JP3979367B2 - 光制御デバイス、空間光変調装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光により制御可能な光制御デバイス、その光制御デバイスを用いた空間光変調装置、及び、その空間光変調装置を用いたプロジェクタの技術に関するものである。

従来、プロジェクタの空間光変調装置として、例えば、ティルトミラーデバイスが用いられている。ティルトミラーデバイスは、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。）技術により、集積回路基板上に複数の可動ミラーを形成したものである。可動ミラーは、画像信号に応じて反射位置を移動し、照明光を反射する。ティルトミラーデバイスは、可動ミラーを制御することにより、画像信号に応じて照明光を反射し、変調する。ティルトミラーデバイスの技術としては、例えば、特許文献１に提案されているものがある。

米国特許第５８６７２０２号明細書

従来のティルトミラーデバイスは、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）等を用いる集積回路基板上に可動ミラー等を形成するものである。集積回路とＭＥＭＳ構造とを一体に形成すると、歩留まりを低下させる原因となる場合がある。そこで、ティルトミラーデバイスに、光を入射させることにより駆動する光制御デバイスを用いることが考えられる。複数の光制御デバイスを用いるティルトミラーデバイスは、各光制御デバイスに画像信号に応じた光（以下、適宜「制御光」という。）を走査することによって駆動を制御することができる（光アドレッシング）。光アドレッシングが可能となると、ティルトミラーデバイスは、各可動ミラーに電気的にアクセスするための配線等が不要となる。このため、集積回路とＭＥＭＳ構造とを一体に形成することを不要とし、ティルトミラーデバイスの歩留まりを軽減できる。また、可動ミラーを容易に大型にできるため、高解像度を実現することも容易である。集積回路を不要とすることにより、ティルトミラーデバイスを低廉にできるうえ、集積回路の耐電圧に制限されることなくティルトミラーデバイスを駆動することも可能である。さらに、集積回路を不要とすること、基板に硝子部材を用いることができることから、ティルトミラーデバイスの大型化も低コストにできる。

光制御デバイスは、駆動用電極と、可動部である可動ミラーとの間の電位差により生じる静電力を制御して可動ミラーを駆動する。ここで、駆動用電極と可動部との間の電位差が僅かである場合、発生する静電力も微小である。駆動用電極と可動部との間に発生する静電力が微小であると、可動ミラーを駆動することができない場合がある。また、駆動用電極と可動ミラーとの間の電位差の可変範囲が僅かであると、僅かな光量の制御光を入射させただけで、駆動用電極と可動ミラーとの間の電位差が可変範囲内において大きく変化してしまう。このため、制御光の光量を変化させることにより可動ミラーを正確な位置に移動させることが困難となる。このように、光制御デバイスは、駆動用電極と可動ミラーとの間の電位差が僅かであると、画像信号に応じて可動ミラーの正確な制御を行うことが困難となる場合があるため問題である。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、入力信号に応じて正確に可動部の駆動を制御できる光制御デバイス、その光制御デバイスを用いた空間光変調装置、及びプロジェクタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、制御光を供給する制御光用光学系と、光学的に透明な透明電極と、透明電極の上に設けられ、透明電極を透過した制御光の光量に応じて電気的な抵抗値が可変である導電率可変部と、導電率可変部上に設けられた駆動用電極と、所定の位置に移動可能な可動部と、透明電極と可動部との間に所定の電圧を印加する電源と、駆動用電極と可動部との間に設けられている所定の抵抗値の抵抗部と、を有し、所定の抵抗値は、導電率可変部の最大抵抗値と最小抵抗値との間のいずれかの値であって、制御光を透明電極に入射させることにより、駆動用電極と可動部との間に導電率可変部の抵抗値に対応する所定の力を発生させ、可動部は、所定の力により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。

透明電極と可動部との間には、電源により所定の電圧が印加されている。また、駆動用電極と可動部との間に、抵抗部が設けられている。このため、駆動用電極と可動部とは、抵抗部を介して電気的に接続されている。透明電極と駆動用電極との間に設けられている導電率可変部は、制御光を入射させることにより抵抗値が変化する。駆動用電極と可動部との間の抵抗部は、導電率可変部の最小抵抗値と最大抵抗値との間のいずれかの値である所定の抵抗値を有する。透明電極と可動部との間には、所定の電圧を印加する電源が設けられている。これらから、本発明の光制御デバイスは、制御光の光量により抵抗値が可変の導電率可変部と、所定の抵抗値の抵抗部とが直列に接続された抵抗分圧回路と等価である。

例えば、抵抗部を設けず、駆動用電極と可変部との間が電気的に絶縁されている場合を考える。この場合、駆動用電極と可変部との間は、抵抗値が略無限大の抵抗により接続されているものと同視することができる。駆動用電極と可動部との間の抵抗の抵抗値が略無限大であると、導電率可変部の抵抗値を変化させても、駆動用電極と可動部との間の電位差の変化は僅かである。駆動用電極と可動部との間の電位差が僅かである場合、駆動用電極と可動部との間に発生する静電力も微小である。駆動用電極と可動部との間に発生する静電力が微小であると、可動部を駆動することができない場合がある。また、駆動用電極と可動部との間の電位差の可変範囲が僅かであると、僅かな光量の制御光を入射させることのみによって、駆動用電極と可動部との間の電位差が可変範囲内において大きく変化してしまう。このため、制御光の光量を変化させることにより可動部を正確な位置に移動させることが困難となる。

これに対して、本発明の光制御デバイスは、駆動用電極と可動部との間に抵抗部を設けている。駆動用電極と可動部との間に抵抗部を設けると、駆動用電極と可動部との間の電位差は、抵抗部に印加される電圧に応じて変化する。そして、抵抗部の抵抗値は、導電率可変部の最小抵抗値と最大抵抗値との間の所定の値をとる。抵抗部の抵抗値を導電率可変部の最小抵抗値と最大抵抗値との間の所定の値とすると、導電率可変部の抵抗値を変化させることによって、駆動用電極と可動部との間の電位差をより広い範囲で変化させることができる。駆動用電極と可動部との間の電位差を広い範囲で変化させることが可能であると、駆動用電極と可動部との間に発生させる静電力の大きさの可変範囲も広くなる。静電力の大きさの可変範囲が広くなり静電力を大きくすることができると、可動部を容易に駆動することができる。また、制御光の光量の変化に対して静電力の可変範囲が大きくなると、可動部を所望の位置に移動させることが容易になる。このため、光量の制御を高い精度で行うことが困難な光源を制御光用光源部として用いても、光制御デバイスの制御を十分に行うことができる。さらに、静電力の大きさの可変範囲が広がることにより、制御光の光量の連続的な変化に応じて可動部の位置を正確に制御することも可能となる。これにより、入力信号に応じて正確に可動部の駆動を制御できる光制御デバイスを得られる。この光制御デバイスは、特に、アナログ信号に正確に対応して可動部を駆動することができる。

また、本発明の好ましい態様としては、導電率可変部の最小抵抗値をＲ_L、導電率可変部の最大抵抗値をＲ_D、抵抗部の抵抗値をＲ_C、とそれぞれしたときに、以下の式（１）を満足することが望ましい。
４Ｒ_L≦Ｒ_C≦Ｒ_D／４ （１）
さらに好ましくは、以下の条件式を満足することが望ましい。
Ｒ_C＝（Ｒ_L×Ｒ_D）^1/2 （２）
これらの条件式により、駆動用電極と可動部との間の電位差の可変範囲をより大きくすることができる。これにより、入力信号に応じてさらに正確に可動部の駆動を制御できる光制御デバイスを得られる。さらに好ましくは、導電率可変部の最小抵抗値Ｒ_Lと、最大抵抗値Ｒ_Dとは、少なくとも２桁以上の差を有するような値であることが望ましい。これにより、駆動用電極と可動部との間の電位差の可変範囲を十分に確保し、可動部の駆動を正確に制御することができる。

さらに、本発明によれば、所定の位置に移動可能な可動ミラーを備えた複数の光制御可動ミラーデバイスを有し、光制御可動ミラーデバイスは、上記の光制御デバイスであって、可動部は、可動ミラー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。光制御可動ミラーデバイスとして上記の光制御デバイスを用いることにより、可動部である可動ミラーの駆動を、画像信号に応じて正確に制御することができる。また、可動ミラーは、特に、アナログ信号に正確に対応して駆動することが可能である。これにより、画像信号に応じて正確に制御することができ、特に、アナログ信号に正確に対応して駆動することが可能な空間光変調装置を得られる。

