JP2008052296A - 空間光変調器および空間光変調器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】反射性デバイスアレイと、基板に結合された集積回路アクチュエータと、第1の電極アレイおよび第2の電極アレイとを有しており、集積回路アクチュエータはアクチュエータエレメントアレイを有しており、第1の電極アレイおよび第2の電極アレイはそれぞれアクチュエータエレメントの対向壁に結合されている。
【選択図】図1
Description
以下に特定のコンフィグレーションおよびアレンジメントに即して説明するが、これは例示に過ぎないことを理解されたい。当該の技術分野の技術者にとっては他のコンフィグレーションおよびアレンジメントも本発明の範囲から離れずに利用可能である。当該の技術分野の技術者にとっては本発明は種々のアプリケーションに使用可能である。
図1には本発明の実施例にしたがったSLM100の一部が示されている。実施例に応じて、SLM100は集積回路マイクロオプトエレクトロメカニカルシステムMOEMSのSLMであってもよいし、またマイクロエレクトロメカニカルシステムMEMSのSLMであってもよい。SLM100は付加的な熱絶縁層104を有する基板102を含む。第1の電極アレイ106は絶縁層104または基板102に結合されている。アクチュエータエレメント108は第1の電極アレイ106と第2の電極アレイ110とのあいだに結合されている。反射性デバイス112は第2の電極アレイ110に結合されている。このコンフィグレーションでは、第1の電極アレイ106を介して給電が行われたとき、アクチュエータエレメント108が反射性デバイス112を2方向(例えば上下方向)へ動かす。これはピストン運動に似た運動であると云える。1つの実施例では動きの距離は±1/4λであり、ここでλは図示されていない入射光の波長である。また別の実施例としてこの距離を±1/8λ,±1/16λなど、いっそう小さくすることもできる。
図3には本発明の実施例のSLM300の一部が示されている。SLM300はSLM100,200に類似しているが、第1の電極アレイ106に独立に制御される2つのセクション106A,106Bが設けられている点が異なっている。アクチュエータエレメント108はこれら2つの電極セクション106A,106Bに基づいて反射性デバイス112を4方向(上・下・右傾・左傾)へ運動させる。これはそのつど電極セクション106A,106Bの一方へ給電することにより達成される。例えば電極セクション106Aが給電される場合、アクチュエータエレメント108は図示されているように左方または右方へ傾き、これにしたがって反射性デバイス112も同方向へ運動する。電極セクション106Bへ給電される場合にはこれとは反対の結果となる。
以下にSLM100または900を製造する際に用いるべきプロセスの実施例400を説明する。ここでもこれまで知られている集積回路の製造プロセスまたはこれから開発される製造プロセスを本発明の範囲内で適用することができる。
図6〜図8には本発明の幾つかの実施例にしたがった種々の電極パターンが示されている。SLM100および/またはこれと共働するシステムの適用形態に依存して、種々の電極パターンを用いることができる。使用される電極パターンによりSLM100に用いられる自由度の数が定まる。もちろん図示の電極パターンは例示に過ぎず、本発明を制限するものではない。他の電極パターンも本発明の範囲内で使用可能である。例えば電極の数および配置の選定から所望の1つまたは複数の回転軸線の位置を定めることができる。これは集積回路アクチュエータを用いることの効用である。
本発明を特定のコンフィグレーションおよび配置構成について説明したが、これは例示にすぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。当該技術分野の技術者であれば本発明の範囲内で個々の点に種々の変更または修正が可能であることは明らかなはずである。すなわち本発明の範囲は上述の実施例によってではなく、特許請求の範囲およびこれと等価の事項によってのみ限定される。
102 基板
104 絶縁層
106 第1の電極アレイ
108 アクチュエータ素子
110 第2の電極アレイ
112 反射性デバイス
202 圧電構造体
204 導体デバイス
600 電極アレイのパターン
800 第3の電極アレイ
802 第4の電極アレイ
Claims (19)
- 入射波面を受け取る空間光変調器であって、
連続的な固体かつ実質的に剛性であり、表面を有する基板と、
基板表面に形成され、横方向に互いに分離されて二次元アレイを形成する複数の個別アクチュエータと、を備え、
各個別アクチュエータはアクチュエータエレメント部上に形成されたミラーを有し、アクチュエータエレメント部は1組の電極によりサンドイッチ状に挟まれたアクチュエータエレメントを含み、
