(57)【要約】【課題】投影幕上に自然光が照射されている環境下においてでも、投影幕後方の物体が見える状態（略透明）で、識別性の高い投影画像を投影幕上に表示することができるレーザ投影装置を提供する。【解決手段】投影幕２０１及びレーザ投影デバイス２０２を含む。投影幕２０１は、少なくとも１つの発光層を含み、発光層は、ある波長範囲の励起光が照射されることにより、他の波長範囲の被励起光を生成する少なくとも１種の発光物質を有する。投影幕２０１平面に平行な横方向における各発光物質の粒子間の距離は、レーザ光束の横断面直径よりも遥かに小さい。レーザ投影デバイス２０２は、レーザ光源モジュール２１０、レーザ信号変調モジュール２２０、光混合モジュール２３０、回転平面鏡モジュール２４０、回転平面鏡制御モジュール２５０及び信号変換モジュール２６０を含む。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
投影幕及びレーザ投影デバイスを備えるレーザ投影装置であって、
前記レーザ投影デバイスは、静止画像又は動画像の画像信号に基づいて励起光を生成し、前記励起光を組み合わされた前記投影幕上に投射して画像を生成し、
前記投影幕は、少なくとも１つの発光層を有し、前記発光層は、少なくとも１つの発光物質Ｆ1〜Ｆnを有し、前記発光物質は、ある波長範囲の励起光を照射されることにより、他の波長範囲の被励起光を生成する物質を有し、前記投影幕平面に平行な横方向における前記各発光物質の粒子間の距離は、レーザ光束の横断面直径よりも遥かに小さく、
前記レーザ投影デバイスは、レーザ光源モジュール、レーザ信号変調モジュール、回転平面鏡モジュール、回転平面鏡制御モジュール及び信号変換モジュールを有し、
前記信号変換モジュールは、前記各静止画像又は動画像の画像信号ＳIを受信するとともに、前記画像信号ＳIを前記レーザ光源モジュールを制御する信号ＳLと、前記回転平面鏡モジュールを制御する信号ＳMとに変換するとともに、前記レーザ信号変調モジュールの光信号と前記回転平面鏡モジュールとの同期を調整し、
前記レーザ光源モジュールは、少なくとも１組のレーザ光源を有し、前記各レーザ光源は、それぞれ、前記発光層中の各種発光物質の励起波長範囲λ1S〜λnSに対応する波長λ1L〜λnLの光束Ｌ1S〜ＬnSを出射し、前記発光層中の各種発光物質をそれぞれ励起し、波長λ1E〜λnEの被励起光を生成させ、
前記各レーザ光束Ｌ1S〜ＬnS（ＬiS）は、それぞれ、前記回転平面鏡モジュールに直接入射されるか、或いは、光混合モジュールによって同一経路及び同一方向に集中されることにより、包括的変調レーザ光束（ＬM）が生成され、前記包括的変調レーザ光束が前記回転平面鏡モジュールに入射され、前記回転平面鏡モジュールによって反射されることにより、変調走査レーザ光束又は包括的変調走査レーザ光束（ＬS）が形成され、前記変調走査レーザ光束又は包括的変調走査レーザ光束（ＬS）は、前記投影幕に投射され、
前記回転平面鏡モジュールは、前記変調走査レーザ光束又は包括的変調走査レーザ光束（ＬS）を第１の平面において角度（θ）回転させると共に、第１の平面と平行でない第２の平面において角度（φ）回転させるために用いられ、
前記回転平面鏡制御モジュールは、前記回転平面鏡モジュールの回転を駆動するとともに、前記信号変換モジュールからの信号（ＳM）を受信した後、前記回転平面鏡モジュールの回転角度を制御する信号に変換し、前記回転平面鏡モジュールの回転角度を時間に伴って変更することにより、前記変調走査レーザ光束又は包括的変調走査レーザ光束（ＬS）を前記投影幕上の被励起光を生成させたい位置に逐一走査するために用いられ、
前記レーザ信号変調モジュールは、前記信号変換モジュールから供給された前記静止画像又は動画像の画像信号（ＳI）に基づき、前記各レーザ光源に対応する駆動電流（Ｉi）を生成し、前記各波長のレーザ光束（ＬiS）に対して光効率の変調を行うことを特徴とするレーザ投影装置。
【請求項２】
前記発光物質は、蛍光物質、燐光物質、レーザ染料又はレーザ水晶であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項３】
前記発光層は、大部分の励起レーザ光エネルギーを吸収するとともに、可視光の散乱及び吸収を低減することにより、略透明であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項４】
前記発光層の発光物質の粒子直径は、可視光の最短波長より小さく、これにより、前記発光層は、略透明であることを特徴とする請求項３に記載のレーザ投影装置。
【請求項５】
前記発光層は、１層の基材を有し、前記基材上の励起光が照射される位置に、多種の発光物質が均一に散布されることにより、所望の被励起光の単位面積発光エネルギーが生成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項６】
前記発光層は、複数の基材を有し、前記各基材上の励起光が照射される位置に、少なくとも１種の発光物質が均一に散布されることにより、所望の被励起光の単位面積発光エネルギーが生成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項７】
前記発光層は、各種発光物質の微顆粒が搭載される基板を有し、前記各微顆粒は、それぞれ、異なる基材に異なる発光物質が搭載されたものである上、前記基板上の励起光が照射される位置に均一又は非均一な密度で散布されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項８】
前記発光層は、予め、各発光物質が各溶液中に溶解され、前記基板上に噴霧又は蒸着されることによって形成された微顆粒が固化されることによって形成されることを特徴とする請求項７に記載のレーザ投影装置。
【請求項９】
前記励起光は、単一の励起光が２種以上の被励起光波長を生成するのを避けなければならない上、前記レーザ光の波長及び前記発光層内の発光物質を選択するに際し、λisとλjsとの間の分布範囲が重複するのを低減する必要がある（１≦ｉ，ｊ≦ｎ，λis≠λjE）上、λisが任意の前記発光層中の発光物質に照射されてλiEと異なる波長の被励起光エネルギーが生成されるのを低減することにより、前記投影幕上の各点に生成されるλ1E〜λnE波長の単位面積光パワーは、励起光Ｌ1S〜ＬnSの光パワーによって制御されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項１０】
前記発光層は、ｍ種設けられ（ｍ≧２）、前記発光物質は、それぞれ異なる波長範囲λ1mS〜λmmSの励起光によって励起されることにより、波長λiEの被励起光を生成するとともに、前記レーザ光源モジュール中には、ｍ個のレーザ光源が配置され、前記レーザ光源の波長は、それぞれ、各発光物質の励起光の波長範囲に対応し、前記発光層上の各光束が投射される位置に生成される波長λiEの単位面積発光エネルギーは、前記ｍ個の発光物質が前記ｍ個のレーザ光源によって励起されることによって生成される被励起光の総和であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項１１】
前記発光層は、励起光波長λiSの分布範囲が広い上、波長λiEの被励起光を生成する発光物質が選択される上、前記レーザ光源モジュール中には、ｍ2個のレーザ光源が配置され（ｍ2≧２）、前記レーザ光源の波長が何れも前記発光物質の励起光波長λiS範囲内であることにより、前記発光層上の各光束が投射される位置に生成される波長λiEの単位面積発光エネルギーは、前記発光物質が前記ｍ2個のレーザ光源を照射されることによって生成される被励起光の総和であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項１２】
前記変調走査レーザ光束又は包括的変調走査レーザ光束ＬSが前記投影幕上を走査する態様は、ラスター走査、リサージュ走査又はベクター走査であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項１３】
前記投影幕上のある位置の第ｉの被励起波長の単位面積発光エネルギーをＰiEとしたい場合、前記変調走査レーザ光束又は包括的変調走査レーザ光束ＬSが前記位置を走査するとき、前記被励起波長に対応する前記レーザ光束ＬiSの光パワーＰiSを調整するか、或いは、前記投影幕上のある位置を走査する時間τを調整することにより、前記投影幕中の前記位置の発光物質を励起し、ＰiEの単位面積発光エネルギーを生成し、前記単位面積発光エネルギーＰiEは、数式１によって示され、
（数１）
ＰiE（ｘ，ｙ）＝PiS（ｘ，ｙ）×τ（ｘ，ｙ）×Ｃi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ））；
数式１中、ＰiE（ｘ，ｙ）は、前記投影幕中の前記位置（ｘ，ｙ）の第ｉの発光物質が前記レーザ光束ＬiSによって励起されることによって生成される単位面積発光エネルギーを示し、（ｘ，ｙ）は、前記位置の空間座標を示し、PiS（ｘ，ｙ）は、前記レーザ光束ＬiSが前記位置（ｘ，ｙ）を走査する光パワーを示し、数式２で示され、
（数２）
PiS（ｘ，ｙ）＝ＰiS（ｘ，ｙ）×ＬO；
数式２中、ＰiS（ｘ，ｙ）は、前記レーザ光束ＬiSが前記位置（ｘ，ｙ）を走査するとき、前記レーザ光源モジュールが出射する光パワーを示し、ＬOは、前記レーザ光束ＬiSが前記光混合モジュールを通過するときの光パワー損失パラメータと、前記回転平面鏡モジュールに反射するときの光パワー損失パラメータと、前記レーザ光源モジュールと前記投影幕との間の全ての光学部材によって発生する光パワー損失パラメータと、を示し、
数式１中、τ（ｘ，ｙ）は、前記変調走査レーザ光束又は包括的変調走査レーザ光束ＬSが前記位置（ｘ，ｙ）を走査する時間であり、Ｃi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ））は、前記位置（ｘ，ｙ）上の第ｉ種の発光物質が励起光波長λiSを被励起光波長λiEに変換するときの単位面積光パワーの変換効率であり、PiS（ｘ，ｙ）及びＤi（ｘ，ｙ）の影響を受け、Ｄi（ｘ，ｙ）は、前記位置（ｘ，ｙ）上の第ｉの発光物質の密度であり、第ｉ種の発光物質のＣi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ））は、PiS（ｘ，ｙ）の影響を受けない状況下において、Ｃi（Ｄi（ｘ，ｙ））に簡素化することができ、τ（ｘ，ｙ）は、前記回転平面鏡モジュールの回転態様に基づいて算出することができ、ＬO及びＣi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ））は、測定により取得され、前記レーザ変調モジュールを介してＰiS（ｘ，ｙ）を変更することにより、所望のＰiE（ｘ，ｙ）が実現されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項１４】
前記投影幕上の各位置の発光物質の密度が全て等しい場合（即ち、Ｄi（ｘ，ｙ）＝Ｄi）、前記包括的変調走査レーザ光束ＬSが前記位置（ｘ，ｙ）を走査する時間τ（ｘ，ｙ）によってＰiS（ｘ，ｙ）の値を調整することにより、前記投影幕上の全ての位置において所定の単位面積発光エネルギーＰiEが実現されることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ投影装置。
【請求項１５】
前記レーザ光走査方式がラスター走査及びリサージュ走査である上、前記投影幕上の各位置の第ｉの発光物質の密度がすべて等しい場合、被励起光波長λiSの単位面積光エネルギーを同一にしたい場合、以下の計算方式によって実現され、
設定時間ｔ＝０のとき、２次元の回転反射鏡の回転角度θ（０）＝φ（０）＝０であり、数式３及び数式４の関係式が得られ、
（数３）
θ（ｔ）＝θ0×ｓｉｎ（２π／Ｔθ×ｔ）；
（数４）
φ（ｔ）＝φ0×ｓｉｎ（２π／Ｔφ×ｔ）；
数式３及び数式４中、θ0及びφ0は、それぞれ、前記２次元の回転反射鏡が前記レーザ光束をｘ軸及びｙ軸に沿って回転させる最大回転角度であり、Ｔθ及びＴφは、それぞれ、その回転周期であり、前記投影幕を平面とし、（ｘ，ｙ）＝（０，０）の点がθ＝０，φ＝０のレーザ光束に垂直に直交する場合、数式５及び数式６が得られ、
（数５）
ｘ＝Ｄ×ｔａｎ（θ（ｔ））；
（数６）
ｙ＝Ｄ×ｔａｎ（θ（ｔ））；
数式５及び数式６中、Ｄは、前記２次元の回転反射鏡と前記投影幕との最短距離であり、上述の関係式を利用することにより、ｘ軸の走査速度（数式７）及びｙ軸の走査速度（数式８）が得られ、
（数７）
ｖx（ｘ）＝ｄｘ／ｄｔ；
（数８）
ｖy（ｙ）＝ｄｙ／ｄｔ；
これにより、点（ｘ，ｙ）の走査速度は、数式９によって示され、
（数９）
ｖ（ｘ，ｙ）＝（ｖx2（ｘ）＋ｖy2（ｙ））1/2；
ここで、ＰiS（ｘ，ｙ）は、ｖ（ｘ，ｙ）／Ｃi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi）に正比例し、
前記第ｉ種の発光物質のＣi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ）がPiS（ｘ，ｙ）の影響を受けない状況の下、ＰiS（ｘ，ｙ）は、数式９に正比例し、これにより、前記投影幕上の単位面積発光エネルギーが一致することを特徴とする請求項１３に記載のレーザ投影装置。
【請求項１６】
前記回転平面鏡モジュールの回転速度により、前記変調走査レーザ光束又は包括的変調走査レーザ光束ＬSが前記投影幕の各位置を走査するために必要な時間がユーザが画像を取り込む時間より短い場合、前記レーザ光束が前記各位置を走査することによる励起によって形成される各光点により、１つの画像が形成され、ユーザが画像を取り込む時間は、人間の眼にとっては、人間の眼の残像時間（約１／１６秒）であり、カメラ又は撮影装置にとっては、各画面の露光時間であることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ投影装置。
【請求項１７】
前記回転平面鏡モジュールが継続的に回転する時間がユーザが画像を取り込む時間を越える場合、前記レーザ光束が前記各位置を走査することによる励起によって形成される各光点により、複数の画像が形成され、前記回転平面鏡モジュールが回転する速度により、前記各画面の更新時間をユーザが画像を取り込む時間より短くできる場合、前記複数の画像は、ユーザにとっては、連続した動画像として認識されることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ投影装置。
【請求項１８】
前記投影システムが単一の原色がα−ｂｉｔ（２α層色階）のフルカラーレーザ投影表示システムである上、前記投影幕のある位置に表示させたい色彩を赤色の第ｎRの色階、緑色の第ｎRの色階及び青色の第ｎRの色階に対応させたいとき、レーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSが前記位置を走査する光パワーＰRL，ＰGL，ＰBLを調整することにより、前記投影幕の発光層に生成される赤色、緑色及び青色の単位面積光パワーを（ｎR−１）／（２α−１）×ＰREM，（ｎG−１）／（２α−１）ＰGEM，（ｎB−１）／（２α−１）ＰBEMにし、前記ＰREM，ＰGEM，ＰBEMは、それぞれ、赤色、緑色及び青色の三色光の最大単位面積光パワーであり、前記ＰREM，ＰGEM，ＰBEMの相対比率は、画像画面のホワイトバランスの比率に符合させる必要があることを特徴とする請求項１３に記載のレーザ投影装置。
【請求項１９】
前記レーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSが前記位置を走査する光パワーＰRL，ＰGL，ＰBLを調整することにより、前記投影幕の発光層に生成される赤色、緑色及び青色の単位面積光パワーを[（ｎR−１）／（２α−１）]1/γＰREM，[（ｎG−１）／（２α−１）]1/γＰGEM，[（ｎB−１）／（２α−１）]1/γＰBEMにし、γは、人間の眼が光パワーの小さい可視光に対して敏感であることを考慮するガンマ補正値であることを特徴とする請求項１８に記載のレーザ投影装置。
【請求項２０】
前記投影幕の各位置の赤色、緑色及び青色が何れも第ｎRの色階を有するとともに、同一の明度、色相及び色度を表示するとき、前記レーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSの最大発光パワーＰRLM，ＰGLM，ＰBLMは、前記投影幕上の各位置の各種発光物質の分布密度と、前記レーザ光束の走査速度と、によって調整されることを特徴とする請求項１８に記載のレーザ投影装置。
【請求項２１】
前記投影幕の発光層中には、ｗ種の広スペクトル発光物質が加えられ（ｗ≧１）、前記広スペクトル発光物質は、励起されることによって波長λ1WE〜λwWEを生成し、λiWEは、１つの原色光波長の光を有するのみではなく（１≦ｉ≦ｗ）、前記レーザ光源モジュール中には、ｗ個のレーザ光源が配置され、前記レーザ光源の波長は、λ1WS〜λwWSであり、それぞれ、ｗ種の発光物質の励起波長範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項２２】
