DE2234756B2 - Optische Raummodulator-Einrichtung - Google Patents
Optische Raummodulator-EinrichtungInfo
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Description
Eine optische Raummodulator-Einrichtung der in den Oberbegriffen der Patentansprüche I und 5 ?ngegebenen Gattung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
1449 809 bekannt Derartige Einrichtungen finden in Sichtgeräten, Apparaten zur vorübergehenden Aufzeichnung von Mustern, Geräten zur Zusammenstellung
von Speicherinformationen auf elektrischem Wege in der Laserholographie und ähnlichen Einrichtungen
Verwendung. Die bekannte optische Raummodulator-Einrichtung gestattet jedoch aufgrund des ihrer
ferroelektrischen Kristallanordnung innewohnenden Rückschalt-Phänomens keine genaue Anzeige oder
Aufzeichnung von Musterinformationen. Dieses Rückschalt-Phänomen, das im folgenden noch näher erläutert
wird, besteht kurz gesagt darin, daß eine information,
die durch Anlegen eines elektrischen Impulses in die Raummodulator-Einrichtung eingeschrieben wird, bei
Abschalten des Impulses verlorengeht
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das genannte Rückschalt-Phänomen bei einer Raummodulator-Einrichtung vier eingangs bezeichneten Gattung
zu vermeiden.
Erfindungsgemäße Lösungen dieser Aufgabe sind in den Kennzeichnr.ngsteilen der Patentansprüche 1 und 5,
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der
Zeichnungen erläutert; in den Zeichnungen zeigen
F i g. 1 und 8 schematische Darstellungen des Aufbaus
von digitalen optischen Raummodulatoren,
Fig. 2 und 9 schematische Darstellungen von Matrizenanordnungen für optische R.iummodulatoren,
Fig.3 ein Schaltbild einer Steuerschaltung für einen
optischen Raummodulator,
Fig.4 bis 7 und 10 Schaltbilder von verschiedenen
erfindungsgemäßen Ausführungsformen und
Fig. 11 ein Impulsdiagramm für die Schaltung nach
Fig. 10.
Optische Raummodulatoren lassen sich grob in analoge und digitale optische Raummodulatoren klassifizieren. Die vorliegende 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 F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel für die Bauweise
einer Laserholographie-Speichereinrichtung gezeigt, die mit einem digitalen optischen Raummodulator
arbeitet. In F i g. t bedeuten I 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 10 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 Lichtaufzeir.hnungsmedium 10, während 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 Information 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 aus den beiden Lichtstrahlen aufgezeichnet, der Hologramm genannt
wird.
Fig.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 streifenförmige 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 8' durch auf ihrer Vorderseite vorgesehene brückenförmige Elektroden
miteinander verbunden sind. In F i g. 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 brücicenförmigen 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.
F i g. 3 zeigt eine Steuerschaltung für einen optischen Raummodulator. In Fig.3 bedeuten 11 einen Wort-Steuerkreis, 12 einen Stellen-Steuerkreis, 11-0 eine
Wort-Eing-ngsklemme, 12-0 eine Stellen-Eingangsklemme, 11-1 und 12-1 Vorverstärker, 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 F i g. 2
umfaßt, und 8-9 ein einzelnes Matrixelement. Die Steuerschaltung des digitalen optischen Raummodulators steuert die Matrixelemente. Beispielsweise werden
Spannungsimpulse von - V/2 (oder + V/2) in Übereinstimmung mit der jeweils aufzuzeichnenden Information den einzelnen Lateralelektroden nacheinander
zugeführt. Synchron dazu werden Spannungsimpulse von + V/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 Vi 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 eesDeichert.
Als Material für die elektrische Kristallanordnung eines derartigen digitalen optischen Raummodulators
ist ein Material mit den nachstehend aufgefühlten Eigenschaften zweckmäßig.
(a) Es muß eine Photo-Umschaltfunktion aufweisen.
(b) Bei ebener Konfiguration muß sich die Photo-Umschaltfunktion an einem Teil ausführen lassen.
(c) Mit der Umschaltung muß eine Speicherfunktion einhergehen.
lu (d) Die Schaltspannung muß einen Schwellenwert
aufweisen.
(e) Das Material muß optisch transparent und homogen sein.
Ii Materialien mit diesen Eigenschaften sind Gadoliniummolybdat, Bleilanthanzirkonattitanat, Wismuttitanat,
usw.
