JP2015532455A - ビームスプリッタを用いたスペックルリデューサ - Google Patents

Abstract

レーザ光源（３）と、スペックルを低減するためのコンポーネント（７）とを備え、レーザビームの第１の部分（１１）を反射し第２の部分（１３）を通過させるビームスプリッタ（９）と、第１及び第２の反射手段（１５、１７）とを備え、第１の反射手段（１５）は、レーザビームの第２の部分（１３）を受け、第２の反射手段（１７）は、第２の部分（１３）を導いてビームスプリッタ（９）に戻し、レーザビームの第２の部分（１３）は第１（１５）から第２の反射手段（１７）に導かれることができ、第１（１５）及び第２（１７）の反射手段並びにビーム分割手段（９）は、レーザビームの第２の部分（１３）の光路を定めるよう設けられ、光路の長さが、レーザビームのコヒーレンス長と等しい又はより長い光アセンブリ（１）。

Description

本発明は、光アセンブリ、特に、これに限定されないが、スペックルを低減するために、レーザビームのコヒーレンス長と等しい又はより長い長さのレーザビームの一部分のための光路を提供するためのブロックを用いる光アセンブリに関する。

スペックルは、複数の光源、例えば複数のレーザ光源で、光がコヒーレントであることによって生じる現象である。平行で同期した複数の波面が投射面に同時に当たる。光が表面に当たる場合、構造的で有害な干渉が生じる。複数の干渉は、しばしば人間の目及び／又は複数のセンサによって認識可能な像の劣化を引き起こす。像の品質の損失に加えて、観察者の視覚的快適さもまた影響を受け得る。

スペックルを低減するための最も一般的な複数の方法の１つは、異なるスペックルパターンを持つ複数のレーザビームを結合することである。典型的には、これは、スペックルが低減された単一のビームスポットを提供するために、スペックルパターンを持つ１つのレーザビームのビームスポット（所与の強度でのガウシアンビーム強度分布）を、異なる無相関のスペックルパターンを持つ他の複数のレーザビームの複数のビームスポットと重ね合わせることによって実現される。異なるスペックルパターンを持つ複数のレーザビームを結合することは、複数のスペックルパターンの平均化をもたらし、それが認識可能なスペックル効果を低減させる。

複数のレーザ投射システムは、特に、スペックル効果によって影響を受ける。スペックル効果は、投射画像のピクセルについて強度の変化の原因となる。各ピクセル中のこの強度の変化は、非鮮明な複数のエッジの視覚的効果とともに変形した投射画像をもたらす。

投射システムにおいて、２Ｄ画像又はビデオは、表示面上に表示されることができる。２Ｄ画像又はビデオの各ピクセルは、変調された赤、緑及び青色、並びに／若しくは、ＵＶ又はＩＲなどの他の波長の複数のレーザ光源を、例えばビームコンバイナにより結合することで、生成される。変調された赤、緑及び青色のレーザからの結合された光は、ビームコンバイナから光ビームとして発せられる。ビームコンバイナから発せられる光ビームは、複数のパルスを備え、各パルスが２Ｄ画像又はビデオのピクセルに対応する。１つ又は複数のＭＥＭＳマイクロミラーが、光ビームをディスプレイスクリーンに導くために用いられる。２Ｄ画像又はビデオがディスプレイスクリーン上にピクセル毎に表示されるよう、１つ又は複数のＭＥＭＳマイクロミラーは、ディスプレイスクリーンにわたって光ビームをジグザグ、単方向又は両方向ラスタ（インタレース又は非インタレース）若しくはリサジューパターンで走査するべく振動する。表示面に投射される２Ｄ画像又はビデオの各ピクセルが連続してリフレッシュされるよう、１つ又は複数のＭＥＭＳマイクロミラーは、例えば左から右及び上から下に光を走査するために連続して振動する。ＭＥＭＳマイクロミラーの振動速度は、表示面上に完全な２Ｄ画像又はビデオが認識可能になるようにされる。

例えばＭＥＭＳレーザ投射システム等の光を走査するレーザ投射システムにとって、スペックル低減を実現することが難しい。これは、スペックルが各ピクセルの個々で生じ、したがって、１つ又は複数のＭＥＭＳマイクロミラーがディスプレイスクリーン上に次のピクセルを投射するべく振動する前に、スペックルを低減するための複数のステップが実行されなければならないからである。ＭＥＭＳマイクロミラーは、（完全な２Ｄ画像又はビデオが表示面に認識可能になるよう）非常に速く振動しなければならないので、スペックルを低減するための複数のステップの実行期間は非常に制限される。

さらなる課題は、そのような複数のレーザ投射システムは、典型的には赤、緑及び青色の複数の光源を用いるので、赤、緑及び青色の光源のそれぞれから提供される複数のレーザビームにスペックル低減が実行されなければならないということである。

さらなる要求は、スペックル低減手段の光損失が少ししかない又は存在しないべきであるということである。光損失は、投射画像の明るさを低減することになる。

複数のレーザ投射システムにおいてスペックルの発生を低減するために多くのステップが使用された。１つの著名な方法は、米国特許出願公開第２０１２／００７５５８８号に開示されたものである。この特定の特許出願では、原理は、レーザビームの２つの直交偏光に分割し、各偏光を異なる長さの経路に沿って導いて通過させ、従って、２つの偏光が２つの異なるスペックルパターンを提供するというものである。この２つの異なる偏光は、それぞれ異なるスペックルパターンを持つ全部で４つの偏光を提供するべく、それぞれさらに分割されることができる。

コントラスト比は、スペックルパターンの基準を提供する。コントラスト比は、式σ／Ｉによって与えられる。ここで、「σ」は標準偏差であり、「Ｉ」は画像の光学的明るさの平均強度である。スペックル低減は、式１／√Ｎによって与えられる。ここで「Ｎ」は、平均強度が同じ異なる無相関のスペックルパターンの数である。

米国特許出願公開第２０１２／００７５５８８号の方法は２つの異なるスペックルパターンを提供するので、スペックルの低減は、３０％（１／√２）のコントラスト比の低減によって示される。そのような低減は、多くの用途にとって不十分である。

更に、米国特許出願公開第２０１２／００７５５８８号に開示されたデバイスは、通過させる複数のレーザビームの偏光を変えるために必要な複数の四分の一波長板を用いる。これらの四分の一波長板は非常に高価であり、大きな光損失を引き起こすだけでなくデバイスのコストが高くなる。

本発明の目的は、上述の複数の不都合の少なくともいくつかを軽減又は除去することである。

本発明によれば、レーザビームを発するよう動作可能な少なくとも１つのレーザ光源と、スペックルを低減するためのコンポーネントとを備え、スペックルを低減するためのコンポーネントは、レーザビームを受けるよう設けられ、スペックルを低減するためのコンポーネントは、レーザビームの第１の部分を反射し、レーザビームの第２の部分を通過させることによって、レーザによって発せられたレーザビームを分割するよう構成されたビーム分割手段と、少なくとも第１及び第２の反射手段とを備え、第１の反射手段は、ビーム分割手段からのレーザビームの第２の部分を受けるよう設けられ、第２の反射手段は、レーザビームの第２の部分を導いてビーム分割手段に戻すことができるように設けられ、第１及び第２の反射手段は、レーザビームの第２の部分が、第１の反射手段から第２の反射手段に導かれることができるように設けられ、少なくとも第１及び第２の反射手段並びにビーム分割手段は、レーザビームの第２の部分の光路を定めるよう設けられ、光路の長さが、少なくとも１つのレーザ光源から発せられたレーザビームのコヒーレンス長と等しい又はより長い光アセンブリが提供される。

スペックルを低減するためのコンポーネントは、第１及び第２の反射手段を定める第１及び第２のミラーを備え、第１及び第２のミラー並びにビーム分割プレートにおいて、第１のミラー、第２のミラー及びビーム分割プレートのそれぞれは、第１のミラー、第２のミラー及びビーム分割プレートのそれぞれが互いに独立に動かされることができるように、互いに機械的に独立している。

