(57)【要約】【課題】複雑な電気回路の設計の必要がなく、容易に作製できるとともに高速応答性能を有するマイクロミラーを備えたＤＭＤを提供することである。また、本発明の他の目的は、このＤＭＤを備えることにより、作製時の作業負担が少ないプロジェクタを提供する。【解決手段】多数個の微細なマイクロミラー２を有するデジタルマイクロミラーデバイス８において、マイクロミラー２が、第１波長の光の照射により屈曲し、第２波長の光の照射により元の形状に復元するシート状の光屈曲性プラスチック３により基板４上の空間に保持されている。【選択図】図２
2008070502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数個の微細なマイクロミラーを有するデジタルマイクロミラーデバイスと、
前記マイクロミラーを照射するための光源と、
前記光源からの光をＲＧＢ光に分離するカラーホイールと、
前記マイクロミラーからの反射光をスクリーンに投写するための投写レンズとを備えたプロジェクタにおいて、
前記マイクロミラーは断面形状が略Ｖ字状に形成された支持部により基板上の空間に保持され、
前記略Ｖ字状に形成された支持部の一辺が、
第１波長の光の照射により屈曲し、第２波長の光の照射により元の形状に復元するシート状の光屈曲性プラスチックにより形成されていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
多数個の微細なマイクロミラーを有するデジタルマイクロミラーデバイスにおいて、
該デジタルマイクロミラーデバイスは、
基板と、
第１波長の光の照射により屈曲し、第２波長の光の照射により元の形状に復元するシート状の光屈曲性プラスチックとを備え、
前記マイクロミラーは前記基板上に設けられる前記光屈曲性プラスチックにより前記基板上の空間に保持されていることを特徴とするデジタルマイクロミラーデバイス。
【請求項３】
前記マイクロミラーが、
断面が略Ｖ字状に形成された支持部により前記基板上の空間に保持され、
前記略Ｖ字状の少なくとも一辺が前記光屈曲性プラスチックにより形成されていることを特徴とする請求項２に記載のデジタルマイクロミラーデバイス。
【請求項４】
前記マイクロミラーが、
前記光屈曲性プラスチックの一方の面上に設けられたことを特徴とする請求項２に記載のデジタルマイクロミラーデバイス。
【請求項５】
前記光屈曲性プラスチックは照射される光の偏光方向に応じて選択的に屈曲方向が変化することを特徴とする請求項２及至請求項４のいずれか１に記載のデジタルマイクロミラーデバイス。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１に記載のデジタルマイクロミラーデバイスを備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＤＭＤ及びＤＭＤを用いたＤＬＰ方式のプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、ＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式のプロジェクタは、数万個の微小マイクロミラーが各自独立して駆動し入射光の反射角度を決定するデジタルマイクロミラーデバイス（以下ＤＭＤ略す）によりデジタルの電気入力データを直接光のデジタル出力に変換し、画像データに応じた画像をスクリーンに投影するプロジェクタである。
【０００３】
ここで、マイクロミラーは対角軸に形成されるヒンジに保持され、マイクロミラーに電圧を印加し静電気を生じさせ対角軸を中心に傾斜駆動している。このとき、傾斜した状態のマイクロミラーと傾斜していない状態のマイクロミラーで良好な光スイッチングが行なわれる。
【０００４】
つまり、マイクロミラーの傾斜の有無により反射光が反射する方向が異なることとなり、例えば傾斜していない状態のマイクロミラーに入射した光が反射する方向に投写レンズを配置することで、その反射光をスクリーンに投射することができるが、傾斜した状態のマイクロミラーに入射した光は反射する方向が異なるためスクリーンに投射することができない。
【０００５】
このように、各マイクロミラーにおいてＤＭＤに入射した光をＯＮ／ＯＦＦスイッチングすることで画像データに応じた画像をスクリーン上に形成している（特許文献１）。
【０００６】
しかし、上記マイクロミラーのスイッチングにおいて、従来のマイクロミラーはいずれも駆動源に電気的エネルギーを使用していた。従って、マイクロミラーを駆動するために複雑な電気回路を設計する必要があった。また、微小なマイクロミラーを作成する際のハンドリングが非常に悪く、作業効率の面で問題があった。このため、ＤＭＤは非常に高コストなものとなっていた。また、遅延・滲みのない映像コマ再生を実現するためにはマイクロミラーの高速応答性能が求められている。
