JPH11249181A - 偏向装置、使用方法およびビデオシステム - Google Patents

偏向装置、使用方法およびビデオシステム

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JPH11249181A
JPH11249181A JP11004972A JP497299A JPH11249181A JP H11249181 A JPH11249181 A JP H11249181A JP 11004972 A JP11004972 A JP 11004972A JP 497299 A JP497299 A JP 497299A JP H11249181 A JPH11249181 A JP H11249181A
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JP
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deflection
angle
deflecting
light
optical
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JP11004972A
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English (en)
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Christhard Deter
ディーター クリストハルト
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LDT Laser Display Technology GmbH
Original Assignee
LDT GmbH and Co Laser Display Technologie KG
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Publication date
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    • H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
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    • G—PHYSICS
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    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G—PHYSICS
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のカラーの構成要素を持つ光束が向
上でき、さらにはコストを低く抑えうる。 【解決手段】 光束（３，４；２３）がコントロール変
数によって決定された異なる角度で入射および出射する
と共に、この角度が光束（３，４；２３）におけるすべ
ての光部品の波長に依存する非機械的偏向装置（１，
１’）を有し、光源（６０）が発生した光束（３，４；
２３）を偏向する装置において、光学的分散動作系
（５）を光の伝搬方向において非機械的偏向装置（１，
１’）の後方に設け、この動作系（５）の分散角が動作
系（５）に入射する光束（３，４；２３）の角度に依存
し、かつこの分散角がコントロール変数によって決定さ
れる非機械的偏向装置（１，１’）の角度の波長依存性
を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源が発生した光
束を偏向する装置に関するものであり、この装置はコン
トロール変数が決定する異なる角度で光束が入射しまた
出射する非機械的な偏向装置を備えており、この角度は
光束中のすべての光コンポーネントの波長に依存する。
本発明はさらに、この装置の使用方法および偏向するた
めにこの装置を使用するビデオシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】光束を偏向する装置は、特にレーザプリ
ンタで周知である。レーザプリンタでは、光感知ローラ
またはドラムは光ビームによって書き込まれ、このよう
に照射された位置で電気的に帯電するので、トナー材料
はこれらの位置で付着されて次に紙に転写される。書込
みの光ビームは、この目的のためにライン毎に偏向され
る。電気光学偏向装置および音響偏向装置は、この目的
のために特に経済的であり、またギガヘルツ範囲までの
高い偏向周波数が可能であることが立証されている。
【０００３】ビデオ工学では、例えばドイツ特許公告第
４３２４８４９号から周知のように、カラーのビデオ画
像を表示するために、光束も２つの方向にではあるが偏
向される。偏向された光束は、表示すべきビデオ画像の
個々の画素をスクリーン上に連続して照射する。
【０００４】カラーのビデオ画像を表示するために、レ
ーザ光束は一般に異なったカラーの３つの光束で構成し
