KR101165650B1 - 이미지 전달 장치 - Google Patents

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마크 안소니 글리슨 스미스
스튜어트 데이비드 쿰버
앤드류 크로우
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에프. 포스잣 후, 엘.엘.씨.
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Abstract

장치는 광 경로를 제공하도록 구성되는 광원 및 상기 광 경로에 위치되고 상기 광원을 변조하도록 구성되는 공간 광 변조기를 포함한다. 중계 옵틱들(relay optics)은 상기 공간 광 변조기로부터 변조된 광을 수신하고 컴퓨터 생성 이미지를 공칭 이미지 평면에 투사하도록 구성된다. 상기 광원은 시준된 광(collimated light)을 상기 공간 광 변조기에 조사하도록 구성된다.
이미지 전달 장치, 광원, 광 경로, 공간 광 변조기, 중계 옵틱.

Description

이미지 전달 장치{IMAGE TRANSFER APPARATUS}
본 출원은 명세서가 본원에 참조되어 있는 2007년 1월 30일자로 출원된 미국 가출원 일련 번호 제60,898,168호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 홀로그래피(holography)에서 사용되는 유형의 활성 타일링 시스템(active tiling system)을 포함하는 이미지 전달 장치에 관한 것이다.
예를 들어, 강의실형 극장들에서 사용되는 바와 같은 투사(projection) 디스플레이들에서, 전기적으로 어드레싱된 공간 광 변조기(electrically addressed spatial light modulator;EASLM)에 조사하기 위하여 확산 광원(예를 들어, 고전력 램프(high powered lamp))가 사용된다. EASLM의 이미지를 투사 스크린 또는 벽과 같은 소정의 이미지 평면에 포커싱하기 위하여 투사 옵틱들(projection optics)이 제공된다. 하나 이상의 EASLM들에 의해 형성된 이미지들은 활성 타일링TM 시스템을 사용하여 광학적으로 어드레싱되는 공간 광 변조기(optically addressed spatial light modulator;OASLM)의 다른 서브-이미지 영역들로 연속적으로 전달될 수 있다. 활성 타일링 시스템들은 명세서들이 본원에 참조되어 있는 미국 특허 번호 제 6,437,919호 및 미국 특허 번호 제6,654,156호에 더 설명되어 있다.
활성 타일링 시스템은 확산 광이 조사되는 하나 이상의 EASLM들을 포함할 수 있다. 각각의 EASLM의 다수의 이미지들은 복제 옵틱들(replication optics)을 사용하여 형성되고 단일 활성 타일링 이미지 평면에 포커싱된다. OASLM은 활성 타일링 이미지 평면 내에 배치되고, 이의 서브-영역들은 예를 들어, 어떤 복제된 이미지들을 순차적으로 차단하기 위하여 셔터들의 어레이를 사용하거나 패터닝(patterning)된 OASLM 전극들을 사용함으로써 선택적으로 감광성을 갖게 된다. 따라서, 활성 타일링 기술은 OASLM의 서브-영역들이 연속하여 광학적으로 어드레싱되도록 함으로써, 매우 높은 픽셀 카운트(pixel count)를 갖는 이미지가 구성되도록 한다. 이 시스템은 OASLM이 최종 희망하는 입체 이미지(volumetric image)의 매우 복잡한 이진화된 퓨리에 변환(FT)에 의해 기록될 수 있도록 하기 때문에, 입체 이미지화에 사용될 수 있다. 이미지는 적절한 FT 렌즈들 또는 미러 시스템(mirror system)을 통하여 뷰어(viewer)에게 디스플레이될 수 있다.
상술된 유형의 디바이스들은 각각의 EASLM의 이미지 또는 이미지들이 희망하는 초점면에서 포커싱되도록 요구한다. 따라서, OASLM은 활성 타일링 옵틱들의 초점 깊이 내에서 활성 타일링 이미지 평면에 정확하게 위치된다. 예를 들어, 활성 타일링 시스템이 6.6μm 픽셀들을 기록하도록 구성되는 경우, 결과적인 초점 깊이는 단지 약 201μm이다. 희망하는 OASLM 픽셀 크기가 감소되는 경우, 초점 깊이가 또한 이에 따라 감소할 것이다.
