(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機械格子表示システムであって、
照明を提供する光源と、
照明を受ける、個々に動作可能な複数の電気機械格子装置を備えた線形アレイであって、各電気機械格子装置の格子周期が複数の電気機械格子装置の配列方向である前記線形アレイの軸に対して垂直に方向付けされる電気機械格子装置の線形アレイと、
少なくとも１つの次数の回析光ビームがスクリーンに達することを妨げるための遮断素子と、
遮断されなかった回析光ビームをスクリーン上で移動させるための走査素子と、
データを前記個々に動作可能な装置に提供するためのコントローラと、
を含み、
前記各電気機械格子装置は、伸長されたリボン素子を備え、そのリボン素子を部分的に変形させることにより、入射光ビームを複数次数の回折光ビームに回折し、
前記伸長されたリボン素子が、端部支持部材によって支持され、また、幅の等しいチャネルを形成するように均一の距離で離れる複数の中間支持部材によって支持され、当該各中間支持部材が前記伸長されたリボン素子に完全に隠されており、前記伸長されたリボン素子の長手方向における前記複数の中間支持部材の中央間の距離により前記格子周期が定義される、
ことを特徴とする表示システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次元画像を生成するために走査される電気機械格子変調器の線形アレイを備える表示システムに関し、特にシステム全体に渡って、空間的に分離された回析光ビームを有する電気機械格子表示システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
様々な設計の電気機械的な空間光変調器が、表示装置、光学処理、印刷、光学データ保存装置、及び分光学などの応用法において、使用されている。これらの変調器は、個々に指定可能な装置のアレイを使い、入射光ビームの位相及び／又は振幅に空間的な変分を生成する。
【０００３】
入射ビームの空間位相変調は、個々に指定可能な変形可能鏡のアレイによって達成できる。このような装置は、ホーンベック（Hornbeck）に１９８４年４月１０日に発行された米国特許第４，４４１，７９１号に記載のように、変形可能な反射膜を支持物のグリッドの上に吊ることにより作ることができる。しかしながら、膜及び支持構造物のため、これらの特定の変形可能鏡は非常に非効率的である。より効率的な変形可能鏡の設計が、１９９２年１２月８日に発行されたオブライエン等（O'Brien et al.）への米国特許第５，１７０，２８３号及び１９９８年１２月１日に発行されたロングＪｒ．（Long, Jr.）への米国特許第５，８４４，７１１号に開示されている。
【０００４】
電気機械空間光変調器のもう一つの部類は、電気機械位相格子を形成する、周期的な一連の反射素子を備える装置を含む。このような装置では、入射光ビームが、いくつかの離散した次数の光ビームに選択的に反射又は回析される。応用法によって、これらの回析された光ビームの１つ又はそれ以上が収集され光学システムによって使われる。多くの応用法では、変形可能鏡よりも電気機械位相格子が好適である。電気機械位相格子は、金属化されたエラストマジェルから形成できる。１９８６年１２月２日に発行されたグレン（Glenn）への米国特許第４，６２６，９２０号及び１９８９年８月１５日に発行されたゴールドバート等（Goldburt et al.）への米国特許第４，８５７，９７８号を参照。エラストマの下の電極は、電圧の印加によりエラストマが変形し、シヌソイドに近い位相格子を生成するようにパターン化される。これらの種類の装置は、色投影ディスプレイにうまく使われている。ブリンカー等（Brinker et al.）による“光弁投影ディスプレイ用金属粘弾性制御層（Metallized viscoelastic control layers for light-valve projection displays, Displays 16, 1994, pp. 13-20）”及びローダー等（Roder et al.）による“光弁投影ディスプレイ用フルカラー回折光学システム（Full-colour diffraction-based optical system for light-valve projection displays, Displays 16, 1995, pp. 27-34）”を参照。
【０００５】
１９９４年５月１０日に発行されたブルーム等（Bloom et al.）への米国特許第５，３１１，３６０号に記載のように、より応答時間の短い電気機械位相格子は、吊られた微小機械リボン素子から作ることができる。格子光弁（ＧＬＶ）としても知られるこの装置は、ＣＭＯＳ状の処理をシリコンに施すことにより製作できる。この装置の改良点がブルーム等によって後に発見され、これらの改良点は、１）接触面積を最小化し、リボンと基板との間の静止摩擦を回避するための、リボンの下のパターン化され、上に上げられた領域、及び２）リボン間の間隔を低減し、リボンを交互に始動して、よいコントラストを生成する代替装置設計を含む。１９９５年１０月１７日に発行された米国特許第５，４５９，６１０号を参照。ブルーム等はまた、装置を製作する方法も開示する。１９９７年１０月１４日に発行された米国特許第５，６７７，７８３号を参照。ＧＬＶの設計及び製作に関する追加の改良点が、１９９８年１１月２４日に発行されたブルーム等（Bloom et al.）への米国特許第５，８４１，５７９号及び１９９７年８月２６日に発行されたボーンステイン等（Bornstein et al.）への米国特許第５，６６１，５９２号に記載されている。
