JP2024531953A - レーザベースシステム用のフレネル反射ベースの光ピックオフ要素 - Google Patents

Abstract

レーザ出力監視などの目的で、入力レーザ光の一部を１つまたは複数の光検出器［３１０］に向けて変向する少なくとも１つのピックオフ要素［３０６］またはピックオフ界面［５４０］を含むレーザ投影システム［２００］が提供される。所与のピックオフ要素の界面または所与のピックオフ界面は、フレネル反射を使用して入力レーザ光を変向する。フレネル反射は、接触して界面を形成する２つの材料間の屈折率の違いによって発生する。いくつかの実施形態において、ピックオフ要素は、システムのビームコンバイナと光学スキャナとの間の光路に配置される。ピックオフ要素は、プレートビームスプリッタ、立方体ビームスプリッタ、またはプリズムであり得る。いくつかの実施形態では、ビームコンバイナ［３１６］の２つ以上の基板間に少なくとも１つのピックオフ界面が設けられる。

Description

背景
プロジェクタは、別の物体上（例えば、投影スクリーン上などの別の物体の表面上）に光のパターンを投影または照射して、その別の物体上に画像またはビデオを表示するための光学装置である。レーザプロジェクタは、光源が少なくとも１つのレーザを備えるプロジェクタであり、レーザは一時的に変調されてレーザ光のパターンを与え、レーザ光のパターンは、その後、画像またはビデオを表示するために別の物体（例えば、スクリーンまたはレンズ）の表示領域にわたって空間的に分散される。レーザプロジェクタの性能をより適切に制御するには、レーザプロジェクタのレーザ出力を監視することが有利な場合がある。例えば、レーザプロジェクタのレーザ出力を正確に監視することによりレーザプロジェクタは、レーザ出力を制御して、ディスプレイの白色点および／または輝度を調整することができる。

添付図面を参照することによって、本開示をより良く理解でき、その多くの特徴および利点が当業者に明らかになり得る。異なる図面での同じ参照符号の使用は、類似または同一の項目を示す。

いくつかの実施形態に係る、一体型レーザ投影システムを有する表示システムを示す図である。 いくつかの実施形態に係る、２つの走査ミラー間に配置された光学リレーを含む光学スキャナを有するレーザ投影システムを示す図である。 いくつかの実施形態に係る、フレネル反射を介してレーザ光の一部を光検出器に変向させるための個別のピックオフ構成要素を含むレーザプロジェクタの斜視図である。 いくつかの実施形態に係る、個別のピックオフ構成要素を通過する１つまたは複数のレーザ光ビームの光の一部の、フレネル反射による変向の一例を示す図である。 いくつかの実施形態に係る、２つの一次インデックス基板間に介挿された二次インデックス基板を含むビームコンバイナを有するレーザプロジェクタの斜視図であり、一次インデックス基板は各々、第１の屈折率を有し、二次インデックス基板は第２の屈折率を有し、第１の屈折率と第２の屈折率との間の差により、レーザ光ビームは、一次インデックス基板と二次インデックス基板との間の界面で光検出器に向かって部分的に反射される。 いくつかの実施形態に係る、二次インデックス基板の入力界面および出力界面で反射されるレーザ光ビームの第１および第２のセットが重なり合わないように図５の二次インデックス基板の厚さがなっている一例を示す図である。 いくつかの実施形態に係る、二次インデックス基板の入力界面および出力界面で反射されたレーザ光ビームの第１および第２のセットが部分的に重なるように図５の二次インデックス基板の厚さがなっている一例を示す図である。 いくつかの実施形態に係る、２つの一次インデックス基板間に介挿された二次インデックス基板を含むビームコンバイナを有するレーザプロジェクタの斜視図であり、ビームコンバイナの第２の側にある光検出器に向けてレーザ光ビームを変向するためにビームコンバイナの第１の側にミラーが配置される。 いくつかの実施形態に係る、２つの一次インデックス基板間に介挿された二次インデックス基板を含むビームコンバイナを有するレーザプロジェクタの斜視図を示す図であり、レーザ光ビームを光検出器に向けて変向するために第１のミラーがビームコンバイナの第１の側に配置され、レーザ光ビームを光検出器に向けて変向するために第２のミラーがビームコンバイナの第２の側に配置される。 いくつかの実施形態に係る、図８および図９の光検出器などの光検出器の波長応答、ならびに第１および第２の部分反射ミラーのそれぞれの波長可変反射率プロファイルを示すチャートである。 いくつかの実施形態に係る、第１の部分反射ミラーと光検出器との結合の第１の重み付け波長応答と、第２の部分反射ミラーと光検出器との結合の第２の重み付け波長応答とを示すチャートである。 いくつかの実施形態に係る、２つの一次インデックス基板間に介挿された二次インデックス基板を含むビームコンバイナを有するレーザプロジェクタの斜視図であり、ビームコンバイナの第２の側にある第１の光検出器に向けてレーザ光ビームを変向するため、およびレーザ光ビームの一部がビームコンバイナの第１の側にある第２の光検出器に向けて第１のビームスプリッタを通過できるようにするために、第１のビームスプリッタがビームコンバイナの第１の側に配置される。 いくつかの実施形態に係る、ビームコンバイナの端部で一次インデックス基板に隣接して配置される二次インデックス基板を含むビームコンバイナを有するレーザプロジェクタの斜視図であり、一次インデックス基板と二次インデックス基板との間のピックオフ界面が、界面に入射するレーザ光ビームの一部を光検出器に向けて変向する。 いくつかの実施形態に係る、交互に並ぶ一次インデックス基板と二次インデックス基板とを含むビームコンバイナを有するレーザプロジェクタの斜視図であり、一次インデックス基板と二次インデックス基板との間の各ピックオフ界面は、ピックオフ界面に入射するレーザ光ビームの一部を、そのピックオフ界面と位置合わせされるそれぞれの光検出器に向けて変向する。 いくつかの実施形態に係る、ビームコンバイナおよびプリズムを有するレーザプロジェクタの斜視図であり、プリズムはビームコンバイナとは別個であり、プリズムの入力界面におけるレーザ光ビームのフレネル反射がレーザ光ビームの一部を光検出器に向けて変向する。 いくつかの実施形態に係る、ビームコンバイナおよびプリズムを有するレーザプロジェクタの斜視図であり、プリズムはビームコンバイナとは別個であり、プリズムの出力界面におけるレーザ光ビームのフレネル反射がレーザ光ビームの一部を光検出器に向けて変向する。

詳細な説明
図１～図１６は、ニアアイ表示システム（例えばウェアラブルヘッドアップディスプレイ（ＷＨＵＤ））または別の表示システムをコンパクトに配置するための実施形態を示す。本明細書に記載の技術を使用すると、そのような表示システムのレーザ投影システムの１つまたは複数のレーザ入力（本明細書では「レーザ光ビーム」と呼ばれることもある）の１つまたは複数の部分が、１つまたは複数のレーザ入力がそれぞれ異なる屈折率を有する２つの材料間の界面に当たるときに発生するフレネル反射を介して１つまたは複数の光検出器へと変向される。例えば、間にそのような界面を形成できる材料としては、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、および空気のうちの任意の組合せが挙げられるが、これらに限定されない。従来のコーティングベースのアプローチではなく、フレネル反射を使用して所与のレーザ光ビームの一部を光検出器へと変向すると、より狭い透過許容範囲が得られ、その結果、光検出器に向けられるレーザ光ビームからの光の量がより一貫し、望ましい。このようにして光検出器へと変向される光の量の一貫性を向上させることで、不十分な光検出器の感度および過飽和に伴う問題を軽減できる。

図示のように、レーザプロジェクタの性能をより良く制御するために、レーザプロジェクタのレーザ出力を監視することが有利な場合がある。例えば、レーザプロジェクタのレーザ出力を正確に監視することで、レーザプロジェクタはレーザ出力を制御してディスプレイの白色点および／または輝度を調整できるようになり、それにより、ユーザ体験が向上する。従来のレーザ投影システムでは、レーザ光の割合をセンサへと変向する誘電体コーティングを有するピックオフ光学系を使用して、レーザ光がサンプリングまたは「ピックオフ」される。しかしながら、反射性誘電体コーティングを有するピックオフ光学系は、一般に、狭帯域であり、センサへと変向される光の量にとって望ましくないほど大きな許容範囲（例えば、透過率許容範囲または反射率許容範囲）を有し、それにより、一貫性のない量の光がセンサへと変向され、ひいては、センサへと変向される光が多すぎるため、センサが過飽和になる可能性があるか、または、センサへと変向される光の量が少なすぎてセンサで確実に検出できなくなる可能性がある。本明細書に記載のシステムおよび技術は、フレネル反射が生じるそれぞれ異なる屈折率を有する２つの材料間に１つまたは複数の界面を有するピックオフ要素を介して光を変向する。いくつかの実施形態では、「フレネル反射」は、異なる屈折率を有する２つの媒体間の不連続界面における入射光の一部の反射を指す。そのような界面でフレネル反射を介して所与のレーザ投影システム内においてレーザ光の一部を変向することにより、本明細書に記載される実施形態のピックオフ要素またはピックオフ界面によって（例えば、レーザ出力決定のための光検出器に向けて）変向される入射光の割合は、誘電体コーティングベースのピックオフ光学系に依存する従来のシステムよりも一貫性があり、それにより、レーザ出力の決定および対応するディスプレイ調整のために光検出器に変向される光の量をより一貫したものにすることができ、その結果、ユーザ体験が向上する。

いくつかの実施形態において、表示システムは、ビームコンバイナと光学スキャナとの間に配置されたピックオフ要素を有するレーザ投影システムを含み、ピックオフ要素は入力光の一部を光検出器に向けて変向する。動作時、レーザ投影システムの変調可能なレーザ光源は、それぞれ異なる波長のレーザ光ビームをビームコンバイナに供給し、ビームコンバイナはレーザ光ビームを結合して集約レーザ光ビームにする。ビームコンバイナは、ピックオフ要素を通過する光路に沿って、集約レーザ光ビームを光学スキャナに向けて出力する。

いくつかの実施形態では、ピックオフ要素はプレートビームスプリッタまたはプリズムビームスプリッタである。いくつかのそのような実施形態では、ピックオフ要素の１つまたは複数の光学面（すなわち、レーザ光が通過する平面）はコーティングされていない。ピックオフ要素の所与の光学面と空気との間の界面は、入力集約レーザ光ビームのフレネル反射を引き起こし、その結果、入力集約レーザ光ビームの一部が光検出器に向けて変向される。このフレネル反射は、ピックオフ要素の所与の光学面で誘電体コーティングを必要とせずに達成できることに留意すべきである。

いくつかの実施形態において、ピックオフ要素は、第１の屈折率を有する第１の材料で作られた第１のプリズムと、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の材料で作られた第２のプリズムとを備える立方体ビームスプリッタであり、それにより、第１のプリズムと第２のプリズムとの間の界面は、入力集約レーザ光ビームのフレネル反射を引き起こし、その結果、入力集約レーザ光ビームの一部が光検出器に向けて変向される。

いくつかの実施形態において、表示システムは、フレネル反射を使用して入力光の一部を光検出器に向けて変向する１つまたは複数のピックオフ界面を組み込んだビームコンバイナを有するレーザ投影システムを含む。本明細書では、「ピックオフ界面」はピックオフ要素の一種であると考えられる。動作時、レーザ投影システムの変調可能なレーザ光源は、それぞれ異なる波長のレーザ光ビームをビームコンバイナに供給し、ビームコンバイナは、レーザ光ビームを結合して集約レーザ光ビームにする。ビームコンバイナは、ピックオフ界面を通過する光路に沿って、集約レーザ光ビームを光学スキャナに向けて出力する。ビームコンバイナの各ピックオフ界面は、フレネル反射を使用して、１つまたは複数のレーザ光ビームの一部または集約レーザ光ビームを光検出器に向けて変向する。

いくつかの実施形態において、ビームコンバイナは、第１の一次インデックス基板と第２の一次インデックス基板との間に配置された二次インデックス基板を含み、それにより、第１のピックオフ界面が第１の一次インデックス基板と二次インデックス基板との間に配置され、第２のピックオフ界面が第２の一次インデックス基板と二次インデックス基板との間に配置される。一次インデックス基板は各々第１の屈折率を有する第１の材料で作られ、一方、二次インデックス基板は、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の材料で作られる。第１の屈折率と第２の屈折率との間の差により、第１および第２のピックオフ界面に入射する光は、フレネル反射を介して光検出器に向けて変向される。本例において、集約レーザ光ビームの第１の部分は、第１のピックオフ界面によって反射されると、第１の光路に沿って進み、集約レーザ光ビームの第２の部分は、第２のピックオフ界面によって反射されると、第２の光路に沿って進む。いくつかの実施形態では、二次インデックス基板の幅により、第１の光路が第２の光路と少なくとも部分的に重なり合う。いくつかの実施形態では、二次インデックス基板の幅により、第１の光路が第２の光路に対して重なり合わなくなる。

