JP7140452B2

JP7140452B2 - デジタルマイクロミラーデバイスのための順方向対順方向高ダイナミックレンジ・アーキテクチャ

Info

Publication number: JP7140452B2
Application number: JP2018016940A
Authority: JP
Inventors: ジョンデイヴィッドジャクソン; マイケルパーキンス; マークラム; ジョセフマー
Original assignee: クリスティデジタルシステムズユーエスエイインコーポレイテッド
Priority date: 2017-02-16
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: EP3364228A1; US9983402B1; CN108449587B; EP3364228B1; HK1252470A1; CN108449587A; JP2018156065A

Description

本明細書は、一般に、デジタルマイクロミラーデバイスに関し、具体的にはデジタルマイクロミラーデバイスのための順方向対順方向高ダイナミックレンジ・アーキテクチャに関する。

高ダイナミックレンジ（「ＨＤＲ：ｈｉｇｈｄｙｎａｍｉｃｒａｎｇｅ」）、および／または高コントラストのプロジェクタは、投影画像の黒色部分と投影画像の白色部分との間のコントラストを最大にしようと試みる。いくつかのＨＤＲプロジェクタは、デジタルマイクロミラーデバイス（「ＤＭＤ：ｄｉｇｉｔａｌｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒｄｅｖｉｃｅ」、例えば、ＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇまたはＤＬＰ（登録商標））に基づき、高ダイナミックレンジは、２段階の画像化、すなわち、画像の初期「通常」コントラスト版を作り出す第１の予備変調器ＤＭＤと第２の主画像化ＤＭＤとを用いて達成され、第２の主画像化ＤＭＤは、最終画像中により黒い黒色を作り出し、結果として最終画像コントラストを増加させるために、（より高い解像度とすることができる）２回目に、第１のＤＭＤからの画像の初期「通常」コントラスト版を再画像化する。

かかるＨＤＲプロジェクタの既存のアーキテクチャは、第１のＤＭＤを逆方向構成で用い、第２のＤＭＤを順方向構成で用いる。大部分のＤＭＤがその構成で作動するように設計される構成である、順方向構成では、ＤＭＤは、ＤＭＤの面に対して斜めに照射され、ＤＭＤによって形成された画像は、ＤＭＤの面に対して法線方向に（垂直に）反射される。しかしながら、逆方向構成では、ＤＭＤの面は、垂直に照射され、ＤＭＤによって形成された画像は、面に対して斜めに反射される。

ＨＤＲプロジェクタでは、第１のＤＭＤからの光の第２のＤＭＤ上への許容可能な集束を達成するために、２つの光学面をどのような条件の下で相互に集束させることが可能であるかを記述するシャインプルーフ（Ｓｃｈｅｉｍｐｆｌｕｇ）の原理ゆえに、従来の投影光学系を用いるときに第１のＤＭＤを逆方向構成で作動させることが必要であった。実際、従来の光学系を用いて第１のＤＭＤが順方向構成で作動された場合には、狭い領域における以外、第１のＤＭＤの対象面を第２のＤＭＤ上に集束させることができないであろう。結果として、既存のアーキテクチャのＨＤＲプロジェクタにおいて第１のＤＭＤは、逆方向構成で作動される。しかしながら、第１のＤＭＤを逆方向構成で作動させることは、ブレーズド回折格子として機能するＤＭＤミラー・アレイの回折効果に起因して、光学的に著しくより非効率的なシステムをもたらし、プロジェクタのコスト、サイズ、ノイズおよび電力消費の増加に繋がりかねない。

一般に、本開示は、各々が順方向構成で作動される、第１の予備変調器デジタルマイクロミラーデバイス（「ＤＭＤ」）および第２の主変調器ＤＭＤを含む高ダイナミックレンジ（「ＨＤＲ」）プロジェクタのためのシステムおよび／またはデバイスに関する。システムは、第１のＤＭＤからの光を第２のＤＭＤへ伝える光学系、および第１のＤＭＤの対象面を等価な傾いた対象面へ傾ける少なくとも１つの光デバイスであって、光学系の等価なレンズ面、等価な傾いた対象面および第２のＤＭＤの像面がすべてシャインプルーフ交点で交差する、光デバイスを含む。

本明細書では、要素は、１つ以上の機能を行う「ように構成される」か、またはかかる機能「のために構成される」として記載されてよい。一般に、機能を行うように構成されるか、または機能を行うために構成される要素は、機能を行うことができるか、または機能を行うのに適するか、または機能を行うように適合されるか、または機能を行うために作動可能であるか、または別の状況では機能を行うことが可能である。

