(57)【要約】画像投射システムは、入射する紫の光を緑の光に変換する蛍光体を有する投射画面に画像を投射し、該緑の光は、赤および青の光とともにフルカラーの画像を生成する。画面は、蛍光体で満たされた開口部を有する開口マスク、または該マスクと接触し、開口部を通して伸びる小型レンズを有する、蛍光体プレートを含む。二次元のカラー画像を投射する画像投射システムが提供され、該システムは、投射画面と、異なる波長の複数のレーザ光線からなる合成光線を該投射画面に対して放射するレーザアセンブリと、該投射画面にわたって走査ラインのパターンにおける合成光線を掃引するスキャナと、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コントローラと、ある波長を有するレーザ光線の一つを異なる波長に変換することによって、赤、青および緑のカラーで画像を生成する、投射画面内の蛍光体とを備える。
2008529070.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システムであって、該システムは、
ａ）投射画面と、
ｂ）異なる波長の複数のレーザ光線からなる合成光線を該投射画面に対して放射するレーザアセンブリと、
ｃ）該投射画面にわたって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合成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該画像を生成するための、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）ある波長を有する該レーザ光線の一つを異なる波長に変換することによって、赤、青および緑のカラーで該画像を生成するための、該投射画面内の蛍光体と
を備える、画像投射システム。
【請求項２】
前記レーザアセンブリが、赤、青および紫のレーザ光線をそれぞれ生成するための、赤、青および紫の固体の半導体レーザを含む、請求項１に記載の画像投射システム。
【請求項３】
前記レーザアセンブリが、紫の固体の半導体レーザを含み、前記蛍光体が、紫の光線によって励起されたときに緑のレーザ光線を生み出す、請求項１に記載の画像投射システム。
【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に記載の画像投射システム。
【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に記載の画像投射システム。
【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に記載の画像投射システム。
【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に記載の画像投射システム。
【請求項８】
前記投射画面が、前記レーザ光線をコリメートするためのコリメーティングレンズを含む、請求項１に記載の画像投射システム。
【請求項９】
前記コリメーティングレンズが、フレネルレンズである、請求項８に記載の画像投射システム。
【請求項１０】
前記投射画面が、前記コリメートされたレーザ光線を焦点面にフォーカスするための複数のレンズを有するレンチキュラーレンズアレイを含む、請求項８に記載の画像投射システム。
【請求項１１】
前記投射画面が、前記焦点面にある開口部を有するマスクを含む、請求項１０に記載の画像投射システム。
【請求項１２】
前記蛍光体が、前記開口部の中に位置する、請求項１１に記載の画像投射システム。
【請求項１３】
前記蛍光体が、前記マスクと接触し前記焦点面にあるプレートとして形成される、請求項１１に記載の画像投射システム。
【請求項１４】
前記投射画面が、複数の小型レンズを含み、各小型レンズが各開口部を通して伸びる、請求項１３に記載の画像投射システム。
【請求項１５】
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、かつ該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１に記載の画像投射システム。
【請求項１６】
二次元のカラー画像を投射する画像投射システムであって、該システムは、
ａ）投射画面と、
ｂ）複数の赤、青および紫のレーザ光線をそれぞれ放射する赤、青および紫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実質的に共線的に揃えることによって合成光線を形成するための光学アセンブリと、
ｄ）該投射画面にわた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）該紫の光線を緑のレーザ光線に変換するための、該投射画面内の蛍光体と、
ｆ）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該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赤、青および緑の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、画像投射システム。
【請求項１７】
前記光学アセンブリが、前記青の光線を反射し前記紫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紫の光線を通過させるための、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、該紫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１６に記載の画像投射システム。
【請求項１８】
前記投射画面が、前記赤、青および紫の光線をコリメートするためのコリメーティングレンズと、該コリメートされた赤、青および紫の光線を焦点面にフォーカスするためのレンチキュラーレンズアレイと、該焦点面の中にある開口部を有するマスクとを含み、前記蛍光体が、該蛍光体の上にフォーカスされた該紫の光線を緑のレーザ光線に変換するために該開口部を満たす、請求項１６に記載の画像投射システム。
【請求項１９】
前記投射画面が、開口部のあるマスクの開口部を通して伸びる複数の小型レンズを含む、請求項１６に記載の画像投射システム。
【請求項２０】
二次元のカラー画像を投射画面に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からなる合成光線を該画面に向けて放射するステップと、
ｂ）該合成光線を該画面にわたる走査ラインのパターンとして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合成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該画像を生成するステップと、
ｄ）ある波長を有する該レーザ光線のうちの一つを異なる波長に変換することによって、該画像を赤、青および緑のカラーで生成するステップと
を包含する、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リアプロジェクション画面に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、限定された解像度の画像を投射する。カラーで画像を投射するために、赤、青および緑のレーザが使用される。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。その主な原因は、緑光線を生成するための結晶二倍化器（ｃｒｙｓｔａｌ  ｄｏｕｂｌｅｒ）を有する赤外線ダイオードポンピングされたＮｄ：ＹＶ０４結晶レーザ、ならびに緑光線をパルス化するための音響光学変調器を使用することである。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、リアプロジェクション画面上に鮮明でクリアな二次元フルカラー画像を投射する画像投射システムを提供することである。
