JP2001228420A

JP2001228420A - 広い視野内で光束の方向を動的制御する装置

Info

Publication number: JP2001228420A
Application number: JP2001015620A
Authority: JP
Inventors: Yong-Sheng Chao; − シェンチャオヨン; Ying Zhao; ザオイイン
Original assignee: Advanced Optical Technologies Inc
Current assignee: Advanced Optical Technologies Inc
Priority date: 2000-02-15
Filing date: 2001-01-24
Publication date: 2001-08-24
Also published as: CN1310352A; US6204955B1; EP1126306A3; EP1126306A2

Abstract

(57)【要約】【課題】光束をピッチとヨウで±９０°の範囲内に動
的に制御できるよう、光の偏向角度を拡大する装置を提
供する。【解決手段】デバイスは、初期動的光束偏向器（１
４）および複合光束方向マッパ（１６）とを備える。光
束方向マッパ（１６）は、光束サイズ低減器（１８）、
光束伝達アダプタ（２０）、および投影機（２２）を含
む。光源（１２）からの初期光束（２４）は、初期動的
光束偏向器（１４）によって小さい角度θ₀だけ偏向さ
れる。初期偏向光束（２６）は、光束サイズ低減器（１
８）によって光束伝達アダプタ（２０）上の光束エネル
ギ・スポット（４８）へと集光され、これは光スポット
を投影機（２２）へと送る。投影機（２２）は、初期偏
向角度θ₀より大きい出力偏向角度θで、その出力空間
（３４）の遠視野（３８）に出力光束を放射する。全て
の構成要素は古典的幾何光学に基づき、出力光束（３
２）のエネルギは入力光束（２４）の桁内である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光束方向制御装置
に、特に光束伝搬方向を動的に制御する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】光束伝搬方向の動的制御は、光学の基本
的技術である。直接的用途には、レーザ・レーダ・シス
テム、レーザ投影ディスプレー、標的追跡システム、土
地測量システム、娯楽、レーザ・プリンタ、レーザ加
工、計測、レーザ走査、および光通信がある。

【０００３】現在、４つの重要な光束偏向方法がある。
つまり電気機械的方法、音波光学的方法、電気光学的方
法、および電気制御の光格子方法である。この４つの方
法のうち、電気機械的方法が商用製品で最も頻繁に使用
されている。電気機械的方法は、光束方向を変化させる
機械的デバイスとして回転鏡または回転プリズムを使用
する。これらのデバイスは、巨視的規模の機械的動作と
いう本質的な性質のため、幾つかの制約を有する。例え
ば、比較的遅い。概して、光束を１方向から別の方向に
変更するのに数ミリ秒かかる。また、このようなシステ
ムは機械的振動からの干渉を受けやすい。

【０００４】他の３タイプの方法は、巨視的規模での機
械的可動部品を含まない。しかし、最大偏向角度範囲
は、往々にしてその性能の重要な制限要素となる。例え
ば、先行技術の完全に電気的な制御方法が提供できる最
大偏向角度は、概ね±３°未満である。小さい偏向角度
のため、基本的に電気的制御方法はほぼ全ての重要な実
際的用途から除かれる。電気機械的制御の回転鏡デバイ
スは、適度に大きくなった偏向角度を提供することがで
きる。２次元電気機械的制御の回転鏡の最大偏向角度
は、通常、±３０°よりはるかに小さく、機械的部品の
幾何学的構造によって制限される。そして、レーザ・レ
ーダ・システムなどの多くの重要な光走査用途では、往
々にしてこれよりはるかに大きい走査角度範囲が必要と
される。したがって、電気機械的システムの最大偏向角
度範囲もまだ不十分である。

【０００５】先行技術では、Huignardに発行された米国
特許第４，８３６，６２９号は、広い視野内で光束の方
向を変化させるホログラフィック・マルチプレクサ・シ
ステムを開示している。重要な構成要素はホログラフィ
ック・マルチプレクサで、その走査は光の波の性質に基
づく。特に、Huignardのシステムでは、光束を、コヒー
レント電磁波の干渉によって、伝搬方向が異なる複数の
光束に分割する。Huignardは次に、シャッタを使用して
どの光束をシステムから出力するか選択する。Huignard
のシステムの１つの短所は、出力光のエネルギが入力光
のエネルギの小さい部分にすぎないことである。例え
ば、ホログラフィック・マルチプレクサがＮ×Ｎ＝Ｎ²
本の光束のマトリクスを出力する場合、各光束の最大エ
ネルギ・レベルはわずか１／Ｎ²であり、Ｎ²は通常数百
または数千であるので、出力エネルギは入力エネルギと
比較すると、実際に非常に小さい。

【０００６】ホログラフィック・ハードウェアおよびプ
ロセスは、実際の用途には往々にして複雑すぎることに
留意されたい。例えば、Huignardのシステムは、ホログ
ラフィック・マルチプレキシング・プロセスで失われた
光エネルギを補償するため、外部レーザ・エネルギをポ
ンピングして出力光束に戻すよう、追加のレーザ・シス
テム、２次元位相変調器、および追加の非線形光学材料
を使用する。量的に、追加のレーザはポンピング・シス
テムの損失を補償するため、入射レーザ光源の何倍もの
出力がなければならない。また、マルチプレクサが作業
するため、かなり繊細な２次元検出器システムを使用し
て、最初にホログラムを記録し、次にかなり複雑なプロ
セスを用いて、複数の分割ビームを提供するため元の波
面を再構築しなければならない。これら全てにより、Hu
ignardのシステムは、多くの実際的用途にとってあまり
に複雑で繊細になっている。

【０００７】古典的幾何学的形状の光学機器に関して、
最初に偏向した光束の偏向角度を少量（通常±５°）増
加させるための方法は、光束拡大器を使用する。図２で
示すように、光束拡大器は、共通の焦点面１１２を共有
する２つの収斂レンズを有するレンズシステムである。
一方のレンズ１０２の焦点距離ｆ₁は第２レンズ１０４
の焦点距離ｆ₂よりはるかに大きい。よく平行化された
光束が１０６のように第２レンズ１０４から第１レンズ
１０２へと進むと、光束のサイズはｆ₁／ｆ₂のファクタ
だけ増加する。光束拡大器を反対方向に、つまり１０８
のように第１レンズ１０２から第２レンズ１０４への方
向に使用すると、光束のサイズは減少し、光学軸１１０
に対する入力光束の偏向角度はｆ₁／ｆ₂のファクターだ
け増大する。しかし、ｆ₁／ｆ₂が大きい場合、最も重要
な制限条件は、出力光束の最大偏向角度である。出力光
束は、常に小さいレンズ１０４の出力表面１１４から光
学軸１１０へと進み、小さいレンズ１０４からの距離δ
で光学軸１１０と交差する。ｒ／δの比率が、最大偏向
角度を直接決定する。ここでｒは小さいレンズ１０４の
半径である。

