JPH09120036A

JPH09120036A - 像発生装置

Info

Publication number: JPH09120036A
Application number: JP20356695A
Authority: JP
Inventors: Hans Opower; オポバーハンス; Uwe Becker; ベッカーウベ; Uwe Brauch; ブローフウベ
Original assignee: Deutsche Forschungs und Versuchsanstalt fuer Luft und Raumfahrt eV DFVLR
Current assignee: Deutsches Zentrum fuer Luft und Raumfahrt eV
Priority date: 1994-08-09
Filing date: 1995-08-09
Publication date: 1997-05-06
Anticipated expiration: 2015-08-09
Also published as: DE4428202A1; EP0696875B1; US5818546A; JP2779337B2; EP0696875A3; EP0696875A2; DE59509828D1

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単かつ低コストな像発生装置を提供する。【解決手段】互いに隣接するように配置された個々の
像スポットを照明することによって各像組立てサイクル
において少なくとも１列の像スポットを組立て、像組立
てサイクルを周期的に繰返えすことにより光学投影手段
を介して像を発生させる光源を含み、像平面に特に人間
が視認できる像を発生させる装置であって像スポット列
３８の像スポット３４を照明する複数の半導体エミッタ
２０から成る１列の光源１６を設け、光学投影手段２８
が各半導体エミッタ２０からの光線３２の各射出スポッ
ト３０を像スポット３４の少なくとも１つと連携させ、
光学投影手段２８が光源列のすべての半導体エミッタ２
０の射出スポット３０をこれと連携する像スポット上に
同時に結像させるよう構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は互いに隣接するよう
に配置された個々の像スポットを照明することによって
各像組立てサイクルにおいて少なくとも１列の像スポッ
トを組立て、像組立てサイクルを周期的に繰返えすこと
により光学投影手段を介して像を発生させる光源を含
み、像平面に特に人間が視認可能な像を発生させる装置
に係わる。

【０００２】

【従来の技術】本発明の装置は例えば静止像だけでな
く、大判の、場合によっては多色のテレビ画像のような
動く像をも発生させる。このような装置は例えばドイツ
特許第２３４１７０５号から公知であり、この公知
装置の場合、ガスレーザーによって像を発生させ、ガス
レーザーからのレーザービームを光学投影手段上に移動
させることにより人間が全体像として視認でき、個別の
像ドットから成る像を発生させる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】像を発生させるのにこ
のようなガスレーザーを利用するにはレーザービーム発
生装置に多大のコストが必要であり、レーザービームを
所定の態様で偏向させる光学投影手段に関しても多大の
コストが必要である。従って、本発明の目的はできる限
り簡単に、低コストで像を発生させることができるよう
に頭書の装置を改良することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明ではこの目的を上
記装置において、像スポット列の像スポットを照明する
ため複数の半導体エミッタから成る１列の光源を設け、
光学投影手段が各半導体エミッタからの光線の各射出ス
ポットを像スポットの少なくとも１つと連携させ、光学
投影手段が光源列のすべての半導体エミッタの射出スポ
ットをこれと連携の像スポット上に同時に結像させるこ
とによって達成する。

【０００５】本発明の利点は半導体エミッタが構成の簡
単な、操作し易い光源として作用する一方、光源列のす
べての半導体エミッタをこれと連携する像スポット上に
同時に結像させることにより、例えば少なくとも１００
サイクル／秒の像組立てサイクルで光学投影手段に課せ
られる需要を軽減できるという点で光源列の特定個数半
導体エミッタが光学投影手段を単純化することにある。

【０００６】本発明の装置は全体として人間が視認でき
るようにするため少なくともテレビ受像機に要求される
時間内に像を組立て、少なくともテレビ受像機に要求さ
れる繰返えし頻度で繰返えさねばならない場合に特に有
益である。そのためには、例えば光学投影手段が１つの
時点に像スポット列の１つのセクションに属する像スポ
ットを照明し、次の時点に他のセクションに属する像ス
ポットを照明するように半導体エミッタの個数を選択す
ればよい。

【０００７】列の方向は水平でも垂直でもよい。純理論
的にはそれぞれが同じ波長の光を放出する複数の半導体
エミッタで像スポットを照明する方式も考えられる。し
かし、本発明の装置は特に同じ波長で発光する半導体エ
ミッタの場合、光学投影手段が像組立てサイクルにおい
て異なる射出スポットを像スポット列の異なる像スポッ
トとも連携させるように構成すれば特に経済的である。

【０００８】像組立てサイクルごとに像スポットと射出
スポットとの連携態様を変えることも考えられる。しか
し、各像組立てサイクルにおいて同じ射出スポットが像
スポット列の同じ像スポットと連携すれば光学投影手段
の構成が特に簡単になる。半導体エミッタの個数を、各
半導体エミッタが各像スポットと連携するように選択す
ることもできるが、最小のスペースに配列される半導体
エミッタの個数を制限するためには、半導体エミッタの
個数が像スポット列の像スポット総数よりも少なく、光
学投影手段が像組立てサイクル中に連続する時点におい
て射出スポットを像スポット列のそれぞれ異なる像スポ
ットシリーズ上に結像させるように構成するのが有益で
ある。具体的には、複数の半導体エミッタが像組立てサ
イクルにおいて先ず像スポット列のうちの１つのセクシ
ョン、即ち、シリーズに属する像スポットを照明し、同
じ像組立てサイクルにおいてそれぞれの像スポットシリ
ーズを順次照明することによって像スポット列全体を照
明し、これが迅速に行われると、人間の目には像スポッ
ト列が連続的に照明されるように見える。

【０００９】像スポットシリーズを形成する像スポット
の構成については、多様な可能性が考えられる。例えば
好ましい１実施例では光学投影手段が光源列の射出スポ
ットを、像組立てサイクル中の連続する時点のそれぞれ
において像スポット列の各像スポットシリーズ上に結像
させ、像スポットシリーズは隣接するワンセットの像ス
ポットから成る。即ち、順次隣接する像スポットが組合
わされてワンセットを形成し、像組立てサイクル中に数
セットを順次照明することによって像スポット列が全部
照明される。

【００１０】原理的には、数セットの一部である１個の
像スポットからも可能であり、この場合には各像組立て
サイクルに各像スポットを多重照明することになる。た
だし、像スポット列の各像スポットをそれぞれワンセッ
トの像スポットで構成し、像スポット列のうちの１個の
像スポットがセットの照明と共に一度に行われるように
構成すれば特に簡単になる。

【００１１】また、像スポットセットを必ずしも互いに
相関しない像スポット列の異なるセクションから成るよ
うに像スポットセットを構成することも原理的には可能
である。ただし、像スポットセットが時間順に配列され
るように像スポット列中に像スポットセットを配置する
ことは光学投影手段にとって特に有益である。

【００１２】像スポット列を像スポットセットの形で照
明する代りに、光学投影手段が光源列の互いに隣接する
射出スポットを、像の隣接像スポット間の距離の特定倍
に相当する像スポットパターン間隔を有する像スポット
パターンとして構成された像スポットシリーズ上に結像
される。像スポットパターンの間隔は像の隣接像スポッ
ト間の距離の整数倍であることが好ましい。

【００１３】光学投影手段による投影後、像スポット列
中の像スポットパターン間隔に対応する間隔に隣接半導
体エミッタからの光線を入射させるには、光源列の隣接
する射出スポット間の距離をパターン間隔上に結像させ
ることによって光学投影手段による投影に続いて像にお
ける像スポットパターン間隔を画定する光学スプレッダ
またはエクステンダ手段を装置に組込めば好都合であ
る。

【００１４】この光学スプレッダ手段の実施態様は極め
て多様である。好ましい実施態様では、光学スプレッダ
手段が光源列の隣接射出スポット間の距離をパターン間
隔まで拡大する。このためには光学スプレッダ手段が射
出スポットから射出されるビーム束を互いにパターン間
隔を保つ平行ビーム束とする。

【００１５】光学スプレッダ手段自体は極めて多様な素
子から選択した素子で構成することができる。好ましい
実施例では例えば光源列から来る個々の半導体エミッタ
の放射線が入射する複数のプリズム素子で光学スプレッ
ダ手段を構成し、これらのプリズム素子が互いにパター
ン間隔を保つビーム束を発生させる。プリズム素子では
なく、半導体エミッタからの光線の入射方向に固有のパ
ターン間隔を有し、従って光線をパターン間隔で反射す
る反射面を有する反射格子で光学スプレッダ手段を構成
することもできる。

【００１６】光学スプレッダのさらに他の実施態様とし
て、射出スポットごとに設けた光ガイドが光学スプレッ
ダ手段を構成し、半導体エミッタの各射出スポットから
の光線が光ガイドの一端に入射し、光ガイドの他端が所
定のパターン間隔で配列された射出スポットを画定す
る。最も簡単な態様では基板上に配列した光導波路を光
ガイドして光学スプレッダ手段を構成することができ
る。

【００１７】光学投影手段についてさらに詳細に説明す
る。例えば、光学投影手段が像組立てサイクルにおい
て、像スポット列の統計的に変化するインターバルの種
々の像スポットシリーズ上に射出スポットを結像させる
ように構成することも考えられるが、半導体エミッタの
できる限り低い出力で個々の像スポットを最適条件で照
明するためには、光学投影手段が光源列の射出スポット
を種々の像スポットシリーズ上に順次結像させることに
より、像スポット列を発生させ、個々の像スポットシリ
ーズの照明の間の無駄時間をできる限り短くすれば特に
好都合である。

【００１８】構成上の観点から、この条件を最も簡単に
満たすには光源列を像スポットの連続するシリーズ上に
結像させるビーム偏向素子で光学投影手段を構成すれば
よい。ビーム偏向素子の実施態様は多様である。例えば
可動プリズムまたは可動レンズであってもよいが、ビー
ム偏向素子は可動反射素子であることが特に好ましい。

【００１９】このためには光源列をそれぞれの像スポッ
トシリーズ上に結像する所定回転位置へ反射素子が移動
できるようにするのが構造的に簡単である。構成上の観
点からこれを達成する最も簡単な方式としては回転軸を
中心に回転するミラーによってビーム偏向素子を形成す
ればよい。このミラーは像組立てサイクル中に連続移動
できるように構成すればよい。

【００２０】これに代わる態様としては、像組立てサイ
クル中にミラが個々の所定位置を通過する、即ち、ステ
ップモータ、圧電素子などの制御下に個々の所定回転位
置へ移動できるように構成することも可能である。以上
の説明では本発明の最も簡単な実施態様ということで種
々の像スポットシリーズから成る単一像スポット列から
像を組立てる場合についてのみ考察した。しかし、像組
立てサイクルにおいて光学投影手段が複数の隣接像スポ
ット列から像を、従って、例えばテレビ画像のような２
次元像を組立てるようにするのが特に有益である。

【００２１】このためには光学投影手段が各像スポット
列中の１つの像スポットシリーズの像スポットを発生さ
せ、次いで各像スポット列中の次の像スポットシリーズ
を発生させるように構成するのが特に好都合である。こ
のためには光学投影手段が連続する像スポット列中の像
スポットシリーズを発生させるビーム偏向素子から成
り、このビーム偏向素子が具体的には可動反射素子また
は可動レンズまたは可動プリズムであることが好まし
い。