各個別アクチュエータにおいて前記ミラーは、前記1組の電極に電力が与えられたときに個別アクチュエータが基板表面に対してミラーを運動させることで前記入射波面が変調されて出射波面が生成されるように形成されていることを特徴とする空間光変調器。 - 前記個別アクチュエータは、前記ミラーを2方向に運動させて前記入射波面を変調することを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 前記個別アクチュエータは、前記ミラーを4方向に運動させて前記入射波面を変調することを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 前記1組の電極のうち一方の電極は、前記個別アクチュエータと前記基板との間に形成され、複数の分離された電極部を含むことを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 前記複数の分離された電極部は、前記個別アクチュエータが前記ミラーを傾斜させて前記入射波面を変調するように構成されていることを特徴とする請求項4に記載の空間光変調器。
- 前記複数の個別アクチュエータを互いに接続するカップリングデバイスをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 隣接する個別アクチュエータはそれぞれ異なる高さを有することを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 前記個別アクチュエータは、前記ミラーを光の波長の約1/4だけ各方向に運動させて前記入射波面を変調することを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 前記複数の個別アクチュエータは、各ミラーが全体として湾曲形状を形成することを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 各ミラーは、基板表面により形成される平面に対して異なる高さの初期位置に位置することにより、反射された入射波面が異なる出射波面パターンを生成することを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 前記1組の電極は、個別アクチュエータの材質を伸張及び収縮させてピストン状運動を生じさせて前記ミラーを個別アクチュエータの長手方向に沿って運動させ、前記ピストン状運動の間、前記ミラーの反射面が基板表面により形成される平面に平行に保たれて前記入射波面を変調することを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 前記材質は、ジルコニウム酸チタン酸鉛(PZT)、酸化亜鉛(ZnO)、またはポリフッ化ビニリデン(PVDF)のうちの1つを含むことを特徴とする請求項11に記載の空間光変調器。
- 各ミラーは他のミラーに対する相対的な駆動により前記入射波面の対応部位を変調することにより、出射波面に位相シフトまたは干渉パターンの少なくとも一方を生じさせることを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 前記複数の個別アクチュエータは互いに接続されており、各個別アクチュエータの運動は各ミラーが前記入射波面を変調するための所望の反射形状を全体として形成するように他の個別アクチュエータに対し相対的に制御されることを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 基板表面が各ミラーの反射面に対する共通の基準平面を形成することで、各ミラーの前記反射面が他のミラーの反射面に対して駆動され前記入射波面を変調することを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 前記基板に結合され、前記1組の電極により生成される熱を放熱する熱絶縁層をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 前記1組の電極は、個別アクチュエータの材質を伸張及び収縮させて前記ミラーを個別アクチュエータの長手方向に対し複数の方向に運動させることにより、前記ミラーの反射面を基板表面に平行な平面に対して非平行として前記入射波面を変調することを特徴とする請求項1に記載の空間光変調器。
- 入射波面を受け取って該入射波面を変調する空間光変調器を形成する方法であって、
連続的な固体であり実質的に剛性の基板の表面にアクチュエータエレメント部を含み、横方向に互いに分離されて二次元アレイを形成する複数の個別アクチュエータを形成することと、
各アクチュエータエレメント部における各アクチュエータエレメントの両端に電極を形成することと、
各個別アクチュエータ部にミラーを形成することと、を含み、
各個別アクチュエータにおいて前記ミラーは、前記1組の電極に電力が与えられたときに個別アクチュエータが基板表面に対してミラーを運動させることで前記入射波面が変調されて出射波面が生成されるように形成されていることを特徴とする方法。 - ミラーの二次元アレイで入射波面を受けることと、
連続的な固体であり実質的に剛性の基板の表面に形成され横方向に互いに分離されて二次元アレイを形成する複数の個別アクチュエータの各々においてアクチュエータエレメント部のアクチュエータエレメントの両端に形成される1組の電極に電力を与えることにより、各アクチュエータエレメント部に結合されているミラーを運動させることと、を含む方法であって、
前記1組の電極のうち選択されたものに電力が与えられたときに対応する個別アクチュエータが基板表面に対して前記ミラーを運動させることで前記入射波面が変調されて出射波面が生成されることを特徴とする方法。
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