(57)【要約】  本発明は、位相を制御することができるピクセルの配列を有する符号化領域を含む、複素データを表す光変調器に関する。本発明の目的は、複素値が符号化領域の幾つかの隣接位相ピクセルで符号化される場合、角度によって変化する隣接ピクセルまたはピクセルグループ間の干渉光路差をほぼ回避することである。前記目的は、入射直線偏光光線の光路を角度によって変化させる１つの各特定構造遅延層を、符号化領域（２）の隣接ピクセルのグループの少なくとも１つの所定のピクセルと関係付けることによって達成される。前記遅延層の厚さ（ｄ）は、遅延層による光路の修正が、ピクセルグループの個々のピクセル間の光路差の角度に関係のある修正とは反対方向に実施され、光路差の角度に関係のある修正を少なくとも部分的にあるいは全体的に補償するように設計される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
位相を制御することができるピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）の配列を有する符号化面（２）を含む、複素情報を表す光変調器において、前記符号化面（２）の隣接ピクセル（１５１、１５２；１５）のピクセルグループの少なくとも１つの所与のピクセル（１３１、１３２；１４１、１４２；１３、１４）が、直線偏光を有する入射光線束の光路長の角度固有変化を発生させる特定の構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）を割り当てられ、前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）の層厚（ｄ）が、前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）を通る前記光路長の変化が、前記ピクセルグループ（１５１、１５２；１５）の個別ピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）間の遅延（２０、２１）の前記角度固有変化を打ち消し、少なくとも部分的にあるいは全体的にも前記遅延（２０、２１）の前記角度固有変化を補償するように寸法決めされていることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記特定の構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）が、前記符号化面（２）の近くに配置され、前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）が、前記符号化面（２）の前方および後方の少なくとも一方に、好ましくは、前記ピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）と密接に接触されて配置され得ることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記ピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）が、前記符号化面（２）に対して１次元的に、すなわち、縞状に、または２次元的に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項４】
前記符号化面（２）が、可撓層としてまたは非弾性層として設計されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項５】
前記ピクセル（１３、１４）の前記配列を含む前記符号化面（２）が、前記符号化面（２）の少なくとも１つの側面上に配置される少なくとも１つの配向層（３、４）と接触していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項６】
前記符号化面（２）は、平面液晶層であることを特徴とする請求項５に記載の光変調器。
【請求項７】
前記光変調器（１）の前記符号化面（２）が、電界によって操作され得るマイクロ流体液滴ピクセルの配列を含み、前記光変調器（１）が、電子濡れ位相変調光変調器の形態で設計されることを特徴とする請求項５に記載の光変調器。
【請求項８】
前記ピクセル（１３、１４）の前記配列を含む前記符号化面（２）が、前記ピクセル（１３、１４）を制御する前記符号化面（２）の両側に配置される少なくとも１つのスイッチング素子層（５、６）に割り当てられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項９】
前記スイッチング素子層（５、６）は、電極層であることを特徴とする請求項８に記載の光変調器。
【請求項１０】
前記ピクセル（１３、１４）の前記配列を含む前記符号化面（２）が、少なくとも１つのキャリア層（７、８）と接触していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１１】
前記キャリア層（７、８）が、プラスチックで作製される可撓層として、あるいは非弾性プラスチック層またはガラスプレートとして設計されることを特徴とする請求項１０に記載の光変調器。
【請求項１２】
前記構造遅延層（９、１１；１０、１２）が、前記電極（５、６）と、キャリア層（７、８）との間で、前記キャリア層（７、８）の内面上または前記キャリア層（７、８）の外面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項１３】
光変調器であって、
−ピクセル（１３、１４）の配列を含む符号化面（２）と、
−前記符号化面（２）の２つの側面のうちの少なくとも１つに選択的に配置される１つの配向層（３、４）と、
−２つの自由側面に配置される前記ピクセル（１３、１４）を制御する少なくとも１つの電極層（５、６）と、
−前記２つの自由側面のうちの少なくとも１つに配置される少なくとも１つのキャリア層（７、８）と、
を含み、
前記電極層（５、６）に供給される電位を用いて制御され得る前記ピクセル（１３、１４）の１次元または２次元の配列を提供し、構造遅延層（９、１０、１１、１２）が、前記電極層（５、６）の少なくとも１つと、前記電極層（５，６）に隣接する前記キャリア層（７、８）との間に配置されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１４】
前記構造遅延層（９、１１；１０、１２）が、前記電極層（５、６）と、前記キャリア層（７、８）との間で、前記平面符号化面（２）の両側に配置されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１５】
前記符号化面（２）を制御するため、前記ピクセル（１３、１４）を制御し配向する前記電極（５、６）および前記配向層（３、４）が、前記符号化層（２）に対向する前記構造遅延層（９、１１；１０、１２）の側面に配置されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１６】
マスク（１９）が、１つの電極（６）と、光線が前記ピクセル（１３、１４）を通過してから放射される側の前記構造遅延層（１０、１２）との間に配置され、前記マスクが、光が斜めの角度で入射した場合に、直線偏光を有する入射光線（１８２）が、異なる性質を有し前記符号化面（２）の両側で互いに対向して配置される２つの構造遅延層（１１、１０、９、１２）を通過するのを防ぐ構造を有し、前記対応するマスク開口部（２３、２４）が、直線偏光を有する入射光線（１８１）が、前記符号化面（２）の前方および後方の少なくとも一方の同じ設計の構造遅延層（９、１０、１１、１２）を通過する位置に提供されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１７】
前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）の構造幅が、複数ピクセル（１３、１４；１３１、１３２；１４１、１４２）を含むピクセルグループ（１５；１５１；１５２）の範囲とほぼ一致することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１８】