【００２２】ビーム偏向素子は各像スポット列中の像ス
ポットシリーズを発生させる所定位置へ移動できること
が好ましい。特に好ましい実施態様としては、回転軸線
を中心に回転する多面体ミラー（ポリゴンミラー）によ
ってビーム偏向素子を形成する。多面体ミラーは光源列
からの光線を各反射面で反射し、この光線が所定角度範
囲に亘って回転することによって複数の隣接像スポット
列を横切り、次いで次の反射面に進むように構成するこ
とが好ましい。

【００２３】本発明の特に好ましい実施例では、多面体
ミラーが回転軸線と平行な線に対して異なる角度でそれ
ぞれ傾斜したミラー面を有し、各ミラー面が像を構成す
るすべての像スポット列中の１つの像スポットシリーズ
を発生させ、次のミラー面に進んだのち、像を構成する
すべての像スポット列中の次の像スポットシリーズを発
生させる。

【００２４】複数の像スポット列上に光源列を順次投影
する動作は本発明の多面体ミラーを一定回転速度で回転
させることによって特に容易に行うことができる。その
場合、多面体ミラーが多面体のそれぞれの面で光源列か
らの光線を反射し、所定の角度範囲内で回転することに
よってこの光線が多数の隣接する像スポット列を横切る
ようにし、次いで次の面で同様の反射を行うことが好ま
しい。

【００２５】光学投影手段が光源列の半導体エミッタか
らの光線をほぼビーム偏向素子に集束させるようにすれ
ば像を発生させるのに特に有益である。光学投影手段を
介して光源列から複数の像スポット列を発生させる実施
態様においては像スポット列の像スポットを照明するの
に少なくとも１０μｓの時間を当てることが好ましい。

【００２６】像スポット列の像スポットと連携するすべ
ての半導体エミッタを同時制御する場合、２つの制御時
点間の時間も少なくとも１０μｓである。１つの像スポ
ットセクションと連携する半導体エミッタだけを同時制
御するなら、この時間は同時照明される像スポット列中
の像スポット数を表わす小数を１０μｓに乗算した値に
等しい。例えば、像スポットの少なくとも１／１０を同
時照明する場合には、２つの制御時点間のインターバル
は少なくとも１μｓとなる。

【００２７】この場合、複数の光源列を複数の像スポッ
ト列上に結像させるように光学投影手段を構成する。光
学投影手段の投影の質に関して以下に詳しく説明する。
例えば、好ましい実施例では、光学投影手段が像スポッ
ト列の長手方向に射出スポットを拡大することにより互
いに間隔の詰まった像スポットを発生させる。

【００２８】この場合、像スポットが実質的に互いに境
を接することが好ましい。本発明の装置では、半導体エ
ミッタが２つの連続する制御時点間の時間に光線を放出
することが特に好ましい。その利点として、公知の装置
とは異なり単一時点で像スポットを短時間照明できるだ
けでなく、光学投影手段が複数の半導体エミッタを像ス
ポットと連携させるから、連携時間全体に亘って像スポ
ットを照明することができる。

【００２９】制御の便宜上、制御時点は一定のタイムイ
ンターバルで連続することが特に好ましい。なお、好ま
しい実施例では調節自在な強さで像スポットを照明する
ため、半導体エミッタが調節自在な強さで発光できるよ
うにする。この実施例では半導体エミッタが２つの制御
時点間でほとんど変化しないように調節された強さで発
光するのが好都合であることが明らかになった。

【００３０】そのためには、各半導体エミッタからの光
線の強さ（強度）を制御時点ごとに調節する、即ち、次
の制御時点において光線の強さ設定値を変更できるよう
にすることが好ましい。本発明の重要な利点として、２
つの連続する制御時点間の時間全部を半導体エミッタの
射出スポットと連携する像スポットの照明に利用するこ
とができるから、像スポットを照明して時間的に平均し
て人間が視認できる所要の明るさを得るのに像スポット
から像スポットへの飛越しのため極めて短い時間しか利
用できない公知の装置と比較して、時間平均して人間が
視認できる程度に像スポットを照明するのに必要な個々
の半導体エミッタの出力ははるかに低い。

【００３１】これに代わる実施態様として、半導体エミ
ッタが制御時点間において明るさは最大であるが持続時
間は調節自在な光線を放出するかまたは全く放出しない
ように構成することもできる。このような半導体エミッ
タ制御方式は特に半導体エミッタの動作に適した簡単な
動作モードが可能になるという点で有益である。このよ
うな実施態様では人間が視認できる平均明るさを具体的
には発光持続時間を調節することによって調節すること
ができる。

【００３２】発光持続時間を各制御時点において調節
し、平均して人間が視認できる明るさを常時変化自在に
調定することが好ましい。この実施例のもう１つの利点
として、最大限２つの制御時点間の時間全部を所要の平
均明るさを得るのに利用できるから、照明のためにかな
り長い時間を利用できる。半導体エミッタによる像スポ
ットの照明について以下にその詳細を説明する。最も簡
単な実施態様では例えば各像スポットを単一の半導体エ
ミッタによって照明する。ただし、モノクローム像しか
発生させることができない。

【００３３】多色像を発生させるには各像スポットを、
３個の半導体エミッタからの光線を重ねることによって
白色光を発生させることができる波長の光線をそれぞれ
が放出する３個の半導体エミッタによって照明すること
が好ましい。例えば、青、緑及び赤のような３原色を任
意に混合することによって人間が視認できるカラー効果
を発生させる。即ち、本発明装置は多色の静止像だけで
なく、多色の動く像をも発生させることができる。

【００３４】３個の半導体エミッタで１個の像スポット
を照明する場合の制御については、照明された像スポッ
トに必ず所要のカラーを視認できるようにするため１個
の像スポットを照明する３個の半導体エミッタを同時に
制御できることが好ましい。次に光源列の構成について
詳しく説明する。例えば、像スポットを１個の半導体エ
ミッタで照明できるか３個の半導体エミッタで照明でき
るかに関係なく、光源列が同じ波長の光線を放出する少
なくとも１列の半導体エミッタを有することが好まし
い。このような光源列は例えばいわゆる半導体エミッタ
“アレイ”によって極めて簡単に製造できるからであ
る。

【００３５】多色像を発生させたければ、各像スポット
列の像スポットを照明する対応の光源列が互いに平行な
３列の半導体エミッタから成り、各列の半導体エミッタ
がほぼ同じ波長の光線を放出するように構成するのが有
益である。同じ波長の光線を放出する半導体エミッタを
このように組合わせる方式はいわゆる“アレイ”の形式
で製造できるという理由からも有益である。

【００３６】半導体エミッタの制御方式について以下に
詳しく説明する。好ましい実施態様として、例えば少な
くとも像スポット列の像スポットのうちの１／１０と連
携する各光源列のうちの半導体エミッタを同じ制御時点
において制御できれば好都合である。これによって半導
体エミッタを制御するための時間を著しく伸ばすことが
できる。

【００３７】少なくとも各像スポット列の像スポットの
１／３と連携する各光源列中の半導体エミッタを同時に
制御できればもっと好都合である。各像スポット列のす
べての像スポットと連携する半導体エミッタを同時に制
御できればさらに好都合である。次に複数の半導体エミ
ッタの同時制御を実現する方法を詳しく説明する。好ま
しい実施態様として、例えば、複数の半導体エミッタを
同時制御するための中間メモリを設け、複数の半導体エ
ミッタを同時制御するための制御パラメータをこのメモ
リから並列読取りできるようにする。

【００３８】制御パラメータを記憶するには、半導体エ
ミッタのための制御パラメータを中間メモリが制御時点
と制御時点との間に記録することが好ましい。その場
合、制御パラメータを中間メモリに直列書込みすること
が好ましい。制御パラメータは最も簡単な場合像発生装
置によって発生させる。像発生装置は制御パラメータを
直列に発生させ、これを中間メモリに直列書込みするよ
うに構成するのが好ましい。

【００３９】半導体エミッタを２つの制御時点間におい
て所定の態様で制御できるようにするためには、制御手
段を各半導体エミッタと連携し、この制御手段が１つの
制御時点から次の制御時点まで制御パラメータを中間的
に記憶することが好ましい。１個の像スポットを照明す
るのに波長の異なる光線を放出する３個の半導体エミッ
タを利用する場合には、光学投影手段が波長の異なる光
線を放出するこれら３個の半導体エミッタからの光線を
組合わせることによって投影を簡単にするビーム束を形
成することが好ましい。

【００４０】以上に述べた実施態様においては、光学投
影手段が波長の異なる光線を放出する３個の半導体エミ
ッタからの光線を１個の像スポット上に結像させること
が好ましい。それぞれが波長の異なる光線を放出すると
共に各像スポットのカラーを決定する３個の半導体エミ
ッタからの光線を、偏向素子に入射する前に組合わせて
ビーム束を形成し、このビーム束を偏向素子によって１
つの像スポットから次の像スポットへ移動させることが
好ましい。

【００４１】ただし、これに代わる実施態様として、波
長の異なる光線を放出する３個の半導体エミッタからの
光線を別々に偏向素子に入射させたのち、光学投影手段
によって１個の像スポット上に結像させることも可能で
あり、この場合、光学投影手段は３個の半導体エミッタ
からの光線をこれらによって照明されるすべての像スポ
ット上に結像させるように構成しなければならない。

【００４２】あるいは、光学投影手段が波長の異なる光
線を放出する３個の半導体エミッタからの光線を、互い
に重なり合わない位置を占める３個の部分像スポット上
に結像させるように構成することも可能である。このよ
うに構成すれば、波長の異なる光線を集束させて像スポ
ットを発生させるのに必要な手段が不要となるという点
でさらに簡略化を進み、部分像スポットは極めて小さく
人間の目には単色の単一像スポットとして見えるから充
分有効である。

【００４３】この実施態様では、それぞれが異なる波長
の光線を放出し、１つの像のカラーを決定する３個の半
導体エミッタからの光線が偏向素子に別々に入射し、こ
の偏向素子が光線を別々に偏向させることが好ましい。
次に半導体エミッタの詳細を説明する。基本的には半導
体発光ダイオード、または超光発光ダイオードまたは電
界発光素子を半導体エミッタとして使用することができ
る。

【００４４】経験に照らして、半導体エミッタが半導体
レーザーであることが特に好ましい。このようなエミッ
タとして特に好ましいのはいわゆるエッジエミッタであ
り、その理由は製造し易く、具体的にはいわゆる“アレ
イ”、即ち、基板上に配列された半導体エミッタ列の形
で製造できることにある。このエッジエミッタは後段と
して接続される倍周器（周波数マルチプライア）にも好
適である。

【００４５】これに代わる実施態様として、半導体エミ
ッタをマトリックス状に簡単に配列でき、ファイバオプ
チック素子、例えば周波数ダブラーの結合を可能にする
いわゆる垂直エミッタとして実施するのも有益である。
特に所要波長の、例えば青色、緑色または赤色光線を発
生させるのに半導体エミッタを周波数ダブラーと併用す
るのが好ましいと考えられる場合には、本発明の半導体
エミッタは半導体光源、具体的には半導体レーザーと、
半導体光源からの光線のための周波数ダブラーから成
る。

