专利名称：用于在机电光栅显示中产生增强的灰度等级的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及包含机电光栅器件的阵列的图像形成系统。更具体而言，本发明涉及投影显示系统中的灰度等级的形成，该投影显示系统包含机电光栅器件的线性阵列。
背景技术：
许多投影显示系统用空间光调制器把电子图像信息转换为输出图像。目前在这样的显示系统中，光源典型地为白光灯，并且空间光调制器典型地为包含液晶器件或微镜器件的区域阵列(area array)。具有一个或多个激光源和空间光调制器的可替换显示系统体系结构显示出对于未来的良好前景，所述空间光调制器是机电光栅器件的线性阵列。为显示高质量运动图像，这些不同空间光调制器的各个器件应该能够快速产生图像中的大量灰度等级。可能灰度等级的数量的限制通常通过器件动力学或通过显示系统中的电子部件的速度来指定。
现有的发明公开了以下方案增加图像中灰度等级的数量，而不增加调制元件或者相关电子器件的速度。这些方案改变了帧中在空间光调制器上入射的照明。具体而言，根据名为“LIGHT AMPLITUDEMODULATION WITH MEUTRAL DENSITY FILTERS”、1998年9月22日授予Hewlett等的U.S.专利No.5,812,303，通过使用可变中性密度滤光片以产生亮的和暗的灰度等级，附加的灰度等级可用微镜器件来获得。暗的灰度等级通过在帧的显示期间衰减一段时间的照明来获得。亮的灰度等级没有衰减。在实际中，本发明通过与数据流同步旋转具有多段中性密度滤光器的滤光器轮来实施。
可替换的途径采用脉动光源如脉冲激光器来减小对电子部件的速度要求，如在名为“FULL COLOR SEQUENTIAL IMAGE PROJECTION SYSTEMINCORPORATING PULSE RATE MODULATED ILLUMINATION”、1997年9月6日授予Ernstoff等的U.S.专利No.5,668,611中所描述的。通过改变脉冲率或脉冲计数来调节空间光调制器上的照明。而且，光源的平均亮度是由脉冲的数量来确定的。补充的方法使用光源的直接强度调制以获得亮度的多个水平，如在名为“FULL COLOR SEQUENTIALIMAGE PROJECTION SYSTEM INCORPORATING TIME MODULATEDILLUMINATION”、1999年5月11日授予Ernstoff等的U.S.专利No.5,903,323中所公开的。U.S.专利No.5,668,611和U.S.专利No.5,903,323都处理以下特定问题具有足够大的时间窗以使电子部件把新图像数据位加载到空间调制器中。
以上所述的每个发明都以光源效率换取改进的灰度等级或者减小的电子部件速度要求。然而，高质量的投影显示需要光源的有效使用以使投影图像的亮度和颜色饱和度最大化。
最近，包括被周期性序列的中间支承悬挂在基片之上的带元件(ribbon element)的机电共形光栅(conformalgrating)器件由Kowarz公开于名为“SPATIAL LIGHT MODULATOR WITH CONFORMALGRATING DEVICE”、2001年10月23日授予Kowarz的U.S.专利No.6,307,663。通过静电激励来操作机电共形光栅器件，这使带元件绕支承子结构共形，从而产生光栅。‘663的器件在更近些时候逐渐被称为共形GEMS器件，其中GEMS表示光栅机电系统。共形GEMS器件拥有许多吸引人的特点。它为高速数字光调制提供了高的对比度和好的效率。此外，在共形GEMS器件的线性阵列中，活性区(active region)相对大并且光栅周期被垂直于阵列方向而取向。光栅周期的这种取向导致衍射光束在极接近线性阵列处分离并在光学系统的大部分中保持在空间上被分离，并且使能具有较小光学元件的较简单的光学系统设计。基于共形GEMS器件的线性阵列的显示系统由Kowarz等描述于名为“ELECTROMECHANICAL GRATING DISPLAY SYSTEM WITH SPATIALLYSEPARATED LIGHT BEAMS”、2002年6月25日授予的U.S.专利No.6,411,425中并由Kowarz等描述于名为“ELECTROMECHANICALGRATING DISPLAY SYSTEM WITH SEGMENTED WAVEPLATE”、2002年11月5日授予的U.S.专利No.6,476,848中。