スペックルを低減するためのコンポーネントは、第１、第２及び第３の面を持つ第１の要素を備えるブロックを備えてよい。第１、第２及び第３の面のそれぞれは、ビーム分割手段と光学的に連絡し、ブロックの第１の面は、第１の反射手段を備え、ブロックの第２の面は、第２の反射手段を備え、ブロックの第３の面は、ビーム分割手段を備えてよい。

光ビームのコヒーレンス長は、コヒーレント光源（すなわち、レーザ光ビーム）から、伝播した光の波が初期に発した波と（位相又は波長に関して）もはや等しくなくなる点までの伝播距離である。この伝播距離内では、対象の波は完全な正弦波に最も類似している。コヒーレンス長は、Ｌｃ＝ （２ｌｎ（２）λ^２）／ｎΔλ）で与えられる。ここで、λはレーザの波長であり、Δλは光源のスペクトル幅であり、ｎは媒質の屈折率である。

ビーム分割手段は、ブロックの第３の面に配されたコーティングを備えてよい。ビーム分割手段は、ブロックの第３の面に配されたコーティングによって定められてよい。

第１の要素の第１の面は、第１の反射手段を定める反射コーティングを備え、第１の要素の第２の面は、第２の反射手段を定める反射コーティングを備えてよい。

光アセンブリは、第４、第５及び第６の面を備える第２の要素をさらに備えてよい。第４の面によって受けられるレーザビームがビーム分割手段へと送られることができ、かつ、ビーム分割手段によって反射されたレーザビーム又はビーム分割手段から発せられたレーザビームが第２の要素の第５の面によって受けられることができるように、第２の要素の第４の面及び第２の要素の第５の面は、ビーム分割手段と光学的に連絡するよう構成され、ビーム分割手段によって反射されたレーザビームの第１の部分と、第１及び第２の反射手段へとビーム分割手段を通過してビーム分割手段を通じて戻るレーザビームの第２の部分の少なくとも一部との双方が、第２の要素の第５の面を通じてブロックから発せられることができるように、第２の要素の第５の面が、ビーム分割手段から受ける複数のレーザビームを発するよう構成される。

ブロックの第２の要素の第４及び第５の面は、各々反射防止コーティングを備えてよい。

第６の面は、好ましくは、第１の要素の第３の面に接するよう設けられる。

ビーム分割手段は、代替的に、ブロックの第２の要素の第６の面に配されたコーティングを備えてよいことが理解される。ビーム分割手段は、代替的に、ブロックの第２の要素の第６の面に配されたコーティングと、ブロックの第１の要素の第３の面に配されたコーティングとによって定められてよいことが理解される。

ブロックの第１の要素は、好ましくは、ガラスで構成される。ブロックの第２の要素は、好ましくは、ガラスで構成されてよい。

ブロックは、ガラス、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、パイレックス（登録商標）、ゼロデュア、ｂｏｒｏｆｌｏａｔ材料、ポリマー、ホウケイ酸クラウン、高密度のフリント又は可塑性物質を備えてよい。ブロックの第１の要素及び／又は第２の要素は、ガラス、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、パイレックス（登録商標）、ゼロデュア、ｂｏｒｏｆｌｏａｔ材料、ポリマー、ホウケイ酸クラウン、高密度のフリント又は可塑性物質を備えてよい。ブロックは、好ましくは、光が通過することを可能にする材料で作られる。これにより、通過に関してできるだけ光損失が少ない材料であれば好ましい。好ましくは、ブロックは、ガラスのカテゴリに属するＳＦ２又はＢＫ７を備える。ブロックの第１の要素及び／又は第２の要素は、ガラスのカテゴリに属するＳＦ２又はＢＫ７を備えてよい。

好ましくは、第１の要素及び第２の要素は、協働して単一のユニットを定める。好ましくは、第１の要素及び第２の要素は、接続することによって協働する。すなわち、第１の要素及び第２の要素は、単一のユニットを形成するために共に接続される。

第１及び第２の要素は、それぞれ三角断面又は切頭三角断面を持つよう構成されてよい。好ましくは、第１及び第２の要素は三角断面を持つよう構成されてよい。三角断面は、好ましくは等辺三角形である。三角断面は、場合によっては二等辺三角形である。ビーム分割手段から導かれて、第１の反射手段へ、第２の反射手段へ、そしてビーム分割手段へと戻るレーザビームがたどる経路は、三角形であるのがよい。ブロックへの光ビームの垂直に対応する入力角度αに依存して、２つの反射面の反射角度は、式１８０＝２α＋β＋Ωを満たすよう調整されるのがよい。ここで、βは、第１の反射面上の反射光と入力光との間で定められる角度であり、Ωは、第２の反射面上の反射光と第１の反射光との間で定められる角度である。好ましくは、二等辺三角形を形成する光路に対応してβ＝Ωである。

ブロックは、第１及び第２の要素が、次のように交換可能であるように構成されてよい。第１及び第２の要素のそれぞれが、異なる角度に指向された複数の面を持つ他の第１及び第２の要素、すなわち異なる大きさを持つ第１及び第２の要素と選択的に交換されてよい。これによりユーザは、レーザの入力及び出力放射の望ましい向きを提供する適切な指向された複数の面（すなわち、複数の大きさ）を持つ第１及び第２の要素を使用するために選択することができる。

レーザビームの第２の部分の少なくとも一部及びレーザビームの第１の部分がブロックから同じ向き又は平行に発せられるよう、第１の要素の第１及び第２の面は、ビーム分割手段を通じて第１及び第２の反射手段に伝えられてビーム分割手段を通じて戻るレーザビームの第２の部分の少なくとも一部が、レーザビームの第１の部分がビーム分割手段によって反射された向きと同じ向きにビーム分割手段から発せられるように指向されてよい。ブロックは、第１及び第２の面がこのように指向されるように、形作られる又は構成されてよい。

ブロックに入射したレーザビームとブロックから発せられるレーザビームとの間に予め定められた角度が存在するように、ブロックは、第１及び第２の反射手段の間に予め定められた角度を提供するために第１及び第２の面の間に予め定められた角度が存在するよう構成されてよい、例えば、形作られてよい。

第１、第２、第４及び第５の面は、レーザビームの第１の部分及びレーザビームの第２の部分の少なくとも一部が、ブロックの第２の要素の第５の面から同じ向き及び／又は平行に発することができるように指向されてよい。

ブロックの第４の面に入射したレーザビームとブロックの第５の面から発せられるレーザビームとの間に予め定められた角度が存在するように、ブロックは、第１及び第２の面の間及び第４及び第５の面の間に予め定められた角度が存在するよう構成されてよい。レーザビームの第１の部分及びレーザビームの第２の部分の少なくとも一部は、ブロックの第４の面から発した複数のレーザビームであってよい。

好ましくは、レーザビームの第１の部分及びレーザビームの第２の部分の少なくとも一部は、ブロックの第５の面から同じ向き及び／又は平行に発せられる。それにより、ブロックの第４の面に入射する光ビームと、レーザビームの第１の部分及びレーザビームの第２の部分の少なくとも一部のそれぞれとの間に予め定められ角度が存在するようになる。

例えば、ブロックは、第１の要素においてブロックの第１及び第２の面の間、並びに、第２の要素においてブロックの第４及び第５の面の間に予め定められ角度が存在するように構成されてよく、これにより光がブロックから予め定められ角度で発せられることができる。ブロックは、ブロックの第４の面の与えられた入射角度について予め定められ角度で光を発するよう構成されてよい。そのような場合、レーザ光源に対するブロックの向きは、複数の面が適切な角度で指向されることができるように決定される。

例えば、ブロックは、第１及び第２の面の間に６０°の角度があり、第４及び第５の面の間に１２０°の角度があるように形作られてよく、そのような場合、レーザビームが第４の面に対し９０°の角度で第４の面に入射するという条件で、ブロックの第４の面に入射するレーザビームと、ブロックの第５の面から発せられるレーザビームとの間に６０°の角度が存在する。この場合、ブロックの第４の面に入射するレーザビームと、ブロックの第４の面から発せられる光との間に６０°の角度を実現するために、ブロックは、好ましくは、レーザ光源から発せられたレーザビームがブロックの第４の面に９０°の角度で入射するように、レーザ光源に対して相対的に設けられるとよい。しかしながら、ブロックが、ブロックの第４の面への任意の特定の入射角度について、入射するレーザビームと発せられるレーザビームとの間に６０°の角度を提供するように構成され得ることが理解されるだろう。

