JP2005010192A - Optical control device, optical switching element, space light modulator and projector - Google Patents

Optical control device, optical switching element, space light modulator and projector Download PDF

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高司 武田
Tetsuro Yamazaki
哲朗 山▲崎▼
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical control device, an optical switching element, a space light modulator and a projector which can be used even in an environment having risk of causing ignition and leakage due to electricity, an environment limiting the generation of electro-magnetic wave noise and an environment easily causing the electric disturbance, has a simple constitution, is highly efficient and is low-cost. <P>SOLUTION: The optical control device is provided with a transparent electrode 102, a variable electric conductivity part 103 in which the electric conductivity changes in accordance with light quantity of light, first electrodes 105a, 105b, a second electrode 108, a power source 109 which applies a prescribed voltage between the transparent electrode 102 and the first electrode 105a, a switching part 107 which is movable to at least first position and second position and a supporting part 106 which movably supports the switching part 107. The supporting part 106 is a member having conductivity and generates a prescribed force F1 between the second electrode 108 and the switching part 107. The switching part 107 is moved to at least the first position and the second position by the prescribed force F1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光により制御される光制御デバイス、この光制御デバイスを用いる光スイッチング素子、空間光変調装置、及び、この空間光変調装置を用いるプロジェクタの技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ・エレクトロ・メカニカル・システム（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ；以下、「ＭＥＭＳ」という。）は、シリコン基板上にナノメートル単位の機械構造を三次元的に集積したものである。ＭＥＭＳは小型で、かつ複雑な働きが可能であることから、多くの技術分野において利用されている。ＭＥＭＳの技術としては、例えば、特許文献１に提案されているものがある。
【０００３】
【特許文献１】
米国特許第５８６７２０２号明細書
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＭＥＭＳは外部電源からの電流又は電圧によって駆動する。このため、従来のＭＥＭＳは、外部電極を用いて外部電源と接続する必要がある。外部電源と外部電極とを接続する必要があるため、例えば引火性ガス中で従来のＭＥＭＳを使用すると、電気によって引火性ガスが発火するおそれがある。外部電源と外部電極とを接続するため、水等の液体と外部電極とが接するような環境においては、ＭＥＭＳの使用により漏電を起こす場合がある。また、外部電源からの電流又は電圧を利用するため、外部電極から発生する電磁波ノイズが周辺の機器等に影響を及ぼすこともある。さらに、外部電極から周辺の電気的雑音がＭＥＭＳに入り込み、ＭＥＭＳの制御が妨害されてしまう場合もある。このように、従来のＭＥＭＳは、電気による発火や漏電のおそれがある環境、電磁波ノイズの発生を制限すべき環境、電気的擾乱を受け易い環境での使用が困難であるという問題がある。また、従来のＭＥＭＳは、外部電源とＭＥＭＳとを電気的に接続するための配線やＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）等を用いる集積回路が必要である。このため、ＭＥＭＳを簡易な構成とすることが困難であるという問題も生じる。従来のＭＥＭＳは、簡易な構成とすることが困難であるばかりでなく、配線を配置する領域を確保するためにＭＥＭＳの駆動部分の領域の面積を減少させ、ＭＥＭＳの駆動効率を向上させることが困難となる。また、半導体集積回路の製造コストが高いことから、ＭＥＭＳに半導体集積回路を用いるとＭＥＭＳの製造コストを削減することが困難である。
【０００５】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、電気による発火や漏電のおそれがある環境、電磁波ノイズの発生を制限すべき環境、電気的擾乱を受け易い環境においても使用でき、簡易な構成で効率が良く低コストの光制御デバイス、さらにこの光制御デバイスを用いた光スイッチング素子、空間光変調装置、プロジェクタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光学的に透明な透明電極と、前記透明電極上に設けられ、前記透明電極を透過した光の光量に応じて電気的な導電率が変化する導電率可変部と、前記導電率可変部上に設けられた第１の電極及び第２の電極と、前記透明電極と前記第１の電極との間に所定電圧を印加する電源と、少なくとも第１の位置と第２の位置とに移動可能なスイッチング部と、前記スイッチング部を移動可能に支持する支持部と、を有し、前記支持部は、前記スイッチング部と前記第１の電極とを同電位にする導電性を有する部材であり、前記第２の電極に対応する前記透明電極の位置へ入射する光量に応じて、前記第２の電極と、前記第１の電極と同電位の前記スイッチング部との間に所定の力を発生させ、前記スイッチング部は、前記所定の力により少なくとも前記第１の位置と前記第２の位置とに移動することを特徴とする光制御デバイスを提供することができる。
【０００７】
ＭＥＭＳである本発明の光制御デバイスは、導電率可変部を介して透明電極上に第２の電極を設ける。第２の電極に対応する透明電極の位置に光（以下、適宜「制御光」という。）が照射されると、導電率可変部は、制御光の光量に応じて導電率が大きくなる。導電率可変部の導電率が大きくなることにより、電源の一方の電極は、透明電極と導電率可変部とを経由して第２の電極と電気的に接続される。導電率可変部の導電率は透明電極を透過した制御光の光量に応じて変化するため、第２の電極は、透明電極を透過した制御光の光量に応じた電圧が印加される。電源の他方の電極は、第１の電極と支持部とを経由してスイッチング部と電気的に接続されている。従って、透明電極に制御光が入射することにより、第２の電極とスイッチング部との間には導電率可変部の導電率の変化量に応じた電位差を生じる。スイッチング部は、第２の電極との間の電位差による所定の力、例えば静電力（引力）の作用を受けて、第２の電極の方向に移動する。透明電極に入射させる制御光の光量を大きくする場合、又は制御光の入射時間を長くすると、スイッチング部は、第２の電極の方向により大きく移動する。また、透明電極に制御光を入射しない場合、導電率可変部は絶縁体として機能するため、スイッチング部と第２電極との間には何ら力が発生しない。このとき、支持部として導電性を有する可撓性部材、又は導電性を有する弾性部材等を使用することにより、スイッチング部は、支持部の復元力により元の位置に戻る。このようにして、本発明の光制御デバイスは、光を利用することによりスイッチング部を少なくとも第１の位置と第２の位置とに移動させて駆動する。制御光を利用して駆動するため、光制御デバイスに電流又は電圧を供給するための外部電源、及び外部電源と接続するための外部電極の配置が不要となる。外部電源と外部電極との配置が不要であるため、光制御デバイスを、外部から電気的に遮蔽することができる。光制御デバイスを電気的に遮蔽することにより、電気による発火や漏電のおそれがある環境、電磁波ノイズの発生を制限すべき環境、電気的雑音による擾乱を受け易い環境においても光制御デバイスを使用することができる。光制御デバイスは外部電源から電力の供給を受けず制御光の照射によって駆動することができるため、光制御デバイスと外部電源とを電気的に接続するための配線及び半導体集積回路が不要となる。光制御デバイスに配線が不要となることにより、光制御デバイスを簡易な構成とすることができる。また、配線を配置する領域の確保も不要であるから、スイッチング部を配置する領域をより広く確保することができる。さらに、製造コストが高い半導体集積回路が不要となることにより、光制御デバイスの製造コストを低くすることができる。制御光のＯＮ、ＯＦＦによりスイッチング部が移動するため、光制御デバイスは、信号に高速に応答して駆動することが可能である。これにより、電気による発火や漏電のおそれがある環境、電磁波ノイズの発生を制限すべき環境、電気的雑音による擾乱を受け易い環境においても使用でき、簡易な構成で効率が良く低コストの光制御デバイスを得られる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、前記スイッチング部は、前記透明電極を透過した光の光量に応じて前記第１の位置と前記第２の位置との間である中間位置にさらに移動することが望ましい。スイッチング部は、第１の位置と第２の位置の間のさまざまな中間位置に移動することにより、多くの位置状態をとることができる。このため、スイッチング部が連続的な中間位置状態をとることにより、光制御デバイスは、二値のデジタル信号のみならず連続的に変化するアナログ信号に対応して駆動することもできる。これにより、デジタル量の表現のみならず時間的に連続して変化するようなアナログ量の表現も可能な光制御デバイスを得られる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、前記第１の電極と前記導電率可変部との間に、さらに絶縁層を有することが望ましい。第１の電極は、導電率可変部上に設けられている。第１の電極に対応する透明電極の位置に制御光が入射した場合、導電率可変部は、第１の電極に対応する部分について、導電率が大きくなるように変化する。このとき、電源の一方の電極は、透明電極と導電率可変部とを経由して第１の電極と電気的に接続される。電源の他方の電極は第１の電極に接続されていることから、第１の電極に対応する透明電極の位置に制御光が入射した場合、透明電極と導電率可変部と第１の電極とが電気的に接続されてしまう。このような電気的な接続を生じると、スイッチング部と第２の電極との間に静電力が発生しないため、光制御デバイスが機能できなくなる。このため、第１の電極と導電率可変部との間に、第１の電極と導電率可変部とを絶縁するための絶縁層を設ける。これにより、透明電極と導電率可変部と第１の電極との電気的な接続を確実に防ぎ、光制御デバイスを制御することができる。
【００１０】
さらに、本発明によれば、流体を内部に保持可能な容器と、前記容器の前記内部に前記流体を流入させる第１の開口部と、前記容器の前記内部の前記流体を流出させる第２の開口部と、上記の光制御デバイスと、を有し、前記光制御デバイスの前記スイッチング部は前記容器の一部を形成する膜状体であって、前記透明電極を透過した光の光量に応じて前記膜状体を少なくとも前記第１の位置と、前記第２の位置とに移動させて変形させることにより前記容器の容積を変化させ、前記膜状体が前記第１の位置の方向へ移動するように変形する場合は前記第１の開口部から前記容器の前記内部へ前記流体を流入させ、前記膜状体が前記第２の位置の方向へ移動するように変形する場合は前記容器の前記内部にある前記流体を前記第２の開口部から流出させることを特徴とする光スイッチング素子を提供することができる。光制御デバイスのスイッチング部を膜状体とすることにより、容器の一部を変形させて容積を変化させることができる。このような容器は、ポンプとして機能することができる。これにより、制御光によって制御可能なポンプ機構の光スイッチング素子を得られる。
【００１１】
さらに、本発明によれば、所定の信号を伝送する信号経路と、前記信号経路に設けられた第１の端子及び第２の端子と、上記の光制御デバイスと、を有し、前記光制御デバイスの前記スイッチング部は第１の端子であって、前記スイッチング部は、前記透明電極を透過した光の光量に応じて前記第１の位置と前記第２の位置とに選択的に移動し、前記第１の位置状態のときは前記第２の端子と当接することにより前記信号経路を接続して前記所定の信号を伝送し、前記第２の位置状態のときは前記第２の端子から離れることにより前記信号経路を遮断して前記所定の信号の伝送を停止することを特徴とする光スイッチング素子を提供することができる。光制御デバイスのスイッチング部を信号経路内に設けることにより、信号の伝送（ＯＮ）と伝送の停止（ＯＦＦ）とを切替えるスイッチとして機能することができる。これにより、制御光によって制御可能なスイッチ機構の光スイッチング素子を得られる。
【００１２】