【０００８】望遠鏡の接眼レンズは、さらに特別の規定
された目的を有する。使用者はシステムを目で直接覗き
込むので、光束出力は小さいレンズの表面から約５から
１０ｍｍ離れるよう設計され、光束は人間の目の瞳孔サ
イズに合うよう約２ｍｍの幅である。

【０００９】したがって、光束拡大器または標準的な望
遠鏡の接眼レンズは、ほぼ近視野に出力光束を提供する
デバイスである。出力光束が常に光学軸に向かい、δの
値が非常に小さくならないので、最大偏向角度範囲は非
常に制限される。また、出力光束がレンズの縁から来る
ので、光束の歪みおよび劣化が大きい。複合レンズ・シ
ステムを使用する場合、このレンズ・システムは、レン
ズ・システムの遠視野ではなく近視野で機能するよう設
計される。光束が光学軸を通過し、遠視野に入ると、光
束の劣化は往々にして許容不可能になる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、光束
の方向を制御する装置を提供することである。別の目的
は、広範囲の角度にわたって光束の方向を制御する装置
を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、光束を動的に
制御し、広範囲の角度、通常はピッチとヨウの両方で±
９０°からの範囲で空間内の任意の方向に進めることが
できるよう、光偏向角度を拡大する装置を提供する。本
発明の装置は、機械的可動部品がない完全に電子的な制
御システムに適用することができる。そのため、光の方
向に関する電子的方法の制限がもはや当てはまらず、広
い角度範囲での光束の完全に電子的な制御を、広範囲の
用途に可動部品なく使用することができる。また、本発
明の装置は、回転鏡または他の可動部品を含むシステム
にも適用することができる。

【００１２】本発明は、単純で古典的な幾何光学素子を
使用し、広い角度範囲内で光束の方向を動的に制御する
システムを提供する。幾何光学素子は全て、追加の光エ
ネルギをシステムにポンピングする必要がない受動的素
子である。出力光束エネルギは通常、入射光束エネルギ
の桁である。システム構造は単純で、システムのコスト
はホログラフィック・システムよりはるかに少ない。

【００１３】本発明は、光源から発した初期光束の方向
を動的に制御するようになっている光方向制御デバイス
である。デバイスは、物理的順序で、初期動的光偏向器
および光束方向マッパを備える。初期動的光束偏向器
は、初期光束を受け、初期偏向角度θ₀で初期偏向した
光束として初期光束を発する。光束方向マッパは幾何光
学素子に基づき、遠視野に出力空間を有する。光束方向
マッパは、入力表面で初期偏向光束を受けて、出力光束
を遠視野へ伝達し、出力光束は、初期偏向角度より大き
い出力偏向角度θを有する。光束方向マッパは光束サイ
ズ低減器、光束伝達アダプタおよび投影機を含む。光束
サイズ低減器は、初期偏向光束を受けて、集光した光束
を光束伝達アダプタ上の光エネルギ・スポットに提供す
る。光束伝達アダプタ光エネルギ・スポットを受け、光
エネルギ・スポットを放射表面に伝搬する。投影機は伝
搬した光エネルギ・スポットを受け、出力光束の中心光
線がデバイスの光学軸と交差しないよう、出力光束を放
射する。

【００１４】光源は、初期動的ビーム偏向器と同等の光
を放射する。初期動的ビーム偏向器は、電気機械的制御
の偏向器、音波光学的偏向器、電気光学的偏向器および
電子制御格子デバイスなど、制御可能な小さい角度の偏
向を提供する任意の現在入手可能なデバイスでよく、１
次元または２次元偏光器でよい。

【００１５】第１の実施形態では、光束伝達アダプタは
光ファイバ・プレートであり、投影機は特殊球面レンズ
である。光束サイズ低減器は、初期偏向した光束を、基
本的にほぼ光ファイバ・プレートの１本のファイバ直径
のサイズである光エネルギ・スポットまで低減させる。
光エネルギ・スポットは１本のファイバ内、または隣接
するファイバのセットから放射表面しか伝搬しない。伝
搬した光エネルギ・スポットは、特殊球面レンズの半球
形焦点面上の焦点と遭遇する。特殊球面レンズは、焦点
と特殊球面レンズの中心点を結ぶ直線に沿った方向で無
限距離を指す、よく平行化された光束として、光エネル
ギ・スポットを放射する。特殊球面レンズの３次元焦点
面上の光エネルギ・スポットの位置と出射光束の方向と
には１対１対応があるので、出射光束の方向と初期偏向
光束の方向とにも１対１対応がある。

【００１６】第２の実施形態は、伝達アダプタに収斂レ
ンズを、投影機として逆幾何光学カメラ結像レンズを使
用する。従来の結像レンズ・システムでは、光束は入力
空間の遠視野から伝搬し、焦点面で集光する。本発明で
は、光の伝搬が逆方向で、入力空間から出力空間に変換
する。

【００１７】結像レンズ・システムは、それぞれ収斂レ
ンズ・アセンブリと発散レンズ・アセンブリとして機能
する第１および第２サブアセンブリを有することが好ま
しい。第１サブアセンブリは、光学軸を横切って光束を
案内し、第２サブアセンブリは光束偏向を増大させる。
遠視野における出力光束の最終偏向角度は、±９０°に
までなることがある。

【００１８】レンズの収差が与える影響は、太い光束よ
り細い光束の方がはるかに小さく、入射光束は常に細
い。というのは光束低減器の焦点距離は、第１サブアセ
ンブリの焦点面から第１サブアセンブリの表面までの距
離よりはるかに大きいからである。また、収斂および発
散レンズ・アセンブリの収差は、相互にほぼ相殺するよ
う設計することができる。

【００１９】第３の実施形態は、第１の実施形態の特殊
球面レンズを従来のレンズ・アセンブリと置換する。第
３の実施形態は、同じ大きさの角度偏向を提供しない
が、製造が容易になる。

