JPH11160635A - 光学素子及びその製造方法並びにそれを用いた装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入射光の光量の制約が小さく、かつ、光照射
で生ずる構造体の発熱が生じても経時変化が少ない光学
素子を提供する。 【解決手段】 各薄膜１２の所定の有効領域の周辺部
は、各薄膜１２の前記有効領域が基板１１上に互いに間
隔をあけて重なるように、基板１１に対して支持部１３
を介して支持される。複数の薄膜１２は、全体として所
定の光学特性を示す。電極層１４が、複数の薄膜１２の
有効領域の下における基板１１上に形成される。電極層
１５が、最上位の薄膜１２に形成される。電極１４，１
５間に電圧を印加すると、電極１４，１５間に生ずる静
電気力によって各薄膜１２の有効領域が基板１１に引き
寄せられ、複数の薄膜１２の有効領域間の間隔が全て実
質的になくなり、複数の薄膜１２全体としての光学特性
が変化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光の反射特性や透
過特性等の光学特性を制御する光学素子及びその製造
法、並びに当該光学素子を用いた装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体製造技術を利用して、様々
な微小機械の研究開発が活発に行われている。面内に微
小なミクロサイズミラーを集積化した光学素子について
も研究の成果が活用されている。

【０００３】従来報告されている微小光学素子では、十
数μｍ角の金属ミラーを基板面上に多数個集積し、これ
らのミラーを基板上に設けた電極とミラー間の静電気力
により駆動してミラーの角度を変化させ、個々のミラー
による入射光の反射角度を制御する方式が用いられてい
る（例えば、Larry J.Hornbeck, Technical Diegestof
the 14th Sensor Symposium, 1996, pp297-304）。

【０００４】図８は、このような従来の微小光学素子の
概略断面構造を模式的に示す図である。基板１上に電極
層２ａ，２ｂが設けられ、該電極層２ａ，２ｂ上にトー
ションヒンジ３で支えられた可動ミラー部４が形成され
ている。該可動ミラー部４は、中央部がトーションヒン
ジにより支持された駆動電極膜５と、中央部が該駆動電
極膜５にポスト部６を介して連結された金属薄膜からな
る反射ミラー７とから構成されている。片側の電極層２
ａに電圧を印加すると、駆動電極膜５の電極層２ａ側部
分が基板１側に引き寄せられ、トーションヒンジ３を中
心にした回転力が発生し、反射ミラー部７が傾く。これ
により反射ミラー部７に入射した光の反射方向が制御さ
れる。この光学素子は、例えば、特定の反射方向に反射
した光のみをスクリーン上に投射することにより投射型
表示装置（projector）用の空間光変調素子（ライトバ
ルブ）として利用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た図８に示すような従来の光学素子では、金属薄膜から
なる反射ミラー７は中央部がポスト６で支持されている
のみであるので、光照射による発熱によって当該反射ミ
ラー７が反るなどの変形が一時的に生じ易いことから、
入射光の強度の制約が大きい。また、前述した図８に示
すような従来の光学素子では、金属薄膜からなる反射ミ
ラー７は中央部がポスト６で支持されているのみである
ので、入射光の強度がさほど大きくなくても、光照射に
よる反射ミラー７の発熱による応力が経時的に蓄積する
ことによって当該反射ミラー７が反るなどの変形が生じ
易く、経時的にも反射ミラー７が反るなどの変形が生じ
易い。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、入射光の光量の制約が小さく、かつ、光照射
で生ずる構造体の発熱が生じても経時変化が少ない光学
素子及びその製造方法並びに当該光学素子を用いた装置
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の第１の態様による光学素子は、基板と、各
々の所定の有効領域が前記基板上に互いに間隔をあけて
重なるように、各々の当該有効領域の周辺部が前記基板
に対して支持部を介して支持された複数の薄膜であっ
て、当該複数の薄膜の前記有効領域が全体として所定の
光学特性を示す複数の薄膜と、複数の電極層であって、
当該複数の電極層のうちの少なくとも２つの電極層の間
に電界を印加した場合にこれらの間に作用する静電気力
（吸引力であっても、斥力であってもよい）に応じて、
前記複数の薄膜の間の間隔のうちの少なくとも１つの間
隔が実質的になくなるかあるいは変化するように、前記
複数の薄膜のうちの少なくとも１つの薄膜を弾性変形さ
せて当該薄膜の前記有効領域を前記基板に対して変位さ
せる複数の電極層と、を備えたものである。

