JP2004317653A - Light modulation element - Google Patents

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JP2004317653A JP2003109100A JP2003109100A JP2004317653A JP 2004317653 A JP2004317653 A JP 2004317653A JP 2003109100 A JP2003109100 A JP 2003109100A JP 2003109100 A JP2003109100 A JP 2003109100A JP 2004317653 A JP2004317653 A JP 2004317653A
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Koichi Kimura
宏一 木村
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a light modulation element in which an absorption at a mirror or at a light shielding film is extremely low, and which is endurable against high power laser light, and to improve an operational reliability. <P>SOLUTION: In a reflection type light modulation element 100 of a microelectromechanical type in which the reflection optical path of light is varied by dislocating a miniature reflection body 101, an interference mirror 111 having non-absorbing characteristic of light over the spectrum range of incident light is provided at least in the light incident region of the reflection body 101. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトリソグラフィ工程に使用されるオンデマンドのデジタル露光装置、デジタル露光による画像形成装置、プロジェクタ等の投影表示装置、或いはヘッドマウントディスプレイ等のマイクロディスプレイ装置等に用いて好適な光変調素子に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の光変調素子としては例えば液晶素子や、微小電気機械式(MEMS)の光変調素子などが知られている。特に、微小電気機械式の光変調素子は、解像度、応答性に優れ、上記分野への応用に好適である。例えば、反射型の光変調素子としては偏向ミラー方式のDMD素子が既知であり、プロジェクタ表示装置やデジタル露光装置に実用されている。また、透過型の光変調素子としては機械式シャッタ方式であるスライド式、フラップ式などのものが知られている。
【0003】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献1】
特開2000−131628号公報
【特許文献2】
特開2000−131630号公報
【0004】
上記特許文献1に開示される光変調素子を用いた画像記録装置は、図6に示すように、光源1からの出射光を光変調素子にて変調して記録用回転ドラム3上の記録媒体5に画像を形成する画像記録装置において、光源1に、高出力レーザを用い、且つ光変調素子を、複数のグレイティングライトバルブ素子を少なくとも記録用回転ドラム3の幅方向に配列した反射回折格子型の光変調アレイ素子7として構成している。
なお、図6において図中符号9〜15は光ヘッドの光学系を示し、9は第1レンズ(シリンドリカルレンズ)、11は第2レンズ、13は第3レンズ、15は第4レンズであり、17は光変調アレイ素子7によって反射された光(0次反射光)を、第3レンズ13の入射光路から外すスリット板を示す。
【0005】
この画像記録装置によれば、反射回折格子型の光変調アレイ素子7を光変調部に有するので、高出力のレーザ光に耐え、ヒートモードの記録媒体に対しても高速に画像記録を行うことが可能な高信頼性の画像記録装置を得ることができる。
【0006】
また、上記特許文献2に開示されるミラーデバイスを具備する光学ピックアップ装置は、図7に示すように、第1の電極21が形成された第1の基板23と、少なくとも第1の基板23に一端が固着され、第1の電極21と空隙を挟む対向面に形成された第2の電極25と反対面に形成されたミラー膜27とを有するミラー部29とを有し、第1の電極21と第2の電極25との間に電圧差を印加するとともに発生する静電力によりミラー部29が変位するミラーデバイスにおいて、ミラー膜27が銀、金、アルミニウムのうちの何れか一種を含むミラー金属膜と、ミラー金属膜上に形成された誘電体膜、例えば厚さが100nmのSiO膜と、このSiO膜上に、例えば厚さが75nmのSi 膜を有することを特徴としている。
【0007】
そして、この光学ピックアップ装置によれば、変位するミラー部29が十分な剛性を有するとともに、95%以上、望ましくは98%以上の反射率を保有することができるので、高出力レーザに対する耐高出力特性を高めることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、光変調素子の上記分野における利用においては、さらなる高解像度化、高速化の要求があり、入射光パワーの増大化に伴い、光変調素子の高パワー耐性が求められている。例えば光変調素子を用いた従来の画像記録装置では、光源としての半導体レーザに通常のパワーのものを使用している。記録媒体が高感度のもの(ホトモード)、例えば写真フィルムや、印刷用ではリスフィルム(感光材として銀塩を使用)等に対しては、この通常パワーの半導体レーザで十分実用的な画像記録を行うことが可能であるが、転写タイプの記録媒体のもの(ヒートモード)に対しては、感度が3桁〜5桁も低下することから、通常のパワーの半導体レーザでは長時間の照射(露光)が必要となり、数千倍から数十万倍もの処理時間を要することとなって実用的でないという事情があった。このため、記録媒体がヒートモードの場合には、光源として高出力の半導体レーザを使用することが望まれる。
また、最近は、高密度プリント回路基板の配線、回路パターニング、フラットパネルディスプレイの配線・回路パターニング、半導体回路のパターニングなどにおけるフォトリソグラフィ工程で、従来のマスクを使用しないオンデマンドのデジタル露光が期待されている。この場合、従来のマスク露光と同等以上の露光タクト時間で高解像度の露光を行う必要がある。そのため、光変調素子に入射される光のパワー密度は増大し、光変調素子には高光パワー耐性が求められる。さらに、入射光の波長はUV光(エキシマレーザ等のDeep UV光から、水銀ランプ等の近UV光まで)から可視光(〜550nm)に亘り、それぞれの使用波長に対して殆ど吸収が無く動作信頼性の高い光変調素子が要求される。
