JP2002214544A - Optical modulator, optical modulation element and method of manufacturing the same, and projection system - Google Patents

Optical modulator, optical modulation element and method of manufacturing the same, and projection system

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JP2002214544A
JP2002214544A JP2001178401A JP2001178401A JP2002214544A JP 2002214544 A JP2002214544 A JP 2002214544A JP 2001178401 A JP2001178401 A JP 2001178401A JP 2001178401 A JP2001178401 A JP 2001178401A JP 2002214544 A JP2002214544 A JP 2002214544A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical modulator, an optical modulation element, a method of manufacturing the optical modulation element, and a projection system using the method with which the desired reflective direction or the desired diffracted light can be obtained according to the difference of applied voltage, selective voltage application to the piezoelectric body, or the level of the applied voltage, analog control (or modulation), and line drive can be performed, and then, satisfactory projection can be carried out. SOLUTION: A negative electrode as a mirror plane 3 is arranged on the upper surface of the laminated piezoelectric body 2, the pixel 2 which disconnects the laminated piezoelectric body 2 at fixed intervals is arranged in an in-line state on the substrate, and the optical modulation element 1 is formed by alternately making the these pixel groups 21-2n a fixing part and a moving part. By using this, the specified voltage is applied to the pixel of the moving part from the substrate side, the incident light to the mirror plane 3 is reflected or diffracted with the distortion of the pixel by the applied voltage, and is modulated. The modulated light is controlled as an analog signal and line drive is carried out in the projection system.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば投映式映像
装置や電子写真方式のプリンタ等の高速性能が要求され
るデバイスに好適な光変調装置、光変調素子及びその製
造方法、並びに投映システムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a light modulator, a light modulator, a method of manufacturing the same, and a projection system suitable for devices requiring high-speed performance, such as a projection video apparatus and an electrophotographic printer. Things.

【0002】[0002]

【従来の技術】プロジェクターと称される投映装置は、
陰極線管:CRT(Cathode Ray Tube)、液晶ディスプ
レイ:LCD(Liquid Crystal Display)、及びディジタ
ル・ミラー・デバイス:DMD(Digital Micro Mirror
Device)等が一般的であるが、これらはフレーム面を投
映することにより画像を形成している。中でも、LCD
やDMDはピクセル数が多いので製造方法が複雑になり
コストアップにつながる。
2. Description of the Related Art Projection devices called projectors are:
Cathode ray tube: CRT (Cathode Ray Tube), liquid crystal display: LCD (Liquid Crystal Display), and digital mirror device: DMD (Digital Micro Mirror)
Devices) are common, but these form an image by projecting a frame surface. Among them, LCD
Since the DMD and the DMD have a large number of pixels, the manufacturing method becomes complicated, which leads to an increase in cost.

【0003】また、回折格子を用いたデバイスが特表平
10−510374号公報に開示されているが、これは
静電力(又は静電引力)によってピクセル部を可動させ
るものである。しかし、その製造方法は複雑であるた
め、回折格子の寸法、精度等にばらつきを生じ、コスト
アップにもなる。
[0003] A device using a diffraction grating is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-510374, in which a pixel portion is moved by electrostatic force (or electrostatic attraction). However, since the manufacturing method is complicated, variations occur in the dimensions, accuracy, and the like of the diffraction grating, resulting in an increase in cost.

【0004】この回折格子を用いたデバイスは、例えば
図27及び図28に示すように、上面に光反射材104
Aが設けられた分岐状の可動リボン100の対が、交互
に噛み合う如きパターンで対向配置されていて、このよ
うな可動リボンの複数個が基板102上に高さH:λ/
2で(λは入射光の波長)を隔てて配置され、更に各リ
ボン100間には基板102上に光反射材104が固定
されている。
A device using this diffraction grating has a light reflecting material 104 on the upper surface as shown in FIGS. 27 and 28, for example.
A pair of branched movable ribbons 100 provided with A are arranged to face each other in a pattern so as to alternately mesh with each other, and a plurality of such movable ribbons are arranged on a substrate 102 at a height H: λ /
2 (λ is the wavelength of the incident light), and a light reflecting material 104 is fixed between the ribbons 100 on a substrate 102.

【0005】そして、リボン100及び基板102間に
適切な電圧を印加することにより、図29に示すよう
に、リボン100は静電力によって基板102に吸着さ
れ、基板102上のリボン100の高さH(即ち、リボ
ンの厚さ)がλ/4に変化する。従って、入射した光の
反射光L2は、吸着されたリボン100と固定の光反射
材104とでは位相がλ/2分ずれ、光が回折すること
になり、この回折によって光変調し、所定の画像を形成
している。
When an appropriate voltage is applied between the ribbon 100 and the substrate 102, the ribbon 100 is attracted to the substrate 102 by electrostatic force, as shown in FIG. (That is, the thickness of the ribbon) changes to λ / 4. Therefore, the reflected light L 2 of the incident light is shifted in phase by λ / 2 between the adsorbed ribbon 100 and the fixed light reflecting material 104, and the light is diffracted. Image is formed.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記したCR
T等のデバイス、及び回折格子を用いたGLV(Gratin
g Light Valve)は、次のような問題点を有している。
However, the above-mentioned CR
TLV, etc., and a GLV (Gratin
g Light Valve) has the following problems.

【0007】1、CRT、LCD及びDMDにおける問
題点 (1)これらはいずれもフレーム映像用の面デバイスで
あるため、ピクセル数の増大で面欠陥が生じ易く、歩留
りが悪化し易い。従って、UXGA(Ultra Extended G
raphics Array)以上は限界であり、また高度で高価な
大型製造設備が必要となる。 (2)デバイス構造及び周辺回路(液晶駆動、垂直水平
駆動用)が複雑で高価である。 (3)普及しているランプ光、演色性の良いレーザー光
を選択できるデバイスが少なく、高価である。 (4)CRTは重量が重く、大型になり、卓上プロジェ
クタ等には不向きであり、また、衝撃に弱い。 (5)CRTやLCDでは、スクリーン上に色むらが生
じ易く、色再現性の悪化につながる。 (6)LCDは、偏光子や検光子を用い、また液晶自体
も光透過率が悪いため、発光効率が悪い。 (7)CRTに比べLCDは高価であるが、DMDは更
に高価であり、大型映像機器の普及に際して価格がネッ
クである。 (8)CRTやLCDの発光源である蛍光体又はカラー
フィルターを通したランプ光は、レーザー光より色度が
狭い。 (9)LCD及びDMDはディジタル駆動であるため、
データ量が少ないと、階調縞が現われる。 (10)LCDやDMDでは、格子縞及び格子によるモ
ワレ縞が発生する。 (11)デバイスの構造上、アスペクト対応が難しく、
またレンズ補正を行うと画歪みや画質劣化を伴う。 (12)CRTは、倍速対応やパーソナルコンピュータ
のモード切換え等で水平及び垂直偏向周波数を変える
と、水平偏向周波数の変動による高圧の安定化で高圧制
御回路等に、またビームの掃引速度の上昇のためにR
(赤)、G(緑)、B(青)の出力回路にも電力やコス
トが大幅にかかる。 (13)CRTは、輝度向上を図る場合に発熱防止用に
液体等での冷却が必要であり、重量増加の要因になる。
1. Problems in CRT, LCD and DMD (1) Since these are all surface devices for frame images, surface defects are likely to occur due to an increase in the number of pixels, and the yield is likely to deteriorate. Therefore, UXGA (Ultra Extended G
Raphics Array) is the limit and requires sophisticated and expensive large-scale manufacturing equipment. (2) The device structure and peripheral circuits (for liquid crystal drive, vertical and horizontal drive) are complicated and expensive. (3) There are few devices that can select a widespread lamp light and laser light having good color rendering properties, and it is expensive. (4) CRTs are heavy and large, are unsuitable for desktop projectors and the like, and are vulnerable to impact. (5) In a CRT or LCD, color unevenness is likely to occur on a screen, leading to deterioration in color reproducibility. (6) The LCD uses a polarizer or an analyzer, and the liquid crystal itself has a low light transmittance, so that the luminous efficiency is low. (7) LCDs are more expensive than CRTs, but DMDs are more expensive, and the price is a bottleneck when large-sized video equipment is spread. (8) Lamp light passing through a phosphor or a color filter, which is a light emitting source of a CRT or LCD, has a smaller chromaticity than laser light. (9) Since the LCD and DMD are digitally driven,
If the data amount is small, gradation stripes appear. (10) In LCDs and DMDs, lattice fringes and moire fringes due to lattices occur. (11) Due to the structure of the device, it is difficult to handle aspects,
Further, performing lens correction involves image distortion and image quality deterioration. (12) When the horizontal and vertical deflection frequencies are changed in response to double speed, mode switching of a personal computer, and the like, the CRT stabilizes the high voltage due to the fluctuation of the horizontal deflection frequency to the high voltage control circuit and the like, and increases the beam sweep speed. R for
(Red), G (green), and B (blue) output circuits also require significant power and cost. (13) The CRT needs to be cooled with a liquid or the like to prevent heat generation in order to improve the brightness, which causes an increase in weight.

【0008】2、回折格子によるデバイスにおける問題
点 (1)製造プロセスが複雑である。 (2)鏡面可動部が静電力で作動するので、不安定であ
り、しかも外来の静電気や電磁気で誤動作し易い。 (3)可動部の鏡面部が歪み(そり等)を有し、反射効
率が低下する。 (4)鏡面可動部の動作点がばらつき易い(初期時、温
度特性があり経時変化)。 (5)可動鏡面部と非可動鏡面部の高さを一定に揃える
ことが難しい。 (6)鏡面部への強烈なビームの入射により伸び縮みし
て、部分的に特性が変化し易い。 (7)衝撃や振動により誤動作し易い。 (8)可動部の移動量が機構的に決まるので、作製後は
修正できない。 (9)可動部はアナログ量でコントロールしにくい。 (10)ディジタル駆動でしか使用できないので、デー
タ量が少ないと階調縞が現われる。 (11)製作費が高い。
2. Problems in Devices Using Diffraction Gratings (1) The manufacturing process is complicated. (2) Since the mirror movable part operates with electrostatic force, it is unstable and easily malfunctions due to external static electricity or electromagnetic force. (3) The mirror portion of the movable portion has distortion (warp or the like), and the reflection efficiency is reduced. (4) The operating point of the mirror movable portion is likely to vary (in the initial stage, there is a temperature characteristic, and it changes with time). (5) It is difficult to make the height of the movable mirror surface and the non-movable mirror surface uniform. (6) The characteristics are easily changed partially due to expansion and contraction due to the intense beam incident on the mirror surface. (7) It is easy to malfunction due to shock or vibration. (8) Since the amount of movement of the movable portion is determined mechanically, it cannot be corrected after fabrication. (9) The movable part is difficult to control with an analog amount. (10) Since it can be used only by digital driving, if the data amount is small, gradation stripes appear. (11) Production costs are high.

【0009】他方、特許番号、第2927545号公報
には、圧電素子の逆圧電効果を用い、電圧印加により光
反射角を変化させ、クリッピング手段を介して走査手段
に導くシステムが示されている。
On the other hand, Japanese Patent No. 2927545 discloses a system in which the inverse reflection effect of a piezoelectric element is used, the light reflection angle is changed by applying a voltage, and the light reflection angle is guided to scanning means via clipping means.

【0010】しかしながら、この公知のシステムでは、
クリッピング手段により反射光をこの光束の両側から制
御しスリットを通して導びいているため、投下光に対す
る反射光(即ち、損失される光量)が増え光量調整の精
度が不十分になる上に、これが特に最大輝度(最大投下
量)を得るために支障をきたす。しかも、上記クリッピ
ング手段の配設により光量調整のための手段が複雑化す
る。
However, in this known system,
Since the reflected light is controlled from both sides of the light flux and guided through the slit by the clipping means, the reflected light (that is, the lost light amount) with respect to the emitted light increases, and the accuracy of the light amount adjustment becomes insufficient. There is a problem in obtaining the maximum luminance (maximum drop amount). Moreover, the arrangement of the clipping means complicates the means for adjusting the amount of light.

【0011】そこで本発明の目的は、安定した良好な反
射等を用いて投映が可能な高信頼性、低コストの光変調
装置、光変調素子及びその製造方法、並びに投映システ
ムを提供することにある。
An object of the present invention is to provide a high-reliability, low-cost light modulator, a light modulator, a method of manufacturing the same, and a projection system capable of projecting using stable and good reflection. is there.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、光を反
射する反射面が設けられた圧電体を有し、この圧電体の
逆圧電効果により前記反射面にて入射光の反射角度が変
えられて変調され、更にこの反射光をその光束の一方側
のみで遮光して光量を制御する遮光手段を有し、この遮
光手段によって光量が制御される、光変調装置(以下、
本発明の第1の光変調装置と称する。)に係るものであ
る。
That is, the present invention comprises a piezoelectric body provided with a reflecting surface for reflecting light, and the reflection angle of incident light on the reflecting surface is reduced by the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body. A light modulator (hereinafter, referred to as a light modulator) that has a light-shielding means for controlling the amount of light by modulating and modulating the reflected light and shielding the reflected light only on one side of the light beam;
This is referred to as a first light modulation device of the present invention. ).

【0013】本発明の第1の光変調装置によれば、反射
面が設けられた圧電体の逆圧電効果により、この圧電体
への電圧印加の有無又は大小によりこの圧電体に歪みが
生じるため、この反射面で入射光の反射角度が変えられ
て変調される。従って、圧電体への印加電圧の差又は選
択的な電圧の印加又はその大小により、所望の反射方向
の反射光が得られると共に、この反射光の光束の一方側
のみを遮光手段で遮光して光量が制御されるので、簡略
な機構で光量調整をアナログ的に確実に行うことがで
き、十分な高輝度の光量が得られる。そして、これをラ
イン駆動が可能に構成することにより、構造も簡略化さ
れた投映及び映像システム等を提供することができる。
According to the first light modulation device of the present invention, the piezoelectric body is distorted by the presence or absence of a voltage applied to the piezoelectric body due to the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body provided with the reflecting surface. The angle of reflection of the incident light is changed and modulated by the reflecting surface. Therefore, by the difference of the applied voltage to the piezoelectric body or the selective application of the voltage or the magnitude thereof, the reflected light in the desired reflection direction is obtained, and only one side of the luminous flux of the reflected light is blocked by the light blocking means. Since the light amount is controlled, the light amount can be reliably adjusted in an analog manner with a simple mechanism, and a sufficiently high luminance light amount can be obtained. Then, by configuring this to be capable of line driving, it is possible to provide a projection and video system with a simplified structure.

【0014】また、本発明は、光を反射する反射面が設
けられた圧電体を有し、この圧電体の逆圧電効果により
前記反射面にて入射光が回折されて変調される、光変調
装置(以下、本発明の第2の光変調装置と称する。)に
係るものである。
According to another aspect of the present invention, there is provided an optical modulator comprising a piezoelectric body provided with a reflection surface for reflecting light, wherein incident light is diffracted and modulated on the reflection surface by an inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body. The present invention relates to a device (hereinafter, referred to as a second light modulation device of the present invention).

【0015】本発明の第2の光変調装置によれば、上記
した第1の光変調装置と同様な圧電体の歪みを利用し
て、位相差により反射面で入射光が回折されて変調され
る。従ってこれをアナログ制御及びライン駆動が可能に
構成することにより、構造も簡略化された投映及び映像
システム等を提供することができる。
According to the second light modulation device of the present invention, the incident light is diffracted and modulated on the reflection surface by the phase difference by utilizing the same distortion of the piezoelectric material as the first light modulation device. You. Therefore, by configuring this so that analog control and line driving are possible, it is possible to provide a projection and video system with a simplified structure.

【0016】また、本発明は、光を反射する反射面が設
けられた圧電体を有し、この圧電体の逆圧電効果により
前記反射面にて入射光の反射角度が変えられて変調され
るように構成され、請求項1に記載の光変調装置に用い
られる光変調素子(以下、本発明の第1の光変調素子と
称する。)に係るものである。
According to the present invention, there is provided a piezoelectric body provided with a reflecting surface for reflecting light, and a reflection angle of incident light is changed on the reflecting surface by the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body and modulated. The present invention relates to a light modulation element (hereinafter, referred to as a first light modulation element of the present invention) used in the light modulation device according to the first aspect.

【0017】本発明の第1の光変調素子によれば、上記
した本発明の第1の光変調装置に用いられる圧電体に基
づく光変調素子であるので、本発明の第1の光変調装置
と同様な効果が奏せられる光変調素子を提供することが
できる。
According to the first light modulating device of the present invention, since it is a light modulating device based on the piezoelectric material used in the above first light modulating device of the present invention, the first light modulating device of the present invention Thus, it is possible to provide a light modulation element having the same effect as described above.

【0018】また、本発明は、光を反射する反射面が設
けられた圧電体を有し、この圧電体の逆圧電効果により
前記反射面にて入射光が回折されて変調される、光変調
素子(以下、本発明の第2の光変調素子と称する。)に
係るものである。
Further, the present invention provides a light modulation device comprising a piezoelectric body provided with a reflection surface for reflecting light, wherein incident light is diffracted and modulated on the reflection surface by an inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body. The present invention relates to an element (hereinafter, referred to as a second light modulation element of the present invention).

【0019】本発明の第2の光変調素子によれば、上記
した本発明の第2の光変調装置に用いられる圧電体に基
づく光変調素子であるので、本発明の第2の光変調装置
と同様な効果が奏せられる光変調素子を提供することが
できる。
According to the second light modulating device of the present invention, since it is a light modulating device based on a piezoelectric material used in the above second light modulating device of the present invention, the second light modulating device of the present invention Thus, it is possible to provide a light modulation element having the same effect as described above.

【0020】また、本発明は、光を反射する反射面が設
けられた圧電体を有し、この圧電体の逆圧電効果により
前記反射面にて入射光の反射角度が変えられて変調され
るように構成され、請求項33に記載の光変調素子を製
造する方法であって、単一の圧電体板から個々の前記圧
電体を形成する工程を有する、光変調素子の製造方法
(以下、本発明の第1の製造方法と称する。)に係るも
のである。
Further, according to the present invention, there is provided a piezoelectric body provided with a reflection surface for reflecting light, and the reflection angle of incident light is changed on the reflection surface by the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body to be modulated. 34. A method for manufacturing the light modulation element according to claim 33, comprising a step of forming each of the piezoelectric bodies from a single piezoelectric plate (hereinafter, a method for manufacturing the light modulation element). This is referred to as a first manufacturing method of the present invention.)

【0021】本発明の第1の製造方法によれば、単一の
圧電体板から個々に形成される圧電体を用いて上記した
本発明の第1の光変調素子と同様に形成されるので、材
質及び構造が均一な圧電体が得られ、本発明の第1の光
変調素子と同様な効果が奏せられる再現性の良い製造方
法を提供することができる。
According to the first manufacturing method of the present invention, since the first light modulation element of the present invention is formed by using the piezoelectric members individually formed from a single piezoelectric plate, A piezoelectric body having a uniform material and structure can be obtained, and a manufacturing method with good reproducibility can be provided in which the same effects as those of the first light modulation element of the present invention can be obtained.

【0022】また、本発明は、光を反射する反射面が設
けられた圧電体からなり、この圧電体の逆圧電効果によ
り前記反射面にて入射光が回折されて変調される、光変
調素子を製造する方法であって、単一の圧電体板から個
々の前記圧電体を形成する工程を有する、光変調素子の
製造方法(以下、本発明の第2の製造方法と称する。)
に係るものである。
Further, the present invention provides a light modulation element comprising a piezoelectric body provided with a reflection surface for reflecting light, wherein incident light is diffracted and modulated on the reflection surface by an inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body. , Comprising a step of forming the individual piezoelectric members from a single piezoelectric plate (hereinafter, referred to as a second manufacturing method of the present invention).
It is related to.