【０００４】
本発明の別の目的は、緑レーザおよびそれに関連する回路網を使用しないことによって、そのような投射システムにおける電力消費コストおよび複雑性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、そのようなシステム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、そのようなシステムにおいて緑レーザの使用を排除することである。
【０００７】
本発明のさらなる目的は、フルカラー画像を見ることができる新規な画面を提供することである。
【０００８】
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】
【０００９】
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システムにある。上記装置は、投射画面と；赤、青および紫のレーザ光線をそれぞれ放射する複数の赤、青および紫のレーザと；赤、青および紫の光線の合成光線を形成する光学アセンブリと；画面にわたる走査ラインのパターンとして合成光線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、合成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、カラー画像を生成する、コントローラとを含む。
【００１０】
本発明の一つの局面によると、紫の光線を緑のレーザ光線に変換するための蛍光体が投射画面に提供されることによって、赤、青および緑色の画像を生み出す。
【００１１】
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。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７０立方センチメートル未満の体積を占める。
【００１２】
上記投射画面は、赤、青および紫の光線を平行な光線にコリメートするためのコリメーティングレンズ（たとえばフレネルレンズ）と；平行な光線を焦点面にフォーカスするための複数のレンズを有するレンチキュラーレンズアレイと；焦点面において複数の開口部を有するマスクであって、開口部の各々は蛍光体によって満たされており、該蛍光体は入射する赤および青の光線を透過させるが、入射する紫の光線を緑の光線に変換するように作用することによって、画面上に赤、青および緑（ＲＧＢ）の画像が表示されることを可能にする、マスクとを含む。蛍光体に入射する光線のゲインを増加させるために、マスクの各開口部に一つずつある複数の小型レンズが提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１における参照番号１０は、ハウジング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、該装置は、リアプロジェクション画面へ反射させるための固定リアミラー１２上に合成光線を投射するように作用し、該リアプロジェクション画面は、コリメーティングレンズ１４と、レンチキュラーレンズアレイ１６と、開口部のあるマスク１８とを備え、それらの構造および機能は、図８〜１２に関連して以下に説明される。画面の正面にいる観察者は、以下に説明されるように、二次元の赤、青および緑のカラー画像を見る。
【００１４】
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６３０〜６７５ナノメートルにおける明るい赤いレーザ光線５８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、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、赤の光線を画面上にフォーカスする。
【００１５】
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４３５〜４９０ナノメートルにおける回折制限された青いレーザ光線５６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の光線を画面上にフォーカスするために使用される。
【００１６】
さらに別の固体の半導体レーザ３４は、支持物上に取り付けられ、電圧が印加されると、好ましくはおよそ４００〜４１５ナノメートル程度の波長を有する回折制限された紫のレーザ光線４０を放射する。一部のアプリケーションについて、およそ３５０〜３７０ナノメートル程度のより短い波長が好ましいことがあり得る。さらに別の双非球面凸レンズ４４および凹レンズ４６が使用されることによって、レンズ２４および２６と類似の態様で画面上に紫の光線４０をフォーカスする。緑のレーザの代わりに紫のレーザが最終的に使用されることによって、以下に説明されるように緑の光線を生成し、観察のためのフルカラーの赤、青および緑（ＲＧＢ）の画像を生成する。
【００１７】
上記装置は、紫、青、および赤の光線がスキャニングアセンブリ６０に到達する前に実質的に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、紫の光線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は紫および青の光線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。
【００１８】
実質的に共線的な光線４０、５６および５８は、合成光線として固定反射ミラー６２に向けられて反射する。スキャニングアセンブリ６０は、水平走査角度にわたって反射ミラー６２から反射される合成光線を掃引する、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、垂直走査角度にわたって第１の走査ミラー６４から反射される合成光線を掃引する、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。各変換器の反対側の端部は、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、アルミニウム等で作られた鏡面コーティング、または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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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走査し、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。限定された作用範囲にわたって、７２０ｐ、１２７０×７２０ピクセルの高品位テレビ標準が表示され得る。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。
【００２９】
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走査し得る。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。より遅いミラーは、好ましくは一定速度で動かされ、その時間の間に画像が表示される。ミラーが戻る間に、ミラーはその共振周波数の著しくより速い速度で動き、電力消費を低減するためにレーザはパワーダウンされる。
【００３０】
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、支持物またはシャーシ１００の上に取り付けられ、光学経路１０２を規定する。ホルダ１０６、１０８、１１０、１１２は、それぞれ、折り曲げミラー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。
【００３１】
