JP2004304186A

JP2004304186A - エリア・ライトバルブを照射する有機レーザ・アレイを使用する電子画像システム

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Publication number: JP2004304186A
Application number: JP2004086476A
Authority: JP
Inventors: Brian E Kruschwitz; ブライアン・イー・クルシュウィッツ; Keith B Kahen; キース・ビー・カーエン; Andrew F Kurtz; アンドリュー・エフ・カーツ; John P Spoonhower; ジョン・ピー・スプーンハワー
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2003-03-24
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2004-10-28
Also published as: KR20040084711A; TW200424071A; EP1463337A2; US6950454B2; CN1532590A; EP1463337A3; US20040190573A1; TWI234519B

Abstract

【課題】５Ｗ／ｃｍ^２未満の光学的ポンピング・パワー密度のしきい値を実現すると共に、レーザ・エリア構造体における利得体積を最低限に抑える方法を提供する。
【解決手段】画像データ・ストリームから可視カラー画像を供給する電子画像システムは、各レーザ光源が、所定範囲の波長に渡るレーザ光に対して反射性であって、ポンプ・ビーム光を受け入れ、ポンプ・ビーム光を透過させる第１誘電スタックと、第１誘電スタックを透過したポンプ・ビーム光を受け入れ、レーザ光を放射する有機活性領域と、透過したポンプ・ビーム光及びレーザ光を反射して有機活性領域へ返す第２誘電スタックとを有する垂直共振器型構造を含みレーザ光を生成するアレイに配列された複数の異なるカラーレーザ光源と、レーザ光を受け入れて画像データ・ストリームから可視カラー画像を生成するエリア・ライトバルブと、標的平面上に可視カラー画像を投射する投射レンズとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、概してディスプレイまたは印刷システムの分野に関し、特にはレーザ光で照射されるエリア・ライトバルブを使用するディスプレイまたは印刷システムに関する。より詳細には、本発明は、ディスプレイまたは印刷システムにおけるエリア・ライトバルブを照射する有機レーザ素子のアレイの使用に関する。

情報を有する光ビームを空間的に変調するライトバルブを含む電子画像システムは、先行技術において周知である。このようなシステムの共通のアプリケーションには、投射型のディスプレイ及び印刷システムが含まれる。典型的には、これらのシステムは、１つまたは複数のライトバルブまたは適切なカラー・フィルタを有する空間光変調器を照射して所望の画像を形成する白色光源、最も顕著には白熱電灯またはアーク灯の基本形式を採用し、画像はスクリーンまたは感光性媒体上に投射されている。

レーザは、ライトバルブを基礎とする投射型のディスプレイ及び印刷システム用ランプの魅力ある代替光源として知られている。レーザの持つ潜在的優位点の１つは、飽和度の極めて高い色を特徴とするより広い色域である。レーザ照射は、何らかの従来型ライトバルブと組み合わせると向上した効率及びより高いコントラストをもたらす、単純で低コストの効率的な光学システムをもたらす可能性を提供する。投射型ディスプレイ用レーザの１つの欠点は、適切な可視波長で十分な出力を有する費用効果的なレーザ・ソースがないことである。

ディスプレイ及び写真プリンタにおける電子画像システムに適する低コストの可視レーザを入手できないことは、これらの市場向けのライトバルブを基礎とするレーザ電子画像システムの開発を大きく阻害してきた。例えば典型的なテレビのアプリケーションでは、赤、緑及び青のレーザが各々約１Ｗの電力レベルで必要とされる。二重共振器内ダイオード・ポンプ式固体レーザ等の、現時点で入手可能なそうした電力レベルの青及び緑レーザは、固体レーザ結晶のダイオード・レーザ・ポンピングの必要性、共振器の組立て及び可視光を生成する非線形周波数変換の必要性に起因して極めて高価である。安定性及び寿命に関しても、対処されなければならないさらなる問題がある。さらに、各色毎に単一のレーザが存在することは、多くの点でディスプレイまたは印刷システムには望ましくない。これらのレーザは、スペクトル的にも空間的にもコヒーレントであるため、空隙内のエタロン効果またはシステム内の薄ガラス・エレメントから発生すると思われる光学システム内部のコヒーレントなアーチファクト(artifacts)は、好適には回避されなければならない。ディスプレイ・システムでは、粗いディスプレイ画面によって生じるスペックルをなくさなければならないが、レーザ・ソースのスペクトル及び空間的コヒーレンスによってこれが困難になる。最後に、既に論じたように、発明の対象であるエリア・ライトバルブは空間的コヒーレンスの高いソースを必要としない。故に、低いスペクトル及び空間的コヒーレンスを有するレーザ・ソースを使用することが望ましいと思われる。

個々に動作可能なピクセルの二次元アレイより成る、矩形に配列されたライトバルブは、レーザ・ディスプレイ及び印刷システムを使用可能にする別のコンポーネントを供給する。エリア・ライトバルブの例には、ＪＶＣ、スリーファイブ、オーロラ及びフィリップスから市販されているリキッド・クリスタル・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）変調器等の反射型液晶変調器、及びテキサス・インスツルメンツから市販されているデジタル・ライト・プロセシング（ＤＬＰ）チップ等のマイクロミラー・アレイが含まれる。一次元アレイ変調器及びラスター走査型システムを凌ぐ二次元変調器の優位点は、走査が不要であること、変調アレイにおける不均一性に起因するストリーク・アーティファクトがないこと、及びディスプレイ・システムにおけるフレーム・リフレッシュ・レート（≧１２０Ｈｚ）より遙かに高い周波数でのレーザ雑音に対する不活性さにある。二次元空間光変調器のさらなる優位点は、照射ビームの低空間コヒーレンスに対する許容度にある。これに対して、シリコンライトマシンズが製造しているグレーティング・ライトバルブ（ＧＬＶ）及びコンフォーマル・グレーティング・モジュレータ等の一次元または線形ライトバルブは、ライトバルブの短い範囲における空間コヒーレントな照射を必要とする。

低い空間及びスペクトル・コヒーレンスを有するレーザ光を供給する１つの手段は、複数のレーザ・ソースを使用することである。特許協力条約（ＰＣＴ）に基づいて公開された国際出願である、公開日１９９５年８月３日のＷａａｒｔｓらによる「レーザ照射型ディスプレイ・システム」と題する国際公開公報第ＷＯ９５／２０８１１号は、多重使用されかつファイバに結合されて空間光変調器を照射する複数のダイオード・レーザの使用を開示している。２００１年１１月２０日にＴｉａｏ他によって発行された「照射デバイスと本デバイスを含む画像投射装置」と題する米国特許第６，３１８，８６３号は、先細のライトパイプ・アレイに結合された複数の光源を使用して（ある実施形態ではレーザ・ダイオードが使用される）エリア・ライトバルブを照射する照射デバイスを開示している。この先行技術の他の例は、レーザ・アレイを使用していた。１９９８年１月６日にＫａｐｐｅｌ他によって発行された「レーザ照射型画像投射システムと同システムの使用方法」と題する米国特許第５，７０４，７００号は、マイクロレーザ・アレイがビーム・シェーパに結合されてライトバルブを照射する画像投射システムを開示している。さらに、１９９９年７月１３日にＫｕｒｔｚ他によって発行された「フライアイ型インテグレータを使用するレーザ・プリンタ」と題する米国特許第５，９２３，４７５号は、ダイオード・レーザ・アレイとライトバルブとを使用する印刷システムを開示している。

ＲＧＢレーザ・アレイの使用を必要とするディスプレイまたは印刷システムにエリア・ライトバルブを使用している場合、完全に集積された二次元レーザ・アレイの使用が希望されることが多い。二次元的に容易に集積されることが可能な数少ないレーザ技術のうちの１つは、垂直共振器型面発光型レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。

無機半導体（ＡｌＧａＡｓ等）を基礎とするＶＣＳＥＬは、８０年代の半ばから開発されている（キノシタススム他著「円形埋め込みヘテロ構造（ＣＢＨ）ＧａＡｌＡｓ／ＧａＡｓ面発光型レーザ」ＩＥＥＥ量子エレクトロニクス・ジャーナル、第ＱＥ−２３巻第６号、１９８７年６月）。これは、８５０ｎｍで発光するＡｌＧａＡｓベースのＶＣＳＥＬが多数の企業によって製造され、１００年を超える寿命を有するところにまで到達している（ＫｅｎｔＤ．Ｃｈｏｑｕｅｔｔｅ他著「垂直共振器型面発光型レーザ：研究から製造への移行」ＩＥＥＥプロシーディング、第８５巻第１１号、１９９７年１１月）。これらの近赤外レーザの成功により、最近は可視波長領域において発光するＶＣＳＥＬを製造するための他の無機材料システムに注目が移ってきた（ＣａｒｌＷ．Ｗｉｌｍｓｅｎ他著「垂直共振器型面発光型レーザ」ケンブリッジ大学出版局、ケンブリッジ、２００１年）。可視レーザには、ディスプレイ、光記憶装置の読取り／書込み、レーザ・プリント及びプラスチック光ファイバを使用する短距離電気通信（Ｔ．イシグレ他著「ＧＩ型ポリマー光ファイバ及び６５０ｎｍ波長での高速レーザ・ダイオードを使用する２．５ギガビット／秒の１００ｍデータ伝送」エレクトロニクス・レター、１９９５年３月１６日、第３１巻第６号）といった多くの潜在的アプリケーションが存在する。多くの産業及び学究的研究所による世界的な努力にも関わらず、研究の多くは未だ可視スペクトルをスパンする光出力を生成する可視レーザ・ダイオード（端面発光型またはＶＣＳＥＬの何れか）の製造に費やされている。

可視波長のＶＣＳＥＬを生成する努力においては、可視スペクトルでは有機ベースの利得物質の方が無機ベースの利得物質よりも多くの優位点を享受できることから、無機ベースのシステムは放棄して有機ベースのレーザ・システムに集中することが効果的であると思われる。例えば、有機ベースの典型的な利得物質は、ポンピングされない散乱／吸収損失が低く、量子効率が高いという特性を有する。無機レーザ・システムと比較すると、有機レーザは、製造が比較的安価で全可視領域に渡って発光し、任意のサイズに拡縮することが可能であり、かつ最も重要な点として、単チップから複数の波長（赤、緑、青等）を放射することができる。ここ何年かは、有機ベースの固体レーザの製造に対する関心がますます高まっている。レーザ利得物質は高分子または小分子の何れかであり、ＶＣＳＥＬ（２０００年１２月１２日にＫｏｚｌｏｖ他によって発行された「有機垂直共振器型面発光型レーザ」と題する米国特許第６，１６０，８２８号参照）、導波管、リング・マイクロレーザ及び分散フィードバック（同じく例えば、Ｇ．Ｋｒａｎｚｅｌｂｉｎｄｅｒ他著「有機固体レーザ」Ｒｅｐ．Ｐｒｏｇ．Ｐｈｙｓ．６３、２０００年、及び１９９９年３月９日にＤｉａｚ−Ｇａｒｃｉａ他によって発行された「固体レーザ材料としての共役ポリマー」と題する米国特許第５，８８１，０８３号参照）等の多くの異なる共振器構造体が使用された。これら全ての構造体に伴う問題点は、レージングを達成するためには、別のレーザ・ソースを使用する光学的ポンピングによって共振器を励起する必要があることにある。レーザ共振器のポンピングは電気的に行うことがかなり好適であるが、これは、構造体を変調するには概してこの方が小型かつ容易となるためである。

電気的にポンピングされるレーザを達成する上での主要な障害は、典型的にはほぼ１０^−５ｃｍ^２／（Ｖ−ｓ）である有機材料の低いキャリア移動度である。この低いキャリア移動度が、多くの問題を引き起こす結果となる。低キャリア移動度のデバイスは、典型的には大幅な電圧降下及びオーム加熱を避けるために薄層の使用へと限定される。これらの薄層は、最終的にレージング・モードを損失性陰極及び陽極へと浸透させ、これにより、レージングしきい値の大幅な上昇が引き起こされる（Ｖ．Ｇ．Ｋｏｚｌｏｖ他著「光学ポンピング式有機半導体薄膜におけるフェルスター・エネルギー移動に基づくレーザ発振の研究」応用物理学ジャーナル、第８４巻第８号、１９９８年１０月１５日）。有機材料における電子−正孔の再結合はランジュバン型再結合（その速度はキャリア移動度に比例して拡縮する）によって管理されることから、低いキャリア移動度は一重項励起子を超える電荷キャリアを有する桁違いの大きさになる。従って、電荷誘導型（ポーラロン）吸収は、著しい損失メカニズムになる可能性がある（Ｎ．Ｔｅｓｓｌｅｒ他著「低移動発光ダイオードのパルス励起：有機レーザの含意するもの」応用物理学レター、第７４巻第１９号、１９９９年５月１０日）。レーザ・デバイスが５％の内部量子効率を有するものとすると、現在までに報告されている最低の発振しきい値〜１００Ｗ／ｃｍ^２（Ｍ．Ｂｅｒｇｇｒｅｎ他著「カスケード型のエネルギー移動を使用する有機薄膜内の光増幅」レターズ・ツー・ネイチャー、第３８９巻、１９９７年１０月２日）を使用し、上述の損失メカニズムを無視すると、電気ポンプ式発振しきい値の下限は１０００Ａ／ｃｍ^２になる。これらの損失メカニズムを考慮すると、発振しきい値は優に１０００Ａ／ｃｍ^２を超えるが、これは、有機デバイスによってサポートされ得る現在までに報告されている最高の電流密度である（ＮｉｒＴｅｓｓｌｅｒ他著「高ピーク・ブライトネス・ポリマーの発光ダイオード」アドバンスト・マテリアルズ、第１号、１９９８年１０月）。

