特許 6285678 空間光変調器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6285678

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】空間光変調器

(51)【国際特許分類】

   G02F 1/09 20060101AFI20180215BHJP

【ＦＩ】

   G02F1/09 503

【請求項の数】6

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2013-202897(P2013-202897)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-68990(P2015-68990A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年8月4日

【権利譲渡・実施許諾】特許権者において、実施許諾の用意がある。

(73)【特許権者】

【識別番号】000004352

【氏名又は名称】日本放送協会

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100064414

【弁理士】

【氏名又は名称】磯野 道造

(74)【代理人】

【識別番号】100111545

【弁理士】

【氏名又は名称】多田 悦夫

(72)【発明者】

【氏名】宮本 泰敬

(72)【発明者】

【氏名】奥田 光伸

【審査官】 林 祥恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−０２０１１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５８３７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０５４７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１２２９９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０７８５８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４１４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２７４７０８６（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１０／００４８８１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 J.Cho, et al.，Design, fabrication ,switching, and optical characteristics of new magneto-optic spatial light modulator，JOUENAL OF APPLIED PHYSICS，１９９４年 ８月 １日，Vol.76, No.3，pp.1910-1919

【文献】 S.J.Noh, et al.，Magnetic domain wall motion by current injection in CoPt nanowires consisting of notches，SOLID STATE COMMUNICATIONS，２０１２年 ３月２９日，Vol.152，pp.1004-1007

【文献】 S.J.Noh, et al.，Effects of notch shape on the magnetic domain wall motion in nanowires with in-plane or perpendicular magnetic anisotropy，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，２０１２年 ３月 ７日，Vol.111, 07D123，pp.1-3

【文献】 S. Fukami, et al,，Micromagnetic analysis of current driven domain wall motion in nanostrips with perpendicular magnetic anisotoropy，JOURNAL OF APPLIED PHYSICS，２００８年 １月３１日，Vol.103,07E718，pp.1-3

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０２Ｆ １／００−１／１２５

Ｇ０２Ｆ １／２１−１／３９

Ｈ０１Ｌ ４３／０８

Ｈ０１Ｌ ２７／８２

Ｓｃｏｐｕｓ

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁性膜を細線状に形成し、長手方向の一部に他の部分とは磁化方向の異なる磁区が形成された磁性細線と、
前記磁性細線の両端側の一方又は他方から選択的に電子の供給を可能とする電流源と、
を備え、
前記磁性細線には、その長手方向の一部に前記磁区の磁壁を保持する保持部が形成され、前記の電子の供給により、前記磁区の一方の磁壁は前記保持部に保持された状態で他方の磁壁は前記磁性細線の長手方向に移動可能として、前記磁区を伸縮させることを特徴とする空間光変調器。

【請求項2】

前記保持部は、前記磁性細線の他の部分より当該磁性細線の長手方向と直交する方向の断面積が小さいことにより前記磁壁の保持を行うことを特徴とする請求項１に記載の空間光変調器。

【請求項3】

前記磁性細線の旋光される光が入射する側で前記磁区の移動範囲外の部分には遮光部材が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空間光変調器。

【請求項4】

前記各磁性細線によりそれぞれ表示される複数の画素が一方向又は縦横方向に複数個並列して配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかの一項に記載の空間光変調器。

【請求項5】

前記各画素にはそれぞれ複数個の前記磁性細線が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の空間光変調器。

【請求項6】

前記磁性細線は湾曲していて、当該湾曲形状の凸側が、前記磁性細線の旋光される光が入射する側であることを特徴とする請求項１〜５の何れかの一項に記載の空間光変調器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、空間光変調器に関する。

【背景技術】

【0002】

空間光変調器は、画素として光学素子（光変調素子）を用い、これをマトリクス状に２次元配列して光の位相や振幅等を空間的に変調する装置であって、ディスプレイ技術や記録技術などの分野で広く利用されている。空間光変調器として、従来から液晶が用いられているが、近年では、高速処理かつ画素の１μｍ以下の微細化の可能性が期待される磁気光学材料を用いた磁気光学式の空間光変調器の開発が進められている。

【0003】

磁気光学式の空間光変調器（以下、単に「空間光変調器」という）においては、磁性体に入射した光が透過する際にその偏光の向きを変化（旋光）させて出射するファラデー効果を利用している。また、磁性体に入射した光が反射する際にその偏光の向きを変化（旋光）させて出射するカー効果も利用している。磁性体材料としては、磁性体の中でも特に効果の大きい磁気光学材料を使用している。そして、明るく表示しようとする画素（選択画素）における光変調素子の磁化方向と、それ以外の画素（非選択画素）における光変調素子の磁化方向を異なるものにする。これにより、選択画素から出射した光と非選択画素から出射した光で、その偏光の回転角（旋光角）に差を生じさせ、特定の向きの偏光を透過する偏光子を介することで、選択画素のみを明るく表示する。このような光変調素子の磁化方向を変化させる手段として、光変調素子に磁界を印加する磁界印加方式の他に、近年では光変調素子に電流を供給することでスピンを注入するスピン注入方式が知られている。

