(57)【要約】ハウジング内部の画像投影モジュールは、ラスタパターン内の選択されたピクセルを照明し、ＶＧＡ品質の表示スクリーン上に画像を作成するために動作する。本発明で提供される装置は、ａ）前面および背面を有する表示スクリーンならびにレンズレットのアレイと、ｂ）レーザビームを該スクリーンの該背面に方向づけるため、該ビームを該スクリーンの該背面の端から端まで走査線のパターンとして掃引し、各走査線は走査方向に沿って延びかつ多くのピクセルを有し、選択されたピクセルを照明して可視化し、画像を作成するための画像投影アセンブリであって、該レーザビームは、該走査方向に沿ったビーム寸法を有する画像投影アセンブリと、ｃ）各レンズレットを、該走査方向に沿って測定された該ビーム寸法以上のレンズレット寸法を有するように構成することにより、スペックルノイズを低減する手段とを含む。
2008546002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペックルノイズを低減した画像を投影するための装置であって、
ａ）前面および背面を有する表示スクリーンならびにレンズレットのアレイと、
ｂ）レーザビームを該スクリーンの該背面に方向づけるため、該ビームを該スクリーンの該背面の端から端まで走査線のパターンとして掃引し、各走査線は走査方向に沿って延びかつ多くのピクセルを有し、選択されたピクセルを照明して可視化し、画像を作成するための画像投影アセンブリであって、該レーザビームは、該走査方向に沿ったビーム寸法を有する画像投影アセンブリと、
ｃ）各レンズレットを、該走査方向に沿って測定された該ビーム寸法以上のレンズレット寸法を有するように構成することにより、スペックルノイズを低減する手段と
を含む、装置。
【請求項２】
前記アセンブリは、前記レーザビームを発射するためのレーザを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記レーザは、赤色レーザ、青色レーザおよび緑色レーザの中の１つである、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記レンズレット寸法が前記ビーム寸法より大きい、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記レンズレットが前記走査方向に沿って連続して配列され、レンズレット１つおきの偏光回転コーティングを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
各レンズレットが球面曲率を有する、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記レンズレットのアレイの画面における開口部を備えたマスクを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記マスクは、該マスクに入射する前記レーザビームを吸収する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
スペックルノイズを低減した画像を投影する方法であって、
ａ）レーザビームを発射するステップと、
ｂ）該ビームを表示スクリーンの背面に入射するように方向づけ、該ビームを該スクリーンの該背面の端から端まで走査線のパターンとして掃引して、各走査線は走査方向に沿って延びかつ多くのピクセルを有し、選択されたピクセルを照明して可視化し、画像を作成するステップであって、該レーザビームは、該走査方向に沿ったビーム寸法を有する、ステップと、
ｃ）レンズレットのアレイを備えた該スクリーンを形成し、各レンズレットを、走査方向に沿って考慮された、該ビーム寸法以上のレンズレット寸法を有するように構成し、それによりスペックルノイズを低減するステップと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記発射するステップは、赤色レーザ、青色レーザおよび緑色レーザの中の１つにより実行される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記レンズレット寸法は、前記ビーム寸法より大きい、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
レンズレットを前記走査方向に沿って連続して配列するステップと、レンズレット１つおきに偏光回転コーティングを施すステップとを包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