これらの問題点を回避する一つの方法は、レージング媒体として非晶質有機材料ではなく結晶性の有機材料を使用することである。最近ではこの手法を取り入れて、ファブリーペロー共振器が単結晶テトラセンを利得物質として使用して構築された（Ｊ．Ｈ．Ｓｃｈｏｎ著「有機固体インジェクション・レーザ」サイエンス、第２８９巻、２０００年７月２８日）。結晶性のテトラセンを使用すれば、より大きな電流密度を達成することが可能であり、より厚い層を使用することが可能であり（キャリア移動度が約２ｃｍ^２／（Ｖ−ｓ）であるため）、かつポーラロンの吸収が格段に少ない。この有機構造体を使用すれば、室温でのレーザ電流密度しきい値は約１５００Ａ／ｃｍ^２になる。

有機ベース・レーザの優位点の１つは、利得物質が典型的には非晶質であることから、（無機材料、有機材料を問わず）高度の結晶性を要求する利得物質を使用するレーザに比べて、デバイスを安価に製造できることにある。さらに、有機非結晶利得物質をベースとするレーザは、単結晶材料による広い領域を生産することに関係なく広い領域に渡って製造することが可能であり、その結果、任意のサイズに拡縮することが可能になり、より大きな出力がもたらされる。それらの持つ非晶性により、有機ベースのレーザは広範な種類の基板上に成長することが可能であり、よってガラス、軟質プラスチック及びシリコン等の材料がこれらのデバイスを支持することができる。このように、コスト面での格段の優位点及び非結晶有機ベース・レーザに使用可能な支持体材料におけるより広い選択肢が存在する可能性がある。

有機レーザの電気式ポンピングに代わるものとしては、無機（Ｍ．Ｄ．ＭｃＧｅｈｅｅ他著「半導体ポリマー分散フィードバック・レーザ」応用物理学レター、第７２巻第１３号、１９９８年３月３０日）又は、有機（１９９９年３月９日にＢｅｒｇｇｒｅｎ他によって発行された「有機レーザを備える製品」と題する米国特許第５，８８１，０８９号）の発光ダイオード（ＬＥＤ）のような非コヒーレント光源による光学的ポンピングがある。この可能性は、特にホスト−ドーパントの組合せを活性媒体として使用する場合に、非ポンピング有機レーザ・システムが発振波長における格段に低減された合計拡散／吸収損失（〜０．５ｃｍ^−１）を有する結果として生じる。このような僅かな損失を利用したとしても、導波管レーザ設計を基礎とすれば、現在までに報告されている有機レーザの光学的ポンピングの最低しきい値は１００Ｗ／ｃｍ^２である（Ｍ．Ｂｅｒｇｇｒｅｎ他著「カスケード型のエネルギー移動を使用する有機薄膜内の光増幅」ネイチャー、第３８９巻、１９９７年１０月２日）。市販の無機ＬＥＤは〜２０Ｗ／ｃｍ^２以下のパワー密度しか供給できないため、異なるルートをとって非コヒーレント・ソースによる光学的ポンピングを組み込む必要がある。必要となるのは、５Ｗ／ｃｍ^２未満の光学的ポンピング・パワー密度のしきい値を実現すると同時に、レーザ・エリア構造体における利得体積を最低限に抑える方法である。

本発明は、カラーレーザ光を受け入れるためと、電子画像システムが上記カラーレーザ光に反応して可視カラー画像を生成するように拡散エレメントを保有するビューイング・スクリーンを含む、画像データ・ストリームから可視カラー画像を供給する電子画像システムを供給することにより、上述の１つまたは複数の問題点を克服することに関する。上記電子画像システムには、少なくとも１つのアレイに配列された複数の異なる色のレーザ光源も含まれ、このようなレーザ光源の各々は、ｉ）所定範囲の波長に渡るレーザ光に対して反射性であって、ポンプ・ビーム光を受け入れ、且つ、透過させる第１誘電スタックと、ｉｉ）上記第１誘電スタックを透過したポンプ・ビーム光を受け入れ、且つ、レーザ光を放射する有機活性領域と、ｉｉｉ）透過したポンプ・ビーム光及び上記有機活性領域からのレーザ光を反射して上記有機活性領域へ返す第２誘電スタックとを有する垂直共振器型構造を含み、上記第１及び第２誘電スタックと上記有機活性領域との組合せによってレーザ光を生成する。上記電子画像システムにはさらに、レーザ光を受け入れて画像データ・ストリームから可視カラー画像を生成する少なくとも１つのエリア・ライトバルブが含まれる。

本発明には、画像の均一性を向上させる、レターボックス化の際のフレアを低減させる、レーザ・スペックルの発現を抑制する、という優位点がある。さらに本発明は、エリア・ライトバルブと少なくとも１つの光ポンプ式有機ＶＣＳＥＬアレイとを使用する印刷システムを提供する。従って本発明は、ＬＥＤ等の様々な容易に入手可能であって非コヒーレントな光源を使用する光学的なポンピングによって駆動することが可能である。さらに、ポンプＬＥＤは１つのエリア上に配列することが可能であるため、本発明における有機レーザは二次元アレイに構築することが可能である。

本発明の上述の、及び他の目的、特徴及び優位点は、以下の説明及び図面に関連して考慮すればより明白となるであろう。諸図面における同一の参照番号は、可能な限り諸図に共通する同じ特徴を指して使用されている。

理解を容易にするため、可能な限り同一の参照番号が諸図に共通する同じ部材を指して使用されている。

図１は、垂直共振器型有機レーザ・デバイス１０の略図を示す。基板２０は、光学的ポンピング及びレーザ発光の意図された方向に依存して光透過性または不透明の何れであってもよい。光透過性の基板２０は、透明なガラス、プラスチックまたはサファイアのような他の透明物質であってもよい。あるいは、半導体材料（シリコン等）又はセラミック材料を含む、但しこれらに限定されない不透明な基板は、光学的なポンピング及び発光の両方が同じ表面を介して発生するようなケースで使用可能である。基板上には、第１誘電スタック３０と、それに続く有機活性領域４０と、第２誘電スタック５０とを備える有機レーザ膜構造体３５が蒸着される。ポンプ・ビーム６０は光子ソース６５から発せられ、ポンプ・ビーム６０に対して実質的に透過性である第１誘電スタック３０を介して垂直共振器型有機レーザ・デバイス１０を光学的にポンピングする。第２誘電スタック５０はポンプ・ビーム６０に対して実質的に反射性であるべきものであり、ポンプ・ビーム６０は有機活性領域４０を二度通過する。ポンプ・ビーム６０のソースは、発光ダイオード（ＬＥＤ）からの発光のように非コヒーレントであってもよい。あるいは、ポンプ・ビーム６０は、コヒーレントなレーザ・ソースから発せられる場合もある。図１は、ポンプ・ビーム６０が基板２０を通って送られ、レーザ光７０が第２誘電スタック５０から出ることを示している。あるいは、垂直共振器型有機レーザ・デバイス１０は、有機レーザ膜構造体３５を事実上反転させることにより、ポンプ・ビーム６０が空気側から送られ、レーザ光７０が基板２０内へと出ていくように動作させてもよい。シリコン等の不透明な基板の場合には、光学的ポンピング及びレーザ発光は共に空気側から発生するが、これは、有機レーザ膜構造体３５が図１の配置から反転された状態で達成され得る。

有機活性領域４０として好適な材料は、典型的には高真空熱蒸着によって蒸着される小分子量の有機ホスト−ドーパントの組合せである。ホスト−ドーパントの組合せは、利得媒体の非ポンピング拡散／吸収損失を大幅に下げることから効果的である。真空蒸着された材料はスピンコートされた高分子材料よりも均一に蒸着され得ることから、有機分子は分子量の小さいものであることが好適である。また、本発明に使用されるホスト材料は、それがポンプ・ビーム６０の十分な吸収を有し、且つ、その励起エネルギーのかなりの割合をフェルスター・エネルギー移動を介してドーパント材料へ移動し得るように選択することも好適である。ホスト及びドーパント分子間の無放射のエネルギー移動に関係するフェルスター・エネルギー移動の概念は、当業者に精通されている。赤色の発光レーザとして有益なホスト−ドーパントの組合せの一例は、ホストとしてのアルミニウム・トリス（８−ヒドロキシキノリン）（Ａｌｑ）と、ドーパントとしての［４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン］（ＤＣＪＴＢ）である。他の波長発光には、他のホスト−ドーパントの組合せを使用することができる。例えば、緑色の場合は、ホストとしてＡｌｑと、ドーパントとして［１０−（２−ベンゾチアゾリル）−２，３，６，７−テトラヒドロ−１，１，７，７−テトラメチル−１Ｈ，５Ｈ，１１Ｈ−［１］ベンゾピラノ［６，７，８−ｉｊ］キノリジン−１１−ｏｎｅ］（Ｃ５４５Ｔ）（０．５％の体積率で）の組合せが有益である。他の有機利得領域物質としては、ポリフェニレンビニレン誘導体、ジアルコキシ−ポリフェニレンビニレン、ポリ−パラ−フェニレン誘導体及びポリフルオレン誘導体等の高分子物質を含んでいてもよく、これは、本引用により開示された２００１年２月２７日にＷｏｌｋ他によって発行された同一出願人による米国特許第６，１９４，１１９号に教示されている。

第１及び第２誘電スタック３０及び５０は各々、好適には従来の電子ビーム蒸着によって蒸着され、かつ各々ＴｉＯ_２及びＳｉＯ_２等の高誘電率／低誘電率の誘電物質を交互に含むことができる。高誘電率層には、Ｔａ_２Ｏ_５等の他の物質を使用することもよい。図１が示す実施形態では、第１誘電スタック３０は温度約２４０℃で蒸着される。第２誘電スタック５０の蒸着プロセスの間、温度は有機活性材料の融解を避けて約７０℃に維持される。本発明のある別の実施形態では、第２誘電スタックは反射性の金属ミラー層の蒸着によって代えられる。典型的な金属は、９０％を超える反射率を有する銀またはアルミニウムである。この別の実施形態では、ポンプ・ビーム６０及びレーザ光７０は共に基板２０を通って進む。垂直共振器型有機レーザ・デバイス１０の所望の発光波長に従って、第１誘電スタック３０及び第２誘電スタック５０は共に、所定波長領域に渡り、レーザ光に対して反射性である。

垂直マイクロ共振器型の極めて巧妙な使用は、超低しきい値（０．１Ｗ／ｃｍ^２未満のパワー密度）でのレージング遷移を可能にする。この低いしきい値は、他のレーザ・システムにおいて従来的に使用されている集束型レーザ・ダイオード出力の代わりに非コヒーレントな光学ソースがポンピングに使用することができる。ポンプ・ソースの一例は、例えばクリー社から市販されている（特に、ＸＢＲＩＧＨＴ（登録商標）９００ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔＰｏｗｅｒＣｈｉｐ（登録商標）ＬＥＤ）ＵＶＬＥＤまたはＵＶＬＥＤのアレイである。これらのソースは、４０５ｎｍ周辺の波長に集中された光を発し、チップ形式で約２０Ｗ／ｃｍ^２のパワー密度を生成することが知られている。従って、デバイスのパッケージング及び拡張されるＬＥＤの発光角度形状に起因する利用効率の制限を考慮しても、ＬＥＤの明るさは、レージングのしきい値を超えるレベルでレーザ共振器を何度もポンピングするに足るものである。

レーザの効率は、垂直共振器型有機レーザ・デバイス８０として図２に描いた活性領域構造を使用すればさらに改善される。有機レーザ膜構造体３５は、１つまたは複数の周期性利得領域１００と、周期性利得領域１００の両側に配置されかつ周期性利得領域１００がデバイスの定在波電磁波の波腹１０３と整合されるように配置される有機スペーサ層１１０とを含む有機活性領域４０を備える。これは、有機活性領域４０内の定在波電磁波のパターン１２０を略示した図２に示されている。誘導放出は、電磁場の波腹１０３で最高でありかつノード１０５でほとんどなくなるため、有機活性領域４０は本来図２が示すように形成することが効果的である。有機スペーサ層１１０では誘導放出または自然放出は発生せず、かつおおむねレーザ光７０またはポンプ・ビーム６０の波長の何れをも吸収しない。有機スペーサ層１１０の一例は、有機物質１，１−ビス−（４−ビス（４−メチル−フェニル）−アミノ−フェニル）−シクロヘキサン（ＴＡＰＣ）である。ＴＡＰＣは、おおむねレーザ出力またはポンプ・ビーム・エネルギーの何れをも吸収せず、さらにその屈折率は大部分の有機ホスト材料のそれより僅かに低いことから、スペーサ材料としての機能を十分に果たす。屈折率のこの差は、電磁場の波腹１０３と周期性利得領域１００とのオーバーラップを最大化する手助けをすることから有益である。本発明に関連して後述するように、バルクな利得領域ではなく周期性利得領域の使用は、より高いパワー変換効率及び望ましくない自然放出の大幅な低減をもたらす。周期性利得領域の配置は、光学装置の標準的なマトリクス法を使用して決定される（ＳｃｏｔｔＷ．Ｃｏｒｚｉｎｅ他著「周期性利得構造体を有するファブリー・ペロー型面発光レーザの設計」ＩＥＥＥ量子エレクトロニクス・ジャーナル、第２５巻第６号、１９８９年６月）。良好な結果を得るためには、周期性利得領域１００の厚さを５０ｎｍ以下にして望ましくない自然放出を回避する必要がある。

