JP2008512701A - 光学結像装置用のビームスイッチ - Google Patents

光学結像装置用のビームスイッチ Download PDF

Info

Publication number
JP2008512701A
JP2008512701A JP2007529402A JP2007529402A JP2008512701A JP 2008512701 A JP2008512701 A JP 2008512701A JP 2007529402 A JP2007529402 A JP 2007529402A JP 2007529402 A JP2007529402 A JP 2007529402A JP 2008512701 A JP2008512701 A JP 2008512701A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
imaging system
optical imaging
image
plate
foil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007529402A
Other languages
English (en)
Inventor
ホルコム,ラモン ペー ファン
ハー ウィレムセン,オスカル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips NV
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips NV, Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips NV
Publication of JP2008512701A publication Critical patent/JP2008512701A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/02Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the intensity of light
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G02B27/102Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources
    • G02B27/104Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for generating a colour image from monochromatic image signal sources for use with scanning systems
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • G02B26/0841Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD the reflecting element being moved or deformed by electrostatic means
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/145Beam splitting or combining systems operating by reflection only having sequential partially reflecting surfaces
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/149Beam splitting or combining systems operating by reflection only using crossed beamsplitting surfaces, e.g. cross-dichroic cubes or X-cubes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)

Abstract

本発明は、光学結像システムのためのビームスイッチ(1)に関する。少なくとも部分的に反射的なフォイル(2)が、第一プレート(3)と第二プレート(4)との間の空間内に傾斜位置に挟装される。スイッチ(1)は、さらに、前記フォイル(2)と関連付けられたフォイル電極(6)、前記第一プレート(3)と関連付けられた第一透明電極(5)、及び/又は、前記第二プレート(4)と関連付けられた第二電極(7)とを含む。前記第一プレート(3)上に入射する光を第一方向に反射するために、前記フォイル電極(6)と前記プレート電極(5,7)のうちの少なくとも1つとの間の電位差の印加が、前記フォイル(2)を前記第一プレート(3)と本質的に平行な位置に向かって引き付けるよう配置される。第二電位差の印加が、前記フォイル(2)が前記傾斜位置を取ることを可能にするよう配置され、前記第一プレート(3)に入射する光を第二方向に反射する。

Description

本出願は、ディスプレイ装置の光学結像(optical imaging)システムのためのビームスイッチの分野に関する。
小さなハンドヘルドプロジェクタ型ディスプレイを実現する選択肢の1つは、走査/変調装置と共に(ダイオード)レーザ光源を使用することである。比較的簡単な実施態様は、3つ(RGB:赤色、緑色、青色)のレーザダイオードと、高速な電気機械的ミラースキャナとを含み得る。そのような装置のために、ダイオードは、典型的には10MHzの周波数で輝度変調されなければならない。現時点で入手可能な赤色及び青色レーザは、この要件を満足する。複雑化は緑色レーザと共に生じる。それらは周波数倍加YAG(イットリウムアルミニウムガーネット)レーザを汲み出すIRダイオードレーザで構成される。YAGレーザの最大切換周波数は、約3kHzに制限される。これは機械的スキャナを備えるフルカラーディスプレイの実現を妨げる。