各レンズレットが球面曲率を有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記レンズレットのアレイの画面に開口部を備えたマスクを配置するステップを包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
レーザビームにより表示スクリーンに投影された画像におけるスペックルノイズを低減する表示スクリーンであって、走査線に沿って連続して配列されたレンズレットのアレイを含み、各レンズレットが、該走査線に沿って測定されたレーザビームのビーム寸法以上の、該走査線に沿って測定されたレンズレット寸法を有する、表示スクリーン。
【請求項１６】
レンズレット１つおきの偏光回転コーティングを含む、請求項１５に記載の表示スクリーン。
【請求項１７】
各レンズレットが球面曲率を有する、請求項１５に記載の表示スクリーン。
【請求項１８】
スペックルノイズを低減した画像を投影するための装置であって、
ａ）前面および背面、ならびに走査線に沿って連続的に配列されたレンズレットのアレイを有する表示スクリーンと、
ｂ）レーザビームを該スクリーンの該背面に方向づけ、該ビームを該スクリーンの該背面の端から端まで走査線のパターンとして掃引して、各走査線は該走査方向に沿って延びかつ多くのピクセルを有し、選択されたピクセルを照明して可視化し、該画像を作成する画像投影アセンブリと、
ｃ）スペックルノイズを低減する、レンズレット１つおきの偏光回転コーティングと
を含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、表示スクリーン上にスペックルノイズを低減した二次元画像を投影することに関し、特に、その端から端までレーザビームが走査される背面投影スクリーンに関する。
【背景技術】
【０００２】
互いに直交する方向に振動してラスタパターン上にレーザビームを走査する一対の走査ミラーに基づいて二次元画像を表示スクリーン上に投影することは、公知である。しかし、既知の画像投影システムは、通常、６４０ｘ４８０ピクセルのビデオグラフィクスアレイ（ＶＧＡ）品質の４分の１未満の限定された解像度の、スペックルノイズのある画像を投影する。このような装置であるため、既知の投影システムおよび表示スクリーンは、その用途に限りがある。
【０００３】
スペックルノイズはレーザベースの投影システムに特有の問題であり、画像品質を相当に低下させる。単色（赤色、青色または緑色）レーザは、同じ周波数のコヒーレント波を有し、また、空間コヒーレンスすなわち空間および時間の両方において互いに固定位相関係にある波を有するレーザビームを発射する。きめの粗い散乱性のスクリーンにビームが入射すると、波はスクリーンに反射されることにより散乱する、かつ／またはスクリーンを通過する。散乱した波にはランダムな位相遅延が生じており、様々な方向に伝播するが、すべて同じ周波数を有している。そのような散乱した波が、例えば人間の目の網膜で集まると、それらは、建設的干渉および相殺的干渉の静的分布すなわち干渉パターンを生じる。この干渉パターンはスペックルノイズとも呼ばれる。統合時間が約数１０ミリ秒のオーダである人間の目は、スペックルノイズを劣化した画像として見る。レーザビームが完全にコヒーレントな波を有さない場合、散乱した波がスクリーンをうまく通り抜け、その結果、スペックルノイズのパターンが人間の目の統合時間中に大幅に変化する間に、該波の位相遅延も同様に変化し得、これにより、スペックルコントラストを低減することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の全般的な目的は、表示スクリーン、特に背面投影スクリーン上に、スペックルノイズを低減した、シャープかつクリアな二次元画像を投影する画像投影システムを提供することである。
【０００５】
本発明の別の目的は、投影された画像のスペックルノイズを低減することである。
【０００６】
本発明のさらに別の目的は、表示スクリーンに投影された画像のスペックルノイズを低減するために表示スクリーン自体を変更することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的、および本明細書以下で明らかになる他の目的を踏まえると、本発明の１つの特徴は、簡潔に言えば、スペックルノイズを低減した二次元画像を投影するための装置および方法にある。該装置は、前面および背面を有する表示スクリーンと、レンズレットのアレイと、レーザビームをスクリーンの背面に方向づけ、ビームを走査線のパターンとしてスクリーンの背面の端から端まで掃引し、各走査線は走査方向に沿って延びかつ多くのピクセルを有し、選択されたピクセルを照明して可視化し、画像を作成するための画像投影アセンブリまたは画像投影モジュールであって、レーザビームは走査方向に沿ったビーム寸法を有する、画像投影アセンブリまたは画像投影モジュールとを含む。該装置はまた、各レンズレットを、少なくとも上記ビーム寸法と同じ、および好ましくはそれより大きい、走査方向に沿って測定されたレンズレット寸法となるように構成することによりスペックルノイズを低減するための手段を含む。
