JP2024520125A - 小さいフォームファクターの明視野プロジェクター - Google Patents

Abstract

画像を投影する明視野プロジェクターであって、この明視野プロジェクターは、入射光ビーム１０１，１０２を順次発生させる少なくとも一つの光源１０～１２を備えた光デバイス１と、入射光ビーム１０１，１０２をコリメートさせるように構成されたコリメート素子２０と、変調器表面領域を有し、コリメートされた入射光ビーム１０１，１０２を変調して、変調された光ビーム２０１，２０２を投影するように構成された光学式光変調器３とを有し、この明視野プロジェクターは、導波管３０３を備えた光導波管モジュール３０を更に有し、この導波管が、コリメートされた入射光ビーム１０１，１０２を導波管３０３に入力結合させるように構成された入力格子３０１と、コリメートされた入射光ビーム１０１，１０２を導波管３０３から分離、出力して、複数の拡大光ビーム２０１，２０２を発生させるように構成された出力格子３０２とを備え、これらの複数の拡大光ビーム２０１，２０２が、変調器表面領域のほぼ全体を順次照射するように配置されている。

Description

本開示は、画像を投影する明視野プロジェクターに関する。より詳しくは、本開示は、小さいフォームファクターの明視野プロジェクターに関する。本開示は、更に、仮想現実／拡張現実／複合現実用のメガネ及びアプリケーション領域におけるニアアイ明視野投影用途のための明視野プロジェクターに関する。

図１は、コリメート光学系２を用いてそれぞれ平行ビーム１０１，１０２にコリメートされる複数の光源（図１には二つの光源１１，１２が図示されている）を備えた光デバイス１を有する従来技術の明視野プロジェクターを図示している。それらの平行ビーム１０１，１０２は、異なるセットの入射角で空間光変調器（ＳＬＭ）３を順次照射する。それぞれ反射された（又は透過した）ビームは、ＳＬＭ３の変調によって生成される或る画像情報を運ぶ。場合によっては、コンバイナー光学系５を備えた、中間光学系４は、当初の光源を視点２１，２２に再画像化する。それらの視点２１，２２は、明視野アイボックス６を形成して、ユーザーがデジタルシーンの真正の３Ｄ描画を見ることを可能にする。

従来技術の明視野プロジェクターは、ＳＬＭを照射するために、空間的に分散した光源のアレイを使用しており、視点２１，２２を形成するために、各光源の波数ベクトルの向きが異なっている。

それらの空間的に分散した光源の大きなアレイは、フォームファクターが小さく、コスト効率の良い明視野プロジェクターを構築することを可能にしない。

本開示は、画像を投影する明視野プロジェクターに関する。

この明視野プロジェクターは、入射光ビームを順次発生させる少なくとも一つの光源を備えた光デバイスと、この入射光ビームをコリメートするように構成されたコリメート素子と、変調器表面領域を有し、コリメートされた入射光ビームを変調して、この変調された光ビームを投影するように構成された光学式光変調器とを有する。この明視野プロジェクターは、コリメートされた入射光ビームを導波管に入力結合させるように構成された入力格子を備えた導波管と、コリメートされた入射光ビームを導波管から分離、出力し、複数の拡大光ビームを発生させるように構成された出力格子とを有する光導波管モジュールを更に有する。これらの複数の拡大光ビームは、変調器表面領域のほぼ全体を順次照射する。

本明細書で開示する明視野プロジェクターは、従来技術の明視野プロジェクターで使用されている光デバイスよりもフットプリントが小さいとともに、サイズが小さいコリメートされた入射光ビームを有する光デバイスを使用することができる。この光デバイスは、更に、より少ない光源を備えることができる。従って、この明視野プロジェクターは、フォームファクターをより小さく、消費電力をより低くするとともに、製造の複雑さとコストをより低下させることができる。これらの利点及びその他の利点は、本明細書に含まれる開示内容から明らかになる。

本発明の実施例は、本明細書に開示されており、図面によって図解する。

従来技術の照射システムの模式図 一つの実施形態による光デバイスと導波管モジュールを備えた照射システムの模式図 光デバイスと導波管モジュールを図示した、図２の明視野プロジェクターの部分詳細図 一つの実施形態による光導波管モジュールにおける光の伝搬例の模式図 一つの実施形態による透過型光ビーム操作ユニットを備えた明視野プロジェクターの模式図 一つの実施形態による反射型光ビーム操作ユニットを備えた明視野プロジェクターの模式図 図６に図示された実施形態の変化形による明視野プロジェクターの模式図 コリメートされた入射光ビームの形成形態の模式図