ている。しかしながら、この結合した光束は、プリント
技術から周知のように、音響光学偏向器によって偏向さ
せることは容易ではない。それはその偏向角が波長に依
存しており、そのため全体光束のカラー分離が発生して
しまうからである。
【０００５】従って、ビデオ技術のルールとして、機械
的な偏向系を使用している。この点について、とりわけ
高い偏向周波数を必要とするライン偏向は、一般にポリ
ゴンミラーによって実行される。このポリゴンは、ポリ
ゴンの側面に設けた複数のミラー面を有し、回転周波数
がkHzの範囲で動作する。ポリゴンミラーのミラー面が
２５で、回転周波数が1.3 kHzの場合、32.5 kHzの偏向
周波数が得られる。
【０００６】回転速度が高速で必要な精度を有し信頼性
が高く長寿命のポリゴンミラーを提供するために、コス
トに対する技術が要求されている。一般に、そのような
ミラーのコストは極めて高く、そのため大量生産には適
していない。別の基本的な欠点は、偏向速度が限定され
ていることである。技術的な限度は現在では、偏向周波
数が約32 kHzである。シミュレータまたは電子映画のＣ
ＡＤに使用する場合、上述したビデオ技術の用途の分野
では、この偏向速度の倍の速度が要求される。そのよう
な系を実現するには技術的な費用を高くしなければなら
ず、この目的についてのコストは従来のポリゴンミラー
と比較する場合、増加すると思われている。
【０００７】他方、例えば電子的、磁気的、または音響
光学的効果、もしくはドイツ特許公告第４４０４１１８
号による仮想グレーティングを利用する非機械的偏向装
置は極めて高価である。しかしながら、それらの分散の
ため、すなわち偏向角が光束の波長に依存するため、そ
れらは一般にカラー画像の形成には適当ではない。非機
械的偏向装置の各種の可能性については、参考文献には
「プリント産業におけるレーザ（The Laser in the
Printing Industry）」、ドイツのコンスタンス、
Ｗ．フルスブシュ出版社（Verlag W. Hulsbusch）、
１９９０年、２．３章の本の例がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、異なる
カラーの光束を発生させることについては、米国特許第
５５２３０７３号に提案されている。これらの光束は結
合されてパルスレーザを使用するために全体光束を形成
しており、パルスレーザの光パルスは音響光学偏向器を
連続的に通過しており、この音響光学偏向器は、偏向装
置として使用されていて、偏向器内にあるそれぞれの光
パルスについてコントロール変数として異なるスイッチ
ング周波数で動作する。
【０００９】しかしながら、この種の音響光学偏向器の
スイッチング速度は、音響光学的にアクティブな材料に
おける音速と光束の直径とに依存する。この音速による
制約のため、この場合に使用するいわゆるランダムアク
セスモードにおいて、異なる周波数依存のコントロール
変数に対してあるカラーから別のカラーに同じ偏向角で
高速に切り替わる場合に、速度が数マイクロセカンドの
オーダのスイッチング速度を得ることができる。この時
間は、従来のビデオ規格に従って高速に画素が変化する
ことに対しては十分ではない。
【００１０】このため、偏向が均一の音響光学偏向器が
可能にした偏向速度が高速である利点は利用できないた
め、上述したタイプのビデオシステムに対して光束を偏
向させることについては、ポリゴンミラーおよびガルバ
ノメータミラーにこれからも依存しなければならない。
【００１１】本発明の目的は、光束を偏向させる装置を
提供するものであり、この装置は複数のカラーの構成要
素を持つ光束も偏向できるが、コストおよび速度に関し
てポリゴンミラーに勝るものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術に基
づいて、この目的は光学的に分散して動作する系を、非
機械的な偏向装置の後ろの光の伝搬方向の中に設けるこ
とに適しており、ここでこの系の分散角はこの系に入射
する光束の角度に依存しており、この分散角はコントロ
ール変数が決定する非機械的な偏向装置の角度の波長依
存性を補正している。
【００１３】驚くべきことに、仮想グレーティングなら
びに電子光学的効果または磁気光学的効果に基づく音響
光学偏向器または偏向装置などの非機械的な偏向装置
は、複数の波長から構成する全体光束を偏向する目的に
も使用できる。この目的のために、光学的に分散して動
作する系を偏向装置の後ろに設ける。特に偏向装置およ
び分散して動作する系の分散角が互いに補正するように
分散角が逆の数学符号を持つ使用する非機械的な偏向装
置内で発生する分散角に対して、この系を形成する。
【００１４】分散して動作する系はこれまで周知である
が、それは従来の光学的な画像形成に関連した場合のみ
においてであった。色収差を補正した条件は実際の画像
面においてのみ達成される。
【００１５】例えば、プリズムまたはレンズには、一般
に使用するガラスによる分散がある。そのため、本発明
に基づいて使用する分散して動作する系は、非機械的偏
向系のすべての入射角に対して分散角を補正するように
ガラス体を加工したりそのガラスを選択することによっ
て形成できる。
