(57)【要約】  画像形成システム（２００）は、複数の光線（２０４）を発生させる複数のレーザー光源（２０１）と、光線（２０４）をコリメートされた光線（２０５）に適応させる一以上の光学的整列装置（２２０）と、コリメートされた光線（２０５）により画像（２０６）を表示面（２０７）に発生させる光変調器（２０３）と、光学的フィードバック手段（２２１）とを備えており、光学的フィードバック手段（２２１）は、コヒーレンス崩壊状態でレーザー光源（２０１）のそれぞれを動作させて画像（２０６）が表示面（２０７）に表示されるときに現れるスペックルを減少させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成システムであって、
複数の光線を発生させるように構成されている複数のレーザー光源と、
前記複数の光線をコリメートされた光線に適応させるように構成されている一以上の光学的整列装置と、
前記コリメートされた光線により画像を発生させるように構成されている光変調器と、
前記一以上の光学的整列装置と前記光変調器との間に配置された光学的フィードバック手段とを備えており、
前記光学的フィードバック手段は、前記複数のレーザー光源のそれぞれを、前記画像が表示面に表示されるときに現れるスペックルを減少させるように、コヒーレンス崩壊状態で動作させるために構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記複数のレーザー光源は、内部の光共振器長と、前記内部の光共振器長と関連するコヒーレンス長とを有しており、
前記複数のレーザー光源のそれぞれから前記光学的フィードバックに至る光軸によって定義される複数の外部光共振器が提供されており、
前記複数の外部光共振器のそれぞれは、前記内部の光共振器長と前記コヒーレンス長との間の長さである外部光共振器長を有していることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記外部光共振器長は、０．１ｍｍから１００ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記複数のレーザー光源のそれぞれの最小線幅モードを不安定化させるために、前記光学的フィードバック手段は、一定量の光学的フィードバックを、前記複数のレーザー光源に届けるように構成されていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記光学的フィードバック手段は、部分反射被膜を有している鏡を備えていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項６】
前記部分反射被膜は、前記コリメートされた光線の１％から１０％を反射することを特徴とする請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記部分反射被膜は、複層の部分反射被膜であることを特徴とする請求項５記載のシステム。
【請求項８】
前記複数のレーザー光源は、三つのレーザー光源を含んでおり、それぞれの前記レーザー光源は三つの設定されたスペクトル幅を有する光を発生させ、前記複層の部分反射被膜は前記３つの設定されたスペクトル幅に対応するフィードバックを伝達させることを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記一以上の光学的整列装置は、三つのダイクロイックミラーを備えていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１０】
前記光変調器は、ＭＥＭＳスキャニングミラーを備えていることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記光学的フィードバック手段は、ビームスプリッタと反射鏡とを備えており、且つ前記ビームスプリッタは、前記コリメートされた光線の一部を前記反射鏡に方向付けることを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項１２】
前記光線の一部は、前記コリメートされた光線の１％から１０％であることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１３】
前記光変調器は、変調器の後の放射の修正を行わずに、前記コリメートされた光線によって画像を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
【請求項１４】
表示面上の画像に関連するスペックルを減少させる方法であって、
