JP3107501B2 - 画像を生成する装置 - Google Patents

画像を生成する装置

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JP3107501B2 JP07095618A JP9561895A JP3107501B2 JP 3107501 B2 JP3107501 B2 JP 3107501B2 JP 07095618 A JP07095618 A JP 07095618A JP 9561895 A JP9561895 A JP 9561895A JP 3107501 B2 JP3107501 B2 JP 3107501B2
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ドイチェス ツェントルム フューア ルフト ウント ラウムファールト エー.ファウ.
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    • H01S5/40Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4012Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像を特に人の目に可
視的な画像面に生成する装置であって、光学的投射シス
テムを用いて、個々に隣接して位置する画像生成スポッ
トの照明に依り少なくとも1列の画像群を該画像内に生
成する放射源を具備する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】このタイプの装置は、例えば、ガス・レ
ーザからのレーザ・ビームが、人の目に依って全体的に
認識できる個々の画像ポイントから成る画像を生成する
ために、光学的投射システムを用いて移動される、ガス
・レーザを用いる画像生成の分野から知られている。こ
のタイプの装置は、例えば、静的画像を生成するために
だけでなく、例えば、大きな形態を備え且つ恐らく多色
のテレビジョン画像のように、移動する画像を生成する
ために用いられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】画像生成のために、こ
のタイプのガス・レーザを用いると、レーザ・ビームを
生成する装置に高価な支出を要求し、更に、レーザ・ビ
ームを規定された方式で偏向させるために光学的投射シ
ステムにも多額の費用を必要とすることになる。
【0004】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、画像の生成が最も単純な方法で可能になり、そのた
めに、それができるたけ経済的に実施されるようにし
て、請求項1の第1節に従うタイプの装置を改善するこ
とにある。
【0005】本発明においては、人の眼に可視である画
像面における画像を発生させる装置であって、該装置
は:対応する2次元配列の出口スポット(30)を光源
として与えるための2次元配列となっている複数の半導
体発光体(20);出口スポットの上記2次元の列の上
記出口スポット(30)の各々は相異なる3つの波長の
うちの1つにおいて放射(32)を放出し、上記相異な
る3つの波長における放射光線(32R,32G,32
B)の重畳は白色の光の発生を可能にし;および、上記
画像面上の上記出口スポット(30)から放射光線(3
2)を受け、該出口スポットから放出される該放射光線
により直接に照射される画像区域の2次元の列として該
出口スポットから該画像面へ放射光線を不適合的に投射
する、光学的投射システム(28,128,228,4
28,628);を具備し、各画像領域(234,53
4)は空間的に一致しない方法で配列された3つの部分
的画像形成用スポット(236G,236B,236
R;536R,536G,536B)により照射され、
上記3個の一致しない部分的画像形成用スポット(23
6G,236B,236R;536R,536G,53
6B)の各々は、画像領域(234,534)が、画像
領域(234,534)が平均的な人間の目にとりカラ
ーおよび白色のうちの1つに見えるよう、照射されるこ
とを可能にする相異なる波長において照射され、該光学
的投射システム(28,128,228,428 62
8)は、該3つの不適合の部分的画像形成用スポット
(236G,236B,236R;536R,536
G,536B)の各々を照射用の3つの相異なる出口ス
ポットの1つと直接に協働させ、該3つの相異なる出口
スポットの各々は該3つの相異なる波長のうちの1つに
おいて放射光線(32)を放射し、上記の3つの相異な
る出口スポット(30)の各々は、該2つの他の出口ス
ポット(30)の波長とは異る波長において放射光線
(32)を放出する、人の目に可視である画像面におけ
る画像を発生させる装置、が提供される。
【0006】本発明に従う解決方式の長所は、一方で、
半導体発光体が容易に作動する単純に構成された放射源
を表わし、他方で、光源の列の半導体発光体の考案され
た多様性は、これが光源の列の半導体発光体の全ての画
像を其れらに関連する画像作成スポットで同時に形成で
きる限り、光学的投射システムを単純にするので、これ
は、人の目に全体的に認識できるようにするために、画
像がテレビジョン・デバイスに一般的に用いられる時間
周期の少なくとも内部に於いて生成されねばならず且つ
テレビジョン・デバイスに一般的に用いられる少なくと
も反復周波数において繰り返されなければならないこと
が予め前提にされている場合に、従来のテレビジョン・
デバイスの画像作成スポットの照明のために一般的に用
いられる時間周期より長い時間周期の間各々画像作成ス
ポットを照らすことができる可能性を示唆することが察
知され得るものである。
【0007】従って、例えば、光学的投射システムは画
像群の列の画像作成スポットの一部を或る時点で且つ別
の部分を後の時点で照らすように、半導体発光体の数を
選択できる。
【0008】本発明の意味に於いて、列は水平にも垂直
にも走行することができる。
【0009】しかし、半導体発光体の数が大である場合
には、任意の1つの時点で、半導体発光体の1つの出口
スポットは画像の列の各画像作成スポットに排他的に関
連し、それによりこの時点において光学的投射システム
は、画像作成プロセスのために、画像作成スポットの全
てを少なくとも1つの各々出口スポットに関連させ、従
来技術として知られている画像の列の1つまたは複数の
画像作成スポットを順次に照明することを行わずにすむ
点で特に有利である。
【0010】本発明に従う方式は、半導体発光体が2つ
の連続する制御時点間に於ける周期で放射光線を放出す
る時に、特に効果的である。ここで、その長所は、従来
技術で周知の装置と対照的に、或る画像作成ポイントの
簡単な照明が1つの時点で実現できるだけでなく、光学
的投射システムは複数の半導体発光体を画像作成スポッ
トに関連付ける事実から、画像作成スポットを関連する
周期全体に於いて照明できることにある。
【0011】制御動作を操作するための理由から、制御
時点が一定の時間間隔で相互に継続する場合に、特に効
果的になる。
【0012】優れた実施例は、半導体発光体が、画像作
成スポットを調整可能な輝度に対応して照らすために、
可変自在に調整可能な強度で放射光線を放出することを
特徴としている。
【0013】この変形実施例の場合、半導体発光体は、
2つの制御時点間で実質的に変わらない設定輝度で放射
光線を放出できるので、特に優れていることが立証され
ている。
【0014】そこで、各々半導体発光体の放射密度の設
定が各々制御時点で行われ、特に、輝度設定を次の制御
時点で変更できるように考案されている。
【0015】この方式は、2つの連続する制御時点間の
周期がこれらの半導体発光体の出口スポットに関連する
画像作成スポットを照らすために使用できるので、実質
的に小電力の個々の半導体発光体が、画像作成ポイント
の特定の照明を時間的に平均する人の目に相応して達成
するように十分に作動できるところが、従来技術の周知
の方式、すなわち、画像作成スポットから画像作成スポ
ットにかけてのジャンプのために、非常に短い周期し
か、この画像作成スポットを照らすために、すなわち、
平均オーバータイム時に人の目に依って観察される希望
された輝度を得るために、活用できない前述の周知の方
式と比べると、非常に優れている。
【0016】この代わりに、半導体発光体は、制御時点
間に於いて、可変自在の調整可能な周期を備えた最大輝
度で放射光線を放出するか、または任意の放射光線を放
出しないようにして与えられている。この半導体発光体
を制御する方式は、半導体発光体のドライブに特に適し
た単純な動作が従って可能になる長所を備えている。
【0017】特に、このタイプの実施例の場合、人の観
察者が認識できる平均輝度の設定は、放射光線の放出の
周期を変調することに依って行われる。
【0018】ここで好都合に、放射光線の放出の周期の
設定は各々制御時点で行われるので、人の観察者に依っ
て認識される平均的な輝度は、異なる状態に相応して一
定に調整できる。
【0019】この例の場合も、長所は、最長の場合で、
2つの制御時点間の総周期が希望された平均輝度を得る
ために使用できるので、実質的に長い周期が照明に使用
できるところにある。
【0020】今まで、半導体発光体に依る画像作成スポ
ットの照明に関して詳細に記されていなかった。そこ
で、最も単純なケースで、各々画像作成スポットは1つ
