JP2002519714A - ２次元像形成のための入射光ビーム調整方法及びその装置 - Google Patents

２次元像形成のための入射光ビーム調整方法及びその装置

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Abstract

(57)【要約】 ２次元投影画像を形成するために入射光ビームを調整する装置及び方法。装置は、各々が反射面を有する複数の伸長した素子を含む。複数の伸長素子は、それらの支持された各端部により基板上に互いに平行に懸架されて、表示素子に応じてグループ分けされた隣接する反射面のカラムを形成する。一つおきの各グループは、基板に対して電圧を印加することにより変形可能である。各変形素子の概ね平坦な中央部分は、各非変形素子の中央部分に対して実質的に平行に且つ所定距離にある。隣接する反射面のカラムへの入射光ビームは、１つおきの伸長素子のグループが非変形状態のときは、その伸長素子のグループから反射し、且つ１つおきの伸長素子のグループが変形状態のときは回折する。移動距離を制御するか、或いは反射期間と回折期間との間の比が、対応する表示素子の表示強度を決定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明は２次元像を形成する光ビームを調整する方法及び装置に関する。特に
本発明は、このような調整を実行するカラム状回折格子に関する。
【０００２】 発明の背景 例えば光の振幅、周波数、位相を変えることにより、光ビームを調整するデバ
イスのための様々な適用例が存在する。このようなデバイスの一例は、図１に示
すような反射変形自在回折格子モジュレータ１０である。このモジュレータはBl
oom他によって米国特許第５，３１１，３６０号に提案されている。このモジュ
レータ１０は複数の等間隔に離間した変形自在反射リボン１８を含み、これは、
反射面部分を有する基板１６上に懸架されている。絶縁層１１がシリコン基板１
６上に置かれている。これには犠牲二酸化シリコンフィルム１２及び低応力シリ
コン窒素フィルム１４の沈積が続く。窒素フィルム１４はリボン１８からパター
ンを付けられて、二酸化シリコン層１２の部分は、リボン１８が窒素フレーム２
０により酸化スペーサー層１２上に支持されるようにエッチングされている。単
波長λ０を有する光を調整するために、モジュレータは、リボン１８の厚さ及び
酸化スペーサー１２の厚さが共にλ０／４に等しくなるように設計されている。
【０００３】 このモジュレータ１０の格子振幅は、リボン１８上の反射面２２と基板１６の
反射面との間の直交距離として規定され、リボン１８（リボン１６の反射面は第
１の電極として働く）と基板１６（基板１６下方の導電フィルム２４は第２の電
極として働く）との間に電圧を印加することにより制御される。その電圧が印加
されていない非変形状態では、格子振幅はλ０／２に等しく、リボンと基板とか
ら反射した光の間の全光路長差はλ０に等しく、これらの反射は位相の増加をも
たらす。即ち、この非変形状態においては、モジュレータ１０は平坦なミラーと
して光を反射する。この非変形状態は、図２において符号２６で示される入射及
び反射光と共に示されている。
【０００４】 適切な電圧がリボン１８と基板１６との間に印加されたとき、静電力がリボン
１８を基板１６の面と接触する下降状態へ変形させる。この下降状態においては
、格子振幅が変化してλ０／４に等しくなる。全光路長差は二分の一波長であり
、変形したリボン１８の面からの反射と基板１６からの反射とは破壊的な干渉を
もたらす。この干渉の結果としてモジュレータは入射光２６を回折する。この変
形状態は図３に、符号２８及び３０でそれぞれ示される＋／−１回折モード（Ｄ ＋１ ，Ｄ−１）における回折光と共に示されている。
【０００５】 リボン１８の下方に空間を形成するために利用される湿処理中と、モジュレー
タ１０の作動中とにおけるリボン１８と基板１６との間の粘着は、これらのデバ
イスに問題を生じさせることが判明している。粘着を低減させるための様々な技
法が提案されており、これは、凍結乾燥、フォトレジスト−アセトン犠牲層の乾
式エッチング、ＯＴＳ単層処理、短いリボン及び／または伸張窒素フィルムの使
用、一面または両面の粗仕上げ(roughening)または皺付け(corrugating)、リボ
ンの下側の逆レール(inverted rails)の形成、表面の化学特性の変化を含む。S
olid State Sensors and Actuators Workshop, Hilton Head Island, SC(J
une 1994) の“Surface Microfabrication of Deformable Grating Light
Valves for High Resolution Displays” においてSandejas他は、また
“Grating Light Valves for High Resolution Displays”においてApte他
は、上述のような粘着は、ブリッジ下側の逆レールの形成と、粗いポリシリコン
フィルムの使用とのそれぞれによる接触領域の削減によって防止できることを示
している。
【０００６】 更に、Apte他が認めているように、モジュレータ１０の機械的動作の特徴は、
印加電圧の関数としてリボン１８の変形におけるヒステリシスである。このヒス
テリシスの理論的理由は、リボン１８と基板１６との間の静電引力が変形量の非
線形関数であるのに、リボン１８の剛性及び張力に起因する復元力は基本的に線
形関数であるためである。図４はシミュレートされたヒステリシス特性を示して
おり、ここでは光出力（リボン１８の変形量の間接的な指標）が垂直軸上に示さ
れ、リボン１８と基板１６との間の電圧が水平軸上に示されている。例えば、リ
ボン１８が基板１６に接触する下降状態に変形したときは、リボン１８は、初め
の印加電圧よりも小さな保持電力で所定位置に係止される。
【０００７】 Bloom他は、米国特許第５，３１１，３６０号において、この係止特性は、モ
ジュレータ１０に能動部品を必要とすることなく能動マトリックス設計を与える
ので望ましいということを述べている。更にBloom他は、この係止特性は、有効
電力の効率的使用が非常に重要である低電力アプリケーションに望ましいことも
述べている。しかしながらBloom他は粘着の問題を認め、リボン１８の下に小さ
な隆起を加えて接触領域を減少させることにより、粘着問題を軽減させることを
述べている。モジュレータ１０の基板は光学面として用いられているので、その
面に小さな隆起を加えるための製造工程は、基板１６の反射部分を高反射率にす
るように滑らかにさせて、且つリボン１８に対して平行面にする必要があるため
に複雑化する。
【０００８】 従来のディスプレイは２次元配列ピクセルに形成されている。無数のピクセル
の各々に形成された不連続像は、全体像を示す合成ピクセルを形成するようにユ
ーザーの目により一体化される。残念ながら、このようなディスプレイシステム
のコストは、全体的配列を形成するように各ピクセルを複製するにつれて、各ピ
クセルの制作コストも同様に倍増するので、増大してしまう。このようなピクセ
ル化ディスプレイの例はテレビジョン及びコンピュータモニタである。各々につ
いてのピクセルはＬＣＤデバイスからなるか又はＣＲＴにより形成できる。
【０００９】 従って反射素子と基板との間の粘着が、このような粘着を低減させるのに必要
な複雑な表面処理に頼ることなく、低減若しくは排除された回折格子光バルブが
