JP2024509723A - ナノ構造層を備えるマイクロレンズベースのモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】表面プラズモン共鳴を利用し、マイクロレンズを用いる画像投影手段をコンパクトにし、性能を改良する。【解決手段】本発明は、少なくとも１つのナノ構造層（５０）を備えるマイクロレンズベースのモジュールに関し、前記ナノ構造層は、光学対象物（Ｏ１、Ｏ２）に対応して１つ又は複数の回折ドメイン（Ｄ１、Ｄ２）を備える。本願のマイクロレンズベースのモジュールは、光学品質が向上した光学対象物の動的投影とカラー投影との少なくとも一方を可能にする。本発明はまた、改良したカラー画像と改良した動的画像との少なくとも一方の投影装置及び投影方法に関する。

Description

本発明は、マイクロレンズベースの（マイクロレンズを主要部分とする）モジュール及びそれを備える投影装置に関する。これは特に、遠隔表面へのカラー画像又はアニメーション画像の投影に適合されたモジュール及び装置に関連する。重要な用途は自動車産業の分野である。

車両の内側の表面、さらには車両の広く外側に環境光や何らかのパターンを投影することが、現在開発されている。マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）のようなマイクロレンズ配置は、この目的のために表面に画像を投影するために現在使用されている。ＭＬＡは利用の障壁が少なく、エネルギー消費が少ないため、現在、便利な投影手段と感がられている。ＭＬＡは通常、白黒画像又は単色画像の投影に使用される。しかしながら、複数色を持つ画像の投影は依然として困難である。複数の光源が必要になる場合がある。さらに、追加のレンズ、又はレンズアレイは、追加の色ごとに配置する必要があり、これにより、装置全体がより高価になり、コンパクトとはならなくなる。さらに、色を提供するために通常使用される顔料は、時間の経過とともに、及び高温条件下で劣化する可能性がある。これは、そのような解決策の可能な技術的応用を制限する。

特許文献１は、マイクロレンズアレイ配置の例を提供する。色付きの対象物は、それぞれが原色を表すいくつかマイクロレンズアレイの組み合わせによって投影できる。この目的のために透過型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が使用される。

特許文献２は、顔料に基づき統合された着色要素を備えるマイクロレンズアレイの例を開示している。複数の画像を投影できるが、これには、専用の光源に組み合わせたレンズの複数のグループを配置する必要がある。顔料の経時安定性は依然として課題である。

さらに、色付きの投影画像には、色収差や画像の変形のような光学的欠陥が生じる場合がある。これらの欠点は、投影された画像の視覚的側面を損ない、知覚される品質に悪影響を与える可能性がある。投影画像の品質が低下すると、用途分野が制限される可能性もある。例えば、装置の安全又は自動制御に関連する用途は、投影された光信号の品質が良好でなければほとんど想定できない。

また、マルチレンズアレイが、これまでのところ、表面への静止画像の投影を可能にしていることも考慮されるべきである。しかし、アニメーション画像、色の変化、形状の変更のような動的投影は依然として困難な作業である。動的投影には、ＬＣＤや複数のマルチレンズアレイの組み合わせのようなかさばる要素が通常必要になる。したがって、この種の配置は、製造コストとエネルギー消費のために、自動車の厳しい要求のある分野には最適ではない。

米国特許出願公開第２０１１／２２８２３１号明細書 国際公開第２０１９／２２３８５９号

本発明の目的は、異なる絵柄を表面に投影可能にするマイクロレンズベースのモジュール又はその組み合わせの提供である。特に、単一光源の発光と、単一のマイクロレンズモジュールとの少なくとも一方で、オンデマンドで異なる画像の投影を目的とする。写真が異なれば、色や形、又は色と形の両方が異なる場合がある。（投影に対する要求にかかわらず）依然コンパクトで費用対効果の高いマイクロレンズベースのモジュールの提供を目的とする。

本発明の別の目的は、画像の動的投影を可能にするマイクロレンズベースのモジュール又はモジュールの組み合わせを提供することである。この目的は、動的な形状変化又は動的な色変化、もしくは形状と色の動的変化の両方を持つ画像を投影することである。特に、単一の発光源と、単一のマイクロレンズモジュールとの少なくとも一方に基づいた動的画像の投影を目的とする。

本発明の別の目的は、静的又は動的のいずれかのカラー画像の表面への投影を可能にし、特に色欠陥が少ないか又は全くない改善された品質を持つマイクロレンズベースのモジュールを提供することである。

本発明の別の目的は、マイクロレンズベースのモジュール又はモジュールの組み合わせを使用して、表面上へのマイクロパターンの投影を可能にする改良された投影方法を提供することである。

本発明の別の目的は、本明細書に記載される１つ又は複数のマイクロレンズベースのモジュールを備え、画像投影に適合されている投影装置を提供することである。特に、少なくとも１つの光源、又は１つの光源のみを備えるコンパクトな投影装置を、１つ又は複数のマイクロレンズベースのモジュールと組み合わせて、プラグを差し込む準備ができているか、すぐに使用できる状態にあることの提供が目的である。

本開示の別の目的は、ここに記載されているような投影装置を備える機器を提供することである。機器とは、画像投影機能、特に固定又は可動のいずれかのカラー画像投影機能と動的画像投影機能との少なくとも一方を備えた機器を意味する。機器は、例えば、自動車、電気自動車、自動運転車両、又は自律走行車を示す。このような車両は、あらゆる種類の車両を意味し、例えば、自動車、トラック、広範囲を移動する車両、倉庫自動化車両などが挙げられる。航空機、ドローンのような飛行する乗り物のような乗り物も考慮される。船やその他の海洋船舶も考慮される。

本発明では、これらの目的は、従属請求項の目的によって達成され、さらに従属請求項によって説明される。

この技術分野において公知であることに関して、本発明は、改善された光学品質を持つ画像とマルチカラー画像との少なくとも一方の動的投影を可能にする、改良されたコンパクトなマイクロレンズベースのモジュール及び投影装置を提供する。

本発明の例示的な実施形態は、以下の図面によって図示される説明および図示において開示される。

最新技術によるレンズアレイの例。 本開示によるマルチレンズアレイの例。 本開示の一実施形態によるマルチレンズアレイの例。 本開示の一実施形態によるマルチレンズアレイの例。 本開示の一実施形態によるマルチレンズアレイの詳細。 本開示の一実施形態に係るマルチレンズアレイの詳細。 本開示による動的投影の例。 本開示による動的投影の例。 本開示の一実施形態によるマルチレンズアレイの詳細。 本開示の一実施形態によるマルチレンズアレイの詳細。 マイクロレンズに関するナノ構造層の配置に関する詳細。 ナノ構造形状の例。 ナノ構造形状の例。 本開示の一実施形態によるマルチレンズアレイの詳細。 光改変層が干渉系層を示す、本開示の一実施形態によるマルチレンズアレイの詳細。 光改変層が干渉系層を示す、本開示の一実施形態によるマルチレンズアレイの詳細。 光改変層がナノ粒子を含む回折層を示す、本開示の一実施形態によるマルチレンズアレイの詳細。 本開示の一実施形態による動的投影装置の例。

図１は、本願出願時の技術によるＭＬＡ投影装置１の例を提供する。それは典型的には、レンズ２の第１アレイ、通常はレンズ４の第２アレイと、レンズに対するマイクロパターンを備えるマスク３を備える。マイクロパターンは、通常はコリメートされる入射光Ｌをシェードアウトする（通さない）ために配置される。マイクロパターンを交差させた投影光Ｌｐは、マスク３上に配置されたマイクロパターンの像の重ね合わせを表す単一の光学対象物Ｏ１，Ｏ２を表面Ｓ上に提供するようにする。複数の着色透明フィルムが、着色画像を表面Ｓに投影できるようにマスク３に組み合わされてもよい。