図２は、一つの実施形態による照射システムを図示している。この明視野プロジェクターは、一つ又は複数の光源を備え、各光源が順次入射光ビームを発生させる光デバイス１と、入射光ビーム１０１，１０２をコリメートするように構成されたコリメート素子２０とを有する。図２の例では、二つの光源１１，１２と二つの入射光ビーム１０１，１０２が図示されている。

この明視野プロジェクターは、コリメートされた入射光ビーム１０１，１０２を変調して、変調された光ビーム２０１，２０２を投影するように構成されたＳＬＭ３を更に有する。このＳＬＭ３は変調器表面領域を有する。

この明視野プロジェクターは、入力格子３０１、導波管３０３及び出力格子３０２を備えた光導波管モジュール３０を更に有する。この入力格子３０１は、コリメートされた入射光ビーム１０１，１０２を導波管３０３に入力結合させるように構成されている。この出力格子３０２は、コリメートされた入射光ビーム１０１，１０２を導波管３０３から分離、出力して、複数の拡大光ビーム２０１，２０２を発生させる。これらの複数の拡大光ビーム２０１，２０２が、変調器表面領域のほぼ全体を順次照射する。

図２は、二つの光源１１，１２を備えた光デバイス１を図示している。しかし、この光デバイス１は、一つ又は二つ以上の光源を備えることができる。例えば、この光デバイス１は、一つの光源、或いは（図示されていない）複数の光源から成るアレイを備えることができる。以下で図８を用いて説明する通り、図２の構成における明視野プロジェクターの光デバイス１の表面領域は、従来技術の明視野プロジェクターの光デバイスの表面領域よりも小さくすることができる。

入射光ビーム１０１，１０２をコリメートするコリメート素子２０は、単一の光学素子（レンズ）又は二つ以上のレンズのアレイから構成することができる。この光デバイス１が複数の光源１１，１２から成るアレイを有する場合、コリメート素子２０は、マイクロレンズのアレイを備えることができ、このアレイの各光源が、マイクロレンズのアレイの中の一つのマイクロレンズによってコリメートされる。より一般的には、コリメート素子２０は、レンズ、ミラー、ホログラム及びコリメーションを実行するそれ以外の光学素子の中の一つ又は複数から構成することができる。

図２に図示されている通り、この明視野プロジェクターは、ＳＬＭ３によって変調され、拡大され、変調された複数の光ビーム２０１，２０２を投影軸１７０に沿って投影して、入射光ビーム１０１，１０２をアイボックス平面１２４におけるアイボックス領域６内の視点に再画像化するように構成された中間光学系４を更に備えることができる。この明視野プロジェクターは、（視聴者の眼がアイボックス内に位置する場合に）視聴者がデジタルシーンの真正の３Ｄ描画を見ることを可能にする。図２では、二つの入射光ビーム１０１，１０２に対応する二つの視点２１，２２が図示されている。

望ましい構成では、光導波管モジュール３０は、光学式光変調器３と中間光学系４の間に在る。そのような構成では、出力格子３０２から分離、出力された複数の拡大光ビーム２０１，２０２が、ＳＬＭ３によって変調されて、アイボックス領域６に向かって反射される。

図１に図示された従来技術の明視野プロジェクターと異なり、これらのコリメートされた光ビーム１０１，１０２は、ＳＬＭ３を直接照射するのではなく、ＳＬＭ３を照射する前に導波管モジュール３０を通過する。

図３は、図２の明視野プロジェクターの部分詳細図を表し、光デバイス１と導波管モジュール３０を図示している。この光デバイス１が二つの異なる光源１１，２１を備え、各光源１１，１２がコリメート素子２０によってコリメートされて、光導波管モジュール３０に伝送されるコリメートされた入射光ビーム１０１，１０２を発生させることが図示されている。これらのコリメートされた入射光ビーム１０１，１０２が、入力格子３０１によって導波管３０３に入力結合される。

図４は、光導波管モジュール３０における光の伝搬形態の一例を模式的に図示している。図４では、光導波管モジュール３０に入射する単一のコリメートされた入射光ビーム１０１が図示されているが、この例は、複数のコリメートされた入射光ビーム１０１，１０２にも適用される。この導波管３０３は、第一の表面３０３ａと第２の表面３０３ｂを有する透光性の基板を備えている。この入力格子３０１は、第一の表面３０３ａの上又は中に形成される。この入力格子３０１は、コリメートされた入射光ビーム１０１，１０２を受光して、このコリメートされた入射光ビーム１０１，１０２を、ガイドされた形の光ビーム１０１ｇとして導波管３０３に入力結合させるように構成されている。このコリメートされた入射光ビーム１０１，１０２は、或る入射角θ_ｉｎで入力格子３０１上に到達する。このガイドされた形の光ビーム１０１ｇは、導波管３０３内での内部全反射によって、第二の表面３０３ｂの上又は中に形成された出力格子３０２に当たるまで伝播する。この導波管３０３は、或る角度で入射したガイドされた形の光ビーム１０１ｇをその角度に対応する効率で抽出するように構成されている。実際には、ガイドされた形の光ビーム１０１ｇの一部が、入射角θ_ｉｎで導波管３０３から出て行く。ガイドされた形の光ビーム１０１ｇの一部は、内部全反射によって導波管３０３内を伝搬し続けて、出力格子３０２に何度も出会って、その都度同じ入射角θ_ｉｎを有するガイドされた形の光ビーム１０１ｇの一部として分離、出力される。この形式の伝搬は、一連の出力サブビームレット１００１を発生させ、これらが一緒になって一つの拡大光ビーム２０１を形成する。

