JP2014209193A - 高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステム及び方法を提供する。
【解決手段】システム３００は、光学経路に沿って光を提供する光源３０５と、光の一部をオフ状態及びオン状態光路に方向付け、それにより画像を生成するデジタルマイクロミラーデバイス３３５と、光源３０５とデジタルマイクロミラーデバイス３３５との間の光学経路に配置され、デジタルマイクロミラーデバイス３３５により生成される画像のダイナミックレンジを増大させるために、オフ状態の光路からオン状態の光路への光の少なくともいくつかを指示する変形可能な光学素子３９０と、を備える。変形可能な光学素子３９０は、少なくとも１つの指示可能なセグメント３９０ａ、３９０ｃ及び少なくとも１つの静的な素子３９０ｂを備えることができる。
【選択図】図３

Description

本明細書は、一般的な投影システムに関するものであり、特に、高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステム及び方法に関するものである。

現在の投影システムは、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の照明が、ＤＭＤ画像化面全体に亘って均一であることを要求している。すなわち、ＤＭＤの各ミラーにより受信される光の量は、最も明るい領域の照明が、ＤＭＤミラーの全体照明により制限されるような、これらのシステムにより、ほぼ等しくなるように要求される。これは、特に、元の又は所望の画像が、高ダイナミックレンジを有する画像を構成する場合に、元の又は所望の画像の真の表示ではない画像をもたらしうる。

一つの実施によれば、高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステムであって、光学経路に沿って光を提供する光源と、前記光の一部をオフ状態の光路及びオン状態の光路に方向付け、それにより画像を生成するデジタルマイクロミラーデバイスと、前記光源と前記デジタルマイクロミラーデバイスとの間の前記光学経路に配置され、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより生成される前記画像のダイナミックレンジを増大させるために、前記オフ状態の光路から前記オン状態の光路へ前記光の少なくともいくつかを指示する変形可能な光学素子と、を備えるシステムが提供される。

別の実施によれば、前記変形可能な光学素子は、少なくとも１つの指示可能なセグメントを備える。関連する実施によれば、前記少なくとも１つの指示可能なセグメント独立して指示可能である。

別の実施によれば、前記変形可能な光学素子は、少なくとも１つの静的な素子を備える。

別の実施によれば、前記変形可能な光学素子は、少なくとも部分的に反射性の素子を備える。関連する実施によれば、前記少なくとも部分的に反射性の素子は、区分されたミラー、アナログミラー、ダイクロイックミラー及び静電変形可能ミラーのうちの１つを備える。

一つの実施によれば、前記変形可能な光学素子は、透過性素子を備える。関連する実施によれば、前記透過性素子は、レンズを備える。別の関連する実施によれば、前記レンズは、可変レンズを備える。

一つの実施によれば、前記変形可能な光学素子の形状は、正方形、矩形及び円形のうちの１つを備える。

一つの実施によれば、前記変形可能な光学素子は、前記オフ状態の光路から＋／−９度で前記オン状態の光路へ前記光の少なくともいくつかを指示するように構成される。

一つの実施によれば、前記高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステムは、画像コンテンツデータに基づいて前記画像を生成するために、前記デジタルマイクロミラーデバイスを構成する駆動システムをさらに備え、前記駆動システムは、前記画像コンテンツデータに基づいて、前記オフ状態の光路から前記オン状態の光路へ少なくともいくつかの光を指示するために、前記変形可能な光学素子を構成する。関連する実施によれば、前記画像コンテンツデータは、高ダイナミック画像コンテンツデータを含む。

一つの実施によれば、前記高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステムは、前記光源と前記デジタルマイクロミラーデバイスとの間の前記光学経路に配置される追加の変形可能な光学素子をさらに備える。

一つの実施によれば、前記光源は、レーザ光モジュールを備える。

一つの実施によれば、高ダイナミックレンジを有する画像を生成する方法であって、光学経路に沿って光を提供するステップと、前記光の一部をオフ状態の光路及びオン状態の光路へ方向付け、それにより画像を生成するステップと、前記画像のダイナミックレンジを増大させるために、前記オフ状態の光路から前記オン状態の光路へ前記光の少なくともいくつかを指示するステップと、を備える方法が提供される。

一つの実施によれば、前記指示するステップは、前記オフ状態の光路から＋／−９度で前記オン状態の光路へ前記光の少なくともいくつかを指示することを含む。

一つの実施によれば、前記指示するステップは、前記光路に配置される変形可能な光学素子の少なくとも１つの指示可能なセグメントを統合することを含む。

本明細書に記載される各種実施のよりよい理解のため、及びそれらがどのように実行されるかをより明確に示すために、例示のためのみに、添付の図面が参照される。
図１は、従来の実施に係る、投影システムの概要図を示す。 図２ａは、従来の実施に係るデジタル投影システムにより投影される所望の画像を示す。図２ｂは、従来の実施に係る、図２ａの所望の画像を生成するように構成される代表的なデジタルマイクロミラー（ＤＭＤ）の前面図を示す。図２ｃは、図２ｂのＤＭＤにより生成される所望の画像を示す。 図３は、制限されない実施に係る、高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステムの代表の概要図を示す。 図４は、別の制限されない実施に係る、高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステムの代表の概要図を示す。 図５は、別の制限されない実施に係る、高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステムの代表の概要図を示す。 図６は、制限されない実施に係る、高ダイナミックレンジを有する画像を生成する方法のフローチャートを示す。

