(57)【要約】【課題】  高速な偏向と、低電圧での駆動を実現できるとともに、素子を小型化でき、しかも、迷光や不要光を小さくして高コントラスト化が可能となる透過型光変調素子及び透過型光変調アレイ素子を得る。【解決手段】  透過型光変調素子１００において、入射光Ｌ１の入射方向に対して異なる方向に光を偏向させて出射させる微小透明光学部材３３と、微小透明光学部材３３を、入射光Ｌ１の進路方向に直交する面に対して光出射面が傾斜可能となるように中空位置で支持する支持手段と、微小透明光学部材３３を電気機械動作により傾斜変位させて微小透明光学部材３３からの光出射方向を変化させる駆動手段とを設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の入射方向に対して異なる方向に光を偏向させて出射させる微小透明光学部材と、
該微小透明光学部材を、入射光の進路方向に直交する面に対して光出射面が傾斜可能となるように中空位置で支持する支持手段と、
前記微小透明光学部材を電気機械動作により傾斜変位させて該微小透明光学部材からの光出射方向を変化させる駆動手段とを備えたことを特徴とする透過型光変調素子。
【請求項２】
前記微小透明光学部材の光出射面前方に配設され該微小透明光学部材から出射される光の方向可変範囲におけるいずれかの出射光を遮蔽する遮光手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の透過型光変調素子。
【請求項３】
前記駆動手段が、前記微小透明光学部材を傾斜変位させることで出射光を前記遮光手段に対して変位させて該出射光の透過光量を変化させることを特徴とする請求項２記載の透過型光変調素子。
【請求項４】
前記微小透明光学部材が１より大きい屈折率を有しかつ光の入射面と出射面とが非平行面で形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の透過型光変調素子。
【請求項５】
前記微小透明光学部材が光の進路方向で屈折率の異なる屈折率分布を有し、かつ該屈折率分布による光の偏向方向が光の進路方向とは異なることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の透過型光変調素子。
【請求項６】
前記微小透明光学部材が入射光を全反射させる全反射面を有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の透過型光変調素子。
【請求項７】
前記微小透明光学部材を前記駆動手段によって傾斜変位させ、入射光を透過又は全反射させることを特徴とする請求項６記載の透過型光変調素子。
【請求項８】
前記微小透明光学部材の光出射面前方に、入射角度と出射角度とを略一致させるための光路補正手段が設けられたことを特徴とする請求項７記載の透過型光変調素子。
【請求項９】
前記微小透明光学部材がプリズム形状であることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１項記載の透過型光変調素子。
【請求項１０】
前記微小透明光学部材の光入射面又は光出射面の少なくとも一部分が曲面形状であることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１項記載の透過型光変調素子。
【請求項１１】
前記駆動手段により前記微小透明光学部材が傾斜変位され該微小透明光学部材から所定方向に出射光が出射されたとき該出射光を受けて該出射光を有効光として第１方向に偏向して出射する第１プリズム部材と、
前記駆動手段により前記微小透明光学部材が傾斜変位され該微小透明光学部材から前記所定方向と異なる方向に出射光が出射されたとき該出射光を受けて該出射光を不要光として前記第１方向とは異なる第２方向に偏向させる第２プリズム部材とを備えることを特徴とする請求項１に記載の透過型光変調素子。
【請求項１２】
前記駆動手段が静電気力により前記微小透明光学部材を傾斜変位させることを特徴とする請求項１〜請求項１１のいずれか１項記載の透過型光変調素子。
【請求項１３】
請求項１〜請求項１２のいずれか１項記載の透過型光変調素子が一次元又は二次元に配列されてなることを特徴とする透過型光変調アレイ素子。
【請求項１４】
それぞれの前記透過型光変調素子に対応する複数のマイクロレンズを有したマイクロレンズアレイが光入射面に対向配置されたことを特徴とする請求項１３記載の透過型光変調アレイ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透過型光変調素子及び透過型光変調アレイ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
光の伝搬方向の角度又は位置のいずれか、若しくはその双方を時間的に制御する素子に光偏向素子がある。この光偏向素子には反射鏡を揺動させて光を偏向する反射型の機械式光偏向素子と、プリズムなどを回転して光を偏向する透過型の機械式光偏向素子がある。反射型は入射光と出射光が素子に対して同じ側に存在する。これに対し透過型は入射光と出射光が素子に対して異なる側に存在するため、周辺光学系の構成がシンプルとなる利点がある。例えば、下記特許文献１に開示される構成では、光源からの光を反射型の光変調アレイ素子に入射させるため、ＰＢＳ（偏向ビームスプリッタ）が配置されるが、透過型では不要となる。また、下記特許文献２に開示される構成では、反射型の光変調アレイ素子（マイクロミラーデバイス）からの表面反射光が不要光となりコントラストを低下させるため、これを防止するのに設けた光分離プリズムが素子を肥大化させている。
【０００３】
反射型は入射光と出射光（偏向光）、及び入射光による表面反射光などの不要光が素子に対して同じ側に存在するため、出射光（偏向光）におけるＯＮ光（有効光）とＯＦＦ光（不要光）の方向を自由に設定するのが困難となる。例えば、コントラストを重視する場合、ＯＮ光と表面反射光などの不要光の方向は異なる必要がある。これに対し、透過型では入射光による表面反射光などの不要光は入射側に存在し、出射側には出射光（偏向光）のみが存在するため、出射光におけるＯＮ光とＯＦＦ光の方向を自由に設定することが可能となり、周辺の光学システムの設計自由度が向上し、相対的に光学精度の許容度が向上する。以下に従来の透過型の機械式光偏向素子の例を説明する。なお、本明細書中、「偏向」とは、光の伝搬方向の角度又は位置のいずれか、若しくはその双方を時間的に制御する機能を言うものとする。
【０００４】
下記特許文献３に開示される光スイッチは、図３６に示すように、光信号を伝送する光ファイバからなる複数の光入出力部１と、光入出力部１から入射された光信号に係る光ビームを偏向して、この光信号が伝送されるべき光入出力部１の光ファイバを選択する偏向手段（楔形プリズム）３と、光入出力部１を入出射する光信号に係る光ビームを集光して平行ビームとし、偏向手段３が選択した光入出力部１の光ファイバに偏向手段３を出射した光ビームを集光して入射させる集光手段５ａ，５ｂとを備えている。
【０００５】
この光スイッチによれば、光ビームを偏向して楔形プリズム３の回転により入射先の光ファイバを選択することから、光ファイバ自体を移動させることがなく、これに伴う光ファイバの損傷を防ぐことができ、光伝送の信頼性を向上させることができるという効果がある。
【０００６】
下記特許文献４に開示されるビーム偏向装置は、図３７に示すように、光学材料から成り、互いに対向する平行な光入射面及び光出射面を２対以上有する回転プリズム体７と、この回転プリズム体７を、光入射面７ａ〜７ｃ及び光出射面７ｄ〜７ｆに平行な回転軸線のまわりで回転させる回転駆動装置とを備え、回転プリズム体７を回転軸線Ｒを中心にして回転させることにより、光入射面７ａ〜７ｃ及び光出射面７ｄ〜７ｆ並びに回転軸線Ｒに垂直な面内で、回転軸線に向かう光軸Ｏに沿って光入射面７ａ〜７ｃに入射する光ビームを、対向する光出射面７ｄ〜７ｆから光軸Ｏに対して平行で光軸からの距離が時間と共に変化する光ビームとして出射させる。
【０００７】
このビーム偏向装置によれば、互いに対向する平行な光学面を２対以上有する回転プリズム体７を用い、回転プリズム体７から光軸に平行で光軸からの距離が時間と共に変化する光ビームを出射させるので、回転プリズム体７の重量が重くなることなく長いスキャン幅を得ることができる。
【０００８】
下記特許文献５に開示される可変頂角プリズム装置は、図３８に示すように、対向する２枚のガラス板９、１１の周囲を蛇腹１３により覆い、その中にシリコンオイル等による透明な液体１４を密封し、対向する２枚のガラス板９、１１を相対的に傾動し、２枚のガラス板９、１１のなす頂角を可変とする。図３０（ａ）では２枚のガラス板９と１１は平行な状態であり、この場合、可変頂角プリズムへの光線１５の入射角度と出射角度は等しい。一方、図３０（ｂ）のように角度を持つ場合には光線１５で示した如く光線は或る角度をもって曲げられる。
【０００９】
この可変頂角プリズム装置によれば、カメラが手ぶれ等の原因により傾いた場合にその角度に相当する分光線１５が曲がるように、撮影レンズの前に設けた可変頂角プリズムの角度（頂角）を制御することによって、ぶれを除去している。
【００１０】
