JP2004282013A - 電気機械グレーティング素子を含むｖｃｓｅｌアレイを用いた光変調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低費用のＶＣＳＥＬアレイが、電気機械グレーティング素子の光源として動作することを可能にすることにより、画像形成装置を低費用で設計できるようにする。
【解決手段】 本発明による装置は、変調光を提供する装置であって、その内部の複数の発光要素から照射ビーム（１０９）を生成するＶＣＳＥＬアレイ（１００）と、照射ビーム（１０９）を変調して複数の回折オーダを提供する電気機械グレーティング素子（８５）のリニアアレイと、複数の回折オーダのうち少なくとも１つを遮る遮断要素（８２）と、照射ビーム（１０９）を調整して、電気機械グレーティング素子（８５）のリニアアレイに、入射に適当なアスペクト比を提供する、及び／又は望まれない空間コンテンツを除去する調整手段（７４）を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、画像形成装置、及び他の光変調装置に関し、より詳細には、ＶＣＳＥＬアレイ、及び電気機械グレーティング素子のアレイからの光を変調する光学装置に関する。

デジタル画像形成における最近の開発は、一次元の空間光変調器として動作するリニアアレイの使用を含む。リニアアレイを使用して形成される画像は、一度に１ラインずつ生成され、その後、ディスプレイ又は印刷用途のために、表面全体に渡って走査される。リニアアレイは、エリア空間光変調器を有する二次元の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、及びデジタルマイクロミラーディスプレイ（ＤＭＤ）よりも、高解像度、低費用、かつ単純な照射光学系の機能を含むいくつかの固有の効果を有することが認められた。特に、高度な彩度、最適化された色域、及び良好な光強度が重要であり、電気機械グレーティング素子のリニアアレイは、特に、レーザ光源とともに使用することが適切であり、いろいろな意味で、レーザ光の変調に対応した二次元デバイスよりも優れていることが認められた。例えば、１９９４年５月１０日に発行されたＢｌｏｏｍ等による「光ビームを変調する方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ Ａ Ｌｉｇｈｔ Ｂｅａｍ）」と題する米国特許第５３１１３６０号に記載されたグレーティングライトバルブ（ＧＬＶ）リニアアレイは、レーザ光源を使用する高輝度画像形成のための解決策を提供する従来の種類のリニアアレイである。１９９９年１１月９日に発行されたＢｌｏｏｍ等による「一次元グレーティングライトバルブを組み込むディスプレイデバイス（Ｄｉｓｐｌａｙ Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｉｎｇ Ｏｎｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｌｉｇｈｔ−Ｖａｌｖｅ Ａｒｒａｙ）」と題する米国特許第５９８２５５３号は、電気機械グレーティング素子の回折リニア光バルブアレイを用いて光を変調するディスプレイ装置を開示する。

最近、周期的な連続する中間支持体によって基板の上方につりさげられるリボン部品を含む電気機械コンフォーマルグレーティング素子が、２００１年１０月２３日に発行されたＫｏｗａｒｚによる「コンフォーマルグレーティング素子を有する空間光変調器（Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ Ｗｉｔｈ Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）」と題する米国特許第６３０７６６３号において開示された。電気機械コンフォーマルグレーティング素子は、静電駆動によって操作される。それは、リボン部品を支持基盤の周囲に合わせて、グレーティングを生成する。米国特許第６３０７６６３号の素子は、最近は、コンフォーマルＧＥＭＳ素子として知られるようになった。ここで、ＧＥＭＳとは、グレーティング電気機械システム（Ｇｒａｔｉｎｇ ＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）を示す。コンフォーマルＧＥＭＳ素子は、多くの興味ある特長を有する。それは、高コントラスト、及び良好な効率を有する高速デジタル光変調を提供する。加えて、コンフォーマルＧＥＭＳ素子のリニアアレイにおいて、活性領域は、比較的大きく、グレーティング周期は、アレイ方向に垂直に方向付けられる。このグレーティング周期の方向付けは、回折光ビームが、リニアアレイに近接したところで分離すること、及びほとんどの光学システムの全体にわたって空間的に分離したままとなる原因となる。レーザ光源と共に使用されるとき、ＧＥＭＳ素子は、優れた輝度とコントラストとを提供し、エリア空間光変調器、すなわち二次元空間光変調器を用いて利用可能な解像度よりも高い解像度を提供することができる。ＧＥＭＳ変調器を用いたディスプレイシステムの一例は、２００２年６月２５日に発行されたＫｏｗａｒｚ等による「空間分離光ビームを有する電気機械グレーティングディスプレイシステム（Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｇｒａｔｉｎｇ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｓｙｓｔｅｍ Ｗｉｔｈ Ｓｐａｔｉａｌｌｙ Ｓｅｐａｒａｔｅｄ Ｌｉｇｈｔ Ｂｅａｍｓ）」と題する米国特許第６４１１４２５号において開示される。

低費用のレーザ装置の出現で、ディスプレイ及び印刷用途においてレーザを使用することに相当関心がある。多くの例の中のごくわずか、例えば、２０００年１０月３日に発行された、Ｔａｎｇによる「測定可能なタイル張りのフラットパネル投影カラーディスプレイ（Ｓｃａｌｅａｂｌｅ Ｔｉｌｅｄ Ｆｌａｔ−Ｐａｎｅｌ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｌｏｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）」と題する米国特許第６１２８１３１号は、レーザ光源を使用するチルド投影カラーディスプレイを開示する。２０００年２月２９日に発行された、Ｎａｒａｙａｎ等による「異なる波長の複数の光源を備えたプリンタシステム（Ｐｒｉｎｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｈａｖｉｎｇ Ａ Ｐｌｕｒａｌｉｔｙ Ｏｆ Ｌｉｇｈｔ Ｓｏｕｒｃｅｓ Ｏｆ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｗａｃｅｌｅｎｇｔｈｓ）」と題する米国特許第６０３１５６１号は、感光媒体を露光するレーザを用いたプリント装置を開示する。低費用の半導体レーザ、及び固体レーザの開発が続くことは、光源としてのレーザを、走査、記録及びその他の使用と同様に、これらの種類の画像形成用途に使用することについて興味を増大させることが期待できる。

しかしながら、レーザ性能におけるいくつかの有望な開発に関わらず、改善の余地がかなりあることが理解される。例えば、異なる波長を有する３以上の光源を用いて画像が形成されるディスプレイの用途において、多くの現実的な制約がある。ディスプレイ用途に対して適当な波長を有するレーザは、特に、青色及び緑色のスペクトル領域において、得ることが高価、又は困難な場合がある。印刷用途では、感光媒体のセンシトメトリック応答特性に基づき、異なる波長の組が必要とされる。印刷用途は、典型的に、ディスプレイ用途、又は投影用途に必要とされるよりも、ずっと高い解像度と、全体の均一性を必要とする。