図１は、従来の投影システム１００の概要図を示す。投影システム１００は、光路１１５に沿って光を提供（例えば、送信）する光源１０５を備える。いくつかの実施によれば、光源１０５は、キセノンランプ及び放物線リフレクタのようなランプを備える。いくつかの実施によれば、光源１０５は、レーザ光モジュールを備える。光１１０は、中間光学系１２０へ送信される。中間光学系１２０は、全体として光円錐１２５といい、簡素化のために矢印として示される光円錐１２５ａ，１２５ｂ及び１２５ｃを生成するための光１１０を変調する。中間光学系１２０は、例えば、一又はそれ以上の集積ロッド、プリズム、リレーレンズ及びミラーを含むことができる。光１１０は、光円錐１２５ａ，１２５ｂ及び１２５ｃの光を含む。すなわち、光円錐１２５ａ，１２５ｂ及び１２５ｃは、光１１０の一部又は部分集合である。

光円錐１２５ａ，１２５ｂ及び１２５ｃのそれぞれは、各光学経路１３０ａ，１３０ｂ及び１３０ｃ（光路１３０ａ，１３０ｂ及び１３０ｃともいう）に沿って提供される。光学経路１１５及び１３０ｂは、少なくとも最初は同一線上に現れるが、いくつかの実施によれば、光円錐１２５ａ，１２５ｂ及び１２５ｃは、光学経路１１５と同一線上にある光学経路を有さない。それに替えて、いくつかの実施によれば、光学経路１３０ａ，１３０ｂ及び１３０ｃの一又はそれ以上は、光学経路１１５と同一線上にあってもよい。さらに、３つの光円錐のみが図１には示されるが、いくつかの実施によれば、３又はそれ以上の光円錐を含む２又はそれ以上の光円錐は、中間光学系１２０により送信される。

用語“光路（ｌｉｇｈｔ ｐａｔｈ）”及び“光学経路（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｔｈ）”は、本明細書では、光がシステムにおいて伝わる経路を示すために用いられる。その結果、それ以外で示されなければ、“光路（ｌｉｇｈｔ ｐａｔｈ）”及び“光学経路（ｏｐｔｉｃａｌ ｐａｔｈ）”は、互いに置き換え可能であるとみなされる。

光円錐１２５は、デジタルマイクロミラーデバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ （ＤＭＤ））１３５へ送信される。ＤＭＤ１３５は、例えば、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（登録商標）により提供されうる。簡略化のために、ＤＭＤ１３５は、個別にはミラー１４０ａ，１４０ｂ及び１４０ｃと示され、全体ではミラー１４０として示される、光円錐１２５のような光を受信する３つのミラーを有し、少なくとも１つの受信された光円錐に基づいて画像を生成することが示される。ミラー１４０のそれぞれ１つは、生成された画像のピクセルに対応する。いくつかの実施によれば、ＤＭＤ１３５は、グリッドパターンに配置される３つ以上のミラーを有する。例えば、ＤＭＤ３３５は、４０９６ｘ２１６０ピクセルの解像度及びグリッドパターンの８００万個以上のマイクロミラーを有する４Ｋ解像度ＤＭＤでありうる。

ミラー１４０は、独立して、受信された光が投影光学系１６５に送信されないオフ状態、及び受信された光が投影光学系１６５に送信されるオン状態に切り替えられ（つまり、作動され）ることができる。例えば、図１に示されるように、光円錐１２５ａは、ミラー１４０ａにより受信され、これは、受信された光円錐１２５ａを光ダンプ１５０へ向ける。光学経路１３０ａが、視覚性（ｏｐｔｉｃａｌ）である、又は光路光円錐１２５ａが、オフ状態ＤＭＤミラー（ミラー１４０ａ）に沿って伝わる又は送信されるため、光学経路１３０ａは、オフ状態の光学経路又は光路とみなされる。すなわち、投影光学系１６５へ送信される（例えば、直接光ダンプへ）のではなく、オフ状態のＤＭＤミラー又は領域へ向かう光学経路又は光路であることにより、このような光学経路又は光路は、この開示の目的のためには、オフ状態の光学経路又は光路とみなされる。いくつかの実施によれば、一又はそれ以上のＤＭＤミラー１４０ｂ及び１４０ｃは、オフ状態に切り替えられ、これは、オフ状態の光学又は光路となる一又はそれ以上の光学経路１３０ｂ及び１３０ｃのそれぞれをもたらす。いくつかの実施によれば、ミラー１４０ａは、オン状態に切り替えられ、これは、オン状態の光路となる光学経路１３０ａをもたらす。

従来の投影システム１００及びＴｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ （ＤＬＰ（登録商標））技術によって例示されるＤＭＤイメージングデバイスでは、それらの投影された画像のダイナミックレンジは、ＤＭＤの切り替え速度により制限される。画像のグレースケールは、パルス幅変調（ＰＷＭ）技術を用いて生成される。よって、ＤＭＤデバイスにとって、ＤＭＤミラーデューティサイクルの期間にＯＮ状態で、ミラー１４０ａ，１４０ｂ及び１４０ｃのようなＤＭＤミラーのままにすることにより全白色が実現され、ミラーをＤＭＤミラーデューティサイクルの期間にＯＦＦ状態のままにすることにより全黒色が実現される一方で、ＤＭＤによりサポートされうるＤＭＤデューティサイクル時の最短期間（“ロードタイム”として知られる）でＯＮ状態のミラーを有することにより最小のグレーが実現される。すなわち、各ＤＭＤミラーが特定の状態で使うデューティサイクルの一部は、ピクセルの強度（“輝度”）を決定付ける。

