JP2023159892A - 走査アレイ光エンジンを有するプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【課題】好適な走査アレイ光エンジンを有するプロジェクタを提供すること。【解決手段】プロジェクタアセンブリは、発光ダイオード(LED)アレイ305Aを含み、LEDアレイはアレイ軸を有し、LEDアレイはアレイ軸に沿って配列される複数のLEDを含み、複数のLEDは個々にアドレス指定可能である。プロジェクタアセンブリはLEDアレイを支持する回転可能アクチュエータを含み、回転可能アクチュエータは回転軸を有し、回転軸およびアレイ軸は平行である。プロジェクタアセンブリは複数のLEDから放出される光をコリメートするために、LEDアレイと光学連通するように位置付けられるコリメータと、コリメートされた光を集束させLEDアレイの第1の画像をある距離に形成するために、コリメータと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットとを含み、第1の画像はアレイ軸に対応する第1の軸と、回転軸に直交する第2の軸とを含む。【選択図】図3C
Description
(関連出願の相互参照)
本願は、2016年12月1日に出願された米国仮特許出願第62/429,003号の利益およびそれに対する優先権を主張するものであり、該米国仮特許出願の開示は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書中に援用される。
本願は、2016年12月1日に出願された米国仮特許出願第62/429,003号の利益およびそれに対する優先権を主張するものであり、該米国仮特許出願の開示は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書中に援用される。
画像プロジェクタは、多くの形態をとり、コストおよび複雑性の両方に及ぶ、種々の異なる技術を使用することができる。例えば、ビデオ投影のために、オフィス、会議、およびホームシアターシステムにおいて使用される、多くの一般的プロジェクタは、フルカラービデオのために、3色の光の再組み合わせ(赤色、緑色、青色)を利用する。液晶ディスプレイ(LCD)プロジェクタでは、ランプからの光が、赤色、緑色、および青色成分の各々に対して分離され、光を遮断または通過させ、出力光パターンを生成するための複数のピクセルを含む、LCDゲートを通して通過される。デジタル光処理(DLP)およびシリコン上液晶(LCOS)プロジェクタは、類似技術を使用するが、それぞれ、LCDゲートの代わりに、出力光パターンを生成するために、マイクロミラーおよび反射アクティブ行列液晶要素を利用する。3色の各々に対して光学要素を含む必要性に起因し、これらのシステムは、大型かつ過度に複雑であり得る。
本開示は、画像投影に関する。特に、本開示は、発光ダイオードベースの画像プロジェクタに関する。本明細書に説明されるのは、LEDベースの画像投影システムおよび関連投影方法である。本明細書に説明されるシステムおよび方法は、LEDのアレイを利用し、これは、光学要素を使用して投影された光を出力し、画像をある距離に形成する。LEDアレイ内のLEDのサイズおよび/または数は、異なる位置におけるLEDアレイの画像が、生成され、組み合わせられ、合成フレームを形成し得るように、LEDアレイを回転可能アクチュエータ等の移動可能なアクチュエータ上に設置することによって、他のLED投影技術と比較して低減され得る。例えば、LEDアレイが、時間の関数として回転されるにつれて、アレイの画像のシーケンスが、生成されることができる。十分に高速レートで行われると、順次走査フレームに類似する、セクション毎の合成フレームが、生産されることができ、本プロセスは、繰り返され、ビデオ画像を投影することができる。
第1の側面では、プロジェクタアセンブリが、提供される。具体的実施形態では、プロジェクタアセンブリは、アレイ軸を有し、アレイ軸に沿って配列される複数のLEDを含む、LEDアレイ等の発光ダイオード(LED)アレイを備える。複数のLEDは、個々にアドレス指定可能であり得る。プロジェクタアセンブリはさらに、アレイ軸と平行な回転軸を有する回転可能アクチュエータまたはアレイ軸と垂直な平行移動軸を有する平行移動可能アクチュエータ等のLEDアレイを支持する移動可能なアクチュエータと、LEDアレイの第1の画像をある距離に形成するために、LEDアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットとを備える。例えば、第1の画像は、アレイ軸に対応する第1の軸と、回転軸に直交するまたは平行移動軸と平行な第2の軸とを含んでもよい。随意に、複数のLEDのそれぞれの出力強度は、独立して制御可能である。
種々のLEDアレイは、本明細書に説明されるプロジェクタアセンブリに関して有用である。例えば、いくつかの実施形態では、LEDアレイは、1次元LEDアレイを備える。随意に、LEDアレイは、2次元LEDアレイを備える。有用なLEDアレイは、任意の実践的数の要素を有する、LEDアレイを含む。例えば、いくつかの実施形態では、LEDアレイは、約800ピクセル、約1024ピクセル、約1280ピクセル、約1440ピクセル、約1600ピクセル、約1920ピクセル、約2560ピクセル、約3840ピクセル、約7680ピクセル、または約7680ピクセル超を含む。随意に、各ピクセルは、LEDアレイの1つ以上の対応するLEDに対応する。
実施形態では、複数のLEDは、任意の好適な色または波長の光を生成してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、複数のLEDは、第1の波長を含む光を生産するための第1の複数のLEDと、第1の波長と異なる第2の波長を含む光を生産するための対応する第2の複数のLEDと、第1の波長および第2の波長と異なる第3の波長を含む光を生産するための対応する第3の複数のLEDとを含む。このように、フルカラー画像が、3つの異なる色のLEDからの光を組み合わせることによって生成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、3つの対応するLEDのセットは、LEDアレイのピクセルを構成する。随意に、3つの対応するLEDのセットは、第1の複数のLEDからの1つのLEDと、第2の複数のLEDからの1つのLEDと、第3の複数のLEDからの1つのLEDとを含む。他の構成も、可能性として考えられ、複数のLEDからの複数のLEDがピクセルを構成するLEDのセット内に含まれる場合を含む。
随意に、第1、第2、または第3の波長のうちの1つは、約650nmである。随意に、第1、第2、または第3の波長のうちの1つは、約520nmである。随意に、第1、第2、または第3の波長のうちの1つは、約450nmである。随意に、第1、第2、または第3の波長の光は、約650nmである、またはそこでピークとなる。随意に、第1、第2、または第3の光は、約520nmである、またはそこでピークとなる。随意に、第1、第2、または第3の光は、約450nmである、またはそこでピークとなる。他の色/波長組み合わせも、可能性として考えられる。
いくつかの実施形態では、第1の複数のLED、第2の複数のLED、および第3の複数のLEDは、同一数のLEDを含む。しかしながら、他の実施形態では、第1、第2、および第3の複数のLEDはそれぞれ、異なる数のLEDを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第1の複数のLEDは、第2の複数のLED、第3の複数のLED、または第2の複数のLEDおよび第3の複数のLEDの両方と異なる数のLEDを含む。
アレイ内のLEDは、任意の好ましい構成に従って配列されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第1の複数のLED、第2の複数のLED、および第3の複数のLEDは、アレイ軸に沿って均一に分散される。随意に、第1の複数のLEDは、空間的にグループ化される。随意に、第2の複数のLEDは、空間的にグループ化される。随意に、第3の複数のLEDは、空間的にグループ化される。共通波長/色のLEDのグループ化は、いくつかの実施形態に関して有用であり得、空間的に明確に異なる単色画像の生成が所望される実施形態を含む。いくつかの実施形態では、第2の複数のLED内の各LEDは、第1の複数のLED内の少なくとも1つの対応するLEDおよび第3の複数のLED内の少なくとも1つの対応するLEDに隣接して位置付けられる。
アレイ内に含まれるLEDは、任意の好適な寸法をとってもよい。例えば、実施形態では、複数のLEDはそれぞれ、約0.5μm~約5μmから選択される側方寸法を有する。LEDアレイ自体もまた、任意の好適な寸法をとってもよい。いくつかの実施形態では、LEDアレイは、アレイ軸に直交する幅軸を有し、幅軸は、第2の軸に対応する。例えば、いくつかの実施形態では、LEDアレイは、約100μm~約10000μmから選択されるアレイ軸に沿った長さを有する。随意に、LEDアレイは、約0.5μm~約100μmの幅軸に沿った長さを有する。
任意の好適な切替速度のLEDが、本明細書に説明される方法およびアセンブリと併用されてもよい。ビデオ画像のための所望のフレームレートと同程度の高速またはより高速の切替速度は、いくつかの実施形態に関して有用であり得ることを理解されたい。随意に、複数のLEDはそれぞれ、30Hz超または約30Hz、60Hz超または約60Hz、120Hz超または約120Hz、240Hz超または約240Hz、1kHz超または約1kHz、1MHz超または約1MHz、または約10Hz~約10MHzの周波数で切替可能である。
実施形態では、回転可能アクチュエータによってLEDアレイを支持することは、LEDアレイが空間的に分離され得る出力を生成することを可能にするために有用である。実施形態では、回転可能アクチュエータは、微小電気機械要素を備える。随意に、回転可能アクチュエータは、圧電要素を備える。回転可能アクチュエータは、任意の好適な数の位置または任意の好適な角度に回転可能であってもよい。いくつかの実施形態では、回転可能アクチュエータは、アレイ軸と平行な複数の明確に異なる位置に制御可能であって、アレイ軸と平行な約600、約768、約720、約800、約900、約1024、約1200、約1080、約1440、約1600、約2160、約4230、約4230超の明確に異なる位置、またはアレイ軸と平行な約100~約100000の位置を含む。
随意に、回転可能アクチュエータは、アレイ軸に沿ったLEDアレイの側方寸法とほぼ等しい、アレイ軸に沿った長さを有する。随意に、LEDアレイは、アレイ軸に直交する幅軸を有する。実施形態では、回転可能アクチュエータは、約45°~約+135°で連続的または離散的に制御可能である回転角度等、コリメータまたは結像光学のセットの光学軸と幅軸との間の角度に対応する、回転軸の周囲の回転角度を有する。いくつかの実施形態では、回転軸を中心とする回転可能アクチュエータの回転は、回転軸に直交するLEDアレイの変位を生じさせることを理解されたい。
実施形態では、平行移動可能アクチュエータによってLEDアレイを支持することは、LEDアレイが空間的に分離され得る出力を生成することを可能にするために有用である。実施形態では、平行移動可能アクチュエータは、微小電気機械要素を備える。随意に、平行移動可能アクチュエータは、圧電要素を備える。平行移動可能アクチュエータは、任意の好適な数の位置に平行移動可能であってもよい。いくつかの実施形態では、平行移動可能アクチュエータは、アレイ軸と平行な複数の明確に異なる位置に制御可能であって、アレイ軸と平行な約600、約768、約720、約800、約900、約1024、約1200、約1080、約1440、約1600、約2160、約4230、または約4230超の明確に異なる位置を含む。
随意に、平行移動可能アクチュエータは、アレイ軸に沿ったLEDアレイの側方寸法とほぼ等しい、アレイ軸に沿った長さを有する。随意に、LEDアレイは、アレイ軸に直交する幅軸を有する。実施形態では、平行移動可能アクチュエータは、連続的または離散的に、平行移動軸に沿って平行移動可能である。
具体的実施形態では、LEDアレイは、1ピクセル幅出力を出力し、回転軸を中心としたLEDアレイの回転または平行移動軸に沿ったLEDアレイの平行移動は、複数の1ピクセル幅出力の合成に対応する2次元光学出力を生成する。例えば、2次元光学出力は、結像光学のセットによって結像され、第1の画像を生成してもよい。