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、および紫の電力コントローラ１１６、１１８および１２０は、それぞれ、赤、青、および紫のレーザ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、および紫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。
【００３２】
合成光線は、慣性ドライブによって、一つのエンドポイントから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走査されて走査ラインを形成する。その後、合成レーザ光線は、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走査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。
【００３３】
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。緑の色は、以下に説明されるように、紫の光線から導出される。可視光スペクトルにおける任意の色は、以下に説明されるように、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。
【００３４】
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、および紫のバッファ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、および紫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、青および紫のデジタル信号は、デジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）１３８、１４０および１４２によって、赤、青および紫のアナログ信号に変換される。赤、青および紫のアナログ信号は、赤、青および紫のレーザドライバ（ＬＤ）１４４、１４６および１４８に供給され、それらのドライバも赤、青および紫の電力コントローラ１１６、１１８および１２０に接続されている。
【００３５】
フィードバック制御も図７に示されており、赤、青および紫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、青および紫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。
【００３６】
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。
【００３７】
電力管理回路１８４は、好ましくは赤、青および紫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。
【００３８】
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。
【００３９】
紫の光線から緑の色を達成するために、リアプロジェクション画面が変更される。本発明に従って、投射装置２０から放射され、次に図１のリアミラー１２から反射する合成（赤、青および紫）光線は、コリメーティングレンズ１４上に投射される。コリメーティングレンズ１４は、図８〜９にさらに詳しく示されるように、好ましくはフレネルレンズである。コリメーティングレンズから出るコリメートされた光線は、レンチキュラーレンズアレイ１６の上に向けられ、図８〜９にもさらに詳しく示される。レンチキュラーレンズアレイ１６は、レンズ３６の二次元アレイを有し、各レンズ３６は、入ってくるコリメートされた光線を、開口部のあるマスク１８の面、より具体的には、図１０の拡大図にさらに明瞭に示されるように、その開口部３８にフォーカスするように作用する。各レンズ３６は、サイズが約５０〜１００ミクロンであり、好ましくは画面の基本ピクセルサイズよりも小さい。
【００４０】
本発明によると、各開口部３８は、蛍光体５０によって満たされており、蛍光体５０は、入ってくるフォーカスされた光によって励起されると、入ってくる光の赤および青の成分を透過／拡散させるが、紫の成分から緑の光を生成する。言い換えると、蛍光体５０は、紫の光のみに反応して緑の光を生成するが、赤および青のレーザ波長を基本的に変化させずに拡散させる。しかし、青の波長のレーザ光のわずかな部分が、蛍光体によって吸収されて緑の光に変換されることが判明している。このことは有利である。なぜなら、小量の緑のレーザ光が青のレーザライトと混合されることによって、標準的なＬＣＤおよびＣＲＴディスプレイにおいて通常得られる、事実上、より長い波長（４６０〜４８０ナノメートル）の青の光をシミュレートするからである。この特性を有するいくつかの蛍光体があり、特に、日本のＮｉｃｈｉａ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによってモデル番号ＮＰ−２２１１、ＮＰ２２２１およびＮＰ１０８−８３として市場に出されている蛍光体である。
【００４１】
レンズ３６は、所定の方向に沿って透過／拡散させられる光の量が非常に選択的であり得、その結果、観察者がいると予想される場所に光のほとんどが向けられることを確実にする。たとえば、観察者は通常は画面と同じ高さに座るので、画面から放射される任意の放射が垂直方向に沿って１０°よりも大きい必要はない。水平方向に沿っては、放射は３０°〜４０°よりも大きな角度にわたって放射される必要はない。このことは、観察者が見る光のゲインまたは量を高める。
【００４２】
観察者に対面する画面の領域のほとんどは暗い。このことは、周辺反射を低減し、画像コントラストを高める。上述の蛍光体を用いた紫のレーザを使用することによって、スペックルノイズ（ｓｐｅｃｋｌｅ  ｎｏｉｓｅ）が著しく低減される。なぜなら人間の眼は緑に対して最も敏感だからである。マスク１８の開口部に蛍光体を満たすのではなく、図１１に示されるように、別個の蛍光体プレート４２がマスク１８に隣接して置かれる。およそ１０〜２０ミクロン程度の小型レンズ１５０が、マスクの開口部の中に置かれることによって、ゲインを増加させる。
【００４３】
開口部３８は、図９に示されるような長方形の断面を有する必要はなく、円形、楕円形、または正方形などの任意の断面を有し得る。説明されたように、画面はリアプロジェクション画面であり、テレビまたはモニタディスプレイとして特に有用である。画面はまた、フロントプロジェクション画面であり得、そこでは紫の光が緑の光に変換され、赤および青のレーザ光線が観察者に向けて散乱される。
【００４４】
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】
【００４５】
【図１】図１は、本発明に従ったリアプロジェクション画面上に画像を投射するシステムの概略図である。
【図２】図２は、図１のシステム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】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８】図８は、画像が投射される投射画面の断面図である。
【図９】図９は、図８の画面の斜視図である。
【図１０】図１０は、本発明の一実施形態に従った、図８の投射画面の詳細の分解断面図である。
【図１１】図１１は、図１０に類似している図であるが、投射画面の別の実施形態のものである。
【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】
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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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【国際調査報告】
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