【0023】本発明の第2の製造方法によれば、単一の
圧電体板から個々に形成される圧電体を用いて上記した
本発明の第2の光変調素子と同様に形成されるので、材
質及び構造が均一な圧電体が得られ、本発明の第2の光
変調素子と同様な効果が奏せられる再現性の良い製造方
法を提供することができる。
According to the second manufacturing method of the present invention, since it is formed in the same manner as the above-described second light modulating element of the present invention using the piezoelectric members individually formed from a single piezoelectric plate, A piezoelectric material having a uniform material and structure can be obtained, and a manufacturing method with good reproducibility can be provided in which the same effects as those of the second light modulation element of the present invention can be obtained.

【0024】また、本発明は、上記した各光変調装置及
び各光変調素子における圧電体からなる可動型ミラーデ
バイス又は角度可変型ミラーデバイス、又はその他の角
度可変型ミラーデバイスがインライン状に並べられ、こ
の反射光の光量が必要に応じてミラー等の遮断手段によ
って制御される投映システム(以下、本発明の投映シス
テムと称する。)に係るものである。
Further, according to the present invention, a movable mirror device or a variable angle mirror device made of a piezoelectric material in each of the above-mentioned light modulators and each light modulation element, or another variable angle mirror device is arranged in-line. The present invention relates to a projection system (hereinafter, referred to as a projection system of the present invention) in which the amount of reflected light is controlled by a blocking means such as a mirror as necessary.

【0025】本発明の投映システムによれば、上記した
光変調装置又は光変調素子からなる可動型ミラーデバイ
ス又は角度可変型ミラーデバイス、又はその他の角度可
変型ミラーデバイスがインライン状に並べられ、この反
射光の光量が遮断手段によって制御されるので、ミラー
デバイスで所望の変調を受けて導かれた反射光を目的と
する投映に必要とされる所望の光量に制御してライン駆
動することができ、投映を良好に行える投映システムを
提供することができる。
According to the projection system of the present invention, the movable mirror device, the variable angle mirror device, or another variable angle mirror device comprising the light modulator or the light modulation element described above is arranged in-line. Since the amount of reflected light is controlled by the blocking means, it is possible to control the reflected light guided by receiving the desired modulation by the mirror device to the desired amount of light required for the intended projection and to drive the line. In addition, it is possible to provide a projection system capable of favorably performing projection.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】上記した本発明の第1及び第2の
光変調装置、第1及び第2の光変調素子、第1及び第2
の製造方法及び投映システムにおいては、入射光の反射
を利用する場合は、前記圧電体がインライン状に(特に
各ピクセル毎又はブロック毎に分割して)配されること
により、画素に対応した光変調が個別に制御できる点で
望ましい。また、前記遮光手段が前記光束の一方側のみ
に設けられてインライン方向に配され、特に前記遮光手
段がブロック毎に分割されることが、上記個別の制御を
実現できる点で望ましい。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The first and second light modulators, the first and second light modulators, the first and second light modulators of the present invention described above.
In the manufacturing method and the projection system of (1), when the reflection of incident light is used, the light corresponding to the pixel is arranged by disposing the piezoelectric body in an inline shape (particularly, by dividing each pixel or each block). This is desirable because the modulation can be controlled individually. In addition, it is desirable that the light shielding means is provided only on one side of the light beam and arranged in an inline direction, and in particular, that the light shielding means is divided into blocks, in that the individual control can be realized.

【0027】また、入射光の回折を利用する場合も、前
記圧電体がインライン状に配されることにより、画素に
対応した光変調を個別に制御できる点で望ましく、前記
逆圧電効果により形成される前記反射面の凹凸によって
前記入射光が回折されることが望ましい。
Also, in the case of utilizing the diffraction of incident light, it is desirable that the piezoelectric elements are arranged in-line so that light modulation corresponding to pixels can be individually controlled. Preferably, the incident light is diffracted by the unevenness of the reflecting surface.

【0028】また、前記入射光の反射又は回折が、印加
電圧によってアナログ的に制御されることが望ましい。
この場合、前記圧電体の伸縮量と前記入射光の反射角度
又は回折量とが比例し、前記圧電体への印加電圧の制御
により光量が定量的に制御されることが望ましい。
Preferably, the reflection or diffraction of the incident light is controlled in an analog manner by an applied voltage.
In this case, it is desirable that the amount of expansion and contraction of the piezoelectric body is proportional to the reflection angle or the amount of diffraction of the incident light, and the amount of light is quantitatively controlled by controlling the voltage applied to the piezoelectric body.

【0029】また、前記インライン状の圧電体が分割し
て設けられていることが望ましい。この場合、前記イン
ライン方向の反射又は回折光が水平又は垂直方向に掃引
されてよい。そして、前記反射光又は回折光の光量が光
路中に設けられたインライン状の前記遮光手段としての
反射手段によってアナログ的に制御されるのが望まし
い。
It is preferable that the in-line piezoelectric body is provided separately. In this case, the reflected or diffracted light in the in-line direction may be swept in the horizontal or vertical direction. It is desirable that the amount of the reflected light or the diffracted light be controlled in an analog manner by the in-line reflecting means as the light shielding means provided in the optical path.

【0030】また、前記入射光の反射又は回折が、その
誤差に対応する電圧分を前記印加電圧に重畳して正規の
値に補正される際、前記圧電体の群が、これらの反射面
間の間隙に相当する分だけ、長手方向に振動されること
が望ましい。また、前記圧電体の群の反射が掃引方向に
スライドされて速度変調されることが望ましい。
In addition, when the reflection or diffraction of the incident light is corrected to a normal value by superimposing a voltage corresponding to the error on the applied voltage, the group of piezoelectric bodies may be interposed between these reflection surfaces. It is desirable to vibrate in the longitudinal direction by an amount corresponding to the gap. In addition, it is preferable that the reflection of the group of piezoelectric bodies is slid in a sweep direction and velocity-modulated.

【0031】また、フレーム数を固定するように演算処
理された制御電圧が前記圧電体に印加されることが望ま
しい。
It is preferable that a control voltage calculated so as to fix the number of frames is applied to the piezoelectric body.

【0032】そして、前記反射面が、前記圧電体を覆う
反射膜で形成されていてよく、前記圧電体が接地電極又
はコモン電極で部分的に覆われていてよい。
[0032] The reflection surface may be formed of a reflection film covering the piezoelectric body, and the piezoelectric body may be partially covered with a ground electrode or a common electrode.

【0033】また、前記圧電体が交互に配置された固定
部と可動部とからなり、前記可動部に印加される電圧に
応じてこの可動部が伸縮されてもよく、前記可動部の上
昇時に前記反射面が傾斜するようにしてもよく、更に、
前記固定部の両側に前記可動部が配置され、これらの可
動部の回折光が互いに干渉しないように回折方向が決め
られていることが望ましい。
Also, the piezoelectric member may include a fixed portion and a movable portion alternately arranged, and the movable portion may be expanded or contracted in accordance with a voltage applied to the movable portion. The reflecting surface may be inclined, and further,
It is preferable that the movable portions are arranged on both sides of the fixed portion, and the directions of diffraction are determined so that diffracted lights from these movable portions do not interfere with each other.

【0034】また、前記圧電体が圧電素子の積層体から
なり、その積層方向において電極が設けられ、かつ前記
積層方向又は他の方向において前記反射面が形成されて
いることが望ましい。
It is preferable that the piezoelectric body is formed of a laminated body of piezoelectric elements, electrodes are provided in the laminating direction, and the reflection surface is formed in the laminating direction or another direction.

【0035】また、前記圧電体に設けられた前記反射面
により、前記入射光が回折されてその光路が変えられて
もよく、その場合、前記圧電体を積層して、この積層体
のうち奇数層又は偶数層の圧電体に電圧を印加すること
が望ましい。
Further, the incident light may be diffracted by the reflection surface provided on the piezoelectric body to change its optical path. In this case, the piezoelectric bodies are laminated and an odd number of the laminated bodies is formed. It is desirable to apply a voltage to the piezoelectric body of the layer or the even layer.

【0036】これにより、前記反射面から互いに異なる
方向に得られる複数のインライン状の回折光を合成して
投映することが望ましい。
Thus, it is desirable that a plurality of in-line diffracted lights obtained in different directions from the reflecting surface be synthesized and projected.

【0037】この場合、ピクセル電圧印加電極がピクセ
ルピッチ毎に分離され、これらのピクセル電圧印加電極
に対向して反射面電極が設けられ、前記反射面電極はピ
クセル間でインライン方向に電気的に接続されていて、
更に、インライン方向と直交する方向においては、前記
可動部のピクセルと前記固定部のピクセルとの間で前記
反射面電極が分離されていることが望ましい。
In this case, the pixel voltage application electrodes are separated for each pixel pitch, and a reflection surface electrode is provided to face the pixel voltage application electrodes, and the reflection surface electrodes are electrically connected in-line between the pixels. Have been
Further, in a direction orthogonal to the in-line direction, it is preferable that the reflection surface electrode is separated between the pixel of the movable portion and the pixel of the fixed portion.

【0038】この場合、単一の圧電体板を個々の前記圧
電体に切り出すことが望ましく、また前記単一の圧電体
板を途中まで切断し、一端側が連設された圧電体群を形
成してもよい。
In this case, it is desirable to cut out a single piezoelectric plate into individual piezoelectric members, and to cut the single piezoelectric plate halfway to form a group of piezoelectric members having one end connected continuously. You may.

【0039】前記圧電体として圧電セラミックス又は電
歪セラミックスが用いられ、前記入射光としてレーザ光
等の単波長光、赤外光又は紫外光が用いられ、前記入射
光として分光した帯状光線が用いられることが望まし
い。
Piezoelectric ceramics or electrostrictive ceramics are used as the piezoelectric body, single-wavelength light such as laser light, infrared light or ultraviolet light is used as the incident light, and a striped light beam is used as the incident light. It is desirable.

【0040】このように構成することにより、投映用、
投射用、印画用、転写用、光スイッチ用として好適に使
用することができ、この場合前記反射面にカラーフィル
タを設けてもよく、前記圧電体からの反射光又は回折光
を走査系によって掃引し、画像化することができる。
With such a configuration, the projection,
It can be suitably used for projection, printing, transfer, and optical switching. In this case, a color filter may be provided on the reflection surface, and the reflected light or the diffracted light from the piezoelectric body is swept by a scanning system. And can be imaged.

【0041】次に、本発明の好ましい実施の形態を具体
的に説明する。
Next, a preferred embodiment of the present invention will be specifically described.

【0042】実施の形態1 本実施の形態では、圧電体のミラー面(反射面)をアナ
ログ量で駆動し、単波長光(赤外線、紫外線を含む。)
や可視光のオン/オフ又は光量の制御を行なう。これ
は、主にプロジェクター等の投射又は投映映像装置に使
用される光デバイスに関し、このデバイスは、電気エネ
ルギーを機械的エネルギーに変換する逆圧電効果を利用
した反射光を用いるために、光を反射するミラー面をシ
ングルインラインに並べ、逆圧電効果による伸縮により
その反射方向をアナログコントロールする。
Embodiment 1 In this embodiment, the mirror surface (reflection surface) of the piezoelectric body is driven with an analog amount, and single wavelength light (including infrared rays and ultraviolet rays).
And ON / OFF of visible light or control of light amount. This mainly relates to an optical device used in a projection or projection image device such as a projector, and the device reflects light to use reflected light utilizing an inverse piezoelectric effect of converting electric energy into mechanical energy. The mirror surfaces are arranged in a single in-line, and the reflection direction is analog-controlled by expansion and contraction by the inverse piezoelectric effect.

【0043】図1は、この光デバイスを構成する光変調
素子(PLV:Piezoelectric Light Valve)の基本的
構成の(a)は平面図、(b)は(a)のb−b線断面
図である。
FIGS. 1A and 1B are a plan view and a sectional view taken along line bb of FIG. 1A of a basic structure of a light modulating element (PLV: Piezoelectric Light Valve) constituting the optical device. is there.

【0044】図1(b)に示すように、この光変調素子
(以下、圧電素子又はPLVと称することがある。)1
は、例えばチタン酸・ジルコン酸鉛(PbTiO3・P
bZrO3)からなる圧電材料で形成された積層圧電体
2の上面に鏡面3としてアルミニウム(又は金)の膜
(更に、必要あれば透明のカラーフィルター4)を設け
た積層構造として、セラミックス等の基板(図示せず)
上に形成されている。この積層圧電体2の積層の段数は
圧電体の材質や厚み、印加電圧及び必要可動量に応じて
決めればよく、1段以上の任意の段数で形成されてよ
い。この場合、基板として安価な素材のセラミックスを
使用することにより、安価な上に、耐衝撃性、耐振動
性、耐熱性が良く、高信頼性の光デバイスとなる。
As shown in FIG. 1B, this light modulation element (hereinafter, sometimes referred to as a piezoelectric element or PLV) 1 is used.
Is, for example, lead titanate / lead zirconate (PbTiO 3 .P
A laminated structure in which an aluminum (or gold) film (and, if necessary, a transparent color filter 4) is provided as a mirror surface 3 on the upper surface of a laminated piezoelectric body 2 formed of a piezoelectric material composed of bZrO 3 ) Substrate (not shown)
Is formed on. The number of layers of the laminated piezoelectric body 2 may be determined according to the material and thickness of the piezoelectric body, the applied voltage, and the required movable amount, and may be one or more. In this case, by using an inexpensive ceramic material as the substrate, the optical device is inexpensive, has good shock resistance, vibration resistance, and heat resistance, and has high reliability.

【0045】また、この光変調素子においては、図1
(a)に示すように、電極(簡略化のため図示せず)を
設けたシングルインライン状の積層圧電体2は、一定の
間隔を置いてピクセル群21〜2nとして分割されてい
る。例えば、長さL:350μm、幅W:150μmの
ピクセル群21〜2nが、間隙l=50μmで計1024
個にインライン状に配列され、これらは同一の材質のブ
ロックから切り出されるため、全て同一の材質で同一構
造に形成されるという特徴を有している。
In this light modulating element, FIG.
(A), the single in-line-shaped laminated piezoelectric body 2 in which a (not shown for simplicity) electrode is divided as pixel groups 2 1 to 2 n at regular intervals. For example, the length L: 350 .mu.m, the width W: pixel groups 2 1 to 2 n of 150μm is at the gap l = 50 [mu] m in total 1024
Since they are arranged in-line and are cut out from blocks made of the same material, they are characterized in that they are all formed of the same material in the same structure.

【0046】そして、これらのピクセル群21〜2nは、
印加電圧に応じて仮想線のように例えば0〜0.5度の
範囲で鏡面3が傾斜することにより、入射光L1の反射
光L2の方向が変化するため、この反射光量をアナログ
的に制御して導くことができる。
[0046] Then, 2 1 to 2 n of these groups of pixels,
By the mirror-3 inclined in the range of for example 0 to 0.5 degrees as a virtual line corresponding to the voltage applied, since the direction of the reflected light L 2 of the incident light L 1 is changed, analog this quantity of reflected light Can be controlled and guided.

【0047】この場合、上記したように、全ピクセルが
同一材質、同一構造からなっているので、電圧無印加時
に鏡面3が温度変化や経時変化しても、各ピクセルが同
等に変化するためにその影響をキャンセルし、相対位置
が一定に保たれて品質が低下することはなく、また、電
圧印加時においても相対位置が安定し、良好な反射角度
が得られる。
In this case, as described above, since all pixels have the same material and the same structure, even if the mirror surface 3 changes in temperature or changes with time when no voltage is applied, each pixel changes equally. The influence is canceled, the relative position is kept constant, and the quality is not degraded. In addition, the relative position is stabilized even when voltage is applied, and a good reflection angle can be obtained.

【0048】また、図1(a)に示すように、ピクセル
をシングルインライン状に並べることにより、DMDや
LCD等の面デバイスに比べてピクセル数を減らし、構
造を簡単にできるため、製造が容易であり歩留りも良く
なる。これに対し、超高画質UXGA(1600個×1
200個)では、インライン画素対面画素で1600:
1920000となって1200倍もの差が生じ、これ
は生産性及び歩留りの差や技術上の限界の差となり、面
画素デバイスの開発に限界があるものと予想される。
Further, as shown in FIG. 1A, by arranging the pixels in a single in-line manner, the number of pixels can be reduced and the structure can be simplified as compared with a surface device such as a DMD or LCD, so that manufacturing is easy. The yield is also improved. On the other hand, an ultra-high image quality UXGA (1600 pieces x 1
200), 1600 for inline pixels to face pixels:
A difference of 1200 times occurs at 1920000, which results in a difference in productivity and yield and a difference in technical limit, and it is expected that there is a limit in the development of a surface pixel device.

【0049】また、ピクセルに印加する電圧は、アナロ
グ量又はディジタル量のいずれでも印加可能なことも特
徴的である。通常、既述した如き静電力による可動方法
では、アナログ量で駆動してもばらつきが生じるため、
使用しくにいが、上記の圧電素子1は逆圧電効果を利用
した固体素子であって可動量と印加電圧とがほぼ比例関
係にあるため、アナログ使用が可能となり、これによっ
て任意の反射角度(光変調度)を実現できると共に、応
答スピードの遅い圧電素子も使用可能であり、コストも
安くすることができる。
It is also characteristic that the voltage applied to the pixel can be applied in either an analog amount or a digital amount. Normally, in the movable method using the electrostatic force as described above, variation occurs even when driven by an analog amount.
Unfortunately, the piezoelectric element 1 is a solid-state element using the inverse piezoelectric effect, and the movable amount and the applied voltage are substantially proportional to each other. Therefore, the piezoelectric element 1 can be used in an analog manner. In addition, a piezoelectric element having a low response speed can be used, and the cost can be reduced.

【0050】また、圧電素子1を実装する場合は、塵埃
及び外力からPLVを保護するために、ガラス等で表面
を覆う等の密閉措置が必要であるが、セラミックス基板
もこれに加えて放熱のために熱伝導性に優れたものを選
択することが望ましい。なお、カラーフィルタ4は、白
色光源の使用時に、赤、青、緑の3色の分光操作を省く
場合に取り付けることにより、ダイクロイックミラーや
プリズム等を使用しなくてもよい。
When the piezoelectric element 1 is mounted, sealing measures such as covering the surface with glass or the like are required to protect the PLV from dust and external force. Therefore, it is desirable to select a material having excellent thermal conductivity. Note that the color filter 4 may be attached when using a white light source to eliminate the need for spectral operation of three colors of red, blue, and green, so that a dichroic mirror, a prism, or the like may not be used.

【0051】なお、鏡面3の角度はピクセル製造時にば
らつきが生じても、ピクセル2毎に印加電圧を制御する
ことにより一定にすることができるが、ヒステリシスが
少ないために通常は素子にそうした制御をかける必要が
ない。
The angle of the mirror surface 3 can be kept constant by controlling the applied voltage for each pixel 2 even if the angle of the mirror surface 3 fluctuates during the manufacture of the pixel. However, since the hysteresis is small, such control is usually performed on the element. There is no need to call.

【0052】圧電素子1の光源はレーザ光であるのが望
ましいが、レーザ光の発生装置はコスト、大きさ、安全
性等で改良の余地があるものの、色の再現性が良く、プ
ロジェクタに適している。PLVはミラー反射であるた
め、レーザ光及び可視光でも使用可能であり、発展性の
高いデバイスである。
The light source of the piezoelectric element 1 is desirably laser light, but the laser light generator has room for improvement in cost, size, safety, etc., but has good color reproducibility and is suitable for a projector. ing. Since PLV is mirror reflection, it can be used with laser light and visible light, and is a highly developed device.

【0053】上記した圧電素子1の各ピクセルは、図2
〜図4のように構成(いずれも図1(a)におけるb−
b線断面対応)してよい。
Each pixel of the piezoelectric element 1 described above corresponds to FIG.
4 to FIG. 4 (all of b-
(corresponding to section b-line).

