自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズ
マイクロミラー・アレイは、複数のマイクロミラーを含み、マイクロミラーの回転および/または並進の制御によって所定の自由表面を再生成する。マイクロミラーは、制御回路によって制御され、機械構造によって支えられ、反射面を備えている。レンズの所定の自由表面は、マイクロミラーの回転および/または並進の制御によって変化する。マイクロミラーは、レンズを形成するために、1または複数の同心円状に配置されている。マイクロミラーは、扇形、六角形、長方形、正方形、または三角形の形状を有している。マイクロミラーの反射面は、ほぼ平面である。制御回路は、半導体超小型電子技術を用いてマイクロミラーの下に設けられている。マイクロミラーは、静電力および/または電磁力によって作動する。マイクロミラーの反射面は、高反射率の材料によって作られている。レンズは、画像装置、監視カメラ、カムコーダなどに用いられる。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【0001】
〔発明の背景〕
本発明は、自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズに関し、特に、小型であり、高性能なマイクロミラー・アレイレンズに関する。
【0002】
球面レンズは平行光線を一点に集光することができない。したがって、多くのレンズはこれを補正するために重ね合わせられている。この場合、多数のレンズが組み合わさっているため、小型であり、高開口であるもので高い性能を得るには限界がある。
【0003】
一方、1点に光を集めることができる所望の自由表面を持つ非球面レンズを用いた場合、単一レンズによって平行光線を一点に集光することができる。光学システムの容積および重量を減らすことができ、光学性能を高くすることができる。
【0004】
このため、非球面レンズは、ビーム・プロジェクタ、投影TV、CD−ROMピックアップ、DVDプレイヤー、レーザープリンタ、レーザーユニットなどに用いられている。
【0005】
しかし、既存機械の性能上、0.1μm未満の精度を必要とする複雑な非球面の表面を実際に製造することは難しい。加えて、0.1μm未満の精度によって製造されたレンズの誤作動を測定することも難しい。一方、自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズは、0.1μm未満の精度の非球面レンズを形成することができる。
【0006】
〔発明の要約〕
本発明は、上記の先行技術の問題点を解決するために成されたものである。
【0007】
本発明の目的は、自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズを提供することである。
【0008】
また、本発明の別の目的は、小型な高開口レンズにおいて高い性能を実現する自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズを提供することである。
【0009】
マイクロミラー・アレイレンズは、複数のマイクロミラーを含む。マイクロミラー・アレイレンズは、マイクロミラーの回転および/または並進の制御によって所定の自由表面を再生成する。
【0010】
マイクロミラーは、制御回路により制御される。マイクロミラーは、機械構造により支えられている。マイクロミラーは、反射面を含む。
【0011】
レンズの所定の自由表面は、マイクロミラーの回転および/または並進を制御することにより変化する。
【0012】
レンズの所定の自由表面は、固定されている。
【0013】
マイクロミラーの回転量および回転方向は、所定の自由表面の勾配により決定される。
【0014】
各マイクロミラーの並進は、同位相条件を満たすように制御される。
【0015】
すべてのマイクロミラーは、平面上に配置されている。
【0016】
マイクロミラーは、レンズを形成するために、1つもしくは複数の同心円状に配置されている。マイクロミラーは、電極を含む。各同心円上のマイクロミラーは、その同心円に対応する1つまたは複数の電極によって作動する。同一の並進および回転移動をするマイクロミラーは、同じ電極によって作動する。
【0017】
マイクロミラーは、扇形、六角形、長方形、正方形、もしくは、三角形である。
【0018】
マイクロミラーの反射面は、ほぼ平面である。
【0019】
制御回路は、半導体超小型電子技術を用いて、マイクロミラーの下に設けられている。制御回路は、少なくとも1つのワイヤ層を含む。
【0020】
マイクロミラーは、静電力、電磁力、または、静電力および電磁力によって作動する。
【0021】
マイクロミラーを支え、素子を作動する機械構造は、マイクロミラーの下に位置している。
【0022】
マイクロミラーは、独立して制御される。マイクロミラーの反射面は、湾曲している。マイクロミラーの湾曲は、制御される。マイクロミラーの湾曲は、電熱力および/または静電気力によって制御される。
【0023】
マイクロミラーの反射面は、高反射率の材料によって作られている。マイクロミラーの反射面は、金属によって作られている。この金属は、銀、アウミニウム、プラチナ、または金を含む。この金属は、誘電体コーティングもしくは多層構造の誘電体コーティングによって保護されている。
【0024】
マイクロミラーの反射面は、金属化合物によって作られている。この金属化合物は、誘電体コーティングもしくは多層構造の誘電体コーティングによって保護されている。
【0025】
マイクロミラーの反射面は、多層構造の誘電体材料によって作られている。
【0026】
レンズは、空間光変調器である。レンズは、被写体と映像の間の媒体による光の位相誤差を補う空間光変調器である。
【0027】
空間光変調器は、収差を補正する。空間光変調器は、近軸像の基準からのずれを補正する。空間光変調器は肉眼で見える機械的な動作なしに画像化を行うため、光学軸からずらして被写体を生成する。
【0028】
レンズは、カラー画像を得るため、赤、緑、青(RGB)の各波長が同位相条件を満たすように制御される。
【0029】
レンズは、カラー画像を得るため、複数の光の波長のうち1つの波長が同位相条件を満たすように制御される。
【0030】
カラー画像化の同位相条件は、その位相条件にとって効果的な波長としての、赤、緑、青の光の波長の最小公倍数を用いることにより満たされる。
【0031】
レンズは、光学システムにおいて、1つの回転軸を持って位置づけられる。たとえば、レンズは、光学軸に対して垂直なX軸を回転軸として位置づけられる。その場合、表面形状はY軸に対して対称的である。このとき、Y軸は、光学軸およびX軸に対して垂直である。
【0032】
レンズは、画像装置に用いられる。この画像装置は、光学ズーム、デジタルズーム、オートフォーカス、および立体画像化のうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0033】
画像装置は、ビデオ監視カメラである。ビデオ監視カメラは、光学ズーム、オートフォーカス、三次元映像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0034】
画像装置は、カムコーダである。このカムコーダは、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0035】
画像装置は、携帯機器に統合されている。この画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0036】
画像装置は、携帯電話のカメラである。この携帯電話のカメラは、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0037】
画像装置は、テレビに統合されている。このテレビに統合されている画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0038】
画像装置は、ノートパソコンに統合されている。
【0039】
このノートパソコンに統合されている画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0040】
画像装置は、コンピュータに統合されている。このコンピュータに統合されている画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0041】
画像装置は、コンピュータ用モニターに統合されている。
【0042】
このコンピュータ用モニターに統合されている画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0043】
画像装置は、ポータブル・デジタル・アシスタント(PDA)に統合されている。このPDAに統合されている画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0044】
画像装置は、パターン認識システムに用いられる。このパターン認識システムは、携帯電話に統合される。
【0045】
画像装置は、動認識システムに用いられる。動認識システムは、携帯電話に統合される。
【0046】
映像装置は、内視鏡に用いられる。
【0047】
映像装置は、三次元表示装置に用いられる。
【0048】
レンズは、二次元投影表示装置に用いられる。この二次元投影表示装置は、携帯機器に統合される。携帯機器は、携帯電話である。この二次元投影表示装置は、キーボード画像を投影する。
【0049】
レンズは、三次元画像装置に用いられる。この三次元画像装置は、三次元パターン認識システムとして利用される。この三次元パターン認識システムは、携帯電話に統合される。この三次元画像装置は、三次元動認識システムに用いられる。この三次元動認識システムは、携帯電話に統合される。この三次元動認識システムは、車の衝突防止システムに用いられる。この三次元画像装置は、三次元内視鏡に用いられる。
【0050】
レンズは、バーコード読み取り装置に用いられる。
【0051】
レンズは、光学ピックアップ装置に用いられる。
【0052】
レンズは、ビームフォーカスおよび走査システムに用いられる。ビームフォーカスおよび走査システムは、印刷装置に用いられる。ビームフォーカスおよび走査システムはスキャナーに用いられる。
【0053】
レンズは、光学トラッキングシステムに用いられる。光学トラッキングシステムは三次元マウスに用いられる。
【0054】
レンズは、三次元積分画像および表示システムに用いられる。
【0055】
レンズは、手ぶれ補正装置に用いられる。
【0056】
本発明は、上記の画像装置に利用することも可能である。なぜならば、自由表面を持つMMAL(マイクロミラー・アレイレンズ)は、光学システムの容積および重量を減らし、光学的な性能を上げることができるからである。
【0057】
画像装置がデジタルカメラに用いられるとき、その画像装置は、デジタルズーム機能を備えている。
【0058】