レーザー光源から少なくとも二つの光線を発生させる工程と、
前記少なくとも二つの光線を、コリメートされた光線に適応させる工程と、
前記コリメートされた光線を投影成分とフィードバック成分とに分割する工程と、
前記投影成分を変調手段に到達させる工程と、
前記フィードバック成分を前記レーザー光源に到達させ、前記レーザー光源のそれぞれをコヒーレンス崩壊状態で動作させる工程と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項１５】
前記変調手段に前記画像を形成させ、前記表示面に前記画像を送達する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記フィードバック成分は、前記コリメートされた光線の１％から１０％であることを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１７】
前記コリメートされた光線を前記投影成分と前記フィードバック成分とに分割する前記工程は、部分反射鏡を利用するか、若しくはビームスプリッタと反射鏡とを備えたシステムを利用することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１８】
前記コリメートされた光線を前記投影成分と前記フィードバック成分とに分割する前記工程は、前記フィードバック成分を、前記レーザー光源から前記フィードバック成分に至る光軸に沿って前記レーザー光源から０．１ｍｍから１００ｍｍの間で離して設置することを含んでいることを特徴とする請求項１７記載の方法。
【請求項１９】
光の投影源であって、
それぞれが、それらに関係する特徴的な最小線幅モードを有した三つのレーザー光源と、
前記三つのレーザー光源のそれぞれからの出力光を一つの光軸に沿って方向付けるように構成されている複数の光学的整列部材と、
光のフィードバック成分を、前記光軸に沿って前記三つのレーザー光源に反射し、それぞれの最小線幅モードを不安定化させて拡張するように構成されている光学的フィードバック成分と、
を備えていることを特徴とする光の投影源。
【請求項２０】
前記３つのレーザー光源は赤色レーザー光源と、緑色レーザー光源と、青色レーザー光源とを含んでおり、前記光学的フィードバック成分は部分反射鏡を備えているか、またはビームスプリッタと反射鏡との組み合わせを備えていることを特徴とする請求項１９記載の光投影源。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
レーザー投影装置は、鮮明な色彩で提供される高画質画像を提供する。レーザーを利用する投影システムが関与する画像品質は、従来型の投影装置を利用したシステムの画像品質よりも格段に優れている。レーザーダイオード等の半導体レーザーの出現によってそのような高品質画像が比較的に安価に提供されるようになり、しかも消費電力は少ない。レーザーダイオードは小型で、密な構造であり、比較的に安価である。さらにレーザーダイオードからの光を容易に加工して複合画像を形成することができる。
【０００２】
投影システムにレーザーを利用する画像の弱点は、「スペックル（斑点）」と呼ばれる画像アーチファクト（画像の人工産物）が存在することである。スペックルは、コヒーレント光源が、不完全な投影媒体に光を投影するときに発生する。その光が高度にコヒーレントである（干渉性である）ために、粗い表面で反射されると光の成分が他の成分と組み合わされ、相対的に強い光と相対的に弱い光とでなる光のまだら模様を形成する。人の眼のような有限な絞り（開口）を備えた検出要素では、これら光強度の分布が多様なまだら模様は、スペックルとして見える。すなわち、画像の微小部分が、他の微小部分よりも明るく見える。このスポット（斑点）毎の光強度の相違が変動して、スペックルが移動しているように見えることもある。
【０００３】
図１には、観察者１０１がスペックルを感知することができる従来技術のシステム１００が示されている。特に、半導体型レーザーのようなコヒーレント光源１０１は、コヒーレントな光線１０４を変調手段１０３に送る。変調手段１０３はそのコヒーレントな光線１０４を画像形成できる変調されたコヒーレントな光線１０５に変調する。その後にこの変調されたコヒーレントな光線１０５は、図１で示す投影スクリーン１０７のような投影媒体に届けられる。
【０００４】
この投影スクリーン１０７は不完全であるため、すなわちスクリーンが小さな凹凸や小佐奈亀裂を含むため、反射光１０８は組み合わせられた部分や消去された部分を有する。その結果、観察者１０２はスペックルを含む画像１０６を見ることになる。スペックルの存在によってレーザー投影システムで提供される画像の品質が損なわれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願番号１１／７７５，５１１号