しかしながら、従来の光変調素子は、例えば偏向ミラー方式の場合、ミラーとしてAl、Ni等の金属や反射性の半導体が使用され、機械式シャッタ方式の場合、可動遮光膜としてAl、Ni等の金属やSi、C系の半導体が使用されている。これらのミラー材料、或いは遮光材料は、上記分野の対象となるUV光、可視光、近赤外光では少なくとも数%に及ぶ光吸収が存在する。また、上記特許文献1に開示される光変調素子を用いた画像記録装置では、反射回折格子型光変調素子が、入射光の波長λに対し変位部をλ/4変位させることにより干渉を生じさせて、入射光を変調しているが、各素子の複数の変位部あるいは各素子毎に、変位部をλ/4に精密に変位させる必要がある。しかし、複数の変位部等を精密にλ/4変位させることは困難である。このため、素子のバラツキや経時的バラツキを考慮するとコントラストが落ちた。また精密にλ/4の変位の制御ができない場合、高パワー光入射した際の光利用効率が低下するという問題があった。また、特許文献2に開示されるミラーデバイスを具備する光学ピックアップ装置では、ミラー金属膜上に反射増強膜(SiO、Si)を設けて光吸収の低減を図っているが、1〜2%の吸収の存在することが開示されている。高出力レーザ系では、数%の吸収でも顕著な効果を引き起こすことになる。このようなこととなれば、素子温度が過度に上昇し、最悪の状態では、光変調素子に故障が生じ、動作信頼性を低下させる虞があった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、ミラー或いは遮光膜における吸収が極めて少なく、高出力のレーザ光に耐えることが可能な(即ち、高パワー耐性を有する)光変調素子を提供し、光利用効率を高めると共に、動作信頼性の向上を図ることを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る請求項1記載の光変調素子は、微小な反射体を変位させることにより、光の反射光路を変化させる微小電気機械式の反射偏向型光変調素子であって、少なくとも前記反射体の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する干渉ミラーが設けられたことを特徴とする。
【0010】
この光変調素子では、吸収を示す金属フィルターを反射膜として用いた場合に比べ、レーザービームの照射にさらされる反射体の光吸収が極めて少なくなり、反射体の光吸収による発熱が低減される。これにより、光変調素子においての高出力レーザに対する高パワー耐性がより高まり、動作信頼性の向上が可能となる。
また、反射偏向型の光変調素子は、反射回折格子型のような精密な変位を必要とする変位部を不用とし、機構を単純化させて素子毎に発生するバラツキ等を低減できる。
さらに、光を直接反射するためコントラストは高いが、誘電体ミラーを付けることで反射面での光吸収が無くなり、反射率が向上して光利用効率を高めることができる。
【0011】
請求項2記載の光変調素子は、請求項1記載の光変調素子であって、少なくとも光の入射側に、集光領域を有するマイクロレンズが設けられ、該集光領域に、前記反射体が配設されたことを特徴とする。
【0012】
この光変調素子では、反射偏向型の光変調素子において、光の利用効率が高まり、小さな開口面積においても、高効率で明るい変調光が得られるようになる。また、光の利用効率が高まり、マイクロレンズを設けない場合に対し、反射体が小さく形成可能となり、これによっても、反射体の光吸収による発熱が低減され、さらには、反射体の駆動エネルギーが低減されて変調動作の高速化も可能となる。
【0013】
請求項3記載の光変調素子は、微小な遮光体を変位させることにより、入射する光の透過度を制御する微小電気機械式の透過型光変調素子であって、少なくとも前記遮光体の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する干渉ミラーが設けられたことを特徴とする。
【0014】
この光変調素子では、吸収を示す金属フィルターを反射膜として用いた場合に比べ、レーザービームの照射にさらされる遮光体の光吸収が極めて少なくなり、遮光体の光吸収による発熱が低減される。これにより、透過型の光変調素子においての高出力レーザに対する高パワー耐性がより高まり、動作信頼性の向上が可能となる。
【0015】
請求項4記載の光変調素子は、請求項3記載の光変調素子であって、少なくとも光の入射側に、集光領域を有するマイクロレンズが設けられ、該集光領域に、前記遮光体が配設されたことを特徴とする。
【0016】
この光変調素子では、透過型の光変調素子において、光の利用効率が高まり、小さな開口面積においても、高効率で明るい変調光が得られるようになる。また、光の利用効率が高まり、マイクロレンズを設けない場合に対し、遮光体が小さく形成可能となり、これによっても、遮光体の光吸収による発熱が低減され、さらには、遮光体の駆動エネルギーが低減されて変調動作の高速化も可能となる。
【0017】
請求項5記載の光変調素子は、請求項1又は請求項3記載の光変調素子であって、光変調領域以外の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する干渉ミラーが設けられたことを特徴とする。
【0018】
この光変調素子では、反射型、透過型のいずれの光変調素子においても、レーザービームに照射される光変調領域以外の部位における光吸収が極めて少なくなり、素子全体の光吸収による発熱が低減される。これにより、光変調素子の高出力レーザに対する高パワー耐性がより高まり、光利用効率を高めると共に、動作信頼性の向上が可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光変調素子の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明に係る反射型の光変調素子の光変調部を表す構成図、図2は図1に示した光変調素子の動作説明図である。なお、以下の本明細書中でいう反射型の光変調素子とは反射偏向型光変調素子(主にDMD素子)を指しており、この反射偏向型光変調素子とは、グレイティングライトバルブ素子に代表される反射回折格子型光変調素子とは異なり、反射体により直接入射光の光路を変化させて偏向する変調素子である。具体的には、偏向ミラー方式の光変調素子などを指すものとする。
【0020】
本実施の形態による光変調素子100は、微小な反射体101を変位させることにより、光の反射光路を変化させる微小電気機械式の反射型の光変調素子を構成している。即ち、透明基板103にはCMOSからなる画素回路105が一画素領域ごとに形成される。透明基板103の画素回路105には、一対の固定電極107a、107bが形成されている。
【0021】
透明基板103の上方には可動部である反射体101が設けられている。反射体101は、ヒンジ107に固定される可動板109と、可動板109の表面に形成された干渉ミラー111と、ヒンジ107に翼状に張り出して固着された可動電極113とからなる。ヒンジ107は、可撓材料からなり、図1の紙面垂直方向の両端部が透明基板103等に固着して支持される。したがって、ヒンジ107と一体となる可動板109、干渉ミラー111は、ヒンジ107の断面中心を通る図1の紙面垂直方向の回動軸回りに揺動自在に支持されている。
【0022】
光変調素子100は、画素回路105からの電気信号によって可動電極113と、固定電極107a又は固定電極107bとの間に電圧が印加されることで、静電気によるクーロン力によって図2に示すように反射体101が揺動変位(電気機械動作)して、この反射体101に入射する光の反射光路を変化させるように動作する。つまり、偏向ミラー機構を構成している。
【0023】
この光変調素子100は、一次元又は二次元状に複数のものを配設した光変調素子アレイとすることができる。このように複数の光変調素子100からなる行を、多数行配設した二次元マトリクス状の光変調素子アレイによれば、そのミラー密度により解像度において陰極線管に匹敵する画像を表示することができる。
【0024】
また、光変調素子100は、少なくとも光の入射側に、集光領域を有するマイクロレンズ115が設けられ、この集光領域には、上記の反射体101が配設されている。図1、図2の場合には、簡略のため一つのマイクロレンズ115を図示しているが、マイクロレンズ115は、反射体101の揺動によって異なる単一又は複数の反射光路に対応させて配設される。また、マイクロレンズ115は、反射光路のみならず、入射光路に対応させて配設するものであってもよい。なお、マイクロレンズ115は、光変調素子100を、一次元又は二次元状の光変調素子アレイとした場合には、複数のものを反射体101に対応させて配設したマイクロレンズアレイとすることができる。
