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(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】
(24)【登録日】2023-01-11
(45)【発行日】2023-01-19
(54)【発明の名称】空間光変調器およびホログラフィ装置
(51)【国際特許分類】
G02F 1/09 20060101AFI20230112BHJP
G03H 1/22 20060101ALI20230112BHJP
G03H 1/26 20060101ALI20230112BHJP
【ＦＩ】
G02F1/09 503
G03H1/22
G03H1/26
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2019057440
(22)【出願日】2019-03-25
(65)【公開番号】P2020160189
(43)【公開日】2020-10-01
【審査請求日】2022-02-09
(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】弁理士法人磯野国際特許商標事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮本 泰敬
(72)【発明者】
【氏名】奥田 光伸
(72)【発明者】
【氏名】川那 真弓
(72)【発明者】
【氏名】石井 紀彦
【審査官】井部 紗代子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／１６０９７０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－１２８３９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－３１００８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第６８１９４６９（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】特開平１１－２８７９７４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｆ １／００ － １／１２５
Ｇ０２Ｆ １／２１ － ７／００
Ｇ０３Ｈ １／００ － ５／００
ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の波長域の光を入射光とし、画素がｘ方向とｙ方向とに二次元配列した画素アレイを前記入射光の入射方向に複数重ねて備え、前記入射光の偏光方向を前記波長域毎に２値の角度に変化させて反射して出射する空間光変調器であって、前記画素アレイのそれぞれは、ｘ方向に延伸した磁性細線を並設して前記磁性細線のそれぞれにその細線方向に一列に配列した画素が区画され、前記入射光における互いに異なる固有の波長域の光を前記磁性細線によって旋光して反射し、前記固有の波長域の中心波長の定数倍のピッチで前記磁性細線を並設していることを特徴とする空間光変調器。
【請求項2】
複数の波長域の光を入射光とし、画素がｘ方向とｙ方向とに二次元配列した画素アレイを前記入射光の入射方向に複数重ねて備え、前記入射光の偏光方向を前記波長域毎に２値の角度に変化させて反射して出射する空間光変調器であって、前記画素アレイのそれぞれは、ｘ方向に延伸した磁性細線を並設して前記磁性細線のそれぞれにその細線方向に一列に配列した画素が区画され、前記入射光における互いに異なる固有の波長域の光を前記磁性細線によって旋光して反射し、前記画素のｘ方向長が前記固有の波長域の中心波長の定数倍であり、
前記磁性細線は、前記画素のそれぞれがさらに細線方向に２つに区画されてその同じ側の１つの領域において前記２値の角度の所定の一方に旋光することを特徴とする空間光変調器。
【請求項3】
前記画素アレイのそれぞれは、前記磁性細線を同一ピッチで並設し、前記画素アレイの前記固有の波長域の光が、当該画素アレイの前記磁性細線に入射する前および反射した後に、前記入射光の入射する側に配置された他の前記画素アレイの前記磁性細線に入射しないことを特徴とする請求項２に記載の空間光変調器。
【請求項4】
前記画素アレイは、前記入射光の入射する側の反対側に配置された他の前記画素アレイのそれぞれの前記固有の波長域の光を透過することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の空間光変調器。
【請求項5】
前記画素アレイは、前記並設した磁性細線が１本ずつ交互に段差を設けて段違いで配置され、前記段差における前記入射光の光路長が、当該画素アレイの前記固有の波長域の光の中心波長の１／２の倍数であ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】
前記定数倍の定数は、１／２の倍数であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項7】
前記画素アレイは、前記磁性細線が、中心波長λ1の第１の波長域の光を旋光して反射する磁性体で形成された第１の画素アレイと、前記第１の画素アレイの光の入射面に対面して配置されて前記第１の波長域の光を透過し、前記磁性細線が、中心波長λ2の第２の波長域の光を旋光して反射する磁性体で形成された第２の画素アレイと、
前記第２の画素アレイの光の入射面に対面して配置されて前記第２の波長域の光および前記第１の波長域の光を透過し、前記磁性細線が、中心波長λ3の第３の波長域の光を旋光して反射する磁性体で形成された第３の画素アレイと、であることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項8】
前記画素アレイは、前記入射光の入射する側から配置された順に、短波長から長波長へそれぞれの波長域の光を旋光して反射することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項9】
前記画素アレイ同士の間に、光学フィルタをさらに備え、前記光学フィルタは、前記入射光の入射する側に対面する前記画素アレイの前記固有の波長域の光を吸収または反射し、前記入射光の入射する側の反対側に配置されたすべての前記画素アレイのそれぞれの前記固有の波長域の光を透過することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか一項に記載の空間光変調器。
【請求項10】
請求項１ないし請求項９のいずれか一項に記載の空間光変調器と、前記空間光変調器の画素アレイの磁性細線を、前記画素の一つとして２値の磁化方向にする磁化手段と、
前記磁性細線に、当該磁性細線に生成している磁区を細線方向に移動させるパルス電流を供給する電流供給手段と、
前記空間光変調器へ複数の波長域の光を照射する多波長光源と、
前記空間光変調器からの出射光が入射する偏光フィルタと、を備えるホログラフィ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、入射した光を磁気光学効果により光の位相や振幅等を空間的に変調して出射する空間光変調器、およびこの空間光変調器を用いたホログラフィ装置に関する。
【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ものであって、ディスプレイ技術や記録技術等の分野で広く利用されている。その一つとして、干渉縞を記録するホログラムに空間光変調器を用いることによって所望の立体像を再生する電子ホログラフィ装置がある。電子ホログラフィ装置（以下、ホログラフィ装置）においては、画素（ピッチ）が再生光の波長に対して大きいほど視域角が狭くなる。そのため、使用される空間光変調器は、従来、半導体素子を搭載した可動式の微小鏡面をアレイ状に配置したＤＭＤ（Digital Micromirror Device）や液晶が適用されていたが（例えば、特許文献１～３）、近年では画素のいっそうの微細化が容易で、さらに立体像を動画で再生するために、高速処理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空間光変調器の開発が進められている。
【0003】
磁気光学式空間光変調器においては、磁性体に入射した光が透過または反射する際にその偏光の向きを変化（旋光）させて出射するファラデー効果（反射の場合はカー効果）を利用している。すなわち磁気光学式空間光変調器（以下、適宜、空間光変調器）は、磁性膜を備える光変調素子の磁化方向を画素毎に異なる向きに変化させて、それぞれの磁化方向の光変調素子によって、偏光の向きの異なる光に変調され、出射光のうちの特定の向きの偏光の光を偏光フィルタで取り出す。このような磁気光学式空間光変調器に搭載される光変調素子の磁化方向を変化させる方法として、光変調素子にその周囲に設けられた配線に供給される電流で発生させた磁界を印加する磁界印加方式（例えば、特許文献４）や、光変調素子にその上下に接続した一対の電極（配線）から電流を供給することによりスピンを注入するスピン注入磁化反転方式（例えば、特許文献５）がある。さらに、スピン注入磁化反転方式の変形といえる磁壁移動方式の空間光変調器（例えば、特許文献６）がある。
【0004】
特許文献６に記載された磁壁移動方式の空間光変調器は、特許文献４，５に記載された、画素毎に分離した磁性膜（光変調素子）を２次元配列した空間光変調器と異なり、細線状の磁性体（磁性細線）を並設して、磁性細線のそれぞれを一列に連続して配列した光変調素子とする。幅３００ｎｍ程度以下の磁性細線は、細線方向に区切るように磁区が生成し易く、そして、両端を電源に接続して直流電流を供給されると、その逆方向に注入される電子のスピンによって磁区同士を仕切る磁壁が移動するため、すべての磁区がシフト移動する。磁壁移動方式の空間光変調器においては、磁性細線の一端近傍で所望の磁化方向に生成した磁区を、電流供給によって所定の画素の位置まで移動させて、磁性細線に一列に配列されたすべての画素のそれぞれを所望の磁化方向にする。そのため、特許文献４，５に記載された磁気光学式空間光変調器のように画素毎に配線を設ける必要がなく、さらに磁性細線の細線方向においては光変調素子同士の間の間隙がないので、画素の開口率（光を変調させる有効領域）を特に高くすることができる。
【0005】
これらの磁気光学式空間光変調器は、単色光の明暗を表示する。そこで、空間光変調器、特に磁気光学式空間光変調器を使用したカラーホログラフィ装置は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色のレーザー光毎の専用の空間光変調器を備えて、これら３枚の空間光変調器からの各出射光を一つに合成する３枚方式（例えば、特許文献１）や、１フレームの時間を３分割して、各色のレーザー光を交互に１枚の空間光変調器へ入射し、同期してこの空間光変調器の画素の明暗を赤色用、緑色用、青色用に切り替える時分割方式（例えば、特許文献２，３）でフルカラー表示を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特許第４９６３４７７号公報
【文献】特許第５８１１５７０号公報
【文献】特開２０１２－２４２５１３号公報
【文献】特開２００９－１１５９１６号公報
【文献】特許第５０５４６３６号公報
【文献】特許第５７８２３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に記載された３枚方式によるホログラフィ装置は、３枚の空間光変調器が各色のレーザー光を個別に入射され、かつそれぞれの出射光を重ね合わせるために、３枚の空間光変調器が互いに離間して配置されたり、反射鏡等の光学系を多数備えるために、構造が複雑になり、大型化する。特許文献２，３に記載された時分割方式によるホログラフィ装置は、時分割により、再生像が、光量の少ない暗いものになり、色調の不意の変化やぼやけ等を生じ易い。また、時分割方式によるホログラフィ装置は、特に高速応答のスピン注入磁化反転方式の空間光変調器であっても、フレームレートの高速化が困難である。
【0008】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、明るく鮮明な像を再生することができ、高フレームレート化が容易で、大型化しないフルカラーホログラフィ装置を構成することのできる、磁気光学式単板型フルカラー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】
【0009】
本発明者らは、特許文献４～６に記載されている磁気光学式空間光変調器の中でも、特に画素の微細化が容易な上、画素毎の配線（電極）の不要な磁壁移動方式の空間光変調器を適用することで、この空間光変調器に光を色（波長域）によって選択的に反射、透過させることに想到した。
【0010】
本発明に係る空間光変調器は、複数の波長域の光を入射光とし、画素がｘ方向とｙ方向とに二次元配列した画素アレイを前記入射光の入射方向に複数重ねて備え、前記入射光の偏光方向を前記波長域毎に２値の角度に変化させて反射して出射するものであり、前記画素アレイのそれぞれが、ｘ方向に延伸した磁性細線を並設して前記磁性細線のそれぞれにその細線方向に一列に配列した画素が区画され、前記入射光における互いに異なる固有の波長域の光を前記磁性細線によって旋光して反射する。そして、この空間光変調器は、前記画素アレイのそれぞれが、前記固有の波長域の中心波長の定数倍のピッチで前記磁性細線を並設していることを特徴とする。または、空間光変調器は、前記画素アレイのそれぞれにおいて、前記画素のｘ方向長が前記固有の波長域の中心波長の定数倍であり、前記磁性細線が、前記画素のそれぞれがさらに細線方向に２つに区画されてその同じ側の１つの領域において前記２値の角度の所定の一方に旋光することを特徴とする。
【0011】
かかる構成により、空間光変調器は、一列に配列した画素が磁性細線で構成された画素アレイを備えるので、画素の微細化が容易で、また、画素毎の配線がなく、複数の波長域の光を個別に光変調させる画素アレイを重ねて配置することができて小型なものとなり、また、画素アレイ毎に光の波長に対応した画素ピッチであるため、出射光の視域角が揃ったものとなる。
【0012】
本発明に係るホログラフィ装置は、前記空間光変調器と、その画素アレイの磁性細線を前記画素の一つとして２値の磁化方向にする磁化手段と、前記磁性細線に当該磁性細線に生成している磁区を細線方向に移動させるパルス電流を供給する電流供給手段と、前記空間光変調器へ複数の波長域の光を照射する多波長光源と、前記空間光変調器からの出射光が入射する偏光フィルタと、を備える。
【0013】
かかる構成により、ホログラフィ装置は、空間光変調器に複数の波長域の光をまとめて同時に入射することができ、かつ出射光も略同一の光路であるので、構造が複雑でなく、大型化しない。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る空間光変調器によれば、高フレームレートで、明るく鮮明なフルカラーの像を、広い視域角で表示することが可能な小型なホログラフィ装置が得られる。本発明に係るホログラフィ装置によれば、高フレームレートで、明るく鮮明なフルカラーの像を、広い視域角で表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明に係る空間光変調器の構造を説明する模式図である。
【図2】本発明の第１実施形態に係る空間光変調器の構造を模式的に説明する斜視断 面図である。
【図4】本発明に係る空間光変調器の磁性細線の動作を模式的に説明するための、画 素アレイの外観図である。
【図5】本発明に係るホログラフィ装置の構造を説明する模式図である。
【図6】本発明の第１実施形態に係る空間光変調器における光路を模式的に説明する ための、ＹＺ面での部分断面図である。
【図7】本発明の第１実施形態に係る空間光変調器による光変調動作および立体像の 再生を模式的に説明するための、画素アレイのＹＺ面での断面図である。
【図8】本発明の第１実施形態の変形例に係る空間光変調器を構成する単色空間光変 調器の構造を模式的に説明する一部切欠き斜視断面図である。
【図9】本発明の第２実施形態に係る空間光変調器の構造を模式的に説明する斜視断 面図である。
【図11】本発明の第２実施形態に係る空間光変調器における光路を模式的に説明す るための、ＹＺ面での部分断面図である。
【図12】本発明の第２実施形態に係る空間光変調器による光変調動作および立体像 の再生を模式的に説明するための、画素アレイのＸＺ面での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明に係る空間光変調器およびホログラフィ装置を実施するための形態について、図を参照して説明する。図面に示す空間光変調器およびその要素は、説明を明確にするために、大きさや位置関係等を誇張していることや、形状を単純化していることがあり、また、複数個設けられた要素については個数を少なくしていることかある。
【0017】
〔空間光変調器〕