【００４６】なお、周波数ダブラーは各光源からの光線
を少なくとも１０⁵Ｗ／cm²のパワー密度に圧縮した形
で誘導するかまたは圧縮する導波構造と該導波構造内に
設けた周波数ダブリング媒体から成るように構成するの
が好ましい。このような導波構造を設けることにより周
波数ダブリングに必要な高いパワー密度を充分な相互作
用長に亘って周波数ダブリング媒体中に簡単に維持する
ことができる。

【００４７】周波数ダブラーは光源に対して多様な態様
に配置することができる。好ましい実施例としては各光
源と各周波数ダブラーの間に光線を導波構造内の集束さ
せる光学手段を介在させることにより、光源から発散す
る光線全体を導波構造内へ集中させれば好都合である。
これに代わる実施態様としては、各周波数ダブラーを各
光源の直ぐ後方に設ける。この場合、光源からの光線の
断面形状に導波構造を適合させれば光源からの光線はほ
とんどすべて後方の周波数ダブラーに入射する。

【００４８】この実施態様は光源と周波数ダブラーの間
に光学集束手段を介在させたり、該手段を調整したりせ
ずにすむという点でも有益である。好ましい実施態様と
して、光源列を構成する光源を１列に配置し、光源列の
周波数ダブラーも光源の出力側に好ましくは光源間の間
隔と同じ間隔で１列に配置する。

【００４９】光源のいくつかを共通の基板上に配置すれ
ば光源を特に簡単に低コストで製造することができる。
同様に、周波数ダブラーもそのいくつかを共通の基板上
に設けることによって低コストで製造することができ
る。具体的には、複数の光源と複数の周波数ダブラーを
共通の基板上にそれぞれ等間隔に配置することによって
両者を理想的な形で組合わせることができ、この場合、
周波数ダブラーを光源の直ぐ後方に配置するかまたは光
学集束手段を介在させて配置し、光源と周波数ダブラー
を常に共通光軸上に位置させることができる。

【００５０】次に導波構造のタイプを構成に関して詳し
く説明する。好ましい実施例では各周波数ダブラーの導
波構造として単一モード導波路を採用する。個々の実施
例に関する以上の説明では導波構造そのものの詳細な構
成には触れなかった。好ましい実施例では導波構造を導
波コアを形成する周波数ダブリング媒体を囲み、屈折率
が導波コアよりも小さい壁材によって導波構造を形成す
る。このようにすれば、導波構造を所要の寸法で簡単に
製造することができる。

【００５１】好ましくは、壁材が周波数ダブリング媒体
と同じ材料を素材とし、異なるドーピング処理によって
前記媒体よりも小さい屈折率を持つようにし、壁材と周
波数ダブリング媒体の界面において光導波が行われるよ
うにする。このような導波構造の製造様式は極めて多様
である。好ましい１実施例では周波数ダブリング媒体と
同じ材料のうち壁材を形成する部分をドーピング処理す
ることによって導波構造を形成する。この実施態様では
周波数ダブリング媒体の材料から始めて導波路の壁材を
形成すべき部分をドーピング処理することによって簡単
に導波路を形成することができる。

【００５２】この種のドーピングは例えばドーピング材
を拡散させることによって行うことができる。このよう
なドーピング処理部分を形成する際に、好ましくは単結
晶基板に塗布された壁材層によって導波構造を形成すれ
ば特に有益である。同様に、周波数ダブリング媒体も基
板に塗布された層によって形成すれば簡単に製造でき
る。

【００５３】好ましくは、基板も周波数ダブリング媒体
の材料から形成する。基板を使用することの利点とし
て、この基板は周波数ダブリング媒体の材料を素材とす
るから基板を整列させることによって周波数ダブリング
媒体の光軸の整列関係をあらかじめ設定することができ
る。周波数ダブリングに必要な位相整合を達成するに
は、光源から放出され、集束される光線と周波数ダブリ
ングされた光線とが導波構造の長手方向にほぼ位相整合
関係となるように周波数ダブリング媒体を構成し、その
光軸を導波路と整列させることが好ましい。

【００５４】この位相整合を行うには、周波数ダブリン
グ媒体を所定温度に維持することにより、いったん温度
設定すれば最適の位相整合状態を維持できるようにする
ことが好ましい。これに代わる好ましい実施態様として
は、導波路の長手方向に準位相整合が得られるように周
波数ダブリング媒体を構成し、整列させる。

【００５５】本発明のその他の特徴及び利点は添付図面
に沿って以下に述べる実施例の説明から明らかになるで
あろう。

【００５６】

【発明の実施の形態】人間が視認できるように像が発生
する例えば投影図のような像平面１４上に像１２を発生
させるための図１及び２に参照番号１０で示す本発明装
置の最も簡単な第１実施例は光源列１６を構成するよう
に該光源列１６の長手方向１８に沿って配置され、それ
ぞれを個別の制御ライン２４を介して共通制御手段２２
によって個別に制御できる複数の半導体エミッタ２０を
含む。

【００５７】長手方向１８は光学投影手段２８の光軸２
６と交差し、各半導体エミッタ２０からの光線３２の射
出スポット３０を半導体エミッタ２０からの光線によっ
て照明される像平面１４の像スポット３４上に結像させ
る。なお、光学投影手段２８は各半導体エミッタ２０の
射出スポット３０が特定の時点において像平面１４内の
単一の像スポット３４にだけ投影されるように構成され
ている。

【００５８】最も簡単な場合、光学投影手段２８は図１
及び２に略示するようにピボット駆動手段２８ｂによっ
て枢軸２８ｃを中心に回転自在な可傾ミラー２８ａと、
幾何学的投影のため各半導体エミッタ２０からやや発散
状に放出される光線３２で像スポット３４を照明するレ
ンズ２８ｄから成り、像スポット３４は射出スポット３
０の倍数に相当する表面積を有する。

【００５９】像の弯曲は適当な形状のレンズ２８ｄまた
は固定枢軸２８ｃを中心に回転させるのではなく枢軸を
も回転させるように適当な制御下にミラーを回転させる
ことによって修正される。最も簡単な場合、即ち、光源
列１６が長手方向１８に順次配列した個別の半導体エミ
ッタ２０から成り、光学投影手段２８が可傾ミラー２８
ａと簡単なレンズ２８ｄから成る場合、全体で像スポッ
ト列３８を形成するように順次隣接する個別の像スポッ
ト３４が像平面１４内に長手方向３６に形成される。光
学投影手段２８は像スポット列３８の個々の像スポット
３４が長手方向３６にオーバーラップしないように構成
することが好ましい。特に好ましい投影平面の実施例で
は像スポット３４がそれぞれの外周縁間に僅かの間隔Ａ
を保つか、または互いに境を接して並ぶ。

【００６０】半導体エミッタ２０の個数は像スポット列
３８を構成する像スポット３４の総数よりも少ないか
ら、像スポット列３８をそれぞれが順次隣接する像スポ
ット３４から成るいくつかの像スポットセット３８Ｓで
構成し、それぞれのセット３８Ｓにおいて像スポットが
順次隣接し、セット３８Ｓどうしも長手方向３６に順次
隣接し、各セット３８Ｓにおいて互いに隣接する像スポ
ット３４と同様に、連続するセット３８Ｓの互いに隣接
する像スポット３４も互いに間隔Ａを保つ。

【００６１】従って、像スポット３４のすべてのセット
３８Ｓが像スポット列３８の像スポット３４の総数を構
成する。このため、可傾ミラー２８ａを異なる位置へ回
転させ、例えば、図１に実線で示す可傾ミラー２８ａの
位置では像スポット３４のセット３８Ｓ１を発生させ、
図１に鎖線で示す可傾ミラー２８ａの位置では次のセッ
ト３８Ｓ２を発生させる。

【００６２】このためにはピボット駆動手段２８ｂによ
り枢動軸２８ｃを中心に可傾ミラー２８ａを所要量だけ
回転することになるが、ピボット駆動手段２８ｂはセッ
ト３８Ｓ１に属する像スポットが照明されたのち、時間
Ｔａ１に亘って鎖線位置まで迅速に回転し、時間Ｔａ１
に等しい長さの時間Ｔａ２に亘ってセット３８Ｓ２に属
する像スポット３４が照明されるように構成されてい
る。

【００６３】図１には部材間の関係を簡略化して示した
に過ぎない。本発明では例えば像スポット列３８が１０
組の像スポットセット３８Ｓから成り、従って、可傾ミ
ラー２８ａも１０通りの異なる位置へ回転自在であり、
各像スポットセット３８Ｓはすべてのセット３８Ｓに共
通の長さの時間Ｔａに亘って照明される。即ち、例えば
１２５０個の像スポット３４から成る像スポット列３８
を、１２５個の半導体エミッタ２０を有する光源列が各
像組立てサイクルごとに１０組の隣接する像スポットセ
ット３８Ｓを順次照明することによって組立て、この像
組立てサイクルが周期的に繰返えされる。

【００６４】像１２を観察する人間の目に映る像スポッ
ト３４の明るさを変化させるための制御手段２２は、図
２に示すように、各半導体エミッタ２０ごとに設けた電
流制御ブロック４２に給電するすべての半導体エミッタ
２０に共通の電源４０を含む。この電流制御ブロックは
例えば電流制御素子としてのＦＥＴトランジスタ４４
と、記憶素子としてそのゲートに接続するコンデンサ４
６から成る。各電流制御ブロック４２のこのコンデンサ
４６には制御スイッチ４８を介して所定の電荷を充電す
ることができ、コンデンサ４６の電荷がＦＥＴトランジ
スタ４４を流れる電流を決定する。コンデンサ４６に記
憶させるべき電荷は各電流制御ブロック４２の各コンデ
ンサ４６ごとに設けた中間メモリ５０から制御スイッチ
４８をトリガーすることによって読取られる。中間メモ
リ５０はあらゆる制御パラメータを記憶していることが
好ましく、制御スイッチ４８をトリガーすることにより
すべての制御パラメータがすべての電流制御ブロック４
２のコンデンサ４６へ同時に書込まれる。

【００６５】制御スイッチ４８をトリガーするためのト
リガーブロック５２を設ける。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間において、像発
生装置５４を介して個々の制御パラメータを中間メモリ
５０へ直列に書込むことができるから、各トリガー時点
において中間メモリ５０には光源列１６のすべての半導
体エミッタ２０のための実制御パラメータが記憶されて
いる。

【００６６】ここで半導体エミッタ２０について考察す
る。該エミッタから放出される光線３２は図３に示すよ
うに対応の制御ブロック４２のコンデンサ４６を充電す
ることによって制御時点ｔ₁において決定される。電荷
はコンデンサ４６内に残留し、半導体エミッタからの光
線の強さは次の制御時点ｔ₂まで一定に保たれる。もし
この時点でコンデンサ４６の電荷を低下させた場合も、
これに対応する明るさは次の制御時点ｔ₃まで維持され
る。制御時点ｔ₃において明るさは最大となり、コンデ
ンサ４６の電荷も最大となるが、制御時点ｔ₄において
電荷は最小となり、半導体エミッタ２０は制御時点ｔ₄
及びｔ₅間で全く発光しない。即ち、明るさは０とな
る。

