(57)【要約】  投射デバイスであって、赤色、緑色、および青色の光をそれぞれ放射することが可能な赤色光源、緑色光源、および青色光源と、光ビームを結合することが可能なように構成されたビーム結合器と、赤色光源、緑色光源、および青色光源から放射された光を平行化して、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを提供する手段と、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを受容することが可能であるように配設された光学的調整手段であって、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームの断面寸法を調整して、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供するように構成され、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面の寸法が、投射デバイスからの所定の距離のところで等しく、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが、投射デバイスからの所定の距離のところで、等しいまたは事前定義されたスポットサイズを有するように、光学的調整手段が構成され、かつ光源と平行化する手段との間の距離が設定される、光学的調整手段と、投射デバイスからの所定の距離のところに位置付けられた投射画面にわたって赤色、緑色、および青色の投射ビームを走査するために、少なくとも１つの振動軸を中心として振動することが可能なように構成されたＭＥＭＳミラーと、を備える、投射デバイス。【選択図】図１ａ
2015523597.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射デバイスであって、赤色、緑色、および青色の光をそれぞれ放射することが可能な赤色光源、緑色光源、および青色光源と、
光ビームを結合することが可能なように構成されたビーム結合器と、
前記赤色光源、緑色光源、および青色光源から放射された前記光を平行化して、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを提供する手段と、
前記赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを受容することが可能であるように配設された光学的調整手段であって、前記赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームの断面寸法を調整して、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供するように構成され、
前記赤色、緑色、および青色の投射ビームの前記円形断面の前記寸法が、前記投射デバイスからの所定の距離のところで等しく、それによって、前記赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが、前記投射デバイスからの前記所定の距離のところで、等しいまたは事前定義されたスポットサイズを有するように、前記光学的調整手段が構成され、かつ前記光源と平行化する手段との間の距離が設定される、光学的調整手段と、
前記投射デバイスからの前記所定の距離のところに位置付けられた投射画面にわたって前記赤色、緑色、および青色の投射ビームを走査するために、少なくとも１つの振動軸を中心として振動することが可能なように構成されたＭＥＭＳミラーと、
を備える、投射デバイス
【請求項２】
前記平行化するための手段が、各々がそれぞれの光源と光学的通信状態にあるように配設された３つの平行化レンズを備え、
前記光学的調整手段が少なくとも１対のレンズを備え、前記少なくとも１対のレンズが、前記赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームの断面寸法を調整して、各々が円形の断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供するように構成され、
前記赤色、緑色、および青色の投射ビームの前記円形断面の前記寸法が前記投射デバイスからの所定の距離のところで等しくなり、それによって、前記赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々の前記スポットサイズが、前記投射デバイスからの前記所定の距離のところで等しくなるように、前記少なくとも１対のレンズが構成され、かつ前記対の前記レンズ間の距離および前記平行化レンズの各々とそれらのそれぞれの光源との間の距離がなっている、請求項１に記載の投射デバイス。
【請求項３】
ビーム結合器が、各々が円形断面を有する前記赤色、緑色、および青色の投射ビームを、前記光学的調整手段から受容するように配設される、請求項２に記載の投射デバイス。
【請求項４】
前記投射デバイスが、プリズム素子をさらに備え、前記プリズム素子が、前記３つの平行化レンズから受容する前記赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを前記光学的調整手段へと偏向させるように配設される、請求項２に記載の投射デバイス。
【請求項５】
前記光学的調整手段が、１対のレンズを備える、請求項２〜４のいずれか１項に記載の投射デバイス。
【請求項６】
前記光学的調整手段が３対のレンズを備え、各々のレンズ対が、前記３つの平行化レンズのうちの１つと光学的通信状態にあるように構成され、各々のレンズ対が、前記赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームの断面寸法を調整して、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供するように構成され、前記赤色、緑色、および青色の投射ビームの前記円形断面の前記寸法が、前記投射デバイスからの所定の距離のところで等しく、それによって、前記赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々の前記スポットサイズが前記投射デバイスからの前記所定の距離のところで等しくなるように、各々のレンズ対が構成され、かつ各々の対の前記レンズ間の距離が設定され、前記平行化レンズの各々とそれらのそれぞれの光源との間の距離が設定される、請求項２に記載の投射デバイス。
【請求項７】
前記レンズ対のうちの第１のレンズが、１つの第１の軸に沿って光ビームを拡張することが可能なように構成され、前記レンズ対のうちの第２のレンズが、同じ軸に沿って光ビームを平行化することが可能なように構成される、請求項２〜６のいずれか１項に記載の投射デバイス。
【請求項８】
各々の平行化レンズが非球面レンズである、請求項２〜７のいずれか１項に記載の投射デバイス。
【請求項９】
前記光学的調整手段の前記レンズの各々が、球面形状または非球面形状を持つ円柱レンズである、請求項２〜８のいずれか１項に記載の投射デバイス。
【請求項１０】
前記光学的調整手段が、第１、第２、および第３のビーム絞り器を備え、
前記第１のビーム絞り器が第１の円形のピンホールを備え、前記赤色の平行化された光ビームの一部分がそこを通過して、円形断面を持つ赤色の投射ビームを提供することができ、
前記第２のビーム絞り器が第２の円形のピンホールを備え、前記緑色の平行化された光ビームの一部分がそこを通過して、円形断面を持つ緑色の投射ビームを提供することができ、
前記第３のビーム絞り器が第３の円形のピンホールを備え、前記青色の平行化された光ビームの一部分がそこを通過して、円形断面を持つ青色の投射ビームを提供することができ、
前記第１、第２、および第３の円形ピンホールが、前記赤色、緑色、および青色の投射ビームの前記円形断面の前記寸法が前記投射デバイスからの所定の距離のところで等しくなるように寸法決めされ、それによって、前記赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々の前記スポットサイズが、前記投射デバイスからの前記所定の距離のところで等しくなるように、前記光学的調整手段が構成される、請求項１に記載の投射デバイス。
【請求項１１】
前記平行化する手段および前記光学的調整手段が、３対のレンズによって集合的に画定され、各々のレンズ対がそれぞれの光源と光学的通信状態にあり、対の各々のレンズが互いと光学的通信状態にあるように配設され、
各々の対の第１のレンズが第１の軸に沿って光を平行化するように構成され、各々の対の第２のレンズが、前記第１の軸と垂直な第２の軸に沿って光を平行化するように構成されて、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供し、
各々の対の前記第１のレンズと第２のレンズとの間の距離と、前記各々の光源とその光源が光学的に通信状態にあることが可能な前記それぞれのレンズ対の前記第１および第２のレンズとの間の距離とが、前記赤色、緑色、および青色の投射ビームの前記円形断面の前記寸法が前記投射デバイスからの所定の距離のところで等しくなり、それによって、前記赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々の前記スポットサイズが前記投射デバイスからの前記所定の距離のところで等しくなるような距離である、請求項１に記載の投射デバイス。
【請求項１２】
投射デバイス用のモジュールであって、
筐体と、
前記筐体内に固定された赤色、緑色、および青色の光源と、
前記筐体と固定され、前記光源と光学的通信状態にあるように配設された平行化する手段であって、事前定義された寸法のスポットサイズが前記モジュールからの所定の距離のところで得ることが可能であることを保証するために、前記光源からの所定の距離のところに位置付けられた、平行化する手段、前記光ビームを結合することが可能なように構成されたビーム結合器、および投射画面にわたって光ビームを走査するために少なくとも１つの振動軸を中心として振動することが可能なように構成されたＭＥＭＳミラーと、
を備え、
前記筐体が、前記モジュールが投射デバイス内で動作可能に接続されることを可能とする接続手段をさらに備える、
モジュール。
【請求項１３】