【００１６】上述したタイプの従来の光学的に分散して
動作する系の設計は、周知である。例えば、分散の影響
を互いに相殺し適当な光学設計プログラムによって決定
できるレンズを持つ系は、写真の対物レンズにおいて周
知である。このタイプの対物レンズは、どの位多くの波
長の分散を補正するかによって、色収差を補正したレン
ズになるかまたはアポクロマートになる。しかしなが
ら、この点については、遠距離視野または近距離視野の
両方の画像側で、色収差を補正した条件に適合すること
は不可能である。
【００１７】一般に、離間した色の異なる複数の平行光
束は、波長の異なる光を持つ入射光束に対して個別に適
当なガラス体を形成することによって角度補正を実行し
たとき、出射ビームの中で得られる。個々の色成分の入
射光束の輝度変調が表示すべきそれぞれのラインに形成
される場合、色の異なるそれぞれの平行光束が異なるラ
インに向けられた場合でも画像を正しいカラーで表示で
きるため、このことは一般にビデオ投影装置では問題で
はない。しかしながら、この場合では、別のラインをビ
デオ投影装置では画像の上下端に設ける必要がある。
【００１８】さらに好適に展開するために、中心軌跡の
異なる波長を有する少なくとも３つの光束を発生させる
少なくとも３つのレーザを持つ光源を設け、この光束を
結合して光源から同一線上に存在する全体光束を形成す
ると共に、光学的に分散して動作する系をそこから前進
する同一線上の全体光束に対して中心軌跡が３つの波長
に関して補正するように形成する。
【００１９】本願で使用する「同一線上の」という表現
は、厳密な幾何学的な同一線を意味するものではない。
この点に関して「同一線」について必要なことは、スク
リーン上の入射点間が所定のカラーの光束の画素サイズ
内すなわちビーム径内で一致すれば十分である。
【００２０】レーザを含むすべての光源には常にスペク
トルがある、すなわち異なる波長の分布がある。この分
布の中心波長を中心軌跡の波長と定義する。さらに展開
すると、出射光束と入射光束の両方を同一線上にあると
する。これは光学的に分散して動作する系を特別に設計
することによって、例えば光学設計プログラムによって
達成される。この装置をさらに発展させると、ビデオ画
像のすべての画素のカラーと輝度を同時にコントロール
することが可能となる。
【００２１】さらに、光学的に分散して動作する系の波
長を画像発生用の３つのレーザについて補正して、画像
を表示する角度と位置において最適に重なるすなわちカ
バーできるようにする。
【００２２】小さな色ずれは人間の目の分解能ではほと
んど検出できないため、光学的に分散して動作する系が
２つの最大波長に対してのみ形成される場合でさえも、
良好なカラーのビデオ画像が表示できることが示されて
いる。しかしながら、３つの中心軌跡の波長により形成
すれば、高品質のテレビ画像もスクリーンに接近して得
ることができるほど良好な分解能を生じることができる
ので好適である。
【００２３】可能性の幾つかを次の実施例で説明する。
上述したタイプの光学的に分散して動作する系は、本発
明のさらなる発展に基づいて次のように良好に構成でき
る、すなわち、レンズ系が入射側焦点および出射側焦点
を備え、入射側焦点を通る光束は出射側焦点も通過し、
かつ出射側焦点は非機械的偏向装置の偏向点にあり、波
長の異なる少なくとも２つの光束がコントロール変数に
基づいて最終レンズ系の同一位置でレンズ系から出射す
るように構成する。
【００２４】上述した光学的に分散して動作する系はレ
ンズ以外の部品からも構成できるが、レンズ系としての
上述した構成は実施するのに特に簡単である。この簡単
さはとりわけ、上述したタイプの分散して動作する光学
系は、所定のカラー補正、焦点の位置、および最終レン
ズの頂点上の位置を考慮した従来の光学プログラムを用
いる周知の方法で設計できるという事実に基づいてい
る。さらに、例えば第２の分散する偏向系を用いて分散
角を補正する別の可能性とは対象的に、後述する実施例
で必要とする分散して動作する光学系の補正をコントロ
ールする電子部品は、上述したさらなる発展においては
不要にできる。
【００２５】非機械的偏向装置の偏向角は、一般にミリ
ラドの範囲である。画像サイズを適当にするために極め
て大きな距離をレーザ投影器とスクリーンとの間に設け
る必要があるので、この種の小さな偏向角は一般に望ま
しくはない。レーザ投影器とスクリーンとの間の大きな
距離を減らすために、ミラー系または他の特別な拡大用
光学素子が文献で提案されている。
【００２６】しかしながら、本発明の好適なさらなる発
展によれば、レンズ系自体を偏向角を増加させるように
設計して偏向角を増加させることもできる。また、この
さらなる発展に関しては、対応する分散を補正するよう
に、また偏向角を増加させるように、光学設計プログラ
ムを用いて対応する光学素子を設計することができる。
一般に、このさらなる発展の結果として、光学部品が節
約されるので、上述の例によるビデオシステムのコスト
が削減される。
【００２７】他方、拡大ならびに補正に好適な系を通し
てのコストの削減よりもむしろ種々の用途に対する部品
の標準化を通してのコストの削減を優先する場合、本発