【0054】即ち、図2は積層圧電体2が図1(b)と
同様に上下方向(矢印方向)に積層され、断面コ字状の
アルミニウム等の筐体(例えば負極)8の内側に、一方
に空間10を残して配される。そして、不図示の正極−
陰極間に所定の電圧を印加することにより、逆圧電効果
によって積層圧電体2が歪み、電極8の開放部12側が
変形し、鏡面3が仮想線のように例えば0〜0.5度の
範囲で傾斜するため、この鏡面3への入射光L1の反射
光L2の光路が変化する。
That is, FIG. 2 shows that the laminated piezoelectric bodies 2 are laminated in the vertical direction (the direction of the arrow) in the same manner as in FIG. It is arranged leaving the space 10 on one side. And a positive electrode (not shown)
By applying a predetermined voltage between the cathodes, the laminated piezoelectric body 2 is distorted by the inverse piezoelectric effect, the open portion 12 side of the electrode 8 is deformed, and the mirror surface 3 is in a range of, for example, 0 to 0.5 degrees like a virtual line. in order to tilt the optical path of the reflected light L 2 of the incident light L 1 to the mirror surface 3 is changed.

【0055】また、図3は積層圧電体2が横方向(矢印
方向)に積層され、この積層圧電体が、断面コ字状に形
成され、対向配置された金属電極9a(正極)と9b
(負極)との間の中央部に挟置され、その両側に外装1
1a、11bが配されている。そして、正極9aに所定
の電圧を印加することにより、逆圧電効果によって積層
圧電体2が歪むと共に、外装11b側が変形し、鏡面3
が仮想線のように傾斜するため、鏡面3への入射光L1
の反射光L2の光路が変化する。
FIG. 3 shows that the laminated piezoelectric members 2 are laminated in the lateral direction (the direction of the arrow), and the laminated piezoelectric members are formed in a U-shaped cross section, and the metal electrodes 9a (positive electrode) and 9b
(Negative electrode) at the center and exterior 1 on both sides.
1a and 11b are arranged. When a predetermined voltage is applied to the positive electrode 9a, the laminated piezoelectric body 2 is distorted due to the inverse piezoelectric effect, and the exterior 11b side is deformed, and the mirror surface 3 is deformed.
Is tilted like a virtual line, the incident light L 1 on the mirror surface 3 is
The optical path of the reflected light L 2 of the changes.

【0056】また、図4は、矢印D方向に積層されたバ
イモルフからなる圧電体2が正極9aの両側に配され、
これらの圧電体2の外側にそれぞれ金属電極9b(負
極)が設けられている。そして、正極9aに所定の電圧
を印加することにより、逆圧電効果により積層圧電体2
が矢印E方向に収縮し、鏡面3及び電極9bのそれぞれ
の面が仮想線のように変形するため、鏡面3及び一方の
電極9b側への入射光L 1の反射光L2の光路が変化す
る。
FIG. 4 is a view showing a bus stacked in the direction of arrow D.
A piezoelectric body 2 made of an immorph is arranged on both sides of the positive electrode 9a,
Metal electrodes 9b (negative electrodes) are provided on the outside of these piezoelectric bodies 2 respectively.
Pole) is provided. A predetermined voltage is applied to the positive electrode 9a.
Is applied to the laminated piezoelectric body 2 by the inverse piezoelectric effect.
Contracts in the direction of arrow E, and each of the mirror surface 3 and the electrode 9b
Is deformed like an imaginary line, the mirror surface 3 and one of the surfaces
Light L incident on the electrode 9b side 1Reflected light LTwoLight path changes
You.

【0057】従って、図2〜図4のいずれも、既述した
図1における積層圧電体2及び鏡面3として使用するこ
とができる。
Therefore, any of FIGS. 2 to 4 can be used as the laminated piezoelectric body 2 and the mirror surface 3 in FIG. 1 described above.

【0058】また、図3に示した素子は図5のように形
成してもよい。即ち通常のセラミックからなる主体16
に、例えばチタン酸・ジルコン酸鉛(PbTiO3・P
bZrO3)からなる活性部(圧電体)17を圧電駆動
体15に内蔵し、これを基板18上に形成する。この場
合、主体16内における活性部17の位置関係は、L方
向の主体16の端縁と活性部17との距離l1及びl2
均等とし、幅W方向の主体16の端部と活性部17との
距離w1は大きく、w2は小さくする。活性部17に電圧
が印加されるとX方向に伸びると同時にY方向は縮小す
るため、この圧電体15は仮想線のように曲折し、鏡面
3が曲折前と曲折後とではθ角変位する。なお、このよ
うな構成は後述する他の実施の形態にも適用することが
できる。
The device shown in FIG. 3 may be formed as shown in FIG. That is, the main body 16 made of ordinary ceramic
For example, lead titanate / lead zirconate (PbTiO 3 .P
An active part (piezoelectric body) 17 made of (bZrO 3 ) is built in the piezoelectric driver 15 and formed on a substrate 18. In this case, the positional relationship of the active portion 17 in the main body 16 is such that the distances l 1 and l 2 between the edge of the main body 16 in the L direction and the active portion 17 are equal, and the end of the main body 16 in the width W direction is active. the distance w 1 is larger with parts 17, w 2 is reduced. When a voltage is applied to the active portion 17, the piezoelectric member 15 expands in the X direction and contracts in the Y direction at the same time as the active portion 17, so that the piezoelectric body 15 bends like an imaginary line, and the mirror surface 3 is displaced by θ angle before and after the bending. . Note that such a configuration can be applied to other embodiments described later.

【0059】図6は、図5における圧電駆動体15への
印加電圧に伴い変位する鏡面3の角度θと周波数の関係
のグラフを示す。即ち、図6に示すように、L(図5に
おけるLを指す)が小さいほど共振周波数が高くなり、
駆動周波数も上げられる(約80%まで)。同様に図5
におけるWも小さくすれば共振周波数が上がる。
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the frequency θ and the angle θ of the mirror surface 3 displaced in accordance with the voltage applied to the piezoelectric driver 15 in FIG. That is, as shown in FIG. 6, the smaller the L (indicating L in FIG. 5), the higher the resonance frequency becomes,
The drive frequency is also increased (up to about 80%). Similarly, FIG.
Is smaller, the resonance frequency increases.

【0060】次に、本実施の形態による光変調素子1を
組み込んだ時の光変調装置20の駆動システム又は投映
システムを図7について説明する。光変調素子1はコン
トローラ24によって駆動制御され、緑色レーザ光源2
2からの出射光L1が、反射鏡23a、コリメーション
レンズ39、反射鏡23bを経由して導かれて、光変調
素子1の各ピクセルの鏡面に入射し、変調された反射光
2を生じる。この反射光のうち不要な反射光L2’が遮
蔽材としての反射鏡23cによって光吸収体32へ導か
れて吸収され、必要な反射光L2が光変調部21から出
射する。
Next, a driving system or a projection system of the light modulation device 20 when the light modulation device 1 according to the present embodiment is incorporated will be described with reference to FIG. The light modulation element 1 is driven and controlled by the controller 24, and the green laser light source 2
Outgoing light L 1 from 2, reflector 23a, collimation lens 39, is guided via the reflecting mirror 23b, is incident on the mirror surface of each pixel of the optical modulation element 1, produces a modulated reflected light L 2 . Of the reflected light, unnecessary reflected light L 2 ′ is guided to and absorbed by the light absorber 32 by the reflecting mirror 23 c as a shielding material, and the required reflected light L 2 is emitted from the light modulator 21.

【0061】光誘導部28には、上記した光変調部21
と同様な構成の青色光源25及び赤色光源27を更に有
しており、それぞれ専用の緑色光透過性の反射鏡26
a、緑色光及び青色光透過性の反射鏡26bが設けられ
ているため、光変調部21から出射した緑色光は反射鏡
26a、26bを透過して光誘導部28から出射し、
赤、及び青色光はそれぞれの光源25、27から出射後
それぞれの反射鏡26a、26bで反射して光誘導部2
8から出射し、いずれも帯状光線L2となってプロジェ
クションレンズ29へ入射する。
The light guiding section 28 includes the light modulating section 21 described above.
And a red light source 27 having the same configuration as that of the above.
a, since the reflecting mirror 26b that transmits green light and blue light is provided, the green light emitted from the light modulating unit 21 is transmitted through the reflecting mirrors 26a and 26b and emitted from the light guiding unit 28,
The red and blue lights are emitted from the respective light sources 25 and 27 and then reflected by the respective reflecting mirrors 26a and 26b to be reflected by the light guiding unit 2
8, all of which become band-like rays L 2 and enter the projection lens 29.

【0062】そして、プロジェクションレンズ29で集
束された光L3はスキャナーとしてのポリゴンミラー3
0によって反射され、スクリーン31上で走査される。
即ち、ポリゴンミラー30は矢印方向へ回転するため、
ポリゴンミラー30の各反射面30aによって反射され
た光L4が、スクリーン31上を掃引され、スクリーン
31に画像等が投映される。
The light L 3 focused by the projection lens 29 is transmitted to the polygon mirror 3 as a scanner.
It is reflected by 0 and scanned on the screen 31.
That is, since the polygon mirror 30 rotates in the direction of the arrow,
The light L 4 reflected by each reflection surface 30 a of the polygon mirror 30 is swept on the screen 31, and an image or the like is projected on the screen 31.

【0063】通常はレンズでのアスペクト対応が一般的
であり、左右方向に画面がレンズで引き伸ばされること
により、この引き伸ばされた分に対応して解像度は低下
するが、本実施の形態では特殊な補正レンズを使用しな
いので、ラスターの直線性を損なうこともなく、解像度
を低下させることがない。
Normally, the aspect correspondence by the lens is generally used. When the screen is enlarged in the left and right direction by the lens, the resolution is reduced in accordance with the enlargement of the screen. Since no correction lens is used, the linearity of the raster is not impaired and the resolution is not reduced.

【0064】上記した光変調部21は、図8のように光
源としては白色光源33を用い、この出射光L1がコリ
ーメーションレンズ39を通ってダイクロックミラー4
0a、40bによって赤、青及び緑の3色に分光される
ように構成してもよい。即ち、緑色透過性のダイクロッ
クミラー40a、40bを用いて緑色を透過し、赤色を
ダイクロックミラー40aによって分光し、青色をダイ
クロックミラー40bによって分光し、分光した各色
(赤、緑、青)は不図示のコリメーションレンズを経由
して、図7と同様にポリゴンミラー30へ導く。
[0064] Light modulator portion 21 described above uses a white light source 33 as the light source as shown in FIG. 8, the dichroic mirror 4 the emitted light L 1 passes through the collie mation lens 39
The light may be separated into three colors of red, blue and green by Oa and 40b. That is, green is transmitted using the dichroic mirrors 40a and 40b that transmit green, red is separated by the dichroic mirror 40a, blue is separated by the dichroic mirror 40b, and the separated colors (red, green, and blue). Are guided to a polygon mirror 30 via a collimation lens (not shown) in the same manner as in FIG.

【0065】上記の光変調装置20における駆動システ
ムによる掃引方法は、図9(a)に示す垂直掃引と図9
(b)に示す水平掃引の2通りが可能である。図9
(a)の垂直掃引は、図7における光誘導部28からプ
ロジェクションレンズ29を経由する光のポリゴンミラ
ー30への入射角度を変え、スクリーン31の上端部よ
り下端部方向へ掃引投映し、また水平掃引はスクリーン
31の左端部より右端部方向へ掃引投映するものであ
り、いずれも掃引周波数は60Hz又はそれ以上の低い
周波数で行うことができる。
The method of sweeping by the drive system in the above-described light modulation device 20 includes the vertical sweep shown in FIG.
Two types of horizontal sweep shown in (b) are possible. FIG.
In the vertical sweeping of FIG. 7A, the angle of incidence of light passing through the projection lens 29 from the light guiding unit 28 into the polygon mirror 30 in FIG. 7 is changed, and the light is swept and projected from the upper end of the screen 31 toward the lower end. The sweeping is performed by sweeping and projecting from the left end to the right end of the screen 31, and the sweep frequency can be set to a low frequency of 60 Hz or more.

【0066】CRTの場合は、倍速対応すれば水平及び
垂直とも2倍にする必要が生じたり、コンピューターデ
ィスプレイでは、マルチスキャン対応で水平周波数は1
5kHz〜60kHzをハードで対応しなければならな
いこと等に比べ、本実施の形態の光変調装置20は容易
に行うことができる。
In the case of a CRT, it is necessary to double both the horizontal and the vertical if the speed is doubled, and the computer display is a multi-scan and the horizontal frequency is one.
The light modulation device 20 according to the present embodiment can be easily performed, as compared with a case where hardware needs to support 5 kHz to 60 kHz.

【0067】また、既に実用されている水平掃引ではピ
クセル数がライン数でよいため、垂直掃引より素子を小
さく形成できるものの、スピードが要求されるため、素
子の微細加工技術や高速のドライブ回路が必要である。
しかし、圧電素子は小さくカットすることにより共振周
波数が高くなり、スピードが速くなる特徴があるので、
水平掃引での実用も可能であるものの、コスト的見地か
ら見た場合、微細加工技術の進歩に合わせることが重要
である。
Further, in the horizontal sweep which has already been practically used, the number of pixels may be the same as the number of lines, so that the element can be formed smaller than in the vertical sweep. However, since speed is required, fine processing technology of the element and a high-speed drive circuit are required. is necessary.
However, since the piezoelectric element has a feature that the resonance frequency is increased by cutting it small and the speed is increased,
Although practical use in horizontal sweeping is possible, it is important from the viewpoint of cost to keep up with the progress of microfabrication technology.

【0068】一方、垂直掃引の場合は、水平解像度が必
要な分だけのピクセル数が必要となるものの、スピード
の遅い素子の使用が可能であり、また、特殊な微細加工
も必要ではなく製造上は有利である。
On the other hand, in the case of the vertical sweep, although the number of pixels required for the horizontal resolution is required, a device having a low speed can be used. Is advantageous.

【0069】また、投映や投射時には、鏡面反射の方向
とスキャナー反射の方向が+されたり−されたりするた
め、画質が劣化し易い。これを防止するために、本実施
の形態は投映や投射時に、その+分と−分を補正した電
気信号を作り、光変調素子1をドライブすることにより
補正が可能であり、このような対策は高画質化のために
必要な措置である。
Further, at the time of projection or projection, the direction of specular reflection and the direction of scanner reflection are added or subtracted, so that the image quality tends to deteriorate. In order to prevent this, in the present embodiment, it is possible to make correction by driving the light modulation element 1 by generating an electric signal in which the plus and minus components are corrected at the time of projection or projection. Is a necessary measure for high image quality.

【0070】図10は、上記した光変調装置20におい
て光量が可変するイメージ図である。即ち、光変調素子
1の鏡面3は最大約0.5度を印加電圧によって反射方
向を変更可能に設定しておき、電圧無印加時にはミラー
23cで全反射させ、また電圧印加が最大の時にはミラ
ー23cで輝度補正のために一部が反射する(カットオ
フ)状態に設定する。
FIG. 10 is an image diagram in which the amount of light varies in the light modulation device 20 described above. That is, the mirror surface 3 of the light modulation element 1 is set so that the reflection direction can be changed at a maximum of about 0.5 degree by an applied voltage, and when no voltage is applied, the light is totally reflected by the mirror 23c. At 23c, a state is set in which a part is reflected (cut off) for luminance correction.

【0071】図10に示すように、遮光手段としてのミ
ラー23cがインライン状に配列された個々のピクセル
2の鏡面3に対応して、光束Lwの一方側のみ設けら
れ、このミラー23cで光束Lwの片側のみを遮光して
光量が制御されるので、光量調整がアナログ的に確実に
行えると共に、十分な高輝度の光量をポリゴンミラー3
0に供給できる。このように簡単な構造のミラー23c
を用いて光量調整が可能であり、ミラー23cは光吸収
体を用いて構成してもよい。
[0071] As shown in FIG. 10, corresponding to the mirror surface 3 of the individual pixels 2 mirror 23c are arranged in line like as a light-shielding means, provided only one side of the light beam L w, the light beam in the mirror 23c since L quantity only in the dark side of w is controlled, the light quantity adjustment with the analog and reliably performed, the polygon mirror 3 the quantity of sufficiently high intensity
0 can be supplied. The mirror 23c having such a simple structure
The mirror 23c may be configured using a light absorber.

【0072】そして、ピクセル2がインライン状(特に
各ピクセル毎又は数個のブロックに分割されて)に配さ
れることにより、画素に対応した光変調の個別毎の制御
が可能になり、遮光手段(ブロック毎に分割も可)が光
束Lwの一方側のみにインライン方向に沿って配される
ことにより、個別の制御を行うことができる。
Further, by arranging the pixels 2 in an inline manner (particularly, each pixel or divided into several blocks), it is possible to control the light modulation corresponding to each pixel individually, by (divided for every block es) are arranged along a line direction on only one side of the light beam L w, it can be individually controlled.

【0073】これにより、中間の電圧印加時には、ミラ
ー23cに反射する光量がポリゴンミラー30に届かな
いため、光量がアナログ量でコントロールできる。設定
方法は上記の逆であっても同様の効果を得ることができ
るが、電圧無印加時には光線が投射または投映されない
方が安全上は望ましい。
Thus, when an intermediate voltage is applied, the amount of light reflected by the mirror 23c does not reach the polygon mirror 30, so that the amount of light can be controlled by an analog amount. The same effect can be obtained even if the setting method is reversed, but it is desirable from the viewpoint of safety that no light beam is projected or projected when no voltage is applied.

【0074】また、図10に示したプロジェクタにより
回折光を用いて投映する場合は、遮光板23cは必ずし
も必要でなく、またビームスプリッタをPLV1の入
(反)射側に設けて、入射光と反射光を分離してよい。
In the case of projecting using diffracted light by the projector shown in FIG. 10, the light-shielding plate 23c is not always necessary, and a beam splitter is provided on the input (anti-) emission side of the PLV1 so as to reduce incident light. The reflected light may be separated.

【0075】また、面素子系の投映及び投射用レンズ
は、4コーナー部までフォーカスしなければならないた
め高性能で大口径のレンズが必要であるが、本実施の形
態のレンズでは、インライン画像のみレンズを通過させ
ればよい。従って装置の軽量化が可能であると共に、L
CDにおけるガンマ補正は不要であるため、画質劣化の
心配がなく、DMDやGLVによるディジタル駆動で
は、オン/オフ時に光の往復運動があるためコントラス
トレシオを悪化させ易いが、本実施の形態のアナログ駆
動ではこのような劣化が生じない。
Further, since the projection and projection lenses of the surface element system need to focus on the four corners, a high-performance and large-aperture lens is required. What is necessary is just to let a lens pass. Therefore, the weight of the device can be reduced, and
Since gamma correction in a CD is unnecessary, there is no need to worry about image quality deterioration, and in digital driving using DMD or GLV, the contrast ratio is likely to deteriorate due to the reciprocating movement of light at the time of on / off. Such deterioration does not occur in driving.

【0076】また、半導体技術で作製されるDMDやG
LVは、コストの関係から小型化する必要があり、小型
化に伴い光学系の倍率を高くする必要があるため画質が
劣化し易いが、PLVはむしろ大きい方が作製し易く、
このため光学系の設計が容易であり、超大型映像向きと
言えるものの、大掛かりな設備は必要でなく、既存のセ
ラミック製造設備で充分に対応でき、新たな設備投資を
削減できる。
Further, DMD and G manufactured by semiconductor technology are used.
It is necessary to reduce the size of the LV from the viewpoint of cost, and it is necessary to increase the magnification of the optical system in accordance with the reduction in size. Therefore, the image quality is easily deteriorated.
For this reason, the design of the optical system is easy, and it can be said that it is suitable for super-large images. However, large-scale equipment is not required, and existing ceramic manufacturing equipment can sufficiently cope with it, and new equipment investment can be reduced.

【0077】図11は、プリズムまたは回折格子34等
を用いて図8に示したような白色光源を分光し、赤色、
緑色、青色を直接それぞれのPLV1でドライブするイ
メージ図であり、ダイクロイックミラーを使用しない例
を示す。即ち、インライン状に並んだピクセル1に対し
て分光した単色光(赤色、緑色、青色)を入射させる必
要があるため、プリズム(又は回折格子)34からの光
もインライン状に取出す。
FIG. 11 shows a white light source as shown in FIG.
It is an image figure which drives green and blue directly by each PLV1, and shows the example which does not use a dichroic mirror. That is, since monochromatic light (red, green, and blue) that has been dispersed needs to be incident on the pixels 1 arranged in line, light from the prism (or diffraction grating) 34 is also extracted in line.

