具有掃描保角光柵裝置的高對比度顯示系統的製作方法
2023-07-07 23:32:26
專利名稱：具有掃描保角光柵裝置的高對比度顯示系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有機電光柵裝置線性陣列的顯示系統，對所述線性陣列進行掃描以產生二維圖像。更具體地說，本發明涉及包括機電保角光柵裝置的高對比度雷射顯示系統。
背景技術：
基於機電光柵裝置的空間光調製器對於許多應用，包括顯示器、數據存儲、光譜學以及印刷等，都很重要。這些系統需要或者線性陣列或者面陣形式的許多可單獨尋址的裝置，在高對比度的顯示器中調製器面陣需要上百萬個可尋址裝置。
最近，Kowarz在2001年10月23日授予的、題目為「Spatial LightModulator With Conformal Grating Device」的美國專利No.6307663中公開一種由藉助周期序列的中間支架懸浮在襯底上的帶狀元件組成的機電保角光柵裝置。機電保角光柵裝置通過靜電啟動工作，使帶狀元件圍繞(conform around)支座子結構，從而產生光柵。近來已經把所述專利的裝置稱為保角GEMS裝置，GEMS代表gratingelectromechanical system(光柵機電系統)。保角GEMS裝置具有許多誘人的特性。它可提供高速數字光調製，且對比度高，效率高。此外，在保角GEMS裝置線性陣列中，有效區域較大且光柵周期的取向垂直於陣列方向。所述光柵周期的取向使衍射光束在線性陣列附近分離並在光學系統的大部分區域保持空間上的分離。
雖然理想的保角GEMS裝置具有完全平面的帶狀元件，但是，製造、處理加工以及材料選擇會使實際的帶狀元件具有明顯的曲度。由於帶狀元件是周期性的，所以帶狀曲度也是一個周期序列。在顯示系統中，這種帶狀曲度會產生非預期的衍射光束，如果允許這些衍射光束通過光學系統併到達顯示屏，就有可能降低圖像的對比度。這些非預期光束，稱為衍射交叉級(diffracted cross order)，會降低對比度，因為即使在保角GEMS裝置處於非啟動狀態時它們也存在。因此，需要一種不允許衍射交叉級通過光學系統的基於保角GEMS裝置的高對比度顯示系統。
發明內容
本發明提供一種改進的投影系統來滿足這種需要，所述系統包括保角光柵機電系統(GEMS)裝置用以在介質上形成圖像，所述系統還包括提供照明的光源；接收照明的保角GEMS裝置的線性陣列；阻擋元件，用以阻擋零級反射光到達介質；基本上設置在透鏡系統的傅立葉平面附近的交叉級濾光片，用以阻擋多個衍射交叉級光束到達介質；掃描元件，用以使未被阻擋的衍射光束相對於所述介質運動；以及控制器，用以向各個可以單獨操作的裝置提供數據流。
圖1是在線性陣列中兩個保角GEMS裝置的透視和部分剖視圖；圖2是在線性陣列中四個保角GEMS裝置的頂視圖；圖3a和3b是通過圖2中線3，5-3，5的截面圖，分別表示保角GEMS裝置在未啟動和已啟動狀態下的工作；圖4a和4b是通過圖2中線4-4的截面圖，分別表示保角GEMS裝置在未啟動和已啟動狀態下的工作；圖5A是通過圖2中線3，5-3，5的截面圖，表示含有殘留帶狀曲度的未啟動保角GEMS裝置；圖5B是圖2中通過線4-4的截面圖，表示含有殘留帶狀曲度的未啟動保角GEMS裝置；
