(57)【要約】【課題】板状部材に対向する複数電極の一部の電位を固定し、板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を２レベルに切り換えることにより、確実に板状部材の傾斜変位を得る。【解決手段】電極ｂに固定電位Ｖ１、電極ｃに固定電位Ｖ２を与える。電極ａの電位をＶ１、電極ｄの電位をＶ２、電極１０６の電位をＶ２にすると、板状部材１０７ａは電極ａ，ｂ側に傾く（第一軸（ａ））。電極ａをＶ１、電極ｄをＶ２、電極１０６をＶ１にすると、板状部材は電極ｃ，ｄ側に傾く（第一軸（ｂ））。電極ａをＶ２、電極ｄをＶ１、電極１０６をＶ２、Ｖ１にすると、板状部材はそれぞれ電極ｂ，ｄ側、ａ、ｃ側に傾く（第二軸（ｃ）、（ｄ））。【選択図】図６
2006119361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、複数の規制部材と、支点部材と、板状部材と、複数の電極とを有し、前記複数の規制部材はそれぞれ上部にストッパを有し、前記基板の複数の端部にそれぞれ設けられ、前記支点部材は頂部を有し、前記基板の上面に設けられ、前記板状部材は固定端を持たず、上面に光反射領域を有し、少なくとも一部に導電性を有する部材からなる導電体層を有し、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され、前記複数の電極は前記板状部材の導電体層とほぼ対向して基板上にそれぞれ設けられ、かつ前記板状部材の導電体層に電気的に接するかあるいは電位を確立する電極を有し、前記板状部材が前記支点部材を中心として静電引力により傾斜変位することにより、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において、板状部材に対向する前記複数電極群の少なくとも一部の電極群の各電位を固定し、前記板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を切り換えることにより、選択的に前記板状部材を偏向させることを特徴とする光偏向装置。
【請求項２】
請求項１記載の光偏向装置において、前記板状部材に対向する前記複数電極の電位を少なくとも二つのレベルに固定し、前記板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を少なくとも二つのレベルの間で変化させることを特徴とする光偏向装置。
【請求項３】
請求項１記載の光偏向装置において、前記支点部材を中心に複数電極群を第一群と第二群に分け、前記支点部材の頂部を支点とする板状部材の回転運動によって、第二電極群側と板状部材の導電体層に働く静電力モーメントより第一電極群と板状部材の導電体層に働く静電力モーメントが強くなる、板状部材の導電体層に接する電極の電位を第一のレベルとし、第一電極群側と板状部材の導電体層に働く静電力モーメントより第二電極群と板状部材の導電体層に働く静電力モーメントが強くなる、板状部材の導電体層に接する電極の電位を第二レベルとすることを特徴とする光偏向装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の光偏向装置において、前記板状部材の導電体層に電気的に接する電極に、アドレス信号により選択される少なくとも一つの能動素子を設け、前記板状部材の電位を変化させることを特徴とする光偏向装置。
【請求項５】
請求項４記載の光偏向装置において、前記能動素子はＳＲＡＭであることを特徴とする光偏向装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の光偏向装置において、前記支点部材を囲む複数の電極を有し、複数電極の電位の組み合わせにより二つの軸を切り換えることを特徴とする光偏向装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれか１項記載の光偏向装置において、前記支点部材を囲む複数の電極数とその形状は、板状部材の対角線に対称に形成されていることを特徴とする光偏向装置。
【請求項８】
請求項６記載の光偏向装置において、前記支点部材を囲む４電極を有し、板状部材の導電体層の電位と４電極の電位をそれぞれ変えることにより、板状部材が傾斜変位する方向を第１の軸または第２の軸に切り換えることを特徴とする光偏向装置。
【請求項９】
請求項８記載の光偏向装置において、前記４電極の面積は、ほぼ等しいことを特徴とする光偏向装置。
【請求項１０】
請求項８記載の光偏向装置において、前記４電極は、板状部材のおおむね角の位置に配置されていることを特徴とする光偏向装置。
【請求項１１】
請求項８記載の光偏向装置において、板状部材に対向する支点部材を囲む４つの電極を有し、その内、一組の対角に位置する２つの電極にそれぞれ固定の電位を与えることを特徴とする光偏向装置。
【請求項１２】
請求項８記載の光偏向装置において、板状部材に対向する支点部材を囲む４つの電極を有し、その内、一組の対角に位置する２つの電極の電位を２レベルに切り換えることを特徴とする光偏向装置。
【請求項１３】
請求項８記載の光偏向装置において、板状部材に対向する支点部材を囲む４電極の内、第一組の対角に位置する２電極の電位をそれぞれ所定の固定した２レベルにし、第二組の対角に位置する２電極の電位を２レベルに変化すると同時に同じ期間において板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を２レベルに変化させることを特徴とする光偏向装置。
【請求項１４】
請求項７乃至１３のいずれか１項記載の光偏向装置において、板状部材を二次元アレイに配置し、前記板状部材に対向する支点部材を囲む４電極の内、第一組の対角に位置する２電極の電位を固定し、第二組の対角に位置する２電極の電位を同時に切り換えることを特徴とする光偏向装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の光偏向装置において、二次元アレイの一行に配置された板状部材に対向する支点部材を囲む４電極の内、第一組の対角に位置する２電極の電位を固定し、第二組の対角に位置する２電極の電位を同時に切り換えることを特徴とする光偏向装置。
【請求項１６】
請求項１４または１５記載の光偏向装置において、前記二次元アレイの行を複数に分割し、駆動することを特徴とする光偏向装置。
【請求項１７】
請求項１２記載の光偏向装置において、前記一組の対角に位置する２電極にＳＲＡＭの相補の出力を与えることを特徴とする光偏向装置。
【請求項１８】
請求項４記載の板状部材の導電体層に電気的に接する電極に設けられた能動素子のアドレス信号と請求項１７記載のＳＲＡＭのアドレス信号とを共通することを特徴とする光偏向装置。
【請求項１９】
請求項８記載の光偏向装置において、前記４個の電極の内、支点部材を中心に対角に位置する２電極のそれぞれが外部電位供給線に接続され、前記４個の電極の内、支点部材を中心に他方の対角に位置する２電極が第１の半導体記憶装置の相補な２出力電位に接続され、前記板状部材に電気的に接続された電極が第２の半導体記憶装置の任意の１出力電位に接続されていることを特徴とする光偏向装置。
【請求項２０】
請求項１９記載の光偏向装置において、前記第１の半導体記憶装置の相補な２出力電位は、光偏向軸方向を決定する情報に基づく電位であり、前記第２の半導体記憶装置の１出力電位は、任意の光偏向軸における傾斜方向すなわち光偏向方向を決定する情報に基づく電位であることを特徴とする光偏向装置。
【請求項２１】
請求項１９または２０記載の光偏向装置において、前記第１、第２の半導体記憶装置はＳＲＡＭであることを特徴とする光偏向装置。
【請求項２２】
請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の光偏向装置を複数１次元または２次元アレー状に配置したことを特徴とする光偏向アレー。
【請求項２３】
請求項２２記載の光偏向アレーにおいて、各光偏向装置の４個の電極の内、支点部材を中心に対角に位置する２電極に接続されている２本の外部電位供給線は、それぞれアレーを構成する全ての光偏向装置に渡ってまたは複数の光偏向装置群ごとに互いに電気的に配線されていることを特徴とする光偏向アレー。
【請求項２４】
請求項２２または２３記載の光偏向アレーと、該光偏向アレーを照明する光源とを有し、前記光偏向アレーからの反射光を色情報に応じて投射する投影レンズを有することを特徴とする光学システム。
【請求項２５】
請求項２４記載の光学システムにおいて、色情報を、光偏向軸方向を決定する第１の情報および任意の光偏向軸における傾斜方向すなわち光偏向方向を決定する第２の情報に変換し、前記第１、第２の情報を、光偏向アレーを構成する各光偏向装置の第１、第２の半導体記憶装置にそれぞれ入力する制御チップを有することを特徴とする光学システム。
【請求項２６】
請求項２４または２５記載の光学システムにおいて、光偏向アレーを構成する各光偏向装置に対し、異なる３方向からそれぞれＲＧＢ３原色の入射光が入射され、色情報に応じて前記３方向の入射光が反射してそれぞれ任意の時間、投影レンズに導かれることを特徴とする光学システム。
【請求項２７】
請求項２６記載の光学システムにおいて、前記光偏向アレーの投影レンズに導かれる反射光方向は、前記光偏向アレー面に対して垂直方向であることを特徴とする光学システム。
【請求項２８】
請求項２６または２７記載の光学システムにおいて、前記光偏向アレーを照明する光源は、ＲＧＢ各色ともにＬＥＤアレー光源であることを特徴とする光学システム。
【請求項２９】
