CN1275088C - 输出效率控制装置，投影式显示设备，红外传感器和非接触温度计 - Google Patents

Abstract

微透镜3a和3b被形成在一个透明基底的一个第一表面上，调制入射光光量的一个输出效率控制装置2被设置在第一表面对面的一个第二表面上。入射光4被倾斜于微透镜3a的光轴入射，以聚焦到输出效率控制装置2上。输出效率控制装置2调制入射光的光量，并通过微透镜3b输出作为射光5入射光的光量，并通过微透镜3d输出作为出射光5的光。由于这样的结构，输出效率控制装置2的尺寸与光束的直径和微透镜的孔径相比可以减少。

Description

输出效率控制装置，投影式显示设备，红外传感器和非接触温度 计

技术领域

本发明涉及一种输出效率控制装置，以及利用该输出效率控制装置的一种投影式显示设备、一种红外传感器和一种非接触温度计。

背景技术

一种光学调制器调制入射光的强度，并把它输出。作为一种常规的例子，在由O.Solgaard等人所拥有和发表的美国专利NO.5,311，360和论文“DefOrmable Grating Qpticai Modu lator(变形光栅光学调制器)”(Optics Letters(美国光学快报)，Vo1.17，NO.9，1992年5月1日)中，描述了一种光学调制器。该光学调制器利用光的衍射效应表调制光强，具有小型化和可以用集成电路工艺批量生产的优点。

图32(a)，是上述美国专利和文章中所描述的光学调制器的平面图，32(b)是沿图32(a)中的K-K’线的截面图。

该光学调制器含有一个硅基底1001、一个形成在硅基底1001周边区域上的氧化硅膜间隔层1002，以及一个介质层1003。介质层1003被成形成为许多小介质梁1004，这些介质梁1004以其两端由间隔层1002支撑的方式悬浮在空洞空间上。介质层1003由富硅的氮化硅组成，其剩余应力被降低到约200MPa。间隔层1002和介质层1003的厚度设定为其效率待控制的光的，也即入射到该光学调制器上的光的波长的1/4。

在各介质梁1004之间形成许多开口1005，每个开口的宽度均与一个介质梁1004的宽度相同。此外，在基底1001上还设置有铝反射膜1006，它同时还起着电极的作用。反射膜1006由形成在介质梁1004表面的上的上反射膜1007和通过开口1005形成在基底1001表面上的下反射膜1008组成，上反射膜1007和下反射膜1008构成了一个反射光栅。

下面将参考图33(a)和(b)来说明具有上述结构的常规光学调制器的光学调制原理。在这两个图中，与图32中相同的零件用与图32中相同的代号来表示，因而将略去对它们的说明。

图33(a)示出没有在反射膜1006和基底1001之间施加电压时的状态。这时，上反射膜1007和下反射膜1008之间的深度差为入射光波长的1/2，所以从上反射1007反射的光和从下射膜1008反射的光之间的光程差为一个波长。因此这两个光束的相位互相匹配。于是，对于入射到该反射光栅上的入射光1010来说，该反射光栅起着普通反射镜的作用，结果入射光1010将转变成零级衍射光1011，反射到入射方。

另一方面，在反射膜1006和基底1001之间施加了电压的情况下，反射膜1006和基底1001就构成了一个其内部含有介质层1003和空气层1012的电容，反射膜1006被充以正电荷，基底1012被充以负电荷。

由于正负电荷之间的静电吸引力，介质梁1004被弯曲，吸向基底1001，直到与基底1001接触，如图33(b)所示。这时，上反射膜1007和下反射膜1008之间的深度差变为入射光波长的1/4，从而从上反射膜1007反射的光和从下反射膜1008反射的光之间的光程差变为1/2个波长，结果这两个光束之间的相位错开了半个波长。这样，从上反射膜1007反射的光和从下反射膜1008反射的光将相互抵消，使零级衍射光为零，而输出的将是除了零级衍射光之外的衍射光。例如，这时将分别以41％的衍射效率产生正、负一级衍射光束1013a和1013b。如上所述，该光学调制器能够通过接通和断开施加在反射膜1006和基底1001上的电压而调制入射光。

然而，上述的已有光学调制器所调制的入射光其光束直径最多只能是光栅的大小。这样，为了调制有更大直径的入射光，就需要增大光栅尺寸，可是，当光栅的尺寸增大时，在把光栅悬浮起半个波长的步骤中该光栅可能会粘着在硅基底1001上。因此要想以高的产额来生产这样的已有光学调制器是困难的。

本发明的目的是要提供：一种能够对大光束直径的入射光光量进行调制并具有高响应速度的光学调制器；一种能够获得均匀衍射效果的输出效率控制装置；以及利用这种光学调制器和输出效率控制装置的一种显示设备、一种红外传感器、和一种非接触温度计。

发明内容

本发明的光学调制器包括：输出效率控制装置，用来调制入射到其上的光的光量；第一聚焦装置，用来把光聚焦到输出效率控制装置上；以及第二聚焦装置，用来输出其光量已经过输出效率控制装置调制的光，其中第一和第二聚焦装置设置得面对着输出效率控制装置，由此来达到上述目的。

在一个实施例中，输出效率控制装置是一个反射型光学元件。

在一个实施例中，第一聚焦装置和第二聚焦装置制作在一个基底的同一个表面上。

在一个实施例中，光学调制器还含有一个具有互相相对的一个第一表面和一个第二表面的透明基底，并且第一聚焦装置和第二聚焦装置都制作在透明基底的第一表面上，而输出效率控制装置则是一个制作在透明基底的第二表面上的反射型光学元件。

在一个实施例中，输出效率控制装置包括：一个制作在透明基底第二表面上的起着第一电极作用的透明电极；一个制作在透明电极上的第一光栅；一个制作在透明电极上的间隔层；以及一个第二光栅，它由许多其上有起着第二电极作用的部分的梁，这些梁的两端都支架在间隔层上，其中通过调节施加在第一电极和各个第二电极之间的电压可以改变透明电极和第二光栅之间的距离，由此可以控制被第一聚焦装置所聚焦的光输出到第二聚焦装置的效率。输出效率控制装置还可以含有一个设置在第一光栅上的绝缘层。

在一个实施例中，第一和第二聚焦装置有同样的形状，并且输出效率控制装置的设置使得其中心位在一条直线与制作该输出效率控制装置的平面的交点上，上述的一第直线垂直于制作第一聚焦装置和第二聚焦装置的平面，并且通过连接第一聚焦装置中心和第二聚焦装置中心的直线的中心。

在一个实施例中，第一聚焦装置和第二聚焦装置具有相似的椭圆形形状，其中沿厚度方向的截面逐渐地减小，并且两个聚焦装置沿着它们的长轴方向排列。假定入射到第一聚焦装置的入射光光铀相对于制作第一和第三聚焦装置的平面的垂直方向的入射角为θ，则椭球的长铀与短铀的尺寸比最好是1/cosθ。

在一个实施例中，第一聚焦装置和第三聚焦装置都是具有三级/多级结构的衍射型微透镜。

在一个实施例中，第一聚焦装置和第二聚焦装置都是有矩形孔径的方透镜，并且输出效率控制装置的第二光栅中的多个梁之间的间距沿着梁的纵向方面逐渐地增大。光栅的周期可以沿着光栅纵向方向按线性关系增大。输出效率控制装置的第一光栅和第二光栅的设计最好使得它们的最小周期部分的光栅周期为入射光波长的7倍或更多。更好的做法是，假定透镜的一条边的边长为L、透镜的焦距为f，输出效率控制装置平板的主平面法线方向与透镜光轴方向的夹角为θ，则第一光栅和第二光栅的设计应使得光栅最大周期部分的光栅周期为入射光波长的7(2f+Ltanθ)/(2f-Ltanθ)倍或更多。在第二光栅中，多个梁的长度可以是相同的。

在一个实施例中，输出效率控制装置是一个可活动反射镜。

根据本发明的另一个方面，提供了一种显示设备。该显示设备包括：一个光源；一个分光装置，用来把从光源发出的光分解成多个具有不同波长范围的彩色光束；多个光学调制器，它们分别位在多个彩色光束的光路中，分别用来调制多个彩色光束；以及一个成象透镜，用来使经多个光学调制器调制的多个彩色光束成象，其中，多个光学调制器中的每一个都包括：排列成一个阵列的多个输出效率控制装置，用来调制多个影色光束中相应彩色光束的光量；以及具有排列成一个阵列的多个聚焦元件的聚焦装置，相应的彩色光束以倾斜于聚焦装置光轴的方向射向聚焦装置，并被聚焦到输出效率控制装置上，而且经调制的相应彩色光束通过聚焦装置以倾斜的方向输出。

在一个实施例中，彩色光束入射到聚焦装置上的入射角等于彩色光束从聚焦装置输出的角度，多个输出效率控制装置的排列间距等于多个聚焦元件在聚焦装置中的排列间距，并且多个输出效率控制装置的布局使得其排列在彩色光束的入射方向相对于聚焦装置光轴的倾斜方向上相对于聚焦元件的排列错开半个排列间距。

在一个实施例中，每个输出效率控制装置都面对着聚焦装置的多个聚焦元件中的一对相邻的聚焦元件放置，从这对聚焦元件中的一个元件接收相应的彩色光束，并把经调制的相应彩色光束输出给这对聚焦元件中的另一个元件。

在一个实施例中，多个输出效率控制装置排列成一个m行n列的工维阵列，多个聚焦元件在聚焦装置中排列成一个(m+1)行n列的工维阵列，并且第k行上的输出效率控制装置放置得对应于第k行上的一个聚焦元件和第(k+1)行上的一个聚焦元件。

在一个实施例中，多个光学调制器含有一个透明基底，该基底有一个其上制作了聚焦装置的第一表面和一个与第一表面相对的第二表面，并且输出效率控制装置是制作在该第二表面上的反射型光学元件。每个输出效率控制装置都包含有：

一个透明电极，它设置在透明基底的第二表面上，起着第一电极的作用；一个制作在透明电极上的第一光栅；一个制作在透明电极上的间隔层；以及一个由多个梁组成的第二光栅，这些梁含有起着第二电极作用的部分，梁的两端都支架在间隔层上，其中透明电极和第二光栅之间的距离可以通过调节施加在第一电极和多个第二电极之间的电压来改变，由此相应彩色光束被输出给聚焦装置的效率得到了控制。

在一个实施例中，多个聚焦元件都有相似的椭圆形形状，其中截面沿着其厚度方向逐渐减小。假定入射到聚焦装置上的相应彩色光束的光轴方向与制作聚焦装置的平面的垂直方向的夹角为θ，则椭圆长轴和短铀的尺寸比最好是1/cosθ。

在一个实施例中，分光装置含有：一个第一分光元件，它反射蓝色光束而透射其他光束；一个第二分光元件，它反射绿色光束面透射其他光束；以及一个第三分光元件，它反射红色光束而透射其他光束。从第一分光元件反射的光的波长带宽小于从第二和第三分光元件反射的光的波长带宽。或者，从第三分光元件反射的光的波长带宽大于从第一和第三分光元件反射的光的波长带宽。或者，反射光的波长带宽按第三分光元件，第二分光元件、第一分光元件的次序逐渐减小。最好的做法是，使光源发出的光按着第一分光元件、第二分光元件，第三分光元件的次序先后通过它们。

在一个实施例中，每个光学调制器还含有一个输出效率控制装置的控制电路，并且每个输出效率控制装置的第二电极都通过一个焊料突起连接到控制电路的连接电极上。

在一个实施例中，每个光学调制器还含有一个光吸收部分，它设置在透明基底上不同于制作聚焦装置和多个输出效率控制装置的区域的另外的区域内。光吸收部分也可以设置在各个聚焦元件的周边区域上。

在一个实施例中，输出效率控制装置输出相应彩色光束的零级衍射光。

在一个实施例中，多个输出效率控制装置是一个可活动射镜阵列。

在一个实施例中，聚焦装置是一个具有二级/多级结构的衍射型微透镜阵列。

在一个实施例中，在第二光栅中，多个梁的间距沿着梁的纵向方向逐渐增大。光栅周期沿着光栅的纵向方向按线性关系增大。在第二光栅中，多个梁的长度是相同的。

根据本发明的另一个方面，提供一种输出效率控制装置。该输出效率控制装置是一种调制输入光的光量并输出经调制的光的输出效率控制装置，它包括：一个含有一个起着第一电极作用的部分的平板；一个制作在平板上的间隔层；以及一个由多个梁组成的光栅，这些梁并不相互平行，它们含有起着第二电极作用的部分，梁的两端都支架在间隔层上，其中，可以通过调节施加在第一电极和多个第二电极之间的电压来改变光栅和平板之间的距离，由此控制光的输出效率。