前記モジュールが、前記平行化する手段と光学的に通信可能なように、前記筐体内に配設された光学的調整手段をさらに備え、前記光学的調整手段が、円形断面を有する投射ビームを提供するために前記平行化された光ビームの前記断面寸法を調整することが可能であるように構成される、請求項１２に記載のモジュール。
【請求項１４】
請求項１２または１３のいずれか１項に記載の１つ以上のモジュールを備える投射デバイス。
【請求項１５】
請求項１２または１３のいずれか１項に記載の１つ以上のモジュールを投射デバイス構成要素に対して動作可能に接続するステップを含む、投射デバイス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示画面に円形の画素を投射することが可能な投射デバイスに関する。特に、これに限られないが、本発明は、各々が円形の断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを投射するように構成された投射デバイスであって、各々の投射ビームの円形の断面が、投射デバイスからの所定の距離においては、投射ビームの円形の断面が等しくなるように寸法付けされ、それにより、投射ビームの各々のスポットサイズが、投射デバイスから所定の距離のところで等しくなり、それによって、円形の画素を、投射デバイスから所定の距離のところに位置付けられた表示画面上に投射することを可能とする、投射デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＥＭＳマイクロミラーデバイスは、光学的微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）を含むデバイスである。光学ＭＥＭＳは、時間と共に光を移動させかつ偏向させるように適合された円筒形、矩形、または方形のマイクロミラーを備え得る。このマイクロミラーは、固定部品に対してねじりアームによって接続されていて、１つまたは２つの軸に沿って傾斜および振動することが可能である。例えば、マイクロミラーは、垂直方向および水平方向に振動することが可能である。異なる起動原理を用いて、静電気的、熱的、電磁気的、または圧電的なそれを含むマイクロミラーを傾斜させ、かつ振動させることが可能である。これらのマイクロミラーの面積が約数ｍｍ2であるＭＥＭＳデバイスが周知である。この場合、パッケージングを含めたＭＥＭＳデバイスの寸法は、約１０ｍｍ2である。このデバイスは、通常はシリコンからできていて、駆動起動電子装置を含み得るパッケージ中にカプセル化することが可能である。例えば、レンズ、ビーム結合器、方形波プレート、ビーム分割器、およびレーザーチップなどの様々な光学的構成要素は、パッケージ化されたＭＥＭＳと共に組み立てられて、完成されたシステムを構築する。
【０００３】
マイクロミラーデバイスの一般的な応用分野は、投射システム用である。投射システムにおいては、２Ｄもしくは３Ｄの画像または映像は、任意のタイプの表示画面上に表示することが可能であり、各々の画素は、変調された赤色、緑色、および青色のレーザー光源を、例えばビーム結合器によって、結合することによって発生される。ＭＥＭＳマイクロミラーデバイスは、この光ビームを表示画面に方向付けして、画像または映像を画素ごとに再生する。その振動によって、デバイス内のマイクロミラーは、２Ｄ画像または映像の各々の画素が表示画面上に表示されるように、表示画面の左から右におよび／または右から左にならびに頂部から底部におよび／または底部から頂部に、光を継続的に走査する。
【０００４】
光学的画質のためには、投射システムによって投射される各々の画素は、円形であるべきである。しかしながら、円形の画素は達成するのが困難であるが、それは、投射された光源は発散する、特に、投射された光源は、水平方向のｘ軸および垂直方向のｙ軸の双方に沿って等しくない量だけ発散するからである。したがって、表示画面上に投射される画素は、形状が円形ではなくて楕円形である。
【０００５】
本発明の目的は、上記の不利点の少なくとも一部を除去するまたは軽減することにある。
【発明の概要】
【０００６】
本発明によれば、赤色、緑色、および青色の光をそれぞれ放射することが可能な赤色光源、緑色光源、および青色光源と、光ビームを結合することが可能なように構成されたビーム結合器と、赤色光源、緑色光源、および青色光源から放射された光を平行化して、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを提供する手段と、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを受容することが可能であるように配設された光学的調整手段であって、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームの断面寸法を調整して、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供するように構成され、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面の寸法が、投射デバイスからの所定の距離のところで等しく、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが、投射デバイスからの所定の距離のところで、等しいまたは事前定義されたスポットサイズを有するように、光学的調整手段が構成され、かつ光源と平行化する手段との間の距離が設定される、光学的調整手段と、投射デバイスからの所定の距離のところに位置付けられた投射画面にわたって赤色、緑色、および青色の投射ビームを走査するために、少なくとも１つの振動軸を中心として振動することが可能なように構成されたＭＥＭＳミラーと、を備える、投射デバイスが提供される。
【０００７】
円形断面という用語は、実質的に円形である断面を含むことに留意すべきであり、様々な騒音源が、ビームの断面形状に影響し、そのため完全な円形ではないようになり得るが、しかしながら、このような場合、ビーム断面は実質的に円形の断面を有することが理解される。しかしながら、円形断面という用語は、楕円形の断面は含まない。円形断面の最も短い直径と最も長い直径との間の最大の容認可能な差は最大で２５％であり、これは、円形断面の最長の直径が、最短の直径よりも２５％を超えて長くはなり得ないことを意味する。
【０００８】
ビーム結合器は、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを含む結合され平行化された光ビームを提供するために、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを結合することが可能であるように配設され得る。ビーム結合器は、赤色、緑色、および青色の投射ビームを含む結合された投射ビームを提供するために、赤色、緑色、および青色の投射ビームを結合することが可能であるように配設され得る。したがって、ＭＥＭＳミラーは、赤色、緑色、および青色の投射ビームを結合されたビームという形態で受容するが、ＭＥＭＳミラーは、この結合されたビームを投射画面にわたって走査するために振動することが可能である。
【０００９】
ビーム結合器は、それが光を平行化する手段と光学的通信状態にあるように配設され得るが、それによって、ビーム結合器が、光を平行化する手段から赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを受容することが可能であり、かつ赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを結合して、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを含む結合された平行光ビームを提供することが可能である。したがって、光学的調整手段が受信する赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームが、個々のビームであるのではなくて、結合され得る。
【００１０】
光学的調整手段は、それがビーム結合器と光学的通信状態にあるように、配設され得、それによって、光学的調整手段がその結合された平行光ビームをビーム結合器から受信することが可能であり、それによって、光学的調整手段が、その赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供することが可能である。その赤色、緑色、および青色の投射ビームは、赤色、緑色、および青色の投射ビームを含む結合された投射ビームを画定するように結合され得る。
【００１１】
ＭＥＭＳミラーは、それが光学的調整手段と光学的通信状態にあり、それによって、ＭＥＭＳミラーが赤色、緑色、および青色の投射ビームを受容することが可能であるように配設され得る。ＭＥＭＳミラーは、それが光学的調整手段と光学的通信状態にあり、それによって、ＭＥＭＳミラーが赤色、緑色、および青色の投射ビームを受容することが可能であるように配設され得る。ＭＥＭＳミラーは、光を走査するために、その振動軸を中心として振動するように構成され得る。
【００１２】
ビーム結合器は、それが光学的調整手段と光学的通信状態にあるように、配設され得、それによって、ビーム結合器が赤色、緑色、および青色の投射ビームを受容し、かつ赤色、緑色、および青色の投射ビームを結合して、赤色、緑色、および青色の投射ビームを含む結合された投射ビームを提供することが可能である。
【００１３】
ビーム結合器は、それが３つの平行化レンズのうちの１つから受容する赤色、緑色、および青色の平行化された光を光学的調整手段に偏向させるように各々が配設された３つ以上の偏向器を含み得る。
【００１４】
ＭＥＭＳミラーは、それがビーム結合器と光学的通信状態にあり、それによって、ＭＥＭＳミラーが結合された投射ビームを受容することが可能であるように配設され得る。
【００１５】
赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面の寸法が、投射デバイスからの所定の距離のところで等しく、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが、投射デバイスからの所定の距離のところで等しく、それによって、円形画素が、投射デバイスからの所定の距離のところに位置付けられた表示画面上に投射され得るように、光学的調整手段が構成され、かつ光源と平行化する手段との間の距離が設定され得る。
【００１６】