【０００６】
表示又は印刷のためには、ＧＬＶ装置の線形アレイは、１９９９年１１月９日に発行されたブルーム等（Bloom et al.）への米国特許第５，９８２，５５３号に記載されるように、走査シュリーレン光学システムと共に使われてもよい。この代わりに、２０００年７月１１日に発行されたマンハート（Manhart）への米国特許第６，０８８，１０２号に記載されるように、画像を表示するために干渉計を使用する光学システムを使うこともできる。ブルーム等の’５５３特許の走査シュリーレン表示システムでは、回析光ビームを含む回析平面が線形ＧＬＶアレイの軸と平行である。すなわち、格子周期がその軸に平行なためである。このため、表示システムの費用及び複雑さが増加される。すなわち、一次回析光ビームの効果的な収集は、光学素子の少なくとも一つの寸法が線形ＧＬＶアレイの大きさよりも相当に大きいことを必要とする。更に、回析された光ビーム及び反射された光ビームが、光学システムの大半において空間的に重なる。回析光の反射光からの分離は、シュリーレン光学システムのフーリエ平面近くで行われる。しかしながら、フーリエ平面はまた、一般的には、二次元画像を生成するための走査鏡の好適な位置でもある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイが、コワーズ（Kowarz）により２０００年１月２６日に出願された米国特許出願第０９/４９１，３５４号に開示された。この種類の装置では、格子周期が線形アレイの軸に垂直であることが好適である。これにより、回析光ビームは、光学システムの大半において、空間的に分離される。米国特許出願第０９/４９１，３５４号では、新しい装置と共に使うための、簡略化した表示システムが可能であるとしている。しかしながら、表示システムの具体的な記載はない。したがって、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイを使う走査表示システムが必要性とされる。更に、従来のシステムよりも簡易で低コストのシステムが必要とされる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上述の必要性は表示システムを提供することにより達成され、この表示システムは  照明を提供する光源と、照明を受ける少なくとも２つの個々に動作可能な電気機械格子装置の線形アレイであって、格子周期が前記線形アレイの軸に対して所定の角度で方向付けされ、前記角度が、光をスクリーンに投影するためのレンズシステムの前に、回析された光ビームを分離するために十分に大きい、電気機械格子装置の線形アレイと、不連続数の回析光ビームがスクリーンに達することを妨げるための遮断素子と、遮断されなかった回析光ビームをスクリーン上で移動させるための走査素子と、データ流を前記個々に動作可能な装置に提供するためのコントローラと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
本発明はいくつかの利点を有し、これらの利点は、１）線形アレイと投影レンズとの間に回転ミラーを配置する新しい柔軟性により、投影レンズから反射を除去できるためのコントラストの改善、２）走査鏡を直接フーリエ平面に配置できることによる、走査鏡の大きさの低減、３）回析した次数の分離を、フーリエ平面に限らずシステムのほとんどの場所で行うことができるための、設計の柔軟性の増加、及び４）レンズ及び他の光学素子の大きさの低減を含む。
【００１０】
【発明の実施の形態】
電気機械コンフォーマル格子装置の構成及び動作を図１から図４に示す。図１は、非始動状態にある、二つの隣合うコンフォーマル格子装置５ａ及び５ｂを示す図である。この実施形態では、装置は静電力の印加により動作できる。格子装置５ａ及び５ｂは、装置を始動させるための電極として機能する底部導電層１２によって覆われる基板１０の上に形成される。底部導電層１２は、誘電体保護層１４によって覆われ、その上に隔離層１６及びスペーサ層１８が続く。スペーサ層１８の上には、リボン層２０が形成され、このリボン層２０は反射層２２によって覆われる。反射層２２はまた、導電体でもあり、コンフォーマル格子装置５ａ及び５ｂを始動させるための電極を提供する。反射及び導電性層２２は、二つのコンフォーマル格子装置５ａ及び５ｂに電極を提供するようパターン化される。リボン層２０は好適には、十分な引張応力を有する物質を含み、これにより、大きい復帰力を提供する。二つの装置５ａ及び５ｂの各々はそれぞれ、反射及び導電性層２２及びリボン層２０からパターン化される、関連する伸張リボン素子２３ａ及び２３ｂを備える。伸張リボン素子２３ａ及び２３ｂは、スペーサ層１８から形成された端部支持部２４ａ及び２４ｂによって支持され、また、４つの幅の等しいチャネル２５を形成するよう均一の距離で離れる一つ又はそれ以上の中間支持部２７によって支持される。伸張リボン素子２３ａ及び２３ｂは、端部支持部及び中間支持部２７に保持される。複数の正方形の隔離部２９が、チャネル２５の底部に隔離層１４からパターン化される。これらの隔離部２９が、リボン素子が始動された際にくっつく可能性を低減する。
