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WO2005006053A1 - 空間光変調器 - Google Patents

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WO2005006053A1
WO2005006053A1 PCT/JP2004/007694 JP2004007694W WO2005006053A1 WO 2005006053 A1 WO2005006053 A1 WO 2005006053A1 JP 2004007694 W JP2004007694 W JP 2004007694W WO 2005006053 A1 WO2005006053 A1 WO 2005006053A1
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WO
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micromirror
spatial light
distribution
micro
light modulator
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PCT/JP2004/007694
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French (fr)
Inventor
Takuya Tsukagoshi
Jiro Yoshinari
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD

Definitions

  • the present invention relates to a spatial light modulator that uses a micromirror array to change the focus or adjust the light intensity distribution.
  • variable focus optical elements there is a variable focus mirror in which a silicon diaphragm is provided with a film thickness distribution to form a parabolic concave mirror having a variable focal length.
  • the varifocal mirror uses a silicon diaphragm, there is a problem in that it takes time to switch the focal length and the response is poor.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide a spatial light modulator capable of quickly changing a focal position.
  • the inventor of the present invention has given a reflection angle distribution to a micromirror in a spatial light modulator called a DMD (Digital Micromirror Device: trademark), thereby quickly increasing the focal length of reflected light. It has been found that switching is possible, and that a uniform light intensity distribution can be obtained by giving a reflectance distribution. That is, the above object can be achieved by the present invention described below.
  • DMD Digital Micromirror Device
  • a plurality of micromirrors are arranged in an array on a substrate, and the inclination of the reflection surface of each micromirror is adjusted by the electrostatic attraction acting between the micromirrors and one or the other of the reflection angles.
  • a spatial light modulator that can be independently controlled in a state, wherein the mirror is such that the collimated light incident on the micromirror converges the reflected light to one point when the reflected light has one reflection angle.
  • a spatial light modulator characterized in that a reflection angle distribution is provided for each of the black mirrors.
  • a plurality of micromirrors are arranged in an array on a substrate, and the inclination of the reflection surface of each micromirror is adjusted by the electrostatic attraction acting between the micromirrors and one or the other of the reflection angles.
  • a spatial light modulator that can be independently controlled in state, wherein a reflectance distribution is provided to the micromirror array.
  • the reflectance distribution is substantially inversely proportional to the Gaussian distribution such that, when the one reflection angle is set, the incident light having a light intensity of Gaussian distribution is reflected light of a uniform light intensity distribution.
  • the reflectance distribution is given by adjusting the film thickness of the reflectance modulation film provided on the surface of the micromirror for each micromirror (2).
  • micromirror array On the front surface of the micromirror array, there are arranged mask plates having the same number of micromirrors and having the same number of apertures as the micromirrors, and the microaperture has an area smaller than that of the micromirrors.
  • the micromirror is inclined from a plane parallel to the mask plate when at least one of the reflection angles is in the state, and the reflectance distribution is given by adjusting the inclination angle for each micromirror.
  • the spatial light modulator according to (2) or (3) characterized in that:
  • a non-reflection area is provided around each micromirror, and a microaperture force is provided on the front surface of the micromirror array at the same pitch as the microphone opening mirror.
  • a formed mask plate is disposed, and the mask plate is displaceable such that an overlapping area of the micro aperture with respect to the micro mirror changes.
  • the spatial light modulator according to (2) or (3), wherein the spatial light modulator substantially gives the reflectance distribution of the micromirror.
  • FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing a main part of a micromirror array type spatial light modulator according to a first example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing a micromirror array-type spatial light modulator according to a second example of the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the main part in an enlarged manner.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the thickness of an Au thin film as a reflectance modulation film and its optical characteristics.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the thickness distribution of an Au thin film and the intensity distribution of incident light and reflected light when the intensity distribution of reflected light is made uniform.
  • FIG. 6 is an enlarged schematic view showing an example in which a reflection film is provided on a mirror substrate to constitute a micromirror.
  • FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the thickness of an A1 thin film as a reflection film and its optical characteristics.
  • FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the thickness distribution of the A1 thin film and the intensity distribution of incident light and reflected light when the intensity distribution of reflected light is made uniform.
  • FIG. 9 is an enlarged schematic view showing a case where a light absorption layer is interposed between a reflection film and a mirror substrate.
  • FIG. 10 is an enlarged perspective view showing a main part of a micromirror array type spatial light modulator according to a third example of an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is an enlarged perspective view showing a main part of a micromirror array type spatial light modulator according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is an enlarged perspective view showing a relationship between a micro mirror and a micro aperture in the fourth example.
  • FIG. 13 is an enlarged front view showing a main part of a micromirror array type spatial light modulator according to a fifth example of an embodiment of the present invention.
  • a spatial light modulator (hereinafter, SLM) 10 includes Mirrors 14A, 14B, 14C, ⁇ 14 ⁇ are arranged in an array corresponding to memory cells 16 ⁇ , 16B, 16C, ⁇ 161.
  • Each of the micromirrors 14A, 14B, 14C, ⁇ is a memory sensor 16A, 16B. , 16C,..., 16C,...
  • the mirror array 14 composed of 14C,..., As shown in FIG.
  • Reference numeral 18 in FIG. 1 denotes a control device, which simultaneously controls the micromirrors 14A, 14B, 14C,... Through each of the memory cells 16A, 16B, 16C,. The control is performed so as to be in the state of the other reflection angle.
  • control device 18 can quickly switch the attitude of the micromirrors 14A, 14B, 14C,... So that the angle of reflection is changed from one to the other.
  • the reflection angle distribution of the micromirrors 14A, 14B, 14C,... Is, for example, that the substrate 12 is made of a flexible material and the micromirror array 14 is formed, and then curved, for example, into a concave spherical surface. To form.
  • the state of the other reflection angle is not limited to the case of forming the divergent reflected light.
  • This SLM 20 is one in which a reflectance distribution is given to each of the micromirrors 24A, 24B, 24C, 24D, 24E,... Constituting the micromirror array 24.
  • the micromirrors 24A, 24B,... are usually composed of an A1 layer 26 as shown in FIG. 3, and the surface of the A1 layer 26 has a material that modulates the reflectance according to the film thickness.
  • an Au thin film 27 is provided, and a reflectance distribution is formed by giving the Au thin film 27 a film thickness distribution.
  • the relationship between the film thickness and the optical properties is as shown in FIG.
  • the reflectivity distribution of the micromirrors 24 ⁇ , 24 ⁇ ,... Can be formed by the film thickness distribution of. In this case, as the Au thin film 27 is thicker, the reflectance of the A1 layer 26 decreases.
  • incident light having a light intensity of Gaussian distribution (a beam diameter at which the intensity power is Sl / e 2 is 20 mm)
  • the reflectivity distribution of the micromirror may be formed by the thickness distribution of an A1 thin film 29 formed on a mirror substrate 28 made of, for example, glass (Bk7).
  • the thickness of the A1 thin film 29 when the thickness of the A1 thin film 29 is large, the reflectance increases, and a reflectance distribution is formed.
  • the relationship between the thickness of the A1 thin film 29 and the optical characteristics (reflectance, transmittance, absorptance) is as shown in FIG.
  • the incident light (solid line) having a Gaussian distribution of light intensity (a beam diameter at which the intensity becomes 1 / e 2 and a beam diameter of 20 mm) is incident on the A1 thin film 29 as indicated by a dashed line. If the thickness is increased away from the center of the incident light beam, as shown in FIG. 5, reflected light having a uniform light intensity distribution as shown by a broken line is obtained.
  • the metal thin film (including the A1 thin film) 29A and the mirror substrate 28 for example, a mixture of a phthalocyanine dye and an ultraviolet curable resin is formed. It is preferable to form the light absorbing layer 29B.