の半導体発光体に依って照明できると考えられる。しか
し、単色画像だけしか其れに依って生成できない。
【0021】多色画像を生成するために、各々画像作成
スポットは3つの半導体発光体に依って照明され、その
各々は光線が3つの半導体発光体からの放射光線を重ね
合わせることに依って生成できるような波長で放射光線
を放出することが、好都合に行われる。
【0022】1つの画像作成スポットを照明する3つの
半導体発光体がある時に、物体が制御される状態を考慮
して、1つの画像作成スポットを各々照らす3つの半導
体発光体は、希望された色が照明される画像作成スポッ
トで常に認識されることを保証するために、同時に各々
制御できるように、好都合に与えられている。
【0023】光源の列の構造については詳細に記されて
いなかった。そこで、画像作成スポットが1つ或いは3
つの半導体発光体に依って照明できるかどうかの問題と
関係なしに、光源の列は、このタイプの光源の列は、例
えば、半導体発光体のいわゆる "アレイ" を用いて特に
容易に製作できるので、同じ波長の放射光線を放出する
少なくとも1つの列の半導体発光体を具備することが好
都合に考えられている。
【0024】多色画像が優れた状態で生成されることが
意図されるケースでは、画像の列の画像作成スポットの
照明のために、光源の対応する列が互いに平行して走行
する3つの列の半導体発光体を搭載し、そこでは、各々
列の半導体発光体は実質的に同じ波長の放射光線を放出
する方法が、効果的に考案されている。同じ波長の放射
光線を放出する、このタイプの半導体発光体の集まり
は、それがいわゆる "アレイ" の形態で生成できるので
同様に効果的である。
【0025】今まで、半導体発光体が制御される様子に
ついて詳細に記されていなかった。そこで、或る優れた
実施例は、光源の或る列の半導体発光体の中で、画像の
列の1/10の画像作成スポットに少なくとも関連する
ものは同じ制御時点で制御できるようにして構成されて
いる。従って、半導体発光体を制御するための時間の大
幅な延長が実現できる。
【0026】画像の列の画像作成スポットの1/3に関
連する光源の各々列の少なくともこれらの半導体発光体
は同時に制御できる場合に、更に効果的になる。
【0027】画像の列の画像作成スポットの全てに関連
する半導体発光体が同時に制御できると、更に特に効果
的になる。
【0028】今まで、複数の半導体発光体の同時制御が
行われる様子について詳細に説明されていなかった。そ
こで、或る優れた実施例は、制御パラメータが複数の半
導体発光体の同時制御に相応して並列に読み出されるバ
ッファ記憶装置が、複数の半導体発光体の同時制御のた
めに与えられるように考案されている。好都合に、制御
パラメータを記憶するために、バッファ記憶装置は制御
時点間の半導体発光体の制御パラメータを記録するよう
に考案されている。
【0029】そこで、制御パラメータはバッファ記憶装
置にシリアルに読み込まれることができるように好都合
に考案されている。最も単純なケースで、制御パラメー
タの生成は画像生成器に依って行われる。好都合に、画
像生成器は、それは、制御パラメータをシリアルに生成
し、それらをバッファ記憶装置に読み込むように考案さ
れている。
【0030】半導体発光体を定められた状態で2つの制
御時点間で制御するために、或る制御時点から次の制御
時点にかけての制御パラメータをバッファで記憶する制
御手段が各々半導体発光体に関連するように、好都合に
考案されている。今まで、光学的投射システムの構造に
関して詳細に記されていなかった。そこで、或る優れた
実施例は、光学的投射システムは光源の列の画像を複数
の列の画像として連続して形成できるように考案してい
る。この方式は、1列の光源が複数の列の画像から成る
2次元画像を生成するために要求されるだけであるとい
う長所を備えている。
【0031】このタイプの光学的投射システムは、それ
が光源の列の画像を画像の連続する列として形成するビ
ーム偏向要素を具備する優れた状態で実現できる。ここ
で、ビーム偏向要素は好都合に可動自在の反射要素にな
る。好都合に、この反射要素は、それが画像の列の各々
1つに光源の列の画像を各々形成する、定められた角度
の位置に移動できるように移動できる。
【0032】或る可能な解決方式はピボット式ミラーを
使用するものである。特に優れた実施例は、ビーム偏向
要素が回転する多角形反射器に依って形成されることを
考案している。光源の列を複数の画像列としての光源の
列として連続して画像を作成することは、多角形反射器
が一定の回転速度で回転するように製作されている、こ
のタイプの多角形反射器を用いると、特に容易に実現で
きる。
【0033】そこで、多角形の各々表面に対して、多角
形反射器は、特定の角度の範囲を回転することに依って
数多くの画像の列を横断し、多角形の次の表面に切換え
ることが、好都合に考案されている。画像の生成は、光
学的投射システムが放射光線の焦点を光源の列の半導体
発光体から実質的にビーム偏向要素に定める場合に、ビ
ーム偏向要素を用いると特に効果的に行われる。
【0034】複数の列の画像は1列の光源から光学的投
射システムに依って生成される実施例の全てに於いて、
少なくとも約1μs、好ましくは少なくとも約10μs
の周期が画像の列の画像作成スポットの照明のために使
用できる、優れた方式で考案されている。これは、画像
の列の画像作成スポットに関連する半導体発光体の全て
が同時に制御されるケースで、2つの制御時点間の時間
間隔は、少なくとも約1μs、好ましくは少なくとも約
5μs、更に好ましくは少なくとも約10μsに同様に
なることを意味している。
【0035】画像作成スポットの部分に関連する半導体
発光体だけが同時に制御される場合、この数は同時に照
らされる画像の列の画像作成スポットの小数部に依って
乗算される。画像作成ポイントの少なくとも1/10の
ケースで、少なくとも約0.1μs、好ましくは少なく
とも約0.5μs、更に好ましくは少なくとも約1μs
が2つの制御時点間の間隔として使用できる。
【0036】光学的投射システムが1列の光源の画像を
複数の列の画像として連続して形成するケースの代わり
に、光源の列の画像の各々の列に関連することが考案さ
れている。このケースで、光学的投射システムは複数の
列の光源の画像を複数の列の画像として形成するように
構成されている。
【0037】特に、光学的投射システムの画像形成品質
について説明されていなかった。そこで、或る優れた実
施例は、光学的投射システムが、出口スポットを拡大す
ることに依って、画像の列の長手方向に互いに非常に僅
かに離隔する画像作成スポットを生成することを考案し
ている。そこで好都合に、画像作成スポットは互いに実
質的に境界を接するように考案されている。
【0038】発明は、異なる画像作成スポットを異なる
色で照らして、多色画像を生成する装置に特に関してい
て、そこでは、人の目で認識される色の印象は、3つの
基本的な色の任意の混合、例えば、青と緑と赤の混合か
ら生じる。本発明に係る装置は、多色の静的画像の生成
だけでなく多色の動的画像の生成のために特に機能す
る。
【0039】変動する色を備え且つ人の目に着色されて
現れる画像の生成中に画像作成スポットの色で照明のた
めに異なる波長を放射する3つの半導体発光体を用いる
時に、光学的投射システムは、1つの画像作成スポット
で異なる波長で放射する、3つの半導体発光体の放射光
線の画像を形成することが好都合に考案されている。こ
こで好都合に、光学的投射システムは、画像の形成を単
純にするために、1つのビームに、異なる波長で放射す
る3つの半導体発光体の放射光線を結合する。
【0040】異なる波長で各々放出し且つ画像作成スポ
ットの色を決定する、3つの半導体発光体からの放射光
線は、偏向要素に衝突する前に1つのビームに好都合に
結合され、そのビームは偏向要素に依って或る画像作成
スポットから次の画像作成スポットに移動される。この
代わりに、しかし、異なる波長で放出する3つの半導体
発光体からの放射光線は偏向要素に別々に衝突し、且
つ、画像は光学的投射システムに依って其の後に単一の
画像作成スポットで形成され、そこでは、このケース
で、光学的投射システムは、それが、3つの半導体発光
体からの放射光線の画像を、画像作成スポットで、それ
に依って照らされる画像作成スポットの全てに対して、
形成するように構成されていなければならない。
【0041】この代わりに、光学的投射システムは、調
和しない状態で配置されている3つの部分的な画像作成
スポットに於いて、異なる波長で放出する、3つの半導
体発光体からの放射光線の画像を形成することが考案さ
れている。即ちこの光学的投射システムは3個の半導体
発光体からの放射光線の画像を形成し、該発光体はスポ
ットが一致しないように配列された3個の部分的画像ス
ポットにおいて相異なる波長で放射されるものである。
【0042】この実施例の場合、各々異なる波長で放出
し且つ画像作成スポットの色を決定する、3つの半導体
発光体からの放射光線は、偏向要素と別々に衝突するの
で、後者も放射光線を別々に偏向するように好都合に考
案されている。今まで、半導体発光体に関して詳細に説
明されていなかった。基本的に、半導体の発光ダイオー
ドまたはスーパーラヂエーターまたは電界発光要素を半
導体発光体として使用できる。
【0043】半導体発光体が半導体レーザを具備してい
ると、特に効果的になることが証明されている。そこ
で、特に優れているタイプはいわゆる末端発光体であ
る。何故ならば、これらは、いわゆる "アレイ" すなわ