【０００８】
本発明により、スクリーンの端から端までレーザビームを掃引している間、殆んど時間、各瞬間において１つのレンズレットだけがレーザビームに照らされている。入射ビームの位相コヒーレンスは、アレイを通過した後も維持される。隣接するレンズレット間の連結部では、レーザビームはこれらの隣接するレンズレットの一部分を同時に照射し、そのようなスペックルノイズの発生の可能性を最小限にするために、レンズレット１つおきに、偏光回転コーティングが施されている。これにより、互いに干渉しない異なる偏光の光が作られる。偏光回転コーティングを使用することにより、ビーム寸法をレンズレット寸法より大きくすることが可能になる。
【０００９】
本発明の特徴として考えられる新規な特徴は、特に添付の請求項に記載されている。しかし、本発明自体は、添付図面と併せて読むと、以下の特定の実施形態の説明から、その構成および操作方法の両方に関して、本発明のさらなる目的およびその利点とともに、最も良く理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１の参照番号１０は、全般的に、図３に示す軽量小型の画像投影モジュール２０が中に取り付けられたハウジングを指す。モジュール２０は、該モジュールから距離をおいて様々な表示スクリーンに二次元画像を投影するように動作する。後述するように、画像は、モジュール２０内のスキャナによって掃引される走査線のラスタパターン３０上の照明されているピクセルと照明されていないピクセルとで構成されている。
【００１１】
ハウジング１０の平行六面体の形状は、モジュール２０が組み込まれてもよい１つの形状要素を表しているに過ぎない。本好適な実施形態では、モジュール２０は、測定すると約３０ｍｍ×１５ｍｍ×１０ｍｍ、または約４．５立方センチメートルである。この小型ミニチュアサイズにより、モジュール２０を多様な形状の、大きなまたは小さな、可動式のまたは固定されたハウジング内に取り付け可能である。これらのいくつかについては後述する。
【００１２】
図３を参照すると、モジュール２０は、支持体１６（例えば、プリント回路基板）と、レーザ２５（図６参照）およびレンズアセンブリが中に取り付けられているレーザ／光学ケーシング１８とを含む。レンズアセンブリは、レーザ２５により発射されたレーザビームを光学的に修正するために動作する１つまたは複数のレンズ、および好ましくは一対のレンズ２２、２４を含む。
【００１３】
図６に最もよく示すように、レーザ２５は、活性化すると楕円形の横断面を有するレーザビームを発射する固体レーザ、好ましくは半導体レーザである。レンズ２２は、約２ｍｍの正の焦点距離を有する両面非球面凸レンズであり、殆んどすべてのエネルギーをビーム中に集め、および回折限定のビームを作るために動作する。レンズ２４は、約−２０ｍｍの負の焦点距離を有する凹レンズである。レンズ２２、２４は、ケーシング１８内で約４ｍｍ離れている各レンズホルダ２６、２８によって保持されており、組み立て中に接着剤（分かり易くするために図示せず）をセット用の充填ホール２９内に導入できるようにすることにより、所定の位置に固定されている。コイルばね２７は、レーザの位置決めに役立つ。レンズ２２、２４は、ビームプロフィールを形成する。
【００１４】
ケーシング１８を出るレーザビームは、オプションの固定反射ミラー３２に向けられ、そこから反射する。スキャナもまた、基板１６に取り付けられており、反射ミラーに反射したレーザビームを第１の水平走査角Ａ（図７参照）で掃引するために、第１の走査速度で慣性駆動部３６により振動可能な第１の走査ミラー３４と、第１の走査ミラー３４から反射したレーザビームを第２の垂直走査角Ｂ（図７参照）で掃引するために第２の走査速度で電磁駆動部４２により振動可能な第２の走査ミラー３８とを含む。別の構成では、走査ミラー３４、３８は、単一の２軸ミラーに置き換えることができる。
【００１５】
