JP5763623B2 - 投写型表示装置及びその制御 - Google Patents

Description

この開示は、投写型ディスプレイ及びその制御に関する。

一般的に、投写型ディスプレイ又はビデオプロジェクタは、ビデオ信号に対応する画像を投写スクリーン又はその他の表面上に表示する。最新式の装置は、歪み、湾曲、焦点及びその他の不一致を、手動制御によって補正することができる。伝統的に、これらのビデオ投写装置は、ビジネスプレゼンテーション、授業、ホームシアターなどで広く使用されている。例えば、投写装置は、学生を教育する課程で、インタラクティブなホワイトボード上に投写するために、多くの学校及び機関において広く使用されている。

当初、投写型表示装置はプレゼンテーション（例えば、ビジネス、教育）を表示するために開発されたが、今日では、これらの投写装置はホームシアターにとって普通のものになってきている。例えば、多くの家庭は今日、特に投写スクリーン上での動画の鑑賞のために設計されたホームシアターを含んでいる。これらのシアターは投写型表示装置を備えていることが多い。装置のコストは手の届くレベルまで下がってきているが、投写型表示装置を消費者が受け入れることに関して、少なくとも１つの問題が残っている。この購入を控えさせる１つのことは、プロジェクタに一般的に使用される映写電球（プロジェクションバルブ）が、多大な電力消費と一般的に短い寿命とを有する高価なランプであることである。故に、機械のコストは手の届くものであるが、メンテナンス（維持管理）が時にして、多くの家庭が納得したり購入したりするには高くつきすぎるものとなっている。

一態様によれば、投写装置によって生成される光の操作を支援するシステムが提供される。

投写装置によって生成される光の操作を支援するシステムは、光源に関する少なくとも１つのパラメータを実時間で監視するように構成された検出部と、前記少なくとも１つのパラメータに少なくとも部分的に基づいて光源を動的に調整するように構成されたコントローラ部とを含む。

投写型表示装置の光源の動的調整を支援するシステムのブロック図の一例を示す図である。 本発明態様に従った検出部のブロック図の一例を示す図である。 本発明態様に従ったコントローラ部のブロック図の一例を示す図である。 本発明態様に従った光源の動的調整を支援する手順のフローチャートの一例を示す図である。 本発明態様に従った投写型表示装置の模式図の一例を示す図である。 本発明態様に従ったレーザセットに使用される回路の一例を示す図である。 本発明態様に従ったＤＰＳＳレーザの一例を示す図である。 本発明態様に従ったマルチレーザ回路基板の一例を示す図である。 本発明態様に従った、画像を投写する投写型表示装置のブロック図の一例を示す図である。 本発明態様に従った、画像を投写する投写型表示装置のブロック図の他の一例を示す図である。 本発明態様に従った、画像を投写する投写型表示装置のブロック図の他の一例を示す図である。

以下の用語はこの説明全体を通して使用され、ここで与えられるその定義は本発明の様々な態様の理解を助けるためのものである。

図面を参照しながら本発明を説明する。図面において、全体を通して、同様の要素を参照するために同様の参照符号を用いる。以下の説明において、本発明の完全な理解を提供するため、説明の目的で、数多くの具体的詳細事項を説明する。しかしながら、明らかなように、本発明はそれらの具体的詳細事項を用いずに実施されてもよい。また、本発明の記述を容易にするため、周知の構造及び装置はブロック図の形態で示すこととする。

本出願において、用語“部（コンポーネント）”、“モジュール”及び“システム”は、ハードウェア、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ、ソフトウェア、又は実行中のソフトウェア、の何れであろうと、コンピュータ関連エンティティを参照するものである。例えば、コンポーネントは、以下に限られないが、プロセッサ上で実行されるプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行ファイル、実行のスレッド、プログラム、及び／又はコンピュータとし得る。例として、サーバ上で実行されるアプリケーションとサーバとの双方がコンポーネントとなり得る。１つ以上のコンポーネントが１つのプロセス及び／又は実行のスレッド内に存在してもよく、また、コンポーネントは１つのコンピュータ上に局在されてもよいし、且つ／或いは２つ以上のコンピュータ間で分散されてもよい。

ここで開示されて特許請求される発明は、その一態様において、実時間（又は、ほぼ実時間）の動的調整が可能な投写型表示装置を有する。表示装置の光源に関する基準（クライテリア）を監視（モニタ）する光源管理システムが用いられ得る。捕捉された基準に従って、コントローラ部又はコントローラ回路が、光源の部分集合（サブセット）を動的に調整し得る。

本発明の実施形態において、光源によって投写された画像が検出部（例えば、センサ）によって監視され得る。調整が適切であるかを決定するために、光源の輝度が閾値と比較され得る。例えば、輝度が閾値を上回っている場合、光源は電力を低減され得る。同様に、輝度が所定の閾値を下回っている場合、それに従って電力が増大され得る。

本発明の他の実施形態において、光源の複数のコンポーネントの各々の温度がモニタされてもよい。上述の例と同様に、温度基準が閾値と比較され得る。ここで、温度が閾値を上回っている場合、個々の光源コンポーネントがオフに切換あるいはスイッチングされ得る。同様に、個々の光源は、温度の関数としてオンに切換あるいはスイッチングされ得る。

本発明によれば。性能基準（例えば、輝度、温度）が実時間（又は、ほぼ実時間）で捕捉され、投写光源の動的調整が可能にされる。理解されるように、この動的調整は光源の寿命を長期化し、それにより投写型表示装置に関する稼働コストを低減させ得る。

図面を参照するに、図１は、本発明態様に従った光源の動的調整を支援するシステム１００を例示している。図示のように、システム１００は、光源１０４の監視及び自動調整を行うことが可能な光源管理システム１０２を含み得る。例えば、赤色、緑色及び青色のレーザの組（セット）内の各レーザの温度に基づいて、光源管理システム１０２は、例えば実時間又はほぼ実時間で、光源内のレーザのサブセットの輝度を動的に調整し得る。他の例では、光源管理システム１０２は、監視している１つ以上のパラメータに基づいて、発光ダイオード（ＬＥＤ）の組（セット）のうちの１つ以上のＬＥＤを動的に調整することができる。なお、ここでレーザすなわちレーザダイオードに関して説明される実施形態はＬＥＤにも適用されることができ、また、その逆も然りである。また、レーザ又はＬＥＤに関して提示される実施形態は、光源１０４としてレーザとＬＥＤとの組み合わせの監視及び調整を行うことにも等しく適用可能である。ただし、例えば温度ドリフト及び寿命などのパラメータは、ＬＥＤにおいてより、レーザにおいて一層大きな問題となる傾向にある。従って、選択されるパラメータは、所与の実施形態にＬＥＤ及び／又はレーザが含まれるか否かに従って変更され得る。また、収集されるレーザ性能基準に基づいて、光源管理システム１０２は、レーザデバイスの寿命を向上するのに適したように、レーザ又はＬＥＤをオン又はオフに切り換え得る。

概して、光源管理システム１０２は検出部１０６とコントローラ部１０８とを含み得る。これらのコンポーネント１０６、１０８は、一緒になって、複数のレーザの各々に関する特性を確認し、光源１０４内で用いられているレーザセットに対して包括的に調整を施すことができる。光源管理システム１０２及びその部分コンポーネント１０６、１０８の特徴、機能及び利点については更に詳細に後述する。

図２は、本発明態様に従った検出部１０６の一例を示している。概して、検出部１０６は、Ｎは整数として、１からＮまでのセンサ部２０２を含み得る。例として、センサ部２０２は、画像が投写されるときに、複数のレーザの各々の輝度をリアルタイムに検出し得る。それに従って、コントローラ部１０８は、該輝度に基づいて、適切と判断されるようにレーザをオン又はオフに切り換え得る。

他の態様において、センサ部２０２は複数のレーザ（又はＬＥＤ）の各々の温度をモニタし得る。認識されるように、レーザ（又は光源）の寿命は、高温での使用が長くなることによって影響を受け得る。故に、確認された温度測定値に従って、コントローラ部１０８は、高温での個々のレーザの使用が長期化することを回避あるいは最小化するよう、適切な光源をオン又はオフに切り換えることで、投写型装置内の光源の寿命及び性能を改善し得る。

更なる他の一態様において、センサ部２０２は投写画像の環境にて周辺光を監視してもよい。その場合、必要に応じて、性能を最適化あるいはその他のように改善するよう、光源１０４の複数のレーザの各々において輝度が増大あるいは低減され得る。同様に、必要に応じてレーザをオン又はオフに切り換えてもよい。

