JP2004170508A - マイクロ構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】光学ＭＥＭＳに対して，反射防止，偏光，選択波長フィルタなどの光学特性を付与するには、材料の制約、マイクロメートルの加工精度などの困難があった。
【解決手段】基板上に配置された光学機能を有するマイクロ構造体であって、光が入射する面に、前記光の波長より小さい周期の周期構造を有していることを特徴とするマイクロ構造体を提供する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板上に微小な機械要素、センサ、アクチュエータ、電気回路を集積するＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｏｒｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｓｙｓｔｅｍ）技術、より詳しくは光を利用した光学ＭＥＭＳ技術に関する。
【０００２】
【背景技術】
近年、ディスプレイ、プリンタなど多くの分野で光を利用する光学ＭＥＭＳ技術を応用したデバイスの実用化が進んでいる。光学ＭＥＭＳ技術を応用したデバイス（例えば、空間光変調器、光スイッチ、赤外線センサ等）は、エレクトロニクス機器の高機能化、小型化、低コスト化の要求に答えうる一つの有望なキーデバイスである。
【０００３】
ＭＥＭＳ技術は、従来、基板上に、電気回路と共にセンサ、アクチュエータなどのマイクロ構造体を半導体デバイス製造プロセスによって集積化する技術として発展している。半導体デバイス製造プロセスで形成可能な様々な材料を基板上に形成し、それらを高精度に加工可能である。ＭＥＭＳ技術により製造され，光を透過したり，反射，吸収するなどの光学機能を持つマイクロ構造体を含むデバイスは光学ＭＥＭＳと呼ばれる。構造体を微細に作ることによって，集積度を向上させたり，駆動電圧を小さくできるというメリットがあり，今後，光学ＭＥＭＳ技術はさらに発展すると期待される。
【０００４】
光を利用する光学ＭＥＭＳでアクチュエータとして利用され広く知られているデバイスに、空間光変調器がある。例えば、特許文献１等により開示されているマイクロマイクロミラー素子（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ Ｍｉｒｒｏｒ：ＤＭＤ）がある。ＤＭＤ素子は、対応するアドレス指定メモリセルのアレイ上に製造された、双安定可動マイクロミラーアレイである。メモリ出力に応じてミラーは光を２方向（＋または−１０°）の内の１方向に反射することができる。
【０００５】
また、別の例として、特許文献２等により開示されているディスプレイ用途に開発されたグレイティングライトバルブ素子（Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ Ｖａｌｖｅ：ＧＬＶ）がある。更に、多重光束干渉を利用して、透過率を変化させることで光を変調する干渉性変調素子も、特許文献３、４などで提案されている。一方、センサとしては、例えば、非特許文献１に示されるような、基板と空隙を有して中空に構成されたボロメータアレイで形成された赤外線エリアセンサ等がある。
【０００６】
ところで，光学ＭＥＭＳを構成しているアクチュエータまたはセンサは、それらが持つ光学機能に加えて，反射防止、偏光、波長選択特性等の別の光学特性を付加することにより、光学ＭＥＭＳを一層高性能とすることができる。
【０００７】
反射防止膜は、レンズやミラーなど多くの光学素子に用いられるが、光ＭＥＭＳのマイクロ構造体は、光の入射面が可動であることが多く、しかも、通常複数のマイクロ構造体を含んでいる。したがって、個々のマイクロ構造体それぞれに反射防止機能があることが望まれる。
【０００８】
偏光機能も、通常は、外付けの１枚ないし２枚の偏光板によって作られる。しかし、空間光変調器を構成する個々の変調要素ごとに独立に偏光特性をもたせることができれば、偏光方向を隣り合わせに交互に配置して、２つの偏光方向の画像を交互に出力する空間光変調器が可能になり、立体表示などへの応用が期待できる。
【０００９】
また、色選択機能もマイクロ構造体にとっては重要な付加機能である。例えば、上記ＤＭＤをカラーディスプレイに用いる場合、隣り合う３つのマイクロミラーが、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの異なる色の光を反射するならば、これを直ちにカラーディスプレイにすることができる。
【００１０】
【特許文献１】
ＵＳＰ５０８３８５７
【特許文献２】
ＵＳＰ５３１１３６０
【特許文献３】
特表２０００−５００２４５号公報
【特許文献４】
特表平１０−５００２２４号公報
【非特許文献１】
Ｓｅｎｓｏｒｓ Ａｎｄ Ａｃｔｕａｔｏｒｓ Ａ７３ ｐｐ２２２−２３１
１９９９
【非特許文献２】
電子情報通信学会論文誌 Ｃ Ｖｏｌ．Ｊ８３−Ｃ Ｎｏ．３ ｐｐ。１７３−１８１ ２０００
【非特許文献３】
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ａ，Ｖｏｌ．１２，ｎｏ．２ ｐｐ．３３３−３３９，１９９５
【非特許文献４】
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ａ，Ｖｏｌ．１４，ｎｏ．７ ｐｐ．１６２７−１６３６，１９９７
【非特許文献５】
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ａ，Ｖｏｌ．１４，ｎｏ．７ ｐｐ．１６１７−１６２６，１９９７
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来、これら光学ＭＥＭＳに対して、とくに多数のマイクロ構造体が集積された光学ＭＥＭＳの個々の要素に対して個別に上記の光学特性を付与することが非常に困難であった。それは、第１に、光学ＭＥＭＳが半導体デバイス製造プロセスで作製されるので、この方法で加工するためには、使用できる材料に制限があったためである。第２に、反射防止膜、偏光板、カラーフィルタなどの従来の光学素子を作製する作製方法では、マイクロ構造体自体が非常に微小に作られるため、マイクロメートルの寸法オーダを加工することが困難であるためである。
【００１２】