【０００８】この第１の態様によれば、前記複数の薄膜
の有効領域が互いに間隔をあけて重なっているので、公
知の光学多層膜と同様に、間隔の部分も含めてこれらが
全体として所定の光学特性を示す。そして、前記複数の
電極層のうちの少なくとも２つの電極層間に電界を印加
すると、これらの間に作用する静電気力に応じて、前記
複数の薄膜のうちの少なくとも１つの薄膜が弾性変形し
て当該薄膜の前記有効領域が前記基板に対して変位し、
前記複数の薄膜の間の間隔のうちの少なくとも１つの間
隔が実質的になくなるかあるいは変化する。このため、
電界の印加（すなわち、電極層に対する電圧又は電位の
印加）により、その大きさに応じて前記複数の薄膜全体
の光学特性が変化することになる。

【０００９】このように、前記第１の態様によれば、光
学多層膜の原理と静電気力による薄膜の変位とが巧みに
融合されて、前記複数の電極層に対する電圧又は電位の
印加の制御によって、得られる光学特性を制御すること
ができるのである。

【００１０】前記光学特性としては、光学多層膜におい
て知られているように、前記複数の薄膜の数や屈折率や
厚さや間隔等を適宜定めることにより、目的に応じた種
々の光学特性を設定しておくことができ、例えば、所定
波長領域の入射光に対する透過特性（又は反射特性）を
挙げることができる。なお、個々の薄膜は、単一の材料
による単一層でもよいが、複数の材料による複数の層か
らなるものでもよい。

【００１１】また、前記光学特性の制御は、単に２つの
状態（例えば、透過状態と反射状態）を切り替えるのみ
でなく、前記複数の電極層の数や配置や印加電圧又は印
加電位の大きさや電圧を印加する電極層の選択などを適
宜設定することにより、３段階以上の制御や連続的な制
御（例えば、透過率の段階的な制御や連続的な制御）も
可能である。

【００１２】そして、前記第１の態様では、前記複数の
薄膜の有効領域の周辺部が支持部により支持されていれ
ばよく、必ずしも当該有効領域の周辺部の全体が支持さ
れている必要はなく、例えば、当該有効領域の周辺部に
おける対向する一対の辺の部分のみが支持されていても
よい。前記第１の態様では、前記複数の薄膜の有効領域
の周辺部が支持されているので、入射光の強度が高くそ
の光照射による当該薄膜の発熱が比較的大きくても、当
該薄膜が反るなどの変形が生じ難いことから、入射光の
強度にさほど制約がない。また、前記第１の態様では、
前記複数の薄膜の有効領域の周辺部が支持されているの
で、光照射による当該薄膜の発熱による応力が経時的に
蓄積しても当該薄膜が反るなどの変形が生じ難く、経時
的にも当該薄膜が反るなどの変形が生じ難い。

【００１３】本発明の第２の態様による光学素子は、前
記第１の態様による光学素子において、前記複数の薄膜
の間隔が空気層を形成するものである。

【００１４】この第２の態様では、薄膜の間隔が空気層
を形成しているので、素子構造が簡単となり安価とな
る。もっとも、前記第１の態様では、例えば、当該光学
素子を所定容器に収容して、真空中や所定屈折率の液体
中に配置するなどによって、前記薄膜の間隔が真空層や
液体層を形成するようにしてもよい。

【００１５】本発明の第３の態様による光学素子は、前
記第１又は第２の態様による光学素子において、前記複
数の電極層のうちの少なくとも１つの電極層が前記複数
の薄膜の前記有効領域の下における前記基板上に形成さ
れ、前記複数の電極層のうちの他の少なくとも１つの電
極層が前記複数の薄膜の前記有効領域のうちの前記基板
から最も遠い位置に位置する薄膜の前記有効領域に形成
されたものである。

【００１６】この第３の態様は、前記第１及び第２の態
様における複数の電極層の配置例である。この第３の態
様では、例えば、基板上に形成された電極層と最も遠い
薄膜の有効領域に形成された電極層との間に比較的大き
い電界を印加すると、最も遠い薄膜の有効領域が基板に
引きつけられ、これにより他の薄膜の有効領域も基板に
引き寄せられ、前記複数の薄膜の有効領域間の間隔が全
て実質的になくなり、複数の薄膜の有効領域を全体とし
て光学的に単一膜として機能させることができる。した
がって、２つの電極層を配置するだけで、最も大きい光
学特性の変化を得ることができ、好ましい。

