KR100496848B1

KR100496848B1 - Slm에기초한이미지디스플레이시스템용자동초점시스템

Info

Publication number: KR100496848B1
Application number: KR1019970028327A
Authority: KR
Inventors: 스코트 디. 하임부크; 제임스 보거트
Original assignee: 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2005-09-14
Also published as: JPH1090795A; US6246446B1; EP0817157A3; EP0817157A2; KR980003671A

Abstract

자동 초점 시스템(24)을 갖는 이미지 디스플레이 시스템(10)이 기재되어 있다. CCD 카메라와 같은 이미지 센서(20)는 스크린(16)의 이미지의 한 부분, 바람직하게는 이미지의 확대된 부분을 이루는 화소의 선명도를 감지한다. 센서 데이타 프로세서(22)는 센서(20)로부터의 화소 데이타를 처리하고, 자동 초점 시스템(24)에게 명령하여 투영 렌즈(14)의 초점 거리와 같은 광학 파라미터를 센서(20) 출력의 함수로 조정하도록 한다. 화소 미러의 균일한 기하학적 특성 때문에, 바람직하게는 DMD형 SLM이 사용되지만, 다른 SLM이 사용될 수도 있다. “온” 화소와 “오프” 화소 사이의 선명도 또는 콘트라스트가 감지되며, 바람직하게는 체커 판 패턴에 배치된 10 x 10의 화소 어레이가 감지된다.

Description

SLM에 기초한 이미지 디스플레이 시스템용 자동 초점 시스템

본 발명은 일반적으로 입사광 또는 투과광(transmitted light)을 변조하여 광 이미지를 형성하는 공간 광 변조기를 포함하는 이미지 디스플레이 시스템에 관한 것으로서, 특히 표시된 이미지가 디스플레이 이미지 플래인(image plane)에 자동적으로 초점이 맞도록 보장하기 위한 자동 초점 시스템(auto-focus system)을 포함하는 디스플레이 시스템에 관한 것이다.

공간 광 변조기(Spatial Light Modulators; SLM's)는 비디오 모니터, 그래픽 디스플레이, 프로젝터, 하드 카피 프린터에 관한 산업에 광범위하게 이용된다. 공간 광 변조기는 통상 입사광을 변조하여 광 이미지를 형성한다. 이 광 이미지는 프로젝터, 비디오 모니터, 또는 디스플레이의 경우에는 스크린으로 투사되거나, 정전 프린터(xerographic printer)의 경우에는 최종적으로 감광성 재료(light sensitive material) 상에 초점이 맞추어진다.

미합중국 텍사스주 달라스에 있는 텍사스 인스트루먼츠 인코퍼레이티드(Texas Instruments Incoporated of Dallas, Texas)에서 개발한 최근의 혁신적인 기술로서는 디지탈 마이크로미러 장치(digital micromirror device, DMD)가 있다. DMD는 디스플레이, 프로젝터, 하드 카피 프린터에 사용하기에 적합한 공간 광 변조기이다. DMD는 마이크로미케니컬(micromechanical) 모놀리식 단일 칩 집적 회로이며, 17 ㎛(micron)마다 16 ㎛의 정사각형의 편향 가능한 마이크로미러(micromirror)로 된 고밀도 영역 어레이로 구성되어 있다. 이러한 미러는 메모리셀 어레이와 어드레스 전극들(address electrodes)을 포함하는 어드레스 회로 상에 제작되며, 이러한 메모리 셀은 열 어드레스 회로에 의해서 제어되고 행 화소 데이타 쉬프트 레지스터(column pixel data shift registers)에 의해서 로드/언로드(loaded/unloaded)된다. 각각의 미러는 DMD 어레이의 한 화소를 형성히고, 정전 인력을 통해서 쌍안정(bistable), 즉 두 개의 편향된 위치 중 하나에서 안정하다. 광원이 미러 어레이 상으로 투사되고, 각각의 미러에 의해서 두 방향 중 한쪽 방향으로 반사된다. 하나의 안정된, “온(on)” 미러 위치에서는, 입사광이 미러에 의해서 콜렉터 렌즈(collector lens)로 반사되고 디스플레이 스크린에 초점이 맞추어 지거나, 또는 포토리셉터 드럼(photoreceptor drum)으로 투사되고, 하나의 화소를 구성한다. 나머지 “오프(off)” 미러 위치에서는, 미러 상에 투사된 광은 광 흡수기(light absorber)로 편향된다. 어레이의 각각의 미러는 입사광을 콜렉터 렌즈, 또는 광 흡수기로 투사하도록 개별적으로 제어된다. 볼 수 있는 이미지를 만들어 내기 위해서 광 이미지가 디스플레이 스크린 상으로 투영될 때 최종적으로 화소 미러로부터의 광 이미지의 초점을 맞추고 확대하기 위해서 콜렉터 렌즈를 광 프리즘과 함께 사용할 수 있다. DMD 어레이의 각각의 화소 미러가 “온” 위치에 있으면, 광 이미지는 밝은 화소의 어레이가 될 것이다.