In F i g. 8 und 9 ist ein weiterer optischer Raummodulator zusätzlich zu demjenigen gezeigt, dessen Aufbau
jo anhand von F i g. 2 und 3 erläutert wurde.
In F i g. 8 bedeutet die Bezugsr-ffer 8' einen dem
optischen Raummodulator entsprechenden Abschnitt, während die übrigen Teile mit denen in der oben
beschriebenen Ausführungsform gleich sind. Der opti-
j-, sehe Raummodulator 8' umfaßt einen Polarisator 18,
eine erste A/4-Platte 19, eine erste ferroelektrische Krisallanordnung 20, die mit transparenten Elektroden
in Form von in Lateralrichtung verlaufenden Streifen versehen ist und eine der λ/4-Platte äquivalente Dicke
to hat, einen Analysator 21, eine zweite A/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
Γ. 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
κι 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 ferroelektri-
.»-, sehen Kristallelemente durch die angelegten Impulssignale invertiert, und diese Elemente wirken se, daß sie
die in der rechts (bzw. lins) gedrehten Ebene polarisierten Lichtstrahlen in Lateralrichtung, d. h. in
d<?r Licht-Durchlaßrichtung des Analysators 21, ausrich-
,(I ten. Im Gegensatz dazu bewirken die ferroelektrischen
Kristallelemente an denjenigen Elektrodenteilen, denen keine Impulssignaie zugeführt werden, daß die in der
rechts (bzw. links) gedrehten Ebene polarisierten Lichtstrahlen in Longitudinalrichtung, d. h. in der
,-, ucht-Sperrichtung des Analysators 21, ausgerichtet
werden. Das von dem Analysator 21 arf die /.weite
λ/4-Platte 22 fallende Licht wird ?lso durch das
«ι oder Einschreibe , von Information in den Lichtstrahl
einer Zeile erläutert werden. Passiert der streifenförmige Strahl der ersten Zeile die zweite A/4-Platte 22, so
wird das Licht nochmals in einer rechts (oder links) gedrehten Ebene polarisiert. Die zweite ferroelektri-
,-, sehe Kristallanordnung 23 ist mit den streifenförmigen
transparenten Elektroden in Spalten- oder Longitudinalrichtung versehen. Diesen Elektroden werden
parallel zur LateralrichtunE Impulssignale zur Invertie-
rung 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-Aufzeichnungslinse
7 konvergiert und trifft zusammen mit dem Bezugsstrahl von dem Spiegel 3 auf das Licht-Aufzeichnungsmedium 10. Auf diese Art und
Weise wird das Hologramm zur Aufzeichnung der ersten Zeile erzeugt Danach werden ähnliche Arbeitsgänge
für die zweite bis zur Af-ten Reihe wiederholt, um ein vollständiges Hologramm zu erzeugen.
Die ersten und zweiten ferroelektrischen Kristallanordnungen des oben beschriebenen optischen Raummodulators
sind beispielsweise gemäß F i g. 9 aufgebaut. In F i g. 9 bedeuten 20-1 eine Isolierschicht, 20-2 eine auf
einer Fläche angeordnete streifenförmige transparente Elektrode (und zwar die Lateral- oder die Longitudinalelektrode),
20-3 eine auf der gesamten Fläche der anderen Seite angeordnete transparente Elektrode, 20-4
einen Zuleitungsdraht 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 Impulssignal angelegt, so wird der
Polarisierungszustand des zwischen den 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 durchfahren läßt, entgegen.
Bisher ist kein Weg gefunden worden, das Rückschalt-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 zusammenhingt
Die Erfindung bewirkt grundsatzlich eine Beseitigung dieser inneren mechanischen Kristailspannung 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 folgenden Gleichung angegeben ist), ist
an sich als piezoelektrischer Effekt bekannt; daher wird auf eine Erläuterung an dieser Stelle verzichtet.
= ;■£ ■
In Gleichung (1) bedeuten Wdie sich aus der inneren
mechanischen Spannung berechnende elektrische Spannung, y eine Proportionalitätskonstante und Edie innere
ίο mechanische Spannung. Um ein Rückschalten zu verhindern besteht daher eine wirksame Maßnahme
darin, an das Matrixelement eine Vorspannung Vn
gemäß der Gleichung
anzulegen.