下記特許文献６に開示される光偏向装置は、図３９に示すように、入射する光ビームを屈折・偏向する平面部と平面部を包む様にこれと対向して形成された半球面部を有する半球体１７と、半球体１７を回転自在に支持する支持体１９と、半球体１７を回転させる為の駆動手段２１、２３を有する。半球体１７は中実体で、偏向する光ビームを透過させる材料からなり、且つ平面部と平面部に接する空間ないし媒体２５との屈折率が異なっている。
【００１１】
この光偏向装置によれば、光偏向を機械的に行なうため、大きな偏向角θを三次元の自由な方向へ得ることが可能となる。さらには、入射側と出射側の配置が透過方向に沿って得られるため、装置全体が小形化できる。
【００１２】
【特許文献１】特開平１１−２４９０３７号公報
【特許文献２】特開２００１−２０１７１６号公報
【特許文献３】特開２００２−２３０７２号公報
【特許文献４】特開２０００−１８０７４２号公報
【特許文献５】特開平８−５９４２号公報
【特許文献６】特開平１１−１４９０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献３に開示される光スイッチ、特許文献４に開示されるビーム偏向装置、特許文献５に開示される可変頂角プリズム装置は、構造的、駆動機構的にいずれも露光ヘッド、ディスプレイなどの画素単位での光偏向を行う微細な透過型光変調素子の構成としては不向きであり、仮に微細化が可能となっても開示される駆動手段ではいずれも低電圧駆動が困難である。一方、特許文献６に開示される光偏向装置は、微細な透過型光変調素子としての適用も可能であるが、支持部が潤滑材で充填されているため、その摩擦により応答性に劣ることが予想される。また、衝撃、温度変化に対する耐性に乏しく、信頼性が低く寿命の短いことが危惧される。このような状況から、例えばμｓオーダーの高速応答偏向や、半永久動作が求められる露光ヘッド、ディスプレイなどへの適用は、困難な状況となることは必至である。また、半球体の回転動作の安定性能に直接関係する高精度の微細な半球構造と、これに倣った周囲の凹部構造を形成するには極めて高精度な製造技術が要求され、露光ヘッド、ディスプレイなどへの適用にあたって、画素数相当に多数の透過型光変調素子を配列した透過型光変調アレイ素子を製造することは歩留まりの点で現実的に困難が予想される。
【００１４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、高速な偏向と、低電圧での駆動を実現できるとともに、素子を小型化でき、しかも、迷光や不要光を小さくして高コントラスト化が可能となる透過型光変調素子及び透過型光変調アレイ素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するための本発明に係る請求項１記載の透過型光変調素子は、入射光の入射方向に対して異なる方向に光を偏向させて出射させる微小透明光学部材と、該微小透明光学部材を、入射光の進路方向に直交する面に対して光出射面が傾斜可能となるように中空位置で支持する支持手段と、前記微小透明光学部材を電気機械動作により傾斜変位させて該微小透明光学部材からの光出射方向を変化させる駆動手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
この透過型光変調素子では、小さな変位量で透過光の方向や光量を制御することが可能となる。また、出射光が入射光の進路方向へ向くので、反射型素子の場合に必要となる光学系が不要となる。また、反射型素子に比べてＯＮ光とＯＦＦ光の分離が容易となる。さらに、ファブリペロー効果を利用した干渉型光変調素子等に比べ、波長に対する依存性が低減する。
【００１７】
請求項２記載の透過型光変調素子は、前記微小透明光学部材の光出射面前方に配設され該微小透明光学部材から出射される光の方向可変範囲におけるいずれかの出射光を遮蔽する遮光手段を備えたことを特徴とする。
【００１８】
この透過型光変調素子では、微小透明光学部材から出射される光の方向可変範囲の所望領域が光透過領域又は光遮断領域に設定可能となる。
【００１９】
請求項３記載の透過型光変調素子は、前記駆動手段が、前記微小透明光学部材を傾斜変位させることで出射光を前記遮光手段に対して変位させて該出射光の透過光量を変化させることを特徴とする。
【００２０】
この透過型光変調素子では、微小透明光学部材の傾斜変位による光の偏向動作に共働させて、光強度のオン・オフや経路の切替えが可能となる。
【００２１】
請求項４記載の透過型光変調素子は、前記微小透明光学部材が１より大きい屈折率を有しかつ光の入射面と出射面とが非平行面で形成されたことを特徴とする。
【００２２】
この透過型光変調素子では、微小透明光学部材が単一屈折率の構造体で形成可能となる。また、光入射面と光出射面の傾斜角度を設計制御するだけで偏向光の出射角が自在に設定可能となる。
【００２３】
請求項５記載の透過型光変調素子は、前記微小透明光学部材が光の進路方向で屈折率の異なる屈折率分布を有し、かつ該屈折率分布による光の偏向方向が光の進路方向とは異なることを特徴とする。
【００２４】
この透過型光変調素子では、平板形状の微小透明光学部材を用いて偏向範囲の任意な設定が可能となる。また、微小透明光学部材の薄膜化が可能となる。
【００２５】
請求項６記載の透過型光変調素子は、前記微小透明光学部材が入射光を全反射させる全反射面を有することを特徴とする。
【００２６】
この透過型光変調素子では、入射光の偏向に加え、入射光の全反射も可能となる。従って、偏向光が微小透明光学部材の光入射面と反対側から出射される一方、反射光が微小透明光学部材の光入射面側から出射され、有効光（ＯＮ光）と不要光（ＯＦＦ光）とが微小透明光学部材を挟んで反対側に切り分けされる。
【００２７】
請求項７記載の透過型光変調素子は、前記微小透明光学部材を前記駆動手段によって傾斜変位させ、入射光を透過又は全反射させることを特徴とする。
【００２８】
この透過型光変調素子では、全反射面に入射する入射光の入射角が臨界角より小さく又は大きくなるように微小透明光学部材が傾斜変位されることで、ＯＮ光とＯＦＦ光とが微小透明光学部材を挟んで反対側に切り分けされる。また、微小透明光学部材に形成した全反射面で全反射されるので、内部全反射（Total Internal Reflection）が可能となり、金属面での反射に比べ光吸収が低減される。
【００２９】
請求項８記載の透過型光変調素子は、前記微小透明光学部材の光出射面前方に、入射角度と出射角度とを略一致させるための光路補正手段が設けられたことを特徴とする。
【００３０】
この透過型光変調素子では、微小透明光学部材を挟んで入射光と反対側に切り分けされる出射光（ＯＮ光）が入射光と同方向で直進可能となる。
【００３１】
請求項９記載の透過型光変調素子は、前記微小透明光学部材がプリズム形状であることを特徴とする。
【００３２】
この透過型光変調素子では、小さな傾斜角で大きな偏向角が得られるようになる。また、反射損失が低下され、金属面での反射に比べ光吸収が低減される。さらに、偏向角が大きくなるので、マージンが取り易くなり、光路など光学設計の自由度が高まる。
【００３３】
請求項１０記載の透過型光変調素子は、前記微小透明光学部材の光入射面又は光出射面の少なくとも一部分が曲面形状であることを特徴とする。
【００３４】
この透過型光変調素子では、屈折率が連続的に変化され、かつ屈折率変化範囲の屈折率差が大きく設定可能になる。
【００３５】
請求項１１記載の透過型光変調素子は、前記駆動手段により前記微小透明光学部材が傾斜変位され該微小透明光学部材から所定方向に出射光が出射されたとき該出射光を受けて該出射光を有効光として第１方向に偏向して出射する第１プリズム部材と、前記駆動手段により前記微小透明光学部材が傾斜変位され該微小透明光学部材から前記所定方向と異なる方向に出射光が出射されたとき該出射光を受けて該出射光を不要光として前記第１方向とは異なる第２方向に偏向させる第２プリズム部材とを備えることを特徴とする。
【００３６】
この透過型光変調素子は、有効光と不要光の出射方向を第１プリズム部材と第２プリズム部材によって大きく異ならせることができ、例えば逆方向にすることができる。
【００３７】
請求項１２記載の透過型光変調素子は、前記駆動手段が静電気力により前記微小透明光学部材を傾斜変位させることを特徴とする。
【００３８】
この透過型光変調素子では、静電誘導された電荷によって生じる静電吸引力などにより、微小透明光学部材が高速かつ低電圧で電気機械動作され、傾斜変位される。
【００３９】
請求項１３記載の透過型光変調アレイ素子は、請求項１〜請求項１２のいずれか１項記載の透過型光変調素子が一次元又は二次元に配列されてなることを特徴とする。
【００４０】
この透過型光変調アレイ素子では、同一構造の透過型光変調素子が、同一の基板上に１次元状又は２次元状に配列され、一つの光変調デバイスとして機能するようになり、露光ヘッド、ディスプレイなどへの応用において、高密度の画素が高速で光変調可能になる。また、多数の透過型光変調素子が半導体製造工程により同質に且つ高精度に配置可能となる。
【００４１】
請求項１４記載の透過型光変調アレイ素子は、それぞれの前記透過型光変調素子に対応する複数のマイクロレンズを有したマイクロレンズアレイが光入射面に対向配置されたことを特徴とする。