【特許文献２】米国特許願公開第２００７／０１５，９７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スペックルを減少させるために多くの試みがなされている。従来のスペックル減少システムでは、コヒーレントな光線に角度ダイバーシチを導入したり、コヒーレントな光線に偏波ダイバーシチを導入したり、コヒーレントな光線に波長ダイバーシチを導入する等々が試行された。装置によってはディフューザ（散光器）、画像変位手段、及びその他の構造が複雑なシステムを採用している。顕微鏡の場合に利用されるようなスペックル減少システムによっては、ユーザに届ける前に、投影される光を、対応コヒーレンス長を超えて延伸させるように長く延びた光ファイバを利用する。これらのシステムの一つの欠点は、それらがコストの増加要因となっており、システム設計全体の構造の複雑性を増加させることである。例えば時間変動型のディフューザは、システム全体の大きさと複雑性に悪影響を及ぼす動作部分、あるいは振動部分を必要とする。さらに、このようなシステムはシステム全体の消費電力を増加させ、効率を低下させる。
【０００７】
よって、これらの半導体型レーザーを使用したような、レーザーを使用した投影システムで使用するための改良されたスペックルを減少させるシステムが必要とされている。
【０００８】
参照数字が、分割された図面を通じて同一の又は機能的に類似した要素を参照しており、その参照数字が以下の発明の詳細な説明と同じである添付の図面は、以下の発明の詳細な説明に組み込まれており、明細書の一部を構成しており、本発明の様々な実施形態を更に図示し、本発明の原理と利点とを説明するために提供されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、スペックルの特徴を示す従来のレーザー投影システムを示している。
【図２】図２は、本発明によるスペックル減少システムの一つの実施形態を示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態で使用するために適した半導体型レーザーのスペクトル図である。
【図４】図４は、本発明の一つの実施形態による第一の量の光学的フィードバックを届ける半導体型レーザーのスペクトル図である。
【図５】図５は、本発明の代替的な実施形態による第二の量の光学的フィードバックを届ける半導体型レーザーのスペクトル図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に従ってスペックルを減少させるように構成された画像システムの一つの実施形態を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に従ってスペックルを減少させるように構成された画像システムの代替的な実施形態を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に従ったスペックルを減少させる方法のブロック図である。
【図９】図９は、図８に示した方法の補完的な一方法の工程のブロック図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に従った画像システムの一適用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
通常の研究者であれば、図面の要素は単純化及び明確化のために示されており、必ずしも縮尺が正確に描かれていないことを理解するであろう。例えば、図面の一部の要素は、他の要素と較べて大きさが誇張されており、本発明の実施形態の理解を助けている。
【００１１】
発明の詳細な説明
本発明に従った詳細な形態を述べる前に、本実施形態が、認識されるスペックルを減少させるように構成された画像形成システムに関連する、方法の工程と装置の部材（構成要素）の組み合わせについて記載されていることに注意すべきである。従って、この記載の恩恵を受ける当業者にとっては既に明白な詳細によって開示を曖昧にしないために、装置の部材と方法の工程は、図面の中で慣例的な記号によって充当されており、本発明の実施形態を理解するために関係のある具体的な詳細のみが示されている。
【００１２】
