(57)【要約】  本発明は、レーザ（３）を有する照明システム（１）、及び、そのようなシステムにおいて実施される方法に関する。システムは、光が表面（７；３３）上に投射されるときに可変量のスペックルを生成するよう、出力される光のコヒーレンスを、好ましくは、周期的に変更するよう配置される。これは表面上に投射される光を見る使用者の注目を引き付ける手段として有用であることが分かった。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのレーザを含む、可視的な出力光を生成するための照明システムであって、当該システムは、前記出力光が表面の上に投射されるときに、可変量のスペックルを生成し、それによって、視聴者の注目を引き付けるよう、前記出力光のコヒーレンスを変更するように配置される、照明システム。
【請求項２】
前記出力光のコヒーレンスは、周期的に変更される、請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つのレーザは、制御可能なコヒーレンス減少手段を含む、請求項１又は２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記レーザは、複数の発光副素子を含むＶＣＳＥＬ配列を含む、請求項３に記載の照明システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つのレーザは、連続的な高コヒーレンスレーザビームを生成し、当該システムは、制御可能なコヒーレンス減少装置をさらに含み、前記レーザビームは、前記コヒーレンス減少装置を通じて伝搬され、前記コヒーレンス減少装置は、制御可能な程度まで、前記伝搬するレーザビームのコヒーレンスを取り除く、請求項１又は２に記載の照明システム。
【請求項６】
当該システムは、第一レーザと、第二レーザとを含み、高コヒーレンスモードでは、前記第一レーザは、前記出力光を連続的に生成し、低コヒーレンスモードでは、前記第一レーザ及び前記第二レーザは、前記出力光を交互に生成するために、オンオフ切り換えられるよう配置され、当該照明システムは、前記高コヒーレンスモードと前記低コヒーレンスモードとの間で切り換えられる、請求項１又は２に記載の照明システム。
【請求項７】
当該システムは、非レーザ光源をさらに含み、前記高コヒーレンスモードにおいて、前記少なくとも１つのレーザは、前記出力光を生成し、前記低コヒーレンスモードにおいて、前記非レーザ光源は、前記出力光を生成し、当該照明システムは、前記高コヒーレンスモードと前記低コヒーレンスモードとの間で切り換えられる、請求項１又は２に記載の照明システム。
【請求項８】
透明スクリーンを有するランプとして構成される、請求項１乃至７のうちのいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項９】
当該照明システムは、ディスプレイ表面の上に画像を生成するディスプレイ装置として構成される、請求項１乃至６のうちのいずれか１項に記載の照明システム。
【請求項１０】
当該システムは、スペックルパターンがディスプレイ表面の限定的な地域の上に生成されるように構成される、請求項９に記載の照明システム。
【請求項１１】
出力される可視的な光を生成するための照明システムにおける方法であって、前記照明システムは、少なくとも１つのレーザを含み、前記出力される光のコヒーレンスは、前記光が表面の上に投射されるときに、前記光が可変量のスペックルを生成し、それによって、視聴者の注目を引き付けるように変更される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可視的に出力される光を生成するための照明システムに関し、システムは、少なくとも１つのレーザを含む。本発明は、さらに、そのようなシステムと共に使用される方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上述の種類の照明システムは、例えば、ＷＯ２００４／１０２２５８中に開示されている。
【０００３】
様々な種類の照明システムに伴う一般的な問題は、所定の環境の下で、今日既に多量の視覚的情報を頻繁に受け取っている使用者の注目を引き付ける方法を探すことである。
【０００４】