【００２０】本発明の他の目的は、以下の図面および本
発明の詳細な説明から鑑みて明白になる。本発明の性質
および目的をさらに完全に理解するため、添付図面を参
照する。

【００２１】

【発明を実施するための形態】本発明の基本的光束方向
制御システム１０は、そのブロック図が図１に図示さ
れ、偏向角度が増大した出力光束を提供するため、初期
動的光束偏向器１４および古典的幾何光学素子に基づく
複合光束方向マッパ１６を備える。本明細書ではこれ以
降、古典的幾何光学素子に基づく複合光束方向マッパ
を、単に「光束方向マッパ」と呼ぶ。

【００２２】本発明１０は、光源としてのレーザまたは
ランプなどの発光デバイスを備える光源１２、および以
下で検討するような光学的性能のため、初期動的光束偏
向器１４の特定の要件を満たすよう、発光デバイスの出
力を適切に変更するよう意図される従来の光学システム
とを有する。光源１２に使用する技術は標準的なもので
あり、十分に確立されている。

【００２３】レーザ光源１２からの光束２４が初期動的
光束偏向器１４を通過し、光束方向とシステムの光学軸
１４の間で測定した初期偏向θ₀を経験する。初期動的
光束偏向器１４は外部デバイス４２によって制御され
る。初期偏向角度θ₀は、使用する初期光束偏向器のタ
イプに応じて、例えば±０．００１°から±４５°の範
囲になり得る。次に、初期偏向した光束２６は光束方向
マッパ１６を通過し、これは小さい初期偏向角度θ₀を
出力偏向角度θへと増加させる。幾つかの実施形態で
は、出力偏向角度θはほぼ±９０°まで大きくなり得
る。

【００２４】初期動的光束偏向器１４は、小さい角度偏
向を提供するため、現在入手可能な任意のデバイスでよ
く、初期動的光束偏向器１４のタイプが、初期光束２４
に必要なパラメータを決定する。上記で示したように、
現在のところ４タイプの動的光束偏向器がある。つまり
電気機械的制御の偏向器、音波光学的偏向器、電気光学
的偏向器および電子制御格子デバイスである。初期動的
光束偏向器１４は、１次元または２次元偏向器でよい。

【００２５】電気機械的制御の偏光器は、回転鏡または
プリズムを使用する。これは、初期光束のサイズが鏡の
サイズと匹敵するほど十分小さいことが必要である。初
期光束は、よく画定された方向を有し、好ましくは平行
化されている必要もある。光の波長は、鏡またはプリズ
ムの光学波長範囲内の任意の波長でよい。電気機械的制
御の回転鏡およびプリズムは、適度に大きい角度有効範
囲を提供することができる。例えば、典型的な２次元電
気スキャナは、±３０°の最大偏位を有する。電気機械
的偏光器の主な問題は、その操作速度である。

【００２６】音波光学的偏向器は、透明な偏光器媒体、
超音波変換器、および無線周波数（ＲＦ）信号源を備
え、超音波を制御する。偏向媒体では、強力な音波が可
動格子と同様の密度パターンを生成する。好ましい光源
であるレーザ・ビームが密度格子を通過した後、屈折に
よる偏向角度はｓｉｎα₀≒α₀＝λ／（２Λ）となる。
ここでλは光の波長、Λは音波の波長である。音波の波
長は常に光波より大きいので、偏向角度は常にかなり小
さい。音波光学デバイスでは、ＲＦ信号周波数を調整す
ることにより、音波の波長Λが変化し、レーザ・ビーム
を異なる方向に偏向することができる。可動部品がない
ので、応答が速く、通常は１０マイクロ秒のオーダーで
ある。

【００２７】音波光学的偏光器は、単色でよく平行化さ
れた初期光束を必要とする。したがって、実際的な唯一
の光源はレーザである。波長は紫外線（ＵＶ）から赤外
線（ＩＲ）までの範囲が可能である。光束サイズは、角
度分解能および応答時間など、性能パラメータにも影響
を与える。音波光学的偏向器の光束サイズは、例えば１
ｍｍ×１ｍｍから１０ｃｍ×１０ｃｍまで変化すること
ができる。多くのケースで、レーザ光源から直接放射さ
れた光束は、音波光学的偏光器が必要とするサイズより
小さい光束サイズを有する。これらのケースでは、往々
にして、光束サイズを十分拡大するため、標準のレンズ
・システムを使用する。音波光学的偏向器の最大偏向角
度は、通常±２°未満である。

【００２８】電気光学的偏光器では、光透過媒体の屈折
率が、強力な電界の影響を受ける。光束がある媒体から
別の媒体へと伝搬すると、光束の方向が電界強度の変化
とともにある方向から別の方向へと偏向される。電気光
学的偏光器の応答時間は、ナノ秒範囲にすることができ
る。しかし、電気光学係数が低いので、厚さ１ｍｍ未満
の媒体プレートに加えられる数キロボルトから数十キロ
ボルトという高い電界でも、偏向角度は小さい。電気光
学的偏光器の実現可能な変更角度は±２°よりはるかに
小さい。音波光学的偏光器とは異なり、電気光学的偏光
器は光束が単色である必要がない。しかし、音波光学的
偏光器と同様、光束サイズが出力光束の角度発散に影響
を与える。光束サイズが大きいほど、出力光束の発散が
小さくなる。

【００２９】現在入手可能な電気制御格子デバイスには
２つのタイプがある。超小型電気機械的（ＭＥＭ）光格
子弁（ＬＧＶ）と液晶格子である。屈折した光束の方向
および強度は、格子のラインに印加した電気信号によっ
て制御することができる。屈折方向は、別個のステップ
でしか変更できない。これらのデバイスは単色でよく平
行化された初期光束を必要とする。最大偏向角度は、格
子間に作成できる最小ライン・ピッチによって決定され
る。現在、例えば最小ライン・ピッチｄは約５μｍであ
る。したがって、屈折の法則によると、ｓｉｎ＝λ／ｄ
でλ＝０．５μｍであると、最大偏向角度は別個のステ
ップで約５°となる。

【００３０】光束方向マッパ１６は、初期偏向角度θ₀
の固定出力マッピング・パターンを提供する。つまり出
力偏向角度θは、初期偏向角度θ₀の固定関数、つまり
θ＝Ｍ（θ₀）で、ここで関数Ｍは個々の光束方向マッ
パごとに固定された関数である。光束方向マッパ１６
は、一方側に受光表面７２、他方側に出力空間３４を有
する。入力表面７２上のある点における入力光束は、出
力表面８２に伝搬し、これは出力空間３４の遠視野３８
に出力光束３２を発する。

