DE2234756A1

DE2234756A1 - Optische raummodulator-einrichtung

Info

Publication number: DE2234756A1
Application number: DE2234756A
Authority: DE
Inventors: Fumio Inagawa; Akio Kumada; Yasutsugu Takeda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1971-07-14
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1973-02-01
Also published as: US3806228A; FR2144908A1; DE2234756B2; FR2144908B1; DE2234756C3; JPS539099B1

Description

PATENTANWÄLTE DR. O. DlTTMANN K. L. SCHIFF DH. A. ν. FÜNBR DIPL. INO. P. STRBHL

8MONCHENOO MARIAHILFPLATZ 2 ft 3 ' ·

DA-497.0 · Beschreibung

223A756

zu der

Patentanmeldung

der Firma

HITACHI.LIMITED ·

1-5-1, Marunouchi
Chiyoda-ku, Tokyo
JAPAN

betreffend

Optische Raummodulator-Einrichtung (Priorität: 14.JuIi 1971, Japan, Nr. 51 729)

Die Erfindung betrifft einen optischen Raummodulator, wie er für gewöhnliche mit Licht arbeitende Sichtgeräte, Einrichtungen zur vorübergehenden Aufzeichnung von Mustern, Einrichtungen zur elektrischen Zusammenstellung von Speicherinformationen in Laserholographie-Apparaten und Apparaten mit den Funktionen des -Austauschs, der Wiedergewinnung usw. von Musterinformationen verwendet wird.

Wie im folgenden noch beschrieben wird, sind optische Raummodulatoren nach dem Stand der·Technik insofern nachteilig, als sie wegen des einer ferroelektrischen Kristallanordnung innewohnenden Rückschalt-Phänomens keine genaue Ausführung der Anzeige, Aufzeichnung usw. von Musterinformationen zu-

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Hauptaufgabe der Erfindung ist es, einen optischen Raummodulator zu schaffen, der mit Einrichtungen zur Verhinderung des Rückschalt-Phänomens ausgerüstet ist.

Um dieses Ziel zu erreichen, kennzeichnet sich der erfindungsgemäß gebaute optische Raummodulator dadurch, daß den Lateralelektroden und/oder den Longitudinalelektroden, die auf beiden Seiten einer ferroelektrischen Kristallanordnung vorgesehen sind, eine Vorspannung oder eine entsprechende Potentialdifferenz zuführbar ist. Die Elektroden sind" dabei auf beiden Seiten der Kristallanordnung in Form einer Matrix angeordnet, wobei den Elektroden Impulse gleicher Größe und entgegengesetzter Polarität aufgedrückt werden und die Phase, die polarisierte Richtung oder die Amplitude des auftreffenden Lichtes gemäß den aufzuzeichnenden Informationen moduliert ,wird.

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigen

Figuren 1 und 8 schematische Darstellungen des Aufbaus von. digitalen optischen Raummodulatoren j

Figuren 2 und 9 schematische Darstellungen von Matrizenanordnungen für optische Raummodulatoren;

Figur 3 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für einen optischen Raummodulator;

Figuren 4 bis 7 und 10 Schaltbilder von verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen; und

Figur 11 ein Impulsdiagramm für die Schaltung nach Figur 10.

Optische Raummodulatoren lassen sich grob in analoge und digitale optische Raummodulatoren klassifizieren. Die vorlie-

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gende Erfindung ist bei beiden Typen anwendbar. Der analoge optische Raummodulator kann durch Kaskadenschaltung von digitalen optischen Raummodulatoren erzeugt werden. Daher wird der digitale optische Raummodulator als typischer Fall des optischen Raummodulators betrachtet und soll daher nachstehend im einzelnen beschrieben werden.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für die Bauweise einer Laserholographie-Speichereinrichtung gezeigt, die mit einem digitalen optischen Raummodulator arbeitet. In Fig. 1 "bedeuten 1 eine Laserlichtquelle, 2 einen halbdurchlässigen Spiegel, 3 und 4 Reflektoren, 5 eine den Lichtstrahl auseinanderziehende Einrichtung, 6 eine Kollimatorlinse, 7 eine Aufzeichnungslinse, 8 den digitalen optischen Raummodulator, 9 eine Steuerschaltung für den Raummodulator und TO ein aus lichtempfindlichem Material bestehendes .Lichtaufzeichnungsmedium. Ein von der Laserlichtquelle 1 ausgehender Lichtstrahl wird dabei von dem halbdurchlässigen Spiegel 2 in zwei Richtungen zerlegt. Einer der zerlegten Strahlen trifft als Bezugsstrahl auf das Lichtaiifzeichnungsmedium-10, wahrend der andere von der Einrichtung 5 vergrößert und von der Kollimatorlinse 6 in ein paralleles Strahlenbündel verwandelt wird und auf den optischen Raummodulator 8 trifft. Das den Modulator passierende Licht (Objektstrahl) wird in seiner Phase, Amplitude oder polarisierten Richtung gemäß einer aufzuzeichnenden Informa-fcion in der nachstehend beschriebenen Art und Weise moduliert und durch die Aufzeichnungslinse 7 auf das Lichtaufzeichnungsmedium 10 fokussiert. Dadurch wird auf dem Medium 10 ein Interferenzstreifen «us den beiden Lichtstrahlen aufgezeichnet, der Hologramm genannt wird.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines digitalen optischen Raummodulators mit matrizenförmigem Aufbau. Die Matrizenanordnung für den Modulator ist so gebaut, daß auf der Vorderseite einer ferroelektrischen Kristallplatte strei-