매우 큰 입체 이미지들을 디스플레이하도록 구성된 시스템들에서, 단일 활성 타일링 이미지 평면에서 대규모의 픽셀 카운트들을 생성하기 위하여 많은 활성 타일링 채널들이 병렬로 사용된다. 단일 OASLM, 또는 복수의 OASLM들이 이 이미지 평면을 점유하지만, OASLM 또는 OASLM들의 전체 지역은 활성 타일링 채널들의 초점 깊이(예를 들어, 20μm) 내에 있어야 한다. 활성 타일링 채널들은 모두 공통 초점면을 생성하기 위해 서로 정렬되어야 하고, 이와 같은 요건이 시스템의 설계 및 구조(및 이에 따라 전체 비용)에 상당한 제약을 가할 것이라는 것이 인식될 수 있다.
장치는 광 경로를 제공하도록 구성되는 광원 및 상기 광 경로에 위치되고 상기 광원을 변조하도록 구성되는 공간 광 변조기를 포함한다. 중계 옵틱들(relay optics)은 상기 공간 광 변조기로부터 변조된 광을 수신하고 컴퓨터 생성 이미지를 공칭 이미지 평면(nominal image plane)에 투사하도록 구성된다. 상기 광원은 시준된 광(collimated light)을 상기 공간 광 변조기에 조사하도록 구성된다.
다양한 실시예들이 이제 첨부 도면들을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1은 활성 타일링 시스템을 포함하는 장치를 도시한 도면.
도 2는 새로운 이미지 디스플레이 시스템을 도시한 도면.
도 3은 회절 어레이 발생기(diffractive array generator;DAG)를 포함하는 활성 타일링 시스템을 도시한 도면.
도 4는 시준된 광을 제공하도록 구성되는 장치를 도시한 도면.
도 5는 OASLM에 정보를 기록하는 일례의 방법을 도시한 도면.
도 1은 동적 홀로그래픽(holographic) 이미지를 생성하도록 구성된 활성 타일링 시스템(2)을 포함하는 장치를 도시한다. 상기 장치는 활성 타일링 시스템(2), OASLM(4), 및 재생 옵틱들(replay optics;6)을 포함한다.
활성 타일링 시스템(2)은 예를 들어, 아르곤(Argon) 레이저에 의해 발생되고 스피닝 확산기(spinning diffuser)(도시되지 않음)를 통과하는 광을 발산하는, 광원(8)을 포함한다. 광(8)은 빔 스플리터(10)로부터 반사된 후에, EASLM(12) 상에 충돌하도록 배열될 수 있다. EASLM(12)에 의해 변조된 광을 활성 타일링(AT) 이미지 평면(16)으로 지향시키기 위하여 활성 타일링 옵틱들(14)이 제공된다. 활성 타일링 옵틱들(14)은 볼록 시준 렌즈(18) 및 5-대-5 렌즈렛 어레이(five-by-five lenslet array)(20)를 포함할 수 있다. 렌즈렛 어레이(20)는 2차원 그리드(grid)로서 배열되어, OASLM(4)이 존재하는 AT 이미지 평면(16)에서 EASLM의 25개의 공간적으로 분리된 이미지들이 복제된다. 상이한 수의 렌즈들을 포함하는 상이한 어레이들이 또한 사용될 수 있다.
OASLM(4)은 한 쌍의 유리 기판들 사이에 샌드위치된 감광 층(예를 들어, 비결정질 실리콘과 같은 광센서 또는 어떤 다른 광전도체) 및 쌍안정(bistable) 액정 광 변조 층을 포함할 수 있다. 유기 기판들의 내부면들은 산화 인듐 주석(ITO)의 층들로 형성될 수 있는 투명한 전극들을 지닌다. 픽실레이티드 금속 미러(pixilated metal mirror)(또는 유전체 스택 미럭)가 또한 감광 층 및 액정 층 사이에 제공될 수 있어서, OASLM은 감광 면(22) 및 이미지 디스플레이 면(24)을 가지게 된다. 전극에 적절한 전압을 인가 시에, 감광 면(22)에 충돌하는 임의의 광 이미지는 등가의 이미지가 이미지 디스플레이 면(24)의 액정 재료 내로 기록(즉, 로딩)되도록 한다.