【0078】従って、図示の如く、プリズム(又は回折
格子)34によって、白色光源33の出射光を赤色、緑
色及び青色の各色成分別に分けて出射させ、各出射光別
の反射鏡133の反射光を各色別のPLV1に導くこと
により、各色ごとに変調光を取り出すことができる。
Accordingly, as shown in the figure, the light emitted from the white light source 33 is emitted separately for each of the red, green and blue color components by the prism (or diffraction grating) 34, and the reflected light of the reflecting mirror 133 for each emitted light. To the PLV 1 for each color, it is possible to extract modulated light for each color.

【0079】実施の形態2 図12は本実施の形態の光変調素子1Aの概略平面図を
示す。この場合、上記した実施の形態1と同様に、反射
光を用いるものであり、全ピクセルが同一材質、同一構
造からなり、これらが不図示の例えばセラミック基板上
に配列され、上記と同様にライン駆動されるが、実施の
形態1と異なる点は、圧電体群21〜2nの一方の側面が
電極36で連結され、一方の末端の圧電体2nがバイモ
ルフ圧電素子35の一端に結合されており、バイモルフ
圧電素子35によって周波数10kHz以上で移動量5
0μm(ピクセル間隙相当分)矢印方向に振動されるこ
とである。
Embodiment 2 FIG. 12 is a schematic plan view of a light modulation device 1A of the present embodiment. In this case, as in the first embodiment described above, reflected light is used, and all pixels are made of the same material and have the same structure. These pixels are arranged on, for example, a ceramic substrate (not shown). While driven, the embodiment differs from the first embodiment, one side surface of the piezoelectric unit 2 1 to 2 n are connected by the electrode 36, the piezoelectric body 2 n of one end coupled to one end of the bimorph piezoelectric element 35 The bimorph piezoelectric element 35 has a moving amount of 5 at a frequency of 10 kHz or more.
0 μm (corresponding to the pixel gap) is to be vibrated in the arrow direction.

【0080】図示の如く、各ピクセル2間には間隙lが
存在するため、垂直掃引又は水平掃引した時に、このピ
クセル間の間隙lが画面上で黒線になり画質を損ね易
い。従って、上記の振動はこれを防止して高画質化する
ための措置であり、ピクセル間の幅lだけ鏡面3を矢印
方向に高周波数でスライドすることにより、間隙1に生
じる黒線を視覚から排除することができる。しかし、将
来的には、微細加工技術が進歩し、この間隙lをピクセ
ル幅Wに比べて大幅に小さく(例えば1/20)するこ
とができるようになればこの措置は必要でなくなる。
As shown in the figure, since there is a gap l between the pixels 2, when the vertical sweep or the horizontal sweep is performed, the gap l between the pixels becomes a black line on the screen, which easily deteriorates the image quality. Therefore, the above-mentioned vibration is a measure for preventing this and improving the image quality. By sliding the mirror surface 3 by the width l between pixels in the direction of the arrow at a high frequency, the black line generated in the gap 1 is visually recognized. Can be eliminated. However, in the future, if the fine processing technology advances and if the gap 1 can be made much smaller (for example, 1/20) as compared with the pixel width W, this measure is not necessary.

【0081】また、光量可変用ミラーと共にピクセル2
を固定して、ミラー面を水平にスライドさせる方向をス
キャナー掃引方向に+または−に移動させることによ
り、CRTで一般的に採用されている速度変調が可能で
あり、これによっても簡単に高画質化を図ることができ
る。この場合、水平掃引時には水平の輪郭補正がされ、
垂直掃引時には垂直の輪郭補正がされる。
Further, the pixel 2 together with the light amount variable mirror is used.
By fixing the mirror and moving the mirror surface horizontally in the scanner sweep direction + or-, the velocity modulation commonly used in CRTs can be performed, and this also makes it easy to achieve high image quality. Can be achieved. In this case, horizontal contour correction is performed during horizontal sweep,
At the time of vertical sweep, vertical contour correction is performed.

【0082】図13(a)は、上記した実施の形態1及
び実施の形態2における光変調素子の切断方法の概略斜
視図を示す。即ち、超極薄ダイヤモンドブレード等のカ
ッター52を用い、一方の端縁部に電極(+)用の銅箔
部46を設けた圧電体板37(−電極は図示省略)の銅
箔46の一部分を残してカット、または全てを所定寸法
(例えば150μm)に切り出すこともできる。つま
り、図13(b)に示す切断形態の一例のように、a領
域のみを切断することにより銅箔部46のみをカットす
ることができ、またはa領域を含む全体を切断すること
により図13(a)に示す全カットを行うことができ
る。
FIG. 13A is a schematic perspective view showing a method of cutting the light modulation element according to the first and second embodiments. That is, a part of a copper foil 46 of a piezoelectric plate 37 (a negative electrode is not shown) using a cutter 52 such as an ultra-thin diamond blade or the like and a copper foil portion 46 for an electrode (+) provided on one edge. Can be cut out or all can be cut out to a predetermined size (for example, 150 μm). That is, as in an example of the cutting mode shown in FIG. 13B, only the copper region 46 can be cut by cutting only the region a, or by cutting the entire region including the region a. All the cuts shown in (a) can be performed.

【0083】このように、単一の積層圧電体又はバイモ
ルフ圧電体の基板ブロックからカットしてインライン状
のピクセル2を作製するので、圧電体板37を櫛状にし
て作製することにより、それぞれのピクセル2の品質に
ばらつきがなく、また、温度等の環境変動に対しても個
々のピクセル2にばらつきが生じず、製造及び設計が容
易である。
As described above, the pixels 2 are formed in-line by cutting from a single laminated piezoelectric or bimorph piezoelectric substrate block. There is no variation in the quality of the pixels 2 and there is no variation in the individual pixels 2 due to environmental fluctuations such as temperature, so that manufacture and design are easy.

【0084】図14はこの投映システムの駆動制御回路
のブロックダイヤを示す。コントローラ部24からのP
LV1及びミラースキャナードライバー38へ同期信号
と補正されたデータが出力され、これにより、PLV1
及びポリゴンミラースキャナー30が駆動する。このよ
うな多様な制御又は変調信号に対してDSP(Digital
Signal Processor)やPLD(Programmable Logic Dev
ice)等のソフトでの対応が可能であり、また、ハード
側の光学システムやスキャンシステムも設計変更するこ
となく対応が可能である。
FIG. 14 shows a block diagram of a drive control circuit of the projection system. P from controller 24
The synchronization signal and the corrected data are output to the LV1 and the mirror scanner driver 38.
And the polygon mirror scanner 30 is driven. For such various control or modulation signals, a DSP (Digital
Signal Processor) and PLD (Programmable Logic Dev)
It is possible to respond by software such as ice), and also to the optical system and the scanning system on the hardware side without changing the design.

【0085】上記の如く反射光を利用する実施の形態1
及び実施の形態2によれば、光変調素子としての圧電素
子1に鏡面3を取り付け、この圧電素子1に対する印加
電圧に応じて鏡面3の反射方向を変えることができるた
め、ピクセル2をシングルインラインに並べた圧電素子
1の鏡面3にレーザ光や可視光を入射し、圧電素子1に
荷電したときに鏡面3の角度を変えて、シングルインラ
イン状に投映又は投射を行いながら、この動作中に垂直
又は水平にミラースキャナーで掃引(偏光)することに
より画像として投映されるので、次の(1)〜(10)
に示す顕著な効果を奏することができる。 (1)インライン構造により製造プロセスが簡素である
ため、製造管理がし易く、低コスト化できる。 (2)鏡面の平坦度が可動時も非可動時も維持される構
造であるため反射効率が高く、またその反射光を直接投
映するため、光効率も良く、コントラストレシオが大き
くとれる。 (3)可動部のミラー反射角度をアナログ量で可変でき
るため、ドットイメージでない連続した掃引軌跡を投映
でき、モワレ縞が発生しにくい。 (4)アナログ駆動及び垂直掃引を行なうことにより、
圧電体等の応答の遅い材料でも使用できる。 (5)圧電素子には小さいほど共振周波数が小さくなる
特徴があり、微細加工技術の発展により将来スピードの
アップが見込めることに加え、ピクセル数を増加しても
大型にならず、小型軽量化できる。 (6)バイブレーションにより走査線の見えない映画に
近い画像を出せる。 (7)面映像素子での高画質化はピクセル数の増大によ
り累積的に難易度が高くなるが、PLVではピクセル数
が少なく有利である。 (8)インライン掃引をするため、4:3、16:9及
び(1:2.35)のようなシネマ等のアスペクト変更
に対し、PLVは電気的駆動変更で対応でき、また、使
用されないピクセル領域がなく無駄がない。 (9)CRTでは倍速対応やコンピューターの表示モー
ドで水平及び垂直周波数が変わるため、偏向回路の切換
えが必要であるが、PLVでは映像信号の電気的処理に
より、偏光システムはフリッカーを感じない周波数(例
えば60Hz以上、120Hz以下)へ任意で簡単に固
定できる。 (10)鏡面部に透明カラーフィルターを付けることに
より、ダイクロイックミラー又はプリズム等の3色分光
を省ける。
Embodiment 1 utilizing reflected light as described above
According to the second embodiment, the mirror 3 is attached to the piezoelectric element 1 as a light modulation element, and the reflection direction of the mirror 3 can be changed in accordance with the voltage applied to the piezoelectric element 1. When laser light or visible light is incident on the mirror surface 3 of the piezoelectric element 1 arranged in a row, the angle of the mirror surface 3 is changed when the piezoelectric element 1 is charged, and projection or projection is performed in a single in-line shape during this operation. Since the image is projected by sweeping (polarizing) the mirror scanner vertically or horizontally, the following (1) to (10)
The following remarkable effects can be obtained. (1) Since the manufacturing process is simple due to the in-line structure, the manufacturing control is easy and the cost can be reduced. (2) Since the flatness of the mirror surface is maintained both when it is movable and when it is not movable, the reflection efficiency is high, and since the reflected light is directly projected, the light efficiency is good and the contrast ratio can be increased. (3) Since the mirror reflection angle of the movable portion can be varied by an analog amount, a continuous sweep locus that is not a dot image can be projected, and moiré fringes hardly occur. (4) By performing analog drive and vertical sweep,
A material having a slow response such as a piezoelectric body can be used. (5) The smaller the size of the piezoelectric element, the lower the resonance frequency is. Therefore, the speed is expected to increase in the future due to the development of fine processing technology. . (6) An image close to a movie with no visible scanning lines can be output by vibration. (7) Difficulty in increasing the image quality in a planar image element increases cumulatively with an increase in the number of pixels, but PLV is advantageous because the number of pixels is small. (8) PLV can respond to changes in aspect such as cinema such as 4: 3, 16: 9 and (1: 2.35) by performing an in-line sweep with an electric drive change, and can also use unused pixels. No space and no waste. (9) In the CRT, the horizontal and vertical frequencies change depending on the double speed and the display mode of the computer, so that the deflection circuit needs to be switched. However, in the PLV, the polarization system does not feel flicker due to the electrical processing of the video signal. (For example, 60 Hz or more and 120 Hz or less). (10) By attaching a transparent color filter to the mirror surface, three-color spectroscopy such as a dichroic mirror or a prism can be omitted.

【0086】これにより、従来のCRT、LCD、DM
D及びGLVによる方法における諸問題を解消すること
ができる。
Thus, the conventional CRT, LCD, DM
Problems in the D and GLV methods can be eliminated.

【0087】実施の形態3 図15及び図16は本実施の形態の光変調素子1Bを示
し、上記したと同様に、電気エネルギーを機械的エネル
ギーに変換する逆圧電効果を利用した回折光を用いるも
のであって、光を反射する鏡面を有し、光回折するため
の可動部と固定部を構成する積層圧電体2の群からなっ
ている。
Embodiment 3 FIGS. 15 and 16 show a light modulation element 1B of this embodiment, which uses diffracted light utilizing the inverse piezoelectric effect of converting electric energy into mechanical energy, as described above. It comprises a group of laminated piezoelectric bodies 2 having a mirror surface for reflecting light and constituting a movable part and a fixed part for diffracting light.

【0088】即ち、この光変調素子1Bは、図15に示
すように分割された多数のピクセル2からなり、そのXV
I−XVI線断面である図16に示すように、セラミックス
等の基板18上に配された正電極42a、積層圧電体
2、負電極42bがこの順に複数段に積層され、最上面
にアルミニウム又は金の蒸着によって鏡面3が配された
構造において、正極42aが積層圧電体2を覆うよう
に、その一方の側端を連結して基板面の銅箔(+)43
aに半田41を用いて接続され、これに対向する形で負
電極42bの一方の側端が、基板面の銅箔(−)43b
と鏡面3とを連結するように形成されて銅箔43bに半
田41で結合され、これら両電極で囲まれた領域の電極
同士の間は絶縁材45を配して絶縁されている。
That is, the light modulating element 1B is composed of a large number of pixels 2 divided as shown in FIG.
As shown in FIG. 16 which is a cross section taken along the line I-XVI, a positive electrode 42a, a laminated piezoelectric body 2, and a negative electrode 42b disposed on a substrate 18 made of ceramics or the like are laminated in this order in a plurality of stages. In the structure in which the mirror surface 3 is arranged by vapor deposition of gold, one side end thereof is connected so that the positive electrode 42a covers the laminated piezoelectric body 2, and the copper foil (+) 43 on the substrate surface is formed.
a using a solder 41, and one side end of the negative electrode 42b is opposed to the copper foil (-) 43b on the substrate surface.
And the mirror surface 3 are connected to each other and joined to the copper foil 43b by solder 41, and an insulating material 45 is provided between the electrodes in a region surrounded by both electrodes to be insulated.

【0089】この光変調素子1Bは、図15に示すよう
に、幅w:5μmごとに、切断溝幅lが0.5μm〜
1.0μmで分割されてピクセル51〜5nが6480個
配列され、例えばピクセル51が固定部、ピクセル52
可動部として、これらが交互に配置され、上述した各実
施の形態と同様にライン駆動される。
As shown in FIG. 15, this light modulating element 1B has a cutting groove width 1 of 0.5 μm to 5 μm every width 5 μm.
Divided by 1.0μm to pixels 5 1 to 5 n is 6480 sequences, eg, pixels 5 1 fixing unit, the pixel 5 2 as a movable part, they are alternately arranged, similar to the above described embodiments Is line driven.

【0090】この光変調素子1Bは、回折光を利用し、
図27及び図28と同等の現象で光変調するものである
が、その段数は圧電素子の材質や厚み、印加電圧及び可
動部の必要可動量(例えばλ/4)に応じて決めればよ
い。また、上述した例と同様に、単一の積層圧体ブロッ
クを分割して作製するため、全てのピクセルが同一材質
で同一構造に形成されている。
This light modulation element 1B utilizes diffracted light,
Although the light is modulated by the same phenomenon as in FIGS. 27 and 28, the number of steps may be determined according to the material and thickness of the piezoelectric element, the applied voltage, and the required movable amount of the movable part (for example, λ / 4). In addition, as in the above-described example, since a single laminated pressure body block is divided and manufactured, all pixels are formed of the same material and have the same structure.

【0091】図17(a)は、上記の如く構成された光
変調素子1Bの平面図、図17(b)は、図17(a)
の一部分の拡大平面図を示す。即ち、図17(b)は、
幅W:200μm、長さL:40mmの圧電構造体44
から切り出された一部分を示し、この圧電構造体44か
ら6480個に分離され、交互に可動部と固定部に分け
られる。この切り出しは図13に示した方法で実施で
き、製造プロセスが簡素で製造管理が容易となり低コス
ト化が可能になる。
FIG. 17A is a plan view of the light modulating element 1B having the above-described structure, and FIG. 17B is a plan view of FIG.
FIG. 3 shows an enlarged plan view of a part of FIG. That is, FIG.
Piezoelectric structure 44 having width W: 200 μm and length L: 40 mm
The piezoelectric structure 44 is separated into 6480 pieces, which are alternately divided into a movable portion and a fixed portion. This cutting can be performed by the method shown in FIG. 13, and the manufacturing process is simple, the manufacturing control is easy, and the cost can be reduced.

【0092】このように構成された光変調素子1Bは、
図7に示した光変調装置20を用いて上記した実施の形
態1及び2と同様に、コントローラ24によって制御さ
れた印加電圧により可動部が約120nm上昇駆動する
ため、可動部と固定部との段差がそれぞれの鏡面3に形
成され、光源から導かれた光の反射光の干渉による回折
を利用することができる。そして、可動部を上昇させな
い状態では固定部と共に光を全反射し、可動部を上昇さ
せれば光回折させることができ、この動作はライン駆動
及び面駆動で行うことができる。
The light modulating element 1B thus configured is
As in Embodiments 1 and 2 described above using the light modulation device 20 shown in FIG. 7, the movable unit is driven up by about 120 nm by the applied voltage controlled by the controller 24. Steps are formed on the respective mirror surfaces 3, and it is possible to utilize diffraction caused by interference of reflected light of light guided from the light source. When the movable portion is not raised, the light is totally reflected together with the fixed portion, and when the movable portion is raised, light can be diffracted. This operation can be performed by line driving and surface driving.

【0093】上記した如く、この光変調素子1Bは、電
圧の無印加時は鏡面に光が当たると全反射し、交互に配
した可動部に電圧を印加して鏡面部を入射光のλ/4上
昇させることにより、光回折が起こり光が曲げられるた
め、鏡面からは正面に全反射しない。また、正面反射光
を活用することもでき、回折光を活用することもでき、
駆動はディジタル駆動又はアナログ駆動することができ
る。但し、他のピクセルの影響を避けるためにはディジ
タル駆動するのがよい。
As described above, when no voltage is applied, the light modulating element 1B totally reflects when light hits the mirror surface, and applies a voltage to the alternately arranged movable portions to apply a voltage to the mirror surface portion by λ / 4, the light is bent and the light is bent, so that the light is not totally reflected from the mirror surface to the front. In addition, it is possible to utilize front reflected light, and to utilize diffracted light,
The drive can be digital drive or analog drive. However, in order to avoid the influence of other pixels, it is preferable to perform digital driving.

【0094】また、図17(b)に示すように、ピクセ
ル2の群のA端部とB端部とで印加電圧量を変え、即
ち、例えばB端側に高い電圧をかけ、A端側にかけて徐
々に電圧を低くして(又は無印加)印加電圧に勾配をつ
けることもできる。これによりA端側が縮み全体を傾斜
させることもできる。
As shown in FIG. 17B, the amount of applied voltage is changed between the A-end and the B-end of the group of pixels 2, that is, for example, a high voltage is applied to the B-end and the A-end is changed. The voltage can be gradually lowered (or no voltage is applied) to give a gradient to the applied voltage. Thereby, the A-end side can be contracted and the whole can be inclined.

【0095】このような構成により、電圧無印加時の鏡
面3が外部温度の影響で温度変化や経時変化による伸縮
があっても、構造上相対的に変化するため影響をキャン
セルして相対位置が一定に保たれ、品質が低下せず、電
圧印加時においても相対位置が安定し、良好な回折が得
られる。また、可動部の伸縮量は印加電圧の大きさで一
定にすることが可能である共に、積層圧電体2を使用し
ていることにより伸縮精度が良く、伸縮応答スピードが
速い。しかも、ヒステリシスが少ないため、通常は素子
にバイアス電圧をかけて制御する必要がない。
With such a configuration, even if the mirror surface 3 when no voltage is applied expands and contracts due to a change in temperature or a change with time due to the influence of the external temperature, the structure is relatively changed and the influence is cancelled. It is kept constant, the quality does not deteriorate, the relative position is stable even when voltage is applied, and good diffraction is obtained. In addition, the amount of expansion and contraction of the movable part can be made constant by the magnitude of the applied voltage, and the use of the laminated piezoelectric body 2 provides good expansion and contraction accuracy and a high expansion and contraction response speed. Moreover, since there is little hysteresis, it is not usually necessary to control the device by applying a bias voltage.