fenförmige transparente Elektroden (Lateralelektroden) vorgesehen sind, während auf der Rückseite eine ganzflächige transparente Elektrode angeordnet ist, daß die Kristallplatte mit die Elektroden auf der Vorderseite, senkrecht schneidenden Schlitzen geschnitten ist und daß die jeweiligen durch die Schnitte gebildeten Kristallplatten 8¹ durch auf ihrer Vorderseite vorgesehene brückenförmige Elektroden miteinan- der verbunden sind. In Fig. 2 bedeuten 8-1 und 8-2 Zuführungsdrähte zu den Lateralelektroden 8-5 bzw. den Longitudinalelektroden 8-7. Mit 8-3 sind lichtdurchlässige Öffnungen angegeben, mit 8-4 eine Kristall-Befestigungsplatte und mit 8-6 Isolierschichten. Bei 8-8 sind die brückenförmigen Elektroden gezeigt.

Die ferroelektrische Kristallanordnung arbeitet infolge der auf beiden Oberflächen vorgesehenen einander rechtwinklig schneidenden Elektroden als eine Anzahl von in M Reihen und N Spalten gelegenen unabhängigen Zellen. Da ein Hauptmerkmal der Erfindung in dem Steuersystem besteht, soll im folgenden die grundsätzliche Arbeitsweise einer Steuerschaltung anhand von Fig. 3 erläutert werden.

Fig. 3 zeigt also eine Steuerschaltung für einen optischen Raummodulator. In Fig. 3 bedeuten 11 einen Wort-Steuerkreis, 12 einen Stellen-Steuerkreis, 11-0 eine Wort-Eingangsklemme, 12-0 eine Stellen-Eingangsklemme, 11-1 und.12-1 Vorverstär-

ker, 11-2 und 12-2 Lastwiderstände, 11-3 und 12-3 Transistoren, 11-4 und 12-4 Emitterwiderstände, 8 eine Matrixanordnung, die matrixförmig angeordnete Elektroden für eine Vielzahl von ferroelektrischen Kristallelementen nach Fig.2 umfaßt, und 8-9 ein einzelnes Matrixelement. Die Steuerschaltung des digitalen optischen Raumraodulators steuert die Matrixelemente. Beispielsweise werden Spannungsimpulse von ■ -V_f/2 (oder +V_f/2) in Übereinstimmung mit der jeweils aufzu- zeichnenden Information den einzelnen Lateralelektroden nacheinander zugeführt. Synchron dazu werden Spannungεimpulse von

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/2 (bzw. -V^/2) Volt den jeweiligen Longitudinalelektroden parallel zugeführt. Fällt Licht auf dasjenige Element, bei dem die Potentialdifferenz am Schnittpunkt zwischen den beiden Elektroden der Matrixanordnung V Volt beträgt, so ist es möglich, eine Änderung in der Polarisationsrichtung, der Amplitude oder der Phase des passierenden Lichtes hervorzurufen. Dieser Zustand wird als Signal-Aufzeichnungszustand bezeichnet. Nach Anlegen der Impulse in den Lateral- und Longitudinalrichtungen sind die Elemente 8-9 an den Schnittpunkten der jeweiligen Elektroden in der Matrixanordnung 8 entsprechend den Impulsen einer Änderung unterworfen worden. Daher wird die Information angezeigt und außerdem vorübergehend gespeichert. ·

Als Material für die elektrische Kristallanordnung eines derartigen digitalen optischen Raummodulators ist ein Material mit den nachstehend aufgeführten Eigenschaften zweckmäßig.

