JP4671443B2 - カラー画像を投射するシステムおよび方法 - Google Patents

カラー画像を投射するシステムおよび方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4671443B2
JP4671443B2 JP2007552398A JP2007552398A JP4671443B2 JP 4671443 B2 JP4671443 B2 JP 4671443B2 JP 2007552398 A JP2007552398 A JP 2007552398A JP 2007552398 A JP2007552398 A JP 2007552398A JP 4671443 B2 JP4671443 B2 JP 4671443B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
projection system
laser
scanning
image projection
image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007552398A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2008529070A5 (ja
JP2008529070A (ja
Inventor
チン タン,
ポール ドボルキス,
ミクロス スターン,
フレデリック エフ. ウッド,
Original Assignee
マイクロビジョン, インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by マイクロビジョン, インコーポレイテッド filed Critical マイクロビジョン, インコーポレイテッド
Publication of JP2008529070A publication Critical patent/JP2008529070A/ja
Publication of JP2008529070A5 publication Critical patent/JP2008529070A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4671443B2 publication Critical patent/JP4671443B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54Accessories
    • G03B21/56Projection screens
    • G03B21/60Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/62Translucent screens
    • G03B21/625Lenticular translucent screens
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/10Projectors with built-in or built-on screen
    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03BAPPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14Details
    • G03B21/20Lamp housings
    • G03B21/2006Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033LED or laser light sources
    • G03B21/204LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00Details of colour television systems
    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3129Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
  • Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)