光円錐１２５ｂ及び１２５ｃは、ミラー１４０ｂ，１４０ｃにより受信され、得られた画像が、スクリーン（図示せず）上に投影される投影光学系１６５へ方向付けられる。光学経路１３０ａとは逆に、光学経路１３０ｂ及び１３０ｃが、光円錐１２５ｂ及び１２５ｃが、ＯＮ状態のＤＭＤミラー（ミラー１４０ｂ，１４０ｃ）へ伝わる又は送信される視覚性又は光路であるため、光学経路１３０ｂ及び１３０ｃは、システム１００では、ＯＮ状態の光学経路又は光路であると考えられる。図１は、ミラー１４０ａ，１４０ｂ及び１４０ｃの異なる１つにより受信及び方向付けられる光円錐１２５ａ，１２５ｂ及び１２５ｃのそれぞれ１つを示すが、いくつかの実施では、ミラーのそれぞれ１つは、光円錐１２５ａ，１２５ｂ及び１２５ｃの１つ以上に受信及び方向付けられてもよい。投影システム１００は、通信経路１７５を介してＤＭＤ１３５と通信する駆動システム１７０をさらに含む。駆動システム１７０は、例えば、上述したＰＷＭ技術に基づいてＯＮ状態とＯＦＦ状態とでミラー１４０を切り替えることにより、画像を生成するように構成する。

投影システム１００は、また、ミラー１４０を介してＤＭＤ１３５により受信又は方向付けられるような光円錐１２５からの光漏出を吸収するために、さらなる光ダンプ又は類似のデバイス（図示せず）を含んでもよい。さらに、投影システム１００は、特に、光をオフ状態の光路又は領域に向ける目的に含まれる追加の光方向付け及び／又は方向付けデバイスを備えうる。例えば、投影システム１００は、光をオフ状態に向けることを補助するために、追加のＤＭＤを含みうる。

ここで、図２ａ，２ｂ及び２ｃを参照すると、所望の画像２００、ＤＭＤ２０５及びＤＭＤ２０５により生成された画像２１０を示し、投影システム１００のような従来の投影システムの欠点を図示する。ＤＭＤ２０５は、ミラー２１５（１，１）から２１５（８，８）で構成されるミラー２１５のセットを含む。ミラー２１５のセットの構成は、８×８の構成に限定されず、ミラー２１５の任意の適切な構成が用いられうることが理解される。ミラー２１５（１，１）から２１５（８，８）のそれぞれ１つは、画像２１０のピクセルに対応する。

図２ａに示されるように、所望の画像２００は、明るい領域及び暗い領域（又はゾーン）の両方を含む。所望の画像２００に基づいて画像を生成するために、ＤＭＤ２０５特に、ミラー２１５（１，１）から２１５（８，８）は、受信した光をオフ状態及びオン状態の光学経路に向けるように切り替えられる。所望の画像２００の暗ゾーン（例えば、ゾーンＣ）は、オフ状態ミラー（例えば、ミラー２１５（４，１）， ２１５（４，２）， ２１５（５，１）及び２１５（５，２））に対応し、明ゾーン（例えば、ゾーンＤ）は、ミラー２１５のセットのオン状態のミラー（例えば、ミラー２１５（６，２）から２１５（６，７）及び２１５（７，３）から２１５（７，６））に対応する。例えば、暗領域２２０は、ミラー２１５（１，１）に対応する。

投影システム１００及びＤＭＤ２００のような従来の投影システム及びデバイスは、ＤＭＤ画像化面全体に亘ってＤＭＤの照明が均一になることを必要とする。すなわち、ＤＭＤの各ミラー（例えば、ミラー１４０及び２１５（１，１）から２１５（８，８））により受信される光の量は、これらのシステムにより、ほぼ等しくなるように要求される。これは、ＤＭＤミラーの照明全体により制限される最も明るい領域の照明をもたらす。これは、いくつかの場合に、特に、元の又は所望の画像が、高ダイナミックレンジを有する画像を構成する場合、元の又は所望の画像の真の表示である画像をもたらさない。例えば、ＤＭＤミラー２０５により生成される画像２１０では、（細切れの線で示される）最も明るい領域は、所望の画像２００の最も明るい領域のようには明るくない。

図３に注目すると、制限されない実施に係る高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステム３００を示し、図１と同様の符号を有する構成要素を含み、しかし、始まりの数字が“１”ではなく“３”である。例えば、システム３００は、光学経路３１５に沿って光を提供又は送信する光源３０５を含む。いくつかの実施によれば、光源３０５は、レーザ光モジュールである。別の実施によれば、光源３０５は、放射状リフレクタを有するキセノンランプのようなランプを備える。光３１０は、中間光学系３２０により受信され、これは、少なくとも当初は各光学経路３３０ａ，３３０ｂ及び３３０ｃに沿って光円錐３２５ａ，３２５ｂ及び３２５ｃを生成するために、光３１０を変調する。システム１００のように、ＤＭＤ３３５は、一括してミラー３４０として示されるミラー３４０ａ，３４０ｂ及び３４０ｃから構成され、光円錐３２５を光３１０の一部分としてオフ状態及びオン状態の光路へ方向付け、それにより画像を生成する。