図３が描くフェーズロック有機レーザ・アレイ１９０を使用すれば、空間的コヒーレンスの度合いを維持しながらレーザの領域を増大させることができる。二次元的なフェーズロック・レーザ・アレイ１９０を形成するため、有機レーザ膜構造体３５は、ピクセル間領域２１０で分離されるレーザ・ピクセル２００を形成するようにパターン化される。レーザ・ピクセル２００は、レーザ光をピクセル間領域２１０へ弱く閉じ込めることにより、少量の組込みの屈折率導波型または利得導波型の何れかによって、または少なくとも１つのミラーの反射率を変調することによって生成される。ある実施形態では、屈折率変調は、標準的なフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を使用して第１誘電スタック３０内にエッチング領域２２０をパターン化して形成し、よって第１誘電スタック３０の表面上に円柱の二次元アレイを形成することにより影響を受けた。有機レーザ・マイクロ共振器型構造体の残りの部分は、パターン化された第１誘電スタック３０上に上述のように蒸着される。この同じ実施形態では、レーザ・ピクセル２００の形状は円形であるが、矩形等の他のピクセル形状であってもよい。

レーザ・ピクセル２００のサイズは、レーザ・ピクセル２００によって支持される側方モードを決定する上で極めて重要である。屈折率導波型の構造体の場合、サポートされる側方モードの数は光導波管を管理する周知の規則によって示される（Ｔ．Ｔａｍｉｒ編「集積型光学素子」１９７９年、第２章、Ｈ．Ｋｏｇｅｌｎｉｋ著「誘電体導波管の理論」参照）。利得導波型の構造体の場合、サポートされる側方モードの数は、サポートされる共振器の・モードと利得形状とのオーバーラップの度合いによって示される。屈折率変調型の構造体の場合、サポートされる側方モードの数は、所定のモードが経験する回折損失に関連してミラー構造体の寸法により決定される（Ａ．Ｇ．Ｆｏｘ、ＴｉｎｇｙｅＬｉ共著「メーザ干渉計における共振モード」Ｂ．Ｓ．Ｔ．Ｊ．、第４０巻４５３−４５８ページ、１９６１年３月、参照）。導波構造体に依存して、それを下回れば単一の横断モードだけがサポートされ、かつそれを上回れば複数の横断モードがサポートされる限界寸法が存在する。これらの原理はレーザ・システム一般に適用されるものであって、有機レーザ構造体固有の限定的なものではない。

フェーズロックを取得するためには、レーザ・ピクセル２００間で強度及び位相情報が交換されなければならない。これを達成するには、ピクセル間スペーシングは０．２５乃至４μｍの範囲でなければならない。より大きなピクセル間スペーシングでもフェーズロック型のアレイ動作は発生するが、光学的ポンピング・エネルギーの利用は非効率的になる。安定したフェーズロッキングを取得するためには、レーザ・ピクセル２００は基本的な側方モードのみをサポートすることが好適である。これを達成するため、側方寸法（円形のレージング・ピクセルの直径等）は、好適には５μｍ以下である。エッチング領域２２０を形成するためのエッチング深さは、好適には２００乃至１０００ｎｍである。第１誘電スタック３０内へちょうど奇数数の層を超えるまでエッチングすれば、利得媒体のピークからのエッチング領域２２０における縦モードの波長の大幅なシフトに影響を与えることができる。従って、ピクセル間領域２１０ではレージング作用は防止され、かつ自然放出は大幅に低減される。エッチング領域２２０の形成は最終的に、レーザ発光はレーザ・ピクセル２００に弱く閉じ込められ、ピクセル間領域２１０からは何らレージングが発生せず、アレイ１９０によりコヒーレントなフェーズロック・レーザ光が放射されるという結果をもたらす。

図４は、個別にアドレス可能なエレメントのアレイに容易に製造され得るという、有機ＶＣＳＥＬデバイスの別の優位点を示している。図４は、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００の斜視図である。有機ＶＣＳＥＬアレイ３００はポンプ・ソース・アレイ３１０を備え、ポンプ・ソース・アレイ３１０は複数のポンプ・アレイ・エレメント３２０を含む。ポンプ・アレイ・エレメント３２０は、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００をポンピングするために役立つ波長及びパワー密度を有する光子ソースである。ポンプ・ソース・アレイ３１０の有益な例は、カラーＬＥＤのアレイである。ポンプ・ソース・アレイ３１０の上には基板２０が供給され、その上に有機レーザ膜構造体３５が蒸着される。有機レーザ膜構造体３５は、図１乃至３に関連して先に論じた実施形態の何れであってもよい。

ポンプ・ソース・アレイ３１０の配置は、複数の有機レーザ・エレメント３３０を画定する。有機ＶＣＳＥＬアレイ３００における有機レーザ・エレメント３３０は、単一のポンプ・アレイ・エレメント３２０によってポンピングされるエリアである。有機レーザ・エレメント３３０は、ポンプ・アレイ・エレメント３２０を個々にアドレスすることにより、個々にアドレス可能なものである。このことは、活性化された１つの有機レーザ・エレメント３４０を示す図４に示されている。活性化された有機レーザ・エレメント３４０は、ポンプ・ビーム６０を放射する活性化されたポンプ・エレメント３５０を備える。ポンプ・ビーム６０は、活性化された有機レーザ・エレメント３４０の領域におけるしきい値を超える有機利得物質を励起する。これにより、レーザ光７０は、活性化された有機レーザ・エレメント３４０のエリア内で有機レーザ膜構造体３５の面に対して実質的に垂直に放出される。

有機ＶＣＳＥＬアレイ３００では、各有機レーザ・エレメント３３０は隣接する有機レーザ・エレメント３３０と非コヒーレントであることが好適である。これは、隣り合う有機レーザ・エレメント３３０のレーザ・ピクセル２００間に１０μｍを超える間隙を画定することにより達成され得る。或いは、ポンプ・ソース・アレイ３１０を隣り合う有機レーザ・エレメント３３０間にポンピングされない領域を残すように製造することもできる。従って、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００全体によって放出されるレーザ光７０は、ある程度の空間的非コヒーレンスを有することになる。これは、有機レーザ膜構造体３５としてフェーズロック・アレイ構造体が使用される場合であっても同様であるが、この場合は、個々の有機レーザ・エレメント３３０の出力が回折限界性である可能性がある。但し、この場合の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００全体のエタンデュは、少なくとも回折を限定されたエタンデュのＮ倍になる。ここでＮは、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００における有機レーザ・エレメント３３０の数である。空間的非コヒーレンスは、レーザ・スペックルの発現を低減させることからディスプレイ・システムには有益である。また有機レーザ・エレメント３３０は複数のホスト−ドナーの組合せ及び／または複数の共振器構造を含んでもよく、それによって多数の波長が１つのアレイにより生成され得る。

図５は、本発明による電子画像システムを示す。電子画像システム４００は、図５において斜視図で略示されている。電子画像システム４００は、画像を生成する光学変調システム４０５と、標的平面４４０上に画像を投射する投射レンズ４３０とを備える。画像は、変調された光強度の二次元パターンである。図が示す電子画像システム４００は単色画像を示唆しているが、本発明は単色の使用に限定されない。図１３乃至１７は、３色を使用する画像システムの特定的な実施形態を示している。

光学変調システム４０５は有機ＶＣＳＥＬアレイ３００を含み、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００は、レーザ光７０を放射しかつ１つのエリアに渡って配列される個々の有機レーザ・エレメント３３０を備える。エリア・ライトバルブ４２０は、データを使用してレーザ光７０を変調し、画像を生成するために供給される。データは、投射型のディスプレイまたは画像プリンタにおいて有益な画像データを含んでもよいが、これに限定されない。あるいは、エリア・ライトバルブ４２０を使用してレーザ光７０の強度を変調し、テキスト・プリンタにおけるようなテキスト・データまたは他のデータを画像上に符号化することもできる。有機ＶＣＳＥＬアレイ３００とエリア・ライトバルブ４２０との間には、レーザ光７０を受け入れてエリア・ライトバルブ４２０上に所望の照射形状を生成するためのビーム成形光学素子４１０が供給される。

エリア・ライトバルブ４２０は、矩形形状に配列された個々に動作可能な光変調ピクセルの二次元アレイを備える。適切なエリア・ライトバルブ４２０の例は、ＪＶＣ、スリーファイブ、オーロラ及びフィリップスから市販されている透過型または反射型の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネル、及びテキサス・インスツルメンツから市販されているデジタル・ライト・プロセシング（登録商標）（ＤＬＰ（登録商標））チップ等のマイクロミラー・アレイである。単純化を期して、図５が示す略図は透過型のライトバルブを示唆しているが、エリア・ライトバルブ４２０は反射型である場合もあり、これもやはり本発明の範囲に含まれることは知られている。反射型ライトバルブを使用する実施形態の詳細な説明は、図１１及び１２に関連して行う。

図５が示すエリア・ライトバルブ４２０は、さらに、光ビームを変調するために光学素子（図示されていない）を解析することを必要とする。例えば液晶ライトバルブは、偏光用光学素子がレーザ光７０から偏光コンポーネントを選択的に除去することを必要とする。あるいは、偏光されたレーザ光７０は、非対称のレーザ・ピクセル２００（図３に示されている）及び他の手段を介して直接有機ＶＣＳＥＬアレイ３００によって生成してもよい。別の例として、マイクロミラー・アレイは、所望の立体角に偏向される光のみを画像に寄与させるビーム・ストップまたはオプトメカニカル・アーキテクチャを必要とする。

標的平面４４０における画像の特定使用は、本発明のアプリケーションに依存する。ディスプレイ・システムでは、標的平面４４０に可視画像を生成するためのディスプレイ・スクリーンが置かれる。背面投射型ディスプレイ・システムにおけるディスプレイ・スクリーンは、水平または垂直方法の何れでも所望の視野を供給する拡散の度合いを特徴とする透過材料の形式をとると思われる。透明材料は、ガラスまたはプラスチック、もしくは基板と拡散フィルムとの組合せであってもよい。拡散は、エッチング表面、ホログラフィック表面または拡散フィルムによって供給してもよい。前面投射型ディスプレイ・システムにおけるディスプレイ・スクリーンは、例えばマット・スクリーンのような拡散特性を有する反射材料の形式をとると思われる。電子写真印刷システムでは、標的平面４４０は、トナー・ステーションを介して上に印刷媒体が送られる電子写真ドラムまたはプレートのロケーションに一致することになる。ＡｇＸ−ベースの印刷システムでは、感光性の印刷媒体が標的平面４４０に位置づけられ、続く現像により画像が露呈される。

図５に示す最も単純な実施形態では、ビーム成形光学素子４１０は、エリア・ライトバルブ４２０上に有機ＶＣＳＥＬアレイ３００を画像化するレンズを備える。有機ＶＣＳＥＬアレイ３００は、エリア・ライトバルブ４２０と同じアスペクト比を有することが好適である。或いは、異なるアスペクト比を使用してもよく、ビーム成形光学素子４１０は有機ＶＣＳＥＬアレイ３００のアナモフィック画像を生成してもよい。ビーム成形光学素子４１０の倍率は、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００の画像エリアとエリア・ライトバルブ４２０のエリアとが整合するように選択されなければならない。幾分かのオーバーフィルは、照射におけるエッジ効果を除去し、かつ機械的許容差をもたらすために望ましい。有機ＶＣＳＥＬアレイ３００の画像は、個々の有機レーザ・エレメント３３０間の暗領域から生じる場合のある望ましくないピクセレーション効果を除去するために、僅かに焦点外れにしてもよい。

この実施形態は、２つの重大な優位点を有する。第１に、エリア・ライトバルブ４２０上の所与のロケーションは主として有機ＶＣＳＥＬアレイ３００上の１つだけの有機レーザ・エレメント３３０からの光を受け入れることから、そのロケーションにおける照射強度は有機レーザ・エレメント３３０を変調することによって制御可能である。従って、有機レーザ・エレメント３３０は、均一の画像を生成するために異なる出力レベルで駆動してもよい。これを使用すれば、エリア・ライトバルブ４２０または有機ＶＣＳＥＬアレイ３００における不均一性を補償すること、または標的平面４４０において生成される画像内の放射ｃｏｓ^４フォールオフを補償することができる。

有機ＶＣＳＥＬアレイ３００をエリア・ライトバルブ４２０上へ画像化する第２の優位点は、レターボックス化を向上された性能で適用し得ることにある。レターボックス化は、光変調ピクセルの行または列を必要に応じて使用不可能にし、画像のアスペクト比を効果的に変更することにより、所与のエリア・ライトバルブから幾つかの異なるアスペクト比を生成することができる技術である。先行技術システムでは、所望の光変調ピクセルのみを照射しようとすれば必要になると思われる照射光学素子の複雑なスイッチングを回避するために、ライトバルブ全体が照射される。実環境のライトバルブは何れも、幾分かの小さな割合の光が使用不可能にされた光変調ピクセルを通過することを可能にし、レターボックス化された画像領域にフレアがもたらされる。このようなフレアは、エリア・ライトバルブ４２０上の使用不可能にされた光変調ピクセルを照射すると思われる有機レーザ・エレメント３３０をポンピングしないことにより、電子画像システム４００から除去することができる。