各ローの複素数を符号化するために、２つの隣接ピクセルのカラムが使用される２相符号化法で、前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）が、前記ピクセル（１３、１４）の寸法にほぼ一致する大きさのカラム配列を示すことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１９】
前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）は、単一の複屈折材料または複数の複屈折材料の組み合わせで作製される構造層であり、偏光光線（１８１）を使用することにより、異常光線のみが前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）を通過し、複屈折材料が、屈折率の角度固有変化を示し、異なる角度で透過される光の光路長を変化させることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２０】
前記ピクセル（１３１、１４１）の後ろにそれぞれ続く前記構造遅延層（１０１、１０２）によって、斜めの入射角を有する光線が、１つのピクセル（１３２）で隔てられるピクセル（１３１、１４１）を通る角度（α）分だけ異なる光路長（ＯＷ）に及ぶことにより、前記隣接ピクセル（１３２）に対する前記遅延（２０、２１）が、部分的にあるいは全体的にも補償されることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２１】
前記構造遅延層（１０１、１０２）を透過してくる光線が、直線偏光を有し、異常光線のみが前記構造遅延層を通過する場合に前記遅延が達成され、偏光された光のみを発する光源を使用することによって、あるいは、前記光変調器（１）の入口側に直線偏光子を配置することによって、前記直線偏光が得られることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２２】
前記角度（α）分の前記光路長（ＯＷ）の変化が、所与の基準角度（α０）に関係しており、この基準角度（α０）分の光路長の差異が、修正された位相値をグループ（１５１；１５２；１５）の前記２つのピクセル（１３１、１３２；１４１、１４２；１３、１４）のうちの１つに書き込むことによって補償されることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２３】
２つの異なる構造遅延層（１０１、１２１；１０２、１２２）が、前記グループ（１５１、１５２）の前記２つの隣接ピクセル（１３１、１３２；１４１、１４２）の前方に配置され、前記構造遅延層（１０１、１０２）が、前記構造遅延層（１２１、１２２）の特性と異なる特性を示すことにより、前記グループのうちの一方のピクセル（１３１）によって放射される光線が、前記基準角度（α０）に対して長い光路長に及び、他方のピクセル（１３２）によって放射される光線が、前記基準角度（α０）に対して短い光路長に及ぶことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２４】
同じ複屈折材料であるが、異なる配向（１６１、１６２）の前記光軸（１６）を有する材料を前記隣接する構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）に使用することができ、ある場合には、前記１つの構造遅延層（１０１）の前記光路長（ＯＷ）が、前記角度（αｎ）によって増加し、別の場合には、前記隣接する構造遅延層（１２１）の前記光路長（ＯＷ）が、前記角度（αｎ）によって減少し、あるいはその逆となることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２５】
前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２、９、１０、１１、１２）が、異なる複屈折材料から作製されることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２６】
１つの側面のみに配置される前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２）が、前記層厚（ｄ）を最小限にするため、前記符合化面（２）の２つの平面上に配置される２つの部分の構造遅延層（９、１０、１１、１２）に分割されることを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２７】
前記構造遅延層（９、１０、１１，１２）が、前記ガラスプレート（７、８）の内側またはその外側の前記符号化面（２）のごく近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２８】
前記構造遅延層が、マイクロミラーアレイ、特に、ピクセルの配列を示す位相変調器のチップミラーアレイを使用する場合に提供され、あるいは、前記構造遅延層が、前記マイクロミラーアレイのマイクロミラーの隣接カラムに適用されることを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の光変調器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過または反射位相シフトが制御可能なピクセルの配列を有する符号化面を含む、複素情報を表す光変調器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ピクセル化光変調器で符号化するためのコンピュータ生成ホログラムおよび同様な回折構造の計算によって、一般に、複素情報、すなわち、実数部および虚数部を有する数が提供され、前記情報は、離散ピクセル構造を有する光変調器に振幅または位相情報の形態で書き込まれ、充分にコヒーレント（可干渉）な照射を用いて再生される。
【０００３】
光変調器は、一般に、振幅または位相情報をピクセルに書き込むことができるだけであって、複素数全体、すなわち振幅および位相情報の任意の組み合わせを同時に書き込むことはできない。
【０００４】
文献の米国特許第５４１６６１８号に記載される例では、この問題を解決する周知の方法として、各ピクセルの複素数を表すことができるように、複数の光変調器の組み合わせ、例えば、１つの振幅変調光変調器と１つの位相変調光変調器、あるいは２つの振幅変調か位相変調光変調器かを使用する。しかしながら、これには、２つの光変調器のピクセル構造を一致させる必要があるために困難な調整が必要になるという欠点がある。
【０００５】
複素数が、同じ光変調器上の複数のピクセルのグループによって表される場合には、この欠点は関連性がない。しかしながら、これは、複素コードの反復計算に関連する複雑な符号化方法を伴う。
【０００６】
このような符号化方法を適用する１つの可能性は、複数の位相値を使用すること、特に、２相符号化法を使用することである。この場合の複素数は、同じ絶対値で異なる位相値を有する２つの数の合計によって表現され、同じ光変調器の２つの隣接ピクセルに書き込まれる。
【０００７】
両ピクセルを通過するコヒーレント光の干渉は、そのとき単一の複素ピクセルを通過する光と同じ効果を示す。ただし、これが当てはまるのは、２つのピクセル間の光線のうちの計算側を除く光遅延がそれ以上ない場合だけである。
【０００８】
しかしながら、一方、ピクセルグループの隣接ピクセルで光が回折される場合には、角度固有光遅延が発生し、ホログラム再生に誤差が生じる。
【０００９】
一方、他の複素数を表すピクセルの隣接グループに対する複素数を表すピクセルのグループとの間の角度固有光遅延は、ホログラム再生のために重要である。その理由は、これがホログラム再生のもとになる回折の原理を示すものであるためである。
【００１０】