このように、基板上に一体に形成されるマイクロ構造体、またはそれらのアレイの個々の要素に、反射防止、偏光、波長選択特性等の光学特性を付与することにより、マイクロ構造体の光学機能を高性能化したもの及びその方法が望まれていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、
１．基板上に配置された光学機能を有するマイクロ構造体であって、光が入射する面に、前記光の波長より小さい周期の周期構造を有していることを特徴とするマイクロ構造体を提供することにより、上記課題を解決するものである。
【００１４】
なお、上記の本発明は以下の形態であってもよい。
２．（反射防止構造）
前記周期構造は、錘形誘電体が周期的に配列した凹凸構造であって，入射光の反射防止機能を有する上記１のマイクロ構造体。
３．（偏光素子）
前記周期構造は、屈折率の異なる層が積層された多層誘電体の１次元格子構造であって，入射光の偏光機能を有する上記１のマイクロ構造体。
４．（波長フィルター）
前記周期構造は、屈折率の異なる複数の誘電体が交互に周期配列した１次元格子構造であって，入射光に対して波長選択フィルター機能を有する上記１のマイクロ構造体アレイ。
５．（干渉性光学変調素子）
前記マイクロ構造体が、入射光の干渉面を移動させることにより透過光を変化させる干渉性光学変調素子である上記１のマイクロ構造体。
６．（ＤＭＤ）
前記マイクロ構造体が、入射光の反射面を回転させることにより反射光の角度を変化させる可動ミラー素子である上記１のマイクロ構造体。
７．（ＤＭＤ＋波長選択膜）
前記周期構造が入射光の反射面に形成され、屈折率の異なる複数の誘電体が交互に周期配列した１次元格子構造であって，入射光に対して波長選択フィルター機能を有する上記６のマイクロ構造体。
８．（カラーＤＭＤ）
上記７のマイクロ構造体が、複数個規則配列してなるマイクロ構造体アレイであって、隣接するマイクロ構造体の前記周期構造が、互いに異なる波長選択機能を有するマイクロ構造体アレイ。
９．（交互に配列される偏光フィルター；スペックル低減）
上記３のマイクロ構造体が、複数個規則配列してなるマイクロ構造体アレイであって、前記周期構造が、隣接するマイクロ構造体から射出される光の偏光方向が互いに直交するように形成されるマイクロ構造体アレイ。
１０．（透明基板、透過）
前記基板は、前記入射光に関して透明である上記１‐９のマイクロ構造体またはマイクロ構造体アレイ。
１１．（撮像素子に用いてシャッター）
被写体像を撮像する撮像素子と、該撮像素子の結像面付近に設けられた前記被写体像からの映像光の光量を変化可能な上記１ないし１０のいずれかのマイクロ構造体またはマイクロ構造体アレイと、前記撮像素子に照射された前記映像光の光量及び照射タイミングに応じて検出信号を発生する信号発生手段と、該検出信号に基づいて前記映像光の光量を制御する制御手段とを有する撮像装置。
１２．（ピクセルシャッター）
マイクロ構造体またはマイクロ構造体アレイは、前記撮像素子の画素又は予め組分けした画素群と１対１で対応し、それぞれ独立に前記映像光の光量を制御する上記１１の撮像装置。
１３．（ＣＭＯＳエリアセンサ）
前記撮像素子は、ＭＯＳ型固体撮像素子である上記１１または１２の撮像装置。
１４．（画像形成装置）
光源と、該光源から射出された光を変調する上記１ないし１０のいずれかのマイクロ構造体またはマイクロ構造体アレイと、該マイクロ構造体またはマイクロ構造体アレイから変調された光が入射する投影光学系と、該投影光学系からの光が入射する受光部からなる画像形成装置であって、
前記投影光学系は、前記マイクロ構造体またはマイクロ構造体体アレイの像を前記受光部に拡大して投影することを特徴とする画像形成装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明のマイクロ構造体は、基板上に配置された光学機能を有するマイクロ構造体であって、光が入射する面を有し、該面に、前記光の波長より小さい周期の周期構造を有している。このような本発明は、具体的に、図１ないし図１７に示す構成において、以下の第１と第２の実施例に対応して実現できる。
【００１６】
本発明の実施形態を具体的に説明するため、以下、波長以下の大きさをもつ表面構造とその光学特性について述べる。
【００１７】
近年、加工技術の発達によりサブミクロンの構造を作製可能となり、複雑な微細表面構造をもつ回折光学素子の作製が可能となってきている。そして、光学素子において、光の波長より細かい構造をもつ光学素子が、非特許文献２等により紹介され、注目されている。
【００１８】
利用する光の波長より短い周期の構造（以下サブ波長構造）をもつ周期格子は回折波を発生しないが、その構造によって光波の透過・反射特性に強く影響する。これらサブ波長構造の周期格子は、光波に対して平均的な屈折率を持った媒質とほぼ等価になり（以下このような効果によって生じる平均的な屈折率のことを有効屈折率と称す）、構造に方向性がある場合は、光学異方性が発生し、複屈折についての操作も可能となる（以下、このように構造の方向性のために発生する複屈折を構造複屈折と称す）。そのため、構造をうまく設計することにより、反射防止構造、偏光制御素子、高効率回折格子、波長選択フィルターなどが作製可能となる。
【００１９】
サブ波長の周期構造によって、以下に示すように反射防止、偏光制御、波長選択機能をもった構造を形成できる。
【００２０】
（反射防止）
非特許文献３等によって、２次元的に配列された凹凸が、反射防止構造となることが開示されている。
【００２１】
図１１に示すように表面に四角錘様の凹凸２００３を配列したサブ波長の周期構造２００２を形成すると、凹凸２００３が形成される部材と、周囲の媒質との中間の有効屈折率をもつ薄膜層が存在することと等価となり、この表面での反射が減少する。
【００２２】
このように，一般に，錘形誘電体が入射光の波長以下の周期で周期的に配列した凹凸構造を表面に形成することにより，入射光の反射防止ができる。
【００２３】
（偏光制御）
非特許文献４等によって、シリコンと酸化シリコンの多層膜構造をサブ波長の周期の格子形状に加工することにより、反射型の偏光制御素子を作製できることが開示されている。
【００２４】
