JP5194396B2 - 光偏向装置及び画像投影表示装置 - Google Patents
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Description
このときの代表的な駆動波形例を図12に示す。図12の波形は板状部材の傾斜変位開始から完了までの間、おおむね同じ電圧になっている。
本発明は、板状部材が傾斜変位を開始した後、板状部材の傾斜していた側の電極の電位を増加することで、板状部材を第1傾斜方向に留める余裕を広げることが可能な光偏向装置の駆動方法及び画像投影表示装置を提供することをその目的とする。
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係る光偏向装置の一つの構成を示す。図1(a)において、符号101で示す基板上には、絶縁膜102を介し複数の電極群103a,103cがあり、これらは図示しない絶縁膜で覆われている。絶縁膜102には、支点と電極を兼ねる支点部材106が配置され、この支点部材106上には、図1(b)に示すように、導体層107bと光反射領域を有し、ミラーを構成する板状部材107aがその中央部を下方から支持されている。支点部材106の頂部は、導体が露出しており、板状部材107aの導体層107bと電気的に接触し、電位を通信可能とされている。板状部材107aは支点部材106によって、図1において左右方向に揺動自在に支持されている。基板101の端部となる四隅には、絶縁膜102を介して規制部材108がそれぞれ配置されている。各規制部材108の上部にはストッパ108aが形成されている。支点部材106を中心に左右に揺動自在に支持された板状部材107aは、基板101と支点部材106とストッパ108aの間の空間内で可動的に配置されるとともに、規制部材108及びストッパ108aで可動時に外部に飛び出さないようにその移動が制限されている。
図4(b)は板状部材107aが遅れて傾斜変位を開始しようとした状態を示す。電極cと板状部材107aの静電力で傾斜変位を続ける。
図4(c)は、本発明の駆動方法による波形が加えられる状態を示す。一方、傾斜変位が進んだ板状部材107aは傾斜していた側の電極と距離が遠くなりつつあり、傾斜変位させる駆動力が大きく傾斜変位を続ける。
図4(d)は、傾斜変位の完了した状態を示す。板状部材107aは傾斜変位を続け傾斜方向が第1傾斜方向から第2傾斜方向に切り換わる。
図5(a)は、板状部材107aが第1傾斜方向に傾斜した状態を示す。板状部材107aの傾斜変位開始の板状部材107aに近い電極aには0V、板状部材107aから遠い電極cには電位E(V)が与えられる。板状部材107aに接する導電性の支点部材106の電極bには、半導体記憶装置の出力からHレベル電位VHが加えられている状態である。板状部材107aと電極aの間の電位差による静電力は、板状部材107aから遠い電極cと板状部材間の静電力より大きく設定されており、板状部材107aは本来傾斜変位を起こさない。しかしここではこの静電力が括抗している状態を考える。
図5(b)は板状部材107aが遅れて傾斜変位を開始しようとした状態を示す。板状部材107aが弾みにより電極と少し遠くなった場合には静電力が低下し、板状部材107aを傾斜させる第2傾斜方向の電極103cと板状部材間の静電力が優り、傾斜変位を開始することになる。
図5(c)は、本発明駆動方法による波形が加えられる状態を示す。板状部材107aと電極aの電位差VHによる静電力があるため傾斜変位がゆっくり進むことになる。このとき、板状部材107aが傾斜していた側の電極aの電位をEr(V)に増加すると板状部材107aは傾斜変位を中止し、傾斜していた側に戻る。
図5(d)は、傾斜変位の完了した状態を示す。板状部材107aは電極103aの電位Er(V)と板状部材107aの電位VHによる静電力で、電極103a側の第1傾斜方向に留まる。
(第2の実施形態)