請求項２４乃至２８のいずれか１項に記載の光学システムを投射光学システムとして用いることを特徴とする画像投影表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光に対する出射光の方向を変えることができる光偏向装置に関し、特に２軸４方向への光偏向が可能な光偏向装置、光偏向装置を複数、２次元にアレー状に並べた光偏向アレー、および光偏向アレーを用いた光学システムに関し、例えば、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置、投射光学システムを応用した機器、例えば投射プロジェクターやリアプロジェクションテレビ等の映像装置に好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ねじり梁ヒンジのデジタルマイクロミラーデバイスがL.J.Hornbeckによって提案され（例えば、非特許文献１を参照）、また、その技術を発展させたマイクロミラー群を有する空間光変調装置がDMD(Digital  Micromirror  Devie)と呼ばれ画像投影装置に用いられている（例えば、非特許文献２を参照）。
【０００３】
これらデバイスは、一般的にミラーがヒンジと呼ばれる捩り梁により支持されている。また、特許文献１に開示されるような、ミラーの電位を変化する駆動方法がある。単安定動作に比較し、偏向角がより大きいミラーの双方向動作が有利である。この双安定を得るため、ミラーに剛性のあるヒンジを用いるので、上記した駆動方法では、ミラーに対向する電極の電位をミラー電位と同時に変化する方法を提案している。
【０００４】
また、本出願人は、先に次のような光偏向装置を提案した。すなわち、光反射領域を有する部材に与えられる電位に応じた静電引力により変位することにより、該光反射領域に入射する光束が反射方向を変えて偏向される光偏向装置において、基板と、複数の規制部材と、支点部材と、板状部材とを有し、前記複数の規制部材はそれぞれ上部にストッパを有し、前記基板の複数の端部にそれぞれ設けられ、前記支点部材は導電性を有する部材で構成される頂部を有し、前記基板の上面に設けられ、前記板状部材は固定端を持たず、上面に前記光反射領域を有し、少なくとも一部に導電性を有する部材からなる導電体層を有し、裏面の少なくとも前記頂部と接する接触点が導電性を有する部材からなり、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され、前記板状部材の電位を前記支点部材との接触により付与し、また、前記複数の電極に最大電位差が所定値以上になるようにそれぞれ任意の電位を与え、前記頂部に与える電位を、前記複数の電極に与える電位の最大値と最小値のいずれか一方の値と等しくする光偏向装置である（例えば、特許文献２を参照）。
【０００５】
【非特許文献１】Proc．SPIE  Vol.1150,pp.86-102(1989)
【非特許文献２】Proc．of  THEIEEE,vol．86,No.8,pp1687-1704(1998)
【特許文献１】特開平５−１５０１７３号公報
【特許文献２】特開２００４−７８１３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ヒンジを用いた空間光変調器や光偏向装置は、剛性による復元力があるため、駆動電圧が数十Ｖと高くなる。剛性を弱め駆動電圧を低めようとすると、ヒンジが撓みミラーの中心位置が維持できない。そこで双安定動作を行う場合は、特許文献１に開示されているように、ミラーの第一電位と電極の電位とを共に作動してミラーの傾きを切り替えるような複雑な手段となり、また、構造上、光の偏向が一軸方向のみしかできない。従って、例えばカラーホイールなどによる色の選択手段が必要になる。
【０００７】
一方、本発明で駆動する光偏向装置では、光反射領域を有する板状部材がヒンジなど固定端をもたない構造であり、容易に双安定の切り換えができる。板状部材の導電体層に電気的に接する電極と板状部材に対向する電極を支点部材に対し二群に分割し、電極群それぞれに任意の電位を与え、板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を切り換えることで容易に板状部材の傾斜を切り換えることができる。
【０００８】
さらに、板状部材にはヒンジなどの固定端がなく二軸の方向に傾斜させることができる。板状部材の導電体層に電気的に接する電極と板状部材に対向する複数電極、例えば４電極の内、対角の２電極の電位を２レベルに固定し、もう一組の対角の２電極の電位を２レベルに変化させて軸方向を切り換え、板状部材の導電体層に電気的に接した電極の電位を２レベルに切り換えることで、二軸に板状部材を傾斜変位し、二軸に光を偏向することができる。これにより、二種類の光を一つの偏向装置で偏向することができる。
【０００９】
前掲した特許文献２では、複数の電極に最大電位差が所定値以上になるようにそれぞれ任意の電位を与え、板状部材の導電体層に前記の最大または最小と等しくなる電位を与える駆動方法を開示している。
【００１０】
しかし、最大、最小のいずれか一方の値と等しくする方法では、電極面積が等しくない場合、最大電位の電極の面積が小さい場合や最小電位の電極面積が小さい場合、板状部材の導電体層と電気的に接する電極電位をそれと同じにしても充分な静電力モーメントが発生しない場合がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、板状部材に対向する複数電極の一部の電位を固定し、板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を２レベルに切り換えることにより、確実に板状部材の傾斜変位を得ることができる光偏向装置、光偏向アレー、光学システムおよび画像投影表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（実施例１〜実施例１０）
本発明の光偏向装置では、板状部材に対向する複数電極の一部の電位を固定し、板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を２レベルに切り換えるようにした。すなわち、支点部材を支点とする板状部材の回転運動にて複数電極群の内、第一電極群の電位と第二電極群の電位に対し、板状部材の導電体層に接する電極の電位を第二電極群側と板状部材の導電体層に働く静電力モーメントより第一電極群と板状部材の導電体層に働く静電力モーメントが強くなるような電位を第一のレベルとし、板状部材の導電体層に接する電極の電位を第一電極群側と板状部材の導電体層に働く静電力モーメントより第二電極群と板状部材の導電体層に働く静電力モーメントが強くなるような電位を第二レベルとすることを特徴とする。これにより、さらに確実に板状部材の傾斜変位を得ることができる。また、二軸でも、さらに有効に傾斜変位を得ることが可能である。同一基板の下層に駆動回路を設け、本装置の板状部材と複数電極群を上層に形成し、下層の一装置当たり少なくとも一つの能動素子で傾斜変位を制御でき、二次元アレイの光偏向装置を最小限の駆動素子数で効率良く駆動することができる。
【００１３】
（実施例１１〜実施例１６）
本発明は、板状部材と対向する４個の電極のうち支点部材を中心に対角に位置する２電極それぞれが外部電位供給線に電気的に接続され、もう一方の対角に位置する２電極が半導体記憶装置の相補な２出力電位に接続され、光反射領域を有する板状部材に接触してまたは固定して電気的に接続された偏向方向の制御に寄与する１個の電極がもう一つの半導体記憶装置の任意の１出力電位に接続されていることを特徴としている。それにより、複数アレー状に配置した光偏向アレーの個々の光偏向装置の上記２電極に接続された外部電位供給線を互いの光偏向装置で共有することができ、アレーに含まれる外部電位供給線の総数および占有面積を大幅に低減できる。また、２組の半導体記憶装置からの出力電位を、もう一方の対角に位置する２電極および板状部材に電位を付与する１電極に接続する構成とすることにより、該半導体記憶装置に偏向軸を含めた光偏向方向に関するデータ（以下、光偏向データ）を電位として記憶することができ、該記憶されたデータはデータ供給後も電位として保持されるので、該当する光偏向装置の光偏向動作（傾斜変位）を任意時間に渡って保持できる。それにより、該半導体記憶装置へ接続される外部電位供給線は２次元アレーの各行および各列で配置したマトリックス状とすることが出来るので、アレーに含まれる外部電位供給線の総数および占有面積を大幅に低減でき、より高集積な２軸４方向への光偏向が可能な光偏向アレーを提供することが出来る。
【００１４】
本発明は、基板上に構成されたもう一方の対角に位置する２個の電極に付与される半導体記憶装置の相補な２出力電位が光偏向軸方向を決定する情報に基づく電位であり、光反射領域を有する板状部材に電気的に接続された１個の電極に付与されるもう一つの半導体記憶装置の１出力電位が任意の光偏向軸における傾斜方向すなわち光偏向方向を決定する情報に基づく電位であることを特徴としている。それにより、４方向への光偏向の制御が２ビットの情報信号の入力で可能となり、光偏向データ量を低減できるので、該光偏向アレーチップに対するデータ伝送速度を低減でき、安価な制御チップを使用できる。
【００１５】
本発明は、光偏向装置が、基板と、複数の規制部材と、支点部材と、板状部材と、複数の電極を有し、該複数の規制部材はそれぞれ上部にストッパを有し、基板の複数の端部にそれぞれ設けられ、該支点部材は頂部を有して基板の上面に設けられ、該板状部材は光反射領域を有し、かつ固定端を持たず、かつ少なくとも一部に導電性を有する部材からなる導電体層を有し、かつ基板と該支点部材と該ストッパの間の空間内で可動的に配置され、該複数の電極は基板上にそれぞれ設けられ、板状部材の導電体層とほぼ対向している構成を有し、該板状部材が該支点部材を中心として静電引力により傾斜変位することにより、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ことを特徴としているので、ミラーの偏向角の制御が容易かつ安定で、高速応答が可能で、長期的な劣化が少なく、低電圧で駆動でき、反射光のＯＮ／ＯＦＦ比を向上でき、低コストで微細化と集積化が可能な２軸３次元の光偏向が可能となる。
【００１６】