次に、図３を参照するに、本発明態様に従ったコントローラ部１０８の一例のブロック図が示されている。概して、コントローラ部１０８（例えば、制御回路）は分析部３０２と調整部３０４とを含み得る。これらの部分コンポーネント３０２、３０４は、一緒になって、検出部１０６からの測定値を実時間（又は、ほぼ実時間）で処理し、最終的に、光源１０４内の複数のレーザ（又はＬＥＤ）の各々の動作を管理し得る。

動作時、分析部３０２は、検出部１０６から受信した情報及び基準を評価し得る。例えば、該情報が閾値又は限界に対して比較され得る。理解されるように、この閾値又は限界は、ユーザ又は製造者によって構築される所定の基準に基づき得る。他の態様において、この閾値は、環境要因（例えば、周辺光、温度）及び使用の範囲に基づいて動的にシフトされてもよい。

調整部３０４は、各レーザの使用を自動制御するために用いられ得る。同様に、調整部３０４は、各レーザの発光（又は、その他のパラメータ）を動的に校正して、例えば画像の視覚表示を最適化し得る。輝度を制御あるいは校正することに加えて、調整部３０４はまた、複数のレーザの全て又はサブセットを必要に応じてオン又はオフに切り換えることができる。理解・認識されるように、“輝度”は、表面の単位面積に対して到来、通過あるいは退出する光束の量に等しい表面の明るさの指標を表し得る。また、輝度は、ほとんどの場合、カンデラ／平方メートルで測定される。

図４は、本発明態様に従った投写装置内のレーザ及び／又はＬＥＤを動的制御する方法を例示している。説明の単純化のため、ここで例えばフローチャートの形態で示される１つ以上の方法は、一連の動作として図示され説明されるが、理解・認識されるように、本発明によれば一部の動作は、ここで図示されて説明されるのとは異なる順序で、且つ／或いは同時に、行われ得るものであり、本発明はこの動作順序によって限定されるものではない。例えば、方法は代替的に例えば状態図においてのように相互に関係する一連の状態又は事象として表現され得ることが、当業者によって理解・認識されるであろう。また、本発明に従った方法を実施することには、例示する全ての動作が必要とされるわけではない。

ステップ４８２にて、光が生成される。例えば、一組のレーザを用いて光が生成される。ステップ４８４にて、それらレーザの組によって生成される画像、又はそれらレーザ自体の各々、の少なくとも何れか又は双方に、基準が関連付けられる。例えば、画像の輝度が捕捉される。また、ビデオデータも捕捉され得る。他の一例において、各レーザの温度が捕捉される。更なる他の一態様において、周辺光が測定される。レーザ又はレーザの組（例えば、組内の赤色レーザ群）によって生成される光も検出され得る。基準が集められると、ステップ４８６にて、それが閾値を比較される。

ステップ４８８にて、基準が閾値を上回っているかを確立するための決定がなされる。上述のように、閾値は、予め決定され、あるいはその他のパラメータに関連付けられ得る。例えば、許容可能なレーザ温度の閾値は、レーザのライフサイクル試験の関数とし得る。換言すれば、レーザは、それを上回ると故障が発生しやすくなる一定の温度閾値、又は、それを上回ると上昇温度での長期使用による寿命劣化が起こりやすくなる温度閾値を有し得る。捕捉された基準が閾値を上回っていないことが決定された場合、この方法はステップ４８４に戻り、実時間で基準をモニタする。

逆に、閾値を上回っていると決定された場合、ステップ４９０にて、レーザが調整され得る。換言すれば、一部の態様において、上述の比較に従って複数のレーザのうちのサブセットがオン又はオフに切り換えられ得る。理解されるように、適切に、あるいは所望のように、捕捉された基準に応じてレーザの何らかの調整が実行され得る。

図５は、本発明の実施形態に従った投写型表示装置１０のブロック図の一例を示している。表示装置１０は、ビデオ画像を生成し、表示のために受像表面上に投写するように構成されている。図示のように、表示装置１０は、光源１１０、光学系１２０、光変調器１３０、映写レンズ系１４０、制御回路１５０、輝度センサ１５２、筐体２０、ファン６２、電源６６、入力／出力回路７４、及び入力／出力インタフェース７８を有している。光源１１０は所望量の光を生成することができる。実施形態において、光源１１０は一組のレーザであり、該組内の各レーザダイオードは個別にオフ又はオンに切り換え可能にされ得るよう。

この例において、光源１１０は、各原色に対して一組の、赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６を使用しているが、上述のように、代替実施形態はレーザをＬＥＤに置き換えることができ、その逆もまた然りである。光学系１２０は、光源によって生成された光を、光変調器１３０による受信前に受け取るように構成され、且つ該光の光束面積を増大させるように構成される。光変調器１３０は、レーザの組によって生成された光を、投写型表示装置に提供されるビデオ信号に含まれるビデオデータに従って選択的に伝達するように構成される。映写レンズ系１４０は、プリズム構造及びレンズセットを有している。上述のように、輝度センサ１５２は、投写型表示装置によって投写される画像を測定する実時間（又は、ほぼ実時間）の測定値を検出する。それに応答して、制御回路１５０が、実時間測定値に基づいてレーザセットのサブセットの輝度を動的に変化させるよう、光源１１０を動的に制御する。

筐体２０は、表示装置１０の外形寸法と表示装置１０内のチャンバ（空間）６５とを定める。筐体２０はまた、表示装置１０の内部部品に機械的な保護を提供する。図示のように、筐体２０は４つの壁２３ａ−２３ｄ、頂部壁（図示せず）及び底部壁（図示せず）を有している。これらの壁が筐体２０内のチャンバ６５を画成する。壁２３ａ−２３ｄは、表示装置１０に構造上の剛性を与えるとともに筐体２０内の内部部品に機械的な保護を与える、例えば金属又は成型プラスチックなどの、好適な硬さ又は剛性を持つ材料を有する。筐体２０の１つ以上の壁２３ａ−２３ｄはまた、チャンバ６５と筐体２０の外部環境との間での空気の流れを可能にする通気口（エアベント）を含み得る。通気口は筐体の頂部壁及び底部壁にも配設され得る。

電源６６は、赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６と、表示装置１０内の電力を消費するその他の部品とに電力を供給する。故に、電源６６は、制御回路１５０、入力／出力回路７４、ファン及び光変調器１３０に電気エネルギーを供給し得る。電源コードポート８１が、例えば壁面電源コンセントなどのＡＣ電源に電源６６を結合する電源コードを受け入れる。実施形態において、ＡＣ電力からＤＣ電力への変換は、電源コードの両端の間に含められた変圧器にて行われ、それにより、電源６６及び表示装置１０のサイズが縮小され、表示装置１０の可搬性が高められる。

他の実施形態において、電源６６は少なくとも１つの電池６６ａを有する。電池６６ａは再充電可能な電池であってもよく、電源コードポート８１を介して供給される電力を用いて再充電され得る。電池６６ａは、表示装置１０が、ＡＣ電源の近くにあることに頼ることなく、蓄積したエネルギーで動作することを可能にし、それにより表示装置１０の可搬性が更に高められる。例えば、筐体２０内に電池を含めることは、表示装置１０の使用を、固定のＡＣ電源コンセントが利用可能でない、あるいは届く範囲内にない状況にまで拡大する。

例えば赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６に含まれるレーザなど、ここで説明するレーザは、一般的に可視スペクトルとして認められる約４００ｎｍと約７００ｎｍとの間の或る波長を有するレーザ光を生成する。理解されるように、他の態様において、同じ色又は異なる色の、より多い或いは少ないレーザが用いられてもよい。レーザ光はレーザ発振機構を用いて生成される光を意味する。更に詳細に後述するように、レーザ発振機構は場合により、所望の周波数を達成するために初期生成後に操作され得る。この例において、赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６は、それぞれ、表示装置１０の光源として使用される。赤色、緑色及び青色のレーザ光を生成する。他の一部の実施形態においては、上述のように、レーザと別個に、あるいはレーザと組み合わせて、ＬＥＤも光源として採用され得る。

実施形態において、各レーザは、実質的に平行な光（コリメート光）を発する。コリメート光は、（例えば、ランプ又は発光ダイオードからの）放射光とは異なり、ほぼ同一の方向に進行する光によって特徴付けられる。各レーザから発せられるレーザ光はまた、コヒーレント（可干渉性）であるとして特徴付けられ得る。レーザ光の可干渉性は、光又は放射線の波面における空間的変化及び時間的変化の一貫性に関係している。高い度合いのコヒーレンスは、一連のほぼ等しい振幅の波面上の２つの点の間の実質的に一定の位相差（空間的コヒーレンス）と、異なる波面上の同じ点の間の時間的な相関（時間的コヒーレンス）とを示唆する。レーザビームが一方向に進行する平面波と見なされる場合、それは伝播方向における波面の垂直性により空間的にコヒーレントである。また、ここで説明するようにレーザから発せられるレーザ光の概して単色の性質により、ビームは概して時間的にコヒーレントであり、すなわち、それは、或る時に発せられたビームの一部と別の時に発せられた一部との間のほぼ固定の位相関係を表示することになる。

