(57)【要約】【課題】光信号ジェネレータからの出力光におけるスペックルの低減方法を提供する。【解決手段】光信号ジェネレータは、関連付けられた制御システムと、斑点を低減するように構成されたドライバを用いて構成される。斑点の低減は、第１の電流レベルと第２の電流レベルとの間で駆動信号を振動させることにより生じる。これらのパルスは、光信号ジェネレータに光信号を振動させる。発せられた光のコヒーレンスは、斑点を減少させる、光信号の振動期間中に減少される。ある実施例において、駆動信号の振動は、しきい値付近または以下のレベルまで駆動信号を低下させ、次に光信号出力を間欠的にオフにする。光信号を所望の光出力強度に戻すと、斑点を減少させる振動がもたらされる。パルス周波数、つまりデューティサイクルは、全体的な光パワーを調節し、デ斑点量を調整するようにデューティサイクル制御信号によって制御される。【選択図】図２Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号ジェネレータからの光出力におけるスペックルを低減するための方法であって、
前記光信号ジェネレータに対するしきい値電流よりも大きい第１の強度および前記光信号ジェネレータに対するしきい値電流付近または以下である第２の強度の間で周期的に変動する駆動信号を生成するステップと、
光信号ジェネレータに前記駆動信号を提供するステップと、
光信号を生成するように、前記駆動信号を用いて光信号ジェネレータを駆動するステップとをさらに含み、前記駆動信号の前記第２の強度までの周期的な変化が、前記光信号におけるスペックルを低減する、方法。
【請求項２】
前記光信号ジェネレータはレーザを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記駆動信号の前記第２の強度までの周期的な低下が、光しきい値より低い、対応する光信号を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の強度で、持続時間駆動信号を制御するデューティサイクル制御信号を生成するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記駆動信号を生成するステップは、第１の電流レベルと第２の電流レベルとの間で前記駆動信号を切替えるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
２０ＭＨｚ以上のレートを周期的に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
光出力におけるスペックルを低減するための方法であって、
駆動信号を生成するステップと、
光信号ジェネレータに駆動信号を提供するステップと、
前記駆動信号に応答して、１０％よりも大きい自然放出を周期的に含む光信号を生成するステップとを含む、方法。
【請求項８】
前記光信号ジェネレータはレーザを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
１メガヘルツよりも大きいレートで周期的に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記光信号が１０％より大きい自然放出ではない間において、前記光信号の残りは誘導放出から成る、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
駆動信号を生成するステップは、しきい値電流付近または以下まで周期的に下がる強度を有する駆動信号を生成するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
光信号におけるスペックルを低減するための方法であって、
駆動信号を生成するステップと、
駆動信号を光信号ジェネレータに提供するステップと、
前記駆動信号に応答して、光信号を生成するステップとを含み、前記光信号ジェネレータは、次にスペックルを低減する、コヒーレンスを低減した光を周期的に出力する、方法。
【請求項１３】
前記駆動信号は、コヒーレンスが低減された光を生成するようにしきい値よりも下まで光信号ジェネレータにパルスを発生させるパルスを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記光は、遠赤外光、赤外光、可視光および紫外光から選択された光から成る、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記光信号ジェネレータによるコヒーレントな光の出力の周波数および持続時間を制御する駆動信号制御信号を確立するステップをさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記駆動信号は、第１の電流レベルと、しきい値付近または以下である第２の電流レベルとを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
光信号ジェネレータにおけるスペックルを低減するためのシステムであって、
制御信号を生成するように構成されたコントローラと、
少なくとも値レベルおよび第２の値を有する信号を含むスイッチ出力を、前記制御信号に応答して生成するように構成されるスイッチと、
前記スイッチ出力を受信し、前記スイッチ出力に対応した強度を有する光信号を生成するように構成された光信号ジェネレータとを含み、前記第２の値は、前記光信号ジェネレータに対するしきい値付近または以下である、システム。
【請求項１８】
前記第２の値は、コヒーレンスが低減された光出力をもたらす、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第２のレベルは、ゼロ信号レベルである、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
前記制御信号は、前記第１の値および前記第２の値の持続時間を制御するデューティサイクル制御信号を含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第２の値への変化は、前記光信号における振動を生成し、次に前記光信号におけるスペックルを低減する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
光システムにおけるスペックルを低減するためのシステムであって、
作動中に、しきい値の２倍の光パワーに結果的になる電流以下に周期的になる強度を有する駆動信号を出力するように構成されたドライバと、
前記駆動信号を受信し、前記駆動信号に応答して、光信号を生成するように構成される光信号ジェネレータとを含み、前記光信号は、しきい値よりも周期的に低くなる前記駆動信号の強度に起因してスペックルのレベルが低減される、システム。
【請求項２３】
前記しきい値レベルは、それよりも低いと前記光信号ジェネレータによって光が生成されない前記光信号ジェネレータへの信号入力レベルである、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記駆動信号の強度は、第１のレベルと第２のレベルとの間を行ったり来たりする、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記光信号ジェネレータは、画像のアーチファクト防ぐために、またはＥＭＩを低減するために、しきい値レベル付近またはしきい値レベルよりも低くなるように、擬似的ランダムに、またはランダムに非同期的にパルスを発生させられる同じまたは同様の波長の複数のコヒーレント光源を含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
画像のアーチファクトを防ぐために、またはＥＭＩを低減するために、各フレームに対する画素期間の間の異なる時間において、駆動信号が周期的にしきい値付近またはしきい値よりも低くなる、請求項２２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
