(57)【要約】特に、光透過性の窓を有するハウジングに取り付けるための、軽量でコンパクトな画像投射モジュールは、ラスタパターンにおける選択されたピクセルが照明されるようにすることによって、カラーにおけるＶＧＡ品質の高解像度の画像を生み出す。二次元のカラー画像を投射する画像投射装置が提供され、該装置は、支持物と、異なる波長の複数のレーザ光線を放射するためのレーザアセンブリと、該支持物から作用距離にあるスペースにおける走査ラインのパターンを掃引するためのスキャナと、選択されたピクセルを該レーザ光線によって照明されて見えるようにさせることによって画像を生成するためのコントローラと、該レーザ光線をフォーカスしてほぼ共線的に揃えることによって該スキャナに向けられる合成光線を形成するための光学アセンブリとを備える。
2008529069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次元のカラー画像を投射する画像投射装置であって、該装置は、
ａ）支持物と、
ｂ）異なる波長の複数のレーザ光線を放射するための、該支持物上のレーザアセンブリと、
ｃ）該支持物から作用距離にあるスペースにおける走査ラインのパターンを掃引するための、該支持物上のスキャナであって、各走査ラインは複数のピクセルを有する、スキャナと、
ｄ）選択されたピクセルを該レーザ光線によって照明されて見えるようにさせることによって画像を成すための、該レーザアセンブリおよび該スキャナに作用可能に接続されたコントローラと、
ｅ）該レーザ光線をフォーカスしてほぼ共線的に揃えることによって、該スキャナに向けられる合成光線を形成するための、該レーザアセンブリと該スキャナとの間の支持物上の光学アセンブリと
を備える、画像投射装置。
【請求項２】
前記レーザアセンブリが、赤および青のレーザ光線をそれぞれ生成するための、赤および青の固体の半導体レーザを含む、請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記レーザアセンブリが、緑のレーザ光線を生じるための、ダイオードポンピングされたＹＡＧレーザと、光学周波数二倍化器とを含む、請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記スキャナが、第１の走査角度にわたって第１の走査速度で第１の方向に沿って前記合成光線を掃引するための第１の振動可能な走査ミラーと、該第１の方向に対して実質的に垂直の第２の方向に沿って、該第１の走査速度とは異なる第２の走査速度で、該第１の走査角度とは異なる第２の走査角度で、該合成光線を掃引するための第２の振動可能な走査ミラーとを含む、請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記走査速度のうちの少なくとも一つが、可聴周波数を超えることによって、騒音を最小限にする、請求項４に記載の画像投射装置。
【請求項６】
前記走査ミラーのうちの少なくとも一つが、慣性ドライブによって振動させられる、請求項４に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記コントローラが、前記レーザアセンブリに電圧を印加することによって前記選択されたピクセルを照明するための手段と、該レーザアセンブリの電源を断つことによって該選択されたピクセル以外のピクセルを照明しないための手段とを含む、請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記レーザアセンブリが、赤、青および緑の光線をそれぞれ生成するための、赤、青および緑のレーザを含む、請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項９】
前記光学アセンブリが、各光線を整形するためのレンズアセンブリを含む、請求項８に記載の画像投射装置。
【請求項１０】
前記レーザアセンブリが、前記緑の光線を変調して、非回折光線および回折光線を生じさせるための音響光学変調器を含む、請求項８に記載の画像投射装置。
【請求項１１】
