(57)【要約】  ＭＥＭＳスキャナシステム及び方法。このシステムは、入射レーザビームを偏向し、入射レーザビームを受け反射レーザビームを発生するよう動作可能なＭＥＭＳミラー２６と、開口３０を有しＭＥＭＳミラー２６に対向配置される不透明プレート２８とを含む。開口３０は、入射レーザビーム及び反射レーザビームが開口３０を通じるように許容するようサイズ設定される。
2009519494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射レーザビームを偏向させる微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スキャナシステムであって、
入射レーザビームを受けて反射レーザビームを発生するＭＥＭＳミラーと、
開口を有し前記ＭＥＭＳミラーに対向配置される不透明プレートと、
を有し、
前記開口は、前記入射レーザビーム及び前記反射レーザビームが前記開口を通過するようにサイズ設定されている、
システム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記ＭＥＭＳミラーは、ＭＥＭＳミラー面に実装され、前記不透明プレートは、前記ＭＥＭＳミラー面に対して角度を形成する、システム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムであって、前記不透明プレートは、前記ＭＥＭＳミラー面に対して約−１０度ないし＋１０度の実装角度を有する、システム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、前記ＭＥＭＳミラー面は、吸収層を有する、システム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、前記不透明プレートは、不透明材料により形成され、前記開口は、孔である、システム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、前記不透明プレートは、被覆部及び非被覆部を有する透光性プレートを有し、前記非被覆部は、開口を形成する、システム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムであって、前記不透明プレートは、吸収層を有する、システム。
【請求項８】
請求項６に記載のシステムであって、前記吸収層は、カーボンブラックである、システム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムであって、前記開口は、長方形、正方形、丸みを帯びた矩形及びスタジアム形からなるグループから選択される形状を有する、システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムであって、前記開口は、前記入射レーザビーム及び前記反射レーザビームが干渉することなく前記開口を通過することを許容するようにサイズ設定される、システム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムであって、前記入射レーザビーム及び前記反射レーザビームは、前記開口内に通行領域を規定し、前記開口は、前記通行領域のサイズである、システム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムであって、前記入射レーザビーム及び前記反射レーザビームは、前記開口内に通行領域を規定し、前記開口は、前記通行領域の約１ないし５ミリメートル外側に延在する、システム。
【請求項１３】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スキャナにおける迷光を低減するための方法であって、
ＭＥＭＳミラーを設け、
前記ＭＥＭＳミラーから横断した開口を持つ不透明プレートを実装し、
反射レーザビームとして前記ＭＥＭＳミラーから前記開口を通じて反射するよう前記開口を通じ前記ＭＥＭＳミラーへ入射レーザビームを方向付ける、
方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、前記実装は、前記ＭＥＭＳミラーのＭＥＭＳミラー面に対して非ゼロ実装角で不透明プレートを実装することを有する、方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、前記ＭＥＭＳミラーから迷光を遮断することをさらに有する、方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法であって、前記不透明プレートからの反射を低減することをさらに有する、方法。
【請求項１７】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スキャナにおける迷光を低減するためのシステムであって、
ＭＥＭＳミラーと、
前記ＭＥＭＳミラーから横断した開口を持つ不透明プレートを実装する手段と、
反射レーザビームとして前記ＭＥＭＳミラーから前記開口を通じて反射するよう前記開口を通じ前記ＭＥＭＳミラーへ入射レーザビームを方向付ける手段と、
