KR20140015541A - 경사진 투사 표면 또는 자유-형태 투사 표면들에 전체 이미지를 나타내기 위한 방법 및 투사 디스플레이 - Google Patents

경사진 투사 표면 또는 자유-형태 투사 표면들에 전체 이미지를 나타내기 위한 방법 및 투사 디스플레이 Download PDF

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Abstract

개별 이미지들의 맵핑이 투사 표면에서 전체 이미지에 대해 적어도 부분적으로 중첩되도록, 채널 당 이미징 시스템의 하나의 할당된 서브-영역 또는 하나의 할당된 개별 이미지를 맵핑하도록 구성되는 멀티-채널 광학기 및, 이미징 시스템의 이미징 평면의 서브-영역들의, 이차원 분포처럼, 분포에서 개별 이미지들을 발생시키도록 실행되는, 위에서 설명된 이미징 시스템을 갖는 투사 디스플레이가 설명되며, 여기서 상기 투사 표면은, 굴곡진 표면처럼, 비-평면 자유-형태 표면, 및/또는 이미지 평면에 대해 틸팅되며, 상기 이미징 시스템은, 각각이 멀티-채널 광학기에 의해 전체 이미지의 개별 공통 포인트에 중첩되는, 서브-이미지들의 포인트들의 배치가 전체 이미지에서 개별 공통 포인트가 멀티-채널 광학기에 대해 갖는 거리에 의존하여 달라진다. 이미징 시스템 및 멀티채널 광학기는, 전체 이미지에서 개별 공통 포인트가 멀티-채널 광학기에 대해 갖는 거리에 의존하여, 전체 이미지에 대한 각 채널의 기여의 표시가 전체 이미지를 가로질러 지역적으로 변하도록 실행된다.

Description

경사진 투사 표면 또는 자유-형태 투사 표면들에 전체 이미지를 나타내기 위한 방법 및 투사 디스플레이{PROJECTION DISPLAY AND METHOD FOR DISPLAYING A TOTAL IMAGE FOR PROJECTION FREEFORM SURFACES OR TILTED PROJECTION SURFACES}
발명의 실시예들은 전체 이미지를 나타내기 위한 방법 및 프로젝션(투사, projection) 디스플레이에 관련되어 있다.
스크린에 동적 이미지 컨텐츠의 투사 또는 디지털 액정 기반 이미징 시스템을 갖는 가상 이미지는, 선행기술에 따라, 광학적 경로가 컬러 믹싱을 실현하기 위한 투사 광학기구 앞에서 합쳐지는 세개의 채널들 또는 광학 채널을 맵핑하는 것을 갖는 투사 장치에 기반한다.
특히, US 2009 323 028 A1은 색상 순차 방법으로 LED에 의해 비추어지는 피코(pico) 투사기를 보여준다. 게다가, US 2009 237 616 A1은 투사 광학(projection optics)의 앞에서 결합된 세개의 컬러 채널들을 갖는 투사 디스플레이를 설명한다.
그러나, 만약 선행기술에서 알려진 시스템의 차원들이 소형화된 피코(pico) 프로젝터들을 실현하기 위해 감소되는 경우, 투사된 이미지 결과의 광도가 손실된다. 알려진 투사 시스템의 최소화는 오직 이러한 시스템들에서 존재하는 이미징 시스템의 작은 표면을 통해 전달가능한 광속(light flux)의 제한 때문에 제한된 방법으로만 가능하다.
Figure pct00001

광속의 에탕듀(etendue) 또는 빛 포획은 그것의 광 표면 A, 분산 Q의 절반 각도 및 굴절 지수 n 으로부터 도출되며 이상적 광학 맵핑과 함께 일정하게 유지된다. 실제 광학기(옵틱스, optics)는 에탕듀를 증가시키거나 시스템 전달을 감소시킨다. 이와 같이, 최소 목적 표면은 투사 광학 시스템 내에서 최소 전달가능 광속을 위해 주어지는 광도를 갖는 소스에 대해 필요하다.
맵핑될 이 표면과 함께, 그것은 광학 법들(예를 들어 자연 비네트 인화(natural vignetting), 맵핑 에러들) 때문에 단일-채널 투사 시스템들에서 일반적인 문제이며, 상기 시스템 설치 길이는 소형화를 더 어렵게 만드는 동일한 확장에 대해 증가한다.
이 문제를 위한 하나의 해법은 DE 102009024894 에 설명되어 있다. 거기서, 광 소스 및 정기적으로 배치된 광학 채널들을 갖는 투사 디스플레이가 설명된다. 상기 이미징 구조들에 관한 투사 렌즈들의 약간 감소된 중심 피치 때문에, 이미지들 또는 실제 개별 맵핑들의 중첩이 유한한 거리에서 도출되도록, 배치 중심으로부터 외부로 향해 증가하는 개별 투사 광학기 및 개별 이미징 구조의 오프셋(offset)이 도출된다. 몇몇 채널들로 분할하는 것 때문에, 투사 옵틱들 및 이미징 구조 사이의 거리, 예를 들어, 설치 높이,를 감소시키는 것이 가능하며, 이에 따라 다른 이점들과 동시에 소형화가 얻어진다.
그러나, 문제는 위 시스템들이 굴곡지거나 경사진 투사 표면들과 연결되어 이용되는 때에 일어난다. 위에서 설명된 모든 시스템들은 평면 투사 표면의 이용과 관련되어서만 실행된다. 일반적으로, 상기 문제는 명확한 맵핑 및 높은 대비(contrast)를 보장하는 반면 투사 거리들 또는 경사지고, 굴곡진 표면들, 및 자유-형태 스크린 형상을 크게 변화시키는 이미지의 정면 투사이다. 명확한 이미징은 샤임플러그(Scheimpflug) 원리에 따라 투사 옵틱들 및 대상의 확장 틸팅(extensive tilting)에 의해 경사진 평면 스크린에 대해 얻어질 수 있다. 그러나, 이 알려진 접근법은 굴곡진 투사 표면을 만족시킬 수 없다. 틸팅(tilting)은 다시 필요한 설치 공간을 증가시킨다. 만약 틸팅의 다른 각도에 대한 적용이 실현된다면, 이는 투사 광학기들 및 이미징 구조 사이의 틸팅을 실현하기 위한 기구들을 필요로 할 것이고, 이는 굳건한 구조뿐만 아니라 낮은 생산 비용 및 요구되는 소형화에도 반한다. 증가된 f-수(f-number)는 초점의 심도를 증가시키는 것에 의해 문제를 해결할 수 있었지만, 상기 문제는 광소스로 넘어갈 것이기 때문에, 그렇게 증가된 f-수는 다른 문제들을 야기하고 추가적으로 소형화에 반하는 더 낮은 광 농도를 수반하게 된다.
이와 같이, 적어도 부분적으로 위의 문제들을 극복하는 전체 이미지를 디스플레이하는 방법 및 투사 디스플레이를 제공하는 것, 즉 자유-형태 투사 표면들 또는 경사진 투사 표면들을 이용할 때 동일 또는 유사한 장비 노력 및 동일 또는 비슷한 소형화를 갖는 개선된 투사 품질을 얻는 것을 허용하는 것이 이 본 발명의 목적이다.
이 목적은 제27항 또는 제33항에 따른 방법 및 제1항 또는 제28항에 따라 투사 디스플레이에 의해 해결된다.
본 발명의 실시예들은 채널 당 이미징 시스템의 각 할당된 서브-영역 또는 하나의 할당된 개별 이미지를 맵핑하도록 구성되는 멀티-채널 광학기들, 및 이미징 시스템의 이미징 평면의 서브-영역들의, 이차원 분포처럼, 이미징 시스템을 갖는 투사 디스플레이를 제공하며, 상기 개별 이미지들은 투사 표면에서 전체 이미지에 적어도 부분적으로 중첩되며, 여기서 상기 투사 표면은 굴곡진 표면, 및/또는 상기 이미징 평면에 대해 경사진 것처럼, 비-평면 자유-형태 표면이고, 멀티-채널 광학기에 대해 전체 이미지의 개별 공통 포인트들이 갖는 거리에 의존하여, 멀티-채널 광학기에 의해 전체 이미지에서의 개별 공통 포인트에 각각이 중첩되는, 서브-이미지들에서의 포인트들의 배치가 달라지도록 이미징 시스템이 적용된다.
본 발명의 기본적인 아이디어는, 자유-형태 표면들 및 경사진 투사 표면들을 이용할 때에도, 비슷한 소형화와 비슷한 장치 노력으로, 높은 투사 품질이 얻어진다는 것이고, 상기 이미징 시스템이, 멀티-채널 광학기들 때문에 전체 이미지에서의 개별 공통 포인트에 각각 중첩되는, 상기 서브-이미지들에서의 포인트들의 배치가, 전체 이미지에서의 개별 공통 포인트가 멀티-채널 광학기에 대해 갖는 거리에 의존하여 달라지도록 실행된다는 것이다.