さらに、本発明によれば、上記の光制御デバイスを複数有し、前記スイッチング部は、照明光を反射させる可動ミラー素子であって、前記可動ミラー素子は、前記透明電極を透過した光の光量により少なくとも前記第１の位置と前記第２の位置とに移動することで画像信号に応じて照明光を変調し、前記第１の位置は、前記照明光を投写レンズの入射瞳へ略全て入射させる方向へ反射させる位置であって、前記第２の位置は、前記照明光を前記投写レンズの前記入射瞳とは異なる方向へ反射させる位置であることを特徴とする空間光変調装置を提供することができる。光制御デバイスのスイッチング部を可動ミラー素子とすることにより、画像信号に応じて照明光を変調することができる。これにより、制御光によって各可動ミラー素子の制御（以下、「光アドレッシング」という。）が可能な空間光変調装置を得られる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、前記可動ミラー素子は、前記透明電極を透過した光の光量により前記中間位置にさらに移動して前記照明光を前記画像信号に応じて変調し、前記中間位置は、前記照明光の一部であって前記可動ミラー素子の位置に応じた光量の光を前記投写レンズの前記入射瞳へ反射させる位置であることが望ましい。可動ミラー素子が中間位置の状態にあるとき、可動ミラー素子は、照明光の一部であって可動ミラー素子の位置に応じた光量の光を入射瞳へ反射させる。可動ミラー素子は、可動ミラー素子のさまざまな位置に応じて照明光の一部の光を投写レンズの入射瞳へ反射させることにより、画像の階調を表現することができる。また、可動ミラー素子は、入射瞳へ反射させる光の光量を可動ミラー素子の位置に応じて時間的に連続して変化させることができる。このため空間光変調装置は、各可動ミラー素子の駆動速度を大きくすることなく、画像信号に応じた階調の画像を表示することができる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、光を供給する照明光源部と、前記照明光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、前記空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズと、を有し、前記空間光変調装置は、上記の空間光変調装置であって、それぞれの前記光制御デバイスの前記透明電極に光を供給する制御用光源部をさらに有することを特徴とするプロジェクタを提供することができる。上記の空間光変調装置を使用することにより、高品質な投写像のプロジェクタを得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る光制御デバイス１００の概略構成を示す。光制御デバイス１００は、ＭＥＭＳ技術により作成することができる。光制御デバイス１００は、光学的に透明な平行平板である硝子基板１０１上に、光学的に透明な透明電極１０２が形成されている。透明電極１０２は、ＩＴＯ膜で構成できる。透明電極１０２上には、透明電極１０２を透過した制御光Ｌ１の光量に応じて導電率が変化する導電率可変部１０３が形成されている。導電率可変部１０３は、例えばアモルフォス・シリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」という。）又は感光性有機膜などを用いることができる。例えば、ａ−Ｓｉは、水素を含んでいることが望ましい。また、ａ−Ｓｉは、気相成長法（ＣＶＤ法）により形成する。ａ−Ｓｉは、制御光Ｌ１を全く照射させていない状態では、電気的な導電率が略ゼロ（即ち抵抗値が略無限大）の絶縁性部材として機能する。これに対して、ａ−Ｓｉに制御光Ｌ１を照射させると、その光量に応じて導電率が大きくなる（即ち抵抗値が小さくなる）。導電率可変部１０３において導電率が変化する領域は、制御光Ｌ１を照射させた領域である。
【００１６】
絶縁層１０４は、導電率可変部１０３の略中央領域を除いた端部側の２箇所の位置の上に、スパッタ技術により形成される。絶縁層１０４にはＳｉＯ２を用いることができる。２箇所の絶縁層１０４の上にはそれぞれ第１の電極１０５ａ、１０５ｂが設けられている。また、第２の電極１０８は、導電率可変部１０３の上に直接設けられている。第１の電極１０５ａ、１０５ｂと第２の電極１０８とは導電性物質、例えばアルミニゥム（Ａｌ）で構成できる。また、直流電源１０９は、透明電極１０２と第１の電極１０５ａとの間に所定電圧を印加する。さらに、第１の電極１０５ａの上には、スイッチング部１０７と、スイッチング部１０７を移動可能に支持する支持部１０６とが形成されている。支持部１０６は、導電性を有する可撓性部材、又は導電性を有する弾性部材（金属ばね等）である。支持部１０６が導電性を有するため、支持部１０６を介してスイッチング部１０７と第１の電極１０５ａとは同電位である。さらに、第１の電極１０５ａと第１の電極１０５ｂとは、同電位となるように電気的に接続されている。このため、第１の電極１０５ｂは、スイッチング部１０７と同電位である。なお、第１の電極１０５ａと第１の電極１０５ｂとは、一体として構成することにより同電位としても良い。第１の電極１０５ａと第１の電極１０５ｂとを一体にする場合、例えば、第２の電極１０８の周囲を取り囲むように、第１の電極１０５ａと第１の電極１０５ｂとを一体として設けることもできる。
【００１７】
上述の構成の光制御デバイス１００を制御光Ｌ１により制御する内容を説明する。第２の電極１０８に対応する透明電極１０２の位置Ａへ制御光Ｌ１を入射させる。位置Ａに制御光Ｌ１を入射させると、導電率可変部１０３は、制御光Ｌ１の光量に応じて電気的な導電率が大きくなる。導電率可変部１０３の導電率が大きくなることにより、直流電源１０９の一方の電極（例えば負極）は、透明電極１０２と導電率可変部１０３とを経由して第２の電極１０８と電気的に接続される。導電率可変部１０３の導電率は透明電極１０２を透過した制御光Ｌ１の光量に応じて変化するため、第２の電極１０８は、制御光Ｌ１の光量に応じた電圧が印加される。直流電源１０９の他方の電極（例えば正極）は、第１の電極１０５ａと支持部１０６とを経由してスイッチング部１０７と電気的に接続されている。従って、透明電極１０２に制御光Ｌ１が入射することにより、スイッチング部１０７と第２の電極１０８との間には、導電率可変部１０３の導電率の変化量に応じた電位差を発生する。スイッチング部１０７と第２の電極１０８との間に電位差を発生することにより、電位差に応じた所定の力、例えば静電力（引力）Ｆ１が生じる。このため、スイッチング部１０７は、透明電極１０２に入射する制御光Ｌ１の光量に応じた静電力Ｆ１により第２の電極１０８の方向へ傾斜する。
【００１８】
ここで、スイッチング部１０７と第２の電極１０８との間の静電力Ｆ１によって最も第２の電極１０８の方向に傾斜し、スイッチング部１０７の端部と第１の電極１０５ｂとが当接しているときのスイッチング部１０７の位置を、第１の位置とする。制御光Ｌ１の光量が大きくなれば、静電力Ｆ１も制御光Ｌ１の光量に対応して大きくなる。このため、制御光Ｌ１の光量を大きくする場合、又は制御光Ｌ１の照射時間を長くする場合に、スイッチング部１０７は、第２の電極１０８の方向へより大きく傾斜する。なお、上述のように、第１の電極１０５ｂとスイッチング部１０７とは同電位である。スイッチング部１０７と第１の電極１０５ｂとを同電位とすることにより、スイッチング部１０７と第１の電極１０５ｂとの通電又は帯電を防止する。スイッチング部１０７と第１の電極１０５ｂとの通電又は帯電を防止することにより、スイッチング部１０７が第１の電極１０５ｂに当接したまま制御できない状態となることを防止できる。なお、第１の電極１０５ｂは、スイッチング部１０７と当接可能に配置されていれば図１に示すよりも狭い領域に配置することとしても良い。
【００１９】
さらに、透明電極１０２に制御光Ｌ１が入射しない場合は、導電率可変部１０３は上述のように絶縁性部材として機能する。このため、透明電極１０２の位置Ａに制御光Ｌ１が入射しない場合、スイッチング部１０７と第２の電極１０８との間には何ら力が発生しない。スイッチング部１０７と第２の電極１０８との間に何ら力が発生しないとき、スイッチング部１０７は、図１で示すように硝子基板１０１に対して水平となる位置をとる。スイッチング部１０７と第２の電極１０８との間に何ら力が発生せず硝子基板１０１に対して水平となるようなスイッチング部１０７の位置を、第２の位置とする。
【００２０】
透明電極１０２に制御光Ｌ１を照射させた後に制御光Ｆ１の照射を停止すると、透明電極１０２とスイッチング部１０７との間に発生していた静電力Ｆ１が消滅する。これにより、スイッチング部１０７は、支持部１０６の復元力により第１の位置から第２の位置に移動する。このようにして、光制御デバイス１００は、制御光Ｌ１を利用することによりスイッチング部１０７を少なくとも第１の位置と第２の位置とに移動させて駆動する。なお、光制御デバイス１００の複数の素子を制御する場合、制御光Ｌ１はＣＲＴ等の平面状の面光源により同時に照射させて制御する方法と、ビーム光を二次元方向に走査させて順次制御する方法とがある。
【００２１】
光制御デバイス１００は、制御光Ｌ１により駆動する。このため、光制御デバイス１００は、電流又は電圧を供給するための外部電源、及び外部電源と接続するための外部電極の配置を不要とする。外部電源と外部電極との配置が不要であるため、光制御デバイス１００を、外部から電気的に遮蔽することができる。光制御デバイス１００を電気的に遮蔽することにより、電気による発火や漏電のおそれがある環境、電磁波ノイズの発生を制限すべき環境、電気的雑音による擾乱を受け易い環境においても光制御デバイス１００を使用することができるという効果を奏する。光制御デバイス１００は外部電源から電力の供給を受けず制御光Ｌ１の照射によって駆動することができるため、光制御デバイス１００と外部電源とを電気的に接続するための配線及び半導体集積回路が不要となる。光制御デバイス１００に配線が不要となることにより、光制御デバイス１００を簡易な構成とすることができる。また、配線を配置するための領域の確保も不要であるから、スイッチング部１０７を駆動するための領域をより広く確保することができる。さらに、製造コストが高い半導体集積回路が不要となることにより、光制御デバイス１００の製造コストを低くすることができる。光制御デバイス１００は、製造工程においてパターニング工程やフォトリソ工程を不要とし、スピンコート法により容易に製造することができる。スピンコート法により容易に製造できること、硝子を基板としていることから、光制御デバイス１００を大型化する場合であっても製造コストを低くすることができる。光制御デバイス１００は、スイッチング部１０７が制御光Ｌ１のＯＮ、ＯＦＦにより移動するため、信号に高速に応答して駆動することが可能である。これにより、簡易な構成で効率が良く低コストの光制御デバイス１００を得られるという効果を奏する。
【００２２】
スイッチング部１０７は、透明電極１０２を透過した制御光Ｌ１の光量に応じて第１の位置と第２の位置との間である中間位置にさらに移動することとしても良い。スイッチング部１０７は、第１の位置と第２の位置のみならず中間位置にも移動可能とすることにより、第１の位置と第２の位置とに選択的に移動する場合に比較して、より多くの位置状態をとることができる。このため、スイッチング部１０７が連続的な中間位置状態をとることにより、光制御デバイス１００は、デジタル信号のみならずアナログ信号に対応した駆動も可能となる。これにより、デジタル量の表現のみならず時間的に連続して変化するようなアナログ量の表現も可能となるという効果を奏する。
【００２３】
本実施形態の光制御デバイス１００は、導電率可変部１０３と第１の電極１０５ａ、１０５ｂとの間に絶縁層１０４を設けている。第１の電極１０５ａに対応する透明電極１０２の位置に制御光Ｌ１が入射した場合、導電率可変部１０３は、第１の電極１０５ａに対応する部分の導電率が大きくなる。第１の電極１０５ｂに対応する透明電極１０２の位置に制御光Ｌ１が入射した場合も、導電率可変部１０３は、第１の電極１０５ｂに対応する部分の導電率が大きくなる。絶縁層１０４を設置しない場合、直流電源１０９の一方の電極（負極）は、透明電極１０２と導電率可変部１０３とを経由して第１の電極１０５ａ、１０５ｂと電気的に接続される。直流電源１０９の他方の電極（正極）は第１の電極１０５ａに接続されていることから、第１の電極１０５ａに対応する透明電極１０２の位置に制御光Ｌ１を入射させた場合、透明電極１０２と導電率可変部１０３と第１の電極１０５ａ、１０５ｂとが電気的に接続されてしまう。このような電気的な接続を生じると、スイッチング部１０７と第２の電極１０８との間に静電力Ｆ１が発生せず、スイッチング部１０７を移動させることができない。従って、絶縁層１０４は、第１の電極１０５ａ、１０５ｂと導電率可変部１０３とを絶縁するために設けられている。これにより、透明電極１０２と導電率可変部１０３と第１の電極１０５ａ、１０５ｂとの電気的な接続を確実に防ぎ、光制御デバイス１００を制御することができる。
【００２４】
なお、導電率可変部１０３を経由して透明電極１０２と第１の電極１０５ａ、１０５ｂとを電気的に接続させないような構成とすることにより、絶縁層１０４を省略する構成としても良い。導電率可変部１０３は、一部に光を照射させる場合であっても光の光量と照射時間とにより段階的に導電率が変化する領域を広げる。そのため、制御光Ｌ１の照射方法と導電率可変部１０３の材質とを適宜変更することにより、導電率可変部１０３の導電率が変化する領域を第１の電極１０５の位置にまで広がらせないようにすることができる。これにより、透明電極１０２と第１の電極１０５とを電気的に接続させないようにし、光制御デバイス１００を制御することができる。
【００２５】
また、本実施形態の光制御デバイス１００は直流電源１０９を使用しているが、交流電源を使用しても良い。交流電源を使用する場合、電位の位相が変化する瞬間にスイッチング部１０７と第２の電極１０８との間の電位差が０になる。このため、交流電源１０９は、位相の切替えがスイッチング部１０７の移動のための応答時間に比較して無視できる程度に短い時間（例えば、１００ｎｓｅｃ）に行われるような矩形波を発生させる。これにより、スイッチング部１０７は、位相の変化による影響を受けることなく移動することができる。さらに、位相の変化によって電圧の極性が変化してもスイッチング部１０７と第２の電極１０８との間の電位差には変化がないため、スイッチング部１０７は、印加する電圧の極性の変化による影響を受けることもない。交流電流は常に電荷の移動を行うため、電荷の蓄積と吸着とを防止し、電圧を安定して印加することができる。なお、以下の実施形態においても直流電源と交流電源とのいずれかを図示しているが、電源として直流電源と交流電源とのいずれも使用することができる。