現在理解されているように、システム３００は、オフ状態の光路に沿う（つまり、“暗領域”又はオフ状態ＤＭＤミラーに向かって）送信のために初めに方向付けられる光の少なくともいくつかを、オフ状態光路からオン状態光路へ（つまり、“明領域”又はオン状態ＤＭＤミラーに向かって）指示する又は方向転換することを可能にする。その結果、より多くの光全体は、画像の明ゾーンを生成する状態であるオン状態のＤＭＤミラーから投影光学系へ向かって方向付けられ、それにより画像のより明るいゾーンを生成し、ＤＭＤにより生成される画像のダイナミックレンジを増大させる。光源により送信される少量光は、光ダンプへ方向転換される又は画像を生成するために用いられないため、システム３００は、システムリソース及びエネルギーのより効率的な使用をもたらす。

変形可能な光学素子３９０は、透過性光学素子を備え、面Ａ−Ａにおいて、光源３０５とＤＭＤ３３５との間の光学経路３３０ａ（及び光学経路３１５）に配置される。例えば、変形可能な光学素子３９０は、一又はそれ以上のレンズを備えうる。一つの実施によれば、変形可能な光学素子３９０は、少なくとも１つの液晶可変レンズを備える。図３に示される実施では、変形可能な光学素子３９０は、３つのセグメント３９０ａ，３９０ｂ及び３９０ｃを備え、それぞれ１つは、ＤＭＤ３３５により生成される画像の異なるゾーンに対応する。簡素化のために、図３に示される実施では、ＤＭＤ３３５は、また、３つのゾーンを備え、それぞれ１つは、ミラー３４０ａ，３４０ｂ及び３４０ｃの１つに対応する。システム１００のように、ミラー３４０ａ，３４０ｂ及び３４０ｃのそれぞれ１つは、ＤＭＤ３３５により生成される画像の個々のピクセルに対応する。すなわち、システム３００では、生成された画像のゾーンの数は、ピクセルの数に対応する。しかし、いくつかの実施によれば、画像のゾーンの数及びピクセルのゾーンの数、したがって、ＤＭＤのミラーの数は、互いに対応していない。例えば、生成された画像は、３つの領域、２つの明ゾーン及び１つの暗ゾーンを有するが、画像は、数千のピクセル（数千のＤＭＤミラーに対応する）を有する。

理解される。用語“変形可能”は、本明細書では、説明された素子の光学表面を変化することを示すために用いられ、例えば、形状、構造、位置又は説明された素子の少なくとも一部の画像状態（例えば、素子が、オン・オフ状態を切り替える複数のマイクロミラーを備える場合）を変化又は変更することを示すために用いられる。

いくつかの実施によれば、セグメント３９０ａ，３９０ｂ及び３９０ｃの一又はそれ以上は、独立して指示可能である。いくつかの実施によれば、セグメント３９０ａ，３９０ｂ及び３９０ｃの一又はそれ以上は、静的である（動かない）。例えば、グメント３９０ａ及び３９０ｃは、独立して指示可能であり、セグメント３９０ｂは、静的である（動かない）。その結果、この例では、光円錐３２５ａ及び３２５ｃは、指示されるが、光円錐３２５ｂは、変形可能な光学素子３９０により指示されない（つまり、光円錐３２５ｂは、光円錐３２５ｂに対してＤＭＤ３３５の均一な照明を提供するために、光学経路３３０ｂに沿って伝えることを継続する）。いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子３９０は、光円錐３２５の約半分を指示するように構成されるが、光円錐３２５の指示されずに残る部分は、光円錐３２５の指示されずに残る部分に対してＤＭＤ３３５の均一な照明を提供する。

いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子３９０は、光円錐３２５が互いに少なくとも部分的に隔てられる光学経路３３０に沿う位置に配置される。図３に示されるように、変形可能な光学素子３９０は、光円錐３２５ａの少なくともいくつかを、オフ状態の光路３３０ａから離れてオン状態の光路３５５へ指示するように構成され、ＤＭＤ３３５により生成される画像のダイナミックレンジを増大させる。いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子３９０は、変形可能な光学素子３９０の少なくとも一部の形状を変形又は変更することにより、光円錐３２５ａの少なくともいくつかを指示するように構成される。例えば、いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子３９０は、セグメント３９０ａと３９０ｂとの交点のような点で、セグメント３９０ａ，３９０ｂ及び３９０ｃの少なくとも１つを旋回又は回転することにより、光円錐３２５ａの少なくともいくつかを指示するように構成され、それにより変形可能な光学素子３９０の全体の形状を変化させる。

図３に示されるような実施によれば、変形可能な光学素子３９０は、光円錐３２５ａの少なくともいくつかを、オフ状態の光路３３０ａから離れて、光学経路３３０ａ（つまり、オフ状態光路３３０ａ）に対する角度θ（“シータ”）でオン状態の光路３５５へ指示するように構成される。いくつかの実施によれば、角度θは、光学経路３３０ａに対して±９度である。例えば、光円錐３２５ａの少なくとも一部を、ミラー１４０ａへ方向転換される光学経路３３０ａからミラー１４０ｃへ指示することが望まれる場合、平面Ａ−ＡでのＤＭＤ３３５と変形可能な光学素子３９０との間の２２０ｍｍの距離、及びミラー１４０ａと１４０ｃとの距離（光路３３０ａと３３０ｂとの距離になる）に基づいて、光円錐３２５ａに対する指示角度θは、ａｒｃｔａｎ（３４ｍｍ／２２０ｍｍ）≒９度となる。ここで、簡素化のために、指示角度θは、水平なｘ軸に対する角度として図３に示されることを留意する。しかし、所望の指示及びシステム３００の構成に応じて、指示角度θは、また、ｙ軸、ｚ軸又はｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の組み合わせに対するものであってもよい。例えば、光円錐３２５の一又はそれ以上の指示は、例えば、３次元空間で行われうる。