いくつかの実施形態において、ミラーは、集約レーザ光ビームの反射された第１および第２の部分の第１および第２の光路に配置され、ミラーは集約レーザ光ビームの第１および第２の部分の一部またはすべてをビームコンバイナを通じて第１の光検出器へと反射して戻すように構成される。いくつかの実施形態では、ミラーは完全反射性である（すなわち、光はミラーを通過しない、すべてまたは実質的にすべての光はミラーによって光検出器に向けて反射される）。いくつかの実施形態では、ミラーは部分的にのみ反射性であり（したがって、少なくとも部分的に透過性であり）、第２の光検出器は、部分的に透過性のミラーを通過する集約レーザ光ビームの第１および第２の部分の第１の断片を受け取るように配置され、一方、第１および第２の部分の第２の断片は、第１の光検出器に向けて反射される。例えば、第１の光検出器と第２の光検出器は、それぞれビームコンバイナの反対側に配置することができる。いくつかの実施形態において、ミラーは、第１の光検出器の波長応答に基づいて選択される波長可変反射率プロファイルを伴って構成される。いくつかの実施形態では、ミラーの波長可変反射率プロファイルにより、ミラーと第１の光検出器との組合せの重み付け波長応答は実質的に平坦になる（例えば、光のすべての波長に関して、または少なくとも、集約レーザ光ビームに含まれる光の波長に関して等しいか実質的に等しい応答）。

いくつかの実施形態において、ビームコンバイナの一次インデックス基板および二次インデックス基板は一緒に配置されて、フレネル反射を介して集約レーザ光ビームの一部を光検出器に向けて変向する単一のピックオフ界面を形成する。いくつかのそのような実施形態において、二次インデックス基板は、ビームコンバイナの端部に位置し、その端部を通じて集約レーザ光ビームがビームコンバイナから出る。

いくつかの実施形態において、ビームコンバイナは、交互に並ぶ一次インデックス基板と二次インデックス基板とを含み、それにより、複数のピックオフ界面が一次インデックス基板と二次インデックス基板との間に形成され、各ピックオフ界面はフレネル反射を介してそれぞれ異なる光検出器に向けてレーザ光ビームを変向する。いくつかのそのような実施形態では、複数のピックオフ界面のうちの少なくとも１つは、集約レーザ光ビームの形成の一環として、変調可能なレーザ光源によって出力されたレーザ光ビームの少なくとも２つを結合するとともに、レーザ光ビームのうちの少なくとも１つの一部をフレネル反射を介してそのピックオフ界面と関連付けられた（例えば、整列された）光検出器に向けて変向する。

本開示のいくつかの実施形態は、ウェアラブルヘッドアップディスプレイ（ＷＨＵＤ）の形式のニアアイ表示システムの特定の例を参照して説明および図示されるが、本開示の装置および技術は、この特定の例に限定されず、代わりに、本明細書で提供されるガイドラインを使用して、様々な表示システムのいずれかで実装することができるのが分かることに留意すべきである。

図１は、アーム１０４を含む支持構造１０２を有するいくつかの実施形態に係る走査ベースの光学システムを使用する表示システム１００の一例を示し、アーム１０４は、ユーザの眼に向かって画像を投影するように構成されたレーザ投影システムを収容し、それにより、ユーザは、レンズ素子１０８、１１０のうちの一方または両方においてディスプレイの視野（ＦＯＶ）領域１０６内に表示されているように、投影された画像を認識する。図示の実施形態において、表示システム１００は、ＷＨＵＤ形式のニアアイ表示システムであり、このＷＨＵＤ形式では、支持構造１０２は、ユーザの頭に装着されるように構成され、眼鏡（例えば、サングラス）フレームの一般的な形状および外観（すなわち、フォームファクタ）を有する。支持構造１０２は、レーザプロジェクタ、光学スキャナ、導波路などの、ユーザの眼に向けたそのような画像の投影を容易にするための様々な構成要素を収容するか、さもなければ含む。いくつかの実施形態において、支持構造１０２は、１つまたは複数の前面カメラ、背面カメラ、他の光センサ、動きセンサ、加速度計などの様々なセンサをさらに含む。支持構造１０２は、１つまたは複数の無線周波数（ＲＦ）界面、またはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）界面、ＷｉＦｉ界面などの他の無線界面をさらに含むことができる。さらに、いくつかの実施形態において、支持構造１０２は、表示システム１００の電気構成要素に電力を供給するための１つもしくは複数のバッテリまたは他のポータブル電源をさらに含む。いくつかの実施形態において、表示システム１００のこれらの構成要素の一部またはすべては、支持構造１０２の領域１１２のアーム１０４内など、支持構造１０２の内容積内に完全または部分的に収容される。例示的なフォームファクタが示されているが、他の実施形態では、表示システム１００は、図１に示されている眼鏡フレームとは異なる形状および外観を有してもよいことが理解される。本明細書における「または」という用語の事例は、別段言及しなければ、「または」の非排他的な定義を指すことを理解すべきである。例えば、本明細書において「ＸまたはＹ」という語句は、「ＸまたはＹのいずれか、あるいは両方」を意味する。

レンズ素子１０８、１１０のうちの一方または両方は、レンダリングされたグラフィックコンテンツを重ね合わせることができ、またはさもなければレンズ素子１０８、１１０を通じてユーザにより知覚される現実世界のビューと併せて提供することができる拡張現実（ＡＲ）表示を提供するために、表示システム１００によって使用される。例えば、知覚可能な画像または一連の画像を形成するために使用されるレーザ光は、表示システム１００のレーザプロジェクタによって、例えば、対応するレンズ素子、１つまたは複数の走査ミラー、および１つまたは複数の光学リレー内に少なくとも部分的に形成される導波路などの一連の光学素子を介してユーザの眼に投影され得る。したがって、レンズ素子１０８、１１０のうちの一方または両方は、導波路のインカプラによって受け取られた表示光を導波路のアウトカプラへとルーティングする導波路の少なくとも一部を含み、導波路のアウトカプラは表示光を表示システム１００のユーザの眼に向けて出力する。表示光は、変調されて、ユーザの眼上へと走査され、ユーザが表示光を画像として知覚するようにする。加えて、レンズ素子１０８、１１０の各々は、ユーザがレンズ素子を通して見ることができるように十分に透明であり、画像が現実世界環境の少なくとも一部にわたって重ね合わされて見えるように、ユーザの現実世界環境の視野を提供することができる。

いくつかの実施形態において、レーザプロジェクタは、デジタル光処理ベースのプロジェクタ、走査型レーザプロジェクタ、あるいはレーザまたは１つもしくは複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）などの変調光源と、１つもしくは複数のダイナミックスキャナまたはデジタルライトプロセッサなどの動的反射器機構との任意の組合せである。いくつかの実施形態において、レーザプロジェクタは、複数のレーザダイオード（例えば、赤色レーザダイオード、緑色レーザダイオード、および青色レーザダイオード）ならびに少なくとも１つの走査ミラー（例えば、マイクロ－電気機械システム（ＭＥＭＳ）ベースまたは圧電ベースであってもよい２つの１次元走査ミラー）を含む。レーザプロジェクタは、コントローラと、非一時的プロセッサ可読記憶媒体またはメモリに通信可能に結合され、非一時的プロセッサ可読記憶媒体またはメモリは、コントローラによって実行されるときにコントローラにプロジェクタの動作を制御させるプロセッサ実行可能命令および他のデータを記憶する。いくつかの実施形態において、コントローラは、プロジェクタのための走査領域サイズおよび走査領域位置を制御し、表示システム１００に表示されるべきコンテンツを生成するプロセッサ（図示せず）に通信可能に結合される。レーザプロジェクタは、表示システム１００の、ＦＯＶ領域１０６と指定された可変領域にわたって光を走査する。走査領域サイズはＦＯＶ領域１０６のサイズに対応し、走査領域位置は、ＦＯＶ領域１０６がユーザに見えるレンズ素子１０８、１１０のうちの１つの領域に対応する。一般に、ディスプレイは、広範囲の角度にわたる光の取り出しに対応するために、広いＦＯＶを有することが望ましい。本明細書では、ディスプレイを見ることができる異なるユーザの眼の位置の範囲をディスプレイのアイボックスと呼ぶ。

いくつかの実施形態において、表示システムは、第１および第２の走査ミラーと、第１および第２の走査ミラーとの間に配置された光学リレーとを介して、第２の走査ミラーの出力に配置された導波路に光をルーティングする光学スキャナを含む。いくつかの実施形態において、導波路のアウトカプラの少なくとも一部は、ＦＯＶ領域１０６と重なってもよい。これらの態様は、以下でより詳細に説明される。

図２は、レーザ光を介してユーザの眼に直接画像を投影するレーザ投影システム２００（「レーザプロジェクタ」とも呼ばれることがある）の簡略化したブロック図を示す。レーザ投影システム２００は、光学エンジン２０２、光学スキャナ２０４、および導波路２０５を含む。光学スキャナ２０４は、第１の走査ミラー２０６、第２の走査ミラー２０８、および光学リレー２１０を含む。導波路２０５は、インカプラ２１２およびアウトカプラ２１４を含み、本例では、アウトカプラ２１４はユーザの眼２１６と光学的に位置合わせされる。いくつかの実施形態において、レーザ投影システム２００は、ウェアラブルヘッドアップディスプレイまたは図１の表示システム１００などの別の表示システムに実装される。

光学エンジン２０２は、レーザ光２１８（例えば、赤色、青色、および緑色レーザ光などの可視レーザ光、ならびにいくつかの実施形態では、赤外線レーザ光などの非可視レーザ光）を生成および出力するように構成された１つまたは複数のレーザ光源を含む。いくつかの実施形態において、光学エンジン２０２はドライバまたは他のコントローラ（図示せず）に結合され、ドライバまたは他のコントローラは、それに結合されたコンピュータプロセッサからコントローラまたはドライバによって受信された命令に従って、光学エンジン２０２のレーザ光源からのレーザ光の放射のタイミングを制御し、ユーザの眼２１６の網膜に出力されるときに画像として知覚されるようにレーザ光２１８を変調する。

例えば、レーザ投影システム２００の動作中、それぞれ異なる波長を有する複数のレーザ光ビームは、光学エンジン２０２のレーザ光源によって出力され、その後、ユーザの眼２１６に向けられる前にビームコンバイナ（図示せず）を介して結合される。光学エンジン２０２は、結合されたレーザ光が画像の一連のピクセルを反射するようにレーザ光ビームのそれぞれの強度を変調し、任意の所与の時点における各レーザ光ビームの特定の強度が、対応する色彩コンテンツの量およびその時点で結合されたレーザ光によって表されるピクセルの明るさに寄与する。

いくつかの実施形態では、光学スキャナ２０４の第１および第２の走査ミラー、２０６および２０８の一方または両方は、ＭＥＭＳミラーである。例えば、第１の走査ミラー２０６および第２の走査ミラー２０８は、レーザ投影システム２００の能動動作中にそれぞれの作動電圧によって駆動されて振動し、第１および第２の走査ミラー、２０６および２０８にレーザ光２１８を走査させるＭＥＭＳミラーである。第１の走査ミラー２０６の振動により、光学エンジン２０２によって出力されたレーザ光２１８が、光学リレー２１０を通って第２の走査ミラー２０８の表面にわたって走査される。第２の走査ミラー２０８は、第１の走査ミラー２０６から受け取ったレーザ光２１８を導波路２０５のインカプラ２１２に向けて走査する。いくつかの実施形態では、第１の走査ミラー２０６は、第１の軸２１９の周りで振動するか、そうでなければ回転し、それにより、レーザ光２１８は、第２の走査ミラー２０８の表面にわたって１次元のみで（すなわち、ラインで）走査される。いくつかの実施形態において、第２の走査ミラー２０８は、第２の軸２２１の周りで振動するか、そうでなければ回転する。いくつかの実施形態では、第１の軸２１９は第２の軸２２１に対して傾斜している。