随意に、結像光学のセットは、コリメータを含み、これは、LEDアレイからのコリメートされた光を生成するために有用であり得る。実施形態では、コリメータは、レンズまたはミラーを備える。随意に、コリメータは、複数のLEDによって生成された光を受信し、平行光線を出力するように位置付けられる。いくつかの実施形態では、コリメータは、回転軸を中心として、または平行移動軸に沿って等、回転可能アクチュエータが移動されるにつれて、平行または略平行光線を複数のLEDから出力するように輪郭付けられる、光学要素を備える。随意に、コリメータは、複数のコリメーション要素を備え、それぞれ、複数のLEDのサブセットによって生成された光を受信し、平行または略平行光線を出力するように位置付けられる。
実施形態では、コリメータは、光学コーティングまたはフィルタを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、コリメータは、反射または反射防止コーティングを含む。随意に、コリメータは、偏光器を含む。
他の光学要素も、結像光学のセットに関して有用である。例えば、いくつかの実施形態では、結像光学のセットは、1つ以上のレンズ、ミラー、またはフィルタを含む。随意に、結像光学のセットは、複数のLEDによって生成された光を約1mm~1mの焦点距離に集束させる。随意に、結像光学のセットの光学要素は、1つ以上の反射または反射防止コーティングまたは偏光器を含む。
いくつかの実施形態では、プロジェクタアセンブリは、1つ以上の付加的画像を生成するために、1つ以上の付加的LEDアレイを含んでもよい。そのような画像は、随意に、空間的にオフセットされてもよく、同一または異なる出力強度に対応してもよい。いくつかの実施形態では、プロジェクタアセンブリはさらに、第2のLEDアレイ(例えば、第2のアレイ軸に沿って配列される個々にアドレス指定可能であるLED等の、第2のアレイ軸を有し、第2の複数のLEDを含む第2のLEDアレイ等)と、第2のLEDアレイを支持する第2の移動可能なアクチュエータ(例えば、第2のアレイ軸と平行な第2の平行移動軸を有する回転可能アクチュエータ、または、アレイ軸と垂直な第2の平行移動軸を有する平行移動可能アクチュエータ等)とを備えてもよい。いくつかの実施形態では、第2のLEDアレイは、結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる。例えば、第2のLEDアレイは、第2の複数のLEDから放出される光をコリメートするコリメータ等のコリメータと光学連通するように位置付けられてもよい。随意に、結像光学のセットは、第2のLEDアレイの第2の画像(例えば、第2のアレイ軸に対応する第3の軸と、第2の回転軸に直交するまたは第2の平行移動軸と平行な第4の軸とを含む第2の画像等)をある距離に形成する。
第1のLEDアレイおよび第2のLEDアレイの種々の構成も、可能性として考えられる。例えば、第2のアレイ軸および第1のアレイ軸は、随意に、平行であってもよい。随意に、第2のアレイ軸および第1のアレイ軸は、垂直であってもよい。特定の構成に応じて、LEDアレイおよび第2のLEDアレイは、随意に、異なる側方寸法を有する、および/または異なる数のLEDを含んでもよい。
いくつかの実施形態では、第1のLEDアレイによって生成された第1の画像は、第1の被写界深度に対応し、第2のLEDアレイによって生成された第2の画像は、第2の被写界深度に対応する。このように、プロジェクタアセンブリは、同一場面であるが、異なる深度平面を特徴とする、複数の画像を生成し、深度情報を有し得る、画像を生成するために有用であり得る。2つのプロジェクタアセンブリを使用する場合、各アセンブリは、画像を若干異なる視点から生成し、3次元ディスプレイの生成のために有用な被写界深度を作成してもよい。
いくつかの実施形態では、第1の画像および第2の画像は、少なくとも部分的に、空間的に重複する。このように、2つの画像は、相互に補完してもよく、例えば、ビデオリフレッシュレートを改良するために有用であり得る。随意に、第1の画像および第2の画像は、空間的にオフセットされる。
別の実施形態では、複数の画像は、複数の空間的にオフセットされた画像等、単一LEDアレイを使用して生成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、プロジェクタアセンブリはさらに、相対的平行移動をLEDアレイと結像光学のセットとの間に生成するために、平行移動段を備えてもよい。このように、LEDアレイは、第2の画像が生成され得るように、第2の位置に平行移動されてもよい。随意に、平行移動段は、微小電気機械要素を備える。随意に、平行移動段は、圧電要素を備える。実施形態では、相対的平行移動は、回転軸と垂直または平行移動軸と平行な軸に沿ったものである。相対的平行移動は、LEDアレイの第2の画像を平行移動された位置に形成するために有用であり得ることを理解されたい。
異なる構成が、相対的平行移動を生成するために有用であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、平行移動段は、移動可能なアクチュエータおよびLEDアレイを結像光学のセットに対して平行移動させるために、回転可能アクチュエータと機械連通する。随意に、平行移動段は、結像光学のセットをLEDアレイに対して平行移動させるために、コリメータと機械連通する。
他のコンポーネントも、本明細書に説明されるプロジェクタアセンブリおよび方法に関して有用であり得る。例えば、1つ以上の導波管または回折要素が、プロジェクタアセンブリによって生成された画像を視認者が見ることを支援する等のために使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、プロジェクタアセンブリはさらに、LEDアレイの第1の画像を受信し、第1の回折光を生成するために、結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる第1の回折光学要素と、第1の回折光を受信し、全内部反射によって第1の回折光を伝送するために、第1の回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と、第1の回折光からの第2の回折光を生成するために、導波管内または導波管上に位置付けられる第2の回折光学要素と、第2の回折光から第3の回折光を生成するために、第2の回折要素と光学連通するように位置付けられる第3の回折光学要素とを備えてもよい。プロジェクタアセンブリによって生成された画像のディスプレイを生成するための導波管および回折要素の使用に関する付加的詳細は、2016年8月22日に出願された米国仮出願第62/377,831号(参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる)に見出され得る。
別の実施形態では、プロジェクタアセンブリは、発光ダイオード(LED)アレイ(例えば、アレイ軸を有し、個々にアドレス指定可能であって、アレイ軸に沿って配列され得る、複数のLEDを含む、LEDアレイ等)と、LEDアレイを支持する移動可能なアクチュエータ(例えば、アレイ軸と平行な回転軸を有する回転可能アクチュエータ、または、アレイ軸と垂直な平行移動軸を有する平行移動可能アクチュエータ等)と、複数のLEDによって放出される光を収集し、LEDアレイの1つ以上の画像(例えば、アレイ軸に対応する第1の軸と、回転軸に直交するまたは平行移動軸と平行な第2の軸とを含む、1つ以上の画像等)をある距離に形成するために、LEDアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットとを備えてもよい。
いくつかの実施形態では、結像光学のセットは、コリメータを含まなくてもよい。コリメータが含まれないとき、LEDアレイによって生成された光に関する指向性情報は、投影された画像内に留保されてもよく、これは、いくつかの実施形態のために有用であり得る。例えば、指向性情報を留保することは、ライトフィールド用途のために有用であり得、方向、位相、および/または振幅/強度が、3次元または4次元画像を生成するために留保されてもよいことを理解されたい。随意に、複数のLEDはそれぞれ、独立して制御可能な出力振幅を有する。随意に、結像光学のセットは、複数のLEDによって放出される光の位相を制御および/または留保するために、1つ以上の電気光学要素を含む。随意に、結像光学のセットは、複数のLEDによって放出される光に関する指向性情報を制御および/または留保するために、1つ以上の要素を含む。随意に、回転可能アクチュエータは、LEDアレイによって生成された光の方向を制御する。
別の側面では、本明細書に説明されるプロジェクタアセンブリを使用すること等によって画像を生成するための方法が、説明される。一実施例では、本側面の方法実施形態は、プロジェクタアセンブリを使用して、第1の部分的画像を作成するステップと、プロジェクタアセンブリの移動可能なアクチュエータを移動させ、プロジェクタアセンブリのLEDのアレイを第2の位置に移動させるステップと、プロジェクタアセンブリを使用して、第2の部分的画像を作成するステップとを含んでもよい。随意に、第1の部分的画像および第2の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第1の合成画像を形成する。
いくつかの実施形態では、移動可能なアクチュエータは、回転可能アクチュエータを備える。いくつかの実施形態では、本側面の方法はさらに、1回以上回転可能アクチュエータを回転させるステップと、1つ以上の対応する付加的部分的画像を作成するステップとを含んでもよく、例えば、1つ以上の対応する付加的部分的画像がそれぞれ、他の部分的画像から空間的にオフセットされ、ともに第1の合成画像を形成する。随意に、回転可能アクチュエータを回転させるステップは、ある離散角度だけ回転可能アクチュエータを回転させるステップを含む。随意に、回転可能アクチュエータを回転させるステップは、連続的に回転可能アクチュエータを回転させるステップを含む。
いくつかの実施形態では、移動可能なアクチュエータは、平行移動可能アクチュエータを備える。いくつかの実施形態では、本側面の方法はさらに、1回以上平行移動可能アクチュエータを平行移動させるステップと、1つ以上の対応する付加的部分的画像を作成するステップとを含んでもよく、例えば、1つ以上の対応する付加的部分的画像がそれぞれ、他の部分的画像から空間的にオフセットされ、ともに第1の合成画像を形成する。随意に、平行移動可能アクチュエータを平行移動させるステップは、ある離散角度だけ平行移動可能アクチュエータを平行移動させるステップを含む。随意に、平行移動可能アクチュエータを平行移動させるステップは、平行移動可能アクチュエータを連続的に平行移動させるステップを含む。
いくつかの実施形態では、第1の部分的画像を作成するステップ、移動可能なアクチュエータを移動させるステップ、および第2の部分的画像を作成するステップは、約30Hz、約60Hz、約120Hz、約240Hz、約240Hz超、または約10Hz~480Hzのレートで繰り返される。このように、本側面の方法は、ビデオ画像を生成するために使用されてもよい。
随意に、プロジェクタアセンブリは、相対的平行移動をLEDアレイと結像光学のセットとの間に生成するために、平行移動段を含んでもよい。いくつかの実施形態では、本側面の方法はさらに、LEDアレイが平行移動された相対的位置に平行移動されるように、相対的平行移動をLEDアレイと結像光学のセットとの間に生成するステップと、LEDアレイを使用して、第3の光を平行移動された相対的位置に生成し、結像光学のセットによって第3の光を結像し、第3の部分的画像を形成すること等によって、第3の部分的画像を作成するステップと、移動可能なアクチュエータを移動させ、LEDアレイを平行移動および移動される相対的位置に移動させるステップと、第3の部分的画像および第4の部分的画像が、空間的にオフセットされ、ともに第2の合成画像を形成するように、LEDアレイを使用して、第4の光を平行移動および移動された相対的位置に生成し、結像光学のセットによって、第4の光を結像し、第4の部分的画像を形成すること等によって、第4の部分的画像を作成するステップとを含んでもよい。随意に、第1の合成画像は、第1の被写界深度に対応し、第2の合成画像は、第2の被写界深度に対応する。
随意に、プロジェクタアセンブリは、2つ以上のLEDアレイ(例えば、それぞれが独立アレイ軸を有し、独立して、複数のLEDを含む、2つ以上のLEDアレイ等であって、各LED要素は、個々にアドレス指定可能であり、個別のアレイ軸に沿って配列される)と、それぞれがLEDアレイを支持する2つ以上の移動可能なアクチュエータとを含んでもよい。各LEDアレイは、各LEDアレイの画像がある距離に形成され得るように、結像光学のセットと光学連通するように位置付けられてもよい。