あるいは、ビーム成形光学素子４１０に非画像化アーキテクチャを使用することもできる。この場合、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００はエリア・ライトバルブ４２０上へ画像化されない。ごく普通の例としては、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００をエリア・ライトバルブ４２０から所定の距離を置いて配置してもよく、レーザ光７０は伝播してエリア・ライトバルブ４２０において所与の強度の分散を生成することができる。このような手法の単純さは魅力あるものではあるが、実際の反射型ライトバルブ・システムにおいて必要とされる距離のために均一な照射形状の達成が困難になる。いろんな意味で、有機レーザ・エレメント３３０からの光をエリア・ライトバルブ４２０の所与の部分にマッピングするより、あらゆる有機レーザ・エレメント３３０からの光でエリア・ライトバルブ４２０の全域を照射する方が好適である。そうすれば、照射は、１つまたは複数の有機レーザ・エレメント３３０の不良に対して固有の冗長性を保有する。但しこれは、有機レーザ・エレメント３３０が、エリア・ライトバルブ４２０における光の形状に重大な干渉フリンジを導入せずにオーバーラップできるように相互に非コヒーレントでなければならないことを意味する。

有機レーザ・エレメントからの光をオーバーラップするビーム成形光学素子を使用する電子画像システムの一例を、図６に示す。図６は、垂直共振器型有機レーザ・アレイを有する小型レンズ・アレイを使用する電子画像システム５００の断面図である。電子画像システム５００は、二次元強度パターンを備える画像を生成する光学変調システム５０５と、標的平面４４０上に画像を投射する投射レンズ４３０とを備える。光学変調システム５０５は有機ＶＣＳＥＬアレイ３００を備え、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００は、レーザ光７０を放出しかつ１つのエリア上に配列された個々の有機レーザ・エレメント３３０を備える。エリア・ライトバルブ４２０は、データを使用してレーザ光７０を変調し、画像を生成するために供給される。有機ＶＣＳＥＬアレイ３００とエリア・ライトバルブ４２０との間には、レーザ光７０を受け入れてエリア・ライトバルブ４２０上に所望の照射形状を生成するビーム成形光学素子４１０が供給される。

ビーム成形光学素子４１０は、レーザ光７０を受け入れるコンバイナ・小型レンズ・アレイ５１０を備える。個々の有機レーザ・エレメント３３０から放射されたレーザ光７０は、単一の小型レンズによって収集され、直角にコリメートされたビームが形成される。コンバイナ視野レンズ５２０はコリメートされたビームの各々を収集し、エリア・ライトバルブ４２０で互いの上にオーバーラップされた各有機レーザ・エレメント３３０の拡大画像を形成する。液晶ライトバルブの場合、コンバイナ視野レンズ５２０はテレセントリック型であることが好適であるが、他の実施形態ではエリア・ライトバルブ４２０を超えて瞳に収束することができる。

有機レーザ・エレメント３３０の各々が均一（またはほぼ均一）の放射光形状を供給すれば、光学変調システム５０５はエリア・ライトバルブ４２０の均一な照射を供給する。あるいは、放射光形状が不均一であり、放射光の不均一さが有機レーザ・エレメント３３０毎にランダムなパターンであるとしても、光学変調システム５０５は平均化を介してエリア・ライトバルブ４２０の均一な照射をもたらすことができる。しかしながら、放射光形状が有機レーザ・エレメント３３０の端における一般的フォールオフのようなパターンの不均一性を有していれば、平均化を行ってもエリア・ライトバルブ４２０の照射においてフォールオフは再現される。フォールオフがアプリケーションの均一性許容範囲を超える場合、この問題はエリア・ライトバルブ４２０を過照射することにより、または光均一化光学素子（フライアイ型インテグレータまたは積算バー等）の使用により補正することが可能である。

このように、光均一化光学素子は、それ自体が所与の有機レーザ・エレメント３３０からのレーザ光７０を混ぜ合わせる。有機レーザ・エレメント３３０から放射されるレーザ光７０はマルチモードであり、この場合もやはり最終的な照射に重大な干渉フリンジを導入することなくオーバーラップが発生し得るほど非コヒーレント（または部分的に非コヒーレント）であることが好適である。その結果、均一化素子と共に使用される有機ＶＣＳＥＬアレイ３００は、好適には、個々にマルチモードでありかつ相互に非コヒーレントである有機レーザ・エレメント３３０を備える。これは例えば、フェーズロック・アレイでない、またはマルチモードのレージング・ピクセルを備えるフェーズロック・アレイである有機レーザ・エレメント３３０を使用して達成することが可能である。あるいは、空間的コヒーレンスを低減するエレメントを包含することにより、個々の単モード・コヒーレント有機レーザ・エレメント３３０をインテグレータと共に使用してもよい。コヒーレンスを低減させるエレメントの一例は、ディフューザである。しかしながら、ディフューザは、光学的に粗いディフューザ表面によって誘発されるスペックルを平均化するために、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００とインテグレータ光学素子との間の光路において回転または振動されなければならない。最終的には、それらが多数存在しかつ互いに非コヒーレントであれば、単モードの有機レーザ・エレメント３３０は有効であると言える。この場合、各有機レーザ・エレメント３３０によって誘発されるコヒーレンス・アーティファクトがエリア・ライトバルブ４２０上で整合されなければ、コヒーレンス・アーティファクトは平均化に起因して気づかれないものになる。

インテグレータを含むビーム成形光学素子を使用する電子画像システムの一例を、図７に示す。図７は、フライアイ型インテグレータを含む電子画像システム５５０の断面図である。電子画像システム５５０は、二次元強度パターンを備える画像を生成する光学変調システム５５２と、標的平面４４０上に画像を投射する投射レンズ４３０とを備える。光学変調システム５５２は有機ＶＣＳＥＬアレイ３００を備え、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００は、レーザ光７０を放出しかつ１つのエリア上に配列された個々の有機レーザ・エレメント３３０を備える。エリア・ライトバルブ４２０は、データを使用してレーザ光７０を変調し、画像を生成するために供給される。有機ＶＣＳＥＬアレイ３００とエリア・ライトバルブ４２０との間には、レーザ光７０を受け入れてエリア・ライトバルブ４２０上に所望の照射形状を生成するためのビーム成形光学素子４１０が供給される。

ビーム成形光学素子４１０は、小型レンズ・コンバイナ・システム５５５と、フライアイ型インテグレータ５５７とを備える。小型レンズ・コンバイナ・システム５５５は、コンバイナ・小型レンズ・アレイ５１０と、これに続くコンバイナ視野レンズ５２０とを備える。コンバイナ・小型レンズ・アレイ５１０及びコンバイナ視野レンズ５２０はレーザ光７０を受け入れ、フライアイ型インテグレータ５５７のエントランスに個々の有機レーザ・エレメント３３０による、拡大され、且つ、オーバーラップされた画像を形成する。

フライアイ型インテグレータ５５７は、整合された小型レンズ・アレイ・ペア５６０と、フライアイ型カップリング光学素子５７０とを備える。技術上十分に理解されるように、フライアイ型インテグレータは入力された光ビームを幾つかの小さいビームレットに分割し、次いでビームレットの画像をオーバーラップさせて均一な照射を生成する。図７が示すフライアイ型インテグレータにおいて、整合された小型レンズ・アレイ・ペア５６０は、小型レンズ・コンバイナ・システム５５５によって供給された光をビームレットに分割するタスクを実行する。フライアイ型カップリング光学素子５７０は、エリア・ライトバルブ４２０においてビームレット（実際には、整合された小型レンズ・アレイ・ペア５６０の最初のアレイのエントランスにおけるフィールド）をオーバーラップさせて再画像化するタスクを実行する。液晶ライトバルブの場合、フライアイ型カップリング光学素子５７０はテレセントリック型であることが好適であるが、他の実施形態ではエリア・ライトバルブ４２０を超えて瞳に収束することができる。有機ＶＣＳＥＬアレイ３００によって生成される光を効率的に利用するために、フライアイ型インテグレータは、エリア・ライトバルブ４２０の所望の照射のアスペクト比に整合する画像を（アライメント公差として僅かなオーバーフィルを伴って）生成しなければならない。これは、整合された小型レンズ・アレイ・ペア５６０における個々の小型レンズのアスペクト比をエリア・ライトバルブ４２０の所望の照射のアスペクト比に整合させることにより、最も容易に達成することが可能である。但し、例えばレターボックス化を使用する場合など、所望の照射のアスペクト比は必ずしもエリア・ライトバルブ４２０のアスペクト比に一致しないことに留意されたい。

均質化用ビーム成形光学素子を使用する電子画像システムの別の実施形態を、図８に示す。図８は、垂直共振器型有機レーザ・アレイを備えるライトパイプ型インテグレータを使用する電子画像システム６００の断面図である。電子画像システム６００は、二次元強度パターンを備える画像を生成する光学変調システム６０５と、標的平面４４０上に画像を投射する投射レンズ４３０とを備える。光学変調システム６０５は有機ＶＣＳＥＬアレイ３００を備え、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００は、レーザ光７０を放出しかつ１つのエリア上に配列された個々の有機レーザ・エレメント３３０を備える。エリア・ライトバルブ４２０は、データを使用してレーザ光７０を変調し、画像を生成するために供給される。有機ＶＣＳＥＬアレイ３００とエリア・ライトバルブ４２０との間には、レーザ光７０を受け入れてエリア・ライトバルブ４２０上に所望の照射形状を生成するためのビーム成形光学素子４１０が供給される。

ビーム成形光学素子４１０は、エリア・ライトバルブ４２０の均一な照射を供給するライトパイプ型のインテグレータである。ビーム成形光学素子４１０は、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００から放射されたレーザ光７０を受け入れて積算バー６２０のエントランスにこれを集束させる集光レンズ６１０を備える。レーザ光７０は、上記バーの長さに沿って下流へ伝播するにつれて内部全反射により積算バー６２０内に拘束され、十分な伝播長さの後に均質化された光６３０が生成される。均質化された光６３０は、平面Ａにおいて積算バー６２０を出る。ライトパイプ光学素子６４０は、画像平面Ａを共役平面Ａ’に画像化するために供給される。エリア・ライトバルブ４２０は、平面Ａ’に、またはこれに近接して配置される。

積算バー６２０は、矩形断面を有する、ある長さの光学特性ガラスまたはプラスチックである。好適な材料は、ＢＫ７、石英ガラスまたは他の光学ガラスである。積算バー６２０の断面のアスペクト比は好適にはエリア・ライトバルブ４２０の所望の照射のアスペクト比に一致するが、この場合、ライトパイプ光学素子６４０は球面レンズ・エレメントしか備えることができない。但し、例えばレターボックス化を使用する場合など、所望の照射のアスペクト比は必ずしもエリア・ライトバルブ４２０のアスペクト比に一致しないことに留意されたい。積算バー６２０の断面には異なるアスペクト比を使用することができるが、この場合は、アナモフィックなライトパイプ光学素子６４０を使用しなければならない。積算バー６２０は、真っ直ぐであり、かつその全長に渡って一定の幅を有して示されている。但し積算バー６２０は、先細であったり曲がっていてもよく、こうした場合も発明の範囲に含まれる。

図９は、モノリシック・インテグレータ６５０の断面を示す。モノリシック・インテグレータ６５０は、積算バー６２０のエントランス・ファセット上に直接供給された有機ＶＣＳＥＬアレイ３００を備える。有機ＶＣＳＥＬアレイ３００は、レーザ光７０を放射しかつ１つのエリアに渡って配列された、よってレーザ光７０を積算バー６２０内へ直接発射することができる個々の有機レーザ・エレメント３３０を備える。積算バー６２０は、好適には、レーザ光７０の伝播に伴ってその断面積が縮小していくように先細にされる。これにより、異なる有機レーザ・エレメント３３０からのレーザ光７０は効果的に相互に混合され、積算バー６２０の出口ファセット（画像平面Ａ）において均質化された光６３０が生成される。

モノリシック・インテグレータ６５０を作製するためには、図４に示すように有機ＶＣＳＥＬアレイを別々の基板上に製造し、その後光学セメントを使用して基板を積算バー６２０に取り付けることができる。

レーザを使用するディスプレイ・システムの場合、レーザ・スペックルの発現は主たる懸念事項である。スペックルはレーザ・ソースの固有のコヒーレンスに起因して発生し、レーザ光が光学的に粗いディスプレイ・スクリーンから散乱すると複雑な干渉パターンを発現させる。レーザ・スペックルの可視性を低減させる多くの方法のうちで最も魅力あるものの１つは、レーザ・ソースの時間的及び空間的コヒーレンス双方の低減である（Ｇ．Ｐａｒｒｙ著「部分コヒーレント光におけるスペックル・パターン」：Ｊ．Ｃ．Ｄａｉｎｔｙ編「レーザ・スペックルと関連現象」第３章、スプリンガー、１９７５年、参照）。この技術は部分的に、本発明の有機ＶＣＳＥＬアレイによる使用によく適合する。

時間的コヒーレンスの低減は、本発明の有機利得物質は従来型のレーザ材料に比べて格段に大きい利得帯域幅を呈するという事実によって可能になる。例えば、ドーパントＤＣＭでドープされたＡｌｑは、１００ｎｍを超える利得帯域幅を有することが報告されている（Ｓ．Ｒｉｅｃｈｅｌ他著、オプティクス・レターズ、第２６巻第９号、２００１年５月１日、参照）。従って、同じホスト−ドーパントの組合せを使用すれば、広範な波長を有するレーザを製造する可能性が存在する。図１乃至４を参照すると、均一なホスト−ドーパントの組合せを有する有機ＶＣＳＥＬアレイ３００内では、例えば有機活性領域４０の厚さを制御しつつ変化させれば、有機レーザ・エレメント３３０間でレーザ波長を変えることができる。レーザにおける縦方向のレーザ・モードは共振器長さに比例する波長を有するため、変化する活性領域の厚さは、有機レーザ・エレメント３３０間で変化するレーザ波長を生成する。