いくつかの実施形態において、インカプラ２１２は、実質的に長方形の外形を有し、レーザ光２１８を受け取ってレーザ光２１８を導波路２０５内に導くように構成される。インカプラ２１２は、より小さい寸法（すなわち、幅）とより大きい直交寸法（つまり、長さ）とによって画定される。一実施形態において、光学リレー２１０は、第１の走査ミラー２０６によって第１の寸法（例えば、インカプラ２１２の小さな寸法に対応する第１の寸法）で走査されたレーザ光２１８を受け取り、レーザ光２１８を第２の走査ミラー２０８にルーティングし、第２の走査ミラー２０８を越えた光学リレー２１０の射出瞳面への第１の寸法でのレーザ光２１８の収束（例えばコリメーションを介して）を導入するライン走査光学リレーである。本明細書において、「瞳面」とは、レーザ光が１つまたは複数の次元に沿って開口に収束する、光学システムを通るレーザ光の光路に沿った位置を指す。例えば、光学リレー２１０は、レーザ光が光学リレー２１０に入る前に仮想開口に収束する光学システムを通るレーザ光の光路に沿って位置する１つまたは複数の入射瞳面と関連付けられてもよい。例えば、光学リレー２１０は、レーザ光が光学リレー２１０を出た後に１つまたは複数の寸法に沿って仮想開口に収束する光学システムを通るレーザ光の光路に沿って位置する１つまたは複数の射出瞳面と関連付けられてもよい。

様々な実施形態によれば、光学リレー２１０は、第２の走査ミラー２０８上でレーザ光２１８を成形して中継する１つまたは複数の球面、非球面、放物線、または自由形状のレンズを含むか、または、レーザ光２１８を成形して第２の走査ミラー２０８上に向ける、球面、非球面、放物面、または自由形状のレンズもしくはリフレクタ（本明細書では「反射面」と呼ばれることもある）を含むがこれらに限定されない２つ以上の光学面を含む成形反射リレーを含む。第２の走査ミラー２０８は、レーザ光２１８を受け取って、レーザ光２１８を第２の寸法で走査し、第２の寸法は、導波路２０５のインカプラ２１２の長い寸法に対応する。いくつかの実施形態において、第２の走査ミラー２０８により、レーザ光２１８の射出瞳面は、第２の寸法に沿うラインに沿ってスイープされる。いくつかの実施形態において、インカプラ２１２は、第２の走査ミラー２０８がレーザ光２１８をインカプラ２１２にわたる線または列として走査するように、第２の走査ミラー２０８の下流のスイープされたラインまたはその近くに位置する。

いくつかの実施形態において、光学エンジン２０２は、実質的に楕円形で非円形の断面を有するレーザ光２１８を放射する端面発光レーザ（ＥＥＬ）を含み、光学リレー２１０は、第１の方向（例えば、レーザ光２１８のビームプロファイルの半長軸）または第２の方向（例えば、レーザ光２１８のビームプロファイルの半短軸）のうちの一方または両方に沿ってレーザ光２１８を拡大または最小化し、第２の走査ミラー２０８上にレーザ光２１８を収束する前に、レーザ光２１８を再成形（例えば、円形化）する。いくつかのそのような実施形態において、第１の走査ミラー２０６のミラープレートの表面は、楕円形で非円形である（例えば、形状およびサイズがレーザ光２１８の断面積と同様）。他のそのような実施形態では、第１の走査ミラー２０６のミラープレートの表面は円形である。

レーザ投影システム２００の導波路２０５は、インカプラ２１２およびアウトカプラ２１４を含む。本明細書で使用される「導波路」という用語は、全内部反射（ＴＩＲ）、特殊フィルタ、または反射面のうちの１つまたは複数を使用して、インカプラ（インカプラ２１２など）からアウトカプラ（アウトカプラ２１４など）に光を伝送するコンバイナを意味すると理解される。いくつかのディスプレイ用途では、光は平行画像であり、導波路は平行画像を眼に転送して複製する。一般に、「インカプラ」および「アウトカプラ」という用語は、回折格子、ホログラム、ホログラフィック光学素子（例えば、１つまたは複数のホログラムを使用する光学素子）、体積回折格子、体積ホログラム、表面レリーフ回折格子、または表面レリーフホログラムを含むがこれらに限定されない任意のタイプの光格子構造を指すものと理解される。いくつかの実施形態では、所与のインカプラまたはアウトカプラは、インカプラまたはアウトカプラに光を透過させ、設計された光学機能を透過中に光に適用させる透過型格子（例えば、透過型回折格子または透過型ホログラフィック格子）として構成される。いくつかの実施形態では、所与のインカプラまたはアウトカプラは、インカプラまたはアウトカプラに光を反射させ、設計された光学機能を、反射中に光に適用させる反射型格子（例えば、反射回折格子または反射ホログラフィック格子）である。本例では、インカプラ２１２で受け取られたレーザ光２１８は、ＴＩＲを使用して導波路２０５を介してアウトカプラ２１４に中継される。次いで、レーザ光２１８は、アウトカプラ２１４を介してユーザの眼２１６に出力される。上述したように、いくつかの実施形態において、導波路２０５は、眼鏡のフォームファクタを有するとともにレーザ投影システム２００を使用する表示システムのレンズ１０８またはレンズ１１０（図１）などの眼鏡レンズの一部として実装される。

図２の例には示されないが、いくつかの実施形態では、光学エンジン２０２と第１の走査ミラー２０６との間、第１の走査ミラー２０６と光学リレー２１０との間、光学リレー２１０と第２の走査ミラー２０８との間、第２の走査ミラー２０８とインカプラ２１２との間、インカプラ２１２とアウトカプラ２１４との間、またはアウトカプラ２１４と眼２１６との間（例えば、ユーザの眼２１６によって見えるようにレーザ光を成形するため）の光路のいずれかに追加の光学部品が含まれる。いくつかの実施形態では、プリズムを使用して、光が適切な角度でインカプラ２１２に結合されてＴＩＲによる導波路２０５内の光の伝播が促進されるように、第２の走査ミラー２０８からの光をインカプラ２１２に向ける。また、いくつかの実施形態では、フォールドグレーティングなどの射出瞳拡大器が、インカプラ２１２とアウトカプラ２１４との間の中間段に配置され、インカプラ２１２によって導波路２０５に結合される光を受け取り、光を拡大し、光をアウトカプラ２１４に向けて変向し、この場合、アウトカプラ２１４は、導波路２０５からの（例えば、ユーザの眼２１６に向けて）レーザ光を結合する。いくつかの実施形態では、ピック（In some embodiments, a pick）
図３は、ピックオフ要素３０６（ここではプレートビームスプリッタとして示されるが、代替実施形態では立方体ビームスプリッタを代わりに使用することもできる）を利用してフレネル反射を介してレーザ光を光検出器（ＰＤ）３１０に変向する、レーザプロジェクタ３００の例示的なブロック図を示す。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

レーザプロジェクタ３００は、青（Ｂ）、緑（Ｇ）、および赤（Ｒ）を含む光学エンジン２０２と、それぞれのレーザ光ビーム３１４を出力するレーザ源３１２－１、３１２－２、および３１２－３とを含む。レーザ光ビーム３１４は、コリメーションレンズ３２０によってコリメートされ、その後、ビームコンバイナ３１６によって結合されて集約レーザ光ビーム３１８となる。ビームコンバイナ３１６は、第１の基板３２４、第２の基板３２６、および第３の基板３２８を備える。いくつかの実施形態では、第１の基板３２４、第２の基板３２６、および第３の基板３２８の各々は、少なくとも部分的に、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、または別の適用可能な光透過性材料から各々形成される。

第１の界面３３０は、ビームコンバイナ３１６の第１の端部に配置される。いくつかの実施形態では、第１のコーティングが第１の界面３３０に塗布される（例えば、ビームコンバイナ３１６の第１の端部としての役割を果たす第１の基板３２４の表面に塗布される）。いくつかの実施形態では、第１のコーティングは、光のすべての波長に対して反射性または実質的に反射性である。いくつかの実施形態では、第１のコーティング（例えば、第１の二色性反射体コーティングまたは薄膜）は、青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４の波長を含む、光の青色の波長のみを反射するまたは実質的に反射し、光の他の波長を透過するまたは実質的に透過する。いくつかの実施形態では、第１のコーティングは、幅広い光のスペクトル（例えば、青色レーザ源３１２－１、緑色レーザ源３１２－２、および赤色レーザ源３１２－３によって出力される光の青、緑、および赤の波長のうちの１つまたは複数を含む）を反射するように構成された広帯域反射コーティングである。いくつかの実施形態では、第１の界面３３０はコーティングされておらず、ＴＩＲを介して光を反射する。第１の界面３３０は、青色レーザ源３１２－１によって出力されたレーザ光ビーム３１４を受け取り、それをビームコンバイナ３１６の長さに沿ってビームコンバイナ３１６の第２の端部に向けておよび光学スキャナ２０４に向けて反射する。

第２の界面３３２は、第１の基板３２４と第２の基板３２６との間の界面である。いくつかの実施形態では、第２のコーティングが、第１の基板３２４と第２の基板３２６との間の第２の界面３３２に塗布される。いくつかの実施形態では、第２のコーティング（例えば、第２の二色性反射体コーティングまたは薄膜）は、緑色レーザ源３１２－２によって出力されるレーザ光ビーム３１４の波長を含む、光の緑色の波長のみを反射するまたは実質的に反射し、青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４の青色波長を含む光の他の波長を透過するまたは実質的に透過する。第２の界面３３２は、緑色レーザ源３１２－２によって出力されたレーザ光ビーム３１４を受け取り、それをビームコンバイナ３１６の長さに沿ってビームコンバイナ３１６の第２の端部に向けておよび光学スキャナ２０４に向けて反射する。第２の界面３３２はまた、第１の界面３３０で既に反射された、青色レーザ源３１２－１によって出力されたレーザ光ビーム３１４を受け取り、それを反射せずに通過させる。

第３の界面３３４は、第２の基板３２６と第３の基板３２８との間の界面である。いくつかの実施形態では、第３のコーティングが、第２の基板３２６と第３の基板３２８との間の第３の界面３３４に塗布される。いくつかの実施形態では、第３のコーティング（例えば、第３の二色性反射体コーティングまたは薄膜）は、赤色レーザ源３１２－３によって出力されるレーザ光ビーム３１４の波長を含む、光の赤色波長のみを反射するまたは実質的に反射し、青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４の青色波長および緑色レーザ源３１２－２によって出力されるレーザ光ビーム３１４の緑色波長を含む、光の他の波長を透過するまたは実質的に透過する。第３の界面３３４は、赤色レーザ源３１２－３によって出力されたレーザ光ビーム３１４を受け取り、それをビームコンバイナ３１６の長さに沿ってビームコンバイナ３１６の第２の端部に向けておよび光学スキャナ２０４に向けて反射する。第３の界面３３４はまた、第１の界面３３０で既に反射された青色レーザ源３１２－１により出力されたレーザ光ビーム３１４と、緑色レーザ源３１２－２により出力されたレーザ光ビーム３１４を受け取り、これらの両方を反射せずに通過させる。

いくつかの実施形態では、１つまたは複数の波長板３２２が、１つまたは複数のレーザ光ビーム３１４の１つまたは複数の光路内のビームコンバイナ３１６の１つまたは複数の入力に配置される。波長板３２２は、波長板を通過するレーザ光ビーム３１４などの光の偏光を変更する。例えば、波長板は、レーザ光ビーム３１４の偏光状態をＳ偏光状態またはＰ偏光状態に変化させることができる。

レーザ光ビーム３１４がビームコンバイナ３１６を介して結合された後、集約レーザ光ビーム３１８は光学スキャナ２０４に向けられ、光学スキャナ２０４は、その後の投影のために集約レーザ光ビーム３１８を導波路（例えば、図２の導波路２０５の実施形態）内へと走査する。例えば、導波路は、集約レーザ光ビームをＷＨＵＤのレンズなどの物体の表示領域に投影するか、またはユーザの眼に向けて直接投影することができるため、集約レーザ光ビーム３１８で表わされる画像またはビデオをユーザが閲覧できる。