【００１７】もっとも、前記第１及び第２の態様では、
複数の電極層の配置はこの第３の態様のような例に限定
されるものではなく、例えば、前記複数の薄膜の前記有
効領域の下における前記基板上に電極層を形成するとと
もに前記複数の薄膜のうちの任意の１つ以上の薄膜（全
部の薄膜でもよい）の有効領域にそれぞれ電極層を形成
してもよいし、基板上には電極層を形成せずに前記複数
の薄膜のうちの任意の２つ以上の薄膜（全部の薄膜でも
よい）の有効領域にそれぞれ電極層を形成してもよい。

【００１８】なお、この第３の態様のように基板上に電
極層を形成した場合には、最も基板に近い位置に位置す
る薄膜は、当該電極層と間隔をあけることなく当該電極
層上に直接形成してもよい。

【００１９】本発明の第４の態様による光学素子は、前
記第１乃至第３のいずれかの態様による光学素子におい
て、前記複数の薄膜の前記有効領域が引っ張り応力を有
しているものである。

【００２０】この第４の態様によれば、前記複数の薄膜
の前記有効領域が引っ張り応力を有しているので、薄膜
の有効領域が静電気力により変位した後に当該静電気力
がなくなった場合において、当該有効領域が元の位置に
自動的に復帰し易くなり、好ましい。もっとも、前記第
１乃至第３の態様では、前記複数の薄膜の有効領域は必
ずしも引っ張り応力を有していなくてもよい。

【００２１】本発明の第５の態様による光学素子は、前
記第１乃至第４のいずれかの態様による光学素子におい
て、前記複数の薄膜の各々が窒化珪素膜であるものであ
る。

【００２２】この第５の態様は前記複数の薄膜の例を挙
げたものであるが、前記第１乃至第４の態様では、前記
複数の薄膜の材料は窒化珪素に限定されるものではな
い。

【００２３】本発明の第６の態様による光学素子は、前
記第１乃至第６のいずれかの態様による光学素子におい
て、前記基板が所定の光に対して透光性を有するもので
ある。

【００２４】前記複数の薄膜を透過した光を利用する場
合などには、この第６の態様のように、基板が、例えば
ガラスなどの当該光に対して透光性を有するものを用い
ればよい。もっとも、例えば、前記複数の薄膜により反
射された光を利用する場合などには、基板は透光性を有
していなくてもよい。

【００２５】本発明の第７の態様による光学素子は、前
記第１乃至第６のいずれかの態様による光学素子におい
て、前記複数の薄膜の前記有効領域及び前記複数の電極
層を１つの単位素子として、当該単位素子が前記基板に
対して１次元状又は２次元状に配置されたものである。

【００２６】前記第１乃至第６の態様では１つの単位素
子のみを有していてもよいが、この第７の態様のように
複数の単位素子が１次元又は２次元状に配置しておけ
ば、１次元又は２次元の空間光変調素子を得ることがで
きる。

【００２７】本発明の第８の態様による光学素子の製造
方法は、前記第１乃至第７のいずれかの態様による光学
素子を製造する製造方法であって、前記基板上に、前記
複数の電極層、前記間隔を形成すべき複数の犠牲層及び
前記複数の薄膜からなる積層体を形成する段階と、前記
支持部を形成する段階と、前記複数の犠牲層を除去する
段階と、を備えたものである。

【００２８】この第８の態様は前記第１乃至第７の態様
による光学素子の製造方法の一例であるが、この第８の
態様による製造方法を採用すれば、半導体製造技術を利
用して当該光学素子を製造することができ、バッチ生産
が可能なため、低価格な光学素子を提供することが可能
となる。

【００２９】本発明の第９の態様による投射型表示装置
は、少なくとも１つの空間光変調素子を備え、該少なく
とも１つの空間光変調素子により変調された光を投射す
る投射型表示装置において、前記少なくとも１つの空間
光変調素子が前記第７の態様による光学素子であるもの
である。

【００３０】本発明の第１０の態様によるレーザプリン
タ装置は、光変調器で変調したレーザ光を感光ドラムに
照射するレーザプリンタ装置において、前記光変調器が
前記第７の態様による光学素子であるものである。