在U.S.专利No.6,307,663中公开的共形光栅机电系统(GEMS)器件被示出于图1-3中。图1示出处于未激励状态的两个并排共形GEMS器件5a和5b。共形GEMS器件5a和5b被形成于由底部传导层12覆盖的基片10上，所述底部传导层用作激励器件5a、5b的电极。底部传导层12被电介质保护层14覆盖，然后是支座层16和间隔层18。在间隔层18上，带层20被形成，其被反射层和传导层22覆盖。反射和传导层22为共形GEMS器件5a和5b的激励提供电极。因此，反射和传导层22被图形化以给两个共形GEMS器件5a和5b提供电极。带层20优选地包括具有足够拉伸应力的材料以提供大的恢复力。两个共形GEMS器件5a和5b的每个都分别具有关联的伸长的带元件23a和23b，它们是从反射和传导层22以及带层20图形化的。伸长的带元件23a和23b由从间隔层18形成的末端支承24a和24b以及被均匀分离以形成等宽度沟道25的一个或多个中间支承27支持。伸长的带元件23a和23b被固定于末端支承24a和24b以及中间支承27。多个方形支座29从支座层16被图形化于沟道25的底部。这些支座29减小了当被激励时伸长的带元件23a和23b粘住的可能性。
共形GEMS器件5a、5b、5c和5d的四器件线性阵列的顶视图被示出于图2中。伸长的带元件23a、23b、23c和23d被局部示出，其在线A-A以下的图的部分上被去除以示出活性区8中的下层结构。为了最佳的光学性能和最大的对比度，优选的是中间支承27应被完全隐藏于伸长的带元件23a、23b、23c和23d以下。因此，当从顶部观察时中间支承27在共形GEMS器件5a-5d之间的间隙中应是不可见的。在此，每个共形GEMS器件5a-5d都具有三个中间支承27与四个等宽度沟道25。中间支承27的中心对中心间距A限定激励状态下的共形GEMS器件的周期。伸长的带元件23a-23d在机械和电学上被相互隔离，从而允许四个共形GEMS器件5a-5d的独立操作。图1的底部传导层可公用于所有共形GEMS器件5a-5d。
图3a是未激励状态下共形GEMS器件5b(如在图1和图2中所示和所述的)的两个沟道25通过图2的线3，7-3，7的侧视图。图3b示出对于激励状态的相同视图。为了器件的操作，通过在伸长的带元件23b的反射和传导层22与底部传导层12之间施加电压差来产生吸引静电力。在没有电压差(V＝0)的未激励状态(见图3a)下，带元件23b平直地(flat)在支承之间被悬挂。在该状态下，入射光束30被主要反射到第0级光束32中，如在简单的平面镜中。为获得激励状态，电压被施加给共形GEMS器件，这使伸长的带元件23b变形并以周期A产生部分共形的光栅。图3b示出处于完全激励状态下的器件5b(如在图1和2中所示和所述的)，所施加的电压处于V＝VHIGH并且伸长的带元件23b与支座29接触。元件23b的底部和支座29的顶部之间的高度差被选择成入射光的波长的近似1/4。最佳的高度取决于所激励的器件的特定共形形状。在激励状态下，入射光束30被主要衍射到第+1级光束35a和第-1级光束35b中，而另外的光被衍射到第+2级36a和第-2级36b中。小量的光被衍射到更高级中，并且一些光仍在第0级中。一般而言，各个光束的一个或多个可被光学系统收集并使用，这取决于应用。当所施加的电压被去除时，由于拉伸应力和弯曲而产生的力将带元件23b恢复至其原始的未激励状态，如图3a中所示。