さらに、本発明によれば、照明光を供給する照明光用光源部と、照明光用光源部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と、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、空間光変調装置は、上記の空間光変調装置であ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用いることにより、画像信号に応じて光を正確に投写できる。これにより、高品質な投写像のプロジェクタを得られる。

以下に、本発明に係る光制御デバイス、及びプロジェクタの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ１００の概略構成を示す。プロジェクタ１００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用光源部１０１を有する。照明光用光源部１０１は、第１色光であるＲ光を供給するＲ光用ＬＥＤ１０２Ｒと、第２色光であるＧ光を供給するＧ光用ＬＥＤ１０２Ｇと、第３色光であるＢ光を供給するＢ光用ＬＥＤ１０２Ｂとを有する。照明光用光源部１０１から供給された照明光は、フィールドレンズ１０３を透過した後、空間光変調装置１２０の変調部１０４に入射する。フィールドレンズ１０３は、変調部１０４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変調部１０４に入射させる機能を有する。プロジェクタ１００は、照明光用光源部１０１の像を投写レンズ１０５の入射瞳１０７の位置に結像する。このため、変調部１０４は、照明光用光源部１０１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１２０は、変調部１０４と、制御光用光学系１３０とからなる。変調部１０４は、投写レンズ１０５の側の表面に、画像信号に応じて移動可能な複数の可動ミラー１０８を有する。複数の可動ミラー１０８は、変調部１０４の平面上に、略直交する格子状に配列されている。変調部１０４は、可動ミラー１０８を画像信号に応じて移動させて照明光用光源部１０１からの照明光を投写レンズ１０５の方向、又は投写レンズ１０５以外の方向に反射させる。そして、変調部１０４は、各可動ミラー１０８で反射され、投写レンズ１０５の入射瞳１０７に入射させる光の光量を画像信号に応じて変化させることにより、階調を表現する。このようにして、変調部１０４は、照明光用光源部１０１からの照明光を、制御部１１２からの画像信号に応じて変調する。制御部１１２は、画像信号に応じて照明光用光源部１０１と、空間光変調装置１２０とを制御する。投写レンズ１０５は、変調部１０４で変調された光をスクリーン１０６に投写する。

制御光用光学系１３０は、ガルバノミラー１１６と、制御光用光源部１１０とからなる。制御光用光学系１３０は、変調部１０４に対して、投写レンズ１０５とは反対側に設けられている。制御光用光源部１１０は、ビーム状の光、例えば、レーザ光である制御光Ｌを供給する。制御光用光源部１１０は、例えば、半導体レーザ素子や面発光レーザ素子を用いることができる。そして、制御光用光源部１１０に変調器を設けることにより、制御部１１２からの画像信号に応じて制御光Ｌの強度を変調することができる。制御光Ｌは、ガルバノミラー１１６により変調部１０４の方向に反射され、変調部１０４上に入射する。ガルバノミラー１１６は、略直交する所定の２軸を中心として回動することにより、制御光Ｌを二方向に走査させる。ガルバノミラー１１６の回動は、制御部１１２によって、画像信号に応じて制御されている。このようにして、制御光用光学系１３０は、制御光Ｌを変調部１０４に走査させる。

次に、図２−１を用いて、光制御可動ミラーデバイス２００の構成について説明する。光制御可動ミラーデバイス２００は、一つの可動ミラー１０８を駆動するための構成である。光制御可動ミラーデバイス２００は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術により作成することができる。光学的に透明な平行平板である硝子基板２０１の上には、光学的に透明な透明電極２０２が形成されている。透明電極２０２は、ＩＴＯ膜で構成できる。透明電極２０２の上には、導電率可変部２０３が形成されている。導電率可変部２０３は、透明電極２０２を透過した制御光Ｌにより、電気的な導電率を変化させる。

導電率可変部２０３は、例えばアモルフォス・シリコン（以下、「ａ−Ｓｉ」という。）又は感光性有機膜等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、例えば、１０μｍの厚さで成膜することができる。ａ−Ｓｉは、制御光Ｌを全く照射させていない状態では、電気的な導電率が最小となり、最大抵抗値となる。最大抵抗値のとき、導電率可変部２０３は、絶縁性部材と略同一の機能を有する。これに対して、ａ−Ｓｉに制御光Ｌ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２０３において導電率が変化する領域は、制御光Ｌを照射させた透明電極２０２の領域である。例えば、硝子基板２０１に平行な面内において２５μｍ角の正方形形状を有し、厚さが１０μｍのａ−Ｓｉを、導電率可変部２０３として用いるとする。この場合、制御光Ｌを全く入射させないときのａ−Ｓｉの抵抗値は、約１００ＭΩである。また、制御光Ｌを入射させているときのａ−Ｓｉの抵抗値は、約０．０１ＭΩである。従って、このａ−Ｓｉは、約０．０１ＭΩから約１００ＭΩまでの間において抵抗値を変化させることができる。

絶縁層２０４は、導電率可変部２０３上の略中央領域を除いた位置に、スパッタ技術により形成される。絶縁層２０４には、例えばＳｉＯ₂を用いることができる。絶縁層２０４の上には、電極２０５が設けられている。また、駆動用電極２１０は、導電率可変部２０３の上に直接設けられている。電極２０５と駆動用電極２１０とは、導電性物質、例えばアルミニュウム（Ａｌ）で構成できる。電極２０５と駆動用電極２１０とを可動ミラー１０８の側から見ると、電極２０５は、図３に示すように、駆動用電極２１０の周囲を取り囲むように配置されている。絶縁層２０４も、電極２０５と同様に、駆動用電極２１０の周囲を取り囲むように配置されている。

電源２０９は、一方の電極を透明電極２０２に、他方の電極を電極２０５に接続している。これにより、電源２０９は、透明電極２０２と電極２０５との間に所定電圧を印加する。電極２０５の上には、可動ミラー１０８と、可動ミラー１０８を移動可能に支持する支持部２０６とが形成されている。可動ミラー１０８は、導電性物質、例えば、アルミニュウム（Ａｌ）で構成することができる。支持部２０６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２０６が導電性を有するため、支持部２０６を介して可動ミラー１０８と電極２０５とは同電位である。

駆動用電極２１０と、電極２０５との間に、抵抗部２２０が設けられている。抵抗部２２０としては、一部又は全体が、例えばチタン酸バリウム系セラミックスや、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ等の高抵抗材料で構成された部材を用いることができる。抵抗部２２０の抵抗値は、導電率可変部２０３の最小抵抗値と最大抵抗値との間のいずれかの値である。抵抗部２２０が設けられている位置は、図３に示すように、駆動用電極２１０の正方形形状の一辺と、電極２０５との間の位置である。抵抗部２２０は、駆動用電極２１０と、電極２０５とに接着させて設けられている。上述のように、電極２０５は、支持部２０６を介して可動ミラー１０８と同電位である。このことから、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８とは、抵抗部２２０を介して電気的に接続されている。なお、絶縁層２０４と、抵抗部２２０とは、いずれもＳｉＯ₂により構成することができる。絶縁層２０４と抵抗部２２０とにいずれもＳｉＯ₂を用いると、絶縁層２０４と、抵抗部２２０とを一体にすることができ、部品点数を減少できる。

抵抗部２２０を設ける位置は、駆動用電極２１０と、電極２０５とに接着させることができる位置であれば、駆動用電極２１０の正方形形状の一辺と、電極２０５との間の位置に限られない。例えば、図４−１、図４−２に示すように、抵抗部４２０は、駆動用電極２１０の正方形形状の四辺と接着させるようにして配置しても良い。この場合も、光制御可動ミラーデバイス４００の駆動用電極２１０と可動ミラー１０８とを、抵抗部４２０を介して電気的に接続することができる。このように、抵抗部２２０は、抵抗部２２０を設ける位置、大きさを適宜変更することにより、駆動用電極２１０及び電極２０５と、抵抗部２２０とが接触している面積を調整することができる。このため、抵抗部２２０を設ける位置、大きさは、抵抗部２２０の材料に応じて適宜変更することが望ましい。抵抗部２２０を設ける位置、大きさと、抵抗部２２０の材料とを適切に選択することにより、抵抗部２２０の抵抗値を所望の値にすることができる。