그래서, 멀티-채널 광학기 또는 투사 디스플레이에 대한 투사 표면에서의 포인트들의 달라지는 거리가 수정될 수 있다. 이는 설치 높이 및 장치 노력을 증가시키지 않는다. 단지 이미징 시스템의 실행은 투사 디스플레이가 평면-평행 투사 표면상에 투사에 대해 실행되는 실행에 관련하여 변경된다. 대안적으로, 상기 목적은, 채널들이 중첩에 대한 적합한 방법으로 결합되고 상이한 거리들로 조정될 수 있기 때문에, 상기 멀티-채널 광학기들에 대해 전체 이미지에서의 개별 공통 포인들이 갖는 거리에 의존하여 전체 이미지를 지역적으로 가로질러 전체 이미지에 대한 각 채널의 분포의 특성이 달라지는 멀티채널 광학기 및 이미징 시스템을 실행하는 것에 의해 달성된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 투사 디스플레이의 개략적 블록도를 나타내는 도면.
도 2a-2b는 다른 실시예들에 따른 투사 디스플레이들의 개략적 측면도.
도 3은 추가 실시예에 따라 투사 디스플레이의 측면도.
도 4는 추가 실시예에 따라 투사 디스플레이의 측면도.
도 5는 개별 투사 광학기들의 조리개에 관련되어 편심된 렌즈 꼭지점을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 6은 광 소스의 그리드(grid) 조립체을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 7은 필드 렌즈들의 이차원 조립체을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 9는 두개의 측면들로부터 개별 이미징 시스템을 조명하기 위한 반대 광 소스들 및 두개의 빔 스플리터(splitter)들을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 9는 상기 조명 경로에 중첩된 반-파장 플레이트 및 두개의 빔 스플리터들을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 10은 컬러-시퀀셜 방식으로 동기화된 RGB 광 소스 및 반사 이미징 시스템을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 11은 색채 혼합을 발생시키기 위한 필터 조립체을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 12는 개별 이미지들의 맵핑들이 더 높은 해상도를 갖는 전체 이미지에 중첩되는 투사 디스플레이의 측면도.
도 13은 전체 이미지에 픽셀들의 중첩을 조명하기 위한 개략도.
도 14는 전체 이미지에 이진법 흑백 서브-이미지들의 중첩을 조명하기 위한 개략도.
도 15는 전체 이미지에 이진법 흑백 서브-이미지들의 추가 중첩을 조명하기 위한 개략도.
도 16은 실시예에 따라 투사 디스플레이를 갖는 40°경사진 투사 표면 상에서 투사의 개략도.
도 17은 실시예에 따라 디지털 이미징 시스템 내에서 처리의 개략도.
도 18은 추가 실시예에 따라 투사 디스플레이를 갖는 40°경사진 투사 표면에 대한 투사의 개략도.
쉐도우 마스크(shadow mask)처럼, 수동적 이미징 시스템은 이미징 시스템으로, 또는 디지털 이미징 시스템처럼 능동 이미징 시스템으로 이용될 수 있고, 이 경우 상이한 투사 표면들에 대한 투사 디스플레이의 동적 적용은 또한 동일한 것에서 발새되는 개별 이미지들 및 이미징 평면에서의 서브-영역들을 변경하는 것에 의해서도 가능하다.
투사 디스플레이의 멀티-채널 광학기의 투사 광학기는 투사 표면에 중첩되는 전체 이미지가 실상 또는 허상이도록 이미징 시스템의 할당된 서브-영역들에 관련된 편심을 가질 수 있다. 투사 광학기들 및 이미징 시스템의 할당된 서브-영역들 사이의 확장 또는 중심 압축 또는 편심에 의해, 특히, 투사 표면에서의 전체 이미지의 투사 거리는 조정될 수 있다.
게다가, 멀티-채널 광학기는, 투사 광학기로부터 콜리메이팅(시준, collimating) 빔들의 초점을 다시 맞추도록 실행되는, 개별 채널들의 투사 광학기와 협력하는 다운스트림(downstream) 오버롤 렌즈(overall lens)를 포함할 수 있다.
본 발명의 추가 실시예들에서, 다운 스트림 오버롤 렌즈는 다양한 초점 길이를 갖는 광학기들에 따라 실행될 수 있고, 평균 투사 거리가 조정될 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다음 도면들과 관련하여 아래에서 더 자세히 논의될 것이며, 동일 또는 동등한 요소들은 동일 도면 부호에 의해 지칭된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 투사 디스플레이의 개략적 블록도를 나타내는 도면.
도 2a-2b는 다른 실시예들에 따른 투사 디스플레이들의 개략적 측면도.
도 3은 추가 실시예에 따라 투사 디스플레이의 측면도.
도 4는 추가 실시예에 따라 투사 디스플레이의 측면도.
도 5는 개별 투사 광학기들의 조리개에 관련되어 편심된 렌즈 꼭지점을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 6은 광 소스의 그리드(grid) 조립체을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 7은 필드 렌즈들의 이차원 조립체을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 9는 두개의 측면들로부터 개별 이미징 시스템을 조명하기 위한 반대 광 소스들 및 두개의 빔 스플리터(splitter)들을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 9는 상기 조명 경로에 중첩된 반-파장 플레이트 및 두개의 빔 스플리터들을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 10은 컬러-시퀀셜 방식으로 동기화된 RGB 광 소스 및 반사 이미징 시스템을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 11은 색채 혼합을 발생시키기 위한 필터 조립체을 갖는 투사 디스플레이의 측면도.
도 12는 개별 이미지들의 맵핑들이 더 높은 해상도를 갖는 전체 이미지에 중첩되는 투사 디스플레이의 측면도.
도 13은 전체 이미지에 픽셀들의 중첩을 조명하기 위한 개략도.
도 14는 전체 이미지에 이진법 흑백 서브-이미지들의 중첩을 조명하기 위한 개략도.
도 15는 전체 이미지에 이진법 흑백 서브-이미지들의 추가 중첩을 조명하기 위한 개략도.
도 16은 실시예에 따라 투사 디스플레이를 갖는 40°경사진 투사 표면 상에서 투사의 개략도.
도 17은 실시예에 따라 디지털 이미징 시스템 내에서 처리의 개략도.
도 18은 추가 실시예에 따라 투사 디스플레이를 갖는 40°경사진 투사 표면에 대한 투사의 개략도.
본 발명이 아래에서 더 자세히 도면에 근거하여 논의되기 전에, 이후 도시되는 실시예들에서 도면들에서 동일 또는 기능적으로 동등한 요소들은 동일 도면 부호에 의해 제공된다는 것을 알아야 한다. 이와 같이, 동일 도면 부호들을 갖는 요소들의 설명은 다른 실시예들에 교환 및/또는 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 투사 디스플레이(100)을 도시하는 도면이다. 투사 디스플레이(100)은 이미징 시스템(120) 및 멀티-채널 광학기(130)을 포함한다. 이미징 시스템(120)은 이미징 시스템(120)의 이미징 플레인(129)의 서브-영역들(124)의 분포에서 개별 이미지들을 발생시키거나 디스플레이하도록 실행된다. 멀티-채널 광학기들(130)은 각 채널 당 이미징 시스템(120)의 하나의 할당된 서브-영역(124)를 맵핑하도록 구성되며, 상기 개별 이미지들의 맵핑은 투사 표면(150)에서 전체 이미지(160)에 부분적으로 중첩된다.
도 1에서, 투사 디스플레이(100)는 네개의 채널 방식으로 예시적으로 구조화되며, 즉, 이미징 시스템(120)이 네개의 서브-영역들(124)에서 개별 이미지들을 발생시키며, 상기 멀티-채널 광학기들(130)는 따라서, 예를 들어, 채널 당 하나의 개별 투사 광학기들(134)를 갖고, 4-채널 방식으로 구조화된다. 그러나, 상기 숫자는 단순히 예시적인 것이다. 서브-영역들(124) 및 투사 광학기들(134)의 이차원적 분포 또한 단순히 예시적인 것이다. 상기 분포는 하나의 선을 따라 실현될 수도 있다. 추가적으로, 상기 분포는 정규 이차원 분포에 제한되지 않는다. 아래에서 더 자세히 논의될 것처럼, 투사 광학기들(134)의 중심 피치는, 예를 들어, 이미징 평면(129)에서 서브-영역들(124)의 중심 피치에 관련하여, 감소된다.
도 1의 투사 평면(100)이 실행되며 상기 투사 표면은 상기 이미징 평면(129)에 평행한 평면 투사 표면일 필요는 없다. 전체 이미지가 발생되는, 투사 표면은, 개별 이미지들이 날카롭게 초점이 맞추어지는 방식으로 중첩되는 곳에서, 즉 초점 영역의 심도, 예를 들어 도 1에서 예시적으로 보여지는 것처럼, 다소 자유 표면 또는 이미징 평면(129)에 대해 기울어진 투사 표면(150)일 수 있다.
이미징 평면(129)와 관련하여 투사 표면(150)의 평면-평행 방향에 대한 편차를 보상하기 위해, 상기 이미징 시스템(120)은, 각각이 멀티-채널 광학기들(130) 때문에 전체 이미지(16)에서 개별 공통 포인트에서 중첩되는, 개별 이미지들에서 포인트들의 배치가, 전체 이미지들에서 개별 공통 포인트가 멀티-채널 광학기들(130)에 대해 갖는 거리에 의존하여 달라진도록 실행된다. 도 1은 예시적으로 전체 이미지(160)에서 두개의 그러한 공통 포인트들을 보여주며, 즉 x를 갖는 하나 및 o 를 갖는 다른 하나이다. 멀티-채널 광학기(130)을 가로질러 이러한 포인트들에 대응하는 서브-영역들(124)의 개별 이미지들에서의 포인트들은 따라서 x 또는 o 에 의해서도 표시된다. 이미징 평면(129)에서 포인트들 o 의 위치 및 포인트들 x 의 위치는 각각 배치를 함께 형성한다.