전압이 독립적으로 인가될 수 있는 (AT 이미지 평면에서 형성된 25개의 복제된 이미지들에 대응하는) 25개의 OASLM 세그먼트들을 규정하기 위하여 패터닝된 전극들이 형성될 수 있다. 세그먼트들 중 하나에 적절한 전압을 인가 시에, 상기 특정 세그먼트만이 감광성을 가지게 될 것이며, OASLM의 감광 면 상에 수신된 광 이미지를 로딩할 것이다. OASLM(4)이 AT 이미지 평면에 위치될 수 있으므로, 서브-이미지 세그먼트들은 매우 큰 픽셀 카운트를 갖는 이미지를 구성하기 위하여 (각각의 패터닝된 전극에 차례로 적절한 전압들을 인가함으로써) 순차적이고 선택적으로 감광성을 가질 수 있게 된다.
디바이스의 애플리케이션이 입체 이미지화를 위한 것인 경우, 최종 희망하는 입체 이미지의 이진화된 퓨리에 변환(FT)이 OASLM(4) 내로 로딩될 수 있다. 그 후, 입체 이미지(32)가 재생 옵틱들(6)을 통해 디스플레이된다. 재생 옵틱(6)들은 빔 스플리터(28)를 통하여 OASLM(4)의 이미지 디스플레이 면으로 지향되는 간섭(coherent) 재생 조명원(26)을 포함할 수 있다. 그 후, 3차원 이미지(32)가 적절한 퓨리에 변환(Fourier Transform;FT) 렌즈(30), 또는 FT 미러(도시되지 않음)를 사용하여 OASLM으로부터 반사된 광으로부터 형성될 수 있다.
AT 이미지 평면에서의 OASLM(4)은 AT 옵틱들의 초점 깊이 내에 배치된다. AT 시스템은 OASLM에 6.6μm 픽셀들을 기록하도록 구성되며, 여기서 AT 이미지 평면과 관련된 초점 깊이는 단지 약 20μm이다. 필요로 되는 OASLM 픽셀 크기가 감소되어(예를 들어, AT 옵틱들이 더 많은 양의 축소(demagnification)를 제공하도록 구성되면) 더 높은 밀도의 정보가 OASLM에 기록될 수 있는 경우, 초점 깊이는 훨씬 더 감소한다는 것이 발견될 것이다. AT 시스템에서 사용된 광의 발산(즉, 증가 각도(θ))이 필요로 되는 OASLM 픽셀 크기가 감소함에 따라 증가될 수 있다.
매우 큰 입체 이미지들이 디스플레이되어야 하는 장치에서의 얕은 초점 깊이는 공통 AT 이미지 평면에서 매우 대규모의 픽셀 카운트를 생성하기 위하여 많은 활성 타일링 채널들이 병렬로 사용되도록 할 수 있다. 단일 OASLM 또는 다수의 기울어진 OASLM들은 공통 AT 이미지 평면을 점유할 수 있어서, (평방 미터에 근접할 수 있는) OASLM의 전체 지역이 AT 옵틱들의 20μm 초점 깊이 내에 있게 된다. AT 채널 자신들은 공통 초점면을 생성하기 위하여 축방향으로 서로 정렬될 수 있다. 그러므로, AT 시스템들의 초점 깊이는 AT 변조 기술에 기초하여 입체 이미지화 시스템들의 설계 및 구조에 제약을 가한다. 매우 고품질의 광 컴포넌트들을 사용하여 구현된 시스템들은 엄청나게 고가이다.
도 2를 참조하면, 새로운 이미지 전달 장치가 도시되어 있다. 도 1을 참조하여 설명된 활성 타일링 시스템의 컴포넌트들과 공통인 도 2를 참조하여 설명된 장치의 컴포넌트들에는 유사한 참조 번호들이 할당된다.
이미지 전달 장치는 빔 스플리터(10)를 통하여 EASLM에 조사하기 위하여 시준된 광원(50)을 사용할 수 있다. 초점 길이(F1)의 제 1 렌즈(52) 및 초점 길이(F2)의 제 2 렌즈(54)는 중계 옵틱들의 역할을 하고, F1/-F2의 축소(M)를 제공한다. 공칭 이미지 평면(nominal image plane)(56)에서, EASLM(12)의 축소된 이미지가 존재할 것이다. OASLM은 필요로 되는 입체 이미지를 여전히 생성하면서 공칭 이미지 평면으로부터 수 밀리미터에 위치될 수 있다.