在一个实施例中，光栅的周期沿着光栅的纵向方面逐渐增大。光栅的周期沿着光栅的纵向方向按线性关系增大。多个梁的长度是相同的。

在一个实施例中，当没有在第一电极和多个第二电极之间施加电压时，光栅的多个梁是对齐在同一个平面内的，而当施加电压时，每隔一个梁就有一个梁被吸向平板，由此控制了输出效率。当没有在第一电极和多个第二电极之间施加电压时，多个梁密集地对齐排列，起着一个反射镜的作用。

在一个实施例中，假定入射光的波长为λ，输出效率控制装置平板的主平面法线方向与入射的光轴方向的夹角为θ，则把光栅的动作距离设定为mλ/(4cosθ)，其中m为一个整数。

在一个实施例中，假定入射光的波长为λ，输出效率控制装置平板的主平面法θ线方向与入射光的光轴方向的夹角为θ，则把各个梁的厚度设定为mλ/(4cosθ)，其中m为一个整数。

在一个实施例中，本发明的输出效率控制装置还包含制作在平板的一个表面和光栅的一个表面上的反射膜。

在一个实施例中，本发明的输出效率控制装置还包含一个制作在平板和光栅之间的绝缘膜。此外，本发明的输出效率控制装置还包含形成在绝缘层的一个表面和光栅的一个表面上的反射膜。

根据本发明的另一个方面，提供了一种红外传感器。该红外传感器包括：一个用来对红外光聚焦的透镜；一个热电元件；以及一个具有前述结构的输出效率控制装置，它接收由透镜所聚焦的红外光，并向热电元件输出至少一部分的红外光。

在一个实施例中，热电元件具有矩形表面。

在一个实施例中，透镜具有矩形孔径。

在一个实施例中，输出效率控制装置是倾斜放置的，即平板主平面的法线放置得不平行于透镜的光轴。

在一个实施例中，输出效率控制装置的放置使得：在被该输出效率控制装置的光栅所衍射的衍射光中，只有零级衍射光能入射到热电元件上，而除了零级以外的衍射光不入射到热电元件上。

在一个实施例中，输出效率控制装置的光栅和平板之间的距离改变将改变零级衍射光的光量。

在一个实施例中，红外传感器还含有一个带有一个开口的密封部件，并且该密封部件包容了输出效率控制装置和热电元件。透镜可以设置在密封部件的开口中。

在一个实施例中，透镜是衍射型透镜。

在一个实施例中，输出效率控制装置的光栅的最小周期为红外光波长的7倍或更多。假定透镜的一条边的长度为L，透镜的焦距为f，并且输出效率控制装置平板的主平面法线方向与透镜的光铀方向的夹角为θ，则光栅的最大周期是红外光波长的7(2f+Ltanθ)/(2f-Ltanθ)倍或更多。

在一个实施例中，输出效率控制装置的放置使得一个平行于平板主平面并垂直于光栅的方向垂直于透镜的光铀方向。

根据本发明的另一个方面，提供了一种红外传感器。该红外传感器包括：一个具有前述结构的输出效率控制装置，它能输出至少一部分的入射红外光；一个热电元件；以及一个用来把自输出效率控制装置输出的红外光聚焦到热电元件的透镜，它设置在输出效率控制装置和热电元件之间。

在一个实施例中，热电元件具有矩形表面。

在一个实施例中，透镜具有矩形孔径。

在一个实施例中，输出效率控制装置是倾斜放置的，即平板主平面的法线方向不平行于透镜的光轴方向。

在一个实施例中输出效率控制装置的放置使得：在输出效率控制装置的光栅所衍射的衍射光中，只有零级衍射光能入射到热电元件上，而除了零级以外的衍射光不能入射到热电元件上。

在一个实施例中，输出效率控制装置的光栅和平板之间的距离改变将改变零级衍射光的光量。

在一个实施例中，红外传感器还包含一个带有一个开口的密封部件，并且该密封部件包容了输出效率控制装置和热电元件。

在一个实施例中，透镜具有根据透镜的相位调制量决定的表面浮雕结构，并且该透镜由从下列一组材料中选出的一种材料组成，这组材料包括：Si、Ge、GaAs、InP、GaP、ZnSe、和ZnS。

在一个实施例中，输出效率控制装置的放置使得一个平行于平板主平面并垂直于光栅的方向垂直子透镜的光轴方向。

根据本发明的另一个方面，提供了一种输出效率控制装置阵列，该阵列含有排列成一个二维阵列的多个输出效率控制装置，用来调制输入光的光量，并输出经调制的光。多个输出效率控制装置中的每个装置都包括：一个含有一个起着第一电极作用的部分的平板；一个制作在平板上的间隔层；以及一个由多个不互相平行的梁组成的光栅，这些梁都具有起着第三电极作用的部分，梁的两端都支架在间隔层上，其中通过调节施加在第一电极和第二电极之间的电压可以改变光栅和平板之间的距离，由此光输出的效率得到控制。

根据本发明的另一个方面，提供了一种红外传感器。该红外传感器包括：一个用来对红外光聚焦的透镜；一个热电元件；以及一个具有上述结构的输出效率控制装置阵列，该阵列接收由透镜所聚焦的红外光，并向热电元件输出至少一部分的红外光。

根据本发明的再一个方面，提供了一种驱动具有上述结构的红外传感器的方法。该方法包括以下步骤：相继地操作多个输出效率控制装置，并相继地探测由此得到的从热电元件输出的信号；以及根据所探测的从热电元件输出的信号，探测作为时间序列信息的二维红外光强度分布。

根据本发明的再一个方面，提供了一种红外传感器。该红外传感器包括：一个具有上述结构输出效率控制装置阵列，该阵列输出至少一部分的入射红外光；一个热电元件；以及一个透镜，它设置在输出效率控制装置和热电元件之间，用来把从输出效率控制装置输出的红外光聚焦到热电元件上。

根据本发明的再一个方面，提供了一种驱动具有上述结构的红外传感器的方法。该方法包括以下步骤：相继地操作多个输出效率控制装置，并相继地探测由此得到的从热电元件输出的信号；以及根据所探测的从热电元件输出的信号，探测作为时间序列信息的二维红外光强度分布。

根据本发明的再一个方面，提供了一种非接触温度计。该非接触温度计包括：

一个用来对红外光聚焦的透镜；一个具有一个开口的外壳；一个可关闭和打开该开口挡板；一个设置在外壳内的热电元件；设置在外壳侧壁上的接触型温度测量装置；以及一个具有上述结构的输出效率控制装置，它设置在外壳内，用来接收被透镜聚焦的红外光，并输出该红外光中的至少一部分接触型温度测量装置最好是一种热电偶。

根据本发明的再一个方面，提供了一种非接触温度计。该非接触温度计包括：一个具有一个开口的外壳；一个可关闭和打开该开口的挡板；一个设置在外壳内的热电元件；设置在外壳侧壁上的接触型温度测量装置；一个具有上述结构的输出效率控制装置，它设置在外壳内，用来通过开口接收红外光，并输出至少一部分的红外光；以及一个透镜，它把从输出效率控制装置输出的红外光中的至少一部分输出给热电元件。接触型温度测量装置最好是一种热电偶。

根据本发明的再一个方面，提供了一种非接触温度计。该非接触温度计包括：一用来对红外光聚焦的透镜；一个具有一个开口的外壳；一个可关闭或打开该开口的挡板；一个设置在外壳内的热电元件；设置在外壳侧壁上的接触型温度测量装置；以及一个具有上述结构的输出效率控制装置，它设置在外壳内，用来接收被透镜聚焦的红外光，并输出至少一部分的红外光。接触型温度测量装置最好是一种热电偶。

根据本发明的再一个方面，提供了一种非接触温度计。该非接触温度计包括：一个具有一个开口的外壳；一个可关闭和打开该开口的挡板；一个设置在外壳内的热电元件；设置在外壳侧壁上的接触型温度测量装置；根据权利要求71的输出效率控制装置，它设置在外壳内，用来通过开口接收红外光，并输出至少一部分的红外光；以及一个透镜，它把从输出效率控制装置输出的红外光中的至少一部分输出给热电元件。接触型温度测量装置最好是一种热电偶。

根据本发明的再一个方面，提供了一种制作具有上述结构的显示设备的方法。

该制作方法包括以下步骤，制作多个光学调制器；以及布置和组装光源、分光装置、多个光学调制器、和成象透镜，其中制作多个光学调制器的步骤包括：在一个透明基底第一表面上制作聚焦装置；在该透明基底的与第一表面相对的第二表面上制作多个输出效率控制装置，其中每个输出效率控制装置都含有用于驱动的连接部分；把用于驱动的连接部分连接到用于驱动多个输出效率控制装置的一个驱动电路上；当用于驱动的连接部分和驱动电路之间存在连接缺陷时，用激光照射对应于连接缺陷的连接部分，以修复该连接缺陷。

附图说明

图1是示出本发明实施例1中的光学调制器的结构的图：(a)是从下表面看去的透视图，(b)是侧视图。

图2是沿图1中A-A’线的截面图。

图3示出衍射型椭圆微透镜的一个例子：(a)平面图，(b)是(a)中一个微透镜的截面图。

图4说明制作实施例中1中的输出效率控制装置的步骤。

图5是示出一个使用可活动反射镜作为输出效率控制装置的光学调制器的结构的图。

图6是示出从下表面看去的本发明实施例2中的光学调制器的结构的透视图。

图7示意地示出本发明实施例3中的显示设备的结构。

图8是示出图7的显示设备中的光学调制器的结构的图：(a)顶视透视图，(b)截面图。

图9示出一种状态，其中驱动输出效率控制装置的驱动电路已连接到图7的显示设备中的光学调制器上。

图10示出实施例3的输出效率控制装置的零级衍射效率(反射光的输出效率)与波长的关系特性的曲线。

图11示出的多个排列的矩形微透镜的阵列和孔径比之间的关系。

图12是示出本发明实施例4中使用输出效率控制装置的红外传感器的结构的透视图。

图13是图12的红外传感器的侧视图。

图14是图12的红外传感器的透镜的平面图。

图15是示出热电元件上的光斑的一个例子的图：(a)示出入射光用普通圆形透镜聚焦在热电元件上的情况，(b)示出透镜为矩形的情况。

图16示出实施例4中的输出效率控制装置的结构：(a)是平面图，是沿(a)中B-B’线的截面图。

图17说明制作图16的输出效率控制装置的步骤。

图18说明图16的输出效率控制装置的工作情况。

图19示出本发明实施例5中的显示设备的光学调制器的结构：(a)是顶视透视图，(b)是截面图。

图20示出一个状态，其中驱动输出效率控制装置的驱动电路已连接在图19的显示设备中的光学调制器上。

图21示意地示出实施例5中输出效率控制装置的光栅构形。

图22是示出本发明实施例6中输出效率控制装置的结构的图：(a)是平面图，(b)是沿(a)中的E-E’线的截面图。

图23示出本发明实施例7中输出效率控制装置的结构：(a)是平面图，(b)是沿(a)中的F-F’线的截面图。

图24说明制作图23的输出效率控制装置的步骤。

图25说明图23的输出效率控制装置的工作情况。

图26是示出本发明实施例8的红外传感器的结构的图：(a)侧视图，(b)是从一个平行于y-z平面并含有直线G-G’的平面沿-x方向看去的图。

图27是示出本发明实施例9的红外传感器的结构的图。

图28是示出图27的红外传感器中的输出效率控制装置的结构的图：(a)是平面图，(b)是沿(a)中的H-H’线的截面图，(c)是沿(a)中的I-I’线的截面图。

图29是示出利用实施例9中的输出效率控制装置阵列的测量一个光源(热源)的二维强度分布的装置的结构的图。

图30是示出本发明实施例10的红外传感器的结构的图：(a)是侧视图，(b)是从一个平行于y-z平面并包含直线J-J’的平面沿一x方向看去的图。

图31是示出本发明的实施例11的非接触温度计的结构的截面图。

图32是示出普通光学调制器的结构的图：(a)是平面图，(b)是沿图(a)中的K-K’线的截面图。

图33说明普通光学调制器的光学调制原理。

图34是一个衍射型椭圆微透镜阵列的平面图。

图35是示出利用一个可活动反射镜阵列的光学调制器的结构的图。

具体实施方式

(实施列1)

图1(a)和(b)分别是示出本发明实施例1中的光学调制器的结构的从下表面看去的透视图和侧视图，图2是沿图1中的A-A’线的截面图。

如图1所示，在本实施例的光学调制器中，一个作为第一聚焦装置的微透镜3a和一个作为第二聚焦装置的微透镜3b被形成在一个第一表面上，该表面是一个由玻璃等做成的厚度例如为2mm的透明基底1的一个表面。微透镜3a和3b互相邻接地设置，并具有相同的形状。