포인트들의 배치 o 및 포인트들 x의 배치는 공통 포인트 o의 거리 보다 멀티-채널 광학기들(130) 또는 투사 디스플레이(100)에 대한, 도1에서 예시적으로 정(normal) 방향 또는 이미징 평면(129)에 대한 z 축인, 투사 디스플레이의 광학 축을 따라 공통 포인트 x의 거리가 더 작다는 사실을 보상하기 위해 달라진다.
아래에서 더 자세히 논의될 것처럼, 상기 배치들에서 상이한 거리들에 의해 야기되는 차이는 포인트들 o의 배치에 상대적인 포인트들 x의 배치의 중심 확장의 EMt에서 더 큰 확장을 주로 도출한다. 그러나, 상기 배치들은, 상기 멀티-채널 광학기들(130)로부터 보여지는, 예를 들어 광학 축(여기서는 예시적으로 z) 에 상대적인, 입체각 영역, 개별 공통 포인트 o 또는 x 가 개별 투사 광학기들(134) 또는 멀티-채널 광학기들(130)의 맵핑 에러들을 보상하기 위해 위치한다는 사실에 의존하여 달라질 수 있다. 특히, 입체각 영역 차이들은 멀티-채널 광학기들(130)의 이미징 에러들이 채널 당 개별적으로 보상될 수 있도록 실행될 수 있다. 정확한 연관은 다음 설명에서 더 자세히 따를 것이다.
다른 말로, 도 1에서의 실시예는 모든 네 채널들의 자세한 이미지들이 완전히 또는 동일하게 예시적으로 중첩되는 곳에서 특정 실시예에 기반하여 다시 논의될 것이다. 위에서 이미 언급된 것처럼, 이는 절대적으로 필요한 것은 아니다. 전체 이미지(160)를 생성하기 위해 개별 이미지들의 상이한 중첩 또한 가능하다.
이와 같이, 서브-영역들(124)에서의 개별 이미지들은 기본적으로 동일한 컨텐츠를 갖는다. 그들은 모두 전체 이미지(160)의 하나의 버젼을 표현한다. 가능하게는, 서브-영역들(124)에서의 개별 이미지들 또는 서브-영역들 자체는, 모든 개별 이미지들과 같을 수 있는 사전-왜곡을 가지고, 예를 들어 직사각형인, 전체 이미지(160)에 대해 왜곡된다. 사전-왜곡은, 예를 들어, 무한일 수 있는, 멀티-채널 광학기(130)에 실제 이미지평면으로부터 투사 표면(150)의 편차 때문에 전체 이미지(160)를 가로질러 차원 변화 도출 및 투사 표면에 대한 그들의 초점 길이 및 거리에 의존하여 각 채널에 대한 개별 맵핑에 의해 확대 또는 각 채널에 대한 개별 맵핑의 광학 경로의 발산으로부터 도출되는 왜곡을 수정한다. 사전-왜곡은 모든 채널들을 가로질러 동일할 수 있다. 제1차 수차(aberrations)들(사다리꼴)을 초과하는 왜곡을 다루기 위해, 개별 채널의 상이한 탈중심화가 존재하는 것처럼, 개별 이미지들 또는 서브-영역들(124)을 사전-왜곡하는 이점을 가질 수 있다. 경사진 투사 표면들에 대한 배치를 넘어 배치들을 변화시키는 것이 더해질 것이고, 아래에서 설명될 것이다.
전체 이미지(160)에 관해 사전-왜곡된 서브-영역들(124)에서의 개별 이미지들은 전체 이미지(160)에서의 공통 포인트에 대응하는 서브-이미지들(124)에서의 포인트들의 위에서 언급된 배치들을 실현하기 위해 다르고, 전체 이미지(160)의 정교함은, 투사 디스플레이(100)의 광학 축 z 를 따라 투사 표면(150)의 심도 변화에 불구하고, 전체 측면 확장을 넘어 유지된다.
서브-영역들(124)에서의 개별 이미지들에서의 추가 차이들은, 그러나, 투사 디스플레이(100)에 투사 표면의 거리의 측면 변화에 의존하지 않는, 채널 당 멀티-채널 광학기(130)의 맵핑 에러들의 상기-언급된 수정에 의해 야기될 수 있다.
이러한 방식으로, 전체 이미지(160)는, 투사 표면(150)에 수직한 것처럼, 특정 관저으로부터 정밀하고 왜곡되지 않게 동일한 것이 나타나도록 투사 표면(150) 상에 투사될 수 있다.
도 1의 투사 디스플레이(100)는 상이한 목적으로 기능할 수 있고 응용의 상이한 필드들에서 이용될 수 있다. 도 1의 투사 디스플레이는, 예를 들어, 투사 디스플레이(100)에 관해 일정하고 정적인 위치를 갖는 미리 결정된(기설정된) 투사 표면(150) 상에 정밀하게 미리 결정된(기설정된) 전체 이미지를 투사할 목적을 가지는 것이다. 투사 디스플레이(100)는, 예를 들어, 그것의 외부 표면이 투사 표면을 형성하는 조각 상에, 또다른 컨텐츠 또는 기명(inscription), 을 표현하는 전체 이미지를 투사하도록 제공될 수 있고, 여기서 어플리케이션의 이 타입에서는 투사 디스플레이(100)는 조각에 관해 고정된 위치에 남아있고 위치되도록 의도된다. 이러한 경우, 이미징 시스템(120)은, 예를 들어 쾰러 조명 수단에 의해, 멀티-채널 광학기들(130)에 반대쪽 뒤(rear)로부터, 예를 들어, 조명되는 쉐도우 마스크 또는 또다른 미세하게 구조화된 마스크일 수 있다. 개별 이미지들은, 아날로그 또는 연속적 또는 픽셀화된 형태에서, 그레이-스케일된 또는 컬러-코딩된, 이진-코딩된 서브-영역들(124)에서 실현될 수 있다. 상기 마스크(120)는 특히 슬라이드 또는, 서브-영역들(124)에서, 개별 슬라이드들이 될 수 있다. 이미지 정보의 코딩은 전송 스케일 상의 이미지 정보를 맵핑하는 것에 의해 특히 실현될 수 있다. 후방 조명의 예는 아래에서 더 자세히 설명될 것이다. 마스크의 형태에서 이미징 시스템(120)은, 서브-영역들(124)에서 정적 개별 이미지들을 발생시키기 위해 반사적으로 작동할 수 있다. 반사 시스템의 예들은 아래에서 설명될 것이다.
수동적 또는 정적 이미징 시스템(120) 대신에, 능동 이미징 시스템, 예를 들어 디지털 이미징 시스템(120)이 이용될 수 있다. 이미징 시스템은 전달 또는 반사 방식으로 작동할 수 있다. 그러나, 이미징 시스템은, OLED 또는 LED 디스플레이처럼 자체-발광도 가능하다. 이러한 경우들에서, 아래에서 더 자세히 설명되는 것처럼, 이미징 시스템은, 예를 들어, 다른 투사 표면 형태들에 대한 적응을 특히 가능하게 할 수도 있는 따라서 사전-처리를 재-수행하거나 적용하는 것에 의해, 투사 디스플레이(100)에 대한 투사 표면(150)의 특정 상대 위치에 적용되는, 이미징 시스템(120)에 의해 표현되기 위해, 처음에, 전체 이미지(160)을 표현하는 들어오는 픽셀 배치 데이터로부터, 컨텐츠 및 위치, 즉 서브-영역들(124)의 개별 이미지들,를 제공하는, 상기-언급된 프로세스들을 수행하도록 내부적으로 실행된다.
최종적으로, 하우징에 설치되는 것처럼, 이미징 시스템(120) 및 멀티-채널 광학기(130)들은 또다른 것에 고정적일 수 있다. 특히, 투사 디스플레이(100)는 모바일 폰, PDA, 노트북 또는 어떠한 다른 휴대용 컴퓨터 또는 유사한 것들처럼 모바일 장치에 설치될 수 있다.
일반적으로 위에서 투사 디스플레이에 대한 실시예로 설명된 것들을 가진 후에, 상이한 옵션들이 도 2a-d를 참조하여 광학 또는 투사 장치(100)의 장치 부분이 어떻게 형성될 수 있는지에 대해 논의될 것이다. 도 2a-d의 실시예들은 제한처럼 보이지 않고 이점이 있는 실시예들을 나타낸다.
도 2a는 이미징 시스템(120)이 전송에서 측면 변화에 의해 개별 이미지들로 컬러 변화 또는 광도 변화를 인코딩하거나 디스플레이하는 것에 의해 서브-영역들(124)에서 개별 이미지들을 디스플레이하거나 또는 투과적으로 작동하는 도 1에 따라 투사 디스플레이의 실행을 보여준다. 도 2a에서 보여지는 대로, 후방 조명, 즉 멀티-채널 광학기(130)로부터 멀어지는 이미징 시스템(120)의 측면으로부터의 조명,을 실현하기 위해, 상기 투사 장치는 광 소스(110) 및 필드 렌즈들(field lens, 115)를 포함할 수 있다. 바람직하게, 서브-이미지들(124) 및 필드 렌즈들(115) 사이의 거리는 이미징 시스템(120)의 완전한 조명을 실현하기 위해 작게 선택된다. 바람직하게, 추가적이고 대안적으로, 투사 광학기(130)의 동공(pupil)의 개구부로 광 소스(110)를 맵핑하는 필드 렌즈들(115)에 따라, 멀티-채널 광학기(134)의 쾰러 조명이 실현된다.
