光控制器件及其控制方法、空间光调制装置及投影机.pdf

上传人:32 文档编号:184493 上传时间:2018-01-31 格式:PDF 页数:97 大小:5.08MB
返回 下载 相关 举报
摘要
申请专利号:

CN200410058571.7

申请日:

2004.08.18

公开号:

CN1584731A

公开日:

2005.02.23

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):G03B 21/14申请日:20040818授权公告日:20080813终止日期:20160818|||授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

G03B21/00; G02F1/01; G02F1/31; H01L27/14

主分类号:

G03B21/00; G02F1/01; G02F1/31; H01L27/14

申请人:

精工爱普生株式会社

发明人:

山崎哲朗; 米窪政敏; 武田高司

地址:

日本东京都

优先权:

2003.08.18 JP 207765/2003; 2003.08.18 JP 207766/2003; 2003.09.04 JP 312753/2003

专利代理机构:

北京市中咨律师事务所

代理人:

陈海红;段承恩

PDF下载: PDF下载
内容摘要

本发明的目的在于提供一种可以采用结构简单成本低廉的光控制器件的光控制器件的控制方法;是一种具有透明电极;导电率可变部;驱动用电极;可动部的光控制器件的控制方法;包含使一定强度的控制光入射到透明电极的控制光供给过程;在透明电极和可动部之间施加根据输入信号调制的电压的调制电压供给过程;使控制光入射到透明电极,通过导电率可变部的导电率的变化,使得在驱动用电极和可动部之间产生与调制电压相应的力而使可动部移动到预定位置的移动过程。

权利要求书

1.  一种光控制器件的控制方法,此方法是一种具有:
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部以及
以可移动方式支持上述可动部的支持部的光控制器件的控制方法,
其特征在于包括:
使一定强度的上述控制光入射于上述透明电极的控制光供给过程;
在上述透明电极和上述可动部之间施加根据输入信号调制的电压的调制电压供给过程;
通过使上述控制光入射于上述透明电极,上述导电率可变部的导电率变化,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述调制的电压相应的力而使上述可动部移动到上述预定位置的移动过程。

2.
  如权利要求1所述的光控制器件的控制方法,其特征在于在上述移动过程中,通过上述可动部的电位是比上述驱动用电极低的基准电位,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述调制的电压相应的力。

3.
  如权利要求1所述的光控制器件的控制方法,其特征在于在上述移动过程中,通过上述可动部的电位是比上述驱动用电极高的基准电位,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述调制的电压相应的力。

4.
  如权利要求1~3中任何一项所述的光控制器件的控制方法,其特征在于还包括在上述控制光入射到上述透明电极的时间内使上述驱动用电极和上述可动部的电位成为基本相同的复位过程。

5.
  如权利要求4所述的光控制器件的控制方法,其特征在于:
上述支持部是由挠性部件构成,
在上述驱动用电极和上述可动部之间不产生与上述调制的电压相应的力时,由于上述挠性支持部的作用,与上述可动部可移动的响应时间相比,使上述驱动用电极和上述可动部的电位成为基本相同的时间更短。

6.
  如权利要求4所述的光控制器件的控制方法,其特征在于上述驱动用电极和上述可动部的电位变为基本相同的定时在施加上述调制的电压的定时之前。

7.
  一种光控制器件的控制方法,此方法是一种具有:
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部以及
以可移动方式支持上述可动部的支持部的光控制器件的控制方法,
其特征在于包括:
使与输入信号相应地进行强度调制的上述控制光入射到上述透明电极的控制光供给过程;
在上述透明电极和上述可动部之间施加一定电压的电压供给过程;
通过使上述控制光入射到上述透明电极,上述导电率可变部的导电率与上述控制光的强度相应地进行变化,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间发生与上述控制光强度相应的力而使上述可动部移动到上述预定位置的移动过程;以及
在上述控制光入射到上述透明电极的时间内使上述驱动用电极和上述可动部的电位成为基本相同的复位过程。

8.
  如权利要求7所述的光控制器件的控制方法,其特征在于:
上述支持部是由挠性部件构成,
在上述驱动用电极和上述可动部之间不产生与上述一定电压相应的力时,由于上述挠性支持部的作用,与上述可动部可移动的响应时间相比,使上述驱动用电极和上述可动部的电位成为基本相同的时间更短。

9.
  如权利要求7或8所述的光控制器件的控制方法,其特征在于上述驱动用电极和上述可动部的电位成为基本相同的定时在上述强度经过调制的上述控制光照射的定时之前。

10.
  一种光控制器件,其特征在于具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
以可移动方式支持上述可动部的支持部;以及
在上述透明电极上施加根据输入信号调制的电压或一定的电压的电源,
并利用下述光控制器件的控制方法进行控制,该控制方法包括:
使一定强度的上述控制光入射到上述透明电极的控制光供给过程;
在上述透明电极和上述可动部之间施加根据输入信号调制的电压的调制电压供给过程;
通过使上述控制光入射到上述透明电极,上述导电率可变部的导电率变化,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述调制的电压相应的力而使上述可动部移动到上述预定位置的移动过程。

11.
  一种光控制器件,其特征在于具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
以可移动方式支持上述可动部的支持部;以及
在上述透明电极上施加根据输入信号调制的电压或一定的电压的电源,
并利用下述光控制器件的控制方法进行控制,该控制方法包括:
使与输入信号相应地进行强度调制的上述控制光入射到上述透明电极的控制光供给过程;
在上述透明电极和上述可动部之间施加一定电压的电压供给过程;
通过使上述控制光入射到上述透明电极,上述导电率可变部的导电率与上述控制光的强度相应地进行变化,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间发生与上述控制光强度相应的力而使上述可动部移动到上述预定位置的移动过程;以及
在上述控制光入射到上述透明电极的时间内使上述驱动用电极和上述可动部的电位成为基本相同的复位过程。

12.
  一种空间光调制装置,其特征在于:
包含具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件;
上述光控制可动镜器件具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
以可移动方式支持上述可动部的支持部;以及
在上述透明电极上施加根据输入信号调制的电压或一定的电压的电源,
并且是利用下述光控制器件的控制方法进行控制的光控制器件,该控制方法包括:
使一定强度的上述控制光入射到上述透明电极的控制光供给过程;
在上述透明电极和上述可动部之间施加根据输入信号调制的电压的调制电压供给过程;
通过使上述控制光入射到上述透明电极,上述导电率可变部的导电率变化,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述调制的电压相应的力而使上述可动部移动到上述预定位置的移动过程,
上述可动部是上述可动镜。

13.
  一种空间光调制装置,其特征在于:
包含具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件;
上述光控制可动镜器件具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
以可移动方式支持上述可动部的支持部;以及
在上述透明电极上施加根据输入信号调制的电压或一定的电压的电源,
并且是利用下述光控制器件的控制方法进行控制的光控制器件,该控制方法包括:
使与输入信号相应地进行强度调制的上述控制光入射到上述透明电极的控制光供给过程;
在上述透明电极和上述可动部之间施加一定电压的电压供给过程;
通过使上述控制光入射到上述透明电极,上述导电率可变部的导电率与上述控制光的强度相应地进行变化,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述控制光强度相应的力而使上述可动部移动到上述预定位置的移动过程;以及
在上述控制光入射到上述透明电极的时间内使上述驱动用电极和上述可动部的电位成为基本相同的复位过程,
上述可动部是上述可动镜。

14.
  一种投影机,其特征在于具有:
供给照明光的照明光用光源部;
将上述照明光用光源部发出的上述照明光根据图像信号进行调制的空间光调制装置;
将由上述空间光调制装置调制的光进行投影的投影透镜;
上述空间光调制装置包括具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件;
上述光控制可动镜器件具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
以可移动方式支持上述可动部的支持部;以及
在上述透明电极上施加根据输入信号调制的电压或一定的电压的电源,
并且是利用下述光控制器件的控制方法进行控制的光控制器件,该控制方法包括:
使一定强度的上述控制光入射到上述透明电极的控制光供给过程;
在上述透明电极和上述可动部之间施加根据输入信号调制的电压的调制电压供给过程;
通过使上述控制光入射到上述透明电极,上述导电率可变部的导电率变化,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述调制的电压相应的力而使上述可动部移动到上述预定位置的移动过程,
上述可动部是上述可动镜。

15.
  一种投影机,其特征在于具有:
供给照明光的照明光用光源部;
将上述照明光用光源部发出的上述照明光根据图像信号进行调制的空间光调制装置;
将由上述空间光调制装置调制的光进行投影的投影透镜;
上述空间光调制装置包括具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件;
上述光控制可动镜器件具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
以可移动方式支持上述可动部的支持部;以及
在上述透明电极上施加根据输入信号调制的电压或一定的电压的电源,
并且是利用下述光控制器件的控制方法进行控制的光控制器件,该控制方法包括:
使与输入信号相应地进行强度调制的上述控制光入射到上述透明电极的控制光供给过程;
在上述透明电极和上述可动部之间施加一定电压的电压供给过程;
通过使上述控制光入射到上述透明电极,上述导电率可变部的导电率与上述控制光的强度相应地进行变化,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述控制光强度相应的变化而使上述可动部移动到上述预定位置的移动过程;以及
在上述控制光入射到上述透明电极的时间内使上述驱动用电极和上述可动部的电位成为基本相同的复位过程,
上述可动部是上述可动镜。

16.
  一种光控制器件,其特征在于具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于与上述透明电极相对应的上述导电率可变部之上的位置的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
以可移动方式支持上述可动部的支持部;
在上述透明电极和上述可动部之间施加预定电压的电源;以及
设置于上述透明电极和上述控制光用光学系统之间的形成开口部的遮光部;
上述开口部,配置于使来自上述控制光用光学系统的上述控制光通过使其入射到上述透明电极的位置,
借助使通过上述开口部的上述控制光只入射到上述透明电极,使在上述驱动用电极和上述可动部之间产生预定的力,
上述可动部由上述预定的力移动。

17.
  如权利要求16所述的光控制器件,其特征在于:
上述透明电极至少由第1透明电极和第2透明电极构成;
上述电源在上述第1透明电极和上述可动部之间施加预定的电压;
上述第2透明电极设置成为与上述第1透明电极不同的基准电位;
上述控制光,由上述第1控制光和上述第2控制光构成;
上述开口部配置于使发自上述控制光用光学系统的上述第1控制光和上述第2控制光通过,使上述第1控制光只入射到上述第1透明电极,并且使上述第2控制光只入射到上述第2透明电极的位置;
借助使通过上述开口部的上述第1控制光入射到上述第1透明电极,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生上述预定的力;
借助使通过上述开口部的上述第2控制光入射到上述第2透明电极,使上述驱动用电极的电位成为上述基准电位。

18.
  一种空间光调制装置,其特征在于:
包含具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件,
上述光控制可动镜器件具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于对应于上述透明电极的上述导电率可变部上的位置的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
以可移动方式支持上述可动部的支持部;
在上述透明电极和上述可动部之间施加预定电压的电源;以及
设置于上述透明电极和上述控制光用光学系统之间的形成开口部的遮光部;
上述开口部,配置于使来自上述控制光用光学系统的上述控制光通过、使其入射到上述透明电极的位置,
借助使通过上述开口部的上述控制光只入射到上述透明电极,使在上述驱动用电极和上述可动部之间产生预定的力,
上述可动部是由上述预定的力移动的上述可动镜。

19.
  如权利要求18所述的空间光调制装置,其特征在于上述开口部设置在与上述可动镜相对应的位置。

20.
  如权利要求18所述的空间光调制装置,其特征在于:
上述可动镜在预定平面的基本正交的2个方向上配置成为栅格形状,
上述开口部为在相对上述光控制可动镜器件的上述第1透明电极和上述第2透明电极并列的方向基本正交的方向上具有长边方向的长方形状。

21.
  一种投影机,其特征在于具有:
供给照明光的照明光用光源部;
将上述照明光用光源部发出的上述照明光根据图像信号进行调制的空间光调制装置;
将由上述空间光调制装置调制的光进行投影的投影透镜;
上述空间光调制装置包含具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件,
上述光控制可动镜器件具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量导电率变化的导电率可变部;
设置于对应于上述透明电极的上述导电率可变部上的位置的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
以可移动方式支持上述可动部的支持部;
在上述透明电极和上述可动部之间施加预定电压的电源;以及
设置于上述透明电极和上述控制光用光学系统之间的形成开口部的遮光部;
上述开口部,配置于使来自上述控制光用光学系统的上述控制光通过并使其入射到上述透明电极的位置,
借助使通过上述开口部的上述控制光只入射到上述透明电极,使在上述驱动用电极和上述可动部之间产生预定的力,
上述可动部是由上述预定的力移动的上述可动镜。

22.
  一种光控制器件,其特征在于具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量电阻值可变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
在上述透明电极和上述可动部之间施加电压的电源;以及
在上述驱动用电极和上述可动部之间设置的预定的电阻值的电阻部,
上述预定的电阻值是上述导电率可变部的最小电阻值和最大电阻值之间的任何值,
通过使上述控制光入射到上述透明电极,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述导电率可变部的电阻值相对应的预定的力,
上述可动部由上述预定的力移动。

23.
  如权利要求22所述的光控制器件,其特征在于在上述导电率可变部的最小电阻值为RL,上述导电率可变部的最大电阻值为RD,上述电阻部的电阻值为RC时,满足以下的条件式:
4RL≤RC≤RD/4

24.
  如权利要求22或23所述的光控制器件,其特征在于在上述导电率可变部的最小电阻值为RL,上述导电率可变部的最大电阻值为RD,上述电阻部的电阻值为RC时,满足以下的条件式:
RC=(RL×RD)1/2

25.
  一种空间光调制装置,其特征在于:
包含具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件;
上述光控制可动镜器件具有:
提供控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的控制光的光量电阻值可变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
在上述透明电极和上述可动部之间施加预定电压的电源;以及
在上述驱动用电极和上述可动部之间设置的预定的电阻值的电阻部;
上述预定的电阻值是上述导电率可变部的最小电阻值和最大电阻值之间的任何值,
通过使上述控制光入射到上述透明电极,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述导电率可变部的电阻值相对应的预定的力,
上述可动部是由上述预定的力移动的上述可动镜。

26.
  一种投影机,其特征在于具有:
供给照明光的照明光用光源部;
将上述照明光用光源部发出的上述照明光根据图像信号进行调制的空间光调制装置;
将由上述空间光调制装置调制的光进行投影的投影透镜,
上述空间光调制装置包含具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件;
上述光控制可动镜器件具有:
供给控制光的控制光用光学系统;
光学透明的透明电极;
设置于上述透明电极上、根据透射上述透明电极的上述控制光的光量电阻值可变化的导电率可变部;
设置于上述导电率可变部之上的驱动用电极;
可以移动到预定位置的可动部;
在上述透明电极和上述可动部之间施加预定电压的电源;以及
在上述驱动用电极和上述可动部之间设置的预定的电阻值的电阻部;
上述预定的电阻值是上述导电率可变部的最小电阻值和最大电阻值之间的任何值,
通过使上述控制光入射到上述透明电极,使得在上述驱动用电极和上述可动部之间产生与上述导电率可变部的电阻值相对应的预定的力,
上述可动部是由上述预定的力移动的上述可动镜。