文献のドイツ特許第１０２００６００３７４１．３号には、反復法を用いてホログラム計算を修正することによって再生の改善が実現される２相符号化法について記載されている。しかしながら、これにより計算負荷が増大し、例えば、ホログラムの実時間計算を阻害する。
【００１１】
従来の光変調器のピクセル寸法に起因する表示ホログラフィの別の問題は、非常に小さい使用可能回折角であり、これがホログラフ的に再生される情景の範囲または可視領域を大幅に制限する。ここで、複素ホログラム値を符号化するのに複数の隣接ピクセルが使用される場合、回折角はさらに減少する。この欠点は、垂直視差が符号化されないようにすることによって、すなわち、水平視差のみがホログラム的に符号化されても補償されない。
【００１２】
文献の米国特許第３，６３３，９８９号では、例えば、１次元符号化ホログラムを含む表示ホログラフィの方法が記載されており、ここで、ホログラムは、例えば、水平方向に符号化されるだけである（水平方向視差のみホログラム−ＨＰＯ（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ−ｐａｒａｌｌａｘ−ｏｎｌｙ））。ホログラムの値は、互いに無関係に計算され、一般に、光変調器の個々のローに書き込まれる。
【００１３】
１次元配列のピクセルを有する光変調器を使用する場合、１次元ホログラムを再生する特定装置が作製される。次いで、例えば、ホログラムの個々のローが、光変調器上に連続的に表示され、走査装置と組み合わせて垂直方向にまとめて配列されるようにして、空間的情景を再生することができる。
【００１４】
ＨＰＯ符号化法および２次元配列のピクセルを有する光変調器が使用される場合、および光変調器の各ローであるが、常に複数ローのグループに書き込まれる相互に独立した値が存在しない場合、たとえ垂直解像度が低下しても使用可能な水平回折角を広げる可能性がある。際立った可能性としては、複数のホログラムのローのコヒーレントな組み合わせがある。２相符号化法を用いて、例えば、２つの位相値を光変調器の２つの隣接ローに書き込むことができる。しかしながら、その後再生するにはローの各グループのコヒーレント照射も必要となる。
【００１５】
ＨＰＯホログラムでは、垂直回折角に対するホログラム再生の依存性は要求されない。しかしながら、光変調器のローのグループが、コヒーレントに照射される場合、これにより垂直方向に個々のローの間に必要のない角度固有遅延が生じるが、水平方向の隣接カラム間の遅延は、位相符号化方法では、再生される対象に関する情報を含むので再生に必要となる。
【００１６】
いずれの場合も、複素数を表す複数ピクセルを有する位相符号化方法、および複数のＨＰＯ符号化光変調器のローのコヒーレントな組み合わせについて、同様な問題が発生する。すなわち、一方で、少数の隣接ピクセルのグループ間で問題となる角度固有光遅延が発生し、他方で、同様に発生する他のピクセルまたはピクセルグループに対する光遅延は、ホログラムの再生にとって問題とならないかあるいはむしろ必要となる。
【００１７】
したがって、本発明の目的は、隣接ピクセルまたはピクセルグループ間の問題となる角度固有光遅延が大幅に防止されるように設計される、複素情報を表す光変調器を提供することである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的は、請求項１の特徴を用いて解決される。
【００１９】
複素情報を表す光変調器は、位相を制御することができる、ピクセルの配列を有する符号化面を含み、請求項１の特徴部分によれば、符号化面の隣接ピクセルの各ピクセルグループの少なくとも１つの所与のピクセルに、存在する光線束の光路長の角度固有変化を発生させる特定の構造遅延層を割り当て、遅延層の層厚は、遅延層を通る光路長の変化が、ピクセルグループの個別ピクセル間の遅延の角度固有変化を打ち消し、少なくとも部分的にあるいは全体的にも遅延の角度固有変化を補償するように設計される。
【００２０】
特定の構造遅延層は、符号化面付近に配置され、遅延層は、好ましくは、ピクセルに密接に接触して符号化面の前方または後方に配置することができる。
【００２１】
ピクセルは、符号化面に対して、１次元的に、すなわち縞状に、または２次元的に配置することができる。
【００２２】
符号化面は、可撓層としてまたは非弾性層として設計することができる。
【００２３】
ピクセルの配列を含む符号化面は、符号化面の両側に配置される少なくとも１つの配向層と接触するようにすることができる。
【００２４】
符号化面は、平面液晶層にすることができる。
【００２５】
ピクセルの配列を含む符号化面は、ピクセルを制御する符号化面の両側に配置される少なくとも１つのスイッチング素子層に割り当てることができる。
【００２６】
スイッチング素子層は、電極層にすることができる。
【００２７】
ピクセルの配列を含む符号化面は、少なくとも１つのキャリア層と接触するようにすることができる。
【００２８】
光変調器の符号化層は、電界によって操作することができるマイクロ流体液滴ピクセルの配列を代わりに含むことができ、この光変調器は、電子濡れ位相変調光変調器の形態で設計される。
【００２９】
キャリア層は、特に、プラスチックで作製される可撓層として、あるいは非弾性プラスチック層またはガラスプレートとして設計することができる。
【００３０】
遅延層は、電極とキャリア層との間の、キャリア層の内面上またはキャリア層の外面上に適用することができる。
【００３１】
光変調器は、
−ピクセルの配列を含む符号化面と、
−任意で、符号化面の２つの側面のうちの少なくとも１つに配置される１つの配向層と、
−２つの自由側面に配置されるピクセルを制御する少なくとも１つの電極層と、
−２つの自由側面のうちの少なくとも１つに配置される少なくとも１つのキャリア層と、
を含むことができ、
したがって、符号化面上にピクセルの１次元または２次元の配列を提供し、電極層に供給される電位によってピクセルを制御することができ、構造遅延層は、電極層の少なくとも１つと電極層に隣接するキャリア層との間に配置される。
【００３２】
この光変調器では、任意で、電極層とキャリア層との間の平面符号化面の片側または両側に構造遅延層を配置することができる。
【００３３】
例えば、液晶層または液滴ピクセル層である符号化面を制御するため、ピクセルを制御し配向する電極および配向層を、液晶層または液滴ピクセル層に対向する遅延層（単数または複数）の側面に配置することができる。
【００３４】
電極と、光線がピクセルを通過してから放射される側の遅延層との間にマスクを配置することができ、前記マスクは、光が斜めの角度で入射した場合に、直線偏光を有する入射光線が、異なる性質を有し符号化面の両側で互いに対向して配置される２つの遅延層を通過するのを防ぐ構造を有する。対応するマスク開口部は、直線偏光を有する入射光線が、符号化面の前方および／または後方の同じ設計の遅延層を通過することができる位置に提供される。
【００３５】
構造遅延層の構造寸法は、複数ピクセルを含むピクセルグループの範囲とかなり一致させることができる。ピクセルグループのピクセルは何度も配置されて、遅延層が１次元だけで構築される必要がある
以下に、２つのピクセルを含むピクセルグループの例を用いて、構造遅延層が詳細に説明される。一般に、この構造は、３つ以上のピクセルを含むピクセルグループにも対応することができる。
【００３６】
各ローの２つのピクセル内の複素数を符号化するために、２つの隣接ピクセルのカラムが使用される２相符号化方法で、構造遅延層は、例えば、光変調器の高さと、ピクセル寸法にほぼ一致する幅とを有するカラム配列を示すことができる。
【００３７】
各構造遅延層は、単一の材料または複数の複屈折材料の組み合わせによる構造層を示すことができ、直線偏光を有する光線を使用するため、異常光線のみが遅延層を通過し、複屈折材料は、屈折率の角度固有変化を示し、したがって、異なる角度で透過される光の光路長を変化させる。
【００３８】
したがって、光変調器は、その入口側で直線偏光子と結合される。
【００３９】