同様に、第１及び第２の面の間に４５°の角度が存在し、第４及び第５の面の間に９０°の角度が存在するように、ブロックが構成されてよい。それにより、ブロックの第３の面に入射するレーザビームとブロックの第５の面から発せられる複数のレーザビームとの間に９０°の角度が存在するようになる。この場合、ブロックの第４の面に入射するレーザビームと、ブロックの第５の面から発せられる複数のレーザビームとの間に９０°の角度を実現するために、ブロックは、レーザ光源から発せられたレーザビームがブロックの第４の面に９０°の角度で入射するように、レーザ光源に対して相対的に設けられるとよい。しかしながら、ブロックが、ブロックの第４の面への任意の特定の入射角度について、入射する光ビームと発せられる光ビームとの間に９０°の角度を提供するように構成され得ることが理解されるだろう。

同様に、第１及び第２の面の間に６５°の角度が存在し、第４及び第５の面の間に１３０°の角度が存在するように、ブロックが構成されてよい。それにより、ブロックの第４の面に入射するレーザビームとブロックの第５の面から発せられるレーザビームとの間に５０°の角度が存在するようになる。この場合、ブロックの第４の面に入射するレーザビームと、ブロックの第５の面から発せられる光との間に６５°の角度を実現するために、ブロックは、レーザ光源から発せられたレーザビームがブロックの第４の面に９０°の角度で入射するように、レーザ光源に対して相対的に設けられるとよい。しかしながら、ブロックが、ブロックの第４の面への任意の特定の入射角度について、入射する光ビームと発せられる光ビームとの間に５０°の角度を提供するように構成され得ることが理解されるだろう。

望ましい第１及び第２の面の間の複数の角度は、１８０＝２α＋β＋Ωによって与えられる。ここで、βは、第１の反射面上の反射光と入力光との間で定められる角度であり、Ωは、第２の反射面上の反射光と第１の反射光との間で定められる角度であり、αはブロックへの光ビームの垂直に対応する入力角度である。

製造段階では、ブロックの第１の要素は、第１及び第２の面の間に望ましい複数の角度が実現されるように、形作られてよい。製造段階において、ブロックの第２の要素は、第４及び第５の面の間に望ましい角度が実現されるように形作られてよい。

ビーム分割手段は、誘電体又はハイブリッド誘電体材料を備えてよい。

ビーム分割手段は、レーザから発せられたレーザビームを分割して、第１の強度を持つ第１のレーザビーム部分及び第２の強度を持つ第２のレーザビーム部分を提供するよう構成されてよい。ビーム分割手段は、無偏光ビームスプリッタであるように構成されてよい。無偏光ビームスプリッタはコーティングであってよい。前に示したように、無偏光ビームスプリッタは、好ましくは、ブロックの第１の要素の第３の面に配されコーティングの形態で提供される。無偏光ビームスプリッタは、好ましくは、ハイブリッド誘電体コーティングである。無偏光ビームスプリッタは、金属（アルミニアム、銀又は金でさえも）コーティング及び／又は誘電体コーティング（フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム及び様々な金属酸化物）の組み合わせを備えてよい。

ビーム分割手段は、レーザによって発せられたレーザビームを分割して、第１の偏光を持つ第１のレーザビーム部分及び第２の偏光を持つ第２のレーザビーム部分を提供するよう構成されてよい。第１及び第２の偏光は直交する。ビーム分割手段は、偏光ビームスプリッタであるよう構成されてよい。偏光ビームスプリッタは、コーティングであってよい。前に示したように、偏光ビームスプリッタは、好ましくは、ブロックの第１の要素の第３の面に配されたコーティングの形態で提供される。偏光ビームスプリッタは、誘電体を備えてよい。好ましくは、偏光ビームスプリッタは純粋な誘電体である。偏光ビームスプリッタは、好ましくは、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム及び様々な金属酸化物などの材料の複数の層を備える。

ビーム分割手段は、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｇＦ_２、ＬａＦ_３及びＡｌＦ_３を備える群から選択される材料の少なくとも１つを備えてよい。代替的に、ビーム分割手段は、それらの金属のいずれかの合金を備えてよい。

本発明のさらなる態様によれば、上述のいずれか１つに記載の複数の光アセンブリに係る１つ又は複数の光アセンブリと、投射スクリーンに像を投射するための投射スクリーンにわたって、１つ又は複数の光アセンブリから発せられた光を走査するべく、少なくとも１つの振動軸のまわりに振動することができる１つ又は複数のＭＥＭＳミラーとを備える投射デバイスが提供される。

１つ又は複数の光アセンブリは、それぞれ、少なくとも３つのレーザ光源を備えてよい。

光アセンブリのブロックは、少なくとも１つのレーザ光源に対して相対的に、少なくとも１つのレーザ光源から発せられてブロックに入射するレーザビームと、ブロックからＭＥＭＳミラーへと発せられるレーザビームとの間に０°、１８０°又は３６０°以外の角度が存在することを保証する方向に、複数のレーザビームがブロックから発せられるように設けられてよい。

光アセンブリのブロックは、ブロックから発せられた複数のレーザビームが、ＭＥＭＳミラーの面に対し、ＭＥＭＳミラーが完全に振動された場合におけるＭＥＭＳミラーの振動の角度の半分より常に大きい角度をもってＭＥＭＳミラーの面に入射するように、ＭＥＭＳミラーに対して相対的に設けられてよい。好ましくは、光アセンブリのブロックは、ブロックから発せられた複数のレーザビームが、ＭＥＭＳミラーの面に対し、ＭＥＭＳミラーが完全に振動された場合におけるＭＥＭＳミラーの振動の総光学的角度の半分よりすぐ上の角度をもってＭＥＭＳミラーの面に入射するように、ＭＥＭＳミラーに対して相対的に設けられる。好ましくは、光アセンブリのブロックは、ブロックから発せられた複数のレーザビームが、ＭＥＭＳミラーの面に対し、ＭＥＭＳミラーが完全に振動された場合におけるＭＥＭＳミラーの振動の総光学的角度の半分より、０．１°から４５°の間だけ大きい、最も好ましくは、１０°までの間だけ大きい角度をもってＭＥＭＳミラーの面に入射するように、ＭＥＭＳミラーに対して相対的に設けられる。光学的な角度は、好ましくは、ＭＥＭＳミラーの物理的な振動角度の２倍である。

上記の複数の投射デバイスのいずれかにおいて、光アセンブリが３つのレーザ光源を備えてよく、光アセンブリのスペックル低減のためのコンポーネントが、３つのレーザ光源から複数のレーザビームを受けるよう設けられてよい。

投射デバイスは、１つ又は複数の光アセンブリに提供された複数のレーザ光源に加えて、少なくとも２つのさらなるレーザ光源を備えてよい。例えば、光アセンブリは、赤色レーザビームを提供するレーザ光源を備えてよい。投射デバイスは、それぞれ青色及び緑色のレーザビームを提供するよう構成されたさらなる２つのレーザ光源を備えてよい。この特定の例における光アセンブリは、赤色レーザビームを発するだろう。しかしながら、光アセンブリが、例えば青色又は緑色及び／又は赤外光及び／又はＵＶ光の任意のカラーレーザビームを発するよう構成されたレーザ光源を備えてよいことが理解される。投射デバイスの２つのレーザ光源と同様に、任意のカラーレーザビーム及び／又は赤外光及び／又はＵＶ光を発するよう構成されてよい。各レーザ光源からの複数の光ビームは、ピクセルを定めるために結合されてよい。

投射デバイスは、１つ又は複数の光アセンブリか発せられる複数のレーザビームを、投射デバイスに提供された少なくとも２つのさらなるレーザ光源によって発せられた光ビームと結合するよう構成されたビームコンバイナをさらに備えてよい。

投射デバイスにおける光アセンブリは、ビームコンバイナをさらに備えてよい。

投射デバイスの光アセンブリは、３つのレーザ光源を備えてよい。投射デバイスの光アセンブリにおけるスペックル低減のためのコンポーネントは、３つのレーザ光源からの複数のレーザビームを受けるよう設けられてよい。３つのレーザ光源は、赤、緑及び青色のレーザ光源を備えてよい。