有機レーザ・エレメント３３０に渡ってレーザ波長を故意に変えることができるという容易さは、半導体または固体レーザ・アレイを使用する類似の変形を試行する際に遭遇する困難さに比べて極めて優位である。一例として、１９９５年１月２４日にＷｅｌｃｈ他によって発行された「モノリシック・マルチ波長レーザ・ダイオード・アレイ」と題する米国特許第５，３８４，７９７号は、ブラッグ反射格子アレイに結合され次いでレーザ増幅アレイと周波数２倍導波管アレイの双方に結合され、これにより配置及び波長のフレキシブルさが有機ＶＣＳＥＬアレイ３００によって供給されるものより少ないマルチ波長レーザ・アレイを供給するレーザ発振器アレイを含む、複雑なモノリシック・マルチ波長レーザ・ダイオード・アレイについて記述している。

全ての有機レーザ・エレメント３３０によって放射されるレーザ光７０とオーバーラップするビーム成形光学素子４１０を使用すると、極めて広いスペクトル幅を達成することができる。この概念を、図１０に示す。図１０は、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００の空間的コヒーレンスを低減させるためのレーザ・スペクトルのオーバーラップの使用を示す図である。各有機レーザ・エレメント３３０は、特徴的な個々の波長λ_ｉと、個々のスペクトル幅Δλ_ｉとを有する個々のレーザ・スペクトル７００を有する。単モードのＶＣＳＥＬ設計を想定すると、個々のスペクトル幅Δλ_ｉは垂直共振器構造のフィネスによって決定される。極めて広い個々のスペクトル幅Δλ_ｉは、第２誘電スタック５０及び／または低反射性の第１誘電スタック３０（図１参照）を使用する場合にそうなると思われるように、低フィネスの垂直共振器型構造によってもたらされる可能性がある。しかしながら、ＬＥＤポンピングを使用可能にする低しきい値のポンプ密度を達成するためには、垂直共振器は、スペックルの可視性に直接影響するには狭すぎる（＜１ｎｍ）個々のスペクトル幅Δλ_ｉをもたらすと思われる高フィネスを保有しなければならない。

しかしながら、先に述べたように、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００に渡る有機活性領域４０の厚さを変えれば、個々の有機レーザ・エレメント３３０間で個々の中心波長λ_ｉを変化させることができる。全ての有機レーザ・エレメント３３０によって放射されるレーザ光７０をオーバーラップさせる効果は、個々のレーザ・スペクトル７００全ての合計であるスペクトル・バンド７１０を発生させることにある。結果的に生じるスペクトル・バンド７１０は、極めて広い（＞＞１ｎｍ）ために十分な表面粗さを有するディスプレイ・スクリーンではスペックルをほとんど見えなくさせる可能性のある合計スペクトル幅Δλ_ｔｏｔを有する。可視性の無機半導体レーザを使用する関連技術は、Ｗａａｒｔｓ他による「レーザ照射型ディスプレイ・システム」と題する国際特許出願第ＷＯ９５／２０８１１号に開示されている。

レーザ・スペックルの可視性はしばしば、平均強度によって正規化されるスペックル強度の標準偏差の割合として定義されるスペックルのコントラストによって定量化される。これはまた、スペックル雑音の信号対雑音比の逆数に等しい。複数の波長の使用がレーザ・スペックルの発現に与える効果を定量化によって予測するために、下記式（１）

によって表すことのできるパワー・スペクトル密度（Ｓ）を有する、スペックル幅σ_ｋのガウス・スペクトル・バンド７１０のケースについて考察する。式１において、ｋ＝２π／λは波数であり、ｋ_０＝２π／λ_０は平均波数またはスペクトル・バンド７１０の中心における波数である。散乱面が、表面粗さσ_ｈとして表される標準偏差によって特徴づけられる正規分布を有するものとすると、時間的非コヒーレンスに起因するスペックル・コントラストの低減は、下記式（２）によって与えられる（Ｐａｒｒｙ参照）。

但し、光学表面粗さ（可能ビューイング・スクリーンの場合）は反射散乱面でσ_ｚ＝２σ_ｈ、透過散乱面でσ_ｚ＝（ｎ−１）σ_ｈと定義され、ｎは散乱面の屈折率を表す。例えば、表面粗さσ_ｈ＝５０μｍを有する前面投射型ディスプレイ・スクリーンについて考察すると、コントラストを２０％にまで低減させるためにはσ_ｋ＝０．１２５μｍ^−１であることが必要であり、これは、中心波長λ_０＝５５０ｎｍに関して合計スペクトル幅Δλ_ｔｏｔ＝１４ｎｍ（ＦＷＨＭ）に相当する。

本発明はまた、レーザ・ソースの空間的コヒーレンスを低減させる手段も提供する。個々の有機レーザ・エレメント３３０は相互に非コヒーレントであるため、アレイ全体は空間的にコヒーレントである。従って、ソースの効果的なロケーションを電子画像システムを振り返るソース画像として考えて、イワイとアサクラ（Ｔ．Ｉｗａｉ、Ｔ．Ａｓａｋｕｒａ共著「コヒーレント情報の処理におけるスペックルの低減」ＩＥＥＥプロシーディングズ、第８４巻第５号、１９９６年５月）は、スペックルのコントラストがほぼ下記式（３）によって与えられることを示した。

但し、ＮＡ_ｐｒｏｊはプロジェクタの有効開口率（ほぼ、エリア・ライトバルブ４２０上の所与の点の照射の角度幅を投射レンズ４３０の倍率で除したもの）であり、ＮＡ_ｏｂｓは観察者の目の開口率（ほぼ、観察者の瞳の半径をスクリーンから観察者までの距離で除したもの）である。これを有機ＶＣＳＥＬアレイの特性との関連で表すためには、電子画像システムのラグランジュの不変量はほぼＮＡ_ｐｒｏｊと標的平面における画像の半値幅との積である、という事実を利用することが可能であり、さらに、光学システムは有機ＶＣＳＥＬアレイによって発生する光を完全に利用する（即ち、システムのラグランジュの不変量はほぼ有機ＶＣＳＥＬアレイのそれである）ことを想定する。さらに、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００が、各々がビーム品質係数Ｍ^２を有するビームを放射するＮ_ＬＥ個の同一の有機レーザ・エレメント３３０を備えるというケースについて考察すると、有機ＶＣＳＥＬアレイ全体のラグランジュの不変量はほぼＮ_ＬＥＭ^２と、λ／πである回折限界ガウス・ビームのラグランジュとの積に等しくなる。従って、空間的コヒーレンスに起因するスペックル・コントラストの低減は、観察者の瞳の半径（Ｒ_ｅｙｅ）と、観察者の距離（スクリーン幅の数で表現されるＮ_ｓｗ）と、個々の有機レーザ・エレメント３３０のビーム品質係数（Ｍ^２）と、有機レーザ・エレメント３３０の数（Ｎ_ＬＥ）とに関連して、下記式（４）のように表すことが可能である。

一例として、少なくとも１つのスクリーン幅の距離から見られるように設計され、かつ個々に回折限界ガウス・ビーム（Ｍ^２＝１）を放射する有機レーザ・エレメントを有する本発明による緑色の有機ＶＣＳＥＬアレイ（λ_０＝５５０ｎｍ）を使用するディスプレイ・システムについて考えてみる。観察者の瞳の半径が約１．５ｍｍであるものとすると、式４は、０．２のスペックル・コントラストを得るためには有機レーザ・エレメント数がＮ_ＬＥ＝２１，０００であれば足りることを示唆している。個々に動作可能な有機レーザ・エレメントをこれほど大量に製造するよりも、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００の合計ラグランジュが少なくとも回折限界の約２０，０００倍になるように、非回折限界ビームを生成する各レーザ・ピクセルを設計する方が好適であると思われる。実際にはこれは、フェーズロック・エリアを、例えばフェーズロック・アレイに間隙を挿入して各有機レーザ・エレメント３３０の小領域に限定することにより、容易に達成される。例えば、Ｍ^２〜１００の非回折限界ビームを放射するような有機レーザ・エレメント３３０を設計すれば、僅か２００個ほどの有機レーザ・エレメントでスペックルの大幅な低減を達成することができる。

実際には、本明細書で論じる手段を使用すれば、本発明による電子画像システムにおけるスペックルを低減するために、空間的コヒーレンスの低減及び時間的コヒーレンスの低減の双方を使用することができる。従って、スペックルは、式２及び３に記述された両プロセスによって低減することが可能である。

次に、特定のタイプのエリア・ライトバルブを使用する光学変調システムの実施形態について説明する。図１１は、レーザ光７０を放射する反射型液晶ライトバルブを有する有機ＶＣＳＥＬアレイ３００を使用する光学変調システム８００の断面図である。ビーム成形光学素子４１０は、均一でありかつ反射型液晶ライトバルブ８３０の所望の照射に面積が整合された照射形状を生成するように供給される。但し所望の照射面積は、必ずしも反射型液晶ライトバルブ８３０の完全エリアに一致しないことに留意されたい。ビーム成形光学素子４１０としては、図５乃至９の説明において論じた実施形態の何れをも使用可能である。反射型液晶ライトバルブ８３０は、製造可能性及びそのアーキテクチャのエレクトロニクス集積効果のために、好適にはリキッドクリスタル・オン・シリコン（ＬＣＯＳ）チップである。反射型液晶ライトバルブ８３０は、ＪＶＣから市販されているＤ−ＩＬＡ（登録商標）チップ等の垂直配向ネマチック（ＶＡＮ）ＬＣＯＳ設計またはねじれネマチックＬＣＯＳ設計であってもよい。反射型液晶ライトバルブ８３０は、ｓ方向に偏向する光を受け入れる。個々に動作可能な光変調ピクセルは、印加電圧に応答して制御可能量の遅延特性を与える。光変調ピクセルから反射される光は、画像の黒色領域を生成する（図１１で画定されているような）ｓ方向の線形偏光、画像の明るい領域を生成する（図１１で画定されているような）ｐ_ｒｅｆ方向の線形偏光または中間レベルの画像を生成する楕円偏光または部分回転式線形偏光を有してもよい。

ビーム成形光学素子４１０と反射型液晶ライトバルブ８３０との間には、偏光ビーム・スプリッタ８２０が設けられている。偏光ビーム・スプリッタ８２０は、二色性偏光感受型コーティングまたはワイヤグリッド・アレイを含む接着キューブ型またはプレート型ビーム・スプリッタであってもよい。二色性偏光ビーム・スプリッタ・キューブ及びプレートはカリフォルニア州アービン所在のニューポート及び他の多くの光学素子販売業者から市販され、ワイヤグリッド偏光ビーム・スプリッタはユタ州オーレム所在のモクステックから市販されている。レーザ光７０は線形偏光されることが好適であるが、有機ＶＣＳＥＬアレイ３００と偏光ビーム・スプリッタ８２０との間にプレポラライザ８１０が含まれていれば、非偏光化される、または他の方法（円形または楕円等）で偏光することが可能である。あるいは、偏光ビーム・スプリッタ８２０の消光比が必要なコントラストを十分な安全マージンで超過していれば、プレポラライザ８１０なしに非偏光の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００を使用することができる。このアプリケーションの消光比は、偏光コーティングのｐ偏光の光の反射率に対するｓ偏光の光の反射率の割合と定義される。

偏光ビーム・スプリッタ８２０はレーザ光７０を受け入れ、ｓ偏光成分（コーティング面に平行な偏光を有する）を反射し、使用されずにビーム・ストップ（図示されていない）でブロックされる可能性のあるｐ_ｉｎｃ偏光成分を透過させる。プレポラライザ８１０が使用されれば、これが実質的にレーザ光７０のｐ_ｉｎｃ偏光成分を除去する。反射型液晶ライトバルブ８３０から偏光変動を伴って反射されると、偏光ビーム・スプリッタ８２０はｓ偏光成分を有機ＶＣＳＥＬアレイ３００へと反射し返し、同時にｐ_ｒｅｆ成分をアナライザ８４０へと透過させる。アナライザ８４０は、ビームから残留する任意のｓ偏光の光をさらに濾波する線形ポラライザである。投射レンズ４３０は、光学変調システム８００を標的平面４４０上へ画像を投影する電子画像システムにおいて使用するために示されている。

光学変調システム８００は、ｓ偏光の入射光を使用し、反射型液晶ライトバルブ８３０が偏光ビーム・スプリッタ８２０によって反射される光を受け入れるように配置されている特定の一配置において説明されているが、ｐ偏光の入射光を使用し、反射型液晶ライトバルブ８３０が偏光ビーム・スプリッタ８２０を透過する光を受け入れるように配置され、かつアナライザ８４０及び投射レンズ４３０が反射型液晶ライトバルブ８３０及び偏光ビーム・スプリッタ８２０から反射するｓ偏光の光を受け入れるように配置するような別の配置もまたできる。

図１２は、マイクロミラー・アレイ・ライトバルブを有する有機ＶＣＳＥＬアレイを使用する光学変調システム９００の断面図である。光学変調システム９００は、レーザ光７０を放射する有機ＶＣＳＥＬアレイ３００を備える。ビーム成形光学素子４１０は、均一でありかつマイクロミラー・アレイ・ライトバルブ９１０の所望の照射に面積が整合された照射形状を生成するように供給される。但し所望の照射面積は、必ずしもマイクロミラー・アレイ・ライトバルブ９１０の完全エリアに一致しないことに留意されたい。ビーム成形光学素子４１０としては、図５乃至９の説明において論じた実施形態の何れをも使用可能である。マイクロミラー・アレイ・ライトバルブ９１０は、テキサス・インスツルメンツから市販されているデジタル・ライト・プロセシング（登録商標）（ＤＬＰ（登録商標））チップであってもよい。

