JP2005309414A - Method of driving optical modulation element array, optical modulation element array and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光変調部の可動部を変位させて入射光を変調する光変調素子アレイの駆動方法及び光変調素子アレイ並びに画像形成装置に関し、特に、次データの高速な書込みを可能にする改良技術に関する。 The present invention relates to a method for driving a light modulation element array, a light modulation element array, and an image forming apparatus that modulate incident light by displacing a movable part of a light modulation part, and in particular, an improvement that enables high-speed writing of next data. Regarding technology.
近年、空間光変調器(SLM)の一つに、マイクロメカニクス技術に基づきマイクロミラーを作製し、このマイクロミラーを傾けて光の偏向を図るデジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)が注目を浴びている。このDMDは、光学的な情報処理の分野において、投射ディスプレイ、ビデオ・モニター、グラフィック・モニター、テレビ及び電子写真プリントなど多数の用途がある。DMDに関する技術は、下記特許文献1、2、3等が、出願人テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッドによって出願公開されている。
In recent years, a digital micromirror device (DMD) that produces a micromirror based on micromechanical technology and tilts the micromirror to deflect light is attracting attention as one of the spatial light modulators (SLMs). Yes. This DMD has many uses in the field of optical information processing, such as projection displays, video monitors, graphic monitors, televisions and electrophotographic prints. As for the technology relating to DMD, the following
DMDは、シリコン基板上に形成されたCMOS SRAM上に約16μm×16μmのマイクロミラーが17μmピッチで複数設けられており、それぞれのマイクロミラーがスクリーンの画素に対応している。図14は光変調素子アレイの1つの光変調素子(画素)1を示す分解斜視図である。3はマイクロミラーであり、マイクロミラー支持ポスト5によりヨーク7の支持ポスト接続部9に接続されている。ヨーク7はヒンジ11に保持されている。またヒンジ11はポストキャップ13に保持されている。ポストキャップ13はヒンジ支持ポスト15によって制御バス17のヒンジ支持ポスト接続部19に接続されている。つまり、マイクロミラー3は、ヒンジ11、ポストキャップ13及びヒンジ支持ポスト15を介して制御バス17に接続されている。マイクロミラー3には、制御バス17を介して制御電圧が供給される。制御バス17は着地サイト21を有している。着地サイト21は絶縁性を有しているか、マイクロミラー3と同じ電位に保たれている。
In the DMD, a plurality of micromirrors of about 16 μm × 16 μm are provided at a pitch of 17 μm on a CMOS SRAM formed on a silicon substrate, and each micromirror corresponds to a screen pixel. FIG. 14 is an exploded perspective view showing one light modulation element (pixel) 1 of the light modulation element array.
23aは一方の固定電極(第1アドレス電極)であり、23bは他方の固定電極(第2アドレス電極)である。第1アドレス電極23aは電極支持ポスト25によって、第1アドレス電極パッド27aの電極支持ポスト接続部29に接続されている。また第2アドレス電極23bも電極支持ポスト25によって、第2アドレス電極パッド27bの電極支持ポスト接続部29に接続されている。
第1接続部31aから第1アドレス電極パッド27aに入力されるデジタル信号は、第1アドレス電極23aに入力される。第2接続部31bから第2アドレス電極パッド27bに入力されるデジタル信号は、第2アドレス電極23bに入力される。第1アドレス電極23aと第2アドレス電極23bにデジタル信号が入力されることによって、マイクロミラー3が傾き、白表示または黒表示が選択される。マイクロミラー3が傾くことで、ヨーク片33の一部が着地サイト21に接触しても良い。
A digital signal input from the first connection portion 31a to the first
次に、上記のように構成される光変調素子の駆動シーケンスを説明する。
図15は図14に示した光変調素子を模式的に表した断面図、図16は図15に示した光変調素子の駆動シーケンスの説明図である。
光変調素子1は、初期状態において例えばマイクロミラー3が左側(図15の左側)に傾斜している。このとき、制御バス17には図16に示すように、一定の制御電圧Vbが印加されている(イ)。一方、第1アドレス電極23aに印加されるアドレス電圧Va1は、第2アドレス電極23bに印加されるアドレス電圧Va2より小さく設定されている(Va1<Va2)。従って、マイクロミラー3の左側の電位差(|Vb−Va1|)が、右側の電位差(|Vb−Va2|)より大きくなり、マイクロミラー3は静電気力によって左側へ傾く。
Next, a driving sequence of the light modulation element configured as described above will be described.
FIG. 15 is a cross-sectional view schematically showing the light modulation element shown in FIG. 14, and FIG. 16 is an explanatory diagram of a drive sequence of the light modulation element shown in FIG.
In the initial state of the
この状態から例えばマイクロミラー3を右傾斜へ遷移させる駆動シーケンスでは、まず、第1アドレス電極23aと第2アドレス電極23bとに印加される電圧が反転される(Va1>Va2)。このように、アドレス電極が反転されても、マイクロミラー3は依然左傾斜のままを維持する。これは、マイクロミラー3の右端と第2アドレス電極23bとが十分に離間しているため、傾斜に至らしめるだけの静電気力が作用しないためである。この作用によって、傾斜させたまま(表示させたまま)を保持して図16に示す次の書込みTwを効率的に可能とする所謂ラッチ機能を実現させている。
In the driving sequence in which, for example, the
次いで、第1アドレス電極23a、第2アドレス電極23bへのアドレス電圧はそのままにして図16に示すように、制御電圧Vbのみを下げる(ロ)。すると、マイクロミラー3の左側での静電気力が略消失し、右側では僅かな静電気力が働き、これにヒンジ11の弾性復元力が加わって、マイクロミラー3の左側が浮上し、左傾斜の保持が解除された状態となる。
Next, as shown in FIG. 16, the address voltage to the
次いで、制御電圧Vbを元の一定値に戻すと(ハ)、マイクロミラー3の右側の静電気力が強く働き、マイクロミラー3が右傾斜へと遷移する。マイクロミラー3は、右傾斜へ遷移すると、第2アドレス電極23bとの距離が短くなることで、静電気力が相乗的に大きくなり、今度は右側が着地サイト21に着地した状態に保持される。制御電圧Vbの減少からマイクロミラー3の右側の着地までが、図16に示すスイッチ時間Trとなる。
Next, when the control voltage Vb is returned to the original constant value (c), the electrostatic force on the right side of the
ここで、マイクロミラー3は、右側が着地した直後、着地サイト21からの反力を受けることで振動が生じる。そのため、次の書込みは、スイッチ時間Trの経過の後、さらに振動鎮静化時間Tsを待った後行われる。制御電圧Vbの減少から次の書込み(ニ)が可能となるまでの時間(Td=Tr+Ts)は、光変調素子1に依存する固有の時間となる。また、図16中、Tbは、前の書込みが終って次の書込みが始まる時間を示す。従って、従来の光変調素子アレイの駆動方法では、図17に示すように、書込み時間Twと、前の書込みが終って次の書込みが始まる時間Tbとの総和時間(駆動サイクル)Tc=Tw+Tbが繰り返されることで、1ブロック分(1行分)BL[1]の書込みが行われ、これが所定の複数(M)ブロック分(複数行分)BL[M]行われることで、全画素表示が行われていた。
Here, immediately after the right side of the
上記した光変調素子1を用いて、高速に感光材露光を行う場合や、より高画素数のプロジェクタを表示させたい場合、駆動サイクルTcを高速化する必要がある。ここで、駆動サイクルTcを高速化するには、Tw(書込み時間)の短縮と、Tb(前の書込みが終って次の書込みが始まる時間)の短縮が考えられる。Twの短縮は、Tw=(全画素数)/(書込みクロック周波数)の関係から、全画素数の低減、或いは書込みクロック周波数の高速化が有効手段となるが、前者は高画素数の要請に反し、後者はクロックデバイス開発技術に依存するところとなる。これに対し、Tbの短縮は、図18に示すように、Ts(振動鎮静化時間)中に書込みを行うこと(図18中の変位の破線部参照)で達成可能となる。
しかしながら、振動鎮静化時間Ts中に書込みを行うと(アドレス電圧を反転させると)、その振動状態によっては誤動作を起こす危険性があった。図19は振動鎮静化時間中に書込みを実行したときに正常動作となる場合を(1)、誤動作となる場合を(2)に示した説明図である。即ち、図19(1)に示すように、振動鎮静化時間中であってもマイクロミラー3の例えば右側が接触している場合には、図19(1)−A)の電極間電圧ΔV1=15v、ΔV2=20vから、図19(1)−B)の電極間電圧ΔV1=20v、ΔV2=15vとなるようにアドレス電圧が反転されても、マイクロミラー3が右傾斜のままを維持する。一方、図19(2)に示すように、振動鎮静化時間中であってもマイクロミラー3の例えば右側が振動によって着地サイト21から僅かに離反していると、図19(2)−A)の電極間電圧ΔV1=15v、ΔV2=20vから、図19(2)−B)の電極間電圧ΔV1=20v、ΔV2=15vとなるようにアドレス電圧が反転されると、マイクロミラー3の右側が浮上している分、右側の分静電気力が小さくなり、アドレス電圧の反転の際に右側の静電気力が左側の静電気力に負け、その結果、右傾斜に保持されなければならないマイクロミラー3が左傾斜となる誤動作を起こした。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、振動鎮静化時間中であっても誤動作を起こさずにアドレス電圧の書込みが可能となる光変調素子アレイの駆動方法及び光変調素子アレイ並びに画像形成装置を提供し、もって、駆動サイクルの短縮を図ることを目的とする。