【００４２】
この透過型光変調アレイ素子では、入射光束が集束され、その結果、微小透明光学部材が小型化・軽量化される。また、マイクロレンズを使用しない場合に比べ、微小透明光学部材が小面積で形成可能となり、同一基板面積での比較においてはその分で駆動回路領域の確保が可能になる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明に係る透過型光変調素子によれば、入射光に対して異なる方向に光を出射させる微小透明光学部材を支持手段によって傾斜可能に支持し、この微小透明光学部材を駆動手段の電気機械動作によって傾斜変位させて光出射方向を変化させるので、小さな変位量で透過光の方向や光量を制御することが可能となり、高速な偏向と、低電圧での駆動を実現することができる。また、これにより低消費電力駆動も可能となる。さらに、反射型素子の場合には素子に対する光入射路と光反射路とが同じ面側に存在するため、両光路の干渉を避ける光学系が必要になるが、本発明に係る透過型光変調素子によれば出射光が入射光の進路方向へ向くので、反射型素子の場合に必要となる光学系が不要となる。従って、本透過型光変調素子では、周辺光学系の構成を単純化して、素子を小型化することができる。また、反射型素子に比べてＯＮ光とＯＦＦ光の分離が容易なので、迷光や不要光を小さくしてコントラストを高めることができる。さらに、ファブリペロー効果を利用した干渉型光変調素子等にみられるような波長依存性を無くすことができる。
【００４４】
本発明に係る透過型光変調アレイ素子によれば、透過型光変調素子を一次元又は二次元に配列してなるので、同一構造の透過型光変調素子が、同一の基板上に１次元状又は２次元状に配列されることで、一つの光変調デバイスとして機能するようになり、露光ヘッド、ディスプレイなどへの応用において、高密度の画素を高速で光変調することができる。また、多数の透過型光変調素子が半導体製造工程により同質に、しかも高精度に配置でき、出射光を揃えて高品位かつ高解像度で画像表示等を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明に係る透過型光変調素子及び透過型光変調アレイ素子の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４６】
図１は本発明に係る透過型光変調素子の第１の実施の形態の斜視図、図２は図１に示した透過型光変調素子の初期状態を（ａ）、動作状態を（ｂ）に表した断面図である。
【００４７】
本実施の形態による透過型光変調素子１００は、図１、図２に示すように、基本的な構成要素として、基板３１と、この基板３１上に架設される微小透明光学部材３３と、微小透明光学部材３３を両側部で支持するヒンジ（支持手段）３２と、微小透明光学部材３３を傾斜変位させる駆動手段３５とを有してなる。
【００４８】
微小透明光学部材３３は、入射光Ｌ１の入射方向に対して異なる方向に光を偏向させて出射させるよう働く。微小透明光学部材３３は、少なくとも一部分に後述の導電部を備えた可動膜３７と、この薄膜部３７の上面に設けられた偏向部３９とからなる。偏向部３９は、例えばガラスからなる微小プリズムとすることができる。これら可動膜３７と偏向部３９は、別体で形成されても或いは一体で形成されてもよい。
【００４９】
ヒンジ３２は、図２（ａ）に示すように、可動膜３７が基板３１と平行となるように空隙５１を隔てて微小透明光学部材３３を支持する一方、駆動手段３５によって捩れる方向に力が加わったとき、図２（ｂ）に示すように、微小透明光学部材３３を、入射光の進路方向に直交する面（即ち、基板３１面）に対して光出射面（偏向部３９の上面）がより一層傾斜するように中空位置で支持する。
【００５０】
この透過型光変調素子１００は、例えば画素領域の大きさが２０μｍ×２０μｍ、可動膜３７が１０μｍ×５μｍ、偏向部３９の短辺の高さ３〜４μｍ程度の寸法で形成される。
【００５１】
駆動手段３５は、微小透明光学部材３３を電気機械動作により傾斜変位させて、図２に示すように、微小透明光学部材３３からの光出射方向を大きく変化させる。駆動手段３５は、可動膜３７に設けられる導電部（この導電部には電圧Ｖｍ印加されるが、この導電部が可動膜３７に付加される構成でも、可動膜３７自体を導電性の膜で形成してもよい。）と、基板３１側に配設され上記の空隙５１を介して可動膜３７に対向する下部電極５３，５４とを備える。下部電極５３，５４は、ヒンジ３２を挟む両側に配置され、夫々、電圧Ｖ１，Ｖ２が印加される。
【００５２】
基板３１は、入射光に対して透明であれば、ガラス基板等のいずれの素材を用いてもよい。また、Ｓｉ基板等の不透明な基板であっても、入射光を光偏向させる領域のみ透光性を持たせることで利用可能である。具体例としては、Ｓｉ基板上に素子を駆動するための回路（通常はＣＭＯＳ回路及びその配線回路）が形成され、その上面が絶縁層によって平坦化されており、光偏向させる領域に開口孔を穿設した基板であることが好ましい。なお、平坦化された絶縁層の上面には上記の可動膜３７、下部電極５３，５４が設けられるが、これらは絶縁層に設けられた図示しないコンタクトホールを介して電気的に接続されることになる。これらの構造の詳細については後述する。
【００５３】
図３は図１に示した透過型光変調素子の傾斜角と出射角との関係を表した説明図である。透過型光変調素子１００は、図３（ｂ）に示すように、例えば屈折率ｎ＝１．５の三角形状となる偏向部３９のプリズム角（入射面と出射面のなす角度）θoが３０°に形成される場合、駆動手段３５が作動されていない初期状態では傾斜角θr＝０°で、偏向光の出射角θeは２０°弱となる。また、図３（ａ）に示すように、駆動手段３５が作動されて傾斜角θr＝−１５°になると、出射面に対する入射光の入射角が大きくなるため、出射面から出射される偏向光の出射角θeは３０°と大きく変化する。なお、本明細書中、時計回りの回転を正方向の回転とし、反時計回りの回転を負方向の回転として回転角度にマイナスの符号を付している。また、図３（ｃ）に示すように、駆動手段３５が作動されて傾斜角θr＝１５°になっても、偏向光の出射角θe＝１５°弱となり、図３（ａ）と状態とあまり変わらない出射角θeとなる。なお、図中５７は、微小透明光学部材３３を挟んで基板３１の反対側に対向配置された透明な前面保護基板などを示す。
【００５４】
図４は図１に示した透過型光変調素子の傾斜変位による出射角制御の原理説明図、図５は図１に示した微小透明光学部材の要部拡大図である。微小透明光学部材３３の少なくとも偏向部３９は、１より大きい屈折率ｎを有しかつ光の入射面と出射面とが非平行面で形成される。微小透明光学部材３３は、単一屈折率の構造体で形成することで、素子形成を容易にすることができる。また、光入射面と光出射面の傾斜角度（プリズム角度）を設計制御するだけで偏向光の出射角を自在に設定することができ、所望偏向角の素子を容易に製作することができる。
【００５５】
透過型光変調素子１００は、図４（ｂ）に示す傾斜角θr＝０の初期状態から微小透明光学部材３３が正方向（時計回り方向）に回転されると、図４（ａ）に示す状態となり、出射面に対して入射光がほぼ直角に入射するため、偏向角差が小さい。一方、負方向（反時計回り方向）に回転されると、図４（ｃ）に示す状態となり、偏向光の出射角が大きく変化し、傾斜角θrが臨界角θccよりも大きいと、図４（ｄ）に示す状態となり、入射光Ｌ１が出射面で全反射されて、出射面から出射されなくなる。
【００５６】
偏向光の出射角θeは、プリズム角度θo、傾斜角θr、屈折率ｎをパラメータとして制御が可能となる。即ち、これらの値と出射角θeは、図５に示す関係にある。即ち、
θa＝arcsin(sinθr／ｎ)
θb＝θr−θa
θc＝π/２−θb−(π/２−θo−θr)
＝θo＋θr−θb
＝θo＋θa
θd＝arcsin(n sinθc)
で表せるから、
出射角θeは、
θe＝θd−(θb＋θc)
＝θd−(θo＋θr)
＝arcsin(n sinθc)−(θo＋θr)
＝arcsin(n sin(θo＋θa))−(θo＋θr)
＝arcsin［n sin{θo＋arcsin(sinθr／ｎ)}］−(θo＋θr)
となる。
【００５７】
図６は、屈折率ｎ＝１．５とした場合における上述した計算式による出射角θeと回転角（傾斜角）θrの相関をプリズム角θo＝１０°毎に表した図であり、図７は図６の要部範囲の拡大図である。また、図８は、屈折率ｎ＝２．０３とした場合における出射角θeと回転角（傾斜角）θrの相関をプリズム角θo＝１０°毎に表した図であり、図９は図８の要部範囲の拡大図である。
【００５８】
透過型光変調素子１００を高速駆動させるためには、傾斜角θrがなるべく小さい方が有利となる。このため、例えば傾斜角θr＝±１５°を、駆動範囲の上限とし、このとき、プリズム角度θoが３０°のものを用いることで、屈折率ｎ＝１．５（図６，図７）の場合には、出射角θeとして３０°が確保される。即ち、出射角３０°の偏向光をオン光（またはオフ光）とし、出射角１５°〜２０°の偏向光（図３（ｂ）（ｃ）参照）をオフ光（またはオン光）とすることで、容易にオン光とオフ光とを弁別することが可能となる。
【００５９】
