５３】
（実施例５）
図７は、本発明の実施例５に係る一次元空間光位相変調器５００の構成を示す。図７（ａ）は、一次元空間光位相変調器５００の上面図であり、図７（ｂ）は、一次元空間光位相変調器５００の正面図であり、図７（ｃ）は、一次元空間光位相変調器５００の側面図であり、図７（ｄ）は、一次元空間光位相変調器５００の下面図である。
【００５４】
図７に示されるように、実施例５に係る一次元空間光位相変調器５００は、実施例４に係る空間光位相変調器４００において、複数の画素構成素子１０１の各々における電気光学材料１０３の一方の平面上に配置される電極１０４が一体化されており、且つ該一体化している電極１０４が櫛形に成形されるように構成されている。すなわち、実施例５に係る一次元空間光位相変調器５００は、電極１０４が配置される一方の面側には、複数の画素構成素子１０１の全てにわたって共通に使用される１つの電極１０４が設けられ、該共通に使用される１つの電極１０４は、櫛形に成形されるように構成されている。
【００５５】
各画素構成素子１０１はどれも同じ形状およびサイズで構成されているため、当該電気光学材料１０３の入射面１０７及び出射面１０８が平面である場合は、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の入射面１０７の各々は、同一平面上にあり、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の出射面１０８の各々は、同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。また、当該電機光学材料１０３の入射面１０７または出射面１０８のどちらかの面が平面であり、他方の面が曲面である場合は、平面である方の面の各々が同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。すなわち、本発明の空間光位相変調器５００においては、空間光位相変調器５００にある全ての画素構成素子１０１の重心が、光の進行方向（画素構成素子１０４の電気光学材料１０３を通過する光の光軸１０６と平行な方向）と垂直な同一平面上にあるように、複数の画素構成素子１０１を配置すればよい。
【００５６】
実施例５に係る一次元空間光位相変調器５００は、上述の実施例４に係る一次元空間光位相変調器４００によって奏される効果に加え、電極１０４の一方が共通となるので、配線量を少なくすることができ、コストの低い一次元空間光位相変調器が実現可能である。
【００５７】
（実施例６）
図８は、本発明の実施例６に係る一次元空間光位相変調器６００の構成を示す。図８（ａ）は、一次元空間光位相変調器６００の上面図であり、図８（ｂ）は、一次元空間光位相変調器６００の正面図であり、図８（ｃ）は、一次元空間光位相変調器６００の側面図であり、図８（ｄ）は、一次元空間光位相変調器５００の下面図である。
【００５８】
図８に示されるように、実施例６に係る一次元空間光位相変調器６００は、複数の画素構成素子１０１の各々における電気光学材料１０３の一方の平面上に配置される電極１０４が一体化されている。すなわち、実施例６に係る一次元空間光位相変調器６００は、電極１０４が配置される一方の面側には、複数の画素構成素子１０１の全てにわたって共通に使用される１つの電極１０４が設けられ、他方の面側には、複数の画素構成素子１０１ごとに複数の電極１０４が設けられている。
【００５９】
各画素構成素子１０１はどれも同じ形状およびサイズで構成されているため、当該電気光学材料１０３の入射面１０７及び出射面１０８が平面である場合は、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の入射面１０７の各々は、同一平面上にあり、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の出射面１０８の各々は、同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。また、当該電機光学材料１０３の入射面１０７または出射面１０８のどちらかの面が平面であり、他方の面が曲面である場合は、平面である方の面の各々が同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。すなわち、本発明の空間光位相変調器６００においては、空間光位相変調器６００にある全ての画素構成素子１０１の重心が、光の進行方向（画素構成素子１０４の電気光学材料１０３を通過する光の光軸１０６と平行な方向）と垂直な同一平面上にあるように、複数の画素構成素子１０１を配置すればよい。