投射デバイスは、１つ又は複数のアセンブリに提供されるスペックル低減のための１つ又は複数のコンポーネントに加えて、スペックル低減のための少なくとも１つの他のコンポーネントを備えてよい。例えば、投射デバイスは、スペックル低減のための第１のコンポーネントを備える単一の光アセンブリを備え、投射デバイスはスペックル低減のための第２のコンポーネントを備えてよい。スペックル低減のための少なくとも１つの他のコンポーネントは、上述したスペックル低減のためのコンポーネントの複数の特徴の幾つか又は全てを持ってよい。

１つ又は複数の光アセンブリにおけるスペックル低減のためのコンポーネントが無偏光ビームスプリッタを備えるよう構成されている場合、スペックル低減のための少なくとも１つの他のコンポーネントは、無偏光ビームスプリッタを備えるよう構成されてよい。１つ又は複数の光アセンブリにおけるスペックル低減のためのコンポーネントが偏光ビームスプリッタを備えるよう構成されている場合、スペックル低減のための第２のコンポーネントは、場合によっては、無偏光ビームスプリッタ手段を備えるよう構成されてよい。

スペックル低減のための少なくとも１つの他のコンポーネントは、投射スクリーンにわたって光を走査するべく少なくとも１つの振動軸のまわりに振動することができる１つ又は複数のＭＥＭＳミラーにレーザビームを出力するよう構成されてよい。

好ましくは、スペックル低減のための少なくとも１つの他のコンポーネントは、投射デバイスの１つ又は複数のＭＥＭＳミラーが、スペックル低減のための少なくとも１つの他のコンポーネントの中心軸からオフセットされるように設けられる。好ましくは、スペックル低減のための少なくとも１つの他のコンポーネントが、上述した複数のブロックの特徴の幾つか又は全てを持つブロックを備えるよう構成されてよく、１つ又は複数のＭＥＭＳミラーがブロックの中心軸からオフセットされるようにブロックが設けられる。

好ましくは、スペックル低減のための少なくとも１つの他のコンポーネントは、投射デバイスにおける光アセンブリからのレーザビーム出力と、投射デバイスに提供される２つのさらなるレーザ光源からの複数のレーザビームの出力とを受けるよう構成される。

スペックル低減のための少なくとも１つの他のコンポーネントは、好ましくは、結合されたレーザビームを受けるよう構成される。結合されたレーザビームは、光アセンブリからのレーザビーム出力と、２つのさらなるレーザ光源からのレーザビームの出力とを備える。

投射デバイスは、１つ又は複数の光アセンブリに提供されるスペックル低減のための１つ又は複数のコンポーネントに加えて、スペックル低減のための他の複数のコンポーネントを備えてよい。例えば、スペックル低減のための第２、第３及びより多くのコンポーネントは、投射デバイスに提供されてよい。スペックル低減のための複数の他のコンポーネントはスタックで設けられてよい。これはスペックルのより大きな低減をもたらすだろう。好ましくは、スタック内の１つのコンポーネントは、偏光コーティングを備え、スタック内の他の全てのコンポーネントは、無偏光コーティングを備える。好ましくは、スペックル低減のための複数の第２のコンポーネントは、偏光ビームスプリッタを備え、スペックル低減のための第３及び上記の追加のコンポーネントは、好ましくは無偏光ビームスプリッタを備える。

投射デバイスにおいて、ブロックは、ブロックの第５の面から発せられた複数のレーザビームが、ＭＥＭＳミラーの面に対して、ＭＥＭＳミラーの振動の総光走査角度の半分より常に大きい角度でＭＥＭＳミラーの面に常に入射することを保証する向きに発せられるように設けられる。ＭＥＭＳミラーの面に対する角度がＭＥＭＳミラーの振動の角度より小さかったとすると、投射画像は変形するだろう。有利なことに、ＭＥＭＳミラーの面に入射する複数の光ビームの角度は、少なくともその第１及び第２の面が適切な向きを持つようブロックを構成することによって、調整されることができる。ブロックは、それがレーザビームの入力対出力角度に適合させ、出力角度がその総光走査角度の半分よりすぐ上の角度でＭＥＭＳミラーに到達することを可能にするように設計される。また、複数の光ビームがＭＥＭＳミラーの面に入射する角度は、ブロックを動かすことによって調整されることができる。しかしながら、ＭＥＭＳミラーへのレーザビームの入射角度を減少させることは、ブロックがＭＥＭＳミラーからさらに動かされることを要するだろう。これにより、投射デバイスのためにより大きいパッケージ又はハウジングを要する。

ブロックは、ＭＥＭＳミラーへと発せられる複数のレーザビームを導くために用いられることができる。さらに、ビームコンバイナから発した光をＭＥＭＳミラーへと偏向するために用いられる反射手段を、上記の複数の特徴の１つ又は複数を持つブロックで置換するステップを備える、存在する投射システム又は投射デバイスを変更するための方法が提供される。このようにして、複数の光ビームをＭＥＭＳミラーにアラインメントするためにブロックを用いることができる。

本発明は、例としてのみ与えられ、下記の複数の図面によって示される実施形態の記載によって、より適切に理解されるだろう。
本発明の第１の態様に係る光アセンブリの側面図を示す。 本発明の第２の態様に係る光アセンブリの側面図を示す。 図１及び図２の光アセンブリで用いられる複数のブロックの変形を示す。 図１及び図２の光アセンブリで用いられる複数のブロックの変形を示す。 本発明のさらなる態様に係る投射デバイスの概略図を示す。 本発明のさらなる実施形態に係る投射デバイスの概略図を示す。 本発明のさらなる実施形態に係る投射デバイスの概略図を示す。 本発明のさらなる態様に係る光アセンブリの側面図を示す。 本発明のさらなる態様に係る光アセンブリの側面図を示す。

図１は、本発明の第１の態様に係る光アセンブリ１の側面図を示す。光アセンブリ１は、レーザビーム５を発するよう動作可能なレーザ光源３と、スペックル低減コンポーネント７とを備える。スペックル低減コンポーネント７は、レーザ光源３からのレーザビーム５を受けるよう設けられる。

スペックル低減コンポーネント７は、第１の要素５０及び第２の要素５１で作られるブロック２１を備える。第１及び第２の要素５０、５１はそれぞれ、三角断面を持つように構成される（代替的に、第１及び／又は第２の要素５０、５１は、切頭三角断面を備えてよい。）。第１の要素５０は、ブロック２１の第１の面２３、第２の面２５及び第３の面２６を定める３つの面を備えるが、第２の要素５１は、ブロック２１の第４の面２７、第５の面２９及び第６の面３０を定める３つの面を備える。第２の要素５１は任意選択の特徴であり、本発明は、ブロックが第１の要素５０のみを備える場合も依然として実施されることができることが理解されるだろう。

スペックル低減コンポーネント７は、ビーム分割手段９を備える。この特定の例において、ビーム分割手段９は、ブロック２１の第１の要素５０の第３の面２６に配されたコーティング４３によって定められる。代替的に、ビーム分割手段９は、第２の要素５１の第６の面３０に配されたコーティングであり得る。コーティング４３は、ビーム分割手段９が偏光ビームスプリッタとなるよう構成されるように、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｇＦ_２、ＬａＦ_３及び／又はＡｌＦ_３などの誘電体材料を備えてよい。

ビーム分割手段９は、レーザビーム５の第１の部分１１を反射しレーザビーム５の第２の部分１３を通過させることによって、レーザ３によって発せられたレーザビーム５を分割するよう構成される。この特定の例において、ビーム分割手段９は、偏光ビームスプリッタとなるよう構成される。すなわち、ビーム分割手段９は、レーザ３によって発せられたレーザビーム５を分割して、第１の偏光を持つ第１のレーザビーム部分１１と、第２の偏光を持つ第２のレーザビーム部分１３を提供するよう構成される。ここで、第１及び第２の偏光は互いに直交する。したがって、スペックル低減コンポーネント７を定める第１の要素５０の第３の面２６のコーティング４３は、例えばＡｌ、Ａｕ、Ａｇ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｇＦ_２、ＬａＦ_３及び／又はＡｌＦ_３などの誘電体材料を備える。