図２は、本発明のマイクロレンズベースのモジュール１０の一例を示す。入口レンズ２１及び出口レンズ４１の少なくとも一方を備える。

一実施形態では、本開示のマイクロレンズベースのモジュール１０は、いくつかの入口レンズ２１を備える第１レンズアレイ２０と、いくつかの出口レンズ４１を備える第２レンズアレイ４０とを備えてよい。

本開示のマイクロレンズベースのモジュール１０は、好ましくは、入口レンズ２１と出口レンズ４１との組み合わせ、又は第１レンズアレイ２０と第２レンズアレイ４０との組み合わせを備える。

第１レンズアレイ２０及び第２レンズアレイ４０は、平行アレイとして好ましくは配置される。第１レンズアレイ２０は、光源と対峙し、光源が発する入射光Ｌを受光する。このような光源は、ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、又は他の任意の適切な光源であり得る。第１レンズアレイ２０は、光が入射するマイクロレンズベースのモジュールの面に相当するので、集光レンズアレイ、又は受光レンズアレイ、フィールドレンズアレイ又は入口レンズアレイとして定義できる。第１レンズアレイ２０は、光源によって出射される入射光Ｌに対して、０°付近と２０°付近との間からなる角度で好ましくは配向される。ここで、０°はレンズの光軸に平行を意味する。第１レンズアレイ２０は、２個と５００個以上の間の数の多くの入口レンズ２１を備える。
入口レンズ２１の数は、しかしながら用途に応じて、実際の制限なしに適合できる。それらは、正方形、線、長方形、円盤として、又は他の任意の適切な２次元配置に従って配置できる。それらは、好ましくは平坦な表面上に配置される。ただし、球の凹型や凸型のような３次元形状を持つ表面を一緒に形成できる。入口レンズ２１は、それらの焦点が光源と面するように好ましくは設計される。したがって、入射光Ｌは、光の方向に関してレンズの後ろに収束できる。全ての入口レンズ２１は好ましくは同一であるが、これは、入口レンズ２１のいくつかが異なる形状又は焦点特性を持つことを排除するものではない。

第２レンズアレイ４０は、第１レンズアレイ２１の背後に配置され、存在する場合、入口レンズ２１の焦点距離よりも大きいことと、出口レンズ４１の焦点距離よりも大きいこととの少なくとも一方である、拳レンズアレイ２０からの距離で配置される。用語「背後」は、ここでは、入射光Ｌの方向に関して、光源から遠隔表面Ｓに向かう通常の相対位置を示す。第２レンズアレイ４０は、いくつかの出口レンズ４１を備え、画像を外側に投影するように適合されている。出口レンズ４１は、それらの焦点が、像が投影される遠隔面Ｓと反対側になるように好ましくは設計される。したがって、投影された画像は拡大される。出口レンズ４１は、光が投影光Ｌｐとして出射するマイクロレンズベースのモジュールの面に相当するので、したがって、投影レンズ又は投影レンズとして定義できる。また、入口レンズ２１については、出口レンズ４１の数は、２から５００個の間としてよい。
しかしながら、実際の制限はない。それら（レンズアレイ）は、平面正方形、線、長方形、円盤として、又は他の任意の適切な２次元配置に従って配置してよく、又は球の凹形状又は凸形状のような球の３次元形状を持つ表面を一緒に形成してもよい。全ての出口レンズ４１は好ましくは同一であるが、これは、出口レンズ４１の一部が異なる形状又は焦点特性を持つことを排除するものではない。

本開示における用語「レンズアレイ」は、並んで配置され、好ましくは互いに直に接するか、又は要素を分離することなく近くに配置された少なくとも２つの複合レンズのグループを示す。レンズアレイは、２個、３個、４個又はそれ以上のレンズをグループ化して、それらが線、正方形、円形、又は他の任意の適切な配置を形成するようにしてもよい。所与のレンズアレイにおいて、全てのレンズが同一であり得るし、もしくは同じ形状と寸法を持ち得る。
また、平行線や五つ目型（中央の１点の周りを４点が囲む配置）など、周期的に配置されている。代替的に、形状及びサイズの一方又は両方を、レンズアレイのレンズの少なくとも一部について変えてよい。また、所定のレンズアレイのレンズは、非周期的な配置で配置されていてもよい。いくつかのレンズアレイが並置されてもよい。隣り合う２個のレンズアレイを隔てる距離は、所与のレンズアレイの２個のレンズ間の距離よりも大きくてもよい。

入口レンズ２１と出口レンズ４１は、それらの好ましいサイズ特性のためにマイクロレンズであると理解される。レンズ径は、１００ｐｍ付近から９００ｐｍ付近の間の値を好ましくは持つ。それらレンズは、成形、マイクロマシニング、インプリントリソグラフィ、フォトレジスト材料の反応性イオンエッチング、積層造形ステップのうちの１つ以上を備える任意の適切な公知の処理に従って製造してよい。本開示のマイクロレンズは、適切な透明な有機又は無機ポリマー、シリカベースの材料のような鉱物材料、及び任意の適切な材料を含有し得る。

入口レンズ２１と出口レンズ４１は、全て、円対称性を示す円形又は半円形の形状を持ってよい。代替的に、これらのレンズの一部又は全ては、互いに独立して、別の三次元形状、特に楕円形の形状のような非円形対称性を持ってよい。

入口レンズ２１と出口レンズ４１は、全て、一貫した光学特性を持つ均質な平滑表面を持ち得る。代替的に、これらのレンズの一部又は全部の表面は、互いに独立してマイクロメトリック変化を備え得る。特に、そのような変化は、レンズの光学特性に影響を与え又は改善するか、又は投影された画像に光学的効果を生成し得る。

入口レンズ２１と出口レンズ４１は、全て、要求された球面形状を持つ標準的な従来のマイクロレンズとして顕現してよい。代替的に、これらのレンズの一部又は全ては、互いに独立して、フレネルレンズ又は他の任意の回折ベースの光学素子の形態をとってよく、従来のレンズと同じ光学機能をもたらす。

入口レンズ２１と出口レンズ４１の両方が存在する場合には、光チャネルを画定するように面している。好ましい配置では、光チャネルを形成する入口レンズ及び出口レンズの対のレンズ頂点が整列していて、それらが同一線光軸を持つことを意味する。しかしながら、これは、マイクロレンズアレイの入口レンズ及び出口レンズの少なくともいくつかの対の頂点が整列していないこと、すなわち、対応する光軸が互いに対してわずかにずれていることを意味する。

本開示によるマイクロレンズベースのモジュール１０は、入射光Ｌの光学特性を改変するように適合された少なくとも１つの光改変層５０’をさらに備える。一実施形態によれば、光改変層５０’は、いくつかの回折ドメインＤ１、Ｄ２を備えるナノ構造層５０である（図２から図４）。各回折ドメインは、約１０ｎｍと約９００ｎｍの間から構成される幅を持つ局所波形５１ａ、５１ｂを備える。代替的に、局所波形の幅は、入射光の波長に基づいて決定されてもよい。波形の幅は、入射光Ｌの波長よりも小さいか、波長の２、３、５又は５倍未満のような波長の所定の乗数よりも好ましくは小さい。局所波形５１ａ、５１ｂは、サブ波長要素を定義する。
対応する幅は、したがって、適用する波長に応じて、マイクロレンズベースのモジュールのその特定の場所における入射光の角度に、又はマイクロレンズベースのモジュールの対応する特定の場所における印加波長と入射光の角度との組み合わせに適合可能である。ここでは、所与のレンズアレイ内のマイクロレンズベースのモジュールの所与のレンズの位置が、特に単一の光源が使用される場合、入射光の角度に関して影響を及ぼすことが強調される。したがって、ナノ構造層５０の局所的な波形５１ａ、５１ｂは、対応するレンズと光源の相対位置に依存する。

