CN111448508A - 反射型空间光调制器、光观察装置及光照射装置 - Google Patents

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CN111448508A CN201780097492.2A CN201780097492A CN111448508A CN 111448508 A CN111448508 A CN 111448508A CN 201780097492 A CN201780097492 A CN 201780097492A CN 111448508 A CN111448508 A CN 111448508A
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Abstract

本发明提供一种反射型空间光调制器，其具备：电光结晶，其具有输入光被输入的输入面和与输入面相对的背面；光输入输出部，其配置于电光结晶的输入面，且具有透射输入光的第一电极；光反射部，其包含配置有多个第二电极的基板及将基板固定于背面的粘接层，并配置于电光结晶的背面；驱动电路，其对第一电极与多个第二电极之间施加电场，基板包含配置有多个第二电极的像素区域和包围像素区域的周边区域，粘接层具有与像素区域面对面的第一区域和包围第一区域的第二区域，粘接层在非导电性的粘接材料的固化物中具有电介质材料，第二区域中的电介质材料的含有率比第一区域中的电介质材料的含有率小。

Description

反射型空间光调制器、光观察装置及光照射装置
技术领域
本公开涉及反射型空间光调制器、光观察装置及光照射装置。
背景技术
例如专利文献1及专利文献2公开有一种电光元件。该电光元件包含：基板、层叠于基板的铁电体的KTN(KTa1-xNbxO3)层、配置于KTN层的前面的透明电极、配置于KTN层的后面的金属电极。KTN根据温度采取四个结晶结构，为钙钛矿型的结晶结构时作为电光元件利用。这种KTN层形成于在金属电极上形成的晶种层上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-89340号公报
专利文献2：日本特开2014-89341号公报
发明内容
发明所要解决的问题
专利文献1及专利文献2中记载了，通过向晶种层中添加导电性物质，而对晶种层赋予导电性。在该情况下，金属电极与KTN层电连接，因此，能够对KTN层施加电场。但是，例如在阵列状地形成多个电光元件的金属电极的情况下，当对晶种层赋予导电性时，输入于多个金属电极的电信号混合，调制精度可能不稳定。另外，为了相对于KTN层可靠地施加电场，要求金属电极不会从KTN层脱落。
实施方式的目的在于，提供能够稳定地进行光调制的反射型空间光调制器、光照射装置及光观察装置。
用于解决问题的方案
一个方式提供一种反射型空间光调制器，调制输入光，且输出经调制的调制光，其中，具备：钙钛矿型电光结晶，其具有输入光被输入的输入面和与输入面相对的背面，且相对介电常数为1000以上；光输入输出部，其配置于电光结晶的输入面，且具有透射输入光的第一电极；光反射部，其包含配置有多个第二电极的基板及将基板固定于背面的粘接层，其配置于电光结晶的背面，且将输入光向输入输出部反射；驱动电路，其对第一电极与多个第二电极之间施加电场，基板包含配置有多个第二电极的像素区域和包围像素区域的周边区域，粘接层具有与像素区域面对面的第一区域和包围第一区域的第二区域，粘接层在非导电性的粘接材料的固化物中具有电介质材料，第二区域中的电介质材料的含有率比第一区域中的电介质材料的含有率小。
另外，一个方式提供一种光观察装置，其具有：光源，其输出输入光；上述的反射型空间光调制器；光学系统，其向对象物照射从空间光调制器输出的调制光；光检测器，其检测从对象物输出的光。
另外，一个方式提供一种光照射装置，其具有：光源，其输出输入光；上述的反射型空间光调制器；光学系统，其向对象物照射从空间光调制器输出的调制光。
根据这种反射型空间光调制器、光照射装置及光观察装置，输入光透射光输入输出部并输入电光结晶的输入面。该输入光由配置于电光结晶的背面的光反射部反射，并可从光输入输出部输出。此时，在设置于光输入输出部的第一电极与设置于基板的多个第二电极之间输入电信号。由此，对相对介电常数高的电光结晶施加电场，可调制输入光。该反射型空间光调制器中，多个第二电极利用包含非导电性的粘接材料和电介质材料的粘接层固定于背面。粘接层为非导电性，因此，对多个第二电极的每个输入的电信号难以在粘接层扩散。因此，能够抑制输入多个电极的电信号混合。另外，能够抑制从粘接层向电光结晶注入电荷。因此，能够使调制精度稳定。另外，粘接层中，第二区域中的电介质材料的含有率比第一区域中的电介质材料的含有率小。因此，第二区域能够通过比第一区域大的粘接力将基板固定于电光结晶的背面。由此，能够抑制基板从电光结晶脱落。
另外，一个方式中，也可以是，第一区域与第二区域的边界从输入光的输入方向观察位于比像素区域与周边区域的边界更靠外缘侧的位置。该结构中，能够使俯视时的第一区域的面积比像素区域的面积大。