図２−１に戻って、電源２０９は、透明電極２０２と可動ミラー１０８との間に所定電圧を印加している。これらから、光制御可動ミラーデバイス２００の構成は、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８とが電気的に接続された電気回路と等価である。光制御可動ミラーデバイス２００と等価な電気回路において、導電率可変部２０３は、図２−２に示すように、コンデンサＣ１と可変抵抗Ｒ１とが並列しているものと置き換えられる。また、抵抗部２２０は、コンデンサＣ２と抵抗Ｒ２とが並列しているものと置き換えられる。従って、図２−１に示す光制御可動ミラーデバイス２００の構成は、図２−２に示すような抵抗分圧回路と等価である。

次に、図２−１、図２−２を用いて、制御光Ｌによる光制御可動ミラーデバイス２００の制御について説明する。可動ミラー１０８は、駆動用電極２１０と、可動ミラー１０８との間の電位差に応じた所定の力、例えば静電力（引力）Ｆにより駆動する。上述のように、抵抗部２２０は、駆動用電極２１０と、可動ミラー１０８との間に設けられている。従って、静電力Ｆは、抵抗部２２０に電圧を印加することによって発生する。そして、抵抗部２２０に印加する電圧を変化させることによって静電力Ｆの強度が変化する。抵抗部２２０に印加する電圧を変化させることによって、可動ミラー１０８の位置を制御することができる。

図２−２に示す抵抗分圧回路から、電源２０９からの電圧は、抵抗部２２０に印加される電圧と、導電率可変部２０３に印加される電圧とに分圧されることがわかる。このため、導電率可変部２０３の抵抗値を変化させることによって、抵抗部２２０に印加する電圧を変化させることができる。まず、透明電極２０２に、制御光用光学系１３０からの制御光Ｌを入射させない場合について説明を行う。透明電極２０２に制御光Ｌを入射させない場合、導電率可変部２０３の電気的な抵抗値は最大となる。導電率可変部２０３が最大抵抗値であるとき、導電率可変部２０３に印加される電圧は最大値となる。これに対して、分圧により、抵抗部２２０に印加される電圧は最小値となる。上述のように、支持部２０６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である。支持部２０６が撓む程度まで静電力Ｆが発生していないとき、または、静電力Ｆが全く発生していないとき、可動ミラー１０８は、図２−１に示すように、硝子基板２０１と略平行となるような位置状態をとる。

次に、透明電極２０２に、画像信号に応じて強度を変調された制御光Ｌを入射させる場合について説明を行う。透明電極２０２に、制御光Ｌを入射させると、導電率可変部２０３のうち透明電極２０２に接合している部分について、制御光Ｌの光量に応じて電気的な抵抗値が減少する。厳密には、導電率可変部２０３の抵抗値が変化する領域は、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。変調部１０４は、制御光Ｌ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１０８を制御する。このため、制御光Ｌを照射させた領域近傍のみの抵抗値が変化するものとして扱う。

導電率可変部２０３の抵抗値が減少すると、導電率可変部２０３に印加されている電圧も小さくなる。導電率可変部２０３に印加されている電圧が小さくなると、分圧のバランスの変化により、抵抗部２２０に印加されている電圧は大きくなる。ここで、導電率可変部２０３の抵抗値は、透明電極２０２を透過した制御光Ｌの光量に応じて変化するため、抵抗部２２０にも、制御光Ｌの光量に応じた電圧が印加される。制御光Ｌの光量は画像信号に応じて変化することから、抵抗部２２０には、画像信号に応じた電圧が印加される。

抵抗部２２０に印加される電圧が、支持部２０６を撓ませるような大きさの静電力Ｆを生じさせる程度である場合、可動ミラー１０８は、支持部２０６が撓むことによって、駆動用電極２１０の方向に移動する。そして、可動ミラー１０８は、静電力Ｆの大きさに応じた位置状態をとることができる。上述のように、静電力Ｆの大きさは、抵抗部２２０に印加されている電圧の大きさに対応して変化する。抵抗部２２０に印加されている電圧は、制御光Ｌにより、画像信号に応じて変化させることができる。従って、透明電極２０２に画像信号に応じて光量が変調された制御光Ｌを入射させることによって、可動ミラー１０８は、画像信号に応じて位置状態を変化させることができる。なお、制御部１１２は、ガルバノミラー１１６の駆動と、制御光Ｌの変調とを同期することにより、各光制御可動ミラーデバイス２００を制御する。画像の１フレーム中、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のそれぞれについて、画像信号に応じて変調された制御光Ｌを各光制御可動ミラーデバイス２００に走査させることにより、光アドレッシングを行うことができる。

なお、可動ミラー１０８と駆動用電極２１０とが接触した場合、可動ミラー１０８と駆動用電極２１０との間に通電又は帯電を生じ、可動ミラー１０８が駆動用電極２１０に当接したまま制御できない状態となり得る。このため、支持部２０６は、静電力Ｆが最大となったときに可動ミラー１０８と駆動用電極２１０とが接触しないような可撓性部材等を用いる必要がある。または、静電力Ｆにより可動ミラー１０８の傾きが最大となるときに可動ミラー１０８と電極２０５とが当接可能であれば良い。可動ミラー１０８と電極２０５とは互いに同電位であるから、当接しても通電や帯電を生じない。このため、可動ミラー１０８と電極２０５とを当接させることにより、可動ミラー１０８と駆動用電極２１０とが接触することを防止できるうえ、可動ミラー１０８が制御できない状態となることを回避できる。

また、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８とが、抵抗部２２０を介して導電する箇所以外の箇所で電気的に接続すると、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に画像信号に応じた電位差が正確に生じないこととなる。駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に画像信号に応じた電位差が生じないと、可動ミラー１０８の正確な制御が困難となる場合がある。そこで、絶縁層２０４は、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８とが抵抗部２２０を介する以外に電気的に接続することを確実に防止するために設けられている。

次に、本発明との対比として、抵抗部２２０を設けていない光制御可動ミラーデバイスの構成について説明する。図９−１は、抵抗部２２０を設けていない光制御可動ミラーデバイス９００の構成を示す。図９−１に示す光制御可動ミラーデバイス９００は、図２−１の光制御可動ミラーデバイス２００と同一の部分には同一の符号を付している。また、光制御可動ミラーデバイス９００と光制御可動ミラーデバイス２００との重複する部分についての説明は省略する。駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に抵抗部２２０が設けられていないことと、絶縁層２０４を設けていることにより、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８とは、電気的に絶縁されている。

図９−２は、光制御可動ミラーデバイス９００における電気的な接続と等価の電気回路を示す。電気回路において、導電率可変部２０３は、コンデンサＣ５と可変抵抗Ｒ５とが並列しているものと置き換えられる。また、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間は、上述のように、電気的に絶縁されている。この場合、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間は、抵抗値が略無限大の抵抗により接続されているものと同視することができる。このため、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間は、コンデンサＣ６と、抵抗値が略無限大の抵抗Ｒ６とが並列しているものと置き換えられる。従って、図９−１に示す光制御可動ミラーデバイス９００の構成は、図９−２に示すような抵抗分圧回路と等価である。

ここで、制御光Ｌを透明電極２０２に照射したときの導電率可変部２０３の抵抗値を０．０１ＭΩ、制御光Ｌを透明電極２０２に入射しないときの導電率可変部２０３の抵抗値を１００ＭΩとする。上述のように、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の抵抗の抵抗値は、略無限大である。ここでは説明のために、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の抵抗の抵抗値を、１００ＧΩとする。

電源２０９からの電圧は、導電率可変部２０３に印加される電圧と、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧とに分圧される。透明電極２０２に制御光Ｌが入射された場合、導電率可変部２０３の抵抗値は、０．０１ＭΩである。これに対して駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の抵抗値は、１００ＧΩである。例えば、電源２０９から透明電極２０２と可動ミラー１０８との間に印加される電圧が１００Ｖであるとする。このとき電源２０９からの電圧は、導電率可変部２０３の抵抗値と、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の抵抗値との比で分圧される。駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧は、以下の計算式により算出される。
１００ＧΩ／（１００ＧΩ＋０．０１ＭΩ）×１００Ｖ≒９９．９９９９９Ｖ
従って、制御光Ｌの入射によって、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に約９９．９９９９９Ｖの電位差を生じる。