说明书

光控制器件及其控制方法、空间光调制装置及投影机
技术领域
本发明涉及光控制器件的控制方法、在此光控制器件的控制方法中使用的光控制器件、使用此光控制器件的空间光调制装置以及使用此空间光调制装置的投影机的技术。
背景技术
作为投影机的空间光调制装置,采用倾斜镜器件。倾斜镜器件是借助微机电系统(以下称其为“MEMS”)技术在集成电路基板上形成多个可动镜。可动镜根据图像信号移动反射位置而反射照明光。倾斜镜器件,通过控制可动镜,根据图像信号反射照明光进行调制。作为倾斜镜器件技术,比如,是在美国专利第5867202号专利说明书中公开的。
可是,现有的倾斜镜器件,设置用来驱动各可动镜的布线,必须进行电气接入。另外,现有的倾斜镜器件是在采用CMOS(互补金属氧化物半导体)等的集成电路基板上形成可动镜等。因此,现有的倾斜镜器件,除了结构复杂外,由于一体形成集成电路和MEMS结构成为使成品率降低的原因,存在制造成本高昂的问题。
另外,可以考虑采用通过使光入射到倾斜镜器件进行驱动的光控制器件。在使用光控制器件时,可以通过使与图像信号相对应的光(以下可称其为“控制光”)扫描各光控制器件而控制倾斜镜器件(光寻址)。在倾斜镜器件中使用光控制器件时,在各可动镜中不需要电气接入用的布线等。因此,也不需要一体形成集成电路和MEMS结构,可以提高成品率。另外,由于可动镜可以很容易作成大型的,也容易实现高图像分辨率。由于不需要集成电路,除了可以使倾斜镜器件价格低廉以外,也可以在不存在对集成电路的耐压进行限制的情况下驱动倾斜镜器件。此外,由于不需要集成电路,可以使用玻璃部件作为基板,倾斜镜器件可以做到大型化和低成本。
可是,考虑对倾斜镜器件使用的光控制器件,一边为数十μm。这样,由于光控制器件微小,为了根据图像信号对倾斜镜器件进行控制,必须以高精度对各光控制器件进行控制光的照射。另外,为了使控制光入射到光控制器件的电极,必须使控制光的光点直径为10μm左右。与此相对,为显示图像,也必须使控制光进行高速扫描。在使控制光高速扫描时,要使控制光正确入射到各光控制器件是很困难的。另外,即使是可以以高精度使控制光进行扫描,在控制光的扫描速度变慢时,也难于进行高品质的图像显示。因此,就难于正确控制光控制器件。这样,当对倾斜镜器件使用光控制器件时,尽管存在低成本等优点,但存在难以正确控制光控制器件的问题。
另外,光控制器件,是通过对驱动用电极和作为可动部的可动镜之间的电位差产生的静电力进行控制而驱动可动镜。此处,在驱动用电极和可动部之间的电位差很小时,产生的静电力很微小。在驱动用电极和可动部之间产生的静电力很微小时,有时不能驱动可动镜。另外,在驱动用电极和可动部之间的电位差的可变范围很小时,只要使很小光量的控制光入射,就会使在驱动用电极和可动部之间的电位差在可变范围内发生很大的变化。因此,通过使控制光的光量改变,很难使可动镜移动到正确的位置。这样,光控制器件,在驱动用电极和可动部之间的电位差很小时,有时很难根据图像信号对可动镜进行正确的控制就成为问题。
发明内容
本发明的目的在于至少解决上述的问题。根据本发明,其目的在于提供一种可以采用结构简单成本低廉的光控制器件的光控制器件的控制方法;可以很容易进行正确控制的、在光控制器件的控制方法中使用的光控制器件;使用该光控制器件的空间光调制装置以及使用该空间光调制装置的投影机。
因此,根据本发明,可提供一种光控制器件的控制方法,此方法是一种具有光学透明的透明电极;设置于透明电极上、根据透射透明电极的控制光的光量导电率变化的导电率可变部;设置于导电率可变部之上的驱动用电极;可以移动到预定位置的可动部以及以可移动方式支持可动部的支持部的光控制器件的控制方法;其特征在于包括:使一定强度的控制光入射到透明电极的控制光供给过程;在透明电极和可动部之间施加根据输入信号调制的电压的调制电压供给过程;使控制光入射到透明电极,通过导电率可变部的导电率的变化,使得在驱动用电极和可动部之间产生与调制电压相应的力而使可动部移动到预定位置的移动过程。
下面考虑对倾斜镜器件使用通过光入射进行驱动的光控制器件。在使用光控制器件时,可以通过使与图像信号相应地光(以下可称其为“控制光”)在各光控制器件上实施扫描对倾斜镜器件进行控制(光寻址)。本发明的光控制器件的控制方法,在调制电压供给过程中,对在透明电极和可动部之间施加的电压根据输入信号进行调制。于是,在控制光供给过程中,在使一定强度的控制光入射到透明电极上时,导电率可变部的导电率与透射透明电极的控制光的光量相应地增大。由于导电率可变部的导电率增大,施加电压的电源的一方的电极,经过透明电极和导电率可变部与驱动用电极电连接。由于控制光的强度是一定的,驱动用电极施加根据输入信号来进行调制的电压。电源的另一方的电极,与可动部电连接。所以,由于控制光入射到透明电极,在可动部和驱动用电极之间,产生与根据输入信号进行调制的电压相应的电位差。在移动过程中,可动部,受到由于和驱动用电极之间的电位差而产生的静电力的作用而移动到预定位置。可动部,比如,可以由具有导电性的挠性部件组成的支持部进行支持。在支持部是挠性部件时,可动部,由于挠性支持部的作用,可通过静电力的作用,向着与移动方向相反的方向移动。这样一来,就可驱动光控制器件。本发明的光控制器件的控制方法,由于是通过光寻址对可动部进行驱动,不需要用来对各可动部进行电访问的布线等,也不需要将集成电路和MEMS结构一体形成。因此,可以采用结构简易成本低廉的光控制器件。
另外,作为本发明的优选方式,优选为在移动过程中,由于可动部是比驱动用电极低的基准电位,使得在驱动用电极和可动部之间产生与调制电压相应的力。
在移动过程中,可动部,受到由于和驱动用电极之间的电位差而产生的静电力的作用而移动到预定位置。此时,由于可动部是比驱动用电极低的基准电位,使得在可动部和驱动用电极之间产生电位差。驱动用电极,由于施加有在调制电极供给过程中根据输入信号调制的电压,可在驱动用电极和可动部之间产生与调制电压相应的力。由于与调制电压相应的力的作用,可动部可移动到预定的位置。因此,可以控制光控制器件。
另外,作为本发明的优选方式,优选为在移动过程中,由于可动部是比驱动用电极高的基准电位,使得在驱动用电极和可动部之间产生与调制电压相应的力。
在移动过程中,可动部,受到由于和驱动用电极之间的电位差而产生的静电力的作用而移动到预定位置。此时,由于可动部是比驱动用电极高的基准电位,使得在可动部和驱动用电极之间产生电位差。驱动用电极,由于施加有在调制电极供给过程中根据输入信号调制的电压,可在驱动用电极和可动部之间产生与调制电压相应的力。由于与调制电压相应的力的作用,可动部可移动到预定的位置。因此,可以控制光控制器件。
另外,作为本发明的优选方式,优选的是还具有在控制光入射到透明电极的时间内使驱动用电极和可动部电位变为基本相同的复位过程。
在调制电压供给过程中,通过在透明电极上连续施加根据输入信号调制的电压,可以使可动部连续地移动到不同的位置。此处,通过在透明电极上连续地施加调制电压,有时在驱动用电极上残留、蓄积有电荷。在驱动用电极上残留、蓄积有电荷时,就很难在驱动用电极上施加根据图像信号调制的电压。在不能施加与图像信号相应的电压的场合,很难产生与输入信号相应的力并在输入信号的定时使可动部正确地同步移动。比如,在使用光控制器件进行图像显示时,如果不能与图像信号相应地使可动部移动,图像的品质就会降低。于是设置使驱动用电极和可动部电位基本相同的复位过程。在复位过程中,通过在控制光入射到透明电极的时间内使驱动用电极和可动部电位变为基本相同,可以使残存于驱动用电极上的电荷从驱动用电极释放。使驱动用电极和可动部的电位基本相同可通过调节来自电源的电压进行。比如,在使电源的可动部侧接地而使可动部的基准电位基本为零时,通过将电源的电压调节为基本等于零,可以使电荷释放到大地。由于使残存于驱动用电极上的电荷释放,可动部就可以与输入信号正确对应地移动。因此,可以正确地控制光控制器件。
另外,作为本发明的优选方式,优选为支持部是由挠性部件组成,在驱动用电极和可动部之间不产生与调制电压相应的力时,由于挠性支持部的作用,与可动部可移动的响应时间相比,使驱动用电极和可动部的电位基本相同的时间更短。
在设置复位过程时,在控制光入射到透明电极期间之中,将经过输入信号调制的电压施加到透明电极上的时间和用于复位过程的时间是必需的。此处,在复位过程中,由于可动部与驱动用电极电位基本相同,在可动部和驱动用电极之间的静电力解除。在利用挠性支持部支持可动部的场合,当解除静电力时,可动部,由于挠性支持部的作用,通过静电力的作用,会向与移动方向相反的方向移动。此时,在由于挠性支持部的作用,与可动部可移动的响应时间相比,使驱动用电极和可动部的电位基本相同的时间更短时,在复位过程中不使可动部移动,可使驱动用电极的电荷释放。所以,可动部就可以不进行取决于输入信号的不需要的移动而与输入信号正确对应地移动。因此,可以正确地控制光控制器件。
另外,作为本发明的优选方式,优选为驱动用电极和可动部的电位变为基本相同的定时在施加调制电压的定时之前。
在即将施加根据图像信号调制的电压之前设置复位过程时,可一直到控制光再次入射进行写入为止,将可动镜在更长的时间保持于同一位置。另外,通过使驱动用电极和可动部的电位成为基本相同的定时成为在施加根据输入信号调制的电压的定时之前,在驱动用电极上施加与输入信号相应的电压之前,可使残存、蓄积于驱动用电极上的电荷可靠地消去。因此,可以与输入信号正确对应地控制光控制器件。
此外,根据本发明,可提供一种光控制器件的控制方法,此方法是一种具有光学透明的透明电极;设置于透明电极上、根据透射透明电极的控制光的光量导电率变化的导电率可变部;设置于导电率可变部之上的驱动用电极;可以移动到预定位置的可动部以及以可移动方式支持可动部的支持部的光控制器件的控制方法;其特征在于包括:使与输入信号相应地进行调制强度的控制光入射到透明电极的控制光供给过程;在透明电极和可动部之间施加一定电压的电压供给过程;使控制光入射到透明电极,通过使导电率可变部的导电率与控制光的强度相应地进行变化,使得在驱动用电极和可动部之间发生与控制光强度相应的力而使可动部移动到预定位置的移动过程;在控制光入射到透明电极的时间内使驱动用电极和可动部电位变为基本相同的复位过程。
本发明的光控制器件的控制方法,在控制光供给过程中,使控制光与输入信号相应地进行强度调制。在使调制强度的控制光入射到透明电极时,导电率可变部的导电率与透射透明电极的控制光的光量相应地增大。由于导电率可变部的导电率增大,施加电压的电源的一方的电极,经过透明电极和导电率可变部与驱动用电极电连接。由于施加于透明电极上的电压为一定值,驱动用电极,施加有与根据输入信号调制的控制光的光量相对应的电压。电源的另一方电极与可动部电连接。因此,由于控制光入射到透明电极,在可动部和驱动用电极之间,产生与根据输入信号调制的控制光的光量相对应的电位差。可动部,受到由于在可动部和驱动用电极之间的电位差而产生的静电力的作用而移动。这样一来,就可以驱动光控制器件。由于利用光寻址来驱动可动部,就不需要用于对各可动部进行电访问的布线,也不需要一体形成集成电路和MEMS结构。因此,可以采用结构简易成本低廉的光控制器件。另外,在复位过程中,通过在控制光入射到透明电极的时间内使驱动用电极和可动部电位变为基本相同,可以使残存于驱动用电极上的电荷从驱动用电极释放,可动部就可以与输入信号正确对应地移动。因此,可以正确地控制光控制器件。
另外,作为本发明的优选方式,优选为支持部是由挠性部件组成,在驱动用电极和可动部之间不产生与一定电压相应的力时,由于挠性支持部的作用,与可动部可移动的响应时间相比,使驱动用电极和可动部的电位基本相同的时间更短。
在复位过程中,由于可动部与驱动用电极电位基本相同,在可动部和驱动用电极之间的静电力解除。当解除静电力时,可动部,由于挠性支持部的作用,通过静电力的作用,会向与移动方向相反的方向移动。此时,在由于挠性支持部的作用,与可动部可移动的响应时间相比,使驱动用电极和可动部的电位基本相同的时间更短时,在复位过程中不使可动部移动,可使驱动用电极的电荷释放。所以,可动部就可以不进行取决于输入信号的不需要的移动而与输入信号正确对应地移动。因此,可以正确地控制光控制器件。
另外,作为本发明的优选方式,优选为驱动用电极和可动部的电位变为基本相同的定时在强度经过调制的控制光照射的定时之前。
由于驱动用电极和可动部的电位成为基本相同的定时成为在施加根据输入信号调制的电压的定时之前,在施加与输入信号相应的电压之前,可使残存、蓄积于驱动用电极上的电荷可靠地消去。因此,可以与输入信号正确对应地控制光控制器件。
此外,根据本发明,可提供一种光控制器件,其特征在于具有提供控制光的控制光用光学系统;光学透明的透明电极;设置于透明电极上、根据透射透明电极的控制光的光量导电率变化的导电率可变部;设置于导电率可变部之上的驱动用电极;可以移动到预定位置的可动部;以可移动方式支持可动部的支持部;以及在透明电极上施加根据输入信号调制的电压或一定的电压的电源;并可利用上述光控制器件的控制方法进行控制。由于可以利用上述光控制器件的控制方法进行控制,所以可以得到结构简易成本低廉可进行正确控制的光控制器件。
此外,根据本发明,可提供一种空间光调制装置,其特征在于此装置包含具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件,光控制可动镜器件是上述的光控制器件,可动部是可动镜。由于使用上述的光控制器件,可进行光寻址,可以得到结构简易成本低廉可进行与图像信号正确对应的控制的空间光调制装置。
此外,根据本发明,可提供一种投影机,其特征在于具有提供照明光的照明光用光源部;将照明光用光源部发出的照明光根据图像信号进行调制的空间光调制装置;将由空间光调制装置调制的光进行投影的投影透镜;空间光调制装置是上述的空间光调制装置。由于使用上述的空间光调制装置,因此,可以得到成本低廉的可进行与图像信号正确对应控制的投影机。
此外,根据本发明,可提供一种光控制器件,其特征在于具有提供控制光的控制光用光学系统;光学透明的透明电极;设置于透明电极上、根据透射透明电极的控制光的光量导电率变化的导电率可变部;设置于与透明电极相对应的导电率可变部之上的位置的驱动用电极;可以移动到预定位置的可动部;以可移动方式支持可动部的支持部;以及在透明电极和可动部之间施加预定电压的电源;设置于透明电极和控制光用光学系统之间的形成开口部的遮光部;开口部,配置于使来自控制光用光学系统的控制光通过并使其入射到透明电极的位置,借助使通过开口部的控制光只入射到透明电极,使在驱动用电极和可动部之间产生预定的力,可动部由预定的力移动。
形成开口部的遮光部设置于透明电极和控制光用光学系统之间。从控制光用光学系统发出的控制光,在通过遮光部的开口部之后,入射到透明电极。开口部,配置于使来自控制光用光学系统的控制光通过并使其入射到透明电极的位置。因此,控制光用光学系统,可以使控制光正确地入射到透明电极。另外,在发自控制光用光学系统的控制光向着与透明电极不同的方向进行时,控制光由遮光部遮光。因此,即使控制光向着与透明电极不同的方向进行,也可以防止控制光入射到透明电极以外的位置。控制光用光学系统,通过以可使控制光入射到开口部的精度使控制光进行扫描,在此之外即使不以高精度控制控制光的入射位置,也可以使控制光正确地入射到各个光控制器件的透明电极。另外,即使控制光的扫描速度缓慢,也可以正确地进行光寻址。因此,可得到可以很容易进行正确控制的光控制器件。
另外,作为本发明的优选方式,优选为透明电极至少由第1透明电极和第2透明电极构成;电源在第1透明电极和可动部之间施加预定的电压;第2透明电极设置成为与第1透明电极不同的基准电位;控制光,由第1控制光和第2控制光构成;开口部配置于使发自控制光用光学系统的第1控制光和第2控制光通过,使第1控制光只入射到第1透明电极,并且使第2控制光只入射到第2透明电极的位置;借助使通过开口部的第1控制光入射到第1透明电极,使得在驱动用电极和可动部之间产生预定的力;借助使通过开口部的第2控制光入射到第2透明电极,使驱动用电极成为基准电位。
借助使第1控制光入射到第1透明电极,可以在驱动用电极上施加预定的电压。第2透明电极设置成为与第1透明电极不同的基准电位。借助使第2控制光入射到第2透明电极,可以使第2透明电极和驱动用电极电连接。在第2透明电极和驱动用电极电连接时,残存于驱动用电极上的电荷可以释放。借助使残存于驱动用电极上的电荷释放,可以在驱动用电极上正确地施加预定的电压。此时,为了正确地控制光控制器件,除了使控制光入射到每个光控制器件上之外,还必须对各个光控制器件使控制光正确地入射到第1透明电极和第2透明电极上。控制光用光学系统,借助使第1控制光入射到遮光部的开口部,可以使第1控制光只入射到第1透明电极。于是,控制光用光学系统,如果使第1控制光入射到开口部,也就不会错误地使第1控制光入射到第2透明电极。因此,控制光用光学系统,可以只使第1控制光可靠地入射到第1透明电极。另外,与第1控制光的时候一样,借助使第2控制光入射到开口部,可以只使第2控制光可靠地入射到第2透明电极。在光控制器件上设置大于等于3个透明电极时也与此一样,可以只使所要求的控制光分别可靠地入射到各个透明电极。这样,控制光用光学系统,通过以可使控制光入射到开口部的精度使控制光进行扫描,可以使控制光可靠地入射到各透明电极。控制光用光学系统,既可以不以达到光控制器件的各个透明电极的位置水平的高精度控制控制光的入射位置,也可以以各个开口部的位置水平的精度对控制光的入射位置进行控制。这样,由于发自控制光用光学系统的控制光的入射位置水平的级大,光控制器件的控制容易。因此,即使是在光控制器件上设置多个透明电极时,也可以得到很容易进行正确控制的光控制器件。
此外,根据本发明,可提供一种空间光调制装置,其特征在于此装置包含具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件,光控制可动镜器件是上述的光控制器件,可动部是可动镜。由于对空间光调制装置使用上述的光控制器件,可根据图像信号正确地控制可动镜。另外,即使是以为显示高品质的图像所必需的速度进行控制光扫描,也可以使控制光正确地入射到每个可动部的透明电极。因此,可以获得不会降低图像品质并且很容易根据图像信号正确地进行控制的空间光调制装置。
另外,作为本发明的优选方式,优选为开口部是设置在与可动镜相对应的位置。由于开口部是设置在与可动镜相对应的位置上,可以使控制光正确地入射到每个可动镜。因此,可以正确地控制各个可动镜。
另外,作为本发明的优选方式,优选为可动镜在预定平面的基本正交的2个方向上配置成为栅格形状,开口部为在相对光控制可动镜器件的第1透明电极和第2透明电极并置的方向基本正交的方向上具有长边方向的长方形状。将开口部作成为在相对光控制可动镜器件的第1透明电极和第2透明电极并置的方向基本正交的方向上具有长边方向的长方形状。这样将开口部作成长方形状时,即使是不对每个可动镜设置开口部,也可以使控制光正确地入射。因此,可以正确地控制各个可动镜。
此外,根据本发明,可提供一种投影机,其特征在于具有提供照明光的照明光用光源部;将照明光用光源部发出的照明光根据图像信号进行调制的空间光调制装置;将由空间光调制装置调制的光进行投影的投影透镜;空间光调制装置是上述的空间光调制装置。由于在投影机中使用上述的空间光调制装置,因此,可以根据图像信号正确地进行控制。另外,即使是为了显示高品质的图像以必需的速度进行控制光扫描,也可以维持图像的品质。因此,可以获得不会降低图像品质并且很容易根据图像信号正确地进行控制的投影机。
另外,根据本发明,可提供一种光控制器件,其特征在于具有提供控制光的控制光用光学系统;光学透明的透明电极;设置于透明电极上、根据透射透明电极的控制光的光量电阻值可变化的导电率可变部;设置于导电率可变部之上的驱动用电极;可以移动到预定位置的可动部;在透明电极和可动部之间施加预定电压的电源;以及在驱动用电极和可动部之间设置的预定的电阻值的电阻部;预定的电阻值是导电率可变部的最大电阻值和最小电阻值之间的任何值,通过使控制光入射到透明电极,使得在驱动用电极和可动部之间产生与导电率可变部的电阻值相对应的预定的力而使可动部由预定的力移动。
在透明电极和可动部之间由电源施加预定的电压。另外,在驱动用电极和可动部之间,设置有电阻部。因此,驱动用电极和可动部经电阻部进行电连接。在透明电极和驱动用电极之间设置的导电率可变部,其电阻值借助控制光的入射而改变。在驱动用电极和可动部之间的电阻部具有导电率可变部的最小电阻值和最大电阻值之间的任何值的预定电阻值。在透明电极和可动部之间设置有施加预定电压的电源。因此,本发明的光控制器件与可借助控制光的光量改变电阻值的导电率可变部和预定电阻值的电阻部串联的电阻分压电路等效。