前記レーザアセンブリが、前記非回折光線が前記合成光線の中に存在することを防止する手段を含む、請求項１０に記載の画像投射装置。
【請求項１２】
前記光学アセンブリが、ダイクロイックフィルタを含み、各ダイクロイックフィルタが、前記光線のうちの少なくとも一つを反射し、かつ前記光線のうちの少なくとも一つを透過させるように作用する、請求項８に記載の画像投射装置。
【請求項１３】
前記３つの光線の各々の前記ピクセルをオンおよびオフにすることを互いに対して遅延することによって、該３つのレーザ光線を共線的に効率的に揃える電子的な手段がある、請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項１４】
二次元のカラー画像を投射する画像投射装置であって、該装置は、
ａ）支持物と、
ｂ）複数の赤、青および緑のレーザ光線をそれぞれ放射する赤、青および緑のレーザを含むレーザアセンブリと、
ｃ）該レーザ光線を光学的にフォーカスして共線的に揃えることによって、該支持物からの作用距離において合成光線を形成するための、該支持物上の光学アセンブリと、
ｄ）モジュールからの該距離にあるスペースにおける走査ラインのパターンにおいて該合成光線を掃引するための、該支持物上のスキャナであって、各走査ラインは複数のピクセルを有する、スキャナと、
ｅ）選択されたピクセルを該合成光線によって照明されて見えるようにすることによって画像を生成するための、該スキャナに作用可能なように接続されたコントローラであって、該コントローラは、該レーザ光線の少なくとも一部を選択することによって該選択されたピクセルを照明することによって該画像をカラーで生成するように作用する、コントローラと
を備える、画像投射装置。
【請求項１５】
前記光学アセンブリが、前記青の光線を反射し前記緑の光線を透過させるための第１のダイクロイックフィルタと、前記赤の光線を反射し該青および緑の光線を透過させるための、該第１のダイクロイックフィルタと光学的に整列された第２のダイクロイックフィルタと、該緑の光線を該ダイクロイックフィルタに向けて反射するための、該ダイクロイックフィルタと光学的に整列されたミラーとを含む、請求項１３に記載の画像投射装置。
【請求項１６】
前記ダイクロイックフィルタおよび前記ミラーの各々が、ホルダ上に取り付けられ、該ホルダが、前記支持物上に調整可能かつ位置調整可能に取り付けられる、請求項１４に記載の画像投射装置。
【請求項１７】
前記支持物が複数の位置調整ポストを含み、各ホルダが該ポストを受け入れるための複数の位置調整スロットを有する、請求項１５に記載の画像投射装置。
【請求項１８】
種々の距離において二次元のカラー画像を投射する方法であって、該方法は、
ａ）異なる波長の複数のレーザ光線を放射するステップと、
ｂ）間隔の空いた複数の走査ラインのパターンを掃引するステップであって、各走査ラインは複数のピクセルを有する、ステップと、
ｃ）選択されたピクセルを該レーザ光線によって照明されて見えるようにさせることによって画像を生成するステップと、
ｄ）該レーザ光線を共線的に揃えることによって該走査ラインを掃引するために使用される合成光線を形成するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、低電力消費、高解像度、小型コンパクトサイズ、静かな動作、および最小限の振動を維持しながら、カラーで二次元画像を投射することに関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに直交する方向に振動することによってラスタパターンにわたってレーザ光線を走査する一対の走査ミラーに基づいて、画面に二次元画像を投射することは、一般的に公知である。しかし、公知の画像投射システムは、一般的に６４０×４８０ピクセルのビデオグラフィックスアレイ（ＶＧＡ）品質の４分の１未満の、総天然色ではない、限定された解像度の画像を投射する。公知の投射システムの物理的サイズおよび電力消費は比較的大きく、その結果、それらを小型のハンドヘルドのバッテリ動作のアプリケーションにとって非実用的なものにしている。さらに、走査ミラーの低い走査速度は、使用中に不快な騒音および振動を生成する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、本発明の一般的な目的は、画像投射装置を提供することであり、該装置は、該装置から離れた距離の広い範囲にわたって、鮮明でクリアな二次元カラー画像を投射する。