ピクセルの後方に配置される遅延層によって、斜めの入射角を有する光線が、１つのピクセルで隔てられるピクセルを通る角度α分だけ異なる光路長ＯＷに及ぶため、隣接ピクセルに対する遅延が部分的にあるいは全体的にも補償される。
【００４０】
したがって、遅延層を透過する光には直線偏光が与えられ、異常光線のみが遅延層を通過する場合に異なる光路長が得られ、レーザなどの偏光された光のみを発する光源を使用することによって、あるいは、光変調器の入口側に直線偏光子を配置することによって、直線偏光を得ることができる。
【００４１】
角度α分の光路長ＯＷの変化は、所与の基準角度α０に関係しており、この基準角度α０分の光路長の差異は、修正された位相値をグループのピクセルに書き込むことによって補償される。
【００４２】
個々の遅延層は、グループの２つの隣接ピクセルの前方に配置することができ、遅延層の特性が異なるため、グループのうちの一方のピクセルの光が基準角度α０に対して長い光路長を有し、他方のピクセルの光が基準角度α０に対して短い光路長を有する。
【００４３】
同じ複屈折材料であるが、異なる配向の光軸を有する材料を隣接する遅延層に使用することができるため、ある場合には、１つの遅延層の光路長ＯＷは角度αｎによって増加し、別の場合には、隣接する遅延層の光路長ＯＷは角度αｎによって減少し、あるいはその逆となる。
【００４４】
遅延層は、代わりに異なる複屈折材料から作製することができる。
【００４５】
層厚ｄを低減するため、遅延層は、異なる位置に配置される部分、例えば、符号化面の２つの平面上に配置される２つの部分に分割することができる。
【００４６】
遅延層は、上下に配置される複数の副層から構成することもできる。これらの副層は、界面層、例えば、接着層と接続することができる。この積層は、例えば、製造プロセスを簡略化するのに役立つことができる。
【００４７】
これが遅延層として機能する場合、上下に配置される各副層は、単一の遅延層の効力を有する。一般用語の「遅延層」は、以下のこれらの場合のいずれにも使用することができる。
【００４８】
液晶変調器の例では、遅延層は、ガラスプレート間の液晶層のごく近傍に配置することができる。しかしながら、構造遅延層は、一般に、様々な種類の光変調器、好ましくは、位相変調光変調器で使用することができる。
【００４９】
光変調器は、例えば、構造遅延層が、マイクロミラーアレイ、特に、ピクセルの配列を示す位相変調器のチップミラーアレイを使用する場合に提供されるように設計することができ、あるいは、構造遅延層は、マイクロミラーアレイのマイクロミラーの隣接マイクロミラーまたはカラムに適用される。
【００５０】
以下、本発明は、次の多くの実施形態および図面を用いてさらに詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明による、光変調器の長手方向の断面図を示す概略図である。
【図２】隣接ピクセルまたはピクセルグループによって放射される光線の遅延を有する従来の光変調器の４つの隣接ピクセルを垂直方向に示す概略図である。
【図３】ピクセルによって放射される光線に発生する遅延を補償するために２つのピクセルに遅延層を有し、遅延層は同じ光学的特性を有する光変調器の４つの隣接ピクセルを垂直方向に示す概略図である。
【図４】光変調器の４つの隣接ピクセルを垂直方向に示す概略図である。４つのピクセルには、ピクセルによって放射される光線に発生する遅延を補償するための遅延層があり、隣接する遅延層は異なる光学的特性を有する。
【図５】屈折率楕円体を用いて複屈折材料の屈折率の角度依存性を示す概略図である。
【図６ａ】複屈折材料の屈折率と角度依存性との関係を示す図であり、光軸に対する角度Θに依存する屈折率ｎを示す図である。
【図６ｂ】複屈折材料の屈折率と角度依存性との関係を示す図であり、光軸に対する角度Θに依存する小角度変化ΔΘに対する屈折率変化Δｎを示す図である。
【図７】空気中の角度変化に対する複屈折材料の角度変化を示す図である。
【図８】異なる方向の光軸を有する複屈折材料で作製される構造遅延層を示す図である。
【図９】挿入マスクを有する液晶層の形態の符号化面の両側にある２つの副層に遅延層を分割する場合を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図１は、
−液晶層２と、
−液晶層２の２つの側面に配置される配向層３、４と、
−２つの自由側面に配置される電極５、６と、
−２つの自由側面に配置されるガラスプレート７、８と、
を含む本発明による光変調器１を概略的に示し、したがって、光変調器１は、透過振幅または位相を電極層５、６に供給される電位を用いて制御することができるピクセル１３、１４の２次元配列を提供する。
【００５３】
本発明によれば、構造遅延層９、１０、１１、１２は、少なくとも、電極層５、６のうちの１つと、電極層５、６に対向して位置されるガラスプレート７、８との間に配置され、前記構造遅延層は、直線偏光を有する入射光束の光路長の角度固有変化を発生させ、遅延層９、１０、１１、１２の厚さは、遅延層９、１０、１１、１２を通る光路長の変化が、ピクセルグループ１５の個々のピクセル１３、１４の間の遅延の角度固有変化を打ち消し、遅延２０、２１の角度固有変化を少なくとも部分的にあるいは全体的にも補償するように寸法決めされる。
【００５４】
構造遅延層９、１１および１０、１２は、液晶層２の両側で、電極層５、６とガラスプレート７、８との間に配置することができる。
【００５５】
図１に示されるように、液晶層２を制御するため、液晶ピクセル１３、１４を制御し配向するための電極５、６および配向層３、４は、遅延層９、１１および１０、１２上の液晶層２に対向する側面に配置され、直接ガラスプレート７または８上には配置されない。
【００５６】
さらに、電極６と遅延層１０、１２との間にマスク１９を配置することができ、前記マスクは、光線が斜め角度で入射する場合、光線が遅延層、例えば、１２、１０の間の境界を通過しないようにする構造を有する。
【００５７】
構造遅延層９、１０、１１、１２の構造の幅は、ピクセル１５の範囲にほぼ一致させることができる。
【００５８】
各ローの複素数を符号化するために２つの隣接ピクセルのカラムが使用される２相符号化法では、構造遅延層９、１０、１１、１２は、例えば、ピクセル１３、１４の寸法にほぼ一致するカラム配列を示すことができる。
【００５９】
遅延層９、１０、１１、１２は、単一の複屈折材料または複数の複屈折材料の組み合わせから作製することができ、複屈折材料は、屈折率の角度固有変化を示し、したがって、異なる角度で透過される光の光路長が変化する。
【００６０】
以下、本発明による光変調器１の機能的原理が、図２〜図９を用いて詳細に説明される。
【００６１】
図２は、従来の光変調器の４つのピクセル１３１、１３２、１４１、１４２を概略的に示し、前記ピクセルは、２つのピクセルグループ１５１、１５２の２つのピクセル１３１、１３２と１４１、１４２とにそれぞれ配置される。ピクセル１３１、１３２と１４１、１４２は、例えば、それぞれ２相符号化の複素数を表す。入射光線は、角度αでピクセル１３１、１３２、１４１、１４２を通過する。
【００６２】
光線が通過後、ピクセル１３１とピクセル１３２との間およびピクセル１４１とピクセル１４２との間で望ましくない遅延２０、２１が発生するが、ピクセルグループ１５２に対するピクセルグループ１５１との間の遅延２２は望ましい。
【００６３】
本発明によれば、図３は、それぞれピクセル１３１および１４１の上に適用される遅延層１０１、１０２を示し、遅延層によって、ピクセル１３１および１４１を通過する光線が角度α分だけ長い光路長ＯＷに及び、それぞれピクセル１３２または１４２に対する遅延２０、２１が部分的にあるいは全体的にも補償される。重要な点は、所与の基準角度α０（図示せず）に対する角度α分の光路長ＯＷを変化させることだけである。基準角度α０分の光路長の差異は、修正位相値を、この場合、グループの２つのピクセルのうちの１つに書き込むことによって補償することができる。
【００６４】
図３に示されるピクセル配列の実際の欠点は、異なる層厚ｄを有する遅延層が、個々のピクセルの前方に配置されることである。
【００６５】