图4示出一个显示系统，其包含如在U.S专利No.6,411,625中公开的共形GEMS器件的线性阵列85。优选为激光的从源70发射的光在照到旋转镜82并照明线性阵列85之前由一对透镜72和74调好。显示系统从对屏幕90上的线性阵列85的一维线图像的扫描形成整个二维场景。线性阵列85的共形GEMS器件能快速调制入射光以产生有灰度等级的像素的多个线。控制器80选择性地激励线性阵列85以获得用于二维场景给定线的所需像素图形。如果特定的共形GEMS器件不被激励，则它将入射光束主要反射到第0级光束中，该第0级光束由旋转镜82朝着光源70导回。如果特定的共形GEMS器件被激励，则它将入射光束主要衍射到第+2、第+1、第-1和第-2级光束中。这些被衍射的光束在旋转镜82周围经过并由投影透镜系统75投影到屏幕90上。扫描镜77扫描屏幕90上的线图像以形成二维图像。扫描镜77的扫动(sweep)和图像数据流之间的同步由控制器80提供。
为了形成图像中的灰度等级，经脉冲宽度调制(PWM)的波形被施加给线性阵列85的共形GEMS器件，如Kowarz等，”Conformal GratingElectromechanical System(GEMS)for High-Speed Digital LightModulation”，IEEE 15thInternational MEMS Conference TechnicalDigest，pgs.568-573(2002)所述。图5示出具有电压VHIGH的常规单电平PWM波形45以及对应器件的输出(例如衍射光强度)。为获得所需的灰度等级，控制器80根据数据流选择每个调制窗54中的电压脉冲宽度。当单电平PWM波形45从0V转变(transition)到VHIGH时，器件(例如图1中所示的5a和5b)激励并开始衍射光。该过程被应用于线性阵列85的每个共形GEMS器件。在图4的显示系统中，调制窗54对应于用来形成二维图像的单线的时间。因此，在图像的像素中感觉的灰度等级是调制窗54内的积分光强度52。为使器件内的充电效应最小，所施加的电压可在VHIGH和-VHIGH之间被周期性地切换(见U.S.专利6,144,481)。由于带元件23a-23d上的力独立于极性，因此衍射光强度是极性无关的。
图6示出使用图5的常规单电平PWM途径产生的灰度等级55的实例。在该曲线中，相对灰度等级被示出为用于20μsec调制窗54的脉冲宽度(±VHIGH)的函数。当脉冲宽度处于0.3μsec和20μsec之间时，灰度等级和脉冲宽度之间的关系近似于线性。然而，对于近似0.3μsec和0.1μsec之间的脉冲宽度，存在非单调(和非线性)区域50。该非单调行为是由于共形GEMS器件的共振动力学而发生的。非单调区域50的特定形状取决于许多因素，包括器件几何结构和驱动器回旋速率。对于比近似0.1μsec短的脉冲宽度，存在脉冲宽度和灰度等级之间的单调非线性对应关系。由于在确定所需灰度等级和生成该特定灰度等级之间的准确对应关系的过程中的困难，非单调区域50中的暗(灰度)水平在实际中可能是难以使用的。
在用于改进灰度等级的现有技术中描述的技术都把在空间光调制器上入射的平均光功率降低了一些时间段，由此产生对应于经降低的强度的多个照明水平。多个照明水平减小了空间光调制器以及其关联电子部件的速度要求。然而，该途径的严重技术缺陷是它在较低照明间隔期间浪费了可从光源获得的光功率。此外，对于特定类型的光源，减小照明水平增加了系统复杂度。当这些技术被用于基于机电光栅器件的显示系统时，存在相同的缺陷。因此，需要一种在机电光栅显示系统中生成增强的灰度等级的方法，其有效地利用可获得的光功率并且不明显增加系统复杂度。
发明内容
依照本发明，通过提供一种激励具有带元件的机电光栅器件的方法而满足了上述需要。该方法包括步骤提供数据流；产生经脉冲宽度调制的波形，所述波形包括来自所述数据流的至少两个不同非零电压；以及将所述经脉冲宽度调制的波形应用于带元件以使带元件经过对应于经脉冲宽度调制的波形的激励的至少三个不同状态而转变。
本发明的另一个方面提供了一种用于激励具有带元件的机电光栅器件的系统。该系统包括提供数据流的数据源；用于产生经脉冲宽度调制的波形的装置，该波形包括来自所述数据流的至少两个不同非零电压；以及用于将所述经脉冲宽度调制的波形应用于带元件以使带元件经过对应于经脉冲宽度调制的波形的激励的至少三个不同状态而转变的装置。