Description

本発明は、一般的に、低電力消費、高解像度、小型コンパクトサイズ、静かな動作、および最小限の振動を維持しながら、カラーで二次元画像をリアプロジェクション画面に投射することに関する。
互いに直交する方向に振動することによってラスタパターンにわたってレーザ光線を走査する一対の走査ミラーに基づいて、画面に二次元画像を投射することは、一般的に公知である。しかし、公知の画像投射システムは、一般的に640×480ピクセルのビデオグラフィックスアレイ(VGA)品質の4分の1未満の、限定された解像度の画像を投射する。カラーで画像を投射するために、赤、青および緑のレーザが使用される。公知の投射システムの物理的サイズおよび電力消費は比較的大きく、その結果、それらを小型のハンドヘルドのバッテリ動作のアプリケーションにとって非実用的なものにしている。その主な原因は、緑光線を生成するための結晶二倍化器(crystal doubler)を有する赤外線ダイオードポンピングされたNd:YV04結晶レーザ、ならびに緑光線をパルス化するための音響光学変調器を使用することである。さらに、走査ミラーの低い走査速度は、使用中に不快な騒音および振動を生成する。
したがって、本発明の一般的な目的は、リアプロジェクション画面上に鮮明でクリアな二次元フルカラー画像を投射する画像投射システムを提供することである。
本発明の別の目的は、緑レーザおよびそれに関連する回路網を使用しないことによって、そのような投射システムにおける電力消費コストおよび複雑性を最小限にすることである。
本発明のさらに別の目的は、そのようなシステムによって投射されるカラー画像の解像度を向上させることである。
本発明のさらにまた別の目的は、そのようなシステムにおいて緑レーザの使用を排除することである。
本発明のさらなる目的は、フルカラー画像を見ることができる新規な画面を提供することである。
さらなる目的は、異なる形状要素の多くの機器において有用な、小型でコンパクトで軽量で携帯型のカラー画像投射システムを提供することである。
これらの目的および以下に明らかになる他の目的と調和して、本発明の一つの特徴は、簡単に述べると、二次元のカラー画像を投射する画像投射システムにある。上記装置は、投射画面と;赤、青および紫のレーザ光線をそれぞれ放射する複数の赤、青および紫のレーザと;赤、青および紫の光線の合成光線を形成する光学アセンブリと;画面にわたる走査ラインのパターンとして合成光線を掃引するスキャナであって、各走査ラインは複数のピクセルを有する、スキャナと;選択されたピクセルを、合成光線によって照明されて見えるようにさせることによって、カラー画像を生成する、コントローラとを含む。
本発明の一つの局面によると、紫の光線を緑のレーザ光線に変換するための蛍光体が投射画面に提供されることによって、赤、青および緑色の画像を生み出す。
好ましい実施形態において、スキャナは、異なる走査速度および異なる走査角度で概ね互いに直交する方向に沿って合成光線を掃引するための、一対の振動可能な走査ミラーを含む。走査速度のうちの少なくとも一つは、可聴周波数を超える(たとえば18kHzを超える)ことによって、騒音を低減する。走査ミラーのうちの少なくとも一つは、慣性ドライブによって駆動されることによって、電力消費を最小限にする。画像解像度は、好ましくはVGA品質の4分の1を超えるが、一般的にVGA品質以上である。レーザ、スキャナ、コントローラ、および光学アセンブリは、好ましくは70立方センチメートル未満の体積を占める。
上記投射画面は、赤、青および紫の光線を平行な光線にコリメートするためのコリメーティングレンズ(たとえばフレネルレンズ)と;平行な光線を焦点面にフォーカスするための複数のレンズを有するレンチキュラーレンズアレイと;焦点面において複数の開口部を有するマスクであって、開口部の各々は蛍光体によって満たされており、該蛍光体は入射する赤および青の光線を透過させるが、入射する紫の光線を緑の光線に変換するように作用することによって、画面上に赤、青および緑(RGB)の画像が表示されることを可能にする、マスクとを含む。蛍光体に入射する光線のゲインを増加させるために、マスクの各開口部に一つずつある複数の小型レンズが提供される。
図1における参照番号10は、ハウジングを一般的に識別するものであり、その中には、図2に示されるような軽量でコンパクトな画像投射装置20が取り付けられ、該装置は、リアプロジェクション画面へ反射させるための固定リアミラー12上に合成光線を投射するように作用し、該リアプロジェクション画面は、コリメーティングレンズ14と、レンチキュラーレンズアレイ16と、開口部のあるマスク18とを備え、それらの構造および機能は、図8〜12に関連して以下に説明される。画面の正面にいる観察者は、以下に説明されるように、二次元の赤、青および緑のカラー画像を見る。
図2および3を参照すると、装置20は、固体レーザ、好ましくは半導体レーザ22を含み、レーザは電圧が印加されると約630〜675ナノメートルにおける明るい赤いレーザ光線58を放射する。レンズ24は、正の焦点距離を有する双非球面(biaspheric)凸レンズであり、赤い光線における実質的にすべてのエネルギーを集め、かつ回折制限された光線を生成するように作用する。レンズ26は、負の焦点距離を有する凹レンズである。レンズ24および26は、支持物(明瞭性のために図2には図示されない)の上の離れた図示されないそれぞれのレンズホルダによって保持される。レンズ24および26は、赤の光線を画面上にフォーカスする。
別の固体の半導体レーザ28は、支持物上に取り付けられ、電圧が印加されると約435〜490ナノメートルにおける回折制限された青いレーザ光線56を放射する。別の双非球面凸レンズ30および凹レンズ32は、レンズ24および26と類似した態様で青の光線を画面上にフォーカスするために使用される。