【００６７】各半導体エミッタ２０にはそれぞれ独自の
制御ブロック４２を併設したから、光源列１６の個々の
半導体エミッタ２０を個別に制御することにより像スポ
ット列３８を構成する像スポット３４にそれぞれ著しく
異なる明るさを与えることができる。トリガーブロック
５２はライン５６を介してピボット駆動手段２８と接続
し、ピボット駆動手段２８と同期化されているから、す
べての制御ブロック４２と連携するすべてのコンデンサ
４６に例えば制御時点ｔ₁においてセット３８Ｓ１に属
するすべての像スポット３４を照明するのに必要な値が
充電され、時点ｔ₂においてセット３８Ｓ２に属する像
スポット３４を照明するのに必要な値が充電される。こ
れと同時に制御時点ｔ₂においてピボット駆動手段２８
ｂが図１に実線で示す位置から鎖線で示す位置へ可能な
限りの高速度で枢動する。

【００６８】従って、像発生装置５４に記憶されている
明るさ値に応じてセット３８Ｓ１に属するすべての像ス
ポット３４が照明される時間Ｔａはｔ₁からｔ₂までの
時間に相当する。像スポット列３８を構成するすべての
像スポットセット３８Ｓが時間Ｔａに亘って順次照明さ
れるまで上記手順を１像組立てサイクル中に繰返えす。

【００６９】図４に示す本発明の制御手段の他の実施例
２２′では制御手段２２と同じ構成素子には制御手段２
２の構成素子と同じ参照番号を付してあり、ここではそ
の説明を省く。制御手段２２と異なり、各制御ブロック
４２′は制御トランジスタ４４だけで構成され、そのゲ
ートはパルス整形回路６０によって制御され、オン−オ
フ状態間で切換えられるだけである。パルス整形回路は
各制御時点において伝送される制御パラメータを記憶
し、この制御パラメータに従ってパルス幅変調の原理に
基づき制御トランジスタ４４に対する可変長さの制御パ
ルスを整形し、半導体エミッタ２０も図５に示すように
各制御時点間の可変時間長に亘ってスイッチオンまたは
スイッチオフされる。

【００７０】制御時点ｔ₁，ｔ₂，ｔ₃及びｔ₄間にお
ける一定明るさ値はそれぞれ長さの異なるパルス持続時
間Δｔ₁，Δｔ₂，Δｔ₃によって与えられ、半導体エ
ミッタはそれぞれのパルス持続時間Δｔ₁，Δｔ₂，Δ
ｔ₃に亘って最大明るさの光線３２を放出する。これと
関連して、像スポット３４を観察しながら人間の目は時
間平均の作用を行うから、それぞれ異なるパルス幅Δｔ
₁，Δｔ₂及びΔｔ₃が人間の目にあたかも制御時点ｔ
₁，ｔ₂，ｔ₃及びｔ₄間の時間全体に亘って図３に示
すような明るさ値が存在するかのような印象を与えると
いう効果が利用される。

【００７１】その他の点については制御手段２２′は制
御手段２２と全く同じ構成を有する。図６に示す本発明
の制御手段の第３実施例２２″は所定の照明時間Ｔａに
亘って各電流制御ブロックが各半導体エミッタ２０の電
流を、調整回路５６を介して、中間メモリ５０に記憶さ
れている各セット３８Ｓごとの名目値に設定し、前記調
整回路５６がモニターフォトダイオード列５８を構成し
ているモニターフォトダイオード６０を介して各半導体
エミッタ２０から放出される光線３２の光量を測定し、
この測定値に従って各半導体エミッタ２０を制御すると
いう点で上記実施例とは異なる。

【００７２】半導体エミッタ２０は図３に示すように可
変電流で制御することができ、その場合、調整回路５６
が各半導体エミッタ２０ごとの電流量を調整するか、ま
たは調整回路５６が半導体エミッタ２０に最大電流が供
給される時間Δｔを調整し、中間メモリ５０に名目値と
して定められている光量に達すると調整回路５６が各半
導体エミッタ２０への電流を遮断する。

【００７３】図７に示す本発明装置の第２実施例では、
光学投影手段２８が半導体エミッタからの光線３２を広
げる光学スプレッダ手段７０を含み、最も簡単な場合、
この光学スプレッダ手段７０は図７に示すように屈折率
がｎ₁の基材７２を有し、該基材７２内にｎ₁よりも大
きい屈折率ｎ₂を有する導波路７４を導入した構成とな
る。

【００７４】各射出スポット３０から射出される各半導
体エミッタ２０の光線３２は各導波路７４の第１端７６
に集束され、第２端７８へ誘導され、この第２端から再
び射出される。導波路７４の第１端７６は各半導体エミ
ッタ２０の射出スポット３０間の間隔に相当する間隔で
配置され、射出スポット３０から射出された光線３２は
導波路７４の第１端７６に入射し、光線３２の射出スポ
ット８０を有する第２端７８へ誘導され、前記射出スポ
ット８０は像スポットパターン間隔ＢＲで順次配置され
ている。光学スプレッダ手段７０から射出された光線は
可傾ミラー２８ａによって像平面１４内の像スポット列
３８上に再び結像させられ、可傾ミラー２８ａの１つの
位置において、連続する半導体エミッタ２０は像スポッ
ト列３８における像スポット３４の間隔Ａの倍数に相当
する間隔を保つ個々の像スポット３４と連携する。その
結果、可傾ミラー２８ａの前記１つの位置において光源
列１６によって照明される像スポット３４が像スポット
パターン３８Ｒを形成し、像スポットパターン３８Ｒ１
を形成する個々の像スポット３４Ｒ１の間には常に同数
の像スポット３４が位置する。

【００７５】像スポットパターン３８Ｒ１は長手方向３
６に像スポット列３８の全域にまたがる。可傾ミラー２
８ａを僅かに傾けると、それまで像スポット３４Ｒ１と
連携していた半導体エミッタ２０が前記像スポット３４
Ｒ１に隣接する像スポット３４Ｒ２と連携し、すべての
半導体エミッタ２０が像スポットパターン３８Ｒ１の像
スポット３４Ｒ１にそれぞれ隣接する像スポット３４Ｒ
２と連携することで新しい像スポットパターン３８Ｒ２
が形成され、この新しいパターン３８Ｒ２は像スポット
列３８における像スポットパターン３８Ｒ１を構成する
像スポット３４Ｒ１に続く像スポットである。

【００７６】可傾ミラー２８ａをさらに傾けると、光源
列１６の半導体エミッタ２０が再び隣接の像スポット３
４と連携して像スポットパターン３８Ｒ３…を形成し、
像スポット列３８のすべての像スポット３４が再び像ス
ポットパターン３８Ｒの一部となるまで続く。像組立て
サイクルも同じ時間だけ持続し、このサイクルでは個々
の像スポットがそれぞれの像スポットパターンと櫛状に
連携し、像スポットパターンが順次隣接像スポットへ移
動するから、像スポット列３８を構成するすべての像ス
ポット３４を照明することができる。

【００７７】像組立てサイクルは本発明装置の第１実施
例について述べたのと同じ態様で周期的に繰返えされる
が、第２実施例の場合、可傾ミラー２８ａの回転角度は
第１実施例の場合よりもかなり小さい。図８に詳細を示
す本発明の光学スプレッダ手段の実施例７０′は複数の
プリズム素子８２，８４から成り、プリズム素子８２は
例えば光軸２６と同軸関係に配置され、光線３２をその
まま変化させずに通過させるプリズム素子であるのに対
して、プリズム素子８４ａ，８４ｂ，…はそれぞれが個
々の半導体エミッタ２０からの光線３２を光軸２６を中
心に対称の像スポットパターン間隔ＢＲを保つように偏
向させる。このため、プリズム素子８４ａ，８４ｂ，…
は光線３２を光軸２６から所定角度だけ遠ざけ、光線方
向の長さに差を設けることで光線３２を図７に示した本
発明装置の第２実施例に関連して述べたのと同じ像スポ
ットパターン間隔ＢＲで配列させるように構成されてい
る。

【００７８】図９に示す本発明の光学スプレッダ手段の
第２実施例７０″では半導体エミッタ２０からの光線３
２が光線３２の入射方向９４に像スポットパターン間隔
ＢＲに相当する間隔で反射面９２を有する反射格子９０
によって反射させられる。前記反射面はまた入射方向９
４と直交する方向に、半導体エミッタ射出スポット３０
の間隔に相当する間隔を保って順次配列されているか
ら、射出スポット３０からの光線３２は反射面９２に直
接入射し、所要の像スポットパターン間隔ＢＲを保つ光
線３２として反射する。

【００７９】図１０に示す本発明装置の第３実施例で
は、光学投影手段１２８が第１実施例に関して述べた素
子、即ち、可傾ミラー２８ａ及びピボット駆動手段２８
ｂのほかに、駆動手段１３４によって長手方向１８と平
行な軸線１３２を中心に回転駆動される多面体ミラー
（ポリゴンミラー）１３０をも含む。この多面体ミラー
１３０は軸線１３２を中心に等角度間隔に設けられた複
数の多角形面１３６を有し、それぞれの多角形面１３６
が順次反射面として作用する。

【００８０】光源列１６は第１実施例と全く同様に長手
方向１８に順次配列され、制御手段２２，２２′または
２２″によって制御される複数の半導体エミッタ２０か
ら成る。射出スポット３０から射出された光線３２は先
ず第１光学集束手段１３８によって反射位置にある多角
形面１３６に集束され、反射位置を占める多角形面１３
６で反射した光線３２は可傾ミラー２８ａで反射し、さ
らに第２光学集束手段１４２によって集束され、像平面
１４上に結像させられる。

【００８１】反射位置における多角形面１３６は光線３
２を照射されている間軸線１３２を中心に回転している
から、像平面１４に発生するのは単一の像スポット列３
８ではなく、長手方向３６と直交する方向１４４に順次
配列された複数の像スポット列３８′である。具体的に
は、反射位置にある多角形面１３６のミラー回転方向１
４６に最前部に光線３２が作用すると第１像スポット列
３８ａ′が像平面１４上に発生し、反射位置にある多角
形面１３６のミラー回転方向１４６に最後部に光線３２
が作用すると最終像スポット列３８ｂ′が発生する。

【００８２】回転する多面体ミラー１３０の作用で、各
像スポットセット３８Ｓは可傾ミラー２８ａの位置が変
わらなければ、多角形面１３６の１つによってすべての
列３８′、即ち、列３８ａ′から列３８ｂ′までのすべ
ての列３８′に結像させられる。反射位置における多角
形面１３６が多面体ミラー１３０の回転に伴なって次の
面へ移ると、可傾ミラー２８ａはすべての像スポット列
３８′における次の像スポットセット３８Ｓ、即ち、例
えば像スポットセット３８Ｓ２を照明する範囲へ移動し
ており、この時点で反射位置にある多角形面１３６がこ
の像スポットセットをすべての像スポット列３８′上に
投影するまでこの照明を継続する。次の多角形面１３６
に切換わると可傾ミラー２８ａも同様に再び移動し、次
の像スポットセット３８Ｓ３が像スポット列３８′上に
投影されることになる。

【００８３】回転多面体ミラー１３０は接続ラインを介
してそれぞれの制御手段２２，２２′または２２″によ
りトリガーブロック５２と同期化され、可傾ミラー２８
ａの傾動が多面体ミラー１３０の回転運動と同期して、
次の多角形面１３６が反射位置に来ると可傾ミラー２８
ａが光源列１６をそれぞれ後続の像スポットセット上に
結像させる。このため、多面体ミラーの駆動手段に回転
位置デコーダを設けると同時に可傾ミラー２８ａのピボ
ット駆動手段２８ｂにも回転位置デコーダを設けること
により、それぞれの制御手段２２，２２′，２２″を介
して簡単に同期化できるようにするのが好ましい（図１
１）。