本発明は、２組の半導体記憶装置がＳＲＡＭであることを特徴としているので、光偏向動作を保持する時間に影響されず電位を保持できるので、安定した光偏向動作を行なうことが出来る。
【００１７】
本発明は、上記光偏向装置を複数１次元または２次元アレー状に配置したことを特徴としているので、高集積な２軸４方向光偏向が可能な光偏向アレーを提供することができる。
【００１８】
本発明は、個々の光偏向装置に接続されている２個の外部電位供給線それぞれが、アレーを構成する全光偏向装置に渡ってまたは複数の光偏向装置群ごとに互いに電気的に配線されていることを特徴としているので、高集積で、かつ外部電位供給線すなわち外部制御信号線が少なく制御が容易な２軸４方向光偏向が可能な光偏向アレーを提供することができる。
【００１９】
本発明は、上記光偏向アレーを有し、該光偏向アレーを照明する光源を有し、該光偏向アレーからの反射光を色情報に応じて投射する投影レンズを有する光学システムであることを特徴としているので、高解像度を有する光学システムを提供することが出来る。
【００２０】
本発明は、色情報を前記光偏向軸方向を決定する情報および任意の光偏向軸における傾斜方向すなわち光偏向方向を決定する情報に変換し、光偏向アレーを構成する個々の光偏向装置の該２個の半導体記憶装置それぞれに入力する制御チップを有することを特徴としているので、高集積化され高解像度を有する該光偏向アレーを構成する個々の光偏向装置を個別に２軸４方向へ光偏向させることが出来る。
【００２１】
本発明は、光偏向アレーを構成する個々の光偏向装置に対し、異なる３方向からそれぞれＲＧＢ３原色の入射光が入射し、色情報に応じて該３方向の入射光が反射してそれぞれ任意の時間投影レンズに導かれる光学システムであることを特徴としているので、光偏向アレーが１個で済むので安価であり、カラーホイールを用いないので静音かつ制御が容易かつ小型である光学システムを、本発明の光偏向装置と組み合わせて高解像度で提供できる。
【００２２】
本発明は、光偏向アレーの投影レンズに導かれる反射光方向が、該光偏向アレー面に対して垂直方向である光学システムであることを特徴としているので、反射光を投影レンズに導くまでにフィールドレンズ等が不要となるので、さらに小型な光学システムを、本発明の光偏向装置と組み合わせて高解像度で提供できる。
【００２３】
本発明は、光偏向アレーを照明する光源がＲＧＢ各色ともにＬＥＤアレー光源であることを特徴としているので、発熱が少なくかつ小型でありかつ消費電力が少ない光源を用いることができ、かつ冷却用のファンも不要となる。それにより、小型で低消費電力な光学システムを、本発明の光偏向装置と組み合わせて高解像度で提供できる。
【００２４】
本発明は、上記光学システムを投射光学システムとして用いることを特徴としているので、小型で、構成が簡単で、高精細な（つまり高解像度）画像投影表示装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
（実施例１〜実施例１０）
本発明では、反射領域を有する板状部材の導電体層に電気的に接する電極と前記板状部材に対向する複数電極があり、この複数電極を２群に分け任意の電位をそれぞれ与え固定し、板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を切り換えることで、板状部材の駆動を板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位のみの変化で切り換えられ、駆動回路が簡単になる。また、ヒンジ等で固定された軸を持たない板状部材を用いるため、双安定が容易に得られる。
【００２６】
本発明では、板状部材の駆動を板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位のみの変化で切り換えられ、能動素子が少なくとも一つで構成することができ、駆動回路が簡単になる。
【００２７】
本発明では、板状部材の導電体層に電気的に接する電極にＳＲＡＭを設けているので、アドレス信号が入力された後、その状態をラッチできる。
【００２８】
本発明では、ヒンジ等で固定された軸を持たない板状部材を用いるため、二軸の偏向動作が容易に得られる。
【００２９】
本発明では、対角の組の電極の電位の切り換えと板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を同じに切り換えた方が板状部材の偏向の軸の切り換えがより容易になる。
【００３０】
本発明では、軸を切り換えるため、対角の組の電極の電位を二次元アレイ全体で切り換える場合、その駆動電源は少なくとも一つで良く、コストの削減になる。
【００３１】
本発明では、行ごとに共通の駆動電源を設けるのみでよく、駆動電源が少なくて良い。
【００３２】
本発明では、二次元アレイの二軸の分割を４分割以上に分けることができる。
【００３３】
本発明では、対角の組の電極にＳＲＡＭの相補出力を接続することで、二次元アレイで個々の素子の軸を切り換えることができる。
【００３４】
本発明では、対角の組の電極にＳＲＡＭの相補出力を接続することで、二次元アレイで個々の素子の軸を切り換えることができる。さらに、対角の組の電極の電位切り換えと板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位が連動して、遅滞なく切り換えられる。
【００３５】
本発明では、光偏向装置のＯＮ／ＯＦＦ制御による画素の明暗制御が良好で、高速な動作が可能で、長期的な信頼性が高く、低電圧で駆動でき、コントラスト比を向上できるので、高輝度でありながら高いコントラスト比を有する高精細な画像投影表示装置を提供することができる。
（実施例１１〜実施例１６）
本発明では、２軸４方向に光偏向する光偏向装置を複数２次元に配置した光偏向アレーの駆動制御に要する外部電位供給線の数を大幅に削減することができ、高集積な光偏向アレーが得られる。
【００３６】
本発明では、複数アレー状に配置した光偏向アレーの個々の光偏向装置の２電極に接続された外部電位供給線を互いの光偏向装置で共有することができ、アレーに含まれる外部電位供給線の総数および占有面積を大幅に低減できる。また、２組の半導体記憶装置からの出力電位を、もう一方の対角に位置する２電極および板状部材に電位を付与する１電極に接続する構成とすることにより、半導体記憶装置に偏向軸を含めた光偏向データを電位として記憶することができ、該記憶されたデータはデータ供給後も電位として保持されるので、該当する光偏向装置の光偏向動作を任意時間に渡って保持できる。それにより、半導体記憶装置へ接続される外部電位供給線は２次元アレーの各行および各列で配置したマトリックス状とすることが出来るので、アレーに含まれる外部電位供給線の総数および占有面積を大幅に低減でき、より高集積な２軸４方向への光偏向が可能な光偏向アレーを提供することが出来る。
【００３７】
本発明では、４方向への光偏向の制御が２ビットの情報信号の入力で可能となり、光偏向データ量を低減できるので、光偏向アレーチップに対するデータ伝送速度を低減でき、安価な制御チップを使用できる。
【００３８】
本発明では、光偏向装置が、基板と、複数の規制部材と、支点部材と、板状部材と、複数の電極を有し、該複数の規制部材はそれぞれ上部にストッパを有し、基板の複数の端部にそれぞれ設けられ、該支点部材は頂部を有して基板の上面に設けられ、該板状部材は光反射領域を有し、かつ固定端を持たず、かつ少なくとも一部に導電性を有する部材からなる導電体層を有し、かつ基板と該支点部材と該ストッパの間の空間内で可動的に配置され、該複数の電極は基板上にそれぞれ設けられ、板状部材の導電体層とほぼ対向している構成を有し、該板状部材が該支点部材を中心として静電引力により傾斜変位することにより、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っているので、ミラーの偏向角の制御が容易かつ安定で、高速応答が可能で、長期的な劣化が少なく、低電圧で駆動でき、反射光のＯＮ／ＯＦＦ比を向上でき、低コストにて微細化と集積化が可能な２軸３次元の光偏向が可能となる。
【００３９】
本発明では、２組の半導体記憶装置がＳＲＡＭであるので、光偏向動作を保持する時間に影響されず電位を保持できるので、安定した光偏向動作を行なうことが出来る。
【００４０】
本発明では、光偏向装置を複数１次元または２次元アレー状に配置しているので、高集積な２軸４方向光偏向が可能な光偏向アレーを提供することができる。
【００４１】
本発明では、個々の光偏向装置に接続されている２個の外部電位供給線それぞれが、アレーを構成する全光偏向装置に渡ってまたは複数の光偏向装置群ごとに互いに電気的に配線されているので、高集積で、かつ外部電位供給線すなわち外部制御信号線が少なく制御が容易な２軸４方向光偏向が可能な光偏向アレーを提供することができる。
【００４２】
本発明では、光偏向アレーを有し、該光偏向アレーを照明する光源を有し、該光偏向アレーからの反射光を色情報に応じて投射する投影レンズを有する光学システムであるので、高解像度を有する光学システムを提供することが出来る。
【００４３】
本発明では、色情報を前記光偏向軸方向を決定する情報および任意の光偏向軸における傾斜方向すなわち光偏向方向を決定する情報に変換し、光偏向アレーを構成する個々の光偏向装置の該２個の半導体記憶装置それぞれに入力する制御チップを有するので、高集積化され高解像度を有する該光偏向アレーを構成する個々の光偏向装置を個別に２軸４方向へ光偏向させることが出来る。
【００４４】
本発明では、光偏向アレーを構成する個々の光偏向装置に対し、異なる３方向からそれぞれＲＧＢ３原色の入射光が入射し、色情報に応じて該３方向の入射光が反射してそれぞれ任意の時間、投影レンズに導かれる光学システムであるので、光偏向アレーが１個で済むので安価であり、カラーホイールを用いないので静音かつ制御が容易かつ小型である光学システムを、本発明の光偏向装置と組み合わせて高解像度で提供できる。