異なるアプローチは、個別のビームスイッチ(例えば、500の個別のビームスイッチ)の一次元配列を使用することである。Silicon Light Machinesによって実証されたそのような配列の一例は、格子光弁(GLV)である。この配列は、切換可能なMEMS(微小電気機械システム)格子に基づいている。レーザビームが格子上に投射される。ゼロ次オーダ回折光が遮断される。より高次のものの一部が収集され、スクリーン上に投射される。複数のスイッチと組み合わされた切換速度は、ビデオ投射のために十分である。GLVの欠点は、機械的詳細が幾分小さいこと(1−2μm)、並びに、投射光学素子が投射スクリーン上に集束されなければならないことである。後者は、光が異なる角度での下で格子を離れ結像光学素子によってスクリーン上に再収集されなければならないという事実に起因している。
他の種類の光スイッチは、光が異なる材料中で異なる速度で進行するという周知の事実に基づいている。速度の変化は、屈折をもたらす。2つの材料間の相対屈折率は、屈折光線の速度によって割算された入射光線の速度によってもたらされる。もし相対屈折率が1未満であるならば、例えば、光線がガラスブロックから空気に通じるときの場合のように、光線は表面に向かって屈折される。入射及び反射の角度は、通常、界面に対して垂直な方向から測定される。光はガラスブロックの表面に沿って走るので、具体的な入射の角度「i」で、屈折角「r」は90°になる。臨界角「i」は、「sin i=相対屈折率」として計算し得る。もし「i」がより一層大きくされるならば、全ての光は反射されてガラスブロック内部に戻る。この現象は全反射と呼ばれる。屈折は光が速度を変えるときだけに起こるので、入射放射線が全反射される僅か前に現れ、それ故に、内面の僅かな浸透(おおよそ1ミクロン)が生じる。この現象は「エバネッセント波浸透」と呼ばれる。エバネッセント波と干渉する(即ち、散乱する且つ/或いは吸収する)ことによって、内反射現象を阻止する(即ち、減衰する)ことが可能である。
この現象に基づく光スイッチが、入射光が全反射を受ける反射状態と全反射が阻止される非反射状態との間で界面を制御可能に切り換えるための光スイッチに関するWO01/37627号に記載されている。1つのそのようなスイッチでは、弾性誘電体が硬化表面部分を有する。印加電圧が硬化表面部分を界面と光接触するよう移動し、非反射状態を生成する。電圧がないときには、セパレータが硬化表面部分を界面との光接触から離れるよう移動し、反射状態を生成する。
WO01/37627号に従った上記スイッチの欠点は、全ての光がオフ状態において散乱される必要があることであり、さもなければ、暗レベルは余り暗くなく、コントラストを劣化させ、よって、結果として得られる画像の品質を低減する。
上記に鑑み、本質的にコントラスト劣化なしにスクリーン上に画像を投射し得る、光学結像システムのための改良されたビームスイッチを提供することが本発明の目的である。
この及び他の目的は、請求項1に従って達成される。
少なくとも部分的に透明な第一プレート、第二プレートとの間に挟装される少なくとも部分的に反射的なフォイルと、フォイルと関連付けられるフォイル電極と、第一プレートと関連付けられる第一透明電極及び/又は第二プレートと関連付けられる第二電極と、第一プレート上に入射する光を第一方向に反射するために、フォイルを第一プレートと本質的に平行な位置に向かって引き付けるよう配置されるフォイル電極とプレート電極のうちの少なくとも一方との間の第一電位差の印加と、第一プレート上に入射する光を、第一方向と異なる第二方向に反射するために、フォイルが第一プレートと第二プレートとの間の傾斜位置を取ることを可能にするよう配置されるフォイル電極とプレート電極のうちの少なくとも一方との間の第二電位差の印加との提供の故に、画像をコントラスト劣化なしにスクリーン上に投射し得る光学結像システムのためのビームスイッチを達成し得る。
好適実施態様が従属請求項に列記される。
図面中、同等の参照符号は、幾つかの図面を通じて類似の素子を指し示している。
本発明のさらに他の目的及び特徴は、添付の図面と共に検討されるならば、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。しかしながら、図面は本発明の限界を定めるものとしてではなく、単に例証の目的のために設計されていることが理解されるべきであり、発明の限界に関しては添付の請求項が参照されるべきである。図面は必ずしも原寸に比例して描写されていないこと、並びに、特段の表示がない限り、それらはここに記載される構造及び手順を概念的に例証することが意図されているに過ぎないことがさらに理解されるべきである。
図1は、単一のビームスイッチ1、即ち、光学結像システムの1つの画素の概略的な例証を示している。ビームスイッチ1は、第一及び第二のプレート3,4、即ち、ガラスプレート間に挟装された反射フォイル2から構成され、少なくとも上方のもの(第一プレート3)は、光源からの光のために少なくとも部分的に透明である。下方のもの(第二プレート4)は非透明であり得る。フォイルは反射塗膜、例えば、金属で被覆され得る。例えば、Steinerから商業的に入手可能なキャパシタフォイル、例えば、アルミニウム被覆キャパシタフォイルを使用し得る。反射フォイル2は、透明なフォイル電極6で被覆される。プレート3,4のうちの少なくとも一方、即ち、上方(第一)プレート3が第一透明電極5(例えば、ITO、インジウムスズ酸化物)を備え、或いは、下方(第二)プレート4が透明な或いは代替的に非透明な第二電極7を備え、或いは、代替的に、上記のように、両方のプレート3,4が電極5,7を備える。ITOの抵抗を下げるために、電極5,6,7は、特定の地域に余分なメタライゼーションも備え得る。