When the
However, if writing is performed during the vibration calming time Ts (the address voltage is reversed), there is a risk of malfunction depending on the vibration state. FIG. 19 is an explanatory diagram showing (1) a case where normal operation is performed when writing is executed during the vibration soothing time, and (2) a case where malfunction occurs. That is, as shown in FIG. 19 (1), when the right side of the
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above situation, and provides a method of driving an optical modulation element array, an optical modulation element array, and image formation that can write an address voltage without causing a malfunction even during a vibration sedation time. An object of the present invention is to provide a device and to shorten the driving cycle.
上記目的を達成するための本発明に係る請求項1記載の光変調素子アレイの駆動方法は、弾性変位可能に支持され少なくとも一部に可動電極を備えた可動部と、該可動部に対峙して配置され前記可動部をそれぞれ異なる方向に変位させる第1、第2の固定電極とを有し、前記可動電極と前記第1、第2の固定電極との間への電圧印加により発生する静電気力によって前記可動部を変位させ、該可動部に入射された光を変調する微小電気機械方式の光変調素子が一次元又は二次元に配列されてなり、前記光変調素子のそれぞれがメモリ回路を含む駆動回路を有し、前記可動電極と前記固定電極のうちいずれか一方が前記駆動回路からの素子変位信号を書き込む電極であり、他方が制御電圧を印加する電極である光変調素子アレイの駆動方法であって、前記駆動回路からの変位信号を前記電極のいずれかが受け、前記可動部が最終移動先に到達してから、前記駆動回路が次の変位信号をそのいずれかの電極へ出力するまでの間に、前記電極のうちいずれかの電極に対する印加電圧を制御して、前記可動部を前記最終移動先に定位させることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a method of driving a light modulation element array according to the present invention, comprising: a movable part supported so as to be elastically displaceable and having a movable electrode at least partially; Static electricity generated by applying a voltage between the movable electrode and the first and second fixed electrodes. The first and second fixed electrodes displace the movable portion in different directions. The movable portion is displaced by force, and micro electro mechanical light modulation elements that modulate light incident on the movable portion are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, and each of the light modulation elements includes a memory circuit. A light modulation element array having a drive circuit that includes one of the movable electrode and the fixed electrode that writes an element displacement signal from the drive circuit, and the other electrode that applies a control voltage. In the way Then, any one of the electrodes receives a displacement signal from the drive circuit, and the drive circuit outputs the next displacement signal to any one of the electrodes after the movable part reaches the final movement destination. In the meantime, the voltage applied to any one of the electrodes is controlled to localize the movable part to the final destination.
この光変調素子アレイの駆動方法では、可動部が最終移動先に到達してから、駆動回路が次の変位信号をいずれかの電極へ出力するまでの間に、いずれかの電極に対する印加電圧を制御する。これによって従来より大きな振動抑止静電気力が発生され、可動部が最終移動先に到達した直後の振動鎮静化時間中においても、大きな静電気力によって可動部が強制的に制振され、ラッチが可能となる。従って、構造は従来のままで、振動鎮静化時間中であっても、従来のように振動のおさまるのを待つ必要がなく(換言すれば、データの書込みタイミングをもう少し前にシフトすることが可能となり)、かつ誤動作を起こさずにアドレス電圧の書込みが可能となる。なお、可動部が最終移動先に到達する前に制御電圧が増加されると、可動部が加速されて接触することとなり、かえって振動が大きくなる。 In this method of driving the light modulation element array, the voltage applied to any of the electrodes is applied after the movable part reaches the final movement destination until the drive circuit outputs the next displacement signal to any of the electrodes. Control. This generates a greater vibration-suppressing electrostatic force than before, and even during the vibration suppression time immediately after the movable part reaches the final destination, the movable part is forcibly controlled by the large electrostatic force and can be latched. Become. Therefore, the structure remains the same, and there is no need to wait for the vibration to subside as in the past even during the vibration suppression period (in other words, the data write timing can be shifted a little earlier). And the address voltage can be written without causing a malfunction. Note that if the control voltage is increased before the movable part reaches the final destination, the movable part is accelerated and brought into contact, and vibration is increased.
請求項2記載の光変調素子アレイの駆動方法は、前記可動部が最終移動先に到達してから、前記駆動回路が次の変位信号を前記いずれかの電極へ出力するまでの間に、前記可動部の最終移動先側に配された前記固定電極と前記可動電極との間の電極間電圧を増加させることを特徴とする。
The method of driving the light modulation element array according to
この光変調素子アレイの駆動方法では、可動部が最終移動先に到達してから駆動回路が次の変位信号を電極へ出力するまでの間に、可動部の最終移動先側に配された固定電極と可動電極との間の電極間電圧を増加させることで、最終移動先で可動部に振動抑止静電気力が負荷され、これにより可動部が強制的に制振される。 In this light modulation element array driving method, the fixed part arranged on the final movement destination side of the movable part after the movable part reaches the final movement destination and before the drive circuit outputs the next displacement signal to the electrode. By increasing the inter-electrode voltage between the electrode and the movable electrode, a vibration-suppressing electrostatic force is applied to the movable part at the final movement destination, thereby forcibly damping the movable part.