【００４５】
本発明では、光偏向アレーの投影レンズに導かれる反射光方向が、該光偏向アレー面に対して垂直方向である光学システムであるので、反射光を投影レンズに導くまでにフィールドレンズ等が不要となるので、さらに小型な光学システムを、本発明の光偏向装置と組み合わせて高解像度で提供できる。
【００４６】
本発明では、光偏向アレーを照明する光源がＲＧＢ各色ともにＬＥＤアレー光源であるので、発熱が少なくかつ小型でありかつ消費電力が少ない光源を用いることができ、かつ冷却用のファンも不要となる。それにより、小型で低消費電力な光学システムを、本発明の光偏向装置と組み合わせて高解像度で提供できる。
【００４７】
本発明では、光学システムを投射光学システムとして用いるので、小型で、構成が簡単で、高精細な（高解像度）画像投影表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。
【００４９】
実施例１
図１は、本発明の実施例１の構成を示す。基板１０１上に絶縁膜１０２を介し、複数の電極群１０３ａ，１０３ｃが設けられ、電極は図示しない絶縁膜１０４で覆われている。また、光反射領域を有する板状部材１０７ａとその導電体層１０７ｂは、電極を兼ねる支点部材１０６の上に載っている。支点部材１０６の電極の頂部は導体が露出しており、板状部材１０７ａの導電体層と電気的に接触し、支点部材１０６の電極から板状部材１０７ａの導電体層へ電位を与えることができる。
【００５０】
板状部材１０７ａは、ある程度の回転（傾斜）ができるが、飛び出さないように、規制部材１０８により移動が制限されている。板状部材１０７ａの傾斜角は、板状部材の長さの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ａｒｃｓｉｎで求められる角となる。
【００５１】
板状部材１０７ａは、その導電体層１０７ｂと電極ａ１０３ａによる静電力と導電体層１０７ｂと電極ｃ１０３ｃによる静電力との比較により、電極ａまたはｃの何れかに回転し、傾斜変位する。また、板状部材１０７ａの導電体層１０７ｂが基板上の電気的に接続された電極から一時的に離れても板状部材の導電体層は電荷を保持でき同等の静電力が働き、けっして静電力がその時点で無くなるわけではない。また、静電力が働くので再び板状部材は電極側に接触することができる。
【００５２】
本発明の光偏向装置は、図２に示すように、二次元アレイに配置して使用することができる。例えばプロジェクタなどの表示装置のライトバルブとして応用できる。
【００５３】
本発明の偏向装置の製造方法は、前掲した特許文献２に開示されているように、半導体製造工程を元に製作できる。また、同一基板の下層に駆動用能動素子群を配置し、上層に複数電極群や板状部材を積層して配置することが好ましい。あるいは駆動用能動素子群の基板と複数電極群や板状部材を形成した基板を貼り合わせることも可能である。
【００５４】
図３を参照して、本発明の実施例１の動作を説明する。まず、電極群にそれぞれ任意の電位を与える。例えば２レベルの電位である、電位Ｖ１を電極ａ１０３ａに、電位Ｖ２を電極ｂ１０３ｂに与える。板状部材１０７に電気的に接触している電極１０６に所定の電位、例えばＶ１またはＶ２を与えることで、板状部材１０７の傾斜の向きを変えることができる。
【００５５】
例えば、電極１０６にＶ１を与えれば、電極ａ１０３ａがＶ１であり、電極ｃ１０３ｃがＶ２であるので、板状部材１０７の導電体層１０７ｂと電極１０３ａは同電位で、それらの間には静電力が働かない。しかし、電極ｃ１０３ｃと板状部材１０７の導電体層１０７ｂにはＶ２−Ｖ１の電位差があるので静電力が働き、板状部材１０７は電極ｃ１０３ｃ側に引き寄せられ、電極ｃ１０３ｃ側に傾斜する（図３（ａ））。
【００５６】
また、電極１０６にＶ２を与えれば、電極ａ１０３ａがＶ１であり、電極ｃ１０３ｃがＶ２であるので、板状部材１０７の導電体層１０７ｂと電極１０３ｃは同電位で、それらの間には静電力が働かない。しかし、電極ａ１０３ａと板状部材１０７の導電体層１０７ｂにはＶ２−Ｖ１の電位差があるので静電力が働き、板状部材１０７は電極ａ１０３ａ側に引き寄せられ、電極ａ１０３ａ側に傾斜変位する（図３（ｂ））。
【００５７】
さらに、支点部材を支点とする板状部材の回転運動において、支点に対し複数電極群をＡ群とＢ群の二つに分ける。Ａ電極群にＶ１電位を印加し、Ｂ電極群に電位Ｖ２を印加し、板状部材の導電体層に接する電極１０６の電位をＡ電極群側と板状部材の導電体層に働く静電力モーメント（トルク）より、Ｂ電極群と板状部材の導電体層に働く静電力モーメント（トルク）が強くなるような電位Ｖ３を与え、板状部材をＢ電極群側に傾けることや、板状部材の導電体層に接する電極の電位をＢ電極群側と板状部材の導電体層に働く静電力モーメント（トルク）より、Ａ電極群と板状部材の導電体層に働く静電力モーメント（トルク）が強くなるような電位Ｖ４を与え、板状部材を電極Ａ側に傾けることも可能である。
【００５８】
すなわち、Ｖ１＜Ｖ３＜Ｖ４＜Ｖ２であり、例えばＶ１＝０Ｖ、Ｖ２＝１０Ｖとした場合、電極１０６に与える電位を０Ｖとし、板状部材の導電体層１０７ｂとＡ電極群は同電位なので静電力は働かない。Ｂ電極群と板状部材の導電体層１０７ｂの間には１０Ｖの電位差があり静電力が働く。
【００５９】
具体的な例は次のようになる。板状部材の導電体層１０７ｂの電位を０．１Ｖとした場合であるが、Ａ電極群と導電体層１０７ｂの間には０．１Ｖの電位差があり、Ｂ群電極と導電体層１０７ｂの間には９．９Ｖの電位差がある。Ａ電極群と導電体層１０７ｂの電位差０．１Ｖにより生じる静電力モーメントより、Ｂ電極群と導電体層１０７ｂとの電位差９．９Ｖによる静電力モーメントが大きく、板状部材１０７ａはＢ電極群側に傾斜する。
【００６０】
このように、板状部材の導電体層１０７ｂと電気的に接する電極１０６の電位が、Ａ電極群の電位Ｖ１やＢ電極群の電位Ｖ２と同じでないと板状部材の傾斜を変えることができないわけではなく、前記のように一方の静電力トルクが他方のそれより大きくなるような電位を電極１０６に与えればよいことが分かる。
【００６１】
実施例２
図４は、本発明の実施例２の構成を示す。実施例２は、二軸動作（第一軸傾斜変位と第二軸傾斜変位）を行う実施例である。
【００６２】
基板１０１上に絶縁膜１０２を介して電極１０３ａ〜１０３ｄが設けられ、電極は図示しない絶縁膜で覆われている。また、板状部材１０７ａは、その導電体層１０７ｂが電極を兼ねる支点部材１０６の上に載っている。支点部材１０６の電極の頂部は導体が露出しており、板状部材１０７ａの導電体層１０７ｂと電気的に接触し、支点部材１０６の電極から板状部材１０７ａの導電体層１０７ｂへ電位を与えることができる。板状部材１０７は規制部材１０８により移動範囲が規制され、板状部材が飛び出さないようになっている。
【００６３】
板状部材１０７は光反射領域を有し、さらに導電体層１０７ｂを有している。板状部材と対向して、複数の電極、電極ａ１０３ａ，電極ｂ１０３ｂ，電極ｃ１０３ｃ，電極ｄ１０３ｄがある。また、電極１０６は板状部材１０７の導電体層に電気的に接するかあるいは電位を確立している。また、電極形状は、実施例２のような構成に限定されず、例えば図５のような電極配置と板状部材の傾斜変位も構成できる。
【００６４】
図４において、板状部材１０７ａが電極ａ、ｂ側、または電極ｃ、ｄ側に傾斜する動作を、本実施例では第一軸傾斜変位と呼び（図４（ｂ））、板状部材１０７ａが電極ｂ、ｄ側、または電極ａ、ｃ側に傾斜する動作を、本実施例では第二軸傾斜変位と呼ぶ（図４（ｃ））。第一軸と第二軸の傾斜変位の方向は、おおむね９０度異なる。
【００６５】
図６を参照して、実施例２の動作を説明する。まず、電極を２つの群に分ける。例えば、電極ｂ１０３ｂ，電極ｃ１０３ｃを第一群とし黒枠で示した。また、電極ａ１０３ａ，電極ｄ１０３ｄを第二群とする。第一群の電極ｂ、ｃには、任意のレベルの電位を与え固定する。例えば、２レベルの固定電位とし、電極ｂ１０３ｂには電位Ｖ１（固定）、電極ｃ１０３ｃにはＶ２（固定）を与える。
（ａ）電極ａ１０３ａの電位をＶ１とし、電極ｄ１０３ｄの電位をＶ２とする。板状部材１０７ａの導電体層１０７ｂに電気的に接する電極１０６の電位をＶ２とする。これにより、図３と同様にして板状部材１０７ａは電極ａ，電極ｂ側に傾く（第一軸傾斜変位）。
（ｂ）電極ａ１０３ａの電位をＶ１とし、電極ｄ１０３ｄの電位をＶ２とする。板状部材１０７ａの導電体層１０７ｂに電気的に接する電極１０６の電位をＶ１とする。これにより、図３と同様にして板状部材１０７ａは電極ｃ，電極ｄ側に傾く（第一軸傾斜変位）。
（ｃ）電極ａ１０３ａの電位をＶ２とし、電極ｄ１０３ｄの電位をＶ１とする。板状部材１０７ａの導電体層１０７ｂに電気的に接する電極１０６の電位をＶ２とする。これにより、図３と同様にして板状部材１０７ａは電極ｂ，電極ｄ側に傾く（第二軸傾斜変位）。
（ｄ）電極ａ１０３ａの電位をＶ２とし、電極ｄ１０３ｄの電位をＶ１とする。板状部材１０７ａの導電体層１０７ｂに電気的に接する電極１０６の電位をＶ１とする。これにより、図３と同様にして板状部材１０７ａは電極ａ，電極ｃ側に傾く（第二軸傾斜変位）。
【００６６】
なお、電極ａ１０３ａ、電極ｄ１０３ｄに与える電位、電極１０６に与える電位はＶ１やＶ２にする必要はなく、静電力によるモーメントの差により力のモーメントが板状部材に働く電位であればよい。また、各電極の電位を固定する期間はすくなくとも板状部材が傾斜している側から所望の側へ移動するまでの時間とすることができる。また、板状部材の導電体層が基板上の電気的に接続された電極から一時的に離れても板状部材の導電体層は電荷を保持することができ、同等の静電力が働き、静電力がその時点で無くなるわけではない。また、静電力が働くので再び板状部材は電極側に接触することができる。
【００６７】