要請される。
【００１０】 また画質低下を伴うことなく、システムを構築するのに必要なピクセル数を低
減することにより製造コストを軽減させるディスプレイも要請される。
【００１１】 発明の概要 本発明は、回折格子光バルブ(grating light valve; GLV)と、２次元像を形
成する入射光ビームを調整するための該回折格子光バルブの使用方法である。こ
の回折格子光バルブは複数の伸長した素子を含み、その伸長素子の各々は反射面
を有する。この伸長素子は、それらの各端部が支持されて基板上に互いに実質的
に平行に懸架されて且つ実質的に整合されて、隣接する反射面のカラム（ＧＬＶ
配列）を形成する。この伸長素子は表示素子に応じてグループ分けされる。１つ
おきの各グループは、基板に関して電圧を印加することにより変形可能である。
変形した伸長素子の各々の概ね平坦な中央部分は、非変形素子の各々の中心に対
して実質的に平行に且つ所定距離にある。その所定距離は、非変形反射面と基板
との間の距離の約１／３乃至１／４に選択されて、変形した伸長素子が基板の表
面に接触しないようにされている。基板との接触を避けることは、伸長素子の基
板への粘着を防止する。更に、所定距離の限定は伸長素子の変形におけるヒステ
リシスを回避する。
【００１２】 隣接する反射面のカラムへ入射する光ビームは、１つおきのグループが非線形
状態であるときに伸長素子のグループから反射する。光ビームは、１つおきのグ
ループが変形状態であるときに伸長素子の一つのグループにより回折する。１周
期中の一つのグループについての反射と回折との比は、対応する表示素子につい
ての表示強度を決定する。光ビームは連続的な期間中に赤、緑、及び青に交替す
る。代替的な実施例においては、光ビームは白色光であって、各表示素子の伸長
素子の幅は、適切な回折角で赤、緑または青波長に回折するように選択されてい
る。各表示素子についての適切な強度及び色は、各表示素子により示されるべき
像に応じた各期間中に形成される。
【００１３】 反射面のカラムから回折した光はレンズにより集光される。レンズの射出瞳に
おいて、光は柱状であり、表示されるべき像のカラムを示す。カラムの長さに亘
る所定幅のスリットを有する遮光体は、第２レンズの射出瞳に位置して、光の選
択された部分のみがスリットを通過するようにされている。この遮光体の配置は
、第１レンズにより集光された光に対し、伸長素子の概ね平坦な中央部分からの
回折光以外がスリットを通過してしまうことを防ぐ。代替的実施例においては、
固定された反射面が伸長素子の端部上に位置し、伸長素子の各々概ね平坦な中央
部分以外から光が回折してしまうことを防止する。揺動反射面（走査ミラー）が
レンズから遮光体の反対側に位置しており、スリットを通過する光をアイピース
又はディスプレイスクリーン上へ反射させる。この反射面は、光を調整する表示
素子のカラムに同期して前後に揺動して、表示像のカラムを表す。従って２次元
カラー像はアイピースまたはディスプレイスクリーン上で掃引される。揺動走査
ミラーは、回転多角面ミラーのような他のミラー構成に代えることができる。
【００１４】 好適実施例の詳細な説明 図５乃至６及び８は、本発明によるカラム状回折格子光バルブ(grating ligh
t valve; GLV)を製造する処理工程の側断面図である。図５を参照すると、絶縁
層がシリコン基板１００上に形成されている。好ましくは、絶縁層は、熱酸化に
より形成されたフィールド酸化層１０２と、このフィールド酸化層上に形成され
た窒素シリコンの薄層１０４とを含む複合層である。次いで導電層１０６が窒素
層１０４上に形成される。好ましくは、導電層１０６は難溶性金属、例えばタン
グステン、モリブデン、チタニウム−タングステン、またはタンタル、或いは代
替的に導電ポリ−シリコンまたは拡散導体である。導電層１０６は、ＧＬＶの伸
長素子の選択された一つに対して偏倚を加える下側電極として働く。代替的実施
例においては、導電層１０６は基板１００の下面上に形成されている。
【００１５】 次に、犠牲層１０８が導電層１０６上に形成される。この犠牲層１０８は、導
電層１０６に関して選択的にエッチングできるようにせねばならない。好ましく
は、この犠牲層１０８は、キセノン粉末の乾式エッチングによりエッチングされ
たポリ−シリコン層である。これに代えて、犠牲層はドープされたガラス、例え
ばボロ−フォスホ−シリカガラス(boro-phospho-silicate glass)またはフォソ
−シリカガラス(phoso-silicate glass)の層とすることができる。犠牲層１０８
が加えられたところの厚さは、導電層１０６と犠牲層１０８上に形成されるべき
伸長素子との間の距離を決定する。本明細書に説明するように、犠牲層１０８の
厚さは、犠牲層１０８が実質的に厚いという点で、従来の光モジュレータから相
当に逸脱している。公的実施例においては、犠牲層１０８の厚さは入射光の予想
される波長に概ね等しい。例えば、予想される波長が可視域（概略的に４５０―
７６０ｎｍ）にあるならば、犠牲層１０８の厚さもその概略的範囲内にある。予
想される波長が紫外域（概略的に２００−４５０ｎｍ）にあるならば、犠牲層１
０８の厚さもその概略的範囲内にある。予想される波長が赤外域（概略的に７６
０−２０００ｎｍ）にあるならば、犠牲層１０８の厚さもその概略的範囲内にあ
る。
【００１６】 図６を参照すると、導電層１０６及び犠牲層１０８には、公知の技法によりフ
ォトリソグラフィ的にマスクを施し、次いで適宜な乾式または湿式化学的エッチ
ングにより連続的にエッチングして、ＧＬＶの伸長素子の各々について一対のポ
スト穴１１０を形成する。ポスト穴１１０は互いに好ましくは約７５ミクロンの
距離で形成されているが、他の寸法距離を採用することもできる。図示の目的の
ために、層１０２−１０８の明らかな厚さはポスト穴１１０の間の距離に関して
誇張してある。
【００１７】 図７は、ポスト穴１１０が上述のようにエッチングされた後のＧＬＶの上面図
を示す。図示の目的のために、図７は６対のポスト穴１１０のカラムを示し、そ
の各対はＧＬＶの伸長素子に対応する。好適実施例においては、ＧＬＶはポスト
穴１１０の更に多くの対を含む。例えば、カラム配列に配置された１９２０の伸
長素子に対応して１９２０対のポスト穴１１０を利用できる。
【００１８】 図８を参照すると、抵抗材料１１２の層が犠牲層１０８及びポスト穴１１０上
に形成されており、ポスト穴１１０を部分的にまたは完全に充填する。好ましく
は抵抗材料１１２は窒素シリコンの層であり、これは一層に、且つ下降状態にお
ける伸長素子を置換させるように加えられた偏倚により誘発された静電力を打ち
消すように、充分な反対極偏倚が加えられた後に、伸長素子の各々を上昇状態へ
復帰させるのに必要な弾性力により規定された径方向応力で沈積されている。次
に、反射層１１４が抵抗層１１２上に沈積される。この反射層１１４はＧＬＶの
伸長素子の各々について反射面を与え、ＧＬＶの伸長素子の選択された一つに対
して偏倚を加える上部電極として働く。反射層１１４は、好ましくはスパッター
されたアルミニウムである。
【００１９】 最後に、フォトレジスト層１１８がマスクとして塗布されて、このマスクは、
伸長素子を形成するように反射層１１４及び抵抗層１１２を選択的にパターン付
けする。更に、犠牲層１０８をエッチングして、伸長素子の下側に空隙を残す。
【００２０】 図９は非変形状態におけるＧＬＶの伸長素子２００の側断面図を示す。この図
