KR100297424B1 - 컬러 영상 생성 시스템 및 그의 응용 - Google Patents

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루스케 옌스-페터
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크리스트할드 데텔 외1
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Abstract

본 발명은 실상 또는 허상의, 2차원 또는 3차원의 색채 또는 단색의 영상 및 그들의 영상을 재생하기 위한 특히, 텔레비젼 또는 비디오용 그리고 인쇄용을 위한 색채 영상 발생시스템에 관련된다.
발명에 따라서 집적광학구조들이 장착부 특히, 기판(1)상에서 이용된다.
변형의 기본적인 개념은 가시파장 스펙트럼으로부터 다른 파장들의 광성분들을(예를들면 적, 녹 그리고 청의 기본색들) 공간적으로 조합하기 위한 "빔들의 공간조합을 위한 유니트(14)"를 사용하는 것이고, 광성분들의 휘도 또는 진폭변조 그리고 색변조에 의하여 조합된 광(LVM)의 편항와 함께 동기적으로 이루어지며, 이 영상 들이 관찰자의 시각에 의하여 인식될 수 있는 실상이 공간에서 생성되어지게 또는 실상이 투영표면(5)상에서 생성되어지게 공간적으로 조합된 광(LVM)을 편향하는 것이다. 이 "빔들의 공간조합을 위한 유니트"는 거의 동일한 효율로써- 광대역 광전송 또는 선택된 스펙트럼 범위들에서의 광전송 그리고 이러한 광을 공간적으로 조합할 수 있는 도파로들(2),(9)을 포함한다. 이러한 광대역 도파로들은 광대역 광섬유들, 광대역 채널 도파로들 또는 광대역 유사 도파로들(예컨데, ARROW)이고,여기서 휘도 또는 진폭변조의 경우 필요하다면 도파로는 단일모드 이다. 특히 단일모드 집적광학 광대역 채널 도파로들(SOWCW)이 이용된다.
다음변형에 있어서, 본 발명은 광대역 도파로(9)에서 광파장들이 제어가능한 필터요소(Fi)에 의하여 소멸되어 질 수 있는 것을 가정한다. 적합한 필터요소들을 사용함에 의하여 가시광 스펙트럼에 색채를 설정하는 것이 가능하게 된다. 발생된 색광 빔을 가시공간으로 편향함에 의하여, 여기서 편향하는 색설정 및 광의 휘도 또는 진폭변조와 함께 동기적으로 이루어지는 것에 의하여, 색채영상이 발생된다.
색영상 발생을 위한 모든 전자적 그리고 광학적 조립체들은 단일 체제적 이거나 하이브리드 방식으로 하나의 장착부(11)상에 통합될 수 있다. 이 색채발생 시스템은 케이스에 싸여진 하나의 모듈로서 실현될 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
컬러 영상 생성 시스템 및 그의 응용
[기술분야]
본 발명은 청구항 1의 전제부에 따른 실제 또는 가상 2차원 또는 3차원의 컬러 및 단색 영상을 재생하기 위한 컬러 영상 생성 시스템 및 컬러 영상 생성 시스템의 응용, 특히 텔레비젼 또는 비디오 및 인쇄 기술에의 응용에 관한 것이다.
컬러 영상 생성 시스템은 한편으로 여러 색을 혼합 컬러(추가적인 컬러 혼합)로 인지하고, 다른 한편으로 치밀하게 밀집된 상태로 나타내고 신속하게 일시적으로 연속하여 개별적인 광점을 영상으로서 인식하기 위하여 인간 시각의 생리학적 능력을 이용한다. 본 발명의 목적을 위하여, 광은 전자기 방사의 불연속 파장(λ) 또는 파장 범위(△λ) 특히 400mm에서 700mm의 파장 범위에 적용된다. 파장 또는 파장 범위는 적, 녹 및 청색 광(기본색)에 상응하는 것으로 선택되는 것이 바람직하다. 본 발명의 목적을 위하여, 여기에서 광은 비가시 전자기 방사가 발광체에 의하여 또는 비선형 광학 장치에 의하여 스크린 상에서 가시광으로 변환된다면 비가시 전자기 방사를 또한 의미한다.
[선행기술]
컬러를 혼합하고 텔레비젼 또는 비디오 영상을 생성하기 위한 최근의 방법은 다양한 물리적 효과를 기초로 하여 라이트 밸브 기술을 사용하여 수행되어 왔다(R. Gerhard-Multhaupt 와: ＂Lichtventil-Groβ bildprojektion : Eine＂(라이트 밸브 대형 영상 투영 : 개관),Fernseh-und Kino_Technik, 45(9) 448-452쪽 (1991)).
모든 크기의 컬러 영상을 생성하기 위한 영상 생성 시스템은 독일특허 제 31 52 020 A1 호에 공지되어 있으며, 3개의 레이저 다이오드로부터의 광은 3개의 광 유도 튜브로 향하고, 상기 튜브는 광섬유 튜브 다발로 묶여지며, 상기 광섬유 튜브 다발의 단부는 자기 클래드에 제공된다. 상기 자기 찰래드는 가변적인 자기장에서 수평으로 및 수직으로 편향될 수 있다. 이것은 투영 광학 시스템 및 적어도 1개의 편향 거울에 의하여 수행되며, 이것에 의해 광빔은 발광체가 없던지 또는 기본색으로 빛을 내는 발광체로 코팅되는 그라운드 유리 스크린 상에서 편향된다. 이러한 영상 생성 시스템은 마이크로 광학 및/또는 마이크로 공학에 의하여 용이하게 제작될 수 없는 공지된 조립체를 사응하여 컬러 영상을 생성한다. 광섬유에서 광 성분의 공간 결합은 없다. 개별적인 컬러 성분을 전송하는 광섬유는 다발로 서로 모여지고 광섬유 단부는 치밀한 클러스터에 배치된다(제 26 도 참조).
독일특허 제 43 24 848 C1호에 있어서, 2개의 조립체를 포함하는 컬러 영상 투영 시스템이 공지되어 있다. 광 생성 및 광 변조를 위한 조립체는 3 개의 레이저 광원을 포함한다. 볼륨 광학 진폭 변조기, 예컨대 포켈스 셀(Pockels cells)을 이용하여, 3개의 광 성분은 선택적으로 휘도 변조 또는 진폭 변조된 다음 거울에 의하여 결합될 것이다. 이러한 컬러 변조 및 휘도 변조된 광은 투영을 위해 열 및 선 편향을 위하여 조립체로 전송될 것이고 변조와 동기적으로 공간에 기록될 것이다.
또한, 이러한 특허 출원은 수 개의 개별적인 광섬유가 통합된 광섬유 하니스에서 연속되도록 공간 결합된다는 것을 나타낸다. 이것은 가시광의 넓은 스펙트럼 범위를 효과적으로 전송할 수 있는 광섬유 결합기를 만들어 낸다. 광섬유는 2개의 공간에서 분리된 성분 사이에 연결부를 제공하는 광 전송 장치로서 단지 역할을 한다: 즉 광 생성 및 광 변조 조립체, 및 투영을 위한 열 및 선 굴절 조립체.
[발명의 과제]
본 발명의 목적은 실상 또는 허상을 생성하기 위하여 보편적으로 이용 가능할 뿐만 아니라 비교적 작고 간단하게 구성되는 컬러 영상 생성 시스템을 만들어내는 문제점을 해길하는 것이며, 컬러 영상 생성 시스템은 높은 영상 해상도 또는 더 넓은 컬러 스펙트럼과 같은 개선된 특성을 다루어 기본적으로 공지된 시스템에 새롭게 적용할 수 있다.
상기 장치는 특히 2차원 또는 3차원 텔레비젼 또는 비디오 영상, 또는 인쇄된 영상을 생성하기 위하여 컬러 변조된 컬러 신호뿐만 아니라 휘도 변조 또는 진폭 변조된 컬러 신호를 생성하고 공간에서 기록한다.
본 발명의 실시예에서, 본 발명의 목적은 컬러 영상 생성 시스템의 모든 전자적 및 광학적 성분을 1개의 장착부상에 통합하고 모듈로서 이것을 전기적 연결과 광학적 출력에 제공하는 것이다.
[발명의 특징]
본 발명의 목적은 청구항 1항의 특징부에 기술된 특징에 의하여 전제부에 따른 컬러 영상 생성 시스템으로 달성된다.
종속항 2 내지 종속항 56은 청구항 1의 유리한 실시예 이다.
종속항 57 내지 종속항 60은 본 발명에 따른 컬러 영상 생성 시스템의 유리한 응용을 기술한다.
상기 과제는 장착부상에 배치된 광 분할, 광 결합, 광 변조 및/또는 파장 필터링을 위해 통합된 광학적 성분(광학 도피로 및 도파로 장치)을 이용함으로써 성공적으로 해결된다.
청구항 3에 따른 제 1 경우에 있어서, 기본 개념은 다른 독립된 파장 또는 다른 파장 범위(기본색)를 갖는 광 성분을 결합하기 위하여 빔의 공간 결합을 유닛으로서 여기에서 설명되는 도파로 구조를 사용하는 것이다. 공간 결합된 광은 결합된 광을 편향시키기 위하여 사용되는 광 성분의 동기 변조 때문에 허상이 관측 공간내에 생성되거나 또는 실상이 관측자의 눈에 의하여 인식될 수 있는 투영 스크린 상에 생성되도록 편향된다.
컬러 생성은 서로 독립적으로 빔의 공간 결합을 위한 유닛에서 이하 결합점으로 표시되는 도파로의 결합점에서 다른 파장을 갖는 광 성분의 부가적인 컬러 혼합에 의하여 이루어지며, 상기 광 성분은 빔의 공간 결합을 위한 유닛 앞에 또는 내에서 휘도 변조 또는 진폭 변조된다.
청구항 4에 따른 제 2 경우에 있어서, 본 발명은 광대역 도파로로 유도되는 넓은 피장 범위로부터 나온 스펙트럼 광 성분이 제거될 수 있으며, 파장 범위는 특히 백색 광의 파장 범위에 대응한다. 여기에서 컬러 생성은 감산 컬러 혼합에 의하여 이루어진다. 백색 광이 사용되면, 감결합된 광의 컬러는 제거된 파장 범위의 보색에 상응한다. 완전한 컬러 영상을 생성하기 위하여, 상술한 바와 같이 생성된 3개의 다른 컬러 광 성분(기본 색)이 요구될 것이다.
제 1 변형에 있어서, 이것은 3개의 다른 여과 요소에 의하여 동시에 생성될 도파로 구조에 결합된 넓은 파장 범위를 갖는 광은 광대역 분배기 구조에 의하여 개별적인 필터 요소에 분배되는 것이 따라서 필요하다. 생성된 3개의 광 성분에 대한 휘도 변조 또는 진폭 변조 다음에 이것은 '빔의 공간 결합을 위한 유닛' 내에서 결합되고 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛 에서 감결합될 수 있다.
제 2 변형에 있어서, 제어가능한 필터 요소가 사용되며, 이것은 도파로에서 유도된 광으로부터 선택적인 파장 법위를 제거할 것이다. 백색 광이 사용되면, 감결합된 광의 컬러는 제거된 파장 범위의 보색에 상응한다.
단일 도파로 내에 배치된 제어가능한 필터 요소에 의하여, 3개의 다른 컬러 광 성분(기본 색)은 시분할 다중 생성되며, 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 감결합될 수 있다. 컬러 생성의 충분히 높은 반복 주파수에 있어서, 컬러 영상의 인화가 발생될 수 있다. 제어가능한 필터 요소가 사용되지지만 시분할 다중 동작이 채택되지 않는다면, 이용가능한 컬러 범위는 많은 응용에서는 충분하지만 제한될 것이다. 예를 들면, 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로(SOWCW 또는 백색 광 도파로)로부터 집적된 전자 광학 마하 젠더 간섭계 변조기는 따라서 제어가능한 필터 요소를 의미한다. 그것의 반파 전압에 대한 파장 의존성 때문에, 이것은 간섭계 직전의 도파로로 유도된 광으로부터 다른 전압을 가함으로써 다양한 파장 범위를 제거할 수 있다.
적당한 필터 요소에 있어서, 가시광의 스펙트럼 내에서 선택된 컬러값을 설정하는 것이 가능하다. 관측 공간으로의 편향에 의하여, 이것은 컬러 값 설정과 광의 휘도 변조 또는 진폭 변조가 동시에 달성되며, 모든 컬러 값을 포함할 수 있는 컬러 영상은 추가적인 컬러 혼합으로 생성된다.
다음의 설명은 ＂빔의 공간 결합을 위한 유닛＂에 관련하는 설명만을 제외하고는, 상술한 2개의 경우를 준용하여 적용한다.
본 명세서에서 청구항 3에 따른 부가적인 컬러 혼합의 상술한 제 1 경우에 관하여, "빔의 공간 결합을 위한 유닛＂은 광대역의 광 또는 선택된 스펙트럼 범위 내의 광을 공간에서 효과적으로 전송하고 결합할 수 있는 도파의 조립체를 말한다.
도파로는 집적 광학 채널 도파로, 광섬유 또는 준 도파로이다.
준 도파로는 스트립 레이아웃에서 굴절률 장치이며, 이것의 기능 원리는 전반사 원리에 기초가 되는 것이 아니라 다른 반사 원리 예를 들면 공진 및 반공진 파브리-페로 반사(ARROW) 또는 광 유도 범위에서의 큰 굴절률 감소를 위한 강한 반사 원리에 기초가 된다. 결합점 다음 광의 방향에서 보았을 때 적어도 공통 광학 도파로는 광대역이어야 한다. 본 명세서에서, 광대역은 전체 가시 파장범위로부터의 광 그러나 적어도 모든 사용된 파장으로부터의 광이 도파로를 통하여 유도될 수 있거나 또는 도파로가 이러한 단일 도파로에서 다른 독립된 파장의 광, 특히 가시광 스펙트럼으로부터의 파장의 광을 효과적으로 유도하는 특징을 갖는 것을 의미한다. 다수의 도파로를 적합한 방식으로 배치하는 것은 간단한 형태로 공통 광대역 도파로에서 광의 공간 조합을 허용한다. 광 성분이 도파로의 외부에서, 변조되면, 도파로로 유도된 모드의 수와 관련하여 어떠한 제한이 없는 것이 근본적으로 사실이다. 그러나, 사용되는 변조의 원칙이 단일 모드를 필요로 하면, 예컨대 집적 광학 간섭계 구조를 기본으로 하는 휘도 변조기 또는 진폭 변조기가 사용되면, 단일 모드 도파로가 필요하다.