１．優先権の主張
この出願は、レーザスペックルを低減するための方法および装置と題された、２００８年１月４日に出願された米国仮特許出願番号６１／０１９，１９７の優先権を主張する、２００８年７月１５日に出願された米国特許出願番号１２／２１８，６２３の利益および優先権を主張する。
【０００２】
２．発明の分野
発明は、光信号ジェネレータに関し、特に、光信号ジェネレータから出力された光におけるスペックルを低減するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
３．関連技術
スペックル（レーザまたは他のコヒーレント光源からの光からの明るい点を有する暗い領域の外見）は、レーザまたはレーザの組み合わせが光源として用いられる多くのアプリケーションにおける重大な問題である。そのようなアプリケーションの１つは、レーザ投影である。レーザ投影アプリケーションにおいて、レーザ（典型的には、赤、緑および青の３つ）は、投影画像のための光源として用いられる。画素上に発せられる光を画素ごとに調整することによって映像を「スキャン」するためにもこれらの光源を利用する様々なシステム、またはレーザは、それらの前のＬＣＤ／ＬＣｏＳパネルが所望の映像を作成するように光度を調整している間、最大強度に保たれる。いずれの場合においても、画質を悪化させるため、スペックルは明らかな懸案事項である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発光ダイオード（ＬＥＤ）のような別の光源は、コヒーレントな光をあまり発しないため、過度のスペックルを示さない。しかしながら、ＬＥＤは、レーザよりも効率が悪い（同じ量の発光に対して、パワーの消費が大きい）。しかも、ＬＥＤは、光の「点光源」に近いものではなく、よって、投影システムのように、鮮明に指向性があって、照準が合ったビーム（無限焦点）を必要とするアプリケーションでの使用に望ましいものではない。したがって、投影システム、特に、小さい省パワーシステムでのレーザの使用は非常に有利である。投影システムにおいて、スペックルはレーザの主な欠点であるため、スペックルを低減するための方法を実現することが非常に望ましい。
【０００５】
スペックルを低減または無くすための無数の他の方法が提案されているが、これらの方策は欠点を有しており、従来技術の決定を完全に克服するものではない。たとえば、２００３年７月２９日に発行された米国特許番号６，６００，５９０は、スペックルを打ち消す鏡を物理的に移動させることや、一緒に混ざる、異なるスペックル模様を生成するためにレーザ光源にラジオ周波数を投入することを含む無数の方策を提案する。これらの方法は、スペックルをわずかに低減し得るが、これらの方法は、実現可能な方策には及ばない。そのような欠点の１つは、これらの従来技術ソリューションの効率が最小であるということである。別の欠点は、複雑性、コスト、大きさおよびパワー消費を増大するということである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従来技術の欠点を克服し、さらなる利点をもたらすべく、スペックル低減方法および装置が開示される。光信号ジェネレータからの光出力におけるスペックルを低減するための
方法の一例は、駆動信号を生成するステップを含み、駆動信号は、調節された駆動信号を生成するように、第１の強度および第２の強度の間で周期的に変動する。この実施形態において、第１の強度は、光信号ジェネレータに対するしきい値電流よりも大きく、第２の強度は、光信号ジェネレータに対するしきい値電流以下である。この実施形態に対して、しきい値電流は、誘導放出パワーが自然放出パワーを超えるときの電流として定められ得る。したがって、この方法は、光信号を生成するために駆動信号を用いる光信号ジェネレータに対して駆動信号を提供し、駆動信号を調節することによって光信号におけるスペックルが低減される。
【０００７】
ある実施形態において、光信号ジェネレータは、レーザを含む。光しきい値よりも低い、対応する光信号を生成するように、駆動信号が第２の強度まで周期的に減少することが予期される。ある構成において、方法は、デューティサイクル制御信号を生成するステップをさらに含み得る。デューティサイクル制御信号は、第２の強度における駆動信号の持続時間を制御する。駆動信号を生成するステップは、第１の電流レベルと第２の電流レベルとの間で駆動信号を切替えるステップを含む。周波数に関し、ある実施形態では、２０ＭＨｚ以上のレートで周期的に含むことが予期される。
【０００８】
また、ここには、駆動信号を生成するステップと、光信号ジェネレータに駆動信号を提供するステップとを含む、光信号におけるスペックルを低減するための方法が開示される。そして、駆動信号に応答して、光信号が１０％よりも大きい自然放出を周期的に含むように、光信号ジェネレータが光信号を生成する。
【０００９】
光信号ジェネレータは、レーザを含み得ることが予期される。加えて、期間は、１メガヘルツよりも大きいレートで周期的に含み得る。ある実施形態では、光信号が１０％より大きい自然放出ではない間において、光信号の残りは誘導放出から成る。さらに、駆動信号を生成するステップは、しきい値電流付近または以下まで周期的に下がる強度を有する駆動信号を生成するステップを含み得る。
【００１０】
また、駆動信号を生成し、駆動信号を光信号ジェネレータに提供することによって、光信号における反転を低減するための方法が開示される。そして、駆動信号に応答して、光信号を生成する。この実施形態において、光信号ジェネレータは、次にスペックルを低減する、コヒーレンスが低減された光を周期的に出力する。
【００１１】
ある実施形態において、駆動信号は、コヒーレンスが低減された光を生成するようにしきい値まで下がるように光信号ジェネレータにパルスを発生させるパルスを含む。光が、遠赤外光、赤外光、可視光および紫外光を含み得ることが予期される。ある実施形態において、方法は、駆動信号制御信号が、光信号ジェネレータによるコヒーレントな光の出力の周波数および持続時間を制御するように、駆動信号制御信号を確立するステップをさらに含む。駆動信号は、第１の電流レベルおよび第２の電流レベルを含み得る。第２の電流レベルは、しきい値付近または以下であり得る。
【００１２】
また、光信号ジェネレータにおけるスペックルを低減するためのシステムが開示される。ある構成は、制御信号を生成するように構成されたコントローラと、制御信号に応答するスイッチとを含む。スイッチは、少なくとも、値レベルおよび第２の値を有する信号をスイッチ出力が含むようにスイッチ出力を生成するように構成される。この実施形態は、また、スイッチ出力を受信し、スイッチ出力に対応した強度を有する光信号を生成するように構成された光信号ジェネレータを含み、第２の値は、光信号ジェネレータに対するしきい値付近または以下である。
【００１３】
ある実施形態において、第２の値は、コヒーレンスが低減された光出力をもたらす。第
２のレベルは、ゼロ信号レベルであり得る。制御信号がデューティサイクル制御信号を含み、デューティサイクル制御信号は、第１の値および第２の値の持続時間を制御することが予期される。たとえば、第２の値への変化は、光信号における振動を生成し、次に光信号におけるスペックルを低減する。
【００１４】
作動中に、周期的にしきい値の２倍以下になる光パワーとなる強度を有する駆動信号を出力するように構成されたドライバを含む光システムにおけるスペックルを低減するために、別のシステムが開示される。光信号ジェネレータは、駆動信号を受信し、駆動信号に応答して、光信号を生成するように構成される。駆動信号の周期的な特性のため、光信号において、しきい値よりも周期的に低くなる駆動信号の強度に起因して、スペックルのレベルが低減される。
【００１５】