【０００４】
本発明の別の目的は、そのような投射装置における電力消費を最小限にすることである。
【０００５】
本発明のさらに別の目的は、そのような装置によって投射されるカラー画像の解像度を向上させることである。
【０００６】
本発明のさらにまた別の目的は、動作中の不快な騒音および振動を、除去しないとしても低減することである。
【０００７】
さらなる目的は、異なる形状要素の多くの機器において有用な、小型でコンパクトで軽量で携帯型のカラー画像投射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
これらの目的および以下に明らかになる他の目的と調和して、本発明の一つの特徴は、簡単に述べると、二次元のカラー画像を投射する画像投射装置にある。上記装置は、支持物と；赤、青および緑のレーザ光線をそれぞれ放射する複数の赤、青および緑のレーザと；支持物から作用距離にあるスペースにおける走査ラインのパターンを掃引するスキャナであって、各走査ラインは複数のピクセルを有する、スキャナと；選択されたピクセルを、レーザ光線によって照明されて見えるようにさせることによって、カラー画像を生じる、コントローラとを含む。
【０００９】
本発明の一つの局面によると、共線的に並ぶレーザ光線を光学的にフォーカスすることによって、スキャナに向けられた合成光線を形成するために、レーザとスキャナとの間の支持物上に、光学アセンブリが提供される。
【００１０】
好ましい実施形態において、スキャナは、異なる走査速度および異なる走査角度で概ね互いに直交する方向に沿って合成光線を掃引するための、一対の振動可能な走査ミラーを含む。走査速度のうちの少なくとも一つは、可聴周波数を超える（たとえば１８ｋＨｚを超える）ことによって、騒音を低減する。走査ミラーのうちの少なくとも一つは、慣性ドライブによって駆動されることによって、電力消費を最小限にする。画像解像度は、好ましくはＶＧＡ品質の４分の１を超えるが、一般的にＶＧＡ品質以上である。支持物、レーザ、スキャナ、コントローラ、および光学アセンブリは、好ましくは３０立方センチメートル未満の体積を占める。
【００１１】
上記装置は、ペン形状の、ガン形状の、または懐中電灯形状の機器、携帯情報端末、ペンダント、時計、コンピュータ、および、要するにそのコンパクトで小型のサイズによる任意の形状を含むがそれらに限定されない、様々な形状要素のハウジング内に、互換性をもって取り付け可能である。投射される画像は、広告またはサイネージの目的のために、またはテレビまたはコンピュータのモニタ画面のために、および、要するに何かを表示させることを望む任意の目的のために、使用され得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１における参照番号１０は、ハンドヘルド機器（たとえば携帯情報端末）を一般的に識別するものであり、その中には、図２に示されるような軽量でコンパクトな画像投射装置２０が取り付けられ、機器から種々の距離において二次元カラー画像を投射するように作用する。説明のために、画像１８は、機器１０に対する距離の作用範囲内に位置する。
【００１３】
図１に示されるように、画像１８は、画像の水平方向に沿って延びる光学水平走査角度Ａにわたって広がり、画像の垂直方向に沿って延びる光学垂直走査角度Ｂにわたって広がる。以下に説明されるように、画像は、装置２０内のスキャナによって掃引される走査ラインのラスタパターン上の、照明されるピクセルおよび照明されないピクセルからなる。
【００１４】