ITO及び金属の上には、SiOのような誘電体層21を配置し得る。原理上、第一プレート3又は第二プレート4のいずれかの上にある電極及びフォイル2上にある1つの電極が必要なだけである。代替的に、フォイル2は選択的に導電的であり得る、即ち、実際には、電極それ自体であり得る。もし電極が第一プレート3上に存在するならば、それは透明であるのが好ましいが、半透明又は非透明でもあり得る。後者の場合には、電極は光ビームの直接経路内にあってはならない。反射フォイル2は、少なくとも1つのスペーサ8を用いて、第一プレート3と第二プレート4との間の傾斜位置に挟装されている。少なくとも1つのスペーサ8を誘電体層21上に配置し得る。それぞれの電極5,6,7に適切な電圧を印加することによって反射フォイル2を作動し得る。第一プレート3の電極5は、例えば、スペーサ8に近接する地域にも閉じ込められ得るが、これは好適実施態様ではない。光源からの光は、直接にビームスイッチに進入し得るし、或いは、代替的に、プリズムを用いてビームスイッチ1内に結合され得る。もし反射フォイル2が第一プレート3と接触するようにされるならば、光は第一方向に反射される。もし反射フォイル2がその傾斜位置にあるならば、光は第二方向に反射され、その第二方向は第一方向と異なる。これは図2に概略的に示されており、それはスイッチ1の休止位置を例証している。スイッチング装置1は、ドライバチップの表面上に直接的に統合され得る。第一プレート3及び第二プレート4の役割を逆転し得ることは当業者に明らかである。
画素が「オフ」状態(図1)にあるとき、反射フォイル2は、フォイル電極6及びプレート電極5,7のうちの少なくとも一方に適切な電圧を印加することによって、上方(第一)プレート3に引き寄せられるか、或いは、フォイル電極6とプレート電極5,7のうちの少なくとも一方との間に十分に大きな電圧差を印加することによって、下方(第二)プレート4に引き寄せられる、即ち、フォイル2は、2つのプレート3,4のうちの一方に向かって、即ち、第一プレート3と本質的に平行な位置に向かって屈曲し或いは完全に曲げられる。全ての光は第一方向に反射される。画素が「オン」状態(図2)にあるとき、反射フォイル2は、第一プレート3と第二プレート4との間の傾斜位置、即ち、スイッチ1の休止位置を取ることが許容される。この状態では、フォイル2の鏡面は平坦であり、表面に対してある角度で傾いている。この状態は、フォイル電極6とプレート電極5,7との間に印加される電圧差なしに達成される。これは、ビームスイッチ1上に入射する光が、ビームスイッチ1のフォイル2の状態に依存して、異なる方向に進行することを意味する。原理上、2つのプレート3,4のいずれかの上に電極があれば良いだけである。しかしながら、例えば、切換速度のためには、両方の上にそれを有することが有利であり得る。
図3aは、ビームスイッチ1の第一の代替的な実施態様を示している。第一プレート3及びフォイル2は、図1及び2を参照して上記された実施態様と同一であるが、第二プレート4は変更されている。この実施態様では、スペーサ8aが第二プレート4上に配置され、その厚さは一定ではないが、それは有限の高さからゼロに減少する、即ち、傾斜位置にあるときに、フォイル2のためにバッキング支持体が設けられるよう配置される。そのような設計のスペーサ8aを用ることで、フォイル2は、静電力によって、このスペーサ8aに引き寄せられ、フォイルに固定位置をもたらし得る。前の実施態様を超えるこの実施態様の利点は、フォイルが緩んでこの状態に戻らなければならないのではなく、フォイル2をこの状態に引き寄せ得るので、オン状態をより迅速に達成し得ることである。さらに、如何なる表面チャージ効果も、装置に対して余り影響を有さない。何故ならば、フォイル電極6とプレート電極5,7のうちのいずれかの間に十分に大きな電圧差を印加することによって、2つの良く定められた状態を達成し得るからである。
上記された装置の試作品に対する試験測定から、角度α(図3aを参照)は優先的に2度のオーダ内になければならないようである。このスペーサ8aの最大高さは、製造の方法によって決定される。リソグラフィックプロセスのためには、これは数ミクロンから数十ミクロンのオーダ内にある。より小さな厚さも可能であるが、これはスペーサ8a、故に、画素の幅を減少する。
スペーサ8aはリソグラフィッック技法を使用して優先的に作成されるが、マイクロマシニング、光学研磨、及び、研削によってそれらを作成することも可能である。スペーサ8aは、優先的には、金属から作成される。その場合には、それは第二プレート4上で電極7として働く。選択的に、絶縁層(例えば、SiO)がその上に蒸着される。もしスペーサ8aが金属でないならば、電極はスペーサ8aの下か或いはその上に蒸着されなければならない。
図3bは、ビームスイッチ1の第二の代替的な実施態様を示している。この場合には、第一プレート3及び第二プレート4は、図1に描写されたのと同一の層構造を有するが、それらは互いに対して角度βで位置付けられる。もちろん、(図3aの)角度α及び(図3bの)角度βは、類似の値を有する。
好適な実施態様において、第二プレート4は、追加的な処理ステップを必要とする。そもそも平坦な第二プレート4の一部は、エッチング又は研磨によって除去される必要がある。これを行うことによって、活性画素地域22の隣りの一方の側にある平坦面が創成され(図3bにおいて、これは左側である)、第二プレート4はそこでフォイル2を第一プレート3上に押し付ける。画素の他方の側で、第二プレート4はフォイル2を第一プレート3のスペーサ8上に押し付ける。
他の選択肢(図示せず)は、平坦な第二プレート4を取り、この平坦な第二プレート4をその端部を用いて画素の境界に正確に位置付けることである。さらに他の実施態様(図示せず)において、第二プレート4は平坦であり、極めて薄い(100μmのオーダ)。スペーサとフォイル2との間の容積の排気によって、第二プレート4は第一プレート3に押し付けられる。弾性及びプレート厚さに依存して、2つのプレート3,4の間の正しい角度が得られる。