請求項3記載の光変調素子アレイの駆動方法は、前記可動部が最終移動先に到達してから、前記駆動回路が次の変位信号を前記一方の電極へ出力するまでの間に、駆動回路からの電圧を減少させることを特徴とする。
4. The method of driving an optical modulation element array according to
この光変調素子アレイの駆動方法では、可動部が最終移動先に到達してから駆動回路が次の変位信号を電極へ出力するまでの間に、駆動回路からの電圧を減少させることで、アドレス電圧反転時の電極間電圧の変化が小さくなり、誤作動を起こす危険性を低減することができる。 In this method of driving the light modulation element array, the voltage from the drive circuit is decreased by the time the movable unit reaches the final movement destination and before the drive circuit outputs the next displacement signal to the electrode. The change in the voltage between the electrodes at the time of voltage reversal becomes small, and the risk of malfunctioning can be reduced.
請求項4記載の光変調素子アレイの駆動方法は、前記光変調素子が、前記可動部を揺動自在に支持し、前記第1及び第2の固定電極が前記可動部に対して同一側に配置されてなり、これら第1、第2の固定電極へ個別に駆動用電圧を印加することにより、前記可動部を異なる方向に傾斜させて光変調を行うことを特徴とする。
The light modulation element array driving method according to
この光変調素子アレイの駆動方法では、揺動自在に支持された可動部に対して、第1及び第2の固定電極をこの可動部に対して同一側に配置して、これら第1、第2の固定電極へ個別に駆動用電圧を印加することにより、可動部を異なる方向に傾斜させることができ、これにより、光変調を行うことができる。
また、前記光変調素子としては、上記構成以外にも、可動部を前記第1の固定電極と前記第2の固定電極との間に配置して、これら第1、第2の固定電極へ個別に駆動用電圧を印加することにより、前記可動部を前記第1の固定電極又は前記第2の固定電極に向けて撓ませて光変調を行う構成としてもよい。
In the method of driving the light modulation element array, the first and second fixed electrodes are arranged on the same side of the movable part with respect to the movable part supported so as to be swingable. By individually applying a driving voltage to the two fixed electrodes, the movable part can be tilted in different directions, whereby light modulation can be performed.
In addition to the above-described configuration, the light modulation element has a movable portion disposed between the first fixed electrode and the second fixed electrode, and is individually connected to the first and second fixed electrodes. By applying a driving voltage to the movable part, the movable part may be bent toward the first fixed electrode or the second fixed electrode to perform light modulation.
請求項5記載の光変調素子アレイは、弾性変位可能に支持され少なくとも一部に可動電極を備えた可動部と、該可動部に対峙して配置された固定電極とを有し、前記可動電極と前記固定電極との間への電圧印加により発生する静電気力によって前記可動部を変位させ、該可動部に入射された光を変調する微小電気機械方式の光変調素子が一次元又は二次元に配列されてなり、前記光変調素子のそれぞれがメモリ回路を含む駆動回路を有し、前記電極のうち一方が該駆動回路からの素子変位信号を書き込む電極であり、他方が制御電圧を印加する電極である光変調素子アレイであって、請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の光変調素子アレイの駆動方法に基づいて光変調を行う制御部が備えられたことを特徴とする。
6. The light modulation element array according to
この光変調素子アレイでは、可動部が最終移動先に到達してから、駆動回路が次の変位信号を一方の電極へ出力するまでの間に、いずれかの電極の印加電圧が制御部によって増加され、可動部を最終移動先に定位させるための静電気力が増加する。これにより、振動鎮静化時間中においても、大きな静電気力によって可動部がラッチされ、誤動作を起こさずにアドレス電圧の書込みが可能となる。 In this light modulation element array, the voltage applied to one of the electrodes is increased by the control unit between the time when the movable part reaches the final movement destination and the time when the drive circuit outputs the next displacement signal to one electrode. Thus, the electrostatic force for localizing the movable part to the final movement destination increases. Thereby, even during the vibration sedation time, the movable part is latched by a large electrostatic force, and the address voltage can be written without causing a malfunction.
請求項6記載の画像形成装置は、光源と、請求項5記載の光変調素子アレイと、前記光源からの光を前記光変調素子アレイに照射する照明光学系と、前記光変調素子アレイから出射される光を画像形成面に投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする。
The image forming apparatus according to
この画像形成装置では、請求項5記載の光変調素子アレイが構成の要部に備えられることで、振動鎮静化時間中においても、誤動作を起こさずにアドレス電圧の書込みが可能となり、従来装置に比べ、駆動サイクルが短縮される。これにより、高速な感光材露光や、より高画素数のプロジェクタの表示が可能となる。また、露光光のオン・オフで階調制御がなされる画像形成装置(露光装置)では、オン・オフ時間の短縮が可能となることで、より高階調の実現が可能となる。
In this image forming apparatus, the light modulation element array according to
本発明に係る光変調素子アレイの駆動方法によれば、駆動回路からの変位信号をいずれか一方の電極が受け、可動部が最終移動先に到達してから、駆動回路が次の変位信号をそのいずれか一方の電極へ出力するまでの間に、いずれかの電極の印加電圧を増加させたり、減少させたり、或いは増加と減少を共に行うので、従来より大きな振動抑止静電気力を発生させることができ、可動部が最終移動先に到達した直後の振動鎮静化時間中においても、大きな静電気力によって可動部が強制的に制振され、ラッチが可能となる。従って、振動鎮静化時間中であっても、従来のように振動の収まるのを待つ必要がなく、かつ誤動作を起こさずにアドレス電圧を書込むことができる。この結果、駆動サイクルを短縮することができる。 According to the driving method of the light modulation element array according to the present invention, one of the electrodes receives the displacement signal from the drive circuit, and the drive circuit receives the next displacement signal after the movable part reaches the final movement destination. Before applying to one of the electrodes, the applied voltage of either electrode is increased, decreased, or increased and decreased, so that a greater vibration-suppressing electrostatic force than before can be generated. Even during the vibration calming time immediately after the movable part reaches the final movement destination, the movable part is forcibly damped by a large electrostatic force, and can be latched. Therefore, it is not necessary to wait for the vibration to settle, and the address voltage can be written without causing a malfunction, even during the vibration calming time. As a result, the driving cycle can be shortened.