【特許文献１】特開２００２−２７７７６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、複雑な電気回路の設計の必要がなく、容易に作製できるとともに高速応答性能を有するマイクロミラーを備えたＤＭＤを提供することである。また、本発明の他の目的は、このＤＭＤを備えることにより、作製時の作業負担が少ないプロジェクタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、多数個の微細なマイクロミラーを有するデジタルマイクロミラーデバイスと、前記マイクロミラーを照射するための光源と、前記光源からの光をＲＧＢ光に分離するカラーホイールと、前記マイクロミラーからの反射光をスクリーンに投写するための投写レンズとを備えたプロジェクタにおいて、前記マイクロミラーは断面形状が略Ｖ字状に形成された支持部により基板上の空間に保持され、前記略Ｖ字状に形成された支持部の一辺が、第１波長の光の照射により屈曲し、第２波長の光の照射により元の形状に復元するシート状の光屈曲性プラスチックにより形成されていることを特徴とするプロジェクタである。
【０００９】
また、本発明は、多数個の微細なマイクロミラーを有するデジタルマイクロミラーデバイスにおいて、該デジタルマイクロミラーデバイスは、基板と、第１波長の光の照射により屈曲し、第２波長の光の照射により元の形状に復元するシート状の光屈曲性プラスチックとを備え、前記マイクロミラーは前記基板上に設けられる前記光屈曲性プラスチックにより前記基板上の空間に保持されていることを特徴とするデジタルマイクロミラーデバイス。
【００１０】
また、本発明は、上記デジタルマイクロミラーデバイスにおいて、前記マイクロミラーが、断面が略Ｖ字状に形成された支持部により前記基板上の空間に保持され、前記略Ｖ字状の少なくとも一辺が前記光屈曲性プラスチックにより形成されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記デジタルマイクロミラーデバイスにおいて、前記マイクロミラーが、前記光屈曲性プラスチックの一方の面上に設けられたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記デジタルマイクロミラーデバイスにおいて、前記光屈曲性プラスチックは照射される光の偏光方向に応じて選択的に屈曲方向が変化することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記デジタルマイクロミラーデバイスを備えることを特徴とするプロジェクタである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の構成によれば、プロジェクタを構成するデジタルマイクロミラーデバイスにおいて、マイクロミラーは断面形状が略Ｖ字状に形成された支持部により基板上の空間に保持されている。これにより、マイクロミラーは基板上の空間において可動性を有する。
【００１５】
また、前記略Ｖ字状に形成された支持部の一辺が第１波長の光又は第２波長の光により屈曲又は元の形状に復元するシート状の光屈曲性プラスチックで形成されているため、該光屈曲性プラスチックに特定波長の光を照射することで光屈曲性プラスチックが屈曲し、マイクロミラーが傾斜する。また、前記特定波長より長波長である特定の光を照射することにより元の形状に光屈曲性プラスチックが復元するとともに、それに支持されるマイクロミラーも元の傾斜に戻る。
【００１６】
したがって、複雑な電気的回路を設計しなくとも、微小なマイクロミラーの傾斜による光スイッチングを行なうことができる。これにより、従来のデジタルマイクロミラーデバイスと比較して簡易で、製造コストが抑えられたデジタルマイクロミラーデバイスを提供することが可能となった。また、このデジタルマイクロミラーデバイスを備えたプロジェクタも製造コストを抑えることができる。
【００１７】
また、光屈曲性プラスチックは高速応答性能を有しているため、本発明に係るデジタルマイクロミラーデバイスを備えたプロジェクタは遅延、滲みのない映像コマ再生を実現することができる。
【００１８】
また、本発明の第２の構成によれば、デジタルマイクロミラーデバイスを構成する多数の微細なマイクロミラーが基板と前記光屈曲性プラスチックからなり、基板上に設けられた光屈曲性プラスチックにより基板上の空間に保持されることにより、マイクロミラーは光屈曲性プラスチックの屈曲又は復元により傾斜が制御される。この構成によりマイクロミラーに入射する光をこの傾斜の制御によりスイッチングすることができる。
【００１９】
また、光屈曲性プラスチックは高速応答性能を有するため、遅延、滲みのない映像コマ再生が可能となるとともに、特定波長の光の出射により前記スイッチングを行なうことができるため複雑な電気回路を設計する必要がない。これにより、簡易にデジタルマイクロミラーデバイスを製造することができるため、製造コストを抑えることができる。