このシステムに対するある変形例において、しきい値レベルは、それよりも低いと光信号ジェネレータによって光が生成されない光信号ジェネレータへの信号入力レベルであり得る。駆動信号の強度は、第１のレベルと第２のレベルとの間を行ったり来たりする。ある構成において、光信号ジェネレータは、画像のアーチファクト防ぐために、またはＥＭＩを低減するために、しきい値レベル付近またはしきい値レベルよりも低くなるように、擬似的ランダムに、またはランダムに非同期的にパルスを発生させられる同じまたは同様の波長の複数のコヒーレント光源を含む。画像のアーチファクトを防ぐために、またはＥＭＩを低減するために、各フレームに対する画素期間（pixel period）の間の異なる時間において、駆動信号が周期的にしきい値付近またはしきい値よりも低くなることが予期される。
【００１６】
発明の別のシステム、方法、特徴および利点は、以下の図および詳細な説明を見たとう業者にとって明らかである、または明らかとなる。全てのそのような付加的なシステム、方法、特徴および利点は、この説明に含まれ、発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。
【００１７】
図面内の構成要素は必ずしも計測されるものではなく、その代わり、発明の原理を説明することに重点が置かれる。図面において、同じ参照番号は、異なる図面を通して対応する部品を指す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】最小限の振動を有する光パルスのプロットを示す。
【図１Ｂ】図１Ａの光パルスを生成する電流パルスのプロットを示す。
【図２Ａ】増大された振動を有する光信号を示す。
【図２Ｂ】図２Ａに閉めさえる光信号を生成する駆動電流パルスを示す。
【図３Ａ】図３Ｂに示される駆動電流パルスから生じる例示の光信号プロットを示す。
【図３Ｂ】駆動電流パルスのプロットを示す。
【図４】段のある駆動電流パルスの例示のプロットを示す。
【図５】しきい値よりも低くなるように低下するが、零には到達しない駆動電流を表わす例示のプロットを示す。
【図６】しきい値付近または「プリバイアス」レベルに戻る前に光信号ジェネレータ電流をオフにする信号の例示のプロットを示す。
【図７】典型的な、画素毎の光信号ジェネレータ調節の例示のプロットを示す。
【図８】ピクセル毎のスペックル低減調節の例示のプロットを示す。
【図９】駆動電流に関連する光信号パワーの例示のプロットを示す。
【図１０】光信号ジェネレータに対する電流セレクタの実施形態を示す。
【図１１】駆動信号ジェネレータの実現例の例示のブロック図を示す。
【図１２】デューティサイクル制御信号を生成する方法の一例のプロットを示す。
【図１３】関連付けられた信号プロットを有するデューティサイクル制御信号ジェネレータの実施形態を示す。
【図１４】関連付けられた信号プロットを有するデューティサイクル制御信号を精製するように構成された多段リングオシレータの実施形態を示す。
【図１５Ａ】IPEAKおよびしきい値ITHとの間で変動するサイン波駆動電流オーバータイムのプロットを示す。
【図１５Ｂ】図１５Ａ内に示される駆動電流から生じる光信号パワーオーバータイムのプロットを示す。
【図１６Ａ】IPEAKおよびしきい値ITHとの間で変動する三角波駆動電流オーバータイムのプロットを示す。
【図１６Ｂ】図１６Ａ内に示される駆動電流から生じる光信号パワーオーバータイムのプロットを示す。
【図１７Ａ】IPEAKおよびしきい値ITHとの間で変動するパルス信号駆動電流オーバータイムのプロットを示す。
【図１７Ｂ】図１７Ａ内に示される駆動電流から生じる光信号パワーオーバータイムのプロットを示す。
【図１８】使用の環境の例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
詳細な説明
ここで用いられる光信号ジェネレータという用語は、光を放つ任意の装置、要素または構成を意味するように定義される。これは、レーザ、発光ダイオード、液晶ディスプレイ、レーザダイオード、ガスレーザ、カラーセンターレーザ、ソリッドステートレーザまたは、判定または光のコヒーレンスによる別の画質の悪化に悩まされる任意の別の光源を含むが、限定されない。ここで用いられる光という用語は、近赤外光、遠赤外光、可視スペクトルまたは紫外光を含むが、限定されない、任意の種類または波長の光を含む。コヒーレンスという用語は、考慮される光エネルギの放射スペクトルの幅を意味する。幅は、典型的には、波長の範囲によって計測され、その範囲を超えて、ピークのパワーの半分よりも下まで放出されたパワーが低下する。プロジェクタアプリケーションにとって、１ｎｍ以下の放射幅は「コヒーレント」であるとみなされる。異なるアプリケーションは、スペクトルの幅の異なる値をコヒーレントであるとみなし得る。出力エネルギの別の種類が、低減されたコヒーレンスから同様に恩恵を受け得ることが予期される。低減されたコヒーレンスという用語は、レーザ出力が、９０％よりも大きい誘導放出から構成されるときに放射スペクトルの幅が５０％または１ｎｍよりも少なく増加されたときとして定義される。これは、ここで開示されるスペックル除去（despeckle）方法を使用する前の光信号よ
うな、光信号の従来の状態と比べてのことである。幅という用語は、光スペクトル分析装置を用いて計測できるようなスペクトルの幅を意味する。
【００２０】
スペックルのパターンは、位相差および／または強度変動の影響を受けるコヒーレント波の前部の相互干渉によって生み出される無作為の強度パターンである。したがって、スペックルは、画像を生成する光におけるコヒーレンスに起因して生じる、好ましからざる画像異常である。コヒーレンスは、周波数コヒーレンス、位相コヒーレンス、空間的コヒーレンスまたはそれらの任意の組み合わせとして具体化する。光コヒーレンスは、光波間で発展的な（constructive）および破壊的な（destructive）オーバラップを生成するよ
うに光波が並んだときに生じる。発展的なオーバラップの結果、光度が増大する一方、破壊的なオーバラップの結果、光度が減少する。観測者に対して、結果的に増大した光度および減少した光度は、画像を通して生じるスペックルを画像が有するように見えさせる。当然のことながら、これは表示に対して破壊的なものであり、質の低い光を生成し、許容できないものである。全ての光源がスペックルに悩まされる一方で、レーザは、発せられた光のコヒーレンスが高いため、特に影響を受けやすい。したがって、光は、入力パワー
との関係において高効率な光源ではあるが、レーザ光の過度のスペックルの結果、レーザの利用が抑制される。たとえばバーコードスキャナのような別のアプリケーションにおいて、分光分析、すなわち距離計のスペックルは、信号体ノイズ比を下げ、システム全体としての、感度、精度および解像度などの性能を下げる結果となる。
【００２１】
光信号ジェネレータが、光信号ジェネレータしきい値電流の付近またはそれよりも低い光信号オフ状態から駆動されたとき、光信号ジェネレータは、ある期間（典型的には、１０億分の数秒またはそれ未満）、緩和振動を示す。しきい値電流は、光源からの誘導放出出力を開始または維持するために必要な電流として規定される。しきい値電流は、特定の光源に依存する。緩和振動が生じている間、光信号ジェネレータから発せられたスペックルパターンは、出力が安定したときに比べて、多くの縦モードを有する。様々な信号モードの位相は、この間異なり得る。縦モードの各々は、互いに「調和し合い」または混ざり合い。光出力におけるスペックルの全体的な見掛けを低減する。いくつかのレーザは、電気的ではなく光学的にポンプされ、この場合において、電気的にポンプされたレーザにおけるしきい値電流と同様のしきい値光パワーがある。以下の例において、光学的ポンプは、レーザ出力のスペックル除去に対する電気的電流と同様の方法で調整される。
【００２２】