下面,比如,考虑不设置电阻部,在驱动用电极和可动部之间电绝缘的场合。此时,可以与在驱动用电极和可动部之间是由电阻值为近似无限大的电阻相连接的场合同样看待。在驱动用电极和可动部之间的电阻的电阻值为近似无限大时,即使是导电率可变部的电阻值改变,在驱动用电极和可动部之间的电位差的变化也很小。在驱动用电极和可动部之间的电位差很小时,在驱动用电极和可动部之间产生的静电力也微小。在驱动用电极和可动部之间产生的静电力微小时,有时不能驱动可动部。另外,在驱动用电极和可动部之间的电位差可变范围很小时由于只使很少光量的控制光入射,在驱动用电极和可动部之间的电位差在可变范围内发生很大变化。因此,借助使控制光的光量改变,难于使可动部移动到正确的位置。
与此相对,本发明的光控制器件,在驱动用电极和可动部之间设置有电阻部。在驱动用电极和可动部之间设置有电阻部时,驱动用电极和可动部之间的电位差相应于施加到电阻部上的电压而改变。于是,电阻部的电阻值采取导电率可变部的最小电阻值和最大电阻值之间的预定值。在使电阻部的电阻值采取导电率可变部的最小电阻值和最大电阻值之间的预定值时,借助使导电率可变部的电阻值改变,可以使驱动用电极和可动部之间的电位差在宽广的范围内改变。在可以使驱动用电极和可动部之间的电位差在宽广的范围内改变时,也可以使在驱动用电极和可动部之间产生的静电力的大小的可变范围变宽。在可以使变化静电力的可变范围变宽和静电力变大时,可以很容易驱动可动部。另外,在相对控制光的光量变化静电力的可变范围变宽时,容易使可动部移动到所希望的位置。因此,即使是将很难以高精度进行光量控制的光源用作控制光用光源部,也可以充分地进行光控制器件的控制。此外,借助加宽静电力的大小的可变范围,也可以根据控制光的光量的连续变化对可动部的位置进行正确的控制。因此,可以得到根据输入信号正确地控制可动部的驱动的光控制器件。此光控制器件,特别是,可与模拟信号正确对应来驱动可动部。
另外,作为本发明的优选方式,优选为在导电率可变部的最小电阻值为RL,导电率可变部的最大电阻值为RD,电阻部的电阻值为RC时,满足以下的式(1)。
4RL≤RC≤RD/4                  (1)
更优选的是满足以下的条件式:
RC=(RL×RD)1/2                (2)
由这些条件式,可使驱动用电极和可动部之间的电位差的可变范围变得更大。因此,可以得到根据输入信号更正确地控制可动部的驱动的光控制器件。更优选的是导电率可变部的最小电阻值RL和最大电阻值RD具有至少大于等于2位的差的值。因此,可充分确保驱动用电极和可动部之间的电位差的可变范围,可以正确地控制可动部的驱动。
此外,根据本发明,可提供一种空间光调制装置,其特征在于包含具有可移动到预定位置的可动镜的多个光控制可动镜器件;光控制可动镜器件是上述的光控制器件;可动部是可动镜。由于使用上述的光控制器件作为光控制可动镜器件,可根据图像信号对作为可动部的可动镜的驱动正确地进行控制。另外,可动镜,特别是,可与模拟信号正确对应来进行驱动。因此,可以得到根据图像信号正确地进行控制,特别是,与模拟信号正确地对应进行驱动的空间光调制装置。
此外,根据本发明,可提供一种投影机,其特征在于具有提供照明光的照明光用光源部;将照明光用光源部发出的照明光根据图像信号进行调制的空间光调制装置;将由空间光调制装置调制的光进行投影的投影透镜;空间光调制装置是上述的空间光调制装置。由于使用上述的空间光调制装置,因此,可以借助利用上述的空间光调制装置根据图像信号正确地进行光的投影。因此,可以得到高品质的投影像的投影机。
附图说明
图1为投影机的概略结构图。
图2为在实施方式1中使用的光控制可动镜器件的概略结构图。
图3为实施方式1的光控制器件的控制方法的说明图。
图4为示出各色光用的LED点亮时间和点亮定时的示例的示图。
图5为在实施方式2中使用的光控制可动镜器件的概略结构图。
图6为示出实施方式2的光控制器件的控制方法的说明图。
图7为示出实施方式3的光控制器件的控制方法的说明图。
图8为在实施方式4中使用的光控制可动镜器件的概略结构图。
图9为示出实施方式4的光控制器件的控制方法的说明图。
图10为本发明的实施方式5的投影机的概略结构图。
图11为在实施方式5中的光控制可动镜器件的概略结构图。
图12A~12C为透明电极的位置和驱动用电极的位置的说明图。
图13为第1控制光和第2控制光与开口部的关系的说明图。
图14为实施方式5的遮光部和开口部的概略结构图。
图15为实施方式6的遮光部和开口部的概略结构图。
图16为实施方式6的透明电极的位置和驱动用电极的位置的说明图。
图17为实施方式7的光控制可动镜器件的概略结构图。
图18A~18C为实施方式7的透明电极的位置和驱动用电极的位置的说明图。
图19为本发明的实施方式8的投影机的概略结构图。
图20为实施方式8的光控制可动镜器件的概略结构图。
图21为光控制可动镜器件的等效电路图。
图22为配置电阻部的位置的说明图。
图23为配置电阻部的位置的说明图。
图24为配置电阻部的位置的说明图。
图25为实施方式9的光控制可动镜器件的概略结构图。
图26为从可动镜侧观察光控制可动镜器件的结构图。
图27为光控制可动镜器件的驱动的说明图。
图28为光控制可动镜器件的等效电路图。
图29为光控制可动镜器件的等效电路图。
图30为配置电阻部的位置的说明图。
图31为不设置电阻部的光控制可动镜器件的概略结构图。
图32为不设置电阻部的光控制可动镜器件的等效电路图。
具体实施方式
下面参照附图对于将本发明的实施方式予以详细说明。
利用图1对投影机100的概略结构予以说明,以下利用图2、图3对本发明的实施方式1的光控制器件的控制方法予以说明。图1所示的投影机100具有多个设置作为固体发光元件的发光二极管元件(以下可称其为“LED”)的照明光用光源部101。照明光用光源部101具有提供作为第1色光的R光的R光用LED102R,作为第2色光的B光的B光用LED102B,作为第3色光的G光的G光用LED102G。由照明光用光源部101提供的照明光,透射场透镜103之后,入射到空间光调制装置120的调制部104。场透镜103,具有使调制部104远心照明的功能,就是使照明光尽可能与主光线平行地入射到调制部104的功能。投影机100,使照明光用光源部101的像在投影透镜105的入射光瞳107的位置成像。因此,调制部104,借助由照明光用光源部101提供的照明光进行科勒照明。空间光调制装置120由调制部104和控制光用光学系统130组成。调制部104,在投影透镜105的一侧的表面上具有可根据图像信号移动的多个可动镜108。多个可动镜108,在调制部104的平面上排列成为基本正交的栅格形状。调制部104,根据发自控制部112的图像信号对发自照明光用光源部101的照明光进行调制。控制部112,根据图像信号来控制照明光用光源部101和空间光调制装置120。投影透镜105,将由调制部104调制的光投影到屏幕106。
控制光用光学系统130,由电检镜116和控制光用光源部110组成。控制光用光学系统130,相对调制部104,设置在与投影透镜105的相反侧。控制光用光学系统130的控制光用光源部110,以一定的强度提供束状光,比如,激光。控制光用光源部110,比如,可以使用半导体激光元件及面发光激光元件。电检镜116,借助以基本正交的预定的2轴为中心转动,使发自控制光用光源部110的光在两个方向上扫描。电检镜116根据发自控制部112的图像信号进行转动。这样一来,就使来自控制光用光源部110束状控制光对调制部104进行扫描。
下面利用图2对光控制可动镜器件200予以说明。借助图2所示的光控制可动镜器件200的结构驱动一个可动镜108。光控制可动镜器件200,可由MEMS(微机电系统)技术作成。在作为光学透明的平行平板的玻璃基板201之上,设置光学透明的透明电极202。透明电极202可由ITO膜构成。在透明电极202之上形成导电率可变部203。导电率可变部203,根据透射透明电极202的控制光L的光量,使导电率变化。导电率可变部203可以采用,比如,非晶态硅(以下称其为“α-Si”)或感光性有机膜等。比如,α-Si最好包含氢。另外,α-Si是利用气相生长法(CVD法)生成的。α-Si,在完全不受控制光L照射的状态下,用作导电率基本为零(即电阻值为近似无限大)的绝缘性部件。与此相对,在使控制光L照射α-Si时,根据其光量导电率增大(即电阻值变小)。在导电率可变部203中导电率变化的区域,是使控制光L照射的透明电极202的区域。
绝缘层205利用溅射技术在导电率可变部203和支持部206之间形成。绝缘层205可采用SiO2。在透明电极202和支持部206电连接时,在驱动用电极204和可动镜108之间不产生电位差,不能驱动可动镜108。于是,设置绝缘层205以防止透明电极202和支持部206电连接。支持部206设置于绝缘层205之上,以可移动方式支持可动镜108。支持部206是具有导电性的挠性部件或具有导电性的弹性部件(金属弹簧等)。在导电率可变部203之上的与设置绝缘层205的位置不同的位置上,形成驱动用电极204。驱动用电极204和可动镜108互相对向设置。可动镜108和驱动用电极204都可以由导电性物质,比如,铝(Al)构成。可变电源210,在透明电极202和支持部206之间施加根据来自控制部112的图像信号进行调制的电压。在可变电源210的支持部206侧设置有接地(以下称其为“GND”)电极212。通过使GND电极212接地,使可变电源210的可动镜108侧的基准电位近似为零。在使从可变电源210施加到透明电极202上的电压成为比可动镜108的基准电位更高的电压时,利用根据图像信号进行调制的电压,在可动镜108和驱动用电极204之间产生静电力F。
以下利用图2、图3对本发明的实施方式1的光控制器件的控制方法予以说明。首先,在控制光供给过程中,使一定强度的控制光L经玻璃基板201入射到透明电极202。在使控制光L入射到透明电极202时,控制光L透射透明电极202到达导电率可变部203。此时,对于在导电率可变部203中控制光L照射的部分,电气导电率根据控制光L的光量而变大。由于导电率可变部203的导电率变大,可变电源210的一方的电极,经透明电极202和导电率可变部203与驱动用电极204电连接。在调制电压供给过程中,由于在透明电极202和可动镜108之间施加根据图像信号调制的电压,在驱动用电极204上施加根据图像信号调制的电压。另外,严格地讲,存在导电率可变部203的导电率变化的区域,与光的强度和照射时间成正比,以照射位置为中心向周围扩散的倾向。调制部104,借助使控制光L进行高速扫描,顺序地对邻接的可动镜108进行控制。因此,可看作是只有控制光L照射的区域的附近的导电率改变。但是,设置绝缘层205,即使是在控制光L入射到与驱动用电极204相对应的位置以外的位置时,也可以可靠地防止透明电极202和支持部206的电连接。因此,可以可靠地防止不能控制可动镜108的驱动。
如上所述,因为利用GND电极212使可变电源210的可动镜108侧接地,可动镜108的电位,永远为基准电位零不变。使从可变电源210施加到透明电极202上的电压成为比可动镜108的基准电位高的电压。在使控制光L入射到透明电极202上时,借助在驱动用电极204上施加来自可变电源210的电压,可动镜108变为比驱动用电极204低的基准电位。由于控制光L的强度为一定,导电率可变部203的导电率也一定。施加于驱动用电极204上的电压只通过可变电源210的电压的调制改变。因此,在驱动用电极204和可动镜108之间,产生与调制电压相应的静电力F。静电力F,是在将可动镜108拉向驱动用电极204的方向的作用的引力。此处,由于支持部206是挠性部件,为了取得在可动镜108上没有任何外力作用的状态,在可动镜108上有与作用的静电力F方向相反的力作用。在移动过程中,可动镜108,借助静电力F和支持部206的作用力,移动到与图像信号相应的预定位置。控制部112,借助使电检镜116的驱动与可变电源210的电压调制同步,控制各个光控制可动镜器件200。在图像的一帧中,对R光、G光和B光各自的控制光L扫描各光控制可动镜器件200,进行光寻址。
借助在投影机100的空间光调制装置120中使用光控制可动镜器件200,可以进行对利用光寻址的倾斜镜器件的控制。在可进行光寻址时,不需要在现有的倾斜镜器件中使用的用来对各个可动镜进行电访问的布线。另外,通过光寻址,对应于各可动镜的集成电路不需要了,不必将集成电路和MEMS结构形成于一体。因此,在利用本发明的光控制器件的控制方法时,可以获得采用结构简易成本低廉的光控制可动镜器件200的效果。此外,借助于采用光控制可动镜器件200,可以得到结构简易成本低廉的空间光调制装置120及投影机100。
图3为示出以像素1、像素2、像素3为例的各光控制可动镜器件200的控制例。图3所示的各图中的横轴表示利用电检镜116进行控制光L扫描的位置。如(a)所示,控制光L的强度对于各个像素为一定的强度。另外,如(b)所示,各个可动镜108的电位为基准电位0(零)V不变。透明电极202的电位,表示从可变电源210施加的与图像信号相应的电压。在各个光控制可动镜器件200的透明电极202上,如图(c)所示,施加有与各个图像的图像信号相对应的电压。另外,作为复位过程,可变电源210,除了与图像信号相对应的电压,与如(d)所示的复位信号同步施加0(零)V的电压。
在控制光L对透明电极202的入射停止时,导电率可变部203用作绝缘体。因此,使驱动用电极204和可动镜108之间产生静电力F的电荷残存于驱动用电极204上。利用这一点,在控制光L对光控制可动镜器件200进行一次扫描写入之后一直到控制光L再次对同一光控制可动镜器件200扫描进行下一个写入为止的期间,可以将可动镜108保持于同一位置。因此,可以得到与图像信号正确对应的高品质的图像。然而,在将来自可变电源210的电压连续地施加于透明电极202时,有时在驱动用电极204上有电荷残存和蓄积。在驱动用电极204上有电荷残存和蓄积时,就很难在驱动用电极204上施加与图像信号相应的电压。在不能在驱动用电极204上施加与图像信号相应的电压时,就很难产生与调制电压相应的静电力F。在不能根据图像信号产生静电力F时,就成为不能正确对应图像信号而使图像的品质降低的原因。
于是,在对各个像素分别施加与图像信号相应的电压之前,作为复位过程,设置与如(d)所示的信号同步变成0(零)V的期间。此时,在控制光L入射到透明电极202的时间之后的一部分时间中,驱动用电极204和可动镜108处于相互间基本相同的电位。由于在控制光L入射到透明电极202的时间内驱动用电极204和可动镜108处于基本相同的电位,残存和蓄积于驱动用电极204上的电荷可从GND电极212释放。这样,可变电源210,一边设置与复位信号同步施加0(零)V的电压的期间,一边施加与图像信号相应的电压。因此,可正确地控制光控制可动镜器件200而取得可以获得高品质的图像的效果。
如(c)所示,驱动用电极204和可动镜108成为基本相同电位的定时,对于任何一个像素,也都设定为比施加根据图像信号调制的电压的定时更早。如上所述,为了得到高品质图像,在对光控制可动镜器件200进行一次写入之后,一直到控制光L再次入射进行写入为止,必须将可动镜108保持于同一位置。所以,当在施加根据图像信号调制的电压之后设置复位过程时,在进行写入之后立即解除可动镜108的位置状态,一直到下一个写入为止不能将可动镜108保持于同一位置。与此相对,当就在施加根据图像信号调制的电压之前设置复位过程时,一直到控制光L再次入射进行写入为止都可以将可动镜108在较长时间保持于同一位置。另外,在对驱动用电极204施加与图像信号相应的调制电压之前,可以可靠地消去残存和蓄积于驱动用电极204上的电荷。因此,可以与图像信号正确地对应对光控制可动镜器件200进行控制,可以取得获得高品质的图像的效果。
在复位过程中使驱动用电极204和可动镜108的电位基本相同的时间被设定为比在不产生静电力F时由于挠性支持部206的作用可动镜108可移动的响应时间更短。静电力F,由于驱动用电极204和可动镜108的电位基本相等,受到解除。在静电力F解除时,可动镜108,由于挠性支持部206的作用,将要移动。由于挠性支持部206的作用可动镜108将要移动的方向与由于静电力F的作用而移动的方向相反。与此相对,如上所述,为了获得高品质的图像,必须使可动镜108与图像信号更正确地对应进行移动。所以,每次在复位过程中,可动镜108只由支持部206的作用移动,成为解除与图像信号相应的位置状态时,就会成为图像品质降低的原因。于是,由于支持部206的作用,与可动镜108可移动的响应时间相比,驱动用电极204和可动镜108电位基本相同的时间变短。由于与可动镜108的响应时间相比,驱动用电极204和可动镜108电位基本相同的时间变短,可动镜108不移动,驱动用电极204的电荷可以释放。可动镜108,不会进行不取决于图像信号的不需要的移动,可以进行与图像信号正确对应的移动。因此,可以与图像信号正确对应地控制光控制可动镜器件200而取得可以获得高品质的图像的效果。
下面利用图4对R光用LED102RB,G光用LED102G,B光用LED102的点亮时间和定时予以说明。图4为示出R光用LED102R,G光用LED102G,B光用LED102B的点亮时间和定时的示例的示图。各色光用LED102R、102G、102B是根据发自控制部112(参照图1)的图像信号点亮。在一帧期间内的R光、G光、B光的点亮时间中,控制光L,对各个光控制可动镜器件200进行扫描。将R光、G光、B光顺序投影,为了整体上得到白色投影像,G光的光束量在整个光束量中要占到60~80%。在各色光用LED102R、102G、102B的输出量和数量相同时,G光的光束量不足。因此,如图4所示,要使G色用LED102G的点亮时间GT比R光用LED102R的点亮时间RT及B光用LED102B的点亮时间BT任何一个都长。另外,根据本发明的光控制器件的控制方法,可动镜108,由于可以移动到与图像信号相应的预定位置,所以可以与模拟信号相对应地表示为连续的变化量。因此,比如,在使各色光用LED102R、102G、102B的点亮时间RT、GT、BT基本相同时,也可以通过使G光从可动镜108向投影透镜105的方向反射更多而增加G光的光束量。
图5示出在本发明的实施方式2的光控制器件的控制方法中使用的光控制可动镜器件500的结构。对于与上述实施方式1的光控制可动镜器件200的同一部分赋予相同的符号,重复的说明则省略。本实施方式的光控制器件的控制方法,在根据图像信号对控制光L的强度进行调制这一点以及在透明电极202上施加一定的电压这一点上与实施方式1的光控制器件的控制方法不同。在控制光供给过程中,根据图像信号对强度进行调制的控制光L入射到透明电极202上。控制光用光源部110,根据来自控制部112的图像信号提供束状的光,比如,激光。控制光用光源部110,比如,可以利用具有调制器的半导体激光元件及面发光激光元件。在电压供给过程中,电源510,在透明电极202和可动镜108之间,施加一定的电压。在控制光L的强度增大时,导电率可变部203的电气导电率增大。与此相对,由于施加到透明电极202上的电压是一定的,在驱动用电极204和可动镜108之间,产生与控制光L的强度相应的静电力F。此结果,在移动过程中,可动镜108,移动到与图像信号相应的预定位置。
图6示出光控制可动镜器件500的控制例。与图3所示的实施方式1的光控制器件的控制方法一样,在本实施方式的光控制器件的控制方法中,也设置复位过程。如(a)所示,与如(d)所示的复位信号同步,使控制光L的强度成为最大值max。控制光L,除了与复位信号同步采取最大值max以外,根据来自控制部112的图像信号对强度进行调制。另外,如图(c)所示,与复位信号同步使施加到透明电极202上的电压为0(零)V。施加到透明电极202上的电压,除了复位信号的期间以外,一直为一定值HV。在复位过程中,由于使控制光L的强度成为最大值max,导电率可变部203的导电率变为最大。在控制光L的强度成为最大值max时,当使施加到透明电极202上的电压成为0(零)V时,施加于驱动用电极204上的为0(零)V的电压。可动镜108的电位,由于通过GND电极212接地,一直为基准电位0(零)V不变。所以,驱动用电极204和可动镜108为基本相同的电位,可使残存和积蓄于驱动用电极204的电荷从GND电极212释放。此外,与图3所示的实施方式1的光控制器件的控制方法一样,复位过程的定时在施加根据图像信号调制的控制光L照射的定时之前。另外,在使驱动用电极204和可动镜108成为基本相同电位的时间,由于挠性支持部206的作用,比可动镜108可以移动的响应时间更短。
由于利用光寻址来驱动可动部108,就不需要用于对各可动镜108进行驱动的布线等,也不需要一体形成集成电路和MEMS结构。因此,可以达到获得利用结构简易成本低廉的光控制可动镜器件500的效果。另外,通过设置复位过程,可使残存于驱动用电极204上的电荷释放。因此,可以与图像信号正确对应地控制光控制可动镜器件500而取得可以获得高品质的图像的效果。