を有するシステム。
【請求項１８】
請求項１６に記載のシステムであって、前記実装する手段は、前記ＭＥＭＳミラーのＭＥＭＳミラー面に対して所定の実装角をもって不透明プレートを実装するための手段を有する、システム。
【請求項１９】
請求項１６に記載のシステムであって、前記ＭＥＭＳミラーから迷光を遮断する手段をさらに有する、システム。
【請求項２０】
請求項１６に記載のシステムであって、前記不透明プレートからの反射を低減するための手段をさらに有する、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、広くスキャナシステムに関し、より詳しくはＭＥＭＳスキャナシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微小電気機械システム（ＭＥＭＳ；Micromachined Electrical Mechanical System）スキャナは、ＭＥＭＳミラーを使いこのミラーに入射するレーザビームを偏向させるようにしている。このＭＥＭＳミラーは、制御信号に応じて１つ又は２つの軸につき回転するので、入射したレーザビームは、必要に応じて偏向させられる。反射したレーザビームは、スクリーン上、光センサ上又は観察者の眼の中へ投射可能となる。ＭＥＭＳスキャナの使用例は、ヘッドアップディスプレイ、手持ち式投射装置、レーザに基づく投射装置、フレキシブルリソグラフィなどを含む。ＭＥＭＳスキャナは、入射レーザビーム及び反射レーザビームを処理するのに必要とされるような、ミラー、ダイクロイックミラー、レンズ、回折格子などの光学素子を含むことができる。
【０００３】
現世代のＭＥＭＳスキャナは、壊れやすいが第１世代の装置ほどは壊れやすくはない。シールドは、ＭＥＭＳミラーが衝撃損傷を受けること及び／又はその動作に影響を与えうる外力を受けることから保護するために必要とされる。現在、ガラスプレートは、当該ミラーの外部の物体に対する保護をなすようＭＥＭＳミラーの前部に設けられている。入射レーザビーム及び反射レーザビームの双方は、ガラスプレートを通過する。保護をなすものの、当該カバープレートは、付加的な問題を生む。このガラスプレートから反射し又はガラスぷレート内で反射した迷光は、当該反射レーザビームをスクリーン又は光センサへと随伴させるものである。この迷光は、１次元ＭＥＭＳスキャナに対して明るいスポットとして又は２次元ＭＥＭＳスキャナに対して明るいラインとして画像の中に現れる。反射防止被膜をガラスプレートに備えることによりこの問題を解決する試みがなされているが、この試みは、うまくいっていない。
【０００４】
迷光の問題に対する他の試行された方策は、当該カバープレートを除去しＭＥＭＳミラーを保護しないでおくことである。これにより、カバープレートにより反射される迷光の問題が解消されるが、別の問題が生じる。他の迷光は、幾つかのソースから発生しうる。すなわち、入射レーザビームを処理する光学素子は、迷光を発生可能であり、反射レーザビームを処理するダイクロイックミラーのような光学素子は、迷光を発生する可能性があり、ＭＥＭＳスキャナの中への光漏れは、迷光を発生する可能性がある。迷光は、ＭＥＭＳミラー又はＭＥＭＳミラー周辺の高反射性シリコン表面のような他の内部表面から反射し、反射レーザビームをスクリーン又は光センサに持ち込む可能性がある。集中した迷光は、画像においてスポット又はラインを作り出す。一般化された迷光は、反射レーザビームと背景との間の光差を減少させることによってコントラストを減らす。いずれの迷光も、ＭＥＭＳスキャナが用いられる装置の画像の品質及び望ましさを低下させる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記不利な点を克服するＭＥＭＳスキャナシステム及び方法を得ることは望ましいと思われる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、入射レーザビームを受け反射レーザビームを発生するよう動作可能なＭＥＭＳミラーと、開口を有し当該ＭＥＭＳミラーに対向する不透明プレートとを含む入射レーザビームを偏向するためのＭＥＭＳスキャナシステムを提供する。この開口は、入射レーザビーム及び反射レーザビームが当該開口を通過することができるようにサイズの設定がなされている。
【０００７】
本発明の他の態様は、ＭＥＭＳスキャナにおける迷光を低減するための方法であって、ＭＥＭＳミラーを設け、前記ＭＥＭＳミラーから横断した開口を持つ不透明プレートを実装し、反射レーザビームとして前記ＭＥＭＳミラーから前記開口を通じて反射するよう前記開口を通じ前記ＭＥＭＳミラーへ入射レーザビームを方向付ける、方法を提供する。
【０００８】
本発明の他の態様は、ＭＥＭＳスキャナにおける迷光を低減するためのシステムであって、ＭＥＭＳミラーと、前記ＭＥＭＳミラーから横断した開口を持つ不透明プレートを実装する手段と、反射レーザビームとして前記ＭＥＭＳミラーから前記開口を通じて反射するよう前記開口を通じ前記ＭＥＭＳミラーへ入射レーザビームを方向付ける手段と、を有するシステムを提供する。