【0025】
ところで、光変調素子100の反射体101には、上記の干渉ミラー111が設けられている。干渉ミラー111は、少なくとも反射体101の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する。干渉ミラー111は、光波長程度の薄膜による干渉を利用し、特定の波長域を反射させる誘電体薄膜である。また、この誘電体薄膜は、厚さや屈折率の異なる誘電体を多層に形成した誘電体多層膜とすることができる。
【0026】
この誘電体多層膜としては、可視光、赤外線用、又は紫外線用として下記の材料を用いることができる。
[可視光、赤外線用]
a.高い屈折率材料(屈折率が概ね1.8以上の材料)として、
TiO,CeO,Ta,ZrO,Sb,HfO,La,NdO,Y,ZnO,Nb
b.比較的高い屈折率材料(屈折率が概ね1.6〜1.8以上の材料)として、
MgO,Al,CeF,LaF,NdF
c.低い屈折率材料(屈折率が概ね1.5以下の材料)として、
SiO,AlF,MgF,NaAlF,NaF,CaF,BaF
[紫外線用]
a.高い屈折率材料(屈折率が概ね1.8以上の材料)として、
ZrO,HfO,La,NdO,Y2O
又は、
TiO,Ta,ZrO
(但し、光の波長が概ね360nm〜400nm)
b.比較的高い屈折率材料(屈折率が概ね1.6〜1.8以上の材料)として、
MgO,Al,LaF,NdF
c.低い屈折率材料(屈折率が概ね1.5以下の材料)として、
SiO,AlF,MgF,NaAlF,NaF,LiF,CaF
【0027】
このような誘電体多層膜からなる干渉ミラー111は、入射する光のスペクトル域に渡って極めて少ない光吸収性を有する。例えば100万分の数オーダー程度の光吸収となる。本明細書中においては、このような極めて少ない光吸収性を有することを、「光非吸収性を有する」と称す。光非吸収性を有する干渉ミラー111は、光吸収を示す金属ミラーとは区別される。ここで、光非吸収性とは、限定されたスペクトル域に限り適用可能である。なぜなら、あらゆる物質はどこかの波長で必ず吸収を示すためである。
【0028】
さらに、光変調素子100では、光変調領域以外の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する上記同様の干渉ミラー111が設けられている。光変調素子100の場合、光変調領域以外の光入射領域としては、マイクロレンズ115と反射体101との間に設けられ、反射体101に対しての光入反射開口を有するとともに、隣接する反射体101同士の間隙を覆って迷光の進入を防止するマスク手段や、隣接するマイクロレンズ115同士の間に形成されて迷光の進入を防止するマスク手段等が挙げられる。
【0029】
このような光変調領域以外の光入射領域に干渉ミラー111が設けられることで、レーザービームに照射される光変調領域以外の部位における光吸収が極めて少なくなり、素子全体の光吸収による発熱が低減される。これにより、光変調素子100の高出力レーザに対する高パワー耐性がより高まり、動作信頼性が向上することになる。
【0030】
このように、上記の光変調素子100によれば、吸収を示す金属フィルターを反射膜として用いた場合に比べ、レーザービームの照射にさらされる反射体101の光吸収が極めて少なくなり、反射体101の光吸収による発熱が低減される。これにより、反射型の光変調素子100においての高出力レーザに対する高パワー耐性がより高まり、動作信頼性の向上が可能となる。
【0031】
また、マイクロレンズ115を備えることで、光の利用効率が高まり、小さな開口面積においても、高効率で明るい変調光が得られるようになる。また、光の利用効率が高まり、マイクロレンズ115を設けない場合に対し、反射体101が小さく形成可能となり、これによっても、反射体101の光吸収による発熱が低減され、さらには、反射体101の駆動エネルギーが低減されて変調動作の高速化も可能となる。
なお、前記では反射型の光変調素子を実施例として示したが、変調素子を構成する要素として反射体を変位させる透過型光変調素子においても本発明は適用可能である。即ち、光変調素子内おいて光が反射される部位に干渉ミラーを設けた透過型光変調素子が適用可能である。
【0032】
次に、本発明に係る光変調素子の第二の実施の形態を説明する。
図3は本発明に係る透過型の光変調素子の光変調部を表す構成図、図4は図3に示した光変調素子の平面図、図5は図3に示した光変調素子の動作説明図である。なお、図1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ものとする。
【0033】
この実施の形態による光変調素子200は、微小な遮光体201を変位させることにより、入射する光の透過度を制御する透過型の光変調素子となっている。即ち、透明基板203上には、遮光体201を図3の左右方向に挟んで一対の固定電極205a、205bが配置される。遮光体201は、図4に示すように、可撓性を有する梁207を介して透明基板203上の支持部209に固定される。これにより、遮光体201は、左右方向に移動可能に構成されている。
【0034】
遮光体201には、図4に示す可動電極212a、212bが形成されている。固定電極205a、205bは、対向面から歯205cが突設されている。また、遮光体201は、左右端から、歯201aが突設されている。これら固定電極205a、205b及び可動電極212a、212bの歯205c及び歯201aは、交互に噛み合わさるようになっている。
【0035】
固定電極205a、205bの間には、透過開口211が形成される。遮光体201は、この透過開口211に重なる位置と、重ならない位置とに移動される。つまり、遮光体201と透過開口211とは、機械式シャッタ機構を構成している。
【0036】
光変調素子200は、画素回路105からの電気信号によって可動電極212aと固定電極205a、又は可動電極212bと固定電極205bとの間に電圧が印加されることで、静電気によるクーロン力によって遮光体201が左右に変位(電気機械動作)して、透過開口211を透過しようとする光の透過度を変化させるように動作する。
【0037】
この光変調素子200は、光変調素子100と同様に、一次元又は二次元状に複数のものを配設した光変調素子アレイとすることができる。また、光変調素子200は、少なくとも光の入射側に、集光領域を有するマイクロレンズ115が設けられ、この集光領域には、遮光体201が配設されるようになっている。なお、マイクロレンズ115は、光変調素子200を、一次元又は二次元状の光変調素子アレイとした場合には、複数のものを透過開口211に対応させて配設したマイクロレンズアレイとすることができる。
【0038】
そして、この光変調素子200においても、遮光体201に、上記と同様の干渉ミラー111が設けられている。干渉ミラー111は、少なくとも遮光体201の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する。
【0039】
また、光変調素子200では、光変調領域以外の光入射領域に、遮光膜213が設けられている。この遮光膜213には、透過開口211に対応する開口215が穿設されている。この遮光膜213の表面にも、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する上記同様の干渉ミラー111が設けられている。これにより、上記の光変調素子100の場合と同様に、光変調素子200の高出力レーザに対する高パワー耐性がより高まり、動作信頼性が向上することになる。
【0040】
この光変調素子200の光変調動作としては、図4(a)に示すように、固定電極205aと可動電極212aへ電圧を印加した状態のときは、遮光体201は左側に移動され、透過開口211を遮って遮光効果により不透明となる。一方、図4(b)、図5に示すように、固定電極205bと可動電極212bへ電圧を印加した状態のときは、遮光体201は右側に移動され、遮光体201が透過開口211を開き、光透過率が高くなる。
【0041】