另外，一个方式中，也可以是，第一区域与第二区域的边界从输入光的输入方向观察与像素区域与周边区域的边界一致。该结构中，能够将电光结晶与基板更牢固地接合。
另外，也可以是，光输入输出部包含将第一电极固定于输入面的另一粘接层，另一粘接层具有与像素区域面对面且在非导电性的粘接材料的固化物中具有电介质材料的第一区域和包围该第一区域的第二区域，另一粘接层的第二区域中的电介质材料的含有率比另一粘接层的第一区域中的电介质材料的含有率小。该结构中，能够抑制从第一电极相对于电光结晶注入电荷。另外，形成有第二区域，因此，能够将第一电极与电光结晶牢固地固定。
另外，一个方式中，光输入输出部也可以还具备具有输入光被输入的第一面和作为第一面的相反侧的面的第二面的透明基板，第一电极也可以配置于透明基板的第二面。这样的空间光调制器中，即使在较薄地形成电光结晶的光轴方向的厚度的情况下，也能够利用透明基板保护电光结晶免受外部的冲击等。
另外，一个方式中，将电光结晶的相对介电常数设为εxtl，将电光结晶的从输入面到背面的厚度设为dxtl，将粘接层的厚度设为dad，且将成为由驱动电路产生的施加电压的最大电压即Vsmax与为了将输入光仅以2π弧度进行相位调制或延迟调制而施加于电光结晶的电压即Vxtl的比的Vxtl/Vsmax设为Rs时，包含电介质材料的粘接层的相对介电常数εad可通过式1表示。在该情况下，能够相对于电光结晶施加使输入光仅以2π弧度进行相位调制或延迟调制而充分的电压。
【数1】
Figure BDA0002524169080000031
另外，一个方式中，也可以是，第一电极形成于输入面的整个面。例如，在第一电极与多个第二电极对应地设置多个的情况下，第一电极与第二电极的位置对准困难。所述结构中，不需要进行第一电极与第二电极的位置对准。
另外，一个方式中，也可以是，光反射部还包含以与多个第二电极相对的方式配置于电光结晶的背面的多个第三电极。根据该结构，能够利用多个第三电极防止作为电场线传递的电信号的扩散。
另外，一个方式中，也可以是，光反射部中，利用多个第三电极反射输入光。另外，一个方式中，也可以是，光反射部中，利用多个第二电极反射输入光。根据这些结构，不需要在第二电极侧额外设置反射层等。
另外，一个方式中，也可以是，电光结晶为KTa1-xNbxO3(0≦x≦1)结晶、K1-yLiyTa1- xNbxO3(0≦x≦1，0＜y＜1)结晶、或PLZT结晶。根据该结构，能够容易地实现相对介电常数高的电光结晶。
另外，一个方式中，也可以是，还具备控制电光结晶的温度的温度控制元件。根据该结构，通过固定地保持电光结晶的温度，能够使调制精度更稳定。
发明效果
根据实施方式的反射型空间光调制器、光照射装置及光观察装置，能够抑制输入多个电极的电信号混合，并使调制精度稳定。
附图说明
图1是表示一实施方式的光观察装置的结构的块图。
图2是表示图1的光观察装置中使用的空间光调制器的剖视图。
图3是表示延迟调制中结晶轴与光的行进方向、电场的关系的图。
图4是用于说明图2的空间光调制器的电极的图。
图5是沿着图2的V-V线的剖视图。
图6是表示另一实施方式的空间光调制器的剖视图。
图7是沿着图6的VII-VII线的剖视图。
图8是表示又一实施方式的空间光调制器的剖视图。
图9是表示又一实施方式的空间光调制器的剖视图。
图10是表示又一实施方式的空间光调制器的剖视图。
图11是表示一实施方式的光照射装置的结构的块图。
具体实施方式
以下，参照附图具体地说明实施方式。为便于说明，有时对实际上相同的要素标注相同的符号，并省略其说明。
[第一实施方式]
图1是表示一个实施方式的光观察装置的结构的块图。光观察装置1A是用于拍摄例如观察的对象物的荧光显微镜。光观察装置1A通过向试样(对象物)S的表面照射输入光L1，并拍摄随之从试样S输出的荧光或反射光等的检测光L3，由此，取得试样S的图像。
成为观察对象物的试样S是例如包含荧光色素、荧光蛋白质等的荧光物质的细胞、生物等的样品。另外，试样S也可以是半导体器件或膜等的样品。试样S在照射预定的波长范围的光(激发光或照明光)的情况下，例如发出荧光等的检测光L3。试样S收容于例如至少相对于输入光L1及检测光L3具有透射性的支架内。该支架保持于例如载物台上。
如图1所示，光观察装置1A具备：光源10、准直透镜11、偏振光元件12、偏振光分束器13、空间光调制器100、第一光学系统14、分束器15、物镜16、第二光学系统17、光检测器18、控制部19。
光源10输出包含激发试样S的波长的输入光L1。光源10射出例如相干光或不相干光。作为相干光源，例如可举出激光二极管(LD)的激光源等。作为不相干光源，例如可举出发光二极管(LED)、超辐射发光二极管(SLD)或灯(lamp)系光源等。