慣性駆動部３６は、高速で低電力消費のコンポーネントである。慣性駆動部の詳細は、本出願と同一の譲受人に譲渡された、２００３年３月１３日出願の米国特許出願第１０／３８７，８７８号明細書に記載されており、本明細書に参照により組み込まれる。慣性駆動部を使用すると、モジュールの電力消費を１ワット未満まで低減することができる。
【００１６】
電磁駆動部４２は、第２の走査ミラー３８の上および後ろに連結して取り付けられた永久磁石４４と、周期駆動信号の受信に応答して周期磁場を生成するために動作する電磁コイル４６とを含む。コイル４６は磁石４４と隣接しており、その結果、周期磁場が磁石４４の永久磁場と磁気的に相互作用し、該磁石、および次に第２の走査ミラー３８を振動させる。コイル４６は、基板１６に連結されている直立壁４８により支持されている。
【００１７】
慣性駆動部３６は、走査ミラー３４を高速で、好ましくは５ｋＨｚを超える走査速度で、より好ましくは約１８ｋＨｚ以上で振動させる。この高速の走査速度は不可聴周波数であるため、ノイズおよび振動を最小限にすることができる。電磁駆動部４２は、画像が過剰に明滅することなく人間の目の網膜に知覚されるために十分に速い約４０Ｈｚのオーダの走査速度で、走査ミラー３８を振動させる。
【００１８】
高速ミラー３４は水平の走査線を掃引し、低速ミラー３８はその水平の走査線を垂直に掃引する。それにより、画像を構成するほぼ平行な走査線の格子または配列であるラスタパターンを作ることができる。各走査線は多くのピクセルを有する。画像解像度は、好ましくは６４０×４８０ピクセルのＶＧＡ品質である。用途によっては、３２０×４８０ピクセルの２分の１のＶＧＡ品質、または３２０×２４０ピクセルの４分の１のＶＧＡ品質で十分である。最低でも、１６０×１６０ピクセルの解像度が望ましい。
【００１９】
ミラー３４、３８の役割は、ミラー３８が高速、ミラー３４が低速となるように、逆にすることもできると考えられる。ミラー３４は、垂直の走査線を掃引するように設計され得、その場合、ミラー３８は水平の走査線を掃引するであろう。また、慣性駆動部を使用して、ミラー３８を駆動することもできる。実際は、どちらかのミラーが、電気機械駆動部、電気駆動部、機械駆動部、静電駆動部、磁気駆動部、または電磁駆動部によって駆動され得る。
【００２０】
画像は、１つまたは複数の走査線内のピクセルを選択的に照明することにより構成される。図８を参照してより詳細に後述するように、制御装置が、レーザビームによりラスタパターン３０内の選択されたピクセルを照明して、可視化する。例えば、電源制御装置５０は、該レーザを活性化して各選択されたピクセルに光を発射するために、レーザ２５へ電流を流し、該レーザの動力源を断ってその他の選択されなかったピクセルを照明しないようにするために、レーザ２５へ電流を流さない。照明されているピクセルおよび照明されていないピクセルからなる得られるパターンは、画像を含む。この画像は、人間が可読な情報もしくは機械可読情報またはグラフィクスの任意の表示であり得る。レーザビームを第１の走査ミラーに到達できないようにすることにより、所望のピクセルを照明しないようにするために、電源制御装置の代わりに音響光学モジュレータを使用して、任意の所望のピクセルからレーザビームを偏向させることができると考えられる。
【００２１】
図７を参照すると、ラスタパターン３０が拡大図で示されている。レーザビームは、点５４で出発し、慣性駆動部により水平走査速度で水平方向に沿って点５６まで掃引され、走査線を形成する。その後すぐに、レーザビームは、電磁駆動部により垂直方向に沿って垂直走査速度で点５８まで掃引され、第２の走査線を形成する。連続する走査線の形成は、同じ方法で続行する。
【００２２】
電源制御装置５０の動作により、マイクロプロセッサもしくは制御回路の制御下で、レーザを選択した回数だけ断続的に活性化することまたはパルス化することによって、あるいはレーザを作動状態に維持し、音響光学モジュレータの動作により、レーザビームを選択した回数だけ偏向させることによって、画像はラスタパターン３０内に作成される。所望の画像内のピクセルを見えるようにしたい場合にのみ、レーザが可視光線を作りオンにするか、またはそのビームが適切に偏向される。ラスタパターンは、各線上の複数のピクセル、および複数の線でできた格子である。画像は、選択されたピクセルのビットマップである。あらゆる文字または数字、いかなるグラフィックデザインまたはロゴ、および機械可読バーコード記号も、ビットマップ画像として形成され得る。
【００２３】