【００３１】幾何光学レンズ・システムでは、近視野３
６と遠視野３８との差が大きい。顕著な例は、顕微鏡と
望遠鏡との間のよく知られている差である。近視野デバ
イスは、デバイスの性能が遠視野３８より近視野３６の
方で優れていると定義される。遠視野デバイスは、遠視
野３８の方が性能が優れている。例えば、非常に多くの
望遠鏡の接眼レンズは、出力表面から５から１０ｍｍの
距離で最高の性能を提供し、そのため近視野デバイスと
なっている。このようなデバイスは、本発明では特に良
好には作動しない。

【００３２】近視野３６と遠視野３８との境界は、光束
方向マッパ１６自身の寸法に基づく。光束方向マッパ１
６の寸法が、レンズ・アセンブリの平均直径と定義され
る約ｑである場合、近視野３６は、約１０ｑの距離まで
にある光束方向マッパ１６の近傍の領域と定義される。
遠視野３８は、近視野３６の外側の空間である。

【００３３】光束方向マッパ１６は、３つの構成要素を
備える。つまり光束サイズ低減器１８、光束伝達アダプ
タ２０、および投影機２２である。光束サイズ低減器１
８は、入射光束を基本的に光束の偏向角度に有意の影響
を与えない点まで低減する、従来通りの収斂レンズ・シ
ステムである。これは、初期偏向光束２６のサイズを低
減して、出力光束３２の最適方向の分解能を獲得する。
光束サイズ低減器１８は、一方側に受光表面５４、他方
側に焦点面６８を有する。１方向の入射光束２６が、焦
点面６８上の１点４８に低減される。

【００３４】光束伝達アダプタ２０は、一方側で収斂光
束を受けながら他方側で基本的に１点から発散光束を発
する。幾つかのタイプがあり、以下で幾つかの実施形態
について説明する。

【００３５】投影機２２は、光束方向マッパの最終的出
力を提供する。投影機２２は、次の２つのユニークな特
徴を有する幾何光学レンズ・アセンブリである。つまり
（ａ）出力光束３２の中心光線が中心光学軸６６と交差
せず、（ｂ）出力光束３２が出力空間３４の遠視野３８
で竿校の光束品質を提供する。出力光束３２が細い光束
の場合、中心光線の意味は明白である。出力光束３２が
有限の幅を有する場合、中心光線は、光束の重心線と定
義される。光束が空気を通って伝搬する場合、重心線
と、他の平均方法を使用して計算した中心光線との間に
重要な違いは概ねない。投影機２２は、中心光線のみが
光学軸６６との交差点を持たない必要があるという点に
留意されたい。光束が有限の幅を有する場合は、中心光
線から離れて、光学軸６６と交差する側光線があること
がある。この側光線は、光束の幅が変化することがある
ので、システムに特有の特徴を呈さない。これに対し
て、光束の中心光線は光束全体の一般経路を呈する。

【００３６】投影機２２のこの２つの特有の特徴は、先
行技術の望遠鏡システムとは基本的に異なる幾何レンズ
・システムを呈する。図２に示すように、望遠鏡は人間
の目と整合するためのものなので、常に出力表面から小
さい距離δに出力光束の中心光線の交差点がある。これ
に対して、光束方向マッパでは、このような交差点が存
在しない。光束の中心光線が光学軸と交差する場合は、
投影機２２内で交差しなければならない。本発明で規定
する投影機２２は、他で使用する投影レンズ・システム
と同じではないことに留意されたい。光束伝達アダプタ
２０および投影機２２の総裁は、以下で検討する実施形
態によって異なる。

【００３７】第１の実施形態図３および図４に示す本発明の光束方向制御システムの
第１の実施形態４０では、光束伝達アダプタ２０は光フ
ァイバ・プレート４４であり、投影機２２は特殊球面レ
ンズ４６である。初期偏向光束２６が光束サイズ低減器
１８を通過し、光ファイバ・プレート４４の受光表面５
６にある光エネルギ・スポット４８への光束へと低減す
る。

【００３８】初期偏向光束２６のサイズと光エネルギ・
スポット４８との間に大きい差があるので、光束サイズ
低減器１８は基本的に集光デバイスである。光束サイズ
低減器１８の焦点面６８は、光ファイバ・プレート４４
の受光表面５６上にあるかその付近にあるとよい。光エ
ネルギ・スポット４８が小さいほど、出力光束３２の方
向の角度分解能が高くなる。しかし、光エネルギ・スポ
ット４８が小さすぎると、光エネルギ・スポット４８に
おけるエネルギ密度が大きくなりすぎることがある。こ
れらの要件に折り合いをつけることにより、光エネルギ
・スポット４８のサイズおよび光ファイバ５０の直径
を、個々の用途に応じて選択する。スポット４８のサイ
ズは、光ファイバ・プレート４４の１本のファイバ５０
の直径と同等のサイズであることが好ましい。

【００３９】光ファイバ・プレート４４は、通常は数百
万本の光ファイバ５０を含む連合光ファイバ・アセンブ
リである。各光ファイバは、光の屈折および反射の法
則、つまり幾何光学素子によって支配される。収束光束
がほぼ１点で光ファイバ・プレートを照明すると、光エ
ネルギが１本の光ファイバまたは幾つかの隣接する光フ
ァイバに入り、広がらずに厳密にこの光ファイバ内で伝
搬する。光ファイバ・プレートの他方側では、光エネル
ギが光の錐体の形態で放射される。光ファイバ・プレー
トごとに、錐体の角度は明瞭に画定され、入射光束に依
存しない。錐体角度は、公称開口（ＮＡ）と呼ばれる量
である。ＮＡは、光ファイバ材料のパラメータであり、
入射光束に依存しない。ＮＡ＝ｎ₀×ｓｉｎＵ（１）ここで、光が空中へと放射される場合はｎ₀＝１．０で
あり、Ｕは錐体角度の半分である。ＮＡは通常、０．２
から１．０の範囲である。例えば、ＮＡ＝０．３の場
合、出力光束は、光束を伝達する各光ファイバの中心軸
の周囲±１７．４５°以内で放射される。ＮＡは、全て
の光ファイバ・デバイスのパラメータである。本発明
は、この特徴を、光束サイズ低減器１８と投影機２２と
のあいだに最適化した状態を提供するための光束伝達ア
ダプタ２０として使用する。この最適化のため、システ
ムの性能を大幅に向上させることができる。