随意に、本側面の方法は、第2のLEDアレイを使用して、第3の光を第3の位置に生成し、結像光学のセットによって、第3の光を結像し、第3の部分的画像を形成すること等によって、第3の部分的画像を作成するステップと、第2の移動可能なアクチュエータを移動させ、第2のLEDアレイを第4の位置に移動させるステップと、第2のLEDアレイを使用して、第4の光を第4の位置に生成し、結像光学のセットによって、第4の光を結像し、第4の部分的画像を形成すること等によって、第4の部分的画像を作成するステップとを含んでもよい。随意に、第3の部分的画像および第4の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第2の合成画像を形成する。再び、異なる合成画像は、異なる被写界深度に対応してもよいことを理解されたい。
随意に、本明細書に説明される方法に関して有用なプロジェクタアセンブリはさらに、LEDアレイの第1の画像を受信し、回折光を生成するために、結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる第1の回折光学要素と、回折光を受信し、全内部反射によって回折光を伝送するために、第1の回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と、回折光を生成するために、導波管内または導波管上に位置付けられる第2の回折光学要素と、回折光を生成するために、第2の回折要素と光学連通するように位置付けられる第3の回折光学要素とを備えてもよい。随意に、本側面の方法はさらに、第1の回折光学要素を使用して、第1の合成画像の少なくとも一部を回折し、導波管によって受信された回折画像等の回折画像を生成するステップと、導波管を使用して、回折画像を伝送するステップと、第2の回折光学要素を使用して、回折画像の少なくとも一部を回折し、拡張画像を生成するステップと、第3の回折光学要素を使用して、拡張画像の少なくとも一部を回折し、出力画像を生成するステップとを含んでもよい。このように、プロジェクタアセンブリによって生成された画像は、視認者のために表示されてもよい。
別の側面では、プロジェクタアセンブリが、提供される。ある実施形態では、プロジェクタアセンブリは、LEDアレイを備え、LEDアレイは、アレイ軸を有し、LEDアレイは、アレイ軸に沿って配列される複数のLEDを含み、複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である。プロジェクタアセンブリはさらに、LEDアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、回転軸およびアレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、複数のLEDによって放出される光を収集し、LEDアレイの1つ以上の画像をある距離に形成するために、LEDアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、1つ以上の画像は、アレイ軸に対応する第1の軸と、回転軸に直交する第2の軸とを含む、結像光学のセットとを備える。随意に、複数のLEDの出力振幅は、独立して制御可能であり得る。
随意に、結像光学のセットはさらに、複数のLEDによって放出される光の位相を制御するための1つ以上の電気光学要素を備えてもよい。結像光学のセットはさらに、複数のLEDによって放出される光に関する指向性情報を留保するための1つ以上の要素を備えてもよい。随意に、回転可能アクチュエータは、LEDアレイによって生成された光の方向を制御することができる。
付加的特徴、利点、および実施形態は、下記の詳細な説明、図、および請求項に説明される。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
プロジェクタアセンブリであって、
発光ダイオード(LED)アレイであって、前記LEDアレイは、アレイ軸を有し、前記LEDアレイは、前記アレイ軸に沿って配列される複数のLEDを含み、前記複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である、LEDアレイと、
前記LEDアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、前記回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、前記回転軸および前記アレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、
前記複数のLEDから放出される光をコリメートするために、前記LEDアレイと光学連通するように位置付けられるコリメータと、
コリメートされた光を集束させ、前記LEDアレイの第1の画像をある距離に形成するために、前記コリメータと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、前記第1の画像は、前記アレイ軸に対応する第1の軸と、前記回転軸に直交する第2の軸とを含む、結像光学のセットと
を備える、プロジェクタアセンブリ。
(項目2)
前記複数のLEDは、第1の波長を含む光を生産するための第1の複数のLEDと、前記第1の波長と異なる第2の波長を含む光を生産するための対応する第2の複数のLEDと、前記第1の波長および前記第2の波長と異なる第3の波長を含む光を生産するための対応する第3の複数のLEDとを含む、項目1に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目3)
前記複数のLEDのそれぞれの出力強度は、独立して制御可能である、項目1に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目4)
第2のLEDアレイであって、前記第2のLEDアレイは、第2のアレイ軸を有し、前記第2のLEDアレイは、前記第2のアレイ軸に沿って配列される第2の複数のLEDを含み、前記第2の複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である、第2のLEDアレイと、
前記第2のLEDアレイを支持する第2の回転可能アクチュエータであって、前記第2の回転可能アクチュエータは、第2の回転軸を有し、前記第2の回転軸および前記第2のアレイ軸は、平行である、第2の回転可能アクチュエータと
をさらに備え、
前記第2のLEDアレイは、前記コリメータと光学連通するように位置付けられ、前記コリメータは、前記第2の複数のLEDから放出される光をコリメートし、前記結像光学のセットは、前記第2のLEDアレイの第2の画像をある距離に形成し、前記第2の画像は、前記第2のアレイ軸に対応する第3の軸と、前記第2の回転軸に直交する第4の軸とを含む、項目1に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目5)
前記第1の画像は、第1の被写界深度に対応し、前記第2の画像は、第2の被写界深度に対応する、項目4に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目6)
前記第1の画像および前記第2の画像は、空間的に重複する、項目4に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目7)
前記第1の画像および前記第2の画像は、空間的にオフセットされる、項目4に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目8)
前記LEDアレイと前記コリメータとの間の相対的平行移動を生成するための平行移動段をさらに備える、項目1に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目9)
前記LEDアレイの第1の画像を受信し、第1の回折光を生成するために、前記結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる第1の回折光学要素と、
前記第1の回折光を受信し、全内部反射によって前記第1の回折光を伝送するために、前記第1の回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と、
前記第1の回折光からの第2の回折光を生成するために、前記導波管内または前記導波管上に位置付けられる第2の回折光学要素と、
前記第2の回折光から第3の回折光を生成するために、前記第2の回折要素と光学連通するように位置付けられる第3の回折光学要素と
をさらに備える、項目1に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目10)
画像を生成および投影させる方法であって、
プロジェクタアセンブリを使用して、第1の部分的画像を作成することであって、前記プロジェクタアセンブリは、
発光ダイオード(LED)アレイであって、前記LEDアレイは、アレイ軸を有し、前記LEDアレイは、前記アレイ軸に沿って配列される複数のLEDを含み、前記複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である、LEDアレイと、
前記LEDアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、前記回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、前記回転軸および前記アレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、
前記複数のLEDから放出される光をコリメートするために、前記LEDアレイと光学連通するように位置付けられるコリメータと、
コリメートされた光を集束させ、前記LEDアレイの第1の画像をある距離に形成するために、前記コリメータと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、前記第1の画像は、前記アレイ軸に対応する第1の軸と、前記回転軸に直交する第2の軸とを含む、結像光学のセットと
を含み、
前記第1の部分的画像を作成することは、前記LEDアレイを使用して、第1の光を第1の位置に生成することを含み、前記第1の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第1の部分的画像を形成する、ことと、
前記回転可能アクチュエータを回転させ、前記LEDアレイを第2の位置に移動させることと、
前記プロジェクタアセンブリを使用して、第2の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記LEDアレイを使用して、第2の光を前記第2の位置に生成することを含み、前記第2の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第2の部分的画像を形成し、前記第1の部分的画像および前記第2の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第1の合成画像を形成する、ことと
を含む、方法。
(項目11)
前記プロジェクタアセンブリはさらに、相対的平行移動を前記LEDアレイと前記コリメータとの間に生成するための平行移動段を含み、前記方法はさらに、
相対的平行移動を前記LEDアレイと前記コリメータとの間に生成することであって、前記LEDアレイは、平行移動された相対的位置に平行移動される、ことと、
第3の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記LEDアレイを使用して、第3の光を前記平行移動された相対的位置に生成することを含み、前記第3の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第3の部分的画像を形成する、ことと、
前記回転可能アクチュエータを回転させ、前記LEDアレイを平行移動および回転された相対的位置に移動させることと、
第4の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記LEDアレイを使用して、第4の光を前記平行移動および回転された相対的位置に生成することを含み、前記第4の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第4の部分的画像を形成し、前記第3の部分的画像および前記第4の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第2の合成画像を形成する、ことと