【００１１】
図２にコンフォーマル格子装置５ａ、５ｂ、５ｃ、及び５ｄの４つの装置による線形アレイを示す。下に位置する構成を示すために、伸張リボン素子を、図面の線２−２より下の部分では部分的に取除いて図示する。最良の光学性能及び最大のコントラストのためには、中間支持部２７が伸張リボン素子２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、及び２３ｄの下に完全に隠される必要がある。したがって、上から見た場合、中間支持部は、コンフォーマル格子装置５ａから５ｄの間の間隙２８から認識できてはならない。ここで、各コンフォーマル格子装置は、３つの中間支持部２７と４つの幅の等しいチャネル２５とを有する。中間支持部２７の中央間の距離Λにより、始動状態におけるコンフォーマル格子装置の周期が定義される。伸張リボン素子２３ａから２３ｄは機械的及び電気的に互いから隔離され、これにより、４つのコンフォーマル格子装置５ａから５ｄの独立した動作を可能にする。図１の底部導電層１２は、全ての装置に共通であってもよい。
【００１２】
図３は、図２の線３−３を通る、非始動状態にあるコンフォーマル格子装置５ｂ（図１に示され説明された）の２つのチャネル２５を示す側面図である。図４は同様の図であるが、始動状態を示す。装置を動作させるために、底部導電層１２と伸張リボン素子２３ｂの導電層２２との間に電圧が印加され、静電引力が生成される。非始動状態（図３）では、電圧が存在せず、リボン素子２３ｂは支持部の間に平坦に吊られる。この状態では、入射光ビーム３０は主に、鏡の方向の０次の光ビーム３２に回析される。始動状態を得るために、電圧がコンフォーマル格子装置５ｂに印加され、これにより伸張リボン素子２３ｂが変形し、周期Λを有する部分的なコンフォーマル格子を生成する。図４は、完全な始動状態にある装置５ｂ（図１に示され説明された）を示し、伸張リボン素子２３ｂが隔離部２９と接触している状態を示す。素子２３ｂの底部と隔離部２９の上端部との高さの差は、入射光の波長λの約四分の一になるよう選択されている。最適な高さは、始動された装置の具体的な形状に依存する。始動状態では、入射光ビーム３０は主に、＋１次光ビーム３５ａ及び−１次光ビーム３５ｂに回析され、また、＋２次３６ａ及び−２次３６ｂに回析する追加の光を含む。少量の光が、更に高い次数に回析され、いくらかの光が０次に回析される。応用法により、回析ビームの一つ又はそれ以上が収集され、光学システムによって使われてもよい。印加された電圧が除去されると、引張応力及び曲げによる力がリボン素子２３ｂを元の非始動状態に復帰させる。
【００１３】
コンフォーマル格子装置の線形アレイは、図１から図４に示す装置を格子周期Λの方向（ｙ方向）がアレイの軸（ｘ方向）に垂直になるように配置することにより形成される。与えられた入射角に対して、様々な回析光ビームを含む平面は独特である。これらの平面は全て、線形アレイにおいて１つの線に交差する。数千の装置を備える大きな線形アレイが狭い線の光によって照らされた場合でも、回析された光ビームは、比較的短い距離で空間的に分離される。この特徴により、光学システム設計を簡略化でき、回析された光ビームの空間的な分離がシュリーレン光学装置無しに実行できる設計を可能にする。
【００１４】
従来の格子光弁（ＧＬＶ）を図５及び図６に示す。図５は、非始動状態にある装置のリボン構造を示し、図６は始動状態にある装置を示す。装置の動作のために、底部導電層４２と、リボン素子４６の上の反射及び導電性層４８との間の電圧差により静電引力が生成される。非始動状態では、電圧が存在せず、ＧＬＶ装置内の全てのリボン素子４６が、基板４０の上に同じ高さで吊られる。この状態では、入射光ビーム５４は主に、鏡から反射するように反射し０次の回析光ビーム５５を形成する。始動状態（図６を参照）を得るために、電圧が交互のリボン素子４６に印加され、格子が生成される。完全な始動状態では、一つおきのリボン素子４６が保護層４４と接触する。隣合うリボン間の高低差が入射光ビーム５６の波長の四分の一である時、光ビームは主に、＋１次光ビーム５７と−１次光ビーム５８と、に回析される。応用法により、一つ又はそれ以上の回析ビームが光学システムによって収集され使われてもよい。印加電圧が取り除かれると、引張応力による力がリボン素子４６を元の非始動状態に復帰させる（図５を参照）。
【００１５】
次のテーブルに、コンフォーマル格子装置と従来のＧＬＶとの、各種類の単一の装置における、鍵となる違いを要約する。
【００１６】
【表１】
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上述のパラメータは、各装置の好適な形式に関係することに留意されたい。