DMD 장치에 관한 더욱 상세한 검토를 위해서 본 명세서에서는, 본 발명의 양수인과 동일인에게 양도된, 발명의 명칭이 “공간 광 변조기 및 방법(Spatial Light Modulator and Method)”이며 혼벡(Hornbeck)에게 특허된 미합중국 특허 제 5,061,049호, 발명의 명칭이 “표준 독립 디지탈화된 비디오 시스템(Standard Independent Digitized Video System)”이며 드몽(DeMond) 등에게 특허된 미합중국 특허 제5,079,544호, 및 발명의 명칭이 “프린팅 시스템 노출 모듈 정렬 방법 및 제조 장치(Printing System Exposure Module Alignment Method and Apparatus of Manufacture)”이며 넬슨(Nelson)에게 특허된 미합중국 특허 제5,105,369호를 참조하며, 그 각각에 개시된 내용을 본 명세서에서 참조한다. 이미지를 형성하는 화소의 그레이 스케일은, 본 발명의 동일한 양수인에게 양도된 “DMD Architecture and Timing for Use in a Pulse-Width Modulated Display System”이라는 명칭의 미국 특허 5,278,652호에 개시된 것과 같은 미러의 펄스폭 변조 기술에 의해 달성되며, 각 교시는 여기에는 참조로서 포함된다.

DMD 장치를 채용하는 시스템과 같은 이미지 디스플레이 시스템에서는, 후방 스크린(rear-screen) 및 전방 투영(front-projection) 디스플레이 시스템 모두에 있어서, 디스플레이 스크린에 투영된 이미지의 초점이 맞추어져 있을 것이 요구된다. 몇 가지 종래의 자동 초점 맞춤 시스템(auto-focusing systems)에서는, 투영 렌즈로부터 이미지 플래인, 즉 스크린까지의 거리를 결정하고, 확인된 거리에 기초해서 투영 렌즈의 초점 거리를 조정하기 위해서 적외선 형 거리 측정 시스템(infrared-type range-finder system)이 사용된다. 이러한 시스템은 비교적 비싸고 오차가 발생하기 쉽다.