本发明的第三方面提供一种机电光栅器件，其包括基片和在该基片上悬挂的一组伸长的带元件。另外，该机电光栅器件包括用于产生经脉冲宽度调制的波形的装置，该波形包括来自所述数据流的至少两个不同非零电压；以及用于将所述经脉冲宽度调制的波形应用于伸长的带元件以使带元件经过对应于经脉冲宽度调制的波形的激励的至少三个不同状态而转变的装置。
如以下所述，除了减小时钟速率要求以外，本发明还具有附加优点，即允许对应于图6非单调区域50的暗水平的较好生成。
图1是线性阵列中两个共形GEMS器件的现有技术透视图；图2是线性阵列中四个共形GEMS器件的现有技术、部分被切掉的顶视图；图3a和3b是图2中通过线3，7-3，7的现有技术截面图，其分别示出在V＝0的未激励状态和V＝VHIGH的完全激励状态下的共形GEMS器件的操作；图4是示出线扫描显示系统的现有技术示意图，该系统结合了共形GEMS器件的线性阵列；图5示出通过单电平脉冲宽度调制的灰度等级的现有技术形成；图6是示出用于共形GEMS器件的灰度等级的曲线，其具有通过单电平脉冲宽度调制获得的灰度等级；图7是图2中通过线3，5-3，5的截面图，其示出在V＝VLOW的部分激励状态下的共形GEMS器件的操作；图8是作为电压的函数的第0级和第1级光强度的曲线，其示出对VLOW和VHIGH的选择；图9示出通过双电平脉冲宽度调制的灰度等级的形成；图10是示出共形GEMS器件的灰度等级的曲线，其具有通过双电平脉冲宽度调制获得的灰度等级；图11是示出共形GEMS器件的灰度等级的曲线，其具有通过多电平脉冲宽度调制获得的灰度等级；以及图12示出被用于产生双电平脉冲宽度调制的电子体系结构的方块图。
具体实施例方式
在本发明中，附加的电压电平VLOW被用于改进暗水平的生成。尽管最适合于共形GEMS器件，本发明亦可被应用于其它机电光栅器件，如由Silicon Light Machines制造的光栅光阀(GLV)。当VLOW被施加给共形GEMS器件时，如图7中所示，部分激励的状态被产生。由VLOW产生的静电力产生伸长的带元件23b中的轻微变形并产生具有周期A的弱光栅。伸长的带元件23b因此在下层结构之上，即在支座29之上保持被悬挂。在该部分激励的状态下，入射束30的大部分被反射到第0级光束32中，而该入射束的小部分被衍射到各个非零衍射级(第+1级35a、第-1级35b、第+2级36a和第-2级36b)中。典型地，VLOW被选择成比下拉电压VPD小几伏，这时带元件23b迅速与支座29接触。
图8是数字输入信号的归一化强度对所施加电压的曲线，其示出对用于特定共形GEMS器件的VLOW和VHIGH的选择。在此，VHIGH~22V、VPD~20V和VLOW~16V。当电压处于VHIGH时，被反射的第0级几乎完全消失，并且大部分入射光被衍射到非零级中。另一方面，在VLOW时，大部分入射光被反射而仅小部分存在于非零级中。该小部分可被用于产生较精细和较可预测的暗水平。
图9示出用于本发明的双电平PWM波形51，其亦示出对应的衍射光强度。两个电压振幅VHIGH和VLOW分别产生关联的强度水平IHIGH和ILOW。为获得每个调制窗54内的所需灰度等级，控制器80选择电压振幅(VHIGH或VLOW)、电压脉冲宽度和(任选地)极性。在从0V到±VHIGH的双电平PWM波形51的转变时，共形GEMS器件的伸长的带元件激励到与支座接触，由此使大部分衍射光衍射到非零级中。在从0V到±VLOW的转变时，器件部分激励并将小部分光衍射到非零级中。跟以前一样，灰度等级是从调制窗54内的积分光强度52获得的。由于带元件上的应力在部分激励状态下比在完全激励状态下小，并且由于大部分图像内容是相对暗的，因此双电平PWM波形的使用具有减小器件老化的附加优点。
由图9的双电平PWM波形51产生的灰度等级61被示出于图10中。两个电压振幅VHIGH和VLOW每个都具有使灰度等级相关于脉冲宽度的关联曲线。对于图像中的亮水平，控制器80选择被选择成VHIGH的电压振幅，而对于暗水平，它是VLOW。在给定脉冲宽度处，对于比近似0.1μsec宽的脉冲，对应于V＝VLOW的灰度等级是V＝VHIGH的水平的近似十分之一。通过使用有适当脉冲宽度的V＝VLOW以产生兴趣灰度等级，图6的非单调区域50可被旁路。可用VHIGH或VLOW形成灰度等级的转变区域可被用于为两个灰度等级曲线之间的校准提供顶部空间(headroom)，从而产生平滑的连续灰度等级。