本発明は、ズームシステム、3次元画像装置、オートフォーカスシステム、ビデオ監視カメラ、手ぶれ補正装置、3次元画像装置、2次元画像投影システム、光学ピックアップ装置、ビームフォーカスおよび走査システム、光学トラッキング装システム、および三次元積分画像および表示システムとして用いることができる。これらは、2004年3月22日に出願された米国特許出願第10/806,299号明細書“小さく速いズームシステム、2004年4月12日に出願された米国特許出願第10/822,414号明細書“三次元投影装置”、2004年7月21日に出願された米国特許出願第10/896,141号明細書“高速自動フォーカスシステム”、2005年3月10日に出願された米国特許出願第11/076,688号明細書“焦点距離が可変なレンズを用いたビデオ監視システム”、2004年11月2日に出願された米国特許出願第10/979,612号明細書“マイクロミラー・アレイレンズを用いた画像スタビライザ”、2004年2月13日に出願された米国特許出願第10/788,281号明細書“焦点距離が可変なレンズを用いた三次元表示装置”、2004年8月9日に出願された米国特許出願第10/914,474号明細書“二次元画像投影システム”、2004年9月3日に出願された米国特許出願第10/934,133号明細書“光学ピックアップ装置”、2004年11月2日に出願された米国特許出願第10/979,568号明細書“マイクロミラー・アレイレンズを用いたビームフォーカスおよび走査システム”、2004年11月2日に出願された米国特許出願第10/979,619号明細書“焦点距離が可変なレンズを用いた光学トラッキングシステム”、および、2004年11月2日に出願された米国特許出願第10/979,624号明細書“焦点距離が可変なレンズを用いた三次元積分画像および表示システム”に記載されている。
【0059】
自由表面を持つマイクロミラーMMALが上記の用途に応用されると、本発明は、米国特許出願明細書:第10/806,299号、第10/822,414号、第10/896,141号、第11/076,688号、第10/979,612号、第10/778,281号、第10/914,474号、第10/934,133号、第10/979,568号、第10/979,619号、および第10/979,624号に記載の効果に加えて、システムの容積および重量が減少され、光学性能を高くすることができる。
【0060】
自由表面を持つMMALを含む画像装置は、パターン認識および動認識システムに利用できる。動認識システムは、携帯電話への統合が可能で、画像装置は内視鏡に利用できる。
【0061】
自由表面を持つMMALを含む三次元画像装置は、三次元パターン認識システムおよび三次元動認識システムに利用できる。特に、装置が、高い光学性能、高速、および小型であることは、これらの用途にとって最も有利な点である。三次元動認識システムは携帯電話への統合が可能である。さらに、高い光学性能、高速、および小容量であることから、車の衝突防止システムにも利用できる。また、三次元投影装置は、高い光学性能、高速、および小型であることから三次元内視鏡にも利用できる。
【0062】
自由表面を持つMMALを含む画像装置は、携帯機器にも統合することができる。この携帯機器は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、デジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えることが可能である。
【0063】
自由表面を持つマイクロミラーMMALを含む画像装置は、ビデオ監視カメラ、カムコーダ、または携帯電話のカメラでもよい。それらは、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、デジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えることが可能である。ビデオカメラおよびカムコーダには、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、デジタルズーム、小型、軽量、および高性能の利点がある。画像装置はテレビ、ノートパソコン、デスクトップパソコン、コンピュータ用モニターへの統合が可能である。装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、デジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えることが可能である。したがって、装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、デジタルズーム、小型、軽量、および高性能という利点を得ることができる。
【0064】
自由表面を持つMMALを含む二次元投影表示装置は、携帯機器への統合が可能である。携帯機器の容量および重量の軽減と高い光学性能が期待できる。携帯機器は、米国特許出願第10/914,474号明細書に記載の効果も期待できる。二次元投影表示装置は、小型、軽量、および省電力であることから、携帯電話やPDAなどの携帯機器への統合が可能である。
【0065】
キーボード画像は、上記二次元投影表示装置を用いて、デスクや壁のようなスクリーンに映し出すことができる。携帯電話やPDAなどの携帯機器において、投影画像の携帯キーボードは必需品である。指動作の検出も投影キーボードを開発する上で必須である。
【0066】
自由表面を持つMMALを含むビームフォーカスおよび走査システムは、印刷装置やスキャナーに利用できる。MMALの高速フォーカスや走査機能は、システムの高解像度の印刷と走査を可能にする。
【0067】
自由表面を持つMMALを含む光学トラッキングシステムは、三次元マウスに利用できる。自由表面を持つMMALの高速三次元トラッキング機能は、三次元マウスを可能にする。
【0068】
本発明の利点は、(1)自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズが、高口径レンズを高性能にすること、および(2)自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズが、小型光学装置を造ることを可能にすること、である。
【0069】
ここまで本発明は簡潔に要約されたが、以下に詳述する説明と添付の請求項で、より明らかになるであろう。
【0070】
〔図面の簡単な説明〕
前述および他の本発明の態様と利点は、添付の図面を参照することによってさらに明確に理解されるであろう。
【0071】
図1は、フレネルレンズとマイクロミラー・アレイレンズの原理を示す図である。
【0072】
図2は、軸対称のマイクロミラー・アレイレンズを示す平面図である。
【0073】
図3は、どのようにしてマイクロミラー・アレイレンズが画像を作るかを示す図である。
【0074】
図4は、軸対称の反射面の一部を再生成するマイクロミラーを示す図である。
【0075】
図5は、非球面の2つの例、U型とW型を示す図である。
【0076】
図6は、二重焦点距離MMALの図である。
【0077】
図7は、マイクロミラーの回転2自由度と並進1自由度を示す図である。
【0078】
図8aは、六角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円筒型レンズの図である。
【0079】
図8bは、六角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円形レンズの図である。
【0080】
図9は、長方形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円筒型レンズの図である。
【0081】
図10は、三角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な長円形レンズの図である。
【0082】
図11は、自由表面を持つMMALを使用した投影システムの図である。
【0083】
〔本発明の好ましい実施の形態の詳細な説明〕
米国特許出願明細書:第10/855,287号、第10/857,714号、第10/857,280号、第10/983,353号、第10/778,281号、第10/806,299号、第10/822,414号、第10/896,141号、第10/914,474号、第10/934,133号、第10/979,568号、第10/979,619号、第10/979,624号、第10/979,612号、第11/076,688号は、ここに十分な説明をするように、本願の開示の中に参考として引用される。
【0084】
図1は、フレネルレンズとマイクロミラー・アレイレンズ11の原理を示す。完璧なレンズを作るには、2つ条件がある。1つ目は、被写体の1点から散在した全ての光を映像面の1点に集光すべきであるという集光条件である。2つ目は、全ての集束光は、映像面において同位相を有しているべきであるという同位相条件である。完全なレンズ条件を満たすために、従来の反射レンズ12の表面形状は、被写体の1点から散在した全ての光が映像面の1点に集光され、全ての集束光の光学距離が同じであるように形成される。
【0085】
図2は軸対称のマイクロミラー・アレイレンズ21の平面を示す。マイクロミラー22は鏡と同じ機能を有する。したがって、マイクロミラー22の反射面は、金属、金属化合物、多重構造の誘電性材料、もしくは他の高反射率材料から作られている。マイクロ加工プロセスは反射率の高い表面を作るものとして良く知られている。それぞれのマイクロミラー22は、作動コンポーネント23によって静電気的におよび/または電磁的に制御されることが知られている。軸対称レンズの場合、マイクロミラー・アレイレンズ21はマイクロミラー22の極配置を持っている。それぞれのマイクロミラー22は、光学的な能率を向上させる効果的な反射領域を増やすため扇形をしている。マイクロミラーは軸対称レンズを形成するため、1つまたは複数の同心円を形づくるように配置されている。同じ同心円上のマイクロミラーは、同じ電極によって作動するか、またはMOS、CMOSなどのよく知られた半導体超小型電子技術によって独立して制御される。各反射マイクロミラー22を支える機械構造と作動コンポーネント23は、効果的な反射領域を増加させるために、マイクロミラー22の下に位置する。マイクロミラーを作動する各制御回路は、MOS、CMOSなどのよく知られた半導体超小型電子技術によって置き換えることができる。さらに、制御回路は、米国特許出願第11/072,296号明細書に記載の少なくとも1つのワイヤ層によって作ることが可能である。
【0086】
マイクロミラーアレイの下に超小型電子技術回路を適用し、作動電力を供給するための電極パッドおよびワイヤに必要な領域を取り除くことにより、効果的な反射領域は増加することができる。
【0087】
図3は、どのようにしてマイクロミラー・アレイレンズ31が画像を作るかを示す。任意の散乱光32、33は、マイクロミラー34の位置を制御することによって、映像面の1点Pに集光される。任意の光32、33の位相は、マイクロミラー34の並進によって調節することが可能である。必要な並進による移動は、少なくとも光の波長の半分である。各マイクロミラー34は湾曲していることが望ましい。なぜならば、従来の反射レンズ12の理想的な形状は湾曲しているからである。平面マイクロミラーのサイズが十分に小さい場合、平面マイクロミラー34を含むレンズの収差も十分に小さくなる。この場合、マイクロミラーには湾曲していなくてもよい。マイクロミラー・アレイレンズ31の焦点距離は、それぞれのマイクロミラー34の回転と並進を制御することにより変えることができる。
【0088】
視覚角度(もしくは走査装置の走査角度)が0度の平行光線は、放物線面により1点に集光する。ところで、実際の光学システムは、視野(もしくは走査範囲)において連続的な視覚角度(もしくは走査角度)を必要とする。したがって、求められている表面は、通常の多項式関数による簡単な放物線ではない。連続的な視野(もしくは走査角度)にとって最適な表面は、一般的に光学シミュレーションソフトによって得ることができる。図1に説明されるように、最適な表面は、フレネルレンズの原理を用いたマイクロミラーアレイによって形成される。
【0089】
今日、MMALの各マイクロミラーの最適な回転と並進を得る光学ソフトはない。したがって、各マイクロミラーの回転と並進は、光学シミュレーションソフトによって得られた最適な非球面の機能から計算されるべきである。
【0090】
図4は、軸対称の反射面の一部が再生成するマイクロミラーを示す。非球面41は、以下の式で表すことができる。
z=f(r)
zは非球面41の側面である。rは円筒型座標システムの半径要素である。
【0091】