システム３００では、変形可能な光学素子３９０は、光円錐３２５ａ”の一部として図示される光円錐３２５ａの少なくともいくつかをミラー３４０へ指示するように構成され、これは、受信された光を投影光学系３６５へ方向付けるように切り替えられるときにオン状態となる。いくつかの実施によれば、光円錐３２５ａ”の一部は、ミラー３４０ｃへ指示され、これもまた、オン状態である。いくつかの実施によれば、光円錐３２５ａの残りの部分の少なくともいくつか、すなわち、残りの部分３２５ａ’は、ミラー３４０ａにより光ダンプ３５０へ方向付けられるオン状態光路３３０ａに沿って送信されることを継続する。いくつかの実施によれば、光円錐３２５ａの全ては、光円錐３２５ａ”が、光円錐３２５ａと実質的に同一の強度を有するように、オン状態光路３５５に指示される。図３に示されるように、光円錐３２５ｂ及び３２５ｃは、それぞれ、光学経路３３０ｂ及び３３０ｃに沿って変形可能な光学素子３９０を通じて送信される。

変形可能な光学素子３９０は、光学経路３３０ａ（及び光学経路３３０ｂ及び３３０ｃ）に沿って配置されるように示されるが、変形可能な光学素子３９０は、指示される特定の光円錐又は円錐の光学経路又は経路に配置されうることが理解される。さらに、変形可能な光学素子３９０は、一つの光円錐、つまり光円錐３２５ａのみの一部を指示するように構成されるように示されるが、いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子３９０は、光円錐の一部又は位置以上の部分を、各オフ状態光路から離れて一又はそれ以上のオン状態の光路へ指示するように構成される。

通常、一又はそれ以上の光学経路に沿う変形可能な光学素子の位置は、中間光学系を除去した光の幾何学形状のような光の幾何学形状に基づいて選択される。例えば、いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子３９０は、ＤＭＤにより生成される画像の与えられた点及びその点に対応する光円錐について、光円錐の約半分が、オフ状態光路からオン状態光路へ指示されるような、光学経路３１５の平面に配置される。理解されるように、この位置の決定は、所望の光指示を生成するために、配置された変形可能な光学素子を有する光学システムの決定されたｆ／＃（“ｆ−数”）に基づく。さらに、光が離れて指示されるＤＭＤ画像化面のゾーンの数は、また、変形可能な光学素子の位置の方を指すことを有することが理解される。

さらに、いくつかの実施によれば、追加の光学系は、光円錐３２５ｂ，３２５ｃ及び光円錐３２５ａ”の一部を変調するために、変形可能な光学素子３９０とＤＭＤ３３５との間に配置される。

駆動システム３７０は、画像コンテンツデータ３８５に基づいて画像を生成するためにＤＭＤ３３５を構成する。駆動システム３７０は、通信経路３７５を介してＤＭＤ３３５と通信する。いくつかの実施によれば、駆動システム３７０は、ＤＭＤ３３５と２方向に通信する（つまり、駆動システム３７０は、データをＤＭＤ３３５へ通信又は送信する、その逆に、ＤＭＤ３３５は、データを駆動システム３７０へ通信又は送信することができる）。いくつかの実施によれば、駆動システム３７０とＤＭＤ３３５との通信は、一方向である。しかし、駆動システム３７０とＤＭＤ３３５との適切な手法での通信が検討される。例えば、駆動システム３７０は、ＤＭＤ３３５から離れることができ、ＤＭＤ３３５と無線で通信しうる。別の例では、駆動システム３７０及びＤＭＤ３３５は、無線接続及び／又は機械接続を介して接続されうる。さらに、図３は、駆動システム３７０とＤＭＤ３３５とを通信する特定の経路を示すが、通信経路３７５は、駆動システム３７０とＤＭＤ３３５とが通信するために適切な一又はそれ以上の通信経路のいずれかを備える。例えば、通信経路３７５は、有線及び／又は必要ならば無線通信経路の組み合わせを備えうる。

駆動システム３７０は、また、画像コンテンツデータ３８５に基づいて、光円錐３２５（例えば、光円錐３２５ａ）の少なくともいくつかを、オフ状態光路（例えば、３３０ａ）からオン状態光路（例えば、３５５）へ指示する変形可能な光学素子３９０を構成する。駆動システム３７０は、通信経路３８０を介して変形可能な光学素子３９０と通信する。いくつかの実施によれば、駆動システム３７０は、変形可能な光学素子３９０と２方向で通信する（つまり、駆動システム３７０は、データを変形可能な光学素子３９０へ通信又は送信することができ、その逆に、変形可能な光学素子３９０は、データを駆動システム３７０へ通信又は送信することができる）。いくつかの実施によれば、駆動システム３７０と変形可能な光学素子３９０との間の通信は、一方向である。しかし、駆動システム３７０と変形可能な光学素子３９０との適切な手法での通信が検討される。例えば、駆動システム３７０は、変形可能な光学素子３９０とは離れることができ、変形可能な光学素子３９０と無線で通信することができる。別の例では、駆動システム３７０及び変形可能な光学素子３９０は、無線接続及び／又は機械接続で接続されうる。さらに、図３は、駆動システム３７０と変形可能な光学素子３９０との間の通信のための特定の経路が示されるが、通信経路３８０は、駆動システム３７０と変形可能な光学素子３９０との間の適切な通信のための一又はそれ以上の通信経路のいずれかを備えることを検討する。例えば、通信経路３８０は、無線及び／又は必要ならば有線通信経路の組み合わせを備えうる。