【0096】そして、この光変調素子1Bは最上部にア
ルミニウム又は金を蒸着しているため、電極と光の反射
面を兼用でき、構造がシンプルである。更に、既述した
GLVのリボンタイプに比べて高硬度であるため、可動
時も鏡面3の平坦度が高いため反射効率及び回折効率が
高く、コントラストレシオを大きくとれる特長を有して
いる。
Since the light modulation element 1B has aluminum or gold deposited on the uppermost portion, the light modulation element 1B can serve both as an electrode and a light reflection surface, and has a simple structure. Furthermore, since the hardness is higher than that of the above-described ribbon type GLV, the flatness of the mirror surface 3 is high even when the mirror is movable, so that the reflection efficiency and the diffraction efficiency are high and the contrast ratio can be increased.

【0097】また、上記最上部をアース側電極にしてシ
ールド効果を持たせている特長を有している。これによ
り、不要な静電気や電磁気の影響を受けにくい構造とな
っているため、自発分極を防止することができる。な
お、可動部は上昇でなく下降させることもできる。
Further, there is a feature that the uppermost portion is used as a ground electrode to provide a shielding effect. Thus, since the structure is hardly affected by unnecessary static electricity and electromagnetic force, spontaneous polarization can be prevented. The movable part can be lowered instead of raised.

【0098】この光変調素子1Bを実装する場合は、塵
埃及び外力からPLVを保護するために、ガラス等で表
面を覆う等の密閉措置が必要であるが、セラミックス基
板もこれに加えて放熱のために熱伝導性に優れたものを
選択するのが望ましい。また可動部の伸縮量は印加する
電圧で制御することのほか、上記したように、圧電素子
の両端部で印加電圧の差をつけて電極のバランスを変え
ることにより鏡面を傾斜させることができる(図7
(b)参照)。更に、この原理を利用して赤色、緑色、
青色のλ/4を場所によって使い分けることにより、デ
バイスは各色ごとに製品化する必要は必ずしもない。
When the light modulation element 1B is mounted, sealing measures such as covering the surface with glass or the like are necessary to protect the PLV from dust and external force. Therefore, it is desirable to select a material having excellent thermal conductivity. In addition to controlling the amount of expansion and contraction of the movable portion by the applied voltage, as described above, the mirror surface can be tilted by changing the balance of the electrodes by providing a difference between the applied voltages at both ends of the piezoelectric element ( FIG.
(B)). Furthermore, using this principle, red, green,
By using the blue λ / 4 depending on the location, it is not always necessary to commercialize the device for each color.

【0099】また、積層ではなく、バイモルフ型(バイ
メタル)の応答速度が速くなれば横方向のインライン配
列も考えられ、これにより適度な傾斜も得られ、コスト
ダウンが可能になる。
If the response speed of the bimorph type (bimetal) is increased instead of the lamination, a lateral in-line arrangement can be considered, whereby an appropriate inclination can be obtained and the cost can be reduced.

【0100】また、掃引方法は水平掃引と垂直掃引の2
通りが可能である。既に実用されている水平掃引では、
ピクセル数がライン数であればよいため、垂直掃引より
も素子を小さく形成できるものの、スピードが要求され
素子の微細加工技術や高速のドライブ回路が必要とな
る。一方、垂直掃引の場合は水平解像度が必要な分だけ
ピクセルが必要となるものの、スピードの遅い素子が使
用可能であり、また特殊な微細加工も必要ではなく、製
造上有利である。
The sweeping method is divided into horizontal sweeping and vertical sweeping.
A street is possible. In a horizontal sweep that is already in practical use,
Since the number of pixels only needs to be the number of lines, the element can be formed smaller than in the vertical sweep. However, speed is required and fine processing technology of the element and a high-speed drive circuit are required. On the other hand, in the case of the vertical sweep, although pixels are required for the required horizontal resolution, an element having a low speed can be used, and no special fine processing is required, which is advantageous in manufacturing.

【0101】実施の形態4 本実施の形態の光変調素子1Cは、上記した実施の形態
3と同様に、電気エネルギーを機械的エネルギーに変換
する逆圧電効果を利用した回折光を用いるものであり、
図19に示すように、光を反射する鏡面と光を回折させ
る可動部分の積層圧電体2F、2F’の群からなり、基
本的には実施の形態3と同様であるが、図18〜図20
に示すように積層圧電体の構造が異なる。
Fourth Embodiment An optical modulator 1C according to the present embodiment uses diffracted light utilizing the inverse piezoelectric effect of converting electric energy into mechanical energy, as in the third embodiment. ,
As shown in FIG. 19, a mirror surface for reflecting light and a group of laminated piezoelectric bodies 2F and 2F ′ of a movable part for diffracting light are formed, and are basically the same as those of the third embodiment. 20
The structure of the laminated piezoelectric body is different as shown in FIG.

【0102】即ち、図18に示す概略平面図のように、
この光変調素子は図20に示す圧電構造体47の幅W:
7μmにおいて、長さL:205mmの方向にw:15
0μmごとに分割されてピクセル61〜6nが1024個
形成され、更に圧電構造体47の長さL方向に7a列、
7b列及び7a’列に分割されるので計3072個のピ
クセル群が形成される。そして7b列が固定され、7a
および7a’列が例えばλ/4(最大180nm)上下
に駆動する可動部となっている。
That is, as shown in the schematic plan view of FIG.
This light modulation element has a width W of the piezoelectric structure 47 shown in FIG.
At 7 μm, the length L is w: 15 in the direction of 205 mm.
1024 pixels 6 1 to 6 n are formed by being divided every 0 μm, and 7a columns in the length L direction of the piezoelectric structure 47.
Since the pixels are divided into 7b and 7a 'columns, a total of 3072 pixel groups are formed. And 7b row is fixed, 7a
Columns 7a 'and 7a' are movable portions that are driven up and down, for example, by λ / 4 (180 nm at maximum).

【0103】従って、可動部7a、7a’と固定部7b
列に対する光の光路差を利用するものであり、そのライ
ン駆動により光が干渉しないように可動部7a、7a’
のそれぞれの列方向の波の光が用いられ、回折方向が決
められている。
Therefore, the movable parts 7a and 7a 'and the fixed part 7b
The optical path difference of light with respect to a column is used, and the movable parts 7a and 7a 'are used so that light does not interfere with the line drive.
Is used, and the diffraction direction is determined.

【0104】図19は、図18のXIX−XIX線断面図を示
す。この光変調素子1cは基板18上に圧電構造体2F
が設けられ、可動部7a、7a’の最上面の外側が負極
で覆われ、上面が負極に接続されたアルミニウムの蒸着
膜によって鏡面3が形成され、基板表面の銅箔43が各
ピクセルに対する共通の正電極となっている。基板18
はセラミックスで形成され、耐衝撃性、耐振動性、耐熱
性を有している。
FIG. 19 is a sectional view taken along line XIX-XIX in FIG. This light modulation element 1c is provided on a substrate 18 with a piezoelectric structure 2F.
Is provided, the outer surface of the uppermost surface of the movable portions 7a and 7a 'is covered with a negative electrode, the mirror surface 3 is formed by a vapor deposition film of aluminum whose upper surface is connected to the negative electrode, and the copper foil 43 on the substrate surface is common to each pixel. Of the positive electrode. Substrate 18
Is made of ceramics and has impact resistance, vibration resistance and heat resistance.

【0105】図20(a)は上記したピクセルを形成す
るための材料、即ち、長さL:205mm、幅W:7μ
mの圧電構造体47を示し、図20(b)はこの圧電構
造体47から切り出された一部分のピクセル群である。
図示の如く、長さ方向には7a列及び7a’列が幅
1:1.5μm、7b列が幅W2:3μmに分割され、
それぞれの間に切り出し溝l2:0.5μmが形成さ
れ、また幅方向には個々のピクセル幅がw1.5μmで
切り出され、ピクセル間に切り出し溝幅l1が0.5μ
mに形成されている。
FIG. 20A shows a material for forming the above-mentioned pixel, that is, a length L: 205 mm and a width W: 7 μm.
FIG. 20B shows a partial pixel group cut out from the piezoelectric structure 47.
As shown in the drawing, in the length direction, the 7a and 7a 'rows are divided into a width W 1 : 1.5 μm, and the 7b row into a width W 2 : 3 μm.
Groove l 2 cut between each: 0.5 [mu] m is formed, also in the width direction is cut out in the individual pixels wide W1.5Myuemu, the groove width l 1 cut between pixels 0.5μ
m.

【0106】このように構成された光変調素子1Cは、
上記した実施の形態と同様に、図7に示した光変調装置
20を用いて駆動されるが、実施の形態3とは異なり、
可動部が長さ方向に2列(7a、7a’)、固定部7b
が1列に形成され、上記した各実施の形態と同様にライ
ン駆動させるものである。
The light modulating element 1C thus configured is
Similar to the above-described embodiment, the optical modulator 20 is driven by using the light modulation device 20 illustrated in FIG.
The movable portion has two rows (7a, 7a ') in the length direction, and the fixed portion 7b
Are formed in a line, and are driven in line in the same manner as in the above-described embodiments.

【0107】そして、このように同一の動作をする7a
列及び7a’列のピクセルが更に幅方向に切断されて分
割されることにより、例えば列ごとに長さ方向に歪み又
は印加電圧の不均一が生じても、全体が平均化されるこ
とになり、その列の反射角度を均一に保つことができる
ため、安定した回折光を得ることができる。
Then, 7a performing the same operation as described above
The pixels in the column and the column 7a 'are further cut and divided in the width direction, so that, even if, for example, distortion or applied voltage non-uniformity occurs in the length direction for each column, the whole is averaged. Since the reflection angle of the row can be kept uniform, stable diffracted light can be obtained.

【0108】即ち、実施の形態3と同様に、電圧の無印
加時は鏡面への入射光は全反射し、更に、両サイドの列
7a、7a’に電圧を印加して鏡面部を入射光のλ/4
上昇させることにより、光回折が起きて光が曲げられる
ため鏡面からは正面に全反射しない。また、正面反射光
の活用及び回折光の活用が可能であり、入力信号及び出
力信号共に、ディジタル駆動又はアナログ駆動すること
ができる。
That is, similarly to the third embodiment, when no voltage is applied, the light incident on the mirror surface is totally reflected, and further, a voltage is applied to the rows 7a and 7a 'on both sides to make the light incident on the mirror surface portion. Λ / 4
By raising the light, light diffraction occurs and the light is bent, so that it is not totally reflected from the mirror surface to the front. Further, it is possible to utilize front reflected light and diffracted light, and it is possible to digitally or analogly drive both the input signal and the output signal.

【0109】この圧電素子の積層段数は、圧電素子の材
質や厚み、印加電圧及び可動部の必要可動量(例えばλ
/4)に応じて、任意の積層段数に形成することができ
る。そして電極を設けたシングルインライン状の積層圧
電素子に、一定の間隔で切り込みを入れて作製するた
め、全ての圧電素子が同質材料で形成される特徴を有し
ている。
The number of layers of the piezoelectric element is determined by the material and thickness of the piezoelectric element, the applied voltage, and the required movable amount of the movable part (for example, λ
/ 4), it can be formed in an arbitrary number of stacked layers. Since a single in-line laminated piezoelectric element provided with electrodes is cut at regular intervals to produce the piezoelectric element, all the piezoelectric elements are formed of the same material.

【0110】このような構成により、電圧無印加時の鏡
面3は、外部温度の影響で温度変化や経時変化による伸
縮があっても、構造上相対的に変化するため影響をキャ
ンセルして、相対位置が一定に保たれ、品質が低下せ
ず、また、電圧印加時においても相対位置が安定し、良
好な回折が得られる。
With such a configuration, the mirror surface 3 when no voltage is applied changes its structure relatively even if it expands and contracts due to a change in temperature or a change with time due to the influence of the external temperature. The position is kept constant, the quality does not deteriorate, and the relative position is stable even when voltage is applied, so that good diffraction can be obtained.

【0111】また、可動部の伸縮量は印加電圧の大きさ
で一定にすることが可能であると共に、積層圧電素子の
使用により伸縮精度が良く、また伸縮応答スピードが速
い。しかも、ヒステリシスが少ないため素子にバイアス
電圧による制御の必要はないが、ピクセルの高さにばら
つきが出た場合はバイアス電圧をかけて補正することが
できる。
Further, the amount of expansion and contraction of the movable part can be made constant by the magnitude of the applied voltage, and the use of the laminated piezoelectric element improves the expansion and contraction accuracy and the expansion and contraction response speed. In addition, since there is little hysteresis, there is no need to control the element with a bias voltage. However, when there is a variation in pixel height, correction can be made by applying a bias voltage.

【0112】この光変調素子1Cも最上部にアルミニウ
ム又は金による鏡面3を設けているので、電極と光の反
射部を兼用でき、構造がシンプルである。また、GLV
のリボンタイプに比べて高硬度であるため、可動時も鏡
面3の平坦度が高く、反射効率及び回折効率が高いとい
う特徴を有している。
Since the light modulating element 1C also has the mirror surface 3 made of aluminum or gold at the uppermost part, it can be used both as an electrode and a light reflecting part, and has a simple structure. Also, GLV
Since the hardness is higher than that of the ribbon type, the flatness of the mirror surface 3 is high even when the mirror is movable, and the reflection efficiency and the diffraction efficiency are high.

【0113】また、最上部をアース側電極にしてシール
ド効果を持たせていることが特徴であり、これにより不
要な静電気の影響を受けにくい構造となっているため自
発分極を防止することができる。また、スピードアップ
のために、固定部にも逆の電圧をかけて同時に可動させ
ることもでき、可動部は下降させることもできる。
Further, it is characterized in that a shielding effect is provided by using the uppermost portion as a ground-side electrode, and the structure is less susceptible to unnecessary static electricity, so that spontaneous polarization can be prevented. . In order to increase the speed, the fixed portion can be simultaneously moved by applying a reverse voltage, and the movable portion can be lowered.

【0114】この圧電素子1Cを実装する場合は、塵埃
及び外力からPLVを保護するためにガラス等で表面を
覆う密閉措置が必要であるが、セラミックス基板は放熱
のために熱伝導性に優れたものを選択することが望まし
い。
When the piezoelectric element 1C is mounted, it is necessary to seal the surface with glass or the like in order to protect the PLV from dust and external force. However, the ceramic substrate has excellent heat conductivity for heat dissipation. It is desirable to choose one.

【0115】この圧電素子1Cは、可動部に印加する入
力電圧はアナログ量またはディジタル量でもよいが、既
述した公知のリボン形状のインライン配列の場合は、光
回折の方向が他のピクセルと同じ方向であるため、アナ
ログ的使用はできず、他のピクセルに影響しないレベル
で回折をするディジタル量に限られる。このようにアナ
ログ量での使用が可能であることにより、スピードの遅
い圧電素子の使用も可能になりコストも安くすることが
できる。
In the piezoelectric element 1C, the input voltage applied to the movable portion may be an analog amount or a digital amount. However, in the case of the above-described known ribbon-shaped in-line arrangement, the direction of light diffraction is the same as that of other pixels. Because it is a direction, it cannot be used analogly and is limited to digital quantities that diffract at levels that do not affect other pixels. Since the use of the analog amount is possible in this manner, the use of a piezoelectric element having a low speed becomes possible, and the cost can be reduced.

【0116】本実施の形態の場合も、掃引方法は水平掃
引と垂直掃引の2通りが可能である。既に実用されてい
る水平掃引ではピクセル数がライン数であればよいた
め、垂直掃引より素子を小さく形成できるものの、スピ
ードが要求され、素子の微細加工技術や高速のドライブ
回路が必要である。一方、垂直掃引の場合は、水平解像
度が必要な分だけのピクセルが必要となるものの、スピ
ードの遅い素子が使用可能であり、また、特殊な微細加
工も必要ではないため、製造上有利である。
Also in the case of the present embodiment, two sweeping methods, horizontal sweeping and vertical sweeping, are possible. In the horizontal sweep which has already been practically used, the number of pixels is only required to be the number of lines. Therefore, although the element can be formed smaller than in the vertical sweep, speed is required, and fine processing technology of the element and a high-speed drive circuit are required. On the other hand, in the case of the vertical sweep, although only pixels necessary for the horizontal resolution are required, elements having a low speed can be used, and special fine processing is not required, which is advantageous in manufacturing. .

【0117】上記した回折光を利用する実施の形態3及
び実施の形態4によれば、鏡面3が形成されたピクセル
群がインラインに固定部と可動部に分けられ、レーザ光
等による照射時に印加電圧の有無又は電圧の大きさに対
応して鏡面3の角度を変え、これによって生じる光の回
折を利用して投映されるので、次の(1)〜(5)に示
す顕著な効果を得ることができる。
According to the third and fourth embodiments using the above-described diffracted light, the pixel group on which the mirror surface 3 is formed is divided in-line into the fixed part and the movable part, and the pixel group is applied at the time of irradiation with laser light or the like. Since the angle of the mirror surface 3 is changed in accordance with the presence or absence of a voltage or the magnitude of the voltage, and the light is projected by utilizing the diffraction of light, the remarkable effects shown in the following (1) to (5) are obtained. be able to.

【0118】(1)製造プロセスが簡素であるため、製
造管理がし易く低コスト化ができる。 (2)鏡面の平坦度が可動時も非可動時も維持される構
造であるため、全反射効率及び回折効率が高く、コント
ラストレシオを大きくとれる。 (3)可動部の伸縮量をアナログ量で変化させることが
でき、微調整ができる。 (4)アナログ量で変化させた場合でも素子に対して水
平方向に回折されるため他のピクセルに影響を与えな
い。 (5)垂直掃引を行なうことにより、スピードの遅いデ
バイスでも使用できる。
(1) Since the manufacturing process is simple, manufacturing management is easy and cost can be reduced. (2) Since the flatness of the mirror surface is maintained both when it is movable and when it is not movable, the total reflection efficiency and the diffraction efficiency are high, and the contrast ratio can be increased. (3) The amount of expansion and contraction of the movable portion can be changed by an analog amount, and fine adjustment can be performed. (4) Even when changed by an analog amount, the light is diffracted in the horizontal direction with respect to the element, so that other pixels are not affected. (5) By performing the vertical sweep, a device having a low speed can be used.

【0119】これにより、従来のCRT、LCD、DM
D及びGLVによる方法での問題点を解消することがで
きる。
Thus, the conventional CRT, LCD, DM
The problems in the method using D and GLV can be solved.

【0120】実施の形態5 図21は本実施の形態の光変調素子(GPLV:Gratin
g Piezoelectric Light Valve)1Dの平面図を示す。
これも電気エネルギーを機械的エネルギーに変換する逆
圧電効果を利用した回折光を用いるものであり、アルミ
ニウム(又は金)の蒸着により形成された負極としての
鏡面3を設けた積層圧電体2が、セラミックス等からな
る基板(図示省略)上に形成され、この積層圧電体2は
固定部53と可動部50となるピクセル50l〜50n
を有して構成されている。
Embodiment 5 FIG. 21 shows a light modulation element (GPLV: Gratin) of this embodiment.
g Piezoelectric Light Valve) 1D shows a plan view.
This also uses diffracted light utilizing the inverse piezoelectric effect of converting electrical energy into mechanical energy, and the laminated piezoelectric body 2 provided with a mirror surface 3 as a negative electrode formed by vapor deposition of aluminum (or gold) is used. The laminated piezoelectric body 2 is formed on a substrate (not shown) made of ceramics or the like, and includes a fixed portion 53 and pixels 50 l to 50 n serving as the movable portion 50.