制御回路１５０は、表示装置１０内の構成要素に制御信号を提供するとともに、入力／出力回路７４からのデータを表示装置１０内の適切な構成要素へと経路付け得る。故に、赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６のレーザは、各レーザがターンオン／オフされるときに各レーザを制御する制御信号を制御回路１５０から受信する。より具体的には、制御回路１５０は、１つ以上の入力／出力インタフェース７８及び入力／出力回路７４を介して、信号に含まれるビデオデータを受信し、シーケンシャルカラーフレームベースで該ビデオデータを画素データに変換し、このシーケンシャルカラー画素データを光変調器１３０及び各レーザダイオードに配信する。順次の赤、緑及び青の順で赤色光、緑色光及び青色光を伝送する共通の光路に沿って光が伝送される、レーザセットと光変調器１３０との間の結合光伝送路設計において、制御回路１５０は、光変調器１３０に送られるカラーデータ、並びに赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６にそれぞれ送られるオン／オフコマンド、のタイミングを同期化する。

コントローラ部又は制御回路１５０はまた、表示装置１０内の構成要素の動作に関する命令を格納するメモリを含み、且つ該メモリにアクセスし得る。例えば、格納される熱調整命令は、制御回路１５０によってファンに送信される制御信号を規定し得る。上述のように、熱の調整を支援するため、１つ以上の温度センサも筐体２０内に配置され得る。例えば、温度レベルをモニタし、且つ制御回路１５０によって実行される格納ロジックにより決定される表示装置１０内の閉ループ温度制御に参画するよう、入力／出力回路７４及び制御回路１５０の近傍に温度センサが配置され得る。他の例では、各レーザダイオードに対して配置された温度センサが、各レーザの温度レベルを検知し、所望のレーザ温度レベルのために、格納された命令に基づくファンの使用を発動する情報を出力し得る。制御回路１５０は、例えばインテル系又はモトローラ系のチップのうちの１つなど、商業的に入手可能なプロセッサ、コントローラ又はマイクロプロセッサを有し得る。

入力／出力インタフェース７８は、例えばデジタル計算装置からのビデオデータを有するビデオ信号を伝送するためのケーブルなど、少なくとも１つのケーブル、ワイヤ又はコネクタを受け入れるように構成される。入力／出力インタフェース７８との使用に適した一般的なポートは、Ｓビデオケーブル、６ピンミニＤＩＮ、ＶＧＡ１５ピンＨＤＤＳＵＢ、オーディオケーブル、Ｓビデオアダプタを介したＲＣＡコンポーネント、コンポジットビデオＲＣＡ配線、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ケーブル、ファイヤワイヤなどを受け入れ可能なポートを含み得る。入力／出力インタフェース７８はまた、ヘッドフォン又はスピーカシステムに含まれるスピーカからの有線接続を受け入れるためのオーディオ出力ポートを含み得る。

入力／出力回路７４は、制御回路１５０と、入力／出力インタフェース７８のうちの１つ以上のインタフェースとの間のインタフェースを提供する。入力／出力回路７４及び入力／出力インタフェース７８は共同で、表示装置１０とビデオデータを担持するビデオ信号を出力する装置との間での通信を可能にする。制御回路１５０に提供されるビデオデータは、デジタル形式又は（例えば、ビデオカセットレコーダ（ＶＣＲ）からの）アナログ形式とし得る。場合により、入力／出力回路７４及び制御回路１５０は、アナログビデオ信号を、表示装置１０に含まれた光変調器１３０、例えば液晶ディスプレイ“ＬＣＤ”デバイス又はデジタルマイクロミラー“ＤＭＤ”デバイスなど、のデジタル制御に適したデジタルビデオ信号に変換する。

入力／出力回路７４又は制御回路１５０はまた、例えばＳビデオ配線又はデジタルビデオ信号に必要とされる処理ロジックなど、特定のコネクタタイプ用の支援ソフトウェア又は格納ロジックを含み得る。制御回路（又はコントローラ）１５０は、到来データ形式の変換を容易にし、且つ表示装置１０のビデオ互換性を高めるために、メモリ内に格納ロジックを含み、それにアクセスする。制御回路１５０によってアクセスされるメモリ内に格納される変換命令を有する好適なビデオフォーマットは、例えば、ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ、ＥＤＴＶ及びＨＤＴＶ（１０８０ｉ及び７２０ｐのＲＧＢＨＶ）を含む。

ファン６２ａ及び６２ｂは、表示装置１０の部品を冷却するため、筐体２０のチャンバ６５中で空気を移動させる。実施形態において、ファンは、筐体２０の一方側で吸気口２４ａを介して空気を引き込み、該空気が投写型表示装置１０の内部部品及び筐体２０の壁を冷却した後に、通気口２４ｂから熱風を排気する。認識されるように、ファン及び通気口の配置は、光源のチャンバ６５内の内部部品の配置によって異なったものとなり得る。具体的には、ファンの配置、及びファンによって実現されるチャンバ６５内の空気の流れのパターンは、筐体２０内の部品の、個々の温度制御要求と熱生成の寄与分とに従って設計される。

典型的に、赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６と、電源６６とが、筐体２０内の熱のうちの最大の割合を生成する。それに対応して、流入空気６９は、吸気口２４ａを通過し、先ず、空気が比較的冷たい間に、光変調器１３０、制御回路１５０及び入力／出力回路７４を通ってそれらを冷却し、電源６６と赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６とを横切り、そして、排気口２４ｂから出て行く。この排気はまた、それぞれファン６２ａ及び６２ｂを回転させるファンモータ６３ａ及び６３ｂを冷却し得る。実施形態においては、筐体２０の一層低いプロファイルを可能にするよう、複数のファンが使用されている。当業者に認識されるように、使用されるファンの数及びサイズは、表示装置１０内での熱生成と、１つ以上の熱消散目標を維持するための所望の空気流とに依存することになる。チャンバ６５はまた、１つ以上の気流ガイド６７を含み得る。気流ガイド６７は、チャンバ６５内で垂直あるいは水平にされ、空気の流れを望ましく方向付け且つ分布させる。実施形態において、赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６用の回路基板４３０は、チャンバ６５内の空気の流れ方向に対して垂直に、鉛直方向に配置され、気流ガイド６７は、各回路基板４３０の表面にわたって冷却空気を導くように配置されている。

実施形態において、光出力はＬＥＤ又はレーザからとすることができる。例えば、レーザを用いる場合、赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６のレーザからの光出力が、光ファイバ配線７２に供給される。光ファイバ配線７２は１つ以上の光ファイバケーブルを含んでおり、該光ファイバケーブルは、赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６のレーザからの光を、複数あるいは共通の光路に沿って、光ファイバ配線７２の出口端と光変調器１３０との間に配置された光リレー８０まで伝送するように構成される。各光ファイバケーブルは、上記レーザセットのうちの１つのレーザからの光を受け入れるように構成された入射端７２ａと、光リレーへの伝達及び後続の光変調器１３０への伝達のためにレーザ光を出力するように構成された出射端７２ｂとを有している。光ファイバ配線７２は屈曲されて柔軟に位置付けられ得るので、光ファイバ配線７２は有利なことに、レーザセットと光リレーとの間の位置や向きの関係にかかわらず、レーザセットと光リレーとの間での光伝送を可能にする。例えば、これにより、様々なレーザセットのレーザ、光リレー及びプリズム構造の柔軟（自由）な配置が可能になり、それが、筐体２０内の空間の節減を高め、筐体２０のフットプリント（設置面積）を縮小し、表示装置１０のサイズを最小化するために使用され得る。

光ファイバケーブルの数は設計とともに異なったものとなり得る。複数の光ファイバケーブルは、各ケーブルが１つ以上のレーザのために供される設計で採用され得る。複数の光ファイバケーブルは、各ケーブルが１つの原色を伝送するように構成される設計で採用されてもよい。例えば、３つの異なる光路に沿って３原色用の光変調器まで各ケーブルが１つの原色のレーザセットからの光を伝送するようにして、３本の光ファイバケーブルが用いられ得る。他の例では、図５に示すように、共通の光ファイバケーブルを用いて、順次に発せられる赤色光、緑色光及び青色光を共通の光路に沿って単一のミラーベース光変調器１３０まで伝送してもよい。光ファイバ配線７２は、当業者に知られた様々な製造供給元から容易に入手可能なものなどの、単一モードファイバ又はマルチモードファイバを有し得る。場合により、光ファイバ配線７２が単一モードファイバであるとき、単一モード光ファイバ配線７２内での光伝送に由来する発散を補正するために、出射端７２ｂに収束レンズが配置される。

