JPH09258122A - 光偏向装置 - Google Patents
光偏向装置Info
- Publication number
- JPH09258122A JPH09258122A JP6236496A JP6236496A JPH09258122A JP H09258122 A JPH09258122 A JP H09258122A JP 6236496 A JP6236496 A JP 6236496A JP 6236496 A JP6236496 A JP 6236496A JP H09258122 A JPH09258122 A JP H09258122A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- optical
- electrode
- flat plate
- deflecting device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
子として作用とするため、出射光として用いられる1次
回折光の回折効率は41%と低く、光の利用効率がきわ
めて低かった。 【解決手段】 平板1に凹凸を形成し、その凸部に並列
して中空に支持された梁6を形成し、いずれか1方の梁
6を平板1側に吸引したときに断面が4段の階段形状と
なる新規構造により、4レベルの回折格子として作用
し、81%の高い回折効率で1次回折光が出射されるた
め、極めて光利用効率の高い光偏向装置を実現できる。
Description
向するのに用いられ、特に小型で高い光利用効率を有す
る光偏向装置、その製造方法及びその光偏向装置を用い
た光学機器に関するものである。
り換える装置であり、従来の光偏向装置の例として、米
国特許第5311360号明細書に開示されている光偏
向装置が挙げられる。
視(一部断面)図である。以下、従来の光偏向装置の構
成を説明する。シリコンからなる平板101上に酸化シ
リコン及び窒化シリコンからなる絶縁層102を形成す
る。103は支持体であり、酸化シリコンからなる。1
04は残留応力を200MPaまで低減した窒化シリコ
ン膜であり、窒化シリコン膜104は図26に示すよう
にパターニングされ、105で示す梁の形状をなしてお
り、梁105は支持体102により両端を支持され中空
に浮いた状態となっている。梁105は図26に示すよ
うに、互いに平行で、梁の幅と間隔が等しい周期的な構
造を有しており、断面が2段のステップ形状からなる、
いわゆる2レベルの回折格子を形成している。106は
印加電極であり平板101に電圧を印加する。なお、図
26には図示していないが、梁105表面と、梁105
の間の絶縁層102の表面には反射膜として例えばアル
ミニウムが堆積されている。
明図である。図27において、111aは上部反射膜、
111bは下部反射膜である。112は入射光、113
は0次回折光、114a,114bは±1次回折光であ
る。
電極106に電圧を印加していない状態を示しており、
上部反射膜111aと下部反射膜111bの段差は入射
光波長の2分の1になっている。この時、上下の反射膜
で反射する光の光路差は往復で1波長となり位相が揃う
ので、光偏向装置は単なるミラーとして作用し、入射光
112は0次回折光113となり、入射側へ反射され
る。
に電圧を印加した状態では、上部反射膜111aと平板
101は梁105と空気を挟むコンデンサを形成し、上
部反射膜111aには正電荷が、平板101には負電荷
がチャージされ、この電荷間に静電吸引力が作用するた
め、図27(b)に示すように、梁105は平板101
に接触するまで引き寄せられる。この時、上部反射膜1
11aと下部反射膜111bの表面の段差は入射光の波
長の4分の1となり、それぞれの反射膜で反射する光の
光路差は往復で2分の1波長となるため、位相が半波長
ずれることにより、互いに打ち消しあって、0次回折光
が消滅し、代わりに高次(主に±1次)回折光が出射す
るようになる。例えば、この時±1次回折光114a,
114bはそれぞれ41%の回折効率で発生する。
膜111aと印加電極106に印加する電圧のオン・オ
フにより、入射光を変調することが出来る。
アレイ状に配置し、1次回折光を投影レンズ等を用いて
スクリーンに投影することで、投射型ディスプレイとし
ての応用例を挙げている。
の技術の光偏向装置では、2レベルの回折格子として作
用とするため、出射光として用いられる1次回折光の回
折効率は41%と低く、光の利用効率がきわめて低いと
いう課題があった。
することにより、高い回折効率を得ることが考えられ
る。従来例の光偏向装置は、電圧オフ時にはミラーとし
て作用し、電圧オン時には0次回折光が消滅するため、
反射損失を考慮しても90%以上の高い変調効率を得る
ことができる。しかしながら、このような高い変調効率
を得られるのはレーザ光のような極めて波長幅が小さい
場合に限られており、波長帯域の広い光を変調する場合
には変調効率は大きく低下する。
変調するように作製された従来の光偏向装置において、
波長に対する0次回折光の回折効率を本発明者らが解析
を行った結果を示している。図28に示すように波長1
0μmでは高い変調率を有しているが、波長の変化にと
もない、0次回折効率は大きく変化している。図28に
示す波長5〜14μmの帯域の光を用いる場合では、出
射効率の平均値は、電圧オフ時で62%、電圧オン時で
24%であり、変調効率は38%ときわめて低くなる。
折角を変化させることができないため、その用途は光の
オン・オフを行うに留まっていた。
向装置の課題を解決するため、第1の発明の光偏向装置
は、平板と、平板上に形成された支持体と、支持体に両
端を支持され周期的に配置された複数の梁と、1本おき
の梁の間に形成された凸起と、平板と複数の梁のいずれ
か一方に形成された、交互に周期的に配置された第1及
び第2の電極と、他方に形成された第3の電極とからな
り、第1電極及び/または第2電極と、第3電極との間
に印加する電圧を調整することにより梁と平板との距離
を変化させ、出射する光の方向を変化させることを特徴
とする。
極として機能する部分を有する平板と、平板上に形成さ
れた支持体と、支持体に両端を支持され、第2電極とし
て機能する部分を有する複数本の梁と、平板上面及び/
または梁下面に形成された突起とを具備し、第1電極と
第2電極を同電位とすることで梁が1つの平面内にある
第1の状態と、第1電極と第2電極との間に印加する電
圧を調整することにより梁が平板側へ変位する際、梁の
少なくとも一部が突起により傾斜する第2の状態とを切
り換えることで出射する光の方向を変化させることを特
徴とする。
と、この平板上に形成された複数の電極と、平板上に形
成された支持体と、支持体に両端を支持され、電極とし
て機能する部分を有する密に並列した複数本の梁とを具
備し、複数の電極に夫々適当な電圧を印加し、複数の梁
と平板との距離を変化させることにより、平板に平行な
平面内で且つ梁の長手方向に垂直な方向に、周期的な凹
凸を形成することを特徴とする。
は、光源と、光源から出射された光を偏向する第1また
は第2または第3の発明の光偏向装置と、光偏向装置か
ら出射された光を光ディスク上に集光する複数のレンズ
と、光ディスクにより反射された光の一部を受光する受
光素子とからなる。
と、光源から出射された光を偏向する第1または第2ま
たは第3の発明の光偏向装置を2次元的に配置した光偏
向装置アレイと、光偏向装置アレイにより偏向された光
の少なくとも一部を投影するレンズとからなる。
光源から出射された光を偏向する第1または第2または
第3の発明の光偏向装置を少なくとも1列以上並列に配
置した光偏向装置アレイと、光偏向装置アレイにより偏
向された光の少なくとも一部が入射する感光体とからな
る。
体と、赤外光を受け、赤外光の少なくとも一部を焦電体
に対して出射する第1または第2または第3の発明の光
偏向装置を備えたことを特徴とする。
搬体と、光伝搬体内を伝搬し出射される光を偏向する第
1または第2または第3の発明の光偏向装置と、光偏向
装置により偏向され得る1つ以上の光路上に光伝搬体を
設けたことを特徴とする。
て、図面を参照しながら説明する。図1は実施の形態1
の光偏向装置の平面図(a)、及びA−A’断面図
(b)、及びB−B’断面図(c)である。図1におい
て、1は平板であり、例えばシリコン基板であり、表面
に周期的な凹凸が形成されている。2は絶縁層であり、
例えば酸化シリコンと窒化シリコンの2層からなる。3
a,3bは第1及び第2の電極であり、例えばリンを多
量にドープした多結晶シリコン(以下、P−Siと略
記)からなる。尚、電極3a同士は図示しない配線を通
じて電気的に同電位になるようにしてあり、電極3b同