図１０に示すように、シリコンと酸化シリコンの多層膜をピッチ０．６μｍで格子状にエッチングすることにより、格子の溝に沿った偏光成分（ＴＥ波）は反射し、格子の溝と垂直な偏光成分（ＴＭ波）は透過する。Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＯｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ａ，Ｖｏｌ．１４，ｎｏ．７ ｐｐ．１６２７−１６３６，１９９７では、赤外光に対して開示しているが、多層膜の構成材料と周期構造を適切に設定することにより、広い波長範囲にわたって同様の偏光特性を得ることが可能である。
【００２５】
このように，屈折率の異なる層が積層された多層誘電体の１次元格子構造を，格子周期を入射光の波長以下として表面に形成することにより，入射光の偏光機能を付与することができる。
【００２６】
（波長選択フィルタ）
また、非特許文献５等によって、基板上に異なる屈折率の材料の格子構造を形成することで、特定波長だけが反射される波長選択フィルターを作製できることが開示されている。
【００２７】
格子のピッチが波長程度の場合、特定波長だけが強く反射され、その他は透過する。非特許文献５では、波長５５０ｎｍの光に対しての構成が開示されているが、構成材料と周期構造を適切に設定することにより、他波長の光に対して選択性を持つフィルターを形成可能である。
【００２８】
このようにして，屈折率の異なる複数の誘電体が交互に周期配列した１次元格子構造を表面に形成することにより，入射光の中から特定波長だけを強く反射する波長選択フィルター膜を作ることができる。
【００２９】
以上のサブ波長周期構造は，いずれも，従来の反射防止膜，偏光板，カラーフィルタに用いられる有機ポリマー樹脂などの材料を用いなくても，表面の誘電体周期構造だけで機能が発現するという特徴がある。誘電体としては，金属酸化物，金属フッ化物，金属チッ化物などの無機材料を用いることができ，これらは従来の半導体微細加工プロセスに用いられてきた成膜方法，パタンニング方法，エッチング方法を適用できる。
【００３０】
以下，これらの周期構造をマイクロ構造体に形成した本発明の実施形態を説明する。
【００３１】
本発明のマイクロ構造体アレイは、基板上に配置された光学機能を有するマイクロ構造体であって、光が入射する面に、上で述べた光の波長より小さい周期の周期構造を有している。すなわち、この周期構造は、
（１）錘形誘電体が周期的に配列した凹凸構造であって，入射光の反射防止機能を有する、
（２）屈折率の異なる層が積層された多層誘電体の１次元格子構造であって，入射光の偏光機能を有する、もしくは
（３）屈折率の異なる複数の誘電体が交互に周期配列した１次元格子構造であって，入射光に対して波長選択フィルター機能を有する。
【００３２】
本発明のマイクロ構造体またはマイクロ構造体アレイは、マイクロ構造体の光の入射面にこのようなサブ波長の周期構造を形成するので、基板上に空隙を有して形成されるマイクロ構造体に前述の反射防止、偏光制御、波長選択等の光学特性を付与することができる。これらサブ波長構造の周期格子は、材料物性ではなく、周期構造によって屈折率、複屈折を制御する方法であるため、半導体デバイス製造プロセスで通常作製することができる材料を用いて上記光学特性を達成することができる。そのため、基板上にマイクロ構造体とモノリシックに周期構造を形成可能となる。また、個々のマイクロ構造体に、それぞれ異なった光学特性を付与することができる。
【００３３】
特に上記（２）の偏光制御素子を、隣接するマイクロ構造体から射出される光の偏光方向が互いに直交するような向きに配置することで、干渉性の高い光をマイクロ構造体アレイへ入射した場合の射出光に現れるスペックルを低減することができる。偏光方向が直交している光では、干渉性がないため、隣接するマイクロ構造体から射出される光の干渉によるスペックルを抑えることができる。
【００３４】
更に、使用する光に対して透明な基板上にマイクロ構造体を形成することによって、簡単な構成で光を透過するマイクロ構造体を実現可能となる。加えて、パッケージングのコストを安価とすることができる。本発明のマイクロ構造体は、スケールが小さいため、外部の塵、湿気、雰囲気圧などの影響を受けやすく、密閉したケースに封入する必要がある。透明基板を用いることにより、マイクロ構造体が形成される基板とパッケージング時のケースに必要な光の入射窓を兼ねることができるため、ケースの構成部材、構造、接着工程などが大幅に簡素化され製造コストを安価とすることができる。さらに、光が基板、可動部分を透過して入射側とは反対側へ射出されるため、他の光学素子と光軸を１直線とできるため、光学要素のアライメントが簡単となる。加えて、レンズを多用する光学系に組み込みやすい。また、透明基板上に作製されているので、マイクロ構造体の変位のような内部の状態を光を用いて調べることができる構成が可能となる。
【００３５】
周期構造が形成される箇所は、光が入射される面であれば、必ずしも外部光源からの光がはじめに入射する面でなくてもよい。例えば透過型の光学変調素子において、上記（３）の波長選択フィルタを形成する面は、光源からの光がその光学変調素子にはじめに入射する面であってもよいが、その素子から出射される面であっても、変調機能には影響がない。
【００３６】
以下、本発明の適用されるマイクロ構造体の実施形態について説明する。
【００３７】
本発明のマイクロ構造体は、外部光源からの光を反射、屈折、透過、吸収、その他の光学的作用を及ぼすことによって機能を発現するデバイスである。これらの機能を持つと同時に、外部信号によって駆動される場合には、電極などの駆動手段を持つ。また、光センサとして機能する場合は、センシング結果を出力するための電気回路を含んでいる。
【００３８】
本発明のマイクロ構造体は、可動部とそれを駆動する駆動手段を有する構成としアクチュエータを形成することができる。したがって、本発明では、可動部上にサブ波長の周期構造が一体的に形成されているため、これを個別に駆動することができる。マイクロ構造体を光変調素子、光偏向素子として利用した場合、サブ波長の周期構造により得られる光学特性を更に付加してこれらの素子を高性能化することができることを示している。
【００３９】
（干渉性変調素子）
更に、多重光束干渉を利用して透過率を変化させることで、光を変調する干渉性変調素子をマイクロ構造体で構成し、そのマイクロ構造体をアレイ状に配列させて空間変調器とすることができる。この場合のマイクロ構造体は、入射光の干渉面を平行移動させることにより透過光を変化させる干渉性光学変調素子である。干渉性変調素子は、特許文献３，４に開示された素子のように反射型のものが多く知られている。