【００３１】前記第９及び第１０の態様は、前記第７の
態様による光学素子の応用装置の例を示すものである
が、前記第７の態様による光学素子は他の種々の装置に
おいて利用することができることは言うまでもない。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明による光学素子及び
その製造方法並びにそれを用いた装置について、図面を
参照して説明する。

【００３３】まず、本発明の一実施の形態による光学素
子の概略構成とその原理について、図１を参照して説明
する。

【００３４】図１は本実施の形態による光学素子の動作
原理を模式的に示す概略断面図であり、図１（ａ）は非
駆動時の状態を示し、図１（ｂ）は駆動時の状態を示し
ている。

【００３５】本実施の形態による光学素子は、図１に示
すように、ガラス等からなる使用する光（所定の波長の
光）に対して透光性を有する基板１１と、複数の薄膜１
２と、支持部１３と、複数の電極層１４，１５と、を備
えている。

【００３６】前記各薄膜１２の所定の有効領域の周辺部
は、図１（ａ）に示すように、各薄膜１２の前記有効領
域が基板１１上に互いに間隔をあけて重なるように、基
板１１に対して支持部１３を介して支持されている。本
実施の形態では、前記有効領域は矩形領域とされ、その
周辺部の全体が支持部１３により支持されている。もっ
とも、有効領域の形状は矩形に限定されるものではない
し、また、前記有効領域の周辺部の全体を支持せずに、
例えば、前記有効領域の周辺部における対向する一対の
辺の部分のみを支持してもよい。また、本実施の形態で
は、薄膜１２間の間隔は空気層を形成しているが、当該
光学素子を所定容器に収容して、真空中や所定屈折率の
液体中に配置するなどによって、薄膜１２間の間隔が真
空層や液体層を形成するようにしてもよい。さらに、本
実施の形態では、各薄膜１２の有効領域は、引っ張り応
力を有するように、支持部１３により支持されている。
もっとも、本発明では、必ずしも各薄膜１２の有効領域
が引っ張り応力を有している必要はない。

【００３７】前記複数の薄膜１２は、光学多層膜におい
て知られているように、前記空気層も含めて全体として
所定の光学特性を示すように、用いる光の波長やその入
射角度に応じて、材料、厚さ、数、間隔、周期等が定め
られている。本実施の形態では、複数の薄膜１２が全体
として、基板１１の裏面から入射した光を反射させる特
性を示すように、設定されている。

【００３８】前記複数の電極層１４，１５は、当該複数
の電極層１４，１５のうちの少なくとも２つの電極層の
間に電界を印加した場合にこれらの間に作用する静電気
力に応じて、前記複数の薄膜１２の間の間隔のうちの少
なくとも１つの間隔が実質的になくなるかあるいは変化
するよう、前記複数の薄膜のうちの少なくとも１つの薄
膜１２を弾性変形させて当該薄膜１２の前記有効領域を
前記基板１１に対して変位させるように、配置されてい
る。具体的には、本実施の形態では、複数の電極層とし
て２つの電極層１４，１５のみを備えており、電極層１
４は複数の薄膜１２の有効領域の下における基板１１上
に形成され、電極層１５は最上位の薄膜１２（基板１１
から最も遠い位置に位置する薄膜１２）に形成されてい
る。もっとも、本発明では、複数の電極層の数や配置は
本実施の形態のような例に限定されるものではなく、例
えば、基板１１上に形成された電極層１４をそのまま残
すとともに複数の薄膜１２のうちの任意の１つ以上の薄
膜１２（全部の薄膜１２でもよい）の有効領域にそれぞ
れ電極層を形成してもよいし、基板１１上には電極層を
形成せずに複数の薄膜１２のうちの任意の２つ以上の薄
膜１２（全部の薄膜１２でもよい）の有効領域にそれぞ
れ電極層を形成してもよい。

【００３９】なお、前記電極層１４，１５は、それぞれ
適宜複数に分割しておいてもよい。また、本実施の形態
では、最下位の薄膜１２（基板１１に最も近い位置に位
置する薄膜１２）と電極層１４との間に間隔があけられ
ているが、最下位の薄膜１２は電極層１４上に直接形成
してもよい。