ビーム分割手段が偏光ビームスプリッタに限定されないことが理解される。例えばビーム分割手段は無偏光ビームスプリッタであり得る。（勿論、ビーム分割手段が無偏光の場合、複数のビームは、異なる強度の複数のビームに分割され、異なる偏光の複数のビームには分割されない。）

スペックル低減コンポーネント７は、少なくとも第１及び第２の反射手段１５、１７を備える。第１の反射手段１５は、ビーム分割手段９からのレーザビーム５の第２の部分１３を受けるように設けられる。第１及び第２の反射手段１５、１７は、レーザビーム５の第２の部分１３が第１の反射手段１５から第２の反射手段１７に導かれることができるように設けられる。第２の反射手段１７は、レーザビーム５の第２の部分１３を導いてビーム分割手段９に戻すことができるように設けられる。これは、第１の面２３に配置された第１の反射手段１５が、ビーム分割手段９から複数の光ビームを受けることができ、第２の面２５に配置された第２の反射手段１７が、第１の反射手段１５から受けた複数のレーザビームを反射してビーム分割手段９に戻すことができることを意味する。この特定の例において、第１の反射手段１５及び第２の反射手段１７は、ブロック２１の第１の要素５０の第１及び第２の面に配された反射コーティング３１、３３によってそれぞれ定められる。第１及び第２の反射手段１５、１７並びにビーム分割手段９は、光路１９を定めるように設けられる。第１及び第２の反射手段１５、１７並びにビーム分割手段９は、光路１９の長さが、レーザ光源３から発せられたレーザビーム５のコヒーレンス長より長くなるように設けられる。第１及び第２の反射手段１５、１７並びにビーム分割手段９は、それぞれ第１、第２及び第３の面２３、２５、２６に配されるので、レーザビーム５のコヒーレンス長より長い光路１９を提供するこれらのコンポーネントの配置は、例えば経路１９の長さを第１の要素５０が配され得る大きいサイズに増やすためにブロック２１の第１の要素５０が適切な大きさを持つよう構成することによって、実現されることができる。

ブロック２１の第１の面２３、第２の面２５、第４の面２７及び第５の面２９は、それぞれ（ブロックの第３の面のコーティングによって定められる）ビーム分割手段９と光学的に連絡する。第３の面２６及び第６の面３０は、また、ビーム分割手段９と光学的に連絡する。ブロック２１の第４の面２７は、レーザ光源３によって発せられたレーザビーム５を受けて、受けたレーザビームをビーム分割手段９へと送られることを可能にするよう構成される。ブロック２１の第５の面２９は、ビーム分割手段９によって反射したレーザビーム５の第１の部分１１と、第１及び第２の反射手段１５、１７へとビーム分割手段９を通過してビーム分割手段９を通じて戻るレーザビーム５の第２の部分１３の少なくとも一部４１の双方を、ブロック２１から発するよう構成される。第４の面２７及び第５の面２９のそれぞれは反射防止コーティング３５、３７を備える。

第１及び第２の面２３、２５は、レーザビーム５の第１の部分１１及びレーザビーム５の第２の部分１３の少なくとも一部４１が、ブロック２１の第５の面２９から同じ向きに平行に発せられることができるように指向される。これは、第１及び第２の面２３、２５の向きは、第１及び第２の反射手段が受けた複数の光ビームをそれらが反射する角度を決定するからである。第４及び第５の面の向きはまた、ブロック２１から光が発せられる向きに影響を及ぼすのに利用され得ることが理解されるだろう。したがって、第１、第２、第４及び第５の面２３、２５、２７、２９は、レーザビーム５の第１の部分１１及びレーザビーム５の第２の部分１３の少なくとも一部４１がブロック２１の第５の面２９から同じ向きに平行に発せられることができるように指向されてよい。

この特定の例において、第１、第２、第４及び第５の面２３、２５、２７、２９は、レーザビーム５の第１の部分１１及びレーザビーム５の第２の部分１３の少なくとも一部４１がブロック２１の第４の面２７に入射した光ビーム５と予め定められた角度を形成するように指向される。例えば、図１に示される特定の例において、ブロック２１は、第１及び第２の面２３、２５の間に６０°の角度があり、第４及び第５の面２７、２９の間に１２０°の角度があるように形作られ、結果として、レーザ光源３からのレーザビーム５が第４の面２７に対し９０°の角度で第４の面２７に入射するという条件で、第４の面２７に入射するレーザビーム５と、ブロック２１の第５の面２９から発せられるレーザビーム１１、４１との間に６０°の角度が存在する。この場合、ブロック２１の第４の面２７に入射するレーザビーム５と、ブロック２１の第５の面２９から発せられるレーザビーム１１、４１との間に６０°の角度δを実現するために、ブロック２１は、レーザ光源３から発せられたレーザビーム５がブロック２１の第４の面２７に９０°の角度で入射するように、レーザ光源３に対して相対的に設けられるとよい。しかしながら、ブロック２１の第４の面２７への任意の特定の入射角度について、ブロック２１が、入射するレーザビームと発せられるレーザビームとの間に６０°の角度を提供するように構成され得ることが理解されるだろう。好ましくは、ブロック２１は、製造段階において、面２３、２５、２７、２９の間に望ましい複数の角度が提供されるように形作られる。第１及び第２の面２３、２５のみを適切な向きに指向することによって、ブロック２１の第４の面２７に入射する光ビーム５と、ブロック２１から発せられる光ビーム１１、４１との間に予め定められた角度が実現され得ることが理解されるべきである。

第１の要素５０及び第２の要素５１は、（第２の要素５１の面によって提供される）ブロック２１の第６の面３０は、第１の要素５０の第３の面２６に配されたコーティング４３に接するように設けられる。このように、第１の要素５０、第２の要素５１及びビーム分割手段９は、単一のユニットを形成する。第１の要素及び第２の要素５０、５１は、それらの接する位置において共に固定されてよい。

ブロック２１は、第１及び／又は第２の要素５０、５１が、異なる大きさ、例えば第１及び第２の面２３、２５の間並びに／若しくは第４及び第５の面２７、２９の間で異なる角度を持つ他の第１及び／又は第２の要素５０、５１と変更可能なように、構成されてよい。これにより、ユーザは、例えば、ブロック２１に入射する複数のレーザビームとブロック２１から発せられる複数のレーザビーム１１、４１との間に望ましい角度を提供する適切な指向された複数の面を持つ第１及び第２の要素５０、５１を使用するべく選択できる。

使用中、レーザ光源３は、レーザビーム５を発するよう動作させられる。ブロック２１は、レーザビーム５がブロックの第４の面２７に入射するように指向される。具体的には、この例について、ブロック２１は、レーザビーム５がブロック２１の第４の面２７に９０°で入射するように指向される。

光ビーム５は、ブロック２１の中及びビーム分割手段９（すなわち、第１の要素５０の第３の面に配されたコーティング４３）へと第４の面２７を通過する。ビーム分割手段９は、光ビーム５を、第１の偏光を持つ第１のレーザビーム部分１１と、第２の偏光を持つ第２のレーザビーム部分１３とに分割する。ここで、第１及び第２の偏光は互いに直交する。

第１のレーザビーム部分１１は、ブロック２１の第５の面２９へとビーム分割手段９によって反射される。第１のレーザビーム部分１１は続いて、第５の面２９を通じてブロック２１から発せられる。

ビーム分割手段９を通過した第２のレーザビーム部分１３（すなわち、発せられるビーム４１）は、第５の面２９を通じてブロック２１から発せられる。発せられるビーム４１は、第１のレーザビーム部分１１と同じ向きで、第５の面２９を発する。第２のレーザビーム部分１３は光路１９に沿って進むので、また、光路１９はレーザビーム５のコヒーレンス長より長い長さを持つので、発せられたビーム４１は、第１のレーザビーム部分１１に対して遅延される。結果として、ブロック２１の第５の面２９から発する場合に第１のレーザビーム部分１１と発せられたビーム４１の位相との間に違いがある。これがスペックルの低減をもたらす。特に、先の技術において用いられる複数のデバイスとは異なり、ここではレーザビームを分割してそれらを同じ向きに再結合するために偏光を変更する必要がないので、スペックル低減を実現するための複数の１／４波長板を必要としない。偏光ビームスプリッタを用いて初期に分割された複数のビームを共に再コリメートするために単純な反射のみが用いられる。