【００４０】
図１６は、この反射型の干渉性変調素子の概要を示したものであり、反射器１００は、スペーサ１０２を介して膜１０４、１０６、１０８を含む誘導吸収体１０５と対抗して配置されており、入射媒体１１０は誘導吸収体１０５と片方の境界で接している。光は、入射媒体１１０より入射し、反射器１００により反射され、入射媒体１１０より射出する。反射器１００と誘導吸収体１０５の間隔Ｔが可変となっておりこの間隔を変更することで光学特性を変化させることができる。膜１０４、１０６、１０８はたとえば、二酸化ジルコニウム、タングステン、ニ酸化シリコンである。間隔Ｔを変化させるための構造としては、図１７のようなＭＥＭＳの構造が採用されている。この構造により静電気により高速に光の変調を行うことができる。図１２−図１５までは、スペーサとの間隔が異なる場合の光学特性の変化である。各図とも縦軸が反射率、横軸が波長である。
【００４１】
図１２は、スペーサの間隔がある値の時に示す光学特性であり、図に示したように反射率が可視光域全般にわたって低い状態である。この場合、“黒”を表示している。
【００４２】
図１３から図１５は、それぞれ間隔Ｔがある値のときの特性であり、それぞれ青、緑、赤を表示していることになる。こうした構造を２次元的に配置し、制御することでカラーの画像を表示することができる。本実施の形態の干渉性変調素子は、特表２０００−５００２４５号公報、特表平１０−５００２２４号公報等に開示された素子とは異なり、入射面にサブ波長の周期構造を有している。このため、反射防止機能、偏光制御機能を付与して光の利用効率を高めたり、スペックルの低減などを行う事ができる。
【００４３】
より具体的には、この干渉性変調素子は、透明基板上に、誘電体層と金属層の組み合わせからなる複数の層を積層した光共振層を有する光入射部と、同様の構成をした光共振層を有する光射出部とが対峙した構造とし、光入射部と光射出部との間隔を変化することができる駆動手段とで構成することができる。光共振層を形成する膜としては、誘電体層として、主に二酸化ジルコニウム、二酸化シリコン等、金属層として主にタングステン等を用いる。
【００４４】
（可動マイクロミラー素子）
本発明はまた、マイクロ構造体が、入射光の反射面を回転させることにより反射光の角度を変化させる可動ミラー素子である上記特許文献１で提案された素子（ＤＭＤ）についても適用できる。
【００４５】
ＤＭＤのミラー面上に、上記（１）‐（３）の周期構造を形成することにより、反射防止、偏光、波長選択フィルタの機能を付加することができる。
【００４６】
マイクロミラー面に反射防止膜を設ける場合は、マイクロミラー自体を透明部材で形成して、マイクロミラー裏面で光を反射させるようにしてもよい。
【００４７】
偏光機能を付加する場合は、隣接画素ごとに異なる偏光方向とすることによって、先に述べた干渉によるスペックルを防ぐことができる。あるいは、１画素を２つの直交偏光のマイクロミラーで構成し、相互に駆動することによって、反射光の作る画像全体の偏光方向を交互に切り替えることができる。これを両眼で直交する偏光めがねで見ることにより左右の目で異なる画像を見ることができ、立体表示が可能になる。
【００４８】
また、入射光の反射面に、上記（３）の周期構造、すなわち屈折率の異なる複数の誘電体が交互に周期配列した１次元格子構造を形成し，入射光に対して波長選択フィルター機能を持たせることもできる。さらに、隣接するマイクロ構造体が、互いに異なる波長選択機能を有しており、３画素ごとに，それぞれＲ、Ｇ、Ｂ付近に選択波長を持つ波長選択フィルタにすることにより，カラー表示ができる。
【００４９】
（撮像素子）
本発明のマイクロ構造体アレイを、被写体像を撮像する固体撮像素子の結像面付近に設けて、撮像素子への映像光の透過光量を調節することができる。この場合、撮像素子に照射された映像光の光量と照射された時刻を検出信号として、マイクロ構造体へフィードバックすることにより、光量に応じてマイクロ構造体を制御し、撮像領域に極端に明るい部分と暗い部分が存在した場合でも、撮像領域全体を撮像素子のダイナミックレンジに収め、情報量の多い画像を記録可能となる。
【００５０】
更に、固体撮像素子の予め組分けした複数の画素群、より好ましくは単一の画素と、マイクロ構造体を１対１で対応するように配置することで、高精細に透過光量の調節が可能となる。加えて、マイクロ構造体は、撮像素子の画素とスケールがほぼ同一となり、非常に小型であるため重量が軽く、高速に駆動可能となる。そのため、撮像素子のシャッターとしてマイクロ構造体を用いる場合でも、高速なシャッタースピードを得ることができる。また、瞬時に透過光量が調節可能であるため、動画像を撮像する場合にも応用可能となる。また、固体撮像素子は、ＭＯＳ型固体撮像素子とすることができる。ＭＯＳ型固体撮像素子は、２次元の画面をＸＹ直角座標系で表し１つ１つの画素を直交するＸおよびＹ選択線で結んでおきｎ番目のＸ選択線とｍ番目のＹ選択線をスイッチングすることで（ｎ，ｍ）番目の画素の感光部の指定をおこない、そこから信号を取り出す、いわゆるＸＹアドレス方式の固体撮像素子で、特にスイッチングにＭＯＳトランジスタが用いられているものである。広く用いられているＣＣＤ撮像素子と比べ、消費電力が少なく撮像装置を低消費電力とすることができる。
【００５１】
（光プリンタ）
また、本発明のマイクロ構造体アレイを光プリンタに応用する画像形成装置の光変調器として利用することができる。光源からの光は、マイクロ構造体アレイ全体を均一に照射するための照明光学系を経て、マイクロ構造体アレイに入射する。マイクロ構造体アレイで変調された光は、投影光学系を経て受光部に静電潜像を形成する。投影光学系は、１枚以上のレンズを有する拡大光学系を有する。拡大光学系では、マイクロ構造体アレイの像を受光部へ拡大して結像するため、全長の小さなマイクロ構造体アレイを用いて、それより大きな画像形成を可能とする。このため、マイクロ構造体アレイのコストを安価とすることができる。加えて、製造における歩留まりも向上し、欠陥の少ないマイクロ構造体アレイを効率良く作製できるため益々安価とできる。
【００５２】
以下本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００５３】
（第１の実施例）
