JP2001147385A - 空間光変調器 - Google Patents
空間光変調器Info
- Publication number
- JP2001147385A JP2001147385A JP33190299A JP33190299A JP2001147385A JP 2001147385 A JP2001147385 A JP 2001147385A JP 33190299 A JP33190299 A JP 33190299A JP 33190299 A JP33190299 A JP 33190299A JP 2001147385 A JP2001147385 A JP 2001147385A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wave
- fluid
- spatial light
- light modulator
- mirror
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単にしかも安価に製作できる空間光変調器
を提供する。 【解決手段】 空中を伝搬して来た光源6からの光6a
をマイクロミラー5で反射させる際、データ等に応じて
光変調を行う空間光変調器10であって、流動性と所定
の反射率を有したフルイド1を容器2に収容し、容器2
の両側に配置された波動源3a,3bによりフルイド1
に波動4を生じさせ、フルイド1の表面に傾斜角を持っ
た2つの反射面からなるフルイドミラー5を形成する。
このフルイドミラー5の反射面の一つに光源6からの光
6aを入射し、フルイドミラー5の生成と消滅を波動源
3a,3bにより制御すれば、光変調が行われる。
を提供する。 【解決手段】 空中を伝搬して来た光源6からの光6a
をマイクロミラー5で反射させる際、データ等に応じて
光変調を行う空間光変調器10であって、流動性と所定
の反射率を有したフルイド1を容器2に収容し、容器2
の両側に配置された波動源3a,3bによりフルイド1
に波動4を生じさせ、フルイド1の表面に傾斜角を持っ
た2つの反射面からなるフルイドミラー5を形成する。
このフルイドミラー5の反射面の一つに光源6からの光
6aを入射し、フルイドミラー5の生成と消滅を波動源
3a,3bにより制御すれば、光変調が行われる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、空間光変調器に関
し、特に、流動的な性質を持つ物体(以下、フルイドと
いう)を用いて形成されたミラーを構成要素にした空間
光変調器に関するものである。
し、特に、流動的な性質を持つ物体(以下、フルイドと
いう)を用いて形成されたミラーを構成要素にした空間
光変調器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】空間光変調器は、入射光の進行方向を変
える機能を有し、例えば、レーザ光の通過と遮断を行う
オン/オフ制御装置として使用されている。従来より用
いられている代表的な空間光変調器には、超音波でレー
ザを偏向させる超音波光変調器がある。また、最近で
は、微小サイズのミラー(以下、マイクロミラーとい
う)をライン状またはマトリクス状に配列し、各マイク
ロミラーの傾斜角を制御して入射光を偏向するミラー方
式の空間光変調器が提案されている。このミラー方式の
空間光変調器は、例えば、特開平6−180428号公
報に示されており、導電体の表面に反射面を形成したマ
イクロミラーを回転可能に軸支し、このマイクロミラー
に駆動電極を対向配置してコンデンサを形成し、マイク
ロミラーの導電体と前記駆動電極の間に電圧を印加した
際の静電力による吸引力を用いてミラーの傾斜角を制御
するようにしている。また、他のミラー方式の空間光変
調器が、例えば、特開平10−197819号公報に示
されており、微小サイズのピエゾ素子に電圧を印加した
際の物理的な変位を用いてマイクロミラーの傾斜角を変
化させるようにしている。これらのマイクロミラー装置
は、RGBの3原色の光のそれぞれを画像情報に基づい
て光変調を施す方式のプロジェクタや、レーザ光を偏向
させて走査光を生成する方式のプリンタヘの利用が有望
視されている。
える機能を有し、例えば、レーザ光の通過と遮断を行う
オン/オフ制御装置として使用されている。従来より用
いられている代表的な空間光変調器には、超音波でレー
ザを偏向させる超音波光変調器がある。また、最近で
は、微小サイズのミラー(以下、マイクロミラーとい
う)をライン状またはマトリクス状に配列し、各マイク
ロミラーの傾斜角を制御して入射光を偏向するミラー方
式の空間光変調器が提案されている。このミラー方式の
空間光変調器は、例えば、特開平6−180428号公
報に示されており、導電体の表面に反射面を形成したマ
イクロミラーを回転可能に軸支し、このマイクロミラー
に駆動電極を対向配置してコンデンサを形成し、マイク
ロミラーの導電体と前記駆動電極の間に電圧を印加した
際の静電力による吸引力を用いてミラーの傾斜角を制御
するようにしている。また、他のミラー方式の空間光変
調器が、例えば、特開平10−197819号公報に示
されており、微小サイズのピエゾ素子に電圧を印加した
際の物理的な変位を用いてマイクロミラーの傾斜角を変
化させるようにしている。これらのマイクロミラー装置
は、RGBの3原色の光のそれぞれを画像情報に基づい
て光変調を施す方式のプロジェクタや、レーザ光を偏向
させて走査光を生成する方式のプリンタヘの利用が有望
視されている。
【0003】図7は、従来の空間光変調器を示す。ま
た、図8は図7の空間光変調器を用いた投射方式の大画
面ディスプレィ(テレビ用、プロジェクタ用等)を示
す。ここに示す空間光変調器は、上記したように、マイ
クロミラーと電極を対向配置する方式に属するもので、
デジタルマイクロミラー(DMD:Digital Micromirro
rDevice)の構成になっている。図7に示すように、シ
リコン基板101上には、バー状の一対のアドレス電極
102a,102bが形成されており、このアドレス電
極102a,102b上にアルミ膜を用いた十数μm角
程度のマイクロミラー103が対向配置されている。マ
イクロミラー103は、その1つの対角線にヒンジ10
4a,104bが取り付けられている。このヒンジ10
4a,104bは、シリコン基板101に立設された支
柱105a,105bにより回転可能に支持されてい
る。また、マイクロミラー103の他の対角線の端部の
下方のシリコン基板101上には、ランディングパッド