発明者による実験的観察は、光信号ジェネレータに供給される電流を調整する手段によってスペックルが抑制されることを示す。これは、複数の方法によって達成される。一例において、駆動電流は、光源の「オン」レベルからしきい値電流の付近または以下まで振動させられる。しきい値電流は、それ以上において自然放出というよりも、誘電放出によって光信号が支配される電流入力レベルとして規定される。ある実施形態において、しきい値電流は、それよりも大きいと光出力がコヒーレントになり、小さいと光出力がコヒーレントでなくなる電流として規定される。ある実施形態において、「平均の」光度が一定に留まるように光信号ジェネレータを調整するために駆動信号上でサイン波信号が調整され、しきい値電流の付近または以下のレベルに駆動電流を定期的に到達させることによってスペックルが抑制される。駆動信号がしきい値付近または以下の電流に到達する周波数は、光信号ジェネレータに依存し得る。ある実施形態において、駆動電流がしきい値付近または以下まで落ちる周波数は、２０メガヘルツより大きく、４０メガヘルツよりも小さい。ある実施形態において、周波数は４０メガヘルツから５０メガヘルツである。ある実施形態において、周波数は５０メガヘルツ以上である。周波数の範囲が非常に広くなり得るように、電流の調整はアプリケーションに依存し得ることも予期される。例示であって限定ではない方法で、スキャンニングプロジェクタシステムにおいて、システム作動に用いられる周波数は、順に、１００ＭＨｚであり、したがってスペックル除去調整はそれ以上であるべきであり、ＬＣＤ型プロジェクタに対して、アプリケーションによって要求される調整速度は、３００Ｈｚから数ｋＨｚまでであり、したがって、スペックル除去調整はもっと低く維持され得、たとえば２０ＭＨｚである。省パワー方法が電流を振動させるが、そのような振動がスペックルの抑制を意図して実行されない限り、スペックルを少なくするのに十分なレートでそのような振動を行なわないであろうことも将来において予期される。しかしながら、スキャンニング投影に対して、省パワー振動が高いレートで適用され得ることが予期される。そのような状況では、スキャンニングプロジェクションシステムの起動（turn-on）遅延を最小にするためにプリバイアスが必要であろう。この場合
、駆動信号が、光信号ジェネレータしきい値電流よりも下で振動されるとき、光起動遅延を小さくしたり、光信号ジェネレータの過度の光学的オーバーシュートを防ぐために、しきい値付近のプリバイアスレベルに、駆動信号が実質的に駆動され得ることが予期される。
【００２３】
今までの実験室試験では、増大されたスペックルの抑制に関して、しきい値電流付近または以下の駆動電流に対する持続時間と間の相関関係は成り立たなかった。その結果、所望の光度および一貫性に対する入力パワー要求の影響を受ける、任意の持続時間に対して
も、駆動電流はしきい値付近または以下になり得ることが予期される。ある実施形態において、光源がオフであるか、または駆動電流がしきい値付近または以下である時間よりも長い時間、光源がオンである。そのようなものとして、駆動電流がしきい値付近または以下に落ちる周波数であるので、デューティサイクルは重要でない。ある実施形態において、光源がオンである時間は、１０ナノ秒よりも短い。当然ながら、全ての事例において、タイミング、周波数および他の作動要因は、光源およびその特有の物理的な挙動に依存する。たとえば、いくつかの事例において、これらの要因は、光源がレーザであれば光源のキャビティ長に関連し得る。別の実施形態において、これらの要因は、光源が好ましいモードまたは波長に到達するまでの時間、またはコヒーレンスに対する設定時間、またはレージング素材に対する電子エネルギ状態（キャリアライフタイム）の時定数に依存する。ある実施形態において、これらの要因は、光源が波長および位相の安定状態に到達にするまでの時間に依存する。
【００２４】
スペックルの低減または除去は、光源の挙動自体の観点からも特徴付けられ得る。ある構成において、光源は、誘導放出と自然放出との間を周期的に遷移するように制御される。ある実施形態において、この遷移は、出力を周期的に、自然放出から少なくとも１０％にするように規定される。自然放出からの光出力の少なくとも１０％の結果となるレベルに、光源への電流入力を周期的に制御することによって、スペックルが低減される。任意の態様において、自然に光を出力する状態に光源を周期的に遷移せしめ得ることが予期される。
【００２５】
ある実施形態において、光源は、常にコヒーレント光を出力する代わりに、周期的に、低減されたコヒーレンス光を出力するように制御され得る。低減されたコヒーレンス光の周期的な生成および出力は、スペックルを低減するという効果を有する。任意の態様において、低減されたコヒーレンス光を出力する状態に光源を周期的に遷移せしめ得ることが予期される。
【００２６】
光信号ジェネレータを比較的ゆっくりと起動する手段によっても、同様のスペックル低減が低減される。したがって、調整電流がしきい値レベル（光信号ジェネレータが誘導放出に遷移する電流）まで増大され、そして、所望の最終値まで増大される。この振動を高い周波数で繰り返すことによって、光信号ジェネレータの光起動遅延を最小にしつつ、緩和振動を継続的に導入し、上述したようにスペックルを低減するという効果がある。
【００２７】
使用環境の例は、光を使用し、光の質を向上することによってシステムの作動または出力の質が向上する任意の環境またはシステムを含む。使用環境の例は、自由空間アプリケーション、背面照明または閉鎖アプリケーション、ラップトップ、携帯または移動電話、バーコードスキャナ、投影ビーム装置を含む投影装置、分光分析、ナイトビジョン、レーザ距離計、標的識別または照射、ホログラム照射、ＣＤ／ＤＶＤ／ブルーレイ光学記憶アプリケーション、医療アプリケーション、焼き付けアプリケーションおよび半導体製造装置を含むがこれに限定されないリソグラフィー、ＬＣＤ装置、ＬＥＤ総値、単一光源装置、単色または多色の複数光源装置、多色光源、同色の複数光源、光スキャンニングシステム、高コヒーレント光源を用いる医療機器、たとえばレーザ切断などにおいて高コヒーレント光源が用いられる工業アプリケーション、レーザ彫刻、またはレーザ切除を含む。投影システムは、固定型、携帯型、網膜スキャンプロジェクタ、車両のプロジェクタ、ＨＵＤディスプレイまたは任意の他の投影システムであり得る。
【００２８】
例示であって、限定ではなく、スキャンニング投影アプリケーションは、典型的に、図１Ａおよび１Ｂに示すように、特定の画素に対して要求されるレベルまで画素毎に変化し得る光信号ジェネレータ駆動電流パルスを用いる。図１Ａは、最小の振動を有する光パルスのプロットを描く。図１Ｂは、図１Ａの光パルスを生成する電流パルスのプロットを描
く。ここで示されるように、図面の要素は必ずしも計測されるものではなく、その代わりに、発明の本質の説明に重点が置かれる。図面において、同じ参照番号は、異なる図面を通して、対応する部分を示す。図１Ａおよび１Ｂにおいて、強度が縦軸１０４上に示され、時間が横軸１０８上に表わされる。光信号強度１１６は、対応する電流パルス１２０と関連して示される。画素期間１１２は、情報の１つの画素が表示へまたはシステムから出力される間のタイムフレームとして規定される。
【００２９】
図１Ａに示すように、光信号ジェネレータは、常にしきい値よりも上で作動するため、緩和振動１２４が最小であり、非常に短い時間だけ生じる。その結果、光出力がコヒーレントであり、スペックルパターンが非常に明確である。図１Ａの光信号の結果となる、図１Ｂに示される対応する電流パルス１３０の強度は、同様に、画素期間の間一定である。
【００３０】
スペックルを低減または抑制するため、電流パルス等の電流信号の特性は調節可能である。光信号ジェネレータ電流パルスがしきい値以下または付近まで戻るように調整することにより、光信号ジェネレータは、増大された緩和振動を有するようになり、結果として、上述したようにおよびここで述べるように、スペックルが低減される。図２Ａおよび２Ｂは、光信号において、増大された緩和振動を生成する電流駆動信号に対する電流および光信号のプロットを描く。図２Ｂは、図２Ａに示された光信号を生成する駆動電流パルスを描く。縦軸１０４は、光信号および電流パルスの強度を表わす。横軸１０８は時間を表わす。
【００３１】
