(57)【要約】イメージをディスプレイ・スクリーン上に投影するディスプレイ装置であって、格子ライトバルブと、結像構成と、走査デバイスとを備える。この格子ライトバルブは、ライン照明の焦平面の直上ではなく、その近傍に配置されて、その働きにおいて、実像又は虚像の２次元イメージを生成する。格子ライトバルブは、その複数のモジュール部材がライン照明の有効ピクセル領域に対して平行でもなければ垂直をもなさないように構成されている。即ち、ライン照明の不完全さ若しくは欠陥を排除するようにピクセル領域を対角状に横断するように配置されている。シール・グラスは格子ライトバルブへそれらの間にエアーギャップを形成するように結合されて、ライン照明が格子ライトバルブへ到達する前にシール・グラス及びエアーギャップを通過せねばならないようにしてある。更に、吸収アパーチュアーが照明の焦点でシール・グラスの面に取り付けられて、バックグラウンド光を更にフィルタリングする。【選択図】図８
2004538500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイ装置であって、
ａ．格子ライトバルブを備え、この格子ライトバルブは、ライン照明の焦平面の直上ではなく、その近傍に配置されることにより、その働きにおいてライン・イメージを生成するようにされ、前記ディスプレイ装置は更に、
ｂ．前記ライン・イメージと連動する結像構成と、
ｃ．走査デバイスとを備え、この走査デバイスは前記ライン・イメージと連動することにより、その働きにおいて、前記結像構成及び前記走査デバイスが２次元イメージを生成するようにされているディスプレイ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記２次元イメージが実像であるディスプレイ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記２次元イメージが虚像であるディスプレイ装置。
【請求項４】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記格子ライトバルブが、その複数のモジュール部材が前記ライン照明の有効ピクセル領域に対して平行をなさないように構成されているディスプレイ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、前記格子ライトバルブが、その複数のモジュール部材が前記ライン照明の有効ピクセル領域に対して垂直をなさないように構成されているディスプレイ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のディスプレイ装置において、シール・グラスが前記格子ライトバルブへ結合され、その結合は、前記ライン照明が、前記格子ライトバルブへ到達する前に前記シール・グラスを通過するようにされているディスプレイ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のディスプレイ装置において、前記シール・グラスが、このシール・グラスと前記格子ライトバルブとの間にエアーギャップを形成するように前記格子ライトバルブへ結合されているディスプレイ装置。
【請求項８】
請求項６に記載のディスプレイ装置において、吸収アパーチュアーが前記シール・グラスの一面に取り付けられ、前記シール・グラスの前記面が前記ライン照明の焦平面に位置するディスプレイ装置。
【請求項９】
格子ライトバルブ型投影システムにおける焦平面から光を外すように調整する方法であって、
ａ．格子ライトバルブをライン照明の焦平面の直上ではなく、その近傍に配置させることにより、その働きにおいて前記格子ライトバルブにライン・イメージを生成するようにさせる段階と、
ｂ．前記結像構成を前記ライン・イメージと連動させる段階と、