（透過、交互に直交する偏光制御素子付き）
図１、図２（ａ）（ｂ）を用いて、本発明の第１の実施例であるマイクロ構造体アレイを説明する。本発明のマイクロ構造体は，基板上に配置された光学機能を有するマイクロ構造体であって、光が入射する面に、前記光の波長より小さい周期の周期構造を有しているが、本実施例においては、マイクロ構造体は、偏光機能を有する周期構造が入射面に形成された透過型の干渉性光学変調素子である。
【００５４】
図１、図２（ａ）（ｂ）は、干渉性変調素子アレイ１５の４つの干渉性変調素子２１の近傍の主要構造を示す図である。実際の素子は、この構造を多数有している。図１は、斜視図、図２（ａ）は、図１中Ｄ−Ｄ線での断面図、図２（ｂ）は射出光側から見た上面図を示している。図１の１はガラス基板をあらわしており、入射光はこのガラス基板１を透過する。本実施例では、入射光は、波長７８０ｎｍのレーザ光である。５ａ、５ｂはそれぞれ光の第１の共振層、第２の共振層である。これら第１、第２の共振層は、図２（ａ）２、３、４に示すように誘電体層あるいは金属層の薄膜から形成されている。２、３，４はそれぞれ二酸化ジルコニウム、タングステン、ニ酸化シリコンで形成される。これらの厚みを適切に選ぶことにより第１、第２の共振層５ａ、５ｂが前述の原理で説明した干渉性光変調を可能とする光の共振層として機能する。第２の共振層５ｂは、アンカー部３２によって固定された支柱２３により間隔Ｔを有して図のように形成されている。また一方のアンカー部３２は電極３０と電気的に接続しており、第２の共振層５ｂを電気的に接地している。第２の共振層５ｂは、透明電極３１に電圧印加手段３３から電圧を印加することにより、静電引力により、第１の共振層５ａと第２の共振層５ｂの間隔Ｔ が変化する。Ｔを変化させることにより、光の吸収と反射・透過の特性が変化することとなり射出光を変調することが可能である。
【００５５】
出射光は、図２（ｂ）に示すように、入射光と反対側より射出していく。前述の動作原理の説明どおり、光源ユニット２２からの光に対して適切に厚みが設計された共振層５ａ５ｂの間隔Ｔを小さくし、光が吸収するようにすると、透過率が低くなり画像としては“暗”を表示する。また、逆に間隔Ｔが大きく、第２の共振層５ｂがガラス基板１側に吸引されていない状態では、光を透過し、画像は“明”を表示する。
【００５６】
（ＳＷＳの説明、偏光制御素子）
干渉性変調素子２１の入射面には入射光の波長より短い周期で、図１、図２（ａ）（ｂ）に示すような格子構造２００１が形成されている。この格子構造２００１は、実施の形態で述べたＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ａ，Ｖｏｌ．１４，ｎｏ．７ ｐｐ．１６２７−１６３６，１９９７等に開示されている偏光制御機能を持った格子構造を、本実施例の波長について適切な設定としたものである。格子構造２００１は、図２（ｂ）に示すように、配列される干渉性変調素子２１毎に溝の方向が９０°シフトするように形成されている。したがって、図２（ｂ）のように、格子構造２００１はＸ方向、Ｙ方向の格子が干渉性変調素子２１にそれぞれ形成されている。入射光は、図１に示すように、Ｘ方向とＹ方向に直線偏光された光（以下それぞれｐ偏光、ｓ偏光とする）を合成した光が入射されている。格子構造２００１は、溝に沿った方向に偏光された光を反射し、溝と垂直な方向に偏光された光は透過する偏光制御機能を有している。したがって、射出光は、図１に示すように、隣接する干渉性変調素子２１から射出される光が、その偏光方向がお互いに直交する関係となる。偏光が互いに直交する光では、干渉が生じない。そのため、本実施例の干渉性変調素子アレイ１５の隣接する素子からの射出光の干渉により生じているスペックルを低減することができる。
【００５７】
（駆動方法の説明）
次に本実施例の干渉性変調素子２１の駆動方法を説明する。
【００５８】
第２の共振層５ｂは、図２（ａ）に示すようにそれぞれ、電気的に接地されている。それぞれの第２の共振層５ｂの下部には、ガラス基板１側に駆動用の透明電極３１が１対１で対応して形成される。透明電極３１は、図示しない制御用コントローラに接続された電圧印加手段により、形成画像信号に対応した電圧を印加され、間隔Ｔを制御する。制御用コントローラはシフトレジスタ、バッファー等から形成される制御回路を含み、形成画像信号をそれぞれの干渉性変調素子２１へ並列に送るデータに変換し、透明電極３１に印加する電圧とそのタイミングを決定する。また、透明電極３１には、図示しない絶縁層を表面に有している。この絶縁層は、透明電極の保護と絶縁を行っている。
【００５９】
図３には、このときの透明電極３１への印加電圧と、間隔Ｔとの関係を示している。図に示すように間隔Ｔと印加電圧はヒステリシスを示す。印加電圧が増加するにしたがって、第２の共振層５ｂは少しずつ引付けられ、間隔Ｔが僅かに小さくなっていく。閾値Ｖｐでは、第２の共振層５ｂは透明電極３１に瞬間的に引付けられて、透明電極３１と接触する。この状態を、ダウン位置と呼ぶ。この状態から、印加電圧をＶｐ以下にしていっても、第２の共振層５ｂはしばらく透明電極３１と接触したダウン位置を保っている。そして、閾値Ｖｒとなると、第２の共振層５ｂはバネ剛性による復元力が打ち勝って、第２の共振層５ｂが透明電極３１と接触していない状態（この位置をアップ位置と呼ぶ）に復帰する。
【００６０】
そして、本実施例では、第２の共振層５ｂの駆動にこのヒステリシス現象を利用する。全ての干渉性変調素子２１の第２の共振層５ｂは、印加電圧の２つの閾値Ｖｐ、Ｖｒの中間であるバイアス電圧Ｖｂが印加される。このバイアス電圧Ｖｂにより第２の共振層５ｂは、間隔Ｔの状態（つまり、ダウン位置かアップ位置）を保持できる。形成画像信号に対応して、“明”状態と“暗”状態を切り替える必要がある場合は、図３に示したΔＶ分の駆動電圧を増減することによって、アップ・ダウン位置の切り替えを行うことができる。
【００６１】
このように、静電駆動される干渉性変調素子２１は、可動部材である第２の共振層５ｂの面積が小さく、軽量であり、加えて、干渉性光変調に必要な高々数百ｎｍ程度のストロークでよいため、高速に光変調の動作を行うことができる。
【００６２】
（干渉性素子の画素サイズ）
図２（ｂ）に示した格子構造２００１の領域は、干渉性変調素子２１が光変調器として機能する。
【００６３】