【００２６】
光制御デバイス１００の支持部１０６は、支持部１０６の一部を細くさせた二層構造としても良い。支持部１０６を二層構造とすることによりスイッチング部１０７がより大きく傾斜する。これにより、例えば光制御デバイス１００を画像表示に使用する場合に、開口率を増加させてコントラストの高い画像を得ることができる。このように本実施形態の光制御デバイス１００は、光制御デバイス１００の使用用途により構造を適宜変更しても良い。光制御デバイス１００の構造を変化させて適用する具体的な例については、以下の第２、第３、第４実施形態にて説明する。
【００２７】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係る光スイッチング素子の概略構成を示す。上記第１実施形態の光制御デバイス１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。光スイッチング素子である液体ポンプ２００は、第１実施形態の光制御デバイス１００の素子の構造を応用して用いている。
【００２８】
液体ポンプ２００は、流体である液体を内部に保持可能な容器２１０を有する。容器２１０には、容器２１０の内部に液体を流入させる第１の開口部である流入口２１２と、容器２１０の内部の液体を流出させる第２の開口部である流出口２１４とを有する。流入口２１２、流出口２１４は、それぞれ弁２１６、２１８を有する。弁２１６は、流入口２１２から液体が流入するときに開く。また、弁２１８は、流出口２１８から液体が流出するときに開く。このようにして弁２１６と弁２１８とは、液体を流入口２１２から流出口２１４へと流し、液体がこの逆方向へ流れることを防止する。さらに容器２１０は、硝子基板１０１と、透明電極１０２と、導電率可変部１０３とを積層した部分と、側面部２０４と、スイッチング部である膜状体２０７とからなる。膜状体２０７は、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｔｉ等の導電性物質により構成されている。膜状体２０７は、何ら力が作用していないときは図２に示すように硝子基板１０１に対して略平行な状態にある。第２の電極２０８は、導電率可変部１０３上に設けられている。膜状体２０７の周辺には、弾性部材２０５が配置されている。弾性部材２０５は、第１実施形態の光制御デバイス１００の第１の電極１０５及び支持部１０６としての機能を有する。弾性部材２０５と第２の電極２０８とは導電体、例えばＡｌで構成できる。交流電源２０９は、透明電極２０２と弾性部材２０５との間に所定電圧を印加する。交流電源２０９からの所定電圧により、交流電源２０９に接続されている弾性部材２０５と膜状体２０７とは、互いに同電位である。なお、導電率可変部１０３と膜状体２０５との間については、第１実施形態の光制御デバイス１００の導電率可変部１０３と第１の電極１０５との間と同様に、絶縁する必要がある。このため、導電率可変部１０３と膜状体２０５との間の側面部２０４の全部又は一部を絶縁性の部材とすることが望ましい。
【００２９】
第２の電極２０８に対応する透明電極１０２の位置へ制御光Ｌ２を入射させると、第２の電極２０８は、制御光Ｌ２の光量に応じた電圧が印加される。交流電源２０９の一方の電極は、弾性部材２０５を経由して膜状体２０７と電気的に接続されている。従って、透明電極１０２に制御光Ｌ２を入射させることにより、膜状体２０７と第２の電極２０８との間には、導電率可変部１０３の導電率の変化量に応じた電位差を発生する。膜状体２０７と第２の電極２０８との間に電位差を発生することにより、透明電極１０２に入射する制御光Ｌ２の光量に応じた所定の力、例えば静電力（引力）Ｆ２が発生する。
【００３０】
膜状体２０７と第２の電極２０８との間に静電力Ｆ２が生じると、膜状体２０７は、例えば膜状体２０７の略中心部分を第２の電極２０８の方向へ移動させて変形する。図２において、静電力Ｆ２により変形している状態の膜状体２０７を一点鎖線により示している。ここで、膜状体２０７と第２の電極２０８との間の静電力Ｆ２によって最も大きく変形させるような膜状体２０７の位置を、第１の位置とする。さらに、透明電極１０２に制御光Ｌ２を入射しない場合、導電率可変部１０３は絶縁性の部材として機能するために膜状体２０７と第２の電極２０８との間には何ら力が発生しない。このため、透明電極１０２への制御光Ｌ２の照射を停止した場合、膜状体２０７は、図２に示すように硝子基板１０１に対して略平行となる状態をとる。硝子基板１０１に対して略平行となる状態の膜状体２０７の位置を、第２の位置とする。
【００３１】
透明電極１０２に制御光Ｌ２を照射させた後に制御光Ｌ２の照射を停止すると、透明電極１０２と膜状体２０７との間に発生していた静電力Ｆ２が消滅する。静電力Ｆ２が消滅すると、膜状体２０７は、弾性部材２０５の復元力によって第１の位置から第２の位置に移動する。膜状体２０７が第１の位置から第２の位置の方向へ移動すると、膜状体２０７は容器２１０の容積を大きくするように変形し、流入口２１２から容器２１０の内部へ液体が流入される。このとき弁２１８は閉じているため、膜状体２０７が第１の位置から第２の位置の方向へ移動するように変形しても、液体が流出口２１４から容器２１０へ流入することはない。これに対して、透明電極１０２に制御光Ｌ２の照射を停止した後に制御光Ｌ２の照射が開始されると、透明電極１０２と膜状体２０７との間に静電力Ｆ２が発生する。静電力Ｆ２が弾性部材２０５の弾性力より大きくなると、膜状体２０７は、第２の位置から第１の位置に移動する。膜状体２０７が第２の位置から第１の位置の方向へ移動すると、膜状体２０７は容器２１０の容積を小さくするように変形し、容器２１０の内部にある液体が流出口２１４から流出する。このとき弁２１６は閉じているため、膜状体２０７が第２の位置から第１の位置の方向へ移動するように変形しても、容器２１０の内部の液体が流入口２１２から流出することはない。このようにして、液体ポンプ２００は、制御光Ｌ２を利用して膜状体２０７を少なくとも第１の位置と第２の位置とに移動させて変形させることにより液体の移動、混合等を行う。膜状体２０７は、伸張及び収縮により液体の流入と流出とができる程度変形可能であることを要する。さらに、膜状体２０７と側面部２０４との間の弾性部材２０５を省略して、膜状体２０７を直接側面部２０４と接合させる構成としても良い。この場合、膜状体２０７は、側面部２０４との接合部分において変形可能に支持されている。
【００３２】
本実施形態の液体ポンプ２００は、第１実施形態の光制御デバイス１００のスイッチング部１０７を膜状体２０７に変更した構造を持つものである。これにより、光による制御が可能な液体ポンプ２００を得られる。液体ポンプ２００は、第１実施形態の光制御デバイス１００と同様、電気による発火や漏電のおそれがある環境、電磁波ノイズの発生を制限すべき環境、電気的擾乱を受け易い環境においても使用することができる。液体ポンプ２００の応用例としては、例えば皮膚の内側に設置する薬液投与装置としての使用が挙げられる。薬液投与装置としての液体ポンプ２００を皮膚の内側に設置することにより、薬液投与のための負担を軽減することができる。また容器２１０としてセラミック等、膜状体２０７としてＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等の有機系化合物等、体内において親和性が高い材質を用いることにより、液体ポンプ２００をさらに安全に使用することができる。液体ポンプ２００の制御光Ｌ２としては、皮膚を通過可能である赤外光を使用するのが望ましい。このとき、赤外光の照射により電圧を供給可能な太陽電池を交流電源２０９に使用することによって、交流電源２０９も皮膚の内側に設置することができる。以上から、液体ポンプ２００と交流電源２０９とを安全な材質の容器２１０に密閉して皮膚の内側に設置することができる。
【００３３】
液体ポンプ２００の膜状体２０７は、第１実施形態の光制御デバイス１００のスイッチング部１０７と同様、第１の位置と第２の位置との間である中間位置にさらに移動することとしても良い。膜状体２０７が中間位置にも移動可能とすることにより、液体ポンプ２００の流入口２１２から流入させる液体の量と流出口２１４から流出させる液体の量とを液体ポンプ２００の使用状況に応じて適宜変更することができる。また、膜状体２０７の位置状態を時間的に調節することにより、液体の流入量と流出量とを時間的に変化させることもできる。さらに、本実施形態では液体の移動、混合等を行う液体ポンプ２００について説明したが、本発明の光スイッチング素子は、気体を送り出すポンプとしても良い。
【００３４】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係る光スイッチング素子の概略構成を示す。上記第１実施形態の光制御デバイス１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。光スイッチング素子である高周波スイッチ（以下、「ＲＦスイッチ」という。）３００は、第１実施形態の光制御デバイス１００の素子の構造を応用して用いている。
【００３５】
ＲＦスイッチ３００は、所定の信号を伝送する信号経路Ｃ内に設けられている。信号経路Ｃは、ＲＦスイッチ３００への入力側経路Ｃｉｎと出力側経路Ｃｏｕｔとを有する。導電率可変部１０３の略中央領域には、第２の電極３０８が設けられている。第２の電極３０８を設けている導電率可変部１０３の面に、支持部３０４が設けられている。第１の電極であるスイッチング部３０５は、支持部３０４によって回転可能に支持されている。また、支持部３０４とスイッチング部３０５との接合部には、弾性部材、例えば金属ばね（不図示）を有する。スイッチング部３０５と第２の電極３０８とは導電性物質、例えばＡｌで構成できる。また、直流電源３０９は、透明電極１０２とスイッチング部３０５との間に所定電圧を印加する。
【００３６】
スイッチング部３０５は信号経路Ｃに設けられた第１の端子であって、信号経路Ｃの出力側経路Ｃｏｕｔに接続している。また、信号経路Ｃの入力側経路Ｃｉｎには、第２の端子である当接部３１０が配置されている。スイッチング部３０５は、何ら力が作用していないときは当接部３１０に当接している。なお、導電率可変部１０３とスイッチング部３０５との間は、第１実施形態の光制御デバイス１００の導電率可変部１０３と第１の電極１０５との間と同様に、絶縁する必要がある。このため、支持部３０４の全部又は一部を絶縁性の部材とすることが望ましい。
【００３７】
第２の電極３０８に対応する透明電極１０２の位置へ制御光Ｌ３を入射させると、直流電源３０９の一方の電極（例えば負極）は、透明電極１０２と導電率可変部１０３とを経由して第２の電極３０８と電気的に接続される。このため第２の電極３０８は、制御光Ｌ３の光量に応じた電圧が印加される。直流電源３０９の他方の電極（例えば正極）は、スイッチング部３０５と電気的に接続されている。従って、透明電極１０２に制御光Ｌ３を入射させることにより、スイッチング部３０５と第２の電極３０８との間に、導電率可変部１０３の導電率の変化量に応じた電位差を発生する。スイッチング部３０５と第２の電極３０８との間に電位差を発生することにより、電位差に応じた所定の力、例えば静電力（引力）Ｆ３が生じる。スイッチング部３０５は、透明電極１０２に入射される制御光Ｌ３の光量に応じた静電力Ｆ３により、支持部３０４との接合部を中心として第２の電極３０８の方向へ回転移動する。ここで、静電力Ｆ３によって第２の電極３０８の方向に移動して、導電率可変部１０３に当接したときのスイッチング部３０５の位置を、第１の位置とする。
【００３８】
さらに、透明電極１０２に制御光Ｌ３を入射しない場合、導電率可変部１０３は絶縁性の部材として機能するため、スイッチング部３０５と第２の電極３０８との間には何ら力が発生しない。スイッチング部３０５と第２の電極３０８との間に何ら力が発生しないとき、上述のようにスイッチング部３０５は当接部３１０に当接する。当接部３１０に当接しているときのスイッチング部１０７の位置を、第２の位置とする。
【００３９】
透明電極１０２に制御光Ｌ３を照射させた後に制御光Ｌ３の照射を停止すると、透明電極１０２とスイッチング部３０５との間に発生していた静電力Ｆ３が消滅する。静電力Ｆ３が消滅するとスイッチング部３０５は、支持部３０４との接合部に有する弾性部材の復元力によって第１の位置から第２の位置へ回転移動する。このとき、スイッチング部３０５が当接部３１０と当接することにより、信号経路Ｃは接続される。従って、制御光Ｌ３の照射を停止させると、信号経路Ｃは信号を伝送する。これに対して、透明電極１０２の制御光Ｌ３の照射を停止させた後に制御光Ｌ３の照射を開始すると、透明電極１０２とスイッチング部３０５との間に静電力Ｆ３が発生する。発生した静電力Ｆ３が弾性部材の弾性力より大きくなると、スイッチング部３０５は、第２の位置から第１の位置の方向へ回転移動する。このとき、スイッチング部３０５が当接部３１０から離れることにより、信号経路Ｃは遮断される。従って、制御光Ｌ３の照射が開始されると、信号経路Ｃの信号の伝送は停止する。このようにして、ＲＦスイッチ３００は、制御光Ｌ３を利用してスイッチング部３０５を第１の位置と第２の位置とに選択的に移動させることにより、信号の伝送と伝送の停止とを切替える。
【００４０】
本実施形態のＲＦスイッチ３００は、第１実施形態の光制御デバイス１００のスイッチング部１０７をスイッチング部３０５に変更した構造を持つものである。これにより、光による制御が可能なＲＦスイッチ３００を得られる。ＲＦスイッチ３００は、例えば、水中や高所等の人が進入することが困難な環境におけるスイッチ、屋外で日照によって操作可能なスイッチ、遠隔操作のためのスイッチ等として応用できる。ＲＦスイッチ３００は、光制御デバイス１００と同様、電気による発火や漏電のおそれがある環境、電磁波ノイズの発生を制限すべき環境、電気的雑音による擾乱を受け易い環境においても使用することができる。また、ＲＦスイッチ３００は、制御光Ｌ３が到達可能な場所から隔離操作を行うことができる。ＲＦスイッチ３００を遠隔の位置から操作を行う場合には光ファイバーにより光を伝送することとしても良い。光ファイバーを用いることにより伝送による光の減衰を低減し、ＲＦスイッチ３００を確実に操作することができる。なお、本実施形態のＲＦスイッチ３００は上述の構成に限られない。第１実施形態の光制御デバイス１００の支持部１０６と同様に、支持部３０４に可撓性部材、又は弾性部材を用いることとしても良い。但し上述のように、支持部３０４は全部又は一部を絶縁性の部材とする点、光制御デバイス１００の支持部１０６と異なる。また、本実施形態のＲＦスイッチ３００と同様の作用が可能であれば、構成を適宜変更可能である。例えば、上述とは逆に、スイッチング部３０５と第２の電極３０８との間に静電力Ｆ３が発生することにより、スイッチング部３０５と当接部３１０とが当接することとしても良い。この場合信号経路Ｃは、制御光Ｌ３の照射により信号を伝送し、制御光Ｌ３の照射を停止させることにより信号の伝送を停止する。