在透明基底1的位在第一表面对面的第二表面上形成了一个反射型输出效率控制装置2。该输出效率控制装置2设置得使其中心位在一条从连接透镜3a中心和透镜3b中，心的直线的中点出发并垂直于形成这两个透镜的平面(第一表面)的直线与形成输出效率控制装置2的平面(第二表面)的交点处。换言之，在本实施例中，输出效率控制装置2设置在微透镜3a和3b之间的中央点的正下方。

在本实施例中把孔径为1mm的两个圆形透镜用作为微透镜3a和3b。这种圆形透镜可以用任何方法制作。在本实施例中，在基底1上镀一层抗蚀剂，然后把基底1烘烤到抗蚀剂的软化温度或更高温度，使抗蚀剂流动，于是由于表面张力该抗蚀剂形成了山包形状。

在本实施例中，虽然使用了圆形微透镜，但微透镜的形状关不局限于此。例如，也可以采用矩形椭圆形的透镜。再有，也可以用诸如照相制版、蚀刻、和淀积等半导体工艺来制作衍射型微透镜或非球面透镜。图3(a)是示出衍射型椭圆微透镜的一个例子的平面图。图3(b)是图3(a)中的一个微透镜沿着x-z平面的截面图。如图3(b)所示的这种具有阶梯形状横截面的二级/多级结构的衍射型徽透镜可以用常规半导体工艺所使用的重复照相制版，薄膜蚀刻/淀积来批量生产。因此，可以得到具有极好的批量生产性和制造精度的微透镜。

例如，光束直径为0.9mm的入射光4入射到微透镜3a上，使入射光4的光轴相对于图1(b)中的z铀方向有一个角度θ1(例如20.2°)，该入射光4以其光轴的入射角。(例如13.3°)穿过基底1，聚焦在输出效率控制装置2上，在那里入射光4被反射(反射角。例如为13.3°)，然后被徽透镜3b准直，变为出射光5输出，其光铀的输出角为01(例如20.2°)。

在本实施例中，在基底1的表面中除了形成有微透镜3a、3b和输出效率控制装置的区域以外的所有区域上有均设置了光吸收部分(光吸收膜)6。光吸收膜6是通过镀上对入射光波长有光吸收功能的薄膜来制作的，这种薄膜的例子有：混合了如聚酰亚胶和PMMA(有机玻璃)这样的聚合物的碳或肤肽蓝化合物。不过，光吸收膜6的结构和制作方法不局限于此。光吸收膜6也可以通过真空淀积具有对入射光波长的光吸收作用的颜料有机膜等来制作。这种光吸收膜6所起的作用是消除基底1内的和来自基底1外部的散射光，从而改善出射光5的信噪比。

在本实施例中，在微透镜3a和3b的周边上也设置了光吸收膜6。这样的结构的优点是只把满足透镜特性的那些部分用作为第一和第二聚光装置，而不利用微透镜的周边部分，这是因为存在有相对于基底1的表面张力，这种部分的透镜特性一般可能较差。

输出效率控制装置2的平面结构以透视图的形式示子图1(a)，该装置的尺寸例如为100μm×100μm。下面将参考图2和4说明该输出效率控制装置2的结构和制造步骤。下面在说明输出效率控制装置2的结构时，是从基底1的反面(第二表面)看去来叙述的，因此其垂直方向的关系与图2中所示的恰好相反。

首先，如图4(a)所示，在透明基底1的一个表面上，先后形成一个起着第一电极作用的透明导电膜7和一个反射膜8。在本实施例中，一个厚度为2mm的玻璃基底被用作透明基底1，在基底1上形成一个厚度为500A的ITO(铟锡氧化物)膜，作为透明导电膜7，然后形成一个厚度例如为4000A的Al膜作为反射膜8。

接着，在反射膜8上形成一个抗蚀剂掩模(未示出)，然后用蚀刻法把反射膜8成形为适当的形状，由此形成一个第一光栅8a，如图4(b)所示。其后，如图4(c)所示，形成一个厚度为L2的绝缘层9，复盖光栅8a。在本实施例中，形成一个厚度为0.086μm的S_tO₂层作为绝缘层9。绝缘层9用来防止第一光栅8a和下述的第二光栅8b之间的短路。

再有，如图4(b)和4(e)所示，形成一个待除层10和一个反射膜8’。本实施例中，形成一个厚度为0.3μm的聚合物层作为待除层10，形成一个厚度例如为4000A的Al膜作为反射膜8’。待除层10起着间隔层的作用。然后在反射膜8’上形成一个抗蚀剂掩模(未示出)，通过蚀刻使反射膜8’成形为适当的形状，由此形成了起着第二电极作用的第二光栅8b和电极8c，如图4(f)所示。第二光栅8b制作成多个梁的形式，这些梁的两端都支架在待除层(间隔层)10上，并且与电极8C有电连接。最后除去待除层10。这使得在第二光栅8b和绝缘层9之间形成了距离为L3的空间。

当在第一电极7和第二电极8b之间施加电压时，第二光栅8b将因静电吸力而变得与SiO₂层9接触。其结果是，第一和第二光栅8a和8b之间的距离发生改变。这使得来自基底1方面的入射光的输出效率得到控制。

SiO₂层9的厚度L2以及第二光栅8b和SiO₂层9之间的空间的距离L3被设定得满足关系：L₂＝λ/(4ncosθ)和L₃＝λ/(cosθ1)，其中SiO₂层9的折射率为n(例如1.5)，入射光4的波长为λ(例如0.5μm)。这样，在图2(a)所示的没有施加电压的情况下，从入射光4方面看来第一光栅8a和第二光栅8b之间的距离变为1/2波长，于是光经过往返传播后它们的相位是匹配的。也就是说，当没有施加电压时输出效率控制装置2所起的作用无异于一个反射镜，所以只产生作为零级衍射光的反射光5。另一方面，当在图2(b)所示的施加了电压的情况下，第一光栅8a和第二光栅8b之间的距离变为1/4波长。因此，往返传播后的相位变成是相反的，于是反射光束消失，并由此产生了±1级的衍射光11a和11b。也就是说，反射光5或者±1级衍射光11a、11b的强度可以被调制；不过在本实施例中所重视的是反射光(零级衍射光)，所以被调制的是反射光。

本发明的光学调制器把入射光4聚焦到微透镜3a上，把入射光4导引到输出效率控制装置2上，用微透镜3b准直作为零级衍射光的反射光，并把经准直的光作为出射光5输出。这使得能够用面积远小于入射光4和出射光5的光束直径的输出效率控制装置2来调制出射光的效率。在用前述方法制造的尺寸为100μm×100μm的输出效率控制装置2中，在把第二光栅8b悬浮起来的步骤中第二光栅8b不可能粘着在SiO₂层9上。于是输出效率控制装置2能够以良好的产额生产。

此外，因为光栅部分的尺寸减小了，所以响应速度得以改善。

还有，在本实施例的光学调制器中，如前所述，微透镜3a和3b以及输出效率控制装置2是整体集成在透明基底1的前、后两个表面上的。所以能得到结构上稳定的光学调制器。

在利用一个微透镜把入射光聚焦到输出效率控制装置2上去的情形中，需要把输出效率控制装置准确地放置在微透镜的焦点上。然而，。在本发明的光学调制器中，只要规定透明基底1的厚度对应于微透镜的焦距，就可以容易地精密设置微透镜和输出效率控制装置之间的距离。这样，能够以良好的精度进行装配。

输出效率控制装置和用来把入射光聚焦到输出效率控制装置上去的聚焦装置可以设置在两个分开的基底上，然后再把它们结合起来。此外，虽然普通的光学调制器和微透镜不能被集成，但它们可以被结合在一起。

再有，可以用一个以透射形式工作的输出效率控制装置和诸如反射镜这样的反射装置的结合来与第一和第二聚焦装置例如微透镜配合使用，以代替本发明实施例中所使用的反射型输出效率控制装置。

在本发明中采用了利用衍射的具有光栅结构的装置来作为输出效率控制装置。但输出效率控制装置并不局限于此。任何能够控制光的输出效率的装置都可以使用。例如，可以使用能被静电力所控制的具有微反射镜结构的可活动反射镜。

图5以截面图示出一种利用可活动反射镜作为输出效率控制装置的光学调制器的结构。在该光学调制器中，一个在其一个表面上设置了一个可活动反射镜24的基底20和一个在其一个表面上设置了作为第一、第二聚焦装置的微透镜3a、3b的透明基底22放置得使可活动反射镜24面对着微透镜3a和3b。

每个可活动反射镜24都像上述具有光栅结构的输出效率控制装置2一样，放置在相邻两个微透镜3a和3b之间的中央点的正下方，反射通过微透镜3a入射的光4，并把光4通过微透镜3b输出成反射光5。在具有这种结构的光学调制器中，光的调制是只利用了光的反射来进行的。因此，存在有输出效率不依赖于入射光4的波长并且该装置易于使用的优点。

(实施例2)

图6是一个2从下表面看去的透视图，它示出根据本发明的实施例2的光学调制器的基本结构。在图6中，与图1中相同的那些元部件用与图1相同的代号表示，因此将略去对它们的说明。

本实施例的光学调制器与上述实施例1中的光学调制器的差别仅仅在于用来把光聚焦到输出效率控制装置2上的第一聚焦装置和用来输出来自输出效率控制装置2的光的第二聚焦装置的结构。在实施例1中，使用圆形微透镜3a和3b，作为第一和第二聚焦装置。然而在本实施例中使用了椭圆形微透镜3’a和3b它们的布局方式是它们的长铀互相邻接。

椭圆形微透镜3’a和3’b有相似的椭圆形状，其厚度方向的截面逐渐变小。它们的设计使得其椭圆长短轴的尺寸比为1/cosθ1，其中θ1是入射光的入射角。

如上所述，微透镜3’a和3’b的椭圆形状是根据入射角来设计的，因此由于光倾斜地入射到微透镜上所引起的象差可以减小，从而可以满意地进行光学调制。

在本实施例中，椭圆长短轴的尺寸比例如规定为在θ1＝35°时例如为1.22。该装置甚至在这样大约入射角下仍能满意地工作。特别地，对于椭圆形微透镜，从生产的角度来说采用图3(a)和(b)所示的具有二级/多级结构的衍射型椭圆微透镜是合适的。

(实施例3)

现在将参考图7至10说明根据本发明的实施例3的一种显示设备。在这些图中，与图1至图6中相同的元部件用相同的代号表示，因此将略去对它们的说明。

图7示意地示出了本实施例中显示设备的结构。图8(a)和(b)分别是一个顶视透视图和一个截面图，示出图7的显示设备中的光学调制器的基本结构。图9示出一个状态，其中用来驱动输出效率控制装置的驱动电路已连接在图7显示设备中的光学调制器上。图10示出本实施例中的输出效率控制装置的零级衍射效率(反射光输出效率)与波长的关系特性曲线。

如图7所示，本发明的显示设备含有：一个光综201，二色反射镜202a、202b、202c、202d、202e，三个光学调制器203a、203b、203c，一个反射镜204，以及把一个图象投射到一个屏幕上的一个投影透镜205。光源201是一个白光光源，例如金属卤素灯和缸灯。由光源201发出的白光被二色反射镜202a、202b和202c分解成蓝光、绿光和红光，这些二色反射镜有选择地仅仅反射特定波长范围内的光，被分解的光束分别入射到用于各种彩色光束的三个光学调制器203a、203b、203c。在那里，各个彩色光束根据要显示的图象受到调制。各个经调制的彩色光束被二色反射镜202d和202e结合成一个光束，然后被投影透视205投射到一个屏幕(未示出)上。

下面将说明本实施例的显示设备的工作过程。

从光源201发出的光以准直光的形式入射到有选择地反射蓝光(例如位在波长范围0.41μm至0.49μm内的光)的二色反射镜202a上。这里只有蓝光B被反射，其方向被改变了90°，以入射到光学调制器203a上。光学调制器203a由一个控制电路(未示出)逐个象素地控制，从而按象素地调制入射光。这样，存在着一些输出对应于零级衍射光的反射光的象素，也存在着一些不输出反射光的象素。经调制的蓝光B’入射到二色反射镜202e上，后者与二色反射镜202a一样地反射蓝光。经调制的蓝光B’在二色反射镜202e处光路发生转折，并与其他光结合在一起，准备由成象透镜205在屏幕(未示出)上形成一个图象。

在透过二色反射镜202a的绿光和红光中，绿光G被二色反射镜202b反射，后者有选择地反射绿光(例如位在波长范围0.5μm至0.6μm内的光)，并使它的方向改变90°，以入射到光学调制器203b上。经调制的绿光G’.的方向被二色反射镜202d改变90°，后者与二色反射镜202b一样有选择地反射绿光，绿光G’与其他彩色光束结合在一起，准备由投影透镜205成象。