光源からの特定の距離における平行化のための手段の位置付けを制御し、かつ光学的調整手段を適切に構成することによって、赤色、緑色、および青色の光ビームに、投射デバイスから所定の距離において、それらの断面寸法が等しいことを保証するために必要な寸法の円形断面を提供し、それによって、投射デバイスからのその所定の距離において、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが等しいことを保証する。所定の距離が投射デバイスから表示画面までの距離に等しいように設定されると、赤色、緑色、および青色の投射光ビームの各々が同じ円形のスポットサイズを有するため、表示画面上に投射された各々の画素は円形に見える。
【００１７】
平行化のための手段は、各々がそれぞれの光源と光学的通信状態に配設されている３つの平行化レンズを備え得るが、光学的調整手段は少なくとも１対のレンズを備え、この１つ／複数のレンズ対は、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームの断面寸法を調整して、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供するように構成され、対のレンズ間の距離と、平行化レンズの各々とそれらのそれぞれの光源との間の距離とは、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面が投射デバイスから所定の距離のところで等しく、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが投射デバイスから所定の距離のところで等しくなるような距離である。
【００１８】
それらが光ビームを平行化することを可能とする平行化レンズの各々の２つの特徴は、空気とレンズとの間の屈折率の差（すなわち、空気とレンズとの界面における空気とレンズとの間の屈折率の差）およびレンズの表面の形状である。この屈折率の差が達成されることを可能とするレンズの物理的特徴は、光伝搬速度を変化させる伝搬媒体の能力であり、媒体中での光の速度はｖ＝ｃ／ｎであるが、式中ｃは真空中での光の速度であり、ｎは光が伝搬する材料の屈折率であり、光の速度の変化が、レンズ中で発生する光が曲がる現象の原因である。平行化レンズは何ら特定の屈折率を有する必要はないが、しかしながら、用いられる最も適切な屈折率は、１〜２．５の間に含まれる。平行化レンズの形状に関連して、レンズ表面は、平坦、球面、または非球面であり得る。代替的には、平行化レンズは、湾曲した一方または双方の側面を有し得る。各々の平行化レンズは、その良好なガラス成形能力と、主として非球面である形状とのために用いられるＤ−ＺＬＡＦ５２ＬＡを備え得る（これは、成形レンズ製造用に広く用いられているタイプのガラスである）。低いＴｇ温度（変態温度）を持つすべてのガラスは、それらの成形可能特徴のために、平行化レンズガラスとして用いられるのに適している。用いることが可能な他のガラスのタイプの例は、Ｎ−ＦＫ５１Ａ、Ｎ−ＦＫ５、Ｎ−ＰＫ５２Ａ、Ｐ−ＢＫ７、Ｎ−ＰＫ５１、Ｎ−ＫＺＦＳ２、Ｐ−ＳＫ５７Ｑ１、Ｐ−ＳＫ５７、Ｐ−ＳＫ５８Ａ、Ｐ−ＳＫ６０、Ｎ−ＫＺＦＳ４、Ｎ−ＫＺＦＳ１１、Ｎ−ＫＺＦＳ５、Ｐ−ＳＦ８、Ｐ−ＬＡＫ３５、Ｎ−ＫＺＦＳ８、Ｐ−ＳＦ６９、Ｐ−ＬＡＦ３７、Ｎ−ＬＡＦ３３、Ｐ−ＬＡＳＦ４７、Ｐ−ＬＡＳＦ５０、Ｐ−ＬＡＳＦ５１、ＳＦ５７、Ｐ−ＳＦ６８である。
【００１９】
利点として、このソリューションは、一部の他のソリューション、例えば、ビームストリクタ（ビームスポットまたはアパーチュアストップまたはピンホールとも呼ばれる）と比較してより少ない光損失を有する。他のソリューションとは異なって、光学的調整器のところではほとんど光は失われず、光源から放射された光の最大で９５％を、投射デバイスから表示画面に投射することが可能である。
【００２０】
ビーム結合器は、それが３つの平行化レンズのうちの１つから受容する赤色、緑色、または青色の平行化された光ビームを光学的調整手段に偏向させて結合するように各々が配設された３つの偏向器をさらに備え得る。ビーム結合器は、光学的調整手段から受容する赤色、緑色、および青色の投射ビームを偏向させて結合するように各々が配設された３つの偏向器をさらに備え得るが、それによって赤色、緑色、および青色の投射ビームはＭＥＭＳミラーに偏向される。
【００２１】
ビーム結合器は、プリズム素子をさらに備え得る。ビーム結合器は、それが３つの平行化レンズから受容する赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを光学的調整手段に偏向して結合するように配設されたプリズム素子をさらに備え得る。ビーム結合器は、それが光学的調整手段から受容する赤色、緑色、および青色の投射ビームを偏向して結合するように配設されたプリズム素子をさらに備え得るが、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームはＭＥＭＳミラーに偏向される。
【００２２】
光学的調整手段は、１対のレンズを備え得る。利点として、これが、投射デバイス中の構成要素の数を最小化する。これが、投射デバイスがよりコンパクトになることを可能とする。
【００２３】
光学的調整手段は３対のレンズを備え得るが、各々のレンズ対は３つの平行化レンズのうちの１つと光学的通信状態にあるように構成され、各々のレンズ対は、赤色、緑色、または青色の平行化された光ビームの断面寸法を調整して、各々が円形の断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供するように構成され、各々の対のレンズ間の距離と、平行化レンズの各々とそれらのそれぞれの光源との間の距離とが、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形の断面の寸法が設定されるまたは所定の距離のところで等しく、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが投射デバイスからの所定の距離のところで等しいまたは事前定義されたスポットサイズを有するような距離である。
【００２４】
光学的調整手段のレンズは、各々が望遠レンズであるように構成され得る。光学的調整手段のレンズは、各々が１〜１０の間の拡大率または縮小率を有するように構成され得る。光学的調整手段のレンズは、凸レンズの場合は０．１ｍｍ〜１０ｍｍの間の焦点距離と凹レンズの場合は−０．１ｍｍ〜−１０ｍｍの間の焦点距離とを有するように構成され得る。これらの拡大率および焦点距離は、光学的調整手段が、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームの断面寸法を調整して、各々が円形の断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供することを可能とする。
【００２５】
レンズ対のうちの第１のレンズは、それが第１の軸および／または第２の軸に沿って光ビームを拡大することが可能であるように構成され得るが、第１および第２の軸は、互いに対して直角であり得、それが第１の軸および／または第２の軸に沿って光ビームを拡張することを可能とする第１のレンズの物理的特徴はレンズの湾曲である。レンズの湾曲がたった１つの軸に沿ったものである（円柱レンズ）場合、光ビームは同じ軸に沿って調整され、他方の軸に沿っては不変のままである。レンズが双方の軸に沿って拡張する場合、レンズは、第１および第２の軸の各々に沿って光ビームを異なって調整する、例えば、光ビームは双方の軸上で拡大または縮小されるが、大きさは異なる。レンズ対の第２のレンズは、それが第１および／または第２の軸に沿って光ビームを焦点合わせし、第１および第２の軸は互いに対して直角であり得る。それが第１の軸および／または第２の軸に沿って光ビームを焦点合わせすることを可能とする第２の物理的特徴は、レンズの湾曲である。レンズの対の各々において、対の第１のレンズは、平行化レンズから平行化された光ビームを最初に受容するレンズであり得る。対の第２のレンズは、第１レンズから光を受容するレンズであり得る。代替的には、レンズ対の第２のレンズは、それが光ビームを第１の軸および／または第２の軸に沿って拡大することが可能であるように構成され得るが、第１および第２の軸は互いに対して直角であり得る。レンズ対の第１のレンズは、それが光ビームを第１の軸および／または第２の軸に沿って焦点合わせすることが可能であるように構成され得るが、第１および第２の軸は互いに対して直角であり得る。
【００２６】
各々の平行化レンズは、非球面レンズであり得る。
【００２７】
光学的調整手段のレンズの各々は、円柱レンズであり得る。円柱レンズは、半円筒形である一部分を備え得る。好ましくは、円柱レンズは、光が入射する第１の平坦表面と、光が通過して放射される半円形断面を有する第２の表面とを備える。第１の平坦表面は、立方形のレンズ部分によって画定され得、半円形断面を有する第２の表面は、半円形のレンズ部分によって画定され得る。
【００２８】
円柱レンズは、球面レンズのように、それの中を通過する光を点ではなくて線に焦点合わせするように構成されたレンズである。円柱レンズは湾曲した面を備える、すなわち、円柱レンズの面は円筒の断面であり、これらの面は、それを通過する光をレンズの表面とそれと接する平面との交線に平行な線に焦点合わせするが、レンズは、光をこの線に直角な方向に焦点合わせして、それを、それに平行な方向に（接する平面上で）不変のまま残すように構成される。好ましくは、本発明で用いられる円柱レンズは、光を線に焦点合わせする、すなわち画像のアスペクト比を変化させるように構成される。円柱レンズは各々が、入射光をたった１つの次元に焦点合わせされるようにして画像を引き延ばす１つの円筒形表面を備え得る。円柱レンズは、正のまたは負の焦点距離を備えるように構成され得る。
【００２９】
好ましくは、平凸（ＰＣＸ）球面シングレットレンズ、両凸（ＤＣＸ）球面シングレットレンズ、平凹（ＰＣＶ）球面シングレットレンズ、両凹（ＤＣＶ）球面シングレットレンズ、球面レンズ、平凸（ＰＣＸ）円柱レンズ、平凹（ＰＣＶ）円柱レンズのうちの少なくとも１つを備え得る。
【００３０】