【００４１】
（第４実施形態）
図４は、本発明の第４実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す。上記第１実施形態の光制御デバイス１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。プロジェクタ４００の空間光変調装置４２０は、第１実施形態の光制御デバイス１００の構造を応用した可動ミラー素子４０７を複数個集積したものである。
【００４２】
プロジェクタ４００は、固体発光素子である発光ダイオード素子（以下、適宜「ＬＥＤ」という。）を複数設けた照明光源部４１０を有する。照明光源部４１０は、第１色光である赤色光（以下「Ｒ光」という。）を供給するＲ光用ＬＥＤ４１０Ｒと、第２色光である青色光（以下「Ｂ光」という。）を供給するＢ光用ＬＥＤ４１０Ｂと、第３色光である緑色光（以下「Ｇ光」という。）を供給するＧ光用ＬＥＤ４１０Ｇとを有する。照明光源部４１０から供給される照明光は、フィールドレンズ４１５を透過した後、空間光変調装置４２０に入射する。フィールドレンズ４１５は、空間光変調装置４２０をテレセントリックに照明する機能、即ち、照明光をできるだけ主光線に平行にして空間光変調装置４２０に入射させる機能を有する。プロジェクタ４００は、照明光源部４１０の像を投写レンズ４３０の入射瞳４３５の位置に結像する。このため、空間光変調装置４２０は、照明光源部４１０から供給される照明光によりケーラー照明される。空間光変調装置４２０は、照明光源部４１０からの照明光を画像信号に応じて変調する。空間光変調装置４２０は、空間光変調装置４２０の硝子基板１０１が投写レンズ４３０の光軸ＡＸに対して略垂直となるように設けられている。投写レンズ４３０は、空間光変調装置４２０で変調された光をスクリーン４６０に投写する。
【００４３】
空間光変調装置４２０は、複数の可動ミラー素子４０７を有するティルトミラーデバイスである。説明のために、図４においては、３つの可動ミラー素子４０７を図示している。可動ミラー素子４０７は、導電率可変部１０３の投写レンズ４３０側の面に、支持部４０６により回転可能に支持されて設けられている。可動ミラー素子４０７は、第１実施形態の光制御デバイス１００のスイッチング部１０７に相当するものである。また、支持部４０６は、光制御デバイス１００の第１の電極１０５及び支持部１０６に相当するものである。支持部４０６と可動ミラー素子４０７とは、導電性物質、例えばＡｌで構成できる。導電体可変部１０３の投写レンズ４３０側の面には、支持部４０６の周辺に電極４０８、４１８が設けられている。１つの可動ミラー素子４０７に対して、２つの電極４０８、４１８が設けられている。電極４０８と電極４１８とは、第１実施形態の光制御デバイス１００の第２の電極１０８に相当するものである。交流電源４０９は、透明基板１０２と支持部４０６との間に所定電圧を印加する。なお、導電率可変部１０３と支持部４０６との間は、光制御デバイス１００の導電率可変部１０３と第１の電極１０５との間と同様に絶縁する必要がある。このため、導電率可変部１０３と支持部４０６との間に絶縁性部材４０４を設ける。絶縁性部材４０４を設けずに支持部４０６を絶縁性部材により形成し、交流電源４０９と可動ミラー４０７とを接続することとしても良い。
【００４４】
プロジェクタ４００において、空間光変調装置４２０の硝子基板１０１側の空間には、制御用光源部４４０と走査部４５０とが設けられている。制御用光源部４４０は、画像信号に応じて走査部４５０に制御光Ｌ４を供給する。走査部４５０は、互いに略直交する２つの回転軸を中心として回動する。走査部４５０が回動することにより、制御用光源部４４０からの制御光Ｌ４は、空間光変調装置４２０の硝子基板１０１面において二次元方向に走査される。走査部４５０としては、例えば、ガルバノミラーを用いることができる。図４では、走査部４５０の２つの回転軸のうち一方の回転軸Ｘを示している。このようにして制御用光源部４４０は、空間光変調装置４２０の透明電極１０２に制御光Ｌ４を供給する。
【００４５】
以下、制御光Ｌ４による光アドレッシングについて説明する。走査部４５０は、２つの回転軸を中心に回動しながら制御光Ｌ４を反射することにより、画像信号に応じて透明電極１０２に制御光Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３を照射させる。制御光Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３は、それぞれ図４に示す３つの可動ミラー素子４０７を制御する。ここでは、制御光Ｌ４１と制御光Ｌ４２とによる可動ミラー素子４０７の制御について説明する。走査部４５０からの制御光Ｌ４１が電極４０８に対応する透明電極１０２の位置Ｍに入射すると、制御光Ｌ４１の光量に応じて導電率可変部１０３の導電率が大きくなる。導電率可変部１０３の導電率が大きくなることによって、交流電源４０９の一方の電極は、透明電極１０２と導電率可変部１０３とを経由して電極４０８と電気的に接続される。このため電極４０８は、制御光Ｌ４１の光量に応じた電圧が印加される。なお、厳密には、導電率可変部１０３の導電率が変化する領域は、光の強度とその照射時間とに比例して、照射位置を中心として周辺へ拡がる傾向がある。空間光変調装置４００は、光Ｌ４を高速に走査させることにより、順次、隣接する可動ミラー素子４０７を制御する。このため、制御光Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３が照射された領域近傍のみの導電率が変化するものとして扱う。交流電源４０９の他方の電極は、支持部４０６を経由して可動ミラー素子４０７と電気的に接続されている。従って、透明電極１０２に制御光Ｌ４１が入射することにより、可動ミラー素子４０７と電極４０８との間に、導電率可変部１０３の導電率の変化量に応じた電位差を発生する。可動ミラー素子４０７と電極４０８との間に電位差を発生することにより、電位差に応じた所定の力、例えば静電力（引力）Ｆ４が生じる。可動ミラー素子４０７は、透明電極１０２に入射する制御光Ｌ４１の光量に応じた静電力Ｆ４により、支持部４０６との接合部を中心として電極４０８の方向へ回転移動する。ここで、静電力Ｆ４によって電極４０８の方向に移動したときの可動ミラー素子４０７の位置を、第１の位置とする。図４は、制御光Ｌ４１が位置Ｍに入射することにより第１の位置の状態にある可動ミラー素子４０７を示している。
【００４６】
さらに、走査部４５０からの制御光Ｌ４２を電極４１８に対応する透明電極１０２の位置Ｎに入射させると、制御光Ｌ４１を位置Ｍに入射させる場合と同様に、静電力Ｆ５が発生する。可動ミラー素子４０７は、静電力Ｆ５により電極４１０の方向へ回転移動する。静電力Ｆ５によって電極４１８の方向に移動したときの可動ミラー素子４０７の位置を、第２の位置とする。図４は、制御光Ｌ４２が位置Ｎに入射することにより第２の位置の状態にある可動ミラー素子４０７を示している。
【００４７】
以上により、可動ミラー素子４０７は、画像信号に応じて透明電極１０２を透過した制御光Ｆ４の光量により第１の位置と第２の位置とに選択的に移動する。可動ミラー素子４０７は、第１の位置にあるとき、照明光源部４１０からの照明光を投写レンズ４３０の方向へ反射させる。さらに、可動ミラー素子４０７は、第２の位置にあるとき、照明光を投写レンズ４３０の入射瞳４３５の方向とは異なる方向へ反射させる。このようにして、空間光変調装置４２０は照明光源部４１０からの照明光を画像信号に応じて変調する。これにより、光アドレッシングが可能な空間光変調装置４２０、及び空間光変調装置４２０を利用したプロジェクタ４００を得られる。
【００４８】
本発明の空間光変調装置４２０は、第１実施形態の光制御デバイス１００と同様、プロジェクタ４００の外部の電源との配線や半導体集積回路を不要とする。このため、本発明の空間光変調装置４２０によると、可動ミラー素子４０７をより大きく形成することができるという利点がある。可動ミラー素子４０７をより大きく形成することにより、画素どうしの間隙の領域を少なくして、変調領域をより広く確保することができる。これにより、簡易な構成で、高品質で明るい投写像を得られるという効果を奏する。また、光アドレッシングにより空間光変調装置４２０を高速に駆動することもできる。さらに、光制御デバイス１００と同様、半導体集積回路を不要とするため、空間光変調装置４２０の製造コストを低くすることもできる。特に、光源部４１０のＬＥＤの数量を増加することに伴い空間光変調装置４２０を大型にする場合であっても、プロジェクタ４００を低廉にできるという効果を奏する。
【００４９】
可動ミラー素子４０７は、画像信号に応じて透明電極１０２を透過した制御光Ｌ４の光量により、第１の位置と第２の位置との中間である中間位置にさらに移動して照明光を画像信号に応じて変調することとしても良い。可動ミラー素子４０７が中間位置の状態にあるとき、可動ミラー素子４０７は、照明光の一部であって可動ミラー素子４０７の位置に応じた光量の光を入射瞳４３５の方向へ反射させる。可動ミラー素子４０７は、可動ミラー素子４０７のさまざまな位置に応じて照明光の一部の光を入射瞳４３５の方向へ反射させることにより、画像の階調を表現することができる。また、可動ミラー素子４０７は、入射瞳４３５へ反射させる光の光量を可動ミラー素子４０７の位置に応じて連続的に変化させることができる。これにより、各可動ミラー素子４０７の駆動速度を大きくすることなく、画像信号に応じた階調の画像を表示することができるという効果を奏する。
【００５０】
光アドレッシングのための制御光の照射は、制御用光源部４４０からの制御光Ｆ４を走査部４５０により透明電極１０２に走査させる方法に限られない。空間光変調装置４２０を光アドレッシングすることができるものであれば、適宜変更することができる。例えば、光ファイバーを束ねて各可動ミラー素子４０７に対応してビーム光を照射させることによって光アドレッシングしても良い。
【００５１】
なお、空間光変調装置４２０は、１つの可動ミラー素子４０７について２つの電極４０８、４１８を用いる構成に限られない。例えば、第１実施形態の光制御デバイス１００が１つのスイッチング部１０７について１つの電極１０８を用いているのと同様に、１つの可動ミラー素子４０７について１つの電極を用いる構成としても良い。また、上記の各実施形態の光制御デバイス１００、ポンプ２００、ＲＦスイッチ３００、空間光変調装置４２０は、静電力を発生させる電極の代わりに圧電素子を用いても良い。圧電素子は、電圧を印加することによりひずみを生じる性質を有する。圧電素子を用いると、圧電素子のひずみによる収縮力と復元力とを利用することにより、電極を使用する場合と同様にスイッチング部等を移動させることができる。
【００５２】
また、本実施形態のプロジェクタ４００は、投写レンズ４３０の一方の空間側に各色光用ＬＥＤ４１０Ｒ、４１０Ｇ、４１０Ｂを配置している。しかしこれに限られず、例えば、Ｇ光用ＬＥＤ４１０Ｇを投写レンズ４３０の反対側の空間に設けるような両側照明の構成とすることもできる。さらにプロジェクタ４００はスクリーン４６０に投写するフロント投写型である場合に限らず、直視型ディスプレイを用いるものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光制御デバイスの概略構成を示す図。
【図２】本発明の第２実施形態に係る液体ポンプの概略構成を示す図。
【図３】本発明の第３実施形態に係るＲＦスイッチの概略構成を示す図。
【図４】本発明の第４実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
１００ 光制御デバイス、１０１ 硝子基板、１０２ 透明電極、１０３ 導電率可変部、１０４ 絶縁層、１０５ａ、１０５ｂ 第１の電極、１０６ 支持部、１０７ スイッチング部、１０８ 第２の電極、１０９ 直流電源、２００ ポンプ、２０４ 側面部、２０５ 弾性部材、２０７ 膜状体、２０８ 第２の電極、２０９ 交流電源、２１０ 容器、２１２ 流入口、２１４ 流出口、２１６、２１８ 弁、３００ ＲＦスイッチ、３０４ 支持部、３０５ スイッチング部、３０８ 第２の電極、３０９ 直流電源、３１０ 当接部、４００ プロジェクタ、４０４ 絶縁性部材、４０６ 支持部、４０７ 可動ミラー素子、４０８、４１８ 電極、４０９ 交流電源、４１０ 照明光源部、４１０Ｒ Ｒ光用ＬＥＤ、４１０Ｇ Ｇ光用ＬＥＤ、４１０Ｂ Ｂ光用ＬＥＤ、４１５ フィールドレンズ、４２０ 空間光変調装置、４３０ 投写レンズ、４４０ 制御用光源部、４５０ 走査部、４６０ スクリーン、Ａ 位置、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ４１、Ｌ４２、Ｌ４３ 制御光、Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５ 静電力、Ｃ 信号経路、Ｃｉｎ 入力側経路、Ｃｏｕｔ 出力側経路、ＡＸ 光軸、Ｘ 回転軸、Ｍ、Ｎ 位置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light control device controlled by light, a light switching element using the light control device, a spatial light modulator, and a projector technology using the spatial light modulator.
[0002]
[Prior art]
A micro electro mechanical system (hereinafter referred to as “MEMS”) is a three-dimensional integration of nanometer-scale mechanical structures on a silicon substrate. MEMS are used in many technical fields because they are small and can perform complicated functions. As a MEMS technology, for example, there is one proposed in Patent Document 1.