図７はまた、ハウジング１０の光透過ポートまたは光透過窓６０を示し、画像はそれを通ってプリント回路基板１６に対してほぼ垂直の方向に投影される。再度図４を参照すると、レーザビームの光路はレーザ／光学ケーシング１８と反射ミラー３２との間に垂直脚６２、左方向に走査ミラー３４の方へ向かう傾斜脚６４、右方向に走査ミラー３８の方へ向かう水平脚６６、および窓６０の方向で基板１６に対して垂直な方向へ向かう前方脚６８（図７参照）を有する。画像は、任意の透光面または反射面、例えば、後述されているように本発明により適合されているスクリーン１２などに投影することができる。
【００２４】
図８に示すように、ホスト８０は、ビットマップ画像データ８２を、メモリコントローラ７２により制御されているメモリバッファ７０に送信する。１つの完全なＶＧＡフレームの記憶には、約３００キロバイトが必要であり、１つのフレームをホストが書き込んでいる間に、別のフレームを読み出し投影することが可能なように、バッファ７０が、２つの完全なフレーム（６００キロバイト）に十分なメモリを有することが望ましい。一方、バッファのサイズが１つの完全なフレームより小さい場合、コントローラ７２は、ホストにより送信されたデータでその最大記憶容量に達した後に、線の表示を開始することがきるか、またはバッファからの読出しおよびバッファへの書込みを同時に行なうことができるようになっている。フレーム同期信号８６は、ホストによって、コントローラ７２へ送信される。
【００２５】
高速ミラーまたはＸ軸ミラーとも呼ばれる第１の走査ミラー３４は、慣性駆動部３６により駆動され、メモリコントローラ７２により制御される。同様に、低速ミラーまたはＹ軸ミラーとも呼ばれる第２の走査ミラー３８は、電磁駆動部４２により駆動され、メモリコントローラ７２により制御される。画像はＸ軸ミラーの前方走査および後方走査の間に投影されるので、画像データの線は１つおきに、逆の順序で表示される。従って、ホストが画像データをバッファに逆の順序で書き込まなければならないか、メモリコントローラが画像データを逆の順序で読み出さなければならないかのどちらかである。
【００２６】
Ｘ軸ミラーは、正弦曲線の速度プロフィールを有する。所定の時間間隔では、レーザビームは、各走査線の端部よりも各走査線の中央部でより多くのピクセルを掃引する。画像の歪みを回避するために、メモリコントローラ７２が可変クロック速度でピクセルの時間を計測しなければならないか、またはホストがバッファ７０を、ピクセルのサイズが多様なデータで満たさなければならない。可変クロック速度は、固定サイズのピクセルを他の表示装置と共有できるようにするので、好ましい技法である。
【００２７】
バッファの出力は、ホストとフレーム同期しており、Ｘ軸ミラー３４とクロック同期およびライン同期しているデジタル信号８４である。このデジタル信号は、次にレーザ２５を制御するモジュレータ８８に送信される。
【００２８】
図９〜１０は、慣性駆動部３６を分離して示す。前述した２００３年３月１３日出願の米国特許出願第１０／３８７，８７８号明細書に記載されているように、上方の一対の圧電変換器１１０、１１２は、走査ミラー３４の上方でフレーム１１４の間隔をあけた部分に接しており、電線１１６、１１８により、周期交流電源に電気的に接続されている。使用においては、この周期電源により圧電変換器１１０、１１２が長さに関して交互に延び縮みし、それにより、フレーム１１４がヒンジ軸１２０を中心に回転することを可能にする。走査ミラー３４は、ヒンジ軸の両端でフレームに連結されており、ヒンジ軸を中心に共振周波数で振動する。
【００２９】
下方の一対の圧電変換器１２２、１２４は、走査ミラー３４の下方でフレーム１１４の間隔をあけた位置で接している。この変換器１２２、１２４は、フレームの振動運動をモニタし、電気フィードバック信号を生成して電線１２６、１２８を通ってフィードバック制御回路へ伝えるためのフィードバック機構またはピックアップ機構としての機能を果たす。
【００３０】
しかし、変換器１１０、１１２により導入された振動は、変換器１２２、１２４により検出され、フィードバック信号を破損する傾向があり、それにより、投影された画像に悪影響を及ぼす。従って、駆動機構およびピックアップ機構は、例えば、両機構ともが圧電効果に基づいていないことにより、異なるものにすることが好ましい。機構の１つは、別の種類の機構に基づいている。例えば、図１０に示すように、磁石１３０は、ミラー３４とともに連結振動するように、該ミラー３４の後ろに連結して取り付けられており、図９に示すように、電磁フィードバックコイル１３２は、磁石１３０に隣接して取り付けられている。コイル１３２は、動く磁石により誘導された周期電磁場を感知するが、変換器１１０、１１２の振動に影響されない。
【００３１】