士についても同様である。さらに、これら電極3a,3
bには図示しない電圧印加手段によりそれぞれ任意の電
圧を印加できるようにしている。
しているが、電極3a,3bを交互且つ周期的に配置す
るため、本実施の形態1では、図に示すような対向する
2つの櫛形形状の電極3a,3bとしている。
コンからなる。5は支持体であり、例えばリンを多量に
ドープした酸化シリコン(以下、PSGと表記)からな
る。6は梁であり、例えばシリコンの含有比を大きくす
ることで、膜内に残留する引張応力を150MPaにま
で低減した窒化シリコンからなる。図1(c)に示すよ
うに、梁6は支持体5により両端を支持され、中空に浮
いている。8は反射膜であり、例えばAu(金)からな
る。反射膜8は、表面の凹凸や梁6上に堆積されて反射
膜7a〜7dを形成している。なお、反射膜7a,7b
は第3の電極としても機能する。9は凸起である。
向装置の製造工程を示す断面図であるが、同図において
図1と同一物には同一番号を附記し説明を省略する。図
3において11は犠牲層である。12は弾性体層であ
る。本実施の形態1の光偏向装置は、例えば垂直に入射
された波長0.65μmの光を偏向できるように設計し
ているが、これら光の波長や入射角度が変化しても設計
により対応が可能なものであり、本光偏向装置に何等制
限を加えるものではない。
る。 (a)シリコンからなる平板1を、例えばドライエッチ
ング(以下、D/Eと表記)により、例えば0.16μ
m掘り下げ、さらに溝の底面の一部をD/Eし、例えば
0.32μm掘り下げる。
050℃で1時間酸化を行い、例えば0.1μm厚の酸
化シリコンを形成した後、減圧化学気相成長法(以下、
LPCVDと表記)により窒化シリコンを例えば0.1
μm堆積して絶縁層2を形成する。
Siを、例えば0.3μm成膜し、次に、窒素雰囲気中
で1050℃で30分間アニールすることによりシート
抵抗を例えば30Ω・cmまで低減する。次に、P−S
i層をパターニングし、電極3a,3bを形成した後、
LPCVDにより窒化シリコンを、例えば0.2μm堆
積し、絶縁層4を形成する。
SGを例えば1μm堆積し、全面を等方的に、例えば
0.78μmD/Eすることで、最大厚さ0.22μm
の平坦な面を有する犠牲層11を得る。尚、表面の平坦
性を更に改善するため、アルカリ液に粒径数10μmの
微粒子を混濁した液を用いて、機械的、化学的に研磨
(以下、CMP法と表記)してもよい。
リコンの含有比を大きくすることで、膜内に残留する引
張応力を150MPaにまで低減した窒化シリコンを、
例えば0.1μm堆積して弾性体層12を形成する。
パターニングし、梁6の形状を得る。次に、例えば弗酸
により犠牲層11をウェット・エッチングすることで、
梁6の下の犠牲層を除去する。なお、この時、全ての犠
牲層を除去せずに残すことで、図1(c)に5で示す支
持体を形成する。最後に、例えばステンシルマスクを通
して、例えば蒸着により、例えばAuを0.1μm堆積
することにより、反射膜7a〜7d,8を形成する。
る。次に、図4を用いて、本実施の形態1の光偏向装置
の動作原理について説明する。なお、図4において図
1、図3と同一物には同一番号を附記し、説明を省略す
る。図4において、15は入射光、16及び17は1次
回折光である。
の梁を交互に駆動することで動作する。駆動は電極3
a,3bと反射膜7a,7bの間に電圧を印加すること
で達成される。反射膜7a,7bにはバイアス電位VB
を印加、例えば本実施の形態では接地(VB=0V)し
ている。この時、電極3aを反射膜7a,7bと同電
位、例えば接地し、電極3bに電圧Vを印加すると、電
極3bと反射膜7bの間に静電吸引力が発生し、電極7
bの下の梁6は平板1側へたわみ、図4(a)の状態と
なる。なお平板1の電位は、浮上している反射膜7aへ
静電力が作用しないように、反射膜7aと同電位、例え
ば接地している。
c,7b,7dは、それぞれ段差tで右下がりの4段階
の周期的なステップ形状、いわゆる4レベルの回折格子
を形成する。4レベルの回折格子では、1次回折光は8
1%という高い効率で出射される。なお、最適な段差t
は、回折格子の深さdの1/3である。変調対象の光の
波長をλ、光の入射角をθとすると、深さdの最適値は
(3λ)/(8cosθ)で表される。図4(a)の状
態の光偏向装置に、同図に示す様に光が入射した場合、
周期をΛとすると、α=sin-1(λ/Λ)で表される回
折方向に1次回折光が出射される。
電極3bにVB(=0V)を印加すると、図4(a)と
は逆に、反射膜7a下の梁6が吸引され、反射膜7b下
の梁は中空に浮上した状態となる。この時、β=sin-1
(λ/Λ)で表される方向に1次回折光が出射される。
回折光がほとんど発生しないことが挙げられる。この
為、垂直に光を入射し光を偏向させる場合、1次回折光
の出射方向には、切り換えにともなって−1次回折光が
混入しないため、高いS/Nで光の切り換えが可能であ
る。
線幅(梁の幅)δ(=Λ/4)と1次回折角の関係を示
している。本実施の形態の光偏向装置では、δ=1μm
として作製を行っているため、1次光の回折角α=9
°、−1次光の回折角β=9°が得られた。
は、平板上に形成された凸部に並列して梁を形成し、1
本おきの梁群を駆動し、残りの梁群を中空に浮上したま
ま保持することで4レベルの回折格子を形成し、それぞ
れの梁群の下降と浮上を入れ換えることにより、異なる
方向に1次回折光を出射することが可能である。4レベ
ルの回折格子であるため、1次回折光の回折効率は81
%の高い値が得られる。さらに、4レベルの回折格子の
特性上、−1次の回折光はほとんど出射しないため、例
えば偏向方向の切り換え時に1次回折光と−1次回折光
の出射方向が重なる場合でも高いS/Nで光の切り換え
を行うことが可能である。
施の形態1の光偏向装置の第2の構造例を示している。
なお、図6において図1と同一物には同一番号を附記し
説明を省略する。図6に示すように、第2の構造例の光
偏向装置は、電極7a,7bの下の梁6が隣接して配置
されていることを特徴としている点が図1の光偏向装置
と異なっているが、その製造工程は図1の光偏向装置と
同様である。
原理を示しているが、図7において図4と同一物には同
一番号を附記し説明を省略する。本光偏向装置の駆動は
図1の光偏向装置と同様にして達成され、電極3a,3
bと反射膜7a,7bの間に電圧を印加して達成され
る。図4で説明した原理と同様にして、電極3bに電圧
を印加し、電極3aと反射膜7a,7bを例えば接地す
ると図7(a)の状態となり、電極3aに電圧を印加
し、電極3bと反射膜7a,7bを例えば接地すると図
7(b)の状態となる。図7から明らかなように第2の
構造例の光偏向装置は反射膜7a,7c,7bにより断
面が3段の階段形状を有する3レベルの回折格子として
作用する。適切な作用を得るため、図7に示すように溝
深さdはλ/(3cosθ)を最適値とするように形成さ
れ、さらに各段差tは溝深さdの1/2が最適値となる
ようにしている。
時、d=0.22μmである。第2の構成例の光偏向装
置は、梁(及び電極7c)の幅δの値が周期Λのほぼ1
/3でよいため、製造が容易になるという利点がある。
逆に、幅δが製造技術により制約を受ける場合、図1の
光偏向装置よりも周期Λを小さくすることが可能であ
り、これにより大きな1次回折光の回折角を得ることが
可能である。例えば、図1の光偏向装置と同様に幅δ=
1μm、波長0.65μmとすると、1次光の回折角α
(=−β)=12.5°が得られる(4レベルでは9
°)。なお、1次回折光16、17の回折効率はΛとλ
の比により多少変化するものの、60〜70%の高い効
率が得られる。
例の光偏向装置は、製造が容易でありながら、高い回折
効率が得られる光偏向装置を実現できるものである。
成例として、主にシリコン化合物から構成される場合を
示したが、構成材質を変えても動作が同じであれば光偏
向装置として同様に機能することは言うまでもない。例
えば、弾性体層としてアルミニウム等の金属を用い、犠
牲層として例えばポリイミド等の有機物を用いて作製し
ても、全く同様に機能する光偏向装置を実現できる。
の光として波長0.65μmの可視光を例として説明し
たが、本光偏向装置は、様々な波長の光に対して設計が
可能であり、何等使用波長に制約はない。
の電極を平板上に形成し、第3の電極を梁上に形成した
が、これらを逆にしてもよく、例えば、平板を第3の電
極とするか平板上に第3の電極を形成し、第1及び第2
の電極を梁の上面または下面に形成しても同様に機能す
る光偏向装置が得られることは言うまでもない。
1をD/Eすることにより得ているが、平板1上に例え