【００８４】可傾ミラー２８ａはピボット駆動手段２８
ｂによって駆動されて１つの位置から他の位置へ迅速に
切換わり、この切換えは１つの多角形面から次の多角形
面への切換えに必要な時間とほぼ同じ時間で行われるか
ら無駄時間を極力少なくすることができる。可傾ミラー
２８ａが移動し、１つのセットから他のセットへ移行す
るタイムインターバルは例えば１２５個の半導体エミッ
タで毎秒１００像組立てサイクル、各像スポット列の像
スポットが１２５０個なら最大限１μｓであり、この最
大限１μｓの間に多面体ミラー１３０は多角形面１３６
ですべての像スポット列３８′上にそれぞれの像スポッ
トセットを結像させる。

【００８５】回転多面体ミラー１３０を制御手段２２と
同期させるため、図１１に示すように半導体エミッタ１
４８を別設する。この半導体エミッタは例えば反射位置
にある多角形面１３６と対向する多角形面１３６を光ビ
ーム１５０で照明し、反射光線１５２を検出器１５４に
入射させる。この検出器は検出域１５６または複数の検
出域１５６を有し、検出域１５６は反射光線１５２の断
面積にほぼ相当する広がりを有し、反射光線１５２がそ
れぞれの検出域１５６に入射すると多面体ミラー１３０
の正確な回転位置が測定される。

【００８６】第１検出域１５６は例えば反射光線１５２
が反射位置にある多角形面１３６に入射すると、この多
角形面１３６が光源列１６の半導体エミッタ２０の射出
スポット３０をそれぞれの像スポット列３８Ｓにおける
第１像スポット列３８ａ′上に結像させるように位置決
めされている。また、第２検出域１５６は反射光線１５
２が反射位置にある多角形面１３６に入射するとこの多
角形面１３６が光源列１６の半導体エミッタ２０の射出
スポット３０を第２像スポット列３８′上に結像させる
ように位置決めされており、残りの検出域も同様に位置
されている。

【００８７】反射光線１５２が検出域１５６の１つに入
射すると検出器１５４内に信号が発生し、これが例えば
トリガーブロック５２に伝送され、各電流制御ブロック
４２ごとの制御パラメータを制御時点ｔにおいて変更で
きるように適当な遅延を伴なって制御スイッチ４８をト
リガーさせる。従って、異なる明るさ分布で各像スポッ
ト列３８′上に像スポット３４を投影し、像平面１４上
に２次元像を組立てることができ、この像は長手方向３
６及び横断方向１４４に広がり、像スポット列３８′の
個々の像スポット３４から成る。これにより制御時点ｔ
は多面体ミラー１３０の回転と同期し、好ましくは２つ
の多角形面１３６間に位置するエッジ１６０に光線３２
が入射する時点と一致する。

【００８８】光線３２がエッジ１６０に直接入射する時
点ですべての半導体エミッタを時間Δｔ_Kに亘って一時
的にスイッチオフし、従って、エッジ１６０に続く多角
形面１３６が再び反射位置に来て光線３２を反射し、半
導体エミッタ２０の射出スポット３０が第１像スポット
列３８ａ′に来るまで光線３２を放出しないようにすれ
は特に好都合である。このような制御方式を制御手段２
２の場合に関して図１２に示した。この場合、それぞれ
の制御時点ｔにおいてコンデンサ４６を放電させ、次い
で中間メモリ５０に記憶されている適正な制御パラメー
タで再充電するように制御スイッチ４８を構成する。

【００８９】図１３に示す制御手段２２′の場合、好ま
しくは一定のタイムインターバルで続く連続制御時点ｔ
間の時間よりもΔｔ_Kだけ最大パルス幅Δｔを短くする
だけでそれぞれの制御時点ｔの寸前に半導体エミッタ２
０をスイッチオフすることができる。図１０に示す実施
例の場合、駆動手段１３４はほぼ一定の回転速度で多面
体ミラー１３０を連続回転させる。

【００９０】これに代わる実施態様として、個々の回転
位置へ制御下に移動させることができる、従って、多面
体ミラー１３０を連続的に回転させるのではなく、反射
位置にある多角形面１３６が光線３２に対して順次異な
る回転位置を占めるように多面体ミラー１３０をそれぞ
れの回転位置へ回転させるステップモータを駆動手段１
３４として設け、個々の回転位置が各像スポット列３
８′への光源列射出スポット３０の反射と対応させるこ
とも可能である。即ち、所定の時間に亘って像スポット
列３８′が照明されたのち、反射位置にある多角形面１
３６が次の回転位置へ“ジャンプ”する。この場合、多
面体ミラー１３０の回転が迅速であるためエッジ１６０
を飛越すことも可能である。

【００９１】検出器１５４による多面体ミラー１３０の
回転位置検出を省くには、ステップモータの制御でトリ
ガーブロック５２をも制御すればよい。図１４に示す本
発明装置の第４実施例は第２実施例に基づく実施例であ
り、光学投影手段１２８は第３実施例の場合と同様に構
成され、光学スプレッダ手段７０によって像スポットパ
ターン間隔ＢＲにまで広げられた光線３２は第２実施例
の場合と同様に可傾ミラー２８ａに入射し、各像スポッ
ト列３８′における各像スポットパターン３８Ｒから成
る像スポット３４を照明する。

【００９２】この実施例では、第３実施例の場合と同様
に回転多面体ミラー１３０によって同一の像スポットパ
ターン３８Ｒがすべての像スポット列３８′に発生し、
さらに次の像スポットパターン３８Ｒに進み、これもす
べての像スポット列３８′、即ち、像スポット列３８
ａ′から像スポット列３８ｂ′までに発生する。この実
施例では、可傾ミラー２８ａが静止したままで同一の像
スポットパターン３８Ｒがすべての像スポット列３８′
に発生したのちに次の傾斜位置へジャンプして次の像ス
ポットパターン３８Ｒをすべての像スポット列３８′に
発生させるようにしてもよいが、可傾ミラー２８ａを連
続的にかつゆっくりと回転させ、同一像スポットパター
ン３８Ｒがすべての像スポット列３８′に発生したら、
次の像スポットパターンが既に第１像スポット列３８
ａ′に発生し始めているように傾斜を大きくすることも
可能である。ただし、この場合には連続する像スポット
列３８′中の対応像スポット３４は長手方向３６と直交
する直線上には位置せず、長手方向３６に対して９０°
よりも大きい角度を形成する直線上に位置する。ただ
し、個々の像スポット列３８′中の対応像スポット３４
の位置が斜め方向であっても対応像スポット列を表わす
直線と長手方向３６との間の角度偏差は軽微であるから
支障とはならない。

【００９３】すべての像スポット列３８′に各像スポッ
トパターン３８Ｒを投影するのに必要な時間は最大限１
μｓであり、この時間が経過すると次の像スポットパタ
ーン３８Ｒに切換わる。図１０の第３実施例をさらに発
展させた図１５に示す第５実施例では、多面体ミラー１
３０′が軸線１３２′と平行な多角形面１３６′ではな
く、図１６に示すように、最後の多角形面１３６ｌ′が
第１の多角形面１３６ｅ′と再びつながるという意味で
すべてが第１の多角形面１３６ｅ′につながっている
が、軸線１３２と平行な線１３３に対するそれぞれの多
角形面の中心線の傾斜角が順次一定角度値だけ変化する
ように構成された多角形面１３６′を有し、軸線１３２
に対してそれぞれ異なる傾斜を有するこれらの多角形面
１３６′が可傾ミラー２８ａの機能をも兼ねる。

【００９４】従って、第１多角形面１３６ｅ′は光源列
１６が第１像スポット列３８ａ′の像スポットセット３
８Ｓを照明しようとする時に反射位置を占める。第１多
角形面１３６ｅ′が反射位置を占めると、第１像スポッ
トセット３８Ｓの像スポット３４がすべての像スポット
列３８′に発生する。次いで、第１像スポットセット３
８Ｓ１に続く第２像スポットセット３８Ｓ２を照明する
ように軸線１３２に対して傾斜している次の多角形面１
３６′に切換わり、すべての像スポット列３８′に第２
像スポットセット３８Ｓ２が発生する。

【００９５】同様に、さらに次の多角形面１３６′に切
換わり、この多角形面は第２像スポットセット３８Ｓ２
に続く第３像スポットセット３８Ｓ３を照明するように
傾斜している。第６実施例は第４実施例をさらに発展さ
せた実施例であるが、光学投影手段１２８′は図１７に
示すような多面体ミラーを有する。

【００９６】ただし、第５実施例とは異なり、多角形面
１３６′から多角形面１３６′へと変化する、軸線１３
２に対する多角形面１３６′の角度は第５実施例の場合
よりも小さい。即ち、第１像スポットパターン３８Ｒ１
から第２像スポットパターン３８Ｒ２へ切換わる時、各
像スポット列における既に発生した像スポット３４から
隣接の像スポット３４へジャンプするのに必要なふれが
起こるだけでよいからである。これに対して第５実施例
では各像スポットセット３８Ｓにおける像スポット数に
像スポット間の間隔Ａを乗じた値に相当する距離だけ第
２像スポットセット３８Ｓ２を第１像スポットセット３
８Ｓ１に対してずらさねばならない。なお、第６実施例
ではこの位置ずれが像スポット間隔Ａだけでよい。

【００９７】上記２つの実施例では各光源列１６ごとに
個々の半導体エミッタ２０を長手方向１８に順次配列し
てあるから、各光源列１６は１列の半導体エミッタ２０
によって形成される。多色像を発生させるため、図１８
に略示する第７実施例では各光源列２１６が互いに平行
な３列２１８，２２０及び２２２の半導体エミッタ２０
から成り、列２１８は赤色光を放出する半導体エミッタ
２０Ｒから成り、列２２０は緑色光を放出する半導体エ
ミッタ２０Ｇから成り、列２２２は青色光を放出する半
導体エミッタ２０Ｂから成る。

【００９８】光学投影手段２２８は常に１個の半導体エ
ミッタ２０Ｒ、１個の半導体エミッタ２０Ｇ及び１個の
半導体エミッタ２０Ｂが１個の像スポット２３４を照明
し、最も簡単な場合には半導体エミッタ２０Ｒ，２０Ｇ
及び２０Ｂのそれぞれによって発生させられる部分像ス
ポット２３６Ｂ，２３６Ｇ及び２３６Ｒが完全にオーバ
ーラップしないか、または部分的にだけオーバーラップ
するように構成されている。最も簡単な場合には第１光
学集束手段１３８によって光線３２を多面体ミラー１３
０へ集束するという中間過程を、このような光学投影手
段２２８を用いることで省略することができる。

