JP2012527646A - 面外運動可能なスペックル低減素子を有するレーザ光投射機 - Google Patents
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Abstract
Description
DOF=±θ/[2*tan{arcsin(1/(2*Fナンバ))}]
なる式で定義される量である。この式中のθはブラースポット直径、DOFはそのブラースポット直径の肥大量が妥当な所定量となるZ方向距離である。ブラースポットは、様々な度合いの回折、収差、離焦等が様々に組み合わさることで、ぼやけ即ちブラーが生じたスポットのことである。画像システム分野では、例えばレイリーの1/4波長条件等がその指標として使用されている。その直径θは、中間像から分解しうる最小の画素寸法を表している。光変調器12が10μmサイズ画素アレイ、その画素の中間像面21上への投射倍率が1.2倍なら、面21上に生じる中間像からその画素23を分解するには、中間像画素23のサイズ=12μmが直径θと同程度以上であること、好ましくは2〜3倍であることが求められる。また、上式によれば、レンズ18のFナンバがF6の場合、面21におけるDOFが約120μm、即ち一般的なフィルム式映写機用投射レンズの湾曲と同程度の値になる。この値なら、湾曲のある像面を中継レンズ18のDOF内で概ね捉えることができる。大仰な補正は必要ない。中継レンズ18の光軸O沿い位置は、そのレンズ18で得られる画質例えばMTFが最良になる位置が投射レンズの最良物共役面位置と概ね重なり合うよう設定すればよい。中継レンズ18の工夫次第では、光変調器12の湾曲像を相応の曲率で発生させ、投射サブシステム20内のフィルム式映写機用投射レンズに投射する構成とすることもできる。
A=4.24*λ/α
で与えられる。但し、λは注目波長である。例えば、レンズ20aがF2.8、即ち上掲のαたる入射可能角が約0.18ラジアンであり、使用する波長λが0.000550mmである場合、その光に適する最小の径Aは約13μmとなる。これは、一般に5〜15μmである空間光変調器側画素、ひいてはその像である中間像画素のサイズと比肩するサイズである。径Aがこの値に比べ甚だしく小さいと光が多量に回折乃至散乱され損失になってしまうので、面21上で中間像22を形成している画素23を個々のレンズレット41で1個又は複数個ずつ捉える構成にした方がよい。言い換えれば、レンズレット開口のうち少なくとも一部の開口について、その開口径Aを、中間像面21における画素23のサイズ以上とするのが望ましい。例えば、面21上の中間像22における画素N2個の配列より大きなサイズになるよう、レンズレット開口の径Aを設定するのが望ましい。Nは例えば2〜4程度とする。中間像画素23のサイズに比べレンズレット開口の径Aの方が大きいので、画素23側からはそのレンズレット41があたかも窓のように見える。
Ag=1.22*λ/ α
で与えられる。この式は、1次暗環例えば約4μmの環の内側に83.8%のエネルギが収まることを表している。以下、個々の明環内に収まるエネルギの比率は次の表
表1
次数 円形開口 スリット開口
0次 83.8% 90.3%
1次 7.2% 4.7%
2次 2.8% 1.7%
3次 1.5% 0.8%
4次 1.0% 0.5%
に示す値になる。
Claims (23)
- コヒーレント光を輻射するコヒーレント光源サブシステムと、
上記コヒーレント光を画像データに従い操作する成像サブシステムと、
上記成像サブシステムを経たコヒーレント光から中間像たる空間実像を発生させる中継サブシステムと、
上記中間像が現れる中間像面又はその近傍に配置されたスペックル低減素子と、
上記スペックル低減素子をその素子の光軸に対し平行な方向に沿い運動させる駆動サブシステムと、
上記スペックル低減素子越しに上記中間像を捉えて投射する投射サブシステムと、
を備えるコヒーレント光投射機。 - 請求項1記載のコヒーレント光投射機であって、上記運動が、上記投射サブシステムの焦点奥行き内に収まるコヒーレント光投射機。
- 請求項1記載のコヒーレント光投射機であって、上記運動が、上記中継サブシステムの焦点奥行き内に収まるコヒーレント光投射機。
- 請求項1記載のコヒーレント光投射機であって、上記運動が、上記スペックル低減素子の光軸に対し垂直な方向に沿った運動を伴うコヒーレント光投射機。