Im folgenden sollen praktische Anordnungen gemäß einiger bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben werden. Dazu zeigen F i g. 4 bis 7 Schaltungen zur Verhinderung oder Blockierung des
Rückschaltens, die sich zur Verwendung bei dem in F i g. 2 und 3 gezeigten optischen Raummodulator
eignen.
In F i g. 4 bedeuten 8 eine Matrixanordnung, 11 einen
Wort-Steuerkreis, 11-0 eine Wort-Eingangsklemme, 12 einen Stellen-Steuerkreis, 12-0 eine Stellen-Eingangsklemme, 14 einen Vorwiderstand und 16 eine Vorspannungsquelle.
Das charakteristische Merkmal der Ausführungsform nach F i g. 4 besteht darin, daß die
obengenannte 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.
In Gleichung (3) bedeuten Vddie Störspannung, V/die
Schreibspannung und Vb die Vorspannung.
Hat die Störspannung nun eine bestimmte Größe, so ist zu befürchten, daß die Störspannung in Elemente mit
niedriger Schwellenspannung eingeschreiben wird. Daher ist es wirkungsvoll, die Störsspannung zu
verringern, was in der Schaltung nach F i g. 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 F i g. 5 die Vorspannung an der Wort- und an der Stellen-Seite
jeweils geteilt als VJ2 zugeführt Dabei wird die
Störspannung
K,=
Bei einer Mztrix, bei der das Rückschalt-Phänomen
stark ist, muß jedoch eine erheblich hohe Vorspannung angewandt werden, um das Phänomen zu vermeiden.
Die Anordnung nach F i g. 5 ist daher für Elemente mit niedrigen Schwellenwerten immer noch verhältnismäßig
wenig wirksam. In derartigen Fallen sind weitere unten beschriebene Maßnahmen vorzunehmen.
In Pig.6 bedeuten die Bezugsziffer 11 einen
Wort-Steuerkreis, 11-0 eine Wort-Emgangsklemine,
11-1 einen Vorverstärker, 11-2 einen Lastwiderstand,
11-3 einen Transistor, li-4 einen Lmitterwiderstand, 12
einen Stellen-Steuerkreis und 12-0 eine Stellen-Eingangsklemme. Die Schaltungselemente 12·! 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
eint Diode und 17-7 einen Emitterwiderstand. Die Elemente 17-Γ bis 17-7' entsprechen den Elementen
17-1 bis 17-7. Mit 17-8 und 17-8' sind Vorspannungs-Eingangsklemmen
bezeichnet. Diese Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß die Vorspannung bei
Zuführung des Schreibimpulses Erdpotential annimmt, während die Vorspannung VW anliegt, wenn der
Schreibimpuls Null wird.
Die Arbeitsweise der Schaltung soll im einzelnen erläutert werden. Ein einem Schreib-Taktimpuls ähnliches
Vorspannungssignal liegt an der Klemme 17-8. Hat das Signal einen bestimmten Pegei (zu diesem Zeiipunki
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:
H, = ( - I S.\f·
R1.
R, 4 RAi + R1
(5)
woraus sich
' ΙΓ ι =
(61
(7)
ergibt. In Gleichung (7) bedeuten VW die Vorspannung
und Vw, die an dem Element 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 in
Emitterschaltung betrieben wird. 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,
V - 4- *BM
* Di — + ~2
■
(8)
10
In Gleichung (5) bedeuten Vh-, die an der /-ten
Wortelektrode (Lateralelektrode) liegende Spannung und R„den /-ten Vorwiderstand. In Gleichung(5) ist
wobei Va die der /-ten Stellenelektrode zugeführte
Spannung bedeutet
Ist der Schreibimpuls »ein«, so wird das Element in den geerdeten Zustand gebracht, und die Vorspannung
wird effektiv zu Null. Infolgedessen nimmt die Störspannung den Wert Vn/2 an, was der niedrigste
Wert ist Da jedoch die Vorspannung mit dem Schreib-Taktimpuls synchronisiert ist, nimmt die Vorspannung
durch gewisse Schreibirnpuise 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 F i g. 5 und 6 kombiniert
sind. Eine derartige Ausführungsform ist in F i g. 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:
Hi ~ ' ~ WAf' * r>
, η . η ■ ' '
In Gleichung 9 bedeuten 1H| die an der i-tcn Wortelektrode
liegende Spannung und !'„„ die Vorspannung.