도 3은 활성 타일링 시스템을 도시하며, 도 2를 참조하여 설명된다. 도 3의 활성 타일링 시스템은 도 2를 참조하여 설명된 시스템의 모든 컴포넌트들을 포함할 수 있고, 중계 옵틱들의 동공 평면(pupil plane)에 배치됨으로써 퓨리에 상관기를 형성하는 회절 어레이 발생기(DAG)(60)를 더 포함한다.
DAG(60)는 단일 입력 빔으로부터 5 x 5 어레이의 회절 차수를 발생시키도록 구성되므로, 공칭 이미지 평면(56)에서 EASLM의 25개의 이미지들 또는 서브-이미지들의 어레이를 생성할 수 있다. DAG(60)는 예를 들어, Dammann 격자(grating) 또는 분리 불가능한 DAG를 포함할 수 있다. 물론, DAG는 상이한 크기 어레이들을 포함하는 상이한 수의 이미지들 또는 서브-이미지들을 생성하도록 구성될 수 있다.
시준된 광을 사용하는 것은 활성 타일링 시스템에서 OASLM 배치의 허용오차를 증가시킬 수 있어서, 활성 타일링 시스템이 더 큰 "유효" 초점 깊이를 가지도록 한다. 그러므로, 본원에 개시된 새로운 활성 타일링 시스템을 사용하는 디바이스는 설계 제약들을 상당히 감소시킬 수 있다. OASLM 상으로 이미지들을 기울어지게 하기 위하여 다수의 EASLM들이 사용되는 동적 홀로그래픽 이미지화 애플리케이션들에서, 성능의 감소는 도 3의 기울어진 OASLM(62)로 도시된 바와 같이, OASLM을 공칭 이미지 평면으로부터 멀리 기울어지는 것과 관련되지 않는다.
EASLM에 시준된 광이 조사될 때, OASLM 픽셀 크기가 감소되기 때문에(즉, 활성 타일링 옵틱들의 반배율(demagnification power)이 증가되기 때문에), 조사 방사선의 발산의 증가가 경험되지 않는다. 그러므로, 새로운 활성 타일링 기술은 이전에 고려된 가능한 것들보다 훨씬 더 낮은 비용으로 더 광범위하게 사용될 수 있다.
일 실시예에서, (도 3을 참조하여 상술된 유형의) AT 광학 시스템에는 시준된 광이 조사될 수 있다. OASLM이 소정 거리를 통해 병진되기 때문에, 입체 이미지의 가시적 이미지 저하가 발생하지 않는다. 그러나, EASLM에 확산(즉, 발산) 광이 조사될 때, 허용 가능한 OASLM 병진 깊이가 완전히 와해된다. 즉, EASLM의 확산 조사는 OASLM이 AT 시스템의 초점면에 아주 근접하게(예를 들어, 201 Am) 위치되는 것을 필요로 한다. 반면, 본원에 설명된 바와 같은 시준된 광을 조사하는 것은 OASLM 위치지정에서 훨씬 더 큰 자유도를 허용한다.
도 4는 시준된 광을 제공하도록 구성되는 장치를 도시한다. 일 실시예에서, 고도로 시준된 광을 제공하기 위하여 레이저(90)가 배열된다. 일 실시예에서, 레이저(90)는 Adlas 레이저를 포함한다. 레이저(90)의 출력은 시준 렌즈(100)에 의한 시준 이전에, 반파 플레이트(half-wave plate)(92), 편광판(94), 음향-광 변조기(96), 및 스피닝 확산기(98)를 통과한다. 상기 장치는 정사각형 개구(102)를 더 포함할 수 있다.
도 5는 OASLM에 정보를 기록하는 일례의 방법을 도시한다. 동작(110)에서, CGH 이미지가 공간 광 변조기 상에 디스플레이된다. 동작(120)에서, 공간 광 변조기에 시준된 광이 조사된다. 동작(130)에서, 공간 광 변조기에 의해 생성되는 변조된 광은 공칭 이미지 평면으로 지향된다.
공간 광 변조기에 조사하기 위하여 시준된 광을 사용하는 것은 OASLM이 공칭 이미지 평면에 위치될 필요가 있는 정확도를 완화시키는 효과를 제공한다. 동작(140)에서, 공칭 이미지 평면에 복수의 이미지들이 형성된다. 광학적으로 어드레싱되는 공간 광 변조기는 공칭 이미지 평면 내에, 또는 상기 공칭 이미지 평면 주위에 위치될 수 있다. 일 실시예에서, OASLM은 공칭 이미지 평면에 대해 기울어진다.