図２は、本発明の第２の態様に係る光アセンブリ１００の側面図を示す。図２に示される光アセンブリ１００は、図１に示される光アセンブリ１と多くの同じ特徴を持つ。同様の複数の特徴には、同じ複数の参照番号が与えられる。

光アセンブリ１００においては、無偏光ビームスプリッタであるように構成されたビーム分割手段１０９を備える。すなわち、ビーム分割手段１０９は、レーザ５によって発せられたレーザビーム５を分割して、第１の強度を持つ第１のレーザビーム部分１１１と、第２の強度を持つ第２のレーザビーム部分１１３とを提供するように構成される。図１に示されたアセンブリの場合のように、第１のレーザビーム部分１１１は、ビーム分割手段１０９によって反射されて、第２のレーザビーム部分１１３は、ビーム分割手段１０９を通過して、光路１９に沿って進む。第２のレーザビーム部分１１３は、ビーム分割手段１０９に送り戻された場合に、ビーム分割手段１０９を通過する第２のレーザビーム部分１１３の第１の強度を持つ部分１４１と、光路１９に沿って送り戻される第２のレーザビーム部分１１３の他の強度を持つ他の部分１５１とに、再び分割される。レーザビーム部分１５１は、光ループ１９内を進む場合に、ビーム分割手段１０９を通過するレーザビーム部分１５１の１つの強度を持つ部分１６１と、光路１９に沿って送り戻されるレーザビーム部分１５１の他の強度を持つ他の部分１７１とに、再び分割される。光ビームの連続的なループは、ビームの部分がビーム分割手段を通過し、他のビームの部分が再度光ループ１９に送り戻されることで生じる。ビーム分割手段１０９から発せられる光ビーム１４１、１６１の全ては、同じ向き及び／又は平行にブロック２１の第４の面２９からそれぞれ発せられる。ブロック２１の第４の面２９から出力される無限の数の光ビーム１４１、１６１、１１１があり、これは光ループ１９の複数の光ビームの無限のループに起因する。ブロック２１の第４の面２９から出力される光ビーム１４１、１６１、１１１は共にコリメートされる。これは主として、無偏光ビームスプリッタであるよう構成されたビーム分割手段１０９に起因する。

図１に示されたアセンブリの場合のように、ビーム分割手段１０９は、ブロック２１の第１の要素５０の第３の面２６に配されたコーティング１４３によって定められる。コーティング１４３は、ビーム分割手段１０９が無偏光ビームスプリッタであるよう構成されるように、ハイブリッド誘電体材料を備えてよい。無偏光ビームスプリッタは、金属（アルミニアム、銀又は金でさえも）コーティング及び／又は誘電体コーティング（フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム及び様々な金属酸化物）の組み合わせを備えてよい。

図２に示される光アセンブリ１００は、図１のアセンブリ１と同じ方法で動作し、ビーム分割手段１０９が複数のレーザビームを、異なる偏光を持つ複数のレーザビームにではなく異なる強度の複数のレーザビームに分割することを除いて、同じ複数の利点を提供する。光アセンブリ１００は、複数の無偏光ビームスプリッタが複数の偏光ビームスプリッタより安価であり、これにより、光アセンブリ１００は図１に示される光アセンブリ１に比べて製造がより安価になるという追加の利点を提供する。図１のアセンブリは、レーザビームのコヒーレンス長より長い光路差を持ち再コリメートされる２つの出力ビームを示し、２つの偏光コンポーネントが同じ量であれば最大３０％のスペックル低減を達成する。２つの偏光の比を制御することによって、２つの出力ビームの間の光強度が制御されることができる。そうすることで、より少ないスペックル低減になるが、スペックルの低減量をより強く管理下に置くことになる。図２に示されるアセンブリ１００は、それぞれレーザ光源のコヒーレンス長より長い追加の光路差を持つ複数のレーザビームの強度の理論的な出力を示す。図２のアセンブリと比較して出力としてより相関がないスペックルがあるように、スペックル低減がより重要になる。更に、ビーム分割手段１０９によれば、すなわち光強度分割の比率が与えられるものによれば、出力ビームの間の強度を制御でき、これにより低減されたスペックルの量が低減されることもできる（４３％まで）。

前述の複数の実施形態のそれぞれにおいて、第１、第２、第４及び第５の面２３、２５、２７、２９は、ブロック２１の第４の面２７に入射するレーザビーム５と、ブロック２１の第５の面２９から発せられるレーザビーム１１、４１、１１１、１４１、１７１との間に６０°の角度が存在するように設けられる。しかしながら、第１、第２、第４及び第５の面２３、２５、２７、２９は、ブロック２１から発せられるレーザビームと、ブロック２１に入射するレーザビームとの間に任意の角度を実現するべく、任意の角度に指向されてよいことが理解されるだろう。図３Ａ及び３Ｂは、入射する光ビーム５と発せられる光ビーム１１、４１との間に異なる角度α、βを実現するべく、異なる角度に指向された第１、第２、第４及び第５の面２３、２５、２７、２９を持つブロック８０、９０を示す。ブロック８０、９０は、それぞれ図１及び２で示される光アセンブリ１、１００で用いられるブロック２１の複数の特徴の幾つか又は全てを備えてよい。

図３Ａは、第４の面２７に入射するレーザビーム５とブロック２１の第５の面２９から発せられる複数のレーザビーム４１、１１との間の角度「α」が５０°になるように、第１及び第２の面２３、２５の間に６５°の角度「ｗ」が存在し、第４及び第５の面２７、２９の間に１３０°の角度「ｔ」が存在するよう構成されたブロック８０を示す。

図３Ｂには、ブロック９０の第４の面２７に入射するレーザビーム５とブロック９０の第５の面２９から発せられる複数のレーザビーム４１、１１との間の角度が９０°になるように、第１及び第２の面２３、２５の間に４５°の角度「ｘ」が存在し、第４及び第５の面２７、２９の間に９０°の角度が存在するようにブロックが構成されてよいことが示される。また、ブロック９０の第１の要素５０が切頭三角断面を持つよう構成されることが注目に値する。

図４は、本発明のさらなる態様に係る投射デバイス２００の概略図を示す。投射デバイス２００は、図１に示されるような光アセンブリ１を備える。投射デバイス２００が、さらに又は代替的に、図２に示されるような光アセンブリ１００を備えてよいことが理解される。投射デバイス２００は、受ける光４０３を走査するために２つの直交振動軸２０３、２０５のまわりに振動することができるＭＥＭＳミラー２０１をさらに備える。

投射デバイス２００は、それぞれ緑色及び青色レーザビーム２１７、２１９を提供するよう構成された２つのさらなるレーザ光源２１１、２１３を持つ。この特定の例における光アセンブリ１は、赤色レーザビーム５を発するよう構成されたレーザ光源３を備える。しかしながら、光アセンブリ１が、例えば青色又は緑色の任意のカラーレーザビームを発するよう構成されたレーザ光源を備えてよいことが理解される。投射デバイスの２つのレーザ光源と同様に、任意のカラーレーザビーム及び／又は赤外レーザビーム及び／又はＵＶレーザビームを発するよう構成されてよい。

投射デバイス２００は、光アセンブリ１から発せられた赤色レーザビーム２１１と、２つのさらなるレーザ光源２１１、２１３によって発せられた緑色及び青色レーザビーム２１７、２１９とを結合し、結合された光ビーム２２０を提供するよう構成されたビームコンバイナ２２３をさらに備える。光ビーム２１１、２１７、２１９は、投射される像の複数のピクセルを定めるために結合される。この特定の例におけるビームコンバイナ２２３は、緑色ダイクロイックプレート及び青色ダイクロイックプレート２２５、２２７を備える。

ビームコンバイナ２２３から出力される結合された光ビーム２２０は、中間ミラー２３０を介して、ＭＥＭＳミラー２０１に導かれる。ＭＥＭＳミラー２０１は、像２２１を定める複数のピクセルを投射するべく、結合された光ビーム２２０をディスプレイスクリーン２０９にわたって走査するために、その２つの直交振動軸２０３、２０５のまわりに振動するよう動かされる。