この光変調素子200によれば、吸収を示す金属フィルターを反射膜として用いた場合に比べ、レーザービームの照射にさらされる遮光体の光吸収が極めて少なくなり、遮光体の光吸収による発熱が低減される。これにより、透過型の光変調素子においての高出力レーザに対する高パワー耐性がより高まり、動作信頼性の向上が可能となる。
【0042】
そして、マイクロレンズ115を設けたので、透過型の光変調素子200において、光の利用効率が高まり、小さな開口面積においても、高効率で明るい変調光が得られるようになる。また、光の利用効率が高まり、マイクロレンズ115を設けない場合に対し、遮光体201が小さく形成可能となり、これによっても、遮光体201の光吸収による発熱が低減され、さらには、遮光体201の駆動エネルギーが低減されて変調動作の高速化も可能となる。
【0043】
また、この光変調素子200によれば、固定電極205a、205bと可動電極212a、212bとを櫛歯型で形成することにより、遮光体201の変位量を増大させることができ、電圧による位置制御を容易にすることができる。
【0044】
なお、上記の実施の形態では、本発明を偏向ミラー機構、機械式シャッタ機構に採用した場合を例に説明したが、本発明は、この他、支柱上端に設けて片持ち梁状の遮光体を可撓させて透過光を制御する所謂フラップ式の機械式シャッタ機構に採用しても同様の効果を奏するものである。
【0045】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係る請求項1記載の光変調素子によれば、静電気によるクーロン力によって反射体を変位(電気機械動作)させて、この反射体に入射する光の反射光路を変化させる反射偏向型の光変調素子において、少なくとも反射体の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する干渉ミラーを設けたので、吸収を示す金属フィルターを反射膜として用いた場合に比べ、レーザービームの照射にさらされる反射体の光吸収が極めて少なくなり、反射体の光吸収による発熱が低減される。この結果、反射型の光変調素子においての高出力レーザに対する高パワー耐性をより高めることができ、動作信頼性を向上させることができる。
また、反射偏向型光変調素子は、反射回折格子型に較べて機構の単純化により素子毎のバラツキを低減できる。さらに、反射偏向型光変調素子では、光を直接反射するためコントラストが高いが、誘電体ミラーを付けることで反射面での光吸収が無く反射率が向上して光利用効率が高められる。
【0046】
請求項2記載の光変調素子によれば、反射偏向型の光変調素子において、少なくとも光の入射側に、集光領域を有するマイクロレンズを設け、この集光領域に反射体を配設したので、光の利用効率が高まり、小さな開口面積においても、高効率で明るい変調光を得ることができる。また、光の利用効率が高まり、マイクロレンズを設けない場合に対し、反射体が小さく形成可能となるので、これによっても、反射体の光吸収による発熱が低減され、さらには、反射体の駆動エネルギーを低減して、変調動作の高速化も可能にすることができる。
【0047】
請求項3記載の光変調素子によれば、静電気によるクーロン力によって遮光体を変位(電気機械動作)させて、入射する光の透過度を制御する透過型の光変調素子において、少なくとも遮光体の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する干渉ミラーを設けたので、吸収を示す金属フィルターを反射膜として用いた場合に比べ、レーザービームの照射にさらされる遮光体の光吸収が極めて少なくなり、遮光体の光吸収による発熱が低減される。この結果、透過型の光変調素子においての高出力レーザに対する高パワー耐性をより高めることができ、動作信頼性を向上させることができる。
【0048】
請求項4記載の光変調素子によれば、透過型の光変調素子において、少なくとも光の入射側に、集光領域を有するマイクロレンズを設け、この集光領域に遮光体を配設したので、光の利用効率が高まり、小さな開口面積においても、高効率で明るい変調光を得ることができる。また、光の利用効率が高まり、マイクロレンズを設けない場合に対し、遮光体が小さく形成可能となるので、これによっても、遮光体の光吸収による発熱が低減され、さらには、遮光体の駆動エネルギーを低減して、変調動作の高速化も可能にすることができる。
【0049】
請求項5記載の光変調素子によれば、光変調領域以外の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する干渉ミラーを設けたので、反射型、透過型のいずれの光変調素子においても、レーザービームに照射される光変調領域以外の部位における光吸収が極めて少なくなり、素子全体の光吸収による発熱が低減され、光変調素子の高出力レーザに対する高パワー耐性をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る反射型の光変調素子の光変調部を表す構成図である。
【図2】図1に示した光変調素子の動作説明図である。
【図3】本発明に係る透過型の光変調素子の光変調部を表す構成図である。
【図4】図3に示した光変調素子の平面図である。
【図5】図3に示した光変調素子の動作説明図である。
【図6】従来の反射回折格子型の光変調アレイ素子を光変調部に有する画像記録装置の構成図である。
【図7】従来のミラーデバイスを具備する光学ピックアップ装置の構成図である。
【符号の説明】
100、200…光変調素子
101…反射体
111…干渉ミラー
115…マイクロレンズ
201…遮光体
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a light modulation element suitable for use in an on-demand digital exposure apparatus used in a photolithography process, an image forming apparatus using digital exposure, a projection display apparatus such as a projector, or a micro display apparatus such as a head-mounted display. About.
[0002]
[Prior art]
As this type of light modulation element, for example, a liquid crystal element, a micro electro mechanical (MEMS) light modulation element, and the like are known. In particular, a microelectromechanical light modulation element is excellent in resolution and responsiveness, and is suitable for application to the above fields. For example, a deflection mirror type DMD element is known as a reflection type light modulation element, and is used in a projector display device or a digital exposure device. Further, as the transmissive light modulation element, a mechanical shutter type such as a slide type or a flap type is known.
[0003]
Prior art document information related to the invention of this application includes the following.