ば多結晶シリコンなどの薄膜を堆積し、これをパターニ
ングして形成してもよい。
施の形態について図面を参照しながら説明する。図8は
実施の形態2の光偏向装置の平面図(a)及び断面図
(b)である。図8において、21は平板であり、例え
ばシリコン基板である。22は絶縁層であり、例えば酸
化シリコンと窒化シリコンの2層からなる。23は突起
であり、例えば多結晶シリコンからなる。24は梁であ
り、例えばシリコンの含有比を大きくすることで、膜内
に残留する引張応力を150MPaにまで低減した、窒
化シリコンからなる。25は反射膜であり、例えばAu
からなる。
向装置の製造工程を示す断面図であるが、同図において
図8と同一物には同一番号を附記し説明を省略する。図
8において27は犠牲層である。本光偏向装置は、例え
ば垂直に入射された波長0.65μmの光を偏向できる
ように設計している。
る。 (a)シリコンからなる平板21を、例えば酸素雰囲気
中で1050℃で1時間酸化し、例えば0.1μm厚の
酸化シリコンを形成した後、例えばLPCVDにより例
えば窒化シリコンを例えば0.1μm堆積して絶縁層2
2を形成する。
結晶シリコンを、例えば0.19μm成膜し、パターニ
ングを行って突起23を形成する。
Gを1μm堆積し、犠牲層27を形成する。
とで、表面を平坦化する。なお、表面の平坦性を更に改
善するため、CMP法を用いてもよい。平坦化後の犠牲
層厚は光偏向素子の光学的挙動に影響を与えず任意であ
るが、本実施の形態では、低電圧駆動のためなるべく犠
牲層厚を小さくしており、例えば最も深い部分で0.5
μmとしている。
リコンの含有比を大きくすることで膜内に残留する引張
応力を150MPaにまで低減した、窒化シリコンを、
例えば0.5μm堆積し、例えばD/Eによりパターニ
ングし、例えば幅3μmの梁24の形状を得る。
ット・エッチングすることで、梁24の下の犠牲層27
を除去する。この時、全ての犠牲層を除去せずに残すこ
とで、実施の形態1の光偏向装置と同様にして、犠牲層
27を固定端とする両持ち梁形状を得て、梁24を中空
に浮かせている。尚、本実施の形態の光偏向装置は、梁
の下に突起があるため、ウェット・エッチング後の乾燥
工程で梁が液体の表面張力により吸着するという問題が
ほとんど発生しないという利点がある。最後に、例えば
ステンシルマスクを通して、全面に例えば蒸着により、
例えばAuを0.1μm堆積することにより、反射膜2
5を形成する。
る。なお、梁24の幅をw、梁24同士の間隔をδ、突
起23の幅をb、光の波長をλ、光の入射角をθとする
と、突起23の高さの最適値hは、 h=λ(w−b)/{2(w+δ)cosθ)} で与えられ、本実施の形態では、例えばλ=0.65μ
m、w=3μm、δ=0.5μm、b=1μm、θ=0
°としているため、h=0.19μmとなり、上述した
製造工程(b)の多結晶シリコンの膜厚をこの値として
いる。
作原理説明図である。なお、同図において図8、図9と
同一物には同一番号を附記し、説明を省略する。図10
において、30は入射光、31は反射光、32は1次回
折光である。
間に電圧を印加して駆動される。図10(a)は電圧を
印加していない状態を示しており、梁24は中空に浮上
している。この時、光偏向装置は単なるミラーとして作
用するため、入射光30は反射光31となって入射方向
へ反射される。
圧の印加により平板21と反射膜25の間には静電吸引
力が作用し、梁24は平板21側へ引き寄せられる。
23があるため、例えば図10(b)では梁24の左側
(x方向マイナス側端部)は突起23に接触する。梁は
y方向に長い構造を有しているため、梁24の固定端部
付近がねじれ動作を起こし、梁24の中央付近は図10
(b)に示すように、傾斜した状態で吸引されることと
なる。この時、光偏向装置はx方向に周期的な構造を有
し、反射と回折現象を同時に用いたいわゆる反射形のブ
レーズ形回折格子として動作する。
高い回折効率で1次回折光32となるが、本実施の形態
の光偏向装置では、梁24の間に例えば0.5μmの間
隔があるため、出射される光の効率は75%であった。
なお、1次回折光の出射角γはγ=sin-1(λ/Λ)で
与えられるが、本実施の形態2では、例えばλ=0.6
5μm、Λ=3μmとしているため、γ=12.5°で
あった。
回折光が、比較的広い波長領域で、波長の変動に対して
極めて安定して低い値を維持する特性を有している。
て作製した光偏向装置の、波長5〜14μmの波長帯域
での波長に対する0次回折効率(出射効率)の関係を示
している。図11は従来例の光偏向装置の波長に対する
効率変化を示した図28に対応させて示したものである
が、本実施の形態2の光偏向装置は、電圧オフ時には完
全にミラーとして作用するため、波長に関係なくほぼ1
00%の極めて高い効率で光が出射され、さらに、電圧
オン時には光の波長が変動しても0次回折効率はそれほ
ど変化せず、波長帯域5〜14μmの平均でわずか3%
程度である。このため、変調効率は90%以上の高い値
が得られる。
置は、ブレーズ形回折格子として作用するため、極めて
高い光利用効率で光の出射方向を偏向することが可能な
光偏向装置を実現でき、例えば出射光として1次回折光
を用いた場合、高効率・高コントラストの光スイッチと
して動作する。また、出射光として0次回折光を用いた
場合、波長帯域が広い光に対しても高い変調効率を得る
ことが可能である。
施の形態について図面を参照しながら説明する。図12
は実施の形態3の光偏向装置の構成及び動作原理を示す
図である。本実施の形態3の光偏向装置は、実施の形態
2の光偏向装置と同様に作用するため、以下、動作原理
と製造工程のみを説明する。
番号を附記し、説明を省略する。図12において35は
突起部である。本実施の形態3の光偏向装置は、実施の
形態2の光偏向装置と同様にして駆動される。
施の形態2の光偏向装置と同様に、この時は単なるミラ
ーとして作用し、入射光30は反射光31となって入射
方向へ反射される。
平板21と反射膜25の間には静電吸引力が作用し、梁
24は平板21側へ引き寄せられる。梁24の下面の一
部に突起部35を形成してあり、梁はy方向に長い構造
を有しているため、梁24の固定端部付近がねじれ動作
を起こし、梁24の中央付近は図12(b)に示すよう
に、傾斜した状態で吸引されることとなる。この時光偏
向装置は実施の形態2の光偏向装置と同様に、x方向に
周期的な構造を有し、反射と回折現象を同時に用いたい
わゆる反射形のブレーズ形回折格子として動作し、入射
光30は90%以上の極めて高い回折効率で1次回折光
32となる。
造工程を示した図であるが、図13において、図9と同
一物には同一番号を附記し、説明を省略する。
本光偏向装置は、例えば垂直に入射された波長0.65
μmの光を偏向できるように設計している。
る。 (a)シリコンからなる平板21を、例えば酸素雰囲気
中で1050℃で1時間酸化し、例えば0.1μm厚の
酸化シリコンを形成した後、例えばLPCVDにより例
えば窒化シリコンを例えば0.1μm堆積して絶縁層2
2を形成した後、例えばLPCVDにより例えばPSG
を堆積し、犠牲層27を形成する。犠牲層27の厚み
は、任意であるが、本実施の形態3では1μmとしてい
る。
を形成する。溝は図に示した座標系でy方向に長い構造
を有していることが望ましいが、間隔をおいて形成した
点群であってもよい。
リコンの含有比を大きくすることで膜内に残留する引張
応力を150MPaにまで低減した、窒化シリコンを例
えば1μm堆積して弾性体層36を形成する。
とで、表面を平坦化する。なお、表面の平坦性を更に改
善するため、CMP法を用いてもよい。平坦化後の弾性
体層36の厚さは例えば0.5μmとなるようにしてい
る。
し、例えば幅3μmの梁24の形状を得る。
ット・エッチングすることで、梁24の下の犠牲層27
を除去する。この時、全ての犠牲層を除去せずに残すこ
とで、実施の形態1の光偏向装置と同様にして、犠牲層
27を固定端とする両持ち梁形状を得て、梁24を中空
に浮かせている。尚、本実施の形態3の光偏向装置は、
実施の形態2の光偏向装置と同様に、梁の下面に突起部
があるためウェット・エッチング後の乾燥工程で梁が液
体の表面張力により吸着するという問題がほとんど発生
しないという利点がある。最後に、例えばステンシルマ
スクを通して、全面に例えば蒸着により、例えばAuを
0.1μm堆積することにより、反射膜25を形成す
る。
る。なお、梁24の幅をw、梁24同士の間隔をδ、突
起部35の幅をb、光の波長をλ、光の入射角をθとす
ると、突起35の高さの最適値hは、h=λ(w−b)
/{2(w+δ)cosθ)}で与えられ、本実施の形態
では、例えばλ=0.65μm、w=3μm、δ=0.