一方、図４を参照すると、好ましい配列は、グループ１５１、１５２の２つのピクセル１３１、１３２および１４１、１４２の前方に、同じ層厚を有する２つの遅延層１０１、１２１および１０２、１２２をうまく利用して、ピクセル１３１の光は基準角度α０に対して長い光路長ＯＷに及び、ピクセル１３２の光は基準角度α０に対して短い光路長ＯＷに及ぶ。これは、遅延層１０１、１０２が、遅延層１２１、１２２の屈折率とこの角度分だけ異なる効果的な屈折率を示すためである。
【００６６】
図５は、光軸１６が異常光屈折率ｎ２に平行に走る場合の、複屈折材料の透過光の角度に対する屈折率の依存性を概略的に示す。
【００６７】
屈折率の角度依存性は、以下の方程式によって記述される。
ｎ（Θ）＝ｎ１＊ｎ２／ｓｑｒｔ（ｎ１２ｃｏｓ２Θ＋ｎ２２ｓｉｎ２Θ）    （Ｉ）
ただし、ｎ１は、常光屈折率、ｎ２は、異常光屈折率であり、ともに互いに直角に配向され、Θは、複屈折材料の光軸１６に対する光線の角度を表す。２つの屈折率ｎ１およびｎ２は、屈折率楕円体１７を表している。
【００６８】
図６ａおよび図６ｂは、複屈折材料の場合の屈折率と角度の関係図を示し、図６ａは、光軸に対する角度Θに依存する屈折率ｎを示し、図６ｂは、光軸に対する角度Θに依存する小角度変化ΔΘに対する屈折率変化Δｎを示す。図６ａは、例えば、ｎ１＝１．５とｎ２＝１．７５との間の屈折率を有する材料について、角度変化による屈折率ｎの変化を示す。最大の変化Δｎは、光軸１６に対して斜めの特定角度Θで発生し、特定角度Θの状態では、変化Δｎは、角度Θに対しほぼ直線性を示す。
【００６９】
特定角度２０、２１を補償するのに必要な、図７に示されるような遅延層１０１の層厚ｄを低減するため、最大変化に近い角度範囲Θを用いるのが好ましい。さらに、補償されるべき遅延２０、２１は、角度Θの正弦値により変化し、正弦値は小角度に対しほぼ線形であるため、角度Θによる屈折率のほぼ直線的な変化の範囲内で使用するのが好ましい。したがって、遅延２０、２１は、小角度特性の結果、ほぼ補償することができる。
【００７０】
図７を参照して、補償に必要となる遅延層１０１の層厚ｄを計算する場合、補償に使用される遅延層１０１と光変調器１の観察者との間に、ｎ＞１を有する屈折率ｎを有する光学材料から空中への光線１８の光線の遷移が存在するため、遅延層１０１における角度αｎの変化は、屈折の法則によってどの遅延が計算されるかに基づいて、外部の角度変化αに関連することになる。
【００７１】
図８を参照して、同じ複屈折材料であるが、異なる配向１６１、１６２の光軸１６を有する材料が使用される場合、ある場合には、遅延層１０１の光路長ＯＷが角度αｎとともに増加し、別の場合には、遅延層１２１の光路長ＯＷが角度αｎとともに減少する。
【００７２】
図８を参照して、遅延層１０１を通る光路長ＯＷには、以下の項が与えられる。
−光線１８０に対し、光路長ＯＷ１８０＝ｄ＊ｎ（Θ）および
−光線１８１に対し、光路長ＯＷ１８１＝ｄ＊ｎ（Θ＋αｎ）／ｃｏｓαｎ
遅延層１２１を通る光路長ＯＷには、以下の項が与えられる。
−光線１８０に対し、光路長ＯＷ１８０＝ｄ＊ｎ（Θ）および
−光線１８１に対し、光路長ＯＷ１８１＝ｄ＊ｎ（Θ−αｎ）／ｃｏｓαｎ
これは、異なる配向の光軸を有する同じ複屈折材料を使用するための、図４に既に示された原理の具体的な実施である。しかしながら、一般に、異なる複屈折材料を遅延層１０１、１０２；１２１、１２２；９、１０、１１、１２に提供することも可能である。
【００７３】
図９を参照して、遅延層１０１、１０２；１２１、１２２の層厚をさらに低減するため、透過変調器の場合、遅延層１０１、１２１は、液晶層２の２つの平面上に配置される、２つの部分９、１０と１１、１２とにそれぞれ分割することができる。
【００７４】
遅延層１０、１２上に配置される吸収マスク１９によって、さらなる改善を達成することができ、前記マスクは、光が斜めの角度で入射した場合に、直線偏光を有する入射光線１８２が、異なる性質を有し符号化面の両側で互いに対向して配置される２つの遅延層１１、１０を通過するのを防ぐ。対応するマスク開口部２３、２４は、直線偏光を有する入射光線１８１が、符号化面２の前方および／または後方の同じ設計の遅延層９、１０および１１、１２を通過することができる位置に提供される。これは、図９に示される。マスク１９は、内部の遅延層１０、１２とピクセル１３、１４との間に配置することができる。図９に斜線で示される光線１８２は、マスク１９によって吸収される。
【００７５】
ここで、遅延層９、１０、１１、１２は、符号化面、ここでは液晶層２のすぐ隣に、すなわち、従来のディスプレイのガラスプレート７、８の内側に配置される。図７に示される遷移は、遅延層１０１と空気のすぐ間でそのとき発生するのではなく、ガラスプレート７または８と空気との間の別の位置で発生する。
【００７６】
透過型液晶変調器の実施例に基づく記載は、最初に述べた他の種類の変調器についても準用され、反射型変調器では、すべての層を異なる角度で２度通過することを考慮する必要がある。
【符号の説明】
【００７７】
１    光変調器
２    符号化面
３    第１の配向層
４    第２の配向層
５    第１の電極
６    第２の電極
７    第１のキャリア層
８    第２のキャリア層
９    第１の遅延層
１０    第２の遅延層
１０１    遅延層
１０２    遅延層
１１    第３の遅延層
１２    第４の遅延層
１３    第１のピクセル
１３１    ピクセル
１３２    ピクセル
１４    第２のピクセル
１４１    ピクセル
１４２    ピクセル
１５    ピクセルグループ
１５１    ピクセルグループ
１５２    ピクセルグループ
１６    光軸
１６１    第１の配向の光軸
１６２    第２の配向の光軸
１７    屈折率楕円体
１８    光線
１８０    光線
１８１    光線
１８２    吸収された光線
１９    マスク
２０    第１の遅延
２１    第２の遅延
２２    遅延
２３    マスク開口部
２４    マスク開口部
Θ    光軸に対する光線の角度
ｎ    屈折率
ｎ１    常光屈折率
ｎ２    異常光屈折率
α    角度
α０    基準角度
αｎ    角度
ｄ    遅延層の層厚
【図１】
2010525405.tif 000003
【図２】
2010525405.tif 000004
【図３】
2010525405.tif 000005
【図４】
2010525405.tif 000006
【図５】
2010525405.tif 000007
【図６ａ】
2010525405.tif 000008
【図６ｂ】
2010525405.tif 000009
【図７】
2010525405.tif 000010
【図８】
2010525405.tif 000011
【図９】
2010525405.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成21年3月11日(2009.3.