図3a及び3bに例証されるように、代替的な実施態様によれば、光学結像システムのためのビームスイッチ1を達成し得る。第二プレート4は、フォイル2に面するその側に、図3aに例証されるように、傾斜位置にあるときにバッキング支持体が前記フォイル2のために設けられるよう配置された、或いは、図3bに例証されるように、傾斜位置にあるときに第二プレート4自体が前記フォイル2のためのバッキング支持体を提供するよう配置されたスペーサ8aを含む。
図4は、一次元配列のビームスイッチ1の実施例を概略的に示している。この具体的な実施態様では、単純化のために、配列は、単に2つのビームスイッチ1から構成されている。反射フォイル2とプレート3,4との間の空間は、如何なるガスを用いても充填され得るし、或いは、真空にされ得る。図4は、一次元配列のビームスイッチ1を達成する最も単刀直入な方法を示している。図4の実施態様を用いると、実際には、光が進行する3つの方向がある。何故ならば、配列にはビームスイッチの2つの向きがあるからである。従って、図4に従った実施態様を使用すると、光学結像システムにおいて、二重ピンホール絞りを使用することが必要である。しかしながら、他の方法もある。例えば、画素をある角度、例えば、45°に配置すること、或いは、それらを90°を越えて回転して配置することも可能である。後者の欠点は、隣接する画素間に若干の機械的漏話があることである。後者のために、関連する光学結像システムは、単一のピンホールを有する絞りを必要とするのに対し、他の2つのためには、それは二重ピンホールである必要がある。
投射画像を生成するために少なくとも1つのビームスイッチ1を利用する光学結像システムが想起される。例えば、一次元光学結像システム。そのような光学結像システムは、図5a及び5bに例証されている。
光学結像システムは、光ビーム10を生成するためのレーザ、LED、UHP(超高性能)ランプ、又は、他の光源(図示せず)から構成される。光ビーム10は、一次元配列のビームスイッチ1を照明するために、例えば、2つの円筒形レンズから成るビーム成形光学素子11を使用して1つの方向に拡大され、ビームスイッチ1は、拡大された光ビームを受光し、且つ、それを変調して線画像を形成するよう配置される。ビームスイッチの配列の通過後、「オン」状態からの反射光のビームは、映写レンズ12及びピンホール絞り15を通じて導かれる。ビームスイッチ1及びピンホール絞り15は、映写レンズのほぼ集束平面内に配置される。「オン」状態にあるビームスイッチ画素からの光は、ピンホール絞り15を通り、スクリーン14上に投射される。「オフ」状態において、光は第一方向に反射され、映写レンズ12に進入する光の部分は本質的にピンホール絞り15で遮断される。「オフ状態」のビームスイッチ画素からの如何なる散乱光も、映写レンズ12開口によって、或いは、もしその開口を通るならば、ピンホール絞り15開口によって遮断される。ピンホール絞り15開口の位置決めは、ビームスイッチ1が入射光に対してどのように配置されるに依存すること、図面中に例証される位置が何故例示的な位置に過ぎないかは当業者に明らかである。ピンホール絞り15開口の重要な特徴は、ビームスイッチ1からの正反射光を遮断することである。ピンホール絞り15開口の代わりとして、正反射方向のためにビームストップを使用することも可能である。その結果は、スクリーン上の垂直に(或いは水平に)変調されたバー線画像である。遅いミラースキャナ13を使用することによって二次元画像を形成するために、この線画像バーを走査し得る。レーザ光源の場合には、焦点深度は極めて大きく、理想的な場合には、無制限に大きい。ビームスイッチ1と映写レンズ12との間の距離は、映写レンズ12の焦点距離と殆ど等しいので、画像は殆ど無限遠に集束される。もしより低い品質の光源が使用されるならば、システムはスクリーン14上に適切に集束されなければならない、即ち、ビームスイッチ1と映写レンズ12との間の距離は適応性がなければならないことを意味する。フォイルに基づくビームスイッチ装置1の切換え速度は、ビデオ変調のために十分に高い。「オン」状態にある画素のための効率は、100%に近い。
実際の光学結像システムディスプレイ装置は、少なくとも3つの(原)色、例えば、赤色、緑色、及び、青色を使用して画像を再生しなければならない。これを達成する多くの選択肢がある。例えば、1つの配列及びラインシーケンシャルカラー、1つの配列及びフレームシーケンシャルカラー、1つの配列及びスクローリングカラー、3つの(或いはそれよりも多くの)配列及び同時カラー等。カラー及びグレースケール再生に関する詳細な実施態様は、以下に記載される。
以下には、前に記載されたような一次元配列のフォイルに基づくビームスイッチ変調器1を用いたフルカラー画像を生成する光学結像システムの多数の実施態様が記載される。実施態様は、以下に列挙される多くの条件を共通して有する。
光は、それぞれ一次元配列のフォイルに基づくビームスイッチ変調器1を含む3つの別個の枝R,G,Bにおいて生成される。
それぞれの枝R,G,Bにおける光路は、その特定の枝における光の色の透過のために最適化される。
フォイルに基づくビームスイッチ変調器1の配列は、映写レンズ12の方向から見られるとき、それらが同一平面内に位置するよう位置付けられる。
映写レンズ12は、フォイルに基づくビームスイッチ変調器1のガラス−フォイル界面をスクリーン14上に結像する。
絞り15は、映写レンズ12の焦点面に、並びに、映写レンズ12と回転ミラー13との間に位置付けられる。
これらの条件の詳細は、以下に与えられる。
実施態様1:二色性再結合キューブ17を備える構造
第一実施態様が図6に例証されている。