本明細書のために、「Ｘ、Ｙ、およびＺのうちの少なくとも１つ」および「Ｘ、Ｙ、およびＺのうちの１つ以上」の言葉は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、または２つ以上の項目Ｘ、Ｙ、およびＺの任意の組み合わせ（例えば、ＸＹＺ、ＸＹ、ＹＺ、ＸＺなど）として解釈できることが理解される。「少なくとも１つの．．．」および「１つ以上の．．．」の言葉のいずれかの出現の際には２つ以上の項目に同様の論理を適用できる。

本明細書の態様は、デバイスを提供し、デバイスは、各々がそれぞれの非法線角度で照射されて、それぞれの出力画像が法線角度で反射されるように、各々が順方向構成で作動され、第１のＤＭＤの対象面が第１のＤＭＤに平行である、第１のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）および第２のＤＭＤと、第１のＤＭＤと第２のＤＭＤとの間の光学系であって、光学系は、第２のＤＭＤにおける像面を順方向構成で照射するために第１のＤＭＤから反射された光を伝えるように構成され、等価なレンズ面を含んだ光学系と、第１のＤＭＤと第２のＤＭＤとの間の少なくとも１つの光デバイスであって、少なくとも１つの光デバイスは、第１のＤＭＤの対象面を等価な傾いた対象面へ傾け、等価なレンズ面、等価な傾いた対象面および像面がすべてシャインプルーフ交点で交差するように構成された、少なくとも１つの光デバイスと、を備える。

いくつかの実装において、少なくとも１つの光デバイスは、第２のＤＭＤにおける像面がそれぞれの非法線角度で均一に焦点が合うように第１のＤＭＤの対象面を等価な傾いた対象面へ傾けるようにさらに構成される。

いくつかの実装において、少なくとも１つの光デバイスは、第１のＤＭＤの対象面に対して傾いた角度で出射面を有するプリズムを含む。

いくつかの実装において、少なくとも１つの光デバイスは、第１のＤＭＤと第２のＤＭＤとの間に分布した複数のウェッジプリズムを含む。

いくつかの実装において、少なくとも１つの光デバイスは、照射光を第１のＤＭＤの対象面へそれぞれの非法線角度で伝え、それぞれの出力画像をプリズムの出射面を通して伝えるように構成されたプリズムを含み、出射面は、対象面に対してある角度を有し、角度は、ゼロより大きく、角度は、第１のＤＭＤの対象面を等価な傾いた対象面へ光学的に傾けるように選択される。

いくつかの実装において、光学系は、第１のＤＭＤからの照射光を第２のＤＭＤの像面へそれぞれの非法線角度で伝え、第２のＤＭＤのそれぞれの出力画像をそれぞれの出射面を通して伝えるように構成されたプリズムを含む。

いくつかの実装において、光学系は、１つ以上のレンズを含む。

いくつかの実装において、光学系は、１つ以上の開口部を含む。

いくつかの実装において、第１のＤＭＤは、予備変調器モードでさらに作動され、第２のＤＭＤは、主変調器モードでさらに作動される。いくつかの実装において、第１のＤＭＤは、第１の画像データを用いて変調され、第２のＤＭＤは、第１の画像データ、目標投影画像およびデバイスの画素広がり関数のうちの１つ以上から決定された第２の画像を用いて変調される。

本明細書に記載される様々な実装をさらによく理解するため、かつそれらがどのように実行されうるかをより明確に示すために、添付図面が、例としてのみ、次に参照されることになろう。

高ダイナミックレンジ・プロジェクタとともに用いるためのデバイスの概略側面図を図示し、デバイスは、非限定の実装による、各々が順方向構成で作動される、２つのＤＭＤと、第２のＤＭＤにおける像面を順方向構成で照射するために第１のＤＭＤから反射された光を伝える光学系と、第１のＤＭＤと第２のＤＭＤとの間の少なくとも１つの光デバイスであって、少なくとも１つの光デバイスは、第１のＤＭＤの対象面を等価な傾いた対象面へ傾け、光学系の等価なレンズ面、等価な傾いた対象面および像面がすべてシャインプルーフ交点で交差するように構成された少なくとも１つの光デバイスとを含む。非限定の実装による、図１のデバイスの具体的な実装を図示する。非限定の実装による、図２のデバイスの光学系の展開版をデバイスを通るレイトレース図とともに図示する。非限定の実装による、図１のデバイスの別の具体的な実装を図示する。非限定の実装による、図４のデバイスの光学系の展開版を図示する。