ｃ．走査デバイスを前記ライン・イメージと連動させることにより、その働きにおいて、前記結像構成及び前記走査デバイスに２次元イメージを生成するようにさせる段階とを含む方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法において、前記２次元イメージが実像になる段階を更に含む方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の方法において、前記２次元イメージが虚像になる段階を更に含む方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の方法において、前記格子ライトバルブを、その複数のモジュール部材が前記ライン照明の有効ピクセル領域に対して平行をなさないように構成する段階を更に含む方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の方法において、前記格子ライトバルブを、その複数のモジュール部材が前記ライン照明の有効ピクセル領域に対して垂直をなさないように構成する段階を更に含む方法。
【請求項１４】
請求項９に記載の方法において、シール・グラスを前記格子ライトバルブへ結合して、その結合は、前記ライン照明が、前記格子ライトバルブへ到達する前に前記シール・グラスを通過するようにさせる段階を更に含む方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、前記シール・グラスが、このシール・グラスと前記格子ライトバルブとの間にエアーギャップを形成するように前記格子ライトバルブへ結合させる段階を更に含む方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法において、吸収アパーチュアーを前記シール・グラスの一面に取り付け、前記シール・グラスの前記面を前記ライン照明の焦平面に位置させる段階を更に含む方法。
【請求項１７】
ディスプレイ・システムであって、
ａ．光を調整する調整手段を備え、この調整手段は、ライン照明の焦平面の直上ではなく、その近傍に配置されることにより、その働きにおいてライン・イメージを生成するようにされ、前記ディスプレイ・システムは更に、
ｂ．前記ライン・イメージと連動する結像手段と、
ｃ．走査手段とを備え、この走査手段は前記ライン・イメージと連動することにより、その働きにおいて、前記結像手段及び前記走査手段が２次元イメージを生成するようにされているディスプレイ・システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のディスプレイ・システムにおいて、前記２次元イメージが実像であるディスプレイ・システム。
【請求項１９】
請求項１７に記載のディスプレイ・システムにおいて、前記２次元イメージが虚像であるディスプレイ・システム。
【請求項２０】
請求項１７に記載のディスプレイ・システムにおいて、前記調整手段が、その複数のモジュール部材が前記ライン照明の有効ピクセル領域に対して平行をなさないように構成されているディスプレイ・システム。
【請求項２１】
請求項１７に記載のディスプレイ・システムにおいて、前記調整手段が、その複数のモジュール部材が前記ライン照明の有効ピクセル領域に対して垂直をなさないように構成されているディスプレイ・システム。
【請求項２２】
請求項１７に記載のディスプレイ・システムにおいて、シール手段を更に備え、このシール手段は、前記調整手段へ結合され、その結合は、前記ライン照明が、前記調整手段へ到達する前に前記シール手段を通過するようにされているディスプレイ・システム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のディスプレイ・システムにおいて、前記シール手段が、このシール手段と前記調整手段との間にエアーギャップを形成するように前記調整手段へ結合されているディスプレイ・システム。
【請求項２４】
請求項２２に記載のディスプレイ・システムにおいて、前記シール手段の一面に取り付けられた吸収手段を更に備え、前記シール手段の前記面が前記ライン照明の焦平面に位置するディスプレイ装置。
【請求項２５】
格子ライトバルブ型投影システムにおける焦平面から光を外すように調整するディスプレイ装置であって、
ａ．格子ライトバルブを備え、この格子ライトバルブは、ライン照明の焦平面の直上ではなく、その近傍に配置され、且つ前記格子ライトバルブの複数のモジュール部材が前記ライン照明の有効ピクセル領域に対して平行でもなければ垂直をもなさないように構成されていると共に、前記格子ライトバルブは、その働きにおいて、ライン・イメージを生成するようにされており、前記ディスプレイ装置は更に、
ｂ．前記ライン・イメージと連動する結像構成と、