集約レーザ光ビーム３１８は、ビームコンバイナ３１６によって出力された後、ピックオフ要素３０６を通過する。すなわち、ピックオフ要素３０６は、ビームコンバイナ３１６と光学スキャナとの間の集約レーザ光ビーム３１８の光路に配置される。ピックオフ要素３０６は、集約レーザ光ビーム３１８の一部である光３０８（本明細書では「変向光３０８」とも呼ばれることがある）を光検出器３１０へと変向し、光検出器３１０は、変向レーザ光３０８の強度を測定する。次いで、測定された光強度を使用して、光学エンジン２０２のレーザ出力を計算および監視する。いくつかの実施形態では、ピックオフ要素３０６は、集約レーザ光ビーム３１８が通過する第１および第２の表面を含み、第１および第２の表面の各々は、コーティングされておらず、平面または実質的に平面である。いくつかの実施形態では、ピックオフ要素３０６は、コーティングされておらず、平面または実質的に平面である第１の表面と、平面または実質的に平面であり、反射防止コーティングを含む第２の表面とを含み、集約レーザ光ビーム３１８は第１の表面および第２の表面の各々を通過する。様々な実施形態によれば、光学エンジン２０２、光学スキャナ２０４、ピックオフ要素３０６、および光検出器３１０の一部またはすべては、例えばプリント回路基板（ＰＣＢ）であり得る基板３０１上に配置される。

前述したように、従来は、所与のシステム内のレーザ光は、誘電体コーティングを有するピックオフ光学系を使用してサンプリングまたは「ピックオフ」され、レーザ光の割合をセンサへと変向する。しかしながら、反射性誘電体コーティングを有するピックオフ光学系に依存するそのような従来のアプローチは、典型的には狭帯域であり、センサへと変向される光の量にとって望ましくないほど大きな許容範囲を有する。例えば、場合によっては、誘電体コーティングベースのピックオフ光学系の透過率許容範囲は９７％～９９．５％の透過率の範囲であり、それにより、センサへと変向される光の量は、全体の光の０．５％～３％になる。すなわち、そのような場合、センサへと変向されるレーザ光の部分の最大強度は、センサへと変向されるレーザ光の部分の最小強度の約６倍となる。センサが受け取るレーザ光の最大強度と最小強度との間のそのような広い範囲は、最小強度の場合に十分なセンサ感度を確保し、最大強度の場合にセンサの過飽和を回避するのに問題がある。

レーザ光ビームの一部をピックオフするために光学面に特定の誘電体コーティングを塗布する代わりに、本明細書に記載のシステムおよび技術は、それぞれ異なる屈折率を有する２つの材料間の界面でフレネル反射を介して光を変向する。例えば、空気と、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラスから形成されたピックオフ要素３０６の実質的に平坦な光学面（例えば、平面光学面）との間の界面を考慮すると、変向光３０８としてフレネル反射を介して変向される集約レーザ光ビーム３１８の割合は、以下の表１に示される。

Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラスは、典型的には平均屈折率「ｎ」、約１．５１６８を有し、典型的な許容範囲は約＋／－０．０００５である。本例では、この典型的な許容範囲が、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラスの可能な屈折率の上限と下限を定義すると仮定している。表１は、Ｓ偏光およびＰ偏光の両方に関し、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラスの平均（ｎ＝１．５１６８）、上限（ｎ＝１．５１７３）、および下限（ｎ＝１．５１６３）屈折率について、変向光３０８として光検出器３１０に向けて変向される集約レーザ光ビーム３１８の割合を示す。示されているように、Ｓ偏光とＰ偏光の両方における変向光の割合の差は各々、上述の誘電体コーティングベースのピックオフ光学系の差と比較して比較的小さい。さらに、本例における変向光の最も高い割合（すなわち、屈折率の上限に関する）に対する変向光の最も低い割合（すなわち、屈折率の下限に関する）の比は、Ｓ偏光では約１．００２５、Ｐ偏光では約１．００４４である。したがって、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラスの屈折率の典型的な変動を考慮しても、フレネル反射を介してＮ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス間の界面によって変向される入力光の割合は、従来の誘電体コーティングベースのピックオフ光学系を使用して変向される入力光の割合よりも一貫している。光検出器３１０へと変向される入力光（本例では集約レーザ光ビーム３１８）の割合のこの向上された一貫性は、下限の場合に十分な光検出器の感度を確保し、上限の場合に光検出器の過飽和を回避することに伴う問題を従来の方法と比較して軽減する。本例では、空気とＮ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラスとの間の界面を含むピックオフ要素３０６の実施形態が考慮されるが、空気と他の材料との間、または異なる屈折率の２つの他の材料間の界面によって変向される光の割合の範囲における一貫性が、従来の誘電体コーティングベースのピックオフ光学系によって一般に達成できるものよりも優れていることが期待されることに留意すべきである。例えば、そのような他の材料としては、溶融シリカ、クラウンガラス、およびフリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、フッ化カルシウムが挙げられる。様々な代替実施形態によれば、ピックオフ要素３０６は、上に挙げた他の材料のいずれかを含むか、またはそれらから完全に作られる。

図４は、図３のピックオフ要素３０６の一実施形態の斜視図を示す図であり、ピックオフ要素３０６の第１および第２の表面のフレネル反射を介して光がどのように変向されるのかを示している。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を指すために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返さない場合がある。

図示のように、ここでは単一の破線で示されている入射集約光ビーム３１８は、図３のレーザ光ビーム３１４などの３つ以上の結合レーザ光ビームを含むが、第１の表面４０２に入射し、集約光ビーム３１８の第１の部分４０６は、ピックオフ要素３０６の材料と空気との間の第１の表面４０２の界面で生じる第１のフレネル反射により、変向光３０８の一部として変向される。第１のフレネル反射は、第１の表面４０２における空気とピックオフ要素３０６の材料とのそれぞれの屈折率間の差によって引き起こされる。集約レーザ光ビーム３１８の残りは、ピックオフ要素３０６を通過し続ける。集約レーザ光ビーム３１８がピックオフ要素３０６の第２の表面４０４を通過するとき、第２の表面４０４における空気とピックオフ要素３０６の材料とのそれぞれの屈折率間の差により、第２のフレネル反射が生じる。この第２のフレネル反射により、集約レーザ光ビーム３１８の第２の部分４０８が、ピックオフ要素３０６へと変向されて戻され、変向光３０８の一部として第１の表面４０２を通って出る。次に、集約レーザ光ビーム３１８の残りは、ピックオフ要素３０６から出て行く（その後、例えば、光学スキャナ２０４に向かって進む）。いくつかの実施形態では、第１のフレネル反射または第２のフレネル反射は、ピックオフ要素３０６の第１の表面４０２または第２の表面４０４のいずれかに反射防止コーティングを塗布することによって防止される。それ以外の場合、ピックオフ要素３０６の第１および第２の表面、４０２および４０４はいずれもコーティングされない。

いくつかの実施形態では、レーザ光を光検出器に向けて変向するために、図３のピックオフ要素３０６などの個別のピックオフ要素を使用するのではなく、異なるインデックス付き材料（すなわち、それぞれの異なる屈折率を有する材料）間に１つまたは複数の界面を有する修正されたビームコンバイナが設けられ、その結果、そのような界面で、入射レーザ光ビームの一部を１つ以上の光検出器に向けて変向させる入射レーザ光ビームの一部のフレネル反射が生じる。図５は、第１および第２の一次インデックス基板、５２８および５３８と二次インデックス基板５３６との間に第１および第２のピックオフ界面、５４０および５４２を有するビームコンバイナを含むレーザプロジェクタ５００の例示的なブロック図を示す。第１および第２の一次インデックス基板、５２８および５３８の各々は、第１の屈折率を有する第１の材料から少なくとも部分的に形成され、一方、二次インデックス基板５３６は、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の材料から形成される。第１のピックオフ界面５４０および第２のピックオフ界面５４２は各々、ビームコンバイナ５１６の第１の側に配置された光検出器５１０に向けて集約レーザ光ビーム３１８の一部を変向する。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

本例では、二次インデックス基板５３６は、第１および第２の一次インデックス基板、５２８および５３８間に介挿されるように配置され、その結果、第１の一次インデックス基板５２８と二次インデックス基板５３６との間の界面である第１のピックオフ界面５４０と、第２の一次インデックス基板５３８と二次インデックス基板５３６との間の界面である第２のピックオフ界面５４２とが得られる。集約レーザ光ビーム３１８が第１のピックオフ界面５４０を通過すると、第１のフレネル反射が、第１の一次インデックス基板５２８と二次インデックス基板５３６との間の屈折率の差に起因して生じ、これにより、集約レーザ光ビーム３１８の一部が光検出器５１０に向かって変向する。集約レーザ光ビーム３１８が第２のピックオフ界面５４２を通過すると、第２の一次インデックス基板５３８と二次インデックス基板５３６との間の屈折率の差により第２のフレネル反射が発生し、これにより、集約レーザ光ビーム３１８の一部が光検出器５１０に向かって変向する。第１のフレネル反射は、集約レーザ光ビーム３１８を構成する３つのレーザ光ビーム３１４の各々に１つずつ、事実上３つの別個のフレネル反射とみなすことができることに留意すべきである。以下の表２に示すように、第１および第２のピックオフ界面、５４０および５４２のうちの所与の１つによって変向される光の割合は、所与の界面を形成する第１の材料および第２の材料の屈折率に基づいて変化する。

表２の例は、第１のピックオフ界面５４０および第２のピックオフ界面５４２のうちの所与の１つによって変向される入力光の割合を与え、この場合、第１および第２の一次インデックス基板、５２８および５３８がＮ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラスから形成され、二次インデックス基板５３６は、各エントリに対応する列挙された材料（溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア）のうちの１つから形成される。Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラスの屈折率は、表２ではｎ＝１．５１６８であると考えられる。表２に示すように、それぞれ異なる屈折率を有する２つの材料間の所与の界面でフレネル反射を介して変向される光の量は、２つの材料の屈折率間の差に比例する。

表１と表２とを比較すると分かるように、空気とＮ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス（またはさらに言えば、表２に挙げられた材料のいずれか）との間の屈折率の差は、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラスと表２に挙げられた材料のいずれかとの間の屈折率の差よりも比較的大きい。したがって、いくつかの代替実施形態では、二次インデックス基板５３６の代わりにビームコンバイナ５１６に空隙が含まれ、これにより、集約レーザ光ビーム３１８がＰ偏光であるかＳ偏光であるかに関係なく、比較的大きい割合の集約レーザ光ビーム３１８が変向光３０８の一部として光検出器５１０へと変向される。本例は、異なる屈折率を有する基板間でフレネル反射を介して光を変向することを伴うが、代替実施形態では、１つまたは複数の光学接着層が、第１および第２のピックオフ界面、５４０および５４２のいずれかまたは両方に配置されてもよいことを理解すべきであり、ここで、光学接着層は、一次および二次インデックス基板５２８、５３８、および５３６のそれぞれの第１および第２の屈折率とは異なるそれぞれの屈折率を有し、これにより、光学接着層と物理的に接触している一次および二次インデックス基板５２８、５３８、および５３６のいずれかの光学接着層間でフレネル反射が生じる。

図６および図７は、第１のピックオフ界面５４０によって変向される集約レーザ光ビーム３１８の一部（すなわち、「第１の部分」）が第２のピックオフ界面５４２によって変向される集約レーザ光ビーム３１８の一部（すなわち、「第２の部分」）と重なるかどうかを二次インデックス基板５３６の幅（すなわち、第１の一次インデックス基板５２８から第２の一次インデックス基板５３８に及ぶ幅）が決定することを示す。

図６は、幅Ｗ１を有する二次インデックス基板５３６が含まれる、図５のビームコンバイナ５１６の一実施形態の一部の斜視図６００を示す。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

図示されるように、二次インデックス基板５３６の幅Ｗ１は、第１のピックオフ界面５４０によって変向される変向光３０８の第１の部分３０８－１が第１の光路に沿って進み、第２のピックオフ界面５４２によって変向される変向光３０８の第２の部分３０８－２が第２の光路に沿って進み、第１の光路が第２の光路と重ならないように十分に大きい。いくつかの用途では、第１の部分３０８－１と第２の部分３０８－２とが重なることは望ましくない。これは、第１の部分３０８－１の光の強度と第２の部分３０８－２の光の強度とが光検出器（例えば、光検出器５１０）によってどのように検出されるかに関して付加的な効果が生じるからである。すなわち、第１の部分３０８－１と第２の部分３０８－２からの重なり合う光が光検出器に入射する所与の領域において、光検出器は、重なり合う第１の部分３０８－１と第２の部分３０８－２のそれぞれの光強度の組合せである光強度を検出することになる。幅Ｗ１などの十分に大きな幅を有する二次インデックス基板５３６を設けることによって、第１の部分３０８－１の第１の光路と第２の部分３０８－２の第２の光路とが重なり合わず、前述の重なり合いに伴う付加的な効果が回避される。