ち、基板上の半導体発光体の列として、単純に特に経済
的に製作できるからである。これらの末端発光体は具体
的に構成される周波数逓倍器に特に適している。
【0044】この代わりに、しかし、半導体発光体がマ
トリクスの形態で単純に同様に配置できるいわゆる垂直
発光体である場合に、且つ、これらを用いる時に、特
に、光ファイバー要素、例えば、周波数逓倍器と結合で
きるので優れた成果を示す。特に、周波数逓倍器と組み
合わされた半導体放射源の使用が、希望された波長の放
射光線、例えば、青色や緑色または赤色の効果的な生成
に好都合と思われるケースに於いて、発明に伴う半導体
発光体は、半導体放射源と特に半導体レーザと周波数逓
倍器を、半導体放射源から放出される放射光線のために
具備している。
【0045】そこで好都合に、周波数逓倍器は、それ
が、各々放射源からの放射光線を少なくとも105 W/
cm2 の電力密度に圧縮された状態で案内するか、または
放射光線を前述の電力密度に圧縮する導波管構造と、導
波管構造に配置された周波数逓倍媒体を具備するように
構成されている。このタイプの導波管構造の機構は、周
波数逓倍器に必要な高い電力密度が、周波数逓倍媒体に
十分に長い相互作用の長さで単純に適正な状態で保持さ
れることを可能にする。
【0046】ここで、周波数逓倍器は、最大限度に多種
多様な状態で放射源に相応して配置できる。そこで、或
る優れた実施例は、放射光線の焦点を導波管構造に定め
る光学的手段が、放射源から放出し分岐する放射光線の
全てが導波管構造に結合される結果を導くために、各々
放射源と各々周波数逓倍器の間に配置される構造を考案
している。
【0047】この代わりに、周波数逓倍器は各々放射源
と直接隣接して位置するように考案されている。このケ
ースで、放射源に依って生成された放射光線の実質的に
全ては、次に配置されている周波数逓倍器に、特に其の
導波管構造が放射源から放出する放射光線の断面形状と
一致される時に進入することが、同様に保証される。更
に、この実施例は、放射源と周波数逓倍器の間で光学的
焦点設定手段の機構と調整を不要にする長所を備えてい
る。
【0048】或る優れた実施例に於いて、光源の列の放
射源は1列に配置され、且つ、光源の列の周波数逓倍器
は、好都合に放射源と同じ離隔状態で、放射源の出力側
で、同様に1列に配置されるように考案されている。好
都合に、放射源は、複数の放射源が共通する基板上に配
置される場合に特に容易に経済的に製作できる。
【0049】同様に、周波数逓倍器は、複数の周波数逓
倍器が共通する基板上に配置される場合に経済的に製作
できる。複数の放射源と複数の周波数逓倍器は、特に、
これらが共通する基板上に同じ各々距離で各々位置する
時に、理想的に組み合わされるので、周波数逓倍器を放
射源または介在する光学的焦点設定手段に直接隣接して
配置できるが、放射源と周波数逓倍器は共に共通する光
軸に常に位置している。
【0050】今まで、導波管構造のタイプと構造につい
て詳細に説明されていなかった。そこで、或る優れた実
施例は、各々周波数逓倍器の導波管構造をシングル・モ
ード導波管として考案している。導波管構造自体の構成
について、個々の実施例の前述の説明に関連して詳細に
説明されていなかった。そこで、或る優れた実施例は、
導波管構造は、導波管のコアを形成する周波数逓倍媒体
を囲み且つ導波管のコアより低い届折率を有する、壁材
料に依って形成される構成を考案している。導波管構造
は、このように、希望された寸法で単純に製作できる。
【0051】そこで好都合に、壁材料は周波数逓倍媒体
と同じ材料に基づき、且つ、それは、壁材料と周波数逓
倍媒体の間の境界面で放射光線のガイドを得るために、
それより低い届折率を異なるドーピングのために有する
構造が考案されている。このタイプの導波管構造の製作
は、最大限度に多種多様な状態で可能である。或る優れ
た実施例は、導波管構造が、周波数逓倍媒体と同じ材料
で、壁材料を形成するこれらの領域をドーピングするこ
とに依って形成されることを考案している。周波数逓倍
媒体の材料から始まって、この実施例は、導波管に適し
た壁材料を形成することが意図される領域をドーピング
することに依って、単純に導波管を製作できる可能性を
提供する。
【0052】この種類のドーピングは、例えば、ドーピ
ング要素の拡散に依って可能になる。このタイプのドー
ピング領域は、導波管構造が、基板、好ましくは単結晶
の基板に加えられ、且つ壁材料を備えている、層に依っ
て形成される時に、特に効果的に製作できる。同様に、
周波数逓倍媒体は、それが基板に加えられる層に依って
形成される時に単純に製作できる。
【0053】好都合に、基板は周波数逓倍媒体の材料か
ら同様に構成している。基板の使用は、周波数逓倍媒体
の光軸の定められた位置合わせが、この基板が周波数逓
倍媒体にも与えられている材料に基づいている限り、基
板の位置合わせに依って予め設定できるという、特に優
れた長所を提供する。周波数の倍増に要求される位相整
合を達成するために、周波数逓倍媒体は、放射源に依っ
て生成され且つ結合された放射光線と周波数が逓倍され
た放射光線の間で、導波管構造の長手方向に不臨界位相
整合を導くように形成され且つ其の光軸に関して、それ
が導波管のチャンネルに相応して位置合わせされる方法
が好都合に考案されている。
【0054】この位相整合を行うために、周波数逓倍媒
体は定められた温度まで導かれ且つ其の状態に保持でき
るので、最適の位相整合がこの1回だけの温度設定に準
じて保持できる方法が、好都合に考案されている。この
代わりに、周波数逓倍媒体は、導波管構造の長手方向に
準位相整合を導くように形成され位置合わせされる、或
る優れた実施例が考案されている。
【0055】
【実施例】本発明に係る装置の第1の最も単純な実施例
が、図1と図2に図示され、10と全体的に参照数字が
付けられ、画像面14、例えば、画像が人の目に依って
感知できるように生成された投射面の画像12の生成の
ために用いられ、且つ、それは、光源16の列の長手方
向18に沿う光源16の列に構成され、個々の制御ライ
ン24を経由して共通制御手段22に依って各々個々に
制御されることができる、複数の半導体発光体20を搭
載している。
【0056】ここで、長手方向18は、28と全体的に
参照数字が付記され且つ各々半導体発光体32の出口ス
ポット30の画像を形成する、光学的投射システムの光
軸26を横断して走行し、そこから、後者に依って生成
された放射光線32は、半導体発光体20に依って生成
された放射光線に依って照らされる画像面14の画像作
成スポット34に発生する。ここで、光学的投射システ
ム28は、各々半導体発光体20の出口スポット30は
特定の時点で画像面14の1つの画像作成スポット34
だけに投射されるように構成されている。
【0057】図1と図2に概略的に図示されるように、
最も単純なケースに於いて、光学的投射システム28
は、幾何学的投射に依って、画像作成スポット34を照
らすレンズになり、放射光線32は半導体発光体20か
ら僅かの発散で発生し、画像作成スポット34は複数の
出口スポット30に対応する表面部を一般的に備えてい
る。
【0058】光源16の列が長手方向18で互いに隣接
して配置されている個々の半導体発光体から成り且つ単
純なレンズが光学的投射システム28を表している、最
も単純なケースでは、互いに画像38の列を形成する個
々の画像作成スポット34は、画像面14の長手方向3
6で互いに隣接して現れる。好都合に、画像38の列の
個々の画像作成スポット34は長手方向36に対応する
方向で重ならないように構成されている。画像作成スポ
ット34は其れらの外部境界が僅かの距離だけ離れてい
るが互いに連続しているか、または其れらが互いに境界
を接している、投射面を形成していることは、特に好ま
しいことである。
【0059】画像作成スポット34の輝度を画像12を
見る人の目に相応して変えるために、図2に図示される
ように、制御手段22は共通電流源40を半導体発光体
20の全てに対して搭載し、その源は、各々半導体発光
体20に対して与えられ且つ電流制御要素、例えば、そ
のゲートが記憶要素としてコンデンサ46に接続されて
いるFETトランジスタ44を搭載している。各々電流
制御ブロック42のこのコンデンサ46は制御スイッチ
48を介して特定のレベルの電荷まで充電できて、そこ
ではコンデンサ46の電荷がFETトランジスタ44を
経由する電流を決定する。そのために、コンデンサ46
に記憶しなければならない電荷は、制御スイッチ48を
バッファ記憶装置50からトリガーすることに依ってバ
ッファ記憶装置50から読み出され、そこでは、バッフ
ァ記憶装置50は制御パラメータの全てを好都合に記憶
し、且つ、制御スイッチ48のトリガーに依り、制御パ
ラメータの全てが同時に電流制御ブロック42の全ての
コンデンサ46に読み込まれる。
【0060】トリガー・ブロック52は制御スイッチ4
8をトリガーするために与えられている。トリガー・ブ
ロック52が制御スイッチ48をトリガーする、時点t
の間に、個々の制御パラメータをシリアルにバッファ記
憶装置50に画像作成器54を経由して読み込む機会が
あるので、バッファ記憶装置50は、いま関連する制御
パラメータを光源16の列の半導体発光体20の全てに
対して各々トリガー時点tで記憶できる。
【0061】ここで、1つだけの半導体発光体20を考
えてみると、それに依って放出された放射光線32の密
度は、図3に図示されるように、対応する制御ブロック