ｃ．前記ライン・イメージと連動する走査デバイスとを備え、その働きにおいて、前記結像構成及び前記走査デバイスが２次元イメージを生成するようにされ、前記ディスプレイ装置は更に、
ｄ．シール・グラスを備え、このシール・グラスは、前記格子ライトバルブへ結合され、その結合は、前記ライン照明が、前記格子ライトバルブへ到達する前に前記シール手段を通過し、且つ前記シール・グラスと前記格子ライトバルブとの間にエアーギャップを形成するようにされており、前記ディスプレイ・システムは更に、
ｅ．前記シール・グラスの一面に取り付けられた吸収アパーチュアーを備え、前記シール・グラスの前記面が前記ライン照明の焦平面に位置するディスプレイ・システム。
【請求項２６】
請求項２５に記載のディスプレイ・システムにおいて、前記２次元イメージが実像であるディスプレイ・システム。
【請求項２７】
請求項２５に記載のディスプレイ・システムにおいて、前記２次元イメージが虚像であるディスプレイ・システム。
【請求項２８】
光バルブであって、
ａ．照明光源から照明を受けるように構成された光モジュレータを備え、その照明光源は前記光モジュレータ上に結像せず、前記光バルブは更に、
ｂ．前記照明光源へ結合されて前記照明をターゲット上に結像させる結像手段を備える光バルブ。
【請求項２９】
請求項２８に記載の光バルブにおいて、前記結像構成が、２次元イメージを生成し、この２次元イメージは実像である光バルブ。
【請求項３０】
請求項２８に記載の光バルブにおいて、前記結像構成が、２次元イメージを生成し、この２次元イメージは虚像である光バルブ。
【請求項３１】
請求項２８に記載の光バルブにおいて、前記光モジュレータが、その複数のモジュール部材が前記照明の有効ピクセル領域に対して平行をなさないように構成されている光バルブ。
【請求項３２】
請求項２８に記載の光バルブにおいて、前記光モジュレータが、その複数のモジュール部材が前記照明の有効ピクセル領域に対して垂直をなさないように構成されている光バルブ。
【請求項３３】
請求項２８に記載の光バルブにおいて、シール・グラスが、前記光モジュレータへ結合され、その結合は、前記照明が、前記光モジュレータへ到達する前に前記シール・グラスを通過するようにされている光バルブ。
【請求項３４】
請求項３３に記載の光バルブにおいて、前記シール・グラスが、このシール・グラスと前記光モジュレータとの間にエアーギャップを形成するように前記光モジュレータへ結合されている光バルブ。
【請求項３５】
請求項３３に記載の光バルブにおいて、前記シール・グラスの一面に取り付けられた吸収アパーチュアーを更に備え、前記シール・グラスの前記面が前記照明の焦平面に位置する光バルブ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明はイメージ投影の分野に関する。特に本発明は格子ライトバルブ型投影システムにおける焦平面の光を外す調整の分野に関する。
【０００２】
発明の背景
近年では、可動要素が光を指向させるように配置されたＭＥＭＳ（micro-electro-mechanical systems:マイクロエレクトロメカニカルシステム）技術を用いた光モジュレータが開発されてきている。このような光モジュレータの一例はBloom et al.,に付与された米国特許第５，３１１，３６０号に説明された格子ライトバルブ（ＧＬＶ）に説明されており、ここではＧＬＶが反射モード及び回折モードに構成されている。Bloom et alにより示されたＧＬＶを図１に斜視図で示す。ＧＬＶ１０は基板１４上に支持された可動長尺要素１２を含む。
【０００３】
従来技術のＧＬＶの第１側面図を図２Ａに示し、ここでは反射モードにあるＧＬＶ１０を示す。可動長尺要素１２の各々は第１の反射被覆１６を示す。可動長尺要素１２の間に散在するのは第２の反射被覆１８である。反射モードにおいては、第１と第２の被覆１６及び１８の上面が入射光Ｉの半波長λ／２の高さの差により隔てられている。第２の反射被覆１８から反射する入射光Ｉは、第１の反射被覆１６から反射する入射光Ｉ以上の全波長に伝播する。従って、第１及び第２反射被覆１６及び１８から反射する入射光Ｉは、反射光Ｒを形成するように構造的に組み合わせられている。従って反射モードにおいて、ＧＬＶ１０は反射光Ｒを生成する。
【０００４】