例えば、赤色光源、緑色光源、青色光源、および、赤色光源と光学的通信状態に配設され、それによって、赤色光源から放射された赤色光が平行化されて赤色光ビームを提供することが可能なように配設された第１の光コリメータと、緑色光源と光学的通信状態に配設され、それによって、緑色光源から放射された緑色光が平行化されて緑色光ビームを提供することが可能なように配設された第２の光コリメータと、青色光源と光学的通信状態に配設され、それによって、青色光源から放射された青色光が平行化されて青色光ビームを提供することが可能なように配設された第３の光コリメータとを備える平行化の手段を備え、投射デバイスは、赤色光ビーム、緑色光ビーム、および青色光ビームを受容するように配設されたレンズ装置を備える光学的調整手段をさらに備え、レンズ装置が、光ビームの各々に円形断面を備えるために光ビームの各々を調整するように構成され、光学的調整手段の構成と、第１、第２、および第３の光コリメータの各々と光源との間の距離と、第１、第２、および第３の光コリメータの各々とレンズ装置との間の距離とが、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面の寸法が投射デバイスから所定の距離のところで所定のサイズに設定されるまたは等しく、それによって赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが投射デバイスから所定の距離のところで所定のサイズに設定されるまたは等しくなるような距離である、投射デバイスが提供され得る。
【００３１】
投射デバイスは、赤色光ビームをレンズ装置に偏向させる第１の偏向器と、緑色光ビームをレンズ装置に偏向させる第２の偏向器と、青色光ビームをレンズ装置に偏向させる第３の偏向器とさらに備え得る。
【００３２】
投射デバイスは、第１、第２、および第３の光コリメータの各々と光学的通信状態に配設されるプリズム素子をさらに備え得るが、それによってプリズム素子は、赤色光ビーム、緑色光ビーム、および青色光ビームの各々を受容することが可能であり、かつプリズム素子は、光ビームの各々をレンズ装置に偏向させるようにさらに構成される。
【００３３】
レンズ装置は第１、第２、および第３のレンズ対を備え得るが、第１のレンズ対は第１の光コリメータと光学的通信状態に配設され、第１のレンズ対は、第１の光コリメータから放射された赤色の光ビームを調整して赤色の光投射ビームに円形断面を提供するように形作られ、第２のレンズ対は、第２の光コリメータと光学的通信状態に配設され、第２のレンズ対は、第２の光コリメータから放射された緑色の光ビームを調整して緑色の光投射ビームに円形断面を提供するように形作られ、第３のレンズ対は、第３の光コリメータと光学的通信状態に配設され、第３のレンズ対は、第３の光コリメータから放射された青色の光ビームを調整して青色の光投射ビームに円形断面を提供するように構成され、赤色光源と第１の光コリメータとの間の距離、第１のレンズ対を画定するレンズ間の距離、緑色光源と第１の光コリメータとの間の距離、第２のレンズ対を画定するレンズ間の距離、青色光源と第３の光コリメータとの間の距離、および第３のレンズ対を画定するレンズ間の距離が、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面の寸法が、投射デバイスから所定の距離のところで等しく、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが、投射デバイスからの所定の距離のところで等しいまたは設定される／定義されるような距離である。
【００３４】
赤色光源と第１の光コリメータとの間の距離は、好ましくは、０ｍｍ（すなわち、直接接触）〜０．５ｍｍ（例えば、赤色光源がパッケージに含まれないとき）の間および０．５〜５ｍｍ（例えば、赤色光源がパッケージに含まれるとき）であり、第１のレンズ対のレンズ間の距離は、好ましくは、０ｍｍ（すなわち直接接触）〜５ｍｍ間であり、緑色光源と第１の光コリメータとの間の距離は、好ましくは、０ｍｍ（すなわち、直接接触）〜０．５ｍｍ（例えば、緑色光源がパッケージに含まれないとき）の間および０．５〜５ｍｍ（例えば、緑色光源がパッケージに含まれるとき）であり、第２のレンズ対のレンズ間の距離は、好ましくは、０．０１〜５ｍｍ（例えば、緑色光源がパッケージに含まれないとき）であり、青色光源と第３の光コリメータとの間の距離は、好ましくは、０．０１〜０．５ｍｍ（例えば、青色光源がパッケージに含まれないとき）の間または０．５〜５ｍｍ（例えば、青色光源がパッケージに含まれるとき）であり、第３のレンズ対のレンズ間の距離は、好ましくは、０．０１〜５ｍｍである。赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが等しい投射デバイスからの所定の距離は、好ましくは、０．１〜３ｍｍの間である。
【００３５】
第１、第２、および第３のレンズ対の各々は、それらを通過する光投射ビームを拡張して、光投射ビームの各々のスポットサイズを増加させるように構成され得る。第１、第２、および第３のレンズ対の各々は、第１の軸に沿って光投射ビームを拡張させるように構成され得る。第１、第２、および第３のレンズ対の各々は、第２の軸に沿って光投射ビームを拡張させるように構成され得る。第１、第２、および第３のレンズ対の各々は、第１および第２の軸に沿って光投射ビームを拡張させるように構成され得る。第１と第２の軸とは、互いに対して直角であり得る。
【００３６】
第１、第２、および第３のレンズ対の各々は、それらを通過する光投射ビームを焦点合わせして、光投射ビームの各々のスポットサイズを減少させるように構成され得る。
【００３７】
第１、第２、および第３のレンズ対の各々は、それらを通過する光投射ビームを縮小または焦点合わせするように構成され得る。第１、第２、および第３のレンズ対の各々は、光投射ビームを第１の軸に沿って縮小または焦点合わせするように構成され得る。第１、第２、および第３のレンズ対の各々は、光投射ビームを第２の軸に沿って縮小または焦点合わせするように構成され得る。第１、第２、および第３のレンズ対の各々は、光投射ビームを第１および第２の軸に沿って縮小または焦点合わせするように構成され得る。第１と第２の軸とは、互いに対して直角であり得る。
【００３８】
第１、第２、および第３のレンズ対の各々は、平凸（ＰＣＸ）円柱レンズまたは平凹（ＰＣＶ）円柱レンズであり得る。円柱レンズの湾曲形状は、球面状または非球面状であり得る。
【００３９】
第１の光コリメータ、第２の光コリメータ、および第３の光コリメータの各々は、非球面レンズによって画定される。
【００４０】
光学的調整手段は、第１、第２、および第３のビーム絞り器を備え得るが、第１のビーム絞り器は、赤色の平行化された光ビームが、赤色の投射ビームに円形断面を備えるために通過することが可能な第１の円形ピンホールを備え、第２のビーム絞り器は、緑色の平行化された光ビームが、緑色の投射ビームに円形断面を備えるために通過することが可能な第２の円形ピンホールを備え、第３のビーム絞り器は、青色の平行化された光ビームが、青色の投射ビームに円形断面を備えるために通過することが可能な第３の円形ピンホールを備え、第１、第２、および第３の円形ピンホールが、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面の寸法が投射デバイスから所定の距離のところで等しくなるように寸法決めされ、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームのスポットサイズが、投射デバイスからの所定の距離のところで等しいまたは事前定義されたサイズを有するように、光学的調整手段が構成され得る。
【００４１】
利点として、この実施形態は、より少ないレンズを必要とするため、安価であり、かつ実装しやすい。
【００４２】
例えば、赤色光源と、緑色光源と、青色光源と、赤色光源と光学的通信状態に配設され、それによって、赤色光源から放射された赤色光が平行化されて赤色光ビームを提供することが可能である第１の光コリメータ、緑色光源と光学的通信状態に配設され、それによって、緑色光源から放射された緑色光が平行化されて緑色光ビームを提供することが可能である第２の光コリメータ、および青色光源と光学的通信状態に配設され、それによって、青色光源から放射された青色光が平行化されて青色光ビームを提供することが可能である第３の光コリメータを備える平行化の手段と、第１の光コリメータから放射された赤色光ビームの一部分が赤色投射ビームに円形断面を備えるために通過することが可能な第１の円形ピンホールを備える第１の光コリメータと光学的通信状態にあるように配設された第１のビーム絞り器、第２の光コリメータから放射された緑色光ビームの一部分が緑色投射ビームに円形断面を備えるために通過することが可能な第２の円形ピンホールを備える第２の光コリメータと光学的通信状態にあるように配設された第２のビーム絞り器、および第３の光コリメータから放射された青色光ビームの一部分が青色投射ビームに円形断面を備えるために通過することが可能な第３の円形ピンホールを備える第３の光コリメータと光学的通信状態にあるように配設された第３のビーム絞り器を備える光学的調整手段と、を備え、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面セクションの寸法が、投射デバイスから所定の距離のところで等しく、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが投射デバイスからの所定の距離のところで等しいまたは事前定義されたスポーツサイズを有するように、各々の光源と各々のコリメータとの間の距離が設定され、第１、第２、および第３の円形ピンホールが寸法決めされる、投射デバイスが提供され得る。
【００４３】
好ましくは、第１、第２、および第３のピンホールは円形である。好ましくは、第１のピンホールは０．５〜１ｍｍ間の直径を有し、第２のピンホールは０．４〜０．９ｍｍ間の直径を有し、第３のピンホールは０．３〜０．８ｍｍ間の直径を有する。最も好ましくは、第１のピンホールは０．７５ｍｍの間の直径を有し、第２のピンホールは０．６５ｍｍの間の直径を有し、第３のピンホールは０．５５ｍｍの間の直径を有する。好ましくは、ピンホールサイズは、各々の光源に対して異なるが、それは、光源間の波長の差が、それらの各々対して異なるビーム広がり角を誘導するからである。
【００４４】