前記ｗ個のレーザ光源のｗ種のレーザ光パワー間の相互比率により、前記ｗ種の広スペクトルの発光物質が励起されることによって放出する広スペクトル波長λ1WE〜λwWEの光エネルギーの総和を色彩学上のホワイトバランス要求に符合させることを特徴とする請求項２１に記載のレーザ投影装置。
【請求項２３】
前記投影幕の発光層中には、ｇ種の色域拡大発光物質が加えられ（ｇ≧１）、前記色域拡大発光物質は、励起されることによって波長λ1GE〜λgGEを生成し、また、ＣＩＥ色度座標図上、前記λ1GE〜λgGE，λRE，λGE，λBEの（ｇ＋３）個の波長で形成される面積は、λRE，λGE，λBEのみで形成される面積より大きく、前記レーザ光源モジュール中には、ｇ個のレーザ光源が増設され、前記レーザ光源の波長は、前記ｇ種の色域拡大発光物質の励起波長範囲内であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項２４】
前記励起光は、非可視光又は人間の眼への感光度が低い波長が採用され、波長約４０５ｎｍ、７８０ｎｍ、８０８ｎｍ、８５０ｎｍ、９８０ｎｍ又は１０６４ｎｍのレーザ光が前記レーザ光源モジュールのレーザ光源とされることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項２５】
波長約４０５ｎｍ（青紫色）又は４５０ｎｍ（青色）のレーザ光が前記レーザ光源モジュールのレーザ光源として採用され、前記レーザ光は、前記発光層を励起して青色（波長約４５０ｎｍ）の画像を生成するために用いられ、これにより、励起光が投影幕に反射されたり、散乱されることにより、色が混合するのが低減されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項２６】
波長約７８０ｎｍ（赤色）又は６４０ｎｍ（赤色）のレーザ光が前記レーザ光源モジュールのレーザ光源として採用され、前記レーザ光は、前記発光層を励起して赤色（波長約６４０ｎｍ）の画像を生成するために用いられ、これにより、励起光が投影幕に反射されたり、散乱されることにより、色が混合するのが低減されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項２７】
波長４０５ｎｍの半導体レーザ光が前記レーザ光源モジュールのレーザ光源として採用される上、１つの２次元回転するＭＥＭＳ反射鏡又は２つの１次元回転するＭＥＭＳ反射鏡を組み合わせて形成された平面鏡モジュールが使用され、前記投影幕の発光層中は、波長４０５ｎｍによって赤色、青色又は緑色の可視光を励起する発光物質を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項２８】
前記投影幕は、車両の操縦席前のフロントガラス上に貼設され、前記レーザ投影デバイスは、前記車両内に配置される上、前記レーザ光束を前記投影幕上に投射し、前記信号変換モジュールは、有線又は無線の方式により、コンピュータ、携帯電話、ＧＰＳ、夜間撮影機、可視光撮影機などの画像源からの画像信号を受信するとともに、前記投影幕上に、速度、走行距離、燃料残量、地図、警告、方向指示、電話番号など各情報を表示することを特徴とする請求項１乃至２７の何れかに記載のレーザ投影装置。
【請求項２９】
前記レーザ光源モジュールは、第１のレーザ光源モジュール及び第２のレーザ光源モジュールをさらに有し、組み合わされる透明の前記投影幕は、発光層及び散乱層を有し、
前記発光層は、前記散乱層の前方に配置されて前記レーザ投影デバイスが投射する光束に対向し、
前記第１のレーザ光源モジュールは、少なくとも１組のレーザ光源を有し、前記各レーザ光源は、前記発光層中の各発光物質の励起波長範囲（λiS）に対応する第１の波長のレーザ光を出射し、前記発光層中の各発光物質を励起し、波長（λiE）の被励起光をそれぞれ生成させ、
前記第２のレーザ光源モジュールは、少なくとも１組のレーザ光源を有し、前記各レーザ光源は、波長（λi2L）の第２の波長のレーザ光を出射し、
前記発光層は、前記第２のレーザ光源モジュールが出射する第２の波長のレーザ光に対する吸収及び散乱が極めて低く、これにより、大部分の前記第２の波長のレーザ光は、前記発光層を透過して前記散乱層に進入するとともに、前記第１のレーザ光源モジュールが出射する大部分の第１の波長のレーザ光を吸収し、
前記散乱層は、前記第２の波長のレーザ光及び前記発光層中の第１の波長のレーザ光によって励起された被励起光を散乱させるために用いられることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項３０】
前記発光層の前記レーザ投影デバイスが投射する走査光束に対向する表面には、少なくとも１つの反射防止層が設けられることにより、前記第１の波長のレーザ光、第２の波長のレーザ光及び発光層の励起された光が前記表面で反射するのが低減され、これにより、前記第１の波長のレーザ光が前記発光層に進入する比率と、前記第２の波長のレーザ光が前記散乱層に進入する比率と、前記発光層によって生成された被励起光が前記表面から外部に進入する比率と、前記散乱層によって散乱される光が前記表面から外部に進入する比率と、が高くなり、これにより、前記投影幕の表面前方に位置するユーザが見る被励起光及び被散乱光による画像輝度は、高いことを特徴とする請求項２９に記載のレーザ投影装置。
【請求項３１】
前記発光層と前記散乱層との接触面には、前記第２の波長のレーザ光に対する反射防止層が少なくとも１つ設けられ、これにより、前記第２の波長のレーザ光が前記散乱層に進入する量と、前記散乱層によって散乱された光が前記発光層外部に進入する量と、の比率が高くなり、これにより、前記投影幕の発光層外部に位置するユーザが見る被散乱光による画像輝度は、高いことを特徴とする請求項２９に記載のレーザ投影装置。
【請求項３２】
前記発光層と前記散乱層との接触面には、前記第１の波長のレーザ光に対する高反射層が少なくとも１つ設けられ、これにより、前記第１の波長のレーザ光が前記発光層を通過した後の残余エネルギーが反射されて前記発光層に戻ることにより、被励起光の光パワーが増大され、これにより、前記投影幕の発光層外部に位置するユーザが見る被散乱光による画像輝度は、高いことを特徴とする請求項２９に記載のレーザ投影装置。
【請求項３３】
前記投影幕上のある位置を走査する第２のレーザ光パワーと前記レーザ光が前記位置を走査する時間と前記位置の散乱効率との積の値と、前記位置の前記第２のレーザ光の単位面積発光エネルギーと、の間は、前記投影幕の位置とは無関係な固定比率値になることを特徴とする請求項２９に記載のレーザ投影装置。
【請求項３４】
前記第２のレーザ光源モジュール中には、ｈ個のレーザ光源が増設され、前記レーザ光源は、それぞれ、λ1HE〜λhHEの波長を生成し（ｈ≧１）、ＣＩＥ色度座標図上、前記λ1HE〜λhHE，λRE，λGE，λBEの（ｈ＋３）個の波長で形成される面積は、λRE，λGE，λBEのみで形成される面積より大きく、前記信号変換モジュールは、画像信号ＳI中をλRE，λGE，λBEにλ1GE〜λgGE，λ1HE〜λhHEを加えた画像情報に変換するとともに、前記画像情報をレーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSと、ｇ種の第１のレーザ光源モジュールと、ｈ種の第２のレーザ光源モジュールと、のレーザ光パワーを制御するために用いることにより、前記投影幕上のレーザ光束が走査された位置の色彩を正確に表示することを特徴とする請求項２９に記載のレーザ投影装置。
【請求項３５】
前記投影幕上に生成されるλRE，λGE，λBE，λ1GE〜λgGE，λ1HE〜λhHEの（３＋ｇ＋ｈ）種の波長（ｇ≧０，ｈ≧０）の光エネルギーは、それぞれ、前記第１のレーザ光源モジュールが生成するレーザ光によって励起されるか、或いは、前記第２のレーザ光源モジュールが生成するレーザ散乱光によって生成され、前記発光層中には、１種又は多種の発光物質を有し、それぞれ、前記第１のレーザ光源モジュールのレーザ光源によって励起されることにより、（３＋ｇ＋ｈ）種の波長中のある波長の光を生成し、前記第２のレーザ光源モジュールは、前記（３＋ｇ＋ｈ）種の波長中の他の波長の光を有することを特徴とする請求項３４に記載のレーザ投影装置。
【請求項３６】
前記第１の波長のレーザ光は、青色及び赤色のレーザ光を第１のレーザ光源モジュールのレーザ光源としており、波長約４０５ｎｍ、９８０ｎｍ又は１０６４ｎｍのレーザ光を使用することにより、前記発光層中の１種の発光物質を励起して緑色画像を生成することを特徴とする請求項２９に記載のレーザ投影装置。
【請求項３７】
前記投影幕の発光層は、表示するモニターの解析度に対応する数個の画素に分割されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項３８】
前記各単一の画素中には、赤色、青色及び緑色の３種の副画素を有し、前記各種の副画素の面積は、等しいとは限らない上、副画素の配列は、同一又は異なることを特徴とする請求項３７に記載のレーザ投影装置。
【請求項３９】
前記３種の副画素には、それぞれ、異なる発光材料が分布され、前記レーザ投影装置中のレーザ光源モジュールは、前記発光層中の３種の発光物質の励起光波長の範囲内である波長λLのレーザ光束（ＬL）を出射する少なくとも１組のレーザ光源を有することを特徴とする請求項３８に記載のレーザ投影装置。
【請求項４０】
前記各副画素の最小長さは、前記レーザ光束ＬLの断面直径よりも大きく、各種の副画素間に所定の間隔を設けることにより、前記レーザ光束ＬLが２種類以上の副画素に同時に照射されるのが防止されることを特徴とする請求項３９に記載のレーザ投影装置。
【請求項４１】
前記レーザ光束の走査経路は、前記投影幕上の副画素の配列と位置合わせされることにより、前記レーザ光束が２種以上の副画素に同時に照射されるのが防止されるか、或いは、前記レーザ光束が２種以上の前記レーザ光によって光を励起する副画素を走査するとき、前記レーザ光がオフにされることを特徴とする請求項４０に記載のレーザ投影装置。
【請求項４２】
前記各単一の画素は、赤色、青色、緑色及び白色の４種の副画素をさらに有し、前記各副画素の面積は、同一又は非同一である上、副画素の配列は、同一又は異なることを特徴とする請求項３７に記載のレーザ投影装置。
【請求項４３】
前記各単一の画素は、赤色、青色、緑色、白色及びｇ種の色域拡大（ｇ≧１）の副画素をさらに有することを特徴とする請求項３７に記載のレーザ投影装置。
【請求項４４】
前記投影幕の所定の位置には、分布密度の高い発光物質Ｆiが設けられることにより、前記位置には、単位面積光エネルギーの高い波長λiEの光が生成されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項４５】
前記発光層は、各種発光物質Ｆiの投影幕上の各位置の分布密度により、前記投影幕上に形成される静止画像が決定されることを特徴とする請求項４４に記載のレーザ投影装置。
【請求項４６】
前記発光物質Ｆiの投影幕上の各位置の密度が同一である上、何れも波長λiEの同一の単位面積光エネルギーを生成する場合、レーザ光線は、前記投影幕上の各位置に同一の単位面積励起光エネルギーを提供するとともに、レーザ光束が位置（ｘ，ｙ）を走査する光パワーＰL（ｘ，ｙ）は、前記位置を走査する速度ｖ（ｘ，ｙ）に正比例し、このとき、前記信号協調モジュールは、前記レーザ光源の光パワーと、前記回転平面鏡モジュールの回転角度と、を同期させ、前記光束ＬLが走査する過程中、同一の光パワーである上、前記レーザ光源の光パワーと、前記回転平面鏡モジュールの回転角度と、が同期制御される場合、前記発光物質Ｆiの前記投影幕上の各位置の密度分布と、前記レーザ光束が位置（ｘ，ｙ）を走査する走査速度ｖ（ｘ，ｙ）とが正比例することにより、前記投影幕上の各位置に波長λiEの同一の単位面積光エネルギーが生成されることを特徴とする請求項４５に記載のレーザ投影装置。
【請求項４７】
前記レーザ投影装置中のレーザ投影デバイスは、投影光源として、レーザ光源に代わり、ブロードバンド光源又はナローバンド光源が使用され、前記投影光源は、灯管又は電球が選択され、前記灯管は、前記投影幕中の発光物質を励起して赤色、青色、緑色、白色又は色域拡大色を生成することを特徴とする請求項４５に記載のレーザ投影装置。
【請求項４８】
前記投影幕は、被励起光吸収層及び発光層を有し、
前記被励起光吸収層は、前記発光層から出射された被励起光を吸収し、前記被励起光吸収層外部表面側に進入する被励起光を低減することにより、ユーザ又は光受信装置は、前記発光層外部表面側からのみ、表示画像を見たり、発光層から励起された光を検出することができ、前記被励起光吸収層外部表面側からは、表示画像を見たり、発光層から励起された光を検出することができないことを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項４９】
前記投影幕は、順番に、被励起光吸収層、発光層及び励起光吸収層を有し、
前記投射光束は、前記被励起光吸収層外部表面から前記投影幕に投射され、
前記励起光吸収層は、前記投射光束中の前記発光層を励起する波長の光を吸収するとともに、被励起光をあまり吸収及び散乱しないことにより、前記発光層が生成する被励起光は、妨害されることなく、前記励起光吸収層外部表面側に伝達され、ユーザに受信され、前記発光層は、前記励起光吸収層外部表面側の環境背景光に影響を全く受けないことを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項５０】
前記投影幕は、順番に、被励起光及び散乱光吸収層、散乱層及び発光層を有し、
前記投射光束は、前記発光層外部表面から前記投影幕に投射され、
前記散乱層は、入射レーザ光の単一方向性を破壊し、前記入射レーザ光と光波長が同一の多方向性散乱光を生成し、前記被励起光及び散乱光吸収層は、被励起光スペクトルの光及び被散乱スペクトルの光を吸収することを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項５１】
前記投影幕は、発光層及び励起光反射層を有し、
前記励起光反射層は、前記投射光束の前記発光層を通過した後の残余エネルギーを反射して前記発光層に戻し、前記発光物質を再度励起することにより、前記投影幕の発光効率を高める上、前記投射光束が前記投影幕を透過して前記励起光反射層外部表面側に進入し、ユーザに受信されるのを防止し、前記励起光反射層の被励起光に対する吸収及び散乱は、極めて低いため、前記被励起光は、妨害されることなく、前記励起光反射層外部表面側に進入することを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項５２】
前記励起光反射層外部表面には、散乱層がさらに設けられることを特徴とする請求項５１に記載のレーザ投影装置。
【請求項５３】
前記投影幕は、順番に、被励起光吸収層、発光層、励起光反射層及び散乱層を有し、
前記発光層の発光効率が高められる上、前記被励起光吸収層外部表面側から投射される前記投射光束の光パワーは、前記散乱層外部表面側に進入してユーザに受信されることがないことを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項５４】
前記投影幕は、順番に、被励起光吸収層、散乱層、励起光反射層及び発光層を有し、これにより、前記発光層の発光効率が高められ、前記投射光束は、前記発光層外部表面側から前記投影幕に投射されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項５５】
前記投影幕は、被励起光一部反射層及び発光層を有し、
前記被励起光一部反射層は、何れの表面から入射された被励起光でも所定の比率で透過させ、残りを反射させる上、励起光に対して非常に高い透過比率を有し、
前記投影幕の第１の外部表面側の背景光が第２の外部表面側の背景光より小さい場合、前記投影幕上の投影画像は、両方の外部表面側のユーザに同時に受信され、前記第１の外部表面側のユーザは、前記第２の外部表面側を見ることができるが、前記第２の外部表面側のユーザは、前記第１の外部表面側のユーザを見ることができないことを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項５６】
前記投影幕は、順番に、被励起光及び被散乱光一部反射層、発光層及び散乱層を有し、前記被励起光及び被散乱光一部反射層は、被励起光スペクトルの光の一部及び被散乱スペクトルの光の一部を反射するために用いられることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項５７】
前記投影幕は、順番に、被励起光及び被散乱光一部反射層、散乱層及び発光層を有し、
前記投射光束が前記発光層外部表面側から入射されたとき、前記レーザ光束は、前記散乱層に入射する前に、前記被励起光及び被散乱光一部反射層によって反射されないことを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項５８】
前記投影幕は、順番に、集光層、一部遮光層、発光層及び散乱層を有し、
前記一部遮光層は、多数の遮光部材及び多数の開口を有し、
前記集光層は、多数の集光鏡を有し、
前記投影幕上の各１つの画素は、少なくとも１つの開口を有し、前記１つの画素の中心の開口の中心は、前記画素の中心に対応することを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項５９】