  • Materials for the metal thin film include Ag, Pt, Cr and the like in addition to A1.
  • the reflectance distribution of the micromirrors 24A, 24B,... Corresponds to the thickness distribution of the Au thin film 27 or the metal thin film (including the A1 thin film) 29A. It is formed as follows.
  • a mask (dither mask) having a pattern divided into small unit areas (for example, a square with a side of 12 ⁇ m) is used.
  • a mask (dither mask) having a pattern divided into small unit areas (for example, a square with a side of 12 ⁇ m) is used.
  • photomasks that enable exposure in a controlled tone and have an exposure distribution according to the processing shape.
  • the Au thin film 27 or the like previously formed thick on the A1 layer 26 is subjected to normal exposure and etching processes, and the etching depth is modulated for each micromirror to a specified value. Is obtained.
  • the above-mentioned film thickness distribution gives a reflectivity distribution to the micromirror array as described above, and this reflectivity distribution is, for example, such that a normal light having a light intensity of Gaussian distribution is reflected.
  • the light intensity distribution of light is made uniform.
  • the Au thin film and the A1 thin film are not limited to these, and any other film may be used as long as it is a reflectivity modulation film that can modulate the reflectivity depending on the film thickness.
  • the SLM 30 according to the third embodiment of the present invention shown in FIG. 10 is formed by forming micromirrors 34A, 34B, 34C,... On a substrate 32 having a concave curved surface. Also, the microphone opening mirrors 34A, 34B, 34C,... May be formed on the convex curved surface. For these, a micromirror is formed on a flexible substrate, and then the substrate may be formed into a curved surface.
  • the focal length can be further reduced.
  • the reflectance distribution of the micromirrors 44A, 44B, 44C,... Is provided by adjusting the reflection area of each of the micromirrors.
  • the mask plate 46 formed with the forces S is formed so as to be capable of adjusting the rotation angle around an axis parallel to the surface with respect to the surface of the micro mirror array, and the micro apertures 46A, 46B, 46C,... Have an area of / J larger than that of the micromirrors 44A, 44B, 44C,..., And these micromirrors 44A, 44B, 44C,.
  • the reflection area distribution is given as described above by being parallel or inclined to the parallel plane and the angle thereof being adjusted for each micromirror.
  • the relationship between the reflection area and the reflectance distribution is as follows: the incident light power passing through the micro-apertures 46A, 46B, 46C, ... when reflected by the micro-mirror 44 behind it, Since a part of the reflected light is blocked by the mask plate 46, the beam diameter of the reflected light becomes smaller with respect to the beam diameter of the incident light according to the inclination angle.
  • the SLM 40 according to the fourth example of the embodiment has a force S at which the inclination angle of the mask plate 46 with respect to the micro mirror array is fixed, and the present invention is not limited to this.
  • the reflection area of each micromirror that is, a substantial reflectance distribution may be obtained by changing the inclination angle.
  • the SLM 50 obtains a reflectance distribution by giving the reflection area distribution of the micromirrors 54A, 54B, 54C, 54D, 54E,..., As in the case of the fourth example of the embodiment. is there.
  • the micromirrors 54A, 54B, 54C,... are provided with a non-reflection area 58 around each micromirror.
  • the configuration is such that mask plates 56 formed at a pitch are arranged.
  • the mask plate 56 when viewed from the front on the surface of the micromirror array, .. Can be displaced (rotatable) around a central axis orthogonal to the surface so that the overlapping area of the micro apertures 56A, 56B, 56C,... With respect to the micro mirror 54 changes, whereby the micro mirrors 54A, 54B , 54C,.... Industrial potential
  • the SLM Since the present invention is configured as described above, the SLM has an excellent effect that the focal length can be quickly switched or the light intensity distribution can be switched.