【0004】

このような空間光変調器に関しては、特許文献１〜３の技術が知られている。特許文献１には、縦横方向にマトリックス状に画素を配置し、各画素について個別に光変調素子の磁化方向を変えるように制御することで、空間光変調器を画像表示装置に用いる点が記載されている。
特許文献２には、空間光変調器の１行における光変調素子を連続した１本の磁性細線で構成し、当該１行におけるすべての画素のデータを当該磁性細線において１画素ずつ順番に書き換えるようにした点が記載されている。
特許文献３には、磁性細線に括れを形成し、磁性細線への電流の供給を停止したときに、磁壁が括れの位置で停止するようにした点が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１２−８８６６７号公報

【特許文献2】特開２０１２−１２８３９６号公報

【特許文献3】特開２０１２−１４１４０２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、前記特許文献１〜３の技術で可能としているのは２値の画像表示であり、磁性細線を用いて多値の画像表示（階調表現）を行うことはできなかった。
本発明は、磁性細線を用いて画像の多値の階調表現を可能とする空間光変調器を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態は、磁性細線と、電流源と、を備えた空間光変調器である。
本発明によれば、磁性細線は磁性膜を細線状に形成してなり、その長手方向の一部に他の部分とは磁化方向の異なる磁区が形成されている。そして、電流源は磁性細線の両端側の一方又は他方から選択的に電子の供給を可能としている。その上、磁性細線には、その長手方向の一部に磁区の磁壁を保持部が形成されている。前記の電子の供給により、磁区の一方の磁壁は保持部に保持された状態で、他方の磁壁は前記磁性細線の長手方向に移動可能としている。
よって、本発明によれば、電子の供給により、磁区の磁性細線の長手方向の長さを伸縮することができるので、磁性細線を画像表示に用いるときは、磁区の長さを段階的に切り替えることができる。

【0008】

前記の構成において、前記保持部は、前記磁性細線の他の部分より当該磁性細線の長手方向と直交する方向の断面積が小さいことにより前記磁壁の保持を行うようにしてもよい。
かかる構成によれば、磁性細線における保持部の形成が容易となる。

【0009】

前記の構成において、前記磁性細線の旋光される光が入射する側で前記磁区の移動範囲外の部分には遮光部材が形成されているようにしてもよい。
かかる構成によれば、磁性細線の画像の階調表示に関わる部分以外を遮光して、的確な画像表示を行うことができる。

【0010】

前記の構成において、前記各磁性細線によりそれぞれ表示される複数の画素が一方向又は縦横方向に複数個並列して配置されているようにしてもよい。
かかる構成によれば、画素が一方向に並列するときはライン状の画像表示が、縦横方向に並列するときは平面状の画像表示が、それぞれ可能となる。

【0011】

前記の構成において、前記各画素にはそれぞれ複数個の前記磁性細線が配置されていてもよい。
かかる構成によれば、画像の多値の階調表現を更に多段階的に行うことができる。

【0012】

前記の構成において、前記磁性細線は湾曲していて、当該湾曲形状の凸側が、前記磁性細線の旋光される光が入射する側であるようにしてもよい。
かかる構成によれば、磁性細線の画像の階調表示に関わる部分以外の遮光が必要な部分を減らすことができるので、画面上での画像表示に関わらない部分の面積を低減して、画質を向上させることができる。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、磁性細線を用いて画像の多値の階調表現を可能とする空間光変調器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の実施形態１にかかる単位画素型空間光変調器の回路図である。

【図2】本発明の実施形態１にかかる単位画素型空間光変調器で磁性細線に磁区を形成する処理について説明する説明図である。

【図3】本発明の実施形態１にかかる単位画素型空間光変調器で磁性細線の磁区を延ばす処理について説明する説明図である。（ａ）〜（ｃ）は、この順に段階的に磁区が延びている様子を示している。

【図4】本発明の実施形態１にかかる単位画素型空間光変調器で磁性細線の磁区を縮める処理について説明する説明図である。（ａ）〜（ｃ）は、この順に段階的に磁区が縮んでいる様子を示している。

【図5】比較例となる単位画素型空間光変調器で磁性細線の磁区を移動する処理について説明する説明図である。（ａ）〜（ｃ）は、この順に段階的に磁区が移動している様子を示している。