본 발명은 이미지 디스플레이 시스템, 구체적으로는 알맞게 정의된 기하학적 형태의 물리적 특성을 갖는 마이크로미케니컬 화소로 된 어레이를 갖는 DMD와 같은 마이크로미케니컬 SLM을 포함하는 이미지 디스플레이 시스템에 사용하기 위한 저렴한 자동 초점 시스템을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 공간 광 변조 장치에 의해서 투영된 이미지의 선명도보다는 오히려 SLM 장치의 분리된 특성에 의해서 생성된 개별적인 화소의 선명도를 감지함으로써 초점이 맞추어지는, 영상 광 변조에 기초한 이미지 디스플레이 시스템에 사용하기 위한 자동 초점 맞춤 시스템으로서의 기술적 효과를 달성한다. 본질적으로는, 화소에 의해서 형성된 이미지보다는 SLM의 물리적인 특성이 감지되고 초점이 맞추어지며, 이러한 특성은 체커 판 패턴(checker board pattern)에 표시된 화소와 같은 디스플레이 스크린 상의 사전에 설정된 화소 패턴을 감지함으로써 확인된다. CCD 카메라와 같은 센서는 패턴 내의 화소의 선명도를 감지하고, 이렇게 함으로써 화소의 초점이 맞추어질 때까지 투영 렌즈의 초점 거리가 조정된다. 디스플레이 스크린 상에 균일한 직사각형 “온” 화소를 생성하는 화소 미러의 균일한 직사각형 기하학적 형태와 간격으로 인해 DMD 형의 SLM을 사용하는 디스플레이 시스템이 선호된다. “온” 화소의 모서리가 선명하여 CCD 카메라 혹은 기타 같은 종류의 것을 사용하여 쉽게 초점이 맞추어질 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 이미지 디스플레이 시스템 및 이러한 디스플레이 시스템을 동작시키기 위한 방법을 포함한다. 디스플레이 시스템은 광을 생성하는 광원과 스크린과 같은 이미지 플래인 상에 화소로 구성된 이미지를 형성하도록 광을 변조하는 공간 광 변조기를 포함한다. 바람직하게는 투영 렌즈를 포함하는 광학계(optical system)는 스크린 상에서 이미지의 초점을 맞추며, 이에 따라 센서는 스크린 상에 투영된 적어도 하나의 화소의 초점을 감지하고 그것을 표시하는 센서 출력을 제공한다. 조정 장치는 광학계의 광학 파라미터(optical parameter), 바람직하게는 투영 렌즈의 초점 거리를 상기 제1 출력의 함수로 변경한다. 바람직하게는, 센서는 스크린 상에 투영된 이미지의 복수의 화소에 대해 감지된 선명도의 함수로서 제 1출력을 제공한다. 이상적으로는, 감지된 화소는 체커 판 패턴과 같이, 화소와 화소 사이의 광의 강도에 있어서 높은 콘트라스트(contrast)를 가진다. 센서는 CCD 카메라 또는 그런 종류의 다른 것을 포함할 수 있다. 이 조정 장치는 바람직하게는 투영 렌즈의 초점 거리를 조정하기 위해 서보 메카니즘 또는 다른 적당한 장치를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법은 광을 생성하는 광원, 그 광을 변조하는 공간 광 변조기(SLM), 변조된 광을 이미지 플래인 상에 초점을 맞추는 투영 렌즈를 포함하는 디스플레이 시스템에 중점을 두고 있다. 본 방법은 SLM에 광을 가하여 화소로 구성된 이미지를 이미지 플래인에 정의하는 단계를 포함한다. 이미지의 적어도 하나의 화소에 대한 선명도가 감지된다. 투영 렌즈의 초점 거리는 이미지가 이미지 플래인 상에 초점이 맞추어질 때까지, 감지된 화소 선명도의 함수로 조정된다. 바람직하게는, 패턴을 형성하는 수 개의 화소가 감지된다. 바람직하게는 SLM은 마이크로미케니컬 장치로서, 화소 요소(pixel-members)들은 균일한 기하학적 형태를 가지며, 이 화소 요소의 균일한 기하학적 형태는 대응하는 균일한 형태의 화소를 이미지에 생성하고, 이것은 센서에 의해서 초점이 맞추어질 수 있다. 두 가지 방법 중에서 한가지에 의해서 스크린에서 화소를 감지할 수 있다. 첫 번째는 투영 렌즈 자체를 통해 화소를 감지하거나, 또는 두 번째는 투영 렌즈의 측면으로부터 화소를 감지하는 것이다.