を含む、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記第1の合成画像は、第1の被写界深度に対応し、前記第2の合成画像は、第2の被写界深度に対応する、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記プロジェクタアセンブリはさらに、
第2のLEDアレイであって、前記第2のLEDアレイは、第2のアレイ軸を有し、前記第2のLEDアレイは、前記第2のアレイ軸に沿って配列される第2の複数のLEDを含み、前記第2の複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である、第2のLEDアレイと、
前記第2のLEDアレイを支持する第2の回転可能アクチュエータであって、前記第2の回転可能アクチュエータは、第2の回転軸を有し、前記第2の回転軸および前記第2のアレイ軸は、平行である、第2の回転可能アクチュエータと
を含み、
前記第2のLEDアレイは、前記コリメータと光学連通するように位置付けられ、前記コリメータは、前記第2の複数のLEDから放出される光をコリメートし、前記結像光学のセットは、前記第2のLEDアレイの第2の画像をある距離に形成し、前記第2の画像は、前記第2のアレイ軸に対応する第3の軸と、前記第2の回転軸に直交する第4の軸とを含み、
前記方法はさらに、
第3の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記第2のLEDアレイを使用して、第3の光を第3の位置に生成することを含み、前記第3の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第3の部分的画像を形成する、ことと、
前記第2の回転可能アクチュエータを回転させ、前記第2のLEDアレイを第4の位置に移動させることと、
第4の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記第2のLEDアレイを使用して、第4の光を前記第4の位置に生成することを含み、前記第4の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第4の部分的画像を形成し、前記第3の部分的画像および前記第4の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第2の合成画像を形成する、ことと
を含む、項目10に記載の方法。
(項目14)
前記第1の合成画像は、第1の被写界深度に対応し、前記第2の合成画像は、第2の被写界深度に対応する、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記プロジェクタアセンブリはさらに、
前記LEDアレイの第1の画像を受信し、回折光を生成するために、前記結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる第1の回折光学要素と、
前記回折光を受信し、全内部反射によって前記回折光を伝送するために、前記第1の回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と、
回折光を生成するために、前記導波管内または前記導波管上に位置付けられる第2の回折光学要素と、
回折光を生成するために、前記第2の回折要素と光学連通するように位置付けられる第3の回折光学要素と
を含み、前記方法はさらに、
前記第1の回折光学要素を使用して、前記第1の合成画像の少なくとも一部を回折し、回折画像を生成することであって、前記回折画像は、前記導波管によって受信される、ことと、
前記導波管を使用して、前記回折画像を伝送することと、
前記第2の回折光学要素を使用して、前記回折画像の少なくとも第2の部分を回折し、拡張画像を生成することと、
前記第3の回折光学要素を使用して、前記拡張画像の少なくとも第3の部分を回折し、出力画像を生成することと
を含む、項目10に記載の方法。
(項目16)
プロジェクタアセンブリであって、
発光ダイオード(LED)アレイであって、前記LEDアレイは、アレイ軸を有し、前記LEDアレイは、前記アレイ軸に沿って配列される複数のLEDを含み、前記複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である、LEDアレイと、
前記LEDアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、前記回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、前記回転軸および前記アレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、
前記複数のLEDによって放出される光を収集し、前記LEDアレイの1つ以上の画像をある距離に形成するために、前記LEDアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、前記1つ以上の画像は、前記アレイ軸に対応する第1の軸と、前記回転軸に直交する第2の軸とを含む、結像光学のセットと
を備える、プロジェクタアセンブリ。
(項目17)
前記複数のLEDはそれぞれ、独立して制御可能な出力振幅を有する、項目16に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目18)
前記結像光学のセットは、前記複数のLEDによって放出される光の位相を制御するための1つ以上の電気光学要素を含む、項目16に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目19)
前記結像光学のセットは、前記複数のLEDによって放出される光に関する指向性情報を留保するための1つ以上の要素を含む、項目16に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目20)
前記回転可能アクチュエータは、前記LEDアレイによって生成された光の方向を制御する、項目16に記載のプロジェクタアセンブリ。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
プロジェクタアセンブリであって、
発光ダイオード(LED)アレイであって、前記LEDアレイは、アレイ軸を有し、前記LEDアレイは、前記アレイ軸に沿って配列される複数のLEDを含み、前記複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である、LEDアレイと、
前記LEDアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、前記回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、前記回転軸および前記アレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、
前記複数のLEDから放出される光をコリメートするために、前記LEDアレイと光学連通するように位置付けられるコリメータと、
コリメートされた光を集束させ、前記LEDアレイの第1の画像をある距離に形成するために、前記コリメータと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、前記第1の画像は、前記アレイ軸に対応する第1の軸と、前記回転軸に直交する第2の軸とを含む、結像光学のセットと
を備える、プロジェクタアセンブリ。
(項目2)
前記複数のLEDは、第1の波長を含む光を生産するための第1の複数のLEDと、前記第1の波長と異なる第2の波長を含む光を生産するための対応する第2の複数のLEDと、前記第1の波長および前記第2の波長と異なる第3の波長を含む光を生産するための対応する第3の複数のLEDとを含む、項目1に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目3)
前記複数のLEDのそれぞれの出力強度は、独立して制御可能である、項目1に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目4)
第2のLEDアレイであって、前記第2のLEDアレイは、第2のアレイ軸を有し、前記第2のLEDアレイは、前記第2のアレイ軸に沿って配列される第2の複数のLEDを含み、前記第2の複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である、第2のLEDアレイと、
前記第2のLEDアレイを支持する第2の回転可能アクチュエータであって、前記第2の回転可能アクチュエータは、第2の回転軸を有し、前記第2の回転軸および前記第2のアレイ軸は、平行である、第2の回転可能アクチュエータと
をさらに備え、
前記第2のLEDアレイは、前記コリメータと光学連通するように位置付けられ、前記コリメータは、前記第2の複数のLEDから放出される光をコリメートし、前記結像光学のセットは、前記第2のLEDアレイの第2の画像をある距離に形成し、前記第2の画像は、前記第2のアレイ軸に対応する第3の軸と、前記第2の回転軸に直交する第4の軸とを含む、項目1に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目5)
前記第1の画像は、第1の被写界深度に対応し、前記第2の画像は、第2の被写界深度に対応する、項目4に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目6)
前記第1の画像および前記第2の画像は、空間的に重複する、項目4に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目7)
前記第1の画像および前記第2の画像は、空間的にオフセットされる、項目4に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目8)
前記LEDアレイと前記コリメータとの間の相対的平行移動を生成するための平行移動段をさらに備える、項目1に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目9)
前記LEDアレイの第1の画像を受信し、第1の回折光を生成するために、前記結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる第1の回折光学要素と、
前記第1の回折光を受信し、全内部反射によって前記第1の回折光を伝送するために、前記第1の回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と、
前記第1の回折光からの第2の回折光を生成するために、前記導波管内または前記導波管上に位置付けられる第2の回折光学要素と、
前記第2の回折光から第3の回折光を生成するために、前記第2の回折要素と光学連通するように位置付けられる第3の回折光学要素と
をさらに備える、項目1に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目10)
画像を生成および投影させる方法であって、
プロジェクタアセンブリを使用して、第1の部分的画像を作成することであって、前記プロジェクタアセンブリは、
発光ダイオード(LED)アレイであって、前記LEDアレイは、アレイ軸を有し、前記LEDアレイは、前記アレイ軸に沿って配列される複数のLEDを含み、前記複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である、LEDアレイと、
前記LEDアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、前記回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、前記回転軸および前記アレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、
前記複数のLEDから放出される光をコリメートするために、前記LEDアレイと光学連通するように位置付けられるコリメータと、
コリメートされた光を集束させ、前記LEDアレイの第1の画像をある距離に形成するために、前記コリメータと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、前記第1の画像は、前記アレイ軸に対応する第1の軸と、前記回転軸に直交する第2の軸とを含む、結像光学のセットと
を含み、
前記第1の部分的画像を作成することは、前記LEDアレイを使用して、第1の光を第1の位置に生成することを含み、前記第1の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第1の部分的画像を形成する、ことと、