ここで説明する本発明の実施形態は、一以上の従来型プロセッサを備えている。さらに、特定のプロセッサではない回路と連動して、本明細書で説明するスペックルを減少させる機能の一部、大部分、若しくは全部を実行させるために前記一つ以上のプロセッサを制御する独自の記録されたプログラムの命令を備えている。このプロセッサではない回路は、限定はしないが、マイクロプロセッサ、スキャニングミラー（光線を走査している鏡）、画像変調手段、記憶手段（メモリ）、クロック回路、電源回路、等々を含むことができる。このように、これら機能はスペックルを減少させる方法の複数の段階として説明することができる。代替的には、これら機能の一部または全部は、保存されたプログラム命令が保存されていない状態機械によって実行できる。あるいは、各機能のそれぞれ、またはそれら機能の一部の組み合わせがカスタム論理として実行されるような特定の用途のための集積回路によって実行できる。もちろん、これら２つを組み合わせたものも可能である。例えば、利用可能時間、現行の技術及び経済的考察によって動機付けされた多大な努力並びに多くの設計選択にも関わらず、明細書で開示する概念と原理に導かれたとき、当業者であれば最小程度の実験によってそのようなプログラム及び回路を作成することは容易に可能である。
【００１３】
本発明の実施形態を以下に詳細に説明する。図面を参照すると、同類の数字は複数の図を通じて同類の部品を示している。以下の記載と特許請求の範囲において、以下の用語は、他の文脈に影響することなく、ここに関連づけられた意味を有する。「一つ」「一」「前記」の用語の意味は、複数を引用することを含む。「の中に」との用語は、「の中に」と「の上に」との意味を含む。第一と第二、上部と下部のような相関的な用語は、単独で、一つの項目又は動作を他の項目又は動作から区別するために、項目又は動作の間のいかなる実際の関係又は順番をも必然的に要求したり示唆されたりすることなく用いられる。また、以下に示される括弧内の参照の識別子は、説明している図以外の部材であることを表している。例えば図Ａを説明しているときの装置（１０）との参照番号は、図Ａ以外の図で示されている要素１０に関するものである。
【００１４】
本発明の実施形態は、スペックルを減少させる部材を備えたマルチレーザー投影システムを提供する。このスペックル低減は、レーザー光源に光学的フィードバックを送り返すことによって、簡単に安価で、しかも効率よく実行される。この光学的フィードバックは、まず各レーザー光源の最小線幅モードを不安定化（脱安定化）させ、やがて光学的フィードバック振幅のの振幅が閾値に到達したときに、コヒーレンス崩壊を招く。
【００１５】
一つの実施形態においては、複数のレーザー光源が複数の光源を提供するように設計されている。その後にダイクロイックミラーのような光学要素が使用され、これら光線のそれぞれをコリメートされたコヒーレントな光線に適応させる（変換する、方向付けする）。微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）スキャニングミラーのような変調手段、デジタル光投影（ＤＬＰ）システム、または他の変調手段は、コリメートされたコヒーレントな光線を変調し、投影媒体または表示面に画像を形成する。
【００１６】
本発明の実施形態において、スペックルは、部分反射鏡、若しくはラインスプリッタと反射鏡との組み合わせのような光学的フィードバック手段、またはコリメートされたコヒーレントな光線を投影する成分とフィードバック成分とに分離できる他の装置を経由することで減少する。この光学的フィードバック手段は、レーザー光源と変調手段との間に配置され、各光源に対する外部の光共振器（キャビティ）を形成する。この光学的フィードバック手段は、フィードバック成分をレーザー光源に送り返し、各レーザー光源をコヒーレンス崩壊状態で動作させる。コヒーレンス崩壊状態は、さらに幅広いスペクトル幅を有し、低減されたスペックル状態を提供する投影光線を生成する。本発明の実施形態は、小型で、密な構造であり、携帯用の電子装置で投影システムとして利用するのに適している。
【００１７】
図２は、本発明の実施形態に従ったスペックル減少レーザー画像システム２００の概略図である。複数のレーザー光源２０１は、複数の光線２０４を生成するように設計されている。一つの実施形態では、これら複数のレーザー光源２０１は、赤色レーザー、青色レーザー、及び緑色レーザーを含む。これらレーザーは、端面発光レーザーまたは垂直光共振器面発光レーザーを用いることができる。一つの実施形態では、各レーザーは、小さくて効率的な半導体レーザーである。このようなレーザーは、一般的に様々な製造業者から入手することができる。
【００１８】