本発明に係る空間光変調器は、一面に光を入射されて反射させて同じ面から光を出射する反射型の空間光変調器であり、画素毎に、入射光の偏光方向を２値の角度に変化（旋光）させて出射する。画素とは、空間光変調器による表示の最小単位での情報（明／暗）を表示する手段を指す。さらに、本発明に係る空間光変調器は、複数の波長域の光を入射されて、波長域毎に旋光した光を出射するものである。このような空間光変調器は、後記するように、ホログラフィ装置の表示デバイスとして使用され、フルカラーの立体像の表示を可能とする。以下、本発明に係る空間光変調器の実施形態を詳細に説明する。
本発明に係る空間光変調器は、一面に光を入射されて反射させて同じ面から光を出射する反射型の空間光変調器であり、画素毎に、入射光の偏光方向を２値の角度に変化（旋光）させて出射する。画素とは、空間光変調器による表示の最小単位での情報（明／暗）を表示する手段を指す。さらに、本発明に係る空間光変調器は、複数の波長域の光を入射されて、波長域毎に旋光した光を出射するものである。このような空間光変調器は、後記するように、ホログラフィ装置の表示デバイスとして使用され、フルカラーの立体像の表示を可能とする。以下、本発明に係る空間光変調器の実施形態を詳細に説明する。
【0018】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態に係る空間光変調器１０は、図１に示すように、光ＬWｉを入射される側から順に、第１層空間光変調器１１、第２層空間光変調器１２、および第３層空間光変調器１３（適宜まとめて、単色空間光変調器１１，１２，１３）を重ねて備える。単色空間光変調器１１，１２，１３のそれぞれは、水平（Ｈ）方向と垂直（Ｖ）方向とに画素を二次元配列した画素アレイを有し、この画素アレイを設けられた領域を画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３と称する。空間光変調器１０は、単色空間光変調器１１，１２，１３の画素数が多いほど高精細な像を再生することができ、一例として、それぞれ画素を１９２０（Ｈ）×１０８０（Ｖ）で配列する。
本発明の第１実施形態に係る空間光変調器１０は、図１に示すように、光ＬWｉを入射される側から順に、第１層空間光変調器１１、第２層空間光変調器１２、および第３層空間光変調器１３（適宜まとめて、単色空間光変調器１１，１２，１３）を重ねて備える。単色空間光変調器１１，１２，１３のそれぞれは、水平（Ｈ）方向と垂直（Ｖ）方向とに画素を二次元配列した画素アレイを有し、この画素アレイを設けられた領域を画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３と称する。空間光変調器１０は、単色空間光変調器１１，１２，１３の画素数が多いほど高精細な像を再生することができ、一例として、それぞれ画素を１９２０（Ｈ）×１０８０（Ｖ）で配列する。
【0019】
入射光ＬWｉは波長域の異なる３つの光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉを含み、空間光変調器１０に入射した光ＬBｉは、反射して、偏光の向きが画素毎に２通りに変化した光ＬBｏとなって出射する。同様に、空間光変調器１０に入射した光ＬGｉ，ＬRｉは、それぞれ光ＬGｏ，ＬRｏとなって出射する。本明細書および図面においては、光ＬBｉと光ＬBｏについて、偏光の向き（偏光成分）を特定しない場合等に光ＬBと称する。同様に、光ＬGｉと光ＬGｏを光ＬG、光ＬRｉと光ＬRｏを光ＬR、とそれぞれ称する。また、入射光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉについて、波長を特定しない場合等に入射光Ｌｉと称する。同様に、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏを出射光Ｌｏと称する。
【0020】
光ＬB，ＬG，ＬRは、この順に波長が短く、また、それぞれの波長域が互いに重複しないものとする。ここでは、光ＬBが中心波長λB＝４０８ｎｍの青色光、光ＬGが中心波長λG＝５３０ｎｍの緑色光、光ＬRが中心波長λR＝７０８ｎｍの赤色光とする。なお、本願において、中心波長とは、その波長域に含まれる値であればよく、光量の最も多い波長（ピーク波長）であることが好ましい。
【0021】
単色空間光変調器１１，１２，１３は、それぞれ、単色光ＬB，ＬG，ＬRの空間光変調器である。空間光変調器１０の最上層に設けられた第１層空間光変調器１１は、画素領域ＩＡ１において、入射した光ＬBｉの偏光の向きを所定の２値の角度に回転させた光ＬBｏに変調して反射する。第１層空間光変調器１１と第３層空間光変調器１３の間に設けられている第２層空間光変調器１２は、画素領域ＩＡ２において、入射した光ＬGｉの偏光の向きを所定の２値の角度に回転させた光ＬGｏに変調して反射する。空間光変調器１０の最下層に設けられた第３層空間光変調器１３は、画素領域ＩＡ３において、入射した光ＬRｉの偏光の向きを所定の２値の角度に回転させた光ＬRｏに変調して反射する。また、第１層空間光変調器１１は光ＬG，ＬRを透過してかつ変調させず、第２層空間光変調器１２は光ＬRを透過してかつ変調させない。空間光変調器１０においては、下（光ＬWｉを入射される側から遠い側）に設けられている第３層空間光変調器１３が、媒体に比較的深く進入し易い長波長の光ＬRを変調させる構造とすることで、光ＬB，ＬG，ＬRの減衰が抑制される。以下、単色空間光変調器１１，１２，１３の各要素について説明する。
【0022】
図２および図３に示すように、第１層空間光変調器１１は、基板６１、基板６１上にピッチｐ１yで並設されたＸ方向に延伸する磁性細線４１、磁性細線４１毎にその両端に接続する電極５１ｎと電極５１ｐ（適宜まとめて、電極５１）、および磁性細線４１，４１間を埋める絶縁層６４を備える。第２層空間光変調器１２は、基板６２、基板６２上にピッチｐ２yで並設されたＸ方向に延伸する磁性細線４２、磁性細線４２毎にその両端に接続する電極５２ｎと電極５２ｐ（図示省略、適宜まとめて、電極５２）、および磁性細線４２，４２間を埋める絶縁層６４を備える。第３層空間光変調器１３は、基板６３、基板６３上にピッチｐ３yで並設されたＸ方向に延伸する磁性細線４３、磁性細線４３毎にその両端に接続する電極５３ｎと電極５３ｐ（図示省略、適宜まとめて、電極５３）、および磁性細線４３，４３間を埋める絶縁層６４を備える。単色空間光変調器１１，１２，１３は、磁性細線４１，４２，４３を、画素アレイのＹ方向における画素数と同数本備え、例えばＹ方向の画素数１９２０に設計する場合には、各１９２０本備える。なお、図２では、簡潔に表すために、磁性細線４１，４２，４３を各１６本備える構成で例示される。また、図２および図３では、絶縁層６４は透明として、輪郭線のみを破線で表す。
【0023】
空間光変調器１０において、Ｘ，Ｙ方向は、画素の配列方向であり、表示デバイスとしたときに、一方が水平（Ｈ）方向、他方が垂直（Ｖ）方向となる（図１参照）。本実施形態においては、Ｘ方向すなわち磁性細線４１，４２，４３の細線方向を垂直方向にすることが好ましい。また、単色空間光変調器１１，１２，１３の積層方向であるＺ方向（上下方向）は、奥行き（Ｄ）方向となる。なお、光ＬWｉを入射される側を上として説明する。
【0024】
単色空間光変調器１１，１２，１３は、平面（ＸＹ面を指す）視における寸法を除いて概ね同じ構造であり、特定しない場合に単色空間光変調器１と称する。そして、磁性細線４１，４２，４３の単色空間光変調器１に設けられたものを磁性細線４と称し、その幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３をＷ、ピッチすなわち画素のＹ方向長ｐ１y，ｐ２y，ｐ３yをｐy、また、画素のＸ方向長ｐ１x，ｐ２x，ｐ３xをｐxと称する。同様に、電極５１ｎ，５２ｎ，５３ｎを電極５ｎ、電極５１ｐ，５２ｐ，５３ｐを電極５ｐ、基板６１，６２，６３を基板６、画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３を画素領域ＩＡとそれぞれ称する。
【0025】
図２、図３、および図４に示すように、磁性細線４（４１，４２，４３）は、Ｘ方向に沿った直線状に成形された磁性体であり、磁区が細線方向に分割されて生成することにより、１本が画素アレイのＸ方向における１列に配列された複数の画素（光変調素子）を構成する。例えばＸ方向の画素数１０８０に設計する場合には、磁性細線４１，４２，４３はそれぞれ、細線方向に画素を１０８０個連続して備える。なお、図４では、簡潔に表すために、単色空間光変調器１について、磁性細線４および電極５ｎ，５ｐのみを示す。また、図３および図４では、磁性細線４（４１，４２，４３）内に付した矢印は磁化方向を表し、さらに、磁化方向の異なる磁区を網掛けの有無で表す。磁性細線４は、前記複数の画素（画素列と称する）を構成する領域と、画素列の外側の、電極５ｎに接続した側の書込領域４ｗ（４１ｗ，４２ｗ，４３ｗ）と、両端の電極５ｎ，５ｐに接続した領域とを有する。書込領域４ｗは、細線方向（Ｘ方向）における磁区の最小長さｌc以上の磁区であり、単色空間光変調器１において、ここでは図４に示すように、Ｘ方向における位置を揃えて設けられる。最小長さｌcは、書込みの単位長であり、画素のＸ方向長ｐxに設定される（ｌc＝ｐx）。
【0026】
磁性細線４は、単色空間光変調器１が変調する波長域の光に磁気光学効果を示すように、幅Ｗが前記光の半波長λ／２以上に設計される。一方で、磁性細線４は、細線方向のみに磁区が分割され易いように、厚さ（膜厚）が７０ｎｍ程度以下であることが好ましく、幅Ｗが３００ｎｍ程度以下であることが好ましい。さらに、磁性細線４は、細線方向のみに磁区を分割され易いように、磁区の最小長さｌcすなわち画素長ｐxに対して幅Ｗが大き過ぎないことが好ましく、具体的には、幅Ｗが２ｐx以下であることが好ましく、ｐx以下であることがより好ましい。ただし、このような寸法でなくても、磁性細線４は、予め外部磁界を印加されることによって、細線方向のみに磁区が分割された状態にすることができる。また、隣り合う磁性細線４，４同士は、間隙を、互いの磁化の影響を受け難い程度に空けることが好ましい。さらに後記するように、磁性細線４（４１，４２，４３）の幅Ｗおよびピッチｐyは、単色空間光変調器１１，１２，１３でそれぞれ固有の値に設計される。また、磁性細線４は、旋光角（カー回転角）を大きくして反射させるために、材料にもよるが、厚さ４ｎｍ以上であることが好ましい。一方で、第１、第２層空間光変調器１１，１２の磁性細線４１，４２は、後記するように一部の波長域の光を透過し易いように、厚さ３０ｎｍ以下であることがより好ましく、２０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【0027】
磁性細線４は、公知の強磁性材料を適用することができ、垂直磁気異方性材料であることが好ましく、さらに磁気光学効果（カー効果）の高い材料であることが好ましい。このような材料として、例えば、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜のような遷移金属とＰｄ，Ｐｔ，Ｃｕとを繰り返し積層した多層膜、ならびに、Ｔｂ－Ｆｅ－Ｃｏ，Ｇｄ－Ｆｅ等の希土類金属と遷移金属との合金（ＲＥ－ＴＭ合金）またはＴｂ／Ｃｏ多層膜のような多層膜が挙げられる。磁性細線４はさらに、最上層に強磁性材料の酸化等を防止するための保護膜、最下層に密着性を確保するための下地膜を、Ｒｕ，Ｔａ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｗ等の厚さ１～１０ｎｍの非磁性金属膜で備えてもよい（図示せず）。あるいは磁性細線４は、保護膜や下地膜にＭｇＯ，ＳｉＯ2，Ｓｉ3Ｎ4等の光を透過する絶縁膜を適用してもよく、ただし、電極５ｎ，５ｐと接続する界面においては除去される。磁性細線４は、これらの材料をスパッタリング法等の公知の方法により連続して成膜し、フォトリソグラフィ、エッチング、リフトオフ、化学機械研磨（ＣＭＰ）法、ダマシン法等を用いて、細線形状に成形されてなる。
【0028】
磁性細線４は、書込領域４ｗにおいて、この領域に限定して所望の磁化方向に磁化手段８によって変化させる（磁化する）ために、磁化方法（書込方式）に対応した構造とする。具体的には、図４に示すように、書込領域４ｗに対向させた磁化手段８の磁気ヘッドから磁界ＭＦを垂直に印加されるように、磁性細線４の下側（磁化手段８を対向させる側の反対側）に非磁性層を介して軟磁性層が設けられた積層構造とする（特許文献６参照）。
【0029】
さらに、磁性細線４１は、第１層空間光変調器１１が変調する波長域の光ＬBについて、反射率および磁気光学効果が高いことが好ましく、また、光ＬBよりも長波長域の光ＬG，ＬRについて透過率が高いことが好ましく、このような光学的特性が得られるように材料や厚さを選択する。同様に、磁性細線４２は、第２層空間光変調器１２が変調する波長域の光ＬGについて反射率および磁気光学効果が高いことが好ましく、また、光ＬGよりも長波長域の光ＬRについて透過率が高いことが好ましい。そして、磁性細線４３は、第３層空間光変調器１３が変調する波長域の光ＬRについて反射率および磁気光学効果が高いことが好ましい。磁性細線４１，４２，４３は、反射率および透過率を、磁性体のみの材料や厚さによらず、例えば下地膜の材料によっても制御することができる。磁性細線４１による光ＬBのカー回転角をθk１、磁性細線４２による光ＬGのカー回転角をθk２、磁性細線４３による光ＬRのカー回転角をθk３と表し、θk１，θk２，θk３のいずれかを特定しない場合にカー回転角θkと称する。
【0030】
電極５ｎと電極５ｐは、外部の電源（パルス電流源７）から磁性細線４に電流を細線方向に供給するために、磁性細線４の端子として一端と他端に接続する。電極５ｎはパルス電流源７の負極に、電極５ｐは正極に、それぞれ接続される。図４では、電極５ｎ，５ｐは磁性細線４の両端近傍の上面に接続しているが、これに限られず、例えば下面に接続してもよい。電極５ｎ，５ｐは、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｕ，Ａｇ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｏ等の金属やその合金のような一般的な金属電極材料で形成される。なお、電極５１，５２，５３は、同一の材料や寸法でなくてよく、接続する磁性細線４１，４２，４３の幅Ｗ等に合わせて設計することができる。
【0031】
基板６は、磁性細線４を形成するための土台である。基板６は、公知の基板材料が適用でき、光の反射率の低い材料が好ましく、基板６１，６２についてはさらに光の透過率の高い材料が好ましい。具体的には、ＳｉＯ2（酸化ケイ素、ガラス）、ＭｇＯ（酸化マグネシウム）、サファイア、ＧＧＧ（ガドリニウムガリウムガーネット）、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、Ｇｅ（ゲルマニウム）単結晶基板の他、各種透明プラスチック基板等が挙げられる。なお、基板６１，６２，６３は、同一の材料や厚さでなくてよい。具体的には、最下層の基板６３は、光を透過しなくてもよいので空間光変調器１０全体を平坦に支持するような十分な厚さとして、磁性細線４１，４２間、磁性細線４２，４３間の各層間に設けられる基板６１，６２が、光を十分に透過するように薄肉化したものとすることができる。また、基板６１は光ＬG，ＬRの透過率が高ければよく、基板６２は光ＬRの透過率が高ければよい。
【0032】
絶縁層６４は、基板６上に磁性細線４と共に設けられて、隣り合う磁性細線４，４間を絶縁し、また、磁性細線４の側面および上面を保護する。図２および図３では、絶縁層６４は、磁性細線４およびその上に接続する電極５ｎ，５ｐの合計の厚さに設けられて、電極５ｎ，５ｐの上面を露出させている。なお、書込領域４ｗにおいては、書込方式に応じて、磁性細線４と磁化手段８の磁気ヘッドとの距離が適切な範囲となるように、絶縁層６４の厚さを設計することが好ましい。絶縁層６４は、公知の無機絶縁材料が適用でき、さらに光（光ＬB，ＬG，ＬR）の透過率の高い材料が好ましく、具体的には、ＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3等の酸化膜やＳｉ3Ｎ4やＭｇＦ2等が挙げられる。また、絶縁層６４は、屈折率が基板６と同一またはそれに近いことが好ましい。このような材料を選択することで、隣り合う磁性細線４，４間を進行する光ＬB，ＬG，ＬRが絶縁層６４と基板６の界面で反射し難く、光変調されない光Ｌｉが出射されることを抑制する。また、磁性細線４，４間においては、絶縁層６４に代えて基板６が設けられるように、基板６を加工して形成された平行な直線状の溝に磁性細線４が埋め込まれてもよい。絶縁層６４は、基板６と同様、単色空間光変調器１１，１２，１３で同一の材料や厚さでなくてよい。例えば、第２層空間光変調器１２の絶縁層６４は光ＬG，ＬRの透過率が高ければよく、第３層空間光変調器１３の絶縁層６４は光ＬRの透過率が高ければよい。
【0033】