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Abstract

　　焦点距離や光強度分布を迅速に切換え可能な空間光変調器であり、この空間光変調器１０は、基板１２上に多数のマイクロミラー１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、…を配置してなり、このマイクロミラー１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ、…は、入射するコリメート光に対して、一方の反射角の状態のときに、反射光を一点に収束させ、他方の反射角の状態のときに、反射光を発散させるように、マイクロミラー毎に反射角度分布を与えられている。 　　

Description

明 細 書
空間光変調器
技術分野
[0001] この発明は、マイクロミラーアレーを用いて、焦点を可変としたり、あるいは光強度分 布を調整するようにした空間光変調器に関する。
背景技術
[0002] 光学素子自体に焦点距離の調節機能を持たせた可変焦点光学素子については 従来から様々な提案がなされてレ、る。
[0003] このような可変焦点光学素子のうち、可変焦点ミラーについては、シリコンダイヤフ ラムに膜厚分布を与えて、焦点距離可変の放物面状の凹面鏡を形成したものがある
[0004] 又、従来、光強度がガウシアン分布の入射光に対して、光強度分布を均一に変調 するという要請がある。
[0005] 上記可変焦点ミラーは、シリコンダイヤフラムを用いているため、焦点距離の切換え に時間がかかり、応答性が悪いという問題点がある。
[0006] 又、光強度がガウシアン分布の入射光に対して、光強度分布を均一に変調するた めに、特殊な屈折率分布を有するレンズを用いたりしなければならず、コストが高くな るという問題点がある。
発明の開示
[0007] 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、迅速に焦点位置を 変化させることができる空間光変調器を提供することを目的とする。
[0008] 又、レンズを用いることなぐ光強度分布を変調することができるようにした空間光変 調器を提供することを目的とする。
[0009] 本発明者は、鋭意研究の結果、 DMD (デジタルマイクロミラーデバイス：商標）と称 される空間光変調器におけるマイクロミラーに反射角度分布を与えることによって、反 射光の焦点距離を迅速に切換え可能であり、反射率分布を与えることにより均一な 光強度分布を得ることができることを見出した。 [0010] 即ち、以下の本発明により上記目的を達成することができる。
[0011] (1)基板上に、複数のマイクロミラーをアレー状に配列し、各マイクロミラーの反射 面の傾きを、前記基板との間に作用する静電引力により一方又は他方の反射角の状 態に独立制御可能な空間光変調器であって、前記マイクロミラーに入射するコリメ一 ト光に対して、一方の反射角の状態のときに、反射光を一点に収束させるように、マイ クロミラー毎に反射角度分布を与えたことを特徴とする空間光変調器。
[0012] (2)基板上に、複数のマイクロミラーをアレー状に配列し、各マイクロミラーの反射 面の傾きを、前記基板との間に作用する静電引力により一方又は他方の反射角の状 態に独立制御可能な空間光変調器であって、前記マイクロミラーアレーに反射率分 布を与えたことを特徴とする空間光変調器。
[0013] (3)前記反射率分布は、前記一方の反射角の状態のときに、光強度がガウス分布 の入射光を均一な光強度分布の反射光とするように、ガウス分布とほぼ反比例するよ うに設定されたことを特徴とする（2)の空間光変調器。
[0014] (4)前記マイクロミラーの表面に設けられた反射率変調膜の膜厚がマイクロミラー毎 に調整されることにより、前記反射率分布が与えられていることを特徴とする（2)又は
(3)の空間光変調器。
[0015] (5)前記マイクロミラーの配列面力 S、凹又は凸の曲面とされたことを特徴とする（1) 乃至（4)のレ、ずれかの空間光変調器。