【００９９】その他の構成に関しては光学投影手段２２
８は第５または第６実施例の光学投影手段１２８と全く
同じであり、重複を避けてその説明を省く。半導体エミ
ッタ２０Ｒ，２０Ｇ及び２０Ｂの列２１８，２２０及び
２２２も第１実施例に関して述べたのと同様の態様で制
御することができるが、列２１８，２２０及び２２２の
それぞれと連携する中間メモリ５０と、各半導体エミッ
タ２０と連携する電流制御ブロック４２が必要であり、
すべての列２１８，２２０及び２２２の半導体エミッタ
２０Ｒ，２０Ｇ及び２０Ｂに関する制御パラメータが制
御時点ｔにおいて中間メモリから同時読取りされるよう
に制御が行われる。

【０１００】多色像を発生させるため、カラー混光によ
り人間が視認できるすべてのカラーを、特に白色をも像
スポット２３４に発生させることができるように半導体
エミッタ２０Ｒ，２０Ｇ及び２０Ｂの波長と可能な最大
限の明るさを選択する。このため、これらの像スポット
２３４を照明する各半導体エミッタ２０Ｒ，２０Ｇ及び
２０Ｂごとに、かつ各像スポット２３４ごとに３つの制
御パラメータを像発生装置５４によって発生させる。

【０１０１】図１９に示す第８実施例においても、それ
ぞれが半導体エミッタ２０Ｒ，２０Ｇ及び２０Ｂから成
る３列２１８，２２０及び２２２を設ける。その制御方
式は第３実施例の場合と同様である。第３実施例と異な
る点として、光学投影手段３２８が光源列２１６と多面
体ミラー１３０の間に設けた２組のミラー３３０及び３
３２を含み、この２組のミラーが半導体エミッタ２０Ｒ
からの光線３２Ｒと、半導体エミッタ２０Ｇからの光線
３２Ｇと半導体エミッタ２０Ｂからの光線３２Ｂを組合
わせる。

【０１０２】第１組のミラー３３０は光線３２Ｒの光路
に配置したダイクロイックミラー３３３とこのダイクロ
イックミラーにむかって光線３２Ｇを反射させるミラー
３３６から成る。第２組のミラー３３２は光線３２Ｒの
光路に設けたダイクロイックミラー３３８とこのダイク
ロイックミラー３３８にむかって光線３２Ｂを反射させ
るミラー３４０から成る。

【０１０３】即ち、２つのダイクロイックミラー３３３
及び３３８の作用によって光線３２Ｒ，３２Ｇ及び３２
Ｂが組合わされて光線３２Ｖを形成し、光線３２Ｖは第
５または第６実施例と同様に構成された多面体ミラー１
３０に入射し、さらに第２実施例に関連して述べたのと
同じ態様で像平面１４にむかって反射する。この光学投
影手段３２８の利点は半導体エミッタ２０Ｒ，２０Ｇ及
び２０Ｂの射出スポット３０の投影によって発生する部
分像スポット３３６を各像スポット３３４においてほぼ
完全に重ねることができることにある。

【０１０４】以上に述べた本発明のいずれの実施例にお
いても、半導体エミッタは図２０に示すようないわゆる
エッジエミッタとして構成された半導体レーザーから成
ることが好ましい。この種のエッジエミッタはレーザー
活性層８０２を介在させた複数の半導体層８００から成
る。レーザー光線８０６は射出スポット８０４の領域に
おいてこのレーザー活性層から射出される。

【０１０５】この種のエッジエミッタは給電線８０８及
び８１０を介して電源によって操作され、電流は層８０
０及び８０２に対してほぼ垂直に流れる。このようなエ
ッジエミッタの例は定期刊行物"Laser Focus World", J
uly 1993, Vol.29, No.7, PP.83-92に詳細に記述されて
いる。このエッジエミッタの利点は簡単に製造でき、い
わゆるアレイの形で基板上に近接配列できることにあ
る。

【０１０６】エッジエミッタを設ける代りに光源として
図２１に示すようにいわゆる垂直エミッタの形で半導体
レーザーを設けてもよく、その場合、垂直エミッタを構
成する複数の半導体層９００の間にレーザー活性層９０
２を介在させると共に、レーザー活性層９０２の両側に
ブラッグ反射鏡として作用する層９０４をも設ける。こ
の種の垂直エミッタにおいては発生するレーザー光線は
エッジエミッタの場合のように活性層８０２と平行に伝
播せず、活性層９０２に対して直角に伝播して基板９１
０を通過し、好ましくは基板平面に対して垂直に射出さ
れる。

【０１０７】垂直エミッタの利点は発生するレーザー光
線９０６がほぼ円形の断面を有するから、その他の光学
素子、例えばファイバオプチック素子と簡単に結合させ
ることができることにある。この種の垂直エミッタにつ
いては例えば定期刊行物 "Optics Letters", Vol.18, N
o.22, P.1937以下、または定期刊行物 "Spektrum der W
issenschaft", January 1992, P.76以下、に記述されて
おり、詳細についてはこれらの文献を参照されたい。

【０１０８】下記のレーザー材料は可視領域における種
々のカラーの光線を発生させるのに利用するのが好まし
い材料である。６１０−６９０nm 赤にはＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＰ
ｏｎＧａＡｓ４５０−５５０nm 青、緑にはＺｎ_1-xＭｇ_xＳ_1-yＳ
ｅ_yｏｎＧａＡｓＵＶ−赤にはＡｌ_xＧａ_yＩｎ_1-x-yＮこれらのほかに、公知のレーザー材料を使用し、発生す
る光波長を２倍にすることも可能である。この種の材料
として、例えば、青にはＡｌ_xＧａ_1-xＡｓｏｎＧａＡｓ（７８０
−８８０nm）青、緑にはＩｎ_xＧａ_1-xＡｓｏｎＧａＡｓ（８
８０−１１００nm）赤にはＩｎ_1-xＧａ_xＡｓ_yＰ_1-yｏｎＩｎＰ（１
１００−１６００nm）を挙げることができる。

【０１０９】光源列８２０からの部分の形で図２２及び
２３に示す光源からの光線波長を２倍にする半導体エミ
ッタ２０′の実施例は共通の基板８２４上に配列された
エッジエミッタ８２５のアレイ８２２から成り、各エミ
ッタは前記基板８２４上に設けられた特殊なレーザー活
性層によって形成され、各レーザー活性層８０２は基板
８２４を被覆する連続層８３０の帯状部８２８から成
る。

【０１１０】光源として作用する半導体レーザー８２６
のそれぞれに周波数ダブラー８３２が連携し、各ダブラ
ー８３２は導波路８３６として周波数ダブリング媒体を
内蔵する導波構造８３４を含む。導波構造８３４は各半
導体レーザー８２６からの光線を、周波数ダブリング媒
体中で有効な周波数ダブリングが行われるのに必要な少
なくとも１０⁵Ｗ／cm²、好ましくは少なくとも１６⁶
Ｗ／cm²のパワー密度が達成されるような狭い断面で誘
導する。

【０１１１】図２２及び２３に示す実施例ではすべての
周波数ダブラー８３２を共通の基板８３８上にアレイ８
４０を形成するように配列してある。導波構造８３４は
導波路８３４の上下壁を画定する基層８４２及び被覆層
８４４と、互いに間隔を保って導波路８３４の側壁を画
定する中間層８５０の帯状部８４６，８４８と、前記側
壁間に封入されて導波コアとして作用する周波数ダブリ
ング媒体を形成する前記中間層８５０の帯状部８５２と
から成る。

【０１１２】基層８４２、被覆層８４４及び中間層８５
０の帯状部８４６，８４８は帯状部８５２の屈折率より
も小さい屈折率を有し、光線の全反射、即ち、導波構造
への光線誘導は帯状部８５２、層８４２，８４４及び帯
状部８４６，８４８の間の境界で起こる。半導体エミッ
タ２０′は周波数ダブラー８３２のアレイ８４０の直ぐ
後方に半導体レーザー８２６のアレイ８２２が位置し、
レーザー活性層８２８からの光線が直接導波路８３４へ
進入するように構成するのが好ましい。

【０１１３】周波数ダブリング媒体８３６中で有効な周
波数ダブリングが行われるためには、基本波、即ち、対
応の半導体レーザー８２６からの光線と、ダブリングさ
れた光線とが周波数ダブリング媒体中を通過する間同相
関係を維持しなければならない。そのためには０°また
は９０°の角度で近似位相整合を利用するのが最適であ
る。

【０１１４】これはごく限られた波長においてだけ可能
である。それぞれの材料を温度変化によって対応の波長
に整合させるのが好ましく、例えば、基板８３８を温度
調整装置８６０に載置して周波ダブラー８３２のアレイ
８４０全体を近似位相整合に最適の温度に設定し、この
温度に維持する。近似位相整合についてはW.Koechnerの
著作 "Solid State Laser Engineering"に詳細に記述さ
れているから、この文献を参照されたい。

【０１１５】温度調整装置８６０には所定の温度をセッ
トし、再調整によってこの温度を維持する制御手段を設
けることが好ましい。周波数ダブリング媒体８３６にお
ける結晶の方向は基板８３８の光軸が導波路８３４の長
手方向８５４に対して所要の方向に整列するように基板
８３８を整列させることによってあらかじめ設定すれば
よい。同じ素材から、必要なら異なるドーピング処理を
施しながらこの基板８３８上に層８４２，８４４及び８
５５を成長させれば、これらの層の光軸が基板８３８と
同様に整列するから、周波数ダブリング媒体８３６中の
光軸位置もあらかじめ設定することができる。

【０１１６】図２４に示す周波数ダブラー８３２のアレ
イ８４０の変更実施例は近似位相整合を利用せず、周波
数ダブリング媒体８３６の非線形係数が互いに逆符号を
有する領域８７０及び８７２を周波数媒体８３６′中で
相前後させることによって位相整合を達成する。導波路
８３４の長手方向８５４に沿った領域８７０及び８７２
の長さＬはコヒーレンス長に相当するように調整する。

【０１１７】このような近似位相整合を採用すれば、周
波数ダブリングの過程での位相整合は正確な位相整合で
なくても周波数ダブリングされた光線を充分明るくする
ことができる。近似位相整合については定期刊行物 "Op
tics Letters", Vol.17, No.11, PP.795-797、定期刊行
物 "Applied Physics Letters", 56 (2), PP.108-110、
または"IEEE Journal of Quantum Electronics", Vol.2
8, No.11, PP.2631-2654に詳細に記述されている。

【０１１８】その他の構成についてはアレイ８４０′は
アレイ８４０と同じであるからその説明を省き、同じ素
子には同じ参照番号を付した。近似位相整合の場合、緑
色及び赤色波長には周波数ダブリング媒体としてニオブ
酸リチウムから成る結晶を使用するのが好ましく、青色
波長にはニオブ酸カリウムから成る結晶を使用するのが
好ましい。

【０１１９】導波構造８３４を製造する際に、導波コア
を囲む材料として屈折率を低下させるマグネシウムその
他の元素でドーピング処理したニオブ酸リチウムまたは
ニオブ酸カリウムを使用する。組合わされて光源列９２
０を形成する本発明の半導体エミッタの図２５に示す第
２実施例２０′では、垂直配列エミッタとして構成され
た半導体レーザー９２６のアレイ９２２を使用する。こ
れらの半導体レーザーからの光線９２８は集束素子９３
０によって周波数ダブラー９３２へ集束されるが、周波
数ダブラー９３２は共通の基板上にアレイ９３０を形成
するように配列されており、その構成はアレイ８４０と
同じであるから、ここではその説明を省く。光学集束手
段９３０は光学レンズ手段としてではなく勾配屈折率レ
ンズとして構成され、ブロックとして各半導体レーザー
９２６と対応の周波数ダブラー９３２の間に挿入され、
勾配屈折率によって光線９２８を導波路９３４に集束す
る。