さらに別の固体の半導体レーザ34は、支持物上に取り付けられ、電圧が印加されると、好ましくはおよそ400〜415ナノメートル程度の波長を有する回折制限された紫のレーザ光線40を放射する。一部のアプリケーションについて、およそ350〜370ナノメートル程度のより短い波長が好ましいことがあり得る。さらに別の双非球面凸レンズ44および凹レンズ46が使用されることによって、レンズ24および26と類似の態様で画面上に紫の光線40をフォーカスする。緑のレーザの代わりに紫のレーザが最終的に使用されることによって、以下に説明されるように緑の光線を生成し、観察のためのフルカラーの赤、青および緑(RGB)の画像を生成する。
上記装置は、紫、青、および赤の光線がスキャニングアセンブリ60に到達する前に実質的に共線的になるように配置された、一対のダイクロイックフィルタ52および54を含む。フィルタ52は、紫の光線40が通過することを可能にするが、青レーザ28からの青の光線56は干渉効果によって反射される。フィルタ54は紫および青の光線40および56が通過することを可能にするが、赤レーザ22からの赤の光線58は干渉効果によって反射される。
実質的に共線的な光線40、56および58は、合成光線として固定反射ミラー62に向けられて反射する。スキャニングアセンブリ60は、水平走査角度にわたって反射ミラー62から反射される合成光線を掃引する、第1の走査速度で慣性ドライブ66(図4〜5に分離して示される)によって振動可能な(oscillatable)第1の走査ミラー64と、垂直走査角度にわたって第1の走査ミラー64から反射される合成光線を掃引する、第2の走査速度で電磁気ドライブ70によって振動可能な第2の走査ミラー68とを含む。異なる構成において、走査ミラー64および68は、単一の二軸ミラーによって置き換えられ得る。
慣性ドライブ66は、高速で低電力消費の構成要素である。慣性ドライブの詳細は、2003年3月13日に出願され、当該出願と同一の譲渡人に譲渡され、参照によって本明細書中で援用されている、米国特許出願第10/387,878号において見出され得る。慣性ドライブの使用は、スキャニングアセンブリ60の電力消費を1ワット未満に低減し、以下に説明されるように、カラー画像を投射する場合には、10ワット未満に低減する。
ドライブ66は、ヒンジによって走査ミラー64を支持する可動フレーム74を含む。ヒンジは、一対の共線的なヒンジ部分76および78を含む。一対の共線的なヒンジ部分76および78は、ヒンジ軸に沿って延び、走査ミラー64の対向領域とフレームの対向領域との間に接続される。フレーム74は、示されるように走査ミラー64を取り囲む必要はない。
フレーム、ヒンジ部分、および走査ミラーは、一片の概ね平面的な厚さ約150μのシリコン基板から製作される。シリコンはエッチングされることによって、上部の平行スロットセクションと、下部の平行スロットセクションと、U字型の中央スロットセクションとを有する、オメガ型のスロットを形成する。走査ミラー64は、好ましくは楕円形を有し、スロットセクション内で自由に移動する。好ましい実施形態において、楕円形の走査ミラーの、軸に沿った大きさは、749μ×1600μである。各ヒンジ部分は、幅27μ、長さ1130μの大きさである。フレームは、幅3100μ、長さ4600μの大きさの長方形を有する。
慣性ドライブは、概ね平面状のプリント回路基板80の上に取り付けられ、フレームを直接移動させ、かつ慣性によって、走査ミラー64をヒンジ軸を中心に間接的に振動させるように作用する。慣性ドライブの一実施形態は、一対の圧電変換器82および84を含む。一対の圧電変換器82および84は、基板80から垂直に延び、ヒンジ部分76の両側におけるフレーム74の間隔を空けられた部分と接触している。各変換器の一端と各フレーム部分との永久的な接触を確実にするために、接着剤が使用され得る。各変換器の反対側の端部は、基板80の後ろから突出し、ワイヤ86および88によって周期的な交流電圧源(図示せず)に電気的に接続される。
使用に際して、周期的な信号は、周期的な駆動電圧を各変換器に印加し、それぞれの変換器の長さを交互に伸縮させる。変換器82が伸びるときに変換器84が収縮し、逆もまた同様である。それによって、間隔を空けられたフレーム部分を同時に押したり引いたりして、フレームをヒンジ軸を中心に回転させる。駆動電圧は、走査ミラーの共振周波数に対応する周波数を有する。走査ミラーは、走査ミラーも共振周波数においてヒンジ軸を中心に振動するまで、その初期の静止位置から動かされる。好ましい実施形態において、フレームおよび走査ミラーは厚さが約150μであり、走査ミラーは高いQ因子を有する。各変換器によるおよそ1μ程度の運動は、20kHzを超える走査速度において走査ミラーの振動を引き起こし得る。
別の対の圧電変換器90および92は、基板80から垂直に延び、ヒンジ部分78の両側におけるフレーム74の間隔を空けられた部分と永久に接触している。変換器90および92は、フィードバックデバイスとしての役割を果たすことによって、フレームの振動運動を監視し、電気的フィードバック信号を生成し、その信号をワイヤ94および96に沿ってフィードバック制御回路(図示せず)に伝導する。
光は走査ミラーの外面から反射し得るが、ミラー64の表面を、金、銀、アルミニウム等で作られた鏡面コーティング、または高度に反射性の誘電体コーティングでコーティングすることが望ましい。
電磁気ドライブ70は、第2の走査ミラー68の上および背後に一緒に取り付けられた永久磁石と、周期的な駆動信号を受信することに応答して周期的な磁場を生成するように作用する電磁気コイル72とを含む。コイル72は、磁石に隣接し、その結果、周期的な場が磁石の永久的な場と磁気的に相互作用し、磁石と、次に第2の走査ミラー68とを振動させる。