透过二色反射镜202b的红光R其光路被二色反射镜202c偏转90°，后者有选择地反射红光(例如位在波长范围0.6μm0.7μm内的光)，偏转后的红光R入射到光学调制器203c上，在空间上受到调制。经调制的红光R’其光路被反射镜204偏折，然后被透镜205成象。其结果是，在屏幕上形成了一个其中混合有三个原色的彩色图象。

如图8(a)和(b)所示，在每个光学调制器中，在一个透明基底1的一个表面，即第一表面上形成了排列成一个阵列的多个聚焦装置，例如孔径为40μm的微透镜3’，这些微透镜的排列间距例如为40μm；并且在透明基底1第一表面的对面的第二表面上形成了排列成一个阵列的多个输出效率控制装置2’，它们的排列间距例如为40μm。在本实施例中，每个输出效率控制装置2’的尺寸规定为20μm×20μm。

在本实施例中，光也是用微透镜聚焦到输出效率控制装置2’上去的。因此，输出效率控制装置2’的尺寸可以做得小于微透镜的孔径。其结果是，可以布置驱动输出效率控制装置2’的引线，并且可以在每个输出效率控制装置2’的周围制作控制电路，由此能够减少死区。这样，可以明显地增大孔径比，以改善光的利用效率。

在本发明的每一个光学调制器中，根据实施例1中所说明的输出效率控制装置中的入射光波长，对SiO₂层的厚度以及第二光栅和SiO₂层之间的空间距离进行了优选，并且这些输出效率控制装置排列成了一个阵列。较具体地说，在本实施例中，对于蓝光的光学调制器203a的设计波长规定为0.45μm，对于绿光的光学调制器203b的设计波长规定为0.55μm，对于红光的光学调制器203C的设计波长规定为0.65μm 。

如图8(b)中所示，每个光学调制器的放置方式使得：从相应二色反射镜入射的光4相对于微透镜3”的光轴是倾斜入射的，并且相对于相邻微透镜的光轴以与入射角相同的角度倾斜地从该相邻微透镜输出。此外，在每个光学调制器中，相邻排列的输出效率控制装置2’之间的排列间距规定为等于相邻排列的微透镜3”之间的排列间距，并且输出效率控制装置2’的阵列与微透镜3”的阵列互相错开地排列，沿着入射光倾斜的方向(图8(b)中的x方向)其错开的大小为半个排列间距。

根据上述的布局方式，在本发明的光学调制器中，一个使光4入射到一个输出效率控制装置2’上的作为第一聚焦装置的微透镜同时也起着第二聚焦装置的作用，输出来自x方向上相邻的另一个输出效率控制装置2’的光5。这样，虽然如上述实施例1中所说明的，本发明的输出效率控制装置需要两个在x方向上相邻的两个微透镜，但对于显示设备的光学调制器中各微透镜被排列成一个阵列的情形，微透镜的数目只需对下述两个数相加就可以确定，这两个数是y方向上一个列中的输出效率控制装置数和含在阵列中的输出效率控制装置数。

例如，为了对应于640(x方向)×480(y方向)个象素，需要排列640(x方向)×480(y方向)个输出效率控制装置。然而只需要排列641(x方向)×480(y方向)个微透镜3’就可以了。微透镜数目的增大率只有0.16％。因此，虽然本发明的显示设备具有成对地使用相邻微透镜的结构，但微透镜的数目却几乎没有增加。从而，该显示设备是容易制作的。

在本实施中的显示设备中，光学调制器通过在透明基底1的前后两表面上分别整体地形成一个微透镜3’阵列和一个输出效率控制装置2.阵列来制作。这样能够得到一种具有稳定结构的光学调制器。特别地，通过让微透镜3’的焦距与透明基底1的厚度相一致，可以容易地把输出效率控制装置2’准确地定位在微透镜3’的焦点上，由此能够实现令人满意的调制特性。

再有，在每个光学调制器中，在透明基底1表面的除了布设有微透镜3’和输出效率控制装置2’的区域之外的区域中设置了光吸收膜6。在本实施例中，光吸收膜6是通过镀一个对使用波长有光吸收作用的薄膜来制作的、所用的材料例如是混合有像聚酸亚胶和PMMA这样的聚合物的碳或肤肤蓝化合物。然而，光吸收膜6的结构和制作方法并非局限于此。光吸收膜6也可以通过真空淀积一个对使用波长有光吸收作用的颜料等有机薄膜来形成。这种光吸收膜6所起的作用是除去基底1内的和来自基底1外部的散射光，从而改善输出光5的信噪比。

在本实施例中，光吸收膜6也还设置在微透镜阵列中每个透镜3’的周边。这种结构的优点是只使用具有满意的透镜特性的区域，而不使用微透镜的周边区域，在那里由于存在对基底1的表面张力，通常透镜特性可能变坏。

再有，微透镜3”的形状并不局限于圆形，也可以使用矩形或椭圆形透镜。图11示出由多个矩形微透镜排列成的一个阵列。如图11(a)至(c)所示，可以看出通过改变微透镜的形状和排列，死区被减少了，提高了孔径比。

对于相对于光学调制器的入射角和出射角比较大的情形，采用椭圆形微透镜是有效的。图34示出了一个椭圆形微透镜阵列的例子。使用椭圆形微透镜可以减小由于光相对于微透镜光铀倾斜入射而引起的象差，由此能够实现满意的光学调制。此外，椭圆形微透镜的设计最好是使得椭圆的长短轴尺寸比为1/cosθ1，其中θ1是入射光4的入射角。

对于把圆形透镜用作微透镜3”的情形，微透镜3n的制作方法例如可以是：在基底1上镀一层抗蚀剂，烘烤基底1至抗蚀剂的软化温度或更高温度，使抗蚀剂流动，由此借助于表面张力而使抗蚀剂形成山包形状。不过，也可以用其他方法制作圆形透镜。或者，用诸如照相制版、蚀刻、和淀积等常规的半导体工艺所制作的衍射型透镜或非球面透镜也可以用作微透镜3”。

在本发明的显示设备中，如图9所示，用于驱动光学调制器的输出效率控制装置2’阵列的驱动电路由一个专门设计的集成电路IC12组成，IC12与各个输出效率控制装置2’的电极部分2’a的电连接是通过焊料突起13实现的。特别地，用来驱动输出效率控制装置2’阵列的电路由一个专门设计的集成电路组成，该设计使得电路能够容易地与输出效率控制装置2’的阵列相连接。

再有，在这种结构中，即使当某些焊料突起13没有满意地连到输出效率控制装置2’上，它们也很容易修复。这是因为透明基基底1和设置在输出效率控制装置2’上方的微透镜阵列是透明的。较具体地说，可以用如YAG(钇铝石榴石)激光或CO₂激光从没有被满意连接的输出效率控制装置2’的上方表面去照射没有被满意连接的电极部分，由此使电极部分通过退火而被修复。

下面，将参考图7和10讨论各个光学调制器的调制特性与从光源201分解出来各个彩色光束的次序之间的关系。

本实施例的光学调制器203a、203b、203c分别具有如图10(C)、(b)、和(a)所示的调制特性，本发明的发明者发现，调制的消光比可能随着波长的变短而减小。因此，尽管入射到对应于蓝光B的光学调制器203a上的光波长段应该是范围0.40μm至0.50μm(带宽0.1μm)，但实际上却被第一个二色反射镜202a限制在例如范围0.41μm至0.49μm(带宽0.08μm)内。这样做之后，对应于B光的光学调制器203a的调制特性，特别是消光比，得到了改善。

然而，当波长段被限制之后，光学功率将减少。为此，本实施例的显示装置通过让从光源201出射的光首先入射到有选择地反射蓝光的二色反射镜202a镜上，来克服这个问题。这是因为，当光通过一个工色反射镜时，即使其波长位在透光范围内的光也要或多或少的被吸收。

对应于G光和R光的光学调制器203b和203c的入射波长段没有受到特别的限制，而是设定在常规的值上(带宽：0.1μm)。然而，为了改善消光比，希望把对应于G光的光学调制器的入射波长段稍加限制，例如限制到范围0.505μm至0.595μm(带宽：0.09μm)内。这时，通过把对应于绿光的二色反射镜202b放置在第二的位置上，可以防止因波长带的限制而造成的光学功率减小。

如上所述，在本实施例的显示设备中，各个有选择地反射各光束的二色反射镜和各个光学调制器是在考虑了各个光学调制器的调制特性的情形下来布置的。

此外，在本实施例中，说明了一种采用含有带有利用光衍射效应的光栅结构的输出效率控制装置的光学调制器的显示设备。然而本发明并不局限于此。例如，也可使用如图35所示的光学调制器，其中多个具有可被静电力控制的微反射镜结构的可活动反射镜24排列成一个阵列。在该情形中，各个可活动反射镜24仅利用光的反射，而不利用光的衍射来控制出射光。这样，在使用可活动反射镜的该光学调制器中，调制特性不能依赖于入射光的波长。其结果是，三个光学调制器不需要设计得分别对应于各个彩色光束的波长范围，从而可以使用具有相同特性的光学调制器。

如上所述，在本发明的光学调制器中，输出效率控制装置和聚焦装置是结合起来使用的，由此输出效率控制装置的面积可以减小。因此可以实现具有高响应速度、能调制大光束直径的入射光、并且易于生产的光学调制器。此外，采用这种光学调制器使得能够实现具有高的光利用效率的投影型显示设备。

(实施例4)

下面将通过描述一种采用输出效率控制装置的红外传感器来说明本发明输出效率控制装置的又一个实施例。

在实施例1至3中，输出效率控制装置的光栅是矩形形状的。在实施例4中，采用了梯形的光栅构形。下面将参考附图来说明实施例4。

图12和13分别是示出一种利用根据本发明实施例4的输出效率控制装置的红外传感器的基本结构的透视图和截面图。本实施例的红外传感器100含有一个输出效率控制装置101、一个热电元件103、以及一个透镜105。输出效率控制装置101和热电元件103设置在一个外壳111内，如图13所示。透镜105粘着在外壳111的上表面上。透镜105例如是一个用硅做成的方形孔径衍射型透镜，其截面如图13所示，它使入射到红外传感器100上的光107聚焦。输出效率控制装置101设置在被透镜105聚焦的光107的光路之中，相对于一个平行于粘着了透镜105的那个表面的平面倾斜一个角度θ2。热电元件103的放置使得从输出效率控制装置101输出的至少一部分的光能入射到热电元件103上。

图14是图12和13中所示透镜105的平面图。如图14所示，在本实施例的红外传感器100中，透镜105是一个衍射型透镜，其孔径形状例如为方形，并具有例如4级台阶的截面。如图14所示，在本实施例中，衍射光栅一直形成到方形的4个角区中，由此增加了透镜孔径的面积，改善了光的利用效率。

如图12所示，由于制作的容易程度和成本的效率，热电元件103通常具有矩形形状。然而，当入射光例如被常规的圆形透镜聚焦时，热电元件上的光斑形状也将是圆形的。图15示出热电元件103上光斑形状的例子。图15(a)示出入射光用常规圆形透镜聚焦到热电元件上的情形。从图15(a)可以明显看出，热电元件四个角的部分变成死区，那里没有光入射，所以整个热电元件不能被有效地利用。

图15(b)示出当透镜105具有实施例4的矩形形状时的光斑形状。形成在热电元件103上的光斑变成是矩形的，其尺寸大于使用圆形透镜情形中的尺寸，如图15(b)所示，从而，可以使用一个面积较小的热电元件，结果降低了成本。较具体地说，通过使用矩形透镜作为把光聚焦到热电元件上的透镜，热电元件的面积可以减少25％。同时，现在变得有可能使光入射到整个热电元件上，由此与通常情形相比，该红外传感器的输出信号大小可以增加25％或更多。

当如实施例4那样使用具有矩形孔径的透镜时，入射到输出效率控制装置101上的光斑形状变为如图12所示的梯形。在本实施例中，例如透镜105的尺寸为3mm×3mm，其焦距为6mm，倾斜角θ2为45°，并且输出效率控制装置101例如放置在透镜105和热电元件103之间的正中点的位置上。于是光斑形状是一个梯形，其靠近透镜105的一条边(下边)的边长为2.0mm，远离透镜105的一条边(上边)的边长为1.2mm，z方向的高度为2.3mm。