この拡大光ビーム２０１は、出力サブビームレット１００１の向きによって与えられる特定の角度でＳＬＭ３上に投影されて、ＳＬＭ３上で反射され、中間光学系４に向かって伝播する（図２を参照）。この拡大光ビーム２０１は、ＳＬＭ３の変調によって規定される画像情報を運ぶ。

図４は、光導波管モジュール３０と拡大光ビーム２０１の断面図を図示している、即ち、拡大光ビーム２０１が一つの次元でのみ図示されている。実際には、拡大光ビーム２０１は、ＳＬＭ３の二次元表面のほぼ全体に渡って拡大させることができ、そのように、拡大光ビーム２０１は、それ以外の次元にも拡がる。これは、入力格子３０１と出力格子３０２の間に（図示されていない）中間格子を使用することによって実現できる。

この入力格子３０１は、表面レリーフ格子を含む如何なる標準的な回折格子からも構成することができる。出力格子３０２上で反射された出力サブビームレット１００１に由来する、ＳＬＭ３によって変調されなかった寄生光は、所定の回折次数に対する回折効率がほぼゼロであるブラッグ格子から成る出力格子３０２を使用することによって最小化することができる。このＳＬＭ３上で反射された出力サブビームレット１００１の一部が出力格子３０２と再び（光損失となる）相互作用することを防止するために、ＳＬＭ３を導波管３０３に対して相対的に傾斜させることができる。この傾斜は、機械的に実現するか、或いは導波管３０３の光学的機能として構成することができる。望ましい構成では、入力格子３０１は、体積位相ホログラフィック格子又は液晶偏光格子から構成することができる。

この拡大光ビーム２０１，２０２の均一性は、導波管３０３の厚さ（第一の表面３０３ａと第２の表面３０３ｂを隔てる距離）に対するコリメートされた入射光ビーム１０１，１０２のサイズの比率に依存する。望ましい観点において、コリメートされた入射光ビーム１０１，１０２のサイズが０．５ｍｍ～５ｍｍであるとすることができ、導波管３０３の厚さが０．２ｍｍ～３ｍｍであるとすることができる。

図５は、別の実施形態による明視野プロジェクターを図示している。この明視野プロジェクターは、コリメートされた入射光ビーム１０１の入射角θ_ｉｎを時間的に順次変化させるように構成された多重化デバイス５０を備えている。この光デバイス１は、コリメートされた入射光ビーム１０１を入射軸１７１に沿って発生させる。入射角θ_ｉｎは、入射軸１７１に対して相対的に変化する。この多重化デバイス５０は、それぞれが入射軸１７１に対して相対的に異なる入射角θ_ｉｎを有する複数の多重化光ビーム１０１ｍを時間的に順次発生させることを可能にする。

図５の構成では、多重化デバイス５０は、光デバイス１と導波管モジュール３０の間に配置された透過型光ビーム操作ユニット５０を備えている。この透過型光ビーム操作ユニット５０は、調節可能な位相アレイ、液晶（ＬＣ）ＳＬＭ、強誘電体ＬＣ－ＳＬＭ、偏光格子と接続された偏光スイッチ又は音響光学変調器から構成することができる。

望ましい構成では、この光デバイス１は単一の光源１０を備える。この光デバイス１は、単一のコリメートされた入射光ビーム１０１を入射軸１７１に沿って発生させるために、コリメート素子２０を、例えば、単一のレンズを更に備える。この多重化デバイス５０は、複数の多重化光ビーム１０１ｍを時間的に順次発生させて、各多重化光ビーム１０１ｍが入射軸１７１に対して相対的に異なる入射角θ_ｉｎを有するように、入射軸１７１に対して相対的に、単一のコリメートされた入射光ビーム１０１の入射角θ_ｉｎを時間的に順次変化させる。これらの多重化光ビーム１０１ｍは、入力格子３０１によって導波管３０３に入力結合される。それぞれが異なる入射角θ_ｉｎを有する、時間的に順次発生させた複数の多重化光ビーム１０１ｍが、複数の光源１１，１２に置き換わって、最終的な明視野アイボックス６内に異なる視点を作り出す。