慣性ドライブ66は、好ましくは5kHzよりも大きい、より具体的にはおよそ18kHz以上の走査速度において、走査ミラー64を高速で振動させる。この高い走査速度は不可聴周波数におけるものであり、それによって騒音および振動を最小化する。電磁気ドライブ70は、およそ40Hz程度のより遅い走査速度において走査ミラー68を振動させ、この速度は過剰なちらつきなしに画像が人間の網膜に持続することを可能にするのに十分なほど速い。
ミラー64が水平走査ラインをより速く掃引するほど、ミラー68は水平走査ラインをより遅く垂直に走査し、それによって、おおよそ平行な走査ラインのグリッドまたはシーケンスであるラスタパターンを生成し、そこから画像が構築される。各走査ラインは、複数のピクセルを有する。画像解像度は、好ましくは1024×768ピクセルのXGA品質である。限定された作用範囲にわたって、720p、1270×720ピクセルの高品位テレビ標準が表示され得る。一部のアプリケーションにおいて、320×480ピクセルという半分のVGA品質、または320×240ピクセルという4分の1のVGA品質で十分である。最小限において、160×160ピクセルの解像度が望まれる。
ミラー64および68の役割は、ミラー68がより速く、ミラー64がより遅いように、逆転させられ得る。ミラー64は、垂直走査ラインを掃引するようにも設計され得、その場合には、ミラー68は水平走査ラインを走査し得る。さらに、慣性ドライブは、ミラー68を駆動するために使用され得る。実際に、いずれのミラーも、電気機械的な、電気的な、機械的な、静電気的な、磁気的な、または電磁気的なドライブによって駆動され得る。より遅いミラーは、好ましくは一定速度で動かされ、その時間の間に画像が表示される。ミラーが戻る間に、ミラーはその共振周波数の著しくより速い速度で動き、電力消費を低減するためにレーザはパワーダウンされる。
図6は、図2の斜視図と同じ斜視図における装置20の実際的なインプリメンテーションである。上述の構成要素は、支持物またはシャーシ100の上に取り付けられ、光学経路102を規定する。ホルダ106、108、110、112は、それぞれ、折り曲げミラー48、フィルタ52、54、および反射ミラー62を、互いの位置合わせにおいて保持する。各ホルダは、支持物の上に固定的に取り付けられた位置調整ポストを受け入れるための、複数の位置調整スロットを有する。したがって、ミラーおよびフィルタは正しく位置調整される。示されるように、3つのポストがあり、それによって2つの角度調整と一つの側方調整を可能にする。各ホルダは、その最終的な位置に接着され得る。
画像は、走査ラインのうちの一つ以上におけるピクセルの選択的照明によって構築される。図7を参照して以下にさらに詳細に説明されるように、コントローラ114は、3つのレーザ光線によって、ラスタパターンにおける選択されたピクセルが照明されて見えるようにさせる。たとえば、赤、青、および紫の電力コントローラ116、118および120は、それぞれ、赤、青、および紫のレーザ22、28および34に電流を伝導することによって、各選択されたピクセルにおいてそれぞれの光線を放射するようにレーザに電圧が印加され、赤、青、および紫のレーザに電流を伝導しないことによって、他の選択されていないピクセルを照明しないようにレーザの電源を断つ。照明されるピクセルと照明されないピクセルとの結果のパターンが画像を構成し、画像は人間または機械可読情報またはグラフィックの任意の表示であり得る。
合成光線は、慣性ドライブによって、一つのエンドポイントから反対側のエンドポイントまで、水平走査速度で水平方向に沿って走査されて走査ラインを形成する。その後、合成レーザ光線は、垂直走査速度で垂直方向に沿って電磁気ドライブ70によって別のエンドポイントまで走査されることによって、第2の走査ラインを形成する。連続的な走査ラインの形成が、同一の態様で進行する。
電力コントローラ116、118および120の動作によって、マイクロプロセッサ114または制御回路の制御の下で、選択された時間においてレーザをオンおよびオフにするように電圧が印加されるかまたはパルス化することによって、ラスタパターンにおいて画像が生成される。レーザは、可視光を生じ、所望の画像におけるピクセルが見られることが望まれるときのみにオンにされる。各ピクセルの色は、光線の色のうちの一つ以上によって決定される。緑の色は、以下に説明されるように、紫の光線から導出される。可視光スペクトルにおける任意の色は、以下に説明されるように、レーザのうちの一つ以上の選択的な重ね合わせによって形成され得る。ラスタパターンは、各ライン上の複数のピクセルと、複数のラインとから作られるグリッドである。画像は、選択されたピクセルのビットマップである。すべての文字または数字、任意のグラフィカルなデザインまたはロゴ、および機械可読バーコードシンボルさえも、ビットマップ画像として形成され得る。
図7に示されるように、垂直および水平の同期化データならびにピクセルデータおよびクロックデータを有する入力ビデオ信号は、マイクロプロセッサ114の制御の下で、赤、青、および紫のバッファ122、124および126に送られる。一つの完全なVGAフレームの格納は、多くのキロバイトを必要とし、別のフレームが処理され投射されている間に、一つのフレームが書き込まれることを可能にするために、2つの完全なフレームのためのバッファに十分なメモリを有することが望ましくあり得る。バッファリングされたデータは、速度プロファイラ130の制御の下でフォーマッタ128に送られ、赤、青、および紫のルックアップテーブル(LUT)132、134および136に送られることによって、スキャニングによって生じる固有の内部歪み、ならびに投射された画像の表示の角度によって生じる幾何学的な歪みを補正する。結果の赤、青および紫のデジタル信号は、デジタルアナログ変換器(DAC)138、140および142によって、赤、青および紫のアナログ信号に変換される。赤、青および紫のアナログ信号は、赤、青および紫のレーザドライバ(LD)144、146および148に供給され、それらのドライバも赤、青および紫の電力コントローラ116、118および120に接続されている。