圖6是線性陣列中四個保角GEMS裝置的頂視圖，其中每個裝置含有兩個帶狀元件；圖7是保角GEMS裝置中殘留帶狀曲度的外形表示；圖8是圖7的單個單元中殘留帶狀曲度的三維曲線圖；圖9示意地說明根據本發明的具有高對比度的線掃描顯示系統；圖10示出由一排光線照亮的保角GEMS裝置的線性陣列；圖11是投影屏幕的視圖，它圖解說明通過在屏幕上掃描線圖像來形成二維圖像；圖12a-12d是在圖9的保角GEMS裝置的線性陣列和投影透鏡之間不同平面上光分布的密度曲線圖，其中所述裝置已啟動；圖13a-13d是在圖9的投影透鏡之後不同平面上光分布的密度曲線圖，其中保角GEMS裝置已啟動；圖14a-14d是在圖9的投影透鏡之後不同平面上光分布的密度曲線圖，其中保角GEMS裝置未啟動且帶狀元件具有殘留曲度；圖15示意地說明具有高對比度的線掃描顯示系統的三色實施例；圖16示意地說明具有高對比度的線掃描顯示系統的第二個三色實施例；圖17示意地說明具有高對比度的線掃描顯示系統的第三個三色實施例；以及圖18圖解說明圖17的第三個三色實施例中所用的空間濾光片。
具體實施例方式
保角光柵機電系統(GEMS)裝置示於圖1-3。圖1示出兩個處於未啟動狀態的並排的保角GEMS裝置5a和5b。在襯底10上形成保角GEMS裝置5a和5b，襯底10由底部導電層12覆蓋，底部導電層12用作啟動裝置5a和5b的電極。底部導電層12上覆蓋有介電保護層14，繼之以支座層16和隔離層18。在隔離層18上面形成帶狀層20，帶狀層20上覆蓋有反射層和導電層22。反射層和導電層22提供啟動保角GEMS裝置5a和5b的電極。因此，將反射層和導電層22構成圖案以便為兩個保角GEMS裝置5a和5b提供電極。帶狀層20最好包括一種具有足夠拉伸應力的材料以提供大的回覆力。兩個保角GEMS裝置5a和5b中的每一個分別具有關聯的細長帶狀元件23a和23b，其形狀由反射層和導電層22和帶狀層20而定。細長帶狀元件23a和23b由隔離層18所形成的末端支架24a和24b以及一個或多個中間支架27所支撐，中間支架27均勻分隔、以形成等寬的通道25。細長帶狀元件23a和23b固定在末端支架24a和24b以及中間支架27上。在通道25的底部由支座層16形成布置成圖案的多個方形支座29。這些支座29可以減少細長帶狀元件23a和23b在啟動時粘附的可能性。
保角GEMS裝置5a，5b，5c和5d的四裝置線性陣列的頂視圖示於圖2。圖中分別示出細長帶狀元件23a，23b，23c和23d，將A-A線以下圖的一部分去除以便示明下面的結構。為獲得最好的光學性能和最大的對比度，中間支架27最好完全隱藏在細長帶狀元件23a，23b，23c和23d的下面。因此，從上面看時，在保角GEMS裝置5a-5d之間的間隙中應看不見中間支架27。此處，每一個保角GEMS裝置5a-5d有三個中間支架27，有四個等寬的通道25。中間支架27的中心到中心的間隔定義了在啟動狀態下保角GEMS裝置的周期。細長帶狀元件23a-23d相互機械隔離和電隔離，故允許對保角GEMS裝置5a-5d進行獨立操作。圖1中的底部導電層12可以是對所有保角GEMS裝置5a-5d共用的。
圖3a是通過圖2的線3，5-3，5的、未啟動狀態下的保角GEMS裝置5b(如圖1，2所示)的兩個通道25的側視圖。圖3b示出啟動狀態下的同一視圖。為使裝置工作，通過在底部導電層12和細長帶狀元件23b的反射和導電層22之間加一電壓差來產生靜電吸引力。在未啟動狀態(見圖3a)下，沒有電壓差時，細長帶狀元件23b平懸在支架之間。在此狀態下，入射光束30主要反射成0級光束32，與簡單的平面鏡中的情況一樣。為了獲得啟動狀態，在保角GEMS裝置5b上加電壓，它使細長帶狀元件23b變形並產生具有周期Λ的部分保角GEMS。圖3b示出完全啟動狀態下的裝置5b(如圖1，2所示)，其中細長帶狀元件23b與支座29相接觸。選擇元件23b的底部和支座29頂部之間的高度差為入射光λ波長的大約1/4。最佳的高度取決於啟動裝置的保角形狀。在啟動狀態下，入射光束30主要衍射為+1級光束35a和-1級光束35b，另外的光衍射為+2級36a和-2級36b。少量的光衍射為甚至更高級，而有些光保持在0級。通常，可以由光學系統根據應用情況收集並利用一種或多種光束。當撤除所加電壓時，由於拉伸應力和彎曲而產生的力將帶狀元件回復到其原來狀態，如圖3a所示。