ここで説明される本質および革新は、一定の光度をベースにしたプロジェクタにも適用され得る。そのようなプロジェクタの例は、ＬＣＤプロジェクタである。一定の光度をベースにしたプロジェクタに対しては、光信号ジェネレータ電流は画素毎に振動しないこともあるが、同じ平均電流で高い周波数で光信号ジェネレータが振動させられる場合には、スペックルを低減するために、同じ方法を適用することができる。ある実施形態において、この平均電流レベルは、フレーム毎に生じ、スペックルを低減することと同じ利点を達成するように調節できる。
【００３２】
システムが電流信号を調節し得るもとも予期される。しきい値付近の電流を調節することにより（オシレータ信号を用いるのと同様に）、緩和振動を変化させるという観点、または、光信号ジェネレータしきい値電流の変化を温度にわたって許容するという観点において、さらなる利点が実現され得る。サイン波オシレータ、矩形波パルス、または別の種類の調節方法を用いるなど、多数の調節方法が可能である。
【００３３】
図３Ａ、３Ｂおよび４は、スペックルを低減するパルスまたは信号の例示のプロットを描く。図３Ａは、図３Ｂに示される駆動電流パルスから生じる例示の光信号プロットを描く。図３Ｂは、駆動電流パルスのプロットを描く。これらのプロットの例において、電流パルスはIONとITHとの間で変化する。IONは、光源の所望の強度まで起動するように意図
された電流レベルを表し、ITHはしきい値電流を表わす。電流をしきい値電流ITHとION電
流レベルとの間で振動させることにより、スペックルを抑制または除去する振動を、駆動信号が含む結果となる。
【００３４】
図３Ａに示されるプロットにおいて表わされるように、ある時間だけ電流がしきい値よりも下もしくはしきい値付近に留まり得り、次に光度を衰えさせることも予期される。電流がしきい値に留まる時間は代わり得り、光の質および光度を最適にするように選択され得る。
【００３５】
図４は、段階的なドライバ電流パルスの例示のプロットを描く。示されるように、電流の強度が零まで低減されて、そしてしきい値レベルまで、そしてIONまで段階的に上げら
れ得ることも予期される。零からしきい値電流レベルまで段階的に電流を上げるということは、ゆっくりと起動するという効果を有する。始めにしきい値まで電流レベルを上げ、そしてオン電流まで電流レベルを段階的に上げることによって、（特定の画素に対して）完全オン電流までの起動遅延を抑制することができる。これは、次に、高速な光オン時間、および、表示または応答時間に対する仕様をシステムが満たすことができる。加えて、この方法は、光源ミラーまたは光源自体を損傷させ得る光学オーバーシュートおよびリングを低減する。
【００３６】
図５は、ドライバ電流がしきい値電流よりも下まで落ちるが、零には到達しない例示のプロットを示す。この例示のプロットにおいて、光源からの光出力を生成するように、電流信号５０４がION電流値まで上昇する。ある時間だけオンレベルであったあと、電流は
しきい値電流以下であるが、零よりも大きい値まで落ちる。その後、電流が再びIONまで
上昇する。このプロセスは、光信号において振動を保つように繰り返され得、次に、スペックルを低減もしくは除去する。オフレベル（零）に近いレベルの代わりにしきい値に近いレベルまで電流を調節することは、スペックルの低減という目標を達成しつつ、光起動遅延を最小にするという利点を有する。光源が停止され、そして再起動されてスペックルが低減されたり、しきい値付近の任意のレベルにおいて停止され得ることが予期される。
【００３７】
電流がしきい値まで戻らなくてもよいことも予期される。したがって、ここで開示されるように、電流レベルは任意のレベルまで低減されたり、IONに戻るまでの間に任意のレ
ベルにまで段階的に上げられてもよい。IONに完全に戻る前の段階は、しきい値より下で
あってもよく、しきい値より上であってもよく、しきい値であってもよい。特定の光信号ジェネレータに依存して、異なる低電流レベルは、異なるレベルの有益な結果を生み出す。
【００３８】
図６は、しきい値付近または「プリバイアス」レベルまで戻る前に零に到達する駆動信号の例示のプロットを描く。この例示のプロットにおいて、信号６０４の増大する電流の勾配は、電流レベル６０８において遅延または足踏みされる。電流レベル６０８は、しきい値であってり、しきい値よりも下であったり、しきい値よりも上であったりし得る。しきい値付近また「プリバイアス」レベルまで戻る前に光信号ジェネレータ電流をオフに切替えることによって、電力の消費を抑制し得る。こられの場合において、光信号ジェネレータの起動遅延、または、光信号ジェネレータもしくはミラーに害を及ぼし得る大きな光スパイクを最小にするために、IONパルスを供給する前にしきい値付近まで切替えること
が望ましい。ある実施形態において、オフ、または、しきい値付近もしくはプリバイアスレベルは、短い時間だけ生じてもよく、よって、画素期間の大部分の間IONパルスが存在
することができる。別の実施形態において、IONパルス時間は、いかなる時間であっても
よい。ピークのIONパルスは、画素期間に対して同じ平均または積算電力レベルを生成す
るために、オフまたはしきい値付近時間を補うように調整され得る。
【００３９】
図７は、画素毎の典型的な光信号ジェネレータ調節の例示のプロットを描く。この例示のプロットにおいて、調節電流の強度は縦軸７０４で示され、横軸７０８は時間を表わす。調節信号は、アプリケーションに依存して、ピクセル毎に変化したり、一定であったりし得る異なるレベル７１６，７２０および７１２の間で変化し得る。調節信号は常時しきい値レベル７２４に到達していないため、従来のアプリケーションにおいてスペックルが発生していた。
【００４０】
図８は、ピクセル毎のスペックル低減調節の例示のプロットを描く。図７と比較して、同様の要素には同じ参照番号が付されている。図７に比べて、調節信号は、しきい値電流レベル７２４以下またはその近くまで戻る。結果として得られる光信号において振動がもたらされるため、しきい値以下またはその近くまで戻ることによって、スペックルが低減
される。これらは、例示のプロットであるため、後の特許請求の範囲はこれらの信号プロットに限定されない。たとえば、画素の始まりでは、光信号ジェネレータへの電流をしきい値付近または以下まで低減してはならない。図８の例示のプロットまたは任意の他の例示のプロットにおいて、画素の半ばにおいて、すなわち画素期間内の任意のタイムフレームにて、光信号ジェネレータへの電流をしきい値付近または以下まで低減し得る。投影された画像に表れる可視のアーチファクトの機会は、画素期間内での発生をスクランブルすることによって最小にされる。
【００４１】
しきい値付近のレベルが設定される多くの方法がある。いくつかの例は、しきい値電流の変動に対して温度補償されたアナログバイアス基準値を用いたり、メモリに記憶されたルックアップテーブルに基づいた値を用いてデジタルアナログコンバータによって設定された基準値を用いたり、または、２つ以上の作動電流レベルに対して計測された電力に基づいて、しきい値電流を推定する電力制御ループを含む。図９は、横軸９０８上の駆動電流に関連して、縦軸９０４上に光信号電力の例示のプロットを描く。このプロットは、しきい値を超えると、入力電流の増大に伴なって、光信号電力が一般的に比例して増大することを描く。示されるように、電流I1に対して、光信号電力P1が光信号ジェネレータから出力される。電流I2に対して、光信号電力P2が出力される。勾配は、(P2-P1)/(I2-I1)と
して規定される。しきい値電流は、I1-(P1/勾配)として規定される。
【００４２】
ここで加治される方法および装置は、従来技術に対して、多くの利点および恩恵を有する。たとえば、スペックルを低減するための方法の別の案は、振動板、フェイズアレイ、スペックルパターンを除去するための特別なスクリーンの使用または別の機構の付加を含む。付加的な要素はコスト、大きさを増大させ、プロジェクタソリューションの電力消失を増大する可能性があり、いずれも、アプリケーション、特に、大きさ、コスト、電力およびバッテリー持続時間が懸念されるコンパクトな携帯型プロジェクタのようなアプリケーションにおいて望ましいものではない。この発明には、付加的な要素や、最小限の電力消失といった不利益がない。この革新的な手法は、任意の光源、レーザ、投影装置またはアプリケーションを用いた利用方法を発見し、新たに開発された、または既存のドライバとともに用いられ得る。