ここでは、波長が可視光に対応して、投影された光学対象物Ｏ１、Ｏ２を人が認識できることが理解される。波長は、代替的に又は加えて、赤外線又はＵＶ光のような非可視光を含んでよい。なお、波形５１ａ，５１ｂは、周期的な配列として配置されていてもよい。代替的に又は加えて、波形は非周期的な配列を備え得る。よって、波形は、周期的な配列を持つサブドメイン、及び所与の回折ドメインＤ１、Ｄ２内に非周期的な配列を持つサブドメインを備え得る。

図２ａ及び図２ｂは、ナノ構造層５０の例を示す。波形５１ａは、ポリマー構造８０に埋め込まれていてもよい。所与のレンズ又は入口レンズ及び出口レンズの対に対して、ナノ構造層５０は、異なるポリマー構造８１ａ、８１ｂに埋め込まれた異なる波形５１ａ、５１ｂを提示し得る。よって、波形５１ａ、５１ｂは、ポリマー構造８１ａ、８１ｂ内のそれらの位置に応じて、同じ平面上に又は異なる平面上に配置できる。ポリマー構造８１ａ、８１ｂの厚さに起因して、２つの近傍波形間のずらしかた（オフセット）を管理できる。波形５１ａ、５１ｂは、第１レンズアレイ２０又は第２レンズアレイ４０のいずれかであるレンズアレイによって形成される平面と平行な平面内に好ましくは配向している。
波形５１ａ、５１ｂの平面は、代替的に、ポリマー構造８１ａ、８１ｂの厚さ内で、上述の平行平面に関して最大５°又は１０°までの数度の角度で傾斜させられる。実施形態によれば、偏光効果を持つナノ構造層５０は、入射光Ｌの偏光を修正するときに所与の対象物Ｏ１に関連する投影光Ｌｐの強度を変調することを可能にする。これにより、さまざまな投影対象物を表示及び非表示にできる。代替的に又は追加的に、偏光効果を持つナノ構造層５０は、入射光Ｌの偏光を修正するときに対応する対象物Ｏ１の色の変調を可能にする。したがって、本開示によるマイクロレンズベースのモジュールは、ナノ構造層５０の適切な偏光効果を使用して、投影された対象物を独立してオン又はオフに切り替えるか、又はその色を変調又は変更可能であることが理解される。

複数のナノ構造層５０のそれぞれが回折ドメインＤ１、Ｄ２を持つ複数のナノ構造層５０をマイクロレンズベースのモジュール１０内に組み合わせ又は一体化できるので、投影された対象物の色及び形状の付随的、代替的、又は連続的な変化を含む様々な効果を提供できる。

ここで、ナノ構造層５０は、いくつかの偏光特性を含む異なる特性を持つ回折ドメインを備えてよい一方、非偏光ドメインも備え得ることに留意されたい。対応する投影光Ｌｐは、入射光Ｌの偏光特性に敏感ではないままである。

所与のナノ構造層５０上の入射角は、１つの回折ドメインＤ１、Ｄ２から別の回折ドメインに異なってもよい。したがって、波形５１ａ、５１ｂは、例えば変調周期に関して、入射光Ｌの入射角の影響を補償する方法で適合できる。これにより、投影された光学対象物Ｏ１、Ｏ２の品質が向上する。代替的に又は加えて、偏光効果を持ついくつかの層を積層して画質を改善できる。ここで、層の厚さ及び変調期間のうちの１つ又はそれより多くが、１つの層から他の層に独立して適合される。ナノ構造層５０又はナノ構造層５０の組み合わせは、このように入射角の特定の狭帯域範囲に対して調整される。

代替的に又は加えて、ナノ構造層５０は、プラズモニック共鳴を提供するように適合され、少なくとも１つのプラズモニック領域を持つ少なくとも１つの金属層を備えてよい。このような金属層は、例えば周期的な銀ナノワイヤ又はナノ周期的なアルミニウムラメラであり得る。所与のプラズモニック領域は、偏光感応要素７０を持ち、偏光選択的カラーフィルター特性を提供できる（図６）。このようにして、対応するプラズモニック領域は、入射光Ｌの偏光特性に応じて色を生成できる。第２回転偏光子Ｐ’は、プラズモニック効果から生じる投影された対象物Ｏ１、Ｏ２の色を変調できるように、出口レンズ４１と遠隔表面Ｓとの間に配置できる。

所与のプラズモニック領域は、角度感受性要素６０に加えて、又は代替的に含み得、角度選択的カラーフィルター特性を提供し得る。このようにして、対応するプラズモニック領域は、入射光Ｌの入射角に応じて異なる色を生成できる。

異なるプラズモニック領域は、いくつかの対象物Ｏ１、Ｏ２と、いくつかの回折ドメインＤ１、Ｄ２との少なくとも一方に対応するように配置できる。代替的に、プラズモニック領域は、対象物Ｏ１、Ｏ２と、回折ドメインＤ１、Ｄ２との少なくとも一方とは、独立して編成される。均質なプラズモニック領域は、所与のレンズに関連付けてよく、所与のプラズモニック効果がこの所与のレンズに関連付けられることを意味する。例えば、ナノ構造層５０は、いくつかのレンズ専用の何らかの特定の偏光感受性７０又は角度感受性６０要素を備え得る。代替的に、所与のレンズは、それぞれが別個のプラズモン共鳴特性を持つ２つ以上のプラズモニック領域に対応し得る。
このような構成によれば、ナノ構造層５０は、所与のレンズ専用の少なくとも２つの異なるプラズモニック領域を備え、これらのプラズモニック領域それぞれが、偏光感応７０又は角度感受性６０のいずれかの特定の要素を備える。例えば、偏光と角度に関連するプラズモニック効果の両方が、いくつかのプラズモニック領域によって、所与のレンズで生成される可能性がある。したがって、プラズモニック領域の任意の適切な空間配置は、所望の内容に応じて考えられることが理解される。

別の実施形態によれば、光改変層５０’は、図１２により良好に示されるように、誘電体材料中に埋め込まれたナノ粒子５０ａを含むナノ構造層５０を示す。ナノ粒子５０ａは、入射光Ｌの光学特性を均一に改変するように誘電体層中に均一に配置することもできる。代替的に、このようなナノ粒子は、回折ドメイン（Ｄ１、Ｄ２）を決定するか又は対応する所定の領域に局在させられる。ナノ粒子は、誘電体材料と同様に、光の光学的修飾などを生成することが知られている材料の中から選択される。誘電体材料中のナノ粒子の濃度も適宜選択される。

本開示による光改変層５０’がナノ構造層５０を表す場合、上述の波形５１ａ、５１ｂ、異なるポリマー構造８１ａ、８１ｂ、プラズモニック領域、偏光感応７０及び角度感受性６０要素の組み合わせを備えてよいことが理解される。

本マイクロレンズベースのモジュールのナノ構造層５０は、マイクロレンズベースのモジュールの色収差、及び角度感度のような１つ又はそれより多い光学的欠陥を補償するように設計される。例えば、ナノ構造層５０は、ポリマー中に埋め込まれた金属柱を持つメタサーフェスを備えてよい。したがって、ナノ構造化は、特定の用途のために、投影された画像全体又は投影された画像の一部のみの品質を向上できるようにしている。