図６に図示された別の実施形態では、多重化デバイスが、コリメートされた入射光ビーム１０１を受光して、複数の多重化光ビーム１０１ｍを時間的に順次反射させるように構成された反射型光ビーム操作ユニット６０から構成されている。図６に図示されている通り、光デバイス１は、又もや上述した通り、単一の光源１０を備えることができる。

図６に図示された配置構成では、導波管モジュール３０は、反射型光ビーム操作ユニット６０と光デバイス１の間に在る。このような構成では、コリメートされた入射光ビーム１０１は、反射型光ビーム操作ユニット６０に到達する前に、導波管３０３と入力格子３０１を通過する必要がある。コリメートされた入射光ビーム１０１が反射型光ビーム操作ユニット６０に到達すると、この操作ユニットが複数の多重化光ビーム１０１ｍを順次反射させる。そして、多重化された光ビーム１０１ｍが、入力格子３０１を介して導波管３０３に入力結合される。

コリメートされた入射光ビーム１０１は、導波管３０３及び入力格子３０１を通って進む際に影響を受けるべきではない。このために、光デバイス１は、入射光ビーム１０１を直線偏光させるように構成された（図示されていない）直線偏光子を備えることができる。この明視野プロジェクターは、直線偏光され、コリメートされた入射光ビーム１０１を、円偏光され、コリメートされた入射光ビーム１０１（図６の右側）に変換するように構成された円偏光デバイス７０を更に備えることができる。一つの観点では、この円偏光デバイス７０は１／４波長板から構成される。

この円偏光され、コリメートされた入射光ビーム１０１は、ブラッグ偏光格子から成る入力格子３０１を通過することができる。このブラッグ偏光格子は、単一偏光（＋１次）のみを回折させて、それと直交する偏光を回折させないままにする。入力を円偏光にした場合、効率は９９％にまで達することができる。図６の例では、入力格子３０１は、旋回の向きが右旋円以外の偏光を反射することができる。

この反射型光ビーム操作ユニット６０は、導波管３０３と入力格子３０１を通過したコリメートされた入射光ビーム１００を入射軸１７１に対して相対的な入射角θ_ｉｎが異なる多重光ビーム１０１ｍとして反射させる。この多重化光ビーム１０１ｍの偏光の旋回の向きが逆転される。反射型光ビーム操作装置６０で反射された多重化光ビーム１０１ｍは、入力格子３０１で回折されて、導波管３０３に入力結合される。

図７は、図６に図示された実施形態の変化形による明視野プロジェクターを図示している。ここでは、反射型光ビーム操作ユニット６０が光導波管モジュール３０と光デバイス１の間に在る。この反射型光ビーム操作ユニット６０は、コリメートされた入射光ビーム１０１を時間的に順次走査して、入力格子３０１と相互作用して導波管３０３に入力結合される多重化光ビーム１０１ｍを発生させる。

この多重化デバイス５０，６０は、二軸操作ミラーなどの機械式動作ユニット、或いは調節可能な位相アレイ、液晶（ＬＣ）ＳＬＭ、強誘電体ＬＣ－ＳＬＭ、偏光格子と接続された偏光スイッチ又は音響光学変調器などの非機械式動作ユニットから構成することができる。それぞれが入射軸１７１に対して相対的に異なる入射角θ_ｉｎを有する複数の多重化光ビーム１０１ｍを時間的に順次発生させるように構成された、機械式動作又は非機械式動作の多重化デバイス５０，６０の別の実施形態も可能である。

複数の多重化光ビーム１０１ｍを時間的に順次発生させることは、視点２１，２２の数とアイボックス６のサイズ及び設計に依存する有用な入射角度θ_ｉｎと操作速度の範囲に関して実行される。望ましい構成では、入射角度θ_ｉｎが±３０°～０°であるとすることができ、操作速度（又は操作リフレッシュ速度）が３０Ｈｚ～１ｋＨｚ又は３０Ｈｚ～１０ｋＨｚであるとすることができる。

表面レリーフ格子から成る入力格子３０１の効率は、＋１次及び－１次においてゼロではない。コリメートされた入射光ビーム１０１，１０２は、＋１次において入力格子３０１によって入力結合された場合、入力格子３０１に向かって（表面レリーフ格子が存在する領域に向かって）反射される。この結果、光の一部が（－１次において）入力結合されずに、望ましくない電力損失を引き起こす。この望ましくない電力損失は、（例えば、０．５ｍｍ～５ｍｍの）小さい表面領域を有する入力格子３０１、（例えば０．５ｍｍ～５ｍｍの）小さいサイズを有するコリメートされた入射光ビーム１０１，１０２及び（例えば、０．６ｍｍ～６ｍｍの）大きな厚さを有する導波管３０を使用することによって最小化することができる。しかし、そのような構成の結果、拡大光ビーム２０１，２０２の均一性が悪化する。