【図6】本発明の実施形態１にかかる単位画素型空間光変調器で磁性細線の磁区の伸縮の範囲内で光が入射し旋光して出射する状況を説明する説明図である。

【図7】本発明の実施形態２にかかるライン型空間光変調器の概略構成を説明する説明図である。

【図8】本発明の実施形態２にかかるライン型空間光変調器を用いた画像表示装置の構成を説明する説明図である。

【図9】本発明の実施形態３にかかる平面型空間光変調器の概略構成を説明する説明図である。

【図10】本発明の実施形態の変形例１にかかる磁性細線について説明する説明図である。

【図11】本発明の実施形態の変形例２にかかる磁性細線について説明する説明図である。

【図12】本発明の実施形態の変形例３にかかる磁性細線について説明する説明図である。（ａ）〜（ｃ）は、この順に段階的に磁区が延びている様子を示している。

【図13】本発明の実施形態の変形例３にかかる磁性細線の形成方法について説明する説明図である。（ａ）〜（ｄ）は、この順に磁性細線の形成方法のステップを段階的に示している。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の実施形態について複数例説明する。
［実施形態１］
まず、本発明の実施形態１の空間光変調器について説明する。図１は、実施形態１にかかる単位画素型空間光変調器１０の回路図である。なお、以下に説明する各図面で、ｘ方向、ｙ方向は水平方向に互いに直交する方向である。また、ｚ方向は、ｘ方向およびｙ方向と直交する方向である。
この単位画素型空間光変調器１０は、磁性細線１１、電流源１３、制御回路１４、スイッチング素子１５〜１８などから構成されている。

【0016】

磁性細線１１は、磁性膜を細線状に形成した部材である。一例を挙げれば、磁性細線１１は、シリコン基板上にＣｏ，Ｐｄ，Ｔａを積層して形成されている。すなわち、例えば、シリコン基板上にＴａを積層し、そのＴａの上にＣｏとＰｄとを交互に２１回積層し、さらにその上にＴａを積層してなる。磁性細線１１のサイズは、一例を挙げれば、幅が１００ｎｍオーダー、厚さが１０ｎｍオーダーで、長さは様々に実施することができる。磁性細線１１は、初期状態で、一方向、この例で図１の下側から上側に向かう方向に磁化されている。図１以下では、磁性細線１１の磁化の方向を矢印で示す（適宜、Ｎ極、Ｓ極を示すＮ，Ｓの符号も図示する）。

【0017】

磁性細線１１の長さ方向の中央より一方の端部１１ａ寄り（図１で左寄り）の位置には、磁性細線１１の上側の面に磁性細線１１の幅方向を長さ方向とする溝である保持部２１が形成されている。この保持部２１の溝は、一例を挙げれば、１〜５ｎｍ程度の深さである（図１以下では、この深さを誇張して図示している）。保持部２１は、後述のとおり、磁区３１（図２）が形成された磁性細線１１に電子を供給し、当該磁区３１を磁性細線１１の軸方向に移動させる際に、当該磁区の一方の磁壁３２（図２）を当該保持部２１の位置で保持（トラップ）するために形成されている。

【0018】

このように、磁区３１の一方の磁壁３２を保持させるためには、この例のように保持部２１を溝状にするなど、磁性細線１１の長手方向と直交する方向の断面を、保持部２１の部分だけ他の部分より小さくすることが考えられる。あるいは、磁性細線１１の長手方向と直交する方向の断面を保持部２１の部分だけ大きくしてもよい。要は、保持部２１の磁気的性質を、磁性細線１１の保持部２１以外の部分と異ならせることにより、磁性細線１１に電子を供給しても、磁性細線１１に形成された磁区３１の一方の磁壁３２が保持部２１の位置でとどまるようにできれば、保持部２１として様々な手段を用いることができる。

【0019】

磁気ヘッド１２は、磁性細線１１の保持部２１の近傍に設けられ、直流電源２６からの電力の供給を受けて磁界を発生することで、磁性細線１１の長手方向の一部に磁性細線１１の他の部分とは磁化方向の異なる領域である磁区３１（図２）を形成する。なお、磁気ヘッド１２に代えて公知のスピン注入磁化反転素子を設けて、磁区３１を形成するようにしてもよい。また、磁性細線１１に磁区３１を一度形成すれば、強い磁界に晒されるなどの状況が生じない限り、磁区３１は消失しない。そこで、単位画素型空間光変調器１０の製造工程で、磁気ヘッド１２や図示しないスピン注入磁化反転素子などにより、磁性細線１１に磁区３１を形成するようにして、磁気ヘッド１２や図示しないスピン注入磁化反転素子は単位画素型空間光変調器１０の備えつけとしなくともよい。
電流源１３は、後述のとおり、磁性細線１１と接続され、磁性細線１１にパルス電流を流すことで電子を供給して、磁区３１を伸縮させる機能を有する（詳細は後述）。

【0020】

スイッチング素子１５〜１８は、半導体スイッチなどで構成される。スイッチング素子１５は、電流源１３のマイナス側と、磁性細線１１の一方の端部１１ａとを接続しているライン２２に介装され、そのＯＮ，ＯＦＦにより、選択的に磁性細線１１にパルス電流を供給する。スイッチング素子１６は、電流源１３のマイナス側と、磁性細線１１の他方の端部１１ｂとを接続しているライン２３に介装され、そのＯＮ，ＯＦＦにより、選択的に磁性細線１１にパルス電流を供給する。スイッチング素子１７は、磁性細線１１の一方の端部１１ａとＧＮＤとを接続するライン２４に介装され、そのＯＮ，ＯＦＦにより、磁性細線１１の一方の端部１１ａをＧＮＤに選択的に接続する。スイッチング素子１８は、磁性細線１１の一方の端部１１ｂとＧＮＤとを接続するライン２５に介装され、そのＯＮ，ＯＦＦにより、磁性細線１１の一方の端部１１ｂをＧＮＤに選択的に接続する。
制御回路１４は、磁気ヘッド１２、スイッチング素子１５〜１８、電流源１３の動作を制御する回路である。