また、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させない場合、導電率可変部２０３の抵抗値は、１００ＭΩである。電源２０９から透明電極２０２と可動ミラー１０８との間に印加される電圧が１００Ｖであるとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧は、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させるときと同様にして算出される。
１００ＧΩ／（１００ＧΩ＋１００ＭΩ）×１００Ｖ≒９９．９Ｖ
従って、制御光Ｌを入射させないとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に約９９．９Ｖの電位差を生じる。

以上から、制御光Ｌを入射させるときと、制御光Ｌを入射させないときとによって、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差は、約９９．９Ｖ〜約９９．９９９９９Ｖの間でのみ変化することとなる。このとき駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量を、以下の計算式により算出できる。
９９．９９９９９Ｖ−９９．９Ｖ＝０．０９９９９Ｖ
電源２０９からの印加電圧が１００Ｖのとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、約０．１Ｖである。この場合、電源２０９による印加電圧の僅か０．１％相当のみを、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量とすることが可能となる。光制御可動ミラーデバイス９００は、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差により生じる静電力Ｆを制御して可動ミラー１０８を駆動する。駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量が僅か０．１Ｖであると、制御光Ｌの光量が最大のときに発生する静電力Ｆも微小である。発生する静電力Ｆが微小であると、可動ミラー１０８を駆動することができない場合がある。

また、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の可変範囲が約０．１Ｖと僅かであると、僅かな光量の制御光Ｌを入射させるのみで駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差を、可変範囲内において大きく変化させてしまう。このとき、制御光Ｌの光量を僅かに変化させただけで駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差が可変範囲内において大きく変化してしまうと、可動ミラー１０８を所望の位置に移動させるように制御光Ｌの光量を制御することが困難である。例えば、可動ミラー１０８を、硝子基板２０１に略平行な状態と、駆動用電極２１０に最も近接している状態との略中間の位置に移動させる場合を考える。僅かな光量の制御光Ｌを入射させるのみで可動ミラー１０８が駆動用電極２１０に最も近接する状態となってしまうと、可動ミラー１０８を略中間の位置に移動させることが困難である。以上のように、図９−１に示す光制御可動ミラーデバイス９００は、画像信号に応じて可動ミラー１０８の正確な制御を行うことが困難となる場合がある。

図９−１に示す光制御可動ミラーデバイス９００は、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間を電気的に絶縁している構成である。これに対して、図２−１に示すように本実施例の光制御可動ミラーデバイス２００は、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に、所定の抵抗値の抵抗部２２０が設けられている。抵抗部２２０に印加される電圧とは、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧である。そして、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cは、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとの間のいずれかの値である。このことから、以下の式（３）、（４）、（５）が成立する。
Ｒ_L≦Ｒ_C≦Ｒ_D （３）
Ｒ_L：Ｒ_C＝ｍ：１（但し、０＜ｍ≦１） （４）
Ｒ_C：Ｒ_D＝ｎ：１（但し、０＜ｎ≦１） （５）
なお、導電率可変部２０３が最小抵抗値Ｒ_Lとなるのは、透明電極２０２に入射させる制御光Ｌの光量が最大のときである。また、導電率可変部２０３が最大抵抗値Ｒ_Dとなるのは、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させないときである。

ここで、電源２０９からの電圧は、導電率可変部２０３の抵抗値と、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cとの比で分圧される。このため、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cが、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとの間の比率としての中心値であるとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧の変化量を最大にすることができる。ここで、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cが導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとの間の比率としての中心値であるとは、最小抵抗値Ｒ_Lと抵抗値Ｒ_Cとの比と、抵抗値Ｒ_Cと最大抵抗値Ｒ_Dとの比とが等しいことをいう。抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cが、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとの間の比率としての中心値であるとき、式（４）と式（５）とにｍ＝ｎ＝ｋ（但し、０＜ｋ≦１）を代入して、以下の式（６）、（７）が成り立つ。
Ｒ_L：Ｒ_C＝ｋ：１ （６）
Ｒ_C：Ｒ_D＝ｋ：１ （７）
式（６）と式（７）とから、式（２）を導き出すことができる。
Ｒ_C＝（Ｒ_L×Ｒ_D）^1/2 （２）

抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cが式（２）を満たす場合に、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧の変化量について説明する。ここでは、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lを０．０１ＭΩ、導電率可変部２０３の最大抵抗値Ｒ_Dを１００ＭΩとして以下の説明を行う。式（２）にＲ_L＝０．０１ＭΩ、Ｒ_D＝１００ＭΩを代入すると、Ｒ_C＝１ＭΩと算出される。例えば、電源２０９により透明電極２０２と可動ミラー１０８との間に印加される電圧が、１００Ｖであるとする。上述のように、電源２０９からの電圧は、導電率可変部２０３の抵抗値と、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cとの比で分圧される。このため、透明電極２０２に制御光を入射させることによって、導電率可変部２０３の抵抗値が最小値Ｒ_L＝０．０１ＭΩであるとき、抵抗部２２０に印加される電圧は、以下の計算式によって算出される。
Ｒ_C／（Ｒ_C＋Ｒ_L）×１００Ｖ＝１ＭΩ／（１ＭΩ＋０．０１ＭΩ）×１００Ｖ≒９９．０１Ｖ

また、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させないことによって、導電率可変部２０３の抵抗値がＲ_D＝１００ＭΩであるとき、抵抗部２２０に印加される電圧は、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させるときと同様の計算式によって算出される。
Ｒ_C／（Ｒ_C＋Ｒ_D）×１００Ｖ＝１ＭΩ／（１ＭΩ＋１００ＭΩ）×１００Ｖ≒０．９９Ｖ
駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、以下の計算式により算出できる。
９９．０１Ｖ−０．９９Ｖ＝９８．０２Ｖ
従って、抵抗値Ｒ_C＝１ＭΩであるとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、約９８．０２Ｖである。

式（２）によって抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cを定めると、電源２０９による印加電圧が１００Ｖのとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間における電位差の変化量は、約９８．０２Ｖである。従って、式（２）に基づいて抵抗値Ｒ_Cを定められた抵抗部２２０を用いることにより、電源２０９による印加電圧の約９８％相当を、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量とすることができる。なお、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間における電位差の変化量は、式（２）を用いて抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cを定めることによって最大となる。抵抗部２０の抵抗値Ｒ_Cが、式（２）を満たす抵抗値Ｒ_Cから乖離するに従い、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量も減少する。

次に、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cが式（３）を満たす場合に、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧の変化量について説明する。
Ｒ_L≦Ｒ_C≦Ｒ_D （３）
まず、式（３）において、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cが最小である場合、以下の式（７）が成り立つ。
Ｒ_C＝Ｒ_L （７）
このとき、Ｒ_L：Ｒ_C＝１：１であるから、式（４）においてｍ＝１である。

ここでも、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lを０．０１ＭΩ、導電率可変部２０３の最大抵抗値Ｒ_Dを１００ＭΩとして、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧の変化量について説明する。導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lは０．０１ＭΩであるので、式（７）から、Ｒ_C＝Ｒ_L＝０．０１ＭΩである。例えば、電源２０９により、透明電極２０２と可動ミラー１０８との間に印加される電圧が１００Ｖであるとする。電源２０９からの電圧は、導電率可変部２０３の抵抗値と抵抗部２２０の抵抗値との比で分圧される。このため、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させることによって導電率可変部２０３の抵抗値がＲ_L＝０．０１ＭΩであるとき、抵抗部２２０に印加される電圧は、以下の計算式により算出される。
Ｒ_C／（Ｒ_C＋Ｒ_L）×１００Ｖ＝０．０１ＭΩ／（０．０１ＭΩ＋０．０１ＭΩ）×１００Ｖ＝５０Ｖ