【0121】そして、これらの積層圧電体2は、1層の
厚みが数十ミクロンの圧電体をインライン方向と直交す
る方向に4層以上重ねて形成し、可動部50をA、B、
Cの一列おきに形成し、可動部50となる層には電圧印
加電極を設けるものである。図21に示すように、イン
ライン方向に例えばA、B、C列の可動部50が固定部
53の間に配設され、A、B、C列の可動部50はイン
ライン方向に50〜200μm程度の長さで下部が図2
4のように分離され、全部で800〜2000個のピク
セル50l〜50n(図21では501〜503に省略図
示。)が形成される。そして電圧印加電極に電圧を印加
すれば、その層の厚みが増すと同時に直交方向(図22
における上下方向)で伸縮が起きる。
These laminated piezoelectric members 2 are formed by stacking four or more layers of piezoelectric members each having a thickness of several tens of microns in a direction perpendicular to the in-line direction.
C is formed in every other row, and a voltage application electrode is provided on the layer that becomes the movable portion 50. As shown in FIG. 21, for example, the movable parts 50 in rows A, B, and C are arranged between the fixed parts 53 in the inline direction, and the movable parts 50 in rows A, B, and C are about 50 to 200 μm in the inline direction. Fig. 2
Are separated as 4, a total of 800 to 2000 pixels 50 l to 50 n (not illustrated in FIG. 21 50 1-50 3.) Is formed. Then, when a voltage is applied to the voltage application electrode, the thickness of the layer is increased, and at the same time, in the orthogonal direction (FIG. 22).
(Up-down direction in the figure).

【0122】図22は、上記図21のXXII−XXII線断面
図であり、図22(a)は電圧無印加時の状態、図22
(b)は印加電圧によって、電圧印加電極51に対向配
置されている負極:鏡面3がλ/4変位した状態を示
す。
FIG. 22 is a sectional view taken along the line XXII-XXII of FIG. 21. FIG. 22 (a) shows a state where no voltage is applied.
(B) shows a state in which the negative electrode: mirror surface 3 disposed opposite to the voltage application electrode 51 is displaced by λ / 4 by the applied voltage.

【0123】図22(a)に示すように、この光変調素
子1Dの下端に導電材によって接合された+電極51
が、各ピクセルの積層圧電体2の間に鏡面3側へ延設さ
れ、これに対向するように負極3が可動部50の両側で
+電極51側に延設され、これらの延設電極が噛み合う
ように配されている。そして、+電極51はA、B、C
列間が接続され、インライン方向と直交方向は、ピクセ
ル50l〜50nそれぞれの間が図23のように分離され
ている。また、負極3は鏡面として、また共通電極とし
て固定部53及び可動部50に一体になっているが、イ
ンライン方向はA、B、Cそれぞれの間が図21の如く
分割線134で分離されている。
As shown in FIG. 22A, a + electrode 51 joined to the lower end of this light modulation element 1D by a conductive material.
Is extended to the mirror surface 3 side between the laminated piezoelectric bodies 2 of the pixels, and the negative electrode 3 is extended to the + electrode 51 side on both sides of the movable portion 50 so as to face the same, and these extended electrodes are It is arranged to mesh. And, the + electrode 51 is A, B, C
The columns are connected, and in the in-line direction and the orthogonal direction, each of the pixels 50 1 to 50 n is separated as shown in FIG. Further, the negative electrode 3 is integrated with the fixed portion 53 and the movable portion 50 as a mirror surface and as a common electrode, but in the in-line direction, each of A, B, and C is separated by a dividing line 134 as shown in FIG. I have.

【0124】図22(a)における積層圧電体2の鏡面
3の一部分の拡大図を図23に示す。このように、固定
部53と可動部50との境はインライン方向に鏡面3が
分離され、先端領域50aにおいては固定部53と可動
部50の圧電体同士の接着力も弱いため、インライン方
向では固定部53と可動部50との鏡面3が接続(即
ち、共通のアース電極として一体になっている)されて
いるものの、電圧印加にともなって図22(b)のよう
に凹むことが可能になる。
FIG. 23 is an enlarged view of a part of the mirror surface 3 of the laminated piezoelectric body 2 in FIG. As described above, the boundary between the fixed portion 53 and the movable portion 50 has the mirror surface 3 separated in the in-line direction, and the adhesive force between the piezoelectric members of the fixed portion 53 and the movable portion 50 is weak in the distal end region 50a. Although the mirror surfaces 3 of the part 53 and the movable part 50 are connected (that is, integrated as a common ground electrode), it becomes possible to dent as shown in FIG. .

【0125】従って、電圧印加によって負極側へ延設さ
れた+電極51の先端と負極との間の先端領域50aに
おいて積層圧電体2に伸縮が起こり、インラインと直交
方向においては可動部50の鏡面3のみが図22(b)
のように凹み、インライン方向では図24のように可動
部50の鏡面3の中央部がピクセルごとに凹む。その伸
縮量は印加電圧量に比例するため、赤色、緑色、青色で
所望の色のλ/4波長に相当する電圧を印加すれば、こ
の電圧の印加により、可動部50の鏡面3を所望の量で
凹ませて、所望の色に対応した入射光を回折することが
できる。
Accordingly, the multilayer piezoelectric body 2 expands and contracts in the tip region 50a between the tip of the + electrode 51 extended to the negative electrode side and the negative electrode by the application of a voltage, and the mirror surface of the movable portion 50 in the direction orthogonal to the in-line direction. Only 3 is shown in FIG.
24, and in the in-line direction, the central portion of the mirror surface 3 of the movable portion 50 is recessed for each pixel as shown in FIG. Since the amount of expansion and contraction is proportional to the amount of applied voltage, if a voltage corresponding to the λ / 4 wavelength of a desired color in red, green, and blue is applied, the mirror surface 3 of the movable portion 50 is applied by applying this voltage. The amount can be depressed to diffract incident light corresponding to a desired color.

【0126】図24(図22(b)のXXIV−XXIV線断面
図)は上記した+電極51の分割を示す。即ち、単一の
積層圧電体ブロックが可動部501〜50nのそれぞれの
間で+電極51の先端まで切り込まれ、インライン方向
に各ピクセルが分割されている。このような+電極51
の分割は、予め分割しておいてもよく、これにより、後
で分割する際に起きるクラックや切り子の発生を無くせ
る利点もあるが、上記切り込みと同時に分割してもよ
い。
FIG. 24 (a sectional view taken along the line XXIV-XXIV in FIG. 22B) shows the division of the above-mentioned + electrode 51. In other words, a single multilayer piezoelectric block is cut to the tip of the positive electrode 51 between the respective movable portions 50 1 to 50 n, each pixel in the line direction is divided. Such a + electrode 51
May be divided in advance, which has the advantage of eliminating the occurrence of cracks and facets that occur when dividing later. However, the division may be performed simultaneously with the cutting.

【0127】このような構成により、電圧無印加時の鏡
面3が外部温度の影響で温度変化や経時変化による伸縮
があっても、各ピクセルが同一材質、同一構造であるた
めに、相対的に同等に変化し、影響をキャンセルして相
対位置が一定に保たれ、品質が低下せず、電圧印加時に
おいても相対位置が安定し、良好な回折が得られる。ま
た、積層圧電体2を使用していることにより伸縮精度が
良く、伸縮応答スピードが速く、しかも、ヒステリシス
が少ないため、通常は素子にバイアス電圧をかけて制御
する必要がない。
With this configuration, even if the mirror surface 3 when no voltage is applied expands and contracts due to a change in temperature or a change with time due to the influence of the external temperature, the pixels have the same material and the same structure. It changes equally, the influence is canceled, the relative position is kept constant, the quality is not degraded, the relative position is stable even when voltage is applied, and good diffraction is obtained. Further, since the multilayer piezoelectric body 2 is used, the expansion / contraction accuracy is high, the expansion / contraction response speed is high, and the hysteresis is small, so that it is not usually necessary to control the element by applying a bias voltage.

【0128】そして、この光変調素子1Dは最上部にア
ルミニウム又は金を蒸着しているため、電極と光の反射
面を兼用でき、構造がシンプルである。更に、既述した
GLVのリボンタイプに比べ高硬度であるため、鏡面3
の平坦度が高くて反射効率及び回折効率が高く、コント
ラストレシオを大きくとれる。
Since the light modulating element 1D has aluminum or gold deposited on the uppermost part, the light modulating element 1D can serve both as an electrode and a light reflecting surface, and has a simple structure. Furthermore, since the hardness is higher than that of the GLV ribbon type described above, the mirror surface 3
Has a high flatness, a high reflection efficiency and a high diffraction efficiency, and a large contrast ratio.

【0129】上記したように、この光変調素子(GPL
V)1Dのミラー面側はアース電極として一体に作られ
ているので、ピクセルとピクセルの間で電気的導通が計
られる効果がある。従って、電圧印加による凹み部が生
じても動作(電圧の印加による逆圧電効果)が可能であ
る。
As described above, this light modulating element (GPL
V) Since the mirror surface side of 1D is integrally formed as a ground electrode, there is an effect that electrical conduction is measured between pixels. Therefore, even if a concave portion is generated by applying a voltage, an operation (an inverse piezoelectric effect by applying a voltage) is possible.

【0130】このように構成された本実施の形態の光変
調素子1Dは、鏡面3に光源55から白色光又はレーザ
光を当てると、入射光L1は光回折によって図25に示
すように左右に反射光L2が曲げられる。その分離した
反射光L2を反射鏡56a、56bによって反射させ、
その反射光L3を反射鏡57とダイクロイックミラー5
8とにより合成(片側でも投映出来るが合成する方が効
率的である。)し、その合成された反射光L4を掃引用
ミラー59(ガルバノ又はポリゴン)で水平方向又は垂
直方向に走査してスクリーン31に投映する。この場
合、図25のように投映用レンズ60を介在させて拡大
することも可能である。
[0130] Light modulation element 1D of the thus constructed present embodiment, when exposed to white light or laser light from the light source 55 to a mirror 3, the incident light L 1 is left as shown in Figure 25 by the optical diffraction It is bent reflected light L 2 in. The separated reflected light L 2 of the reflecting mirror 56a, is reflected by 56b,
The reflected light L 3 is transmitted to the reflecting mirror 57 and the dichroic mirror 5.
Synthesized by 8 (the better but projection can be one synthesized is efficient.), And the reflected light L 4, which is the synthesized sweep mirror 59 (galvanometer or polygon) is scanned in the horizontal direction or the vertical direction The image is projected on the screen 31. In this case, as shown in FIG. 25, the image can be enlarged with the projection lens 60 interposed.

【0131】26は、本実施の形態の投映システムの駆
動制御回路の一例のブロックダイヤを示し、受光素子6
1の検出値に基づいて、コントローラ部24からGPL
V1D及びガルバノミラースキャナードライバー38へ
同期信号と補正されたデータ出力が指示され、これによ
り、GPLV1D及びガルバノミラースキャナー59が
駆動する。このような多様な制御又は変調信号に対し
て、DSP(Digital Signal Processor)やPLD(Pr
ogrammable Logic Device)等のソフトでの対応が可能
であり、またハード側の光学システムやスキャンシステ
ムを設計変更することなく対応が可能である。
Reference numeral 26 denotes a block diagram of an example of a drive control circuit of the projection system according to the present embodiment.
1 from the controller unit 24 based on the detected value of GPL.
The synchronization signal and the corrected data output are instructed to the V1D and the galvanomirror scanner driver 38, whereby the GPLV1D and the galvanomirror scanner 59 are driven. For such various control or modulation signals, a DSP (Digital Signal Processor) or a PLD (Pr
It can be supported by software such as grammable logic device), and can be supported without changing the design of the optical system and scan system on the hardware side.

【0132】上記の如く、本実施の形態の光変調素子1
Dは、電圧印加によって積層圧電体2が積層方向に伸長
すれば、これと直交する面は収縮することを利用し、可
動部50への選択的な電圧の印加により、印加電圧の量
に比例した伸縮が得られるため、光回折の条件となるλ
/4の高低差をつけ、即ち、所望の色(赤、緑、青)の
λ/4波長相当する電圧の印加によって実現することが
できる。
As described above, the light modulation device 1 of the present embodiment
D takes advantage of the fact that if the laminated piezoelectric body 2 expands in the laminating direction due to the application of a voltage, the plane orthogonal to this contracts, and is selectively proportionally applied to the movable portion 50 to be proportional to the amount of applied voltage. Λ, which is the condition for light diffraction,
/ 4, that is, by applying a voltage corresponding to a λ / 4 wavelength of a desired color (red, green, blue).

【0133】即ち、平面な鏡面部3を凹ませれば必ずし
もλ/4でなくとも回折現象が起きるが、例えば緑の波
長520nmの場合、λ/4は130nmであり、この
時の真正面からの入射光はキャンセルされて真正面には
戻らず、両側に色分離して向きを変えた入射光になる。
しかし、単独のGPLVで色を切り替える場合はミラー
の位置は固定されるので、例えば緑の反射光の位置にミ
ラーを設置した場合、青及び赤は鏡面部の凹ませ量を変
えて反射光の角度を合わせる必要がある、という原理に
基づいている。
That is, if the flat mirror surface portion 3 is depressed, a diffraction phenomenon occurs even if it is not necessarily λ / 4. For example, in the case of a green wavelength of 520 nm, λ / 4 is 130 nm, The incident light is canceled and does not return directly to the front, but becomes incident light whose direction is separated by color separation on both sides.
However, when the color is switched by a single GPLV, the position of the mirror is fixed. For example, when the mirror is installed at the position of the green reflected light, blue and red change the concave amount of the mirror surface to change the reflected light. It is based on the principle that the angles need to be adjusted.

【0134】つまり、青及び赤はそれぞれのλ/4の凹
み量では、ミラー位置にそれぞれの色は戻らず、次の関
係の時に同じ位置に1次反射光が戻り、真正面にも1部
戻る。従って、緑の波長(520nm)の凹み量(λ/
4)でミラー位置を決めた場合、赤(780nm)では
λ/3、青(390nm)ではλ/6の凹みにする必要
がある。なお、演色性で波長を変える場合は上記の比率
で凹み量を変えれば良い。
That is, in the case of blue and red, the respective colors do not return to the mirror position at the respective concave amounts of λ / 4, and the primary reflected light returns to the same position in the following relationship, and also returns to a part in front of the mirror. . Therefore, the amount of depression (λ /
When the mirror position is determined in 4), it is necessary to make a concave of λ / 3 for red (780 nm) and λ / 6 for blue (390 nm). When the wavelength is changed by the color rendering property, the recess amount may be changed at the above ratio.

【0135】一般的にクセノンランプ等の輝線スペクト
ルは、可視光領域全ての波長に見られるので、色度図上
において最も広い3点の波長を選択することにより、高
演色性の映像再現が可能であり、上記赤/青/緑の波長
は、この色度図上で最大の3角形が出来る波長である。
但し、実用に際しては視感度の高い波長を選択した方
が、輝度の明るい映像が楽しめる。
In general, the emission line spectrum of a xenon lamp or the like can be seen at all wavelengths in the visible light region. Therefore, by selecting the three wavelengths which are the widest on the chromaticity diagram, an image with high color rendering can be reproduced. And the red / blue / green wavelengths are wavelengths at which a maximum triangle is formed on this chromaticity diagram.
However, in practical use, selecting a wavelength with high visibility allows the user to enjoy an image with high brightness.

【0136】そして具体的な色の投映方法は次の(1)
〜(3)のような方法が考えられる。 (1)1ライン毎に赤/青/緑と投映順番に変えてい
く。この場合、傍で見るとカラーストライプ状態が判り
易い。 (2)1フレーム毎に赤/青/緑と投映色を順番に変え
ていく。この場合、瞬き等により色が認識される。 (3)ライン毎に、しかもフレーム毎にも色の順番を変
える。この場合、カラーストライプやフリッカ等が目立
ちにくく、フレーム周波数を遅くする事ができる。いず
れにおいても、光変調素子が一組の場合でも回転カラー
フィルター等を使用せずにカラー画像の投映が可能とな
る効果がある。
The concrete color projection method is as follows (1).
Methods such as (3) are conceivable. (1) The projection order is changed to red / blue / green for each line. In this case, when viewed from the side, the color stripe state can be easily recognized. (2) Red / blue / green and projected colors are changed in order for each frame. In this case, the color is recognized by blinking or the like. (3) The color order is changed for each line and for each frame. In this case, color stripes, flicker, and the like are less noticeable, and the frame frequency can be reduced. In any case, there is an effect that a color image can be projected without using a rotating color filter or the like even when a single light modulation element is used.

【0137】一般的にランプによる白色光源では輝線ス
ペクトルがあり、波長により発光強度が変わるが、本実
施の形態はλ/4の高さが印加電圧の量で任意に変えら
れるため、発光強度の強い波長にチューニングすること
により、輝度の低下を抑えることが可能であり、従っ
て、図26に示すように、投映状態をモニターしながら
フィードバックする機能を付加することも可能である。
In general, a white light source using a lamp has a bright line spectrum, and the emission intensity varies depending on the wavelength. In the present embodiment, however, since the height of λ / 4 can be changed arbitrarily by the amount of applied voltage, the emission intensity is reduced. By tuning to a strong wavelength, it is possible to suppress a decrease in luminance. Therefore, as shown in FIG. 26, it is also possible to add a function of feeding back while monitoring the projection state.

【0138】なお、掃引用ミラーにポリゴンスキャナー
を使う場合には、f−θレンズで補正後投映することが
望ましい。また、ガルバノミラーを使用する場合は、掃
印時に帰線期間を設けず、往復で投映することにより光
の利用効率を向上させることができる。
When a polygon scanner is used as the sweeping mirror, it is desirable to project the image after correcting it with an f-θ lens. In the case of using a galvanomirror, light utilization efficiency can be improved by projecting reciprocally without providing a retrace period at the time of scanning.

【0139】上記した光変調素子1Dは単独のGPLV
の場合であるが、予め、入射光を赤/青/緑の3色に分
離した後に、それぞれの光を各色専用のGPLVに入射
させることにより、輝度アップを図ることも可能であ
る。
The light modulating element 1D is a single GPLV
In this case, it is possible to increase the luminance by separating the incident light into three colors of red / blue / green in advance and then making each light incident on a GPLV dedicated to each color.

【0140】また、GPLVの駆動方法は輝度量の変化
をPWM(パルス幅変調)で行い、色の切り替えを印加
電圧値で行ってもよい。
In the GPLV driving method, the change in luminance may be performed by PWM (pulse width modulation), and the color may be switched by an applied voltage value.

【0141】また、光回折効率を向上させるために、偏
光ビームスプリッターと1/2波長板を組み合わせた偏
光分離変換装置をGPLVの入射前に挿入することによ
り、S波/P波とも有効利用が可能になる。
In order to improve the light diffraction efficiency, a polarization separation / conversion device combining a polarization beam splitter and a half-wave plate is inserted before GPLV incidence, so that both S-wave and P-wave can be effectively used. Will be possible.

【0142】上記した実施の形態5によれば、電圧印加
によって積層圧電体がその積層方向に伸長し、これと直
交方向の面が印加電圧量に比例して収縮することを利用
し、三原色(赤、緑、青)の波長がそれぞれ等角度に回
折する電圧を印加して、所望の光色をスクリーン31へ
導き、投映するので、次の(1)〜(7)に示す顕著な
効果を得ることができる。
According to the fifth embodiment described above, by utilizing the fact that the laminated piezoelectric body expands in the laminating direction by voltage application and the plane orthogonal to this expands and contracts in proportion to the amount of applied voltage, the three primary colors ( Since a desired light color is guided to the screen 31 and projected by applying a voltage at which the wavelengths of red, green, and blue) are diffracted at equal angles, the remarkable effects shown in the following (1) to (7) are obtained. Obtainable.