【００１７】
従来のＧＬＶ装置から作られる線形アレイの場合、全てのリボン素子が通常、互いに平行して配置される。図７に、このような線形アレイの一部の平面図を示す。この例では、５つの装置４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、４５ｄ、４５ｅの各々が、互いに電気的に接続された４つの可動リボン素子４６ａと、アースに接続された４つの静止リボン素子４６ｂと、を含む。装置への電圧の印加により、その装置に属する可動リボン素子４６ａが一斉にチャネル５０へと始動される。始動されたリボンにより形成された格子周期Λは、アレイの軸に平行であり、リボン素子４６ａ及び４６ｂの長さに垂直である。そして回析光ビームは比較的長い距離に渡って空間的に重なる。
【００１８】
２種類の線形アレイの比較例として、４ｃｍの長さ（２０μｍの幅の装置が２０００個）が、幅１００μｍの線の光によって照らされるコンフォーマル格子装置のアレイを考慮する。回析次数が角度で１°分離されるように周期が選択された装置では、次数は約６ｍｍで空間的に分離される。この回析次数の急速な分離は、格子周期がコンフォーマル格子装置の線形アレイの軸に垂直であり、リボン素子の長さに平行であるために生じる。同様の、角度で４°の分離を回析次数間に有する４ｃｍの従来のＧＬＶ装置の線形アレイは、シュリーレン光学システムの使用無しに、空間的な分離のために少なくとも６０ｃｍを必要とする。この比較的遅い次数分離は、格子周期がＧＬＶ装置の線形アレイの軸に平行なために生じる。
【００１９】
ＧＬＶ装置の線形アレイは、図８に示すようにリボン素子がアレイの軸に垂直になるように構成することもできる。５つの装置６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅの各々は、個々に操作可能であり、それぞれのチャネル６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ、６０ｅを備える。このようなＧＬＶ装置では、格子周期Λがアレイの軸に垂直であり、回析された光ビームは、比較的短い距離で空間的に分離される。しかしながら、この種類のＧＬＶアレイは、装置間に相当の間隙が存在するという欠点を有し、これにより表示装置上にいくらかのピクセル化（pixelation）が生じる。
【００２０】
図９に、シュリーレン光学システムを有する従来のＧＬＶに基づく表示システムを示す。線形アレイ８５は、図７に示す種類のＧＬＶ装置を含む。光は源７０から放射され、球形レンズ７２及び円筒形レンズ７４を通過して回転鏡８２にあたる。回転鏡８２は、投影レンズシステム７５のフーリエ（焦点）平面に配置される。単一のレンズ素子のみを図示するが、実際には、投影レンズシステムは複数の素子を含む。回転鏡８２によって反射された光は、投影レンズシステム７５によって、線形アレイ８５を照らす線に焦点を合わされる。投影レンズシステム７５に当たる照明のうち一部が反射される。このような反射に起因する表示システムのコントラストの低減を回避するために、投影レンズシステム７５は、非常に良い光学被覆を備える必要がある及び／又は軸からはずして使う必要がある。線形アレイ８５のＧＬＶ装置は、コントローラ８０によってピクセルの線に対応するよう選択的に始動される。リボン素子への電圧の印加により、アレイの特定の装置が始動されると、その装置は、光を主に＋１次及び−１次の光ビームに回析する。始動されない装置では、光は主に０次の光ビームに回析される。これらの三つの主要光ビームが、同じ投影レンズ７５によって収集される。投影レンズ７５はこれらの三つの光ビームをフーリエ平面上の独特のスポットへと焦点を合わせる。０次光ビームは回転鏡８２にあたり、光源７０に向かって反射される。＋１次及び−１次光ビームは、回転鏡８２の上及び下を通過し、走査鏡７７に当たる。走査鏡７７は光ビームをスクリーン９０の全域で掃引し、視認可能な二次元画像を形成する。更に高次の光ビームもまた、フーリエ平面上のスポットとして現れ、フーリエ平面上の止め（図示せず）によってこのスポットがスクリーン９０に達することを妨害できる。コントローラ８０は、走査鏡７７の掃引と線形アレイ８５の装置の始動とを同期させる。
【００２１】
図９の従来の表示システムでは、＋１次及び−１次の光ビームを０次光ビームから効率的に分離するために、回転鏡８２を投影レンズシステム７５のフーリエ平面近くに配置する必要がある。すなわち、回転鏡は、レンズからおおよそ焦点距離ｆの位置に配置される必要がある。しかしながら、この位置は、＋１次及び−１次の光ビームがしっかりと焦点を合わされ、走査鏡７７の大きさ及び重さを低減できる場所であるため、走査鏡７７を配置するためにも最良の位置でもある。
【００２２】