(a) Es muß eine Photö-Umschaltfunktion aufweisen.

(b) Bei ebener Konfiguration muß sich die Photo-Umschaltfunktion an einem Teil ausführen lassen.

(c) Mit der Umschaltung muß eine Speicherfunktion einhergehen.

(d) Die Schaltspannung muß einen Schwellenwert aufweisen.

(e) Das Material muß optisch transparent und homogen sein.

Materialien mit diesen Eigenschaften sind Gadoliniummolybdat, Bleilanthanzirkonattitanat, Wismuttitanat^ usw.

In Figuren 8 und 9 ist ein weiterer optischer Raummodulator zusätzlich zu demjenigen gezeigt, dessen Aufbau anhand von Fig. 2 und 3 erläutert wurde.

In Fig. 8 bedeutet die Bezugsziffer 8¹ einen dem optischen Raummodulator entsprechenden Abschnitt, während die übrigen

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Teile mit denen in der oben beschriebenen' Ausführungsform gleich sind. Der optische Raummodulator 8' umfaßt einen Polarisator 18, eine erste λ/4-Platte 19, eine erste ferroelektrische Kristallanordnung 20, die mit transparenten Elektroden in Form von in Lateralrichtung verlaufenden Streifen versehen ist und eine der λ/4-Platte äquivalente Dicke hat, einen Analysator 21, eine zweite λ/4-Platte 22, eine zweite ferroelektrische Kristallanordnung 23, die mit transparenten Elektroden in Form von in Longitudinalrichtung verlaufenden Streifen versehen ist und eine der λ/4-Platte äquivalente Dicke aufweist, sowie einen Analysator 24.

Beim Betrieb werden parallele Lichtstrahlen durch den Polarisator 18 in linear polarisiertes Licht umgewandelt. Dieses linear polarisierte Licht passiert die λ/4-Platte 19 und wird in ein Licht verwandelt, das in einer rechts (oder links) gedrehten Ebene polarisiert ist. Die erste ferroelektrische Kristallanordnung 20 ist mit M Streifenelektroden in Lateralrichtung versehen, denen.in zeitlicher Folge Impulssignale zugeführt werden. Dabei wird die Polarisation der ferroelektrischen Kristallelemente durch die angelegten Impulssignale invertiert, und diese Elemente wirken so, daß sie die in der rechts (bzw. links) gedrehten Ebene polarisierten Lichtstrahlen in Lateralrichtung, d.h. in der Licht-Durchlaßrichtung des Analysators 21, ausrichten. Im Gegensatz dazu bewirken die ferroelektrischen Kristallelemente an denjenigen Elektrodenteilen, denen keine Impulssignale zugeführt werden, daß die in der rechts (bzw. links) gedrehten Ebene polarisierten Lichtstrahlen in Longitudinalrichtung, d.h. in der Licht-Sperrichtung des Analysators 21, ausgerichtet weren. Das von dem Analysator 21 auf die zweite λ/4-Platte 22 fal-"Uni*? Licht wird also durch das Impulssignal An jeder Zeile umgeschaltet,

Im folgenden soll die Arbeitsweise beim Aufzeichnen oder Einschreiben von Information in den Lichtstrahl einer Zeile er-

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läutert werden. Passiert der streifenförmige Strahl· der ersten Zeile die zA^eite λ/4-Platte 22, so wird das Licht, nochmals in einer rechts (öder links) gedrehten Ebene polarisiert. Die zweite ferroelektrische Kristallanordnung 23 ist mit den str.eifenförmigen transparenten Elektroden in Spalten- oder Longitudinalrichtung versehen. Diesen Elektroden werden parallel zur· Lateralrichtung Impulssignale zur Invertierung der Polarisationszustände nur an denjenigen Stellen zugeführt, an denen die Information "1" eingeschrieben ist. Die Lichtstrahlen, die die ferroelektrischen Kristallelemente an denjenigen Stellen passieren, denen die Impulssignale zugeführt werden, weisen Polarisationsrichtungen auf, die von der rechts {bzw. links) gedrehten Polarisation in Longitudinalrichtung, d.h. in Durchlaßrichtung des Analysators 24, überführt sind.. Auf diese Weise wird die einer Zeile entsprechende Lichtinformation zusammengestellt. Der den Analysator 24 passierende Lichtstrahl wird durch die Informations-Auf zeichnungslinse 7 konvergiert und trifft zusammen mit dem Bezugsstrahl von dem Spiegel 3 auf das Liclrt;-Aufzeichnungsmedium 10. Auf"diese Art und V/eise wird das Hologramm zur Aufzeichnung der ersten Zeile erzeugt. Danach werden ähnliche Arbeitsgänge für die zweite bis zur M-ten Reihe wiederholt, um ein vollständiges Hologramm zu erzeugen.·