構成において、光は3つの枝R,G,Bで形成され、それらのそれぞれはディスプレイ三原色のうちの1つに対応する。枝R,G,B中の光学素子は、枝において使用される波長のために最適化される。例えば、平行光の薄い線がビームスイッチ1を照明することを注意するビーム成形光学素子11は、赤色レーザビームのために最適化される反射防止塗膜で被覆されている。3つの枝R,G,B中の光は、二色性キューブ17を用いて再結合される。3つのフォイル配列ブロック1は、映写レンズ12の方向から見られるとき、それらが同一平面内にあるような位置にある。映写レンズ12は、全ての3つの配列のガラス−フォイル界面をスクリーン14上に結像するよう位置付けられる。コントラストを増強するために、絞り15が、映写レンズ12及び回転ミラー13の焦点平面に位置付けられる。
フォイルに基づくビームスイッチ配列1からの光は、レーザ光源の場合には、殆ど平行であるので、二色性キューブ17は、図6の平面の方向に極めて小さくあり得ることが留意されるべきである。この平面に対して直交する方向においてのみ、キューブ17は、フォイルに基づくビームスイッチ配列1の長さだけ伸長される必要がある。これは二色性キューブ17をHTPS LCDプロジェクタにおいて使用されるものよりもずっと安価にする。
実施態様2:二色性再結合プレート18を備える構造
第二実施態様が図7に例証されている。図6に従った第一実施態様との主要な相違は、二色性再結合キューブ17の代わりに二色性プレート18が使用されていることである。これは光路の折畳みのために幾らかの結果を有し、それは図7から観察され得る。
実施態様3:折畳みミラー19を備える構造
第三実施態様が図8に例証されている。実施態様2(図7)と比較されるとき、それは余分な折畳みミラー19を使用する。これは部品表を増大するが、それは幾らかの利点も有する。第一に、3つのフォイルに基づくビームスイッチ配列1は、1つの平面内に位置付けられ得る。図8中では別個に描写されているが、それらは単一プレート上に組み合わされ得る。これは製造のために有益であり、それは3つのフォイルに基づくビームスイッチ配列1の自動整列をもたらす。第二に、3つのフォイルに基づくビームスイッチ配列1の照明経路は平行である。これは一片の材料への光学構成素子の組み合わせを可能にする。第三に、ビーム経路は折り畳まれ、その結果、極めてコンパクトな装置が得られる。
上記された3つの実施態様のための一般的な注釈。
全ての提案される光路R,G,Bは、3つのビームがスクリーン上でオーバーラップするよう選択されるので、個々の色の光路は交換され得る。
一次元配列のビームスイッチが上記に与えられた実施例で記載されたが、余分な走査ミラーの追加を通じて、即ち、2つの走査ミラーを使用して、上記技法を0次元地点(即ち、一次元画素ビームスイッチ)と共に用い得ることが当業者に明らかであろう。もし二次元配列のビームスイッチが使用されるならば、走査ミラーは不要であることも明らかである。二次元配列のビームスイッチを使用する構成の場合には、アクティブマトリックス又はパッシブマトリックスのいずれかを使用し得る。さらに、上記のように、各色のために別個の組のビームスイッチを使用することに加え、光学結像システムは、色情報が単一の組のビームスイッチ上で順次的に変調される、或いは、代替的に、色が単一の組のビームスイッチ上の隣接する行において行われる提案されたビームスイッチを使用しても実現され得る。後者の場合には、カラーフィルタを加えるか、或いは、光ビームを正しい画素上に注意深く向けることが必要である。
よって、その好適実施態様に適用されるような本発明の根本的な新規な特徴が示され、記載され、且つ、指摘されたが、例証された装置の形態及び詳細における並びにそれらの動作における多様な省略及び置換が、本発明の精神から逸脱することなしに、当業者によって行われ得る。例えば、同一の結果を達成するために実質的に同一の方法で実質的に同一の機能を遂行するこれらの素子及び/又は方法ステップの全ての組み合わせが本発明の範囲内にあることが明白に意図される。その上、本発明の如何なる開示形態又は実施態様との関係で示され且つ/或いは記載された構造及び/又は素子及び/又は方法ステップは、設計選択の一般的な事項として如何なる他の開示された或いは記載された或いは提案された形態又は実施態様にも組み込まれ得る。従って、ここに添付の請求項の範囲によって表示されるようにのみ限定されることが意図される。
「オフ」状態にある単一スイッチを示す概略図である。 「オン」状態、即ち、スイッチの休止位置にある図1に従ったスイッチを示す概略図である。 単一スイッチの第一の代替的な実施態様を示す概略図である。 単一スイッチの第二の代替的な実施態様を示す概略図である。 図1に従ったビームスイッチの一次元配列集積の1つの可能な実施態様を示す概略図である。 図4に従ったビームスイッチの一次元配列を含む光学結像システムの実施例を示す上面図である。 図5aに従った光学結像システムを示す側面図である。 一次元配列のフォイルに基づくビームスイッチ変調器を使用してフルカラー画像を生成する光学結像システムの第一実施態様を示す概略図である。 一次元配列のフォイルに基づくビームスイッチ変調器を使用してフルカラー画像を生成する光学結像システムの第二実施態様を示す概略図である。 一次元配列のフォイルに基づくビームスイッチ変調器を使用してフルカラー画像を生成する光学結像システムの第三実施態様を示す概略図である。

Claims (29)

  1. 光学結像システムのためのビームスイッチであって、
    少なくとも部分的に透明な第一プレートと、第二プレートとの間の空間内の傾斜位置に介装される、少なくとも部分的に反射的なフォイルと、
    該フォイルと関連付けられるフォイル電極と、
    前記第一プレートと関連付けられる第一透明電極及び/又は前記第二プレートと関連付けられる第二電極と、
    前記第一プレート上に入射する光を第一方向に反射するために、前記フォイルを前記第一プレートと本質的に平行な位置に向かって引き付けるよう配置される前記フォイル電極と前記プレート電極のうちの少なくとも一方との間の第一電位差の印加と、