본 발명은 DMD 장치가 균일한 기하학적 형태를 가지는 화소 요소를 포함하여, 쉽게 초점이 맞추어질 수 있는 균일한 기하학적 형태를 가지는 화소를 생성한다는 점에서 기술적 효과를 얻는다. 예를 들면, 정사각형의 마이크로미러는 쉽게 초점이 맞추어질 수 있는 정사각형의 화소를 이미지 플래인 상에 생성한다. 예를 들어 이미지의 한 부분을 이루는 10 x 10의 화소 어레이를 감지함으로써, 이러한 감지된 화소들이 이미지 플래인, 즉 스크린 상에 초점이 맞추어질 때까지 투영 렌즈를 조정할 수 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자동 초점 맞춤 시스템을 포함하는 이미지 디스플레이 시스템(10)이 일반적으로 도시되어 있다. 시스템(10)은 공간 광 변조기(SLM)와 같은 이미지 변조기(12), 바람직하게는 미합중국 텍사스주 달라스의 텍사스 인스트루먼츠 인코퍼레이티드에 의해서 제작된 것과 같은 디지탈 마이크로미러 장치(DMD)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 변조기(12)는 광원(13)으로부터의 광을 변조하여 이미지를 생성한다. 디스플레이 시스템(10)은 또한 변조기(12)에 의해서 생성된 이미지를, 바람직하게는 디스플레이 스크린(16)인 디스플레이 이미지 플래인에 초점이 맞도록 하는 투영 렌즈(14)를 포함하는 것으로 도시되어 있다. 망원 조준기(18)는 스크린(16)에 표시된 디스플레이 이미지의 일부, 바람직하게는 이미지 중앙으로부터 수개의 화소를 확대하고, 이러한 확대된 화소를, 능동 센서와 같은 다른 데이타 수집 메카니즘이 사용될 수도 있지만, CCD 카메라와 같은 고해상도 센서(20)에 제공한다. 센서 데이타 프로세서(22)는 센서(20)에 의해서 제공되는 정보를 처리하는데, 이 정보는 선명도, 즉 망원 조준기(18)에 의해서 제공되는 이미지 부분으로부터의 화소의 초점을 나타낸다. 자동 초점 시스템(24)은 바람직하게는 투영 렌즈(14)의 초점 거리를 센서 데이타 프로세서(22)에 의해서 결정된 감지된 화소 초점의 함수로 조정함으로써, 광학계의 광학 파라미터를 조정한다. 즉, 센서(20)는 바람직하게는 도 2에 보인 바와 같이 교대로 “온”과 “오프”로 셋팅된 복수의 화소를 포함하는 체커 판 패턴으로 되어 있는 디스플레이 스크린(16)의 한 부분으로부터 확대된 화소(26)의 선명도를 감지한다. 프로세서(22)는 자동 초점 시스템(24)에게 명령하여, 도 3에 보인 A 열을 따라서 “온”과 “오프” 화소의 열로부터 감지된, 센서(20)에 의해서 검출된 광의 강도의 변화가 선명해서 초점이 맞추어진 것으로 결정될 때까지, 투영 렌즈(14)의 초점 거리를 조정한다. 자동 초점 시스템(24)이 투영 렌즈의 초점 거리를 조정할 때 사용하는 알고리즘이 도 6과 관련하여 곧 검토될 것이다.