マイクロミラー42の回転(θ)は、zの勾配(dz/dr)から計算することができる。非球面41によって反射される光線43の方向は、マイクロミラーによって反射される光線44の方向と同じである。なぜなら、点Pにおける非球面のr方向の勾配は、マイクロミラー42の回転によって再生成されるからである。
【0092】
非球面が軸対称でない場合、次式で示すことができる。
z=f(x,y)
zは、非球面の側面であり、xおよびyは面内座標である。
【0093】
この場合、x方向およびy方向に回転する、回転2自由度が必要である。
【0094】
【数1】
【0095】
【数2】
【0096】
マイクロミラー42は、マイクロ加工プロセスによって加工されているので、それらは、図4に示す平面45に配置されている。それゆえ、非球面によって反射された光線の光学距離は、マイクロミラー42によって反射された光線の一つとは異なる。光学距離の違いは、非球面とマイクロミラーとの間の高さΔzの違いによって生じる。これは、次式で示される。
OPD=2×Δz
OPDは、光学距離である。
【0097】
集束光のOPDが異なるとしても、2つの光の位相は、OPDを波長のm倍に合わせることによって一致させることができる。なぜなら、光の位相は周期的であるからである。ここで、mは、整数である。
【0098】
図5は、U形状51およびW形状52の2つの非球面の例を示している。これらは、図5に示す、MMAL53によって再生成される。
【0099】
図6は、二重焦点距離MMAL61を示している。異なる焦点距離を持つ2つの非球面62,63は、1つのMMAL61に対して再生成される。複数の焦点距離MMALもまた1つのMMALに生成可能である。
【0100】
図7は、マイクロミラー71の回転2自由度および並進1自由度を示している。独立して制御される、回転2自由度72,73および並進1自由度74を持つマイクロミラー71を含むアレイは、任意の非球面を作ることができる。入射光は、任意の非球面を作ることによって任意に調整することができる。このために、回転2自由度72,73の制御によって入射光が任意の方向へ屈折される必要がある。それぞれのマイクロミラーの独立並進も位相条件を満たす必要がある。
【0101】
図8a,8b,9,10において、マイクロミラーの回転量および回転方向は、矢印82の長さによって表される。マイクロミラーの回転を表す側面勾配方向は、矢印82の方向によって表される。図8aは、六角形のマイクロミラー81を含む焦点距離が可変な円筒型レンズを示している。図8bは、六角形のマイクロミラー81を含む焦点距離が可変な円形レンズ83を示している。焦点距離が可変な円形レンズ83の形状、位置、およびサイズは、2つのDOF回転および1つのDOF並進の独立した制御によって変えることができる。図8bおよび図10において、レンズの要素ではないマイクロミラー85は、画像または焦点に影響の無いマイクロミラー85によって反射された光の生成を制御される。
【0102】
図8a−8bは、六角形のマイクロミラー81を示しているが、扇形、長方形、正方形、および三角形のマイクロミラーアレイを用いることができる。扇形のマイクロミラーを含むアレイは、軸対称のレンズに適している。図9は、長方形マイクロミラー92を含む焦点距離が可変な円筒型レンズ91を示す。正方形あるいは長方形マイクロミラー92を含むアレイは、円筒型レンズ91のような面内の軸に対して対称性を持つレンズに適している。回転が同じマイクロミラーは、同じ電極によって作動するか、もしくはMOSまたはCMOSなどの良く知られた半導体によって独立して制御される。
【0103】
図10は、三角形のマイクロミラー102を含む焦点距離が可変な円形のレンズ101を示す。三角形マイクロミラー102を含むアレイは、六角形マイクロミラーを含むアレイなどの任意の形状および/またはサイズのレンズに適している。
【0104】
マイクロミラー・アレイレンズは、能動光学素子である。なぜなら、マイクロミラーの並進74と回転72、73を独立して制御することにより、光の位相を変えることができるからである。能動光学マイクロミラー・アレイレンズは、個別にアドレス可能なマイクロミラーの二次元アレイを必要とする。これを得るためには、マイクロミラーをオンチップ電子技術と組み合わせる必要がある。こうするためには、良く知られた超小型電子技術回路によるマイクロミラーのウエハレベルの集積化が必要となる。
【0105】
マイクロミラー・アレイレンズは、位相誤差を補正することができる。これは、能動光学素子が、被写体と映像の間にある媒体による光の位相誤差を補正できること、および/または、映像を近軸像の基準からずらすレンズシステムの異常を補正することができるからである。たとえば、マイクロミラー・アレイレンズは、マイクロミラーの、並進74および回転72、73を調整することにより、光学傾斜による位相誤差を補正することができる。
【0106】
マイクロミラー・アレイレンズによって満たされる同位相条件は、単色光であるという条件を含む。したがって、カラー画像を得るために、マイクロミラー・アレイレンズは、赤色、緑色、および青色(RGB)の各波長の同位相条件をそれぞれ満たすように制御される。さらに画像システムは、赤色、緑色、および青色(RGB)の波長で単色光を作るために、バンドパス・フィルタを用いることができる。
【0107】
光電子センサが、マイクロミラー・アレイレンズを用いた画像化システムにおいて画像センサとして利用される場合、カラー画像は、赤色、緑色、および青色(RGB)の画像センサからの電気信号の処理によって取得される。このとき、バンドパス・フィルタは利用してもしなくてもよい。バンドパス・フィルタは、マイクロミラー・アレイレンズの制御と同期されるべきである。被写体から散在した赤色光を画像化するためには、マイクロミラー・アレイレンズが赤色光の位相条件を満たすように制御される。その操作の間、赤色、緑色、および青色の画像センサは、被写体から散在した赤色、緑色、および青色の各光の強度を測定する。それらのうち、赤色光の強度だけが画像データとして記憶される。これは、赤色光だけが適切に画像化されるからである。緑色または青色のそれぞれの光を画像化するために、マイクロミラー・アレイレンズおよび各画像センサが、赤色光の処理と同じ方式で作動する。
したがって、マイクロミラー・アレイレンズは、赤色、緑色、および青色の画像センサと同期している。あるいは、カラー画像の同位相条件は、赤色、緑色、および青色の波長の最小公倍数を位相条件に効果的な波長として用いることにより、満たされる。
この場合、マイクロミラー・アレイレンズは赤色、緑色、および青色の各光の位相条件を満たすように制御される必要はない。代わりに、波長の最小公倍数の位相条件が満たされているべきである。
【0108】
より単純な制御では、各マイクロミラーの並進だけが赤色、緑色、および青色の光のうちの一つの光の位相条件を満たすように制御されるか、もしくは、赤色、緑色、および青色以外のいななる光の位相条件をも満たすようには制御されない。
マイクロミラー・アレイレンズは光の異位相誤差による多重波長の位相条件を満たすことはできないが、それでもレンズは低品質な焦点距離が可変なレンズとして利用することができる。
【0109】
図11は、自由表面110を持つMMALを使用した画像システムを示す。画像システム111は、自由表面を持つMMALを使用した光学システムの一例である。図11に示すように、MMALは反射レンズであるため、MMALは、通常、センサ114に光が屈折されるように、傾斜をもって配置される。
従来の屈折レンズ112は光学軸113に対して垂直になるように配置される。しかし、MMAL110がX軸に対する回転として位置づけられると、MMALの表面の断面はY軸対称にしかならない。
【0110】
所定の自由表面は非球面を含む。
【0111】
以上、種々の実施形態を参照して本発明を示して記載したが、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の精神と範囲から逸脱しなければ、当業者は、形状、細部、構成、および操作において変更を施すことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0112】
【図1】フレネルレンズとマイクロミラー・アレイレンズの原理を示す図である。
【図2】軸対称のマイクロミラー・アレイレンズを示す平面図である。
【図3】どのようにしてマイクロミラー・アレイレンズが画像を作るかを示す図である。
【図4】軸対称の反射面の一部を再生成するマイクロミラーを示す図である。
【図5】非球面の2つの例、U型とW型を示す図である。
【図6】二重焦点距離MMALの図である。
【図7】マイクロミラーの回転2自由度と並進1自由度を示す図である。
【図8a】六角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円筒型レンズの図である。
【図8b】六角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円形レンズの図である。
【図9】長方形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円筒型レンズの図である。
【図10】三角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円形レンズの図である。
【図11】自由表面を持つMMALを使用した投影システムの図である。
【発明の詳細な説明】
【0001】
〔発明の背景〕
本発明は、自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズに関し、特に、小型であり、高性能なマイクロミラー・アレイレンズに関する。
【0002】
球面レンズは平行光線を一点に集光することができない。したがって、多くのレンズはこれを補正するために重ね合わせられている。この場合、多数のレンズが組み合わさっているため、小型であり、高開口であるもので高い性能を得るには限界がある。
【0003】
一方、1点に光を集めることができる所望の自由表面を持つ非球面レンズを用いた場合、単一レンズによって平行光線を一点に集光することができる。光学システムの容積および重量を減らすことができ、光学性能を高くすることができる。
【0004】
このため、非球面レンズは、ビーム・プロジェクタ、投影TV、CD−ROMピックアップ、DVDプレイヤー、レーザープリンタ、レーザーユニットなどに用いられている。
【0005】
しかし、既存機械の性能上、0.1μm未満の精度を必要とする複雑な非球面の表面を実際に製造することは難しい。加えて、0.1μm未満の精度によって製造されたレンズの誤作動を測定することも難しい。一方、自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズは、0.1μm未満の精度の非球面レンズを形成することができる。
【0006】
〔発明の要約〕
本発明は、上記の先行技術の問題点を解決するために成されたものである。
【0007】
本発明の目的は、自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズを提供することである。
【0008】
また、本発明の別の目的は、小型な高開口レンズにおいて高い性能を実現する自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズを提供することである。
【0009】
マイクロミラー・アレイレンズは、複数のマイクロミラーを含む。マイクロミラー・アレイレンズは、マイクロミラーの回転および/または並進の制御によって所定の自由表面を再生成する。
【0010】
マイクロミラーは、制御回路により制御される。マイクロミラーは、機械構造により支えられている。マイクロミラーは、反射面を含む。
【0011】
レンズの所定の自由表面は、マイクロミラーの回転および/または並進を制御することにより変化する。
【0012】
レンズの所定の自由表面は、固定されている。
