マイクロミラー構造を持ち上げる（支持する）ために、ステッパープレートにおける複数の支柱を用いている、マルチ動作をプログラム可能なマイクロミラー制御方法を提供する。当該制御システムは、（１）マイクロミラーの多数の動作を生成できる、（２）マイクロミラーを低駆動電圧で制御できる、（３）デジタル制御によって簡素な動作制御にできる、（４）マイクロミラーの動作の自由度をステッパープレートの数によって選択できる、（５）マイクロミラーを単一の信号電圧で駆動できる、という有利な点を有する。このような有利な点とともに、上記マルチ動作をプログラム可能なマイクロミラー制御方法は、マイクロミラー動作制御における問題点を克服するための解決策を提供する。
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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。
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マイクロミラー制御システムは、第１の端でボトムレイヤーに結合し軸の周りに回転するように構成されたストッパープレートを備えたマイクロミラー制御システムを支持するように構成されたボトムレイヤーを備えている。マイクロミラー制御システムは、また、底面で前記ストッパープレートに通信可能に結合され、光を反射するように構成された反射上面を有するマイクロミラーを備えている。マイクロミラーに接触するストッパープレートの軸の周りの回転は、前記マイクロミラーの方向を調整するように構成されている。１つの局面において、マイクロミラー制御システムは、前記ストッパープレートに通信可能に結合されて前記ストッパープレートの軸の周りの回転を制御するように構成された駆動デバイスを備えている。本発明の効果は、分散的に制御されるマイクロミラーの並進運動及び回転運動を精密に制御する能力を含んでいる。
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本発明に係る焦点距離可変レンズは、或る自由度回転を有する、及び／または或る自由度並進を有する複数のマイクロミラーと、駆動手段とから構成されている。焦点距離可変レンズの操作方法としては、上記駆動手段が、マイクロミラーの位置を静電的及び／または電磁的に制御する。マイクロミラーを支持する構造体と、上記駆動手段とを、上記マイクロミラー群の下方に配置することによって、焦点距離可変レンズの光学効率を高めることができる。焦点距離可変レンズは、マイクロミラーを個々に制御することにより、収差を補正することができる。焦点距離可変レンズは、任意の形状、及び／または任意のサイズに構成することが可能である。マイクロミラー群を、平面状に、もしくは所定の曲率を有する曲面状に配置することができる。マイクロミラーの位置を左右する電極は、金属のような高い導電率の材料から構成することができる。マイクロミラーの表面材料には、多層誘電体または酸化防止剤によってコーティングされたアルミニウム、銀、金のような高い反射率を有した材料が用いられる。
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光ピックアップ装置は、少なくとも１つのマイクロミラーアレイレンズを備える。マイクロミラーアレイレンズは、光ピックアップ装置において、巨視的な動作をすることなく、フォーカシング、トラッキング、および／または傾き補正を行なうことができる。マイクロミラーアレイレンズによって、記録／再生システムの大きさ、重さ、およびコストを減らすことのできる、簡単な構成の装置が提供される。また、当該装置は振動に耐えることができる。マイクロミラーアレイレンズを用いる光ピックアップ装置は、巨視的な動作をすることなく、記録／読み出し速度を増加させることができる。レンズの配列にさらにマイクロミラーアレイレンズを追加することにより、記録／読み出し速度を増加させることができる。また、本発明は、多層光ディスクに情報を記録し、多層光ディスクから情報を読み出すために使用可能である。