【００４３】
図１０は、光信号ジェネレータのための電流セレクタの実施形態を描く。これは１つの考えられる実施形態にすぎず、したがって、後の特許請求の範囲から外れずに別の実施形態に到達し得ることが予期される。この実施形態において、第１電流レベルノード１００４および第２電流レベルノード１０８が設けられ、スイッチなどのセレクタ１０１２によって選択可能である。制御信号入力が、セレクタの位置を定める。プロセッサまたはコントローラが、制御信号を生成し得る。レベル「１」１００４またはレベル「２」１００８にて、電流が光信号ジェネレータドライバ１０１６に供給される。電流レベル「１」および「２」１００４，１００８は、前述したような、デジタルアナログコンバータおよび／または電流ジェネレータの使用を含むが、限定されない任意の態様において達成させ得る。ドライバ１０１６からの出力は、この実施形態においてレーザダイオードを備える光信号ジェネレータ１０２０に送信される。別の実施形態において、任意の種類の光源も用いられ得る。図１０の装置が導入された場合には、結果的に生じる光信号１０２４はシステムの種類に従って出力され、用いられる。
【００４４】
作動中、図１０に示されるシステムは、選択的に接続するか、電流レベル「１」１００４または電流レベル「２」１００８、あるいは両方をドライバ１０１６に供給するための制御信号または別の手段を利用する。ドライバ１０１６が省かれ、電流レベル「１」１００４または電流レベル「２」１００８あるいは別のレベルが、光信号ジェネレータ１０１２に選択的に接続または切替えられてもよい。この例示の実施形態において、システムにおいて光の強度の変更が望ましいのであれば、電流レベル「２」１００８は変化してもよ
い。レーザが電流レベル「１」と電流レベル「２」との間で調節される場合、スペックルを低減するために、電流レベル「１」１００４は、しきい値付近または以下にレーザをバイアスするように選択される。
【００４５】
ドライバ１０１６は、光信号ジェネレータ１０２０に送られ、その結果光信号１０２４を生成する光学装置ドライバ電流を生成する。結果的に生じる光信号１０２４は、使用環境に依存する。制御信号は、電流レベル「１」１００４、電流レベル「２」１００８または無電流への選択的な接続によって、光信号を振動させ、その結果望まれざるスペックルを低減または除去する、所望のデューティサイクル調節された電流を生成する。
【００４６】
図１１は、駆動信号ジェネレータの実現例の例示のブロック図を描く。これは１つの考えられる実施形態にすぎず、それ故、後の特許請求の範囲から外れずに、別の実施形態に到達し得ることが予期される。図１１は、図１１のデューティサイクルを制御するために用いられ得る例示の制御パルス入力形式も描く。これらは理解のために提供され、別の制御信号が利用され得ることが予期される。図１０と比較して、同様の要素には同じ参照番号が付され、それらの詳細な再度の説明はなされない。
【００４７】
この例示の実施形態において、制御信号入力１１０４は、制御パルス１１０８を受信する。パルスは、電流ミラー構成１１１２を選択的に起動することができ、それによって、ミラーへのVDDを伝導することができ、ドライバ１０１６の入力へレベル１の強度で電流
を供給する。電流レベル２に対応する、図１１に示されるシステムの反対側は、ミラー１１１２の作動について上述したのと同様の態様で作動する。所望の作動を達成するために、制御信号１１０８、１１２０の歩調が合わされ、同期されることが予期される。制御信号は、ここでは、駆動信号のデューティサイクルの１つ以上の局面を制御信号が制御し、結果として光信号が生じる、デューティサイクル制御信号として称されてもよい。
【００４８】
１つ以上の実施形態において、ドライバ１０１６に付加的なインプットを供給するために、付加的な電流ミラーおよび関連する制御パルスが供給されてもよい。この態様において、示される２つの電流レベルのみ、または、付加的他電流レベルを用いることによって、いくつもの異なる駆動電流の強度がドライバ１１０６に供給されてもよく、その結果、所望の振動レベルを有するように光信号ジェネレータ１０２０への出力に影響を与え得る。
【００４９】
図１２は、デューティサイクル制御信号を生成する方法の一例のプロットを描く。この例示のプロットにおいて、１つ以上の高速オシレータおよび１つ以上のカウンタは、オンパルスおよびオフパルス（低信号レベル）の持続時間を制御するための利用され得るデューティ制御信号を生成するために、一体となって作動する。１つ以上のカウンタの値を変えることによって、システムは、波形１１１８，１１２０のデューティサイクルを変更し得る。これらのプロットにおいて、上のプロット１２０４においてデューティサイクル波形が描かれ、カウンタ出力（オンカウンタ信号およびオフカウンタ信号の両方）が、下のプロット１２０８に示される。
【００５０】
図１３は、関連する信号のプロットとともに、デューティサイクル制御信号ジェネレータの例示の実施形態を描く。この例示の実施形態において、リセットスイッチ１３０４は、キャパシタ１３０８をグランドに選択的に接続し、その結果、キャパシタを放電させる。キャパシタ１３０８は、スイッチ１３１６を介して電流ソース１３１２に選択的に接続される。スイッチの作動を通じて、キャパシタが電圧VAまで充電され、放電される。電圧VAは、コンパレータ１３２４に導入される。コンパレータ１３２４は、所望の作動およびデューティサイクルを達成するために選択される電圧VREFも入力として受信する。コンパレータ１３２４がＡＮＤゲートにその出力を供給すると、結果として、デューティサイク
ル制御波形を生成する。ＡＮＤゲート１３２８の別の入力は、VINである。値VA、ソース
１３１２からの電流、または容量値（鋸歯状波形の勾配および別のパラメータも同様に調整される）を変えると、結果としてデューティサイクルVOUTが変わる。ＡＮＤゲートの出力を変換するためにインバータ１３３２が設けられると、結果として逆デューティサイクル信号が生成される。図１３に示されるプロットは、VIN、VREFおよびVOUTと逆VOUTとを
含む。これらのプロットは、例示の実施形態において示される信号ノードと対応する。
【００５１】
図１４は、信号プロットに関連付けてデューティサイクル制御信号を生成するように構成された多段リングオシレータの例示の実施形態を描く。この実施形態において、多段リングオシレータ１４０４は、示されるような複数の出力を含む。出力信号は、出力V01，V02...V0nを含む。このレジの実施形態において、リングオシレータ１４０４は、一連のインバータを含み、１つ以上の遅延も含み得る。出力波形V01，V02...V0nは、インバータの伝播遅延により遅れる。この実施形態において、V0nに対する遅延は、インバータの数ｎ
と等しい。ここで、ｎは、任意の整数である。結果として生じる信号プロットV01，V02...V0nは、オシレータ１４０４に関連付けられた出力と対応する。組み合わせ論理を使うことによって、多様かつ所望のデューティサイクル制御信号を与えるように出力が組み合わせられることも予期される。
【００５２】
図１５Ａは、IPEAKおよびしきい値ITHの間で変化する、経時的なサイン駆動電流のプロットを描く。図１５Ｂは、図１５Ａに示される駆動電流から生じる、経時的な光信号電力のプロットを描く。光信号電力は、零から平均電力の２倍までの間で変化する。これは、駆動電流信号および結果として生じる光信号の１つの可能性にすぎない。別の信号波形が予期される。
【００５３】
図１６Ａは、IPEAKおよびしきい値ITHの間で変化する、経時的な三角波駆動電流のプロットを描く。図１６Ｂは、図１６Ａに示される駆動電流から生じる、経時的な光信号電力のプロットを描く。光信号電力は、零から平均電力の２倍までの間で変化する。これは、駆動電流信号および結果として生じる光信号の１つの可能性にすぎない。別の信号波形が予期される。