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過位相あるいは反射位相のシフトを制御することができるピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）の配列を有する符号化面（２）を含み、複素数のそれぞれの要素を符号化するために、前記符号化面（２）の隣接ピクセル（１５１、１５２；１５）のピクセルグループの少なくとも１つの所与のピクセル（１３１、１３２；１４１、１４２；１３、１４）が、直線偏光を有する入射光線束の光路長の角度固有変化を発生させる特定の構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）を割り当てられた複素情報を表す光変調器において、前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）の層厚（ｄ）が、複素数の前記それぞれの要素を符号化するときに、前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）を通る前記光路長の変化が、前記ピクセルグループ（１５１、１５２；１５）の個別ピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）間の遅延（２０、２１）の前記角度固有変化を打ち消し、少なくとも部分的にあるいは全体的にも前記遅延（２０、２１）の前記角度固有変化を補償するように寸法決めされていることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記特定の構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）が、前記符号化面（２）の近くに配置され、前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）が、前記符号化面（２）の前方および後方の少なくとも一方に、好ましくは、前記ピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）と密接に接触されて配置され得ることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記ピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）が、前記符号化面（２）に対して１次元的に、すなわち、縞状に、または２次元的に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項４】
前記符号化面（２）が、可撓層としてまたは非弾性層として設計されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項５】
前記ピクセル（１３、１４）の前記配列を含む前記符号化面（２）が、前記符号化面（２）の少なくとも１つの側面上に配置される少なくとも１つの配向層（３、４）と接触していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項６】
前記符号化面（２）は、平面液晶層であることを特徴とする請求項５に記載の光変調器。
【請求項７】
前記光変調器（１）の前記符号化面（２）が、電界によって操作され得るマイクロ流体液滴ピクセルの配列を含み、前記光変調器（１）が、電子濡れ位相変調光変調器の形態で設計されることを特徴とする請求項５に記載の光変調器。
【請求項８】
前記ピクセル（１３、１４）の前記配列を含む前記符号化面（２）が、前記ピクセル（１３、１４）を制御する前記符号化面（２）の両側に配置される少なくとも１つのスイッチング素子層（５、６）に割り当てられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項９】
前記スイッチング素子層（５、６）は、電極層であることを特徴とする請求項８に記載の光変調器。
【請求項１０】
前記ピクセル（１３、１４）の前記配列を含む前記符号化面（２）が、少なくとも１つのキャリア層（７、８）と接触していることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１１】
前記キャリア層（７、８）が、プラスチックで作製される可撓層として、あるいは非弾性プラスチック層またはガラスプレートとして設計されることを特徴とする請求項１０に記載の光変調器。
【請求項１２】
前記構造遅延層（９、１１；１０、１２）が、前記電極（５、６）と、キャリア層（７、８）との間で、前記キャリア層（７、８）の内面上または前記キャリア層（７、８）の外面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項１３】
光変調器であって、
−ピクセル（１３、１４）の配列を含む符号化面（２）と、
−前記符号化面（２）の２つの側面のうちの少なくとも１つに選択的に配置される１つの配向層（３、４）と、
−２つの自由側面に配置される前記ピクセル（１３、１４）を制御する少なくとも１つの電極層（５、６）と、
−前記２つの自由側面のうちの少なくとも１つに配置される少なくとも１つのキャリア層（７、８）と、
を含み、
前記電極層（５、６）に供給される電位を用いて制御され得る前記ピクセル（１３、１４）の１次元または２次元の配列を提供し、構造遅延層（９、１０、１１、１２）が、前記電極層（５、６）の少なくとも１つと、前記電極層（５，６）に隣接する前記キャリア層（７、８）との間に配置されることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１４】
前記構造遅延層（９、１１；１０、１２）が、前記電極層（５、６）と、前記キャリア層（７、８）との間で、前記平面符号化面（２）の両側に配置されることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１５】
前記符号化面（２）を制御するため、前記ピクセル（１３、１４）を制御し配向する前記電極（５、６）および前記配向層（３、４）が、前記符号化層（２）に対向する前記構造遅延層（９、１１；１０、１２）の側面に配置されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１６】
マスク（１９）が、１つの電極（６）と、光線が前記ピクセル（１３、１４）を通過してから放射される側の前記構造遅延層（１０、１２）との間に配置され、前記マスクが、光が斜めの角度で入射した場合に、直線偏光を有する入射光線（１８２）が、異なる性質を有し前記符号化面（２）の両側で互いに対向して配置される２つの構造遅延層（１１、１０、９、１２）を通過するのを防ぐ構造を有し、前記対応するマスク開口部（２３、２４）が、直線偏光を有する入射光線（１８１）が、前記符号化面（２）の前方および後方の少なくとも一方の同じ設計の構造遅延層（９、１０、１１、１２）を通過する位置に提供されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１７】
前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）の構造幅が、複数ピクセル（１３、１４；１３１、１３２；１４１、１４２）を含むピクセルグループ（１５；１５１；１５２）の範囲とほぼ一致することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１８】
各ローの複素数を符号化するために、２つの隣接ピクセルのカラムが使用される２相符号化法で、前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）が、前記ピクセル（１３、１４）の寸法にほぼ一致する大きさのカラム配列を示すことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１９】
前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）は、単一の複屈折材料または複数の複屈折材料の組み合わせで作製される構造層であり、偏光光線（１８１）を使用することにより、異常光線のみが前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）を通過し、複屈折材料が、屈折率の角度固有変化を示し、異なる角度で透過される光の光路長を変化させることを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２０】
前記ピクセル（１３１、１４１）の後ろにそれぞれ続く前記構造遅延層（１０１、１０２）によって、斜めの入射角を有する光線が、１つのピクセル（１３２）で隔てられるピクセル（１３１、１４１）を通る角度（α）分だけ異なる光路長（ＯＷ）に及ぶことにより、前記隣接ピクセル（１３２）に対する前記遅延（２０、２１）が、部分的にあるいは全体的にも補償されることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２１】