マイクロミラー・アレイ・ライトバルブ９１０上の個々に動作可能な光変調ピクセルは各々、光を２方向のうちの一方向へ反射して変調する。光変調ピクセルがオフ状態にあるとき、これは入射光を第１の方向へ反射し、ビーム・ストップ９３０によって捕捉されるオフ状態ビーム９２０を生成する。光変調ピクセルがオン状態にあるとき、これは入射光を第２の方向へ反射し、オン状態ビーム９４０を生成する。光学変調システム９００から電子画像システムを形成するために、オン状態ビーム９４０を受け入れ、かつこれから標的平面４４０上へマイクロミラー・アレイ・ライトバルブ９１０の画像を生成する投射レンズ４３０を供給することができる。連続トーン画像は、マイクロミラー・アレイ・ライトバルブ９１０を使用して、所望のグレースケール値を生成するフレーム時間部分に渡ってオン状態に切換すべく各光変調ピクセルを個々に制御することにより生成される。

次に、有機ＶＣＳＥＬアレイを使用するフルカラー電子画像システムについて説明する。これらのシステムに関しては、少なくとも３つの異なるカラー・レーザ・ソースが必要とされることを想定し、以下、赤、緑及び青のスペクトル領域で発光するレーザについて考察する。印刷システムの場合、赤、緑及び青のレーザ・ソースに関する要件が写真媒体を使用する印刷に適用される。しかしながら電子写真印刷の場合は、赤のスペクトル領域の単ソースを使用し、異なるトナーを付加してフルカラー画像を達成することができる。従って、説明した任意の光学システムはどれも、フルカラー電子写真レーザ・プリンタに使用することが可能である。

図１３は、３チップ構成を使用するフルカラー電子画像システム１０００の略図である。フルカラー電子画像システム１０００は、赤、緑及び青の二次元強度パターンを備えるフルカラー画像を生成するフルカラー光学変調システム１００５と、標的平面４４０上にフルカラー画像を投射する投射レンズ４３０とを備える。フルカラー光学変調システム１００５は、赤の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｒを備える。赤の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｒに含まれるポンプ・ソース・アレイは、個々のポンプ・ソースにポンプ光を放射させる赤のポンプ・ドライバ１０１０Ｒからの赤のポンプ信号１０２０Ｒを受信する。ポンピングされると、赤の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｒは、赤の部分の可視スペクトルにおける波長を有する赤のレーザ光７０Ｒを放射する。赤のレーザ光７０Ｒは、赤のエリア・ライトバルブ４２０Ｒの所望の照射を生成する赤のビーム成形光学素子４１０Ｒによって収集される。赤のビーム成形光学素子４１０Ｒは、図５乃至９に関する説明において論じたものの何れであってもよい。赤のエリア・ライトバルブ４２０Ｒは、反射型液晶ライトバルブまたはマイクロミラー・アレイ・ライトバルブであることが好適であるが、図１３に示唆するような透過型の液晶ライトバルブであってもよい。

フルカラー光学変調システム１００５はさらに、緑の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｇを備える。緑の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｇに含まれるポンプ・ソース・アレイは、個々のポンプ・ソースにポンプ光を放射させる緑のポンプ・ドライバ１０１０Ｇからの緑のポンプ信号１０２０Ｇを受信する。ポンピングされると、緑の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｇは、緑の部分の可視スペクトルにおける波長を有する緑のレーザ光７０Ｇを放射する。緑のレーザ光７０Ｇは、緑のエリア・ライトバルブ４２０Ｇの所望の照射を生成する緑のビーム成形光学素子４１０Ｇによって収集される。緑のビーム成形光学素子４１０Ｇは、図５乃至９に関する説明において論じたものの何れであってもよい。緑のエリア・ライトバルブ４２０Ｇは、赤のエリア・ライトバルブ４２０Ｒと同じタイプのものであることが好適である。

フルカラー光学変調システム１００５はさらに、青の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｂを備える。青の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｂに含まれるポンプ・ソース・アレイは、個々のポンプ・ソースにポンプ光を放射させる青のポンプ・ドライバ１０１０Ｂからの青のポンプ信号１０２０Ｂを受信する。ポンピングされると、青の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｂは、青の部分の可視スペクトルにおける波長を有する青のレーザ光７０Ｂを放射する。青のレーザ光７０Ｂは、青のエリア・ライトバルブ４２０Ｂの所望の照射を生成する青のビーム成形光学素子４１０Ｂによって収集される。青のビーム成形光学素子４１０Ｂは、図５乃至９に関する説明において論じたものの何れであってもよい。青のエリア・ライトバルブ４２０Ｂは、赤のエリア・ライトバルブ４２０Ｒ及び緑のエリア・ライトバルブ４２０Ｇと同じタイプのものであることが好適である。

フルカラー光学変調システム１００５はさらに、符号化されるデータをフルカラー画像の形式で供給するデータ・ストリーム１０３０を含む。データは、例えば印刷またはディスプレイ・システム用の静止画像またはディスプレイ・システム用の動画に対応している可能性がある。データ・プロセッサ１０４０はデータ・ストリーム１０３０からデータを受信し、赤のエリア・ライトバルブ４２０Ｒを駆動する赤のライトバルブ駆動信号１０５０Ｒと、緑のエリア・ライトバルブ４２０Ｇを駆動する緑のライトバルブ駆動信号１０５０Ｇと、青のエリア・ライトバルブ４２０Ｂを駆動する青のライトバルブ駆動信号１０５０Ｂとを生成する。これらの駆動信号により、ライトバルブは、赤のエリア・ライトバルブ４２０Ｒ、緑のエリア・ライトバルブ４２０Ｇ及び青のエリア・ライトバルブ４２０Ｂ上に各々赤、緑及び青の画像を形成する。

フルカラー光学変調システム１００５はさらに、赤のエリア・ライトバルブ４２０Ｒ、緑のエリア・ライトバルブ４２０Ｇ及び青のエリア・ライトバルブ４２０Ｂによって変調された光を受け入れ、これらを１つのビームに結合するカラー・コンバイナ１０６０を備える。カラー・コンバイナ１０６０に関しては先行技術において多くの適切な実施形態が周知であるが、好適な例は、（図１３に示すような）Ｘ−キューブまたはフィリップスのプリズムである。投射レンズ４３０は標的平面４４０上へフルカラー画像を投射するが、このフルカラー画像は拡大されかつオーバーラップされた赤、緑及び青の画像である。

図１４は、フィールド・カラーシーケンス型であって３つの有機垂直共振器型レーザ・アレイを使用するフルカラー電子画像システム１１００の略図である。フルカラー電子画像システム１１００は、赤、緑及び青の二次元強度パターンを備えるフルカラー画像を生成するフルカラー光学変調システム１１０５と、標的平面４４０上にフルカラー画像を投射する投射レンズ４３０とを備える。フルカラー光学変調システム１１０５は、赤の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｒを備える。赤の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｒに含まれるポンプ・ソース・アレイは、個々のポンプ・ソースにポンプ光を放射させる赤のポンプ・ドライバ１０１０Ｒからの赤のポンプ信号１０２０Ｒを受信する。ポンピングされると、赤の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｒは、赤の部分の可視スペクトルにおける波長を有する赤のレーザ光７０Ｒを放射する。

フルカラー光学変調システム１１０５はさらに、緑の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｇを備える。緑の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｇに含まれるポンプ・ソース・アレイは、個々のポンプ・ソースにポンプ光を放射させる緑のポンプ・ドライバ１０１０Ｇからの緑のポンプ信号１０２０Ｇを受信する。ポンピングされると、緑の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｇは、緑の部分の可視スペクトルにおける波長を有する緑のレーザ光７０Ｇを放射する。

フルカラー光学変調システム１１０５はさらに、青の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｂを備える。青の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｂに含まれるポンプ・ソース・アレイは、個々のポンプ・ソースにポンプ光を放射させる青のポンプ・ドライバ１０１０Ｂからの青のポンプ信号１０２０Ｂを受信する。ポンピングされると、青の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｂは、青の部分の可視スペクトルにおける波長を有する青のレーザ光７０Ｂを放射する。

フルカラー光学変調システム１１０５はさらに、赤のレーザ光７０Ｒ、緑のレーザ光７０Ｇ及び青のレーザ光７０Ｂを受け入れて単一のビームを形成するカラー・コンバイナ１０６０を備える。ビーム成形光学素子４１０は、この単一のビームを受信してエリア・ライトバルブ４２０の所望の照射を生成するために供給される。ビーム成形光学素子４１０は、図５乃至９に関する説明において論じたものの何れであってもよい。カラー・コンバイナ１０６０は、図１４におけるＸ−キューブとして示されているが、代わりにフィリップスのプリズムまたはダイクロイック・ミラー対であってもよい。ダイクロイック・ミラーは、これらがフルカラー電子画像システム１１００のエリア・ライトバルブ４２０と標的平面４４０との間の画像経路内には配置されないことから、フルカラー光学変調システム１１０５におけるカラー・コンバイナ１０６０の適格な実施形態である。逆に、傾斜されたミラー基板はフルカラー電子画像システム１０００の投射レンズ４３０によって生成される画像に非点収差及びコマ収差を導入することから、ダイクロイック・ミラーは、図１３のフルカラー光学変調システム１００５におけるカラー・コンバイナ１０６０の実施形態としては好適でない。

フルカラー光学変調システム１１０５は、さらに、符号化されるデータをフルカラー画像の形式で供給するデータ・ストリーム１０３０を含む。データは、例えば印刷またはディスプレイ・システム用の静止画像またはディスプレイ・システム用の動画に対応している可能性がある。データ・プロセッサ１０４０はデータ・ストリーム１０３０からデータを受信し、エリア・ライトバルブ４２０を駆動するライトバルブ駆動信号１１４０を生成する。さらに、ライトバルブ変調を赤、緑及び青の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｒ、３００Ｇ及び３００Ｂの連続照射と同期させるためにタイミング発生器１１１０が供給される。タイミング発生器１１１０は、赤のタイミング信号１１２０Ｒと、緑のタイミング信号１１２０Ｇと、青のタイミング信号１１２０Ｂとを生成する。

次に図１５を参照して、タイミング発生器１１１０が図１４に示された赤、緑及び青の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｒ、３００Ｇ及び３００Ｂの各々、及び画像データ・プロセッサ１０４０に与える作用について詳しく述べる。図１５は、フルカラー電子画像システム１１００における赤、緑及び青のタイミング信号１１２０Ｒ、１１２０Ｇ及び１１２０Ｂの各々、ライトバルブ駆動信号１１４０及び赤、緑及び青のポンプ信号１０２０Ｒ、１０２０Ｇ及び１０２０Ｂの各々の間の時間的関係性を示すタイミング図である。横軸は時間軸であり、幾つかの等しいフレーム時間に分かれている。ディスプレイ・システムの場合、フレーム時間は動画の個々のフレームが表示される時間を表す。印刷システムでは、図中のフレーム時間は１ページ分の印刷時間を表す場合もあるが、１ページに複数の露出が使用される場合には単一露出の時間を表す可能性もある。各フレーム時間は、赤のウィンドウ、緑のウィンドウ及び青のウィンドウに分けられ、そこで各々赤、緑及び青の画像が生成される。図１５のタイミング図は、赤、緑及び青のウィンドウが等しい持続時間であることを示唆している。総じてこれは好適であるが、必要条件ではなく、例えばレーザの出力及び／または赤、緑及び青のチャネル間の視聴者または媒体の感度の差を補償するために異なるウィンドウ時間を使用することも可能である。

図１５におけるタイミング図の縦軸は、様々な信号の表示より成る。赤のウィンドウ内では、赤のタイミング信号１１２０Ｒが使用可能になる。赤のタイミング信号１１２０Ｒの使用可能化は、赤のポンプ信号１０２０Ｒのターンオン開始を起動し、赤のレーザ光７０Ｒを安定させる任意選択の遅延により、ライトバルブ駆動信号１１４０は赤の画像変調信号を図１４に示されたエリア・ライトバルブ４２０へ送信できるようになる。この赤のウィンドウの間に、赤の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｒはエリア・ライトバルブ４２０を照射し、エリア・ライトバルブ４２０は、フルカラー画像の赤の成分を赤のレーザ光７０Ｒで変調する。赤のウィンドウの終わりでは、赤のタイミング信号１１２０Ｒが使用不可能にされ、この時点で赤のポンプ信号１０２０Ｒが使用不可能にされ、赤の画像変調信号がライトバルブ駆動信号１１４０から除去される。

緑のウィンドウ内では、緑のタイミング信号１１２０Ｇが使用可能になる。緑のタイミング信号１１２０Ｇの使用可能化は、緑のポンプ信号１０２０Ｇのターンオン開始を起動し、緑のレーザ光７０Ｇを安定させる任意選択の遅延により、ライトバルブ駆動信号１１４０は緑の画像変調信号をエリア・ライトバルブ４２０へ送信できるようになる。この緑のウィンドウの間に、緑の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｇはエリア・ライトバルブ４２０を照射し、エリア・ライトバルブ４２０は、フルカラー画像の緑の成分を緑のレーザ光７０Ｇで変調する。緑のウィンドウの終わりでは、緑のタイミング信号１１２０Ｇが使用不可能にされ、この時点で緑のポンプ信号１０２０Ｇが使用不可能にされ、緑の画像変調信号がライトバルブ駆動信号１１４０から除去される。