【００２０】
また、本発明の第３の構成によれば、マイクロミラーは断面が略Ｖ字状に形成された支持部により保持されるため、マイクロミラーは断面が略Ｖ字状の開口部により保持されるため、マイクロミラーの傾斜が安定し、制御を行い易い。
【００２１】
また、本発明の第４の構成によれば、光屈曲性プラスチックの一方の面にマイクロミラーを設けるのみで、光屈曲性プラスチックの形状が簡易であるためいっそう、光屈曲性プラスチックを用いたデジタルマイクロミラーデバイスの製造コストを抑えることができる。
【００２２】
また、本発明の第５の構成によれば、光屈曲性プラスチックの屈曲方向を照射する光の偏向方向を制御することにより調整できるため、光屈曲性プラスチックがより複雑な変形を制御することが可能となる。また、マイクロミラーもこれに伴い複雑な傾斜を制御することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の第６の構成によれば、上記高速応答性能に優れ製造コストを抑えたデジタルマイクロミラーデバイスをプロジェクタに用いることで、これらの利点を全て備えたプロジェクタを提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。なお、ここで示す実施形態は一例であり、本発明はここに示す実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
［実施例１］
図１は本実施形態に係るＤＭＤ８を採用したＤＬＰ方式プロジェクター（画像投影装置）の構成を示す概略図である。ＤＬＰ方式プロジェクタは、ビームを出射する光源５、光源５からの光を集光する集光レンズ６、集光レンズ６によって集光された光を色分解するカラーフィルタを備えたカラーホイール１０、カラーホイール１０のカラーフィルタによって色分解された光を平行光線にするフィールドレンズ７、フィールドレンズ７からの平行光線を、画像情報を担持した画像表示光に変換して出力するＤＭＤ８、ＤＭＤ８からの画像表示光を射出して、スクリーンなどに画像を投写する投写レンズ９などから構成されている。
【００２６】
また、集光レンズ６と、カラーホイール１０と、フィールドレンズ７とは、ランプ５の光軸方向の前面側に、光軸に対して直交して配置されている。ＤＭＤ８は、当該ＤＭＤが備える微細なマイクロミラーによって、フィールドレンズ７からの光を、投写レンズ９に向けて反射することができる位置に配置されている。
【００２７】
次にＤＭＤ８について説明する。図２はＤＭＤ８の一部を拡大して示す概略図である。図１では図面の簡略化のために１つのミラーで示したが、実際には、ＤＭＤは１つのミラーではなく、図２のように、多数のマイクロミラー２がアレイ状に配置されており、各マイクロミラー２が独立して駆動している。なお、傾斜したマイクロミラーを２ａ、傾斜していないマイクロミラーを２として区別する。
【００２８】
また、各マイクロミラー２は断面形状が略Ｖ字状の支持部３により基板４上の空間に保持されている。この支持部３は略Ｖ字状の一辺が特定波長の光を照射することにより屈曲又は元の形状に復元する光屈曲性プラスチックで形成されている。なお、各マイクロミラー２は全て支持部３により基板４上の空間に保持されているが、説明上、傾斜したマイクロミラー２ａにのみ支持部３を示した。
【００２９】
また、一つのマイクロミラー２はミラー間隔が約０．８μｍで、ピッチは１３．７μｍまたは１０．８μｍであり非常に精細である。
【００３０】
ＤＭＤ８に入射した光は各マイクロミラーごとに反射方向が決定され、投写レンズ９の方向に入射光を反射する傾斜していない状態のマイクロミラー２をＯＮ，投写レンズ９の方向に入射光を反射しない傾斜した状態のマイクロミラー２をＯＦＦとし、各マイクロミラーが独立してＯＮ／ＯＦＦを駆動している。
【００３１】
こうして、ＤＭＤ８は光源から入射してきた光の方向をマイクロミラー単位でＯＮ／ＯＦＦにより投写レンズ９の方向に向けたり、投写レンズ９と異なる方向に向けたりする。こうして、反射する光をデジタル出力に変換し、高速に変化する光のパルス列を生成する。このパルス列がスクリーンに投影され、動画として視覚される。
【００３２】
このとき、ＤＭＤ８上の各マイクロミラー２は入力された画像信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦを制御している。なお、ＯＮ／ＯＦＦのスイッチング速度は１５μｓで非常に高速である。
【００３３】
次にＯＮ／ＯＦＦのスイッチングを制御するマイクロミラー２の傾斜動作について具体的に説明する。図３は本発明に係る光屈曲性プラスチック３ａの光屈曲性を示す概略断面図である。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、シート状の光屈曲性プラスチック３ａに第１波長の光（実線矢印）を照射することにより、照射された層が収縮し、光屈曲性プラスチック３ａ全体が収縮した層に引っ張られるように屈曲する。