図７は、幅Ｗ２を有する二次インデックス基板５３６が含まれる、図５のビームコンバイナ５１６の一実施形態の一部の斜視図７００を示す。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

図示されるように、二次インデックス基板５３６の幅Ｗ２は、第１のピックオフ界面５４０によって変向される変向光３０８の第１の部分３０８－１が第１の光路に沿って進み、第２のピックオフ界面５４２によって変向される変向光３０８の第２の部分３０８－２が第２の光路に沿って進み、第１の光路が第２の光路と部分的に重なるように十分に大きい。いくつかの用途では、第１および第２の部分、３０８－１および３０８－２からの重なり合う光が入射する領域で光検出器（例えば、光検出器５１０）に供給される光の強度を高めるために、第１の部分３０８－１と第２の部分３０８－２とが重なり合うことが望ましい。これは、重なりによって上述した付加的な効果が生じるためである。幅Ｗ２などの十分に小さい幅を有する二次インデックス基板５３６を設けることによって、第１の部分３０８－１の第１の光路と第２の部分３０８－２の第２の光路とが少なくとも部分的に重なり、そのような重なりに関連する、前述の付加的な効果により、光検出器で受け取られる光の強度が増加する。

図８は、レーザプロジェクタ８００の例示的なブロック図を示し、レーザプロジェクタ８００は、第１および第２のピックオフ界面、５４０および５４２からのフレネル反射による変向光３０８を受け取るため、および変向光３０８をビームコンバイナ５１６を通じてビームコンバイナ５１６の第１の側とは反対側の第２の側の向かい側に配置された光検出器８１０に向けて反射して戻すために、ビームコンバイナ５１６の第１の側に位置するミラー８０２を含む。ミラー８０２および光検出器８１０の包含、および光検出器５１０の除去を除けば、レーザプロジェクタ８００の実施形態は、図５のレーザプロジェクタ５００の実施形態と構造的に同様であることに留意すべきである。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

いくつかの実施形態において、ミラー８０２は、ビームコンバイナ５１６の第１の側に配置されるビームコンバイナ５１６の第１の表面に塗布される反射コーティングである。様々な実施形態によれば、ミラー８０２は、変向光３０８の光路内のビームコンバイナ５１６の第１の表面に取り付けられる、当接する、または隣接して配置される個別の光学素子である。いくつかの実施形態では、ミラー８０２は平面である。いくつかの実施形態では、ミラー８０２は湾曲している。いくつかの実施形態では、反射に加えて、ミラー８０２は、受け取った光の１つまたは複数の光学機能（そのような光学機能は、ミラー８０２に含まれる１つまたは複数の拡散素子、格子、メタ表面などの結果である）を果たす。そのような光学機能を使用して、ミラー８０２の特定の反射率プロファイルを達成し、例えば、光検出器８１０の応答プロファイルに適応するために、光の、ある波長が光検出器８１０に向けて変向される方法を修正することができる。

第１および第２のピックオフ界面、５４０および５４２からのフレネル反射を介して集約レーザ光ビーム３１８から変向される変向光３０８は、ミラー８０２に入射した後、ビームコンバイナ５１６を通じて反射して戻され（例えば、第１の一次インデックス基板５２８、第２の一次インデックス基板５３８、および二次インデックス基板５３６のうちのいくつかまたはすべてを通過する）、ビームコンバイナ５１６の第２の表面（ビームコンバイナ５１６の第２の側に配置される）を出て、その後、光検出器８１０によって受け取られる。ビームコンバイナ５１６の第２の側の向かい側に光検出器８１０を配置すると、ビームコンバイナ５１６の第１の側の向い側にそのような光検出器を配置するのとは対照的に、レーザプロジェクタ８００のフォームファクタを有利に低減することができる。

いくつかの実施形態では、ミラー８０２は完全反射性である（すなわち、変向光３０８のどの部分もミラー８０２を通過しない）。いくつかの実施形態では、ミラー８０２は部分的にのみ反射性であり、その反射率は、以下でより詳細に説明するように、反射される光の波長に応じて変化する（ミラー８０２の「波長依存反射率プロファイル」によって特徴付けられる）。

図９は、図８のレーザプロジェクタ８００の一実施形態の斜視図９００を示し、この場合、ミラー８０２による反射後の変向光３０８の光路が光検出器８１０の表面に対して非直交となるように、光検出器８１０が第１の方向を向いて配置される。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

本例では、ミラー９０２は、ビームコンバイナ５１６の第２の側で変向光３０８の光路内に配置される。ミラー９０２は、変向光３０８が光検出器８１０の表面に向けて反射されるように位置する。いくつかの実施形態において、光検出器８１０は、光検出器８１０が配置される基板３０１の表面と実質的に平行な平面内に光検出器８１０の表面が位置するように配置される。光検出器８１０のそのような向きは、光検出器８１０と基板３０１との間に設けられる電気接続の複雑さを軽減することができる。ミラー９０２を含めることにより、光検出器８１０の図示の向きに適応し、有利には、光検出器８１０と基板３０１との間の電気接続の複雑さを軽減することができる。

図１０は、図８の光検出器８１０の一実施形態の例示的な応答プロファイル、および図８のミラー８０２の一実施形態の例示的な波長依存反射率プロファイルを示す例示的なチャート１０００を示す。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

図示されるように、本例では、光検出器８１０は、より高い波長の光の方がより低い波長の光よりも光検出器８１０によって容易に検出されるような応答プロファイル１００２を有する。すなわち、応答プロファイル１００２によって特徴付けられる実施形態では、より高い波長の光は、より低い波長の光よりも光検出器８１０による、より大きな応答を引き起こす。本例では、青色レーザ源３１２－１によって放射されるレーザ光ビーム３１４の青色波長（約４４１ｎｍ）は、応答プロファイル１００２に対して第１の線１００４によって示され、緑色レーザ源３１２－２によって放射されるレーザ光ビーム３１４の緑色波長（約５５０ｎｍ）は、応答プロファイル１００２に対して第２の線１００６によって示され、赤色レーザ源３１２－３によって放射されるレーザ光ビーム３１４の赤色波長（約６３８ｎｍ）は、応答プロファイル１００２に対して第３の線１００８によって示される。本例では青、緑、および赤の波長の例が与えられるが、本実施形態は赤外光および紫外光の波長を含む、ここに列挙されたもの以外の光の他の波長にも適用可能であることを理解すべきである。

ミラー８０２の第１の実施形態は、光の青色の波長に対して約１００％の反射率、光の緑色の波長に対して約３５％の反射率、および光の赤色の波長に対して約１５％の反射率を与える、第１の波長依存反射率プロファイル１０１０を有する。ミラー８０２の第２の実施形態は、光の青色の波長に対して約７５％の反射率、光の緑色の波長に対して約５０％の反射率、および光の赤色の波長に対して約１０％の反射率を与える、第２の波長依存反射率プロファイル１０１２を有する。

図示されるように、第１および第２の波長依存反射率プロファイル、１０１０および１０１２の各々は、反射される光の緑および赤の波長の割合と比較して、より大きな割合の光の青の波長が光検出器８１０に向けて反射されるようにする。第１および第２の波長依存反射率プロファイル、１０１０および１０１２の各々はまた、反射される光の青および緑の波長の割合と比較して、より少ない割合の光の赤の波長が光検出器８１０に向けて反射されるようにする。このようにして、第１および第２の波長依存反射率プロファイル、１０１０および１０１２のいずれかを有するミラー８０２の実施形態は、光検出器８１０の不均一な応答プロファイル１００２に少なくとも部分的に適応し、光検出器８１０の応答を効果的に重み付けして、変向光３０８に対してより均一な応答を与える。

図１１は、それぞれ異なる波長依存の反射率プロファイルを有するミラー８０２の実施形態を使用して変向光３０８を反射することによってそれぞれ重み付けされる、図８の光検出器８１０の実施形態の重み付け応答プロファイルの例を示す例示的なチャート１１００を示す。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

第１の例として、ミラー８０２の実施形態の第１の波長依存反射率プロファイルと組み合わせた光検出器８１０の実施形態の第１の重み付け応答は、第１の重み付け応答プロファイル１１１２によって規定される。本例では、光検出器８１０の実施形態の第１の応答プロファイル（図示せず）とミラー８０２の実施形態の第１の波長依存反射率プロファイル（図示せず）との組合せにより、光検出器８１０とミラー８０２との組合せは、ここでは、線１１０４、１１０６、および１１０８をそれぞれ介して示される、光の青、緑、および赤の波長の各々にわたる実質的に平坦な応答（ここでは、ミラー８０２で入力される光の強度の約５０％に対応するように示される）を有する。すなわち、第１の応答プロファイルと第１の波長依存反射率プロファイルとの組合せにより、光の青、緑、および赤の波長にわたる実質的に正規化された応答に対応する第１の重み付け応答プロファイル１１１２が得られる。組み合わされて第１の重み付け応答プロファイル１１１２を有するミラー８０２および光検出器８１０の実施形態を提供することにより、レーザプロジェクタ８００の対応する実施形態を含むシステムは、光検出器８１０の第１の応答プロファイルによる不均一な波長応答を考慮するために、後続の計算（例えば、レーザプロジェクタ８００のレーザ出力を計算する場合）を、たとえあったとしてもより少なく実行することができる。

第２の例として、ミラー８０２の実施形態の第２の波長依存反射率プロファイルと組み合わせた光検出器８１０の実施形態の第２の重み付け応答は、第２の重み付け応答プロファイル１１１０によって規定される。重み付け応答プロファイル１１１０により、光検出器８１０は、変向光３０８の光の青色波長を主に検出する。このようにミラー８０２の波長依存の反射率プロファイルを使用して光検出器８１０の応答を重み付けすることにより、レーザプロジェクタ８００を含むシステムは、光検出器８１０によって検出された光強度に基づいて、光学エンジン２０２の特定のレーザ源（例えば、本例では青色レーザ源３１２－１）のレーザ出力を決定する、または少なくとも近似することが可能である。いくつかの実施形態では、光検出器８１０とミラー８０２との組合せの重み付け応答プロファイルは、人間の眼の知覚される明るさ感度に対応する明所視明度関数に対応する。

図１２は、ミラー１２０２を含むレーザプロジェクタ１２００の例示的なブロック図を示し、ミラー１２０２は、ビームコンバイナ５１６の第１の側に位置し、第１および第２のピックオフ界面、５４０および５４２からのフレネル反射による変向光を受け取り、ビームコンバイナ５１６を通じて、第１の側とは反対側のビームコンバイナ５１６の第２の側の向かい側に配置された第１の光検出器１２１０－１に向けて第１の変向光１２０８－１を反射して戻し、ビームコンバイナ５１６の第１の側の向かい側に配置される第２の光検出器１２１０－２に第２の変向光１２０８－２を通過させる。第２の光検出器１２１０－２を含むことを除けば、レーザプロジェクタ１２００の実施形態は、図８のレーザプロジェクタ８００のいくつかの実施形態と構造的に同様であることに留意すべきである。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

本例では、ミラー１２０２は部分的に透過性であり、部分的に反射性であるため、ミラー１２０２で受け取った変向光の第１の部分は、第１の変向光１２０８－１として反射され、ミラー１２０２で受け取った変向光の第２の部分は、ビームコンバイナ５１６の第１の側に配置される第２の光検出器１２１０－２へとミラー１２０２を通過する。いくつかの実施形態では、ミラー１２０２は、図１０の波長依存反射率プロファイル、１０１０および１０１２のいずれかのような、不均一な波長依存反射率プロファイルを有し、本プロファイルは、第１および第２の光検出器、１２１０－１および１２１０－２のそれぞれの応答プロファイルを効果的に重み付けする。ビームコンバイナ５１６の第１の側に第２の光検出器１２１０－２を含めることによって、ミラー１２０２によって反射されるのではなく透過される入射光を検出することができる。