图7示出用来说明本发明的实施方式3的光控制器件的光控制方法的光控制可动镜器件200的控制例。由于本实施方式中使用的光控制可动镜器件200的结构与上述实施方式1的光控制可动镜器件200的结构(参照图2)一样,与实施方式1重复的图示及说明则省略。本实施方式的光控制器件的控制方法,在不设置复位过程这一点上与实施方式1的光控制器件的控制方法不同。如图(c)所示,在控制光L入射到像素的同时,在透明电极202上施加根据图像信号调制的电压。可变电源210,对透明电极202只施加根据图像信号调制的电压。
比如,在采用驱动速度慢的光控制可动镜器件200的场合及采用电阻值低的导电率可变部203等等场合,残存于驱动用电极204上的电荷随着时间的经过会通过导电率可变部203。于是,驱动用电极204和透明电极202互相都处于基本相同的电位,驱动用电极204的电荷蓄积变少。因此,即使是不积极地将残存于驱动用电极204上的电荷消去,也可与图像信号相对应地对光控制可动镜器件200进行控制。另外,在一次进行写入之后积极地进行复位时,必须使驱动用电极204和可动镜108成为基本相同电位的定时和控制光L开始照射像素的定时正确地同步。在不设置使驱动用电极204和可动镜108成为基本相同的电位的期间的情况下施加只根据图像信号调制的电压时,即使是不设置用来使电压供给和控制光L的扫描正确地进行同步的机构,也可得到高品质的图像。所以,即使是不设置用来使电压供给和控制光L的扫描正确进行同步的机构,也可得到与图像信号正确对应地对光控制可动镜器件200进行控制的效果。
图8示出在本发明的实施方式4的光控制器件的控制方法中使用的光控制可动镜器件800的结构。对于与上述实施方式1的光控制可动镜器件200的同一部分赋予相同的符号,重复的说明则省略。本实施方式的光控制器件的控制方法,由于电极812,在可动镜108是比驱动用电极204高的基准电位这一点上与上述实施方式1的光控制器件的控制方法不同。在使可动镜108成为比驱动用电极204高的基准电位时,利用根据图像信号进行调制的电压,在可动镜108和驱动用电极204之间产生静电力F。
图9示出用来说明本实施方式的光控制器件的光控制方法的光控制可动镜器件800的控制例。如(a)所示,控制光L的强度为一定这一点与图3所示的实施方式1的光控制器件的控制方法一样。可动镜108,如(b)所示,由电极812维持为HV(H>0)。另外,如(c)所示,施加于透明电极202上的电压,为低于可动镜108的基准电位的电压。在控制光L入射到透明电极上时,通过对驱动用电极204施加来自可变电源210的电压,可动镜108成为高于驱动用电极204的基准电位。因此,在驱动用电极204和可动镜108间,产生相应于调制电压的静电力F。再有,静电力F由驱动用电极204和可动镜108的电位差而产生。因此,与实施方式1的控制方法一样,为了使可动镜108移动,如(c)所示,必须在透明电极202上施加以电压HV为参考与(c)的图形上下相反的矩形波电压。
另外,与实施方式1的光控制器件的驱动方法一样,可以设置复位过程。如(c)所示,与(d)的复位信号同步施加HV的电压。在透明电极202上施加HV的电压时,驱动用电极204和可动镜108的电位基本相同,驱动用电极204的电荷可以释放。此外,与图3所示的实施方式1的光控制器件的控制方法一样,复位过程的定时,在根据图像信号调制的控制光L进行照射的定时之前。另外,使驱动用电极204和可动镜108成为电位基本相同的时间,由于挠性支持部206的作用,比可动镜108可移动的响应时间短。
由于利用光寻址来驱动可动部108,就不需要用于对各可动镜108进行驱动的布线等,也不需要一体形成集成电路和MEMS结构。因此,可以达到获得利用结构简易成本低廉的光控制可动镜器件800的效果。另外,通过设置复位过程,可使残存于驱动用电极204上的电荷释放。因此,可以与图像信号正确对应地控制光控制可动镜器件800而取得可以获得高品质的图像的效果。
另外,在可变电源210中可使用直流电源、交流电源中的任何一种。在采用直流电源时,如在实施方式1、实施方式4中所说明的,可通过使可动镜108成为高于或低于驱动用电极204的参考电压而实施本发明的控制方法。另外,在采用交流电源时,在电位的相位发生变化的瞬间,可动镜108和驱动用电极204之间的电位差为0(零)。因此,交流电源产生可使相位切换在与用于可动镜108的移动的响应时间相比较短到可以忽视的程度的时间(比如,100nsec)中进行的矩形波。因此,可动镜108,可以不受相位的变化的影响而移动。此外,即使是由于相位变化而使电压的极性变化,因为可动镜108和驱动用电极204之间的电位差不改变,所以可动镜108不受施加的电压的极性的变化的影响。因此,通过在可动镜108的基准电位和驱动用电极的交流电压的振幅的绝对值上设置差,可使可动镜108和驱动用电极204之间产生静电力F。另外,由于交流电流一直进行电荷的移动,可以防止电荷的蓄积和吸附而稳定地施加电压。此外,由于设置有使驱动用电极204和可动镜108成为基本相同电位的复位过程,可以可靠地使残存于驱动用电极204上的电荷释放,可以正确地控制光控制可动镜器件。
投影机100的照明光用光源部101,并不限定于使用LED,也可以使用半导体激光元件、电致发光(EL)元件等其他固体发光元件、以及固体发光元件以外的发光灯等等。另外,本发明的光控制器件的控制方法,是利用根据图像信号进行调制的电压来表示连续的变化量的模拟控制,但也可以将数字控制应用于本发明的控制方法。比如,也可以使施加于透明电极202上的电压只采取ON、OFF两个值,通过驱动子帧进行色调等级表现。此外,并不限定于将光控制器件应用于投影机100,比如,在光通信用光开关等之中使用光控制器件的场合也可以使用本发明的光控制器件。
图10示出本发明的实施方式5的投影机1100的概略结构。投影机1100具有多个设置作为固体发光元件的发光二极管元件(以下可称其为“LED”)的照明光用光源部1101。照明光用光源部1101具有提供作为第1色光的R光的R光用LED1102R,作为第2色光的B光的B光用LED1102B,作为第3色光的G光的G光用LED1102G。由照明光用光源部1101提供的照明光,透射场透镜1103之后,入射到空间光调制装置1120的调制部1104。场透镜1103,具有使调制部1104远心照明的功能,就是使照明光尽可能与主光线平行地入射到调制部1104的功能。投影机1100,使照明光用光源部1101的像在投影透镜1105的入射光瞳1107的位置成像。因此,调制部1104,借助由照明光用光源部1101提供的照明光进行科勒照明。空间光调制装置1120由调制部1104和控制光用光学系统1130组成。调制部1104,在投影透镜1105的一侧的表面上具有可根据图像信号移动的多个可动镜1108。多个可动镜1108,在调制部1104的平面上排列成为基本正交的栅格形状。调制部1104,根据图像信号使可动镜1108移动,将发自照明光用光源部1101的照明光反射到投影透镜1105的方向或投影透镜1105以外的方向。于是,调制部1104,通过对各个可动镜1108反射并入射到投影透镜1105的入射光瞳1107的光的光量按照图像信号进行变化来显示色调等级。这样,调制部1104,根据发自控制部1114的图像信号对发自照明光用光源部1101的照明光进行调制。控制部1114,根据图像信号对照明光用光源部1101和空间光调制装置1120进行控制。投影透镜1105,将经过调制部1104调制的光投影到屏幕1106。
控制光用光学系统1130,由电检镜1116和控制光用光源部1110组成。控制光用光学系统1130,相对调制部1104,设置在与投影透镜1105的相反侧。控制光用光源部1110由第1控制光用光源部1111和第2控制光用光源部1112组成。第1控制光用光源部1111和第2控制光用光源部1112分别提供第1控制光L1和第2控制光L2。第1控制光L1和第2控制光L2是束状光,比如,激光。第1控制光用光源部1111和第2控制光用光源部1112,比如,可以使用半导体激光元件及面发光激光元件。于是,通过在第1控制光用光源部1111中设置调制器,可以使第1控制光L1根据发自控制部1114的图像信号进行强度调制而提供。第1控制光L1和第2控制光L2由电检镜1116反射到调制部1104的方向,以预定的间隔入射到调制部1104上。电检镜1116,以基本正交的预定的两轴为中心转动,借此使第1控制光L1和第2控制光L2在两个方向上进行扫描。电检镜1116的转动,由控制部1114根据图像信号进行控制。这样,控制光用光学系统1130使第1控制光L1和第2控制光L2对调制部1104进行扫描。另外,并不限定于利用一个电检镜1116使第1控制光L1和第2控制光L2进行扫描的结构,也可以使用不同的电检镜分别使第1控制光L1和第2控制光L2进行扫描。不过,在使用不同的电检镜分别使第1控制光L1和第2控制光L2进行扫描时,必须使各个电检镜的驱动正确地同步。
下面利用图11、图12A~12C对光控制可动镜器件1200的结构予以说明。图11所示的光控制可动镜器件1200是用来驱动一个可动镜1108的结构。光控制可动镜器件1200,可由MEMS(微机电系统)技术制成。在作为光学透明的平行平板的玻璃基板1201之上形成导电率可变部1204。在玻璃基板1201和导电率可变部1204的接合面上设置光学透明的第1透明电极1202和第2透明电极1203。第1透明电极1202和第2透明电极1203,可由ITO膜构成。导电率可变部1204,根据透射第1透明电极1202的第1控制光L1的光量和透射第2透明电极1203的第2控制光L2的光量,使导电率变化。导电率可变部1204可以采用,比如,非晶态硅(以下称其为“α-Si”)或感光性有机膜等。比如,α-Si最好包含氢。另外,α-Si是利用气相生长法(CVD法)形成的。α-Si,在完全不受第1控制光L1及第2控制光L2照射的状态下,用作导电率基本为零(即电阻值为近似无限大)的绝缘性部件。与此相对,在使第1控制光L1、第2控制光L2照射α-Si时,根据其光量导电率增大(即电阻值变小)。在导电率可变部1204中导电率变化的区域,是使第1控制光L1照射的第1透明电极1202的区域和使第2控制光L2照射的第2透明电极1203的区域。
绝缘层1205利用溅射技术在导电率可变部1204和支持部1206之间形成。绝缘层1205可采用SiO2。支持部1206设置于绝缘层1205之上,以可移动方式支持可动镜1108。支持部1206是挠性部件或弹性部件(弹簧等)。在导电率可变部1204之上的与设置绝缘层1205的位置不同的位置上,形成驱动用电极1210。驱动用电极1210和可动镜1108互相对向设置。可动镜1108和驱动用电极1210都可以由导电性物质,比如,铝(Al)构成。电源1212,在第1透明电极1202和可动镜1108之间施加预定的电压。另外,也可以将支持部1206作成为具有导电性的挠性部件或具有导电性弹性部件,使电源1212连接在第1透明电极1202和支持部1206之间。通过将支持部1206作成为导电性部件可使支持部1206和可动镜1108成为同电位。所以,通过在支持部1206上施加预定的电压就可以在可动镜1108上施加预定的电压。第2透明电极1203与接地(以下称其为“GND”)电极1214电连接。通过使GND电极1214接地,使第2透明电极1203的基准电位近似为零。通过使第2透明电极1203的基准电位近似为零可使第2透明电极1203的基准电位成为与第1透明电极1202不同的基准电位。在玻璃基板1201的与电检镜1116对向设置的面上形成遮光部1220。遮光部1220,比如,可以在玻璃基板1201上实施金属蒸镀而形成膜状。另外,遮光部1220,也可以是将遮光部件与玻璃基板1201接合而形成。遮光部1220,在第1控制光L1通过的位置及第2控制光L2通过的位置形成开口部1222。另外,关于遮光部1220的开口部1222的位置的详细情况见后述。
下面对第1透明电极1202、第2透明电极1203和驱动用电极1210的位置关系予以说明。图12A示出从投影透镜1105(参照图10)一侧观察的光控制可动镜器件1200的结构。在从投影透镜1105一侧观察光控制可动镜器件1200时,只可确认可动镜1108。图12B示出从投影透镜1105一侧观察的从图12A所示的结构去掉可动镜1108的结构。图12C示出从控制光用光学系统1130(参照图10)一侧观察的光控制可动镜器件1200的结构。图12C所示的结构是从里侧观察的光控制可动镜器件1200的结构。如图12C所示,第1透明电极1202和第2透明电极1203配置成为各自占据将xy平面的玻璃基板1201的正方形形状以对角线进行一分为二的区域。另外,如图12B、12C所示,驱动用电极1210配置成为与第1透明电极1202和第2透明电极1203双方重合。
下面返回图11,对利用第1控制光L1和第2控制光L2的光控制可动镜器件1200的控制进行说明。第1控制光L1通过开口部1222只入射到第1透明电极1202。在使与图像信号相应的强度的第1控制光L1入射到第1透明电极1202时,在导电率可变部1204之中与第1透明电极1202接合的部分的电气导电率与第1控制光L1的光量相应地增大。由于导电率可变部1204的导电率增大,电源1212一方的电极经过第1透明电极1202和导电率可变部1204与驱动用电极1210电连接。导电率可变部1204的导电率,由于相应于透射第1透明电极1202的第1控制光L1的光量而变化,在驱动用电极1210上施加与第1控制光L1的光量相应的电压。因此,在驱动用电极1210上施加与图像信号相应的电压。另外,严格地讲,存在导电率可变部1204的导电率变化的区域,与光的强度及其照射时间成正比,以照射位置为中心向周围扩散的倾向。调制部1104,借助使第1控制光L1和第2控制光L2进行高速扫描,顺序地对邻接的可动镜1108进行控制。因此,可看作是只有第1控制光L1照射的区域的附近以及第2控制光L2照射的区域的附近的导电率改变。
电源1212的另一方的电极与可动镜1108电连接。借助使第1控制光L1入射到第1透明电极1202,在可动镜1108和驱动用电极1210之间产生与导电率可变部1204的导电率的变化量相应的电位差。由于在可动镜1108和驱动用电极1210之间产生电位差而产生与电位差相应的预定的力,比如,静电力(引力)F。静电力F,是在将可动镜1108拉向驱动用电极1210的方向的作用的引力。此处,由于支持部1206是挠性部件或弹性部件,支持部1206在对静电力F的反作用下为了取得没有任何外力作用的状态而产生一个力。此时,由于支持部1206,在可动镜1108上有与静电力F方向相反的力作用。可动镜1108,借助静电力F和支持部1206产生的作用力,移动到与图像信号相应的预定位置。这样,就可以对可动镜1108进行与图像信号相应的驱动。图11的可动镜1108示出的是未产生静电力F时的状态。在未产生静电力F时,可动镜1108,采取与玻璃基板1201基本平行的位置的状态。控制部1114(参照图10),借助使电检镜1116的驱动与第1控制光L1的调制同步,控制各个光控制可动镜器件1200。在图像的一帧中,通过分别对R光、G光和B光,使根据图像信号进行调制的第1控制光L1对各个光控制可动镜器件1200进行扫描而进行光寻址。
另外,在可动镜1108与驱动用电极1210接触时,在可动镜1108和驱动用电极1210之间通电或发生带电,会成为保持可动镜1108与驱动用电极1210顶接的状态原样而不能控制的状态。因此,支持部1206必须采用在静电力F变为最大时也不会使可动镜1108和驱动用电极1210相接触的挠性部件等。另外,也可将和可动镜1108基本相同电位的其它部件设置在由于静电力F在可动镜1108的倾斜最大时和可动镜1108可能顶接的位置。通过使可动镜1108和另一部件顶接,可以防止可动镜1108和驱动用电极1210接触。此外,在驱动用电极1210和可动镜1108电连接时,在驱动用电极1210和可动镜1108之间不产生电位差,不可能驱动可动镜1108。于是,设置绝缘层1205,以便可以可靠地防止驱动用电极1210和可动镜1108的电连接。
在第1控制光L1对第1透明电极1202的入射停止时,导电率可变部1204用作绝缘体。因此,使驱动用电极1210和可动镜1108之间产生静电力F的电荷残存于驱动用电极1210上。利用这一点,在借助第1控制光L1使可动镜1108移动之后一直到第1控制光L1再次对同一光控制可动镜器件1200的第1透明电极1202入射为止的期间,可以将可动镜1108保持于同一位置。因此,可以与图像信号正确对应地对可动镜1108进行控制。然而,由于重复上述动作在驱动用电极1210上有电荷残存和蓄积时,就很难在驱动用电极1210上施加与图像信号相应的电压。在不能在驱动用电极1210上施加与图像信号相应的电压时,就很难产生与图像信号相应的静电力F。在不能根据图像信号产生静电力F时,就成为不能正确对应图像信号而使图像的品质降低的原因。
第2透明电极1203的设置是为了使残存于驱动用电极1210上的电荷消去。第2控制光L2通过开口部1222只入射到第2透明电极1203。在第2控制光L2入射到第2透明电极1203时,在导电率可变部1204之中与第2透明电极1203接合的部分的电气导电率与第2控制光L2的光量相应地增大。由于导电率可变部1204的导电率增大,驱动用电极1210与连接到第2透明电极1203的GND电极1214电连接。在驱动用电极1210与GND电极1214电连接时,残存于驱动用电极1210上的电荷通过导电率可变部1204和第2透明电极1203向GND电极1214移动。这样一来,就可以使驱动用电极1210上的电荷释放。因此,可以使残存于驱动用电极1210上的电荷可靠地消去而可以在驱动用电极1210上正确地施加与图像信号相应的电压。
另外,第2透明电极1203也不限定于与GND电极1214电连接使基准电位基本为零的结构。比如,也可以通过使第2透明电极1203成为比第1透明电极1202为高的电位,使第2透明电极1203成为不同于第1透明电极1202的基准电位。无论第2透明电极1203的电位是比第1透明电极1202的电位高或低,只要使基准电位与第1透明电极1202的电位不同,就可以使残存于驱动用电极1210上的电荷消去。另外,为了使残存于驱动用电极1210上的电荷释放到GND电极1214,第2控制光L2的强度只要是能使第2透明电极1203和驱动用电极1210电连接就可以。因此,第2控制光L2,不需要根据图像信号进行强度调制。此外,遮光部1220的位置,只要是第1透明电极1202及第2透明电极1203和控制光用光学系统1130之间的位置,并不限定于玻璃基板1201的表面的位置。只要是可使第1控制光L1和第2控制光L2分别正确入射到第1透明电极1202和第2透明电极1203的位置,可以适当变更。
下面利用图13、图14对第1控制光L1及第2控制光L2与开口部1222的关系予以说明。图13示出用来使空间光调制装置1120的各个光控制可动镜器件1200的第1控制光L1和第2控制光L2入射的结构。其中,图示的是以在空间光调制装置1120之中在y方向上排列的5个光控制可动镜器件1200作为代表例进行说明。发自第1控制光用光源部1111的第1控制光L1,通过开口部1222,入射到各个光控制可动镜器件1200的第1透明电极1202。开口部1222设置于使电检镜1116反射的第1控制光L1可通过开口部1222只入射到第1透明电极1202的位置。换言之,在第1控制光L1的进行方向观察开口部1222时,只能确认第1透明电极1202。因此,在第1控制光L1在第1透明电极1202以外的方向上进行时,受到遮光部1220的遮挡。并且,第1控制光L1,比如,不会错误地入射到第2透明电极1203及与要驱动的可动镜1108不同的可动镜1108的透明电极等。发自第2控制光用光源部1112的第2控制光L2,通过开口部1222,入射到各个光控制可动镜器件1200的第2透明电极1203。开口部1222设置于使电检镜1116反射的第2控制光L2可通过开口部1222只入射到第2透明电极1203的位置。换言之,在第2控制光L2的进行方向观察开口部1222时,只能确认第2透明电极1203。因此,在第2控制光L2在第2透明电极1203以外的方向上进行时,受到遮光部1220的遮挡。并且,可以防止第2控制光L2,比如,错误地入射到第1透明电极1202。此外,由于可以在使第1控制光L1和第2控制光L2进行照射的原样情况下进行扫描,可以使光控制可动镜器件1200的控制变得容易。