フィードバック制御も図7に示されており、赤、青および紫のフォトダイオード増幅器152、154および156を含み、それらは赤、青および紫のアナログデジタル(A/D)変換器158、160および162に接続され、次にマイクロプロセッサ114に接続されている。
走査ミラー64および68は、ドライバ168および170によって駆動され、ドライバ168および170は、DAC172および174からアナログ駆動信号を供給され、DAC172および174は、次にマイクロプロセッサに接続されている。フィードバック増幅器176および178は、走査ミラー64および68の位置を検出し、フィードバックA/D180および182に接続され、次にマイクロプロセッサに接続されている。
電力管理回路184は、好ましくは赤、青および紫のレーザの電流をレージング閾値よりわずかに低く保つことによって、速いオンタイム(on−time)を可能にしながら、電力を最小化するように作用する。
レーザ安全遮断回路186は、走査ミラー64および68のいずれかの位置が外れていることが検出された場合に、レーザをオフにするように遮断するように作用する。
紫の光線から緑の色を達成するために、リアプロジェクション画面が変更される。本発明に従って、投射装置20から放射され、次に図1のリアミラー12から反射する合成(赤、青および紫)光線は、コリメーティングレンズ14上に投射される。コリメーティングレンズ14は、図8〜9にさらに詳しく示されるように、好ましくはフレネルレンズである。コリメーティングレンズから出るコリメートされた光線は、レンチキュラーレンズアレイ16の上に向けられ、図8〜9にもさらに詳しく示される。レンチキュラーレンズアレイ16は、レンズ36の二次元アレイを有し、各レンズ36は、入ってくるコリメートされた光線を、開口部のあるマスク18の面、より具体的には、図10の拡大図にさらに明瞭に示されるように、その開口部38にフォーカスするように作用する。各レンズ36は、サイズが約50〜100ミクロンであり、好ましくは画面の基本ピクセルサイズよりも小さい。
本発明によると、各開口部38は、蛍光体50によって満たされており、蛍光体50は、入ってくるフォーカスされた光によって励起されると、入ってくる光の赤および青の成分を透過/拡散させるが、紫の成分から緑の光を生成する。言い換えると、蛍光体50は、紫の光のみに反応して緑の光を生成するが、赤および青のレーザ波長を基本的に変化させずに拡散させる。しかし、青の波長のレーザ光のわずかな部分が、蛍光体によって吸収されて緑の光に変換されることが判明している。このことは有利である。なぜなら、小量の緑のレーザ光が青のレーザライトと混合されることによって、標準的なLCDおよびCRTディスプレイにおいて通常得られる、事実上、より長い波長(460〜480ナノメートル)の青の光をシミュレートするからである。この特性を有するいくつかの蛍光体があり、特に、日本のNichia Corporationによってモデル番号NP−2211、NP2221およびNP108−83として市場に出されている蛍光体である。
レンズ36は、所定の方向に沿って透過/拡散させられる光の量が非常に選択的であり得、その結果、観察者がいると予想される場所に光のほとんどが向けられることを確実にする。たとえば、観察者は通常は画面と同じ高さに座るので、画面から放射される任意の放射が垂直方向に沿って10°よりも大きい必要はない。水平方向に沿っては、放射は30°〜40°よりも大きな角度にわたって放射される必要はない。このことは、観察者が見る光のゲインまたは量を高める。
観察者に対面する画面の領域のほとんどは暗い。このことは、周辺反射を低減し、画像コントラストを高める。上述の蛍光体を用いた紫のレーザを使用することによって、スペックルノイズ(speckle noise)が著しく低減される。なぜなら人間の眼は緑に対して最も敏感だからである。マスク18の開口部に蛍光体を満たすのではなく、図11に示されるように、別個の蛍光体プレート42がマスク18に隣接して置かれる。およそ10〜20ミクロン程度の小型レンズ150が、マスクの開口部の中に置かれることによって、ゲインを増加させる。
開口部38は、図9に示されるような長方形の断面を有する必要はなく、円形、楕円形、または正方形などの任意の断面を有し得る。説明されたように、画面はリアプロジェクション画面であり、テレビまたはモニタディスプレイとして特に有用である。画面はまた、フロントプロジェクション画面であり得、そこでは紫の光が緑の光に変換され、赤および青のレーザ光線が観察者に向けて散乱される。
新規でありかつ特許証によって保護されることが望まれるとして主張されるものは、添付の特許請求の範囲において述べられる。
図1は、本発明に従ったリアプロジェクション画面上に画像を投射するシステムの概略図である。 図2は、図1のシステムにおけるインストレーションについて、本発明に従った画像投射装置の、拡大した上からの斜視図である。 図3は、図2の装置の上面図である。 図4は、図2の装置において使用される慣性ドライブの正面斜視図である。 図5は、図4の慣性ドライブの背面斜視図である。 図6は、図2の装置の実際的なインプリメンテーションの斜視図である。 図7は、図2の装置の動作を示す電気的な概略ブロック図である。 図8は、画像が投射される投射画面の断面図である。 図9は、図8の画面の斜視図である。 図10は、本発明の一実施形態に従った、図8の投射画面の詳細の分解断面図である。 図11は、図10に類似している図であるが、投射画面の別の実施形態のものである。