따라서, 예를 들면 단일 모드는 차단 변조, 전자 흡수 변조 및 편광자 또는 편광 도파로와 관련되는 편광 변조의 경우에 필수적으로 요구되지 않을 것이다.
광 성분은 다음 점에서의 컬러 영상 생성 시스템에서 휘도 변조 또는 진폭 변조될 수 있고 또는 스위치될 수 있다. 즉, 이것은 광월을 조정함으로서 및/또는 광원과 외부 변조기를 갖는 공간 빔 결합 유닛 사이에서, 및/또는 적어도 1개의 하나의 도파로에서 빔의 공간 결합을 위한 유닛 사이에서, 및/또는 도파로를 위한 결합점에서, 및/또는 결합점 다음에 생성되지만, 여기에서는 광원의 시분할 다중 동작만을 위한 것이다. 상기 적어도 2개의 다른 광 성분은 컬러 값을 설정하기 위하여 1개의 결합점에서 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 공간 결합된다. 개별적인 광 성분의 시 다중 전송은 플리커가 없는 영상 재생에 제공되는 광 성분에 영향을 주기 위한 매우 높은 가능 변조 주파수 때문에 가능하다.
따라서, 적어도 2개의 다른 광 성분의 공간 결합과 투영은 제 1 경우에 동시에 수행되어야 하거나 또는 제 2 경우에 연속적으로(시 다중) 수행 되어야 한다. 영상 재생 또는 투영은 빔 형성과 펀향을 위한 유닛을 사용함으로써 컬러 예를 들면 적, 녹, 청의 생성에 적합한 기본색으로 매우 고속으로 연속적으로 실행되는 화소 또는 영상 라인 또는 전체 영상의 투영으로 완료된다. 눈은 개별적인 단색 화소 또는 영상 선 또는 영상으로부터 컬러 영상을 가산한다.
제 1 변형에 있어서, 적어도 2개의 개별적인 광섬유는 광이 결합된 광섬유 라인에서 연속되는 방법으로 공간에서 서로 결합된다.
가시광의 넓은 스펙트럼 범위를 효과적으로 전송할 수 있는 광섬유 결합기가 만들어진다. 여기에, 상기 섬유는 광원 및 빔 편향 시스템 사이에 공간 연결만을 제공하지 않는다. 또한, 이것은 1개의 캐리어 상에 빔의 공간 결합을 위한 유닛을 형성하며, 상기 유닛은 적어도 2개의 광원 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛에 상응한다.
제 2 변형에 있어서, 적어도 1개의 집적 광학 채널 도파로 결합기는 광을 전송하고 광 성분을 결합하는데 사용된다. 이러한 결합기는 예를 들면 고효율로 가시광의 파장 스펙트럼을 전송하고 집중시킬 수 있다.
적어도 2개의 채널 도파로는 결합되고 공간에서 결합되는 광 성분의 전진 전송을 위한 공통 제 3 채널 도파로를 형성한다.
도파로로 유도된 광 성분의 휘도 변조 또는 진폭 변조를 제공하고자 하는 경우에, 필요하다면, 전송되고 변조되는 전체 스펙트럼 범위 내의 단일 모드 광을 유도하는 광대역 채널도파로로부터 적어도 부분적으로 채널 도파로 결합기를 구성하는 것이 적절하다. 이러한 것은 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로(SOWCW)로 설명될 것이다.
단일 모드는 직접 광학 휘도 변조기 또는 진폭 변조기가 배치되는 파장 범위에서 필수적으로 요구될 것이며, 그 기능은 단일 모드 특성을 요구한다. 다른 파장 범위 예를 들면 결합된 광 성분의 범위에서(예를 들면 제 10도에 있는 공통 광대역 채널 도파로(9)와 비교하여), 상기 단일 모드 특성은 필요하지 않을 것이다. 단일 도파로는 단일 모드이어야 하지만 이러한 단일 도파로에 각각 상응하는 광원은 광대역 채널 도파로의 사용을 필요로 하지 않는 대역폭의 광(예를 들면 레이저 광원)을 방출할 것이 필요하다면, 단일 모드 협대역 도파로는 단일 도파로로서 또한 사용될 수 있다. 이것은 필수적으로 광대역이어야 하는 공통 광 도파로이다.
적합한 치수로 만들어지면, 다중 모드 도파로는 항상 광학적으로 광대역이다.
단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로 및 단일 모드 백색 광 도파로는 동일자 제출한 특허 출원 ＂채널 도파로와 그 응용＂의 주제이다. 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로 결합기 및 단일 모드 백색 광 채널 도파로 결합기는 동일자로 제출한 특허 출원 ＂채널 도파로로 구성되는 접합 스플리터와 그 응용의 주제이다.
제 3 변형에 있어서, 광대역 준 도파로 결합기(예를 들면 ARROW 결합기)는 광의 전송과 광 성분의 공간결합을 위하여 사용된다.
준 도파로는 기술적인 관점에서 가시광의 스펙트럼으로부터 독립된 파장 범위를 효과적으로 전송할 수 있도록 치수가 정해지는 것이 증명될 수 있다.
상술한 3개의 도파로 변형에 있어서, Y-접합 결합기, 지향성 결합기, 3-유도 커플러, BOA 또는 X-결합기와 같은 또는 반사기를 사용하여 결합점을 실행하는 것이 원리적으로 가능하다. 그러나, 구체적인 실시예의 실제 수행은 현재의 기술력과 성취할 수 있는 기술적인 매개변수에 달려있다.
Y-접합 결합기는 현저하게 제한된 정도로 스위치될 수 있는 일반적으로 수동적인 성분이다. Y-접합 결합기에 연결되는 도파로가 단일 모드일 경우에 또는 극단적인 다중 모드 양식(50 모드 이상)인 경우에, 상기 Y-접합 결합기는 그것의 스플리터 기능에 있어서 우수하고 안정된 분배비(1:1)를 갖는다. 결합 동작에 있어서, 상기 Y-접합 결합기는 Y-접합 결합기에 연결된 광 도파로가 단일 모드인 경우와 입력 광이 단지 1개의 입력 도파로로 결합되는 경우 3dB의 손실을 나타낸다.
지향성 결합기 및 3-유도 결합기는 전자 광학적으로 수행될 수 있는 유리하게 실현가능한 스위칭 특성을 가지며, 예를 들면 결합 특성은 파장에 의존하고 이러한 사실은 컬러 혼합을 위하여 광의 공간 결합 및 변조에 이용되는 것이 유리하다. 스위칭 전압은 칼륨 티타닐 인산염(KTiOP04, KTP)또는 리튬 니오베이트(LiNb03)와 같은 기판 재료를 사용하는 경우에 있어서, 밀리미터 범위에 있는 유효한 전극 길이(L), 및 마이크로미터 범위에 있는 전극 간격(d)에 대하여 5 내지 20 볼트이다.
BOA(biflurcation optique active)는 집적 광학 장치의 그룹을 나타내는 프랑스어 명칭이다(참조 : 엠. 파푸촌, 에이.로이, 디.비.오스트로우스키, ＂전기적 활성 광학적 분기 : BOA＂, 응용 물리학회지(Appl, Phys.) 서신 31편(1977)(266-267). BOA는 예를 들면 유리하게 이용될 수 있는 전자 광학적 수행 스위칭 특성을 또한 갖는다. 간단한 전극 구조가 가능하다. BOA의 결합 특성은 상당히 파장 종속적이고, 이러한 사실은 컬러 혼합 목적을 위하여 유리하게 이용될 수 있다. 스위칭 전압은 KTP 또는 LiNb03에서 10내지 20 볼트이다.
X-결합기는 BOA의 특성과 유사한 특성을 갖지만 상호 작용 길이 때문에 이것은 실질적으로 보다 높은 스위칭 전압(일반적으로 50볼트)을 요구 한다.
집적 광학 또는 마이크로 광학 반사기는 프리즘, 거을 또는 회절 격자의 형태로 기판 재료 내에 또는 그 상에 장착되고 2개의 채널 도파로와 서로 결합한다.
사용되는 광원은 각각 적색, 녹색 및 청색 광의 파장으로 광을 바람직하게 방출할 수 있는 연속파 또는 펄스 레이저 또는 레이저 다이오드 또는 광섬유 레이저 또는 발광 다이오드 또는 스펙트럼 램프이다.
녹색 및 청색 광을 방출하는 소형화된 협대역 광원의 이용 가능성은 현재의 기술 상태로는 제한되기 때문에, 제 2 조파 발생 원리는 요구된 스펙트럼 범위에서 적외선 방사 광을 전환하는데 적용될 수 있다.
충분한 전력 펌핑 광은 적합한 재료를 기초로 하여 장치내에서의 광학 효과로 인하여 반파장의 광을 생성할 수 있다. 따라서, 예를 들면 830mm의 파장을 갖는 적외선 레이저 다이오드 광은 415mm의 파장을 갖는 광으로 변환된다(제 2 조파의 발생). 또한, 광의 보다 높은 조파, 합계 및 차이 주파수가 생성될 수 있다.
컬러 영상 생성 시스템은 적당하고 일반적으로 전기 입력 신호를 광휘도 변조 또는 진폭 변조 및 컬러 변조된 출력 신호로 변환하기 위하여 적어도 2개의 독립적으로 제어가능한 변조 장치를 포함한다. 1개의 변조 장치 만이 단색 영상을 생성하는데 필요하다. 상기 변조 장치는 매우 높은 제어주파수 현재의 기술 상태에 따라 GHz 범위로까지 1개 또는 그 이상의 광원으로부터 광의 능동 분리 제어를 가능하게 한다. 컬러 영상 생성을 위하여,적어도 1개의 광원에서 나온 광은 광 빔의 편향으로 동시에 휘도 변조 또는 진폭 변조될 수 있어야 한다.
제 1 변형에 있어서, 광의 휘도 변조 또는 진폭 변조는 광윈의 발광 효율 변조에 의하여 수행된다.
제 2 변형에 있어서, 광의 휘도 변조 또는 진폭 변조는 외부의 휘도 변조기 또는 진폭 변조기 내의 광원과 광 도파로 사이에서 수행된다.
제 3 변형에 있어서, 광의 휘도 변조 또는 진폭 변조는 광 성분의 공간 결합전에 최소 1개의 광 도파로에서 수행된다. 휘도 변조 또는 진곡 변조의 원리가 요구되면, 상기 광 도파로는 단일 모드이어야 한다. 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로가 사용될 것인가의 여부는 광원의 대역폭에 종속될 것이다.
입력 도파로 및 공통 광 도파로에 연결된 결합점은 사용중의 모든 파장과 파장 범위가 유도되는 것을 허용하는 대역폭을 특징으로 하여야 한다.
제 4 변형에 있어서, 광의 휘도 변조 또는 진폭 변조는 도파로의 제어가능한 결합점에서 수행된다. 결합점에서 휘도 변조 또는 진폭 변조의 원리에 의하여 요구되면, 결합점이 구성되는 광 도파로는 단일 모드이거나 또는 기능적인 원리(예를 들면 2 모드 간섭 윈리에 관하여)에 상응하는 다수의 모드를 특징으로 한다. 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로(SOWCW)가 사용될 것인가의 여부는 광원의 대역폭에 종속될 것이다. 결합점에 연결된 공통 광 도파로는 사용중의 모든 파장 또는 파장 범위의 유도를 가능하게 하는 대역폭을 특징으로 하지만 반드시 단일 모드일 필요는 없다.
제 5 변형에 있어서, 결합점 이후 이 시간에 걸쳐 연속적으로 이용가능한 광 성분의 휘도 변조 또는 진폭 변조(예를 들면 광원의 시 다중 동작에서)는 광 성분이 공간 견합되는 공통 광 도파로 내에서 시 다중 동작으로 수행된다. 이러한 공통 광 도파로는 사용중의 모든 파장 또는 파장 범위의 유도를 가능하게 하는 대역폭을 특징으로 하여야 한다. 휘도 변조 또는 진폭 변조의 원리에 의하여 요구되면, 공통 광 도파로는 단일 모드 즉 필요하다면, 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로(SOWCW)이어야 한다.
제 6 변형에 있어서, 공통 광 도파로 이후의 시간에 걸쳐 연속적으로 이용가능한 광 성분의 휘도 변조 또는 진폭 변조(예를 들면 광원의 시 다중 동작에서)는 집적 광 구조 이후의 적당한 점에서, 예를 들면 공통 광의 도파로의 출력 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛 사이에 있는 휘도 변조기 또는 진폭 변조기 내에서 시 다중 동작으로 수행된다.
광의 휘도 변조 또는 진폭 변조는 다음의 원리 중 1개에 따라 수행된다.