5μm、b=1μm、θ=0°としているため、h=
0.19μmとなり、上述した製造工程(b)の溝の深
さをこの値としている。
に突起部を形成することで、実施の形態2の光偏向装置
と同様に作用する光偏向装置が得られ、ブレーズ形回折
格子として作用し、極めて高い光利用効率で光の出射方
向を偏向することが可能な光偏向装置を実現できる。
施の形態について図面を参照しながら説明する。図14
は実施の形態4の光偏向装置の平面図(a)及び断面図
(b)である。図14において、41は平板であり、例
えばシリコン基板である。42は絶縁層であり、例えば
酸化シリコンと窒化シリコンの2層からなる。43は電
極であり、例えばP−Siからなる。なお、電極3は図
示しない配線を通じて、図示しない電圧印加手段に接続
されており、それぞれ任意の電圧を印加できるようにし
ている。44は絶縁層であり、例えば窒化シリコンから
なる。45は支持体であり、PSGからなる。46は梁
であり、例えばシリコンの含有比を大きくすることで、
膜内に残留する引張応力を150MPaにまで低減し
た、窒化シリコンからなる。47は反射膜であり、例え
ばAuからなる。
偏向装置の製造工程を示す断面図であるが、同図におい
て図14と同一物には同一番号を附記し説明を省略す
る。図15において49は犠牲層である。50は弾性体
層である。
る。 (a)シリコンからなる平板41を、例えば酸素雰囲気
中で1050℃で1時間酸化し、例えば0.1μm厚の
酸化シリコンを形成した後、LPCVDにより例えば窒
化シリコンを例えば0.1μm堆積して絶縁層42を形
成する。
えばP−Siを、例えば0.3μm成膜し、次に、窒素
雰囲気中で1050℃で30分間アニールすることによ
りシート抵抗を例えば30Ω・cmまで低減する。その
後、P−Si層をパターニングし、電極43を形成す
る。
シリコンを堆積して絶縁層44を形成後、例えばエッチ
バックにより表面を平坦化する。なお、さらに平坦な面
を得るために、CMP法を用いてもよい。その後、例え
ばLPCVDにより例えばPSGを堆積し、犠牲層49
を形成した後、例えばLPCVDにより、例えばシリコ
ンの含有比を大きくすることで膜内に残留する引張応力
を150MPaにまで低減した窒化シリコンを堆積し、
弾性体層50を形成する。
をパターニングし、梁46の形状を得る。
から犠牲層49をウェット・エッチングすることで、梁
46の下の犠牲層49を除去する。なお、この時、全て
の犠牲層を除去せずに残すことで、実施の形態1の光偏
向装置と同様にして、犠牲層49を固定端とする両持ち
梁形状を得て、梁46を中空に浮かせている。最後に、
例えばステンシルマスクを通して、全面に例えば蒸着に
より、例えばAuを0.1μm堆積することにより、反
射膜47を形成する。
る。図16は本実施の形態4の光偏向装置の動作原理図
である。なお、同図において図14、図15と同一物に
は同一番号を附記し、説明を省略する。図16におい
て、55は入射光、56は反射光、57a,57bは±
1次回折光である。
間に電圧を印加して駆動される。図16(a)は電圧を
印加していない状態を示しており、梁46は中空に浮上
している。この時、光偏向装置は単なるミラーとして作
用するため、入射光55は反射光56となって入射方向
へ反射される。
電圧を印加し、他の電極43及び反射膜47を同電位に
設定、例えば接地すると、静電吸引力が作用し、電圧を
印加した梁46は平板41側へ引き寄せられ、図16
(b)の状態となる。この時、従来例の光偏向装置と同
様にして0次回折光が消滅し、0次以外の高次回折光が
発生し、例えば±1次回折光がそれぞれ41%の効率で
発生する。
n-1(λ/Λ1)で与えられるが、図16(b)の動作状
態ではΛ1=2δとしており、本実施の形態4では、例
えばλ=0.65μm、δ=1μmとしているため、θ
1=19°であった。
理は図16(b)と同様であるが、2本の梁46を1つ
の梁要素として駆動させてステップ形状を得ている。
ので、本実施の形態4では、例えばλ=0.65μm、
δ=1μmとしているため、θ2=9°であった。
3本,4本,5本…と増やして行くことで、±1次回折
光の回折角度は、例えば、6゜、5゜、4゜…と変化さ
せることが可能である。
は、1要素と見なす梁の本数を変化させ、回折格子の周
期を線幅δの偶数倍とすることにより、0次以外の回折
光の回折角を変化させることが可能である。
施の形態について図面を参照しながら説明する。図17
は実施の形態5の光学機器である光ピックアップ装置の
基本的な構成を示す図である。本光学機器は、例えば異
なる仕様の光ディスク及び/または光磁気ディスクを読
み書きできる光ピックアップ装置である。図17におい
て、61は例えば実施の形態1で述べた光偏向装置であ
る。
ップ装置として用いた場合について説明する。62は半
導体レーザであり、例えば波長0.65μmの赤色レー
ザを発振する。63は受光素子であり、例えば4分割フ
ォトダイオードである。64は部分反射体であり、例え
ばハーフミラーである。65a,65b,68はレンズ
であり、65aは例えばCD(コンパクト・ディスク)
用の対物レンズでNA(開口率)0.4、65bは例え
ばDVD(デジタル・ビデオ・ディスク)用の対物レン
ズでNA0.6である。レンズ68は例えばコリメータ
レンズであり、DVD用の対物レンズ65bに入射する
光を平行光とする。
さいレンズではレンズに入射する光が平行光でなくても
集光することは比較的容易であるが、DVD用の対物レ
ンズのようなNAの大きなレンズでは、その設計・作製
はきわめて難しくなるため、本実施の形態に示すよう
に、一旦コリメータレンズで平行光になおした後に集光
する方式をとるのが一般的である。66は光情報盤であ
り、例えば光ディスクである。67a,67bは出射光
であり、光偏向装置の動作により67a,67bのいず
れかの方向に光が出射され、出射された光はそれぞれレ
ンズ65a,レンズ68に入射するようにしている。6
9は円筒レンズであり、ビーム形状を変化させることに
より受光素子63によりフォーカシングのための情報も
検出できるようにしている。
の動作を説明する。半導体レーザ62から出射されたレ
ーザ光は光偏向装置61へと入射する。光偏向装置61
は実施の形態1で述べたように動作し、出射光67aま
たは出射光67bを81%の高い効率で出射する。しか
も、本光偏向装置は例えばシリコン基板上に作製され、
素子の平坦性が高いために出射光には収差が発生しな
い。レンズ65a,68はそれぞれ出射光67a,67
bが入射する位置に配置されている。例えば出射光67
aの方向に光を出射したとき、出射光67aはレンズ6
5aにより集光され、例えばCDである光情報盤66上
に焦点を結ぶ。光情報盤66により反射された反射光の
一部は、ほぼ同じ経路を戻り部分反射体64により一部
が反射され、円筒レンズ69を透過し、受光素子63へ
入射する。受光素子63からの出力信号を検出すること
により光情報盤上の、例えば凹凸情報を得ることがで
き、さらにフォーカシングやトラッキングのための情報
が得られる。
Dの再生を行う場合には、光偏向装置61により出射方
向を67bの方向に切り換え、レンズ68により平行光
とした後、光情報盤の仕様に合わせたレンズ65bに光
を入射して、同様に情報の再生を行う。
プ装置の別の構成例を2つ示している。なお、図18に
おいて図17と同一物には同一番号を附記し、説明を省
略する。図18において、91、94は光路折り曲げ素
子であり、例えばプリズムである。92a,92b,9
3はレンズであり、レンズ92aは、例えばCD用の対
物レンズ、レンズ92bは、例えばDVD用の対物レン
ズ、93は、例えばコリメータレンズである。図18
は、図17の座標系で−x方向に向かって見た場合に対
応した構成を示しているが、受光素子63や半導体レー
ザ62は省略している。
に入射する光は、レンズによって集光される光の光軸に
対して傾いている(一般にオフ・アキシス・レンズと呼
ばれる)ため、その設計・作製や駆動時の制御が難しく
なるという問題がある。
部分反射体64に光路折り曲げ素子91を張り付ける
か、または一体に成形し、光の屈折により出射光67
a,67bを共に光情報盤66に対し、垂直に出射され
るようにしている。このことによりレンズ92a、93
には垂直に光が入射するため、レンズ92a,93はと
もに光軸に対して対称な形状となり、例えば、従来のC
Dの対物レンズ、DVD対物レンズ、コリメータレンズ
を用いることが可能となる。
置のように、光偏向装置61にレーザ光を入射する方向
を−y方向側へ傾けて、出射光67bが部分反射体64
に垂直に入射するようにすることで、出射光67aの光
路を折り曲げるだけでよくなり、ほぼ半分のサイズの光
路折り曲げ素子94だけで光情報盤66に垂直な2つの
出射光が得られるようにすることも可能である。
の用にプリズムを用いなくとも、例えば回折光学素子を
部分反射体上に形成することによっても達成される。
光ピックアップ装置は、光偏向装置により収差を発生さ
せずに光路を切り換え、レンズをその光路上に配置する
ことで、簡単な構造でありながら高い光利用効率が得ら