平行化する手段および光学的調整手段が、３対のレンズによって集合的に画定され得るが、各々のレンズ対がそれぞれの光源と光学的通信状態にあり、対の各々のレンズが互いと光学的通信状態にあるように配設され、各々の対の第１のレンズが第１の軸に沿って光を平行化するように構成され、各々の対の第２のレンズが、第１の軸と垂直な第２の軸に沿って光を平行化するように構成されて、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビームを提供し、各々の対の第１のレンズと第２のレンズとの間の距離と、各々の光源とその光源が光学的に通信状態にあることが可能なそれぞれのレンズ対の第１および第２のレンズとの間の距離とが、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面の寸法が投射デバイスからの所定の距離のところで等しくなり、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが投射デバイスからの所定の距離のところで等しくなるような距離である。
【００４５】
２つの直交する軸、例えば水平方向のｘ軸と水平方向のｙ軸とに沿った平行化は、光ビームの双方の平行化を達成し、また光ビームに円形断面を備える。各々の対の第１または第２のレンズの光学的特性は第１の軸に沿って光を平行化するように構成され得、その対の他方のレンズは、第２の軸に沿って光を平行化するように構成され得るが、これは、レンズ対が、光源から放射された光ビームの楕円形断面を円形断面に変換することを可能とする。第１および第２のレンズは各々が、第１および第２の平行化レンズの焦点がレーザー光放射点に置かれ、それによって、第１および第２のレンズは各々が、光をそれぞれ第１および第２の軸に沿って平行化するように構成されるように、構成される。例えば、赤色光源から放射された赤色光が垂直なｙ軸と比較して水平なｘ軸に沿ってより大きい直径を有する楕円形であれば、ｙ軸と比較してより大きい広がり角に対応して、ｘ軸に沿って平行化するレンズは、ｙ軸に沿って平行化する対のレンズよりも短い焦点距離を有するように構成されるべきである。その結果、赤色光源から放射された楕円形光ビームは、第一にｘ軸に沿って、第二にｙ軸に沿って平行化され、したがって、そのｘ軸に沿った楕円形光ビームの平行化レンズは、ｙ軸に沿った楕円形光ビームの平行化レンズの前に置かれる。
【００４６】
光源に対してレンズが近接するほど、光源からの光を平行化するために必要とされるレンズの焦点距離は短くなる。光源とレンズとの間の距離が短いほど、レンズ端部に到達する前に拡大されて平行化される光源からの光ビームは減少する。
【００４７】
円形断面を持つ光ビームを達成するために各々の対のレンズの適切な光学的特徴を選択することによって、かつ各々の対のレンズ間の適切な距離と、各々の光源とレンズ対のレンズの各々との間の適切な距離とを設定することによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面の寸法を、投射デバイスから所定の距離のところで所定のサイズに設定されるようにし、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが投射デバイスからの所定の距離のところで等しいようにすることが可能である。レンズの焦点距離は、光を平行化するためにはどの距離にレンズを置く必要があるかを決定するが、焦点距離がより大きければ、平行化レンズと光源との間の距離はより大きく、平行化された光ビームの直径もより大きくなる。他方、平行化レンズの焦点距離がより短ければ、平行化レンズと光源との間の距離はより短くなり、平行化された光ビームの直径もより短くなる。
【００４８】
平行化レンズと光源との間の距離（ｄ）と、レンズの焦点距離（ｆ）と、半値全幅「ＦＷＨＭ」における度単位のレーザーダイオードの放射広がり（θ）と、光源の波長（λ）と、１／ｅ2のガウス強度プロフィールでの平行化された光ビームの直径（Ｄ）と、ミリラド単位のレーザー広がり（φ）との間の関係は：
ｆ＝ｄ
Ｄ＝２*ｆ*Ｓｉｎ（０．８５*θ）
Φ＝２*λ／（π*Ｄ）
【００４９】
レンズ対の距離（Ｌ）と、レンズ対の焦点距離（ｆ１およびｆ２）と、平行化されたビーム入力（Ｄ１）および出力（Ｄ２）の直径と、入力（φ１）および出力（φ２）の広がり（ミリラド単位）との間の関係は：
Ｌ＝ｆ１＋ｆ２
Ｄ２＝Ｄ１*（−ｆ１／ｆ２）
Φ１＝２*λ／（π*Ｄ１）
Φ２＝２*λ／（π*Ｄ２）
【００５０】
１／ｅ2のガウス強度プロフィールでの平行化された光ビームのスポットサイズ（Ｂ）と、レンズ対の出力ビームの直径（Ｄ２）と、距離（ｚ）との間の関係は：
ｚｒ＝（π*（Ｄ２／２）2）／λ
Ｂ（ｚ）＝（Ｄ２／２）*ｓｑｒｔ（１＋（ｚ／ｚｒ）2）
【００５１】
レンズ対の第１のレンズと平行化レンズとの間の距離は、対レンズの機能性には影響しないが、より短い距離は、全体的なシステム長さ、したがって最終的なソリューションの体積を減少させる。
【００５２】
好ましくは、スポットサイズが等しい事前定義された距離は、投射デバイスから０．１ｍ〜３ｍである。
【００５３】
例えば、投射デバイスであって、赤色光源と、緑色光源と、青色光源と、平行化する手段であって、平行化手段および光学的調整手段が、第１、第２、第３、第４、第５、および第６の光コリメータによって画定され、第１の光コリメータが、光を第１の軸に沿って平行化するように構成され、赤色光源と光学的通信時状態にあるように配設され、それによって、赤色光源から放射された赤色光が第１の軸に沿って平行化されて、中間の赤色光投射ビームを提供することが可能であり、第２の光コリメータが、光を第１の軸に直角な第２の軸に沿って平行化するように構成され、第１の光コリメータと光学的通信時状態にあるように配設され、それによって、中間赤色光投射ビームが、第１の軸に対して直角である第２の軸に沿って平行化されて、円形断面を有する赤色光投射ビームを提供することが可能であり、第３の光コリメータが、光を第１の軸に沿って平行化するように構成され、緑色光源と光学的通信時状態にあるように配設され、それによって、赤色光源から放射された緑色光が第１の軸に沿って平行化されて、中間の緑色光投射ビームを提供することが可能であり、第４の光コリメータが、光を第１の軸に直角な第２の軸に沿って平行化するように構成され、第３の光コリメータと光学的通信時状態にあるように配設され、それによって、中間緑色光投射ビームが、第１の軸に対して直角である第２の軸に沿って平行化されて、円形断面を有する緑色光投射ビームを提供することが可能であり、第５の光コリメータが、光を第１の軸に沿って平行化するように構成され、青色光源と光学的通信時状態にあるように配設され、それによって、青色光源から放射された青色光が第１の軸に沿って平行化されて、中間の青色光投射ビームを提供することが可能であり、第６の光コリメータが、光を第１の軸に直角な第２の軸に沿って平行化するように構成され、第５の光コリメータと光学的通信時状態にあるように配設され、それによって、中間青色光投射ビームが、第１の軸に対して直角である第２の軸に沿って平行化されて、円形断面を有する青色光投射ビームを提供することが可能である、平行化する手段と、投射ビームを結合することが可能であるように構成されたビーム結合器と、少なくとも１つの振動軸を中心として振動して、投射デバイスから所定の距離のところに位置付けられた投射画面にわたって赤色、緑色、および青色の投射ビームを走査することが可能なように構成されたＭＥＭＳミラーと、を備え、赤色光源と、第１の光コリメータと、第２の光コリメータとの間の距離と、緑色光源と、第３の光コリメータと、第４の光コリメータとの間の距離と、青色光源と、第５の光コリメータと、第６の光コリメータとの間の距離とが、赤色、緑色、および青色の投射ビームの円形断面の寸法が投射デバイスからの所定の距離のところで等しく、それによって、赤色、緑色、および青色の投射ビームの各々のスポットサイズが投射デバイスからの所定の距離のところで等しくなるような距離である、投射デバイスが提供され得る。
【００５４】
２つの平行化レンズの焦点距離（ｆ１およびｆ２）と、光源の広がり角（θ１およびθ２）と、双方の平行化軸に対する１／ｅ2ガウス強度での光ビームの平行化されたビームサイズ（Ｂ１およびＢ２）との間の比は：
Θ１／Θ２＝ｆ１／ｆ２
Ｂ１＝２*ｆ１＊Ｓｉｎ（０．８５*θ）
Ｂ２＝２*ｆ２＊Ｓｉｎ（０．８５*θ）
【００５５】
１／ｅ2ガウス強度プロフィールにおける２つの平行化されたビームスポットサイズ（Ｂ１およびＢ２）と、距離（ｚ）との間の関係は：
Ｚｒ１＝（π*（Ｂ１／２）2）／λ
Ｂ１（ｚ）＝（Ｂ１／２）*ｓｑｒｔ（１＋（ｚ／Ｚｒ１）2）
Ｚｒ２＝（π*（Ｂ２／２）2）／λ
Ｂ１２ｚ）＝（Ｂ２／２）*ｓｑｒｔ（１＋（ｚ／Ｚｒ２）2）
【００５６】
第１、第２、第３、第４、第５、および第６の光コリメータは各々が円柱レンズであり得る。好ましくは、第１、第２、第３、第４、第５、および第６の光コリメータは、平凸円柱レンズを備える。
【００５７】
本発明のさらなる態様によれば、投射デバイス用のモジュールであって、筐体と、筐体内に固定された赤色、緑色、および青色の光源と、筐体と固定され、光源と光学的通信状態にあるように配設された平行化する手段であって、事前定義された寸法のスポットサイズがモジュールからの所定の距離のところで得ることが可能であることを保証するために、光源からの所定の距離のところに位置付けられた、平行化する手段とを備え、筐体が、モジュールを投射デバイス内で動作可能に接続されることを可能とする接続手段をさらに備える、モジュールが提供される。
【００５８】
このモジュールは、平行化する手段と光学的に通信可能なように、筐体内に配設された光学的調整手段をさらに備え得るが、光学的調整手段が、円形断面を有する投射ビームを提供するために平行化された光ビームの断面寸法を調整することが可能であるように構成される。このレンズの専門的な名称は平凸（ＰＣＸ）円柱レンズである。
【００５９】
モジュールは、光ビームを結合することが可能なように構成されたビーム結合器をさらに備え得る。好ましくは、ビーム結合器は、平行化の手段から放射された平行化された光ビームを結合することが可能なように配設される。好ましくは、ビーム結合器は、光学的調整手段から放射された投射光ビームを結合することが可能なように配設される。ビーム結合器は、プリズムを備え得る。ビーム結合器は、光ビームを偏向させて結合するように配設された３つの偏向ミラーを備え得る。
【００６０】
モジュールは、少なくとも１つの振動軸を中心として振動して、赤色、緑色、および青色の投射ビームを投射画面にわたって走査することが可能なように構成されたＭＥＭＳミラーをさらに備え得る。好ましくは、投射画面は、投射デバイスから所定の距離のところに位置付けられる。