【００４０】また、本実施の形態では、電極層１４，１
５として、用いる光に対して透光性を有するものが用い
られている。具体的には、例えば、電極層１４としてＩ
ＴＯ膜を用い、電極層１５として厚さの十分に薄い金属
膜（金属膜であっても厚さが十分に薄ければ、例えば可
視光に対して透光性を有する）を用いることができる。
もっとも、本発明では、電極層１４，１５のうちのいず
れか一方が、用いる光に対して透光性を有していればよ
い。例えば、電極層１５のみが透光性を有し電極層１４
が透光性を有していない場合、図１に示す場合と逆に基
板１１の上側から入射光を入射させ、複数の薄膜１２を
透過した光は吸収されるように電極層１５上に吸収膜を
形成し、複数の薄膜１２により反射された光を用いるよ
うにすればよい。このような場合、基板１１は用いる光
に対して透光性を有している必要はないことは勿論であ
る。

【００４１】本実施の形態によれば、電極１４，１５間
に電圧を印加するかあるいは電極１４，１５にそれぞれ
所定電位を印加しない場合（すなわち、非駆動時）に
は、前述したように、各薄膜１２が互いに間隔をあけた
状態となって、基板１１の裏面から入射した光は当該複
数の薄膜１２によって反射されることとなり、当該複数
の薄膜１２がそれらの間の空気層も含めて全体として反
射膜として機能することとなる。

【００４２】一方、電極１４，１５間に引力の静電気力
が生ずる電界が発生するように電極１４，１５間に比較
的高い電圧を印加すると、図１（ｂ）に示すように、発
生した静電気力によって最上位の薄膜１２の有効領域が
基板１１に引きつけられ、これにより他の薄膜１２も基
板１１に引き寄せられ、複数の薄膜１２の有効領域間の
間隔が全て実質的になくなり、複数の薄膜１２の有効領
域を全体として光学的に単一膜として機能し、入射光の
多くが複数の薄膜１２を透過することとなる。この際、
図１（ｂ）に示すように、当該有効領域の周辺部分が弾
性変形し、その内側部分は略々平行に変位することとな
る。

【００４３】そして、電極１４，１５間の電圧をオフに
すると、前記静電気力がなくなるので、各薄膜１２は自
身の弾性により図１（ａ）に示す状態に戻る。この過程
において、電極１４，１５にそれぞれ同じ電位を印加し
て、電極１４，１５間に斥力の静電気力を発生させ、図
１（ａ）に状態への復帰を促進するようにしてもよい。

【００４４】以上のような動作によって、本実施の形態
による光学素子は、電極１４，１５間の電圧のオン・オ
フにより入射光の透過と反射とを制御することができ
る。

【００４５】以上説明した動作例では、透過と反射の２
つの状態を切り替えているが、電極層１４，１５間の電
圧の大きさを適宜設定することにより、透過率（又は反
射率）を３段階以上に制御したり連続的に制御したりす
ることもできる。

【００４６】なお、前述した動作例では、電極１４，１
５間に電圧を印加して両者間に吸引力の静電気力を与え
て光学特性を変化させる例であったが、本実施の形態で
は、複数の電極に同じ電位をそれぞれ与えてそれらの間
に斥力の静電気力を与えて光学特性を変化させてもよい
ことは、言うまでもない。

【００４７】そして、本実施の形態では、複数の薄膜１
２の有効領域の周辺部が支持されているので、入射光の
強度が高くその光照射による当該薄膜１２の発熱が比較
的大きくても、当該薄膜１２が反るなどの変形が生じ難
いことから、入射光の強度にさほど制約がない。また、
本実施の形態では、複数の薄膜１２の有効領域の周辺部
が支持されているので、光照射による当該薄膜１２の発
熱による応力（通常は、引っ張り応力）が経時的に蓄積
しても当該薄膜１２が反るなどの変形が生じ難く、経時
的にも当該薄膜１２が反るなどの変形が生じ難い。

【００４８】ここで、本実施の形態において、基板１１
としてガラス基板を用い、前記複数の薄膜１２として基
板１１上に１００ｎｍの厚さで２００ｎｍピッチで２０
層形成した窒化珪素薄膜を用いた場合に得られる、当該
光学素子の光学特性を図２に示す。図２は、電極１４，
１５間に電圧を印加しない場合（非駆動時）と５Ｖの電
圧を印加した場合（駆動時）に関して、入射光の波長は
６１２ｎｍで、基板１１と平行状態（入射角度９０度）
から垂直入射（入射角度０度）までの角度における、当
該光学素子の透過率を示したものである。この図２から
明らかなように、約５０度付近の入射角度において、非
駆動時には透過率がほぼ０％であるとともに、駆動時に
は透過率がほぼ約８０％となり、反射と透過との間のス
イッチング動作が行われることがわかる。