図２（ｂ）に示すように、干渉性変調素子アレイ１５は、解像度（例えば１インチあたりの画素数：ＤＰＩ）から決定される必要画素数Ｎ個の干渉性変調素子２１が、図中Ｘ方向に一列に配列した構造となっている。図には特に、感光ドラム表面に形成される静電潜像の画素と一対一対応する干渉性変調素子２１の１つを破線で囲んで示した。例えば、Ａ４幅サイズ（２１０ｍｍ）を最大記録幅とし、１２００ＤＰＩ相当の解像度を想定すると、必要画素数Ｎは、１００００個程度となる。
【００６４】
それぞれの干渉性変調素子２１が配列されるＸ方向のピッチＰは約５μｍ、光変調素子として有効利用域の幅Ｗは、約４μｍである。したがって、干渉性変調素子アレイ１５のＸ方向への全長は、５０ｍｍ程度となる。Ｘ方向と垂直な図中Ｙ方向の有効利用領域長さＬも、約４μｍとなっておりほぼ正方形の構成となっている。
【００６５】
（画像形成装置の説明）
図４は、上記第１の実施例の干渉性変調素子アレイ１５を組み込んだ画像形成装置の斜視図である。本発明の画像形成装置は、波長７８０ｎｍの光を発光する半導体レーザを内蔵した光源ユニット２２、上記干渉性変調素子アレイ１５、この干渉性素子アレイ１５を効果的に照明できるレンズ又はレンズ群で構成される照明光学系１４、干渉性変調素子アレイ１５で変調した光を拡大する投影光学系１１、入射光により表面にライン方向Ｃに静電潜像（投影像）が形成されるＳ方向へ回転する感光ドラム２０とを備えている。
【００６６】
光源ユニット２２から出射した光は、１次元配列の干渉性変調素子アレイ１５の有効利用部分のみを効果的に照明できるレンズ又はレンズ群で構成された照明光学系１４を通過し、干渉性変調素子アレイ１５に入射する。
【００６７】
干渉性変調素子アレイ１５では、照明光学系１４からの光を変調、透過し、光は、レンズによって構成されている投射光学系１１へ入射される。干渉性変調素子アレイ１５には、感光体ドラム２０上にライン方向に配列される各画素９に１対１で対応する複数の干渉性変調素子２１が１次元に配列されている。
【００６８】
投影光学系１１は事前に帯電しておいた感光ドラム２０表面を干渉性変調素子アレイ１５の変調にしたがったパターンに露光し、感光ドラム２０表面に静電潜像を形成する。この静電潜像は現像装置１０１（不図示）から供給されるトナーが感光体ドラム２０に付着することで現像されて、トナー像となり、このトナー像を記録紙に転写することで記録紙に印刷を行う事ができる。
【００６９】
（投影光学系の説明）
次に図５（ａ）、（ｂ）を用いて、干渉性変調素子アレイ１５からの光が、投影光学系１１によって感光ドラム２０に静電潜像を形成する関係について説明する。図５（ａ）（ｂ）は、干渉性変調素子アレイ１５、感光ドラム２０上でのそれぞれの画素を模式的に示している。図５（ａ）は、干渉性変調素子アレイ１５の個々の干渉性変調素子２１における射出光のスポットを示しており、図４（ｂ）は、感光ドラム上の画素９（９ａ、９ｂ）を示している。投影光学系１１の１枚のレンズにより、図４（ａ）に示す約４μｍ角のスポットが、図４（ｂ）に示すように約２０μｍ角のスポットに拡大されて感光ドラム２０表面に投影される。また、図中の矢印は、偏光方向を示しており、格子構造２００１により図４（ｂ）のように互いに直交する方向に直線偏光しており、隣接する画素９の間で干渉が生じない。
【００７０】
本実施例の画像形成装置は、投影光学系１１により、干渉性変調素子２１の幅を小型化し全長を短くした干渉性変調素子アレイ１５を用いて、感光ドラム２０上に、その全長のほぼ５倍の幅をもつ静電潜像を形成することができる。干渉性素子アレイ１０の干渉性変調素子２１は、投影光学系１１と組み合わせることによって、１対１対応している静電潜像より小さくてよいため、駆動速度が非常に速く、前述の従来の画像形成装置と比べ、本実施形態の画像形成装置の印刷速度を高速化することができる。
【００７１】
干渉性変調素子アレイ１５は、入射する波長より短い周期の格子構造２００１を有しており、格子構造２００１の偏光制御機能により、隣接する画素９の干渉に起因して生じているスペックルの発生を低減することができる。
【００７２】
また、干渉性変調素子アレイ１５は、解像度に応じた必要画素数Ｎを有しながら、実際の記録幅と比べて全長は、ほぼ５分の１の長さである。干渉性変調素子アレイ１５の全長がこのように短いことにより、本実施形態の光変調器を小型に形成できる。更に、素子のコストを安価とすることができる。加えて、歩留まりよく作製することが容易であるため、益々コストを抑えることができる。
【００７３】
更に、素子列の全長が短いことにより、均一に光を入射することが、比較的簡単で、解像度が高く、ムラの少ない高画質の画像形成装置を得ることができる。加えて、光源ユニット２１、照明光学系１４の開口径が小さくてよく、構成も簡単にできるため、小型、安価とすることができる。
【００７４】
（第２の実施例）
（透過、干渉、ＴＦＴ、反射防止構造付き、ピクセルシャッター）
第１の実施例においては、マイクロ構造体は、偏光機能を有する周期構造が入射面に形成された透過型の干渉性光学変調素子であったが、本発明の第２の実施例においては，反射防止機能を有する周期構造が入射面に形成された透過型の干渉性光学変調素子である。
【００７５】
図６、図７、図８を用いて本発明の第２の実施例を説明する。尚、説明の便宜のため第１の実施例にて示した部材と同一機能を有する部材には、同一の符号を付記した。
【００７６】
図６は、本発明の第２の実施例のマイクロ構造体アレイの構造を示す斜視図である。図６は６個のマイクロ構造体と、その下の透明電極形成層付近の構成を示している。また、図７は、図６のＡ−Ａ線での断面図、図８は、本実施例のマイクロ構造体の等価回路図である。図６において、１はガラス基板、５ａ、５ｂはそれぞれ光の第１、第２の共振層、３１は透明電極、１００９は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、１０１０は信号線、１０１１は走査線、１０１２は支持部である。
【００７７】