图14示出从控制光用光学系统1130的方向观察的调制部1104的结构。其中,图示说明的是以栅格状在x方向上排列2个,在y方向上排列5个光控制可动镜器件1200进行说明的。开口部1222的设置与各个光控制可动镜器件1200相对应。因此,开口部1222与各个可动镜1108相对应地设置。如图14所示,xy平面的开口部1222的形状基本为圆形。因此,开口部1222设置于与第1透明电极1202和第2透明电极1203以基本相同的程度重合的位置。另外,如图14所示,在第1控制光L1,在相对z方向倾向负x方向、正y方向上通过开口部1222时,只可入射到第1透明电极1202。在第2控制光L2,在相对z方向倾向正x方向、负y方向上通过开口部1222时,只可入射到第2透明电极1203。另外,如上所述,开口部1222,必须设置于使第1控制光L1和第2控制光L2分别入射到第1透明电极1202和第2透明电极1203的位置。所以,优选的是根据第1控制光L1和第2控制光L2的进行方向适当变更开口部1222的位置。由此出发,开口部1222,不一定限定于与各个光控制可动镜器件1200的基本中心位置相对应的位置的场合。如图13所示,也可以将开口部1222设置于与光控制可动镜器件1200的基本中心位置不同的位置。这样,通过与各个可动镜1108相对应地设置开口部1222,可以使第1控制光L1和第2控制光L2正确地入射到各个可动镜1108。
为了利用现有的技术,使第1控制光L1和第2控制光L2分别入射到第1透明电极1202和第2透明电极1203,需要高精度的控制。根据本发明,控制光用光学系统1130,通过使第1控制光L1入射到开口部1222,可以使第1控制光L1正确地入射到第1透明电极1202。在第1控制光L1在与第1透明电极1202不同的位置进行时,依靠遮光部1220,可以防止第1控制光L1入射到第1透明电极1202以外的位置。对于第2控制光L2,也与第1控制光L1的场合一样,可以使其正确地入射到第2透明电极1203。控制光用光学系统1130,可以以能使第1控制光L1入射到开口部1222的精度使第1控制光L1根据图像信号进行扫描。另外,对于第2控制光L2,即使是不考虑点亮定时,也可以使其正确地入射到第2透明电极1203。控制光用光学系统1130,不需要使各个控制光L1、L2达到光控制可动镜器件1200的各个第1透明电极1202、1203的位置水平的高精度入射,只要以达到各个开口部1222的位置水平的精度使控制光L1、L2入射即可。这样,由于发自控制光用光学系统1130的各个控制光L1、L2的入射位置水平的级大,光控制器件1200的控制容易。并且,即使是各个光控制器件L1、L2的扫描速度慢时,也可以正确地进行光寻址。因此,即使是以为显示高品质的图像所必需的速度进行各个控制光L1、L2的扫描,也可以使第1控制光L1和第2控制光L2分别正确地入射到第1透明电极1202和第2透明电极1203。因此,可以获得不会降低图像品质并且很容易正确地进行控制的效果。
另外,各色光用LED点亮时间,由于与上述实施方式1一样,重复的说明则省略。
图15示出从控制光用光学系统的方向观察的实施方式6的投影机的调制部1704的结构。对于与上述实施方式5的投影机1100的同一部分赋予相同的符号,重复的说明则省略。本实施形态的投影机,遮光部1720的开口部1722为长方形状这一点与上述实施方式5的投影机1100不同。
图16示出从控制光用光学系统1130(参照图10)一侧观察的光控制可动镜器件1700的结构。与图12C所示的实施方式5的投影机1100的光控制可动镜器件1200相比较时,第1透明电极1702、第2透明电极1703的形状与第1透明电极1202、第2透明电极1203的形状不同。第1透明电极1702和第2透明电极1703并置配置成为占据将xy平面的玻璃基板1201的正方形形状以相对边的中心点的连接线一分为二的各自的区域。另外,驱动用电极1210配置成为与第1透明电极1702和第2透明电极1703双方重合。
下面返回图15,对光控制可动镜器件1700和开口部1722的位置关系进行说明。可动镜1108,在xy平面上的基本正交的两个方向上配置成为栅格状。开口部1722,为在与第1透明电极1702和第2透明电极1703并列的方向基本正交的方向上具有长边方向的长方形状。设置于图15所示的遮光部1720上的开口部1722,在与第1透明电极1702和第2透明电极1703并列的y方向基本正交的x方向上具有长边方向的长方形状。于是,开口部1722,与配置于该长方形状的长边方向的多个可动镜1108相对应设置。另外,与实施方式5的投影机1100的开口部1222一样,开口部1722设置于借助使第1控制光L1的通过可使第1控制光L1正确地入射到第1透明电极1702的位置。另外,开口部1722设置于借助使第2控制光L2的通过可使第2控制光L2正确地入射到第2透明电极1703的位置。如图15所示,使第1控制光L1,相对z轴从正y方向斜着通过开口部1722。因此,可以使第1控制光L1只通过第1透明电极1702入射。另外,使第2控制光L2,相对z轴从负y方向斜着通过开口部1722。因此,可以使第2控制光L2只通过第2透明电极1703入射。其中,开口部1722的位置,并不限定于对应的各个光控制可动镜器件1200的基本中心位置。所以,优选的是根据第1控制光L1和第2控制光L2的进行方向适当变更开口部1722的位置。比如,也可以将开口部1722设置于与对应的各个光控制可动镜器件1200的基本中心位置不同的位置(参照图13)。
由于开口部1722,在与第1透明电极1702和第2透明电极1703并列的方向基本正交的方向上具有长边方向的长方形状,即使是不在各个可动镜1108上设置开口部,也可以使第1控制光L1和第2控制光L2正确地入射到每个可动镜1108。因此,可以获得容易进行可动镜1108的正确控制的效果。另外,第1控制光L1和第2控制光L2的扫描方向,无论是相对开口部1722的长边方向基本平行的方向,还是基本正交的方向,都可以正确地控制可动镜1108。
图17示出实施方式7的投影机的光控制可动镜器件1900的概略结构。对于与上述实施方式5的投影机1100的同一部分赋予相同的符号,重复的说明则省略。本实施形态的投影机,可动镜1908可以向驱动用电极1910a的方向和驱动用电极1910b的方向的两侧移动这一点与上述实施方式5的投影机1100不同。控制光用光学系统1930由电检镜1116和控制光用光源部1950组成。控制光用光源部1950由第1控制光用光源部1951a、1951b和第2控制光用光源部1952组成。第1控制光用光源部1951a、1951b和第2控制光用光源部1952分别提供第1控制光L3和第1控制光L5、第2控制光L4。借助在第1控制光用光源部1951a、1951b中设置调制器,可根据发自控制部1114(参照图10)的图像信号对强度进行调制而提供第1控制光L3和第1控制光L5。第1控制光L3和第1控制光L5和第2控制光L4,利用电检镜1116扫描光控制可动镜器件1900。
在玻璃基板1201和导电率可变部1204接合面上,形成光学透明的第1透明电极1902a、1902b和第2透明电极1903。第1透明电极1902a、1902b和第2透明电极1903可由ITO膜构成。第1透明电极1902a和第1透明电极1902b电连接而形成同电位。绝缘层1905利用溅射技术在导电率可变部1204和支持部1906之间形成。绝缘层1905可采用SiO2。支持部1906设置于绝缘层1905之上,以可移动方式支持可动镜1908。在导电率可变部1204之上的在设置绝缘层1905的位置的两侧的位置,形成驱动用电极1910a、1910b。驱动用电极1910a设置于正方形形状的可动镜1908的一个角部的附近。驱动用电极1910b设置于与正方形形状的可动镜1908的一个角部对向的另一个角部附近。可动镜1908、驱动用电极1910a、1910b都可以由导电性物质,比如,铝(Al)构成。
电源1912,在第1透明电极1902a和可动镜1908之间施加预定的电压。其中,第1透明电极1902a和第1透明电极1902b电连接而形成同电位。因此,第1透明电极1902b和可动镜1908之间也施加预定的电压。第2透明电极1903与GND电极1214电连接。通过使GND电极1214接地,使第2透明电极1903的基准电位近似为零。通过使第2透明电极1903的基准电位近似为零可使第2透明电极1903的基准电位成为与第1透明电极1902a、1902b每一个都不同的基准电位。在玻璃基板1201的控制光用光学系统1930一侧,形成遮光部1920。遮光部1920,比如,可以在玻璃基板1201上实施遮光性材料,如金属蒸镀而形成膜状。另外,遮光部1920,也可以是将遮光部件与玻璃基板1201接合而形成。遮光部1920,在第1控制光L3、L5通过的位置及第2控制光L4通过的位置形成开口部1922。开口部1922,与实施方式5及实施方式6的开口部1222、1722一样,可以与可动镜1908对应设置。
下面对第1透明电极1902a、1902b、第2透明电极1903和驱动用电极1910a、1910b的位置关系予以说明。图18A示出从投影透镜1105(参照图10)一侧观察的光控制可动镜器件1900的结构。在从投影透镜1105一侧观察的光控制可动镜器件1900时,只可确认可动镜1908。可动镜1908,以正方形形状的对角线上的轴X为中心转动。图18B示出从投影透镜1105一侧观察的从图18A所示的结构去掉可动镜1908的结构。驱动用电极1910a、1910b设置于与可动镜1908的轴X相对应的玻璃基板1201的正方形形状的对角线相对为基本对称的两端的位置。借助图18A、18B所示的结构,可动镜1908,以轴X为中心,向驱动用电极1910a的方向和驱动用电极1910b的方向移动。图18C示出从投影透镜1105方向观察的从图18B的结构中再除去驱动用电极1910a、1910b时的结构。图18C的虚线部分示出设置驱动用电极1910a、1910b的位置。如图18C所示,第1透明电极1902a设置于与驱动用电极1910a相对应的位置。第1透明电极1902a的区域比驱动用电极1910a小,配置成为占据玻璃基板1201的正方形形状的角部的端部的区域。第1透明电极1902b设置于与驱动用电极1910b相对应的位置。第1透明电极1902b的区域比驱动用电极1910b小,配置成为占据玻璃基板1201的正方形形状的角部的端部的区域。第2透明电极1903设置于第1透明电极1902a和第1透明电极1902b之间的区域。如图18B、18C所示,驱动用电极1910a配置成为与第1透明电极1902a和第2透明电极1903双方重合。并且,驱动用电极1910b配置成为与第1透明电极1902b和第2透明电极1903双方重合。
下面返回图17,对利用第1控制光L3、L5和第2控制光L4的光控制可动镜器件1900的控制进行说明。第1控制光L3通过开口部1922入射到第1透明电极1902a。在使与图像信号相应的强度的第1控制光L3入射到第1透明电极1902a时,在导电率可变部1204之中与第1透明电极1902a接合的部分的电气导电率与第1控制光L3的光量相应地增大。由于导电率可变部1204的导电率增大,电源1912一方的电极经过第1透明电极1902a和导电率可变部1204与驱动用电极1910a电连接。导电率可变部1204的导电率,由于相应于透射第1透明电极1902a的第1控制光L3的光量而变化,在驱动用电极1910a上施加与第1控制光L3的光量相应的电压。因此,在驱动用电极1210上施加与图像信号相应的电压。电源1912的另一方的电极与可动镜1908电连接。借助使第1控制光L3入射到第1透明电极1902a,在可动镜1908和驱动用电极1910a之间产生与导电率可变部1204的导电率的变化量相应的电位差。由于在可动镜1908和驱动用电极1910a之间产生电位差而产生与电位差相应的预定的力,比如,静电力(引力)F。由于产生静电力F,可动镜1908,在可动镜1908和驱动用电极1910a对置侧,向着拉向驱动用电极1910a的方向移动。对于第1控制光L5,也与第1控制光L3一样,在可动镜1908和驱动用电极1910b之间产生静电力F。由于产生静电力F,可动镜1908,在可动镜1908和驱动用电极1910b对置侧,向着拉向驱动用电极1910b的方向移动。这样,可动镜1908相应于图像信号向驱动用电极1910a和1910b方向移动。
第2透明电极1903,是为了消去残存于驱动用电极1910a、1910b上的电荷而设置的。第2控制光L4,通过开口部1922,入射到第2透明电极1903。在使第2控制光L4入射到第2透明电极1903时,在导电率可变部1204之中与第2透明电极1903接合的部分的电气导电率与第2控制光L4的光量相应地增大。由于导电率可变部1204的导电率增大,驱动用电极1910a、1910b和与第2透明电极1903相连接的GND电极1214电连接。这样,残存于驱动用电极1910a、1910b上的电荷,通过导电率可变部1204和第2透明电极1903向GND电极1214移动。这样一来,驱动用电极1910a、1910b的电荷就可以释放。因此,残存于驱动用电极1910a、1910b的电荷可以可靠地消去,可以在驱动用电极1910a、1910b上正确地施加与图像信号相应的电压。
当在一个光控制可动镜器件1900中设置第1透明电极1902a、1902b、第2透明电极1903时,为了使各个控制光L3、L5、L4分别入射到其上,需要高精度的控制。根据本发明,控制光用光学系统1930,通过使第1控制光L3入射到开口部1922,可以使第1控制光L3正确地入射到第1透明电极1902a。在第1控制光L3正确地入射到与第1透明电极1902a不同的位置时,依靠遮光部,可以防止第1控制光L3入射到第1透明电极1902a以外的位置。与此相同,可以使第1控制光L5和第2控制光L4分别正确地入射到第1透明电极1902b和第2透明电极1903。控制光用光学系统1930,只要能够以使第1控制光L3、L5入射到开口部1922的精度对图像信号进行调制的第1控制光L3、L5进行扫描即可。另外,由于可以在使第1控制光L3、L5和第2控制光L4进行照射的原样的情况下进行扫描,可以使光控制可动镜器件1900的控制变得容易。控制光用光学系统1930,不需要使各个控制光L3、L5达到光控制可动镜器件1900的各个第1透明电极1902a、1902b、1903的位置水平的高精度入射,只要以达到各个开口部1922的位置水平的精度使控制光L3、L5、L4入射即可。这样,由于发自控制光用光学系统1930的各个控制光L3、L5、L4的入射位置水平的级大,光控制器件1900的控制容易。这样,根据本发明,即使是在光控制可动镜器件1900中设置大于等于3个透明电极,也与实施方式5一样,可以使与各个透明电极相对应的控制光入射。因此,与实施方式5一样,可以获得不会降低图像品质并且很容易正确地进行控制的效果。
另外,上述各实施方式的开口部1222、1722、1922的形状,只要能使控制光正确地入射到透明电极即可,并不限定于圆形和长方形状,可以适当变更。投影机的照明光用光源部1101,并不限定于使用LED,也可以使用半导体激光元件、电致发光(EL)元件等其他固体发光元件、以及固体发光元件以外的发光灯等等。另外,本发明的光控制器件,是利用根据图像信号进行调制的电压来表示连续的变化量的模拟控制,但也可以进行数字控制。比如,也可以使施加于透明电极上的电压只采取ON、OFF两个值,通过驱动子帧进行色调等级表现。此外,并不限定于将光控制器件应用于投影机的场合,比如,在光通信用光开关等之中使用光控制器件的场合也可以使用本发明。本发明的应用,在使控制光正确地入射到以非常小的间隔排列的光控制器件的场合特别有用。
图19示出本发明的实施方式8的投影机2100的概略结构。投影机2100具有多个设置作为固体发光元件的发光二极管元件(以下可称其为“LED”)的照明光用光源部2101。照明光用光源部2101具有提供作为第1色光的R光的R光用LED2102R,作为第2色光的B光的B光用LED2102B,作为第3色光的G光的G光用LED2102G。由照明光用光源部2101提供的照明光,透射场透镜2103之后,入射到空间光调制装置2120的调制部2104。场透镜2103,具有使调制部2104远心照明的功能,就是使照明光尽可能与主光线平行地入射到调制部2104的功能。投影机2100,使照明光用光源部2101的像在投影透镜2105的入射光瞳2107的位置成像。因此,调制部2104,借助由照明光用光源部2101提供的照明光进行科勒照明。
空间光调制装置2120由调制部2104和控制光用光学系统2130组成。调制部2104,在投影透镜2105的一侧的表面上具有可根据图像信号移动的多个可动镜2108。多个可动镜2108,在调制部2104的平面上排列成为基本正交的栅格形状。调制部2104,根据图像信号使可动镜2108移动,将发自照明光用光源部2101的照明光反射到投影透镜2105的方向或投影透镜2105以外的方向。于是,调制部2104,通过对各个可动镜2108反射并入射到投影透镜2105的入射光瞳2107的光的光量按照图像信号进行变化来显示色调等级。这样,调制部2104,根据发自控制部2112的图像信号对发自照明光用光源部2101的照明光进行调制。控制部2112,根据图像信号对照明光用光源部2101和空间光调制装置2120进行控制。投影透镜2105,将经过调制部2104调制的光投影到屏幕2106。
控制光用光学系统2130,由电检镜2116和控制光用光源部2110组成。控制光用光学系统2130,相对调制部2104,设置在与投影透镜2105的相反侧。控制光用光源部2110提供束状光,比如,作为激光的控制光L。控制光用光源部2110,比如,可以使用半导体激光元件及面发光激光元件。于是,通过在控制光用光源部2110中设置调制器,可以使控制光L根据发自控制部2112的图像信号进行控制光L的强度调制。控制光L由电检镜2116反射到调制部2104的方向,入射到调制部2104上。电检镜2116,以基本正交的预定的两轴为中心转动,借此使控制光L在两个方向上进行扫描。电检镜2116的转动,由控制部2112根据图像信号进行控制。这样,控制光用光学系统2130使控制光L对调制部2104进行扫描。
下面利用图20对光控制可动镜器件2200的结构予以说明。
光控制可动镜器件2200是用来驱动一个可动镜2108的结构。光控制可动镜器件2200,可由MEMS(微机电系统)技术制成。在作为光学透明的平行平板的玻璃基板2201之上形成光学透明的透明电极2202。透明电极2202可由ITO膜构成。在透明电极2202上形成导电率可变部2203。导电率可变部2203,根据透射透明电极2202的控制光L,使导电率变化。
导电率可变部2203可以采用,比如,非晶态硅(以下称其为“α-Si”)或感光性有机膜等。比如,α-Si最好包含氢。另外,α-Si可以是利用气相生长法(CVD法)形成的,比如,10μm的厚度的膜。α-Si,在完全不受控制光L照射的状态下,导电率成为最小,电阻值最大。在电阻值最大时,导电率可变部2203具有与绝缘性部件基本相同的功能。与此相对,在使控制光L照射α-Si时,根据其光量导电率增大(即电阻值变小)。在导电率可变部2203中导电率变化的区域,是使控制光L照射的透明电极2202的区域。比如,采用在与玻璃基板2201平行的平面内具有25μm见方的正方形的形状,厚度为10μm的α-Si作为导电率可变部2203。在此场合,在控制光L完全不入射时的α-Si的电阻值大约为100MΩ。另外,在控制光L入射时的α-Si的电阻值大约为0.01MΩ。所以,可使此α-Si的电阻值在大约0.01MΩ至100MΩ之间变化。
绝缘层2204,利用溅射技术在导电率可变部2203上的除基本中央区域以外的位置上形成。绝缘层2204,比如,可采用SiO2。在绝缘层2204之上设置电极2205。另外,驱动用电极2210直接设置在导电率可变部2203之上。电极2205和和驱动用电极2210都可以由导电性物质,比如,铝(Al)构成。在从可动镜2108侧观察电极2205和驱动用电极2210时,电极2205,如图22所示,配置成为包围驱动用电极2210的周围。绝缘层2204也与电极2205一样,配置成为包围驱动用电极2210的周围。
电源2209,使一方的电极与透明电极2202连接,而使另一方的电极与电极2205连接。因此,电源2209,在透明电极2202和电极2205之间施加预定的电压。在电极2205上,形成可动镜2108和以可移动方式支持可动镜2108的支持部2206。可动镜2108可以由导电性物质,比如,铝(Al)构成。支持部2206是具有导电性的挠性部件或具有导电性的弹性部件(金属弹簧等)。由于支持部2206具有导电性,所以经过支持部2206可动镜2108和电极2205为相同电位。