【0143】(1)低価格な圧電素子で光回折が可能で
ある。 (2)素材が安く、また、ピクセルを大きくして加工性
を高めることができる。 (3)ピクセルが大きいので投映倍率を下げられると共
に、明るい映像を投映することができる。 (4)所望の光色を印加電圧で等角度に回折できるの
で、ライン毎やフレーム毎、またはその併用で色の切換
えが可能となる。 (5)ミラー反射の場合、複数の開口を持つ非反射性表
面装置でのクリッピングが必要であるが、本システムで
は不要であり、それらを調製する必要もない。 (6)入射光をインライン上の左右に分離するため、他
のピクセル光の影響を受けない。また、出射光を左右対
称に分離しているため、出射光の合成がし易く、光効率
を向上することができる。 (7)3色のレーザー光に限らず、白色光でも1つのG
PLVでカラー3色の切換えが可能であるため、回転カ
ラーフィルター等が不要である。 (8)3色とも同一の光路を通すため、色ずれが出な
い。 (9)各色とも輝線スプリアスの最高値の波長にチュー
ニングすることにより、最大限のエネルギーを取り出す
ことができ、自動化し易い。
(1) Light diffraction is possible with a low-cost piezoelectric element. (2) The material can be inexpensive, and the pixels can be enlarged to improve the workability. (3) Since the pixels are large, the projection magnification can be reduced and a bright image can be projected. (4) Since a desired light color can be diffracted at an equal angle by an applied voltage, color switching can be performed line by line, frame by frame, or a combination thereof. (5) In the case of mirror reflection, clipping with a non-reflective surface device having a plurality of apertures is necessary, but is not required in the present system, and it is not necessary to prepare them. (6) Since the incident light is separated into right and left in-line, it is not affected by other pixel lights. Further, since the outgoing light is separated symmetrically, outgoing light can be easily synthesized, and the light efficiency can be improved. (7) Not only laser light of three colors but also white light
Since three colors can be switched by the PLV, a rotating color filter or the like is not required. (8) Since all three colors pass through the same optical path, no color shift occurs. (9) By tuning each color to the maximum value of the emission line spurious, the maximum energy can be extracted and automation is easy.

【0144】上述した各実施の形態は、本発明の技術的
思想に基づいて変形することができる。
Each of the above embodiments can be modified based on the technical idea of the present invention.

【0145】例えば、圧電素子の材料、積層構造、形
状、寸法等種々変更してよいし、また圧電素子を固定部
と可動部とに分ける以外にも、全てを可動部とし、印加
電圧の制御により選択的に動作量を異ならせてもよく、
ピクセルの動作方向も上昇や下降に限らず、任意に変化
させることもできる。
For example, the material, laminated structure, shape, dimensions, etc. of the piezoelectric element may be variously changed. In addition to dividing the piezoelectric element into a fixed part and a movable part, all of the piezoelectric element is made a movable part and the applied voltage is controlled. The amount of movement may be selectively changed by
The operation direction of the pixel is not limited to ascending or descending, but can be arbitrarily changed.

【0146】なお、上述した実施の形態による光変調素
子は単独で使用するのがよいが、これと併用して、例え
ばDMDの如き面デバイスのミラーをインライン状に配
置し、変調された反射光の光量を遮断手段で制御してラ
イン駆動させることもできる。
It is preferable to use the light modulation element according to the above-described embodiment alone. In combination with this, a mirror of a surface device such as a DMD is arranged in-line, and the modulated reflected light is used. It is also possible to drive the line by controlling the amount of light by the blocking means.

【0147】[0147]

【発明の作用効果】上述した如く、反射光を利用する本
発明の第1の光変調装置、第1の光変調素子及びその製
造方法は、材質及び構造が均一に形成された圧電体に対
して、電圧印加の有無又は大小によりこの圧電体の逆圧
電効果によってこの圧電体に歪みが生じるため、この反
射面の反射角度が変えられて変調される。従って、圧電
体への印加電圧の差又は選択的な電圧の印加又はその大
小により、所望の反射方向又は回折光が得られると共
に、この反射光の光束の一方側のみを遮光手段で遮光し
て光量が制御されるので、簡略な機構で光量調整をアナ
ログ的に確実に行うことができ、十分な高輝度の光量が
得られる。そして、これをライン駆動が可能に構成する
ことにより、構造も簡略化された投映及び映像システム
等が得られる。
As described above, the first light modulation device, the first light modulation element, and the method for manufacturing the same of the present invention utilizing reflected light are applicable to a piezoelectric material having a uniform material and structure. Since the piezoelectric body is distorted due to the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body depending on the presence or absence or magnitude of the voltage application, the reflection angle of the reflecting surface is changed and modulated. Therefore, a desired reflection direction or diffracted light can be obtained by the difference of the applied voltage to the piezoelectric body or the selective application of the voltage or its magnitude, and only one side of the luminous flux of the reflected light is shielded by the light shielding means. Since the light amount is controlled, the light amount can be reliably adjusted in an analog manner with a simple mechanism, and a sufficiently high luminance light amount can be obtained. Then, by configuring this to be capable of line driving, a projection and video system with a simplified structure can be obtained.

【0148】また、回折光を利用する本発明の第2の光
変調装置、第2の光変調素子及びその製造方法は、第1
の光変調装置と同様に、材質及び構造が均一に形成され
た圧電体の逆圧電効果によるこの圧電体の歪みを利用し
て、位相差により反射面で入射光が回折されて変調され
る。従って、これをアナログ制御及びライン駆動が可能
に構成することにより、構造も簡略化された投映及び映
像システム等が得られる。
Further, the second light modulation device, the second light modulation element and the method of manufacturing the second light modulation device of the present invention utilizing the diffracted light are described in the first light modulation device.
In the same manner as in the optical modulation device, the incident light is diffracted and modulated on the reflection surface by the phase difference by utilizing the distortion of the piezoelectric body having the uniform material and structure due to the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body. Therefore, by configuring this so that analog control and line driving can be performed, a projection and video system with a simplified structure can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1による光変調素子の概略
図を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のb−b線
断面図である。
FIGS. 1A and 1B are schematic diagrams of a light modulation device according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a plan view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line bb of FIG.

【図2】同、変形例を示す概略図である。FIG. 2 is a schematic view showing a modification of the embodiment.

【図3】同、他の変形例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing another modified example of the embodiment.

【図4】同、更に他の変形例を示す概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing still another modified example of the embodiment.

【図5】図3の変形例を示す概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing a modification of FIG. 3;

【図6】図5の角度と周波数の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between an angle and a frequency in FIG. 5;

【図7】同、光変調装置(PLV)を組み込んだ投映シ
ステムの概略構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a projection system incorporating a light modulation device (PLV).

【図8】同、光変調装置の一部分の変形を示す概略図で
ある。
FIG. 8 is a schematic diagram showing a modification of a part of the light modulation device.

【図9】同、掃引方向を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a sweep direction.

【図10】同、光変調装置(PLV)の投映システムに
おいて光量可変を示すイメージ図である。
FIG. 10 is an image diagram showing variable light intensity in the projection system of the light modulation device (PLV).

【図11】同、プリズム等による分光のイメージ図であ
る。
FIG. 11 is an image diagram of spectroscopy by a prism and the like.

【図12】同、実施の形態2による光変調素子(PL
V)の概略図である。
FIG. 12 shows an optical modulator (PL) according to the second embodiment.
It is a schematic diagram of V).

【図13】同、光変調素子の切断方法を示す概略斜視図
であり、(a)は全体のイメージ図、(b)は切断形態
の一例を示す斜視図である。
FIGS. 13A and 13B are schematic perspective views showing a method for cutting the light modulation element, wherein FIG. 13A is an overall image view, and FIG. 13B is a perspective view showing an example of a cutting mode.

【図14】同、光変調装置の駆動制御回路を示すブロッ
ク図である。
FIG. 14 is a block diagram showing a drive control circuit of the light modulation device.

【図15】同、実施の形態3による光変調素子(PL
V)の概略図である。
FIG. 15 shows an optical modulator (PL) according to the third embodiment.
It is a schematic diagram of V).

【図16】同、図15のXVI−XVI線断面図である。16 is a sectional view taken along the line XVI-XVI of FIG.

【図17】同、実施の形態の光変調素子を示し、(a)
は全体の概略平面図、(b)は(a)の一部分の拡大図
である。
FIG. 17 shows the light modulation device of the embodiment, and FIG.
2 is a schematic plan view of the whole, and FIG. 2B is an enlarged view of a part of FIG.

【図18】同、実施の形態4による光変調素子(PL
V)を示す概略平面図である。
FIG. 18 shows an optical modulator (PL) according to the fourth embodiment.
It is a schematic plan view which shows V).

【図19】図18のXIX−XIX線概略断面図である。19 is a schematic sectional view taken along line XIX-XIX in FIG. 18;

【図20】同、実施の形態の光変調素子を示し、(a)
は全体の概略平面図、(b)は(a)の一部分の拡大図
である。
FIG. 20 shows the light modulation element of the embodiment, and (a)
2 is a schematic plan view of the whole, and FIG. 2B is an enlarged view of a part of FIG.

【図21】同、実施の形態5による光変調素子(GPL
V)の一部分の概略平面図である。
FIG. 21 is a diagram showing an optical modulator (GPL) according to the fifth embodiment.
It is a schematic plan view of a part of V).

【図22】図21のXXII−XXII線断面図を示し、(a)
は非動作時、(b)は動作時である。
22 is a sectional view taken along the line XXII-XXII of FIG. 21, and (a)
Indicates a non-operation time, and (b) indicates an operation time.

【図23】図22(a)の一部分の拡大図である。FIG. 23 is an enlarged view of a part of FIG.

【図24】図22(b)のXXIV−XXIV線概略断面図であ
る。
FIG. 24 is a schematic sectional view taken along line XXIV-XXIV of FIG. 22 (b).

【図25】同、実施の形態の光変調素子を用いた投映シ
ステムの概略図である。
FIG. 25 is a schematic diagram of a projection system using the light modulation element of the embodiment.

【図26】同、光変調素子を組み込んだ投映システムの
駆動制御回路を示すブロック図である。
FIG. 26 is a block diagram showing a drive control circuit of the projection system incorporating the light modulation element.

【図27】従来例による光変調素子の概略平面図であ
る。
FIG. 27 is a schematic plan view of a light modulation element according to a conventional example.

【図28】図27のXXVIII−XXVIII線の一部分の拡大断
面図である。
FIG. 28 is an enlarged sectional view of a part taken along line XXVIII-XXVIII of FIG. 27;

【図29】同、動作時の状態を示す断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view showing a state during the operation.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、1A、1B、1C…光変調素子(圧電素子)、2…
積層圧電体、21〜2n、51〜5n、61〜6n、501
503…ピクセル、3…鏡面(負極)、4…カラーフィ
ルター、7a、7b…列、8、36…電極、9a、42
a、51…正極、9b、42b…負極、10…空間、1
1a、11b…外装、12…開放部、15…圧電体、1
6…主体、17…活性部、18…基板、20…光変調装
置、21…光変調部、22…緑色レーザ光源、23a、
23b、23c、26a、26b、56、57…反射
鏡、24…コントローラ、25…青色光源、27…赤色
光源、28…光誘導部、29…プロジェクションレン
ズ、30…ポリゴンミラー(スキャナー)、30a…反
射面、31…スクリーン、32…光吸収体、33…白色
光源、34…プリズム又は回折格子、35…バイモルフ
圧電素子、37…圧電体板、38…ミラースキャナード
ライバー、39…コリメーションレンズ、40a、40
b…ダイクロックミラー、41…半田、43、46…銅
箔、44、47…圧電構造体、45…絶縁材、50…可
動部、50a…先端領域、52…カッター、53…固定
部、55…光源、58…ダイクロイックミラー、59…
ガルバノスキャナーミラー、60…投映レンズ、61…
受光素子(モニタ)、133…ミラー、134…分割
線、L…素子の長さ又は圧電構造体長、L1…出射光、
2〜L5…反射光、Lw…光束、l、l1、l2…間隙、
W、W1、W2…素子幅
1, 1A, 1B, 1C ... light modulation element (piezoelectric element), 2 ...
Laminated piezoelectric material, 2 1 ~2 n, 5 1 ~5 n, 6 1 ~6 n, 50 1 ~
50 3 : pixel, 3: mirror surface (negative electrode), 4: color filter, 7a, 7b ... row, 8, 36 ... electrode, 9a, 42
a, 51: positive electrode, 9b, 42b: negative electrode, 10: space, 1
1a, 11b: exterior, 12: open part, 15: piezoelectric body, 1
6: Main body, 17: Active part, 18: Substrate, 20: Light modulator, 21: Light modulator, 22: Green laser light source, 23a,
23b, 23c, 26a, 26b, 56, 57: Reflecting mirror, 24: Controller, 25: Blue light source, 27: Red light source, 28: Light guiding unit, 29: Projection lens, 30: Polygon mirror (scanner), 30a ... Reflective surface, 31 screen, 32 light absorber, 33 white light source, 34 prism or diffraction grating, 35 bimorph piezoelectric element, 37 piezoelectric plate, 38 mirror scanner driver, 39 collimation lens, 40a, 40
b: dichroic mirror, 41: solder, 43, 46: copper foil, 44, 47: piezoelectric structure, 45: insulating material, 50: movable portion, 50a: tip region, 52: cutter, 53: fixed portion, 55 ... Light source, 58 ... Dichroic mirror, 59 ...
Galvano scanner mirror, 60 ... Projection lens, 61 ...
Light receiving element (monitor), 133: mirror, 134: dividing line, L: element length or piezoelectric structure length, L 1 : outgoing light,
L 2 ~L 5 ... reflected light, L w ... light flux, l, l 1, l 2 ... gap,
W, W 1 , W 2 ... element width