【００６０】
実施例６に係る一次元空間光位相変調器６００は、実施例５に係る一次元空間光位相変調器５００よりも簡単な構成で、上述の実施例５に係る一次元空間光位相変調器５００によって奏される効果を奏することができる。
【００６１】
（実施例７）
図９は、本発明の実施例７に係る一次元空間光位相変調器７００の構成を示す。図９（ａ）は、一次元空間光位相変調器７００の上面図であり、図９（ｂ）は、一次元空間光位相変調器７００の正面図であり、図９（ｃ）は、一次元空間光位相変調器７００の側面図である。
【００６２】
図９に示されるように、本発明の実施例７に係る一次元空間光位相変調器７００は、実施例１に係る一次元空間光位相変調器１００の画素構成素子１０１をコモン電極１０５で置換して構成であり、複数の画素構成素子１０１がコモン電極１０５上に所定の間隔で配置されている。コモン電極１０５は、金属等の良導体とすることができる。当該コモン電極１０５を介して、電極１０４は、電気光学材料１０３に電界を印加することができる。
【００６３】
各画素構成素子１０１はどれも同じ形状およびサイズで構成されているため、当該電気光学材料１０３の入射面１０７及び出射面１０８が平面である場合は、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の入射面１０７の各々は、同一平面上にあり、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の出射面１０８の各々は、同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。また、当該電機光学材料１０３の入射面１０７または出射面１０８のどちらかの面が平面であり、他方の面が曲面である場合は、平面である方の面の各々が同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。すなわち、本発明の空間光位相変調器７００においては、空間光位相変調器７００にある全ての画素構成素子１０１の重心が、光の進行方向（画素構成素子１０４の電気光学材料１０３を通過する光の光軸１０６と平行な方向）と垂直な同一平面上にあるように、複数の画素構成素子１０１を配置すればよい。
【００６４】
実施例７に係る一次元空間光位相変調器７００のような構成とすることにより、簡単な構成で、画素構成素子の重心を一直線上に容易に並べることが可能となる。さらに、コモン電極１０５を使用するため、少ない配線量の空間光位相変調器を実現することができる。
【００６５】
（実施例８）
図１０は、本発明の実施例８に係る一次元空間光位相変調器８００の構成を示す。図１０に示されるように、本実施例８に係る一次元空間光位相変調器８００は、実施例１−７に係る一次元空間光位相変調器の画素構成素子１０１の出射面側に、電気光学材料の出射面から出射された光を反射するための反射材８０１を配置したものである。
【００６６】
本実施例８のように反射材８０１を配置して反射型の一次元空間光位相変調器８００を構成することにより、１つの画素構成素子１０１に、入射光と反射光とで２回光が通るので、同じ画素構成素子１０１を用いた場合、光を透過する透過型の一次元空間光位相変調器と比較して位相変調量が２倍となる。従って、本実施例８に係る反射型の一次元空間光位相変調器８００、同じ変調量を得るために必要な画素構成素子１０１の入射面から出射面までの距離を、透過型の一次元空間光位相変調器において必要な距離の１／２にすることができるため、一次元空間光位相変調器の小型化を実現することができる。
【００６７】
（実施例９）
図１１は、本発明の実施例９に係る一次元空間光位相変調装置９００の構成を示す。図１１（ａ）は、透過型の一次元空間光位相変調装置９００の構成を示し、図１１（ｂ）は、反射型の一次元空間光位相変調装置９００の構成を示す。
【００６８】
図１１（ａ）に示されるように、透過型の一次元空間光位相変調装置９００は、複数の画素構成素子１０１を含む複数の一次元空間光位相変調器９１０を備える。一次元空間光位相変調器９１０は、本発明の実施例１−７に係る一次元空間光位相変調装置とすることができる。一次元空間光位相変調装置９００において、一次元空間光位相変調器９１０は、光の進行方向と平行に複数並べて配置されている。一次元空間光位相変調器９１０の画素構成素子１０１の各々は、隣接する一次元空間光位相変調器９１０の間で隣接している画素構成素子１０１同士を透過する光の光軸１０６が、該隣接する画素構成素子１０１間で一致するように並べられて配置されている。