【0013】
マイクロミラーの回転量および回転方向は、所定の自由表面の勾配により決定される。
【0014】
各マイクロミラーの並進は、同位相条件を満たすように制御される。
【0015】
すべてのマイクロミラーは、平面上に配置されている。
【0016】
マイクロミラーは、レンズを形成するために、1つもしくは複数の同心円状に配置されている。マイクロミラーは、電極を含む。各同心円上のマイクロミラーは、その同心円に対応する1つまたは複数の電極によって作動する。同一の並進および回転移動をするマイクロミラーは、同じ電極によって作動する。
【0017】
マイクロミラーは、扇形、六角形、長方形、正方形、もしくは、三角形である。
【0018】
マイクロミラーの反射面は、ほぼ平面である。
【0019】
制御回路は、半導体超小型電子技術を用いて、マイクロミラーの下に設けられている。制御回路は、少なくとも1つのワイヤ層を含む。
【0020】
マイクロミラーは、静電力、電磁力、または、静電力および電磁力によって作動する。
【0021】
マイクロミラーを支え、素子を作動する機械構造は、マイクロミラーの下に位置している。
【0022】
マイクロミラーは、独立して制御される。マイクロミラーの反射面は、湾曲している。マイクロミラーの湾曲は、制御される。マイクロミラーの湾曲は、電熱力および/または静電気力によって制御される。
【0023】
マイクロミラーの反射面は、高反射率の材料によって作られている。マイクロミラーの反射面は、金属によって作られている。この金属は、銀、アウミニウム、プラチナ、または金を含む。この金属は、誘電体コーティングもしくは多層構造の誘電体コーティングによって保護されている。
【0024】
マイクロミラーの反射面は、金属化合物によって作られている。この金属化合物は、誘電体コーティングもしくは多層構造の誘電体コーティングによって保護されている。
【0025】
マイクロミラーの反射面は、多層構造の誘電体材料によって作られている。
【0026】
レンズは、空間光変調器である。レンズは、被写体と映像の間の媒体による光の位相誤差を補う空間光変調器である。
【0027】
空間光変調器は、収差を補正する。空間光変調器は、近軸像の基準からのずれを補正する。空間光変調器は肉眼で見える機械的な動作なしに画像化を行うため、光学軸からずらして被写体を生成する。
【0028】
レンズは、カラー画像を得るため、赤、緑、青(RGB)の各波長が同位相条件を満たすように制御される。
【0029】
レンズは、カラー画像を得るため、複数の光の波長のうち1つの波長が同位相条件を満たすように制御される。
【0030】
カラー画像化の同位相条件は、その位相条件にとって効果的な波長としての、赤、緑、青の光の波長の最小公倍数を用いることにより満たされる。
【0031】
レンズは、光学システムにおいて、1つの回転軸を持って位置づけられる。たとえば、レンズは、光学軸に対して垂直なX軸を回転軸として位置づけられる。その場合、表面形状はY軸に対して対称的である。このとき、Y軸は、光学軸およびX軸に対して垂直である。
【0032】
レンズは、画像装置に用いられる。この画像装置は、光学ズーム、デジタルズーム、オートフォーカス、および立体画像化のうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0033】
画像装置は、ビデオ監視カメラである。ビデオ監視カメラは、光学ズーム、オートフォーカス、三次元映像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0034】
画像装置は、カムコーダである。このカムコーダは、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0035】
画像装置は、携帯機器に統合されている。この画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0036】
画像装置は、携帯電話のカメラである。この携帯電話のカメラは、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0037】
画像装置は、テレビに統合されている。このテレビに統合されている画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0038】
画像装置は、ノートパソコンに統合されている。
【0039】
このノートパソコンに統合されている画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0040】
画像装置は、コンピュータに統合されている。このコンピュータに統合されている画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0041】
画像装置は、コンピュータ用モニターに統合されている。
【0042】
このコンピュータ用モニターに統合されている画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0043】
画像装置は、ポータブル・デジタル・アシスタント(PDA)に統合されている。このPDAに統合されている画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えている。
【0044】
画像装置は、パターン認識システムに用いられる。このパターン認識システムは、携帯電話に統合される。
【0045】
画像装置は、動認識システムに用いられる。動認識システムは、携帯電話に統合される。
【0046】
映像装置は、内視鏡に用いられる。
【0047】
映像装置は、三次元表示装置に用いられる。
【0048】
レンズは、二次元投影表示装置に用いられる。この二次元投影表示装置は、携帯機器に統合される。携帯機器は、携帯電話である。この二次元投影表示装置は、キーボード画像を投影する。
【0049】
レンズは、三次元画像装置に用いられる。この三次元画像装置は、三次元パターン認識システムとして利用される。この三次元パターン認識システムは、携帯電話に統合される。この三次元画像装置は、三次元動認識システムに用いられる。この三次元動認識システムは、携帯電話に統合される。この三次元動認識システムは、車の衝突防止システムに用いられる。この三次元画像装置は、三次元内視鏡に用いられる。
【0050】
レンズは、バーコード読み取り装置に用いられる。
【0051】
レンズは、光学ピックアップ装置に用いられる。
【0052】
レンズは、ビームフォーカスおよび走査システムに用いられる。ビームフォーカスおよび走査システムは、印刷装置に用いられる。ビームフォーカスおよび走査システムはスキャナーに用いられる。
【0053】
レンズは、光学トラッキングシステムに用いられる。光学トラッキングシステムは三次元マウスに用いられる。
【0054】
レンズは、三次元積分画像および表示システムに用いられる。
【0055】
レンズは、手ぶれ補正装置に用いられる。
【0056】
本発明は、上記の画像装置に利用することも可能である。なぜならば、自由表面を持つMMAL(マイクロミラー・アレイレンズ)は、光学システムの容積および重量を減らし、光学的な性能を上げることができるからである。
【0057】
画像装置がデジタルカメラに用いられるとき、その画像装置は、デジタルズーム機能を備えている。
【0058】
本発明は、ズームシステム、3次元画像装置、オートフォーカスシステム、ビデオ監視カメラ、手ぶれ補正装置、3次元画像装置、2次元画像投影システム、光学ピックアップ装置、ビームフォーカスおよび走査システム、光学トラッキング装システム、および三次元積分画像および表示システムとして用いることができる。これらは、2004年3月22日に出願された米国特許出願第10/806,299号明細書“小さく速いズームシステム、2004年4月12日に出願された米国特許出願第10/822,414号明細書“三次元投影装置”、2004年7月21日に出願された米国特許出願第10/896,141号明細書“高速自動フォーカスシステム”、2005年3月10日に出願された米国特許出願第11/076,688号明細書“焦点距離が可変なレンズを用いたビデオ監視システム”、2004年11月2日に出願された米国特許出願第10/979,612号明細書“マイクロミラー・アレイレンズを用いた画像スタビライザ”、2004年2月13日に出願された米国特許出願第10/788,281号明細書“焦点距離が可変なレンズを用いた三次元表示装置”、2004年8月9日に出願された米国特許出願第10/914,474号明細書“二次元画像投影システム”、2004年9月3日に出願された米国特許出願第10/934,133号明細書“光学ピックアップ装置”、2004年11月2日に出願された米国特許出願第10/979,568号明細書“マイクロミラー・アレイレンズを用いたビームフォーカスおよび走査システム”、2004年11月2日に出願された米国特許出願第10/979,619号明細書“焦点距離が可変なレンズを用いた光学トラッキングシステム”、および、2004年11月2日に出願された米国特許出願第10/979,624号明細書“焦点距離が可変なレンズを用いた三次元積分画像および表示システム”に記載されている。
【0059】
自由表面を持つマイクロミラーMMALが上記の用途に応用されると、本発明は、米国特許出願明細書:第10/806,299号、第10/822,414号、第10/896,141号、第11/076,688号、第10/979,612号、第10/778,281号、第10/914,474号、第10/934,133号、第10/979,568号、第10/979,619号、および第10/979,624号に記載の効果に加えて、システムの容積および重量が減少され、光学性能を高くすることができる。
【0060】
自由表面を持つMMALを含む画像装置は、パターン認識および動認識システムに利用できる。動認識システムは、携帯電話への統合が可能で、画像装置は内視鏡に利用できる。
【0061】
自由表面を持つMMALを含む三次元画像装置は、三次元パターン認識システムおよび三次元動認識システムに利用できる。特に、装置が、高い光学性能、高速、および小型であることは、これらの用途にとって最も有利な点である。三次元動認識システムは携帯電話への統合が可能である。さらに、高い光学性能、高速、および小容量であることから、車の衝突防止システムにも利用できる。また、三次元投影装置は、高い光学性能、高速、および小型であることから三次元内視鏡にも利用できる。
【0062】
自由表面を持つMMALを含む画像装置は、携帯機器にも統合することができる。この携帯機器は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、デジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えることが可能である。
【0063】
自由表面を持つマイクロミラーMMALを含む画像装置は、ビデオ監視カメラ、カムコーダ、または携帯電話のカメラでもよい。それらは、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、デジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えることが可能である。ビデオカメラおよびカムコーダには、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、デジタルズーム、小型、軽量、および高性能の利点がある。画像装置はテレビ、ノートパソコン、デスクトップパソコン、コンピュータ用モニターへの統合が可能である。装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、デジタルズームのうち少なくとも1つの機能を備えることが可能である。したがって、装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、デジタルズーム、小型、軽量、および高性能という利点を得ることができる。