일 실시예에서, 이미지를 OASLM에 기록하는 이미지 전달 장치가 개시된다. 상기 장치는 광원, 상기 광원으로부터의 광의 경로에 위치된 공간 광 변조기, 및 상기 공간 광 변조기로부터 변조된 광을 수신하도록 위치된 중계 옵틱들을 포함한다. 중계 옵틱들은 공간 광 변조기의 이미지를 공칭 이미지 평면에 투사시키기 위하여 배열된다. 광원은 실질적으로 시준된 광을 공간 광 변조기에 조사하도록 구성된다.
이미지 전달 장치는 공칭 이미지 평면에서 공간 광 변조기에 의해 디스플레이되는 컴퓨터 생성 홀로그램(CGH)의 이미지를 생성하도록 구성될 수 있다. 상기 장치는 상대적으로 작은 "가시" 초점 깊이를 갖는 이미지를 제공하고, CGH 패턴은 공칭 이미지 평면으로부터 특정 거리(예를 들어, 20 μm 이상)에서 보여질 때 눈으로 인식할 수 없게 된다(이동 현미경을 통해서 보게 된다).
그러나, OASLM이 실제로 임의의 현저한 저하 없이 입체 이미지를 여전히 재생하면서 장치의 공칭 이미지 평면으로부터 수 밀리미터 떨어져 병진될 수 있다는 것이 발견되었다. 즉, OASLM은 상기 OASLM에 의해 재생되는 입체 이미지에 영향을 줌이 없이, 예상된 것보다 훨씬 더 큰 거리만큼(몇 차의 매그니튜드(magnitude)만큼) 공칭 이미지 평면으로부터 떨어져 병진될 수 있다.
따라서, 공간 광 변조기에 디스플레이된 이미지의 인식 가능한 가시 카피(visible copy)가 아니면서, 입체 이미지가 OASLM에 의해 생성될 수 있도록 하는데 필요한 정보를 포함하는 이미지가 제공되고 있다. 확산 조사가 대신 사용될 때, 중계 옵틱들에 의해 중계된 이미지는 특정 거리, 예를 들어, 201μm 이상 초점을 벗어나지만, 초점의 손실을 또한 입체 이미지의 손실을 초래한다. OASLM은 중계 옵틱들의 공칭 이미지 평면 내에서, 또는 상기 공칭 이미지 평면 주위에서 어딘가에 위치될 수 있다. 설계 허용오차들은 미크론으로부터 밀리미터까지 완화될 수 있다.
일 실시예에서, 중계 옵틱들은 복제 수단을 포함하여, 공간광 변조기 수단(예를 들어, EASLM)의 복수의 이미지들이 공칭 이미지 평면에서 제공되도록 한다. 복제 수단은 중계 옵틱들의 동공 평면에 위치된 회절 어레이 발생기(DAG)를 포함할 수 있다. 복제 수단, 특히 DAG를 제공하는 것은 공간 광 변조기의 2개 이상의 이미지들이 중계 옵틱들에 의해 형성될 수 있도록 할 수 있다. 예를 들어, 공칭 이미지 평면에 걸쳐 5 x 5 에러이의 복제된 이미지들을 제공하는 DAG가 사용될 수 있다.
일 실시예에서, 복제 수단은 활성 타일링(AT) 시스템들에 통합되며, 여기서 복제된 이미지들은 OASLM으로 지향된다. OASLM의 부분들은 (예를 들어, 패터닝된 OASLM 전극들 또는 셔터를 사용함으로써) 순차적으로 감광성을 가질 수 있게 되어, CGH와 같은 높은 픽셀 카운트 이미지가 공간 광 변조기 상에 디스플레이된 복수의 연속적인 이미지들로부터 OASLM 상에 구성될 수 있게 된다. 이미지의 조사는 간섭 광(coherent light)의 빔으로 OASLM에 기록될 수 있고, 여기서 상기 광은 이후에 광학 시스템에 의해 동작된다. 광학 시스템은 입체(즉, 3차원) 이미지를 생성할 시에 광의 퓨리에 변환을 제공하도록 구성될 수 있다.