前記集光鏡は、前記遮光層の大部分の面積を被覆し、前記入射光束の大部分の光を収集するとともに、前記集光鏡上の光を集中させて前記開口を通過させることを特徴とする請求項５８に記載のレーザ投影装置。
【請求項６０】
前記開口の最大間隔を前記レーザ光束の横断面直径より小さくすることにより、前記投影幕上の各位置において、前記投影幕上に投射される単一のレーザ光束の一部を透過させ、これにより、前記レーザ光束の使用効率が高められることを特徴とする請求項５８に記載のレーザ投影装置。
【請求項６１】
前記投影幕の一方の側面又は両側には、抗紫外線層がさらに設けられることにより、前記投影幕の特性が安定化される上、使用寿命が延長されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項６２】
前記レーザ投影デバイスは、前記レーザ投影デバイスの前記回転平面鏡モジュールと前記投影幕との間に配置される少なくとも１つの凸面反射鏡をさらに有し、前記レーザ投影デバイスが生成したレーザ光束は、前記回転平面鏡モジュールを通過し、前記凸面反射鏡に反射された後、前記投影幕上に投射されることにより、前記レーザ光束の走査角度が拡大され、前記投影幕と前記レーザ投影デバイスとの間の距離を変更しなくても、投影画像の高さ及び幅が有効に拡大されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ投影装置。
【請求項６３】
前記凸面反射鏡は、投影画面の中心線付近、最左点、最上点、最右点又は最下点に配置されることを特徴とする請求項６２に記載のレーザ投影装置。
【請求項６４】
前記レーザ投影デバイスは、前記凸面反射鏡と前記投影幕との間に配置される少なくとも１つの平面反射鏡モジュールをさらに有し、前記レーザ投影デバイスが生成したレーザ光束は、前記回転平面鏡モジュールを通過し、前記凸面反射鏡に反射された後、前記平面反射鏡モジュールに反射され、その後、前記投影幕上に投射されることにより、前記レーザ光束の走査角度が拡大されることを特徴とする請求項６２に記載のレーザ投影装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、レーザ投影装置に関し、特に、レーザ投影デバイスが静止画像又は動画像の画像信号に基づいて励起レーザ光を生成し、組み合わされた投影幕上に励起レーザ光を投射して画像を生成するものであり、投影幕上に自然光が照射されている環境下においてでも、投影幕後方の物体が見える状態（略透明）で、識別性の高い投影画像を投影幕上に表示することができるレーザ投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ投影装置に関する技術としては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５などにおいて、投影幕として使用されるフィルム（film）に関連する技術が開示されている。また、特許文献６に引用されている参考文献（references  cited）、他の公開資料などにおいて、レーザ走査表示装置（laser  scanning  display）に関連する技術が開示されている。また、特許技術７において、フィルム上に燐光点を生成する紫外線レーザ（UV  beam  on  phosphorus  dots  on  film）に関連する技術が開示されている。また、特許文献８において、燐光材上に画像を形成する変調紫外線レーザ（modulated  UV  laser  on  phosphorus  material  to  form  image）に関連する技術が開示されている。また、特許文献９において、蛍光フィルム上に画像を形成する走査紫外線（scanned  UV  light  to  generate  images  on  fluoresce  film）に関連する技術が開示されている。
【０００３】
図１を参照する。図１に示すように、従来のレーザ投影装置１００は、レーザ投影デバイス１０及び投影幕１０１を含む。レーザ投影デバイス１０は、画像信号ＳIに基づき、画像を投影幕１０１に投影する。レーザ投影デバイス１０は、レーザ光源モジュール１１０及び回転平面鏡モジュール１２０を含む。レーザ光源モジュール１１０は、赤色可視光レーザ光源１１１、青色可視光レーザ光源１１２、緑色可視光レーザ光源１１３、光混合モジュール１１５及び変調モジュール１１４を含む。
赤色可視光レーザ光源１１１、青色可視光レーザ光源１１２及び緑色可視光レーザ光源１１３は、それぞれ、駆動電流ＩRD，ＩBD，ＩGDに基づき、赤色可視光、青色可視光及び緑色可視光のレーザ光束ＬR，ＬB，ＬGを出射するために用いられる。変調モジュール１１４は、画像信号ＳIに基づき、赤色可視光レーザ光源１１１、青色可視光レーザ光源１１２及び緑色可視光レーザ光源１１３に駆動電流ＩRD，ＩBD，ＩGDを供給することにより、レーザ光束ＩR，ＬB，ＬGに対し、信号変調を行い、投影幕１０１上の対応する画素の色彩が必要とする光強度に調整するために用いられる。
光混合モジュール１１５は、レーザ光束ＩR，ＬB，ＬGを同一経路及び同一方向に集中させ、変調レーザ光束ＬMを生成するために用いられる。回転平面鏡モジュール１２０は、変調レーザ光束ＬMを投影幕１０１に反射させるために用いられる。
レーザ投影デバイス１０は、回転平面鏡モジュールを制御して屈折角度θ及び屈折角度φを調整することにより、変調レーザ光束ＬMの反射後の方向を変更し、変調レーザ光束ＬMを投影幕１０１上の各画素に対応する位置に迅速に走査させることができる。このとき、投影幕１０１は、変調レーザ光束ＬMを散乱させ、画像を表示する。
【０００４】
しかし、上述の従来のレーザ投影技術は、以下（１）〜（３）に示す欠点を有する。
【０００５】
（１）変調レーザ光束を散乱させることにより、画像を表示するため、透明の投影幕を使用することができない。即ち、例えば、車両の運転席前方のフロントガラスに画像を投影するなどの応用ができないため、応用範囲が限定されてしまう。
（２）回転平面鏡モジュールの屈折角度がθ及びφに限定されるため、投影幕とレーザ投影デバイスとの間の距離Dを長くしなければ、大きな投影画面を生成することができない。
（３）背景光中の可視光が投影幕に照射された場合、投影幕から可視光が散乱されたり、反射されたりすることにより、成像画面のカラーコントラストが低下する。
【０００６】
本考案は、上述の従来技術の欠点を有効に解決することができ、使用機能を高め、応用領域を拡張することができるレーザ投影装置を提供するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，９８６，５８１号
【特許文献２】米国特許第７，０９０，３５５号
【特許文献３】米国特許第７，１８２，４６７号
【特許文献４】米国特許第７，２１３，９２３号
【特許文献５】米国特許第７，４５２，０８２号
【特許文献６】米国特許第６，８４３，５６８号
【特許文献７】米国特許第６，３２９，９６６号
【特許文献８】米国特許第４，２１３，１５３号
【特許文献９】米国特許第６，９００，９１６号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
本考案の第１の目的は、静止画像又は動画像の画像信号に基づいて励起レーザ光を生成し、組み合わされた投影幕上に励起レーザ光を投射して画像を生成するレーザ投影デバイスを含み、投影幕は、少なくとも１つの発光物質を有する少なくとも１つの発光層を含み、発光物質は、ある波長範囲の励起光が照射されることにより、他の波長範囲の励起光を生成する物質であり、投影幕平面に平行な横方向における各発光物質の粒子間の距離がレーザ光束の横断面直径よりも遥かに小さいことにより、投影幕上に自然光が照射されている環境下においてでも、投影幕後方の物体が見える状態（略透明）で、識別性の高い投影画像を投影幕上に表示することができ、これにより、レーザ投影装置の使用効率を高め、応用範囲を拡張することができるレーザ投影装置を提供することにある。
【０００９】
本考案の第２の目的は、８０８ｎｍ、８５０ｎｍ、９８０ｎｍ、１０６４ｎｍなどの非可視光の波長、或いは、４０５ｎｍ、７８０ｎｍなどの人間の眼への感光度が低い波長のレーザ光がレーザ光源モジュールのレーザ光源として使用されるか、或いは、被励起光の色彩に近い励起光源が選択されることにより、波長約４０５ｎｍ（青紫色）、４５０ｎｍ（青色）のレーザ光が発光層を励起して青色（波長約４５０ｎｍ）の画像を生成したり、波長約７８０ｎｍ（赤色）、６４０ｎｍ（赤色）のレーザ光が発光層を励起して赤色（波長約６４０ｎｍ）の画像を生成したりし、これにより、励起光が投影幕に反射されたり、散乱されることにより、色が混合するのを低減することができるレーザ投影装置を提供することにある。
【００１０】
本考案の第３の目的は、レーザ光源モジュールが第１のレーザ光源モジュール及び第２のレーザ光源モジュールを含み、組み合わされる透明の投影幕が発光層及び散乱層を含み、発光層は、散乱層の前方に配置されてレーザ投影デバイスが投射する光束に対向し、第１のレーザ光源モジュールは、少なくとも１組のレーザ光源を含み、各レーザ光源は、それぞれ、発光層中の各発光物質の励起光の波長範囲に対応する第１の波長のレーザ光を出射して発光層中の各発光物質を励起して被励起光を生成させ、第２のレーザ光源モジュールは、少なくとも１組のレーザ光源を含み、各レーザ光源は、それぞれ、第２の波長のレーザ光を出射し、発光層は、第２のレーザ光源モジュールが出射する第２の波長のレーザ光に対する吸収及び散乱が極めて低いことにより、大部分の第２の波長のレーザ光は、発光層を透過して散乱層に進入するとともに、第１のレーザ光源モジュールが出射する大部分の第１の波長のレーザ光を吸収し、散乱層は、第２の波長のレーザ光と、発光層中の第１の波長のレーザ光によって励起された被励起光と、を散乱させるために用いられるレーザ投影装置を提供することにある。
【００１１】
本考案の第４の目的は、投影幕の発光層が被励起光吸収層、励起光吸収層、被励起光及び散乱光吸収層、散乱層、励起光反射層、被励起光一部反射層、被励起光及び被散乱光一部反射層、集光層、一部遮光層などの他の機能層を含み、それらが組み合わされて投影幕が構成されることにより、レーザ投影装置の使用効果を高め、応用領域を拡張させることができるレーザ投影装置を提供することにある。
【００１２】
本考案の第５の目的は、レーザ投影デバイスが回転平面鏡モジュールと投影幕との間に配置される少なくとも１つの凸面反射鏡をさらに含むか、或いは、凸面反射鏡と投影幕との間に配置される少なくとも１つの平面反射鏡モジュールをさらに含み、これにより、レーザ投影デバイスが生成するレーザ光束が回転平面鏡モジュールを通過した後、凸面反射鏡又は平面反射鏡モジュールに反射し、その後、投影幕上に投射されることにより、レーザ光束の走査角度を拡大することができ、投影幕とレーザ投影デバイスとの間の距離を変更しなくても、投影画像の角度及び幅を有効に拡大することができるレーザ投影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の課題を解決するため、本考案のレーザ投影装置は、投影幕及びレーザ投影デバイスを含む。レーザ投影デバイスは、静止画像又は動画像の画像信号に基づいて励起光を生成し、組み合わされた透明の投影幕上に励起光を投射して画像を生成する。
投影幕は、少なくとも１つの発光層を含む。発光層は、少なくとも１つの発光物質Ｆ1〜Ｆnを有する。発光物質は、ある波長範囲の励起光が照射されることにより、他の波長範囲の被励起光を生成する物質を含む。投影幕平面に平行な横方向における各発光物質の粒子間の距離は、レーザ光束の横断面直径よりも遥かに小さい。
【００１４】
レーザ投影デバイスは、レーザ光源モジュール、レーザ信号変調モジュール、光混合モジュール、回転平面鏡モジュール、回転平面鏡制御モジュール及び信号変換モジュールを含む。
信号変換モジュールは、静止画像又は動画像の画像信号ＳIを受信する。また、画像信号ＳIをレーザ光源モジュールを制御する信号ＳLと、回転平面鏡モジュールを制御する信号ＳMとに変換するとともに、レーザ信号変調モジュールの光信号と回転平面鏡モジュールとの同期を調整する。
レーザ光源モジュールは、少なくとも１組のレーザ光源を含む。各レーザ光源は、それぞれ、発光層中の各種発光物質の励起波長範囲λ1S〜λnSに対応する波長λ1L〜λnLの光束Ｌ1S〜ＬnSを出射し、それぞれ、発光層中の各種発光物質を励起することにより、波長λ1E〜λnEの被励起光を生成する。
【００１５】
光混合モジュールは、各レーザ光束Ｌ1S〜ＬnS（ＬiS）を同一経路及び同一方向に集中させることにより、包括的変調レーザ光束（ＬM）を生成して回転平面鏡モジュールに入射する。回転平面鏡モジュールに反射されることによって形成された包括的変調走査レーザ光束（ＬS）は、投影幕に投射される。
【００１６】
回転平面鏡モジュールは、第１の平面において角度（θ）回転するとともに、第１の平面と平行でない第２の平面において角度（φ）回転する。
【００１７】
回転平面鏡制御モジュールは、回転平面鏡モジュールの回転を駆動するとともに、信号変換モジュールからの信号（ＳM）を受信した後、信号（ＳM）を回転平面鏡モジュールの回転角度を制御する信号に変換し、回転平面鏡モジュールの回転角度を時間に伴って変更することにより、包括的変調走査レーザ光束（ＬS）を投影幕上の被励起光を生成させたい位置に逐一走査するために用いられる。
【００１８】
レーザ信号変調モジュールは、信号変換モジュールから供給された静止画像又は動画像の画像信号（ＳI）に基づき、各レーザ光源に対応する駆動電流（Ｉi）を生成し、各波長のレーザ光束（ＬiS）の光パワーの変調を行う。
【考案の効果】
【００１９】
本考案のレーザ投影装置により、投影幕上に自然光が照射されている環境下においてでも、投影幕後方の物体が見える状態（略透明）で、識別性の高い投影画像を投影幕上に表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来のレーザ投影装置を示すブロック図である。
【図２】本考案の第１実施形態によるレーザ投影装置を示すブロック図である。
【図３】本考案の第１実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の発光層の構造を示す斜視図である。
【図４】本考案の第１実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の発光層の構造を示す斜視図である。
【図５】本考案の第１実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の発光層の構造を示す斜視図である。
【図６】本考案の第２実施形態によるレーザ投影装置を示すブロック図である。
【図７】本考案の第２実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の基本構造を示す斜視図である。
【図８】本考案の第３実施形態によるレーザ投影装置を示すブロック図である。
【図９】本考案の第３実施形態によるレーザ投影装置の投影幕の発光層近隣の複数の画素空間の構造を示す平面図である。
【図１０】本考案の第３実施形態によるレーザ投影装置の投影幕の発光層近隣の複数の画素空間の構造を示す平面図である。
【図１１】本考案の第３実施形態によるレーザ投影装置の投影幕の発光層近隣の複数の画素空間の構造を示す平面図である。
【図１２】本考案の第３実施形態によるレーザ投影装置の投影幕の発光層近隣の複数の画素空間の構造を示す平面図である。
【図１３】本考案の第３実施形態によるレーザ投影装置の投影幕の発光層近隣の複数の画素空間の構造を示す平面図である。
【図１４】本考案の第４実施形態によるレーザ投影装置を示すブロック図である。
【図１５】本考案の第５実施形態によるレーザ投影装置を示す模式図である。
【図１６】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第１の態様を示す断面図である。
【図１７】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第２の態様を示す断面図である。
【図１８】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第３の態様を示す断面図である。
【図１９】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第４の態様を示す断面図である。
【図２０】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第５の態様を示す断面図である。
【図２１】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第６の態様を示す断面図である。
【図２２】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第７の態様を示す断面図である。
【図２３】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第８の態様を示す断面図である。
【図２４】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第９の態様を示す断面図である。