図１は、デバイス１０を図示し、デバイス１０は、各々がそれぞれの非法線角度で照射されて、それぞれの出力画像が法線角度で反射されるように、各々が順方向構成で作動され、第１のＤＭＤ１１の対象面１３が第１のＤＭＤ１１に平行である、第１のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）１１および第２のＤＭＤ１２、第１のＤＭＤ１１と第２のＤＭＤ１２との間の光学系１４であって、光学系１４は、第２のＤＭＤ１２における像面１５を順方向構成で照射するために第１のＤＭＤ１１から反射された光を伝えるように構成され、等価なレンズ面１６を含んだ光学系１４、ならびに第１のＤＭＤ１１と第２のＤＭＤ１２との間の少なくとも１つの光デバイス１７であって、少なくとも１つの光デバイス１７は、第１のＤＭＤ１１の対象面１３を等価な傾いた対象面１８へ傾け、等価なレンズ面１６、等価な傾いた対象面１８および像面１５がすべてシャインプルーフ交点１９で交差するように構成された、少なくとも１つの光デバイス１７を備える。

言い換えれば、等価なレンズ面１６、等価な傾いた対象面１８および像面１５は、第１のＤＭＤ１１からの光が第２のＤＭＤ１２においておよび／または像面１５において均一に焦点が合うかおよび／または実質的に均一に焦点が合うように、シャインプルーフ条件を満たす。別の言い方をすれば、等価なレンズ面１６、等価な傾いた対象面１８および像面１５は、第１のＤＭＤ１１から、第２のＤＭＤ１２上へ画像化された光が第２のＤＭＤ１２にわたって均一な画素広がり関数（ＰＳＦ：ｐｉｘｅｌｓｐｒｅａｄｆｕｎｃｔｉｏｎ）を有するように、シャインプルーフ条件を満たす。

少なくとも１つの光デバイス１７は、シャインプルーフ条件を満たすことができるように、第１のＤＭＤ１１の対象面１３を、光学系１４および／または第２のＤＭＤ１２に対して傾いて見えるように傾ける効果を有する。実際、光学的に、第１のＤＭＤ１１は、少なくとも１つの光デバイス１７の内部に位置する仮想的なＤＭＤ２１によって示されるように、等価な傾いた対象面１８に位置するように「見える」。

図示されるように、少なくとも１つの光デバイス１７は、第１のＤＭＤ１１の対象面１３に対して傾いた角度で出射面を有するプリズムを含む。結果は、第２のＤＭＤ１２における像面１５がそれぞれの非法線角度で均一に焦点が合うかおよび／または実質的に均一に焦点を合う（例えば、第２のＤＭＤ１２にわたってＰＳＦが均一である）ように、少なくとも１つの光デバイス１７が第１のＤＭＤ１１の対象面１３を等価な傾いた対象面１８へ傾けるということである。

さらに別の言い方をすれば、少なくとも１つの光デバイス１７がなければ、対象面１３は、光学系１４の等価なレンズ面１６におよそ平行であり、シャインプルーフ条件を満たすことが不可能なので、第１のＤＭＤ１１の対象面１３を第２のＤＭＤ１２上へ均一に集束させることができないであろう（例えば、不均一なＰＳＦ）。しかしながら、第１のＤＭＤ１１を順方向構成で作動させるためには、第１のＤＭＤ１１の対象面１３が光学系１４の等価なレンズ面１６におよそ平行でなければならない。それゆえに、シャインプルーフ条件を満たすことができるように少なくとも１つの光デバイス１７が両方のＤＭＤ１１、１２の順方向構成での使用を可能にする。

図示されるように、光学系１４は、単一のレンズを含む、しかしながら、かかる図示が光学系１４の簡略図であり、そのうえ、デバイス１０がプロジェクタに用いられるデバイスの簡略図であることが分かる。

それゆえに、次に、高ダイナミックレンジ（「ＨＤＲ」）プロジェクタとともに用いるかおよび／またはそれに組み込むことができるデバイス１００を各々が図示する、図２および図３に注意が向けられる。図２は、光学系例を含んだ、デバイス１００の概略側面図を図示し、図３は、デバイス１００の光学系が展開されたデバイス１００の概略側面図（例えば、ミラーおよび／または反射表面からの反射が明確さのために削除され、デバイス１００を通る光路が反射なしに図示される）、ならびに第１のＤＭＤ１０１における３点に関してデバイス１００を通るレイトレース図を図示する。そのうえ、デバイス１００は、図２または図３のいずれにおいても縮尺通りに図示されていないことが理解される。デバイス１００は、一般に、デバイス１０より複雑であるが、以下に記載されるように、デバイス１００は、一般に、デバイス１０と同じ原理に従って作動する。