42のコンデンサ46を対応して充電することに依っ
て、制御時点t1 で決定できる。電荷はその後コンデン
サ46に保持されるので、半導体発光体からの放射密度
は次の制御時点t2 まで一定の状態を保つ。この時点
で、コンデンサ46の電荷が減少されると、この密度も
次の制御時点t3 まで保持される。最大密度、すなわち
コンデンサ46の最大電荷は、例えば、制御時点t3
記憶されるが、最小電荷は制御時点t4 で記憶されるの
で、制御時点t4 とt5 の間で、半導体発光体20は任
意の放射光線を放出しないか、または0の密度を有する
放射だけ放出する。
【0062】個々の制御ブロック42が各々半導体発光
体20に与えられている事実から、光源16の列の各々
個々の半導体発光体20は、ここで個々に制御できるの
で、画像列38は、著しく異なる輝度を有する画像作成
スポット34を示す。図4に図示される発明に従う制御
手段22″の代替実施例では、制御手段22と同じこれ
らの構成要素に同じ参照数字が付記されているので、そ
れらの説明に関して、引例は制御手段22に関連する注
記の詳細な内容に相応して記されている。
【0063】制御手段22と対照的に、各々制御ブロッ
ク42′は、そのゲートがパルス成形段階60に依って
制御され且つ段階間でオンとオフに単純に切り替えられ
る、制御トランジスタ44を単純に搭載している。その
部分に対して、パルス成形段階は、関連する制御時点t
で伝えられた制御パラメータを記憶し、且つ、制御トラ
ンジスタ44に適した制御パルスの形状を制御パラメー
タに準じて設定し、パルス幅変調原理に従って異なる長
さになるので、半導体発光体20は、図5に図示される
ように、各々制御時点tの間で、異なる長さの周期の場
合にだけ、オンまたはオフの何れかに切り替えられる。
【0064】制御時点t1 とt2 とt3 とt4 の間の一
定の密度値は、異なる長さΔt1 とΔt2 とΔt3 のパ
ルス周期から実現され、そこでは、半導体発光体は、パ
ルス周期Δt1 とΔt2 とΔt3 の各々で最大値を有す
る放射光線32を放出する。ここで、人の目は画像作成
スポット34を見る時に平均する時間になるように作動
するので、異なるパルス幅Δt1 とΔt2 とΔt3 は、
ちょうど図3に図示される密度値が、制御時点t1 とt
2 とt3 とt4 の間の周期全体にわたって現れるような
印象を人の目に与えるような使用が効果的に行われる。
【0065】制御手段22′は、他の点では制御手段2
2と同様に構成されている。図6に図示される第2実施
例の場合、128と全体的に参照数字が付記されてい
る、光学的投射システムは、駆動手段134に依って軸
132の周囲を回転自在に駆動される多角形反射器13
0を搭載している。その部分に対して、多角形反射器1
30は同じ角度距離で軸132の周囲に構成される複数
の多角形の表面136を具備し、そこでは1つの多角形
の表面136は各々の反射表面として作動する。
【0066】光源16の列は、第1実施例と全く同様
に、長手方向18に連続して構成され且つ制御手段22
または22′に依って同様に制御される、複数の半導体
発光体20を搭載している。出口スポット30から現れ
る放射光線32は第1光学的焦点設定手段138に依り
反射位置に存在する多角形の表面136に最初に焦点が
設定され、反射位置にある多角形の表面136から反射
された放射光線140は中間に焦点が設定され、その画
像は第2光学的焦点設定手段142に依って画像面14
に形成される。
【0067】反射位置にある多角形の表面136は、そ
れが放射光線32に依って照射される限り、軸132の
周囲の回転を続ける事実から、画像38の1列だけ画像
面14に現れるのでなく、むしろ長手方向36と垂直に
走行する横断方向144に於いて互いに隣接して構成さ
れる画像38′の複数の列が与えられる。画像38a′
の最初の列は、したがって、反射位置にある多角形の表
面136が回転方向の最前部にある其の領域136aで
放射光線32に依って衝撃を受ける時に画像面14に生
成され、且つ、画像38b′の最後の列は、反射位置に
ある多角形の表面136が多角形反射器の回転方向14
6の最後部にある其の領域136bで放射光線32に依
って衝撃を受ける時に生成される。
【0068】回転する多角形反射器130と制御手段2
2の同期をとるために、図6と7に図示されるように、
光ビーム150を用いて、例えば、反射位置にある多角
形の表面136と対向して位置する多角形の表面136
を照らす、更なる半導体発光体148が与えられてい
て、そこでは、反射放射光線152は、154と全体的
に参照数字が付記され且つ1つの検出器領域156また
は複数の検出器領域156を示す検出器と衝突し、そこ
では、検出器領域156は反射放射光線152の断面に
ほぼ対応する広がり部を備えているので、多角形反射器
130の正確な角度位置は、反射放射光線152が各々
検出器領域156と衝突すると必ず定められる。
【0069】第1検出器領域156は、例えば、反射放
射光線152が其こに衝突する時に、反射位置にある多
角形の表面136が第1の画像列38′aに光源16の
列の半導体発光体20の出口スポット30の画像を形成
するように位置設定される。更に、第2の検出器表面1
56は、反射放射光線152が其こに衝突する時に、反
射位置にある多角形の表面136が第2の画像列38′
に光源16の列の半導体発光体20の出口スポット30
の画像を形成するように好都合に構成されている。
【0070】反射放射光線152が検出器領域156の
1つと衝突すると、例えばトリガー・ブロック52に導
かれる信号を検出器154に生成し、これが、必要にお
うじて適切な時間変位で制御スイッチ48をトリガーす
るので、各々電流制御ブロック42の制御パラメータは
これらの制御時点tで変更できる。異なる輝度分布状態
を有する画像作成スポット34を各々画像列38′に投
射できて、長手方向36と横断方向144に延長し且つ
画像列38′の個々の画像作成スポット34から成る2
次元画像を画像面14に作成することが従って考えられ
る。制御時点tは、それらが放射光線32が2つの多角
形の表面136間に位置する末端160と衝突すると思
われる時点と好都合に一致するように、多角形反射器1
30の回転と従って同期される。
【0071】放射光線32が末端160に直接衝突する
時点で、全ての半導体発光体は時間Δtk の間にオフに
一時的に切り替えられるので、末端160の次の多角形
の表面136が反射位置に更に位置し且つ順に放射光線
32を反射する時まで、それは放射光線32を放出しな
いので、半導体発光体20の出口スポット30が最初の
画像列38′aに位置できるので特に好都合になる。こ
のタイプを制御する方法が、制御手段22のケースのた
めに図8に図示されている。このケースで、制御スイッ
チ48は、それがコンデンサ46を関連する制御時点t
で初期の状態まで放電し、次に其れをバッファ記憶装置
50に記憶されている適切な制御パラメータで再び充電
するように、構成されている。
【0072】制御手段22′のケースで、関連する制御
時点tの直前に半導体発光体20をオフに切り替えるこ
とは、図9に図示されるように、一定の時間間隔で互い
に好都合に続く連続する制御時点t間の周期よりΔtk
だけ最大パルス幅Δtを時間的に短縮することに依っ
て、容易に達成される。図6に図示される実施例の場
合、駆動手段134は多角形反射器130を実質的に安
定された回転速度で連続して回転できるようにして与え
られている。
【0073】この代わりに、ステッピング・モータを駆
動手段134として与えることが考えられ、そこでは、
モータは個々の回転位置に制御された状態で置かれるこ
とができるので、それは、多角形反射器130を連続し
て回転せず、むしろ、それを、反射位置にある多角形の
表面136が放射光線32と向かい合う異なる角度位置
を連続して用いるように構成される各々回転位置に回転
し、そこでは、各々個々の角度位置は画像列38′の1
つに対する光源16の列の出口スポット30の反射に対
応するので、画像列38′は定められた時間中に照らさ
れ、その後に、反射位置にある多角形の表面136は次
の回転位置に "ジャンプ" する。このケースでは、多角
形反射器130の瞬時回転に依り末端160にジャンプ
することも考えられる。
【0074】トリガー・ブロック52もステッピング・
モータの制御に対応する状態で制御できるので、検出器
154に依る多角形反射器130の回転位置の検出を不
要にする。2つの前述の実施例では、光源16の各々列
に相応して、個々の半導体発光体20が長手方向18で
互いに隣接して位置し、光源16の列は半導体発光体2
0の1つの列に依って形成されるように構成されてい
る。
【0075】多色画像を人の目に提供するために、例え
ばテレビジョン画像のように、図10に概略的に図示さ
れる第3実施例では、光源216の各々列は互いに平行
に走行する半導体発光体20の3つの列218,22
0,222を搭載し、そこでは、列218は赤色光線を
放出する半導体発光体20Rから形成され、列220は
緑色光線を放出する半導体発光体20Gから形成され、
列222は青色光線を放出する半導体発光体20Bから
形成されている。
【0076】ここで、光学的投射システム228は、各
々のケースで、半導体発光体20Rと半導体発光体20
Gと半導体発光体20Bが或る画像作成スポット234
を照らすように構成され、そこでは、最も単純なケース
で、半導体発光体20Rと20Gと20Bの各々に依っ
て生成された部分的な画像作成スポット236Bと23