도 2b는, 필드 렌즈 배치(116) 또는 필드 렌즈들(115)이 상기 이미징 시스템(120) 및 광 소스(111) 사이에 배치되는 것처럼, 필드 렌즈 배치(116)가 필드 렌즈들 대신에 이용될 수 있고 추가적으로 또는 대안적으로 포인트-형태로 된 광 소스(110) 대신에 평면 광 소스(111)가 조명에 대해 후방에 위치할 수 있다는 것을 보여준다. 여기서, 또한 쾰러 조명이 실현된다. 평면 광 소스는, 예를 들어, 평면 방식으로 구조화된 조명 유닛들을 실현하기 위해 할당된 콜리메이션(collimation, 시준) 광학기를 갖는 LED들의 배치일 수 있다.
도 2c는, 디지털 이미징 시스템처럼, 자체-발광 이미징 시스템은 이미징 시스템(120)으로 이용될 수 있다는 것을 보여준다. 도 2d는 투사 디스플레이의 반사 구조를 보여준다. 반사 이미징 시스템 및 앞 측면 조명은 예를 들어, 이미징 시스템(120)의 서브-영역들(124)를 조명하기 위해 광 소스(110) 및 콘덴서 광학기(115)의 조합을 통해, 측면으로 조명하는 이미징 시스템(120) 및 멀티-채널 과학기(130) 사이에 배치되는 빔 스플리터(140)에 의해 실현된다. 세부사항들은 다음 논의로부터 명확해질 것이다.
이미징 시스템(120)은, 예를 들어, 반사 LCD 이미징 시스템(120)이 될 수 있는 것 뿐만 아니라, 도 2a 및 2b에 따른 실시예들의 이미징 시스템은 투과 LCD 이미징 시스템이 될 수 있다.
도 1의 실시예의 기본 실시 옵션들이 설명된 후에, 투사 디스플레이의 광학 조립체의 가능한 세부사항들이 다음 도면들에 기반하여 논의될 것이다. 광학 구조를 설명하기 위해, 투사 표면(150)은 평면이고 이미징 시스템의 이미징 평면에 평행하다고 먼저 가정되지만, 그러나, 이러한 언급들은, 멀티-채널 광학 구조 때문에, 초점의 광학 심도가 기본적으로는 어쨌든 존재한다는 점에서, 투사 디스플레이의 광학 구조가 위치된 또는 다른 형태로 된 투사 표면의 정밀한 투사에 대한 요구를 수용하는 것 또한 보여준다. 예를 들어, 몇 밀리미터처럼, 일반적으로 아주 짧은 초점 길이들 때문에, 각 개별 프로젝터의 초점 범위의 심도 또는 배치(132)에서의 각 채널은 전통적으로 단일-채널 조립체에 아주 높이 비교된다. 이러한 환경들은 본 발명의 실시예들에 따라, 디지털 이미징 시스템의 경우에, 예를 들어, 디지털 이미지 사전처리를 단지 필요하게 만드는, 투사 표면의 평면-평행 방향에 대해 서브-영역들 또는 개별 이미지들을 적절히 변환시키는 것에 의해 경사진 또는 자유 표면-형태 투사 표면에 투사의 실제 정밀함을 결과적으로 생성하도록 활용된다. 상기 투사 표면이 이미징 평면에 평면-평행 방향으로 되지 않고 또는 그럴 필요가 없고 본 발명의 실시예에 따라 반응하는데 필요한 추가 방법들이 다음에서 더 논의될 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 투사 디스플레이(100)의 측면도를 보여준다. 도 1에서 보여지는 투사 디스플레이(100)는 광 소스(110), 이미징 시스템(120), 여기서 반사 방식으로 실행되는, 멀티-채널 광학기(130)처럼 투사 광학기의 조립체(132) 또는 이차원 배치 및 빔 스플리터(beam splitter, 140)를 포함한다. 여기서, 이미징 시스템(120)은 동일한 것의 서브-영역들(124)의 이차원 분포(122)에서 개별 이미지들을 디스플레이하도록 실행된다.
게다가, 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132)은 광학 축(103)을 따라 이미징 시스템(120)의 할당된 서브-영역(125)를 맵핑하도록 구성되며, 개별 이미지들의 맵핑은 투사 표면(150)에서 전체 이미지(160)에 중첩된다. 최종적으로, 빔 스플리터(140)는, 한편으로는 이미징 시스템(120) 및 투사 광학기의 이차원 조립체(132) 사이의 광학 경로에, 다른 한 편으로는, 광 소스(110) 및 이미징 시스템(120) 사이의 광학 경로에 배치된다.
특히, 추가 실시예들에서, 빔 스플리터(140)는 편광 효과(polarizing effect)를 가질 수 있고 반사 이미징 시스템(120)은 편광 효과의 형태로 개별 이미지들을 디스플레이 하도록 실행될 수 있다.
투사 디스플레이는 정규적인, 예를 들어, 액정 이미징 시스템(121)처럼 실행되는, 이미징 시스템(120) 상의 이미징 영역들의 이차원 조립체, 예를 들어, 편광 빔 스플리터(142)처럼 실행되는, 빔 스플리터(140), 및 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132)를 포함한다. 그곳으로부터, 예를 들어, LCoS 이미징 시스템 (LCoS = liquid crystal on silicon) 인 반사 이미징 시스템(120)의 방향으로의 편광 방식으로 최종적으로 반사된다.
디스플레이되는 이미지 포인트의 그레이(gray, 회색) 스케일에 의존하여, 예를 들어, 디지털 이미징 시스템은 같은 곳에서 반사되는 빛의 편공 방향을 회전시키고 편광 빔 스플리터를 통해 두번째 통과 동안 투과를 제어한다. 픽셀당 크리스탈(crystal) 회전 또는 전압의 빠른 스위칭은 동적 이미지 컨텐츠의 디스플레이를 가능하게 한다.
도 3에서 보여지는 투사 광학기(134)는, 예를 들어, 각각이 스크린 또는 투사 표면(150) 상에 이미징 시스템(120)의 서브-영역(125)를 맵핑하는, 투사 물체들에 따라 정규 이차원 조립체에서 실행되는 마이크로렌즈들(microlenses)이 될 수 있다. 그러한 투사 조립체를 이용하는 것에 의해, 그것은 철저하게 같은 이미지 크기의 종래의 단일-채널 프로젝터와 관련하여 전체 시스템의 설치 길이를 감소시킬 수 있다. 투사 디스플레이 또는 투사 시스템의 작은 설치 길이가, 예를 들어, 몇 밀리미터의 렌즈들 또는 투사 광학기의 초점 길이로부터 도출되며, 여기서 그들의 초점 길이들은 다시 빔 스플리터의 크기, 물체 표면의 증가 또는 이미지 광도의 비례 증가를 제공하는 측면 확장에 의존한다. 이와 같이, 소형화된 단일-채널 프로젝터들에 비교하여, 오직 몇 밀리미터들인 빔 스플리터의 두께를 초과하는 설치 길이가 얻어지며, 이는 비교할만한 측면 확장 및 투사 거리를 갖는다.
추가 실시예들에서, 투사 이미지는 중첩, 함께 놓기 또는 조립체의 개별 채널들의 맵핑을 삽입하는 것에 의해 생성될 수 있다.
추가 실시예들에서, 도 3에서 예시적으로 보여지는 것처럼, 투사 광학기(134)는 할당된 서브-영역들(124)에 관해 편심(decentraion, 135)을 갖는다.
일반적으로, 편심화(decentration)은 중심 광학 축(101)에 대한 중심 압축 또는 확장에 따라 또는 이미징 시스템(120)의 할당된 서브-영역들(124)에 대한 투사 광학기(134)의 측면 오프셋에 따라 보여질 수 있다. 이미징 시스템 상에서 할당된 개별 이미지들에 관해 투사 광학기를 편심화하는 것은 투사 거리에 결정적이다. 서브-이미지들의 초점의 큰 심도 때문에, 투사 거리의 초점 또는 정밀함은 개별 투사 광학기들의 스크린-측 포커싱(focusing)에 제한된 방법으로 의존한다. 그러나, 이는 강제적인 것은 아니다. 이미 언급된대로, 가상 이미지들 또는 아주 가까운 투사 거리에 대해, 이미징 평면(129)은 짧게 앞 또는 뒤일 수 있다. 그것에 의존하여, 스크린-측 포커싱은, 예를 들어, 무한이고, 그러나 개별 채널들의 초점 영역의 심도(depth)는 상대적으로 짧은 초점 길이 때문에 크다. 이러한 환경은 도1에 따라 활용되며 또한 다음 설명은이미지 또는 투사 표면(150)이 이미징 평면(129)에 평면-평행하게 구동하지 않을 때 동일한 것으로부터 벗어나거나 자유-형태 표면에 따라 또다른 방법으로 달라진다.