准直透镜11将从光源10输出的输入光L1平行化，并输出平行化的输入光L1。偏振光元件12根据偏振光成分选择性地透射输入光L1。例如，偏振光元件12透射输入光L1的S波光。偏振光分束器13将透射了偏振光元件12的输入光L1向空间光调制器100反射。空间光调制器100是对从光源10输出的输入光L1进行相位调制或延迟调制的空间光调制器。空间光调制器100调制从准直透镜11输入的输入光L1，并将经调制的调制光L2向偏振光分束器13输出。此时，空间光调制器100使输入光L1的偏振光面进行90度旋转并输出。因此，从空间光调制器100输出的调制光L2透射偏振光分束器13，并导光至第一光学系统14。本实施方式的空间光调制器100构成为反射型。空间光调制器100与控制部19的控制器21电连接，并构成空间光调制单元。空间光调制器100利用控制部19的控制器21控制其驱动。对空间光调制器100的详细描述在之后进行。利用空间光调制器100，1)能够限定照射点的位置，或2)能够移动照射点的位置，3)能够同时形成多个照射点，4)能够控制照射光的相位。
第一光学系统14将空间光调制器100与物镜16光学地结合。由此，从空间光调制器100输出的调制光L2导光至物镜16。例如，第一光学系统14为透镜，使来自空间光调制器100的调制光L2聚光于物镜16的光瞳。
分束器15是用于分离调制光L2和检测光L3的光学元件。分束器15透射例如激发波长的调制光L2，并反射荧光波长的检测光L3。另外，分束器15也可以是偏振光分束器，也可以是分色镜。此外，根据分束器15的前后的光学系统(例如，第一光学系统14及第二光学系统17)，或应用的显微镜的种类，分束器15也可以反射调制光L2，且透射荧光波长的检测光L3。
物镜16将由空间光调制器100调制的调制光L2聚光并照射于试样S，并且导光随之从试样S发出的检测光L3。物镜16利用例如压电促动器、步进马达等的驱动元件构成为沿着光轴可移动。由此，可调整调制光L2的聚光位置及用于检测光L3的检测的焦点位置。
第二光学系统17将物镜16与光检测器18光学地结合。由此，从物镜16导光的检测光L3在光检测器18成像。第二光学系统17具有使来自物镜16的检测光L3在光检测器18的受光面成像的透镜17a。
光检测器18拍摄由物镜16导光并在受光面成像的检测光L3。光检测器18是例如CCD图像传感器或CMOS图像传感器等的区域图像传感器。
控制部19包含：包含处理器等的控制电路及图像处理电路、存储器等的计算机20；包含处理器等的控制电路、存储器等且与空间光调制器100及计算机20电连接的控制器21。计算机20例如为个人电脑、智能设备、微型计算机、或云服务器等。计算机20通过处理器控制物镜16、光检测器18等的动作，并执行各种控制。另外，控制器21控制空间光调制器100的相位调制量或延迟调制量。
接着，对空间光调制器100的详细结构进行说明。图2是表示空间光调制器的剖视图。空间光调制器100为调制输入光L1，并输出经调制的调制光L2的反射型空间光调制器，如图2所示，具备：电光结晶101、光输入输出部102、光反射部107、驱动电路110。本实施方式的电光结晶101的光轴方向的厚度也可以为例如50μm以下。
电光结晶101构成具有输入光L1被输入的输入面101a和与输入面101a相对的背面101b的板状。电光结晶101具备钙钛矿型的结晶结构，将普克尔斯效应、克尔效应等的电光效应用于折射率变化。作为钙钛矿型结晶结构的电光结晶101是属于立方晶系的点群m3m，且具有其相对介电常数为1000以上的各向同性结晶。电光结晶101的相对介电常数可采用例如1000～20000程度的值。作为这种电光结晶101，例如为KTa1-xNbxO3(0≦x≦1)结晶(以下，称为“KTN结晶”)、K1-yLiyTa1-xNbxO3(0≦x≦1，0＜y＜1)结晶、PLZT结晶等，具体而言，可举出BaTiO3、或K3Pb3(Zn2Nb7)O27、K(Ta0.65Nb0.35)P3、Pb3MgNb2O9、Pb3NiNb2O9等。本实施方式的空间光调制器100中，作为电光结晶101，可使用KTN结晶。KTN结晶为立方晶系的m3m点群，因此，不通过普克尔斯效应，而通过克尔效应进行调制。因此，当与电光结晶101的结晶轴平行或垂直地输入光，且沿同方向施加电场时，能够进行相位调制。另外，如果以任意的结晶轴为中心，使其它的2轴旋转0°、90°以外的任意的角度，则能够进行延迟调制。图3的(a)是表示延迟调制中结晶轴与光的行进方向、电场的关系的立体图，图3的(b)是平面地表示各轴的图。图3所示的例子是使结晶旋转至角度45°的情况。在以轴X1为中心，使轴X2、X3进行45°旋转，且设为新的轴X1’、X2’、X3’的情况下，将光与该新轴平行或垂直地输入，由此，能够进行延迟调制。图3中，对结晶1104的施加方向1102施加电场。输入光L1的传播方向1101与电场的施加方向1102成平行。在该情况下，用于输入光L1的调制的克尔系数成为g11、g12及g44。
KTN结晶的相对介电常数容易受到温度的影响，例如在-5℃附近，相对介电常数最大为20000左右，在作为常温的20℃附近，相对介电常数降低至5000左右。因此，电光结晶101利用例如珀耳帖元件那样的温度控制元件P将温度控制为-5℃附近。