各レーザからの光の光ファイバ配線７２内への伝達を容易にするように光ファイバインタフェース７０が構成される。光ファイバインタフェース７０は、光ファイバ配線７２に含まれる各光ファイバケーブルの入射端を、各レーザから出力される光が光ファイバケーブル内に伝達されるように位置決めして保持する１つ以上の固定治具を含み得る。光ファイバインタフェース７０はまた、レーザからの光を光ファイバ配線７２に導く光学系を含み得る。実施形態において、光ファイバ配線７２にて単一の光ファイバケーブルが使用され、光ファイバインタフェース７０は、各レーザの出口と単一の光ファイバケーブルの入口との間に配置されて各レーザからの光を該単一のケーブルに導くレンズ系を含む。このレンズ系は、光をファイバの入口に導く第１のレンズと、ケーブルに入射する光をコリメートし直す第２のレンズとの、少なくとも２つのレンズを有し得る。

レーザと光ファイバ配線７２との一対一関係を実現する他の実施形態において、光ファイバインタフェース７０は、各光ファイバ配線７２の入射端７２ａを、単一のレーザからの光を受け入れるように、該レーザの出口の比較的近くに保持する。この場合、各ケーブルは、その入射端に、光捕捉と当該光ファイバケーブル内への光伝送とを容易にする収束レンズを含み得る。一対一の実施形態において、光ファイバ配線７２内の各光ファイバケーブルは、レーザへの取り付けを可能にする固定治具を含む。例えば、従来から利用可能である例えばフロリダ州ダニディンのオーシャン・オプティクス社などの製造供給元から入手可能な光ファイバケーブルは、ネジ山付きの脱着可能な固定治具を含んでおり、このネジ山は、レーザ筐体に設けられた対を為すネジ山に光ファイバケーブルをねじ込んで固定することを可能にしている。この場合、光ファイバインタフェース７０は、各光ファイバケーブルにネジ山付きの固定治具を有し、対を為すネジ山がレーザ筐体に付加される。

共通の光路伝送の実施形態において、各レーザセットのレーザからの光は、共通の経路に沿って進行した後に、光変調器１３０によって受光される。この場合、赤色光、緑色光及び青色光は、ビデオ信号にて光変調器１３０に提供される赤、緑及び青のビデオデータに一致する時間同期した手法で、光ファイバ配線７２に提供される。

光リレー８０は、光ファイバ配線７２から受け取った光を、プリズム構造を介した光変調器１３０上への伝送に適した光束に変換する。これは、光ファイバ配線７２から受け取った光束を１つ以上のレンズを用いて成形及びサイズ変更することを含むことができ、また、その光束分布にわたって強度を均一化することを含み得る。そうするため、光リレーは、筐体２０内で好適に間隔を空けて配置された１つ以上のレンズを有し得る。実施形態において、光ファイバ配線７２から受け取られる光束の面積を増大させるように第１のレンズ８０ａが選択されて配置され、第１のレンズ８０ａによって伝送される発散光を、光変調器１３０上への伝送のために実質的に平行にされた光束に変換するように第２のレンズ８０ｂが選択されて配置される。

第１のレンズ８０ａと第２のレンズ８０ｂとの間に回転式ディフューザ８２が配置される。回転式ディフューザ８２は、モータ８６によって回転される透明なガラススクリーン８４を有する。図５に示すように、回転式ディフューザ８２は、焦点の合っていないビームを遮断し、それにより時間的コヒーレンス及び空間的コヒーレンスの双方を低減し、出力画像における潜在的なスペックルを抑制する。他の実施形態において、回転式ディフューザ８２は、光ファイバ配線７２の出口とレンズ８０ａによる受信前との間の光路内に導入される。

当業者に認識されるように、回転式ディフューザ８２は、レーザセットにおけるレーザ光の生成と、外部投写レンズ１４０ｈからの投写画像の出力との間の光路に沿ったその他の位置に配置されてもよい。例えば、回転式ディフューザ８２は、複数の光ファイバケーブルからの光が共通の光ファイバケーブルに伝達される合流点の近傍に配置されてもよい。この場合、回転式ディフューザ８２は、空間的コヒーレンス（ビームを一点に集光することができること）を維持しながら時間的コヒーレンスのみを低減するように、ビームの焦点に配置されてもよい。

回転式ディフューザ８２はまた、例えば、レーザと光ファイバ結合との間、又は最終リレーレンズとプリズム構造との間で、光を遮断するように配置されてもよい。実施形態において、レーザ光が光リレーによって光束面積を拡大される前にレーザ光を遮断するように、コヒーレンスディフューザが配置される。小さい光束面積の光ビームを遮断することは、透明ガラススクリーン８４及びコヒーレンスディフューザモータ８６を小型化することになる。

実施形態において、光リレーは、例えば第２のレンズ８０ｂとプリズム構造との間など、レーザセットとプリズム構造との間の光路内に配置された一対のフライアイレンズを有する。このフライアイレンズ対は、累積的に、光変調器１３０上に伝送される光束にわたって、光を均一に再分配する。第１のフライアイレンズは、（例えば、第２のレンズ８０ｂから）入力される光束を、各々が入射光束面積全体の一部を有する複数のブロック又は成分の組に空間的に分割する複数のレンズを含み、各ブロックの光を第２のフライアイレンズの対応するブロックに伝送する。第２のフライアイレンズは、第１のフライアイレンズ内のレンズの数と同数の複数のレンズを含み、各成分の光を、照らすべき対象領域に、各レンズからの部分光束が対象領域にて互いに重畳されるように出力する。

他の実施形態において、光リレーは、例えばレンズ８０ｂとプリズム構造との間など、レーザセットとプリズム構造との間の光路内に配置された積分器トンネルを有する。積分器トンネルは、全反射を用いて、典型的に長方形である出力端における出力幾何学形状によって決定される形状にわたってほぼ均一に分布された強度で光束を出力する。また、出口は、下流の光変調器１３０のアスペクト比に合致する寸法にされ得る。積分器は、例えば技術的に知られていて使用されているもののような固体ガラスロッドを有し得る。必要に応じて、積分器トンネルによって出力される光束のサイズを、出力端に存在するサイズから、光変調器１３０による受光に適したサイズに変更するために、１つ以上のレンズが配置され得る。

プリズム構造は、所定の角度で光変調器１３０に光を提供するとともに、光変調器１３０からの光を出力経路３１に沿って投写レンズセットへと伝送する。プリズム構造は、空隙又は接合界面１４０ｃによって分離されたプリズム要素１４０ａ及び１４０ｂを有する。接合界面１４０ｃは、光リレーから与えられた光を光変調器に向けて反射するような角度で配置される。また、接合界面１４０ｃは、光変調器１３０によって反射された光が出力経路３１に沿って投写レンズセットへ透過することを可能にする。

光変調器１３０は、光を選択的に透過（あるいは反射）し、出力経路３１に沿って出力画像を提供する。そうするため、光変調器１３０は、ビデオ信号に含まれたビデオデータを供給され、該ビデオデータに従って選択的に光を透過する。ビデオデータは典型的に、個々の画素値に従って、フレーム毎を基本にして、光変調器１３０に提供される。ビデオデータが投写型表示装置１０によってこの形式で受信されない場合、筐体２０内の制御回路１５０がビデオデータを、光変調器１３０の動作に適した形式に変換する。実施形態において、出力画像の個々の画素に各々が対応する光変調器１３０内の個々の光変調素子が、画素ごとに、受信されたデジタル画素値を対応する光出力に変換する。

実施形態において、光変調器１３０は、例えばテキサスインスツルメント社から商業的に入手可能なデジタルマイクロミラーデバイス（又はＤＭＤ（テキサスインスツルメント社の登録商標））などの、ミラー（鏡）ベースの空間光変調器である。ＳＤＲ又はＤＤＲシリーズの殆どのＸＧＡ又はＳＶＧＡ解像度チップが、実施形態との使用に適している。この場合、光変調器１３０は、複数の小さなアルミニウム微小機械ミラーを含む長方形アレイを有し、それらミラーの各々が、出力画像光を下流の出力経路３１に選択的に反射し、且つ非画像光を出力経路３１外に反射するよう、ヒンジ軸を中心にして個々に偏向する。各ミラーの偏向（ディフレクション）状態又は偏向角は、下に位置するアドレス指定回路の記憶内容及びミラーリセット信号を変化させることによって個別に制御される。ミラーのアレイは、各ミラーがビデオ画像の１つの画素の光出力を担うように配列される。画素出力に対応する制御信号が、各ミラーの近傍に配置された制御電極に供給され、それにより、画素毎を基本にして、ビデオデータに従った電磁力によって個々のミラーが選択的に偏向される。各ミラーによって反射された光は、その後、出力経路３１に沿って、プリズム構造１４０ａ−１４０ｅを介して伝送され、そして、投写レンズセットを用いて投写型表示装置１０外に伝送される。