れ、複数の仕様の光情報盤を記録・再生することが可能
である。
の形態の半導体レーザと部分反射体の光路上という制限
を受けるものではなく、部分反射体とレンズの間の光路
上に配置してもよい。
く、出射光の光路上にそれぞれ別の光学系を形成しても
同様の動作が得られる。
用の光ピックアップ装置として説明を行ったが、偏光板
等を適切に配置することにより、光磁気ディスクにも対
応可能であることは容易に類推される。
では、円筒レンズと4分割フォトダイオードによりフォ
ーカシング制御やトラッキング制御の信号を取得する方
式としているが、これらは本光ピックアップ装置に何等
制限を与えるものではなく、別の方法によりフォーカス
・トラック制御を行ってもよい。
施の形態について図面を参照しながら説明する。図19
は実施の形態6の光学機器である画像表示装置の基本的
な構成を示す図である。図19において71は実施の形
態1または実施の形態2または実施の形態4に示された
光偏向装置を2次元的に配置した光偏向装置アレイであ
り、本実施の形態6では、いわゆる空間光変調素子とし
て作用する。本実施の形態6の光偏向装置アレイは、例
えば実施の形態2に示した光偏向装置をアレイ化したも
のである。72は光源である。73はレンズである。7
4は光源72から出射された入射光であり、75a,7
5bは光偏向装置アレイ71により偏向させられた出射
光であって、光偏向装置アレイの各光偏向装置の動作状
況により75a,75bのいずれかの光路に切り換えら
れる。本実施の形態6では、一例として、出射光75a
がレンズ73に入射して図示しない投影面に投射され、
出射光75bはレンズ73に入射しない方向とすること
で画像が投射されるようにしている。
の形態2で述べたように、波長が変動しても電圧オン時
の0次回折光が極めて小さいまま抑制される特性を有し
ており、波長幅が比較的広い光を偏向させる場合でも高
いコントラストが得られる。図20は青色光(波長0.
35〜0.45μm)、緑色光(波長0.45〜0.5
5μm)、赤色光(波長0.55〜0.65μm)の各
帯域の光において、溝深さと各帯域での平均0次回折効
率の関係を示したものである。いずれの波長帯域でも、
およそ1/2波長の溝深さで0次回折効率の極小点があ
り、その後溝深さが大きくなると一旦数%程度に上昇す
るが、さらに大きくなると安定して低い値が得られる特
性を有することが分かる。このような特性から、例え
ば、溝深さが0.8μm以上の光偏向装置を作製するこ
とにより、RGBのいずれの波長に対しても、99%以
上の高変調率が得られ、100以上の高コントラストの
投射型ディスプレイを実現できる。すなわち、光の波長
によらず、同じ光偏向装置を用いることができる。さら
に投射光は光偏向装置に電圧オフ時にミラーとして作用
するときの反射光であるため、色ずれがなく、大画面に
投射しても鮮やかな画面を得ることができる。
示している。図21において、81は光源であり、例え
ばキセノンランプである。82はレンズである。83a
〜83cは分離ミラーであり、例えば83aは赤色光の
みを反射しその他の光を透過し、83bは青色光のみを
反射しその他の光を透過し、83cは緑色光のみを反射
しその他の光を透過する特性を有する。84a〜84c
は光偏向装置アレイである。85a,85bはミラーで
ある。86は光合成体であり、例えばカップリングプリ
ズムである。87はレンズである。
により平行光にコリメートされ、分離ミラー83a,8
3bによりRGBの光の3原色に分離される。それぞれ
分離された光を光偏向装置アレイ84a,84b,84
cにより変調する。図21では、例えば光偏向装置アレ
イ84aで青色の画像を、光偏向装置アレイ84bで緑
色の画像を、光偏向装置アレイ84cで赤色の画像を得
ている。なお、図には投影される光の経路のみを示して
いる。次に、例えば分離ミラー83cを用いて青色光の
画像と緑色の画像を合成し、さらに光合成体86により
赤色画像を合成し、最後にレンズ87により図示しない
投影面に合成光を投射することにより、カラー画像が得
られる。
示している。なお、図22において図19と同一物には
同一番号を附記し説明を省略する。図22において77
はフィルタであり、例えば、それぞれ赤色光、緑色光、
青色光のみを透過する3つの帯域波長透過体からなるフ
ィルタである。78は透過光であり、フィルタ77によ
り選択された波長帯域の透過光である。79は回転駆動
装置であり、フィルタ77を回転させることにより、透
過光78の波長を切り換える。
る、例えば実施の形態2に示した光偏向装置は、前述し
た通り、例えば溝深さを0.8μm以上とすることによ
り、RGBいずれの波長帯域においても同様に出射率の
変調を行うことが可能である。このため、図22に示す
ように光偏向装置に光の3原色を順次、例えば10ms
ec毎に切り換えて入射し、各色に相当する画像を投射
することによりカラー画像を得ることが可能である。こ
の構成例では、光学素子数が少なく、安価なカラー画像
表示装置を実現できる。
て、特に実施の形態2の光偏向装置を用いる場合を説明
したが、実施の形態1や実施の形態4の光偏向装置を用
いても良いことは言うまでもない。ただし、出射光とし
て1次回折光を用いる場合には、波長により出射方向が
異なるため、この色ずれを補正する光学系が必要とな
る。このことは実施の形態2の光偏向装置の1次回折光
を出射光とした場合も同様である。
空間光変調素子として特に実施の形態2の光偏向装置を
用い反射光を出射光とすることにより、光利用効率が高
く、また波長幅が比較的大きくても電圧オン時の0次回
折光強度を小さく抑制できるために黒レベルを出せ、コ
ントラストが高い画像表示装置を実現することが可能で
ある。
施の形態について図面を参照しながら説明する。図23
は実施の形態7の光学機器である印字装置の基本的な構
成を示す図である。図23において201は、実施の形
態1または実施の形態2または実施の形態4に示した光
偏向装置を1次元的に配置した光偏向装置アレイであ
る。202はレーザ装置であり、例えば半導体レーザで
ある。203はビーム拡大器であり、本実施の形態7で
は例えば円筒レンズを用い、1平面内の出射角度を大き
くしている。204は感光体である。205a,205
bは出射光である。206はレンズである。本実施の形
態では例えば出射光205aがレンズ206へ入射して
感光体204に結像し、出射光205bはレンズ206
及び感光体204に入射しない方向としている。
ム拡大器203により1平面内で広角化され、光偏向装
置アレイ201へ入射する。この時、光偏向装置アレイ
の各光偏向装置の動作状態により、出射光は205aま
たは205bのいずれかの方向へ偏向され、このうち出
射光205aはレンズ206へ入射し、感光体204上
で結像する。感光体204は、例えば図示しない帯電器
により一様に帯電されており、この上に光を入射するこ
とによりその部分に線画像情報として静電潜像を形成す
る。次に、図示しない現像器により静電潜像の画像部に
トナー像を形成し、これを例えば図示しない用紙に転写
・定着させることで、印字を行うことが可能である。
装置から出射されたレーザ光をビーム拡大器に入射し、
その出射光を光偏向装置を用いて偏向させることによ
り、感光体への光の入射を制御するため、簡単な構成で
静電潜像を得ることができる。レーザ装置は1つでよ
く、さらに大きな機械動作をする部分が無いため、低価
格で、低消費電力・長寿命の印字装置を提供することが
可能である。
施の形態について図面を参照しながら説明する。図24
は実施の形態8の光学機器である焦電型の赤外線センサ
の基本的な構成を示す図である。図24において211
は、実施の形態1または実施の形態2または実施の形態
4に示した光偏向装置である。212は赤外光である。
213はレンズであり、例えばポリエンチレンからな
る。214a,214bは出射光であり、光偏向装置2
11の動作状態に応じて214aか214bの方向に偏
向される。215は焦電体である。
れ、光偏向装置211に入射する。光偏向装置211に
より出射光は偏向され、例えば出射光214aが焦電体
215に入射し、その他の状態では焦電体215に出射
光が入射しないような配置とすることにより、光偏向装
置をチョッパとして動作させることが可能となる。
有しているが、光偏向装置211として例えば実施の形
態2に示す光偏向装置を用いた場合、反射光を出射光と
することにより、5〜14μmの広い波長帯域でも波長
に関係なく高い出射効率が得られる。さらに、実施の形
態2で述べたように、電圧オン時の入射量を小さくする
ことが可能であるため、例えばレンズに入射する赤外光
強度が大きく変化するような場合でも、0レベルの変動
はきわめて小さいため、赤外光の絶対的な強度を検出で
き、高精度測定が可能となる。
特に実施の形態2の光偏向装置をチョッパとして用い、
さらに光偏向装置の反射光が焦電体に入射し、高次回折
光が入射しない配置とすることにより、実施の形態2の
光偏向装置が電圧オフ時には高い出射効率を有し、電圧
オン時には0次回折光が広い波長帯域でも小さい値に留
まるという特性から、高感度でありながら、外乱の影響
を受けにくい高精度の超小型焦電形赤外線センサを実現