そのうえ、図２では、デバイス１００を通る光路１２５が図示され、図３ではＤＭＤ１０１、ＤＭＤ１０２間の展開された光路２２５が概略的に図示される。

図２および図３の両方を参照すると、デバイス１００は、一般に、各々がそれぞれの非法線角度で照射されて、それぞれの出力画像が法線角度で反射されるように、各々が順方向構成で作動され、第１のＤＭＤ１０１の対象面１１３が第１のＤＭＤ１０１に平行である、第１のＤＭＤ１０１、第２のＤＭＤ１０２、第１のＤＭＤ１０１と第２のＤＭＤ１０２との間の光学系１１４であって、光学系１１４は、第２のＤＭＤ１０２における像面１１５を順方向構成で照射するために第１のＤＭＤ１０１から反射された光を伝えるように構成され、等価なレンズ面１１６を含んだ光学系１１４、ならびに第１のＤＭＤ１０１と第２のＤＭＤ１０２との間の少なくとも１つの光デバイス１１７であって、少なくとも１つの光デバイス１１７は、第１のＤＭＤ１０１の対象面１１３を等価な傾いた対象面１１８へ傾け、等価なレンズ面１１６、等価な傾いた対象１１８および像面１１５がすべてシャインプルーフ交点（図示されないが、それでもなお、例えば、図３のページから外れて、存在することが想定される）で交差するように構成された、少なくとも１つの光デバイス１１７を備える。

対象面１１３、等価なレンズ面１１６、等価な傾いた対象面１１８および像面１１５の相対的な位置は、図３では（図２におけるような）介在する反射表面なしに図示されることが分かる。例えば、図３におけるデバイス１００の展開図では、ミラーおよび／または反射表面に起因する反射が削除されているので、対象面１１３、等価なレンズ面１１６、等価な傾いた対象面１１８および像面１１５の間の相対角度がいっそう明確である。等価なレンズ面１１６が図３に図示されるが、明確さのために、図２には図示されない。

少なくとも１つの光デバイス１７と同様に、少なくとも１つの光デバイス１１７は、第２のＤＭＤ１０２における像面１１５がそれぞれの非法線角度で均一に集束されるように第１のＤＭＤ１０１の対象面１１３を等価な傾いた対象面１１８へ傾けるようにさらに構成される。

図示されるように、少なくとも１つの光デバイス１１７は、第１のＤＭＤ１０１の対象面に対して傾いた角度１３０で出射面１２９を有するプリズムを含む。

図２および図３では、第１のＤＭＤ１０１が、経路１２５によって示されるように、例えば、プロジェクタ（図示されない）などの光源（図示されない）から、第１のＤＭＤ１０１上に入射するそれぞれの照射光によって照射されることがさらに想定される。照射光は、一般に、第１のＤＭＤ１０１のアスペクト比と同様のアスペクト比を有する白色光、赤色光、緑色光、青色光、赤外光、紫外光などのうちの１つ以上を備える。いくつかの実装において、照射光は、第１のＤＭＤ１０１を順次に照射する照射光の一連の色、例えば、赤色光、緑色光および青色光のうちの２つ以上を備える。例えば、デバイス１００は、単一チップ画像化プロジェクタ（例えば、各々１つの予備変調器ＤＭＤ（例えば、第１のＤＭＤ１０１）および主変調器ＤＭＤ（例えば、第２のＤＭＤ１０２））、２チップ画像化プロジェクタ（例えば、各々２つの予備変調器ＤＭＤおよび主変調器ＤＭＤ）、ならびに３チップ画像化プロジェクタ（例えば、各々３つの予備変調器ＤＭＤおよび主変調器ＤＭＤ）の構成要素とすることができる。

そのうえ、第１のＤＭＤ１０１および第２のＤＭＤ１０２の各々のアスペクト比は、同じかまたは異なるようにすることができる。例えば、第１のＤＭＤ１０１が全面照射されないときに異なるアスペクト比を用いることができる。