【００５４】
図１７Ａは、IPEAKおよびしきい値ITHの間で変化する、経時的なパルス信号駆動電流のプロットを描く。図１７Ｂは、図１７Ａに示される駆動電流から生じる、経時的な光信号電力のプロットを描く。駆動信号がIPEAKである時間の割合は、駆動信号がITHである時間の割合よりも高いため、ピーク光電力信号PPEAKは、平均電力レベルPAVGよりもあまり高
くなくてよい。したがって、光信号電力は、零から平均電力の約１．２倍までの間で変化する。これは、駆動電流信号および結果として生じる光信号の１つの可能性にすぎない。別の信号波形が予期される。
【００５５】
サイン波および三角波の場合、信号の最小レベルがしきい値付近またはしきい値よりも小さいと、それらの信号はスペックルを低減するという目的を達する。しかしながら、それらの信号の対称性のために、ピーク電力は、事実上、必要な平均電力レベルの２倍である。スペックルの低減調節を行なっていないときに最大特定電力の付近でレーザが通常作動するのであれば、平均電力の２倍のピーク電力レベルを用いると、レーザの信頼性が低下する。
【００５６】
パルス波形の場合、サイン波または三角波の例よりもはるかに低いピーク電力レベルを必要としながらも、非対称のデューティサイクル（オン時間がオフ時間よりも長い）はスペックルの低減という目的を達する。パルス波形の場合におけるピーク電力は、サイン波および三角波の場合における平均電力レベルの２倍ではなく、典型的には、平均電力レベルの約１．２倍である。信頼性の高いレーザ作動のために許容できるピーク電力レベルと
の互換性をピーク電力がまだ有するため、レーザに対する最大平均電力等級に光信号が近づくにつれて、パルスの手法は有利である。なお、平均電力はさほど変わらず、特定の限界を超えての長期の作動に起因する装置へのダメージは考え難い。
【００５７】
スペックルを効果的に低減するのに別のパルス形状も用いられ得る。これは、主に、ある方法の主要部であり、その方法は、基本的には、レーザがしきい値付近またはしきい値よりも低く、そしてピーク電力レベルに速やかに戻る時間を制限する方法である。
【００５８】
なお、経時的な、しきい値付近からしきい値よりも下までのパルスのタイミングを変化させると、投影画像における任意のあり得るアーチファクトを抑制または低減する。しきい値と同じ、しきい値付近、またはしきい値よりも下の位置を、調子を合わせて移動させることにより、光の強度が変化するパターン、すなわちストロボを、観察者またはシステムは認識しない。複数の光源を有する実施形態において、駆動電流の振動（または低減）は、光出力の強度が認識可能に変化しないようにするために、同期されずに、または無作為化され得る。
【００５９】
したがって、同じまたは同様の波長の複数の光源が用いられ、画像のアーチファクトを低減または防止するために、またはＥＭＩを低減するために、これらの複数の光源が同調して、もしくは同調せずに、しきい値レベル付近または以下まで振動させられることが予期される。複数の光源を有するシステムにおいて、スペックルを低減するために、そのような複数の光源のうちの１つ以上に原理が適用され得る。同様に、異なる波長の複数の光源が、画像のアーチファクトを低減または防止するために、またはＥＭＩを低減するために、同調して、もしくは同調せずに、しきい値レベル付近または以下まで振動させられる。画像のアーチファクトを低減または防止するために、またはＥＭＩを低減するために、各フレームに対する画素期間の間に、異なる時間間隔で、しきい値レベル付近または以下まで、光源がここで説明されたように振動させられ得ることも予期される。
【００６０】
さらに、しきい値までの駆動電流の振動または低減は、人が認識するよりも早い速度で行なわれることが予期される。さらに、パルスがしきい値付近からしきい値より小さい間にある時間が増大するにつれて、この方法の効率が低下され得る。高い電力レベルに復帰した後の限られた時間だけ光信号が振動するため、効率が低減される。
【００６１】
この実施形態において、ここで説明されるスペックル低減方法は、選択的に有効および無効にされ得る。これは、表面粗さ分析などにおける、スペックルパターンを有する、または有しない投影または走査を用いた分析を行なうときに有利であり、望ましい。さらに、アプリケーションがスペックルによって利益を得る場合には、スペックルの低減が選択的に停止される。
【００６２】
ここで説明されるスペックル低減方法を提供するシステムに対して、スペックル低減が付加的な利点を生じ得ることも予期される。たとえば、あるアプリケーションはスペックルによって不利益があるように見えるとは限らないが、スペックル低減は光の品質を向上し、よって、改善された信号対ノイズ比、低い電力出力要求、装置の小型化、高いデータ速度または分解能、より良い精度感度などの、これらに限定されない別の利点をもたらす。
【００６３】
以下の図面および詳細説明を精査した当業者にとって、本発明の別のシステム、方法、特徴および利点が明らかになるであろう。全てのそのようなシステム、方法、特徴および利点はこの説明に含まれ、発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。ここで説明されるスペックル低減方法および装置は、スペックル低減の組み合わせを得るために、別のスペックル低減方法および装置と組合され得ることが
予期される。
【００６４】
なお、実験室試験に基づき、スペックル低減は、光の位相および周波数に影響を与えるが、ビーム品質とも呼ばれる空間コヒーレンスなどのような、別の局面は影響を受けないことに留意されたい。空間コヒーレンスを有することが望ましいため、これは、特にレーザの事例において望ましい。
【００６５】
図１８は、例示の使用環境を描く。プロジェクタシステムとして示されるが、ここで開示される方法および装置は、ここで説明されるような多くの他の環境において使用することができることが予期される。上述したように、図１Ａに示されるように、あるプロジェクタシステムにおいて、光１０４が、赤の光源、緑の光源および青の光源などの、３つの光源１０８によって与えられる。別の実施形態において、異なる数の光源が用いられてもよい。１つの実施形態において、単一の光源が用いられる。上述したように、光源は、レーザ、ＬＥＤ、または別の光源を含み得る。画像１１２は、画素マトリクス１２０を介してこれらの光信号を照らし、フィルタすることによって作成される。１つの実施形態において、画素マトリクス１２０は、ＬＣＤ／ＬＣｏＳシステムであるが、別の実施形態において、マトリクスは任意の装置を含んでもよく、省略されてもよい。
【００６６】
光源１０８は、示されるようにドライバ１４４によって駆動される。コントローラ１３０は、ドライバ１４４および画素マトリクス１２０に接続され、これらの装置に１つ以上の制御信号を供給する。この例示の実施形態において、コントローラ１３０は、画像データを受信するが、別の実施形態において、別の種類のデータがコントローラに送られ得ることが予期される。異なる時間間隔および／またはフレームの間に各画素の不透明さを制御するために、１つ以上の制御信号が画素マトリクス１２０に送られる。不透明さという用語は、画素マトリクス１２０内の画素１２４を通過することが許容された光の量を意味するものとして規定される。
【００６７】
この例示の実施形態において、コントローラ１３０は、ドライバをしきい値付近または以下まで周期的に振動させ、その結果、物理的作動において、光源１０８をしきい値付近または以下にせしめるように構成される。上述したように、これは、スペックルを低減する。コントローラ１３０の入力の変わりにまたは加えて、しきい値付近または以下まで出力を一定期間低減せしめる、ドライバ１４４へのデューティサイクル制御信号などを、コントローラまたはプロセッサ１４８が提供してもよいことが予期される。
【００６８】
画素は、透明（１００％の光の通過を許容する）、または不透明（光を一切通過させない（または極めてわずかに通過させる）、または、画素マトリクス１２０の各画素１２４を通過する光のレベルが変わることを許容するように、任意の不透明度であってもよいことが予期される。