本発明に係る光変調素子アレイによれば、請求項1〜請求項5のいずれか1項記載の光変調素子アレイの駆動方法に基づいて光変調を行う制御部が備えられたので、可動部が最終移動先に到達してから、駆動回路が次の変位信号をいずれかの電極へ出力するまでの間に、前記電極のうちいずれかの電極の印加電圧が制御部によって制御され、振動鎮静化時間中においても、大きな静電気力によって可動部のラッチが可能となる。従って、振動鎮静化時間中であっても、誤動作を起こさずにアドレス電圧を書込むことができる。この結果、駆動サイクルを短縮して、高速な全画素表示を行うことができる。
According to the light modulation element array of the present invention, since the control unit that performs light modulation based on the light modulation element array driving method according to any one of
本発明に係る画像形成装置によれば、光源と、請求項6記載の光変調素子アレイと、光源からの光を光変調素子アレイに照射する照明光学系と、光変調素子アレイから出射される光を投影する投影光学系とを備えたので、従来装置に比べ、駆動サイクルを短縮することができる。この結果、高速な感光材露光や、より高画素数のプロジェクタを表示させることができる。
According to the image forming apparatus of the present invention, the light source, the light modulation element array according to
以下、本発明に係る光変調素子アレイの駆動方法及び光変調素子アレイ並びに画像形成装置の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る駆動方法に用いられる光変調素子アレイ及びその周辺メモリローディング回路図、図2は光変調素子アレイ中の1つの光変調素子を模式的に表した断面図、図3は図2に示した駆動回路の等価回路図である。
Preferred embodiments of a light modulation element array driving method, light modulation element array, and image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram of a light modulation element array and its peripheral memory loading circuit used in the driving method according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view schematically showing one light modulation element in the light modulation element array, and FIG. FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the drive circuit shown in FIG. 2.
光変調素子アレイ100は、個別にアドレス可能なマイクロ機械素子の図2に示す光変調素子200を有している。光変調素子200は、可変形ミラーデバイスであり、ヒンジ11によって弾性変位可能に支持され少なくとも一部に可動電極を備えた可動部(マイクロミラー3)を有している。マイクロミラー3は、傾斜運動により変位が行われる。光変調素子200は、後に詳述するように、少なくとも1対のアドレス電極によりアドレッシングされ、マイクロミラー3を制御して第1の位置(図2の左傾斜位置)、第2の位置(図2の右傾斜位置)に安定変位させる。
The light
光変調素子アレイ100は、それぞれの光変調素子200に設けられたマイクロミラー3において光を反射させて作動する。即ち、各光変調素子200は、像の1画素を表す。光変調素子200は、メモリセルとしての駆動回路51に付設される。駆動回路51は、オン/オフ位置に関するデータを記憶する。
The light
図1に示すメモリローディング回路は、光変調素子200を付設したメモリセルがロー(行)毎にロードされるラインローディングに対応したものとなっている。このため、光変調素子アレイ100は、1〜P個のシフトレジスタ回路53、ラッチ回路55、及びコラムドライバ回路57を有している。シフトレジスタ回路53はクロック信号CKにより制御される。
The memory loading circuit shown in FIG. 1 corresponds to the line loading in which the memory cell provided with the
各シフトレジスタ回路53に1〜P列のデータが同時に書込まれ、それが1〜N列となるとシフトレジスタ回路53がロードされ、そのデータローがラッチ回路55へ転送される。データがラッチされ光変調素子アレイ100の選定ローに記憶される間に、次のデータローをシフトレジスタ回路53へロードすることができる。ラッチ回路55はロード、セット、及びセット信号により制御される。コラムドライバ回路57が各コラムへのローデータの1ビットを駆動する。
The 1st to Pth column data is simultaneously written in each
光変調素子アレイ100にはローデコーダ59が接続されている。ローデコーダ59はそのメモリへロードすべき1〜M行のローを表わすアドレスデータ、ローイネーブル信号及びリード/ライト信号を受信する。
A
コントローラ61は、ロード、セット、及びセット信号をラッチ回路55へ送出すると共に、アドレスデータ、ローイネーブル信号及びリード/ライト信号をローデコーダ59へ送出する。また、コントローラ61は、コラムドライバ回路57へ駆動信号を送出する。
The controller 61 sends load, set, and set signals to the
ラッチ回路55へ転送されたデータローは、そのままコラムドライバ回路57へ転送され、出力アップされて図3に示すデータラインD、/Dへ供給される。データローがデータライン/Dへ供給されるとき、図1のアドレス信号と、ローデコーダ59とによっていずれかのローに上記データローを書込むロー指定信号が図3に示すRow ENに供給される。ロー指定信号が供給され指定されたローがアクティブになると、トランジスタTRを有する駆動回路51がスイッチされて書込まれたデータローがメモリされる。これらがM回繰り返されることで、全画素分のデータが書込まれることになる。
The data row transferred to the
図2に示すように、光変調素子200は、マイクロミラー3に対峙して配置された固定電極23を有する。この固定電極23は、第1アドレス電極23aと、第2アドレス電極23bとからなる。光変調素子200は、マイクロミラー3と固定電極23との間への電圧印加により発生する静電気力によってマイクロミラー3を変位させ、マイクロミラー3に入射された光を変調する。光変調素子アレイ100は、この微小電気機械方式の光変調素子200が一次元又は二次元に配列されてなる。本実施の形態では、電極のうち一方が駆動回路51からの素子変位信号Q、/Q(図3参照)を書き込む固定電極23であり、他方が制御電圧Vbを印加する可動電極となる。この可動電極は、マイクロミラー3と兼用される。以下、マイクロミラー3と可動電極3とは、同一符号を付して説明する。なお、図2中、21は着地サイト(パッド)を表し、67は回路基板を表す。
As shown in FIG. 2, the
本発明において、コントローラ61は、光変調素子アレイ100に付設された制御部63に電圧増加信号を送出する。電圧増加信号を受信した制御部63は、制御電圧ジェネレータ65を介して、各光変調素子200の制御電圧Vbを所定のタイミングで増加させる。制御電圧Vbは、各ロー共通に供給される。
In the present invention, the controller 61 sends a voltage increase signal to the
図4は本発明に係る駆動方法の可動部の挙動を表した説明図、図5は本発明に係る駆動方法の駆動シーケンスの説明図、図6は可動部の変位時の挙動と制御電圧との相関を表す説明図である。
上記所定のタイミングは、駆動回路51からの変位信号Q、/Qを固定電極23が受けて、マイクロミラー3が最終移動先(図2の左傾斜位置又は右傾斜位置)に到達してから、駆動回路51が次の変位信号Q、/Qを固定電極23へ出力するまでの間として制御部63によって設定される。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the behavior of the movable part of the driving method according to the present invention, FIG. 5 is an explanatory diagram of the driving sequence of the driving method according to the present invention, and FIG. It is explanatory drawing showing the correlation of these.
The predetermined timing is such that after the displacement signal Q, / Q from the
この駆動シーケンスをより具体的に説明する。
図4(A)に示すように、光変調素子200は、初期状態において例えばマイクロミラー3が左側(図4の左側)に傾斜している。このとき、可動電極3には図5に示すように、一定の制御電圧Vb(+20V)が印加されている。一方、第1アドレス電極23aに印加されるアドレス電圧Va1(0V)は、第2アドレス電極23bに印加されるアドレス電圧Va2(+5V)より小さく設定されている(Va1<Va2)。従って、マイクロミラー3の左側の電極間電圧(|Vb−Va1|=ΔV1=20V)が、右側の電極間電圧(|Vb−Va2|=ΔV2=15V)より大きくなる(ΔV1>ΔV2)。これにより、マイクロミラー3は静電気力による右回りの静電トルクTR2とヒンジ11の弾性復元力TReの総和より、左回りの静電トルクTR1が大きくなって左側へ傾く。
This drive sequence will be described more specifically.