【００４０】ほとんどの従来の用途では、光ファイバ・
プレートを光ファイバの軸線に対して垂直に切断する。
しかし、放射表面は平面の表面である必要がない。ま
た、光ファイバ・プレートの受光および放射表面積が異
なるサイズでよいことに留意されたい。等しいサイズで
ない場合、光ファイバ・プレートは光ファイバ・テーパ
と呼ばれることがある。光ファイバのタイプおよび構成
は、システムの出力偏向角度に影響を与える。

【００４１】多数の光ファイバがほぼ分離せずに相互に
連合しているので、光ファイバ・プレートは入力部から
出力部まで、画像全体を伝達することができる。これ
は、個々の光ファイバを束にしたものとは大きく異な
る。後者は通常、光ファイバを大きく分離する傾向があ
る外被または他の保護機構を有する。

【００４２】光ファイバ・プレート４４によって、光エ
ネルギ・スポット４８は１本のファイバ内または隣接す
るファイバのセット内のみに伝搬することができ、した
がって光エネルギ・スポット４８が光ファイバ・プレー
ト４４の受光表面５６から放射表面５８まで伝搬して
も、スポットのサイズはほぼ同じに維持される。

【００４３】光束サイズ低減器４２の面６０と光ファイ
バ・プレートの受光表面５６との間の距離をＬとする
と、距離Ｌは、光ファイバ・プレート４４の受光表面５
６における中心軸６６から望ましい最大初期偏向光束２
６の距離が、特殊球面レンズ４６の半径よりわずかに小
さくなるよう選択する。図３および図４に示すように、
システムが２次元光束偏向のためのもので、ｘ軸からの
初期偏向角度がα₀、ｙ軸からの初期偏向角度がβ₀、光
束サイズ低減器４２が距離Ｌと等しい焦点距離ｆを有す
る薄いレンズの場合、ｘおよびｙ方向に沿った偏向位置
は下式のように書くことができる。ｘ＝Ｌ×ｔａｎα₀ （２ａ）ｙ＝Ｌ×ｔａｎβ₀ （２ｂ）

【００４４】特殊球面レンズ４６は、光ファイバ・プレ
ート４４の放射表面５８とほぼ一致する半球形焦点面６
２を有するよう設計される。その結果、放射表面４８
が、特殊球面レンズ４６の焦点面６２と相補的な半球表
面で作成される。これは、標準的なガラス研削技術を使
用して実行することができる。

【００４５】半球形焦点面で特殊球面レンズ４６を作成
する方法が幾つかある。最も単純な方法は、屈折率ｎが
２．０と等しいか、それに近いガラス材料を使用するこ
とである。標準的な幾何光学によると、平行化した近軸
光束が、光束より直径がはるかに大きく屈折率が２．０
と等しい、またはそれに近い球を照明すると、光束が球
の背面にある１点に集光することを、数学的に証明する
ことができる。あるいは、１つの球心および屈折率が異
なる幾つかの同心シェル構造を使用しても、このような
特殊球面レンズを提供することができる。特殊球面レン
ズ４６の半径は、５ｍｍから１０ｃｍの範囲にすること
ができる。

【００４６】光エネルギ・スポット４８は、光ファイバ
・プレート４４を通って伝搬した後、焦点面６２上の焦
点５２で特殊球面レンズ４６に遭遇し、特殊球面レンズ
４６でさらに屈折した結果、良好に形成された光束３２
が放射される。例えば、特殊球面レンズ４６の焦点面６
２が放射表面５８と一致する場合、出力光束３２は、特
殊球面レンズ４６の焦点５２と中心点６４を結ぶ直線に
沿った方向で無限距離を指す、よく平行化された光束で
ある。光学軸６６の交差は、光束方向マッパ１６の内部
で生じることに留意されたい。出力光束がよく平行化さ
れるのは、光エネルギが特殊球面レンズ４６の焦点５２
上に位置するからである。出射光束３２の方向θと特殊
球面レンズ４６の３次元焦点面６２上にある光エネルギ
・スポット４８との位置には１対１対応があるので、出
射光束３２の方向θと初期偏向光束２６の方向との間に
も１対１対応がある。

【００４７】ｘ軸からの出力光束３２の偏向角度がα
で、ｙ軸からの偏向角度がβの場合、（α，β）と初期
偏向角度（α₀，β₀）との関係は、この単純化したケー
スの場合、下式のように計算することができる。ｓｉｎα＝ｘ／Ｒ（３ａ）ｓｉｎβ＝ｙ／Ｒ（３ｂ）ここでＲは特殊球面レンズ４６の半径である。式（２
ａ）、（２ｂ）および（３ａ）、（３ｂ）から、出力光
束３２の出力偏向は下式となる。

【００４８】ｓｉｎα＝（Ｌ／Ｒ）×ｔａｎα₀ （４ａ）ｓｉｎβ＝（Ｌ／Ｒ）×ｔａｎβ₀ （４ｂ）距離Ｌが半径Ｒよりはるかに大きい限り、出力光束３２
の偏向角度αは常に、初期偏向角度α₀の大きい整数倍
になる。βとβ₀にも同じ事が言える。

【００４９】初期偏向角度α₀＝０、β₀＝９の場合、光
束の中心は、光ファイバ・プレートの受光表面５６の中
心にある点ｘ＝０、ｙ＝０に位置する。初期偏向角度α
₀が最大値に向かって増加するにつれ、座標ｘはｘ＝０
からｘ＝Ｒに移動し、出力光束の方向はα＝からα＝＋
９０°に変化する。初期光束偏光器１４の最大初期偏向
角度α_maxが分かっている場合、出力偏向角度αは、特
殊球面レンズ４６の半径Ｒおよび焦点距離Ｌを適切に選
択することにより、常にほぼ±９０°に設計することが
できる。βにも同じ事が言える。特殊球面レンズの実際
的な物理的制約のため、±９０°の偏向角度を達成する
ことは不可能であるが、ほぼ±９０°に近づけることに
留意されたい。

【００５０】数字で表した例では、初期偏向角度α₀が
±２°で焦点距離Ｌがほぼ２８．６４ｃｍの場合、ｘ＝
ｙ＝１ｃｍとなる。同様に、光束サイズ低減器４２は、
初期偏向光束２６を光ファイバ・プレートの受光表面５
６にある１点に低減できるよう、約２８．６４ｃｍの焦
点距離を有するとよい。特殊球面レンズ４６の半径Ｒが
Ｒ≒１ｃｍの場合、小さい初期偏向角度α₀＝±２°を
掛けてほぼα≒±９０°にし、外部半空間（２πステラ
ジアン角度）全体をほぼカバーすることができる。

【００５１】必要な距離Ｌが、本発明の光束方向制御シ
ステムで使用可能な空間に入れるには大きすぎる場合
は、標準的な光学的技術を使用して、距離Ｌを使用可能
な空間に入れることができる。このような方法には、例
えば光束が密閉された空隙内で鏡によって前後に反射す
るよう１対の平行な反射鏡を挿入することを含む。この
場合、全光路長Ｌは維持されるが、レンズと光ファイバ
・プレート間の直線距離は大幅に減少する。別の方法
は、１枚のレンズの代わりにレンズ・システムを使用し
て、より大きい偏向距離ｘを獲得し、それによって必要
な距離Ｌを縮小する。例えば、ブラベ・レンズ・システ
ムがこのような標準的レンズ・システムの一つである。

【００５２】出力光束３２の方向分解能は、特殊球面レ
ンズ４６または光ファイバ・プレートの空間分解能のう
ち粗い方の影響を受ける。光ファイバ・プレート４４の
分解能は、光ファイバ５０の直径によって決定され、こ
れは通常は５μｍから１０００μｍ超の範囲にある。特
殊球面レンズ４６の分解能は、その焦点５２のサイズに
よって決定され、特殊球面レンズ４６の設計精度に依存
し、約５μｍから１０００μｍの範囲である。

【００５３】第２の実施形態第２の実施形態８０を図５に示す。光束伝達アダプタ２
０は収斂レンズ・アセンブリ９６であり、投影機２２は
反対方向に使用するカメラ結像レンズ・システム８４で
ある。カメラ結像レンズ・システムは、レンズ・システ
ムの近傍の一方側に、レンズ・システムの外側にある平
面の焦点面、他方側に入力空間を有し、したがって入力
空間の遠視野のレンズ・システムからある距離にあるポ
イント光源からの光束が、焦点面上の１点に集光するレ
ンズ・システムと定義される。

【００５４】収斂レンズ・アセンブリ９６は、システム
性能を向上させる。収斂レンズ・アセンブリ９６は、ゼ
ロより大きい等価焦点距離を有する。収斂レンズ・アセ
ンブリが、光束低減器１８の焦点面６８と一致する中心
面を有する場合、焦点面６８から放射される光束の方向
が変化する。標準的幾何光学の式によると、放射される
光束の中心光線の方向は、入射光束の中心光線方向に対
して角度Ｖだけ偏向する。Ｖ＝ｙ／ｆ（５）ここでｆは収斂レンズ９６の焦点距離、ｙは中心光線が
収斂レンズ９６の中心面と交差する座標である。つま
り、レンズが、時計回りの方向に沿って角度Ｖだけ入射
光束の中心光線の線を回転させる。中心光線が収斂レン
ズ９６の中心面と交差する点が遠くなるほど、偏向角度
が大きくなる。上記の単純な関係は、近軸近似における
薄い収斂レンズにも当てはまる。厚いレンズまたはレン
ズ・アセンブリで、より高次の近似結果を求める場合
は、より正確な計算を実行できるが、基本的特徴は同じ
である。標準的幾何光学で、入射光束を回転させるため
収斂レンズまたはアセンブリを使用するための同様な技
術が見られる。このようなレンズを「視野レンズ」と呼
ぶ。光束を回転させるので、次の光学素子、この場合は
カメラ結像レンズ・システム８４で受ける光エネルギを
大きくすることができる。幾何光学的観点からは、シス
テムの視野開口が増加する。類似性にもかかわらず、光
束方向マッパ１６に収斂レンズ９６の使用は、先行技術
と基本的に異なる。

【００５５】カメラ結像レンズ・システム８４は、以上
で述べたような投影機２２の２つの特有の特徴を満たさ
ねばならないことに留意されたい。現代のカメラ結像レ
ンズ・システムはほぼ全てが満たしている。例えば１０
０年前にカメラ・レンズとして使用したような非常に原
始的な結像レンズは、投影機の要件を満たせないことが
ある。例えば、１枚の収斂レンズまたは単純な二重レン
ズは、要件を満たさない。これらのレンズは結像機能を
有するが、基本的にカメラ・レンズからは除外されてき
た。

【００５６】現代のカメラの慣習によると、カメラ・レ
ンズを標準レンズ、広角レンズ、および魚眼レンズに分
類することができる。標準的カメラ・レンズは、少なく
とも±２０°の視野を有する。つまり、最も原始的な結
像レンズは、視野が制限されているので、現代のカメラ
・レンズの慣習によりカメラ結像レンズには含まれな
い。

【００５７】本発明に使用するカメラ結像レンズ・シス
テムは、先行技術の従来通りのカメラ結像レンズ・シス
テムとほぼ同様のレンズ構造を有するが、本発明のカメ
ラ結像レンズ・システムの使用は逆方向であることに留
意することが重要である。したがって、操作原理が先行
技術とは基本的に異なる。入力光束がレンズ・システム
の入力空間の遠視野にある対象からのものである従来の
結像レンズ・システムでは、光束の伝搬が、遠視野から
レンズ・システムであり、ここで光が画像として焦点面
上に集光され、焦点面にある写真フィルム、つまり光検
出器によって受光される。本発明では、同様レンズ構造
を有するカメラ結像レンズ・システムを使用する。しか
し、光の伝搬は逆方向で、入力空間から出力空間へ変換
する。

【００５８】図５に示すように、初期偏向角度θ₀を有
するよく平行化された光束２６が、光束低減器１８によ
ってカメラ結像レンズ・システム８４の焦点面８６に集
光される。カメラ結像レンズ・システム８４は、大きい
偏向角度θおよび所望の光束性能パラメータを有する光
束３２を遠視野３８へ出力する。近視野３６では、光束
３２の品質は問題ない。

【００５９】以下は、カメラ結像レンズ・システム８４
の操作原理、および従来のカメラ結像レンズ・システム
を逆方向に使用すると、なぜ大きい出力偏向角度を提供
できるかを説明する。カメラ結像レンズ・システム８４
の最も重要な原理は、古典的幾何光学のよく知られた共
役原理に基づく。共役原理によると、結像レンズ・シス
テムの焦点面の１点と出力空間の１点とが、１対の共役
点を構成する。また、焦点面の各点が、出力空間の遠視
野における出力光束方向との１対１対応を有する。

【００６０】本発明では、焦点面の表面８４が入力表面
であり、遠視野３７が出力空間である。結像レンズ・シ
ステムを逆方向に使用すると、光が焦点から放射されて
結像レンズ・システムで受光され、結像プロセスと同じ
経路に沿って光源へと逆方向に伝達される。広角カメラ
結像レンズ・システムを結像レンズ・アセンブリ８４と
同様に逆方向に使用すると、遠視野３８での出力光束３
２が大きい出力偏向角度θを有する。本発明は、写真結
像レンズ・システムおよびディジタル結像レンズ・シス
テムを含め、カメラ結像レンズ・システム８４の幾つか
の可能な実施形態も対象としている。写真結像レンズ・
システムはアナログ結像システムであり、焦点面に写真
フィルムがあるよう設計される。ディジタル結像レンズ
・システムは、焦点面にディジタル光検出器があるよう
設計される。

【００６１】多くのケースで、以下の２つの機能を同時
に有するカメラ結像レンズ・システム８４の特殊な構成
が、本発明の実施形態８０に特に有用であり得ることに
留意されたい。１．カメラ結像レンズ・システム８４を、２つのサブア
センブリに分割することができる。第１サブアセンブリ
８８は、収斂レンズ・アセンブリとして機能する。収斂
レンズ・アセンブリは集光する能力を有し、収斂レンズ
・アセンブリを通過する細い光束は、中心光学軸に向か
って偏向する。したがって、第１サブアセンブリ８８
は、細い光束９２をシステム８０の光学軸６６に向かっ
て案内し、９４でのようにそれと交差させる。第１サブ
アセンブリ８８は、第１光束偏向段階を提供する。第２
サブアセンブリ９０は発散レンズとして作用し、さらに
第２光束偏向段階を提供する。第２サブアセンブリ９０
は、第１サブアセンブリ８８から適切な距離に配置され
る。細い光束９２が、第１サブアセンブリ８８を出て光
学軸６６と交差した後、細い光束９２は第２サブアセン
ブリ９０に入り、これは、光学軸６６からの角度を大き
くして細い光束９２を配向する。第２サブアセンブリ９
０は、光束偏向に強化段階を提供する。出力光束３２は
光学軸６６からさらに発散し、第２サブアセンブリ９０
が第１サブアセンブリ８８より大きいので、遠視野３８
における出力光束３２の最終偏向角度が大きくなり、±
９０°に近づくことができる。

【００６２】２．第３実施形態８０の幾何学的条件で、
第１レンズ・アセンブリ８８に入射する光束２８は常に
細い光束である。これは、光束低減器１８の焦点距離が
概ね、焦点面８６から第１サブアセンブリ８８の表面ま
での距離と比較してはるかに大きいせいである。入射光
束２８が細い場合、レンズ・システム８４を通る全経路
にわたって、狭い領域内に留まる。レンズ収差の影響
は、太い光線より狭い光線の方がはるかに小さく、遠視
野３８の出力光束の品質が非常に高くなることが知られ
ている。

【００６３】また、幾何光学の基本的原理によると、収
斂レンズ・アセンブリの収差および発散レンズ・アセン
ブリの収差は、相互にかなり相殺するよう設計すること
ができる。これは、適切な幾何学的形状および材料パラ
メータを選択することによって達成される。その結果
は、高い偏向角度と高い光束品質とを同時に提供するこ
とができる光束方向マッパ１６となる。

【００６４】このようなレンズ・システムの一例が、逆
焦点構造を有するカメラ・レンズ・アセンブリである。
標準的定義によると、逆焦点カメラ・レンズ・アセンブ
リは、発散レンズ・サブアセンブリの後に収斂レンズ・
サブアセンブリがあり、これらが、レンズ・アセンブリ
の後部焦点距離がレンズ・アセンブリの有効焦点距離よ
り長くなるよう、ある距離だけ分離される。逆焦点カメ
ラ・レンズ・アセンブリは、多くの広角カメラ結像レン
ズの基礎である。上述したように、本発明の逆焦点カメ
ラ・レンズ・アセンブリの使用は逆方向である。つま
り、光束が最初に集束レンズ・アセンブリに入る。

【００６５】これらの条件を同時に満たすこのようなシ
ステムの別の例は、第１サブアセンブリ８８としてのＥ
ｒｆｌｅレンズ・アセンブリと第２サブアセンブリ９０
としての発散レンズ・アセンブリを組み合わせて、図５
に示すような逆焦点レンズ・システムを形成する組合せ
である。逆焦点構造は、発散レンズ・アセンブリと収斂
レンズ・アセンブリとで構成される。Ｅｒｆｌｅレンズ
・アセンブリは、全体的に正の集光機能を有する６つの
収斂および発散レンズ要素で構成される。Ｅｒｆｌｅレ
ンズ・アセンブリは、細い入力光束を受け入れて、それ
を全光路に沿って細い光束として維持する能力を有す
る。Ｅｒｆｌｅレンズ・アセンブリは、比較的大きい第
１段階偏向を提供する。第２サブアセンブリ９０とし
て、サイズが大きくなった発散レンズは、強化した偏向
光束を提供し、Ｅｒｆｌｅレンズ・アセンブリの収差を
相殺する発散レンズを提供する。

【００６６】Ｅｒｆｌｅレンズ・アセンブリおよび数十
の同様のレンズ・アセンブリが、古典的望遠鏡システム
に接眼レンズとして使用されている。逆焦点構造は、逆
に使用すると、広角カメラ・レンズの構築において重要
な技術となる。しかし、望遠鏡の接眼レンズと発散レン
ズを組み合わせた逆焦点構造は、光束偏向を動的制御す
る２段階偏向を提供する先行技術には存在しない。

【００６７】第３の実施形態図６に示す第３の実施形態７０は、第１の実施形態１０
と同じであるが、第１の実施形態１０の特殊球面レンズ
４６の代わりに現代的なカメラ結像レンズ・システム７
６を使用する。現代的なカメラ結像レンズ・システム７
６は平面の焦点面を有するので、光ファイバ・プレート
７４は、従来のレンズ・システム７６と結合するため、
平面の表面７８がなければならない。したがって、式
（２ａ）および（２ｂ）は下式となる。ｔａｎα＝ｘ／Ｆ（６ａ）ｔａｎβ＝ｙ／Ｆ（６ｂ）ここでＦは出力レンズ・システム７６の焦点距離であ
る。現代的なカメラ結像レンズ・システムは、第２の実
施形態８０で説明したものと同じである。

【００６８】概ね、幾何光学レンズ・システムには幾つ
かの光学デバイスがあることに留意されたい。任意の数
の光学デバイスを適切に使用すると、システムの基本的
操作原理を変更することなく、システム性能を向上する
ことができる。このようなデバイスの例には、システム
の光学軸の方向を変更する平面鏡、全エネルギ流を制御
し、バックグラウンドを低減するダイアフラム、システ
ムの寸法を延長するリレー・レンズ、ダイアフラムとし
て機能する視野レンズがある。

【００６９】したがって、上記の目的を満足する、広い
視野内で光の方向を動的制御する装置について示し、説
明してきた。本発明の範囲から逸脱することなく、本発
明の開示に特定の変更を加えることができるので、以上
の明細書で述べ、添付の図面で示した事柄は全て例示的
なものであり、制限的な意味ではないものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一般的実施形態の構成図である。

【図２】先行技術の光束拡大器の構成図である。

【図３】本発明の第１の実施形態の構成図である。

【図４】２次元の偏向を示す、図１の実施形態の部分の
斜視図である。

【図５】本発明の第２の実施形態の構成図である。

【図６】本発明の第３の実施形態の構成図である。

【符号の説明】

１０光束方向制御システム１２光源１４初期動的光束偏向器１６光束方向マッパ１８光束サイズ低減器２０光束伝達アダプタ２２投影機２４光束２６初期偏向光束２８入射光束３２出力光束３４出力空間３６近視野３８遠視野４０第１の実施形態４２外部デバイス／光束サイズ低減器４４光ファイバ・プレート４６特殊球面レンズ４８光エネルギ・スポット５０光ファイバ５２焦点５４受光表面５６受光表面５８放射表面６０面６２焦点面６４中心点６６光学軸６８焦点面７０第３の実施形態７２受光表面７４光ファイバ・プレート７６カメラ結像レンズ・システム７８表面８０第２の実施形態８２出力表面８４カメラ結像レンズ・システム８６焦点面８８第１サブアセンブリ９０第２サブアセンブリ９２光束９６収斂レンズ・アセンブリ１０２レンズ１０４第２レンズ１１０光学軸１１２共通焦点面

フロントページの続き (72)発明者イインザオアメリカ合衆国ニューヨーク、ニューヨーク、イーストエイティシックススストリート 300、アパートメント１エイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源から放射された初期光束の方向を動
的に制御するようになっている光束方向制御デバイスで
あって、前記デバイスは光学軸を有し、（ａ）物理的順序で、初期動的光束偏光器と光束方向マ
ッパとを備え、（ｂ）前記初期動的光束偏光器が、前記初期光束を受光
して、前記初期光束を初期偏向角度で初期偏向した光束
として放射し、（ｃ）前記光束方向マッパは幾何光学に基づき、遠視野
に出力空間を有し、前記光束方向マッパは、入力表面で
前記初期偏向光束を受光して、出力光束を前記遠視野に
伝達し、前記出力光束は、前記初期偏向角度より大きい
出力偏向角度を有し、（ｄ）前記光束方向マッパは、光束サイズ低減器、光束
伝達アダプタ、および投影機を含み、（ｅ）前記光束サイズ低減器は、前記初期偏向光束を受
光し、集光した光束を前記光束伝達アダプタ上の光エネ
ルギ・スポットに提供し、（ｆ）前記光束伝達アダプタは、前記光エネルギ・スポ
ットを受光して、前記光エネルギ・スポットを放射表面
へと伝搬させ、（ｇ）前記投影機は、前記伝搬した光エネルギ・スポッ
トを受けて、前記出力光束の中心光線が前記光学軸と交
差するよう、前記出力光束を放射する動的光束方向制御
デバイス。
【請求項２】前記光束伝達アダプタが光ファイバ・プ
レートであって、前記投影機が特殊球面レンズであり、
前記光ファイバ・プレートが前記光エネルギ・スポット
を半球形放射表面へと伝搬させ、前記特殊球面レンズ
は、前記光ファイバ・プレートの半球形放射表面とほぼ
一致する半球形焦点面で前記光エネルギ・スポットを受
け、前記光エネルギ・スポットを前記出力光束として、
前記出力偏向角度で前記遠視野へと放射する、請求項１
に記載の動的光束方向制御デバイス。
【請求項３】前記光束伝達アダプタが収斂レンズ・ア
センブリであって、前記投影機が焦点面を有する現代の
幾何光学カメラ結像レンズ・システムであり、前記収斂
レンズ・アセンブリが前記結像レンズ・システムの焦点
面上にほぼ配置され、前記収斂レンズ・アセンブリが前
記光エネルギ・スポットを受けて、前記光エネルギ・ス
ポットを前記結像レンズ・システムの焦点面へと伝搬
し、前記カメラ結像レンズ・システムが、前記集光した
光束を前記出力光束として、前記出力偏向角度で前記遠
視野へと放射する、請求項１に記載の動的光束方向制御
デバイス。
【請求項４】前記結像レンズ・システムが、物理的順
序である距離だけ分離された複合収斂レンズ・アセンブ
リと複合発散レンズ・アセンブリとを備え、前記複合収
斂レンズ・アセンブリが、狭い領域内で前記集光光束を
案内し、前記集光光束を、前記光学軸と交差する細い光
束として放射し、前記複合発散レンズ・アセンブリが前
記細い光束を受光し、前記細い光束をさらに前記光学軸
から配向して、前記細い光束を前記出力光束として、前
記出力偏向角度で前記遠視野へと放射する、請求項３に
記載の動的光束方向制御デバイス。
【請求項５】前記光束伝達アダプタが光ファイバ・プ
レートであって、前記投影機が従来通りの出力レンズ・
アセンブリであり、前記光ファイバ・プレートが前記光
エネルギ・スポットを平面の放射表面へと伝搬し、前記
従来通りの出力レンズ・システムが、前記光ファイバ・
プレートの放射表面とほぼ一致する平面の焦点面で前記
光エネルギ・スポットを受け、前記エネルギ・スポット
を前記出力光束として、前記出力偏向角度で前記遠視野
へと放射する、請求項１に記載の動的光束方向制御デバ
イス。