機器１０の平行六面体の形状は、その中に装置２０がインプリメントされ得るハウジングの単なる一つの形状要素を表す。機器は、たとえば、２００２年３月４日に出願され、当該出願と同一の譲渡人に譲渡され、参照によって本明細書中で援用されている、米国特許出願第１０／０９０，６５３号に示されるように、ペン、携帯電話、クラムシェル、または腕時計のような形状であり得る。
【００１５】
好ましい実施形態において、装置２０は、体積が約３０立方センチメートル未満の大きさである。このコンパクトで小型のサイズは、オンボードディスプレイ１２、キーパッド１４、およびそれを通して画像が投射される窓１６を有するものを含む、多くの多様な形態の、大きいかまたは小さい、携帯型または固定型のハウジングに、装置２０が取り付けられることを可能にする。
【００１６】
図２および３を参照すると、装置２０は、固体レーザ、好ましくは半導体レーザ２２を含み、レーザは電圧が印加されると約６３５〜６５５ナノメートルにおける明るい赤いレーザ光線を放射する。レンズ２４は、正の焦点距離を有する双非球面（ｂｉａｓｐｈｅｒｉｃ）凸レンズであり、赤い光線における実質的にすべてのエネルギーを集め、かつ回折制限された光線を生成するように作用する。レンズ２６は、負の焦点距離を有する凹レンズである。レンズ２４および２６は、機器１０の内部の支持物（明瞭性のために図２には図示されない）の上の離れた図示されないそれぞれのレンズホルダによって保持される。レンズ２４および２６は、作用距離にわたって赤い光線のプロフィールを整形する。
【００１７】
別の固体の半導体レーザ２８は、支持物上に取り付けられ、電圧が印加されると約４７５〜５０５ナノメートルにおける回折制限された青いレーザ光線を放射する。別の双非球面凸レンズ３０および凹レンズ３２は、レンズ２４および２６と類似した態様で青い光線のプロファイルを整形するために使用される。
【００１８】
およそ５３０ナノメートル程度の波長を有する緑のレーザ光線は、半導体レーザによってではなく、出力光線が１０６０ナノメートルである赤外線ダイオードポンピングされた（ｄｉｏｄｅ−ｐｕｍｐｅｄ）ＹＡＧ結晶レーザを有する緑モジュール３４によって生成される。非線形の周波数二倍化結晶は、２つのレーザミラーの間の赤外線レーザキャビティの中に含まれる。キャビティの内側の赤外線レーザパワーは、キャビティの外側の結合されたパワーよりもはるかに大きいので、周波数二倍化器は、キャビティの内側の二倍周波数の緑の光をより効率的に生成する。レーザの出力ミラーは、１０６０ｎｍの赤外線放射に対して反射性であり、二倍にされた（ｄｏｕｂｌｅｄ）５３０ｎｍの緑レーザ光線に対して透過性である。固体レーザおよび周波数二倍化器の正確な動作は、精密な温度制御を必要とするので、緑レーザモジュールの温度を制御するために、ペルチエ効果に依存する半導体デバイスが使用される。印加される電流の極性に依存して、熱電冷却機がデバイスを加熱または冷却し得る。サーミスタは、緑レーザモジュールの温度を監視するための緑レーザモジュールの一部である。サーミスタからの読み出しはコントローラに供給され、コントローラは熱電冷却機に対する制御電流をしかるべく調整する。以下に説明されるように、レーザは、動作中はおよそ１００ＭＨｚ程度の周波数においてパルス化される。赤および青の半導体レーザ２２および２８は、そのような高い周波数においてパルス化され得るが、現在利用可能な緑の固体レーザはパルス化され得ない。結果として、緑モジュール３４から出る緑レーザ光線は、音響光学変調器３６を用いてパルス化され、音響光学変調器３６は、緑の光線を回折するための結晶の内側に音響定在波を生成する。しかし、変調器３６は、ゼロ次の（ｚｅｒｏ−ｏｒｄｅｒ）非回折光線３８と、１次の（ｆｉｒｓｔ−ｏｒｄｅｒ）パルス化された回折光線４０とを生じる。光線３８および４０は互いに分散する。それらを分離することによって望ましくないゼロ次の光線３８を排除するために、光線３８および４０は、折り曲げミラー４２を有する長い折り曲げられた経路に沿って経路を定められる。代替的に、緑レーザ光線をパルス化するために、緑レーザモジュールの外側または内側のいずれかで電気光学変調器が使用され得る。