次に、一以上の光学的整列装置２２０（光学的な位置合わせ装置２２０、光学的アライメント装置２２０）が、その複数の光線２０４をコリメートされた光線２０５に適応させるために利用される。複数のレーザー光源２０１が、赤色レーザー、青色レーザー、及び緑色レーザーを含む場合は、光学的整列装置２２０は、各レーザーの出力を混合して、白色のコヒーレントな光線を形成することができる。一つの実施形態では、ダイクロイックミラーが、複数の光線２０４をコリメートされた光線２０５に適応させるために利用が可能である。ダイクロイックミラーは、幅狭な帯域で選択的に光を通過させ、他の光を反射するダイクロイックフィルターを含んだ部分反射鏡である。ダイクロイックミラーと、レーザー投影システムにおけるその利用は従来から知られている。
【００１９】
光変調器２０３は、コリメートされた光線を変調し、それを表示面２０７に到達させることで、画像２０６を形成するように設計されている。一つの実施形態では、光変調器２０３は、ＭＥＭＳスキャニングミラーを含む。本発明の実施形態で使用するために適したＭＥＭＳスキャニングミラーの例は、本願出願人に譲渡された米国特許出願番号１１／７７５，５１１（２００７年７月１０日出願）「走査された光線の光源で使用する基板ガイド式リレー」（特許文献１）及び米国特許願公開第２００７／０１５９７３号「改良画像品質を提供する基板ガイド式ディスプレイ」（特許文献２）に記載されている。本発明の実施形態は、システム全体が非常に小さな形状因子で設計が可能であるため、ＭＥＭＳスキャニングミラーを使用したものに利用するのに適しており、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ゲーム機、音楽プレーヤー、マルチメディアデバイス等々のような携帯用の電子機器での使用に適している。しかしながら当業者であればデジタル光投影変調器のような他の光変調器であっても同様に利用できることを理解しよう。
【００２０】
感知可能なスペックルを減少させるために、光学的フィードバック手段２２１が複数のレーザー光源２０１と光変調器２０３との間に設置される。一つの実施形態では光学的フィードバック手段２２１は光変調器２０３と１以上の光学的整列装置２２０との間に設置される。複数のレーザー光源２０１と光学的フィードバック手段２２１から延び出る光軸（光学軸）は各レーザー光源の外部光共振器２２４を形成する。光学的フィードバック手段２２１はフィードバック成分２２２を複数のレーザー光源２０１に送り、投影成分２２３を光変調器２０３に送る。フィードバック成分２２２は各レーザー光源２０１をコヒーレンス崩壊状態で動作させるのに十分な振幅を有する。コヒーレンス崩壊は各レーザー光源２０１のレーザーモードのスペクトル線幅を相当程度に拡張させる。これで光変調器２０３からの画像２０６が表示面２０７に形成されるときに現れるスペックルを減少させる。事実、本発明の実施形態はコヒーレンス崩壊現象を利用してレーザー投影システムにおいてスペックル現象を抑制する。
【００２１】
外部光共振器２２４は、各レーザー光源のコヒーレンス崩壊を引き起こすものであり、複数のレーザー光源２０１のそれぞれの切り子面から光学的フィードバック手段２２１への光路長によって定義される。外部光共振器２２４の長さは、各レーザー光源の要求される線幅の拡張が、外部光共振器の位相に対して感度をもたないように選択できる。すなわち外部光共振器の長さの副波長の変化に感度を持たないように選択できる。一つの実施形態において、外部光共振器２２４の長さは、コヒーレンス崩壊現象がそれ以下では観察されない長さを超えるように選択される。
【００２２】
一つの実施形態では、外部光共振器２２４の長さは、各レーザー光源の光共振器長よりも一段と長く、各レーザーの特徴的なコヒーレンス長よりも一段と短いように選択される。例えば複数のレーザー光源２０１として赤色レーザー、青色レーザー及び緑色レーザーが使用されるとき、赤色レーザーは青色レーザーと同様に約１ｍｍの光共振器長を有することができる。緑色レーザーは一般的には３ｍｍから４ｍｍである、さらに長い光共振器長を有することができる。各レーザーのコヒーレンス長は数ｃｍから数百ｍであり得るが、しばしば何十ｃｍから１ｍ程度である。よって外部光共振器２２４の長さは例えば約１０ｍｍに選択される。この長さは各レーザー光源の光共振器長よりも長いが、フィードバックのない場合にはレーザー光源のコヒーレンス長よりは短い。本発明の一つの実施形態では外部光共振器長は０．１ｍｍから１００ｍｍである。
【００２３】