透過型光変調素子１００の高屈折率の材料とすることで、更に有利となる。図８，図９は、屈折率ｎ＝２．０３の例であるが、これらを図６，図７と比較すると、同じ出射角θe＝３０°を確保するのに、プリズム角θo＝２０°で済むため、偏向部３９の製造が容易となる。あるいは、図６，図７と比較して同一プリズム角θoの偏向部３９を使用した場合には、傾斜角の駆動範囲を更に狭めることができ、より一層の高速駆動が可能となる。あるいは、更に大きな出射角θeを確保してオン光とオフ光との弁別をより一層容易にすることができる。
【００６０】
光屈折率の材料として、下記のものがある。
Ａｌ２Ｏ３：ｎ＝１．６７
ＳｉＮｘ：ｎ＝２．０３
ＴｉＯ２：ｎ＝２．２８
ＤＬＣ：ｎ＝２．４
Ｔａ２Ｏ５：ｎ＝２．１４
ＩＴＯ：ｎ＝２．００
【００６１】
上述した図８，図９は、屈折率ｎ＝２．０３のＳｉＮｘの例である。このＳｉＮｘは、紫外域から赤外域にわたって透明であり、半導体プロセスに適し、構造体の応力制御が可能なため、透過型光変調素子１００として好適であり、プリズム角θo＝２５〜３０°、回転角θr＝±（５〜１５）°の偏向部３９を製造することが容易となる。
【００６２】
尚、実用的な偏向部３９の形状としては、例えば、プリズム角θo＝３０°とした場合、回転角θr＝＋０°以上でプリズム出射界面で全反射し、回転角θr＝−５°で出射角θe＝＋４０°で透過する形状とするのが良い。この形状については後述の別の実施形態で説明する。
【００６３】
図１０は、上述した透過型光偏向素子１００を半導体基板上に４画素分製造した平面図であり、図１１は、図１０のXI―XI線断面図、図１２は、図１０のXII―XII線断面図である。
【００６４】
ガラスや石英などの透明基板１５０の上にＳｉＯ２等の第１絶縁層１５１が形成され、その上に、Ｓｉ半導体プロセスによってＣＭＯＳ回路による駆動回路１５２が形成され、その上にＳｉＯ２等の第２絶縁層１５３が形成される。駆動回路１５２は、透明構造体でなる偏向部３９の真下を避けた位置に設けられる。
【００６５】
第２絶縁層１５３の上にはアルミニウムなどの金属膜が積層され、この金属膜がパターニングされて、上記の下部電極５３，５４が各画素毎に設けられる。また、この金属膜からストッパ膜５８も形成され、可動膜３７が傾斜したとき可動膜３７の端部がストッパ膜５８に当接するようになっている。下部電極５３，５４は、夫々、第２絶縁層１５３に設けられたコンタクトホール５３ａ，５４ａを介して駆動回路１５２に接続される。
【００６６】
下部電極５３，５４の上方には、隙間５１を介して導電膜が形成され、この導電膜がパターニングされることで、各画素毎の可動膜３７とこれに連設されるヒンジ３２及び可動膜３７をヒンジ３２を介して透明基板１５０に支持する支持部１５５とが形成される。この導電膜の形成方法については後述する。各画素毎の可動膜３７の中央部には透孔５６が穿設され、この透孔５６の上部に、透明構造体でなる偏向部３９が形成される。
【００６７】
１画素につき１つの偏向部３９を持つように上記構造が形成され、この画素が１次元または２次元状に基板上に配置されることで、光変調素子アレイが構成される。１画素領域は１０μｍ〜１００μｍ角、開口部（透孔５６）は４μｍ〜８０μｍ角が実用的に好ましいが、この大きさに限るものではない。
【００６８】
図１３（ａ）（ｂ）は、光電変換素子１００の動作説明図である。可動膜３７に対して、下部電極５３，５４に電位差を与えると、可動膜３７に対して静電気力が発生し、ヒンジ３２を中心に回転トルクが働く。従って、各々の電極５３，５４の電位Ｖ１，Ｖ２を制御することにより、可動膜３７を左右に傾斜変位させることが可能となる。この時、偏向部３９は可動膜３７と一体に形成されているので、偏向部３９は可動膜３７の傾斜変位に従い傾斜変位する。可動膜３７及び偏向部３９の傾斜角は、各々の可動膜３７に働く静電気力とヒンジ３２の弾性力によって決まる。
【００６９】
画素毎に独立に制御可能な駆動回路１５２の出力は、夫々画素毎に設けられた下部電極５３，５４に接続され、夫々、電位Ｖ１，Ｖ２が与えられる。また、可動膜３７は、ヒンジ３２及び支持部１５５を介して基板１５０上でストッパ膜５８に電気的に接続され、電位Ｖｍが与えられる。電位Ｖ１，Ｖ２は駆動回路１５２により供給制御され、例えば、０Ｖまたは５Ｖのデジタル電位が画像信号に従って供給される。可動膜３７を更に高速で傾斜制御するには、０Ｖまたは３Ｖの低電圧デジタル駆動とするのが好ましい。
【００７０】
電位Ｖｍは、画素毎または複数の画素毎に設けられた駆動回路１５２から供給制御されても良く、アレイ素子全体の共通駆動回路から供給制御されても良い。更に、アレイ素子外部の回路から供給制御されても良い。なお、電位Ｖｍはアナログ電位による制御が好ましい。ここで、可動膜３７と電極５３，５４との電位差の絶対値を各々Ｖ（１），Ｖ（２）とすると、制御電位との関係は、
Ｖ（１）＝｜Ｖｍ−Ｖ１｜
Ｖ（２）＝｜Ｖｍ−Ｖ２｜
となる。
【００７１】
Ｖ（１）＝Ｖ（２）＝０のとき、可動膜３７に発生する外力はゼロとなり、素子形成時の状態が維持される。即ち、可動膜３７及び偏向部３９は、基板１５０に対し略水平となる。この状態は、ヒンジ３２の弾性力により安定である。
【００７２】
Ｖ（１）＝Ｖ（２）≠０のときも、可動膜３７に発生する静電気力は、ヒンジ３２を中心に対称となる。このため、素子形成時の状態が維持され、可動膜３７及び偏向部３９は、基板１５０に対し略水平となる。
【００７３】
Ｖ（１），Ｖ（２）の少なくとも一方がゼロでなく且つ夫々異なる場合には、可動膜３７に発生する静電気力はヒンジ３２を中心に非対称となる。これにより、可動膜３７及び偏向部３９は、基板１５０に対して傾斜変位する。例えば、Ｖ（１）＞Ｖ（２）の場合には、図１３（ａ）に示す様に、電極５３と可動膜３７の左側との間に働く静電気力が、電極５４と可動膜３７の右側との間に働く静電気力より大きくなり、可動膜３７は左側に傾く。即ち、反時計方向に回動する。逆に、Ｖ（１）＜Ｖ（２）の場合には、図１３（ｂ）示すように、電極５４と可動膜３７の右側との間に働く静電気力が、電極５３と可動膜３７の左側との間に働く静電気力より大きくなり、可動膜３７は右側に傾く。即ち、時計方向に回動する。従って、Ｖ（１），Ｖ（２）を適宜制御することにより、可動膜３７すなわち偏向部３９の傾斜角θrを任意に制御することが可能となる。
【００７４】
Ｖ（１）またはＶ（２）が十分高く、傾斜変位に寄与する静電気力がヒンジ３２の弾性力や逆向きに発生する静電気力よりも大きくなると、可動膜３７及び偏向部３９は、可動膜３７の端部がストッパ膜５８に接触するまで傾斜変位する。従って、この時の傾斜角は、可動膜３７のヒンジ中心部からの長さと基板までの空隙距離により幾何学的に決定される。従って、これらの形状を適宜選択することにより、所望の傾斜角を任意に設計することができる。ここで、可動膜３７の端部がストッパ膜５８に接触しても、各々は同電位であるため、ショート電流が流れることはない。
【００７５】
尚、上述した実施形態の素子構成、電極構成、駆動方法は、これに限定されるものではなく、本発明の主旨に沿えば如何なる構成でも構わない。例えば、素子構成としてはヒンジの振れによる傾斜でなく、端部が支持された梁の撓みによる傾斜でもよい。また、可動膜３７の上方にも駆動電極を設けて静電気力を増強させる構成（この構成の実施形態については後述する。）とすることも可能である。更に、ストッパ膜５８を設けずに、可動膜３７を基板１５０に非接触で駆動させてもよい。
【００７６】
図１４（ａ）〜（ｈ），図１５（ａ）〜（ｈ）は、図１０〜図１２に示す透過型光変調素子の製造手順を示す図であり、図１４は、図１１と同一断面における製造手順を示し、図１５は、図１２と同一断面における製造手順を示す。図１４（ａ），図１５（ａ）は、同一製造工程時の断面であり、以下、（ｂ）〜（ｈ）も同様である。
【００７７】
先ず、図１４（ａ），図１５（ａ）に示す様に、ガラスや石英等の透明基板１５０上に、第１絶縁層１５１と、ＣＭＯＳよりなる駆動回路１５２と、第２絶縁層１５３とを積層して形成し、第２絶縁層１５３の上に導電膜を形成し、この導電膜からストッパ膜５８，電極５３，５４をパターニングする。
【００７８】
透明基板１５０上にＣＭＯＳでなる駆動回路１５２を形成するには、例えば次の方法で行う。先ず、ＳＯＩ（Ｓｉ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｅｒ）基板上でＳｉ半導体プロセスによりＣＭＯＳでなる駆動回路１５２を形成し、この後、駆動回路１５２の下の絶縁層１５１からＳｉ基板を剥離する。そして、剥離した駆動回路１５２及び絶縁層１５１を、透明基板１５０に転写法等で置換する。あるいは、透明基板１５０上に第１絶縁層１５１を形成した後、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を直接形成して駆動回路１５２を形成することでもよい。
【００７９】
この様に形成した駆動回路１５２の上部に、ＳｉＯ２をＰＥＣＶＤより成膜して第２絶縁層１５３を形成する。駆動回路１５２の出力と各電極５３，５４とを接続するためのコンタクトホール５３ａ，５４ａは、フォトリソグラフィとフッ素系のＲＩＥエッチングによりパターニング形成する。そして、下地膜としてＴｉＮ薄膜をスパッタにより成膜し（図示せず）、続けてタングステン（Ｗ）をスパッタにより成膜する。これにより、タングステンがコンタクトホール５３ａ，５４ａに埋め込まれる。