【００６９】
図１１（ｂ）に示される反射型の一次元空間光位相変調装置９００は、図１１（ａ）に示される一次元空間光位相変調装置９００の出射面側に反射材８０１が設けられた構成を有している。
【００７０】
実施例９に係る一次元空間光位相変調装置９００を使用することにより、一次元空間光位相変調器において電気光学効果が比較的小さな電気光学材料１０３を使用した場合、あるいは、小さな電界を印加した場合でも、大きな位相変調を得ることができる。加えて、反射型の一次元空間光位相変調装置９００とした場合は、上述したように、一次元空間光位相変調装置の小型化を実現することができる。
【００７１】
（実施例１０）
図１２は、本発明の実施例１０に係る空間光位相変調装置１０００の構成を示す。図１２に示されるように、空間光位相変調装置１０００は、複数の画素構成素子１０１を含む複数の空間光位相変調器１０１０を備える。複数の空間光位相変調器１０１０は、本発明の実施例１−８に係る空間光位相変調器とすることができる。
【００７２】
空間光位相変調装置１０００において、空間光位相変調器１０１０は、光の進行方向（画素構成素子１０４の電気光学材料１０３を通過する光の光軸１０６と平行な方向）と垂直に並べて配置されている。つまり、空間光位相変調装置１０００を構成する全ての空間光位相変調器１０１０にある全ての画素構成素子１０１の重心が、光の進行方向（画素構成素子１０４の電気光学材料１０３を通過する光の光軸１０６と平行な方向）と垂直な同一平面上にあるように、複数の空間位相変調器１０１０を配置する。各画素構成素子１０１はどれも同じ形状およびサイズで構成されているため、当該電気光学材料１０３の入射面１０７及び出射面１０８が平面である場合、空間光位相変調器１０１０にある複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の入射面１０７の各々は、同一平面上にあり、複数の画素構成素子１０１の電気光学材料１０３の出射面１０８の各々は、同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。また、当該電機光学材料１０３の入射面１０７または出射面１０８のどちらかの面が平面であり、他方の面が曲面である場合は、平面である方の面の各々が同一平面上にあるように複数の画素構成素子１０１を配置する。なお、実施例１０に係る空間光位相変調装置１０００を、実施例９に示される一次元空間光位相変調装置９００のように、光の進行方向と平行に複数並べて配置してもよい。
【００７３】
実施例１０に係る一次元空間光位相変調装置１０００を使用することにより、２次元での光の位相変調が可能となる。
【００７４】
本発明に係る空間光位相変調器は、一次元又は二次元的に光の位相を制御することができる。従って、本発明に係る空間光位相変調器を使用することにより、結像面を時間的に変化させる可変焦点レンズ、入力した平面波から球面波となるように位相変調して集光した集光点位置を時間的に変化させるスキャナー、及び三次元像を時間的に変化させるホログラフィックディスプレイ等のアプリケーションが実現可能となる。
【符号の説明】
【００７５】
１００  一次元空間光位相変調器
１０１  画素構成素子
１０２  画素構成素子保持材
１０３  電気光学材料
１０４  電極
１０５  コモン電極
１０６  光軸
１０７  入射面
１０８  出射面
１０９  レンズ
１１０  端面加工領域
２００  一次元空間光位相変調器
３００  一次元空間光位相変調器
４００  一次元空間光位相変調器
５００  一次元空間光位相変調器
６００  一次元空間光位相変調器
７００  一次元空間光位相変調器
８００  一次元空間光位相変調器
８０１  反射材
９００  一次元空間光位相変調装置
９１０  一次元空間光位相変調器
１０００  空間光位相変調装置
１０１０  空間光位相変調器
１３００  従来の空間光位相変調器
１３０１  液晶
１３０２  液晶配向膜
１３０３  透明電極
【図１】
0005722657.tif 000002
【図２】
0005722657.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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