図１０から図１２に、本発明の好適な実施形態を示す。図１０に、回転鏡８２が線形アレイ８５と投影レンズシステム７５との間に配置された表示システムを示す。源７０によって放射された光は、球形レンズ７２及び円筒形レンズ７４で調節され、回転鏡８２にあたり、線形アレイ８５上に焦点を合わされる。このシステムでは、円筒形レンズの軸は、図９の円筒形レンズに対して、９０°回転されている。回転鏡８２を線形アレイ８５と投影レンズシステム７５との間に配置することにより、照明光ビームが投影レンズシステム７５を通過しないため、図１０の従来システムにおける、コントラストを低減する反射が排除される。図１１に、光の線８８によって照らされる線形アレイ８５を示す。この特定の例では、１７個の電気機械コンフォーマル格子装置が図示される。実際には、数百又は数千の装置が存在する。コントローラ８０は、与えられた二次元画像の線に対する望まれるピクセルパターンに基づいて、始動する装置を選択する。始動されない特定の装置では、該装置が入射光ビームを主に０次の光ビームに回析し、この光ビームは回転鏡８２にあたり源７０に向かって反射される。始動された装置では、該装置が入射光ビームを主に＋１次及び−１次の光ビームに回析する。これらの２つの一次回析光ビームは、回転鏡８２の周りを通過し、投影レンズシステム７５によってスクリーン９０に投影される。更に高次の回析光ビームは、止め８３を追加することにより妨害できる。走査鏡７７は、線画像をスクリーン９０の全域で掃引し、二次元画像を形成する。好適には、走査鏡７７は、投影レンズシステム７５のフーリエ平面近くに配置される。図１２に、連続した１０８０個の一連の線走査からの二次元画像の形成を示すスクリーン９０に向いた図を示す。
【００２３】
明らかに、この表示システムには２種類の回析光ビームが存在する。遮断素子によってスクリーン９０に達することが妨害された光ビームと、遮断素子を通過しスクリーン９０上に画像を形成する光ビームと、である。この特定のシステムでは、遮断素子は、０次光ビームを妨げる回転鏡８２と、±２次、±３次、±４次、．．．の光を妨げる止め８３と、である。以下の実施形態では、同様の遮断素子が使われ、望まれない回析光ビームがスクリーンに達することを防止する。しかしながら、当業者には明らかなように、この目的のために他の素子を使うこともできる。例えば、止め８３を、傾斜した鏡によって置換えることができる。
【００２４】
線形アレイ８５は好適には、図１から図４に示す電気機械コンフォーマル格子装置から構成される。線形アレイ８５はまた、図８に示す種類のＧＬＶ装置から構成されてもよく、又は他の種類の電気機械格子装置から構成されてもよい。しかしながら、回転鏡８２を投影レンズシステム７５の前に配置するためには、格子周期Λは、線形アレイ８５の長軸に対して十分に大きな角度回転させられている必要がある。図１から図４に示す電気機械コンフォーマル格子装置及び図８のＧＬＶ装置の場合、この角度は９０°である。回析された次数が、投影レンズシステム７５に達する前に分離されるものであれば、より小さな角度を使うこともできる。しかしながら、この種類の表示システムを、格子周期と線形アレイ８５との間の角度無しに作ることは、実用的ではない。したがって、図７に示す種類の従来のＧＬＶ装置の線形アレイは、この種類のシステムと共に使うことはできない。
【００２５】
従来の表示システム（図９）と、本表示システム（図１０）との重要な違いは、回析された光ビームの両システムを通じた伝播を検討することにより理解できる。図１３から図２０は、図９の従来システムにおける線形アレイ８５とスクリーン９０との間の、いくつかの平行な平面に沿った回析光ビームの振幅を示す。このモデル例では、レンズは５０ｍｍの焦点距離ｆを有し、線形アレイは１ｃｍの長さである。Ｄは、線形アレイ８５と、興味対象の平面との距離を意味する。図１３から図１６に示すように、線形アレイ８５から出てくるに従って回析光ビームは、線形アレイの軸方向に沿って広がり始める。様々な回析ビーム間の干渉によって、当業者には傾き縞（tilt fringe）として知られる、急速な強度の変化が生じる。投影レンズの直前の平面では（図１６を参照）、回析光ビームは、線形アレイの長さの約２倍に広がっている。レンズは、スクリーンに投影する回析光ビーム、この場合は＋１次及び−１次の光ビームの切捨てを回避するために十分に大きい必要がある。投影レンズシステム７５を通過した後、ビームは焦点に集まりはじめる。線形アレイ８５からのＤ＝９０ｍｍの距離では、様々な回析次数が空間的に分離されている。＋３次、＋２次、+１次、０次、−１次、−２次、−３次に対応する独特のスポットを見ることができる（図１９を参照）。フーリエ平面（Ｄ＝１００ｍｍ）では、回転鏡８２が０次光ビームを妨げ、止めが＋３次、＋２次、−２次、−３次を妨げる。＋１次及び−１次光ビームは、スクリーン９０に向かって継続し、スクリーン９０において空間的に重なり、線画像を形成する。様々な次数の光ビームが、フーリエ平面近く（Ｄ＝１００ｍｍ近く）になるまで空間的に分離されないことに留意することが重要である。したがって、＋１次及び−１次の光ビームを残りの回析次数から分離するために、この平面の近辺のみが利用可能である。
【００２６】