前記回転可能アクチュエータを回転させ、前記LEDアレイを第2の位置に移動させることと、
前記プロジェクタアセンブリを使用して、第2の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記LEDアレイを使用して、第2の光を前記第2の位置に生成することを含み、前記第2の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第2の部分的画像を形成し、前記第1の部分的画像および前記第2の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第1の合成画像を形成する、ことと
を含む、方法。
(項目11)
前記プロジェクタアセンブリはさらに、相対的平行移動を前記LEDアレイと前記コリメータとの間に生成するための平行移動段を含み、前記方法はさらに、
相対的平行移動を前記LEDアレイと前記コリメータとの間に生成することであって、前記LEDアレイは、平行移動された相対的位置に平行移動される、ことと、
第3の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記LEDアレイを使用して、第3の光を前記平行移動された相対的位置に生成することを含み、前記第3の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第3の部分的画像を形成する、ことと、
前記回転可能アクチュエータを回転させ、前記LEDアレイを平行移動および回転された相対的位置に移動させることと、
第4の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記LEDアレイを使用して、第4の光を前記平行移動および回転された相対的位置に生成することを含み、前記第4の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第4の部分的画像を形成し、前記第3の部分的画像および前記第4の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第2の合成画像を形成する、ことと
を含む、項目10に記載の方法。
(項目12)
前記第1の合成画像は、第1の被写界深度に対応し、前記第2の合成画像は、第2の被写界深度に対応する、項目11に記載の方法。
(項目13)
前記プロジェクタアセンブリはさらに、
第2のLEDアレイであって、前記第2のLEDアレイは、第2のアレイ軸を有し、前記第2のLEDアレイは、前記第2のアレイ軸に沿って配列される第2の複数のLEDを含み、前記第2の複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である、第2のLEDアレイと、
前記第2のLEDアレイを支持する第2の回転可能アクチュエータであって、前記第2の回転可能アクチュエータは、第2の回転軸を有し、前記第2の回転軸および前記第2のアレイ軸は、平行である、第2の回転可能アクチュエータと
を含み、
前記第2のLEDアレイは、前記コリメータと光学連通するように位置付けられ、前記コリメータは、前記第2の複数のLEDから放出される光をコリメートし、前記結像光学のセットは、前記第2のLEDアレイの第2の画像をある距離に形成し、前記第2の画像は、前記第2のアレイ軸に対応する第3の軸と、前記第2の回転軸に直交する第4の軸とを含み、
前記方法はさらに、
第3の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記第2のLEDアレイを使用して、第3の光を第3の位置に生成することを含み、前記第3の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第3の部分的画像を形成する、ことと、
前記第2の回転可能アクチュエータを回転させ、前記第2のLEDアレイを第4の位置に移動させることと、
第4の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記第2のLEDアレイを使用して、第4の光を前記第4の位置に生成することを含み、前記第4の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第4の部分的画像を形成し、前記第3の部分的画像および前記第4の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第2の合成画像を形成する、ことと
を含む、項目10に記載の方法。
(項目14)
前記第1の合成画像は、第1の被写界深度に対応し、前記第2の合成画像は、第2の被写界深度に対応する、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記プロジェクタアセンブリはさらに、
前記LEDアレイの第1の画像を受信し、回折光を生成するために、前記結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる第1の回折光学要素と、
前記回折光を受信し、全内部反射によって前記回折光を伝送するために、前記第1の回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と、
回折光を生成するために、前記導波管内または前記導波管上に位置付けられる第2の回折光学要素と、
回折光を生成するために、前記第2の回折要素と光学連通するように位置付けられる第3の回折光学要素と
を含み、前記方法はさらに、
前記第1の回折光学要素を使用して、前記第1の合成画像の少なくとも一部を回折し、回折画像を生成することであって、前記回折画像は、前記導波管によって受信される、ことと、
前記導波管を使用して、前記回折画像を伝送することと、
前記第2の回折光学要素を使用して、前記回折画像の少なくとも第2の部分を回折し、拡張画像を生成することと、
前記第3の回折光学要素を使用して、前記拡張画像の少なくとも第3の部分を回折し、出力画像を生成することと
を含む、項目10に記載の方法。
(項目16)
プロジェクタアセンブリであって、
発光ダイオード(LED)アレイであって、前記LEDアレイは、アレイ軸を有し、前記LEDアレイは、前記アレイ軸に沿って配列される複数のLEDを含み、前記複数のLEDは、個々にアドレス指定可能である、LEDアレイと、
前記LEDアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、前記回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、前記回転軸および前記アレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、
前記複数のLEDによって放出される光を収集し、前記LEDアレイの1つ以上の画像をある距離に形成するために、前記LEDアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、前記1つ以上の画像は、前記アレイ軸に対応する第1の軸と、前記回転軸に直交する第2の軸とを含む、結像光学のセットと
を備える、プロジェクタアセンブリ。
(項目17)
前記複数のLEDはそれぞれ、独立して制御可能な出力振幅を有する、項目16に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目18)
前記結像光学のセットは、前記複数のLEDによって放出される光の位相を制御するための1つ以上の電気光学要素を含む、項目16に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目19)
前記結像光学のセットは、前記複数のLEDによって放出される光に関する指向性情報を留保するための1つ以上の要素を含む、項目16に記載のプロジェクタアセンブリ。
(項目20)
前記回転可能アクチュエータは、前記LEDアレイによって生成された光の方向を制御する、項目16に記載のプロジェクタアセンブリ。
本明細書に説明されるプロジェクタシステムおよび方法は、軸に沿って配列される複数のLEDを含む、LEDアレイを使用する。LEDアレイは、LEDアレイを移動させ、LEDアレイの画像を異なる位置に生成するために、移動可能なアクチュエータによって支持されてもよい。いくつかの実施形態では、移動可能なアクチュエータは、回転可能微小電気機械アクチュエータである。アクチュエータが回転されるにつれて、LEDアレイは、異なる物理的位置に移動される。LEDアレイによって生成された光が、結像光学のセットを使用して結像されると、LEDアレイからの光の空間的に明確に異なる画像が、アクチュエータによって移動されるとき、LEDアレイの異なる物理的の位置に対応して形成され得る。
アクチュエータの回転およびLEDアレイ内のLEDのタイミングおよび出力を制御することによって、ビデオ画像が、生成され得る。例えば、第1の位置においてLEDアレイによって部分的に生成される第1の画像が、生成され得る。LEDアレイが、第2の位置に回転されると、第2の部分的画像が、LEDアレイによって生成され得、第2の部分的画像は、空間および時間の両方において、第1の部分的画像からオフセットされ得る。本プロセスは、LEDアレイが固定数の位置を通して回転されるにつれて、繰り返され、完全画像フレームを生成し、次いで、プロセスは、複数のフレームを有するビデオ画像を生成するために繰り返されてもよい。
LEDアレイの回転はまた、離散位置のセットではなく、連続プロセスであってもよい。アレイ内のLED要素の出力のタイミングは、部分的画像を作成するために制御されてもよく、これは、ともに、完全画像フレームを構成するであろう。再び、プロセスは、複数のフレームを有するビデオ画像を生成するために繰り返されてもよい。
LEDアレイからの光は、光学結像システムを使用して、ある距離に投影されてもよい。例えば、光学結像システムは、1つ以上のレンズ、ミラー、コリメータ、および同等物を含んでもよい。コリメータの使用は、いくつかのLEDが、発散出力を生成し得、したがって、鮮明な画像をある距離に投影するために、コリメーションから利点を享受し得るため、いくつかの実施形態のために貴重であり得る。
図1A-1Dは、LEDアレイ100A、100B、100C、および100Dの略図を提供する。LEDアレイの100A-100Dはそれぞれ、図1Aに示されるように、x-軸等の軸に沿って配列される、複数の個々にアドレス指定可能であるLED要素を含む。図1Aでは、LEDアレイ100Aは、回転可能または平行移動可能アクチュエータ等の移動可能なアクチュエータに対応し得る、支持構造110A上に位置付けられる、LED要素105Aを含む。各LED要素105Aは、投影された画像のピクセル要素に対応してもよい。LEDアレイ100Aは、10のLED要素105を含むが、LEDアレイは、所望の分解能を伴う画像を生成するために、所望に応じて、任意の数のLED要素を含んでもよいことを理解されたい。例えば、投影された画像内の各ピクセルは、LED要素または複数のLEDサブ要素に対応してもよい。
加えて、LEDアレイは、回転可能アクチュエータ等によるLEDアレイの移動に基づいて画像を生成するための任意の実践的数の行を伴う、単列のLED要素(例えば、1-次元アレイ)または複数列のLED要素(例えば、2-次元アレイ)を含んでもよい。例えば、3行、4行、5行、6行、7行、8行、9行、または10行等のLED要素の2つ以上の行が、使用されてもよい。
種々の回転可能アクチュエータが、本明細書に説明される投影システムおよび方法と併用されてもよく、微小電気機械回転アクチュエータ、磁気駆動回転アクチュエータ、電気駆動回転アクチュエータ、カンチレバーベースの回転アクチュエータ等を含む。本説明は、2次元画像の生成のためにLEDアレイを移動させるための回転可能アクチュエータを参照するが、他の移動可能なアクチュエータも同様に、2次元画像を生成するために使用されてもよいことを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、回転可能アクチュエータの代わりに、平行移動可能アクチュエータが、使用されてもよい。いくつかの実施形態では、平行移動可能アクチュエータは、微小電気機械アクチュエータ、磁気駆動アクチュエータ、電気駆動アクチュエータ、圧電アクチュエータ等を備える。