青のウィンドウ内では、青のタイミング信号１１２０Ｂが使用可能になる。青のタイミング信号１１２０Ｂの使用可能化は、青のポンプ信号１０２０Ｂのターンオン開始を起動し、青のレーザ光７０Ｂを安定させる任意選択の遅延により、ライトバルブ駆動信号１１４０は青の画像変調信号をエリア・ライトバルブ４２０へ送信できるようになる。この青のウィンドウの間に、青の有機ＶＣＳＥＬアレイ３００Ｂはエリア・ライトバルブ４２０を照射し、エリア・ライトバルブ４２０は、フルカラー画像の青の成分を青のレーザ光７０Ｂで変調する。青のウィンドウの終わりでは、青のタイミング信号１１２０Ｂが使用不可能にされ、この時点で青のポンプ信号１０２０Ｂが使用不可能にされ、青の画像変調信号がライトバルブ駆動信号１１４０から除去される。連続するフレームについてこのプロセスが反復され、その間に赤、緑及び青の画像変調信号が後続フレームのための特定ディスプレイをフルカラー画像上へ符号化する。

次に再度図１４を参照すると、フルカラー電子画像システム１１００は、例えばディスプレイ・システムに適用することも可能である。すると、ディスプレイ・システムに使用されるフルカラー電子画像システム１１００は、赤、緑及び青の画像を高速（実際には、フリッカ周波数を超える、または約３０ｍｓ未満のフレーム時間等）で連続的に生成し、人の目はこれを区別することができない。従って観察者は、連続する単色画像ではなくフルカラー画像を見る。

図１６は、フィールド・カラーシーケンス型であって１つの有機垂直共振器型レーザ・アレイを使用するフルカラー電子画像システム１２００の略図である。フルカラー電子画像システム１２００は、赤、緑及び青の二次元強度パターンを備えるフルカラー画像を生成するフルカラー光学変調システム１２０５と、標的平面４４０上にフルカラー画像を投射する投射レンズ４３０とを備える。フルカラー光学変調システム１２０５は、赤、緑及び青の可視スペクトル部分にあるレーザ光７０を放射する能力のあるフルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０を備える。フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０は、赤のポンプ・ドライバ１０１０Ｒによって供給される赤のポンプ信号１０２０Ｒに応答して赤のレーザ光を放射する。フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０は、緑のポンプ・ドライバ１０１０Ｇによって供給される緑のポンプ信号１０２０Ｇに応答して緑のレーザ光を放射する。フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０は、青のポンプ・ドライバ１０１０Ｂによって供給される青のポンプ信号１０２０Ｂに応答して青のレーザ光を放射する。ビーム成形光学素子４１０は、レーザ光７０を受信してエリア・ライトバルブ４２０の所望の照射を生成するために供給される。ビーム成形光学素子４１０は、図５乃至９に関する説明において論じたものの何れであってもよい。

フルカラー光学変調システム１２００はさらに、符号化されるデータをフルカラー画像の形式で供給するデータ・ストリーム１０３０を含む。データは、例えば印刷またはディスプレイ・システム用の静止画像またはディスプレイ・システム用の動画に対応している可能性がある。データ・プロセッサ１０４０はデータ・ストリーム１０３０からデータを受信し、エリア・ライトバルブ４２０を駆動するライトバルブ駆動信号１１４０を生成する。さらに、ライトバルブ変調をフルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０からの赤、緑及び青の照射と同期させるためにタイミング発生器１１１０が供給される。タイミング発生器１１１０は、赤のタイミング信号１１２０Ｒと、緑のタイミング信号１１２０Ｇと、青のタイミング信号１１２０Ｂとを生成する。図１５に関連して説明したタイミング図は、フルカラー電子画像システム１２００に使用されるカラー・シーケンス・プロセスにも適用される。

次に、フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０について詳しく説明する。図１７は、フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０の一実施形態の略断面図である。フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０は、赤のポンプ・アレイ・エレメント１２３０Ｒと、緑のポンプ・アレイ・エレメント１２３０Ｇと、青のポンプ・アレイ・エレメント１２３０Ｂとを含むポンプ・ソース・アレイ３１０を備える。フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０はさらに、基板２０を備える。基板２０上には、赤の有機レーザ・エレメント１２２０Ｒが、赤の光スペクトル部分の波長を有する赤のレーザ光７０Ｒの放射に適する有機ドーパントを伴って供給される。赤の有機レーザ・エレメント１２２０Ｒは、赤のポンプ信号１０２０Ｒに応答してポンプ・ビーム６０を生成する赤のポンプ・アレイ・エレメント１２３０Ｒに整合される。赤のポンプ・アレイ・エレメント１２３０Ｒによって生成されるポンプ・ビーム６０は赤の有機レーザ・エレメント１２２０Ｒを励起し、これに赤のレーザ光７０Ｒを放射させる。

フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０はさらに、基板２０上に供給され、かつ緑の光スペクトル部分の波長を有する緑のレーザ光７０Ｇの放射に適する有機ドーパントを含む緑の有機レーザ・エレメント１２２０Ｇを備える。緑の有機レーザ・エレメント１２２０Ｇは、緑のポンプ信号１０２０Ｇに応答してポンプ・ビーム６０を生成する緑のポンプ・アレイ・エレメント１２３０Ｇに整合される。緑のポンプ・アレイ・エレメント１２３０Ｇによって生成されるポンプ・ビーム６０は緑の有機レーザ・エレメント１２２０Ｇを励起し、これに緑のレーザ光７０Ｇを放射させる。

フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０はさらに、基板２０上に供給され、かつ青の光スペクトル部分の波長を有する青のレーザ光７０Ｂの放射に適する有機ドーパントを含む青の有機レーザ・エレメント１２２０Ｂを備える。青の有機レーザ・エレメント１２２０Ｂは、青のポンプ信号１０２０Ｂに応答してポンプ・ビーム６０を生成する青のポンプ・アレイ・エレメント１２３０Ｂに整合される。青のポンプ・アレイ・エレメント１２３０Ｂによって生成されるポンプ・ビーム６０は青の有機レーザ・エレメント１２２０Ｂを励起し、これに青のレーザ光７０Ｇを放射させる。

従って、図１７に示すフルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０が図１６に示すフルカラー電子画像システム１２００において使用されると、赤、緑及び青のポンプ信号１０２０Ｒ、１０２０Ｇ及び１０２０Ｂが連続して使用可能にされ、赤、緑及び青の有機レーザ・エレメント１２２０Ｒ、１２２０Ｇ及び１２２０Ｂが各々連続して起動される。

赤、緑及び青の有機レーザ・エレメント１２２０Ｒ、１２２０Ｇ及び１２２０Ｂの他の配置が使用され得ることは明白であるとされなければならない。図１７における断面は、色が交互する有機レーザ・エレメントを示しているが、これは、フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０の両次元またはフルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０の１つの次元を単色の有機レーザ・エレメントの列に変える構成を示唆する可能性がある。或いは、赤、緑及び青の有機レーザ・エレメント１２２０Ｒ、１２２０Ｇ及び１２２０Ｂは、複数の単色の有機レーザ・エレメントの粗い領域のような他の配置に編成することも可能である。同様に、異なる色がフルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ１２１０内に異なる数の有機レーザ・エレメントを有してもよい。これは、例えばレーザまたはシステムの効率または視聴者／受信機の感度を保証するために行ってもよい。

本明細書で説明しているフルカラー電子画像化の実施形態は３色（赤、緑、青）を想定しており、画像生成に使用される。但し、グレースケールの画像システムに２色を使用し、もしくは４色以上を広い色域の電子画像システムに使用することが可能である。また、赤、緑及び青でない３色を例えば着色印刷システムに使用可能であることも考えられる。特に挙げたこれらの変形例は、当業者によって容易に実行されるものと思われる。

さらに、ｄ）少なくとも１つのエリア・ライトバルブ上へ少なくとも１つのアレイを画像化するレンズを備える電子画像システム。

複数の異なるカラーレーザ光源は変調されて標的平面上へ均一な画像が生成される電子画像システム。

３つのカラーレーザ光源アレイは、色によって各々３つのエリア・ライトバルブに整合される電子画像システム。

３つのカラーレーザ光源アレイは、ａ）赤のレーザ光源アレイと、ｂ）緑のレーザ光源アレイと、ｃ）青のレーザ光源アレイとを含む電子画像システム。

３つのカラーレーザ光源アレイは、さらに、ａ）赤のエリア・ライトバルブを照射する赤のレーザ光源アレイと、ｂ）緑のエリア・ライトバルブを照射する緑のレーザ光源アレイと、ｃ）青のエリア・ライトバルブを照射する青のレーザ光源アレイとを含む電子画像システム。

３つのカラーレーザ光源アレイは、単一のエリア・ライトバルブに整合される電子画像システム。

少なくとも３つのカラーレーザ光源アレイの各々は、１つのフレーム内で連続してポンピングされる電子画像システム。

少なくとも３つのカラーレーザ光源アレイの各々は、少なくとも３つのカラーレーザ光源アレイの連続するポンピングの間に単一のエリア・ライトバルブに同期する電子画像システム。

単一のカラーレーザ光源アレイは、複数の赤のレーザ光源と、複数の緑のレーザ光源と、複数の青のレーザ光源とを含む電子画像システム。

少なくとも１つのエリア・ライトバルブは単一のカラーレーザ光源アレイによって照射される電子画像システム。

複数の赤のレーザ光源と、複数の緑のレーザ光源と、複数の青のレーザ光源とは１つのフレーム内で連続してポンピングされる電子画像システム。

複数の赤のレーザ光源、複数の緑のレーザ光源及び複数の青のレーザ光源の各々は、ポンピング・シーケンスの間に単一のエリア・ライトバルブに各々同期する電子画像システム。

さらに、ｄ）少なくとも１つのエリア・ライトバルブ上へ均一な照射を生成する少なくとも１つの光インテグレータを備える電子画像システム。

少なくとも１つの光インテグレータはフライアイ型インテグレータを含む電子画像システム。

少なくとも１つの光インテグレータは積算バーを含む電子画像システム。

少なくとも１つのエリア・ライトバルブは液晶パネルを含む電子画像システム。

液晶パネルは、反射型のリキッド・クリスタル・オン・シリコン・ライトバルブである電子画像システム。

少なくとも１つのエリア・ライトバルブはマイクロミラー・アレイを含む電子画像システム。

各レーザ光源は、レーザ・スペクトルが個々の波長λ_ｉと個々のスペクトル幅Δλ_ｉとを有するレーザ光を生成する電子画像システム。

複数の異なるカラーレーザ光源の組合せは、合計スペクトル幅Δλ_ｔｏｔを有する少なくとも１つのスペクトル・バンドを生成する電子画像システム。

少なくとも１つのスペクトル・バンドはオーバーラップするレーザ・スペクトルを含む電子画像システム。

合計スペクトル幅Δλ_ｔｏｔは１ナノメートルより大きい電子画像システム。

各レーザ光源はビーム品質係数Ｍ^２を有するレーザ光を生成し、少なくとも１つのアレイはＮ_ＬＥ個のカラーレーザ光源を備え、Ｍ^２とＮ_ＬＥとの積は１０００より大きい電子画像システム。

少なくとも１つのカラーレーザ光源アレイは、積算バーの前面に直接供給される電子画像システム。

本電子画像システムはディスプレイ・システムに組み込まれ、さらに、ｄ）レーザ光を受け入れるためと、拡散エレメントを保有するビューイング・スクリーンを備える電子画像システム。

ビューイング・スクリーンは光学表面粗さσ_ｚを有し、複数の異なるカラー光源は合計スペクトル幅σ_ｋを有し、よってＣ_Ｔ＝［１＋（２σ_ｋσ_ｚ）^２］^−１／４は０．５未満である電子画像システム。

本電子画像システムは印刷システムに組み込まれ、さらに、ｄ）レーザ光と記録データとを受信する標的平面に位置づけられる感光媒体を備える電子画像システム。

さらに、ｃ）少なくとも１つのエリア・ライトバルブ上へ少なくとも１つのアレイを画像化するレンズを備える光学変調システム。

複数の異なるカラーレーザ光源は変調されて少なくとも１つのエリア・ライトバルブ上へ均一な画像が生成される光学変調システム。

３つのカラーレーザ光源アレイは、色によって各々３つのエリア・ライトバルブに整合される光学変調システム。

３つのカラーレーザ光源アレイは、ａ）赤のレーザ光源アレイと、ｂ）緑のレーザ光源アレイと、ｃ）青のレーザ光源アレイとを含む光学変調システム。

３つのカラーレーザ光源アレイは、さらに、ａ）赤のエリア・ライトバルブを照射する赤のレーザ光源アレイと、ｂ）緑のエリア・ライトバルブを照射する緑のレーザ光源アレイと、ｃ）青のエリア・ライトバルブを照射する青のレーザ光源アレイとを含む光学変調システム。

３つのカラーレーザ光源アレイは、単一のエリア・ライトバルブに整合される光学変調システム。

少なくとも３つのカラーレーザ光源アレイの各々は、１つのフレーム内で連続してポンピングされる光学変調システム。

少なくとも３つのカラーレーザ光源アレイの各々は、少なくとも３つのカラーレーザ光源アレイの連続するポンピングの間に単一のエリア・ライトバルブに同期する光学変調システム。

単一のカラーレーザ光源アレイは、複数の赤のレーザ光源と、複数の緑のレーザ光源と、複数の青のレーザ光源とを含む光学変調システム。

少なくとも１つのエリア・ライトバルブは単一のカラーレーザ光源アレイによって照射される光学変調システム。

複数の赤のレーザ光源と、複数の緑のレーザ光源と、複数の青のレーザ光源とは１つのフレーム内で連続してポンピングされる光学変調システム。

複数の赤のレーザ光源、複数の緑のレーザ光源及び複数の青のレーザ光源の各々は、ポンピング・シーケンスの間に単一のエリア・ライトバルブに各々同期する光学変調システム。