【００４９】ところで、複数の薄膜１２の有効領域及び
電極層１４，１５を１つの単位素子として、基板１１上
に１つの単位素子のみを配置してもよいし、図１には示
していないが、基板１１上に複数の単位素子を配置して
もよい。複数の単位素子を配置する場合には、１次元状
に配置するのみでもよいし、２次元状に配置してもよ
い。

【００５０】次に、本実施の形態による光学素子の製造
方法の一例について、図３乃至図５を参照して説明す
る。

【００５１】図３は本実施の形態による光学素子の製造
工程を示す概略図、図４は図３に示す工程に引き続く工
程を示す概略図、図５はこの製造方法により得られる本
実施の形態による光学素子の具体的な構造を示す概略図
である。図３（ａ）〜（ｂ）、図４（ａ）〜（ｃ）及び
図５（ｂ）（ｃ）は概略断面図である。図３（ｄ）及び
図５（ａ）は平面図である。図３（ｃ）及び図３（ｄ）
は同一工程を示している。図５（ｂ）は図５（ａ）中の
Ｘ１−Ｘ１線に沿った断面を示し、図５（ｃ）は図５
（ａ）中のＸ２−Ｘ２線に沿った断面を示している。図
３（ａ）〜（ｃ）及び図４（ａ）〜（ｃ）は、図５
（ｂ）に示す断面に対応する断面を示している。なお、
図１は概念図であったため、図面上、図５とは必ずしも
一致していない。

【００５２】本例による製造方法は、複数の単位素子を
２次元状に配置した光学素子の製造方法の例であるが、
単一の単位素子のみを有する光学素子や複数の単位素子
を１次元状に配置した光学素子も同様の方法で製造する
ことができることは、言うまでもない。

【００５３】まず、直径３インチのガラス基板２１（図
１中の基板１１に相当）上に、単位素子の配置に合わせ
て、複数の透明電極層２４（図１中の電極層１４に相
当）をパターニングする（図３（ａ））。

【００５４】次に、図３（ａ）に示す状態の基板上に、
犠牲層としての厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜２３を成膜
した後、更に厚さ１００ｎｍの引っ張り応力を有する窒
化珪素膜２２（図１中の薄膜１２に相当）をスパッタリ
ング法により成膜する。この成膜の際の温度条件等を適
宜設定することにより、窒化珪素膜２２に引っ張り応力
を付与することができる。そして、この酸化珪素膜２３
と窒化珪素膜２４とを一つのペアとして、２０ペアの多
層膜の積層体を成膜する（図３（ｂ））。ただし、最上
層の窒化珪素膜２４の厚さは、後述する窒化珪素膜２５
の厚さと合わせて２００ｎｍとなるようにする。

【００５５】その後、ドライエッチング法により、単位
素子の配置に合わせて前記多層膜の積層体に格子状の溝
２６を形成し、当該積層体を例えば２０μｍ角の複数の
積層体に分割する（図３（ｃ）（ｄ））。

【００５６】次いで、図３（ｃ）（ｄ）に示す状態の基
板上に、再び窒化珪素膜２５をスパッタリング法により
成膜する（図４（ｂ））。図４（ｂ）から明らかなよう
に、溝２６内に成膜された窒化珪素膜２５の部分が図１
中の支持部１３に相当する。また、最上層の窒化珪素膜
２２上に成膜された窒化珪素膜２５の部分が、当該最上
層の窒化珪素膜２２と共に、図１中の最上位の薄膜１２
に相当する。

【００５７】次に、図４（ａ）に示す状態の基板上に厚
さ５ｎｍの金等の金属膜２７（図１中の電極層１５に相
当）を成膜する（図４（ｂ））。

【００５８】その後、図４（ｂ）に示す状態の基板に対
し、個々の多層膜の積層体の面内の任意の位置に、犠牲
層としての酸化珪素膜２３を溶出するための直径１μｍ
の孔２８をドライエッチング法により形成する（図４
（ｃ））。