光输入输出部102具有第一电极103、透明基板104、透明电极105、粘接层106及粘接层(另一粘接层)119。第一电极103配置于电光结晶101的输入面101a侧。第一电极103为例如由ITO(氧化铟锡)形成的透明电极，透射输入光L1。本实施方式中，第一电极103形成于输入面101a侧的整个面。输入光L1透射第一电极103并输入电光结晶101内。
透明基板104利用例如玻璃、石英、塑料等的材料形成为平板状。透明基板104具有输入光L1输入的第一面104a、第一面104a的相反侧的面即与电光结晶101的输入面101a相对的第二面104b。透明电极105为形成于透明基板104的第二面104b的整个面的电极，透射输入光L1。透明电极105通过例如对透明基板104的第二面104b蒸镀ITO可形成。
粘接层106将形成于电光结晶101的第一电极103、形成于透明基板104的透明电极105相互粘接。粘接层106通过例如环氧系粘接剂形成，透射输入光L1。在粘接层106内配置有例如金属球那样的导电部件106a。导电部件106a与第一电极103和透明电极105双方接触，将第一电极103与透明电极105相互电连接。例如，导电部件106a在俯视时配置于粘接层106的四角。
粘接层119配置于第一电极103与输入面101a之间，将第一电极103与电光结晶101接合。本实施方式的粘接层119具有形成其中央的第一区域119a和包围第一区域119a的外周的第二区域119b。第一区域119a在非导电性的粘接材料的固化物中具有电介质材料的微粒子，不包含导电材料。此外，非导电性不限于不具有导电性的性质，包含绝缘性高的性质或电阻率高的性质。即，第一区域119a的绝缘性高(电阻率高)，理想性地不具有导电性。
粘接材料可通过例如环氧系粘接剂那样的光学上无色透明的树脂形成。电介质材料可具有例如与电光结晶101同程度的100～30000程度的相对介电常数。电介质材料也可以是具有输入光L1的波长以下的粒径的粉末，例如可具有50nm～3000nm程度的粒径。通过缩小电介质材料的粒径，能够抑制光的散射。在考虑了光的散射的情况下，衍生物材料的粒径也可以为1000nm以下，也可以进一步为100nm以下。电介质材料也可以是电光结晶101的粉末。作为一例，电介质材料占据粘接材料与电介质材料的混合物的比例也可以为50％程度。第一区域119a在例如俯视时构成矩形。
第二区域119b通过非导电性的粘接材料构成。即，第二区域119b与第一区域119a不同，不包含电光结晶101的粉体那样的电介质材料。粘接材料可通过例如环氧系粘接剂那样的光学上无色透明的树脂形成。此外，第二区域119b也可以如第一区域那样包含电介质材料。在该情况下，电介质材料占据粘接材料与电介质材料的混合物的比例比第一区域119a的比例小。第一区域119a在例如俯视时构成矩形框状。
第一区域119a可通过相对于电光结晶101的输入面101a或第一电极103涂布粘接材料与电介质材料的混合物而形成。另外，第二区域119b可通过相对于电光结晶101的输入面101a或第一电极103涂布粘接材料而形成。
光反射部107配置于电光结晶101的背面101b侧，将调制光L2向输入输出部反射。该光反射部107包含CMOS基板(基板)108和粘接层109。CMOS基板108经由粘接层111固定于例如玻璃环氧(以玻璃纤维片为芯材的环氧树脂)基板那样的有机基板、陶瓷基板等的基板112。CMOS基板108包含与电光结晶101的背面101b相对的多个像素电极即第二电极108a。第二电极108a可将在电光结晶101内传播的输入光L1向光输入输出部102反射。例如，第二电极108a通过铝等的金属等的材料形成。如图4所示，本实施方式的光反射部107中，俯视时形成为矩形的多个第二电极108a二维地整齐排列并配置。第二电极108a的横向的长度W1和纵向的长度W2可形成为例如相同的长度。相互相邻的第二电极108a彼此隔开间隔S1、S2进行配置。此外，图2、图4示意性地表示空间光调制器100，为了说明的简单，表示第二电极108a以4×4配置的例子。此外，CMOS基板108也可以作为对第一电极103与第二电极108a之间施加电场的驱动电路发挥作用。
在多个第二电极108a设置有与各自对应的驱动用的开关108b。能够利用这些开关108b，相对于各第二电极108a控制任意的电压。
粘接层109将CMOS基板108固定于背面101b。本实施方式的粘接层109具有形成其中央的第一区域109a和包围第一区域109a的外周的第二区域109b。粘接层109的结构与上述的粘接层119一样，第一区域109a具有与第一区域119a相同的结构，第二区域109b具有与第二区域119b相同的结构。
第一区域109a可通过相对于电光结晶101的背面101b或CMOS基板108涂布粘接材料与电介质材料的混合物而形成。另外，第二区域109b可通过相对于电光结晶101的背面101b或CMOS基板108涂布粘接材料而形成。