空間光変調器１０は、図３に示すように、第１層空間光変調器１１、第２層空間光変調器１２、第３層空間光変調器１３の順にＸ方向長が長くなるように設計され、Ｘ方向両端が階段状に形成される。すなわち、第２、第３層空間光変調器１２，１３は、上層の第１、第２層空間光変調器１１，１２と比較して、画素領域ＩＡ２，ＩＡ３に対してＸ方向に外側へ張り出して大きく形成される。空間光変調器１０は、このような構造によって、最上層の第１層空間光変調器１１の磁性細線４１の両端に接続した電極５１だけでなく、その下の、第２層空間光変調器１２の電極５２および第３層空間光変調器１３の電極５３が、上面に露出して外部の電源（パルス電流源７）と接続することができる。さらに、磁性細線４２の書込領域４２ｗ、磁性細線４３の書込領域４３ｗも、その上の第１、第２層空間光変調器１１，１２（基板６１，６２）のＸ方向外側に配置されて、上に絶縁層６４のみが設けられているので、同じく外部の磁化手段８を対向させて磁界を印加されることができる。また、第１層空間光変調器１１は、下層の第２、第３層空間光変調器１２，１３の画素領域ＩＡ２，ＩＡ３に入出射する光ＬGｉ，ＬGｏおよび光ＬRｉ，ＬRｏを磁化手段８や電極５１で遮らないように、書込領域４１ｗの位置および磁性細線４１の長さを設計する。同様に、第２層空間光変調器１２は、第３層空間光変調器１３の画素領域ＩＡ３に入出射する光ＬRｉ，ＬRｏを遮らないように、書込領域４２ｗの位置および磁性細線４２の長さを設計する。
【0034】
また、後記するように、磁性細線４１，４２，４３は、ピッチｐ１y，ｐ２y，ｐ３yと波長λB，λG，λRの比が等しくなるように並設される。したがって、ピッチｐ１y，ｐ２y，ｐ３yの順に長くなり、すなわち、Ｙ方向長が画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３の順に長くなる。ただし、基板６１，６２，６３は、最長の画素領域ＩＡ３に合わせて同じＹ方向長に形成されている。また、画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３からの出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏの各中心が一致するように、第１、第２、第３層空間光変調器１１，１２，１３が配置されて積層していることが好ましく、ここでは、平面視で画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３の各中心が一致するように配置されている。したがって、第１、第２層空間光変調器１１，１２は、Ｙ方向両端（両縁）近傍には磁性細線４１，４２が設けられず、基板６１，６２上に絶縁層６４のみが設けられる。
【0035】
次に、第１、第２、第３層空間光変調器１１，１２，１３の画素サイズ等について、詳細に説明する。前記したように、空間光変調器１０はホログラフィ装置の表示デバイスである。そのために、第１層空間光変調器１１は、磁性細線４１に入射した光ＬBｉが磁化方向に応じて旋光すると共に、反射した出射光ＬBｏが回折光となるように、磁性細線４１のピッチｐ１yおよび幅Ｗ１を、光ＬBの中心波長λBに基づいて下式（１）、（２）の範囲に設計される。同様に、第２層空間光変調器１２は、磁性細線４２のピッチｐ２yおよび幅Ｗ２を、光ＬGの中心波長λGに基づいて下式（３）、（４）の範囲に設計される。そして、第３層空間光変調器１３は、磁性細線４３のピッチｐ３yおよび幅Ｗ３を、光ＬRの中心波長λRに基づいて下式（５）、（６）の範囲に設計される。
λB／２≦Ｗ１＜λB ・・・（１）
ｐ１y－Ｗ１≧λB／２ ・・・（２）
λG／２≦Ｗ２＜λG ・・・（３）
ｐ２y－Ｗ２≧λG／２ ・・・（４）
λR／２≦Ｗ３＜λR ・・・（５）
ｐ３y－Ｗ３≧λR／２ ・・・（６）
λB／２≦Ｗ１＜λB ・・・（１）
ｐ１y－Ｗ１≧λB／２ ・・・（２）
λG／２≦Ｗ２＜λG ・・・（３）
ｐ２y－Ｗ２≧λG／２ ・・・（４）
λR／２≦Ｗ３＜λR ・・・（５）
ｐ３y－Ｗ３≧λR／２ ・・・（６）
【0036】
さらに、第１層空間光変調器１１が光ＬG，ＬRに、透過した際に光学的作用を与え難いように、磁性細線４１の幅Ｗ１が、Ｗ１＜λG／２であることが好ましく、Ｗ１＜λGmin／２であることがより好ましい。同様に、第２層空間光変調器１２が光ＬRに、透過した際に光学的作用を与え難いように、磁性細線４２の幅Ｗ２が、Ｗ２＜λR／２であることが好ましく、Ｗ２＜λRmin／２であることがより好ましい。λGminは光ＬGの最小波長（≦λG）、λRminは光ＬRの最小波長（≦λR）であり、ただし、再生像への実質的な影響のない、光ＬG，ＬRのそれぞれにおいて相対的な強度の低い波長域は除くものとする。空間光変調器１０のこのような構造により、光ＬG，ＬRは、第１層空間光変調器１１のＹ方向に交互に配置された磁性細線４１と絶縁層６４を、絶縁層６４からなる一体の媒体として磁気光学的に透過するので、磁性細線４１によって旋光しない。同様に、光ＬRは、第２層空間光変調器１２のＹ方向に交互に配置された磁性細線４２と絶縁層６４を、絶縁層６４からなる一体の媒体として磁気光学的に透過するので、磁性細線４２によって旋光しない。
【0037】
ここで、画素長ｐの空間光変調器を用いたホログラフィ装置において、画素から出射する波長λの光の回折角φは、下式（７）で表される。空間光変調器１０において、単色空間光変調器１１，１２，１３は、それぞれの出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏの回折角φが一致するように、画素のＹ方向長すなわち磁性細線４１，４２，４３のピッチｐ１y，ｐ２y，ｐ３yが、それぞれの変調する光ＬB，ＬG，ＬRの中心波長λB，λG，λRに対する比で一致する（下式（８））。このような構成によって、詳しくは後記するように、それぞれに割り当てられた単色空間光変調器１１，１２，１３で反射した光のみを有効な出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏとして、立体像を結像することができる。したがって、入射光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉを一体の白色光ＬWｉとして、空間光変調器１０に入射することができる。また、ホログラフィ装置において、画素長ｐが波長λの半波長の倍数であるとき、画素毎の出射光同士が特に強く干渉し合う。したがって、単色空間光変調器１１，１２，１３は、画素のＹ方向長ｐ１y，ｐ２y，ｐ３yがそれぞれの変調する光ＬB，ＬG，ＬRの半波長λB／２，λG／２，λR／２の倍数であることが好ましい。
φ＝ｓｉｎ-1(λ／２ｐ) ・・・（７）
ｐ１y／λB＝ｐ２y／λG＝ｐ３y／λR ・・・（８）
φ＝ｓｉｎ-1(λ／２ｐ) ・・・（７）
ｐ１y／λB＝ｐ２y／λG＝ｐ３y／λR ・・・（８）
【0038】
また、下式（９）で表されるように、ホログラフィ装置における波長λの光の視域角Ψは、回折角φの２倍（Ψ＝２φ）であり、画素長ｐが小さい（短い）ほど視域角Ψが広くなり、理想的には、Ψ＝１８０°となる、ｐ＝λ／２である。したがって、空間光変調器１０は、画素長（磁性細線４１，４２，４３のピッチ）ｐ１y，ｐ２y，ｐ３yが小さいほど、Ｙ方向に視域角Ψy（図７参照）が広くなる。空間光変調器１０の画素数やホログラフィ装置２０の用途等にもよるが、Ｙ方向を水平（Ｈ）方向として観察者が両眼で立体像の全体を視認することができるように、画素長ｐyが入射光Ｌｉの中心波長λの４倍以下（Ψy≧１４．３６°）であることが好ましく、２倍以下（Ψy≧２８．９５°）であることがより好ましい。なお、式（１）～（６）より、画素長ｐyが最小となるのは、ｐ１y＝λB、Ｗ１＝λB／２、ｐ２y＝λG、Ｗ２＝λG／２、ｐ３y＝λR、Ｗ３＝λR／２であり、このとき、Ψy＝６０°となる。
Ψ＝２ｓｉｎ-1(λ／２ｐ) ・・・（９）
Ψ＝２ｓｉｎ-1(λ／２ｐ) ・・・（９）
【0039】
なお、単色空間光変調器１からの出射光Ｌｏは、Ｘ方向に連続した磁性細線４で反射した光であるので、Ｘ方向には回折せず、各磁性細線４に沿って軸がＸ方向に平行な円筒波（柱面波）となる。この出射光Ｌｏは、磁性細線４に生成した特定の磁化方向の磁区で反射した光のみが偏光子ＰＦｏを透過して、Ｘ方向に分断される。その結果、画素のパターンによっては磁性細線４の磁区長が小さく、偏光子ＰＦｏを透過した出射光Ｌｏが、部分的にＸ方向への回折光になる場合がある。そこで、画素のパターンにかかわらず偏光子ＰＦｏを透過した出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏの挙動が安定するように、第１層空間光変調器１１のＸ方向の画素長ｐ１xは、光ＬBの中心波長λB以上に設定される（ｐ１x≧λB）ことが好ましく、最大波長λBmax以上（ｐ１x≧λBmax）であることがさらに好ましい。同様に、第２層空間光変調器１２のＸ方向の画素長ｐ２xは、ｐ２x≧λGに設定されることが好ましく、ｐ２x≧λGmaxであることがさらに好ましい。第３層空間光変調器１３のＸ方向の画素長ｐ３xは、ｐ３x≧λRに設定されることが好ましく、ｐ３x≧λRmaxであることがさらに好ましい。本実施形態においては、第１、第２、第３層空間光変調器１１，１２，１３で画素長を揃えて、ｐ１x＝ｐ２x＝ｐ３x＝ｐX≧λRに設定される。画素のＸ方向長ｐ１x，ｐ２x，ｐ３x、および磁性細線４１，４２，４３のそれぞれにおける画素のＸ方向の配置は、後記の空間光変調器の駆動方法で説明するように、画素の書込み時に設定される。
【0040】
（空間光変調器の製造方法）
本実施形態に係る空間光変調器１０は、単色空間光変調器１１，１２，１３のそれぞれを個別に、従来の磁壁移動方式の空間光変調器（特許文献６参照）や磁気記録媒体と同様の方法で製造し、必要に応じて基板６１，６２，６３、特に基板６１，６２の裏面を研削、研磨して所望の厚さに薄肉化した後、重ね合わせて得られる。単色空間光変調器１１，１２，１３を重ね合わせる手段は、光ＬG，ＬRの透過を妨げないものであれば特に限定されない。具体的には、透光性樹脂からなる接着剤や、積層型半導体装置に適用される表面活性化接合や原子拡散接合等で全面を貼り合わせる方法や、周縁部（画素領域ＩＡ３外）を治具で把持して互いを固定する方法を適用することができ、その際、互いの間に一定の間隙（空気や不活性ガス等の気体または真空）を含んでいてもよい。また、空間光変調器１０は、使用（書込）前に初期設定として、外部磁界を印加されて、すべての磁性細線４１，４２，４３の磁化方向を所定の向き（垂直磁気異方性材料からなる場合は、例えば下向き）に揃えられる。この初期設定は、完成した空間光変調器１０に対して行ってもよいし、重ね合わされる前の単色空間光変調器１１，１２，１３に対して個別に行ってもよく、さらには単色空間光変調器１１，１２，１３のそれぞれの製造工程途中において磁性細線４１，４２，４３を形成する磁性材料を成膜した後以降であれば、どの段階であっても実施することができる。
本実施形態に係る空間光変調器１０は、単色空間光変調器１１，１２，１３のそれぞれを個別に、従来の磁壁移動方式の空間光変調器（特許文献６参照）や磁気記録媒体と同様の方法で製造し、必要に応じて基板６１，６２，６３、特に基板６１，６２の裏面を研削、研磨して所望の厚さに薄肉化した後、重ね合わせて得られる。単色空間光変調器１１，１２，１３を重ね合わせる手段は、光ＬG，ＬRの透過を妨げないものであれば特に限定されない。具体的には、透光性樹脂からなる接着剤や、積層型半導体装置に適用される表面活性化接合や原子拡散接合等で全面を貼り合わせる方法や、周縁部（画素領域ＩＡ３外）を治具で把持して互いを固定する方法を適用することができ、その際、互いの間に一定の間隙（空気や不活性ガス等の気体または真空）を含んでいてもよい。また、空間光変調器１０は、使用（書込）前に初期設定として、外部磁界を印加されて、すべての磁性細線４１，４２，４３の磁化方向を所定の向き（垂直磁気異方性材料からなる場合は、例えば下向き）に揃えられる。この初期設定は、完成した空間光変調器１０に対して行ってもよいし、重ね合わされる前の単色空間光変調器１１，１２，１３に対して個別に行ってもよく、さらには単色空間光変調器１１，１２，１３のそれぞれの製造工程途中において磁性細線４１，４２，４３を形成する磁性材料を成膜した後以降であれば、どの段階であっても実施することができる。
【0041】
〔ホログラフィ装置〕
本発明の実施形態に係る空間光変調器をホログラムとして用いるホログラフィ装置について、図５を参照して説明する。本実施形態に係るホログラフィ装置２０は、空間光変調器１０、多波長光源装置２、出力光学系３、ならびに、空間光変調器１０への画素アレイの書込手段として第１駆動部９１、第２駆動部９２、および第３駆動部９３を備える。ホログラフィ装置２０は水平視差型であり、そのために、空間光変調器１０は、Ｘ方向（磁性細線４１，４２，４３の細線方向）が垂直（Ｖ）方向を表示するように配置される。
本発明の実施形態に係る空間光変調器をホログラムとして用いるホログラフィ装置について、図５を参照して説明する。本実施形態に係るホログラフィ装置２０は、空間光変調器１０、多波長光源装置２、出力光学系３、ならびに、空間光変調器１０への画素アレイの書込手段として第１駆動部９１、第２駆動部９２、および第３駆動部９３を備える。ホログラフィ装置２０は水平視差型であり、そのために、空間光変調器１０は、Ｘ方向（磁性細線４１，４２，４３の細線方向）が垂直（Ｖ）方向を表示するように配置される。
【0042】
多波長光源装置２は、波長域の互いに異なる入射光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉを、一つの光（白色光）ＬWｉとして空間光変調器１０に照射する。多波長光源装置２は、レーザー光源２１，２２，２３と、合成光学系ＤＰと、コリメータレンズＣＬと、偏光子ＰＦｉと、を備える。レーザー光源２１は、中心波長λBの光ＬBを照射する。レーザー光源２２は、中心波長λGの光ＬGを照射する。レーザー光源２３は、中心波長λRの光ＬRを照射する。合成光学系ＤＰは、例えばフィリップスタイプのダイクロイックプリズムであり、３方向から入射された光を、前記３方向のうちの一方向に光軸を集約して合成する。そのため、この光軸が空間光変調器１０に向くように合成光学系ＤＰが配置され、また、同方向に光ＬGを入射されるようにレーザー光源２２が配置される。コリメータレンズＣＬは、空間光変調器１０に向けて照射される光ＬB，ＬG，ＬRを、第３層空間光変調器１３の画素領域ＩＡ３以上の幅（径）の平行光線束とする。偏光子ＰＦｉは、平行光にされた光ＬB，ＬG，ＬRを、特定の１つの偏光成分の光（偏光）ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉにする。コリメータレンズＣＬ、あるいはさらに偏光子ＰＦｉは、レーザー光源２１，２２，２３毎に備えられて、合成光学系ＤＰで合成される前の光ＬB，ＬG，ＬRを透過させる配置としてもよい。また、合成光学系ＤＰとして、クロスダイクロイックプリズムや、光ＬGを反射しかつ光ＬBを透過するダイクロイックミラー（ビームスプリッタ）と、光ＬRを反射しかつ光ＬB，ＬGを透過するダイクロイックミラーとを組み合わせてもよい。光ＬB，ＬG，ＬRは、それぞれの波長域の幅が、前記したように互いに重複しないものであれば特に規定されないが、それぞれの波長域が狭いほどホログラフィ装置２０で再生される像ＶＩの色調が鮮明になる。そのために、レーザー光源２１，２２，２３から照射したレーザー光を、カラーフィルタを透過させて光ＬB，ＬG，ＬRを得てもよい。
【0043】
出力光学系３は、空間光変調器１０から出射された出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏを、所望の大きさの立体像ＶＩに出力する。出力光学系３は、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏの入力側から順に、偏光子（検光子）ＰＦｏと、拡大光学系３１と、を備える。偏光子ＰＦｏは、特定の向きの偏光を遮光し、空間光変調器１０から出射された出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏのうち、入射光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉに対して特定の向きに旋光した光を透過させる。偏光子ＰＦｏは、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏが各色の像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRを結像する位置よりも入力側に配置される（図７参照）。拡大光学系３１は、空間光変調器１０の画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３の寸法や再生する像ＶＩの寸法等に応じて、レンズやマイクロレンズを二次元配列したレンズアレイを１ないし複数備える（図５では２つのレンズを示す）。拡大光学系３１のレンズは、必要に応じてシリンドリカルレンズやトロイダルレンズを含んで、立体像ＶＩのアスペクト比を調整する。
【0044】