フィードバック成分２２２の振幅は、各レーザーの最小線幅モードを不安定化させるのに必要とされる振幅よりも大きくなるように選択される。このようなフィードバックは、各レーザー光源で複数のモードの励起を開始する。これら複数のモードのそれぞれは、そのレーザーに対応する緩和振動周波数によって分離される。フィードバック成分２２２の振幅が閾値に到達すると、各レーザー光源はコヒーレンス崩壊にまで駆動され、各レーザー光源のスペクトル線幅を相当に拡張する。この拡張によって観察者に観察されるスペックルが減少する。
【００２４】
実際には、フィードバック量は、各レーザー光源２０１のコヒーレンス崩壊にまで駆動するために十分な量に光学的フィードバックを調整するように、可変光学的フィードバック手段を利用することで、特定のシステムあるいは特定の製造業者のレーザーダイオード用に設定が可能である。このフィードバックの適切な量が確定すれば、システムは要求される反射特性を備えた固定光学的フィードバック手段を利用できるように設計することができる。フィードバック量は、少なくとも、各レーザー光源の最小線幅モードを不安定化するために十分な量である。研究に基づく実験計算では、コリメートされた光線２０４の振幅の約５％を有したフィードバックが、コヒーレンス崩壊現象による各レーザー光源２０１の線幅の急速な拡張を引き起こすことを示している。コヒーレンス崩壊現象は、図３から図５にかけてさらに詳細に示されている。
【００２５】
図３に、レーザー光源３０１と、光学的フィードバックが適用されない場合のその特徴的な出力３３０のグラフとが示されている。レーザー光源３０１は、１つの内部光共振器の長さと、それに関連するコヒーレンス長とを有している。一例として、レーザー光源が赤色レーザーであるとき、その光共振器の長さは１ｍｍ程度であり、コヒーレンス長は１０ｃｍから１００ｃｍである。
【００２６】
レーザー光源の特徴的な出力３３０は、緩和振動周波数３３１に集中し、スペクトル線幅３３２を有する。ある販売業者から入手される典型的な半導体レーザーでは、このスペクトル線幅３３２は約１０ＭＨｚであり得る。
【００２７】
図４は、本発明に従って、レーザー光源３０１にフィードバック成分４２２を届け、光変調器４０３に投影成分４２３を到達させるように設計されている光学的フィードバック手段４２１を有したレーザー光源３０１を示す。フィードバック成分４２２の振幅は比較的小さく、レーザー光源出力の振幅の数％程度である。フィードバック成分４２２の振幅はレーザー光源４０１の最小線幅モードを不安定化させるのに十分なものである。よってシステム出力４３０はレーザー光源３０１の緩和振動周波数によって分離される複数の励起モードである。
【００２８】
図５は、図４のシステムであり、フィードバック成分４２の振幅がレーザー光源出力の振幅の約５％に増強されたシステムを示している。図４のマルチモード出力（４３０）は、コヒーレンス崩壊状態の出力５３０となっている。１０ＭＨｚの当初スペクトル線幅は、１０ＧＨｚから２０ＧＨｚのスペクトル線幅に拡張されている。スペクトル線幅のこの拡張は、表示面（２０７）から反射する光の結合効果であり、スペックルを減少させる。
【００２９】
コヒーレンス崩壊の動作状態は、産業上では、しばしば回避される。なぜなら、このような状況は、相対的強度雑音（強度ノイズ）を急速に増大させるからである。しかしながらこの相対的強度雑音の増加は、光通信システムのような利用形態では不都合ではあるものの、本発明の実施形態には悪影響を及ぼさない。投影ディスプレイの利用形態のような本発明の実施形態のための適用形態では、相対的な強度雑音の増加によっては悪影響を受けない。なぜなら、人の眼のような検知器はこの、増加した雑音を平均化するからである。その結果、本発明の実施形態に従った投影画像は、増加した相対的強度雑音から画像品質の劣化の影響を受けない。さらにどのような増加した雑音でも、レーザーの自己加熱及び他の動作特性によって引き起こされる画像アーチファクトを平均化する。
【００３０】
更に、いくつかの従来のスペックル減少システムは、スペックルを減少させるために、図４に示す「マルチモード」状態の動作をしようとする。しかし、そのような従来の技術システムは、一般的に、変調器の後の放射の修正を必要とする。例えば顕微鏡における従来技術の解決法は、一つのレーザー光源を採用し、その後に、そのレーザー光源のコヒーレンス長を超えるレーザー光源からの距離を隔てて光を届けようとして、光ファイバケーブルの長大な長さを利用する。本発明の実施形態はマルチレーザー光源を使用できるだけではなく、各レーザーがコヒーレンス崩壊にまで駆動される際に変調器の後の放射の修正を必要としない。
【００３１】