[Patent Document 1]
JP 2000-131628 A
[Patent Document 2]
JP 2000-131630 A
[0004]
As shown in FIG. 6, the image recording apparatus using the light modulation element disclosed in Patent Document 1 modulates the light emitted from the light source 1 by the light modulation element, and the recording medium on the recording rotary drum 3 is used. 5 is a reflection diffraction grating in which a high-power laser is used as the light source 1 and a plurality of grating light valve elements are arranged at least in the width direction of the recording rotary drum 3. It is configured as a light modulation array element 7 of a type.
In FIG. 6, reference numerals 9 to 15 denote optical systems of the optical head, 9 is a first lens (cylindrical lens), 11 is a second lens, 13 is a third lens, and 15 is a fourth lens. Reference numeral 17 denotes a slit plate that removes light reflected by the light modulation array element 7 (zero-order reflected light) from the incident optical path of the third lens 13.
[0005]
According to this image recording apparatus, since the light modulation array element 7 of the reflection diffraction grating type is included in the light modulation section, it can withstand high-power laser light and perform high-speed image recording even on a heat mode recording medium. Thus, a highly reliable image recording apparatus capable of achieving the above can be obtained.
[0006]
Further, as shown in FIG. 7, the optical pickup device including the mirror device disclosed in Patent Document 2 includes a first substrate 23 on which the first electrode 21 is formed, and at least the first substrate 23. A first electrode having a first electrode 21 and a mirror portion 29 having a second electrode 25 formed on an opposite surface sandwiching the air gap and a mirror film 27 formed on the opposite surface; In the mirror device in which the mirror portion 29 is displaced by an electrostatic force generated while applying a voltage difference between the first electrode 25 and the second electrode 25, the mirror film 27 includes a mirror including any one of silver, gold, and aluminum. Metal film and dielectric film formed on mirror metal film, for example, 100 nm thick SiO2Film and this SiO2For example, Si having a thickness of 75 nm is formed on the film.3  N4  It is characterized by having a film.
[0007]
According to this optical pickup device, the displacing mirror 29 has sufficient rigidity and can have a reflectivity of 95% or more, preferably 98% or more. The characteristics can be enhanced.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the use of the light modulation element in the above-described field, there is a demand for further higher resolution and higher speed, and with the increase of incident light power, the light modulation element is required to have high power tolerance. For example, in a conventional image recording apparatus using a light modulation element, a semiconductor laser having a normal power is used as a light source. For recording media with high sensitivity (photo mode), such as photographic film or lith film for printing (silver salt is used as the photosensitive material), this normal power semiconductor laser can be used for practical recording of images. Although it can be performed, for a transfer type recording medium (heat mode), the sensitivity is reduced by 3 to 5 digits, so that a normal power semiconductor laser is irradiated for a long time (exposure). ) Is required, and the processing time is several thousand to several hundred thousand times, which is not practical. For this reason, when the recording medium is in the heat mode, it is desirable to use a high-power semiconductor laser as the light source.
Recently, on-demand digital exposure without using conventional masks is expected in photolithography processes such as high-density printed circuit board wiring, circuit patterning, flat panel display wiring and circuit patterning, and semiconductor circuit patterning. ing. In this case, it is necessary to perform high-resolution exposure with an exposure tact time equal to or longer than that of conventional mask exposure. Therefore, the power density of light incident on the light modulation element increases, and the light modulation element is required to have high light power resistance. Furthermore, the wavelength of incident light ranges from UV light (from deep UV light such as excimer laser to near UV light such as mercury lamp) to visible light (up to 550 nm) and operates with almost no absorption for each wavelength used. A highly reliable light modulation element is required.
However, in the conventional light modulation element, for example, in the case of the deflection mirror system, a metal such as Al or Ni or a reflective semiconductor is used as the mirror, and in the case of the mechanical shutter system, a metal such as Al or Ni is used as the movable light shielding film. In addition, Si and C semiconductors are used. These mirror materials or light-shielding materials have light absorption of at least several percent in the case of UV light, visible light, and near-infrared light, which are objects in the above field. In the image recording apparatus using the light modulation element disclosed in Patent Document 1, the reflection diffraction grating type light modulation element causes interference by displacing the displacement portion by λ / 4 with respect to the wavelength λ of incident light. Although the incident light is modulated, it is necessary to precisely displace the displacement portion to λ / 4 for each of the plurality of displacement portions of each element or for each element. However, it is difficult to precisely displace a plurality of displacement portions and the like by λ / 4. For this reason, the contrast dropped when the variation of the elements and the variation over time were taken into account. Further, when the displacement of λ / 4 cannot be precisely controlled, there is a problem that the light utilization efficiency when high power light is incident is lowered. Further, in the optical pickup device including the mirror device disclosed in Patent Document 2, a reflection enhancement film (SiO 2) is formed on the mirror metal film.2, Si3N4) Is provided to reduce light absorption, but it is disclosed that 1 to 2% of absorption exists. In high power laser systems, even a few percent absorption can cause significant effects. In such a case, the element temperature is excessively increased, and in the worst state, the light modulation element may be broken down and the operation reliability may be lowered.
The present invention has been made in view of the above situation, and provides a light modulation element that can withstand a high-power laser beam (that is, has high power resistance) with very little absorption in a mirror or a light shielding film. The purpose is to increase the light use efficiency and improve the operation reliability.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a light modulation element according to claim 1 of the present invention is a microelectromechanical reflection deflection light modulation element that changes a light reflection optical path by displacing a minute reflector. An interference mirror having a non-absorbing property over a spectrum region of incident light is provided at least in the light incident region of the reflector.
[0010]
In this light modulation element, the light absorption of the reflector exposed to the laser beam irradiation is extremely less than that in the case where a metal filter exhibiting absorption is used as the reflection film, and heat generation due to the light absorption of the reflector is reduced. Thereby, the high power tolerance with respect to the high output laser in the light modulation element is further increased, and the operation reliability can be improved.
In addition, the reflection deflection type light modulation element does not require a displacement portion that requires precise displacement like the reflection diffraction grating type, and can simplify the mechanism and reduce variations generated from element to element.
Furthermore, since the light is directly reflected, the contrast is high. However, by attaching a dielectric mirror, light absorption at the reflecting surface is eliminated, and the reflectance can be improved and the light utilization efficiency can be increased.
[0011]
The light modulation element according to claim 2 is the light modulation element according to claim 1, wherein a microlens having a condensing region is provided at least on a light incident side, and the reflector is provided in the condensing region. It is arranged.
[0012]
In this light modulation element, the light utilization efficiency is increased in the reflection deflection type light modulation element, and bright modulated light can be obtained with high efficiency even in a small opening area. In addition, the light utilization efficiency is increased, and the reflector can be made smaller than when no microlens is provided. This also reduces heat generation due to light absorption of the reflector, and further reduces the drive energy of the reflector. As a result, the modulation operation can be speeded up.