圖4a和4b分別示出通過圖2的線4-4的、在未啟動和已啟動狀態下的保角GEMS裝置5b的側視圖。導電反射帶狀元件23b藉助末端支架24b和鄰近的中間支架27(此透視圖中未示出)而懸浮。加電壓使裝置啟動，如圖4b所示。
在一個實施例中，通過將所述裝置如圖1-2那樣排列、使光柵周期Λ的方向垂直於陣列的軸線，來形成保角GEMS裝置的線性陣列。然後，含有各種衍射光束的平面與線性陣列相交成一條線，並明顯地與所述線性陣列分離。即使在含有可能由一窄排光照明的數千個裝置的大線性陣列的情況下，衍射光束在線性陣列的附近也是空間分離的。此特性簡化了光學系統的設計並可允許選擇特定的衍射光束而不必使用紋影(Schlieren)光學。
圖1-4所示的保角GEMS裝置在啟動狀態可產生具有非常高對比度的非零衍射級(+第一級35a，-第一級35b，+第二級36a，-第二級36b)。如果在未啟動狀態、帶狀元件23a，23b，23c和23d在中間支架27之間完全平懸、從而不會使任何光的衍射成為非零衍射級，則上述理想情況就會發生。實際上，由於帶狀層20(通常為氮化矽)和反射導電層22(通常為鋁)之間的應力差，帶狀元件23a，23b，23c和23d總會有一定量的曲度。此問題示於圖5a和5b，圖5a和5b分別類似於圖3a和4a。圖5a是通過圖2的線3，5-3，5的、保角GEMS裝置5b的兩個通道25的側視圖(加上了帶狀曲率)。圖5b是同一裝置沿帶的寬度方向w旋轉的側視圖。甚至當保角GEMS裝置5b未啟動時，帶狀曲率也導致弱光柵的存在，因而降低了系統的對比度。對於高質量的投影顯示器，例如數字影院投影器，常需要高於1000∶1的對比度。(對比度定義為裝置啟動時衍射光強度與裝置未啟動時衍射光強度之比)保角GEMS裝置的另一實施例示於圖6，它是類似於圖2的四裝置線性陣列的頂視圖。保角GEMS裝置5a，5b，5c和5d中的每一個分別具有一對關聯的再分細長帶狀元件(51a，52a)、(51b，52b)、(51c，52c)和(51d，52d)。保角GEMS裝置5a，5b，5c和5d中的每一個的這種再分就可製造更寬的保角GEMS裝置，而不致嚴重影響光學性能。最好的製造方法是從通道25中刻蝕保護層(未示出)，從而給出細長導電帶狀元件(51a，52a)、(51b，52b)、(51c，52c)和(51d，52d)。細長導電帶狀元件(51a，52a)、(51b，52b)、(51c，52c)和(51d，52d)之間的再分間隙55允許腐蝕劑進入所述保護層。因此增加再分間隙55的數量可以改善刻蝕過程。實際上，可能需要將保角GEMS裝置5a，5b，5c和5d再細分成二個以上。圖6中這樣示出細長導電反射帶狀元件(51a，52a)、(51b，52b)、(51c，52c)和(51d，52d)，其中，分別將A-A線以下的圖的一部分去除、以便示明下面的結構。為獲得最好的光學性能和最大的對比度，中間支架27最好完全隱藏在細長帶狀元件23a，23b，23c和23d的下面。因此，從上面看時，中間支架27不應穿進再分間隙55。一般，單個保角GEMS裝置中的帶狀元件在機械上是隔離的而在電氣上是連接的。因此當加電壓時它們一致地工作。
圖7是類似於圖6的保角GEMS裝置5a-5d的未啟動線性陣列的頂視圖，其中，等值線圖疊加在帶狀元件的表面輪廓上顯示帶狀曲率。細長導電帶狀元件51a，52a，51b，52b，51c，52c，51d和52d內的每一個單元54都具有鞍形，更詳細地示於圖8的三維圖中。如在圖7的頂視圖可見，單元54形成起反射交叉光柵作用的二維周期圖案。通常，在成品保角GEMS裝置中，所述交叉光柵的峰-峰高度小於40nm，即，對於可見光小于波長的十分之一。沿細長導電反射帶狀元件51a-51d和52a-52d的長度的交叉光柵的周期等於保角GEMS的周期Λ，系由中間支架27的位置所確定。垂直方向上交叉光柵的周期是帶狀周期p。