As shown in FIG. 4A, in the
次いで、図4(B)、図5に示すように、制御電圧Vbはそのままで、第1アドレス電極23aと第2アドレス電極23bとに印加される電圧が反転される(Va1>Va2)。即ち、第1アドレス電極23aにアドレス電圧Va1(5V)を印加し、第2アドレス電極23bにアドレス電圧Va2(0V)を印加して、次の変位信号の書込みTwを行う。この際、電極間電圧は(ΔV1=15V)<(ΔV2=20V)となって右側のΔV2が大きくなるが、上述の作用によりラッチ状態に保持されたままとなる。
Next, as shown in FIGS. 4B and 5, the voltage applied to the
この状態から例えばマイクロミラー3を右傾斜へ遷移させる駆動シーケンスでは、まず、第1アドレス電極23a、第2アドレス電極23bへのアドレス電圧(Va1>Va2)はそのままにして、図5の符号(C)位置に示すように、制御電圧Vbのみを下げる(例えばVb=5V)。すると、マイクロミラー3の左側での静電気力が消失し(ΔV1=0)、右側では僅かな静電気力が働き(ΔV2=5V)、これにヒンジ11の弾性復元力が加わって、マイクロミラー3の左側が浮上し、左傾斜の保持が解除された状態となる。
In the driving sequence in which, for example, the
次いで、図5の符号(D)位置に示すように、制御電圧Vbを元の一定値(Vb=20V)に戻すと、マイクロミラー3の右側の電極間電圧(ΔV2=20V)が左側の電極間電圧(ΔV1=15V)より大きくなり、図4(D)に示すように、マイクロミラー3が右傾斜へと遷移する。マイクロミラー3は、右傾斜へ遷移すると、第2アドレス電極23bとの距離が短くなることで、静電気力が相乗的に大きくなり、今度は右側が着地サイト21に着地した状態に保持される。
Next, when the control voltage Vb is returned to the original constant value (Vb = 20 V), as shown at the position (D) in FIG. 5, the voltage between the electrodes on the right side of the micromirror 3 (ΔV2 = 20 V) is changed to the left electrode. As shown in FIG. 4D, the
ここで、マイクロミラー3は、右側が着地した直後、着地サイト21からの反力を受けることで振動が生じる。この際、即ち、マイクロミラー3が最終移動先(右傾斜位置)に到達してから、駆動回路51が次の変位信号Q、/Qを固定電極23へ出力する(図5の符号(E)位置)までの間に、制御部63によって制御電圧Vbを増加させる(例えばVb=30V)。これによって従来より大きな振動抑止静電気力(ΔV2=30V)が発生し、マイクロミラー3が最終移動先に到達した直後の振動鎮静化時間中においても、大きな静電気力によって強制的に制振され、図4(E)に示す状態でのラッチが可能となる。この状態で、次の変位信号の書込みTwを行う。
Here, immediately after the right side of the
書込みTwが終了したなら、以下、上記と同様に、第1アドレス電極23a、第2アドレス電極23bへのアドレス電圧(Va1>Va2)はそのままにして、図5の符号(F)位置に示すように、制御電圧Vbのみを下げる(例えばVb=5V)。すると、マイクロミラー3の左側での静電気力が消失し(ΔV1=0)、右側では僅かな静電気力が働き(ΔV2=5V)、これにヒンジ11の弾性復元力が加わって、マイクロミラー3の右側が浮上し、右傾斜の保持が解除された状態となる。
When the writing Tw is completed, the address voltage (Va1> Va2) to the
次いで、図5の符号(G)位置に示すように、制御電圧Vbを元の一定値(Vb=20V)に戻すと、マイクロミラー3の左側の電極間電圧(ΔV1=20V)が右側の電極間電圧(ΔV2=15Vより)大きくなり、図4(G)に示すように、マイクロミラー3が再び左傾斜へと遷移した状態に戻る。
Next, when the control voltage Vb is returned to the original constant value (Vb = 20V), as shown at the position of the reference symbol (G) in FIG. 5, the voltage between the left electrodes of the micromirror 3 (ΔV1 = 20V) is changed to the right electrode. As shown in FIG. 4 (G), the
このように、上記の光変調素子アレイ100の駆動方法では、マイクロミラー3が最終移動先に到達してから、駆動回路51が次の変位信号を固定電極23へ出力するまでの間に、図6に示すように、可動電極3に印加される電圧(即ち、制御電圧Vb)が増加される。これによって従来より大きな振動抑止静電気力が発生され、マイクロミラー3が最終移動先に到達した直後の振動鎮静化時間中においても、大きな静電気力によって強制的に制振され、ラッチが可能となる。つまり、図5に示すように、前の書込みTwが終って次の書込みTwが始まる時間Tbが短縮されることで、駆動サイクルTc(=Tw+Tb)が短縮されることとなる。
Thus, in the driving method of the light
従って、構造は従来のままで、振動鎮静化時間中であっても、従来のように振動の収まるのを待つ必要がなく(換言すれば、データの書込みタイミングを少し前にシフトすることが可能となり)、かつ誤動作を起こさずに図6に示す早い段階からアドレス電圧の書込みTwが可能となる。 Therefore, the structure remains the same, and there is no need to wait for the vibration to settle, even during the vibration suppression period (in other words, the data write timing can be shifted slightly forward). The address voltage can be written Tw from the early stage shown in FIG. 6 without causing malfunction.
上記の例では、制御電圧Vbを従来のVb=20Vに対してVb=30Vに増加させた場合を説明したが、これは一例でありその値に限定されないことは言うまでもない。図7は可動部の回転角と可動部が安定的にラッチされる境界電極間電圧との相関とを表した説明図である。図中の曲線は、例えば図4(E)の状態において、TR2=TR1+TReを満たすときの境界電極間電圧X(V)とマイクロミラー3の回転角との相関とを表している。即ち、電極間電圧がΔVa<ΔVb<ΔVcの関係で駆動されるとき、電極間電圧ΔVaであると僅かな角度変化で非安定領域(曲線X(V)より下の領域)へ遷移してしまうが、電極間電圧ΔVbであると略θ=4°の角度変化であっても安定領域(曲線X(V)より上の領域)で安定し、電極間電圧ΔVcであると略θ=20°の角度変化であっても安定領域で安定することが分る。
In the above example, the case where the control voltage Vb is increased to Vb = 30V with respect to the conventional Vb = 20V has been described, but it is needless to say that this is an example and the value is not limited thereto. FIG. 7 is an explanatory diagram showing the correlation between the rotation angle of the movable part and the voltage between the boundary electrodes at which the movable part is stably latched. The curve in the figure represents, for example, the correlation between the boundary electrode voltage X (V) and the rotation angle of the
従って、電極間電圧ΔV(a,b,c)は、マイクロミラー3が最終移動先に到達した以降の最大振動における変位において、接触状態を維持できる電圧と定義することができ、電極間電圧が高いほど安定して接触状態を維持しようとする。
Accordingly, the interelectrode voltage ΔV (a, b, c) can be defined as a voltage that can maintain the contact state at the maximum vibration displacement after the
図8は傾斜状態が維持される場合の可動部の挙動を表した説明図、図9は傾斜状態が維持される場合の駆動シーケンスの説明図である。
図4、図5では左傾斜のマイクロミラー3が右傾斜となり、再び左傾斜へ遷移する場合を例に説明したが、図8、図9では左傾斜のマイクロミラー3が状態を維持する場合について説明する。
図8(A)に示すように、マイクロミラー3が左側に傾斜しているとき、可動電極3には図9に示すように、一定の制御電圧Vb(+20V)が印加されている。第1アドレス電極23aに印加されるアドレス電圧Va1(0V)は、第2アドレス電極23bに印加されるアドレス電圧Va2(+5V)より小さく設定されている(Va1<Va2)。従って、マイクロミラー3は静電気力による右回りの静電トルクTR2とヒンジ11の弾性復元力TReの総和より、左回りの静電トルクTR1が大きくなって左側へ傾く。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing the behavior of the movable portion when the tilted state is maintained, and FIG. 9 is an explanatory diagram of a drive sequence when the tilted state is maintained.