【００５９】最後に、図４（ｃ）に示す状態の基板をフ
ッ化水素酸水溶液に浸漬して、犠牲層としての酸化珪素
膜２３を溶出して除去する。これにより図４（ａ）〜
（ｃ）に示す光学素子、すなわち、前述した実施の形態
による光学素子が完成する。なお、図４（ｂ）（ｃ）に
おいて、酸化珪素膜２３が存在していた部分２９（最下
部のものを除く）が図１中の薄膜１２間の間隔に相当す
る。

【００６０】以上説明した製造方法は、半導体製造技術
を利用してものであり、バッチ生産が可能なため、低価
格な光学素子を提供することが可能となる。

【００６１】次に、本発明の一実施の形態による投射型
表示装置について、図６を参照して説明する。図６は、
本実施の形態による投射型表示装置を示す概略構成図で
ある。

【００６２】本実施の形態による投射型表示装置は、空
間光変調素子を備え、空間光変調素子により変調された
光をスクリーン３６上に投射する投射型表示装置におい
て、前記空間光変調素子として前述した図１及び図５に
示す光学素子（図６では、符号３４を付してある）を用
いたものである。

【００６３】この投射型表示装置では、白色光源３１か
ら出た発散光は、コリメートレンズ３２により平行光さ
れる。この平行光は、赤色フィルター３３を通過し、単
色平行光となる。この光は、空間光変調素子としての図
１及び図５に示す光学素子３４に入射され、変調され
る。本実施の形態では、例えば、この光学素子３４とし
て、単位素子が２５６×２５６個配置されたものを用い
る。各単位素子の光学特性として図２に示す特性を有す
るものを用いることができ、この場合、当該光学素子３
４は、入射角度が約５０度となるように光軸に対して傾
けて配置される（図６では、便宜上、光軸に対して垂直
に配置されているように示している）。空間光変調素子
としての光学素子３４の各単位素子の駆動・非駆動（す
なわち、入射光の透過光のオンオフ）は、映像信号に応
答して駆動制御部３７から与えられる制御信号により、
それぞれ独立して制御される。これにより、光学素子３
４に入射した単色平行光は変調される。光学素子３４を
透過した変調光は、投射レンズ３５により拡大されてス
クリーン３６に投射され、映像信号に応じた画像がスク
リーン３６上に映し出される。

【００６４】なお、本実施の形態では、光学素子３４の
透過光を変調光として用いるように構成されているが、
逆に反射光を変調光として用いるように構成してもよ
い。また、例えば、更にブルー用、グリーン用の光学系
を用意し、各色の像を予め合成して又は別々に同一スク
リーン上に投影することにより、カラーの画像をスクリ
ーン上に映し出すことも可能である。

【００６５】次に、本発明の一実施の形態によるレーザ
プリンタ装置について、図７を参照して説明する。図７
は、本実施の形態によるレーザプリンタ装置を示す概略
構成図である。

【００６６】本実施の形態によるレーザプリンタ装置
は、レーザ光を光変調器で変調したレーザ光を感光ドラ
ム４５に照射するレーザプリンタ装置において、前記光
変調器として前述した図１及び図５に示す光学素子（図
７では、符号４４を付してある）を用いたものである。

【００６７】このレーザプリンタ装置は、レーザ光源４
１から出た発散光であるレーザ光がコリメートレンズ４
２により帯状の平行光（断面線状の平行光）とされ、反
射ミラー４３を介して光学素子４４に入射される。本実
施の形態では、例えば、この光学素子４４として、単位
素子が１次元状に１００００個配置されたものを用い
る。各単位素子の光学特性として図２に示す特性を有す
るものを用いることができ、この場合、当該光学素子４
４は、入射角度が約５０度となるように光軸に対して傾
けて配置される（図７では、便宜上、光軸に対して垂直
に配置されているように示している）。光変調素子とし
ての光学素子４４の各単位素子の駆動・非駆動（すなわ
ち、入射光の透過光のオンオフ）は、印刷画像信号に応
答して駆動制御部４６から与えられる制御信号により、
それぞれ独立して制御される。これにより、光学素子４
４に入射した帯状の平行光は変調される。光学素子４４
を透過した変調光は、感光ドラム４５に照射される。そ
の後、図面には示していないが、感光ドラム４５に形成
された電位像に応じたトナーが紙に転写されて定着され
る。

