特表 2023-545318 レーザパッケージおよびレーザパッケージを動作させるための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-27

(54)【発明の名称】レーザパッケージおよびレーザパッケージを動作させるための方法

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/0225 20210101AFI20231020BHJP

   G09G 3/02 20060101ALI20231020BHJP

   H01S 5/40 20060101ALI20231020BHJP

   H04N 5/74 20060101ALI20231020BHJP

   H04N 9/31 20060101ALI20231020BHJP

【ＦＩ】

H01S5/0225

G09G3/02 A

H01S5/40

H04N5/74 A

H04N9/31

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023523601

(86)(22)【出願日】2021-10-11

(85)【翻訳文提出日】2023-04-18

(86)【国際出願番号】 EP2021078056

(87)【国際公開番号】W WO2022084087

(87)【国際公開日】2022-04-28

(31)【優先権主張番号】63/093,350

(32)【優先日】2020-10-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/105,308

(32)【優先日】2020-10-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/146,034

(32)【優先日】2021-02-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/149,704

(32)【優先日】2021-02-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】63/154,730

(32)【優先日】2021-02-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】17/444,079

(32)【優先日】2021-07-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】599133716

【氏名又は名称】エイエムエス－オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー

【氏名又は名称原語表記】ａｍｓ－ＯＳＲＡＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｌｅｉｂｎｉｚｓｔｒａｓｓｅ ４， Ｄ－９３０５５ Ｒｅｇｅｎｓｂｕｒｇ， Ｇｅｒｍａｎｙ

(71)【出願人】

【識別番号】518010049

【氏名又は名称】ルムス エルティーディー．

【氏名又は名称原語表記】Ｌｕｍｕｓ Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】８ Ｐｉｎｃｈａｓ Ｓａｐｉｒ Ｓｔｒｅｅｔ， ７４０３６３１ Ｎｅｓｓ Ｚｉｏｎａ， Ｉｓｒａｅｌ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ヨハイ ダンジガー

(72)【発明者】

【氏名】アン ラッセル

【テーマコード（参考）】

5C058

5C060

5C080

5F173

【Ｆターム（参考）】

5C058BA05

5C058EA05

5C060HC22

5C080CC02

5C080CC03

5C080CC04

5C080DD05

5C080DD07

5C080DD20

5C080DD26

5C080DD27

5C080EE29

5C080EE30

5C080FF14

5C080JJ05

5C080JJ06

5C080JJ07

5C080KK02

5C080KK43

5F173MA10

5F173ME44

5F173MF27

5F173MF28

5F173MF34

5F173MF39

5F173MF40

(57)【要約】

レーザパッケージが記載されており、このレーザパッケージは、第１の色の光ビームを放出する少なくとも２つのレーザダイオードを有する少なくとも第１のレーザダイオードセット、第２の色の光ビームを放出する少なくとも２つのレーザダイオードを有する少なくとも第２のレーザダイオードセット、およびビーム結合器を含んでいる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザパッケージであって、該レーザパッケージは、
第１の色の光ビームを放出する少なくとも２つのレーザダイオード（８）を有する少なくとも第１のレーザダイオードセットと、
第２の色の光ビームを放出する少なくとも２つのレーザダイオードを有する少なくとも第２のレーザダイオードセットと、
ビーム結合器（３）とを含み、
前記第１のレーザダイオードセットの前記少なくとも２つのレーザダイオードによって放出された前記光ビームは、異なる偏光で前記ビーム結合器に入射し、当該ビーム結合器によって第１の非偏光結合光ビームに結合され、
前記第２のレーザダイオードセットの前記少なくとも２つのレーザダイオードによって放出された前記光ビームは、異なる偏光で前記ビーム結合器に入射し、当該ビーム結合器によって第２の非偏光結合光ビームに結合される、レーザパッケージ。

【請求項2】

前記レーザダイオードセットの各々の前記少なくとも２つのレーザダイオードは、プリズム（１４）の異なる側面に配置される、請求項１記載のレーザパッケージ。

【請求項3】

前記プリズムの同じ側面に配置された異なるレーザダイオードセットの前記レーザダイオードは、前記プリズムに対して異なる高さに配置されている、請求項２記載のレーザパッケージ。

【請求項4】

前記レーザダイオードセットの各々の前記少なくとも２つのレーザダイオードは、異なる位置で前記ビーム結合器に入射する光ビームを放出する、請求項１から３までのいずれか１項記載のレーザパッケージ。

【請求項5】

偏光修正素子が、前記レーザダイオードセットの各々の前記少なくとも２つのレーザダイオードの少なくとも１つの前記光ビームのビームパスに配置され、前記偏光修正素子は、前記ビーム結合器の入力側に配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載のレーザパッケージ。

【請求項6】

円柱レンズ（１９）が、前記レーザダイオードセットの各々のレーザダイオードの光ビームのビームパスにおいて、前記ビーム結合器の入力側に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のレーザパッケージ。

【請求項7】

前記ビーム結合器は、選択的に反射する前面（４２）と、少なくとも選択的に反射する後面（４４）とを有する、偏光ビームディスプレーサ（４，２８）またはプレート（４０）を含む、請求項１から６までのいずれか１項記載のレーザパッケージ。

【請求項8】

前記レーザパッケージは、付加的に、複屈折プリズムおよび／または複屈折レンズ（５０Ａ，５４）を含む、請求項１から７までのいずれか１項記載のレーザパッケージ。

【請求項9】

前記ビーム結合器の一部は可動である、請求項１から８までのいずれか１項記載のレーザパッケージ。

【請求項10】

前記レーザパッケージは、ビーム結合器としての偏光ビームスプリッタ／結合器プレートと、前記レーザダイオードによって放出されたレーザビームの速軸／遅軸等化のための円柱レンズとを組み合わせたプリズムを含む、請求項１から９までのいずれか１項記載のレーザパッケージ。

【請求項11】

レーザパッケージを動作させるための方法であって、
前記レーザパッケージは、第１のレーザダイオードと第２のレーザダイオードとを含む少なくとも２つのレーザダイオード（８）を有する第１のレーザダイオードセットを含み、
前記第１のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードおよび前記第２のレーザダイオードの各々は、動作した場合、第１の色の光ビームを放出し、
前記第１のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードは、動作した場合、調整可能な第１の強度を有する第１の光ビームを放出し、
前記第１のレーザダイオードセットの前記第２のレーザダイオードは、動作した場合、調整可能な第２の強度を有する第２の光ビームを放出し、
第１の強度範囲（３０２）と第２の強度範囲（３０６）との間の遷移強度（３０４）が予め決定され、前記第１のレーザダイオードセットによって放出される第１の発光強度にて割り当てられ、
前記第１の発光強度が前記第１の強度範囲にある場合、前記第１のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードが動作しかつ前記第１のレーザダイオードセットの前記第２のレーザダイオードは動作しないか、または前記第１のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードは動作せずかつ前記第１のレーザダイオードセットの前記第２のレーザダイオードが動作し、
前記発光強度が前記第２の強度範囲にある場合、前記第１のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードおよび前記第１のレーザダイオードセットの前記第２のレーザダイオードの両方が動作する、方法。

【請求項12】

前記レーザパッケージは、画像領域上で前記レーザパッケージにより放出される光の走査によって少なくとも第１の部分領域（３１８，３１９，３２０）および第２の部分領域（３１８，３１９，３２０）を有する画像領域（３１７）を照明するために使用され、前記第１の部分領域についての遷移強度は、前記第２の部分領域についての遷移強度よりも高い、請求項１１記載の方法。

【請求項13】

前記レーザパッケージのすべてのレーザダイオードの光ビームよりも少ない光ビームが、前記第１の部分領域を照明することができ、レーザパッケージのすべてのレーザダイオードの光ビームは、前記第２の部分領域を照明することができる、請求項１２記載の方法。

【請求項14】

前記レーザパッケージは、第１のレーザダイオードと第２のレーザダイオードとを含む少なくとも２つのレーザダイオード（８）を有する第２のレーザダイオードセットをさらに含み、
前記第２のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードおよび前記第２のレーザダイオードの各々は、動作した場合、第２の色の光ビームを放出し、
前記第２のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードは、動作した場合、調整可能な第１の強度を有する第１の光ビームを放出し、
前記第２のレーザダイオードセットの前記第２のレーザダイオードは、動作した場合、調整可能な第２の強度を有する第２の光ビームを放出し、
第１の強度範囲と第２の強度範囲との間の遷移強度が予め決定され、前記第２のレーザダイオードセットによって放出される第２の発光強度に割り当てられ、
前記第２の発光強度が前記第１の強度範囲にある場合、前記第２のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードが動作しかつ前記第２のレーザダイオードセットの前記第２のレーザダイオードは動作しないか、または前記第２のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードは動作せずかつ前記第２のレーザダイオードセットの前記第２のレーザダイオードが動作し、
前記第２の発光強度が前記第２の強度範囲にある場合、前記第２のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードおよび前記第２のレーザダイオードの両方が動作される、請求項１１から１３までのいずれか１項記載の方法。

【請求項15】

前記第１の発光強度に割り当てられた前記遷移強度および前記第２の発光強度に割り当てられた遷移強度は異なっている、請求項１４記載の方法。

【請求項16】

レーザパッケージを動作させるための方法であって、
前記レーザパッケージは、第１のレーザダイオードと第２のレーザダイオードとを含む少なくとも２つのレーザダイオード（８）を有する第１のレーザダイオードセットを含み、
前記第１のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードおよび前記第２のレーザダイオードの各々は、動作した場合、第１の色の光ビームを放出し、
画像フィールドが、前記レーザパッケージにより、前記画像フィールド上で前記レーザパッケージの光の走査によって照明され、
前記画像フィールドは、第１の領域（２１２ａ，２１２ｂ）および第２の領域（２１０）を有し、
前記第１の領域が照明される場合、前記第１のレーザダイオードかまたは前記第２のレーザダイオードのみが動作し、前記第２の領域が照明される場合、前記第１および前記第２のレーザダイオードの両方が動作し、
前記第１の領域が照明されるときの前記第１および前記第２のレーザダイオードのレーザダイオード強度は、当該第１の領域が照明されるときに動作しない、前記第１および前記第２のレーザダイオードのレーザダイオードから電力不足を補うように増加される、方法。

【請求項17】

前記画像フィールドは、付加的に第３の領域を有し、
前記第１の領域が照明されるとき、前記第１のレーザダイオードのみが動作され、
前記第３の領域が照明されるとき、前記第２のレーザダイオードのみが動作される、請求項１６記載の方法。

【請求項18】

前記第１の領域と前記第３の領域とは、互いに点対称に配置される、請求項１７記載の方法。

【請求項19】

前記画像フィールドは、前記第１の領域と前記第２の領域との間に、前記第１および前記第２のダイオードレーザによって放出される光の強度が緩やかに変化する遷移領域を有している、請求項１６から１８までのいずれか１項記載の方法。