如在共同未決的美國專利申請Docket #80，511B(CIP)中所述，每個單元54的鞍形都可用精心微調製造過程的方法而顯著變平，從而降低弱交叉光柵的峰-峰高度。基於保角GEMS裝置的線性陣列的顯示系統已由Kowarz等在2001年9月19日提交的歐洲專利申請No.01203551.5，題目為「Electromechanical Grating Display Systemwith Spatially Separated Light Beam」中作了說明。但當具有明顯的帶狀曲率的保角GEMS裝置使用在歐洲專利申請No.01203551.5的系統中時，衍射交叉級降低了圖像的對比度。為了進一步改善系統中的圖像對比度，可以防止交叉光柵產生的衍射光(交叉級)到達圖像平面。
圖9示出包括保角GEMS裝置的線性陣列85的高對比度顯示系統900，它消除了降低對比度的交叉級。從光源70發射的光被一對透鏡72和74調節，然後打到轉動鏡82上並照亮線性陣列85。顯示系統900通過掃描線性陣列85的一維線圖像而在屏幕90上形成全二維場景。線性陣列85的保角GEMS裝置能夠迅速調製入射光，產生具有灰度等級的多條像素線。控制器80選擇性地激勵線性陣列85以便獲得二維場景的給定線所需的像素圖案。如果某一保角GEMS裝置未啟動，它把入射光束主要反射為零級光束，所述零級光束被轉動鏡82引導回到光源70。如果某一保角GEMS裝置被啟動，它把入射光束主要衍射為+2nd、+1st、-1st和-2nd級光束。這些衍射光束通過轉動鏡82周圍並被投影透鏡系統75投影到屏幕90上。設置在靠近投影透鏡系統75的傅立葉(聚焦)平面「f」的交叉級濾光片110防止不需要的衍射交叉級到達屏幕90。交叉級濾光片110的功用在下面詳述。掃描鏡77在屏幕90上掃描線圖像，形成二維場景。控制器80提供掃描鏡77的掃描和提供場景內容的數據流之間的同步。
圖10示出保角GEMS裝置(P1...P1080)的線性陣列85，它由平行於線性陣列85長軸的一排光88照亮。為了便於說明，示出了1080個可單獨操作的保角GEMS裝置，標為P1到P1080。光柵周期Λ(未示出)最好垂直於線性陣列85的長軸和所述一排光88。圖11是顯示系統900的面對圖2所示的線性陣列85的視圖，說明二維場景的形成。在所述圖中，掃描1080個保角GEMS裝置的線性陣列85以產生1920條序列線，從而產生具有1080乘1920像素的場景，就可獲得HDTV解析度。
圖12a-12d示出在投影透鏡系統75之前衍射光束通過圖9的顯示系統在數個平面上的傳播。接著，圖13a-13d示出在投影透鏡系統75之後的光分布。在此實例中，光源70是雷射器，透鏡焦距為50mm，線性陣列為1cm長，且線性陣列85上的所有保角GEMS裝置都已通電。當各種衍射光束從一個平面傳播到另一平面時，它們沿垂直於線性陣列85的軸線方向發散。圖中D指線性陣列85到所關注平面的距離。衍射光束在距線性陣列85幾毫米內空間分離，而且在整個顯示系統900中保持空間分離，但靠近屏幕90處(以及線性陣列85的任何中間圖像平面)除外。圖12d示出位於投影透鏡系統75附近的轉動鏡82處的光分布。轉動鏡82阻擋了不需要的0衍射級並將它反射回光源70。在此實例中，六個衍射級，從-3rd到-1st以及+1st到+3rd，被允許通過投影透鏡系統75。圖13a-13d示出這些衍射級在通過投影透鏡系統75之後的分布。在傅立葉平面(D＝100mm)附近，衍射級緊密聚焦成六個點。因此最好將掃描鏡77設置在靠近傅立葉平面處以減小其尺寸和重量。最終，當這六個衍射級繼續向屏幕90傳播時，它們在屏幕90的圖像平面附近又重新在空間疊加。