在驱动用电极2210和电极2205之间设置电阻部2220。作为电阻部2220,一部或全部可以采用,比如,由钛酸钡系陶瓷或SiO2、ZnO等高电阻材料构成的部件。电阻部2220的电阻值,可采取导电率可变部2203的最小电阻值和最大电阻值之间的任何值。设置电阻部2220的位置,如图22所示,在驱动用电极2210的正方形形状的一边和电极2205之间的位置。电阻部2220,设置成为使驱动用电极2210和电极2205相接合。如上所述,电极2205,经支持部2206与可动镜2108同电位。由此,驱动用电极2210和可动镜2108经电阻部2220电连接。另外,绝缘层2204和电阻部2220中任何一个都可以由SiO2构成。在绝缘层2204和电阻部2220中任何一个都由SiO2构成时,绝缘层2204和电阻部2220可一体形成,可以减少部件的数目。
设置电阻部2220的位置,只要是可以使驱动用电极2210和电极2205接合的位置,并不限定于驱动用电极2210的正方形形状的一边和电极2205之间的位置。比如,如图23、图24所示,电阻部2420,也可以配置成为与驱动用电极2210的正方形形状的四边相接合。此时光控制可动镜器件2400的驱动用电极2210和可动镜2108可经电阻部2420进行电连接。这样,电阻部2220,通过适当改变设置电阻部2220的位置、大小,可以调整驱动用电极2210及电极2205和电阻部2220接触的面积。因此,优选的是根据电阻部2220的材料适当改变设置电阻部2220的位置、大小。通过适当设置电阻部2220的位置、大小和选择电阻部2220的材料,可以使电阻部2220具有所希望的值。
返回到图20,电源2209,在透明电极2202和可动镜2108之间施加预定的电压。由此,光控制可动镜器件2200的结构,与将驱动用电极2210和可动镜2108进行电连接的电路等效。在光控制可动镜器件2200的等效电路中,导电率可变部2203,如图21所示,与电容器C1和可变电阻R1并联的电路置换。另外,电阻部2220,与电容器C2和电阻R2并联的电路置换。所以,图20所示的光控制可动镜器件2200的结构与图21所示的电阻分压电路等价。
下面利用图20、图21对利用控制光L的光控制可动镜器件2200的控制予以说明。可动镜2108,由与驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差相应的预定的力,比如,静电力(引力)F,驱动。如上所述,电阻部2220,设置于驱动用电极2210和可动镜2108之间。所以,静电力F,是由于在电阻部2220上施加电压而产生。于是,通过使施加在电阻部2220上的电压改变,使静电力F的强度变化。通过使施加在电阻部2220上的电压改变,可以控制可动镜2108的位置。
从图21所示的电阻分压电路可知,来自电源2209的电压,分压成为施加于电阻部2220上的电压和施加于导电率可变部2203上的电压。因此,通过使导电率可变部2203的电阻值改变可以使施加于电阻部2220上的电压改变。首先,对不使发自控制光用光学系统2130的控制光L入射透明电极2202的场合进行说明。在控制光L不入射透明电极2202时,导电率可变部2203的电阻值最大。在导电率可变部2203是最大电阻值时,施加于导电率可变部2203的电压为最大值。与此相对,借助分压,施加于电阻部2220上的电压变为最小。如上所述,支持部2206是具有导电性的挠性部件或具有导电性的弹性部件。在支持部2206一直达到挠曲程度也不产生静电力F时,或完全不产生静电力F时,可动镜2108,如图20所示,采取与玻璃基板2201基本平行的状态。
其次,对使根据图像信号对强度进行调制的控制光光L入射到透明电极2202的场合进行说明。在控制光L入射透明电极2202时,对于导电率可变部2203中与透明电极2202接合的部分,根据控制光L的光量电阻值减小。严格地讲,存在导电率可变部2203的电阻值变化的区域,与光的强度及其照射时间成正比,以照射位置为中心向周围扩散的倾向。调制部2104,借助使控制光L进行高速扫描,顺序地对邻接的可动镜2108进行控制。因此,可看作是只有控制光L照射的区域的附近的电阻值改变。
在导电率可变部2203的电阻值减小时,施加于导电率可变部2203上的电压也减小。在施加于导电率可变部2203上的电压变小时,由于分压的平衡变化,施加于电阻部2220上的电压变大。此处,导电率可变部2203的电阻值,由于是根据透射透明电极2202的控制光L的光量而变化,在电阻部2220上也施加与控制光L的光量相应的电压。由于控制光L的光量是根据图像信号而变化,所以在电阻部2220上施加与图像信号相应的电压。
在施加于电阻部2220上的电压为可产生使支持部2206挠曲的大小的静电力F时,可动镜2108,借助支持部2206的挠曲,向驱动用电极2210的方向移动。于是,可动镜2108,可以采取与静电力F的大小相应的位置状态。如上所述,静电力F的大小,与施加于电阻部2220上的电压的大小相对应地变化。施加于电阻部2220上的电压,借助控制光L,可相应于图像信号而变化。因此,通过使根据图像信号对光量进行调制的控制光L入射到透明电极2202,可动镜2108,可根据图像信号而使位置状态改变。另外,控制部2112,借助使电检镜2116的驱动与控制光L的调制同步,控制各个光控制可动镜器件2200。在图像的一帧中,可通过对各个R光、G光和B光,使根据图像信号调制的控制光L扫描光控制可动镜器件2200,进行光寻址。
另外,在可动镜2108与驱动用电极2210接触时,在可动镜2108和驱动用电极2210之间通电或发生带电,会成为保持可动镜2108与驱动用电极2210顶接的状态原样而不能控制的状态。因此,支持部2206必须采用在静电力F变为最大时也不会使可动镜2108和驱动用电极2210相接触的挠性部件等。另外,由于静电力F的作用使得在可动镜2108的倾斜最大时可动镜2108和电极2205也可能顶接。由于可动镜2108和电极2205互相电位相同,即使顶接,也不会发生通电及带电。因此,通过使可动镜2108和电极2205顶接,除了可以防止可动镜2108和驱动用电极2210接触之外,可以回避成为不能控制可动镜2108的状态。
另外,在驱动用电极2210和可动镜2108经电阻部2220在导电地点以外的地点进行电连接时,在驱动用电极2210和可动镜2108之间不能正确地产生与图像信号相应的电位差。在驱动用电极2210和可动镜2108之间不产生与图像信号相应的电位差时,有时很难正确控制可动镜2108。于是,设置绝缘层2204以便可靠地防止驱动用电极2210和可动镜2108经过电阻部2220以外的电连接。
下面,作为和本发明的对比,对不设置电阻部2220的光控制可动镜器件的结构予以说明。图31示出不设置电阻部2220的光控制可动镜器件2900的结构。在图31中示出的光控制可动镜器件2900,对于与图20的光控制可动镜器件2200的同一部分赋予相同的符号。另外,对于光控制可动镜器件2900和光控制可动镜器件2200的重复部分的说明则省略。通过在驱动用电极2210和可动镜2108之间不设置电阻部2220和设置绝缘层2204,驱动用电极2210和可动镜2108电绝缘。
图32示出光控制可动镜器件2900的电连接的等效电路图。在电路中,导电率可变部2203由电容器C5和可变电阻R5并联的电路置换。另外,在驱动用电极2210和可动镜2108之间,如上所述,是电绝缘。此时,可以看作是在驱动用电极2210和可动镜2108之间是由电阻值基本为无限大的电阻相连接的。因此,在驱动用电极2210和可动镜2108之间,置换为电容器C6和电阻值为基本为无限大的电阻R6并联的电路。因此,图31所示的光控制可动镜器件2900的结构与图32所示的电阻分压电路等效。
此处,设在控制光L照射透明电极2202时的导电率可变部2203的电阻值为0.01MΩ,在控制光L不照射透明电极2202时的导电率可变部2203的电阻值为100MΩ。如上所述,在驱动用电极2210和可动镜2108之间的电阻的电阻值基本为无限大。此处,为说明起见,设驱动用电极2210和可动镜2108之间的电阻的电阻值为100GΩ。
来自电源2209的电压,分压为施加于导电率可变部2203上的电压和施加于驱动用电极2210和可动镜2108之间的电压。在控制光L入射到透明电极2202上时,导电率可变部2203的电阻值为0.01MΩ。与此相对,在驱动用电极2210和可动镜2108之间的电阻值为100GΩ。比如,从电源2209施加于透明电极2202和可动镜2108之间的电压为100V。此时来自电源2209的电压按照导电率可变部2203的电阻值和驱动用电极2210和可动镜2108之间的电阻值之比进行分压。在驱动用电极2210和可动镜2108之间施加的电压可由下式计算出:
      100GΩ/(100GΩ+0.01MΩ)×100V≈99.99999V
所以,通过控制光L的入射,在驱动用电极2210和可动镜2108之间产生约99.99999V的电位差。
另外,在透明电极2202上没有控制光L入射时,导电率可变部2203的电阻值为100MΩ。在从电源2209施加到透明电极2202和可动镜2108之间的电压为100V时,在驱动用电极2210和可动镜2108之间施加的电压,与控制光L入射到透明电极2202时一样计算。
      100GΩ/(100GΩ+100MΩ)×100V≈99.9V
所以,在无控制光L入射时,在驱动用电极2210和可动镜2108之间产生约99.9V的电位差。
从上述可知,根据使控制光L入射时和不使控制光L入射时,只在驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差约为99.9V~99.99999V之间变化。此时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量可由以下的计算式算出:
      99.99999V-99.9V=0.09999V在来自电源2209的施加电压为100V时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量约为0.1V。此时,使只相当于电源2209产生的施加电压的0.1%成为驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量变为可能。光控制可动镜器件2900,通过对驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差产生的静电力F进行控制来驱动可动镜2108。在驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量仅有0.1V时,在控制光L的光量最大时产生的静电力F也很微小。在产生的静电力F微小时,有时不能驱动可动镜2108。
另外,在驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的可变范围仅为0.1V时,只要使些微光量的控制光L入射就可以使驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差在可变范围内产生很大的变化。此时,在只要使控制光L的光量有些微变化就可以使驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差在可变范围内产生很大的变化时,要通过对控制光L的光量进行控制来使可动镜2108移动到所要求的位置是困难的。比如,考虑使可动镜2108移动到与玻璃基板2201基本平行的状态和最接近驱动用电极2210的状态的基本中间的位置的场合。在只使些微光量的控制光L入射使可动镜2108成为最接近驱动用电极2210的状态时,使可动镜2108移动到基本中间的位置是困难的。如上所述,有时图31所示的光控制可动镜器件2900,很难根据图像信号对可动镜2108进行正确的控制。
图31所示的光控制可动镜器件2900,是对驱动用电极2210和可动镜2108之间进行电绝缘的结构。与此相对,如图20所示,本实施方式的光控制可动镜器件2200,在驱动用电极2210和可动镜2108之间设置预定的电阻值的电阻部2220。所谓施加于电阻部2220的电压,是施加于驱动用电极2210和可动镜2108之间的电压。于是,电阻部2220的电阻值RC是导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD之间的任何值。由此,以下的式(3)、(4)、(5)成立:
  RL≤RC≤RD            (3)
  RL∶RC=m∶1(其中0<m≤1)    (4)
  RC∶RD=n∶1(其中0<n≤1)    (5)另外,导电率可变部2203变成最小电阻值RL是在入射到透明电极2202的控制光L的光量为最大时。另外,导电率可变部2203变成最大电阻值RD是在没有控制光L入射到透明电极2202时。
此处是将来自电源2209的电压按照导电率可变部2203的电阻值和电阻部2220的电阻值RC之比进行分压。因此,在电阻部2220的电阻值RC是作为导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD之间的比率的中心值时,可以使在驱动用电极2210和可动镜2108之间施加的电压的变化量最大。此处,说电阻部2220的电阻值RC是作为导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD之间的比率的中心值指的是最小电阻值RL和电阻值RC的比与电阻值RC和最大电阻值RD的比相等。在电阻部2220的电阻值RC是作为导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD之间的比率的中心值时,将m=n=k(其中0<k≤1)代入到式(4)和(5)时,以下的式(6)、(7)成立:
  RL∶RC=k∶1    (6)
  RC∶RD=k∶1    (7)
从式(6)和式(7)可以导出式(2):
  RC=(RL×RD)1/2      (2)
下面对在电阻部2220的电阻值RC满足式(2)时,在驱动用电极2210和可动镜2108之间施加的电压的变化量予以说明。此处假设导电率可变部2203的最小电阻值RL为0.01MΩ,导电率可变部2203的最大电阻值RD为100MΩ进行以下的说明。在将RL=0.01MΩ、RD=100MΩ代入到式(2)时,算出RC=1MΩ。比如,假设由电源2209对透明电极2202和可动镜2108之间施加的电压为100V。如上所述,来自电源2209的电压按照导电率可变部2203的电阻值和电阻部2220的电阻值RC的比进行分压。因此,通过使控制光入射到透明电极2202,在导电率可变部2203的电阻值为最小值RL=0.01MΩ时,施加于电阻部2220的电压可由以下的计算式算出:
RC/(RC+RL)×100V=1MΩ/(1MΩ+100MΩ)×100V≈99.01V
另外,通过不使控制光L入射于透明电极2202,导电率可变部2203的电阻值RD=100MΩ时,施加在电阻部2220的电压用使控制光L入射透明电极2202时同样算式算出:
RC/(RC+RD)×100V=1MΩ/(1MΩ+100MΩ)×100V≈0.99V
驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量可由以下的计算式算出:
    99.01V-0.99V=98.02V
所以,在电阻值RC=1MΩ时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量约为98.02V。
在由式(2)确定电阻部2220的电阻值RC时,当电源2209产生的施加电压为100V时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量约为98.02V。所以,通过利用根据式(2)确定电阻值RC的电阻部2220,可以使驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量与电源2209产生的施加电压的大约98%相当。另外,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量,通过利用式(2)确定的电阻部2220的电阻值RC为最大。随着电阻部2220的电阻值RC与满足式(2)的电阻值RC的偏离,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量也减小。
下面对电阻部2220的电阻值RC满足式(3)时驱动用电极2210和可动镜2108之间施加的电压的变化量予以说明。
RL≤RC≤RD       (3)
首先,在式(3)中,在电阻部2220的电阻值RC最小时,以下的式(8)成立:
RC=RL           (8)
此时,因为RL∶RC=1∶1,在式(4)中m=1。
下面也对在导电率可变部2203的最小电阻值RL为0.01MΩ,导电率可变部2203的最大电阻值RD为100MΩ时在驱动用电极2210和可动镜2108之间施加的电压的变化量予以说明。因为导电率可变部2203的最小电阻值RL为0.01MΩ,由式(8)可得RC=RL=0.01MΩ。比如,利用电源2209,使透明电极2202和可动镜2108之间施加的电压为100V。来自电源2209的电压按照导电率可变部2203的电阻值和电阻部2220的电阻值之比分压。因此,通过使控制光L入射到透明电极2202,在导电率可变部2203的电阻值为RL=0.01MΩ时,施加于电阻部2220的电压可由以下的计算式算出:
RC/(RC+RL)×100V=0.01MΩ/(0.01MΩ+0.01MΩ)×100V=50V
另外,通过不使控制光L入射到透明电极2202,在导电率可变部2203的电阻值为RD=100MΩ时,施加于电阻部2220的电压可利用与控制光L入射到透明电极2202时一样的计算式算出:
RC/(RC+RD)×100V=0.01MΩ/(0.01MΩ+100MΩ)×100V≈0.01V
驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量可由以下的计算式算出:
       50V-0.01V=49.99V
所以,在电阻值RC=0.01MΩ时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量大约为49.99V。
其次,在式(1)中,在电阻部2220的电阻值RC最大时,以下的式(9)成立:
RC=RD             (9)
此时,因为RC∶RD=1∶1,在式(5)中n=1。于是,因为导电率可变部2203的最大电阻值RD为100MΩ,由式(9)可得RC=RD=100MΩ。利用电源2209,使透明电极2202和可动镜2108之间施加的电压为100V。在通过使控制光L入射到透明电极2202,在导电率可变部2203的电阻值为RL=0.01MΩ时,施加于电阻部2220的电压可由以下的计算式算出:
RC/(RC+RL)×100V=100MΩ/(100MΩ+0.01MΩ)×100V≈99.99V
另外,通过不使控制光L入射到透明电极2202,在导电率可变部2203的电阻值为RD=100MΩ时,施加于电阻部2220的电压可利用与控制光L入射到透明电极2202时一样的计算式算出:
RC/(RC+RD)×100V=100MΩ/(100MΩ+100MΩ)×100V=50V
驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量可由以下的计算式算出:
  99.99V-50V=49.99V
所以,在电阻值RC=100MΩ时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量大约为49.99V。
在由式(3)确定电阻部2220的电阻值RC时,当电源2209产生的施加电压为100V时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量约为49.99V。所以,通过利用根据式(3)确定电阻值RC的电阻部2220,可以使驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量与电源2209产生的施加电压的大约50%相当。
下面对电阻部2220的电阻值RC满足式(1)时驱动用电极2210和可动镜2108之间施加的电压的变化量予以说明。
4RL≤RC≤RD/4        (1)
首先,在式(1)中,在电阻部2220的电阻值RC最小时,以下的式(10)成立:
RC=4RL             (10)
此时,因为RL∶RC=1∶4,在式(4)中m=1/4。
