(57)【要約】【課題】振動又は移動する可動部を有する電気機械素子において熱雑音の影響を抑制する。【解決手段】振動又は移動が可能な可動部４２を有して成る電気機械素子であって、可動部４２の熱を排熱する温度制御部６０を設ける。温度制御部６０として例えば冷却部４５、熱線反射部４３、黒体輻射部４１、中空構造５０Ｓを有する断熱構造部５０を設ける。【選択図】図２
2008032560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動又は移動が可能な可動部を有して成る電気機械素子であって、
前記可動部の熱を排熱又は温度制御する温度制御部が設けられて成る
ことを特徴とする電気機械素子。
【請求項２】
前記温度制御部として冷却部を有することを特徴とする請求項１記載の電気機械素子。
【請求項３】
前記冷却部が、前記可動部の可動方向に対して略垂直な方向に関して前記可動部に対向して局部的に設けられて成ることを特徴とする請求項２記載の電気機械素子。
【請求項４】
前記冷却部と対向して、黒体部が設けられて成ることを特徴とする請求項２記載の電気機械素子。
【請求項５】
前記温度制御部として熱線反射部を有することを特徴とする請求項１記載の電気機械素子。
【請求項６】
前記温度制御部として断熱構造部を有することを特徴とする請求項１記載の電気機械素子。
【請求項７】
前記断熱構造部は、前記可動部を含む積層構造物に中空構造が形成されて構成されることを特徴とする請求項６記載の電気機械素子。
【請求項８】
前記中空構造が真空状態とされることを特徴とする請求項７記載の電気機械素子。
【請求項９】
振動又は移動が可能な可動部を有して成り、前記可動部の変位を電気的に検出するセンサ装置であって、
前記可動部の熱を排熱又は温度制御する温度制御部が設けられて成る
ことを特徴とするセンサ素子。
【請求項１０】
前記可動部の変位から加速度が検出されることを特徴とする請求項８記載のセンサ素子。
【請求項１１】
振動又は移動が可能な可動部を有して成る電気機械素子を有して成り、前記可動部の動作により光変調がなされる光変調装置であって、
前記可動部の熱を排熱又は温度制御する温度制御部が設けられて成る
ことを特徴とする光変調装置。
【請求項１２】
光源からの光が光変調装置を備える変調光学部により変調されて画像が表示される画像表示装置において、
前記光変調装置は、振動又は移動が可能な可動部を有して成る電気機械素子より成り、
前記電気機械素子に、前記可動部の熱を排熱又は温度制御する温度制御部が設けられて成る
ことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動子等の可動部を有する電気機械素子とこれを用いたセンサ素子、光変調装置及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板上の微細化製造技術の進展に伴い、電気機械素子、いわゆるマイクロマシン（超小型電気的・機械的複合体：Micro Electro Mechanical Systems、ＭＥＭＳ）や、このＭＥＭＳを組み込んだ小型機器等が注目されている。ＭＥＭＳは、振動子や回転子等の可動部と、その可動部の駆動を制御する半導体集積回路等とを、電気的・機械的に結合させた素子である。そして可動部が素子の一部に組み込まれており、その可動部の駆動を電磁力や電極間のクーロン引力等を応用して電気的に行うようにしている。
【０００３】
このようなＭＥＭＳのうち、特に半導体プロセスを用いて形成されたものは、デバイスの占有面積が小さいこと、他の半導体デバイスとのインテグレーション（統合）が可能であること等の利点を有する。このため、ＭＥＭＳは小型のセンサやディスプレー用デバイスを実現する上で注目されている（例えば非特許文献１参照。）。
【０００４】
【非特許文献１】G. J. Stein, “Some Recent Development in Acceleration Sensors”, Measurement Science Review, Measurement of Physical Quantities, Volume 1, No.1, 2001, pp183-186