広範囲の波長を生成できる高価なレーザ光源の必要性に応じて、有機材料を用いるレーザアレイが開発された。２０００年８月２９日に発行された、Ｋｏｚｌｏｖ等による「有機半導体レーザ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ）」と題する米国特許第６１１１９０２号、２０００年１２月１２日に発行された、Ｋｏｚｌｏｖ等による「有機面発光型レーザ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖｅｒｔｉｃａｌ−Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）」と題する米国特許第６１６０８２８号、２００２年５月２８日に発行された、Ｋｏｚｌｏｖ等による「有機半導体レーザ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ）」と題する米国特許第６３９６８６０号、２００１年１１月１１日に発行された、Ｂｕｒｒｏｗｓ等による「有機半導体レーザ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｌａｓｅｒ）」と題する米国特許第６３３０２６２号は、有機材料を使用する種々の面発光型半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ）を開示する。また、２００１年４月１１にＫａｈｅｎ等によって出願された「垂直レーザキャビティを駆動するインコヒーレント光発光デバイス装置（Ｉｎｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｌｉｇｈｔ−Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｆｏｒ Ｄｒｉｖｉｎｇ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｌａｓｅｒ Ｃａｖｉｔｙ）」と題する米国継続出願第０９／８３２７５９号、及び２００２年２月４日にＫａｈｅｎ等によって出願された「有機垂直キャビィティ位相ロックレーザアレイ装置（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ Ｌａｓｅｒ Ａｒｒａｙ Ｄｅｖｉｃｅ）」と題する米国継続出願第１０／０６６８２９号は、可視波長範囲における発光を有する有機ベースのゲインマテリアルを有するＶＣＳＥＬを開示する。有機ベースのゲインマテリアルは、典型的に、アモルファスであるので、（無機材料、及び有機材料のどちらであっても）高度の透明度を必要とするゲインマテリアルと比較したとき、低費用であるという効果がある。加えて、有機アモルファスゲインマテリアルに基づいたレーザは、大きな領域の単一の結晶構造材料を生成する必要がなく、大きな領域に渡って製造できる。結果として、有機ＶＣＳＥＬアレイは、任意の大きさにできる。アモルファス性のために、有機ＶＣＳＥＬアレイは、ガラス、フレキスブルプラスチック、及びシリコン等の広範囲の安価な基板上に製造でき、従来の半導体レーザよりもより容易に試験が可能である。注目に値すべきなのは、有機ＶＣＳＥＬアレイが、可視範囲全体に渡って発光できることである。光学ポンピングは、ＬＥＤ等の、容易に利用できる低費用のインコヒーレント光源を用いて達成できる。

多くの有機ＶＣＳＥＬアレイの特性は、画像形成用途、特に、リニア空間光変調器が使用される用途における使用に問題を提起する。例えば、実用的な高電力有機ＶＣＳＥＬアレイは、一般的に、リニアよりもより長方形のアスペクト比を有する。従って、より高いレベルの光束が必要とされるとき、リニア空間光変調器のために、照射ビームを適切に成形するために、非球面の照射光学系が必要とされる場合がある。

より重要な問題は、ＶＣＳＥＬアレイから放出されたビームの空間特性に関する。出力ビームの特性は、主に、２つの構造のうちどちらが使用されるかに依存する。図１ａを参照すると、「位相不一致の構造」と呼ばれる第１の構造が示される。図１ａの平面図において、個々のＶＣＳＥＬ発光素子１０２，１０３の配列を備えるＶＣＳＥＬアレイ１００の代表的な部分が示される。位相不一致の構成において、交互に並ぶＶＣＳＥＬ発光素子１０２は、１つの位相を有する。斜線が引かれた隣接するＶＣＳＥＬ発光素子１０３は、反対の位相を有する。比較のために、図１ｂは、交互に並ぶ「位相固定」構造のＶＣＳＥＬアレイ１００を示す。この位相固定構造において、各々のＶＣＳＥＬセル１０２は、同じ位相を有する。図１ａ及び図１ｂにおけるＶＣＳＥＬ発光素子１０２，１０３は、対称軸が、水平軸及び垂直軸であるようにＶＣＳＥＬアレイ１００内に位置される。対称軸は、実際には、任意の軸であってよい。

図２ａを参照すると、図１ａの位相不一致の構成における、ＶＣＳＥＬアレイ１００を備えた発光ビームの空間配置が示される。ここで、単一ビームを提供する代わりに、好ましくは光学変調要素によって操作し易いように、ＶＣＳＥＬアレイ１００は、４つの一次元ローブ１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，及び１１０ｃを放出する。ローブ１１０ａ−１１０ｄは、図２ａにおいて見積もられるように、異なる高さ対幅のアスペクト比を有する。各々のローブ１１０ａ−１１０ｄの高さは、図１ａに示されるように、ＶＣＳＥＬアレイ１００の対応する高さＬに近い。参照のために、一対の座標軸が、各々のローブ１１０ａ−１１０ｄに割り当てられる。また、追加の高次元のローブが放出される。しかし、これらの高次元ローブは、放出された光のほんの一部を含み、最初の近似で無視できる。ＶＣＳＥＬアレイ１００近くのある距離ｄにおいて、ローブ１１０ａ，１１０ｃは、斜線部分の重なり領域１１２ａによって示されるように重なる。図２ｂに示されるように、ＶＣＳＥＬアレイ１００から２ｄの距離で、図２ａに示された同じビームに対する空間配置が示される。ここで、ローブ１１０ａ−１１０ｄは、さらに離れて広がり、重ならない。また、やや大きいおおよそのアスペクト比を有する。このローブ１１０ａ−１１０ｄに対する放出光の分布は、画像形成装置の画像変調メカニズム内の特性ビーム成形を必要とすることは容易に認識できる。

位相不一致の構成のローブ配置に対して、位相固定の構成は、より従来型のレーザビームを提供する。図３ａを参照すると、中央ローブ１１０ｅは、一次元ローブ１１０ａ−１１０ｄに追加される光、及びより高い次元のローブ（図示されない）における少量の光と共に、比較的高い割合の放出光を含む。ＶＣＳＥＬアレイ１００から少し離れたところで、中央ローブ１１０ｅは、重なり領域１１２ａにおいて、一次元ローブ１１０ａ、及び１１０ｃの両方を覆い、重なり領域１１２ｂ，１１２ｃにおいて、それぞれ、一次元ローブ１１０ａ，１１０ｃを覆う。ＶＣＳＥＬアレイ１００からの２倍の距離において、図３ｂに示されるように、重なり領域１１２ｂ，１１２ｃは、大きさが減少し、消滅してもよい。

従って、ＶＣＳＥＬアレイは、電気機械グレーティング素子による変調のための光源としていくらか望みがあるけれども、かなり大きな障害が残ったままであることがわかる。上述したように、ＶＣＳＥＬアレイが高い電力を提供するアスペクト比の範囲は、典型的に、電気機械グレーティング素子の照射に必要なアスペクト比と異なり、ある程度のトレードオフを必要にさせる。より注目に値すべきなのは、変調光ビームの空間特性は、相対的に複雑で、位相不一致モード、又は位相固定モードの操作が採用されるかどうかに応じて変化しうる。これらの差は、ＶＣＳＥＬレーザアレイを、従来の半導体レーザ光源と区別する。それ故、位相不一致モード、及び位相固定のモードのいずれかで動作するＶＣＳＥＬレーザアレイから放出される照射ビームのアスペクト比及び空間コンテンツに対応する解決策が必要である。

その必要性は、電気機械グレーティング素子を有するＶＣＳＥＬアレイを用いた光変調装置及び方法を提供することによって対応できる。１つの側面から、本発明は、変調光を提供する装置を提供する。その装置は、（ａ）その内部の複数の発光要素から照射ビームを生成するＶＣＳＥＬアレイと、（ｂ）前記の照射ビームを変調して複数の回折オーダを提供する電気機械グレーティング素子のリニアアレイと、（ｃ）複数の前記の回折オーダのうち少なくとも１つを遮る遮断要素と、（ｄ）前記の照射ビームを調整して、電気機械グレーティング素子のリニアアレイに、入射に適当なアスペクト比を提供する、及び／又は望まれない空間コンテンツを除去する調整手段とを備える。