このようにして板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位、すなわち板状部材の導電体層の電位を２つのレベルで切り換えることで、板状部材の支点部材の頂部を中心とした回転の向きと傾斜を変化させることができ、これにより、板状部材の反射領域により光を偏向することができる。
【００６８】
図７、８を用いて、本光偏向装置（実施例２）の２軸の光偏向動作例を説明する。板状部材の第一軸の傾斜変位角をθ、第二軸の傾斜変位角をφとする。第一入射光と第二入射光を二ヵ所から入射させる。そして、第一入射光と第二入射光を本偏向装置により４状態に切り換え偏向することが可能である。
【００６９】
例えば、入射光が基板（板状部材）に入射し、基板に垂直な方向への反射をＯＮとし、基板と垂直な方向から所定の角度ずれて反射されるとＯＦＦ（遮光される）とする。電極ｂに０Ｖ，電極ｃに１０Ｖの固定電位を与えておく。
【００７０】
図７（ａ）：電極ａを０Ｖ、電極ｄを１０Ｖとし、板状部材１０７ａの導電体層に電気的に接する電極１０６の電位Ｖｍを１０Ｖにすると、板状部材１０７ａの導電体層と電極ａおよび電極ｂの電位差は１０Ｖであり、電極ｃと電極ｄとの電位差は０Ｖになり、板状部材１０７は電極ａ、ｂ側に角θ回転する。基板面に垂直な線に対し２θ傾いた第一軸入射光は、基板に垂直に反射されＯＮとなる（第一軸ＯＮ）。一方、基板面に垂直な線に対し２φ傾いた第二軸入射光は、垂直には反射されずＯＦＦとなる。
【００７１】
図７（ｂ）：電極ａを０Ｖ、電極ｄを１０Ｖとし、電極１０６の電位Ｖｍを０Ｖにすると、板状部材１０７ａの導電体層と電極ａおよび電極ｂの電位差は０Ｖであり、電極ｃと電極ｄとの電位差は１０Ｖになり、板状部材１０７ａは電極ｃ、ｄ側に角−θ回転する。第一入射光の反射光は基板に垂直に反射されずＯＦＦとなる（第一軸ＯＦＦ）。また、第二入射光の反射光も垂直に反射されずにＯＦＦとなる。
【００７２】
図８（ａ）：電極ａを１０Ｖ、電極ｄを０Ｖとし、電極１０６の電位Ｖｍを１０Ｖにすると、板状部材１０７ａの導電体層と電極ａおよび電極ｃの電位差は１０Ｖであり、電極ｂと電極ｄとの電位差は０Ｖになり、板状部材１０７ａは電極ｂ、ｄ側に角φ回転する。第一入射光は垂直に反射されずにＯＦＦとなる。一方、第二入射光は基板に垂直に反射されＯＮとなる（第二軸ＯＮ）。
【００７３】
図８（ｂ）：電極ａを０Ｖ、電極ｄを１０Ｖとし、電極１０６の電位Ｖｍを１０Ｖにすると、板状部材１０７ａの導電体層と電極ａおよび電極ｃの電位差は１０Ｖであり、電極ｂと電極ｄとの電位差は０Ｖになり、板状部材は電極ａ、ｃ側に角−φ回転する。第一入射光と第二入射光はともに基板に垂直に反射されずにＯＦＦとなる（第二軸ＯＦＦ）。
【００７４】
このようにして、２電極の電位と板状部材の導電体層の電位を２つのレベルに変化することで、板状部材をθ方向の一軸とφ方向の二軸に偏向することができる。
【００７５】
実施例３
実施例３では、板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位、すなわち板状部材の導電体層の電位を２つのレベルで切り換えることを少なくとも一つの３端子能動素子により行う。
【００７６】
図９は、実施例３の構成を示す。図９（ａ）において、例えば、能動素子にはＭＯＳトランジスタ２０１を用いることができる。ドレインまたはソースを第一端子または第三端子とする。ゲートは第二端子とする。第一端子を前記板状部材１０７の導電体層に電気的に接する電極１０６に接続する。電位（Ｖ１またはＶ２）を決める信号を第三端子に印加する。第二端子へのアドレス信号によりＭＯＳトランジスタ２０１を選択し、板状部材１０７の導電体層の電位をＶ１またはＶ２に切り換えることができる。
【００７７】
図９（ｂ）に示すように、行・列アドレス信号でＯＮ・ＯＦＦする能動素子、例えばＭＯＳトランジスタ２０２と電位を保持するコンデンサ２０３と入力インピーダンスが高い能動素子例えばＭＯＳトランジスタ２０４、２０５から構成する。
【００７８】
Ｃ−ＭＯＳインバータ（２０４、２０５）の入力にコンデンサ２０３が接続され、入力に与えられた電位を一定時間保持できる（この間、ｎチャンネルＭＯＳトランジスタ２０５が導通し、電極１０６にはＶ１が印加される）。このため、アドレス信号が板状部材１０７が偏向するより短い時間で切り換わってもその電位をコンデンサ２０３で一定時間保持でき、Ｃ−ＭＯＳインバータ（２０４、２０５）の出力電位は維持されるので、板状部材１０７の導電体層と複数電極間の静電力を偏向が完了する以上に長く維持できる。また、アドレス信号の転送速度を落とさずに信号を伝達することができる。
【００７９】
実施例４
図１０は、実施例４の構成を示す。図１０に示すように、ＳＲＡＭ２０６の出力の一方を板状部材１０７の導電体層に電気的に接する電極１０６に接続する。ワード線への信号により、ＳＲＡＭ２０６から読み出されたビット線の信号（Ｖ１またはＶ２）が板状部材１０７の導電体層に電気的に接続された電極１０６の電位をＶ１またはＶ２の２レベルに切り換える。
【００８０】
板状部材１０７は、電極１０６の２レベル（Ｖ１またはＶ２）に対し、それぞれ所定の方向に傾斜変位する。例えば、図１０を縦横に複数配列した二次元アレイにおいて、ビット線が列アドレス信号用に使用され、ワード線が行アドレス信号用に使用される。ＳＲＡＭ２０６への書き込み時間が板状部材１０７の傾斜に要する時間より短くとも、ＳＲＡＭ２０６に状態が記録されており、板状部材１０７の傾斜が完了する以上の時間、駆動電位を印加できる。
【００８１】
実施例５
図１１は、実施例５の構成を示す。本素子（図４、図５など）の二次元アレイにおいて、例えば電極ｂとその対角に位置する電極ｃをそれぞれ２レベル（Ｖ１、Ｖ２）に固定する場合を示す。全体の内のある範囲で、例えば全数の１／２の範囲の素子群として、行を２領域に分割する。この分割によりこれら領域の素子群は別々の軸選択ドライバ回路により制御される。すなわち、電極ｂを第一のレベル、電極ｃを第二のレベルに一時的に固定し、電極ａを第一レベルとし、電極ｄの電位を第二レベルにする場合と電極ａを第二レベルとし、電極ｄを第一レベルとする場合とをドライバ回路により選択する。このようにして、ある表示時間の内に２方向からの光を設定した領域ごとに選択して出力し表示できる。
【００８２】
実施例６
図１２は、実施例６の構成を示す。本素子の二次元アレイにおいて、例えば電極ｂとその対角に位置する電極ｃをそれぞれ２レベル（Ｖ１、Ｖ２）に固定する場合を示す。電極ａと電極ｄの電位は、例えば列ドライバ回路などで一列ごとに第一レベルと第二レベルを切り換える。
【００８３】
実施例７
図１３は、実施例７の構成を示す。図１３に示すように、実施例７では、ＳＲＡＭを用いて軸選択（第一軸または第二軸）を行う。４電極の内、２電極の電位をそれぞれ固定し、他の２電極をＳＲＡＭの相補（ＳＲＡＭの２つの出力は一方がＯＮなら他方はＯＦＦで相補の関係にある）の出力にそれぞれ接続する。
【００８４】
例えば、電極ｂと電極ｃをそれぞれ第一レベルＶ１と第二レベルＶ２に固定する。電極ａをＳＲＡＭの出力の一方に接続し、電極ｂを前記ＳＲＡＭの相補の出力に接続する。ＳＲＡＭ出力は第一レベルと第二レベルの電位を変化するものとする。前述した方法で、板状部材の導電体層に電気的に接する電極の電位を第一レベルまたは第二レベルに切り換えるため、能動素子によるスイッチ（実施例３）や別のＳＲＡＭ（実施例４）を用いることができる。
【００８５】
実施例８
図１４は、実施例８の構成を示す。図１４に示すように、特に板状部材の導電体層に電気的に接する電極１０６を能動素子２０８の第１の端子と接続し、能動素子２０８の第２の端子とＳＲＡＭのワード線を接続すると、二次元アレイにおいて同一の行アドレス信号（ワード線）で第一軸と第二軸の切り換えと板状部材の傾斜のデータ（例えば、第一軸に傾斜させる場合には、ＳＲＡＭにＶ１を書き込む）を書き込むことができる。
【００８６】
実施例９
図１５は、実施例９の構成を示す。実施例９は、本発明の光偏向装置を用いた投影装置の実施例である。
【００８７】
光源１２０２からのある広がり角を持った光は、例えば回転カラーフィルタ１２０５を介して本発明の光偏向装置１００１に照射され、板状部材の反射領域からの反射光は板状部材の第一の傾斜方向では投影スクリーン１２１０に照射される。これがＯＮ状態である。しかし、第二の傾斜方向では、反射光は絞りである遮光部材１２０４に当たり、投影スクリーンには光を出力しない。これがＯＦＦ状態である。二次元アレイに配置された場合は、このＯＮ，ＯＦＦにより投影スクリーン１２０４に像を形成することができる。光偏向装置１００１を画像投影データの表示（すなわち画素の明暗表示）装置の光スイッチ手段として用いることができる。したがって、画素の明暗制御（すなわち光スイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御）が良好で、迷光（反射方向が乱れた時に発生する隣接素子からの反射光）を抑制でき、高速な動作が可能で、長期的な信頼性が高く、低電圧で駆動でき、かつコントラスト比を向上できる。
【００８８】
実施例１０
図１６は、実施例１０の構成を示す。実施例１０は、二軸光偏向装置を用いた投影装置の実施例である。
【００８９】
本実施例では、二軸動作の光偏向装置１２０１と一軸動作の光偏向装置１００１を用いる。ミラーやレンズからなる光学系１２０３により光源１２０２からの光は、光偏向装置１２０１や光偏向装置１００１に入射光Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３として照射される。
【００９０】