驱动电路110相对于第一电极103电连接，并且与CMOS基板108连接，由此，与多个第二电极108a各自电连接。本实施方式中，形成为透明基板104的第二面104b侧的俯视时的大小比电光结晶101的输入面101a大。因此，在电光结晶101支承于透明基板104的状态下，形成于透明基板104的透明电极105的一部分成为露出于外部的露出部105a。驱动电路110与该露出部105a和CMOS基板108电连接。即，驱动电路110经由透明电极105及导电部件106a与第一电极103电连接，由此，能够对第一电极103与第二电极108a之间施加电场。
驱动电路110利用控制部19控制。驱动电路110对第一电极103与第二电极108a之间输入电信号。由此，对配置于第一电极103与第二电极108a之间的电光结晶101及粘接层109、119施加电场。在该情况下，由驱动电路110施加的电压分配于电光结晶101和粘接层109、119。因此，就施加于第一电极103与第二电极108a之间的电压与施加于电光结晶101的电压的电压比R而言，将施加于电光结晶101的电压设为Vxtl，将施加于粘接层109、119的电压设为Vad，将电光结晶101的相对介电常数设为εxtl，将电光结晶101中的从输入面101a到背面101b的厚度设为dxtl，将粘接层109、119的相对介电常数设为εad，将粘接层109、119的厚度的合计设为dad时，通过以下的式(2)表示。此外，为了说明的简单，设为粘接层109和粘接层119由具有相同的相对介电常数的材料形成。
【数2】
Figure BDA0002524169080000101
这样，施加于电光结晶101的电压依赖于粘接层109、119的相对介电常数εad及厚度dad。本实施方式的空间光调制器100具有例如输出将输入光L1进行一个波长调制的调制光L2的调制性能。在该情况下，粘接层109、119的相对介电常数εad如以下求得。首先，利用驱动电路110施加于CMOS基板108的电压为了避免CMOS电路的击穿，而决定上限。因此，将由驱动电路110产生的施加电压的最大电压设为Vsmax。另外，将Vxtl施加于电光结晶101，将Vad施加于粘接层109、119时，输出进行了一个波长调制的调制光L2。此时，Vxtl＜Vxtl+Vad≦Vsmax成立，因此，将Vxtl与Vsmax的电压比即Vxtl/Vsmax设为Rs时，电压比R和电压比Rs需要满足以下的式(3)的关系。在该情况下，能够相对于电光结晶101施加使输入光L1以2π弧度进行相位调制而充分的电压。
Rs＜R···(3)
而且，根据式(2)和式(3)，粘接层109、119的相对介电常数εad和厚度dad满足以下的式(4)。
【数3】
Figure BDA0002524169080000111
根据该式(4)求得粘接层109、119的相对介电常数。即，当将式(4)变形为关于粘接层109、119的相对介电常数的式时，导出以下的式(1)。
【数4】
Figure BDA0002524169080000112
通过粘接层109、119的相对介电常数满足式(1)，能够相对于电光结晶施加使输入光L1进行一个波长调制而充分的电场。
另外，使用粘接层109、119的相对介电常数εad、粘接层109、119的厚度dad、电光结晶101的相对介电常数εxtl及电光结晶101的厚度dxtl定义以下的式(5)所示的参数m的情况下，优选参数m满足m＞0.3。另外，更优选参数m满足m＞3。
【数5】
Figure BDA0002524169080000121
接着，对粘接层109及粘接层119与CMOS基板108的关系进行说明。此外，本实施方式中，粘接层109和粘接层119构成同样的结构，因此，在此代表性地对粘接层109进行说明。图5是沿着图2的V-V线的剖视图。如图5所示，CMOS基板108包含像素区域108c和包围像素区域108c的周边区域108d。像素区域108c为配置有多个第二电极108a(参照图2、图4)的区域，作为一例构成矩形状。周边区域108d构成矩形框状。粘接层109的第一区域109a与像素区域108c面对面，在俯视时构成矩形状。粘接层109的第二区域109b包围第一区域109a，在俯视时构成矩形框状。第一区域109a与第二区域109b的边界位于俯视时比像素区域108c与周边区域108d的边界靠外缘侧。即，在从输入光L1的输入方向观察的情况下，第一区域109a构成比像素区域108c大的矩形状。第二区域109b配置于周边区域108d与电光结晶101的背面101b之间。
根据以上说明的空间光调制器100，输入光L1透射光输入输出部102的第一电极103并输入至电光结晶101的输入面101a。该输入光L1利用配置于电光结晶101的背面101b的光反射部107反射，可从光输入输出部102输出。此时，对设置于光输入输出部102的第一电极103与设置于CMOS基板108的多个第二电极108a之间输入电信号。由此，对相对介电常数高的电光结晶101施加电场，可调制输入光L1。