緑レーザ光線を変調する他の可能な方法は、電界吸収変調器（ｅｌｅｃｔｒｏ−ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ  ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）またはマッハツェンダーファイバー干渉計（Ｍａｃｈ−Ｚｅｎｄｅｒ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ）を含む。光線３８および４０は、正および負のレンズ４４および４６を通して経路を定められる。しかし、回折された緑光線４０のみが、折り曲げミラー４８に入射して反射することが可能である。非回折光線３８は、好ましくはミラー４８に取り付けられた吸収器５０によって吸収される。
【００１９】
装置は、緑、青、および赤の光線がスキャニングアセンブリ６０に到達する前に可能な限り共線的になるように配置された、一対のダイクロイックフィルタ５２および５４を含む。フィルタ５２は、緑の光線４０が通過することを可能にするが、青レーザ２８からの青の光線５６は干渉効果によって反射される。フィルタ５４は緑および青の光線４０および５６が通過することを可能にするが、赤レーザ２２からの赤の光線５８は干渉効果によって反射される。
【００２０】
ほぼ共線的な光線４０、５６および５８は、固定反射ミラー６２に向けられて反射する。スキャニングアセンブリ６０は、第１の水平走査角度Ａにわたって反射ミラー６２から反射されるレーザ光線を掃引する、第１の走査速度で慣性ドライブ６６（図４〜５に分離して示される）によって振動可能な（ｏｓｃｉｌｌａｔａｂｌｅ）第１の走査ミラー６４と、第２の垂直走査角度Ｂにわたって第１の走査ミラー６４から反射されるレーザ光線を走査する、第２の走査速度で電磁気ドライブ７０によって振動可能な第２の走査ミラー６８とを含む。異なる構成において、走査ミラー６４および６８は、単一の二軸ミラーによって置き換えられ得る。
【００２１】
慣性ドライブ６６は、高速で低電力消費の構成要素である。慣性ドライブの詳細は、２００３年３月１３日に出願され、当該出願と同一の譲渡人に譲渡され、参照によって本明細書中で援用されている、米国特許出願第１０／３８７，８７８号において見出され得る。慣性ドライブの使用は、スキャニングアセンブリ６０の電力消費を１ワット未満に低減し、以下に説明されるように、カラー画像を投射する場合には、１０ワット未満に低減する。
【００２２】
ドライブ６６は、ヒンジによって走査ミラー６４を支持する可動フレーム７４を含む。ヒンジは、一対の共線的なヒンジ部分７６および７８を含む。一対の共線的なヒンジ部分７６および７８は、ヒンジ軸に沿って延び、走査ミラー６４の対向領域とフレームの対向領域との間に接続される。フレーム７４は、示されるように走査ミラー６４を取り囲む必要はない。
【００２３】
フレーム、ヒンジ部分、および走査ミラーは、一片の概ね平面的な厚さ約１５０μのシリコン基板から製作される。シリコンはエッチングされることによって、上部の平行スロットセクションと、下部の平行スロットセクションと、Ｕ字型の中央スロットセクションとを有する、オメガ型のスロットを形成する。走査ミラー６４は、好ましくは楕円形を有し、スロットセクション内で自由に移動する。好ましい実施形態において、楕円形の走査ミラーの、軸に沿った大きさは、７４９μ×１６００μである。各ヒンジ部分は、幅２７μ、長さ１１３０μの大きさである。フレームは、幅３１００μ、長さ４６００μの大きさの長方形を有する。
【００２４】
慣性ドライブは、概ね平面状のプリント回路基板８０の上に取り付けられ、フレームを直接移動させ、かつ慣性によって、走査ミラー６４をヒンジ軸を中心に間接的に振動させるように作用する。慣性ドライブの一実施形態は、一対の圧電変換器８２および８４を含む。一対の圧電変換器８２および８４は、基板８０から垂直に延び、ヒンジ部分７６の両側におけるフレーム７４の間隔を空けられた部分と接触している。各変換器の一端と各フレーム部分との永久的な接触を確実にするために、接着剤が使用され得る。各変換器の対向端部は、基板８０の後ろから突出し、ワイヤ８６および８８によって周期的な交流電圧源（図示せず）に電気的に接続される。