有指导意义的是针对基于共形GEMS器件的线性阵列的高质量投影显示来比较本发明的双电平PWM波形51的时钟速率与常规(单电平)PWM波形45。在该实例中，系统被选择成具有有1,920个扫描线(1,080×1,920像素)的HDTV分辨率，60Hz的帧速率和每颜色每帧13个线性位的灰度等级容量(8,192个灰度等级)。对于普通PWM的情况下，脉冲宽度增量应略小于1/(1,920*60*8,192)秒~1纳秒从而允许用于扫描的一些开销。因此，控制器中的数字电子器件需要产生近似1GHz的有效PWM时钟。这种有效时钟频率基本上可通过实施双电平PWM而减小，同时维持相同的系统规格。例如，通过选择VHIGH和VLOW以使强度水平的比是ILOW/IHIGH~10，有效PWM时钟频率可被减小至100MHz。
具有多于两个电压振幅的多电平PWM波形(未示出)可被用于进一步改进图像的灰度等级63，如三电平脉冲宽度调制情况下的图11中所示。在该实例中，VHIGH的施加使伸长的带元件完全激励到与支座接触，而VLOW1和VLOW2＜VLOW1产生部分带激励的两个不同状态。灰度等级63然后包括使用VHIGH形成的亮水平、VLOW1形成的暗水平(图11中标记的暗水平1)和使用VLOW2形成的很暗水平(图11中标记的暗水平2)。转变区域可再次被用于不同灰度等级曲线的可用范围之间的交叉部分。图11中的箭头指向增加的灰度等级，其示出从三个曲线上的三段形成的连续灰度等级63的一个实例。
图12示出用于实施图像形成系统中的双电平PWM的电子体系结构的方块图，所述图形形成系统可以是投影显示器或打印系统。数据源100提供(串行)数据流105，其已被适当地预处理以便从机电光栅器件的线性阵列产生图像，所述阵列优选为共形GEMS器件的阵列。由于所述线性阵列的每个机电光栅器件120都具有其自己的器件驱动器108，需要串行到并行转换器102以将数据流105去复用成适当的并行数据通道115。例如，在以上提及的HDTV系统中，将有1080个并行数据通道115以寻址1080个机电光栅器件120，尽管在图12中仅示出这些并行数据通道115的一个。来自每个器件驱动器108的经脉冲宽度调制的输出由脉冲宽度发生器106和电压选择器110来确定，所述发生器通过时钟104来控制每个电压脉冲的宽度，所述选择器选择每个电压脉冲的振幅和极性。其结果是类似于图9中所示波形的双电平PWM波形。
一种用于产生具有机电光栅器件的图像形成系统中增强的图像灰度等级的方法，包括步骤a)提供数据流；b)产生经脉冲宽度调制的波形，包括来自所述数据流的至少两个不同非零电压；以及c)将所述经脉冲宽度调制的波形应用于机电光栅器件的带元件以使带元件经过对应于经脉冲宽度调制的波形的激励的至少三个不同状态而转变，从而使用于图像的灰度等级被产生。
用于产生具有机电光栅器件的图像形成系统中增强的图像灰度等级的方法，其中带元件的至少三个不同的激励状态包括未偏转状态、部分偏转状态和完全偏转状态。
用于产生具有机电光栅器件的图像形成系统中增强的图像灰度等级的方法，其中所述至少两个不同非零电压包括VHIGH和VLOW。
用于产生具有机电光栅器件的图像形成系统中增强的图像灰度等级的方法，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VHIGH时，带元件与下层结构接触。
用于产生具有机电光栅器件的图像形成系统中增强的图像灰度等级的方法，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VLOW时，带元件被悬挂在下层结构之上。
用于产生具有机电光栅器件的图像形成系统中增强的图像灰度等级的方法，其中所述至少两个不同非零电压包括VHIGH、VLOW、-VHIGH和-VLOW。