[0016] (6)前記マイクロミラーアレーの前面に、マイクロミラーと同数、且つ、同ピッチでマ イク口アパーチャが形成されたマスクプレートが配置され、前記マイクロアパーチャは 前記マイクロミラーよりも小さな面積とされ、前記マイクロミラーは、少なくとも一方の反 射角の状態のとき、前記マスクプレートとの平行面から傾斜し、この傾斜角度が、マイ クロミラー毎に調整されることにより前記反射率分布が与えられていることを特徴とす る（2)又は (3)の空間光変調器。
[0017] (7)前記マイクロミラーアレーは、マイクロミラー毎に、その周囲に非反射領域が設 けられ、又、前記マイクロミラーアレーの前面には、マイクロアパーチャ力 前記マイク 口ミラーと同ピッチで形成されたマスクプレートが配置され、該マスクプレートは、前記 マイクロミラーに対するマイクロアパーチャの重なり面積が変化するように変位可能と され、これにより実質的に、前記マイクロミラーの反射率分布を与えるようにされたこと を特徴とする（2)又は（3)の空間光変調器。
[0018] (8)前記マスクプレートは、前記マイクロミラーアレーの表面と平行に配置され、且 つ、前記表面と直交する軸線廻りに回転角度自在とされたことを特徴とする（7)の空 間光変調器。
[0019] (9)前記マスクプレートは、前記マイクロミラーアレーの表面と平行な軸線廻りに回 転角度調節自在とされたことを特徴とする (6)、 (7)又は (8)の空間光変調器。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]本発明の実施の形態の第 1例に係るマイクロミラーアレー型空間光変調器の要 部を拡大して示す断面図である。
[図 2]同実施の形態の第 2例に係るマイクロミラーアレー型空間光変調器を示す斜視 図である。
[図 3]同要部を模式的に拡大して示す断面図である。
[図 4]反射率変調膜としての Au薄膜の厚さとその光学特性との関係を示す線図であ る。
[図 5]反射光の強度分布を均一にする場合の Au薄膜の厚さ分布と入射光及び反射 光の強度分布の関係を示す線図である。
[図 6]ミラー基板上に反射膜を設けてマイクロミラーを構成する例を拡大して示す模式 図である。
[図 7]反射膜としての A1薄膜の膜厚とその光学特性との関係を示す線図である。
[図 8]反射光の強度分布を均一にする場合の A1薄膜の厚さ分布と入射光及び反射 光の強度分布の関係を示す線図である。
[図 9]反射膜とミラー基板との間に光吸収層を介在させる場合を示す拡大模式図であ る。
[図 10]本発明の実施の形態の第 3例に係るマイクロミラーアレー型空間光変調器の 要部を拡大して示す斜視図である。
[図 11]本発明の実施の形態の第 4例に係るマイクロミラーアレー型空間光変調器の 要部を拡大して示す斜視図である。 [図 12]同第 4例におけるマイクロミラーとマイクロアパーチャとの関係を拡大して示す 斜視図である。
[図 13]本発明の実施の形態の第 5例に係るマイクロミラーアレー型空間光変調器の 要部を拡大して示す正面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0021] 以下本発明の実施の形態の例を図面を参照して詳細に説明する。
[0022] 図 1 (A)、 (B)に示されるように、本発明の実施の形態の第 1例に係る空間光変調 器（以下、 SLM) 10は、基板 12上に、多数のマイクロミラー 14A、 14B、 14C、 · ' · 14Ι を、メモリーセル 16Α、 16B、 16C、… 161に対応してアレー状に配列し、各マイクロミ ラー 14A、 14B、 14C、…を前記メモリーセノレ 16A、 16B、 16C、…との間に作用す る静電引力の印加又は解除により、選択的に 2つの反射角の一方又は他方の状態と なるようにしたものであって、前記マイクロミラー 14A、 14B、 14C、…で構成されるマ イク口ミラーアレー 14は、図 1 (A)に示されるような、前記一方の反射角の状態のとき に、入射するコリメート光 Cに対して、反射光を一点に収束させ、且つ、前記他方の反 射角の状態のときは、図 1 (B)に示されるように、コリメート光 Cに対して、反射光を発 散させるように、反射角度分布が与えられている。