도 4를 참조하면, 광 감지 장치(18과 20)가 투영 렌즈(14)를 포함하는 투영 광 장치와 일체로 형성되어 있는 본 발명의 제1 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예에서는, 아크등(arc lamp)과 같은 광원(13)이 DMD 공간 광 변조기(12)에 균일하게 광을 가한다. 이 광은 칼라 휠(color wheel)로 연속해서 채색되거나, 또는 예를 들면 적색, 청색, 녹색의 삼원색 각각을 변조하기 위해서 한 개의 DMD가 사용되면 한 개의 색으로 되어 있을 수도 있다. DMD(12)는 입사광을 변조하고 광 이미지를 형성하며, 이 광 이미지는 미러(32)에 의해서 반사되고 투영 렌즈(14)에 의해서 디스플레이 스크린(16) 상에 초점이 맞추어진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 단방향성 미러(one-way mirror(스플리터); 32)는 DMD(12)로부터의 변조된 광 이미지를 반사하고, 투영 광 장치(14)를 통하여 디스플레이 스크린(16) 상으로 향하게 한다. 점선으로 나타낸 바와 같이, 스크린(16)으로부터 반사된 광의 일부는 투영 광 장치(14)를 다시 통과하고, 단 방향성 미러 스플릿터(32)를 통과한다. 스크린(16)으로부터의 광 이미지의 상기 부분은 망원 조준기(18)에 의해서 100배(x100) 확대된다. CCD 센서 어레이(20)는 스크린(16)의 광 이미지의 상기 부분, 바람직하게는 도 2에 도시된 바와 같이 센서 데이타 프로세서(22)에 의해 체커 판 패턴이 주어진 10 x 10 화소 어레이를 감지한다. CCD 센서(20)는 해상도를 좋게 하기 위해서 각각의 화소를 적어도 10번 이상 샘플링한다. 도 1을 참조하여 앞에서 설명한 바와 같이, 바람직하게는 초점 거리를 조정하기 위해서 연결된 서보를 포함하는 자동 초점 시스템(24)은 광학계의 광학 파라미터, 바람직하게는 투영 렌즈(14)의 초점 거리를 조정하고, 조정 가능한 다른 광학 파라미터는 프로세서(22)에 의해서 결정된 화소 선명도의 함수로서 포함된다. 물체 거리, 확대도, f 스톱(f-stop) 등은 서보 또는 다른 적당한 제어 메카니즘을 이용하여 성취된다. 센서 데이타 프로세서(22)는 체커판 패턴의 화소(26)의 선명도를 센서(20)에 의해서 제공되는 데이타의 함수로서 결정한다.

도 5를 참조하면, 외부적으로 장착되고 같은 구멍에 조준이 맞추어진(bore sighted) 장치(18과 20)에 의해서 광 감지가 수행되도록 되어 있는 본 발명의 다른 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 광 감지 장치의 배치는 망원 조준기(18)가 투영 렌즈(14)의 측면에 위치해 있다는 점에서 도 4의 광 감지 장치와 다르고, 이 망원 조준기(18)는 스크린(16)으로부터의 이미지의 선정된 화소를 CCD 센서(20)에 100배 (100x) 확대한다. 도 5에 도시된 실시예의 장점은 단방향 미러(32)가 필요 없고, 감지된 반사광 경로를 투영 광 장치(14)로 다시 정렬할 필요가 없다는 것이다. 그러나, 도 4에 의한 실시예의 효과에는 이미지의 감지된 부분이 원래 이미지와 같은 투영 광 장치를 통한다는 사실이 포함된다.

도 6을 참조하면, SLM에 기초한 이미지 디스플레이 시스템(10)에 있어서 자동 초점을 달성하는 본 발명에 따른 방법의 흐름도가 도시되어 있다. 단계(40)에서는, CCD 센서(20)가 스크린(16)으로 투영된 이미지의 중앙 부분에서 수개의 화소(26)를 감지한다. 센서(20)는 스크린(16)의 중앙에서 화소(26)를 감지하도록 위치해 있으나, 만약 원한다면 스크린(16)에 있는 이미지 전체의 초점이 맞도록 보장하기 위해서, 센서(20)가 스크린(16)에서 이미지의 다른 부분을 선택적으로 감지하도록 조정할 수 있다.