次に、静電誘導で板状部材に電位を付与する光偏向装置の構成について説明する。板状部材に対向する電極群で、板状部材に静電誘導で電位を発生する方式の光偏向装置の発明は、特開2004−78136において開示されている。本形態は、このような静電誘導において、板状部材を傾斜していた側に留めラッチする電極を設ける。すなわち、図6に示すように、光偏向装置は、基板101上に絶縁膜102を介し複数の電極群103a,103b,103c,103d,104a,104bが配置されていて、図示しない絶縁膜で覆われている。光反射領域を有する板状部材107aは、その導体層107bが支点部材106によって支持されている。板状部材107aは、その周囲に配置された規制部材108により、ある程度の揺動による傾斜(回動)はできるが、飛び出さないように移動が制限されている。板状部材107aの傾斜角は、板状部材107aの長さの1/2と支点部材106の板状部材107aと接する高さの逆三角関数の正弦arc sinで求められる角となる。板状部材107aはその導体層107bと電極103a及び電極103bによる静電力と、導体層107bと電極103c及び電極103dによる静電力の比較により、回転し傾斜変位する。さらに基板101上には、板状部材107aを駆動するための電極に加え、板状部材107aの始動を制御する電極104a,104bが配置されている。支点部材106に対しおおむね対称に電極群を配置することが好ましい。また、電極群は4つの電極ではなく6つの電極として構成してもよい。
図7(b)は板状部材107aが基板101に平行な角度まで傾斜変位した状態を示す。傾斜変位が進み基板101に平行な状態で、電極cや電極dと板状部材107aの距離が支点の高さより近い領域が増える過程であり、この傾斜角以降さらに静電力が増加していく。
図7(c)は、板状部材107aが第2傾斜方向へさらに傾斜した状態を示すもので、この状態で板状部材107aの電位に対する第2傾斜方向側の電極cと電極dの電位の偏差を減少するか0Vにする。板状部材107aの移動速度は速く、このように駆動力を減じても、全体の傾斜変位にようする時間に占めるこの期間の割合は小さい。この状態の速度をある程度遅くしても、傾斜変位に要する時間が少し長くなるのみである。
図7(d)は、板状部材107aの第2方向への傾斜変位が完了した状態を示す。板状部材107の着地直前の速度が大きいと板状部材107aが衝突の衝撃で弾むことがある。
(第3の実施形態)
次に、図8、図9、図10を用いて、板状部材を傾斜変位させない場合に、板状部材の残留振動などの外乱で板状部材が傾斜変位しないようにする光偏向装置の駆動方法について説明する。図8(a)、図8(b)は光偏向装置の構成を示す。この構成は、図6に示す光偏向装置と同一構成を採るので詳細な説明は省略し、駆動方法について説明する。
図9(a)は、板状部材107aが第1傾斜方向に傾斜した状態を示し、板状部材107aの傾斜変位開始の制御電極eには板状部材107aに誘導される電位と同電位が与えられ、静電力は働かない。図8(a)に示すように板状部材107aと遠い電極cに電位E(V)と電極dに電位−E(V)が与えられており、傾斜変位を開始する。
図9(b)は、板状部材107aが遅れて傾斜変位を開始しようとした状態を示すもので、電極cおよび電極dと板状部材107aとの静電力で傾斜変位を続ける。
図9(c)は、本発明駆動方法による波形が加えられる状態を示す。一方、傾斜変位が進んだ板状部材107は傾斜していた側の電極と距離が遠くなりつつあり、傾斜変位させる駆動力が大きく傾斜変位を続ける。
図9(d)は、傾斜変位の完了した状態を示す。この状態において、板状部材107aは傾斜変位を続け、傾斜方向が第1傾斜方向から第2傾斜方向に切り換わる。
図10(a)は、図8に示す板状部材107aに近い電極a,電極bには0V、板状部材107aから遠い電極cにE(V),電極dには−E(V)が与えられる。電極104aには半導体記憶装置の出力から高電位HVが加えられ、電極fには0(V)が与えられている状態である。板状部材107aに誘導される電位と電極aの電位の間の電位差による静電力は、板状部材107から遠い電極cと板状部材間の静電力より大きく設定されており、板状部材107aは本来傾斜変位を起こさない。しかしここではこの静電力が括抗している状態を考える。