[0023] 図 1における符号 18は制御装置であり、メモリーセル 16A、 16B、 16C、…の各々 を介して、マイクロミラー 14A、 14B、 14C、…を、同時に、前記一方の反射角の状態 又は他方の反射角の状態となるように制御するものである。
[0024] この SLM10は、制御装置 18によって、マイクロミラー 14A、 14B、 14C、…の姿勢 を、一方から他方の反射角となるように迅速に切換えることができる。
[0025] 上記マイクロミラー 14A、 14B、 14C、…の反射角度分布は、例えば、基板 12を可 橈性材料により構成して、マイクロミラーアレー 14を形成してから、例えば凹球面に 湾曲することによって形成させる。
[0026] なお、本発明は、前記一方の反射角の状態のときに反射光を一点に収束できれば 、他方の反射角の状態は、発散反射光を形成する場合に限定されない。
[0027] 次に、図 2に示される、本発明の実施の形態の第 2例に係る SLM20について説明 する。 [0028] この SLM20は、マイクロミラーアレー 24を構成するマイクロミラー 24A、 24B、 24C 、 24D、 24E、…の各々に反射率分布を与えたものである。
[0029] マイクロミラー 24A、 24B、…は、通常図 3に示されるように、 A1層 26により構成され ていて、この A1層 26の表面に、膜厚に応じて反射率を変調する材料、例えば Au薄 膜 27を設け、この Au薄膜 27に膜厚分布を与えることにより反射率分布を形成する。
[0030] Au薄膜 27の場合、 A1層 26が充分厚ければ、膜厚と光学特性 (反射率、透過率、 吸収率）との関係は、図 4に示されるようになり、 Au薄膜 27の膜厚分布によりマイクロ ミラー 24Α、 24Β、 · · ·の反射率分布を形成することができる。この場合、 Au薄膜 27 は厚い程、 A1層 26の反射率を低下させることになる。
[0031] 例えば、光強度がガウシアン分布（強度力 Sl/e2となるビーム径が 20mm)の入射光
(図 5の実線参照）を、均一な光強度分布の反射光とするためには、図 5において一 点鎖線で示されるように、入射光のビーム中心から離れる程、 Au薄膜 27を薄くして 反射率分布を与える。これにより、図 5において破線で示されるように、反射光の強度 分布が均一となる。
[0032] 又、マイクロミラーの反射率分布は、図 6に示されるように、例えばガラス（Bk7)から なるミラー基板 28上に形成される A1薄膜 29の膜厚分布により形成してもよい。
[0033] この場合、 A1薄膜 29の膜厚が大きいとき反射率が大きくなつて、反射率分布が形 成される。 A1薄膜 29の厚さと光学特性 (反射率、透過率、吸収率）との関係は、図 7 に示されるようになる。
[0034] 図 8に示されるように、光強度がガウシアン分布（強度が 1/e2となるビーム径が 20 mm)の入射光（実線）は、一点鎖線で示されるように A1薄膜 29の厚さを、図 5と反対 に、入射光ビームの中心から離れる程厚くすると、破線で示されるような均一な光強 度分布の反射光が得られる。
[0035] なお、図 6、図 8に示されるように鏡面を構成する金属薄膜の厚さにより反射率分布 を形成する場合は、ミラー基板 28の表面の反射率が高いときは、その影響により所 望の反射率分布を得ることができなレ、。
[0036] この場合は、例えば図 9に示されるように、金属薄膜 (A1薄膜を含む） 29Aとミラー 基板 28との間に、例えばフタロシアニン色素と紫外線硬化樹脂との混合物からなる 光吸収層 29Bを形成するとよい。金属薄膜の材料は、 A1の他に、 Ag、 Pt、 Cr等があ る。