전술한 바와 같이, 자동 초점 루틴 중에 체커 판 패턴이 이미지 변조기(12)에 의해서 생성되고 스크린(16) 상에 투영된다. 단계(42)에서는, 센서 데이타 프로세서(22)가 센서(20)에 의해서 제공된 감지된 화소(26)의 화소 구조, 특히 도 3에 보인 변화(transition; 28)의 선명도를 검사한다. 인접한 “온”과 “오프” 화소 사이의 광의 강도 콘트라스트가 감지되고, 이에 따라 이러한 인접한 화소 사이의 콘트라스트를 나타내는 출력이 센서(20)에 의해서 센서 프로세서(22)에 제공된다. 화소에 의해서 형성되는 이미지가 아닌 화소의 특성을 나타내는 신호가 감지되는 것이다.

단계(44)에서는, 자동 초점 시스템(24)은 투영 렌즈(14)에 접속되어 있는 서보 렌즈를 조정함으로써 광학계의 광학 파라미터를 조정하고 초점 거리 F를 사전에 설정된 양만큼 증가시킨다.

단계(46)에서는, 센서 데이타 프로세서(22)가 단계(42)에서와 같이 화소 구조를 다시 검사한다.

단계(48)에서는, 센서 데이타 프로세서(22)가 이러한 감지된 화소(26)의 특성 해상도(feature resolution)의 향상 여부와, 기계적인 중지에의 미도달 여부를 결정한다. 응답이 “예”이면, 루틴은 단계(44)로 다시 돌아간다. 이 루프는 단계(48)에서 특성 해상도가 향상되지 않았거나, 또는 기계적인 중지에 도달한 것으로 결정될 때까지 반복적으로 수행된다. 그 다음에, 단계(50)에서 서보 렌즈는 초점 거리 F를 사전에 설정된 양만큼 감소시키기 위해서 반시계 방향으로 회전된다.

단계(52)에서는, 감지된 화소(26)의 구조가 단계(42와 46)에서와 마찬가지로 다시 검사된다. 단계(54)에서는, 센서 데이타 프로세서(22)가 특성 해상도의 향상 여부와, 서보의 기계적인 중지에의 미도달 여부를 결정한다. 응답이 “예”이면, 루틴은 단계(50)로 되돌아간다. 그렇지 않으면, 루틴은 본 알고리즘을 완료하는 단계(44)로 이동하거나, 또는 F를 1 클릭만큼 증가시키는 단계(56)로 이동할 것이다.

본 발명은 DMD 장치의 정사각형 화소 미러의 기하학적 균일성을 이용함으로써 기술적인 효과를 달성한다. DMD 장치의 화소 미러가 정사각형이고 균일하기 때문에, 스크린(16) 상의 이미지의 화소 또한 정사각형이고 균일하며 쉽게 초점이 맞추어질 수 있고 CCD 센서(20)에 의해서 감지될 수 있다. 인접한 “온”과 “오프” 화소(26) 사이의 화소 모서리의 선명도가 쉽게 식별되고, 센서 데이타 프로세서(22)에 의해서 쉽게 처리된다. “온”과 “오프” 화소 사이의 전환(transition; 28) 또는 콘트라스트를 최대화함으로써, 자동 초점 시스템(24)은 렌즈(14)에 의해서 투영된 이미지가 스크린(16)에 초점이 맞추어질 때까지 투영 렌즈(14)의 초점 거리를 조정한다.

본 발명은 이상적으로는 전방 투영 및 후방 투영 시스템 모두에 이상적으로 적용된다. 본 발명은 또한 LCD 디스플레이와 같은 규칙적인 형태의 화소를 가지는 다른 SLM을 사용하는데 적합하다. 따라서, DMD 형의 SLM을 사용하는 디스플레이 시스템에 한정되는 것으로 추론되어서는 안된다.