【００６１】
ビーム結合器は、投射デバイスに関して上述された様式のうちのいずれかで配設され得る。ＭＥＭＳミラーは、投射デバイスに関して上述された様式のうちのいずれかで配設され得る。
【００６２】
本発明のさらなる態様によれば、上述したモジュールのうちのいずれか１つに関わるモジュールを備えた投射デバイスが提供される。
【００６３】
本発明のさらなる態様によれば、投射デバイスの筐体内の上述したモジュールの句碑のいずれか１つに関わる１つ以上のモジュールを動作可能に接続するステップを含む、投射デバイスを製造する方法が提供される。
【００６４】
本発明のさらなる態様によれば、投射デバイスを製造するための上述したモジュールのうちのいずれか１つに関わるモジュールの用途が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
本発明は、例示目的のみで与えられ、以下の図面によって図示される、本発明の実施形態の説明の助けによってよりよく理解されるであろう。
【図１ａ】本発明の第１の実施形態に関わる投射デバイスの斜視図を提供する。
【図１ｂ】図１ａに関わる投射デバイスの構成要素の一部と、それらの、ビーム分割器構成要素との協動との斜視図を提供する。
【図１ｃ】図１ａに関わる投射デバイスの構成要素の一部と、それらの、光ダイオードおよび半反射的構成要素との協動との斜視図を提供する。
【図２】本発明のさらなる実施形態に関わる投射デバイスの斜視図を提供する。
【図３】本発明のさらなる実施形態に関わる投射デバイスの斜視図を提供する。
【図４ａ】本発明のさらなる実施形態に関わる投射デバイスの斜視図を提供する。
【図４ｂ】本発明のさらなる実施形態に関わる投射デバイスの斜視図を提供する。
【図５】本発明のさらなる実施形態に関わる投射デバイスの斜視図を提供する。
【図６】本発明のさらなる実施形態に関わる投射デバイスの斜視図を提供する。
【図７】本発明のさらなる態様に関わる投射デバイス用のモジュールの斜視図を提供する。
【図８】本発明のさらなる態様に関わる投射デバイスの斜視図を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
図１ａは、本発明の第１の実施形態に関わる投射デバイス１の斜視図を提供する。投射デバイス１は、投射デバイス１から事前定義された距離「Ｄ」だけ離れたところに位置付けられた表示画面４上に画素２を投射するところが図示されている。画素２は、投射デバイス１によって表示画面４上に投射された２Ｄ画像１０の一部を画定する。
【００６７】
投射デバイス１は、それぞれ赤色、緑色、および青色の光１３、１５、１７を放射することが可能な赤色光源３、緑色光源５、および青色光源７を備える。
【００６８】
投射デバイス１は、赤色、緑色、および青色の光源３、５、７から放射された光を平行化して、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビームを２３、２５、２７提供する手段９を備える。平行化する手段９は、各々がそれぞれの光源３、５、７と光学的通信状態に配設されている３つの平行化レンズ３３、３５、３７を備える。
【００６９】
光学的調整手段１９は、平行化の手段９と光学的通信状態にあるように構成され、それによって、光学的調整手段１９が、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビーム２３、２５、２７を受容することが可能であるようにしている。光学的調整手段１９は、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビーム２３、２５、２７の断面寸法を調整して、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７（重なり合っている様子が図１に示されている）を提供する。これらの投射ビーム４３、４５、４７は、表示画面４上に投射される画素２を集合的に画定する。
【００７０】
投射デバイス１は、３つの偏向器６３、６５、６７を内部に備えるビーム結合器６０をさらに備える。３つの平行化レンズ３３、３５、３７のうちの１つから受容する赤色、緑色、および青色の平行化された光ビーム２３、２５、２７を各々が結合して、結合された赤色、緑色、および青色の平行化光ビーム２３、２５、２７を光学的調整手段１９に偏向させるように配設された３つの偏向器６３、６５、６７。
【００７１】
この例では、光学的調整手段１９は、全ての平行化された光ビーム２３、２５、２７を受容するレンズ５５、５７の１対５３を備える。利点として、これが、投射デバイス１中の構成要素の数を最小化し、それが、投射デバイス１がよりコンパクトになることを可能とする。
【００７２】
レンズ５５、５７の対５３は、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビーム２３、２５、２７の断面寸法を調整して、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７を提供するように構成される。好ましくは、各々のレンズ５５、５７は、平凸のアクロマート円柱レンズ（０．１ｍｍ〜１０ｍｍの焦点距離）および平凹アクロマート円柱レンズ（−０．１ｍｍ〜−１０ｍｍ焦点距離）である。対５３のレンズ５５、５７間の距離「ｃ」および平行化レンズ３３、３５、３７の各々とそれぞれの光源３、５、７との間の距離ｂ、ｂ’、ｂ”は、赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７の円形断面が、投射デバイス１から所定の距離「Ｄ」のところで所定のサイズの距離であるかまたは好ましくは等しくなるような距離である。好ましくは、距離「ｃ」は０．１ｍｍ〜１０ｍｍ間であり、距離ｂ、ｂ’、ｂ”は０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍ間である。したがって、投射デバイス１から所定の距離「Ｄ」のところでは、赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７の各々のスポットサイズは、定義されたとおりであり、等しいのが理想的である。赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７の各々の断面は円形または少なくとも比較的円形であるので、かつ赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７の各々のスポットサイズは投射デバイスから所定の距離「Ｄ」のことろでは等しいので、投射デバイスから距離「Ｄ」のところにある表示画面４上に投射される画素２は、円形断面を有する。好ましくは、所定の距離「Ｄ」は、０．１ｍ〜３ｍ間である。
【００７３】
赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７は、光学的調整手段１９からＭＥＭＳミラー４８に通過させられる。この特定的な例では、ＭＥＭＳミラー４８は、それが２つの直交する振動軸を中心として振動して、赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７を表示画面４にわたって走査して、画像１０を表示することが可能であるように構成される。ＭＥＭＳミラー４８は、第１の振動軸を中心として振動して、表示画面４にわたって水平方向に光を走査するように構成され、かつＭＥＭＳミラー４８は、第２の振動軸を中心として振動して、表示画面４にわたって垂直方向に光を走査するように構成される。一般的には、ＭＥＭＳミラー４８は、それがＭＥＭＳミラー上に入射する光に対して４５°であるように構成される。
【００７４】
利点として、このソリューションは、一部の他のソリューション、例えば１つ以上の絞り器を備える光学的調整手段を有するソリューションと比較してより少ない光損失を有する。これらの他のソリューションとは異なって、光学的調整手段１９のところではほとんど光は失われず、光源３、５、７から放射される光の最大で９５％が、投射デバイス１から表示画面４に投射することが可能である。
【００７５】
図１ｂに示すように、投射デバイスは、ビーム分割器５１をさらに備え得る。ビーム分割器５１は、それが、光学的調整手段１９から赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７を受容するように位置付けられる。ビーム分割器５１は、赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７を分割して、これらの投射ビームの一部分をＭＥＭＳミラー４８に対して、かつこれらのビームの別の部分を直接的に表示画面４に対して通過させる。ビーム分割器５１は、一般的には、一部の光がそれを通過することを、かつ一部の光が反射されることを許容する。我々の場合では、ビーム分割器５１は、一般的には、光の１％を通過させ、光の９９％を反射させる。
【００７６】
図１ｃに示すように、投射デバイスは、光ダイオード５２をさらに備え得る。半反射的光学的構成要素４９は、光学的調整手段１９から赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７を受容するように位置付けられていて、赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７の一部分８０は半反射的光学的構成要素４９を通過して光ダイオード５２に受容され、別の部分８１は半反射的光学的構成要素４９からＭＥＭＳミラー４８に向けて反射される。半反射的光学的構成要素４９を通過して光ダイオード５２に受容される光の部分８０は、光ダイオード５２によって処理される。光ダイオード５２は、光源の各々の光強度を感知することおよび／または光源の位置を感知すること（整列目的で）のために用いられ得る。
【００７７】
図２は、本発明の第２の実施形態に関わる投射デバイス２００の斜視図を提供する。投射デバイス２００は、図１に示す投射デバイス１と同じ特徴部のうちの多くを備え、同様の特徴部には同じ参照数値が与えられる。
【００７８】
投射デバイスは、それが３つの平行化レンズ３３、３５、３７から受容する赤色、緑色、および青色の平行化された光ビーム２３、２５、２７を光学的調整手段１９に向けて偏向して結合するように配設されたプリズム素子２０１という形態のビーム結合器２０１を備える。
【００７９】