図５は、本発明のさらなる実施形態に係る投射デバイス４００の概略図を示す。投射デバイス４００は、図４に示された投射デバイス２００と同じ多くの特徴を持ち、同様の複数の特徴には同じ参照番号が与えられる。

投射デバイス４００は、第２のブロック４０１の形態の、スペックル低減４０１のための第２のコンポーネントを備える。第２のブロック４０１は、先に説明したブロック２１、８０、９０の複数の特徴の幾つか又は全てを持ってよい。好ましくは、第２のブロックにおけるビーム分割手段９、１０９は、光アセンブリ１のブロック２１に提供されたものとは異なる。この特定の例において、光アセンブリ１が偏光ビームスプリッタを備えるブロック２１を備えるので、第２のブロック４０１は無偏光ビームスプリッタを備えるよう構成される。光アセンブリが図２に示されるものに係る光アセンブリ１００であった（すなわち、無偏光ビームスプリッタを持つ）場合、第２のブロック４０１は、好ましくは、無偏光ビームスプリッタを備えるよう構成されることが理解される。

第２のブロック４０１は、ビームコンバイナ２２３から出力される結合されたレーザビーム２２０を受けて、像２２１が投射されるように投射スクリーン２０９にわたってレーザビームを走査するべくその２つの直交振動軸２０３、２０５のまわりに振動することができるＭＥＭＳミラー２０１に、複数のレーザビーム４０３を出力するよう設けられる。

第２のブロック４０１は、ＭＥＭＳミラー２０１によってディスプレイスクリーン２０９へと反射される複数の光ビームを第２のブロック４０１が妨害しないことを保証するために、ＭＥＭＳミラー２０１からオフセットされるように設けられる。好ましくは、第２のブロック４０１は、ＭＥＭＳミラー２０１がブロック４０１の中心軸からオフセットされるように設けられる。

第２のブロック４０１はさらに、第２のブロック４０１の第５の面２９から発せられた複数のレーザビーム４０３が、第２のブロック４０１の第３の面２７に入射した結合されたレーザビーム２２０と、第２のブロック４０１の第５の面２９から発せられた複数のレーザビーム４０３との間に０°、９０°又は１８０°以外の角度が存在することを保証する向きに発せられるように、設けられる。

さらに、光アセンブリのブロック４０１は、ブロック４０１から発せられた複数のレーザビームが、ＭＥＭＳミラー２０１の面に対しＭＥＭＳミラーが完全に振動された場合におけるＭＥＭＳミラーの振動の角度の半分より常に大きい角度をもってＭＥＭＳミラーの面に入射するように、ＭＥＭＳミラーに対して相対的に設けられる。

図６は、本発明のさらなる実施形態に係る投射デバイス３００の概略図を示す。投射デバイス３００は、光アセンブリ３０１に３つのレーザ光源３０５、３０７、３０９が提供されることを除いて、図１に示されるものと同様の光アセンブリ３０１を備える。３つのレーザ光源３０５、３０７、３０９は、それぞれ赤、緑及び青色のレーザビーム３１１、３１３、３１５を提供するよう構成される。光アセンブリ３０１は、赤、緑及び青色のレーザビーム３１１、３１３、３１５を結合して、結合されたレーザビーム３２３を提供するよう構成されたビームコンバイナ３３３をさらに備える。結合されたレーザビーム３２３は、ブロック２１に送られる。

ブロック２１から発せられる複数のレーザビームは、光アセンブリ３０１から発せられた光を投射スクリーン２０９にわたって走査するために、２つの直交振動軸２０３、２０５のまわりに振動することができるＭＥＭＳミラー２０１に導かれる。

この特定の例において、ブロック２１は、ブロックの第５の面２９から発せられた複数のレーザビームが、ＭＥＭＳミラー２０１の面に対して、ＭＥＭＳミラー２０１が振動された場合におけるＭＥＭＳミラー２０１の振動の角度の半分より常に大きい角度βでＭＥＭＳミラー２０１の面に常に入射することを保証する向きに発せられるように設けられる。ＭＥＭＳミラー２０１の面に対する角度βがＭＥＭＳミラー２０１の振動の角度「ｇ」より小さかったとすると、投射画像は変形するだろう。有利なことには、ＭＥＭＳミラー２０１の面に入射する複数の光ビームの角度は、ブロック２１を、少なくともその第１及び第２の面２３、２５（並びに任意選択的にその第３の面２６及び第４の面３０）が適切な向きを持つよう構成することによって、調整されることができる。複数の光ビームがＭＥＭＳミラー２０１の面に入射する角度は、ブロック２１を動かすことによって調整されることができる。しかしながら、入射角度を減少させることは、ブロック２１がＭＥＭＳミラー２０１からさらに遠くに動かされることを要するだろう。これにより、投射デバイス３００のためにより大きいパッケージ又はハウジングを要する。

ブロック２１は、ブロック２１の第３の面２７に入射する結合されたレーザビーム３２３と、ブロック２１の第４の面２９から発する複数の光ビームとの間に９０°以外の角度で配置される。これは投射画像におけるゆがみを低減する。

図７は、本発明のさらなる実施形態に係る光アセンブリ７００を示す。光アセンブリは、図１に示される光アセンブリ１と同じ多くの特徴を持ち、同様の複数の特徴には同じ複数の参照番号が与えられる。

図１に示される光アセンブリ１とは異なり、光アセンブリ７００は、第１の要素５０のみからなるブロック７２１を備える。第１の要素５０の複数の面は、第１、第２及び第３の面２３、２５、２６；第１の要素５０を定める。光ビーム５は、ブロック２１に入射し、光ビーム４１、１１は、第３の面２６を通じてブロック７２１から発せられる。

ビーム分割手段９は、第１の要素５０の第３の面２６に配されたコーティング４３であるように構成される。コーティング４３は、ビーム分割手段９が偏光ビームスプリッタであるよう構成されるように、誘電体Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｇＦ_２、ＬａＦ_３及び／又はＡｌＦ_３（一般的な誘電体材料）を備えてよい。代替的に、コーティング４３は、無偏光ビームスプリッタとなるように構成されてよい。

図１に示された光アセンブリ１の場合と同様に、光アセンブリ７００において、ブロック７２１に入射したレーザビーム５と、ブロック７２１から発せられた複数のレーザビーム４１、１１との間の角度は、第１及び第２の面２３、２５の向きによって規定される第１及び第２の反射手段３１、３３の向きによって規定される。なぜなら、第１及び第２の反射手段３１、３３は、第１及び第２の面２３、２５上のコーティングによって定められるからである。

光アセンブリ７００は、図１に示される光アセンブリ１と同様に動作する。

図８は、本発明に係る光アセンブリ８８０の側面図を提供する。光アセンブリ８８０は、レーザビーム５を発するよう動作可能なレーザ光源３と、スペックル低減のためのコンポーネント８８１とを備える。スペックル低減のためのコンポーネント８８１は、レーザビーム５を受けるよう設けられる。

この特定の実施形態において、スペックル低減のためのコンポーネント８８１は、３つの別個の素子、すなわち（それぞれ第１及び第２の反射手段を定める）第１及び第２のミラー８８３、８８４と、（ビーム分割手段を定める）ビーム分割プレート８８５とによって、定められる。ビーム分割プレート８８５は、偏光ビームスプリッタ又は無偏光ビームスプリッタであるよう構成されてよい。．更に、ビーム分割プレート８８５は、光コンポーネントに配されたコーティングによって定められることができる。ビーム分割プレート８８５は単色であってよい又は多色であってよいことが理解される。また、ビーム分割プレート８８５は、任意の適切な形状を持つよう構成されることができることが理解される。例えば、それは、三角断面を持つよう構成されることができる。好ましくはビーム分割プレート８８５が、平面構造であるよう構成される。好ましくは、ビーム分割プレート８８５が単色であるよう構成される場合、それは平面構造である。ビーム分割プレート８８５が多色であるよう構成される場合、それは三角断面を持つ。多色であるよう構成されたビーム分割プレート８８５は、ビーム分割プレート８８５に入射する光の複数の波長とは独立に複数のコリメートされたビームを出力できる。第１のミラー８８３、第２のミラー８８４及びビーム分割プレート８８５のそれぞれは、それらが各々、互いに独立に動かされ配置されることができるように、互いに機械的に独立している。