【図２５】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第１０の態様を示す断面図である。
【図２６】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第１１の態様を示す断面図である。
【図２７】図２６中の一部遮光層を示す平面図である。
【図２８】図２６中の集光層を示す平面図である。
【図２９】本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第１２の態様を示す断面図である。
【図３０】本考案の第７実施形態によるレーザ投影装置を示す模式図である。
【図３１】図３０中のｘ−ｚ平面と平行な断面を示す図である。
【図３２】図３０中のｘ−ｙ平面と平行な断面を示す図である。
【図３３】図３０中のｘ−ｚ平面（又はｙ−ｚ平面）上において凸面反射鏡の位置を変更したとき拡大される走査角度を示す模式図である。
【図３４】本考案の第８実施形態によるレーザ投影装置を示す模式図である。
【考案を実施するための形態】
【００２１】
（第１実施形態）
図２を参照する。図２は、本考案の第１実施形態によるレーザ投影装置を示すブロック図である。本考案の第１実施形態によるレーザ投影装置２００は、投影幕２０１及びレーザ投影デバイス２０２を含む。レーザ投影デバイス２０２は、静止画像又は動画像の画像信号ＳIに基づき、画像を２０１投影幕上に投影する。レーザ投影デバイス２０２は、レーザ光源モジュール２１０、レーザ信号変調モジュール２２０、光混合モジュール２３０、回転平面鏡モジュール２４０、回転平面鏡制御モジュール２５０及び信号変換モジュール２６０を含む。また、レーザ光源モジュール２１０、レーザ信号変調モジュール２２０及び光混合モジュール２３０によって構成される構造をレーザ光学モジュール２７０とする。
【００２２】
投影幕２０１は、発光層を含む。発光層は、１種又は多種の発光物質を有する。各発光物質は、Ｆ1〜Ｆnと表示する（ｎは、発光物質の種類数を示す）。発光物質は、ある波長範囲の光が照射されることにより、他の波長範囲の光が励起される物質を含む。発光物質は、蛍光(fluorescence）物質、燐光(phosphorescence)物質、レーザ染料、レーザ水晶などである。発光層中の各種発光物質は、それぞれ、異なる波長（λ1S〜λnSと表示）の光源によって励起され、それぞれ、各種他の波長（λ1E〜λnEと表示）の光が励起される。単一のレーザ光束が投影幕上の全ての位置において全ての被励起光を同時に励起できるようにするため、単一のレーザ光束の横断面は、数量の非常に多い全ての種類の発光物質粒子を被覆する必要がある。従って、投影幕平面に平行な横方向における各発光物質の粒子間の距離(transverse distance)は、レーザ光束の横断面直径よりも小さい必要がある。ここで、λ1S〜λnS，λ1E〜λnEなどの各波長は、単一の数値を示すのではなく、所定の範囲を示す。
【００２３】
発光層の被励起効率を追及するとともに、励起レーザ光が発光層を透過する光パワーを低減させたい場合、発光層に大部分の励起レーザ光エネルギーを吸収させる必要ある。また、発光層を透明にしたい場合、発光層の可視光に対する散乱及び吸収を低減させる必要がある。そのためには、発光物質の粒子直径を可視光の最短波長（約３６０ｎｍ）より小さくする必要がある。
【００２４】
図３〜図５を参照する。発光層の縦方向(longitudinal)断面は、図３〜図５に示すような構造とすることができる。図３〜図５中の円形、三角形及び正方形は、３種の異なる発光物質を示す（しかし、本考案は、３種の発光物質に限定されない）。図３中、基材２３１は、ねじれネマティック(Twisted Nematic:TN)、超ねじれネマティック(Super Twisted Nematic:STN)、ポリカーボネート樹脂(polycarbonate resin:PC)、シクロオレフィンコポリマー(cyclo-olefin copolymer:COC)、ポリエチレンテレフタレート(polyethylene terephthalate:PET)、エポキシ樹脂(epoxy)などの透明なプラスチック材料又はガラスを含み、数種の発光物質を含む。基材中の励起光が照射される全ての位置に各種発光物質が均等に分布する場合、励起光波長の光束（Ｌ1S〜ＬnSと示す）の光パワー（Ｐ1E〜ＰnEと示す）を設定し、所望の被励起光の単位面積発光エネルギーを生成するのが容易となる。
【００２５】
図４中、３種の基材２３２，２３３，２３４は、それぞれ、ねじれネマティック、超ねじれネマティック、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンコポリマー、ポリエチレンテレフタレート、エポキシ樹脂などの透明なプラスチック材料を含む上、１種の発光物質を含む。各基材中の励起光が照射される全ての位置に各発光物質が均等に分布する場合、励起光波長の光束の光パワーを設定し、所望の被励起光の単位面積発光能力を生成するのが容易となる。図４中、各基材２３２，２３３，２３４は、それぞれ、一層の発光物質を含むが、これのみに限定されない。
【００２６】
図５中、基板２３５は、発光物質を含む各微顆粒２３６，２３７，２３８を搭載するために用いられる。微顆粒２３６，２３７，２３８中、各基材には、異なる発光物質がそれぞれ搭載される。微顆粒２３６，２３７，２３８は、基板２３５上の励起光が照射される全ての位置に均等に分布される。
【００２７】
単一のレーザ光束ＬSが投影幕２０１上の全ての位置において全ての被励起光を同時に励起できるようにするため、単一のレーザ光束の横断面は、数量の非常に多い全ての種類の発光物質粒子を被覆する必要がある。従って、基板２３５に平行な各微顆粒２３６，２３７，２３８の横断面の距離と、投影幕平面に平行な横方向における各微顆粒２３６，２３７，２３８の粒子間の距離(transverse distance)とは、レーザ光束の横断面直径よりも小さい必要がある。
【００２８】
図５の構造は、図３及び図４の構造と比較して各種微顆粒を基板上に分布させる密度を調整しやすい。また、同一の光エネルギーの光束を投影幕上の様々な位置に走査させることにより、発光層を励起して様々な被励起光エネルギーの組合せを生成することができるため、特に、図１４に示す静止画像表示システムに適用される。図１４の構造及び作動原理は、後述する。
【００２９】
図５の製作方法は、以下に示す方法を含む。まず、各発光物質を各溶液中に溶解する。溶液は、エポキシ樹脂を含む。次に、噴射、蒸着などの方式により、基板２３５上に各発光物質を含む各溶液の微顆粒を形成する。最後に、各種微顆粒を含む基板２３５を固化する。
【００３０】
信号変換モジュール２６０は、各静止画像又は動画像の画像信号ＳIを受信するとともに、画像信号ＳIをレーザ光源モジュール２１０を制御する信号ＳLと、回転平面鏡モジュール２４０を制御する信号ＳMとに変換する。また、信号変換モジュール２６０は、レーザ信号変調モジュール２２０の光信号と回転平面鏡モジュール２４０との同期を調整する。
【００３１】
レーザ光源モジュール２１０は、１組又は複数組のレーザ光源を含む。各レーザ光源は、それぞれ、発光層中の各種発光物質の励起波長範囲λ1S〜λnSに対応する波長λ1L〜λnLのＬ1S〜ＬnSと表される光束を出射し、発光層中の各種発光物質をそれぞれ励起することにより、波長λ1E〜λnEの光を生成する。
【００３２】
投影幕２０１上の各点において生成される波長λ1E〜λnEのＬ1S〜ＬnSの単位面積光パワーを制御する場合、単一の励起光が２種以上の被励起光を生成するのを避ける必要がある。即ち、レーザ光の波長及び発光層内の発光物質を選択するに際し、λiSとλjSとの間の分布範囲が重複するのを低減させる必要があり（１≦ｉ，ｊ≦ｎ，λiE≠λjE）、λiSが発光層中の発光物質に照射され、λiEと異なる波長の被励起光エネルギーが生成されるのを低減させる必要がある。
【００３３】
また、波長λiLのレーザ光パワーは、波長λiLのレーザ光の製造技術による制限を受ける。波長λiEの単位面積発光エネルギーを増大させたい場合、以下（１）及び（２）に示す方法が実施される。（１）発光層中のｍ種類の発光物質をそれぞれ異なる波長範囲λ1mS〜λmmSの光によって励起し、波長λiEと同一の被励起光を生成する。また、レーザ光源モジュール２１０中にｍ個のレーザ光源を配置し（ｍ≧２）、その波長をそれぞれ各発光物質の励起波長範囲に対応させる。従って、発光層上の各光束の投射位置に生成される波長λiEの単位面積発光エネルギーは、ｍ個の発光物質がｍ個のレーザ光源によって励起されることによって生成された被励起光の総和である。（２）一般に、発光物質の励起波長の分布範囲は、励起レーザ光源の波長分布範囲より大きいため、励起光波長λiSの分布範囲が狭い上、波長λiEの被励起光を生成する発光物質を選択する。また、レーザ光源モジュール２１０中にｍ2個のレーザ光源を配置し（ｍ2≧２）、その波長は、すべて発光物質の励起波長λiSの範囲内である。従って、発光層上の各光束が投射される位置に生成される波長λiEの単位面積発光エネルギーは、発光物質がｍ2個のレーザ光源によって励起されることによって生成される被励起光の総和である。
【００３４】
光混合モジュール２３０は、各種の波長フィルタ(wavelength filter)又はプリズム(prism)から構成される。光混合モジュール２３０は、レーザ光束Ｌ1S〜ＬnSを同一経路及び同一方向に集中させることにより、包括的変調レーザ光束ＬMを生成する。包括的変調レーザ光束ＬMは、回転平面鏡モジュール２４０に入射され、回転平面鏡モジュール２４０に反射されることによって包括的変調走査レーザ光束ＬSが形成される。包括的変調走査レーザ光束ＬSは、投影幕２０１に投射される。
【００３５】
回転平面鏡モジュール２４０は、２つの直交する(orthogonal)１次元の多面反射鏡(polygon mirror)モジュール、２つの直交する１次元のＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)反射鏡面、或いは、２次元のＭＥＭＳ反射鏡面を含む。回転平面鏡モジュール２４０は、第１の平面において角度（θ）回転するとともに、第１の平面と平行でない第２の平面において角度（φ）回転することができる。
【００３６】
回転平面鏡制御モジュール２５０は、回転平面鏡モジュール２４０の回転を駆動するとともに、信号変換モジュール２６０からの信号ＳMを受信した後、信号ＳMを回転平面鏡モジュール２４０の回転角度を制御する信号に変換する。回転平面鏡モジュール２４０の回転角度は、回転平面鏡制御モジュール２５０による制御を受け、時間に伴って変更される。回転平面鏡モジュール２４０の回転角度が変更されるに伴い、包括的変調走査レーザ光束ＬSは、投影幕２０１上の被励起光を生成させたい位置に逐一走査される。回転平面鏡モジュール２４０は、周期的又は非周期的に回転する。包括的変調走査レーザ光束ＬSが投影幕２０１上を走査する態様は、ラスター走査(raster scanning)、リサージュ走査(lissajous scanning)又はベクター走査(vector scanning)を含む。包括的変調走査レーザ光束ＬS内の波長λ1S〜λnSのレーザ光は、それぞれ、投影幕２０１の発光層中の発光物質Ｆ1〜Ｆnを励起し、波長λ1E〜λnEの光を生成する。
【００３７】
レーザ信号変調モジュール２２０は、信号変換モジュール２６０から供給された静止画像又は動画像の画像信号ＳIに基づき、各レーザ光源に対応する駆動電流Ｉ1〜Ｉnを生成し、各波長のレーザ光束Ｌ1S〜ＬnSの光パワーの変調を行うために用いられる。
【００３８】
励起光の光パワーが高いほど、励起光が投影幕上のある位置を走査する時間が長いほど、発光物質の密度が高いほど、投影幕の励起光が投射された位置から高パワーの被励起光が励起される。投影幕２０１上のある位置における各種波長の被励起光の単位面積発光エネルギーと、対応する励起光パワーと当該位置への走査時間との積の値と、の間には、各発光物質の密度（Ｄ1〜Ｄnと表示）に基づき、比例関係が成り立つ。
【００３９】
投影幕上のある位置の第ｉの被励起波長の単位面積発光エネルギーをＰiEとする場合、包括的変調走査レーザ光束ＬSが当該位置を走査するとき、被励起波長に対応するレーザ光束ＬiSの光パワーＰiSを調整するか、或いは、投影幕上のある位置を走査する時間τを調整することにより、投影幕中の当該位置の発光物質を励起し、ＰiEの単位面積発光エネルギーを生成させることができる。
【００４０】
投影幕中の当該位置（ｘ，ｙ）の第ｉの発光物質が光束ＬiSによる励起によって生成されるＰiE（ｘ，ｙ）の単位面積発光エネルギーは、数式１によって示すことができる。
【００４１】
（数１）
ＰiE（ｘ，ｙ）＝PiS（ｘ，ｙ）×τ（ｘ，ｙ）×Ｃi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ））；
【００４２】
数式１中、（ｘ，ｙ）は、当該位置の空間座標を示す。PiS（ｘ，ｙ）は、光束ＬiSが位置（ｘ，ｙ）を走査する光パワーを示し、数式２で示される。
【００４３】
（数２）
PiS（ｘ，ｙ）＝ＰiS（ｘ，ｙ）×ＬO；
【００４４】
数式２中、ＰiS（ｘ，ｙ）は、光束ＬiSが位置（ｘ，ｙ）を走査するとき、レーザ光源モジュールから出射される光パワーを示す。ＬOは、光束ＬiSが光混合モジュールを通過するときの光パワー損失パラメータと、回転平面鏡モジュールに反射するときの光パワー損失パラメータと、レーザ光源モジュール２１０と投影幕２０１との間の全ての光学部材によって発生する光パワー損失パラメータとを示す。一般に、ＬOと位置ρとは無関係である。
【００４５】
数式１中、τ（ｘ，ｙ）は、包括的変調走査レーザ光束ＬSが位置（ｘ，ｙ）を走査する時間である。Ｄi（ｘ，ｙ）は、位置（ｘ，ｙ）上の第ｉの発光物質の密度である。Ｃi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ））は、位置（ｘ，ｙ）上の第ｉ種の発光物質が励起光波長λiSを被励起光波長λiEに変換するときの単位面積光パワーの変換効率である。Ｃi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ））は、PiS（ｘ，ｙ）及びＤi（ｘ，ｙ）の影響を受ける。
第ｉ種の発光物質のＣi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ））は、PiS（ｘ，ｙ）の影響を受けない状況の下において、Ｃi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ））をＣi（Ｄi（ｘ，ｙ））に簡素化することができる。τ（ｘ，ｙ）は、回転平面鏡モジュール２４０の回転態様に基づいて算出することができる。
ＬO及びＣi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ））は、測定により取得される。このため、レーザ変調モジュール２２０を介してＰiS（ｘ，ｙ）を変更することにより、所望のＰiE（ｘ，ｙ）を実現させることができる。
【００４６】
回転平面鏡モジュール２４０の回転方式によっては、レーザＬSが投影幕２０１を走査する速度が等速度ではない。従って、投影幕２０１上の位置ρを走査する時間τ（ｘ，ｙ）は一致しない。投影幕上の各位置の発光物質の密度が全て等しい場合、Ｄi（ｘ，ｙ）＝Ｄiである。投影幕上の全ての位置において所定の単位面積発光エネルギーＰiEを実現させる場合、包括的変調走査レーザ光束ＬSが位置（ｘ，ｙ）を通過する時間τ（ｘ，ｙ）に基づいてＰiS（ｘ，ｙ）の値を調整する必要があり、固定値によってＰiS（ｘ，ｙ）＝ＰiSとするのではない。
【００４７】
ラスター走査、リサージュ走査などのレーザ走査方式においては、画面辺縁領域のレーザ光束の走査速度は、画面中心領域よりも遅いため、レーザ光束が辺縁領域のある位置を通過する時間は、中心領域のある位置を通過する時間よりも長い。
投影幕上の各位置の第ｉの発光物質の密度がすべて等しい場合、被励起光波長λiSの単位面積光エネルギーを同一にしたい場合、辺縁領域を走査する波長λiLのレーザ光パワーを低減させる必要がある。その基本概念及び計算方式を以下に示す。本考案は、以下の例に限定されず、基本概念及び計算方式が下記の例と同一の数式は、本考案に含まれる。
【００４８】
設定時間ｔ＝０のとき、２次元の回転反射鏡の回転角度θ（０）＝φ（０）＝０であり、数式３及び数式４の関係式が得られる。
【００４９】
（数３）
θ（ｔ）＝θ0×ｓｉｎ（２π／Ｔθ×ｔ）；
【００５０】
（数４）
φ（ｔ）＝φ0×ｓｉｎ（２π／Ｔφ×ｔ）；
【００５１】
数式３及び数式４中、θ0及びφ0は、それぞれ、２次元の回転反射鏡がレーザ光束をｘ軸及びｙ軸に沿って回転させる最大回転角度である。
Ｔθ及びＴφは、それぞれ、その回転周期である。計算を簡素化するために、投影幕を平面とし、（ｘ，ｙ）＝（０，０）の点がθ＝０，φ＝０のレーザ光束に垂直に直交する場合、数式５及び数式６が得られる。
【００５２】
（数５）
ｘ＝Ｄ×ｔａｎ（θ（ｔ））；
【００５３】
（数６）
ｙ＝Ｄ×ｔａｎ（θ（ｔ））；
【００５４】
数式５及び数式６中、Ｄは、２次元の回転反射鏡と投影幕との最短距離である。上述の関係式を利用することにより、ｘ軸の走査速度（数式７）及びｙ軸の走査速度（数式８）が得られる。