【0064】
自由表面を持つMMALを含む二次元投影表示装置は、携帯機器への統合が可能である。携帯機器の容量および重量の軽減と高い光学性能が期待できる。携帯機器は、米国特許出願第10/914,474号明細書に記載の効果も期待できる。二次元投影表示装置は、小型、軽量、および省電力であることから、携帯電話やPDAなどの携帯機器への統合が可能である。
【0065】
キーボード画像は、上記二次元投影表示装置を用いて、デスクや壁のようなスクリーンに映し出すことができる。携帯電話やPDAなどの携帯機器において、投影画像の携帯キーボードは必需品である。指動作の検出も投影キーボードを開発する上で必須である。
【0066】
自由表面を持つMMALを含むビームフォーカスおよび走査システムは、印刷装置やスキャナーに利用できる。MMALの高速フォーカスや走査機能は、システムの高解像度の印刷と走査を可能にする。
【0067】
自由表面を持つMMALを含む光学トラッキングシステムは、三次元マウスに利用できる。自由表面を持つMMALの高速三次元トラッキング機能は、三次元マウスを可能にする。
【0068】
本発明の利点は、(1)自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズが、高口径レンズを高性能にすること、および(2)自由表面を持つマイクロミラー・アレイレンズが、小型光学装置を造ることを可能にすること、である。
【0069】
ここまで本発明は簡潔に要約されたが、以下に詳述する説明と添付の請求項で、より明らかになるであろう。
【0070】
〔図面の簡単な説明〕
前述および他の本発明の態様と利点は、添付の図面を参照することによってさらに明確に理解されるであろう。
【0071】
図1は、フレネルレンズとマイクロミラー・アレイレンズの原理を示す図である。
【0072】
図2は、軸対称のマイクロミラー・アレイレンズを示す平面図である。
【0073】
図3は、どのようにしてマイクロミラー・アレイレンズが画像を作るかを示す図である。
【0074】
図4は、軸対称の反射面の一部を再生成するマイクロミラーを示す図である。
【0075】
図5は、非球面の2つの例、U型とW型を示す図である。
【0076】
図6は、二重焦点距離MMALの図である。
【0077】
図7は、マイクロミラーの回転2自由度と並進1自由度を示す図である。
【0078】
図8aは、六角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円筒型レンズの図である。
【0079】
図8bは、六角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円形レンズの図である。
【0080】
図9は、長方形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円筒型レンズの図である。
【0081】
図10は、三角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な長円形レンズの図である。
【0082】
図11は、自由表面を持つMMALを使用した投影システムの図である。
【0083】
〔本発明の好ましい実施の形態の詳細な説明〕
米国特許出願明細書:第10/855,287号、第10/857,714号、第10/857,280号、第10/983,353号、第10/778,281号、第10/806,299号、第10/822,414号、第10/896,141号、第10/914,474号、第10/934,133号、第10/979,568号、第10/979,619号、第10/979,624号、第10/979,612号、第11/076,688号は、ここに十分な説明をするように、本願の開示の中に参考として引用される。
【0084】
図1は、フレネルレンズとマイクロミラー・アレイレンズ11の原理を示す。完璧なレンズを作るには、2つ条件がある。1つ目は、被写体の1点から散在した全ての光を映像面の1点に集光すべきであるという集光条件である。2つ目は、全ての集束光は、映像面において同位相を有しているべきであるという同位相条件である。完全なレンズ条件を満たすために、従来の反射レンズ12の表面形状は、被写体の1点から散在した全ての光が映像面の1点に集光され、全ての集束光の光学距離が同じであるように形成される。
【0085】
図2は軸対称のマイクロミラー・アレイレンズ21の平面を示す。マイクロミラー22は鏡と同じ機能を有する。したがって、マイクロミラー22の反射面は、金属、金属化合物、多重構造の誘電性材料、もしくは他の高反射率材料から作られている。マイクロ加工プロセスは反射率の高い表面を作るものとして良く知られている。それぞれのマイクロミラー22は、作動コンポーネント23によって静電気的におよび/または電磁的に制御されることが知られている。軸対称レンズの場合、マイクロミラー・アレイレンズ21はマイクロミラー22の極配置を持っている。それぞれのマイクロミラー22は、光学的な能率を向上させる効果的な反射領域を増やすため扇形をしている。マイクロミラーは軸対称レンズを形成するため、1つまたは複数の同心円を形づくるように配置されている。同じ同心円上のマイクロミラーは、同じ電極によって作動するか、またはMOS、CMOSなどのよく知られた半導体超小型電子技術によって独立して制御される。各反射マイクロミラー22を支える機械構造と作動コンポーネント23は、効果的な反射領域を増加させるために、マイクロミラー22の下に位置する。マイクロミラーを作動する各制御回路は、MOS、CMOSなどのよく知られた半導体超小型電子技術によって置き換えることができる。さらに、制御回路は、米国特許出願第11/072,296号明細書に記載の少なくとも1つのワイヤ層によって作ることが可能である。
【0086】
マイクロミラーアレイの下に超小型電子技術回路を適用し、作動電力を供給するための電極パッドおよびワイヤに必要な領域を取り除くことにより、効果的な反射領域は増加することができる。
【0087】
図3は、どのようにしてマイクロミラー・アレイレンズ31が画像を作るかを示す。任意の散乱光32、33は、マイクロミラー34の位置を制御することによって、映像面の1点Pに集光される。任意の光32、33の位相は、マイクロミラー34の並進によって調節することが可能である。必要な並進による移動は、少なくとも光の波長の半分である。各マイクロミラー34は湾曲していることが望ましい。なぜならば、従来の反射レンズ12の理想的な形状は湾曲しているからである。平面マイクロミラーのサイズが十分に小さい場合、平面マイクロミラー34を含むレンズの収差も十分に小さくなる。この場合、マイクロミラーには湾曲していなくてもよい。マイクロミラー・アレイレンズ31の焦点距離は、それぞれのマイクロミラー34の回転と並進を制御することにより変えることができる。
【0088】
視覚角度(もしくは走査装置の走査角度)が0度の平行光線は、放物線面により1点に集光する。ところで、実際の光学システムは、視野(もしくは走査範囲)において連続的な視覚角度(もしくは走査角度)を必要とする。したがって、求められている表面は、通常の多項式関数による簡単な放物線ではない。連続的な視野(もしくは走査角度)にとって最適な表面は、一般的に光学シミュレーションソフトによって得ることができる。図1に説明されるように、最適な表面は、フレネルレンズの原理を用いたマイクロミラーアレイによって形成される。
【0089】
今日、MMALの各マイクロミラーの最適な回転と並進を得る光学ソフトはない。したがって、各マイクロミラーの回転と並進は、光学シミュレーションソフトによって得られた最適な非球面の機能から計算されるべきである。
【0090】
図4は、軸対称の反射面の一部が再生成するマイクロミラーを示す。非球面41は、以下の式で表すことができる。
z=f(r)
zは非球面41の側面である。rは円筒型座標システムの半径要素である。
【0091】
マイクロミラー42の回転(θ)は、zの勾配(dz/dr)から計算することができる。非球面41によって反射される光線43の方向は、マイクロミラーによって反射される光線44の方向と同じである。なぜなら、点Pにおける非球面のr方向の勾配は、マイクロミラー42の回転によって再生成されるからである。
【0092】
非球面が軸対称でない場合、次式で示すことができる。
z=f(x,y)
zは、非球面の側面であり、xおよびyは面内座標である。
【0093】
この場合、x方向およびy方向に回転する、回転2自由度が必要である。
【0094】
【数1】
【0095】
【数2】
【0096】
マイクロミラー42は、マイクロ加工プロセスによって加工されているので、それらは、図4に示す平面45に配置されている。それゆえ、非球面によって反射された光線の光学距離は、マイクロミラー42によって反射された光線の一つとは異なる。光学距離の違いは、非球面とマイクロミラーとの間の高さΔzの違いによって生じる。これは、次式で示される。
OPD=2×Δz
OPDは、光学距離である。
【0097】
集束光のOPDが異なるとしても、2つの光の位相は、OPDを波長のm倍に合わせることによって一致させることができる。なぜなら、光の位相は周期的であるからである。ここで、mは、整数である。
【0098】
図5は、U形状51およびW形状52の2つの非球面の例を示している。これらは、図5に示す、MMAL53によって再生成される。
【0099】
図6は、二重焦点距離MMAL61を示している。異なる焦点距離を持つ2つの非球面62,63は、1つのMMAL61に対して再生成される。複数の焦点距離MMALもまた1つのMMALに生成可能である。
【0100】
図7は、マイクロミラー71の回転2自由度および並進1自由度を示している。独立して制御される、回転2自由度72,73および並進1自由度74を持つマイクロミラー71を含むアレイは、任意の非球面を作ることができる。入射光は、任意の非球面を作ることによって任意に調整することができる。このために、回転2自由度72,73の制御によって入射光が任意の方向へ屈折される必要がある。それぞれのマイクロミラーの独立並進も位相条件を満たす必要がある。
【0101】
図8a,8b,9,10において、マイクロミラーの回転量および回転方向は、矢印82の長さによって表される。マイクロミラーの回転を表す側面勾配方向は、矢印82の方向によって表される。図8aは、六角形のマイクロミラー81を含む焦点距離が可変な円筒型レンズを示している。図8bは、六角形のマイクロミラー81を含む焦点距離が可変な円形レンズ83を示している。焦点距離が可変な円形レンズ83の形状、位置、およびサイズは、2つのDOF回転および1つのDOF並進の独立した制御によって変えることができる。図8bおよび図10において、レンズの要素ではないマイクロミラー85は、画像または焦点に影響の無いマイクロミラー85によって反射された光の生成を制御される。
【0102】
図8a−8bは、六角形のマイクロミラー81を示しているが、扇形、長方形、正方形、および三角形のマイクロミラーアレイを用いることができる。扇形のマイクロミラーを含むアレイは、軸対称のレンズに適している。図9は、長方形マイクロミラー92を含む焦点距離が可変な円筒型レンズ91を示す。正方形あるいは長方形マイクロミラー92を含むアレイは、円筒型レンズ91のような面内の軸に対して対称性を持つレンズに適している。回転が同じマイクロミラーは、同じ電極によって作動するか、もしくはMOSまたはCMOSなどの良く知られた半導体によって独立して制御される。
【0103】
図10は、三角形のマイクロミラー102を含む焦点距離が可変な円形のレンズ101を示す。三角形マイクロミラー102を含むアレイは、六角形マイクロミラーを含むアレイなどの任意の形状および/またはサイズのレンズに適している。
【0104】