例えば、交通環境では、車両の運転者の注目が警告標識に引き付けられることを確実にすることが必要であり得る。同様に、レーザディスプレイシステムでは、使用者が表示画像中の変化内容に気付かされることを確実にすることが望ましい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本発明の目的は、使用者の注目を引き付けるための改良された手段を備える照明システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に従った照明システムを用いて達成される。より具体的には、可視的な出力光を生成するための照明システムが達成される。システムは、少なくとも１つのレーザを含み、システムは、光が表面の上に投射されるときに、光が可変量のスペックルを生成し、それによって、視聴者の注目を引き付けるよう、出力光のコヒーレンスを変更するように構成される。
【０００７】
コヒーレンスによって、ここでは、光ビームの一時的な若しくは空間的なコヒーレンス又はその双方を意味する。
【０００８】
本発明者は、「点滅」スペックルパターンの発生が、使用者の注目を引き付けるための極めて強力な手段であることを見出した。点滅は、ここでは、光の輝度が変更されることを必ずしも意味せず、生成されるスペックルの数だけが変更されることを意味する。
【０００９】
出力される光のコヒーレンスは周期的に変更され得る。これは所望の効果を増大する。
【００１０】
組み込まれた制御可能なコヒーレンス減少手段を含むレーザを用いて所望の効果を達成することが可能である。そのようなレーザは、複数の発光副素子を含むＶＣＳＥＬ配列を含み得る。異なる相互距離を備える副素子を活性化することによって、出力される光のコヒーレンスは変更され得る。これは可動部分が必要とされない低い複雑性の設計をもたらす。
【００１１】
代替的に、レーザは、高コヒーレンスレーザビームを生成し得る。その場合には、システムは、制御可能なコヒーレンス減少装置をさらに含み得る。レーザビームは、コヒーレンス減少装置を通じて伝搬し、制御可能な程度まで、伝搬するレーザビームのコヒーレンスを取り除く。
【００１２】
他の代替として、システムは、第一レーザと、第二レーザとを含み得る。高コヒーレンスモードにおいて、第一レーザは、出力光を連続的に生成し、低コヒーレンスモードにおいて、第一及び第二のレーザは、出力光を交互に生成するために、オンオフ切り換えられるよう構成され、照明システムは、高コヒーレンスモードと低コヒーレンスモードとの間で切り換えられる。
【００１３】
さらに他の代替として、システムは、非レーザ光源をさらに含み得る。その場合には、高コヒーレンスモードにおいて、少なくとも１つのレーザが出力光を生成し、低コヒーレンスモードにおいて、非レーザ光源が出力光を生成し、照明システムは、高コヒーレンスモードと低コヒーレンスモードとの間で切り換えられる。
【００１４】
照明システムは、透明スクリーンを有するランプとして、或いは、ディスプレイ表面上に画像を生成するディスプレイ装置として構成され得る。後者の場合には、システムは、スペックルパターンがディスプレイ表面の限定的な地域の上に生成されるよう構成される。
【００１５】
出力される可視的な光を生成するための照明システムにおける方法も考えられる。システムは、少なくとも１つのレーザを含み、出力光のコヒーレンスは、光が表面上に投射されるときに、光が可変量のスペックルを生成し、それによって、視聴者の注目を引き付けるように変更される。
【００１６】
本発明のこれらの及び他の特徴は、以下の実施態様を参照することで明瞭に解明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
極めてコヒーレントな（干渉性の）レーザビームが、紙又は織物のような粗い表面によって散乱されるとき、スペックル（小斑点）が生じる。ビームの異なる部分が、強度の山及び谷になり、それらは見るに不快と感じられ得る斑紋パターンを生む。
【００１８】
従って、レーザビーム中のスペックルを減少するために、多数の技法が開発された。一般的には、そのような技法は、レーザビームの一時的及び／又は空間的な相関を減少する。単純な例は、米国特許第６，１５４，２５９Ｂ１中に開示されるようなレーザビーム経路内に配置される、移動可能な、例えば、回転する拡散体である。この拡散体は、レーザビームのコヒーレンス、よって、スペックルアーチファクトの発生を減少する。