用于产生具有机电光栅器件的图像形成系统中增强的图像灰度等级的方法，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VHIGH时，图像的亮水平被形成，并且其中当经脉冲宽度调制的波形处于VLOW时，图像的暗水平被形成。
用于产生具有机电光栅器件的图像形成系统中增强的图像灰度等级的方法，其中具有重叠的转变区域存在于图像的亮水平和图像的暗水平之间。
一种用于产生包括机电光栅器件的线性阵列的显示系统中增强的灰度等级的方法，包括步骤a)提供数据流；b)为线性阵列中的每个机电光栅器件产生经脉冲宽度调制的波形，所述波形包括来自所述数据流的至少两个不同非零电压；以及c)将所述经脉冲宽度调制的波形应用于机电光栅器件，其中以所述至少两个不同非零电压的一个来形成图像中的亮水平，而以所述至少两个不同非零电压的另一个来形成暗水平。
用于产生包括机电光栅器件的线性阵列的显示系统中增强的灰度等级的方法，进一步包括步骤d)通过依照数据流为线性阵列中的每个机电光栅器件选择所述至少两个不同非零电压之一来同时形成亮水平和暗水平。
用于产生包括机电光栅器件的线性阵列的显示系统中增强的灰度等级的方法，进一步包括步骤d)通过在VHIGH和VLOW之间交替所述至少两个不同非零电压来顺序形成亮水平和暗水平。
用于产生包括机电光栅器件的线性阵列的显示系统中增强的灰度等级的方法，其中顺序形成亮水平和暗水平包括在逐线的基础上交替VHIGH和VLOW。
用于产生包括机电光栅器件的线性阵列的显示系统中增强的灰度等级的方法，其中顺序形成亮水平和暗水平包括在逐帧的基础上交替VHIGH和VLOW。
用于产生包括机电光栅器件的线性阵列的显示系统中增强的灰度等级的方法，其中暗水平包括有不同强度水平的第一和第二暗水平。
用于激励机电光栅器件的系统，其中带元件的至少三个不同的激励状态包括未偏转状态、部分偏转状态和完全偏转状态。
用于激励机电光栅器件的系统，其中所述至少两个不同非零电压包括VHIGH和VLOW。
用于激励机电光栅器件的系统，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VHIGH时，带元件与下层结构接触。
用于激励机电光栅器件的系统，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VLOW时，带元件在下层结构之上被悬挂。
用于激励机电光栅器件的系统，其中所述至少两个不同非零电压包括VHIGH、VLOW、-VHIGH和-VLOW。
具有增强的灰度等级的图像形成系统，其中多个衍射光束是从包括第0级、第+1级、第-1级、第+2级和第-2级的组中选择的。
具有增强的灰度等级的图像形成系统，其中所述至少两个不同非零电压包括VHIGH和VLOW。
具有增强的灰度等级的图像形成系统，其中所述至少两个不同非零电压包括VHIGH、VLOW、-VHIGH和-VLOW。
具有增强的灰度等级的图像形成系统，其中机电光栅器件包括被悬挂的带元件。
具有增强的灰度等级的图像形成系统，其中带元件经历激励的至少三个不同状态，包括未偏转状态、部分偏转状态和完全偏转状态。
具有增强的灰度等级的图像形成系统，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VHIGH时，带元件与下层结构接触。
具有增强的灰度等级的图像形成系统，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VLOW时，带元件在下层结构之上被悬挂。
具有增强的灰度等级的图像形成系统是投影显示系统。
具有增强的灰度等级的图像形成系统是打印系统。
具有增强的灰度等级的图像形成系统，其中机电光栅器件由激光来照明。
用于产生具有机电光栅器件的图像形成系统中增强的图像灰度等级的方法，其中机电光栅器件是共形GEMS器件。
用于产生包括机电光栅器件的线性阵列的显示系统中增强的灰度等级的方法，其中机电光栅器件是共形GEMS器件。