光リレー８０の構成及びプリズム構造の面は、光変調器１３０の照明角度を制御する。光変調器１３０の個々のミラーによる光反射の後、反射された光は、出力経路３１に沿って投射レンズセットに向かってプリズム構造を出ていく。出力経路３１は、ａ）表示装置１０内の光変調器１３０によって選択的に伝送される画像光の方向、及びｂ）表示装置１０から出力される光の方向を特徴付ける。光変調器１３０によって選択的に伝送される光に対して、出力経路３１は‘オン’状態にある画素の光変調器１３０からプリズム構造１４０ａ−１４０ｅを通って外部投射レンズ１４０ｈを出ていく直線として延在する。

投射レンズセットは、出力経路３１に沿って配置され、光変調器によって選択的に伝送される光を出力経路３１に沿って表示装置１０から投射するように構成される。投射レンズセットは、受像面に投じられる投射画像が、投射レンズ１４０ｈから受像面までの距離が増大するにつれて大きくなるように、光変調器１３０によって出力経路３１に沿って伝送される画像光を操作する。投射レンズセットは、第１の投射レンズ１４０ｆ、第２の投射レンズ１４０ｇ、及び外部投射レンズ１４０ｈを有しており、これらレンズの各々は、中心を出力経路３１に沿わせて且つそれに直交するように配置される。各投射レンズ間の距離は、使用される投射レンズセットの数と同様に、外部投射レンズ１４０ｈからの所望の投射角度とともに変わり得る。実施形態において、表示装置１０は、例えば約６インチと約１５フィートとの間などの短い投射距離に合わせて設計される。表示装置１０はまた、ユーザが投射レンズセットからの出力の手動焦点合わせ及び手動ズームを行うことを可能にする１つ以上のボタン又はツールを含み得る。

動作時、レーザセットのレーザによって生成される光は、光ファイバ配線７２によって集められ、且つ光ファイバ配線７２内を伝送される。光リレー８０が、光ファイバ配線７２によって伝送された光を、プリズム構造１４０ａ−１４０ｅ内での反射を介した光変調器１３０上への伝送に適した光束サイズに変換する。プリズム要素１４０ａ中を伝播する光は、全反射によって接合界面１４０ｃの位置の表面１４０ｄから反射され、光変調器１３０に向けられた反射変調前ビームを形成する。反射変調前ビームは、プリズム要素１４０ａ中を進行して光変調器１３０に達し、光変調器１３０は、投写される画像に対応する信号内のビデオデータに従って選択的に光を伝送する。退出面１４０ｅを介して出力される光は出力経路３１によって特徴付けられ、スクリーン又は好適な受像面上での拡大表示のために画像光を操作する投写レンズセット中を伝播する。典型的に、画像は、受像面までの距離が増大するにつれて画像が大きくなるような投写角度で投じられる。

実施形態において、輝度センサ１５２は、フォトダイオードアレイ、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ、又は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）カメラとし得る。しかしながら、所望の光感度を有するその他の如何なる光センサ又はカメラも、光強度検出用の輝度センサとして用いられ得る。輝度センサ１５２は、ａ）１つ以上のレーザから直接的に放射された光を検出する、ｂ）レーザ生成と投写光学系からの出力前との間の何らかの点で、プロジェクタ内で光を検出する、且つ／或いはｃ）投じられた画像にて光を検出するよう、プロジェクタに組み込まれ、接続され、あるいはその他の方法で結合され得る。実施形態において、輝度センサ１５２は受像面上に搭載され得る。他の例では、輝度センサ１５２は、例えば、投写型表示装置１０の外装上に輝度センサ１５２を搭載すること、又は投写型表示装置自体の内部に輝度センサ１５２を組み込むことの何れかなどによって、投写型表示装置１０に取り付けられ得る。何れの場合も、輝度センサ１５２は、センサの視野と投写画像の領域とにおける差異を最小化するように配置され得る。

実施形態において、制御回路１５０は、実時間測定値に基づいて光の所望量を更新し、実時間測定値が所定の閾値より低いときにレーザのサブセットを選択的にターンオフする。他の例では、制御回路は、実時間測定値に基づいて光の所望量を更新し、実時間測定値が所定の閾値を上回っているときにレーザのサブセットを選択的にターンオンする。実時間測定値は、投写されているビデオデータ、１つ以上のレーザの状態（例えば、温度又は光投写の継続期間）、又はこれらの組み合わせに関係し得る。例えば、映画にて画面が真っ暗になるとき、輝度センサ１５２は、投写画像の輝度が低くなったことを検出し得る。制御回路１５０は、光源１１０は光源１１０の出力パワーを調整し得るよう、光の所望量を更新する。

他の実施形態において、レーザ（又はＬＥＤ）セット内のレーザの総数は、画像の最大輝度における光の所望量を作り出すのに必要なレーザ数より大きくされる。これは‘冗長’レーザ供給と称される。例えば、６個のレーザからなるセットが、所望量の光を生成・放射するのに５個のレーザのみを必要とするようにし得る。６番目のレーザは、１つのレーザが故障しても、セット全体ひいては表示装置が動作可能であることを損ねないようにすることを可能にする。

追加のレーザを有することに加えて、レーザセット内の追加レーザはまた、レーザ群を熱消散の目的で循環させ、セット内の各々且つ全てのレーザの寿命を延ばすことを可能にする。より具体的には、赤色、緑色又は青色のレーザセット内のレーザ群が、各レーザの局所的な熱生成を抑制するよう、循環あるいはその他の方法でオン及びオフに切り換わる。この周期的な冗長レーザ循環は、各レーザの温度を低く保ち且つ各レーザにおける局所的な熱生成を低減し、それにより、各レーザ、それが対応するレーザセット、ひいては装置の寿命が延長される。

各レーザの（温度及び熱生成の低減のための）循環及び停止の期間の長さは、当業者に認識されるように、セットに含められる追加冗長レーザの数に依存する。レーザ数が増加するにつれて、各レーザの停止期間が、―使用されない頻度及び時間に関して―、増加する。

循環及び停止の期間の長さは、必要とされる光の強度にも依存し得る。例えば、使用されるアクティブレーザの数は、表示されるビデオが一層低い強度を必要とする（例えば、暗いシーン）ときに削減されることができる。

熱の除去速度及びダイナミクスも、循環期間及び時間に影響を及ぼし得る。熱除去が僅かな上昇温度の恩恵を受けている場合、循環を減らし、温度を上昇させ、より高速な熱消散を駆動してもよい。

レーザセットの温度を検出する温度センサ１５４が設けられる。制御回路１５０は、レーザセット内の各レーザの温度を決定するように構成される。例えば、制御回路は、レーザセット内で最も高い温度を有するレーザダイオードをターンオフする。他の実施形態において、レーザセットが所定量を超過する時間を測定するタイマーが、投写型表示装置に含められる。制御回路１５０は、所定の時間長さ動作されたレーザダイオードをターンオフするよう動作する。

理解されるように、温度に基づく冗長制御は、周期的な停止の恩恵を受ける個々のレーザの寿命、及び昇熱に晒されることに難点を有する耐久性を有するものの寿命を延ばし、それにより、所与の冗長レーザセットの表示装置の寿命を長期化する。

更なる他の実施形態において、投写型表示装置１０は周辺光センサ１５６を含む。周辺光センサ１５６は、投写環境の周辺光の輝度を検出する。それに従って、制御回路１５０は、周辺光の輝度が所定のレベルを上回っている場合に光の所望量を増大させ、周辺光の輝度が所定のレベルより低い場合に光の所望量を低減させ得る。

図６は、赤色レーザセット１２に使用される（あるいは、代替実施形態において、ＬＥＤに適応される）回路の一例を示している。実施形態において、赤色レーザセット１２内の各ダイオードレーザは、約６１５ｎｍと約６９０ｎｍとの間の波長を含む赤色光を生成・放射する。赤色レーザセット１２の各ダイオードレーザは、約６２５ｎｍと約６４５ｎｍとの間の波長を含む光を生成・放射するように構成された、レージング（レーザ発振）媒体とレーザキャビティとを含み得る。ここでは、ダイオードレーザという用語は、レーザ光を出力するデバイス、システム又はモジュールであって、半導体を用いてレーザ光を生成するものを意味する。ダイオードレーザ４００は、一般的に、半導体レーザ、レーザダイオード、又は注入レーザとも呼ばれている。ダイオードレーザ４００は、レージング媒体４０２、出力レンズ４０４、レージングチャンバ４０８、モニター・フォトダイオードチップ４１２、筐体４１４、リード４１６、制御回路４１８、及び補正レンズ４２０を有しており、これらは全て回路基板４３０上に搭載されている。