いくつかの実施によれば、駆動システム３７０は、画像コンテンツデータに基づいてＤＭＤ３３５及び変形可能な光学素子３９０を構成するためのプロセッサを有するコンピューティング装置を備える。いくつかの実施によれば、画像コンテンツデータ３８５は、駆動システム３７０のローカルメモリデバイスに記憶される。いくつかの実施によれば、画像コンテンツデータ３８５は、駆動システム３７０へ送信される、又は無線又はリモート接続を介して別の装置から駆動システム３７０により読み出される。いくつかの実施によれば、画像コンテンツデータ３８５は、高ダイナミック画像コンテンツデータを備える。用語“高ダイナミック画像コンテンツデータ（ｈｉｇｈ ｄｙｎａｍｉｃ ｉｍａｇｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｄａｔａ）”は、本明細書では、高ダイナミックレンジを有する画像と関連付けられる画像コンテンツデータデータを示すために用いられる。用語“高ダイナミックレンジ”は、輝度の広いレンジを示すことが理解される。

図４に注目すると、制限されない実施に係る高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステム４００を示し、図３と同様の符号を有する構成要素を含み、しかし、始まりの数字が“３”ではなく“４”である。例えば、システム４００は、光学経路４１５に沿う光４１０を提供又は送信する光源４０５を含む。いくつかの実施によれば、光源４０５は、レーザ光モジュールである。いくつかの実施によれば、光源４０５は、放射状リフレクタを有するキセノンランプのようなランプを備える。光４１０は、中間光学系４２０により受信され、これは、少なくとも当初は各光学経路４３０ａ，４３０ｂ及び４３０ｃに沿って光円錐４２５ａ，４２５ｂ及び４２５ｃを生成するために、光４１０を変調する。システム３００のように、ＤＭＤ４３５は、一括してミラー４４０として示されるミラー４４０ａ，４４０ｂ及び４４０ｃから構成され、光円錐４２５を光４１０の一部分としてオフ状態及びオン状態の光路へ方向付け、それにより画像を生成する。

変形可能な光学素子３９０とは対称的に、変形可能な光学素子４９０は、少なくとも部分的に反射性の素子を備える。例えば、変形可能な光学素子４９０は、光円錐４２５ａ”の一部として示される光円錐４２５ａの少なくとも一部を、反射によりオン状態光路４５５へ指示するように構成されるダイクロイックミラー又はフィルタを備えうる。残り部分４２５’は、オフ状態で、ミラー４４０ａへ向かってオフ状態の光路４３０ａに沿って送信されるように継続し、最終的には光ダンプ４５０へ送信される。いくつかの実施によれば、光円錐４２５ａの全ては、オン状態の光路４５５へ反射され、最終的には投影光学系４６５へ送信される。

いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子４９０は、独立して指示可能である。例えば、変形可能な光学素子４９０は、点Ｂのような点について回転又は旋回することにより、その位置を変更しうる。いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子４９０は、単一のアナログミラーを備える。いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子４９０は、一以上のアナログミラーを備える。例えば、変形可能な光学素子４９０は、独立して指示可能な少なくとも部分集合である、マイクロミラーのセットを備えうる。その結果、変形可能な光学素子４９０の光学面は、光円錐４２５ａ，４２５ｂ及び４２５ｃの一又はそれ以上を指示するように変形又は変更される。

いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子４９０は、区分されたミラー、アナログミラー、ダイクロイックミラー及び静電変形可能なミラーのうちの１つを備えうる。

図５に注目すると、制限されない実施に係る高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステム５００を示し、図４と同様の符号を有する構成要素を含み、しかし、始まりの数字が“４”ではなく“５”である。例えば、システム５００は、光学経路５１５に沿う光５１０を提供又は送信する光源５０５を含む。いくつかの実施によれば、光源５０５は、レーザ光モジュールである。いくつかの実施によれば、光源５０５は、放射状リフレクタを有するキセノンランプのようなランプを備える。光５１０は、中間光学系５２０により受信され、これは、少なくとも当初は各光学経路５３０ａ，５３０ｂ及び５３０ｃに沿って光円錐５２５ａ，５２５ｂ及び５２５ｃを生成するために、光５１０を変調する。システム４００のように、ＤＭＤ５３５は、一括してミラー５４０として示されるミラー５４０ａ，５４０ｂ及び５４０ｃから構成され、光円錐５２５を光５１０の一部分としてオフ状態及びオン状態の光路へ方向付け、それにより画像を生成する。

システム５００は、２つの変形可能な光学素子、変形可能な光学素子５９０及び追加の変形可能な光学素子５９５を含む。すなわち、追加の変形可能な光学素子は、光源５０５とＤＭＤ５３５との間の光学経路５１５及び／又は光学経路５３０ａのような光学経路に配置される。変形可能な光学素子５９０は、セグメント５９０ａ及び５９０ｂを有する区分されたミラーを備える。セグメント５９０ａは、静的な（動かない）素子であり、セグメント５９０ｂは、指示可能である。例えば、指示可能なセグメント５９０ｂは、点ｃについて旋回可能である。いくつかの実施によれば、追加の変形可能な光学素子５９５は、点Ｄのような点について回転又は旋回することによりその位置を変更することができるアナログミラーを備える。いくつかの実施によれば、追加の変形可能な光学素子５９５は、独立して指示可能である少なくとも部分集合である、マイクロミラーのセットを備え、それにより、追加の変形可能な光学素子５９５の光学面の画像状態を変更する。図５に示されるように、動かないセグメント５９０ａ及び追加の変形可能な光学素子５９５は、ｘ軸に対して角度α（“アルファ”）であり、指示可能なセグメント５９０ｂは、ｘ軸に対して角度β（“ベータ”）で位置付けられる。いくつかの実施によれば、静的な（動かない）セグメント５９０ａ、指示可能なセグメント５９０ｂ及び追加の変形可能な光学素子５９５のそれぞれ１つは、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸のいずれか１つに対する異なる角度で位置付けられる。