前記構造遅延層（１０１、１０２）を透過してくる光線が、直線偏光を有し、異常光線のみが前記構造遅延層を通過する場合に前記遅延が達成され、偏光された光のみを発する光源を使用することによって、あるいは、前記光変調器（１）の入口側に直線偏光子を配置することによって、前記直線偏光が得られることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２２】
前記角度（α）分の前記光路長（ＯＷ）の変化が、所与の基準角度（α０）に関係しており、この基準角度（α０）分の光路長の差異が、修正された位相値をグループ（１５１；１５２；１５）の前記２つのピクセル（１３１、１３２；１４１、１４２；１３、１４）のうちの１つに書き込むことによって補償されることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２３】
２つの異なる構造遅延層（１０１、１２１；１０２、１２２）が、前記グループ（１５１、１５２）の前記２つの隣接ピクセル（１３１、１３２；１４１、１４２）の前方に配置され、前記構造遅延層（１０１、１０２）が、前記構造遅延層（１２１、１２２）の特性と異なる特性を示すことにより、前記グループのうちの一方のピクセル（１３１）によって放射される光線が、前記基準角度（α０）に対して長い光路長に及び、他方のピクセル（１３２）によって放射される光線が、前記基準角度（α０）に対して短い光路長に及ぶことを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２４】
同じ複屈折材料であるが、異なる配向（１６１、１６２）の前記光軸（１６）を有する材料を前記隣接する構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）に使用することができ、ある場合には、前記１つの構造遅延層（１０１）の前記光路長（ＯＷ）が、前記角度（αｎ）によって増加し、別の場合には、前記隣接する構造遅延層（１２１）の前記光路長（ＯＷ）が、前記角度（αｎ）によって減少し、あるいはその逆となることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２５】
前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２、９、１０、１１、１２）が、異なる複屈折材料から作製されることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２６】
１つの側面のみに配置される前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２）が、前記層厚（ｄ）を最小限にするため、前記符合化面（２）の２つの平面上に配置される２つの部分の構造遅延層（９、１０、１１、１２）に分割されることを特徴とする請求項１乃至２５のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２７】
前記構造遅延層（９、１０、１１，１２）が、前記ガラスプレート（７、８）の内側またはその外側の前記符号化面（２）のごく近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至２６のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２８】
前記構造遅延層が、マイクロミラーアレイ、特に、ピクセルの配列を示す位相変調器のチップミラーアレイを使用する場合に提供され、あるいは、前記構造遅延層が、前記マイクロミラーアレイのマイクロミラーの隣接カラムに適用されることを特徴とする請求項１乃至２７のいずれか１項に記載の光変調器。
【手続補正書】
【提出日】平成22年1月5日(2010.1.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透過位相あるいは反射位相のシフトを制御することができるピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）の配列を有する符号化面（２）を含み、複素数のそれぞれの要素を符号化するために、前記符号化面（２）の隣接ピクセル（１５１、１５２；１５）のピクセルグループの少なくとも１つの所与のピクセル（１３１、１３２；１４１、１４２；１３、１４）が、直線偏光を有する入射光線束の光路長の角度固有変化を発生させる特定の構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）を割り当てられた複素情報を表す光変調器において、前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）の層厚（ｄ）が、複素数の前記それぞれの要素を符号化するときに、前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）を通る前記光路長の変化が、前記ピクセルグループ（１５１、１５２；１５）の個別ピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）間の遅延（２０、２１）の前記角度固有変化を打ち消し、少なくとも部分的にあるいは全体的にも前記遅延（２０、２１）の前記角度固有変化を補償するように寸法決めされていることを特徴とする光変調器。
【請求項２】
前記特定の構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）が、前記符号化面（２）の近くに配置され、前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）が、前記符号化面（２）の前方および後方の少なくとも一方に、好ましくは、前記ピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）と密接に接触されて配置され得ることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項３】
前記ピクセル（１３１、１３２、１４１、１４２；１３、１４）が、前記符号化面（２）に対して１次元的に、すなわち、縞状に、または２次元的に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項４】
前記符号化面（２）あるいはキャリア層（７、８）が、可撓層としてまたは非弾性層として設計されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項５】
前記ピクセル（１３、１４）の前記配列を含む前記符号化面（２）が、前記符号化面（２）の少なくとも１つの側面上に配置される少なくとも１つのキャリア層（７、８）あるいは少なくとも１つの配向層（３、４）と接触していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項６】
前記符号化面（２）は、平面液晶層であるか、あるいは前記光変調器（１）の前記符号化面（２）が、電界によって操作され得るマイクロ流体液滴ピクセルの配列を含み、前記光変調器（１）が、電子濡れ位相変調光変調器の形態で設計されることを特徴とする請求項５に記載の光変調器。
【請求項７】
前記ピクセル（１３、１４）の前記配列を含む前記符号化面（２）が、前記ピクセル（１３、１４）を制御する前記符号化面（２）の両側に配置される少なくとも１つのスイッチング素子層（５、６）あるいは電極層である少なくとも１つのスイッチング素子層（５、６）に割り当てられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項８】
前記構造遅延層（９、１１；１０、１２）が、前記電極（５、６）と、キャリア層（７、８）との間で、前記キャリア層（７、８）の内面上または前記キャリア層（７、８）の外面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の光変調器。