【請求項20】

レーザパッケージを動作させるための方法であって、
前記レーザパッケージは、第１のレーザダイオードと第２のレーザダイオードとを含む少なくとも２つのレーザダイオード（８）を有する第１のレーザダイオードセットを含み、
前記第１のレーザダイオードセットの前記第１のレーザダイオードおよび前記第２のレーザダイオードの各々は、動作した場合、第１の色の光ビームを放出し、
前記レーザダイオードの光ビームは、走査フィールド曲率を生成する１つまたは複数の走査ミラーを使用して走査され、
前記走査フィールド曲率とは異なる光学フィールド曲率を生成する光学系が、前記レーザダイオードの光の光路に配置され、
前記第１のレーザダイオードセットの第１および第２のレーザダイオードは、１つまたは複数の走査ミラーに関して異なる焦点距離に配置され、
前記第１のレーザダイオードおよび前記第２のレーザダイオードの一方は、前記レーザパッケージの光が第１の領域上で走査される場合に動作し、前記第１のレーザダイオードおよび前記第２のレーザダイオードの他方は、前記レーザパッケージの光が第２の領域上で走査される場合に動作し、それによって、前記走査フィールド曲率と前記光学フィールド曲率との間の不整合が最小化される、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、米国特許出願第６３／０９３，３５０号明細書、同第６３／１０５，３０８号明細書、同第６３／１４６，０３４号明細書、同第６３／１４９，７０４号明細書、第６３／１５４，７３０号明細書、および同第１７／４４４，０７９号明細書の優先権を主張し、それらの開示内容は参照により本明細書に含まれるものとする。

【0002】

本開示は、レーザパッケージおよびレーザパッケージを動作させるための方法に関する。レーザパッケージは、例えば、プロジェクタで使用することができる。換言すれば、投影システムとも表記されるプロジェクタは、レーザパッケージを含むことができる。

【0003】

少なくとも１つの実施形態によれば、レーザパッケージは、少なくとも２つのレーザダイオードの少なくとも１つのセットを含む。少なくとも２つのレーザダイオードのセットは、以下ではレーザダイオードセットとも表記され得る。好適には、レーザダイオードセットは、同じもしくは実質的に同じ色の光を放出する２つ以上のレーザダイオードのセットを含むかまたはセットである。したがって、レーザダイオードセットは、レーザダイオードセットのすべてのレーザダイオードによって放出される光の合計によって定めることができる発光色により定義可能である。「同じもしくは実質的に同じ色」とは、例えば、レーザダイオードセットのレーザダイオードの各々から放出されたそれぞれの光を知覚する人間の観察者が、レーザダイオードセットのすべてのレーザダイオードが同じもしくは実質的に同じ色の光を放出するという印象を持つことを意味し得る。これは、例えば、レーザダイオードセットのレーザダイオードが同じもしくは実質的に同じ色軌跡を有する光を放出することを意味し得る。所定の実施形態によれば、これは、レーザダイオードセットのレーザダイオードが、同じまたは類似もしくは実質的に類似のスペクトル成分を有する光を放出することを意味し得る。

【0004】

さらなる実施形態によれば、レーザパッケージを動作させるための方法において、少なくとも１つのレーザセットは、レーザダイオードの少なくとも１つが、および所定の好適な実施形態ではすべてのレーザダイオードが光を放出するように動作される。本明細書で説明するすべての特徴および実施形態は、レーザパッケージおよびレーザパッケージを動作させるための方法に等しく適用される。

【0005】

さらなる実施形態によれば、レーザパッケージは少なくとも２つのレーザダイオードセットを含み、ここで、各レーザダイオードセットは、少なくとも２つのレーザダイオードを含む。したがって、レーザパッケージは、第１の色を放出する第１のレーザダイオードセットと、第２の色を放出する第２のレーザダイオードセットとを含むことができる。第１の色および第２の色は、好適には相互に異なる。これは、特に、第１の色および第２の色が人間の観察者によって異なる色として知覚されることを意味し得る。さらに、レーザパッケージは、第１の色を放出する第１のレーザダイオードセット、第２の色を放出する第２のレーザダイオードセット、および第３の色を放出する第３のレーザダイオードセットを含むことができる。第１の色および第２の色および第３の色は、好適には相互に異なる。例えば、レーザパッケージは、赤色の光を放出する第１のレーザダイオードセット、緑色を放出する第２のレーザダイオードセット、および青色を放出する第３のレーザダイオードセットを含むことができる。したがって、レーザパッケージは、いわゆるＲＧＢレーザパッケージであり得る。各レーザダイオードセットは、以下でより詳細に説明するようにレーザパッケージのいわゆるカラーチャネルを形成することができる。

【0006】

「レーザダイオードセット」または「カラーチャネル」の特徴および／または特性が説明全体にわたって説明されている場合、それらの特徴および／または特性は、少なくとも１つのレーザダイオードセット／カラーチャネルに適用され、好適には、レーザパッケージのすべてのレーザダイオードセット／カラーチャネルに適用される。

【0007】

さらなる実施形態によれば、レーザダイオードは、少なくとも１つのサブマウントに取り付けられる。それに応じて、レーザパッケージは、少なくとも１つのサブマウントを含むことができ、ここで、少なくとも１つまたは複数のレーザダイオードが、サブマウントに取り付けられる。さらに、少なくとも１つのサブマウントは、例えば接続パッドによって形成される１つまたは複数の導体を含むことができる。その上さらに、レーザパッケージは、複数のそのようなサブマウントを含むことができ、ここで、１つまたは複数のレーザダイオードは、それぞれサブマウントの各々に取り付けられる。したがって、レーザパッケージは、１つまたは複数のレーザダイオードがサブマウント上に配置される１つまたは複数のいわゆるチップオンサブマウントアセンブリ（ＣＯＳＡ）を使用して構造化されてよく、パッケージは、アレイを形成する１つまたは複数のサブマウントを含むことができる。

【0008】

さらなる実施形態によれば、レーザパッケージは、少なくとも１つのビーム結合器を含む。少なくとも１つのビーム結合器は、レーザダイオードセットの各レーザから放出されるそれぞれの光ビームを結合するために使用され、それによって、レーザダイオードセットのすべての光ビームを含む結合された光ビームがビーム結合器から放出される。ビーム結合器は、好適には、入力側と出力側とを有する。入力側では、レーザダイオードセットのレーザダイオードの光ビームがビーム結合器に入力される。特に、レーザダイオードセットのレーザダイオードの光ビームの各々は、異なる位置でビーム結合器に入力される。換言すれば、レーザダイオードセットに対して、ビーム結合器の入力側には、レーザダイオードセットのレーザダイオードと同数の光点が存在し得る。さらに、出力側では、好適には、レーザダイオードセットの１つの結合された光ビームのみが放出される。好適には、ビーム結合器は、２つ以上の、または特に好適にはすべてのレーザダイオードセットのレーザダイオードのそれぞれの光ビームを結合するために使用され、それによって、ビーム結合器の出力側で、各レーザダイオードセットに対して、それぞれの結合された光ビームが放出される。したがって、レーザパッケージが例えば３つのレーザダイオードセットを含む場合、３つの結合された光ビームが、ビーム結合器の出力側から放出される。

【0009】

例えば、レーザパッケージは、ｎ個のレーザダイオードセットを有することができ、各レーザダイオードセットは、ｍ個のレーザダイオードを有することができ、ここで、ｎおよびｍは、それぞれ１より大きい整数であり、ここで、ｍは、レーザダイオードセットの各々について同じであるかまたは異なることも可能である。ｍが各レーザダイオードセットについて同じである場合、ｎ×ｍ個の光ビームが入力側でビーム結合器に入力され、ｎ個の光ビームが出力側でビーム結合器から放出される。したがって、レーザダイオードセットの数に対応する複数の結合された光ビームを生成するために、単一のビーム結合器を使用することができる。レーザダイオードセットの結合された光ビームは、出力側の異なる位置から、または出力側の部分的に重なる位置から、または出力側の同じ位置から放出され得る。

【0010】

好適な実施形態によれば、少なくとも１つのビーム結合器は、偏光ビームディスプレイサ（ＰＢＤ）とすることができる。ＰＢＤは、多くの場合、非偏光光ビームを相互に平行な２つの直交偏光された出力光ビームに分離するための偏光ビームスプリッタとして使用される。一方の偏光は、通常の偏光とも表記され、ＰＢＤ本体をまっすぐに透過し、それに対して、他方の偏光は異常な偏光とも表記され、ＰＢＤ本体を通過する間に通常の偏光を有する光ビームから離脱する。ＰＢＤは複屈折材料に基づくことができ、ここで、一方の側からＰＢＤ本体に入射する２つの直交偏光（Ｓ偏光およびＰ偏光）を有する平行ビームは、他方の側からそれらが出射するときに収束する。直交偏光ビームを結合するために、本明細書に記載されるレーザパッケージでは、ビーム分割のために使用される方向と比較して逆方向にＰＢＤが使用される。

【0011】

さらなる実施形態によれば、ビーム結合器は、選択的に反射する前面と、少なくとも選択的に反射する後面とを有するプレートを含むかまたはそのようなプレートであることが可能であり、ここで、前面は１つの偏光を有する光を反射し、それに対して他の偏光を有する光は、後面から透過および反射させることができる。さらに、前面および後面は、２つの別個のプレートの要素とすることができる。この場合、例えばビームの重なりを改善するために、プレートの１つが可動であれば有利となり得る。さらに、前面および背面の少なくとも一方は、プリズムの一部とすることができる。さらに、前面は、１つのプリズムの一部とすることができ、それに対して、後面は、別のプリズムの一部とすることができる。この場合、プリズムの１つが可動であれば有利となり得る。

【0012】

レーザダイオードによって放出される光は、通常、少なくとも部分的に偏光された光である。レーザパッケージは、１つまたは複数のレーザダイオードから放出される光の偏光の修正を意図してそのために具体化された偏光修正素子（ＰＭＥ）を含むことができる。特に、ＰＭＥは、光ビームの偏光を直交偏光に、すなわち、Ｐ偏光をＳ偏光に、またはその逆に変更するように構成されている。ＰＭＥは、例えば、１つまたは複数の波長板を含むかまたはそのような波長板であり得る。好適な実施形態によれば、レーザダイオードセットのレーザダイオードのうちの少なくとも１つまたはそれ以上であるがすべてではないレーザダイオードの光ビームは、ＰＭＥを通ってからビーム結合器に送信され、それに対して、レーザダイオードセットの残りのレーザダイオードの光ビームは、レーザダイオードとビーム結合器との間でＰＭＥなしでビーム結合器に送信される。好適には、レーザダイオードセットの半分のレーザダイオードの光ビームは、ＰＭＥを通って送信される。直交偏光を有するレーザダイオードセットの少なくとも２つのレーザダイオードの光ビームを結合することによって、レーザパッケージは、レーザダイオードセットの各々について、少なくとも部分的な非偏光結合光ビーム、または実質的な非偏光結合光ビーム、または完全な非偏光結合光ビームを放出することができる。