いずれにしても、第１のＤＭＤ１０１は、予備変調器モードでさらに作動できて、第２のＤＭＤ１０２は、主変調器モードでさらに作動できることが想定される。言い換えれば、第１のＤＭＤ１０１および第２のＤＭＤ１０２の各々を同様の画像データを用いて変調できる。例えば、高ダイナミックレンジを達成するために、第１のＤＭＤ１０１を第１の画像データを用いて変調でき、第２のＤＭＤ１０２を第２の画像データを用いて変調できて、第２の画像データは、投影のために生成される画像の暗いエリアに対応する第２のＤＭＤ１０２の領域が明るさの同様のレベルを有する第１のＤＭＤ１０１からの光によって照射されるように、第１の画像を備えることができる。例えば、ＤＭＤ１０１、１０２は、第２のＤＭＤ１０２の非白色画素を第１のＤＭＤ１０１からの対応する非白色光で照射するため、および／または第２のＤＭＤ１０２の黒色画素を照射しないために、作動される。主変調器モードで作動される第２のＤＭＤ１０２を変調するために用いられる画像データは、（実効的に第２のＤＭＤ１０２を照射するための光源である）予備変調器モードで作動される第１のＤＭＤ１０１を規定するデータのみならず、投影されることになる目標画像を用いて計算されうる。非ＨＤＲ投影では、予備変調器がなく（例えば、第１のＤＭＤ１０１がなく）、主変調器（例えば、第２のＤＭＤ１０２）に対する照射光は、均一であることが想定される。ＨＤＲ投影では、非常に黒いＨＤＲ黒色を達成するために主変調器（例えば、第２のＤＭＤ１０２）への入力光は、意図的に均一ではない。従って、この不均一性を所与として、予備変調器モードで作動される第１のＤＭＤ１０１を変調するために用いられる画像データは、（照射光が第１のＤＭＤ１０１に均一に集束されるかおよび／または実質的に均一に集束されることを想定して）投影されることになる目標画像を生じさせるために何であれ必要なものに決定される。数学的に、主画像データを生じさせるために目標画像が予備画像データで割られ、これを数学的に以下のように表すことができて、

ここでＯｕｔＩｍａｇｅは、投影されることになる目標画像であり、ＰｒｅｍｏｄＩｍａｇｅは、予備変調器モードで作動される第１のＤＭＤ１０１に提供されることになる画像であり、ＰＳＦは、デバイス１００の画素広がり関数であり、ＰｒｉｍｅＩｍａｇｅは、主変調器モードで作動される第２のＤＭＤ１０２に提供されることになる画像である。それゆえに、目標画像（例えば、ＯｕｔＩｍａｇｅ）、およびＰＳＦを所与として、目標とソース画像との間の誤差を最小限に抑えるように主および予備モード画像を計算できる。

図２および図３をさらに参照すると、第１のＤＭＤ１０１は、照射光が第１のＤＭＤ１０１の対象面１１３において非法線角度で受光されて、それぞれの出力画像が第１のＤＭＤ１０１から法線角度で反射される（例えば、光路１２５は、矢印１３８で表されるように、第１のＤＭＤ１０１の面に対して法線方向および／または垂直であり、および／または対象面１１３は、第１のＤＭＤ１０１の面に平行である）ように、順方向構成で作動される。少なくとも１つの光デバイス１１７のプリズム（例えば、内部全反射（ＴＩＲ：ｔｏｔａｌｉｎｔｅｒｎａｌｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム）は、照射光を第１のＤＭＤ１０１の対象面１１３へ非法線角度で伝え、それぞれの出力画像を少なくとも１つの光デバイス１１７のプリズムの出射面１２９を通して伝えるように構成される。

少なくとも１つの光デバイス１１７のプリズムは、光を第１のＤＭＤ１０１へ伝え、さらに第１のＤＭＤ１０１の対象面１１３を等価な傾いた対象面１１８へ傾けるように構成されるが、他の実装では、光を第１のＤＭＤ１０１へ、およびそれから離れた所へ伝えるためにプリズム（例えば、ＴＩＲプリズム）を用いることができて、少なくとも１つの光デバイス１１７をかかるプリズムとは別個の構成要素とすることができることがさらに分かる。例えば、デバイス１００は、対象面１１３に平行な出射面を有するＴＩＲプリズムと、第１のＤＭＤ１０１の対象面１１３を等価な傾いた対象面１１８へ傾けるように構成された、出射面の後に位置する別個のウェッジプリズムとを含むことができる。代わりに、等価なレンズ面１１６、等価な傾いた対象面１１８および像面１１５がすべてシャインプルーフ交点で交差する限り、かかるウェッジプリズムが光学系１１４内に位置することができる。