図２１から図２８に、図１０の表示システムの、いくつかの平行な平面における回析光ビームの振幅を示す。従来の表示システムと対照的に、様々な回析光ビームが１つの平面から次の平面へと伝播するに従って、回析光ビームは線形アレイ８５の軸に垂直な方向に広がる。回析光ビームは、線形アレイ８５から数ミリメートルで空間的に分離し、スクリーン９０及び中間画像平面の近くを除いて、システムを通じて空間的に分離した状態を保つ。図２４に、望まれない回析次数を妨げる回転鏡８２及び止め８３の直前での光分布を示す。＋１次及び−１次の光ビームのみが投影レンズシステム７５を通過する。より良い光学効率のために、更に高次の回析次数の通過を許してもよい。図２５から図２８に、投影レンズシステムを通り、フーリエ平面での焦点（Ｄ＝１００ｍｍ）を通過した後の、＋１次及び−１次光ビームを示す。フーリエ平面近くでは、２つの一次光ビームは２つのスポットにしっかりと焦点を合わされている。したがって、走査鏡７７をここに配置することにより、走査鏡を小さく、また軽くすることができる。＋１次及び−１次光ビームは、最終的にスクリーン９０に達した時に空間的に重なる。
【００２７】
本発明の代替実施形態を図２９に示す。投影レンズシステムは、三つの別個のレンズグループ７５ａ、７５ｂ、７５ｃを有する。回転鏡８２は、第一レンズグループ７５ａと、第一レンズグループ７５ａに隣合う走査鏡７７との間に配置される。この回転鏡８２の位置は、回析光ビームがこの空間の１つの軸に沿って視準するため、有益となる場合がある。円筒形レンズ軸７４は、図１０の円筒形レンズに対して９０°回転されている。走査鏡７７は好適には、第一レンズグループ７５ａのフーリエ平面（焦点平面）に配置される。第二レンズグループ７５ｂは、線形アレイ８５の中間画像９２を生成し、この中間画像９２は、スクリーン９０に現れる画像を変更するために使うことができる。例えば、開口部をこの平面に配置し、画像の鋭い境界を作り出すことができる。第三レンズグループ７５ｃは、中間画像９２をスクリーン９０に投影する。
【００２８】
システムの配置及び安定性を改善するために、光学素子のいくつかを固体構造に組合わせる及び／又は光学素子のいくつかを同等の部品によって置換えることができる。例として、図３０に図１０のいくつかの部品、具体的には、円筒形レンズ７４、回転鏡８２、止め８３、及び線形アレイ８５の組合せを示す。図３１に示すように、回転鏡８２は、四分の一波長板９５及び０次止め９７を有する偏光ビームスプリッタ９６を使って、置換えることができる。
【００２９】
上述の実施形態は、単一色又は色連続表示システムのいずれにおいても使用できる。色連続表示装置では、光源７０が、時間的に連続した複数の色を生成し、コントローラ８０が光源７０と同期する。例えば、光源７０が３つの組合わされた赤、緑、青のレーザを含む場合、これらは順にオン状態にされ、重複する赤、緑、青の画像をスクリーン９０上に生成する。コントローラ８０によって線形アレイ８５に送られる画像データは、オン状態にされたレーザ色と同期する。
【００３０】
色連続表示システムは、一度に一色のみを使用するため、利用可能な光の３分の２を無駄にする。図３２及び図３３に、三色を同時に投影する、本発明の実施形態を示す。図３２において、光源７０は、赤、緑、青を放射する。これらの三色は回転窓８２に当たった後、色組合せ立方体１００によって分離される。赤の光は、線形アレイ８５ｒを照らし、緑の光は線形アレイ８５ｇを、青の光は線形アレイ８５ｂを照らす。３つの線形アレイから出てくる＋１次、０次、及び−１次の光ビームは、色組合せ立方体１００によって組合わされる。回転窓８２は、赤、緑、青の０次光ビームが立方体を通過した後、これらの光ビームを妨げる。残りの＋１次及び−１次の光ビームは、投影レンズシステム７５によって撮影され、スクリーン９０にカラー画像を形成する。３つの止め８３ｒ、８３ｇ、８３ｂが望まれない高次回析光ビームを妨げる。
【００３１】
この代わりに、図３３に示すように、色同時表示システムを、３つの独特の照明路を備えることにより作ってもよい。各々がそれぞれの照明光学装置７２ｒ、７２ｇ、７２ｂ及び７４ｒ、７４ｇ，７４ｂを備える、３つの別個の光源７０ｒ、７０ｇ、７０ｂが、３つの回転鏡８２ｒ、８２ｇ、８２ｂを介して３つの線形アレイ８５ｒ、８５ｇ、８５ｂに光を供給する。色組合せ立方体１００はここでは、三色の＋１次及び−１次の光ビームを組合わせる機能のみを有する。図３３の表示システムと違い、色組合せ立方体１００は、装置を照らすための役割を有さない。
【００３２】
上述の実施形態を変更し、印刷システムを得ることができる。例えば、図３４に図１０の構成ブロックから形作られたプリンタを示す。源７０から放射された光は、球形レンズ７２及び円筒形レンズ７４によって調整され、回転鏡８２にあたり、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイ８５に焦点を合わされる。撮像レンズ１０５が有限共役（finite conjugate）において使用され、線形アレイ８５の線画像を感光性媒体１１０上に作りだす。この線画像は、回転鏡８２と止め８３の間を通過する、（遮断されていない）回析光ビームから形成される。走査鏡７７を使い、線画像から二次元画像を作り出すこともできるが、通常は、媒体配送システムを使い、感光性媒体１１０を線画像に対して移動させることが好適である。図３４において、媒体配送システムは、回転ドラム１０７を備える。