【0013】

さらなる実施形態によれば、レーザパッケージは、少なくとも１つの制御要素を含む。この制御要素は、制御ユニットまたは制御ユニットの一部を形成し、レーザドライバを含むかまたはレーザドライバであり得る。特に、レーザパッケージは、レーザダイオードセットの各々についてそれぞれの制御要素を含むことができる。好適には、レーザダイオードセットのすべてのレーザダイオードは、単一の制御要素によって制御される。換言すれば、ｎ個のレーザダイオードセットを有するレーザパッケージは、ｎ個の制御要素を有することができ、ここで、これらの制御要素の各々は、レーザダイオードパッケージのうちの１つに対して専用である。上述したように、レーザダイオードセットの各々は、レーザパッケージのカラーチャネルとも、あるいは単にチャネルとも表記され、そのため好適には、各チャネルは専用の制御要素によって制御可能である。

【0014】

先に説明した実施形態に従って、またさらなる実施形態に従って、レーザパッケージは、以下の特徴のうちの１つまたは複数またはすべてを含むことができる：
－少なくとも第１のレーザダイオードセットであって、ここで、第１のレーザダイオードセットは、第１の色の光ビームを放出する少なくとも２つのレーザダイオードを有することができる。第１のレーザダイオードセットは、レーザパッケージの第１のチャネルを形成することができる。
－少なくとも第２のレーザダイオードセットであって、ここで、第２のレーザダイオードセットは、第２の色の光ビームを放出する少なくとも２つのレーザダイオードを有することができる。第２のレーザダイオードセットは、レーザパッケージの第２のチャネルを形成することができる。
－少なくとも第３のレーザダイオードセットであって、ここで、第３のレーザダイオードセットは、第３の色の光ビームを放出する少なくとも２つのレーザダイオードを有することができる。第３のレーザダイオードセットは、レーザパッケージの第３のチャネルを形成することができる。
－ビーム結合器であって、ここで、第１のレーザダイオードセットの少なくとも２つのレーザダイオードによって放出された光ビームは、異なる偏光でビーム結合器に入射することができ、当該ビーム結合器によって第１の非偏光結合光ビームに結合することができ、さらにここで、第２のレーザダイオードセットの少なくとも２つのレーザダイオードによって放出された光ビームは、異なる偏光でビーム結合器に入射することができ、当該ビーム結合器によって第２の非偏光結合光ビームに結合することができる。
－プリズムであって、ここで、レーザダイオードセットの各々の少なくとも２つのレーザダイオードは、当該プリズムの異なる側面に配置することができる。
－プリズムの同じ側面に配置された異なるレーザダイオードセットのレーザダイオードは、プリズムに対して異なる高さに配置することができる。
－レーザダイオードセットの各々の少なくとも２つのレーザダイオードは、異なる位置でビーム結合器に入射する光ビームを放出することができる。
－偏光修正素子であって、ここで、偏光修正素子は、レーザダイオードセットの各々の少なくとも２つのレーザダイオードの少なくとも１つであるが好適にはすべてではない光ビームのビームパスに配置することができる。
－偏光修正素子は、ビーム結合器の入力側に配置することができる。
－円柱レンズであって、ここで、円柱レンズは、レーザダイオードセットの各々のレーザダイオードの光ビームのビームパスにおいて、ビーム結合器の入力側に配置可能かまたは直接そこに配置可能である。

【0015】

さらなる実施形態によれば、レーザパッケージは、例えばディスプレイシステムであり得るプロジェクタに使用される。前述のように、各レーザダイオードセットは、レーザパッケージの、したがってプロジェクタのチャネル、好適にはカラーチャネルを形成することができる。赤、緑、および青の光をそれぞれ生成する３つのレーザダイオードセットの場合、ＲＧＢディスプレイシステムのようなＲＧＢプロジェクタを実現することができる。例えば、ディスプレイシステムは、ニアツーアイ（near to eye）プロジェクションを提供することができ、例えば、拡張現実（ＡＲ）および仮想現実（ＶＲ）ディスプレイシステムのようなニアアイディスプレイシステムとすることができる。例えば、そのような３次元（３Ｄ）拡張現実や仮想現実を支援するニアアイディスプレイシステムでは、ユーザー体験を決定する中心的な要因は、いわゆるアイボックスに関連するものである。アイボックスとは、一連の所定の基準や閾値に関して、眼が許容可能な画像の視認性を受け付ける容量を指す。ニアアイディスプレイシステムのようなニアツーアイレーザビーム走査について、例えば、スペックル（コヒーレンスによる）やアイボックス内の画像不均一性（偏光による）などの問題を緩和するためにマルチリッジレーザを使用することによって改善されたシステム撮像を達成することができる。しかしながら、そのようなマルチリッジベースのシステムでは、最初のテスト後少なくとも２４ヶ月の通常の開発期間で、５つ以上のレーザドライバに対するドライバスペースにおいて考慮されていない要求が存在する。

【0016】

記述したビーム結合器を二次光学系として組み込むことにより、例えば、現在市場で入手可能な３つのレーザドライバのみを使用して、６つの無相関、非偏光のレーザビームを導出することができる。レーザパッケージの二次光学系は、上述したように、好適には２つの異なる偏光を結合してそれらを１つのスポットに統合する偏光ビームスプリッタなどのビーム結合器を含むかまたはビーム結合器である。代替的に、上述のようなビーム結合器の別の構成も可能である。ビーム結合器の使用は、例えば、偏光解消されたＲＧＢレーザ光の３つのスポットを生成するために３つのドライバを使用してＲ＋Ｒ、Ｇ＋Ｇ、およびＢ＋Ｂレーザダイオードセットを同時に動作させるレーザパッケージを動作させるための方法を可能にする。したがって、本明細書に記載されたレーザパッケージは、長いドライバの開発を待つことなく、今日利用可能な改善された撮像を可能にする。

【0017】

ディスプレイシステムは、例えば、メーカーのような企業だけでなく、一般消費者や生産者／個人消費者（「自給自活者」）向けのＶＲまたはＡＲグラス用に実装可能であるか、またはそのようなグラスであり得る。

【0018】

さらなる実施形態によれば、以下において、レーザパッケージおよびレーザパッケージを動作させるための方法のさらなる実施形態および特徴が説明される。上述したように、レーザパッケージは、少なくとも２つのレーザダイオードを有する少なくとも第１のレーザダイオードセットを含むことができる。少なくとも２つのレーザダイオードは、例えば、第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードと表記することができる。第１のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードの各々は、動作した場合、第１の色の光ビームを放出する。特に、第１のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードは、動作した場合、第１の色を有し、調整可能な第１の強度を有する第１の光ビームを放出し、第１のレーザダイオードセットの第２のレーザダイオードは、動作した場合、第１の色を有し、調整可能な第２の強度を有する第２の光ビームを放出する。その結果、レーザパッケージによって放出される第１の色を有する光は、第１のレーザダイオードセットのレーザダイオードのいずれが動作されるかに依存して、第１の光ビームおよび／または第２の光ビームを含むことができる。特に、第１のレーザダイオードセットによって、したがって、レーザパッケージによって放出される第１の色を有する光は、第１の光ビームおよび第２の光ビームの強度に依存する第１の発光強度を有する。

【0019】

さらなる実施形態によれば、第１の強度範囲と第２の強度範囲との間の遷移強度が予め決定され、第１のレーザダイオードセットによって放出される第１の発光強度に割り当てられる。換言すれば、下方の強度範囲の上限であり、かつ上方の強度範囲の下限である遷移強度を定めることによって２つの強度範囲が定義される。第１の発光強度が第１の強度範囲にある場合、すなわち、遷移強度よりも小さい場合、第１の発光強度が透過強度に到達して、その後透過強度を越えるまで増加すると、第１の発光強度は、第２の強度範囲に入る。同様に、第１の発光強度が第２の強度範囲にある場合、すなわち、遷移強度よりも大きい場合、第１の発光強度が透過強度に到達して、その後透過強度を越えるまで減少すると、第１の発光強度は、第１の強度範囲に入る。

【0020】

さらなる実施形態によれば、第１の発光強度が第１の強度範囲にある場合、第１または第２のレーザダイオードのいずれかが動作され、それに対して、他のレーザダイオードはスイッチオフされる。換言すれば、第１の発光強度が第１の強度範囲にある場合、第１のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードが動作しかつ第１のレーザダイオードセットの第２のレーザダイオードは動作しないか、または第１のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードは動作せずかつ第１のレーザダイオードセットの第２のレーザダイオードが動作する。

【0021】

さらに、発光強度が第２の強度範囲にある場合、第１のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードおよび第１のレーザダイオードセットの第２のレーザダイオードの両方が動作する。換言すれば、第１の発光強度が第１の強度範囲にある場合、すなわち、遷移強度よりも小さい場合、第１のレーザダイオードの第１の強度または第２のレーザダイオードの第２の強度のいずれかを増加させることによって第１の発光強度が透過強度に到達して、その後透過強度を超えるまで減少すると、第１の発光強度は、第２の強度範囲に入り、第１の強度範囲で動作しなかった第１および第２のレーザダイオードの他方がスイッチオンする。

【0022】

例えば、第１の発光強度が、最初に、第１の強度範囲にある場合、第１のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードが動作され、第１のレーザダイオードセットの第２のレーザダイオードは動作されない。この場合、第１の発光強度は、第１の強度範囲から第２の強度範囲へ遷移強度を越えて増加され、第１のレーザダイオードセットの第２のレーザダイオードは、第２の強度で動作するようにスイッチオンされる。好適には、第１の強度は、第２の強度と等しくなるように低減される。他方では、最初に、第１の発光強度が、第２の強度範囲にある場合、第１および第２のレーザダイオードが動作され、その後、第１の発光強度が、第１および第２の強度を低減することによって第２の強度範囲から第１の強度範囲へ遷移強度を越えて低減される場合、第１のレーザダイオードセットの第２のレーザダイオードはスイッチオフされ、それに対して、第１の強度は、所期の第１の発光強度になるまで増加され得る。

【0023】

さらなる実施形態によれば、第１のレーザダイオードセットは、複数の第２のレーザダイオードを含み、ここで、第２のレーザダイオードの各々は、発光強度が第２の強度範囲になるように設定される場合、同じ第２の強度で動作する。

【0024】

さらなる実施形態によれば、レーザパッケージは、画像領域を照射するために使用され、好適には、レーザパッケージを含むプロジェクタに使用される。特に、レーザパッケージによって放出された光は、例えば、ミラービームスキャナとも表記され得る１つまたは複数の走査ミラーを使用することによって、画像領域上を走査することができる。画像領域は、照明された表面が観察者によって知覚され得るように、表面上を光で走査することによってレーザパッケージの光により照明される表面であり得る。画像領域は、少なくとも第１の部分領域と第２の部分領域とを有することができ、ここで、第１の部分領域についての遷移強度は、第２の部分領域についての遷移強度よりも高くなり得る。これは、第１の発光強度が、第１の部分領域の第１の強度範囲および第２の部分領域の第２の強度範囲にある値を有する場合、レーザパッケージの光が第１の部分領域を照明するとき、第１または第２のレーザダイオードのいずれかが動作し、それに対して、レーザパッケージの光が第２の部分領域を照明するとき、第１および第２のレーザダイオードは一緒に動作することを意味し得る。第１の部分領域は、例えば、低解像度領域、すなわち、より低い解像度および画像品質が許容可能な領域とすることができ、それに対して、第２の部分領域は、高解像度領域、すなわち、高い解像度および画像品質が望まれる領域とすることができる。さらに、例えば、レーザパッケージのレーザダイオードのすべてよりも少ない光ビームが第１の部分領域に到達することができ、レーザパッケージのレーザダイオードのすべての光ビームは、第２の部分領域に到達することができる。