6Gと236Rは調和して重ね合わされず、むしろ例え
ば、それらは部分的にだけ重なり合うか或いは全く重な
らないように構成される。最も単純なケースで、このタ
イプの光学的投射システム228を用いる時に、第1光
学的焦点設定手段138に依る多角形反射器130に対
する放射光線32の中間焦点設定を不要にできる。
【0077】光学的投射システム228は、他のてんで
は第2実施例の光学的投射システム128と同様に構成
されているので、個々の詳細については其の引例を参照
すること。更に、半導体発光体20Rと20Gと20B
の列218,220,222の制御は第1実施例に関連
して説明された種々の状態と類似する状態で行われる
が、しかし、バッファ記憶装置50が列218,22
0,222の各々に要求され、電流制御ブロック42が
各々半導体発光体20に要求されるが、全ての3つの列
218,220,222の半導体発光体20Rと20G
と20Bに適した制御パラメータは制御時点tでバッフ
ァ記憶装置から同時に読み出される状態で制御が行われ
る。
【0078】多色画像を生成するために、半導体発光体
20Rと20Gと20Bの波長だけでなく、考えられる
最大輝度も、人の目に関する限り、全ての色、特に白色
が、色混合に依って画像作成スポット234に生成でき
るように選択される。そのために、3つの制御パラメー
タ、すなわち、これらの画像作成スポット234を照ら
す半導体発光体20Rと20Gと20Bの各々に1つ、
各々画像作成スポット234の画像生成器54に依って
生成されなければならない。
【0079】図11に図示される第4実施例では、半導
体発光体20Rと20Gと20Bを各々具備する3つの
列218,220,222が同様に構成されている。そ
の制御は、第3実施例に関連して説明された時と同様に
行われる。第3実施例と対照的に、光学的投射システム
328は、半導体発光体20Rの放射光線32Rと半導
体発光体20Gの放射光線32Gと半導体発光体20B
の放射光線32Bを互いに結合するために、多角形反射
器130と光源216の列の間に、2つの各々セットの
ミラー330と332を搭載している。
【0080】第1のセットのミラー330は、放射光線
32Rのビーム通路に配置されているダイクロイック・
ミラー333と、放射光線32Gをダイクロイック・ミ
ラー333に反射するミラー335を具備している。第
2のセットのミラー332は、放射光線32Rのビーム
通路に配置されているダイクロイック・ミラー338
と、放射光線32Bをダイクロイック・ミラー338に
反射するミラー340を具備している。
【0081】そこで、放射光線32R,32G,32B
は2つのダイクロイック・ミラー333と338に依っ
て放射光線32Vに結合され、それは多角形反射器13
0と交わり且つ後者に依って画像面14に第2実施例に
関連して既に説明されたように反射される。この光学的
投射システム328の長所は、この実施例の各々画像作
成スポット334に相応して、半導体発光体20Rと2
0Gと20Bの出口スポット30の画像の形成に依って
生成される、部分的な画像作成スポット336が、実質
的に調和する状態で互いに重ね合わされることができる
ことにある。
【0082】図12に図示される第5実施例の場合、半
導体発光体20の複数の列の光源416は2次元マトリ
クス420に配置され、且つ光学的投射システム428
は、それが各々半導体発光体20の各々出口スポットの
画像を画像面14の画像作成スポット34として形成す
るように構成されるので、隣接して位置する画像作成ス
ポットを含めた画像の列438は半導体発光体20の隣
接して位置する出口スポット30を有する光源416の
列と対応できて、そこでは、各々画像作成スポット34
は対応する半導体発光体20の出口スポット30と対応
している。ここで、光学的投射システム428は、中間
焦点Fを介して画像面14に拡大された画像作成スポッ
ト34として半導体発光体20の出口スポット30の画
像を形成する光学的レンズ・システムに好都合になる。
【0083】そこで、画像面14の画像列438の画像
作成スポット34に依って形成される、単色2次元画像
は、同じ波長の放射光線32を、その適切な制御に依っ
て放出する半導体発光体20を用いて描くことができ
る。画像を生成するために、マトリクス420の半導体
発光体20の全てを同時に放射させることが考えられ、
その場合、制御ブロック42または42′が各々の半導
体発光体20に与えられる。各々電流制御ブロック42
または42′の制御パラメータも、画像の情報が変わる
時に変更できる。
【0084】しかし、光源416の個々の列を交互に連
続して駆動し、それにより光源416の1つの列から光
源416の次の継続する列まで切り替えて進めることも
考えられる。更に、通常のテレビジョン技術と同様に画
像を画像面14に生成するために、個々の列の個々の半
導体発光体20を交互に連続して制御できる。図13に
図示される第6実施例の場合、マトリクス521は、光
源516の各列が異なる波長の、例えば赤と緑と青の放
射光線をそれぞれ発生する半導体発光体20Rと20G
と20Bの3個の列518,520,522を搭載して
いる。それ故に、光学的投射システム428に依る画像
面14に対する其れらの投射後に、各々単色の半導体発
光体20Rと20Gと20Bの3つの列518,52
0,522は画像作成スポット534を生成し、その部
分的な画像作成スポット536R,536G,536B
は人の目に其れらのごく僅かな分離に依る画像の着色さ
れた印象を与え、そこでは部分的な画像作成スポット5
36R,536G,536Bは互いに隣接して位置する
か、または其れらは部分的にだけ重なり合うように、半
導体発光体を構成している。そこで、画像作成スポット
534は画像列538を同様に形成する。
【0085】ここで、マトリクス521は交互に配置さ
れた複数の列のこのタイプの光源516を備えているの
で、同じ光学的投射システム428を用いる時に、交互
に同様に配置された複数の画像列538が続くことにな
り、これは2次元画像12になる。この方式の場合、画
像作成スポット534を照らす各々3つの半導体発光体
20Rと20Gと20Bは、希望された色の混合を画像
作成スポット534で生成するために、各々の状態で同
時に制御しなければならない。
【0086】図13に図示される第6実施例の代わり
に、図14に図示される第7実施例では、半導体発光体
20Rの列518をマトリクス620Rに、半導体発光
体20Gの列520をマトリクス620Gに、半導体発
光体20Bの列522をマトリクス620Bに結合する
ように構成されている。マトリクス620Rの半導体発
光体の全体からの放射光線32Rは、ここで、セットの
ミラー630に依りマトリクス620Gからの放射光線
32Gとここで結合され、そこでは、ダイクロイック・
ミラー632はミラー634がマトリクス620Gから
の放射光線32Gを反射する放射光線32Rのビーム通
路上に構成されている。類似の状態で、放射光線32R
のビーム通路に同様に位置するダイクロイック・ミラー
638を同様に具備し且つ反射ミラー640はマトリク
ス620Bからの放射光線32Bを反射する、セットの
ミラー636が構成されているので、放射光線32V
は、全体として、全ての3つの放射光線32Rと32G
と32Bを結合し、そこでは、セットのミラー630と
636は、半導体発光体20Rと20Gと20Bと各々
対応する放射光線32Rと32Gと32Bが画像作成ス
ポットを重なり合いに依り或いは特に隣接する部分的な
画像作成スポットに依って照らし且つ色の全体的な印象
を伝えるように、構成されていなければならない。
【0087】第7実施例の光学的投射システムは、他の
てんでは、第5と第6の実施例と同様に構成されている
ので、それを十分に参照して理解できると考えられる。
発明に従う装置の前述の実施例の全てに於いて、半導体
発光体は、図15に概略的に図示される放射源として、
いわゆる末端発光体のように構成された半導体レーザを
好都合に具備している。このタイプの末端発光体は、複
数の半導体層800を、作動レーザ層802が配置され
ている間に構成している。レーザ放射光線806は、出
口スポット804の領域で、この作動レーザ層から発生
する。
【0088】このタイプの末端発光体は2つの電流ター
ミナル808と810を介して電流供給手段に依って駆
動され、そこでは電流は層800と802に対して実質
的に垂直に流れる。このタイプの末端発光体の実施例
は、定期刊行誌「Laser Focus World 」1993年6月、Vo
l 29, No 7, 83〜92頁に詳細に説明されている。
【0089】これらの末端発光体の長所は、それらが、
基板上のいわゆるアレイとして、列に隣接して位置する
単純な状態で製作できるところにある。末端発光体の機
構の代わりに、半導体レーザを図16に図示される放射
源としていわゆる垂直発光体の形態で構成し、そこで
は、作動レーザ層902はこのタイプの垂直発光体の複
数の半導体層900の間に同様に構成され、且つ、Br
agg反射器として作動する更なる層904が作動レー
ザ層902の両側に構成されている。
【0090】このタイプの垂直発光体の場合、連続する
レーザ放射光線は末端発光体に関して作動層802と平
行に伝搬せず、むしろ、層902と直角に伝搬し、なお
かつ、それは、基板910を介して進むので、基質91
0の面と垂直に好都合に進入する。垂直発光体は、連続
するレーザ放射光線906がほぼ円形の断面を示すの