[0003]
[Patent Document 1]
US Pat. No. 5,867,202
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional MEMS is driven by a current or voltage from an external power source. For this reason, the conventional MEMS needs to be connected to an external power source using an external electrode. Since it is necessary to connect an external power source and an external electrode, for example, when conventional MEMS is used in a flammable gas, the flammable gas may be ignited by electricity. Since an external power supply and an external electrode are connected, leakage may occur due to the use of MEMS in an environment where a liquid such as water is in contact with the external electrode. In addition, since current or voltage from an external power source is used, electromagnetic noise generated from the external electrode may affect peripheral devices and the like. In addition, peripheral electrical noise from the external electrode may enter the MEMS, and control of the MEMS may be hindered. As described above, the conventional MEMS has a problem that it is difficult to use in an environment where there is a risk of ignition or electric leakage due to electricity, an environment where the generation of electromagnetic wave noise should be restricted, or an environment where electrical disturbance is likely to occur. Further, the conventional MEMS requires an integrated circuit using wiring for electrically connecting the external power source and the MEMS, CMOS (complementary metal oxide semiconductor), or the like. For this reason, the problem that it is difficult to make MEMS a simple structure also arises. The conventional MEMS is not only difficult to have a simple configuration, but also reduces the area of the MEMS drive portion in order to secure a region for arranging the wiring, thereby improving the MEMS drive efficiency. It becomes difficult. Further, since the manufacturing cost of the semiconductor integrated circuit is high, it is difficult to reduce the manufacturing cost of the MEMS when the semiconductor integrated circuit is used for the MEMS.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be used in an environment where there is a risk of ignition or electric leakage due to electricity, an environment where the generation of electromagnetic noise should be restricted, or an environment where electrical disturbance is likely to occur. An object of the present invention is to provide a light control device that has a simple configuration and is efficient and low in cost, and further provides a light switching element, a spatial light modulator, and a projector using the light control device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the object, according to the present invention, an optically transparent transparent electrode and an electrical device provided on the transparent electrode and electrically transmitted according to the amount of light transmitted through the transparent electrode. A predetermined voltage is applied between the conductivity variable portion where the conductivity changes, the first and second electrodes provided on the conductivity variable portion, and the transparent electrode and the first electrode. Power supply, a switching unit movable to at least the first position and the second position, and a support unit that movably supports the switching unit, wherein the support unit includes the switching unit and the switching unit. A conductive member having the same potential as the first electrode, and the second electrode and the first electrode according to the amount of light incident on the transparent electrode corresponding to the second electrode; A predetermined force is generated between the electrode and the switching unit having the same potential. , The switching unit may provide an optical control device, characterized in that moving at least said first position and the second position by said predetermined force.
[0007]
In the light control device of the present invention which is a MEMS, the second electrode is provided on the transparent electrode through the conductivity variable portion. When light (hereinafter referred to as “control light” as appropriate) is irradiated to the position of the transparent electrode corresponding to the second electrode, the conductivity variable portion has a greater conductivity in accordance with the amount of control light. By increasing the conductivity of the conductivity variable part, one electrode of the power supply is electrically connected to the second electrode via the transparent electrode and the conductivity variable part. Since the conductivity of the conductivity variable portion changes according to the amount of control light transmitted through the transparent electrode, a voltage corresponding to the amount of control light transmitted through the transparent electrode is applied to the second electrode. The other electrode of the power supply is electrically connected to the switching unit via the first electrode and the support unit. Therefore, when the control light is incident on the transparent electrode, a potential difference corresponding to the amount of change in the conductivity of the conductivity variable unit is generated between the second electrode and the switching unit. The switching unit moves in the direction of the second electrode in response to a predetermined force such as an electrostatic force (attraction) due to a potential difference with the second electrode. When the amount of control light incident on the transparent electrode is increased, or when the control light is incident for a longer time, the switching unit moves more in the direction of the second electrode. Further, when the control light is not incident on the transparent electrode, the conductivity variable portion functions as an insulator, and thus no force is generated between the switching portion and the second electrode. At this time, the switching part returns to the original position by the restoring force of the support part by using a flexible member having conductivity or an elastic member having conductivity as the support part. In this way, the light control device of the present invention drives the switching unit to move to at least the first position and the second position by using light. Since driving is performed using control light, it is not necessary to provide an external power source for supplying a current or voltage to the light control device and an external electrode for connecting to the external power source. Since the arrangement of the external power source and the external electrode is unnecessary, the light control device can be electrically shielded from the outside. Use the light control device even in an environment where there is a risk of ignition or leakage due to electricity, an environment that should limit the generation of electromagnetic noise, or an environment that is susceptible to disturbance due to electrical noise. be able to. Since the light control device can be driven by irradiation of control light without receiving power from an external power supply, wiring and a semiconductor integrated circuit for electrically connecting the light control device and the external power supply are not necessary. By eliminating the need for wiring in the light control device, the light control device can have a simple configuration. In addition, since it is not necessary to secure a region for arranging the wiring, a wider region for arranging the switching unit can be secured. Furthermore, since a semiconductor integrated circuit with a high manufacturing cost is not required, the manufacturing cost of the light control device can be reduced. Since the switching unit moves by turning on and off the control light, the light control device can be driven in response to a signal at a high speed. As a result, it can be used in environments where there is a risk of ignition or leakage due to electricity, environments where the generation of electromagnetic noise should be restricted, or environments subject to disturbances due to electrical noise. Get a device.
[0008]
Moreover, as a preferable aspect of the present invention, the switching unit further moves to an intermediate position between the first position and the second position in accordance with the amount of light transmitted through the transparent electrode. Is desirable. The switching unit can take many position states by moving to various intermediate positions between the first position and the second position. For this reason, when the switching unit assumes a continuous intermediate position state, the light control device can be driven not only for binary digital signals but also for analog signals that change continuously. As a result, it is possible to obtain a light control device capable of expressing not only a digital quantity but also an analog quantity that changes continuously in time.
[0009]
As a preferred aspect of the present invention, it is desirable that an insulating layer be further provided between the first electrode and the conductivity variable portion. The first electrode is provided on the conductivity variable unit. When the control light is incident on the position of the transparent electrode corresponding to the first electrode, the conductivity variable portion changes so that the conductivity increases for the portion corresponding to the first electrode. At this time, one electrode of the power supply is electrically connected to the first electrode via the transparent electrode and the conductivity variable portion. Since the other electrode of the power source is connected to the first electrode, when the control light is incident on the position of the transparent electrode corresponding to the first electrode, the transparent electrode, the conductivity variable unit, the first electrode, Are electrically connected. When such an electrical connection is generated, an electrostatic force is not generated between the switching unit and the second electrode, so that the light control device cannot function. For this reason, an insulating layer is provided between the first electrode and the conductivity variable portion to insulate the first electrode and the conductivity variable portion. Thereby, electrical connection with a transparent electrode, an electrical conductivity variable part, and a 1st electrode can be prevented reliably, and a light control device can be controlled.
[0010]
Further, according to the present invention, a container capable of holding a fluid inside, a first opening for allowing the fluid to flow into the interior of the container, and a second for allowing the fluid inside the container to flow out. An opening, and the light control device, wherein the switching unit of the light control device is a film-like body that forms a part of the container, and corresponds to the amount of light transmitted through the transparent electrode. Then, the volume of the container is changed by moving the film-like body to at least the first position and the second position to be deformed, and the film-like body is moved in the direction of the first position. In the case of deformation, the fluid is allowed to flow into the container from the first opening, and in the case of deformation so that the film-like body moves in the direction of the second position, The fluid inside the second opening It is possible to provide an optical switching element for causing to flow out. By making the switching part of the light control device into a film-like body, a part of the container can be deformed to change the volume. Such a container can function as a pump. Thereby, the optical switching element of the pump mechanism which can be controlled by the control light can be obtained.
[0011]
Furthermore, according to the present invention, the optical control device includes a signal path for transmitting a predetermined signal, a first terminal and a second terminal provided in the signal path, and the light control device. The switching unit of the device is a first terminal, and the switching unit selectively moves between the first position and the second position according to the amount of light transmitted through the transparent electrode, When in the first position state, the signal path is connected by contacting the second terminal to transmit the predetermined signal, and when in the second position state, the signal is separated from the second terminal. Accordingly, the optical switching element can be provided that cuts off the signal path and stops transmission of the predetermined signal. By providing the switching unit of the light control device in the signal path, it can function as a switch for switching between signal transmission (ON) and transmission stop (OFF). Thereby, the optical switching element of the switch mechanism which can be controlled by the control light can be obtained.
[0012]
Further, according to the present invention, the light control device includes a plurality of the light control devices, the switching unit is a movable mirror element that reflects illumination light, and the movable mirror element is an amount of light transmitted through the transparent electrode. The illumination light is modulated in accordance with the image signal by moving to at least the first position and the second position by the first position, and the illumination light is incident almost entirely on the entrance pupil of the projection lens at the first position. The spatial light modulation device is characterized in that the second position is a position that reflects the illumination light in a direction different from the entrance pupil of the projection lens. be able to. By using the movable mirror element as the switching unit of the light control device, it is possible to modulate the illumination light according to the image signal. As a result, a spatial light modulator capable of controlling each movable mirror element (hereinafter referred to as “optical addressing”) with the control light can be obtained.
[0013]
In a preferred aspect of the present invention, the movable mirror element is further moved to the intermediate position by the amount of light transmitted through the transparent electrode to modulate the illumination light in accordance with the image signal, and the intermediate position Is preferably a position that reflects a part of the illumination light and a light amount corresponding to the position of the movable mirror element to the entrance pupil of the projection lens. When the movable mirror element is in the intermediate position state, the movable mirror element reflects a part of the illumination light with a light amount corresponding to the position of the movable mirror element to the entrance pupil. The movable mirror element can express the gradation of an image by reflecting a part of the illumination light to the entrance pupil of the projection lens according to various positions of the movable mirror element. Further, the movable mirror element can continuously change the amount of light reflected to the entrance pupil in time according to the position of the movable mirror element. For this reason, the spatial light modulator can display an image having a gradation corresponding to the image signal without increasing the driving speed of each movable mirror element.
[0014]
Furthermore, according to the present invention, an illumination light source unit that supplies light, a spatial light modulation device that modulates light from the illumination light source unit according to an image signal, and light modulated by the spatial light modulation device are projected. And the spatial light modulation device further includes a control light source unit that supplies light to the transparent electrode of each of the light control devices. A projector having the characteristics can be provided. By using the spatial light modulator described above, a projector having a high-quality projected image can be obtained.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
A schematic configuration of a light control device 100 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The light control device 100 can be created by MEMS technology. In the light control device 100, an optically transparent transparent electrode 102 is formed on a glass substrate 101 which is an optically transparent parallel plate. The transparent electrode 102 can be composed of an ITO film. On the transparent electrode 102, a conductivity variable portion 103 is formed in which the conductivity changes in accordance with the amount of the control light L1 transmitted through the transparent electrode 102. For example, amorphous silicon (hereinafter referred to as “a-Si”) or a photosensitive organic film can be used as the variable conductivity portion 103. For example, it is desirable that a-Si contains hydrogen. Further, a-Si is formed by a vapor deposition method (CVD method). In a state where the control light L1 is not irradiated at all, a-Si functions as an insulating member having an electrical conductivity of approximately zero (that is, a resistance value of approximately infinite). In contrast, when a-Si is irradiated with the control light L1, the electrical conductivity increases (that is, the resistance value decreases) according to the amount of light. The region where the conductivity varies in the conductivity variable unit 103 is a region irradiated with the control light L1.
[0016]
The insulating layer 104 is formed by sputtering technology on two positions on the end side excluding the substantially central region of the conductivity variable portion 103. Insulating layer 104 has SiO 2 Can be used. On the two insulating layers 104, first electrodes 105a and 105b are provided, respectively. The second electrode 108 is directly provided on the conductivity variable portion 103. The first electrodes 105a and 105b and the second electrode 108 can be made of a conductive material such as aluminum (Al). Further, the DC power source 109 applies a predetermined voltage between the transparent electrode 102 and the first electrode 105a. Furthermore, a switching unit 107 and a support unit 106 that supports the switching unit 107 so as to be movable are formed on the first electrode 105a. The support part 106 is a flexible member having conductivity, or an elastic member (metal spring or the like) having conductivity. Since the support portion 106 has conductivity, the switching portion 107 and the first electrode 105a have the same potential through the support portion 106. Further, the first electrode 105a and the first electrode 105b are electrically connected to have the same potential. Therefore, the first electrode 105b has the same potential as the switching unit 107. Note that the first electrode 105a and the first electrode 105b may have the same potential by being integrally formed. In the case where the first electrode 105a and the first electrode 105b are integrated, for example, the first electrode 105a and the first electrode 105b may be provided integrally so as to surround the second electrode 108. it can.
[0017]
The contents of controlling the light control device 100 having the above-described configuration with the control light L1 will be described. The control light L 1 is incident on the position A of the transparent electrode 102 corresponding to the second electrode 108. When the control light L1 is incident on the position A, the electrical conductivity variable unit 103 increases in electrical conductivity according to the amount of the control light L1. As the conductivity of the conductivity variable portion 103 increases, one electrode (for example, the negative electrode) of the DC power supply 109 is electrically connected to the second electrode 108 via the transparent electrode 102 and the conductivity variable portion 103. Connected. Since the conductivity of the conductivity varying unit 103 changes according to the light amount of the control light L1 transmitted through the transparent electrode 102, a voltage according to the light amount of the control light L1 is applied to the second electrode 108. The other electrode (for example, positive electrode) of the DC power source 109 is electrically connected to the switching unit 107 via the first electrode 105 a and the support unit 106. Therefore, when the control light L1 enters the transparent electrode 102, a potential difference corresponding to the amount of change in conductivity of the conductivity variable unit 103 is generated between the switching unit 107 and the second electrode 108. By generating a potential difference between the switching unit 107 and the second electrode 108, a predetermined force according to the potential difference, for example, an electrostatic force (attraction) F1 is generated. For this reason, the switching unit 107 is inclined in the direction of the second electrode 108 by the electrostatic force F1 corresponding to the amount of the control light L1 incident on the transparent electrode 102.