[0013]
The light modulation element according to claim 3 is a micro electromechanical transmission type light modulation element that controls the transmittance of incident light by displacing a minute light shield, and at least the light incident on the light shield. The region is provided with an interference mirror having non-absorbing properties over the spectral range of incident light.
[0014]
In this light modulation element, light absorption of the light shielding body exposed to the laser beam irradiation is extremely less than when a metal filter that exhibits absorption is used as the reflection film, and heat generation due to light absorption of the light shielding body is reduced. Thereby, the high power tolerance with respect to the high output laser in the transmission type light modulation element is further increased, and the operation reliability can be improved.
[0015]
A light modulation element according to a fourth aspect is the light modulation element according to the third aspect, wherein a microlens having a condensing region is provided at least on a light incident side, and the light-shielding body is provided in the condensing region. It is arranged.
[0016]
In this light modulation element, the light use efficiency is increased in the transmission type light modulation element, and bright modulated light can be obtained with high efficiency even in a small opening area. In addition, the light use efficiency is increased, and the light shielding body can be made smaller compared to the case where no microlens is provided. This also reduces heat generation due to light absorption of the light shielding body, and further reduces the driving energy of the light shielding body. As a result, the modulation operation can be speeded up.
[0017]
The light modulation element according to claim 5 is the light modulation element according to claim 1 or 3, wherein the light modulation element has a light non-absorbing property in a light incident region other than the light modulation region over a spectral range of incident light. An interference mirror is provided.
[0018]
In this light modulation element, in both the reflection type and the transmission type light modulation elements, light absorption in portions other than the light modulation region irradiated with the laser beam is extremely reduced, and heat generation due to light absorption of the entire element is reduced. The As a result, the high power tolerance of the light modulation element with respect to the high-power laser is further increased, so that the light utilization efficiency is improved and the operation reliability can be improved.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a light modulation element according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a light modulation section of a reflection type light modulation element according to the present invention, and FIG. 2 is an operation explanatory view of the light modulation element shown in FIG. In the following description, the reflection type light modulation element refers to a reflection deflection type light modulation element (mainly a DMD element), and the reflection deflection type light modulation element is a grating light valve element. Unlike the reflection diffraction grating type light modulation element represented by (2), it is a modulation element that deflects by directly changing the optical path of incident light by a reflector. Specifically, it refers to a deflection mirror type light modulation element or the like.
[0020]
The light modulation element 100 according to the present embodiment constitutes a microelectromechanical reflection type light modulation element that changes the reflection optical path of light by displacing the minute reflector 101. That is, a pixel circuit 105 made of CMOS is formed on the transparent substrate 103 for each pixel region. A pair of fixed electrodes 107 a and 107 b are formed on the pixel circuit 105 of the transparent substrate 103.
[0021]
A reflector 101 that is a movable part is provided above the transparent substrate 103. The reflector 101 includes a movable plate 109 fixed to the hinge 107, an interference mirror 111 formed on the surface of the movable plate 109, and a movable electrode 113 that protrudes and is fixed to the hinge 107 in a wing shape. The hinge 107 is made of a flexible material, and both end portions in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. Therefore, the movable plate 109 and the interference mirror 111 integrated with the hinge 107 are supported so as to be swingable around the rotation axis in the direction perpendicular to the paper surface of FIG.
[0022]
The light modulation element 100 is reflected as shown in FIG. 2 by a Coulomb force due to static electricity when a voltage is applied between the movable electrode 113 and the fixed electrode 107a or the fixed electrode 107b by an electric signal from the pixel circuit 105. The body 101 is oscillated and displaced (electromechanical operation) and operates so as to change the reflected light path of light incident on the reflector 101. That is, a deflection mirror mechanism is configured.
[0023]
The light modulation element 100 can be a light modulation element array in which a plurality of elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. Thus, according to the two-dimensional matrix-shaped light modulation element array in which a plurality of rows of the light modulation elements 100 are arranged, an image comparable to the cathode ray tube in resolution can be displayed by the mirror density. .
[0024]
The light modulation element 100 is provided with a microlens 115 having a condensing region at least on the light incident side, and the reflector 101 is disposed in the condensing region. In the case of FIGS. 1 and 2, one microlens 115 is shown for simplicity, but the microlens 115 is arranged corresponding to a single or a plurality of reflected light paths that differ depending on the swing of the reflector 101. Established. Further, the microlens 115 may be arranged not only for the reflected light path but also for the incident light path. When the light modulation element 100 is a one-dimensional or two-dimensional light modulation element array, the microlens 115 is a microlens array in which a plurality of elements are arranged in correspondence with the reflector 101. Can do.
[0025]
By the way, the reflection mirror 101 of the light modulation element 100 is provided with the interference mirror 111 described above. The interference mirror 111 is non-absorbing over the spectral range of incident light at least in the light incident region of the reflector 101. The interference mirror 111 is a dielectric thin film that reflects interference in a specific wavelength region by using interference caused by a thin film of about the light wavelength. The dielectric thin film may be a dielectric multilayer film in which dielectrics having different thicknesses and refractive indexes are formed in multiple layers.
[0026]
As the dielectric multilayer film, the following materials can be used for visible light, infrared rays, or ultraviolet rays.
[For visible light and infrared rays]
a. As a high refractive index material (a material having a refractive index of about 1.8 or more),
TiO2, CeO2, Ta2O5, ZrO2, Sb2O3, HfO2, La2O3, NdO3, Y2O3, ZnO, Nb2O5
b. As a relatively high refractive index material (a material having a refractive index of approximately 1.6 to 1.8 or more),
MgO, Al2O3, CeF3, LaF3, NdF3
c. As a low refractive index material (a material having a refractive index of about 1.5 or less),
SiO2, AlF3, MgF2, Na3AlF6, NaF, CaF2, BaF2
[For UV light]
a. As a high refractive index material (a material having a refractive index of about 1.8 or more),
ZrO2, HfO2, La2O3, NdO3, Y2O3,
Or
TiO2, Ta2O5, ZrO2
(However, the wavelength of light is approximately 360 nm to 400 nm)
b. As a relatively high refractive index material (a material having a refractive index of approximately 1.6 to 1.8 or more),
MgO, Al2O3, LaF3, NdF3
c. As a low refractive index material (a material having a refractive index of about 1.5 or less),
SiO2, AlF3, MgF2, Na3AlF6, NaF, LiF, CaF2
[0027]
The interference mirror 111 made of such a dielectric multilayer film has very little light absorption over the spectral range of incident light. For example, light absorption is on the order of a few millionths. In the present specification, having such very little light absorption is referred to as “having no light absorption”. The interference mirror 111 having non-light absorption is distinguished from a metal mirror that exhibits light absorption. Here, light non-absorptivity is applicable only to a limited spectral range. This is because every substance always shows absorption at some wavelength.