ホログラフィ装置２０においては、入射光ＬWｉの光路上に偏光子ＰＦｏが配置されないように、かつ出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏの光路上に偏光子ＰＦｉが配置されないように、多波長光源装置２および出力光学系３が配置される。具体的には、多波長光源装置２の配置によって入射光ＬWｉの入射角α（０°≦α＜９０°）を調整するか、必要に応じて、多波長光源装置２または出力光学系３がビームスプリッタ（ハーフミラー）を備えて、入射光ＬWｉまたは出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏを反射させる。磁性細線４が垂直磁気異方性材料からなる場合、その磁気光学効果は、入射光Ｌｉの入射角αが０°に近いほど高く、α＝０°すなわち入射面（ＸＹ面）に垂直に入射光Ｌｉが入射するときに最大となる。具体的には、α≦３０°であることが好ましい。なお、出射光Ｌｏの出射角は、Ｙ方向においては、入射角に加えて、画素長ｐyの波長λに対する比に依存する。
【0045】
第１駆動部９１は第１層空間光変調器１１の、第２駆動部９２は第２層空間光変調器１２の、第３駆動部９３は第３層空間光変調器１３の書込手段であり、それぞれパルス電流源７、磁化手段８（図４参照）、画像データの受信手段および処理手段（図示省略）を備える。第１駆動部９１のパルス電流源７は、第１層空間光変調器１１のすべての磁性細線４１に、その両端の電極５１ｎ，５１ｐに接続して、電極５１ｐから電極５１ｎへ直流パルス電流を供給する。同様に、第２駆動部９２のパルス電流源７は、第２層空間光変調器１２のすべての磁性細線４２に、その両端の電極５２ｎ，５２ｐに接続して直流パルス電流を供給する。また、第３駆動部９３のパルス電流源７は、第３層空間光変調器１３のすべての磁性細線４３に、その両端の電極５３ｎ，５３ｐに接続して直流パルス電流を供給する。パルス電流源７は、図４に示すように、単色空間光変調器１のすべての磁性細線４に並列にパルス電流を供給するように接続していてもよいし、選択的に磁性細線４に接続することができる構造であってもよい。
【0046】
第１駆動部９１の磁化手段８は、第１層空間光変調器１１の磁性細線４１を、書込領域４１ｗにおいて、第１駆動部９１に入力された信号に基づいた２値（上向きまたは下向き）の磁化方向とする。第２駆動部９２の磁化手段８は、第２層空間光変調器１２の磁性細線４２を、書込領域４２ｗにおいて、第２駆動部９２に入力された信号に基づいた磁化方向とする。第３駆動部９３の磁化手段８は、第３層空間光変調器１３の磁性細線４３を、書込領域４３ｗにおいて、第３駆動部９３に入力された信号に基づいた磁化方向とする。磁化手段８は、例えば、磁気記録媒体の記録（書込）ヘッドと同様の構造の磁気ヘッド、およびこの磁気ヘッドのコイルに向きを選択して電流を供給する電流源を備え、磁気ヘッドが磁性細線４の書込領域４ｗに対向して配置される。磁化手段８は、それぞれが電流源を備えなくてもよく、例えば、駆動部９１，９２，９３のそれぞれにおいて、順方向電流源と逆方向電流源との２つの電流源および切換器（マトリクススイッチャ）を備えて、切換器が、入力される信号に基づいて、各磁性細線４に対向する磁気ヘッドを順方向電流源または逆方向電流源に接続する。また、磁化手段８の磁気ヘッドは、磁性細線４（書込領域４ｗ）との距離が近いことが好ましいので、単色空間光変調器１に固定されて設けられて、電流源を外部から磁気ヘッドに接続する構成としてもよい。また、磁化手段８は、磁気ヘッドの代わりにハーフターンコイルやワンターンコイルのような電流磁界発生機構を備え、電流源が同機構に２方向の磁界を選択して発生させる構成としてもよい。
【0047】
（空間光変調器の駆動方法）
空間光変調器１０の単色空間光変調器１１，１２，１３のそれぞれの画素を、画像データに基づいた磁化方向にする（書込みをする）方法は、従来の磁壁移動方式の空間光変調器（特許文献６参照）と同様である。第１駆動部９１は外部（接続したパーソナルコンピュータ等）から画像データの青色のデジタル信号を受信し、第２駆動部９２は緑色のデジタル信号を受信し、第３駆動部９３は赤色のデジタル信号を受信する。第１駆動部９１は、受信した画像データの１フレーム分を、垂直（Ｖ）方向に１列に配列された画素の群（画素列）毎に分割し、画素列のデータをそれぞれ、当該画素列に対応する第１層空間光変調器１１の磁性細線４１に配置した磁化手段８へ出力する。そして、第１駆動部９１は、パルス電流源７が供給するパルス電流に同期して磁化手段８を制御して、パルスの停止時間（ベース期間）に、信号に対応した向きの磁界を発生させる。例えば、信号‘１’が「明」を示す場合には上向きの磁界とし、‘０’が「暗」を示すから下向きの磁界とする。第２、第３層空間光変調器１２，１３においても同様に、第２、第３駆動部９２，９３は、それぞれ受信した画像データを画素列のデータに分割して、画素列に対応する磁性細線４２，４３に配置した磁化手段８に出力して、磁化手段８に磁界を発生させる。
空間光変調器１０の単色空間光変調器１１，１２，１３のそれぞれの画素を、画像データに基づいた磁化方向にする（書込みをする）方法は、従来の磁壁移動方式の空間光変調器（特許文献６参照）と同様である。第１駆動部９１は外部（接続したパーソナルコンピュータ等）から画像データの青色のデジタル信号を受信し、第２駆動部９２は緑色のデジタル信号を受信し、第３駆動部９３は赤色のデジタル信号を受信する。第１駆動部９１は、受信した画像データの１フレーム分を、垂直（Ｖ）方向に１列に配列された画素の群（画素列）毎に分割し、画素列のデータをそれぞれ、当該画素列に対応する第１層空間光変調器１１の磁性細線４１に配置した磁化手段８へ出力する。そして、第１駆動部９１は、パルス電流源７が供給するパルス電流に同期して磁化手段８を制御して、パルスの停止時間（ベース期間）に、信号に対応した向きの磁界を発生させる。例えば、信号‘１’が「明」を示す場合には上向きの磁界とし、‘０’が「暗」を示すから下向きの磁界とする。第２、第３層空間光変調器１２，１３においても同様に、第２、第３駆動部９２，９３は、それぞれ受信した画像データを画素列のデータに分割して、画素列に対応する磁性細線４２，４３に配置した磁化手段８に出力して、磁化手段８に磁界を発生させる。
【0048】
パルス電流源７が供給するパルス電流は、電流値、パルス幅（ピーク期間）および停止時間（ベース期間）が、駆動部９１，９２，９３のそれぞれにおいて設定される。パルス電流の電流値は、磁性細線４の材料および断面積（幅Ｗと厚さの積）等に基づいて、磁性細線４を細線方向に区切る磁壁を移動させる電流密度以上に設定される。また、パルス電流は、パルス幅（ピーク期間）が、前記電流値から算出される磁性細線４における磁壁移動速度に基づいて、磁壁を画素長ｐXだけ移動させる時間に設定され、一方、停止時間（ベース期間）が、磁化手段８による磁性細線４の書込領域４ｗへの書込みに要する時間以上に設定される。このようなパルス電流をＸ方向の画素数のパルス数供給し、パルスのベース期間毎に磁化手段８が磁界を発生させる。また、単色空間光変調器１１，１２，１３毎に、磁性細線４の書込領域４ｗから画素領域ＩＡまでの距離に応じて、画素列における最後の画素の書込み後のパルス数を設定する。なお、２以上のパルス数で磁壁を画素長ｐXだけ移動させるように、パルス幅が設定されてもよい。
【0049】
空間光変調器１０においては、単色空間光変調器１１，１２，１３のそれぞれの書込みは、駆動部９１，９２，９３によって並列に実行してもよいし、一つずつ順番に実行してもよく、また、単色空間光変調器１における奇数列と偶数列等、複数回に分けて実行してもよい。また、上向きの磁化方向とする書込みと下向きの磁化方向とする書込みとを、１パルス毎に交互に行ってもよい。この場合、パルス電流源７は、各磁性細線４と選択的に接続可能な構成とし、書込み直後のピーク期間に、書込みを行った磁性細線４に限定してパルス電流を供給して磁区を移動させる。ただし、いずれの手順による書込みにおいても、１フレーム分の画像の書込みに要する時間が十分に短くなるように実行し、具体的には、１／６０秒間（≒１６．７ｍｓ）の１／２以下であることが好ましく、さらにより短いことが好ましい。１フレームにおける画像の書込（書換）時間が短いほど、画像を表示する実時間の比率を高くすることができ、再生像ＶＩが明るいものとなる。なお、書込みを、駆動部９１，９２，９３で並列に実行する場合、それぞれの処理は互いに独立（非同期）していてもよいし、パルス電流源７のパルス電流のパルス周期を一致させて同期させてもよい。
【0050】
（ホログラフィ装置の動作）
第１実施形態に係る空間光変調器を使用したホログラフィ装置によるフルカラーの立体像の再生を、空間光変調器の光変調動作を含めて図６、図７、および図５を参照して説明する。図６では、単色空間光変調器１１，１２，１３は、それぞれ磁性細線４１，４２，４３のみを示し、基板６１，６２，６３および絶縁層６４を省略する。図７では、簡潔に表すために、単色空間光変調器１は磁性細線４を８本備える構成で例示され、絶縁層６４を省略し、また、磁性細線４内に付した矢印は磁化方向を表す。
第１実施形態に係る空間光変調器を使用したホログラフィ装置によるフルカラーの立体像の再生を、空間光変調器の光変調動作を含めて図６、図７、および図５を参照して説明する。図６では、単色空間光変調器１１，１２，１３は、それぞれ磁性細線４１，４２，４３のみを示し、基板６１，６２，６３および絶縁層６４を省略する。図７では、簡潔に表すために、単色空間光変調器１は磁性細線４を８本備える構成で例示され、絶縁層６４を省略し、また、磁性細線４内に付した矢印は磁化方向を表す。
【0051】
多波長光源装置２から入射光ＬWｉが上方から空間光変調器１０に照射されると、図６に示すように、入射光ＬWｉのうちの光ＬBｉが、最上層の第１層空間光変調器１１の磁性細線４１で反射して、出射光ＬBｏとなって空間光変調器１０の上方へ出射される。また、入射光ＬWｉのうちの光ＬGｉ，ＬRｉは、第１層空間光変調器１１（磁性細線４１、絶縁層６４、基板６１）を透過し、第２層空間光変調器１２に到達する。光ＬGｉは、磁性細線４２で反射して、出射光ＬGｏとなって上方へ出射される。出射光ＬGｏは、入射光ＬGｉと同様に第１層空間光変調器１１を透過して空間光変調器１０の上方へ出射される。一方、光ＬRｉは、第２層空間光変調器１２（磁性細線４２、絶縁層６４、基板６２）をさらに透過し、第３層空間光変調器１３に到達する。そして、光ＬRｉは、磁性細線４３で反射して、出射光ＬRｏとなって上方へ出射される。出射光ＬRｏは、第２層空間光変調器１２、第１層空間光変調器１１を順次透過して空間光変調器１０の上方へ出射される。なお、図６においては、入射光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉは、ハッチングを付した、または白抜きの矢印で表す。一方、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏは、以下に説明するように回折光が干渉した光であり、それぞれの一部を太矢印で表す。
【0052】
ここで、本実施形態に係る空間光変調器の光変調動作、および単色空間光変調器による単色光の立体像の再生を、図７を参照して説明する。磁性細線４は、空間光変調器の駆動方法で説明した書込みによって、その細線方向に磁区が分割され、磁区毎に上向きまたは下向きの磁化方向を示している。図７に示す断面においては、左から５、６本目の磁性細線４に下向きの磁化方向の磁区、それ以外の磁性細線４に上向きの磁化方向の磁区が生成している。この単色空間光変調器１に、１つの偏光成分かつ平行光である光Ｌｉが上方から入射すると、磁性細線４で反射して出射光Ｌｏを上方へ出射する。波長λに対して幅Ｗが小さい磁性細線４から反射することによって、出射光Ｌｏは、磁性細線４の幅方向すなわちＹ方向に回折して拡がり、磁性細線４に沿った円筒波（柱面波）となる。また、出射光Ｌｏは、磁気光学効果によって、磁性細線４の入射した領域における磁化方向に応じて、偏光の向きが変化し、磁化方向が上向きの磁区では角度＋θk、下向きの磁区では角度－θkで回転する。図７では、入射光Ｌｉは、直線状の矢印で表し、さらに偏光の向きを表す両矢印を付す。同様に、出射光Ｌｏは、磁性細線４から発散して出射する直線状の矢印で表し、一部に偏光の向きを表す両矢印を付し、また、入射光Ｌｉに対して角度－θkで回転した偏光の方向をＹ方向（最長の両矢印で表す）とする。
【0053】
単色空間光変調器１においては、磁性細線４が入射光Ｌｉの波長λの数倍以下のピッチｐyで並設されているので、磁性細線４のそれぞれから発散して出射した光Ｌｏは、干渉によって同位相で強め合う。図７では、この複数の光が干渉した光の波面を波線で表す。また、干渉した出射光Ｌｏは、入射光Ｌｉに対して角度＋θkで回転した偏光と角度－θkで回転した偏光とを含んでいる。そして、空間光変調器１０（単色空間光変調器１）の上方には、偏光子ＰＦｏがＹ方向の偏光を遮光するように配置されている。したがって、出射光Ｌｏは、偏光子ＰＦｏを通過後、磁性細線４の磁化方向が下向きの磁区から出射した光を含む部分が弱くなり、またはさらに消失して、明暗のパターンを形成する。そして、偏光子ＰＦｏを透過した出射光Ｌｏは、単色空間光変調器１の出射面から所定の距離の位置に、単色光の像ｖＩを結像する。単色空間光変調器１の出射面とは、光の反射面、すなわち磁性細線４の表面であり、この面がホログラフィ装置２０のホログラム面Ｐとなる。
【0054】
空間光変調器１０から出射した出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏは、空間光変調器１０の上方に配置された出力光学系３の偏光子ＰＦｏを通過して、前記したように、それぞれ画素毎に磁化方向に応じた明暗（青と黒、緑と黒、赤と黒）のパターンに形成される。偏光子ＰＦｏを透過した出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏは、それぞれの光色の像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩR（図７のｖＩ）を結像する。これら３つの像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRは、出力光学系３の拡大光学系３１によって所望の寸法やアスペクト比に拡大または縮小されて同じ位置で結像し、混色してフルカラーの立体像ＶＩとなる。
【0055】
ホログラフィ装置２０は、空間光変調器１０の出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏによるそれぞれの像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRを同じ位置、同じ寸法に揃えて結像しなくてもよく、出力光学系３の出力側で結像位置および寸法が揃うように、拡大光学系３１によって補正されればよい。空間光変調器１０による像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRの結像位置や寸法は、単色空間光変調器１１，１２，１３のそれぞれの画素毎の明暗のパターンで調整してもよいし、ホログラム面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置で調整してもよい。また、Ｘ方向のずれは、パルス電流源７により、磁性細線４１，４２，４３における画素列の移動や画素長ｐ１x，ｐ２x，ｐ３xの調整で補正することができる。
【0056】
なお、光ＬBｉが磁性細線４１，４１間の絶縁層６４に入射して、または磁性細線４１で完全には反射せずに一部が透過することによって第１層空間光変調器１１を透過し、第２層空間光変調器１２の磁性細線４２で反射して出射しても、このような光ＬBは磁性細線４１で反射した出射光ＬBｏとピッチが揃わず干渉しないので、像ｖＩBに影響しない。第１層空間光変調器１１および第２層空間光変調器１２を透過して第３層空間光変調器１３の磁性細線４３で反射して出射した光ＬB，ＬGも同様である。このように、空間光変調器１０は、下式（８）の画素長ｐ１y，ｐ２y，ｐ３yの単色空間光変調器１１，１２，１３を積層して備えることにより、光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉをまとめて積層方向に入射して、光ＬBｉを第１層空間光変調器１１で、光ＬGｉを第２層空間光変調器１２で、光ＬRｉを第３層空間光変調器１３で、それぞれ光変調させた出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏのみを有効な光として、ホログラフィ装置２０でフルカラーの立体像ＶＩを得ることができる。
ｐ１y／λB＝ｐ２y／λG＝ｐ３y／λR ・・・（８）
ｐ１y／λB＝ｐ２y／λG＝ｐ３y／λR ・・・（８）
【0057】
（空間光変調器の変形例）