従来技術のＧＬＶ１０の第２の側面を図２Ｂに示し、ここでは回折モードにあるＧＬＶ１０を示す。反射モードから回折モードへの移行のために、静電ポテンシャルは基板１４に対して、可動長尺要素１２を保持する。回折モードにおいて、第１及び第２の反射被覆１６及び１８の上面が入射光の１／４波長λ／４により隔てられている。第２の反射面１８から反射する入射光Ｉは、第１の反射被覆１６から反射する入射光Ｉ以上の半波長に伝播する。従って、第１及び第２反射被覆１６及び１８から反射する入射光Ｉは、回折を生成するように破壊的に干渉する。回折は正１次元回折Ｄ＋１及び負１次元回折Ｄ−１を含む。従って、回折モードにおいては、ＧＬＶは正１次元及び負１次元回折Ｄ＋１及びＤ−１を与える。
【０００５】
従来技術の第１の代替的なＧＬＶを図３Ａ及び図３Ｂに示す。第１の代替的なＧＬＶ１０Ａは、第２の長尺要素２３と互いに嵌合する第１の長尺要素２２を含む。第１の長尺要素２２は第３の反射被覆２６を有し、第２の長尺要素２３は第４の反射被覆２８を有する。この反射モードにおいては、図３Ａに示されるように、第３及び第４の反射被覆２６及び２８が反射光Ｒを生成するように同一の高さに保たれている。回折モードにおいては、図３Ｂに示されるように、第３及び第４反射被覆２６及び２８は、正１次元及び負１次元回折Ｄ＋１及びＤ−１を含む回折を生成するように入射光の１／４波長λ／４の第２の高さ差により隔てられている。
【０００６】
ＧＬＶを利用するディスプレイ・システムは、Bloom et alへ付与された米国特許第５，９８２，５５３号に説明されている。このディスプレイ・システムは、赤、緑および青のレーザーと、ダイクロイック・フィルタ群と、照明光学系と、シュリーレン光学系と、投影光学系と、走査ミラーと、ディスプレイ・スクリーン上へカラー画像を投影するディスプレイ電子部品とを含む。ディスプレイ電子部品により駆動されてＧＬＶ（ダイクロイック・フィルタ群及び照明光学系を介して）に接続された赤、緑、及び青レーザーは、ＧＬＶを赤、緑、及び青照明で連続的に照明する。ディスプレイ電子部品により駆動されるＧＬＶは、ディスプレイ電子部品からの信号に応答して時間的に変化するピクセルのラインアレイを生成し、各々のピクセルは所定の瞬間時間において反射モード又は回折モードにおかれるように構成されている。従ってＧＬＶは、反射モード又は回折モードにおいて赤、緑、及び青ピクセルの連続的ラインアレイを反射モード又は回折モードにおける赤、緑及び青のピクセルの各々で生成する。
【０００７】
赤、緑、及び青ピクセルは次いでシュリーレン光学系に接続されて、このシュリーレン光学系は反射モードを遮断し、少なくとも正１次元及び負１次元Ｄ＋１及びＤ−１をシュリーレン光学系を通過させることを可能にする。従ってシュリーレン光学系を通過した後は、赤、緑、青のラインアレイは回折モードにおいてはＧＬＶにおけるピクセルに対応する光ピクセルを有し、反射モードにおいてはＧＬＶにおけるピクセルに対応する暗いピクセルを有する。投影光学系（走査ミラーを介する）は、ディスプレイ電子部品により駆動される走査ミラーがディスプレイ・スクリーンを横断して赤、緑、及び青のピクセルを走査しつつ、赤、緑、及び青ピクセルをディスプレイ・スクリーン上に投影する。従って、ディスプレイ・システムはディスプレイ・スクリーン上に二次元カラー画像を生成する。
【０００８】
ＧＬＶのグラフ的な上部断面図を図４に示す。ミリメートルの目盛はシステムの概略的な配置を示すように与えられている。このようなシステムにおいて、ＧＬＶ１０は、入射光Ｉの焦点３６がＧＬＶ１０の表面に位置するように配置されている。シール・グラス３４は、ＧＬＶ１０とシール・グラス３４との間にエアーギャップ３２を形成するようにＧＬＶ１０上に配置されている。この従来技術の実施形態においては、シール・グラス３４が入射光Ｉをエアーギャップ３２、次いでＧＬＶ１０へ通過させる。反射光Ｒは、その一部分がシール・グラスの外面３８により反射される前にエアーギャップ３２及びシール・グラス３４を通過する。図４に示すように、この第２の反射光Ｒ２は、反射光Ｒ２とは異なる点においてシール・グラスを最終的に離れる。この第２の反射光Ｒ２と、このＲ２について付加的に派生する反射光とは、最終的な表示に不所望なバックグラウンド光を形成する。
【０００９】