Aufgrund der Beziehung
R, -c R,, % R, .
Wird die obige Gleichung (6)
Wird die obige Gleichung (6)
Wird die Vorspannung an der Klemme 17-8 angelegt,
so schallet der Transistor 17-4 ein. und es wird
i'.., = (-l«Af)x
2 R1 + R2 ■
Ähnliche Verhältnisse gelten für die Vorspannungsstufe.
Bei der Ausrührungsform nach F i g. 7 wird die Störspannung
R1 χ R2
(13)
55 was beträchtlich klein ist und das Rückschalten in
wirksamer Weise verhindert. Beispiele für konkrete numerische Werte zum Betrieb einer solchen Schaltung
sind unten angegeben. Als ferroelektrischer Kristall wird Gadoliniummolybdat (Gd2MoO.*) verwendet, wobei
die Dicke des Kristalls auf 775 μ eingestellt ist.
Schaltspannung V, 400 Volt
Vorspannung VW 150VoIt
Widerstand /?, 12 ΚΩ
Widerstand A2 2 ΚΩ
Angelegte Spannung Viwca. 30 Volt
Störspannung Vd 230 Volt
Eine zur Verwendung bei dem optischen Raummodu-Iator
nach Fig.8 und 9 geeignete Schaltung zum
Blockieren des Rückschaltens ist in F i g. 10 veranschaulicht
Die Schaltung kennzeichnet sich dadurch, daß die zwischen den Elektroden auf beiden Seiten der ersten
und der zweiten ferroelektrischer. Kristallanordnung angelegte Impulsspannung eine Potentialdifferenz hat,
die der oben erwähnten Vorspannung entspricht.
In F i g. 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-Af sind ferroeiektrische Kristalielementabschnitte zwischen den Elektroden der jeweiligen Matrixanordnungen gezeigt. Die Bezugsziffer 29
bezeichnet einen Schreib-Steuerkreis mit einem Last- ϊ widerstand 29·1 und einem Transistor 29-2. Bei 29-3-1,
29-3-2,... 29-3-A/sind Schreibsignal-Eingangsklemmen
gezeigt. Die Ziffer 30 bezeichnet einen Schaltsteuerkreis mit einem Lasiwiderstand 30-1 und einem Transistor
30-2. Eine Schaltsignalklemme ist bei 30-3 gezeigt. ι ο
In F i g. 11 sind die Eingangssignale der Steuerschal-Hingen und die Verteilung der an den ferroelektrischen
Kristallanordnungen effektiv anliegenden Potentialdifferenzen gezeigt. In F i g. 11 bedeuten 29'-3-l, 29'-3-2,
... 29'-3-Λ/Schreibsignale, 30'-3 ein Schaltsignal und r>
20'-2-l-, 20'-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 SchreibsiT.a! 29'-3-! nach Fi". H '"
an der Schreibsignal-Eingangsklemme 29-3-1 der Schaltung nach Fig. 10 liegt. Beträgt das Eingangssignal Vi (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 2Ί
ferroelektrischen Kristallelements 20-2-1 die Spannung + (Vs+ V1) Volt annimmt. Beträgt das Eigangssignal 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 in
Schreibseite des ferroelektrischen Kristallelements 20-2-1 nimmt die Spannung OVoIt an. Werden in
ähnlicher Weise die Schreibeingangssignale 29'-3-2, 29'-3-3,... 29'-3-A/ nach F i g. 11 an den Schreibsignal-Eingangsklemmen 29-3-2, 29-3-3, ... 29-3-Af der ü
Schaltung nach Fig. 10 angelegt, so nimmt die Schreibseite der ferroelektrischen Kristallelemente
20-2-2,20-2-3,... 20-2-2A/bei einem Eingangssignal von
OVoIt die Spannung +(Vs+ V7) 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 3O'-3 nach F i g. 11 eingegeben. Der Transistor ist daher abgeschaltet, d. h. die Schaltseite
der ferroelektrischen Kristallelementabschnitte 20-2-1,
20-2-2,,.. 20-2-Mnimmt die Spannung + Vsran. Beträgt
andererseits das Schreibsignal 3 Volt, so ist der Basis-Emitter-Kr«is 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-Af wird 0 Volt.