이미징 구조들에 대한 투사 렌즈들 또는 투사 광학기의 약간 감소된 중앙 피치(피치)에 의해, 배치 중앙(그리드 센터) 또는 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132)의 중앙 광학 축(101)으로부터 밖으로 나가는 방향으로 증가하는 개별 투사 광학기 및 개별 이미징 구조의 오프셋(135)가 도출된다. 중앙 채널 또는 중앙 광학 축(101)에 대한 프로젝터들 또는 외부 투사 광학기(134)의 광학 축(103)의 결과적인 약간의 틸팅은 전체 이미지(160)에 대한 투사 표면(150) 또는 이미지 평면에서 개별 맵핑들의 중첩을 도출한다. 여기서, 이미지 평면 또는 투사 표면은 이미징 시스템을 넘어 또는 이미징 시스템 앞에 투사 광학기에 대한 무한 또는 유한한 거리일 수 있다. 도 1에서 보여지는 것처럼, 이미징 시스템의 앞에서의 영역은 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132) 다음에 광학 경로에서 또는 오른쪽에서 영역(102)에 의해 정의되며, 반면 이미징 시스템 뒤의 영역은 빔 스플리터(140)으로부터 멀어지는 이미징 시스템(120)의 측면상에 또는 이미징 시스템(120)의 왼쪽 상에 영역(104)에 의해 정의된다. 개별 맵핑들은 예를 들어 스크린 상에, 전체 이미지에 중첩될 수 있다.
여기서, 더이상의 거시적 광학 요소들은 광학 경로로의 투사(projection)에 필요하지 않다. 비-평면-평행 투사 표면(150)의 경우, 평균 투사 거리인, 배치 투사 디스플레이의 투사 거리 L(즉 동일한 것에 수직한 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132)에 대한 투사 표면(150)의 평균 거리 L)은 이미지들의 중심 피치 pOBJ 및 투사 광학기의 중심 피치 pPL , 투사 광학기의 초점 길이 f로부터 도출된다. 맵핑의 배율 M 은 투사 렌즈의 초점 길이 f에 대한 투사 거리 L 의 비율로부터 도출된다. 여기서 다음 관계를 적용한다:
Figure pct00002
Figure pct00003

이와 같이, 투사 광학들 또는 그들의 차이에 대한 물체 구조의 중심 피치들의 비율은 투사 거리를 제어한다. 여기서, 비-평면-평행 투사 표면(150)의 경우에 서브-영역들(124)의 중심 피치 pOBJ,는 예를 들어, 한편으로는 도 1을 참조하여 위에서 설명된대로 광학 왜곡을 보상하기 위해, 다른 한 편으로는, 로컬 정밀 재조정을 위해, 예를 들어 왜곡될 수 있는, 서브-영역들(124)의 영역 중심들의 거리들의 평균 또는, 개별 이미지들에서 모든 대응하는 포인트들의 평균을, 나타낸다. 자세한 것은 아래에서 다루어질 것이다.
투사 광학기의 중심 피치가 이미징 구조의 그것보다 더 작다면, 실제 이미지는 설정된 거리에서 도출된다. 도 1의 경우에, 투사 광학기(134)의 중심 피치 pPL 은 할당된 서브-영역들(124)의 중심 피치 pobj 보다 작다. 이와 같이, 도 1의 실시예에서, 투사 표면에 중첩하는 전체 이미지(162)는 실상이다. 도 1은 또한 이 예에 기반한다.
도 4는 추가 실시예에 따라 투사 디스플레이의 측면도를 나타낸다. 도 4의 실시예에서, 멀티-채널 광학기(134)는 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132)과 협력하고 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132)에 대해 다운스트림(downstream)인 오버롤 렌즈(310)를 더 포함한다. 이 문맥에서, 다운스트림은 오버롤 렌즈(310)가 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132) 다음에 광학 경로로 배치된다는 것을 의미한다. 도 4에서, 오버롤 렌즈(310)는 오버롤 이미지(302)의 이미지 평면 또는 투사 표면(150)이, 전체 이미지(302)의 투사 표면(150)의 이미지 평면이 오버롤 렌즈(310)의 초점 평면 내에 위치하고 또는 평면-평행 배치로부터 지역적으로 벗어나는 투사 표면(150)이 초점 영역의 심도에 있는 것처럼 투사 광학기(134)로부터 콜리메이팅된 빔들(315)를 다시 초점맞추도록 특히 실행된다. 이러한 환경들은 도 4에서 도시되는 것처럼 멀티-채널 광학기(150)가 개별 맵핑들이 전체 이미지(302)에 중첩되는 곳에서 오버롤 렌즈(310)에 평균 거리 fL 를 갖는다. 게다가, 이미징 시스템(120)에 대한 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132)의 거리 dPL 은 동일한 것이 대략적으로 투사 광학기(134)의 초점 길이에 대응하게 이미징 시스템(120)에 의해 조정될 수 있다.
도 4에서, 투사 광학기(134)는 할당된 서브-영역들(124)에 관해 콜리메이팅 방식으로 중심에 위치하고(centered) 작동하는 것이 보여질 수 있다. 이는 이 실시예에서 투사 광학기(134)의 중심 피치 pPL 는 할당된 서브-영역들(124)의 중심 피치 pOBJ 에 동등하다는 것을 의미한다.
상기 구조가 따라서, 도 4에서 예시적으로 보여지는 것처럼, 이미징 시스템에 대해 투사 광학기의 거리 dPL 을 조정하는 것에 의해, 수정된다면, 개별 이미지들은 무한히 형성되고, 서브-이미지들의 피치는 투사 광학기의 피치에 대응하고, 만약 오버롤 렌즈(310)이, 예를 들어, 배치 광학기 또는 투사 광학기의 이차원 조립체 다음의 광학 경로로 수렴 렌즈(312)를 형성하도록 배치된다면, 전체 이미지(302)는 렌즈(310)의 초점 평면에 형성된다. 수렴 렌즈를 이용하는 때, 실상은 스크린에 투사된다. 도 4에서 보여지는 실시예의 이점은 도 3에 보여지는 구조와 비교하여 축으로부터 먼 투사 채널의 감소된 원축오차(vignetting)이며, 예를 들어 액체 렌즈 또는 줌 대상의 형태로, 다양한 수렴 또는 발산 렌즈를 이용하여 상이한 평균 투사 거리들을 조정하는 옵션이다.
특히, 도 4에서 보여진 다운스트림 오버롤 렌즈(310)는 다양한 초점 길이를 갖는 광학기로 실행될 수 있고, 투사 거리가 조정될 수 있다. 도 4에서 보여질 수 있는 것처럼, 투사 광학기 조립체(130)의 종축 확장으로부터 떨어진, 투사 거리 L 은 오버롤 렌즈(310)의 초점 길이 fL 에 의해 기본적으로 주어진다.
다운스트림 수렴 또는 발산 렌즈의 광학 효과는 도 5에서 예시적으로 보여지는 것처럼, 투사 배치의 특정 실시예에 의해 얻어질 수도 있다. 도 5는, 특히, 발명의 투사 디스플레이(400)의 측면도를 보여준다. 도 5에서 보여지는 실시예에서, 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132)은 이차원 조립체 또는 투사 배치(410)에 따라 실행되고, 여기서 투사 배치(410)의 각 투사 광학기(414)는 개별 투사 광학기의 조리개에 대해 편심(decentered)되는 렌즈 꼭지점(415)을 갖는다.
도 5에서 보여진 이차원 조립체(410)의 투사 광학기(414)는 기본적으로 도 3 및 4에서 보여진 이차원 조립체(132)의 투사 광학기(134)에 대응한다. 확대된 표현(서클 Z)에서, 투사 광학기(414)의 개별 렌즈 꼭지점들(415)은 더 명확히 보여질 수 있다. 렌즈 꼭지점(415)의 편심(decentration)은, 예를 들어, 이차원 조립체(410)의 투사 광학기(414)는 다운스트림 오버롤 렌즈(310)을 갖는 도 4에서 보여지는 투사 광학 조립체(130)처럼 동일한 효과를 함께 달성하도록 실행될 수 있다. 이와 같이, 각 렌즈들은 투사 표면(150) 상에 개별 서브-영역(125)의 개별 이미지의 투사에 영향을 미칠 수 있다. 거기에서, 개별 이미지들의 맵핑은 전체 이미지(160)에 중첩된다.
따라서, 조리개에 관해 시스템 축 또는 중심 광학 축(101)에 대한 거리와 함께 증가하는 오프셋을 갖는 렌즈 꼭지점 투사 렌즈들이 이용되는 경우, 오버롤 렌즈의 광학 기능은, 수렴 렌즈처럼, 렌즈 배치 또는 투사로 시프팅(shifted)될 수 있다. 그것은 도 5에서 보여지는 실시예의 이점이며 축으로부터 먼 채널들의 감소된 원축오차를 유지하는 동안 광학 구성요소가 절약될 수 있다는 것이다.