该空间光调制器100中，多个第二电极108a利用包含非导电性的粘接材料和电介质材料的粘接层109固定于背面101b。粘接层109为非导电性，因此，对多个第二电极108a的每一个输入的电信号难以在粘接层109扩散。因此，能够抑制输入至多个第二电极108a的电信号混合。另外，能够抑制从粘接层109向电光结晶101注入电荷。同样，能够抑制从粘接层119向电光结晶101注入电荷。因此，能够使调制精度稳定。
本实施方式的结构中，粘接层109、119的相对介电常数越高，越容易对电光结晶101施加电压。因此，优选粘接层109、119中的电介质材料的含有率较高。但是，当电介质材料的含有率变高时，粘接层的粘接力会降低。本实施方式中，第二区域109b、119b的电介质材料的含有率比第一区域109a、119a中的电介质材料的含有率小。因此，第二区域109b、119b能够通过比第一区域109a、119a大的粘接力，将CMOS基板108及第一电极103固定于电光结晶101。
从输入光的输入方向观察，第一区域109a与第二区域109b的边界位于比像素区域108c与周边区域108d的边界靠外缘侧。能够使俯视时的第一区域109a的面积比像素区域108c的面积增大。因此，能够容易地进行像素区域108c与第一区域109a的位置对准。
第一电极103形成于输入面101a的整个面。例如，在第一电极103与多个第二电极108a对应地设置多个的情况下，第一电极103与第二电极108a的位置对准较困难。上述结构中，不需要进行第一电极103与第二电极108a的对位。
光反射部107中，利用多个第二电极108a反射输入光L1，因此，不需要在第二电极108a侧额外设置反射层等。
另外，具备控制电光结晶101的温度的温度控制元件P，因此，能够固定地保持电光结晶101的温度。由此，能够使调制精度更稳定。此外，温度控制元件P进行的温度控制不仅以电光结晶101为对象，也可以以CMOS基板108等空间光调制器100的整体为对象。
另外，空间光调制器100中，通过较薄地形成电光结晶101的光轴方向的厚度，能够更良好地进行相位调制或延迟调制。在这样较薄地形成电光结晶101的情况下，电光结晶101可能由于来自外部的冲击等而损伤。本实施方式中，通过电光结晶101的输入面101a侧支承于透明基板104，保护电光结晶101免受外部的冲击等。
[第二实施方式]
接着，对本实施方式的空间光调制器200进行说明。主要说明与第一实施方式不同的点，对于相同的要素及部件标注相同的符号并省略详细的说明。
图6是表示本实施方式的空间光调制器200的剖视图。如图6所示，反射型的空间光调制器200具备：电光结晶101、光输入输出部202、光反射部207、驱动电路110。
光输入输出部202具有：第一电极103、透明基板104、透明电极105、粘接层106及粘接层219。粘接层219配置于第一电极103与输入面101a之间，将第一电极103与电光结晶101接合。本实施方式的粘接层219具有形成其中央的第一区域219a和包围第一区域219a的外周的第二区域219b。第一区域219a可通过具有与第一区域119a同样的组成的材料形成。另外，第二区域219b可通过具有与第二区域119b同样的组成的材料形成。
光反射部207具有CMOS基板108和粘接层209。粘接层209具有形成其中央的第一区域209a和包围第一区域209a的外周的第二区域209b。粘接层209的结构与上述的粘接层219同样，第一区域209a具有与第一区域219a同样的结构，第二区域209b具有与第二区域219b同样的结构。
接着，对粘接层209及粘接层219与CMOS基板108的关系进行说明。此外，粘接层209和粘接层219构成同样的结构，因此，在此代表性地对粘接层209进行说明。图7是沿着图6的VII-VII线的剖视图。如图7所示，粘接层209的第一区域209a与像素区域108c面对面，在俯视时构成矩形状。粘接层209的第二区域209b包围第一区域209a，在俯视时构成矩形框状。第一区域209a与第二区域209b的边界在俯视时与像素区域108c与周边区域108d的边界一致。即，如图7，在从输入光L1的输入方向观察的情况下，第一区域209a与像素区域108c重合。因此，图7中，表示像素区域108c的隐藏线与第一区域209a与第二区域209b的边界重复，而未描绘。第二区域209b配置于周边区域108d与电光结晶101的背面101b之间。
本实施方式中，能够增大俯视时的第二区域109b的面积，因此，能够将电光结晶101与CMOS基板108更牢固地接合。另外，能够将电光结晶101与第一电极103更牢固地接合。
[第三实施方式]
接着，对本实施方式的空间光调制器300进行说明。主要说明与第一实施方式不同的点，对于相同的要素及部件标注相同的符号并省略详细的说明。
图8是表示本实施方式的空间光调制器300的剖视图。如图8所示，反射型的空间光调制器300具备：电光结晶101、光输入输出部302、光反射部107、驱动电路110。构成光反射部107的CMOS基板108固定于基板112。