９においては、伸長素子２００の下側の犠牲層１０８（図５−６及び８）が空隙
２０２により置き換えられていることに留意されたい。従って、伸長素子２００
は基板（その組成層を含む）の表面の上で、素子２００の端部により懸架されて
いる。なお、フォトレジスト層１１８（図８）は除去されている。
【００２１】 図１０は６つの伸長素子２００を含むＧＬＶの部分の上面を示す。伸長素子２
００は、等しい幅を有して、且つ互いに平行に配置されていることに留意された
い。伸長素子２００はまた小さな空隙により相互に隔てられているので、伸長素
子２００の各々は互いに関して選択的に変形することが可能である。図１０には
、好ましくは単独の表示素子３００に対応して６個の伸長素子２００が示されて
いる。従って、１９２０個の伸長素子のカラムは、一つのカラムに配置された３
２０の表示素子を有するＧＬＶ配列に対応する。表示素子の数が合成表示解像度
に影響すること、また異なる数も選択できることは明らかである。なお、各表示
素子３００は異なる個数の伸長素子２００を持つことができる。例えば、２、４
、８、１０又は１２の伸長素子２００のグループを単独の表示素子３００に対応
させることができる。より多くの伸長素子さえも単独の表示素子３００を形成す
るように用いることが可能である。単独の表示素子３００について、奇数個の伸
長素子２００を用いることも可能である。
【００２２】 図１１は、非変形状態の伸長素子２００を有する表示素子３００の前方断面図
である。図１１に示された断面は、図９に示された線Ａ−Ａ’に沿って採ってあ
る。この非線形状態は、導電層１０６に関して伸長素子２００の各々における偏
倚を均一化することにより達成される。伸長素子２００の反射面は実質的に共面
であるので、伸長素子２００へ入射する光は反射することに留意されたい。
【００２３】 図１２はＧＬＶの変形した伸長素子２００の側断面図を示す。図１２は、変形
状態において伸長素子２００が懸架状態に留まり、ここでは伸長素子２００の下
側の基板層の表面に接触することはない。これは図１−３の従来のモジュレータ
とは対照的である。伸長素子２００と基板の表面との間の接触を回避することに
より、従来のモジュレータに拘わる粘着の問題が回避される。しかしながら、変
形状態においては、伸長素子２００は弛む傾向にあることに留意されたい。これ
は伸長素子２００を基板へ向かって張引する静電力が、その長さに沿って、長さ
に直交して均等に分布し、対照的に、伸長素子２００の張力は伸長素子２００の
長さに沿っているためである。従って、その反射面は平坦ではなく曲線をなして
いる。しかしながら、図示の目的で、図１２においては伸長素子２００の弛み具
合がその長さに関して誇張されていることに留意されたい。
【００２４】 しかしながら、伸長素子２００の中央部分２０２（図１２）は概ね平坦にとど
まるので、伸長素子２００の各々の中央部分２０２によってのみ回折されて得ら
れる光からもたらされるコントラスト比は満足すべきものであることが解ってい
る。実際には、概ね平坦な中央部分２０２は、ポスト穴１１０の間の長さの約１
／３であることが解っている。従ってポスト穴の間の距離が７５ミクロンである
とき、概ね平坦な中央部分２０２は長さ約２５ミクロンである。
【００２５】 図１３は伸長素子２００が交互に変形した表示素子３００の前方断面図を示す
。図１３に示される断面は図１２に示される線Ｂ−Ｂ’に沿って採られている。
実質的に移動しない細長いリボン２００は、それに偏倚電圧を印加することによ
り所望の場所に支持される。移動する細長いリボン２００における変形状態は、
導電層１０６に関して、伸長素子２００に交互に適切な駆動電圧を印加すること
により達成される。直交距離ｄ１は、概ね平坦な中央部分２０２（図１２）上で
概ね一定であるので、ＧＬＶについての格子振幅を規定する。格子振幅ｄ１は、
駆動される伸長素子２００への駆動電圧を調整することにより調整できる。これ
は最適コントラスト比のためのＧＬＶの微調整を可能とする。
【００２６】 単波長（λ１）を有する適切な回折入射光については、表示された像における
最大コントラスト比のために、ＧＬＶが、入射光の四分の一波長（λ１／４）に
等しい格子振幅ｄ１を有することが好ましい。しかしながら、格子振幅ｄ１は、
波長λ１の二分の一に、波長λ１の全数（即ちｄ１＝λ１／４，３λ１／４，５
λ１／４，…，Ｎλ１／２＋λ１／４）を加えたのに等しい往復距離をもたらす
ことのみが必要であることが明らかである。
【００２７】 図１３を参照すると、変形した伸長素子の２００の各々の底面は、基板の面か
ら距離ｄ２だけ離間していることが明らかである。従って伸長素子２００はＧＬ
Ｖの作動中に基板と接触することはない。これは従来のモジュレータにおける反
射リボンと基板との間の粘着の問題を回避する。この距離ｄ２は、距離ｄ１の約
２乃至３倍になるように選択されていることが好ましい。従って、変形状態にお
いては、伸長素子２００は基板へ距離ｄ２の約１／４乃至１／３移動する。この
距離ｄ２は犠牲層１０８（図５−６及び８）の厚さに距離ｄ１を加えることによ
り決定される。
【００２８】 図４に示されるヒステリシス曲線を参照すると、伸長素子２００は基板の表面
への距離の１／３乃至１／４のみ移動することにより、入射光を回折するので、
ヒステリシスが回避される。その代り、非変形状態から開始され、伸長素子２０
０は基板へ向かって変形して、次いで、移動の各方向における同一電圧対光強度
曲線に沿って非線形状態へ復帰する。これは、回折状態へ変形するときにヒステ
リシスに対面する図１−３に示された従来のモジュレータと対照的である。この
実施例は、駆動される伸長素子２００の駆動電圧を連続的に変化させることによ
り輝度の連続的選択を可能とする。
【００２９】 各々の伸長素子２００の端部部分が概ね平坦でないために、終端部分により回
折された光が集束されて表示されたならば、表示画像の合成コントラス比は不満
足になる傾向になる。従って本明細書に説明したように、本発明は、表示画像を
形成するために用いられる各々の伸長素子２００の概ね平坦な中央部分２０２以
外からの回折光を防ぐ遮光を与える。代替的に、光を光学的に操作して、概ね平
坦な中央部分２０２へのみ入射させるようにすることができる。この試みは光の
浪費を回避する。
【００３０】 図１４はＧＬＶアレイ４０２を用いる光学的ディスプレイシステム４００の上
面図を示す。ＧＬＶアレイ４０２を照明する照明配置は、赤、緑、青光源４０４
Ｒ、４０４Ｇ及び４０４Ｂをそれぞれ含む。これらの光源は何らかの適宜な光源
または赤、緑及び青光とすることができ、発光ダイオード（ＬＥＤ）または半導
体レーザー、或いは分離ダイオード励起固体状態レーザーのような半導体発光デ
バイス、或いは赤、緑及び青光を連続的に通過させる三つのフィルタを有するス
ピニングディスクのような交番フィルタを有する白色光とすることができる。シ
ステム４００において、光源４０４Ｒ、４０４Ｇ及び４０４Ｂは概ね対称な方式
で照射する光源と見なせる。ダイクロイックフィルタ群４０６は、システム光学
的軸ｚに概ね沿って伝搬するコリメータレンズ４０８へ向かって指向されるこう
れらの光源からの何れか１つからの光を可能とする。同一の基点から放射させる
光学系に対して表れる色の異なる三つの光源をもたらすダイクロイックフィルタ
群又はプリズムブロックは、光学的技術においては良く知られており、例えばフ
ィリップスプリズムである。従って、このようなダイクロイックフィルタ群の詳
細な説明は本明細書には示さない。