望ましい構成では、入力格子３０１は、－１次において効率がほぼゼロであるブラッグ格子から構成される。そのようなブラッグ格子は、電力損失を最小化するとともに、コリメート素子２０と光導波管モジュール３０の間の間隔を最小化することを可能にする。そのようなブラッグ格子には、体積位相ホログラフィック格子及び偏光液晶ブラッグ格子が含まれるが、これらに限定されない。

この明視野プロジェクターは、ＲＧＢ明視野プロジェクターなどの複数波長の用途に対して適合させることができる。このために、それぞれコリメートされた入射光ビーム１０１，１０２がＲＧＢ情報を保有することができる。この光導波管モジュール３０は、三つの波長に対して適合させることができる。それに代わって、この光デバイス１が三つの光源を備えて、各光源が三つの周波数の中の一つを有する入射光ビーム１０１，１０２を順次発生させることができる。三つの入射光ビーム１０１，１０２を組み合わせるために、導波管を使用することができる。

別の考え得る構成は、三つのＲＧＢ導波管を積み重ねることから構成される。この場合、有利には、ホログラフィック格子を使用することができる。三つのＲＧＢホログラフィック格子を積み重ねることによって、一つの層で複数ＲＧＢ動作を多重化することができる。

図８は、コリメートされた入射光ビーム１０１の形成形態を模式的に図示している。この光デバイス１は、単一の光源１１により図示されている。このコリメート素子２０は、投影軸１７０に対して直交する線によって図示されている。アイボックス６内に視点２１，２２を形成するためには、コリメートされた入射光ビーム１０１は、ＳＬＭ３の表面領域をカバーするのに十分な大きさのビームサイズｂを有するべきである。この条件は、コリメート素子２０がそのビームサイズｂと直接関連する有効径（ＣＡ）を有することを要求する。図５～図７の構成では、光導波管モジュール３０は、コリメートされた入射光ビーム１０１を拡大させて、拡大光ビーム２０１を発生させている。従って、この光導波管モジュール３０は、コリメート素子２０の焦点距離ｆを短くすることを可能にする。従って、ＳＬＭ３の表面領域を依然としてカバーしつつ、コリメートされた入射光ビーム１０１のサイズをより小さくすることができる。光デバイス１が複数の光源１１，１２から成るアレイを有する場合、光源の間の間隔ｐは、光導波管モジュール３０が無い場合に使用されるアレイと比較して短くすることができる。より一般的には、光導波管モジュール３０の拡大により達成されるより短い焦点距離は、（光源のより密なアレイ又は多重化デバイス５０，６０と組み合わせた単一の光源１０を用いた）より小さい光デバイス１を使用することを可能にする。

図５～図７の実施例により図示されている通り、小さい入射光ビーム１０１を発生させる小型の光デバイスは、入射光ビーム１０１を時間的に順次操作して、仮想的な入力光源を発生させることができるように、容易に操作することができる。この構成は、光源の大きなアレイを備えた光デバイスを使用する場合と同じ結果を有利な形で達成することができる。従って、本明細書に開示された明視野プロジェクターは、フォームファクターをより小さくして、消費電力を低くするとともに、製造の複雑さとコストを低減することができる。

光デバイス１の別の構成も考えられる。図示されていない構成では、光デバイス１は、フォトニック集積チップから構成することができる。例えば、このフォトニック集積チップが一つ又は複数の集積された導波管を備え、集積された導波管の各々が、一つの光源に接続された入力と、（入射光ビームを発生させる）ポイントライトを放出する出力とを有する。この光源、或いはこれらの光源は、フォトニック集積チップから離すとともに、場合によっては、フォトニック集積チップの面と異なる面内に配置することができる。ポイントライトを放出する複数の出力が一つのアレイを形成するように、複数の集積された導波管を配置することができる。

フォトニック集積チップから成る光デバイス１は、光源のサイズが大きくとも、光源を面内に直接配置することにより得られるアレイよりも密度を高くするとともに、表面を小さくすることができる、ポイントライトを放出するアレイを得ることを可能にする。

一つの考え得る構成では、この明視野プロジェクターが一つの多重化デバイス５０，６０を備えることができて、一つ又は複数の集積された導波管を備えたフォトニック集積チップから光デバイス１を構成して、各導波管に対して離れた光源から入力することができる。そのような構成では、多重化デバイス５０，６０は、入力とポイントライトを放出する出力の間に配置することができる。

それに代わって、光デバイス１がＰＣＢ表面を有し、この表面上に、光源をアレイ配列で配置することができる。より一般的には、この光デバイス１は、一つの点光源（ポイントライト）を放出するか、或いは点光源（ポイントライト）のアレイを放出するように構成された如何なる表面をも備えることができる。