ＧＬＶを利用する代替的なディスプレイ・システムは、赤、緑、及び青レーザーと、赤、緑及び青照明光学系と、第１、第２及び第３のＧＬＶと、ダイクロイック・フィルタ群と、投影光学系と、走査ミラー、及びディスプレイ電子機器とを含む。赤、緑及び青レーザーは、赤、緑及び青照明光学系を介して第１、第２、及び第３ＧＬＶをそれぞれ照明する。第１、第２、及び第３ＧＬＶは、ディスプレイ電子部品からの信号に応答して赤、緑及び青ピクセルのラインアレイをそれぞれ生成する。ダイクロイック・フィルタ群は赤、緑、及び青ピクセルのラインアレイをシュリーレン光学系へ指向させ、このシュリーレン光学系は少なくとも正１次元及び負１次元Ｄ＋１及びＤ−１をシュリーレン光学系を通過させることを可能にする。投影光学系は、ディスプレイ電子部品により駆動される走査ミラーがディスプレイ・スクリーンを横断して赤、緑、及び青のピクセルを走査しつつ、走査ミラーを介して赤、緑、及び青ピクセルをディスプレイ・スクリーン上に投影する。従って、代替的なディスプレイ・システムはディスプレイ・スクリーン上に二次元カラー画像を生成する。
【００１０】
ＧＬＶに基づくディスプレイ・システム（即ちＧＬＶ型ディスプレイ・システム）のための適用例は、家庭内娯楽システム、会議室アプリケーション、及びシネマアプリケーションその他を含む。家庭内娯楽システム又は会議室アプリケーションにおいて、ＧＬＶ型ディスプレイ・システムが壁上に位置するディスプレイ・スクリーンに二次元カラー画像を投影する。シネマアプリケーションにおいては、ＧＬＶ型ディスプレイ・システムがディスプレイ・ブースからシネマスクリーン上に２次元カラー画像を投影する。
【００１１】
ＧＬＶ型ディスプレイ・システムは印刷アプリケーションにも利用し得る。このような場合、システムは走査ミラーを含まず、スクリーンに変えて印刷媒体を光の所定の線からの印刷を実現するように移動させることができる。
【００１２】
家庭内娯楽システム、会議室アプリケーション、及びシネマアプリケーションにおける空間、熱、ノイズ、及び振動の問題を低減する方法が要請される。様々なアプリケーションにおける熱の問題はＧＬＶの操作に影響すると共に、且つＧＬＶの寿命をを短くする。特に照明強度はＧＬＶの操作に影響するので、ＧＬＶがライン照明の焦平面に位置すると、結局はＧＬＶの寿命を短くさせる。代表的には、システムにおける光焦点が例えばＧＬＶモジュレータにあるので、ＧＬＶはどこでも５０ワット乃至１００ワット毎色の高い光学的強度に晒される。このような強度は、長期間に亘ってＧＬＶの高品質機能を保持し、ひいてはＧＬＶの全寿命時間を伸ばす目的で低減せねばならない。ビデオディスプレイにおける不完全さを生じるライン照明における不完全及び欠点を更に補正しつつ、付加的なフィルタ段階を備えてバックグラウンド光を一層排除して、ひいてはディスプレイをより明瞭にする方法が要請される。
【００１３】
発明の概要
本発明は格子ライトバルブ型投影システムのための焦平面の光を外す調整をするディスプレイ装置及び方法である。このディスプレイ装置及び方法は、格子ライトバルブが２次元実像及び２次元虚像の何れも生成するように、この格子ライトバルブをライン照明の焦平面ではなくその焦平面の近傍に位置させることを含む。
【００１４】
また本発明における格子ライトバルブは、格子ライトバルブのモジュレータ部材が有効ピクセル領域の境界に並行でも垂直でもないように構成して、ビデオラインの幅を広げるようにしてあるので、不完全さ及びリボン欠陥に寄与する光条が補正される。シール・グラスは格子ライトバルブへ接続されており、この接続は、ライン照明が、格子ライトバルブへ到達する以前に、シール・グラスと格子ライトバルブとの間のエアーギャップを通過せねばならないようにしてある。
【００１５】
本発明は吸収アパーチュアーも具現し、この吸収アパーチュアーは、ライン照明の焦平面におけるシール・グラスの外面に固定されており、その目的は付加的なバックグラウンド光をフィルタリングして、高コントラストを実現し、ひいては非常に鮮明な画素を与えることである。
【００１６】
好適実施形態の詳細な説明