LEDアレイ内のLED要素は、任意の好適な形状、寸法、および配列をとってもよい。例えば、LED要素は、正方形、長方形、または丸みを帯びた出力表面を有してもよい。LED要素は、所望の構成および出力に応じて、約0.5μm~約100μmに及ぶ側方寸法を有してもよい。いくつかの具体的実施形態では、側方寸法は、0.5μm~約5μmである。LED要素は、並列(ストリップ)構成、格子模様構成、ペンタイル行列構成等で配列されてもよい。
図1Bでは、LEDアレイ100Bは、回転可能または平行移動可能アクチュエータ等の移動可能なアクチュエータに対応し得る、支持構造110B上に位置付けられる、LED要素105Bを含む。各LED要素105Bは、投影された画像のピクセル要素に対応してもよく、サブ要素115、116、および117を含んでもよく、これは、フルカラーピクセル要素を生成するために、垂直ストリップ構成で配列される3つの異なる色のLED要素(例えば、赤色、緑色、青色)に対応してもよく、3つの隣接するLED要素は、サブピクセル要素に対応し、ともに単一ピクセル要素を構成する。30のLEDサブ要素が、描写されるが、任意の数のLED要素またはサブ要素が所望に応じて含まれてもよいことを理解されたい。
図1Cでは、LEDアレイ100Cは、回転可能または平行移動可能アクチュエータ等の移動可能なアクチュエータに対応し得る、支持構造110C上に位置付けられる、LED要素105Cを含む。各LED要素105Cは、投影された画像のピクセル要素に対応してもよく、サブ要素120、121、および122を含んでもよく、これは、フルカラーピクセル要素を生成するために、水平ストリップ構成で配列される3つの異なる色のLED要素(例えば、赤色、緑色、青色)に対応してもよい。再び、任意の数のLED要素またはサブ要素が所望に応じて含まれてもよいことを理解されたい。
図1Dでは、LEDアレイ100Dは、回転可能または平行移動可能アクチュエータ等の移動可能なアクチュエータに対応し得る、支持構造110D上に位置付けられる、LED要素105Dを含む。各LED要素105Dは、投影された画像のピクセル要素に対応してもよく、サブ要素を含んでもよく、これは、フルカラーピクセル要素を生成するために、格子模様構成で配列される3つ以上の異なる色のLED要素(例えば、赤色、緑色、青色、白色)に対応してもよい。再び、任意の数のLED要素またはサブ要素が所望に応じて含まれてもよいことを理解されたい。さらに、図1B-1Dに図示されるサブピクセル構成は、単に、実施例であって、他のサブピクセル構成も、可能性として考えられる、または望ましくあり得、サブピクセルレンダリングアルゴリズムの使用もまた、可能性として考えられる、または望ましくあり得ることを理解されたい。
実施形態では、LEDアレイは、所望の第1の分解能の画像を投影するために、任意の実践的数のLED要素を含んでもよい。例えば、各要素が複数のサブ要素を含み得る、1024の要素を有する、LEDアレイは、1024ピクセルの列を含む、第1の分解能を有する画像に対応してもよい。他の実施例も、可能性として考えられ、限定ではないが、600の要素、720の要素、768の要素、800の要素、900の要素、1080の要素、1200の要素、1280の要素、1440の要素、1600の要素、1920の要素、2160の要素、2560の要素、3850の要素、4230の要素、または7680の要素を有する、LEDアレイを含む。これらの要素の数は、単に、実施例であって、一般的デジタル画像分解能に対応してもよいことを理解されたい。
図2A-2Cは、回転軸205の周囲の種々の位置間で回転される、LEDアレイ200を描写する。図示されるように、回転軸205は、図2Aに描写されるように、x-軸と平行であってもよい。回転軸は、LEDアレイの下方等、LEDアレイの近位の任意の好適な場所に位置付けられてもよく、使用される支持構造および回転可能アクチュエータの具体的幾何学形状および構成によって決定付けられてもよいことを理解されたい。LEDアレイ200は、回転軸205と平行なアレイ軸210と、アレイ軸に直交する軸215とを有するように描写される。軸220は、例えば、LEDアレイ200によって生成された光を投影させるために使用される光学要素のセットの光学軸に対応してもよく、図2Aに図示されるように、z-軸と平行であってもよい。図2Aは、軸220および軸215が垂直である構成として描写される。
いくつかの実施形態では、平行であると称される2つの軸またはオブジェクトは、完全に平行であるものの約±5度以内で配列される等、完全に平行または略平行である2つの軸またはオブジェクトに対応し得る。いくつかの実施形態では、垂直または直交であると称される2つの軸またはオブジェクトは、相互に対して正確に90度に配列される、または、相互に実質的に垂直または実質的に直交する(例えば、相互に対して約85~約95度に配列される等)、2つの軸またはオブジェクトに対応し得る。いくつかの実施形態では、2つのオブジェクトまたは軸が、略平行、略垂直、または略直交に配列されるとき、有用性は、影響され得ず、依然として、オブジェクトが、正確に平行、正確に垂直、または正確に直交である場合と類似の有用性を提供し得る。
例えば、回転軸205およびアレイ軸210は、正確に平行であるように、図2A-2Cに描写されるが、LEDアレイ200はまた、回転軸205およびアレイ軸210が略平行である場合も、回転軸205を中心としたLEDアレイ200の回転に応じて合成画像を生成するために、本明細書に説明される原理に従って動作するために有用であろう。
さらに、用語「約」は、本明細書で使用されるように、述べられた値に近接する値が、本発明の精神から逸脱することなく、含まれる、または使用されてもよいことを示すことを理解されたい。随意に、「約」は、値が述べられた値の10%以内の値を含んでもよいことを示し得る。一実施例として、「約10」は、9~11(それらの値を含む)に対応し得る。
図2Bは、軸215と軸220との間の角度が90度を上回るように、回転軸205を中心として第1の方向225に回転される、LEDアレイ200を示す。図2Cは、軸215と軸210との間の角度が90度未満(例えば、0度~90度等)であるように、回転軸205を中心として第1の方向と反対の第2の方向230に回転される、LEDアレイ200を示す。いくつかの実施形態では、軸回転を中心とするLEDアレイ200の回転を提供する、回転可能アクチュエータは、軸215と軸220との間の角度が任意の値等に連続的に調節可能であり得るように、連続回転を提供するように構成されてもよいことを理解されたい。他の実施形態では、回転可能アクチュエータは、軸215と軸220との間の角度が特定の値にのみ離散的に調節可能であり得るように、段階的回転を提供するように構成されてもよい。
いくつかの実施形態では、LEDアレイは、2つの最大回転量(例えば、回転方向225等の第1の回転方向に沿った第1の最大量および回転方向230等の第2の回転方向に沿った第2の最大量等)の間において、アレイ軸を中心として回転してもよい。いくつかの実施形態では、回転は、連続的または離散的なステップにおいて生じてもよい。随意に、LEDアレイは、第1の方向に沿って離散ステップにおいて第1の最大値まで回転され、次いで、第2の方向に沿って第2の最大値まで1つのステップにおいて迅速に回転され、再び、離散ステップにおいて第1の方向に沿って第1の最大値まで回転されてもよい。このように、1指向性順次回転が、確立されてもよい。随意に、LEDアレイは、第1の方向に沿って離散ステップにおいて第1の最大値まで回転され、次いで、第2の方向に沿って離散ステップにおいて第2の最大値まで回転され、次いで、本プロセスが繰り返されてもよい。このように、2指向性順次回転が、確立されてもよい。特定の投影構成に応じて、これらまたは他の回転スキームが、LEDアレイを回転させ、個々のLED要素のタイミングおよび出力を制御し、所望の画像を生成することによって、合成画像を生成するために使用されてもよい。
図2A-2Cに描写される3つの位置を使用して、3行のピクセルを伴う画像が、生成されてもよい。任意の数の位置が、本明細書に開示されるシステムおよび方法と併用されてもよい。いくつかの実施形態では、位置間の回転軸205を中心としたLEDアレイ200の回転は、各位置においてLEDアレイから投影された光を空間的に分離するために十分な大きさを有するであろう。例えば、図2Aに対応する位置におけるLEDアレイからの光は、中心ピクセル列であってもよい一方、図2Bに対応する位置におけるLEDアレイからの光は、中心ピクセル列の上方にオフセットされてもよく、図2Cに対応する位置におけるLEDアレイからの光は、中心ピクセル列の下方にオフセットされてもよい。このように、ピクセルの明確に異なる行は、本明細書に説明されるシステムおよび方法を使用して生成されてもよい。
しかしながら、いくつかの実施形態では、LEDアレイは、生成された画像が少なくとも部分的に重複し得るように、ある量だけ回転されてもよい。そのような構成は、いくつかの実施形態のために有用であり得、例えば、サブピクセルレンダリングは、画像詳細の作成を支援し得る。加えて、図1Cに示される水平ストリップ構成等のいくつかのLEDアレイ構成に関して、重複ピクセル列は、回転軸と垂直な方向に沿った出力画像の分解能を改良するために有用であり得る。いくつかの実施形態では、ピクセル要素のサイズは、LEDアレイ200のLED要素の側方寸法等のサブピクセル要素のセットの総サイズに対応してもよい。他の実施形態では、ピクセル要素のサイズは、個々のサブピクセル要素のサイズに対応してもよい。例えば、図1Cに示されるLEDアレイ110Cを使用して、LEDサブ要素120の上列が、最初に、特定のピクセル列のための赤色ピクセル出力の列を生成するために使用されてもよい。次いで、LEDアレイ110Cは、LEDサブ要素121の中央列からの緑色光が、投影され、以前に生成された赤色ピクセル出力と同一の空間位置を有する、緑色ピクセル出力の列を生成し得るように、回転されてもよい。最後に、LEDアレイ110Cは、LEDサブ要素122の下列からの青色光が、投影され、以前に生成された赤色ピクセル出力および緑色ピクセル出力と同一の空間位置を有する、青色ピクセル出力の列を生成し得るように、回転されてもよい。このように、回転軸と垂直な方向に沿った全体的画像分解能は、ピクセル要素が重複しない構成と比較して、3倍改良され得る。
実施形態では、LEDアレイは、所望の第2の分解能の画像を投影するために、任意の実践的数の位置に回転可能であってもよい。例えば、回転可能アクチュエータは、完全画像が1280列のピクセルを含む分解能を有するために、各位置が部分的画像を提供し得るように、約1280の位置に回転可能であってもよい。他の実施例も、可能性として考えられ、限定ではないが、回転可能アクチュエータが、600の位置、720の位置、768の位置、800の位置、900の位置、1080の位置、1200の位置、1280の位置、1440の位置、1600の位置、1920の位置、2160の位置、2560の位置、3850の位置、4230の位置、または7680の位置に回転可能である場合を含む。これらの位置の数は、単に、実施例であって、一般的デジタル画像分解能に対応してもよいことを理解されたい。
他の実施形態では、LEDアレイは、離散的に回転可能である代わりに、連続的に回転可能であってもよい。異なる列のピクセルを伴う画像を投影するために、LEDアレイの要素は、その出力が制御されてもよい。例えば、LEDアレイが第1の位置にあるとき、LEDアレイの出力は、完全フレームの第1の部分に対応する第1の列のピクセルを投影するように制御されてもよい。LEDアレイが回転されるにつれて、LEDアレイの出力は、LEDアレイが適切な位置に来ると、LEDアレイの第2の出力が完全フレームの第2の部分に対応する第2の列のピクセルを投影するように制御され得るようにタイミングが図られてもよい。本プロセスは、繰り返され、より多くの列のピクセルの完全画像フレームを生成してもよい。このように、LEDアレイは、所望の分解能の画像を生成するために使用されてもよい。
図3Aは、x-z平面における例示的プロジェクタアセンブリ300Aの略図を提供する。プロジェクタアセンブリ300Aは、LEDアレイ305Aと、結像光学のセット310Aとを含む。結像光学のセット310Aは、コリメータ315Aと、5つの集束レンズ320とを含む。コリメータ315Aは、LEDアレイ305Aによる放射に応じて発散され得る、LEDアレイ305Aによって生成された光を平行化するために使用されてもよい。結像光学のセット310Aは、LEDアレイ305Aの画像325Aを生成するために使用されてもよい。LEDアレイ305Aは、LEDアレイ305Aの2次元画像を生成するために、x-軸と平行な回転軸を中心として回転されてもよいことを理解されたい。