圖12a-12d和圖13a-13d說明了當線性陣列85上的所有保角GEMS裝置都已通電時光通過顯示系統900的傳播。顯然，當保角GEMS裝置斷開時，任何未受阻礙的光都會降低屏幕90上的對比度和圖像質量。圖14a-14d示出在圖9的投影透鏡系統75之後在幾個平面上斷開狀態時光的分布。圖14a-14d中模擬的保角GEMS裝置具有產生弱交叉光柵的帶狀曲率。在初級-1st以及+1st級還有一些光。但由於保角GEMS裝置是斷開的，所以這些級的光強度比圖12a-12d和圖13a-13d中對應的級要小很多，通常為1000分之一或更小。更高一些的級，即-3rd，-2nd，+2nd和+3rd，現已減少到在圖中已看不見了。交叉光柵產生四個主要的衍射交叉級，在圖14b和14c中標註為(+1，+1)，(+1，-1)，(-1，+1)和(-1，-1)。如圖14c所示，在靠近投影透鏡系統75的傅立葉平面處設置交叉級濾光片110，上述四個交叉級就可被分離和阻擋，而需要的衍射級卻不受影響。為了使衍射交叉級和初級-1st和+1st級有效地分離，交叉級濾光片應設置在距傅立葉平面小於(f2λ)/(LΛ)處，式中λ為波長，L為線性陣列85的長度。交叉級濾光片110提高了系統的對比度，而基本上不降低光效率。增加交叉級濾光片110可得到的對比度的改進取決於交叉光柵的準確輪廓，即取決於每個單元54的具體鞍形。
很清楚，在顯示系統900中有兩類光束(1)被阻擋元件阻擋而不能到達屏幕90的光束以及(2)繞過阻擋元件而在屏幕90上形成圖像的光束。在圖9的系統中，阻擋元件是阻擋0級光束的轉動鏡82和阻擋(+1，+1)，(+1，-1)，(-1，+1)和(-1，-1)衍射交叉級的交叉級濾光片110。在以後的實施例中，使用類似的阻擋元件來防止不需要的衍射光束到達屏幕。正如本專業的技術人員所熟知，許多不同元件都可用於此目的。例如，交叉級濾光片110可以是吸收光闌或是一對傾斜鏡。或者，這樣設計掃描鏡77、使得衍射交叉級在鏡邊緣的上面和下面通過，因而決不會成為圖像的一部分。因此，這個適當大小的掃描鏡77也起交叉級濾光片的作用。
一般來說，為了有效地分離和阻擋各種衍射光束，對保角GEMS裝置的線性陣列照明的光需要具有相對小的入射角發散。例如，如果保角GEMS裝置的周期是30微米，且照明波長為532nm，那麼，0級光束和+1st光束之間的角分離大約是1度。因此，在垂直於線性陣列的平面上，入射到線性陣列上的光的總角發散應小於1度。同理，為了在投影透鏡的傅立葉平面上形成明確的衍射交叉級，在平行於線性陣列的平面上，入射光的角發散也應足夠窄。相干雷射器是產生具有這種窄入射角的光的最有效的光源，對於非相干光源，例如白熾燈或發光二極體，大部分的光功率都被照明系統在產生所需照明的過程中浪費掉了。
圖9的實施例可以使用於單色或順序制彩色顯示系統中。對於順序制彩色顯示器，光源70產生在時間上順序的多種彩色，且控制器80與光源70同步。例如，如果光源70由三個組合的紅色、綠色和藍色雷射器構成，它們順序地被接通，在屏幕90上產生疊加的紅、綠和藍圖像。控制器80向線性陣列85發送的圖像數據與分別接通的雷射器顏色同步。