【００３５】
また、図３（ｂ）に示すように、第２波長の光（破線矢印）を照射することにより、前記収縮した層が伸張し、光屈曲性プラスチック３ａ全体が元の形状に復元する。
【００３６】
図４、図５は、本実施形態に係るマイクロミラー２の構造を示す概略断面図である。図４、図５に示すように、断面形状が略Ｖ字状でその一方の辺が上記光屈曲性プラスチック３ａで形成される支持部３によりマイクロミラー２は基板４上の空間に保持されている。
【００３７】
また、特定波長の光を出射するマイクロミラー用光源１１は支持部３の光屈曲性プラスチック３ａ下部に配置されている。これにより、光屈曲性プラスチック３ａとマイクロミラー用光源１１とを一体化させ装置全体の小型化を図ることができる。
【００３８】
なお、図において、マイクロミラー用光源１１には波長の異なる第１波光源と第２波長光源が一体化した二波長一体型光源を用いているが、２つの光源を別個設けてもよい。
【００３９】
マイクロミラー２を保持する支持部３において、断面形状が略Ｖ字状の一辺を形成する光屈曲性プラスチック３ａに第１波長の光（実線矢印）を照射した場合、光屈曲性プラスチック３ａは屈曲し、マイクロミラー２は光屈曲性プラスチック３ａの屈曲とともに光屈曲性プラスチック３ａ側に傾斜する（図４参照）。
【００４０】
また、第２波長の光（点線矢印）を第１波長の光を照射した箇所に照射することにより光屈曲性プラスッチック３ａは元の形状に復元し、傾斜したマイクロミラー２も元の形状に復元する（図５参照）。なお、光屈曲性プラスチック３ａの屈曲率は一定の再現性があり、マイクロミラー２の駆動部として十分な性能を有する。
【００４１】
以上から、光屈曲性プラスチック３ａに照射する第１波長の光及び第２波長の光を制御することによりマイクロミラー２の傾斜を調整することができる。従って、入力画像の各値に従って各マイクロミラー用光源１１からの第１波長の光及び第２波長の光を制御することにより、ＤＭＤ８全体で入力画像に応じた画像を投影することができる。
【００４２】
次に、光屈曲性プラスチック３ａの特性について説明する。光屈曲性プラスチック３ａは一方向にアゾベンゼン分子の配向性を揃え、その分子鎖を架橋することにより特定波長の光に対して屈曲性を持たせたものである。また、この特定波長の光に対する屈曲性は、シス型アゾベンゼンがトランス型アゾベンゼンより分子長が短いことを利用している。特定波長の光が照射された面を構成するアゾベンゼンは光を吸収し、シス型に異性化する。このとき光を吸収した層が架橋で繋がれた層を従えて収縮しようとするため光屈曲性プラスチック３ａ全体で屈曲が発生する。
【００４３】
また、光屈曲性プラスチック３ａの屈曲の応答時間は２００ｎｓという速度が明らかになっており、マイクロミラーのスイッチング速度である１５μｓを実現するのに十分な特性を有している。したがって、ＤＭＤ８に光屈曲性プラスチック３ａをマイクロミラー２の傾斜制御に用いることで、従来の電気的方法により制御されていたマイクロミラー２と比較して優れた高速応答性能を有するＤＭＤ８を作成することが可能となり、遅延、滲みのない映像コマ再生を実現できる。
【００４４】
また、この光屈曲性プラスチック３ａの屈曲方向は照射する光の偏光の向きとアゾベンゼンの配向方向により決定される。したがって、構成するアゾベンゼンの配向方向を部分的に揃えて光を吸収する層を形成することにより、その配向方向に応じた偏光を照射し、光屈曲性プラスチック３ａの屈曲方向を制御することができる。
【００４５】
つまり、マイクロミラー用光源１１から出射する光の波長及び偏光の向きを制御することにより光屈曲性プラスチック３ａの屈曲する方向を自由に調整することができ、マイクロミラーを断面がＶ字状の支持部で支持する以外の方法で支持すればマイクロミラーを所望の方向に傾斜させるよう制御することも可能である。なお、本発明に係る光屈曲性プラスチック３ａを構成するアゾベンゼンとは全てのアゾベンゼン誘導体を含むものとする。
【００４６】
次に、マイクロミラー２について説明する。マイクロミラー２自体は入射した光をデジタル変調して投写レンズ９の方向へ反射させるため、光利用効率、高輝度を実現するものでなければならない。従って、マイクロミラー２を構成する材料としては、高反射率を有する材料が好ましく、例えば、Ａｕ、Ａｌ等の金属膜や、それらの合金膜等が用いられる。また、マイクロミラー２は複数の膜を重ね合わせて形成しても構わない。
【００４７】
次に、マイクロミラー用光源１１について説明する。マイクロミラー用光源１１は光屈曲性プラスチック１１を屈曲させる第１波長の光を出射する第１光源及び屈曲した光屈曲性プラスチック１１の形状を元の形状に復元する第２波長の光を出射する第２光源を備えた光源である。上述したように、第１波長の光及び第２波長の光を出射する二波長一体型光源を用いれば光源を別個設ける必要がない。