明の好ましいさらなる発展による補正と拡大の両方を行
うレンズ系は、補正用光学素子およびこの補正用光学素
子の後段に配置されると共に色収差を補正する拡大用光
学素子も備えることができる。
【００２８】この場合、角度依存の分散を補正する補正
用光学素子および偏向角を増加させる拡大用光学素子の
両方を設けるように機能分離が行われる。この場合、別
の投影を検討するために、拡大用光学素子を変更するこ
とによって達成可能な角度拡大を変更する場合、同じ補
正用光学素子を保持することが可能である。このさらな
る発展によって、様々な投影条件のもとでビデオシステ
ムを使用するために、補正用光学素子の後段の拡大用光
学素子に対して可変焦点系すなわち可変系も使用するこ
とができる。
【００２９】別の好ましいさらなる発展によれば、非機
械的偏向装置は音響光学偏向器である。音響光学偏向器
は、そのコントロール電圧範囲が低いので、主にコント
ロールに必要なコストおよび費用が少ないという点で、
磁気光学または電子光学偏向装置などの他の偏向装置と
は異なる。
【００３０】上述した種類の音響光学偏向器は、以下の
原理に基づいて動作する。すなわち、音波がある材料に
入射すると、その材料の中の音波の密度変化によって屈
折率が変化する。この屈折率の変化が今度は伝搬する光
ビームに対して回折格子として動作するため、角度の偏
向が音波の波長に依存する回折によって発生する。この
種の音響光学偏向器は種々の方法で構成でき、種々の回
折条件を利用できる。ブラッグセルと呼ばれるある可能
性のある構成では、入射した角度とほぼ同じ角度で入射
するクォードラントに隣接するクォードラントから、偏
向された光束を取り出す。
【００３１】本発明の好ましいさらなる発展において
は、音響光学偏向器はブラッグセルである。ブラッグセ
ルでは、ほぼ全入射光の出力は一次回折ビームで回折さ
れるので、出射光ビームにおける４０％以上の入射光出
力を利用できる。
【００３２】本発明の特に好適なさらなる発展において
は、系の外側にある出射側焦点を有する光学的に分散し
て動作する系を設けて、非機械的な偏向装置によって偏
向された光束がこの焦点を通過し、この焦点内に偏向点
を持つ別の偏向装置を設けて、この別の偏向装置がコン
トロール変数によって行われた偏向に垂直な方向に所定
の角度で偏向する。
【００３３】上述したタイプの装置を用いて、特に良好
な方法でビデオシステムを構成できる。従来のビデオシ
ステムの欠点は、互いに垂直な方向に偏向するポリゴン
ミラーとガルバノメータミラーとによる偏向に基づい
て、２つの偏向装置に対して別の原点を設けたことであ
った。この欠点はとりわけ、例えば拡大用光学素子の後
段に配置した光学系に影響する。その理由は、この場合
拡大用光学素子を最適化することを困難にするこれらの
拡大用光学素子に対して、空間的に大きな拡大した入射
ひとみを必要とするためである。
【００３４】さらなる発展による別の偏向装置を分散し
て動作する系の焦点に設けるという事実によって、後段
の拡大用光学素子の入射ひとみとして使用できる同じ焦
点から伝搬する光束が、非機械的偏向装置によって偏向
される。その補正特性とは別に、光学的に分散して動作
する系は、偏向点をずらすためのリレーレンズ系として
動作する。
【００３５】別の偏向装置として、本発明による装置
は、非機械的偏向装置と共に使用でき、その後に光学的
に分散して動作する系が続く。このことは、特に高速の
ライン走査を必要とするビデオ画像にとりわけ好適であ
る。従来のテレビ規格による比較的遅いライン周波数で
は、本発明の好ましいさらなる発展による別の偏向装置
として安価にする目的のために、可動ミラーを設ける。
この目的には、例えば、鋸歯状に駆動される単純なガル
バノメータミラーが好適である。
【００３６】後述するいくつかの実施例で示すように、
ビデオ投影システムの２つの垂直偏向のために、本発明
による２つの装置も使用できる。しかしながら、非機械
的な偏向装置間の拡大用光学素子は、この場合は不要で
あり、本発明の好ましいさらなる発展によれば、拡大用
光学素子のみを第２の偏向装置の後段に設ける。
【００３７】例えばビデオ装置に要求される２方向用の
特に好ましい偏向装置は、非機械的な偏向装置が２方向
偏向用の音波によって互いに直交する２方向に動作する
別個の音響光学偏向器であることが、好適なさらなる発
展に基づいて特徴付けられている。
【００３８】ただ１つの別個の光学的に分散して動作す
る系と１つの別個の音響光学偏向器しか使用しないの
で、この場合のコストは最小となる。これまでの説明で
すでに明らかにされたように、本発明は前述した方法
で、または偏向されたレーザ光束によって画素を連続照
射することによりビデオ画像を表示するビデオシステム
におけるさらなる発展において、偏向用装置を使用する
ことも主な目的にしている。
【００３９】しかしながら、ビデオシステムにおいて、
例えば音響光学偏向器などの非機械的な偏向器の輝度
は、偏向角によって変化できる。すなわち、偏向角によ
る輝度の減衰が発生する。この輝度の減衰は、本発明の
好ましいさらなる発展による次のような特に好適な方法
で、ビデオシステムの中で補正する。すなわち、すべて
の画素の輝度とカラーに関して、究極的にすべての点で