光円錐５２５ａ，５２５ｂ，５２５ｃ（一括して光円錐５２５として示される）は、変形可能な光学素子５９５により受信され、変形可能な光学素子５９０へ反射される。光円錐５２５ｂ及び５２５ｃは、ミラー５４０ｂ及び５４０ｃへ光学経路５３０ｂ，５３０ｃに沿う静的なセグメント５９０ｂにより反射される（両方ともオン状態である）。図５に示され、かつ前述したように、光学経路５３０ｂ及び５３０ｃが、オン状態ミラー（５４０ｂ，５４０ｃ）に向かって方向付けられ、最終的には投影光学系５６５へ方向付けられるため、光学経路５３０ｂ及び５３０ｃは、オン状態の光路とみなされる、又はその逆である。

光円錐５２５ａは、指示可能なセグメント５９０ｂにより受信され、反射により光学経路５３０ａに対する角度θでオン状態光路５５５に指示される（これは、オフ状態ミラー、ミラー５４０ａへ方向付けられる、及び／又は、光を伝えるその経路が、生成された画像へ寄与するために、投影光学系５６５へ伝わらないように方向付けられることによる、オフ状態光路である）。

システム３００と同様に、駆動システム５７０は、画像コンテンツデータ５８５に基づいて画像を生成するために、ＤＭＤ５３５を構成する。駆動システム５７０は、通信経路５７５を介してＤＭＤ５３５と通信する。システム３００と同様に、駆動システム５７０は、また、画像コンテンツデータ５８５に基づいて、光円錐５２５（例えば、光円錐５２５ａ）の少なくともいくつかを、オフ状態光路（例えば、５３０ａ）からオン状態光路（例えば、５５５）へ指示するように構成する。駆動システム５７０は、通信経路５８０を介して変形可能な光学素子５９０と通信する。システム３００のように、通信経路５７５及び５８０は、駆動システム５７０、ＤＭＤ５３５及び変形可能な光学素子５９０間で適切に通信する一又はそれ以上の通信経路のいずれかを備える。例えば、通信経路５７５及び５８０は、有線及び／又は必要ならば無線通信経路の組み合わせを備えうる。

駆動システム５７０は、また、画像コンテンツデータ５８５に基づいて、光円錐５２５（例えば、光円錐５２５ａ）の少なくともいくつかを、オフ状態光路（例えば、５３０ａ）からオン状態光路（例えば、５５５）へ指示する追加の変形可能な光学素子５９５を構成する。駆動システム５７０は、通信経路５６０を介して追加の変形可能な光学素子５９５と通信する。通信経路５７５及び５８０と同様に、通信経路５６０は、駆動システム５７０及び変形可能な光学素子５９５間で適切に通信する一又はそれ以上の通信経路のいずれかを備える。例えば、通信経路５６０は、有線及び／又は必要ならば無線通信経路の組み合わせを備えうる。

いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子及び追加の変形可能な光学素子の一又はそれ以上は、透過性素子を備える。いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子及び追加の変形可能な光学素子の一又はそれ以上は、少なくとも部分的に反射性の素子を備える。例えば、光学素子及び追加の変形可能な光学素子の一又はそれ以上は、ダイクロイックミラー又はフィルタを備える。いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子及び追加の変形可能な光学素子の一又はそれ以上は、完全反射性素子を備える。

理解されるように、変形可能な光学素子３９０，４９０及び５９０のいずれか１つは、多くの形態を取り得る。例えば、いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子３９０，４９０及び５９０は、正方形形状、矩形状及び円形状を備えうる。いくつかの実施によれば、追加の変形可能な光学素子５９５は、正方形形状、矩形状及び円形状を備えうる。いくつかの実施によれば、変形可能な光学素子３９０，４９０及び５９０及び追加の変形可能な光学素子５９５のいずれか１つは、所望の光の指示を実現するために、回転される又は傾けられうる。

ここで、図６に着目すると、図６は、制限されない実施に係る、高ダイナミックレンジを有する画像を生成する方法６００のフローチャートを示す。方法６００の説明を補助するために、方法６００は、システム３００を用いて実行されると仮定される。さらに、方法６００の以下の説明は、システム３００のさらなる理解及びその様々な構成要素を導く。しかし、システム３００及び／又は方法６００は、変更することができ、互いに結合されて本明細書で説明されるように正確に作動する必要はなく、このような変更は、本実施の範囲内であることが理解される。さらに、方法６００は、システム４００及び５００により実行されうることが理解される。

しかし、方法６００は、他に示されなくても、図示されるような正確なシーケンスで実行される必要はなく、同様の様々なブロックは、シーケンスではなく並行して実行されてもよく、それ故、方法６００の要素は、“ステップ”ではなく、“ブロック”として示されることが強調される。しかし、また、方法６００は、システム３００，４００及び５００の変形例と同様に実行されうる。例えば、方法６００は、二以上の変形可能な光学素子を採用することができる。