【0025】

レーザパッケージによって放出された光を、例えば１つまたは複数の走査ミラーを使用して走査することにより、以下では走査フィールド曲率とも表記されるフィールド曲率を生成することができ、それに対して、走査ミラー後方の光路における光学系は、以下では光学フィールド曲率とも表記される別のフィールド曲率を生成することができる。このフィールド曲率は、光軸に対して垂直な平坦な対象を平坦な像面上に適切に焦点合わせすることができない光学収差を記述するものである。通常、走査フィールド曲率と光学フィールド曲率とは重ならないので、投影された画像は部分的にぼやける可能性がある。さらなる実施形態によれば、第１のレーザダイオードセットの第１および第２のレーザダイオードは、走査ミラーに対して異なる焦点距離に配置され、結果として、異なる焦点面において走査フィールド曲率が生じる。第１の発光強度が第１の強度範囲にある場合、すなわち、レーザダイオードセットの第１のレーザダイオードまたは第２のレーザダイオードのいずれかが動作する場合、第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードのうちの一方は、レーザパッケージの光が第１の領域上を走査するときに動作するのに対して、第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードのうちの他方は、レーザパッケージの光が第２の領域上を走査するときに動作し、それによって、走査フィールド曲率と光学フィールド曲率との間の不適合が最小化される。

【0026】

先に説明した本方法の特徴および実施形態は、第２の色を放出する少なくとも２つのレーザダイオードを有する第２のレーザダイオードセットにも適用することができる。その結果、第２のレーザダイオードセットは、第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードを含むことができ、ここで、第２のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードの各々は、動作した場合、第２の色の光ビームを放出し、それによって、第２のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードは、動作した場合、調整可能な第１の強度を有する第１の光ビームを放出し、第２のレーザダイオードセットの第２のレーザダイオードは、動作した場合、調整可能な第２の強度を有する第２の光ビームを放出する。第１のレーザダイオードセットに関する説明と同様に、第１の強度範囲と第２の強度範囲との間の遷移強度が予め決定され、第２のレーザダイオードセットによって放出される第２の発光強度に割り当てられる。第２の発光強度が、第１の強度範囲にある場合、第２のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードが動作しかつ第２のレーザダイオードセットの第２のレーザダイオードは動作しないか、または第２のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードは動作せずかつ第２のレーザダイオードセットの第２のレーザダイオードが動作する。第２の発光強度が、第２の強度範囲にある場合、第２のレーザダイオードセットの第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードの両方が動作される。第１の発光強度に割り当てられた遷移強度と第２の発光強度に割り当てられた遷移強度は、同じであることが可能であり、あるいは異なることも可能である。

【0027】

レーザパッケージのさらなる特徴、利点、および適切さは、図面と組み合わせた例示的な実施形態および特徴の以下の説明から明らかになるであろう。図面に示されている実施形態、特に、それぞれ説明された特徴は、図面に示されている特徴のそれぞれの組み合わせに限定されるものではない。むしろ、図示の実施形態、ならびに単一の特徴は、すべての組み合わせが明示的に説明されていない場合であっても、相互に組み合わせることができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1A】様々な実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図1B】様々な実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図1C】様々な実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図1D】様々な実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図2A】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図2B】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図2C】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図2D】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図3A】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図3B】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図3C】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図4】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図5】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図6A】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図6B】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図7】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図8】さらなる実施形態によるレーザパッケージを説明するブロック図である。

【図9】さらなる実施形態によるプロジェクタを説明するブロック図である。

【図10】さらなる実施形態によるレーザパッケージを動作させるための方法の様々な特徴および態様を説明する図である。

【図11】さらなる実施形態によるレーザパッケージを動作させるための方法の様々な特徴および態様を説明する図である。

【図12】さらなる実施形態によるレーザパッケージを動作させるための方法の様々な特徴および態様を説明する図である。

【図13】さらなる実施形態によるレーザパッケージを動作させるための方法の様々な特徴および態様を説明する図である。

【図14A】さらなる実施形態によるレーザパッケージを動作させるための方法の様々な特徴および態様を説明する図である。

【図14B】さらなる実施形態によるレーザパッケージを動作させるための方法の様々な特徴および態様を説明する図である。

【図15】さらなる実施形態によるレーザパッケージを動作させるための方法の様々な特徴および態様を説明する図である。

【図16】さらなる実施形態によるレーザパッケージを動作させるための方法の様々な特徴および態様を説明する図である。

【図17】さらなる実施形態によるプロジェクタを説明するブロック図である。

【図18】さらなる実施形態によるプロジェクタを説明するブロック図である。

【0029】

以下では、一般的なディスプレイシステムのようなプロジェクタ、特にサイドバイサイド走査レーザビームに基づくニアアイディスプレイシステムに使用することができる、レーザパッケージおよびレーザパッケージを動作させるための方法の様々な実施形態が説明される。図示の構成は、簡単に実装することができ、高い光学的透明性を有する。例として、必ずしも明示的に示されていない場合であっても、描写された実施形態によるレーザパッケージは、それぞれ端面発光レーザダイオードによって形成される２つのレーザダイオードを各々有する３つのレーザダイオードセットを含むことができる。その結果、例として、６つのレーザダイオードを、図示の実施形態によるレーザパッケージにおいて使用することができる。しかしながら、レーザダイオードセットの他の数およびレーザダイオードセットあたりのレーザダイオードの他の数も可能である。

【0030】

基本的には、各々単一の偏光を提供し、赤、緑、および青（ＲＧＢ）の光を生成するための３つのレーザダイオードは、フルカラー画像の生成のために使用可能なＲＧＢシステムを形成することができる。あらゆる色について２つのレーザダイオードを使用することにより、すなわち、２つのＲＧＢシステムを形成する６つのレーザダイオードを走査ミラーと組み合わせることで、６つの走査点を生成することができる。同じ色を有するレーザが２つとも直交偏光を有する場合、生成される画像は非偏光にすることができる。非偏光照明は、特にニアアイディスプレイ用の導波路を透過した場合、均一な高品質画像を生成する。しかしながら、異なるビーム位置を有する６つの走査点、すなわち、各レーザダイオードに入射される異なる画像を電子的に管理することは、扱いが面倒である。このような例示的に６つの（またはそれ以上の）レーザ構成の駆動チャネルを低減するために、本明細書に記載のレーザパッケージでは、実質的に同じかまたは少なくともほぼ同じ波長および直交偏光を有する２つのレーザダイオードの対を、それぞれの単一ビームに結合することができ、ここで、単一の偏光結合素子を使用してすべての色（ＲＧＢおよびそれ以上）を結合することができる。したがって、少なくとも２つの同じ色に関連する光ビームは、同じ素子によって結合される。その結果、あらゆる色を単一のチャネルによって駆動することができる。それゆえ、本明細書に記載のレーザパッケージは、記載されたＲＧＢ構成において、６つの駆動チャネルから３つのチャネルのみにすることを可能にすることができる。代替的に、少なくとも２つの色が単一の結合器を使用して結合され、別の部分が２つの偏光のための別個のビームを有する限り、同じ色に関連する光ビームの一部のみが結合されることも可能である。

【0031】

以下では、レーザダイオードを参照数字８で表記し、これに対しては、例えば、視認方向に依存して、例えば「Ｌ」または「Ｒ」または「＿ｂｌｕｅ」、「＿ｇｒｅｅｎ」、「＿ｒｅｄ」のようなさらなる情報を付加することができる。これに関して、例えば複数のレーザダイオードを、配置特性を示すために１つの図面では「レーザダイオード８Ｌ」または「レーザダイオード８Ｒ」と表記することができ、それに対して、同じ複数のレーザダイオード、例えば１つの図面に示されているレーザダイオード８Ｌを、それらのレーザダイオードの色特性を示すために別の図面では「レーザダイオード８＿ｂｌｕｅ」「レーザダイオード８＿ｇｒｅｅｎ」および「レーザダイオード８＿ｒｅｄ」として表記することができる。

【0032】

図１Ａは、偏光ビームディスプレーサ（ＰＢＤ）４によって形成されたビーム結合器３の側面図２である。このＰＢＤ４は、例えばシフト偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）とも表記でき、本明細書に記載のレーザパッケージに使用されるビーム結合器３の例であり、このＰＢＤ４は、複屈折材料に基づくことができ、ここでは、入力側とも表記される一方の側から入射する２つの直交偏光（破線矢印で示されたＳ偏光および実線矢印で示されたＰ偏光）を有する平行ビームが収束され、出力側とも表記される他方の側から出射されるものである。寸法、特に、ビーム結合器３の本体の長さまたは長さや幅、ならびに入射ビームの距離を適切に設定することにより、２つのビームは、異なる光路を通りながらも出射側で重なるように出射される。

【0033】

図１Ｂは、図１Ａに示されているＰＢＤ４によって形成されたビーム結合器３と結合されたサイドバイサイド対向レーザ構成を有するレーザパッケージの側面図６である。このレーザパッケージの正面図１５は図１Ｃに示されている。レーザダイオードは、基台１２に取り付けられたサブマウント１０に配置されている。レーザダイオードは、基台１２上のプリズム１４の対向側に、３つのＲＧＢレーザの２つのセットを形成する。プリズム１４の左側のレーザダイオード８Ｌは、それぞれ赤、緑、青の光を放出し、１つのＲＧＢ構成を形成し、それに対して、プリズム１４の右側のレーザダイオード８Ｒは、別のＲＧＢ構成を形成する。これらのＲＧＢ構成の１つは、図１Ｃに見ることができる。特に、ここで示されているＲＧＢ構成のレーザダイオードは、「８＿ｂｌｕｅ」、「８＿ｇｒｅｅｎ」および「８＿ｒｅｄ」として表記されている。

【0034】

同じ色を放出する２つのレーザダイオード８Ｌ，８Ｒの各対は、上記で説明したようにカラーチャネルとも表記されるレーザダイオードセットを形成する。レーザダイオードは、発散光ビームをプリズム１４の反射面に伝送し、Ｐ偏光を有する反射ビームは窓１６を通過する。プリズム１４の左側のレーザダイオード８Ｌ（左側のＲＧＢ構成を表す）は、波長板１７によって形成された偏光変調素子（ＰＭＥ）を透過する。波長板１７は、ＰＭＥについての一例であり、例えば、半波長波長板とすることができる。プリズム１４の両側の他の構成も、出力が線形的で直交する限り可能にすることができる。ＰＭＥは、ビーム偏光をＳ偏光に回転させる。レーザダイオードからのすべてのビーム、すなわち、Ｐ偏光を有する右からのレーザダイオードビームおよびＳ偏光を有する左からのレーザダイオードビームがＰＢＤ４に入射すると、それぞれのレーザダイオードセットの光ビームは、図示のように収束し、重なって発散する結合光ビームとしてＰＢＤ４から出射される。