実施形態において、緑色レーザセット１４内の各レーザは、約５１０ｎｍと約５７０ｎｍとの間の波長を含む光を放射する。緑色レーザセット１４は、約５３０ｎｍと約５５０ｎｍとの間の波長を含む緑色光を各々が放射する複数の緑色発光ダイオード励起固体レーザを有していてもよい。実施形態において、緑色レーザセット１４及び／又は青色レーザセット１６は、１つ以上のダイオード励起固体（diode pumped solid-state；ＤＰＳＳ）レーザを有する。固体レーザは一般的に、活性レージング媒体内に不純物をドープされた結晶を用いる。ＤＰＳＳレーザは、レーザ光を出力するデバイス、システム又はモジュールを意味する。

図７は、実施形態に従ったＤＰＳＳレーザ４５０の一例を示している。ＤＰＳＳレーザ４５０は、ポンプ光源４５１、レージング媒体４５２、出力光学系４５４、レージングチャンバ４５８、筐体４６４、制御回路４６８、光学系４７０、結晶４６１、カップラ・ミラー４５７、及び回路基板４３０を有している。

青色レーザセット１６は、表示装置１０にて使用される青色光を生成するように設計・構成される。実施形態において、青色レーザセット１６内の各レーザは、約４２０ｎｍと約５００ｎｍとの間の波長を含む青色光を放射する。青色レーザセット１６は青色ダイオードレーザを含むことができ、各青色ダイオードレーザは、約４３０ｎｍと約４６０ｎｍとの間の波長を含む光を生成・放射するレージング媒体とレーザキャビティとを有する。青色レーザセット１６での使用に好適な青色ダイオードレーザは、図６に関して更に詳述される。青色レーザセット１６は、図７に示されるような、青色発光ダイオード励起固体レーザを含んでいてもよい。

一般的に、各色のセットの複数のレーザの結合パワーは、認識されるように、表示装置１０の所望の光強度出力に従って適応され、また、赤色、緑色及び青色の各々に対する視聴者の光感度に従って適応され得る。セット内の個々のレーザのパワーは設計によって異なり得るものであり、各レーザセット内のレーザの数は、該セットに使用される個々のレーザの出力パワーに伴って異なるものとなる。

実施形態において、赤色レーザセット１２、緑色レーザセット１４及び青色レーザセット１６内の各レーザは、レーザ性能に関するフィードバックを提供するセンサを含む。例えば、赤色レーザセット１２のダイオードレーザは、各ダイオードレーザからの光フィードバックを提供するフォトダイオードチップを含み得る。そして、各光センサからの情報は、各レーザのレーザ出力を指し示すインジケーションを提供するため、制御回路１５０に与えられる。

図８は、１つ以上のレーザが回路基板４３０に組み込まれることを示している。回路基板４３０は、その上に組み込まれた各レーザに電気通信を提供する。実施形態において５個のダイオードレーザ４００ａ−ｅが組み込まれるが、上述のように、ここで説明されるレーザ又はダイオードレーザに適用される実施形態は、ＬＥＤとの使用に適応されることが可能である。何故なら、所与のレーザ又はＬＥＤに対する動作パラメータは異なるが、何れも光源として作用するからである。ダイオードレーザ４００ａ−ｅのこの構成は、表示装置１０内でのレーザセットのための空間を縮小する。回路基板４３０上の制御回路４１２は、各ダイオードレーザ４００ａ−ｅに供給される電流を制御する。回路基板４３０は５個のダイオードレーザ４００を示しているが、理解されるように、回路基板４３０は、ダイオードレーザ４００とＤＰＳＳレーザ４５０との組み合わせや、異なる総数の光源を含んでいてもよい。実施形態において、ダイオードレーザ４００ａ−ｅは全て、例えば赤色など、同様の波長を有する光を出力する。他の実施形態においては、単一の基板４３０上の複数のレーザが相異なる色を出力する。

他の実施形態において、レーザ、又は場合によりＬＥＤ、のセット内のレーザの総数は、所望量の光を生成するのに必要なレーザ数より多くされる。冗長レーザ（又はＬＥＤ）を設けることは、個々のレーザの故障がセット全体の出力すなわち所与の原色の出力を損ねることを防止するのに有利である。それに対応して、各レーザセットは、該セット内の１つの個体のレーザがもはや動作不能になったとしても、所望の意図された照明パワー及び原色を出力し続け得る。大抵の場合、これにより、コスト及びサイズの僅かな増大のみで、所与のレーザセットに関する表示装置１０の寿命が延長される。

冗長セット内の各レーザの周期的な停止は、熱消散にとっても有利である。これは、例えば動画ビデオの視聴に関する使用などの表示装置１０の長時間の使用にわたって、個々のレーザの加熱を少なくすることを可能にする。セット内の個々のレーザの停止は、所定の停止スキームに基づいて循環的にされ得る。例えば、通常使用において所望の出力パワーのために３個のレーザが必要とされる４レーザ冗長スキームにおいて、４個のレーザの各々が順番に所定の期間だけ停止し得る。これは各レーザに周期的な冷却時間を与え、各レーザに、より少ない熱生成をもたらす。

他の例では、所定の閾値まで熱くなる個体のレーザが、該レーザの近傍に配置された温度センサによって検知され、該レーザを保護するために停止が用いられ得る。そして、メモリに格納されて制御回路７６（図５）に対してアクセス可能にされるロジックが、該レーザを停止させ（且つファンをオンにし）、この熱くなったレーザが閾値温度に達することを防止する。このようにして複数の閾値温度が定められてもよく、冗長セット内の複数のレーザが特定の閾値温度に達するときに該セット内の何れのレーザを使用するかを決定するロジックが実装され得る。理解されるように、冗長レーザを設けることはまた、有利なことに、周期的な停止の恩恵を受ける個々のレーザの寿命を延ばし、それにより、所与のレーザセットに関して表示装置１０の寿命を長期化する。

実施形態において、セット１６内の各レーザは、該セット内の各レーザの温度を検出する温度センサを含む。上述のように、制御回路７６は温度センサからのフィードバックを用いて、ａ）何れのレーザが１つ以上の温度閾値まで昇温しているか、及びｂ）各ダイオードレーザの具体的な温度を決定し、温度に基づく波長ドリフトを最小化する。この情報と、各状態若しくは複数の状態のための格納された命令とに基づき、制御回路７６は、セット内の各レーザの温度に基づいて、セット内の何れのレーザによって光を生成するかを決定する。格納されるロジックはまた、例えば、複数のレーザが所定の温度閾値に達するとき、又は個体のレーザが更に高い温度閾値又は危険な温度閾値に達するときなどの、特別な事象のための命令を含み得る。

一部のダイオードレーザ４００は、温度に基づく（温度ベースの）周波数ドリフトを含む。これは、レーザの温度に伴って出力レーザ光の波長を変化させるものである。０．３ｎｍ／℃のドリフトが一般的である。典型的に、レーザの製造元は、所与のレーザの温度ベースの周波数ドリフトを知っている。その場合、冗長レーザを設けることは、冗長セット内の各レーザの平均温度変動を低減することによって、温度ベースのドリフトを低減し、それにより光の一貫性及び画質を高め得る。

図９は、実施形態に従った、受像面２２上に画像を投写する投写型表示装置２０のブロック図を示している。表示装置２０は、光源２１０、光学系２２０、光変調器２３０、投写レンズ２４０、制御回路２５０、輝度センサ２５２、温度センサ２５４、及び周辺光センサ２５６を有している。輝度センサ２５２は、投写される画像を捕捉することが可能な光検知デバイスである。輝度センサ２５２は、フォトダイオードアレイ、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）カメラ、又は相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）カメラとし得る。しかしながら、所望の光感度を有するその他の如何なる光センサ又はカメラも、光強度検出用の輝度センサとして有用であり得る。輝度センサ２５２は、プロジェクタに組み込まれ、接続され、あるいはその他の方法で結合され得る。

実施形態において、輝度センサ２５２は受像面２２上に搭載され得る。他の例では、輝度センサ２５２は、例えば、投写型表示装置の外装上に輝度センサ２５２を搭載すること、又は投写型表示装置自体の内部に輝度センサ２５２を組み込むことの何れかなどによって、投写型表示装置２０に取り付けられ得る。何れの場合も、輝度センサ２５２は、センサの視野と投写画像の領域とにおける差異を最小化するように配置され得る。