順序制彩色顯示系統浪費了三分之二的可用光，因為每次只用到一種顏色。圖15、16和17示出用於本發明的可同時投影三種顏色(例如紅、綠和藍)的實施例。在圖15中，三個分離的光源70r，70g，70b，各自具有其自己的照明光學元件72r，72g，72b，74r，74g，74b，通過轉動鏡82r，82g，82b向三個線性陣列85r，85g，85b提供光。從三個線性陣列85r，85g，85b發生的-3rd，-2nd，-1st，+1st，+2nd和+3rd級光束被彩色組合元件組合，如圖15中所示的彩色組合立方體100。0級光束被轉動鏡82r，82g，82b導向各自的光源。單投影透鏡系統75在屏幕90(圖中未示出)上形成三個線性陣列85r，85g，85b的三色線圖像。如前所述，掃描鏡77(圖中未示出)進行掃描，從線圖像產生二維圖像。為了提高系統的對比度，交叉級在投影透鏡75的傅立葉平面被交叉級濾光片110去除。
圖16示出另一個彩色同步的實施例，其中圖15中的三個轉動鏡82r，82g，82b被帶有1/4波片116r，116g，116b的偏振分束器114r，114g，114b和0級光闌118r，118g，118b代替。偏振分束器，1/4波片和0級光闌的組合比起照明和阻擋功能的組合(例如在轉動鏡解決方案中)提供更容易實現的對準容差。為使系統具有更好的靈活性，圖16的系統包括三個分離的投影透鏡75r，75g，75b。
圖17示出圖16系統的一種改型，其中設置在投影透鏡75r，75g，75b的傅立葉平面處的單個空間濾光片111代替了三個0級光闌118r，118g，118和交叉級濾光片110。如圖18所示，空間濾光片111具有阻擋0級光束的0級部分111b和阻擋交叉級光束的交叉級部分111a。
雖然上述實施例說明的是顯示系統，但是，同樣的原理可以用來實現基於保角GEMS裝置的線性陣列的高對比度印刷系統。此時，不用屏幕90，圖像介質是一種光反應材料，例如照相紙，熱激活介質或熱轉移介質。而且，掃描鏡77通常由用作掃描元件的紙傳送系統所取代。保角GEMS印刷系統更詳細的說明可參閱歐洲專利申請No.01203551.5。
一種用來在介質上形成多色圖像的包括保角光柵機電系統(GEMS)裝置的改進的投影系統，它包括a)提供照明的多個光源；b)接收照明的至少一個保角GEMS裝置線性陣列；c)阻擋元件，用以阻擋零級反射光束到達介質；d)交叉級濾光片，它設置在透鏡系統的傅立葉平面附近，用以阻擋多個衍射交叉級光束到達介質；e)掃描元件，用以使未受阻擋的衍射光束相對於介質運動；以及f)控制器，用以向接收照明的至少一個保角GEMS裝置線性陣列提供數據流。
改進的投影系統，其中介質為一種光反應列印材料。
改進的投影系統，其中介質為顯示屏幕。
改進的投影系統，其中阻擋元件是轉動鏡。
改進的投影系統，其中阻擋元件設置在線性陣列和透鏡系統的第一透鏡之間。
改進的投影系統，其中阻擋元件設置在第一透鏡之後、透鏡系統的傅立葉平面之前。
改進的投影系統，其中掃描元件設置在透鏡系統的傅立葉平面處，而阻擋元件設置在線性陣列和掃描元件之間。
改進的投影系統，其中阻擋元件同時用來將光源的光傳送到線性陣列。
改進的投影系統，其中阻擋元件還包括對偏振敏感的分束器；波片；以及阻擋零級反射光束的光闌。
改進的投影系統，其中交叉級濾光片阻擋(+1，+1)，(+1，-1)，(-1，+1)和(-1，-1)級的衍射交叉級光束。
改進的投影系統，其中掃描元件是適當大小的掃描鏡、使得衍射交叉級光束從掃描鏡上面和下面通過、因而功能上等效於交叉級濾光片。
改進的投影系統，其中阻擋元件和交叉級濾光片在結構上集成為一個整體。
改進的投影系統，它還包括不同顏色的至少三個光源。
改進的投影系統，其中所述至少三個光源各自照亮不同的相應的保角GEMS裝置線性陣列。
改進的投影系統，它還包括彩色組合元件。
改進的投影系統，其中每一個不同的相應的保角GEMS裝置線性陣列在彩色組合元件之前具有其自己的阻擋元件，而在彩色組合元件之後設置單一的交叉級濾光片。