【００４８】
また、光屈曲性プラスッチック３ａを屈曲又は復元させる光の特定波長は、光屈曲性プラスチック３ａを構成するジアゾベンゼン誘導体の種類によって一意的に選択することができる。従って、第１波長の光及び第２波長の光は限定的なものではなく光屈曲性プラスチックの種類に応じたものを使用する必要がある。
【００４９】
［実施例２］
次に本発明に係る第２の実施例について説明する。なお、実施例１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。本実施例は実施例１と同様に図１で示されるＤＭＤ８を用いたＤＬＰ式プロジェクタである。しかし、ＤＭＤ８を構成するマイクロミラー２の構造が異なる。
【００５０】
図６、図７は本実施形態に係るマイクロミラー２の構造を示す概略断面図である。マイクロミラー２が予め屈曲したシート状の光屈曲性プラスチック３ａの一方の面に沿って設けられており、マイクロミラーは傾斜している。また、光屈曲性プラスチック３ａの端部は支持部１２により支えられている。
【００５１】
ここで、マイクロミラー２とは反対側の光屈曲性プラスチック３ａの面にマイクロミラー用光源１１から第１波長の光（実線矢印）を照射した場合、光が照射された面が収縮するため、マイクロミラー２は傾斜のない状態に戻る（図６参照）。
【００５２】
また、第２波長の光（点線矢印）を光屈曲性プラスチック３ａの面に照射することによりマイクロミラー２は再び元の形状に復元され傾斜を有する（図７参照）。
【００５３】
これにより、ＤＭＤ８の各マイクロミラー２において、入力画像の各値に従ってマイクロミラー用光源１１からの第１波長の光及び第２波長の光をＯＮ／ＯＦＦスイッチングすることで、入力画像に応じた画像を投影することができる。
【００５４】
また、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００５５】
例えば、マイクロミラー２の傾斜の制御は上記方法により設けた光屈曲性プラスチックの形状に限定されず、光屈曲性プラスチックの屈曲及び復元性を利用してマイクロミラー２の傾斜を制御することができる全ての形状を本発明は含むと解する。
【００５６】
また、マイクロミラー２の傾斜方向は上述した方向に限定されない。例えば、マイクロミラー２の対角軸を中心に傾斜させる場合、光屈曲性プラスチックの配置する方向を変更すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明のマイクロミラー２を備えるＤＭＤ８は、高速応答性能を有する光屈曲性プラスチック３ａに特定波長の光を照射することでマイクミラー２を駆動するため、複雑な回路を必要とせず、遅延・滲みのない映像コマ再生を実現することができる。このためマイクロミラー１９の作製が容易に行え、低コストで高性能のＤＭＤ８を提供することができるとともに、前記ＤＭＤ８を用いたプロジェクタ１を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】は、本実施形態のプロジェクタの構成を示す概略図である。
【図２】は、本実施形態のＤＭＤの構成を示す概略図である。
【図３】は、本実施形態に係る光屈曲性プラスチック３ａの構成を示す概略断面図である。
【図４】は、本実施形態に係るマイクロミラーの傾斜構造を示す概略断面図である。
【図５】は、本実施形態に係るマイクロミラーの傾斜構成を示す概略斜方図である。
【図６】は、本実施形態に係るマイクロミラーの傾斜構造を示す概略断面図である。
【図７】は、本実施形態に係るマイクロミラーの傾斜構成を示す概略斜方図である。
【符号の説明】
【００５９】
１            プロジェクタ
２            マイクロミラー
３            支持部
３ａ          光屈曲性プラスチック
４            基板
５            光源
６            集光レンズ
７            フィールドレンズ
８            ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）
９            投写レンズ
１０          カラーホイール
１１          マイクロミラー用光源
１２          支持部
【図１】
2008070502.tif 000003
【図２】
2008070502.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008070502.tif 000007
【図６】
2008070502.tif 000008
【図７】
2008070502.tif 000009