一种机电光栅器件，包括a)基片；b)在该基片之上悬挂的一组伸长的带元件；c)用于产生经脉冲宽度调制的波形的装置，该波形包括来自所述数据流的至少两个不同非零电压；以及c)用于将所述经脉冲宽度调制的波形应用于伸长的带元件以使伸长的带元件经过对应于经脉冲宽度调制的波形的激励的至少三个不同状态而转变的装置。
机电光栅器件，其中伸长的带元件的至少三个不同的激励状态包括未偏转状态、部分偏转状态和完全偏转状态。
机电光栅器件，其中所述至少两个不同非零电压包括VHIGH和VLOW。
机电光栅器件，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VHIGH时，伸长的带元件与下层结构接触。
机电光栅器件，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VLOW时，伸长的带元件在下层结构之上被悬挂。
机电光栅器件，其中所述至少两个不同非零电压包括VHIGH、VLOW、-VHIGH和-VLOW。
在以上描述的实施例中，电压振幅的选择是为每个像素图像独立进行的。被施加给线性阵列的每个机电光栅器件的电压振幅可因此被独立选择。这种途径提供了最大的灵活性并且是光效率最高。如果存在可从光源获得的足够照明，则电压振幅可以以周期性的方式被改变。例如，波形可在逐线的基础上或在逐帧的基础上从VHIGH转变到VLOW到-VHIGH到-VLOW。尽管较容易实施，该途径浪费了几乎一半的入射光。
权利要求
1.一种用于激励包括带元件的机电光栅器件的方法，包括步骤a)提供数据流；b)产生经脉冲宽度调制的波形，包括来自所述数据流的至少两个不同非零电压；以及c)将所述经脉冲宽度调制的波形应用于带元件以使带元件经过对应于经脉冲宽度调制的波形的激励的至少三个不同状态转变。
2.权利要求1的方法，其中带元件的激励的至少三个不同状态包括未偏转状态、部分偏转状态和完全偏转状态。
3.权利要求1的方法，其中所述至少两个不同非零电压包括VHIGH和VLOW。
4.权利要求3的方法，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VHIGH时，带元件与下层结构接触。
5.权利要求3的方法，其中当经脉冲宽度调制的波形处于VLOW时，带元件被悬挂在下层结构之上。
6.权利要求1的方法，其中所述至少两个不同非零电压包括VHIGH、VLOW、-VHIGH和-VLOW。
7.一种用于激励包含带元件的机电光栅器件的系统，该系统包括a)提供数据流的数据源；b)用于产生经脉冲宽度调制的波形的装置，该波形包括来自所述数据流的至少两个不同非零电压；以及c)用于将所述经脉冲宽度调制的波形应用于带元件以使带元件经过对应于经脉冲宽度调制的波形的激励的至少三个不同状态转变的装置。
8.一种具有增强的灰度等级的图像形成系统，包括a)提供数据流的数据源；b)串行到并行转换器，用于接收数据流并将数据流发送到脉冲宽度发生器上，其中脉冲宽度发生器产生经脉冲宽度调制的波形；c)时钟，用于依照调制窗内的数据流来控制脉冲宽度发生器；d)机电光栅器件，用于将入射光束衍射到多个衍射光束上，以及；e)电压选择器，用于在至少两个不同非零电压之间选择以便施加给机电光栅器件，其中以所述至少两个不同非零电压的一个来形成图像中的亮水平，而以所述至少两个不同非零电压的另一个来形成暗水平。
9.权利要求1的方法，其中机电光栅器件是共形GEMS器件。
10.权利要求7的系统，其中机电光栅器件是共形GEMS器件。
11.权利要求8的图像形成系统，其中机电光栅器件是共形GEMS器件。
全文摘要
一种用于激励具有带元件的机电光栅器件的方法。该方法包括步骤提供数据流；产生经脉冲宽度调制的波形，包括来自所述数据流的至少两个不同非零电压；以及将所述经脉冲宽度调制的波形应用于带元件以使带元件经过对应于经脉冲宽度调制的波形的激励的至少三个不同状态而转变。
文档编号G09G3/02GK1508590SQ200310120
公开日2004年6月30日 申请日期2003年12月16日 优先权日2002年12月16日
发明者M·W·科瓦兹, J·G·法伦, M W 科瓦兹, 法伦 申请人:伊斯曼柯达公司