Die ersten und zweiten ferroelektrischen Kristallanordnungen des oben beschriebenen optischen Raummodulators' sind beispielsweise gemäß Fig. 9 aufgebaut. In Fig. 9 bedeuten 20-1 eine Isolierschicht, 20-2 eine auf einer Fläche angeordnete streifenförmige transparente Elektrode (u.zw. die Lateraloder die Longitudinalelektrode), 20-3 eine auf der gesamten Fläche der anderen Seite angeordnete transparente Elektrode, 20-4 einen ZuIeitungsdraht für die transparente Elektrode 20-2, 20-5 einen Zuleitungsdraht für die transparente Elektrode 20-3 und 20-6 eine Platte aus ferroelektrischem Material. Wird zwischen den beiden transparenten Elektroden ein Imulssignal angelegt, so wird der Polarisierungszustand des zwischen den

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beiden Elektroden gehaltenen Teils der Platte 20-6 umgeschaltet, und - wie oben ausgeführt - die Polarisierungsrichtung des auf diesen Teil treffenden Lichtes ändert sich.

Wie oben'beschrieben, wird dann, wenn den an der ferroelektrischen Kristallanordnung des optischen Raummodulators vorgesehenen Elektroden ein Impulssignal zugeführt wird, die Information "1" eingeschrieben, während die Information "0" geschrieben wird, wenn kein Signal angelegt wird.

Es sei angenommen, daß die Information "1" in der obigen ferroelektrischen Kristallanordnung durch den Impuls eingeschrieben worden ist. Dann tritt ein Phänomen auf, bei dem, wenn der Schreibimpuls null wird, der eingeschriebene Zustand in den Originalzustand zurückgeführt wird. Dieses Phänomen wird hier als "Rückschalten" bezeichnet.· Beim Auftreten des Rückschalt-Phänomens fällt die Matrixanordnung des digitalen optischen Raummodulators ab, so daß ein eingeschriebenes Muster nicht gehalten wird. Dies stand bisher der Verwirklichung einer optischen Raummodulator-Einrichtung, mit der sich die Anzeige, Aufzeichnung, Zusammenstellung usw. von Informationen vollkommen durchführen läßt, entgegen.

Bisher ist kein Weg gefunden worden, das RuckschaIt-Phänomen zu beseitigen; erst die vorliegende Erfindung löst dieses Problem.

Das Rückschalten ist, wie oben erwähnt, eine spezifische Eigenschaft, die an einer Reihe von ferroelektrischen Materialien auftritt, und man nimmt an, daß sie auf eine Beanspruchung zurückzuführen ist, die mit einer inneren Kristallspannung zusammenhängt. Die Erfindung bewirkt grundsätzlich eine Beseitigung dieser inneren mechanischen Kristallspannung mittels einer elektrischen Spannung. Die Tatsache, daß sich eine innere mechanische Spannung als äquivalenter Ersatz für eine elektrische Spannung betrachten läßt (wie dies in der

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folgenden Gleichung angegeben ist), ist an sich als piezoelektrischer Effekt bekannt; daher v/ird auf eine Erläuterung an dieser Stelle verzichtet.

V_T s= γ E. (1)

In Gleichung (1) bedeuten V_T die sich aus der inneren mechanischen Spannung berechnende elektrische Spannung, γ eine Proportionalitätskonstante und E die innere mechanische Spannung. Um ein Rückschalten zu verhindern besteht daher eine wirksame Maßnahme darin, an das Matrixelement eine Vorspannung V_ß gemäß der Gleichung

V_B£V_T (2)

anzulegen.

Im folgenden sollen praktische Anordnungen gemäß einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden. Dazu zeigen Figuren 4 bis 7 Schaltungen zur Verhinderung oder Blockierung des Rückschaltens, die sich zur Verwendung bei dem in Fig. 2 und 3 gezeigten optischen Raummodulator eignen.