いくつかの実施形態では、ミラー１２０２は、集約レーザ光ビーム３１８に含まれる光の少なくとも１つの波長を完全または実質的に反射し、集約レーザ光ビーム３１８に含まれる少なくとも１つの、光の他の波長を完全または実質的に透過するように構成される。一例では、ミラー１２０２は、緑色レーザ源３１２－２および赤色レーザ源３１２－３によってそれぞれ生成されるレーザ光ビーム３１４の波長に対応する光の赤色および緑色の波長を実質的に反射し、第１の変向光１２０８－１が光の赤色および緑色の波長を含み、第２の変向光１２０８－２が光の青色の波長を含むように、青色レーザ源３１２－１によって生成されたレーザ光ビーム３１４の波長に対応する光の青色の波長を実質的に透過する。このようにして、第１の光検出器１２１０－１は、光学エンジン２０２によって出力される赤色光および緑色光の強度のみを検出し、第２の光検出器１２１０－２は、光学エンジン２０２によって出力される青色光の強度のみを検出し、それにより、光の特定の波長のそれぞれの強度を独立して測定できる。すなわち、本例では、緑色レーザ源３１２－２と赤色レーザ源３１２－３との複合レーザ出力は、第１の光検出器１２１０－１によって検出された光強度に基づいて決定され、青色レーザ源３１２－１のレーザ出力は、第２の光検出器１２１０－２によって検出された光強度に基づいて個別に決定される。

図１３は、ビームコンバイナ１３１６を含むレーザプロジェクタ１３００の例示的なブロック図を示し、ビームコンバイナ１３１６は、ビームコンバイナ１３１６の第２の端部（第１の界面３３０が配置される第１の端部の反対側）に配置される二次インデックス基板１３３８を有し、二次インデックス基板は、一次インデックス基板５２８に当接して、ピックオフ界面１３４０を形成する。レーザプロジェクタ１３００の実施形態は、第１および第２のピックオフ界面を形成するために２つの一次インデックス基板間に介挿される二次インデックス基板を含む代わりに、二次インデックス基板１３３８は、ビームコンバイナ１３１６の第２の端部に配置されて、一次インデックス基板５２８と共に単一のピックオフ界面１３４０のみを形成するという点において、図５のレーザプロジェクタ５００の実施形態とは異なることに留意すべきである。レーザプロジェクタ１３００の実施形態は、その他の点では、図５のレーザプロジェクタ５００のいくつかの実施形態と構造的に同様である。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

本例では、集約レーザ光ビーム３１８は、ピックオフ界面１３４０に入射し、フレネル反射を介して、変向光３０８として、ビームコンバイナ１３１６の第１の側の向かい側に配置される光検出器３１０に向けて変向される。一次インデックス基板５２８は、第１の屈折率を有する第１の材料から形成され、一方、二次インデックス基板１３３８は、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の材料から形成される。様々な実施形態によれば、第１の材料および第２の材料は、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、または別の適用可能な光透過性材料から各々選択される２つの異なる材料である。

本例では、光検出器３１０はビームコンバイナ１３１６の第１の側に配置されるものとして示されるが、他の実施形態では、代わりに、光検出器３１０はビームコンバイナ１３１６の第２の側に配置され、変向光３０８を光検出器３１０に向けて反射するためにビームコンバイナの第１の側にミラーを配置できる（例えば、図８の例に示されるミラー８０２および光検出器８１０の配置と同様）ことに留意すべきである。

本例は、異なる屈折率を有する基板間のフレネル反射を介して光を変向することを伴うが、代替実施形態では、１つまたは複数の光学接着層がピックオフ界面１３４０に配置されてもよいことを理解すべきであり、この場合、光学接着層は、一次および二次インデックス基板、５２８および１３３８の、それぞれの第１および第２の屈折率とは異なるそれぞれの屈折率を有し、それにより、光学接着剤層と物理的接触状態にある一次および二次インデックス基板、５２８および１３３８のいずれかの光学接着層間でフレネル反射が生じる。

図１４は、交互の屈折率の基板を有するビームコンバイナ１４１６を含むレーザプロジェクタ１４００の例示的なブロック図を示し、これらの基板間の界面は、受け取ったレーザ光ビームの一部をそれぞれの光検出器へと変向し、これらの界面のいくつかはまた、入ってくるレーザ光ビームを結合する。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

本例において、ビームコンバイナ１４１６は、ビームコンバイナ１４１６の第１の端部に配置される第１の二次インデックス基板１４２４と、第１の二次インデックス基板１４２４に隣接して配置される第１の一次インデックス基板１４２６と、第１の一次インデックス基板１４２６に隣接して配置される第２の二次インデックス基板１４２８と、第２の二次インデックス基板１４２８に隣接して配置される第２の一次インデックス基板１４３８とを含む。第１の一次インデックス基板１４２６は、第１の二次インデックス基板１４２４と第２の二次インデックス基板１４２８との間に介挿されて第１のピックオフ界面１４３２および第２のピックオフ界面１４３４をそれぞれ形成する。第２の二次インデックス基板１４２８は、第１の一次インデックス基板１４２６と第２の一次インデックス基板１４３８との間に介挿されて第２のピックオフ界面１４３４および第３のピックオフ界面１４４０をそれぞれ形成する。本例において、第１および第２の一次インデックス基板、１４２６および１４３８は、第１の屈折率を有する第１の材料から形成されるか、またはさもなければそれを含み、一方、第１および第２の二次インデックス基板、１４２４および１４２８は、第２の屈折率を有する第２の材料から形成されるか、またはさもなければそれを含み、第１の屈折率は第２の屈折率とは異なる。様々な実施形態によれば、第１の材料および第２の材料は、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、または別の適用可能な光透過性材料から選択される。

第１の界面１４３０は、ビームコンバイナ１４１６の第１の端部に配置される。いくつかの実施形態では、第１のコーティングが第１の界面１４３０に塗布される（例えば、ビームコンバイナ１４１６の第１の端部としての役割を果たす第１の基板１４２４の表面に塗布される）。いくつかの実施形態では、第１のコーティングは、光のすべての波長を反射するまたは実質的に反射する。いくつかの実施形態では、第１のコーティング（例えば、第１の二色性反射体コーティングまたは薄膜）は、青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４の波長を含む、光の青色の波長のみを反射するまたは実質的に反射し、光の他の波長を透過するまたは実質的に透過する。いくつかの実施形態では、第１の界面１４３０はコーティングされておらず、第１の界面１４３０による青色レーザ源３１２－１によって出力されたレーザ光ビーム３１４の反射は、ＴＩＲを介して達成される。第１の界面１４３０は、青色レーザ源３１２－１によって出力されたレーザ光ビーム３１４を受け取り、それをビームコンバイナ１４１６の長さに沿ってビームコンバイナ１４１６の第２の端部に向けておよび光学スキャナ２０４に向けて反射する。

第１のピックオフ界面１４３２は、第１の二次インデックス基板１４２４と第１の一次インデックス基板１４２６との間の界面である。いくつかの実施形態では、第２のコーティングが、第１の二次インデックス基板１４２４と第１の一次インデックス基板１４２６との間の第１のピックオフ界面１４３２に塗布される。いくつかの実施形態では、第２のコーティング（例えば、第２の二色性反射体コーティングまたは薄膜）は、緑色レーザ源３１２－２によって出力されるレーザ光ビーム３１４の波長を含む、光の緑色の波長のみを反射するまたは実質的に反射し、青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４の青色波長を含む光の他の波長を透過するまたは実質的に透過する。第１のピックオフ界面１４３２は、緑色レーザ源３１２－２によって出力されたレーザ光ビーム３１４を受け取り、それをビームコンバイナ１４１６の長さに沿ってビームコンバイナ１４１６の第２の端部に向けておよび光学スキャナ２０４に向けて反射する。第１のピックオフ界面１４３２はまた、第１の界面１４３０で既に反射された青色レーザ源３１２－１によって出力されたレーザ光ビーム３１４を受け取り、それを反射せずに通過させる。第１のピックオフ界面１４３２はさらに、青色レーザ源１３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４のフレネル反射を引き起こし、青色レーザ源１３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４の一部を第１の変向光１４０８－１として第１の光検出器１４１０－１に向けて変向する。このフレネル反射は、第１の二次インデックス基板１４２４と第１の一次インデックス基板１４２６との間の屈折率の差によって引き起こされる。

第２のピックオフ界面１４３４は、第１の一次インデックス基板１４２６と第２の一次インデックス基板１４２８との間の界面である。いくつかの実施形態では、第３のコーティングが、第１の一次インデックス基板１４２６と第２の一次インデックス基板１４２８との間の第２のピックオフ界面１４３４に塗布される。いくつかの実施形態では、第３のコーティング（例えば、第３の二色性反射体コーティングまたは薄膜）は、赤色レーザ源３１２－３によって出力されるレーザ光ビーム３１４の波長を含む、光の赤色の波長のみを反射するまたは実質的に反射し、青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４の青色波長および緑色レーザ源３１２－２によって出力されるレーザ光ビーム３１４の緑色波長を含む光の他の波長を透過するまたは実質的に透過する。第２のピックオフ界面１４３４は、赤色レーザ源３１２－３によって出力されたレーザ光ビーム３１４を受け取り、それをビームコンバイナ１４１６の長さに沿ってビームコンバイナ１４１６の第２の端部に向けておよび光学スキャナ２０４に向けて反射する。第２のピックオフ界面１４３４はまた、第１の界面１４３０で既に反射された青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４と、緑色レーザ源３１２－２によって出力されるレーザ光ビーム３１４とを受け取り、両方を反射せずに通過させる。第２のピックオフ界面１４３４は、集約レーザ光ビーム３１８を効果的に出力する。第２のピックオフ界面１４３４はさらに、青色レーザ源１３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４および緑色レーザ源１３１２－２によって出力されるレーザ光ビーム３１４のフレネル反射を引き起こし、これらのレーザ光ビームの一部を第２の光検出器１４１０－２に向けて第２の変向光１４０８－２として変向する。このフレネル反射は、第１の一次インデックス基板１４２６と第２の二次インデックス基板１４２８との間の屈折率の差によって引き起こされる。

第３のピックオフ界面１４４０は、第２の二次インデックス基板１４２８と第２の一次インデックス基板１４３８との間の界面である。第３のピックオフ界面１４４０は、集約レーザ光ビーム３１８のフレネル反射を引き起こし、その一部を第３の光検出器１４１０－３に向けて第３の変向光１４０８－３として変向する。このフレネル反射は、第２の二次インデックス基板１４２８と第２の一次インデックス基板１４３８との間の屈折率の差によって引き起こされる。

第１の変向光１４０８－１を受け取ることによって、第１の光検出器１４１０－１は、青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４の一部の強度を検出し、これに基づいて、青色レーザ源３１２－１のレーザ出力が、レーザプロジェクタ１４００（例えば、その１つまたは複数のコンピュータプロセッサ）を含むシステムによって計算され得る。

第２の変向光１４０８－２を受け取ることによって、第２の光検出器１４１０－２は、青色レーザ源３１２－１および緑色レーザ源３１２－２によって出力されるレーザ光ビーム３１４の一部の強度を検出し、これに基づいて、青色レーザ源３１２－１と緑色レーザ源３１２－２との複合レーザ出力をシステムによって計算できる。次いで、緑色レーザ源３１２－２のみの出力は、青色レーザ源３１２－１と緑色レーザ源３１２－２との両方の複合レーザ出力（第２の光検出器１４１０－２によって検出される光強度に基づいて計算される）と、青色レーザ源３１２－１のレーザ出力（第１の光検出器１４１０－１によって検出される光強度に基づいて計算される）との間の差としてシステムによって計算され得る。

第３の変向光１４０８－３を受け取ることによって、第３の光検出器１４１０－３は、青色レーザ源３１２－１、緑色レーザ源３１２－２、および赤色レーザ源３１２－３によって出力されるレーザ光ビーム３１４の一部の強度を検出し、これに基づいて、青色レーザ源３１２－１、緑色レーザ源３１２－２、および赤色レーザ源３１２－３の複合レーザ出力をシステムによって計算できる。次いで、赤色レーザ源３１２－２のみの出力は、青色レーザ源３１２－１、緑色レーザ源３１２－２、および赤色レーザ源３１２－３の各々の複合レーザ出力（第３の光検出器１４１０－３によって検出された光強度に基づいて計算される）と、青色レーザ源３１２－１と緑色レーザ源３１２－２との両方の複合レーザ出力（第２の光検出器１４１０－２によって検出される光強度に基づいて計算される）との間の差としてシステムによって計算され得る。

このようにして、青色、緑色、および赤色レーザ源３１２－１、３１２－２、および３１２－３の各々のそれぞれのレーザ出力は、少なくとも部分的には、本例のビームコンバイナ１４１６と、第１、第２、および第３の光検出器、１４１０－１、１４１０－２、および１４１０－３との配置に起因して、システムによって決定され得る。