[0018]
Here, the electrostatic force F1 between the switching unit 107 and the second electrode 108 is inclined most toward the second electrode 108, and the end of the switching unit 107 and the first electrode 105b are in contact with each other. The position of the switching unit 107 at that time is defined as a first position. When the light amount of the control light L1 increases, the electrostatic force F1 also increases corresponding to the light amount of the control light L1. For this reason, when the light amount of the control light L1 is increased or when the irradiation time of the control light L1 is increased, the switching unit 107 is inclined more greatly in the direction of the second electrode 108. Note that as described above, the first electrode 105b and the switching portion 107 have the same potential. By setting the switching unit 107 and the first electrode 105b to the same potential, current supply or charging between the switching unit 107 and the first electrode 105b is prevented. By preventing energization or charging between the switching unit 107 and the first electrode 105b, it is possible to prevent the switching unit 107 from being in a state where it cannot be controlled while being in contact with the first electrode 105b. Note that the first electrode 105b may be disposed in a narrower region than that illustrated in FIG. 1 as long as the first electrode 105b is disposed so as to be in contact with the switching unit 107.
[0019]
Furthermore, when the control light L1 is not incident on the transparent electrode 102, the conductivity varying unit 103 functions as an insulating member as described above. For this reason, when the control light L1 does not enter the position A of the transparent electrode 102, no force is generated between the switching unit 107 and the second electrode. When no force is generated between the switching unit 107 and the second electrode 108, the switching unit 107 is positioned horizontally with respect to the glass substrate 101 as shown in FIG. The position of the switching unit 107 that does not generate any force between the switching unit 107 and the second electrode 108 and is horizontal to the glass substrate 101 is defined as a second position.
[0020]
When the irradiation of the control light F1 is stopped after the transparent electrode 102 is irradiated with the control light L1, the electrostatic force F1 generated between the transparent electrode 102 and the switching unit 107 disappears. As a result, the switching unit 107 moves from the first position to the second position by the restoring force of the support unit 106. In this way, the light control device 100 drives the switching unit 107 by moving it to at least the first position and the second position by using the control light L1. When controlling a plurality of elements of the light control device 100, the control light L1 is controlled by sequentially irradiating it with a planar surface light source such as a CRT, and sequentially controlled by scanning the beam light in a two-dimensional direction. There is a method.
[0021]
The light control device 100 is driven by the control light L1. Therefore, the light control device 100 eliminates the need for an external power source for supplying a current or voltage and an external electrode for connecting to the external power source. Since the arrangement of the external power source and the external electrode is unnecessary, the light control device 100 can be electrically shielded from the outside. By electrically shielding the light control device 100, the light control device 100 can be used even in an environment where there is a risk of ignition or leakage due to electricity, an environment where the generation of electromagnetic noise should be restricted, or an environment where electrical noise is likely to be disturbed. There is an effect that it can be used. Since the light control device 100 can be driven by irradiation with the control light L1 without receiving power from an external power supply, wiring and a semiconductor integrated circuit for electrically connecting the light control device 100 and the external power supply are unnecessary. It becomes. Since the light control device 100 does not require wiring, the light control device 100 can have a simple configuration. In addition, since it is not necessary to secure a region for arranging the wiring, a wider region for driving the switching unit 107 can be secured. Furthermore, since a semiconductor integrated circuit with a high manufacturing cost is not required, the manufacturing cost of the light control device 100 can be reduced. The light control device 100 does not require a patterning process or a photolithography process in the manufacturing process, and can be easily manufactured by a spin coating method. Since it can be easily manufactured by a spin coating method and glass is used as a substrate, the manufacturing cost can be reduced even when the light control device 100 is enlarged. The light control device 100 can be driven in response to a signal at a high speed because the switching unit 107 moves when the control light L1 is turned on and off. Thereby, there is an effect that the light control device 100 can be obtained with a simple configuration and high efficiency and low cost.
[0022]
The switching unit 107 may further move to an intermediate position between the first position and the second position in accordance with the amount of the control light L1 that has passed through the transparent electrode 102. The switching unit 107 can move not only to the first position and the second position but also to the intermediate position, so that it can be selectively moved to the first position and the second position. More position states can be taken. For this reason, when the switching unit 107 takes a continuous intermediate position state, the light control device 100 can be driven not only for digital signals but also for analog signals. As a result, not only the digital quantity but also the analog quantity that changes continuously in time can be expressed.
[0023]
In the light control device 100 of the present embodiment, the insulating layer 104 is provided between the conductivity variable portion 103 and the first electrodes 105a and 105b. When the control light L1 is incident on the position of the transparent electrode 102 corresponding to the first electrode 105a, the conductivity variable portion 103 has a higher conductivity in a portion corresponding to the first electrode 105a. Even when the control light L1 is incident on the position of the transparent electrode 102 corresponding to the first electrode 105b, the conductivity variable portion 103 of the portion corresponding to the first electrode 105b has a higher conductivity. When the insulating layer 104 is not provided, one electrode (negative electrode) of the DC power supply 109 is electrically connected to the first electrodes 105 a and 105 b through the transparent electrode 102 and the conductivity variable unit 103. Since the other electrode (positive electrode) of the DC power source 109 is connected to the first electrode 105a, when the control light L1 is incident on the position of the transparent electrode 102 corresponding to the first electrode 105a, the transparent electrode 102 In other words, the conductivity variable portion 103 and the first electrodes 105a and 105b are electrically connected. When such an electrical connection occurs, an electrostatic force F1 is not generated between the switching unit 107 and the second electrode 108, and the switching unit 107 cannot be moved. Therefore, the insulating layer 104 is provided to insulate the first electrodes 105 a and 105 b from the conductivity variable portion 103. Thereby, electrical connection with the transparent electrode 102, the electrical conductivity variable part 103, and the 1st electrode 105a, 105b can be prevented reliably, and the light control device 100 can be controlled.
[0024]
Note that the insulating layer 104 may be omitted by adopting a configuration in which the transparent electrode 102 and the first electrodes 105a and 105b are not electrically connected to each other via the conductivity variable portion 103. The conductivity variable unit 103 expands the region where the conductivity changes stepwise depending on the amount of light and the irradiation time, even when light is partially irradiated. Therefore, by appropriately changing the irradiation method of the control light L1 and the material of the conductivity variable portion 103, the region where the conductivity of the conductivity variable portion 103 changes does not extend to the position of the first electrode 105. Can be. Accordingly, the light control device 100 can be controlled without electrically connecting the transparent electrode 102 and the first electrode 105.
[0025]
Moreover, although the light control device 100 of this embodiment uses the DC power supply 109, an AC power supply may be used. When an AC power supply is used, the potential difference between the switching unit 107 and the second electrode 108 becomes zero at the moment when the phase of the potential changes. For this reason, the AC power supply 109 generates a rectangular wave in which the phase switching is performed in a time that is negligibly short (eg, 100 nsec) compared to the response time for moving the switching unit 107. As a result, the switching unit 107 can move without being affected by the phase change. Furthermore, even if the voltage polarity changes due to the phase change, the potential difference between the switching unit 107 and the second electrode 108 does not change, so the switching unit 107 is affected by the change in the polarity of the applied voltage. I don't get it. Since the alternating current constantly moves the charge, it is possible to prevent the charge accumulation and adsorption and to apply the voltage stably. In the following embodiments, either a DC power supply or an AC power supply is shown, but either a DC power supply or an AC power supply can be used as the power supply.
[0026]
The support unit 106 of the light control device 100 may have a two-layer structure in which a part of the support unit 106 is thinned. The switching part 107 is inclined more greatly by making the support part 106 have a two-layer structure. Thereby, for example, when the light control device 100 is used for image display, it is possible to increase the aperture ratio and obtain an image with high contrast. As described above, the structure of the light control device 100 according to the present embodiment may be changed as appropriate depending on the intended use of the light control device 100. Specific examples in which the structure of the light control device 100 is changed and applied will be described in the following second, third, and fourth embodiments.
[0027]
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a schematic configuration of the optical switching element according to the second embodiment of the present invention. The same parts as those of the light control device 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The liquid pump 200 that is an optical switching element uses the element structure of the light control device 100 of the first embodiment.
[0028]
The liquid pump 200 includes a container 210 that can hold a liquid, which is a fluid, inside. The container 210 has an inflow port 212 that is a first opening that allows liquid to flow into the interior of the container 210, and an outflow port 214 that is a second opening that allows the liquid inside the container 210 to flow out. The inlet 212 and outlet 214 have valves 216 and 218, respectively. The valve 216 opens when liquid flows from the inlet 212. Further, the valve 218 opens when the liquid flows out from the outlet 218. In this way, the valve 216 and the valve 218 flow the liquid from the inlet 212 to the outlet 214 and prevent the liquid from flowing in the opposite direction. Further, the container 210 includes a glass substrate 101, a transparent electrode 102, a portion where the variable conductivity portion 103 is laminated, a side surface portion 204, and a film-like body 207 which is a switching portion. The film-like body 207 is made of a conductive material such as Al, Ni, Ti, for example. The film-like body 207 is substantially parallel to the glass substrate 101 as shown in FIG. 2 when no force is applied. The second electrode 208 is provided on the conductivity variable unit 103. An elastic member 205 is disposed around the film-like body 207. The elastic member 205 functions as the first electrode 105 and the support unit 106 of the light control device 100 of the first embodiment. The elastic member 205 and the second electrode 208 can be made of a conductor, for example, Al. The AC power source 209 applies a predetermined voltage between the transparent electrode 202 and the elastic member 205. Due to a predetermined voltage from the AC power supply 209, the elastic member 205 and the film-like body 207 connected to the AC power supply 209 are at the same potential. In addition, it is necessary to insulate between the electrical conductivity variable part 103 and the film-like body 205 like the electrical conductivity variable part 103 and the 1st electrode 105 of the light control device 100 of 1st Embodiment. is there. For this reason, it is desirable that all or a part of the side surface portion 204 between the conductivity variable portion 103 and the film-like body 205 is an insulating member.
[0029]
When the control light L2 is incident on the position of the transparent electrode 102 corresponding to the second electrode 208, a voltage corresponding to the amount of the control light L2 is applied to the second electrode 208. One electrode of the AC power supply 209 is electrically connected to the film-like body 207 via the elastic member 205. Therefore, by making the control light L 2 incident on the transparent electrode 102, a potential difference corresponding to the amount of change in the conductivity of the conductivity variable portion 103 is generated between the film-like body 207 and the second electrode 208. By generating a potential difference between the film-like body 207 and the second electrode 208, a predetermined force corresponding to the amount of the control light L2 incident on the transparent electrode 102, for example, an electrostatic force (attraction) F2, is generated.
[0030]
When an electrostatic force F <b> 2 is generated between the film-like body 207 and the second electrode 208, the film-like body 207 is deformed by moving, for example, a substantially central portion of the film-like body 207 toward the second electrode 208. . In FIG. 2, the film-like body 207 in a state of being deformed by the electrostatic force F2 is indicated by a one-dot chain line. Here, the position of the film-like body 207 that is most greatly deformed by the electrostatic force F2 between the film-like body 207 and the second electrode 208 is defined as the first position. Further, when the control light L2 is not incident on the transparent electrode 102, the conductivity variable portion 103 functions as an insulating member, and thus no force is generated between the film-like body 207 and the second electrode 208. For this reason, when the irradiation of the control light L2 to the transparent electrode 102 is stopped, the film-like body 207 is substantially parallel to the glass substrate 101 as shown in FIG. The position of the film-like body 207 that is substantially parallel to the glass substrate 101 is defined as a second position.
[0031]
When the irradiation of the control light L2 is stopped after the transparent electrode 102 is irradiated with the control light L2, the electrostatic force F2 generated between the transparent electrode 102 and the film-like body 207 disappears. When the electrostatic force F2 disappears, the film-like body 207 moves from the first position to the second position by the restoring force of the elastic member 205. When the membranous body 207 moves from the first position to the second position, the membranous body 207 deforms so as to increase the volume of the container 210, and the liquid flows into the container 210 from the inlet 212. The At this time, since the valve 218 is closed, even if the film-like body 207 is deformed so as to move from the first position to the second position, the liquid does not flow into the container 210 from the outlet 214. . On the other hand, when the irradiation of the control light L2 is started after stopping the irradiation of the control light L2 to the transparent electrode 102, an electrostatic force F2 is generated between the transparent electrode 102 and the film-like body 207. When the electrostatic force F2 becomes larger than the elastic force of the elastic member 205, the film-like body 207 moves from the second position to the first position. When the membranous body 207 moves from the second position toward the first position, the membranous body 207 deforms so as to reduce the volume of the container 210, and the liquid inside the container 210 flows out from the outlet 214. To do. At this time, since the valve 216 is closed, the liquid inside the container 210 flows out from the inlet 212 even if the film-like body 207 is deformed so as to move from the second position to the first position. There is no. In this way, the liquid pump 200 moves, mixes, etc. the liquid by moving the film-like body 207 to at least the first position and the second position using the control light L2 and deforming it. The film-like body 207 needs to be deformable to the extent that the liquid can flow in and out by expansion and contraction. Further, the elastic member 205 between the film-like body 207 and the side surface portion 204 may be omitted, and the film-like body 207 may be directly joined to the side surface portion 204. In this case, the film-like body 207 is supported so as to be deformable at the joint portion with the side surface portion 204.