[0028]
Further, in the light modulation element 100, the same interference mirror 111 as described above having a light non-absorption property over the spectrum region of incident light is provided in a light incident region other than the light modulation region. In the case of the light modulation element 100, the light incident region other than the light modulation region is provided between the microlens 115 and the reflector 101, has a light incident / reflecting opening with respect to the reflector 101, and has an adjacent reflection. Examples include a mask unit that covers the gap between the bodies 101 and prevents stray light from entering, and a mask unit that is formed between adjacent microlenses 115 to prevent stray light from entering.
[0029]
By providing the interference mirror 111 in such a light incident region other than the light modulation region, light absorption in a portion other than the light modulation region irradiated with the laser beam is extremely reduced, and heat generation due to light absorption of the entire element is reduced. Is done. Thereby, the high power tolerance with respect to the high output laser of the light modulation element 100 is further increased, and the operation reliability is improved.
[0030]
As described above, according to the light modulation element 100 described above, the light absorption of the reflector 101 that is exposed to the laser beam irradiation is extremely small as compared with the case where a metal filter that exhibits absorption is used as the reflection film. Heat generation due to light absorption is reduced. Thereby, the high power tolerance with respect to the high output laser in the reflection type light modulation element 100 is further increased, and the operation reliability can be improved.
[0031]
Further, by providing the microlens 115, the light use efficiency is increased, and high-efficiency and bright modulated light can be obtained even in a small opening area. Further, the light utilization efficiency is increased, and the reflector 101 can be formed smaller than the case where the microlens 115 is not provided. This also reduces heat generation due to light absorption of the reflector 101, and further, the reflector 101. As a result, the driving speed of the modulation operation can be increased.
Although the reflection type light modulation element has been described as an example in the above, the present invention can also be applied to a transmission type light modulation element in which a reflector is displaced as an element constituting the modulation element. That is, a transmissive light modulation element in which an interference mirror is provided at a portion where light is reflected in the light modulation element can be applied.
[0032]
Next, a second embodiment of the light modulation element according to the present invention will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing a light modulation unit of a transmission type light modulation element according to the present invention, FIG. 4 is a plan view of the light modulation element shown in FIG. 3, and FIG. 5 is an operation of the light modulation element shown in FIG. It is explanatory drawing. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as the member shown in FIG. 1, and the overlapping description shall be abbreviate | omitted.
[0033]
The light modulation element 200 according to this embodiment is a transmission type light modulation element that controls the transmittance of incident light by displacing a minute light shield 201. That is, on the transparent substrate 203, a pair of fixed electrodes 205a and 205b are arranged with the light shielding body 201 sandwiched in the left-right direction in FIG. As shown in FIG. 4, the light shielding body 201 is fixed to a support portion 209 on the transparent substrate 203 via a flexible beam 207. Thereby, the light-shielding body 201 is configured to be movable in the left-right direction.
[0034]
The light shield 201 is formed with movable electrodes 212a and 212b shown in FIG. The fixed electrodes 205a and 205b are provided with teeth 205c protruding from the opposing surface. Further, the light shielding body 201 has teeth 201a protruding from the left and right ends. The teeth 205c and the teeth 201a of the fixed electrodes 205a and 205b and the movable electrodes 212a and 212b are alternately meshed with each other.
[0035]
A transmissive opening 211 is formed between the fixed electrodes 205a and 205b. The light shielding body 201 is moved to a position that overlaps the transmission opening 211 and a position that does not overlap. That is, the light shielding body 201 and the transmission opening 211 constitute a mechanical shutter mechanism.
[0036]
The light modulation element 200 is applied with a voltage between the movable electrode 212a and the fixed electrode 205a or between the movable electrode 212b and the fixed electrode 205b by an electric signal from the pixel circuit 105, so that the light shielding element 201 is generated by the Coulomb force due to static electricity. Is displaced left and right (electromechanical operation), and operates so as to change the transmittance of light that is transmitted through the transmission aperture 211.
[0037]
Similar to the light modulation element 100, the light modulation element 200 can be a light modulation element array in which a plurality of elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally. Further, the light modulation element 200 is provided with a microlens 115 having a condensing region at least on the light incident side, and a light shielding body 201 is disposed in the condensing region. When the light modulation element 200 is a one-dimensional or two-dimensional light modulation element array, the microlens 115 is a microlens array in which a plurality of microlenses 115 are arranged corresponding to the transmission openings 211. Can do.
[0038]
Also in this light modulation element 200, the light shielding body 201 is provided with an interference mirror 111 similar to the above. The interference mirror 111 has a light non-absorbing property over the spectral range of incident light at least in the light incident region of the light blocking body 201.
[0039]
In the light modulation element 200, a light shielding film 213 is provided in a light incident region other than the light modulation region. The light shielding film 213 has an opening 215 corresponding to the transmission opening 211. Also on the surface of the light shielding film 213, the same interference mirror 111 as described above having non-absorbing properties over the spectral range of incident light is provided. As a result, as in the case of the light modulation element 100 described above, the high power resistance of the light modulation element 200 to the high-power laser is further increased, and the operation reliability is improved.
[0040]
As a light modulation operation of the light modulation element 200, as shown in FIG. 4A, when a voltage is applied to the fixed electrode 205a and the movable electrode 212a, the light shielding body 201 is moved to the left side, and the transmission aperture 211 is blocked and becomes opaque due to the light blocking effect. On the other hand, as shown in FIGS. 4B and 5, when a voltage is applied to the fixed electrode 205 b and the movable electrode 212 b, the light shielding body 201 is moved to the right side, and the light shielding body 201 opens the transmission opening 211. , The light transmittance is increased.
[0041]
According to this light modulation element 200, the light absorption of the light shielding body exposed to the laser beam irradiation is extremely less than the case where a metal filter exhibiting absorption is used as the reflection film, and the heat generation due to the light absorption of the light shielding body is reduced. Is done. Thereby, the high power tolerance with respect to the high output laser in the transmission type light modulation element is further increased, and the operation reliability can be improved.