１ 光デバイス
１０ 単一光源
１１，１２ 光源
１０１，１０２ 入射光ビーム
１０１ｍ 多重光ビーム
１００ｇ ガイドされた形の光ビーム
１７０ 投影軸
１７１ 入射軸
１００１ サブビームレット
２ 照射光学系
２０ コリメート素子
２１，２２ 視点
２０１，２０２ 拡大光ビーム
３ 空間光変調器
３０ 光導波管モジュール
３０１ 入力格子
３０２ 出力格子
３０３ 導波管
３０３ａ 第一の表面
３０３ｂ 第二の表面
４ 光学部品
５ コンバイナー光学系
６ アイボックス
５０ 透過型光ビーム操作ユニット
６０ 反射型光ビーム操作ユニット
７０ 円偏光素子
θ_ｉｎ 入射角
ｂ ビームサイズ
ｆ 焦点距離
ｐ 光源間の間隔

それに代わって、光デバイス１がＰＣＢ表面を有し、この表面上に、光源をアレイ配列で配置することができる。より一般的には、この光デバイス１は、一つの点光源（ポイントライト）を放出するか、或いは点光源（ポイントライト）のアレイを放出するように構成された如何なる表面をも備えることができる。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下の構成も包含し得る：
１．
画像を投影する明視野プロジェクターであって、この明視野プロジェクターが、
少なくとも一つの光源（１０～１２）を備え、これらの光源（１０～１２）の各々が入射光ビーム（１０１，１０２）を順次発生させる光デバイス（１）と、
各入射光ビーム（１０１，１０２）をコリメートさせるように構成されたコリメート素子（２０）と、
変調器表面領域を有し、コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）を変調して、変調された光ビーム（２０１，２０２）を投影するように構成された光学式光変調器（３）と、を有し、
この明視野プロジェクターが、導波管（３０３）を備えた光導波管モジュール（３０）を更に有し、この導波管が、各コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）を導波管（３０３）に入力結合させるように構成された入力格子（３０１）と、各コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）を導波管（３０３）から分離、出力して、複数の拡大光ビーム（２０１，２０２）を発生させるように構成された出力格子（３０２）とを備え、それぞれコリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）に関して分離、出力された複数の拡大光ビーム（２０１，２０２）が、変調器表面領域のほぼ全体を順次照射するように配置されている当該明視野プロジェクター。
２．
上記１に記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の光学式光変調器（３）によって変調された複数の拡大光ビーム（２０１，２０２）を投影軸（１７０）に沿ってアイボックス面（１２４）内のアイボックス領域（６）に投影するように構成された中間光学系（４）を更に有する当該明視野プロジェクター。
３．
上記２に記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の光導波管モジュール（３０）が、光学式光変調器（３）と中間光学系（４）の間に在り、
前記の複数の拡大光ビーム（２０１，２０２）が、ＳＬＭ（３）によって変調されて、アイボックス領域（６）に向かって反射される当該明視野プロジェクター。
４．
上記１～３の何れか１つに記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の出力格子（３０２）が、ブラッグ格子、体積位相ホログラフィック格子又は液晶偏光格子から構成される当該明視野プロジェクター。
５．
上記１～４の何れか１つに記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記のコリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）のサイズが０．５ｍｍ～５ｍｍである当該明視野プロジェクター。
６．
上記１～５の何れか１つに記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の導波管（３０３）の厚さが０．２ｍｍ～３ｍｍである当該明視野プロジェクター。
７．
上記１～６の何れか１つに記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の光源（１０～１２）が、コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）を入射軸（１７１）に沿って発生させ、
この明視野プロジェクターが、入射軸（１７１）に対して相対的に、コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）の入射角（θ _ｉｎ ）を時間的に順次変化させて、複数の多重化された光ビーム（１０１ｍ）を時間的に順次発生させ、各光ビームが入射軸（１７１）に対して相対的に異なる入射角（θ _ｉｎ ）を有するように構成された多重化デバイス（５０，６０）を有する当該明視野プロジェクター。