図１〜２に戻ると、スクリーン１２は、ハウジング１０上でピボット１４によって、複数の位置のいずれか１か所へ旋回するように取り付けられている。例えば、図１に示すように、スクリーン１２は垂直面にあり、ラスタパターン３０のビットマップ画像が、モジュール２０により、垂直スクリーン上に窓６０を通って投影され、垂直スクリーンが画面を規定する。スクリーン１２は、後方に傾けて水平方向に対して鈍角を形成し、ハウジングの正面からより都合よく見られるようにすることができる。これにより別の画面を規定する。鋭角を含む他の角度も用いることができる。図２に示すように、スクリーン１２は、後方に傾けた位置でスクリーンがハウジング１０を支持する角度位置に旋回させることができ、その場合、画像はスクリーン１２に投影されず、代わりに、遠隔表示スクリーン４０などの遠く離れた表示面上に投影される。これにより、さらに別の画面が画定される。画像投影を開始するには、アクチュエータ１３４を手動で押し下げる。このように、図１〜２の実施形態では、画像は、ハウジング１０のオンボードで、スクリーン１２上に、多数の角度位置のいずれか１つの位置に投影することができるか、またはハウジングから離れて遠隔スクリーン４０上に、またはいくつかの他の類似した表示面上に投影され得る。
【００３２】
前述したように、スクリーン１２、４０上の画像は、スペックルノイズによる劣化に悩まされる。これは主として、レーザ２５が、レーザビームがスクリーン１２、４０から反射すると、かつ／または該スクリーンを通過する際、散乱するコヒーレント波を有し、これらの散乱した波が、組み合わさって定常状態の干渉パターンを形成することが原因である。
【００３３】
本発明により、前述した前面投影スクリーン１２、４０ではなく、図１１に示す背面投影スクリーン２００を採用し、スペックルノイズを低減するように変更する。スクリーン２００は、背面２０２、前面２０４、およびそれに組み込まれたレンズレットのアレイ２０６を有する。各レンズレットは、正の光学出力および負の光学出力を有し、好ましくは球面レンズである。しかし、円柱レンズ、または前面の曲率が互いに直交する方向で異なるトーリックレンズであり得る。レンズレットは、互いに直交する直線の行および列に配列されていることが好ましい。
【００３４】
画像投影モジュール２０から投影されたレーザビームを、参照番号２１０で、図１１に概略的に示す。該レーザビームは、モジュール２０内のスキャナにより、両方向矢印２０８で示された両走査方向に振動する。レーザビームは、スクリーン２００の背面２０２に入射し、その端から端まで掃引される。各レンズレットは、入射レーザビームを画面２１２で焦点に集め、その後、光は視角２１４で分散する。この視角は、レンズレットの直径（球面レンズレットの場合）をその焦点距離で除したものにほぼ等しい。好適な実施形態では、レンズレットの直径は約０．２ｍｍ、画面までの焦点距離は約０．３ｍｍ、および視角は±２０°である。視角は、レンズレットの直径および／または焦点距離を変えることにより、変更され得る。
【００３５】
入射レーザビーム２１０は、コヒーレントな波または実質的にコヒーレントな波を有する。レンズレット２０６を通過した後、レーザビーム２１０は、その位相コヒーレンスを殆んど維持しており、レーザビーム自体には干渉しないので、スペックルノイズを回避することができる。本発明の１つの特徴は、確実に、少なくとも殆んどの時間、１度に１つのレンズレットのみがレーザビームにより照明されるように追求していることである。これは図１２に示されており、位置Ａのレーザビーム２１０は、１つのレンズレット２０６のみを照明している。これはまた、位置Ｂでも示されており、レーザビーム２１０は、やはり１つのレンズレットのみを照明している。レーザビームが位置Ｃにある場合は、何らかの干渉が起こり得、位置Ｃでは、レーザビームが、２つの隣接するレンズ間の尖点２１６上に入射しており、従って、レーザビームはこれら２つの隣接するレンズレットを同時に照明している。
【００３６】
本発明により、走査方向に沿って測定されたレンズレット寸法は、やはり走査方向に沿って測定されたレーザビームのビーム寸法と少なくとも等しく、好ましくはより大きく構成される。図１２に示すように、ビーム寸法、例えば横断面におけるビームの幅は、レンズレット寸法の幅より小さい。この特徴により、確実に、尖点が多数存在しなくなり、殆んどの時間、一度に１つのレンズレットのみが入射レーザビームにより照明されるようになる。一方、レンズレット寸法は過度に大きくすることはできず、実際は、画像解像度を損なわないために、各走査方向に沿って考慮された画像の各仮想ピクセルの幅の寸法より小さくなければならない。