媒体の移動は、コントローラ８０によって、線形アレイ８５の電気機械コンフォーマル格子装置の始動と同期される必要がある。この実施形態は、単色または色連続プリンタのいずれにおいても使用できる。写真紙に三色を同時に印刷できる高速プリンタを得るためには、３つの線形アレイが必要である。図３５は、図３２の構成ブロックから、以下の変更と共に形作られる色同時プリンタの実施形態を示す。有限共役において使われた撮影レンズ１０５が投影レンズ７５を置換え、感光性媒体１１０がスクリーン９０を置換え、感光性媒体１１０を移動させる回転ドラム１０７が走査鏡７７を置換える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電気機械コンフォーマル格子装置を含む空間光変調器の斜視部分断面図であり、線形アレイ内の二つの装置を示す。
【図２】  電気機械コンフォーマル格子装置を含む空間光変調器の平面図であり、線形アレイ内の４つの個々に操作可能な装置を示す。
【図３】  図２の線３−３を通る断面図であり、非始動状態にある電気機械コンフォーマル格子装置の動作を示す。
【図４】  図２の線３−３を通る断面図であり、始動状態にある電気機械コンフォーマル格子装置の動作を示す。
【図５】  非始動状態にある従来の電気機械二段格子装置の動作を示す図である。
【図６】  始動状態にある従来の電気機械二段格子装置の動作を示す図である。
【図７】  従来のＧＬＶ装置を備える空間光変調器の平面図であり、変形可能リボン素子がアレイの軸に垂直に方向付けされ、格子周期が軸に平行に方向付けされた線形アレイ内の５つの個々に操作可能な装置を示す。
【図８】  従来のＧＬＶ装置を備える空間光変調器の平面図であり、変形可能リボン素子がアレイの軸に平行に方向付けされ、格子周期が軸に垂直に方向付けされた線形アレイ内の５つの個々に操作可能な装置を示す。
【図９】  光源、照明光学装置、従来のＧＬＶ装置の線形アレイ、投影レンズ、走査鏡、コントローラ、及び投影レンズのフーリエ平面に配置された回転鏡を含む、従来の線走査シュリーレン表示システムを示す概略図である。
【図１０】  光源、照明光学装置、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイ、投影レンズ、走査鏡、コントローラ、及び線形アレイと投影レンズとの間に配置された回転鏡を含む、本発明による線走査表示システムを示す概略図である。
【図１１】  光の線によって照らされた電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイを示す図である。
【図１２】  投影スクリーンの図であり、スクリーンの全域における線画像の走査による二次元画像の形成を示す。
【図１３】  従来の線走査シュリーレン表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、変形可能リボン素子がアレイの軸に垂直に方向付けされた従来のＧＬＶ装置の線形アレイであるものを示す。
【図１４】  従来の線走査シュリーレン表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、変形可能リボン素子がアレイの軸に垂直に方向付けされた従来のＧＬＶ装置の線形アレイであるものを示す。
【図１５】  従来の線走査シュリーレン表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、変形可能リボン素子がアレイの軸に垂直に方向付けされた従来のＧＬＶ装置の線形アレイであるものを示す。
【図１６】  従来の線走査シュリーレン表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、変形可能リボン素子がアレイの軸に垂直に方向付けされた従来のＧＬＶ装置の線形アレイであるものを示す。
【図１７】  従来の線走査シュリーレン表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、変形可能リボン素子がアレイの軸に垂直に方向付けされた従来のＧＬＶ装置の線形アレイであるものを示す。
【図１８】  従来の線走査シュリーレン表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、変形可能リボン素子がアレイの軸に垂直に方向付けされた従来のＧＬＶ装置の線形アレイであるものを示す。
【図１９】  従来の線走査シュリーレン表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、変形可能リボン素子がアレイの軸に垂直に方向付けされた従来のＧＬＶ装置の線形アレイであるものを示す。
【図２０】  従来の線走査シュリーレン表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、変形可能リボン素子がアレイの軸に垂直に方向付けされた従来のＧＬＶ装置の線形アレイであるものを示す。
【図２１】  本発明による線走査表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイであるものを示す。