別の側面から、本発明は、変調光ビームを提供する方法を提供する。その方法は、（ａ）ＶＣＳＥＬアレイから発光要素を用いて照射ビームを生成する生成ステップと、（ｂ）前記の照射ビームを電気機械グレーティング素子のリニアアレイで変調し、複数の回折オーダを提供する変調ステップと、（ｃ）複数の回折オーダの少なくとも１つを遮って、前記の変調光ビームを形成する遮断ステップと、（ｄ）前記の照射ビームを調整して、前記の電気機械グレーティング素子のリニアアレイに、入射に適当なアスペクト比を提供する、及び／又は、望まれない空間コンテンツを除去する調整ステップとを含む。

本発明の光学装置は、例えば、透過投影用途若しくは反射投影用途におけるディスプレイ装置内、感光媒体上に画像を形成する印刷装置内、又は、例えば、記録若しくは走査装置等の変調光を採用する他の種類の装置内の光変調器に使用できる。

本発明の特徴は、単一ラインの変調光を一度に形成し、２次元画像が領域に渡って、連続する個々のラインを走査することによって形成されることを可能にすることである。

本発明は、改善された光強度、高コントラスト、及び高解像度を有する、光変調用電気機械グレーティング素子の固有の性能を活用する。

本発明の効果は、低費用のＶＣＳＥＬアレイが、電気機械グレーティング素子の光源として動作することを可能にし、それにより、低費用画像形成装置を設計する機会を提供することである。ディスプレイ用途のために、本発明は、可視領域内の波長で発光する有機ＶＣＳＥＬの能力を活用する。

以下に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
以下の説明において、単色経路に特有の構成要素は、より詳細に部品番号に付加された文字で識別できる。文字が使用されるとき、その文字は色経路に対応する。例えば、赤色には「ｒ」が付され、青色には「ｂ」が付され、緑色には「ｇ」が付される。

最も広い実施の形態において、本発明の装置は、一度に１ラインの変調光を提供する。その場合、光源は、ＶＣＳＥＬアレイであり、光変調器は、電気機械グレーティング素子である。この欄以降の説明は、主に、印刷装置及び表示装置等における画像形成のための実施の形態に向けられる。しかし、本発明の装置は、例えば、感知機能、又は記録機能等の種々の機能に変調レーザ光を使用する他の装置と同様に、他の種類の画像形成装置に採用できることに留意すべきである。

ある実施の形態において、本発明の装置は、表面上に画像を形成する画像形成装置の一部である。その表面は感光媒体であってもよく、反射投影及び透過投影のいずれかの投影ディスプレイスクリーンであってもよい。ディスプレイ用途と印刷用途との間に著しい差がありうることに留意することは有益である。投影機は、感度応答や解像度等の、印刷に重要な特性は二の次にして、スクリーンに最大光束を提供するように最適化される。プロジェクタ及びディスプレイ用途のための光学システムは、肉眼に反応するように設計される。肉眼は、ディスプレイを見るとき、表示された画像が、連続的にリフレッシュされ、一定の距離だけ離れて見られるので、相対的に、画像の不具合及び収差、並びに画像の不均一性に対して比較的感度が低い。しかし、高解像印刷システムから出力された印刷物を見るとき、人間の目は、光学的応答における不規則が、容易に目に見えるものであり、印刷物において好ましくないので、不具合及び収差、並びに不均一に対して、とうてい「寛大」ではない。解像度の必要性における差は、より重要である。人間の目に適用されると、投影システム、及び表示システムは、典型的に、印刷に利用されるよりも、低い解像度で見られるように最適化される。例えば、写真印刷装置は、連続階調品質が不可欠である画像を生成するために、好ましくは、表示目的のために必要とされるよりもずっと高い解像度を達成すべきである。表示のために、使用されるソースカラーは、色域に対する顕著な影響を有する。しかし、感光媒体に印刷するために、使用される波長は、好ましくは、その媒体の感光特性に一致すべきである。理想的な波長は、可視領域内であってよく、そうでなくてもよい。明領域と暗領域の間のコントラストは、１０００：１以上のコントラスト比が必要とされるディスプレイ環境において、永遠の関心事である。しかし、印刷用途の中には、１０：１ほどのコントラスト比の露出光が、しばしば、許容範囲内の感光応答を得るために受け入れられる。

図６を参照すると、本発明によれば、表面９０に画像を形成する画像形成装置１０が示される。変調アセンブリ１２０は、光源２０、ビーム調整用の円筒レンズ７４、ステアリング用のチューニングミラー８２、及び電気機械グレーティング光変調器８５を含む。光源２０は、光束軸Ｏに沿って、光束１０９を提供する。光束１０９は、円筒レンズ７４によって調整され、電気機械グレーティング光変調器８５に対する適当な入射アスペクト比を提供する。光源２０は、図１ｂを参照して上述されるように、位相固定の構成で動作するＶＣＳＥＬ１００を備える。光軸Ｏに沿った照射ビーム１０９は、チューニングミラー８２によって、電気機械グレーティング光変調器８５に向けられる。電気機械グレーティング光変調器８５からの変調光は、チューニングミラー８２の後方に回折し、レンズ７５によって走査ミラー７７に向けられる。チューニングミラー８２は、電気機械グレーティング光変調器８５からの０次の反射光に対して、遮断要素として作用する。

走査ミラー７７が回転するとき、電気機械グレーティング光変調器８５からの個々の変調されたライン画像は、表面９０上に二次元画像を形成する。制御論理プロセッサ８０は、走査ミラー７７の位置に応じて、ライン毎に、電気機械グレーティング光変調器８５に対して、画像変調データを提供する。また、随意的に、光源２０の制御は、制御論理プロセッサ８０によって提供されてもよい。高い光効率と高コントラストのために、表面９０上に形成された画像の投影されたラインは、好ましくは、電気機械グレーティング光変調器８５からの２以上の回折オーダの変調光から形成される。

特定の実施の形態において、電気機械グレーティング光変調器８５は、ＧＥＭＳ素子であるが、構成要素の再配置が必要なＧＬＶ素子であってもよい。例えば、ＧＬＶベースシステムは、米国特許第６４１１４２５号の背景技術の説明に開示されるように、投影レンズ７５のフーリエ平面で、チューニングミラー８２の配置を必要としうる。特定の実施の形態において、表面９０は、反射投影スクリーンである。しかし、同様の構成及び動作が、透過投影ディスプレイスクリーン又は他の表示面に使用されてもよい。あるいは、表面９０は、例えば、感光フィルム又は感光用紙等の感光媒体であってもよい。また、他の種類の感光媒体、電子写真媒体、又は熱媒体が使用されてもよい。レンズ７５は、投影レンズ、又は印刷レンズとして作用し、実際の画像形成装置１０において、多数のレンズ部品を備えるレンズアセンブリは、レンズ７５の位置で使用される。随意的な光学クロスオーダフィルタ１６０は、変調光における望まれない回折クロスオーダの投影を最小にするために、レンズ７５のフーリエ（合焦）面付近に配置されてもよい。