【００１９】
しかしながら、スペックルパターンは、照明及びディスプレイシステムの一部の状況においても有用であり得ることが、本発明の発明者によって見出された。スペックルパターンは、見るに不快と感じられ得るので、それらは、使用者の注目を引き付ける、例えば、使用者にディスプレイシステム中に表示される新しい情報或いはレーザ駆動ランプによってもたらされる警告標識に気付かせる強力な手段としても使用され得る。
【００２０】
よって、本発明は、方法として表現されようが、装置として表現されようが、変化するスペックルパターンを現させ、よって、使用者の注目を引き付けるために、照明システムによって出力される光のコヒーレンスを変更することを含む。スペックルの量を変更することによって、スペックルの量は減少され或いは増大される。
【００２１】
この一般的な発明概念は、以下にさらに記載されるような異なる手段を用いて異なる用途において実現され得る。
【００２２】
図１は、照明システム１を概略的に例証している。システムはレーザ光源３を含み、それは、例えば、周波数変換固体レーザ、レーザダイオード、又は、ガスレーザであり得る。照明システム１は、スクリーン表面７に伝搬される光ビーム５を生成する。光は、スクリーン表面上に光を均一に分配するビームエキスパンダ（図示せず）を通過し得る。よって、このシステムは、ランプとして考案される。光が１１で示される使用者の位置で見られ得るよう、スクリーンは透明であり得る。
【００２３】
スクリーン表面は光を散乱し、もしビーム５が適度にコヒーレントであるならば、スペックルパターンがスクリーン上に現れ、使用者によって見られ得るような特性を有する。照明システムは、さらに、光ビーム５のコヒーレンス、よって、スペックルの量が変更され得るように照明システム１を制御するための手段１３を含む。
【００２４】
スペックルの量を、例えば、周期的に変更することによって、使用者の注目は、極めて強力な方法で照明装置に引き付けられる。この効果は、様々な照明用途において利用され得る。１つの可能な用途は、異なる種類の道路標識、例えば、警告標識である。そのような標識における異なるスペックルパターンの使用は、警告をより一層効率的にするであろう。さらに、１つの重要な特徴は、そのような標識を見るときに感じるスペックルの量は、事実、視聴者の距離と共に増大し、それは交通環境において興味深く考えられることである。勿論、そのようなレーザ照明システムの多くの他の用途が考えられ得る。
【００２５】
スペックルパターンは、オンオフ切換えされ得るし、或いは、スペックルの量は、より連続的に変更され得る。スペックルパターンを点滅状に現れさせることが可能であり、その場合には、スペックルは、例えば、数Ｈｚの切換周波数でオンオフされ得る。
【００２６】
図２は、制御可能なコヒーレンスを有するレーザ３’を備える照明システムを概略的に例証している。この場合には、制御手段１３が異なる制御信号を適用するとき、出力されるビーム１５のコヒーレンスが変更され得るよう、レーザ自体が制御可能である。レーザ３’から出力されるビーム１５は、ここでは、照明システム１によって出力される光を構成する。
【００２７】
レーザ３’は、例えば、個別に制御され得る複数の副素子を含むＶＣＳＥＬ（面発光レーザ）配列で構成され得る。出力される光のコヒーレンスは、使用される副素子の間の距離に依存する。従って、配列内でグループ化される素子を活性化することによって、高コヒーレンスビームが出力され得る。他方では、配列内に展開される素子を活性化することによって、より低いコヒーレンスを備えるビームが入手され得る。
【００２８】
図３は、レーザビームのコヒーレンスを減少するための手段１７に光学的に接続されたレーザを概略的に例証している。よって、レーザは、高いコヒーレンスを有する一次ビーム１９を出力する。一次ビームは、制御可能なコヒーレンス減少装置１７を通じて伝搬され、減少装置は、二次ビーム２１を生成するために、制御可能な程度まで、ビームのコヒーレンスを減少する。ここで、二次ビーム２１は、照明システム１によって出力される光を構成する。制御手段１３は、コヒーレンス減少装置１７を制御する。制御可能なコヒーレンス減少装置１７は、例えば、米国出願公開２００５／０２４８８４９中に開示されているような微小レンズ配列を含み得る。例えば、電磁構成を用いて微小レンズ配列を移動することによって、出力されるビームのコヒーレンスは変更され得る。