また、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させないことによって導電率可変部２０３の抵抗値がＲ_D＝１００ＭΩであるとき、抵抗部２２０に印加される電圧は、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させるときと同様の計算式により算出される。
Ｒ_C／（Ｒ_C＋Ｒ_D）×１００Ｖ＝０．０１ＭΩ／（０．０１ＭΩ＋１００ＭΩ）×１００Ｖ≒０．０１Ｖ
駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、以下の計算式により算出できる。
５０Ｖ−０．０１Ｖ＝４９．９９Ｖ
従って、抵抗値Ｒ_C＝０．０１ＭΩであるとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、約４９．９９Ｖである。

次に、式（１）において、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cが最大である場合、以下の式（８）が成り立つ。
Ｒ_C＝Ｒ_D （８）
このとき、Ｒ_C：Ｒ_D＝１：１であるから、式（５）においてｎ＝１である。そして、導電率可変部２０３の最大抵抗値Ｒ_Dは１００ＭΩであるので、式（８）から、Ｒ_C＝Ｒ_D＝１００ＭΩである。電源２０９により、透明電極２０２と可動ミラー１０８との間に印加される電圧が１００Ｖであるとする。透明電極２０２に制御光Ｌを入射させることによって導電率可変部２０３の抵抗値がＲ_L＝０．０１ＭΩであるとき、抵抗部２２０に印加される電圧は、以下の計算式により算出される。
Ｒ_C／（Ｒ_C＋Ｒ_L）×１００Ｖ＝１００ＭΩ／（１００ＭΩ＋０．０１ＭΩ）×１００Ｖ≒９９．９９Ｖ

また、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させないことによって導電率可変部２０３の抵抗値がＲ_D＝１００ＭΩであるとき、抵抗部２２０に印加される電圧は、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させるときと同様の計算式により算出される。
Ｒ_C／（Ｒ_C＋Ｒ_D）×１００Ｖ＝１００ＭΩ／（１００ＭΩ＋１００ＭΩ）×１００Ｖ＝５０Ｖ
駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、以下の計算式により算出できる。
９９．９９Ｖ−５０Ｖ＝４９．９９Ｖ
従って、抵抗値Ｒ_C＝１００ＭΩであるとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、約４９．９９Ｖである。

式（３）によって抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cを定めると、電源２０９からの印加電圧が１００Ｖのとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量を約４９．９９Ｖにできる。従って、式（３）に基づいて抵抗値Ｒ_Cを定められた抵抗部２２０を用いることにより、電源２０９による印加電圧の約５０％相当を、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量とすることができる。

次に、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cが式（１）を満たす場合に、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧の変化量について説明する。
４Ｒ_L≦Ｒ_C≦Ｒ_D／４ （１）
まず、式（１）において、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cが最小である場合、以下の式（９）が成り立つ。
Ｒ_C＝４Ｒ_L （９）
このとき、Ｒ_L：Ｒ_C＝１：４であるから、式（４）においてｍ＝１／４である。

ここでも、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lを０．０１ＭΩ、導電率可変部２０３の最大抵抗値Ｒ_Dを１００ＭΩとして、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧の変化量について説明する。式（９）から、Ｒ_C＝４Ｒ_L＝０．０４ＭΩである。例えば、電源２０９により、透明電極２０２と可動ミラー１０８との間に印加される電圧が１００Ｖであるとする。電源２０９からの電圧は、導電率可変部２０３の抵抗値と抵抗部２２０の抵抗値との比で分圧される。このため、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させることによって導電率可変部２０３の抵抗値がＲ_L＝０．０１ＭΩであるとき、抵抗部２２０に印加される電圧は、以下の計算式により算出される。
Ｒ_C／（Ｒ_C＋Ｒ_L）×１００Ｖ＝０．０４ＭΩ／（０．０４ＭΩ＋０．０１ＭΩ）×１００Ｖ＝８０Ｖ

また、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させないことによって導電率可変部２０３の抵抗値がＲ_D＝１００ＭΩであるとき、抵抗部２２０に印加される電圧は、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させるときと同様の計算式により算出される。
Ｒ_C／（Ｒ_C＋Ｒ_D）×１００Ｖ＝０．０４ＭΩ／（０．０４ＭΩ＋１００ＭΩ）×１００Ｖ≒０．０４Ｖ
駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、以下の計算式により算出できる。
８０Ｖ−０．０４Ｖ＝７９．９６Ｖ
従って、抵抗値Ｒ_C＝０．０４ＭΩであるとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、約７９．９６Ｖである。

次に、式（１）において、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cが最大である場合、以下の式（１０）が成り立つ。
Ｒ_C＝Ｒ_D／４ （１０）
このとき、Ｒ_C：Ｒ_D＝１：４であるから、上記の式（５）においてｎ＝１／４である。式（１０）から、Ｒ_C＝Ｒ_D／４＝２５ＭΩである。電源２０９により、透明電極２０２と可動ミラー１０８との間に印加される電圧が１００Ｖであるとする。透明電極２０２に制御光Ｌを入射させることによって導電率可変部２０３の抵抗値がＲ_L＝０．０１ＭΩであるとき、抵抗部２２０に印加される電圧は、以下の計算式により算出される。
Ｒ_C／（Ｒ_C＋Ｒ_L）×１００Ｖ＝２５ＭΩ／（２５ＭΩ＋０．０１ＭΩ）×１００Ｖ≒９９．９６Ｖ

また、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させないことによって導電率可変部２０３の抵抗値がＲ_D＝１００ＭΩであるとき、抵抗部２２０に印加される電圧は、透明電極２０２に制御光Ｌを入射させるときと同様の計算式により算出される。
Ｒ_C／（Ｒ_C＋Ｒ_D）×１００Ｖ＝２５ＭΩ／（２５ＭΩ＋１００ＭΩ）×１００Ｖ＝２０Ｖ
駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、以下の計算式により算出できる。
９９．９６Ｖ−２０Ｖ＝７９．９６Ｖ
従って、抵抗値Ｒ_C＝２５ＭΩであるとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量は、約７９．９６Ｖである。

式（１）によって抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cを定めると、電源２０９からの印加電圧が１００Ｖのとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量を約８０Ｖにできる。従って、式（１）に基づいて抵抗値Ｒ_Cを定められた抵抗部２２０を用いることにより、電源２０９による印加電圧の約８０％相当を、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量とすることができる。

本実施例の光制御可動ミラーデバイス２００は、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に抵抗部２２０を設けている。駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に抵抗部２２０を設けると、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差は、抵抗部２２０に印加される電圧に応じて変化する。そして、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cは、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとの間の所定の値をとる。抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cを導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとの間の値とすると、導電率可変部２０３の抵抗値Ｒ_Cを変化に対応して、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差を広い範囲で変化させることができる。式（３）に基づいて抵抗値Ｒ_Cを定められた抵抗部２２０を用いることにより、電源２０９による印加電圧の約５０％相当を、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量とすることができる。
Ｒ_L≦Ｒ_C≦Ｒ_D （３）

さらに好ましくは、式（１）に基づいて抵抗値Ｒ_Cを定められた抵抗部２２０を用いることにより、電源２０９による印加電圧の約８０％相当を、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量とすることができる。
４Ｒ_L≦Ｒ_C≦Ｒ_D／４ （１）
さらに好ましくは、式（２）に基づいて抵抗値Ｒ_Cを定められた抵抗部２２０を用いることにより、電源２０９による印加電圧の約９８％相当を、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量とすることができる。
Ｒ_C＝（Ｒ_L×Ｒ_D）^1/2 （２）

駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に印加される電圧の可変範囲が大きいと、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間に発生させる静電力Ｆの大きさの可変範囲も大きくなる。そして、静電力Ｆを大きくすることが可能であると、可動ミラー１０８を容易に駆動することができる。制御光Ｌの光量の変化に対して静電力Ｆの可変範囲が大きくなると、可動ミラー１０８を所望の位置に移動させることが容易になる。このため、制御光Ｌの光量は、抵抗部２２０を設けない場合よりも低い精度で制御することとしても良い。制御光Ｌの光量制御を低い精度で行うこととしても良いため、光制御可動ミラーデバイス２００の制御を容易に行うことができる。