で、他の光学的要素、例えば、ファイバ光学的要素に結
合することが容易に可能になるという長所を備えてい
る。
【0091】このタイプの垂直発光体は、例えば、定期
刊行誌、「Optics Letters」Vol 18, No 22, 1937 頁、
または、定期刊行誌、「Spektrum der Wissenschaft 」
1992年1月、76頁に説明されている。引例は、これらの
論文の内容を十分に考慮している。異なる色を可視範囲
に有する放射光線を生成するためのレーザ材料として、
次に示すレーザ材料が好都合に使用できる。
【0092】GaAs上のAlX GaY In1-X-Y P/
610〜690nmの赤色に対して GaAs上のZn1-X MgX 1-Y SeY /450〜5
50nmの青色と緑色に対して AlX GaY In1-X-Y N/UV〜赤色に対して これらの代わりに、他の既に周知のレーザ材料を用い
て、生成された光線の波長を倍増することも考えられ
る。例えば、次に示すのはこのタイプの材料である。
【0093】GaAs上のAlX Ga1-X As/(78
0〜880nm)赤色に対して GaAs上のInX Ga1-X As/(880〜1100
nm)青色と緑色に対して InP上のIn1-X GaX AsY 1-Y /(1100〜
1600nm)赤色に対して 放射源からの放射光線の波長を倍増し且つ図17と18
に820として全体的に参照数字が付記されている、こ
のタイプの半導体発光体の実施例は、共通基板824に
配置され且つ共通基板824に配置された特殊作動レー
ザ層に依って形成された末端発光体826のアレイ82
2を備え、各々が作動レーザ層802として共通基板8
24に配置された連続層830の帯形状部828を備え
ている。
【0094】周波数逓倍媒体が導波管コア836として
配置されている各々導波管構造834を具備する各々周
波数逓倍器832は、放射源として作動する半導体レー
ザ826の各々に関連している。ここで、導波管構造8
34は、周波数逓倍媒体に於ける効率的な周波数逓倍の
ために要求される、少なくとも105 W/cm2 、好まし
くは少なくとも106 W/cm2 の電力密度が達成される
ように、形成された断面を備えた各々半導体レーザ82
6に依って生成された放射光線を案内する。
【0095】図17と18に図示される実施例に於い
て、周波数逓倍器832の全ては、アレイ840の形態
で共通基板838上に同様に配置されている。導波管構
造834は、ここで、導波管チャンネル834の上壁と
下壁を表すベース層842とカバー層844と、中間層
850の帯部846と848に依って形成され、そこで
は、帯部は、互いに離隔され、導波管チャンネル834
の側壁を形成し、それらの間で、導波管コアとして作動
する周波数逓倍媒体836を形成する中間層850の帯
部852を囲んでいる。
【0096】ベース層842と、カバー層844と、更
に中間層850の帯形状部846と848は、帯形状部
852の届折率より小さい届折率を備えているので、放
射光線の全ての反射は、帯形状部852と層842と8
44だけでなく帯形状部846と848の間の境界で発
生し、導波管構造834に放射光線を導く結果になる。
【0097】半導体発光体は、周波数逓倍器832のア
レイ840が半導体レーザ826のアレイ822に直接
隣接するように好都合に構成されているので、作動レー
ザ層828からの放射光線は導波管チャンネル834に
直接伝わる。導波管構造834の長手方向854に対し
て横断する其れらの寸法が、レーザ放射光線の伝搬方向
856に対して横断する作動レーザ部828の寸法とほ
ぼ等しくなるように選択されると、ここで好都合にな
る。
【0098】効率的な周波数逓倍を周波数逓倍器836
で達成するために、基本波、すなわち、対応する半導体
レーザ826から来る放射光線と、周波数が逓倍された
放射光線は、周波数逓倍媒体に対する其れらの通過の全
体にわたって同位相に保たれなければならない。これ
は、角度が0または90°になる非臨界または不臨界位
相整合で作動する時に最適に達成される。
【0099】これは幾つかの波長で可能になるだけであ
る。対応する波長に於ける整合の達成は温度変動に依っ
て各々材料に相応して好都合に行われるので、基板83
8は、例えば、周波数逓倍器832の全体的なアレイ8
40が非臨界位相整合に最適の温度まで導かれ且つ其の
ために保持されることができる、温度調整素子860に
位置する。
【0100】非臨界または不臨界位相整合の問題はW.
Koechnerの論文 "ソリッド・ステート・レーザ
・エンジニアリング" に詳細に説明されているので、そ
れについては、引例はこの引例源の内容を十分に考慮し
ている。温度調整素子860には、予め設定された温度
がサーボ・プロセスで設定され保持される制御手段が搭
載されている。
【0101】周波数逓倍媒体836の結晶の方向が基板
838の指向性に依って決定され、これが、基板の光軸
が導波管チャンネル834の長手方向854に関して希
望された方向に向けられるような指向性であることが望
ましい。同じ基板材料からこの基板838の層842,
844,850を、できれば異なるドーピングを用いて
成長すると、これらの層は基板838と同じ光軸の指向
性を有することになり、周波数逓倍媒体836の光軸の
位置設定を予め設定できる。
【0102】図19に図示される周波数逓倍器832の
アレイ840の変形840′の場合、非臨界位相整合で
作動せず、むしろ、位相整合は其のドメイン870と8
72で行われ、そこでは、周波数逓倍媒体836の非線
形要素は、各々逆の接頭符号を有していて、互いに周波
数逓倍媒体836′に連なっている。ここで、導波管チ
ャンネル834の長手方向854のドメイン870と8
72のエクステンションLは、それがコヒーレンス長に
対応するように同調しなければならない。
【0103】このタイプの準位相整合を用いると、理想
的な位相整合から逸脱していても、周波数逓倍が関連す
る時に、周波数が逓倍された放射光線の十分な密度を保
証する位相整合を実現できる。準位相整合の問題は、定
期刊行誌 Optics Letters Vol 17 No 11 795-797頁と、
定期刊行誌 Applied Physics Letters 56 (2) 108-110
頁と、IEEE Journal of Quantum Electronics Vol 28 N
o 11 2631-2654頁に詳細に説明されている。
【0104】アレイ840′は他のてんではアレイ84
0と同様に構成されているので、それに関連する説明を
十分に参照できる、また、同じ参照数字が同じ要素に用
いられている。好都合に、非臨界位相整合のケースで
は、緑と赤の波長に対してニオブ酸リチウムから成る結
晶と、波長の青に対してニオブ酸カリウムから成る結晶
が、周波数逓倍媒体として使用できる。
【0105】導波管構造834は、マグネシウムまたは
届折率を下げる他の要素を用いて更にドーピングされた
ニオブ酸リチウムまたはニオブ酸カリウムから、導波管
コアを囲む部材を生成して製作される。図20に図示さ
れ且つ920と全体的に参照数字が付記されている、発
明に従う半導体発光体の第2実施例では、垂直発光体と
して形成された半導体レーザ926のアレイ922が用
いられている。これらの半導体発光体からの放射光線9
28は、共通する基板のアレイ940に同様に配置され
た周波数逓倍器932に焦点設定要素930を用いて焦
点が設定され、且つ其れはアレイ840と同様に形成さ
れ構成されるので、それに関する説明を十分に参照でき
る。ここで、焦点設定光学的システム930は、光学的
レンズ・システムとして形成されず、むしろ、各々半導
体レーザ926と対応する周波数逓倍器932の間のブ
ロックとして挿入され且つ放射光線928を導波管チャ
ンネル934に傾斜率に依って焦点を定める傾斜率レン
ズとして形成される。
【0106】そのうえ、光学的拡大手段970が周波数
逓倍器932の末端面に好都合に配置されていて、これ
は、実質的に平行するビーム972を生成する傾斜率レ
ンズに同様になることを意味している。本発明の更なる
特徴と長所は、次に示す説明だけでなく若干の実施例の
略図の主題を形成している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る装置の第1実施例の概略平面図で
ある。
【図2】図1に係る第1実施例の概略側面図であり、光
学的画像作成装置の過剰に比例して拡大された図解と制
御手段の概略図を用いている。
【図3】異なる制御時点の後の半導体発光体からの放射
光線の輝度の時間依存性を示す概略図である。
【図4】図2に係る第1実施例の制御手段の一変形実施
例の概略図である。
【図5】異なる制御時点の後の半導体発光体からの放射
光線の輝度の時間依存性を示す概略図である。
【図6】第2実施例の概略透視図である。
【図7】多角形反射器と第2実施例の制御手段の間の同
期を示す部分的な拡大図である。
【図8】第2実施例の制御手段を用いる時に、図4に類
似する、輝度の時間依存性を示す概略図である。
【図9】第1実施例に関連して説明された制御手段の変
形例を用いる時に、図5に類似する、輝度の時間依存性
を示す概略図である。
【図10】本発明に係る装置の第3実施例の概略図であ
る。
【図11】本発明に係る装置の第4実施例の概略図であ
る。
【図12】本発明に係る装置の第5実施例の概略図であ
る。
【図13】本発明に係る装置の第6実施例の概略図であ
る。