In Fig. 4 bedeuten 8 eine Matrixanordnung, 11 einen Wort-Steuerkreis, 11-0 eine Wort-Eingangsklemme, 12 einen Stellen-Steuerr kreis, 12-0 eine Stellen-Eingangsklemme, 14 einen Vorwider-' stand und 16 eine Vorspannungsquelle. Das charakteristische Merkmal der Ausführungsform nach Fig. 4 besteht darin, daß die oben genannte Spannung als Vorspannung an der Stellen-Seite oder der Wort-Seite zugeführt wird. Allerdings wird bei diesem Verfahren auch denjenigen Elementen, die sich nicht im Schreibzustand befinden, eine Störspannung gemäß der folgenden Gleichung zugeführt.

V_d = V_f/2 + V_B. . . .(3) -

In Gleichung (3) bedeuten V_d die Störspannung, V^ die Schreibspannung und Vg die Vorspannung.

Hat die Störspannung nun eine bestimmte Größe, so ist zu befürchten, daß die Störung in Elemente mit niedriger Schwellen-

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spannung eingeschrieben wird. Daher ist es wirkungsvoll, die Störspannung zu verringern, was in der Schaltung nach Fig. 5 berücksichtigt ist.

In Fig. 5 bedeuten die Bezugsziffern 13 und 14 Vorwiderstände, während mit 15 und 16 Vorspannungsquellen bezeichnet sind. Um die Störspannung zu verringern, wird in der Schaltung nach Fig. 5 die Vorspannung an der Wort- und an der Stellen-Seite jeweils geteilt als V_ß/2 zugeführt. Dabei wird die Störspannung

v_d -

Bei einer -Matrix, bei der das Rückschalt-Phänomen stark ist, muß jedoch eine erheblich hohe Vorspannung angewandt werden, um das Phänomen zu vermeiden. Die Anordnung nach Fig. 5 ist daher für Elemente mit niedrigen Schwellenwerten immer noch verhältnismäßig wenig wirksam. In derartigen Fällen sind weitere unten beschriebene Maßnahmen vorzunehmen.

In Fig. 6 bedeuten die Bezugsziffer· 11 einen Wort-Steuerkreis, 11-0 eine Wort-Eingangsklemme, 11-1 einen Vorverstärker, 11-2 einen Lastwiderstand, 11-3 einen Transistor, 11-4 einen Emitterwiderstand, 12 einen Stellen-Steuerkreis und 12-0 eine Stellen-Eingangsklenmie. Die Schaltungselemente 12-1 bis 12-4 sind mit den Elementen 11-1 bis 11-4 gleich. Die Bezugsziffern 13 und 14 bedeuten Vorwiderstände, 17 eine Vorspannungsstufe, 17-1 eine Vorspannung, 17-2 einen Lastwiderstand, 17-4 und 17-5 Transistoren, 17-6 eine Diode und 17-7 einen Emitterwiderstand. Die Elemente 17-1' bis 17-7¹ entsprechen den Elementen 17-1 bis 17-7. Mit 17-8 und 17-8¹ sind Vorspannungs-Eingangsklemmen bezeichnet. Diese Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Vorspannung bei Zuführung des Schreibimpulses Erdpotential annimmt,"während die Vorspannung V_ßM anliegt, wenn der Schreibimpuls null wird.

Die Arbeitsweise der Schaltung soll im einzelnen erläutert werden. Ein einem Schreib-Taktimpuls ähnliches Vorspannungs-

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signal liegt an der Klemme 17-8. Hat das Signal einen bestimmten Pegel (zu diesem Zeitpunkt befindet sich der Schreibimpuls im "aus"-Zustand), so ist die Vorspannung des Transistors 17-4 durch einen geerdeten Emitterkreis der vorhergehenden Stufe in ihrem Pegel begrenzt. Infolgedessen' ist der Basis-Emitter-Kreis des Transistors 17-4 in Sperrichtung vorgespannt, und der Transistor sperrt. An dem Matrixelement liegt daher die folgende Vorspannung:

In Gleichung (5) bedeuten V_Wi die an der i-ten Wortelektrode (Lateralalektrode) liegende Spannung und R^ den i-teri Vorwiderstand. In Gleichung (5) ist

R₁ «R_L~R_Ai , . ' (6)

woraus sich . ■ ' ■

v_Wi = ^m (7)

ergibt. In Gleichung (7) bedeuten V_ßM die Vorspannung und ^an ^^{em E}^^emen* liegende Spannung.