도 6은 배치 광 소스들을 이용하는 옵션을 보여준다. 도 6은 광 소스들의 그리드 조립체(510)을 갖는 발명의 투사 디스플레이(500)을 보여준다. 여기서, 도 6에서 보여지는 그리도 조립체(510)은 기본적으로 도 3 에서 5에서 광 소스(110)에 대응한다. 게다가, 도 6은 콘덴서(condenser) 광학기 조립체(515)를 보여준다. 도 6의 상기 콘덴서 광학기 조립체(515)는 기본적으로 도 3 내지 5에서 콘덴서(condenser) 광학기에 대응한다. 도 6에서 보여지는 것처럼, 그리드 조립체(510)은 복수의 광 소스(510-1, 510-2, ..., 510-5)를 포함하고, 여기서 콘덴서 광학기 조립체(515)의 콘덴서 광학기는 각 광 소스에 할당된다. 특히, 광 소스들의 그리드 조립체(510) 및 콘덴서 광학기 조립체(515)는, 조명 경로(501)에 의해, 도 6에서 보여지는 것처럼, 개별 광 소스들(510-1, 510-2,...510-5)로부터의 빛이 이미징 시스템(120)의 할당된 서브-영역들(124) 상에 각각 가이드된다(guided). 위에서 설명된 조립체의 경우에서처럼, 중첩하는 많은 개별 이미지들에 의해, 일반적으로 조명의 균질화를 위한 특정한 방법들이 취해질 필요가 없다는 것이 도 6에서 보여지는 실시예의 이점이다. 배치 광 소스들의 이용의 추가 이점은, 콜리메이팅된 LED 배치처럼, 전체 조립체의 측면 확장의 감소된 증가를 도출하는 것이다.
도 7은 필드 렌즈(612)의 이차원 조립체(610)를 갖는 투사 디스플레이(600)의 측면도를 보여준다. 도 7에서 보여지는 실시예에서, 필드 렌즈들(612)의 이차원 조립체(610)는 적어도 빔 스플리터(140) 및 이미징 시스템(120) 사이의 광학 경로로 배치된다. 여기서, 이차원 조립체(610)의 각 필드 렌즈(612)는 투사 광학기(134)의 이차원 조립체(132)에서 투사 광학기(134)에 할당된다. 필드 렌즈들(612)의 이차원 조립체(610)의 이 이용에 의해, 이차원 조립체(132)에서 각 투사 광학기(134)의 쾰러 조명이 얻어질 수 있다.
특히, 투사 디스플레이(600)에서, 필드 렌즈들(612)의 초점 길이 fFL 는 투사 광학기(134)의 초점 길이 fPL 의 1.5배 및 2.5배 사이에 위치할 수 있다.
다른 말로, 도 7에서 보여지는 이미징 시스템 및 빔 스플리터 사이에 필드 렌즈 배치 또는 필드 렌즈들의 이차원 조립체의 이용은 투사 광학기의 쾰러 조명을 가능하게 하고, 상기 이미지 광도는 동시에 향상된 미광 억제(stray light suppression)와 함께 증가될 수 있다.
추가 실시예들에서, 미광 억제는 렌즈들 사이에서 영역들을 커버하는 필드 렌즈 배치들의 평면에서 (도 7에서 보여지지 않은) 조리개를 흡수하는 것을 이용하여 더 향상될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예들에서, 조명은 개별, 예를 들어 콜리메이팅된, 광 소스에 의해 몇몇 측면으로부터도 일어날 수 있다. 도 8은 반사 이미징 시스템의 두-측면 조명에 대한 반대 광 소스들(710, 720) 및 두개의 빔 스플리터들(730, 740)을 갖는 투사 디스플레이(700)의 측면도를 보여준다.
도 8에서, 투사 디스플레이(700)는 특히 투사 광학기의 이차원 조립체(132) 및 이미징 시스템(120) 사이에 배치된 제1 및 제2 빔 스플리터들(730, 740) 그리고 제1 및 제2 광소스들(710, 720)을 갖는다. 여기서, 제1빔 스플리터(730)은 제1광 소스(710) 및 이미징 시스템(120)의 서브-영역들의 집합(750) 사이의 광학 경로에 배치되며, 제2빔 스플리터(740)는 제2광소스(720) 및 이미징 시스템(120)의 서브-영역들의 제2집합(760) 사이의 광학 경로에 배치된다.
도 8에서 보여지는 것처럼, 이미징 시스템(120)의 제1측면 영역(750)은 할당된 제1콘덴서 광학기(715) 및 상기 제1광소스(710)에 의해 기본적으로 조명되며, 반면 이미징 시스템(120)의 제2측면 영역(760)은 할당된 제2콘덴서 광학기(725) 및 제2광소스(720)에 의해 기본적으로 조명된다. 여기서, 제1 및 제2광소스(710, 720) 및 할당된 제1 및 제2콘덴서 광학기(715 및 725)는 기본적으로 상기-설명된 실시예들의 코덴서 광학기(115) 또는 광 소스에 대응한다. 단일 빔 스플리터의 이용에 대조하여, 두개의 광소스(710, 720)을 갖는 두-방향 조명 및 도 8에서 보여지는 두개의 편광 빔 스플리터(730, 740)은 프로젝터의 설치 길이를 대략 반으로 줄이는 것을 가능하게 한다.
상기 발명의 추가 실시예에서, 투사 광학기는 그들이 개별 투사 광학기들에 의해 맵핑되는 서브-영역들이 상이한 컬러 스펙트럼의 다른 컬러 스펙트럼 중 하나보다 조명될 수 있다는 것에 의해 개별 컬러 스펙트럼에 대한 왜곡에 대해 더 수정된다는 점에서 달라질 수도 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 투사 광학기의 이차원 조립체(132)에서, 상기 투사 광학기(134)는 투사 광학기 조립체 및 이미징 시스템(120)의 광학 축(101)에 대한 증가하는 거리와 함께 증가하는 코마(coma) 및/또는 난시(astigmatism) 및/또는 초점 이탈(defocusing)에 대해 수정될 수 있다.
최종적으로, 추가 실시예들에서, 이미징 시스템(120)은 서브-영역들(124)의 크기가 투사 광학기 조립체(130) 및 이미징 시스템(120)의 광학 축(101)에 대한 증가 거리를 갖고 지속적으로 변하며, 상기 투사 표면에서의 개별 이미지들은 동일한 크기를 갖는다.
그러한 서브-영역들의 크기에서 지속적인 변화에 의해, 중심 채널 또는 중심 광학 축(101)에 대해 증가 거리를 갖고, 증가한 대물 거리 및 편심의 경우 중심 채널에 대한 외곽 투사 광학기(103)의 낮은 배율은, 예를 들어 도 1에서처럼, 투사 표면(150) 상에 개별 이미지들의 투사 동안 보상될 수 있다.
도 9는 조명 경로에서 두개의 빔 스플리터들(810, 820)를 갖는 투사 디스플레이(800) 및 그들 사이에 위치한 반파장 플레이트(830)의 측면도를 보여준다. 제1빔 스플리터(810)로부터 멀어져서, 도 9의 투사 디스플레이는 특히, 한편으로는, 투사 광학기의 이차원 조립체(132) 및 반사 이미징 시스템(120) 사이의 광학 경로에서, 다른 한편으로는, 반사 이미징 시스템(120) 및 광소스(110) 사이의 광학 경로에, 위치하는 제2빔 스플리터(820) 및 상기 제1빔 스플리터(810) 및 상기 제2빔 스플리터(820) 사이에 위치되는 반파장 플레이트(830)를 포함한다. 그래서, 광 소스(110)에 의해 방출되는 빛(편광 구성요소 p, s)의 제1빔 스플리터(810)에 의해 전송되는 편광 구성요소(예를 들어, p)의 편광 방향은 반-파장 플레이트(830)을 지나갈 때 90°회전될 수 있다. 여기서, 상기 제1빔 스플리터(810) 및 제2빔 스플리터(820)은 90°회전되는 편광 방향(예를 들어, s) 에 의해 이미징 시스템(120)의 방향으로 광소스(110)의 방향으로부터 빛을 반사하도록 실행된다. 개별 편광 구성요소를 갖는 예시적 조명 경로는 s, p에 의해 표시되는 화살들에 의해 도 9에서 도시된다.
다른 말로, 두개의 편광 빔 스플리터들이 이용되며, 도 9에서 예시적으로 도시된 것처럼, 조명 경로에서 반파장 플레이트(830) 또는 1/2 플레이트를 통해 연속으로 연결되며, 편광되지 않은 광소스의 양 편광 구성요소들, LED 같은 것들이 이용될 수 있다. 여기서 반파장 플레이트는 90°에 의해 제1빔 스플리터에 의해 이용되지 않는 전송된 편광 구성요소(p)를 회전시키며 동일한 것이 정확한 편광 방향(s)을 갖는 이미징 시스템의 할당된 반(half) 상의 다음 빔 스플리터에서 반사된다.
두개의 편광 빔 스플리터들 또는 편광 디바이더들(dividers) 및 반-파장 플레이트(1/2 플레이트)를 갖는 설명된 조립체에 의해 편광되지 않은 광 소스의 완전한 활용은 설치 길이를 반으로 더 만드는 것을 가능하게 하는 상기-설명된 두-방향 조명에 의해 충족될 수 있다.
상기 실시예들과 관련하여, 상기 동일한 것인 상기 이미징 시스템(120)의 서브-영역들(124)을 통해 지나가지 않게 상기 반사 이미징 시스템(120) 상에서 제1(730, 810) 및 상기 제2빔 스플리터(740, 820)가 형성될 수 있다. 거기에서, 투사될 때, 외곽 엣지(edges)들이 전체 이미지 상에 기생 효과(spurious effect)를 가지는 것이 피해질 수 있다.