（光源２０の構成要素）
図４を参照すると、本発明による光源２０の構成要素の配置が示される。ＶＣＳＥＬアレイ１００は、フーリエ変換レンズ１２２にソースビーム１０５を提供する複数の発光要素１０２，１０３を含む。フーリエ変換レンズ１２２は、ソースビーム１０５を、正面空間フィルタ１３０に方向付ける。照射空間フィルタ１３０は、ソースビーム１０５を調整して、望まれない空間コンテンツを除去する。その後、調整されたソースビーム１０７は、照射ビーム１０９として現れる前に、レンズ１２４によってコリメートされる。焦点距離ｆ_１，ｆ_２が、図４に示される。図４は、光軸に沿った構成要素に対して、好ましい相対的な間隔を示す。焦点距離ｆ_１及びｆ_２が等しいとき、ＶＣＳＥＬアレイの画像形成が、図４の装置によって提供される。倍率は、焦点距離ｆ_１，ｆ_２の比率に依存する。

図５ａ及び図５ｂは、本発明による照射空間フィルタ１３０の可能な代替の装置を示す。本出願の背景技術で説明されたように、ＶＣＳＥＬアレイ１００は、図１ａにおけるＶＣＳＥＬ発光素子１０２，１０３、図２ａ，図２ｂのビーム空間分布を参照して説明されたように、位相不一致モード又は位相不一致の構成で動作しうる。位相不一致モードに対して、照射空間フィルタ１３０の構成は、図５ａの平面図に示されるように、アパーチャ１３２が、方針上、ローブ１１０ａ−１１０ｄの透過を可能にするように配置される。照射空間フィルタ１３０の斜線部分は、望まれない空間構成要素を有する光を遮断する。同様に、図５ｂは、位相固定されたモードに対して、図１ｂの配置、及び図３ａ，図３ｂのビーム空間分布に相当する照射空間フィルタ１３０の構成を示す。図５ｂにおいて、単一のアパーチャ１３２は、中央ローブ１１０ｅからの光を通す。

図７を参照すると、本発明の照射ビームを提供する光源２０の構成要素の代替の配置が示される。その光源２０は、一時に、３色のうちいずれか１つを含む。赤色ＶＣＳＥＬアレイ１００ｒ，緑色ＶＣＳＥＬアレイ１００ｇ，青色ＶＣＳＥＬアレイ１００ｂは、色結合素子７３に光を提供する。その後、色結合素子７３は、光を、一般的な出力光軸Ｏに沿って、フーリエ変換レンズ１２２、照射空間フィルタ１３０、及び最後に、コリメートレンズ１２４に方向付け、照射ビームを提供する。ある実施の形態において、色結合素子７３は、Ｘキューブであるが、あるいは、光学設計技術で周知のように、フィリップス製プリズム、又は２色性表面の適当な配置であってもよい。

（同時色画像形成の実施の形態）
図８を参照すると、例えば、フルカラーディスプレイ装置に採用されるような位相固定モードを使用する、本発明による画像形成装置１０の配置が示される。個々の光源２０ｒ，２０ｇ，２０ｂが、それぞれ、対応する赤色変調アセンブリ１２０ｒ、緑色変調アセンブリ１２０ｇ、及び青色変調アセンブリ１２０ｂに提供される。光源２０ｒ，２０ｇ，２０ｂの各々に対する光学構成要素は、好ましくは、図４に示された基本構成を有する。赤色光源２０ｒは、赤色電気機械グレーティング光変調器８５ｒに方向付けられ、緑色光源２０ｇは、緑色電気機械グレーティング光変調器８５ｇに方向付けられ、青色光源２０ｂは、青色電気機械グレーティング光変調器８５ｂに方向付けられる。各々の変調アセンブリ１２０ｒ，１２０ｇ，１２０ｂ内に示されるように、画像形成目的のために、１以上の回折オーダが収集され、方向付けられることが可能である。

図９は、図１ａ，図２ａ，図２ｂを参照して説明された位相不一致モード、又は図１ｂ，図３ａ，図３ｂを参照して説明された位相固定モードのいずれかで使用できる、本発明による、多色、カラー同時色画像形成用の代替の装置を示す。図９の装置において、光変調アセンブリ１２０ｒ，１２０ｇ，１２０ｂ内の電気機械グレーティング光変調気８５ｒ，８５ｇ，８５ｂは、それぞれ、対応する光源２０ｒ，２０ｇ，２０ｂに関して、それぞれ、ある傾斜角で配置される。この装置は、照射を電気機械グレーティング光変調器８５ｒ，８５ｇ，８５ｂのそれぞれに方向付けるチューニングミラー８２構成要素の必要性を排除する。また、図９は、可能な最も簡単な光源２０の構成要素の配置を示す。光源２０ｒ，２０ｇ，２０ｂは、ＶＣＳＥＬアレイ１００のみから成る。これは、例えば、緑色光源２０ｇが、緑色ＶＣＳＥＬアレイ１００ｇのみから成る緑色変調アセンブリ１２０ｇを示す。好ましくは、空間フィルタリングは、変調の前又は後のいずれでも光学経路のある点で実行されるべきである。ソース照射の空間フィルタリングのために、各々のソース２０ｒ，２０ｇ，２０ｂは、図４，図５ａ，図５ｂ，図７を参照して述べられたように、照射空間フィルタ１３０を使用できる。しかし、最もよい配置は、図９で示されるような各々の変調光経路における変調光空間フィルタ１３４の配置である。各々の変調アセンブリ１２０ｒ，１２０ｇ，１２０ｂにおいて、レンズアセンブリ１２６は、典型的に、アナモルフィック倍率で、相当するＶＣＳＥＬアレイ１００の画像を、それぞれ、対応する電気機械グレーティング光変調器８５ｒ，８５ｇ，８５ｂに形成する。

図１０は、光源２０内のソースＶＣＳＥＬアレイ１００が、図１ａ，図２ａ，図２ｂを参照して説明された位相不一致構成で動作する、本発明による変調光空間フィルタ１３４の配置の１つを示す。変調光空間フィルタ１３４の配置は、位相不一致モード、又は位相固定モードのいずれが使用されるかによって変化することに留意すべきである。図２ｂに与えられるローブ１１０ａ−１１０ｄの位置は、図１０に示された０次の反射ビーム２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄの指定された位置に一致する。図９の配置において、各々の色経路における変調光空間フィルタ１３４は、０次の反射ビーム２１０ａ−２１０ｄの各々が図８に示される色結合要素７３に方向付けられることを防止する。他方、変調光は、電気機械グレーティング光変調器８５から回折された光であり、図１０に示されるように、変調された回折オーダ２１０ａ＋／２１０ａ−，２１０ｂ＋／２１０ｂ−，２１０ｃ＋／２１０ｃ−，及び２１０ｄ＋／２１０ｄ−の対に現れる。すなわち、回折オーダの対２１０ａ＋及び２１０ａ−は、電気機械グレーティング光変調器８５によってローブ１１０ａの変調の結果として得られる１次回折光を含む。同様に、回折オーダ２１０ｂ＋及び２１０ｂ−は、ローブ１１０ｂに対応する１次オーダ回折光を含む。回折オーダ２１０ｃ＋及び２１０ｃ−は、ローブ１１０ｃに対応する１次オーダ回折光を含む。回折オーダ２１０ｄ＋及び２１０ｄ−は、ローブ１１０ｄに対応する１次オーダ回折光を含む。アパーチャ１３６，１３８は、２１０ａ＋，２１０ａ−，２１０ｂ＋，２１０ｂ−，２１０ｃ＋，２１０ｃ−，２１０ｄ＋，及び２１０ｄ−の回折オーダを通すように、寸法が決められ、間隔が空けられる。１次オーダの回折光のみが図１０に示される変調光空間フィルタ１３４の配置に使用されることに留意すべきである。より高次の回折光が使用されるとき、変調光空間フィルタ１３４の配置は、非常に複雑である。