光输入输出部302具有：第一电极103、透明基板104、透明电极105及粘接层106。第一电极103相对于电光结晶101的输入面101a，未经由粘接层119而直接接合。作为一例，第一电极103可通过对电光结晶101的输入面101a蒸镀ITO而形成。
本实施方式中，利用光反射部107的粘接层109的第一区域109a，也抑制输入至多个第二电极108a的电信号混合。另外，能够抑制从粘接层109向电光结晶101注入电荷。因此，能够使调制精度稳定。另外，第二区域109b能够将CMOS基板108固定于电光结晶101。
[第四实施方式]
接着，对本实施方式的空间光调制器400进行说明。主要说明与第一实施方式不同的点，对于相同的要素及部件标注相同的符号并省略详细的说明。
图9是表示本实施方式的空间光调制器400的剖视图。如图9所示，反射型的空间光调制器400具备：电光结晶101、光输入输出部402、光反射部107、驱动电路110。构成光反射部107的CMOS基板108固定于基板112。
光输入输出部402利用第一电极103及粘接层119构成。即，光输入输出部402不具有透明基板104、透明电极105及粘接层106。本实施方式中，驱动电路110与第一电极103和CMOS基板108连接。作为一例，第一电极103可通过相对于与电光结晶101的输入面101a接合的进行了固化的粘接层119蒸镀ITO而形成。本结构中，粘接层119不是为了电光结晶101与第一电极103的粘接，主要为了抑制来自第一电极103的电荷注入电光结晶101而配置。因此，图示例子的粘接层119具备第一区域119a及第二区域119b，但例如也可以将第二区域119b的组成设为与第一区域119a的组成一样。
[第五实施方式]
接着，对本实施方式的空间光调制器500进行说明。主要说明与第一实施方式不同的点，对于相同的要素及部件标注相同的符号并省略详细的说明。
图10是表示本实施方式的空间光调制器500的剖视图。如图10所示，反射型的空间光调制器500具备：电光结晶101、光输入输出部202、光反射部507、驱动电路110。
光反射部507包含CMOS基板108、粘接层109及辅助电极(第三电极)509。CMOS基板108固定于基板112。辅助电极509在电光结晶101的背面101b配置多个。辅助电极509具有作为将在电光结晶101内传播的输入光L1向光输入输出部102反射的反射镜的功能。辅助电极509例如为金属电极，能够利用铝等形成。辅助电极509与形成于CMOS基板108的第二电极108a一样，二维地配置。即，辅助电极509和第二电极108a一对一对应，且相互相对。
以与多个第二电极108a相对的方式，在电光结晶101的背面101b侧形成有多个辅助电极509。辅助电极509位于电光结晶101的输入面101a侧的第一电极103和第二电极108a所形成的静电场中。因此，在第一电极103与辅助电极509之间及辅助电极509与第二电极108a之间，通过静电感应产生静电场。即，辅助电极509具有作为防止作为电场线传递的电信号的扩散的电场透镜的功能。由此，粘接层109及电光结晶101中，能够大幅抑制从驱动电路110输入的电信号(即电场线)的扩散。因此，能够进一步抑制输入的电信号混合，能够以更高的分辨率使调制精度稳定。
以上，参照附图详细叙述实施方式，但具体的结构不限于该实施方式。
例如，上述实施方式中，示例了具备空间光调制器的光观察装置1A，但不限定于此。例如，空间光调制器100也可以搭载于光照射装置1B。图11是表示光照射装置的结构的块图。光照射装置1B具有：光源10、准直透镜11、偏振光元件12、偏振光分束器13、空间光调制器100、第一光学系统14、包含计算机20及控制器21的控制部19。该结构中，从空间光调制器100输出的调制光L2利用第一光学系统14照射于试样S。利用空间光调制器100，1)能够限定照射点的位置，或2)能够移动照射点的位置，3)能够同时形成多个照射点，4)能够控制照射光的相位。
另外，第五实施方式中，表示了由金属形成的辅助电极509反射输入光L1的结构，但不限定于此。例如，辅助电极509也可以是透明电极，例如也可以利用ITO等的透明膜形成。在该情况下，输入光L1可透射辅助电极并利用第二电极108a反射。
另外，上述的各实施方式特别是只要没有矛盾及问题，就能够互用彼此的结构。第三实施方式～第五实施方式中表示的粘接层109及粘接层119中，第一区域与第二区域的边界位于比像素区域108c与周边区域108d的边界靠外缘侧。例如，粘接层109及粘接层119也可以具有第一区域与第二区域的边界与像素区域108c与周边区域108d的边界一致的结构。
另外，表示了在第一区域的整个面形成第一区域109a的例子，但不限定于此，例如，第一区域109a也可以与第二电极108a对应地二维配置。
符号说明