Claims (8)

  1. 二次元のカラー画像を投射する画像投射システム(20)であって、
    該画像投射システムが、
    投射画面と、
    赤、青および紫の固体の半導体レーザ(22、28、34)を含むレーザアセンブリであって、それぞれ異なる波長の複数の赤青および紫のレーザ光線(40、56、58)からなる合成光線を該投射画面に対して放射するレーザアセンブリと
    該投射画面にわたって走査ラインのパターンにおいて該合成光線を掃引するスキャナ(66、70)であって、各走査ラインは複数のピクセルを有する、スキャナ(66、70)と、
    該レーザアセンブリおよび該スキャナに作用可能に接続されたコントローラ(114)であって、選択されたピクセルを該合成光線によって照明させて見えるようにさせることによって該画像を生成するコントローラ(114)と、
    マスク(18)の開口部(38)内の蛍光体(50、42)であって、該紫のレーザ光線緑のレーザ光線に変換する蛍光体(50、42)と
    を備え
    該投射画面が、該レーザ光線をコリメートするコリメーティングレンズ(14)と、該コリメートされたレーザ光線を焦点面にフォーカスする複数のレンズ(36)を有するレンチキュラーレンズアレイ(16)と、該焦点面にある該開口部(38)を有する該マスク(18)とを備える、画像投射システム。
  2. 前記スキャナが、第1の走査角度にわたって第1の走査速度で第1の方向に沿って前記合成光線を掃引する第1の振動可能な走査ミラー(64)と、該第1の方向に対して実質的に垂直な第2の方向に沿って、該第1の走査速度とは異なる第2の走査速度で、該第1の走査角度とは異なる第2の走査角度で、該合成光線を掃引する第2の振動可能な走査ミラー(68)とを含み、該第1の方向が、垂直方向または水平方向である、請求項1に記載の画像投射システム。
  3. 前記走査速度のうちの少なくとも一つが、可聴周波数を超えて、騒音を最小限にする、請求項2に記載の画像投射システム。
  4. 前記走査ミラーのうちの少なくとも一つ(64)が、慣性ドライブ(66)によって振動させられる、請求項2に記載の画像投射システム。
  5. 前記コントローラ(114)が、前記レーザアセンブリを活性化することによって前記選択されたピクセルを照明し、該レーザアセンブリを非活性化することによって該選択されたピクセル以外のピクセルを照明させない、請求項1に記載の画像投射システム。
  6. 前記コリメーティングレンズ(14)が、フレネルレンズである、請求項1に記載の画像投射システム。
  7. ダイクロイックフィルタ(52、54)を含む光学アセンブリをさらに備え、各ダイクロイックフィルタが、前記光線のうちの少なくとも一つを反射し、かつ該光線のうちの少なくとも一つを透過させるように作用する、請求項1に記載の画像投射システム。
  8. 前記開口部(38)の各々が、長方形、円形、楕円形または正方形の断面を有する、請求項1に記載のシステム。
JP2007552398A 2005-01-26 2006-01-25 カラー画像を投射するシステムおよび方法 Expired - Fee Related JP4671443B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/043,302 US7357512B2 (en) 2004-12-15 2005-01-26 Color image projection system and method
PCT/US2006/002650 WO2006081297A2 (en) 2005-01-26 2006-01-25 Color image projection system and method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2008529070A JP2008529070A (ja) 2008-07-31
JP2008529070A5 JP2008529070A5 (ja) 2008-12-25
JP4671443B2 true JP4671443B2 (ja) 2011-04-20