出射面１２９は、対象面１１３に対してある角度１３０にあり、角度１３０は、ゼロより大きい（例えば、第１のＤＭＤ１０１の対象面１１３に平行ではない）。角度１３０は、デバイス１０の作動と同様に、ＤＭＤ１０１の対象面１１３を等価な傾いた対象面１１８へ傾けるように選択される。第２のＤＭＤ１０２も、シャインプルーフ条件を満たすために、像面１１５が等価な傾いた対象面１１８および光学系１１４の等価なレンズ面１１６と交差するように順方向構成で作動される。

図示されるように、デバイス１００、光学系１１４は、（図３において最も良く分かるように）第１のＤＭＤ１０１からの（例えば、等価な傾いた対象面１１８からの）照射光を第２のＤＭＤ１０２の像面１１５へそれぞれの非法線角度で伝え、（図２において最も良く分かり、第２のＤＭＤ１０２からプリズム１４２を通して離れた所へ反射される光路１２５によって表されるように）第２のＤＭＤ１０２のそれぞれの出力画像をプリズム１４２のそれぞれの出射面１４９を通して伝えるように構成されたプリズム１４２を含む。

図示されないが、各々の経路１２５、２２５に沿った光は、オン状態光に関し、オフ状態光は、デバイス１００外へおよび／またはそれぞれの光ダンプ・デバイス（ｏｐｔｉｃａｌｄｕｍｐｄｅｖｉｃｅ）（例えば、ＤＭＤ１０１、ＤＭＤ１０２ごとに１つ）中へ反射されることが想定される。言い換えれば、図示されないが、デバイス１００は、かかる光ダンプ・デバイスを含むことができて、少なくとも１つの光デバイス１１７およびプリズム１４２は、ＤＭＤ１０１、１０２の各々からのそれぞれのオフ状態光をそれぞれの光ダンプ・デバイスへ伝えるように適合されうることが想定される。

ＤＭＤ１０１、１０２間の光学系１１４は、１つ以上のレンズ、開口部などを備えることができる。図示されるように、光学系１１４は、５つのレンズおよび１つの開口部を備える。ともかく、等価なレンズ面１１６を有する、図１に図示される光学系１４と同様のレンズを用いて光学系１１４を有効にモデリングできることが分かる。

そのうえ、レンズは、一般に、像面１１５におけるデバイス１００のＰＳＦが全般的に均一であるように等価な傾いた対象面１１８を像面１１５上へ画像化する。随意的に、光学系１１４は、光を等価な傾いた対象面においてコリメートできる。

一般に、角度１３０および光学系１１４は、両方がシャインプルーフ条件を満たし、デバイス１００が統合されるプロジェクタの物理的制約条件を満たすようにさらに選択される。

角度１３０および光学系１１４を選択する際には第２のＤＭＤ１０２の照射角度が考慮されることがさらに分かる。言い換えれば、ＤＭＤは、一般に、所与の角度で照射光を用いて順方向構成で作動されるように設計される。例えば、ＤＬＰ（登録商標）ベースのＤＭＤが約２４°の照射角度を有し、一方では他のＤＬＰ（登録商標）ベースのＤＭＤが約３４°の照射角度を有するが、他の所与の角度も本開示の範囲内にある。実際、角度１３０の選択、ならびに光学系１１４の選択の際にはデバイス１００とともに用いるために選択されるＤＭＤの所与の照射角度が一般に用いられる。実際、ＤＭＤ１０１、１０２の各々は、同じ照射角度を有することができ、またはＤＭＤ１０１、１０２の各々は、互いに異なる照射角度を有することができる。しかしながら、ＤＭＤ１０１、１０２の各々の照射角度に係わらず、ＤＭＤ１０１、１０２の各々の位置と、角度１３０を含めて、少なくとも１つの光デバイス１１７の位置と、光学系１１４とは、シャインプルーフ条件が満たされるように選択される。

実際、デバイス１００のパラメータは、角度１３０を含めて、デバイス１００の構成要素の所望の物理的構成を用いた光学モデリング・ソフトウェアを用いてさらに選択されうる。例えば、デバイス１００が所与の物理的フットプリントを有するか、および／またはＤＭＤ１０１、１０２の各々が（以下には限定されないが、順方向構成での照射の角度を含めて）作動条件の所与のセットを有しうるような、光学系１１４の特定の構成が望ましいことがある。