- 전자 광학적, 음향 광학적, 열 광학적, 자기 광학적, 광 광학적, 광 열적 변조,
- 반도체 재료 내에서 자유 전하 캐리어의 주입 또는 공핍에 의한 유효한 굴절률의 수정,
- 파브리 페로 효과를 이용한 전자 광학적, 음향 광학적, 열 광학적, 자기 광학적, 광 광학적, 또는 광 열적 변조,
- 파브리 페로 효과를 이용한 반도체 재료 내에서의 자유 전하 캐리어의 주입 또는 공핍에 의한 유효한 굴절률의 변화에 의한 변조,
- 전자 광학적, 음향 광학적, 열 광학적, 자기 광학적, 광 광학적 또는 광 열적 차단 변조,
- 반도체 재료 내에서 자유 전하 캐리어의 주입 또는 공핍의 결과로서 유효한 굴절률의 변화를 바탕으로 한 차단 변조,
- 제어가능한 도파로 증폭,
- 편광자와 관련된 제어가능한 편광 변환,
- 도파로 모드 변환,
- 전자 흡수 변조,
- X-결합기, 3-유도 결합기, 지향성 커플러 또는 BOA와 같은 집적 광학 스위칭 또는 분배기 요소의 도움을 받는 변조,
- 광원 자체의 변조,
- 광원과 도파로 사이의 결합 효율을 수정하는 것에 의한 변조, 또는
- 제어가능한 개구 또는 광원 이후에 장착된 흡수기와 같은 방사 감쇠기에 의한 변조.
광 도파로 내에서 또는 광 도파로의 외부에서 휘도 변조 또는 진폭 변조를 위하여, 적절한 원리가 선택될 것이다. 필요하다면, 휘도 변조 또는 진폭 변조는 상술한 변조 과정을 유리하게 이용하는 집적 광학 간섭계 구조를 기초로 하여 이루어질 것이다.
또한, 본 발명은 빔의 공간 결합을 위한 유닛의 집적 광학 수행 변형에 관련되며, 2개의 광대역 도파로의 결합점은 능동적으로 영향을 받게 되는 예를 들면 제어될 수 있다. 제어가능한 결합점은 요구에 따라 빔의 제어가능한 공간 결합 및 또는 빔의 제어가능한 유도의 형태를 갖는다.
제어가능한 결합기는 X-결합기, 지향성 결합기, 3-유도 결합기 또는 BOA와 같은 2 모드 간섭의 윈리로 동작한다.
또한, 본 발명은 교차하는 광 도파로의 배치, 특히 교차점이 매트릭스를 형성하는 단일 모드 집적 광학 채널 도파로에 관련된다. 교차점은
a) 전적으로 수동적(수동 도파로 교차)이거나
b) 광 성분의 공간 결합을 위한 수동 결합점, 또는
c) 변조 및 빔의 공간 결합 및 또는 빔의 유도를 위한 제어가능한 결합점이다.
원칙적으로, 광 성분은 각각의 도파로로 결합될 수 있다.
제 1 변형에 있어서, 3개의 도파로는 다른 파장을 갖는 3개의 광 성분을 위하여 평행하게 장착되며, 상기 도파로는 다른 도파로와 교차하며, 교차점은 빔의 공간 결합을 위한 수동 결합점이다. 휘도 변조 또는 진폭 변조는 광원을 통하여 달성될 수 있거나 또는 휘도 변조 또는 진곡 변조는 3개의 단일 모드 도파로의 각자에서 수행된다. 휘도 변조기 또는 진폭 변조기는 단일 모드 도파로에서 휘도 변조 또는 진폭 변조를 위하여 단일 모드 도파로의 각각에 장착된다. 제어가능한 결합점의 경우에 있어서, 휘도 변조 또는 진폭 변조는 단일 모드 도파로의 교차점 내에서 수행된다. 모든 경우에 있어서, 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광은 공통 도파로의 출력에서 방출될 수 있다.
제 2 변형에 있어서, 2개의 도파로는 2개의 광 성분을 위하여 평행하게 장착되어 제공되며, 상기 도파로는 다른 도파로와 교차한다. 제 3 파장의 광은 공통 도파로의 입력에서 결합될 수 있다. 여기에서 교차점은 빔의 공간 결합을 위한 결합점이고
a) 광원은 휘도 변조 또는 진폭 변조될 수 있고 결합점은 수동적이거나,
b) 휘도 변조기 또는 진폭 변조기는 3개의 단일 모드 도파로의 각각에 배치되고 결합점은 수동적이거나
c) 단일 모드 도파로의 교차점은 빔의 공간 결합 및/또는 유도를 위해 제어가능한 결합점이다. 모든 경우에 있어서, 휘도 변조 또는 진폭 변조되고, 컬러 변조되고 공간 결합된 광은 공통 도파로의 출력에 방출될 수 있다.
제 3 변형에 있어서, 3개의 광 성분은 평행하게 배치된 3개의 도파로에서 결합될 수 있다. 이러한 3개의 도파로는 3개의 다른 도파로와 제 4 공통 도파로와 교차하며, 여기에서 도파로의 교차점은 설계, 제어가능한 결합점, 수동적 결합점 또는 완전히 수동적인 도파로의 교차점에 종속적이다. 교차되는 3개의 다른 도파로는 막힌 출력을 가지며, 이것으로부터 사용되지 않은 광 성분이 분리되어 나올 수 있다. 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광은 제 4 공통 도파로의 출력에서 방출될 수 있다.
여기에서 기술된 원리를 결합하고 적합하게 함으로써 더 큰 매트릭스 배치가 또한 수행될 수 있다.
여기에서 기술된 빔의 공간 결합을 위한 유닛의 실시예 각각은 그것의 출력으로부터 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광을 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛브로 연결한다. 이것은 분리된 빔 형성 장치 및 분리된 빔 편향 장치 또는 2개의 기능을 수행하는 기능 통합 조립체를 포함한다. 빔 형성 및 빔 편향 기능은 제어 유닛에 의하여 개별적으로 또는 공동으로 제어될 수 있다. 빔 형성 장치에 의하여, 빔의 공간 결합을 위한 유닛으로부터 방출되는 광은 일반적으로 평행한 형태로 투영면 상에 또는 시야 공간 내로 향해질 것이다. 빔의 편향를 위한 유닛에 의하여, 방출되어 형성된 광 빔은 관찰자의 시력에 의해 인식될 수 있는 공간에서 확장된 영상을 생성하기 위하여 투영면을 가로질러 또는 시야 공간을 통하여 휘도 변조 또는 진폭 변조 및 컬러 변조로 동시에 방출될 것이다. 충분히 작은 직경을 갖는 평행한 빔이 시야 공간에서 들어온다면, 생성된 실상의 평행한 빔의 직경에 상응하는 영상 화소 크기에 따라서 초점은 임의의 길이를 갖는 투영 거리 및 임의의 형태를 갖는 투영을 위해 필수적으로 유지될 것이다.
광의 결합된 빔을 위하여 빔 형성 기능을 수행하기 위한 장치는 필요하다면 제어될 수 있는 다음의 기술적 해결방안 중 1개에 따라 동작된다.
- 종래의 조정가능한 광학 시스템에 의하여;
- 마이크로광학 시스템에 의하여;
- 빔 형성 격자에 의하여;
- 빔 형성 반사기에 의하여;
- 빔 형성 요소 내의 반사율 변화에 의한 빔 형성;
- 빔 형성 요소의 기하학적 변화(두께, 곡률)에 의한 빔 형성.
광의 결합된 빔을 위해 빔 편향 기능을 수행하기 위한 장치는 휘도 변조 또는 진폭 변조 및 컬러 변조와 동기적으로 제어될 수 있는 다음의 기술적 해결방안 중 1개에 따라서 동작된다.
- 종래의 조정가능한 광학 시스템에 의하여 ;
- 광학적으로 활성의 표면을 갖는 이동가능한 반사기에 의하여 ;
- 이동가능한 격자 또는 변화가능한 격자에 의하여 ;
- 전자 광학적, 음향 광학적, 열 광학적, 자기 광학적, 광 광학적, 광 열적 및/또는 비선형 광의 격자에 의하여 ;
- 볼륨 재료(벌크)에서 전자 광학적, 음향 광학적, 열 광학적, 자기 광학적, 광 광학적, 광 열적 및/또는 비선형 광학 편향기에 의하여 ;
- 마이크로 광학 또는 집적 광학 구성에서 전자 광학적, 음향 광학적, 열 광학적, 자기 광학적, 광 광학적, 광 열적 및/또는 비선형 광학 편향기 ;
- 집적 광학 다채널 분기에 의하여 ;
- 마이크로 공학 편향기 시스템에 의하여 ; 또는
- 마이크로 광학 편향기 시스템에 의하여.
또한, 빔 형성 및 빔 편향 유닛은 빔 형성 및 빔 편향을 위한 기능 통합 요소 특히,
- 광학적으로 활성 표면을 갖는 이동가능한 반사기로서, 또는
- 전자 광학적 격자로서, 또는
- 볼륨 재료(벌크)에서 굴절률의 불균일성의 생성에 의하여, 또는
- 마이크로 광학 및 마이크로 공학의 조합으로 구성될 수 있다.
상술한 본 발명에 따른 실시예는 단지 1개의 광 파장 또는 1개의 광파장 범위로 동작될 수 있으며, 이것은 단색의 실상 또는 허상을 생성하는 것이 가능하다.
다른 변형은 가시 또는 비가시(적외선 및 자외선) 전자기 방사의 스펙트럼 범위로부터의 파장 또는 파장 범위로부터 나온 방사선을 이용하며, 이것은 전체 영역에 걸쳐 발광체로 덮혀 있는 투영면 상에 편향된다. 가시 단색 영상은 형광에 의하여 생성된다.
다른 변형에 있어서, 광의 발광에 의하여 여기될 때, 투영면은 다른 발광체를 갖는 격자 형태로 예를 들면 청, 녹 및 적의 기본색으로 코팅된다. 개별적인 발광체 점은 예컨대 3점으로서 영상 화소를 형성하는 각각에 3점으로 배치된다. 한편으로 개별적인 발광체 점은 개별적으로 그리고 연속적으로(시 다중 동작) 전자기 방사(여기 광)의 1개 및 동일한 파장 또는 1개 및 동일한 파장 범위를 이용하여 여기될 수 있다.
다른 한편으로 3개의 다른 파장 또는 파장 범위는 여기 광으로 사용 될 수 있으며, 3개의 다른 과장 또는 파장 범위는 적절한 기본 색으로 광을 방출하기 위해 다양한 발광체 점을 선택적으로 여기할 수 있다. 컬러 영상의 인화는 투영면의 다른 화소 상에서 여기 광의 적절한 휘도 변조 또는 진폭 변조 및 편향에 의하여 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 모듈에 요구되는 복잡성에 따라서, 아래에 열거된 것의 일부 또는 전부가 적어도 1개의 도파로에 부가하여 캐리어상에 장착된다.
- 적어도 1개의 광원,
- 적어도 1개의 광 변조기,
- 빔 형성 및 빔 편향 유닛, 및
- 광 변조, 빔 형성 및 빔 편향을 위한 제어 전자 장치
아주 극단적인 경우에 있어서, 모듈은 컬러 영상 생성 시스템의 모든 기능을 포함하여 제조되고 유용한 컬러 영상 생성 시스템을 제공하기 위해 전원 공급, 제어 및 설치를 위한 전기적 연결이 제공되는 것이 필요하다.
또한, 변형은 편향 거울 또는 거울 스캐너와 같은 이동가능한 종래의 기계적 성분을 필요로 하지 않는 것이 가능하다.
본 발명을 사용하여, 1개의 모듈에 실상 또는 허상을 나타내기 위하여 모든 생각할 수 있는 적용을 실행하는 것이 원칙적으로 가능하다. 어떤 상황하에서, 광원은 즉시 사용할 수 있는 조립체로서 동작되는 모듈의 이용 가능성을 증대시키기 위하여 모듈과 통합되지 않는 것이 적절하다.
광 휘도를 매우 신속하게 변화시키는 생성을 위한 배치는 현재의 기술 상태에 따라 GHz 범위까지 전자 광학 변조 능력에 의하여 생성된다. 밝은 컬러 영상 및 컬러 텔레비젼 또는 비디오 신호는 신속한 편향 메카니즘을 이용하여 스크린(실상)상에 또는 공간(허상)에서 생성되며, 이것은 의료용 특히, 안과 분야에서 또한 허용된다.
본 발명의 다른 특징은 도면의 설명과 종속항에 나타나며, 여기에서 모든 개별적인 특징 및 개별적 특징의 모든 결합은 본 발명에 필수적이다.
배치의 장점은 텔레비젼 또는 비디오 영상의 해상도의 증대, 영상 주파수를 증가시키는 능력, 영상의 휘도 및 콘트라스트의 증가 및 모듈로서의 조밀하고 통합할 수 있는 배치로 알 수 있다. 전자 광학적으로 광 성분을 변조시키는데 필요한 전압은 수 볼트의 범위 내에 있다.
생성된 영상은 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛을 사용하여 상대적으로 적은 기술적 효과로 확대되거나 축소(줌 효과)될 수 있다. 컷 아웃 확대 및 영상의 해상도는 적절한 제어 유닛 동작에 의하여 설정될 수 있다.
관찰자의 시력 결함은 빔 형성 및 빔 편향 유닛에서 광 빔에 대한 영상을 적당하게 조정함으로써 보정될 수 있다. 관찰자의 시력 결함은 광 빔의 영상에 대한 조정에 의하여 결정될 수 있다.
특히, 본 발명은 1개의 모듈에서 컬러 영상 생성 시스템의 모든 성분을 통합하기 위하여 집적 광학 및 마이크로전자공학에서 공지된 기술의 사용을 허용한다. 컬러 영상 생성 시스템을 위한 모듈은 모든 조립체를 갖춘 장착부 및 적합한 케이싱을 포함한다. 상기 케이싱은 광 방출 개구와 전원 공급, 신호 입력을 위한 연결부 및 컬러 영상 매개변수를 설정하기 위한 연결부를 갖는다.
본 발명의 과제는 본 발명에 따른 컬러 영상 생성 시스템을 수행함으로써 및 독립항 57에 따라 해결된다. 종속항 58 내지 68은 독립항 57의 유리한 적용을 나타낸다.