【0021】

次に、単位画素型空間光変調器１０の動作について説明する。まず、図２に示すように、磁性細線１１に磁区３１が形成されていないときは、制御回路１４の制御により、磁気ヘッド１２で磁界３５を発生する。この磁界３５により、磁性細線１１の長手方向の一部には局所的に磁区３１が形成される。なお、前記のとおり、磁区３１の形成は、スピン注入磁化反転素子などによって行ってもよい。
前記のとおり、磁区３１は、磁性細線１１に一度形成されれば、容易には消失しないので、すでに磁区３１が形成されているのであれば、この磁区３１を形成する処理は不要である。また、前記のとおり、磁区３１の形成を単位画素型空間光変調器１０の製造工程で行い、磁気ヘッド１２やスピン注入磁化反転素子などを単位画素型空間光変調器１０の備えつけとしなくともよい。また、後述の実施形態のように、磁性細線１１を複数個用いる場合は、複数の磁性細線１１に磁気ヘッド１２などにより一つ一つ磁区３１を形成してもよい。また、複数の磁性細線１１に一括で磁界をかけられる磁気ヘッド１２を用いて、複数の磁性細線１１に一括して磁区３１を形成してもよい。
なお、スピン注入磁化反転素子は、非常に微細な薄膜構造とすることができるので、磁性細線１１に容易に一体成型可能であり、単位画素型空間光変調器１０に備えつけとする場合に好適である。
図２に示すように、この例では、初期状態では磁性細線１１には上向きの磁化がなされている。これに対して、磁区３１には下向きの磁化がなされる。そして、磁区３１における磁性細線１１の長手方向の一端１１ａ側の端部には磁壁３２が形成され、磁区３１における磁性細線１１の長手方向に他端１１ｂ側の端部には磁壁３３が形成される。そして、磁壁３２は保持部２１の位置に形成されるように、磁気ヘッド１２、あるいはスピン注入磁化反転素子と磁性細線１１との相対位置は決められている。

【0022】

このように、磁性細線１１に磁区３１を形成すると、制御回路１４により、スイッチング素子１５〜１８、電流源１３を制御して、磁性細線１１にパルス電流により電子を供給する。具体的には、スイッチング素子１５，１８を閉じ、スイッチング素子１６，１７は開いた状態にして、電流源１３でパルス電流を発生させる。これにより、磁性細線１１の一端部１１ａから磁性細線１１に電子が供給される。

【0023】

図３は、この場合の磁性細線１１の変化を、段階を追って示している。図３（ａ）は、電流源１３で電子を磁性細線１１に供給する前の状態を示している。
図３（ｂ）は、図３（ａ）の状態から、電流源１３でパルス電流を磁性細線１１に１パルス分供給したときの磁性細線１１の状態を示している。この場合には、磁性細線１１に、その一端部１１ａから電子が供給され、他端部１１ｂ側の磁壁３３が当該他端部１１ｂ側に所定距離ａだけ移動する。この際に、磁性細線１１の一端部１１ａ側の磁壁３２は、保持部２１に捉えられていて、保持部２１の位置から移動しない。そのため、磁区３１は、磁性細線１１の端部１１ｂ側に向かって長さａだけ延びることになる。

【0024】

次に、図３（ｃ）に示すように、電流源１３でパルス電流をさらに１パルス分供給すると、磁壁３３が磁性細線１１の端部１１ｂ側に、さらに所定距離ａだけ移動する。この場合も、磁性細線１１の一端部１１ａ側の磁壁３２は、保持部２１に捉えられていて、保持部２１の位置から移動しない。そのため、磁区３１は、磁性細線１１の端部１１ｂ側に向かって更に長さａだけ延びることになる。
すなわち、磁区３１の長さを、図３（ａ）、図３（ｂ）、図３（ｃ）の３段階に可変することができる。この場合に、電流源１３で供給するパルス電流のパルス数をさらに増やして、４段階以上に磁区３１の長さを可変することも可能である。

【0025】

次に、図３（ｃ）の状態から、スイッチング素子１６，１７は閉じ、スイッチング素子１５，１８は開いた状態に変更して、電流源１３でパルス電流を発生させる。これにより、磁性細線１１の一端部１１ｂから磁性細線１１に電子が供給される。この場合の磁性細線１１の変化を図４に示している。図４（ａ）は、図３（ｃ）と同様の状態にある磁性細線１１である。そして、この状態から、１パルス分のパルス電流を供給することで、磁性細線１１の一端部１１ｂから磁性細線１１に電子が供給される。すると、図４（ｂ）のように、磁壁３３は図４（ａ）状態から所定距離ａだけ端部１１ａ側に移動する。この状態から、さらに１パルス分のパルス電流を供給すると、図４（ｃ）のように、さらに所定距離ａだけ端部１１ａ側に移動する。これらの場合にも、磁壁３２は、保持部２１の位置に捉られている。よって、磁区３１は磁性細線１１の長手方向に縮むことになる。
このように、電子を磁性細線１１に供給することにより、磁壁３２は保持部２１の位置に保持したまま、磁区３１を磁性細線１１の長手方向に伸縮することができる。