さらに、静電力Ｆの可変範囲が大きくなることにより、制御光Ｌの光量の連続的な変化に応じて可動ミラー１０８の位置を正確に制御することも可能となる。これにより、入力信号に応じて正確に可動ミラー１０８の駆動を制御でき、高品質な投写像を得られるという効果を奏する。特に、光制御可動ミラーデバイス２００は、画像信号に応じた所定の位置に移動可能であることから、アナログ信号に対応して連続的な変化量を表示することができる。従って、光制御可動ミラーデバイス２００を用いると、アナログ信号に正確に対応した高品質な投写像を容易に得ることができる。また、抵抗部２２０を設けない場合と比較して、制御光Ｌの光量制御を低い精度で行うこととしても良いことから、制御光用光源部１１０のパワーコントローラを安価なものとすることができる。これにより、プロジェクタ１００を安価にすることができる。

ここで、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと、最大抵抗値Ｒ_Dとの差について説明する。例えば、最小抵抗値Ｒ_Lが１ＭΩ、最大抵抗値Ｒ_Dが１０ＭΩであって、最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとが１桁の差を有するような値である場合を考える。上述の説明と同様に、抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cを式（３）に基づいて定めるときの、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の印加電圧の可変範囲を算出する。
Ｒ_L≦Ｒ_C≦Ｒ_D （３）

このとき、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の印加電圧の可変範囲は、約４０．９％と算出される。上記の説明は、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lを０．０１ＭΩ、最大抵抗値Ｒ_Dを１００ＭΩとし、最小抵抗値Ｒ_Lと、最大抵抗値Ｒ_Dとの差が４桁であるときの例である。このとき、上述のように、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の印加電圧の可変範囲は、約５０％相当である。従って、式（３）を満たしている場合でも導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとの差を１桁程度にまで小さくすると、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の印加電圧の可変範囲が狭くなってしまう。

さらに、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとの差が小さいと、導電率可変部２０３の抵抗値の可変範囲が小さくなる。導電率可変部２０３の抵抗値の可変範囲が小さいと、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電位差の変化量も小さくなる。このため、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとの差が小さいと、画像信号に応じて正確に可動ミラー１０８の制御を行うことが困難となる場合がある。従って、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと、最大抵抗値Ｒ_Dとは、所定値以上の差を要するような値であることを要する。

ここで、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと最大抵抗値Ｒ_Dとの差が２桁、例えば、最小抵抗値Ｒ_Lが１ＭΩ、最大抵抗値Ｒ_Dが１００ＭΩであるとする。抵抗部２２０の抵抗値Ｒ_Cを式（３）に基づいて定めるときの、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の印加電圧の可変範囲を算出すると、約４９％相当である。従って、好ましくは、導電率可変部２０３の最小抵抗値Ｒ_Lと、最大抵抗値Ｒ_Dとは、少なくとも２桁以上の差を有するような値であることが望ましい。これにより、駆動用電極２１０と可動ミラー１０８との間の電圧の可変範囲を大きく確保し、可動ミラー１０８の駆動を正確に制御することができる。

次に、図５を用いて、Ｒ光用ＬＥＤ１０２Ｒと、Ｇ光用ＬＥＤ１０２Ｇと、Ｂ光用ＬＥＤ１０２Ｂとの点灯時間とタイミングについて説明する。図５は、Ｒ光用ＬＥＤ１０２Ｒと、Ｇ光用ＬＥＤ１０２Ｇと、Ｂ光用ＬＥＤ１０２Ｂとの点灯時間とタイミングとの例を示す。各色光用ＬＥＤ１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂは、制御部１１２（図１参照）からの画像信号に応じて点灯する。１フレーム期間内の、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の点灯時間において、制御光Ｌは、各光制御可動ミラーデバイス２００を走査する。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を順次投写し、全体として白色の投写像を得るためには、Ｇ光の光束量が全体の光束量のうち６０〜８０％であることを要する。各色光用ＬＥＤ１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂの出力量と数量とが同一である場合、Ｇ光の光束量が不足することとなる。このため、図５に示すように、Ｇ色用ＬＥＤ１０２Ｇの点灯時間ＧＴを、Ｒ光用ＬＥＤ１０２Ｒの点灯時間ＲＴ、及びＢ光用ＬＥＤ１０２Ｂの点灯時間ＢＴのいずれよりも長くする。なお、本発明の光制御可動ミラーデバイス２００可動ミラー１０８は、画像信号に応じた所定の位置に移動可能であることから、アナログ信号に対応して連続的な変化量を表示することができる。このため、例えば、各色光用ＬＥＤ１０２Ｒ、１０２Ｇ、１０２Ｂの点灯時間ＲＴ、ＧＴ、ＢＴを略同一とし、Ｇ光をＲ光、Ｂ光より多く可動ミラー１０８から投写レンズ１０５の方向に反射させることにより、Ｇ光の光束量を増加しても良い。

図６−１は、本発明の実施例２に係る光制御可動ミラーデバイス６００の概略構成を示す。光制御可動ミラーデバイス６００は、上記実施例１に係るプロジェクタ１００に適用することができる。上記実施例１のプロジェクタ１００の光制御可動ミラーデバイス２００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。本実施例の光制御可動ミラーデバイス６００は、可動ミラー６０８が、駆動用電極６１０ａの方向と、駆動用電極６１０ｂの方向との二方向に移動可能である点が、上記実施例１のプロジェクタ１００の光制御可動ミラーデバイス２００と異なる。

絶縁層６０４は、導電率可変部２０３の上の略中央部分に、スパッタ技術により形成される。絶縁層６０４には、例えばＳｉＯ₂を用いることができる。絶縁層６０４の上には、電極６０５が設けられている。導電率可変部２０３の上の、絶縁層６０４が設けられている位置の両側の位置には、それぞれ駆動用電極６１０ａと、駆動用電極６１０ｂとが形成されている。可動ミラー６０８と、駆動用電極６１０ａ、６１０ｂと、電極６０５とは、いずれも導電性物質、例えば、アルミニュウム（Ａｌ）で構成することができる。電源６１２は、透明電極２０２と、可動ミラー６０８との間に、所定電圧を印加する。

図６−２は、可動ミラー６０８の側から見た光制御可動ミラーデバイス６００の構成を示す。図６−１に示す構成は、光制御可動ミラーデバイス６００を、図６−２の矢印Ａの方向から見たものである。図６−２においては、説明のため、可動ミラー６０８を除いた構成を示している。電極６０５は、光制御可動ミラーデバイス６００を可動ミラー６０８の側から見ると、正方形形状の一の角部と、その角部に対向する他の角部とに設けられている。支持部は、柱部６０６と、トーションバー（ヒンジ）６０７とからなる。柱部６０６は、電極６０５の上に設けられている。トーションバー６０７は、導電性を有し、細長く薄い板状の可撓性部材である。トーションバー６０７の両端は、それぞれが２つの柱部６０６に固定されている。柱部６０６は、導電性物質からなる柱状の部材である。可動ミラー６０８は、トーションバー６０７に接合されて設けられている。このように、可動ミラー６０８は、柱部６０６とトーションバー６０７とにより支持されている。柱部６０６とトーションバー６０７とがいずれも導電性を有するため、柱部６０６及びトーションバー６０７を介して、可動ミラー６０８と電極６０５とは同電位である。

駆動用電極６１０ａは、正方形形状の可動ミラー６０８の一の角部であって、電極６０５が設けられている角部とは異なる角部の近傍に設けられている。駆動用電極６１０ｂは、可動ミラー６０８の一の角部に対向する他の角部の近傍に設けられている。抵抗部６２０は、駆動用電極６１０ａと電極６０５との間、及び、駆動用電極６１０ｂと電極６０５との間に設けられている。そして、図６−１に示すように、抵抗部６２０は、駆動用電極１０ａと電極６０５とに接触するような位置と、駆動用電極６１０ｂと電極６０５とに接触するような位置とに設けられている。

上述のように、電極６０５は、支持部である柱部６０６とトーションバー６０７とを介して可動ミラー６０８と同電位である。このことから、駆動用電極６１０ａ、６１０ｂと、可動ミラー６０８とは、抵抗部６２０を介して電気的に接続されている。そして、抵抗部６２０としては、上記の実施例１の抵抗部２２０（図２参照）と同様、一部又は全体が、例えばチタン酸バリウム系セラミックスや、ＳｉＯ₂、ＺｎＯ等の高抵抗材料で構成された部材を用いることができる。また、抵抗部６２０の抵抗値は、上記の実施例１の抵抗部２２０（図２参照）と同様、導電率可変部２０３の最小抵抗値と最大抵抗値との間のいずれかの値である。