도 7 및 도8을 참조하면, 더욱 향상된 초점 맞춤 감도를 가지는 본 발명의 다른 방법으로서 “온” 화소의 어레이를 스크린(16)으로 투영하는 방법이 있다. DMD는 각각의 마이크로미러가 17 ㎛마다 있는 16 ㎛의 정사각형인 것을 특징으로 한다. 즉, 인접한 미러들 사이에는 1 ㎛의 갭이 있다. “온” 화소의 어레이를 투영함으로써, 센서(20)는 도 8에 도시한 바와 같이 한 쌍의 “온” 화소 사이로부터 A 선을 따라 반사된 광의 결핍을 감지한다. 센서(20)는 한 개의 확대된 화소(26)에 걸쳐서 한 화소를 적어도 10번 샘플링하기 때문에, 상기 갭을 검출하기에 충분한 해상도를 가진다. “온” 화소 사이의 이미지의 어두운 부분을 감지하기 위해서 2개 이상의 센서(20)가 사용된다. 프로세서(22)는 스크린(16)의 이미지의 상기 아주 작은 “오프” 부분을 정의하는 선명도를 검사한다. 따라서, 본 발명의 상기 바람직한 실시예에 따르면, 아주 정확한 자동 초점 방법이 얻어진다.

비록 본 발명이 특정한 바람직한 실시예에 관하여 설명되었지만, 본 명세서를 읽음으로써 많은 변형과 변경이 당업자에게 자명해질 것이다. 따라서, 이러한 모든 변형과 변경을 포함하도록 첨부된 청구범위가 선행 기술의 관점에서 가능한 한 넓게 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자동 초점 시스템을 가지는 이미지 디스플레이 시스템의 기능 블록도.

도 2는 자동 초점 루틴 중에 화소에 의해서 표시되는 체커 판 패턴을 설명하는 도면.

도 3은 “온” 화소로부터 “오프” 화소로의 전환의 선명도를 감지하는데 사용되며, 도 2의 선 A를 따라서 있는 화소의 광의 강도를 도시한 그래프.

도 4는 디스플레이 시스템의 광 장치와 일체로 형성된 광 자동 초점 시스템을 나타내는 본 발명의 제1 실시예를 도시한 도면.

도 5는 디스플레이 스크린에 있는 이미지를 감지하는 외부에 장착된 감지 장치에 의해서 광 감지가 수행되는 본 발명의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 6은 투영 렌즈의 초점을 디스플레이 스크린에서 감지된 이미지의 함수로서 반복해서 조정하는데 서보 렌즈가 사용되는, 도 1의 시스템에 의해서 수행되는 알고리즘의 기능 흐름도.

도 7은 감지된 화소가 모두 “온”인 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예를 도시한 도면.

도 8은 도 7의 “온” 화소 사이의 갭과 화소에 걸친 감지된 화소 콘트라스트를 나타내는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 이미지 디스플레이 시스템

12 : 이미지 변조기

13 : 광원

14 : 투영 렌즈

16 : 스크린

18 : 망원 조준기

20 : 수동 센서

22 : 센서 데이타 프로세싱

24 : AF 시스템

Claims

이미지 디스플레이 시스템이며,

광을 생성하는 광원;

상기 광을 변조하여 화소들로 이루어진 이미지를 형성하는 공간 광 변조기(spatial light modulator) - 상기 공간 광 변조기는 개별적인 변조 소자의 어레이로 구성되고, 변조 소자 각각은 갭에 의해 분리되며, 각각이 상기 화소들 중의 하나에 대응함 -;

디스플레이 이미지 플래인(display image plane);

상기 이미지 플래인 상에 상기 이미지의 초점을 맞추기 위한 광학계(optical system);

상기 이미지 플래인 상에 투영된 상기 개별적인 변조 소자들 사이의 적어도 하나의 상기 갭의 초점을 감지하고 그것을 나타내는 센서 출력을 제공하는 센서; 및