【００３１】 三つの分離画像形成システムを使用して赤、緑及び青についての各一つについ
て、それらの像を光学的に組み合わせることを知られている。本発明のシステム
は、成分像を形成するように組み合わされて走査される三つのディスプレイエン
ジンを備えることができる。
【００３２】 ＧＬＶは半導体処理技術を用いて形成されているので、互いに基本的に完全に
アライメントされた三つの平行な線形配列を形成することが可能である。この方
式においては、成分画像のアライメントは、従来の成分色システムについてより
も容易である。
【００３３】 従来のカラーディスプレイにおける一つの共通の問題は、色の分散（color b
reak up）として普通に知られている。これは、赤フレーム、緑フレーム及び青
フレームを適宜な順序で表示するようなシステムからもたらされる。この技術は
フレーム連続カラーとして知られている。物体が観察者と表示画像との間を通過
するならば、その物体のゴーストが一つの色においてディスプレイに表れる。同
様に、観察者が頭の向きを素早く変えると、人為的なフレーム連続色が表れる。
【００３４】 ＧＬＶ技術は充分な帯域を操作できるので、システムは、ディスプレイの各行
について、それが走査されるにつれて三つの表示色の各々を与えるために操作さ
れるように構成することができる。発明者は、この技術を説明するための新たな
表現「線形連続色(line sequential color)」を創出した。心身に有害な人為的
なフレーム連続色は表わされない。
【００３５】 線形連続色においては、像が走査されるにつれて、三つの色の各々がＧＬＶの
線形配列に対して連続的に表れる。同様な表現においては、三色の全ては、通常
のピクセル化ディスプレイにおける単独の表示線に概ね等しいのは何れであるか
によって表示される。
【００３６】 この像はＧＬＶの線形配列の走査により形成される。線形配列における伸長素
子は、全て平行であって、且つ線形配列の長さに対して垂直である。これは隣接
する素子の不連続表示を回避する。従って、通常のＬＣＤ又はＣＲＴディスプレ
イに表されるような隣接する表示素子の間のピクセル化はない。更に配列は線形
配列に直交する方向において円滑に走査されるので、何れの方向においてもディ
スプレイの間のピクセル化をなくすことができる。この方式においては、画質は
従来のディスプレイ技術を広く越えた改良である。
【００３７】 レンズ４０８は単純化のために単純な「球面レンズ」即ちｘ軸及びｙ軸におい
て等しい屈折力を有するレンズとして図示されている。図１４において、ｙ軸は
図の平面にあり、ｘ軸は図の平面に対して直交する。レンズ４０８は両方の軸に
おける光源からの光をコリメートする。しかしながら本発明に関連する分野の当
業者には、端部照射半導体レーザーからの光出力は、一方の横軸（ｘ又はｙ）に
おいて他方よりも一層に発散し、アスティグマティックであることが認識されよ
う。このようなレーザーの出力ビームをコリメートして、これを所望のサイズに
拡張するための手段は、光学分野では良く知られており、少なくとも一つの球面
、非球面、円錐曲線回転面（トロイド）、又は円筒（球面及び非球面）レンズ素
子を必要とするであろう。レンズ４０８は、このような素子の少なくとも一つの
素子群を表すように意図されている。
【００３８】 対象照射光源４０４からの発散光４１０は、レンズ４０８を透過してｘ軸とｙ
軸との双方でコリメートされる。次いで双軸コリメート光４１２は円筒レンズ４
１４を透過する。ここで用語「円筒」は、レンズ４１４が一方の軸（ここではｙ
）のみに屈折力を有すると定義する。光学分野の当業者には、レンズ４１４の面
が円環状円筒以外であることが認められよう。レンズ４１４の機能は、これを透
過する双軸コリメート光４１２をｙ軸においては収束（図１４、線４１６）させ
、ｘ軸においてはコリメート状態（図１５、線４１８）にとどめる。ここでレン
ズ４１４は上述した少なくとも一つの光学素子から形成してもよく、また単純化
のために単独の素子として図示されていることに留意されたい。
【００３９】 ＧＬＶ配列４０２は円筒レンズ４１４から概ねレンズの焦点距離（ｆ１）の間
隔をもって位置している。ＧＬＶ配列４０２は、レンズ４０８及び４１４の光軸
に対応するシステム光軸ｚ上でｘ軸にアライメントされる。ＧＬＶ（伸長素子２
００）の操作面はｚ軸に対して傾いている。図１４において、ＧＬＶ配列４０２
は軸に対して４５度だけ傾き、これは実際にｚ軸を９０度折り曲げる。このＧＬ
Ｖ配列４０２の傾斜の選択は図示の便宜のためになされており、限定的にとらえ
るべきものではない。
【００４０】 図１５は図１４に示された光学ディスプレイシステムの線Ｃ−Ｃ’に沿って採
った側面図である。図１５を参照すると、作動ＧＬＶ配列４０２に入射する光は
、射ビーム（４１８）と、それぞれＤ＋１及びＤ−１により示される正及び負の
１次回折ビームを形成する。これらの回折ビームはｘ軸においてｚ軸へ傾く。ｙ
軸においては、回折ビームと反射ビームとは等しく発散する。回折及び反射ビー
ムは次いで拡大（正）レンズ４２０を透過し、このレンズ４２０はＧＬＶ配列４
０２からレンズの焦点距離ｆ２の間隔だけ離間されている。レンズ４２０は単純
化から単独の素子として図示されているが、実際にはレンズ４２０は少なくとも
二つの素子を含む。レンズ４２０はシステム４００のための接眼レンズを効果的
に与え、これは好ましくはホイヘンス、ラムスデン、ケルナー、プロッセル、ア
ッベ、クーニッヒ及びエルフル形式からなる接眼レンズ形式の公知のグループに
よっている。
【００４１】 ｘ軸においては、反射ビーム４２２はｚ軸上の焦点へ収束し、その焦点には、
概ね、レンズ４２０の外部テレセントリック射出瞳Ｐ２において伸長絞り４２３
が位置している。更に遮光体４２６がレンズ４２０の瞳Ｐ２の領域に位置してお
り、伸長素子の各々の概ね平坦な中央部分２０２からの回折光以外のＧＬＶ配列
４０２の伸長素子２００の部分からの回折光を遮蔽する。従って、遮光体はスリ
ットを有し、これは好ましくは伸長素子２００の各々の概ね２５ミクロン中央部
分２０２からの回折光（Ｄ＋１，Ｄ−１）のみを通過させるように寸法付けられ
ている。
【００４２】 システム４００のシュリーレン光学素子はテレセントリック光学配置４２８の
一部分をなすものとして規定することができ、この光学配置４２８は、ＧＬＶ配
列４０２、拡大接眼レンズ４２０、及び絞り４２４を含み、ＧＬＶアレイ４０２
は、概ね、レンズ４２０の外部対物位置にあり、絞り４２４は、概ね、レンズ４
２０の（射出）瞳にある。テレセントリックシステムは入射瞳及び／又は射出瞳
が無限遠に位置するシステムである。これは計測用に設計された光学系において
は広く用いられている。というのは、テレセントリックシステムは、システムの
僅かな焦点ずれに起因する測定誤差又は位置誤差を低減する傾向にあるためであ
る。この傾向は、全体的にシステムの絞り及び他の成分の位置における若干の許
容差を許し、以下に更に説明する本発明の特定の実施例における功績である。
【００４３】 ｙ軸（図１４）において、発散反射光４３０（及び回折光）がレンズ４２０に
よりコリメートされる。絞り４２４がｙ軸にアライメントされており、反射光を
遮る。遮光体４２６はＧＬＶ配列４０２の概ね平坦な中央部分２０２からの回折
光以外の回折光を吸収する。絞り４２４は吸収又は反射するように選択し得る。
絞り４２４が反射型であれば、それからの反射光はＧＬＶ配列４２０へ戻る。し
かしながら回折ビームＤ＋１，Ｄ−１はｚ軸へ傾いて、対応する入射及び反射ビ