추가 실시예에서, 전체-컬러 RGB 이미지의 투사는, 도10에서 예시적으로 도시된 것과 같이, RGB 광 소스(905)가 실현될 수 있다. 이는, 예를 들어, 컬러 결합기(940) 및 할당된 콜리메이팅 광학기(915,925,935)를 갖는 세개의 LED들 (910, 920, 930)에 의해 가능하다. 여기서, 도 10의 실시예에서 RGB 광 소스(950)는 기본적으로 이전 실시예들의 광 소스(110)에 대응한다. 도 10에서 보여지는 실시예에서, 특히 RGB 광소스(905) 및 이미징 시스템(950)은 풀-컬러 투사를 얻기 위해, 동기화된, 컬러-순차적 방식으로 작동한다.
도 10에서, 상기 실시예들의 이미징 시스템(120)에 기본적으로 대응하는 반사 이미징 시스템(950)은 충분히 높은 프레임 레이트(비율, rate)로 이미징 시스템(950)의 서브-영역들(124)의 동일한 개별 이미지들(904)를 나타내도록 실행될 수 있다. 게다가, 광 소스(905)는 프레임 당 순차적으로 다른 컬러 구성요소들(예를 들어, 빨강,녹색,파랑)을 지나도록 실행될 수 있다. 개별 광소스(910, 920, 930) 및 이미징 시스템(950)의 작동의 컬러-시퀀셜 모드를 통해, 풀-컬러 투사가 실현될 수 있고, 여기서 예를 들어 디지털 이미징 시스템의, 이미지 컨텐츠는, 모든 투사 채널들에 대해 동일하다.
추가 실시예들에서, 광소스(110), 빔 스플리터(140), 투사 광학기 조립체(130) 및 반사 이미징 시스템(120)은 이미징 시스템(120)의 적어도 두 서브-영역들로부터 반사된 빛이 동일 컬러 스펙트럼을 포함하도록 실행된다.
추가로, 다른 실시예들에서, 이미징 시스템(120)의 상이한 서브-영역들이 광소스(110)는 상이한 컬러 구성요소들에 의해 조명되도록 광소스(110)가 배치될 수 있다. 도 8을 참조하여, 예를 들어 제1광소스(710)은 제1컬러 구성요소를 갖는 빛을 방출할 수 있고, 이는 콘덴서 광학기(715)를 통해 지나간 후에 이미징 시스템(120)의 제1서브-영역(750)에 제1빔 스플리터(730)에 의해 반사되며, 반면 제2광소스(720)은 제2컬러 구성요소와 함께 빛을 방출하며, 이는 콘덴서 광학기(725)를 통해 지나간 후에 이미징 시스템(120)의 제2서브-영역(760)에 제2빔 스플리터(740)에 의해 반사된다. 이와 같이, 이미징 시스템(120)의 상이한 서브-영역들(750, 760)은 또다른 것들과 다를 수 있는 제1 및 제2컬러 구성요소와 함께 조명될 수 있다(illuminated).
도 11은 투사 표면(150)에서 컬러 믹스를 발생시키기 위해 컬러 필터 조립체(1020)를 갖는 투사 디스플레이(1000)의 측면도를 보여준다. 도 11에서, 이전 실시예들의 이미징 시스템(120)에 기본적으로 대응하는 이미징 시스템(1030)은 각각이 이미지 컨텐츠의 컬러 구성요소의 그레이(회색) 스케일을 나타내는 개별 이미지들의 그룹들(1032-1, 1032-2, 1032-3)를 디스플레이하도록 실행된다. 여기서, 필터 조립체(1020)의 개별 컬러 필터(1022-1, 1022-2, 1022-3)는 개별 이미지들의 각 그룹(1032-1, 1032-2, 1032-3)에 할당될 수 있다. 이러한 방식으로, 개별 이미지들의 그룹들(1032-1, 1032-2, 1032-3)은 개별 컬러 구성요소에 따라 필터링될 수 있고, 컬러 믹스는 투사 표면(150)에서 중첩되는 전체 이미지(160)에서 표현된다.
다른 말로, 도 11은 RGB 이미지들을 발생시키기 위한 또다른 옵션들을 표현한다. 백색 광소스(1010)와 함께 비추고 맵핑 광 경로로 RGB 컬러 필터들(1022-1, 1022-2, 1022-3 )을 삽입하는 것에 의해, 기본 컬러 이미지는 투사 채널들의 숫자의 각각에 발생된다. 보통, 하나의 투사 채널은 투사 표면상에 할당된 투사 광학기에 의해 이미징 시스템의 서브-영역의 맵핑에 대응한다. 개별 투사(투사) 채널들에 대한 개별 기본 컬러 이미지 컨텐츠들을 할당하는 것은 RGB 투사를 도출한다. 컬러 발생의 이 타입을 갖는 이점은 컬러 필터들 및 광 소스의 스펙트럼 특성에 조정되는 개별 기본 컬러에 대한 투사 채널들의 숫자에 의해 화이트 밸런스(white balance)의 옵션이다.
추가 실시예들에서, 기본 컬러의 분리 광 소스는 투사 광학기의 그룹 또는 각 투사 채널에 할당될 수 있다. 컬러 믹싱은 가상 이미지에서 또는 스크린 상에서 전체 이미지에의 중첩 동안에 수행된다.
도 8을 참조하여, 투사 시스템(700)에서 광 소스(110)는, 예를 들어, 빔 스플리터(730, 740)을 통해 상이한 컬러 스펙트럼을 갖는 이미징 시스템(120)의 서브-영역들의 상이한 그룹들(750, 760)을 조명하도록 광 소스(710, 720)의 형태로 실행된다. 여기서, 투사 광학기의 이차원 조립체 내에서, 광 소스(710, 720)에 의해 상이한 컬러 스펙트럼들(예를 들어, 빨강, 파랑)을 가지고 조명되는 서브-영역들(750, 760)을 맵핑하는 투사 광학기(755, 765)는 서로 다르다.
게다가, 추가 실시예들에서, 이미징 시스템(120)은 상이한 컬러 스펙트럼들(예를 들어, 빨강)의 제1컬러 스펙트럼을 가지고 조명될 수 있는 서브-영역들(750)의 크기는 첫번째 것과 다른 제2컬러 스펙트럼(예를 들어, 파랑)을 가지고 조명될 수 있는 서브-영역들(760)의 크기와 다르도록 실행될 수 있다.
여기서, 서브-영역들의 상기-언급된 다이렉트 컬러 조명으로부터 떨어진 컬러의 디스플레이는 도 11에서 예시적으로 보여지는 컬러 필터 조립체에 의해서도 실현될 수 있다는 것을 알아야 한다.
추가 실시예들에서, 동일한 초점 길이는 모든 상이한 컬러 채널들에 대해, 즉 상이한 컬러 스펙트럼들에 할당되는 광학 채널들에 대해, 투사 광학기들의 이차원 조립체 내에 모든 투사 광학기들에 대해 선택될 수 있고, 동일 배율이 모든 상이한 컬러 채널들에 대해 도출된다. 만약, 게다가, 이미징 시스템에 투사 광학기의 상이한 기하 거리들이 조정된다면, 상이한 광학 경로 길이들은 빔 스플리터의 분산(dispersion) 때문에 (예를 들어, 제1 또는 제2 빔 스플리터들(730, 740))는 상이한 컬러 채널들에 대해 보상될 수 있다.
그러나, 추가 실시예들에서, 상이한 설치 높이들에서 투사 광학기들의 이차원 조립체 내에 투사 광학기를 배치하는 것이 요구되지 않을 수 있다. 이와 같이, 이미징 시스템에 동일한 기하 거리에서 투사 광학기를 유지하는 것이 유리할 수 있다. 이 경우, 빔 스플리터의 분산 때문에 상이한 광학 경로 길이들은 투사 광학기의 상이한 초점 길이가 상이한 컬러 채널들에 대해 상이한 광학 경로 길이들에 따라 선택된다는 점에서 보상될 수 있다. 여기서, 상이한 초점 길이들은 상이한 배율들이 투사 표면에서 상이한 컬러 채널들을 도출하는 효과를 갖는다. 개별 배율 또는 개별 맵핑 크기(차원)는, 그러나, (즉 컴퓨터 제어되는) 소프트웨어처럼, 상이한 컬러 채널들에 할당되는 서브-영역들의 상이한 크기들에 의해 다시 적응될(adapted) 수 있다.
게다가, 다른 실시예들에서, 빔 스플리터는 플레이트에 따라 큐브의 형태에서 실행되지 않을 수 있고, 상이한 광학 경로들 사이의 차이는 더 작은 분산 때문에 무시할만한다.
이와 같이, 본 발명의 추가 실시예들에서, 컬러 그룹 당 기본 컬러 배치의 투사 광학기의 초점 길이의 적용에 의해, 맵핑의 종축 색 수차(longitudinal color aberrations)의 수정이 수행될 수 있다. 게다가, 컬러 그룹 당 기본 컬러 서브-이미지들의 서브-이미지 크기들의 적응에 의해, 맵핑의 측면 색 수차의 수정이 수행될 수 있다. 본 발명의 추가 이점은 이와 같이, 종축 색 수차처럼, 채널 당 투사 광학기의, 색 수차의 수정 형태로 수차 수정의 가능성이다. 기본 컬러들에 대한 상이한 맵핑 크기들이 존재한다면, 전체 이미지에서 결과 측면 색 수차의 수정은, 예를 들어, 기본 컬러 서브-이미지들의 상이한 이미지 크기들에 의해서도 가능하다.
추가 실시예들에서, 서브-이미지들의 사전-왜곡에 의해, 왜곡의 수정이 수행될 수 있다. 추가로, 실시예들에서, 축으로부터 먼 투사 채널들의 초점 일탈의 수정은 채널 당 적용되는 투사 광학기의 초점 길이에 의해 수행될 수 있다.