さらに、ｃ）少なくとも１つのエリア・ライトバルブ上へ均一な照射を生成する少なくとも１つの光インテグレータを備える光学変調システム。

少なくとも１つの光インテグレータはフライアイ型インテグレータを含む光学変調システム。

少なくとも１つの光インテグレータは積算バーを含む光学変調システム。

少なくとも１つのエリア・ライトバルブは液晶パネルを含む光学変調システム。

液晶パネルは、反射型のリキッド・クリスタル・オン・シリコン・ライトバルブである光学変調システム。

少なくとも１つのエリア・ライトバルブはマイクロミラー・アレイを含む光学変調システム。

各レーザ光源は、レーザ・スペクトルが個々の波長λ_ｉと個々のスペクトル幅Δλ_ｉとを有するレーザ光を生成する光学変調システム。

複数の異なるカラーレーザ光源の組合せは、合計スペクトル幅Δλ_ｔｏｔを有する少なくとも１つのスペクトル・バンドを生成する光学変調システム。

少なくとも１つのスペクトル・バンドはオーバーラップするレーザ・スペクトルを含む光学変調システム。

合計スペクトル幅Δλ_ｔｏｔは１ナノメートルより大きい光学変調システム。

各レーザ光源はビーム品質係数Ｍ^２を有するレーザ光を生成し、少なくとも１つのアレイはＮ_ＬＥ個のカラーレーザ光源を備え、Ｍ^２とＮ_ＬＥとの積は１０００より大きい光学変調システム。

少なくとも１つのカラーレーザ光源アレイは、積算バーの前面に直接供給される光学変調システム。

本光学変調システムはディスプレイ・システムに組み込まれ、さらに、ｃ）カラーレーザ光を受け入れるためと、拡散エレメントを保有するビューイング・スクリーンと、ｄ）ビューイング・スクリーン上へカラー画像を投射して可視カラー画像を形成する投射レンズとを備える光学変調システム。

ビューイング・スクリーンは光学表面粗さσ_ｚを有し、複数の異なるカラー光源は合計スペクトル幅σ_ｋを有し、よってＣ_Ｔ＝［１＋（２σ_ｋσ_ｚ）^２］^−１／４は０．５未満である光学変調システム。

本光学変調システムは印刷システムに組み込まれ、さらに、ｃ）レーザ光と記録データとを受信する感光媒体を備える光学変調システム。

垂直共振器型面発光レーザであって、ｉ）所定範囲の波長に渡るレーザ光に対して反射性であって、発光ダイオード・アレイからのポンプ・ビーム光を受け入れかつ透過する第１誘電スタックと、ｉｉ）第１誘電スタックから透過されたポンプ・ビーム光を受け入れかつレーザ光を放射する有機活性領域と、ｉｉｉ）透過されたポンプ・ビーム光及び有機活性領域からのレーザ光を有機活性領域へ反射して返す第２誘電スタックとを有し、第１及び第２誘電スタックと上記有機活性領域との組合せによってレーザ光を生成する垂直共振器型面発光レーザ。

レーザ光は、少なくとも１つのアレイに配置された複数の異なるカラーレーザ光源から放射される垂直共振器型面発光レーザ。

複数の異なるカラーレーザ光源は均一な画像を生成するために変調される垂直共振器型面発光レーザ。

画像データ・ストリームからカラー画像を形成する方法であって、ａ）電子画像システムへ画像データ・ストリームを供給するステップと、ｂ）電子画像システムにおける少なくとも１つのアレイに配置された複数の異なるカラーレーザ光源からカラーレーザ光を発生させるステップとを含み、このようなカラーレーザ光源の各々は、ｉ）所定範囲の波長に渡るカラーレーザ光に対して反射性であって、ポンプ・ビーム光を受け入れ、且つ、透過する第１誘電スタックと、ｉｉ）第１誘電スタックから透過されたポンプ・ビーム光を受け入れ、且つ、カラーレーザ光を放射する有機活性領域と、ｉｉｉ）透過したポンプ・ビーム光及び有機活性領域からのカラーレーザ光を反射して有機活性領域へ返す第２誘電スタックとを有し、第１及び第２誘電スタックと上記有機活性領域との組合せによってカラーレーザ光を生成する垂直共振器型構造を含み、ｃ）電子画像システム内の少なくとも１つのエリア・ライトバルブ上でカラーレーザ光を受け入れるステップと、ｄ）ビューイング・スクリーン上に電子画像システムからのカラー画像を形成するステップとを含む方法。

垂直共振器型有機レーザ・デバイスの略断面図である。共振周期利得構造体を使用する垂直共振器型有機レーザ・デバイスの略断面図である。フェーズロック・アレイを使用する垂直共振器型有機レーザ・デバイスの略断面図である。有機ＶＣＳＥＬアレイの断面斜視図である。本発明による電子画像システムの略斜視図である。有機ＶＣＳＥＬアレイの出力とオーバーラップするレンズセット・アレイを使用する電子画像システムの断面図である。垂直共振器型有機レーザ・アレイを有する積算バーを使用する電子画像システムの断面図である。垂直共振器型有機レーザ・アレイを有する積算バーを使用する電子画像システムの断面図である。積算バーによって直接集積される有機ＶＣＳＥＬアレイの断面図である。オーバーラップするレーザ・スペクトルの使用が垂直共振器型有機レーザ・アレイのスペクトル・コヒーレンスを低減させることを示す図である。反射型液晶ライトバルブを有する垂直共振器型有機レーザ・アレイを使用する光変調システムの断面図である。マイクロミラー・アレイ・ライトバルブを有する垂直共振器型有機レーザ・アレイを使用する光変調システムの断面図である。３つのエリア・ライトバルブを有する３つの垂直共振器型有機レーザ・アレイを使用するフルカラー電子画像システムの略図である。１つのエリア・ライトバルブを有する３つの垂直共振器型有機レーザ・アレイを使用するフルカラーのカラーシーケンス電子画像システムの略図である。カラーシーケンス電子画像システムにおける赤、緑、青のライトバルブ駆動信号と、赤、緑、青のレーザ駆動信号との間の時間的関係を示すタイミング図である。１つのエリア・ライトバルブを有する単一の垂直共振器型有機レーザ・アレイを使用するフルカラーのカラーシーケンス電子画像システムの略図である。１つのエリア・ライトバルブを有する単一の垂直共振器型有機レーザ・アレイを使用するフルカラーのカラーシーケンス電子画像システムにおける使用に適した３色の垂直共振器型有機レーザ・アレイの略図である。

符号の説明

１０垂直共振器型有機レーザ・デバイス
２０基板
３０第１誘電スタック
３５有機レーザ膜構造体
４０有機活性領域
５０第２誘電スタック
６０ポンプ・ビーム
６５光子ソース
７０レーザ光
７０Ｒ赤のレーザ光
７０Ｇ緑のレーザ光
７０Ｂ青のレーザ光
８０垂直共振器型有機レーザ・デバイス
１００周期性利得領域
１０３波腹
１０５ノード
１１０有機スペーサ層
１２０電磁場パターン
１９０フェーズロック有機レーザ・アレイ
２００レーザ・ピクセル
２１０ピクセル間領域
２２０エッチング領域
２２１円柱
３００有機ＶＣＳＥＬアレイ
３００Ｒ赤の有機ＶＣＳＥＬアレイ
３００Ｇ緑の有機ＶＣＳＥＬアレイ
３００Ｂ青の有機ＶＣＳＥＬアレイ
３１０ポンプ・ソース・アレイ
３２０ポンプ・アレイ・エレメント
３３０有機レーザ・エレメント
３４０活性化された有機レーザ・エレメント
３５０活性化されたポンプ・エレメント
４００電子画像システム
４０５変調光学システム
４１０ビーム成形光学素子
４１０Ｒ赤のビーム成形光学素子
４１０Ｇ緑のビーム成形光学素子
４１０Ｂ青のビーム成形光学素子
４２０エリア・ライトバルブ
４２０Ｒ赤のエリア・ライトバルブ
４２０Ｇ緑のエリア・ライトバルブ
４２０Ｂ青のエリア・ライトバルブ
４３０投射レンズ
４４０標的平面
５００電子画像システム
５０５光学変調システム
５１０コンバイナ・小型レンズ・アレイ
５２０コンバイナ視野レンズ
５５０電子画像システム
５５２光学変調システム
５５５小型レンズ・コンバイナ・システム
５５７フライアイ型インテグレータ
５６０整合された小型レンズ・アレイ・ペア
５７０フライアイ型カップリング光学素子
６００電子画像システム
６０５光学変調システム
６１０集光レンズ
６２０積算バー
６３０均質化された光
６４０ライトパイプ光学素子
６５０モノリシック・インテグレータ
７００個々のレーザ・スペクトル
７１０スペクトル・バンド
８００光学変調システム
８１０プレポラライザ
８２０偏光ビーム・スプリッタ
８３０反射型液晶ライトバルブ
８４０アナライザ
９００光学変調システム
９１０マイクロミラー・アレイ・ライトバルブ
９２０オフ状態ビーム
９３０ビーム・ストップ
９４０オン状態ビーム
１０００フルカラー電子画像システム
１００５フルカラー光学変調システム
１０１０Ｒ赤のポンプ・ドライバ
１０１０Ｇ緑のポンプ・ドライバ
１０１０Ｂ青のポンプ・ドライバ
１０２０Ｒ赤のポンプ信号
１０２０Ｇ緑のポンプ信号
１０２０Ｂ青のポンプ信号
１０３０データ・ストリーム
１０４０データ・プロセッサ
１０５０Ｒ赤のライトバルブ駆動信号
１０５０Ｇ緑のライトバルブ駆動信号
１０５０Ｂ青のライトバルブ駆動信号
１０６０カラー・コンバイナ
１１００フルカラー電子画像システム
１１０５フルカラー光学変調システム
１１１０タイミング発生器
１１２０Ｒ赤のタイミング信号
１１２０Ｇ緑のタイミング信号
１１２０Ｂ青のタイミング信号
１１４０ライトバルブ駆動信号
１２００フルカラー電子画像システム
１２０５フルカラー光学変調システム
１２１０フルカラー有機ＶＣＳＥＬアレイ
１２２０Ｒ赤の有機レーザ・エレメント
１２２０Ｇ緑の有機レーザ・エレメント
１２２０Ｂ青の有機レーザ・エレメント
１２３０Ｒ赤のポンプ・アレイ・エレメント
１２３０Ｇ緑のポンプ・アレイ・エレメント
１２３０Ｂ青のポンプ・アレイ・エレメント

Claims

画像データ・ストリームから可視カラー画像を供給する電子画像システムであって、
ａ）少なくとも１つのアレイに配列された複数の異なるカラーレーザ光源であって、各レーザ光源は、
ｉ）所定範囲の波長に渡るレーザ光に対して反射性であって、ポンプ・ビーム光を受け入れ、且つ、前記ポンプ・ビーム光を透過させる第１誘電スタックと、
ｉｉ）前記第１誘電スタックからの透過されたポンプ・ビーム光を受け入れ、且つ、レーザ光を放射する有機活性領域と、
ｉｉｉ）透過させた前記ポンプ・ビーム光及び前記有機活性領域からのレーザ光を反射して前記有機活性領域へ返す第２誘電スタックと
を有する垂直共振器構造を含み、前記第１及び第２誘電スタックと前記有機活性領域との組合せによってレーザ光を生成するレーザ光源と、
ｂ）前記レーザ光を受け入れて画像データ・ストリームから可視カラー画像を生成する少なくとも１つのエリア・ライトバルブと、
ｃ）標的平面上に可視カラー画像を投射する投射レンズと
を備える電子画像システム。
画像データ・ストリームからカラー画像を供給する光学変調システムであって、
ａ）少なくとも１つのアレイに配列された複数の異なるカラーレーザ光源であって、各レーザ光源は、
ｉ）所定範囲の波長に渡るレーザ光に対して反射性であって、ポンプ・ビーム光を受け入れ、且つ、前記ポンプ・ビーム光を透過させる第１誘電スタックと、
ｉｉ）前記第１誘電スタックを透過した前記ポンプ・ビーム光を受け入れ、且つ、レーザ光を放射する有機活性領域と、
ｉｉｉ）透過した前記ポンプ・ビーム光及び前記有機活性領域からのレーザ光を反射して前記有機活性領域へ返す第２誘電スタックと
を有する垂直共振器構造を含み、前記第１及び第２誘電スタックと前記有機活性領域との組合せによってレーザ光を生成するレーザ光源と、
ｂ）前記レーザ光を受け入れて画像データ・ストリームからカラー画像を生成する少なくとも１つのエリア・ライトバルブと
を備える光学変調システム。
画像システム内でレーザ光を生成する方法であって、
ａ）発光ダイオードからポンプ・ビーム光を供給するステップと、
ｂ）第１誘電スタックを通してポンプ・ビーム光を受け入れ、且つ、前記ポンプ・ビーム光を透過させるステップと、
ｃ）レーザ光を放射する有機活性領域に前記透過させたポンプ・ビーム光を受け入れ、且つ、前記ポンプ・ビーム光の一部を吸収するステップと、
ｄ）吸収されなかったポンプ・ビーム光を第２誘電スタックで前記有機活性領域へと反射するステップであって、前記吸収されなかったポンプ・ビーム光の一部が吸収され、前記有機活性領域によってカラーレーザ光を生成するステップと、
ｅ）前記カラーレーザ光を前記第１誘電スタックと前記第２誘電スタックとの間で反射させてレーザ共振をもたらすステップと
を含む方法。