ブロック６０５では、光は、光学経路に沿って提供される。例えば、光３１０は、光学経路３１５に沿って光源３０５により提供される。

ブロック６１０では、提供された光の一部は、オフ状態光路及びオン状態光路に方向付けられ、それにより、画像を生成する。例えば、ＤＭＤ３３５は、ミラー３４０ａ， ３４０ｂ及び３４０ｃの動作を通じて、光円錐３２５ｂ，３２５ｃ及び光円錐３２５ａ”の一部を、投影光学系３６５及び光ダンプ３５０に方向付け、画像を生成する。

ブロック６１５では、オフ状態光路からの光の少なくともいくつかは、オン状態光路へ指示される。例えば、光学経路３０５ａ（または、オフ状態光路３０５ａともみなされる）に沿って初めに伝わる光円錐３２５ａは、光円錐３２５ａ”の少なくとも一部が、オン状態光路３５５に沿って伝わるように、指示される。

システム３００，４００，５００及び方法６００は、多くの利点を生じることができる。画像が、オフ状態光路から指示される光を含むため、オン状態光路に初めに方向転換される光のみの場合と異なり、生成された画像のダイナミックレンジが増大する。例えば、ＤＭＤ３３５及び最終的には投影光学系３６５は、光円錐３２５ｂ，３２５ｃ及び光円錐３２５ａ”の一部を使用するため、例えば、光円錐１２５ｂ及び１２５ｃのみが、生成された画像に寄与する従来の投影システム１００よりも、より多くの光全体が、画像に寄与する。光源から送信される少量の光が、光ダンプへ転送される、又は画像を生成するためには用いられないため、システムリソース及びエネルギーをより効率良く使用することができる。さらに、多くの従来技術とは異なり、少量の光がオフ状態に方向付けられるために、追加ＤＭＤのような、このオフ状態に方向付ける又は導くことの特定の目的のために含まれる素子への依存が低減され、いくつかの場合には、排除される。これは、システム全体の複雑さを低減することができる。

当業者は、さらなる別の実施及び変形が可能であり、上記の例は、一又はそれ以上の実施の例示にすぎないことを理解するであろう。したがって、その範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ制限される。

Claims (18)

1. 高ダイナミックレンジを有する画像を生成するシステムであって、
   光学経路に沿って光を提供する光源と、
   前記光の一部をオフ状態の光路及びオン状態の光路に方向付け、それにより画像を生成するデジタルマイクロミラーデバイスと、
   前記光源と前記デジタルマイクロミラーデバイスとの間の前記光学経路に配置され、前記デジタルマイクロミラーデバイスにより生成される前記画像のダイナミックレンジを増大させるために、前記オフ状態の光路から前記オン状態の光路へ前記光の少なくともいくつかを指示する変形可能な光学素子と、を備えるシステム。
2. 前記変形可能な光学素子は、少なくとも１つの指示可能なセグメントを備える請求項１に記載のシステム。
3. 前記少なくとも１つの指示可能なセグメントは、独立して指示可能である請求項２に記載のシステム。
4. 前記変形可能な光学素子は、少なくとも１つの静的な素子を備える請求項１に記載のシステム。
5. 前記変形可能な光学素子は、少なくとも部分的に反射性の素子を備える請求項１に記載のシステム。
6. 前記少なくとも部分的に反射性の素子は、区分されたミラー、アナログミラー、ダイクロイックミラー及び静電変形可能ミラーのうちの１つを備える請求項５に記載のシステム。
7. 前記変形可能な光学素子は、透過性素子を備える請求項１に記載のシステム。
8. 前記透過性素子は、レンズを備える請求項７に記載のシステム。
9. 前記レンズは、液晶可変レンズを備える請求項８に記載のシステム。
10. 前記変形可能な光学素子の形状は、正方形、矩形及び円形のうちの１つを備える請求項１に記載のシステム。
11. 前記変形可能な光学素子は、前記オフ状態の光路から＋／−９度で前記オン状態の光路へ前記光の少なくともいくつかを指示するように構成される請求項１に記載のシステム。
12. 画像コンテンツデータに基づいて前記画像を生成するために、前記デジタルマイクロミラーデバイスを構成する駆動システムをさらに備え、
    前記駆動システムは、前記画像コンテンツデータに基づいて、前記オフ状態の光路から前記オン状態の光路へ少なくともいくつかの光を指示するために、前記変形可能な光学素子を構成する、請求項１に記載のシステム。
13. 前記画像コンテンツデータは、高ダイナミック画像コンテンツデータを含む請求項１２に記載のシステム。
14. 前記光源と前記デジタルマイクロミラーデバイスとの間の前記光学経路に配置される追加の変形可能な光学素子をさらに備える請求項１に記載のシステム。
15. 前記光源は、レーザ光モジュールを備える請求項１に記載のシステム。
16. 高ダイナミックレンジを有する画像を生成する方法であって、
    光学経路に沿って光を提供するステップと、
    前記光の一部をオフ状態及びオン状態の光路へ方向付け、それにより画像を生成するステップと、
    前記画像のダイナミックレンジを増大させるために、前記オフ状態の光路から前記オン状態の光路へ前記光の少なくともいくつかを指示するステップと、を備える方法。
17. 前記指示するステップは、前記オフ状態の光路から＋／−９度で前記オン状態の光路へ前記光の少なくともいくつかを指示することを含む請求項１６に記載の方法。
18. 前記指示するステップは、前記光学経路に配置される変形可能な光学素子の少なくとも１つの指示可能なセグメントを統合することを含む請求項１６に記載の方法。

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