4 and 5, the case where the left-
As shown in FIG. 8A, when the
次いで、図8(B)、図9に示すように、次の変位信号の書込みTwを行う。この状態から第1アドレス電極23a、第2アドレス電極23bへのアドレス電圧(Va1<Va2)はそのままにして、図9の符号(C)位置に示すように、制御電圧Vbのみを下げる(例えばVb=5V)。すると、マイクロミラー3の右側での静電気力が消失し(ΔV2=0)、左側では僅かな静電気力が働き(ΔV1=5V)、これにヒンジ11の弾性復元力が加わって、マイクロミラー3の左側が浮上し、左傾斜の保持が解除された状態となる。
Next, as shown in FIGS. 8B and 9, the next displacement signal writing Tw is performed. From this state, the address voltage (Va1 <Va2) to the
次いで、図9の符号(D)位置に示すように、制御電圧Vbを元の一定値(Vb=20V)に戻すと、マイクロミラー3の左側の電極間電圧(ΔV1=20V)が右側の電極間電圧(ΔV2=15Vより)大きくなり、図8(D)に示すように、マイクロミラー3が再び左傾斜へと遷移する。マイクロミラー3は、左傾斜へ遷移すると、第1アドレス電極23aとの距離が短くなることで、静電気力が相乗的に大きくなり、再び左側が着地サイト21に着地した状態に保持される。
Next, when the control voltage Vb is returned to the original constant value (Vb = 20V), as shown in the position of the reference symbol (D) in FIG. 9, the voltage between the left electrodes of the micromirror 3 (ΔV1 = 20V) is changed to the right electrode. As shown in FIG. 8D, the
ここで、マイクロミラー3は、左側が着地した直後、着地サイト21からの反力を受けることで振動が生じる。この際、即ち、マイクロミラー3が最終移動先(左傾斜位置)に到達してから、駆動回路51が次の変位信号Q、/Qを固定電極23へ出力する(図9の符号(E)位置)までの間に、制御部63によって制御電圧Vbを増加させる(例えばVb=30V)。これによって従来より大きな振動抑止静電気力(ΔV1=30V)が発生し、マイクロミラー3が最終移動先に到達した直後の振動鎮静化時間中においても、大きな静電気力によって強制的に制振され、図8(E)に示す状態でのラッチが可能となる。この状態で、次の変位信号の書込みTwを行う。
Here, immediately after the left side of the
書込みTwが終了したなら、以下、上記と同様に、第1アドレス電極23a、第2アドレス電極23bへのアドレス電圧(Va1<Va2)はそのままにして、図9の符号(F)位置に示すように、制御電圧Vbのみを下げる(例えばVb=5V)。すると、マイクロミラー3の右側での静電気力が消失し(ΔV2=0)、左側では僅かな静電気力が働き(ΔV1=5V)、これにヒンジ11の弾性復元力が加わって、マイクロミラー3の左側が浮上し、左傾斜の保持が解除された状態となる。
When the writing Tw is completed, the address voltage (Va1 <Va2) to the
次いで、図9の符号(G)位置に示すように、制御電圧Vbを元の一定値(Vb=20V)に戻すと、マイクロミラー3の左側の電極間電圧(ΔV1=20V)が右側の電極間電圧(ΔV2=15Vより)大きくなり、図8(G)に示すように、マイクロミラー3が再び左傾斜へと遷移した状態に戻る。
Next, when the control voltage Vb is returned to the original constant value (Vb = 20 V), as shown in the position of symbol (G) in FIG. 9, the voltage between the left electrodes of the micromirror 3 (ΔV1 = 20 V) is changed to the right electrode. As shown in FIG. 8 (G), the
このように、左傾斜のマイクロミラー3が状態を維持する場合であっても、マイクロミラー3が最終移動先に到達してから、駆動回路51が次の変位信号を固定電極23へ出力するまでの間に、可動電極3に印加される制御電圧Vbが増加されることによって、大きな振動抑止静電気力が発生され、振動鎮静化時間中においても、ラッチが可能となる。
As described above, even when the left
従って、上記の駆動方法によれば、左傾斜のマイクロミラー3が状態を維持する場合であっても、マイクロミラー3が最終移動先に到達してから、駆動回路51が次の変位信号を出力するまでの間に、制御電圧Vbを増加させるので、振動鎮静化時間中に大きな静電気力でマイクロミラー3をラッチでき、振動のおさまるのを待たず、かつ誤動作を起こさずにアドレス電圧を書込むことができる。この結果、駆動サイクルTcを短縮することができる。
Therefore, according to the driving method described above, even when the left-
また、固定電極23が、マイクロミラー3を異なる方向に傾斜させる2つの第1アドレス電極23a、第2アドレス電極23bを有し、この2つの固定電極23へ交互に駆動用電圧を印加することで、マイクロミラー3を双方向に駆動するので、マイクロミラー3が双方向へ駆動され、第1、第2の位置へ配置可能となる。これにより、第1の位置で可動部へ入射させた光を反射させるオン状態と、第2の位置で可動部へ入射させた光を光アブソーバーに偏向させるオフ状態とからなる光変調動作が可能となる。
In addition, the fixed
なお、マイクロミラー3が最終移動先に到達する前に制御電圧Vbが増加されると、マイクロミラー3が加速されて接触することとなり、かえって振動が大きくなる。また、書込みが開始された後に制御電圧Vbが増加されても、マイクロミラー3を制振し、書込みタイミングを前にシフトすることの効果が得られない。
Note that if the control voltage Vb is increased before the
そして、上記の光変調素子アレイ100によれば、制御電圧Vbの増加を制御し、上記の駆動方法に基づいて光変調を行う制御部63が備えられたので、振動鎮静化時間中においても、大きな静電気力によってマイクロミラー3がラッチされ、誤動作を起こさずにアドレス電圧の書込みが可能となる。この結果、駆動サイクルを短縮して、高速な全画素表示を可能にすることができる。
And according to said light
次に、本発明に係る駆動方法の変形例を説明する。
図10はアドレス電圧を増加させる変形例を表した駆動シーケンスの説明図、図11はアドレス電圧及び制御電圧を増加させる変形例を表した駆動シーケンスの説明図である。
上記の実施の形態では、固定電極23に駆動回路51からの素子変位信号が書き込まれ、可動電極3に、制御電圧Vbが印加され、この可動電極3に印加される制御電圧Vbが、振動鎮静化時間中に増加されることで、マイクロミラー3が強制的に制振され、ラッチが可能となる場合を説明したが、この変形例では、図10に示すように、可動電極3に、従来同様の一定の制御電圧Vbが印加される一方、固定電極23に、印加されるアドレス電圧を、振動鎮静化時間中に減少させる。
Next, a modified example of the driving method according to the present invention will be described.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a driving sequence showing a modification example in which the address voltage is increased, and FIG. 11 is an explanatory diagram of a driving sequence showing a modification example in which the address voltage and the control voltage are increased.