Beträgt andererseits das Eingangssignal 0 Volt (in diesem Fall befindet sich der Schreibimpuls in dem "ein"-Zustand), so nimmt die Basis des Transistors 17-4 ein negatives Potential an, da der Transistor 17-5 ein Transistor mit geerdetem Gitter ist. Der Basis-Emitter-Kreis des Transistors 17-4 ist daher in Durchlaßrichtung vorgespannt, der Transistor eingeschaltet, und das Element befindet sich im geerdeten Zustand. In ähnlicher Weise ist in der Stellen-Vorspannungsstufe dann, wenn sich der Schreibimpuls im "aus"-Zustand befindet,

^VDi = + IBM. , ' ₍₈₎

v/obei V_Di die. der i-ten Stellenelektrode zugeführte Spannung bedeutet.

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Ist der Schreibimpuls "ein", so wird das Element in den geerdeten Zustand gebracht, und die Vorspannung wird effektiv zu null. Infolgedessen nimmt die Storspannung.den Wert V_f/2 an, was der niedrigste Wert ist. Da jedoch die Vorspannung mit dem Schreib-Taktimpuls synchronisiert ist, nimmt die Vorspannung durch gewisse Schreibimpulse selbst dann Erdpotential an, wenn das Signal "aus" ist. Es kann daher vorkommen, daß das Element ein Rückschalten auslöst. In Anbetracht dieses Umstandes ist es von Vorteil, eine Vorspannungsstufe zu verwenden, bei der die Ausführungsformen nach Fig. 5 und 6 kombiniert sind. Eine derartige Ausführungsform ist in Fig.7 gezeigt.

In Fig. 7 sind mit 17-3 und 17-3' Lastwiderstände bezeichnet. An der Klemme 17-8 wird ein mit einem Schreibimpuls synchronisiertes Vorspannungssignal zugeführt. Befindet sich das Signal auf einem bestimmten Pegel (wobei der Schreibimpuls sich im "aus"-Zustand befindet), so liegt an dem Element die folgende Spannung:

^VWi ^Ä <-^VBM^{} x} Ü^L . (9)

In Gleichung 9 bedeuten V_Wi die an der i-ten Wortelektrode liegende Spannung und V_ßM die Vorspannung. Aufgrund der Be-Ziehung

R₁ <c R<v \

Wird die obige Gleichung (9)

Wird die Vorspannung an der Klemme 17-8 angelegt, so schaltet der Transistor 17-4 ein, und es wird

RR

_BM) x 2 _χ
R +R

^VWi = (- V_BM) x 2 _χ L

V_nM R

Ähnliche Verhältnisse gelten für die Vorspannungsstufe.

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Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 wird die .Störspannung

was beträchtlich klein ist und das Rückschalten in wirksamer Weise verhindert. Beispiele für konkrete numerische Vierte zum Betrieb einer solchen Schaltung sind unten angegeben. Als ferroelektrisch^ Kristall wird Gadoliniummolybdat (Gd₂ verwendet, wobei die Dicke des Kristalls auf 775 μ eingestellt ist.

SchaItspannung V_f 400 Volt

Vorspannung V_BM 150.VoIt'

Widerstand R₁ 12 K Sl

Widerstand R₂ 2 ΚΛ .

Angelegte Spannung V^ ca. 30 Volt

Störspannung V_d 230 Volt

Eine zur Verwendung bei dem optischen Raummodulator nach Fig. 8 und 9 geeignete Schaltung zum Blockieren des Rückschaltens ist in Fig. 10 veranschaulicht. Die Schaltung kennzeichnet sich dadurch, daß die zwischen den Elektroden auf beiden Seiten der ersten und der zweiten ferroelektrischen Kristallanordnung angelegte Impulsspannung eine Potentialdifferenz hat, die der oben erwähnten Vorspannung entspricht.

In Fig. 10 bedeuten die Bezugsziffer 20 einen optischen Raummodulator, der die ersten und zweiten ferroelektrischen Kristallanordnungen usw. umfaßt. Bei 20-2-1, 20-2-2, ... 20-2-M sind ferroelektrische Kristallelementabschnitte zwischen den Elektroden der jeweiligen Matrixanordnungen gezeigt. Die Bezugsziffer 29 bezeichnet einen Schreib-Steuerkreis mit einem Lastwiderstand. 29-1 und einem Transistor 29-2 Bei 29-3-1, 29-3-2, ... 29-3-M sind Schreibsignal-Eingangsklemmen gezeigt. Die Ziffer 30 bezeichnet einen Schaltsteuer-

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kreis mit einem Lastwiderstand 30-1 und einem Transistor 30-2. Eine Schaltsignal-klemme ist bei 30-3 gezeigt.