공간 광 변조기는 전기적으로 어드레싱 가능할 수 있다. 즉, 공간 광 변조기의 요소들은 고속의 동적 이미지가 생성되도록 하는 전자 회로에 접속되고 상기 전자 회로에 의해 어드레싱될 수 있다. 전형적인 EASLM의 경우에, 이에 의해 디스플레이된 CGH는 밀리미터당 제로 및 77 라인 쌍들 사이의 공간 주파수들을 가질 수 있다. CGH는 또한 더 큰 CGH 이미지의 일부를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 공간 광 변조기는 액정 공간 광 변조기를 포함한다. 예를 들어, 박막 트랜지스터(TFT) 활성 백-플레인(active back-plane)을 갖는 액정 전기적으로 어드레싱되는 공간 광 변조기(EASLM)이 사용될 수 있다. 다양한 대안적인 유형들의 EASLM, 예를 들어, 디지털 마이크로-마이너 디바이스들(DMD들)이 또한 사용될 수 있다.
공간 광 변조기는 반사 모드로 동작하도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 공간 광 변조기는 투과 모드로 동작할 수 있다. 그러므로, 상이한 광학적 구성들이 반사 또는 투과 공간 광 변조기들 중 하나를 사용하여 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 시준된 광원은 레이저를 포함한다. 레이저를 사용하는 것은 높은 광 파워(optical power)들이 제공될 수 있도록 하는데, 이는 고도의 이미지 복제가 필요로 되는 경우에 특히 중요하다.
또 다른 실시예에서, 홀로그래픽 디스플레이 디바이스는 이미지 전달 장치 및 광학적으로 어드레싱되는 공간 광 변조기를 포함하며, 여기서 상기 광학적으로 어드레싱되는 공간 광 변조기는 공칭 이미지 평면 내에 또는 상기 공칭 이미지 평면 주위에 위치된다. 이미지 전달 장치는 상기 이미지 전달 장치의 초점 깊이 내에서라기보다는 오히려, 상기 이미지 전달 장치의 공칭 이미지 평면의 특정 범위(예를 들어, 몇 밀리미터) 내에 위치되는 OASLM에 이미지를 기록할 수 있다.
홀로그래픽 디스플레이 디바이스는 단일 OASLM 또는 다수의 기울어진 OASLM들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 이미지는 다수의 이미지 전달 장치에 의해 OASLM으로 기록된다. OASLM은 OASLM으로부터 재생된 입체 이미지의 품질에 임의의 영향을 주지 않고, 이미지 전달 장치의 공칭 이미지 평면에 대해 기울어질 수 있다.
본원에 설명된 활성 타일링 장치 및 다른 실시예들은 OASLM이 공칭 이미지 평면에 대해 위치되는 허용오차를 상당히 감소시키도록 구성될 수 있다. 다 채널 AT 시스템들을 포함함으로써, 채널들이 서로의 특정 거리(예를 들어, 20μm) 내에서 서로 축방향으로 정렬될 필요가 없다. 더구나, OASLM은 예를 들어, +/-10μm 내에서라기보다는 오히려, 공칭 이미지 평면으로부터 +/-10μm 보다 더 큰 거리에 장착될 수 있다. 따라서, OASLM 상에 더 적은 기계적 스트레인(mechanical strain)이 위치되어, 입체 이미지 왜곡의 가능성(likelyhood)을 감소시킨다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 광은 모든 자외선(UV), 가시광선 및 적외선을 포함하는 것으로 이해될 수 있다. 더구나, 여러 광 컴포넌트들은 광의 다양한 파장들 또는 파장들의 범위들을 발생시킬 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
상술된 예들이 주로 홀로그래픽 활성 타일링 시스템에서 사용하도록 구성된 장치와 관련될지라도, 당업자들은 실시예들이 또한 다수의 대안적인 애플리케이션들에서 적용될 수 있다는 것을 인식할 것이다.
상술된 시스템은 상기 동작들 중 일부 또는 모두를 수행하는 전용 프로세스 시스템들, 마이크로 제어기들, 프로그래밍 가능한 논리 디바이스들, 또는 마이크로프로세서들을 사용할 수 있다. 상술된 동작들 중 일부는 소프트웨어로 구현될 수 있도, 다른 동작들은 하드웨어로 구현될 수 있다.