図3Bは、x-z平面における別の例示的プロジェクタアセンブリ300Bの略図を提供する。プロジェクタアセンブリ300Bは、LEDアレイ305Bと、結像光学のセット310Bとを含む。結像光学のセット310Bは、5つの集束レンズ320を含み、コリメータを含まない。コリメーション要素315Bおよび316Bが、随意に、LEDアレイ305Bに取り付けられ、および/またはその一部であって、個々に、LEDアレイ305BのLED要素によって生成された光を平行化する。個々のコリメーション要素315Bは、随意に、個々のLED要素からの光をコリメートするために使用されてもよい。共有コリメーション要素316Bが、随意に、複数のLED要素から(例えば、2つ以上の個々のLED要素または複数のLEDサブ要素から等)の光をコリメートするために使用されてもよい。結像光学のセット310Bおよびコリメーション要素315Bおよび316Bは、LEDアレイ305Bの画像325Bを生成するために使用されてもよい。LEDアレイ305Bは、LEDアレイ305Bの2次元画像を生成するために、x-軸と平行な回転軸を中心として回転されてもよいことを理解されたい。
図3Cは、y-z平面におけるプロジェクタアセンブリ300Aの略図を提供する。ここでは、x-軸と平行な回転軸を中心としたLEDアレイ305Aの回転が、描写され、LEDアレイ305Aの2つの離散位置を示す。画像325Aは、故に、LEDアレイ305の2つの離散位置に対応する、2つの離散コンポーネントを示す。
図3Dは、プロジェクタアセンブリ300Aの斜視概略図を提供し、x-、y-、およびz-軸を示す。ここでは、x-軸と平行な軸を中心としたLEDアレイ305Aの回転方向が、描写されるが、LEDアレイ305Aの離散位置は、示されない。画像325Aは、離散コンポーネントがともに2次元合成画像を構成し得る方法を示す。
LEDアレイ305Aは、1次元アレイとしてとして示されるが、LEDアレイ305Aは、2つ以上の行および各行内の任意の数のLED要素(例えば、図3Dに示されるように、10の要素)を含むアレイ等の2次元アレイであってもよいことを理解されたい。2次元アレイを含む構成は、本明細書に説明されるものと同一の原理に従って動作され、2次元画像を生成し得るが、同一数のピクセルの画像の生成のために、2行アレイに対しては、1行アレイの半分の数のLEDアレイのための異なる位置が要求され得る。代替として、重複ピクセルサブ要素が、上記に説明されるように生成されてもよい。
いくつかの実施形態では、単一投影システムを使用して、2つ以上の空間的に別個の画像を生成することが望ましくあり得る。一実施形態では、複数の画像生成は、2つの別個のLEDアレイを使用することによって提供されてもよい。別の実施形態では、複数の画像生成は、複数の画像を生成するために、1つのLEDアレイを使用し、LEDアレイを別個の位置に平行移動させることによって提供されてもよい。いくつかの実施形態では、異なる画像を生成することは、3次元画像の生成において使用するため等、第1の深度平面を表す第1の画像および第2の深度平面を表す第2の画像を生成するために有用であり得る。
図4は、複数の画像を生成するためのy-z平面における例示的プロジェクタアセンブリ400の略図を提供する。プロジェクタアセンブリ400は、LEDアレイ405Aおよび405Bと、結像光学のセット410とを含む。結像光学のセット410は、コリメータ415と、5つの集束レンズ420とを含む。コリメータ415は、LEDアレイ405Aおよび405Bによる放射に応じて発散し得る、LEDアレイ405Aおよび405Bによって生成された光を平行化するために使用されてもよい。結像光学のセット410は、LEDアレイ405Aの第1の画像425Aと、LEDアレイ405Bの第2の画像425Bとを生成するために使用されてもよい。LEDアレイ405Aおよび405Bの各LED要素からの出力は、独立して制御可能であってもよい。LEDアレイ405Aおよび405Bはそれぞれ、独立して回転可能であってもよい。
図5Aおよび図5Bは、複数の画像を生成する際に使用するための単一LEDアレイ505の平行移動を示す、斜視概略図を提供する。図5Aでは、LEDアレイ505は、第1の画像の生成のために、負のy方向に沿って平行移動され、次いで、LEDアレイは、回転軸を中心として回転される。図5Bでは、LEDアレイ505は、第2の画像の生成のために、正のy方向に沿って平行移動され、次いで、LEDアレイは、回転軸を中心として回転される。異なる平行移動可能アクチュエータが、LEDアレイ505を平行移動させるために有用であり得る。例えば、線形平行移動可能微小電気機械アクチュエータが、LEDアレイ505を離散位置間で平行移動させるために使用されてもよい。代替として、または加えて、圧電アクチュエータが、LEDアレイ505を離散位置間で平行移動させるために使用されてもよい。LEDアレイ505の平行移動はまた、任意の回転可能アクチュエータの平行移動をもたらし、描写される回転を提供し得ることを理解されたい。したがって、LEDアレイおよびLEDアレイを支持する回転可能アクチュエータは全て、例えば、1つ以上の平行移動アクチュエータを使用して、平行移動段上に提供されてもよい。
図5Cは、LEDアレイ505および付随の平行移動コンポーネントを利用して複数の画像を生成するためのy-z平面における例示的プロジェクタアセンブリ500の略図を提供する。本明細書に説明される他の投影システムと同様に、プロジェクタアセンブリ500は、結像光学のセット510を含む。LEDアレイ505は、LEDアレイ505を異なる位置間で平行移動520させるために、平行移動可能アクチュエータ515によって支持される。図示されるように、LEDアレイは、第1の位置で使用され、第1の2次元画像525Aを生成し、第2の位置に平行移動され、第2の2次元画像525Bを生成するために使用される。
図6A-6Dは、複数のLEDアレイ601、602、および603を含む、代替実施形態を図示する。本実施形態では、LEDアレイ602および603は、LEDアレイと垂直に配向される。図6Aは、LEDアレイ601、602、および603の斜視図を示し、LEDアレイ601がx-軸と平行な軸を中心として回転され、LEDアレイ602および603がy-軸と平行な軸を中心として回転されることを図示する。図6Bは、x-y平面におけるLEDアレイ601、602、および603の概略図を図示する。プロジェクタアセンブリ600内のLEDアレイ601、602、および603の図は、y-z平面における図6Cおよびx-z平面における図6Dに図示される。
図6A-6Dに図示されるプロジェクタアセンブリ600は、LEDアレイ601とLEDアレイ602および603との間の垂直配列を有益に利用し得る。例えば、LEDアレイ601は、図6Aに図示されるように、第1の2-次元画像を投影してもよく、画像の第1の軸は、アレイ軸に対応し、画像の第2の軸は、回転軸に直交する軸に対応し、これは、アレイ軸と平行であり得る。一方、LEDアレイ602および/または603も同様に、類似方法において第2の2-次元画像を生成し得るが、LEDアレイ602および603の回転軸は、LEDアレイ601のものと垂直である。実施形態では、第1の2次元画像および第2の2次元画像は、像面で重複してもよい。
図7Aは、3つの異なる色の明確に異なるLEDのセットを移動可能なアクチュエータ等の支持構造710上に含む、LEDアレイ705の別の実施形態を図示する。例えば、セット715は、赤色光(例えば、約650nmの波長を有する光を含む)を出力するLED要素のセットに対応してもよい。セット720は、緑色光(例えば、約520nmの波長を有する光を含む)を出力するLED要素のセットに対応してもよい。セット725は、青色光(例えば、約450nmの波長を有する光を含む)を出力するLED要素のセットに対応してもよい。
そのような構成は、続いて、組み合わせられ、フルカラー画像を生成し得る、別個の単色画像を生成するために有用であり得る。いくつかの実施形態では、異なるLEDセット715、720、および725のLEDは、他のLEDセットのそれぞれにおける対応するLED要素を有してもよい。例えば、LED要素730は、画像の特定のピクセルための赤色光を生成するLED要素に対応してもよく、LED要素735は、画像の特定のピクセルための緑色光を生成するLED要素に対応してもよく、LED要素740は、画像の特定のピクセルための青色光を生成するLED要素に対応してもよい。単色画像は、例えば、1つ以上のレンズ、ミラー、光ファイバ要素、導波管要素、および/または回折要素を利用し得る、種々の光方向および集束技法を使用して、組み合わせられてもよい。
例えば、図7Bは、明確に異なるLEDのセット715、720、および725の空間的に明確に異なる画像を生成するためのプロジェクタアセンブリのコンポーネントの一実施形態を図示する。図7Bでは、レンズレットアレイ745が、最初に、異なるLEDセット715、720、および725からの光を集束し、空間的に分離するために示される。光学要素750は、単一集束レンズとして図示されるが、画像を生成するために、結像光学のセット(例えば、光をコリメート、収束、または発散させる役割を果たす、1つ以上のレンズまたはミラーを含む、結像光学のセット等)が、代替として、光学要素750の代わりに使用されてもよい。集束後、光は、光を組み合わせ、フルカラー画像を生成するために、付加的光学要素を使用して再組み合わせされてもよい。LEDアレイ705は、上記に説明されるように、異なるLEDセット715、720、および725が、2-次元画像を生成するように調節されたその出力を有し得るように、図7Bでは、x-軸と平行に軸を中心として回転されてもよいことを理解されたい。
図8は、プロジェクタアセンブリを使用すること等によって画像を生成および投影させるための方法800の例示的実施形態の概要を提供する。ブロック805では、LEDアレイからの第1の光が、生成される。上記に説明されるように、LEDアレイ内の各LED要素の出力は、独立して制御可能であってもよく、これは、部分的画像に対応する出力パターンの生成を可能にし得る。
ブロック810では、第1の光が、第1の部分的画像を生成するために、結像光学のセットを使用して結像される。結像は、例えば、光を屈折または反射させることを含んでもよい。結像は、反射光学、集束光学、発散光学、コリメーション光学等を利用してもよい。結像は、光を収束平面に対応する距離等の特定の距離に投影させることを含んでもよい。
ブロック815では、LEDアレイが、回転され、LEDアレイを次の部分的画像の生成のための次の位置に移動させる。LEDアレイの回転は、微小電気機械アクチュエータ等の回転可能アクチュエータの使用によって達成されてもよい。LEDアレイは、回転されるように図8に示されるが、いくつかの実施形態では、LEDアレイは、圧電アクチュエータ等の平行移動可能アクチュエータを使用すること等によって、回転される代わりに、平行移動されてもよい。
ブロック820では、第2のLEDアレイからの光が、生成される。再び、各LED要素の出力は、独立して制御可能であってもよく、出力は、第1の光に対応するものと明確に異なってもよい。
ブロック825では、第2の光が、結像光学のセットを使用して結像され、第2の部分的画像を生成する。LEDアレイの回転に起因して、第2の部分的画像は、少なくとも部分的に、第1の部分的画像から空間的にオフセットされてもよい。具体的実施形態では、第1および第2の部分的画像は、重複しない。他の実施形態では、第1および第2の部分的画像は、少なくとも部分的に、重複する。
ブロック830では、LEDアレイが、回転され、LEDアレイを次の部分的画像の生成のための次の位置に移動させる。ブロック835では、LEDアレイからの次の光が、次の部分的画像のために生成される。ブロック840では、次の光が、結像光学のセットを使用して結像され、次の部分的画像を生成し、これは、少なくとも部分的に、第1および第2の部分的画像からオフセットされてもよい。
随意に、ブロック830、835、および840は、複数の部分的画像を備える完全画像を生成するために、1回以上繰り返されてもよい。例えば、ブロック830、835、および840は、完全分解能画像内に存在するピクセルの列と同数の列を含む完全画像を生成するために十分な回数だけ繰り返されてもよい。
ブロック830、835、および840もまた、ビデオ画像を構成するため等、完全画像のシーケンスを生成するために、連続的に繰り返されてもよい。そのような場合では、ある時点で、LEDアレイは、第1のLEDアレイからの光が生成された位置に対応する位置に戻るように回転されてもよい。実施形態では、本プロセスは、約30Hzまたは約60Hzまたはビデオディスプレイ出力のリフレッシュまたはフレームレートに対応する特定の周波数で生じてもよい。
複数のLEDアレイを含む実施形態に関して、方法800は、複数のLEDアレイの各々に対し、独立して使用されてもよいことを理解されたい。このように、複数のLEDアレイはそれぞれ、完全画像および/または完全画像のシーケンスを独立して生成してもよい。