【０１２０】周波数ダブラー９３２の端面に光学スプレ
ッダ手段９７０を設けることが好ましく、これらの光学
スプレッダ手段も勾配屈折率レンズであり、ほぼ平行な
ビーム束９７２を発生させる。組合わされて光源列１０
２０を形成する本発明の半導体エミッタの第３実施例で
は、エッジエミッタとして構成した個別半導体レーザー
１０２６のアレイ１０２２を共通の基板１０２４上に配
列し、前記共通基板１０２４上に個別のレーザー活性層
を形成する。これらの層のそれぞれは基板１０２４を被
覆する連続層に配置された帯状のレーザー活性層１００
２から成る。

【０１２１】基板１０２４を冷却素子１０５０上に載置
し、温度調整装置１０５４を介して冷却素子１０５０を
一定温度に調整する温度センサ１０５２と熱的に接続
し、最終的には半導体エミッタ１０２６の基板１０２４
も一定温度となるようにする。同様に、周波数ダブラー
１０３２にも冷却素子１０５６を設け、この冷却素子１
０５６によって基層１０４２を冷却する。また、この基
層１０４２に温度センサ１０５８を接続し、温度調整装
置１０５４を介して温度センサ１０５８が基層１０４２
を一定温度に設定して最終的には導波路内の周波数ダブ
リング媒体１０３６をも一定温度に維持できるようにす
る。

【０１２２】エッジエミッタ１０２６の射出スポット１
０６０を好ましくはレンズ系１０６２を介して導波構造
の入射スポット１０６４に投影し、導波構造の射出スポ
ット１０６６をレンズ系１０６８によって再び整形し
て、各半導体エミッタ１０２０から射出される平行光線
３２を形成する。光線はハウジング１０７２の窓１０７
０を通過するが、このハウジング１０７２はアレイ１０
２２だけではなく導波構造１０３４、冷却素子１０５
０，１０５６、温度センサ１０５２，１０５８及びレン
ズ系１０６２，１０６６を内蔵ししている。

【０１２３】前記窓１０７０の前方にビームスプリッタ
１０７４を設け、窓１０７０を通過する光線の一部を、
これもハウジング１０７２内に配置されて各エッジエミ
ッタ１０２６と連携するモニターフォトダイオードから
成るモニターフォトダイオード列１０７６にむかって反
射させる。モニターフォトダイオードはすべて図６の制
御手段第３実施例に関連して詳しく説明した制御手段２
２′と接続している。

【０１２４】なお、図２７に示すようにレンズ系１０６
２及び１０６８を基板上に配列されて光線を整形するマ
イクロレンズ系で構成すれは特に有益である。図２７に
は周波数ダブラー１０３２の導波構造をも拡大して示し
た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の第１実施例を略示する側面図であ
る。