In the above embodiment, the element displacement signal from the
振動中に書込みを行う場合、アドレス電圧が反転し、(偏向方向の電極間電圧)<(逆方向の電極間電圧)という不安定な状態となるため、誤作動を引き起こしやすい。そこでアドレス電圧の反転の前に、アドレス電圧を減少させることにより、偏向方向の電極間電圧と逆方向の電極間電圧の差が小さくなることで、アドレス反転による効果を低減することができ、振動中でもマイクロミラー3を右傾斜の状態でラッチ可能とする。
When writing is performed during vibration, the address voltage is inverted, and an unstable state of (electrode voltage in the deflection direction) <(electrode voltage in the reverse direction) is obtained, which is likely to cause a malfunction. Therefore, by reducing the address voltage before inversion of the address voltage, the difference between the electrode voltage in the deflection direction and the voltage between the electrodes in the reverse direction is reduced, so that the effect of address inversion can be reduced. In particular, the
従って、本変形例のように、振動鎮静化時間中におけるマイクロミラー3の強制的な制振は、アドレス電圧の減少によっても実現することができ、上記と同様の駆動サイクルTcを短縮(着地から書込みまでの時間Tdを短縮)する効果を得ることができる。
Therefore, as in this modification, the forced vibration suppression of the
また、図11に示すように、本発明に係る駆動方法は、固定電極23に印加するアドレス電圧を振動鎮静化時間中に減少させるのと同時に、可動電極3に印加する制御電圧Vbも増加させるものであってもよい。この変形例では、制御部63によってアドレス電圧を減少及び制御電圧Vbを増加させることによって、従来よりアドレス電圧反転前後での偏向方向の可動部拘束性が増し、右傾斜の状態でラッチが可能となる。
Further, as shown in FIG. 11, the driving method according to the present invention increases the control voltage Vb applied to the
従って、可動部振動中でもマイクロミラー3の誤動作がなくなるため、データの書込みタイミングをさらに前へシフトする(着地から書込みまでの時間Tdを短縮する)ことも可能となる。
Accordingly, since the malfunction of the
以上説明した光変調素子アレイ100では、マイクロミラー3を傾斜させることで光変調を行う構成を一例として説明してきたが、本発明はこの構成に限らず、例えば、平行平板式の光変調素子に対しても適用可能である。
即ち、可動部を第1の固定電極と第2の固定電極との間に配置して、これら第1、第2の固定電極へ個別に駆動用電圧を印加することにより、前記可動部を前記第1の固定電極又は前記第2の固定電極に向けて撓ませて光変調を行う構成としてもよい。この構成であっても、上記同様の作用効果が奏される。
In the light
That is, by disposing the movable part between the first fixed electrode and the second fixed electrode and individually applying a driving voltage to the first and second fixed electrodes, the movable part is The light modulation may be performed by bending toward the first fixed electrode or the second fixed electrode. Even with this configuration, the same effects as described above can be obtained.
次に、上記光変調素子アレイ100を用いて構成した画像形成装置について説明する。ここでは、画像形成装置の例として、まず、露光装置300について説明する。図12は本発明の光変調素子アレイを用いて構成した露光装置の概略構成を示す図である。露光装置300は、照明光源71と、照明光学系73と、上述した実施の形態の光変調素子200を同一平面状で2次元状に複数配列した光変調素子アレイ100と、投影光学系75とを備える。
Next, an image forming apparatus configured using the light
照明光源71は、レーザ、高圧水銀ランプ、及びショートアークランプ等の光源である。照明光学系73は、例えば、照明光源71から出射された面状の光を平行光化するコリメートレンズである。コリメートレンズを透過した平行光は光変調素子アレイ100の各光変調素子に垂直に入射する。照明光源71から出射された面状の光を平行光化する手段としては、コリメートレンズ以外にも、マイクロレンズを2つ直列に配置する方法等がある。また、照明光源71としてショートアークランプ等の発光点が小さいものを使用することで、照明光源71を点光源とみなし、光変調素子アレイ100に平行光を入射するようにしても良い。また、照明光源71として光変調素子アレイ100の各光変調素子に対応するLEDを有するLEDアレイを使用し、LEDアレイと光変調素子アレイ100とを近接させて光を発光させることで、光変調素子アレイ100の各光変調素子に平行光を入射するようにしても良い。なお、照明光源71としてレーザを用いた場合には、照明光学系73は省略しても良い。
The
投影光学系75は、画像形成面である記録媒体77に対して光を投影するためのものであり、例えば、光変調素子アレイ100の各光変調素子に対応したマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ等である。
The projection
以下、露光装置300の動作を説明する。
照明光源71から出射された面状の光が照明光学系73に入射し、ここで平行光された光が光変調素子アレイ100に入射する。光変調素子アレイ100の各光変調素子200に入射される光は、画像信号に応じてその反射が制御される。光変調素子アレイ100から出射された光は、投影光学系75により記録媒体77の画像形成面に撮影露光される。撮影光は記録媒体77に対して相対的に走査方向に移動しながら投影露光され、広い面積を高解像度で露光することができる。このように、コリメートレンズを光変調素子アレイ100の光の入射面側に設けることで、各変調素子の平面基板に入射する光を平行光化することができる。なお、図中79はオフ光を導入する光アブソーバーを表す。
Hereinafter, the operation of the
Planar light emitted from the
この露光装置300は、照明光学系73としてコリメートレンズを用いることに限らず、マイクロレンズアレイを用いて構成することができる。この場合、マイクロレンズアレイの各マイクロレンズは、光変調素子アレイ100の各光変調素子200に対応し、マイクロレンズの光軸と焦点面が各光変調素子の中心に合うように設計、調整される。
The
この場合、照明光源71からの入射光は、マイクロレンズアレイにより、光変調素子200の一素子よりも面積が小さい領域に集光され、光変調素子アレイ100に入射する。光変調素子アレイ100の各光変調素子200に入射される光は、入力される画像信号(素子変位信号Q、/Q)に応じて反射が制御される。光変調素子アレイ100から出射された光は、投影光学系75により記録媒体77の画像形成面に投影露光される。投影光は記録媒体77に対して相対的に走査方向に移動しながら投影露光され、広い面積を高解像度で、露光することができる。このように、マイクロレンズアレイによって照明光源71からの光を集光することができるため、光利用効率を向上させた露光装置を実現することができる。
In this case, incident light from the
なお、マイクロレンズのレンズ面形状は、球面、半球面など、特に形状は限定されず、凸曲面であっても凹曲面であってもよい。さらに、屈折率分布を有する平坦形状なマイクロレンズアレイであってもよく、フレネルレンズやバイナリーオプティクスなどによる回折型レンズがアレイされたものであってもよい。マイクロレンズの材質としては、例えば、透明なガラスや樹脂である。量産性の観点では樹脂が優れており、寿命、信頼牲の観点からはガラスが優れている。光学的な観点上、ガラスとしては石英ガラス、溶融シリカ、無アルカリガラス等が好ましく、樹脂としてはアクリル系、エポキシ系、ポリエステル系、ポリカーボネイト系、スチレン系、塩化ビニル系等が好ましい。なお、樹脂としては、光硬化型、熱可塑型などがあり、マイクロレンズの製法に応じて適宜選択することが好ましい。 The lens surface shape of the microlens is not particularly limited, such as a spherical surface or a hemispherical surface, and may be a convex curved surface or a concave curved surface. Further, it may be a flat microlens array having a refractive index distribution, or may be an array of diffractive lenses such as Fresnel lenses or binary optics. The material of the microlens is, for example, transparent glass or resin. Resin is excellent from the viewpoint of mass productivity, and glass is excellent from the viewpoint of life and reliability. From an optical viewpoint, the glass is preferably quartz glass, fused silica, alkali-free glass, or the like, and the resin is preferably acrylic, epoxy, polyester, polycarbonate, styrene, vinyl chloride, or the like. The resin includes a photo-curing type and a thermoplastic type, and is preferably selected as appropriate according to the manufacturing method of the microlens.