【請求項９】
光変調器であって、
−ピクセル（１３、１４）の配列を含む符号化面（２）と、
−前記符号化面（２）の２つの側面のうちの少なくとも１つに選択的に配置される１つの配向層（３、４）と、
−２つの自由側面に配置される前記ピクセル（１３、１４）を制御する少なくとも１つの電極層（５、６）と、
−前記２つの自由側面のうちの少なくとも１つに配置される少なくとも１つのキャリア層（７、８）と、
を含み、
前記電極層（５、６）に供給される電位を用いて制御され得る前記ピクセル（１３、１４）の１次元または２次元の配列を提供し、構造遅延層（９、１０、１１、１２）が、前記電極層（５、６）の少なくとも１つと、前記電極層（５，６）に隣接する前記キャリア層（７、８）との間に配置されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１０】
前記構造遅延層（９、１１；１０、１２）が、前記電極層（５、６）と、前記キャリア層（７、８）との間で、前記平面符号化面（２）の両側に配置されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１１】
前記符号化面（２）を制御するため、前記ピクセル（１３、１４）を制御し配向する前記電極（５、６）および前記配向層（３、４）が、前記符号化層（２）に対向する前記構造遅延層（９、１１；１０、１２）の側面に配置されることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１２】
マスク（１９）が、１つの電極（６）と、光線が前記ピクセル（１３、１４）を通過してから放射される側の前記構造遅延層（１０、１２）との間に配置され、前記マスクが、光が斜めの角度で入射した場合に、直線偏光を有する入射光線（１８２）が、異なる性質を有し前記符号化面（２）の両側で互いに対向して配置される２つの構造遅延層（１１、１０、９、１２）を通過するのを防ぐ構造を有し、前記対応するマスク開口部（２３、２４）が、直線偏光を有する入射光線（１８１）が、前記符号化面（２）の前方および後方の少なくとも一方の同じ設計の構造遅延層（９、１０、１１、１２）を通過する位置に提供されることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１３】
前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）の構造幅が、複数ピクセル（１３、１４；１３１、１３２；１４１、１４２）を含むピクセルグループ（１５；１５１；１５２）の範囲とほぼ一致することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１４】
各ローの複素数を符号化するために、２つの隣接ピクセルのカラムが使用される２相符号化法で、前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）が、前記ピクセル（１３、１４）の寸法にほぼ一致する大きさのカラム配列を示すことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１５】
前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）は、単一の複屈折材料または複数の複屈折材料の組み合わせで作製される構造層であり、偏光光線（１８１）を使用することにより、異常光線のみが前記構造遅延層（９、１０、１１、１２）を通過し、複屈折材料が、屈折率の角度固有変化を示し、異なる角度で透過される光の光路長を変化させることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１６】
前記ピクセル（１３１、１４１）の後ろにそれぞれ続く前記構造遅延層（１０１、１０２）によって、斜めの入射角を有する光線が、１つのピクセル（１３２）で隔てられるピクセル（１３１、１４１）を通る角度（α）分だけ異なる光路長（ＯＷ）に及ぶことにより、前記隣接ピクセル（１３２）に対する前記遅延（２０、２１）が、部分的にあるいは全体的にも補償されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１７】
前記構造遅延層（１０１、１０２）を透過してくる光線が、直線偏光を有し、異常光線のみが前記構造遅延層を通過する場合に前記遅延が達成され、偏光された光のみを発する光源を使用することによって、あるいは、前記光変調器（１）の入口側に直線偏光子を配置することによって、前記直線偏光が得られることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１８】
前記角度（α）分の前記光路長（ＯＷ）の変化が、所与の基準角度（α０）に関係しており、この基準角度（α０）分の光路長の差異が、修正された位相値をグループ（１５１；１５２；１５）の前記２つのピクセル（１３１、１３２；１４１、１４２；１３、１４）のうちの１つに書き込むことによって補償されることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項１９】
２つの異なる構造遅延層（１０１、１２１；１０２、１２２）が、前記グループ（１５１、１５２）の前記２つの隣接ピクセル（１３１、１３２；１４１、１４２）の前方に配置され、前記構造遅延層（１０１、１０２）が、前記構造遅延層（１２１、１２２）の特性と異なる特性を示すことにより、前記グループのうちの一方のピクセル（１３１）によって放射される光線が、前記基準角度（α０）に対して長い光路長に及び、他方のピクセル（１３２）によって放射される光線が、前記基準角度（α０）に対して短い光路長に及ぶことを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２０】
同じ複屈折材料であるが、異なる配向（１６１、１６２）の前記光軸（１６）を有する材料を前記隣接する構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２；９、１０、１１、１２）に使用することができ、ある場合には、前記１つの構造遅延層（１０１）の前記光路長（ＯＷ）が、前記角度（αｎ）によって増加し、別の場合には、前記隣接する構造遅延層（１２１）の前記光路長（ＯＷ）が、前記角度（αｎ）によって減少し、あるいはその逆となることを特徴とする請求項１乃至１９のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２１】
前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２、９、１０、１１、１２）が、異なる複屈折材料から作製されることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２２】
１つの側面のみに配置される前記構造遅延層（１０１、１０２、１２１、１２２）が、前記層厚（ｄ）を最小限にするため、前記符合化面（２）の２つの平面上に配置される２つの部分の構造遅延層（９、１０、１１、１２）に分割されることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２３】
前記構造遅延層（９、１０、１１，１２）が、前記ガラスプレート（７、８）の内側またはその外側の前記符号化面（２）のごく近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載の光変調器。
【請求項２４】
前記構造遅延層が、マイクロミラーアレイ、特に、ピクセルの配列を示す位相変調器のチップミラーアレイを使用する場合に提供され、あるいは、前記構造遅延層が、前記マイクロミラーアレイのマイクロミラーの隣接カラムに適用されることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の光変調器。
【国際調査報告】
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