【００５５】
（数７）
ｖx（ｘ）＝ｄｘ／ｄｔ；
【００５６】
（数８）
ｖy（ｙ）＝ｄｙ／ｄｔ；
【００５７】
これにより、点（ｘ，ｙ）の走査速度は、数式９によって示される。
【００５８】
（数９）
ｖ（ｘ，ｙ）＝（ｖx2（ｘ）＋ｖy2（ｙ））1/2；
【００５９】
投影幕上の単位面積発光エネルギーを一致させるためには、ＰiS（ｘ，ｙ）をｖ（ｘ，ｙ）／Ｃi（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi）に正比例させる必要がある。第ｉ種の発光物質のＣｉ（PiS（ｘ，ｙ），Ｄi（ｘ，ｙ）がPiS（ｘ，ｙ）の影響を受けない状況の下、ＰiS（ｘ，ｙ）を数式９に正比例するように設定する必要がある。
【００６０】
２次元の反射鏡の回転速度により、包括的変調走査レーザ光束ＬSが投影幕の各位置を走査するために必要な時間がユーザが画像を取り込む時間より短い場合、レーザ光束が投影幕の各位置を走査することによる励起によって形成される各光点がユーザに同時に認知されることにより、１つの画像が形成される。
ユーザが画像を取り込む時間は、人間の眼にとっては、人間の眼の残像時間（約１／１６秒）であり、カメラ又は撮影装置にとっては、各画面の露光時間である。
【００６１】
２次元の反射鏡が継続的に回転する時間がユーザが画像を取り込む時間を越える場合、複数の画像を形成することができる。２次元の反射鏡が回転する速度により、各画面の更新時間をユーザが画像を取り込む時間より短くできる場合、複数の画像は、ユーザにとっては、連続した動画像として認識される。
【００６２】
また、１つの発光物質の緩和工程時間(relaxing process time)が各画像の更新時間を超える場合、ユーザは、前の画像の残留被励起光を受信することにより、残影が形成される。従って、連続した動画像の投影システムを構成したい場合、例えば、蛍光物質、レーザ染料、レーザ水晶などの緩和工程時間の短い発光物質を使用する必要がある。
【００６３】
本考案の第１実施形態による投影システム２００は、フルカラーレーザ投影表示システムに応用される。単一の原色がα−ｂｉｔ（２α層色階）のフルカラーレーザ投影表示システムを例示して説明を行う。波長がλRS，λGS，λBSのレーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSが投影幕の発光層中の発光物質ＦR，ＦG，ＦBをそれぞれ励起することにより、最大単位面積光パワーがそれぞれＰREM，ＰGEM，ＰBEMの赤色，緑色，青色の三色光が生成される。この励起された三原色光の波長は、それぞれ、λRE，λGE，λBEと示す。ＰREM，ＰGEM，ＰBEMの相対比率は、画像画面のホワイトバランスの比率に符合させる必要がある。
【００６４】
投影幕のある位置に表示させたい色彩を赤色の第ｎRの色階、緑色の第ｎRの色階及び青色の第ｎRの色階にそれぞれ対応させたい場合、人間の眼が光パワーの小さい可視光に対して敏感であることを考慮しない場合、レーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSが当該位置を走査する光パワーＰRL，ＰGL，ＰBLを調整し、投影幕の発光層にそれぞれ生成される赤色、緑色及び青色の単位面積光パワーを（ｎR−１）／（２α−１）×ＰREM，（ｎG−１）／（２α−１）ＰGEM，（ｎB−１）／（２α−１）ＰBEMにする必要がある。
【００６５】
人間の眼が光パワーの小さい可視光に対して敏感であることを考慮し、ガンマ補正値(gamma correction factor)γを導入する場合、レーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSが当該位置を走査する光パワーＰRL，ＰGL，ＰBLを調整し、投影幕の発光層にそれぞれ生成される赤色、緑色及び青色の単位面積光パワーを[（ｎR−１）／（２α−１）]1/γＰREM，[（ｎG−１）／（２α−１）]1/γＰGEM，[（ｎB−１）／（２α−１）]1/γＰBEMにする必要がある。
【００６６】
投影幕の各位置の赤色、緑色及び青色の色階をそれぞれ第ｎRの色階にしたときに、同様の明度(lightness)、色相(hue)及び色度(chroma)を表示させたい場合、最大単位面積光パワーＰREM，ＰGEM，ＰBEMの値は、位置の違いによって異ならない。
しかし、投影幕上の各位置の各種発光物質の分布密度と、レーザ光束の走査速度と、を慎重に検視し、レーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSの最大発光パワーＰRLM，ＰGLM，ＰBLMを調整する必要がある。その方法は、すでに上述している。ここでは、簡素な例を挙げてレーザ光パワーＰRL，ＰGL，ＰBLの制御について説明する。
【００６７】
投影幕上の各位置の各種発光物質がすべて均一に分布するとともに、フルカラーレーザ投影表示システムがラスター走査又はリサージュ走査によるレーザ走査方式を採用し、赤色、緑色、青色の３種の発光物質の光パワー変換効率ＣR，ＣG，ＣBが入射光パワーの影響を受けるのを無視した場合、投影幕の当該位置（ｘ，ｙ）を走査する各レーザ光源モジュールの最大発光パワーＰRLM（ｘ，ｙ），ＰGLM（ｘ，ｙ），ＰBLM（ｘ，ｙ）は、光束が当該位置（ｘ，ｙ）を走査する速度ｖ（ｘ，ｙ）と正比例する必要がある。即ち、数式１０〜数式１２によって表される。
【００６８】
（数１０）
ＰRLM（ｘ，ｙ）＝ＰRLM（０，０）×ｖ（ｘ，ｙ）／ｖ（０，０）；
【００６９】
（数１１）
ＰGLM（ｘ，ｙ）＝ＰGLM（０，０）×ｖ（ｘ，ｙ）／ｖ（０，０）；
【００７０】
（数１２）
ＰBLM（ｘ，ｙ）＝ＰBLM（０，０）×ｖ（ｘ，ｙ）／ｖ（０，０）；               
【００７１】
ｖ（０，０）≧ｖ（ｘ，ｙ）であるため、ＰRLM（ｘ，ｙ）≦ＰRLM（０，０），ＰGLM（ｘ，ｙ）≦ＰGLM（０，０），ＰBLM（ｘ，ｙ）≦ＰBLM（０，０）である。フルカラーレーザ投影表示システムが最も明度の高い画像を有するためには、ＰREM，ＰGEM，ＰBEMのホワイトバランスの相互比率を考慮する以外に、レーザ光源の製作技術及び寿命などを考慮して最大のＰRLM（０，０），ＰGLM（０，０），ＰBLM（０，０）の値を選択する必要がある。
【００７２】
人類の眼が光パワーの小さい可視光に対し敏感であることを考慮しない場合、レーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSが（ｘ，ｙ）位置を走査するときの光パワーを調整する必要がある。即ち、数式１３〜数式１５によって表される。
【００７３】
（数１３）
ＰRL（ｘ，ｙ）＝（ｎR−１）／（２α−１）×ＰRLM（ｘ，ｙ）＝（ｎR−１）／（２α−１）×ＰRLM（０，０）×ｖ（ｘ，ｙ）／ｖ（０，０）；
【００７４】
（数１４）
ＰGL（ｘ，ｙ）＝（ｎG−１）／（２α−１）×ＰGLM（ｘ，ｙ）＝（ｎG−１）／（２α−１）×ＰGLM（０，０）×ｖ（ｘ，ｙ）／ｖ（０，０）；
【００７５】
（数１５）
ＰBL（ｘ，ｙ）＝（ｎB−１）／（２α−１）×ＰBLM（ｘ，ｙ）＝（ｎB−１）／（２α−１）×ＰBLM（０，０）×ｖ（ｘ，ｙ）／ｖ（０，０）；
【００７６】
人間の眼が光パワーの小さい可視光に対して敏感であることを考慮し、ガンマ補正値γを導入する場合、レーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSが位置（ｘ，ｙ）を走査する光パワーを調整する必要がある。即ち、数式１６〜数式１８によって表される。
【００７７】
（数１６）
ＰRL（ｘ，ｙ）＝[（ｎR−１）／（２α−１）]1/γ×ＰRLM（ｘ，ｙ）＝[（ｎR−１）／（２α−１）]1/γ×ＰRLM（０，０）×ｖ（ｘ，ｙ）／ｖ（０，０）；
【００７８】
（数１７）
ＰGL（ｘ，ｙ）＝[（ｎG−１）／（２α−１）]1/γ×ＰGLM（ｘ，ｙ）＝[（ｎG−１）／（２α−１）]1/γ×ＰGLM（０，０）×ｖ（ｘ，ｙ）／ｖ（０，０）；
【００７９】
（数１８）
ＰBL（ｘ，ｙ）＝[（ｎB−１）／（２α−１）]1/γ×ＰBLM（ｘ，ｙ）＝[（ｎB−１）／（２α−１）]1/γ×ＰBLM（０，０）×ｖ（ｘ，ｙ）／ｖ（０，０）；
【００８０】
２次元の反射鏡の回転速度により、包括的変調走査レーザ光束ＬMが投影幕の画像光点が生成されるすべての位置を走査する時間が人間の眼の残像時間より短い場合、レーザ光束が各位置を走査することによる励起によって形成される各光点は、人間の眼には、１つの画像として認知される。
【００８１】
２次元の反射鏡が回転する速度により、各画面の更新時間を人間の残像時間より短くできる場合、この投影システム２００は、連続した動画像を表示することができる。
【００８２】
残影を避けたい場合、緩和工程時間が各画像の更新時間より短い（即ち、１／Ｆ秒であり、Ｆは、動画像表示システムのＨｚを単位とするフレームレートである）発光物質を選択する必要がある。
【００８３】
画像の輝度を高めるために、投影幕の発光層中にｗ種の広スペクトル発光物質を加えてもよい（ｗ≧１）。広スペクトル発光物質が励起されることによって生成される波長は、λ1WE〜λwWEと表される。λiWEは、１つの原色光波長の光を含むのみではなく、例えば、緑色及び青色の２色の波長を含んだり、赤色、緑色及び青色の３色の波長を含んだりする（１≦ｉ≦ｗ）。また、レーザ光源モジュール２１０中にｗ個のレーザ光源が配置され、その波長は、λ1WS〜λwWSと表され、それぞれ、ｗ種の発光物質の励起波長の範囲内である。
【００８４】
ｗ種の広スペクトルの発光物質が生成する画像のホワイトバランスを追及するためには、ｗ種のレーザ光パワー間の相互比率を調整し、励起される広スペクトル波長λ1WS〜λwWSの光エネルギーの総和を色彩学上のホワイトバランス要求に符合させる必要がある。
【００８５】
画像の色域(color gamut)を拡大させるために、投影幕の発光層中にｇ種の色域拡大発光物質を加えてもよい（ｇ≧１）。色域拡大発光物質が励起されることによって生成する波長は、λ1GE〜λgGEと表される。また、ＣＩＥ色度座標図(chromaticity diagram)上、このλ1GE〜λgGE，λRE，λGE，λBEの（ｇ＋３）個の波長で形成される面積は、λRE，λGE，λBEのみで形成される面積より大きい。
また、レーザ光源モジュール２１０中にｇ個のレーザ光源が増設され、その波長は、それぞれ、ｇ種の色域拡大発光物質の励起波長の範囲内である。一般の映像信号ＳIは、赤色、緑色及び青色の三原色の画像情報を含む。信号変換モジュール２６０は、ＳIを赤色、緑色及び青色の三原色にλ1GE〜λgGEを加えた画像情報に変換するとともに、画像信号を赤色、緑色及び青色の三原色の励起レーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSと、ｇ種の色域拡大発光物質を励起するレーザ光源と、の光パワーを制御するために用いることにより、投影幕上のレーザ光束が走査された位置の色彩を正確に表示するために用いられる。
【００８６】
必要とされるレーザ光束及び色域拡大発光物質の種類数を低減させるために、λ1GE〜λgGEを選択するに際し、レーザ光源及び色域拡大発光物質の製造技術を評価し、最小のｇによって大きな色彩面積を実現できるようにする必要がある。
【００８７】
励起光は、投影幕に反射又は散乱し、この反射光又は散乱光の波長分布は、励起光の波長分布と同一である。人間の眼が励起光に対して優れた感光度を有する場合、ユーザは、当該画素から励起光及び被励起光を同時に受信するため、色の混合が発生し、画像のカラーコントラストが損なわれる。
この状況を避けるため、８０８ｎｍ、８５０ｎｍ、９８０ｎｍ、１０６４ｎｍなどの非可視光の波長のレーザ光をレーザ光源モジュール２１０のレーザ光源として採用するのが好ましい。或いは、４０５ｎｍ、７８０ｎｍなどの人間の眼への感光度が低い波長のレーザ光をレーザ光源モジュール２１０のレーザ光源として採用するのが好ましい。
【００８８】
可視光を励起光源とする場合、被励起光の色彩と近似する励起光源が選択され、波長約４０５ｎｍ（青紫色）、４５０ｎｍ（青色）のレーザ光によって発光層を励起し、青色（波長約４５０ｎｍ）の画像を生成し、７８０ｎｍ（赤色）、６４０ｎｍ（赤色）のレーザ光によって発光層を励起し、赤色（波長約６４０ｎｍ）の画像を生成する。励起光源と被励起光の色彩は、近似しているため、励起光が投影幕に反射又は散乱することによって色が混合される現象を低減することができる。
【００８９】
レーザ投影装置２００の他の簡素な応用例として、４０５ｎｍの半導体レーザ光がレーザ光源２１０とされる上、１つの２次元回転するＭＥＭＳ反射鏡又は２つの１次元回転するＭＥＭＳ反射鏡を組み合わせて形成された平面鏡モジュール２４０が使用される。投影幕２０１は、発光層を含み、発光層中には、波長４０５ｎｍによって赤色、青色又は緑色の可視光を励起する発光物質を含む。投影幕２０１は透明である。
この投影幕２０１を車両の操縦席前のフロントガラス上に貼設する場合、運転者の視界に影響を与えないことを原則とする。レーザ投影デバイス２０２は、車両内に配置される上、レーザ光束を投影幕２０１上に投射する。信号変換モジュール２６０は、有線又は無線の方式により、コンピュータ、携帯電話、ＧＰＳ、夜間撮影機、可視光撮影機などの画像装置からの画像信号ＳIを受信するとともに、投影幕２０１上に、速度、走行距離、燃料残量、地図、警告、方向指示、電話番号など、各情報を表示する。
【００９０】
（第２実施形態）
図６を参照する。図６は、本考案の第２実施形態によるレーザ投影装置を示すブロック図である。本考案の第２実施形態によるレーザ投影装置３００は、投影幕３０１及びレーザ投影デバイス３０２を含む。レーザ投影デバイス３０２は、静止画像又は動画像の画像信号ＳIに基づき、画像を３０１投影幕上に投影するために用いられる。
レーザ投影デバイス３０２は、レーザ光源モジュール３１０、レーザ信号変調モジュール３２０、光混合モジュール３３０、回転平面鏡モジュール３４０、回転平面鏡制御モジュール３５０及び信号変換モジュール３６０を含む。また、レーザ光源モジュール３１０、レーザ信号変調モジュール３２０及び光混合モジュール３３０によって構成される構造をレーザ光学モジュール３７０とする。
【００９１】
レーザ投影デバイス３０２に含まれるレーザ信号変調モジュール３２０、光混合モジュール３３０、回転平面鏡モジュール３４０、回転平面鏡制御モジュール３５０及び信号変換モジュール３６０の構造及び作動原理は、第１実施形態によるレーザ投影デバイス２０２に含まれるレーザ信号変調モジュール２２０、光混合モジュール２３０、回転平面鏡モジュール２４０、回転平面鏡制御モジュール２５０及び信号変換モジュール２６０と類似するため、ここでは、詳しく述べない。
【００９２】
第２実施形態と第１実施形態の主な相違点は、レーザ投影デバイス３０２中のレーザ光源モジュール３１０が第１のレーザ光源モジュール３１１及び第２のレーザ光源モジュール３１２を含む点と、投影幕３０１が発光層３３１及び散乱層３３２を含む点にある。即ち、第２実施形態の第１のレーザ光源モジュール３１１及び発光層３３１は、第１実施形態のレーザ光源モジュール２１０及び投影幕２０１の発光層に相当する。
また、第２実施形態においては、第２のレーザ光源モジュール３１２及び散乱層３３２が増設される。従って、第２実施形態又は以下に示す他の実施形態中、第１実施形態又は前述の他の実施形態と同一の作動原理により、第１実施形態又は前述の他の実施形態と同一又は類似する効果を実現する技術（例えば、第１のレーザ光源モジュール３１１及び発光層３３１が第１実施形態中のレーザ光源モジュール２１０及び投影幕２０１の発光層の効果に対応する）は、第１実施形態を参照すればよいため、第２実施形態又は後述の他の実施形態中においては、詳しく述べない。
【００９３】
レーザ光源モジュール３１０は、第１のレーザ光源モジュール３１１及び第２のレーザ光源モジュール３１２を含む。第１のレーザ光源モジュール３１１は、１組又は複数組のレーザ光源を含み、それぞれ、発光層中の各種発光物質の励起波長範囲λ11S〜λn1Sに対応する波長λ11L〜λn1LのＬ11S〜Ｌn1Sと表される光束を出射し、発光層中の各種発光物質をそれぞれ励起し、波長λ1E〜λnEの光を生成する。
【００９４】
第２のレーザ光源モジュール３１２は、１組又は複数組のレーザ光源を含み、それぞれ、Ｌ12S〜Ｌn2Sと表される波長λ12L〜λn2Lの光束を出射する。
【００９５】
図７を参照する。図７に示すように、投影幕３０１は、発光層３３１及び散乱層３３２を有する。発光層３３１は、散乱層３３２の前方に配置され、レーザ投影デバイス３０２が投射する光束ＬSに対向する。Ｄ1は、発光層３３１外部の入射光源に対向する媒質である。
【００９６】
散乱層３３２は、入射レーザ光の単一方向性を破壊し、入射レーザ光と光波長が同一の多方向性散乱光を生成する。
【００９７】
発光層３３１は、各種の異なる波長（λ1S〜λnSと示す）の光源によって励起される１種又は数種の発光物質を含み、励起されることによって各種の異なる波長（λ1E〜λnEと示す）の光を放出する。発光層３３１及び発光層３３１中の発光物質の基本的な構造、作動原理及び特性は、第１実施形態によるレーザ投影装置２００中の投影幕２０１が有する発光層及び発光物質と同一であるため、ここでは、詳しく述べない。
【００９８】