（反射光モード）
変調光空間フィルタ１３４で使用されるアパーチャ１３６，１３８の配置は、回折オーダ２１０ａ＋，２１０ａ−，２１０ｂ＋，２１０ｂ−，２１０ｃ＋，２１０ｃ−，２１０ｄ＋，及び２１０ｄ−を通すのに適している。しかし、もう１つの方法として、アパーチャ１３６，１３８が、不透明な絞りによって置換され、その代わりに変調光フィルタ１２４の不透明な部分が代わりに透明である逆の反射光画像形成モードが使用されてもよい。（これは、実質的に、変調光路の代わりに、照射光路に図５ａに示される装置を配置するよう設計された照射空間フィルタ１３０を適用することに相当する。）そのような代わりの装置については、電気機械グレーティング光変調器８５から反射された０次の光のみが、表面９０に向けられる。非０次回折は遮断される。この種の画像形成について、変調光路は、±１又はより高次に回折される光を含まない。反射された、０次の光のみが、反射光モードで使用される。反射光画像形成モードが、コントラストの条件で、数種の画像形成素子にふさわしくないことがある一方、反射光画像形成モードが画像形成装置１０で使用できる低コントラスト画像形成用途がある。反射光画像形成モードに対する適当な使用は、例えば、高効率で、低いか適度なコントラストを必要とするいくつかの印刷用途を含んでもよい。位相不一致構成について、図９に示される構成要素の配置は、変調光空間フィルタ１３４が、図１０の配置とは逆の配置を有し、反射光画像形成操作に容易に適用しうる。別の位相固定構成における反射光画像形成操作について、空間フィルタ１３４が、単一の中央アパーチャのみを有するように変形されて、図９の全体構成が使用できる。

（ＶＣＳＥＬ発光のアスペクト比の校正）
電気機械グレーティング光変調器８５は、高さ−幅のアスペクト比が高く、実質的に同じアスペクト比の入射照射ビームを必要とする。比較的低い光束の入射照射を必要とする用途について、高さ−幅のアスペクト比が高いＶＣＳＥＬアレイ１００が製造できる。そのような用途において、従来の球面光学系は、ＶＣＳＥＬアレイ１００を、適当な倍率で電気機械グレーティング光変調器８５に画像化するために使用される。しかし、上述の背景技術で言及されたように、ＶＣＳＥＬアレイ１００は、矩形アスペクト比が高い場合に、より高い光束レベルを提供する。高い光束照射を提供するために、好ましくは、電気機械グレーティング光変調器８５に画像形成されるとき、ＶＣＳＥＬアレイ１００がアスペクト比変換に採用されるべきだ。例えば、この目的のために円筒レンズが使用できる。１０：１の範囲までのアナモルフィック拡大は、画像形成で周知の従来の技術を用いて達成できる。

いくつかの用途において、効果的なアナモルフィック倍率のずっと大きな値が必要とされる。図１１を参照すると、本発明によるアナモルフィック倍率の追加の測定を提供する光源２０の代替の配置が示される。ＶＣＳＥＬアレイ１００からの発光は、フーリエ変換レンズ１２２によってマイクロレンズ変換器１４０に向けられる。マイクロレンズ変換器１４０に入力される光は、図１２ａに示されるローブ１１０ａ−１１０ｄの全体配置を有する。マイクロレンズ変換器１４０は、共に放出光のアスペクト比を変える円筒レンズアレイ１４１ａと、コリメータレンズアレイ１４１ｂとを備える。レンズ１４２は、光を、電気機械グレーティング光変調器８５に向ける。フーリエ変換レンズ１２２、及びレンズ１４２の焦点距離ｆ_１，ｆ_２は、示される通りである。この配置について、マイクロレンズ変換器１４０は、フーリエ変換レンズ１２２のフーリエ平面に位置される。光学分野で周知のように、このフーリエ平面位置において、発光パターンの大幅な倍率が可能である。

図１３ａ及び図１３ｂは、部分的な斜視図として、本発明による、図１１のマイクロレンズ変換器１４０における、円筒レンズアレイ１４１ａとコリメータレンズアレイ１４１ｂの各々の配置が示される。図１３ａを参照すると、円筒レンズアレイ１４１ａは、アスペクト比の調整のために適当に配置された、円筒マイクロレンズ素子１４４の配置を備える。破線で示されるように、円筒マイクロレンズ素子１４４は、各々のローブ１１０ａ−１１０ｄの空間位置に配置される。図１３ｂを参照すると、コリメータレンズアレイ１４１ｂは、円筒レンズアレイ１４１ａに使用される円筒マイクロレンズ素子１４４の位置配置に相当するコリメータマイクロレンズ素子１４６の配置を備える。放出光のローブ１１０ａ−１１０ｄの各々に相当する円筒マイクロレンズ素子１４４とコリメータマイクロレンズ素子１４６の組み合わせは、図１２ａに示されるように、ローブ１１０ａ−１１０ｄのアスペクト比を、図１２ｂに示されるような、調整されたローブ１１０ａ’、１１０ｂ’、１１０ｃ’、１１０ｄ’のより線型なアスペクト比に調整する。

本発明は、特にある特定の実施の形態を参照して詳細に説明されたが、当業者によって、添付の特許請求の範囲に言及され、添付の特許請求の範囲に言及されるように、本発明の範囲から逸脱せずに、上述の発明の範囲内で、変形及び修正が効果的であることが理解されるべきである。例えば、画像形成装置１０は、位相不一致構造で動作するいくつかのＶＣＳＥＬアレイ１００を有する。一方、他のＶＣＳＥＬアレイ１００は、位相固定構造で動作する。さらに、上述の実施の形態が、ＶＣＳＥＬアレイ１００の対称軸の特定の方向に対して説明されたけれども、画像形成装置１００に相等の変形をして、異なる方向が使用されてもよい。ある実施の形態において、有機ＶＣＳＥＬアレイ１００が使用される一方、従来の非有機ＶＣＳＥＬアレイ１００が、代わりに使用されてもよい。画像形成装置１０は、変調回折光が表面９０に向けられる従来の画像形成装置、又は電気機械グレーティング光変調器８５からの０次の反射光が画像を形成する反射光画像形成を採用してもよい。色域が増すように、３つを超えるＣＳＥＬアレイ１００カラー光源が使用されてもよい。

走査ミラー７７は、説明された実施の形態における走査部品として動作する。しかし、例えば、種々のプリズム、回転ポリゴンミラー、及び光電子ビームステアリング素子等の、他の適当な走査部品が使用されてもよい。走査された２次元のディスプレイ画像を形成する代替の配置として、１９９５年１月１０日に発行された米国特許第５３８１５０２号に説明される、Ｖｅｌｉｇｄａｎによる「平坦、又は局面の薄型光学ディスプレイパネル（Ｆｌａｔ Ｏｒ Ｃｕｒｂｅｄ Ｔｈｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）」と題するプラナー光導波路が採用されてもよい。そのために、例えば、走査ミラー７７は、回転ポリゴンミラーとして構成されてもよい。印刷装置について、媒体送り機構は、変調光の経路において、媒体を、２次元画像を形成するのに適した速度で走査、及び進行させるために使用できる。