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Claims (85)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光を反射する反射面が設けられた圧電体
を有し、この圧電体の逆圧電効果により前記反射面にて
入射光の反射角度が変えられて変調され、更にこの反射
光をその光束の一方側のみで遮光して光量を制御する遮
光手段を有し、この遮光手段によって光量が制御され
る、光変調装置。
1. A piezoelectric body provided with a reflecting surface for reflecting light, the angle of reflection of incident light is changed and modulated on the reflecting surface by the inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body, and the reflected light is further modulated. A light modulation device, comprising: a light-blocking means for controlling the amount of light by shielding the light only on one side of the light beam, and controlling the amount of light by the light-shielding means.
【請求項2】 前記圧電体がインライン状に配され、前
記遮光手段が前記光束の一方側のみに設けられてインラ
イン方向に配されている、請求項1に記載した光変調装
置。
2. The light modulation device according to claim 1, wherein the piezoelectric body is arranged in-line, and the light blocking means is provided only on one side of the light beam and arranged in an in-line direction.
【請求項3】 前記遮光手段がブロック毎に分割されて
インライン状に配されている、請求項2に記載した光変
調装置。
3. The light modulation device according to claim 2, wherein said light blocking means is divided in blocks and arranged in an inline manner.
【請求項4】 光を反射する反射面が設けられた圧電体
を有し、この圧電体の逆圧電効果により前記反射面にて
入射光が回折されて変調される、光変調装置。
4. An optical modulator, comprising: a piezoelectric body provided with a reflection surface for reflecting light, wherein incident light is diffracted and modulated on the reflection surface by an inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body.
【請求項5】 前記圧電体がインライン状に配され、前
記逆圧電効果により形成される前記反射面の凹凸によっ
て前記入射光が回折される、請求項3に記載した光変調
装置。
5. The light modulation device according to claim 3, wherein the piezoelectric body is arranged in-line, and the incident light is diffracted by unevenness of the reflection surface formed by the inverse piezoelectric effect.
【請求項6】 前記入射光の反射又は回折が、印加電圧
によってアナログ的に制御される、請求項1又は4に記
載した光変調装置。
6. The light modulation device according to claim 1, wherein reflection or diffraction of the incident light is controlled in an analog manner by an applied voltage.
【請求項7】 前記圧電体の伸縮量と前記入射光の反射
角度又は回折量が比例され、前記圧電体への印加電圧の
制御により光量が定量的に制御される、請求項1又は4
に記載した光変調装置。
7. The piezoelectric device according to claim 1, wherein an amount of expansion and contraction of the piezoelectric body is proportional to a reflection angle or a diffraction amount of the incident light, and a light amount is quantitatively controlled by controlling a voltage applied to the piezoelectric body.
3. The light modulation device according to 1.
【請求項8】 前記インライン状の圧電体が分割して設
けられている、請求項2又は5に記載した光変調装置。
8. The light modulation device according to claim 2, wherein the in-line piezoelectric body is provided separately.
【請求項9】 前記インライン方向の反射又は回折光が
水平又は垂直方向に掃引される、請求項8に記載した光
変調装置。
9. The optical modulator according to claim 8, wherein the reflected or diffracted light in the in-line direction is swept in a horizontal or vertical direction.
【請求項10】 前記入射光の反射又は回折が、その誤
差に対応する電圧分を前記印加電圧に重畳して正規の値
に補正される、請求項1又は4に記載した光変調装置。
10. The optical modulator according to claim 1, wherein the reflection or diffraction of the incident light is corrected to a normal value by superimposing a voltage component corresponding to an error on the applied voltage.
【請求項11】 前記圧電体の群が、これらの反射面間
の間隙に相当する分だけ、配列方向に振動される、請求
項1又は4に記載した光変調装置。
11. The optical modulation device according to claim 1, wherein the group of piezoelectric bodies is vibrated in the arrangement direction by an amount corresponding to a gap between the reflection surfaces.
【請求項12】 前記圧電体の群がこれらの反射面掃引
方向にスライドされて速度変調される、請求項1又は4
に記載した光変調装置。
12. The method according to claim 1, wherein the group of piezoelectric bodies is velocity-modulated by sliding in the direction of sweeping the reflecting surface.
3. The light modulation device according to 1.
【請求項13】 フレーム数を固定するように演算処理
された制御電圧が前記圧電体に印加される、請求項1又
は4に記載した光変調装置。
13. The optical modulation device according to claim 1, wherein a control voltage subjected to arithmetic processing so as to fix the number of frames is applied to the piezoelectric body.
【請求項14】 前記反射面が、前記圧電体を覆う反射
膜で形成されている、請求項1又は4に記載した光変調
装置。
14. The light modulation device according to claim 1, wherein the reflection surface is formed of a reflection film that covers the piezoelectric body.
【請求項15】 前記圧電体が、接地電極又はコモン電
極で部分的に覆われている、請求項1又は4に記載した
光変調装置。
15. The light modulation device according to claim 1, wherein the piezoelectric body is partially covered with a ground electrode or a common electrode.
【請求項16】 前記圧電体が交互に配置された固定部
と可動部とからなり、前記可動部に印加される電圧に応
じてこの可動部が伸縮される、請求項8に記載した光変
調装置。
16. The optical modulation device according to claim 8, wherein the piezoelectric body comprises a fixed portion and a movable portion alternately arranged, and the movable portion expands and contracts in accordance with a voltage applied to the movable portion. apparatus.
【請求項17】 前記可動部の上昇時に前記反射面が傾
斜する、請求項16に記載した光変調装置。
17. The light modulation device according to claim 16, wherein the reflection surface is inclined when the movable section rises.
【請求項18】 前記固定部の両側に前記可動部が配置
され、これらの可動部の回折光が互いに干渉しないよう
に回折方向が決められている、請求項16に記載した光
変調装置。
18. The optical modulation device according to claim 16, wherein the movable portions are arranged on both sides of the fixed portion, and a diffraction direction is determined so that diffracted lights from these movable portions do not interfere with each other.
【請求項19】 前記反射光の光量が、その光路中に設
けられたインライン状の前記遮光手段としての反射手段
によってアナログ的に制御される、請求項1又は4に記
載した光変調装置。
19. The optical modulation device according to claim 1, wherein the amount of the reflected light is controlled in an analog manner by an in-line reflecting means provided in the optical path as the light shielding means.
【請求項20】 前記圧電体が圧電素子の積層体からな
り、その積層方向において電極が設けられ、かつ前記積
層方向又は他の方向において前記反射面が形成されてい
る、請求項1又は4に記載した光変調装置。
20. The piezoelectric device according to claim 1, wherein the piezoelectric body is formed of a laminate of piezoelectric elements, electrodes are provided in the stacking direction, and the reflection surface is formed in the stacking direction or another direction. Light modulator as described.
【請求項21】 前記圧電体として圧電セラミックス又
は電歪セラミックスが用いられる、請求項1又は4に記
載した光変調装置。
21. The light modulation device according to claim 1, wherein a piezoelectric ceramic or an electrostrictive ceramic is used as the piezoelectric body.
【請求項22】 前記入射光としてレーザ光等の単波長
光、赤外光又は紫外光が用いられる、請求項1又は4に
記載した光変調装置。
22. The light modulation device according to claim 1, wherein a single wavelength light such as a laser beam, infrared light, or ultraviolet light is used as the incident light.
【請求項23】 前記入射光として分光した帯状光線が
用いられる、請求項1又は4に記載した光変調装置。
23. The light modulation device according to claim 1, wherein a band-like light beam split into light is used as the incident light.
【請求項24】 前記反射面にカラーフィルターが設け
られる、請求項1又は4に記載した光変調装置。
24. The light modulation device according to claim 1, wherein a color filter is provided on the reflection surface.
【請求項25】 投映用、投射用、印画用、転写用又は
光スイッチ用として使用される、請求項1又は4に記載
した光変調装置。
25. The light modulation device according to claim 1, wherein the light modulation device is used for projection, projection, printing, transfer, or optical switching.
【請求項26】 前記圧電体からの反射光が走査系によ
って掃引され、画像化される、請求項25に記載した光
変調装置。
26. The light modulation device according to claim 25, wherein the reflected light from the piezoelectric body is swept by a scanning system to form an image.
【請求項27】 前記圧電体に設けられた前記反射面に
より、前記入射光が回折されてその光路が変えられる、
請求項16に記載した光変調装置。
27. The incident light is diffracted by the reflection surface provided on the piezoelectric body to change its optical path.
The light modulation device according to claim 16.
【請求項28】 前記圧電体が積層され、この積層体の
うち奇数層又は偶数層の圧電体に電圧が印加される、請
求項27に記載した光変調装置。
28. The optical modulation device according to claim 27, wherein the piezoelectric bodies are stacked, and a voltage is applied to odd-numbered or even-numbered layers of the stacked bodies.
【請求項29】 前記反射面から互いに異なる方向に得
られる複数のインライン状の回折光が合成されて投映さ
れる、請求項27に記載した光変調装置。
29. The light modulation device according to claim 27, wherein a plurality of in-line diffracted lights obtained in different directions from the reflection surface are combined and projected.
【請求項30】 ピクセル電圧印加電極がピクセルピッ
チ毎に分離され、これらのピクセル電圧印加電極に対向
して反射面電極が設けられている、請求項27に記載し
た光変調装置。
30. The light modulation device according to claim 27, wherein the pixel voltage application electrodes are separated for each pixel pitch, and a reflection surface electrode is provided to face the pixel voltage application electrodes.
【請求項31】 前記反射面電極はピクセル間でインラ
イン方向に電気的に接続されている、請求項30に記載
した光変調装置。
31. The light modulation device according to claim 30, wherein the reflection surface electrode is electrically connected between pixels in an inline direction.
【請求項32】 インライン方向と直交する方向におい
ては、前記可動部のピクセルと前記固定部のピクセルと
の間で前記反射面電極が分離されている、請求項31に
記載した光変調装置。
32. The light modulation device according to claim 31, wherein the reflective surface electrode is separated between a pixel of the movable portion and a pixel of the fixed portion in a direction orthogonal to the in-line direction.
【請求項33】 光を反射する反射面が設けられた圧電
体を有し、この圧電体の逆圧電効果により前記反射面に
て入射光の反射角度が変えられて変調されるように構成
され、請求項1に記載の光変調装置に用いられる光変調
素子。
33. A piezoelectric body provided with a reflecting surface for reflecting light, wherein a reflection angle of incident light is changed and modulated on the reflecting surface by an inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body. An optical modulator used in the optical modulator according to claim 1.
【請求項34】 前記圧電体がインライン状に配されて
いる、請求項33に記載した光変調素子。
34. The light modulation device according to claim 33, wherein the piezoelectric body is arranged in an inline shape.
【請求項35】 光を反射する反射面が設けられた圧電
体を有し、この圧電体の逆圧電効果により前記反射面に
て入射光が回折されて変調される、光変調素子。
35. A light modulation element having a piezoelectric body provided with a reflection surface for reflecting light, wherein incident light is diffracted and modulated on the reflection surface by an inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body.
【請求項36】 前記圧電体がインライン状に配され、
前記逆圧電効果により形成される前記反射面の凹凸によ
って前記入射光が回折される、請求項35に記載した光
変調素子。
36. The piezoelectric body is arranged in-line,
36. The light modulation device according to claim 35, wherein the incident light is diffracted by unevenness of the reflection surface formed by the inverse piezoelectric effect.
【請求項37】 前記入射光の反射又は回折が、印加電
圧によってアナログ的に制御される、請求項33又は3
5に記載した光変調素子。
37. The reflection or diffraction of the incident light is analog-controlled by an applied voltage.
5. The light modulation element according to 5.
【請求項38】 前記圧電体の伸縮量と前記入射光の反
射角度又は回折量が比例され、前記圧電体への印加電圧
の制御により光量が定量的に制御される、請求項33又
は35に記載した光変調素子。
38. The method according to claim 33, wherein the amount of expansion and contraction of the piezoelectric body and the reflection angle or the amount of diffraction of the incident light are proportional, and the amount of light is quantitatively controlled by controlling the voltage applied to the piezoelectric body. Light modulator as described.
【請求項39】 前記インライン状の圧電体が分割して
設けられている、請求項34又は36に記載した光変調
素子。
39. The light modulation device according to claim 34, wherein the in-line piezoelectric body is provided separately.
【請求項40】 前記インライン方向の反射又は回折光
が水平又は垂直方向に掃引される、請求項39に記載し
た光変調素子。
40. The light modulation device according to claim 39, wherein the reflected or diffracted light in the in-line direction is swept in a horizontal or vertical direction.
【請求項41】 前記入射光の反射又は回折が、その誤
差に対応する電圧分を前記印加電圧に重畳して正規の値
に補正される、請求項33又は35に記載した光変調素
子。
41. The light modulation device according to claim 33, wherein the reflection or diffraction of the incident light is corrected to a normal value by superimposing a voltage component corresponding to the error on the applied voltage.
【請求項42】 前記圧電体の群が、これらの反射面間
の間隙に相当する分だけ、配列方向に振動される、請求
項33又は35に記載した光変調素子。
42. The light modulation element according to claim 33, wherein the group of piezoelectric bodies is vibrated in the arrangement direction by an amount corresponding to a gap between the reflection surfaces.
【請求項43】 前記圧電体の群がこれらの反射面掃引
方向にスライドされて速度変調される、請求項33又は
35に記載した光変調素子。
43. The light modulation element according to claim 33, wherein the group of piezoelectric bodies is slid in the direction of sweeping the reflection surface to be velocity-modulated.
【請求項44】 フレーム数を固定するように演算処理
された制御電圧が前記圧電体に印加される、請求項33
又は35に記載した光変調素子。
44. A control voltage arithmetically processed to fix the number of frames is applied to the piezoelectric body.
Or the light modulation element according to 35.
【請求項45】 前記反射面が、前記圧電体を覆う反射
膜で形成されている、請求項33又は35に記載した光
変調素子。
45. The light modulation device according to claim 33, wherein the reflection surface is formed of a reflection film covering the piezoelectric body.
【請求項46】 前記圧電体が、接地電極又はコモン電
極で部分的に覆われている、請求項33又は35に記載
した光変調素子。
46. The light modulation element according to claim 33, wherein the piezoelectric body is partially covered with a ground electrode or a common electrode.
【請求項47】 前記圧電体が交互に配置された固定部
と可動部とからなり、前記可動部に印加される電圧に応
じてこの可動部が伸縮される、請求項39に記載した光
変調素子。
47. The light modulation according to claim 39, wherein the piezoelectric body comprises a fixed portion and a movable portion alternately arranged, and the movable portion expands and contracts according to a voltage applied to the movable portion. element.
【請求項48】 前記可動部の上昇時に前記反射面が傾
斜する、請求項47に記載した光変調素子。
48. The light modulation device according to claim 47, wherein the reflection surface is inclined when the movable section is raised.
【請求項49】 前記固定部の両側に前記可動部が配置
され、これらの可動部の回折光が互いに干渉しないよう
に回折方向が決められている、請求項47に記載した光
変調素子。
49. The optical modulation device according to claim 47, wherein the movable portions are arranged on both sides of the fixed portion, and the directions of diffraction are determined so that diffracted lights from these movable portions do not interfere with each other.
【請求項50】 前記圧電体が圧電素子の積層体からな
り、その積層方向において電極が設けられ、かつ前記積
層方向又は他の方向において前記反射面が形成されてい
る、請求項33又は35に記載した光変調素子。
50. The method according to claim 33, wherein the piezoelectric body is formed of a laminated body of piezoelectric elements, an electrode is provided in the laminating direction, and the reflection surface is formed in the laminating direction or another direction. Light modulator as described.
【請求項51】 前記圧電体として圧電セラミックス又
は電歪セラミックスが用いられる、請求項33又は35
に記載した光変調素子。
51. The piezoelectric body according to claim 33, wherein a piezoelectric ceramic or an electrostrictive ceramic is used.
2. The light modulation device according to 1.
【請求項52】 前記入射光としてレーザ光等の単波長
光、赤外光又は紫外光が用いられる、請求項33又は3
5に記載した光変調素子。
52. A single wavelength light such as a laser beam, infrared light or ultraviolet light is used as the incident light.
5. The light modulation element according to 5.
【請求項53】 前記入射光として分光した帯状光線が
用いられる、請求項33又は35に記載した光変調素
子。
53. The light modulation device according to claim 33, wherein a band-like light beam split into light is used as the incident light.
【請求項54】 前記反射面にカラーフィルターが設け
られる、請求項33又は35に記載した光変調素子。
54. The light modulation device according to claim 33, wherein a color filter is provided on the reflection surface.
【請求項55】 投映用、投射用、印画用、転写用又は
光スイッチ用として使用される、請求項33又は35に
記載した光変調素子。
55. The light modulation element according to claim 33, which is used for projection, projection, printing, transfer, or optical switching.
【請求項56】 前記圧電体に設けられた前記反射面に
より、前記入射光が回折されてその光路が変えられる、
請求項47に記載した光変調素子。
56. The incident light is diffracted by the reflection surface provided on the piezoelectric body to change its optical path.
The light modulation device according to claim 47.
【請求項57】 前記圧電体が積層され、この積層体の
うち奇数層又は偶数層の圧電体に電圧が印加される、請
求項56に記載した光変調素子。
57. The light modulation element according to claim 56, wherein the piezoelectric bodies are stacked, and a voltage is applied to odd-numbered or even-numbered layers of the stacked bodies.
【請求項58】 前記反射面から互いに異なる方向に得
られる複数のインライン状の回折光が合成されて投映さ
れる、請求項56に記載した光変調素子。
58. The light modulation device according to claim 56, wherein a plurality of in-line diffracted lights obtained in different directions from the reflection surface are combined and projected.
【請求項59】 ピクセル電圧印加電極がピクセルピッ
チ毎に分離され、これらのピクセル電圧印加電極に対向
して反射面電極が設けられている、請求項56に記載し
た光変調素子。
59. The light modulation device according to claim 56, wherein the pixel voltage application electrodes are separated for each pixel pitch, and a reflection surface electrode is provided to face the pixel voltage application electrodes.
【請求項60】 前記反射面電極はピクセル間でインラ
イン方向に電気的に接続されている、請求項59に記載
した光変調素子。
60. The light modulation device according to claim 59, wherein the reflection surface electrode is electrically connected between the pixels in an inline direction.
【請求項61】 インライン方向と直交する方向におい
ては、前記可動部のピクセルと前記固定部のピクセルと
の間で前記反射面電極が分離されている、請求項60に
記載した光変調素子。
61. The light modulation element according to claim 60, wherein in a direction orthogonal to the in-line direction, the reflection surface electrode is separated between the pixel of the movable portion and the pixel of the fixed portion.
【請求項62】 光を反射する反射面が設けられた圧電
体を有し、この圧電体の逆圧電効果により前記反射面に
て入射光の反射角度が変えられて変調されるように構成
された、請求項33に記載の光変調素子を製造する方法
であって、単一の圧電体板から個々の前記圧電体を形成
する工程を有する、光変調素子の製造方法。
62. A piezoelectric body provided with a reflecting surface for reflecting light, wherein a reflection angle of incident light is changed and modulated on the reflecting surface by an inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body. 34. The method for manufacturing a light modulation element according to claim 33, further comprising a step of forming each of the piezoelectric bodies from a single piezoelectric plate.
【請求項63】 前記圧電体をインライン状に配する、
請求項63に記載した光変調素子の製造方法。
63. disposing the piezoelectric body in an in-line state;
A method for manufacturing the light modulation device according to claim 63.
【請求項64】 光を反射する反射面が設けられた圧電
体からなり、この圧電体の逆圧電効果により前記反射面
にて入射光が回折されて変調される、光変調素子を製造
する方法であって、単一の圧電体板から個々の前記圧電
体を形成する工程を有する、光変調素子の製造方法。
64. A method of manufacturing a light modulation element, comprising a piezoelectric body provided with a reflection surface for reflecting light, wherein incident light is diffracted and modulated on the reflection surface by an inverse piezoelectric effect of the piezoelectric body. A method for manufacturing a light modulation element, comprising a step of forming individual piezoelectric members from a single piezoelectric plate.
【請求項65】 前記圧電体をインライン状に配し、前
記逆圧電効果により形成される前記反射面の凹凸によっ
て前記入射光を回折する、請求項64に記載の光変調素
子の製造方法。
65. The method according to claim 64, wherein the piezoelectric body is arranged in-line, and the incident light is diffracted by unevenness of the reflection surface formed by the inverse piezoelectric effect.
【請求項66】 前記単一の圧電体板を個々の前記圧電
体に切り出す、請求項62又は64に記載した光変調素
子の製造方法。
66. The method according to claim 62, wherein the single piezoelectric plate is cut into individual piezoelectric members.
【請求項67】 前記単一の圧電体板を途中まで切断
し、一端側が連設された圧電体群を得る、請求項62又
は64に記載した光変調素子の製造方法。
67. The method of manufacturing an optical modulation element according to claim 62, wherein the single piezoelectric plate is cut halfway to obtain a piezoelectric group having one end connected continuously.
【請求項68】 前記インライン状の圧電体を分割して
設ける、請求項63又は65に記載した光変調素子の製
造方法。
68. The method for manufacturing a light modulation element according to claim 63, wherein the in-line piezoelectric body is provided separately.
【請求項69】 前記圧電体の群を、これらの反射面間
の間隙に相当する分だけ、配列方向に振動させる振動手
段を形成する、請求項62又は64に記載した光変調素
子の製造方法。
69. The method of manufacturing an optical modulation element according to claim 62, wherein a vibration means for vibrating the group of piezoelectric bodies in an arrangement direction by an amount corresponding to a gap between these reflection surfaces is formed. .
【請求項70】 前記圧電体の群をこれらの反射面掃引
方向にスライドさせるスライド手段を形成する、請求項
62又は64に記載した光変調素子の製造方法。
70. The method of manufacturing an optical modulation element according to claim 62, wherein a sliding means for sliding the group of piezoelectric bodies in the direction of sweeping the reflecting surface is formed.
【請求項71】 前記反射面に、前記圧電体を覆う反射
膜を形成する、請求項62又は64に記載した光変調素
子の製造方法。
71. The method of manufacturing a light modulation element according to claim 62, wherein a reflection film covering the piezoelectric body is formed on the reflection surface.
【請求項72】 前記圧電体を、接地電極又はコモン電
極で部分的に覆う、請求項62又は64に記載した光変
調素子の製造方法。
72. The method according to claim 62, wherein the piezoelectric body is partially covered with a ground electrode or a common electrode.
【請求項73】 前記圧電体を交互に配置された固定部
と、印加される電圧に応じて伸縮する可動部とに形成す
る、請求項68に記載した光変調素子の製造方法。
73. The method of manufacturing an optical modulation element according to claim 68, wherein the piezoelectric bodies are formed in alternately arranged fixed portions and a movable portion that expands and contracts according to an applied voltage.
【請求項74】 前記固定部の両側に前記可動部を配置
する、請求項73に記載した光変調素子の製造方法。
74. The method according to claim 73, wherein the movable section is disposed on both sides of the fixed section.
【請求項75】 前記圧電体を圧電素子の積層体で形成
し、その積層方向において電極を設け、かつ前記積層方
向又は他の方向において前記反射面を形成する、請求項
62又は64に記載した光変調素子の製造方法。
75. The method according to claim 62, wherein the piezoelectric body is formed of a laminate of piezoelectric elements, electrodes are provided in the stacking direction, and the reflection surface is formed in the stacking direction or another direction. A method for manufacturing a light modulation element.
【請求項76】 前記圧電体を圧電セラミックス又は電
歪セラミックスで形成する、請求項62又は64に記載
した光変調素子の製造方法。
76. The method according to claim 62, wherein the piezoelectric body is formed of piezoelectric ceramics or electrostrictive ceramics.
【請求項77】 前記反射面にカラーフィルターを設け
る、請求項62又は64に記載した光変調素子の製造方
法。
77. The method according to claim 62, wherein a color filter is provided on the reflection surface.
【請求項78】 投映用、投射用、印画用、転写用又は
光スイッチ用の光変調素子を製造する、請求項62又は
64に記載した光変調素子の製造方法。
78. The method for manufacturing a light modulation element according to claim 62, wherein the light modulation element for projection, projection, printing, transfer, or optical switching is manufactured.
【請求項79】 前記圧電体に設けられた前記反射面に
より、前記入射光が回折されてその光路が変えられる光
変調素子を製造するに際し、ピクセル電圧印加電極材
を、これに対向する反射面電極を残して切断し、各ピク
セル電圧印加電極を形成する、請求項66に記載した光
変調素子の製造方法。
79. When manufacturing a light modulation element in which the incident light is diffracted by the reflection surface provided on the piezoelectric body to change the optical path, a pixel voltage application electrode material is changed to a reflection surface facing the pixel voltage application electrode material. 67. The method of manufacturing a light modulation element according to claim 66, wherein cutting is performed while leaving the electrode to form each pixel voltage application electrode.
【請求項80】 前記圧電体を積層し、この積層体のう
ち奇数層又は偶数層の圧電体に電圧を印加する、請求項
79に記載した光変調素子の製造方法。
80. The method according to claim 79, wherein the piezoelectric bodies are stacked, and a voltage is applied to odd-numbered or even-numbered layers of the stacked bodies.
【請求項81】 前記反射面から互いに異なる方向に得
られる複数のインライン状の回折光を合成して投映す
る、請求項79に記載した光変調素子の製造方法。
81. The method for manufacturing a light modulation element according to claim 79, wherein a plurality of in-line diffracted lights obtained in different directions from the reflection surface are combined and projected.
【請求項82】 ピクセル電圧印加電極をピクセルピッ
チ毎に分離し、これらのピクセル電圧印加電極に対向し
て反射面電極を設ける、請求項79に記載した光変調素
子の製造方法。
82. The method for manufacturing a light modulation element according to claim 79, wherein the pixel voltage application electrodes are separated for each pixel pitch, and a reflection surface electrode is provided to face the pixel voltage application electrodes.
【請求項83】 前記反射面電極をピクセル間でインラ
イン方向に電気的に接続させる、請求項82に記載した
光変調素子の製造方法。
83. The method according to claim 82, wherein the reflective surface electrode is electrically connected between the pixels in an inline direction.
【請求項84】 インライン方向と直交する方向におい
ては、前記可動部のピクセルと前記固定部のピクセルと
の間で前記反射面電極を分離する、請求項83に記載し
た光変調素子の製造方法。
84. The method according to claim 83, wherein the reflection surface electrode is separated between the pixel of the movable portion and the pixel of the fixed portion in a direction orthogonal to the in-line direction.
【請求項85】 請求項1〜61のいずれか1項に記載
した圧電体からなる可動型ミラーデバイス又は角度可変
型ミラーデバイス、又はその他の角度可変型ミラーデバ
イスがインライン状に並べられ、この反射光の光量が必
要に応じてミラー等の遮断手段によって制御される投映
システム。
85. A movable mirror device, a variable angle mirror device, or another variable angle mirror device made of the piezoelectric material according to any one of claims 1 to 61, and the variable mirror device is arranged in an in-line manner. A projection system in which the amount of light is controlled by a blocking means such as a mirror as needed.
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