図６、図７に示すように、ガラス基板１側から入射した、入射光は、間隔Ｔを有して対峙している光の共振層５ａ、５ｂを透過して、入射側とは反対側に射出していく。本実施例のマイクロ構造体アレイは、多重光束干渉を利用して、透過率を変化させることで光を変調する透過型の干渉性変調素子アレイである。これら第１、第２の共振層は、図７の２、３、４に示すように誘電体層あるいは金属層の薄膜から形成されている。２、３，４はそれぞれ二酸化ジルコニウム、タングステン、ニ酸化シリコンで形成される。これらの厚みを適切に選ぶことにより第１、第２の共振層５ａ、５ｂが干渉性光変調を可能とする光の共振層として機能する。多重干渉の原理は前述の特許文献３，４等に開示された素子と同等のもので、間隔Ｔの変化により、光の吸収と反射・透過の特性が変化することとなり射出光を変調することが可能である。前述の特許文献３，４等に開示された素子との光学的な構成上の違いは、本実施の形態のマイクロ構造体アレイが透過型であり、反射鏡がなく、２つの共振層が間隔Ｔを有して対峙していることである。
【００７８】
一方、ガラス基板１には、図示のように信号線１０１０、走査線１０１１が格子状に配置されている。その交点には、薄膜トランジスタ１００９が配置され、更に、透明電極３１が電気的に接続されている。
【００７９】
更に、信号線１０１０、走査線１０１１、薄膜トランジスタ１００９、透明電極３１とは電気的に絶縁する透明絶縁膜１０１３を介して、図６に示すように支持部１０１２が形成されている。透明絶縁膜１０１３は、図２に示すように透明電極３１上に形成されている。支持部１０１２は、入射光に対して不透明な材料で形成されており、例えば反射率の高い金属膜を用いることもできる。本実施例では、アルミニウムを用いた。
【００８０】
第２の共振層５ｂは、アンカー部３２によって固定された支柱２３により第１の共振層５ａと間隔Ｔを有して図のように形成されている。またアンカー部３２は支持部１０１２と接触しており、第２の共振層５ｂを電気的に接地している。第２の共振層５ｂは、透明電極３１に電圧印加手段３３から電圧を印加することにより、静電引力により、第１の共振層５ａと第２の共振層５ｂの間隔Ｔが変化する。Ｔ を変化させることにより、光の吸収と反射・透過の特性が変化することとなり射出光を変調することが可能である。
【００８１】
（画素のサイズ）
図６に示したマイクロ構造体１０１４の入射光が入射する部分には、図１１に示すような四角錘状の凹凸２００３が２次元的に配置された周期構造２００２が形成されている。この周期構造２００２は、前述のＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ａ，Ｖｏｌ．１２，ｎｏ．２ ｐｐ．３３３−３３９，１９９５等によって開示された反射防止構造と同様の原理で、入射光に対して反射防止を行う事ができる。周期構造２００２は、二酸化シリコン層４と同じ二酸化シリコンによって形成されている。したがって、本実施例のマイクロ構造体１０１４は、入射面に反射防止構造を有しており、入射面での反射損失を低減し、光を有効に透過することができる。
【００８２】
図６に示すように、必要画素数Ｎ個のマイクロ構造体１０１４が、２次元配列した構造となっている。それぞれのマイクロ構造体１０１４が配列されるＸ方向のピッチＰは約１０μｍ、有効利用域の幅Ｗは、約８μｍである。
【００８３】
（駆動の説明、静電駆動）
図７に示すようにそれぞれの第２の共振層５ｂの下部には、ガラス基板１側に駆動用の透明電極３１が１対１で対応して形成される。透明電極３１には、透明絶縁膜１０１３を表面に有している。この絶縁層は、透明電極の保護と絶縁を行っている。
【００８４】
図３には、このときの透明電極３１への印加電圧と、間隔Ｔとの関係を示している。図に示すように間隔Ｔと印加電圧はヒステリシスを示す。印加電圧が増加するにしたがって、第２の共振層５ｂは少しずつ引付けられ、間隔Ｔが僅かに小さくなっていく。閾値Ｖｐでは、第２の共振層５ｂは透明電極３１に瞬間的に引付けられて、透明電極３１と接触する。この状態を、ダウン位置と呼ぶ。この状態から、印加電圧をＶｐ以下にしていっても、第２の共振層５ｂはしばらく透明電極３１と接触したダウン位置を保っている。そして、閾値Ｖｒとなると、第２の共振層５ｂはバネ剛性による復元力が打ち勝って、第２の共振層５ｂが透明電極３１と接触していない状態（この位置をアップ位置と呼ぶ）に復帰する。
【００８５】
本実施例では、可動部である第２の共振層５ｂの駆動ストロークが、干渉性光変調に必要な高々数百ｎｍ程度でよいため、高速に光変調の動作を行うことができる。
【００８６】
（ＴＦＴ駆動）
本実施例の薄膜トランジスタ１００９は、通常のポリシリコンＴＦＴである。図８は本実施例の等価回路図である。図には特に、マイクロ構造体１０１４をキャパシタとして示している。図に示すように、走査線１０１１、信号線１０１０は薄膜トランジスタ１００９のゲート、ドレインと接続され、それぞれゲートバス、ドレインバスを形成している。また、走査線１０１１、信号線１０１０には、それぞれ走査回路、ホールド回路が接続されている。線順次方式で、ゲートバスの走査電極を順順に走査回路によって走査し、１つのゲートバス上の全ての薄膜トランジスタ１００９を一時導通状態にする。そこで、ホールド回路からドレインバスを介し、信号をマイクロ構造体１０１４へ供給する。マイクロ構造体１０１４は容量性であるため、供給された信号は、次のフレームの走査時までマイクロ構造体１０１４のアップ、ダウン状態を保持できる。また、このとき共通電極線１０１７の電位Ｖｃｏｍは一定としている。
【００８７】
したがって、アクティブ素子をスイッチ要素とするアクティブマトリックス駆動をマイクロ構造体アレイに対して行うことにより、走査線数に原理的な制限がなく、マイクロ構造体の多数化が可能で、クロストークもなくすことができる。
【００８８】
また、薄膜トランジスタは、透明基板上に形成可能で、マイクロ構造体と同一基板に一体形成することができる。さらに、走査回路、ホールド回路のような周辺駆動回路をマイクロ構造体と集積化できるため、マイクロ構造体アレイについて、端子接続の簡易化、デバイスの小型化、高信頼化とできる。
【００８９】
（撮像装置）
図９は、本発明の第２の実施例のマイクロ構造体を用いた撮像装置を示す。図示しない被写体からの光は、結像レンズ１００２を通過し、ＭＯＳ型固体撮像素子１００１の結像面に結像する。このＭＯＳ型固体撮像素子１００１の結像面には、第１の実施例で示したマイクロ構造体１０１４の配列である、干渉性変調素子アレイ１５が配置されている。マイクロ構造体１０１４は、ＭＯＳ型固体撮像素子１００１の各画素と１対１に対応して配置されている。結像レンズ１００２より入射する光を、それぞれ個々のマイクロ構造体１０１４により、対応するＭＯＳ型固体撮像素子１００１の画素毎に、光量が制御可能となる。
