Quelques repères

Elle a été réalisée par Kurt Petersen chez IBM en 1982.

Si on prend cette réalisation comme base de référence, Petersen avait prévu que « ...les microsystèmes mécaniques en silicium pouvait éventuellement trouver une application pratique pour les écrans d'affichage (plus particulièrement si on arrivait à intégrer la circuiterie silicium de commande sur la même puce en adressant électroniquement de manière matricielle le réseau de miroirs bi-dimensionnel) ». Cette affirmation s'est avérée véritablement prophétique vu le succès des microsystèmes pour réaliser des écrans tels que le « DMD, Digital Micromirror Device » de Texas Instruments.

On s'aperçoit vite que les écrans utilisant des réseaux de micro-miroirs sont le plus ancien champ d'applications des microsystèmes optiques. La tendance a cependant conduit à bien d'autres applications pour les réseaux de micro-miroirs comme nous le verrons ci-après.

L'idée de base des systèmes à micro-miroirs digitaux consiste à produire un réseau de micro-miroirs bistables pour intercepter le rayon lumineux de telle sorte qu'une des positions d'un micro-miroir dirige la lumière sur un écran alors que l'autre position la dirige vers un bloc absorbant. Pour cela, chaque micro-miroir actionne et module un pixel différent. En réalisant un tramage sur le miroir, une échelle de gris peut aussi être réalisée. Les écrans couleur peuvent être obtenus par des méthodes standard telles qu'une roue colorée (le plus compact et le moins cher donc le plus courant) ou des réseaux de miroirs triples pour les trois couleurs fondamentales (rouge-vert-bleu) combinés avec des optiques dichroïques et projetant sur le même écran. Cette technologie fait l'objet d'un développement plus long par la suite.

Ce concept a été proposé en 1994 par le groupe conduit par David M. Bloom chez Stanford. La méthode de modulation, par opposition aux micro-miroirs, consistait en l'utilisation de la diffraction de la lumière par des réseaux miniatures, un par pixel sur l'écran. Ce concept a été désigné sous le nom de « GLV Grating Light Valve » par ses inventeurs. La structure et la micromécanique des GLV font l'objet de plus de développement au paragraphe 4. Dans la plupart des cas de mise en oeuvre de la technologie GLV, la lumière est émise au travers un système de Schlieren qui bloque la diffraction à l'ordre 0 et laisse passer la diffraction aux ordres ±1. Il ressort que lorsque le réseau est inactif il n'y a pas de lumière transmise sur l'écran alors que lors de l'activation du réseau le pixel correspondant sur l'écran est illuminé par la figure d'interférences formée par les ordres -1 et +1. La différence essentielle entre le GLV et les écrans à base de micro-miroirs est que les actionneurs GLV donnent des faisceaux longs (~ 0,5 mm), minces (~ qques microns) alternant entre deux positions verticales et qui, de plus, peuvent être actionnés plus rapidement (dixième de Mhz contre quelques kHz). Pour cela, le GLV a typiquement besoin d'être une matrice de pixels intégralement 2D, mais en revanche il est mise en oeuvre sur une ligne unique qui est lue rapidement dans la direction verticale pour produire l'effet complet. Pour la même raison la ligne GLV peut avoir beaucoup plus de pixels que la dimension linéaire ne l'autorise aux écrans à micro-miroirs de la même génération. Il y a cependant un problème : puisque la modulation de la lumière est basée sur la diffraction, l'efficacité est réduite et il est nécessaire d'avoir recours à des sources laser de haute puissance pour obtenir suffisamment de brillance. D'où le GLV est plus naturellement réservé à des marchés de projection haute technologie qui peuvent supporter le coût et l'encombrement des sources laser en échange d'une excellente résolution de milliers de pixels par dimension sur une grande surface de projection (par exemple pour du cinéma digital). A l'inverse, les écrans à micro-miroirs ont remporté le succès sur le marché de masse des ordinateurs et des videoprojecteurs où la résolution XGA est suffisante et le prix, l'encombrement et le poids sont des facteurs déterminants.

Une extension naturelle du thème des micro-miroirs est celui maintenant bien connu sous le nom de « silicon micro-optical bench » (banc micro-optique en silicium) pour lequel des dispositifs optiques sont miniaturisés à la surface d'une plaquette de silicium alors qu'avec des optiques traditionnelles ils devraient utiliser plusieurs cm² sur une table optique. Plusieurs systèmes ingénieux ont été mis au point pour traiter la lumière à cette petite échelle. Ils incluent des micro-miroirs automatiques (« pop-up »), des micro-lentilles de diffraction (lames avec une zone de Fresnel) et des sources intégrées. De tels systèmes présentent un fort potentiel pour un grand nombre d'applications en traitement optique du signal et pour réaliser des capteurs.