In Fig. 11 sind die Eingangssignale der Steuerschaltungen und die Verteilung der an den ferroelektrischen Kristallanordnungen effektiv anliegenden Potentialdifferenzen gezeigt. In Fig. 11 bedeuten 29'-3-1, 29'-3-2, ... 29^!-3-M Schreibsignale, 30»-3 ein Schaltsignal und 20»-2-1, 2O'-2-2, 20-2-M- die den ferroelektrischen Kristallanordnungen effektiv zugeführten Spannungen.

Im folgenden soll die Ausführungsform nach Fig. 10 und 11 im einzelnen erläutert werden. Es sei der Fall betrachtet, daß das Schreibsignal 29'-3-1 nach Fig. 11 an der Schreisignal-Eingangsklemme 29-3-1 der Schaltung nach Fig. 10 liegt. Beträgt das Eingangssignal V₁ (von beispielsweise 0 Volt), so haben Basis und Emitter des Transistors 29-2 die gleiche Spannung. Der Transistor ist daher gesperrt, so daß die Schreibseite des ferroelektrischen Kristallelements 20-2-1 die Spannung + (V_g + V_m) Volt annimmt. Beträgt das Eingangssignal V₂ (von beispielsweise 3 Volt), so ist der Basis-Emitter-Kreis des Transistors 29-2 in Durchlaßrichtung vorgespannt. Der Transistor ist daher eingeschaltet, d.h. die Schreibseite des ferroelektrischen Kristallelements 20-2-1 nimmt die Spannung 0 Volt an. Werden in ähnlicher V/eise die Schreibeingangssignale 29'-3-2, 29'-3-^,... 29'-3-M nach, Fig. 11 an den Schreibsignal-Eingangsklemmen 29-3-2, 29-3-3_t... 29-3-M der Schaltung nach Fig. 10 angelegt, so nimmt die Schreibseite der ferroelektrischen Kristallelemente 20-2-2, 20-2-3, ... 20-2-M bei einem Eingangssignal von 0 Volt die Spannung + (Vg + V_m) Volt an, während sie bei einem Eingangssignal von 3 Volt die Spannung von 0 Volt annimmt. Gleichzeitig wird an der Schaltsignal-Eingangsklemme 30-3 der Schaltung nach Fig. 10 das Schaltsignal 30*-3 nach Fig. eingegeben. Der Transistor ist daher abgeschaltet, d.h. die Schaltseite der ferroelektrischen Kristallelementabschnitte

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20-2-1, 20-2-2, ... 20-2-M nimmt die Spannung + V_ST an. Beträgt andererseits das Schreibsignal 3 Volt, so ist der Basis-Emitter-Kreis des Transistors 30-2 in Durchlaßrichtung vorgespannt. Der Transistor ist dann eingeschaltet, d.h. die Schreibseite der ferroelektrischen Kristallelemente 20-2-1, 20-2-2, ... 20-2-M wird 0 Volt. Die Spannungen 20'-2-1, ■ 2O'-2-2, ... 20'-2-M in Fig. 1 stellen das oben Gesagte in Potentialdifferenzen dar, um das Verständnis zu erleichtern; diese Spannungen werden an den ferroelektrischen Kristallelementen 20-2-1, 20-2-2, ... 20-2-M in Fig. 10 angelegt. In der Darstellung ist Vg eine zum Schalten erforderliche Spannung, während V_T eine Spannung zur Verhinderung des Rückschalt-Phänomens ist.

Im folgenden soll die oben angegebene Verteilung der Potentialdifferenzen kurz erläutert werden. Gemäß der Kurve 20-2-1 nach Fig. 11 liegt im Intervall t_Q ^ t ^ t^ an dem Elementabschnitt 20-2-1 eine "aus"-Spannung von -(V_T + V_g) Volt, und das Element befindet sich daher im "aus"-Zustand. Im Intervall t^ = t = t¹^ liegt an dem Elementabschnitt die Schreibspannung von + Vg Volt, so daß sich der Elementabschnitt in seinem "ein"-Zustand befindet. Im Intervall 1¹^ =■ t =* t-₂ ist das Element in seinem "aus"-Zustahd, da an ihm die "aus"-Spannung von -(V_T +Vg) Volt anliegt. Im Intervall t₂ - t ^ t'₂ wird dem Elementabschnitt kein Schreibsignal zugeführt; daher liegt die Spannung, von -V_T an, die ein Einschalten des Elementabschnitts verhindert. Für die Zeit·t ^ t'₂ wiederholen sich die obigen Vorgänge in Abhängigkeit von den Eingangssignalen. Das gleiche gilt für die Spannungen 20'-2-2, 2O'-2-3, ... 2O'-2-M. ' ·