実施形態において、輝度センサ２５２は、画像投写と輝度検知との双方で、光路の少なくとも一部を共有する。これは、例えば、投写レンズ２４０の光路内にビームスプリッタ２４２を配置することによって達成され得る。

図１０は、実施形態に従った、受像面３２上に画像を投写する投写型表示装置３０のブロック図の他の一例を示している。表示装置３０は、受像面上での表示のためにビデオ画像を生成して投写するよう構成されている。表示装置３０は、光源３１０、光学系３２０、光変調器３３０、投写レンズ３４０、制御回路３５０、輝度センサ３５２、温度センサ３５４、及び周辺光センサ３５６を有している。光源３１０は、光源コントローラ３１８、回路基板４３０、及びレーザセットを含んでいる。光変調器３３０は、複数の可動式ミラー素子（図示せず）を含み得る。可動式ミラー素子は、画像信号に従って第１の反射位置と第２の反射位置との間で選択的に移動して、入射光を投写レンズ３４０に向けて反射するか、あるいは投写レンズ３４０の方向とは異なる方向に反射するかする。投写レンズ３４０に向かって進む光が、受像面３２上の投写画像を形成する。

レーザセットの光強度すなわち出力を測定する構成は、投写型表示装置３０がレーザセットの物理的な変化に応じて光強度を制御することを可能にする。一部の場合において、光強度を測定するために、画像形成に使用されない不用光が用いられる。他の例では、光変調器３３０によって反射される光の量がセンサによって検出される。上述のように、光源３１０の光強度は、制御回路３５０によってセンサ出力に応じて制御され得る。

図１１は、実施形態に従った投写型表示装置４０のブロック図の他の一例を示している。表示装置４０は、光源４１０、光学系４２０、光変調器４３０、投写レンズ４４０、制御回路４５０、輝度センサ４５２、温度センサ４５４、及び周辺光センサ４５６を有している。光源４１０は所望量の光を生成する。光学系４２０は、光束面積を増大させるように構成されている。光変調器４３０は、３つのＬＣＤを備えたライトバルブである。輝度センサ４５２は、投写型表示装置４０によって投写される画像を測定する実時間測定値を検出する。制御回路４５０は、この実時間測定値に基づいて光源４１０を制御し、レーザセットの輝度を動的に変化させる。

周辺光センサ４５６は、投写環境の周辺光の輝度を検出する。それに従って、制御回路４５０は、周辺光の輝度が所定のレベルを上回っている場合に光の所望量を増大させ、且つ／或いは、周辺光の輝度が所定のレベルより低い場合に光の所望量を低減させ得る。

他の実施形態において、レーザセット内のレーザの総数は、所望量の光を生成するのに必要なレーザ数より多くされる。図示のように、レーザセットの温度を検出する温度センサ４５４が設けられ得る。制御回路４５０は、レーザセット内の各レーザの温度に基づいてレーザのサブセットを決定するように構成される。例えば、制御回路は、レーザセット内で最も高い温度を有するダイオードレーザをターンオフさせる。他の実施形態において、レーザセットが所定量を超過する時間を測定するタイマーが、投写型表示装置に含められる。制御回路４５０は、所定の時間長さ動作されたレーザダイオードをターンオフするよう動作する。

ここで説明したレーザベースのシステムは、有利なことに、低い電圧を必要とし且つ低い電力を消費する投写型表示装置のための光生成の選択肢を提供する。ダイオードレーザは、入力エネルギー当たりの光生成に関して、特に白色ランプと比較して、一層効率的であると見なされることが多い。レーザ光源はまた、白色ランプより少ない熱のみを発生し、それにより熱消散要求を容易なものにする。これは、より少ない電力を消費し且つより小さいスペースのみを必要とする一層小型の冷却ファンの使用を可能にする。ダイオードレーザの別の１つの利点は、ダイオードレーザが比較的単色の光を放射することにより、カラーホイールの必要性及びその空間的な要求が軽減（あるいは排除）されることである。理解されるように、カラーホイールモータも空間を占有し、電力を消費し且つ熱を生成するので、カラーホイールモータを排除することも有利である。これらの要因の各々は、累積的に、表示装置の消費電力の有意な低減に寄与し、電池駆動の投写型表示装置を可能にする。

ここで説明したレーザベースの設計はまた、白色ランプ光源より、軽く且つ小さい空間のみを必要とし、より小型・軽量で、ますます持ち運びやすい投写型表示装置を可能にする。さらに、レーザから出力される平行光は、光束断面積において有意に小さく、故に、光学操作のために一層小さいスペース、例えば一層小型のレンズなど、を必要とするのみであり、スペースが更に縮小され、表示装置が更に小型化される。実施形態において、表示装置１０は４ポンド未満である。上述のように、筐体２０の壁は、軽量で硬さ若しくは剛性を有する成型プラスチック、複合材、合金又は金属を有することができ、それにより表示装置１０の総重量が軽減される。他の実施形態において、表示装置１０は２ポンド未満である。

ここで説明した表示装置はまた、高度にコリメートされ且つ実質的にコヒーレントな光出力の恩恵を受ける。これは、投写画像の焦点深度を高めることを可能にするとともに、焦点の範囲を増大することを可能にする。一部の表示装置設計では、これによって手動焦点合わせツールの必要性が排除され、表示装置のサイズ及びコストが更に低減され得る。

使用に関して、表示装置は、様々なシステム及び装置からアナログ若しくはデジタルのビデオ信号及びデータを受信し得る。例えばデスクトップ型コンピュータ及びノート型コンピュータなどのパーソナルコンピュータに加えて、多様なその他のコンピュータシステム及びデジタル機器がビデオデータを表示装置に出力し得る。手持ち式コンピュータ、携帯情報端末（ＰＤＡ）及び可搬式デジタル機器はますます、外付け表示装置と通信する能力を含めて、ビデオ機能を組み込むようになってきている。例えばビデオゲーム機、ポータブルビデオゲーム機、ポータブルデジタルビデオレコーダ及びデジタルカメラなど、その他の可搬式デジタル機器も、ここで説明した表示装置にビデオ出力を提供し得る。

１つの現在の流行は、コンピュータシステム、ステレオ及びテレビジョンの機能を一体化した複合型の娯楽装置である。また、ケーブル及び衛星のテレビジョンサービスに結合されるセットトップボックスは、双方向サービスがケーブルテレビジョンの顧客に利用可能にされるにつれて、遙かに洗練されたユーザインタフェースになってきている。これらの装置は何れも、ここで開示されて請求項に記載される表示装置を用いるビデオ出力を採用して、その恩恵を受け得る。デジタルコンピュータシステムの範囲は急速に広がっており、これらの実施形態の一部を採用し得る数多くのシステム及び装置を生み出している。テレビジョン、ビデオ及びコンピュータの機能の単一装置への融合はまた、動画の視聴などの用途では画質及びサイズに対する感度が高いため、これらの実施形態の価値を高める。また、認識されるように、その他のコンピュータシステム構成、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサベースあるいはプログラム可能な家庭用電子装置、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ、及びこれらに類するものを用いるその他の実施形態も実施され得る。

表示装置は、ユーザ及び環境によって決定される数インチから何フィートまでの範囲の画像サイズを有する投写画像を提供し得る。プロジェクタの画像サイズは、典型的に、例えば、プロジェクタから受像面までの距離、及び投写レンズ系１４０（図５）の投写角度などの、機械的要因に依存する。表示装置１０は、スクリーン上への動画及び静止写真の表示によく適している。さらに、表示装置１０は、例えば、販売実演を行うこと、ビデオゲームを表示すること、一般的なコンピュータ使用、ビジネス会議、及び授業にも有用である。

以上の段落では理解の明瞭化の目的で幾らかの詳細事項を説明したが、当業者に認識されるように、添付の請求項の範囲内で様々な変形が為され得る。例えば、ここで説明したダイオードレーザは主として側面発光型のファブリーペローダイオードレーザ設計に関して説明されているが、理解されるように、例えば、垂直キャビティ面発光ダイオードレーザ、その他の垂直発光型及び分布帰還型のレーザ設計など、その他の設計も用いられ得る。また、先に強調したように、レーザ又はダイオードレーザとの関連で説明された実施形態は何れも、代わりにＬＥＤを光源として使用する代替実施形態にも等しく適用可能である。さらに、光学系は、具体的に上述していないその他の不所望のレーザビーム特性を変更するためにも用いられ得る。例えば、レーザビームに何らかの楕円形のビーム形状が存在する場合に、それを変更あるいは補正するために、１つ以上の楔状のプリズムが使用され得る。それらのプリズムの相対的な向きを操作することにより、それらのプリズムは、１つ以上の方向においてビームプロファイルを成形あるいは拡げるために使用され得る。