８．
上記７に記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の光デバイス（１）が、入射軸（１７１）に沿って単一のコリメートされた入射光ビーム（１０１）を発生させるように、単一の光源（１０）とコリメート素子（２０）を備える当該明視野プロジェクター。
９．
上記７又は８に記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の多重化デバイスが、光デバイス（１）と導波管モジュール（３０）の間に配置された透過型光ビーム操作ユニット（５０）から構成される当該明視野プロジェクター。
１０．
上記９に記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の透過型光ビーム操作ユニット（５０）が、調節可能な位相アレイ、液晶（ＬＣ）ＳＬＭ、強誘電体ＬＣ－ＳＬＭ、偏光格子と接続された偏光スイッチ又は音響光学変調器から構成される当該明視野プロジェクター。
１１．
上記７又は８に記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の多重化デバイスが、コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）を受光して、複数の多重化された光ビーム（１０１ｍ）を時間的に順次反射するように構成された反射型光ビーム操作ユニット（６０）から構成される当該明視野プロジェクター。
１２．
上記１１に記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の導波管（３０３）が、反射型光ビーム操作ユニット（６０）と光デバイス（１）の間に在り、前記のコリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）が、反射型光ビーム操作ユニット（６０）に到達する前に、導波管（３０３）と入力格子（３０１）を通過し、
前記の順次反射された複数の多重化された光ビーム（１０１ｍ）が、入力格子（３０１）を介して導波管（３０３）に入力結合される当該明視野プロジェクター。
１３．
上記１２に記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記のコリメート素子（２０）が、コリメートされた入射光ビーム（１０１）を直線偏光するように更に構成されており、
この視野プロジェクターが、この直線偏光され、コリメートされた入射光ビーム（１０１）を、円偏光され、コリメートされた入射光ビーム（１０１）に変換するように構成された円偏光デバイス（７０）を更に有する当該明視野プロジェクター。
１４．
上記１１に記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の反射型光ビーム操作ユニット（６０）が導波管（３０３）と光デバイス（１）の間に在る当該明視野プロジェクター。
１５．
上記１１～１４の何れか１つに記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の反射型光ビーム操作ユニット（６０）が、二軸操作ミラー、調節可能な位相アレイ、液晶（ＬＣ）ＳＬＭ、強誘電体ＬＣ－ＳＬＭ、偏光格子と接続された偏光スイッチ又は音響光学変調器から構成される当該明視野プロジェクター。
１６．
上記７～１５の何れか１つに記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の入射角（θ _ｉｎ ）が±３０°～０である当該明視野プロジェクター。
１７．
上記７～１６の何れか１つに記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の多重化デバイス（５０，６０）の操作速度が３０Ｈｚ～１０ｋＨｚである当該明視野プロジェクター。
１８．
上記１～１７の何れか１つに記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の入力格子（３０１）が、－１次において効率がほぼゼロであるブラッグ格子から構成される当該明視野プロジェクター。
１９．
上記１～１８のいずれか１つに記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の光デバイス（１）が、一つ又は複数の集積された導波管を有するフォトニック集積チップから構成され、集積された導波管の各々が、一つの光源に接続された入力と、入射光ビーム（１０１，１０２）を発生させる出力とを有する当該明視野プロジェクター。
２０．
上記７及び１９に記載の明視野プロジェクターにおいて、
前記の多重化デバイス（５０，６０）が、集積された導波管の各々の入力とポイントライトを放出する出力の間に在る当該明視野プロジェクター。