[0032]
The liquid pump 200 of this embodiment has a structure in which the switching unit 107 of the light control device 100 of the first embodiment is changed to a film-like body 207. Thereby, the liquid pump 200 which can be controlled by light can be obtained. As with the light control device 100 of the first embodiment, the liquid pump 200 should be used in an environment where there is a risk of ignition or electric leakage due to electricity, an environment where the generation of electromagnetic noise should be restricted, or an environment where electrical disturbance is likely to occur. Can do. As an application example of the liquid pump 200, the use as a chemical | medical solution administration apparatus installed inside skin is mentioned, for example. By installing the liquid pump 200 as a chemical solution administration device inside the skin, the burden for the chemical solution administration can be reduced. Further, by using a material having high affinity in the body, such as ceramic as the container 210 and an organic compound such as PMMA (polymethyl methacrylate) as the film-like body 207, the liquid pump 200 can be used more safely. As the control light L2 for the liquid pump 200, it is desirable to use infrared light that can pass through the skin. At this time, by using a solar cell capable of supplying a voltage by irradiation of infrared light as the AC power source 209, the AC power source 209 can also be installed inside the skin. From the above, the liquid pump 200 and the AC power source 209 can be sealed inside a safe material container 210 and installed inside the skin.
[0033]
The film-like body 207 of the liquid pump 200 may be further moved to an intermediate position between the first position and the second position, like the switching unit 107 of the light control device 100 of the first embodiment. . By allowing the film-like body 207 to move to an intermediate position, the amount of liquid that flows in from the inlet 212 of the liquid pump 200 and the amount of liquid that flows out of the outlet 214 according to the usage state of the liquid pump 200. It can be changed as appropriate. Further, by adjusting the position state of the film-like body 207 with time, the inflow amount and the outflow amount of liquid can be changed with time. Furthermore, although the liquid pump 200 that performs liquid movement, mixing, and the like has been described in the present embodiment, the optical switching element of the present invention may be a pump that sends out gas.
[0034]
(Third embodiment)
FIG. 3 shows a schematic configuration of an optical switching element according to the third embodiment of the present invention. The same parts as those of the light control device 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. A high-frequency switch (hereinafter referred to as “RF switch”) 300 that is an optical switching element uses an element structure of the light control device 100 according to the first embodiment.
[0035]
The RF switch 300 is provided in a signal path C that transmits a predetermined signal. The signal path C has an input side path Cin and an output side path Cout to the RF switch 300. A second electrode 308 is provided in a substantially central region of the conductivity variable unit 103. A support portion 304 is provided on the surface of the conductivity variable portion 103 where the second electrode 308 is provided. The switching unit 305 that is the first electrode is rotatably supported by the support unit 304. In addition, an elastic member, for example, a metal spring (not shown) is provided at the joint between the support unit 304 and the switching unit 305. The switching unit 305 and the second electrode 308 can be made of a conductive material such as Al. The DC power supply 309 applies a predetermined voltage between the transparent electrode 102 and the switching unit 305.
[0036]
The switching unit 305 is a first terminal provided in the signal path C, and is connected to the output side path Cout of the signal path C. Further, a contact portion 310 that is a second terminal is disposed on the input side path Cin of the signal path C. The switching unit 305 is in contact with the contact unit 310 when no force is applied. In addition, it is necessary to insulate between the electrical conductivity variable part 103 and the switching part 305 similarly to between the electrical conductivity variable part 103 and the 1st electrode 105 of the light control device 100 of 1st Embodiment. For this reason, it is desirable that all or part of the support portion 304 be an insulating member.
[0037]
When the control light L 3 is incident on the position of the transparent electrode 102 corresponding to the second electrode 308, one electrode (for example, the negative electrode) of the DC power supply 309 passes through the transparent electrode 102 and the conductivity variable unit 103 and passes through the first electrode 308. The second electrode 308 is electrically connected. For this reason, a voltage corresponding to the amount of the control light L3 is applied to the second electrode 308. The other electrode (for example, positive electrode) of the DC power supply 309 is electrically connected to the switching unit 305. Therefore, by making the control light L3 incident on the transparent electrode 102, a potential difference corresponding to the amount of change in conductivity of the conductivity variable unit 103 is generated between the switching unit 305 and the second electrode 308. By generating a potential difference between the switching unit 305 and the second electrode 308, a predetermined force corresponding to the potential difference, for example, an electrostatic force (attraction) F3 is generated. The switching unit 305 rotates and moves in the direction of the second electrode 308 around the junction with the support unit 304 by an electrostatic force F3 corresponding to the amount of control light L3 incident on the transparent electrode 102. Here, the position of the switching unit 305 when it moves in the direction of the second electrode 308 by the electrostatic force F3 and contacts the conductivity variable unit 103 is defined as a first position.
[0038]
Further, when the control light L3 is not incident on the transparent electrode 102, the conductivity varying unit 103 functions as an insulating member, and thus no force is generated between the switching unit 305 and the second electrode 308. When no force is generated between the switching unit 305 and the second electrode 308, the switching unit 305 contacts the contact unit 310 as described above. The position of the switching unit 107 when in contact with the contact unit 310 is defined as a second position.
[0039]
When the irradiation of the control light L3 is stopped after the transparent electrode 102 is irradiated with the control light L3, the electrostatic force F3 generated between the transparent electrode 102 and the switching unit 305 disappears. When the electrostatic force F3 disappears, the switching unit 305 is rotationally moved from the first position to the second position by the restoring force of the elastic member provided at the joint with the support unit 304. At this time, the signal path C is connected when the switching unit 305 contacts the contact unit 310. Therefore, when the irradiation of the control light L3 is stopped, the signal path C transmits a signal. In contrast, when the irradiation of the control light L3 is started after the irradiation of the control light L3 on the transparent electrode 102 is stopped, an electrostatic force F3 is generated between the transparent electrode 102 and the switching unit 305. When the generated electrostatic force F3 becomes larger than the elastic force of the elastic member, the switching unit 305 rotates and moves from the second position toward the first position. At this time, when the switching unit 305 is separated from the contact unit 310, the signal path C is blocked. Therefore, when the irradiation of the control light L3 is started, the transmission of the signal on the signal path C is stopped. In this way, the RF switch 300 switches between signal transmission and transmission stop by selectively moving the switching unit 305 to the first position and the second position using the control light L3. .
[0040]
The RF switch 300 of this embodiment has a structure in which the switching unit 107 of the light control device 100 of the first embodiment is changed to a switching unit 305. Thereby, the RF switch 300 that can be controlled by light can be obtained. The RF switch 300 can be applied, for example, as a switch in an environment where it is difficult for a person such as underwater or high places to enter, a switch that can be operated outdoors by sunshine, a switch for remote operation, and the like. Similar to the light control device 100, the RF switch 300 can also be used in an environment where there is a risk of ignition or leakage due to electricity, an environment where the generation of electromagnetic noise should be restricted, or an environment where disturbance due to electrical noise is likely to occur. Further, the RF switch 300 can perform an isolation operation from a place where the control light L3 can reach. When the RF switch 300 is operated from a remote position, light may be transmitted through an optical fiber. By using an optical fiber, attenuation of light due to transmission can be reduced, and the RF switch 300 can be operated reliably. Note that the RF switch 300 of the present embodiment is not limited to the configuration described above. Similar to the support unit 106 of the light control device 100 of the first embodiment, a flexible member or an elastic member may be used for the support unit 304. However, as described above, the support portion 304 is different from the support portion 106 of the light control device 100 in that all or part of the support portion 304 is an insulating member. Moreover, if the same operation as that of the RF switch 300 of the present embodiment is possible, the configuration can be changed as appropriate. For example, contrary to the above, when the electrostatic force F3 is generated between the switching unit 305 and the second electrode 308, the switching unit 305 and the contact unit 310 may contact each other. In this case, the signal path C transmits a signal by the irradiation of the control light L3, and stops the transmission of the signal by stopping the irradiation of the control light L3.
[0041]
(Fourth embodiment)
FIG. 4 shows a schematic configuration of a projector according to the fourth embodiment of the invention. The same parts as those of the light control device 100 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The spatial light modulation device 420 of the projector 400 is obtained by integrating a plurality of movable mirror elements 407 to which the structure of the light control device 100 of the first embodiment is applied.
[0042]
The projector 400 includes an illumination light source unit 410 provided with a plurality of light emitting diode elements (hereinafter referred to as “LEDs” as appropriate) that are solid state light emitting elements. The illumination light source unit 410 supplies an R light LED 410R that supplies red light (hereinafter referred to as “R light”) that is first color light, and blue light (hereinafter referred to as “B light”) that is second color light. It has LED 410B for B light, and LED 410G for G light which supplies the green light (henceforth "G light") which is 3rd color light. The illumination light supplied from the illumination light source unit 410 passes through the field lens 415 and then enters the spatial light modulator 420. The field lens 415 has a function of illuminating the spatial light modulator 420 in a telecentric manner, that is, a function of making the illumination light enter the spatial light modulator 420 as parallel to the principal ray as much as possible. The projector 400 forms an image of the illumination light source unit 410 at the position of the entrance pupil 435 of the projection lens 430. For this reason, the spatial light modulator 420 is Koehler-illuminated by the illumination light supplied from the illumination light source unit 410. The spatial light modulator 420 modulates the illumination light from the illumination light source unit 410 according to the image signal. The spatial light modulator 420 is provided such that the glass substrate 101 of the spatial light modulator 420 is substantially perpendicular to the optical axis AX of the projection lens 430. The projection lens 430 projects the light modulated by the spatial light modulator 420 onto the screen 460.
[0043]
The spatial light modulator 420 is a tilt mirror device having a plurality of movable mirror elements 407. For the sake of explanation, three movable mirror elements 407 are shown in FIG. The movable mirror element 407 is provided on the surface of the variable conductivity unit 103 on the projection lens 430 side so as to be rotatably supported by the support unit 406. The movable mirror element 407 corresponds to the switching unit 107 of the light control device 100 of the first embodiment. The support unit 406 corresponds to the first electrode 105 and the support unit 106 of the light control device 100. The support portion 406 and the movable mirror element 407 can be made of a conductive material, for example, Al. Electrodes 408 and 418 are provided around the support unit 406 on the surface of the conductor variable unit 103 on the projection lens 430 side. Two electrodes 408 and 418 are provided for one movable mirror element 407. The electrode 408 and the electrode 418 correspond to the second electrode 108 of the light control device 100 of the first embodiment. The AC power source 409 applies a predetermined voltage between the transparent substrate 102 and the support unit 406. In addition, it is necessary to insulate between the electrical conductivity variable part 103 and the support part 406 similarly to between the electrical conductivity variable part 103 of the light control device 100, and the 1st electrode 105. FIG. For this reason, an insulating member 404 is provided between the conductivity variable portion 103 and the support portion 406. The supporting portion 406 may be formed of an insulating member without providing the insulating member 404 and the AC power source 409 and the movable mirror 407 may be connected.
[0044]
In the projector 400, a control light source unit 440 and a scanning unit 450 are provided in a space on the glass substrate 101 side of the spatial light modulator 420. The control light source unit 440 supplies the control light L4 to the scanning unit 450 according to the image signal. The scanning unit 450 rotates about two rotation axes that are substantially orthogonal to each other. As the scanning unit 450 rotates, the control light L4 from the control light source unit 440 is scanned in a two-dimensional direction on the surface of the glass substrate 101 of the spatial light modulator 420. For example, a galvanometer mirror can be used as the scanning unit 450. In FIG. 4, one rotation axis X of the two rotation axes of the scanning unit 450 is shown. In this way, the control light source unit 440 supplies the control light L4 to the transparent electrode 102 of the spatial light modulator 420.
[0045]
Hereinafter, optical addressing by the control light L4 will be described. The scanning unit 450 reflects the control light L4 while rotating around two rotation axes, thereby irradiating the transparent electrode 102 with the control lights L41, L42, and L43 according to the image signal. The control lights L41, L42, and L43 each control the three movable mirror elements 407 shown in FIG. Here, control of the movable mirror element 407 by the control light L41 and the control light L42 will be described. When the control light L41 from the scanning unit 450 enters the position M of the transparent electrode 102 corresponding to the electrode 408, the conductivity of the conductivity variable unit 103 increases according to the amount of the control light L41. As the conductivity of the conductivity variable unit 103 increases, one electrode of the AC power supply 409 is electrically connected to the electrode 408 via the transparent electrode 102 and the conductivity variable unit 103. For this reason, a voltage corresponding to the amount of the control light L41 is applied to the electrode 408. Strictly speaking, the region where the conductivity of the conductivity variable unit 103 changes tends to spread around the irradiation position in proportion to the light intensity and the irradiation time. The spatial light modulation device 400 sequentially controls the adjacent movable mirror elements 407 by scanning the light L4 at high speed. For this reason, it treats as what the electrical conductivity of the area | region vicinity irradiated with control light L41, L42, L43 changes only. The other electrode of the AC power supply 409 is electrically connected to the movable mirror element 407 via the support portion 406. Accordingly, when the control light L41 is incident on the transparent electrode 102, a potential difference corresponding to the amount of change in the conductivity of the conductivity variable unit 103 is generated between the movable mirror element 407 and the electrode 408. By generating a potential difference between the movable mirror element 407 and the electrode 408, a predetermined force corresponding to the potential difference, for example, electrostatic force (attraction) F4 is generated. The movable mirror element 407 rotates and moves in the direction of the electrode 408 around the joint with the support 406 by an electrostatic force F4 corresponding to the amount of the control light L41 incident on the transparent electrode 102. Here, the position of the movable mirror element 407 when moved in the direction of the electrode 408 by the electrostatic force F4 is defined as a first position. FIG. 4 shows the movable mirror element 407 in the first position when the control light L41 enters the position M.