次に、制御光Ｌによる光制御可動ミラーデバイス６００の制御について説明する。図６−１に戻って、可動ミラー６０８は、駆動用電極６１０ａと可動ミラー６０８との間の電位差に応じた静電力（引力）Ｆ１によって、駆動用電極６１０ａに引き寄せられる方向に移動する。また、可動ミラー６０８は、駆動用電極６１０ｂと可動ミラー６０８との間の電位差に応じた静電力（引力）Ｆ２によって、駆動用電極６１０ｂに引き寄せられる方向に移動する。

図７−１は、静電力Ｆ２によって可動ミラー６０８が駆動用電極６１０ｂに引き寄せられている様子を示す。制御光用光学系１３０（図６−１参照）からの制御光Ｌを、透明電極２０２の、駆動用電極６１０ｂに対応する位置に入射させる。透明電極２０２に、画像信号に応じた強度の制御光Ｌを入射させると、導電率可変部２０３のうち透明電極２０２に接合している部分について、制御光Ｌの光量に応じて電気的な抵抗値が減少する。導電率可変部２０３の抵抗値が減少することにより、電源２０９の一方の電極は、透明電極２０２と導電率可変部２０３とを経由して駆動用電極６１０ｂと電気的に接続される。導電率可変部２０３の導電率は、透明電極２０２を透過した制御光Ｌの光量に応じて変化するため、駆動用電極６１０ｂには制御光Ｌの光量に応じた電圧が印加される。従って、駆動用電極６１０ｂには、画像信号に応じた電圧が印加される。

上述のように、駆動用電極６１０ｂと可動ミラー６０８とは、抵抗部６２０を介して電気的に接続されている。さらに、電源２０９は、透明電極２０２と可動ミラー６０８との間に所定電圧を印加している。これらから、透明電極２０２の、駆動用電極６１０ｂに対応する位置に制御光Ｌを入射させると、光制御可動ミラーデバイス６００の構成は、駆動用電極６１０ｂと可動ミラー６０８とが電気的に接続された電気回路と等価である。駆動用電極６１０ｂと可動ミラー６０８とが接続されている電気回路において、導電率可変部２０３は、制御光Ｌの光量に応じた抵抗値の抵抗Ｒ４ｂと置き換えられる。また、抵抗部６２０は、抵抗Ｒ３ｂと置き換えられる。

また、透明電極２０２の、駆動用電極６１０ａに対応する位置に制御光Ｌを入射させると、駆動用電極６１０ｂの場合と同様に、光制御可動ミラーデバイス６００は、駆動用電極６１０ａと可動ミラー６０８とが電気的に接続された電気回路と等価となる。光制御可動ミラーデバイス６００と透過な電気回路において、導電率可変部２０３は、最大抵抗値の抵抗Ｒ４ａと置き換えられる。また、抵抗２２０は、抵抗Ｒ３ａと置き換えられる。従って、光制御可動ミラーデバイス６００は、図７−２に示すように、抵抗Ｒ３ａと抵抗Ｒ４ａとが直列に接続された部分と、抵抗Ｒ３ｂと抵抗Ｒ４ｂとを直列に接続された部分とが並列された電気回路と等価である。

透明電極２０２の、駆動用電極６１０ｂに対応する位置に制御光Ｌを入射させることにより、駆動用電極６１０ｂと電極６０５との間の抵抗部６２０は、電圧が印加される。駆動用電極６１０ｂと電極６０５との間の抵抗部６２０に電圧が印加されると、駆動用電極６１０ｂと、可動ミラー６０８との間の電位差によって静電力Ｆ２が発生する。これに対して、透明電極２０２の、駆動用電極６１０ａに対応する位置には、制御光Ｌを入射させていない。制御光Ｌを入射させていないため、駆動用電極６１０ａに対応する位置の導電率可変部２０３の抵抗値は、最大値をとる。このとき、駆動用電極６１０ａに対応する位置の導電率可変部２０３の抵抗値は、略無限大であるとみなすことができる。

導電率可変部２０３の抵抗値が略無限大であると、駆動用電極６１０ａと電極６０５との間の抵抗部６２０には電圧が印加されない。駆動用電極６１０ａと電極６０５との間の抵抗部６２０に電圧が印加されないと、駆動用電極６１０ａと可動ミラー６０８との間に電位差が生じない。このため、駆動用電極６１０ａと可動ミラー６０８との間には静電力Ｆ１は発生しない。以上から、可動ミラー６０８には、静電力Ｆ２のみが働く。静電力Ｆ２が上述のトーションバー６０７（図６−２参照）を撓ませると、可動ミラー６０８は、駆動用電極６１０ｂに引き寄せられる方向に移動する。このようにして、可動ミラー６０８は、画像信号に応じて移動する。

透明電極２０２の、駆動用電極６１０ａに対応する位置に制御光Ｌを入射させると、駆動用電極６１０ｂに対応する位置に制御光Ｌを入射させる場合と同様にして、静電力Ｆ１が発生する。静電力Ｆ１を発生させることにより、可動ミラー６０８は、駆動用電極６１０ａに引き寄せられる方向に移動する。このようにして画像信号に応じて変調された制御光Ｌを各光制御可動ミラーデバイス６００に走査させることにより、光アドレッシングを行うことができる。

なお、導電率可変部２０３は、制御光Ｌを入射させないとき、抵抗値が略無限大の抵抗であるとみなしている。このことから、導電率可変部２０３は、制御光Ｌを入射させたときに導通し、制御光Ｌを入射させないときに切断されるスイッチと同様の機能を果たしている。図７−２に示した電気回路は、導電率可変部２０３に相当する抵抗を、図７−３に示すようにスイッチＳａ、Ｓｂに置き換えて示すことができる。従って、図７−１に示す光制御可動ミラーデバイス６００の構成は、さらに、図７−３に示す電気回路と等価である。図７−３に示す電気回路において、制御光Ｌが入射している側のスイッチＳｂは、接続された状態である。これに対して、制御光Ｌが入射していない側のスイッチＳａは、切断された状態である。制御光Ｌの入射位置を駆動用電極６１０ａに対応する位置と、駆動用電極６１０ｂに対応する位置とに切り換えることにより、２つのスイッチＳａ、Ｓｂを切り換えるのと同様に可動ミラー６０８を制御できる。２つのスイッチＳａ、Ｓｂを切り換えることにより、駆動用電極６１０ａの方向と、駆動用電極６１０ｂの方向とに可動ミラー６０８を移動させることができる。

本実施例の光制御可動ミラーデバイス６００は、図７−２に示すように、抵抗Ｒ３ａと抵抗Ｒ４ａとが直列に接続された部分と、抵抗Ｒ３ｂと抵抗Ｒ４ｂとを直列に接続された部分とが並列された電気回路と等価である。そして、抵抗Ｒ３ａと抵抗Ｒ４ａとが直列に接続された部分と、抵抗Ｒ３ｂと抵抗Ｒ４ｂとを直列に接続された部分とのうち、いずれか一方は導通し、他方は切断されている。このことから、光制御可動ミラーデバイス６００は、駆動用電極６１０ａと、駆動用電極６１０ｂとのうちいずれか一方に対応して導通するように２つのスイッチが交互に切り換えられている抵抗分圧回路と等価である。

光制御可動ミラーデバイス６００は、抵抗部６２０の抵抗値を、導電率可変部２０３の最小抵抗値と最大抵抗値との間のいずれかの値とすることにより、上記の実施例１と同様、駆動用電極６１０ａ、６１０ｂと、可動ミラー６０８との間の電位差を、より広い範囲で変化させることができる。駆動用電極６１０ａ、６１０ｂと、可動ミラー６０８との間に印加される電圧の可変範囲が大きいと、駆動用電極６１０ａ、６１０ｂと、可動ミラー６０８との間に発生させる静電力Ｆ１、Ｆ２の大きさの可変範囲も大きくなる。そして、静電力Ｆ１、Ｆ２を大きくすることが可能であると、可動ミラー６０８を容易に駆動することができる。制御光Ｌの光量の変化に対して静電力Ｆの可変範囲が大きくなると、可動ミラー６０８を所望の位置に移動させることが容易になる。このため、制御光Ｌの光量は、抵抗部６２０を設けない場合よりも低い精度で制御することとしても良い。制御光Ｌの光量制御を低い精度で行うこととしても良いため、光制御可動ミラーデバイス２００の制御を容易に行うことができる。