【０００９】
以下、本発明の上記特徴及び利点並びにその他の特徴及び利点を、添付図面とともに読まれる現時点で好適な実施例の次の詳細な説明から、さらに明瞭にする。この詳細な説明及び図面は、本発明を限定するのではなく単に例証するものであり、本発明の範囲は、添付の請求項及びその均等の範囲により規定されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１及び図２は、同様の要素は同様の参照番号を共有するものであり、それぞれ、本発明によりなされるＭＥＭＳスキャナシステムの正面図及び側面図である。このＭＥＭＳスキャナシステムは、ＭＥＭＳミラーに達する迷光の量を減らすために不透明なプレートにおいて開口を用いる。迷光は、入射レーザビームを供給するレーザ光源及び光学素子によって、反射レーザビームを受ける受信構成部及び光学素子及び／又は他の入射光源によって発生する可能性がある。受信構成部の例は、スクリーン、光センサ、観察者の眼などがある。光学素子の例は、ミラー、ダイクロイックミラー、レンズ、回折格子などを含む。
【００１１】
図１及び図２を参照すると、ＭＥＭＳスキャナシステム２０は、ＭＥＭＳミラー２６及びＭＥＭＳミラー２６に向かい合う不透明プレート２８とを含む。不透明プレート２８は、開口３０を有する。ＭＥＭＳミラー２６は、ＭＥＭＳミラー面２４を有するボディ２２に取り付けられ、開口３０を通じて入る入射レーザビーム（図示せず）を受け開口３０を通じ出て行く反射レーザビーム（図示せず）を発生するよう動作可能である。開口３０は、入射レーザビーム及び反射レーザビームが開口３０を通過することが可能となるようにサイズ設定がなされる。反射レーザビームの方向は、ＭＥＭＳミラー２６に対する制御信号（図示せず）により定められる。入射レーザビーム及び反射レーザビームは、開口３０の通行領域３２を規定する。通行領域３２は、開口３０を越える入射レーザビーム及び反射レーザビームの通行のエリアである。不透明プレート２８は、ＭＥＭＳミラー面２４に対して実装角αで取り付けられる。
【００１２】
ＭＥＭＳミラー２６は、レーザビームを偏向するための制御信号に応答することの可能な何らかのＭＥＭＳミラーとすることができる。一実施例において、ＭＥＭＳミラー２６は、１つの軸に沿いレーザビームを偏向する１次元ＭＥＭＳミラーとされる。他の実施例において、ＭＥＭＳミラー２６は、２つの軸に沿ってレーザビームを偏向する２次元ＭＥＭＳミラーとされる。模範的ＭＥＭＳミラーは、ドイツ，Ｉｔｚｅｈｏｅのフラウンホーファシリコン技術研究所（Fraunhofer Institute for Silicon Technology (ISIT)）、及びドイツ，Ｄｒｅｓｄｅｎのフラウンホーファフォトニックマイクロシステム技術研究所（Fraunhofer Institute for Photonic Microsystems (IPMS)）から入手可能である。ＭＥＭＳミラー２６は、ボディ２２のＭＥＭＳミラー面２４の後部に、これと同一表面を形成して又はその表面から盛り上がった形で実装可能である。
【００１３】
不透明プレート２８は、開口３０を有する何らかの不透明板とすることができる。開口３０は、入射レーザビーム及び反射レーザビームが開口３０を通じることができる一方で最小限の迷光しか通過させないように可能な限り小さいものとされる。開口３０は、開口３０のエッジとの干渉を避けるために十分大きくすることができる。一実施例において、入射レーザビーム及び反射レーザビームは、開口３０内の通行領域３２を規定し、開口３０は、通行領域３２だけを収容するようサイズ設定される。他の実施例において、開口３０は、特定の用途に適切な所定距離を足して通行領域３２を収容するようにサイズ設定される。一例において、開口３０は、通行領域３２の約１ないし５ミリメートル外側に所定距離延在する。一実施例において、不透明プレート２８は、不透明材料により形成され、開口３０は、不透明材料における孔とされる。もう１つの実施例において、不透明プレート２８は、当該プレートを不透明にするよう塗布された被覆を備えた透明又は半透明のガラスのような透光性材料のプレートにより形成される。被覆されない部分は、当該開口を形成する。開口３０は、入射レーザビーム及び反射レーザビームの経路に適合するように、長方形、正方形、丸みを帯びた長方形、スタジアム形などの特定の用途に応じた形状を有することができる。不透明プレート２８は、開口３０のエッジからの反射を回避するように薄いものとすることができるが、特定の用途に対して所望されるように厚いものとすることができる。一実施例において、不透明プレート２８は、不透明プレート２８、ＭＥＭＳミラー２６及びボディ２２の間の反射を減少させるよう、黒色炭素などの吸収層を有する。当業者であれば、不透明プレート２８が特定の用途に適合するよう種々の形状、材料及び開口を有することができることが分かる筈である。
【００１４】