[0037] マイクロミラー 24A、 24B、…の反射率分布は、前記 Au薄膜 27あるいは金属薄膜 ( A1薄膜を含む） 29Aの膜厚分布に対応することになるが、この膜厚分布は、例えば 次のように形成する。
[0038] まず、小さな単位エリア（例えば一辺が 12 μ mの正方形）に分割されたパターンを 持つマスク（ディザマスク）を用レ、、この単位エリアの平均的な透過率に変化を与えて 中間調の露光を可能にし、加工形状に応じた露光分布を持つフォトマスクを製作す る。
[0039] このフォトマスクを用いて、 A1層 26上に予め厚く形成された Au薄膜 27等を、通常 の露光、エッチングの過程を経て、マイクロミラー毎にエッチング深さを変調して、所 定の膜厚分布を得る。
[0040] 上記膜厚分布は、前述の如ぐマイクロミラーアレーに反射率分布を与えるものであ り、この反射率分布は、例えば、光強度がガウス分布の通常の入射光に対して、反射 光における光強度の分布が均一となるようにする。
[0041] なお、前記 Au薄膜、 A1薄膜は、これに限定されるものでなぐ膜厚により反射率を 変調できる反射率変調膜であればょレ、。
[0042] 図 10に示される本発明の実施の形態の第 3例に係る SLM30は、凹曲面状の基板 32にマイクロミラー 34A、 34B、 34C、…を形成したものである。又、凸曲面にマイク 口ミラー 34A、 34B、 34C、…が形成されるようにしてもよレ、。これらは、可撓性の基板 上にマイクロミラーを形成してから、該基板を曲面状とすればよい。
[0043] 前記凹曲面の場合、コリメート光を反射して収束させるときに、その焦点距離をより 短くすることができる。
[0044] 次に、図 11に示される、本発明の実施の形態の第 4例に係る SLM40について説 明する。
[0045] この SLM40においては、マイクロミラー 44A、 44B、 44C、…の反射率分布を、マ イク口ミラー毎の反射面積を調節することによって与えている。
[0046] 具体的には、基板 42におけるマイクロミラーアレーの前面に、マイクロミラー 44A、 44B、 44C、…と同数、且つ、同ピッチでマイクロァノヽ。—チヤ 46A、 46B、 46C、…力 S 形成されたマスクプレート 46が前記マイクロミラーアレーの表面に対して前記表面と 平行な軸線廻りに回転角度調節自在に配置され、該マイクロアパーチャ 46A、 46B 、 46C、…は前記マイクロミラー 44A、 44B、 44C、…よりも/ J、面積とされ、これらマイ クロミラー 44A、 44B、 44C、…は、一方の反射角の状態のとき、前記マスクプレート 46との平行面と平行又は傾斜され、その角度が、マイクロミラー毎に調整されることに よって、前記のように、反射面積分布が与えられている。
[0047] 反射面積と反射率分布との関係は、図 12に示されるように、マイクロアパーチャ 46 A、 46B、 46C、…を通った入射光力 その背後のマイクロミラー 44によって反射され たとき、反射光の一部がマスクプレート 46に遮られるので、入射光のビーム径に対し て反射光のビーム径が、傾斜角度に応じて小さくなる。
[0048] 従って、マスクプレート 46の、マイクロミラー 44A、 44B、 44C、…に対する傾斜角 度を調整することによって、反射率分布を与えることができる。
[0049] なお、前記実施の形態の第 4例に係る SLM40は、マスクプレート 46の、マイクロミ ラーアレーに対する傾斜角度が固定である力 S、本発明はこれに限定されるものでなく
、傾斜角度を可変として、各マイクロミラーの反射面積、即ち実質的な反射率分布を 得るようにしてもよい。
[0050] 次に、図 13を参照して、本発明の実施の形態の第 5例に係る SLM50について説 明する。
[0051] この SLM50は、実施の形態の第 4例の場合と同様に、マイクロミラー 54A、 54B、 5 4C、 54D、 54E、…の反射面積分布を与えることによって、反射率分布を得るもので ある。