発光層３３１は、第２のレーザ光源モジュール３１２から出射される第２の波長のレーザ光に対する吸収及び散乱が極めて低い。従って、大部分の第２の波長のレーザ光は、発光層３３１を透過して散乱層３３２に進入する。
【００９９】
発光層３３１の被励起効率を高めたい場合、発光層３３１に第１のレーザ光源モジュール３１１が出射する第１の波長のレーザ光の大部分を吸収させる必要がある。散乱層３３２は、主に、第２の波長のレーザ光と、発光層３３１中の第１の波長のレーザ光によって励起された被励起光と、を散乱させるために用いられる。
【０１００】
媒質Ｄ1と発光層３３１との接触面には、反射防止層を挿入することにより、予め反射防止処理を行ってもよい。これにより、２種の変調レーザ光束の波長の光と、発光層３３１の励起された光と、が接触面で反射するのが低減される。
これにより、第１の変調レーザ光束が発光層３３１に進入する比率と、第２の変調レーザ光束が散乱層３３２に進入する比率と、発光層３３１によって生成された被励起光がＤ1に進入する比率と、発光層３３１によって生成された被励起光がＤ1に進入する比率と、散乱層によって散乱された光がＤ1に進入する比率と、が高くなる。従って、ユーザが投影幕のＤ1側に位置するとき、ユーザが見る被励起光及び被散乱光による画像輝度は高い。
【０１０１】
発光層３３１と散乱層３３２との接触面には、第２の変調レーザ光束の波長に対する反射防止処理を予め行ってもよい。これにより、第２の変調レーザ光束が散乱層３３２に進入する比率と、散乱層３３２によって散乱される光がＤ1に進入する比率と、が高くなる。従って、ユーザが投影幕のＤ1側に位置するとき、ユーザが見る被散乱光による画像輝度は高い。
【０１０２】
発光層３３１と散乱層３３２との接触面には、第１の変調レーザ光束の波長に対する高反射処理を予め行ってもよい。これにより、第１の変調レーザ光束が発光層３３１に進入した後の残余エネルギーが反射されて発光層３３１に戻ることにより、被励起光の光パワーが増大される。従って、ユーザが投影幕のＤ1側に位置するとき、ユーザが見る被励起光による画像輝度は高い。
【０１０３】
レーザ信号変調モジュール３２０は、信号変換モジュール３６０から供給された静止画像又は動画像の画像信号ＳIに基づき、各レーザ光に対応する駆動電流Ｉ11〜Ｉn1，Ｉ12〜Ｉn2を生成し、各波長のレーザ光束Ｌ11S〜Ｌn1S，Ｌ12S〜Ｌn2Sの光パワーの変調を行う。
【０１０４】
前述のように、第１のレーザ光パワーが高いほど、第１のレーザ光が投影幕のある位置を走査する時間が長いほど、発光物質の密度が高いほど、投影幕の当該位置に励起される光パワーは高くなる。
投影幕上のある位置の各種波長の被励起光の単位面積発光エネルギーと、対応する第１のレーザ光パワーと当該位置を走査する時間との積の値と、の間は、発光物質の密度に基づき、比例関係で固定される。
【０１０５】
同様に、第２のレーザ光パワーが高いほど、第２のレーザ光が投影幕のある位置を走査する時間が長いほど、散乱効率が高いほど、投影幕の当該位置の被散乱光の光パワーは高くなる。
投影幕上のある位置の各種波長の散乱光の単位面積発光エネルギーと、対応する第２のレーザ光パワーと当該位置を走査する時間との積の値と、の間は、散乱層の散乱効率に基づき、比例関係で固定される。
【０１０６】
変調レーザ光束ＬS内の２種の波長のレーザ光（即ち、第１のレーザ光源モジュール３１１及び第２のレーザ光源モジュール３１２から出射される波長が異なるレーザ光）が投影幕３０１上を走査することにより、画像は、散乱された第２の波長のレーザ光と、発光層中の第１の波長のレーザ光によって励起された被励起光とから構成される。
【０１０７】
本考案の第２実施形態による投影システム３００は、フルカラーレーザ投影表示システムに応用される。単一の原色がα−ｂｉｔ（２α層色階）のフルカラーレーザ投影表示システムを例示して説明を行う。
【０１０８】
画像の色域を拡大させるためには、以下（１）及び（２）に示す同時に使用可能な２種の方式を実施する。
（１）投影幕の発光層３３１中にｇ種の色域拡大発光物質を加える上、第１のレーザ光源モジュール３１１中にｇ個のレーザ光源を増設する。レーザ光源の波長は、それぞれ、ｇ種の色域拡大発光物質の励起波長範囲内であり、その効果は、第１実施形態に示す。
（２）第２のレーザ光源モジュール３１２中にｈ個のレーザ光源を増設する。レーザ光源は、それぞれ、λ1HE〜λhHEの波長を生成する（ｈ≧１）。また、ＣＩＥ色度座標図上、このλ1HE〜λhHE，λRE，λGE，λBEの（ｈ＋３）個の波長で形成される面積は、λRE，λGE，λBEのみで形成される面積より大きい。また、一般の映像信号ＳIは、赤色、緑色及び青色の三原色の画像情報を含む。信号変換モジュール３６０は、ＳIをλRE，λGE，λBEにλ1GE〜λgGE，λ1HE〜λhHEを加えた画像情報に変換するとともに、画像情報をレーザ光束ＬRS，ＬGS，ＬBSと、ｇ種の第１のレーザ光源モジュール３１１と、ｈ種の第２のレーザ光源モジュール３１２とのレーザ光パワーを制御するために用いることにより、投影幕上のレーザ光束が走査される位置の色彩を正確に表示する。
【０１０９】
必要とされるレーザ光源及び色域拡大発光物質の種類数を低減させるために、λ1GE〜λgGE，λ1HE〜λhHEを選択するに際し、レーザ光源及び色域拡大発光物質の製造技術を評価し、最小の（ｇ＋ｈ）によって大きな色彩面積を実現できるようにする必要がある。
【０１１０】
このフルカラーレーザ投影表示システム中、λ1WS〜λwWSが第１のレーザ光源モジュールが生成するレーザ光によって励起される必要がある以外に、投影幕上に生成されるλRE，λGE，λB，λ1GE〜λgGE，λ1HE〜λhHEの（３＋ｇ＋ｈ）種の波長（ｇ≧０，ｈ≧０）の光エネルギーは、それぞれ、第１のレーザ光源モジュールが生成するレーザ光によって励起されるか、或いは、第２のレーザ光源モジュールが生成するレーザ散乱光によって生成される必要がある。
発光層中には、１種又は数種の発光物質を含む必要があり、それぞれ、第１のレーザ光源モジュールのレーザ光源によって励起されることにより、（３＋ｇ＋ｈ）種の波長中のある波長の光を生成する。第２のレーザ光源モジュールは、この（３＋ｇ＋ｈ）種の波長中の他の波長の光を含む。
【０１１１】
色が混合するのを避けるために、８０８ｎｍ、８５０ｎｍ、９８０ｎｍ、１０６４ｎｍなどの非可視光の波長のレーザ光を第１のレーザ光源モジュール３１１のレーザ光源として採用する必要がある。或いは、４０５ｎｍ、７８０ｎｍなどの人間の眼への感光度が低い波長のレーザ光を第１のレーザ光源モジュール３１１のレーザ光源として採用する必要がある。
可視光をレーザ光源とする場合、被励起光の色彩と近似する励起光源が選択され、波長が約４０５ｎｍ（青紫色），４５０ｎｍ（青色）のレーザ光によって発光層を励起し、青色（波長約４５０ｎｍ）の画像を生成し、７８０ｎｍ（赤色），６４０ｎｍ（赤色）のレーザ光によって発光層を励起し、赤色（波長約６４０ｎｍ）の画像を生成する。励起光源と被励起光の色彩は、近似しているため、励起光が投影幕に反射又は散乱することによって色が混合される現象を低減することができる。
【０１１２】
緑色半導体レーザ光技術は、未成熟であるため、一般に、第二次高調波発生(Second Harmonic Generation:SHG)を利用し、１０６４ｎｍ波長のレーザ光を緑色レーザ光（５３２ｎｍ）に変換する必要がある。このため、変調帯域幅が広く、高パワーの緑色レーザ光モジュールは、体積が大きい上、製作コストが高く、制御が複雑である。
レーザ投影装置３００のフルカラーレーザ投影表示システム中、応用例としては、青色レーザ光及び赤色レーザ光を第１のレーザ光源モジュール３１１のレーザ光源とし、４０５ｎｍ又は９８０ｎｍのレーザ光を使用して発光層中の１種の発光物質を励起することにより、投影幕上にフルカラーの動画像を形成することができる。
【０１１３】
（第３実施形態）
図８を参照する。図８は、本考案の第３実施形態によるレーザ投影装置を示すブロック図である。本考案の第３実施形態によるレーザ投影装置４００は、投影幕４０１及びレーザ投影デバイス４０２を含む。レーザ投影デバイス４０２は、静止画像又は動画像の画像信号ＳIに基づき、画像を４０１投影幕上に投影するために用いられる。レーザ投影デバイス４０２は、レーザ光源モジュール４１０、レーザ信号変調モジュール４２０、回転平面鏡モジュール４４０、回転平面鏡制御モジュール４５０及び信号変換モジュール４６０を含む。また、レーザ光源モジュール４１０及びレーザ信号変調モジュール４２０によって構成される構造をレーザ光学モジュール４７０とする。
【０１１４】
回転平面鏡モジュール４４０、回転平面鏡制御モジュール４５０及び信号変換モジュール４６０の構造及び作動原理は、第１実施形態による回転平面鏡モジュール２４０、回転平面鏡制御モジュール２５０及び信号変換モジュール２６０と類似するため、ここでは、詳しく述べない。
【０１１５】
投影幕４０１は、表示したい解析度に対応する数個の画素４３１に分割される。ＳＶＧＡ(Super Video Graphic Array)の画像品質の場合、８００×６００＝４８０，０００個の画素に分割される。投影幕４０１の発光層近くの数個の画素の構造は、図９及び図１０に示す構造を含む。
【０１１６】
図９中、単一の画素４３１中には、赤色、青色及び緑色の３種の副画素(subpixel)を含み、それぞれ、４３２，４３３，４３４と示す。図１０中、単一の画素４４１中には、赤色、青色及び緑色の３種の副画素を含み、それぞれ、４４２，４４３，４４４と示す。各種の副画素の面積は等しいとは限らない。
副画素の配列は、同一（図９参照）又は異なる（図１０参照）。各種の副画素には、それぞれ、発光材料が分布される。この３種の発光物質は、蛍光物質を含み、波長範囲がλRS，λGS，λBSの光束によって励起されることにより、波長がλRE，λGE，λBEの赤色、青色及び緑色の３色の光を生成する。この３種の発光物質の基本的な構造、作動原理及び特性は、第１実施形態のレーザ投影装置２００中の発光物質と同一であるため、ここでは、詳しく述べない。
【０１１７】
レーザ光源モジュール４１０中には、１組のレーザ光源を含む。レーザ光源は、発光層中の３種の発光物質の励起波長範囲内の波長λLの光束（ＬLと示す）を出射する。
【０１１８】
各副画素が生成する被励起光エネルギーを正確に制御するためには、各副画素の最小長さをレーザ光束ＬLの断面直径よりも大きくする必要がある上、各種の副画素間に所定の間隔を設け、レーザ光束が２種類以上の副画素に同時に照射されないようにする必要がある。
【０１１９】
さらに、レーザ光束の走査経路と、投影幕４０１上の副画素の配列と、を位置合わせし、レーザ光束が２種以上の副画素に同時に照射されないようにする必要がある。
【０１２０】
レーザ信号変調モジュール４２０は、信号変換モジュール４６０から供給された静止画像又は動画像の画像信号ＳIに基づき、各レーザ光源に対応する駆動電流Ｉ1を生成し、レーザ光束ＬLの光パワーＰLの変調を行うために用いられる。
ＬSがある画素のある１つの副画素を走査したとき、レーザ信号変調モジュール４２０が供給する駆動電流Ｉ1が光パワーＰLを、当該副画素を励起し、当該色を生成する光パワーにする。赤色、青色及び緑色の３色の副画素の被励起光エネルギーの様々な組合により、当該画素は、様々な明度、色相及び色度を表示することができる。様々な明度、色相及び色度の作動原理及び制御方法は、第１実施形態に示す。
【０１２１】
画像輝度を高めるために、投影幕中に白色の副画素を加えてもよい。白色の副画素に含まれる発光物質は、レーザ光束ＬSに励起されることにより、赤色、青色及び緑色の３色の波長を含む広スペクトル波長λWEを生成する。白色の副画素を加えた発光構造を図１１及び図１２に示す。
図１１中、４５１は、単一の画素であり、赤色、青色、緑色及び白色の４種の副画素を含み、それぞれ、４５２，４５３，４５４，４５５と示す。図１２中、４６１は、単一の画素であり、赤色、青色、緑色及び白色の４種の副画素を含み、それぞれ、４６２，４６３，４６４，４６５と示す。各種の副画素の面積は等しいとは限らない。副画素の配列は、同一（図１１参照）又は異なる（図１２参照）。
【０１２２】
画像の色域を拡大させるために、投影幕中にｇ種の色域拡大副画素を増設してもよい（ｇ≧１）。色域拡大副画素が含む発光物質がレーザ光束ＬSによって励起されることによって生成する波長は、λ1GE〜λgGEと表される。また、ＣＩＥ色度座標図上、このλ1GE〜λgGE，λRE，λGE，λBEの（ｇ＋３）個の波長で形成される面積は、λRE，λGE，λBEのみで形成される面積より大きい。色域拡大副画素と、赤色、青色、緑色及び白色の４種の副画素とは、同一の画素中に配列させることができ、その発光構造を図１３に示す。
【０１２３】
色が混合するのを避けるためには、８０８ｎｍ、８５０ｎｍ、９８０ｎｍ、１０６４ｎｍなどの非可視光の波長のレーザ光をレーザ光源モジュール４１０のレーザ光源として採用する必要がある。或いは、４０５ｎｍ、７８０ｎｍなどの人間の眼への感光度が低い波長のレーザ光をレーザ光源モジュール４１０のレーザ光源として採用する必要がある。
【０１２４】
（第４実施形態）
図１４を参照する。図１４は、本考案の第４実施形態によるレーザ投影装置を示すブロック図である。本考案の第４実施形態によるレーザ投影装置５００は、投影幕５０１及びレーザ投影デバイス５０２を含む。レーザ投影デバイス５０２は、レーザ光束を５０１投影幕に投影する。
レーザ投影デバイス５０２は、レーザ光源モジュール５１０、レーザ光源制御モジュール５２０、回転平面鏡モジュール５４０、回転平面鏡制御モジュール５５０及び信号協調モジュール５６０を含む。また、レーザ光源モジュール５１０及びレーザ光源制御モジュール５２０によって構成される構造をレーザ光学モジュール５７０とする。
【０１２５】
回転平面鏡モジュール５４０及び回転平面鏡制御モジュール５５０の構造及び作動原理は、第１実施形態の回転平面鏡モジュール２４０及び回転平面鏡制御モジュール２５０と類似するため、ここでは、詳しく述べない。
【０１２６】
投影幕５０１中は、発光層を有する。発光層は、１種又は数種の発光物質Ｆ1〜Ｆnを含む。各発光物質は、レーザ光源モジュール５１０から出射されるレーザ光波長λLによって励起されることにより、それぞれ、各種の異なる波長（λ1E〜λnEと示す）の光が励起される。この発光層及び発光層中の発光物質の基本的な構造、作動原理及び特性は、第１実施形態によるレーザ投影装置２００中の投影幕２０１の発光層及び発光物質と同一であるため、ここでは、詳しく述べない。
【０１２７】
投影幕のある位置に単位面積光エネルギーの高い波長λiEの光を生成させたい場合、当該位置が分布密度の高い発光物質Ｆiを有する必要がある。
【０１２８】
レーザ光源モジュール５１０は、１組のレーザ光源を含む。各レーザ光源は、全ての発光物質を励起させることができる波長λLの光束ＬLを出射する。
【０１２９】
投影幕のある位置に出射される波長λiEの単位面積光エネルギーは、励起光波長λLの単位面積光エネルギーと、発光物質Ｆiの密度と、によって決定される。光束ＬLが同一の単位面積光エネルギーで投影幕上の各位置を走査するとき、画像画面は、発光物質Ｆiの当該位置の密度によって決定される。
即ち、発光層を製作するとき、各種発光物質Ｆiの投影幕上の各位置の分布密度を決定することにより、形成したい静止画像を決定することができる。
【０１３０】
発光物質Ｆiの投影幕上の各位置の密度を同一にした場合に、同一の単位面積光エネルギーの波長λiEを生成するようにしたい場合、レーザ光が投影幕上の各位置に同一の単位面積励起光エネルギーを提供する必要がある。従って、レーザ光束が位置（ｘ，ｙ）を走査する光パワーＰL（ｘ，ｙ）は、当該位置を走査する速度ｖ（ｘ，ｙ）に正比例する。このとき、信号協調モジュール５６０がレーザ光源の光パワーと、２次元の回転鏡面の回転角度と、を同期させる。
【０１３１】
光束ＬLが走査される過程中、光パワーが同一の場合、レーザ光源の光パワーと、２次元の回転鏡面の回転角度と、の同期制御を簡素化することができる。この状況の下、投影幕上の各位置に、同一の単位面積光エネルギーの波長λiEを生成したい場合、発光物質Ｆiの投影幕上の各位置の密度分布をレーザ光束が（ｘ，ｙ）位置を走査する走査速度ｖ（ｘ，ｙ）と正比例させる必要がある。
【０１３２】
（第５実施形態）
図１５を参照する。図１５は、本考案の第５実施形態によるレーザ投影装置を示す模式図である。本考案の第５実施形態によるレーザ投影装置６００は、簡素化されたレーザ投影装置であり、投影幕６０１及び投影光源６０２を含む。投影光源６０２は、光を６０１投影幕上に投影する。投影幕６０１の構造及び作動原理は、第４実施形態の投影幕５０１と同一であるため、ここでは、詳しく述べない。
投影光源６０２は、ブロードバンド光源又はナローバンド光源である。投影光源６０２が出射する波長は、投影幕６０１中の全ての発光物質を同時に励起し、それぞれ、波長λ1E〜λnEを生成する。発光物質Ｆ1〜Ｆnの投影幕上の分布密度を決定することにより、表示したい静止画像を決定することができる。
【０１３３】
図１５に示す第５実施形態においては、光源として灯管又は電球が選択される。灯管は、投影幕中の発光物質を励起して赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色を生成することができる。投影幕の各発光物質の分布密度は、表示したい静止画像によって決定される。光源の光束が投影幕上に均一に投射されることにより、静止画像が形成される。