【非特許文献２】Ville Kaajakari, “Noise in microelectromechanical systems”, [online], [平成18年7月7日検索], <URL： http://www.kaajakari.net/%7Eville/research/tutorials/mech_noise_tutorial.pdf＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したようなＭＥＭＳは構造が小型であるため、空気などの周辺雰囲気からの分子衝突などによるわずかなエネルギーの授受により、ＭＥＭＳを構成する機械構造が振動し、熱雑音となってしまうという問題がある。特に、小型化が進んでＭＥＭＳの精度や感度等の特性を高めていくと、この熱雑音によって例えばセンサの測定信号や、或いは変調装置として用いる場合は変調特性に無視できない影響を与える恐れがある。
【０００６】
例えばＭＥＭＳ型の加速度センサにおける熱雑音については、
＜ａｎ＞＝√｛（４×ｋ×Ｔ×ω０）／（ｍ×Ｑ）｝    ・・・（１）
と表される（例えば非特許文献２参照）。ここで、＜ａｎ＞は熱雑音の平均二乗根、ｋは可動部が振動子である場合のばね定数、Ｔは絶対温度、ω０はセンサの固有振動数である。
典型的なＭＥＭＳ加速度センサにおいては、この熱雑音は１ｍＧ／√Ｈｚ程度となる。これは、例えば振動スペクトルを１Ｈｚ分解能でとると１ｍＧの熱雑音がのるという意味である。つまり、更に信号強度を得るため、或いは周波数帯域を確保するため例えば１０ｋＨｚの帯域を確保した場合は１００ｍＧの熱雑音がのることとなる。
一般的なＭＥＭＳ加速度センサの測定可能レンジは現状では２Ｇ程度であり、１００ｍＧの熱雑音はこの５％となり、測定の種類によっては無視できない量となる恐れがある。
【０００７】
一方、ディスプレーや信号装置等で用いる光変調装置として、回折格子型のＭＥＭＳが利用されている。この回折格子型のＭＥＭＳにおいては、常温での熱雑音は２２ｐｍ程度である。これは回折効率１％出力の時に、その０．６％程度の熱雑音が発生することとなる。例えばこの回折格子型のＭＥＭＳをディスプレーの画像信号の変調装置として用いる場合は、回折効率が１％程度の暗い画面においては、その０．６％の光の揺らぎが発生することに相当する。また回折格子型のＭＥＭＳを光変調器として通信に用いた場合、例えば回折効率１５％時に０．２％程度の揺らぎが発生することになり、通信のエラーレートに悪影響を及ぼす恐れがある。
【０００８】
以上の問題に鑑みて、本発明は、振動や移動を伴う可動部を有する電気機械素子において問題となる熱雑音の影響を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、振動又は移動が可能な可動部を有して成る電気機械素子であって、可動部の熱を排熱又は温度制御する温度制御部を設ける構成とする。
本発明は、上述の電気機械素子において、温度制御部として冷却部を有する構成とする。
【００１０】
また、本発明は、振動又は移動が可能な可動部を有して成り、可動部の変位を電気的に検出するセンサ素子であって、可動部の熱を排熱又は温度制御する温度制御部を設ける構成とする。
【００１１】
更に、本発明は、振動又は移動が可能な可動部を有して成る電気機械素子を有して成り、可動部の動作により光変調がなされる光変調装置であって、可動部の熱を排熱又は温度制御する温度制御部を設ける構成とする。
【００１２】
更にまた、本発明は、光源からの光が光変調装置を備える変調光学部により変調されて画像が表示される画像表示装置において、光変調装置は、振動又は移動が可能な可動部を有して成る電気機械素子より成り、この電気機械素子に、可動部の熱を排熱又は温度制御する温度制御部が設けられて成る構成とする。
【００１３】
上述したように、本発明の電気機械素子は、振動又は移動が可能な可動部の熱を排熱又は温度制御する温度制御部、例えば冷却部を設ける構成とするものである。ここで振動又は移動が可能な可動部としては、振動体や回転体など、また振動や回転等の周期運動に限らず各種の移動態様とされる移動体を含むものである。本発明においては、このように温度制御部を設けることによって、可動部の温度を周辺温度より低くすることができ、これにより熱雑音の強度を下げ、熱雑音の影響を抑制することができる。
また、本発明のセンサ素子、光変調装置及び画像表示装置においては、上述の本発明構成の電気機械素子を用いることから、同様に可動部の温度を周辺温度より低くすることができて、熱雑音の影響を抑制することができ、センサ素子の出力や光変調装置の変調度の揺らぎを抑制し、また、画像表示装置の表示レベルの揺らぎを抑制することができ、それぞれ特性の劣化を抑制することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の電気機械素子によれば、熱雑音の影響を抑制することができる。