[0052] 前記マイクロミラー 54A、 54B、 54C、…は、図 13に示されるように、各マイクロミラ 一毎に、その周囲に非反射領域 58が設けられ、又、マイクロミラーアレーの前面には 、前記非反射領域の内側のマイクロミラー 54A、 54B、 54C、…よりも小面積のマイク ロアノ ーチヤ 56A、 56B、 56C、 56D、 56E、… 、前記マイクロミラー 54A、 54B、 5 4C、…と同ピッチで形成されたマスクプレート 56が配置された構成となっている。
[0053] 前記マスクプレート 56は、前記マイクロミラーアレーの表面に正面から見たときの、 前記マイクロミラー 54に対するマイクロアパーチャ 56A、 56B、 56C、…の重なり面積 が変化するように、前記表面と直交する中心軸廻りに変位可能（回転可能）とされ、こ れにより、マイクロミラー 54A、 54B、 54C、…の反射面積分布を与えるものである。 産業上の利用の可能性
本発明は上記のように構成したので、 SLMにおいて、迅速な焦点距離の切換えあ るいは光強度分布の切換えをすることができるという優れた効果を有する。

Claims

請求の範囲
[1] 基板上に、複数のマイクロミラーをアレー状に配列し、各マイクロミラーの反射面 の傾きを、前記基板との間に作用する静電引力により一方又は他方の反射角の状態 に独立制御可能な空間光変調器であって、
前記マイクロミラーに入射するコリメート光に対して、一方の反射角の状態のときに、 反射光を一点に収束させるように、マイクロミラー毎に反射角度分布を与えたことを特 徴とする空間光変調器。
[2] 基板上に、複数のマイクロミラーをアレー状に配列し、各マイクロミラーの反射面の 傾きを、前記基板との間に作用する静電引力により一方又は他方の反射角の状態に 独立制御可能な空間光変調器であって、
前記マイクロミラーアレーに反射率分布を与えたことを特徴とする空間光変調器。
[3] 請求項 2において、前記反射率分布は、前記一方の反射角の状態のときに、光強 度がガウス分布の入射光を均一な光強度分布の反射光とするように、ガウス分布とほ ぼ反比例するように設定されたことを特徴とする空間光変調器。
[4] 請求項 2又は 3において、前記マイクロミラーの表面に設けられた反射率変調膜の 膜厚がマイクロミラー毎に調整されることにより、前記反射率分布が与えられているこ とを特徴とする空間光変調器。
[5] 請求項 1乃至 4のいずれかにおいて、前記マイクロミラーの配列面力 凹又は凸の 曲面とされたことを特徴とする空間光変調器。
[6] 請求項 2又は 3において、前記マイクロミラーアレーの前面に、マイクロミラーと同数
、且つ、同ピッチでマイクロアパーチャが形成されたマスクプレートが配置され、前記 マイクロアパーチャは前記マイクロミラーよりも小さな面積とされ、前記マイクロミラーは
、少なくとも一方の反射角の状態のとき、前記マスクプレートとの平行面から傾斜し、 この傾斜角度が、マイクロミラー毎に調整されることにより前記反射率分布が与えられ ていることを特徴とする空間光変調器。
[7] 請求項 2又は 3において、前記マイクロミラーアレーは、マイクロミラー毎に、その周 囲に非反射領域が設けられ、又、前記マイクロミラーアレーの前面には、マイクロアバ 一チヤが、前記マイクロミラーと同ピッチで形成されたマスクプレートが配置され、該マ スクプレートは、前記マイクロミラーに対するマイクロアパーチャの重なり面積が変化 するように変位可能とされ、これにより実質的に、前記マイクロミラーの反射率分布を 与えるようにされたことを特徴とする空間光変調器。
請求項 7において、前記マスクプレートは、前記マイクロミラーアレーの表面と平行 に配置され、且つ、前記表面と直交する軸線廻りに回転角度自在とされたことを特徴 とする空間光変調器。
請求項 6、 7又は 8において、前記マスクプレートは、前記マイクロミラーアレーの表 面と平行な軸線廻りに回転角度調節自在とされたことを特徴とする空間光変調器。
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