편의상, 상기 동작들은 다양한 상호접속된 기능적 블록들 또는 상이한 소프트웨어 모듈들로서 설명된다. 그러나, 이것은 필수적이지는 않고, 이러한 기능적 블록들 또는 모듈들은 불명확한 경계들을 갖는 단일 논리 장치, 프로그램 또는 동작들 내로 등가적으로 결집되는 경우들이 존재할 수 있다. 임의의 이벤트에서, 기능적 블록들 및 소프트웨어 모듈들 또는 유연한 인터페이스의 특징들은 스스로, 또는 하드웨어 또는 소프트웨어 중 하나에서의 다른 동작들과 결합하여 구현될 수 있 다.
본 발명의 바람직한 실시예에서 원리들이 설명 및 도시되었지만, 상기 실시예들이 이와 같은 원리들을 벗어남이 없이 배열 및 세부사항에서 변경될 수 있다는 것이 명백해야 한다. 다음의 청구항들의 정신 및 범위 내에 있는 모든 변경들 및 변형들이 청구된다.

Claims (32)

  1. 장치에 있어서,
    시준된 광(collimated light)의 경로를 제공하도록 구성된 광원으로서, 반파 플레이트(92), 편광판(94), 음향-광 변조기(acousto-optic modulator)(96), 및 스피닝 확산기(98)를 포함하는, 상기 광원;
    상기 시준된 광의 경로에 위치되고 상기 시준된 광을 변조하도록 구성된 공간 광 변조기(12);
    상기 공간 광 변조기(12)로부터 변조된 광을 수신하고, 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)에 컴퓨터 생성된 이미지의 일부를 투사하도록 구성된 중계 옵틱들(52, 54) 을 포함하며, 상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)의 부분들은 상기 컴퓨터 이미지가 하나 이상의 공간 광 변조기들로부터 수신된 복수의 연속 이미지들로부터 구성되도록 순차적으로 감광성을 갖게 되고, 상기 광원은 상기 시준된 광을 상기 공간 광 변조기(12)에 조사하도록 구성되는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 중계 옵틱들(52, 54)은 복수의 서브 이미지들로서 상기 컴퓨터 생성된 이미지의 일부를 상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4) 상으로 복제하도록 구성되는 복제 어셈블리(replication assembly)(60)를 더 포함하는, 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 복제 어셈블리(60)는 상기 중계 옵틱들(52, 54)의 동공 평면(pupil plane)에 위치되는 회절 어레이 생성기(diffrative array generator;DAG)를 포함하는, 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 중계 옵틱들은 상기 복제 어셈블리(60)의 일측 상에 위치된 제 1 렌즈(52) 및 상기 제 1 렌즈(52)에 대향하는 상기 복제 어셈블리(60)의 측상에 위치되는 제 2 렌즈(54)를 포함하고, 상기 제 1 렌즈(52)는 제 1 초점 길이를 갖고, 상기 제 2 렌즈(54)는 제 2 초점 길이를 가지며, 상기 중계 옵틱들은 상기 제 1 및 제 2 초점 길이들의 비에 대응하는 상기 컴퓨터 생성된 이미지의 축소(demagnification)를 제공하도록 구성되는, 장치.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기(12)는 전기적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(electrically addressable spatial light modulator;EASLM)를 포함하는, 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원은 레이저를 더 포함하는, 장치.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)는 공칭 이미지 평면(56)에 대해 기울어져 있는, 장치.
  10. 방법에 있어서,
    반파 플레이트(92), 편광판(94), 음향-광 변조기(96), 및 스피닝 확산기(98)를 포함하는 시준된 광원으로부터 고도로 시준된 광 빔을 생성하는 단계;
    상기 시준된 광 빔을 공간 광 변조기(12)에 조사하는 단계;
    상기 시준된 광 빔을 변조하는 단계; 및
    광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)에 상기 변조된 광을 지향시키는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)상에 형성된 복수의 이미지들로서 상기 변조된 광 빔을 복제하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)는 공칭 이미지 평면(56)에 대해 기울어진, 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    3차원 이미지를 형성하기 위해 상기 변조된 광 빔을 상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)에 조사하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기(12)는 반사 모드로 동작하는, 방법.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기(12)는 투과 모드로 동작하는, 방법.