図６に、本発明の実施形態に従った光投影源６００の一つの実施形態を示す。３つのレーザー光源６６１、６６２及び６６３は、複数の光線６０４を生成するように適応させられている。各レーザー光源６６１、６６２及び６６３は、特徴的な最小線幅モードと、それに関連するコヒーレンス長とを有する。一つの実施形態において、レーザー光源６６１、６６２及び６６３は緑色レーザー光源、赤色レーザー光源及び青色レーザー光源を含んでいる。一つの実施形態では各レーザー光源６６１、６６２及び６６３はプリント配線ボードまたは他の基板への搭載に適した半導体レーザー光源を含む。
【００３２】
複数の光学的整列装置６６４、６６５及び６６６は、各レーザー光源６６１、６６２及び６６３からの出力光を光軸６６７に沿ってコリメートされたコヒーレントな光線として方向付けるように設計されている。図６の実施形態では光学アレイメント装置６６４、６６５及び６６６はそれぞれダイクロイックミラーを含む。当業者であれば、複数の光線を１つのコリメートされた光線に配向処理するように設計された他の光学的整列装置であっても利用が可能であることが理解されよう。
【００３３】
光変調器６０３は、コリメートされた光線を受け取り、それを変調して表示面（２０７）に投影するために適した画像を作成する。図６の実施形態では光変調器６０３はＭＥＭＳスキャニングミラー６６８を含む。部分反射鏡６６９は、ＭＥＭＳスキャニングミラー６６８にコリメートされた光線を方向付ける。前述したようにデジタル光投影システムのような他の光変調手段であってもＭＥＭＳスキャニングミラー６６８の代用として利用できる。ＭＥＭＳスキャニングミラー６６８の利点は、それが非常に小さくて効率的な光投影源６００を提供することである。
【００３４】
光学的フィードバック成分６２１は、光のフィードバック成分を、光軸６６７に沿って３つのレーザー光源６６１、６６２及び６６３に向かって反射させ、不安定化及び各最小線幅モードの拡張を実行するように設計されている。一つの実施形態ではフィードバック成分の振幅は３つのレーザー光源６６１、６６２及び６６３をコヒーレンス崩壊状態にまで駆動するように選択される。
【００３５】
図６の実施形態では、光学的フィードバック成分６２１は、部分反射被膜（コーティング）が施された鏡を備えている。部分反射被膜は、一般的に当業者に知られている。そのような被膜は、入射光の部材を一部反射し、他の部分を送達する。さらに、そのような被膜は、所定レベルの光、または偏光によって定まる光量を、伝達または反射することができる。これら被膜は、銀の薄層のような金属層でもよい。あるいはそれらは蒸着処理あるいは他の適した製造工程によって堆積された複層構造物であってもよい。適した部分反射被膜の構造に関するさらなる詳細は米国特許願１１／６０３９６４「改良画像品質を提供する基板ガイド式ディスプレイ」（２００６年１１月２１日出願）において解説されている。
【００３６】
一部の被膜は、入射光線を特定範囲の角度で選別的に反射するように設計されている。例えば部分反射材料のいくつかの一体構造の層（モノリシック層）は、偏光選択性及び角度選別性またはそれらの組み合わせを提供するように設計されている。あるいは角度選別性である部分反射層と偏光選別性である部分反射層とを別々に利用し、各層を反射エネルギーの一部として貢献させることも可能である。
【００３７】
一つの実施形態においては、光学的フィードバック成分６２１の部分反射被膜は複数の光学的整列装置６６４、６６５及び６６６からの組み合わせ光線の１％から１０％を反射するように設計されている。一つの実施形態では部分反射被膜は複数層被膜を含む。例えば部分反射被膜は各レーザー光源６６１、６６２及び６６３のそれぞれのスペクトル幅に対応するフィードバックを搬送するように設定できる。光学的フィードバックを搬送することで各レーザー光源６６１、６６２及び６６３はコヒーレンス崩壊にまで駆動され、光投影源６００からの感知可能なスペックルを減少させる。
【００３８】
図７に、本発明の実施形態に従った、光投影源７００の代替的な実施形態を示す。図７では、光学的フィードバック成分７２１は、ビームスプリッタ７７１と鏡７７２の組み合わせを含んでいる。ビームスプリッタは、この業界ではよく知られている光線を複数成分に分割する装置のことである。本発明の実施形態ではビームスプリッタ７７１は受け取った光線をフィードバック成分と投影成分とに分割するように設計されている。ビームスプリッタ７７１は、受け取ったコリメートされた光線の１％から１０％であることが可能なフィードバック成分を、鏡７７２に到達させる。このフィードバック成分は、鏡７７２で反射され、レーザー光源７６１、７６２及び７６３に送り戻され、コヒーレンス崩壊を引き起こす。投影成分は、光変調器７０３に到達して、画像が表示面（２０７）に形成される。本発明での利用に適したビームスプリッタ７７１は多彩な形態が可能である。例えば立方体型プリズム、部分的に銀めっきされた鏡、及びダイクロイックミラー型のプリズム構造体である。