图16(a)是实施例4的输出效率控制装置101的平面图，图16是沿着图16(a)的B-B’线的截面图。

输出效率控制装置101的基底121例如可以这样获得：使一个Si片热氧化以形成一个厚度为0.1μm的热氧化膜，用低压化学气相淀积法(以下称作LPCVD)淀积一个厚度为0.2μm的氮化硅膜，以形成一个绝缘层。在基底121上形成一个间隔层123，它例如由掺有大量磷的氧化硅膜组成。在间隔层123上形成一个弹性层125。在实施例4中，该弹性层125是由减小了剩余应力的氮化硅膜组成的。如图16(b)所示，通过使弹性层125成形而形成梁126，然后在梁126上形成上反射膜127.在基底121上形成下反射膜128。反射膜127和128例如由厚度为0.1μm的Au组成。

当聚焦的红外光115入射到具有这种结构的输出效率控制装置101上时，将在输出效率控制装置101上形成一个梯形形状的入射光光斑129，如图16(a)所示。

如图16(a)所示，在实施例4中，输出效率控制装置101具有梯形形状。这与上述的使用能在输出效率控制装置101上形成如图16(a)所示的梯形光斑129的矩形透镜是相对应的。在实施例4中，如上所述，光斑129的形状是上边为1.2mm、下边为2.0mm的梯形。这样，沿y方向的宽度发生变化。因此，如果使用常规输出效率控制装置中所使用的由许多互相平行的梁所组成的光栅，则在光斑内上边附近和下边附近的梁的数目是不同的。这造成上下位置处衍射的不均匀性。其结果是调制效率降低。反之，如果使用本实施例的输出效率控制装置101，则由于改变了各个梁126的间距的形成了与光斑129的形状相匹配的光栅，光斑129中的梁的数目变得均匀，由此允许发生均匀的衍射现象，防止衍射效率的降低。

下面，将参考图17说明制作输出效率控制装置101的步骤的例子。在图17中，与图16中相同的元部件用相同的代号表示。对它们的说明将略去。

首先，制作其上已形成有绝缘膜的一个基底121。例如可以用硅基底等来作为该基底。在本实施例中，使用了硅基底，并经过热氧化而形成了一个厚度为0.1μm的氧化膜，其后又用LPCVD法淀积了一个厚度为0.5μm的氮化硅膜。

然后如图17(a)所示，在基底121上例如用LPCVD法形成了一个例如由掺有大量磷的氧化硅膜组成的间隔层123。间隔层123的厚度为λ/(4cosθ2)，其中λ是入射到输出效率控制装置上的光的波长。在本实施例中，入射光波长λ规定为10μm。θ2代表输出输出效率控制装置101相对于一个平行于其上粘着了透镜的那个表面的平面的倾斜角，也即光入射到输出效率控制装置上的角度。在本实施例中，θ2＝45°，如上所述。这样，在本实施例中，用LPCVD法淀积了一个厚度为3.5μm的掺有大量磷的氧化硅膜。

接着，如图17(b)所示，在间隔层123上形成一个厚度为λ/(4cosθ2)的弹性层125。在本实施例中，用LPCVD法形成一个3.5μm厚的氮化硅层，其中通过增加硅含量的比例而把层内所剩留的张应力降低到了例如200MPa或更小。

然后在弹性层125上用旋转甩涂法涂上抗蚀剂，对抗蚀剂进行曝光和显影，由此形成一个抗蚀剂掩模131，如图17(c)所示。然后用干蚀剂法使弹性层125成形，以形成梁126和开口132。其后，除去抗蚀剂132，并通过使用稀释的氢氟酸的各向同性湿腐蚀法，除去位在开口132中和梁126下面的间隔层123。这样，如图17(c)所示，梁126被悬浮起来。其结果是，梁126的两端都支架在间隔层123上。

最后，在上面所得到的基底上用气相淀积法制作一个例如由0.1μm厚的Au组成的反射膜，由此形成如图17(f)所示的上反射膜127和下反射膜128。通过上述各个步骤完成了输出效率控制装置的装置的光栅结构。

现在将参考图18来说明如上构成的输出效率控制装置的工作情况。在图18中，与图17相同的元部件用相同的代号表示。其说明将略去。

实施例4的输出效率控制装置101通过接通/断开施加在上反膜127和基底121之间的电压来工作。图18(a)示出没有在上反射膜127和基底121之间施加电压时的状态，这时梁126是悬浮着的，在梁126和基底121之间形成了一个空气层137。这样，上反射层127的表面和下反射层128的表面之间的深度差被设定为例如值λ/(2cosθ2)，这里假定被调制的光135入射到输出效率控制装置101上的入射角为θ2(见图13)光135的波长为λ。

在实施例4中，例如有θ2＝45°，λ＝10μm，所以上述值为7.0μm。这时，从上反射膜127反射的光和从下反射膜128反射的光之间的相位差因来回传播而变成2π，对应于一个波长，因此两个相位是匹配的。这样，输出效率控制装置101的作用如同普通的反射镜，于是入射光135变成零级衍射光136，被反射回到入射方。

另一方面，如图18(b)所示，当在上反射膜127和基底121之间施加了电压时，作为上电极的上反射膜127和作为下电极的基底121形成了一个内含有空气层137和制作在基底121的表面上的绝缘层(未示出)的电容。上反射膜127例如被充以正电荷，基底121例如被充以负电荷。在这两种电荷之间产生了静电吸引力，使梁126被吸向基底121方面，直到与基底121的表面相接触，如图18(b)所示。这时，上反射膜127表面和下反射膜128表面之间的深度差被设定为值λ/(4cosθ2)，例如在实施例4中这个值为3.5μm。这样，从上反射膜127表面反射的光和从下反射膜128表面反射的光之间的相位差在来回传播过程中变为π，对应于半个波长。因此，这两个反射光束消失。其结果是，零级衍射光被消除，而输出的是非零级的衍射光。例如，如图18(b)所示，当在上反射膜127和基底121之间施加了电压时，分别产生了衍射效率为41％的±1级衍射光138a和138b。

实际上，在支架上间隔层123上的每个梁126的两端附近部分(图16(a)中的C部分和D部分)，梁126并没有完全被吸引到基底121上。因此，如图16(a)所示，在纵向方向上梁126做得比入射光斑129要长一些，由此防止了光进入到这些不完全的工作部分，从而防止了调制率的降低。

根据上述的工作情况，在实施例4中输出效率控制装置101中，有可能通过接通/断开一个外加电压来调制零级衍射光的强度。

下面将说明实施例4中输出效率控制装置101的光栅部分的构形，特别是关于光栅周期的设定。在实施例4的红外传感器100中，入射到输出效率控制装置101上的是聚焦的光，而不是准直光。因此，本发明的发明人发现：在输出效率控制装置101光栅部分y方向的中央，得到了几乎等于100％的零级衍射效率(当没有施加电压时)；然而，在y方向的端边上，如图16(b)所示，入射角倾斜了一个角度β，所以衍射效率逐渐减小。由于同样的原因，当施加电压时，零级衍射效率在光栅端边处大于0％，于是整体的光量调制效率降低。不过，本发明的发明人发现：当光栅的周期Λ为入射光波长λ的7倍或更多(Λ/λ≥7)时，即使在光斜入射的情形下衍射效率的降低也是小的，所以在红外传感器100中用聚焦的光作为入射光也不会引起什么问题。因此，在实施例4中，图16(a)的C部分的最小周期A设定为例如70μm。

此外，如上所述，在实施例4中，光栅的周期Λ是按照入射光光斑的形状而变化的。较具体地说，假定透镜105的焦距为f，方形透镜105的一个边的边长为L，则图16(a)中D部分的光栅周期Λ规定为C部分周期Λ的最少(2f+Ltanθ2)/(2f-Ltanθ2)倍。例如，在实施例4中，由于f＝6mm，L＝3mm，θ2＝45°，D部分的光栅周期Λ规定为117μm或更大，等于C部分周期Λ的1.67倍。

如上所述，根据输出效率控制装置101的结构，对于梯形形状的光斑，光栅上任何部分都产生均匀的衍射，于是能够得到高的调制效率。

在图32和33所示的常规输出效率控制装置中，上反射膜表面和下反射膜表面之间的深度差从所用波长的1/2变为1/4，并且入射角规定为0°，也即使光垂直地入射，由此来对入射光调制。然而，在这种结构中，因为使光垂直地入射到输出效率控制装置上，要把零级衍射光从入射光中分离出来是困难的，因此利用非零级衍射光作为出射光。这样，光的利用效率极低。在上述常规的输出效率控制装置中，本发明的发明人发现：当为了利用零级衍射光而让输出效率控制装置倾斜从而使光倾斜地入射到输出效率控制装置上时，则驱动时的相位差不能变成恰当的值，使调制效率降低。

与之成对比的是，在实施例4的输出效率控制装置中，上反射膜127和下反射膜128之间的深度差分别设定为λ/(2cosθ2)和λ/4cosθ2)，取决于入射角θ2的值。正因为如此，零级衍射光变得能够容易地分离出来，而不会降低调制效率。

如上所述，在本实施例的输出效率控制装置中，可以在光栅部分获得均匀的衍射效果，不会部分地降低调制特性。光栅的构形上(上反射膜和下反射膜之间的深度差、梁的周期、等等)是根据光入射到输出效率控制装置上的具体情况(入射角、入射光在光栅上形成的光斑形状、等等)来设计的，由此允许光倾斜地入射到，而不是垂直地入射到输出效率控制装置上。其结果是，可以容易地在不降低调制效率的情况下得到作为出射光的零级衍射光。这样，通过利用这种输出效率控制装置，可以提供具有高的光利用效率和高灵敏度的小型化红外传感器。

在实施例4中，特别地说明了这样的情形：其中用来把入射光聚焦到输出效率控制装置上去的透镜具有矩形孔径，并且光栅的构形根据聚焦光斑的形状而设计成是梯形的。然而透镜的形状和光栅的构形并不局限于此。即使当透镜的孔径有另外的形状，使得输出效率控制装置上入射光光斑内的梁的数目是不同的，但根据该光斑的形状来设计光栅的构形也不会造成什么问题。再有，光栅的周期也不一定要沿着其纵向方向线性的变化。应该根据输出效率控制装置上入射光光斑的形状来适当地选择一个代表恰当构形的函数。

(实施例5)

下面将说明根据本发明实施例5的一种显示设备。除了光学调制器的结构有所不同之外，本实施例的显示设备与实施例3中所说明的显示设备有类似的结构。因此将略去对该显示设备的原理结构的说明。

图19(a)和(b)分别是本实施例的显示设备中的光学调制器的顶视图和截面图。图20示出用来驱动输出效率控制装置的驱动电路已连接在本实施例中的光学调制器上的情形，图21示意地示出本实施例的输出效率控制装置的光栅构形。

如图19(a)和(b)所示，该光学调制器包括作为多个排列成一个陈列的聚焦装置的多个矩形衍射型透镜105’和以与多个衍射型透镜105’的排列间隔周期相同的间隔排列成一个阵列的多个输出效率控制装置101’。如图19(b)所示，衍射型透镜105’的阵列形成在一个透明基底121a的上表面上，而输出效率控制装置101’的阵列则形成在透明基底121a的下表面上，即形成在与形成衍射型透镜阵列的表面相对的那个表面上。在本实施例中，各个具有方形孔径(边长40μm)和四级台阶截面的衍射型透镜以40μm的周期在厚度为2mm的玻璃基底的上表面上组成一个阵列，而各个输出效率控制装置101’(尺寸：20μm×20μm)则也以40μm的周期形成在下表面上。此外，在本实施例中，各衍射光栅以与实施例4相同的方式一直形成到正方形的四个角中，由此增大了透镜孔径部分的面积，改进了光的利用效率。

还有，衍射型透镜105’的阵列和输出效率控制装置101’的阵列的布局是沿着入射光相对于衍射型透镜105’的光铀的倾斜方向(实施例5中的x方向)相互错开半个排列间距。换言之，每个输出效率控制装置101’都放置在连接沿x方向互相邻接的两个衍射型透镜105’的中心的一条直线的中央点的正下方。这样，与实施例3中的一样，本实施例中用来把入射光135聚焦到输出效率控制控制101’上去的一个衍射型透镜105’同时也起着第二聚焦装置的作用，对来自在x方向邻接的另一个输出效率控制装置101’的出射光136进行准直，并输出该准直光。矩形衍射型透镜105’例如可以用对薄膜进行重复照相制版和蚀刻/淀积来批量生片。

与实施例3不同，使用了矩形透镜105’的阵列使得不再需要在设置透镜105’的基底121a的表面上提供光吸收部分。例如，对于实施例3那样把形成在基底上的圆形微透镜用作为聚焦装置的情形，最好在透镜的周边上提供光吸收部分，以不让光入射到透镜的周边区域，那里可能因对基底的表面张力而使性能下降。然而，由于在本实施例中使用了衍射型透镜，所以不再需要提供光吸收部分。