[0042]
Since the microlens 115 is provided, the light use efficiency is increased in the transmissive light modulation element 200, and high-efficiency and bright modulated light can be obtained even in a small opening area. In addition, the light use efficiency is increased, and the light shielding body 201 can be formed small compared to the case where the microlens 115 is not provided. This also reduces heat generation due to light absorption of the light shielding body 201. As a result, the driving speed of the modulation operation can be increased.
[0043]
Further, according to the light modulation element 200, the fixed electrodes 205a and 205b and the movable electrodes 212a and 212b are formed in a comb shape, whereby the displacement amount of the light shield 201 can be increased, and the position control by voltage is performed. Can be made easier.
[0044]
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the deflecting mirror mechanism and the mechanical shutter mechanism has been described as an example. However, the present invention can also be provided at the upper end of the support column in the form of a cantilevered light shield. The same effect can be obtained even when employed in a so-called flap type mechanical shutter mechanism that controls the transmitted light by flexing the lens.
[0045]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the light modulation element of the first aspect of the present invention, the reflector is displaced (electromechanical operation) by the Coulomb force caused by static electricity, and the light incident on the reflector is reflected. In the reflection deflection type light modulation element that changes the optical path, an interference mirror that has non-absorption of light over the spectral range of incident light is provided at least in the light incident region of the reflector. Compared with the case of using as a reflective film, the light absorption of the reflector exposed to the laser beam irradiation is extremely reduced, and heat generation due to the light absorption of the reflector is reduced. As a result, it is possible to further improve the high power resistance against the high output laser in the reflection type light modulation element, and to improve the operation reliability.
Further, the reflection deflection type light modulation element can reduce the variation from element to element by simplifying the mechanism as compared with the reflection diffraction grating type. Further, the reflection deflection type light modulation element has high contrast because it directly reflects light, but by attaching a dielectric mirror, there is no light absorption at the reflection surface, and the reflectance is improved and the light utilization efficiency is increased.
[0046]
According to the light modulation element of the second aspect, in the reflection deflection type light modulation element, the microlens having the light collection region is provided at least on the light incident side, and the reflector is disposed in the light collection region. As a result, the light utilization efficiency is increased, and even in a small opening area, bright modulated light can be obtained with high efficiency. In addition, since the light utilization efficiency is increased and the microlens is not provided, the reflector can be made smaller. This also reduces heat generation due to light absorption of the reflector, and further driving the reflector. It is possible to reduce the energy and to increase the speed of the modulation operation.
[0047]
According to the light modulation element of the third aspect, in the transmission type light modulation element for controlling the transmittance of incident light by displacing the light shielding body (electromechanical operation) by the Coulomb force caused by static electricity, Interference mirrors that are non-absorbing over the spectral range of incident light are provided in the light incident area, so that the light shielding is exposed to laser beam irradiation compared to the case where a metal filter that exhibits absorption is used as a reflective film. The light absorption of the body is extremely reduced, and heat generation due to the light absorption of the light shielding body is reduced. As a result, it is possible to further improve the high power resistance against the high output laser in the transmission type light modulation element, and to improve the operation reliability.
[0048]
According to the light modulation element of claim 4, in the transmission type light modulation element, the microlens having the light collection region is provided at least on the light incident side, and the light blocking body is disposed in the light collection region. Light utilization efficiency is increased, and high-efficiency and bright modulated light can be obtained even in a small opening area. In addition, since the light utilization efficiency is increased and the micro-lens is not provided, the light-shielding body can be made smaller. This also reduces heat generation due to light absorption of the light-shielding body, and further driving the light-shielding body. It is possible to reduce the energy and to increase the speed of the modulation operation.
[0049]
According to the light modulation element of the fifth aspect, since the interference mirror having the light non-absorption property is provided in the light incident region other than the light modulation region over the spectrum region of the incident light, the reflection type and the transmission type are provided. In any of the light modulation elements, light absorption in a portion other than the light modulation region irradiated with the laser beam is extremely reduced, heat generation due to light absorption of the entire element is reduced, and high power resistance of the light modulation element to a high output laser. Can be further enhanced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a light modulation unit of a reflective light modulation element according to the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the light modulation element shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a light modulation unit of a transmission type light modulation element according to the present invention.
4 is a plan view of the light modulation element shown in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is an operation explanatory diagram of the light modulation element shown in FIG. 3;
FIG. 6 is a configuration diagram of an image recording apparatus having a conventional reflection diffraction grating type light modulation array element in a light modulation section.
FIG. 7 is a configuration diagram of an optical pickup device including a conventional mirror device.
[Explanation of symbols]
100, 200 ... Light modulation element
101 ... Reflector
111 ... Interference mirror
115 ... Microlens
201: Shading body

Claims (5)

微小な反射体を変位させることにより、光の反射光路を変化させる微小電気機械式の反射偏向型光変調素子であって、
少なくとも前記反射体の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する干渉ミラーが設けられたことを特徴とする光変調素子。
A micro-electromechanical reflection-deflection type light modulation element that changes a reflection optical path of light by displacing a minute reflector,
An optical modulation element, wherein an interference mirror having non-absorbing properties is provided at least in a light incident region of the reflector over a spectrum region of incident light.
請求項1記載の光変調素子であって、
少なくとも光の入射側に、集光領域を有するマイクロレンズが設けられ、該集光領域に、前記反射体が配設されたことを特徴とする光変調素子。
The light modulation element according to claim 1,
A light modulation element, wherein a microlens having a condensing region is provided at least on a light incident side, and the reflector is disposed in the condensing region.
微小な遮光体を変位させることにより、入射する光の透過度を制御する微小電気機械式の透過型光変調素子であって、
少なくとも前記遮光体の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する干渉ミラーが設けられたことを特徴とする光変調素子。
A micro electromechanical transmission type light modulation element that controls the transmittance of incident light by displacing a minute light shielding body,
An optical modulation element characterized in that an interference mirror having non-absorbing properties is provided at least in a light incident region of the light shielding body over a spectrum region of incident light.
請求項3記載の光変調素子であって、
少なくとも光の入射側に、集光領域を有するマイクロレンズが設けられ、該集光領域に、前記遮光体が配設されたことを特徴とする光変調素子。
The light modulation element according to claim 3,
A light modulation element characterized in that a microlens having a condensing region is provided at least on the light incident side, and the light blocking body is disposed in the condensing region.
請求項1又は請求項3記載の光変調素子であって、
光変調領域以外の光入射領域に、入射する光のスペクトル域に渡って光非吸収性を有する干渉ミラーが設けられたことを特徴とする光変調素子。
The light modulation element according to claim 1 or 3, wherein
An optical modulation element, wherein an interference mirror having a non-absorbing property over a spectrum region of incident light is provided in a light incident region other than the light modulation region.
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