また、本発明のセンサ素子、光変調装置及び画像表示装置によれば、熱雑音の影響による特性の劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
図１は、本発明による電気機械素子を用いたセンサ素子の一実施形態例の概略斜視構成図である。この例においては、可動部として振動体を有して成り、この振動体より成る可動部と電極との間の電圧変化を検知して加速度を検出する加速度検出用のセンサ素子に適用した場合を示す。
図１に示すように、このセンサ素子１００は、下部電極４１及び可動部４３を有する電気機械素子４０を有して成り、下部電極４１と可動部４３との間に交流電源１０１及び抵抗１０２が直列に接続され、抵抗１０２の両端の電圧を測定する交流電圧測定部１０３が設けられる。加速度が加えられて可動部４３が振動すると下部電極４１と可動部４３との間隔が変動して容量が変化し、これに対応して交流電圧値が変化する。したがって、交流電圧の変化量を測定することによって、いわば可動部４３の変位を電気的に検出することができ、これにより加速度を検出することができる。
【００１６】
そしてこの実施形態例においては、温度制御部５０として、下部電極４１の下部に周辺を局所的に冷却する冷却部５４を設ける。図示の例では液体窒素等の冷却用液体を流す例えば管状の冷却部５４を設ける場合を示す。冷却部５４としては、下部電極４１を形成する半導体等の基体の裏面側に例えばペルチェ素子を一体に形成して構成することも可能であり、その他種々の構成とすることができる。
そして、図１に示す例においては、この可動部４３の冷却部５４を設ける側の面に黒体部５３、例えばクロム膜を形成するものである。このように黒体部５３を設けることにより熱線吸収率を上げることができ、より冷却効果を高めることが可能である。
【００１７】
一方、可動部４３の冷却部５４を設ける側とは反対側の面には、図１に示すように、金属層等より成る熱線反射部５２を設けてもよい。このような構成とすることによって、外部からの輻射による熱伝達を抑制し、排熱効果を高めることができる。冷却部を設けない場合は、可動部４３の他の面にも熱線反射部５２を設けることが望ましい。
【００１８】
なお、可動部４３の移動方向、この場合は振動体の振動方向に対し直交する面に沿って温度制御部５０として熱線反射部５２を設けることにより、可動部４３の移動方向(この例では振動方向)の分子の衝突による温度上昇を抑えることができる。
つまり、本発明の電気機械素子においては、可動部の移動方向に関して可動部と対向する位置に冷却部を設けるか、可動部の移動方向と直交する面に沿って熱線反射部などの温度制御部を設けることが望ましい。特に、可動部とその移動方向に関して近接する他部、図1に示す例では可動部４３と下部電極４１との距離が非常に短く、例えば室温における分子の平均自由行程と同程度である場合には、このように可動部近傍の他部（例えば下部電極）と対向する可動部上の表面、或いは下部電極の可動部と対向する表面に熱線反射部等の温度制御部を設けることが望ましく、可能であれば冷却部を設けることがより望ましい。
【００１９】
このような温度制御部を設けることによって、周辺雰囲気中の分子が可動部へ衝突することによる温度変動を抑え、この温度変動に起因する熱雑音を抑制することができる。したがって、従来は熱雑音により特性の劣化、例えば測定精度の劣化を招来していたが、本発明によればこのような熱雑音による影響を効果的に抑制することが可能となる。
【００２０】
図２は、本発明構成の電気機械素子の他の実施形態例の要部の概略断面構成図である。この例においても、上述した加速度検出用のセンサ素子に適用可能な振動体より成る可動部を設ける構成とする例を示す。図２において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。なお図示の例においては、冷却部５４を可動部４３の上面、すなわち可動部４３の移動方向（振動方向）と直交する面に対向するように設ける場合を示し、したがって黒体部５３を冷却部５４に対向するように可動部４３の上面側に設け、また熱線反射部５２を可動部４２の下面側すなわち下部電極４１と対向する面側に設ける構成とする。
【００２１】
またこの例においては、可動部４３の近傍、この場合下部電極４１の下側に中空構造５１Ｓを形成して断熱構造部５１を設ける構成とする。
装置の小型化、微細化が進むと振動体等の可動部のサイズも微細化される。通常の大きさの装置と比較すると微細化された素子は熱伝導性が相対的に高く、可動部のみを局所的に冷却することは極めて難しい。したがって、このような断熱構造部５１を設けることによって効率よく可動部４３の排熱、冷却を行うことが可能となる。したがって、小型の電気機械素子であるほどこのような断熱構造部を設けることが望ましいといえる。また、同じ基体３１上に例えば駆動回路（ドライバ）を設ける場合、この駆動回路からの発熱による熱伝達を抑えることも可能である。
【００２２】
図２に示す例においては、例えばシリコンウェーハ等より成る基体３１の上にＳｉ０２等より成る下地層３２、支持部３３及び下地層３４が形成されて中空構造５１Ｓが構成される例を示す。下部電極４１、可動部４３及びその支持部４２は、中空構造５１Ｓの上面を構成する下地層３４の上に形成される。そしてこの例においては、上述したように可動部４３の下面側に熱線反射部５２、上面側に黒体部５３が形成されて、この黒体部５３に対向して、例えばペルチェ素子等より成る冷却部５４が、図示しない支持部に支持されて配置される。
【００２３】
図３Ａ〜Ｄに、図２に示す電気機械素子の製造工程の一例を示す。各工程は一般的な半導体製造技術を適用して行うことが可能である。
この場合、例えば図３Ａに示すように、例えばシリコンウェーハより成る基体３１上にＳｉ０２等より成る下地層３２、支持部３３及びポリシリコン等より成る犠牲層５１Ａ、Ｓｉ０２等より成る下地層３４を形成する。更にこの下地層３４上に、下部電極４１、支持部４２、熱線反射部層５２Ｌ、可動部層４３Ｌ及び黒体部層５３Ｌが順次積層形成される。
【００２４】
次に、図３Ｂに示すように、犠牲層５１Ａを除去することによって断熱構造部５１を構成する中空構造５１Ｓを形成する。この場合、図示しない部分に犠牲層への貫通孔を設け、この貫通孔よりＸｅＦ２などの浸食性ガス、エッチング液等を侵入させて、浸食耐性材料のＳｉ０２等より成る下地層３１、支持部３２及び下地層３３の形状は保持しつつ犠牲層５１Ａのみを除去することができる。そしてこの後Ｓｉ２の蒸着等により貫通孔を埋め込むことによって、中空構造５１Ｓ内をいわば気密に封止することができる。なお、以上の製造工程を所定の真空度の雰囲気中で行うことで、中空構造５１Ｓの内部を所定の真空度とし、真空断熱構造、いわば微小な魔法瓶型構造として構成することができる。
【００２５】
そしてこの後、図３Ｃに示すように、熱線反射部５２、可動部４３及び黒体部５３をフォトリソグラフィ等により所定の形状にパターニング形成する。これにより、中空構造５１Ｓを有する断熱構造部５１に加えて、熱線反射部５２及び黒体部５３より成る温度制御部５０が形成される。更に、図３Ｄに示すように、熱線反射部５２の下部の犠牲層をＸｅＦ２などの侵食性ガス、エッチング液等によって除去して、可動部４３の下部に空間４４を構成する。これにより、振動体として振動可能な可動部４３を有する電気機械素子４０を形成することができる。
【００２６】
以上説明した例においては、電気機械素子４０を構成する下部電極４１、支持部４２及び可動部４３等も断熱構造部５１を構成する下地層３１、支持部３２及び下地層３３に引き続いて形成し、中空構造５１Ｓを形成してその除去用の貫通孔を封止した後に可動部４３の下部の犠牲層４４Ａを除去する例を示しているが、中空構造５１Ｓすなわち断熱構造部５１を形成した後、別の工程において下部電極４１より上の層を形成することも可能である。また、各層の材料構成、形状においてもその他種々の変形、変更が可能である。
【００２７】
なお、断熱構造部５１としては、図２及び図３に示す例の他、適用する電気機械素子の材料構成によって、種々の構造を選択することが可能である。
図４及び図５は、断熱構造部５１を有する電気機械素子の他の実施形態例の概略斜視構成図及び概略断面構成図である。
図４に示す例においては、下部電極４１及び可動部４３より成る電気機械素子の周囲を二重に構造体５１Ｃが取り囲む構成とする例で、この上部全体を冷却部により覆う構成としてもよく、また二重の構造体５１Ｃの上部を塞いで真空構造とすると共に、例えば図５に示すように、下部電極４１の下部に連通する中空構造５１Ｓを設ける構成としてもよい。図５において、図４と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。中空構造の形状は、上述したような犠牲層を利用した製造方法により製造が可能な範囲において、例えば複数の真空状態の中空構造を配列するなど、その他種々の形状とし得ることはいうまでもない。
【００２８】
以上説明した実施形態例においては、加速度センサ素子として利用可能な振動体より成る可動部を有する電気機械素子の各例について説明したが、この電気機械素子としては、加速度センサに限らず、可動部により各種のセンシングを行うセンサ、２次元走査素子、回折格子型の光変調素子など、種々の電気機械素子に適用可能である。
【００２９】
次に、回折格子型の電気機械素子より成る光変調装置とこれを用いた画像表示装置に本発明を適用した実施形態例について説明する。
図６は本発明構成の電気機械素子より成る光変調装置を用いて構成した画像表示装置２０の一実施形態例の概略構成図である。この画像表示装置２０は、例えば大型スクリーン用プロジェクタ、特にディジタル画像のプロジェクタ、コンピュータ画像投影用装置等、または、リアプロジェクション方式の投射装置やテレビジョン等に適用可能である。
図６に示すように、この場合例えば回折格子型の電気機械素子より成る１次元型の光変調装置により光を変調して出射する変調光学部１０と、変調光学部１０から出射される光を、スクリーン２２に結像する投射レンズ等の投射光学部９と、例えば１次元型の光変調装置の長手方向と直交する方向に画像光を走査して、スクリーン２２に２次元画像を表示する走査光学部２１を備える構成とされる。
【００３０】
そしてこの例においては、変調光学部１０に、半導体レーザなどのコヒーレントな光を射出するレーザ光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂと、各レーザ光源に対して、それぞれ光路上に順次設けられたミラー２Ｒ、２Ｇ、２Ｂ、各色照明光学系（レンズ群）３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ、及び本発明構成の電気機械素子より構成され、光変調機能を有する１次元型の光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂを備える。各色照明光学系（レンズ群）３Ｒ、３Ｇ、３Ｂは、１次元型の光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに対して効率よく光源からの光を照射するように光束形状を整える機能を有する。また、光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂによりそれぞれ光強度が変調された各光の光路上に例えば複数の色光を合成するダイクロイックミラー等の色合成フィルタ５が配置され、その出射側の光路上に、空間フィルタ６、ディフューザ７、ミラー８が配置される。この変調光学部１０から出射された変調光が、投射光学部９を介してガルバノミラーやポリゴンスキャナ等より成る走査光学部２１により走査されて、スクリーン２２に結像される。このスクリーン２２は平面状としてもよく、例えば図示の例のように走査光学部２１の回転中心軸をほぼ中心位置とするほぼ円筒面として構成してもよい。なお、変調光学部１０と投射光学部９とを一体化して投射装置としてもよく、更にスクリーン２２も一体化してリアプロジェクション方式の画像表示装置、例えばテレビジョンとして構成することも可能である。
【００３１】
この変調光学部１０において、カラー画像表示を行う場合は、光源として例えば３原色である赤、緑及び青色の光束を射出するレーザ光源をそれぞれ含む構成としてもよい。すなわち、レーザ光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂとしては、それぞれ赤色光（例えば波長６４２ｎｍ、光出力約３Ｗ）、緑色光（例えば波長５３２ｎｍ、光出力約２Ｗ）、青色光（波長４５７ｎｍ、光出力約１．５Ｗ）のレーザを射出するレーザダイオード等を用いることができる。なお、レーザ光の波長及び光出力はこれらに限定されるものではない。
また光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂとしては、例えば後述する静電駆動方式による電気機械素子である例えばＧＬＶ型、すなわち回折格子型の電気機械素子より構成することができ、またその他可動ミラーが画素毎に形成されたいわゆるＤＭＤ（Digital Mirror Device）型の電気機械素子等の各種の可動部を有する電気機械素子を用いて構成することができる。
【００３２】
このような構成の変調光学部１０において、レーザ光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂから射出された赤色、緑色及び青色の各レーザ光は、それぞれミラー２Ｒ、２Ｇ、２Ｂを経て各色照明光学系３Ｒ、３Ｇ、３Ｂから各光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂに同期入力される。
更に、各レーザ光は、例えばＧＬＶ型の光変調装置４Ｒ、４Ｇ、４Ｂによって回折されることにより画像情報等に対応して変調され、これら３色の変調光が色合成フィルタ５によって合成され、続いて空間フィルタ６によって信号成分の光すなわち画像光のみが取り出される。
次いで、このＲＧＢの画像光は、ディフューザ７によってレーザスペックルが低減され、ミラー８及び投射光学部９を経て、画像信号と同期する走査光学部２１によって空間に展開され、スクリーン２２上に例えばフルカラー画像として投影される。
【００３３】
このように、投射光学部９の後に走査光学部２１を配置するいわゆるポストプロジェクションと呼ばれる構成とする場合、光が透過する領域は投射光学部９のいわば芯の部分しか使用しないので、画像の歪が抑制され、更に円筒形状のスクリーン２２に投影する場合は、画像の四隅の劣化が少なく、したがってスクリーン２２の四隅までくっきりした画像が投影され、優れた画質の画像を表示することが可能である。
【００３４】
次に、上述した回折格子型の電気機械素子より成る光変調装置に本発明を適用した一実施形態例について、図７〜図９を参照して説明する。図７は、この実施形態例に係る光変調装置の要部の概略斜視構成図である。図７に示すように、この光変調装置９０は、シリコン等より成る基板上に、ポリシリコン薄膜などから成る共通電極９４が形成され、この共通電極９４と所定の間隔を保って、条帯（ストリップ）状の第１の電極９１ａ〜９１ｃと、第２の電極９２ａ〜９２ｃとが交互に形成されている。第１の電極９１ａ〜９１ｃは、固定電位とされて例えば接地され、第２の電極９２ａ〜９２ｃは可動電極すなわち可動部とされ、駆動電圧電源９３に接続される。
【００３５】
このような構成とする場合、第２の電極９２ａ〜９２ｃが駆動電圧に応じて、反射膜の反射面と直交する方向に移動可能であり、第２の電極９２ａ〜９２ｃの反射面の高さ（例えば基板に対する距離）を変えることができる。第１の電極９１ａ〜９１ｃは例えば固定されており、反射面の高さは不変である。
なお、光変調装置内の１つの画素（ピクセル）に対応する電気機械素子に設ける第１の電極及び第２の電極の数は図７に示す例のように６本とする以外に、２本、４本等とすることができ、適宜変更可能である。また、光変調装置９０内に設ける電極の総数は、１画素あたりの電極の本数及び目的とする表示画像の画素数に対応して適宜選定される。
【００３６】
そして本発明においては、共通電極９４の下部に例えば液体窒素等を流す冷却管やペルチェ素子等より成る冷却部６４が配置され、また第１及び第２の電極９１ａ〜ｃ、９２ａ〜ｃの下面に熱吸収性の良いクロム等より成る黒体部６３、上面に熱線反射部６２が形成されて、温度制御部６０が設けられる。
光変調装置として用いる場合のように、可動部の表面が反射面などの光学的作用をもち、または可動部の動きを装置外部より光学的に検出するような光学的センサとして構成される場合には、可動部の表面を通常アルミ又はアルミ合金等より成る高反射率材料より構成する。これに対し本発明において、図７に示す例のように可動部の表面に熱線反射部６２を設ける場合は、例えば誘電体多層膜などとして、赤外線のみを反射する波長選択膜等により構成することが望ましい。
【００３７】
なおこのような回折格子型の電気機械素子より成る光変調装置としては、各電極が非動作時に表面がほぼ一平面上に配置される通常型構成と、各電極が基準面（例えば光変調装置の基板面）から所定の角度をもって傾斜されて配置されるいわゆるブレーズ型構成とが提案されている。これらの各タイプの光変調装置の一例の概略断面構成図を図８及び図９に模式的に示す。図８及び図９においては、冷却部６４、黒体部６３及び熱線反射部６２の温度制御部６０は省略する。また、図８及び図９において図７と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図８及び図９に示す例では、１画素に対応する第１及び第２の電極の数を３本ずつ、合計６本とした場合を示すが、これに限定されるものではない。
【００３８】
通常型構成の光変調装置は、図８に動作時の一例を示すように、第２の電極９２ａ〜９２ｃの移動量Ｚ１を例えば入射光の波長λに対しλ／４とするときに、入射方向と逆向きに反射される０次回折光（図示せず）と、±１次回折光Ｌｒ（＋１）及びＬｒ（−１）が回折光として反射される。例えば＋１次回折光のみを利用することにより、１本の回折光だけを空間フィルタを通してスクリーン上に結像し、画像表示用に利用することができる。非動作時（駆動電圧をゼロとする場合）には＋１次回折光は生じないため、このオフ状態は画面の暗状態に対応し、表示画面が黒になる。すなわち、第２の電極９２ａ〜９２ｃへの駆動電圧を外部からの画像情報に対応して調整して、移動量Ｚ１を制御することによって、画素のオン／オフとこの間の階調表示が可能となる。
【００３９】
一方ブレーズ型構成の光変調装置は、図９に示すように、基準面Ａ、すなわち光変調装置の基板（図示せず）の表面と平行な面から例えば角度θをもって各電極９１ａ〜９１ｃ、９２ａ〜９２ｃを傾斜して配置する。この時角度θは好適には電極１本分の周期に対して隣接する電極間の高さの差が１／４λとなる角度とする。そして動作時には、隣接する一対の第１及び第２の電極９１ａ及び９２ａ、９１ｂ及び９２ｂ、９１ｃ及び９２ｃの各表面が一平面を成すように、第２の電極９２ａ〜９２ｃを移動させる。このときその移動量Ｚ２は、入射光の波長λに対してλ／４（つまり２本の電極周期毎に１／２λの段差）となるように動作させると、＋１次回折光のみが出射される。従って、この＋１次回折光を用いて、１本の回折光だけを空間フィルタを通してスクリーン上に結像することができる。すなわちブレーズ型の光変調装置を用いる場合は、反射回折光のうち１本の回折光を利用する構成とすることにより、光利用効率を高めることができる。
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、電気機械素子の可動部の熱を排熱又は温度制御する温度制御部を設けることによって、電気機械素子の熱雑音による特性の劣化を抑制することができる。
なお、温度制御部としては、上述の冷却部、黒体部、熱線反射部、断熱構造部の他にも温度を制御できる構成であればよい。
例えば、上述の光変調装置やセンサ素子等のように、振動体を可動部とする構造である場合、その振動体の長さを短くするとか、或いは振動体すなわち可動部自体を厚くするなど、可動部の剛性を向上させることによっても熱雑音の影響を効果的に低減化することが可能である。
また、可動部を高温に保持するための断熱構造部を設けることにより、全体として熱雑音の影響を抑制する構成とすることも可能である。
【００４１】
なお、本発明は、上述の各実施形態例において説明した構成に限定されることなく、センサ素子や光変調装置、画像表示装置においてその他種々の材料構成とするなど、本発明構成を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能であることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態例に係る電気機械素子を用いたセンサ素子の一例の概略斜視構成図である。
【図２】本発明の実施形態例に係る電気機械素子の一例の概略断面構成図である。
【図３】Ａ〜Ｄは本発明の実施形態例に係る電気機械素子の製造方法の一例の製造工程図である。
【図４】本発明の実施形態例に係る電気機械素子の一例の分解斜視構成図である。
【図５】本発明の実施形態例に係る電気機械素子の一例の概略断面構成図である。
【図６】本発明の実施形態例に係る画像表示装置の一例の概略構成図である。
【図７】本発明の実施形態例に係る光変調装置の一例の概略斜視構成図である。
【図８】光変調装置の一例の動作態様の説明図である。
【図９】光変調装置の一例の動作態様の説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１Ｒ．光源、１Ｇ．光源、１Ｂ．光源、２Ｒ．ミラー、２Ｇ．ミラー、２Ｂ．ミラー、３Ｒ．レンズ、３Ｇ．レンズ、３Ｂ．レンズ、４Ｒ．光変調装置、４Ｇ．光変調装置、４Ｂ．光変調装置、５．色合成部、６．空間フィルタ、７．ディフューザ、８．ミラー、９．投射光学部、１０．変調光学部、２０．画像表示装置、２１．走査光学部、２２．スクリーン、３１．基体、３２．下地層、３３．支持部、３４．下地層、４１．下部電極、４２．支持部、４３．可動部、４４．空間、５０．温度制御部、５１．断熱構造部、５１Ｓ．中空構造、５１Ｃ．構造体、５２．熱線反射部、５３．黒体部、５４．冷却部、６０．温度制御部、６２．熱線反射部、６３．黒体部、６４．冷却部、９０．光変調装置、９１ａ〜９１ｃ．第１の面、９２ａ〜９２ｃ．第２の面、９３．駆動電圧電源、９４．下部電極、１００．センサ素子、１０１．交流電源、１０２．抵抗、１０３．交流電圧測定部
【図１】
2008032560.tif 000003
【図２】
2008032560.tif 000004
【図３】
2008032560.tif 000005
【図４】
2008032560.tif 000006
【図５】
2008032560.tif 000007
【図６】
2008032560.tif 000008
【図７】
2008032560.tif 000009
【図８】
2008032560.tif 000010
【図９】
2008032560.tif 000011