如上所述，在本实施例中，采用了矩形衍射型透镜105’作为把入射光聚焦到输出效率控制装置101’上去的聚焦装置。因此，形成在输出效率控制装置101’上的光斑形状变成为梯形的，所以对于像上述实施例3那样使用光栅周期为常量的输出效率控制装置的情形，不能得到均匀的衍射效果。这样，在本实施例中，输出效率控制装置101’的光栅周期按照入射光光斑的形状而变化，使得光栅的构形做成为如图21所示的梯形。

光栅的平面构形的设计与上述实施例4中所说明的一样。例如，梁的长度被规定得使光不能入射到梁两端附近的部分，在那里梁不能被完全吸引到基底上。正因为如上，就能够防止因入射到输出效率控制装置101’的不完全工作部分的光所造成的调制率降低。光栅的周期Λ设计得等于或大于入射光波长的7倍(Λ/λ≥7)。此外，假定衍射型透镜105’是边长为L和焦距为f的方形透镜，则光栅周期设计得使对应于入射光光斑梯形下边处的光栅周期至少为对应于梯形上边处周期的(2f+Ltanθ2)/(2f-Ltanθ2)倍。通过按上述方法设计光栅的平面构形，即使对于把一个形成梯形光斑的透镜用作为聚焦装置的情形也可以在光栅的任何部分实现均匀的衍射，得到高的调制效率。

除了光栅的平面构形之外，本实施例中所用的输出效率控制装置101’与实施例1和3中的输出效率控制装置有相同的结构。这样，输出效率控制装置101’可以用几乎相同于实施例1中所说明的制作步骤来制造。

在本实施例中，用来驱动输出效率控制装置101’的驱动电路也由专门设计的集成电路IC112组成。因此，输出效率控制装置阵列能够容易地连接到驱动电路上。如图20所示，驱动电路IC112通过各个焊料突起113被连接到各相应输出效率控制装置101’的电极部分101’a上。这种结构使得可以获得一种尺寸紧凑的稳定装置。

此外，在这种结构中，透明基底1和设置在输出效率控制装置101’的上表面一侧的衍射型透镜阵列两者都是透光的。因此，即使有某些焊料突起113没有被满意地连接在输出效率控制装置101’上，它们也能够容易地修复。较具体地说，用YAG激光器、CO₂激光器等发出的激光，从没有被满意连接的输出效率控制装置101’的上表面去照射设有被满意连接的电极部分，使电极部分通过退火而连接到焊料突起113上。

在本实施例的显示设备中，用矩形衍射型透镜105’把光聚焦到输出效率控制装置101’上。这样，输出效率控制装置101’的尺寸可以做得比光束直径和衍射型透镜105’的尺寸小。其结果是，在各个输出效率控制装置101’的周围可以布置驱动输出效率控制装置101’所需的引线(包括电极部分101’a)和制作控制电路，由此减小了死区。这样，能够明显地改善孔径比和光利用效率。

再有，在本实施例中，输出效率控制装置101’光栅部分的平面构形是梯形的。因此，与采用各个梁互相平行的光栅构形的情况相比，可以减小死区，并且可以更有效地改善孔径比和光利用效率。

(实施例6)

现在将参考图22来说明根据本发明实施例6的一种红外传感器。

实施例6和实施例4的红外传感器的差别仅仅在于输出效率控制装置的结构。因此在下面说明中将略去对红外传感器原理结构的说明，而只说明输出效率控制装置。

图22是示出实施例6的输出效率控制装置的结构的图：(a)是平面图，(b)是沿(a)中的E-E’线的截面图。

如图22(b)所示，实施例6的输出效率控制装置190含有一个基底192和一个制做在其上的反射型光栅。基底192的制做方法例如可以是，热氧化一个Si基底以形成一个厚度为0.1μm的热氧化膜，用LPCVD法淀积一个厚度为0.2μm的氮化硅膜，以形成一个绝缘层。在基底192上制作一个例如由掺有大量磷的氧化硅膜所组成的间隔层193。在间隔层193上制作一个弹性层194，并通过把弹性层194成形为预定形状制作出各个梁195。弹性层194例如由减少了剩余应力的氮化硅膜组成。在梁195上形成上反射膜196。此外，通过与梁195同时形成的各个开口199，在基底192上形成下反射膜19。反射膜196和197例如由厚度为0.1μm的Au组成。

在具有这种结构的输出效率控制装置190中，入射的聚焦红外光191形成一个具有图22(a)中所示形状的光斑198。

从图22(a)可以看出，实施例6的输出效率控制装置190与图16所示实施例4的输出效率控制装置的差别在于由各个梁195和各个开口199所构成的光栅的平面构形。实施例6的输出效率控制装置190的特点是，在梁的纵向方向光栅的周期比较大，而且所有梁195的长度都相等。作为输出效率控制装置190的一个例子，图22示出各个梁195’的两端分别位在以同一个点为圆心的两个圆周上的情形。

在实施例4的输出效率控制装置中，从图16(a)可以看出，各个梁的长度是不等的。因此，在施加电压时，各个梁以其长度逐渐减小的次序被吸引，而在切断电压时它们又以其长度逐渐增加的次序回复到原来的位置。其结果是，过渡时间，也即光接通/断开的上升和下降时间变大了，使得不能用高的驱动频率。例如，对于利用带有输出效率控制装置的红外传感器来在短时间内进行高精度测量的情形，有必要高速地驱动输出效率控制装置。然而，在实施例4的输出效率控制装置中，高速工作的限制导致了红外传感器精度的限制。

反之，在实施例6的输出效率控制装置190中，所有梁195的长度都相等，所以当按通/断开电压时各个梁完全同步地动作。这使得光接通/断开操作能够在非常短的时间内实现。其结果是，该输出效率控制装置可以用离频驱动，从而使用实施例6的输出效率控制装置的红外传感器可以进行高精度的探测。

在实施例6中，输出效率控制装置190的各个梁195的两端例如分别位在以同一个点为圆心的两个圆周上。不过，只要各个梁195的长度相同，它们的两端也可以位在任意曲线上。例如，通过把各个梁195的任一端在宽度方向上的中心点放置在一条直线上，就可以在能够调制同样大小的光斑的前提下减小输出效率控制装置的尺寸。

在实施例6中，以红外传感器为例说明了构成光栅的所有梁的长度都相等的输出效率控制装置.然而，本发明并不局限于红外传感器。例如，应该看到，即使对上述实施例5中所说明的显示设备，如果在其光学调制器的输出效率控制装置中也使得构成光栅的所有梁的长度都相等，则也能得到同样的效果。

(实施例7)

现在将参考图23至25来说明本发明实施例7的一种红外传感器。实施例7和实施例4的红外传感器的差别仅在于输出效率控制装置的结构。因此，将略去对红外传感器原理结构的说明，而只说明输出效率控制装置的结构。

图23是示出实施例7的输出效率控制装置200的结构的图：(a)是平面图，(b)是沿(a)中的F-F’线的截面图。如图23(b)所示，实施例7的输出效率控制装置200含有一个基底221和一个形成在其上的反射型光栅。基底221例如可以这样制作。热氧化一个Si基底以形成一个厚度为0.1μm的热氧化膜，并用LPCVD法淀积一个厚度为0.2μm的氮化硅膜，以形成一个绝缘层。在基底221上制作一些第一柱222。第一柱222例如可以这样制作：用LPCVD法淀积多晶硅，并使之成形。在基底221的周边制作例如由掺有大量磷的氧化硅膜组成一个间隔层223。

此外，输出效率控制装置200还含有一个弹性层224和通过使弹性层224成形为预定形状而得到的一些第二柱225和梁226。第二柱225设置在第一柱222上面。在实施例7中，弹性层224由减小剩余应力的氮化硅膜组成。在第二柱225上形成反射膜227，在梁226上形成反射膜228反射膜227和228例如由厚度为0.1μm的Au组成。

下面将参见图24举例说明制作实施例7的输出效率控制装置200的步骤。在图24中，与图23中相同的元部件用相同的代号表示。它们的说明将略去。下面将参考图24，依次地说明制作步骤。

首先，例如将一个硅基底进行热氧化，以形成一个厚度为0.1μm的氧化膜，再例如用LPCVD法淀积0.5μm厚的氮化硅膜，以形成一个绝缘层，由此就完成了基底221的制作。然后，例如用LPCVD法在基底221上淀积例如多晶硅，再例如用干蚀刻法使之成形，由此形成一些第一柱222，如图24(a)所示。

接着用例如LPCVD法在得到的基底221上淀积一个例如掺有大量磷的氧化硅膜，以形成一个间隔层223，如图24(b)所示。其后，用干蚀刻法在基底221的整个表面范围内蚀刻间隔层223，由此使该表面平坦，如图240)所示。第一柱222和间隔层223的厚度规定为A/(4cosθ2)，在实施例7中例如为3.5μm。

然后，例如用LPCVD法形成一个通过增加硅的含量比例而把膜内的剩余张应力降低到了例如200MPa或以下的氮化硅膜，由此形成一个弹性层224。尽管弹性层224的厚度是任意的，但在实施例7中规定为2μm。再有，如图24(d)所示，使弹性层224成形，以形成第二柱225和梁226。

接着，例如用稀释的氢氟酸通过第二柱225和梁226之间的缝隙对间隔层223进行湿蚀刻除去梁226下面的间隔层223，由此形成两端被支架的梁。其后，用真空淀积法形成厚度为0.1μm的金反射膜，由此形成了反射膜227和228。通过上述各步骤，就完成了具有图23所示结构的输出效率控制装置200。

现在将参考图25说明如上形成的输出效率控制装置的工作情况。在图25中，与图23和24中相同的元部件用相同的代号表示。对它们的说明将略去。

实施例7的输出效率控制装置200根据与实施例4的输出效率控制装置相同的原理，通过接通断开施加在作为上电极的反射膜228和作为下电极的基底221之间的电压来工作。图25(a)示出没有施加电压时的装态。这时，梁226都悬浮着，使反射膜227和228处于同一平面内。因此，输出效率控制装置200起着与普通反射镜一样的作用入射光231变成反射光232，反射回入射方。

另一方面，根据实施例4中所说明的原理，当在上电极228和下电极221之间施加电压时，梁226被静电吸引力吸向基底221的表面，直到它们与基底221的表面接触，如图25(b)所示。这时，反射膜227的表面和反射膜228的表面之间的深度差被设定为值A/(4cosθ2)。在实施例7中，这个值规定为3.5μm。A是入射光231的波长，θ2是入射光231入射到输出效率控制装置200上的入射角。这时从反射膜227的表面反射的光和从反射膜228的表面反射的光之间的相位差因光的来回传播而变为π，对应于半个波长。其结果是，反射光消失，输出非零级衍射光。例如，这时如图25(b)所示，分别以41％的衍射效率产生了±1级衍射光233a和233b。

根据上述的工作情况，在实施例7的输出效率控制装置200中，可以通过接通/断开施加电压来调制返射光的强度。

在前述实施例4的输出效率控制装置中，不论是施加电压还是不施加电压，光都是通过衍射现象来调制的。因此，例如当要调制的光的波长带宽的比较大时，

衍射效率将下降。然而，在实施例7的输出效率控制装置200中，在施加电压时，与实施例4一样，调制是由衍射现象实现的；但是，当没有施加电压时，从反射镜表面反射的光几乎能100％地输出。因此，整体的调制率可以提高。此外，根据实施例7的结构，由于弹性层224的厚度可以任意选择，所以可以把这个厚度规定得很薄。其结果是，作为上电极的反射膜228和作为下电极的基底2221之间的距离以减小，从而使梁226变形所需的能量减少，于是驱动电压可以降低。

如上所述，在实施例7的输出效率控制装置200中，在没有施加电压时，光是作为从一个反射镜表面的反射光输出的，而不是作为零级衍射光输出的，因此即使对于有大波长带宽的入射光，也可以获得高的调制率。此外，弹性层的厚度可以做得很薄，所以该装置可以用低电压驱动。

这里，本实施例的输出效率控制装置是示例性地通过一个红外传感器来说明的。然而，本实施例的输出效率控制装置并不限于红外传感器例如，本实施例的输出效率控制装置同样也可应用于实施例3和5中所说明的显示设备的光学调制器。

(实施例8)

现将参考图26来说明实施例的8的一种红外传感器。根据实施例8，提供了一种红外传感器，其中的输出效率控制装置的尺寸可以减小；即使当由输出效率控制装置产生的电磁噪声变得相当大，热电元件也不会受到影响；即使传感器和光源(热源)之间的距离比较短，它也几乎没有什么变化；并且当光源比较小时也还能够得到高的信号电平。