することが可能である。
らなる回折形レンズであっても良い。
施の形態について図面を参照しながら説明する。図25
は実施の形態9の光学機器である光路切換装置の基本的
な構成を示す図である。光路切換装置は光情報通信や光
コンピューティングなどにおいて光の切り換えに用いら
れる。図25において221は実施の形態4に示した光
偏向装置である。223a〜223eは光伝搬体であ
り、例えば光ファイバである。225は入射光である。
226a,226b及び227a,227bは出射光で
あり、実施の形態4で説明したように、光偏向装置22
1の動作状況により±1次回折光の回折角を変化させる
ことにより出射方向を変化させることが可能である。な
お、図25には得られる出射方向のうち、一部のみを示
している。
bは図16(b)の状態での±1次回折光を、出射光2
26a,226bは図16(c)の状態での±1次回折
光を表すものとして説明する。
a,226bの出射方向に光伝搬体223b,223
c、出射光227a,227bの出射方向に光伝搬体2
23d,223eを配置している。
25は入射側へ反射され、223a以外の光伝搬体には
入射しない。
25のうち、それぞれ41%が光伝搬体223d,eに
入射する。
(b)と同様にして、それぞれ41%が光伝搬体223
b,cに入射する。
り、同様にして実行が可能である。以上、本実施の形態
の光路切換装置は、実施の形態4の光偏向装置に光を入
射し、光偏向装置から出射される±1次回折光の方向に
それぞれ光伝搬体を配置することにより、光の伝搬する
光伝搬体を選択できるものであり、複数の送信先へ夫々
光信号を伝送することが可能な超小型複数方向光路切換
器を実現できる。
して実施の形態4の光偏向装置を用いて説明したが、実
施の形態1または実施の形態2の光偏向装置を用いて
も、2方向の選択が可能な光路切換装置が作製可能であ
ることは言うまでもない。この場合、実施の形態1及び
実施の形態2の光偏向装置は高い回折効率を有し、不要
回折光が混入しにくい特徴があるため、光損失が少な
く、高S/Nの光路切換装置を得ることが可能である。
伝搬体と光偏向装置の間にレンズを配置しても良い。
は、平板に凹凸を形成し、その凸部に並列して中空に支
持された梁を形成し、いずれか1方の梁を平板側に吸引
したときに断面が4段の階段形状となるようにすること
により、4レベルの回折格子として作用し、81%の高
い回折効率で1次回折光が出射されるため、極めて回折
効率が高く、大きな光偏向を得られる光偏向装置を実現
できるものである。また第2例の光偏向装置では、駆動
時に断面が3段の階段形状となり、3レベルの回折格子
として作用するため、作製が容易でありながら、1次回
折光の回折効率は60〜70%の高い値が得られる。
ラーとしての作用とブレーズ形回折格子としての作用を
切り換え可能であるため、最大90%以上の極めて高い
回折効率で光の出射方向を偏向することが可能である。
また、出射光として、反射光及び0次回折光を用いる
と、極めて変調率・コントラストの高い光路切換装置と
して動作する。
と見なす梁の本数を変化させ、回折格子の周期を線幅δ
の偶数倍とすることにより、0次以外の回折光の回折角
を変化させることが可能であり、多方向への光の偏向が
可能な光偏向装置を実現できるものである。
は、特に第1の発明の光偏向装置により収差を発生させ
ずに光路を切り換え、レンズをその光路上に配置するこ
とで、簡単な構成で複数の仕様の光情報盤を記録・再生
可能な光ピックアップ装置を提供できるものである。
光変調素子として、特に第2の発明の光偏向装置を用い
反射光を出射光とすることにより、光利用効率が高く、
また波長幅が比較的大きくても電圧オン時の0次回折光
強度を小さく抑制できるために黒レベルを出せ、コント
ラストが高い画像表示装置を実現することが可能であ
る。
ーザ装置から出射されたレーザ光をビーム拡大器に入射
し、その出射光を光偏向装置を用いて偏向させることに
よって、感光体への光の入射を制御するため、簡単な構
成で静電潜像を得ることができる。レーザ装置は1つで
よく、さらに大きな機械動作をする部分が無いため、低
価格で、低消費電力・長寿命の印字装置を提供すること
が可能である。
向装置により焦電体に入射する光の強度を変化させるこ
とにより、光のチョッピングを行うことができる。特
に、第2の発明の光偏向装置特性を用いた場合、電圧オ
ン時の0次回折光が広い波長帯域でも小さい値に留まる
上、電圧オフ時は波長に依存せずミラーとして動作する
ことから、高感度で、且つ外乱の影響を受けにくい高精
度の超小型焦電形赤外線センサを実現することが可能で
ある。
第3の発明の光偏向装置を用いた場合、光偏向装置から
出射される±1次回折光の方向にそれぞれ光伝搬体を配
置することにより、光の伝搬する光伝搬体を選択できる
ものであり、複数の送信先へ夫々光信号を伝送すること
が可能な超小型光路切換器を実現できる。
向装置の平面図 (b)同A−A’断面図 (c)同B−B’断面図
図
造工程図
作原理図
1次回折光の回折角αの関係図
例の平面図 (b)同A−A’断面図
動作原理図
向装置の平面図 (b)同断面図
造工程図
動作原理図
対する出射効率の変化を示す図
偏向装置の構成図 (b)同動作原理図
製造工程図
偏向装置の平面図 (b)同断面図
製造工程図
動作原理図
である光ピックアップ装置の基本的な構成を示す図
第2の構成例を示す図 (b)同第3の構成例を示す図
である画像表示装置の基本的な構成を示す図
偏向装置の、3原色の光に対する溝深さと0次回折効率
の関係を示す図
置の構成図
置の第2の例の構成図
である印字装置の構成図
である焦電形赤外線センサの構成図
である光路切換装置の構成図
面斜視図
動作原理図
対する出射効率の変化を示す図
Claims (38)
- 【請求項1】平板と、該平板上に形成された支持体と、
該支持体に両端を支持され、周期的に配置された複数の
梁と、1本おきの該梁の間に形成された凸起と、該平板
と該複数の梁のいずれか一方に形成され、交互に周期的
に配置された第1及び第2の電極と、他方に形成された
第3の電極とからなり、該第1電極及び/または該第2
電極と、該第3電極との間に印加する電圧を調整するこ
とにより該梁と該平板との距離を変化させ、出射する光
の方向を変化させることを特徴とする光偏向装置。 - 【請求項2】凸起が梁の長手方向に細長い形状を有して
いる請求項1記載の光偏向装置。 - 【請求項3】第1及び第2の電極が、櫛形形状を有する
ことを特徴とする請求項1記載の光偏向装置。 - 【請求項4】第1及び第2電極と、第3電極との間に絶
縁層を形成したことを特徴とする請求項1記載の光偏向
装置。 - 【請求項5】梁の幅と該梁の間隔が等しく、第1及び第
2の電極のいずれか一方と第3の電極の間に電圧を印加
した時に、断面が4段の階段形状である4レベルの回折
光学素子として機能することを特徴とする請求項1記載
の光偏向装置。 - 【請求項6】出射光として、前記4段の階段形状により
回折された1次回折光を用いることを特徴とする請求項
5記載の光偏向装置。 - 【請求項7】第1及び第2の電極のいずれか一方と第3
の電極との間に電圧を印加し、電圧を印加する電極を切
り換えることにより、出射光の方向を変化させることを
特徴とする請求項5記載の光偏向装置。 - 【請求項8】入射光の波長をλ、前記平板表面を含む平
面の法線からの入射角をθとすると、前記4段の階段形
状の深さの最適値が、(3λ)/(8cosθ)で計算さ
れる値であることを特徴とする請求項5記載の光偏向装
置。 - 【請求項9】入射光の波長をλ、前記平板表面を含む平
面の法線からの入射角をθとすると、前記4段の階段形
状の各段差の最適値が、λ/(8cosθ)で計算される
値であることを特徴とする請求項5記載の光偏向装置。 - 【請求項10】梁の凸起に隣接しない方の側面では該梁
が互いに隣接して形成され、第1及び第2の電極のいず
れか一方と第3の電極との間に電圧を印加した時に、断
面が3段の階段形状である3レベルの回折光学素子とし
て機能することを特徴とする請求項1記載の光偏向装
置。 - 【請求項11】出射光として、3段の階段形状により回
折された1次回折光を用いることを特徴とする請求項1
0記載の光偏向装置。 - 【請求項12】第1及び第2の電極のいずれか一方と第
3の電極との間に電圧を印加し、電圧を印加する電極を
切り換えることにより、出射する光の方向を変化させる
ことを特徴とする請求項10記載の光偏向装置。 - 【請求項13】入射光の波長をλ、前記平板表面を含む
平面の法線からの入射角をθとすると、3段の階段形状
の深さの最適値が、λ/(3cosθ)で計算される値で
あることを特徴とする請求項10記載の光偏向装置。 - 【請求項14】入射光の波長をλ、平板表面を含む平面
の法線からの入射角をθとすると、3段の階段形状の各
段差の最適値が、λ/(6cosθ)で計算される値であ
ることを特徴とする請求項10に記載の光偏向装置。 - 【請求項15】第1電極として機能する部分を有する平
板と、該平板上に形成された支持体と、該支持体に両端
を支持され、第2電極として機能する部分を有する複数