【図14】本発明に係る装置の第7実施例の概略図であ
る。
【図15】末端部発光体として形成された半導体発光体
の概略図である。
【図16】垂直発光体として形成された半導体発光体の
概略図である。
【図17】放射源と付随して配置されている周波数逓倍
器を備えた半導体発光体から成るアレイの第1実施例の
平面図である。
【図18】放射源のアレイと図17に係る周波数逓倍器
のアレイの透視拡大図である。
【図19】第1実施例に係る周波数逓倍器のアレイの変
形例である。
【図20】放射源と周波数逓倍器に依って形成される半
導体発光体のアレイだけでなく、其の間に挿入されてい
る光学的手段のアレイの第2実施例である。
【符号の説明】
10…画像生成装置 12…画像 14…画像面 16…光源 18…長手方向 20…半導体発光体 22…電源光源ユニット 24…制御ライン 26…光軸 28…光学的投射システム 30…出口スポット 32…放射光線 34…画像作成スポット 36…長手方向 38…画像の列
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウベ ベッケル ドイツ連邦共和国,70499 シュトゥッ トガルト,ソリトゥデシュトラーセ 299 (72)発明者 ウベ ブラウフ ドイツ連邦共和国,70565 シュトゥッ トガルト,ヘッケルシュトラーセ 19 (56)参考文献 特開 平4−25290(JP,A) 特開 平4−181289(JP,A) 特公 昭58−33753(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G09F 9/00 H04N 5/74

Claims (56)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人の眼に可視である画像面における画像
    を発生させる装置であって、該装置は: 対応する2次元配列の出口スポット(30)を光源とし
    て与えるための2次元配列となっている複数の半導体発
    光体(20);出口スポットの上記2次元の列の上記出口スポット(3
    0)の各々は相異なる3つの波長のうちの1つにおいて
    放射光線(32)を放出し、上記相異なる3つの波長に
    おける放射光線(32R,32G,32B)の重畳は白
    色の光の発生を可能にし ;および、 上記画像面上の上記出口スポット(30)から放射光線
    (32)を受け、該出口スポットから放出される該放射
    光線により直接に照射される画像区域の2次元の列とし
    て該出口スポットから該画像面へ放射光線を不適合的に
    投射する、光学的投射システム(28,128,22
    8,428,628);を具備し、各画像領域(234,534)は空間的に一致しない方
    法で配列された3つの部分的画像形成用スポット(23
    6G,236B,236R;536R,536G,53
    6B)により照射され、 上記3個の一致しない部分的画像形成用スポット(23
    6G,236B,236R;536R,536G,53
    6B)の各々は、画像領域(234,534)が 平均的
    な人間の目にとりカラーおよび白色のうちの1つに見え
    るよう、照射されることを可能にする相異なる波長にお
    いて照射され、該光学的投射システム(28,128,228,428
    628)は、該3つの不適合の部分的画像形成用スポ
    ット(236G,236B,236R;536R,53
    6G,536B)の 各々を照射用の3つの相異なる出口
    スポットの1つと直接に協働させ、該3つの相異なる出
    口スポットの各々は該3つの相異なる波長のうちの1つ
    において放射光線(32)を放射し、上記の3つの相異
    なる出口スポット(30)の各々は、該2つの他の出口
    スポット(30)の波長とは異る波長において放射光線
    (32)を放出する、人の目に可視である画像面におけ
    る画像を発生させる装置。
  2. 【請求項2】 上記光学的投射システム(28,12
    8,228,428, 628)は、空間的に一致しない
    方法で配列された3個の部分的画像形成用スポット(2
    36G,236B,236R;536R,536G,5
    36B)において、異なる波長で放射する3個の半導体
    発光体(20)からの放射光線の画像を形成する、請求
    項1記載の装置。
  3. 【請求項3】 上記出口スポット(30)から放射光線
    (32)を受ける上記光学的投射システム(28,12
    8,228,428,628)は、画像領域(234,
    534)の2次元配列として上記画像面(14)上のす
    べての上記出口スポット(30)から同時に放射光線
    (32)を投射すると共に、上記画像領域(234,5
    34)の各々は3個の空間的に一致しない部分的画像形
    成用スポット(236G,236B,236R;536
    R,536G,536B)により照射される、請求項2
    記載の装置。
  4. 【請求項4】 半導体発光体(20)の数が大であり、
    与えられた時点において、画像の列の各画像形成用スポ
    ットは半導体発光体(20)の対応する出口スポット
    (30)に排他的に関連させられている、請求項1から
    請求項3までのいずれか1項に記載の装置。
  5. 【請求項5】 出口スポット(30)の輝度を個別的に
    制御するために、電荷を上記半導体発光体(20)に付
    与するための制御手段(22)を更に具備する、請求項
    1から請求項4までのいずれか1項に記載の装置。
  6. 【請求項6】 上記制御手段(22)は電荷を上記半導
    体発光体(20)に付与して、該発光体(20)をして
    2つの連続する制御時間点の間の期間内に放射光線(3
    2)を発射させる、請求項5記載の装置。
  7. 【請求項7】 上記制御手段(22)は電荷を上記半導
    体発光体(20)に付与して、該発光体(20)をして
    連続する制御時間点の間の連続する一定の期間内で放射
    光線(32)を発射せしめる、請求項6記載の装置。
  8. 【請求項8】 該半導体発光体(20)は個別的に変更
    自在であり調節可能な輝度で放射光線(32)を発射す
    る、請求項5ないし7のいずれか1項に記載の装置。
  9. 【請求項9】 該半導体発光体(20)は2つの制御時
    間点の間で実質的に変更されない設定輝度で放射光線
    (32)を発射する、請求項8記載の装置。
  10. 【請求項10】 上記制御手段(22)は電荷を上記半
    導体発光体(20)に付与して、それぞれの制御時点に
    おいてそれぞれの半導体発光体(20)から放射光線
    (32)の輝度を設定する、請求項8又は9記載の装
    置。
  11. 【請求項11】 制御時間点の間で、該半導体発光体
    (20)は、最大輝度を用いてではあるが個別的に可変
    で調節可能な期間で放射光線(32)を発射するか、或
    は任意の放射光線(32)をも発射しない、請求項6か
    ら請求項8までのいずれか1項に記載の装置。
  12. 【請求項12】 観測者が感知可能である平均輝度の設
    定は、放射光線(32)の発射の期間を変調することに
    より行われる、請求項11記載の装置。
  13. 【請求項13】 放射光線(32)の発射の期間の設定
    はそれぞれの制御時間点において行われる、請求項11
    もしくは12記載の装置。
  14. 【請求項14】 それぞれの画像形成用スポット(3
    4)は単一の半導体発光体(20)により照射され得
    る、請求項1から13までのいずれか1項に記載の装
    置。
  15. 【請求項15】 それぞれの画像領域(234,33
    4,534)は少くとも3個の半導体発光体(20R,
    20G,20B)により照射され、該半導体発光体のそ
    れぞれは該3個の半導体発光体(20R,20G,20
    B)からの放射光線を重ね合わすことにより白色光が作
    成されるようになっている波長において放射光線(32
    R,32G,32B)を発射する、請求項1から13ま
    でのいずれか1項に記載の装置。
  16. 【請求項16】 1つの画像形成用スポット(34)を
    夫々照射している該3個の半導体発光体(20R,20
    G,20B)はそれぞれ同時に制御され得る、請求項1
    記載の装置。
  17. 【請求項17】 光源(16)の列は、同一の波長の放
    射光線を発射する半導体発光体(20)の少くとも1つ
    の列を具備する、請求項1から16までのいずれか1項
    記載の装置。
  18. 【請求項18】 画像(38)の一つの列の画像形成用
    スポット(34)を照射するために、光源(16)の列
    は、相互に並列で動作する半導体発光体(20R,20
    G,20B)の3個の列(218,220,222;5
    18,520,522)を具備し、こゝにおいて、夫々
    の列の該半導体発光体(20R,20G,20B)は実
    質的に同じ波長の放射光線を発射する、請求項17記載
    の装置。
  19. 【請求項19】 1つの列の光源(16)の複数の半導
    体発光体(20)のうちで、1列の画像(38)の画像