图26显示出实施例8的红外传感器300的结构的图：(a)是红外传感器300的侧视图，(b)是从一个平行于y-z平面且包含G-G’线的平面沿-x方向看去的图。

如图26(a)和(b)中所示，红外传感器300含有设置在一个外壳346内的一个输出效率控制装置342、一个热电元件343、一个透镜344、以及一个垫块345。如图26(a)所示，垫块345确定了光从一个点状热源(光源)341入射到输出效率控制装置342上时的入射角θ2。外壳346在其上表面上有一个输入窗347。输入窗347例如可以通过在一个硅基底上形成一个波长带通滤波器而得到。

实施例8的红外传感器300与实施例4的红外传感器的差别在于，其输出效率控制装置342是放置在光源341和透镜344之间的。在这样的布局下，例如可以通过制作一个由导电材料组成的透镜344而使该透镜具有电磁屏蔽的作用。因此，特别是对于因输出效率控制装置342的小型化而使梁变短，因而使梁变形的驱动电压变高，造成出现电磁噪声等的情形，能够防止热电元件343受到电磁噪声的影响。在这种情形中，透镜344可以由Si、Ge、GaAs、InP、ZnSe、ZnS等组成。此外，透镜344可以具有取决于它的相位调制量的表面浮雕结构。

透镜344的设计是假定光源341是如图26(a)所示那样位在距离输入窗347d的位置上的，而不是距离输入窗无限远的。根据透镜344的这种设计，聚焦到热电元件343上的光在从光源341辐射出的光中所占的比例、光利用效率、以及从热电元件343输出的信号都将被提高。热电元件343所放置的位置相对于入射光被透镜344所聚焦的位置沿着x轴移动了一个距离Δf，如图26(a)所示。这样便使光均匀地入射到热电元件243上，由此防止了光的过度聚焦，达到热电元件343不至于被过强的光能密度仅照射其一部分面积的目的。还有，这也能够防止热电元件343输出信号减弱。

再有，在实施例8中，透镜344是矩形形状的，所以由于与实施例4相同的原因，光可以入射到热电元件343的整个表面上。因此，输出效率控制装置342上的光斑形状与例4中输出效率控制装置上形成的光斑形状在方向上是相反的，也就是说，光斑的形状变成是没着+z方向变窄的梯形。因此，由于与实施例4相同的原因，输出效率控制装置342的光栅构形具有沿着+z方向变窄的梯形形状，如图26(b)所示。这样，照射到输出效率控制装置342上的光能够被均匀地衍射。

具有上述元部件布局的红外传感器300的工作情况几乎与实施例4的红外传感器完全相同。较具体地说，输出效率控制装置342通过接通/断开施加在其上、下电极上的电压来驱动，由此控制光入射到或者不入射到热电元件343上。这样就达到了对光的调制，使得热电元件343输出一个信号，由此便能够得知光源341的存在和来自光源的光强度等等。

在实施例8中，对于从输出效率控制装置342产生的电磁噪声相当大的情形以及光源距红外传感器300的距离相对恒定，特别是光源尺寸比较小的情形，光的利用效率是高的。因此，能够提供一种具有十分高的灵敏度的红外传感器。

(实施例9)

现在将参考图27至29来示例说明本发明实施例9的输出效率控制装置用作红外传感器的情况。实施例9的输出效率控制装置例如在被用作红外传感器时能够测量二维的红外光强度。过去，为了测量红外光的二维强度分布，例如把多个热电体排列成一个二维阵列，然后从各个热电体输出的信息获得二维强度公布。然而按照这种方法需要多个热电体，大大增加了成本。

图27是示出实施例9的红外传感器400的结构的图。如图27所示，红外传感器400含有一个输出效率控制装置阵列453、一个用来把入射光451聚焦到输出效率控制装置阵列453上的透镜452、一个用来接收来自输出效率控制装置阵列453的光的热电元件454、以及一个用来确定入射光451入射到输出效率控制装置阵列453上时的角度θ2的垫块455。实施例9的红外传感器400与实施例4的红外传感器的差别仅仅在于用输出效率控制装置阵列453代替了单个输出效率控制装置。因此这里将只说明这一点。

图28是示出输出效率控制装置阵列453的结构的图：(a)是平面图，(b)是沿图(a)中的H-H’线的截面图，(c)是沿图(a)中的I-I线的截面图.从图28(a)至(c)可以看出，实施例9的输出效率控制装置阵列453的基本结构是排列成一个阵列的多个实施例4的输出效率控制装置。

如图28(b)和(c)所示，输出效率控制装置阵列453含有一个基本设置了一个光栅阵列的基底461。在实施例9中，把一个其上形成了用于施加电压的引线(未示出)等的硅基底用作基底461。在基底461的周边形成了例如由掺有大量磷的氧化硅膜所组成的间隔层463。此外，在间隔层463上设置了一个例如由剩余张应力已被减小到例如200MPa或更小的氮化硅膜所组成的弹性层464。

例如用真空淀积法淀积0.1μm厚度的Au而形成上反射膜466和下反射膜467。如图28(b)和(c)所示，下电极468形成在基底461上。下电极468例如可以这样得到：先用LPCVD法在基底461上淀积一个0.5μm厚的多晶硅膜，其表面电阻用掺入大量磷的方法减小到例如20Ω·cm，然后使之成形。下电极468被连接到上述用来对基底461施加电压的引线(未示出)上，使得电压可以分别地施加到各个下电极上。同时也起着上电极作用的上反射膜466保持在一个相对于施加给这些下电极468的电压有恒定电位差的偏置电位上；例如使上反射膜466接地。在具有上述结构的输出效率控制装置阵列453中，在各个下电极468上施加可改变的电压，例如OV或+30V，由此来驱动各个输出效率控制装置。

现在将参考图29来举例说明利用输出效率控制装置阵列453来测量光源(热源)的二维强度分布的装置。这里，作为输出效率控制装置阵列473的一个例子，考虑一个由4×4个输出效率控制装置排列成的一个阵列。为了说明清楚，把该阵列分成自左至右的a、b、c、d四个列和自上至下的四个行1、2、3、4，如图29所示。下面将顺序地说明对一个例如具有人体形的二维强度分布的热源471的二维强度分布测量。

(1)仅驱动输出效率控制装置阵列473中位在a1部分的那个输出效率控制装置，使它实现光学调制，这样，例如只有入射到a1部分上的红外光的强度才被热电元件474探测到。

(2)接着，类似地只驱动位在a2部分的那个输出效率控制装置使之进行光学调制，由此控测到a2部分中的红外光强度。

(3)其后，以相同的方式，相继地驱动从a3直到ja4部分的那些输出效率控制装置。

按照上述步骤，二维的红外光强度分布能够以一个时间序列信号的信息形式被探测到，它不是一个瞬间的信息。例如，在实施例9中，采用了探测一个信号需5ms的热电元件474。因此，举例来说，为了得到由16×16个装置群所组成的阵列的全屏信息，需要大约1.3s。

在实施例9的输出效率控制装置阵列中，使用了矩形透镜以获得一个矩形区域中的二维强度分布。这时，由于与实施例4相同的原因，入射到输出效率控制装置阵列上的光斑形状变成是梯形的。因此，如图27至29所示，输出效率控制装置阵列的平面构形也被规定为梯形的。这样，通过使阵列形状与光斑形状相匹配，就可以使入射到各个输出效率控制装置上的光能量恒定。因此可以精确地测量强度分布。

如上所述，实施例9的红外传感器是一种较为廉价和十分有用的二维红外传感器。对于希望增加输出效率控制装置的个数以探测较大的区域或进行较精密的探测的情形，或者对于希望缩短测量时间的情形，可以考虑另外布置多个实施例9的红外传感器，并同时驱动它们。

(实施例10)

下面将参考图30来说明实施例10的一种红外传感器。

图30是示出实施例10的红外传感器500的结构的图：(a)是截面图，(b)是从一个平行于y-z平面并包含J-J’线的平面沿着-x方向看去的图。

如图30所示，红外传感器500含有一个由多个输出效率控制装置排列而成的阵列582、一个热电元件583、一个透镜584、以及一个垫块585，它们全都设置在一个其上表面上有一个输入窗587的外壳586中。垫块585确定了光从光源581入射到输出效率控制装置阵列582上时的入射角θ2。

光源581具有二维强度分布，面积比较小。在实施例10中，用作透镜584的是形成在一个方形硅基底上的衍射型透镜。对于输入窗587，例如可以使用其上形成了一个波长带通滤器的硅基底。从图30可以看出，实施例10的红外传感器500使用了与实施例9相同的方式排列成一个阵列的多个输出效率控制装置，而不是实施例8的红外传感器中的单个输出效率控制装置。

在实施例10中的红外传感器500中，与实施例4的红外传感器一样，透镜584放置在输出效率控制阵列582和热电元件583之间，并且透镜584例如由导电硅组成，由此可以由输出效率控制阵列582所产生的电磁噪声。此外当测量比较小的区域内的光强分布时，光的利用效率是高的，所以能够以高的灵敏度测量二维强度分布。

(实施例11)

下面将参考图31来说明实施例11的一种非接触温度计。图31是示出实施例11的非接触温度计600的结构的截面图。如图31所示，非接触温度计600含有一个输出效率控制装置641、一个热电元件643、一个透镜645、以及一个接触型温度测量装置649，例如一个热电偶。这些元部件都设置在一个外壳646中。作为输出效率控制装置641，可以使用上述实施例4、6、7中所说明的任一种输出效率控制装置，或者也可以使用上述实施例9中所说明的由多个输出效率控制装置排列而成的阵列e这里，以使用上述实施例4的输出效率控制装置的情形为例来说明非接触温度计600。在实施例11中，把一本由硅组成的方形孔径衍射型透镜用作透镜645。非接触温度计600还含有千个挡板647。挡板647以机械活动的方式附着在外壳646的装有透镜645的那个表面上，挡住来自待测温度物体(未示出)的入射到透镜645上的红外光650。

下面将参考图31说明非接触温度计600的测量原理。图31(a)示出透镜645被挡板647挡住，从而入射光650不能进入非接触温度计600的情形，这时，通过使输出效率控制装置641工作而在热电元件643中产生的信号对应于挡板647的温度。在实施例11中，接触型温度测量装置(热电偶)649例如放置在外壳646的一个内壁上，以接触的方式测量外先646的温度。

从原理的角度来说，希望把接触型温度测量装置649放置在挡板647上。然而，如后面将说明的，在实施例11中挡板647在机械上是可活动的；因此，如果把接触型温度测量装置649放置在挡板647上，则从机械上来说它们将变得比较复杂，而且其寿命将会降低。因此在实施例11中，把外壳646的温度当作挡板647的温度来测量。根据本发明的发明人的测量，挡板647和外壳646之间的温度差足够地小于实施例11的非接触温度计600的测量精度0.1℃。因此，这个温度差不会引起实际问题。

图31(b)示出透镜645没有被挡板647挡住的情形。实现这一状态的方法例如可以是手动地滑开挡板647。这时，入射的红外光650通过透镜645进入非接触温度计600，从而根据实施例4所说明的原理可以通过驱动输出效率控制装置641，由来自热电元件643的信号来测量入射红外光650的强度。通常，对于物体的辐射率恒定的情况，从该物体输出的红外光强度正比于物体温度的4次方。因此待测温度物体(未示出)的温度可以根据测得的信号强度、在图31(a)所示状态下由热电元件643输出的信号强度、以及由接触型温度测量装置649所探测到的信号来计算。

如上所述，在实施例11的非接触温度计600中，入射红外光650被输出效率控制装置641所调制，因此非接触温度计600可以小型化，并且功耗可以降低。此外，在输出效率控制装置641中，由于如实施例4中所说明的，输出效率被梁的微小动作。所调制，所以驱动时不会引起噪声。近年来，开发了一种耳鼓膜温度计，它通过以非接触的方式测量人体耳鼓膜的温度来测量人体温度。即使当把实施例11的非接触温度计600用于这一目的时，它也不会在驱动时产生噪声。因此，非接触温度计600具有一大优点，即它在使用时不会有任何不舒服的感觉。

在实施例11中，说明了把上述实施例4的输出效率控制装置用作这里的输出效率控制装置的情形。然而应该看到，实施例6或7中的输出效率控制装置或者实施例9的输出效率控制装置阵列也可以根据应用的情况而采用。例如，采用实施例9中说明的输出效率控制装置阵列，便能够以非接触的方式测量二维的温度分布。还应该看到，也可以根据要测量的物体情况，采用实施例8或10中所说明的透镜和输出效率控制装置的布局。