図３は、本発明の第３の実施形態に関わる投射デバイス３００の斜視図を提供する。投射デバイス３００は、図１に示す投射デバイス１と同じ特徴部のうちの多くを備え、同様の特徴部には同じ参照数値が与えられる。投射デバイス３００中では、平行化の手段９は、光学的調整手段１９と直接的な光学的通信状態にある。
【００８０】
投射デバイス３００は、図１に示す実施形態で用いられるようなビーム結合器６０を備える。ビーム結合器６０は、光ビームをＭＥＭＳミラー４８に方向付けして、赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７を結合するために提供された偏向器６３、６５、６７を備えるが、代替的には、ビーム結合器は、図２に示す実施形態で用いられるようなプリズム構成要素２０１によって画定され得る。
【００８１】
投射デバイス３００中で、光学的調整手段１９は、３対のレンズ３０１、３０３、３０５を備えるが、各々のレンズ対３０１、３０３、３０５は、３つの平行化レンズ３３、３５、３７のうちの１つと光学的通信状態にあるように構成される。各々のレンズ対３０１、３０３、３０５は、赤色、緑色、および青色の平行化された光ビーム２３、２５、２７に断面寸法を調整して、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７を提供するように構成され、各々の対３０１、３０３、３０５のレンズ間の距離ｃ、ｃ’、ｃ”と、平行化レンズ３３、３５、３７の各々とそれらのそれぞれの光源３、５、７との間の距離ｂ、ｂ’、ｂ”とが、赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７の円形断面が投射デバイス１から所定の距離「Ｄ」のところで等しくなるような距離である。赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７の各々の断面が円形であるため、かつ赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７の各々のスポットサイズのサイズが投射デバイスから所定の距離「Ｄ」のところで等しいため、投射デバイス３００から距離「Ｄ」だけ離れている表示画面４上に投射される画素２は、円形断面を有する。
【００８２】
好ましくは、距離ｃ、ｃ’、ｃ”は０．１ｍｍ〜１０ｍｍであり、好ましくは、距離ｂ、ｂ’、ｂ’”は、０，０１ｍｍ〜０．５ｍｍ（ソリューションＮ°３の場合）である。
【００８３】
図３に示す投射デバイス３００においては、各々のレンズ対３０１、３０３、３０５の第１のレンズ３５５、３５５’、３５５”は、それが第１のｘ軸および／または第２のｙ軸に沿って光ビームを拡張して、光ビームの断面を増大させることが可能であるように構成されており、各々のレンズ対３０１、３０３、３０５の第２のレンズ３５７、３５７’、３５７”は、それが第１のｘ軸および／または第２のｙ軸に沿って（図３に提供する基準軸にしたがって）光ビームを平行化することが可能であるように構成されている。好ましくは、各々のレンズ対３０１、３０３、３０５の第２のレンズ３５７、３５７’、３５７”は、第１のレンズによって拡張されたのと同じ断面上の光を平行化するように構成される、すなわち、第２のレンズは、第１のレンズと同じ軸に沿ってビームを調整する、例えば、第１のレンズがｘ軸に沿ってビームを調整し、次に第２のレンズがビームをｘ軸に沿って平行化する。より具体的には、各々のレンズ対３０１、３０３、３０５の第１のレンズ３５５、３５５’、３５５”は、負の焦点距離を有するように構成された平凹円柱レンズであり、これが、レンズが光ビームを拡張することを可能とする。第２のレンズはまた、正の焦点距離を有するように構成された平凸円柱レンズであり、これが、第２のレンズが光を平行化することを可能とする。レンズ対３０１、３０３、３０５の各々において、対３０１、３０３、３０５の第１のレンズは、平行化レンズ３３、３５、３７からの平行化された光ビーム２３、２５、２７を最初に受容するレンズであり得、対３０１、３０３、３０５の第２のレンズ３５７、３５７’、３５７”は、第１のレンズ３５５、３５５’、３５５”から直接に光を受容するレンズであり得る。
【００８４】
図４ａは、本発明のさらなる実施形態に関わる投射デバイス４００の斜視図を提供する。投射デバイス４００は、図３に示す投射デバイス３００と同じ特徴部のうちの多くを備え、同様の特徴部には同じ参照数値が与えられる。
【００８５】
投射デバイス４００においては、レンズ対４０１、４０３、４０５の第１のレンズ４５５、４５５’、４５５”は、図３に示すデバイス３００の第２のレンズ３５７、３５７’、３５７”と類似の様式で構成され、そのため、それらは光ビームを平行化することが可能である。レンズ対４０１、４０３、４０５の第２のレンズ４５７、４５７’、４５７”は、図３に示すデバイス３００の第１のレンズ３５５、３５５’、３５５”と類似の様式で構成され、そのため、それらは、１つの単一軸（光源の方位次第でｘまたはｙ）に沿って光を拡張することが可能である。利点として、この実施形態は、平行化の手段９が光源３、５、７からさらに離れて位置付けられることを可能とするが、これは一般的には、投射デバイス４００が円形画素２を投射することを可能とするように平行化手段９を光源３、５、７に十分近くに位置付けることを可能とするために、「在庫品の」光源を調整する必要はないことを意味する。
【００８６】
上述の実施形態の各々において、各々の平行化レンズ３３、３５、３７は各々が、非球面状であり得、光学的調整手段１９の第１および第２のレンズ５５、５７、３５５、３５５’、３５５”、３５７、３５７’、３５７”、４５５、４５５’、４５５”、４５７、４５７’、４５７”の各々は、円柱レンズであり得る。円柱レンズは、半円筒形である部分を有するレンズである。好ましくは、円柱レンズは、光が入射する半円形の断面を有する第１の表面と、光が通って放射される第２の平坦表面とを有するレンズである。第１の表面は、一部分によって画定され得るが、ある断面を有する第２の表面は、によって画定され得る。
【００８７】
図４ｂは、本発明のさらなる実施形態に関わる投射デバイス４８０の斜視図を提供する。投射デバイス４８０は、図４に示す投射デバイス４００と同じ特徴部のうちの多くを備え、同様の特徴部には同じ参照数値が与えられる。
【００８８】
投射デバイス４８０においては、レンズ対４０１、４０３、４０５は各々が、第１および第２のプリズム４８３、４８３’、４８３”、４８４、４８４’、４８４”を備える。プリズム４８３、４８３’、４８３”、４８４、４８４’、４８４”の各々は、それらを通過するビームの直径を１つの方向に沿って変化させる。例えば、第１のプリズム４８３、４８３’、４８３”は、平行化された赤色、緑色、および青色の光ビーム２３、２５、２７の直径をｘ軸に沿って変化させ、第２のプリズム４８４、４８４’、４８４”も、平行化された赤色、緑色、および青色の光ビーム２３、２５、２７の直径をｘ軸に沿って変化させる。実際には、各々のプリズムのカップルは光のスポットサイズを１方向のみに変化させるために用いられ得るが、理論的には、たった１つのプリズムしかこの目的のために用いられ得ないが、２つのプリズムの場合では、入力ビームおよび出力ビームは互いに対して平行であることを保証することが可能であり、また小さいスポットサイズを達成することが可能である。
【００８９】
図５は、本発明のさらなる実施形態に関わる投射デバイス５００の斜視図を提供する。投射デバイス５００は、投射デバイス５００から所定の距離「Ｄ」のところに位置付けられた表示画面４上に画素２を投射するところが示されている。画素２は、投射デバイス５００によって表示画面４上に投射される画像１０の画素を画定する。
【００９０】
投射デバイス５００は、前の実施形態で提供されたそれらと類似のビーム結合器６０およびＭＥＭＳミラー４８を備える。
【００９１】
この実施形態では、３対のレンズ５０１、５０３、５０５は、平行化の手段および光学的調整手段の双方を集合的に画定する。各々のレンズ対５０１、５０３、５０５は、それぞれの赤色、緑色、および青色の光源５０７、５０９、５１１と光学的通信状態にあるように構成される。各々の対５０１、５０３、５０５を画定するレンズ５１３、５１５、５１３’、５１５’、５１３”、５１５”は、互いと光学的通信状態にあるように構成される。
【００９２】
各々の対５０１、５０３、５０５の第１のレンズ５１３、５１３’、５１３”は光を第１の軸に沿って平行化するように構成され、各々の対５０１、５０３、５０５の第２のレンズ５１５、５１５’、５１５”は、第１の軸に対して直角である第２の軸に沿って光を平行化するように構成されて、各々が円形断面を有する赤色、緑色、および青色の投射ビーム５２３、５２５、５２７を提供する。この例では、各々の対５０１、５０３、５０５の第１のレンズ５１３、５１３’、５１３”は、水平方向のｘ軸に沿って光を平行化するように構成され、各々の対５０１、５０３、５０５の第２のレンズ５１５、５１５’、５１５”は、垂直方向のｙ軸に沿って光を平行化するように構成される。各々の対５０１、５０３、５０５の第１および第２のレンズ５１３、５１５、５１３’、５１５’、５１３”、５１５”は各々が、非球面形状の円柱レンズであり得る。赤色、緑色、および青色の投射ビーム５２３、５２５、５２７は、表示画面４上に焦点合わせされて、画素２を集合的に画定する。
【００９３】
それが光を平行化することを可能とする第１のレンズ５１３、５１３’、５１３”の特性は、レンズの正の焦点距離である。光を平行化するためには、第１のレンズ５１３、５１３’、５１３”は、好ましくは、光源から焦点距離のところに置くべきである。良好に平行化されたビームを得るためには、第１と第２のレンズの双方が、好ましくは、平凸非球面形状円柱レンズである。非球面体とも呼ばれる非球面レンズは、曲率半径がその中心から半径方向に変動する回転対称（または円筒対称性）の光学素子である。それは、画質を改善し、必要とされる素子の数を減少させ、光学設計の経費を下げる。２つの直交する軸に沿って、例えば水平方向のｘ軸および垂直方向のｙ軸に沿って平行化することは、光ビームの双方の平行化を達成し、かつ光ビームに円形断面を提供する。それが光を平行化することを可能とするレンズの特性は、レンズの一方または双方の側面の球面形状または非球面形状である。
【００９４】