本発明のディスプレイ・システムを図５に模式的に示す。このディスプレイ・システム４０はディスプレイ光学系４２及びディスプレイ電子部品４４を含む。ディスプレイ光学系４２はレーザー４６、照明光学系４８、格子ライトバルブ(grating light valve)（ＧＬＶ）５０、シュリーレン光学系５２、投影及び走査光学系５６、及びディスプレイ・スクリーン５８を含む。ディスプレイ電子部品４４は、レーザー光源４６、ＧＬＶ５０、並びに投影及び走査光学系５６へ接続されている。
【００１７】
ディスプレイ電子部品４４はレーザー４６にパワーを与える。このレーザー４６はレーザー照明を射出する。照明光学系４８はレーザー照明をＧＬＶ５０上に収束させる。ＧＬＶ５０は第1の画像面６０に位置している。ディスプレイ電子機器４４はＧＬＶ５０を制御する。ＧＬＶ５０はピクセルのラインアレイについての反射光又は回折光を形成するレーザー照明を調整する。シュリーレン光学系５２は、回折光から反射光を分離して、少なくとも、正１次元及び負１次元回折にシュリーレン光学系５２を通過させることを可能にする。
【００１８】
ディスプレイ電子機器４４は投影及び走査光学系５６の走査ミラーを駆動する。投影及び走査光学系５６はディスプレイ・スクリーン５８上にライン・イメージを投影し、このライン・イメージをディスプレイ・スクリーン５８を横断して走査して、このディスプレイ・スクリーン５８上に２次元画像を形成するようにする。このディスプレイ・スクリーン５８は第３の画像面６４上に位置している。
【００１９】
本発明のディスプレイ光学系４２を更に図６及び図７に示す。図６はディスプレイ光学系４２の平面図を示す。図７はディスプレイ光学系４２の立面図を、このディスプレイ光学系４２が光軸７０に沿って折り曲げられていない状態で示す。レーザー４６はレーザー照明７２を射出する。照明光学系は、発散レンズレンズ７４、コリメーション・レンズ７６、及びシリンドリカル・レンズ７８を含む。照明光学系４８は、レーザー照明７２をＧＬＶ５０に収束幅を有する収束ライン内に収束させる。図６はレーザー照明７２がＧＬＶ５０を入射角４５°で照明することを示すことに留意されたい。理想的には、入射角は、反射及び回折光をシュリーレン光学系５２へ到達させることを可能にしつつ、レーザー照明７２にＧＬＶ５０を照明させることを可能にする最小入射角である。当業者には、ＧＬＶ５０を照明するのに他の光学系構成を使用できることも容易に理解されるであろう。当業者には本発明におけるレンズの図示が単一構成レンズに限定されるものではなく、ここに与えられた何れかのレンズを複合レンズ又は反射光学素子に置き換え可能であることも容易に理解されるであろう。
【００２０】
ＧＬＶ５０はレーザー照明７２を収束ラインに沿ったピクセルのラインアレイとして調整し、これは各ピクセルについて反射光Ｒ又は回折光（これは正１次元回折Ｄ+1及び負１次元回折Ｄ-1を含む）を形成する。好ましくは、ＧＬＶ５０は１，０８０ピクセルのラインアレイを生成する。これに代えて、ＧＬＶ５０は１，０８０より多い又は少ないピクセルを生成する。図７は図示の目的のために２つのピクセルについて反射光Ｒ及び回折光（これは正１次元回折Ｄ+1及び負１次元回折Ｄ-1を含む）を示すことに留意されたい。所定のピクセルが光を反射するように調整されたならば、反射光Ｒが存在し、正１次元回折Ｄ+1及び負１次元回折Ｄ-1は存在しない。これに代えて、所定のピクセルが光を回折するように調整されたならば、正１次元回折Ｄ+1及び負１次元回折Ｄ-1が存在し、反射光Ｒは存在しない。或る場合には、反射光Ｒ及び正１次元回折Ｄ+1及び負１次元回折Ｄ-1を生成して、合成画像における所定のピクセルの輝度を減じるようにして、合成画像におけるグレイスケール効果を与えるようにすることが望ましい。
【００２１】
図８は本発明の好適実施形態のＧＬＶ５０のグラフ的な上部断面図である。ミリメートルの目盛はシステムの概略的な配置を示すように与えられている。ここでＧＬＶ５０は、入射光Ｉの焦点５４が、ＧＬＶ５０の表面の直上ではなく、その近傍になるように位置決めされている。シール・グラス６２は、ＧＬＶ５０とシール・グラス６２との間にエアーギャップ６６を形成するようにＧＬＶ５０上に配置されている。このシール・グラス６２は、入射光Ｉをエアーギャップ６６、次いでＧＬＶ５０へ通過させる。本発明の好適実施形態においては、ＧＬＶ５０は、図８に示すように焦点５４がＧＬＶ５０の表面を超えて生じるように配置されている。入射光ＩがＧＬＶ５０に到達した後、反射光Ｒはエアーギャップ６６及びシール・グラス６２を介してシュュリーレン光学系５２へ伝搬する。シール・グラス６２の外面６８は、不所望なバックグラウンド光を生成する反射光Ｒの一部分を更に反射し得る。この問題のための付加的な矯正は代替的実施形態において導入される。