図10(b)は、板状部材107aが残留振動などの弾みにより電極と少し遠くなった場合を示し、このような場合には静電力が低下し、板状部材107aを傾斜させる第2傾斜方向の電極と板状部材間の静電力が優り、傾斜変位を開始することになる。
図10(c)は、板状部材107と電極aの電位差VHによる静電力があるため傾斜変位がゆっくり進むことになる。このとき、板状部材107aが傾斜していた側の電極aの電位をEr(V)に電極bの電位を−E(V)増加すると、すなわち板状部材107aの電位との偏差を増加すると、板状部材107aは傾斜変位を中止し、傾斜していた側に戻る。この場合、板状部材107aに電極a,電極bの電位からも静電誘導が起きるため、これらの電極で誘導する電位も電極cと電極dで誘導する電位と同じ方が好ましい。この例では0Vである。
図10(d)において、板状部材107aは電極aの電位Er(V)および電極bの−Er(V)と電極eの電位VHによる静電力で板状部材は電極a,電極b側の第1傾斜方向に留まる。
103a〜103d 複数の電極
104a〜104b 複数の電極
106 支点部材
107a 板状部材
107b 導電体層
108 複数の規制部材
108a ストッパ
801 光偏向装置
Claims (3)
- 基板の端部に設けられ、その上部にストッパを備えた複数の規制部材と、
上面に光反射領域と導体層を備え、前記基板の中央に設けられた支点部材で前記基板と前記支点部材と前記ストッパの間の空間内で可動的に配置支持された板状部材と、
前記板状部材と対向するように前記基板上に設けられた複数の電極と、
前記板状部材の導体層に電位を確立する手段と、を有し、
前記複数の電極と前記板状部材の導体層との静電力により、当該板状部材が前記支点部材を中心として、第1傾斜方向から第2傾斜方向に傾斜変位することで、前記光反射領域に入射する光束が反射方向を変えて光偏向を行う光偏向装置であって、
前記板状部材が前記基板上に設けられた前記第2傾斜方向側の電極の電位の絶対値を増加させることにより傾斜変位を開始した後であって、かつ、前記板状部材が第2傾斜方向側の着地箇所へ接触する前に、前記第2傾斜方向側の電極の電位の絶対値を減少させる又は0とさせ、前記板状部材が第2傾斜方向側の着地箇所へ接触した後に、前記第2傾斜方向側の電極の電位の絶対値を増加させることを特徴とする光偏向装置。 - 基板の端部に設けられ、その上部にストッパを備えた複数の規制部材と、
上面に光反射領域と導体層を備え、前記基板の中央に設けられた支点部材で前記基板と前記支点部材と前記ストッパの間の空間内で可動的に配置支持された板状部材と、
前記板状部材と対向するように前記基板上に設けられた複数の電極と、
前記複数の電極からの静電誘導で前記板状部材に電位を確立する手段と、を有し、
前記複数の電極と前記板状部材の導体層との静電力により、当該板状部材が前記支点部材を中心として、第1傾斜方向から第2傾斜方向に傾斜変位することで、前記光反射領域に入射する光束が反射方向を変えて光偏向を行う光偏向装置であって、
前記板状部材が前記板状部材に誘導される電位と前記第2傾斜方向側の電極の電位との偏差を大きくさせることにより傾斜変位を開始した後であって、かつ、前記板状部材が第2傾斜方向側の着地箇所へ接触する前に、前記板状部材に誘導される電位と前記第2傾斜方向側の電極の電位との偏差を小さくさせる又は0とさせ、前記板状部材が第2傾斜方向側の着地箇所へ接触した後に、前記板状部材に誘導される電位と前記第2傾斜方向側の電極の電位との偏差を大きくさせることを特徴とする光偏向装置。 - 請求項1又は2記載の光偏向装置を有することを特徴とする画像投射表示装置。
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