偏光効果は入射光Ｌの角度に非常に敏感であるため、偏光効果を実現するナノ構造体は、ナノ構造層５０内に適切に配置されなければならない。実施形態によれば、ナノ構造層５０の局所変調は円周であり、ここで、それらの円の中心は、例えば図８ａに示されるように、ナノ構造層５０と光軸との交点に位置する。

代替的に、それらの変調は、セグメント化された又は同心円状のｎ辺多角形形状に平行又は垂直であり、ここでｎは、好ましくは図８Ｂに示すように１２より大きい。

ナノ構造層５０とマイクロレンズベースのモジュール１０の入口レンズ２１のような所定のレンズとの距離ｈは、図８に示すようにナノ構造層５０に当たる入射光の角度θと考慮されるレンズの焦点距離ｆに応じて決定できる。特に、光軸からの距離ｄでナノ構造層５０に衝突する光線の角度θは、次式Ｅ１を用いて近似できる。

ここで、ｆはレンズの焦点距離であり、ｈはレンズとナノ構造層５０との間の距離である。

別の実施形態によれば、光改変層５０’は、図９から図１１により良好に示されるように、１つ又は複数の干渉ドメイン１１、１２を備える干渉基層５０’’又はいくつかの干渉基層５０’’の組み合わせを示す。干渉系層５０’’は、それぞれが互いに独立して、入射光Ｌに干渉が生じるように、約１から９００ｎｍの厚さを持ついくつかの透明な積層層を備える。代替的に、層の厚さは、入射光の波長に基づいて決定されてもよい。層の厚さは、入射光Ｌの波長よりも低いか、波長の２、３、５又は５倍より低いような波長の所定の倍数よりも好ましくは低い。このようにして投影光Ｌｐが修正される。干渉ベースの層は、そのような干渉を生成するために一般的に使用される同じ又は異なる材料上に作成できる。
図１０は、１つの干渉ドメインのみからなる本発明に係るマイクロレンズアレイの一例を示す。このような干渉ドメインは、マイクロレンズアレイのサブ部分又はアレイの全ての表面又は実質的にその表面全てを覆える。このような干渉ベースの層は、カラーフィルターとして使用できる。このような条件下では、表面Ｓに投影された対象物Ｏ１、Ｏ２の１つ又は全てについて色を得られる。
図１１は、本マイクロレンズモジュールが、複数の干渉ドメイン１１、１２を持つ干渉ベースの層５０’’を備える別の例を示す。これらの干渉ドメインのそれぞれは、マイクロレンズモジュールのサブ表面に広がっている。干渉ドメイン１１、１２のそれぞれが、例えば投影対象物Ｏ１，Ｏ２の１つに対応するように配置できる。異なる干渉ドメインは同じ光学特性を持ち得るが、それらは好ましくは異なる光学特性を示す。特に、それぞれ異なるカラーフィルターとして使用できる。このような条件下では、これらの異なる干渉ドメインに対応する投影対象物Ｏ１、Ｏ２は、異なる色を持ち得る。

具体的な実施形態によれば、干渉ベースの層５０’’は、それぞれが光チャネル内に配置された１つ又は複数の干渉ドメインｌ１、ｌ２、すなわちマイクロレンズアレイの１つのレンズ又は２つのレンズに対して配置される１つ又は複数の干渉ドメインｌ１、ｌ２を備える。投影された対象物Ｏ１、Ｏ２は、マイクロレンズ投影の組み合わせから生じ、投影された対象物の色は、全ての干渉ドメインｌ１、Ｉ２の色の重ね合わせに対応する。全ての干渉ドメインは同一であり得るが、そのような構成では、干渉ドメイン又は干渉ドメインのグループが別個のカラーフィルターとして有利に使用される。

別の実施形態によれば、干渉系層の干渉ドメインｌ１、Ｉ２は、ストップバンドフィルターとして使用される。一例として、赤外線波長のような特定の波長、又は所定のしきい値を下回る又は上回る波長をフィルターで除外できる。有利な構成において、本マイクロレンズモジュールは、赤外線を後方反射するように適合された干渉ベースの層５０’’を備える。干渉系層５０’’は、もしあれば、パターニング要素３０の前に配置できる。
このような構成によれば、赤外線（ＩＲ）吸収が防止又は最小限に抑えられ、マイクロレンズベースのモジュールの過度の加熱を回避するように、本明細書に記載する。特に、マイクロレンズモジュールが金属層を備える場合、パターニング要素３０の場合が多いが、このような干渉系層は大きな利点として現れる。紫外線（ＵＶ）のような他の波長も考慮できる。加えて又は代替的に、青色光のようないくつかの可視波長を、投影された対象物Ｏ１、Ｏ２において除去又は減衰させられる。

本開示によるマイクロレンズベースの装置において、光改変層５０’は、ナノ構造層５０、又は干渉ベースの層５０’’、又は少なくとも１つのナノ構造層５０と１つの干渉ベースの層５０の組み合わせのいずれかを意味することがここで理解される。いくつかの層を積層してよいが、所与の光改変層５０’は、ナノ構造層５０及び干渉ベースの層５０に対応するいくつかの別個のドメインを備えてよい。

図１３により良好に示される実施形態によれば、本開示によるマイクロレンズベースの装置において、１つ又は複数の回折光学素子（ＤＯＥ）９１を、第１レンズアレイ２０上又は入口レンズ２１の近くに配置できる。コヒーレント光源から発生する入射光９０ａは、回折光９０ｂを提供し、回折光９０ｂは、それから、適切な検出器９５によって検出される。このような配置は、例えば、製品の名前、生産ウェーハの行列、製品バージョン、又は他の任意の適切な情報を読み出し情報に含めることによって、光学的セキュリティ機能として、又は部品識別として使用できる。
回折光学素子９１は、上述した光改変層５０’’の他に含めてもよい。代替的に、回折光学素子９１は、光改変層５０に一体化され、又は光改変層５０と組み合わされ得る。好ましい実施形態では、回折光学素子９１及び光改変層５０’’の一方又は両方が、入口レンズアレイにモノリシックに一体化される。代替的に又は加えて、１つ又は複数の回折光学素子（ＤＯＥ）９１を、第２レンズアレイ４０上又は出口レンズ４１の近くに配置できる。

本開示によるマイクロレンズベースのモジュール１０は、従来のパターニング要素３０を好ましくは持たない。したがって、光学対象物Ｏ１、Ｏ２は、ナノ構造層５０、又は干渉ベースの層５０’’、又は両方の組み合わせである光改変層５０’、又は改善された光学品質を持つ静的又は動的のいずれかによって排他的に提供される。

本開示によるマイクロレンズベースのモジュール１０は、しかしながら、パターニング要素３０を備えてもよい。パターニング要素３０は、入射光Ｌを遠隔地の面Ｓに向けて透過可能な空間を持つ任意の対象物を示す。例えば、マスク又は同等のシェーディング要素にしてもよい。パターニング要素３０は、それが備えるパターンが、少なくとも１つの入口レンズ２１と、出口レンズ４１と、又は第１レンズアレイ２０又は第２レンズアレイ４０の１つと位置合わせされるように配置される。パターニング要素３０は、１つのピース（部品）のものでもよく、反復パターンを備え、各パターンは、第１レンズアレイ２０と第２レンズアレイ４０との少なくとも一方のレンズに面する。
代替的に、パターニング要素３０は、パターンを持ついくつかの独立した要素を備え、各要素は、第１レンズアレイ２０と第２レンズアレイ４０との少なくとも一方のレンズに面する。所与のパターンは、１つの光学対象物Ｏ１又はいくつかの対象物Ｏ１、Ｏ２の組み合わせに対応し得る。所定のパターニング要素３０は、いくつかのレンズに面する反復パターンを備えるが、異なるレンズに面する１つ又は複数の異なるパターンを備えてよい。必要に応じて、他の配置が想定される場合がある。したがって、パターニング要素３０は、投影された画像を定義できるようにする任意の適切なシェーディング装置として理解される。
この目的のために、パターニング要素３０の領域Ｏ１’、Ｏ２’の形状は、投影された対象物Ｏ１、Ｏ２の形状と同一であってよいが、寸法は縮小される。いくつかの構成では、パターン化要素３０の領域Ｏ１’、Ｏ２’の形状は、投影された対象物が適切な形状を持つように、潜在的な角度偏差又は他の幾何形状の変数を補償する方法で歪められ得る。

任意の１つ以上のパターニング要素３０は、第１レンズアレイ２０の後ろ、第２レンズアレイ４０の前、又は両方が存在する場合には第１レンズアレイ２０と第２４０との間に配置される。しかしながら、パターニング要素３０の位置は、マイクロレンズの焦点特性及び用途に応じて適合され得る。レンズとパターニング要素３０との相対位置は、例えば光学対象物Ｏ１、Ｏ２が投影される遠隔面Ｓの性質や距離に応じて変化し得る。各パターンは、実際には９００ｐｍ付近、又は５００又は２００ｐｍ付近よりもさらに小さい２次元サイズを持つマイクロパターンであると理解される。
パターニング要素３０は、それが備えるパターンが入口レンズ２１の焦点又は出口レンズ４０の焦点、又は入口レンズ２１と出口レンズ４１の両方の焦点に配置されるように配置される。パターニング要素３０の特定のパターンは、入口レンズ２１、出口レンズ４１、又は入口レンズ２１及び対応する出口レンズ４１のうちの少なくとも１つによって画定される光チャネルＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に配置できる。所与の特定のパターンは、全てのレンズ又はレンズの任意の部分について符号化され得る。

光学対象物Ｏ１、Ｏ２は、本開示において、表面Ｓに投影され、パターニング要素３０のマイクロパターン又は回折ドメインＤ１、Ｄ２から生じる画像のいずれかに対応する画像を示す。光学対象物Ｏ１、Ｏ２は、したがって、パターニング要素３０の対応するマイクロパターンの特定の形状及び対応する回折ドメインＤ１、Ｄ２も定義又は関連する。

光改変層５０’、特にナノ構造層５０は、存在する場合、パターニング要素３０に一体化してよい。例えば、パターニング要素３０のマイクロパターンを画定する内部の空き空間に配置してよく、投影対象物Ｏ１、Ｏ２に関連する領域Ｏ１’、Ｏ２’に対応する実施形態によれば、ナノ構造層５０は、パターニング要素３０内に、部分的又は一体的に形成できる。このようにして、パターニング要素３０は、ナノ構造層５０を備える。

代替的に、光改変層５０’、特にナノ構造層５０を示す場合には、パターニング要素３０と組み合わせて、重ね合わせたり並置したりするなどして存在する場合には、パターニング要素３０に密着させられる。

代替的に、光改変層５０’は、ナノ構造層５０又は干渉ベースの層５０’’を示すかどうかにかかわらず、以下でよりよく説明し、存在する場合、パターニング要素３０から離してよい。図３は、このようなナノ構造層５０とパターニング要素３０の相対配置の一例を表している。例えば、パターニング要素３０から１から２００ｐｍ付近の間からなる距離に配置してよい。ナノ構造層５０は、レンズとパターニング要素３０との少なくとも一方に対して相対的な任意の場所に配置できる。例えば入射光Ｌの伝搬に関してパターニング要素３０の前又は後ろに配置してよい。
ただし、光改変層５０’は、その異なる回折ドメインＤ１、Ｄ２のそれぞれが、パターニング要素３０の所定のマイクロパターン、又は領域Ｏ１’、Ｏ２’に対応するように好ましくは配置される。例えば、ナノ構造層５０は、第１対象物Ｏ１’と第２対象物Ｏ２’とを備えるパターンに、第１対象物Ｏ１’と第２対象物Ｏ２’とを関連付けて、第１回折ドメインＤ１が第１対象物Ｏ１’に面し、第２回折ドメインが第２対象物Ｏ２’に面するようにする。もしくは干渉ベースの層５０’’の場合、第１対象物Ｏ１’と第２対象物Ｏ２’とを関連付けて、第１干渉ドメインｌ１が第１対象物Ｏ１’に面して、第２干渉ドメインｌ２が第２対象物Ｏ２’に面する。
回折ドメインＤ１、Ｄ２と干渉ドメインｌ１、Ｉ２との少なくとも一方と、対応する対象物Ｏ１’、Ｏ２’との関係は、光の経路に従って定義される。所定の回折領域Ｄ１、Ｄ２を横切る入射光Ｌも、光学対象物Ｏ１’、Ｏ２’に関連する対応するパターンを横切る。

図４に示すよりよい実施形態によれば、１つ以上のレンズの群は、パターニング要素３０の１つの光学対象物又は領域Ｏ１’及び１つの回折ドメインＤ１に相当する。１つ以上のレンズの別のグループは、別の光学対象物又は領域Ｏ２’及び異なる回折領域Ｄ２に相当する。

図３によりよく示されている別の実施形態によれば、所与のレンズは、パターニング要素３０の第１光学対象物又は領域Ｏ１’及び第２光学対象物又は領域Ｏ２’に相当し、第１回折ドメインＤ１及び第２回折ドメインＤ２それぞれの回折ドメインに相当する。このような所与のレンズは、入口レンズ２１又は出口レンズ４１、もしくは入口レンズ２１及び出口レンズ４１のレンズの対に関係してよい。

本開示によるマイクロレンズベースのモジュール１０は、２つの上記の構成のうちの１つのみ、又は両方の組み合わせを備えてよい。
例えば、マイクロレンズベースのモジュールの各レンズは、ナノ構造層５０の１つの回折領域Ｄ１及びパターニング要素３０の１つの光学対象物Ｏ１’のみに対応してもよく、又は、ＭＬＡの各レンズは、ナノ構造層５０の２つ以上の回折ドメインＤ１、Ｄ２及び２つ以上の光学対象物又は領域Ｏ１’に対応し、パターニング要素３０のＯ２’、又はＭＬＡのレンズの一部は、単一の回折領域及び単一の光学対象物に対応し、レンズの一部は、いくつかの回折領域Ｄ１、Ｄ２及びいくつかの対象物又は領域Ｏ１’、Ｏ２’に対応する。

本開示によるマイクロレンズベースのモジュールは、２つ以上のナノ構造層５０を備えてもよい。いくつかのナノ構造層５０がマイクロレンズベースのモジュール１０に含まれる場合において、それらは独立して、パターン化要素３０に統合され、組み合わされ、又はパターニング要素３０から離れて、存在する場合、ナノ構造層５０は、１つのピースであってよく、回折ドメインＤ１、Ｄ２の反復配列を備えてよく、各配列は、第１レンズアレイ２０と第２レンズアレイ４０の少なくとも一方のレンズに面する。
代替的に、ナノ構造層５０は、それぞれ回折ドメイン又は複数の回折ドメインを持ついくつかの独立した要素を備え、これらの要素のそれぞれが、第１レンズアレイ２０と第２レンズアレイ４０の少なくとも一方のレンズに面する。所与のマイクロレンズベースのモジュール１０は、１ピース（部品）のナノ構造層及び個々の要素の組み合わせを備えてよい。

上述した配置とは独立して、ナノ構造層５０は偏光効果を提示可能である。特に、その回折ドメインＤ１、Ｄ２のそれぞれが、別個の偏光効果を持ち得る。明確な偏光効果とは、例えば、明確な偏光方向を意味する。回折ドメインＤ１、Ｄ２の局所波形はそれに応じて適合される。入射光Ｌが所与の回折ドメインＤ１の局所波形５１ａ、５１ｂに従って偏光及び配向されると、光は対応する光学対象物又は領域Ｏ１’を横断できる。異なる偏光特性を持つ回折ドメインは、入射光Ｌが対応する対象物を通過することを妨げる。その結果、入射光Ｌの同じ偏光特性を持つ回折ドメインから生じる対象物のみが遠隔面Ｓに投影されることになる。

本発明はまた、上述の１つ又は複数のマイクロレンズベースのモジュール１０を備える投影装置に関する。本開示による投影装置は、このように、少なくとも１つのマイクロレンズベースのモジュール１０と、入射光Ｌを放射する少なくとも１つの光源とを備える。光源は、有機液晶ディスプレイ（ＯＬＥＤ）又は任意の適切な発光装置である液晶ディスプレイ（ＬＥＤ）の中から選択してよい。波長は、光源と対応するマイクロレンズベースのモジュール１０との間の相対位置と同様に、所望の内容に応じて適合される。
投影装置の光源は、非偏光を放射するように適合されていてもよい。その場合、投影装置は、光源と対応するマイクロレンズベースのモジュール１０との間に偏光子Ｐを備えてもよい。このような偏光子は、有利には、図５ａ、５ｂに示すように回転偏光子Ｐである。回転偏光子Ｐの回転は、入射光Ｌの偏光特性を修正し、遠隔面Ｓに投影される光学対象物Ｏ１、Ｏ２を選択することを可能にする。回転偏光子Ｐを連続的に回転させて、入射偏光子Ｌによって種々の屈折領域Ｄ１が連続的に交差し、いろいろな対象物Ｏ１、Ｏ２を投影することにより、動的投影が提供される。この目的のために、回転偏光子Ｐは、外部の永久磁石又は電磁石から移動可能な１つ以上の磁気要素を備えていてもよい。他の適切な作動手段を必要に応じて企図してよい。

代替的に又は加えて、投影装置は、出口レンズ４１の背後に（表されていない）第２偏光子を備えてもよい。この第２偏光子は、固定式でも回転式でもよい。

代替的に又は加えて、本開示による投影装置の光源は、偏光を出射するようになっている。光源又は対応するマイクロレンズベースのモジュール１０又は両方を回転させるように適合された作動手段は、表面Ｓに動的投影の提供を可能にする。

好ましい配置では、投影された対象物Ｏ１、Ｏ２の色は、顔料からではなく、ナノ構造層５０の回折ドメインＤ１、Ｄ２と、干渉ベースの層５０’’の干渉ドメイン１１、１２との少なくとも一方の回折特性から生じる。ただし、これは、追加のカラーフィルターの使用を排除するものではない。外部又は現在のマイクロレンズベースのモジュールに不可欠である。このような追加の着色フィルターは、光源とマイクロレンズベースのモジュールとの間の投影装置内に一体化されてもよい。

別の好ましい実施形態において、投影された対象物Ｏ１、Ｏ２の色は、ＬＣＤ派生要素から生じるのではなく、回折ドメインＤ１、Ｄ２と、干渉ベースの層５０の干渉ドメインＩ１、Ｉ２との少なくとも一方の回折特性に由来するが、これは、追加の着色されたＬＣＤ派生要素が使用されることを排除するものではない。外部又は現在のマイクロレンズベースのモジュールに不可欠である。このような追加の着色ＬＣＤ派生要素は、光源とマイクロレンズベースのモジュール１０との間の投影装置内に統合されてもよい。

本投影装置の変形例によれば、回転偏光子Ｐは、ナノ構造層５０又は干渉ベースの層５０’’のような１つ又は複数の光改変層５０’’’を固定して、投影された光学対象物Ｏ１、Ｏ２の強度及び色に関連する上述の効果を生じるように回転可能である。

本投影装置の別の変形によれば、パターニング要素３０は、存在する場合に、それぞれマイクロパターンを持ついくつかの独立した要素を備える。これは、対応するマイクロパターンを物理的に回転させるように作動可能である。

回転偏光子Ｐは、存在する場合、対応するマイクロレンズモジュール１０の全てのレンズ又はそれらの一部のみに面するようにしてよく、いくつかの未偏光をいくつかのレンズに到達させる。代替的に、回転又は固定のいずれかのいくつかの偏光子を、マイクロレンズモジュール１０の光源とレンズとの間に配置するなら、異なる偏光の入射光Ｌを同時にレンズアレイに照射可能にする。このような配置は、たった１つの光源で多種多様な光学効果を提供可能にする。

本開示によれば、いくつかの光学対象物Ｏ１、Ｏ２を、１つのマルチレンズアレイ１０のみを用いて、表面Ｓ上に代替的に又は連続的に投影可能なことが強調される。したがって、このような配置は、動的画像とカラー画像との少なくとも一方を提供するマルチレンズアレイのかさばる複製を回避する。しかしながらこれは、本件マイクロレンズベースのモジュール１０を、同一又は異なる特性を持つ他のＭＬＡと組み合わせることを妨げるものではない。

さらに、単一の光源が、連続的又は代替的な方法で、複数の光学対象物の投影を可能にすることが強調されている。これは、複数の光源の使用を排除するものではない。複数の光源が使用される場合、それらが同一又は異なっていることで、マイクロレンズベースのモジュール１０に向かう光の波長と、光偏光と、入射角とのうち少なくとも一つを変調又は適合できる。結果として生じる光学的欠陥は、ここで説明する配置によって適切に補償又は補正される。特に、偏光感応要素７０の組及び角度感応要素６０のセットのうちの１つ以上は、光学的歪み、色収差及び他の任意の光学的欠陥を補償するように適切に設計される。

さらに、投影された対象物Ｏ１、Ｏ２の形状を投影又は非表示にできるだけでなく、色も変調できることが強調されている。

１実施形態では、光改変層５０’は、ナノ構造層５０及び干渉ベースの層５０’’と、対応する別個のドメインＤ１、Ｄ２、ｌ１、ｌ２とが予め定められ、投影装置の配置（光源の性質及び位置及び数、存在する場合のマイクロパターンの性質及び位置、並びに表面Ｓのタイプ又は位置）に適合されている。ナノ構造層５０と干渉ベースの層５０’’との少なくとも一方が、そのようにマイクロレンズベースのモジュール内に決定的に統合される。
１代替実施形態では、ナノ構造層５０と干渉ベースの層５０’’との少なくとも一方は、それぞれが異なる光、マイクロパターン又はスクリーン配置を備える様々な設定にマイクロレンズベースのモジュール１０を適合させる方法で、マイクロレンズベースのモジュールに取り外し可能に組み合わせ又は一体化され得る。１代替実施形態では、異なるナノ構造層５０と干渉ベースの層５０’’との少なくとも一方を、所与の光、マイクロパターン及び投影面Ｓ配置を含む所与の投影装置の投影光学対象物を異なる方法で変調するように、マイクロレンズベースのモジュール１０に取り外し可能に組み合わせ又は一体化してよい。

ここで言及されるのは、遠隔面Ｓを、乗員又は車両内に置かれたユーザから見える任意の表面にできることである。したがって、ウェルカムメッセージを車両の内面に投影可能である。代替的に、遠隔地は、車両の周囲の地面であってもよい。ユーザが車両に近づいたときに光信号を投影できる。代替的に又は加えて、特定の光学対象物Ｏ１、Ｏ２を、所定の状況に応じて表面Ｓに投影してよい。よって、警告のメッセージ又は警告の光信号を、運転者又は同乗者の注意を引くように投影可能である。光学メッセージは、より正確な指示が提供されるように有利にアニメーション化される。例えば、点滅する投影、又は方向の動的な表示は、便利で正確な方法で運転者に即座に警告可能である。同じ投影装置を安全用のメッセージと安全用でないメッセージに使用できる。多様な投影対象物が、本開示によるコンパクトなマイクロレンズベースのモジュール１０及び対応する投影装置によって可能である。

遠隔表面Ｓは、代替的に、投影された光信号を自動的に処理することを可能にするセンサーとしてよい。高い光学品質は、現在記載されているマイクロレンズベースのモジュール１０があることで、ここで必要かつ可能である。実施形態によれば、本開示による投影装置は、対応する光源に関してマイクロレンズベースのモジュールの背後に配置されたセンサーを統合してよい。

本発明はさらに、上記説明した投影装置を備える機器に関する。このような機器には、自動車、船、航空機、及び関連する車両のような車両が含まれる。この装置は、投影装置に面する少なくとも１つの表面を備える。表面Ｓは、好ましくは、車両のユーザ又は乗客から見えるので、投影された対象物が見える。投影された画像は、車両の周囲の外面に投影して、広く外界の人々に見えるようにしてもよい。
投影された画像は、適切なセンサーによって障害物が検出されるように、又は光学センサーのような乗客から見えない表面に、車両を人には見えずに広く外界に投影可能である。例えば、赤外線パターンは、駐車システム又は他の任意の検出システムのセンサーによって検出されるように車両を外界に投影して、障害物への車両の距離を予測可能である。この赤外線（ＩＲ）光は、不要なときに偏光子Ｐを回転させることによって有効にしないようにしてよい。

本開示はまた、異なる光学対象物Ｏ１、Ｏ２を表面Ｓ上に動的に投影する方法についても説明する。光学対象物は、少なくとも１つの光変化層５０’の結合又は重ね合わせされた画像から生じるものであり、ナノ構造層５０又は干渉ベースの層５０’’のいずれかであり、入射光Ｌの強度及び色のうちの１つ以上を変調するように適合された、いくつかの別個のドメインを備える。ナノ構造層５０は、ここで説明したとおりであってよい。特に、別個のドメインは、上記に記載されるような異なる回折ドメインＤ１、Ｄ２、又は後述する異なる干渉ドメインｌ１、ｌ２を示すか又は備え、ここで、前記回折ドメイン及び干渉ドメインは、光偏光効果又は回折又は干渉色効果のような様々な別個の光学効果を持つ。
別個のドメインはまた、偏光感応要素７０及び角度感応要素６０の１つ又はそれより多いセットを備えるプラズモニック領域を示すか、又はそれを含み得る。偏光効果を持つもの及びプラズモニック共鳴に関連するものを備える全ての別個のドメインは、単一のナノ構造層５０上に配置され得るか、又はいくつかの積層されたナノ構造層５０上に配置され得ることが理解される。
これらの別個のドメインの波形５１ａ、５１ｂの少なくとも一部は、これらの欠陥が入射光Ｌの入射角に起因するか、入射光の偏光に起因するか、入射光Ｌの色に起因するかにかかわらず、投影された対象物Ｏ１、Ｏ２の光学的欠陥を補償するように適合されている。好ましくは、プラズモニック領域、又はプラズモニック領域の一部は、偏光感応要素７０又は角度感応要素６０、又は偏光感応要素７０又は角度感応要素６０の両方の組み合わせによる光学欠陥の補正又は補償専用としている。

本方法は、１つ又はそれより多いパターニング要素３０をナノ構造層５０に結合又は会合させる選択的ステップを備える。パターニング要素３０は、上述したとおりであればよい。特にマイクロレンズベースのモジュール１０に統合又は組み合わされる。

本方法はさらに、マイクロレンズベースのモジュール１０に入射光Ｌを照射するステップを備える。その結果、光は、ナノ構造層５０と干渉ベースの層５０’’との少なくとも一方である光改変層５０’の別個のドメインを通って進行できて、パターニング要素が存在する場合には、パターニング要素３０のマイクロパターンを通って、投影光Ｌｐを提供する。ナノ構造層５０の別個のドメインは、上述したようにマイクロパターンに対して配置できる。特に、回折ドメインＤ１、Ｄ２及び同じ光学特性を持つプラズモニック領域のうちの１つ又はそれより多くを、所与のマイクロパターン又は所与のマイクロパターンのセット又は領域Ｏ１’、Ｏ２’に関連付けてよく、その結果、いくつかの光学対象物のうちの１つの選択された光学対象物Ｏ１、Ｏ２を強度又は色のいずれかで変調できる。光源及びマイクロレンズベースのモジュールは、投影装置内で組み合わされてもよい。

本方法は、表面Ｓ上の光学対象物Ｏ１、Ｏ２の動的投影を提供するように、入射光Ｌ又は投影光Ｌｐの偏光、入射角及び色のうちの１つ以上を動的に変調するステップを備える。入射光Ｌの偏光は、光源と光改変層５０’との間に配置される、ナノ構造層５０と干渉ベースの層５０’’との少なくとも一方である少なくとも１つの回転偏光子Ｐによって変調できる。いくつかの回転偏光子のセットが考えられる。投影された光Ｌｐの偏光は、第２回転偏光子又は光変化層５０’’であるナノ構造層５０’’と干渉ベースの層５０’’との少なくとも一方と、投影面Ｓ’’との間に配置される偏光子のセットによって変調可能である。
入射光Ｌの角度は、対応するマイクロレンズベースのモジュールに対して固定され、０°から２０°の間にしてよい。代替的に、入射角は、マイクロレンズベースのモジュール１０の位置又は光源の位置のいずれかを変更する作動装置によって動的に変調されてもよい。代替的に第２光源を入射光Ｌの入射角を変化させるように起動してもよい。

複数の光源を使用する場合、それらは異なる波長を持つものとしてよい。それらは、非偏光を含む異なる偏光を代替的に又は追加的に放出するようにしてよい。

本方法において、表面Ｓは、投影された対象物Ｏ１、Ｏ２が人に可視の像である、遠隔の非透明表面としてよい。代替的に、表面Ｓは、投影された対象物Ｏ１、Ｏ２が電子的に処理された光信号である光センサーを示す。

１０ マルチレンズアレイ
２０ 第１レンズアレイ
２１ 入口レンズ
３０ パターニング要素
４０ 第２レンズアレイ
４１ 出口レンズ
５０ ナノ構造層
５０’ 光改変層
５０’’ 干渉ベース層
５１ａ，５１ｂ 局所波形
６０ 角度感応要素
７０ 偏光感応要素
８０、８１ａ、８１ｂ 高分子構造
９０ａ コヒーレント光源からの光
９０ｂ 回折光
９１ 回折光学素子
９５ 検出器
Ｏ１ 第１対象物
Ｏ１’ 第１対象物に相当する領域
Ｏ２ 第２対象物
Ｏ２’ 第２対象物に相当する領域
Ｄ１ 第１回折ドメイン
Ｄ２ 第２回折ドメイン
Ｉ１ 第１干渉ドメイン
Ｉ２ 第２干渉ドメイン
Ｌ、Ｌｐ 入射光と投射光

Claims (21)