【0026】

図５は、図１〜図４に示す単位画素型空間光変調器１０の比較例となる単位画素型空間光変調器４００の動作を示す説明図である。単位画素型空間光変調器４００が単位画素型空間光変調器１０と異なるのは、磁性細線１１に保持部２１が形成されていない点である。その他の構成は、単位画素型空間光変調器１０と同じであるため、図１〜図４と同一の部材などには同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。

【0027】

この比較例の単位画素型空間光変調器４００では、電流源１３からの電子の供給により、磁壁３３のみならず磁壁３２も移動する。すなわち、パルス電流を１パルス分印加することにより、図５（ａ）の状態から図５（ｂ）の状態になり、磁壁３３および磁壁３２が所定距離ａだけ磁性細線１１の長手方向に端部１１ｂ側に向けて移動する。この場合に、磁壁３３と磁壁３２との距離は不変であり、磁区３１は、その長さを変えないまま磁性細線１１の長手方向にシフト移動することになる。さらに、パルス電流を１パルス分印加することにより、図５（ｂ）の状態から図５（ｃ）の状態になり、同様に磁区３１はシフト移動する。また、図５（ｃ）の状態にあるときに、図４の例のように、端部１１ｂ側から磁性細線１１に電子を供給すると、磁区３１は、その長さを変えないまま、磁性細線１１の長手方向に端部１１ｂ側から端部１１ａ側に向けてシフト移動することになる。
このように、単位画素型空間光変調器１０では、磁性細線１１に保持部２１を１か所設けたことにより、パルス電流のパルス数、および電子の供給方向に応じて、磁区３１を段階的に伸縮することができる。そして、この伸縮の範囲は、図３、図４に示す、移動範囲ｂとなる。

【0028】

図６に示すように、この例では、光４３が、磁性細線１１で反射したときに、その偏光の向きが、磁気光学効果により、当該磁性細線１１の光が入射した領域における磁化方向に対応して一方向又はその反対方向に同じ角度で回転する（旋光する）。図６においては、光は磁性細線１１で反射したときのカー効果により、角度θ_kで旋光し、上向きの磁化方向を示す領域で反射した光は−θ_kだけ、下向きの磁化方向を示す領域で反射した光は＋θ_kだけ旋光する。

【0029】

よって、偏光板を用い、入射偏光に対して−θ_k旋光した光を遮光するようにすれば、磁性細線１１の上向きの磁化方向の領域で反射した出射偏光は、偏光板で遮光される。一方、磁性細線１１の下向きの磁化方向の領域で反射した出射偏光は、偏光板を透過する。したがって、１本の磁性細線１１から出射した光は、当該磁性細線１１に形成された磁化方向の異なる領域ごとに明暗を表示することができる。
そして、この明暗は、図３、図４に示す移動範囲ｂ内で段階的に変動することになる。そのため、磁性細線１１を画像表示に用いれば、多値の階調表示を行うことができる。
この場合に、前記のとおり、保持部２１は、当該保持部２１の磁気的性質を、磁性細線１１の保持部２１以外の部分と異ならせ、電子の供給にかかわらず磁壁３２を当該保持部２１の位置に保持できる手段であれば、様々な手段を用いることができる。

【0030】

しかし、前記のように、磁性細線１１に溝を形成することなどにより、磁性細線１１の他の部分より磁性細線１１の長手方向と直交する方向の断面積を小さくすることで、保持部２１を形成するのが望ましい。すなわち、磁性細線１１に溝を形成する方が、磁性細線１１に、その長手方向と直交する方向の断面積を大きくするなどの加工を行うのに比べて、保持部２１の製造工程が容易となる。すなわち、磁性細線１１に微細な溝を形成するだけで、保持部２１を形成することができるからである。

【0031】

［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２となるライン型空間光変調器、および画像表示装置について説明する。
（空間光変調器）
図７は、本実施形態２のライン型空間光変調器１００の概略構成を示す説明図である。このライン型空間光変調器１００は、複数個の単位画素型空間光変調器１０（実施形態１）と、遮光部材５１とから構成される。

【0032】

図７の例では、便宜上、４個の単位画素型空間光変調器１０のみを図示しているが、実際は更に多くの単位画素型空間光変調器１０が用いられている。また、図７の例では、各単位画素型空間光変調器１０の磁気ヘッド１２（本実施形態でも備えつけとする必要はなくまた、スピン注入磁化反転素子を用いてもよい）、制御回路１４、スイッチング素子１６，１７などは図示を省略している。なお、実施形態２以下の説明において、実施形態１と共通の部材などについては、前記の実施形態１と共通の符号を用い、詳細な説明は省略する。
このライン型空間光変調器１００は、各単位画素型空間光変調器１０の磁性細線１１を、その幅方向に向かって一方向に配列している。