図７、８で説明しように、傾斜した板状部材による反射光Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３が光偏向装置の基板に垂直に反射されるように入射光の角度が設定される。特に、Ｃ１とＣ２は光偏向装置１２０１の基板平面内で９０°異なるように設定される。Ｃ１は任意の色の入射光束、Ｃ１（ＯＮ）は該色のＯＮ動作時の投射レンズ１２０５に導かれる反射光束（以下、ＯＮ光）、Ｃ１（ＯＦＦ）はＯＦＦ動作時の投射レンズ１２０５から外れて光吸収板１２０４に導かれる反射光束（以下、ＯＦＦ光）を示す。Ｃ２はＣ１と異なる任意の色の入射光束、Ｃ２（ＯＮ）は該色のＯＮ光、Ｃ２（ＯＦＦ）はＯＦＦ光を示す。Ｃ３はＣ１，Ｃ２と異なる任意の色の入射光束、Ｃ３（ＯＮ）は該色のＯＮ光、Ｃ３（ＯＦＦ）はＯＦＦ光を示す。Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は、例えば三原色（赤、緑、青）のどれかであり、あるいは波長を変えた別の色である。
【００９１】
光束Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３は黒矢印で図示したが、実際は光偏向アレー面全面に照射される幅を持った光線である。光源１２０２は例えばキセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプなどの白色光源とする。なお、図が複雑になるのを避けるため、光学レンズとミラーの組合せ１２０３を波線で省略表示した。ちなみに、光学レンズとミラーの組合せ１２０３としては、例えば赤外光をカットするＩＲカットミラーやＩＲカットフィルター、光源光を平行光に変えるためのインテグレータレンズやロッドレンズ、白色光源を目的の色に分離するダイクロイックミラーやダイクロイックプリズム、各色の光偏向アレーへの照射方向を変えるための全反射ミラーやＴＩＲプリズムなどである。光学レンズとミラーの組合せ１２０３の役割は主に光源光Ｌを任意の色の光束Ｃ１、Ｃ２に分離し、方向を変えて光偏向アレーに照射させることにあり、上記組合せで容易に目的を達することが出来る。
【００９２】
Ｃ１（ＯＮ）、Ｃ２（ＯＮ）、Ｃ３（ＯＮ）は色合成プリズム１２１２で合成されることにより異なる３色の色合成が可能となり、投影レンズ１２０５を経て高精彩な画像をスクリーン１２１０上に表示することができる。
【００９３】
二軸光偏向装置の投影装置への応用では、次の利点がある。投影装置（プロジェクタ）に単板式の一軸光偏向装置を用いる場合、カラーホイールなどで時分割に各色に対する偏向装置のスイッチ時間を割り当てている。動きの速い動画ではカラーブレイクと呼ばれる色の乱れが生じる問題がある。
【００９４】
これに対して、本光偏向装置のアレイ駆動方法においては、二軸動作によって二種類の光を偏向でき、二次元光偏向装置アレイの例えば全面、１／２画面や１／４画面ごとの色の切り換え、行ごと画素ごとの色の切り換えが可能で、各色が満遍なく混合されるのでカラーブレークを大幅に抑制することができる。
【００９５】
実施例１１〜１６
本発明者らが先に発明した光偏向方法、光偏向装置、その製造方法およびその応用製品が特許文献２に開示されている。特許文献２では、固定部を持たない板状部材、すなわちミラーを空間に閉じ込めて静電引力により支点部位を中心に傾斜変位させ光偏向を行うことを特徴とし、１軸または２軸方向に光偏向する光偏向装置が開示されている。また、ミラーである板状部材に接触電位を付与する場合と、電気的に浮いている場合のそれぞれの構造の光偏向装置および光偏向方法（すなわち駆動方法）が開示されている。
【００９６】
以下、その代表的な構造および駆動方法を説明する。図１７は、特許文献２に開示した光偏向装置例を示す。光偏向装置は、ミラーである板状部材に接触電位を付与する場合の光偏向装置であり、２軸４方向に光偏向する構造を有している。
【００９７】
図１７（ａ）は、光偏向装置の上面図であり、図１７（ｂ）はＡ−Ａ’線上の断面図、図１７（ｃ）はＢ−Ｂ’線上の断面図、図１７（ｄ）はＣ−Ｃ’線上の断面図である。なお、図１７においては、光偏向装置が複数２次元に配置された光偏向アレーの一つの光偏向装置として図示している。図１７において、基板３０１と、複数の規制部材３０２と、支点部材３０３と、板状部材３０４と、複数の電極３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄを有し、前記複数の規制部材３０２はそれぞれ上部にストッパを有し、前記基板３０１の複数の端部にそれぞれ設けられ、前記支点部材３０３は導電性を有する部材で構成される頂部を有して前記基板３０１の上面に設けられ、前記板状部材３０４は固定端を持たず、上面に前記光反射領域を有し、少なくとも一部に導電性を有する部材からなる導電体層を有し、裏面の少なくとも前記頂部と接する接触点が導電性を有する部材からなり、前記基板３０１と前記支点部材３０３と前記ストッパの間の空間内で可動的に配置され、前記板状部材の電位を前記支点部材との接触により付与しており、前記複数の電極３０５ａ〜３０５ｄは前記基板上にそれぞれ設けられ、前記板状部材３０４の導電体層とほぼ対向している構成を有している。なお、３０６は板状部材３０４が傾斜変位により基板３０１と接触する時に接触面積を低減する目的で配置された接触部位であり、特許文献２には開示されていない。
【００９８】
上記光偏向装置は、電極３０５ａ〜３０５ｄおよび支点部材３０３に印加される電位の組合せにより、図１７（ｃ）、図１７（ｄ）に示すように、方向１〜方向４へ傾斜変位し、それに応じて例えば基板面と垂直方向から入射した入射光を方向１〜方向４の４方向へ反射させることが出来る。また、逆に４方向から入射した入射光を基板と垂直方向へ反射させることが出来る。
【００９９】
図１８は、特許文献２に開示されている電圧印加の組合せと板状部材の傾斜方向の関係を示す。図１８に示すように、Ｘ（Ｖ）と０（Ｖ）の２種類の電位を、５電極に組合せることにより、上記４方向への光偏向が可能である。
【０１００】
上記光偏向装置は、以下の利点を有している。すなわち、
・支点部材と基板と板状部材の接触で傾斜角が決定されるので、ミラーの偏向角の制御が容易かつ安定である。
・支点部材を中心として対向する電極に異なる電位を印加することにより高速に薄膜の板状部材を反転するので、応答速度を速くできる。
・板状部材が固定端を有していないので、捻り変形などの変形を伴わず長期的な劣化が少なく低電圧で駆動できる。
・半導体プロセスにより微細で軽量な板状部材を形成できるので、ストッパとの衝突による衝撃が少なく、長期的な劣化が少ない。
・規制部材や板状部材や光反射領域の構成を任意に決めることにより、反射光のＯＮ／ＯＦＦ比（画像機器におけるＳ／Ｎ比、映像機器におけるコントラスト比）を向上できる。
・半導体プロセスおよび装置を使用できるので、低コストで微細化と集積化が可能である。
・支点部材を中心として複数の電極を配置することにより、１軸２次元の光偏向および２軸３次元の光偏向が可能である。
【０１０１】
以上のように、上記光偏向装置は多くの利点を有している。この利点は従来の捩り梁方式の光スイッチや回折格子方式の光スイッチに比べ優れている。しかし、上記光偏向装置を複数２次元アレー状に配置し、２軸４方向に光偏向させる光偏向アレーとして用いる場合、特に本発明者らが先に発明した画像投影表示装置（特開２００４−１３８８８１号公報を参照）の投影光学システムとして用いる場合には問題が生じる。
【０１０２】
上記画像投影表示装置では、２軸４方向へ光偏向する光偏向アレーを用いた新規な光学システムが開示され、以下の２通りの光学システムが提案されている。まず、第一の光学システムとしては、平行光に整形された白色光が２軸４方向の偏向方向を有する光偏向アレーにほぼ正面（真上）から入射され、３原色の赤の色情報で特定の偏向方向に光偏向され、光路中のカラーフィルタと、第１のフィールドレンズ、投影レンズ、第２のフィールドレンズを経て画像表示部に至り、１個の光偏向装置を１つの画素とした色情報が画像表示部上に結像される。他の色についてもそれぞれの特定方向に光偏向され、同様に画像表示部上に時間順次に重ね合わせられ、カラー画像として認識される。該光学システムとすることにより、カラーホイールを用いずに１個の光偏向アレー（表示デバイス）で３色表示が可能となるので、低コストで簡単な構成の画像投影表示装置が提供できる。
【０１０３】
次に第二の光学システムとしては、画像情報の３原色に対応する光束を個別に投光する３個の光源を有し、３個の光源による光束がそれぞれ異なる方向から１個の光偏向アレーに入射し、時間順次に該光偏向アレーを構成する個々の光偏向装置により光偏向される。各色の光束の目的の反射方向はいずれの色も該光偏向アレーの面に垂直であり、時間順次に１個の投影レンズに導かれ画像表示部に投影表示される。第二の光学システムにおいても、カラーホイールを用いずに１個の光偏向アレー（表示デバイス）で３色表示が可能となるので、低コストで簡単な構成の画像投影表示装置が提供できる。
【０１０４】
図１９は、第二の光学システムの代表例を示す。図１９において、１５Ｒと１５Ｂはそれぞれ３原色の赤色光源と青色光源を示す。１６Ｒと１６Ｂはそれぞれの集光レンズである。ＬＲ’とＬＢ’はそれぞれの照明光束、ＮｒとＮｂはそれぞれ法線方向へ反射した目的の反射光束である。反射光束ＮｒとＮｂは投影レンズ１２へ導かれ投射されて画像表示部１４に投影表示される。一方ＬＲ’ｂは照明光束ＬＲ’が偏向方向を変えて反射された反射光束であり、投影レンズから外れて光吸収板等で吸収される。図１９において、図の複雑さを避けるために、３原色の残りの１色である緑に関して光源、集光レンズ、照明光束、反射光束の全てを省略した。詳細は前掲した公報を参照されたい。
【０１０５】
画像投影表示装置の表示デバイスとして光偏向アレーを用いる場合、光偏向アレーは表示面の解像度に応じて光偏向装置の高集積化が要求される。例えばＸＧＡで画像を表示するためには１０２４×７６８画素が必要であり、光偏向アレーもそれに応じて１０２４×７６８個の光偏向装置を集積化する必要がある。すなわち、総数７８６４３２個の光偏向装置をそれぞれ独立に駆動制御しなければならない。該光偏向装置においては、１個の光偏向装置を駆動するための電極数が５個必要であり、単純に全て光偏向アレーの外部からの電位供給線でこの電位を供給することを考えると、３９３２１６０個の電位供給線を配置して、同時に外部から制御することが必要となる。このことは現実的でなく、実際には駆動制御用の電位供給線を大幅に削減する必要がある。