    形成用スポット(34)の1/10と接続している少く
    ともそれらの半導体発光体は同じ制御の時点で制御され
    得る、請求項1から18までのいずれか1項に記載の装
    置。
  20. 【請求項20】 1つの列の画像(38)の画像形成用
    スポット(34)のすべてと関連されている1つの列の
    光源(16)の該半導体発光体(20)は同時に制御可
    能である、請求項19記載の装置。
  21. 【請求項21】 制御パラメータが上記複数の半導体発
    光体(20)の同時制御用に並列に読取り可能であるバ
    ッファ記憶部(50)が、該複数の半導体発光体(2
    0)の同時制御用に設けられている、請求項1から20
    までのいずれか1項に記載の装置。
  22. 【請求項22】 バッファ記憶部(50)は制御時点間
    の間で、該半導体発光体(20)に対する制御パラメー
    タを記録する、請求項21記載の装置。
  23. 【請求項23】 該制御パラメータはバッファ記憶部
    (50)に直列に読み込み可能である、請求項22記載
    の装置。
  24. 【請求項24】 該制御パラメータは画像発生器(5
    4)により作成され得る、請求項21から23までのい
    ずれか1項に記載の装置。
  25. 【請求項25】 該画像発生器(54)は制御パラメー
    タを直列方式で発生する、請求項24記載の装置。
  26. 【請求項26】 1つの制御時間点(t1)から次の制
    御時間点(t2)までの制御パラメータを格納する制御
    手段(42,60)は、半導体発光体(20)の各々と
    連結されている、請求項1から25までのいずれか1項
    記載の装置。
  27. 【請求項27】 光学的投射システム(28,128,
    228)は1列の光源(16)を連続的に複数の列の画
    像(38a,…38b)として形成する、請求項1から
    26までのいずれか1項に記載の装置。
  28. 【請求項28】 光学的投射システム(28,128,
    228)は、1列の光源(16)の画像を、連続的な列
    の画像(38)として形成するビーム偏向用要素(13
    0)を具備する、請求項27記載の装置。
  29. 【請求項29】 該ビーム偏向用要素は移動可能な反射
    用要素(130)である、請求項28記載の装置。
  30. 【請求項30】 該反射用要素(130)は、画像(3
    8)の列の夫々1つの列において、列の光源(16)の
    画像を夫々構成する規定された角度位置に移動され得
    る、請求項29記載の装置。
  31. 【請求項31】 該ビーム偏向用要素は回転多角形の反
    射器(130)により構成される、請求項28から30
    までのいずれか1項に記載の装置。
  32. 【請求項32】 多角形の反射器(130)は一定の回
    転速度で回転する、請求項31記載の装置。
  33. 【請求項33】 各々の多角形の面(136)に対し
    て、多角形の反射器(130)は、特定の角度範囲を介
    して回転により、多数の列の画像(38)を横断し、そ
    れから次の多角形の面(136)に切り替わる、請求項
    32記載の装置。
  34. 【請求項34】 光学的投射系(28)は該列の光源
    (16)の半導体発光体(20)からの放射光源を実質
    的にビーム偏向用要素(130)に焦点合わせする、
    求項28から33までのいずれか1項に記載の装置。
  35. 【請求項35】 1列の光源(16)は夫々の列の画像
    (38)に連続される、請求項1から26までのいずれ
    か1項に記載の装置。
  36. 【請求項36】 光学的投射系(428,628)は複
    数の列の光源(16)の画像を複数の列の画像(38)
    として形成する、請求項35記載の装置。
  37. 【請求項37】 光学的投射系(28,128,22
    8,328,428,628)はお互に小さな分離を有
    する画像形成用スポットを発生する、請求項1から36
    までのいずれか1項に記載の装置。
  38. 【請求項38】 画像形成用スポット(34)は実質的
    に相互に隣合っている、請求項37記載の装置。
  39. 【請求項39】 該光学的投射系(228,328)
    は、異なる波長で放射する3個の半導体発光体(20
    R,20G,20B)からの放射光線(32R,32
    G,32B)を1つのビーム(32V)に結合する、
    求項1から38までのいずれか1項に記載の装置。
  40. 【請求項40】 それぞれの半導体発光体(820,9
    20)は半導体放射源(826,926)と該半導体放
    射源から発射された放射光線用の周波数2倍器(83
    2,932)とを具備する、請求項1から39までのい
    ずれか1項に記載の装置。
  41. 【請求項41】 該周波数2倍器(832,932)
    は、少くとも105 W/cm2 の電力密度をもって圧縮さ
    れたように、それぞれの放射源(826,926)から
    の放射光線を導波する導波管構造(834,934)
    と、該導波管構造(834,934)内に配列された周
    波数2倍用媒体(836,936)とを具備する、請求
    項40記載の装置。
  42. 【請求項42】 該周波数2倍器(832)は放射光線
    源(826)に直接に隣接する、請求項40もしくは4
    記載の装置。
  43. 【請求項43】 放射光線を導波管構造(934)内に
    焦点合わせする光学的手段(930)は、それぞれの放
    射光線源(926)とそれぞれの周波数2倍器(93
    2)との間に配列されている、請求項40もしくは41
    記載の装置。
  44. 【請求項44】 1列の光源(16)の放射光線源(8
    26,926)は1列に配列され、該列の光源(16)
    の周波数2倍器(832,932)は、列におけるよう
    に放射光線源(826,926)の出力側において配列
    される、請求項40から43までのいずれか1項に記載
    の装置。
  45. 【請求項45】 複数の放射光線源(826)は共通の
    基板(834)上に配列されている、請求項40から4
    4までのいずれか1項に記載の装置。
  46. 【請求項46】 複数の周波数2倍器(832,93
    2)は共通の基板(838)上に配列されている、請求
    項40から45までのいずれか1項に記載の装置。
  47. 【請求項47】 それぞれの周波数2倍器(832,9
    32)のそれぞれの導波管構造(834,934)は
    「単一モード」の導波管である、請求項40から46ま
    でのいずれか1項に記載の装置。
  48. 【請求項48】 それぞれの導波管構造(834,93
    4)は壁材料により形成され、該壁材料は導波管のコア
    (磁心)を形成する周波数2倍用媒質(836,93
    6)を包囲し、該導波管のコアより低い屈折率を有す
    る、請求項40から47までのいずれか1項に記載の装
    置。
  49. 【請求項49】 該壁材料は周波数2倍用媒質(83
    6,936)と同じ材料をベースとしており、異なるド
    ーピングによる該コアより低い屈折率を有する、請求項
    48記載の装置。
  50. 【請求項50】 該導波管構造(834,934)は、
    周波数2倍用媒質と同一の材料内に壁材料を形成する領
    域をドープすることにより構成される、請求項48もし
    くは49記載の装置。
  51. 【請求項51】 該導波管構造(834,934)は基
    板(838,938)に塗布されかつ壁材料を具備する
    層(842,844,850)により構成される、請求
    項40から50までのいずれか1項に記載の装置。
  52. 【請求項52】 周波数2倍用媒質(836,936)
    は基板(838,938)に塗布された層(850)に
    より形成される、請求項40から51までのいずれか1
    項に記載の装置。
  53. 【請求項53】 周波数2倍用媒質(836,936)
    の光軸の規定された心合せは基板(838,938)の
    心合せにより予め決定されている、請求項52記載の装
    置。
  54. 【請求項54】 導波管構造(834,934)の長手
    方向(854,954)において放射光線と周波数2倍
    化放射光線との間で決定的(クリティカル)でない位相
    整合を結果的に招くように、周波数2倍用媒質(83
    6,936)が形成され、特に光軸に関し導波管のチャ
    ンネルに対して心合せされるようになっている、請求項
    41から53までのいずれか1項に記載の装置。
  55. 【請求項55】 周波数2倍用媒質(836,936)
    は規定された温度まで高められる、請求項54記載の装
    置。
  56. 【請求項56】 導波管構造(834)の長手方向(8
    54)において擬似位相整合を結果的に招来するように
    周波数2倍用媒質(836′)が形成され、かつ心合わ
    せされる、請求項41から53までのいずれか1項に
    載の装置。
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