【0033】

そして、各磁性細線１１の光４３が入射し旋光して出射する側（図７で上側）で、磁区３１の移動範囲ｂ（図３、図４）を除く、その外側の部分ｃには、例えば表面が黒色の遮光部材５１が形成されている。これにより、各磁性細線１１の両端１１ａ、１１ｂ側の部分ｃは、光４３から遮られている。そして、磁区３１の移動範囲ｂに対応する部分は、光４３から遮られない開口５２をなしている。なお、電流源１３は、全磁性細線１１で共通化することができる。

【0034】

（画像表示装置）
図８は、ライン型空間光変調器１００を用いた画像表示装置２００の構成を示す説明図である。図８において、ライン型空間光変調器１００は、磁性細線１１の長手方向の切断線で切断した拡大縦断面で示している。
この画像表示装置２００は、ライン型空間光変調器１００、光学系２１１、偏光子２１２，２１３、検出器２１４などからなる。
符号１９は、各磁性細線１１が形成されているシリコン基板である。ライン型空間光変調器１００の遮光部材５１の上方には、光学系２１１と、偏光子２１２，２１３と、検出器２１４とが設けられている。

【0035】

光学系２１１は、例えばレーザー光源、及びこれに光学的に接続されてレーザー光を磁性細線１１の並びの全面に照射する大きさに拡大するビーム拡大器、さらに拡大されたレーザー光を平行光にするレンズで構成される（図示省略）。光学系２１１から照射された光（レーザー光）４３（４３ａ）は、様々な偏光成分を含んでいるため、この光４３ａはライン型空間光変調器１００の手前の偏光子２１２を透過させて、１つの偏光成分の光（偏光）４３（４３ｂ）にする。偏光子２１２，２１３はそれぞれ偏光板などであり、検出器２１４はスクリーン等の画像表示手段である。

【0036】

光学系２１１は、平行光としたレーザー光４３ａを、ライン型空間光変調器１００へ所定の入射角で入射するように光を照射する。レーザー光４３ａは偏光子２１２を透過して偏光（入射偏光）４３ｂとなり、開口５２から各磁性細線１１に向けて入射する。入射偏光４３ｂは、磁性細線１１で反射して、ライン型空間光変調器１００から出射偏光４３（４３ｃ）として出射する。偏光子２１３はすべての出射偏光４３ｃのうちの特定の偏光を遮光し、偏光子２１３を透過した光４３（４３ｄ）が検出器２１４に入射する。

【0037】

入射偏光４３ｂは、磁性細線１１で反射したときに、その偏光の向きが、磁気光学効果により、当該磁性細線１１の入射偏光４３ｂが入射した領域における磁化方向に対応して一方向又はその反対方向に同じ角度で回転する（旋光する）。図８においては、入射偏光４３ｂは、磁性細線１１で反射したときのカー効果により角度θ_kで旋光する。すなわち、上向きの磁化方向を示す領域で反射した光は−θ_kだけ旋光し、下向きの磁化方向を示す領域で反射した光は＋θ_kだけ旋光する。偏光子２１３は、入射偏光４３ｂに対して−θ_kだけ旋光した光を遮光するものとする。そのため、上向きの磁化方向の領域で反射した出射偏光４３ｃは、偏光子２１３で遮光され、一方、下向きの磁化方向の磁区３１で反射した出射偏光４３ｃは、偏光子２１３を透過して検出器２１４に照射される（光４３ｄ）。したがって、１本の磁性細線１１（の移動範囲ｂ）から出射した光４３ｃは、当該磁性細線１１に形成された磁区３１と、それ以外の領域とで明暗（白黒）に切り分けられたパターンとなって検出器２１４へ表示される。

【0038】

したがって、画像表示装置２００により、磁性細線１１の配列方向にライン状の画像を表示することができる。そして、このライン状の画像表示において、多値の階調表示を行うことができる。
また、磁性細線１１において、画像表示に関わる移動範囲ｂ以外の部分ｃを遮光部材５１で遮光するので、的確な画像表示を行うことができる。

【0039】

［実施形態３］
次に、本発明の実施形態３となる平面型空間光変調器、および画像表示装置について説明する。
（空間光変調器）
図９は、本実施形態３の平面型空間光変調器３００の概略構成を示す説明図である。なお、実施形態３以下の説明において、実施形態１，２と共通の部材などについては、前記の実施形態１，２と共通の符号を用い、詳細な説明は省略する。この平面型空間光変調器３００は、複数個の単位画素型空間光変調器１０（実施形態１）と、Ｘ電極６１と、Ｙ電極６２と、Ｘ電極選択部６３と、Ｙ電極選択部６４と、電源部６５と、画素選択部６６と、遮光部材５１とからなる。