ームは、遮光体４２６のスリットにより絞り４２４に関して下側（或いは絞り４
２４の反対側）の焦点へ収束するので、射出瞳Ｐ２を遮られることなく透過する
。
【００４４】 走査ミラー４３２は、回折ビームを遮って、これらを観察者の目４３４へ向か
って指向させる。観察者が見るのはＧＬＶ配列４０２の（無限遠における）拡大
された仮想像である。この像は図５に線４３６により示されており、勿論、ここ
には実像がないことが認められる。ＧＬＶ配列４０２の線は、表示すべき像の行
又は列を表すことができることが明らかであろう。次いで適切な残りの行又は列
が走査処理につれて形成される。直交のような他の走査モードも可能である。
【００４５】 ＧＬＶ配列４０２の伸長素子２００は、Ｍ×Ｎ表示（ここでＭは線毎の表示素
子の数、Ｎはディスプレイにおける線の数）の異なる線を連続的に表すように作
動する。各表示素子３００は上述した多重伸長素子２００を含んだ。ＧＬＶ配列
４０２は一般に表示、光バルブの１次元配列、或いは表示素子又はピクセルの１
行として規定し得る。拡大された仮想像において、これらのピクセルはＧＬＶア
レイ１０の一つ又は複数のリボン１２の作動状態により決定された相対的輝度を
有する。
【００４６】 走査ミラー４３２は、駆動ユニット４３６によって、矢印Ａ（図１４）により
示されるように軸４３８回りに角度的に移動し、矢印Ｂにより示されるように回
折ビームひいては拡大仮想像を観察者の視野を横断して線形に走査し、ディスプ
レイの連続線を示す。ミラー４３２は、走査された仮想像を観察者に対する２次
元像として表すように充分に速く移動する。揺動走査ミラー４３２は、回転対面
多角ミラーのような他の形式のミラー構成に置き換えることができる。
【００４７】 マイクロプロセッサに基づく電子制御回路系４４０は、ビデオデータを可能と
するように配置されて、ＧＬＶ配列４０２に接続されており、ビデオデータを用
いてＧＬＶ配列４０２の伸長素子２００をそれからの回折光を調節すべく作動さ
せるようにされている。回路系４４０は、回折ビームＤ＋１，Ｄ−１における光
が、上述したビデオデータを表す２次元像の連続線を表すべく調整されるように
配置される。制御回路系４４０も走査ミラー駆動ユニット４３６へ接続されて、
連続線の表示を同期させ、走査ミラー４３２の角度的振れ範囲の極値において開
始される像の連続的フレームを与えるようにされている。走査の速度はシヌソイ
ド、鋸歯状又は他の適宜な速度アルゴリズムをなすように制御できる。走査速度
をＧＬＶ配列４０２に対するデータの表示を同期させるようにすることが必要な
ことである。
【００４８】 制御回路系４３２も光源４０４Ｒ、４０４Ｇ及び４０４Ｂに接続されて、ＧＬ
Ｖ配列４０２の動作に共働して光源を連続的に切り替えて配列の連続的な赤、緑
、及び青解像像を与えるようにされており、これらの解像像は互いにカラー２次
元画像の１つの解像線を表す。この配置においては、各表示素子３００の伸長部
材２００は適切に調整されており、一方、光源４０４Ｒ、４０４Ｇ及び４０４Ｂ
の各々は、画像の対応する線を観察者へ表示させながら、表示素子３００につい
ての赤、緑及び青回折光の各々の適切な比率を与えるように連続的に作動する。
この調整は、観察者が各表示素子３００について適切に組み合わせられた色を知
覚するのに充分に高い率で起こる。
【００４９】 代替的な実施例においては、光源４０４Ｒ、４０４Ｇ及び４０４Ｂは、ＧＬＶ
配列４０２及び２つの付加的な配列（図示せず）をレンズ４２０と３つのＧＬＶ
配列との間に配置されたダイクロイックプリズムブロック（図示せず）を介して
照明するように同時に起動する。各ＧＬＶ配列は、画像の３つの主要成分たる赤
、緑及び青の特定の１つを調整するように構成される。ダイクロイックプリズム
ブロックは例えば上述のフィリッププリズムブロックのような公知の形式として
もよく、この場合は、各ＧＬＶ配列がレンズ４２０に対して等距離及び等傾斜に
て配置されて表れるように配置される。このような配置においては、カラー画像
を与えるために、光源４０４Ｒ、４０４Ｇ及び４０４Ｂを単独の白色光源に置き
換えて、ダイクロイックプリズムブロックを廃することができる。
【００５０】 図１４においては、観察者の目４３４はシステム４００のディスプレイの拡大
された仮想像を適切に見る理想的な位置に図示されているわけではないことに留
意されたい。理想的には、このような画像を見るためには、観察者の目は概ね射
出瞳Ｐ２に位置せねばならない。これはミラー４３２のために困難であり、この
ミラーも好ましくは概ねこの射出瞳に位置される。この困難性は、射出瞳の像を
ミラーから遠ざけて観察者の目を位置させるのに容易な位置へ光学的に中継する
ことにより解決でき、このようにすることにより、走査ミラー４３２及び観察者
の目をそれぞれ概ね瞳位置へ位置させることが可能になる。
【００５１】 射出瞳Ｐ２の像を中継する１つの手段が図１６に図示されており、ここでは光
学的配置構成が、レンズ４２０の射出瞳Ｐ２の線（走査ミラー４３２の１つの好
適な位置）として示された走査ミラー４３２を有する光学的に「非屈曲(unfolde
d)」として示されている。更に遮光体４２６は瞳Ｐ２の領域に位置している。こ
こで瞳中継は等焦点距離の２つのレンズ４４２及び４４４により達成され、これ
ら２つのレンズは、単位倍率テレセントリックリレーを形成する焦点長さの２倍
に等しい距離だけ離間されており、単位倍率テレセントリックリレーは射出瞳Ｐ ２ の像Ｐ３の像をレンズ４４４から離間したレンズ４４４の焦点距離において、
レンズ４４４から適切なアイリリーフを与える。勿論、当業者には、レンズ４４
２及び４４４が少なくとも１つの素子を含むこと、更に図１６に示されるテレセ
ントリックリレー配置は瞳像の中継のために唯一可能な光学的配置ではないこと
が理解されよう。
【００５２】 ここで図１７を参照する（ここでは光学系は再びレンズ４２０の射出瞳Ｐ２の
線として示される走査ミラー４３２を有する「非屈曲」として示されており、射
出瞳Ｐ２の線はここでも走査ミラー４３２のための１つの好適な位置である）。
遮光体４２６もまた瞳Ｐ２の領域に位置している。接眼レンズ４２０を１つの素
子又は素子群として用いて、ＧＬＶ配列４０２の拡大実像を例えば投影ディスプ
レイまたは画像の記録若しくは印刷用デバイスを設けることを必要とするような
スクリーン上へ又は記録媒体上へ投影するようにしてもよい。ここでレンズ（又
はレンズ素子群）４４６はＧＬＶ配列４０２の拡大実像４４８（ここではＧＬＶ
配列４０２の幅）を合焦させるようにレンズ４４６から有限距離に位置している
。この像は平面４５０に合焦させることができ、この平面４５０は、投影された
（明白な）２次元像を与えるための観察スクリーンとするか、或いは写真フィル
ム若しくは写真紙のような記録媒体上の面とすることができる。記録又は印刷さ
れた像の場合、走査ミラー４３２は廃することができ、走査は記録又は印刷媒体
を走査方向へ移動することにより達成され、その走査方向は図１７においては図
面に対して直交、即ち像の向きに対して直交する。この機械的走査移動は、シス
テム４００内にあるような電気回路系４４０によって、画像生成に同期させる必
要があることは勿論である。
【００５３】 代替的実施例においては、ＧＬＶ配列４０２の各伸長素子２００の概ね平坦な
中央部分２０２（図１２）以外からの回折光が観察者に到達することを防ぐため
に、図１４−１７に示される遮光体４２６を用いるのではなく、反射素子５００
が各伸長素子２００の最外部分上に配置されている。このような反射素子５００