次に、画像形成装置の他の例として、投影装置について説明する。
図13は本発明の光変調素子アレイを用いて構成した投影装置の概略構成を示す図である。図12と同様の構成には同一符号を付し、その説明は省略するものとする。投影装置としてのプロジェクタ400は、照明光源71と、照明光学系73と、光変調素子アレイ100と、投影光学系81とを備える。投影光学系81は、画像形成面であるスクリーン83に対して光を投影するための投影装置用の光学系である。照明光学系73は、前述したコリメータレンズであってもよく、マイクロレンズアレイであってもよい。
Next, a projection apparatus will be described as another example of the image forming apparatus.
FIG. 13 is a diagram showing a schematic configuration of a projection apparatus configured using the light modulation element array of the present invention. Components similar to those in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. A
次に、プロジェクタ400の動作を説明する。
照明光源71からの入射光は、例えばマイクロレンズアレイにより、光変調素子200の一素子よりも面積が小さい領域に集光され、光変調素子アレイ100に入射する。光変調素子アレイ100の各光変調素子200に入射される光は、画像信号に応じてその反射が制御される。光変調素子アレイ100から出射された光は、投影光学系81によりスクリーン83の画像形成面に投影露光される。このように、光変調素子アレイ100は、投影装置にも利用することができ、さらには、表示装置にも適用可能である。
Next, the operation of the
Incident light from the
従って、露光装置300やプロジェクタ400等の画像形成装置では、上記の光変調素子アレイ100が構成の要部に備えられることで、振動鎮静化時間中においても、誤動作を起こさずにアドレス電圧の書込みが可能となり、従来装置に比べ、駆動サイクルTcが短縮される。これにより、高速な感光材露光や、より高画素数のプロジェクタの表示が可能となる。また、露光光のオン・オフで階調制御がなされる画像形成装置(露光装置300)では、オン・オフ時間の短縮が可能となることで、より高階調の実現が可能となる。この結果、高速な感光材露光や、より高画素数のプロジェクタを表示させることができる。
Therefore, in the image forming apparatus such as the
なお、上記の実施の形態では、可動部であるマイクロミラー3が左右方向(双方向)に揺動される光変調素子200の構成を例に説明したが、本発明は、可動部が可撓薄膜(ダイヤフラム)からなり、基板67に対して空隙を介して配置された当該可撓薄膜が静電気力及び弾性復元力によって基板67に対して接近離反する単方向及び双方向の光変調素子に適用しても、上記と同様の効果を奏するものである。
In the above-described embodiment, the configuration of the
3 可動電極、マイクロミラー(可動部)、(他方の電極)
23 固定電極
23a 第1アドレス電極(固定電極)、(一方の電極)
23b 第2アドレス電極(固定電極)、(一方の電極)
51 駆動回路
63 制御部
71 光源
73 照明光学系
75 投影光学系
77 記録媒体(画像形成面)
100 光変調素子アレイ
200 光変調素子
300 露光装置(画像形成装置)
400 プロジェクタ(画像形成装置)
Q、/Q 素子変位信号
Vb 制御電圧
3 Movable electrode, micromirror (movable part), (the other electrode)
23
23b Second address electrode (fixed electrode), (one electrode)
51
100 light
400 projector (image forming apparatus)
Q, / Q Element displacement signal Vb Control voltage
Claims (6)
前記駆動回路からの変位信号を前記電極のいずれかが受け、前記可動部が最終移動先に到達してから、前記駆動回路が次の変位信号をそのいずれかの電極へ出力するまでの間に、前記電極のうちいずれかの電極に対する印加電圧を制御して、前記可動部を前記最終移動先に定位させることを特徴とする光変調素子アレイの駆動方法。 A movable part that is supported so as to be elastically displaceable and has a movable electrode at least in part; and first and second fixed electrodes that are arranged opposite to the movable part and displace the movable part in different directions. A microelectromechanical system that displaces the movable portion by electrostatic force generated by voltage application between the movable electrode and the first and second fixed electrodes, and modulates light incident on the movable portion. The light modulation elements are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, each of the light modulation elements has a drive circuit including a memory circuit, and one of the movable electrode and the fixed electrode is from the drive circuit. It is an electrode for writing an element displacement signal, and the other is an electrode for applying a control voltage.
One of the electrodes receives a displacement signal from the drive circuit, and after the movable part reaches the final movement destination, the drive circuit outputs the next displacement signal to any one of the electrodes. A method of driving a light modulation element array, comprising: controlling a voltage applied to any one of the electrodes to localize the movable part to the final movement destination.
請求項1〜請求項4のいずれか1項記載の光変調素子アレイの駆動方法に基づいて光変調を行う制御部が備えられたことを特徴とする光変調素子アレイ。 A movable part that is supported so as to be elastically displaceable and includes a movable electrode at least in part, and a fixed electrode that is disposed to face the movable part, and applies a voltage between the movable electrode and the fixed electrode Displacement of the movable part by electrostatic force generated by the micro electromechanical light modulation elements that modulate the light incident on the movable part are arranged one-dimensionally or two-dimensionally, each of the light modulation elements Comprises a drive circuit including a memory circuit, and one of the electrodes is an electrode for writing an element displacement signal from the drive circuit, and the other is a light modulation element array in which a control voltage is applied.
5. A light modulation element array, comprising: a control unit that performs light modulation based on the driving method of the light modulation element array according to any one of claims 1 to 4.
請求項5記載の光変調素子アレイと、
前記光源からの光を前記光変調素子アレイに照射する照明光学系と、
前記光変調素子アレイから出射される光を画像形成面に投影する投影光学系とを備えたことを特徴とする画像形成装置。 A light source;
The light modulation element array according to claim 5;
An illumination optical system for irradiating the light modulation element array with light from the light source;
An image forming apparatus comprising: a projection optical system that projects light emitted from the light modulation element array onto an image forming surface.
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