1. １つ又は複数の入口レンズ（２１）、１つ又は複数の出口レンズ（４１）、もしくは１つ又は複数の入口レンズと出口レンズの組み合わせを備えるマイクロレンズベースのモジュール（１０）であって、
   前記マイクロレンズベースのモジュールが、光学対象物（Ｏ１、Ｏ２）の遠隔表面（Ｓ）への投影に適合されている、前記マイクロレンズベースのモジュール（１０）において、
   前記マイクロレンズベースのモジュールが、少なくとも１つの光改変層（５０’）をさらに備え、
   前記少なくとも１つの光改変層（５０’）は、１つ又は複数の回折ドメイン（Ｄ１、Ｄ２）を備えるナノ構造層（５０）であり、１つ又は複数の前記回折ドメインのそれぞれが、入口波長より低い又は入口波長の５倍未満の幅を持つ局所波形（５１ａ、５１ｂ）を備え、
   前記回折ドメインの少なくともいくつかが偏光効果を持ち、もしくは
   少なくとも１つの前記光改変層（５０’）が、
   １つ又は複数の干渉ドメイン（ｌ１、Ｉ２）を備える干渉ベースの層（５０’’）であるか、もしくは１つ又は複数のナノ構造層（５０）と１つ又は複数の干渉ベースの層（５０’’）の組み合わせであり、
   前記回折ドメイン又は前記干渉ドメイン（ｌ１、Ｉ２）は、前記入口レンズ又は出口レンズのいずれか一方又は両方と整列されていて、
   前記回折ドメイン（Ｄ１、Ｄ２）と干渉ドメイン（ｌ１、Ｉ２）との少なくとも一方の形状は、前記光学対象物（Ｏ１、Ｏ２）の形状と色との少なくとも一方に相当する領域（Ｏ１’、Ｏ２’）を示すことを特徴とする、
   マイクロレンズベースのモジュール（１０）。
2. 複数の入口レンズ（２１）、複数の出口レンズ（４１）、又は複数の入口レンズ（２１）と出口レンズ（４１）の組み合わせを備え、前記入口レンズが前記第１レンズアレイ（２０）を形成して、前記出口レンズ（４１）が第２レンズアレイ（４０）を形成する、
   請求項１に記載のモジュール。
3. 前記光学対象物（Ｏ１、Ｏ２）に相当する領域（Ｏ１’、Ｏ２’）に対する入射光の入射角の影響を補償するように、
   前記局所波形の幅が、
   前記マイクロレンズベースのモジュール内の対応するレンズのその特定の場所における入射光の角度もしくは
   マイクロレンズベースのモジュール内のレンズの対応する特定の場所での適用された波長と入射光の角度の組み合わせに
   従って適合されている、
   請求項１又は２に記載のモジュール。
4. 前記ナノ構造層（５０）と、対応するレンズとの距離（ｈ）は、対応する前記レンズの焦点距離ｆと、以下の式Ｅ１
   

   

   に従ってナノ構造層５０に衝突する入射光の角度θとに応じて決定されていて、ここでは、ｆはレンズの焦点距離を示し、ｈはレンズとナノ構造層との間の距離である、請求項１から３のいずれか一項に記載のモジュール。
5. 少なくとも１つの前記ナノ構造層（５０）が、少なくとも１つのプラズモニック領域にプラズモン共鳴を提供するように適合された少なくとも１つの金属層を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のモジュール。
6. 前記少なくとも１つのプラズモニック領域は、偏光感受性素子（７０）及び角度感受性素子（６０）の１つ以上のセットを備える、請求項５に記載のモジュール。
7. 前記ナノ構造層（５０）は、誘電体材料に埋め込まれた金属又は誘電性の柱を持つメタサーフェスを備える、請求項１から６のいずれか一項に記載のモジュール。
8. 前記ナノ構造層（５０）は、誘電体材料に埋め込まれた金属又は誘電体ナノ粒子を含有している、請求項１から７のいずれか一項に記載のモジュール。
9. 前記光改変層（５０’）は、１つ又は複数の干渉ドメイン（ｌ１、Ｉ２）を備える干渉ベースの層（５０’’）又は積層された干渉ベースの層（５０’’）の組み合わせであり、
   前記１つ又は複数の干渉ドメイン（ｌ１、Ｉ２）が、光チャネルの幅に対応する表面上、又は光チャネルの幅よりも大きい表面まで延在するか、又は全ての光チャネルを覆っている、請求項１から８のいずれか一項に記載のモジュール。
10. 前記干渉ドメイン（１１、Ｉ２）のそれぞれが、同一又は異なるカラーフィルター、又は阻止帯域フィルターを表す、請求項１から９のいずれか一項に記載のモジュール。
11. 前記干渉ベースの層（５０’’）は、薄膜を積層して形成されている、請求項１から１０のいずれか一項に記載のモジュール。
12. １つ又は複数の投影された光学対象物（Ｏ１、Ｏ２）に相当する領域（Ｏ１’、Ｏ２’）を画定する形状のマイクロパターンを含む１つ以上のパターニング要素（３０）をさらに備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載のモジュール。
13. 前記パターニング要素（３０）と前記光改変層（５０’）は、１つの一体の部品を形成するように組み合わされているか又は一体化されている、請求項１２に記載のモジュール。
14. コヒーレント光源から発せられる入射光（９０ａ）を回折光（９０ｂ）に回折するように適合された回折光学素子（９１）と、そのような回折光（９０ｂ）を読み出すように適合された検出器（９５）とをさらに備える、請求項１から１３のいずれか一項に記載のモジュール。
15. 前記回折光学素子（９１）は、前記光改変層（５０’）に組み合わされているか又は一体化され、前記ナノ構造層（５０）又は前記干渉ベースの層（５０’’）のいずれかである、請求項１４に記載のモジュール。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載の１つ以上のマイクロレンズベースのモジュール（１０）を備える投影装置であって、
    少なくとも１つの光源が入射光（Ｌ）を放射するように適合されていて、
    前記入射光は偏光され、前記投影装置が、前記光源及び対応するマイクロレンズベースのモジュール（１０）の一方又は両方を互いに相対的に回転させるように適合された作動装置をさらに備えるか、もしくは
    入射光が偏光されず、前記投影装置が、少なくとも１つの回転可能な偏光子（Ｐ）と、前記少なくとも１つの偏光子（Ｐ）を回転させるように適合された作動装置とをさらに備える、
    投影装置。
17. 前記マイクロレンズベースのモジュール（１０）及び前記少なくとも１つの光源が、前記マイクロレンズベースのモジュールに対する前記入射光（Ｌ）の角度が０°付近から２０°付近の間から構成されるように配置されている、請求項１６に記載の投影装置。
18. 請求項１６又は１７に記載の投影装置を備える車両。
19. 異なる光学対象物（Ｏ１、Ｏ２）を表面（Ｓ）に動的に投影する方法であって、前記光学対象物はそれぞれマイクロレンズベースのモジュールの照明から生じる投影され、前記方法が、
    前記マイクロレンズベースのモジュール（１０）のうちの少なくとも１つを少なくとも１つの光源で照明し、光が前記光改変層（５０’）の別個のドメインを通って進行して投影光（Ｌｐ）を提供できるようにすることと、
    投影された光（Ｌｐ）の偏光、入射角および入射光（Ｌ）の色のうちの１つ以上を動的に変調して、表面（Ｓ）上の光学対象物（Ｏ１、Ｏ２）の動的投影を提供することと
    を備える、異なる光学対象物（Ｏ１、Ｏ２）を表面（Ｓ）に動的に投影する方法。
20. パターニング要素（３０）を組み合わせる任意選択の工程をさらに備える、請求項１９に記載の方法。
21. 前記表面（Ｓ）が遠隔表面であり、投影された前記対象物（Ｏ１、Ｏ２）が人に可視画像であるか、もしくは
    前記表面が光学センサであり、投影された前記対象物（Ｏ１、Ｏ２）が電子的に処理された光信号である、請求項１９から２１のいずれか一項に記載の方法。

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