いずれにしても、デバイス１００のかかる構成によって、第１のＤＭＤを逆方向構成で用いる同様のプロジェクタと比較して、ＤＭＤ１０１、１０２の両方を、デバイス１００が組み込まれるプロジェクタが一般により効率的な作動をすることができる、順方向構成で作動できる。

デバイス１０、１００は、第１のＤＭＤの対象面を等価な傾いた対象面へ傾けるように構成された１つだけの光デバイスを含むが、なおさらなる実装では、第１のＤＭＤの対象面を等価な傾いた対象面へ傾けるために１つより多い光デバイスを用いうることがなおさらに分かる。

例えば、次に、高ダイナミックレンジ（「ＨＤＲ」）プロジェクタとともに用いるかおよび／またはそれに組み込むことができるデバイス４００を各々が図示する、図４および図５に注意が向けられる。図４は、光学系例を含んだデバイス４００の概略側面図を図示し、図５は、デバイス４００の光学系が展開されたデバイス４００の概略側面図を図示する（例えば、ミラーおよび／または反射表面からの反射が明確さのために削除され、デバイス４００を通る光路が反射なしに図示される）。そのうえ、デバイス４００は、図４または図５のいずれにおいても縮尺通りに図示されていないことが理解される。デバイス４００は、一般に、デバイス１０より複雑であるが、以下に記載されるように、デバイス４００は、一般に、デバイス１０と同じ原理に従って作動する。

図４および図５の両方を参照すると、デバイス４００は、一般に、各々がそれぞれの非法線角度で照射されて、それぞれの出力画像が法線角度で反射されるように、各々が順方向構成で作動され、第１のＤＭＤ４０１の対象面４１３が第１のＤＭＤ４０１に平行である、第１のＤＭＤ４０１、第２のＤＭＤ４０２、第１のＤＭＤ４０１と第２のＤＭＤ４０２との間の光学系４１４であって、光学系４１４は、第２のＤＭＤ４０２における像面４１５を順方向構成で照射するために第１のＤＭＤ４０１から反射された光を伝えるように構成され、等価なレンズ面４１６を含んだ光学系４１４、ならびに第１のＤＭＤ４０１と第２のＤＭＤ４０２との間の複数の光デバイス４１７－１、４１７－２であって、複数の光デバイス４１７－１、４１７－２は、第１のＤＭＤ４０１の対象面４１３を等価な傾いた対象面４１８へ傾け、等価なレンズ面４１６、等価な傾いた対象面４１８および像面４１５がすべてシャインプルーフ交点（図示されないが、それでもなお、例えば、図５のページから外れて、存在することが想定される）で交差するように構成された、複数の光デバイス４１７－１、４１７－２を備える。

デバイス４００は、照射光をそれぞれのＤＭＤ４０１、４０２へ伝え、それぞれの出力画像をそれぞれのＤＭＤ４０１、４０２から離れた所へ伝えるように構成されたそれぞれのＴＩＲプリズム４５０－１、４５０－２をＤＭＤ４０１、４０２の各々にさらに備える（例えば、第２のＤＭＤ４０２のための照射光は、第１のＤＭＤ４０１のそれぞれの出力画像を備える）。ＴＩＲプリズム４５０－１、４５０－２の各々は、光学系４１４の構成要素とすることができる。

そのうえ、光学系４１４は、別の状況ではＤＭＤ４０１、４０２間の光路に沿って対称的に配置された８つのレンズを備え、この場合もやはり、等価なレンズ面４１６を有する、デバイス１０におけるような単一のレンズを用いて光学系４１４をモデリングできることが分かる。

対象面４１３、等価なレンズ面４１６、等価な傾いた対象４１８面および像面４１５が図５に図示されるが、明確さのために、図４には図示されないことが分かる。例えば、デバイス４００の展開図では、ミラーおよび／または反射表面に起因する反射が削除されているので、対象面４１３、等価なレンズ面４１６、等価な傾いた対象面４１８および像面４１５の間の相対角度がいっそう明確である。

少なくとも１つの光デバイス１７と同様に、複数の光デバイス４１７－１、４１７－２は、第２のＤＭＤ４０２における像面４１５がそれぞれの非法線角度で均一に焦点が合うかおよび／または実質的に均一に焦点が合うように第１のＤＭＤ４０１の対象面４１３を等価な傾いた対象面４１８へ傾けるようにさらに構成される。