【0040】

この平面型空間光変調器３００は、複数本のＸ電極６１と、複数本のＹ電極６２とが互いに格子状となるように配列されている。そして、各Ｘ電極６１と各Ｙ電極６２とが交差する位置には、それぞれ磁性細線１１が、一端１１ａ側をＸ電極６１に接続し、他端１１ｂ側をＹ電極６２に接続して設けられている。この例では、便宜上、Ｘ電極６１、Ｙ電極６２を各４本、磁性細線１１を１６本、図示している。これにより、磁性細線１１は、縦４列、横４列でマトリックス状に配列される。各磁性細線１１は、それぞれ画素６７を構成している。よって、図９の例では、１６画素となる。なお、例えば、スーパーハイビジョン（登録商標）の画像を表示する場合は、水平方向に約８０００、垂直方向に約４０００の画素６７が必要である。

【0041】

このようにマトリックス状に配置された各磁性細線１１の上には、遮光部材５１が設けられている。遮光部材５１の各画素６７において、磁区３１の移動範囲ｂの部分には、開口５２がそれぞれ形成されている。なお、図９の例では、各磁性細線１１の長手方向が図９の水平方向、垂直方向に対して斜めに傾斜しているが、各磁性細線１１の長手方向を水平方向または垂直方向とし、開口５２の向きも、その磁性細線１１の方向に対応させるようにしてもよい。すなわち、矩形状の開口５２の各辺の方向が、水平方向または垂直方向となるようにしてもよい。

【0042】

Ｘ電極選択部６３は、各磁性細線１１に対応した（端部１１ａに接続される）スイッチング素子１５，１７（図１）をそれぞれ備えている。また、Ｙ電極選択部６４は、各磁性細線１１に対応した（端部１１ｂに接続される）スイッチング素子１６，１８（図１）をそれぞれ備えている。なお、これらのスイッチング素子は、各磁性細線１１に１対１で対応させて設けられている必要はなく、Ｘ電極６１ごとにスイッチング素子１５，１７が設けられ、Ｙ電極６２ごとにスイッチング素子１６，１８が設けられていればよい。
電源部６５には、電流源１３（図１）が設けられている。この電流源１３も各磁性細線１１に１対１で対応させて設けられている必要はなく、複数の磁性細線１１で共通化してよい。

【0043】

画素選択部６６は、制御回路１４（図１）を備えている。これにより、画素選択部６６は、各磁性細線１１にそれぞれ設けられている磁気ヘッド１２（図１）、あるいはスピン注入磁化反転素子を制御して、前記のとおり、各磁性細線１１に磁区３１を形成することができる（本実施形態でも、磁気ヘッド１２、スピン注入磁化反転素子などは平面型空間光変調器３００の備えつけとする必要はない）。そして、画素選択部６６は、所望の画素６７を選択する。すなわち、所望の画素６７が接続されているＸ電極６１、Ｙ電極６２のスイッチング素子１５，１８を閉じる（磁区３１を前記のとおり延ばすとき）。または、スイッチング素子１６，１７を閉じる（磁区３１を前記のとおり縮めるとき）。これにより、所望の画素６７の磁区３１を伸縮させることができる。

【0044】

例えば、図９の最も右上の画素６７で磁区３１の長さを制御する場合は、図９で最も右のＸ電極６１と、最も上のＹ電極６２とを選択する。すなわち、当該画素６７の磁区３１を延ばすときは、最も右のＸ電極６１、最も上のＹ電極６２にそれぞれ接続されたスイッチング素子１５，１８を閉じる。また、磁区３１を縮めるときは、最も右のＸ電極６１、最も上のＹ電極６２にそれぞれ接続されたスイッチング素子１６，１７を閉じる。

【0045】

（画像表示装置）
平面型空間光変調器３００を用いた画像表示装置の構成は、前記した実施形態２の画像表示装置２００と同様である。すなわち、平面型空間光変調器３００、光学系２１１、偏光子２１２，２１３、検出器２１４（図８）などからなる。そして、実施形態２と同様、光学系２１１により各画素６７の各開口５２に入射偏光４３ｂが入射するようにすることで、平面画像を検出器２１４に表示することができる。

【0046】

［変形例１］
以下では、実施形態２，３のライン型空間光変調器１００、平面型空間光変調器３００の変形例を複数例説明する。以下の各変形例で、実施形態２，３のライン型空間光変調器１００、平面型空間光変調器３００と異なるのは、磁性細線１１の形状である。よって、以下では、磁性細線１１の形状を中心に図示、説明する。なお、以下の各変形例の説明において、実施形態１〜３と共通の部材などについては、前記の実施形態１〜３と共通の符号を用い、詳細な説明は省略する。

【0047】

図１０は、本実施形態の変形例１の磁性細線１１の説明図である。この磁性細線１１は、両端１１ａ、１１ｂ側のそれぞれ所定の長さ分は、その長さ方向が直線状で互いに平行な線状部１１ｃ、１１ｄをなしている。そして、線状部１１ｃ、１１ｄには、長さ方向がほぼ円弧状の円弧状部１１ｅが接続されている。すなわち、磁性細線１１は、ほぼＵ字形状に湾曲した形状をなしている。磁性細線１１の磁区３１の部分は、図１０の紙面の上側から下側に向かう方向に磁化されていて、他の部分は、図１０の紙面の下側から上側に向かう方向に磁化されている。
図１０（ａ）、図１０（ｂ）、図１０（ｃ）は、この順に長くなるように磁区３１が延びており、それぞれ階調０％、階調５０％、階調１００％をなしている状態を示している。すなわち、この変形例１においても、３段階に画像の階調表現を行うことができる。