【００２５】
使用に際して、周期的な信号は、周期的な駆動電圧を各変換器に印加し、それぞれの変換器の長さを交互に伸縮させる。変換器８２が伸びるときに変換器８４が収縮し、逆もまた同様である。それによって、間隔を空けられたフレーム部分を同時に押したり引いたりして、フレームをヒンジ軸を中心に回転させる。駆動電圧は、走査ミラーの共振周波数に対応する周波数を有する。走査ミラーは、走査ミラーも共振周波数においてヒンジ軸を中心に振動するまで、その初期の静止位置から動かされる。好ましい実施形態において、フレームおよび走査ミラーは厚さが約１５０μであり、走査ミラーは高いＱ因子を有する。各変換器によるおよそ１μ程度の運動は、２０ｋＨｚを超える走査速度において走査ミラーの振動を引き起こし得る。
【００２６】
別の対の圧電変換器９０および９２は、基板８０から垂直に延び、ヒンジ部分７８の両側におけるフレーム７４の間隔を空けられた部分と永久に接触している。変換器９０および９２は、フィードバックデバイスとしての役割を果たすことによって、フレームの振動運動を監視し、電気的フィードバック信号を生成し、その信号をワイヤ９４および９６に沿ってフィードバック制御回路（図示せず）に伝導する。
【００２７】
本発明者らの新しい設計は、駆動する一対の圧電素子を実際に使用する（言い換えると、本発明者らは伸縮する２つの圧電素子をともに使用する。）フィードバックのために、本発明者らは磁気的なフィードバックを使用し、そこでは磁石が高速ミラーの後ろに取り付けられ、振動する磁石によって生成される変化する磁場をピックアップするために外部コイルが使用される。
【００２８】
光は走査ミラーの外面から反射し得るが、ミラー６４の表面を、金、銀、アルミニウムで作られた鏡面コーティング、または特別に設計された高度に反射性の誘電体コーティングでコーティングすることが望ましい。
【００２９】
電磁気ドライブ７０は、第２の走査ミラー６８の上および背後に一緒に取り付けられた永久磁石と、周期的な駆動信号を受信することに応答して周期的な磁場を生成するように作用する電磁気コイル７２とを含む。コイル７２は、磁石に隣接し、その結果、周期的な場が磁石の永久的な場と磁気的に相互作用し、磁石と、次に第２の走査ミラー６８とを振動させる。
【００３０】
慣性ドライブ６６は、好ましくは５ｋＨｚよりも大きい、より具体的にはおよそ１８ｋＨｚ以上の走査速度において、走査ミラー６４を高速で振動させる。この高い走査速度は不可聴周波数におけるものであり、それによって騒音および振動を最小化する。電磁気ドライブ７０は、およそ４０Ｈｚ程度のより遅い走査速度において走査ミラー６８を振動させ、この速度は過剰なちらつきなしに画像が人間の網膜に持続することを可能にするのに十分なほど速い。
【００３１】
ミラー６４が水平走査ラインをより速く掃引するほど、ミラー６８は水平走査ラインをより遅く垂直に掃引し、それによって、おおよそ平行な走査ラインのグリッドまたはシーケンスであるラスタパターンを生成し、そこから画像が構築される。各走査ラインは、複数のピクセルを有する。画像解像度は、好ましくは１０２４×７６８ピクセルのＸＧＡ品質である。本発明者らは、限定された作用範囲にわたって、７２０ｐとして示される１２７０×７２０ピクセルの高品位テレビ標準を表示し得る。一部のアプリケーションにおいて、３２０×４８０ピクセルという半分のＶＧＡ品質、または３２０×２４０ピクセルという４分の１のＶＧＡ品質で十分である。最小限において、１６０×１６０ピクセルの解像度が望まれる。
【００３２】
ミラー６４および６８の役割は、ミラー６８がより速く、ミラー６４がより遅いように、逆転させられ得る。ミラー６４は、垂直走査ラインを掃引するようにも設計され得、その場合には、ミラー６８は水平走査ラインを掃引し得る。さらに、慣性ドライブは、ミラー６８を駆動するために使用され得る。実際に、いずれのミラーも、電気機械的な、電気的な、機械的な、静電気的な、磁気的な、または電磁気的なドライブによって駆動され得る。
【００３３】