【0035】

図１Ｃに見ることができるように、レーザダイオードによって放出された光ビームは、上方に反射される（プリズム１４は図示せず）。任意選択的に、光ビームは、速軸ビーム発散を低減するために、それぞれ円柱レンズ２０ｂ，２０ｇおよび２０ｒによって部分的に平行化することができる。マイクロレンズであり得るこれらのレンズは、例えば、窓１６上に配置することができ、例えば、速軸および遅軸ビーム発散を等化するために、ＰＢＤ４の出力側に配置された円柱レンズ１９と共役して作動することができる。窓１６を通過した後、すべての光ビームは、ＰＢＤ４によって形成された同じビーム結合器３を通過する。

【0036】

ビーム結合器３とは無関係に、すべての円柱レンズ２０ｂ，２０ｒおよび２０ｇは、単一波長を透過し、それゆえ、レンズ２０ｂ，２０ｒおよび２０ｇと単一レンズ１９とを含む速軸補償光学系の色収差を補償するように設定されている。したがって、同じ窓に作成可能または配置可能なマイクロレンズ２０ｂ，２０ｒおよび２０ｇは、各レーザダイオードの発散度に従って、各々異なる光出力と異なる開口とを有する。

【0037】

図１Ｄは、スポット図１８を示す。左方には、記載された６つのレーザダイオードによって放出された６つのレーザスポットが存在し、これらのレーザスポットのうちの３つのレーザスポット（「８Ｌ＿ｒｅｄ」、「８Ｌ＿ｇｒｅｅｎ」、および「８Ｌ＿ｂｌｕｅ」によって表記される）は、波長板１７のすぐ後、すなわちビーム結合器３の入力側に存在し、ここで、それぞれの色によって表されるすべてのレーザダイオードセットは、（プリズム１４の両側に）２つの対向側レーザダイオードを有し、２つの同じ色の光ビームの対は対向偏光（両方向矢印）を有する。ＰＢＤ４によって形成されたビーム結合器３の出口側では、あらゆる色の２つのレーザビームが、重畳された偏光を有するレーザビームに結合され、結果として、３つのスポット「赤」、「緑」、および「青」によって表される（実質的に）非偏光のレーザビームが生じる。

【0038】

図２Ａは、ビーム結合器３の波長依存性を側面図２０で概略的に示しており、ここではＲ（赤）、Ｇ（緑）、およびＢ（青）と称する異なる波長を有する光ビームが、異なる角度で収束している。したがって、Ｐ偏光ビームとＳ偏光ビームとの間で異なる初期間隔を有する異なる色の光ビームであれば、同じビーム結合器による異なる色の光ビームの重なりを実現することができる。

【0039】

図２Ｂは、これがどのように達成可能であるかを側面図２２で示す。レーザダイオード８＿ｒｅｄ，８＿ｇｒｅｅｎおよび８＿ｂｌｕｅは、それぞれのサブマウント１０上の異なる高さに配置され、それにより、これらは、プリズム１４からの反射後、図２Ｄのスポット図２４に示されるように異なる間隔を生成する。図２Ｄにおいて、レーザダイオードのスポットは、ビーム結合器３に入る直前では異なる位置を有し、それに対して、ビーム結合器３を出た後は、同じ色チャネルのそれぞれのビームが重なる。図２Ｃは、異なる色のレーザダイオードが異なる高さに配置された対応するレーザパッケージを正面図２３で示す。ただし、円柱マイクロレンズ２０ｂ，２０ｒおよび２０ｇへの光路は、高さの変更に伴って実質的に変化しないことが図２Ｂからも明らかである。

【0040】

図３Ａおよび図３Ｂは、ウォラストン偏光子または（ほぼ同等の）ロション偏光子に基づくＰＢＤ２８によって実現されるビーム結合器３についてのさらなる例を側面図２６および２７で示す。このビーム結合器タイプにおける横方向のシフトは、図３Ａと比較して図３Ｂに示すように、ビーム結合器へのエントリーポイントに依存する。

【0041】

図３Ｃは、ビーム結合器３としてのＰＢＤ２８の、先に説明したようなサイドバイサイドレーザパッケージへの実装を側面図３０で概略的に示している。光ビームは、図１Ｂに描写された実施形態とほぼ同等に結合される。ここでは、ＰＢＤ２８は、所要ビーム角度を得るために修正される。代替的に、レーザダイオード８は、それらの各サブマウント１０に配置されたときに傾斜させることができる（図示せず）。ＰＢＤ２８の横方向シフト３２は、各レーザダイオードセットについて両方の偏光が重なる最終スポットを得るための較正を可能にする。本実施形態でも示されているように、プリズム１４は、面取りすることも可能である。

【0042】

図４は、同じサブマウント１０に配置された同じ色のレーザダイオード８についてのＰＢＤ４の実装を側面図３４で示す。図示されているサブマウント後方の他のサブマウント上にある他の色チャネルのレーザダイオードは見えない。図３Ａ～図３ＣのＰＢＤ２８は、この構成においてビーム結合器３としての適用も可能である。

【0043】

各色チャネルの対向するレーザ光ビームを結合するための別のアーキテクチャは、図５に側面図３５で示されている。ここでは、右方のレーザダイオード８Ｒは、描写された色チャネルの左方のレーザダイオード８Ｌよりもプリズム１４からさらに離れて配置されている。両レーザダイオード８Ｌ，８Ｒからの光ビームは窓１６を透過し、左方のレーザダイオード８Ｌからの光ビームは半波長波長板１７によりその偏光が９０°回転している。代替的に、他の光ビーム偏光を回転させて直交させることも可能である。先に説明した実施形態とは対照的に、図５に示されているビーム結合器３は、選択的に反射する前面４２と少なくとも選択的に反射する後面４４とを有するプレート４０を含むかまたはそのようなプレート４０によって形成されている。右方のレーザダイオード８Ｒからの光ビーム（実線矢印）は、プレート４０のコーティングされた前面４２に当たる。この前面４２は、このビームの偏光でもって光を反射するように実施されている。換言すれば、前面４２は、一方の偏光については反射し、それに対して、他方の偏光は透過する。したがって、左方のレーザダイオード８Ｌからの光ビーム（破線の矢印）は、前面コーティングを通過し、後面４４からは反射される。この表面は、好適には、プレート４０内での多重反射を防止するために、ミラーや対向偏光反射器によってコーティング可能である（図示せず）。プレート４０の厚さは、両レーザダイオード８Ｌ，８Ｒからの中央光ビーム（一点鎖線で示す）がプレート４０から出射する際に重なるように設定される。右方のレーザダイオード８Ｒのプリズム１４からの距離４１は、左方のレーザダイオードからのビームがプレート４０内を通過しなければならない付加的な光学距離を等化するために、対応するレーザダイオード８Ｌの距離よりもわずかに大きい。その結果、両側からのレーザダイオードのビームは、同じ光学系によって同じスポットに集束されることになる。そのような横方向レーザダイオードのシフトは、２つの偏光の光路を等化するために、すべてのカラーチャネルに、および先に説明したすべての構成に適用可能である。

【0044】

しかしながら、例えば、図１Ｃに関連して説明したようなマイクロレンズが、すべてのレーザダイオードから予め定められた距離に配置されなければならない場合に、図５に関連して説明したようなレーザシフトを実施できない可能性が起こり得る。そのような場合、レーザダイオードのビームは、図６Ａの側面図３６に示されているように、同じ焦点面上で同じ焦点距離まで集束しないであろう。例えば、Ｐ偏光ビーム（破線矢印）およびＳ偏光ビーム（実線矢印）を異なる光学距離から受け取るレンズ５０Ａおよび５０Ｂが使用される場合、それらはビームを異なる位置５２Ｐおよび５２Ｓに集束することになる。単なる例にすぎないが、ここでは２つの偏光が異なる平行化特性を有することを明確にするため、光学系が２つのレンズとして概略的に描写され、ビームは単に焦点を合わせるように示されている。

【0045】

この問題を解決し、異なる焦点距離を管理するために、例えば、図６Ｂの側面図３７に示されているように、レンズ５４の１つとして複屈折材料を使用することが可能である。この複屈折材料は、例えば、２つの直交軸について屈折率１．５５および１．５４を有する水晶とすることができる。これらの軸をビームの偏光軸（ＳおよびＰ）と重なるように設定することで、２つのビームは異なる光出力を経験するようになる。非複屈折レンズ５０Ａ（負の出力も可能である）と複屈折レンズ５４との間で光出力を分割することにより、焦点５６の等化を達成することができる。代替的に、２つの偏光間の焦点距離の予め定められたシフトを微調整することも可能である。さらに代替的に、複屈折レンズである１つのレンズだけを使用することも可能である。

【0046】

付加的に、図６Ｂにも示されているように、プレート４４を支持し、複屈折材料で作成可能なプリズム５８を使用することが好適である可能性もある。この複屈折プリズム５８は、プリズムを通る一方のパスでは（後面４４からの反射の前後で）２つの偏光のうちの１つに対して光路差を導入することにより相対的な焦点距離の修正を行うこともでき、それに対して、他方のパスでは２つのビームは光路差を経験しない。プリズム５８は、付加的に、相対的な光出力の修正をさらに強化するために、レンズ５４との組み合わせに相当する曲面を有することも可能である。

【0047】

複屈折材料は、例えば、１つの偏光ビームの光路に付加された波長板１７についての補償のためにＳ偏光およびＰ偏光に対して異なる非点収差補正が必要な場合に、円柱レンズ１９（図１Ｃ参照）において代替的または付加的に実装することも可能である。

【0048】

図７は、先の複屈折レンズ５４有り／無し、かつ／またはプリズム５８有り／無しの複数の実施形態に従って、複数のビームとこれらのビームの重なりとこれらのビームの相対的な焦点面位置とを最適化するために、移動可能でかつ（傾斜／シフト方向を表す矢印６０によって示されるように）シフトおよび／または傾斜が可能である別個のプレート４６上の、先の実施形態のプレート４０の第２の表面４４に対応する表面４５を含んだビーム結合器３を有することによって、ＰおよびＳ偏光ビームと焦点面との重なりを調整するためのさらなるやり方を側面図３８で示す。プリズム５８は、先の実施形態のプレート４０の前面４２に対応する表面４７を含む。

【0049】

図８は、ビーム結合器３に関するさらなる偏光プリズムのアプローチを側面図３９で示す。ここでは、ビーム結合器３は、ＰＢＳキューブを形成する２つのプリズム６２ａ，６２ｂを含み、それらの間にはエアギャップまたは他の屈折材料が伴っている。両偏光からの光は、偏光が直交するように変更されたプリズムの他の端部から反射される。プリズム６２ａ，６２ｂの長さは、相対的な焦点面を調整するために必要とされる場合には異ならせることができる。プリズム６２ａ，６２ｂは、偏光ビームの重なりを改善するために（傾斜／シフト方向を表す矢印６４によって示されるように）傾斜またはシフトが可能である。付加的に、反射レンズをプリズムの後方に挿入することができ（図示せず）、これによって、レンズ５０Ａ，５０Ｂの必要性をなくすか、または（それらの）出力を低減させることができる。

【0050】

例えば、ニアアイディスプレイシステムのような投影システムは、投影画像を生成するために、走査されたレーザビームを使用する。画像は、出力０から最大レーザ出力までの広い出力範囲にわたってレーザ出力の変化により生成される。

【0051】

前述の実施形態に関連して説明したように、本明細書に記載のレーザパッケージでは、同じ色の２つ以上のレーザダイオードが、照明のための各色チャネルに使用される。各色チャネルの２つのレーザダイオードのビームは、基本的には、１つのスポットを生成する単一のビームに結合することができ、または２つの別個のスポットとしてフィールドを照明することができる。色チャネル毎に少なくとも２つのレーザダイオードのビームを使用することによって、より多くの出力を生成し、解像度を向上させ、最終画像の偏光解消のために使用することができる。

【0052】

図９は、６つのレーザダイオード８Ｒ１，８Ｇ１，８Ｂ１および８Ｒ２，８Ｇ２，８Ｂ２のビームを結合するプロジェクタのための例を概略図９６で示し、ここでは、２つのレーザダイオードの３つの対が、同じ色：赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）を放出するそれぞれの色チャネルを形成し、結果としてＲＧＢレーザパッケージが生じる。レーザダイオード８Ｒ１，８Ｇ１，８Ｂ１からのビームは、ビーム結合器によって同じ偏光の単一ビームに結合され、レーザダイオード８Ｒ２，８Ｇ２，８Ｂ２からのビームは、さらなるビーム結合器によって、レーザダイオー８Ｒ１，８Ｇ１，８Ｂ１からのビームと直交するように波長板１７によって回転された同じ偏光の別の単一ビームに結合される。ビーム結合器３、例えば図８に関連して説明したような偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）により形成されたビーム結合器３は、これら２つのビームを結合させる。結合されたビームは、光学系１１６により、ミラービームスキャナ１１８Ａ，１１８Ｂを通して像面１２２に集束される。像面１２２は、ビームを拡大するためのディフューザまたはマイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）を含む。次いで、拡大されたビームは、光学系１２４により出力開口１２６上で平行化される。

【0053】

ＰＢＳ４に対して代替的に、ビーム結合器３は、他のいずれかの実施形態に関連して説明したように実施することができる。例えば、レーザパッケージは、図１Ａ～図４に関連して説明したような反射プリズム１４および複屈折偏光ビームディスプレーサ４を含むことができ、あるいは図６Ａ～図８に関連して説明したような偏光ビームスプリッタ／結合器プレート４０および／または１つもしくは２つのプリズム５８，６２ａ，６２ｂを含むことができる。

【0054】

レーザダイオードは、発光を開始してレーザ出力ビームを生成する前に高い電力閾値を有する傾向がある。図１０は、同じ色の光を放出する２つのレーザダイオード（「レーザ１」、「レーザ２」）を活性化させるための線形的アプローチを示す。プロット１００は、総光出力対個々のレーザダイオード光出力を示す。ここでは、両方のレーザダイオード、実線によって示されるレーザ１、および破線によって示されるレーザ２が、所要公称出力を生成するために、それらの個々の光出力を線形的に増加させ、これは結果として、一点鎖線によって示される個々の光出力の合計を生じさせる。また、単一のレーザダイオードの各々についての最大出力（「単一レーザ最大出力」）、ならびにレーザダイオードの対（「二重レーザ最大出力」）も示されている。プロット１０２は、そのような動作に必要な総電力を示す。両方のレーザダイオードは、同じやり方で活性化される。初期閾値電力を超えることが必要であり、少なくとも明確化するために本明細書で使用される簡素化された近似では、電力におけるほぼ線形的な増加が、光出力における線形的な増加のために必要である。一点鎖線のグラフ３００は、２つのレーザダイオードに印加される電力の合計を表す。

【0055】

サイドバイサイドのカラーレーザ配置は、例えば、ニアアイディスプレイやヘッドアップディスプレイのようなプロジェクタに適したコンパクトな光学セットアップである。図１１では、３つの異なるレーザダイオードによって生成される３つのレーザスポットが、スポット図１０４に示されている。ここでは、スポット２００Ｒ，２００Ｇおよび２００Ｂは、赤色発光レーザダイオード、緑色発光レーザダイオード、および青色発光レーザダイオードのセットによって生成されるスポット配置を示す。これらのレーザスポットは、同じ走査ミラーセットにより、画像フィールド全体にわたって走査される。画像フィールドは、例えば、レーザパッケージを含んだプロジェクタによって照明される投影スクリーン上の領域を指す。その結果、レーザダイオードの走査されたフィールドは、画像フィールド図１０６に示されているように部分的な重なりを有する。領域２０４は、重なりフィールド（薄い点状部分）を示し、領域２０６は、画像が投影されない非重なり領域である。この図、ならびに以下の図においても、高速な走査は水平方向で行われ、それに対して、垂直方向の走査は低速であることを前提としている。換言すれば、プロジェクタは、画像フィールド上で次から次へと走査している。スポット図１０８に示されているように、より多くのレーザダイオードが使用される場合、画像フィールド図１１０に示されている、画像が投影されるさらに小さな重なり領域２０８が存在する。ここでは、非結合レーザダイオードビームのスポット２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂおよび２０２Ｒ，２０２Ｇ，２０２Ｂの２つのＲＧＢセットが使用される。

【0056】

上述したように、レーザパッケージにおける色チャネル毎の２つ以上のレーザダイオードの使用は、あらゆる色について非偏光光ビームを生成するために使用することができる。さらに、色チャネル毎の２つ以上のレーザダイオードの存在は、以下の実施形態に関連して説明するように、より良好な画像品質でより低い電力消費を達成するために、これらのレーザダイオードの逐次的な活性化を可能にすることができる。以下では、例として、レーザパッケージが、３つのレーザダイオードセットによって形成される３つのカラーチャネルを含み、ここで、レーザダイオードセットの各々は、それぞれ同じ色を有する光を放出する２つのレーザダイオードを含む。第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードの２つのレーザダイオードを有する例示的なレーザダイオードセット／カラーチャネルに関連する以下の説明は、各カラーチャネルに適用される。

【0057】

レーザダイオードセットの第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードの各々は、動作した場合、同じ第１の色の光ビームを放射する。特に、第１のレーザダイオードは、動作した場合、調整可能な第１の強度を有する光ビームを放出し、第２のレーザダイオードは、動作した場合、調整可能な第２の強度を有する光ビームを放出する。ここでは、および以下において、「強度」および「出力」は、同義に使用され得る。レーザパッケージの例示的なカラーチャネルによって放出される光は、レーザダイオードのうちのいずれが動作されるかに依存して、第１の光ビームまたは第２の光ビームまたはこれらの両方を含むことができる。

【0058】

レーザパッケージのカラーチャネルのための電力消費を低減するために、低電力要件では、１つのレーザダイオードのみが使用され、それに対して、より高い電力では、両方のレーザダイオードを活性化可能にすることができる。より高い電力への移行は、以下に説明するように、両方のレーザダイオードが同じ光出力を放出するように、第１のレーザ出力は低減し、第２のレーザ出力は増加させることに基づかせることが可能である。そのような動作モードでは、画像の利点、例えば解像度、非偏光などが、特に、両方のレーザダイオードが活性化した場合に、すなわち、中～高出力動作モードにおいて利用可能となる。

【0059】

図１２に関連して以下に説明するようなレーザパッケージの動作方法については、各色チャネルについて、第１の強度範囲３０２と第２の強度範囲３０６との間の遷移強度３０４が予め決定され、それぞれ各色チャネルのレーザダイオードセットによって放出される発光強度に割り当てられる。図１２のプロット１１２は、第１の強度範囲３０２によって表される低出力では、「レーザ１」と表記されるカラーチャネルのレーザダイオードの一方だけが画像のために必要なすべての出力を生成し、それに対して、「レーザ２」と表記されるレーザダイオードの他方は非活性化され、そこに電力は印加されないことを示している。所要電力が増加して遷移強度３０４を上回る第２の強度範囲３０６になった場合、矢印３０８によって示されるように、レーザ１の強度は低減され、それに対して、レーザ２は、レーザ１と同じ強度で光を放出するように活性化される。この強度において、すなわち、遷移強度３０４を上回る発光強度について、両方のレーザダイオードが、好適には同じ光出力で活性化されるので、解像度の向上および非偏光などのすべての付加的利点が適用可能となる。両方のレーザダイオードは、遷移強度３０４から最大出力まで活性化される。プロット１１４は、両方のレーザダイオードに印加される電力を実線および破線で示す。一点鎖線のグラフ３０９は、両方のレーザダイオードによって消費される総電力を示す。

【0060】

図１３のプロット１１６は、リニアモード、すなわち図１０のグラフ３００における総電力の組み合わせを実線で示し、低減された電力モード、すなわち図１２のグラフ３０８を一点鎖線で示す。低電力における、すなわちレーザ１のみを動作させた第１の強度範囲３０２における電力差３１０は、レーザ２を活性化するために必要とされない余分な閾値電力によって与えられる。

【0061】

概略的画像レイアウト例１１８によって示されているように、画像フィールドであり得る画像領域３１７が、レーザパッケージの光による表面上の光の走査によって照明され、それによって、照明された表面が観察者によって知覚可能となる。画像領域３１７は、複数の画像部分領域、例えば少なくとも第１の部分領域と第２の部分領域とを有することができ、ここで、第１の部分領域に対する遷移強度は、第２の部分領域に対する遷移強度より高くなる。これは、発光強度が、第１の部分領域の第１の強度範囲および第２の部分領域の第２の強度範囲にある値を有する場合、レーザパッケージの光が第１の部分領域の一部を照明するとき、第１かまたは第２のレーザダイオードが動作し、それに対して、レーザパッケージの光が第２の部分領域の一部を照明するとき、第１および第２のレーザダイオードが一緒に動作することを意味し得る。第１の部分領域は、例えば、低解像度領域、すなわち、より低い解像度および画像品質を許容できる領域にすることができ、それに対して、第２の部分領域は、高解像度領域、すなわち、高い解像度および画像品質が望まれる領域にすることができる。さらに、例えば、レーザパッケージのレーザダイオードのすべて未満の光ビームが第１の部分領域に到達し、レーザパッケージのレーザダイオードのすべての光ビームが第２の部分領域に到達することが可能である。したがって、概略的画像レイアウト例１１８に示されているように、同じ画像領域３１７において、異なる解像度および品質のオブジェクトまたは画像部分領域３１８，３１９，３２０を定義することが可能である。高解像度および高画質の画像区分３１８では、電力消費のコストで、あらゆる色チャネルの１つよりも多くのレーザダイオード、すなわち２つ以上またはすべてが動作される。低解像度画像区分３１９では、遷移強度を下回る発光強度のために１つのレーザダイオードのみが動作する。色選択性解像度要求（例えば、緑色の高解像度のみを必要とする場合）のために、さらなる画像区分３２０において、１つの色のみが両方のレーザダイオードを用いてすべての強度で生成され、それに対して、他の色は、低解像度画像区分３１９と同様に、すなわち、所要強度が遷移強度を下回る場合に単一のレーザダイオードを用いて生成される。２つのレーザ出力活性化への移行、すなわち遷移強度の決定は、各色チャネルについて独立した異なる画像区分の局所的な要件に適合化させることができる。色チャネルに対して３つ以上のレーザダイオードが使用される場合、同じ低減されたレーザ出力アプローチを適用することができる。

【0062】

先に説明した動作モードに対して代替的または付加的に、以下に説明するような同様の手段を使用してフィールド幅の最適化を実行することができる。画像フレーム全体にわたるレーザ活性化の最適化されたプロファイルは、スキャナによって生成される全角度範囲の照明を可能にする。これは、非重なり領域に起因するフィールド損失の最小化によって達成される。

【0063】

図１４Ａの画像フィールド図１２０では、図１１に示されているスポット図１０８とは異なって配置された赤色スポット２０３Ｒおよび２０５Ｒのみの照明フィールドを有する照明画像フィールドを示す。好適には、レーザパッケージのすべてのレーザダイオードセットによって生成されるスポットは、スポット図において点対称に配置される。これは、スポット図、すなわち、すべてのレーザダイオードセットのすべてのレーザダイオードを動作させたときにレーザパッケージによって生成されるスポットパターンが、点対称性を提示することを意味する。

【0064】

領域２１０は、両方のスポット２０３Ｒ，２０５Ｒによって照明可能な対応する重なりフィールドであり、それに対して、領域２１２ａ，２１２ｂは、スポット２０３Ｒ，２０５Ｒの一方によってのみ到達され得る非重なりフィールドである。以下で説明するように、非重なり領域２１２ａ，２１２ｂは、先に説明した動作モードに基づく画像を生成するために照明することも可能である。レーザパッケージによって生成されるスポットパターンの点対称性に起因して、非重なり領域２１２ａ，２１２ｂは、互いに点対称に配置することも可能である。

【0065】

プロファイルプロット１２２ａは、画像フィールド図１２０の線２１３に沿った強度の断面を示し、画像フィールド図１２０と横方向に位置合わせされている。レーザダイオードからの総所要出力は、線２１４で示されている。出力は、画像領域の縁部に向かって低減する。なぜなら、レーザダイオードの走査速度が縁部近傍で低減するからである。図１４Ａでは簡素化のために、これらのプロットは、線形的な勾配を持たせて簡素化され、それに対して、例えば図１４Ｂに示されているようなより曲線的なプロファイルが実際には実装される。最適な性能は、両方のレーザダイオードの出力が、線２１４によって表される光出力を生成するために合計される場合に達成される。領域２１０では、各レーザダイオードの強度は、所要光出力のほぼ半分であり、そのため、両方のレーザダイオードは、ほぼ同じ強度を有する光を放出し、一緒に線２１４によって表される所要光出力を一緒に生成する。代替的に、異なる出力分布は、所要光出力を生成するためにも可能である。解像度は、両方のレーザダイオードが同じ領域を走査しているので、領域２１０において最適化される。

【0066】

部分２０５ＲＰによって示されるように、非重なり領域２１２ｂにおいて、スポット２０５Ｒを生成するレーザダイオードの強度は、プロファイルプロット１２４ａによって示されるように、スポット２０３Ｒを生成するレーザダイオードから電力不足を補うように増加される。プロファイルプロット１２６ａは、領域２１２ａにおいてスポット２０３Ｒを生成するレーザダイオードによって行われる同じ補償（部分２０５ＲＰに対応する部分２０３ＲＰ）を示す。

【0067】

説明した出力補償は、画像フィールドの縁部では、レーザダイオードから要求される出力がより低いので可能である。しかしながら、解像度も、１つのレーザダイオードのみがそれぞれの領域を走査するので、領域２１２ａ，２１２ｂではより低くなるであろう。

【0068】

（例えば図１２０の線２１５に沿った）画像フィールドの上面および底面において、また、線２１４によって表される所要光出力プロファイルに適合化させるために、１つのレーザダイオードのみが活性化されるべきである（この例ではスポット２０５Ｒを生成するレーザダイオード）。この領域は、解像度の低減を経験し、線２１４によって表される所要光出力プロファイルが最大出力を要する画像フィールドの中央において、出力が制限される可能性がある。走査方向に対してスポット図におけるスポットのわずかに傾斜した配置に起因して、非重なり領域２１２ａ，２１２ｂは、図１２０に描写されたようにＬ字形状にすることができ、それにより、これらの非重なり領域２１２ａ，２１２ｂは、重なり領域２１０の２つの対向する隅部または側面において２つの点対称フレームを形成することができる。

【0069】

領域２１０と２１２ａ，２１２ｂとの間のより緩やかな移行は、解像度または出力において観察可能な急激な変化を防止するためにも好適である。そのような緩やかな変化は、図１４Ｂに示されており、ここで、プロット１２２ｂ，１２４ｂおよび１２６ｂが図１４Ａのプロット１２２ａ，１２４ａおよび１２６ａと同等である。ここでは、これらのプロットは、（プロット内でマークされている）遷移領域が滑らかな画像の知覚を可能にする、強度において好適で緩やかな変化を示している。

【0070】

図１５は、スポット図１２８に示されるようなスポット２０３Ｂ，２０３Ｇ，２０３Ｂ，２０５Ｒ，２０５Ｇ，２０５Ｒの配列を生成するすべてのカラーチャネル、したがってすべてのレーザダイオード上の先に説明した動作モードの実装を示す。両頭矢印は、走査速軸を表す。上述したように、これらのスポット２０３Ｂ，２０３Ｇ，２０３Ｂ，２０５Ｒ，２０５Ｇ，２０５Ｒは、好適には、点対称方式で配置され、走査軸に対してわずかに傾斜している。

【0071】

画像フィールド図１２０は、スポット２０３Ｒ，２０５Ｒを生成する赤色発光レーザダイオードに割り当てられ、赤色チャネル用の重なりフィールドを表す領域２１０を有する図１４Ａに示されている画像フィールド図１２０に対応する。画像フィールド図１３０は、緑色チャネルの重なりフィールドを表す領域２１１を有するスポット２０３Ｇ，２０５Ｇを生成する緑色発光レーザダイオード上の対応する実装を示す。画像フィールド図１３２は、青色チャネルの重なりフィールドを表す領域２１２を有するスポット２０３Ｂ，２０５Ｂを生成する青色発光レーザダイオード上の対応する実装を示す。すべての３つの色チャネルを結合することは、画像フィールド図１２０，１３０，１３２を領域２１０，２１１，２１２と重ならせることに対応し、画像フィールド図１３４によって示されるような画像フィールドにつながる。枠線２１６は、すべての色が存在する領域、すなわち、各色チャネルの少なくとも１つのレーザダイオードのスポットによって照明可能な領域を表しかつ取り囲み、それに対して、領域２０８は、すべてのスポット２０３Ｂ，２０３Ｇ，２０３Ｂ，２０５Ｒ，２０５Ｇ，２０５Ｒによって照明可能な領域を示す。図１４Ａ、図１４Ｂに示されているプロファイルプロット１２２ａ，１２４ａ，１２６ａまたは１２２ｂ，１２４ｂ，１２６ｂに対応する出力プロファイルを有するスポットを生成するレーザダイオード配置図１２８を使用することによって、（枠線２１６によって表される）照明可能な総画像フィールド領域は、重なりフィールドを表す領域２０８よりもはるかに大きいことが明らかである。

【0072】

スポット図１３６は、横方向の被覆率を最適化するスポットの別の配置を示す。基本的に、最大被覆率のためには、スポット図１２８および１３６に示されているようなスポット配置の側面、特に走査速軸によって定められる左右側面に各色のスポットを有することが好適となり得る。スポット図１３８は、レーザダイオードのスポットの非傾斜垂直配置（走査軸の一方に対応する垂直方向）を示し、これにより、水平方向（走査軸の他方に対応する水平方向）のより大きな横方向フィールドを取得することができる。これは、垂直方向の被覆率の低減につながるが、ただし、図１４Ａの線２１５に関連して説明したように解決することができる。スポット図を９０°回転させることにより、水平方向の配置が、垂直方向におけるより大きな横方向フィールドに関する同様の効果を伴って取得され得る。走査軸からの偏差、すなわち、上述した例において示されているスポット配向の傾斜は、画像フィールド図１３４に示されている非矩形隅部２１８につながる、最適な矩形形状からのいくつかの偏差を伴う可能性がある。

【0073】

例えば、図９に示されているミラービームスキャナ１１８Ａ，１１８Ｂとして１つまたは複数の走査ミラーを使用することによって、レーザパッケージによって放出された光を走査することにより、走査フィールド曲率を生成することができる。付加的に、図９に示されている光学素子としての光学系１２４は、光学フィールド曲率を生成することができる。フィールド曲率は、光軸に対して垂直な平坦な対象を平坦な像面上で適切に焦点合わせすることができない光学収差を記述する。多くの場合、走査フィールド曲率と光学フィールド曲率とは重ならないので、投影された画像は部分的にぼやける可能性がある。

【0074】

図１６は、逐次的なレーザ活性化が、どのようにしてこのフィールド曲率の不適合を大幅に低減することができるかを概略的に示している。

【0075】

図１４０は、図９に示されている光学素子としての光学系１２４に関連するフィールド４００を示すのに対して、フィールド４０２は、図９に示されているビームスキャナ１１８Ａ，１１８Ｂとしてのレーザ走査に関連する。フィールド４００，４０２は、多くの用途において最も重要な領域である像フィールド中央においてのみ重なるが、像フィールドの縁部では実質的に逸脱しており、それゆえ、縁部における画像品質は低減される。

【0076】

この効果を低減するために、レーザダイオードセットの第１および第２のレーザダイオードは、走査ミラーに関して異なる焦点距離に配置され、結果として、異なる焦点面において走査フィールド曲率が生じる。図１４２は、同じ色を有するが異なる焦点面４０４Ａおよび４０４Ｂを有する２つのレーザダイオードに関連するフィールド曲率を示す。異なる焦点面は、例えば、第１のレーザダイオードの光が、第２のレーザダイオードの光が経験する光路とは異なっているレーザダイオードから走査ミラーへの光路を経験するように、レーザダイオードセットのレーザダイオードを配置することによって達成することができる。換言すれば、レーザダイオードセットのレーザダイオードは、共通の開口を表す走査ミラーに関して、異なる光路に設定される。