  16. 시스템에 있어서,
    반파 플레이트(92), 편광판(94), 음향-광 변조기(96), 및 스피닝 확산기(98)를 포함한 시준된 광원으로부터 고도로 시준된 광 빔을 생성하기 위한 수단;
    상기 시준된 광 빔을 공간 광 변조기(12)에 조사하기 위한 수단;
    상기 시준된 광 빔을 변조하기 위한 수단;
    이미지 디스플레이에 상기 변조된 광 빔을 지향시키기 위한 수단으로서, 컴퓨터 생성된 이미지는 하나 이상의 공간 광 변조기들에 의해 상기 이미지 디스플레이상에 디스플레이된 복수의 연속 이미지들로부터 구성되는, 상기 변조된 광 빔 지향 수단; 및
    상기 컴퓨터 생성된 이미지에 대응하는 3차원 이미지를 형성하기 위해 상기 이미지 디스플레이로부터의 광을 반사하기 위한 수단을 포함하는, 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    공칭 이미지 평면(56)의 1 밀리미터 이상 외부에 위치되는 상기 이미지 디스플레이 상에 상기 변조된 광을 포커싱하기 위한 수단을 더 포함하는, 시스템.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 이미지 디스플레이의 픽셀 밀도에 상관없이, 상기 시스템의 일정한 초점 깊이를 유지하기 위한 수단을 더 포함하는, 시스템.
  19. 제 16 항에 있어서,
    공칭 이미지 평면(56)에 대한 상기 이미지 디스플레이의 경사 각도에 상관없이 상기 시스템의 일정한 초점 깊이를 유지하기 위한 수단을 더 포함하는, 시스템.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 시준된 광 빔을 상기 공간 광 변조기(12)에 조사하기 위한 수단은 레이저를 더 포함하는, 시스템.
  21. 명령들을 저장한 컴퓨터 판독가능한 매체로서, 상기 명령들이 적어도 하나의 디바이스가 동작들을 수행하도록 상기 적어도 하나의 디바이스에 의해 실행가능한, 상기 컴퓨터 판독 가능한 매체에 있어서,
    상기 동작들은,
    반파 플레이트(92), 편광판(94), 음향-광 변조기(96), 및 스피닝 확산기(98)를 포함하는 시준된 광원으로부터 고도로 시준된 광 빔을 생성하고,
    상기 시준된 광 빔을 공간 광 변조기(12)에 조사하고,
    상기 시준된 광을 변조하며,
    광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)로 상기 변조된 광 빔을 지향시키는 것을 포함하며, 상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)의 부분들은, 컴퓨터 이미지가 복수의 공간 광 변조기들로부터 수신된 복수의 연속 서브-이미지들로부터 구성되도록 순차적으로 감광성을 갖게 되는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 동작들은 3차원 이미지를 형성하기 위해 판독 광을 상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)에 조사하는 것을 더 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 공간 광 변조기(12)는 전기적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기를 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 시준된 광원은 레이저를 더 포함하는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  25. 제 21 항에 있어서,
    상기 동작들은,
    상기 변조된 광을 복수의 연속 서브-이미지들을 포함하는 어레이로 회절시키고,
    상기 복수의 연속 서브-이미지들의 각각을 상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)상으로 지향시키는 것을 더 포함하는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 변조된 광은 회절 어레이 생성기(DAG)에 의해 회절되고, 상기 복수의 연속 서브-이미지들은 중계 옵틱들(52, 54)에 의해 지향되며, 상기 DAG는 상기 중계 옵틱들(52, 54)의 동공 평면에 위치되는, 컴퓨터 판독 가능한 매체.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 중계 옵틱들(52, 54)의 초점 깊이는 공칭 이미지 평면(56)에 대해 상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)의 경사 각도에 상관없이 일정하게 유지되는, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 초점 깊이는 1 밀리미터 이상인, 컴퓨터 판독가능한 매체.
  29. 제 10 항에 있어서,
    상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)상에 컴퓨터 생성된 홀로그래픽 이미지를 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 컴퓨터 생성된 이미지는 복수의 공간 광 변조기들에 의해 상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)상에 디스플레이된 복수의 연속 이미지들로부터 구성되는, 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지들로서 상기 광학적으로 어드레싱 가능한 공간 광 변조기(4)의 순차적으로 감광되는 부분들이 디스플레이되는, 방법.
  31. 제 16 항에 있어서,
    상기 고도로 시준된 광 빔을 생성하기 위한 수단은 정사각형 개구 (102) 를 더 포함하는, 시스템.
  32. 제 16 항에 있어서,
    상기 고도로 시준된 광 빔을 생성하기 위한 수단은 시준 렌즈 (100) 를 더 포함하는, 시스템.
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