図６、図８、及び図９は、本発明による、電気機械グレーティング光変調器８５がＧＥＭＳ素子である実施の形態における構成要素の配置を示す。これらの構成を、光学設計において既知であり、かつ米国特許第６４１１４２５号の背景材料で説明される技術を用いて、ＧＬＶ素子での使用に適応させるために、構成要素の再配置が必要とされる。例えば、図９に関して、各々のカラー変調経路に空間フィルタ１３４を使用することよりもむしろ、単一の空間フィルタ１３４が、投影レンズ７５のフーリエ平面に位置されてもよい。例えば、図６において、チューニングミラー８２が、ＧＬＶ変調を有する投影レンズ７５のフーリエ平面に位置されてもよい。また、図８は、投影レンズ７５のフーリエ平面における単一のチューニングミラー８２を必要とし、複雑な光路を必要とする。その光路において、予め結合された光がチューニングミラー８２に向けられ、カラー結合器７３でそのカラー構成要素に分離され、変調され、変調光ビームとして再度結合される。その回折オーダは、チューニングミラー８２の後ろに走査ミラー７７に向けて投影される。

プリンタ、プロジェクタ、及びディスプレイ装置等の画像形成用途において変調光を提供する本発明の装置及び方法が説明される。しかし、本発明の装置は、例えば、センシング機能、又は記録機能等の、種々の機能の変調レーザ光エネルギーを使用する他の装置と同様に、他の種類の画像形成装置において採用できる。

変調光を提供する変調光提供装置において、ＶＣＳＥＬアレイは、有機ＶＣＳＥＬアレイであってよい。

変調光提供装置において、ＶＣＳＥＬアレイは、光学的にポンピングされてよい。

変調光提供装置において、ＶＣＳＥＬ内の複数の発光要素の各々から放出される光は、同じ位相を有してよい。

変調光提供装置において、ＶＣＳＥＬ内の発光要素から放出される光、及び隣接する発光要素から放出される光は、逆の位相を有してよい。

変調光提供装置において、電気機械グレーティング素子のアレイは、グレーティング光バルブであってよい。

変調光提供装置において、電気機械グレーティング素子のアレイは、コンフォーマルＧＥＭＳ素子であってよい。

変調光提供装置において、遮断要素も、照射ビームを、電気機械グレーティング素子の線型アレイに方向付けてよい。

変調光提供装置において、遮断要素は、０次オーダの光ビームを遮断してよい。

変調光提供装置において、遮断要素は、少なくとも１つの非０次光ビームを遮断してよい。

変調光提供装置において、遮断要素は、少なくとも１つの１次オーダの光ビームを遮断してよい。

変調光提供装置において、照射ビームを調整する手段は、ＶＣＳＥＬアレイから放出された光の一組のローブを、照射ビームとして提供してよい。

変調光提供装置において、照射ビームを調整する手段は、ＶＣＳＥＬアレイを、電気機械グレーティング素子のリニアアレイに上に画像形成するレンズを含んでよい。

画像を表面に形成する画像形成装置において、第１のＶＣＳＥＬアレイは、有機ＶＣＳＥＬアレイであってよい。

画像形成装置において、第１のＶＣＳＥＬアレイは、光学的にポンピングされてよい。

画像形成装置において、第１のＶＣＳＥＬアレイ内の各々の発光素子から放出される光は、同じ位相を有してもよい。

画像形成装置において、ＶＣＳＥＬアレイ内の発光要素から放出される光、及び隣接する発光要素から放出される光は、逆の位相を有してもよい。

画像形成装置において、電気機械グレーティング素子のリニアアレイは、グレーティング光バルブであってよい。

画像形成装置において、電気機械グレーティング素子のリニアアレイは、コンフォーマルＧＥＭＳ素子であってよい。

画像形成装置において、遮断要素は、照射ビームを、電気機械グレーティング素子のリニアアレイに方向付けてよい。

画像形成装置において、遮断要素は、０次オーダの光ビームを遮断してよい。

画像形成装置において、遮断要素は、少なくとも１つの１次オーダの光ビームを遮断してよい。

画像形成装置において、遮断要素は、少なくとも１つの非０次オーダの光ビームを遮断してよい。

画像形成装置は、さらに、電気機械グレーティング素子のリニアアレイに、第１のＶＣＳＥＬアレイを画像形成するレンズを備えてもよい。

画像形成装置において、投影レンズは、第１のＶＣＳＥＬアレイのアスペクト比を調整してよい。

画像形成装置において、走査要素は、回転ミラー、ポリゴンミラー、プリズム、電気光学ビームステアリング構成要素、及び媒体送り手段から成る集合から選択されてよい。

画像形成装置において、画像を形成する表面は、反射投影スクリーンであってよい。

画像形成装置において、画像を形成する表面は、透過投影スクリーンであってよい。

画像形成装置において、画像を形成する表面は、プラナー光導波路を備えていてよい。

画像形成装置において、画像を形成する表面は、感光媒体であってよい。

画像形成装置において、感光媒体は、写真媒体、電子写真媒体、及び熱媒体から成る集合から選択されてよい。

画像形成装置は、さらに、走査要素の位置決めに従って、電気機械グレーティング素子のリニアアレイに画像データを提供する論理制御プロセッサを備えてもよい。

画像形成装置において、照射ビームを調整する手段は、照射空間フィルタを含んでもよい。

画像形成装置において、光源は、さらに、第１のＶＣＳＥＬアレイからの光を照射空間フィルタに方向付けるフーリエ変換レンズを含んでもよい。

画像形成装置において、第１のＶＣＳＥＬアレイは、少なくとも１つのローブを有するソースビームを放出し、光源は、さらに、（ｉ）ソースビームを、そのフーリエ平面近くに配置されたコンバータ要素に方向付けるフーリエ変換レンズと、（ii）第２のレンズとを備え、コンバータ要素は、少なくとも１つのローブのアスペクト比を修正して、修正されたソースビームを提供し、第２のレンズは、その修正されたソースビームを照射ビームとして提供する。

画像形成装置において、第１のＶＣＳＥＬアレイは、第１の色を有する第１のソースビームを放出し、光源は、さらに、（ａ）第２の色を有する第２のソースビームを放出する第２のＶＣＳＥＬアレイと、（ｂ）第３の色を有する第３のソースビームを放出する第３のＶＣＳＥＬアレイと、（ｃ）第１、第２、及び第３のソースビームを照射軸に方向付けるカラー結合要素とを備える。

画像形成装置において、光源は、さらに、照射軸上の光を、照射空間フィルタに方向付けるフーリエ変換レンズを備えてもよい。

画像形成装置において、コンバータ要素は、マイクロレンズアレイを備えてもよい。

画像形成装置は、（ａ）各々が、それぞれ、第１、第２、及び第３の色を有する画像形成光ビームを提供する第１、第２、及び第３のカラー変調アセンブリと、（ｂ）単一の出力軸に沿って、第１、第２、及び第３のカラー画像形成光ビームを結合し、多色変調ビームを形成するカラー結合要素と、（ｃ）多色変調ビームを、画像を形成する表面に方向付けて、その表面に多色ラインを形成する走査要素と連動するレンズ要素とを備える。カラー変調アセンブリの各々は、（ｉ）ＶＣＳＥＬアレイ内の複数の発光要素からの照射ビームを生成するＶＣＳＥＬアレイと、（ii）画像データに応じてその照射ビームを変調して、複数の回折オーダを含む変調ビームを提供する電気機械グレーティング素子のリニアアレイと、（iii）変調ビームからの複数の回折オーダの少なくとも１つを遮って、画像形成光ビームを提供する遮断要素と、（iv）照射ビームを調整して、電気機械グレーティング素子のリニアアレイに入射に適当なアスペクト比を提供する、及び／又は、望まれない空間コンテンツを除去する手段を備える。