本例は、異なる屈折率を有する基板間のフレネル反射を介して光を変向することを伴うが、代替実施形態では、１つまたは複数の光学接着層が、第１、第２、および第３のピックオフ界面１４３０、１４３４、および１４４０のいずれかまたはすべてに配置されてもよいことを理解すべきであり、この場合、光学接着層は、一次および二次インデックス基板１４２６、１４３８、１４２４、および１４２８のそれぞれの第１および第２の屈折率とは異なるそれぞれの屈折率を有し、これにより、光学接着層と物理的に接触している一次および二次インデックス基板１４２６、１４３８、１４２４、および１４２８のいずれかの光学接着層間でフレネル反射が発生する。

図１５は、フレネル反射を介してレーザ光を光検出器３１０へと変向するためのピックオフ要素としてプリズム１５３６を利用するレーザプロジェクタ１５００の例示的なブロック図を示す。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

本例では、プリズム１５３６の入力界面１５４０（すなわち、プリズム１５３６が集約レーザ光ビーム３１８を受け取る界面）は、集約レーザ光ビーム３１８のフレネル反射を引き起こし、その結果、集約レーザ光ビーム３１８の一部が、変向光３０８の一部として光検出器３１０に向けて変向される。例えば、フレネル反射は、空気の屈折率と、プリズム１５３６を（少なくとも部分的に）形成する第１の材料の屈折率との間の差異によって引き起こされ得る。様々な実施形態によれば、第１の材料は、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、または別の適用可能な光透過性材料を含む。

レーザプロジェクタ１５００の実施形態は、光検出器３１０の配置およびピックオフ要素３０６の代わりのプリズム１５３６の使用に関して、図３のレーザプロジェクタ３００のいくつかの実施形態とは異なることに留意すべきである。レーザプロジェクタ１５００の実施形態は、その他の点では、図３のレーザプロジェクタ３００のいくつかの実施形態と構造的に同様である。

図１６は、フレネル反射を介してレーザ光を光検出器３１０へと変向させるためのピックオフ要素としてプリズム１６３６を利用するレーザプロジェクタ１５００の例示的なブロック図を示す。本例では、前述の例のいずれかに導入された同様の要素を参照するために同様の参照番号が使用されており、簡潔にするために、そのような要素のいくつかの態様または機能はここでは繰り返されない場合がある。

本例では、プリズム１６３６の出力界面１６４０（すなわち、プリズム１６３６が集約レーザ光ビーム３１８を光学スキャナ２０４に向けて出力する界面）は、集約レーザ光ビーム３１８のフレネル反射を引き起こし、その結果、集約レーザ光ビーム３１８の一部は、変向光３０８の一部として光検出器３１０に向けて変向される（図示のように、最初にプリズム１６３６の一部を通過して戻る）。例えば、フレネル反射は、空気の屈折率と、プリズム１６３６を（少なくとも部分的に）形成する第１の材料の屈折率との間の差によって引き起こされ得る。様々な実施形態によれば、第１の材料は、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、または別の適用可能な光透過性材料を含む。

レーザプロジェクタ１６００の実施形態は、光検出器３１０および光学スキャナ２０４の配置、およびピックオフ要素３０６の代わりのプリズム１６３６の使用に関して、図３のレーザプロジェクタ３００のいくつかの実施形態とは異なることに留意すべきである。レーザプロジェクタ１６００の実施形態は、その他の点では、図３のレーザプロジェクタ３００のいくつかの実施形態と構造的に類似している。

前述の例は、赤、緑、および青のレーザ源を有する光学エンジンを利用しているが、本明細書に記載のレーザプロジェクタの実施形態は、加えてまたは代えて、赤外線レーザ源、紫外線レーザ源、またはその両方を含む他のタイプのレーザ源を含んでもよいことを理解すべきである。

本明細書で開示されるように、いくつかの実施形態では、レーザ投影システムは、光検出器と、第１の表面を含むピックオフ要素とを含み、ピックオフ要素は、受け取った光の第１の部分を第１のフレネル反射を介して光検出器に向けて変向するように構成される。１つの態様において、ピックオフ要素は、第１の屈折率を有する第１の材料と第２の屈折率を有する第２の材料との間の第１の表面に第１の界面を含み、第１の屈折率は第２の屈折率とは異なり、受け取った光の第１の部分は、第１のフレネル反射を介して第１の界面から光検出器に向けて変向される。別の態様では、第１の材料は、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、またはフッ化カルシウムのうちの少なくとも１つを含み、第２の材料は空気を含む。

１つの態様において、ピックオフ要素は、第１の表面の反対側の第２の表面と、第１の材料と第２の材料との間の第２の表面にある第２の界面とを含み、ピックオフ要素は、受け取った光の第２の部分を、第２のフレネル反射を介して第２の界面から光検出器に向けて変向するように構成される。別の態様において、ピックオフ要素は、第１の表面の反対側の第２の表面と、第２の表面上に配置される反射防止コーティングとを含む。さらに別の態様では、ピックオフ要素はプリズムであり、第１の表面は、プリズムが、受け取った光を受け取るプリズムの入力表面である。さらに別の態様では、ピックオフ要素はプリズムであり、第１の表面は、プリズムが、受け取った光を出力するプリズムの出力表面である。別の態様において、レーザ投影システムは、複数のレーザ光ビームを生成するように構成された複数のレーザ源を含む光学エンジンと、複数のレーザ光ビームを結合して集約レーザ光ビームにするように、および集約レーザ光ビームを出力するように構成されたビームコンバイナとを含み、受け取った光は集約レーザ光ビームを含み、レーザ投影システムは光学エンジンの複数のレーザ源のうちの１つまたは複数のレーザ出力を決定するように構成され、集約レーザ光ビームがピックオフ要素を通過した後にビームコンバイナから集約レーザ光ビームを受け取るように、および集約レーザ光ビームを走査するように構成される光学スキャナと、光学スキャナから、走査された集約レーザ光ビームを受け取り、走査された集約レーザ光ビームを投影するように構成される導波路とをさらに含む。

いくつかの実施形態において、レーザ投影システムは、第１の光検出器と、第１のレーザ光ビーム、第２のレーザ光ビーム、および第２のレーザ光ビームを受け取るように、および第１のレーザ光ビームと第２のレーザ光ビームとを結合して集約レーザ光ビームにするように構成されるビームコンバイナとを含み、ビームコンバイナは、第１のフレネル反射を介して集約レーザ光ビームの第１の部分を第１の光検出器に向けて変向するように構成される第１のピックオフ界面を含む。１つの態様において、ビームコンバイナは、第１の屈折率を有する第１の材料を含む第１の一次インデックス基板と、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の材料を含む第１の二次インデックス基板とをさらに含み、第１のピックオフ界面は、第１の一次インデックス基板と第１の二次インデックス基板との間に直接配置される。別の態様において、第１の材料および第２の材料は、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、および空気からなるグループから選択されるそれぞれ異なる材料を含む。

１つの態様において、ビームコンバイナは、第１の屈折率を有する第１の材料を含む第２の一次インデックス基板と、第１の二次インデックス基板と第２の一次インデックス基板との間に直接に配置される第２のピックオフ界面とをさらに含み、第２のピックオフ界面は、第２のフレネル反射を介して、集約レーザ光ビームの第２の部分を第１の光検出器に向けて変向するように構成される。別の態様において、第１のピックオフ界面によって変向される集約レーザ光ビームの第１の部分の第１の光路は、第２のピックオフ界面によって変向される集約レーザ光ビームの第２の部分の第２の光路から分離される。さらに別の態様において、第１のピックオフ界面によって変向される集約レーザ光ビームの第１の部分の第１の光路は、第２のピックオフ界面によって変向される集約レーザ光ビームの第２の部分の第２の光路と少なくとも部分的に重なる。

１つの態様において、レーザ投影システムは、ビームコンバイナの第１の側に配置されたミラーを含み、ミラーは、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分の少なくとも一部を第１の光検出器に向けて反射し、第１の光検出器は、ビームコンバイナの第１の側とは反対側の第２の側に配置される。別の態様において、レーザ投影システムは、ビームコンバイナの第２の側に配置された追加のミラーを含み、追加のミラーは、ミラーから集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分を受け取り、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分を第１の光検出器の第２の表面上へと反射する。さらに別の態様において、ミラーは、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分を完全に反射する。さらに別の態様において、ミラーは、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分のみを部分的に反射し、それにより、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分の第１の断片が第１の光検出器に向けて反射され、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分の第２の割合がミラーを通過する。

１つの態様において、ミラーは、ミラーから第１の光検出器上へと反射される光に対する第１の光検出器の不均一な応答プロファイルをミラーに正規化させる、波長依存の反射率プロファイルを有するように構成される。別の態様において、レーザ投影システムは、ビームコンバイナの第１の側に配置されて、ミラーを通過する集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分の第２の断片を受け取るように構成された第２の光検出器を含む。さらに別の態様では、第１の二次インデックス基板はビームコンバイナの第１の端部に配置され、集約レーザ光ビームは第１の端部を通ってビームコンバイナから出る。別の態様において、ビームコンバイナは、第２の光検出器と、第３の光検出器と、第１の材料を含む第２の一次インデックス基板と、第２の材料を含む第２の二次インデックス基板と、第１の二次インデックス基板と第２の一次インデックス基板との間に配置される第２のピックオフ界面とをさらに含み、第２のピックオフ界面は第１のレーザ光ビームおよび第２のレーザ光ビームのみを第２のフレネル反射を介して第２の光検出器に向けて変向するように構成され、第２の一次インデックス基板と第２の二次インデックス基板との間に配置される第３のピックオフ界面をさらに含み、第３のピックオフ界面は複数のレーザ光ビームのうちの第１のレーザ光ビームのみを第３のフレネル反射を介して第３の光検出器に向けて変向するように構成される。

いくつかの実施形態において、方法は、第１の屈折率を有する第１の材料と第２の屈折率を有する第２の材料との間の界面でフレネル反射を介して、受け取った光の一部を光検出器に向けて変向することと、光検出器を用いて、受け取った光の変向部の強度を検出することとを含む。

一般的な説明で上述したアクティビティまたは要素のすべてが必要なわけではないこと、特定のアクティビティまたはデバイスの一部が必要でない場合があること、および１つまたは複数のさらなるアクティビティが実行され得るか、または説明されたものに加えて追加の要素が含まれる場合があることに留意されたい。さらに、アクティビティが挙げられている順序は、必ずしも実行される順序ではない。また、概念は、特定の実施形態を参照して説明された。しかしながら、当業者であれば分かるように、添付の特許請求の範囲に記載される本開示の範囲から逸脱することなく、様々な修正および変更を行うことができる。したがって、本明細書および図面は、限定的な意味ではなく例示としてみなされるべきであり、そのような修正はすべて本開示の範囲内に含まれることが意図される。

利益、他の利点、および問題の解決策は、特定の実施形態に関して上で説明されている。しかしながら、利益、利点、問題の解決策、および任意の利益、利点、または解決策を発生させる、またはより顕著にする可能性のある任意の機能は、任意のまたはすべての請求項の重要な、所要の、または必須の機能として解釈されるべきではない。さらに、上に開示した特定の実施形態は単なる例示であり、開示の主題は、本明細書の教示の恩恵を受ける当業者にとって明白な、異なるが同等の方法で変更および実施することができる。添付の特許請求の範囲に記載されているものを除き、本明細書に示される構造または設計の詳細に対して制限を意図するものではない。したがって、上で開示した特定の実施形態が変更または修正され得ることは明らかであり、そのような変形はすべて、開示された主題の範囲内にあるとみなされる。したがって、本明細書で求められる保護は、添付の特許請求の範囲に記載されているとおりである。

第２のピックオフ界面１４３４は、第１の一次インデックス基板１４２６と第２の一次インデックス基板１４２８との間の界面である。いくつかの実施形態では、第３のコーティングが、第１の一次インデックス基板１４２６と第２の一次インデックス基板１４２８との間の第２のピックオフ界面１４３４に塗布される。いくつかの実施形態では、第３のコーティング（例えば、第３の二色性反射体コーティングまたは薄膜）は、赤色レーザ源３１２－３によって出力されるレーザ光ビーム３１４の波長を含む、光の赤色の波長のみを反射するまたは実質的に反射し、青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４の青色波長および緑色レーザ源３１２－２によって出力されるレーザ光ビーム３１４の緑色波長を含む光の他の波長を透過するまたは実質的に透過する。第２のピックオフ界面１４３４は、赤色レーザ源３１２－３によって出力されたレーザ光ビーム３１４を受け取り、それをビームコンバイナ１４１６の長さに沿ってビームコンバイナ１４１６の第２の端部に向けておよび光学スキャナ２０４に向けて反射する。第２のピックオフ界面１４３４はまた、第１の界面１４３０で既に反射された青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４と、緑色レーザ源３１２－２によって出力されるレーザ光ビーム３１４とを受け取り、両方を反射せずに通過させる。第２のピックオフ界面１４３４は、集約レーザ光ビーム３１８を効果的に出力する。第２のピックオフ界面１４３４はさらに、青色レーザ源３１２－１によって出力されるレーザ光ビーム３１４および緑色レーザ源３１２－２によって出力されるレーザ光ビーム３１４のフレネル反射を引き起こし、これらのレーザ光ビームの一部を第２の光検出器１４１０－２に向けて第２の変向光１４０８－２として変向する。このフレネル反射は、第１の一次インデックス基板１４２６と第２の二次インデックス基板１４２８との間の屈折率の差によって引き起こされる。