ビーム分割プレート８８５は、レーザビームの第１の部分１３を反射し、レーザビームの第２の部分１１を通過させることによって、レーザ３によって発せられたレーザビーム５を分割するよう構成される。

第１のミラー８８３は、ビーム分割プレート８８５からレーザビームの第２の部分１３を受けるよう設けられ、第２のミラー８８４は、それがレーザビームの第２の部分１３をビーム分割プレート８８５へと導いて戻すことができるように設けられる。第１及び第２のミラー８８３、８８４は、レーザビームの第２の部分１３が第１のミラー８８３から第２のミラー８８４に導かれることができるように設けられる。第１及び第２のミラー８８３、８８４及びビーム分割プレート８８５は、少なくとも１つのレーザ光源３から発せられたレーザビーム５のコヒーレンス長に比べて長さが等しい又は長いレーザビームの第２の部分１３についての光路１９を定めるために設けられる。

光アセンブリ８８０は図１に示す光アセンブリ１と同様に動作する。

説明された本発明の複数の実施形態への様々な変更及び変形が、添付の特許請求の範囲に定められる本発明の範囲から離れることなく当業者に明らかである。本発明が、具体的な好ましい複数の実施形態に関して説明されたが、請求された本発明はそのような特定の実施形態に不当に限定されるべきではないことが理解されるべきである。

Claims (15)

1. レーザビームを発するよう動作可能な少なくとも１つのレーザ光源と、
   スペックルを低減するためのコンポーネントと
   を備え、
   スペックルを低減するための前記コンポーネントは、前記レーザビームを受けるよう設けられ、
   スペックルを低減するための前記コンポーネントは、
   前記レーザビームの第１の部分を反射し、前記レーザビームの第２の部分を通過させることによって、前記レーザ光源によって発せられた前記レーザビームを分割するよう構成されたビーム分割手段と、
   少なくとも第１及び第２の反射手段と
   を備え、
   前記第１の反射手段は、前記ビーム分割手段からの前記レーザビームの前記第２の部分を受けるよう設けられ、
   前記第２の反射手段は、前記レーザビームの前記第２の部分を導いて前記ビーム分割手段に戻すことができるように設けられ、
   前記第１及び第２の反射手段は、前記レーザビームの前記第２の部分が、前記第１の反射手段から前記第２の反射手段に導かれることができるように設けられ、
   前記少なくとも第１及び第２の反射手段並びにビーム分割手段は、前記レーザビームの前記第２の部分の光路を定めるよう設けられ、
   前記光路の長さが、前記少なくとも１つのレーザ光源から発せられた前記レーザビームのコヒーレンス長と等しい又はより長い
   光アセンブリ。
2. スペックルを低減するための前記コンポーネントは、
   前記第１及び第２の反射手段を定める第１及び第２のミラー
   を備え、
   前記第１及び第２のミラーならびにビーム分割プレートにおいて、前記第１のミラー、第２のミラー及びビーム分割プレートのそれぞれは、前記第１のミラー、第２のミラー及びビーム分割プレートのそれぞれが互いに独立に動かされることができるように、互いに機械的に独立している
   請求項１に記載の光アセンブリ。
3. スペックルを低減するための前記コンポーネントは、
   第１、第２及び第３の面を持つ第１の要素を少なくとも備えるブロック
   を備え、
   前記第１、第２及び第３の面のそれぞれは、前記ビーム分割手段と光学的に連絡し、
   前記ブロックの前記第１の面は、前記第１の反射手段を備え、
   前記ブロックの前記第２の面は、前記第２の反射手段を備え、
   前記ブロックの前記第３の面は、前記ビーム分割手段を備える
   請求項１に記載の光アセンブリ。
4. 前記ビーム分割手段は、前記ブロックの前記第３の面に配されたコーティングを備える
   請求項３に記載の光アセンブリ。
5. 前記第１の要素の前記第１の面は、前記第１の反射手段を定める反射コーティングを備え、
   前記第１の要素の前記第２の面は、前記第２の反射手段を定める反射コーティングを備える
   請求項３又は４に記載の光アセンブリ。
6. 前記光アセンブリは、
   第４、第５及び第６の面を備える第２の要素
   をさらに備え、
   前記第４の面によって受けられるレーザビームが前記ビーム分割手段へと送られることができ、かつ、前記ビーム分割手段によって反射されたレーザビーム又は前記ビーム分割手段から発せられたレーザビームが前記第２の要素の前記第５の面によって受けられることができるように、前記第２の要素の前記第４の面及び前記第２の要素の第５の面は、前記ビーム分割手段と光学的に連絡するよう構成され、
   前記ビーム分割手段によって反射された前記レーザビームの前記第１の部分と、前記第１及び第２の反射手段へと前記ビーム分割手段を通過して前記ビーム分割手段を通じて戻る前記レーザビームの前記第２の部分の少なくとも一部との双方が、前記第２の要素の前記第５の面を通じて前記ブロックから発せられることができるように、前記第２の要素の前記第５の面が、前記ビーム分割手段から受ける複数のレーザビームを発するよう構成される
   請求項３から５のいずれか一項に記載の光アセンブリ。
7. 前記第６の面は、前記第１の要素の前記第３の面に接するよう設けられる
   請求項６に記載の光アセンブリ。
8. 前記第１及び第２の要素は、それぞれ三角断面又は切頭三角断面を持つよう構成される
   請求項６又は７に記載の光アセンブリ。
9. 前記レーザビームの前記第２の部分の少なくとも一部及び前記レーザビームの前記第１の部分が前記ブロックから同じ向き又は平行に発せられるよう、前記第１の要素の前記第１及び第２の面は、前記ビーム分割手段を通じて前記第１及び第２の反射手段に伝えられて前記ビーム分割手段を通じて戻る前記レーザビームの前記第２の部分の前記少なくとも一部が、前記レーザビームの前記第１の部分が前記ビーム分割手段によって反射された向きと同じ向きに前記ビーム分割手段から発せられるように指向される
   請求項３から８のいずれか一項に記載の光アセンブリ。
10. 前記ブロックに入射したレーザビームと前記ブロックから発せられるレーザビームとの間に予め定められた角度が存在するように、前記ブロックは、前記第１及び第２の反射手段の間に予め定められた角度を提供するために前記第１及び第２の面の間に予め定められた角度が存在するよう構成される
    請求項３から９のいずれか一項に記載の光アセンブリ。
11. 前記ビーム分割手段は、前記レーザ光源から発せられた前記レーザビームを分割して、第１の強度を持つ第１のレーザビーム部分及び第２の強度を持つ第２のレーザビーム部分を提供するよう構成される
    請求項１から１０のいずれか一項に記載の光アセンブリ。
12. 前記ビーム分割手段は、前記レーザ光源によって発せられた前記レーザビームを分割して、第１の偏光を持つ第１のレーザビーム部分及び第２の偏光を持つ第２のレーザビーム部分を提供するよう構成され、前記第１及び第２の偏光は直交する
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の光アセンブリ。
13. 請求項１から１０のいずれか一項に記載の、１つ又は複数の光アセンブリと、
    投射スクリーンに像を投射するべく前記投射スクリーンにわたって、前記１つ又は複数の光アセンブリから発せられた光を走査するべく、少なくとも１つの振動軸のまわりに振動することができる１つ又は複数のＭＥＭＳミラーと
    を備える投射デバイス。
14. 前記１つ又は複数の光アセンブリは、それぞれ、少なくとも３つのレーザ光源を備える
    請求項１３に記載の投射デバイス。
15. 光アセンブリのブロックは、前記ブロックから発せられた複数のレーザビームが、前記ＭＥＭＳミラーの面に対し、前記ＭＥＭＳミラーが完全に振動された場合における前記ＭＥＭＳミラーの振動の総光学的角度の半分より常に大きい角度をもって前記ＭＥＭＳミラーの前記面に入射するように、ＭＥＭＳミラーに対して相対的に設けられる
    請求項１３又は１４に記載の投射デバイス。

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