画像形成装置において、ＶＣＳＥＬアレイは、有機ＶＣＳＥＬアレイであってよい。

画像形成装置において、ＶＣＳＥＬアレイは、光学的にポンピングされてよい。

画像形成装置において、ＶＣＳＥＬアレイ内の複数の発光要素の各々から放出された光は、同じ位相を有してもよい。

画像形成装置において、ＶＣＳＥＬアレイ内の発光要素から放出された光と、隣接する発光要素から放出された光が、逆の位相を有してもよい。

画像形成装置において、電気機械グレーティング素子のリニアアレイは、コンフォーマルＧＥＭＳ素子であってよい。

画像形成装置において、遮断要素は、照射ビームを、電気機械グレーティング素子のリニアアレイに方向付けてもよい。

画像形成装置において、遮断要素は、０次オーダの光ビームを遮ってもよい。

画像形成装置において、遮断要素は、少なくとも１つの非０次光ビームを遮ってもよい。

画像形成装置において、遮断要素は、少なくとも１つの１次オーダの光ビームを遮ってもよい。

画像形成装置において、照射ビームを調整する手段は、電気機械グレーティング素子のリニアアレイにＶＣＳＥＬアレイを画像形成するレンズを含んでもよい。

画像形成装置において、レンズは、ＶＣＳＥＬアレイのアスペクト比を調整してもよい。

画像形成装置において、走査要素は、回転ミラー、ポリゴンミラー、プリズム、電気光学ビームステアリング構成要素、及び媒体送り手段から成る集合から選択されてよい。

画像形成装置において、画像を形成する表面は、反射投影スクリーンであってよい。

画像形成装置において、画像を形成する表面は、透過投影スクリーンであってよい。

画像形成装置において、画像を形成する表面は、プラナー光導波路を含んでもよい。

画像形成装置において、画像を形成する表面は、感光媒体であってよい。

画像形成装置において、感光媒体は、写真媒体、電子写真媒体、及び熱媒体から構成される集合から選択されてよい。

画像形成装置は、走査要素の位置決めに従って、電気機械グレーティング素子のリニアアレイの各々に、画像データを提供する論理制御プロセッサを備えてもよい。

画像形成装置において、カラー変調アセンブリは、照射ビームを調整する照射空間フィルタを含んでもよい。

画像形成装置において、カラー変調アセンブリは、さらに、ＶＣＳＥＬアレイからの光を、照射空間フィルタに方向付けるフーリエ変換レンズを含んでもよい。

画像形成装置において、カラー変調アセンブリは、少なくとも１つのローブを有するソースビームを放出し、カラー変調アセンブリは、さらに、（ｉ）ソースビームを、そのフーリエ平面近くに配置されたコンバータ要素に方向付けるフーリエ変換レンズと、（ii）第２のレンズとを備え、コンバータ要素は、少なくとも１つのローブのアスペクト比を修正し、修正したソースビームを提供し、第２のレンズは、修正されたソースビームを照射ビームとして提供する。

画像形成装置において、カラー結合要素は、Ｘキューブと、フィリッププリズムから成る集合から選択されてよい。

画像形成装置において、カラー結合要素は、２色性の表面の配置を備えてもよい。

画像形成装置において、コンバータ要素は、マイクロレンズアレイを含んでよい。

変調光ビームを提供する方法において、ＶＣＳＥＬアレイは、有機ＶＣＳＥＬアレイであってよい。

変調光ビームを提供する方法において、照射ビームを生成するステップは、ＶＣＳＥＬアレイを光学的にポンピングするステップを含んでもよい。

変調光ビームを提供する方法において、ＶＣＳＥＬアレイから照射ビームを生成するステップは、同じ位相の発光のために、ＶＣＳＥＬアレイの隣接する発光要素を駆動してもよい。

変調光ビームを提供する方法において、ＶＣＳＥＬアレイから照射ビームを生成するステップは、逆位相の発光のために、ＶＣＳＥＬアレイの隣接する発光要素を駆動してもよい。

変調光ビームを提供する方法において、電気機械グレーティング素子のリニアアレイが、グレーティング光バルブであってよい。

変調光ビームを提供する方法において、電気機械グレーティング素子のリニアアレイが、コンフォーマルＧＥＭＳ素子であってよい。

変調光ビームを提供する方法において、複数の回折オーダの少なくとも１つを遮断するステップが、０次の回折オーダを遮断するステップを含んでもよい。

変調光ビームを提供する方法において、複数の回折オーダの少なくとも１つを遮断するステップが、少なくとも１つの非０次の回折オーダを遮断するステップを含んでもよい。

変調光ビームを提供する方法において、複数の回折オーダの少なくとも１つを遮断するステップが、１次の回折オーダを遮断するステップを含んでもよい。

変調光ビームを提供する方法において、照射ビームを調整するステップが、さらに、ＶＣＳＥＬアレイから放出された光の１組のローブを照射ビームとして提供する商社空間フィルタを提供するステップを含んでもよい。

変調光ビームを提供する方法において、照射ビームを生成するステップが、ＶＣＳＥＬアレイを、電気機械グレーティング素子のリニアアレイに画像形成するステップを含んでもよい。

変調光ビームを提供する方法において、ＶＣＳＥＬアレイを画像形成するステップが、さらに、ＶＣＳＥＬアレイをアナモルフィックに拡大するステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法が、（ａ）その中に複数の発光要素を有する、ソースビームによって駆動するＶＣＳＥＬアレイからの照射ビームを提供する提供ステップと、（ｂ）ソースビームを調整して、望まれない空間コンテンツを除去する調整ステップと、（ｃ）画像データに応じて、電気機械グレーティング素子のリニアアレイにおいて、照射ビームを変調し、複数の回折オーダを提供する変調ステップと、（ｄ）複数の回折オーダの少なくとも１つを遮断して、画像形成ビームを提供する遮断ステップと、（ｅ）画像形成ビームを上記表面に投影する投影ステップを含む。

画像を表面に形成する画像形成方法において、調整ステップが、さらに、ソースビームをフィルタリングして、望まれない空間コンテンツを除去するフィルタリングステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、投影ステップが、さらに、画像形成ビームを、走査要素に方向付けるステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、ＶＣＳＥＬアレイは、有機ＶＣＳＥＬアレイであってよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、提供ステップは、ＶＣＳＥＬアレイを光学的にポンピングするステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、提供ステップが、ＶＣＳＥＬアレイの隣接する発光要素を、同じ位相で発光するように稼動させてもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、提供ステップが、ＶＣＳＥＬアレイの隣接する発光要素を、逆位相で発光するように稼動させてもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、電気機械グレーティング素子のリニアアレイが、グレーティング光バルブであってよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、電気機械グレーティング素子のリニアアレイが、コンフォーマルＧＥＭＳ素子であってよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、遮断ステップが、０次の回折オーダを遮断するステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、遮断ステップが、少なくとも１つの非０次回折オーダを遮断するステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、１次の回折オーダを遮断するステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、フィルタリングステップが、さらに、ＶＣＳＥＬアレイから放出された光のローブの一組を照射ビームとして提供する照射空間フィルタを提供するステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法が、さらに、ＶＣＳＥＬアレイからの光を、照射空間フィルタに方向付けるフーリエ変換レンズを位置決めする位置決めステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、提供ステップが、電気機械グレーティング素子のリニアアレイにＶＣＳＥＬアレイを画像形成する画像形成ステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、画像形成ステップが、さらに、ＶＣＳＥＬアレイをアナモルフィックに拡大するステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、画像を形成する表面が、透過投影スクリーン、反射投影スクリーン、及びプラナー光導波路から成る集合から選択されてもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、画像を形成する表面は、感光媒体であってよい。