空間光変調器１０は、「明」の画素を下向きの磁化方向の磁区とし、「暗」の画素を上向きの磁化方向の磁区としてもよく、この場合にはホログラフィ装置２０において、偏光子ＰＦｏが、磁化方向が上向きの磁区から出射した光を遮光するように配置される。また、偏光子ＰＦｏを透過する偏光方向の出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏを出射する磁区の磁化方向が単色空間光変調器１１，１２，１３で異なっていてもよく、この場合には、単色空間光変調器１１，１２，１３で個別に、明／暗の画素の磁化方向を設定する。また、磁性細線４１，４２，４３の各カー回転角θk１，θk２，θk３の大きさが互いに異なっていてもよい。これらの場合には、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏそれぞれの、偏光子ＰＦｏで遮光される方の偏光が同じ向きに揃うように、入射光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉの偏光の向きを個別に調整する。そのために、多波長光源装置２が、偏光子ＰＦｉをレーザー光源２１，２２，２３毎に備えて、合成光学系ＤＰで合成される前の光ＬB，ＬG，ＬRをそれぞれ所定の偏光のＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉにする。
空間光変調器１０は、「明」の画素を下向きの磁化方向の磁区とし、「暗」の画素を上向きの磁化方向の磁区としてもよく、この場合にはホログラフィ装置２０において、偏光子ＰＦｏが、磁化方向が上向きの磁区から出射した光を遮光するように配置される。また、偏光子ＰＦｏを透過する偏光方向の出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏを出射する磁区の磁化方向が単色空間光変調器１１，１２，１３で異なっていてもよく、この場合には、単色空間光変調器１１，１２，１３で個別に、明／暗の画素の磁化方向を設定する。また、磁性細線４１，４２，４３の各カー回転角θk１，θk２，θk３の大きさが互いに異なっていてもよい。これらの場合には、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏそれぞれの、偏光子ＰＦｏで遮光される方の偏光が同じ向きに揃うように、入射光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉの偏光の向きを個別に調整する。そのために、多波長光源装置２が、偏光子ＰＦｉをレーザー光源２１，２２，２３毎に備えて、合成光学系ＤＰで合成される前の光ＬB，ＬG，ＬRをそれぞれ所定の偏光のＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉにする。
【0058】
空間光変調器１０は、後記第２実施形態（図９、図１１参照）と同様に、第１、第２層空間光変調器１１，１２間に光ＬBを吸収して光ＬG，ＬRを透過する第１光学フィルタＬＦ１を備えてもよく、また、第２、第３層空間光変調器１２，１３間に光ＬGを吸収して光ＬRを透過する第２光学フィルタＬＦ２を備えてもよい。磁性細線４１，４２の層間に第１光学フィルタＬＦ１を設けることによって、第１層空間光変調器１１を透過した光ＬBｉが、磁性細線４２や磁性細線４３で反射して出射することを防止することができる。同様に、磁性細線４２，４３の層間に第２光学フィルタＬＦ２を設けることによって、第２層空間光変調器１２を透過した光ＬGｉが、磁性細線４３で反射して出射することを防止することができる。光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２の構成については、第２実施形態で説明する。なお、光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２が入射角依存性を有する場合には、空間光変調器１０への入射光ＬWｉの入射角αは、対応した入射角α（＞０°）に設定する。空間光変調器１０は、このような構造とすることにより、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏ以外の、所定の磁性細線４１，４２，４３で変調されない光が出射して像に色滲み等を生じることを抑制することができる。
【0059】
前記したように、磁性細線４１，４２，４３は、反射率および透過率を、下地膜によって制御してもよい。詳しくは、第１層空間光変調器１１は、磁性細線４１の下地に、光ＬBを反射して光ＬG，ＬRを透過する誘電体多層膜を備える。第２層空間光変調器１２は、磁性細線４２の下地に、光ＬGを反射して光ＬRを透過する誘電体多層膜を備える。第３層空間光変調器１３は、磁性細線４３の下地に、光ＬRを反射する誘電体多層膜を備えるか、光ＬRを透過する絶縁膜を設けて、さらにこの絶縁膜の下に光ＬRを反射する金属膜を備える。誘電体多層膜は、公知の反射型光学フィルタと同様に、屈折率の異なる２種類以上の絶縁膜（誘電体膜）を交互に繰り返し積層して得られる。空間光変調器１０は、このような構造とすることにより、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏの光量を多くすることができる。なお、誘電体多層膜の反射率は、入射角依存性を有するので、空間光変調器１０への入射光ＬWｉの入射角αは、対応した入射角α（＞０°）に設定する。
【0060】
単色空間光変調器１（１１，１２，１３）は、電極５ｎおよび電極５ｐがそれぞれ、図２では単列配列されているが、千鳥配列されていてもよい。特に、比較的画素が小さく磁性細線４１が狭ピッチで並設されている第１層空間光変調器１１は、電極５１ｎ，５１ｐが千鳥配列されることで、パルス電流源７と接続し易い。また、単色空間光変調器１は、磁性細線４が、画素領域ＩＡにおいて直線状かつＸ方向に平行に並設されていればよく、それ以外では、パルス電流による磁区のシフト移動に影響のない程度に緩やかな曲率であれば曲線状であってもよい。例えば、第１層空間光変調器１１は、磁性細線４１が画素領域ＩＡ１外で隣り合う磁性細線４１との間隔を広げるようにＹ方向に外側へ向けて曲げられて、両端に接続した電極５１ｎ，５１ｐや書込領域４１ｗのピッチを広くすることができる。第１層空間光変調器１１は、このような構造とすることで、比較的画素が小さくても、電極５１ｎ，５１ｐにパルス電流源７を接続し易く、また、すべての磁性細線４１の書込領域４１ｗのそれぞれに磁化手段８（磁気ヘッド）を対向させ易く、書込みの際に、隣の磁性細線４１に影響し難い。
【0061】
単色空間光変調器１は、画素毎に磁性体が分離した空間光変調器（例えば、特許文献４，５）と同様に、磁化手段８の電流源以外を備える構成としてしてもよい。例えば、スピン注入磁化反転方式で書込みを行うために、単色空間光変調器１は、磁性細線４が書込領域４ｗにおいて磁化自由層となるＴＭＲ素子構造およびその上下に接続した一対の電極を備える。具体的には、書込領域４ｗにおいて、磁性細線４の上または下にＭｇＯ，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＡｌ2Ｏ4等の絶縁膜を挟んで磁性細線４よりも保磁力の大きい磁性膜（磁化固定層）を積層し、磁性細線４を形成する前と磁化固定層を形成した後とに金属電極材料で電極を形成する（特許文献６参照）。また、磁性細線４は、スピン注入磁化反転が可能となるように、厚さが１０ｎｍ以下に形成され、書込領域４ｗの一辺の長さ、すなわち細線方向長および磁性細線４の幅Ｗが５００ｎｍ以下に、好ましくは３００ｎｍ以下に形成される。この場合、磁化手段８の電流源は、前記一対の電極に接続して、磁性細線４を書込領域４ｗにおいてスピン注入磁化反転させる電流を供給する。単色空間光変調器１は、このような構造とすることにより、狭ピッチに並設された磁性細線４の各書込領域４ｗに対して的確に磁化（書込み）することができる。
【0062】
また、磁界印加方式においては、平面視で書込領域４ｗを囲うように導線を配置し、この導線に電流を流して磁界を発生させる構成とすることができる。ただし、磁界が磁性細線４の書込領域４ｗ外までに、特に画素列の側に印加されないように、この領域において磁性細線４の上に磁性膜で磁気シールド層を設けることが好ましい。さらに、より簡易な構造として、単色空間光変調器１のすべての磁性細線４の書込領域４ｗにわたって磁界を同じ向きに印加するように、２本の導線をＹ方向に延伸してもよい。２本の導線に互いに逆向きに電流を流すことによって、書込領域４ｗにおいて、磁界を上向きまたは下向きに発生させる。また、パルス電流源７は、各磁性細線４と選択的に接続可能な構成とし、直前のベース期間に磁化手段８が発生させた磁界の向きとする磁性細線４に限定してパルス電流を供給して磁区を移動させる。なお、空間光変調器１０は、単色空間光変調器１１，１２，１３が同じ書込方式でなくてもよい。例えば、磁性細線４１の幅Ｗ１およびピッチｐ１yが狭く、書込領域４１ｗの面積が小さな第１層空間光変調器１１はスピン注入磁化反転方式として、それ以外の第２、第３層空間光変調器１２，１３は磁界印加方式とすることができる。
【0063】
空間光変調器１０は、単色空間光変調器１１，１２，１３がそれぞれ、隣り合う磁性細線４，４を互いに絶縁し、また磁気的に影響し合うことを抑制するために、間隔を空けて並設する。ここで、１画素を１ｂｉｔに置き換えて、磁性細線を連続した記録領域（トラック）とする光磁気ディスク等の光磁気記録媒体の分野で、記録密度を高くするために、基板に形成した平行な多数の溝の内側（底部）と頂部との両方に記録領域を設けたランド＆グルーブ記録方式が知られている。同様の構造を磁壁移動方式の空間光変調器に適用すると、平面視において間隙なく磁性細線が並設するので、画素の開口率を１とすることができる。以下、本発明の実施形態の変形例に係る空間光変調器について、図８を参照して説明する。前記実施形態（図１～７参照）と同一の要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
【0064】
本発明の実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａは、光ＬWｉを入射される側（上）から順に、第１層空間光変調器１１Ａ、第２層空間光変調器１２Ａ、および第３層空間光変調器１３Ａ（適宜まとめて、単色空間光変調器１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ）を重ねて備える。第１層空間光変調器１１Ａは、前記実施形態に係る空間光変調器１０の第１層空間光変調器１１と同様に、入射光ＬWｉのうちの光ＬBｉを反射、変調させて出射する。第２層空間光変調器１２Ａは、第２層空間光変調器１２と同様に、入射光ＬWｉのうちの光ＬGｉを反射、変調させて出射する。そして、第３層空間光変調器１３Ａは、第３層空間光変調器１３と同様に、入射光ＬWｉのうちの光ＬRｉを反射、変調させて出射する。単色空間光変調器１１Ａ，１２Ａ，１３Ａは、第１実施形態の単色空間光変調器１１，１２，１３と同様、平面視における寸法を除いて概ね同じ構造であり、特定しない場合に単色空間光変調器１Ａと称する。
【0065】
図８に示すように、単色空間光変調器１Ａは、基板６、基板６上に設けられたＸ方向に延伸する複数の磁性細線４、磁性細線４毎にその両端に接続する電極５ｎと電極５ｐ、磁性細線４を被覆する絶縁層６４を備える。磁性細線４の本数は画素アレイのＹ方向における画素数であり、ただし、図８では簡潔に表すために、８本備える構成で例示される。また、単色空間光変調器１Ａにおいては、Ｙ方向に奇数本目の磁性細線４が基板６の表面に形成され、偶数本目の磁性細線４が基板６上に厚さｈに堆積した絶縁層６４の表面に形成されている。すなわち、単色空間光変調器１Ａは、磁性細線４が１本ずつ交互に段違いで配置されている。磁性細線４は、単色空間光変調器１１Ａ，１２Ａ，１３Ａのそれぞれにおいて磁性細線４１，４２，４３であり、配置や寸法等を除いて前記実施形態と同様の構成である。電極５ｎ，５ｐ、基板６、および絶縁層６４についても、前記実施形態と同様の構成である。
【0066】
単色空間光変調器１Ａにおいて、平面視で隣り合う下段の磁性細線４と上段の磁性細線４とのＹ方向における間隔は特に規定されず、０以上すなわち重複しなければよい。単色空間光変調器１Ａは、このような構成とすることで、磁性細線４同士が互いに（ｈ－ｔ）以上または（２ｐy－Ｗ）以上の間隙を有して並設しつつ（ｔ：磁性細線４の厚さ）、平面視において幅Ｗと同値まで狭ピッチとすることができる（ｐy≧Ｗ）。特に、図８に示すように、ｐy＝Ｗ、すなわち平面視において磁性細線４が間隙なく並設することにより、後記するように磁性細線４を形成し易い。
【0067】
また、単色空間光変調器１Ａは、下段の磁性細線４が上段の磁性細線４よりも両方向へ延伸して長く形成され、上段の磁性細線４のＸ方向における外側（磁性細線４に接続した電極５ｎの外側）に下段の磁性細線４の書込領域４ｗが設けられている。そして、上段だけでなく下段の磁性細線４に接続する電極５ｎ，５ｐの上面も露出し、かつ書込領域４ｗへの磁界印加が妨げられないように、絶縁層６４がＸ方向両端において階段状に薄肉化されている。このような構造により、単色空間光変調器１Ａは、上段、下段のそれぞれの磁性細線４について、電極５ｎ，５ｐにパルス電流源７を容易に接続することができ、それぞれの書込領域４ｗに磁化手段８を近接して対向させて書込みをすることができる。
【0068】
ここで、入射光Ｌｉの、上段の磁性細線４の高さ位置から下段の磁性細線４の高さ位置までの経路の長さは、入射光Ｌｉの進入角をαi（０°≦αi＜９０°）とすると、（ｈ／ｃｏｓαi）と表される。さらに、絶縁層６４の屈折率をｎiと表すと、光学的距離（光路長）は（ｎi×ｄ／ｃｏｓαi）であるから、上段の磁性細線４で反射した出射光Ｌｏ’と下段の磁性細線４で反射した出射光Ｌｏ’とで、光路長の差はその２倍となる。このことから、下式（１０）が成立するとき（Ｎ：自然数）、上下段の磁性細線４，４で反射した出射光Ｌｏは位相が揃い、互いに光量を強め合って出射する。なお、進入角αiは、絶縁層６４を進行する入射光Ｌｉの角度であるから、外部（空気中、屈折率１とする）からの入射角α0（０°≦α0＜９０°）に対して、下式（１１）で表される。したがって、式（１０）は、下式（１２）で表すことができる。
ｈ＝Ｎ／２×λ×ｃｏｓαi／ｎi ・・・（１０）
αi＝ｓｉｎ-1(ｓｉｎα0／ｎi) ・・・（１１）
ｈ＝Ｎ／２×λ×√(ｎi 2－ｓｉｎ2α0)／ｎi 2 ・・・（１２）
ｈ＝Ｎ／２×λ×ｃｏｓαi／ｎi ・・・（１０）
αi＝ｓｉｎ-1(ｓｉｎα0／ｎi) ・・・（１１）
ｈ＝Ｎ／２×λ×√(ｎi 2－ｓｉｎ2α0)／ｎi 2 ・・・（１２）
【0069】
したがって、第１層空間光変調器１１Ａにおける磁性細線４１の段差ｈ１、第２層空間光変調器１２Ａにおける磁性細線４２の段差ｈ２、第３層空間光変調器１３Ａにおける磁性細線４３の段差ｈ３は、それぞれ下式（１３）、（１４）、（１５）で表され、絶縁層６４が同じ材料からなる場合、変調させる光の波長に比例して互いに異なる。なお、下式（１３）、（１４）、（１５）におけるＮは、自然数であれば特に規定されず、また、同一の値でなくてよいが、小さいことが好ましく、Ｎ＝１が最も好ましい。Ｎが大きいと、段差ｈ１，ｈ２，ｈ３が大きくなって、後記製造方法で磁性細線４を形成し難くなり、また、絶縁層６４が厚くなって光が減衰するので、磁性細線４からの反射光が上段と下段とで光量の差を生じる。
ｈ１＝Ｎ／２×λB×√(ｎi 2－ｓｉｎ2α0)／ｎi 2 ・・・（１３）
ｈ２＝Ｎ／２×λG×√(ｎi 2－ｓｉｎ2α0)／ｎi 2 ・・・（１４）
ｈ３＝Ｎ／２×λR×√(ｎi 2－ｓｉｎ2α0)／ｎi 2 ・・・（１５）
ｈ１＝Ｎ／２×λB×√(ｎi 2－ｓｉｎ2α0)／ｎi 2 ・・・（１３）
ｈ２＝Ｎ／２×λG×√(ｎi 2－ｓｉｎ2α0)／ｎi 2 ・・・（１４）
ｈ３＝Ｎ／２×λR×√(ｎi 2－ｓｉｎ2α0)／ｎi 2 ・・・（１５）
【0070】
なお、第１層空間光変調器１１Ａにおける磁性細線４１の幅Ｗ１およびピッチｐ１y、第２層空間光変調器１２Ａにおける磁性細線４２の幅Ｗ２およびピッチｐ２y、第３層空間光変調器１３Ａにおける磁性細線４３の幅Ｗ３およびピッチｐ３yは、前記実施形態と同様、式（１）、（３）、（５）、および式（８）とする。したがって、本変形例において最も好ましいのは、Ｗ１＝ｐ１y＝λB／２、Ｗ２＝ｐ２y＝λG／２、Ｗ３＝ｐ３y＝λR／２であり、このとき、式（９）より、Ψy＝１８０°となる。このように、空間光変調器１０Ａは、前記実施形態に係る空間光変調器１０よりも視域角Ψyを大きくすることができる。
λB／２≦Ｗ１＜λB ・・・（１）
λG／２≦Ｗ２＜λG ・・・（３）
λR／２≦Ｗ３＜λR ・・・（５）
ｐ１y／λB＝ｐ２y／λG＝ｐ３y／λR ・・・（８）
Ψ＝２ｓｉｎ-1(λ／２ｐ) ・・・（９）
λB／２≦Ｗ１＜λB ・・・（１）
λG／２≦Ｗ２＜λG ・・・（３）
λR／２≦Ｗ３＜λR ・・・（５）
ｐ１y／λB＝ｐ２y／λG＝ｐ３y／λR ・・・（８）
Ψ＝２ｓｉｎ-1(λ／２ｐ) ・・・（９）
【0071】
一方、単色空間光変調器１１Ａ，１２Ａ，１３ＡのＸ方向の画素長ｐ１x，ｐ２x，ｐ３xは、前記実施形態と同様に、ｐ１x≧λB、ｐ２x≧λG、ｐ３x≧λRの範囲に設定されることが好ましく、画素長を揃えて、ｐ１x＝ｐ２x＝ｐ３x＝ｐX≧λRに設定されてもよい。
【0072】
本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、空間光変調器１０（図２、図３参照）と同様に、単色空間光変調器１１Ａ，１２Ａ，１３Ａが、この順にＸ方向に長くなるように形成され、Ｘ方向両端が階段状に形成される。さらに前記したように、単色空間光変調器１１Ａ，１２Ａ，１３Ａのそれぞれが上段と下段の磁性細線４，４により２段の階段状に形成されているので、合計６段となる。