レンズ対５０１、５０３、５０５の第１の５１３、５１３’、５１３”の平行化レンズは、レンズ対５０１、５０３、５０５の第２の平行化レンズ５１５、５１５’、５１５”よりも短い焦点距離を有し、それによって、レンズ対が、光源５０７、５０９、５１１から放射された光ビーム１３、１５、１７の楕円形断面を円形断面に変換することが可能であるように構成されるべきである。例えば、赤色の光源５０７から放射される赤色光１３が楕円形断面を持つように放射され、垂直方向のｙ軸に沿った広がり角と比較して水平方向のｘ軸に沿ったより大きい広がり角を有する場合、ｘ軸に沿って平行化するレンズ５１３は、より短い焦点距離、したがって、ｙ軸に沿って平行化するレンズ５１５よりも光源からレンズへのより短い距離を有するように構成すべきである。平行化レンズ５１３は、レンズ５１３の焦点距離に対応する光源５０７からの距離のところに置かれ、したがって、レンズ５１３は、［２*平行化レンズ５１３の焦点距離］*ｓｉｎ（０．８５*ｘ軸広がり角）］に等しいｘ軸に沿った断面直径に放射光ビーム１３を平行化する。平行化レンズ５１５は、レンズ５１５の焦点距離に対応する光源５０７からの距離のところに置かれ、したがって、レンズ５１５は、［２*平行化レンズ５１５の焦点距離］*ｓｉｎ（０．８５*ｙ軸広がり角）］に等しいｙ軸に沿った断面直径に放射光ビーム１３を平行化する。２つのレンズ５１３および５１５の焦点距離と、したがって、それらのレンズから光源５０７へは、ｘ軸およびｙ軸上の平行化された光ビームの断面直径が等しいように選択されなければならない。その結果、赤色光源５０７から放射された楕円形断面の赤色光ビーム１３は、第一にｘ軸に対して平行化され、第二にｙ軸に沿って平行化され、それによって、そのｘ軸に沿った楕円形光ビームの直径が、そのｙ軸に沿った直径に等しくなって、円形断面の投射ビーム５２３を提供する。各々の対５０１、５０３、５０５のレンズ５１３、５１３’、５１３”、５１５、５１５’、５１５”は、各々のレンズ対５１０、５０３、５０５から放射された投射光ビーム５２３、５２５、５２７が円形断面のものになるように、各々の軸に沿って光を平行化すべきである。ビームのスポットサイズを決定する特徴は、平行レンズの焦点距離および光源と平行レンズとの間の距離である。２つの平行化レンズ間の距離は、通常は、それらの焦点距離間の差に等しい。２つの平行化レンズの焦点距離は、前に説明するように光源広がり角に従属する。
【００９５】
各々の対５０１、５０３、５０５の第１のレンズ５１３、５１３’、５１３”と第２のレンズ５１５、５１５’、５１５”との間の距離ｃ、ｃ’、ｃ”と、各々のレンズ対５０１、５０３、５０５の各々の光源５０７、５０９、５１１と第２のレンズ５１３、５１５、５１３’、５１５’、５１３”、５１５”との間の距離ｂ、ｂ’、ｂ”、ｅ、ｅ’、ｅ”とは、赤色、緑色、および青色の投射ビーム５２３、５２５、５２７の円形断面の寸法が、投射デバイス５００からの所定の距離「Ｄ」のところで等しくなるような距離である。その結果、赤色、緑色、および青色の投射ビーム５２３、５２５、５２７の各々のスポットサイズは、投射デバイス５００からの所定の距離「Ｄ」のところで等しい。これは、投射デバイス５００からの所定の距離「Ｄ」のところに位置付けられた表示画面４上に投射された画素２が円形断面を有することを保証する。したがって、各々のレンズ対に対して適切な光学的特徴（例えば、焦点距離）を持つレンズを選択することによって、かつ各々の対のレンズ間の適切な距離ｃ、ｃ’、ｃ”および、各々の光源とレンズ対のレンズの各々との間の適切な距離ｂ、ｂ’、ｂ”、ｅ、ｅ’、ｅ’”を設定することによって、また表示画面４からの所定の距離「Ｄ」のことろに投射デバイス５００を設定することによって、円形画素を、投射デバイス５００によって表示画面４上に投射することが可能である。
【００９６】
対５０１、５０３、５０５の全てに備えられるレンズ５１３、５１５、５１３’、５１５’、５１３”、５１５”は、第１、第２、第３、第４、第５、および第６の光コリメータを画定し得る。各々の対５０１、５０３、５０５の第１のレンズ５１３、５１３’、５１３”から第２のレンズ５１５、５１５’、５１５”へ透過される光ビームは、中間光ビームと呼ばれ得る。
【００９７】
図６は、本発明のさらなる実施形態に関わる投射デバイス６００の斜視図を提供する。投射デバイス６００は、図３に示す投射デバイス３００と同じ特徴部のうちの多くを有し、同様の特徴部には同じ参照数値が与えられる。
【００９８】
投射デバイス６００は、前の実施形態で提供されたそれらと類似のビーム結合器６０およびＭＥＭＳミラー４８を備える。
【００９９】
投射デバイス６００中では、光学的調整手段１９は、第１、第２、および第３のビームストリクタ６０１、６０３、６０５を備える。第１のビームストリクタ６０１は、赤色の平行化された光ビーム２３の一部分が赤色投射ビーム４３に円形断面を備えるために通過することが可能な第１の円形ピンホール６０７を備える。第２のビームストリクタ６０３は、緑色の平行化された光ビーム２５の一部分が緑色投射ビーム４５に円形断面を備えるために通過することが可能な第２の円形ピンホール６０９を備える。第３のビームストリクタ６０５は、青色の平行化された光ビーム２７の一部分が青色投射ビーム４７に円形断面を備えるために通過することが可能な第３の円形ピンホール６１１を備える。
【０１００】
光源３、５、７と３つの平行化レンズ３３、３５、３７の各々との間の距離ｂ、ｂ’、ｂ”と、第１、第２、および第３の円形ピンホール６０７、６０９、６１１の寸法とは、赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７の円形断面の寸法が、投射デバイス６００からの所定の距離「Ｄ」のところで等しくなるような距離である。したがって、赤色、緑色、および青色の投射ビーム４３、４５、４７の各々のスポットサイズは、投射デバイスからの所定の距離「Ｄ」のところで等しく、円形画素２は、投射デバイス６００からの所定の距離「Ｄ」のところに位置付けられた表示画面４上に投射デバイス６００によって投射することが可能である。
【０１０１】
利点として、図６に示す実施形態は、より少ないレンズが必要とされるため、安価であり、実装しやすい。
【０１０２】
図７は、本発明のさらなる態様に関わる投射デバイス用のモジュール７００の斜視図を提供する。モジュール７００は、筐体７０１と、筐体７０１内に固定された赤色、緑色、または青色の光源７０３とを備える。平行レンズ７０９という形態の平行化する手段は、筐体７０１に固定され、かつ、それが光源７０３と光学的通信状態にあるように構成される。平行化レンズ７０９は光源７０３から所定の距離「ｂ」のところに位置付けられ、それによって、所定の寸法のスポットサイズがモジュール７００からのこの所定の距離のところで得ることが可能である。モジュール７００は、事実上、独立型の構成要素である。一般的には、投射デバイス（図示せず）は、各々がモジュール７００を受容することが可能な少なくとも３つのスロットを有するように構成される。投射デバイスのスロット中のチューブ状モジュール７００は、モジュール７００からの熱の消費を完全する。代替的には、筐体７０１が、モジュール７００が、投射デバイス（図示せず）内で動作可能に接続されることを可能とする接続手段（図示せず）をさらに備え得る。
【０１０３】
モジュール７００は、平行化レンズ７０９と光学的通信することが可能なように、筐体７０１内に配設された光学的調整手段１９をさらに備え得る。この例における光学的調整手段１９は、その中に画定されたピンホール６０７を持つビームストリクタ６０１である。光学的調整手段１９は、任意の適切な形態をとり得る、例えば、それは、図１〜５に示す実施形態で用いられるところが示される光学的調整手段１９という形態をとり得ることが理解されるであろう。光学的調整手段１９は、それが、平行レンズ７０９から放射された平行化された光ビーム３３の断面寸法を調整して、円形断面を有する投射ビーム４３を提供することが可能であるように構成される。投射ビーム４３がモジュール７００から所定の距離のところで所定の断面寸法を有するように、光学的調整手段１９が構成され、光源７０３と平行化レンズ７０９との間の距離「ｂ」がなり得る。
【０１０４】
モジュール７００は、ビーム結合器６０の一部を画定する偏向器素子６３、６５、６７をさらに備え得ることが理解されるであろう。
【０１０５】
図８は、本発明のさらなる態様に関わる投射デバイス８００の斜視図を提供する。投射デバイス８００は、各々が図７に示すモジュール７００と同一である第１、第２、および第３のモジュール８０１、８０３、８０５を備える。第１のモジュール８０１は赤色の光源８０９を備え、第２のモジュール８０３は緑色の光源８１１を備え、第３のモジュール８０５は青色の光源８１３を備える。
【０１０６】
投射デバイス８００は、上述した前の実施形態で提供されたようなビーム結合器６０をさらに備える。ビーム結合器６０は、各々がそれぞれのモジュール８０１、８０３、８０５と光学的通信状態にある３つの偏向器ミラー６３、６５、６７を備える。ビーム結合器６０は、各々のモジュール８０１、８０３、８０５から放射された投射ビームを結合して、結合された投射ビームをＭＥＭＳミラー４８に偏向させる。
【０１０７】
ＭＥＭＳミラー４８は、２つの直交する振動軸を中心として振動し、それによって、これらの振動軸を中心としたＭＥＭＳミラー４８の振動が、表示画面４にわたって水平方向および垂直方向に投射ビームを走査して、画像１０を表示画面４上に表示するように構成される。
【０１０８】
添付の請求の範囲に定義する本発明の範囲から逸脱することなく本発明の説明した実施形態に対する様々な修正および変更が、当業者には明らかであろう。本発明を特定の好ましい実施形態に関連して説明したが、請求される本発明はこのような特定の実施形態に不当に制限されるべきではないことが理解されるべきである。
【図１ａ】
2015523597.tif 000003
【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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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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【国際調査報告】
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2015523597.tif 000015