画像を表面に形成する画像形成方法が、さらに、感光媒体を、画像形成ビームの経路に運ぶステップを含んでもよい。

画像を表面に形成する画像形成方法において、提供ステップが、放出された光を、カラー結合要素を介して方向付けるステップを含んでもよい。

従って、提供されるものは、ＶＣＳＥＬレーザ光源からの光ビームを電気機械グレーティング素子で変調し、１以上の回折オーダの光ビームを方面上で走査する装置である。

従来の位相不一致の構成のＶＣＳＥＬアレイのほんの一部を示す平面図。 従来の位相固定の構成のＶＣＳＥＬアレイのほんの一部を示す平面図。 ＶＣＳＥＬアレイが位相不一致の構成で動作する場合の、従来のＶＣＳＥＬアレイの、アレイから近距離における放出ビームプロファイルの前面図。 ＶＣＳＥＬアレイが位相不一致の構成で動作する場合の、従来のＶＣＳＥＬアレイの、２倍の距離における放出ビームプロファイルの前面図。 ＶＣＳＥＬアレイが位相固定の構成で動作する場合の、従来のＶＣＳＥＬアレイの、アレイから近距離における放出ビームプロファイルの前面図。 ＶＣＳＥＬアレイが位相固定の構成で動作する場合の、従来のＶＣＳＥＬアレイの、２倍の距離における放出ビームプロファイルの前面図。 照射経路からの望まれない１次オーダの放出を除去する、空間フィルタを有するＶＣＳＥＬアレイを用いた光源の図。 本発明による位相不一致のＶＣＳＥＬレーザ素子の空間フィルタの平面図。 本発明による位相固定のＶＣＳＥＬレーザ素子の空間フィルタの平面図。 本発明による、画像形成装置で動作する光学構成要素の上面図。 本発明による、各々のカラーに対する１つが、単一の照射軸に沿って方向付けられる複数のＶＣＳＥＬアレイを用いたマルチカラー装置を示す図。 本発明による、各々の色に対して別個の変調経路を用いるマルチカラー画像形成装置を示す図。 本発明による、各々の色経路における光変調に続いて、空間フィルタリングが実行される、別のマルチカラー画像形成装置を示す図。 図９の装置で使用される、本発明による空間フィルタの配置を示す図。 本発明による、ＶＣＳＥＬアレイから放出される光のアスペクト比に関する光学部品の構成を示す図。 本発明による、図１１の装置によるビーム成形の前後のＶＣＳＥＬローブを示す図。 本発明による、図１１の装置によるビーム成形の前後のＶＣＳＥＬローブを示す図。 本発明による、図１１のマイクロレンズコンバータに用いられるマイクロレンズアレイの実施の形態を示す。 本発明による、図１１のマイクロレンズコンバータに用いられるマイクロレンズアレイの実施の形態を示す。

符号の説明

１０ 画像形成装置
２０ 光源
２０ｒ 赤色光源
２０ｇ 緑色光源
２０ｂ 青色光源
７３ カラー結合要素
７４ 円筒レンズ
７５ レンズ
７７ 走査ミラー
８０ 制御論理プロセッサ
８２ チューニングミラー
８５ 電気機械グレーティング光変調器
８５ｒ 電気機械グレーティング光変調器、赤
８５ｇ 電気機械グレーティング光変調器、緑
８５ｂ 電気機械グレーティング光変調器、青
９０ 表面
１００ ＶＣＳＥＬアレイ
１００ｒ ＶＣＳＥＬアレイ、赤
１００ｇ ＶＣＳＥＬアレイ、緑
１００ｂ ＶＣＳＥＬアレイ、青
１０２ ＶＣＳＥＬ発光要素
１０３ ＶＣＳＥＬ発光要素
１０５ ソースビーム
１０７ 調整されたソースビーム
１０９ 照射ビーム
１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃ，１１０ｄ ローブ
１１０ａ'，１１０ｂ'，１１０ｃ'，１１０ｄ' 調整されたローブ
１１０ｅ 中央ローブ
１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ 重なり領域
１２０ 変調アセンブリ
１２０ｒ 赤色変調アセンブリ
１２０ｇ 緑色変調アセンブリ
１２０ｂ 青色変調アセンブリ
１２２ フーリエ変換レンズ
１２４ レンズ
１２６ レンズアセンブリ
１３０ 照射空間フィルタ
１３２ アパーチャ
１３４ 変調光空間フィルタ
１３６，１３８ アパーチャ
１４０ マイクロレンズコンバータ
１４１ａ 円筒レンズアレイ
１４１ｂ コリメータレンズアレイ
１４２ レンズ
１４４ 円筒マイクロレンズ要素
１４６ コリメータマイクロレンズ要素
１６０ クロスオーダフィルタ
２１０ａ，２１０ｂ，２１０ｃ，２１０ｄ ０次オーダ反射ビーム
２１０ａ＋，２１０ａ−，２１０ｂ＋，２１０ｂ−，２１０ｃ＋，２１０ｃ−，２１０ｄ＋，２１０ｄ− 回折オーダ

Claims (3)

1. 変調光を提供する装置であって、
   （ａ）その内部の複数の発光要素から照射ビームを生成するＶＣＳＥＬアレイと、
   （ｂ）前記照射ビームを変調して複数の回折オーダを提供する電気機械グレーティング素子のリニアアレイと、
   （ｃ）複数の前記回折オーダのうち少なくとも１つを遮る遮断要素と、
   （ｄ）前記照射ビームを調整して、電気機械グレーティング素子のリニアアレイに、入射に適当なアスペクト比を提供する、及び／又は望まれない空間コンテンツを除去する調整手段と
   を備える装置。
2. 表面に画像を形成する画像形成装置であって、
   （ａ）照射軸に沿って照射ビームを提供する発光要素を含む少なくとも第１のＶＣＳＥＬアレイを含む光源と、
   （ｂ）前記照射ビームを画像データに従って変調し、複数の回折オーダを含む変調ビームを提供する電気機械グレーティング素子のリニアアレイと、
   （ｃ）前記変調ビームからの前記回折オーダの少なくとも１つを遮る遮断要素と、
   （ｄ）前記照射ビームを調整して、電気機械グレーティング素子のリニアアレイに、入射に適したアスペクト比を提供する、及び／又は望まれない空間コンテンツを除去する調整装置と、
   （ｅ）前記変調ビームを前記表面に方向付ける走査要素と連動して、前記表面にライン画像を形成する投影レンズと
   を備える装置。
3. 変調光ビームを提供する方法であって、
   （ａ）その内部に複数の発光要素を有するＶＣＳＥＬアレイから照射ビームを生成する生成ステップと、
   （ｂ）前記照射ビームを電気機械グレーティング素子のリニアアレイで変調し、複数の回折オーダを提供する変調ステップと、
   （ｃ）複数の回折オーダの少なくとも１つを遮って、前記変調光ビームを形成する遮断ステップと、
   （ｄ）前記照射ビームを調整して、前記電気機械グレーティング素子のリニアアレイに、入射に適当なアスペクト比を提供する、及び／又は、望まれない空間コンテンツを除去する調整ステップと
   を含む方法。
   

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