図9は、LEDアレイを平行移動可能アクチュエータ上に含むプロジェクタアセンブリを使用すること等によって、画像を生成および投影させるための方法900の例示的実施形態の概要を提供する。ブロック905では、LEDアレイからの第1の光が、生成される。上記に説明されるように、LEDアレイ内の各LED要素の出力は、独立して制御可能であってもよく、これは、部分的画像に対応する出力パターンの生成を可能にし得る。
ブロック910では、第1の光が、第1の部分的画像を生成するために、結像光学のセットを使用して結像される。結像は、例えば、光を屈折または反射させることを含んでもよい。結像は、反射光学、集束光学、発散光学、コリメーション光学等を利用してもよい。結像は、光を収束平面に対応する距離等の特定の距離に投影させることを含んでもよい。
ブロック915では、LEDアレイは、回転され、LEDアレイを次の部分的画像の生成のための次の位置に移動させる。LEDアレイの回転は、微小電気機械アクチュエータ等の回転可能アクチュエータの使用によって達成されてもよい。LEDアレイは、回転されるように図9に示されるが、いくつかの実施形態では、LEDアレイは、次の部分的画像を生成するために、圧電アクチュエータ等の平行移動可能アクチュエータを使用すること等によって、回転される代わりに、平行移動されてもよい。
ブロック920では、LEDアレイからの第2の光が、生成される。再び、各LED要素の出力は、独立して制御可能であってもよく、出力は、第1の光に対応するものと明確に異なってもよい。
ブロック925では、第2の光が、結像光学のセットを使用して結像され、第2の部分的画像を生成する。LEDアレイの回転に起因して、第2の部分的画像は、少なくとも部分的に、第1の部分的画像から空間的にオフセットされてもよい。具体的実施形態では、第1および第2の部分的画像は、重複しない。他の実施形態では、第1および第2の部分的画像は、少なくとも部分的に、重複する。ブロック930では、LEDアレイは、回転され、LEDアレイを次の部分的画像の生成のための次の位置に移動させる。
ブロック935では、LEDアレイからの次の光が、次の部分的画像のために生成される。ブロック940では、次の光は、結像光学のセットを使用して結像され、次の部分的画像を生成し、これは、少なくとも部分的に、第1および第2の部分的画像からオフセットされてもよい。ブロック945では、LEDアレイは、回転され、LEDアレイを次の部分的画像の生成のための次の位置に移動させる。
ブロック950では、方法は、合成画像が不完全である場合、ブロック935、940、および945を繰り返すために、ブロック935に戻るように分岐してもよい。ブロック935、940、および945は、合成画像を生成するために、1回以上繰り返されてもよい。
合成画像が、完成する場合、ブロック950は、代わりに、ブロック955に分岐してもよい。ブロック955では、LEDアレイが、圧電アクチュエータまたは微小電気機械アクチュエータ等の平行移動可能アクチュエータを使用して、次の位置に平行移動される。LEDアレイが平行移動された位置に位置付けられた状態で、プロセスは、第2の合成画像を生成するために繰り返されてもよく、これは、少なくとも部分的に、以前に生成された合成画像から空間的にオフセットされてもよい。
方法900は、ビデオ画像を構成するため等、合成画像のシーケンスを生成するために、連続的に繰り返されてもよいことを理解されたい。そのような場合では、ある時点で、LEDアレイは、第1の合成画像が生成された位置に対応する位置に戻るように平行移動されてもよい。実施形態では、本プロセスは、約30Hzまたは約60Hzまたはビデオディスプレイ出力のリフレッシュまたはフレームレートに対応する特定の周波数で生じてもよい。
図10は、一実施形態による、指向性情報を留保しながらのLEDアレイからの結像光の概要を提供する。LEDアレイ1005は、1つ以上のレンズ要素1015によって空間的に分離され、次いで、ここでは単一集束レンズとして描写される、結像光学のセット1020を使用して、再集束される、光1010を生成する。レンズ要素1015および結像光学のセット1020は、随意に、出力光がLEDアレイ1005によって生成された光の指向性情報を留保することを可能にする。
代替として、結像光学のセット1020は、LEDアレイによって生成された光の位相を変調、制御、または留保するための要素等の1つ以上の電気光学要素を含んでもよい。LEDアレイによって生成された光の方向、振幅、および位相のうちの2つ以上のものを留保および/または制御することによって、多次元ライトフィールドが、光学構成の出力として生成され得、例えば、光が観察される方向が、光の強度に影響を及ぼし得ることを理解されたい。
また、本明細書に説明される実施例および実施形態は、例証的目的のためだけのものであって、それに照らして、種々の修正または変更が、当業者に示唆され、本願の精神および範囲および添付の請求項の範囲の内に含まれるべきであることを理解されたい。
Claims (16)
- プロジェクタアセンブリであって、
2次元発光ダイオード(LED)アレイであって、前記2次元LEDアレイは、第1のアレイ軸と、前記第1のアレイ軸と垂直な第2のアレイ軸とを有し、前記LEDアレイは、前記第1のアレイ軸に沿って配列される複数の行のLEDと、前記第2のアレイ軸に沿って配列される複数の列のLEDとを含み、前記2次元LEDアレイの中のLEDは、個々にアドレス指定可能である、2次元LEDアレイと、
前記2次元LEDアレイの画像を形成するために、前記2次元LEDアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、前記画像は、第1の画像軸および第2の画像軸を含み、前記第1の画像軸は、前記第1のアレイ軸と平行な方向に対応し、前記第2の画像軸は、前記第2のアレイ軸と平行な方向に対応する、結像光学のセットと、
前記2次元LEDアレイと前記結像光学のセットとの間の相対的運動を生成するために、前記2次元LEDアレイまたは前記結像光学のセットに結合される運動アクチュエータであって、前記相対的運動は、前記第1のアレイ軸に平行な平行移動軸に沿った相対的平行移動または前記第2のアレイ軸に平行な回転軸に沿った相対的回転に対応し、前記2次元LEDアレイの空間的にオフセットされた画像を生成し、前記空間的にオフセットされた画像は、第1の深度平面に対応する第1の画像および第2の深度に対応する第2の画像を含む、運動アクチュエータと
を備える、プロジェクタアセンブリ。 - 前記2次元LEDアレイのLEDは、垂直ストリップ構成で配列される、請求項1に記載のプロジェクタアセンブリ。
- 前記2次元LEDアレイのLEDは、水平ストリップ構成で配列される、請求項1に記載のプロジェクタアセンブリ。
- 前記2次元LEDアレイのLEDは、ペンタイル行列構成で配列される、請求項1に記載のプロジェクタアセンブリ。
- 前記2次元LEDアレイは、異なる色のLED要素を含む複数のLEDサブ要素を備える、請求項1に記載のプロジェクタアセンブリ。
- 各LEDサブ要素は、独立して制御可能な出力振幅を有する、請求項5に記載のプロジェクタアセンブリ。
- 前記相対的運動は、前記平行移動軸に沿った前記相対的平行移動および前記回転軸に沿った前記相対的回転の両方に対応する、請求項1に記載のプロジェクタアセンブリ。
- 前記第1の画像および前記第2の画像を受信し、回折光を生成するために、前記結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる回折光学要素と、
前記回折光を受信し、全内部反射によって前記回折光を伝送するために、前記回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と
をさらに備える、請求項1に記載のプロジェクタアセンブリ。 - 画像を投影する方法であって、前記方法は、
プロジェクタアセンブリを使用して第1の部分的画像を生成することであって、前記プロジェクタアセンブリは、
2次元発光ダイオード(LED)アレイであって、前記2次元LEDアレイは、第1のアレイ軸と、前記第1のアレイ軸と垂直な第2のアレイ軸とを有し、前記LEDアレイは、前記第1のアレイ軸に沿って配列される複数の行のLEDと、前記第2のアレイ軸に沿って配列される複数の列のLEDとを含み、前記2次元LEDアレイの中のLEDは、個々にアドレス指定可能である、2次元LEDアレイと、
前記2次元LEDアレイの画像を形成するために、前記2次元LEDアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットと、
前記2次元LEDアレイと前記結像光学のセットとの間の相対的運動を生成するために、前記2次元LEDアレイまたは前記結像光学のセットに結合される運動アクチュエータであって、前記相対的運動が、前記第1のアレイ軸に平行な平行移動軸に沿った相対的平行移動に対応するか、または、前記相対的運動が、前記第2のアレイ軸に平行な回転軸に沿った相対的回転に対応する、運動アクチュエータと
を含み、
前記第1の部分的画像を生成することは、第1の光出力を前記2次元LEDアレイを使用して前記結像光学のセットに対する第1の位置に生成することを含み、前記第1の光出力は、前記結像光学のセットによって結像され、前記第1の部分的画像を生成する、ことと、
前記運動アクチュエータを使用して第1の相対的運動を前記2次元LEDアレイと前記結像光学のセットとの間に生成することと、
前記プロジェクタアセンブリを使用して第2の部分的画像を生成することであって、前記第2の部分的画像を生成することは、第2の光出力を前記2次元LEDアレイを使用して前記結像光学のセットに対する第2の位置に生成することを含み、前記第2の光出力は、前記結像光学のセットによって結像され、前記第2の部分的画像を生成し、前記第1の部分的画像および前記第2の部分的画像は、ともに第1の2次元合成画像を形成する、ことと、
前記運動アクチュエータを使用して第2の相対的運動を前記2次元LEDアレイと前記結像光学のセットとの間に生成することと、
前記プロジェクタアセンブリを使用して第3の部分的画像を生成することであって、前記第3の部分的画像を生成することは、第3の光出力を前記2次元LEDアレイを使用して前記結像光学のセットに対する第3の位置に生成することを含み、前記第3の光出力は、前記結像光学のセットによって結像され、前記第3の部分的画像を生成する、ことと、
前記運動アクチュエータを使用して第3の相対的運動を前記2次元LEDアレイと前記結像光学のセットとの間に生成することと、
前記プロジェクタアセンブリを使用して第4の部分的画像を生成することであって、前記第4の部分的画像を生成することは、第4の光出力を前記2次元LEDアレイを使用して前記結像光学のセットに対する第4の位置に生成することを含み、前記第4の光出力は、前記結像光学のセットによって結像され、前記第4の部分的画像を生成し、前記第3の部分的画像および前記第4の部分的画像は、ともに第2の2次元合成画像を形成し、前記第1の2次元合成画像および前記第2の2次元合成画像は、互いに空間的にオフセットされ、前記第1の2次元合成画像は、第1の深度平面に対応し、前記第2の2次元合成画像は、第2の深度平面に対応する、ことと
を含む、方法。 - 前記2次元LEDアレイのLEDは、垂直ストリップ構成で配列される、請求項9に記載の方法。
- 前記2次元LEDアレイのLEDは、水平ストリップ構成で配列される、請求項9に記載の方法。
- 前記2次元LEDアレイのLEDは、ペンタイル行列構成で配列される、請求項9に記載の方法。
- 前記2次元LEDアレイは、異なる色のLED要素を含む複数のLEDサブ要素を備える、請求項9に記載の方法。
- 各LEDサブ要素は、独立して制御可能な出力振幅を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記相対的運動は、前記平行移動軸に沿った相対的平行移動および前記回転軸に沿った相対的回転の両方に対応する、請求項9に記載の方法。
- 前記プロジェクタアセンブリは、
画像を受信し、回折光を生成するために、前記結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる回折光学要素と、
前記回折光を受信し、全内部反射によって前記回折光を伝送するために、前記回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と
をさらに備える、請求項9に記載の方法。
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