本の梁と、該平板上面及び/または該梁下面に形成され
た突起とを具備し、該第1電極と該第2電極を同電位と
することで前記梁が1つの平面内にある第1の状態と、
該第1電極と該第2電極との間に印加する電圧を調整す
ることにより該梁が該平板側へ変位する際、該梁の少な
くとも一部が前記突起により傾斜する第2の状態とを切
り換えることで出射する光の方向を変化させることを特
徴とする光偏向装置。 - 【請求項16】第2の状態では、梁が平板に平行な面内
で、且つ梁の長手方向に垂直な方向に周期的構造を有す
ることを特徴とする請求項15記載の光偏向装置。 - 【請求項17】第2の状態では、反射形のブレーズ形回
折格子として作用することを特徴とする請求項15記載
の光偏向装置。 - 【請求項18】梁の幅をw、前記梁の間隔をδ、突起の
幅をb、光の波長をλ、光の入射角をθとすると、前記
突起の高さの最適値がλ(w−b)/{2(w+δ)co
sθ}で計算される値であることを特徴とする請求項1
5記載の光偏向装置。 - 【請求項19】第1電極と第2電極との間に絶縁層を具
備した請求項15記載の光偏向装置。 - 【請求項20】平板と、該平板上に形成された複数の電
極と、該平板上に形成された支持体と、該支持体に両端
を支持され、電極として機能する部分を有する密に並列
した複数本の梁とを具備し、 該複数の電極に夫々適当な電圧を印加し、該複数の梁と
該平板との距離を変化させることにより、該平板に平行
な平面内で且つ該梁の長手方向に垂直な方向に、周期的
な凹凸を形成することを特徴とする光偏向装置。 - 【請求項21】凹凸の周期を変化させることにより、光
の出射方向を変化させることを特徴とする請求項20記
載の光偏向装置。 - 【請求項22】光源と、該光源から出射された光を偏向
する請求項1または請求項15または請求項20のいず
れかに記載の光偏向装置と、該光偏向装置から出射され
た光を光ディスク上に集光する複数のレンズと、該光デ
ィスクにより反射された光の一部を受光する受光素子と
からなる光ピックアップ装置。 - 【請求項23】光偏向装置と複数のレンズの間に、入射
した光の一部を反射し一部を透過する部分反射体を設け
たことを特徴とする請求項22記載の光ピックアップ装
置。 - 【請求項24】光源と光偏向装置との間に、入射した光
の一部を反射し一部を透過する部分反射体を設けたこと
を特徴とする請求項22記載の光ピックアップ装置。 - 【請求項25】光偏向装置とレンズの間の光路上に、さ
らに光路折り曲げ素子を設けた請求項22記載の光ピッ
クアップ装置。 - 【請求項26】光路折り曲げ素子は、互いに平行でない
2つの平面を有している請求項25記載の光ピックアッ
プ装置。 - 【請求項27】光路折り曲げ素子は、回折光学素子であ
ることを特徴とする請求項25記載の光ピックアップ装
置。 - 【請求項28】光源と、該光源から出射された光を偏向
する請求項1または請求項15または請求項20のいず
れかに記載の光偏向装置を2次元的に配置した光偏向装
置アレイと、該光偏向装置アレイにより偏向された光の
少なくとも一部を投影するレンズとからなる画像表示装
置。 - 【請求項29】3体の光偏向装置アレイに3原色の光が
夫々入射し、それぞれの出射光を合成することによりカ
ラー画像を得ることを特徴とした請求項28記載の画像
表示装置。 - 【請求項30】光偏向装置の溝深さが0.8μm以上で
ある請求項28記載の画像表示装置。 - 【請求項31】1体の光偏向装置アレイに、光の3原色
を順次照射し、これを投射することによりカラー画像を
得る請求項28記載の画像表示装置。 - 【請求項32】光源と、該光源から出射された光を偏向
する請求項1または請求項15または請求項20のいず
れかに記載の光偏向装置を少なくとも1列以上並列に配
置した光偏向装置アレイと、該光偏向装置アレイにより
偏向された光の少なくとも一部が入射する感光体とから
なる印字装置。 - 【請求項33】光偏向装置アレイと感光体の間の光路上
に、さらにレンズを設けた請求項32記載の印字装置。 - 【請求項34】さらに、該感光体を帯電せしめる帯電器
と、該感光体の帯電部に付着する色素と、該色素を転写
する転写装置とを備える請求項32記載の印字装置。 - 【請求項35】焦電体と、赤外光を受け、該赤外光の少
なくとも一部を該焦電体に対して出射する請求項1また
は請求項15または請求項20のいずれかに記載の光偏
向装置を備えたことを特徴とする赤外線センサ。 - 【請求項36】さらに赤外光を集光するレンズを備え、
該レンズにより集光された該赤外光が前記光偏向装置に
入射することを特徴とする請求項35記載の赤外線セン
サ。 - 【請求項37】さらに赤外光を集光するレンズを備え、
該レンズは、前記光偏向装置から出射される該赤外光の
少なくとも一部を該焦電体に集光することを特徴とする
請求項35記載の赤外線センサ。 - 【請求項38】光伝搬体と、該光伝搬体内を伝搬し出射
される光を偏向する請求項1または請求項15または請
求項20のいずれかに記載の光偏向装置と、該光偏向装
置により偏向され得る1つ以上の光路上に光伝搬体を設
けたことを特徴とする光路切換装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06236496A JP3550861B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 光偏向装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06236496A JP3550861B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 光偏向装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09258122A true JPH09258122A (ja) | 1997-10-03 |
JP3550861B2 JP3550861B2 (ja) | 2004-08-04 |
Family
ID=13198001
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06236496A Expired - Lifetime JP3550861B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | 光偏向装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3550861B2 (ja) |
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11119122A (ja) * | 1997-10-13 | 1999-04-30 | Seiko Epson Corp | 光学素子、光学素子の駆動方法、光ヘッド及び光学式記録再生装置並びに印刷装置及び画像投影装置 |
JP2000180739A (ja) * | 1998-12-18 | 2000-06-30 | Eastman Kodak Co | 電気機械格子装置の製造方法 |
JP2002341269A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-27 | Sony Corp | 光変調素子とそれを用いた光学装置、および光変調素子の製造方法 |
JP2002341268A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-27 | Sony Corp | 表示装置 |
EP1417528A2 (en) * | 2001-08-15 | 2004-05-12 | Silicon Light Machines | Blazed grating light valve |
JP2004144847A (ja) * | 2002-10-22 | 2004-05-20 | Sony Corp | ホログラフィック情報記録装置及びホログラフィック情報記録方法、並びにホログラフィック情報再生装置及びホログラフィック情報再生方法 |
JP2006068842A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sony Corp | 微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、光変調素子及びそれらの製造方法、並びにレーザディスプレイ |
JP2006068843A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sony Corp | 微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、光変調素子、並びにレーザディスプレイ |
JP2006093487A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Canon Inc | 露光装置及びデバイス製造方法 |