さらに、静電力Ｆの可変範囲が大きくなることにより、制御光Ｌの光量の連続的な変化に応じて可動ミラー６０８の位置を正確に制御することも可能となる。これにより、入力信号に応じて正確に可動ミラー６０８の駆動を制御でき、高品質な投写像を得られるという効果を奏する。抵抗部６２０は、上記の実施例１の説明と同様にして、抵抗値の範囲を定めて設けることができる。これにより、上記の実施例１の説明と同様に、駆動用電極６１０ａ、６１０ｂと、可動ミラー６０８との間の電位差の可変範囲を大きくすることができる。

なお、抵抗部６２０の位置は、図６−２に示すように、駆動用電極６１０ａと電極６０５との間、及び駆動用電極６１０ｂと電極６０５との間であって、導電率可変部２０３の外縁部に沿った位置に限られない。例えば、図８に示すように、導電率可変部２０３上の、駆動用電極６１０ａ、６１０ｂと、電極６０５とが設けられている位置以外の位置をすべて覆うように抵抗部８２０を設けることとしても良い。上述のように、光制御可動ミラーデバイス６００は、駆動用電極６１０ａと、駆動用電極６１０ｂとのうちいずれか一方に対応して導通するように２つのスイッチが交互に切り換えられているものとみなすことができる。

駆動用電極６１０ａと、駆動用電極６１０ｂとは、常にいずれか一方のみに対応して導通する。このため、駆動用電極６１０ａと駆動用電極６１０ｂとの間に抵抗部８２０が設けられても、抵抗部８２０を介して駆動用電極６１０ａと駆動用電極６１０ｂとが電気的に接続されることはない。従って、図８に示すように、抵抗部８２０を、駆動用電極６１０ａ、６１０ｂと、電極６０５が設けられている位置以外の位置をすべて覆うように設けても、光制御可動ミラーデバイス６００を制御することが可能である。さらに、上記の実施例１の説明と同様、抵抗部８２０の位置、大きさを変更させることにより、抵抗部８２０の抵抗値を所望の値にすることができる。

なお、プロジェクタ１００の照明光用光源部１０１（図１参照）は、ＬＥＤに限らず半導体レーザ素子や、エレクトロ・ルミネッセント（ＥＬ）素子等の他の固体発光素子や、固体発光素子以外のランプ等を用いることができる。本発明の光制御デバイスは、特に、画像信号に応じて変調した電圧を用いて連続的な変化量を表示するアナログ制御を行う場合に有効である。また、アナログ制御を行うものに限らず、本発明の光制御デバイスは、ディジタル制御を行うものに用いても良い。例えば、透明電極２０２に印加する電圧をＯＮ、ＯＦＦの２値のみをとることとし、サブフレーム駆動を用いて階調表現することもできる。

さらに、光制御デバイスをアレイ状に配列してプロジェクタ１００に使用する場合に限らず、例えば、光通信用光スイッチ等に用いられる光制御デバイスについても、本発明を適用することができる。特に、本発明の光制御デバイスは、制御光の光量を高精度に行うことが困難な場合も可動部の制御が容易となる。このため、本発明の光制御デバイスは、屋外で光制御デバイスを駆動させるような場合に有用である。また、可動部を連続的に駆動させるアナログ制御が必要な場合にも、本発明の光制御デバイスは有用である。

以上のように、本発明に係る光制御デバイスは、プレゼンテーションや動画を表示する場合に有用であり、特に、プロジェクタからの投写像を表示する場合に適している。

本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成図。 実施例１の光制御可動ミラーデバイスの概略構成図。 光制御可動ミラーデバイスと等価の電気回路図。 抵抗部を配置する位置の説明図。 抵抗部を配置する位置の説明図。 抵抗部を配置する位置の説明図。 各色光用ＬＥＤの点灯時間と点灯タイミングとの例を示す図。 本発明の実施例２に係る光制御可動ミラーデバイスの概略構成図。 光制御可動ミラーデバイスを可動ミラーの側から見た構成図。 光制御可動ミラーデバイスの駆動の説明図。 光制御可動ミラーデバイスと等価の電気回路図。 光制御可動ミラーデバイスと等価の電気回路図。 抵抗部を配置する位置の説明図。 抵抗部を設けない光制御可動ミラーデバイスの概略構成図。 抵抗部を設けない光制御可動ミラーデバイスと等価の電気回路図。

符号の説明

１００ プロジェクタ、１０１ 照明光用光源部、１０２Ｒ Ｒ光用ＬＥＤ、１０２Ｇ Ｇ光用ＬＥＤ、１０２Ｂ Ｂ光用ＬＥＤ、１０３ フィールドレンズ、１０４ 変調部、１０５ 投写レンズ、１０６ スクリーン、１０７ 入射瞳、１０８ 可動ミラー、１１０ 制御光用光源部、１１２ 制御部、１１６ ガルバノミラー、１２０ 空間光変調装置、１３０ 制御光用光学系、２００ 光制御可動ミラーデバイス、２０１ 硝子基板、２０２ 透明電極、２０３ 導電率可変部、２０４ 絶縁層、２０５ 電極、２０６ 支持部、２０９ 電源、２１０ 駆動用電極、２２０ 抵抗部、４００ 光制御可動ミラーデバイス、４２０ 抵抗部、６００ 光制御可動ミラーデバイス、６０４ 絶縁層、６０５ 電極、６０６ 柱部、６０７ トーションバー、６０８ 可動ミラー、６１０ａ 駆動用電極、６１０ｂ 駆動用電極、６１２ 電源、６２０ 抵抗部、８２０ 抵抗部、９００ 光制御可動ミラーデバイス、Ｌ 制御光、Ｆ 静電力、ＲＴ Ｒ点灯時間、ＧＴ Ｇ点灯時間、ＢＴ Ｂ点灯時間、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ５、Ｃ６ コンデンサ、Ｒ１、Ｒ５ 可変抵抗、Ｒ２、Ｒ３ａ、Ｒ３ｂ、Ｒ４ａ、Ｒ４ｂ、Ｒ６ 抵抗、Ｓａ、Ｓｂ スイッチ

Claims (5)

1. 制御光を供給する制御光用光学系と、
   光学的に透明な透明電極と、
   前記透明電極の上に設けられ、前記透明電極を透過した前記制御光の光量に応じて電気的な抵抗値が可変である導電率可変部と、
   前記導電率可変部上に設けられた駆動用電極と、
   所定の位置に移動可能な可動部と、
   前記透明電極と前記可動部との間に所定の電圧を印加する電源と、
   前記駆動用電極と前記可動部との間に設けられている所定の抵抗値の抵抗部と、を有し、
   前記所定の抵抗値は、前記導電率可変部の最小抵抗値と最大抵抗値との間のいずれかの値であって、
   前記制御光を前記透明電極に入射させることにより、前記駆動用電極と前記可動部との間に前記導電率可変部の抵抗値に対応する所定の力を発生させ、
   前記可動部は、前記所定の力により移動することを特徴とする光制御デバイス。
2. 前記導電率可変部の前記最小抵抗値をＲ_L、前記導電率可変部の前記最大抵抗値をＲ_D、前記抵抗部の抵抗値をＲ_C、とそれぞれしたときに、以下の条件式を満足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。
   ４Ｒ_L≦Ｒ_C≦Ｒ_D／４
3. 前記導電率可変部の前記最小抵抗値をＲ_L、前記導電率可変部の前記最大抵抗値をＲ_D、前記抵抗部の抵抗値をＲ_C、とそれぞれしたときに、以下の条件式を満足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。
   Ｒ_C＝（Ｒ_L×Ｒ_D）^1/2
4. 所定の位置に移動可能な可動ミラーを備えた複数の光制御可動ミラーデバイスを有し、
   前記光制御可動ミラーデバイスは、請求項１〜３のいずれか一項に記載の光制御デバイスであって、
   前記可動部は、前記可動ミラーであることを特徴とする空間光変調装置。
5. 照明光を供給する照明光用光源部と、
   前記照明光用光源部からの前記照明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４に記載の空間光変調装置であることを特徴とするプロジェクタ。

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