【００２２】
本発明の好適実施形態においては、ＧＬＶ５０は、焦点５４がシール・グラス６２の外面６８に位置するように配置されている。当業者には、ＧＬＶ５０及びシール・グラス６２の構成が図８に図示されたものに限定されないことが容易に理解されよう。
【００２３】
再び図７を参照すると、シュリーレン光学系５２は、第１のリレーレンズ８２と第２のリレーレンズ８４との間に位置するシュリーレン絞り８０を含む。このシュリーレン絞り８０は反射光Ｒを絞り、且つ正１次元回折Ｄ+1及び負１次元回折Ｄ-1をシュリーレン絞り８０を通過させることを可能にする。シュリーレン絞り８０は好ましくは第１の変換面８５に配置されている。これに代えて、シュリーレン絞り８０は第１の変換面の近くに配置される。
【００２４】
投影及び走査光学系５６は投影レンズ８６及び走査ミラー８８を含む。投影レンズ８６は、走査ミラー８８を介してライン・イメージ９０をディスプレイ・スクリーン５８上に投影する。投影レンズ８６はまたディスプレイ・スクリーン５８上のイメージ幅９２を横断して空間的移送変化を有する波面を改良する。走査ミラー８８は好ましくは第２の変換面９４あたりに配置される。
【００２５】
走査ミラー８８は第１の走査移動Ａにより移動し、ひいては第２の走査移動によりディスプレイ・スクリーンライン・イメージ９０を横断して走査する。好ましくは、第１の走査移動Ａは鋸走査移動であり、ここでは走査サイクルの第１部分がディスプレイ・スクリーン５８を照明し、走査サイクルの第２部分が走査ミラー８８を復帰させて走査サイクルの開始へ戻す。ディスプレイ・スクリーン５８を横断してライン・イメージ９０を繰り返し走査することにより、２次元イメージがディスプレイ・スクリーン５８上に形成される。当業者には、ディスプレイ・スクリーン５８を横断してライン・イメージ９０を走査させることに他の走査移動を使用できることが容易に理解されるであろう。当業者には、倍率零の対物スキャナーのような透過走査デバイスを走査ミラー８８と置き換え可能であることが容易に理解されよう。
【００２６】
ライン・イメージ９０がディスプレイ・スクリーン５８を横断して走査するにつれて、ＧＬＶ５０はピクセルのラインアレイを調整するので、矩形配列ピクセルからなる２次元イメージを生成する。高画質テレビジョン(high definition television)（ＨＤＴＶ）フォーマットについては、ＧＬＶ５０はライン・イメージ９０がディスプレイ・スクリーン５８を横断して走査するたびに１，９２０回調整する。従って、好ましくもＧＬＶ５０は、ＨＤＴＶフォーマットについての２次元画像を生成する１，９２０×１，０８０矩形アレイを形成する。他のピクチュアー・フォーマットについては、ＧＬＶ５０は、他のピクチュアー・フォーマットが表示されるのに応じてライン・イメージ９０がディスプレイ・スクリーン５８を横断して走査するたびに１，９２０回以上又はそれ以下の回数で調整する。
【００２７】
ライン・イメージ幅９２がディスプレイ・スクリーン５８を横断して走査するにつれて、空間的位相変化を有する波面は同時に多重スペックル・パターンを生成する。多重スペックル・パターンは、人間の眼又は光学システムの強度検出器によって感知されるスペックルを低減させる。
【００２８】
図５、図６、及び図７に示されたディスプレイ光学系４２は、白黒イメージを生成する。カラー・ディスプレイ光学系は、ディスプレイ光学系４２、２つの付加的なレーザー、２つの付加的な照明光学系、２つの付加的なＧＬＶ、及びダイクロイック・フィルタ群を含む。カラー・ディスプレイ光学系においては、赤、緑、及び青レーザーが、赤、緑、及び青のラインアレイピクセルを生成する３つのＧＬＶを照明する。ダイクロイック・フィルタ群は、３つのＧＬＶからの反射光及び回折光を組み合わせて、反射光及び回折光を分離光学系５２へ反射させる。カラー・ディスプレイ光学系のためには、ライン・イメージ幅９２を横断する空間位相変化は、好ましくは、赤、緑、及び青レーザー照明（例えば、緑レーザー照明）についての最適振幅、又は関係する波長の特定の平均である波長を有する。赤、緑及び青の波面は、ライン・イメージ９０がディスプレイ・スクリーン５８を横断して走査する時間に亘って多重スペックル・パターンを生成するので、カラー・ディスプレイ光学系におけるスペックルが低減される。代替的に、カラー・ディスプレイ光学系においては、ダイクロイック・フィルタ群が赤、緑、及び青レーザを組み合わせて単独のＧＬＶを連続的に照明する。