    前記第一プレート上に入射する光を、前記第一方向と異なる第二方向に反射するために、前記フォイルが前記第一プレートと前記第二プレートとの間の前記傾斜位置を取ることを可能にするよう配置される前記フォイル電極と前記プレート電極のうちの少なくとも一方との間の第二電位差の印加とを含むことを特徴とする、
    光学結像システムのためのビームスイッチ。
  2. 前記反射的なフォイルは、少なくとも1つのスペーサを用いて前記プレート間の前記空間内の前記傾斜位置に挟装されることを特徴とする、請求項1に記載の光学結像システムのためのビームスイッチ。
  3. 前記第二プレートは、その前記フォイルに面する側で、バッキング支持体が前記フォイルのために設けられるよう構成されるか、或いは、前記傾斜位置にあるときに、バッキング支持体が前記フォイルのために設けられるよう配置されるスペーサを含むことを特徴とする、請求項2に記載の光学結像システムのためのビームスイッチ。
  4. 前記電極は、インジウムスズ酸化物電極であることを特徴とする、請求項1乃至3のうちいずれか1項に記載の光学結像システムのためのビームスイッチ。
  5. 前記電極は、前記インジウムスズ酸化物の抵抗を低下するために、少なくとも部分的に余分なメタライゼーションを備えることを特徴とする、請求項4に記載の光学結像システムのためのビームスイッチ。
  6. 前記電極のいずれかの上に設けられる誘電体層によって特徴付けられる、請求項1乃至5のうちいずれか1項に記載の光学結像システムのためのビームスイッチ。
  7. 前記少なくとも1つのスペーサは、前記誘電体層上に配置されることを特徴とする、請求項6に記載の光学結像システムのためのビームスイッチ。
  8. 前記第一プレート上に配置されるプリズムによって特徴付けられ、前記第一プレート上に入射する光は、前記プリズムを通じて通過するよう配置される、請求項1乃至7のうちいずれか1項に記載の光学結像システムのためのビームスイッチ。
  9. 上記請求項のうちいずれか1項に記載の複数の光学ビームスイッチを含むことを特徴とする、ビームスイッチの配列。
  10. 前記第一プレートは、当該ビームスイッチの配列の全てのビームスイッチに共通することを特徴とする、請求項9に記載の光学結像システムのためのビームスイッチの配列。
  11. 少なくとも1つの光ビームを生成するための少なくとも1つの光源と、
    前記少なくとも1つの光ビームを成形するためのビーム成形光学素子とを含む、
    光学結像システムであって、
    前記成形された少なくとも1つの光ビームを受光し、且つ、それを変調して画像を形成するよう配置される、請求項1乃至8のうちいずれか1項に記載の少なくとも1つのビームスイッチと、
    前記画像を投射するための映写レンズとを含むことを特徴とする、
    光学結像システム。
  12. 前記ビーム成形光学素子は、前記少なくとも1つの光ビームを点に成形するよう配置され、
    前記少なくとも1つのビームスイッチは、前記少なくとも1つの光ビームを受光し、且つ、それを変調して点画像を形成するよう配置され、
    前記映写レンズは、前記点画像を投射するよう配置されることを特徴とする、
    請求項11に記載の光画像システム。
  13. 一次元画像を形成するために、前記点画像を連続的に走査するよう配置される1つのミラースキャナをさらに含むことを特徴とする、請求項12に記載の光学結像システム。
  14. 二次元画像を形成するために、前記点画像を連続的に走査するよう配置される2つのカラースキャナをさらに含むことを特徴とする、請求項12に記載の光学結像システム。
  15. 前記ビーム成形光学素子は、前記少なくとも1つの光ビームを一次元に拡大するよう配置され、
    前記少なくとも1つのビームスイッチは、前記拡大された少なくとも1つの光ビームを受光し、且つ、それを変調して線画像を形成するよう配置され、
    前記映写レンズは、前記線画像を投射するために配置されることを特徴とする、
    請求項12に記載の光学結像システム
  16. 二次元画像を形成するために、前記線画像を連続的に走査するよう配置されるミラースキャナをさらに含むことを特徴とする、
    請求項15に記載の光学結像システム。
  17. 前記ビーム成形光学素子は、前記少なくとも1つの光ビームを二次元に拡大するよう配置され、
    前記少なくとも1つのビームスイッチは、前記拡大された少なくとも1つの光ビームを受光し、且つ、それを変調して二次元画像を形成するよう配置され、
    前記映写レンズは、前記二次元画像を投射するよう配置されることを特徴とする、
    請求項11に記載の光学結像システム。
  18. 3つの別個の光ビームを生成するための3つの別個の光源と、
    各それぞれの光ビームを形成するよう配置されるビーム成形光学素子と、
    各それぞれの成形された光ビームを受光し、且つ、それを変調してそれぞれの画像セグメントを形成するよう配置されるビームスイッチのそれぞれの配列と、
    前記それぞれの画像セグメントを1つの画像セグメントに結合するための手段と、
    該結合された画像セグメントを投射するための映写レンズとを含むことを特徴とする、
    請求項11に記載の光学結像システム。
  19. 前記ビーム成形光学素子は、各それぞれの光ビームをそれぞれの点に成形するよう配置され、
    前記ビームスイッチのそれぞれの配列は、各それぞれの成形された光ビームを受光し、且つ、それを変調してそれぞれの点画像を形成するよう配置され、
    前記それぞれの画像セグメントを1つの画像セグメントに結合するための前記手段は、前記それぞれの点画像を1つの点画像に結合するよう配置され、
    前記映写レンズは、前記結合された点画像を投射するよう配置されることを特徴とする、