【００９０】
（固体撮像素子から制御回路など）
ＭＯＳ型固体撮像素子１００１からの信号が、Ａ／Ｄ変換回路１００３に供給される。そして、デジタル化された画像データがフレームメモリ１００４に書きこまれる。フレームメモリ１００４に書きこまれた画像データが制御回路１００５に供給され、画像データの光量レベルが判別される。この判別結果のデータがメモリ１００６に書きこまれる。このメモリ１００６に書きこまれたデータがドライバ１００７に供給されて、干渉性変調素子アレイ１５が駆動される。
【００９１】
更に、フレームメモリ１００４に書きこまれた画像データが制御回路１００５で、マイクロ構造体１０１４のそれぞれの透過率に応じた補正を受けて、外部記憶装置１００８に供給される。前回の画像データのレベル判別データに基づいて、露出オーバーの画素に対応する干渉性変調素子の透過率がドライバ１００７により低下され、露出レベルの低い画素に対応する干渉性変調素子の透過率は高いままとなる。したがって、画像の明るさのダイナミックレンジはＭＯＳ型固体撮像素子１００１に入射する前に圧縮される。ここで、ＭＯＳ型固体撮像素子１００１からの画像データが、固体撮像素子のダイナミックレンジに収まるまで、再び前述の手順を繰り返すことで、画像の明るさのダイナミックレンジが固体撮像素子のダイナミックレンジ内に圧縮されて、画像データ全体が良好に撮像される。
【００９２】
更に、こうして撮像された画像データを、制御回路１００５にて、撮像した時のマイクロ構造体１０１４の各々の透過率に応じた定数をかけることによって、圧縮した明るさのダイナミックレンジを元に戻す変換をおこない、情報量の多い画像データを得ることができる。
【００９３】
一般に固体撮像素子は、撮像する光量に対する一定のダイナミックレンジを有しており、光量が多いと飽和が生じ、光量が少ないと出力がノイズに埋もれてしまう。したがって、撮像領域の一部分に極端に明るい領域や暗い領域が存在した場合は、従来の露出の調整では、撮像領域全体に対して、絞りまたはシャッタースピードを変化させることで行われるため、明るい領域または暗い領域のどちらかを切り捨てなければならなかった。
【００９４】
本実施例では、ＭＯＳ型固体撮像素子１００１の画素毎に、光量が制御可能となるため、ＭＯＳ型固体撮像素子１００１に照射された映像光の光量と照射された時刻を検出信号として、マイクロ構造体へフィードバックすることにより、撮像領域に極端に明るい部分と暗い部分が存在した場合でも、撮像領域全体を撮像素子のダイナミックレンジに収め、情報量の多い画像を記録可能となる。
【００９５】
更に、本実施例では、光量調整としたが、マイクロ構造体１０１４の状態を透過率の最も高い“明”状態と最も低い“暗”状態の２値的な駆動として、ＭＯＳ型固体撮像素子１００１のシャッターとして用いることができる。この場合、従来のシャッターと比べ、薄型なため、シャッター機構を持った撮像装置を非常に小型にできる。また、干渉性変調素子は小型であるため、駆動スピードが速く、非常に速いシャッタースピードを実現できる。
【００９６】
特に、本実施例のマイクロ構造体１０１４は、可動部に反射防止機能を有する周期構造２００２が形成されており、入射面での反射損失を低減し、“明”状態における光量を増加することができる。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、基板上に一体に形成されるマイクロ構造体またはマイクロ構造体アレイの個々の要素に、波長以下の周期構造を与えることにより、反射防止，偏光，波長選択フィルタなどの光学特性を付与することができ、その結果マイクロ構造体の光学機能を高性能化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例のマイクロ構造体アレイを示す斜視図である。
【図２】（ａ）図１Ｄ−Ｄ線での断面図である。
（ｂ）本発明の第１の実施例のマイクロ構造体アレイを示す上面図である。
【図３】印加電圧と間隔Ｔとの関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第１の実施例の画像形成装置を示す斜視図である。
【図５】（ａ）干渉性変調素子の干渉性変調素子の有効利用域を示す概略図である。
（ｂ）感光ドラム表面の静電潜像の画素を示す概略図である。
【図６】本発明の第２の実施例のマイクロ構造体アレイを示す斜視図である。
【図７】図６Ａ−Ａ線での断面図である。
【図８】第２の実施例のマイクロ構造体アレイの等価回路図である。
【図９】本発明の第３の実施例の撮像装置を示す構成図である。
【図１０】サブ波長の格子構造を示す断面図である。
【図１１】サブ波長の周期構造を示す斜視図である。
【図１２】干渉性変調素子の特性（黒）
【図１３】干渉性変調素子の特性（青）
【図１４】干渉性変調素子の特性（緑）
【図１５】干渉性変調素子の特性（赤）
【図１６】干渉性変調素子の構成図
【図１７】干渉性変調素子の反射器の構成を示す概略斜視
【符号の説明】
１ ガラス基板
２ 薄膜
３ 薄膜
４ 薄膜
５、５ａ、５ｂ 光共振部
６ 反射器
９、９ａ、９ｂ 画素
１０ 光変調器
１１ 投射光学系
１４ 照明光学系
１５ 干渉性変調素子アレイ
２０ 感光体ドラム
２２ 光源ユニット
２３ 支柱
２４、２４ａ、２４ｂ 有効利用域
２６ レンズ
３０ 電極
３１ 透明電極
３２ アンカー
３３ 電圧印加手段
１００ 反射器
１０２ スペーサ
１０４、１０６、１０８ 膜
１０５ 誘導吸収体
１１０ 入射媒体
１００１ ＭＯＳ型固体撮像素子
１００２ 結像レンズ
１００３ Ａ／Ｄ変換回路
１００４ フレームメモリ
１００５ 制御回路
１００６ メモリ
１００７ ドライバ
１００８ 外部記憶装置
１００９ 薄膜トランジスタ
１０１０ 信号線
１０１１ 走査線
１０１２ 支持部
１０１３ 透明絶縁膜
１０１４ マイクロ構造体
１０１５ 走査回路
１０１６ ホールド回路
１０１７ 共通電極線
２００１ 格子構造
２００２ 周期構造
２００３ 凹凸
２００４ シリコン層
２００５ 二酸化シリコン層

Claims (1)

1. 基板上に配置された光学機能を有するマイクロ構造体であって、光が入射する面に、前記光の波長より小さい周期の周期構造を有していることを特徴とするマイクロ構造体。

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