【０１０６】
特に、図１９に示す光学システムにおいては、図２０に示すように、方向１〜方向４への光偏向がそれぞれＲＧＢ＆ＯＦＦ方向への光偏向に対応する。また、光学システムにおける光偏向アレーを構成する光偏向装置が１フレーム時間においてＲＧＢの３原色を表示する時間は、個々の光偏向装置で、各色の色階調表現に応じて異なることになる。なお、色階調表現とは、各色に明暗を付けることで、３色合成の色合いを変えることであり、例えば各色２５６階調で明暗がある場合には、２５６×２５６×２５６＝１６７８万色が表現可能となる。
【０１０７】
本発明に代表されるミラー型の光偏向装置においては、各色がＯＮ動作する時間を変えることにより光量が積算され明暗を示す手法が一般的であり、パルス幅変調手法やアナログ時間変調手法などがある。以上のことから、光学システムに光偏向装置を用いる場合、光偏向軸の切り換えと光偏向方向の切り換えを個々の光偏向装置で個別に制御して行なって、かつ駆動制御用の電位供給線を大幅に削減する光偏向装置および光偏向アレーが必要となる。
【０１０８】
本発明（実施例１１〜１６）の目的は、２軸４方向に光偏向する光偏向装置を複数２次元に配置した光偏向アレーの駆動制御に要する外部電位供給線の数を大幅に削減し、高集積な光偏向アレーを提供することにある。これにより、１個の光偏向アレーに対して異なる３方向から各色光が入射し、それぞれがアレー面と垂直方向へ反射して投影レンズに導かれ、スクリーン上に画像が形成される光学システムおよび画像投影表示装置を、高集積な光偏向アレーで提供できる。
【０１０９】
実施例１１
図２１は、本発明の実施例１１の光偏向装置を示す。実施例１１の光偏向装置は、図１７に示す光偏向装置を、光偏向機能部として基板上部に有している。図２１（ａ）は、光偏向装置の上面図であり、特に光偏向機能部を示す。図２１（ｂ）はＤ−Ｄ’線上の断面図であり、光偏向機能部の他に、直下に構成された半導体記憶装置５０３、５０４および外部電位供給線５０５を示す。図２１（ｃ）は電極３０５ａ、３０５ｂ、３０５ｃ、３０５ｄ、支点３０３を示し、各電極が半導体記憶装置５０３、５０４および外部電位供給線５０５に接続されていることを示す。なお、図２１も図１７と同様に、光偏向装置が複数２次元に配置された光偏向アレーの一つの光偏向装置として示す。
【０１１０】
本発明では、板状部材３０４に対向して設置された４個の電極３０５ａ〜３０５ｄのうち、支点部材３０３を中心に対角に位置する２電極（実施例１１では３０５ａ、３０５ｄ）それぞれが外部電位供給線５０５に電気的に接続され、４個の電極３０５ａ〜３０５ｄのうち、支点部材３０３を中心にもう一方の対角に位置する２電極（実施例１１では３０５ｂ、３０５ｃ）が半導体記憶装置５０３の相補な２出力電位に接続され、光反射領域を有する板状部材３０４に接触してまたは固定して電気的に接続された偏向方向の制御に寄与する１個の電極（実施例１１では支点部材３０３に接触して電位を付与）がもう一つの半導体記憶装置５０４の相補な２出力電位のうちの任意の１出力電位に接続されている。
【０１１１】
図２１（ｂ）において、光偏向機能部の電極３０５ｂが接続孔を通して２層目金属配線５０２および１層目金属配線５０１と電気的に接続され、半導体記憶装置５０３に接続されている。また、図示されていないが、電極３０５ｃが接続孔を通して２層目金属配線５０２および１層目金属配線５０１と電気的に接続され、半導体記憶装置５０３に接続されている。
【０１１２】
電極３０５ｂ、３０５ｃは、半導体記憶装置５０３の相補な出力電位に接続され、半導体記憶装置５０３がその機能上電位保持性を有するので、光偏向方向を指示する光偏向データが伝送され、その伝送が終了した後も電位を保持できる。
【０１１３】
支点部材３０３も接続孔を通して２層目金属配線５０２および１層目金属配線５０１と電気的に接続され、半導体記憶装置５０４の任意の１出力電位に接続されている。やはり半導体記憶装置５０４もその機能上電位保持性を有するので、光偏向方向を指示する光偏向データが伝送され、その伝送が終了した後も電位を保持できる。
【０１１４】
電極３０５ｄは接続孔を通して２層目金属配線５０２と電気的に接続され、外部電位供給線５０５に接続されている。また、図示されていないが、電極３０５ａも同様に接続孔を通して２層目金属配線５０２と電気的に接続され、外部電位供給線５０５に接続されている。なお、電極３０５ａ、３０５ｄが外部電位供給線５０５に接続されているが、これは両方が互いに電気的に接続され同電位にあるのではなく、実際には２種類の電位線にそれぞれ接続されている。２種類の外部電位供給線は互いに相補であることが望ましい。
【０１１５】
なお、本発明における相補とは、信号１および信号０を表し、実施例のＸ（Ｖ）および０（Ｖ）に相当する。これはインバータ回路において、信号１が入力されると信号０が出力され、信号０が入力されると信号１が出力される機能であり、一方の信号が１であれば相補な信号は０に決定される。
【０１１６】
図２１（ｂ）の断面には、半導体記憶装置５０３、５０４を構成する回路の一部であるＣＭＯＳ回路を図示している。なお、板状部材３０４と対向する各電極３０５ａ〜３０５ｄの間には空間容量が形成され、電位差に応じて電荷を蓄積することができる。そのため、半導体記憶装置５０４は、１個のスイッチ（トランジスタ）と該容量で半導体記憶装置を５０４を構成することも可能である。半導体記憶装置５０３、５０４の構造は、一般的なシリコン半導体技術により作製されるトランジスタの組合せであるので、その詳細な説明を省略する。
【０１１７】
本発明の光偏向装置において、電極３０５ａ、３０５ｄが外部電位供給線５０５に接続され、それぞれＸ（Ｖ）と０（Ｖ）に接続されている。この電位は、４方向の光偏向動作でも変わらない。従って、複数アレー状に配置した光偏向アレーの個々の光偏向装置の上記２電極に接続された外部電位供給線を互いの光偏向装置で共有することができ、アレーに含まれる外部電位供給線の総数と占有面積を大幅に低減できる。
【０１１８】
また、２組の半導体記憶装置５０３、５０４からの出力電位を、もう一方の対角に位置する２電極３０５ｂ、３０５ｃおよび板状部材に電位を付与する１電極３０３に接続する構成とすることにより、半導体記憶装置５０３、５０４に光偏向データを電位として記憶することができ、記憶されたデータはデータ供給後も電位として保持されるので、該当する光偏向装置の光偏向動作（傾斜変位）を任意時間に渡って保持できる。それにより、半導体記憶装置５０３、５０４へ接続される外部電位供給線は２次元アレーの各行および各列で配置したマトリックス状とすることが出来るので、アレーに含まれる外部電位供給線の総数と占有面積を大幅に低減でき、より高集積な２軸４方向への光偏向が可能な光偏向アレーを提供することが出来る。
【０１１９】
また、本発明は、基板３０１上に構成されたもう一方の対角に位置する２個の電極３０５ｂ、３０５ｃに付与される半導体記憶装置５０３の相補な２出力電位が光偏向軸方向を決定する情報に基づく電位であり、光反射領域を有する板状部材３０４に電気的に接続された１個の電極３０３に付与されるもう一つの半導体記憶装置５０４の１出力電位が任意の光偏向軸における傾斜方向、すなわち光偏向方向を決定する情報に基づく電位である。
【０１２０】
図２１（実施例１１）における電極３０５ａ〜３０５ｄ、および支点部材３０３への印加電位を、図１８の組み合わせとすることにより、異なる４方向、すなわち方向１〜方向４への光偏向が可能となる（動作原理は、実施例２（図６）、前掲した特許文献２と同様である）。
【０１２１】
図２１（実施例１１）における電位の組合せと光偏向方向の関係を図２２に示す。図２２、図１８を参照して本発明を具体的に説明する。
【０１２２】
まず、電極３０５ａの電位をＸ（Ｖ）に固定し、電極３０５ｄの電位を０（Ｖ）に固定する。これら２電極の電位は前記外部電位供給線５０５から供給される。この時、電極３０５ｂにＸ（Ｖ）を印加し、電極３０５ｃに相補な電位０（Ｖ）を印加すると、図１８、図２２から明らかなように、方向１または方向２へ傾斜することができる。逆に、電極３０５ｂに０（Ｖ）を印加し、電極３０５ｃに相補な電位Ｘ（Ｖ）を印加すると、方向３または方向４へ傾斜することができる。つまり、光偏向軸方向を決定する情報信号に相補な出力電位を用いて電極３０５ｂおよび３０５ｃに入力することにより、偏向軸を決定できることを表している。
【０１２３】
次に、支点部材３０３に０（Ｖ）を印加すると、方向１または方向４へ傾斜することができる。逆に、支点部材３０３にＸ（Ｖ）を印加すると、方向２または方向３へ傾斜することができる。つまり、光偏向方向を決定する情報信号に相補な出力電位の一方を用いて電極３０３に入力することにより、偏向方向を決定できることを表している。
【０１２４】
図２２に示すように、電極３０５ｂへの光偏向軸方向を決定するデータ１と、支点部材３０３への光偏向方向を決定するデータ２の２ビットの情報信号の入力で、２軸４方向への光偏向が可能となる。このことは、電極３０５ａ〜３０５ｄおよび支点部材３０３の５電極へ個別に情報信号を伝送する場合に比べ、光偏向データ量を低減することができ、光偏向アレーチップ全体に対するデータ伝送速度を低減できる。従って、画像情報を処理する制御チップとして安価なものが使用できる。また、上記２ビットの情報信号の入力はデータ伝送後に半導体記憶装置の出力電位に保持されるので、データ伝送終了後も光偏向動作を継続でき、次なる新しい光偏向データが該当光偏向装置に入力されるまで光偏向動作を保持できる。
【０１２５】
実施例１２
図２３は、本発明の実施例１２の構成を示す。図２３は、図２１の実施例１１の光偏向装置において、半導体記憶装置としてＳＲＡＭを用いた光偏向装置（実施例１２）の回路構成を示す。図２３では、光偏向装置の電極３０５ａ〜３０５ｄおよび支点部材３０３に印加される電位の供給先が図示されている。
【０１２６】