【００３９】
図８は、本発明の実施形態での使用に適している表示面での画像形成に関連して、スペックルを減少させる方法８００を示している。工程８０１において、複数の光源が少なくとも２つの光線を発生させる。工程８０２において、一つ以上の光学的整列装置は、それら少なくとも２つの光線を、コリメートされた光線として適応させる。工程８０３において、光学的フィードバック手段は、そのコリメートされた光線を投影成分８０５とフィードバック成分８０４とに分割する。一つの実施形態においてはその投影成分の振幅はコリメートされた光線の振幅の１％から１０％である。この工程８０３は、レーザー光源から光学的フィードバック手段にまで延びる光軸に沿ってフィードバック成分を０．１ｍｍから１００ｍｍの間でレーザー光源から離して配置する工程を含むことができる。
【００４０】
工程８０６にて、光学的フィードバック手段は、投影成分を変調手段に届け、工程８０７において画像をユーザに対して投影させる。変調手段は画像を形成し、その画像を表示面に投影させる。工程８０８にて光学的フィードバック手段はフィードバック成分８０４をレーザー光源に届け、工程８０９にて各レーザー光源をコヒーレンス崩壊状態で動作させる。
【００４１】
図９は、図８の工程８０３を実行する２つの選択可能な方法を示している。特にコリメートされた光線を、投影成分とフィードバック成分とに分割する工程８０３は、部分反射鏡を提供する工程９０１またはビームスプリッタと鏡とを含んだシステムを提供する工程９０２を含むことができる。当業者であれば、図９の工程は単に説明のためだけに供されており、他のタイプの光学的フィードバック手段であっても部分反射鏡またはビームスプリッタと鏡との組み合わせ物の代用として利用できることを承知する。
【００４２】
図１０に、本発明の実施形態に従った画像システム（２００）の例示的な利用法を示す。特に、ここで説明する画像システム（２００）は、装置１０００に組み込み可能である。装置１０００は携帯電話、ポータブルＤＶＤプレーヤ、携帯用のテレビ装置、ラップトップコンピュータ、携帯用のＥメール装置、携帯用音楽プレーヤー、携帯情報端末（ＰＤＡ）またはそれらの組み合わせであることが可能である。
【００４３】
装置１０１０は、前述のスペックル減少装置の一つまたは複数を組み込み、前述のスペックル減少方法の一つ、または複数を実行するプロジェクタ１００１を含むことができる。このプロジェクタ１００１は、一つの実施形態において、プロジェクタ１００１を制御するようにプログラムされたプロセッサ１００２に連結されている。プロジェクタ１００１は、レーザー光源（２０１）と、光学的フィードバック成分（２２１）と、ここで説明した他のスペックル減少部材を含む。
【００４４】
プロセッサ１００２は、画像データ１００４を保存するメモリ１００３に連結することができる。これは静止画像またはビデオデータを含むことができる。プロセッサ１００２は、プロジェクタ１００１に表示面１００７上で画像データ１００４に対応する画像を提供させる制御信号を発生させるために画像データを処理するようプログラムできる。プロセッサ１００７も一以上の入力装置及び出力装置に連結できる。例えばディスプレイ１００５はユーザにプロセッサ１００２の動作状況を確認させることができ、画像データ１００４を表示する別手段として活用できる。ユーザ入力と制御命令とを受け取るために、プロセッサ１００２をキーパッド１００６に連結することもできる。
【００４５】
以上の記載において、本発明の特定の実施形態を解説した。しかしながら、当業者であれば、請求の範囲において定義されている本発明の範囲から逸脱せずにそれらに様々な修正を施すことが可能であることを理解しよう。よって本発明の好適な実施形態をして解説したが本発明はそれらに限定されない。数多くの修正、変更、変形例、等価な構成が、以下の本発明の請求の範囲によって定義されている本発明の範囲と精神から逸脱することなく、当業者によって行われるであろう。よって、明細書と図面の記載は本発明を限定することを意図したものではなく、全ての変更は全て本発明の範囲に含まれる。請求項の全ての及びいかなる基本的な特徴の全ての効果、利益、問題の解決、そして全ての効果、利益、問題の解決をもたらす要素は、請求項に不可欠であるとか、要求されているとか、基本的な特徴又は要素であると解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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