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個々に制御されるマイクロミラーアレイレンズ（ＤＣＭＡＬ）は、複数の個々に制御されるマイクロミラー（ＤＣＭ）と駆動部分とから構成される。上記駆動部分は、静電気的に、上記ＤＣＭの位置を制御する。上記ＤＣＭＡＬの光学効率は、ＤＣＭを支持する機械的構造と上記駆動部分とを上記ＤＣＭの下に配置して、有効反射領域を増加させることにより、改善される。公知のマイクロエレクトロニクス技術は、電極パッドおよびワイヤによる有効反射領域の損失を取り除くことができる。上記レンズは、ＤＣＭを独立に制御することにより、収差を補正することができる。各ＤＣＭの独立制御は、公知のマイクロエレクトロニクス技術によって達成できる。ＤＣＭアレイは、任意の形状および／またはサイズのレンズを形成することができる、または、任意の形状および／またはサイズのレンズを備えたレンズアレイを形成することができる。
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自動焦点システムは、少なくとも１枚のマイクロミラーアレイレンズ、イメージセンサ及び信号処理装置を備えている。マイクロミラーアレイレンズは、被写体の像を写し、イメージセンサにその像を結像させる。イメージセンサは、その光を受光し、光の光学的エネルギーを電気的エネルギーの電気信号に変換する。イメージセンサは、被写体の画像データを搬送する電気信号を信号処理装置に送る。信号処理装置は、その電気信号を受け取り、画像データの画質とその焦点判定基準とを比較し、マイクロミラーアレイレンズの焦点距離を調節するためにマイクロミラーアレイレンズに送る制御信号を生成する。このプロセスは、画像データの画質が焦点判定規準に合致するまで反復継続され、人間の目における残像の速度内で完了する。
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マイクロミラーアレイレンズのアレイと、ランダムスキャニングテクニックとを用いる２次元画像投影装置が発明された。ランダムスキャニングテクニックを用いるので、光の効率は従来技術よりもほぼ２倍になった。本発明は明るく、低い消費電力の表示装置を作ることを可能とする。マイクロミラーアレイレンズのアレイの各マイクロミラーアレイレンズが画像平面全体をスキャン可能であるので、早い自己分析及び訂正技術を表示装置に導入できる。上記自己分析及び訂正技術は、たとえ数十パーセントのマイクロミラーが正確に作動しなくとも、表示装置が画像品質を維持することを可能にする。マイクロミラーアレイレンズのスキャニングの特性により、画像投影装置は同じ数のピクセルイメージを従来技術よりも少ない数のマイクロミラーで表示できる。これはまた、携帯用電子機器に組み込むことができる小さいサイズの２次元画像プロジェクタを可能にする。
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本発明は、静電気を用いた従来のマイクロミラーの欠点を克服した、２種類のディスクリート制御マイクロミラー（ＤＣＭ）を提供する。第１の類型のマイクロミラーは、静電気による従来のマイクロミラーよりも変位範囲の大きい可変支持ディスクリート制御マイクロミラー（ＶＳＤＣＭ）である。ＶＳＤＣＭの変位の正確性は、静電気による従来のマイクロミラーよりも好適であり、かつ動作電圧はＩＣ構成部品に適応している。ＤＣＭの第２の類型は、セグメント電極ディスクリート制御マイクロミラー（ＳＥＤＣＭ）であり、静電気による従来のマイクロミラーと同様の欠点を有している。しかし、ＳＥＤＣＭは、公知のマイクロ電子工学技術に適応される。
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本発明は、マイクロミラーアレイレンズのアレイに関するものである。マイクロミラーアレイレンズは、複数のマイクロミラーと駆動部分とから構成されている。各マイクロミラーアレイレンズは、高速での焦点距離変更が可能な可変焦点距離レンズである。上記レンズは、所望の任意のサイズおよび／または型を有するとともに、所望の任意の光軸を有し、さらに、各マイクロミラーを独立に制御することにより収差を補正することができる。各マイクロミラーの独立した制御は、公知のマイクロエレクトロニクス技術によって可能である。上記駆動部分は、静電気的におよび／または電磁気的に、上記マイクロミラーの位置を制御する。上記マイクロミラーアレイレンズの光学効率は、上記マイクロミラーを支持する機械的構造と上記駆動部分とを上記マイクロミラーの下に配置することにより、改善される。公知のマイクロエレクトロニクス技術は、電極パッドおよびワイヤによる有効反射領域の損失を取り除くことができる。
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