1A…光观察装置，1B…光照射装置，100…空间光调制器(反射型空间光调制器)，101…电光结晶，101a…输入面，101b…背面，102…光输入输出部，103…第一电极，107…光反射部，108…CMOS基板(基板)，108a…第二电极，109…粘接层，110…驱动电路，509…辅助电极(第三电极)，L1…输入光，L2…调制光。

Claims (14)

1.一种反射型空间光调制器，其特征在于，
是调制输入光且输出经调制的调制光的反射型空间光调制器，
具备：
钙钛矿型电光结晶，其具有所述输入光被输入的输入面和与所述输入面相对的背面，且相对介电常数为1000以上；
光输入输出部，其配置于所述电光结晶的所述输入面，且具有透射所述输入光的第一电极；
光反射部，其包含配置有多个第二电极的基板及将所述基板固定于所述背面的粘接层，并配置于所述电光结晶的所述背面且将所述输入光向所述输入输出部反射；
驱动电路，其对所述第一电极与所述多个第二电极之间施加电场，
所述基板包含配置有所述多个第二电极的像素区域和包围所述像素区域的周边区域，
所述粘接层具有与所述像素区域面对面的第一区域和包围所述第一区域的第二区域，
所述粘接层在非导电性的粘接材料的固化物中具有电介质材料，
所述第二区域中的所述电介质材料的含有率比所述第一区域中的所述电介质材料的含有率小。
2.根据权利要求1所述的反射型空间光调制器，其中，
所述第一区域与所述第二区域的边界从所述输入光的输入方向观察位于比所述像素区域与所述周边区域的边界更靠外缘侧的位置。
3.根据权利要求1所述的反射型空间光调制器，其中，
所述第一区域与所述第二区域的边界从所述输入光的输入方向观察与所述像素区域与所述周边区域的边界一致。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的反射型空间光调制器，其中，
所述光输入输出部包含将所述第一电极固定于所述输入面的另一粘接层，
所述另一粘接层具有与所述像素区域面对面且在非导电性的粘接材料的固化物中具有电介质材料的第一区域和包围该第一区域的第二区域，
所述另一粘接层的所述第二区域中的所述电介质材料的含有率比所述另一粘接层的所述第一区域中的所述电介质材料的含有率小。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的反射型空间光调制器，其中，
所述光输入输出部还具备具有所述输入光被输入的第一面和作为所述第一面的相反侧的面的第二面的透明基板，所述第一电极配置于所述透明基板的所述第二面。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的反射型空间光调制器，其中，
将所述电光结晶的相对介电常数设为εxtl，
将所述电光结晶的从所述输入面到所述背面的厚度设为dxtl，
将所述粘接层的厚度设为dad，
将成为由所述驱动电路产生的施加电压的最大电压Vsmax与为了输出输入光的相位仅以2π弧度进行调制的所述调制光而施加于所述电光结晶的电压Vxtl的比的Vxtl/Vsmax设为Rs时，
包含所述电介质材料的所述粘接层的相对介电常数εad可通过式(1)表示，
[数1]
Figure FDA0002524169070000021
7.根据权利要求1～6中任一项所述的反射型空间光调制器，其中，
所述第一电极形成于所述输入面的整个面。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的反射型空间光调制器，其中，
所述光反射部还包含以与所述多个第二电极相对的方式配置于所述电光结晶的所述背面的多个第三电极。
9.根据权利要求8所述的反射型空间光调制器，其中，
所述光反射部中，通过所述多个第三电极反射所述输入光。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的反射型空间光调制器，其中，
所述光反射部中，通过所述多个第二电极反射所述输入光。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的反射型空间光调制器，其中，
所述电光结晶为作为KTN结晶的KTa1-xNbxO3结晶、作为KLTN结晶的K1-yLiyTa1-xNbxO3结晶、或PLZT结晶，其中，
在KTa1-xNbxO3结晶中，0≦x≦1，
在K1-yLiyTa1-xNbxO3结晶中，0≦x≦1，0＜y＜1。
12.根据权利要求1～11中任一项所述的反射型空间光调制器，其中，
还具备控制所述电光结晶的温度的温度控制元件。
13.一种光观察装置，其特征在于，
具有：
光源，其输出所述输入光；
权利要求1～12中任一项所述的反射型空间光调制器；
光学系统，其向对象物照射从所述反射型空间光调制器输出的调制光；以及
光检测器，其检测从所述对象物输出的光。
14.一种光照射装置，其特征在于，
具有：
光源，其输出所述输入光；
权利要求1～12中任一项所述的反射型空间光调制器；以及
光学系统，其向对象物照射从所述反射型空间光调制器输出的调制光。
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