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung verhindert, daß die Elemente infolge innerer Spannungen instabil werden. Was das Rückschalten betrifft,'so wird dann,' wenn die Beziehung zwischen den Größen der Schreibspannung und der Schaltspannung entgegengesetzt gemacht wird, der jeweilige Schalt-

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zustand beibehalten, wenn der Schreibsignalimpuls in seinen "aus"-Zustand geht. An dem ferroelektrischen Kristallelement liegen also +V^, Volt, so daß das Rückschalten nicht auftreten kann. Dabei kann die Spannung V^ in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung eine positive oder eine negative Spannung sein. ■

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Claims

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Patentansprüche

Optische Raummodulator-Einrichtung, gekennzeichnet durch eine ferroelektrische Kristallanordnung ■(8) mit einer Vielzahl von auf ihrer Vorderseite angeordneten Lateralelektroden (8-5) und einer Vielzahl von auf ihrer Rückseite angeordneten, die Lateralelektroden senkrecht schneidenden Longitudinalelektroden (8-7), eine Einrichtung [11, 12), die gemäß einer aufzuzeichnenden Information erste Impulse zur Zuführung an die Lateralelektroden und zweite Impulse, deren Polarität derjenigen der ersten Impulse entgegengesetzt ist, zur Zuführung an die Longitudinalelektroden entsprechend den Lateralelektroden erzeugt, wobei die Kristallanordnung die Phase, die Polarisationsrichtung oder die Amplitude des auf die einzelnen Abschnitte der Anordnung zwischen den beiden Elektroden auftreffenden Lichtes durch Zuführung der ersten und zweiten Impulse moduliert, sowie eine Vorspannungsquelle (16) zur Zuführung einer Vorspannung an mindestens die Lateralelektroden zur Ver- , hinderung des Rückschalt-Phänomens· in den einzelnen Abschnitten der Anordnung.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Vorspannungsquelle (15, 16) eine erste Vorspannung und eine zweite Vorspannung, die gleiche Amplitude und entgegengesetzte Polarität wie die erste Vor-

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spannung hat, erzeugt, wobei diese Vorspannungen an den Lateral- bzw. Longitudinalelektroden (8-5, 8-7) liegen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine v/eitere Einrichtung (17) zur Erdung der ersten und zweiten Vorspannungen bei Zuführung der e.rsten bzw. zweiten Impulse an die Lateral- bzw. Longitudinalelektroden (8-5, 8-7).
4. Einrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung (17) zur Verminderung der ersten und zweiten Vorspannungen auf einen bestimmten Wert über Erde.
5. Optische Raummodulator-Einrichtung, gekennzeichnet durch eine erste ferroelektrische Kristallanordnung (20) mit einer Vielzahl von auf ihrer Vorderseite angeordneten Lateralelektroden (20-2) und einer auf ihrer gesamten Rückseite angeordneten ersten ebenen Elektrode (20-3), eine zweite ferroelektrische Kristallanordnung (23) mit einer Vielzahl von auf ihrer Vorderseite angeordneten Longitudinalelektroden und einer auf ihrer gesamten Rückseite angeordneten zweiten ebenen Elektrode, wobei die Lateral- und Longitudinalelektroden

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einander rechtwinklig schneidend angeordnet sind, ferner eine Einrichtung (11, 12) zur Erzeugung von ersten Impulsen und von zweiten Impulsen, deren Polarität der der ersten Impulse entgegengesetzt ist, gemäß einer aufzuzeichnenden Information, wobei die ersten Impulse an den jeweiligen Lateralelektroden und den entsprechenden Longitudinalelektroden und die zweiten Impulse an den ersten und zweiten ebenen Elektroden liegen und wobei die Anordnungen die Phase, die Polarisationsrichtung oder die Amplitude des auf die einzelnen Abschnitte der ersten und zweiten Anordnungen zwischen den Elektroden durch Zuführung der ersten und zweiten Impulse modulieren, sowie eine weitere Einrichtung (15, 16; 17), die zwischen den beiden Amplituden der ersten und zweiten Impulse eine derartige Differenz erzeugt, daß das Auftreten des Rückschalt-Phänomens an den einzelnen Abschnitten der Anordnungen unterdrückt wird.

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