상기 광학계의 파라미터를 상기 센서 출력의 함수로서 변경하기 위한 조정 수단

을 포함하는 이미지 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,

상기 광학계는 투영 렌즈(projector lens)를 포함하고, 조정되는 상기 파라미터는 상기 투영 렌즈의 초점 거리인 이미지 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,

상기 센서는 상기 센서 출력을 상기 이미지 플래인 상에 투영된 복수의 상기 화소에 대해 감지된 선명도(sharpness)의 함수로서 제공하는 이미지 디스플레이 시스템.
제3항에 있어서,

감지된 상기 화소들은 화소와 화소 간의 광의 강도에 있어서 높은 콘트라스트(contrast)를 가지는 이미지 디스플레이 시스템.
제4항에 있어서,

감지된 상기 화소들은 규칙적인 기하학적 패턴을 요구하는 이미지 디스플레이 시스템.
제4항에 있어서,

감지된 상기 화소들은 체커 판 패턴(checher board pattern)을 포함하는 이미지 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,

상기 센서는 CCD 카메라를 포함하는 이미지 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,

상기 조정 수단은 서보 메카니즘(servo mechanism)을 포함하는 이미지 디스플레이 시스템.
제1항에 있어서,

상기 공간 광 변조기는 DMD를 포함하는 이미지 디스플레이 시스템.
광을 생성하는 광원, 상기 광을 변조하는 공간 광 변조기(SLM), 디스플레이 이미지 플래인 상에 상기 변조된 광의 초점을 맞추는 광학계를 포함하는 디스플레이 시스템의 초점을 맞추는 방법이며,

a) 상기 SLM에 광을 조명(illuminate)하여 상기 디스플레이 이미지 플래인에서 화소로 이루어진 이미지를 정의(define)하는 단계 - 상기 SLM은 개별적인 변조 소자들의 어레이로 구성되고, 각각의 변조 소자는 갭에 의해 분리되고, 각각의 변조 소자는 상기 화소들 중 하나에 대응함 - ;

b) 상기 디스플레이 이미지 플래인에서 상기 이미지의 화소 상에 투영되는 상기 개별적인 변조 소자들 사이의 적어도 하나의 상기 갭의 선명도를 감지하는 단계; 및

c) 상기 광학계의 광학 파라미터를 감지된 상기 화소 선명도의 함수로서 조정하는 조정 단계

를 포함하는 방법.
제10항에 있어서,

상기 광학계는 투영 렌즈를 포함하고, 상기 조정 단계는 상기 투영 렌즈의 초점 거리를 조정하는 단계를 포함하는 방법.
제10항에 있어서,

복수의 화소의 선명도를 감지하는 단계를 포함하는 방법.
제10항에 있어서,

균일한 기하학적 형태로 각각 되어 있는 마이크로미케니컬 화소 요소(micromechanical pixel-members)를 가지는 SLM을 사용하는 단계를 포함하여, 상기 화소들이 대응하는 상기 기하학적 형태를 갖게 되는 방법.
제10항에 있어서,

상기 단계 b)는 “온” 화소와 “오프” 화소 사이의 전환(transition)을 감지함으로써 수행되는 방법.
제10항에 있어서,

상기 SLM은, 화소 요소들 사이에 정의된 갭이 있는 유동적인(flexible) 화소 요소들을 가지는 마이크로미케니컬 장치(micromechanical device)이며, 상기 단계 b)는 상기 화소 요소들 사이의 갭에 대응하는 이미지의 부분을 감지함으로써 수행되는 방법.
제11항에 있어서,

상기 단계 b)는 상기 화소를 상기 투영 렌즈를 통해서 감지함으로써 수행되는 방법.
제11항에 있어서,

상기 단계 b)는 상기 화소를 상기 투영 렌즈의 인접한 곳으로부터 감지함으로써 수행되는 방법.
제10항에 있어서,

상기 SLM은 DMD인 방법.