【００３７】
スペックルノイズの低減におけるさらなる改良を図１３に示す。そこでは、偏光回転コーティング２１８が、レンズレット１つおきに施されている。この場合、２つの隣接するレンズレットは異なる偏光の光を発射するので、入射ビームが尖点２１６を照射した場合、互いに干渉してスペックルノイズを作り出すことがない。図１３では、垂直の矢印は１つの偏光を示し、一方、ｘはそれと直角をなす偏光を表す。コーティング２１８は背面２０２に配置されている。セロハンは、半波長板として機能する異方性材料であり、コーティング２１８に対する好ましい材料である。コーティング２１８を使用する場合は、ビーム寸法がレンズレット寸法より大きくなり得る。
【００３８】
スペックルの低減に加えて、開口部を備えた黒い（光吸収性）マスク２２０が画面２１２に配置される。マスクの開口部により、焦点に集められた光が画面を通過することが可能になる。開口部を備えたマスクは、特に太陽光などの強い周辺光の存在下で、照明されたピクセルのコントラストを増大する。
【００３９】
レンズレットをマイクロミラーに置き換えることにより、ここに明示された発想は、前面投影スクリーンに適用可能である。
【００４０】
レーザビーム２１０は、単色画像の投影に使用するための単一の波長を有し得、または、カラー画像の投影に使用するための複数のレーザ源からの複数の波長（赤、青および緑）の複合レーザビームであり得る。
【００４１】
前述の要素の各々、またはその２つ以上が一緒に、前述の種類とは異なる他の種類の構成において有効に応用されてもよいことが理解される。
【００４２】
本発明は、スペックルノイズを低減するために変更されたスクリーンに画像を投影するための画像投影装置および方法において具体化されたとおりに例示され説明されてきたが、本発明の精神から決して逸脱することなく種々の修正および構造の変更がなされるので、提示した詳細に限定することを意図するものではない。
【００４３】
さらなる分析なしに、上記は、本発明の要点を完全に明らかにするので、他者は、先行技術の観点から、本発明の一般的な態様または特定の態様の本質的な特徴を相当に構成する特徴を除外することなく、現在の知識を応用してそれを様々な用途に容易に適合することができる。従って、そのような適合は、下記の請求項の均等物の趣旨および範囲内で理解されるべきであり、そのように理解されることが意図されている。
【００４４】
新規事項として特許証によって保護されることが所望される特許請求の範囲は、添付の請求項に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、表示スクリーン上に画像を投影するための装置の斜視図である。
【図２】図２は、別の表示スクリーンに画像を投影するための図１の装置の斜視図である。
【図３】図３は、図１の装置に取り付けるための画像投影アセンブリまたは画像投影モジュールの拡大俯瞰斜視図である。
【図４】図４は、図３のモジュールの上部平面図である。
【図５】図５は、図２のモジュールの端面立面図である。
【図６】図６は、図４の線６−６に沿った、モジュールのレーザ／光学アセンブリの拡大断面図である。
【図７】図７は、図１の線７−７に沿った拡大断面図である。
【図８】図８は、図３のモジュールの動作を示す電気的な概略ブロック図である。
【図９】図９は、図２のモジュールのための駆動部の正面斜視図である。
【図１０】図１０は、図９の駆動部の後面斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施形態による、スペックルノイズを低減するための背面投影表示スクリーンの線図である。
【図１２】図１２は、レーザビームを掃引している間の、図１１のスクリーンの拡大図である。
【図１３】図１３は、図１１のスクリーンの線図であり、本発明の別の実施形態により変更されている図である。
【図１４】図１４は、図１１と類似した図であり、本発明のさらに別の実施形態により変更されている図である。
【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】
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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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【国際調査報告】
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