工业应用性

如上所述，在本发明的光学调制器中，输出效率控制装置和聚焦装置是结合在一起使用的。由此输出效率控制装置上的照射面积被减小了，从而输出效率控制装置被小型化了。由于这个原因，能够实现具有高响应速度的光学调制器，而且这种光学调制器易于生产，并能够调制大光束直径的入射光。当把这种光学调制器应用于投影型显示设备时，能够实现具有高的光利用效率的投影型显示设备。

此外，在本发明的输出效率控制装置中，光栅部分的平面构形是根据形成在输出效率控制装置上的入射光光斑的形状来设计的。例如，即使当输出效率控制装置上的入射红外光光斑形状变成为梯形时，在梯形光斑的上端部分和下端部分中所含的梁的数目也可做成是恒定的，所以只要规定构成光栅的各个梁的周期沿着它们的纵向按照线性关系变化，便仍能得到均匀的衍射效果。这样便能够防止由于光衍射的不均匀而造成的调制特性变坏。

再有，在本发明的输出效率控制装置中，规定所有梁的长度都相等。由于这样，当施加或撤除电压时，所有的梁能够完全同时地动作。因此，能够以高速率进行光的接通/断开驱动，从而高频驱动成为可能。对于例如把这种输出效率控制装置应用于红外传感器的情形，能够在短时间内实现高精度的探测。

具有如上设计的平面构形的光栅的输出效率控制装置也能够应用于本发明的显示设备。例如，当把矩形孔径透镜用作聚焦装置时，光学调制器中的输出效率控制装置的光栅平面构形被设计成是梯形的，其中各个梁的间隔沿它们的纵向方向按照线性关系变化。

再有，对于本发明的输出效率控制装置应用于例如红外传感器的情形，即使当使用了矩形孔径的透镜而使输出效率控制装置上的光斑形状变成为梯形时，也能够通过把输出效率控制装置放置在透镜和热电元件之间而防止调制特性的降质。在这种情形中，形成在矩形热电元件上的光斑大小也小子采用圆形孔径透镜的情形。这样，光能够入射到整个热电元件上，由此使用一个较小面积的热电元件就足够了，从而降低了成本。同时，能够得到高于通常能得到的信号电平。因此，能够实现整体上有特小尺寸和高灵敏度的红外传感器。

另外，在采用本发明的输出效率控制装置的红外传感器中，从输出效率控制装置输出的光被用一个透镜聚焦到热电元件上，由此从一个距传感器有几乎恒定距离的点状光源出射的光能被以高效率利用。此外，通过把透镜设计得具有矩形孔径，以及使用具有其平面构形匹配于透镜在该结构中所形成的光斑形状的光栅的输出效率控制装置，透镜面积的利用效率得到了增强。因此，能够实现一种对短距离有高灵敏度的小型化红外传感器。

再有，对于本发明的输出效率控制装置被排列成一个二维阵列的情形，当光斑内的光强分布由于例如光斑的梯形形状而不均匀时，可以通过规定整个输出效率控制装置阵列具有梯形形状而使得入射到各个输出效率控制装置上的总光能量相同。对于多个输出效率控制装置排列成一个二维阵列并如上所述使用于红外传感器的情形，能够通过相继地使各个输出效率控制装置工作和相继地探测当时从热电元件输出的信号，以时间序列信息的形式来测得二维红外光强分布，从而能够提供一种便宜得多的二维红外传感器。

再有，本发明的输出效率控制装置也能够应用于非接触温度计。对于这一情形，首先，在用挡板挡住红外光不让它进入非接触温度计的外壳的状态下驱动输出效率控制装置，探测热电元件所产生的信号，同时用设置在外壳内的接触型温度测量装置测量温度。其后，在打开档板以让红外光进入非接触温度计外壳的状态下驱动输出效率控制装置和探测热电元件产生的信号。根据在上述两个状态下热电元件所产生的信号和由接触型温度测量装置测得的温度，待测物体的温度能够以非接触的方式和很高的精度测量。

Claims (45)

1、一种调制入射光的光量并输出经调制的光的输出效率控制装置，它包括：

一个含有一个起着一个第一电极的作用的部分的平板；

一个形成在平板上的间隔层；以及

一个由多个梁组成的光栅，这些梁相互倾斜，它们各自含有起着第二电极的作用的部分，它们的两端都支架在间隔层上，

其中光栅和平板之间的距离通过调节施加在第一电极和第二电极之间的电压被改变，由此光的输出效率得到控制。

2、根据权利要求1的输出效率控制装置，其中光栅的周期沿着光栅的纵向方向逐渐增大。

3、根据权利要求2的输出效率控制装置，其中光栅的周期沿着光栅的纵向方向按线性关系增大。

4、根据权利要求2的输出效率控制装置，其中多个梁的长度是相等的。

5、根据权利要求1的输出效率控制装置，其中当没有在第一电极和第二电极之间施加电压时，光栅的多个梁对准在同一个平面上；当施加电压时，每隔一个梁有一个梁被吸引向平板，由此输出效率得到控制。

6、根据权利要求5的输出效率控制装置，其中当没有在第一电极和第二电极之间施加电压时，多个梁密集地对齐，起着一个反射镜的作用。

7、根据权利要求1的输出效率控制装置，其中，假定入射光的波长为λ，输出效率控制装置平板的主平面的法线与入射光光铀的夹角为θ，则光栅的操作距离被设定为mλ/(4cosθ)，其中m是一个整数。

8、根据权利要求1的输出效率控制装置，其中，假定入射光的波长为λ，输出效率控制装置平板的主平面的法线与入射光光轴的夹角为θ，则梁的厚度被设定为mλ/(4cosθ)，其中m是一个整数。

9、根据权利要求1的输出效率控制装置，它还包括一个形成在平板的一个表面上和光栅的表面上的反射膜。

10、根据权利要求1的输出效率控制装置，它还包括一个形成在平板和光栅之间的绝缘膜。

11、根据权利要求10的输出效率控制装置，它还包括一个形成在绝缘膜表面上和光栅表面上的反射膜。

12、一种红外传感器，它包括：

一个用来聚焦红外光的透镜；

一个热电元件；以及

权利要求1的输出效率控制装置，它接收由透镜聚焦的红外光，并把至少一部分的红外光输出给热电元件。

13、根据权利要求12的红外传感器，其中热电元件有矩形的表面。

14、根据权利要求13的红外传感器，其中透镜有矩形的孔径。

15、根据权利要求12的红外传感器，其中输出效率控制装置是倾斜地放置的，使得平板主平面的法线倾斜于透镜的光铀。

16、根据权利要求12的红外传感器，其中输出效率控制装置的放置使得只有被输出效率控制装置的光栅所衍射的衍射光中的零级衍射光才入射到热电元件上，而非零级的衍射光不入射到热电元件上。

17、根据权利要求12的红外传感器，其中光栅和输出效率控制装置平板之间的距离改变将改变零级衍射光的光量。

18、根据权利要求12的红外传感器，其中红外传感器还含有一个带有一个开口的密封部件，并且该密封部件包含了输出效率控制装置和热电元件。

19、根据权利要求18的红外传感器，其中透镜设置在密封部件的开口中。

20、根据权利要求12的红外传感器，其中透镜是一种衍射型透镜。

21、根据权利要求14的红外传感器，其中输出效率控制装置的光栅的最小周期是红外光波长的7倍或更多。

22、根据权利要求14的红外传感器，其中，假定透镜的一条边的长度为L，透镜的焦距为f，输出效率控制装置平板的主平面的法线与透镜的光轴的夹角为θ，则光栅的最大周期是红外光波长的7(2f+Ltanθ)/(2f-Ltanθ)倍或更多。

23、根据权利要求12的红外传感器，其中输出效率控制装置的放置使得一个平行于平板主平面并垂直于光栅的方向垂直于透镜的光轴。

24、一种红外传感器，它包括：

权利要求1的输出效率控制装置，它输出至少一部分的入射红外光；

一个热电元件；以及

一个透镜，它设置在输出效率控制装置和热电元件之间，用来把自输出效率控制装置输出的红外光聚焦到热电元件上。

25、根据权利要求24的红外传感器，其中热电元件有矩形的表面。

26、根据权利要求25的红外传感器，其中透镜有矩形的孔径。

27、根据权利要求24的红外传感器，其中输出效率控制装置是倾斜放置的，使得平板主平面的法线倾斜于透镜光轴。

28、根据权利要求24的红外传感器，其中输出效率控制装置的放置使得只有被输出效率控制装置的光栅所衍射的衍射光中的零级衍射光才入射到热电元件上，而非零级的衍射光不入射到热电元件上。

29、根据权利要求24的红外传感器，其中光栅和输出效率控制装置的平板之间的距离改变零级衍射光的光量。

30、根据权利要求24的红外传感器，其红外传感器还含有一个具有一个开口的密封部件，并且该密封部件包含了输出效率控制装置和热电元件。

31、根据权利要求24的红外传感器，其中透镜具有取决于透镜的相位调制量的表面浮雕结构，并且由一种从一组材料Si、Ge、GaAs、InP、GaP、ZnSe、ZnS中选出的一种材料组成。

32、根据权利要求24的红外传感器，其中输出效率控制装置的放置使得一个平行于平板主平面并垂直于光栅的方向垂直于透镜的光轴。

33、一种输出效率控制装置阵列，它调制入射光并输出经调制的光，它含有排列成一个二维阵列的多个输出效率控制装置，其中每个输出效率控制装置包括：

一个含有一个起着一个第一电极作用的部分的平板；

一个形成在平板上的间隔层；以及

一个由一些相互倾斜的梁组成的光栅，各个梁都具有起着第二电极作用的部分，各个梁的两端都支架在间隔层上，

其中光栅和平板之间的距离通过调节施加在第一电极和第二电极之间的电压被改变，由此光输出的效率得到控制。

34、一种红外传感器，它包括：

一个用来聚焦红外光的透镜；

一个热电元件；以及

权利要求33的输出效率控制装置阵列，它接收由透镜所聚焦的红外光，并把至少一部分的红外光输出给热电元件。

35、一种红外传感器。它包括：

权利要求33的输出效率控制装置阵列，它输出至少一部分的入射红外光；

一个热电元件；以及

一个透镜，它设置在输出效率控制装置和热电元件之间，用来把自输出效率控制装置输出的红外光聚焦到热电元件上。

36、一种驱动权利要求34的红外传感器的方法，它包括以下步骤：

相继地操作多个输出效率控制装置，并相继地控测这样得到的从热电元件输出的信号；以及

根据探测到的从热电元件输出的信号，探测作为时间序列信息的二维红外光强度分布。

37、一种驱动权利要求35的红外传感器的方法，它包括以下步骤：

相继地操作多个输出效率控制装置，并相继地探测这样得到的从热电元件输出的信号；以及

根据探测到的从热电元件输出的信号，探测作为时间序列信息的二维红外光强度分布。

38、一种非接触温度计，它包括：

一个用来聚焦红外光的透镜；

一个具有一个开口的外壳；

一个用来关闭和打开上述开口的挡板；

一个设置在外壳内的热电元件；

设置在外壳的一个侧壁上的接触型温度测量装置；以及

权利要求1的输出效率控制装置，它设置在外壳内，接收被透镜聚焦的红外光，并输出至少一部分的红外光。

39、根据权利要求38的非接触温度计，其中接触型温度测量装置是一种热电偶。

40、一种非接触温度计，它包括：

一个具有一个开口的外壳；

一个用来关闭和打开上述开口的挡板；

一个设置在外壳内的热电元件；

设置在外壳的一个侧壁上的接触型温度测量装置；

权利要求1的输出效率控制装置，它设置在外壳内，接收通过开口的红外光，并输出至少一部分的红外光；以及

一个透镜，它把从输出效率控制装置输出的至少一部分的红外光输出给热电元件。

41、根据权利要求40的非接触温度计，其中接触型温度测量装置是一种热电偶。

42、一种非接触温度计，它包括：

一个用来聚焦红外光的透镜；

一个具有一个开口的外壳；

一个用来关闭和打开上述开口的挡板；

一个设置在外壳内的热电元件；

设置在外壳的一个侧壁上的接触型温度测量装置；以及，

权利要求33的输出效率控制装置阵列，它设置在外壳内，接收被透镜聚焦的红外光，并输出至少一部分的红外光。

43、根据权利要求42的非接触温度计，其中接触型温度测量装置是一种热电偶。

44、一种非接触温度计，它包括：

一个具有一个开口的外壳；

一个用来关闭和打开上述开口的挡板；

一个设置在外壳内的热电元件；

设置在外壳的一个侧壁上的接触型温度测量装置；

权利要求33的输出效率控制装置阵列，它设置在外壳内，接收通过开口的红外光，并输出至少一部分的红外光；以及

一个透镜，它把从输出效率控制装置输出的至少一部分的红外光输出给热电元件。

45、根据权利要求44的非接触温度计，其中接触型温度测量装置是一种热电偶。

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