JP2006093460A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Canon Inc | 光変調素子を利用したマスクレス露光装置、及び、光変調素子によるパターン生成性能の監視方法 |
JP2006119601A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-05-11 | Canon Inc | 光変調素子及びそれを利用した光学装置 |
JP2006295175A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Asml Netherlands Bv | コントラスト装置のブレーズ部を用いるリソグラフィ装置及び素子製造方法 |
WO2023181482A1 (ja) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | 株式会社Screenホールディングス | 可変光減衰器および光スイッチ |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP06236496A patent/JP3550861B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11119122A (ja) * | 1997-10-13 | 1999-04-30 | Seiko Epson Corp | 光学素子、光学素子の駆動方法、光ヘッド及び光学式記録再生装置並びに印刷装置及び画像投影装置 |
JP2000180739A (ja) * | 1998-12-18 | 2000-06-30 | Eastman Kodak Co | 電気機械格子装置の製造方法 |
JP4519968B2 (ja) * | 1998-12-18 | 2010-08-04 | イーストマン コダック カンパニー | 電気機械格子装置の製造方法 |
JP2002341269A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-27 | Sony Corp | 光変調素子とそれを用いた光学装置、および光変調素子の製造方法 |
JP2002341268A (ja) * | 2001-05-11 | 2002-11-27 | Sony Corp | 表示装置 |
EP1417528A2 (en) * | 2001-08-15 | 2004-05-12 | Silicon Light Machines | Blazed grating light valve |
EP1417528A4 (en) * | 2001-08-15 | 2005-08-03 | Silicon Light Machines Inc | LIGHT VALVE WITH GRILLE WITH BLAZE AREA |
JP2004144847A (ja) * | 2002-10-22 | 2004-05-20 | Sony Corp | ホログラフィック情報記録装置及びホログラフィック情報記録方法、並びにホログラフィック情報再生装置及びホログラフィック情報再生方法 |
JP2006068843A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sony Corp | 微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、光変調素子、並びにレーザディスプレイ |
JP2006068842A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Sony Corp | 微小電気機械素子、光学微小電気機械素子、光変調素子及びそれらの製造方法、並びにレーザディスプレイ |
JP2006093460A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-04-06 | Canon Inc | 光変調素子を利用したマスクレス露光装置、及び、光変調素子によるパターン生成性能の監視方法 |
JP2006119601A (ja) * | 2004-09-24 | 2006-05-11 | Canon Inc | 光変調素子及びそれを利用した光学装置 |
JP4546198B2 (ja) * | 2004-09-24 | 2010-09-15 | キヤノン株式会社 | 光変調素子を利用したマスクレス露光装置、及び、光変調素子によるパターン生成性能の監視方法 |
JP2006093487A (ja) * | 2004-09-27 | 2006-04-06 | Canon Inc | 露光装置及びデバイス製造方法 |
JP2006295175A (ja) * | 2005-04-08 | 2006-10-26 | Asml Netherlands Bv | コントラスト装置のブレーズ部を用いるリソグラフィ装置及び素子製造方法 |
WO2023181482A1 (ja) * | 2022-03-24 | 2023-09-28 | 株式会社Screenホールディングス | 可変光減衰器および光スイッチ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP3550861B2 (ja) | 2004-08-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100424548B1 (ko) | 출력효율제어장치와투사형디스플레이장치와적외선센서와비접촉온도계 | |
JP3550861B2 (ja) | 光偏向装置 | |
US6914711B2 (en) | Spatial light modulator with hidden comb actuator | |
JP3164824B2 (ja) | フラット回折格子光バルブ | |
US20060273284A1 (en) | Optical element and optical pickup | |
US7327508B2 (en) | Display device using light modulator and having improved numerical aperture of after-edge lens system | |
CN101248487A (zh) | 促动器、光头装置及光信息装置 | |
US6894836B2 (en) | Diffraction grating, method of making and method of using | |
WO2002003384A1 (fr) | Dispositif optique, dispositif optique a semi-conducteur et unite de traitement optique de l'information comprenant ces dispositifs | |
KR100832656B1 (ko) | 단일 조명계를 갖는 칼라 디스플레이 장치 | |
JP3290332B2 (ja) | 出射効率制御素子及びその製造方法、並びに該出射効率制御素子を備えた赤外線センサ及びその製造方法 | |
JPH10320811A (ja) | 効率制御回折格子、および効率制御回折格子を備えた光ピックアップ装置 | |
KR100815357B1 (ko) | 가상 단일 광원을 갖는 칼라 디스플레이 장치 | |
KR100832637B1 (ko) | 차수 분리 및 다중빔 방식의 광변조기를 이용한 프린팅 장치 | |
JPH1040570A (ja) | 光量変調素子及び光ピックアップ装置 | |
US5048936A (en) | Light beam deflector | |
JPH09243452A (ja) | 赤外線センサ | |
KR100832638B1 (ko) | 차수 분리형 광변조기를 이용한 프린팅 장치 | |
JP2004054245A (ja) | 静電気機械素子、光回折変調素子、及び画像表示装置 | |
KR100815354B1 (ko) | 공간 분리 필터를 이용한 칼라 디스플레이 장치 | |
JPH07302435A (ja) | ビーム3分割用反射型回折格子およびこれを用いた光ピックアップ | |
JPH0396927A (ja) | 光導波路型光偏向器 | |
JPH08124204A (ja) | 光ピックアップ装置 | |
JP2003084219A (ja) | 光変調装置及びこれを用いた電子写真装置 | |
KR20060062900A (ko) | 편광빔을 이용한 칼라 디스플레이 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040115 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040330 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040412 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |