(57)【要約】【課題】静電吸引力で湾曲する反射膜を用いた反射型空間光変調素子において、オン・オフ状態の応答性・安定性を改善する。【解決手段】本発明の反射型空間光変調素子は、反射膜１０１と該反射膜を保持する保持部材１００を備え、反射膜１０１の裏側に接する保持部材１００表面には溝１０３を設け、溝の内壁１０４は中心深さが最大で深さ方向に直交する２方向の内の少なくとも１方向に対称なる曲率分布を有し、且つ吸引手段として溝の内壁の表面又は内壁に埋め込まれるように１つ以上の電極回路１０５を中心対称に設けると共に電極回路と反射膜間への電圧印加手段１０６を設け、電圧印加手段により反射膜の溝側への静電吸引制御を行い、且つ反射膜の光入射側に反射膜と共軸に設けた光路補償光学素子１０２を備え、溝の内壁面に静電吸引した状態の反射膜と光学素子からなる光学系がアフォーカル光学系をなす構成である。【選択図】　　　　　　　図１
2004133279.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性及び柔軟性をもつ反射膜と、該反射膜を保持する保持部材と、前記反射膜における光が入・反射する面（以下、反射面と言う）の裏側に設けた該反射膜を吸引する手段を備え、前記吸引手段により前記反射膜の湾曲量を制御し、入射光の反射状態を変化させて光の変調を行う反射型空間光変調素子において、
前記反射膜の反射面の裏側に接する前記保持部材の表面には溝が設けられており、前記溝の内壁は中心深さが最大で、その深さ方向に直交する２方向のうちの少なくとも１方向に対称なる曲率分布を有し、且つ、前記吸引手段として、前記溝の内壁の表面あるいは内壁に埋め込まれるように１つ以上の電極回路を中心対称に設けると共に、前記電極回路と前記反射膜の間への電圧印加手段を設け、該電圧印加手段によって前記反射膜の前記溝側への静電吸引制御を行い前記反射膜の湾曲量を制御し、入射光の反射状態を変化させて光の変調を行う構成であり、且つ、前記反射膜の光入射側に前記反射膜と共軸に設けられた光路補償光学素子を備え、前記溝の前記内壁面に静電的に吸引当接した状態における反射膜と、前記光路補償光学素子からなる光学系が、アフォーカル光学系をなすことを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項２】
請求項１記載の反射型空間光変調素子において、
前記反射膜が吸引当接される前記溝の内壁底面に連通して形成される１つ以上の逃げ溝を設けたことを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項３】
請求項２記載の反射型空間光変調素子において、
前記複数の逃げ溝の容積が、前記溝の周辺部より中央部が大きいことを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、
前記反射膜の反射面形状が矩形であり、前記矩形を構成する稜線の、対向する１対の２稜線部が前記保持部材に固定される固定端、別なる１対の２稜線部が自由端であり、前記自由端が前記固定端より長く、前記溝の内壁が自由端方向に曲率分布をもつことを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項５】
請求項４記載の反射型空間光変調素子において、
前記溝の深さ方向をＺ方向としたとき、前記溝におけるＺ方向と直交するＸ，Ｙ断面の固定端方向の長さが、前記反射膜における固定端方向の長さよりも長いことを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項６】
請求項５記載の反射型空間光変調素子において、
前記反射膜の固定端方向の両側もしくは片側には前記溝に貫通する隙間があり、前記隙間を通る光を遮光する開口部材を、前記反射膜の反射面と光路補償光学素子の間に配置したことを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、
非吸引状態における前記反射膜と前記光路補償光学素子の少なくとも１部が接触する構成をなすことを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、
前記反射膜の固定端と対向する位置の近傍における溝の深さ勾配が減少していることを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、
前記反射膜が溝の内壁に当接した状態を完全点灯、前記反射膜が溝の内壁から離接し平面となる状態を完全消光として光変調させることを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、
前記光路補償光学素子は負のパワーをもつことを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項１１】
請求項１０記載の反射型空間光変調素子において、
前記光路補償光学素子はレンズ素子であることを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項１２】
請求項１０記載の反射型空間光変調素子において、
前記光路補償光学素子は回折素子であることを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子を備え、該反射型空間光変調素子が、所定のピッチでアレイ状に配列して構成されたことを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項１４】
請求項１３記載の反射型空間光変調素子において、
少なくとも、溝および電極回路を含む保持部材層と、反射膜を含む層と、光路補償光学素子を含む層の各々が、それぞれ同一の基板上にアレイ状に形成され、各基板を順に積層して成ることを特徴とする反射型空間光変調素子。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、
前記電極回路の少なくとも反射膜と当接する面は、絶縁性膜で被覆されていることを特徴とする反射型空間光変調素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は反射膜の反射面の形状を静電吸引力などの吸引力により制御する方法によって、該反射面への入射光の反射光路を操作して光変調を行う反射型空間光変調素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、反射型空間光変調素子の一例として、図１０に示すように、導電性及び柔軟性のある反射膜２０１を静電吸引させて凹面形状にするための複数の電極２０５を反射膜２０１の下に所定の距離を置いて反射膜２０１と対向配置し、反射膜２０１の上、すなわち光線入射側には、反射膜２０１と所定の距離を置いてレンズ２０２を配置して構成される反射型空間光変調素子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この反射型空間光変調素子において、反射膜２０１を所定の曲面形状に安定に湾曲させるためには、複数の電極２０５を設け、その各々の電極２０５への印加電圧を電圧印加手段２０６により精密に制御する必要があり、製造誤差を考慮すると反射膜２０５の曲面形状の再現性や均一性を得ることは難しい。
また、反射膜２０１の端部が全て固定端である場合には、反射膜の吸引に要する静電力が大きくなり、印加電圧も高くなるという問題もある。
【０００４】
さらに、電極側に反射膜２０１が湾曲する際に、電極２０５と反射膜２０１の間の溝スペース２０３内に気体が存在すれば、その気体は圧縮されるため、いわゆるエアダンパーとなり、反射膜２０１を押し戻す方向に作用するので、反射膜２０１の吸引に要するエネルギー増加につながる。
また、吸引状態において、圧縮された気体が静的安定状態に至るまでには所定の時間を要し、気体の圧力振動は反射面形状を不安定にする。変調駆動時における反射面の残留振動周波数は反射膜の固有振動数に支配されるため、変調周波数が残留振動周波数よりも遅いと、光変調機能は劣化する。
【０００５】
次に別の例として本発明者らは、図１１に示すように、保持部材３００で保持された反射膜３０１の下に、対向電極３０５を内壁面３０４に含むギャップ溝３０３を構成し、電圧印加手段３０６により反射膜３０１と対向電極３０５間に電圧を印加して反射膜３０１を吸引・ベンディングし、あるいは電圧の印加を解くことによって反射膜３０１を自発的に復元させる動作原理に基づく反射型空間光変調素子を提案している。これは、電圧を印加しない状態（図１１（ａ））をＯＮ、電圧を印加した状態（図１１（ｂ））をＯＦＦとしている。
この構成では、電圧ゼロ時に反射膜３０１は平面状態に復元するが、その際に反射膜３０１の動的挙動は減衰振動波形を示す。このため、完全に平面状態に戻るまでに時間がかかるので、安定したＯＮ状態を高い応答速度で実現することが難しい。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−３４６５４６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、静電力で導電性反射膜を吸引させる原理によって反射光路をスイッチングするタイプの反射型空間光変調素子が提案されている。
これは例えば図１１に示すように、反射膜３０１の下に設けたギャップ溝３０３の内壁面３０４に対向電極３０５を設けた構成であり、対向電極３０５と反射膜３０１の間に電圧印加手段３０６により電圧を印加すると、静電力が作用して反射膜３０１が対向電極３０５側に吸引され、反射膜３０１がベンディングされる。この状態において反射光は発散する（図１１（ｂ））。また、電圧を印加しない場合には反射膜３０１に静電力は作用せず、反射膜３０１は弾性力によって初期状態、すなわち平面状態に自発的に復元し、この状態においては反射光は発散しない（図１１（ａ））。
すなわち、ここで提案されている上記の変調動作原理は、図１１（ａ）に示すように“反射光が発散しない状態をＯＮ”、図１１（ｂ）に示すように“反射光が発散する状態をＯＦＦ”として機能させるというものである。
【０００８】
ところで、電圧印加状態から電圧非印加状態への移行に伴う反射膜３０１の挙動を詳細に見ると、反射膜３０１の平面状態への復元力は、反射膜３０１自体の弾性復元力が支配因子になるため、完全な平面状態としての静的安定に至る迄の間に減衰振動期間が生じる。
この減衰振動状態が完全に終結するまでには時間がかり、変調速度を律速する要因になる。減衰振動が終結しないうちにＯＮ・ＯＦＦ動作を行うと、得られる変調信号の応答特性は低いものになる。すなわち、ＯＮ状態における光量が不充分になり、ＯＦＦ状態の消光も不充分になって、消光比（コントラスト）特性が下がる。
【０００９】
反射膜３０１に何らかの復元力をアドオンさせれば戻り時間を速くできるが、ギャップ溝３０３内の空気によるダンパー力は復元力を増加させるので戻り時間を速くできる点で有効であるものの、残留振動問題が起きることと、吸引電圧が高くなることはマイナスなので、本発明において空気によるダンパー力は否定要因としている。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その主な目的は、導電性及び柔軟性を有し静電吸引力で湾曲する反射膜を用いた反射型空間光変調素子において、ＯＮ・ＯＦＦ状態の応答性・安定性を改善することであり、さらには、駆動の低電圧化を図ることである。
【００１１】
より詳しく述べると、本発明は、静電吸引力で湾曲する反射膜を用いた反射型空間光変調素子において、ＯＮ・ＯＦＦ状態の安定性の改善や、応答性の改善を図ることができ、さらには、駆動の低電圧化を図ることができる素子構成を提供することを目的とする。また、本発明は、上記目的に加えて、反射膜のライフタイムと信頼性を向上させる素子構成を提供することを目的とする。
さらに本発明は、光変調により画像形成するための素子構成を備えたアレイ状の反射型空間光変調素子を提供することを目的とし、さらには、その素子構成をローコストで製造するに好適なる構成を提供することを目的とする。
また、本発明は、上記目的に加えて、反射膜の静電破壊を回避する構成を備えた反射型空間光変調素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための手段として、請求項１に係る発明は、導電性及び柔軟性をもつ反射膜と、該反射膜を保持する保持部材と、前記反射膜における光が入・反射する面（以下、反射面と言う）の裏側に設けた該反射膜を吸引する手段を備え、前記吸引手段により前記反射膜の湾曲量を制御し、入射光の反射状態を変化させて光の変調を行う反射型空間光変調素子において、前記反射膜の反射面の裏側に接する前記保持部材の表面には溝が設けられており、前記溝の内壁は中心深さが最大で、その深さ方向に直交する２方向のうちの少なくとも１方向に対称なる曲率分布を有し、且つ、前記吸引手段として、前記溝の内壁の表面あるいは内壁に埋め込まれるように１つ以上の電極回路を中心対称に設けると共に、前記電極回路と前記反射膜の間への電圧印加手段を設け、該電圧印加手段によって前記反射膜の前記溝側への静電吸引制御を行い前記反射膜の湾曲量を制御し、入射光の反射状態を変化させて光の変調を行う構成であり、且つ、前記反射膜の光入射側に前記反射膜と共軸に設けられた光路補償光学素子を備え、前記溝の前記内壁面に静電的に吸引当接した状態における反射膜と、前記光路補償光学素子からなる光学系が、アフォーカル光学系をなすことを特徴とするものである。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の反射型空間光変調素子において、前記反射膜が吸引当接される前記溝の内壁底面に連通して形成される１つ以上の逃げ溝を設けたことを特徴とするものである。
また、請求項３に係る発明は、請求項２記載の反射型空間光変調素子において、前記複数の逃げ溝の容積が、前記溝の周辺部より中央部が大きいことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、前記反射膜の反射面形状が矩形であり、前記矩形を構成する稜線の、対向する１対の２稜線部が前記保持部材に固定される固定端、別なる１対の２稜線部が自由端であり、前記自由端が前記固定端より長く、前記溝の内壁が自由端方向に曲率分布をもつことを特徴とするものである。
また、請求項５に係る発明は、請求項４記載の反射型空間光変調素子において、前記溝の深さ方向をＺ方向としたとき、前記溝におけるＺ方向と直交するＸ，Ｙ断面の固定端方向の長さが、前記反射膜における固定端方向の長さよりも長いことを特徴とするものである。
さらに請求項６に係る発明は、請求項５記載の反射型空間光変調素子において、前記反射膜の固定端方向の両側もしくは片側には前記溝に貫通する隙間があり、前記隙間を通る光を遮光する開口部材を、前記反射膜の反射面と光路補償光学素子の間に配置したことを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、非吸引状態における前記反射膜と前記光路補償光学素子の少なくとも１部が接触する構成をなすことを特徴とするものである。
また、請求項８に係る発明は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、前記反射膜の固定端と対向する位置の近傍における溝の深さ勾配が減少していることを特徴とするものである。
さらに請求項９に係る発明は、請求項１〜８のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、前記反射膜が溝の内壁に当接した状態を完全点灯、前記反射膜が溝の内壁から離接し平面となる状態を完全消光として光変調させることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１０に係る発明は、請求項１〜９のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、前記光路補償光学素子は負のパワーをもつことを特徴とするものである。
また、請求項１１に係る発明は、請求項１０記載の反射型空間光変調素子において、前記光路補償光学素子はレンズ素子であることを特徴とするものである。
さらに請求項１２に係る発明は、請求項１０記載の反射型空間光変調素子において、前記光路補償光学素子は回折素子であることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１３に係る発明は、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子を備え、該反射型空間光変調素子が、所定のピッチでアレイ状に配列して構成されたことを特徴とするものである。
また、請求項１４に係る発明は、請求項１３記載の反射型空間光変調素子において、少なくとも、溝および電極回路を含む保持部材層と、反射膜を含む層と、光路補償光学素子を含む層の各々が、それぞれ同一の基板上にアレイ状に形成され、各基板を順に積層して成ることを特徴とするものである。
さらに、請求項１５に係る発明は、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、前記電極回路の少なくとも反射膜と当接する面は、絶縁性膜で被覆されていることを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作および作用を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は請求項１に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の構成説明図であり、（ａ）は変調ＯＦＦ時の状態を模式的に示す概略断面図、（ｂ）は変調ＯＮ時の状態を模式的に示す概略断面図である。
図１（ａ）に示すように、この反射型空間光変調素子１は、導電性及び柔軟性をもつ反射膜１０１と、この反射膜１０１を保持する保持部材１００と、反射膜１０１における光が入・反射する面（以下、反射面と言う）の裏側に設けた該反射膜を吸引する手段を備えている。そして、反射膜１０１の反射面の裏側に接する前記保持部材１００の表面には湾曲した溝１０３が設けられており、この溝１０３の内壁１０４は、中心深さが最大で、その深さ方向（図中のＺ方向）に直交する２方向（Ｘ，Ｙ方向）のうちの少なくとも１方向に対称なる曲率分布を有している。図１の例ではＹ方向を中心にしてＸ方向に対称な分布を示しているが、Ｘ方向を中心にしてＹ方向に対称な分布であってもよい。
【００１９】
また、前記吸引手段として、前記溝１０３の内壁１０４の表面あるいは内壁１０４に埋め込まれるように１つ以上の電極回路１０５を中心対称に設けると共に、電極回路１０５と反射膜１０１の間への電圧印加手段１０６を設け、該電圧印加手段１０６によって反射膜１０１の溝１０３側への静電吸引制御を行い、反射膜１０１の湾曲量を制御し、入射光の反射状態を変化させて光の変調を行うように構成されている。さらに、反射膜１０１の光入射側には、反射膜１０１と共軸に設けられた光路補償光学素子１０２を備えており、図１（ｂ）に示すように溝１０３の内壁１０４に静電的に吸引当接した状態における反射膜１０１と、光路補償光学素子１０２からなる光学系Ａは、アフォーカル光学系をなしている。
【００２０】
ここで、電圧印加手段（例えば直流電圧印加回路等）１０６によって電極回路１０５の電位が＋、反射膜１０１の電位が０となるように電位差を発生させると、図１（ｂ）に示すように、反射膜１０１は静電力によって電極回路１０５側に吸引される。そして、反射膜１０１は溝１０３の内壁１０４に当接する。当接した反射膜１０１の形状は、溝の深さ方向（Ｚ方向）に直交する２方向（Ｘ，Ｙ方向）のうち少なくとも１方向に対称な曲率分布をなす凹面形状になっている。この状態で照明光を光路補償光学素子１０２側から入射させると、照明光は湾曲した反射膜１０１の表面で反射し、光路補償光学素子１０２を再度透過する。光路補償光学素子１０２と湾曲した反射膜１０１の表面からなる光学系Ａはアフォーカル配置になっているので、光路補償光学素子１０２から出射する照明光を平行光として出射させることができる。したがって、この電圧印加有りで、反射光が発散しない状態が「変調ＯＮ」となる。
【００２１】
また、電圧が印加されない状態においては、図１（ａ）に示すように反射膜１０１は湾曲していないので、前記光学系Ａはアフォーカル条件を満たさない。この状態で照明光を光路補償光学素子１０２側から入射させると、照明光は湾曲していない反射膜１０１の反射面で反射し、光路補償光学素子１０２を再度透過するが、このとき、照明光は発散光として出射される。したがって、この電圧印加無しで、反射光が発散する状態が「変調ＯＦＦ」となる。
【００２２】
次に図２は請求項２，３に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部断面図である。この反射型空間光変調素子１の基本的な構成は、図１に示す反射型空間光変調素子１の構成と同様であるが、図２に示す実施形態では、反射膜１０１が吸引当接される溝１０３の内壁底面に連通して深さ方向（Ｚ方向）に形成される１つ以上の逃げ溝１０７を設けた構成としたものである。
図１（ｂ）に示したように反射膜１０１が内壁１０４に当接するときには、溝１０３中の気体は圧縮されるが、図２に示す構成では、圧縮された気体は逃げ溝１０７に流入可能である。気体が逃げ溝１０７に流入可能なので、気体は反射膜１０１の内壁１０４への当接の妨げとならない。
【００２３】
従来例のように逃げ溝１０７を設けていない構成では、反射膜１０１が内壁１０４に近接するにつれて、気体の圧力が著しく上昇し、気体がダンパ特性を示すようになるため、反射膜１０１を内壁１０４に当接させることが難しかったが、図２の構成によれば、溝１０３の内壁底面に連通して１つ以上の逃げ溝１０７を設けているので、当接空間から逃げ溝１０７への気体の流動が可能になり、反射膜１０１を内壁１０４に低抵抗で当接可能になる。
【００２４】
請求項３に係る反射型空間光変調素子は、図２に示すように、請求項２の構成に加えて、逃げ溝１０７を複数設け、その逃げ溝１０７の容積が、溝１０３の周辺部より中央部が大きくなるように構成したものである。
静電力による反射膜１０１の内壁１０４への当接は、溝１０３の浅い周辺部より始まるので、溝内の気体は溝１０３の中央に向かって流動する。
本構成によれば、溝１０３の中央に集まる気体を収容するに充分な容量をもつ逃げ溝１０７を溝１０３の中央部に設けているので、反射膜１０１の当接挙動に伴う気体の逃げを円滑に行うことができる。
また、図２に示すように、溝１０３の周辺部にも逃げ溝１０７を設けている構成の方が、溝１０３の中央部のみに逃げ溝１０７を設けている場合よりも気体の流動はスムーズになる。
【００２５】
ところで、電圧の印加を解いたＯＦＦ状態において、反射膜１０１の形状を復元させる過程において、反射膜１０１と内壁１０４が密着していると、反射膜１０１が密着力によって内壁１０４に張り付いてしまうことがある。
この現象に対し、本構成で設けた逃げ溝１０７の気体は適度に内壁１０４への付着を乖離させる効果をもつ。付着力は反射膜１０１の固定端側よりも中央部の方が強く作用するので、中央部の逃げ溝１０７の容積を大きくしておくことで、付着防止力は中央部の方が固定端側よりも大きくすることができ、これによって、内壁１０４への反射膜１０１の付着による動作不良を抑止することが可能である。
【００２６】
次に図３は請求項４に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部斜視図である。請求項４に係る反射型空間光変調素子の基本的な構成は、図１または図２に示す請求項１〜３のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子の構成と同様であるが、図３に示すように、反射膜１０１における反射面の形状が矩形であり、矩形を構成する４つの稜線のうち、対向する１対の２稜線部が保持部材１００に固定される固定端１０８、別なる１対の２稜線部が自由端１０９であり、自由端長が固定端長より長く、溝１０３の内壁１０４が自由端方向に曲率分布をもつことを特徴とする。
反射膜１０１に自由端１０９を与えることは、静電吸引に要する印加電圧を下げる効果を発現する。特に自由端１０９の長さが固定端１０８の長さよりも長い長方形形状は、正方形形状である場合に対し、反射膜１０１の吸引当接に要する印加電圧の低電圧化に対し優位な構成になる。
【００２７】
次に図４（ａ），（ｂ）は請求項５に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部斜視図である。請求項５に係る反射型空間光変調素子の基本的な構成は、請求項４記載の反射型空間光変調素子の構成と同様であるが、図４に示すように、溝１０３における深さ方向（Ｚ方向）と直交するＸＹ断面の固定端方向の長さＹ１が、反射膜１０１における固定端方向の長さＹ２よりも長く構成されている。この構成においては、図４（ｂ）に示すように、反射膜１０１と溝部１０３のＸ，Ｙ断面を重ねてみたときに、反射膜１０１の両側ないし片側には隙間１１０を設けることができる。
【００２８】
反射膜１０１の静電吸引／復元動作に伴う溝部１０３の気体の流動が反射膜１０１の動作に影響することについては既に説明した通りであるが、本発明の構成によれば、図４（ａ）に示すように反射膜１０１が吸引される際には、溝部１０３中の気体は前出の隙間１１０から排出されうるし、図４（ｂ）に示すように反射膜１０１が復元する際には、溝部１０３に気体が前出の隙間１１０から流入できるので、気体の圧縮現象は回避され、反射膜１０１を低いエネルギーで動作させることが可能になる。
【００２９】
次に図５は請求項６に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部斜視図である。請求項５記載の反射型空間光変調素子においては、図４に示したように、反射膜１０１の固定端方向の両側もしくは片側には溝１０３に貫通する隙間１１０が設けてあるので、請求項６に係る反射型空間光変調素子では、請求項５の構成に加えて、図５に示すように、隙間１１０を通る光を遮光する開口部材１１１を、反射膜１０１の反射面と光路補償光学素子（図示せず）の間に配置したことを特徴とするものである。尚、図５に模式的に表現される構成において開口部材１１１と隙間１１０は密着される。
【００３０】
請求項５の構成において光の変調に関わる開口を規定するのは反射膜１０１の反射面であり、光が照射された状態で隙間１１０に照射されうる光は反射面から戻ってくるため、この成分はフレア光となって変調コントラストを下げる要因となる。そこで請求項６に係る発明では、これらのフレア成分を規制する開口部材１１１を設けることによって、請求項５に記載される変調素子の特性を損なうことなく、変調コントラストを改善することができる。
【００３１】
次に図６は請求項７に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部断面図である。請求項７に係る反射型空間光変調素子は、請求項１〜６のいずれか一つに記載の構成に加えて、非吸引状態における反射膜１０１に、光路補償光学素子１０２の少なくとも１部が接触する構成をなすことを特徴とする。すなわち、図６に示す実施形態では、光路補償光学素子１０２の中央部Ｃが、反射膜１０１に接触している状態を示している。
【００３２】
電圧の印加解除に伴い反射膜１０１が復元状態に至る過程において、前記反射膜１０１が復元する方向、すなわち、光路補償光学素子１０２が配置される方向には、反射膜１０１の振動を規制するものがないから、反射膜１０１が静的に平面なる状態になる前に上下方向の減衰振動期間が発生し、この期間は変調オフの状態に対応するので、結果として減衰振動が収束しないとオフ状態が不安定となり、このことも変調のコントラストを下げる要因となる。
そこで請求項７に係る発明では、反射膜１０１の復元する方向に設けた光路補償光学素子１０２の一部が反射膜１０１に当接するように配置構成し、これによって、反射膜１０１の上方向への運動を規制して減衰振動を早期に収束させるものである。
減衰振動が早期に収束することは、高速な変調速度が要求される状況において特段の効果を発現することができる。
【００３３】
次に図７は請求項８に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部断面図である。請求項８に係る反射型空間光変調素子は、請求項１〜７のいずれか一つに記載の構成に加えて、図７に示すように、溝１０３の深さ勾配が、反射膜１０１の固定端１０８と対向する位置の近傍１０３ａにおいて減少していることを特徴とする。
反射膜１０１は静電力による振動動作を繰り返し行い、連続動作において反射膜１０１にかかる応力は膜中で一様ではなく、固定端１０８の近傍において発生する応力が高く、連続動作による疲労破壊は固定端１０８の近傍において発生する確率が高い。
【００３４】
そこで請求項８に係る発明の構成によれば、溝１０３の深さ勾配が、反射膜１０１の固定端１０８と対向する位置の近傍１０３ａにおいて減少しているので、固定端１０８の近傍において急峻な曲げが発生しないので、上述した疲労破壊の発生確率を飛躍的に下げる効果がある。
本実施形態において図７に模式的に示される溝１０３の断面形状は、中心から周辺に向かって深さが浅くなる曲率面が連続し、変曲点を境に曲率が減少するカーブを描く非球面形状になる。
【００３５】
尚、以上の説明から理解されるように、本発明に係る反射型空間光変調素子は、図１（ｂ）に示したように反射膜１０１が溝１０３の内壁１０４に静電的に吸引当接した状態をＯＮ（完全点灯）とし、図１（ａ）に示したように溝１０３の内壁１０４から離接した状態をＯＦＦ（完全消光）として光変調させることを特徴とするものである（請求項９）。
より厳密には、反射膜１０１が内壁１０４から離接して平面状態に達した状態において完全なるＯＦＦ状態が実現する。さらに、ＯＮとＯＦＦの間に存在する時間内において、静電力の調整により反射膜１０１の吸引動作を一時的に止めれば、変調を多値化することも可能である。
【００３６】
次に請求項１０に係る反射型空間光変調素子は、請求項１〜９のいずれか一つに記載の構成に加えて、光路補償光学素子１０２が負のパワーをもつことを特徴とするものである。
ここで、光路補償光学素子１０２は１つに限定されるものではなく、１つ以上から構成される光路補償光学素子の有するパワーが負であれば、ベンディングされた反射膜１０１と合成して構成される光学系のアフォーカル化が可能になる。
【００３７】
次に請求項１１に係る反射型空間光変調素子は、請求項１０記載の反射型空間光変調素子において、光路補償光学素子がレンズ素子であることを特徴とするものである。尚、図１や図６に示す反射型空間光変調素子の構成説明図では、いずれも光路補償光学素子１０２としてレンズ素子を模式表現している。
このレンズ素子は、前述した諸条件を満たす光路補償光学素子として最も製造が容易でローコスト化の可能性の高い素子である。
【００３８】
次に請求項１２に係る反射型空間光変調素子は、請求項１０記載の反射型空間光変調素子において、光路補償光学素子が回折素子であることを特徴とするものである。
前述した諸条件を満たす光路補償光学素子として、回折素子は、レンズ素子と同じく製造が容易で且つローコスト化の可能性が高く、しかも、回折素子は薄く構成でき、レンズ素子を用いる場合よりも高い屈折パワーが得られるので、デバイス全体を薄く構成することができる。
【００３９】
次に図８は請求項１３に係る発明の一実施形態を示すアレイ状反射型空間光変調素子の概略要部斜視図である。請求項１３に係るアレイ状の反射型空間光変調素子２は、図８に示すように、前述の請求項１〜１２のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子１を備え、該反射型空間光変調素子１が、所定のピッチでアレイ状に配列して構成されたことを特徴とするものである。尚、図８に示す実施形態では、前述の反射型空間光変調素子１をＹ方向に５個、所定のピッチでアレイ状に配列して構成した例を示しているが、アレイを構成する素子数は５個に限定されず、必要に応じた数だけ配列されるものである。より詳細には、アレイ構成された反射型空間光変調素子２の全体の面積は、照射される光の面積に対応する面積を有するものであり、アレイ状配列も１次元配列に限らず、Ｘ，Ｙ平面上に２次元配列することができる。
【００４０】
また、反射型空間光変調素子１を画素数に応じて２次元配列した構成のアレイ状反射型空間光変調素子（反射型ライトバルブ）とした場合には、アレイ化された各々の反射型空間光変調素子１は独立に変調駆動可能であって、照射光は各反射型空間光変調素子１によって異なるコントラストに変調され、該光変調素子とスクリーン面を投射レンズ系によって共役配置させることで投射型プロジェクタ等の画像形成装置（または画像表示装置）を構成することができる。
上記の画像形成装置は、周知の反射型ライトバルブを用いたプロジェクタエンジンをモチーフとするので、ここでは説明の詳細を省くが、従来との相違点は、反射型ライトバルブの各光変調素子として使用される反射型空間光変調素子１の性能（応答性、安定性、低電圧駆動性等）が前述したように改善されていることである。
【００４１】
次に図９は請求項１４に係る発明の一実施形態を示すアレイ状反射型空間光変調素子の概略分解斜視図である。請求項１４に係るアレイ状の反射型空間光変調素子３は、請求項１３の構成に加えて、図９に示すように、少なくとも、溝１０３および電極回路（図示せず）を含む保持部材層１１２と、反射膜１０１を含む反射膜層１１３と、光路補償光学素子１０２を含む光路補償光学素子層１１４の各々が、それぞれ同一の基板上にアレイ状に形成され、各基板を順に積層して成ることを特徴とするものである。
また、図９に示す構成例では、開口部材１１を含む開口部材層１１５が光路補償光学素子層１１４と反射膜層１１３の間に内装されている。
【００４２】
保持部材層１１２には例えばシリコン基板が適用でき、公知のフォトリソグラフィーとエッチングの技法により溝１０３が形成される。溝１０３の内壁に設けられる電極回路１０５は、Ａｌなどの導電性材料をスパッタリングや蒸着することで形成される。
また、反射膜層１１３も同様にシリコン基板上に構成できる。具体例としては、反射膜層１１３は反射膜１０１よりも厚いシリコン基板の一部を開口制限してエッチング処理することで矩形状の溝を形成し、その底部を残すことによって、底部が反射膜として適用されうるように構成することができる。このときに残すべき底部にボロンなどの重金属をドーピングすると注入領域のエッチングレートはシリコンのエッチングレートより低くなるので、シリコン側からエッチングをかければ、ボロン注入領域でエッチングがストップし、結果として薄い底部を形成することができ、導電性反射膜として適用することができる。
【００４３】
光路補償光学素子層１１４はマイクロレンズアレイの製造方法によって製造可能である。代表的な方法としては、例えば公知のフォトリソグラフィーとエッチングの技法を用い、光透過性材料を母材としてレンズ開口に対応する複数の開口からなるマスクの下にレジストを、その下に母材を置き、マスク上から露光されたレジストを除去する方法によって一括して複数のレンズの形成が可能である。
レンズの曲率面を形成するには、レジストまたは母材のエッチングレートがレンズ中心より周辺が高いようにする方法、あるいは、マスクを透過する光量がレンズ中心から周辺部に向かって分布するようにして、レジストへの露光量を制御し、エッチングしたレジストの表面形状が曲率分布を成すようにする方法などが適用できる。また、エッチャントとしてはＢＨＦなどを用いることができる。尚、保持部材層１１２の溝１０３の深さに分布を与える際にも、同様の方法を適用することができる。
【００４４】
次に請求項１５に係る反射型空間光変調素子は、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子において、前記電極回路１０５の、少なくとも反射膜１０１と当接する面が、絶縁性膜（図示せず）で被覆されていることを特徴とするものである。このように、電極回路１０５の反射膜１０１と当接する面を絶縁性膜で被覆することにより、電極回路１０５に反射膜１０１が当接する際の静電破壊防止に有効な構成となる。
絶縁性膜としてはＳｉＯＮなどの無機物を電極回路１０５形成後に蒸着することで被覆構成することができる。また、スパッタリングによる被覆法も適用可能である。尚、スパッタリングによる被覆法を適用する場合は、スパッタにより電極回路１０５がダメージ（巣抜け状態になる）を受けないよう留意する必要がある。
【００４５】
［実施例］
次に本発明に基づく反射型空間光変調素子の具体的な構成の実施例を示す。
まず、導電性、反射性及び柔軟性をもつ反射膜１０１と、反射膜１０１の裏面側に接する保持部材１００の表面に設けた溝１０３について説明する。
反射膜１０１をシリコン基板上に形成する場合は、前述したように、シリコン基板の裏面の反射膜形成部にボロンなどの導電性重金属をドーピングした後、シリコン基板の表側にレジストを塗布し、レジストの上に露光マスクを置き、露光プロセスを行った後にＫＯＨなどによるエッチングによって溝を形成することができ、その溝の底部を残すことによって、底部を反射膜として適用することができる。この際、ドーピング深さによってエッチングが終結する深さ、すなわち反射膜１０１の膜厚が規定される。また、エッチングの後にレジストを剥離することにより、反射面が形成される。
【００４６】
保持部材１００としてシリコン基板を用い、その表面に反射膜１０１と対向して配置される溝１０３を形成する場合は、まず、シリコン基板上にレジストを塗布し、そのレジスト上部の溝形成領域に露光開口部をもつマスクを置く。このマスクの開口は複数設けられており、各開口の面積は溝の中心より周辺が小さい分布を有するものを用い、露光されるレジストの感光量は溝中心が最大で周辺方向に低下している状態にして、露光プロセスを行う。すなわち、溝中心が最大で周辺方向に低下している露光量分布で露光を行う。露光プロセス後、レジストをエッチングすると、露光量分布を反映したエッチングが行われ、溝中心のエッチングレートが速く周辺が遅いエッチングによって形成されるレジストの表面形状は、エッチングをかける面側に対して負の曲率を有する形状になり、エッチングを続けると、エッチングはシリコン基板に及び、溝の中心からエッチングが開始されるので、中心が深く周辺が浅い曲率を有する内壁形状をもつ溝１０３が形成される。
【００４７】
以上の工程によって、図１に示すように、底面の中心深さが最大で、深さ方向（Ｚ方向）に直交する２方向（Ｘ，Ｙ方向）のうちの少なくとも１方向に対称なる曲率分布を有する内壁１０４をもつ溝１０３が形成される。
この溝１０３の内壁１０４には、その内壁表面または内壁に埋め込まれるように１つ以上の電極回路１０５を中心対称に設ける。
【００４８】
電極回路１０５は、保持部材１００の溝１０３の底面に開口制御したスパッタ処理により形成する。材料としては例えばＡｌを用いることができる。
また、溝１０３の底面に形成した薄膜電極層に連通するスルーホールを、溝１０３の裏側から設け、スルーホールをＡｌで充填して電極をシリコン基板の裏側から引き出し、電極回路１０５が形成される。
この電極回路１０５は、図１に示すように、電圧印加手段１０６を介して反射膜１０１と導通し、反射膜１０１と電極回路１０５の間に電圧印加手段１０６によって電圧を印加することによって、反射膜１０１と電極回路１０５の間に電位差を発生させ、反射膜１０１を溝１０３の内壁１０４の底面に静電吸引する静電吸引制御を行いうる構成とする。
【００４９】
次に図２に示すように、反射膜１０１の内壁１０４への当接動作に伴い圧縮される溝１０３中の気体が、溝１０３の底面に連通して構成される１つ以上の逃げ溝１０７に流入可能な構成とするには、前述の電極形成工程の前に、溝１０３の底面に対して開口制限を伴うエッチングにより逃げ溝１０７を深さ方向に形成させる。
また、エッチングを制限する開口を複数設ける場合には、溝１０３の中心部の開口が周辺の開口よりも大きくなるようにして、形成される逃げ溝１０７の容積は、溝１０３の中心部の逃げ溝１０７の容積が周辺部の逃げ溝１０７の容積より大きくなるようにすることが望ましい。
【００５０】
逃げ溝１０７の容積は当接面部の面積と深さから規定されるので、同一の面積で深く構成すれば容積は大きくなる。この場合には逃げ溝１０７が深いほど溝の流体抵抗が大きくなるので、気体の流入・流出速度が遅くなる傾向がある。流入・流出速度は速いことが望ましいので、各々の逃げ溝１０７の流体抵抗が同一になっていることが望ましい。以上の逃げ溝１０７の追加形成により、反射膜１０１の当接過程におけるエアダンピング現象は緩和される。
【００５１】
次に図３に示すように、上記の構成における反射膜１０１に自由端１０９を与えることにより、反射膜１０１を低い駆動電圧で動作できるようになる。
前述の反射膜１０１の形成工程においては、シリコン基板の反射膜が形成される領域をドーピングしているが、反射膜の形成される面において、自由端を形成すべき領域に対してはドーピングを行わないようにマスク処理をすれば、エッチングの工程において非ドーピング領域を貫通させ、ドーピング領域を反射膜として残すことができ、図３に示すように、自由端１０９をもつ反射膜１０１が形成できる。
自由端１０９の長さと固定端１０８の長さはマスク開口によって制御可能であり、自由端１０９の長さが長いほど、反射膜１０１を低電圧で静電駆動させることができる。
【００５２】
上記の工程によって得られた反射膜１０１を含む部材と、電極回路１０５と溝１０３を含む保持部材１００を、反射膜１０１と溝１０３を対向させて密着接合した状態において、反射膜部と溝部の大きさは略同一とするが、厳密には溝部１０３の方が反射膜１０１より大きく構成することが必要であることは自明である。ここでさらに、上記の自由端１０９との関連において、自由端１０９が溝の中に入るようにするためには、図４に示すように、固定端方向の長さは反射膜１０１よりも溝１０３の方が長いことが望ましい。
【００５３】
また、このような構成とした際には、反射膜１０１の自由端１０９と溝１０３の間に開口隙間１１０ができるが、この隙間１１０を透過する光は、反射膜１０１の動作の影響を受けないので、光の変調に寄与しない成分となって、変調コントラストを下げるので、遮光されることが望ましい。
このため、図５に示すように、上記隙間１１０を遮光するマスクとして、反射膜１０１と略同じ大きさか反射膜より若干小さい開口を有する開口部材１１１が設けられ、この開口部材１１１は、光路補償光学素子１０２と反射膜１０１の間に内挿されるが、光路補償光学素子１０２の反射膜１０１と対向しない側の面に設けることも可能である。
【００５４】
ここで、図１（ｂ）に示すように、静電吸引によって反射膜１０１は凹面状のミラーとして機能するが、上部に構成する光路補償光学素子１０２は負のパワーを与えると、合成光学系をアフォーカル系にすることができ、アフォーカルであれば平行入射光束は平行光束として出射させることができるので、光変調素子の下流に光束を導くことができる。
また、図１（ａ）に示すように反射膜１０１が平面の状態では、アフォーカル系は成立せず、出射光束は発散されるので、下流の光学系への光伝達効率が下がり、消光機能を発現させることができる。
【００５５】
光路補償光学素子１０２のパワーを正としてもアフォーカル光学系を構成することができるが、凹面状のミラーが取り得るパワーは溝１０３の深さに支配されており、溝１０３を深くすることは工法上からも難しく、駆動電圧も高くなることから、ミラーのパワーが小さい、すなわち焦点距離が長くなるので、このミラーと合成してアフォーカル系を実現させるためには、正のパワーをもつ光路補償光学素子では反射膜からの距離が長くなり、同軸配置調整やデバイスの一体化が難しくなる。したがって、本発明では、光路補償光学素子１０２には、負のパワーをもつレンズ素子やホログラム素子等を用いている。
【００５６】
光路補償光学素子１０２がレンズ素子である場合、そのパワーを負にするためには、少なくとも一方の面の曲率を負にしなければならない。より詳細には、取り得るレンズ素子は両凹、平凹、メニスカスのいずれかである。しかし、両凹形状の場合には、振動する反射膜１０１の反射面に対してレンズ面を当接させる構成をとることができないので、レンズ素子としては平凹レンズまたはメニスカスレンズを用いるとよく、平凹レンズの平面側あるいはメニスカスレンズの凸面側が反射面に対向するように近接して配置すれば、非電圧印加状態すなわちオフ状態で平面に復元する反射膜１０１がレンズ面に当接して残留振動時間が短くなり、変調速度の高速化に対する応答の安定性改善に対し効果のある構成とすることができる。
また、光路補償光学素子１０２が回折素子やホログラム素子の場合には、それらの形状は少なくとも巨視的には平面的であるので、反射膜との対向配置に際し適当な距離を以って同軸に配置させることで同様の効果が得られる。
【００５７】
以上のようにして得られる反射型空間光変調素子は、特定波長に対して機能の最適化を設計することができるが、周知のように、複数の波長に対して同一なる機能が希求されることもある。
このケースで問題となるのは主に光路補償光学素子１０２の色収差であって、反射膜１０１の反射面の特性には波長依存性がない。
従って光路補償光学素子１０２が色収差補正効果をもつことが望ましい。これを一枚の素子で実現するには、低分散硝材を用いる方法がある。
また、補正効果をより高めるには光路補償光学素子１０２を２枚以上の波長分散の異なる材料の組み合わせで構成すればよい。以上は光学的に自明である。
ここで、２枚以上の光路補償光学素子の各々が非平面を有する場合には同軸調整を行う必要があるが、いずれか一方を平面板にすることも可能であり、同軸調整を要しない点において優位な構成となる。
【００５８】
光路補償光学素子１０２が平凹型である場合には、凹面が光束入射側になるように配意させると、平面においても光線屈折作用が得られ、逆向きに配置する場合よりも収差特性がよいことは容易に理解されるが、平面がパワーをもつことは、凹面のパワーを下げる効果を生み、凹面のパワーが小さいことは、加工を容易にし、エッチングの処理時間の短縮化、ひいてはタクトタイムの短縮という効果にもつながる。
また、この構成においては平面が反射膜側にあるので、上述した色収差補正用の平面光学板を反射膜と平凹素子との間に配置すると、光学的な平面同士が対向配置されるので、配置構成精度は良くなる。
【００５９】
光路補償光学素子１０２の少なくとも１面は加工され曲率面とする必要があるが、上に述べた代表的な加工法であるエッチング処理によって形成される曲面の表面の粗さは、光学的に研磨された面と同等レベルのものを得ることは難しい。このためエッチング面の粗さは波面収差の発生や、散乱損失の発生要因となる。
しかし、エッチングされた表面をＭｇＦなどの透過性材料で薄層コートすることによって表面粗さを改善することができる。散乱損失の改善は素子の消光比性能に対し効果があり、波面収差の改善は、光変調素子を用いて得られる画像性能を改善する効果がある。
【００６０】
平面状態の反射膜１０１に対向配置される光路補償光学素子１０２の面が平面の場合は、光路補償光学素子１０２の平面が反射膜１０１の反射面と密着しないように所定の距離を設けることが望ましい。これにより反射膜１０１が平面に戻る過程で空隙に存在する気体のダンパ作用を受け難くすることができ、応答速度の向上に対する効果が得られる。
【００６１】
ところで、反射膜１０１に対し静電力が作用し、反射膜１０１が湾曲するとき、最も応力が集中する固定端１０８は、連続動作に伴う疲労破壊の確率が最も高い部位であり、デバイスの寿命を支配する。したがって、溝１０３の断面形状を完全に凹面にしてしまうと、反射膜１０１の固定端１０８と対向接触する溝１０３の勾配が大きくなり、反射膜１０１の固定端１０８にかかる応力が大きくなり、連続動作に伴う疲労破壊の確率が高くなることは容易に理解される。
そこで、図７に示すように、固定端１０８近傍の領域１０３ａの溝の勾配を小さくすることにより、反射膜１０１の固定端１０８にかかる応力を下げることができ、連続動作に伴う疲労破壊の確率を下げることができ、デバイスの寿命を延ばすことができる。尚、溝１０３の勾配の分布は、前述した露光とエッチングのプロセスにおいて制御可能である。
【００６２】
また、同様の目的と効果は以下の構成によっても達成できる。すなわち、反射膜１０１を形成する工程において、固定端１０８の周辺部の厚さが厚くなるように、シリコン基板へのドーピング量を調整し、固定端側のドーピングを深くすれば、エッチングによって得られる反射膜１０１の膜厚は固定端部において厚くなる。また、ドーピング深さを反射膜１０１の中心方向に向かって浅く分布させれば、中心が薄く周辺が厚い反射膜ができる。
このように固定端部が厚い反射膜１０１とすることによって、ベンディングによる応力集中に対する疲労破壊の確率を下げることができる。
加えて厚さが均一な場合よりも復元速度が速くなる効果が得られるので、応答性の改善にも寄与する。
【００６３】
以上によって構成される反射型空間光変調素子を図８に示すようにアレイ状に配列して一体的に形成することは容易であり、さらに図９に示すように、アレイ状の反射型空間光変調素子を一体形成するには、基本的にはプロセスに使用されるマスク開口を複数化すればよく、一枚の基板上にアレイ状の素子構成部品を一括して製造することができるし、左記の構成部品の大きさはシリコンウエハよりも一般的に小さいので、大量生産化が可能である。
尚、以上の実施例において公開される技術の全ては本願発明に内包されうるものである。
【００６４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、従来の反射型空間光変調素子よりも変調安定性の高い反射型空間光変調素子を実現することができる。
また、請求項２に係る発明によれば、従来の反射型空間光変調素子よりも応答速度が速く、低電圧駆動可能で反射膜張り付きによる動作不良率の低い反射型空間光変調素子を実現することができる。
さらに請求項３に係る発明によれば、請求項２の効果に加えて、さらに反射膜の駆動負荷の低い反射型空間光変調素子を実現することができる。
【００６５】
請求項４に係る発明によれば、請求項１〜３のいずれかの効果に加えて、さらに反射膜の駆動負荷の低い反射型空間光変調素子を実現することができる。
また、請求項５に係る発明によれば、請求項４の効果に加えて、さらに反射膜の駆動負荷の低い反射型空間光変調素子を実現することができる。
さらに請求項６に係る発明によれば、請求項５の効果に加えて、コントラスト性能の高い反射型空間光変調素子を実現することができる。
【００６６】
請求項７に係る発明によれば、請求項１〜６のいずれかの効果に加えて、消光状態の応答特性と安定性の高い反射型空間光変調素子を実現することができる。
また、請求項８に係る発明によれば、請求項１〜７のいずれかの効果に加えて、ライフタイムが長く信頼性の高い反射型空間光変調素子を実現することができる。
さらに請求項９に係る発明によれば、請求項１〜８のいずれかの効果に加えて、安定かつ高い応答性で点灯、消光状態をスイッチング可能な反射型空間光変調素子を実現することができる。
【００６７】
請求項１０に係る発明によれば、請求項１〜９のいずれかの効果に加えて、アフォーカル系を短い光路長内に構成できるので変調素子をコンパクトに一体的に構成可能になる。
また、請求項１１に係る発明によれば、請求項１０の効果に加えて、ローコストな反射型空間光変調素子を実現することができる。
さらに請求項１２に係る発明によれば、請求項１０の効果に加えて、非球面に相当する屈折面の構成が容易となり、残存収差の少ないアフォーカル系を構成できるので、点灯時の光効率が改善されてコントラストが向上し、像面の結像性能が向上することにより画質が改善される反射型空間光変調素子を実現することができる。
【００６８】
請求項１３に係る発明によれば、請求項１〜１２のいずれか一つに記載の反射型空間光変調素子を備え、該反射型空間光変調素子が、所定のピッチでアレイ状に配列して構成されたことを特徴とするので、複数の画素に対する変調を独立に行い、変調された複数の画素を同時にライン状あるいはマトリクス状に投射可能な反射型空間光変調素子を実現でき、画像形成装置（または画像表示装置）の反射型ライトバルブに使用可能な高性能な反射型空間光変調素子を実現することができる。
また、請求項１４に係る発明によれば、請求項１３の効果に加えて、マスクプロセスにより高い配置精度を以って複数の光変調素子からなるアレイ状反射型空間光変調素子をローコストに生産可能になる。
請求項１５に係る発明によれば、請求項１〜１４のいずれかの効果に加え、電極回路部と当接する反射膜の静電破壊を防止して素子の損傷を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の構成説明図である。
【図２】請求項２，３に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部断面図である。
【図３】請求項４に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部斜視図である。
【図４】請求項５に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の構成説明図である。
【図５】請求項６に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部斜視図である。
【図６】請求項７に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部断面図である。
【図７】請求項８に係る発明の一実施形態を示す反射型空間光変調素子の概略要部断面図である。
【図８】請求項１３に係る発明の一実施形態を示すアレイ状反射型空間光変調素子の概略要部斜視図である。
【図９】請求項１４に係る発明の一実施形態を示すアレイ状反射型空間光変調素子の概略分解斜視図である。
【図１０】従来の反射型空間光変調素子の構成例を示す概略断面図である。
【図１１】従来の反射型空間光変調素子の別の構成例を示す構成説明図である。
【符号の説明】
１：反射型空間光変調素子
２：アレイ状の反射型空間光変調素子
３：アレイ状の反射型空間光変調素子
１００：保持部材
１０１：反射膜
１０２：光路補償光学素子
１０３：溝
１０４：内壁
１０５：電極回路
１０６：電圧印加手段
１０７：逃げ溝
１０８：固定端
１０９：自由端
１１０：隙間
１１１：開口部材
１１２：保持部材層
１１３：反射膜層
１１４：光路補償光学素子層
１１５：開口部材層
【図１】
2004133279.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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