光源をコントロールするコントロール装置に光源を接続
して、コントロール変数によって偏向角をコントロール
するための信号をこのコントロール装置に与えて、カラ
ーおよび輝度の補正に関してすべての画素をコントロー
ルしてこの減衰を補正するための非機械的な偏向装置に
よる偏向角に依存して輝度が減衰する間に、コントロー
ル装置がこれらの信号を考慮することによって、この輝
度の減衰を補正する。
【００４０】輝度およびカラー用に使用するコントロー
ル装置は、いずれの場合もビデオシステムで使用するコ
ントロール装置と同じであるため、この方法は特に単純
な点で優れている。この点について、偏向をコントロー
ルする信号も考慮するさらなる発展によるコントロール
装置を設ける。例えば、信号を非線形特性によって歪ま
せたり、ＢＯＭを介してディジタルで変換でき、これに
より新しい信号を発生して減衰を補正する。偏向角によ
るカラーの減衰と輝度の減衰とを補正する信号は、アナ
ログ信号の場合は周知の構成の乗算回路によって、ディ
ジタル信号の場合は信号プロセサの中の乗算によって、
残りの変調信号を乗算することによって評価できる。
【００４１】
【発明の実施の形態】次の実施例では、音響光学偏向器
１をどの場合でも非機械的な偏向装置として使用してい
るが、電子光学または磁気光学偏向装置など他の非機械
的な偏向装置も使用できる。音響光学偏向器は、単に安
価に入手できることと技術的に成熟の域に達しているこ
との理由で、本願では選択した。特に、Ａ．Ａ．ｓ．
ａ．，６−８ ｒｕｅ ｄｅ Ｖｅｒｓａｉｌｌｅｓ,
Ｆ−７８７０ Ｓａｉｎｔ−Ｒｅｍｙ−ｌｅｓ−Ｃｈｅ
ｖｒｅｕｓが製造した音響光学偏向器AA DP-150を、実
施例では選択した。さらに、同社が製造したAA DTS-XY
/250形を、図４による２方向偏向用に使用した。
【００４２】これらの音響光学偏向器は、0.488〜0.633
μmの波長範囲の偏向用に最適化されており、ゼロ出射
偏向角に対して135 MHzの周波数での偏向のブラッグ条
件で動作させた。偏向についての変調帯域幅は、±24 M
Hzであった。従って、レーザ波長が633 nmで、最大偏向
角が48ミリラドを達成することができた。
【００４３】音響光学偏向器の動作方法に関しては、適
切な文献を参照されたい。本発明の目的に関しては、そ
の波長が偏向角を決定する音波を、決定した偏向角の調
整のために材料に入射することだけが重要である。そう
する場合、短い波長の光は、長い波長の光よりも偏向さ
れる度合いは強くない。図１は青の光束と赤の光束３お
よび４を示しており、青の光束４は短い波長を持ち、偏
向の度合いは少ない。
【００４４】異なる偏向角を補正するために、音響光学
偏向器１の後段に分散して動作する光学系５を設ける。
この光学系５は赤の光束３に対するよりも青の光束４に
対してより高い屈折率を持つため、光学系５は光束３お
よび４を平行にする。屈折率に加えて、光学系５の動作
は面６および７の形状にも高く依存している。この面６
および７は、すべての偏向角を平行にする周知の計算方
法に基づいて設計できる。
【００４５】図１の例で示す光束３および４は、光束３
がより大きな角度で面６に入射するが、光束４よりも回
折の度合いが少なくなるようにして、本発明の構成の中
で図示の角度で光学系５の中で平行化される。図１から
次のことも分かる、すなわち、音響光学偏向器１による
偏向の間に面６および７の曲率の相違によって赤のビー
ムと青のビームとに分裂することは、面７における屈折
の相違も考慮して、常に好適に補正できる。このタイプ
の設計は光学的特性から周知であり、本願ではさらに詳
細には説明しない。しかしながら、図示した原理は、す
べての分散して動作する光学系に適用できる。特に、こ
の点では、図６を参照する次の説明を参照されたい。こ
の図６には、ビデオ投影器において好適な方法で使用で
きる明示的に計算された光学レンズ系が示されている。
【００４６】図１の実施例は、光束によるビデオ投影に
おいて絶対的な手段ではない。その理由は、光束３およ
び４が光学系の出射点で平行であるばかりでなく同一線
上にある場合、出射する光束が共通光束としてスクリー
ン上を同時にかつ均一に走査するように、すべての画素
がすべての３つのカラーによって同時に照射されること
になるため、この目的に好都合になるからである。
【００４７】この種の分散して動作する光学系の例を、
図２に概略的に示す。図２によれば、分散して動作する
光学系５は偏向光学素子１０を含み、この偏向光学素子
１０によって、偏向装置１のほぼ偏向点１１から出射す
る偏向された光束３および４がポイント１１’に集光さ
れて、また光学分散材料から作られたボディ１２によっ
てほぼ平行にされて、このため２つの光束３および４
は、波長が異なるにも係わらず、ポイント１１’での集
光の後に共線ビーム１３として出射する。
【００４８】偏向光学素子１０は、音響光学偏向器１の
音波の波長の半分で動作する別の音響光学偏向器でも良
い。光束３および４は次に、すべての偏向角でポイント
１１’に集束するため、これは音響光学偏向器１内の偏
向点１１のミラー画像として現れる。
【００４９】ボディ１２は、図１による平行化するため