【００２９】
図４は、第一レーザ２３と第二レーザ２５とを含む２レーザシステム１を例証している。レーザから出力されるビームを複合レーザビーム２９として一致させるために、例えば、半透明反射鏡２７が使用され得る。このシステムは、高コヒーレンスモードと低コヒーレンスモードとの間で切り換えられ得る。高コヒーレンスモードにおいて、第一レーザ２３は、出力光を連続的に生成し、それは多量のスペックルが生成されることを意味する。低コヒーレンスモードでは、出力光２９を交互に生成するために、第一及び第二のレーザがオンオフ切り換えられるよう配置される。切換周波数は、例えば、２００Ｈｚであり得る。第一及び第二のレーザは相互にインコヒーレント（非干渉性）であるので、これは出力される複合ビームの一時的なコヒーレンスを解消する。スペックルの量はより低い。
【００３０】
図１を再び参照すると、その照明システム１は、非レーザ光源３１、例えば、発光ダイオードを備え得る。その場合には、照明システムは、レーザ３又は非レーザ光源３１を補完的に活性化することによって、高コヒーレンスモードと低コヒーレンスモードとの間で切り換えられ得る。
【００３１】
図５は、レーザディスプレイシステムを概略的に例証している。このシステムでは、照明システム１から出力される光は、ディスプレイ表面３３上に情報を表示するために使用される。レーザディスプレイシステムは、ディスプレイ表面３３上の所定経路に沿ってレーザビーム３７を投射し、よって、その上にテキストのような情報を表示するよう配置される投射手段３５を含む。表面上の線に沿ってレーザビームを走査し、陰極線管（ＣＲＴ）におけると同様に表面３３上に画像を表示するよう光フローを変調するために、他の投射手段が使用され得る。その場合には、光フローは、例えば、投射手段３５内で、音響光学変調器のような速い変調器を使用して、或いは、レーザ源の直接振幅変調を用いて変調され得る。
【００３２】
制御手段１３は、レーザビーム３７中のコヒーレンスレベル、よって、ディスプレイ表面３３の上に生成されるスペックルの量を制御するために使用される。その場合には、可変スペックルパターンが生成され得る。
【００３３】
これはディスプレイ表面３３の全体又はその限定的な部分に影響を与え得る。後の効果は、レーザビーム３７が限定的部分３９内のスポットを照明するときの周期にスペックルをオンに切り換えることによって達成され得る。よって、使用者の注目をディスプレイ表面一般に引き付けること、或いは、もし使用者の注目を表面の特定部分の上に表示される情報に特に引き付けることが望まれるならば、その特定部分に引き付けることが可能である。
【００３４】
照明システムは、照明システムが、例えば、バックライトのような可変コヒーレンスを備える光を提供するディスプレイ装置一般においても使用され得る。そのような場合には、図１中のスクリーン７は、例えば、ＬＣＤパネルで構成され得る。
【００３５】
要約すれば、本発明は、レーザを有する照明システム、及び、そのようなシステムにおいて実施される方法に関する。システムは、光が表面上に投射されるときに可変量のスペックルを生成するよう、出力光のコヒーレンスを変更するよう配置される。これは表面上に投射される光を見る使用者の注目を引き付ける手段として有用であることが分かった。
【００３６】
本発明の記載される実施態様に限定されない。それは付属の請求項の範囲内で異なる方法で変更され得る。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】照明システムを示す概略図である。
【図２】制御可能なコヒーレンスを備えるレーザを示す概略図である。
【図３】レーザビームのコヒーレンスを減少するための手段に光学的に接続されるレーザを示す概略図である。
【図４】２レーザシステムを示す概略図である。
【図５】レーザディスプレイシステムを示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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