マイクロミラー・アレイレンズは、能動光学素子である。なぜなら、マイクロミラーの並進74と回転72、73を独立して制御することにより、光の位相を変えることができるからである。能動光学マイクロミラー・アレイレンズは、個別にアドレス可能なマイクロミラーの二次元アレイを必要とする。これを得るためには、マイクロミラーをオンチップ電子技術と組み合わせる必要がある。こうするためには、良く知られた超小型電子技術回路によるマイクロミラーのウエハレベルの集積化が必要となる。
【0105】
マイクロミラー・アレイレンズは、位相誤差を補正することができる。これは、能動光学素子が、被写体と映像の間にある媒体による光の位相誤差を補正できること、および/または、映像を近軸像の基準からずらすレンズシステムの異常を補正することができるからである。たとえば、マイクロミラー・アレイレンズは、マイクロミラーの、並進74および回転72、73を調整することにより、光学傾斜による位相誤差を補正することができる。
【0106】
マイクロミラー・アレイレンズによって満たされる同位相条件は、単色光であるという条件を含む。したがって、カラー画像を得るために、マイクロミラー・アレイレンズは、赤色、緑色、および青色(RGB)の各波長の同位相条件をそれぞれ満たすように制御される。さらに画像システムは、赤色、緑色、および青色(RGB)の波長で単色光を作るために、バンドパス・フィルタを用いることができる。
【0107】
光電子センサが、マイクロミラー・アレイレンズを用いた画像化システムにおいて画像センサとして利用される場合、カラー画像は、赤色、緑色、および青色(RGB)の画像センサからの電気信号の処理によって取得される。このとき、バンドパス・フィルタは利用してもしなくてもよい。バンドパス・フィルタは、マイクロミラー・アレイレンズの制御と同期されるべきである。被写体から散在した赤色光を画像化するためには、マイクロミラー・アレイレンズが赤色光の位相条件を満たすように制御される。その操作の間、赤色、緑色、および青色の画像センサは、被写体から散在した赤色、緑色、および青色の各光の強度を測定する。それらのうち、赤色光の強度だけが画像データとして記憶される。これは、赤色光だけが適切に画像化されるからである。緑色または青色のそれぞれの光を画像化するために、マイクロミラー・アレイレンズおよび各画像センサが、赤色光の処理と同じ方式で作動する。
したがって、マイクロミラー・アレイレンズは、赤色、緑色、および青色の画像センサと同期している。あるいは、カラー画像の同位相条件は、赤色、緑色、および青色の波長の最小公倍数を位相条件に効果的な波長として用いることにより、満たされる。
この場合、マイクロミラー・アレイレンズは赤色、緑色、および青色の各光の位相条件を満たすように制御される必要はない。代わりに、波長の最小公倍数の位相条件が満たされているべきである。
【0108】
より単純な制御では、各マイクロミラーの並進だけが赤色、緑色、および青色の光のうちの一つの光の位相条件を満たすように制御されるか、もしくは、赤色、緑色、および青色以外のいななる光の位相条件をも満たすようには制御されない。
マイクロミラー・アレイレンズは光の異位相誤差による多重波長の位相条件を満たすことはできないが、それでもレンズは低品質な焦点距離が可変なレンズとして利用することができる。
【0109】
図11は、自由表面110を持つMMALを使用した画像システムを示す。画像システム111は、自由表面を持つMMALを使用した光学システムの一例である。図11に示すように、MMALは反射レンズであるため、MMALは、通常、センサ114に光が屈折されるように、傾斜をもって配置される。
従来の屈折レンズ112は光学軸113に対して垂直になるように配置される。しかし、MMAL110がX軸に対する回転として位置づけられると、MMALの表面の断面はY軸対称にしかならない。
【0110】
所定の自由表面は非球面を含む。
【0111】
以上、種々の実施形態を参照して本発明を示して記載したが、添付の特許請求の範囲に記載の本発明の精神と範囲から逸脱しなければ、当業者は、形状、細部、構成、および操作において変更を施すことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0112】
【図1】フレネルレンズとマイクロミラー・アレイレンズの原理を示す図である。
【図2】軸対称のマイクロミラー・アレイレンズを示す平面図である。
【図3】どのようにしてマイクロミラー・アレイレンズが画像を作るかを示す図である。
【図4】軸対称の反射面の一部を再生成するマイクロミラーを示す図である。
【図5】非球面の2つの例、U型とW型を示す図である。
【図6】二重焦点距離MMALの図である。
【図7】マイクロミラーの回転2自由度と並進1自由度を示す図である。
【図8a】六角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円筒型レンズの図である。
【図8b】六角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円形レンズの図である。
【図9】長方形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円筒型レンズの図である。
【図10】三角形マイクロミラーを含む焦点距離が可変な円形レンズの図である。
【図11】自由表面を持つMMALを使用した投影システムの図である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のマイクロミラーを含み、マイクロミラーの回転、並進、または、回転および並進の制御によって、所定の自由表面を再生成する、マイクロミラー・アレイレンズ。
【請求項2】
前記レンズの前記所定の自由表面は、マイクロミラーの回転、並進、または、回転および並進によって変化する、請求項1に記載のレンズ。
【請求項3】
前記レンズの前記所定の自由表面は、固定されている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項4】
マイクロミラーの前記回転量および回転方向は、前記所定の自由表面の勾配によって決定される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項5】
各マイクロミラーの並進は、同位相条件を満たすように制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項6】
全ての前記マイクロミラーは、平面上に配置されている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項7】
前記マイクロミラーは、1つまたは複数の同心円状に配置されており、前記マイクロミラーは、1つまたは複数の電極を備えている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項8】
各同心円状のマイクロミラーは、同心円に対応する1つまたは複数の電極によって制御される、請求項7に記載のレンズ。
【請求項9】
前記マイクロミラーは、1つまたは複数の電極を備えており、
前記マイクロミラーは、電極によって、作動する、請求項1に記載のレンズ。
【請求項10】
同一の並進および回転移動をするマイクロミラーは、同じ電極によって作動する、請求項9に記載のレンズ。
【請求項11】
前記マイクロミラーは、扇形である、請求項1に記載のレンズ。
【請求項12】
前記マイクロミラーは、六角形である、請求項1に記載のレンズ。
【請求項13】
前記マイクロミラーは、長方形である、請求項1に記載のレンズ。
【請求項14】
前記マイクロミラーは、正方形である、請求項1に記載のレンズ。
【請求項15】
前記マイクロミラーは、三角形である、請求項1に記載のレンズ。
【請求項16】
さらに、制御回路を備えており、
前記マイクロミラーは、前記制御回路によって制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項17】
前記制御回路は、半導体超小型電子技術を用いて前記マイクロミラーの下に設けられている、請求項16に記載のレンズ。
【請求項18】
前記制御回路は、マイクロミラーの下に設けられており、
前記制御回路は、少なくとも1つのワイヤ層を備えている、請求項16に記載のレンズ。
【請求項19】
前記マイクロミラーは、静電力によって作動する、請求項1に記載のレンズ。
【請求項20】
前記マイクロミラーは、電磁力によって作動する、請求項1に記載のレンズ。
【請求項21】
前記マイクロミラーは、静電力および電磁力によって作動する、請求項1に記載のレンズ。
【請求項22】
さらに、機械構造を備えており、
前記マイクロミラーは、機械構造によって支えられている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項23】
前記マイクロミラーを支える前記機械構造および作動部品は、前記マイクロミラーの下に配置されている、請求項22に記載のレンズ。
【請求項24】
前記マイクロミラーは、独立して制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項25】
前記マイクロミラーは、反射面を備えている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項26】
前記マイクロミラーの前記反射面は、ほぼ平面である、請求項25に記載のレンズ。
【請求項27】
前記マイクロミラーの前記反射面は、湾曲している、請求項25に記載のレンズ。
【請求項28】
前記マイクロミラーの湾曲は、制御される、請求項27に記載のレンズ。
【請求項29】
前記マイクロミラーの湾曲は、電熱力によって制御される、請求項27に記載のレンズ。
【請求項30】
前記マイクロミラーの湾曲は、静電気力によって制御される、請求項27に記載のレンズ。
【請求項31】
前記マイクロミラーの前記反射面は、高反射率の材料から作られている、請求項25に記載のレンズ。
【請求項32】
前記マイクロミラーの前記反射面は、金属によって作られている、請求項31に記載のレンズ。
【請求項33】
前記金属は銀を含んでいる、請求項32に記載のレンズ。
【請求項34】
前記金属はアルミニウムを含んでいる、請求項32に記載のレンズ。
【請求項35】
前記金属はプラチナを含んでいる、請求項32に記載のレンズ。
【請求項36】
前記金属は金を含んでいる、請求項32に記載のレンズ。
【請求項37】
前記金属は、誘電体コーティングによって保護されている、請求項32に記載のレンズ。
【請求項38】
前記金属は、多層構造の誘電体コーティングによって保護されている、請求項32に記載のレンズ。
【請求項39】
前記マイクロミラーの前記反射面は、金属化合物によって作られている、請求項25に記載のレンズ。
【請求項40】
前記金属化合物は、誘電体コーティングによって保護されている、請求項39に記載のレンズ。
【請求項41】
前記金属は、多層構造の誘電体コーティングによって保護されている、請求項39に記載のレンズ。
【請求項42】
前記マイクロミラーの前記反射面は、多層構造の誘電体材料によって作られている、請求項25に記載のレンズ。
【請求項43】
空間光変調器を備えている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項44】
前記空間光変調器は、対象物と画像との間の媒体に基づく位相誤差を補正する、請求項43に記載のレンズ。
【請求項45】
前記空間光変調器は、収差を補正する、請求項43に記載のレンズ。
【請求項46】
前記空間光変調器は、近軸像の基準からのずれを補正する、請求項43に記載のレンズ。
【請求項47】
前記空間光変調器は、肉眼で見える機械的動作無しに画像化を行うために、光学軸からずらして被写体を生成することを特徴とする、請求項43に記載のレンズ。
【請求項48】