の側断面図は図１８においては変形した伸長素子２００上に配置されて示されて
いる。図１８から明らかように、伸長素子２００の概ね平坦な中央部分２０２（
図１２）は入射光に晒されるように留まり、一方、外側部分は反射素子５００に
より覆われている。この反射素子５００は入射光を反射する。従って、この反射
光は観察者には到達せず、観察者に知覚される画像にも影響しない。図１８に示
された反射素子５００は、（非変形状態における）各伸長素子２００の概ね平坦
な中央部分２０２と実質的に同一面にあるように充分に薄いことが好ましい。反
射素子５００は（非変形状態における）伸長素子２００の反射面に対して平行な
面にあり、この面は、予想される入射光の半波長の全数に等しい距離ｄ３（即ち
ｄ３＝０，λ１／２，λ１，３λ１／２，２λ１，Ｎλ１／２）だけ離間してい
る。
【００５４】 本発明について、その構造と作用の基本の理解を容易にする詳細を採用する特
定の実施例の観点で説明した。このような特定実施例に対する参照及びその詳細
は添付の請求項の目的を制限するように意図されたものではない。当業者には、
図示のために選択された実施例において、本発明の要旨及び目的から逸脱するこ
となく、変更をなし得ることが明白であろう。
【００５５】 基本的に上述した実施例は人間が観察するためのディスプレイを形成するため
のものである。他の形式の複数の「ディスプレイ」も本発明の範疇内に意図され
ている。例えば画像を回転ドラム上に形成して、印刷処理における紙へ転送させ
ることができる。このような適用においては、光源は紫外線又は赤外線とするこ
ともできる。このような画像は人間には不可視であるが、等しく有益である。
【００５６】 特に当業者には、本発明のデバイスは多様な手法に組み込むことができ、且つ
上記に開示した装置は本発明の好適実施例の単なる例示であり、何ら限定するも
のではないことが明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は従来技術の反射変形自在格子光モジュレータを示す図である。
【図２】 図２は非変形状態において入射光を反射する従来技術の反射変形自在格子光モ
ジュレータを示す図である。
【図３】 図３は変形状態において入射光を回折させる従来技術の反射変形自在格子光モ
ジュレータを示す図である。
【図４】 図４は従来技術の反射変形自在格子光モジュレータについてのヒステリシス曲
線を示す図である。
【図５】 図５は本発明によるカラム状回折格子光バルブ（ＧＬＶ）を製造する処理工程
の側断面図を示す。
【図６】 図６は本発明によるカラム状回折格子光バルブ（ＧＬＶ）を製造する処理工程
の側断面図を示す。
【図７】 図７は本発明によるカラム状回折格子光バルブを製造する処理工程の一段階の
上面図を示す。
【図８】 図８は本発明によるカラム状回折格子光バルブ（ＧＬＶ）を製造する処理工程
の側断面図を示す。
【図９】 図９は本発明によるカラム状回折格子光バルブの側断面図を示す。
【図１０】 図１０は単独の表示素子に対応する６個の伸長素子を含むＧＬＶの上面図を示
す。
【図１１】 図１１は非変形状態の６個の伸長素子を有し、入射光を反射するＧＬＶの表示
素子の前方断面図を示す。
【図１２】 図１２は本発明のＧＬＶの非変形状態の伸長素子の側断面図を示す。
【図１３】 図１３は交互に変形した６個の伸長素子を有し、入射光を回折するＧＬＶの表
示素子の前方断面図を示す。
【図１４】 図１４はＧＬＶを利用する光学的ディスプレイシステムの上面図である。
【図１５】 図１５は図１４に示された光学的ディスプレイシステムを線Ｃ−Ｃ’に沿って
視た光学的ディスプレイシステムの側面図である。
【図１６】 図１６は射出瞳を含む図１４に示された光学的ディスプレイシステムと共に使
用するためのアイピース配置の側断面図である。
【図１７】 図１７は射出瞳を含む図１４に示された光学的ディスプレイシステムと共に使
用するためのディスプレイスクリーン配置の側断面図である。
【図１８】 図１８は伸長素子の概ね平坦な中央部分以外からの回折光の標示を避けるため
の本発明の代替的実施例を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ， ＪＰ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ゴディル、アシフ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94040、マウンテン・ビュー、ナンバー・ 18・コロニー・ストリート 2014 Ｆターム(参考） 2H041 AA11 AB14 AC06 AZ00 AZ05 AZ08

Claims (61)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 波長を有する入射光ビームを調整するモジュレータであって
    、 ａ．複数の伸長した素子であり、各々が二つの端部の間に配置された概ね平坦
    な反射面を有し、互いに平行に配置されて且つ基板上にそれらの素子の端部によ
    り懸架されている伸長素子と、 ｂ．前記伸長素子の選択された１つを前記基板へ向かって変形させて変形状態
    にさせる手段とを備え、その変形状態においては、選択された伸長素子の各々の
    前記概ね平坦な反射面が、前記選択された伸長素子を前記基板へ接触させること
    なく、格子振幅により前記基板へ向かって移動するモジュレータ。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のモジュレータにおいて、前記光が波長域内に
    あるモジュレータ。
  3. 【請求項３】 請求項１記載のモジュレータにおいて、前記光が可視波長域
    内にあるモジュレータ。
  4. 【請求項４】 請求項１記載のモジュレータにおいて、前記光が紫外波長域
    内にあるモジュレータ。
  5. 【請求項５】 請求項１記載のモジュレータにおいて、前記光が赤外波長域
    内にあるモジュレータ。
  6. 【請求項６】 請求項１記載のモジュレータにおいて、前記選択された１つ
    の伸長素子が、概ね前記光の四分の一波長移動するモジュレータ。
  7. 【請求項７】 請求項１記載のモジュレータにおいて、前記選択された１つ
    の伸長素子が、調整された光の所望の輝度を与えるように選択された制御可能な
    距離を移動するモジュレータ。
  8. 【請求項８】 請求項１記載のモジュレータにおいて、前記格子振幅が、非
    変形状態の伸長素子と前記基板との間の距離の約四分の一乃至三分の一であるモ
    ジュレータ。
  9. 【請求項９】 請求項１記載のモジュレータにおいて、前記概ね平坦な反射
    面が、対応する伸長素子の約三分の一の長さを含むモジュレータ。
  10. 【請求項１０】 請求項１記載のモジュレータにおいて、前記伸長素子が単
    独の線形配列に配置された複数の表示素子に従って分類されており、１つの表示
    素子に対応する前記伸長素子が非変形状態であるときは、入射光ビームはこの表
    示素子により反射されて、この表示素子に対応する伸長素子の１つおきの伸長素
    子が選択的に変形するときは、入射光ビームはその表示素子により回折されるモ
    ジュレータ。
  11. 【請求項１１】 請求項１０記載のモジュレータにおいて、前記単独の線形