遅いミラーは、一定速度の掃引モードで作動させられ、その時間の間に画像が表示される。ミラーが戻る間に、ミラーはその本来の周波数で初期位置に掃引し戻され、この本来の周波数は著しくより速い。ミラーが戻る移動の間に、デバイスの電力消費を低減するために、レーザはパワーダウンされ得る。
【００３４】
図６は、図２の斜視図と同じ斜視図における装置２０の実際的なインプリメンテーションである。上述の構成要素は、上面カバー１００と支持プレート１０２とを含む支持物の上に取り付けられる。ホルダ１０４、１０６、１０８、１１０、１１２は、それぞれ、折り曲げミラー４２、４８、フィルタ５２、５４、および反射ミラー６２を、互いの位置合わせにおいて保持する。各ホルダは、支持物の上に固定的に取り付けられた位置調整ポストを受け入れるための、複数の位置調整スロットを有する。したがって、ミラーおよびフィルタは正しく位置調整される。示されるように、３つのポストがあり、それによって２つの角度調整と一つの側方調整を可能にする。各ホルダは、その最終的な位置に接着され得る。
【００３５】
画像は、走査ラインのうちの一つ以上におけるピクセルの選択的照明によって構築される。図７を参照して以下にさらに詳細に説明されるように、コントローラ１１４は、３つのレーザ光線によって、ラスタパターンにおける選択されたピクセルが照明されて見えるようにさせる。たとえば、赤、青、および緑の電力コントローラ１１６、１１８および１２０は、それぞれ、赤、青、および緑のレーザ２２、２８および３４に電流を伝導することによって、各選択されたピクセルにおいてそれぞれの光線を放射するようにレーザに電圧が印加され、赤、青、および緑のレーザに電流を伝導しないことによって、他の選択されていないピクセルを照明しないようにレーザの電源を断つ。照明されるピクセルと照明されないピクセルとの結果のパターンが画像を構成し、画像は人間または機械可読情報またはグラフィックの任意の表示であり得る。
【００３６】
図１を参照して、ラスタパターンが拡大図において示される。レーザ光線は、エンドポイントから出発して、反対側のエンドポイントまで、水平走査速度で水平方向に沿って慣性ドライブによって掃引されることによって、走査ラインを形成する。その後、レーザ光線は、垂直走査速度で垂直方向に沿って電磁気ドライブ７０によって別のエンドポイントまで掃引されることによって、第２の走査ラインを形成する。連続的な走査ラインの形成が、同一の態様で進行する。
【００３７】
電力コントローラ１１６、１１８および１２０の動作によって、マイクロプロセッサ１１４または制御回路の制御の下で、選択された時間においてレーザをオンおよびオフにするように電圧が印加されるかまたはパルス化することによって、ラスタパターンにおいて画像が生成される。レーザは、可視光を生じ、所望の画像におけるピクセルが見られることが望まれるときのみにオンにされる。各ピクセルの色は、光線の色のうちの一つ以上によって決定される。可視光スペクトルにおける任意の色は、赤、青、および緑のレーザのうちの一つ以上の選択的な重ね合わせによって形成され得る。ラスタパターンは、各ライン上の複数のピクセルと、複数のラインとから作られるグリッドである。画像は、選択されたピクセルのビットマップである。すべての文字または数字、任意のグラフィカルなデザインまたはロゴ、および機械可読バーコードシンボルさえも、ビットマップ画像として形成され得る。
【００３８】
図７に示されるように、垂直および水平の同期化データならびにピクセルデータおよびクロックデータを有する入力ビデオ信号は、マイクロプロセッサ１１４の制御の下で、赤、青、および緑のバッファ１２２、１２４および１２６に送られる。一つの完全なＶＧＡフレームの格納は、多くのキロバイトを必要とし、別のフレームが処理され投射されている間に、一つのフレームが書き込まれることを可能にするために、２つの完全なフレームのためのバッファに十分なメモリを有することが望ましくあり得る。