【図２２】  本発明による線走査表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイであるものを示す。
【図２３】  本発明による線走査表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイであるものを示す。
【図２４】  本発明による線走査表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイであるものを示す。
【図２５】  本発明による線走査表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイであるものを示す。
【図２６】  本発明による線走査表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイであるものを示す。
【図２７】  本発明による線走査表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイであるものを示す。
【図２８】  本発明による線走査表示システムの一平面上での光分布を示す密度グラフであり、変調器が、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイであるものを示す。
【図２９】  本発明の代替実施形態を示す概略図であり、回転鏡が第一の投影レンズと走査鏡との間に配置され、中間画像平面がシステム中に形成される実施形態を示す。
【図３０】  照明及び回析次数の分離のための光学副システムの概略図であり、照明光学装置、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイ、及び回転鏡が単一の機械的な構成に組み合わされたものを示す。
【図３１】  照明及び回析次数の分離のための光学副システムの概略図であり、回転鏡が偏光ビームスプリッタ、四分の一波長板及び０次止めによって置換えられたものを示す。
【図３２】  カラーの線走査表示システムの概略図であり、三色光源、照明光学装置、色組合せ立方体、電気機械コンフォーマル格子装置の三つの線形アレイ、投影レンズ、走査鏡、及び線形アレイと投影レンズとの間に配置された回転鏡を含むものを示す。
【図３３】  三つの光源を含む色線走査表示システムを示す概略図である。
【図３４】  プリンタシステムの概略図であり、光源、照明光学装置、電気機械コンフォーマル格子装置の線形アレイ、撮影レンズ、回転ドラム、感光性媒体、コントローラ、及び線形アレイと投影レンズとの間に配置された回転鏡を含むものを示す。
【図３５】  カラープリンタシステムの概略図であり、三色光源、色組合せ立方体、及び電気機械コンフォーマル格子装置の三つの線形アレイを含むものを示す。
【符号の説明】
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  コンフォーマル格子装置、１０，４０  基板、１２，４２  底部導電性層、１４，４４  保護層、１６  隔離層、１８  スペーサ層、２０  リボン層、２２  反射層、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ  伸張リボン素子、２４ａ，２４ｂ  端部支持部、２５，５０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄ，６０ｅ  チャネル、２７  中間支持部、２８  間隙、２９  隔離部、３０，５４，５６  入射光ビーム、３２，５５  ０次光ビーム、３５ａ，５７  ＋１次光ビーム、３５ｂ，５８  −１次光ビーム、３６ａ  ＋２次光ビーム、３６ｂ  −２次光ビーム、４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄ，４５ｅ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，６２ｄ，６２ｅ  ＧＬＶ装置、４６  リボン素子、４６ａ  可動リボン素子、４６ｂ  静止リボン素子、４８  反射及び導電性層、７０  源、７０ｒ  赤光源、７０ｇ  緑光源、７０ｂ  青光源、７２，７２ｒ，７２ｇ，７２ｂ球形レンズ、７４，７４ｒ，７４ｇ，７４ｂ  円筒形レンズ、７５  投影レンズシステム、７５ａ  第一レンズグループ、７５ｂ  第二レンズグループ、７５ｃ  第三レンズグループ、７７  走査鏡、８０  コントローラ、８２，８２ｒ，８２ｇ，８２ｂ  回転鏡、８３，８３ｒ，８３ｇ，８３ｂ  止め、８５，８５ｒ，８５ｇ，８５ｂ  線形アレイ、８８  光の線、９０  スクリーン、９２  中間画像、９５  四分の一波長板、９６  偏光ビームスプリッタ、９７  ０次止め、１００  色組合せ立方体、１０５  撮影レンズ、１０７  回転ドラム、１１０  感光性媒体。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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