なお、図２３は、光偏向装置が２次元光偏向アレーに構成された、ｍ行ｎ列に位置する１個の光偏向装置を図示している。上記ＳＲＡＭとして、一般的に集約性が良好な６個のトランジスタを組み合わせて構成される６Ｔｒ−ＳＲＡＭを用いた。
【０１２７】
本発明の光偏向装置の光偏向機能部は、固定端を持たない板状部材３０４をミラーとして用いているので、５（Ｖ）程度の低電圧で駆動することができる。例えば５（Ｖ）で動作させる６Ｔｒ−ＳＲＡＭの標準的な占有面積は１個あたり１００μｍ２であり、２個のＳＲＡＭで２００μｍ２となる。すなわち、１５μｍ×１５μｍの大きさで１個の光偏向装置を構成でき、ＸＧＡ解像度の光偏向アレーを構成すると、その大きさは１５．４ｍｍ×１１．６ｍｍに集約させることができる。
【０１２８】
図２３において、ｎ列偏向軸データとその相補データ、ｎ列偏向方向データとその相補データがそれぞれｎ列の外部電位供給線７０１、７０２、７０３、７０４に印加されている。ｍ行選択信号線が選択され、任意の電位が供給されると、ＳＲＡＭ１（半導体記憶装置５０３）のスイッチ（トランジスタ７０５、７０６）がＯＮし、ＳＲＡＭ２（半導体記憶装置５０４）のスイッチ（トランジスタ７０７、７０８）がＯＮし、ｎ列の２個のデータ７０１と７０２がＳＲＡＭ１に入力し、２個のデータ７０３と７０４がＳＲＡＭ２に入力し、電位として記憶される。該電位は、ＳＲＡＭのスイッチ７０５〜７０８がＯＦＦとなっても保持される。
【０１２９】
また、外部電位供給線１、２により、電極３０５ａ、３０５ｄの電位が供給されているので、ＳＲＡＭからの電位をそれぞれ図２３のように、電極３０５ｂ、３０５ｃ、３０３に接続することにより、光偏向データに応じた光偏方向を行うことができ、かつ光偏向動作を保持する時間に影響されず、安定した光偏向動作を行なうことが出来る。
【０１３０】
実施例１３
図２４は、本発明の実施例１３（光偏向アレー）の構成を示す。本発明の光偏向アレーは、上記した光偏向装置を複数１次元または２次元アレー状に配置している。図２４は、図２１（実施例１１）の光偏向装置をｍ×ｎ個の２次元アレーとした実施例１３の上面図である。実施例１３の構成の光偏向アレーとすることにより、高集積な２軸４方向の光偏向が可能な光偏向アレーを提供することができる。
【０１３１】
実施例１４
図２５は、本発明の実施例１４（光偏向アレー）の構成を示す。本発明の光偏向アレーは、光偏向アレーを構成する個々の光偏向装置の電極３０５ａ、３０５ｄに接続されている２個の外部電位供給線１、外部電位供給線２のそれぞれが、アレーを構成する全光偏向装置に渡って、または複数の光偏向装置群ごとに互いに電気的に配線されている。
【０１３２】
図２５は、図２４（実施例１３）のｍ×ｎ個の２次元アレーのを示し、規制部材３０２、板状部材３０４を点線で示し、電極３０５ａ、３０５ｄのみを図示した。図２５において、電極３０５ａの電位を供給する外部電位供給線１が全ての光偏向装置に渡って電気的に接続され、電極３０５ｄの電位を供給する外部電位供給線２も全ての光偏向装置に渡って電気的に接続されている。なお、外部電位供給線１、２の配線は、半導体記憶装置５０３、５０４を構成する２層目の金属配線で行った。
【０１３３】
このような構成とすることにより、高集積でかつ外部電位供給線、すなわち外部制御信号線が少なく、制御が容易で、２軸４方向の光偏向が可能な光偏向アレーを提供することができる。なお、図示していないが、図２３に示す、行選択信号線、偏向軸データ線、偏向軸相補データ線、偏向方向データ線、偏向方向相補データ線が、行または列単位で同様に互いに接続されている。
【０１３４】
実施例１５
図２６は、本発明の実施例１５に係る光学システムを示す。本発明の光学システムは、本発明者らが先に発明した画像投影表示装置（特開２００４−１３８８８１号公報）に用いられている光学システムが基となっている。すなわち、２軸４方向へ光偏向が可能な光偏向アレーを用い、ＲＧＢ３原色に対応する３個の光源光を画像情報に応じてアレー面と垂直方向（法線方向）へ反射させ、投影レンズに導いて投影表示するシステムである。また、光学システムの光路、各色の切り換え、ＯＦＦ光の吸収等システムの詳細は上記公報と同様であるのでその説明を省略する。
【０１３５】
本発明の光学システムは、光偏向アレー１００７（図２４、２５）を有し、光偏向アレー１００７を照明する３原色の光源、つまり赤１００１、青１００２、緑１００３を有し、光偏向アレー１００７からの反射光を色情報に応じて投射する投影レンズ１００９を有する。上記した光偏向アレーとすることにより、高集積化が可能となり、高精細な画像を小型で簡易な光学システムで投影することが可能となる。
【０１３６】
また、本発明の光学システムは、色情報を光偏向軸方向を決定する情報および任意の光偏向軸における傾斜方向、すなわち光偏向方向を決定する情報に変換し、光偏向アレー１００７を構成する個々の光偏向装置の２個の半導体記憶装置のそれぞれに入力する制御チップ１００８を有する。それにより、高集積化され高解像度を有する光偏向アレーを構成する個々の光偏向装置を個別に２軸４方向へ光偏向させることができる。
【０１３７】
図２７は、制御チップにおける処理内容を示す。画像情報は通常、色情報および輝度情報で供給される。画像情報のうち色情報を、光偏向軸情報および光偏向方向情報に変換し、同時に輝度情報を階調相当の光偏向時間データ（アナログまたはデジタルデータ）に変換する。
【０１３８】
光偏向情報（データ）を光偏向アレーを構成する個々の光偏向装置の外部電位供給線１、２および半導体記憶装置の外部電位供給線に制御して伝送する。
【０１３９】
本発明の光学システムは、光偏向アレー１００７を構成する個々の光偏向装置に対し、異なる３方向からそれぞれＲＧＢ３原色の入射光Ｌ（Ｒ）、Ｌ（Ｂ）、Ｌ（Ｇ）が入射し、色情報に応じて３方向の入射光が反射して、それぞれ任意の時間、投影レンズ１００９に導かれる光学システムである。それにより、光偏向アレーが１個で済むので安価であり、カラーホイールを用いないので静音かつ制御が容易かつ小型である光学システムを、本発明の光偏向装置と組み合わせて高解像度で提供できる。
【０１４０】
本発明の光学システムは、光偏向アレーの投影レンズに導かれる反射光Ｌ（Ｒ）ｏｎ、Ｌ（Ｂ）ｏｎ、Ｌ（Ｇ）ｏｎの方向が、光偏向アレー面に対して垂直方向である光学システムである。それにより、光偏向アレーからの反射光を投影レンズに導くまでにフィールドレンズ等が不要となるので、さらに小型な光学システムを、本発明の光偏向装置と組み合わせて高解像度で提供できる。
【０１４１】
本発明の光学システムでは、光偏向アレーを照明する赤色光源１００１、青色光源１００２、緑色光源１００３が各色ともにＬＥＤアレー光源である。ＬＥＤアレー光源を用いているので、発熱が少なく、かつ小型でありかつ消費電力が少ない光源を用いることができ、かつ冷却用のファンも不要となる。従って、小型で低消費電力な光学システムを、本発明の光偏向装置と組み合わせて高解像度で提供できる。
【０１４２】
なお、ＬＥＤアレー光源は任意のＬＥＤを複数２次元状に配置してなる光源であり、アレー化することにより輝度を補っている。しかし、そのためにアレー面内で輝度の均一性が低下する。例えばＬＥＤ間とＬＥＤ上での分布である。ＬＥＤアレーの輝度分布を向上させるため、また光源光の指向性を向上させるため、さらには絞りを配置して光源光を矩形に整形するため、図２６の光学システムにおいては、整形レンズ１００４、１００５、１００６を各色光源と光偏向アレーの間の光路に配置した。
【０１４３】
実施例１６
図２８は、本発明の実施例１６（画像投影表示装置）の構成を示す。本発明の画像投影表示装置は、上記した光学システムを投射光学システムとして用いるものである。図２８の画像投影表示装置１１０１は、実施例１５の光学システムを用いて、画像情報を投影レンズを通して画像表示部、すなわちスクリーン１１０２上に投影表示する。これにより、小型で、構成が簡単で、高精細（つまり高解像度）な画像投影表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の実施例１の構成を示す。
【図２】本発明の光偏向装置を二次元アレイに配置した例を示す。
【図３】本発明の実施例１の動作を説明する図である。
【図４】本発明の実施例２の構成を示す。
【図５】実施例２の変形例を示す。
【図６】本発明の実施例２の動作を説明する図である。
【図７】実施例２の２軸の光偏向動作例を説明する。
【図８】図７の続きである。
【図９】本発明の実施例３の構成を示す。
【図１０】本発明の実施例４の構成を示す。
【図１１】本発明の実施例５の構成を示す。
【図１２】本発明の実施例６の構成を示す。
【図１３】本発明の実施例７の構成を示す。
【図１４】本発明の実施例８の構成を示す。
【図１５】本発明の実施例９の構成を示す。
【図１６】本発明の実施例１０の構成を示す。
【図１７】従来の光偏向装置例を示す。
【図１８】図１７の装置における電圧印加の組合せと板状部材の傾斜方向の関係を示す。
【図１９】従来の第二の光学システムの代表例を示す。
【図２０】図１９のシステムにおいて、方向１〜方向４への光偏向がそれぞれＲＧＢ＆ＯＦＦ方向への光偏向に対応する図である。
【図２１】本発明の実施例１１の構成を示す。
【図２２】実施例１１における電位の組合せと光偏向方向の関係を示す。
【図２３】本発明の実施例１２の構成を示す。
【図２４】本発明の実施例１３の構成を示す。
【図２５】本発明の実施例１４の構成を示す。
【図２６】本発明の実施例１５の構成を示す。
【図２７】制御チップにおける処理内容を示す。
【図２８】本発明の実施例１６の構成を示す。
【符号の説明】
【０１４５】
１０１  基板１０１
１０２、１０４  絶縁膜
１０３ａ〜１０３ｄ  電極群
１０６  支点部材
１０７ａ  板状部材
１０７ｂ  導電体層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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