また、一部の実施形態は、レーザセットと光を光変調器に届ける光リレーとの間での光の伝送用の光ファイバ配線に関して説明したが、理解されるように、光ファイバ配線は必ずしも必要ではない。実施形態において、光ファイバ配線を使用することなく、レーザセットは、到来する光を光変調器上への伝送に適した光束に変換して該光を光変調器に伝送する光学系に向けて、光を放射するように構成される。例えば、レーザは、各レーザからのレーザ光を第１のフライアイレンズに渡す第１のレンズに向けて光を放射するように構成されてもよい。

以上にて説明したものは、本発明の例を含むものである。当然ながら、本発明を説明するために、考え得る全ての要素又は方法の組み合わせを記載することは不可能であり、当業者に認識されるように、数多くの更なる組み合わせ及び置換が可能である。従って、本発明は、添付の請求項の精神及び範囲に入るそのような改変、変更及び変形の全てを包含するものである。また、用語“含む”がこの詳細な説明又は請求項の何れかにて使用される限りにおいて、該用語は、用語“有する”が請求項内で過渡的な用語として使用されるときに解釈されるように、“有する”と同様の包含を意図するものである。

Claims (26)

1. 投写装置の一部である光源に関する少なくとも１つのパラメータを実時間で監視するように構成された検出部、
   前記少なくとも１つのパラメータの閾値との比較に基づいて前記光源を動的に調整するように構成されたコントローラ部、及び
   前記少なくとも１つのパラメータの関数として前記光源の一部をオン又はオフに切り換えるように構成された調整部、
   を有し、
   前記少なくとも１つのパラメータは、受像面に投じられる画像の輝度を含む、
   システム。
2. 前記光源は複数のダイオードレーザを有する、請求項１に記載のシステム。
3. 前記複数のダイオードレーザは赤色又は青色のダイオードレーザの組を有する、請求項２に記載のシステム。
4. 前記少なくとも１つのパラメータはダイオードレーザ温度を含む、請求項１に記載のシステム。
5. 光源情報の捕捉を支援する複数のセンサを更に有し、前記光源情報が前記少なくとも１つのパラメータを定める、請求項１に記載のシステム。
6. 前記投写装置によって前記投写装置の外部の受像面に投じられる画像の輝度を検出するように構成された輝度センサ、を更に有する請求項１に記載のシステム。
7. 前記コントローラ部は、前記投写装置の環境要因に基づいて前記閾値を動的にシフトさせるように構成される、請求項１に記載のシステム。
8. 前記輝度センサは前記投写装置の外面に配置される、請求項６に記載のシステム。
9. コンピュータ実行可能命令を有するコンピュータ読み取り可能記憶媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令は、実行に応答して、装置に、
   レーザの組を有する投写型表示装置の光源から或る量の光を発生させ、
   前記光源に関する少なくとも１つのパラメータを監視し、
   前記少なくとも１つのパラメータの閾値との比較に基づいて前記レーザの組のうちのサブセットを動的にオン又はオフに切り換える、
   ことを有する動作を行わせ、
   前記少なくとも１つのパラメータは、受像面に投じられる画像の輝度を含む、
   コンピュータ読み取り可能記憶媒体。
10. 前記少なくとも１つのパラメータはレーザ温度を含む、請求項９に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
11. 前記動作は更に、
    前記少なくとも１つのパラメータに基づいて光の前記量を調整し、
    前記少なくとも１つのパラメータが前記閾値より低いときに前記レーザの組のうちの前記サブセットをターンオフし、
    前記少なくとも１つのパラメータが前記閾値より高いときに前記レーザの組のうちの前記サブセットをターンオンする、
    ことを有する、請求項９に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
12. 前記動作は更に、
    前記投写型表示装置の環境の周辺光の輝度を検出し、
    前記周辺光の輝度が所定の輝度より高いときに前記調整後の光の量を増大させ、
    前記周辺光の輝度が前記所定の輝度より低いときに前記調整後の光の量を低減させる、
    ことを有する、請求項１１に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
13. 前記動作は更に、
    前記投写型表示装置の環境要因に基づいて前記閾値を動的にシフトさせる
    ことを有する、請求項９に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
14. 前記動作は更に、
    レーザがオンにされている時間量を測定し、
    測定された前記時間量が所定の時間量を超えていることに応答して該レーザをターンオフする、
    ことを有する、請求項９に記載のコンピュータ読み取り可能記憶媒体。
15. 装置であって、
    所定量の光を生成するレーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）の組、
    前記レーザのうちの少なくとも１つのレーザ又は前記ＬＥＤのうちの少なくとも１つのＬＥＤによって生成される光を、当該装置に与えられるビデオ信号に含まれるビデオデータに従って選択的に伝送する光変調器、
    前記少なくとも１つのレーザ又はＬＥＤによって生成される光を、前記光変調器による受光の前に受け取って、該光の光束面積を増大させるように構成された光学系、
    前記光変調器によって伝送された光を投写経路に沿って投写するように構成された投写レンズ系、
    当該装置によって当該装置の外部の受像面に投写される少なくとも１つの画像の輝度を含む実時間測定値を検出するように構成された輝度センサ、及び
    前記実時間測定値の輝度閾値との比較に基づいて前記レーザ又はＬＥＤの組のうちのサブセットを動的にオン又はオフに切り換えるように構成されたコントローラ、
    を有する装置。
16. 前記コントローラは更に、前記実時間測定値に基づいて光の前記所定量を更新された光の量に更新し、且つ、前記実時間測定値が前記輝度閾値より低いときに前記レーザ又はＬＥＤの組のうちのサブセットを選択的にターンオフするように構成される、請求項１５に記載の装置。
17. 前記コントローラは、前記実時間測定値に基づいて光の前記所定量を更新し、且つ、前記実時間測定値が前記輝度閾値より高いときに前記レーザ又はＬＥＤの組のうちのサブセットを選択的にターンオンするように構成される、請求項１５に記載の装置。
18. 周辺光センサを更に有し、前記周辺光センサは投写環境の周辺光の輝度を検出するように構成され、前記コントローラは更に、前記周辺光の輝度が所定の輝度レベルより高いことに応答して前記更新された光の量を増大させ、前記周辺光の輝度が前記所定の輝度レベルより低いときに前記更新された光の量を低減させるように構成される、請求項１６に記載の装置。
19. 前記レーザ又はＬＥＤの組は、前記所定量の光より多い別の量の光を生成するように構成される、請求項１６に記載の装置。
20. 前記レーザの組の温度を検出するように構成された温度センサ、を更に有する請求項１６に記載の装置。
21. 前記コントローラは更に、前記レーザの組内の少なくとも１つのレーザの温度と温度閾値との比較に基づいて前記サブセットを決定するように構成され、前記温度閾値は、その温度を超えると、該温度より高くでの長期の使用によるレーザの寿命故障が発生する温度である、請求項１６に記載の装置。
22. 前記コントローラは更に、前記レーザの組の中で最も高い温度を有するレーザをターンオフするように構成される、請求項１６に記載の装置。
23. 前記レーザの組が光を連続して生成している時間長さを測定するように構成されたタイマーを更に有し、前記タイマーは、前記時間長さが所定の時間量より長いことに応答して、前記サブセットのレーザのうちの少なくとも１つをターンオフするようにスイッチをトリガーする、請求項１６に記載の装置。
24. レーザ又は発光ダイオード（ＬＥＤ）の組に関連付けられた少なくとも１つの基準を動的に監視する手段、
    前記少なくとも１つの基準の閾値との比較に基づいて、前記レーザ又はＬＥＤの組のうちの少なくとも一部を選択的且つ動的に調整する手段、及び
    前記少なくとも１つの基準の前記閾値との前記比較に基づいて、前記レーザ又はＬＥＤの組のうちのサブセットをオン又はオフに切り換える手段、
    を有し、
    前記少なくとも１つの基準は、受像面に投じられる画像の輝度を含む、
    システム。
25. 前記少なくとも１つの基準は温度を含む、請求項２４に記載のシステム。
26. レーザの組を有する投写型表示装置によって、光源から或る量の光を発生させ、
    前記光源に関する少なくとも１つのパラメータを監視し、且つ
    前記少なくとも１つのパラメータを閾値と比較した結果の関数として、前記レーザの組のうちのサブセットを動的にオン又はオフに切り換える、
    ことを有し、
    前記少なくとも１つのパラメータは、受像面に投じられる画像の輝度を含む、
    方法。

Images