【００８０】
更にその表面をＣＭＰで平坦化し、コンタクトホール５３ａ，５４ａがタングステンで埋め込まれた平坦な第２絶縁層１５３を形成する。その上部に導電膜であるＡｌ（好ましくは高融点金属を含有したＡｌ合金）をスパッタで成膜し、フォトリソグラフィと塩素系のＲＩＥエッチングにより所望の電極形状にパターニングして、駆動電極５３，５４、ストッパ膜５８を形成する。なお、このとき、駆動電極５３，５４とを、各々、コンタクトホール５３ａ，５４ａを介して駆動回路１５２の出力に接続する。
【００８１】
次に、図１４（ｂ），図１５（ｂ）に示す様に、ポジ型レジスト膜１５６を表面に塗布し、ヒンジ３２の支持部１５５となる箇所をフォトリソグラフィによるパターニング形成し、その後、ハードベークする。ハードベークは、ＤｅｅｐＵＶを照射しながら２００℃を超える温度で行う。これにより、後工程の高温プロセスにおいてもその形状が維持され、レジスト剥離溶剤に不溶となる。レジストの塗布成膜により、下地膜の段差に依らずレジスト表面は平坦となる。このレジスト層は犠牲層として機能し、後述の工程で除去される。従って、ハードベーク後のレジストの膜厚は将来の下部電極５３，５４とヒンジ３２（及び可動膜３７）との間の空隙５１（図２（ａ）参照）を決定する。
【００８２】
次に、図１４（ｃ），図１５（ｃ）に示す様に、Ａｌ（好ましくは高融点金属を含有したＡｌ合金）による導電膜１５７をスパッタにより成膜し、フォトリソグラフィと塩素系のＲＩＥエッチングにより、開ロ部（図１，図１０の透孔５６）のみを所望の形状にパターニング形成する。
【００８３】
次に、図１４（ｄ），図１５（ｄ）に示す様に、偏向部３９となるＳｉＯ２でなる透明絶縁体１５８をＰＥＣＶＤより成膜し、フォトリソグラフィとフッ素系のＲＩＥエッチングにより開ロ部５６周辺を覆うようにパターニング形成する。
【００８４】
次に、図１４（ｅ），図１５（ｅ）に示す様に、ポジ型レジスト膜１５９を塗布し、グレースケールフォトマスクによるフォトリソグラフィにより所望形状（図示の例では直角三角形のプリズム形状）の偏向部３９と同様の形状にレジスト構造体１５９を開ロ部５６上部の透明絶縁体１５８上に形成する。
【００８５】
次に、図１４（ｆ），図１５（ｆ）に示す様に、フッ素系のＲＩＥエッチングにより、透明絶縁体１５８を偏向部３９の形状に形成する。即ち、レジスト構造体１５９の形状を、透明絶縁体１５８に転写することで、偏向部３９を形成する。
【００８６】
次に、図１４（ｇ），図１５（ｇ）に示す様に、導電膜１５７に対して、フォトリソグラフィと塩素系のＲＩＥエッチングを施し、ヒンジ３２と、その支持部１５５と、可動膜３７とを導電膜１５７からパターニング形成する。
【００８７】
最後に、図１４（ｈ），図１５（ｈ）に示す様に、酸素系のプラズマエッチング（アッシング）により、犠牲層であるレジスト層１５６を除去して空隙５１を形成し、所望の構造の光変調素子が形成させる。
【００８８】
図１６は、本発明の第２の実施の形態における透過型光変調素子１８０の説明図である。この第２の実施の形態における透過型光変調素子１８０は、第１の実施形態の透過型光変調素子１００に対して、駆動手段の構成のみが異なり、図１７透過型光変調素子の左側傾斜状況（反時計方向回転状態）を示し、図１８に透過型光変調素子１８０の右側傾斜状況（時計方向回転状態）を示す。
【００８９】
第１の実施の形態では、駆動手段３５として下部電極５３，５４のみを設けたが、本実施形態では、下部電極５３，５４の他に、上部電極６１，６２を、可動膜３７を挟み且つヒンジ３２（図示せず）を中心として両側に配設している。また、図示する例では、可動膜３７を絶縁膜で構成した関係で可動膜３７下面全面に導電膜５９を形成しているが、可動膜３７自体を導電膜で構成しても良いことは第１の実施の形態と同様である。
【００９０】
即ち、本実施の形態に係る透過型光変調素子１８０では、微小透明光学部材３３を構成する可動膜３７の下側に、ヒンジを中心として２つの下部電極５３，５４を設けると共に、可動膜３７の上側に、ヒンジを中心として２つの上部電極６１，６２を設けている。即ち、上下左右の四方に配置された対角電極（下部電極５３，５４，上部電極６１，６２）を結ぶ一対の対角線の交点に、ヒンジの捩れ中心が位置する。これにより、可動膜３７は、捩れ中心軸周りに、静電気力が有効に付与されるようになっている。微小透明光学部材３３は、上下に配設した電極による静電気力で、右回転及び左回転にアクティブ駆動が可能となる。
【００９１】
この透過型光変調素子１８０は、基本動作として、下部電極５３，５４、上部電極６１，６２、導電膜５９への電圧印加によって、微小透明光学部材３３を揺動変位させて、光の出射方向を偏向させる。
【００９２】
透過型光変調素子１８０では、導電膜５９に対し、第１下部電極５３、第２下部電極５４、第１上部電極６１、第２上部電極６２に電位差を与えると、それぞれの電極と、導電膜５９との間に静電気力が発生し、ヒンジの捩れ中心軸を中心に回転トルクが働く。従って、それぞれの電極の電位を制御することにより、偏向部３９を左右に回転変位させることが可能となる。
【００９３】
例えば、図１６に示すように、第１下部電極５３と第２上部電極６２とに電位Ｖ１を印加し、また、第２下部電極５４と第１上部電極６１とに電位Ｖ２を印加し、更に、導電膜５９に電位Ｖｍを印加する。
【００９４】
ここで、Ｖｍに対するＶ１の電位差をＶ（１）、Ｖｍに対するＶ２の電位差をＶ（２）とする。Ｖ（１）＝Ｖ（２）＝０のときは、微小透明光学部材３３に発生する外力はゼロであり、素子形成時の状態を維持し、微小透明光学部材３３は、図８に示すように、基板３１に対し略水平となる。この状態はヒンジの弾性力により安定である。
【００９５】
Ｖ（１）＝Ｖ（２）≠０のとき、微小透明光学部材３３に発生する静電気力はヒンジの捩れ中心を中心に対称となり、やはり素子形成時の状態を維持して微小透明光学部材３３は基板３１に対し略水平となる。
【００９６】
Ｖ（１）、Ｖ（２）の少なくとも一方がゼロでなく、それぞれ異なる場合、微小透明光学部材３３に発生する静電気力はヒンジの捩れ中心軸を中心に非対称となり、微小透明光学部材３３は基板３１に対して傾く。
【００９７】
例えば、Ｖ（１）＞Ｖ（２）のときには、図１７に示すように第１下部電極５３と第２上部電極６２により発生する静電気力Ｆが、第２下部電極５４と第１上部電極６１により発生する静電気力ｆより大きくなり、微小透明光学部材３３は左側に傾く。逆に、Ｖ（１）＜Ｖ（２）のときは、図１８のように第２下部電極５４と第１上部電極６１により発生する静電気力Ｆが、第１下部電極５３と第２上部電極６２により発生する静電気力ｆより大きくなり、微小透明光学部材３３は右側に傾く。
【００９８】
この時、Ｖ（１）、Ｖ（２）が十分大きいと、Ｖ（１）とＶ（２）の差が小さくても、微小透明光学部材３３をフラット状態から任意の方向に回転変位させることが容易に可能である。このことは、例えば制御する電位をＶ１とＶ２とした場合、その電位差が小さくて済むため、制御回路の電圧を低くすることができ、コストや集積性に優位となる利点を有する。
【００９９】
このように、Ｖ１，Ｖ２，Ｖｍに適宜電位を供給することにより、それぞれの電極に発生する静電気力と、ヒンジの弾性力から、微小透明光学部材３３を左回転、右回転、フラットなど任意の位置に変位させることが可能となる。また、この時の駆動方法は、アナログ制御（任意の変位に制御）、デジタル制御（例えば２値の変位に制御）の何れであってもよい。
【０１００】
そして、上記の回転駆動にあっては、適当な回転ストッパ（例えば、第１の実施の形態におけるストッパ膜５８）を設け、微小透明光学部材３３をストッパに接触するまで回転変位させることで、回転角を精度よく制御することができる。また、電圧と変位特性のリニア領域を用いて、微小透明光学部材３３を接触させずに回転変位させることも可能である。この場合、接触部が無いので、貼り付きなどの課題が生じなくなり、信頼性を高くすることができる。なお、上記した電極配線、及び各電位制御による微小透明光学部材３３の変位動作方法は一実施例であり、これに限定されるものではない。
【０１０１】
透過型光変調素子１８０は、駆動手段３５がこのように静電気力によって微小透明光学部材３３を傾斜変位させるので、高速駆動、低電圧駆動及び低消費電力駆動を可能にすることができる。
【０１０２】
従って、この透過型光変調素子１８０によれば、入射光Ｌ１に対して異なる方向に光を出射させる微小透明光学部材３３を支持手段によって傾斜可能に支持し、この微小透明光学部材３３を駆動手段３５の電気機械動作によって傾斜変位させて光出射方向を変化させるので、小さな変位量で透過光の方向や光量を制御することが可能となり、高速な偏向と、低電圧での駆動を実現することができる。また、反射型素子の場合には素子に対する光入射路と光反射路とが同じ面側に存在するため、両光路の干渉を避ける光学系が必要になるが、本実施形態に係る透過型光変調素子１８０によれば出射光が入射光の進路方向へ向くので、反射型素子の場合に必要となる光学系が不要となり、周辺光学系の構成を単純化して、素子を小型化することができる。また、反射型素子に比べて有効光（ＯＮ光）と不要光（ＯＦＦ光）の分離が容易なので、迷光や不要光を小さくしてコントラストを高めることができる。さらに、ファブリペロー効果を利用した干渉型光変調素子等にみられるような波長依存性を無くすことができる。
【０１０３】
図１９（ａ）（ｂ）は、可撓性平板を屈曲させて微小透明光学部材を変位させる第２の実施の形態に係る透過型光変調素子の変形例１を表す断面図であり、図２０は、コムドライブを備えた透過型光変調素子の変形例２を表す斜視図である。
【０１０４】
透過型光変調素子１８１は、微小透明光学部材３３の駆動に、例えば図１９（ａ）に示す構造を採用することができる。この駆動構造は、入射光Ｌ１を偏向する微小透明光学部材３３（可動膜３７と偏向部３９からなる。）と、一端は微小透明光学部材３３に枢動可能に接続され他端は支持部６７に可動自在に接続されている少なくとも１つの可撓性平板７１と、微小透明光学部材３３を変位させるための固定電極５３，５４，６１，６２と、可撓性平板７１上に設けられた可動電極７５とを有する。固定電極５３，５４，６１，６２は、可撓性平板７１の上部と下部に空隙を介して対向配置され、基板３１に固定される。これら固定電極５３，５４，６１，６２と可動電極７５との間に働く静電引力により、可撓性平板７１を駆動して、微小透明光学部材３３を傾斜変位させる。
【０１０５】
この透過型光変調素子１８１では、固定電極５３，５４，６１，６２、及び微小透明光学部材３３と支持部６７を繋いだ微小透明光学部材３３上に設けた可動電極７５間に電圧を印加すると、固定電極５３，５４，６１，６２―可動電極７５間に静電引力が発生する。この静電力により、微小透明光学部材３３が基板３１方向（上方向或は下方向）に引き寄せられ、結果として図１９（ｂ）に示すように微小透明光学部材３３が傾斜変位する。微小透明光学部材３３を図１９（ａ）の状態に戻すには、可動電極７５と固定電極５３，…と間の電圧をゼロにする。
【０１０６】
また、透過型光変調素子は、微小透明光学部材３３の駆動に、例えば図２０に示す構造を採用することができる。この透過型光変調素子１８２の駆動構造は、支持手段（ヒンジ）７７の中央部に微小透明光学部材３３が固設され、揺動軸７７の両端には直交する支持軸７９、７９が固着されている。この支持軸７９、７９のそれぞれの端部には駆動手段である所謂コムドライブ８１が設けられている。コムドライブ８１は、櫛歯状の上部電極板８１ａと下部電極８１ｂとを相互に差し入れて配向させ、この対向電極間に作用する静電気力によって支持軸７９、７９の両端を上下に移動させ、結果として、揺動軸７７を回転させて微小透明光学部材３３の左右両方への自在な回転を可能にしている。
【０１０７】
次に、本発明に係る透過型光変調素子の第３の実施の形態を説明する。図２１は遮光手段を備えた第３の実施の形態を表す断面図、図２２は遮光手段の位置が異なる第３の実施の形態の変形例を表す断面図である。なお、以下の各実施の形態及びその変形例の説明において、図１〜図２０に示した部材と同一の部材には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【０１０８】
この実施の形態による透過型光変調素子２００は、微小透明光学部材３３の光出射面前方に、遮光手段８３を備えている。遮光手段８３は、前面保護基板５７に形成した例えば遮光膜とすることができる。この遮光手段８３は、微小透明光学部材３３から出射される光の方向可変範囲におけるいずれかの出射光を遮蔽する。遮蔽は、吸収又は反射によって行われる。
【０１０９】
透過型光変調素子２００は、図２１（ｂ）に示すように、例えば屈折率ｎ＝１．５の偏向部３９のプリズム角θoが３０°に形成される場合、駆動手段３５が作動されていない初期状態では傾斜角θr＝０°で、偏向光の出射角θeが２０°弱となり、この際、遮光手段８３によって出射光Ｌ２は遮断される。また、図１３（ａ）に示すように、駆動手段３５が作動されて傾斜角θr＝１５°になっても、偏向光の出射角θeが１５°となるため、遮光手段８３によって出射光Ｌ２は遮断される。これに対し、図１３（ｃ）に示すように、駆動手段３５が作動されて傾斜角θr＝−１５°になると、偏向光の出射角θeが３０°と大きく変化するため、出射光Ｌ２は遮光手段８３から外れて前面保護基板５７から出射されることになる。
【０１１０】
また、図２２に示すように、遮光手段８３を図２１の場合と反対側に設けてもよい。この場合、図２２（ａ）に示すように、駆動手段３５が作動されていない初期状態で、出射光Ｌ２を遮光手段８３から外して前面保護基板５７から出射させ、図２２（ｂ）に示すように、駆動手段３５を作動させ微小透明光学部材３３の出射面から出射する光を大きく偏向させたときに出射光Ｌ２を遮光手段８３で遮断するようにもできる。
【０１１１】
この透過型光変調素子２００によれば、微小透明光学部材３３の光出射面前方に配設され微小透明光学部材３３から出射される光の方向可変範囲におけるいずれかの出射光を遮蔽する遮光手段８３を備えたので、微小透明光学部材３３から出射される光の方向可変範囲の所望領域が光透過領域又は光遮断領域に設定可能となる。また、駆動手段３５が、微小透明光学部材３３を傾斜変位させることで出射光を遮光手段８３に対して変位させて出射光の透過光量を変化させるので、微小透明光学部材３３の傾斜変位による光の偏向動作に共働させて、光強度のオン・オフや経路の切替えを可能にする光スイッチとして機能させることができる。
【０１１２】
次に、本発明に係る透過型光変調素子の第４の実施の形態を説明する。図２３は、微小透明光学部材を傾斜駆動することでその出射面から入射光を出射させたり出射面で全反射させたりする第４の実施の形態を表す断面図、図２４は微小透明光学部材の形状が異なる第４の実施の形態の変形例を表す断面図である。
【０１１３】
この実施の形態による透過型光変調素子３００は、微小透明光学部材８５の偏向部８７の出射面８９が、入射光Ｌ１に対して臨界角前後で揺動する様に構成される。即ち、本実施形態の偏向部８７は、プリズム角度θo＝４５°で形成される。例えば屈折率ｎ＝１．５のガラスの場合、全反射臨界角θcc＝４２°程度となり、また、プリズム角部から頂角までの距離ｐは、５μｍ程度に設定される。
【０１１４】
透過型光変調素子３００では、微小透明光学部材８５の光出射面前方に、入射角度と出射角度とを略一致させるための光路補正手段９１を設けてもよい。光路補正手段９１にはプリズムが好適に用いられる。
【０１１５】
この透過型光変調素子３００では、駆動手段３５が作動されていない初期状態において傾斜角θr＝０°となっており、このため、図２３（ａ）に示すように、入射光Ｌ１が臨界角４２°より大きな角度４５°で出射面８９に入射する。これにより、入射光Ｌ１は出射面８９で全反射され、出射面８９から光路補正手段９１の方向には出射されない。これに対し、図２３（ｂ）に示すように、駆動手段３５が作動されると、出射面８９に対する入射光Ｌ１の入射角が臨界角より小さくなるため、出射光Ｌ２が出射面８９を屈曲して透過し、さらに光路補正手段９１を通り入射光Ｌ１と平行に出射される（ノーマリー・オフの制御）。
【０１１６】
この透過型光変調素子３００によれば、微小透明光学部材８５の出射面８９が入射光Ｌ１を全反射させる角度の前後に設けられるため、入射光Ｌ１の偏向に加え、入射光Ｌ１の全反射も可能となる。従って、偏向光が微小透明光学部材８５の光入射面と反対側から出射される一方、反射光が微小透明光学部材８５の光入射面側から出射され、有効光（ＯＮ光）と不要光（ＯＦＦ光）とを微小透明光学部材８５を挟んで反対側に切り分けできる。
【０１１７】
また、微小透明光学部材８５を駆動手段３５によって傾斜変位させ、入射光Ｌ１を透過又は全反射させるので、出射面８９に入射する入射光Ｌ１の入射角が臨界角より小さく又は大きくなるように微小透明光学部材８５を傾斜変位させることで、ＯＮ光とＯＦＦ光とが微小透明光学部材８５を挟んで反対側に切り分けされる。そして、微小透明光学部材８５に形成した出射面８９で全反射されるので、内部全反射（Total Internal Reflection）が可能となり、金属面での反射に比べ光吸収を低減させ、高強度光に対する発熱や劣化を防止できる。従って、高出力の光源光に対応可能な光変調素子を実現できる。また、誘電多層膜の形成による反射に比べて製造プロセスを簡単にできる。
【０１１８】
さらに、微小透明光学部材８５の光出射面前方に、入射角度と出射角度とを略一致させるための光路補正手段９１を設けたので、微小透明光学部材８５を挟んで入射光Ｌ１と反対側に切り分けされる出射光Ｌ２（ＯＮ光）を、入射光Ｌ１と同方向で直進させることができる。このため、この素子を用いた装置の光学的な設計を容易にできる。
【０１１９】
なお、図２４に示すように、プリズム角度θo＝３５°程度の非対称な形状の偏向部９３を採用すれば、初期状態で図２４（ａ）に示すように、入射光Ｌ１を出射面８９から透過させ、駆動手段３５の作動状態で、図２４（ｂ）に示すように、出射面８９によって全反射させるノーマリー・オンの制御も可能となる。
【０１２０】
次に、本発明に係る透過型光変調素子の第５の実施の形態を説明する。図２５は、微小透明光学部材にプリズムを用いた第５の実施の形態を表す断面図、図２６は光路補正手段を備えた第５の実施の形態の変形例１を表す断面図、図２７は平行四辺形のプリズムを用いた第５の実施の形態の変形例２を表す断面図である。
【０１２１】
この実施の形態による透過型光変調素子４００は、図２５に示すように、偏向部９５が全反射面８９を有する直角三角形のプリズム形状に形成される。偏向部９５は、直角を挟む一方の辺部が可動膜３７に平行となっている。従って、図２５（ａ）に示すように、可動膜３７から入射した入射光Ｌ１は、偏向部９５の全反射面８９によって９０°の角度で全反射されて、直角を挟む他方の辺部から出射される。即ち、入射光Ｌ１をプリズム全反射させて、水平方向（基板３１と平行な方向）に偏向する。
【０１２２】
この透過型光変調素子４００では、図２５（ｂ）に示すように、例えば屈折率ｎ＝１．５、可動膜３７の傾斜変位が、傾斜角θr＝１０°の場合、正負方向に回転されることで２０°となる。この場合、傾斜角θr＝１０°に対する出射角θeも１０°となり、図２５（ｃ）に示す偏向角θs＝２０°となる。これは、傾斜角２θr＝３０°で偏向角θs＝１５°を得る第１の実施の形態による透過型光変調素子１００よりも、小さな傾斜角（２θr＝２０°）で大きな偏向角（θs＝２０°）が得られることを意味している。また、これによって、図２５（ｄ）に示すように偏向部９５の左端から距離ｗ＝５．０μｍの位置で１．８μｍもの変位Ｈが得られる。
【０１２３】
この透過型光変調素子４００の応用としては、図２６に示すように、偏向部９５の光出射面側に、光路補正手段９１ａと光路補正手段９１ｂとを間隙を隔てて設けることができる。即ち、可動プリズムと固定プリズムとの複合によって光学系が構成されている。このような構成によれば、傾斜角θr＜０°の場合、光路補正手段９１ａによって前面保護基板５７からＯＮ光を出射させ、傾斜角θr＝０°の場合、水平方向にＯＦＦ光を出射させ、傾斜角θr＞０°の場合、光路補正手段９１ｂによって基板３１からＯＦＦ光を出射させることができる。つまり、小さな傾斜角θｒで偏向角θsを大きくできることから、離間させた２つの光路補正手段９１に偏向光を選択的に導入させて、入射光Ｌ１の方向と同方向、逆方向及び直交方向への偏向を確実に行うことができる。
【０１２４】
また、偏向部９５がプリズム形状であるので、小さな傾斜角（θr）で大きな偏向角（θs）を得ることができる。また、反射損失を低下させ、金属面での反射に比べ光吸収を低減させることができる。さらに、偏向角が大きくなるので、マージンが取り易くなり（設計限界が緩和され）、光路など光学設計の自由度を高めることができる。これにより、例えば光路切り替え用の光スイッチなどの光通信用デバイスを安価に提供することができる。
【０１２５】
なお、透過型光変調素子４００の変形例としては、図２７に示すように、平行四辺形の偏向部９７を用いることで、２つの全反射面８９ａ、８９ｂを有するものを挙げることができる。このような構成によれば、傾斜角θr＜０°の場合、全反射面８９ａ、８９ｂによって前面保護基板５７からＯＮ光を出射させ、傾斜角θr＝０°の場合、全反射面８９ａによってＯＦＦ光を全反射面８９ｂから斜め上方向に出射させ、傾斜角θr＞０°の場合、全反射面８９ａによってＯＦＦ光を全反射面８９ｂから略水平方向に出射させることができる。これにより、ＯＦＦ光を入射側に戻さず、他に影響を及ぼすことの少ない領域へ逃すことができ、迷光処理が良好にできる。
【０１２６】
次に、本発明に係る透過型光変調素子の第６の実施の形態を説明する。図２８は微小透明光学部材の光出射面が曲面形状である第６の実施の形態を表す断面図である。この実施の形態による透過型光変調素子５００は、微小透明光学部材９９の光入射面又は光出射面の少なくとも一部分が曲面形状で形成されている。本実施の形態では、光出射面が凸曲面に形成された構成を例示している。つまり、偏向部１０１が凸レンズ形状となっている。この他、偏向部１０１の形状は、凹レンズ形状や、同心円状に異なる曲率の曲線部を有したフレネルゾーンプレートなどであってもよい。
【０１２７】
この透過型光変調素子５００によれば、光入射面又は光出射面の少なくとも一部分が曲面形状であるので、屈折率を連続的に変化させ、かつ屈折率変化範囲の屈折率差を大きくすることができる（結果的に、偏向角差も大きくすることができる）。
【０１２８】
次に、本発明に係る透過型光変調素子の第７の実施の形態を説明する。図２９は微小透明光学部材が屈折率分布を有する第７の実施の形態を表す断面図、図３０は屈折境界面が曲面となった第７の実施の形態の変形例を表す断面図である。
【０１２９】
この実施の形態による透過型光変調素子６００は、微小透明光学部材１０３が光の進路方向で屈折率の異なる屈折率分布を有し、かつこの屈折率分布による光の偏向方向が光の進路方向と平行とならない互いに異なる方向に形成されている。このような特性を有する微小透明光学部材１０３は、例えば図２９に示すように、微小透明光学部材１０３の全体或いは偏向部のみを、断面四角形で形成し、一対の対角線を境に上部媒質１０３ａの屈折率ｎ１と、下部媒質１０３ｂの屈折率ｎ２（例えばｎ１＞ｎ２とする）を変えることで構成することができる。
【０１３０】
この透過型光変調素子６００では、図２９（ｂ）に示すように、駆動手段３５が作動されていない初期状態では傾斜角θr＝０°で、偏向光の出射角θe1となり、図２９（ａ）に示すように、駆動手段３５が作動されて傾斜角θr＜０゜で、偏向光の出射角θe2となる。また、図２９（ｃ）に示すように、駆動手段３５が作動されて傾斜角θr＞０°で、偏向光の出射角θe3となる。ここで、屈折率ｎ１，ｎ２や媒質１０３ａ，１０３ｂの貼り合わせ面の角度を設定することで、「θe1≒θe2＜θe3」とすることができる。即ち、屈折率分布等の設定によって、偏向範囲の任意な設定が可能となる。
【０１３１】
この透過型光変調素子６００によれば、微小透明光学部材１０３が光の進路方向で屈折率の異なる屈折率分布を有し、かつ屈折率分布によって得られる光の偏向方向が光の進路方向と平行でないので、平板形状の微小透明光学部材１０３を用いて偏向範囲の任意な設定を可能にできる。また、所望の偏向範囲を有する微小透明光学部材１０３の薄膜化が可能なので、素子を軽量化できるとともに、高速応答可能な素子を得ることができる。
【０１３２】
なお、透過型光変調素子６００の変形例としては、図３０に示すように、微小透明光学部材１０５を２つ以上の媒質（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ）で積層したものを挙げることができる。この場合、各媒質は、境界面が同心円弧状となるように積層し、例えば中心側の媒質ほど屈折率の高いものを使用する。このような構成とすることで、図２９に示した構成のものよりも、（θe1≒θe2）と（θe3）との角度差をさらに大きくする効果を得ることができる。
【０１３３】
次に、本発明に係る透過型光変調アレイ素子の第８の実施の形態を説明する。図３１はマイクロレンズ一体化を図った第８の実施の形態による透過型光変調アレイ素子の断面図、図３２は２段のマイクロレンズを備える図３１に示した透過型光変調アレイ素子の変形例を表す断面図である。
【０１３４】
上記した透過型光変調素子（１００、１８０、１８１、１８２、２００、３００、４００、５００、６００のいずれか）は、１次元状又は２次元状に配列することで、透過型光変調アレイ素子７００として構成することができる。透過型光変調アレイ素子７００は、同一構造の例えば上記の透過型光変調素子３００が、同一の可動素子基板１１１上に１次元状又は２次元状に配列されることで、一つの透過型光偏向デバイスとして機能するようになっている。
【０１３５】
可動素子基板１１１上には透明絶縁膜１１３が積層され、透明絶縁膜１１３の光透過領域以外の領域にはそれぞれの透過型光変調素子３００に対応して上記の駆動回路（ＣＭＯＳなど）１１５が形成される。また、可動素子基板１１１の光入射面にはマイクロレンズアレイ１１７が平行に対向配置され接合される。マイクロレンズアレイ１１７は、それぞれの透過型光変調素子３００に対応する複数のマイクロレンズ１１７ａを有している。
【０１３６】
この透過型光変調アレイ素子７００によれば、上記したいずれかの透過型光変調素子（１００、１８０、１８１、１８２、２００、３００、４００、５００又は６００のいずれか）を１次元又は２次元に配列してなるので、一つの光変調デバイスとして機能するようになり、露光ヘッド、ディスプレイなどへの応用において、高密度の画素を高速で光変調することができる。また、多数の透過型光変調素子が半導体製造工程により同質に、しかも高精度に配置でき、出射光を揃えて、高品位かつ高解像度で画像表示等を行うことができる。
【０１３７】
また、それぞれの透過型光変調素子に対応する複数のマイクロレンズ１１７ａを有したマイクロレンズアレイ１１７が光入射面に対向配置されるので、入射光束を絞ることができ、その結果、微小透明光学部材が小型化・軽量化され、高速駆動、低電圧駆動及び低消費電力駆動を可能にすることができる。また、マイクロレンズ１１７ａを使用しない場合に比べ、微小透明光学部材が小面積で形成可能となるので、同一基板面積での比較においてはその分で駆動回路領域を確保することが容易にできるようになる。
【０１３８】
なお、上記の透過型光変調アレイ素子７００の変形例としては、図３２に示すように、マイクロレンズ１１７ａと同一光軸上で他のマイクロレンズ１１７ｂが形成されたものを挙げることができる。この構成では、入射光束を一方のマイクロレンズ１１７ａに通過させることで、焦点に集束された光を発散光として他方のマイクロレンズ１１７ｂに通過させ、平行光を可動素子基板１１１に入射させることができる。
【０１３９】
次に、本発明に係る透過型光変調アレイ素子を露光装置に採用した第９の実施の形態を説明する。図３３は、透過型光変調アレイ素子を用いた第９の実施の形態による露光装置の構成図、図３４は図３３に示した露光装置のブロック図、図３５は図３３に示した露光装置の光路を表す説明図である。
【０１４０】
上記した透過型光変調アレイ素子は、例えば図３３に示す露光装置８００に好適に用いることができる。この場合の透過型光変調アレイ素子９００は、例えば上記の透過型光変調素子１００にマイクロレンズアレイ１１７を備えて構成することができる。この露光装置８００は、露光対象物１２１を外周面に吸着して保持するドラム１２３と、ドラム１２３の回転軸に沿って延在するガイド軸１２５に移動自在に支持される副走査ユニット１２７とを基本構成として備える。ドラム１２３は図示しない回転駆動モータによって図３３の反時計回りに回転される。副走査ユニット１２７は、図示しない水平駆動モータによって図３３の左右方向に移動される。ここで、露光対象物１２１は、ドラム１２３の回転によるＤ方向が主走査方向となり、副走査ユニット１２７の移動によるＬ方向が副走査方向となる。
【０１４１】
副走査ユニット１２７は、図３４に示すように、光源・ＳＬＭ（光変調）ユニット１２９と、結像レンズ系１３１を備える。ドラム１２３の回転位置は主走査位置検出器１３３によって検出され、副走査ユニット１２７の移動位置は副走査位置検出器１３５によって検出される。これら主走査位置検出器１３３及び副走査位置検出器１３５によって検出された位置信号は、信号発生器１３７に入力される。信号発生器１３７は、これらの位置信号に基づき、上位制御部から送られる画像信号に応じて変調信号、光源信号を光源・ＳＬＭユニット１２９へ出力する。結像レンズ系１３１は、光源・ＳＬＭユニット１２９から変調されて出射されたレーザ光を露光対象物１２１の表面に倍率を変えて結像させる組合ズームレンズ１３１ａ、１３１ｂで構成される。
【０１４２】
光源・ＳＬＭユニット１２９では、透過型光変調アレイ素子９００において、複数の透過型光変調素子１００が副走査方向に配列されている。また、透過型光変調アレイ素子９００の光入射面側には光路補正手段１４１が配設され、光路補正手段１４１は透過型光変調アレイ素子９００から出射される偏向光を出射面１４１ａによって全反射又は透過させ、有効光（ＯＮ光）と不要光（ＯＦＦ光）とに切り分ける。
【０１４３】
従って、出射面１４１ａから出射されたＯＮ光は、透過型光変調素子１００の配列方向に直行する方向（主走査方向）で露光対象物１２１と副走査ユニット１２７とを相対移動させると、透過型光変調素子１００の配列数と同数の画素数で、１ライン分を露光対象物１２１の同方向に露光することができる。そして、露光対象物１２１の主走査方向への移動と共に、画像信号が１ライン分、変調信号、光源信号として透過型光変調素子１００へ送出され、それぞれの透過型光変調素子１００がオンオフ制御される。これにより副走査ユニット１２７から出射される露光光がオンオフされて、露光対象物１２１が、主走査方向に透過型光変調素子１００の数と同数の画素単位で露光制御され、１ライン分の走査露光が行われる。その後、副走査ユニット１２７が副走査方向に移動され、同様にして次の１ライン分が順次に露光されて行く。
【０１４４】
このようにして透過型光変調アレイ素子９００を備えた露光装置８００によれば、透過型光変調アレイ素子９００によって入射光Ｌ１を高速に偏向し、その偏向光を光路補正手段１４１によってＯＮ光とＯＦＦ光とに切り分けることで、露光対象物１２１に対する露光或いは画像記録を可能にすることができる。また、透過型光変調素子１００を用いることで、偏向光を略直線方向へ出射させることができ、反射型の光変調素子の場合のように光路を大きな角度で屈曲させる必要がないので、素子周辺の光学系が直線状に配設でき、装置のコンパクト化を容易にすることができる。
【０１４５】
なお、露光対象物１２１は、ドラム１２３に保持される記録媒体の他、スクリーンであってもよい。この場合、画像信号に応じて透過型光変調アレイ素子９００を駆動制御し、出射光を、投影レンズを介してスクリーンに投影すれば、透過型光変調素子を用いたプロジェクターを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明の透過型光変調素子及び透過型光変調アレイ素子によれば、小さな変位量で透過光の方向や光量を制御することができ、高速偏向と低電圧駆動が可能なため、高精度，高解像度の露光ヘッドやディスプレイなどに適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明に係る透過型光変調素子の第１の実施の形態の斜視図である。
【図２】図１に示した透過型光変調素子の初期状態を（ａ）、動作状態を（ｂ）に表した断面図である。
【図３】図１に示した透過型光変調素子の傾斜角と出射角との関係を表した説明図である。
【図４】図１に示した透過型光変調素子の傾斜変位による出射角制御の原理説明図である。
【図５】図４に示した微小透明光学部材の要部拡大図である。
【図６】図１に示した透過型光変調素子（屈折率ｎ＝１．５の場合）における出射角と回転角との相関を表した説明図である。
【図７】図６の要部範囲の拡大図である。
【図８】図１に示した透過型光変調素子（屈折率ｎ＝２．０３の場合）における出射角と回転角との相関を表した説明図である。
【図９】図８の要部範囲の拡大図である。
【図１０】図１に示す透過型光変調素子の４画素分の平面図である。
【図１１】図１０のXI―XI線断面図である。
【図１２】図１０のXII―XII線断面図である。
【図１３】図１に示す透過型光変調素子の動作説明図である。
【図１４】図１に示す透過型光変調素子の図１１と同一断面における製造手順を示す図である。
【図１５】図１に示す透過型光変調素子の図１２と同一断面における製造手順を示す図である。
【図１６】本発明の透過型光変調素子の第２の実施の形態における電極配線図である。
【図１７】図１６に示した透過型光変調素子の左側傾斜状況を表した動作説明図である。
【図１８】図１６に示した透過型光変調素子の右側傾斜状況を表した動作説明図である。
【図１９】可撓性平板を屈曲させて微小透明光学部材を変位させる図１６に示した透過型光変調素子の変形例１を表す断面図である。
【図２０】コムドライブを備えた図１６に示した透過型光変調素子の変形例２を表す斜視図である。
【図２１】遮光手段を備えた第３の実施の形態を表す断面図である。
【図２２】遮光手段の位置が異なる第３の実施の形態の変形例を表す断面図である。
【図２３】微小透明光学部材が全反射面を有する第４の実施の形態を表す断面図である。
【図２４】微小透明光学部材の形状が異なる第４の実施の形態の変形例を表す断面図である。
【図２５】微小透明光学部材にプリズムを用いた第５の実施の形態を表す断面図である。
【図２６】光路補正手段を備えた第５の実施の形態の変形例１を表す断面図である。
【図２７】平行四辺形のプリズムを用いた第５の実施の形態の変形例２を表す断面図である。
【図２８】微小透明光学部材の光出射面が曲面形状である第６の実施の形態を表す断面図である。
【図２９】微小透明光学部材が屈折率分布を有する第７の実施の形態を表す断面図である。
【図３０】屈折境界面が曲面となった第７の実施の形態の変形例を表す断面図である。
【図３１】マイクロレンズ一体化を図った第８の実施の形態による透過型光変調アレイ素子の断面図である。
【図３２】２段のマイクロレンズを備える図３１に示した透過型光変調アレイ素子の変形例を表す断面図である。
【図３３】透過型光変調アレイ素子を用いた第９の実施の形態による露光装置の構成図である。
【図３４】図３３に示した露光装置のブロック図である。
【図３５】図３３に示した露光装置の光路を表す説明図である。
【図３６】従来の透過型機械式光偏向素子である光スイッチを表す概略構成図である。
【図３７】従来の透過型機械式光偏向素子であるビーム偏向装置を表す要部構成図である。
【図３８】従来の透過型機械式光偏向素子である可変頂角プリズム装置を表す要部構成図である。
【図３９】従来の透過型機械式光偏向素子である光偏向装置を表す要部構成図である。
【符号の説明】
【０１４８】
３２  ヒンジ（支持手段）
３３，８５，９９、１０３  微小透明光学部材
３５  駆動手段
７１  可撓性平板（支持手段）
７７  揺動軸（支持手段）
８３  遮光手段
８９  出射面（全反射面）
９１，１４１  光路補正手段
１００，１８０，２００，３００，４００，５００，６００  透過型光変調素子
１１７  マイクロレンズアレイ
１１７ａ  マイクロレンズ
７００，９００  透過型光変調アレイ素子
Ｌ１  入射光
Ｌ２  出射光
【図１】
2005345938.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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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