いくつかの実施形態において、レーザ投影システムは、第１の光検出器と、第１のレーザ光ビームおよび第２のレーザ光ビームを受け取るように、および第１のレーザ光ビームと第２のレーザ光ビームとを結合して集約レーザ光ビームにするように構成されるビームコンバイナとを含み、ビームコンバイナは、第１のフレネル反射を介して集約レーザ光ビームの第１の部分を第１の光検出器に向けて変向するように構成される第１のピックオフ界面を含む。１つの態様において、ビームコンバイナは、第１の屈折率を有する第１の材料を含む第１の一次インデックス基板と、第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の材料を含む第１の二次インデックス基板とをさらに含み、第１のピックオフ界面は、第１の一次インデックス基板と第１の二次インデックス基板との間に直接配置される。別の態様において、第１の材料および第２の材料は、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、および空気からなるグループから選択されるそれぞれ異なる材料を含む。

１つの態様において、レーザ投影システムは、ビームコンバイナの第１の側に配置されたミラーを含み、ミラーは、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分の少なくとも一部を第１の光検出器に向けて反射し、第１の光検出器は、ビームコンバイナの第１の側とは反対側の第２の側に配置される。別の態様において、レーザ投影システムは、ビームコンバイナの第２の側に配置された追加のミラーを含み、追加のミラーは、ミラーから集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分を受け取り、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分を第１の光検出器に向けて反射する。さらに別の態様において、ミラーは、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分を完全に反射する。さらに別の態様において、ミラーは、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分のみを部分的に反射し、それにより、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分の第１の断片が第１の光検出器に向けて反射され、集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分の第２の割合がミラーを通過する。

１つの態様において、ミラーは、ミラーから第１の光検出器上へと反射される光に対する第１の光検出器の不均一な応答プロファイルをミラーに正規化させる、波長依存の反射率プロファイルを有するように構成される。別の態様において、レーザ投影システムは、ビームコンバイナの第１の側に配置されて、ミラーを通過する集約レーザ光ビームの第１の部分および第２の部分の第２の断片を受け取るように構成された第２の光検出器を含む。さらに別の態様では、第１の二次インデックス基板はビームコンバイナの第１の端部に配置され、集約レーザ光ビームは第１の端部を通ってビームコンバイナから出る。別の態様において、ビームコンバイナは、第２の光検出器と、第３の光検出器と、第１の材料を含む第２の一次インデックス基板と、第２の材料を含む第２の二次インデックス基板と、第１の二次インデックス基板と第２の一次インデックス基板との間に配置される第２のピックオフ界面とをさらに含み、第２のピックオフ界面は第１のレーザ光ビームおよび第２のレーザ光ビームのみを第２のフレネル反射を介して第２の光検出器に向けて変向するように構成され、第２の一次インデックス基板と第２の二次インデックス基板との間に配置される第３のピックオフ界面をさらに含み、第３のピックオフ界面は第１のレーザ光ビーム及び第２のレーザ光ビームのうちの第１のレーザ光ビームのみを第３のフレネル反射を介して第３の光検出器に向けて変向するように構成される。

Claims (23)

1. 光検出器と、
   第１の表面を備え、受け取った光の第１の部分を第１のフレネル反射を介して前記光検出器に向けて変向するように構成されるピックオフ要素と
   を備える、レーザ投影システム。
2. 前記ピックオフ要素は、第１の屈折率を有する第１の材料と第２の屈折率を有する第２の材料との間の前記第１の表面に第１の界面を備え、前記第１の屈折率は前記第２の屈折率とは異なり、前記受け取った光の前記第１の部分は、前記第１のフレネル反射を介して、前記第１の界面から前記光検出器に向けて変向される、請求項１に記載のレーザ投影システム。
3. 前記第１の材料は、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、またはフッ化カルシウムのうちの少なくとも１つを含み、前記第２の材料は空気を含む、請求項２に記載のレーザ投影システム。
4. 前記ピックオフ要素は、
   前記第１の表面の反対側の第２の表面と、
   前記第１の材料と前記第２の材料との間の前記第２の表面における第２の界面と
   を備え、
   前記ピックオフ要素は、前記受け取った光の第２の部分を第２のフレネル反射を介して前記第２の界面から前記光検出器に向けて変向するように構成される、
   請求項３に記載のレーザ投影システム。
5. 前記ピックオフ要素は、
   前記第１の表面の反対側の第２の表面と、
   前記第２の表面上に配置された反射防止コーティングと
   を備える、請求項３に記載のレーザ投影システム。
6. 前記ピックオフ要素はプリズムであり、前記第１の表面は前記プリズムの入力表面であり、前記入力表面で前記プリズムは前記受け取った光を受け取る、請求項３に記載のレーザ投影システム。
7. 前記ピックオフ要素はプリズムであり、前記第１の表面は前記プリズムの出力表面であり、前記出力表面を通じて前記プリズムは前記受け取った光を出力する、請求項３に記載のレーザ投影システム。
8. 前記レーザ投影システムは、
   複数のレーザ光ビームを生成するように構成される複数のレーザ源を含む光学エンジンと、
   前記複数のレーザ光ビームを結合して集約レーザ光ビームにするように、および前記集約レーザ光ビームを出力するように構成されるビームコンバイナとをさらに備え、
   前記受け取った光は前記集約レーザ光ビームを含み、前記レーザ投影システムは、前記光学エンジンの前記複数のレーザ源のうちの１つまたは複数のレーザ出力を決定するように構成され、
   前記レーザ投影システムは、
   前記集約レーザ光ビームが前記ピックオフ要素を通過した後に前記ビームコンバイナから前記集約レーザ光ビームを受け取るように、および前記集約レーザ光ビームを走査するように構成される光学スキャナと、
   前記光学スキャナから前記走査された集約レーザ光ビームを受け取るように、および前記走査された集約レーザ光ビームを投影するように構成される導波路とをさらに備える、
   請求項１に記載のレーザ投影システム。
9. 第１の光検出器と、
   第１のレーザ光ビーム、第２のレーザ光ビーム、および第２のレーザ光ビームを受け取るように、および前記第１のレーザ光ビームと前記第２のレーザ光ビームとを結合して集約レーザ光ビームにするように構成されるビームコンバイナと
   を備え、前記ビームコンバイナは、
   前記集約レーザ光ビームの第１の部分を第１のフレネル反射を介して前記第１の光検出器に向けて変向するように構成される第１のピックオフ界面を備える、
   レーザ投影システム。
10. 前記ビームコンバイナは、
    第１の屈折率を有する第１の材料を含む第１の一次インデックス基板と、
    前記第１の屈折率とは異なる第２の屈折率を有する第２の材料を含む第１の二次インデックス基板と
    をさらに備え、
    前記第１のピックオフ界面は、前記第１の一次インデックス基板と前記第１の二次インデックス基板との間に直接に配置される、
    請求項９に記載のレーザ投影システム。
11. 前記第１の材料および前記第２の材料は、Ｎ－ＢＫ７ホウケイ酸クラウンガラス、溶融シリカ、クラウンガラス、フリントガラス、サファイア、ダイヤモンド、フッ化バリウム、フッ化カルシウム、および空気から成るグループから選択される、それぞれ異なる材料を含む、請求項１０に記載のレーザ投影システム。
12. 前記ビームコンバイナは、
    前記第１の屈折率を有する前記第１の材料を含む第２の一次インデックス基板と、
    前記第１の二次インデックス基板と前記第２の一次インデックス基板との間に直接に配置される第２のピックオフ界面と
    をさらに備え、
    前記第２のピックオフ界面は、前記集約レーザ光ビームの第２の部分を第２のフレネル反射を介して前記第１の光検出器に向けて変向するように構成される、
    請求項１１に記載のレーザ投影システム。
13. 前記第１のピックオフ界面によって変向される前記集約レーザ光ビームの前記第１の部分の第１の光路は、前記第２のピックオフ界面によって変向される前記集約レーザ光ビームの前記第２の部分の第２の光路とは別個である、請求項１２に記載のレーザ投影システム。
14. 前記第１のピックオフ界面によって変向される前記集約レーザ光ビームの前記第１の部分の第１の光路は、前記第２のピックオフ界面によって変向される前記集約レーザ光ビームの前記第２の部分の第２の光路と少なくとも部分的に重なり合う、請求項１２に記載のレーザ投影システム。
15. 前記ビームコンバイナの第１の側に配置されるミラーをさらに備え、
    前記ミラーは、前記集約レーザ光ビームの前記第１の部分および前記第２の部分の少なくとも一部を前記第１の光検出器に向けて反射し、前記第１の光検出器は、前記第１の側の反対側にある前記ビームコンバイナの第２の側に配置される、請求項１２に記載のレーザ投影システム。
16. 前記ビームコンバイナの前記第２の側に配置される追加のミラーをさらに備え、
    前記追加のミラーは、前記ミラーから前記集約レーザ光ビームの前記第１の部分および前記第２の部分を受け取り、前記集約レーザ光ビームの前記第１の部分および前記第２の部分を前記第１の光検出器の前記第２の表面上へと反射する、請求項１５に記載のレーザ投影システム。
17. 前記ミラーは、前記集約レーザ光ビームの前記第１の部分および前記第２の部分を完全に反射する、請求項１５に記載のレーザ投影システム。
18. 前記ミラーは、前記集約レーザ光ビームの前記第１の部分および前記第２の部分を部分的にのみ反射し、それにより、前記集約レーザ光ビームの前記第１の部分および前記第２の部分の第１の断片が、前記第１の光検出器に向けて反射され、前記集約レーザ光ビームの前記第１の部分および前記第２の部分の第２の断片が前記ミラーを通過する、請求項１５に記載のレーザ投影システム。
19. 前記ミラーは、前記ミラーから前記第１の光検出器上に反射される光に関する前記第１の光検出器の不均一な応答プロファイルを前記ミラーに正規化させる、波長依存の反射率プロファイルを有するように構成される、請求項１８に記載のレーザ投影システム。
20. 前記ビームコンバイナの前記第１の側に配置され、前記ミラーを通過する前記集約レーザ光ビームの前記第１の部分および前記第２の部分の前記第２の断片を受け取るように構成される第２の光検出器をさらに備える、請求項１８に記載のレーザ投影システム。
21. 前記第１の二次インデックス基板は、前記ビームコンバイナの第１の端部に配置され、前記集約レーザ光ビームは、前記第１の端部を通じて前記ビームコンバイナから出る、請求項１１に記載のレーザ投影システム。
22. 前記ビームコンバイナは、
    第２の光検出器と、
    第３の光検出器と、
    前記第１の材料を含む第２の一次インデックス基板と、
    前記第２の材料を含む第２の二次インデックス基板と、
    前記第１の二次インデックス基板と前記第２の一次インデックス基板との間に配置された第２のピックオフ界面とをさらに備え、前記第２のピックオフ界面は、前記第１のレーザ光ビームおよび前記第２のレーザ光ビームのみを第２のフレネル反射を介して前記第２の光検出器に向けて変向するように構成され、
    前記第２の一次インデックス基板と前記第２の二次インデックス基板との間に配置された第３のピックオフ界面をさらに備え、前記第３のピックオフ界面は前記複数のレーザ光ビームのうちの前記第１のレーザ光ビームのみを第３のフレネル反射を介して前記第３の光検出器に向けて変向するように構成される、
    請求項１１に記載のレーザ投影システム。
23. 第１の屈折率を有する第１の材料と第２の屈折率を有する第２の材料との間の界面でフレネル反射を介して、受け取った光の一部を光検出器に向けて変向することと、
    前記受け取った光の前記変向された部分の強度を前記光検出器で検出することと
    を含む、方法。

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