    請求項18に記載の光学結像システム。
  20. 一次元画像を形成するために、前記結合された点画像を連続的に走査するよう配置されるミラースキャナをさらに含むことを特徴とする、
    請求項19に記載の光学結像システム
  21. 二次元画像を形成するために、前記結合された点画像を連続的に走査するよう配置される2つのミラースキャナをさらに含むことを特徴とする、
    請求項18に記載の光学結像システム。
  22. 前記ビーム成形光学素子は、各それぞれの光ビームを一次元に拡大するよう配置され、
    前記ビームスイッチのそれぞれの配列は、各それぞれの拡大された光ビームを受光し、且つ、それを変調してそれぞれの線画像を形成するよう配置され、
    前記それぞれの画像セグメントを1つの画像セグメントに結合するための前記手段は、前記それぞれの線画像を1つの線画像に結合するよう配置されることを特徴とする、
    請求項18に記載の光学結像システム。
  23. 二次元画像を形成するために、前記結合された線画像を連続的に走査するよう配置されるミラースキャナをさらに含むことを特徴とする、
    請求項22に記載の光学結像システム。
  24. 前記ビーム成形光学素子は、各それぞれの光ビームを二次元に拡大するよう配置され、
    前記ビームスイッチ(1)のそれぞれの配列は、各それぞれの拡大された光ビームを受光し、且つ、それを変調してそれぞれの二次元画像を形成するよう配置され、
    前記それぞれの画像セグメントを1つの画像セグメントに結合するための前記手段は、前記それぞれの二次元画像を1つの二次元画像に結合するよう配置され、
    前記映写レンズは、前記結合された二次元画像を投射するために配置されることを特徴とする、
    請求項18に記載の光学結像システム。
  25. 前記それぞれの画像を1つの画像に結合するための前記手段は、二色性キューブプリズムであることを特徴とする、請求項18乃至24のうちいずれか1項に記載の光学結像システム。
  26. 前記それぞれの画像を1つの画像に結合するための前記手段は、二色性プレートミラーであることを特徴とする、請求項18乃至24のうちいずれか1項に記載の光学結像システム。
  27. 前記それぞれの画像を1つの画像に結合するための前記手段は、二色性プレートミラー及び少なくとも1つの折畳みミラーの組み合わせであることを特徴とする、請求項18乃至24のうちいずれか1項に記載の光学結像システム。
  28. 当該光学結像システムの光路内に配置される絞りによって特徴付けられる、請求項11乃至27のうちいずれか1項に記載の光学結像システム。
  29. 当該光学結像システムの光路内に配置されるビームストップによって特徴付けられる、請求項11乃至27のうちいずれか1項に記載の光学結像システム。
JP2007529402A 2004-09-07 2005-08-29 光学結像装置用のビームスイッチ Pending JP2008512701A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP04104302 2004-09-07
PCT/IB2005/052815 WO2006027713A2 (en) 2004-09-07 2005-08-29 Beam switch for an optical imaging system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008512701A true JP2008512701A (ja) 2008-04-24

Family

ID=35840588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007529402A Pending JP2008512701A (ja) 2004-09-07 2005-08-29 光学結像装置用のビームスイッチ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20080316433A1 (ja)
EP (1) EP1810068A2 (ja)
JP (1) JP2008512701A (ja)
KR (1) KR20070053241A (ja)
CN (1) CN101010614A (ja)
WO (1) WO2006027713A2 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9001028B2 (en) * 2006-08-19 2015-04-07 David James Baker Projector pen
US7746517B2 (en) * 2007-01-25 2010-06-29 Lexmark International, Inc. Image illumination and capture in a scanning device
US8270056B2 (en) * 2009-03-23 2012-09-18 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Display device with openings between sub-pixels and method of making same
KR101970898B1 (ko) * 2017-11-23 2019-04-19 킴 훙 유 복수의 편광 변환기를 이용한 영상 변환

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5223971A (en) * 1991-12-31 1993-06-29 Texas Instruments Incorporated Light beam steering with deformable membrane device
US5774252A (en) * 1994-01-07 1998-06-30 Texas Instruments Incorporated Membrane device with recessed electrodes and method of making
US6377383B1 (en) * 1997-09-04 2002-04-23 The University Of British Columbia Optical switching by controllable frustration of total internal reflection
US6757093B2 (en) * 2001-05-21 2004-06-29 Jds Uniphase Corporation MEMS reflectors having tail portions that extend inside a recess and head portions that extend outside the recess and methods of forming same
US20030137716A1 (en) * 2002-01-22 2003-07-24 Corning Intellisense Corporation Tilting mirror with rapid switching time
US6822370B2 (en) * 2002-03-06 2004-11-23 Analog Devices, Inc. Parallel plate electrostatic actuation of MEMS mirrors
US7053519B2 (en) * 2002-03-29 2006-05-30 Microsoft Corporation Electrostatic bimorph actuator
JP2007500877A (ja) * 2003-05-22 2007-01-18 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ line−at−a−timeホイルディスプレイ
EP1629452A1 (en) * 2003-05-22 2006-03-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dynamic foil display having low resistivity electrodes
CN1823534A (zh) * 2003-07-17 2006-08-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有基于箔的激光器/led调制器阵列的光学成像系统
US7382516B2 (en) * 2004-06-18 2008-06-03 Angstrom, Inc. Discretely controlled micromirror with multi-level positions

Also Published As

Publication number Publication date
WO2006027713A2 (en) 2006-03-16
WO2006027713A3 (en) 2006-07-20
US20080316433A1 (en) 2008-12-25
KR20070053241A (ko) 2007-05-23
EP1810068A2 (en) 2007-07-25
CN101010614A (zh) 2007-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3199313B2 (ja) 反射型液晶表示装置及びそれを用いた投射型液晶表示装置
KR100381262B1 (ko) 디지털 미세 미러소자를 이용한 전반사 프리즘계
US7199772B2 (en) Optical switching element, and switching device and image display apparatus each using the optical switching element
KR19990008170A (ko) 광변조 디바이스, 표시 장치 및 전자 기기
US20180164562A1 (en) Confocal microscopy system with vari-focus optical element
JP2000504440A (ja) 画像投射モジュール及びこのモジュールが設けられている画像投射装置
TWI373634B (ja)
JP2010271443A (ja) プロジェクタ及び映像表示方法
JP2008512701A (ja) 光学結像装置用のビームスイッチ
JP3610835B2 (ja) 照明装置およびそれを用いた投写型表示装置
JP2007530987A (ja) フォイルに基づくレーザ/led変調器配列を備える光学結像システム
US20070171645A1 (en) Light valve
JP3871940B2 (ja) 照明装置および表示装置
JPH08129138A (ja) 投写型画像表示装置
KR20060061946A (ko) 회절광과 조명광을 분리한 칼라 디스플레이 장치
KR20010098852A (ko) 광변조소자 및 투영장치
JPH0990402A (ja) 画像表示装置
JPH09113899A (ja) 反射型画像表示素子
KR100392632B1 (ko) 프로젝션 디스플레이 장치
JP2001013427A (ja) 光変調デバイス及び表示装置
KR100201830B1 (ko) 액튜에이티드 미러 어레이의 광학적 투사 시스템
JPH11224061A (ja) 映像表示装置
JP2005352391A (ja) プロジェクタ装置
KR20040009754A (ko) 반사형 디스플레이 장치
JP2002090664A (ja) ライトバルブ