下面也对在导电率可变部2203的最小电阻值RL为0.01MΩ,导电率可变部2203的最大电阻值RD为100MΩ时在驱动用电极2210和可动镜2108之间施加的电压的变化量予以说明。由式(10)可得RC=4RL=0.04MΩ。比如,利用电源2209,使透明电极2202和可动镜2108之间施加的电压为100V。来自电源2209的电压按照导电率可变部2203的电阻值和电阻部2220的电阻值之比分压。因此,通过使控制光L入射到透明电极2202,在导电率可变部2203的电阻值为RL=0.01MΩ时,施加于电阻部2220的电压可由以下的计算式算出:
RC/(RC+RL)×100V=0.04MΩ/(0.04MΩ+0.01MΩ)×100V=80V
另外,通过不使控制光L入射到透明电极2202,在导电率可变部2203的电阻值为RD=100MΩ时,施加于电阻部2220的电压可利用与控制光L入射到透明电极2202时一样的计算式算出:
RC/(RC+RD)×100V=0.04MΩ/(0.04MΩ+100MΩ)×100V≈0.04V
驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量可由以下的计算式算出:
80V-0.04V=79.96V
所以,在电阻值RC=0.04MΩ时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量大约为79.96V。
其次,在式(1)中,在电阻部2220的电阻值RC最大时,以下的式(11)成立:
RC=RD/4           (11)
此时,因为RC∶RD=1∶4,在上述的式(5)中n=1/4。由式(11)可得RC=RD/4=25MΩ。利用电源2209,使透明电极2202和可动镜2108之间施加的电压为100V。在通过使控制光L入射到透明电极2202,在导电率可变部2203的电阻值为RL=0.01MΩ时,施加于电阻部2220的电压可由以下的计算式算出:
RC/(RC+RL)×100V=25MΩ/(25MΩ+0.01MΩ)×100V≈99.96V
另外,通过不使控制光L入射到透明电极2202,在导电率可变部2203的电阻值为RD=100MΩ时,施加于电阻部2220的电压可利用与控制光L入射到透明电极2202时一样的计算式算出:
RC/(RC+RD)×100V=25MΩ/(25MΩ+100MΩ)×100V=20V
驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量可由以下的计算式算出:
        99.96V-20V=79.96V
所以,在电阻值RC=25MΩ时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量大约为79.96V。
在由式(1)确定电阻部2220的电阻值RC时,当电源2209产生的施加电压为100V时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量约为80V。所以,通过利用根据式(1)确定电阻值RC的电阻部2220,可以使驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量与电源2209产生的施加电压的大约80%相当。
本实施例的光控制可动镜器件2200,在驱动用电极2210和可动镜2108之间设置电阻部2220。在驱动用电极2210和可动镜2108之间设置电阻部2220时,在驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差根据施加到电阻部2220上的电压而改变。于是,电阻部2220的电阻值RC采取导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD之间的预定值。在使电阻部2220的电阻值RC成为导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD之间的值时,可以使驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差与导电率可变部2203的电阻值RC的变化相对应地在宽广的范围内变化。通过利用根据式(3)确定电阻值RC的电阻部2220,可以使驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量与电源2209产生的施加电压的大约50%相当。
RL≤RC≤RD          (3)
更优选的是可以通过利用根据式(1)确定电阻值RC的电阻部2220,可以使驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量与电源2209产生的施加电压的大约80%相当。
4RL≤RC≤RD/4       (1)
更优选的是可以通过利用根据式(2)确定电阻值RC的电阻部2220,可以使驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量与电源2209产生的施加电压的大约98%相当。
RC=(RL×RD)1/2     (2)
在驱动用电极2210和可动镜2108之间施加的电压的可变范围很大时,在驱动用电极2210和可动镜2108之间产生的静电力F的大小的可变范围也变大。于是,在可以使静电力F变大时,可以很容易驱动可动镜2108。在相对控制光L的光量的变化静电力F的可变范围变大时,很容易使可动镜2108移动到所要求的位置。因此,也可以以比不设置电阻部2220的场合更低的精度对控制光L的光量进行控制。由于也可以以更低的精度对控制光L的光量进行控制,可以使对光控制可动镜器件2200的控制容易进行。
此外,静电力F的可变范围变大时,可以根据控制光L的光量的连续变化对可动镜2108的位置进行正确的控制。因此,可以根据输入信号正确地控制可动镜2108的驱动而得到可以获得高品质的投影像的效果。特别是,光控制可动镜器件2200,由于可以移动到与图像信号相应的预定的位置,可以与模拟信号相对应地表示为连续的变化量。因此,在利用光控制可动镜器件2200时,可以很容易地得到与模拟信号正确对应的高品质的投影像。另外,由于与不设置电阻部2220的场合相比较,也可以以低精度进行控制光L的光量控制,可以使控制光用光源部2110的功率控制器成为低廉的装置。因此,可以使投影机2100变得低廉。
下面对导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD的差予以说明。比如,在最小电阻值RL为1MΩ、最大电阻值RD为10MΩ时,考虑最小电阻值RL和最大电阻值RD具有1位差的值的场合。与前述的说明一样,可以算出在根据式(3)确定电阻部2220的电阻值RC时的驱动用电极2210和可动镜2108之间施加电压的可变范围。
RL≤RC≤RD             (3)
此时,算出驱动用电极2210和可动镜2108之间施加电压的可变范围为约40.9%。上述的说明是导电率可变部2203的最小电阻值RL为0.01MΩ、最大电阻值RD为100MΩ,最小电阻值RL和最大电阻值RD之差为4位时的示例。此时,如上所述,驱动用电极2210和可动镜2108之间施加电压的可变范围相当于约50%。所以,即使是满足式(3)的场合,在使导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD的差小达1位程度时,驱动用电极2210和可动镜2108之间施加电压的可变范围变窄。
此外,在使导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD的差很小时,导电率可变部2203的电阻值的可变范围变小。在导电率可变部2203的电阻值的可变范围变小时,驱动用电极2210和可动镜2108之间的电位差的变化量也变小。因此,在导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD的差变小时,有时难于根据图像信号正确地对可动镜2108进行控制。所以,导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD需要是必须具有大于等于预定值的差的值。
下面假设导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD的差为2位,比如,最小电阻值RL为1MΩ,最大电阻值RD为100MΩ。在算出根据式(3)确定电阻部2220的电阻值RC时的驱动用电极2210和可动镜2108之间的施加电压的可变范围时,相当于约49%。所以,优选的是导电率可变部2203的最小电阻值RL和最大电阻值RD具有至少大于等于2位的差的值。因此,可以确保驱动用电极2210和可动镜2108之间的电压的可变范围很大而可以对可动镜2108的驱动进行正确的控制。
另外,由于各色光用LED的点亮时间和定时与上述实施方式1相同,重复的说明省略。
图25示出本发明的实施例2的光控制可动镜器件2600的概略结构。光控制可动镜器件2600,可应用于上述实施例1的投影机2100。对于与上述实施方式1的投影机2100的光控制可动镜器件2200同一部分赋予相同的符号,重复的说明则省略。本实施方式的光控制可动镜器件2600,在可动镜2608可以向驱动用电极2610a的方向和驱动用电极2610b的方向的两个方向上移动这一点与上述实施方式1的投影机2100的光控制可动镜器件2200不同。
绝缘层2604利用溅射技术在导电率可变部2203上的基本中央部分上形成。绝缘层2604可采用SiO2。在绝缘层2604之上设置电极2605。在导电率可变部2203之上的在设置绝缘层2604的位置的两侧的位置,分别形成驱动用电极2610a、2610b。可动镜2608、驱动用电极2610a、2610b和电极2605都可以由导电性物质,比如,铝(Al)构成。电源2612,在透明电极2202和可动镜2608之间施加预定的电压。
图26示出从可动镜2608侧观察光控制可动镜器件2600的结构。图25所示的结构,是从图26的箭头A所示的方向观察光控制可动镜器件2600的结构。在图26中,为了说明示出去掉可动镜2608的结构。电极2605,在从可动镜2608侧观察光控制可动镜器件2600时,是设置于正方形形状的一个角部和与该角部对置的另一角部。支持部由柱部2606和扭杆(铰链)2607组成。柱部2606设置于电极2605之上。扭杆2607是具有导电性的细长薄板状的挠性部件。扭杆2607的两端,分别固定于2个柱部2606。柱部2606是导电性物质构成的柱状部件。可动镜2608,设置成为与扭杆2607相接合。这样,可动镜2608,由柱部2606和扭杆2607支持。由于柱部2606和扭杆2607都具有导电性,经柱部2606和扭杆2607,可动镜2608和电极2605为同电位。
驱动用电极2610a是正方形形状的可动镜2608的一个角部,设置于与设置电极2605的角部不同的角部附近。驱动用电极2610b,设置于与可动镜2608的一个角部对置的另一角部的附近。电阻部2620设置于驱动用电极2610a和电极2605之间以及在驱动用电极2610b和电极2605之间。于是,如图25所示,电阻部2620设置于与驱动用电极2610a和电极2605相接触的位置和与驱动用电极2610b和电极2605相接触的位置。
如上所述,电极2605,经过作为支持部的柱部2606和扭杆2607与可动镜2608同电位。由此,驱动用电极2610a、2610b和可动镜2608经电阻部2620电连接。于是,作为电阻部2620,与上述实施例1的电阻部2220(参照图20、21)一样,一部或全部可以采用,比如,由钛酸钡系陶瓷或SiO2、ZnO等高电阻材料构成的部件。另外,电阻部2620的电阻值,与上述实施例1的电阻部2220(参照图20、21)一样,为导电率可变部2203的最小电阻值和最大电阻值之间的任何值。
下面对利用控制光L的光控制可动镜器件2600的控制予以说明。返回到图25,可动镜2608,由与驱动用电极2610a和可动镜2608之间的电位差相应的静电力(引力)F1使其向着拉向驱动用电极2610a的方向移动。另外,可动镜2608,由与驱动用电极2610b和可动镜2608之间的电位差相应的静电力(引力)F2使其向着拉向驱动用电极2610b的方向移动。
图27示出由静电力F2将可动镜2608拉向驱动用电极2610b的情况。使发自控制光用光学系统2130(参照图25)的控制光L入射到透明电极2202的与驱动用电极2610b相对应的位置。在使与图像信号的强度相应的控制光L入射到透明电极2202时,对于与导电率可变部2203之中的透明电极2202相接合的部分,与控制光L的光量相应地减小电阻值。通过减小导电率可变部2203的电阻值,电源2209一方的电极,经过透明电极2202和导电率可变部2203与驱动用电极2610b电连接。为了使导电率可变部2203的导电率,与透射透明电极2202的控制光L的光量相应地变化,在驱动用电极2610b上施加与控制光L的光量相应的电压。所以,在驱动用电极2610b上施加与图像信号相应的电压。
如上所述,驱动用电极2610b和可动镜2608,经过电阻部2620电连接。此外,电源2612,在透明电极2202和可动镜2608之间施加预定电压。由此,在使控制光L入射到透明电极2202的与驱动用电极2610b相对应的位置时,光控制可动镜器件2600的结构与驱动用电极2610b和可动镜2608电连接的电路等效。在驱动用电极2610b与和可动镜2608相连接的电路中,导电率可变部2203,置换为与控制光L的光量相应的电阻值的电阻R4b。另外,电阻部2620,置换为电阻R3b。
另外,在控制光L入射到透明电极2202的与驱动用电极2610a相对应的位置时,与驱动用电极2610b的场合一样,光控制可动镜器件2600,与驱动用电极2610a和可动镜2608电连接的电路等效。在光控制可动镜器件2600和等效电路中,导电率可变部2203,置换为最大电阻值的电阻R4a。另外,电阻部2220,置换为电阻R3a。因此,光控制可动镜器件2600,如图28所示,与电阻R3a和电阻R4a串联的部分和电阻R3b和电阻R4b串联的部分并联的电路等效。
通过使控制光L入射到透明电极2202的与驱动用电极2610b相对应的位置,使驱动用电极2610b和电极2605之间的电阻部2620上施加电压。在驱动用电极2610b和电极2605之间的电阻部2620上施加电压时,由于驱动用电极2610b和可动镜2608之间的电位差而产生静电力F2。与此相对,在透明电极2202的与驱动用电极2610a相对应的位置上控制光L不入射。由于控制光L不入射,与驱动用电极2610a相对应的位置的导电率可变部2203的电阻值采取最大值。此时,可以将与驱动用电极2610a相对应的位置的导电率可变部2203的电阻值看作是基本为无限大。
在导电率可变部2203的电阻值基本为无限大时,在驱动用电极2610a和电极2605之间的电阻部2620不施加电压。在驱动用电极2610a和电极2605之间的电阻部2620不施加电压时,在驱动用电极2610a和可动镜2608之间不产生电位差。因此,在驱动用电极2610a和可动镜2608之间不产生静电力F1。从以上可知,对可动镜2608,只有静电力F2作用。在静电力F2使上述扭杆2607(参照图26)挠曲时,可动镜2608,向着被拉向驱动用电极2610b的方向移动。这样一来,可动镜2608就相应于图像信号而移动。
在使控制光L入射到与透明电极2202的与驱动用电极2610a相对应的位置时,与使控制光L入射到与驱动用电极2610b相对应的位置的场合一样,产生静电力F1。由于产生静电力F1,可动镜2608,向着拉向驱动用电极2610a的方向移动。这样,通过使根据图像信号调制的控制光L对光控制可动镜器件2600进行扫描,可以进行光寻址。
另外,导电率可变部2203,在使控制光L不入射时,可以看作是电阻值接近无限大的电阻。由此,导电率可变部2203,实现与在使控制光L入射时导通,在没有控制光L入射时断开的开关同样的功能。图28所示的电路,可以将与导电率可变部2203相当的电阻置换为如图29所示的开关Sa和Sb进行表示。所以,图27所示的光控制可动镜器件2600的结构还与图29所示的电路等效。在图29所示的电路中,控制光L入射侧的开关Sb是接通状态。与此相对,控制光L不入射侧的开关Sa是断开状态。通过将控制光L的入射位置在与驱动用电极2610a相对应的位置和与驱动用电极2610b相对应的位置之间进行切换,可以与通过对两个开关Sa、Sb进行切换一样控制可动镜2608。通过对两个开关Sa、Sb进行切换,可以使可动镜2608在驱动用电极2610a的方向和驱动用电极2610b的方向上移动。
本实施例的光控制可动镜器件2600,如图28所示,与电阻R3a和电阻R4a串联的部分和电阻R3b和电阻R4b串联的部分并联的电路等效。于是,在电阻R3a和电阻R4a串联的部分和电阻R3b和电阻R4b串联的部分之中任何一方导通,另一方就断开。由此,光控制可动镜器件2600,等效于对两个开关交互切换使与驱动用电极2610a和驱动用电极2610b任何一方相对应导通的电阻分压电路。
光控制可动镜器件2600,通过使电阻部2620的电阻值成为导电率可变部2203的最小电阻值和最大电阻值之间的任何值,与上述实施例1一样,可以使驱动用电极2610a、2610b和可动镜2608之间的电位差在更广的范围内变化。在使施加于驱动用电极2610a、2610b和可动镜2608之间的电压的变化范围变大时,在驱动用电极2610a、2610b和可动镜2608之间产生的静电力F1、F2的大小的可变范围也变大。于是,在可以使静电力F1、F2变大时,就可以很容易地驱动可动镜2608。在相对控制光L的光量的变化,静电力F的可变范围变大时,容易使可动镜2608移动到所要求的位置。因此,对控制光L的光量,也可以以比不设置电阻部2620的场合为低的精度进行控制。由于即使是以低精度进行控制光L的光量控制也是可以的,所以容易对光控制可动镜器件2600进行控制。
此外,通过使静电力F的可变范围变大,也可以根据控制光L的光量的连续变化对可动镜2608的位置进行正确的控制。因此,可以根据输入信号正确地控制可动镜2608的位置而得到可以获得高品质的投影像的效果。电阻部2620,与上述实施例1的说明一样,可以确定电阻值的范围而设置。由此,与上述实施例1的说明一样,可以使在驱动用电极2610a、2610b和可动镜2608之间的电位差的可变范围变大。
另外,电阻部2620的位置,如图26所示,是在驱动用电极2610a和电极2605之间以及在驱动用电极2610b和电极2605之间,并不限定于沿着导电率可变部2203的外缘部的位置。比如,如图30所示,即使是将在导电率可变部2203上的设置驱动用电极2610a、2610b和电极2605的位置以外的位置全部覆盖来设置电阻部2820也可以。如上所述,可以将光控制可动镜器件2600看作是与驱动用电极2610a和驱动用电极2610b之中的任何一个相对应进行导通的两个开关交互切换的装置。
驱动用电极2610a和驱动用电极2610b,永远只与一方相对应地导通。因此,即使是在驱动用电极2610a和驱动用电极2610b之间设置电阻部2820,也不能经电阻部2820使驱动用电极2610a和驱动用电极2610b电连接。所以,如图30所示,即使是将设置驱动用电极2610a、2610b和电极2605的位置以外的位置全部覆盖来设置电阻部2820,也可以对光控制可动镜器件2600进行控制。此外,与上述实施例1的说明一样,电阻部2820的位置,通过改变大小,可以使电阻部2820的电阻成为所要求的值。
另外,投影机2100的照明光用光源部2101(参照图19),并不限定于使用LED,也可以使用半导体激光元件、电致发光(EL)元件等其他固体发光元件、以及固体发光元件以外的发光灯等等。本发明的光控制器件,特别是利用根据图像信号进行调制的电压进行显示连续的变化量的模拟控制的场合是有效的。另外,并不限定于模拟控制,本发明的光控制器件也可以应用数字控制。比如,也可以使施加于透明电极2202上的电压只采取ON、OFF两个值,通过驱动子帧进行色调等级表现。
此外,并不限定于将光控制器件应用于将光控制器件排列成为阵列状的投影机2100的场合,比如,在光通信用光开关等之中使用光控制器件的场合也可以使用本发明。特别是,本发明的光控制器件,即使是在很难以高精度对控制光的光量进行控制的场合也很容易对可动部进行控制。因此,本发明的光控制器件,在室外驱动光控制器件的场合是有用的。另外,即使是在需要对可动部进行连续驱动的模拟控制的场合,本发明的光控制器件也是有用的。