    配列からの画像が、二次元画像を形成するように走査されるモジュレータ。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載のモジュレータにおいて、前記単独の線形
    配列からの画像が、ユーザーの目により単独のちらつきのない画像へ合体される
    ように充分に速く走査されるモジュレータ。
  13. 【請求項１３】 請求項１２記載のモジュレータにおいて、複数のカラー光
    の各々が、画像が色分散を伴わない画像を形成するように走査されるにつれて、
    モジュレータへ連続的に入射するモジュレータ。
  14. 【請求項１４】 請求項１２記載のモジュレータにおいて、前記２次元画像
    が、ピクセル化されていないモジュレータ。
  15. 【請求項１５】 請求項１０記載のモジュレータにおいて、前記選択された
    １つの伸長素子の移動距離が、対応する表示素子についての強度を決定するモジ
    ュレータ。
  16. 【請求項１６】 請求項１０記載のモジュレータにおいて、回折期間に対す
    る反射期間の比が、対応する表示素子についての強度を決定するモジュレータ。
  17. 【請求項１７】 請求項１５記載のモジュレータにおいて、各表示素子によ
    り形成された各強度に応じた画像を形成する光学系を更に備えるモジュレータ。
  18. 【請求項１８】 請求項１７記載のモジュレータにおいて、前記概ね平坦な
    中央部分のみを光ビームにより照明する手段を更に備えるモジュレータ。
  19. 【請求項１９】 請求項１７記載のモジュレータにおいて、前記概ね平坦な
    中央部分以外による回折光が前記光学系に表示されることを防止する防止手段を
    更に備えるモジュレータ。
  20. 【請求項２０】 請求項１９記載のモジュレータにおいて、前記防止手段が
    、前記概ね平坦な中央部分による回折光を通過させ、且つ前記概ね平坦な中央部
    分以外による回折光を遮蔽するスリットを有する遮光体を含むモジュレータ。
  21. 【請求項２１】 請求項１９記載のモジュレータにおいて、前記防止手段が
    、反射素子を含み、この反射素子は、各伸長素子の２つの端部上で、非変形状態
    の伸長素子の反射面に対して平行な面に入射光ビームの半波長の全数倍又は零倍
    に等しい距離で配置されているモジュレータ。
  22. 【請求項２２】 請求項１０記載のモジュレータにおいて、印刷時用媒体が
    、それに印刷された画像を形成するように単独の線形配列を機械的に走査される
    モジュレータ。
  23. 【請求項２３】 可視波長域内の波長を有する入射光ビームを調整するモジ
    ュレータであって、 ａ．複数の伸長した素子であり、各々が二つの端部の間に配置された概ね平坦
    な反射面を有し、互いに平行に配置されて且つ基板上にそれらの素子の端部によ
    り懸架されている伸長素子と、 ｂ．前記伸長素子の選択された１つを前記基板へ向かって変形させて変形状態
    にさせる手段とを備え、その変形状態においては、選択された伸長素子の各々の
    前記概ね平坦な反射面が、前記選択された伸長素子を前記基板へ接触させること
    なく、前記入射光ビームの二分の一波長の全数倍又は零倍に前記入射光ビームの
    約四分の一波長を加えた格子振幅により前記基板へ向かって移動するモジュレー
    タ。
  24. 【請求項２４】 請求項２３記載のモジュレータにおいて、前記格子振幅が
    、非変形状態の伸長素子と前記基板との間の距離の約四分の一乃至三分の一であ
    るモジュレータ。
  25. 【請求項２５】 請求項２３記載のモジュレータにおいて、前記概ね平坦な
    反射面が、対応する伸長素子の約三分の一の長さを含むモジュレータ。
  26. 【請求項２６】 請求項２３記載のモジュレータにおいて、前記伸長素子が
    単独の線形配列に配置された複数の表示素子に従って分類されており、１つの表
    示素子に対応する前記伸長素子が非変形状態であるときは、入射光ビームはこの
    表示素子により反射されて、この表示素子に対応する伸長素子の１つおきの伸長
    素子が選択的に変形するときは、入射光ビームはその表示素子により回折される
    モジュレータ。
  27. 【請求項２７】 請求項２６記載のモジュレータにおいて、前記選択された
    １つの伸長素子の移動距離が、対応する表示素子についての強度を決定するモジ
    ュレータ。
  28. 【請求項２８】 請求項２６記載のモジュレータにおいて、回折期間に対す
    る反射期間の比が、対応する表示素子についての強度を決定するモジュレータ。
  29. 【請求項２９】 請求項２８記載のモジュレータにおいて、各表示素子によ
    り形成された各強度に応じた画像を形成する光学系を更に備えるモジュレータ。
  30. 【請求項３０】 請求項２９記載のモジュレータにおいて、前記概ね平坦な
    中央部分以外による回折光が前記光学系に表示されることを防止する防止手段を
    更に備えるモジュレータ。
  31. 【請求項３１】 請求項３０記載のモジュレータにおいて、前記防止手段が
    、前記概ね平坦な中央部分による回折光を通過させ、且つ前記概ね平坦な中央部
    分以外による回折光を遮蔽するスリットを有する遮光体を含むモジュレータ。
  32. 【請求項３２】 請求項１９記載のモジュレータにおいて、前記防止手段が
    、反射素子を含み、この反射素子は、各伸長素子の２つの端部上で、非変形状態
    の伸長素子の反射面に対して平行な面に入射光ビームの半波長の全数倍又は零倍
    に等しい距離で配置されているモジュレータ。
  33. 【請求項３３】 可視波長域内の波長を有する入射光ビームを調整するモジ
    ュレータであって、 ａ．複数の伸長した素子であり、各々が二つの端部の間に配置された概ね平坦
    な反射面を有し、互いに平行に配置されて且つ基板上にそれらの素子の端部によ
    り懸架されている伸長素子と、 ｂ．前記伸長素子の選択された１つを前記基板へ向かって変形させて変形状態
    にさせ、この変形状態においては、前記選択された１つの伸長素子の前記概ね平
    坦な反射面が、約四分の一乃至三分の一の距離の格子振幅により移動することに
    より、前記入射光ビームが回折されると共に、前記伸長素子の選択された１つを
    非変形状に復帰させ、この非変形状態においては前記入射光ビームが反射される
    手段とを備えるモジュレータ。
  34. 【請求項３４】 請求項３３記載のモジュレータにおいて、前記概ね平坦な
    反射面が、対応する伸長素子の約三分の一の長さを含むモジュレータ。
  35. 【請求項３５】 請求項３３記載のモジュレータにおいて、前記伸長素子が
    単独のカラムに配置された複数の表示素子に従って分類されており、回折期間に
    対する反射期間の比が、対応する表示素子についての強度を決定するモジュレー
    タ。
  36. 【請求項３６】 請求項３３記載のモジュレータにおいて、前記伸長素子が
    単独のカラムに配置された複数の表示素子に従って分類されており、前記選択さ
    れた１つの表示素子の移動距離が、対応する伸長素子についての強度を決定する
    モジュレータ。
  37. 【請求項３７】 請求項３５記載のモジュレータにおいて、各表示素子によ
    り形成された各強度に応じた画像を形成する光学系を更に備えるモジュレータ。
  38. 【請求項３８】 請求項３７記載のモジュレータにおいて、前記概ね平坦な
