JP4612723B2 - 蛍光スクリーンを用いた走査ビーム型表示システムの光学設計 - Google Patents
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Description
Claims (23)
- レーザーアレイを形成し、レーザービームをそれぞれ生成する複数のレーザーと、
複数のレーザービームの光路に設置され、前記複数のレーザービームを二つの直交する方向に走査する走査モジュールと、
前記複数のレーザーと前記走査モジュールとの間に設置されるアフォーカル光リレーモジュールであって、前記レーザーアレイの二つの隣接するレーザービーム間の間隔を狭め、前記走査モジュールにおいて前記複数のレーザービームを互いに重ならせる複数のレンズを有するアフォーカル光リレーモジュールと
を含み、
前記アフォーカル光リレーモジュールは複数の第一レンズ、第二レンズ、および第三レンズを備え、
前記複数の第一レンズは、第一焦点距離を有し、前記複数のレーザービームの光路にそれぞれ設置され、各第一レンズは、前記複数のレーザービームのうち対応するレーザービームだけを受光し、その他のレーザービームを受光せず、対応する前記レーザービームを集束させ、対応する前記レーザービームを屈折させて前記複数のレーザービームを前記第二レンズに向かって集束させ、
前記第二レンズは、前記第一焦点距離より小さい第二焦点距離を有し、前記複数の第一レンズから前記第一焦点距離だけ離間し、前記複数の第一レンズからの前記複数のレーザービームを集束させ、
前記第三レンズは、前記第二焦点距離より大きい第三焦点距離を有し、前記第二レンズから前記第三焦点距離だけ離間し、前記第二レンズからの前記複数のレーザービームを集束させて前記走査モジュールへと方向付ける
表示システム。 - 前記走査モジュールは、
前記第三レンズから前記複数のレーザービームを受光して、受光した該複数のレーザービームを第一走査方向に沿って走査する位置に配置されたガルボミラーと、
前記ガルボミラーから前記複数のレーザービームを受光するよう配置され、受光した該複数のレーザービームを前記第一走査方向に直交する第二走査方向に沿って走査するよう動作するポリゴンスキャナと、
を含み、
該システムは、前記ガルボミラーと前記ポリゴンスキャナとの間に設置され、前記ガルボミラーを前記ポリゴンスキャナへと結像する光学結像レンズモジュールを更に含む、
請求項1に記載のシステム。 - 前記光学結像レンズモジュールは、一の統合的な結像倍率を生成する第一レンズユニット及び第二レンズユニットを含む、
請求項2に記載のシステム。 - 前記複数の第一レンズにそれぞれ連係され、それぞれが対応する第一レンズを調節するよう動作する複数のレンズアクチュエータを更に含む請求項1に記載のシステム。
- スクリーンと、
前記走査モジュールから前記複数のレーザービームを受光し、前記複数のレーザーを前記スクリーンへと結像することにより前記スクリーンに前記複数のレーザービームを投射するよう配置された走査レンズと
を更に含む請求項1に記載のシステム。 - 前記走査レンズは、二次元f−θレンズである、
請求項5に記載のシステム。 - 前記スクリーンの前に設置され、前記スクリーン内へと法線入射するよう前記走査レンズからの光を方向付けるフレネルレンズを更に含む請求項5に記載のシステム。
- 前記スクリーンは、前記複数のレーザービームに照射されたとき、可視光を発光して前記可視光により画像を形成する蛍光材料を含む、
請求項5に記載のシステム。 - 前記複数のレーザーと通信して画像データを供給し、前記複数のレーザーが前記複数のレーザービームをそれぞれ変調して前記スクリーンに表示すべき画像を前記複数のレーザービームに載せるよう制御する信号変調制御器を更に含み、
前記信号変調制御器は、前記スクリーン上に表示されたときに前記走査レンズの光学的ひずみを打ち消す画像歪みを含む画像データを有する、
請求項5に記載のシステム。 - 前記複数のレーザービームを反射する第一と第二の光反射器を更に含み、
前記第一の光反射器は、前記走査レンズからの複数の走査レーザービームを前記第二の光反射器へと反射するよう配置され、前記第二の光反射器は、前記第一の光反射器からの前記複数の走査レーザービームを前記スクリーンへと反射するよう配置され、
前記第一と第二の光反射器は、前記走査レンズから前記スクリーンへの光路を折り返して前記走査レンズと前記スクリーンとの間の距離を狭めるよう配置される、
請求項5に記載のシステム。 - それぞれが対応のレーザーに連係され、前記レーザーが生成する対応のレーザービームの方向を調節するよう動作する複数のレーザーアクチュエータを更に含む請求項1に記載のシステム。
- 各レーザーアクチュエータは、前記走査モジュール上のピボット点を中心として、前記レーザーが生成する対応の前記レーザービームの方向を回転させる、
請求項11に記載のシステム。 - 前記複数のレーザーを三次元アレイに保持するレーザーアレイ搭載ラックを更に含む請求項1に記載のシステム。
- 前記複数のレーザーを複数のサブレーザーアレイに保持するレーザーアレイ搭載ラックを更に含み、
異なるサブレーザーアレイ同士は、前記走査モジュールまで異なった距離となるよう互いから空間的にずらされる、
請求項1に記載のシステム。 - 各サブレーザーアレイにおける複数のレーザーは、前記走査モジュールに向けて収束する扇形状に複数のレーザービームを方向付けて配向される、
請求項13に記載のシステム。 - レーザーアレイを形成し、レーザービームをそれぞれ生成する複数のレーザーと、