【０１３４】
（第６実施形態）
第６実施形態は、本考案の投影幕の各種構造形態をそれぞれ説明するものである。図１６は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第１の態様を示す断面図である。図１６に示すように、投影幕７００の第１の態様は、被励起光吸収層７２０及び発光層７３０を含む。
発光層７３０は、図３、図４、図５、図９、図１０、図１１、図１２及び図１３に示す発光層の構造が含まれる。発光層の原理は、すでに詳細に述べているため、ここでは、述べない。
【０１３５】
被励起光吸収層７２０は、発光層７３０から出射された被励起光を吸収し、媒質Ｄ1側に進入する被励起光を低減する。従って、ユーザ又は光受信装置は、Ｄ2側からのみ表示画像を見たり、発光層から励起された光を検出することができ、Ｄ1側からは、表示画像を見たり、発光層から励起された光を検出することができない。
【０１３６】
被励起光吸収層７２０は、可視光の吸収が極めて高い設計にすることができるため、投影幕は、完全に不透明の黒色を呈する。この投影幕は、逆投影表示システムに適用され、表示システム内部の回路がユーザの眼に入るのを防止することができる。
【０１３７】
被励起光吸収層７２０の投射光束ＬSの励起光波長に対する吸収及び散乱を低減させたい場合、投射光束ＬS1をＤ1側から投影幕７００に入射させればよい。
【０１３８】
Ｄ1側又はＤ2側から投影幕７００に入射される投射光束ＬS1又はＬS2は、１種又は多種の波長の励起光を含み、それぞれ、発光層中の各種発光物質を励起し、投影幕に画像を生成する。
【０１３９】
媒質Ｄ1と被励起光吸収層７２０との接触面と、被励起光吸収層７２０と発光層７３０との接触面と、には、それぞれ、反射防止層を挿入することにより、予め反射防止処理を行ってもよい。これにより、投射光束ＬS2のこの２つの接触面における反射を低減し、投影幕の発光効果を高めることができる。
【０１４０】
発光層７３０と媒質Ｄ2との接触面と、被励起光吸収層７２０と発光層７３０との接触面と、には、それぞれ、反射防止層を挿入することにより、予め反射防止処理を行ってもよい。これにより、被励起光スペクトルに属する光のこの２つの接触面における反射が低減される。
これにより、媒質Ｄ2側から入射される環境背景光ＬA2内の被励起光スペクトルと同属の光が反射されてＤ2側に戻るのが極めて少なくなり、発光層７３０を透過し、被励起光吸収層７２０に吸収される。また、媒質Ｄ1側から入射される環境背景光ＬA1内の被励起光スペクトルと同属の光も被励起光吸収層７２０に吸収される。従って、投影幕７００に表示される画像は、環境背景光ＬA1及びＬA2の影響をあまり受けない。
【０１４１】
図１６に示す第１の態様で選択されている被励起光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。
【０１４２】
図１７を参照する。図１７は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第２の態様を示す断面図である。図１７に示すように、投影幕７０１の第２の態様は、被励起光吸収層７２０Ａ、発光層７３０及び励起光吸収層７４０を含む。
【０１４３】
励起光吸収層７４０は、投射光束ＬS中の発光層を励起する波長の光を吸収することができる。励起光吸収層７４０は、被励起光をあまり吸収及び散乱しないため、発光層７３０が生成する被励起光は、妨害されることなく、Ｄ2側に伝達され、ユーザに受信される。
【０１４４】
図１６に示す第１の態様と比較して、図１７に示す第２の態様で増設された励起光吸収層７４０により、投射光束ＬS1は、Ｄ1側からのみ投影幕７０１に至るが、投射光束ＬS1の光パワーは、発光層７３０を透過してＤ2側に進入し、ユーザに受信されることがない。
【０１４５】
環境背景光ＬA2中には、発光層７３０を励起して発光させる波長を含む可能性がある。しかし、励起光吸収層７４０により、環境背景光ＬA2が発光層７３０に画像を生成させることがないため、投影幕に表示される画像は、環境背景光ＬA2に影響を全く受けない。
【０１４６】
図１７に示す第２の態様で選択されている被励起光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。
【０１４７】
図１８を参照する。図１８は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第３の態様を示す断面図である。図１８に示すように、投影幕７０２の第３の態様は、被励起光及び散乱光吸収層７２０Ｂ、散乱層７５０及び発光層７３０を含む。散乱層７５０は、入射レーザ光の単一方向性を破壊し、入射レーザ光と波長が同一の多方向性散乱光を生成する。被励起光及び散乱光吸収層７２０Ｂは、被励起光スペクトルの光及び被散乱スペクトルの光を吸収することができる。
【０１４８】
図１６に示す第１の態様と比較して、図１８に示す第３の態様においては、被励起光吸収層７２０の代わりに被励起光及び散乱光吸収層７２０Ｂが設けられる他、被励起光吸収層７２０と発光層７３０との間に、散乱層７５０が増設される。これにより、投射光束ＬS2は、Ｄ2側からのみ投影幕に至る。投影幕７０２は、投影システム３００に適用される。
【０１４９】
図１８に示す第３の態様で選択されている被励起光及び被散乱光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。
【０１５０】
図１９を参照する。図１９は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第４の態様を示す断面図である。図１９に示すように、投影幕７０３の第４の態様は、発光層７３０及び励起光反射層７６０を含む。
【０１５１】
レーザ光束ＬS1の光エネルギーは、発光層７３０に吸収されていない可能性があるため、発光層７３０を通過した後のレーザ光束ＬS1の残余エネルギーを励起光反射層７６０が反射して発光層７３０に戻し、発光物質を再度励起する。これにより、投影幕７０３の発光効率を高めることができる上、投射されたレーザ光束ＬS1が投影幕を透過してＤ2側に進入し、ユーザに受信されるのを防止することができる。励起光反射層７６０の被励起光に対する吸収及び散乱は、極めて低いため、被励起光は、妨害されることなく、Ｄ2側に進入することができる。
【０１５２】
発光層７３０と励起光反射層７６０との接触面には、処理が行われる。その処理は、発光層７３０及び励起光反射層７６０に近い光学指数が使用されるか、或いは、被励起光反射防止層が挿入されることにより、発光層の励起された光が接触面で反射されるのが低減されるというものである。また、発光層と媒質Ｄ1との接触面と、励起光反射層７６０と媒質Ｄ2との接触面と、には、予め反射防止処理を行ってもよい。その処理は、反射防止層が挿入されるものであり、これにより、発光層の励起された光がこの２つの接触面で反射されるのが低減される。
これにより、発光層７３０の励起される光は、投影幕７０３内に閉じ込められない。従って、ユーザ又は光受信装置は、投影幕７０３の何れ側からでも、表示画像を見たり、発光層から励起された光を検出することができる。また、発光層及び励起光反射層は、可視光に対する吸収及び散乱が極めて低い設計にすることもできるため、人間の眼には、この２層は、透明に見え、投影幕は、透明に見える。
【０１５３】
図１９に示す第４の態様で選択されている被励起光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。
【０１５４】
図２０を参照する。図２０は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第５の態様を示す断面図である。図２０に示すように、投影幕７０４の第５の態様は、発光層７３０、励起光反射層７６０及び散乱層７５０を含む。
【０１５５】
図１９に示す第４の態様と比較して、図２０に示す第５の態様においては、発光層７３０と散乱層７５０との間に、励起光反射層７６０が配置される。散乱層７５０が増設されることにより、投影幕７０４は、投影システム３００に適用される。
【０１５６】
図２０に示す第５の態様で選択されている被励起光及び被散乱光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。
【０１５７】
図２１を参照する。図２１は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第６の態様を示す断面図である。図２１に示すように、投影幕７０５の第６の態様は、被励起光吸収層７２０Ａ、発光層７３０、励起光反射層７６０及び散乱層７５０を含む。
【０１５８】
図１８に示す第３の態様と比較して、図２１に示す第６の態様においては、発光層７３０と散乱層７５０との間に、励起光反射層７６０が配置される。これにより、発光層７３０の発光効率を高めることができる上、投射光束ＬS1の光パワーがＤ2側に進入し、ユーザに受信されることがない。
【０１５９】
図２１に示す第６の態様で選択されている被励起光及び被散乱光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。
【０１６０】
図２２を参照する。図２２は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第７の態様を示す断面図である。図２２に示すように、投影幕７０６の第７の態様は、被励起光吸収層７２０Ａ、散乱層７５０、励起光反射層７６０及び発光層７３０を含む。
【０１６１】
図１８に示す第３の態様と比較して、図２２に示す第７の態様においては、発光層７３０と散乱層７５０との間に、励起光反射層７６０が配置される。これにより、発光層７３０の発光効率を高めることができる。
【０１６２】
図２２に示す第７の態様で選択されている被励起光及び被散乱光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。
【０１６３】
図２３を参照する。図２３は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第８の態様を示す断面図である。図２３に示すように、投影幕７０７の第８の態様は、被励起光一部反射層７７０及び発光層７３０を含む。被励起光一部反射層７７０は、何れの面から入射された被励起光でも所定の比率（例えば２０％）で透過させ、残り（例えば８０％）を反射させる上、励起光に対して非常に高い透過比率を有する。
【０１６４】
仮に、Ｄ1側又はＤ2側から入射した投射光束ＬS1又はＬS2が何れも発光層７３０を励起し、被励起光を生成することができる場合、被励起光は、Ｄ2側のユーザＯ2に受信され投影画像が形成される。この被励起光の一部は、被励起光一部反射層７７０を透過してＤ1側に至るため、ユーザＯ1も被励起光によって形成される投影画像を受信することができる。
【０１６５】
ユーザＯ1に見える画像は、投影画像の他、投影幕を超えたＤ2中の物体画像（ユーザＯ2を含む）と、投影幕に反射したＤ1中の物体画像（ユーザＯ1を含む）と、である。同様に、ユーザＯ2に見える画像は、投影画像の他、投影幕を超えたＤ1中の物体画像（ユーザＯ1を含む）と、投影幕に反射したＤ2中の物体画像（ユーザＯ2を含む）と、である。
【０１６６】
背景光ＬA1（Ｄ1側から投影幕に直射される光と、媒質Ｄ1中の他の物体（ユーザＯ1を含む）に照射された後に散乱又は反射し、投影幕に至った光）中の被励起光スペクトルの光パワーが、背景光ＬA2（Ｄ2側から投影幕に直射される光と、媒質Ｄ2中の他の物体（ユーザＯ2を含む）に照射された後に散乱又は反射し、投影幕に至った光）中の被励起光スペクトルの光パワーより遥かに小さい場合、ユーザＯ2に見える被励起光スペクトル中の投影幕から反射し、ユーザＯ2に受信されるＤ2中の物体の光パワーは、投影幕を透過し、ユーザＯ2に受信されるＤ1中の物体の光パワーより遥かに大きい。
この状況の下においては、ユーザＯ2は、被励起光スペクトル中の投影幕から反射され、ユーザＯ2に受信されるＤ2中の物体の画像及び投影画像しかはっきり見ることができず、投影幕を透過し、ユーザＯ2に受信されるＤ1中の物体画像をはっきり見ることができない。また、ユーザＯ1は、被励起光スペクトル中の投影幕を透過し、ユーザＯ1に受信されるＤ2中の物体画像及び投影画像を見ることができる。このように、投影画像は、ユーザＯ1及びユーザＯ2に同時に受信される上、ユーザＯ1のプライバシーを保護することができる。
【０１６７】
反対に、背景光ＬA1（Ｄ1側から投影幕に直射される光源と、媒質Ｄ1中の他の物体（ユーザＯ1を含む）に照射された後に散乱又は反射し、投影幕に至った光）中の被励起スペクトルの光パワーが背景光ＬA2（Ｄ2側から投影幕に直射される光源と、媒質Ｄ2中の他の物体（ユーザＯ2を含む）に照射された後に散乱又は反射し、投影幕に至った光）より遥かに大きい場合、投影画像は、ユーザＯ1及びユーザＯ2に同時に受信される上、ユーザＯ2のプライバシーを保護することができる。
【０１６８】
図２３に示す第８の態様で選択されている被励起光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。これにより、投影幕７０７は、車両、建物の投影広告システムなどに適用される。
【０１６９】
図２４を参照する。図２４は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第９の態様を示す断面図である。図２４に示すように、投影幕７０８の第９の態様は、被励起光及び被散乱光一部反射層７８０、発光層７３０及び散乱層７５０を含む。被励起光及び被散乱光一部反射層７８０は、被励起光スペクトルの光の一部を反射することができる上、被散乱スペクトルの光の一部を反射することができる。
【０１７０】
図２３に示す第８の態様と比較して、図２４に示す第９の態様においては、被励起光一部反射層７７０が被励起光及び被散乱光一部反射層７８０に変更されている他、発光層７３０と媒質Ｄ2との間に、散乱層７５０が増設される。これにより、投射光束ＬS2は、Ｄ2側からのみ投影幕に至る。投影幕７０８は、投影システム３００に適用される。
【０１７１】
被散乱光の光スペクトルは、散乱層７５０に投射されるレーザ光の光スペクトルと等しいため、投射光束ＬS1中の散乱スペクトルに属する光エネルギーの一部は、被励起光及び被散乱光一部反射層７８０によって反射される。このため、投射光束ＬS1中の散乱スペクトルに属する光エネルギーを決定し、投影幕にある単位面積散乱光エネルギーを形成するとき、レーザ光の一部が反射される要素を考慮し、投射光束ＬS1中の散乱スペクトルに属するレーザ光パワーを増大させる必要がある。
【０１７２】
図２４に示す第９の態様で選択されている被励起光及び被散乱光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。
【０１７３】
図２５を参照する。図２５は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第１０の態様を示す断面図である。図２５に示すように、投影幕７０９の第１０の態様は、被励起光及び被散乱光一部反射層７８０、散乱層７５０及び発光層７３０を含む。
【０１７４】
図２４に示す第９の態様と比較して、図２５に示す第１０の態様においては、散乱層７５０が被励起光及び被散乱光一部反射層７８０と発光層７３０との間に配置される上、変調レーザ光束ＬS2がＤ2側から入射される。従って、変調レーザ光束ＬS2は、散乱層７５０に入射する前に被励起光及び被散乱光一部反射層７８０によって反射されないため、図２４中の投射光束ＬS1中の散乱スペクトルに属するレーザ光パワーが散乱層に入射される効率が低減する問題が発生しない。
【０１７５】
図２５に示す第１０の態様で選択されている被励起光及び被散乱光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。
【０１７６】
図２６を参照する。図２６は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第１１の態様を示す断面図である。図２６に示すように、投影幕７１０の第１１の態様は、集光層７９１、一部遮光層７９０、発光層７３０及び散乱層７５０を含む。一部遮光層７９０は、多数の遮光部材７９２及び多数の開口７９３を含む。集光層７９１は、多数の集光鏡７９４を含む。投影幕７１０は、投影システム３００に適用される。
【０１７７】
図２７を参照する。図２７は、一部遮光層７９０の一例を示す平面図である。黒色部分は、遮光部材７９２であり、白色円は、開口７９３である。投影幕上の１つの画素７９５の領域は、１つ又は数個の開口７９３を含む。１つの画素の中心の開口は、当該画素の中心に対応する。図２７中に示す画素７９５は、９個の開口を含む。遮光部材７９２は、一部遮光層７９０の大部分の面積を被覆する。
開口７９３は、一部遮光層７９０上に分布する。開口７９３は、当該位置に入射される光を透過し、その横断面は、円形又は正方形である。遮光部材７９２は、反射又は吸収により、遮光部材７９２に入射される光を完全に遮断する。遮光部材７９２の発光層に対向する表面は、被励起光及び被散乱光を完全に吸収することができる。
【０１７８】