バッファリングされたデータは、速度プロファイラ１３０の制御の下でフォーマッタ１２８に送られ、赤、青、および緑のルックアップテーブル（ＬＵＴ）１３２、１３４および１３６に送られることによって、スキャニングによって生じる固有の内部歪み、ならびに投射された画像の表示の角度によって生じる幾何学的な歪みを補正する。結果の赤、青および緑のデジタル信号は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１３８、１４０および１４２によって、赤、青および緑のアナログ信号に変換される。赤および青のアナログ信号は、赤および青のレーザドライバ（ＬＤ）１４４および１４６に供給され、それらのドライバも赤および青の電力コントローラ１１６および１１８に接続されている。緑のアナログ信号は、音響光学モジュール（ＡＯＭ）無線周波数（ＲＦ）ドライバ１５０に供給され、次に、緑レーザ３４に供給され、緑レーザ３４も緑ＬＤ１４８および緑電力コントローラ１２０に接続されている。
【００３９】
フィードバック制御も図７に示されており、赤、青および緑のフォトダイオード増幅器１５２、１５４および１５６を含み、それらは赤、青および緑のアナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器１５８、１６０および１６２に接続され、次にマイクロプロセッサ１１４に接続されている。熱は、サーミスタ増幅器１６４によって監視され、サーミスタ増幅器１６４はＡ／Ｄ変換器１６６に接続され、次にマイクロプロセッサに接続されている。
【００４０】
走査ミラー６４および６８は、ドライバ１６８および１７０によって駆動され、ドライバ１６８および１７０は、ＤＡＣ１７２および１７４からアナログ駆動信号を供給され、ＤＡＣ１７２および１７４は、次にマイクロプロセッサに接続されている。フィードバック増幅器１７６および１７８は、走査ミラー６４および６８の位置を検出し、フィードバックＡ／Ｄ１８０および１８２に接続され、次にマイクロプロセッサに接続されている。
【００４１】
電力管理回路１８４は、好ましくは緑のレーザをつねにオンに保つことによって、および赤および青のレーザの電流をレージング閾値よりわずかに低く保つことによって、速いオンタイム（ｏｎ−ｔｉｍｅ）を可能にしながら、電力を最小化するように作用する。
【００４２】
レーザ安全遮断回路１８６は、走査ミラー６４および６８のいずれかの位置が外れていることが検出された場合に、レーザをオフにするように遮断するように作用する。
【００４３】
新規でありかつ特許証によって保護されることが望まれるとして主張されるものは、添付の特許請求の範囲において述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、作用距離においてそこから画像を投射するハンドヘルド機器の斜視図である。
【図２】図２は、図１の機器におけるインストレーションについて、本発明に従った画像投射装置の、拡大した上からの斜視図である。
【図３】図３は、図２の装置の上面図である。
【図４】図４は、図２の装置において使用される慣性ドライブの正面斜視図である。
【図５】図５は、図４の慣性ドライブの背面斜視図である。
【図６】図６は、図２の装置の実際的なインプリメンテーションの斜視図である。
【図７−１】図７は、図２の装置の動作を示す電気的な概略ブロック図である。
【図７−２】図７は、図２の装置の動作を示す電気的な概略ブロック図である。
【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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【図６】
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【図７−１】
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【図７−２】
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【国際調査報告】
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