カラー画像を得るために、赤、緑、青(RGB)の各波長が同位相条件をそれぞれ満たすように制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項49】
カラー画像を得るために、多数の波長のうち、1つの波長に対する同位相条件を満たすように制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項50】
位相条件に対する効率的な波長として、赤、緑、青の光の波長の最小公倍数を用いて、カラー画像に対する同位相条件を満たすように制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項51】
光学システムにおいて1つの回転軸を持って配置されている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項52】
表面形状は、Y軸に関して対称である、請求項51に記載のレンズ。
【請求項53】
画像装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項54】
前記画像装置は、光学ズームの機能を有している、請求項53に記載のレンズ。
【請求項55】
前記画像装置は、デジタルズームの機能を有している、請求項53に記載のレンズ。
【請求項56】
前記画像装置は、オートフォーカスの機能を有している、請求項53に記載のレンズ。
【請求項57】
前記画像装置は、立体画像化の機能を有している、請求項53に記載のレンズ。
【請求項58】
前記画像装置は、ビデオ監視カメラを備えている、請求項53に記載のレンズ。
【請求項59】
前記ビデオ監視装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項58に記載のレンズ。
【請求項60】
前記画像装置は、カムコーダを備えている、請求項53に記載のレンズ。
【請求項61】
前記カムコーダは、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項60に記載のレンズ。
【請求項62】
前記画像装置は、携帯機器に用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項63】
前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項62に記載のレンズ。
【請求項64】
前記画像装置は、携帯電話のカメラを備えている、請求項53に記載のレンズ。
【請求項65】
前記携帯電話のカメラは、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項64に記載のレンズ。
【請求項66】
前記画像装置は、テレビに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項67】
前記テレビに包含された前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項66に記載のレンズ。
【請求項68】
前記画像装置は、ノートパソコンに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項69】
前記ノートパソコンに包含された前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項68に記載のレンズ。
【請求項70】
前記画像装置は、コンピュータに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項71】
前記コンピュータに包含された前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項70に記載のレンズ。
【請求項72】
前記画像装置は、コンピュータ用モニターに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項73】
前記コンピュータ用モニターに包含された前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項72に記載のレンズ。
【請求項74】
前記画像装置は、PDAに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項75】
前記PDAに包含された前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項74に記載のレンズ。
【請求項76】
前記画像装置は、パターン認識システムに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項77】
前記パターン認識システムは、携帯電話に用いられる、請求項76に記載のレンズ。
【請求項78】
前記画像装置は、動認識システムに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項79】
前記動認識システムは、携帯電話に用いられる、請求項78に記載のレンズ。
【請求項80】
前記画像装置は、内視鏡に用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項81】
三次元表示装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項82】
二次元投影表示装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項83】
前記二次元投影表示装置は、携帯機器に用いられる、請求項82に記載のレンズ。
【請求項84】
前記携帯機器は、携帯電話を備えている、請求項83に記載のレンズ。
【請求項85】
前記二次元投影表示装置は、キーボード画像を投影する、請求項82に記載のレンズ。
【請求項86】
三次元画像装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項87】
前記三次元画像装置は、三次元パターン認識システムに用いられる、請求項86に記載のレンズ。
【請求項88】
前記三次元パターン認識システムは、携帯電話に用いられる、請求項87に記載のレンズ。
【請求項89】
前記三次元画像装置は、三次元動認識システムに用いられる、請求項85に記載のレンズ。
【請求項90】
前記三次元動認識システムは、携帯電話に用いられる、請求項89に記載のレンズ。
【請求項91】
前記三次元動認識システムは、車の衝突防止システムに用いられる、請求項89に記載のレンズ。
【請求項92】
前記三次元画像装置は、三次元内視鏡に用いられる、請求項86に記載のレンズ。
【請求項93】
バーコード読み取り装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項94】
光ピックアップ装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項95】
ビームフォーカスおよび走査システムに用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項96】
前記ビームフォーカスおよび走査システムは、印刷装置に用いられる、請求項95に記載のレンズ。
【請求項97】
前記ビームフォーカスおよび走査システムは、スキャナーに用いられる、請求項95に記載のレンズ。
【請求項98】
光学トラッキングシステムに用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項99】
前記光学トラッキングシステムは、三次元マウスに用いられる、請求項98に記載のレンズ。
【請求項100】
三次元積分画像および表示システムに用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項101】
手ぶれ補正装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項1】
複数のマイクロミラーを含み、マイクロミラーの回転、並進、または、回転および並進の制御によって、所定の自由表面を再生成する、マイクロミラー・アレイレンズ。
【請求項2】
前記レンズの前記所定の自由表面は、マイクロミラーの回転、並進、または、回転および並進によって変化する、請求項1に記載のレンズ。
【請求項3】
前記レンズの前記所定の自由表面は、固定されている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項4】
マイクロミラーの前記回転量および回転方向は、前記所定の自由表面の勾配によって決定される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項5】
各マイクロミラーの並進は、同位相条件を満たすように制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項6】
全ての前記マイクロミラーは、平面上に配置されている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項7】
前記マイクロミラーは、1つまたは複数の同心円状に配置されており、前記マイクロミラーは、1つまたは複数の電極を備えている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項8】
各同心円状のマイクロミラーは、同心円に対応する1つまたは複数の電極によって制御される、請求項7に記載のレンズ。
【請求項9】
前記マイクロミラーは、1つまたは複数の電極を備えており、
前記マイクロミラーは、電極によって、作動する、請求項1に記載のレンズ。
【請求項10】
同一の並進および回転移動をするマイクロミラーは、同じ電極によって作動する、請求項9に記載のレンズ。
【請求項11】
前記マイクロミラーは、扇形である、請求項1に記載のレンズ。
【請求項12】
前記マイクロミラーは、六角形である、請求項1に記載のレンズ。
【請求項13】
前記マイクロミラーは、長方形である、請求項1に記載のレンズ。
【請求項14】
前記マイクロミラーは、正方形である、請求項1に記載のレンズ。
【請求項15】
前記マイクロミラーは、三角形である、請求項1に記載のレンズ。
【請求項16】
さらに、制御回路を備えており、
前記マイクロミラーは、前記制御回路によって制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項17】
前記制御回路は、半導体超小型電子技術を用いて前記マイクロミラーの下に設けられている、請求項16に記載のレンズ。
【請求項18】
前記制御回路は、マイクロミラーの下に設けられており、
前記制御回路は、少なくとも1つのワイヤ層を備えている、請求項16に記載のレンズ。
【請求項19】
前記マイクロミラーは、静電力によって作動する、請求項1に記載のレンズ。
【請求項20】
前記マイクロミラーは、電磁力によって作動する、請求項1に記載のレンズ。
【請求項21】
前記マイクロミラーは、静電力および電磁力によって作動する、請求項1に記載のレンズ。
【請求項22】
さらに、機械構造を備えており、
前記マイクロミラーは、機械構造によって支えられている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項23】
前記マイクロミラーを支える前記機械構造および作動部品は、前記マイクロミラーの下に配置されている、請求項22に記載のレンズ。
【請求項24】
前記マイクロミラーは、独立して制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項25】
前記マイクロミラーは、反射面を備えている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項26】