光控制器件及其控制方法、空间光调制装置及投影机.pdf_第1页
第1页 / 共97页
光控制器件及其控制方法、空间光调制装置及投影机.pdf_第2页
第2页 / 共97页
光控制器件及其控制方法、空间光调制装置及投影机.pdf_第3页
第3页 / 共97页
点击查看更多>>
资源描述

《光控制器件及其控制方法、空间光调制装置及投影机.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光控制器件及其控制方法、空间光调制装置及投影机.pdf(97页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。

本发明的目的在于提供一种可以采用结构简单成本低廉的光控制器件的光控制器件的控制方法;是一种具有透明电极;导电率可变部;驱动用电极;可动部的光控制器件的控制方法;包含使一定强度的控制光入射到透明电极的控制光供给过程;在透明电极和可动部之间施加根据输入信号调制的电压的调制电压供给过程;使控制光入射到透明电极,通过导电率可变部的导电率的变化,使得在驱动用电极和可动部之间产生与调制电压相应的力而使可动部移。

展开阅读全文
相关资源
猜你喜欢
相关搜索

当前位置:首页 > 物理 > 摄影术;电影术;利用了光波以外其他波的类似技术;电记录术;全息摄影术〔4〕


copyright@ 2017-2020 zhuanlichaxun.net网站版权所有
经营许可证编号:粤ICP备2021068784号-1