【００６９】
１つ以上の制御信号およびドライバ１４４は、光度、持続時間、スペックル低減のための振動、または、１つ以上の光源から発せられる光に関する別の因子を制御するように、光源１０８を制御する。この例示の実施形態において、光源は同じ時間において完全に同等ではなく、したがって、３つの光源の各々が、フレームの意地時間の３分の１を占める。人の目の応答時間が遅いので、順番に色（光源）がオンにされているにもかかわらず、各フレームがフルカラーとして認識される。ここで説明される同様の原理が、ミラーまたはレンズを用いた走査システムもしくは別の走査装置に提供され得る。以下の係属中の出願は、画像を走査するレーザプロジェクションシステムについて詳解し、その全体がここに参考文献として引用される。リニアプロジェクションディスプレイを制御可能に調整するための方法および装置と題された出願公開番号２００８００５５５５７。この公報は、走査型プロジェクションシステムについて詳解する。
【００７０】
図１８の上には、２つの例示の画素マトリクス１２０Ａおよび１２０Ｂがあり、どちらも利用され得る。これらの画素マトリクスは、光源１０８とスクリーン１１６との間の光路内にある。図１Ａの上において示される画素マトリクス１２０において、部分１２０はは、画素スクリーンの理解の助けとなるように９０度回転されている。詳解の目的ために意図されたこの例示の実施形態において、可視画像１１２上の第１の画素に対応する、画素マトリクス内の画素１２４には、「１」と付されている。可視画像１１２上の第２の画素に対して、「２」と付されている。理解されるように、この実施形態において、画素マトリクス１２０Ａは、可視画像中の各画素に対して３つの画素１２４を有する。この実施形態において、各画素１２４には、赤、緑および青などの光源色が割当てられ、したがって、光源が光を発している時間間隔の間制御される。別の時間において、光の通過を妨げるまたは防止するため、それは不透明であり得る。
【００７１】
１つの実施例において、画素マトリクス１２０Ｂにおいて示されるように、画素マトリクス１２０上の画像と画像１１２の画像とが一対一で対応する。各画素１２４は、フレームの各期間に対して別々に制御される。たとえば、フレーム時間が、３つの時間ウィンドウ（赤、緑、青の各々に対して１つのウィンドウ）に分割される場合、フレームに対する画素に対する光度および色に依存して、３つの時間ウィンドウの各々間で、各画素１２４の不透明さは異なり得る。そのようなものとして、各画素１２４の不透明さは、所望の量の各色の光が通れるように、フレームの間制御される。目は、実際の所望の色を作成するためにこの色を混ぜる傾向にある。特許請求の範囲から外れない、光を選択的に通す別の方法が開発され得ることが予期される。
【００７２】
画素マトリクスとの関連においてこの例示の実施形態が詳解されたが、ここで開示されたスペックルの低減による利益は、画素マトリクスを用いて、または用いずに、もしくは、スペックルの問題がある光源を利用する任意の環境またはシステムにおいて可能にされる。
【００７３】
発明の様々な実施形態が説明されたが、この発明の範囲内で多くの別の実施形態および実現が可能であることは当業者にとって明らかである。加えて、ここで説明されたさまざまな特徴、要素および実施形態は主張され、または任意の組み合わせまたは構成において組み合わされる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年3月4日(2014.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光信号ジェネレータからの光出力におけるスペックルを低減するための方法であって、
前記光信号ジェネレータに対するしきい値電流よりも大きい第１の強度、前記光信号ジェネレータに対するしきい値電流付近または以下である第２の強度、および前記第２の強度とゼロとの間の第３の強度に駆動信号を変調することによって駆動信号を生成するステップを含み、前記第１の強度、前記第２の強度および前記第３の強度への前記駆動信号の変調は、前記光信号ジェネレータの作動中に連続的に行なわれ、単一の画素期間中に、前記信号は、前記第１の強度、前記第２の強度および前記第３の強度の各々に変調され、
光信号ジェネレータに前記駆動信号を提供するステップと、
光信号を生成するように、前記駆動信号を用いて光信号ジェネレータを駆動するステップとをさらに含み、前記駆動信号の前記第１の強度から前記第２の強度および前記第３の強度までの周期的な変化が、前記光信号におけるスペックルを低減し、前記駆動信号が前記第３の強度である場合には、前記駆動信号を前記第１の強度に確立する前に前記駆動信号を前記第２の強度に確立することによって起動遅延を低減するステップをさらに含む、方法。
【請求項２】
前記光信号ジェネレータはレーザを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記駆動信号の前記第２の強度への変調が、光しきい値より低い、対応する光信号を生成する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の強度で持続時間駆動信号を制御するデューティサイクル制御信号を生成するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記駆動信号を生成するステップは、第１の電流レベルと第２の電流レベルと第３の電流レベルとの間で前記駆動信号を切替えるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
変調は、２０ＭＨｚ以上のレートで行なわれる、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
光信号ジェネレータからの光出力におけるスペックルを低減するための方法であって、
第１の強度が第２の強度とは異なるように前記第１の強度および前記第２の強度に駆動信号を変調することによって駆動信号を生成するステップを含み、前記第１の強度は前記光信号ジェネレータに対するしきい値電流よりも大きく、前記第２の強度は前記光信号ジェネレータに対するしきい値電流付近または以下であり、前記第１の強度および前記第２の強度への前記駆動信号の変調は、単一の画素期間中に前記信号が前記第１の強度および前記第２の強度に二度以上変調されるように、前記光信号ジェネレータの単一の画素期間中に連続的に行なわれ、
光信号ジェネレータに前記駆動信号を提供するステップと、
光信号を生成するように、前記駆動信号を用いて光信号ジェネレータを駆動するステップとをさらに含み、単一の画素期間中の前記駆動信号の前記第１の強度から前記第２の強度への複数回の変更が、前記光信号におけるスペックルを低減し、前記駆動信号を前記第１の強度に確立する前に前記駆動信号を前記第２の強度に確立することによって、前記光信号におけるスペックルが低減される、方法。
【請求項８】
前記光信号ジェネレータはレーザを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
第１の信号と第２の信号との間で前記駆動信号を切替えることにより、前記光信号ジェネレータは、前記第２の信号を提供された時に誘導放出出力を開始または維持しない、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
制御信号を生成するステップと、
前記制御信号をスイッチに提供するステップとをさらに含み、前記スイッチは、前記制御信号に基づいて第１の信号と第２の信号との切替えを行なう、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
しきい値付近は、しきい値電流で光出力パワーを二度もたらす電流として規定される、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
変調は、２０ＭＨｚ以上のレートで行なわれる、請求項７に記載の方法。