【0077】

特に、レーザダイオードセットの第１のレーザダイオードまたは第２のレーザダイオードのいずれかが動作する場合の動作モードでは、第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードのうちの一方は、レーザパッケージの光が第１の領域上を走査するときに動作するのに対して、第１のレーザダイオードおよび第２のレーザダイオードのうちの他方も、レーザパッケージの光が第１の領域上を走査するときに動作し、それによって、走査フィールド曲率と光学フィールド曲率との間の不適合が最小化される。

【0078】

その結果、図示の例では、フィールド４０４Ａを生成するレーザダイオードは、レーザパッケージの光が中央領域４０６Ａ上を走査するときに活性化されるのに対し、フィールド４０４Ｂを生成するレーザダイオードは、画像フィールドの縁部領域４０６Ｂに向けられた走査のときに活性化される。図１４４において、線４０４Ｃは、逐次的なレーザの活性化によって生成される実際のフィールドを示し、これによって、単一のレーザダイオードのフィールド４０２と比較して、光学系のフィールド４００との不適合が生じることは実質的に少なくなる。

【0079】

熱的な変動や許容誤差に起因する変動は、領域４０６Ａ，４０６Ｂの定義に変化を引き起こす可能性がある。極端な場合、光学系のフィールド４００に最も近似する１つのレーザダイオードのみが活性化される可能性さえあり得る。レーザダイオードの逐次的な活性化は、好適には、画像内の不連続性を防止するために緩やかである。前述したことは、光学系のフィールド４００が、その曲率の点で、レーザダイオードのフィールド４０２と同じ向きを有する場合にも適用可能である。

【0080】

図１７は、図６Ｂに示されているレーザパッケージと同様のレーザパッケージを、図９に示されている光学系１１６、ミラービームスキャナ１１８Ａ，１１８Ｂ、像面１２２および光学系１２４と組み合わせて構成したプロジェクタの図１７０を示す。レーザダイオード８Ｌ，８Ｒからの光は、プリズム１４によって反射され、ビーム拡張の速軸と遅軸とを等化する第１の円柱レンズ４１２を通過する。共役円柱レンズ４１４は、この等化を完成させるために使用される。安定性および製造性のために、プリズム４１５がレンズ４１２と４１４との間のビームパスの窓１６上に配置され、レンズ４１４と偏光ビームスプリッタ／結合プレート４０の両方を支持する。この単一ブロック設計は、光学系の堅牢な統合と小型化とを可能にさせる。レーザダイオード８Ｌ，８Ｒの配置とプレート４０の厚さとが図１６に関連して説明したように、レーザダイオード間の最適な焦点差を決定する。さらに、レーザダイオード８Ｌ，８Ｒからのビームは、第２の円柱レンズ４１４を通過するときに重なる。したがって、最小限の収差のみが導入される。さらに、円柱レンズ４１２と４１４との間のレーザダイオード８Ｌからの光の光路は、前述の２つの円柱レンズの間のレーザダイオード８Ｒからの光の光路よりもわずかに長い。したがって、円柱レンズ４１２は、このレンズではレーザビームが重ならないので、レーザダイオード側毎に１つずつ、２つの別個のレンズの組み合わせによって形成することもできる。

【0081】

図１８は、図１７のプロジェクタの代替的構成の図１７１を示し、ここでは、レーザパッケージの簡略化された図において、プレート４０が第２の円柱レンズ４１４の下流側に配置されるが、他のすべてのコンポーネントは図１７で説明したように配置される。この場合、光学コンポーネント４１２，４１４および４０を本来の位置に保持するために、機械的な配置が使用されるべきである。レーザダイオードのそれぞれの焦点面は、レーザダイオードの位置とプレート４０の厚さとによって、図１７のように定義される。図示の構成では、両方のレーザダイオード８Ｌおよび８Ｒからの光ビームの光路は、円柱レンズ４１２と４１４との間の長さを有しており、そのため、これらのレンズは、両方のレーザダイオードについて同じである。

【0082】

上述したレーザパッケージおよび様々な動作モードを用いることにより、以下の特徴および効果が所定の実施形態に従って好適となり得る：
－横方向にシフトした発散レーザビームについて１つのビーム結合器を同時に使用することにより、特に、非偏光ビームを生成するために、同じ色を有するレーザビームの少なくともカップルを結合する。
－偏光結合されたレーザビームの軸方向シフト。
－同じ色チャネルのレーザダイオードの結合されたレーザビームの同時変調。
－補償のためにシフトされたレーザダイオードを伴う傾斜された偏光板。
－同じ窓上に生成される隣接する円柱レンズは、異なる光出力と異なる開口とを有し、各々が同じ色チャネルのレーザビームを集光するのに対して、異なるレンズは異なる色チャネルのレーザビームを集光する。
－ビーム結合器と１つまたは複数の複屈折レンズとの組み合わせ。
－可動式反射器を含んだビーム結合器。
－例えば２つのプリズムによって形成される偏光ビームスプリッターキューブを含んだビーム結合器。
－同じ色の光を放出する２つのレーザダイオードを有する色チャネルを含んだレーザパッケージを使用したレーザ投影、ここでは、１つのレーザダイオードのみが低出力で活性化される。
－第２のレーザダイオードの出力が必要な場合に、第１のレーザダイオードの強度を低減するかまたは一定に維持することができ、それによって、両方のレーザダイオードは同じ強度で光を放出する。
－第２のレーザダイオードが必要であるという要件は、走査投影中の画像フィールドの領域に依存させることが可能である。
－第２のレーザダイオードが必要であるという要件は、色チャネル毎に異なる可能性がある。
－レーザダイオードによって放出される光の強度は、同じ色チャネルの他のレーザダイオードによって照明できない画像フィールド領域において増加させることが可能である。
－同じ色チャネルのレーザダイオードは、わずかに異なる距離に焦点面を有することができ、そのため、このレーザダイオードは、所要のフィールド曲率に最良に近似するように活性化可能である。
－レーザパッケージは、偏光ビームスプリッタ／結合器プレート４０と、カラーチャネルのレーザダイオードによって放出されたレーザビームの速軸／遅軸等化のための円柱レンズとを組み合わせたプリズムを含むことができる。

【0083】

特に明記しない限り、「実質的に」という言葉の使用は、正確な関係、状態、配置、向き、および／または他の特性を含み、さらに当業者によって理解されるようなそこからの逸脱を、そのような逸脱による開示された方法およびシステムへの影響が重大とならない程度含むように解釈されたい。

【0084】

本開示の全体を通して、名詞を修飾するための冠詞「a」および／または「an」および／または「the」の使用は、便宜上使用され、特に明記しない限り、名詞修飾の１つ、またはそれ以上を含むように理解されたい。用語「含む」、「含有する」、および「有する」には、包括的にとらえるべきとの意図が含まれ、挙げられた要素以外の付加的要素も存在する場合があることを意味する。

【0085】

図面に関連して説明した特徴および実施形態は、すべてのそのような組み合わせが明示的に説明されていない場合であっても、さらなる実施形態に従って互いに結合させることも可能である。さらに、図面に関連して説明した実施形態は、全体部分の説明に従って、付加的および／または代替的な特徴を有することができる。

【0086】

本開示の実施形態についての前述した説明は、例示および説明を目的として提示されたものである。それらは網羅的とすべきこと、または本開示を開示された正確な形態に限定すべきことを意図したものではない。多くの修正および変化形態が、本開示に照らして可能である。本開示の範囲は、この詳細な説明によってではなく、むしろ本明細書に添付された特許請求の範囲によって限定されるべきであることが意図される。

【符号の説明】

【0087】

２ 側面図
３ ビーム結合器
４ 偏光ビームディスプレーサ
６ 側面図
８，８Ｌ，８Ｒ レーザダイオード
８＿ｂｌｕｅ，８＿ｇｒｅｅｎ，８＿ｒｅｄ レーザダイオード
８Ｂ１，８Ｂ２ レーザダイオード
８Ｇ１，８Ｇ２ レーザダイオード
８Ｒ１，８Ｒ２ レーザダイオード
８Ｌ＿ｒｅｄ，８Ｌ＿ｇｒｅｅｎ，８Ｌ＿ｂｌｕｅ スポット
８Ｒ＿ｒｅｄ，８Ｒ＿ｇｒｅｅｎ，８Ｒ＿ｂｌｕｅ スポット
Ｒｅｄ，Ｇｒｅｅｎ，Ｂｌｕｅ スポット
１０ サブマウント
１２ 基台
１４ プリズム
１５ 正面図
１６ 窓
１７ 波長板
１８ スポット図
１９ 円柱レンズ
２０ 側面図
２０ｂ，２０ｇ，２０ｒ 円柱レンズ
２２ 側面図
２３ 正面図
２４ スポット図
２６ 側面図
２７ 側面図
２８ 偏光ビームディスプレーサ
３０ 側面図
３２ 横方向シフト
３４ 側面図
３５ 側面図
３６ 側面図
３７ 側面図
３８ 側面図
３９ 側面図
４０ プレート
４１ 距離
４２ 前面
４４ 後面
４５ 表面
４６ プレート
４７ 表面
５０Ａ，５０Ｂ レンズ
５２Ｐ，５２Ｓ 位置
５４ レンズ
５６ 焦点
５８ プリズム
６０，６４ 傾斜／シフト方向
６２ａ，６２ｂ プリズム
９６ 図
１００ プロット
１０２ プロット
１０４ スポット図
１０６ 画像フィールド図
１０８ スポット図
１１０ 画像フィールド図
１１２ プロット
１１４ プロット
１１６ 光学系
１１８ 概略的画像レイアウト例
１１８Ａ，１１８Ｂ ミラービームスキャナ
１２０ 画像フィールド図
１２２ 像面
１２２ａ プロファイルプロット
１２４ 光学系
１２４ａ プロファイルプロット
１２６ 出力開口
１２６ａ プロファイルプロット
１３０，１３２，１３４ 画像フィールド図
１４０，１４２，１４４ 図
１７０，１７１ 図
２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂ スポット
２０１Ｒ，２０１Ｇ，２０１Ｂ スポット
２０２Ｒ，２０２Ｇ，２０２Ｂ スポット
２０３Ｒ，２０５Ｒ スポット
２０３ＲＰ，２０５ＲＰ 部分
２０４，２０６，２０８ 領域
２１０，２１１，２１２ 領域
２１２ａ，２１２ｂ 領域
２１３ 線
２１４ 線
２１５ 線
２１６ 枠線
２１８ 隅部
３００ グラフ
３０２，３０６ 強度範囲
３０４ 遷移強度
３０８ 矢印
３０９ グラフ
３１０ 電力差
３１７ 画像領域
３１８，３１９，３２０ 部分領域
４００，４０２ フィールド
４０４Ａ，４０４Ｂ 焦点面
４０４Ｃ 線
４０６Ａ 中央領域
４０６Ｂ 縁部領域
４１２，４１４ 円柱レンズ
４１５ プリズム

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【国際調査報告】