    中央部分以外による回折光が前記光学系に表示されることを防止する防止手段を
    更に備えるモジュレータ。
  39. 【請求項３９】 請求項３８記載のモジュレータにおいて、前記防止手段が
    、前記概ね平坦な中央部分による回折光を通過させ、且つ前記概ね平坦な中央部
    分以外による回折光を遮蔽するスリットを有する遮光体を含むモジュレータ。
  40. 【請求項４０】 請求項３８記載のモジュレータにおいて、前記防止手段が
    、反射素子を含み、この反射素子は、各伸長素子の２つの端部上で、非変形状態
    の伸長素子の反射面に対して平行な面に入射光ビームの半波長の全数倍又は零倍
    に等しい距離で配置されているモジュレータ。
  41. 【請求項４１】 波長を有する入射光ビームを調整する方法であって、この
    方法は、 ａ．光ビームを複数の伸長した素子へ入射させる段階であり、その伸長素子は
    、各々が二つの端部の間に配置された概ね平坦な反射面を有し、互いに平行に配
    置されて且つ基板上にそれらの素子の端部により或る距離だけ懸架されている段
    階と、 ｂ．選択された１つの前記伸長素子の前記概ね平坦な反射面を、前記距離の約
    四分の一乃至三分の一の格子振幅により移動させることにより、前記選択された
    １つの伸長素子を前記基板へ向かって変形させ、前記選択された１つの伸長素子
    を変形状態にさせ、この変形状態においては、前記入射光ビームが回折される段
    階と、 ｃ．前記選択された１つの伸長素子を非変形状態に復帰させ、この非変形状態
    においては前記入射光ビームが反射される段階とを含む方法。
  42. 【請求項４２】 請求項４１記載の方法において、前記格子振幅が、非変形
    状態の伸長素子と前記基板との間の距離の約四分の一乃至三分の一である方法。
  43. 【請求項４３】 請求項４１記載の方法において、前記概ね平坦な反射面が
    、対応する伸長素子の約三分の一の長さを含む方法。
  44. 【請求項４４】 請求項４１記載の方法において、前記伸長素子が単独のカ
    ラムに配置された複数の表示素子に従って分類されており、回折期間に対する反
    射期間の比が、対応する表示素子についての強度を決定する方法。
  45. 【請求項４５】 請求項４１記載のモジュレータにおいて、前記伸長素子が
    単独のカラムに配置された複数の表示素子に従って分類されており、前記選択さ
    れた１つの表示素子の移動距離が、対応する伸長素子についての強度を決定する
    モジュレータ。
  46. 【請求項４６】 請求項４４記載の方法において、各表示素子により形成さ
    れた各強度に応じた画像を形成する光学系を更に備える方法。
  47. 【請求項４７】 請求項４６記載の方法において、前記概ね平坦な中央部分
    以外による回折光が前記光学系に表示されることを防止する防止手段を更に備え
    る方法。
  48. 【請求項４８】 請求項４７記載の方法において、前記防止手段が、前記概
    ね平坦な中央部分による回折光を通過させ、且つ前記概ね平坦な中央部分以外に
    よる回折光を遮蔽するスリットを有する遮光体を含む方法。
  49. 【請求項４９】 請求項４７記載の方法において、前記防止手段が、反射素
    子を含み、この反射素子は、各伸長素子の２つの端部上で、非変形状態の伸長素
    子の反射面に対して平行な面に入射光ビームの半波長の全数倍又は零倍に等しい
    距離で配置されている方法。
  50. 【請求項５０】 波長を有する入射光ビームを調整する方法であって、この
    方法は、 ａ．光ビームを複数の伸長した素子へ入射させる段階であり、その伸長素子は
    、各々が二つの端部の間に配置された概ね平坦な反射面を有し、互いに平行に配
    置されて且つ基板上にそれらの素子の端部により懸架されている段階と、 ｂ．選択された１つずつの前記伸長素子を前記基板表面へ向かって変形させる
    ことにより、選択された１ずつの伸長素子を変形状態にさせ、この変形状態にお
    いては、各選択された伸長素子の前記概ね平坦な反射面が、前記選択された伸長
    素子を前記基板表面へ接触させることなく、前記入射光ビームの二分の一波長の
    全数倍又は零倍に前記入射光ビームの約四分の一波長を加えた格子振幅により前
    記基板へ向かって移動させる段階とを含む方法。
  51. 【請求項５１】 請求項５０記載の方法において、前記格子振幅が、非変形
    状態の伸長素子と前記基板との間の距離の約四分の一乃至三分の一である方法。
  52. 【請求項５２】 請求項５０記載の方法において、前記概ね平坦な反射面が
    、対応する伸長素子の約三分の一の長さを含む方法。
  53. 【請求項５３】 請求項５０記載の方法において、前記伸長素子が単独のカ
    ラムに配置された複数の表示素子に従って分類されており、１つの表示素子に対
    応する前記伸長素子が非変形状態であるときは、入射光ビームはこの表示素子に
    より反射されて、この表示素子に対応する伸長素子の１つおきの伸長素子が選択
    的に変形するときは、入射光ビームはその表示素子により回折される方法。
  54. 【請求項５４】 請求項５３記載のモジュレータにおいて、前記選択された
    １つの表示素子の移動距離が、対応する伸長素子についての強度を決定するモジ
    ュレータ。
  55. 【請求項５５】 請求項５３記載の方法において、回折期間に対する反射期
    間の比が、対応する表示素子についての強度を決定する方法。
  56. 【請求項５６】 請求項５５記載の方法において、各表示素子により形成さ
    れた各強度に応じた画像を形成する光学系を更に備える方法。
  57. 【請求項５７】 請求項５６記載の方法において、前記概ね平坦な中央部分
    以外による回折光が前記光学系に表示されることを防止する防止手段を更に備え
    る方法。
  58. 【請求項５８】 請求項５７記載の方法において、前記防止手段が、前記概
    ね平坦な中央部分による回折光を通過させ、且つ前記概ね平坦な中央部分以外に
    よる回折光を遮蔽するスリットを有する遮光体を含む方法。
  59. 【請求項５９】 請求項５７記載の方法において、前記防止手段が、反射素
    子を含み、この反射素子は、各伸長素子の２つの端部上で、非変形状態の伸長素
    子の反射面に対して平行な面に入射光ビームの半波長の全数倍又は零倍に等しい
    距離で配置されている方法。
  60. 【請求項６０】 基板上に光モジュレータを形成する方法であって、その光
    モジュレータは可視波長域内の波長を有する入射光ビームを調整するものであり
    、前記方法は、 ａ．前記基板上に犠牲層を形成する段階であり、その犠牲層は前記光ビームの
    波長にほぼ等しい厚さを有し、この犠牲層は露呈されている段階と、 ｂ．少なくとも二つの伸長素子を前記犠牲層上に形成する段階であり、各伸長
    素子は、４箇所のうちの２箇所において前記基板へ結合されると共に、反射面を
    有する段階と、 ｃ．前記犠牲層を除去する段階とを含む方法。
  61. 【請求項６１】 請求項６０記載の方法において、前記厚さが、２００乃至
    ２０００ｎｍの範囲内である方法。
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