Die Spannungen 2O'-,?-l, 20'-2-2,... 2Ο'·2·Λί in F i g. 11
stellen das obengesagte in Potentialdifferenzen dar, um das Verständnis zu erleichtern; diese Spannungen
werden an den ferroelektrischen Kristallelementen 20-2-1, 20-2-2, ... 20-2-2/W in Fig. 10 angelegt. In der
Darstellung ist Vs eine zum Schalten erforderliche
Spannung, während Vr 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. Il liegt im Intervall foSfSfi an dem Elementabschnitt 20-2-1 eine »aus«
Spannung von -(Vr+ Vs) Volt, und das Element hefinHet sirh daher im »aiisu-Zu.stand. Im Intervall
t\ S (S f'i liegt an dem Elementabschnitt die Schreibspannung von + Vi Volt, so daß sich der Elementabschnitt in seinem »ein«-Zustand befindet. Im Intervall
t'\ ä t< f2 ist das Element in seinem »aus«-Zustand, da an
ihm die »aus«-Spannung von — (Vt+ Vs) Volt anliegt. Im Intervall f2£ 'S l'i wird dem Elementabschnitt kein
Schreibsignal zugeführt; daher liegt die Spannung - Vr
an, die ein Einschalten des Elementabschnitts verhindert. Für die Zeit r>
d wiederholen sich die obigen Vorgänge in Abhängigkeit von den Eingangssignalen.
Das gleiche gilt für die Spannungen 2O'-2-2, 2O'-2-3,...
2Ο'-2-Λ/.
Die Einrichtung 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 Schaltzustand
beibehalten, wenn der Schreibsignalimpuls in seinen »aus«-Zustand geht. An dem ferroelektrischen Kristallelement liegen also + VrVolt, so daß das Rückschalten
nicht auftreten kann. Dabei kann die Spannung Vj in der erfindungsgemäßen Einrichtung eine positive oder eine
negative Spannung sein.
Claims (5)
1. Optische Raummodulator-Einrichtung, umfassend eine ferroelektrische Kristallanordnung mit ί
einer Vielzahl von auf ihrer Vorderseite angeordneten Lateralelektroden und einer Vielzahl von auf
ihrer Rückseite angeordneten, die Lateralelektroden senkrecht schneidenden Longitudinalelektroden, sowie eine Einrichtung, die gemäß einer aufzuzeich- ι ο
nenden 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 Lateraleiektroden erzeugt, ι ,·
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 gekennzeichnet durch eine Vorspannungsquelle (16) rar Zuführung einer Vorspannung
an mindestens die Lateralelektroden (8-5) zur Verhinderung des Rückschalt-Phänomens in den
einzelnen Abschnitten der Anordnung. 2 >
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannrngsquelle (15, 16) eine
erste Vorspannung und eine zweite Vorspannung, die gleiche Amplitude und entgegengesetzte Polarität wie die erste Vorspannung hat erzeugt, wobei so
diese Vorspannungen an den Lateral- bzw. Longitudinalelektrc den (8-5,8-7) liegen.
3. Einrichtung narh Anspruch 2, gekennzeichnet
durch eine weitere Einrichtung (17) zur Erdung der ersten und zweiten Vorspannungen bei Zuführung j-,
der ersten 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 Vorpspannungen auf
einen bestimmten Wert über Erde.
5. Optische Raummodulator-Einrichtung, umfassend eine erste ferroelektrische Kristallanordnung
mit einer Vielzahl von auf ihrer Vorderseite angeordneten Lateralelektroden und einer auf ihrer r>
gesamten Rückseite angeordneten ersten ebenen Elektrode, eine zweite ferroelektrische Kristallanordnung mit einer Vielzahl von auf ihrer Vorderseite
angeordneten Longitudinalelektroden und einer auf ihrer gesamten Rückseite angeordneten zweiten v>
ebenen Elektrode, wobei die Lateral· und Longitudinalelektroden einander rechtwinklig schneidend
angeordnet sind, sowie eine Einrichtung 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 dan ersten und zweiten ebenen Elektroden liegen h<)
und wobei die Anordnungen die Phase, die Polarisationsrichtung oder die Amplitude des auf die
einzelnen Abschnitte der ersten und zweiten Anordnungen zwischen den Elektroden auftreffenden Lichtes durch Zuführung der ersten und zweiten b r>
Impulse modulieren, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung (15, IS; !7), 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 Kristallanordnungen (20, 23) unterdrückt wird.
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Family Applications (1)
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