[0046]
Further, when the control light L42 from the scanning unit 450 is incident on the position N of the transparent electrode 102 corresponding to the electrode 418, the electrostatic force F5 is generated as in the case where the control light L41 is incident on the position M. The movable mirror element 407 is rotated in the direction of the electrode 410 by the electrostatic force F5. The position of the movable mirror element 407 when moved in the direction of the electrode 418 by the electrostatic force F5 is defined as a second position. FIG. 4 shows the movable mirror element 407 in the second position when the control light L42 enters the position N.
[0047]
As described above, the movable mirror element 407 selectively moves to the first position and the second position according to the light amount of the control light F4 transmitted through the transparent electrode 102 in accordance with the image signal. When the movable mirror element 407 is in the first position, it reflects the illumination light from the illumination light source unit 410 toward the projection lens 430. Further, the movable mirror element 407 reflects the illumination light in a direction different from the direction of the entrance pupil 435 of the projection lens 430 when in the second position. In this way, the spatial light modulation device 420 modulates the illumination light from the illumination light source unit 410 according to the image signal. As a result, the spatial light modulator 420 capable of optical addressing and the projector 400 using the spatial light modulator 420 can be obtained.
[0048]
Similar to the light control device 100 of the first embodiment, the spatial light modulation device 420 of the present invention eliminates the need for wiring with a power source outside the projector 400 and a semiconductor integrated circuit. For this reason, according to the spatial light modulation device 420 of the present invention, there is an advantage that the movable mirror element 407 can be formed larger. By forming the movable mirror element 407 larger, the gap area between the pixels can be reduced, and a wider modulation area can be secured. Thereby, there is an effect that a high-quality and bright projection image can be obtained with a simple configuration. Further, the spatial light modulator 420 can be driven at high speed by optical addressing. Further, like the light control device 100, since a semiconductor integrated circuit is not required, the manufacturing cost of the spatial light modulator 420 can be reduced. In particular, even when the spatial light modulation device 420 is increased in size as the number of LEDs of the light source unit 410 is increased, the projector 400 can be made inexpensive.
[0049]
The movable mirror element 407 further moves to an intermediate position that is intermediate between the first position and the second position by the amount of the control light L4 transmitted through the transparent electrode 102 in accordance with the image signal, and transmits the illumination light to the image signal. The modulation may be performed according to the above. When the movable mirror element 407 is in the intermediate position, the movable mirror element 407 reflects light, which is a part of the illumination light, and has a light amount corresponding to the position of the movable mirror element 407 in the direction of the entrance pupil 435. The movable mirror element 407 can express the gradation of the image by reflecting a part of the illumination light toward the entrance pupil 435 according to various positions of the movable mirror element 407. Further, the movable mirror element 407 can continuously change the amount of light reflected to the entrance pupil 435 according to the position of the movable mirror element 407. This produces an effect that an image having a gradation corresponding to the image signal can be displayed without increasing the driving speed of each movable mirror element 407.
[0050]
The irradiation of the control light for optical addressing is not limited to the method of causing the scanning electrode 450 to scan the transparent electrode 102 with the control light F4 from the control light source unit 440. As long as the spatial light modulator 420 can be optically addressed, it can be appropriately changed. For example, optical addressing may be performed by bundling optical fibers and irradiating light beams corresponding to the respective movable mirror elements 407.
[0051]
Spatial light modulation device 420 is not limited to the configuration using two electrodes 408 and 418 for one movable mirror element 407. For example, the light control device 100 according to the first embodiment may have a configuration in which one electrode is used for one movable mirror element 407 in the same manner as one electrode 108 is used for one switching unit 107. In addition, the light control device 100, the pump 200, the RF switch 300, and the spatial light modulator 420 of each of the above embodiments may use a piezoelectric element instead of an electrode that generates an electrostatic force. Piezoelectric elements have the property of causing distortion when a voltage is applied. When the piezoelectric element is used, the switching unit and the like can be moved similarly to the case of using the electrode by using the contraction force and the restoring force due to the distortion of the piezoelectric element.
[0052]
In the projector 400 of the present embodiment, each color light LED 410R, 410G, 410B is arranged on one space side of the projection lens 430. However, the present invention is not limited to this, and for example, a double-sided illumination configuration in which the G light LED 410G is provided in a space opposite to the projection lens 430 can be employed. Further, the projector 400 is not limited to the front projection type that projects onto the screen 460, but may use a direct view display.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a light control device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a liquid pump according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an RF switch according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a projector according to a fourth embodiment of the invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Light control device, 101 Glass substrate, 102 Transparent electrode, 103 Conductivity variable part, 104 Insulating layer, 105a, 105b 1st electrode, 106 Support part, 107 Switching part, 108 2nd electrode, 109 DC power supply, 200 Pump, 204 Side surface, 205 Elastic member, 207 Film-like body, 208 Second electrode, 209 AC power supply, 210 Container, 212 Inlet, 214 Outlet, 216, 218 Valve, 300 RF switch, 304 Support, 305 Switching unit, 308 Second electrode, 309 DC power source, 310 Contact unit, 400 Projector, 404 Insulating member, 406 Support unit, 407 Movable mirror element, 408, 418 Electrode, 409 AC power source, 410 Illumination light source unit, 410R LED for R light, LED for 410G G light, LED for 410B B light, 415 Field lens, 420 spatial light modulator, 430 projection lens, 440 control light source, 450 scanning unit, 460 screen, A position, L1, L2, L3, L4, L41, L42, L43 control light, F1, F2, F3 , F4, F5 electrostatic force, C signal path, Cin input side path, Cout output side path, AX optical axis, X rotation axis, M, N position

Claims (8)

光学的に透明な透明電極と、
前記透明電極上に設けられ、前記透明電極を透過した光の光量に応じて電気的な導電率が変化する導電率可変部と、
前記導電率可変部上に設けられた第１の電極及び第２の電極と、
前記透明電極と前記第１の電極との間に所定電圧を印加する電源と、
少なくとも第１の位置と第２の位置とに移動可能なスイッチング部と、
前記スイッチング部を移動可能に支持する支持部と、を有し、
前記支持部は、前記スイッチング部と前記第１の電極とを同電位にする導電性を有する部材であり、
前記第２の電極に対応する前記透明電極の位置へ入射する光量に応じて、前記第２の電極と、前記第１の電極と同電位の前記スイッチング部との間に所定の力を発生させ、
前記スイッチング部は、前記所定の力により少なくとも前記第１の位置と前記第２の位置とに移動することを特徴とする光制御デバイス。An optically transparent transparent electrode;
A conductivity variable portion provided on the transparent electrode, the electrical conductivity changing according to the amount of light transmitted through the transparent electrode; and
A first electrode and a second electrode provided on the conductivity variable portion;
A power supply for applying a predetermined voltage between the transparent electrode and the first electrode;
A switching unit movable to at least a first position and a second position;
A support part that movably supports the switching part,
The support portion is a conductive member that makes the switching portion and the first electrode the same potential,
A predetermined force is generated between the second electrode and the switching unit having the same potential as the first electrode in accordance with the amount of light incident on the position of the transparent electrode corresponding to the second electrode. ,
The light control device, wherein the switching unit moves to at least the first position and the second position by the predetermined force. 前記スイッチング部は、前記透明電極を透過した光の光量に応じて前記第１の位置と前記第２の位置との間である中間位置にさらに移動することを特徴とする請求項１に記載の光制御デバイス。2. The switch according to claim 1, wherein the switching unit further moves to an intermediate position between the first position and the second position in accordance with the amount of light transmitted through the transparent electrode. Light control device. 前記第１の電極と前記導電率可変部との間に、さらに絶縁層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の光制御デバイス。The light control device according to claim 1, further comprising an insulating layer between the first electrode and the conductivity variable unit. 流体を内部に保持可能な容器と、
前記容器の前記内部に前記流体を流入させる第１の開口部と、
前記容器の前記内部の前記流体を流出させる第２の開口部と、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光制御デバイスと、を有し、
前記光制御デバイスの前記スイッチング部は前記容器の一部を形成する膜状体であって、前記透明電極を透過した光の光量に応じて前記膜状体を少なくとも前記第１の位置と、前記第２の位置とに移動させて変形させることにより前記容器の容積を変化させ、
前記膜状体が前記第１の位置の方向へ移動するように変形する場合は前記第１の開口部から前記容器の前記内部へ前記流体を流入させ、前記膜状体が前記第２の位置の方向へ移動するように変形する場合は前記容器の前記内部にある前記流体を前記第２の開口部から流出させることを特徴とする光スイッチング素子。A container capable of holding fluid inside;
A first opening for allowing the fluid to flow into the interior of the container;
A second opening through which the fluid inside the container flows out;
The light control device according to any one of claims 1 to 3,
The switching unit of the light control device is a film-like body that forms a part of the container, and the film-like body is at least in the first position according to the amount of light transmitted through the transparent electrode, Changing the volume of the container by moving it to a second position and deforming it,
When the film-like body is deformed so as to move in the direction of the first position, the fluid is caused to flow into the container from the first opening, and the film-like body is moved to the second position. In the case of deformation so as to move in the direction of the optical switching element, the fluid inside the container flows out from the second opening. 所定の信号を伝送する信号経路と、
前記信号経路に設けられた第１の端子及び第２の端子と、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の光制御デバイスと、を有し、
前記光制御デバイスの前記スイッチング部は前記第１の端子であって、
前記スイッチング部は、前記透明電極を透過した光の光量に応じて前記第１の位置と前記第２の位置とに選択的に移動し、前記第１の位置状態のときは前記第２の端子と当接することにより前記信号経路を接続して前記所定の信号を伝送し、前記第２の位置状態のときは前記第２の端子から離れることにより前記信号経路を遮断して前記所定の信号の伝送を停止することを特徴とする光スイッチング素子。A signal path for transmitting a predetermined signal;
A first terminal and a second terminal provided in the signal path;
The light control device according to any one of claims 1 to 3,
The switching unit of the light control device is the first terminal;
The switching unit selectively moves between the first position and the second position in accordance with the amount of light transmitted through the transparent electrode, and the second terminal when in the first position state. Is connected to the signal path to transmit the predetermined signal, and when in the second position state, the signal path is blocked by moving away from the second terminal. An optical switching element that stops transmission. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光制御デバイスを複数有し、
前記スイッチング部は、照明光を反射させる可動ミラー素子であって、
前記可動ミラー素子は、前記透明電極を透過した光の光量により少なくとも前記第１の位置と前記第２の位置とに移動することで前記照明光を画像信号に応じて変調し、
前記第１の位置は、前記照明光を投写レンズの入射瞳へ略全て入射させる方向へ反射させる位置であって、前記第２の位置は、前記照明光を前記投写レンズの前記入射瞳の方向とは異なる方向へ反射させる位置であることを特徴とする空間光変調装置。A plurality of light control devices according to any one of claims 1 to 3,
The switching unit is a movable mirror element that reflects illumination light,
The movable mirror element modulates the illumination light according to an image signal by moving to at least the first position and the second position by the amount of light transmitted through the transparent electrode,
The first position is a position that reflects the illumination light in a direction in which substantially all of the illumination light is incident on the entrance pupil of the projection lens, and the second position is the direction of the entrance pupil of the projection lens. A spatial light modulator characterized by being a position that reflects light in a different direction. 前記可動ミラー素子は、前記透明電極を透過した光の光量により前記中間位置にさらに移動して前記照明光を前記画像信号に応じて変調し、
前記中間位置は、前記照明光の一部であって前記可動ミラー素子の位置に応じた光量の光を前記投写レンズの前記入射瞳へ反射させる位置であることを特徴とする請求項６に記載の空間光変調装置。The movable mirror element is further moved to the intermediate position by the amount of light transmitted through the transparent electrode to modulate the illumination light according to the image signal,
7. The intermediate position is a position where a part of the illumination light and a light amount corresponding to the position of the movable mirror element is reflected to the entrance pupil of the projection lens. Spatial light modulator. 光を供給する照明光源部と、
前記照明光源部からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズと、を有し、
前記空間光変調装置は、請求項６又は７に記載の空間光変調装置であって、
前記空間光変調装置の前記透明電極に光を供給する制御用光源部をさらに有することを特徴とするプロジェクタ。An illumination light source for supplying light;
A spatial light modulator that modulates light from the illumination light source unit according to an image signal;
A projection lens for projecting light modulated by the spatial light modulator,
The spatial light modulator is the spatial light modulator according to claim 6 or 7,
The projector further comprising a control light source unit for supplying light to the transparent electrode of the spatial light modulator.
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