の分散して動作する光学系５と同様である。音響光学偏
向器１０の代わりに、図２の例を実行するための、ポイ
ント１１’におけるポイント１１の光束３および４のミ
ラーリング動作方法のために、周知の構成のリレー光学
素子も利用できる。別の可能性には、音響光学偏向器、
すなわち例を示して述べた装置１０と同様の方法で動作
するため、回折を利用する方法もある。例えば装置１０
は、ホログラムまたは対の光学素子でもよく、これらに
おいて偏向用の回折パターンは、ホログラムまたは対の
光学素子上の光束３および４の入射位置の関数として計
算される。
【００５０】しかしながら、分散して動作する光学系５
は、レンズおよび／またはミラーなどの標準的な部品を
用いて最も容易に実現でき、装置１０は、偏向点１１を
ポイント１１’において画像化する、例えばリレーレン
ズ系またはミラー系である。
【００５１】図３の実施例では、図２と同じ特性を有す
る別のタイプの分散して動作する光学系を使用して、
赤、緑、および青のカラーの３つの光束を同一線上で平
行にする方法で一体化した光束２３を、音響光学偏向器
１を介して偏向した後に、同一線上の平行光束３２に再
度変換する。
【００５２】図３によれば、光束２３が音響光学偏向器
１にいわゆるブラッグ角θBで入射する。偏向させるた
めには、電気的ＡＣ電圧を圧電性結晶２４に印加する。
この圧電性結晶２４は、内部で励起された振動により音
響光学媒体２５中で音波を発生する。この音波は次いで
吸収体３１で吸収される。この音波は、音響光学媒体２
５内を粗密にするため、この粗密が局所的に屈折率を変
化させる。音響光学媒体２５はこの粗密に基づいて回折
格子を形成する。これにより、回折されない光束２３’
に加えて、回折されたビーム２６、２７、および２８も
発生することを意味する。赤、緑、および青の部分ビー
ムに対する角度δB、δG、およびδRを図３に示す。回
折によって偏向するため、偏向角が光束の波長に依存す
る、すなわち最長波長の光（赤）の偏向角は最大にな
り、最短波長の光（青）の偏向角は最小になることも理
解できる。
【００５３】さらに、偏向角δB、δG、およびδRは音
波の波長およびさらには印加した媒体用電圧Ｕの周波数
ωによって決定されることは、上述した動作に基づいて
理解できる。
【００５４】補正光学素子２２は、この構成は添付した
表および図６でさらに詳細に説明するが、レンズ系とし
て構成しており、このレンズ系はビーム２３で与えられ
た波長とは無関係に、焦点Ｆから出射焦点Ｆ’に伝搬す
る部分ビームを変化させる。さらに、光学系５は、補正
光学素子２２内で動作する分散材料が、異なる部分光束
２６、２７、および２８を補正光学素子２２の最終レン
ズの頂点に位置する位置Ｄに伝導するような寸法とし、
ここでこの位置Ｄは偏向角αと共に変化する。このよう
に、焦点Ｆが音響光学偏向器１の偏向点にある場合は、
出射光束３２は常に同一線上にあり平行である。
【００５５】図３の実施例は、出射する光束が同一線上
にあるため、ビデオ投影装置内で極めて好適な方法で使
用できる。しかしながら、図３の実施例では１方向の光
束しか発生できない。しかしながら、ビデオ画像の表示
用に一般に使用するような２方向の偏向は、図３の実施
例を用いて次にような方法で達成できる、すなわち、例
えば音響光学的に動作する媒体２５に、別の方向に偏向
させるために別の音波を例えば図の面と垂直な方向に入
射させる。図に示すコントロールを用いて、また別の周
波数を持つ別のＡＣ電圧Ｕ’によって、偏向を２つの直
交する方向にコントロールできる。ここで、補正光学素
子２２はこの方向の分散も偏向器１を介して補正するよ
うなレンズ系として、補正光学素子２２を設計する。
【００５６】二次元の画像形成についての別の可能性
は、図３による２つの偏向装置を互いに垂直に連続して
設けることである。しかしながら、２つの音響光学偏向
器１ならびに２つの補正光学系２２を使用しなければな
らないため、これには大変な努力が必要である。二次元
の偏向装置についての別の例を図４に示す。この例で
は、２つの音響光学偏向器１および１’が付いた別個の
補正光学素子２２を用いる。この音響光学偏向器１およ
び１’は、偏向に関して互いに垂直方向に配置する。さ
らに、補正光学素子２２は径方向に対称的な方法で機能
しない。すなわち、このレンズは音響光学偏向器１およ
び音響光学偏向器１’の偏向について別々に配置され、
それぞれの偏向点Ｆから別の焦点Ｆ’に対して偏向が行
われる。さらに、図４はスクリーン７０を示しており、
このスクリーン上に光束３２が偏向され、画素を連続的
に照射してビデオ画像が表示される。
【００５７】ビデオシステムの基本的な構成を図５に示
す。光源６０はカラーの異なる３つのレーザ４０を含ん
でおり、このレーザ４０は変調器４１によって輝度がコ
ントロールされる。レーザ４０から出射する赤、緑、お
よび青のカラーを持つ３つのレーザ光束は、装置４２に
入射して、別個の全体光束３４を形成する。実施例で
は、この装置４２は、従来技術で周知のダイクロイック
ミラーで形成する。
【００５８】赤、緑、および青の３色のレーザ光束の輝
度とその変調度は、「VIDEO in」信号からコントロー
ル装置４４が発生する電気信号によってコントロールさ
れる。コントロール装置４４は、残りの装置にも対応す
る信号を伝える。例えば、光源６０から伸びるラインで
示すように、偏向に必要な信号はこの装置４４によって
「VIDEO in」信号からも得られる。従って、このコン
トロール装置４４は上述したように、偏向装置１の可能
性がある角度依存の減衰も補正する。
【００５９】装置４２から出射する平行で同一線上にあ
る全体光束は、光学素子を用いて光伝導ファイバ４５に
集光し、同一線上にある平行な光束２３として別の光学
素子によって再び出射する。光伝導ファイバに集光する
または光伝導ファイバから出射するために望ましく必要
な光学素子は、例えばドイツ特許出願第１９６１６８４
３号に詳細に記載されている。
【００６０】次の偏向装置５０は、図３の実施例と同様
の方法で構成している。しかしながら、光束３２が偏向
装置５０を出射した後にスイベルミラー５４に向かうと
いう大きな相違点がある。この実施例ではこのスイベル
ミラー５４によって、偏向装置５０の偏向方向に垂直な
偏向が行われる。偏向装置５０が光束３２をビデオ画像
のラインに沿って走査する一方、スイベルミラー５４
は、他次元のライン方向に垂直な方向に走査する。
【００６１】補正光学素子２２の出射側焦点Ｆ’はスイ
ベルミラー５４軸上にある。このために、ライン偏向な
らびにこのラインに垂直な別の偏向は、投影用のスイベ
ルミラーの特別な焦点Ｆ’から出射する。
【００６２】この特徴は、走査角を拡大するために後段
に配置した拡大用光学素子５５を大いに単純化すること
を意味する。拡大用光学素子５５は、例えばドイツ特許
公告第４３２４８４９号で説明されており、この特許で
は、ある距離を離れた２つの偏向点の画像形成に関する
一連の問題が説明されている。補正光学素子２２は、偏
向点Ｆを拡大用光学素子５５の入射ひとみに位置するこ
とが望ましい別の偏向点Ｆ’にシフトする特徴について
図３を参照して説明したが、従来の技術から周知の拡大
用光学素子５５の設計に対して、２つの部分レンズ系の
焦点が正確に互いの頂部に位置できるという著しい利点
を示している。
【００６３】図６は、上述したタイプのビデオ投影装置
用に設計された補正光学素子を示しており、ここでレー
ザ４０の波長は次の値である、すなわち、λRは赤色光
用の620 nm、λGは緑色光の540.5 nm、およびλBは青色
光用の476 nmである。
【００６４】図６の実施例の寸法に関しては、表に個々
のレンズの曲率半径、後段の表面からの距離、反射率、
およびこの場合アッベ数ｖで示した分散をリスト表示し
ている。これにより、本発明によるビデオ投影装置用の
補正光学素子２２を簡単に複製できる。表の「ロケーシ
ョン」欄の参照番号１０１から１１０は、レンズ面およ
び焦点ＦおびＦ’の特定の位置を示す。
【００６５】本願で示した実施例について、当業者に明
白な変形例は、特に記載しない。例えば、補正光学素子
２２を補正するだけでなく同時に角度も拡大するように
設計した場合は、図５の実施例の拡大用光学素子５５を
省くことができる。
【００６６】本発明による図示した実施例における別の
変更例も同様に可能である。例えば、スイベルミラー５
５上の焦点Ｆ’を変えたり、または拡大用光学素子５５
を補正光学素子に同時に統合するために、別のリレーレ
ンズ系を設けることもできる。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【発明の効果】以上詳述したように、この発明による
と、複数のカラーの構成要素を持つ光束が向できるとと
もに，コストを低く抑えうるという優れた効果を発揮す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 光学的に分散して動作する光学系を有する非
機械的な偏向装置の分散を補正する原理を説明する略体
図。
【図２】 異なるカラーの出射する平行光束を発生する
図１の実施例と同様の実施例を示す略体図。
【図３】 分散して動作する光学系として機能するレン
ズ系を有する実施例を示す略体図。
【図４】 ２つの直交する方向に偏向する偏向装置を示
す。
【図５】 図３の装置を偏向用に使用するビデオシステ
ムを示す略体図。
【図６】 ３つのレーザ波長に関して最適化され、図３
乃至図５の実施例で使用する補正用光学素子を示す略体
図。
【符号の説明】
１…偏向装置、１’…偏向装置、３…光束、４…光束、
５…光学的分散動作系、 ２３…光束、２６…光束、２
７…光束、２８…光束、３２…全体光束、４０…レー
ザ、４４…コントロール装置、５５…拡大用光学素子、
６０…光源。

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 光束（３，４；２３）がコントロール変
    数によって決定された異なる角度で入射し出射すると共
    に、この角度が光束（３，４；２３）中のすべての光部
    品の波長に依存する非機械的偏向装置を有する、光源
    （６０）によって発生された光束（３，４；２３）の偏
    向用の装置であって、光学的に分散して動作する系
    （５）を光の伝搬方向の非機械的偏向装置（１，１’）
    の後ろに設け、この系（５）の分散角がこの系（５）に
    入射する光束（３，４；２３）の角度に依存し、かつこ
    の分散角がコントロール変数によって決定される非機械
    的偏向装置（１，１’）の角度の波長依存性を補正する
    ことを特徴とする装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の装置であって、光源
    （６０）が、結合されて光源（６０）から同一線上に出
    射する全体光束（２３）を形成する異なる中心軌跡の波
    長を有する少なくとも３つの光束を発生する少なくとも
    ３つのレーザ（４０）を持つと共に、この３つの中心軌
    跡の波長を補正するために光学的に分散して動作する光
    学的分散動作系（５）から出射する同一線上の全体光束
    （３２）に対して光学的分散動作系（５）を形成するこ
    とを特徴とする装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の装置であって、光学的
    に分散して動作する系（５）が入射側および出射側焦点
    （Ｆ，Ｆ’）を有するレンズ系であり、この入射側焦点
    （Ｆ）を通る光束（２６，２７，２８）はこの出射側焦
    点（Ｆ’）も通過し、かつこの入射側焦点（Ｆ）が非機
    械的偏向装置（１）の偏向点にあり、波長の異なる少な
    くとも２つの光束（２６，２７，２８）がコントロール
    変数に依存する最終レンズの頂点の同一位置（Ｄ）でレ
    ンズ系（２２）から出射することを特徴とする装置。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載の装置であって、光学的
    に分散して動作する系（５）として使用するレンズ系が
    偏向角を増加するように設計されていることを特徴とす
    る装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の装置であって、レンズ
    系（２２）が補正光学素子を有すると共に、この補正光
    学素子の後方に配置され色収差を補正する拡大光学素子
    （５５）を有することを特徴とする装置。
  6. 【請求項６】 請求項１乃至５の１つに記載の装置であ
    って、非機械的偏向装置（１）が音響光学偏向装置であ
    ることを特徴とする装置。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の装置であって、音響光
    学偏向器がブラッグセルであることを特徴とする装置。
  8. 【請求項８】 請求項１乃至７の１つに記載の装置であ
    って、光学的に分散して動作する系（５）が径の外側に
    ある出射側焦点（Ｆ’）を有し、非機械的偏向装置
    （１）によって偏向される光束（２６，２７，２８）が
    この焦点（Ｆ’）を通過すると共に、別の偏向装置
    （１）が偏向点をこの焦点に置くように配置され、さら
    にこの偏向装置（１）がコントロール変数による偏向に
    対して垂直な方向に偏向することを特徴とする装置。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の装置であって、別の偏
    向装置（５４）が可動ミラーであることを特徴とする装
    置。
  10. 【請求項１０】 請求項８または９に記載の装置であっ
    て、拡大用光学素子５５が別の偏向装置（１）の後に配
    置されることを特徴とする装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１に記載の装置であって、非機
    械的偏向装置（１）が、２方向に偏向させるための音波
    によって互いに直交する２方向に動作する別個の音響光
    学偏向器であることを特徴とする装置。
  12. 【請求項１２】 偏向されたレーザ光束（３２）によっ
    て画素を連続的に照射することによりビデオ画像を表示
    するビデオシステムにおいて請求項１乃至１１の１つに
    よる偏向用の装置の使用方法。
  13. 【請求項１３】 ビデオ画像の画素を連続的に照射する
    ために光源（６０）によって発生された光束を偏向する
    ために、請求項１ないし１２の１つによる偏向用の装置
    を備えるビデオシステムにおいて、光源（６０）をすべ
    ての画素の輝度とカラーについて究極的にすべての点で
    コントロールするコントロール装置（４４）に光源（６
    ０）を接続すると共に、コントロール変数に依存する偏
    向角をコントロールするために、このコントロール装置
    （４４）に信号を送り、非機械的偏向装置（１，１’）
    による偏向角に依存して輝度が減衰する間に、カラーお
    よび輝度の補正に関してすべての画素をコントロールし
    てこの減衰を補正するために、コントロール装置（４
    ４）によってこれらの信号が考慮されることを特徴とす
    るビデオシステム。
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