【0073】
本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、空間光変調器１０と同様に、単色空間光変調器１１Ａ，１２Ａ，１３Ａのそれぞれを製造して、重ね合わせて得られる。単色空間光変調器１１Ａ，１２Ａ，１３Ａは、ランド＆グルーブ記録方式の光磁気記録媒体と同様の方法で製造することができる。一例として、基板６上に厚さｈの絶縁膜（絶縁層６４）を成膜し、フォトリソグラフィとエッチングで、幅ｐy、ピッチ２ｐyで磁性細線４の本数の半数の溝（畝）を形成する。この上から磁性膜を成膜すると、上段と下段の磁性細線４が同時に形成される。または、基板６をエッチングして、深さｈの溝を形成してもよい。溝は、上段と下段の各磁性細線４の下地面（頂面、底面）が平坦、平滑に形成され、また、側面が磁性膜を付着させないように略垂直、特に逆テーパ寄りであることが好ましい。なお、下段の磁性細線４と上段の磁性細線４とを分けて形成してもよく、この場合、磁性細線４をＷ＜ｐyに形成することも容易である。
【0074】
空間光変調器１０Ａの単色空間光変調器１１Ａ，１２Ａ，１３Ａのそれぞれの画素を、画像データに基づいた磁化方向にする（書込みをする）方法は、前記実施形態と同様であり、磁界印加方式、スピン注入磁化反転方式のいずれでも行うことができる。なお、磁界印加方式の場合には、上段の磁性細線４の書込領域４ｗに磁界を印加するための磁化手段８から下段の磁性細線４にまで磁界が印加されないように、上段の書込領域４ｗの直下およびその近傍の、上段の磁性細線４と下段の磁性細線４との間に、磁気シールド層を設けることが好ましい。
【0075】
本変形例に係る空間光変調器１０Ａは、光変調動作が前記実施形態に係る空間光変調器１０と同様であり（図６、図７参照）、空間光変調器１０に代えてホログラフィ装置２０（図５参照）に使用することができる。ここで、単色空間光変調器１Ａの下段の磁性細線４に入射、反射する光Ｌｉ，Ｌｏが上段の磁性細線４に遮られないように、空間光変調器１０Ａへの入射光ＬWｉは、Ｙ方向に垂直に入射する、すなわち非垂直に入射する場合にはＸ方向にのみ傾斜させることが好ましい。
【0076】
空間光変調器１０および空間光変調器１０Ａ（以下、まとめて空間光変調器１０）は、単色空間光変調器１１，１２，１３（１１Ａ，１２Ａ，１３Ａ）を、前記したように治具で把持して固定する場合に、この治具に圧電アクチュエータを備えて、互いの位置をＹ方向に、あるいはさらにＸ方向やＺ方向に変更可能な構造としてもよい。空間光変調器１０は、このような構造とすることにより、各色の像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRのずれを補正することができる。機械的にＸ方向に調整自在な構造とした場合、パルス電流源７による磁性細線４における画素列の移動によらずに補正することができるので、空間光変調器１０は、磁性細線４における各画素の位置を固定して設定することができる。そこで、隣り合う画素同士の区切りに磁壁をトラップするノッチ（凹み）等を磁性細線４に形成して、パルス電流による磁区の移動において、予め設定された位置に的確に画素を配列することができる（特許文献６参照）。
【0077】
空間光変調器１０は、単色空間光変調器１１，１２，１３がそれぞれ基板６１，６２，６３を下に向けて重ね合わされているが、それぞれ上下反転して基板６１等を光の入射側に向けてもよい。さらにこの場合に、空間光変調器１０は、単色空間光変調器１１，１２，１３が、この順にＸ方向に短くなるように形成されていることが好ましい。このような空間光変調器１０は、下側（光の入射側の反対側）に電極５１，５２，５３が露出し、下側から磁化手段８を対向させることができる。
【0078】
また、空間光変調器１０は、単色空間光変調器１１，１２，１３が基板６１，６２，６３をそれぞれ上または下の同じ側に備えていなくてもよい。例えば、第１、第２層空間光変調器１１，１２は基板６１，６２が上に、第３層空間光変調器１３は基板６３が下に、それぞれ設けられていてもよい。このような空間光変調器１０は、第２層空間光変調器１２と第３層空間光変調器１３とを、それぞれの基板６２，６３を外側にして貼り合わされ、その後に基板６２を薄肉化し、薄肉化した基板６２上に、基板６１を上に向けて第１層空間光変調器１１を貼り合わされて得られる。なお、第２層空間光変調器１２と第３層空間光変調器１３が互いに貼り合わされる前に、それぞれ表面（絶縁層６４上）に、第２層空間光変調器１２は磁化手段８を形成され、第３層空間光変調器１３は第２層空間光変調器１２の電極５２と接合する引出し用配線の金属パターンを、Ａｕ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ａｌ，Ｔａ，Ａｇ等またはそれらの多層膜で形成される。同様に、第２層空間光変調器１２は、薄肉化した基板６２上に電極５１と接合する引出し用配線の金属パターンを形成され、第１層空間光変調器１１は磁化手段８を形成される。
【0079】
また、空間光変調器１０は、単色空間光変調器１１，１２，１３のすべてがそれぞれ基板６を備えていなくてもよい。具体的には、空間光変調器１０は、基板６１，６２を除いた構造で、磁性細線４３と磁性細線４２の間、磁性細線４２と磁性細線４１の間（層間）に、それぞれ絶縁層６４のみを備える。このような空間光変調器１０は、まず、第３層空間光変調器１３を製造し、その上面の絶縁層６４をＣＭＰ法等で平坦化する。平坦化した絶縁層６４上に、磁性細線４２を形成し、同様に絶縁層６４を平坦化して、磁性細線４１、絶縁層６４を形成する。その後、Ｘ方向両端の絶縁層６４を階段状にエッチングして、磁性細線４２，４３上の電極５２，５３を露出させると共に書込領域４２ｗ，４３ｗ上の絶縁層６４を薄肉化して得られる。あるいは上下反転して、第１層空間光変調器１１に、磁性細線４２、磁性細線４３を、間に絶縁層６４を形成しながら形成する。このように、空間光変調器１０は、最上面または最下面に基板６１または基板６３の１枚のみを備えたり、磁性細線４１，４２間、磁性細線４２，４３間の基板６を十分に薄肉化したりすることで、ホログラム面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の位置の差が抑制される。
【0080】
空間光変調器１０は、単色空間光変調器１が３つに限られず、２または４以上重ね合わされて備えられてもよい。空間光変調器１０は、単色空間光変調器１毎に異なる波長域の光を変調することができるので、単色空間光変調器１を多数備えることで、表示する像の色域を大きくすることができる。このような空間光変調器１０には、多波長光源装置２が、単色空間光変調器１と同じ数のレーザー光源を備えて、異なる波長域の光を合成して照射する。
【0081】
ホログラフィ装置２０は、より高精細な立体像を得るために、空間光変調器１０（１０Ａ）をＸ方向やＹ方向に２以上配列して備えてもよい。例えば８Ｋ（画素：７６８０×４３２０）の像を再生するためには、画素を１９２０×１０８０で配列した空間光変調器１０をＸＹ方向に４×４＝１６配列する。隣り合う空間光変調器１０，１０間の継ぎ目で像が途切れないように、例えば出力光学系３は、空間光変調器１０毎に拡大光学系（レンズ）を対向させて配列し、継ぎ目に対向させて遮光板を設けて、遮光板のそれぞれの間隙を通過した出射光を拡大して一つの像に継ぎ合わせる（特許文献３参照）。
【0082】
以上のように、本発明の第１実施形態およびその変形例に係る空間光変調器によれば、高精細かつ小型であり、複数の波長域の光をまとめて同時に入射されてそれぞれを個別に変調して出射することができる単板型フルカラー空間光変調器を構成できる。そして、前記空間光変調器を使用したホログラフィ装置によれば、明るいフルカラーの再生像が広い視域角で得られる。
【0083】
〔第２実施形態〕
第１実施形態およびその変形例に係る空間光変調器は、磁性細線の細線幅方向に視差を有するホログラフィ装置の表示デバイスであるが、細線方向に視差を有するホログラフィ装置の表示デバイスとすることもできる。以下、本発明の第２実施形態に係る空間光変調器について説明する。第１実施形態（図１～８参照）と同一の要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
第１実施形態およびその変形例に係る空間光変調器は、磁性細線の細線幅方向に視差を有するホログラフィ装置の表示デバイスであるが、細線方向に視差を有するホログラフィ装置の表示デバイスとすることもできる。以下、本発明の第２実施形態に係る空間光変調器について説明する。第１実施形態（図１～８参照）と同一の要素については同じ符号を付し、説明を省略する。
【0084】
図９および図１０に示すように、本発明の第２実施形態に係る空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態に係る空間光変調器１０（図１参照）と同様に、光ＬWｉを入射される側（図９、図１０における上）から順に、第１層空間光変調器１１Ｂ、第２層空間光変調器１２Ｂ、および第３層空間光変調器１３Ｂ（適宜まとめて、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ）を重ねて備える。空間光変調器１０Ｂはさらに、第１層空間光変調器１１Ｂと第２層空間光変調器１２Ｂの間に第１光学フィルタＬＦ１を備え、第２層空間光変調器１２Ｂと第３層空間光変調器１３Ｂの間に第２光学フィルタＬＦ２を備える。単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂのそれぞれは、水平（Ｈ）方向と垂直（Ｖ）方向とに画素を二次元配列した画素アレイを有し、この画素アレイを設けられた領域を画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３（図１参照）と称する。第１層空間光変調器１１Ｂは、入射光ＬWｉのうちの光ＬBｉを反射、変調させて出射する。第２層空間光変調器１２Ｂは、入射光ＬWｉのうちの光ＬGｉを反射、変調させて出射する。そして、第３層空間光変調器１３Ｂは、入射光ＬWｉのうちの光ＬRｉを反射、変調させて出射する。すなわち、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂは、第１実施形態の単色空間光変調器１１，１２，１３と同様、それぞれ、単色光ＬB，ＬG，ＬRの空間光変調器である。以下、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂの各要素について説明する。
【0085】
第１層空間光変調器１１Ｂは、基板６１、基板６１上に並設されたＸ方向に延伸する磁性細線４１Ｂ、磁性細線４１Ｂ毎にその両端に接続する電極５１ｎと電極５１ｐ（適宜まとめて、電極５１）、および磁性細線４１Ｂ，４１Ｂ間を埋める絶縁層６４を備える。第２層空間光変調器１２Ｂは、基板６２、基板６２上に並設されたＸ方向に延伸する磁性細線４２Ｂ、磁性細線４２Ｂ毎にその両端に接続する電極５２ｎと電極５２ｐ（図示省略、適宜まとめて、電極５２）、および磁性細線４２Ｂ，４２Ｂ間を埋める絶縁層６４を備える。第３層空間光変調器１３Ｂは、基板６３、基板６３上に並設されたＸ方向に延伸する磁性細線４３Ｂ、磁性細線４３Ｂ毎にその両端に接続する電極５３ｎと電極５３ｐ（図示省略、適宜まとめて、電極５３）、および磁性細線４３Ｂ，４３Ｂ間を埋める絶縁層６４を備える。単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂは、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂを、画素アレイのＹ方向における画素数と同数本備え、例えばＹ方向の画素数１０８０に設計する場合には、各１０８０本備える。また、空間光変調器１０Ｂにおいては、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂが互いに平面視で重ならないように細線幅方向（Ｙ方向）にずらして配置され、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂがそれぞれ磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂを共通のピッチｐYで並設する。なお、図９では、簡潔に表すために、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂを各８本備える構成で例示される。また、図９および図１０では、絶縁層６４は透明として、輪郭線のみを破線で表す。
【0086】
単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂは、平面（ＸＹ面を指す）視における寸法を除いて概ね同じ構造であり、特定しない場合に単色空間光変調器１Ｂと称する。そして、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの単色空間光変調器１Ｂに設けられたものを磁性細線４Ｂと称し、その幅Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３をＷ、また、画素のＸ方向長ｐ１x，ｐ２x，ｐ３xをｐxと称する。同様に、電極５１ｎ，５２ｎ，５３ｎを電極５ｎ、電極５１ｐ，５２ｐ，５３ｐを電極５ｐ、基板６１，６２，６３を基板６、画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３を画素領域ＩＡとそれぞれ称する。
【0087】
磁性細線４Ｂは、第１実施形態に係る空間光変調器１０の磁性細線４（図４参照）と同様、Ｘ方向に沿った直線状に成形された磁性体であり、磁区が細線方向に分割されて生成することにより、１本が画素アレイのＸ方向における１列に配列された複数の画素（光変調素子）を構成する。例えばＸ方向の画素数１９２０に設計する場合には、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂはそれぞれ、細線方向に画素を１９２０個連続して備える。なお、図１０では、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂ内に付した矢印は磁化方向を表し、さらに、磁化方向の異なる磁区を網掛けの有無で表す。磁性細線４Ｂは、前記複数の画素（画素列と称する）を構成する領域と、画素列の外側の、電極５ｎに接続した側の書込領域４ｗ（４１ｗ，４２ｗ，４３ｗ）と、両端の電極５ｎ，５ｐに接続した領域とを有する。磁性細線４Ｂは、書込みにより、各画素が、一部の領域に特定の磁化方向の磁区Ｄｇ（図１２参照）を有し、ここでは、下向きの磁化方向で、また、各画素における電極５ｐの側に設けられる。なお、画素における磁区Ｄｇ以外の領域を開口部と称する。したがって、磁性細線４Ｂは、磁化方向が上向きと下向きの２つの磁区に細線方向に分割された画素と、磁化方向が下向きの１つの磁区からなる画素とを有し、磁化方向が上向きの磁区はすべて、Ｘ方向長が画素の開口部のＸ方向長（開口長）ｓx（ｓ１x，ｓ２x，ｓ３x）である。このような構成により、後記するように、磁性細線４Ｂで反射した出射光Ｌｏは、画素の開口部で反射した光のみが偏光子ＰＦｏを透過して回折する。書込領域４ｗは、Ｘ方向長が、画素の開口長ｓx以上かつ磁区ＤｇのＸ方向長（ｐx－ｓx）以上に設定される。
【0088】
磁性細線４Ｂは、単色空間光変調器１Ｂが変調する波長域の光に磁気光学効果を示すように、幅Ｗが前記光の半波長λ／２以上に設計される。さらに、磁性細線４１Ｂは、反射した出射光ＬBｏが実質的に回折しないことが好ましく、そのために、幅Ｗ１は、Ｗ１≧λBであることが好ましく、Ｗ１≧λBmaxであることがさらに好ましい。同様に、磁性細線４２Ｂの幅Ｗ２は、Ｗ２≧λGであることが好ましく、Ｗ２≧λGmaxであることがさらに好ましい。そして、磁性細線４３Ｂの幅Ｗ３は、Ｗ３≧λRであることが好ましく、Ｗ３≧λRmaxであることがさらに好ましい。一方で、磁性細線４Ｂは、細線方向のみに磁区が分割され易いように、厚さ（膜厚）が７０ｎｍ程度以下であることが好ましく、幅Ｗが３００ｎｍ程度以下であることが好ましい。さらに、磁性細線４Ｂは、細線方向のみに磁区を分割され易いように、磁区の最小長さ、すなわち画素の開口部のＸ方向長ｓxまたは磁区ＤｇのＸ方向長（ｐx－ｓx）に対して幅Ｗが大き過ぎないことが好ましく、具体的には、幅Ｗが前記最小長さの２倍以下であることが好ましい。ただし、このような寸法でなくても、磁性細線４Ｂは、予め外部磁界を印加されることによって、細線方向のみに磁区が分割された状態にすることができる。また、隣り合う磁性細線４Ｂ，４Ｂ同士は、間隙を、互いの磁化の影響を受け難い程度に空けることが好ましい。また、磁性細線４Ｂは、旋光角（カー回転角）を大きくして反射させるために、厚さ４ｎｍ以上であることが好ましく、材料に応じて設計することがより好ましく、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂが互いに異なる厚さであってもよい。
【0089】
磁性細線４Ｂは、第１実施形態の磁性細線４と同様に、公知の強磁性材料、好ましくは垂直磁気異方性材料を適用することができ、また、保護膜や下地膜を備えてもよい。また、磁性細線４Ｂは、書込領域４ｗにおいて、この領域に限定して所望の磁化方向に磁化手段８によって変化させる（磁化する）ために、磁化方法（書込方式）に対応した構造とする。書込方式およびそのための構造は、第１実施形態およびその変形例で説明した通りである
【0090】
さらに、磁性細線４１Ｂは、第１層空間光変調器１１Ｂが変調する光ＬBについて、反射率および磁気光学効果が高いことが好ましく、また、光ＬBよりも長波長域の光ＬG，ＬRについて反射率が低い、すなわち透過率または吸収率が高いことが好ましく、このような光学的特性が得られるように材料や厚さを選択する。同様に、磁性細線４２Ｂは、第２層空間光変調器１２Ｂが変調する光ＬGについて反射率および磁気光学効果が高いことが好ましく、光ＬGよりも長波長域の光ＬRについて反射率が低いことが好ましい。そして、磁性細線４３Ｂは、第３層空間光変調器１３Ｂが変調する光ＬRについて反射率および磁気光学効果が高いことが好ましい。磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂは、反射率を、磁性体のみの材料や厚さによらず、例えば下地膜の材料によっても制御することができ、第１実施形態の変形例で説明したように、誘電体多層膜で特定の波長域の光の反射率を高めることができる。磁性細線４１Ｂによる光ＬBのカー回転角をθk１、磁性細線４２Ｂによる光ＬGのカー回転角をθk２、磁性細線４３Ｂによる光ＬRのカー回転角をθk３と表し、θk１，θk２，θk３のいずれかを特定しない場合にカー回転角θkと称する。
【0091】
電極５ｎと電極５ｐは、外部の電源（パルス電流源７）から磁性細線４Ｂに電流を細線方向に供給するために、磁性細線４Ｂの端子として一端と他端に接続し、その構成は、第１実施形態で説明した通りである。基板６（６１，６２，６３）および絶縁層６４は、それぞれ第１実施形態で説明した通りである。
【0092】
空間光変調器１０Ｂは、後記するように、Ｘ方向において、第１層空間光変調器１１Ｂ、第２層空間光変調器１２Ｂ、第３層空間光変調器１３Ｂの順に、画素長ｐ１x，ｐ２x，ｐ３xが長くなり、したがって、画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３の順にＸ方向長が長くなる。すなわち、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの順に画素列の細線長が長くなるように形成される。さらに、第２、第３層空間光変調器１２Ｂ，１３Ｂは、上層の第１、第２層空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂと比較して、画素領域ＩＡ２，ＩＡ３に対してＸ方向に余分に大きく形成され、空間光変調器１０Ｂは、Ｘ方向両端が階段状に形成される。このような構造によって、最上層の第１層空間光変調器１１Ｂの磁性細線４１Ｂの両端に接続した電極５１だけでなく、その下の、第２層空間光変調器１２Ｂの電極５２および第３層空間光変調器１３Ｂの電極５３が、上面に露出して外部の電源（パルス電流源７）と接続することができる。さらに、磁性細線４２Ｂの書込領域４２ｗ、磁性細線４３Ｂの書込領域４３ｗも、その上の第１、第２層空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ（基板６１，６２）のＸ方向外側に配置されて、上に絶縁層６４のみが設けられているので、同じく外部の磁化手段８を対向させて磁界ＭＦを印加されることができる（図４参照）。また、第１、第２層空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂは、Ｘ方向長が最大の第３層空間光変調器１３Ｂの画素領域ＩＡ３に入出射する光ＬRｉ，ＬRｏを磁化手段８や電極５１，５２で遮らないように、書込領域４１ｗ，４２ｗの位置および磁性細線４１，４２の長さを設計する。
【0093】
また、磁性細線４２Ｂに入射する光ＬGｉおよび磁性細線４２Ｂから反射した光ＬGｏが上層の第１層空間光変調器１１Ｂを透過する際に、磁性細線４１Ｂに遮られないように、または磁性細線４１Ｂを透過して光学的作用を受けないように、これらの光ＬGｉ，ＬGｏの光路上に磁性細線４１Ｂが配置されないように、磁性細線４１Ｂと磁性細線４２Ｂの平面視における位置関係を設計する。同様に、磁性細線４３Ｂに入射する光ＬRｉおよび磁性細線４３Ｂから反射した光ＬRｏの光路上に磁性細線４１Ｂ，４２Ｂが配置されないように、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂと磁性細線４３Ｂの位置関係を設計する。具体的には、光ＬGｉ，ＬRｉ（光ＬWｉ）のＹ方向における入射角が０°の場合において、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂが互いに平面視で重ならないように、Ｙ方向にずらして配置する。したがって、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂは、それぞれ磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂを、共通のピッチｐYで並設し、ｐY≧Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３に設計される。前記入射角が大きいほど、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの平面視での（Ｙ方向の）間隙を広く設けて、ピッチｐYを大きくする。言い換えると、空間光変調器１０Ｂは、画素のＹ方向長を小さくし、また、開口率を高くするために、入射光ＬWｉのＹ方向における入射角が小さいことが好ましく、０°すなわちＹ方向に垂直に入射することが最も好ましい。また、画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３からの出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏの各中心が略一致するように、第１、第２、第３層空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂが配置されて積層していることが好ましく、ここでは、Ｘ方向において画素領域ＩＡ１，ＩＡ２，ＩＡ３の各中心が一致するように配置されている。
【0094】
次に、第１、第２、第３層空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂの画素サイズ等について、詳細に説明する。空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態に係る空間光変調器１０と同様に、ホログラフィ装置の表示デバイスである。そのために、第１層空間光変調器１１Ｂは、磁性細線４１Ｂに入射した光ＬBｉが画素の開口部や磁区Ｄｇの磁化方向に応じて旋光すると共に、開口部で反射した出射光ＬBｏが偏光子（検光子）ＰＦｏを透過すると回折光となるように、画素の開口部および磁区ＤｇのＸ方向長ｓ１x、ｐ１x－ｓ１xを、光ＬBの中心波長λBに基づいて下式（１６）、（１７）の範囲に設定される。同様に、第２層空間光変調器１２Ｂは、画素の開口部および磁区ＤｇのＸ方向長ｓ２x、ｐ２x－ｓ２xを、光ＬGの中心波長λGに基づいて下式（１８）、（１９）の範囲に設定される。そして、第３層空間光変調器１３Ｂは、画素の開口部および磁区ＤｇのＸ方向長ｓ３x、ｐ３x－ｓ３xを、光ＬRの中心波長λRに基づいて下式（２０）、（２１）の範囲に設定される。
λB／２≦ｓ１x＜λB ・・・（１６）
ｐ１x－ｓ１x≧λB／２ ・・・（１７）
λG／２≦ｓ２x＜λG ・・・（１８）
ｐ２x－ｓ２x≧λG／２ ・・・（１９）
λR／２≦ｓ３x＜λR ・・・（２０）
ｐ３x－ｓ３x≧λR／２ ・・・（２１）
λB／２≦ｓ１x＜λB ・・・（１６）
ｐ１x－ｓ１x≧λB／２ ・・・（１７）
λG／２≦ｓ２x＜λG ・・・（１８）
ｐ２x－ｓ２x≧λG／２ ・・・（１９）
λR／２≦ｓ３x＜λR ・・・（２０）
ｐ３x－ｓ３x≧λR／２ ・・・（２１）
【0095】
また、画素長ｐの空間光変調器を用いたホログラフィ装置において、画素から出射する波長λの光の回折角φは、下式（７）で表される。空間光変調器１０Ｂにおいて、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂは、偏光子ＰＦｏを透過したそれぞれの出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏの回折角φが一致するように、画素の開口部のピッチすなわち画素長ｐ１x，ｐ２x，ｐ３xが、それぞれの変調する光ＬB，ＬG，ＬRの中心波長λB，λG，λRに対する比で一致する（下式（２２））。このような構成によって、詳しくは後記するように、それぞれに割り当てられた単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂで反射した光のみを有効な出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏとして、立体像を結像することができる。したがって、入射光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉを一体の白色光ＬWｉとして、空間光変調器１０Ｂに入射することができる。また、ホログラフィ装置において、画素長ｐが波長λの半波長の倍数であるとき、画素毎の出射光同士が特に強く干渉し合う。したがって、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂは、画素のＸ方向長ｐ１x，ｐ２x，ｐ３xがそれぞれの変調する光ＬB，ＬG，ＬRの半波長λB／２，λG／２，λR／２の倍数であることが好ましい。
φ＝ｓｉｎ-1(λ／２ｐ) ・・・（７）
ｐ１x／λB＝ｐ２x／λG＝ｐ３x／λR ・・・（２２）
φ＝ｓｉｎ-1(λ／２ｐ) ・・・（７）
ｐ１x／λB＝ｐ２x／λG＝ｐ３x／λR ・・・（２２）
【0096】
また、下式（９）で表されるように、ホログラフィ装置における波長λの光の視域角Ψは、画素長ｐが小さい（短い）ほど広くなる。したがって、空間光変調器１０Ｂは、画素長ｐ１x，ｐ２x，ｐ３xが小さいほど、Ｘ方向に視域角Ψx（図１２参照）が広くなる。空間光変調器１０Ｂの画素数やホログラフィ装置２０の用途等にもよるが、Ｘ方向を水平（Ｈ）方向として観察者が両眼で立体像の全体を視認することができるように、画素長ｐxが入射光Ｌｉの中心波長λの４倍以下（Ψx≧１４．３６°）であることが好ましく、２倍以下（Ψx≧２８．９５°）であることがより好ましい。なお、式（１６）～（２１）より、画素長ｐxが最小となるのは、ｐ１x＝λB、ｓ１x＝λB／２、ｐ２x＝λG、ｓ２x＝λG／２、ｐ３x＝λR、ｓ３x＝λR／２であり、このとき、Ψx＝６０°となる。
Ψ＝２ｓｉｎ-1(λ／２ｐ) ・・・（９）
Ψ＝２ｓｉｎ-1(λ／２ｐ) ・・・（９）
【0097】
第１光学フィルタＬＦ１は、光ＬBを吸収して光ＬG，ＬRを透過する。第２光学フィルタＬＦ２は、光ＬGを吸収して光ＬRを透過する。光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２は、公知の吸収型光学フィルタを適用することができ、波長選択性を有する光吸収物質を分散させたガラスや、誘電体多層膜等からなる。第１光学フィルタＬＦ１は、磁性細線４１Ｂと磁性細線４２Ｂの層間に配置され、第１層空間光変調器１１Ｂの磁性細線４１Ｂ，４１Ｂ間の絶縁層６４に入射した光ＬBｉを、磁性細線４２Ｂや磁性細線４３Ｂに入射させないために設けられる。第２光学フィルタＬＦ２は、磁性細線４２Ｂと磁性細線４３Ｂの層間に配置され、第２層空間光変調器１２Ｂの磁性細線４２Ｂ，４２Ｂ間の絶縁層６４に入射した光ＬGｉを、磁性細線４３Ｂに入射させないために設けられる。したがって、光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２は、最下層の第３層空間光変調器１３Ｂの画素領域ＩＡ３に入射する光ＬWｉの光路全体に設けられるような平面視サイズおよび配置とする。例えば、入射光ＬWｉの入射角αが０°であれば、光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２は、平面視で画素領域ＩＡ３全体と重複していればよい。空間光変調器１０Ｂは、光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２を備えることにより、光ＬBが磁性細線４２Ｂ，４３Ｂに、光ＬGが磁性細線４３Ｂに、それぞれ到達（透過、反射）して出射することを防止する。
【0098】
（空間光変調器の製造方法）
本実施形態に係る空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態に係る空間光変調器１０と同様に、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂのそれぞれを製造して、間に光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２を挟んで重ね合わせて得られる。また、第１光学フィルタＬＦ１は、第２層空間光変調器１２Ｂ上または第１層空間光変調器１１Ｂの基板６１裏面上に、誘電体多層膜を積層して形成してもよく、同様に、第２光学フィルタＬＦ２は、第３層空間光変調器１３Ｂ上または第２層空間光変調器１２Ｂの基板６２裏面上に形成してもよい。
本実施形態に係る空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態に係る空間光変調器１０と同様に、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂのそれぞれを製造して、間に光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２を挟んで重ね合わせて得られる。また、第１光学フィルタＬＦ１は、第２層空間光変調器１２Ｂ上または第１層空間光変調器１１Ｂの基板６１裏面上に、誘電体多層膜を積層して形成してもよく、同様に、第２光学フィルタＬＦ２は、第３層空間光変調器１３Ｂ上または第２層空間光変調器１２Ｂの基板６２裏面上に形成してもよい。
【0099】
〔ホログラフィ装置〕
本実施形態に係る空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態に係る空間光変調器１０に代えて、図５に示すホログラフィ装置２０に使用することができる。ホログラフィ装置２０は水平視差型であり、そのために、空間光変調器１０Ｂは、Ｘ方向（磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの細線方向）が水平（Ｈ）方向を表示するように配置される。また、磁性細線４Ｂが垂直磁気異方性材料からなる場合、空間光変調器１０Ｂへの入射光ＬWｉの入射角α（０°≦α＜９０°）は、α≦３０°であることが好ましい。一方、光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２が入射角依存性を有する場合には、それに対応した入射角α（＞０°）に設定する。なお、前記したように、空間光変調器１０Ｂにおいては、Ｙ方向に垂直に入射すること、すなわち非垂直に入射する場合にはＸ方向にのみ傾斜させることが好ましい。
本実施形態に係る空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態に係る空間光変調器１０に代えて、図５に示すホログラフィ装置２０に使用することができる。ホログラフィ装置２０は水平視差型であり、そのために、空間光変調器１０Ｂは、Ｘ方向（磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの細線方向）が水平（Ｈ）方向を表示するように配置される。また、磁性細線４Ｂが垂直磁気異方性材料からなる場合、空間光変調器１０Ｂへの入射光ＬWｉの入射角α（０°≦α＜９０°）は、α≦３０°であることが好ましい。一方、光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２が入射角依存性を有する場合には、それに対応した入射角α（＞０°）に設定する。なお、前記したように、空間光変調器１０Ｂにおいては、Ｙ方向に垂直に入射すること、すなわち非垂直に入射する場合にはＸ方向にのみ傾斜させることが好ましい。
【0100】
（空間光変調器の駆動方法）
空間光変調器１０Ｂの単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂのそれぞれの画素を、画像データに基づいた磁化方向にする（書込みをする）方法は、第１実施形態と同様であり、磁界印加方式、スピン注入磁化反転方式のいずれでも行うことができる。ただし、本実施形態においては、各画素に下向きの磁化方向の磁区Ｄｇを生成するため、１画素あたり２パルスで書込みをし、１パルスおきに、入力された信号に基づいて画素の開口部の書込みをする。なお、「暗」の画素を開口部において磁区Ｄｇと同じ下向きの磁化方向に設定し、「明」の画素を開口部において上向きの磁化方向に設定する。また、画素の開口部と磁区ＤｇのＸ方向長は、パルス電流源７が供給するパルス電流のパルス幅（ピーク期間）によって設定され、Ｘ方向長が互いに異なる場合には、１パルスずつ交互にパルス幅を変える。
空間光変調器１０Ｂの単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂのそれぞれの画素を、画像データに基づいた磁化方向にする（書込みをする）方法は、第１実施形態と同様であり、磁界印加方式、スピン注入磁化反転方式のいずれでも行うことができる。ただし、本実施形態においては、各画素に下向きの磁化方向の磁区Ｄｇを生成するため、１画素あたり２パルスで書込みをし、１パルスおきに、入力された信号に基づいて画素の開口部の書込みをする。なお、「暗」の画素を開口部において磁区Ｄｇと同じ下向きの磁化方向に設定し、「明」の画素を開口部において上向きの磁化方向に設定する。また、画素の開口部と磁区ＤｇのＸ方向長は、パルス電流源７が供給するパルス電流のパルス幅（ピーク期間）によって設定され、Ｘ方向長が互いに異なる場合には、１パルスずつ交互にパルス幅を変える。
【0101】
（ホログラフィ装置の動作）
第２実施形態に係る空間光変調器を使用したホログラフィ装置によるフルカラーの立体像の再生を、空間光変調器の光変調動作を含めて図１１、図１２、および図５を参照して説明する。図１１においては、光ＬBｉ，ＬBｏ、光ＬGｉ，ＬGｏ、および光ＬRｉ，ＬRｏは、ハッチングを付した、または白抜きの矢印で表す。図１２では、簡潔に表すために、単色空間光変調器１Ｂは磁性細線４Ｂの画素列部分のみを示し、Ｘ方向に８画素を備える構成で例示され、また、図１０と同様に、磁性細線４Ｂ内に付した矢印は磁化方向を表し、さらに、磁化方向の異なる磁区を網掛けの有無で表す。
第２実施形態に係る空間光変調器を使用したホログラフィ装置によるフルカラーの立体像の再生を、空間光変調器の光変調動作を含めて図１１、図１２、および図５を参照して説明する。図１１においては、光ＬBｉ，ＬBｏ、光ＬGｉ，ＬGｏ、および光ＬRｉ，ＬRｏは、ハッチングを付した、または白抜きの矢印で表す。図１２では、簡潔に表すために、単色空間光変調器１Ｂは磁性細線４Ｂの画素列部分のみを示し、Ｘ方向に８画素を備える構成で例示され、また、図１０と同様に、磁性細線４Ｂ内に付した矢印は磁化方向を表し、さらに、磁化方向の異なる磁区を網掛けの有無で表す。
【0102】
多波長光源装置２から入射光ＬWｉが上方から空間光変調器１０Ｂに照射されると、図１１に示すように、最上層の第１層空間光変調器１１Ｂに入射し、入射光ＬWｉのうちの光ＬBｉが磁性細線４１Ｂで反射して、出射光ＬBｏとなって空間光変調器１０Ｂの上方へ出射される。また、磁性細線４１Ｂ，４１Ｂ間の絶縁層６４に入射した入射光ＬWｉは、絶縁層６４およびその下の基板６１を透過し、第１光学フィルタＬＦ１に入射する。第１光学フィルタＬＦ１に入射した入射光ＬWｉのうちの光ＬBｉは第１光学フィルタＬＦ１に吸収され、光ＬGｉ，ＬRｉは透過してその下の第２層空間光変調器１２Ｂに入射する。光ＬGｉは磁性細線４２Ｂで反射して、出射光ＬGｏとなって上方へ出射される。出射光ＬGｏは、入射光ＬGｉと同様に第１光学フィルタＬＦ１、第１層空間光変調器１１Ｂを順次透過して空間光変調器１０Ｂの上方へ出射される。また、磁性細線４２Ｂ，４２Ｂ間の絶縁層６４に入射した光ＬGｉ，ＬRｉは、絶縁層６４およびその下の基板６２を透過し、第２光学フィルタＬＦ２に入射する。第２光学フィルタＬＦ２に入射した光ＬGｉは第２光学フィルタＬＦ２に吸収され、光ＬRｉは透過してその下の第３層空間光変調器１３Ｂに入射する。光ＬRｉは磁性細線４３Ｂで反射して、出射光ＬRｏとなって上方へ出射される。出射光ＬRｏは、入射光ＬRｉと同様に第２光学フィルタＬＦ２、第２層空間光変調器１２Ｂ、第１光学フィルタＬＦ１、第１層空間光変調器１１Ｂを順次透過して空間光変調器１０Ｂの上方へ出射される。一方、磁性細線４３Ｂ，４３Ｂ間の絶縁層６４に入射した光ＬRｉは、絶縁層６４を透過し、さらにその下の基板６３を透過して裏面から出射するか基板６３に吸収される。
【0103】
次に、本実施形態に係る空間光変調器の光変調動作、および単色空間光変調器による単色光の立体像の再生を、図１２を参照して説明する。磁性細線４Ｂは、空間光変調器の駆動方法で説明した書込みによって、その細線方向に磁区が分割され、磁区毎に上向きまたは下向きの磁化方向を示している。図１２に示す断面においては、左から５、６番目の画素の開口部に下向きの磁化方向の磁区、それ以外の画素の開口部に上向きの磁化方向の磁区が生成している。したがって、磁性細線４Ｂは、左から４番目の画素から６番目の画素の領域にかけて、磁化方向が下向きの１つの長い磁区が生成され、それ以外の領域においては、磁化方向が上向きと下向きの短い磁区が交互に生成されている。この単色空間光変調器１Ｂに、１つの偏光成分かつ平行光である光Ｌｉが上方から入射すると、磁性細線４Ｂで反射して、Ｙ方向長が磁性細線４Ｂの幅Ｗの出射光Ｌｏを上方へ出射する。出射光Ｌｏは、磁気光学効果によって、磁性細線４Ｂの入射した領域における磁化方向に応じて、偏光の向きが変化し、磁化方向が上向きの磁区では角度＋θk、下向きの磁区では角度－θkで回転する。図１２では、入射光Ｌｉは、直線状の矢印で表し、さらに偏光の向きを表す両矢印を付す。また、出射光Ｌｏは、磁性細線４Ｂの各磁区から出射する直線状の矢印で表し、偏光の向きを表す両矢印を付し、また、入射光Ｌｉに対して角度－θkで回転した偏光の方向をＹ方向とする。
【0104】
空間光変調器１０Ｂ（単色空間光変調器１Ｂ）の上方には、偏光子ＰＦｏが、磁化方向が下向きの磁区Ｄｇから出射したＹ方向の偏光を遮光するように配置されている。したがって、出射光Ｌｏは、画素の開口部の磁化方向が上向きの磁区から出射した光のみが偏光子ＰＦｏを透過する。上向きの磁区のＸ方向長ｓxは波長λよりも小さいので、偏光子ＰＦｏを透過した出射光Ｌｏは、Ｘ方向に回折して拡がり、Ｙ方向に沿った円筒波（柱面波）となる。図１２では、出射光Ｌｏは、偏光子ＰＦｏから発散して出射する直線状の矢印で表す。磁性細線４Ｂにおいては、上向きの磁区が下向きの磁区Ｄｇを挟んで入射光Ｌｉの波長λの数倍以下のピッチｐxで配列されているので、偏光子ＰＦｏで発散した光Ｌｏは、干渉によって同位相で強め合う。図１２では、この複数の光が干渉した光の波面を波線で表す。そして、偏光子ＰＦｏを透過した出射光Ｌｏは、偏光子ＰＦｏの出射面から所定の距離の位置に、単色光の像ｖＩを結像する。
【0105】
このように、本実施形態に係る空間光変調器１０Ｂを使用したホログラフィ装置２０においては、偏光子ＰＦｏは、入射光Ｌｉの波長λ未満の幅のスリットが波長λの数倍以下のピッチで形成された一次元の回折格子として作用する。このスリットの幅およびピッチは磁性細線４Ｂに生成した磁区に依存するので、空間光変調器１０Ｂから出射した出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏのそれぞれについて、１つの偏光子ＰＦｏを透過した光は回折角φが揃い、また、それぞれの光色の像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRを結像することができる。また、偏光子ＰＦｏの出射面が、像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRの共通のホログラム面となる。これら３つの像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRは、出力光学系３の拡大光学系３１によって所望の寸法やアスペクト比に拡大または縮小されて同じ位置で結像し、混色してフルカラーの立体像ＶＩとなる。したがって、第１実施形態と同様、ホログラフィ装置２０は、空間光変調器１０Ｂの出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏによるそれぞれの像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRを同じ位置、同じ寸法に揃えて結像しなくてもよく、出力光学系３の出力側で結像位置および寸法が揃うように、拡大光学系３１によって補正されればよい。
【0106】
本実施形態に係る空間光変調器１０Ｂは、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂを互いに細線幅方向にずらして配置し、さらに、磁性細線４１Ｂと磁性細線４２Ｂの層間、磁性細線４２Ｂと磁性細線４３Ｂの層間に、それぞれ光学フィルタＬＦ１，ＬＦ２を設けることにより、磁性細線４１Ｂによってのみ変調した光ＬBｏ、磁性細線４２Ｂによってのみ変調した光ＬGｏ、および磁性細線４３Ｂによってのみ変調した光ＬRｏを取り出すことができる。なお、磁性細線４１Ｂが光ＬGや光ＬRを反射させる場合、幅Ｗ１をＷ１＜λGに、より好ましくはＷ１＜λGminに設計して、その反射光を磁性細線４２Ｂで反射した光ＬGｏよりも弱くすることができる。同様に、磁性細線４２Ｂが光ＬRを反射させる場合、幅Ｗ２をＷ２＜λRに、より好ましくはＷ２＜λRminに設計する。あるいは、磁性細線４１Ｂに入射する光ＬWｉの光路上に、具体的には磁性細線４１Ｂの上面に、光ＬBを透過し、かつ光ＬG，ＬRを吸収する誘電体多層膜を形成してもよい。同様に、磁性細線４２Ｂの上面に、光ＬGを透過し、かつ光ＬRを吸収する誘電体多層膜を形成してもよい。
【0107】
（変形例）
第１光学フィルタＬＦ１は、磁性細線４２Ｂ，４３Ｂのそれぞれの上面に限定して設けられてもよく、磁性細線４２Ｂ上には、光ＬGを透過し、かつ光ＬBを吸収する誘電体多層膜を、磁性細線４３Ｂ上には、光ＬRを透過し、かつ光ＬBを吸収する誘電体多層膜を、それぞれ形成する。さらに、磁性細線４３Ｂ上の前記誘電体多層膜は、光ＬGも吸収する構造として、第２光学フィルタＬＦ２とすることができる。
第１光学フィルタＬＦ１は、磁性細線４２Ｂ，４３Ｂのそれぞれの上面に限定して設けられてもよく、磁性細線４２Ｂ上には、光ＬGを透過し、かつ光ＬBを吸収する誘電体多層膜を、磁性細線４３Ｂ上には、光ＬRを透過し、かつ光ＬBを吸収する誘電体多層膜を、それぞれ形成する。さらに、磁性細線４３Ｂ上の前記誘電体多層膜は、光ＬGも吸収する構造として、第２光学フィルタＬＦ２とすることができる。
【0108】
磁性細線４３Ｂが光ＬGを反射しない、すなわち透過または吸収するのであれば、空間光変調器１０Ｂは第２光学フィルタＬＦ２を設けなくてよい。また、磁性細線４２Ｂが光ＬBを反射しないのであれば、空間光変調器１０Ｂは、第１光学フィルタＬＦ１を、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂの層間ではなく、磁性細線４２Ｂ，４３Ｂの層間に配置してもよい。さらに、磁性細線４２Ｂ，４３Ｂが共に光ＬBを反射しないのであれば、空間光変調器１０Ｂは第１光学フィルタＬＦ１を設けなくてよい。
【0109】
磁性細線４１Ｂが、光ＬG，ＬRを透過しかつその際に変調させず、また、磁性細線４２Ｂが、光ＬRを透過しかつその際に変調させないのであれば、空間光変調器１０Ｂは、平面視で磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂが重なって配置されていてもよい。このような構成であれば、画素のＹ方向長ｐYを細線幅の合計（Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）よりも小さく設計して、Ｙ方向に高精細化することができる。さらに、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂで、互いに異なる画素長ｐ１y，ｐ２y，ｐ３yに設計することができる。また、第１実施形態の変形例に係る空間光変調器１０Ａの単色空間光変調器１Ａ（図８参照）のように、磁性細線４Ｂが１本ずつ交互に段違いで配置された構造とすることができる。
【0110】
空間光変調器１０Ｂは、磁区Ｄｇを上向きの磁化方向に設定してもよく、この場合には「明」の画素を下向きの磁化方向の磁区とし、また、ホログラフィ装置２０において、偏光子ＰＦｏが、磁化方向が上向きの磁区から出射した光を遮光するように配置される。また、偏光子ＰＦｏを透過する偏光方向の出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏを出射する磁区の磁化方向が単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂで異なっていてもよく、この場合には、単色空間光変調器１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂで個別に、磁区Ｄｇおよび明／暗の画素の磁化方向を設定する。また、磁性細線４１Ｂ，４２Ｂ，４３Ｂの各カー回転角θk１，θk２，θk３の大きさが互いに異なっていてもよい。これらの場合には、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏそれぞれの、偏光子ＰＦｏで遮光される方の偏光が同じ向きに揃うように、入射光ＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉの偏光の向きを個別に調整する。そのために、多波長光源装置２が、偏光子ＰＦｉをレーザー光源２１，２２，２３毎に備えて、合成光学系ＤＰで合成される前の光ＬB，ＬG，ＬRをそれぞれ所定の偏光のＬBｉ，ＬGｉ，ＬRｉにする。
【0111】
前記したように、本実施形態においては、偏光子ＰＦｏの出射面が、像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRの共通のホログラム面となる。ただし、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏのそれぞれのための偏光子を出射方向に並べて配置してもよく、像ｖＩB，ｖＩG，ｖＩRでホログラム面をずらして、出力光学系３の出力側で結像位置および寸法を揃えることができる。このような偏光子は、波長選択性を有して、特定の波長域以外の光は、偏光方向にかかわらず透過させる。あるいは、出射光ＬBｏ，ＬGｏ，ＬRｏで遮光する偏光方向を異なるものとして、それぞれの前記偏光方向に合わせて偏光子を配置する。この場合には、透過させる偏光（「明」の画素の開口部からの出射光Ｌｏ）が他の偏光子で遮光されないように設定する。
【0112】
本実施形態に係る空間光変調器１０Ｂは、第１実施形態に係る空間光変調器１０と同様に、基板６１等を光の入射側に向けて重ね合わされていてもよく、また、基板６１または基板６３の１枚の基板６のみを備える構造とすることができる。また、空間光変調器１０Ｂは、単色空間光変調器１Ｂが３つに限られず、２または４以上重ね合わされて備えられてもよい。ホログラフィ装置２０は、空間光変調器１０ＢをＸ方向やＹ方向に２以上配列して備えてもよい。
【0113】
以上のように、本発明の第２実施形態およびその変形例に係る空間光変調器によれば、第１実施形態と同様に、高精細かつ小型であり、複数の波長域の光をまとめて同時に入射されてそれぞれを個別に変調して出射することができる単板型フルカラー空間光変調器を構成できる。そして、前記空間光変調器を使用したホログラフィ装置によれば、明るいフルカラーの再生像が広い視域角で得られる。
【0114】
以上、本発明の空間光変調器を実施するための各実施形態について述べてきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0115】
１０，１０Ａ，１０Ｂ 空間光変調器
１１，１１Ａ，１１Ｂ 第１層空間光変調器（画素アレイ）
１２，１２Ａ，１２Ｂ 第２層空間光変調器（画素アレイ）
１３，１３Ａ，１３Ｂ 第３層空間光変調器（画素アレイ）
１，１Ａ，１Ｂ 単色空間光変調器
２０ ホログラフィ装置
２ 多波長光源装置
３ 出力光学系
４，４Ｂ 磁性細線
４１，４１Ｂ 磁性細線
４２，４２Ｂ 磁性細線
４３，４３Ｂ 磁性細線
５ｎ，５ｐ 電極
５１ｎ，５１ｐ 電極
５２ｎ，５２ｐ 電極
５３ｎ，５３ｐ 電極
６ 基板
６１ 基板
６２ 基板
６３ 基板
６４ 絶縁層
７ パルス電流源
８ 磁化手段
９１ 第１駆動部
９２ 第２駆動部
９３ 第３駆動部
１１，１１Ａ，１１Ｂ 第１層空間光変調器（画素アレイ）
１２，１２Ａ，１２Ｂ 第２層空間光変調器（画素アレイ）
１３，１３Ａ，１３Ｂ 第３層空間光変調器（画素アレイ）
１，１Ａ，１Ｂ 単色空間光変調器
２０ ホログラフィ装置
２ 多波長光源装置
３ 出力光学系
４，４Ｂ 磁性細線
４１，４１Ｂ 磁性細線
４２，４２Ｂ 磁性細線
４３，４３Ｂ 磁性細線
５ｎ，５ｐ 電極
５１ｎ，５１ｐ 電極
５２ｎ，５２ｐ 電極
５３ｎ，５３ｐ 電極
６ 基板
６１ 基板
６２ 基板
６３ 基板
６４ 絶縁層
７ パルス電流源
８ 磁化手段
９１ 第１駆動部
９２ 第２駆動部
９３ 第３駆動部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】