投影幕上の各位置において、投影幕上に投射される単一のレーザ光束の一部を透過させ、レーザ光束の使用効率を高めたい場合、開口７９３の最大間隔をレーザ光束の横断面直径より小さくする必要がある。
【０１７９】
図２８を参照する。図２８は、集光層７９１の一例を示す平面図である。白色円は、集光鏡７９４である。集光鏡７９４は、集光層７９１の大部分の面積を被覆することにより、入射光束の大部分の光を収集する。各集光鏡７９４の中心位置は、それぞれ、開口７９３の中心位置に対応する。集光鏡７９４は、集光鏡７９４上に投射された光を集中させる上、開口７９３が設けられているため、遮光部材７９２によって遮断されない。
集光層７９１の材料は、励起光及び散乱光の波長に属する光に対してあまり吸収及び散乱効果を有さない材料である。これにより、投射光束ＬS1中の励起光及び散乱光の波長に属する光パワーは、妨害されることなく、開口７９３を通過する。
【０１８０】
集光層７９１及び一部遮光層７９０は、一体にしてもよい。この場合、開口７９３は、集光層７９１の材料によって充填される。これにより、開口部分の集光層７９１と一部遮光層７９０との接触面を低減し、光束が発光層７３０及び散乱層７５０に入射する効率を高めることができる。
【０１８１】
開口７９３を通過した投射光束は、発光層７３０に進入し、励起光波長に属する光が発光層に被励起光を生成する。発光層に生成された被励起光と、投射光束中の励起光波長に属さない光とは、散乱層７５０に進入し、共に散乱される。被散乱光は、多方向に出射されるため、単一の開口７９３に対応する被励起光及び被散乱光は、投影幕のＤ2側の表面に面積が開口より遥かに大きい光点を形成する。
集光鏡の曲率、一部遮光層７９０の厚さ、発光層の厚さ、散乱層の厚さ、開口の分布などを適当に設計することにより、各画素に対応する光点群を当該画素に極力充填させることができる。これにより、ユーザＯ2は、各光点で満たされた画像を見ることができる。
【０１８２】
また、遮光部材７９２の発光層に対向する表面により、被励起光及び被散乱光を完全に吸収することができる。これにより、環境光ＬA2中の被励起光スペクトル及び被散乱光スペクトルを含む光の大部分が遮光部材７９２に吸収される。これにより、環境光ＬA2が投影画像を干渉するのを低減し、投影画像のカラーコントラストを高めることができる。
【０１８３】
図２６に示す第１１の態様で選択されている被励起光及び被散乱光は、赤色、緑色、青色、白色又は色域拡大色の可視光を含む。
【０１８４】
図２９を参照する。図２９は、本考案の第６実施形態によるレーザ投影装置中の投影幕の第１２の態様を示す断面図である。図２９に示すように、投影幕７１１の第１２の態様は、成像層７９６と、成像層７９６の一方の側面又は両面に位置する抗紫外線層７９７と、を含む。成像層７９６には、投射光束が投射されることにより、画像が形成される。成像層７９６は、上述の全ての投影幕を含む。
抗紫外線層７９７は、反射又は吸収により、紫外線波長の光が成像層７９６に進入するのを防止するとともに、成像層７９６に画像を形成する励起光及び散乱光の波長光をあまり吸収及び散乱しないため、投射光束中の励起光及び散乱光の波長に属する光は、妨害されることなく、成像層７９６に進入することができる。
成像層７９６は、発光層７３０、散乱層７５０、被励起光吸収層７２０Ａ、励起光吸収層７４０、被励起光及び散乱光吸収層７２０Ｂ、励起光反射層７６０、被励起光一部反射層７７０、被励起光及び被散乱光一部反射層７８０、反射防止層などの機能層を含む可能性があり、各機能層の基材は、様々な化学物質を含むことにより、発光、散乱、選択性波長吸収、選択性波長反射などの機能を有する。
これらの化学物質及び各機能層の基材の成分の光学特性は、一般に、紫外線が照射されることにより、次第に変質し、成像層７９６の使用寿命を短縮させる虞がある。そこで、成像層７９６の一方の側面に抗紫外線層７９７が配置されることにより、一方の側面から入射される環境光中の紫外線プロトコルの光エネルギーは、成像層７９６に進入する前に遮断される。これにより、成像層７９６の特性が安定し、使用寿命が延長される。
【０１８５】
（第７実施形態）
図３０を参照する。図３０は、本考案の第７実施形態によるレーザ投影装置を示す模式図である。本考案の第７実施形態によるレーザ投影装置８００は、レーザ投影デバイス８０及び投影幕８０１を含む。レーザ投影デバイス８０は、レーザ光学モジュール８１０、回転平面鏡モジュール８２０及び凸面反射鏡８３０を含む。
【０１８６】
回転平面鏡モジュール８２０の構造及び作動原理は、第１実施形態による回転平面鏡モジュール２４０と同一であるため、ここでは、詳しく述べない。
【０１８７】
投影幕８０１は、一般の投影を行うことができる表面（即ち、一般の投影幕）を含み、前述の投影幕１０１、投影幕２０１、投影幕３０１、投影幕５０１、６０１投影幕、７００、投影幕７０１、投影幕７０２、投影幕７０３、投影幕７０４、投影幕７０５、投影幕７０６、投影幕７０７、投影幕７０８、投影幕７０９、投影幕７１０又は投影幕７１１を含む。
【０１８８】
レーザ光源モジュール８１０は、レーザ光束を回転平面鏡モジュール８２０上に投射する。レーザ光源モジュール８１０の構造は、図１中のレーザ光源モジュール８１０、図２中のレーザ光学モジュール２７０、図６中のレーザ光学モジュール３７０、図８中のレーザ光学モジュール４７０又は図１４中のレーザ光学モジュール５７０の構造を含む。                           ２７０  レーザ光学モジュール
【０１８９】
レーザ光源モジュール８１００が出射する変調レーザ光束ＬMは、回転平面鏡モジュール８２０を通じて凸面反射鏡８３０上に反射する。回転平面鏡モジュール８２０がレーザ光束をｘ−ｚ平面において回転させる角度をθURXとするとともに、レーザ光束をｙ−ｚ平面において回転させる角度をθURYとする場合、レーザ光束ＬMは、回転平面鏡モジュール８２０によって反射され、凸面反射鏡８３０上の端点ＮUR1に至る。次に、凸面反射鏡８３０によって反射され、投影幕８０１の最右上角端点ＮUR2に至る。
同様に、回転平面鏡モジュール８２０がレーザ光束をｘ軸において回転させる角度をそれぞれθULX，θBRX，θBLXとするとともに、レーザ光束をｙ軸において回転させる角度をそれぞれθULY，θBRY，θBLYとする場合、レーザ光束ＬMは、それぞれ、回転平面鏡モジュール８２０によって反射され、凸面反射鏡８３０上の端点ＮUL1，ＮBR1，ＮBL1に至る。次に、それぞれ、凸面反射鏡８３０によって反射され、投影幕８０１の最左上角端点ＮUL2，最右下角端点ＮBR2，最左下角端点ＮBL2に至る。
【０１９０】
凸面反射鏡８３０の反射により、レーザ光束の走査角度を拡大することができる上、投影幕８０１とレーザ投影デバイス８０との間の距離Ｄを変更しなくても、投影画像の高さ及び幅を拡大することができる。図３０及び図３１を参照する。図３１は、図３０中のｘ−ｚ平面と平行な断面を示す図である。
回転平面鏡モジュール８２０がｘ−ｙ平面上においてレーザ光束を回転させることができる角度は、θである。入射角θILは、反射角θRLに等しく、入射角θIRは、反射角θRRに等しいため、レーザ光束の走査角度は、凸面反射鏡８３０によって反射された後、θから（θ＋Δθ）に増大する。ここで、Δθは、凸面反射鏡８３０の曲面ＮL1，ＮR1上の点ＮL1を通過する法線と、点ＮR1を通過する法線との挟角である。これにより、投影幕８０１とレーザ投影デバイス８０との間の距離Ｄを変更しなくても、投影画像の幅Ｗを拡大することができる。
図３２は、図３０中のｘ−ｙ平面と平行な断面を示す図である。レーザ光束は、凸面反射鏡８３０によって反射された後、ｙ−ｚ平面上において走査角度をφから（φ＋Δφ）に増大させることができる。ここで、Δφは、凸面反射鏡８３０の曲面ＮU1，ＮB1上の点ＮU1を通過する法線と、点ＮB1を通過する法線と、の挟角である。これにより、投影幕８０１とレーザ投影デバイス８０との間の距離Ｄを変更しなくても、投影画像の高さＨを拡大することができる。
【０１９１】
凸面反射鏡８３０を投影幕の中心線付近に配置することにより、凸面反射鏡８３０の表面曲率を増大させることができる上、表面曲率を鏡面中心で対称にすることにより、凸面反射鏡８３０の体積を低減させることができる。これにより、凸面反射鏡８３０の製造コストを低減させることができる。
図３３を参照する。図３３は、図３０中のｘ−ｚ平面（又はｙ−ｚ平面）上において凸面反射鏡の位置を変更したとき拡大される走査角度を示す模式図である。Ａ，Ｂ，Ｃは、凸面反射鏡８３０を配置可能な３つの異なる位置を示す。Ｄ，Ｅ，Ｆは、投影画像の最左点（或いは最上点）、中心点及び最右点（或いは最下点）にそれぞれ対応する。∠ＡＤＦ，∠ＢＥＦ，∠ＣＦＤ，∠ＤＡＣ，∠ＥＢＣ，∠ＦＣＡは、何れも直角である。レーザ光束が点Ａに位置する凸面反射鏡８３０に入射されたとき、この面が走査する最大角度はθAであり、画面中心への光束経路はＡＥである。レーザ光束が点Ｂに位置する凸面反射鏡８３０に入射されたとき、この面が走査する最大角度はθBであり、画面中心への光束経路はＢＥである。
レーザ光束がＣ点に位置する凸面反射鏡８３０に入射されたとき、この面が走査する最大角度はθCであり、画面中心への光束経路はＣＥである。凸面反射鏡８３０に入射される前に走査角度θ0を有するレーザ光束が、それぞれ、Ａ，Ｂ，Ｃ点に配置される凸面反射鏡８３０に入射されたとき、これらの面が走査する最大角度は、それぞれ、θA，θB，θCであり、画面中心への光束経路は、それぞれ、ＡＥ，ＢＥ，ＣＥである。
図３３から、θA＝θC＝ｔａｎ-1（Ｈ／Ｌ），θB＝２×ｔａｎ-1（Ｈ／２／Ｌ）であることが分かる。また、２×ｔａｎ-1（Ｈ／２／Ｌ）＞ｔａｎ-1（Ｈ／Ｌ）であるため、θB＞θA＝θCである。点Ａ，Ｂ，Ｃに配置された凸面反射鏡８３０に反射された後、増大される走査角度は、それぞれ、ΔθA＝（θA−θ0），ΔθB＝（θB−θ0），ΔθC＝（θC−θ0）である上、ΔθB＞ΔθA＝ΔθCである。増大される走査角度は、凸面反射鏡８３０の曲面法線の最大挟角に対応するため、点Ｂに位置する凸面反射鏡８３０が表面曲率変化が大きく、体積を低減することができる。
また、図３３から分かるように、∠ＤＡＥ＞∠ＥＡＦ，∠ＤＢＥ＝∠ＥＢＦ，∠ＤＣＥ＜∠ＥＣＦであることが分かるため、点Ｂに位置する凸面反射鏡８３０の表面曲率変化は、反射中軸線ＢＥに対称であり、Ａ点及びＣ点に位置する凸面反射鏡８３０の表面曲率変化は、それぞれ、反射中軸線ＡＥ及びＣＥに対称ではない。従って、凸面反射鏡８３０を投影画面の中心線付近に配置することにより、凸面反射鏡８３０の表面曲率を高めることができる上、表面曲率を鏡面中心に対称にすることにより、凸面反射鏡８３０の体積を低減することができる。これにより、凸面反射鏡８３０の製作コストを低減させることができる。
【０１９２】
（第８実施形態）
図３４を参照する。図３４は、本考案の第８実施形態によるレーザ投影装置を示す模式図である。本考案の第８実施形態によるレーザ投影装置９００においては、平面反射鏡がレーザ光束の進行方向を変更するが、レーザ光束の走査角度は、変更しない。
従って、凸面反射鏡９３０及び平面反射鏡により、レーザ投影デバイスと投影幕との間の距離を大幅に縮小することができる上、表示画面を拡大することができる。図３４に示すように、本考案の第８実施形態によるレーザ投影装置９００は、レーザ投影デバイス９０及び投影幕９０１を含む。レーザ投影デバイス９０は、レーザ光源モジュール９１０、回転平面鏡モジュール９２０、凸面反射鏡９３０及び平面鏡モジュール９４０を含む。
レーザ光源モジュール９１０、回転平面鏡モジュール９２０及び凸面反射鏡９３０の構造及び作動原理は、第７実施形態によるレーザ光源モジュール８１０、回転平面鏡モジュール８２０及び凸面反射鏡８３０に類似するため、ここでは、詳しく述べない。平面鏡モジュール９４０は、凸面反射鏡９３０が反射した変調レーザ光束ＬMを再び反射し、投影幕９０１に投射する。
【０１９３】
本考案の第８実施形態によるレーザ投影装置９００においては、レーザ光束の走査角度を変更しなくても、回転平面鏡モジュール９２０と投影幕９０１との間の光束の進行経路を長くすることにより、より大きな画像を投影することができる。
図３４から分かるように、平面鏡モジュール９４０は、レーザ光束の走査角度を増大させることができないが、投影幕とレーザ投影デバイスとの間のｚ軸距離Ｄを変更しなくても、光束の進行経路を屈折させ、回転平面鏡モジュール９２０と投影幕９０１との間の光束の進行経路を長くすることにより、投影画像の高度Ｈ及び幅Ｗを拡大させることができる。
【０１９４】
本考案においては、図３０及び図３４のみにより、凸面反射鏡及び平面反射鏡がレーザ走査投影システム中において、走査角度を拡大する原理を説明した。しかし、本考案は、これのみに限定されず、１つ又は複数の凸面反射鏡又は平面反射鏡を運用して走査角度を拡大するレーザ走査投影システムは、全て本考案に含まれる。
【０１９５】
以上の説明は、本考案の好適な実施形態を示すものであり、本考案を限定するものではない。当該技術に熟知する者は、本考案の特許請求の範囲の内容に対して変更及び修正を行うことができ、それらは、全て本考案の保護範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１９６】
１０    レーザ投影デバイス
８０    レーザ投影デバイス
９０    レーザ投影デバイス
１００  レーザ投影装置
１０１  投影幕  
１１０  レーザ光源モジュール
１１１  赤色可視光レーザ光源
１１２  青色可視光レーザ光源
１１３  緑色可視光レーザ光源
１１４  変調モジュール
１１５  光混合モジュール
１２０  回転平面鏡モジュール
２００  レーザ投影装置
２０１  投影幕
２０２  レーザ投影デバイス
２１０  レーザ光源モジュール
２２０  レーザ信号変調モジュール
２３０  光混合モジュール
２３１  基材
２３２  基材
２３３  基材
２３４  基材
２３５  基板
２３６  微顆粒
２３７  微顆粒
２３８  微顆粒
２４０  回転平面鏡モジュール
２５０  回転平面鏡制御モジュール
２６０  信号変換モジュール
２７０  レーザ光学モジュール
３００  レーザ投影装置
３０１  投影幕
３０２  レーザ投影デバイス
３１０  レーザ光源モジュール
３１１  第１のレーザ光源モジュール
３１２  第２のレーザ光源モジュール
３２０  レーザ信号変調モジュール
３３０  光混合モジュール
３３１  発光層
３３２  散乱層
３４０  回転平面鏡モジュール
３５０  回転平面鏡制御モジュール
３６０  信号変換モジュール
３７０  レーザ光学モジュール
４００  レーザ投影装置
４０１  投影幕
４０２  レーザ投影デバイス
４１０  レーザ光源モジュール
４２０  レーザ信号変調モジュール
４３０  光混合モジュール
４３１  画素
４３２  副画素
４３３  副画素
４３４  副画素
４４０  回転平面鏡モジュール
４４１  画素
４４２  副画素
４４３  副画素
４４４  副画素
４５０  回転平面鏡制御モジュール
４５２  副画素
４５３  副画素
４５４  副画素
４５５  副画素
４６０  信号変換モジュール
４６２  副画素
４６３  副画素
４６４  副画素
４６５  副画素
４７０  レーザ光学モジュール
５００  レーザ投影装置
５０１  投影幕
５０２  レーザ投影デバイス
５１０  レーザ光源モジュール
５２０  レーザ光源制御モジュール
５３０  光混合モジュール
５４０  回転平面鏡モジュール
５５０  回転平面鏡制御モジュール
５６０  信号協調モジュール
５７０  レーザ光学モジュール
６００  レーザ投影装置
６０１  投影幕
６０２  投影光源
７００  投影幕
７０１  投影幕
７０２  投影幕
７０３  投影幕
７０４  投影幕
７０５  投影幕
７０６  投影幕
７０７  投影幕
７０８  投影幕
７０９  投影幕
７１０  投影幕
７１１  投影幕
７２０  被励起光吸収層
７２０Ａ  被励起光吸収層
７２０Ｂ  被励起光及び散乱光吸収層
７３０  発光層
７４０  励起光吸収層
７５０  散乱層
７６０  励起光反射層
７７０  被励起光一部反射層
７８０  被励起光及び被散乱光一部反射層
７９０  一部遮光層
７９１  集光層
７９２  遮光部材
７９３  開口
７９４  集光鏡
７９５  画素
７９６  成像層
７９７  抗紫外線層
８００  レーザ投影装置
８０１  投影幕
８１０  レーザ光源モジュール
８２０  回転平面鏡モジュール
８３０  凸面反射鏡
９００  レーザ投影装置
９０１  投影幕
９１０  レーザ光源モジュール
９２０  回転平面鏡モジュール
９３０  凸面反射鏡
９４０  平面鏡モジュール
【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】
0003172678.tif 000007
【図６】
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【図７】
0003172678.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003172678.tif 000012
【図１１】
0003172678.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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