106(反対側の他の1つは不図示)が配設されてい
る。
た、図8は図7の空間光変調器を用いた投射方式の大画
面ディスプレィ(テレビ用、プロジェクタ用等)を示
す。ここに示す空間光変調器は、上記したように、マイ
クロミラーと電極を対向配置する方式に属するもので、
デジタルマイクロミラー(DMD:Digital Micromirro
rDevice)の構成になっている。図7に示すように、シ
リコン基板101上には、バー状の一対のアドレス電極
102a,102bが形成されており、このアドレス電
極102a,102b上にアルミ膜を用いた十数μm角
程度のマイクロミラー103が対向配置されている。マ
イクロミラー103は、その1つの対角線にヒンジ10
4a,104bが取り付けられている。このヒンジ10
4a,104bは、シリコン基板101に立設された支
柱105a,105bにより回転可能に支持されてい
る。また、マイクロミラー103の他の対角線の端部の
下方のシリコン基板101上には、ランディングパッド
106(反対側の他の1つは不図示)が配設されてい
る。
【0004】図7において、電極102aとマイクロミ
ラー103との間に所定の電圧を印加(電極102bに
は印加せず)すると、両者は生じた静電気により互いに
吸引するように作用する。この結果、マイクロミラー1
03は水平位置から図の手前方向に回転し、最終的に
は、マイクロミラー103の対角部がランディングパッ
ド106に当接して停止する。この回転により、マイク
ロミラー103には、例えば10°程度の傾きが生じ
る。一方、電極102bとマイクロミラー103との間
に所定の電圧を印加(電極102aには印加せず)する
と、マイクロミラー103は電極102aに印加したと
きと逆の方向へ回転する。このように、電極102a,
102bへの電圧印加を選択することにより、ヒンジ1
04a,104bを中心にして左または右に回転し、そ
の回転範囲は+10°〜−10°となる。マイクロミラ
ー103の左向きと右向きの2動作は、2値デジタルの
1,0に相当することから、DMDと呼ばれる。
ラー103との間に所定の電圧を印加(電極102bに
は印加せず)すると、両者は生じた静電気により互いに
吸引するように作用する。この結果、マイクロミラー1
03は水平位置から図の手前方向に回転し、最終的に
は、マイクロミラー103の対角部がランディングパッ
ド106に当接して停止する。この回転により、マイク
ロミラー103には、例えば10°程度の傾きが生じ
る。一方、電極102bとマイクロミラー103との間
に所定の電圧を印加(電極102aには印加せず)する
と、マイクロミラー103は電極102aに印加したと
きと逆の方向へ回転する。このように、電極102a,
102bへの電圧印加を選択することにより、ヒンジ1
04a,104bを中心にして左または右に回転し、そ
の回転範囲は+10°〜−10°となる。マイクロミラ
ー103の左向きと右向きの2動作は、2値デジタルの
1,0に相当することから、DMDと呼ばれる。
【0005】図7の構成の空間光変調器をディスプレィ
の画素数分(例えば、800×600画素)だけ用意
し、これを1枚の基板内にマトリクス状に形成すると、
図8に示すように、画像の1フレーム分を処理できる1
個のDMDチップ107が得られる。このDMDチップ
107を光路内に設けたカラー大画面ディスプレィの構
成は、図7に示すように、光源201、該光源201の
出射光路上に配設されたコンデンサレンズ202、該コ
ンデンサレンズ202の出射光路上に配設された回転カ
ラーフィルタ203、該回転カラーフィルタ203を回
転させる駆動源となるモータ204、回転カラーフィル
タ203を透過してきた光をDMDチップ107に入射
させる集光レンズ205、DMDチップ107から反射
してきた光をスクリーン207に所定の大きさに投影及
び合焦させるズームレンズ206を備えて構成されてい
る。DMDチップ107は、各画素単位でマイクロミラ
ー103を+10°の位置に回転させることによって入
射光をズームレンズ206へ反射させ、−10°の位置
に回転させることによって不図示の光吸収部材(ズーム
レンズ206の光路外に配置)へ反射させる。
の画素数分(例えば、800×600画素)だけ用意
し、これを1枚の基板内にマトリクス状に形成すると、
図8に示すように、画像の1フレーム分を処理できる1
個のDMDチップ107が得られる。このDMDチップ
107を光路内に設けたカラー大画面ディスプレィの構
成は、図7に示すように、光源201、該光源201の
出射光路上に配設されたコンデンサレンズ202、該コ
ンデンサレンズ202の出射光路上に配設された回転カ
ラーフィルタ203、該回転カラーフィルタ203を回
転させる駆動源となるモータ204、回転カラーフィル
タ203を透過してきた光をDMDチップ107に入射
させる集光レンズ205、DMDチップ107から反射
してきた光をスクリーン207に所定の大きさに投影及
び合焦させるズームレンズ206を備えて構成されてい
る。DMDチップ107は、各画素単位でマイクロミラ
ー103を+10°の位置に回転させることによって入
射光をズームレンズ206へ反射させ、−10°の位置
に回転させることによって不図示の光吸収部材(ズーム
レンズ206の光路外に配置)へ反射させる。
【0006】図8において、回転カラーフィルタ203
は、RGBの3色の色フィルタ203R,203B,2
03Gが120°間隔に配設されており、1回転/1フ
レームの速度で回転する。回転カラーフィルタ203を
回転させると、光源201からの白色光は、R→G→B
→R→G→B→・・・の繰り返しによる色の光となって
回転カラーフィルタ203からを出射され、集光レンズ
205を通してDMDチップ107の全面に入射する。
DMDチップ107の全ての空間光変調器の電極102
a,102bの電圧印加は、RGBの各色の画像情報に
基づいて行われ、Rの光が入射されたときにはRの画像
情報に同期して入射光をスクリーン207へ反射させ、
或いは光吸収部材へ反射させる。DMDチップ107か
らのRGBの各色の反射光は順次スクリーン207に到
達し、多色のカラー画像として見ることができる。
は、RGBの3色の色フィルタ203R,203B,2
03Gが120°間隔に配設されており、1回転/1フ
レームの速度で回転する。回転カラーフィルタ203を
回転させると、光源201からの白色光は、R→G→B
→R→G→B→・・・の繰り返しによる色の光となって
回転カラーフィルタ203からを出射され、集光レンズ
205を通してDMDチップ107の全面に入射する。
DMDチップ107の全ての空間光変調器の電極102
a,102bの電圧印加は、RGBの各色の画像情報に
基づいて行われ、Rの光が入射されたときにはRの画像
情報に同期して入射光をスクリーン207へ反射させ、
或いは光吸収部材へ反射させる。DMDチップ107か
らのRGBの各色の反射光は順次スクリーン207に到
達し、多色のカラー画像として見ることができる。
【0007】このように、DMD方式の空間光変調器
は、全画素をデジタル的に制御でき、しかもミラーの減
光率を低くすることができるため、大型の投射式ディス
プレィに採用するには最適である。
は、全画素をデジタル的に制御でき、しかもミラーの減
光率を低くすることができるため、大型の投射式ディス
プレィに採用するには最適である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の空間光
変調器によると、ミラーが微小なため、その製作には、
高価な微細加工機械を必要としたり、回転機構等の複雑
な構造設計が必要になる等の問題がある。このため、空
間光変調器をプロジェクターやプリンターに用いた場
合、そのコストアップは避けられない。
変調器によると、ミラーが微小なため、その製作には、
高価な微細加工機械を必要としたり、回転機構等の複雑
な構造設計が必要になる等の問題がある。このため、空
間光変調器をプロジェクターやプリンターに用いた場
合、そのコストアップは避けられない。
【0009】したがって、本発明の目的は、簡単にしか
も安価に製作できる空間光変調器を提供することにあ
る。
も安価に製作できる空間光変調器を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、画像信号等の情報に応じて変調された変
調光を所定の方向に出射する空間光変調器において、波
動を受けて表面にマイクロミラーを形成するフルイド、
弾性変形部材等のマイクロミラー形成媒体を収容する収
容手段と、前記マイクロミラー形成媒体に波動を付与す
ることにより、前記マイクロミラー形成媒体の表面に前
記マイクロミラーを形成させる波動源と、前記マイクロ
ミラーに入射光を出射して前記変調光として反射させる
光源を備えたことを特徴とする空間光変調器を提供す
る。
達成するため、画像信号等の情報に応じて変調された変
調光を所定の方向に出射する空間光変調器において、波
動を受けて表面にマイクロミラーを形成するフルイド、
弾性変形部材等のマイクロミラー形成媒体を収容する収
容手段と、前記マイクロミラー形成媒体に波動を付与す
ることにより、前記マイクロミラー形成媒体の表面に前
記マイクロミラーを形成させる波動源と、前記マイクロ
ミラーに入射光を出射して前記変調光として反射させる
光源を備えたことを特徴とする空間光変調器を提供す
る。
【0011】この構成によれば、波動源の駆動により収
容手段に収容されたマイクロミラー形成媒体に波動を生
じさせると、この波動の波打ち現象によってマイクロミ
ラー形成媒体の所定の位置にマイクロミラーが形成され
る。このマイクロミラーを変調、すなわち波動源を画像
信号等の情報に応じて駆動すれば、空間光変調が行われ
る。したがって、空間光変調器を簡単かつ安価に製作す
ることができる。
容手段に収容されたマイクロミラー形成媒体に波動を生
じさせると、この波動の波打ち現象によってマイクロミ
ラー形成媒体の所定の位置にマイクロミラーが形成され
る。このマイクロミラーを変調、すなわち波動源を画像
信号等の情報に応じて駆動すれば、空間光変調が行われ
る。したがって、空間光変調器を簡単かつ安価に製作す
ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本発明の空間光変調器は、流動的
な性質を持つと共に表面反射が可能な物体(以下、フル
イドという)あるいは弾性変形部材に波動を駆動源によ
り生じさせ、この波動により反射斜面を有したマイクロ
ミラーをフルイドあるいは弾性変形部材の表面に形成
し、このマイクロミラーの斜面に光を入射させ、マイク
ロミラーの生成と消滅を繰り返し、或いはマイクロミラ
ーの形状を変化させて、光の出射方向を変えることによ
り、光変調を行う構成にしている。そして、フルイドに
は水銀、反射率の高い金属粉を混ぜた水性溶液、非水性
溶液、親水性ゲル、疎水性ゲル、親水性オイル、疎水性
オイル等を用いることができる。また、弾性変形部材に
は、表面に金属反射膜が形成されたナイロン、ポリエチ
レン、ポリイミド等のポリマーシートを用いることがで
きる。
に基づいて説明する。本発明の空間光変調器は、流動的
な性質を持つと共に表面反射が可能な物体(以下、フル
イドという)あるいは弾性変形部材に波動を駆動源によ
り生じさせ、この波動により反射斜面を有したマイクロ
ミラーをフルイドあるいは弾性変形部材の表面に形成
し、このマイクロミラーの斜面に光を入射させ、マイク
ロミラーの生成と消滅を繰り返し、或いはマイクロミラ
ーの形状を変化させて、光の出射方向を変えることによ
り、光変調を行う構成にしている。そして、フルイドに
は水銀、反射率の高い金属粉を混ぜた水性溶液、非水性
溶液、親水性ゲル、疎水性ゲル、親水性オイル、疎水性
オイル等を用いることができる。また、弾性変形部材に
は、表面に金属反射膜が形成されたナイロン、ポリエチ
レン、ポリイミド等のポリマーシートを用いることがで
きる。
【0013】図1は本発明の空間光変調器の実施の形態
を示す。図1の(a)において、空間光変調器はm×n
の画素dmnを有し(説明のため、m=3、n=3とす
る)、フルイド槽2にフルイド1が収容され、画素列m
(m=1,2,3)の間に仕切板1a1 ,1a2 が配置
されている。画素列mの両端に波動源(圧電素子)3a
1 〜3a3 ,3b1 〜3b3 がフルイド1に接触した状
態で設けられている。画素dmnの○は「1」の画素を表
し、×は「0」の画素を表わしている。図1の(b)に
おいて、画素d22の位置にフルイドミラー5が形成さ
れ、光源(図示せず)よりの入射光6aがフルイドミラ
ー5によって反射されることにより反射光7aがスクリ
ーン(図示せず)へ投射される。他の引用数字は、図1
の(a)の引用数字と共通する。
を示す。図1の(a)において、空間光変調器はm×n
の画素dmnを有し(説明のため、m=3、n=3とす
る)、フルイド槽2にフルイド1が収容され、画素列m
(m=1,2,3)の間に仕切板1a1 ,1a2 が配置
されている。画素列mの両端に波動源(圧電素子)3a
1 〜3a3 ,3b1 〜3b3 がフルイド1に接触した状
態で設けられている。画素dmnの○は「1」の画素を表
し、×は「0」の画素を表わしている。図1の(b)に
おいて、画素d22の位置にフルイドミラー5が形成さ
れ、光源(図示せず)よりの入射光6aがフルイドミラ
ー5によって反射されることにより反射光7aがスクリ
ーン(図示せず)へ投射される。他の引用数字は、図1
の(a)の引用数字と共通する。
【0014】図1の(c)において、波動源3a(3a
1 ,3a2 ,3a3 )は、パルス発生器33からのパル
スが遅延回路32を介して印加されることにより、フル
イド1にフルイドミラー5を形成するための波動を加え
る。パルス発生器33は、駆動回路31によって画素信
号「1」あるいは「0」に応じて駆動され、遅延回路3
2はラスタ信号(n=1,2,3)のnの値に反比例し
た遅延量を駆動回路31から入力してパルス発生器33
からのパルスに与える。
1 ,3a2 ,3a3 )は、パルス発生器33からのパル
スが遅延回路32を介して印加されることにより、フル
イド1にフルイドミラー5を形成するための波動を加え
る。パルス発生器33は、駆動回路31によって画素信
号「1」あるいは「0」に応じて駆動され、遅延回路3
2はラスタ信号(n=1,2,3)のnの値に反比例し
た遅延量を駆動回路31から入力してパルス発生器33
からのパルスに与える。
【0015】以上の構成において、画素d11の位置に対
応する画素信号「1」とラスタ信号n=1が駆動回路3
1に入力されると、駆動回路31は画素信号「1」によ
ってパルス発生器33を駆動してパルスを発生させる。
駆動回路31は、設定されている遅延量の中からラスタ
信号n=1の値に基づいて、最大の遅延量を選択して遅
延回路32に与える。パルス発生器33からのパルス
は、その遅延量だけ遅延回路32で遅延させられて波動
源3a1 に印加される。これによって、波動源3a1 は
フルイド1に波動を加える。一方、画素列m=1の反対
側の波動源3b1は、遅延の無いパルスが加えられるこ
とによって、フルイド1に波動を加えると、その波動は
フルイド1を伝搬して画素d11の位置に到達する。その
伝搬時間(前述した最大の遅延量)だけ遅延させられた
波動源3a1 からの波動は、波動源3b1 からの波動と
等位相で画素d11位置で干渉し、そこにフルイドミラー
5を形成する。このフルイドミラー5に入射光6aを照
射すると、出射光7aが得られ、スクリーンにその画素
d11を表示することができる。
応する画素信号「1」とラスタ信号n=1が駆動回路3
1に入力されると、駆動回路31は画素信号「1」によ
ってパルス発生器33を駆動してパルスを発生させる。
駆動回路31は、設定されている遅延量の中からラスタ
信号n=1の値に基づいて、最大の遅延量を選択して遅
延回路32に与える。パルス発生器33からのパルス
は、その遅延量だけ遅延回路32で遅延させられて波動
源3a1 に印加される。これによって、波動源3a1 は
フルイド1に波動を加える。一方、画素列m=1の反対
側の波動源3b1は、遅延の無いパルスが加えられるこ
とによって、フルイド1に波動を加えると、その波動は
フルイド1を伝搬して画素d11の位置に到達する。その
伝搬時間(前述した最大の遅延量)だけ遅延させられた
波動源3a1 からの波動は、波動源3b1 からの波動と
等位相で画素d11位置で干渉し、そこにフルイドミラー
5を形成する。このフルイドミラー5に入射光6aを照
射すると、出射光7aが得られ、スクリーンにその画素
d11を表示することができる。
【0016】一方、画素d21の位置では、画素信号が
「0」であるため、波動源3a2 ,3b2 は共に駆動さ
れない。また、画素d31の位置では、画素信号が「1」
であるため、波動源3a3 ,3b3 は、波動源3a1 ,
3b1 と同じように駆動される。このようにして、ラス
タ信号n=1の各画素d11〜d31の位置におけるフルイ
ドミラー5の形成の制御が行われる。次に、ラスタ信号
n=2,n=3の各画素d12〜d32,d13〜d33の位置
においても同じ制御が繰り返されることにより、1フレ
ームの画像表示が終了する。
「0」であるため、波動源3a2 ,3b2 は共に駆動さ
れない。また、画素d31の位置では、画素信号が「1」
であるため、波動源3a3 ,3b3 は、波動源3a1 ,
3b1 と同じように駆動される。このようにして、ラス
タ信号n=1の各画素d11〜d31の位置におけるフルイ
ドミラー5の形成の制御が行われる。次に、ラスタ信号
n=2,n=3の各画素d12〜d32,d13〜d33の位置
においても同じ制御が繰り返されることにより、1フレ
ームの画像表示が終了する。
【0017】以上の実施の形態では、画素信号「1」あ
るいは「0」に応じて各画素位置のフルイドミラーの形
成を制御したが、画素信号に関係なく各画素位置にフル
イドミラーを形成し、画素信号「1」あるいは「0」に
応じて入射信号の入射の制御を行うようにしても良い。
るいは「0」に応じて各画素位置のフルイドミラーの形
成を制御したが、画素信号に関係なく各画素位置にフル
イドミラーを形成し、画素信号「1」あるいは「0」に
応じて入射信号の入射の制御を行うようにしても良い。
【0018】図2は本発明の空間光変調器のフルイドミ
ラーの形成の実施の形態を示す。(a)はフルイドミラ
ーによる空間光変調器10を示し、フルイド1は容器2
に収容され、容器2の両側には圧電素子による波動源3
a,3bが配置されている。波動源3a,3bを駆動し
てフルイド1の表面近傍に波動4を水平方向に生じさせ
ると、この波動4の干渉により、フルイドミラー5が形
成される。このフルイドミラー5は、波動源3a,3b
を構成する圧電素子の駆動電圧、駆動時間、及びフルイ
ド1の材質に応じて形状が制御される。
ラーの形成の実施の形態を示す。(a)はフルイドミラ
ーによる空間光変調器10を示し、フルイド1は容器2
に収容され、容器2の両側には圧電素子による波動源3
a,3bが配置されている。波動源3a,3bを駆動し
てフルイド1の表面近傍に波動4を水平方向に生じさせ
ると、この波動4の干渉により、フルイドミラー5が形
成される。このフルイドミラー5は、波動源3a,3b
を構成する圧電素子の駆動電圧、駆動時間、及びフルイ
ド1の材質に応じて形状が制御される。
【0019】フルイドミラー5の形成時に、そのミラー
面に光源6からの光が入射すれば、ミラー面の角度に応
じて所定の方向へ反射する。そして、波動源3a,3b
の電源をオフにすれば、波動4が消失し、これによりフ
ルイドミラー5も消失する。したがって、波動源3a,
3bを画像情報や各種のデータに基づいてオン/オフす
る駆動を行えば、フルイドミラー5の形成と消失(或い
は、出射方向が変化するような形状変化)の状態を選択
でき、光が有る状態と無い状態の出射光(変調光)7を
任意に生成できる。
面に光源6からの光が入射すれば、ミラー面の角度に応
じて所定の方向へ反射する。そして、波動源3a,3b
の電源をオフにすれば、波動4が消失し、これによりフ
ルイドミラー5も消失する。したがって、波動源3a,
3bを画像情報や各種のデータに基づいてオン/オフす
る駆動を行えば、フルイドミラー5の形成と消失(或い
は、出射方向が変化するような形状変化)の状態を選択
でき、光が有る状態と無い状態の出射光(変調光)7を
任意に生成できる。
【0020】図2の(b)は、空間光変調器のフルイド
ミラーの形成の第2の構成を示し、容器2の底部に板状
の圧電素子による波動源8を設けている。波動源8によ
りフルイド1内の垂直方向に波動9を生じさせ、この波
動9のエネルギーにより、フルイド1の表面にフルイド
ミラー5が形成される。光の入射・反射経路の形成及び
光変調の方法は、図2の(a)で説明した通りである。
図2の(b)の空間光変調器は、波動源8を微小化して
マトリクス状に配設すれば、微小間隔に複数のフルイド
ミラー5を同時に形成することができ、図7に示した様
なディスプレィに利用できる。
ミラーの形成の第2の構成を示し、容器2の底部に板状
の圧電素子による波動源8を設けている。波動源8によ
りフルイド1内の垂直方向に波動9を生じさせ、この波
動9のエネルギーにより、フルイド1の表面にフルイド
ミラー5が形成される。光の入射・反射経路の形成及び
光変調の方法は、図2の(a)で説明した通りである。
図2の(b)の空間光変調器は、波動源8を微小化して
マトリクス状に配設すれば、微小間隔に複数のフルイド
ミラー5を同時に形成することができ、図7に示した様
なディスプレィに利用できる。
【0021】図2の(c)は、空間光変調器のフルイド
ミラーの形成の第3の構成を示す。超音波振動子による
波動源11をフルイド1の上方の空中に配置し、この波
動源11により超音波の波動12を発生させ、この波動
12がフルイド1の表面に衝突した際の音波エネルギー
により、フルイド1の表面には、窪んだフルイドミラー
13が形成される。この場合、光源6の位置は、フルイ
ドミラー13のミラー面に入射し、同一ミラー面で反射
するように設定する。この構成では、波動源11をフル
イド1から離して設置できるので、波動源11を個別に
扱うことができ、位置合わせ等の調整、保守点検等が容
易になる。
ミラーの形成の第3の構成を示す。超音波振動子による
波動源11をフルイド1の上方の空中に配置し、この波
動源11により超音波の波動12を発生させ、この波動
12がフルイド1の表面に衝突した際の音波エネルギー
により、フルイド1の表面には、窪んだフルイドミラー
13が形成される。この場合、光源6の位置は、フルイ
ドミラー13のミラー面に入射し、同一ミラー面で反射
するように設定する。この構成では、波動源11をフル
イド1から離して設置できるので、波動源11を個別に
扱うことができ、位置合わせ等の調整、保守点検等が容
易になる。
【0022】図3はフルイドミラーにおける光反射を示
す。図3の(a)の場合、光源6からの入射光14は、
フルイドミラー5の光源6側のミラー面5aに垂線に対
する入射角αで入射し、同一角度αで出射光7が出射す
る。また、図3の(b)の場合、フルイドミラー13の
入射光14に対面するミラー面13aに入射角αで入射
し、ミラー面13aの垂線に対して同一角度αで出射光
7が出射する。
す。図3の(a)の場合、光源6からの入射光14は、
フルイドミラー5の光源6側のミラー面5aに垂線に対
する入射角αで入射し、同一角度αで出射光7が出射す
る。また、図3の(b)の場合、フルイドミラー13の
入射光14に対面するミラー面13aに入射角αで入射
し、ミラー面13aの垂線に対して同一角度αで出射光
7が出射する。
【0023】図4はフルイドミラーの形成の他の実施の
形態を示す。図2の空間光変調器では、フルイドミラー
が単一の波面から構成されていたが、波動源の制御によ
り複数の波面を複合したミラー面にすることができる。
例えば、図4の(a)のようなフルイドミラー15の形
状にすれば、光の収束効果が得られる。したがって、入
射光14がどの位置にあっても出射光7は同一点になる
ので、光源の位置を厳格に設定する必要がなくなり、調
整が容易になるという特徴がある。また、図4の(b)
のようなフルイドミラー16の形状にすれば、光の拡散
効果が得られる。この場合、入射光14の位置によって
出射光7の方向が異なるので、同時に複数の入射光14
を入射させた場合でも、複数の入射光14のそれぞれの
出射光7を異なった位置に導くことができるので、1つ
のフルイドミラーで複数の光路の光変調を行わせること
が可能になる。図4の(b)のフルイドミラー16を形
成するとき、図4の(c)に示す電圧v1 〜v4 を時間
t1 〜t4 において圧電素子に印加すれば良い。
形態を示す。図2の空間光変調器では、フルイドミラー
が単一の波面から構成されていたが、波動源の制御によ
り複数の波面を複合したミラー面にすることができる。
例えば、図4の(a)のようなフルイドミラー15の形
状にすれば、光の収束効果が得られる。したがって、入
射光14がどの位置にあっても出射光7は同一点になる
ので、光源の位置を厳格に設定する必要がなくなり、調
整が容易になるという特徴がある。また、図4の(b)
のようなフルイドミラー16の形状にすれば、光の拡散
効果が得られる。この場合、入射光14の位置によって
出射光7の方向が異なるので、同時に複数の入射光14
を入射させた場合でも、複数の入射光14のそれぞれの
出射光7を異なった位置に導くことができるので、1つ
のフルイドミラーで複数の光路の光変調を行わせること
が可能になる。図4の(b)のフルイドミラー16を形
成するとき、図4の(c)に示す電圧v1 〜v4 を時間
t1 〜t4 において圧電素子に印加すれば良い。
【0024】図5は本発明の空間光変調器の他の実施の
形態を示す。図5の(a)は、波動源8で発生した振動
を多角形の外形を成した金属、プラスチック等の波動伝
搬部材18内に伝搬させる構成にしている。波動伝搬部
材18は、図2の(b)に示すように、波動源8に一体
化してフルイド1内に浸漬する。波動伝搬部材18の波
動源8の対向面18a,18b,18cからは、波動1
7a,17b,17cが同時に発生し、これがフルイド
1の表面に到達して、同時に複数の凸面又は凹面のフル
イドミラー5が形成される。
形態を示す。図5の(a)は、波動源8で発生した振動
を多角形の外形を成した金属、プラスチック等の波動伝
搬部材18内に伝搬させる構成にしている。波動伝搬部
材18は、図2の(b)に示すように、波動源8に一体
化してフルイド1内に浸漬する。波動伝搬部材18の波
動源8の対向面18a,18b,18cからは、波動1
7a,17b,17cが同時に発生し、これがフルイド
1の表面に到達して、同時に複数の凸面又は凹面のフル
イドミラー5が形成される。
【0025】図5の(b)は、特に、図7に示したDM
Dチップに用いるのに適し、マトリクス状に多数のフル
イドミラー5を形成することができる。マトリクス部材
19をフルイド表面の近傍のフルイド1内に浸漬し、マ
トリクス部材19のそれぞれにより仕切られた領域の直
下に圧電素子による波動源(不図示)をマトリクス状に
配置した構成にしている。マトリクス部材19は、プラ
スチック、金属等を加工して作られる。
Dチップに用いるのに適し、マトリクス状に多数のフル
イドミラー5を形成することができる。マトリクス部材
19をフルイド表面の近傍のフルイド1内に浸漬し、マ
トリクス部材19のそれぞれにより仕切られた領域の直
下に圧電素子による波動源(不図示)をマトリクス状に
配置した構成にしている。マトリクス部材19は、プラ
スチック、金属等を加工して作られる。
【0026】具体的には、図2の(b)の波動源8をマ
トリクス状に分割し、分割した微細波動源のそれぞれが
中心になるように仕切られた形状のマトリクス部材19
をフルイド1内(表面近傍)に配置すれば良い。これに
より、隣接するフルイドミラー5の干渉が避けられ、各
フルイドミラー5の大きさや形状を精密に制御すること
ができる。フルイドミラー5のそれぞれの発生は、フル
イドミラー5のそれぞれに対応して配置された波動源の
それぞれをトランジスタ等により、画素単位に駆動する
ことにより可能になる。
トリクス状に分割し、分割した微細波動源のそれぞれが
中心になるように仕切られた形状のマトリクス部材19
をフルイド1内(表面近傍)に配置すれば良い。これに
より、隣接するフルイドミラー5の干渉が避けられ、各
フルイドミラー5の大きさや形状を精密に制御すること
ができる。フルイドミラー5のそれぞれの発生は、フル
イドミラー5のそれぞれに対応して配置された波動源の
それぞれをトランジスタ等により、画素単位に駆動する
ことにより可能になる。
【0027】図6は、フルイドミラーの形成条件を改良
するフルイドの構成を示す。フルイドミラーは、(i)
その表面での光反射特性が良いこと、(ii)フルイド内
の波動の伝播性が良いこと、及び、(iii) 波動による物
質表面の波打ち現象(フルイドの表面にフルイドミラー
以外の波紋が生じること)の少ないことが望ましい。こ
れらの条件を満たすため、図6の(a)のように、フル
イド1の表面を表面改質膜21で被覆したり、図6の
(b)のように、フルイド1の表面に表面改質粒子22
を露出させたりすると良い。また、フルイド表面を複合
構造膜25で被覆しても良く、図6の(c)では、フル
イド1とは特性の異なるフルイド24と表面改質膜23
からなる複合構造膜25をフルイド1の中間に配置し、
図6の(d)では、フルイド1とは特性の異なるフルイ
ド27を表面改質膜26の両面に配置した複合構造膜2
5をフルイド1の表面に配置している。
するフルイドの構成を示す。フルイドミラーは、(i)
その表面での光反射特性が良いこと、(ii)フルイド内
の波動の伝播性が良いこと、及び、(iii) 波動による物
質表面の波打ち現象(フルイドの表面にフルイドミラー
以外の波紋が生じること)の少ないことが望ましい。こ
れらの条件を満たすため、図6の(a)のように、フル
イド1の表面を表面改質膜21で被覆したり、図6の
(b)のように、フルイド1の表面に表面改質粒子22
を露出させたりすると良い。また、フルイド表面を複合
構造膜25で被覆しても良く、図6の(c)では、フル
イド1とは特性の異なるフルイド24と表面改質膜23
からなる複合構造膜25をフルイド1の中間に配置し、
図6の(d)では、フルイド1とは特性の異なるフルイ
ド27を表面改質膜26の両面に配置した複合構造膜2
5をフルイド1の表面に配置している。
【0028】上記実施の形態において、高弾性率を持つ
振動伝達部材(SiC、アルミナ、プラスチック等)を
波動源とフルイド間に追加配置する構成にしても良い。
この構成によれば、波動源からフルイドへの連続的な波
動エネルギーの供給が振動伝達部材を通して行われるの
で、波動エネルギーの伝達ロスを軽減させた効率的なフ
ルイドミラーが得られる。
振動伝達部材(SiC、アルミナ、プラスチック等)を
波動源とフルイド間に追加配置する構成にしても良い。
この構成によれば、波動源からフルイドへの連続的な波
動エネルギーの供給が振動伝達部材を通して行われるの
で、波動エネルギーの伝達ロスを軽減させた効率的なフ
ルイドミラーが得られる。
【0029】上記実施の形態において、光変調装置をデ
ィスプレィに利用する場合を主に説明したが、本発明は
ディスプレィ分野に限定されるものではなく、例えば、
光ファイバ、光導波路等へ光変調信号を入力する光変調
としても利用可能である。
ィスプレィに利用する場合を主に説明したが、本発明は
ディスプレィ分野に限定されるものではなく、例えば、
光ファイバ、光導波路等へ光変調信号を入力する光変調
としても利用可能である。
【0030】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の空間光変調
器によれば、フルイド収容手段にマイクロミラー形成媒
体を収容し、波動源による波動を前記マイクロミラー形
成媒体に付与してマイクロミラー形成媒体の表面にマイ
クロミラーを形成するようにしたので、光が入射される
マイクロミラーを波動源で制御することにより、空間光
変調器を簡単かつ安価に製作することが可能になる。さ
らに、波動源の位置、形状等を実施状況に応じて選択で
きるので、マイクロミラーを電気的な制御のみで形成で
きるので、調整や修正が容易に行える。また、微細加工
が不要であるので、生産性や歩留りに影響を与えること
がない。
器によれば、フルイド収容手段にマイクロミラー形成媒
体を収容し、波動源による波動を前記マイクロミラー形
成媒体に付与してマイクロミラー形成媒体の表面にマイ
クロミラーを形成するようにしたので、光が入射される
マイクロミラーを波動源で制御することにより、空間光
変調器を簡単かつ安価に製作することが可能になる。さ
らに、波動源の位置、形状等を実施状況に応じて選択で
きるので、マイクロミラーを電気的な制御のみで形成で
きるので、調整や修正が容易に行える。また、微細加工
が不要であるので、生産性や歩留りに影響を与えること
がない。
【図1】本発明の空間光変調器の実施の形態を示す説明
図である。
図である。
【図2】本発明の空間光変調器のフルイドミラーの形成
の実施の形態を示す模式図である。
の実施の形態を示す模式図である。
【図3】本発明のフルイドミラーにおける光反射の説明
図である。
図である。
【図4】フルイドミラーの形成の他の実施の形態の光反
射の説明図および駆動波形図である。
射の説明図および駆動波形図である。
【図5】波動によるフルイドミラーの形成に利用できる
波動伝搬部材およびマトリクス部材を示す構成図であ
る。
波動伝搬部材およびマトリクス部材を示す構成図であ
る。
【図6】フルイドミラーの形成条件を改良するフルイド
の構成を示す断面図である。
の構成を示す断面図である。
【図7】従来の空間光変調器を示す斜視図である。
【図8】図7の空間光変調器を用いた投射方式の大画面
ディスプレィを示す構成図である。
ディスプレィを示す構成図である。
1,24,27 フルイド 2 容器 3a,3a1 〜3a3 ,3b,3b1 〜3b3 ,8,1
1 波動源 4,9,12,17a,17b,17c 波動 5,13,15,16 フルイドミラー 5a,13a ミラー面 6 光源 18 波動伝搬部材 19 マトリクス部材 21,23,26 表面改質膜 22 表面改質粒子 24 波動が流動しやすい材料 25 複合構造膜 26 中間層
1 波動源 4,9,12,17a,17b,17c 波動 5,13,15,16 フルイドミラー 5a,13a ミラー面 6 光源 18 波動伝搬部材 19 マトリクス部材 21,23,26 表面改質膜 22 表面改質粒子 24 波動が流動しやすい材料 25 複合構造膜 26 中間層
Claims (9)
- 【請求項1】 画像信号等の情報に応じて変調された変
調光を所定の方向に出射する空間光変調器において、 波動を受けて表面にマイクロミラーを形成するフルイ
ド、弾性変形部材等のマイクロミラー形成媒体を収容す
る収容手段と、 前記マイクロミラー形成媒体に波動を付与することによ
り、前記マイクロミラー形成媒体の表面に前記マイクロ
ミラーを形成させる波動源と、 前記マイクロミラーに入射光を出射して前記変調光とし
て反射させる光源を備えたことを特徴とする空間光変調
器。 - 【請求項2】 前記マイクロミラー形成媒体は、水銀、
金属粉を混ぜた水性溶液、非水性溶液、親水性ゲル、疎
水性ゲル、親水性オイル、疎水性オイルから選択された
1つのフルイド材料であることを特徴とする請求項1記
載の空間光変調器。 - 【請求項3】 前記波動源は、圧電素子であることを特
徴とする請求項1記載の空間光変調器。 - 【請求項4】 前記波動源は、ラスタラインに沿った画
素数と等しい個数だけアレイ状に前記収容手段の側壁に
配設されていることを特徴とする請求項1又は3記載の
空間光変調器。 - 【請求項5】 前記波動源は、ラスタラインに沿った画
素数とラスタライン数の積に等しい個数だけマトリクス
状に前記収容手段の底部、又は上方に設置されることを
特徴とする請求項1記載の空間光変調器。 - 【請求項6】 前記波動源は、進行方向の異なる複数の
波動を同時に発生させる波動伝達部材を介して前記マイ
クロミラー形成媒体に波動を加えることを特徴とする請
求項1記載の空間光変調器。 - 【請求項7】 前記収容手段は、前記マトリクス状に配
置された前記駆動源に対応した形状のマトリクス部材を
有することを特徴とする請求項5記載の空間光変調器。 - 【請求項8】 前記収容手段は、前記マイクロミラーの
反射特性を高め、前記波動の伝搬特性を高め、あるいは
前記波動による波打ち現象を改善するための媒体を前記
マイクロミラー形成媒体の表面に収容することを特徴と
する請求項1記載の空間光変調器。 - 【請求項9】 前記マイクロミラー形成媒体は、表面に
金属反射膜が形成されたナイロン、ポリエチレン、ポリ
イミド等のポリマーシートであることを特徴とする請求
項1記載の空間光変調器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33190299A JP2001147385A (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 空間光変調器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33190299A JP2001147385A (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 空間光変調器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001147385A true JP2001147385A (ja) | 2001-05-29 |
Family
ID=18248920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33190299A Pending JP2001147385A (ja) | 1999-11-22 | 1999-11-22 | 空間光変調器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001147385A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6844953B2 (en) | 2003-03-12 | 2005-01-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device including dielectrophoretic liquid |
US6903487B2 (en) | 2003-02-14 | 2005-06-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device with increased mirror tilt |
US6954297B2 (en) | 2002-04-30 | 2005-10-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device including dielectrophoretic liquid |
US6972882B2 (en) | 2002-04-30 | 2005-12-06 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device with light angle amplification |
US7023603B2 (en) | 2002-04-30 | 2006-04-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device including dielectrophoretic microemulsion |
-
1999
- 1999-11-22 JP JP33190299A patent/JP2001147385A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6954297B2 (en) | 2002-04-30 | 2005-10-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device including dielectrophoretic liquid |
US6972882B2 (en) | 2002-04-30 | 2005-12-06 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device with light angle amplification |
US7023603B2 (en) | 2002-04-30 | 2006-04-04 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device including dielectrophoretic microemulsion |
US6903487B2 (en) | 2003-02-14 | 2005-06-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device with increased mirror tilt |
US6844953B2 (en) | 2003-03-12 | 2005-01-18 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device including dielectrophoretic liquid |
US6924922B2 (en) | 2003-03-12 | 2005-08-02 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Micro-mirror device including dielectrophoretic liquid |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7605971B2 (en) | Plurality of hidden hinges for mircromirror device | |
US7542197B2 (en) | Spatial light modulator featured with an anti-reflective structure | |
US7545553B2 (en) | Display control system for spatial light modulators | |
US7088353B2 (en) | Display device | |
US7492378B2 (en) | Image display system implements a light source with a controllable schedule to emit light of adjustable intensities | |
JP2010271443A (ja) | プロジェクタ及び映像表示方法 | |
US7522331B2 (en) | Spatial optic modulating system with speckle reduction and method thereof | |
US20080088651A1 (en) | Divided mirror pixels for deformable mirror device | |
US20070177113A1 (en) | Digital image projection methods and apparatus thereof | |
JP2001147385A (ja) | 空間光変調器 | |
US7796321B2 (en) | Mirror device | |
US20060250587A1 (en) | Image projection method and projection system | |
US20070257872A1 (en) | Digital Image Projection Methods and Apparatus Thereof | |
JP2000194282A (ja) | 映像ディスプレーシステム | |
JPH09230257A (ja) | マイクロミラー装置 | |
US8462421B2 (en) | System configurations and methods for controlling image projection apparatuses | |
KR100651502B1 (ko) | 광스캔 장치 | |
KR100257604B1 (ko) | 투사형 화상 표시 장치 | |
KR100208679B1 (ko) | 액튜에이티드 미러 어레이 광학계 및 이를 이용한 투사 방법 | |
JP2002296520A (ja) | 空間光変調器および画像表示装置 | |
KR100208661B1 (ko) | 광학적 투사 시스템 및 이를 이용한 광 투사 방법 | |
KR19990004785A (ko) | 액츄에이티드 미러 어레이 광학계 및 이를 이용한 투사 방 | |
KR100512398B1 (ko) | 반사형 디스플레이 장치 | |
CN116320337A (zh) | 投影设备 | |
KR19990034630A (ko) | 투사형 화상 표시 장치 |