【図２】光学投影手段を誇張的に拡大し、制御手段を簡
略化して図１の第１実施例を略しする側面図である。

【図３】異なる制御時点後における半導体エミッタから
の光線強さの経移を示す簡略図である。

【図４】本発明装置の第１実施例における制御手段の第
２実施例を示す簡略図である。

【図５】制御手段第２実施例における半導体エミッタか
らの光線強さの経移を示す簡略図である。

【図６】半導体エミッタの特定実施態様における制御手
段の第３実施例を示す簡略図である。

【図７】光学スプレッダ手段の第１実施例を含む本発明
装置の第２実施例を示す図１と同様の側面図である。

【図８】図７に示した本発明装置の第２実施例のための
光学スプレッダ手段の第２実施例を詳細に示す拡大図で
ある。

【図９】図７に示した第２実施例のための光学スプレッ
ダ手段の第３実施例を詳細に示す図であり、（Ａ）は全
体図であり、（Ｂ）は拡大図である。

【図１０】第３実施例を一部斜視図で示す簡略図であ
る。

【図１１】本発明の制御手段の第１実施例を第３実施例
と共に示す簡略図である。

【図１２】光線強さの経移を示す簡略図である。

【図１３】本発明装置の第３実施例と本発明の制御手段
を併用した場合の光線強さの経移を示す図５と同様の簡
略図である。

【図１４】本発明装置の第４実施例を示す図１０と同様
の簡略図である。

【図１５】本発明装置の第５実施例を示す簡略図であ
る。

【図１６】本発明装置の第５実施例における多面体ミラ
ーの拡大図である。

【図１７】本発明装置の第６実施例を示す簡略図であ
る。

【図１８】本発明装置の第７実施例を示す簡略図であ
る。

【図１９】本発明装置の第８実施例を示す簡略図であ
る。

【図２０】エッジエミッタとして構成された半導体エミ
ッタの簡略図である。

【図２１】垂直エミッタとして構成された半導体エミッ
タの簡略図である。

【図２２】光源及びこれに続く周波数ダブラーから成る
半導体エミッタ列の第１実施例を示す平面図である。

【図２３】図２２に示した光源列及び周波数ダブラーの
分解斜視図である。

【図２４】図２２に示した周波数ダブラー列の他の実施
態様を示す斜視図である。

【図２５】光源及び周波数ダブラーと両者の間に介在さ
せた光学手段から成る半導体エミッタ列の第２実施例を
示す説明図である。

【図２６】ハウジング内に封入され、対応の制御手段を
有する本発明の半導体エミッタの第３実施例を略示する
側面図である。

【図２７】図２６に示した光学結像手段の他の実施態様
を詳細に示す拡大図である。

【符号の説明】

１６…光源２０…半導体エミッタ２８…光学投影手段３０…射出スポット３２…光線３４…像スポット３８…像スポット列

フロントページの続き (72)発明者ウベブロー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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに隣接するように配置された個々の
像スポットを照明することによって各像組立てサイクル
において少なくとも１列の像スポットを組立て、像組立
てサイクルを周期的に繰返えすことにより光学投影手段
を介して像を発生させる光源を含み、像平面に特に人間
が視認可能な像を発生させる装置において、像スポット
列（３８）の像スポット（３４）を照明するため複数の
半導体エミッタ（２０）から成る１列の光源（１６）を
設け、光学投影手段（２８，１２８，２２８，３２８）
が各半導体エミッタからの光線（３２）の各射出スポッ
ト（３０）を像スポット（３４）の少なくとも１つと連
携させ、光学投影手段（２８，１２８，２２８，３２
８）が光源列のすべての半導体エミッタ（２０）の射出
スポット（３０）をこれと連携する像スポット上に同時
に結像させることを特徴とする像発生装置。
【請求項２】光学投影手段（２８，１２８，２２８，
３２８）が像組立てサイクル中に異なる射出スポット
（３０）を像スポット列の異なる像スポット（３４）と
も連携させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】光学投影手段（２８，１２８，２２８，
３２８）が各像組立てサイクル中に同じ射出スポット
（３０）を像スポット列（３８）の同じ像スポット（３
４）と連携させることを特徴とする請求項１または２に
記載の装置。
【請求項４】半導体エミッタ（２０）の数が像スポッ
ト列（３８）の像スポット（３４）の総数よりも少な
く、光学投影手段（２８，１２８，２２８，３２８）が
像組立てサイクル中の連続時点において像スポット列
（３８）に属する種々の像スポットシリーズ（３８Ｓ，
３８Ｒ）上に射出スポットを結像させることを特徴とす
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。
【請求項５】光学投影手段（２８，１２８，２２８，
３２８）が像組立てサイクル中の連続時点のそれぞれに
おいて像スポット列（３８）のそれぞれの像スポットシ
リーズ（３８Ｓ）に光源列（１６）の射出スポット（３
０）を結像させ、像スポットシリーズが１セット（３８
Ｓ）の隣接像スポットから成ることを特徴とする請求項
４に記載の装置。
【請求項６】各像組立てサイクルが終了した時点で像
スポットの全セット（３８Ｓ）が像スポット列（３８）
に含まれるすべての像スポットから成り、像スポット列
（３８）の各像スポット（３４）がそれぞれ１セット
（３８Ｓ）の像スポットによって構成されることを特徴
とする請求項５に記載の装置。
【請求項７】光学投影手段（２８，１２８，２２８，
３２８）が像スポット列（３８）中の像スポット（３
４）のセット（３８Ｓ）を、像スポットセット（３８
Ｓ）が時間順に相前後するように配列させることを特徴
とする請求項５または６に記載の装置。
【請求項８】光学投影手段（２８，１２８，２２８，
３２８）が各サイクルごとに光源列（１６）の互いに隣
接する射出スポット（３０）を、像スポット列（３８）
の隣接像スポット（３４）間の距離（Ａ）の特定倍に相
当する像スポットパターン間隔（ＢＲ）を有する像スポ
ットパターン（３８Ｒ）として構成された一連の像スポ
ット上に結像させることを特徴とする請求項１から請求
項４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項９】像スポットパターン間隔（ＢＲ）が像ス
ポット列（３８）の隣接像スポット（３４）間の距離
（Ａ）の整数倍であることを特徴とする請求項８に記載
の装置。
【請求項１０】光源列（１６）の隣接射出スポット
（３０）間の距離をパターン間隔（Ｒ）上に結像させる
ことにより、光学投影手段（２８，１２８，２２８，３
２８）が投影する像における像スポットパターン間隔
（ＢＲ）を得る光学スプレッダ手段（７０）を含むこと
を特徴とする請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】光学スプレッダ手段（７０）が光源列
の隣接射出スポット間の距離をパターン間隔（Ｒ）まで
拡大することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】光学スプレッダ手段（７０）が射出ス
ポット（３０）からの光線（３２）を、互いにパターン
間隔（Ｒ）で伸びる平行ビーム束として形成することを
特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
【請求項１３】光学スプレッダ手段（７０）が複数の
プリズム素子（８２，８４）から成り、プリズム素子
（８２，８４）が光学スプレッダ手段（７０）から射出
されるパターン間隔（Ｒ）を有するビーム束（３２）を
発生させることを特徴とする請求項１０から請求項１２
までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】光学スプレッダ手段（７０）が半導体
エミッタ（２０）からの光線（３２）の入射方向（９
４）に固有パターン間隔（Ｒ）を有する反射面（９２）
を具えた反射格子（９０）から成ることを特徴とする請
求項１０から請求項１２までのいずれか１項に記載の装
置。
【請求項１５】光学スプレッダ手段（７０）が各射出
スポット（３０）に対応させて設けた光ガイド（７４）
から成り、半導体エミッタ（２０）の各射出スポット
（３０）からの光線が光ガイド（７４）にその一端から
入射し、光ガイド（７４）がその他端（７８）によって
所定パターン間隔（Ｒ）で配列された光ガイド射出スポ
ット（８０）を画定することを特徴とする請求項１４に
記載の装置。
【請求項１６】光学スプレッダ手段（７０）を構成す
る光ガイドとして基板（７２）上に光導波路（７４）を
配列したことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】像スポット列（３８）を発生させるた
め、光学投影手段（２８，１２８，２２８，３２８）が
光源列（１６）からの光線（３２）を別々の像スポット
シリーズ（３８Ｓ，３８Ｒ）上に順次結像させることを
特徴とする請求項１から請求項１６までのいずれか１項
に記載の装置。
【請求項１８】光学投影手段（２８，１２８，２２
８，３２８）が光源列（１６）からの光線（３２）を連
続する像スポットシリーズ（３８Ｓ，３８Ｒ）上に結像
させるビーム偏向素子（２８ａ）から成ることを特徴と
する請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】ビーム偏向素子が可動反射素子（２８
ａ）であることを特徴とする請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】反射素子（２８ａ）が光源列（１６）
からの光線（３２）を像スポットシリーズ（３８Ｓ，３
８Ｒ）のそれぞれに結像させる所定の角度に移動自在で
あることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】ビーム偏向素子を軸線（２８ｃ）を中
心に回転自在なミラー（２８ａ）によって形成したこと
を特徴とする請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】ミラー（２８ａ）が像組立てサイクル
中連続的に移動することを特徴とする請求項２１に記載
の装置。
【請求項２３】像組立てサイクル中、ミラー（２８
ａ）が個々の所定位置を通過することを特徴とする請求
項２１に記載の装置。
【請求項２４】光学投影手段（２８，１２８，２２
８，３２８）が像組立てサイクルにおいて複数の隣接す
る像スポット列（３８′）から像を組立てることを特徴
とする請求項１から請求項２３までのいずれか１項に記
載の装置。
【請求項２５】光学投影手段（２８，１２８，２２
８，３２８）が各像スポット列（３８′）における１つ
の像スポットシリーズ（３８Ｓ，３８Ｒ）を構成する像
スポット（３４）を発生させ、次いで各像スポット列
（３８′）における次の像スポットシリーズ（３８Ｓ，
３８Ｒ）を発生させることを特徴とする請求項２４に記
載の装置。
【請求項２６】光学投影手段が連続する像スポット列
（３８）中の像スポットシリーズ（３８Ｓ，３８Ｒ）を
発生させるビーム偏向素子（１３０）から成ることを特
徴とする請求項２４または２５に記載の装置。
【請求項２７】ビーム偏向素子が可動反射素子（１３
０）であることを特徴とする請求項２６に記載の装置。
【請求項２８】反射素子（１３０）が各像スポット列
（３８′）における像スポットシリーズ（３８Ｓ，３８
Ｒ）を発生させる所定の角度に移動自在であることを特
徴とする請求項２７に記載の装置。
【請求項２９】ビーム偏向素子を回転軸（１３２）を
中心に回転するポリゴンミラー（１３０）によって形成
したことを特徴とする請求項１８から請求項２８までの
いずれか１項に記載の装置。
【請求項３０】ポリゴンミラー（１３０）が多面体の
それぞれの面（１３６）で光源列（１６）からの光線を
反射し、所定の角度範囲内で回転することによってこの
光線が多数の隣接する像スポット列を横切るようにし、
次いで次の多面体面で同様の反射を行うことを特徴とす
る請求項２９に記載の装置。
【請求項３１】ポリゴンミラー（１３０′）が回転軸
（１３２）と平行な線（１３３）に対してそれぞれ異な
る角度で傾斜させたミラー面（１３６′）を有し、各ミ
ラー面（１３６′）が像を構成するすべての像スポット
列（３８Ｒ）における像スポットシリーズ（３８Ｓ，３
８Ｒ）を発生させることを特徴とする請求項２９または
３０に記載の装置。
【請求項３２】光学投影手段（２８）が光源列（１
６）の半導体エミッタ（２０）からの光線をほぼビーム
偏向素子（１３０）上に集束させることを特徴とする請
求項１８から請求項３１までのいずれか１項に記載の装
置。
【請求項３３】光学投影手段（２８，１２８，２２
８，３２８）が互いに間隔の詰まった像スポット（３
４）を発生させることを特徴とする請求項１から請求項
３２までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３４】像スポット（３４）が互いにほぼ境を
接していることを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】光学投影手段（２２８，３２８）が異
なる波長で放出する３個の半導体エミッタ（２０Ｒ，２
０Ｇ，２０Ｂ）からの光線（３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂ）
を組合わせてビーム束（３２Ｖ）を形成することを特徴
とする請求項１から請求項３４までのいずれか１項に記
載の装置。
【請求項３６】半導体エミッタ（２０）が２つの連続
する制御時点（ｔ₁，ｔ₂…）間の時間に光線（３２）
を放出することを特徴とする請求項１から請求項３５ま
でのいずれか１項に記載の装置。
【請求項３７】制御時点（ｔ₁，ｔ₂，…）が一定の
タイムインターバルで連続することを特徴とする請求項
３６に記載の装置。
【請求項３８】半導体エミッタ（２０）が調節自在な
明るさの光線を放出することを特徴とする請求項３２ま
たは３３に記載の装置。
【請求項３９】半導体エミッタ（２０）が２つの制御
時点（ｔ₁，ｔ₂…）間に、調定されたほぼ一定の強度
の光線（３２）を放出することを特徴とする請求項３８
に記載の装置。
【請求項４０】各半導体エミッタ（２０）の光線（３
２）の強度が各制御時点（ｔ₁，ｔ₂，…）において調
節されることを特徴とする請求項３８または３９に記載
の装置。
【請求項４１】半導体エミッタ（２０）が制御時点
（ｔ₁，ｔ₂，…）間に最大強度を有し、調節自在な持
続時間（Δｔ₁，Δｔ₂，…）を有する光線を放出する
かまたは放出しないことを特徴とする請求項３６または
３７に記載の装置。
【請求項４２】観察者によって知覚される平均強度が
光線（３２）の放出持続時間を調整することによって調
節されることを特徴とする請求項４１に記載の装置。
【請求項４３】各制御時点（ｔ₁，ｔ₂，…）におい
て、光線（３２）の放出持続時間（Δｔ₁，Δｔ₂，
…）が調節されることを特徴とする請求項４１または４
２に記載の装置。
【請求項４４】各像スポット（３４）が単一の半導体
エミッタ（２０）によって照明されることを特徴とする
請求項１から請求項４３までのいずれか１項に記載の装
置。
【請求項４５】各像スポット（３４）が３個の半導体
エミッタ（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）によって照明さ
れ、前記エミッタのそれぞれが３個の半導体エミッタ
（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）からの光線を重ねることに
よって白光を発生させる波長で光線（３２Ｒ，３２Ｇ，
３２Ｂ）を放出することを特徴とする請求項１から請求
項４３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項４６】１つの像スポット（３４）を照明する
３個の半導体エミッタ（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）が同
時に制御されることを特徴とする請求項４５に記載の装
置。
【請求項４７】光源列（１６）が同じ波長の光線を放
出する少なくとも１列の半導体エミッタ（２０）を有す
ることを特徴とする請求項１から請求項４６までのいず
れか１項に記載の装置。
【請求項４８】各像スポット列（３８）の像スポット
（３４）を照明するため、対応する光源列（１６）が互
いに平行に伸びる３列（２１８，２２０，２２２）の半
導体エミッタ（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）を含み、各列
の半導体エミッタ（２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ）がほぼ同
じ波長の光線を放出することを特徴とする請求項４７に
記載の装置。
【請求項４９】複数個の半導体エミッタ（２０）を同
時制御するため中間メモリ（５０）を設け、複数個の半
導体エミッタ（２０）を同時制御するための制御パラメ
ータを前記メモリから並列読取りすることを特徴とする
請求項１から請求項４８までのいずれか１項に記載の装
置。
【請求項５０】半導体エミッタ（８２０，９２０）の
それぞれが半導体光源（８２６，９２６）と半導体光源
から放出される、光線の周波数ダブラー（８３２，９３
２）かる成ることを特徴とする請求項１から請求項４９
までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５１】周波数ダブラー（８３２，９３２）が
各光源（８２６，９２６）からの光線を少なくとも１０
⁵Ｗ／cm²のパワー密度に圧縮して導波する導波構造
（８３４，９３４）と導波構造（８３４，９３４）内に
設けた周波数ダブリング媒体（８３６，９３６）から成
ることを特徴とする請求項５０に記載の装置。
【請求項５２】周波数ダブラー（８３２）が光源（８
２６）の直ぐ後方に位置することを特徴とする請求項５
０または５１に記載の装置。
【請求項５３】光線を導波構造（９３４）内へ集束さ
せる光学手段（９３０）を各光源（９２６）と各周波数
ダブラー（９３２）の間に配置したことを特徴とする請
求項５０または５１に記載の装置。
【請求項５４】光源列（１６）の光源（８２６，９２
６）を１列に配置し、光源列（１６）の周波数ダブラー
（８３２，９３２）を光源（８２６，９２６）の出力側
にこれも１列に配置したことを特徴とする請求項５０か
ら請求項５３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５５】光源（８２６）のいくつかを共通基板
（８３４）上に設けたことを特徴とする請求項５０から
請求項５４までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５６】周波数ダブラー（８３２，９３２）の
いくつかを共通基板（８３８）上に設けたことを特徴と
する請求項５０から請求項５５までのいずれか１項に記
載の装置。
【請求項５７】各周波数ダブラー（８３２，９３２）
の各導波構造（８３４，９３４）が“単一モード”導波
路であることを特徴とする請求項５０から請求項５６ま
でのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５８】導波路コアを形成する周波数ダブリン
グ媒体（８３６，９３６）を囲み導波路コアよりも低い
屈折率を有する壁材によって各導波構造（８３４，９３
４）を、形成したことを特徴とする請求項５０から請求
項５７までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５９】前記壁材が、周波数ダブリング媒体
（８３６，９３６）と同じ材料を素材とし、異なるドー
ピング処理によってダブリング媒体よりも屈折率を低く
してあることを特徴とする請求項５８に記載の装置。
【請求項６０】導波構造（８３４，９３４）を、周波
数ダブリング媒体と同一の材料で壁材を形成する領域を
ドーピング処理して形成したことを特徴とする請求項５
８または５９に記載の装置。
【請求項６１】導波構造（８３４，９３４）を、基板
（８３８，９３８）に加えられ、前記壁材から成る層
（８４２，８４４，８５０）によって形成したことを特
徴とする請求項５０から請求項５９までのいずれか１項
に記載の装置。
【請求項６２】周波数ダブリング媒体（８３６，９３
６）を、基板（８３８，９３８）に加えられた層（８５
０）によって形成したことを特徴とする請求項５０から
請求項６１までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項６３】周波数ダブリング媒体（８３６，９３
６）の結晶軸の整列関係を基板（８３８，９３８）の整
列関係によってあらかじめ決定することを特徴とする請
求項６２に記載の装置。
【請求項６４】導波構造（８３４，９３４）の長手方
向（８５４，９５４）に光線と増倍光線とがほぼ位相整
合するように周波数ダブリング媒体（８３６，９３６）
を構成し、その光軸を導波チャンネルに整列させたこと
を特徴とする請求項５１から請求項６３までのいずれか
１項に記載の装置。
【請求項６５】周波数ダブリング媒体（８３６，９３
６）が所定の温度となるよう適合されることを特徴とす
る請求項６４に記載の装置。
【請求項６６】導波構造（８３４）の長手方向（８５
４）に準位相整合が成立するように周波数ダブリング媒
体（８３６′）を構成し、整列させることを特徴とする
請求項５１から請求項６３までのいずれか１項又は請求
項６５に記載の装置。