- 請求項1記載のコヒーレント光投射機であって、上記成像サブシステムが、複数個の光変調器と、上記コヒーレント光源サブシステムから来る都合複数通りの色成分を共通の光軸上に集めるダイクロイック結合器と、を有するコヒーレント光投射機。
- 請求項1記載のコヒーレント光投射機であって、上記スペックル低減素子が、個別にレンズレット開口を呈するレンズレット複数個で自素子の表面に形成されたレンズレット配列を有し、それらレンズレット開口の全て又はほとんどが、上記中間像面上にある中間像画素以上のサイズを有するコヒーレント光投射機。
- 請求項6記載のコヒーレント光投射機であって、上記レンズレット配列における上記レンズレットの分布がランダム又はほぼランダムなコヒーレント光投射機。
- 請求項6記載のコヒーレント光投射機であって、上記レンズレット配列における上記レンズレットの配列が六角パターン、対角パターン又はそれに近いパターンをなすコヒーレント光投射機。
- 請求項6記載のコヒーレント光投射機であって、上記レンズレット配列の全体又はほぼ全体に亘り上記レンズレットが間隙無しで分布するコヒーレント光投射機。
- 請求項6記載のコヒーレント光投射機であって、上記レンズレット配列の全体又はほぼ全体に亘り上記レンズレットが間隙を介し分布するコヒーレント光投射機。
- 請求項6記載のコヒーレント光投射機であって、上記駆動サブシステムが、上記レンズレットの繰返し周期以上の距離に亘り上記スペックル低減素子を面内運動させるコヒーレント光投射機。
- 請求項6記載のコヒーレント光投射機であって、上記レンズレット配列が、上記スペックル低減素子で捕捉した中間像の4次以下のエネルギ成分を上記投射サブシステムの入射開口内に伝搬させるコヒーレント光投射機。
- 請求項1記載のコヒーレント光投射機であって、上記成像サブシステムで発生させる初期像のサイズたる第1サイズが、上記中間像のサイズたる第2サイズ未満のコヒーレント光投射機。
- 請求項13記載のコヒーレント光投射機であって、上記第2サイズが、16mm、35mm又は70mmのフィルムフォーマットと揃うサイズであるコヒーレント光投射機。
- 請求項13記載のコヒーレント光投射機であって、上記投射サブシステムが、フィルムバックル補正機能を有するコヒーレント光投射機。
- 請求項1記載のコヒーレント光投射機であって、上記投射サブシステムがフィルムバックル補正機能を有する一方、上記スペックル低減素子が、当該投射サブシステムによるフィルムバックル補正分を補償する曲面を有するコヒーレント光投射機。
- 請求項16記載のコヒーレント光投射機であって、上記曲面を介し上記スペックル投射素子が上記中間像を捕捉するコヒーレント光投射機。
- 請求項16記載のコヒーレント光投射機であって、上記曲面を介し上記スペックル投射素子が上記中間像を投射するコヒーレント光投射機。
- 請求項1記載のコヒーレント光投射機であって、上記中継サブシステムのFナンバたる第1Fナンバが、上記投射サブシステムのFナンバたる第2Fナンバ以上のコヒーレント光投射機。
- 請求項19記載のコヒーレント光投射機であって、上記第2Fナンバが上記第1Fナンバの1/2以上のコヒーレント光投射機。
- 請求項1記載のコヒーレント光投射機であって、上記中継サブシステムの作動距離たる第1作動距離が、上記投射サブシステムの作動距離たる第2作動距離以上のコヒーレント光投射機。
- 請求項21記載のコヒーレント光投射機であって、上記第2作動距離が上記第1作動距離の1/2以上のコヒーレント光投射機。
- コヒーレント光源サブシステムにてコヒーレント光を発生させるステップと、
上記コヒーレント光を画像データに従い成像サブシステムで操作し像を発生させるステップと、
上記成像サブシステムを経たコヒーレント光から中継サブシステムにて中間像たる空間実像を発生させるステップと、
上記中間像が現れる中間像面又はその近傍に配置されたスペックル低減素子越しに当該中間像を捉えるステップと、
上記スペックル低減素子越しに上記中間像が捉えられる際に、駆動サブシステムを用い当該スペックル低減素子をその素子の光軸に対し平行な方向に沿い運動させるステップと、
上記スペックル低減素子越しに上記中間像を捉え投射サブシステムを用い投射するステップと、
を有する光投射方法。
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