【0048】

［変形例２］
図１１は、本実施形態の変形例２の磁性細線１１の説明図である。この変形例２が変形例１と異なるのは、１つの画素６７に複数本、図１１の例で２本の磁性細線１１が設けられていることである。２本の磁性細線１１（磁性細線１１αと磁性細線１１β）とは、それぞれ変形例１と同様の構成である。磁性細線１１αと磁性細線１１βとの違いは、前者が後者より大きく、前者の凹部内に後者が入り込んでいることである。
このように、１つの画素６７に複数本の磁性細線１１を設けることで、１本の場合に比べて更に多段階の画像の階調表現を行うことができる。図１１の例では、各磁性細線１１で３段階に画像の階調表現を行うことができるので、２本合計で５段階の階調表現が可能となる。

【0049】

［変形例３］
図１２は、本実施形態の変形例３の磁性細線１１の説明図である。この変形例３が変形例１と異なるのは、線状部１１ｃ、１１ｄには、円弧状部１１ｅに代えて、長さ方向が線状部１１ｃ、１１ｄと直交する直線状の線状部１１ｆが接続されている点である。すなわち、磁性細線１１は、湾曲形状が変形例１とは異なる。もう一点の相違点は、光４３（４３ｂ）の入射側が磁性細線１１の湾曲形状の凸部側になっていることである。よって、この凸部側に光４３ｂが入射して旋光し出射することになる。

【0050】

図１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１２（ｃ）は、この順に長くなるように磁区３１が延びており、それぞれ階調０％、階調５０％、階調１００％をなしている状態を示している。すなわち、この変形例３においても３段階に画像の階調表現を行うことができる。もちろん、変形例２のように複数本の磁性細線１１を用い、さらに多段階の階調表現を可能としてもよい。
この変形例３によれば、光４３（４３ｂ）の入射側が磁性細線１１の湾曲形状の凸部側になっているため、線状部１１ｃ、１１ｄを前記の遮光部材５１で遮光する必要がない。そのため、遮光部材５１において、画像の表示に関わる開口５２（移動範囲ｂ）の面積割合を高め、もって、画質を向上させることができる。

【0051】

次に、変形例３の磁性細線１１の形成方法について説明する。図１３は、変形例３の磁性細線１１の形成方法について説明する説明図である。以下では、実施形態３の符号を用いて説明する。
（１）第１ステップ
まず、シリコン基板１９の上に、Ｘ電極６１、Ｙ電極６２を形成する（図１３（ａ））。なお、図１３では、Ｘ電極６１とＹ電極６２とが格子状に交差しない例で図示している。
（２）第２ステップ
次に、Ｘ電極６１とＹ電極６２との間のシリコン基板１９の上に、例えば直方体形状の、例えばＳｉＯ_２などの絶縁体９１を形成する（図１３（ｂ））。

【0052】

（３）第３ステップ
次に、Ｘ電極６１上、Ｙ電極６２上に、磁性細線材料で線状部１１ｃ、１１ｄを、絶縁体９１を挟むようにそれぞれ形成する（図１３（ｃ））。
（４）第４ステップ
最後に、線状部１１ｃ、１１ｄを橋脚のようにして、線状部１１ｃ、１１ｄ、並びに絶縁体９１の上に、磁性細線材料で線状部１１ｃ、１１ｄに跨るように線状部１１ｆを形成する（図１３（ｄ））。
以上の各ステップは、公知のリソグラフィーや電子線リソグラフィーでレジストを露光し、材料をスパッタリング技術で堆積して、リフトオフやミリングなどによって前記のような所望構造に形成することで容易に実現できる。

【0053】

変形例３において、変形例２の形状の磁性細線１１を用い、当該磁性細線１１の湾曲の凸部側に入射偏光４３ｂが入射する構成としてもよい。しかし、この場合は、前記第４ステップで線状部１１ｆに代えて、線状部１１ｃ、１１ｄに跨るように円弧形状の円弧状部１１ｅ（図１２）を微細加工技術で形成しづらい場合も考えられる。
これに比べて、変形例３のように、絶縁体９１の上に磁性細線材料で線状部１１ｃ、１１ｄに跨るように線状部１１ｆを形成することは容易に行うことができる。

【符号の説明】

【0054】

１０ 単位画素型空間光変調器（空間光変調器）
１１ 磁性細線
１１ａ 端部
１１ｂ 端部
１３ 電流源
２１ 保持部
３１ 磁区
３２ 磁壁
３３ 磁壁
４３ 光
５１ 遮光部材
１００ ライン型空間光変調器（空間光変調器）
３００ 平面型空間光変調器（空間光変調器）
ｂ 移動範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】