Family

ID=36741021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007552398A Expired - Fee Related JP4671443B2 (ja) 2005-01-26 2006-01-25 カラー画像を投射するシステムおよび方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7357512B2 (ja)
JP (1) JP4671443B2 (ja)
CN (1) CN101263420B (ja)
DE (1) DE112006000275T5 (ja)
WO (1) WO2006081297A2 (ja)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7287862B2 (en) * 2005-02-18 2007-10-30 Symbol Technologies, Inc. Compact image projection module
US7474286B2 (en) * 2005-04-01 2009-01-06 Spudnik, Inc. Laser displays using UV-excitable phosphors emitting visible colored light
US8000005B2 (en) * 2006-03-31 2011-08-16 Prysm, Inc. Multilayered fluorescent screens for scanning beam display systems
US7460287B2 (en) * 2005-05-17 2008-12-02 Symbol Technologies, Inc. Arrangement for and method of increasing pixel symmetry, especially for image projection arrangements
US7511771B2 (en) * 2005-10-31 2009-03-31 Symbol Technologies, Inc. Color image projection system and method
US8451195B2 (en) * 2006-02-15 2013-05-28 Prysm, Inc. Servo-assisted scanning beam display systems using fluorescent screens
US7859567B2 (en) * 2006-03-31 2010-12-28 Microvision, Inc. Arrangement for and method of projecting a color image by switching scan directions in alternate frames
US7446331B2 (en) * 2006-08-21 2008-11-04 Carestream Health, Inc. Apparatus for scanning stimulable phosphor medium
US8556430B2 (en) * 2007-06-27 2013-10-15 Prysm, Inc. Servo feedback control based on designated scanning servo beam in scanning beam display systems with light-emitting screens
US7623560B2 (en) * 2007-09-27 2009-11-24 Ostendo Technologies, Inc. Quantum photonic imagers and methods of fabrication thereof
WO2009053839A2 (en) * 2007-10-22 2009-04-30 Endocross Ltd. Balloons and balloon catheter systems for treating vascular occlusions
JP5315756B2 (ja) 2008-04-01 2013-10-16 セイコーエプソン株式会社 画像表示装置
TWI378314B (en) * 2008-10-15 2012-12-01 Coretronic Corp Screen of a projecting device
US20110044046A1 (en) * 2009-04-21 2011-02-24 Abu-Ageel Nayef M High brightness light source and illumination system using same
CN102597869A (zh) * 2009-08-31 2012-07-18 3M创新有限公司 投影和显示系统
JP5527594B2 (ja) * 2010-03-24 2014-06-18 カシオ計算機株式会社 光源ユニット及びプロジェクタ
US8085467B1 (en) * 2010-06-16 2011-12-27 Eastman Kodak Company Projection display surface providing speckle reduction
US8469519B2 (en) * 2010-06-16 2013-06-25 Eastman Kodak Company Projection apparatus providing reduced speckle artifacts
WO2012063322A1 (ja) * 2010-11-09 2012-05-18 Necディスプレイソリューションズ株式会社 照明装置およびそれを用いた投射型表示装置
DE102011085596A1 (de) * 2011-11-02 2013-05-02 Osram Gmbh Laserprojektor mit wenigstens einer Laserquelle sowie Verfahren zum Erzeugen eines beleuchteten Bereichs auf einer Projektionsfläche
DE102012213311A1 (de) * 2012-07-30 2014-01-30 Osram Gmbh Projektion mit Halbleiterlichtquellen, Umlenkspiegel und Durchlichtbereichen
US20140160439A1 (en) * 2012-12-10 2014-06-12 Funai Electric Co., Ltd. Image display device
JP6340554B2 (ja) * 2012-12-26 2018-06-13 パナソニックIpマネジメント株式会社 画像表示装置
WO2014140656A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-18 Panasonic Corporation Micro phosphor elements and methods for manufacturing the same
CN104102079B (zh) 2013-04-02 2016-08-03 扬明光学股份有限公司 光源模组及投影装置
JP2014206630A (ja) * 2013-04-12 2014-10-30 三菱電機株式会社 投射型表示装置
CN103365056A (zh) * 2013-07-12 2013-10-23 北京大学东莞光电研究院 蓝紫光ld照明激光投影仪
TWI474101B (zh) * 2013-07-24 2015-02-21 Coretronic Corp 可攜式顯示裝置
US20150124225A1 (en) * 2013-11-07 2015-05-07 Seiko Epson Corporation Light source device and projector
AT516113B1 (de) * 2014-08-12 2017-12-15 Zkw Group Gmbh Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge mit Lasereinheit
CN105759553A (zh) * 2016-05-10 2016-07-13 郑强 一种银幕散斑去除系统及其散斑去除方法
JP2019535199A (ja) * 2016-10-06 2019-12-05 アイマックス シアターズ インターナショナル リミテッド 映画発光スクリーンと音響システム
CN108255004B (zh) * 2016-12-28 2021-03-30 佳能株式会社 光源装置和图像投影装置
CN107065420B (zh) * 2017-05-23 2018-10-26 海信集团有限公司 一种投影系统