前記マイクロミラーの前記反射面は、ほぼ平面である、請求項25に記載のレンズ。
【請求項27】
前記マイクロミラーの前記反射面は、湾曲している、請求項25に記載のレンズ。
【請求項28】
前記マイクロミラーの湾曲は、制御される、請求項27に記載のレンズ。
【請求項29】
前記マイクロミラーの湾曲は、電熱力によって制御される、請求項27に記載のレンズ。
【請求項30】
前記マイクロミラーの湾曲は、静電気力によって制御される、請求項27に記載のレンズ。
【請求項31】
前記マイクロミラーの前記反射面は、高反射率の材料から作られている、請求項25に記載のレンズ。
【請求項32】
前記マイクロミラーの前記反射面は、金属によって作られている、請求項31に記載のレンズ。
【請求項33】
前記金属は銀を含んでいる、請求項32に記載のレンズ。
【請求項34】
前記金属はアルミニウムを含んでいる、請求項32に記載のレンズ。
【請求項35】
前記金属はプラチナを含んでいる、請求項32に記載のレンズ。
【請求項36】
前記金属は金を含んでいる、請求項32に記載のレンズ。
【請求項37】
前記金属は、誘電体コーティングによって保護されている、請求項32に記載のレンズ。
【請求項38】
前記金属は、多層構造の誘電体コーティングによって保護されている、請求項32に記載のレンズ。
【請求項39】
前記マイクロミラーの前記反射面は、金属化合物によって作られている、請求項25に記載のレンズ。
【請求項40】
前記金属化合物は、誘電体コーティングによって保護されている、請求項39に記載のレンズ。
【請求項41】
前記金属は、多層構造の誘電体コーティングによって保護されている、請求項39に記載のレンズ。
【請求項42】
前記マイクロミラーの前記反射面は、多層構造の誘電体材料によって作られている、請求項25に記載のレンズ。
【請求項43】
空間光変調器を備えている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項44】
前記空間光変調器は、対象物と画像との間の媒体に基づく位相誤差を補正する、請求項43に記載のレンズ。
【請求項45】
前記空間光変調器は、収差を補正する、請求項43に記載のレンズ。
【請求項46】
前記空間光変調器は、近軸像の基準からのずれを補正する、請求項43に記載のレンズ。
【請求項47】
前記空間光変調器は、肉眼で見える機械的動作無しに画像化を行うために、光学軸からずらして被写体を生成することを特徴とする、請求項43に記載のレンズ。
【請求項48】
カラー画像を得るために、赤、緑、青(RGB)の各波長が同位相条件をそれぞれ満たすように制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項49】
カラー画像を得るために、多数の波長のうち、1つの波長に対する同位相条件を満たすように制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項50】
位相条件に対する効率的な波長として、赤、緑、青の光の波長の最小公倍数を用いて、カラー画像に対する同位相条件を満たすように制御される、請求項1に記載のレンズ。
【請求項51】
光学システムにおいて1つの回転軸を持って配置されている、請求項1に記載のレンズ。
【請求項52】
表面形状は、Y軸に関して対称である、請求項51に記載のレンズ。
【請求項53】
画像装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項54】
前記画像装置は、光学ズームの機能を有している、請求項53に記載のレンズ。
【請求項55】
前記画像装置は、デジタルズームの機能を有している、請求項53に記載のレンズ。
【請求項56】
前記画像装置は、オートフォーカスの機能を有している、請求項53に記載のレンズ。
【請求項57】
前記画像装置は、立体画像化の機能を有している、請求項53に記載のレンズ。
【請求項58】
前記画像装置は、ビデオ監視カメラを備えている、請求項53に記載のレンズ。
【請求項59】
前記ビデオ監視装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項58に記載のレンズ。
【請求項60】
前記画像装置は、カムコーダを備えている、請求項53に記載のレンズ。
【請求項61】
前記カムコーダは、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項60に記載のレンズ。
【請求項62】
前記画像装置は、携帯機器に用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項63】
前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項62に記載のレンズ。
【請求項64】
前記画像装置は、携帯電話のカメラを備えている、請求項53に記載のレンズ。
【請求項65】
前記携帯電話のカメラは、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項64に記載のレンズ。
【請求項66】
前記画像装置は、テレビに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項67】
前記テレビに包含された前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項66に記載のレンズ。
【請求項68】
前記画像装置は、ノートパソコンに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項69】
前記ノートパソコンに包含された前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項68に記載のレンズ。
【請求項70】
前記画像装置は、コンピュータに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項71】
前記コンピュータに包含された前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項70に記載のレンズ。
【請求項72】
前記画像装置は、コンピュータ用モニターに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項73】
前記コンピュータ用モニターに包含された前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項72に記載のレンズ。
【請求項74】
前記画像装置は、PDAに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項75】
前記PDAに包含された前記画像装置は、光学ズーム、オートフォーカス、立体画像化、およびデジタルズームを備えた機能を有している、請求項74に記載のレンズ。
【請求項76】
前記画像装置は、パターン認識システムに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項77】
前記パターン認識システムは、携帯電話に用いられる、請求項76に記載のレンズ。
【請求項78】
前記画像装置は、動認識システムに用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項79】
前記動認識システムは、携帯電話に用いられる、請求項78に記載のレンズ。
【請求項80】
前記画像装置は、内視鏡に用いられる、請求項53に記載のレンズ。
【請求項81】
三次元表示装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項82】
二次元投影表示装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項83】
前記二次元投影表示装置は、携帯機器に用いられる、請求項82に記載のレンズ。
【請求項84】
前記携帯機器は、携帯電話を備えている、請求項83に記載のレンズ。
【請求項85】
前記二次元投影表示装置は、キーボード画像を投影する、請求項82に記載のレンズ。
【請求項86】
三次元画像装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項87】
前記三次元画像装置は、三次元パターン認識システムに用いられる、請求項86に記載のレンズ。
【請求項88】
前記三次元パターン認識システムは、携帯電話に用いられる、請求項87に記載のレンズ。
【請求項89】
前記三次元画像装置は、三次元動認識システムに用いられる、請求項85に記載のレンズ。
【請求項90】
前記三次元動認識システムは、携帯電話に用いられる、請求項89に記載のレンズ。
【請求項91】
前記三次元動認識システムは、車の衝突防止システムに用いられる、請求項89に記載のレンズ。
【請求項92】
前記三次元画像装置は、三次元内視鏡に用いられる、請求項86に記載のレンズ。
【請求項93】
バーコード読み取り装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項94】
光ピックアップ装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項95】
ビームフォーカスおよび走査システムに用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項96】
前記ビームフォーカスおよび走査システムは、印刷装置に用いられる、請求項95に記載のレンズ。
【請求項97】
前記ビームフォーカスおよび走査システムは、スキャナーに用いられる、請求項95に記載のレンズ。
【請求項98】
光学トラッキングシステムに用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項99】
前記光学トラッキングシステムは、三次元マウスに用いられる、請求項98に記載のレンズ。
【請求項100】
三次元積分画像および表示システムに用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【請求項101】
手ぶれ補正装置に用いられる、請求項1に記載のレンズ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8a】
【図8b】
【図9】
【図10】
【図11】
【公表番号】特表2009−503590(P2009−503590A)
【公表日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−524264(P2008−524264)
【出願日】平成18年7月28日(2006.7.28)
【国際出願番号】PCT/US2006/029749
【国際公開番号】WO2007/014387
【国際公開日】平成19年2月1日(2007.2.1)
【出願人】(506277258)ステレオ ディスプレイ,インコーポレイテッド (13)
【出願人】(506278004)アングストローム,インコーポレイテッド (13)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成21年1月29日(2009.1.29)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年7月28日(2006.7.28)
【国際出願番号】PCT/US2006/029749
【国際公開番号】WO2007/014387
【国際公開日】平成19年2月1日(2007.2.1)
【出願人】(506277258)ステレオ ディスプレイ,インコーポレイテッド (13)
【出願人】(506278004)アングストローム,インコーポレイテッド (13)
【Fターム(参考)】
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