【００６８】なお、本実施の形態においても、光学素子
４４の透過光を変調光として用いるように構成されてい
るが、逆に反射光を変調光として用いるように構成して
もよい。

【００６９】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。

【００７０】例えば、本発明による光学素子は、投射型
表示装置やレーザプリンタ装置のみならず、他の種々の
装置において用いることができる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
入射光の光量の制約が小さく、かつ、光照射で生ずる構
造体の発熱が生じても経時変化が少ない光学素子及びそ
の製造方法並びに当該光学素子を用いた装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による光学素子の動作原
理を模式的に示す概略断面図である。

【図２】図１に示す光学素子の光学特性の一例を示す図
である。

【図３】図１に示す光学素子の製造工程を示す概略図で
ある。

【図４】図３に示す工程に引き続く工程を示す概略図で
ある。

【図５】図３及び図４に示す製造方法により得られる図
１に示す光学素子の具体的な構造の例を示す概略図であ
る。

【図６】本発明の一実施の形態による投射型表示装置を
示す概略構成図である。

【図７】本発明の一実施の形態によるレーザプリンタ装
置を示す概略構成図である。

【図８】従来の光学素子の概略断面構造を模式的に示す
図である。

【符号の説明】

１１ 基板 １２ 薄膜 １３ 支持部 １４，１５ 電極層 ３４，４４ 光学素子 ４５ 感光ドラム

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、 各々の所定の有効領域が前記基板上に互いに間隔をあけ
   て重なるように、各々の当該有効領域の周辺部が前記基
   板に対して支持部を介して支持された複数の薄膜であっ
   て、当該複数の薄膜の前記有効領域が全体として所定の
   光学特性を示す複数の薄膜と、 複数の電極層であって、当該複数の電極層のうちの少な
   くとも２つの電極層の間に電界を印加した場合にこれら
   の間に作用する静電気力に応じて、前記複数の薄膜の間
   の間隔のうちの少なくとも１つの間隔が実質的になくな
   るかあるいは変化するように、前記複数の薄膜のうちの
   少なくとも１つの薄膜を弾性変形させて当該薄膜の前記
   有効領域を前記基板に対して変位させる複数の電極層
   と、 を備えたことを特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 前記複数の薄膜の間隔が空気層を形成す
   ることを特徴とする請求項１記載の光学素子。
3. 【請求項３】 前記複数の電極層のうちの少なくとも１
   つの電極層が前記複数の薄膜の前記有効領域の下におけ
   る前記基板上に形成され、前記複数の電極層のうちの他
   の少なくとも１つの電極層が前記複数の薄膜の前記有効
   領域のうちの前記基板から最も遠い位置に位置する薄膜
   の前記有効領域に形成されたことを特徴とする請求項１
   又は２記載の光学素子。
4. 【請求項４】 前記複数の薄膜の前記有効領域が引っ張
   り応力を有していることを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれかに記載の光学素子。
5. 【請求項５】 前記複数の薄膜の各々が窒化珪素膜であ
   ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の
   光学素子。
6. 【請求項６】 前記基板が所定の光に対して透光性を有
   することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
   の光学素子。
7. 【請求項７】 前記複数の薄膜の前記有効領域及び前記
   複数の電極層を１つの単位素子として、当該単位素子が
   前記基板に対して１次元状又は２次元状に配置されたこ
   とを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の光学
   素子。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれかに記載の光学
   素子を製造する製造方法であって、 前記基板上に、前記複数の電極層、前記間隔を形成すべ
   き複数の犠牲層及び前記複数の薄膜からなる積層体を形
   成する段階と、 前記支持部を形成する段階と、 前記複数の犠牲層を除去する段階と、 を備えたことを特徴とする光学素子の製造方法。
9. 【請求項９】 少なくとも１つの空間光変調素子を備
   え、該少なくとも１つの空間光変調素子により変調され
   た光を投射する投射型表示装置において、前記少なくと
   も１つの空間光変調素子が請求項７記載の光学素子であ
   ることを特徴とする投射型表示装置。
10. 【請求項１０】 光変調器で変調したレーザ光を感光ド
    ラムに照射するレーザプリンタ装置において、前記光変
    調器が請求項７記載の光学素子であることを特徴とする
    レーザプリンタ装置。