【００２９】
本発明の代替的実施形態は図９に示されるように角度ＧＬＶ９６を含む。図６及び図８及び図９を同時に参照すると、シュリーレン光学系５２及び走査光学系５６は、矩形ピクセルを再生するために、いまやＧＬＶ５０自身ではなく、焦点５４を投影のための対象として使用せねばならない。角度ＧＬＶ９６の可動な細長い素子９８は、有効ピクセル領域１００の境界に対して平行でも垂直でもないように配置される。この可動な細長い素子９８の構造は、角度ＧＬＶ９６内内の光条、アーチファクト又は不正確さが、有効ピクセル領域１００内のスミアー即ち画像のにじみをなくすことを可能にするので、全ての画素に亘ってもたらされることはない。これは特に、リボン・ボウ(ribbon bow)の傾き及び偏向などのリボンの長さに亘る欠点について特に重要である。有効ピクセル領域１００内のこれらの問題を排除することにより、透過能の低い画素を得る。更に、角度ＧＬＶ９６は、走査の欠陥及び機能を広い照明ビームにより最適に低減させる。
【００３０】
本発明の他の代替的実施形態を図１０及び図１１に示す。これらの２つの図においては、吸収アパーチュアー１０２がシール・グラス６２の外面６８に取り付けられている。この吸収アパーチュアー１０２は、焦点５４をシール・グラス６２の外面６８におく開口１０４を有するように構成されている。この代替的な実施形態は、シール・グラス６２がＧＬＶ５０上に置かれる前に、ＧＬＶ５０の表面から離して吸収アパーチュアー１０２を取り付けることができるので、容易に実現可能である。この吸収アパーチュアー１０２は、反射光Ｒをシュリーレン光学系５２へ通過させることを可能にしつつ、付加的なバックグラウンド光を遮断するように実現されているので、画素コントラスト及び全体的画質を改良できる。
【００３１】
好適実施形態の１つの変形は、ブレーズ・タイプではなく標準ＧＬＶを実施することを含むが、これに限定されるものではない。この変更例は、幾つかの印刷アプリケーションにおけるように、スループットを発しない場合に実施可能である。このような場合、回折次元の１つは単純に無視し得る。更に、好適実施形態における技術は白黒システムにも適用可能である。というのは、単色は投影システムについて依然としてオンアキスであるためである。
【００３２】
当業者には、添付の特許請求の範囲により規定された本発明の要旨及び目的から逸脱することなく、好適実施形態に他の様々な変更をなし得ることが容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図1は従来技術の格子ライトバルブ（ＧＬＶ）の斜視図を示す。
【図２Ａ】図２Ａは従来技術のＧＬＶの側面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは従来技術のＧＬＶの側面図である。
【図３Ａ】図３Ａは従来技術の代替的なＧＬＶの側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは従来技術の代替的なＧＬＶの側面図である。
【図４】図４は従来技術のＧＬＶのＧＬＶのグラフ的上部断面図である。
【図５】図５は本発明のディスプレイ装置のブロック図である。
【図６】図６は本発明のディスプレイ光学系の平面図を示す。
【図７】図７、図７Ａ及び図７Ｂは光軸に沿って畳まれていないディスプレイ光学系により本発明のディスプレイ光学系の立面図を示す。
【図８】図８は本発明の好適実施形態のＧＬＶのグラフィカル上部断面図を示す。
【図９】図９本発明の代替的な好適実施形態のＧＬＶの前面図を示す。
【図１０】図１０は本発明の代替的な好適実施形態のＧＬＶの上面図を示す。
【図１１】図１１は本発明の代替的な実施形態のＧＬＶシステムの上面図を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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