改進的投影系統，其中阻擋元件和交叉級濾光片在結構上集成為一個整體。
改進的投影系統，其中光源是雷射器。
改進的投影系統，其中多個光源都是雷射器。改進的投影系統，其中光柵周期的取向垂直於線性陣列的長軸。改進的投影系統，其中光柵周期的取向垂直於線性陣列的長軸。
權利要求
1.一種包括用來在介質上形成圖像的保角光柵機電系統(GEMS)裝置的改進的投影系統，所述投影系統包括a)提供照明的光源；b)接收照明的保角GEMS裝置線性陣列；c)阻擋元件，用以阻擋零級反射光束到達所述介質；d)交叉級濾光片，它設置在透鏡系統的傅立葉平面附近，用以阻擋多個衍射交叉級光束到達所述介質；e)掃描元件，用以使未受阻擋的衍射光束相對於所述介質運動；以及f)控制器，用以向所述保角GEMS裝置線性陣列提供數據流。
2.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述介質為光反應列印材料。
3.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述介質為顯示屏幕。
4.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述阻擋元件是轉動鏡。
5.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述阻擋元件設置在所述線性陣列和所述透鏡系統的第一透鏡之間。
6.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述阻擋元件設置在第一透鏡之後、而在所述透鏡系統的傅立葉平面之前。
7.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述掃描元件設置在所述透鏡系統的傅立葉平面，並且所述阻擋元件設置在所述線性陣列和所述掃描元件之間。
8.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述阻擋元件同時用來將所述光源的光傳送到所述線性陣列。
9.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述阻擋元件還包括對偏振敏感的分束器；波片；以及阻擋零級反射光束的光闌。
10.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述交叉級濾光片阻擋(+1，+1)，(+1，-1)，(-1，+1)和(-1，-1)級衍射交叉級光束。
11.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述掃描元件是適當大小的掃描鏡、使得所述衍射交叉級光束從所述掃描鏡的上面和下面通過，因而功能上等效於所述交叉級濾光片。
12.如權利要求1所述的改進的投影系統，其特徵在於所述阻擋元件和所述交叉級濾光片在結構上集成為一個整體。
全文摘要
一種包括用來在介質上形成圖像的保角光柵機電系統(GEMS)裝置的改進的投影系統，所述投影系統還包括提供照明的光源；接收照明的保角GEMS裝置線性陣列；阻擋元件，用以阻擋零級反射光束到達介質；交叉級濾光片，設置在透鏡系統的傅立葉平面附近，用以阻擋多個衍射交叉級光束到達介質；掃描元件，用以使未受阻擋的衍射光束相對於介質運動；以及控制器，用以向所述保角GEMS裝置線性陣列提供數據流。
文檔編號H04N9/31GK1467562SQ0314248
公開日2004年1月14日 申請日期2003年6月12日 優先權日2002年6月12日
發明者M·W·科瓦茨, J·G·法倫, M W 科瓦茨, 法倫 申請人:伊斯曼柯達公司