不透明プレート２８は、ＭＥＭＳミラー面２４に対して実装角αで実装される。一実施例においては、実装角αを約−１０から＋１０度の間とすることができ、より具体的には−５から＋５度とすることができる。実装角αの非ゼロの角度は、不透明プレート２８とボディ２２のＭＥＭＳミラー面２４との間において迷光の多数の反射を生じるという利点を有する。各反射により或る程度の迷光は消失するため、多数の反射により迷光をフェードアウトさせるので、不透明プレート２８とＭＥＭＳミラー面２４との間の楔形空間に迷光が留まり開口３０を出ないものとなる。実装角αの非ゼロの角度は、不透明プレート２８とＭＥＭＳミラー面２４との間の楔形空間を形成する非ゼロの角度とすることができる。一例において、実装角αは、約５度である。一実施例において、不透明プレート２８及び／又はＭＥＭＳミラー面２４は、内部反射をさらに低減するために、カーボンブラックなどの吸収層を有することができる。一実施例では、不透明プレート２８を、開口３０とＭＥＭＳミラー２６との間の距離が約１ないし５ミリメートルになるように実装することができる。当業者であれば、開口３０とＭＥＭＳミラー２６との間の距離が特定の用途に適したものとなるように約１ないし５ミリメートルよりも大きいか又は小さいものとすることができることが分かる筈である。
【００１５】
図３は、図１及び図２と同様の要素が同様の参照番号を共有するものであり、本発明により構成されたＭＥＭＳスキャナシステムの断面図である。この実施例において、不透明プレート２８は、不透明材料により形成され、開口３０は、この不透明材料における孔である。レーザ源（図示せず）からの入射レーザビーム４０は、開口３０の通行領域３２を通じてＭＥＭＳスキャナシステム１２０に入る。この入射レーザビーム４０は、反射レーザビーム４２としてＭＥＭＳミラー２６から反射する。この反射したレーザビーム４２は、開口３０の通行領域３２を通じて出る。反射レーザビーム４２は、スクリーン若しくは光センサに、又は観察者の眼の中に投射可能である。スクリーン、により反射された迷光、ランダム迷光などの迷光４４は、不透明プレート２８の不透明材料部分によりＭＥＭＳミラー２６から遮断される。
【００１６】
図４は、図３と同様の要素が同様の参照番号を共有するものであり、本発明により構成された他のＭＥＭＳスキャナシステムの断面図である。この実施例において、不透明プレート２８は、被覆された部分４６と被覆されていない部分４８とを有する。不透明プレート２８は、プレート５０の被覆部分４６を不透明にするように塗布された被膜５２とともに、透明又は半透明のガラスのような透光性材料のプレート５０により形成される。プレート５０の非被覆部分４８は、開口３０を形成する。被覆材料の例には、アルミニウム、クロム、銀などがある。レーザ源（図示せず）からの入射レーザビーム４０は、開口部３０の通行領域３２を通じてＭＥＭＳスキャナシステム２２０に入る。入射レーザビーム４０は、反射レーザビーム４２としてＭＥＭＳミラー２６から反射する。反射レーザビーム４２は、開口３０の通行領域３２を通じてＭＥＭＳスキャナシステム２２０を出る。反射レーザビーム４２は、スクリーン若しくは光センサに又は観察者の眼の中へ投射可能である。スクリーンにより反射した迷光、ランダム迷光などの迷光４４は、不透明プレート２８の被覆部分４６によりＭＥＭＳミラー２６から遮断される。他の実施例において、この被覆は、プレート５０の両側に適用可能である。
【００１７】
図５は、図１ないし図３と同様の様相が要素の参照番号を共有するものであり、本発明により構成された別のＭＥＭＳスキャナシステムの断面図である。この実施例において、不透明プレート２８は、ＭＥＭＳスキャナシステム３２０におけるＭＥＭＳミラー面２４に対して実装角αで実装される。図５は、実装角αに対する非ゼロの実装角度がＭＥＭＳミラー２６に突き当たる内部発生迷光の量を減らすことを示している。ＭＥＭＳミラー２６又はその近傍において発生する迷光６０は、不透明プレート２８から反射して反射迷光６２がＭＥＭＳミラー２６に当て損なうようにしている。この迷光は、開口３０を通じてＭＥＭＳスキャナシステム３２０を出ることなく不透明プレート２８とＭＥＭＳミラープレート２４との間で何度も反射可能である。
【００１８】
ここで開示した本発明の実施例は現時点では好ましいと考えられるが、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更や変形をなすことができる。本発明の範囲は、添付の請求項に示されており、その意味及び等価な範囲内にある全ての改変は、その中に包含されることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によりなされるＭＥＭＳスキャナシステムの正面図。
【図２】本発明によりなされるＭＥＭＳスキャナシステムの側面図。
【図３】本発明によりなされるＭＥＭＳスキャナシステムの断面図。
【図４】本発明によりなされる他のＭＥＭＳスキャナシステムの断面図。
【図５】本発明によりなされる他のＭＥＭＳスキャナシステムの断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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