Claims (20)

1. 画像を投影する明視野プロジェクターであって、この明視野プロジェクターが、
   少なくとも一つの光源（１０～１２）を備え、これらの光源（１０～１２）の各々が入射光ビーム（１０１，１０２）を順次発生させる光デバイス（１）と、
   各入射光ビーム（１０１，１０２）をコリメートさせるように構成されたコリメート素子（２０）と、
   変調器表面領域を有し、コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）を変調して、変調された光ビーム（２０１，２０２）を投影するように構成された光学式光変調器（３）と、を有し、
   この明視野プロジェクターが、導波管（３０３）を備えた光導波管モジュール（３０）を更に有し、この導波管が、各コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）を導波管（３０３）に入力結合させるように構成された入力格子（３０１）と、各コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）を導波管（３０３）から分離、出力して、複数の拡大光ビーム（２０１，２０２）を発生させるように構成された出力格子（３０２）とを備え、それぞれコリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）に関して分離、出力された複数の拡大光ビーム（２０１，２０２）が、変調器表面領域のほぼ全体を順次照射するように配置されている当該明視野プロジェクター。
2. 請求項１に記載の明視野プロジェクターにおいて、
   前記の光学式光変調器（３）によって変調された複数の拡大光ビーム（２０１，２０２）を投影軸（１７０）に沿ってアイボックス面（１２４）内のアイボックス領域（６）に投影するように構成された中間光学系（４）を更に有する当該明視野プロジェクター。
3. 請求項２に記載の明視野プロジェクターにおいて、
   前記の光導波管モジュール（３０）が、光学式光変調器（３）と中間光学系（４）の間に在り、
   前記の複数の拡大光ビーム（２０１，２０２）が、ＳＬＭ（３）によって変調されて、アイボックス領域（６）に向かって反射される当該明視野プロジェクター。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の明視野プロジェクターにおいて、
   前記の出力格子（３０２）が、ブラッグ格子、体積位相ホログラフィック格子又は液晶偏光格子から構成される当該明視野プロジェクター。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載の明視野プロジェクターにおいて、
   前記のコリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）のサイズが０．５ｍｍ～５ｍｍである当該明視野プロジェクター。
6. 請求項１～５の何れか１項に記載の明視野プロジェクターにおいて、
   前記の導波管（３０３）の厚さが０．２ｍｍ～３ｍｍである当該明視野プロジェクター。
7. 請求項１～６の何れか１項に記載の明視野プロジェクターにおいて、
   前記の光源（１０～１２）が、コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）を入射軸（１７１）に沿って発生させ、
   この明視野プロジェクターが、入射軸（１７１）に対して相対的に、コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）の入射角（θ_ｉｎ）を時間的に順次変化させて、複数の多重化された光ビーム（１０１ｍ）を時間的に順次発生させ、各光ビームが入射軸（１７１）に対して相対的に異なる入射角（θ_ｉｎ）を有するように構成された多重化デバイス（５０，６０）を有する当該明視野プロジェクター。
8. 請求項７に記載の明視野プロジェクターにおいて、
   前記の光デバイス（１）が、入射軸（１７１）に沿って単一のコリメートされた入射光ビーム（１０１）を発生させるように、単一の光源（１０）とコリメート素子（２０）を備える当該明視野プロジェクター。
9. 請求項７又は８に記載の明視野プロジェクターにおいて、
   前記の多重化デバイスが、光デバイス（１）と導波管モジュール（３０）の間に配置された透過型光ビーム操作ユニット（５０）から構成される当該明視野プロジェクター。
10. 請求項９に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記の透過型光ビーム操作ユニット（５０）が、調節可能な位相アレイ、液晶（ＬＣ）ＳＬＭ、強誘電体ＬＣ－ＳＬＭ、偏光格子と接続された偏光スイッチ又は音響光学変調器から構成される当該明視野プロジェクター。
11. 請求項７又は８に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記の多重化デバイスが、コリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）を受光して、複数の多重化された光ビーム（１０１ｍ）を時間的に順次反射するように構成された反射型光ビーム操作ユニット（６０）から構成される当該明視野プロジェクター。
12. 請求項１１に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記の導波管（３０３）が、反射型光ビーム操作ユニット（６０）と光デバイス（１）の間に在り、前記のコリメートされた入射光ビーム（１０１，１０２）が、反射型光ビーム操作ユニット（６０）に到達する前に、導波管（３０３）と入力格子（３０１）を通過し、
    前記の順次反射された複数の多重化された光ビーム（１０１ｍ）が、入力格子（３０１）を介して導波管（３０３）に入力結合される当該明視野プロジェクター。
13. 請求項１２に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記のコリメート素子（２０）が、コリメートされた入射光ビーム（１０１）を直線偏光するように更に構成されており、
    この視野プロジェクターが、この直線偏光され、コリメートされた入射光ビーム（１０１）を、円偏光され、コリメートされた入射光ビーム（１０１）に変換するように構成された円偏光デバイス（７０）を更に有する当該明視野プロジェクター。
14. 請求項１１に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記の反射型光ビーム操作ユニット（６０）が導波管（３０３）と光デバイス（１）の間に在る当該明視野プロジェクター。
15. 請求項１１～１４の何れか１項に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記の反射型光ビーム操作ユニット（６０）が、二軸操作ミラー、調節可能な位相アレイ、液晶（ＬＣ）ＳＬＭ、強誘電体ＬＣ－ＳＬＭ、偏光格子と接続された偏光スイッチ又は音響光学変調器から構成される当該明視野プロジェクター。
16. 請求項７～１５の何れか１項に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記の入射角（θ_ｉｎ）が±３０°～０である当該明視野プロジェクター。
17. 請求項７～１６の何れか１項に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記の多重化デバイス（５０，６０）の操作速度が３０Ｈｚ～１０ｋＨｚである当該明視野プロジェクター。
18. 請求項１～１７の何れか１項に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記の入力格子（３０１）が、－１次において効率がほぼゼロであるブラッグ格子から構成される当該明視野プロジェクター。
19. 請求項１～１８のいずれか１項に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記の光デバイス（１）が、一つ又は複数の集積された導波管を有するフォトニック集積チップから構成され、集積された導波管の各々が、一つの光源に接続された入力と、入射光ビーム（１０１，１０２）を発生させる出力とを有する当該明視野プロジェクター。
20. 請求項７及び１９に記載の明視野プロジェクターにおいて、
    前記の多重化デバイス（５０，６０）が、集積された導波管の各々の入力とポイントライトを放出する出力の間に在る当該明視野プロジェクター。

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