본 발명에 따른 컬러 생성 시스템은 모든 인식할 수 있는 응용에 적당하며, 어떤 신호, 특히 틸레비젼 신호, 비디오 신호, 오디오 신호, 컴퓨터 생성 신호 또는 측정 장치의 신호에 의하여 광의 휘도 변조 또는 진폭 변조 및/또는 컬러변조를 위한 변조 설비의 제어는 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조된 혼합 컬러 신호를 생성하고, 이것은 관측 공간으로 투영되고 다른 사용에 이용할 수 있다.
컬러 영상 생성 시스템은 허상 또는 실상을 위한 영상 투영 시스템으로 특히
- 영상 투영 특히, 레이저 텔레비젼을 위한 조립체로서,
- 영상 표시 특히, 구멍으로 들여다 보는 것(peep show)을 위한 조립체로서,
- 화상 전화를 위한 조립체로서,
- 비디오 스펙터클에서의 조립체로서,
- 소위 ＂가상 현실(virtual reality)＂(사이버 스페이스)을 표시하기 위한 장치내의 조립체로서,
- 홀로그래픽 영상을 생성하기 위한 장치내의 조립체로서,
- 생산설비에서 제어 스탠드의 투명한 분리 벽에서뿐만 아니라, 특히 자동차의 앞유리 또는 기기에서와 같은 분리 반사층에서 거울에 의하여 동작 데이터 또는 교통 제어 정보를 중첩하기 위한 장치에서의 조립체로서,
- 병기 시스템 특히, 목표 발견 및 목표 유도 시스템에서의 조립체로서,
- 의료 및 치료용 분야 특히, 컬러 부정시, 부정시(시력), 스테레오 부정시(공간 시력) 및 사시와 같은 시력 결함을 검사하고 교정하기 위한 안과 분야에서의 조립체로서,
- 문화 목적을 위한 광 애니메이션 시스템 특히, 광 오르간으로서,
- 광고 목적을 위한 광 애니매이션 시스템으로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 컬러 영상 생성 시스템의 수행은 실상의 투영을 위해 특정한 형식에 제한되지 않는다.
컬러 영상 생성 시스템은 투영을 위하여 광 반사 투영 스크린 상에서 또는 그라운드 유리 스크린 상에서 사용될 수 있다.
투영 스크린 또는 그라운드 유리 스크린은
- 수동적으로 작동될 수 있거나(정상 편향 또는 정상 후방 산란),
- 방사되기 쉬운 때 편항 또는 산란 특성을 능동적으로 변화시킬 수 있거나,
- 컬러 영상 생성 시스템에 의하여 파장 선택적이거나 비파장 특정적으로 방출되는 광 파장과 반응하는 발광체의 화소 그룹(예컨데, 3점)으로 역할을 한다.
또한, 컬러 영상 생정 시스템은 - 컬러 그래픽 또는 컬러 인쇄 시스템에서의 조립체 - 영화용 노출 시스템에서의 조립체로 사용될 수 있다.
[도면의 간단한 설명]
본 발명은 다음에 나타낸 도면을 기초로 하여 설명될 것이다.
제 1 도는 채널 도파로 견합기를 갖는 컬러 영상을 생성하기 위한 모듈의 원리
제 2 도는 적-녹-청의 기본 색으로 광 성분의 공간 결합을 사용하는 컬러 영상 발생 시스템의 원리
제 3 도는 광섬유 결합기와 광원의 변조를 갖는 컬러 영상 생성 시스템
제 4 도는 준 도파로 결합기를 갖는 컬러 영상 생성 시스템
제 5 도는 준 도파로 결합기의 원리
제 6 도는 준 도파로의 전송 특성에 대한 실시예
제 7 도는 광섬유 변조기를 사용한 빔의 공간 결합을 위한 유닛
제 8 도는 시 다중 동작에서 광섬유 변조기에 의한 휘도 변조 또는 진폭 변조뿐만 아니라 광원을 제어하는 변조
제 9 도는 모듈로서 완전한 컬러 영상 생성 시스템
제 10 도는 실상의 생성을 위한 컬러 영상 생성 시스템
제 11 도는 허상의 생성을 위한 컬러 영상 생성 시스템
제 12 도는 제어가능한 결합점을 갖는 빔의 공간 결합을 위한 유닛
제 13 도는 2 × 1 매트릭스 배치에서 제어가능한 결합점으로서 X-결합기를 갖는 컬러 영상 생성 시스템
제 14 도는 제어가능한 결합점을 갖는 3 × 1 매트릭스 배치에서 교차 채널 도파로를 갖는 구조를 이용하는 컬러 영상 생성 시스템
제 15 도는 채널 도파로 및 수동적 결합점에서 휘도 변조기 또는 진폭 변조기를 갖는 3 × 1 매트릭스 배치에서 교차 채널 도파로를 갖는 구조를 사용하는 컬러 영상 생성 시스템
제 16 도는 3 × 4 매트릭스 배치에서 교차 채널 도파로를 갖는 구조를 사용하는 컬러 영상 생성 시스템
제 17 도는 채널 도파로에 있는 휘도 변조기 또는 진폭 변조기 및 제어 가능한 결합점으로서의 지향성 결합기를 갖는 컬러 영상 생성 시스템
제 18 도는 스테레오 컬러 영상 생성 시스템
제 19 도는 다른 성분에서 수행되는 빔 형펑 및 빔 편향 기능을 갖는 빔 형성 및 빔 편향 유닛
제 20 도는 1개의 성분에서 통합되는 빔 형성 및 빔 편향 기능을 갖는 빔 형성 및 빔 편향 유닛
제 21 도는 3개의 광원, 주파수 변환기 및 채널 도파로 결합기에 의한 컬러 영상 생성 시스템
제 22 도는 1개의 광원 및 주파수 변환기에 의한 컬러 영상 생성 시스템
제 23 도는 컬러 필터 및 파장 독립적인 변조기를 갖는 백색 광을 사용하는 컬러 영상 생성 시스템.
제 24 도는 파장 종속적인 변조기를 갖는 백색 광을 사용하는 컬러 영상 생성 시스템
제 25 도는 백색 광 채널 도파로 및 컬러 필터를 갖는 컬러 영상 생성 시스템
제 26 도는 기술 상태를 나타내는 결합된 섬유 광 다발을 갖는 컬러 영상 생성 시스템
제 27 도는 허상에서의 시력 결함 교정
제 28 도는 실상에서의 시력 결함 교정
제 29 도는 컬러 인쇄 시스템
제 1 도 내지 제 18 도 및 제 21 도 내지 제 24 도는 본 발명에 따른 컬러 영상 생성 시스템의 수행을 도시하며, 이것은 청구항 3에 있어서 선택적 휘도 변조 또는 진폭 변조 및 개별적인 광 성분의 공간 결합에 의해 부가적인 컬러 혼합을 사용하는 컬러 영상의 원리에 기초를 둔다.
제 25a 도 내지 제 25c 도는 컬러 영상 생성 시스템의 수행을 도시하며, 이것은 청구항 4에 있어서 감색 혼합에 의한 컬러 생성의 원리에 기초를 둔다.
제 26 도는 독일특허 제 31 52 020 A1호에 따른 선행 기술을 나타낸다.
제 19 도 및 제 20 도에서는 빔 형성 및 빔 된향 유닛을 위한 기술적 해결방안이 기술된다.
제 27 도 내지 제 29 도는 본 발명에 따른 컬러 영상 생성 시스템의 실시예를 도시한다.
[본 발명의 구현방법]
제 1 도는 모듈로서 컬러 영상 생성 시스템의 설계 원리를 도시하며, 여기에서 명멸이 없는 컬러 영상의 인화는 인간 시각에서 심컬러 혼합의 생리적 효과에 의하여 2개의 컬러로 된 광으로부터 발생된다. 모든 조립체는 장착부(11) 상에 장착된다. 모듈은 윈하는 휘도 비가 설정될 수 있는 컬러 혼합 신호를 생성하고 원하는 방향에서 시야 공간으로 기록될 수 있는 영상 스폿 또는 빔을 생성하는데 사용된다.
상기 모듈은 집적 광학 및 마이크로 전자공학의 공지된 기술을 사용하여 구성된다. 컬러 영상 생성 시스템을 위한 모든 조립체 즉
- 2개의 광원(7', 7"),
- 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14),
- 빔 형성 및 빔 편향를 위한 장치(10), 및
- 광 변조, 광 형성 및 광 편향을 위한 전자 제어 유닛(15)이 장착부(11) 상에 하이브리드 집적된다
조립체를 갖춘 장착부(11)의 표면은 적합한 케이싱(20)에 의하여 보호된다. 상기 케이싱(20)은 광 출구 개구(21)와 전원 공급부(22), 전기 신호 입력부(23) 및 영상 재생 매개변수를 설정하기 위한 전기적 연결부(24)를 갖는다.
모듈에서, 변조될 수 있는 2개의 광원(7', 7")은 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)과 연결된다. 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)은 실상 또는 허상을 생성하는 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)과 연결된다. 각각의 광원(7', 7") 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)은 제어 유닛(15)과 연결되며, 상기 제어 유닛(15)은 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛을 통하여 빔 투영에 따라 광원(7', 7")의 변조를 동기시킨다. 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)은 여기에서 수동적 유닛으로 실시된다.
광원(7', 7")은 적색 광 및 녹색 광을 위한 파장에서 광을 방출하는 레이저 다이오드이다.
빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)은 2개의 집적 광학 채널 도파로(2', 2")로 구성되며, 이것은 수동적 결합점(6)에서 공통 광대역 채널 도파로(9)로 연결된다. 상기 채널 도파로(2', 2")는 광대역 채널 도파로일 필요는 없지만 이와 같이 유리하게 실시된다. 2개의 광대역 채널 도파로는 집적 광학 광대역 채널 도파로 결합기를 형성한다. 변조는 채널 도파로에서 수행되지 않으므로, 채널 도파로는 실시예에서 단일 모드일 필요는 없다.
채널 도파로(2')는 파장(λ1)인 광을 방출하는 광원(7')에 상응한다. 채널 도파로(2")는 파장(λ2)인 광을 방출하는 광원(7")에 상응한다.
제어 유닛(15)은 전력선을 통하여 광원(7', 7") 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)과 연결된다. 신호(S1, S2)는 광원(7', 7")의 휘도 변조 또는 진폭 변조를 위하여 사용된다. 신호(S5)는 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광 빔의 집속을 조정하는데 사용되고, 신호(S6)는 예를 들면 선 및 열로 빔 편향을 위하여 사용된다. 광원(7', 7")의 광 성분으로부터 나오는 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광(LMV)은 공통 광대역 채널 도파로(9)의 출력에 이용할 수 있다.
공통 광대역 채널 도파로(9)의 출력은 빔 형성 및 빔 편향를 위한 유닛(10)에 상응한다. 빔 형성 및 빔 편향를 위한 유닛(10)은 실시예에서 빔 형성 광 요소(3), 빔 형성을 위한 제어 신호(S5)에 의하여 x 방향으로 조정 될 수 있는 실시예에서의 광학 렌즈 및 광 빔을 편향하기 위한 장치(4), y축(수평 편향) 근처와 x 축(수직 편향) 근처에서 제어 신호(S6)에 의하여 편향될 수 있는 실시예에서의 3측면으로 된 피라미드를 포함한다. 빔 형성 및 빔 편향를 위한 유닛(10)은 광 빔을 스크린(5)상의 실상으로 또는 인간 시각(12)에서 허상의 생성을 위하여 달성될 수 있는 컬러 영상의 인화가 발생되는 주위 공간(시야 공간)에서 빔을 기록한다. 결합된 광의 편향은 시각에서 컬러 영상의 인화를 발생시키는 파장(λ1, λ2)을 갖는 광 성분의 변조로 동시에 달성된다.
그러나, 모든 컬러 셰이딩을 갖는 완전한 컬러 영상을 생성하는 것(현재 이 용어가 갖는 의미 내에서)은 불가능하다.
제 2 도는 부가적인 컬러 혼합의 원리를 사용하여 적, 녹 및 청의 기본 삼원색으로부터 컬러 영상을 생성하기 위한 광대역 채널 도파로에 의한 컬러 영상 생성 시스템의 설계 원리를 도시한다. 이것은 변조될 수 있고 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)과 연결될 수 있는 3개의 광원(7', 7', 7") 으로 구성된다. 광대역 채널 도파로(2')는 파장(λ1)인 광을 방출하는 광원에 상응한다. 광대역 채널 도파로(2")는 파장(λ2)인 광을 방출하는 광원(7")에 상응한다. 광대역 채널 도파로(2'")는 파장(λ3)인 광을 방출하는 광원(7'")에 상응한다. 상기 광대역 채널 도파로(2", 2'")는 공통 광대역 채널 도파로(8)에서 결합된다. 광대역 채널 도파로(2', 8)는 공통 광대역 채널 도파로(9)에서 결합된다. 결합점은 수동적 결합점(6)이다. 광원(7', 7", 7'")의 광 성분으로부터 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광(LMV)은 공통 광대역 채널 도파로(9)의 출력에 이용할 수 있다. 공통 광대역 채널 도파로(9)의 출력은 빔 형성 및 빔 편향(10)을 위한 유닛(10)에 상응한다.
각각의 광원(7', 7", 7'") 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)은 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)에 따라 광원(7', 7', 7'")의 변조를 동기화시키는 제어 유닛(15)과 연결된다. 광원(7', 7', 7'")은 적, 녹 및 청색 광의 파장에서 광을 방출하는 레이저 다이오드이다.
빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)은 5개의 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'", 8, 9), 3개의 광 입력부, 2개의 수동적 결합점(6) 및 1개의 광 출력부를 포함한다. 상기 수동적 결합점(6)은 3개의 광대역 채널 도파로 각각에 의하여 형성되므로 집적 광학 광대역 채널 도파로 결합기이다. 변조가 수행되지 않으므로, 광대역 채널 도파로는 단일 모드일 필요가 없다. 기본 삼원색 사용되므로, 완전한 컬러 영상이 생성될 수 있다.
제 3 도는 제 2 도에 상응하는 컬러 영상 생성 시스템을 도시하지만, 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)은 도파로(2', 2", 2'")로서 광섬유(F)로 구성된다. 광은 제 2도에서 기술된 방법으로 결합된다.
광섬유(도파로(2", 2'" 및 2',8))는 수 밀리미터의 범위로 2개의 섬유에 대한 외부 직경에서의 표면 집속에 의하여 결합점(6)으로 결합될 수 있다. 광 전송은 공통 광섬유(9)에서 연속되고 변조되며 공간 결합된 광(LMV)의 직진 전송에 사용된다. 도파로 및 결합점은 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)을 형성한다. 섬유는 장착부(11) 상의 고정 위치에 있으며, 광섬유의 단부는 장착부 상에 배치된 광원(7) 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)에 상응한다.
제 4 도는 컬러 영상 생성 시스템을 도시하며, 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)은 준 도파로(ARROW) 및 준 도파로 결합기(ARROW 결합기)로 구성된다. 3개의 인접한 ARROW 구조의 설계 원리가 도시된다. 파장(λ1)인 광은 1개의 ARROW(도파로(2'))로 유도된다. 파장(λ2)인 광은 다른 ARROW(도파로(2"))로 유도된다. 파장(λ3)인광은 또 다른 ARROW(도파로(2'"))로 유도된다. 도면은 빔 주사점으로부터 결합점(6)의 시작까지, 흡수체(25)에 의하여 서로 분리되는 3개의 인접한 ARROW(2)를 도시한다. 광 성분은 3개의 준 도파로의 결합점(6) 영역에서 공간 결합되고, 연속 ARROW(여기에서 광대역 도파로(9)와 동일함)는 3개의 모든 파장(λ1, λ2, λ3)의 광 성분을 보낸다.
제 2 도에서 설명된 컬러 영상 생성 시스템은 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)이 도파로(2', 2", 2'")의 형태로서 준 도파로(ARROW)로 구성되는 차이점을 갖는 제 4 도에서 기술된 시스템의 설명 및 기능에 상응한다. 동일한 파장을 위한 ARROW 구조의 과결합 동작이 공지되어 있다. 광 빔의 공간 결합은 다른 파장을 위하여 이론적으로 설명될 수 있다.
적절한 치수에 의하여 다수의 다른 파장은 충분한 효율을 갖는 1개의 ARROW 내부 및 1개의 ARROW 결합기로 유도되고 공간 결합할 수 있는 ARROW 구조를 만드는 것이 가능하다.
제 5 도는 광이 주사되는 점(입력 E)에서부터 시작하여 결합점(6)의 시작점까지 흡수체(25)에 의하여 서로 분리되는 3개의 인접한 ARROW를 도시한다. 3개의 파장(λ1, λ2, λ3)에 대한 광 성분은 결합점(6)에서 공간 결합된다. 공간 결합된 광 성분은 공통 광대역 도파로(9)로 연속되는 공통 도파로(2")에서의 출력(A)으로 전송된다.
제 6 도는 가능한 전송 특정을 도시한다. 제 6a 도는 ARROW의 전송 특성을 도시하며, 이것의 형태는 공진 조건이 기술적인 관점에서 3개의 다른 파장 예를 들면 적, 녹 및 청색을 위한 충분한 효율을 충족하도록 선택 된다.
제 6b 도는 기술적인 관점에서 충분한 효율로 적, 녹, 청색의 파장을 전송하는 ARROW 광대역 전송 특성을 도시한다.
제 7 도는 컬러 영상을 생성하는 장치를 도시하며, 변조 장치(17', 17", 17'")는 단일 모드 광대역 광섬유(F)에 연결된다. 상기 단일 모드 광대역 광섬유는 공통 장착부(11)상에서 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)이 만들어지도록 서로 연결된다(제 3 도 참조). 변조기는 섬유 변조기의 형태를 취하고 기계적(압전), 자기 광학적, 전자 광학적, 열 광학적, 광 광학적 또는 광 열적 변조 또는 제어할 수 있는 섬유 증폭기로서의 기능의 원리에 기초를 둔다.
제 8 도는 영상을 생성하는 장치를 도시하며, 적, 녹 및 청색 광 성분은 시 다중 모드로 전송된다. 광원(7', 7', 7'")은 광 펄스를 연속적으로 방출하며, 이것은 제어 유닛(제어 신호(S1, S2, S3))에 의하여 제어된다. 상기 광 펄스는 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)에서 시연속으로 공간 결합(LV)되며, 이것은 단일 모드 광대역 광섬유로 구성된 다음, 공통 단일 모드 광대역 광섬유(9)상에 장착된 변조 장치(17)를 갖는 제어 신호(S4)에 의하여 휘도 변조된다. 색 영상 스폿(BPi(i=1,2‥‥))의 생성을 위하여 요구되는 공간 결합된 휘도 변조 또는 진폭 변조된 적, 녹, 청색의 광 성분(LVM)은 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)에 의하여 연속적으로(시 다중으로) 투영된다. 영상 스폿의 컬러 성분은 예를 들면 우선 적색으로 이어서 녹색으로 그리고 청색으로(제 8 도의 그래프 참조) 매우 신속한 순서로 투영된다. 시각은 개별적인 단색 영상 스폿 성분으로부터 컬러 영상 스폿(BPi)을 합한다.
단단히 밀집된 컬러 영상 스폿의 신속한 공간 편향은 컬러 영상을 인화시킨다. 이러한 실시예에서, 단일 모드 광대역 광섬유 결합기가 설명되어 있다. 기능은 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로 결합기 및 단일 모드 준 도파로 결합기와 유사하다.
제 9 도는 칼륨 티타닐 인삼염(KTiOPO4, KTP)으로 만들어진 기판(1)내에 있는 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")에서 휘도 변조기 또는 진폭 변조기(17', 17", 7'")로서의 마하 젠더(Mach-Zehnder) 간섭계 구조(MZ1) 뿐만 아니라 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로 (SOWCW)(2, 8, 9)로 구성되는 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)을 갖는 모듈로서의 컬러 영상 생성 시스템을 도시한다. 상기 도면은 1개의 공통 장착부(11)상에 모든 성분을 포함하는 하이브리드 집적되고 집적 광학 컬러 영상투영 시스템을 도시한다.
적, 녹 및 청색 광을 방출하는 3개의 레이저 다이오드(7', 7", 7'"), 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14) 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛 및 제어 유닛(15)은 공통 장착부(11)상에 장착된다. 레이저 다이오드(7)는 장착부(11)와 레이저 다이오드(7) 사이에 배치된 온도 안정화 장치(18)상에 장착된다. 레이저 다이오드로부터의 일반적인 발산 광은 빔 주사 조립체(19), 실시예에서는 기판 재료 상에 서로 이격되어 장착된 3개의 프레넬 렌즈를 포함하는 마이크로 광학 조립체에 의하여 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)의 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")로 주사된다.
빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)은 이러한 경우에 있어서 수동적 결합점(6)에서 수행된다. 진폭 변조는 전자 광학적으로 제어가능한 마하 젠더 간섭계 변조기(MZI1, MZI2, MZI3)에 의하여 수행되며, 이것은 광 전도 및 광 제어 구조로서 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")에 배치된다.
마하 젠더 간섭계 구조의 두 분기로 유도된 광의 전파 상수 또는 위상은 전자 광학적으로 활성 재료에서의 전자 광학 효과를 통하여 전극에 제어 전압을 인가함으로써 다른 신호(신호(S4', S4", S4'"))에 따라 변경된다. 위상의 위치에 따라 두 분기의 광은 마하 젠더 간섭계 변조기에서 결합되는 지점에서 보강 간섭 또는 상쇄 간섭이 일어난다. 따라서, 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")에서의 진폭은 변조 전압에 의하여 제어된다. 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로(2', 2") 또는 (2'", 8)은 다음에 수동적 결합점(6)에서 결합된다. 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광(LMV)은 마이크로 광학 렌즈(16)에 의하여 방출되며, 이것은 2차원 전파 방향에 수직으로 피에조 요소에 의하여 이동될수 있다. 이것은 단일 성분에서 공동으로 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛 (10)의 기능을 수행한다.
공통 채널 도파로(9)의 출력으로부터의 발산 광은 투영면(스크린(5))상에 초점이 맞추어지나 롤리메이트 광 빔은 마이크로 광학 렌즈(16)에 의하여 관찰 공간에 나타난다.
영상 영역은 x 축 및 y 축 방향으로 마이크로 광학 렌즈(16)의 이동에 의하여 주사된다. 압전 성분은 광 전파 방향에 수직한 렌즈 위치의 기계적 조정을 위한 광 편향용 장치(4)로서 마이크로 광학 렌즈 아래에 설치된다. 컬러 영상의 생성에 필요한 모든 조립체 즉, 레이저 광원 및 온도 보상(온도 안정화 장치(18))를 위한 제어 유닛(15) 및 빔을 주사하는 마이크로 광학 조립체(19), 3개의 마하 젠더 간섭계 변조기(MZI)를 갖는 기판(1) 및 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14) 및 또한 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)이 장착부(11)상에 장착된다. 장착부(11) 상에, 광 출구 개구(21)를 갖춘 모든 조립체를 둘러싸는 케이싱(20)이 설치된다.
제 10 도는 성분, 즉 광원(7', 7", 7'"), 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)에서의 채널 도파로(2, 8, 9), 채널 도파로(2', 2", 2'")상의 휘도 변조기 또는 진폭변조기(17', 17", 17'"), 제여 유닛(15) 및 실상을 생성하는 장착부(11)상의 빔 형성 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)의 통합을 도시한다. 신호(S1, S2, S3)는 광원(7', 7", 7'")을 제어한다.
신호(S4', S4", S4'")는 채널 도파로(2', 2", 2'")에서의 휘도 변조기 또는 진폭 변조기(17', 17", 17'")를 각각 제어한다. 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)은 스크린(5) 또는 투영 표면을 포함하는 투영면에 실상을 생성시킨다. 공통 광대역 채널 도파로의 출력(9)에서 발산하는 빔 다발은 다발 형성 광학 시스템에 의하의 투영면에서 점으로서 투영된다. 상기 점은 투영면에서 연속적으로 투영될 수 있도록 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)에 의하여 편향된다.
제 11 도는 성분, 즉 광원(7', 7", 7'"), 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)에서의 채널 도파로(2, 8, 9), 채널 도파로(2', 2", 2'")에 있는 휘도 변조기 또는 진폭 변조기(17', 17", 17'"), 제어 유닛(15) 및 인간 시각(12)에 의하여 직접 관찰될 수 있는 허상을 생성하기 위한 장착부(11) 상의 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)의 통합을 도시한다.
인간 시각(12)은 공통 광대역 채널 도파로(9) 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)에 의하여 형성된 시스템의 광 축에 배치되는 것이 전제조건이다. 이것은 영상을 유리상에 투사하거나(자동차의 앞유리) 또는 구멍을 통하여 영상을 관찰(구멍으로 들여다보는 것)에 의하여, 눈앞에 적합한 브래킷의 사용(시각 보조)으로 달성된다. 좋지 않은 시각의 시력 결함은 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)에서 영상 스폿의 투영을 적절히 조정함으로써 측정되고 보완될 수 있다.
컬러 영상 생성 시스템은 제 10 도에서 설명된 것과 유사한 방식으로 제어된다.
제 12 도 내지 제 17 도는 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)의 다른 집적 광학 수행 변형을 도시하며, 2개의 채널 도파로를 위한 결합점(6)은 능동적으로 영향을 받을 수 있으며 필요할 경우 즉 제어될 수 있다. 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로(SOWCW)는 각각의 경우에 설명된다. 제어가능한 결합점(13)제어가능한 빔의 공간 결합 및/또는 제어가능한 빔 유도를 위하여 설계된다. 상기 제어가능한 결합점(13)은 X-결합기, 지향성 결합기, 3-유도 결합기 또는 BOA로서 2 모드 간섭 원리로 동작한다.
제 13 도 내지 제 16 도는 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로의 교차점을 도시하며, 상기 교차점은 수동적 결합점(6) 또는 제어가능한 결합점(13) 또는 채널 도파로의 완전 수동적 교차점이다.
제 12 도는 컬러 영상 생성 시스템을 도시하며, 빔 결합 유닛(14)은 제어가능한 결합점(13)을 갖는 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로로 구성되며, 이것은 제어 신호에 의하여 능동적으로 영향을 받게 된다. 3개의 파장(λ1, λ2, λ3)인 광은 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")중 각각 1개에 주사된다. 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")에서의 광성분은 적용된 제어 신호(S7')에 의하여 제어될 수 있는 휘도를 갖는 능동 결합점(13')에서 공간 결합된 다음 단일 모드 광대역 채널 도파로(8)를 통과한다. 동일한 과정은 제어 신호(S7")에 의하여 단일 모드 채널 도파로(8)에서의 광 성분 및 단일 모드 채널 도파로(2')에서의 광 성분을 갖는 능동 결합점(13")에서 수행된다. 실현시키는 기술력에 따라서, 휘도 변조 또는 진폭 변조는 광원(7)을 및/또는 제어가능한 결합점(13)으로 수행될 수 있다. 공간 결합, 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조된 광(LVM)은 단일 모드 광대역 채널 도파로(9)로부터 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)으로 방출될 수 있다.
제 13 도는 2 × 1 매트릭스로서 다른 단일 모드 광대역 채널 도파로(9)를 갖는 2개의 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2")의 교차점을 도시한다. 상기 2개의 교차점은 제어가능한 결합점(13)을 형성한다 광은 입력(E1, E2) 및/또는 입력(E3)로 주사될 수 있다. 제어가능한 결합점(13', 13")은 공간 결합, 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조된 광(LVM)이 단일 모드 광대역 채널 도파로(9)로부터 방사될 수 있도록 제어된다. 다른 광 성분의 변조에 대한 상호 작용으로 발생되는 문제점을 피하기 위하여 시 다중 모드(제 8 도에 도시된 바와 같이)로 이러한 장치를 동작시키는 것이 유리하다.
제 14 도는 다른 단일 모드 광대역 채널 도파로(9)(3 × 1 매트릭스)를 갖는 3개의 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")의 교차점을 도시한다. 제어가능한 결합점(13)은 공간 빔 조합 및 빔 유도를 제어한다. 3개의 파장(λ1, λ2, λ3)인 광은 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'") 중 각각 1개에 주사된다. 상기 제어가능한 결합점(13)은 광 게이트로서 역할을 하며, 이것은 단일 모드 광대역 채널 도파로(9)에서의 광을 전혀 영향을 받지 않는 광 출구의 방향으로 통과하게 하지만, 공통 단일 모드 채널 도파로(9)의 방향으로 전자 광학 효율을 다르게 하므로 적용된 제어 신호(S7', S7", S7'")의 기능으로서 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")에서의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 광 성분을 편향시키고 이것을 공간 결합시킨다. 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")에서 편향되지 않은 부분은 막힌 출력(B)으로 통과된다. 상기 제어가능한 결합점(13', 13", 13'")은 특정파 변조기로서, 광 성분의 공간 콤바이너로서 및 각각의 경우에 선택된 파장(λ1, λ2, λ3)을 위한 특정파 광 유도 장치로서 공시에 역할을 하도록 치수가 정해진다.
결합점(13')은 파장(λ1)인 광을 변조시킨다. 파장(λ1, λ2)의 광은 방해없이 상기 결합점을 통하여 통과할 수 있다. 결합점(13")은 파장(λ2)인 광을 변조시킨다. 파장(λ1, λ3)의 광은 방해없이 상기 결합점을 통하여 통과할 수 있다. 결합점(13'")은 파장(λ3)의 광을 변조시킨다. 파장(λ1, λ2)의 광은 방해없이 상기 결합점을 통하여 통과할 수 있다.
공간 결합, 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조된 광(LVM)은 투영의 목적을 위하여 공통 단일 모드 광대역 채널 도파로(9)의 출력에 이용할 수 있다. 사용되지 않은 광 성분은 막힌 출력(B)으로 전송된다.
제어가능한 결합점(13', 13", 13'")에서의 광 성분(λ1, λ2, λ3)의 가능한 상호 간섭은 제어 신호(S1, S2, S3, S7', S7", S7'")의 적절한 전자적 보정에 의하여 보정될 수 있다. 그러나, 이러한 배치는 3개의 광 성분은 연속적으로 광원(시 다중 모드로)에 의하여 방출되고 개별적으로 변조될 경우 특히 용이하게 수행될 수 있다.
이러한 경우에 있어서, 각각 1개의 제어가능한 결합점(13)의 기능은 시 간격으로 현재 주어지는 광 성분의 휘도 변조 및 유도로 제한된다. 다른 결합점은 수동적이고 광대역 도파로(9)의 방향으로 통과하여 스위치된다.
제 15 도는 도파로 교차의 형태로 구성된 수동적 결합점(6)을 갖는 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)의 다른 집적 광학 실시예의 변형을 도시한다. 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")는 다른 단일 모드 광대역 채널 도파로(9)를 교차한다. 상기 결합점(6)은 빔의 공간 결합 및 빔 유도를 위한 수동적 유닛이다. 광 성분의 휘도 변조 또는 진폭 변조의 목적을 위하여, 변조 장치(17', 17", 17'")는 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'") 중 각각 1개에 장착되고 3개의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 광을 전자 광학 제어하에서 적용된 제어 신호(S4', S4", S4'")의 기능으로서 다른 레벨에서 통과하게 된다. 상기 수동 결합점(6)은 광 편향기로 동작하며, 개별적인 광 성분은 공간 결합되고 광대역 채널 도파로(9)의 출력으로 유도되고 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)으로 방출된다.
제 16 도는 공간 빔 결합 및/또는 빔 유도를 위하여 제어가능한 결합점(13)으로부터 구성된 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)의 다른 집적 광학 실시예의 변형을 도시한다. 3개의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 광은 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'") 중 각각 1개에 주사된다. 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")는 4개의 다른 단일 모드 광대역 채널 도파로(8', 8", 8'", 9)를 교차한다.
기능을 명백히 하기 위하여, 도파로의 교차점은 매트릭스의 형태로 도시된다. 행과 열의 쌍(2'-8", 2"-8", 2'"-8'")에 의하여 표시되는 교차점에서, 상기 교차점은 변조 장치(17', 17", 17'")로서 주어진다. 이러한 장치는 3개의 광 성분에 대한 휘도 변조 또는 진폭 변조에 사용된다.
제어가능한 결합점(13', 13", 13'")은 행과 열의 쌍(2'-9, 2"-9, 2'"-9)의 교차점에 배치된다. 이러한 유닛은 광 성분을 공간 결합하는데 시용된다. 이것은 휘도 변조 또는 진폭 변조된 광 성분(LMV)을 결합하도록 제어되어 단일 모드 광대역 채널 도파로(9)의 출력에서 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 공간 결합된 광(LMV)을 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)으 방출한다. 불필요한 광 성분은 막힌 광 출력(B)으로 통과된다. 그러나, 행과 열의 쌍(2'-9, 2"-9, 2'"-9)의 교차점은 공간에서 광 성분을 결합하기 위한 수동적 결합(6', 6", 6'")(원칙적으로, 주소 지정없이 제어가능한 결합점(13)이다)일 수 있다. 변조는 다음에 광원(7)에서 또는 단일 모드 광대역 채널형 도파로(2)에서 수행된다.
제 17 도는 변조가능한 단일 모드 광대역 채널 도파로(2) 및 제어가능한 결합점(13)으로서의 지향성 결합기를 갖는 컬러 영상 생성 시스템을 도시한다. 광 성분의 휘도 변조 또는 진폭 변조를 위하며, 변조 장치(17', 17", 17'")는 3개의 단일 모드 채널 도파로(2', 2", 2'") 중 1개에 각각 배치되며, 이것은 3개의 파장(λ1, λ2, λ3)을 갖는 광을 변조시킨다. 단일 모드 광대역 채널 도파로(2', 8) 및 단일 모드 광대역 채널 도파로(2", 2'")는 서로 나란히 공간적으로 배치되고 집적 광학 지향성 결합기(제어가능한 결합점(13))를 구성한다.
지향성 결합기의 실제 수행력에 따라서, 적당한 효율로(기술적인 면에서) 광 성분을 공통 단일 모드 광대역 채널 도파로(8, 9)로 주사하는 것이 가능할 경우, 제어가능만 곁합점(13)에 제어 유닛을 제공하는 것이 필요하지 않다.
제어되지 않는 효율적인 결합이 가능하지 않을 경우, 지향성 결합기는 광 성분을 공통 단일 모드 광대역 채널 도파로(8, 9)로 스위치 또는 유도하기 위해 제어된다. 이러한 경우에 있어서, 광원의 시 다중 동작이 가능해 진다.
제 18 도는 스테레오 컬러 영상을 생성하는 컬러 영상 생성 시스템을 도시한다. 장치는 상술한 실시예 중 1개에 따라서 설정될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 설계는 주로 제 2 도에 도시된 배치에 상응하고, 차이점은 3개의 도파로(2', 2", 2'")가 수동적 결합점(6)에 결합된다는 것이다.
또한, 편광 변환기(PD)는 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)의 광 출력에 장착된다. 상기 편광 변환기(PD)는 제어 유닛(15)으로부터의 제어 신호(S8)로 스위치된다. 관찰자의 눈(12)은 눈의 전방에 놓여진 편광자(P)를 통하여 예를 들면 특수 안경을 통하여 스크린(5)상에 투영된 영상을 관찰한다.
상기 편광 변환기(PD)는 제 1 위치에서 왼쪽 눈을 위한 영상 및 다른 위치에서 오른쪽 눈을 위한 영상을 신속하게 연속적으로 전송한다. 편광 변조의 파장 선택성은 시스템이 시 다중 모드로 동작되는 것을 필요로 한다.
광 성분의 휘도 변조 또는 진폭 변조 및 컬러 변조의 가능한 고주파수 및 공간 결합된 광의 편향 제어는 스테레오 영상 생성의 상기 방법이 고품질로 달성될 수 있는 것을 보증한다.
또한, 1개의 편광 변환기(PD)는 채널 도파로(2', 2", 2'")의 각각에 장착될 수 있다(제 18 도에 도시된 바와 같이, 공통 광대역 채널 도파로(9)대신)(이러한 구성은 도시되지 않음).
상기 시스템은(도시되지 않음) 가상 스테레오 컬러 영상을 생성하는데 택일적으로 사용된다.
제 19 도는 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛에 대한 수개의 실시예를 도시하며, 이것의 기능은 빔 형성 장치(3) 및 빔 편향 장치(4)에서 분류된다.
- a) 렌즈(3) 또는 렌즈 시스템에 의한 빔 형성 및 이동가능한 반사기(스캐너)에 의한 빔 편향(4),
- b) 렌즈(3)에 의한 빔 형성 및 마이크로 공학적으로 이동될 수 있는 반사기에 의한 빔 편향(4),
- c) 렌즈(3)에 의한 빔 형성 및 이동가능한 프리즘에 의한 빔 편향(4),
- d) 렌즈(3)에 의한 빔 형성 및 가변 굴절률을 갖는 프리즘에 의한 예를 들면 외부 전계(E)에 유도된 전자 광학 효과에 의한 빔 편향(4),
- e) 렌즈(3)에 의한 빔 형성 및 이동가능한 격자에 의한 빔 편향(4),
여기에서, 다른 파장은 다른 회절 각을 나타내므로 격자 각은 파장이 변화될 때 즉 고주파수로 상기 격자가 이동될 때 보정되어야 한다는 것을 알아야 한다. 이러한 경우에 있어서, 시 다중 동작만이 가능하다.
- f) 렌즈(3)에 의한 빔 형성 및 광 전파 방향에 수직으로 향하는 굴절률 경사도를 갖는 매체 예를 들면, 불균일한 외부 전계(E)에 의해 유도되는 전자 광학 효과에 의하여 생성되는 매체에 의한 빔 편향(4),
- g) 렌즈(3)에 의한 빔 형성 및 평면 도파로에서 음향 광학적으로 발생된 격자에 의한 빔 편향, 공통 광대역 도파로는 칩상에 구성되고 평면 도파로를 통과한다. 필요하다면, 집적 광학 렌즈(27)는 광대역 도파로로 방출된 광을 조정하는데 사용될 수 있다. 정재 또는 진행 음향 표면파는 광전파 방향에 수직하게 생성되며, 즉 상기 파는 평면 도파로에서 광을 회절시킨다. 음향 파장은 각각의 광 파장을 위하여 동일한 편향 각을 생성시키기 위해 변화되어야 하며, 즉 음향파를 발생시키는 교대 배치형 변환기(여기에서 도시하지 않음)는 1개 또는 수 개의 전극 쌍을 가질 수 있거나 대역폭을 증가시키기 위하여 소위 전극 구조의 처프 기능(chirp function)을 다루어야 한다. 이러한 경우에 있어서, 시 다중 동작만이 가능하다.
- h) 렌즈(3)에 의한 빔 형성 및 볼륨 재료(벌크)에서 음향 광학적으로 발생된 격자에 의한 빔 편향, 정재 또는 진행 음향 표면파는 광의 전파방향에 수직하게 발생한다. 이러한 파는 광을 회절시킨다. 따라서, 음향 파장은 각각의 파장을 위해 편향 각을 생성하기 위하여 보정되어야 한다. 이러한 경우에 있어서, 시 다중 동작만이 가능하다.
제 20 도는 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛에 대한 수 개의 실시예를 도시하며, 이것의 빔 형성 및 빔 편향 기능을 1개의 조립체에 통합된다.
a) 이동가능한 집속 반사기(스캐너)에 의하여,
b) 마이크로 공학적으로 이동가능한 집속 반사기에 의하여,
c) 이동가능한 집속 격자에 의하여 :
여기에서 다른 파장은 다른 회절각을 나타내므로 격자 각은 파장이 변화될 때 보정되어야 하며, 즉 격자가 매번 3개의 파장(λ1, λ2, λ3)중 1개로 선마다 또는 영상마다 연속적으로 이동되면 유리하다는 것을 주목해야 한다. 이러한 경우에 있어서, 시 다중 동작만이 가능하다.
d) 광 전파 방향에 수직으로 예를 들면 압전적으로 이동가능한 마이크로 렌즈에 의하여,
e) 광 전파 방향에 수직으로 예를 들면 압전적으로 이동가능한 렌즈에 의하여,
f) 변조되고 집속될 수 있는 분리 격자에 의하여; 이러한 경우에 시 다중 동작만이 가능하다.
g) 기계적으로 예컨데, 압전적으로 편향될 수 있고 피드 아웃 광학장치(렌즈)에 연결된 광섬유에 의하여,
제 21 도는 컬러 영상 생성 시스템을 도시하며, 주파수 변환기(FU), 이러한 실시예에서는 준 도파로 위상 정합 요소가 채널 도파로(2", 2'")에 배치된다.
레이저 다이오드가 광원으로서 컬러 영상 생성 시스템에 사용되면, 현재의 기술 수준에 적합한 청색 및 녹색 광을 이용하는 것은 불가능하다. 그러나, 비선형 광 활성 재료가 기판(1)(예를 들면 KTiOPO4)에 사용되면, 제 2 조파의 생성 원리를 개발하는 것이 가능하다. 적외선 펌핑 광 즉, 녹색 또는 청색 광으로부터 제 2 조파의 광을 생성하기 위하여, 준 위상 정합의 원리는 KTiOPO4에서 사용될 수 있다.
펌핑 파와 제 2 조파 사이의 위상 조화는 이러한 경우에 달성되어야 한다. 이것은 가능한 효율적인 강유전적 영역 반전을 달성하기 위하여 채널 도파로의 부분을 적합한 상태로 분리시킴으로써 이루어져야 한다. 충분한 전력을 갖는 펌핑 광은 따라서 반파장의 광을 생성할 수 있다. 파장(λ2)인 광은 파장(λ4)인 광이 된다. 파장(λ3)인 광이 파장(λ5)인 광이 된다. 예를 들면, 광원(7')은 파장(λ1= 647nm)인 적색 광을 방출한다. 광원(7")은 예를 들면 파장(λ4= 1064nm)인 녹색 광을 방출하며, 이것은 준 위상 정합 요소(FU)에 의하여 파장( λ2= 532nm)인 광으로 변환한다.
광원(7'")은 예를 들면 파장(λ3= 830nm)인 광을 방출하며, 이것은 준 위상 정합 요소(FU)에 의하여 파장(λ4= 532nm)인 청색 광을 방출한다. 공통 광대역 도파로(9)의 출력에서 광 성분의 공간 결합 다음에 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고(광원에 의하여) 공간 결합된 광(LMV)은 빔 형성 및 빔 펀향에 이용할 수 있다.
제 22 도는 컬러 영상 생성 시스템을 도시하며, 파장(λ0)의 광은 채널 도파로(9')로 주사된다. 상기 광은 결합점(6')에서 동일한 파장(λ0)을 갖는 3개의 광 성분으로 분리된다.이러한 광 성분은 채널 도파로(2', 2", 2'")의 각각에 유도된다. 주파수 변환기 요소(FU)와 다음의 변조 장치(17)는 채널 도파로(2)의 각각에 장착된다. 상기 주파수 변환기 요소(FU)는 다른 파장의 광 예를 들면 적색, 녹색 및 청색 광이 각각의 요소에서 파장(λ0)으로부터 생성되도록 설계되며, 이것은 연관된 변조 장치(17)에서 각각 휘도 변조 또는 진폭 변조된다. 파장(λ1, λ2, λ3)의 변조된 광 성분은 수동적 결합점(6)에서 공간 결합되고 공통 단일 모드 광대역 채널 도파로(9)의 광 출력에서 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광(LMV)으로서 방출된다.
주파수 변환기(FU)는 합계 및 차이 주파수 발생뿐만 아니라 고조파의 발생 원리에 따라 동작된다(엠.엘.선드헤이머, 에이.빌렌노이브, 쥐.엘.스테지 맨 및 지.디.비에르레인의 "단일 광원을 사용한 분할된 KTP에서의 적색, 녹색 및 청색 광의 동시 발생" 일렉트로릭 레터, 30권(1994) 12호 975-976쪽).
제 23 도는 컬러 영상 생성 시스템을 도시하며, 변조되기 쉬운 광 성분은 파장 범위(ΔλE) 특히 백색 광으로부터 통합된 컬러 필터(Fi)에 의하여 발생된다.
광원(7)으로부터의 광은 광대역 채널 도파로(9')의 광 입력으로 백색광을 방출한다. 광대역 채널 도파로(9')는 결합점(6')에 의하여 3개의 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")에서 분리된다. 1개의 컬러 필터(Fi', Fi", Fi'")는 이러한 광대역 채널 도파로 의 각각에 설치되며, 이것은 파장(λ1, λ2, λ3) 또는 적색, 녹색 및 청색에 대응하는 협대역 파장 범위, 예를 들면 대역폭(10nm)인 광을 통과하도록 허응한다. 필요하다면, 필터(Fi)는 제어 신호(S9)를 이용하여 조정되거나 제어될 수 있다.
필터 다음에 1개의 파장 또는 1개의 협대역 파장을 갖는 광 성분만이 광대역 채널 도파로(2)의 각각에 주어진다. 즉, 이러한 성분은 상술한 바와 같이 변조되고 공간 결합될 수 있다. 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광(LMV)은 다음에 스크린(5)상에 광을 투영하는 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)으로 통과된다. 영상 스폿의 광 성분은 부가적인 컬러 혼합에 의하여 윈하는 컬러의 인화를 발생시킨다.
스펙트럼 램프(예를 들면, 고압의 수은 증기 램프)가 광원(7)으로서 사용되며, 각각의 단일 도파로(2)에 있는 필터(Fi)는 이것이 원하는 선을 통과하는 정도로 단지 협대역일 필요가 있다.
제 24 도는 컬러 영상 생성 시스템을 도시하며, 특히, 백색 광(차감 컬러 혼합)으로부터 파장 범위(ΔλE)의 특정 광 성분을 제거하는 효과를 이용한다.
컬러 영상 생성 시스템은 백색 광을 방출하는 광원(7)을 이용하며, 이것은 광대역 채널 도파로(9')로 주사된다. 상기 백색 광은 결합점(6')에서 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")로 분리된다.
파장 선택적인 휘도 변조기 또는 진폭 변조기(17)는 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")내에 장착된다. 이것은 적용된 제어 신호(S9)의 함수로서 전자 광학 또는 다른 변조 모드에 파장 의존적이기 때문에 스펙트럼의 일부분만을 제거한다. 따라서, 나머지는 보색으로 나타난다.광대역 채널 도파로(2', 2", 2'")로 유도된 광 성분은 제거되고 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 결합점(6)에서 공간 결합되고 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)으로 주사된다. 이러한 배치는 파장 선택적인 휘도 변조기 또는 진폭 변조기(17)가 적절한 치수가 되면(예를 들면 전자 광학적 마하 젠더 간섭계 변조기의 형태를 취하면), 아주 용이하게 달성된다.
장착부(11)는 백색 광원(7), 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14')(여기에서는 광대역 도파로(9', 8', 2', 2", 2'") 및 추가적으로 결합점(6')으로 구성되고 빔 분리 기능을 수행한다), 광대역 채널 도파로(2', 2", 2'") 상에 있는 파장 선택적인 휘도 변조기 또는 진폭 변조기(17', 17", 17'"), 및 부가적인 광대역 도파로(2', 2", 2'", 8, 9), 및 수동적 결합점(6)으로 구성되는 빔의 공간 결합을 위한 유닛(14), 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛 (10)을 수용한다.
제 25 도는 컬러 영상 생성 시스템을 도시하며, 특정 파장 범위(ΔλE)는 넓은 파장 범위의 광으로부터 제거되고 컬러 광점은 컬러 영상을 생성하기 위하여 투영된다.
완전한 영상 재생에 필요한 컬러 값이 설정될 수 있는 어떠한 컬러 필터도 현재에 공지되어 있지 않으므로, 이러한 해결방안은 컬러 재생의 품질상 부수적 요건을 갖는 컬러 영상에만 사용될 수 있다.
모든 요건을 충족하는 컬러 재생 품질은 장치가 시 다중 모드로 동작 되고 3개의 광 성분이 부가적 컬러 혼합을 제공하기 위하여 중첩되면 달성 된다.
제 25a도에 있어서, 파장 스펙트럼(ΔλE)의 광, 즉 실시예에서는 백색 광이 광대역 채널 도파로(9)로 주사된다. 필터 요소(Fi)는 광대역 채널 도파로(9)상에 장착된다. 특정 파장 또는 파장 범위는 적응된 제어 신호 (S9)의 기능으로서 파장 스펙트럼(ΔλE)으로부터 제거된다. 휘도 변조 또는 진폭 변조는 광원(7)에서 또는 광원(7)과 컬러 필터(Fi)사이의 다른 변조 장치(도시되지 않음)에 의하여 달성된다.
제 25b 도에 있어서, 파장 스펙트럼(ΔλE)의 광, 즉 실시예에서는 백색 광은 광대역 채널 도파로(9)로 주사된다. 필터 요소(Fi)와 휘도 변조 장치 또는 진폭 변조 장치(17)는 광대역 채널 도파로(9)상에 장착된다. 필터 요소(Fi)에 의하여, 특정 파장 또는 파장 범위는 적용된제어 신호(S9)의 기능으로서 파장 스펙트럼(ΔλE)으로부터 제거된다.
이러한 경우에 있어서, 휘도 변조 장치 또는 진폭 변조 장치(17)는 파장 선택적일 필요는 없다.
파장 스펙트럼(ΔλA)의 변조된 광(LM)은 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)에 의하여 다른 공정을 위한 광대역 채널 도파로의 광 출력에서 이용할 수 있다.
제 25c 도는 제 25b 도에서 기술된 컬러 영상 생성 시스템의 구체적인 실시예를 도시한다. SOWCW는 광대역 채널 도파로로서 이용된다. 전자 광학적으로 제어가능한 집적 광학 마하 젠더 간섭계 구조(MZI)는 필터(Fi)로서 이용된다. 이것의 파장 선택적인 특성 때문에, 이것은 제어 신호(S9)(제어 전압)를 사용하여 선택될 수 있는 파장 범위를 제거한다. 따라서, 전송된 광은 광원(7)이 백색 광을 방출하면 제거된 광 성분에 대한 보색으로 나타난다. 제어 신호(S4)(제어 전압)에 의하여 전자 광학적으로 제어가능한 차단 변조기는 휘도 변조기 또는 진폭 변조기(17)로서 사용된다. 파장 스펙트럼(ΔλA)에서 휘도 변조 도는 진폭 변조되고 컬러 변조된 광(LM)은 다른 공정을 위한 단일 모드 광대역 채널 도파로(9)의 광 출력에서 이용할 수 있다.
제 25 도에 도시된 각각의 실시예에서, 광은 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)에 의하여 스크린(5) 상에 컬러 성분의 영상 스폿으로서 투영되고 인간 시각(12)에 의하여 감지된다.
이것을 위한 전제조건은 필터 요소가 그것의 필터 특성 때문에 바라는 모든 컬러 값을 선택할 수 있다. 모든 색조를 포함하는 컬러 영상에 필요한 모든 컬러 값은 단일 필터 요소에 의하여 이용할 수 있는 것은 아니다. 제 25a 도, 제 25b 도 및 제 25c 도에서 기술된 실시예의 변형은 제한되지만 수많은 목적(예컨대 유리상의 투영)을 충족하는 컬러 값의 범위를 제공하는데 전적으로 적합하다.
적어도 3개의 컬러 성분에 대한 부가적 컬러 혼합은 고품질의 컬러 영상에 필요한 모든 컬러 값을 재생하는데 필요하다.
이러한 이유로, 컬러 값을 형성하는 적어도 3개의 광 펄스는 시 다중 컬러 스폿 생성의 원리(제 8 도의 설명 참조)를 사용하여 처리된다 제 1 컬러 구성의 광은 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)을 사용하여 제1 주기에서 1개의 점으로 투영된다. 적어도 제 2 및 제 3 컬러 구성의 광은 다음 주기에서 동일한 영상 스폿에 투영된다. 이러한 점에 투영된 적어도 3개의 광 성분은 인간 시각에서 심리적인 컬러 혼합의 대상이 된다.
제 26 도는 독일특허 제 31 52 020 A1호에 공지된 바와 같이 공지된 컬러 영상 생성 시스템을 도시하며, 이것은 일반적이다. 상기 시스템은 광빔을 유도하기 위하여 광섬유 튜브(F)를 사용한다.
각각의 광섬유 튜브(F)는 튜브의 시작단부에서의 광원(7)에 상응한다. 튜브의 다른 단부는 튜브의 출구면이 1개의 평면에서 기밀하게 묶여지도록 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)으로 방출된다.
제 27 도는 사시로서 알려진 시력 결함을 결정하고 보완할 수 있는 허상을 생성하기 위한 컬러 영상 생성 시스템을 도시한다. 스테레오 영상 생성은 다른 편광를 갖는 2개의 영상을 생성하는 것에 의하여 제 18 도에 기술된 원리에 의하여 달성되며, 이것은 편광 안경을 통하여 관찰될 때 스테레오 영상이 된다. 2개의 편광은 편광 프리즘(PP)에 의하여 공간에서 분리된다. 시각 장애를 교정하기 위해 필요한 2개의 편광에 대한 광 축 경사는 제어신호(S10)에 의하여 빔 편향기(SA)(프리즘)을 편향시킴으로써 달성된다. 제어 신호(S10)에 의하여 빔 편향기(SA)의 선형 이동을 초래함으로써 2개의 광축 사이의 거리를 조정하는 것이 가능하다. 편광 프리즘(PP)과 빔 편향기 (SA)는 빔 형성 및 빔 편향를 위한 유닛과 편광기(P)사이에 배치된다. 이러한 장치는 새로운 의학의 응용 및 치료의 응용에 적용된다.
제 28 도는 사시로서 알려진 시력 결함을 결정하고 보완할 수 있는 실상을 생성하기 위한 컬러 영상 생성 시스템을 도시한다. 스테레오 영상 생성은 다른 편광을 갖는 2개의 영상을 생성하는 것에 의하여 제 18 도에 기술된 원리에 의하여 달성되며, 이것은 편광 안경을 통하여 관찰될 때 스테레오 영상이 된다. 2개의 편광은 편광 프리즘(PP)에 의하여 공간에서 분리된다. 시각 장애를 교정하기 위해 필요한 2개의 편광에 대한 광축 경사는 제어 신호(S10)에 의하여 빔 편향기(SA)(프리즘)을 편향시킴으로써 달성되며, 제어 신호(S10)에 의하여 빔 편향기(SA)의 선형 이동을 초래함으로써 2개의 광축 사이의 거리를 조정하는 것이 가능하다. 편광 프리즘(PP)과 빔 편향기(SA)는 스크린(5)과 편광기(P)사이에 배치된다. 이러한 장치는 새로운 과학의 응용 및 치료의 응용에 적용된다.
제 29 도는 컬러 인쇄를 위한 컬러 혼합 시스템을 나타낸다. 제 9 도와 유사하게, 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조된 광은 빔 형성 장치(3)에 의하여 도파로(9)로 방출된 다음 컬러 및 휘도 변조와 동기적인 이동에 의하여 빔 편향 장치가 감광 표면(26)상에 영상 선을 주사하는 -도면에서는 다각형 거울- 빔 편향 장치(4)로 향하고, 이것에 의해 컬러 인쇄 선이 생긴다. 영상은 감광 표면(26)(종이)의 이동에 의하여 또는 인쇄가능한 매체로(레이저 프린터에서 인쇄 롤러와 유사한) 이동가능한 감광 표면(26)상에 쓰여진 선의 전송에 의하여 만들어진다. 선택적으로, 2차원 편향은 이동하지 않는 감광 표면에 인쇄하기 위해 사용될 수 있다.

Claims (22)

  1. 적어도 1개의 파장(λ) 또는 1개의 파장 범위(ΔλE)의 광을 방출하는 적어도 1개의 광원(7);
    상기 광원(7)에 의하여 방출되는 광에 반응하는 적어도 1개의 광 도파로(2, 9);
    적어도 1개의 제어가능한 변조 장치(17);
    빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)뿐만 아니라 상기 광이 적어도 1개의 휘도 변조 또는 진폭 변조 및 컬러 변조를 제어하기 위한 상기 적어도 1개의 제어가능한 변조 장치(17)와 연결되는 제어 유닛(15);
    휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조된 광은 변조 제어와 동시에 상기 제어 유닛(15)을 사용하여 적어도 1개의 공간 방향으로 편향되는데 적합하고, 영상 필드는 디지털 방식 또는 아날로그 방식으로 기록되는데 적합한 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)을 포함하는 컬러 영상 생성 시스템에 있어서,
    상기 적어도 1개의 광원(7) 및 상기 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10) 사이에, 적어도 1개의 광 도파로(2, 9)가 장착되는 장착부(11)는 미리 결정된 적용에 따라 파장 또는 파장 범위를 효과적으로 전송할 수 있는 적어도 1개의 광 도파로는 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 또는 컬러 변조된 광을 상기 빔 형성 및 빔 현향을 위한 유닛(10)으로 주사하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    완전한 컬러 영상을 생성하기 위하여, 광 빔을 기록하는 휘도 변조 또는 진폭 변조 및 컬러 변조를 위해 독립적으로 제어가능한 적어도 2개의 변조 장치는
    적어도 1개의 광원(7)에 및/또는
    적어도 1개의 광원(7) 및 적어도 1개의 광 도파로(2, 9)를 갖는 장착부(11) 사이에 및/또는
    적어도 1개의 광 도파로(2, 9)를 갖는 장착부(11) 상에 및/또는
    적어도 1개의 광 도파로(2, 9)를 갖는 장착부(11) 및 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10) 사이에 배치되며,
    하기 변조 형태, 즉
    - 휘도 변조 또는 진폭 변조 및/또는
    - 위상 변조 및/또는
    - 편광자 또는 편광 광 도파로와 관련된 편광 변조 및/또는
    - 컬러 변조로부터, 적어도 2개의 변조 형태가 적어도 한 번 사용되거나 또는 적어도 1개의 변조 형태가 적어도 2번 사용된 다음,
    하기 변형, 즉
    - 적어도 2개의 광원에서의 휘도 변조 또는 진폭 변조,
    - 적어도 1개의 광원의 휘도 변조 또는 진폭 변조 및 적어도 1개의 광 도파로에서의 컬러 변조,
    - 광원의 컬러 변조 및 적어도 1개의 광 도파로에서의 휘도 변조 또는 진폭 변조,
    - 적어도 2개의 광 도파로에서의 휘도 변조 또는 진폭 변조,
    - 적어도 1개의 광원 및 다른 광원에 연결된 적어도 1개의 광 도파로에서의 휘도 변조 또는 진폭 변조, 및
    - 광원의 컬러 변조 및 광 도파로에서의 휘도 변조 또는 진폭 변조가 가능하며, 휘도 변조 또는 진폭 변조 및/또는 컬러 변조를 위한 장치의 제어는 임의의 신호, 특히 텔레비젼 신호, 비디오 신호, 오디오 신호, 컴퓨터에서 발생된 신호 또는 측정 장치의 신호에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상이한 파장(λ1, λ2) 또는 상이한 파장 범위(ΔλE,1, ΔλE,2)의 광 성분은 1개의 광원에 속한 1개의 광 도파로로 주사되고 효과적으로 전송될 수 있는 적어도 2개의 광원(7', 7")과,
    수동적 결합점(6) 또는 제어가능한 결합점(13)은 광 도파로(2', 2")의 출력에 배치되는 적어도 2개의 광 도파로(2', 2")와,
    적어도 1개의 광 도파로(9)가 연속되는 수동적 결합점(6) 또는 제어 가능한 결합점(13)과,
    빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)을 제공하는 적어도 3개의 광 도파로(2', 2", 9) 및 수동적 결합점(6) 또는 제어가능한 결합점(13)을 구비하며, 상기 제어 유닛(15)에 의하여 제어됨으로써 각각의 파장(λ1,λ2) 또는 각각의 파장 범위(ΔλE,1, ΔλE,2)는 서로 독립적으로 변조될 수 있으며, 출력으로부터 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광(LMV또는 LVM)은 방출되는 연속 광 도파로(9)와,
    상기 연속 광 도파로(9)의 다음에 있는 빔 형성 및 평향을 위한 유닛(10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    수 개의 개별 파장 또는 수 개의 개별 파장 범위 또는 파장 범위(ΔλE)의 광은 적용에 따른 파장 또는 파장 범위를 효과적으로 전송할 수 있는 광 도파로(9)로 주사될 수 있고, 상기 광 도파로(9)에서 효과적으로 전송될 수 있는 광원(7)과,
    광은 적절한 방식으로 제어 유닛(15)에 의하여 제어됨으로써 휘도 변조 또는 진폭 변조되거나 또는 컬러 변조되며, 도파로(9)의 출력에서 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조된 광 성분(ΔλA, LMV)은 방출되는 광 도파로(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    적어도 1개의 광 도파로(2, 9)는 광대역 도파로, 특히 백색 광 도파로이며,
    상기 광대역 도파로는
    - 집적 광학 광대역 채널 도파로, 특히 백색 광 채널 도파로, 또는
    - 광대역 광섬유, 또는
    - 광대역 준 도파로, 특히 ARROW인 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서,
    장착부(11)는 적어도 1개의 광대역 광섬유를 위한 브래킷 또는 기판(1)을 위한 브래킷이며, 상기 기판(1) 내에 또는 상에 적어도 1개의 집적 광학 채널 도파로 또는 적어도 1개의 광대역 준 도파로 특히 ARROW가 생성되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    빔의 공간 결합을 위한 유닛(14)은 동일한 또는 상이한 형태의 광섬유 결합 및/또는 채널 도파로 및/또는 준 도파로를 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    도파로의 수동적 결합점(6)에서 광 성분의 수동적 공간적 결합은
    Y-접합 결합기의 사용, 또는
    X-결합기 또는 BOA 또는 지향성 결합기 또는 3-유도 결합기와 같은 집적 광학 스위칭 및 분배 요소의 사용, 또는
    거울, 회절 격자 또는 프리즘과 같은 집적 광학 및/또는 마이크로 광학 반사기에 의하여 달성되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  9. 제 3 항에 있어서,
    3개의 광원(7', 7", 7'")은 상이한 파장(λ1, λ1, λ3) 또는 파장범위(ΔλE,1, ΔλE,2, ΔλE,3)의 광을 빔의 공간 결합을 위한 장치(14)로 각각 방출하며, 상기 광은 3개의 도파로(2', 2", 2'") 중 각각 1개의 입력에 주사될 수 있으며, 상기 도파로(2', 2", 2'")는 도파로의 출력에서 공간 결합된 광이 다른 도파로(9)의 출력에서 방출되도록 다른 도파로(9)를 갖는 적어도 1개의 수동적 결합점(6) 또는 1개의 제어가능한 결합점(13)에서 결합되며, 상기 공간 결합된 광은 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)을 통과한 다음 공간에 투영될 수 있으며, 각각의 파장(λ1, λ1, λ3) 또는 각각의 파장 범위(ΔλE,1, ΔλE,2, ΔλE,3)의 광 성분은 서로 독립적으로 및 적절한 방식으로 변조될 수 있으며, 공간 결합된 광의 빔 형성 및 빔 편향은 공간에 대해 적어도 1개의 차원에서 3개의 광원에 대응하는 광 성분을 위한 변조의 제어로 동시에 달성되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    1개의 도파로(2', 2", 2'")에 각각 주사될 수 있는 3개의 광 성분(파장(λ1, λ1,λ3) 또는 파장 범위(ΔλE,1, ΔλE,2, ΔλE,3)는 적, 녹, 청의 기본 색을 갖는 컬러 시스템에 대응하는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템에 대응하는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  11. 제 1 항에 있어서,
    적어도 2개의 파장(λ1,λ2) 또는 파장 범위(ΔλE,1, ΔλE,2)의 광 성분은 각각 1개의 도파로(2', 2")에 연속적으로 광 펄스로서 주사되고 수동적 결합점(6) 또는 제어가능한 결합점(13)에서 공간적으로 중첩될 수 있으며, 공간 결합된 광 성분은 공통 도파로(9)에서 펄스 주기 내에 변조 장치(17)에 의하여 제어될 수 있는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  12. 제 4 항에 있어서,
    휘도 변조 또는 진폭 변조 및/또는 컬러 변조를 위한 장치(17)는 도파로(9)의 경로에 배치되고, 컬러 변조를 위한 장치는 제어가능한 필터(Fi)이며, 상기 변조 장치(17)는 제어 장치(15)과 연결되고, 특히 광의 휘도 변조 또는 진폭 변조는 제어가능한 광원(7) 또는 상기 필터(Fi)의 전방 또는 후방의 도파로(9)에 배치된 휘도 변조기 또는 진폭 변조기(17)에 의해 달성 되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  13. 제 4 항에 있어서,
    혼합 컬러의 컬러 값은 시 다중 동작으로 개별적인 영상 스폿을 공간에서 중첩함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  14. 제 4 항에 있어서,
    영상 스폿 각각의 컬러 값은 필터(Fi)를 통하여 직접적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  15. 제 4 항에 있어서,
    도파로(9')는 적어도 1개의 수동적 결합점(6)에서 분기되며, 동일한 파장(λE) 또는 동일한 파장 범위(ΔλE)의 광 성분은 각각의 도파로(2', 2")에 유도될 수 있으며, 필터(Fi) 및 휘도 변조기 또는 진폭 변조기(17)는 각각의 도파로(2', 2")에 배치되고, 상기 도파로(2', 2")에 유도된 광 성분은 공통 도파로(9)에서 적어도 다른 수동적 결합점(6)에서 공간 결합되며, 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광(LMV)은 상기 공통 도파로(9)의 출력에서 방출피는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    파장(λ0)의 도파로(9')로 주사되고 1 또는 수 개의 수동적 결합점(6')으로 분기되며 광 성분은 각각의 도파로로 유도되며, 적어도 2개의 파장의 광은 적어도 2개의 도파로로 주사되며, 도파로 중 적어도 1개에 주파수 변환기(FU)가 배치되며, 이것에 의해 기본 주파수의 고조파, 광의 합 주파수 또는 차 주파수는 비선형 광학 효과를 기초로 하여 생성되며, 휘도 변조기 또는 진폭 변조기(17)가 배치되고, 도파로(2', 2")에 유도된 광 성분은 공통 도파로(9)에서 적어도 다른 수동적 결합점(5)에서 공간 결합되며, 휘도 변조 또는 진폭 변조되고 컬러 변조되고 공간 결합된 광(LMV)은 공통 도파로(9)의 출력에서 방출되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  17. 제 5 항에 있어서,
    도파로, 특히 광대역 및 백색 광 도파로는 단일 모드이며, 상기 도파로는 단일 모드 집적 광학 광대역 채널 도파로인 것을 특징으로 하는 색채 영상 발생장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    실상을 생성하기 위하여, 빔 형성 및 빔 편향을 위한 장치(10)는 영상 라인 또는 영상으로서 휘도 변조 또는 진폭되거나 또는 컬러 변조된 광을 감광 투영면에 투영할 수 있는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  19. 제 1 항에 있어서,
    개별적인 조립체의 구성, 즉
    - 제어 유닛(15),
    - 적어도 1개의 광원(7),
    - 적어도 1개의 도파로(9),
    - 적어도 1개의 광 변조 장치(17), 및
    - 빔 형성 및 빔 편향을 위한 유닛(10)은 독립적으로 달성되거나 또는 이러한 조립체의 수 개 또는 모두는 기판 재료(1)상에 또는 수 개의 기판 재료를 기초로 한 혼합 방식으로 모놀리식 집적 회로에서 수행되고 모듈로서 집적되며, 상기 조립체는 광 출구 개구(21)를 구비한 케이싱(20)에 수용되고, 제어 유닛(15)은 전원 공급부(22), 제어 신호(23), 컬러 영상 매개 변수에 관하여 동작 신호(24)를 위한 전기적 연결부를 구비한 모듈에 포함되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  20. 제 1 항에 있어서,
    주사 장치(19)로서 동작하는 마이크로 렌즈 또는 주사 격자 또는 종래의 광학 시스템 또는 프리즘 주사 시스템 또는 광섬유는 적어도 1개의 광원(7)과 적어도 1개의 도파로(2 또는 9') 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  21. 제 1 항에 있어서,
    광 전송 성능을 증가시키기 위하여, 휘도 변조기 또는 진폭변조기뿐만 아니라 다수의 도파로 및 연관된 입력 및 출력이 평행하게 연결되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
  22. 제 1 항에 있어서,
    휘도 변조 또는 진폭 변조 및/또는 컬러 변조의 소광비를 증가시키기 위하여, 휘도 변조기 또는 진폭 변조기 및/또는 컬러 변조기는 연속하여 연결되는 것을 특징으로 하는 컬러 영상 생성 시스템.
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