複数のレーザービームの光路に設置され、前記複数のレーザービームを二つの直交する方向に走査する走査モジュールと、
前記複数のレーザーと前記走査モジュールとの間に設置されたアフォーカル光リレーモジュールであって、前記レーザーアレイの二つの隣接するレーザービーム間の間隔を狭め、前記走査モジュールにおいて前記複数のレーザービームを互いに重ならせるアフォーカル光リレーモジュールと、
前記複数のレーザービームに照射されたとき、可視光を発光して前記可視光により画像を形成する蛍光材料を含むスクリーンと、
前記走査モジュールから前記複数のレーザービームを受光し、前記複数のレーザービームを前記スクリーンに投射するよう配置される走査レンズと、
前記複数のレーザービームを反射する第一と第二の光反射器と
を含み、
前記第一の光反射器は、前記走査レンズからの複数の走査レーザービームを前記第二の光反射器へと反射するよう配置され、前記第二の光反射器は、前記第一の光反射器から前記複数の走査レーザービームを前記スクリーンへと反射するよう配置され、
前記第一と第二の光反射器は、前記走査レンズから前記スクリーンへの光路を折り返して前記走査レンズと前記スクリーンとの間の距離を狭めるよう配置され、
前記アフォーカル光リレーモジュールは複数の第一レンズ、第二レンズ、および第三レンズを備え、
前記複数の第一レンズは、第一焦点距離を有し、前記複数のレーザービームの光路にそれぞれ設置され、各第一レンズは、前記複数のレーザービームのうち対応するレーザービームだけを受光し、その他のレーザービームを受光せず、対応する前記レーザービームを集束させ、対応する前記レーザービームを屈折させて前記複数のレーザービームを前記第二レンズに向かって集束させ、
前記第二レンズは、前記第一焦点距離より小さい第二焦点距離を有し、前記複数の第一レンズから前記第一焦点距離だけ離間し、前記複数の第一レンズからの前記複数のレーザービームを集束させ、
前記第三レンズは、前記第二焦点距離より大きい第三焦点距離を有し、前記第二レンズから前記第三焦点距離だけ離間し、前記第二レンズからの前記複数のレーザービームを集束させて前記走査モジュールへと方向付ける
表示システム。 - 前記走査モジュールは、
前記第三レンズから前記複数のレーザービームを受光して、前記受光した複数のレーザービームを第一走査方向に沿って走査するよう配置されたガルボミラーと、
前記ガルボミラーから前記複数のレーザービームを受光するよう配置され、前記受光した複数のレーザービームを前記第一走査方向に直交する第二走査方向に沿って走査するよう動作するポリゴンスキャナと
を含み、
前記システムは、前記ガルボミラーと前記ポリゴンスキャナとの間に設置され、前記ガルボミラーを前記ポリゴンスキャナへと結像する結像光学デバイスを更に含む、
請求項16に記載のシステム。 - 前記走査レンズは、二次元f−θレンズである、
請求項16に記載のシステム。 - 前記複数のレーザーを三次元アレイに保持するレーザーアレイ搭載ラックを更に含む請求項16に記載のシステム。
- 前記複数のレーザーを複数のサブレーザーアレイに保持するレーザーアレイ搭載ラックを更に含み、
異なるサブレーザーアレイ同士は、前記走査モジュールまで異なった距離となるよう互いから空間的にずらされる、
請求項16に記載のシステム。 - 各サブレーザーアレイにおける複数のレーザーは、前記走査モジュールに向けて収束する扇形状に複数のレーザービームを方向付けて配向される、
請求項20に記載のシステム。 - 画像を搬送するよう変調された複数の励起ビームを生成する光源と、
前記複数の励起ビームを二つの直交する方向に走査する走査モジュールと、
前記光源と前記走査モジュールとの間に設置されたアフォーカル光リレーモジュールであって、前記複数の励起ビームの二つの隣接する励起ビーム間の間隔を狭め、前記走査モジュールにおいて前記複数の励起ビームを互いに重ならせるアフォーカル光リレーモジュールと、
複数の走査された励起ビームを受光し、前記複数の走査された励起ビームに照射されて可視光を発光し、発光した前記可視光により前記画像を形成する蛍光スクリーンと、
前記走査モジュールから前記複数の走査された励起ビームを受光し、前記複数の走査された励起ビームを前記スクリーンに投射するよう配置された二次元f−θ走査レンズと
を含み、
前記アフォーカル光リレーモジュールは複数の第一レンズ、第二レンズ、および第三レンズを備え、
前記複数の第一レンズは、第一焦点距離を有し、前記複数の励起ビームの光路にそれぞれ設置され、各第一レンズは、前記複数の励起ビームのうち対応する励起ビームだけを受光し、その他の励起ビームを受光せず、対応する前記励起ビームを集束させ、対応する前記励起ビームを屈折させて前記複数の励起ビームを前記第二レンズに向かって集束させ、
前記第二レンズは、前記第一焦点距離より小さい第二焦点距離を有し、前記複数の第一レンズから前記第一焦点距離だけ離間し、前記複数の第一レンズからの前記複数の励起ビームを集束させ、
前記第三レンズは、前記第二焦点距離より大きい第三焦点距離を有し、前記第二レンズから前記第三焦点距離だけ離間し、前記第二レンズからの前記複数の励起ビームを集束させて前記走査モジュールへと方向付ける
表示システム。 - 前記光源と通信して前記画像の画像データを供給し、前記複数の励起ビームを変調する前記光源を制御する信号変調制御器を更に含み、
前記信号変調制御器は、前記スクリーン上に表示されたときに前記二次元f−θ走査レンズの光学的ひずみを打ち消す画像歪みを含む画像データを供給する、
請求項22に記載のシステム。
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