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03181934A (ja) * 1989-12-12 1991-08-07 Dainippon Printing Co Ltd 透過形スクリーンとその製造方法
JPH0767064A (ja) * 1993-08-27 1995-03-10 Sony Corp 投射型レーザ画像表示装置
JPH08271979A (ja) * 1995-01-30 1996-10-18 Hitachi Ltd 背面投写型マルチスクリーンディスプレイ装置およびそれを用いたディスプレイシステム
JP2003287802A (ja) * 2002-03-27 2003-10-10 Sony Corp 画像表示装置
JP2005526288A (ja) * 2002-05-15 2005-09-02 シンボル テクノロジーズ インコーポレイテッド 高解像度画像投射

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05235572A (ja) * 1992-02-20 1993-09-10 Mitsubishi Shindoh Co Ltd 回路基板の冷却装置
DE19638667C2 (de) * 1996-09-20 2001-05-17 Osram Opto Semiconductors Gmbh Mischfarbiges Licht abstrahlendes Halbleiterbauelement mit Lumineszenzkonversionselement
US6873460B1 (en) * 1999-07-09 2005-03-29 Sarnoff Corporation Retractable rear projection display
JP2003021800A (ja) * 2001-07-10 2003-01-24 Canon Inc 投射型表示装置
US7325929B2 (en) * 2003-12-31 2008-02-05 Symbol Technologies, Inc. Method and apparatus for controllably modulating a laser in a laser projection display

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03181934A (ja) * 1989-12-12 1991-08-07 Dainippon Printing Co Ltd 透過形スクリーンとその製造方法
JPH0767064A (ja) * 1993-08-27 1995-03-10 Sony Corp 投射型レーザ画像表示装置
JPH08271979A (ja) * 1995-01-30 1996-10-18 Hitachi Ltd 背面投写型マルチスクリーンディスプレイ装置およびそれを用いたディスプレイシステム
JP2003287802A (ja) * 2002-03-27 2003-10-10 Sony Corp 画像表示装置
JP2005526288A (ja) * 2002-05-15 2005-09-02 シンボル テクノロジーズ インコーポレイテッド 高解像度画像投射

Also Published As

Publication number Publication date
US20060126023A1 (en) 2006-06-15
WO2006081297A3 (en) 2007-04-19
DE112006000275T5 (de) 2007-12-13
CN101263420B (zh) 2010-07-21
WO2006081297A2 (en) 2006-08-03
US7357512B2 (en) 2008-04-15
JP2008529070A (ja) 2008-07-31
CN101263420A (zh) 2008-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4671443B2 (ja) カラー画像を投射するシステムおよび方法
US7511771B2 (en) Color image projection system and method
US7367682B2 (en) Color image projection arrangement and method
US7859600B2 (en) Arrangement for and method of projecting a level image
US7433108B2 (en) Arrangement for and method of improving image quality, especially for image projection arrangements
JP5213251B2 (ja) 画像プロジェクタにおける画像の歪みに対する補正
US7352499B2 (en) Arrangement for and method of projecting an image with pixel mapping
US7986340B2 (en) Arrangement for and method of projecting a color image by switching scan directions in alternate frames
JP5392894B2 (ja) パターン上でデータ信号をスキャンミラーの動きに同期させる装置
US9071770B2 (en) Arrangement for and method of projecting an image with linear scan lines
US7460287B2 (en) Arrangement for and method of increasing pixel symmetry, especially for image projection arrangements
US7665853B2 (en) Arrangement for, and method of, enhancing image projection by holding scan mirror steady during part of mirror drive cycle
JP4681045B2 (ja) 電気光学的読取り機および画像投影機におけるスキャンミラーの運動をモニタすること
US20070279536A1 (en) Arrangement for and method of projecting an image to be viewed over extended viewing range
US20070279509A1 (en) Arrangement for and method of projecting an image with modulated lasers
US20080204541A1 (en) Aperture stop in an image projection arrangement for preserving color fidelity over an image

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081106

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100903

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100907

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101130

TRDD Decision of grant or rejection written
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20110107

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110111

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110117

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140128

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees