JP2002090664A - ライトバルブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作動量が飽和するピエゾ素子を使用し、ミラ
ーの傾斜量を従来より大きくして、高いコントラストを
与えることができるライトバルブを提供する。 【解決手段】 １０１は弾性体、１０２は薄膜ピエゾ素
子、１０５、１０６は電極、１４、１０４、１０７は支
柱、１０８はミラー、１６、２２、１０３は、金属等の
支持層である。薄膜ピエゾ素子１８の特性が薄膜ピエゾ
素子１０２の特性と同じであり、それぞれに同じ電圧を
印加する場合には、ミラー１０８の傾斜は、薄膜ピエゾ
素子が一つである場合に比べて２倍にすることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、ピエゾ素子の変形
を利用して反射鏡を作動させる作動型ミラーを用いたラ
イトバルブに関する。

【０００２】

【従来の技術】作動型ミラーの代表的なものが、米国特
許第５，４８１，３９６号に開示されている。そこにお
いてミラーは薄膜ピエゾ素子の変型により作動してい
る。ミラーの作動量はピエゾ素子に印加する電圧量に比
例する。従って作動量を大きくするためには印加電圧を
大きくする必要がある。

【０００３】しかし、印加電圧と作動量とが比例関係に
ある範囲は限られており、ある電圧以上になると作動量
は飽和する。

【０００４】図５は、米国特許第５，４８１，３９６号
に開示されたライトバルブである。１８はピエゾ素子、
２０は弾性体、２４，２６は電極、１４，１６，２２は
金属等の支持層である。３２は反射ミラーである。

【０００５】図６には、図５のピエゾ素子１８が変形し
た状態を示す。このとき、電極２４と電極２６の間に電
圧が印加されている。印加された電圧に応じて弾性体２
０上の鏡面が傾斜するので、ライトバルブとして使用す
ることができる。図７も、米国特許第５，４８１，３９
６号に開示されたライトバルブである。図５のライトバ
ルブに支柱６６を介してミラープレート８０が付加され
ている。この場合には、弾性体２０上には鏡面を設ける
必要はない。

【０００６】図８は、図７のピエゾ素子１８が変形した
状態を示す。このとき、電極２４と電極２６の間に電圧
が印加されている。印加された電圧に応じて弾性体２０
上の鏡面が傾斜するので、ライトバルブとして使用する
ことができる。この場合、ミラープレート８０は変形し
ないので、ミラープレーと８０に入射した光が反射され
る角度は一定となり、コントラストの高いライトバルブ
となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ピエゾ素子に
よるミラーの作動量は限られているため、ライトバルブ
としてのコントラストも限られている。

【０００８】そこで、本発明は、作動量が飽和するピエ
ゾ素子を使用し、ミラーの傾斜量を従来より大きくし
て、高いコントラストを与えることができるライトバル
ブを提供することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明のライトバルブは、支持層と、前記支持層上
に配置した支柱と、前記支柱で一端を支持した第１薄膜
ピエゾ素子と、前記第１薄膜ピエゾ素子の他端上に配置
した支柱で一端を支持した第２薄膜ピエゾ素子と、前記
第２ピエゾ素子の他端上に配置した支柱で一端を支持し
たミラーとを備え、前記第１及び第２ピエゾ素子に電圧
を印加して、前記ミラーを傾斜させるようにしている。

【００１０】又、本発明のライトバルブは、一端を支柱
で支持した第１薄膜ピエゾ素子と、前記第１薄膜ピエゾ
素子の他端上に配置した支柱で一端を支持した第２薄膜
ピエゾ素子と、前記第２ピエゾ素子の他端上に配置した
支柱で一端を支持したミラーとを備え、前記第１及び第
２ピエゾ素子に電圧を印加して、前記ミラーを傾斜させ
るようにしている。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
ライトバルブについて説明する。図１は本発明のライト
バルブの断面図である。１０１は弾性体、１０２は薄膜
ピエゾ素子、１０５、１０６は電極、１４、１０４、１
０７は支柱、１０８は反射ミラー、１６、２２、１０３
は、金属等の支持層である。なお、１０１は弾性体とし
て機能すれば、後述の窒化膜の他に、金属等であっても
よい。

【００１２】図２には、図１のライトバルブの電極１０
５と電極１０６の間に電圧を印加した時の薄膜ピエゾ素
子１０２の変形、及び電極２４と電極２６の間に電圧を
印加した時の薄膜ピエゾ素子１８の変形を示している。

【００１３】薄膜ピエゾ素子１８の特性が薄膜ピエゾ素
子１０２の特性と同じであり、それぞれに同じ電圧を印
加する場合には、ミラー１０８の傾斜は、薄膜ピエゾ素
子が一つである場合に比べて２倍にすることができる。

【００１４】図２には、薄膜ピエゾ素子を２個用いた例
を示しているが、薄膜ピエゾ素子を３個以上用いてミラ
ーの傾斜角をより大きくすることができる。

【００１５】弾性体１０１には窒化ケイ素等の窒化物を
用いることができる。その厚さは、０．１μｍ以上で２
μｍ以下が好適である。

【００１６】電極１０５，１０６には、例えば、プラチ
ナ・タンタル合金（Ｐｔ／Ｔａ）等を用いることができ
る。その厚さは、０．１μｍ以上で２μｍ以下が好適で
ある。

【００１７】薄膜ピエゾ素子１０１にはＰＺＴ等の圧電
物質を用いる。その厚さは、０．１μｍ〜２μｍが好適
である。薄膜ピエゾ素子１０１の紙面内水平方向の長さ
は最大で数１０μｍ程度とするのが好適である。

【００１８】ところで、図８に示したライトバルブにお
いては、Ｄａｅｗｏｏ社の資料（月刊ＦＰＤ ｉｎｔｅ
ｌｌｉｇｅｎｃｅ １９９９．１１．ｐｐ７０−７２）
によると、印加電圧８Ｖのときミラー傾斜角は４°程度
である。

【００１９】従って、薄膜ピエゾ素子１８の特性が薄膜
ピエゾ素子１０２の特性と同じであり、それぞれに８Ｖ
の電圧を印加する場合には、ミラー１０８の傾斜角は、
８°程度となる。

【００２０】このような本発明のライトバルブ素子を１
次元又は２次元状に配列してＴＶ信号等により駆動し、
光学系を用いて投影すれば大画面の画像投影装置が得ら
れる。

【００２１】図３は、本発明のライトバルブの２次元配
列の斜視図である。５０１はライトバルブ素子２０１を
２次元に配列したものである。４０１，４０Ｎ，４０
Ｘ，４０Ｍは４隅のものを示す。３０１，３０２，３０
３，３０４は素子の電極にＴＶ信号に基づいて電圧を印
加するための電源である。これらの電源を使用して、図
示しない走査回路によって各々のライトバルブを駆動す
る。

【００２２】図４は、２次元配列のライトバルブを投影
するための投影光学系の光路図である。光源６０１から
出た光はレンズ６０２により光線６０３，６０４，６０
５等で示される平行光となってライトバルブの２次元配
列５０１へ向う。

【００２３】１例として１個のライトバルブ４０Ｎを照
射した光線６０３は、ライトバルブ４０Ｎに電圧が印加
されていない時には正反射光６０６となってレンズ６１
２の焦点近傍に置かれたストッパー６０８で吸収され
る。一方、ライトバルブ４０Ｎに電圧が印加されている
時には反射光は正反射方向から外れた光線６０７となっ
てレンズ６１２に入射する。そして、光線６０９となっ
てレンズ６１２から射出し、スクリーン６１０上の点６
１１へ向う。

【００２４】５０１の素子変調が２次元的に行われるこ
とによりスクリーン６１０上には５０１による変調画像
が投影される。

【００２５】ライトバルブが１次元配列されている場合
には、スクリーン上には一つの直線上にＴＶ信号で変調
された光点が得られる。そこで、この直線状の光点列
を、その直線と直角方向に走査すれば、２次元画像を投
影表示することができる。その際、回転鏡等の光走査手
段を使用して、画像信号に同期させて光点列を走査すれ
ばよい。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、作動量が
飽和するピエゾ素子を使用していながら、ミラーの傾斜
量を従来より大きくして、高いコントラストを与えるこ
とができる作動ミラー型ライトバルブを提供することが
できる。又、このライトバルブの１次元又は２次元配列
を用いて、画像投影装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作動ミラー型ライトバルブの断面図

【図２】本発明の作動ミラー型ライトバルブに電圧を印
加した場合の断面図

【図３】本発明の作動ミラー型ライトバルブの２次元配
列の斜視図

【図４】本発明の作動ミラー型ライトバルブの２次元配
列に好適な投影光学系の光路図

【図５】従来の作動ミラー型ライトバルブの断面図

【図６】従来の作動ミラー型ライトバルブに電圧を印加
した場合の断面図

【図７】従来の他の作動ミラー型ライトバルブの断面図

【図８】従来の他の作動ミラー型ライトバルブに電圧を
印加した場合の断面図

【符号の説明】

１４、１０４、１０７ 支柱 １６、２２、１０３ 支持層 １８、１０２ 薄膜ピエゾ素子 ２０、１０１ 弾性体 ３２ 反射ミラー １０８ 反射ミラー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持層と、 前記支持層上に配置した支柱と、 前記支柱で一端を支持した第１薄膜ピエゾ素子と、 前記第１薄膜ピエゾ素子の他端上に配置した支柱で一端
   を支持した第２薄膜ピエゾ素子と、 前記第２ピエゾ素子の他端上に配置した支柱で一端を支
   持したミラーとを備え、前記第１及び第２ピエゾ素子に
   電圧を印加して、前記ミラーを傾斜させることを特徴と
   するライトバルブ。
2. 【請求項２】 一端を支柱で支持した第１薄膜ピエゾ素
   子と、 前記第１薄膜ピエゾ素子の他端上に配置した支柱で一端
   を支持した第２薄膜ピエゾ素子と、 前記第２ピエゾ素子の他端上に配置した支柱で一端を支
   持したミラーとを備え、前記第１及び第２ピエゾ素子に
   電圧を印加して、前記ミラーを傾斜させることを特徴と
   するライトバルブ。
3. 【請求項３】 請求項１、２のいずれか一つに記載され
   たライトバルブを２次元に配列した光変調手段と、 前記光変調部を照明する光源手段と、 前記光変調部を投影する投影光学手段とを備え、 画像信号に基づいて前記第１及び第２ピエゾ素子に前記
   電圧を印加することを特徴とする画像投影装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２のいずれか一つに記載され
   たライトバルブを１次元に配列した光変調手段と、 前記光変調部を照明する光源手段と、 前記光変調部を投影する投影光学手段と、 前記光変調部の投影像を前記１次元配列方向と直角方向
   に走査する光学的走査手段とを備え、 画像信号に基づいて前記第１及び第２ピエゾ素子に前記
   電圧を印加することを特徴とする画像投影装置。
5. 【請求項５】 前記投影光学手段は、前記電圧が印加さ
   れていない場合の前記ライトバルブからの反射光を阻止
   する反射光阻止手段を含むことを特徴とする請求項３、
   ４のいずれか一つに記載された画像投影装置。