図示されるように、複数の光デバイス４１７－１、４１７－２は、第１のＤＭＤ４０１と第２のＤＭＤ４０２との間に分布した複数のウェッジプリズムを含む。例えば、光デバイス４１７－１は、対象面４１８に対して角度をなす出射面４２９－１を有する第１のウェッジプリズムを備え、光デバイス４１７－２は、対象面４１８に対してやはり角度をなす出射面４２９－２を有する第２のウェッジプリズムを備える。第１のウェッジプリズム（例えば、光デバイス４１７－１）は、光学系４１４の前（およびＴＩＲプリズム４５０－１の後）に位置し、第２のウェッジプリズム（例えば、光デバイス４１７－２）は、光学系４１４（１１４）の後（およびＴＩＲプリズム４５０－２の前）に位置するが、対象面４１３に対する２つのウェッジプリズムの総合効果は、像面４１５に対して、第１のＤＭＤ４０１の対象面４１３を等価な傾いた対象面４１８へ傾けることであることがわかる。

実際、デバイス４００は、等価な傾いた対象面、等価なレンズ面および像面がシャインプルーフ交点で交差するか、および／またはシャインプルーフ条件を満たすように、順方向構成で作動される第１のＤＭＤの対象面を、等価な傾いた対象面へ傾けるために、任意の数の光デバイスを用いうることを実証する。

さらにより多くの可能な代わりの実装および変更があり、上記の例は、１つ以上の実装の説明に過ぎないことが当業者には分かるであろう。範囲は、それゆえに、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。

Claims

デバイスであって、
各々がそれぞれの非法線角度で照射されて、それぞれの出力像が法線角度で反射されるように、各々が順方向構成で作動され、第１のデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）の対象面が前記第１のＤＭＤに平行である、前記第１のＤＭＤおよび第２のＤＭＤと、
前記第１のＤＭＤと前記第２のＤＭＤとの間の光学系であって、前記光学系は、前記第２のＤＭＤにおける像面を前記順方向構成で照射するために前記第１のＤＭＤから反射された光を伝えるように構成され、前記光学系は、等価なレンズ面を含み、前記等価なレンズ面は、１つ以上のレンズを含む前記光学系を仮想的にセットされた単一のレンズとして示す、光学系と、
前記第１のＤＭＤと前記第２のＤＭＤとの間の少なくとも１つの光デバイスであって、前記少なくとも１つの光デバイスは、前記第１のＤＭＤの前記対象面を等価な傾いた対象面へ傾けるように構成され、前記等価なレンズ面、前記等価な傾いた対象面および前記像面がすべてシャインプルーフ交点で交差する、前記少なくとも１つの光デバイスと、
を備え、
前記少なくとも１つの光デバイスは、照射光を前記第１のＤＭＤの前記対象面へ前記それぞれの非法線角度で伝えるように、そして前記それぞれの出力像をプリズムの出射面を通して伝えるように構成された前記プリズムを含み、前記出射面は、前記対象面に対してある角度を有し、前記角度は、ゼロより大きく、前記角度は、前記第１のＤＭＤの前記対象面を前記等価な傾いた対象面へ光学的に傾けるように選択された、デバイス。
前記第２のＤＭＤにおける前記像面が前記それぞれの非法線角度で均一に焦点が合うように、前記少なくとも１つの光デバイスは、前記第１のＤＭＤの前記対象面を前記等価な傾いた対象面へ傾けるようにさらに構成された、請求項１に記載のデバイス。
前記少なくとも１つの光デバイスは、前記第１のＤＭＤと前記第２のＤＭＤとの間に分布した複数のウェッジプリズムを含む、請求項１に記載のデバイス。
前記光学系は、前記第１のＤＭＤからの照射光を前記第２のＤＭＤの前記像面へ前記それぞれの非法線角度で伝えるように、そして前記第２のＤＭＤの前記それぞれの出力像をそれぞれの出射面を通して伝えるように構成された第２のプリズムを含む、請求項１に記載のデバイス。
前記光学系は、１つ以上のレンズを含む、請求項１に記載のデバイス。
前記光学系は、１つ以上の開口部を含む、請求項１に記載のデバイス。
前記第１のＤＭＤは、予備変調器モードでさらに作動され、前記第２のＤＭＤは、主変調器モードでさらに作動される、請求項１に記載のデバイス。
前記第１のＤＭＤは、第１の像データを用いて変調され、前記第２のＤＭＤは、前記第１の像データ、目標投影像および前記デバイスの画素広がり関数のうちの１つ以上から決定された第２の像を用いて変調される、請求項７に記載のデバイス。