추가 실시예들에서, 투사 디스플레이는 초점 길이 적응(adaptation)에서 도출되는 축으로부터 먼 채널들 또는 중심 채널들의 상이한 맵핑 크기들의 수정이 채널 당 수정된 축으로부터 먼 서브-이미지들의 사전-왜곡 및 크기에 의해 수행된다는 점에서 특징지어질 수도 있다. 추가로, 다른 실시예들에서, 난시 및 코마(coma)의 수정은 채널 당 적용되는 축으로부터 먼 투사 광학기의 상이한 정중(sagittal) 또는 접선(tangential) 초점 길이들과 함께 수행될 수 있다.
색 지움(achromatization)과 유사하게, 왜곡 또는 축으로부터 먼 투사 채널들의 더 큰 대물 거리들에 대한 이미지 필드 굴곡의 영향처럼, 채널 당 단색(monochromic) 수차의 수정은, 투사 광학의 축 거리에 의존하는 서브-이미지들의 사전-왜곡을 함께 가지며, 이미지 품질을 향상시키기 위해 단순한 해법을 허용한다. 색 수정에서 구별(differentiation)이 세개의 컬러 그룹들 사이에 주로 만들어지는 동안, 세개의 상이한, 수정된 투사 광학기는, 배치 중앙에 관련하여 개별 투사 채널의 위치에 의존하는 개별 투사 광학기의 적용을 필요로 한다. 여기서, 예를 들어, 타원 마이크로렌즈들에서 정중(sagittal) 및 자오선(meridional) 초점 길이들로 나누어지는, 배치를 넘어 연속적으로 변화하는 초점 길이들을 갖는 렌즈 배치들은, 난시 및 코마를 수정하는데 유용하다.
컬러 이미지들을 발생시키기 위한 추가 옵션은, 예를 들어, 상이한 광 컬러들의 LED들을 갖는, 예를 들어, 개별 콘덴서 광학기 조립체(515)를 갖는 광 소스(510)의 형태로 도 6에서 보여지는 것처럼, 배치 광 소스의 이용이다. 투사 광학기 및 서브-이미지들의 그룹들에 대한 개별 광 소스들의 고유한 할당은 도 6에서 예시적으로 보여지는 것처럼, 필드 렌즈 배치를 이용하는 것에 의해 유리하게 달성된다. 여기서, 컬러 필터들의 누락은 상기-설명된 접근과 비교하여 더 높은 시스템 전송을 허용한다.
추가 실시예들에서, 반사 이미징 시스템(120) 및 투사 광학기 조립체(130)는 상이한 서브-영역들로부터 동일한 개별 이미지들이 픽셀-정밀 방법으로 중첩되도록 실행될 수 있다.
게다가, 이미징 시스템(120) 또는 이미징 시스템 배치는 상이한 개별 이미지들을 디스플레이 하도록 실행될 수 있다. 할당된 투사 광학기에 의해 그것들의 맵핑은 전체 이미지 또는 투사 이미지를 도출한다.
도 12는 개별 이미지들의 맵핑이 픽셀들의 디스플레이된 숫자 또는 더 높은 해상도를 갖는 전체 이미지 (1130)에 투사 표면(150)에 중첩되는 곳에서, 투사 디스플레이(1100)을 보여준다. 특히, 도 12에서 보여지는 실시예처럼, 반사된 이미징 시스템(1110) 및 투사 광학 조립체(1120)는 서브-픽셀 오프셋을 갖는 투사 표면(150)에서 개별 이미지들의 맵핑이 중첩되는 것처럼 실행될 수 있다. 여기서, 투사 광학기(1122)는, 이차원 조립체(1120)에서, 도 12에서 예시적으로 보여지는 것처럼 할당된 서브-영역들(124)와 관련한 편심(decentration)을 갖는다. 이는, 도 12에서 예시적으로 보여지는 것처럼, 전체 이미지(1130)에서 개별 이미지들보다 픽셀들의 디스플레이되는 숫자 또는 더 높은 해상도를 갖는 투사 표면(150)에 중첩된다.
풀-컬러 투사를 제외하고, 상이한 서브-이미지들의 이용은 추가 실현 변화들을 허용한다. 특히, 예를 들어 도 12에 따라, 서브-이미지들을 참여하는 것에 의해, 결과 전체 이미지(1130)의 배율, 결과 전체 이미지에서의 픽셀들의 숫자에서의 증가 또는 둘의 결합이 가능하다. 도 11에서 예시적으로 도시되는 경우에서, 전체 이미지(1130)는, 각각 두개의 투사 채널들(1101)을 통해 맵핑되는, 세개의 참여된 투사 서브-이미지들(1132-1,1132-2, 1132-3)로 구성된다.
도 13은 전체 이미지(19)에 픽셀들의 중첩(1200)을 도시하기 위한 개략적 도해를 보여준다. 도 13에서 도시되는 실현(realization)은 낮은 픽셀 픽 팩터(low pixel fill factor)를 갖는 이미징 시스템들에 대해 특히 이점이 있다. 이미징 시스템의 픽셀(16a, 16b, 16c 또는 16d)는 일반적으로 비활동 영역(17a, 17b, 17c 또는 17d) 및 활동(active) 영역(18a, 18b, 18c 또는 18d)으로 구성된다. 다음 설명에 대해, 픽셀(16a)는 백색(white), 픽셀 16b 빛 그레이(회색), 픽셀 16c 다크 그레이 및 픽셀 16d 블랙으로 가정된다. 만약 투사 채널들의 네 그룹들(a, b, c, d)이 형성되는 경우, 각각은 동일한 개별 위치에서 그들의 서브-이미지들에서 픽셀들(16a, 16b, 16c 또는 16d)을 포함하고, 명확히 결정된 방식으로 활동 영역(18a, 18b, 18c 및 18d) 또는 픽셀 서브-영역을 투사하며 픽셀 피치(서브-픽셀 오프셋)의 반에 의해 전체 이미지 오프셋에 투사를 가능케하는 투사 광학기의 편심을 포함하며, 픽셀 패턴(11)은 네 서브-이미지들의 중첩을 표현하는 전체 이미지(19)에서 할당된 픽셀 위치에서 얻어진다. 설명된 조립체는 이런 이유로 서브-이미지들에 관해 인수(factor)만큼 더 높은 전체 이미지에서 픽셀들의 숫자를 허용한다.
도 14는 전체 이미지(21)에 이진(binary) 흑-백 서브-이미지들의 중첩을 도시하기 위한 개략적 도면을 보여준다. 이미징 시스템이 높은 필 팩터(fill factor)를 가진다면, 전체 이미지(21)에서 서브-픽셀 오프셋을 갖는 중첩은 그레이(회색, gray) 스케일의 증가된 숫자 및 디스플레이 가능한 픽셀들의 숫자의 증가의 결합을 도출할 것이다. 이러한 환경들은 스트립(strip) 구조의 예에 기반하여 도 14에서 도시된다. 순수하게 이진 흑백 서브-이미지들(20a, 20b)은 픽셀들의 증가된 디스플레이가능한 숫자 및 그레이 스케일의 증가된 숫자를 갖는 전체 이미지(21)에 중첩된다.
픽셀들의 증가하는 숫자 외에, 이미지 오프셋이 없는 디스플레이된 그레이(회색, gray) 스테이지들의 증가하는 숫자 또한 가능하다. 도 15는 전체 이미지(23)에 이진 흑백 서브-이미지들의 추가 발명의 중첩(1400)을 도시하는 개략적 도면을 보여준다. 도 14는 예시적으로, 전체 이미지(23)에 대한 중첩이 이미 세개의 그레이 스케일을 제공하는, 순수한 흑백 서브-이미지들(22a, 22b)를 보여준다. 상이한 이진 이미지들에서 추가 증가는 디스플레이가능한 그레이 스케일의 숫자를 훨씬 더 증가시킨다. 그레이 스케일들의 숫자를 증가시키는 이 접근은 순수한 이진법에 대해서만이 아니라 더 적은 그레이 스케일을 갖는 서브-이미지들에 대해 일반적으로 이용될 수 있다. 풀-컬러 이미지들을 디스플레이 하기 위한 상기 설명된 절차를 갖는 이 접근의 결합은 따라서 컬러 심도를 증가시키는 것을 허용한다.
이와 같이, 도 14, 15와 관련하여 투사 디스플레이는 제1그레이/컬러 스케일 해상도를 갖고 투사될 이미지를 수신하도록 실행될 수 있고, 여기서 반사 이미징 시스템(120)은 상기 제1그레이/컬러 스케일 해상도보다 더 작은 제2그레이/컬러 스케일 해상도를 갖는 개별 이미지들(즉, 이진 흑백 서브-이미지들(20a, 20b; 22a, 22b))을 디스플레이하도록 실행된다. 특히, 투사 디스플레이는 투사될 이미지의 픽셀에서 투사될 이미지의 그레이/컬러 스케일 값에 의존하여 서브-이미지들을 제어하도록 실행될 수 있고, 전체 이미지(21; 23)에서의 개별 이미지들은 픽셀에 대응하는 위치에서 그레이/컬러 스케일 값에 대응하는 그레이/컬러 스케일까지 합한다.
도 1의 투사 디스플레의 장치 실행을 위한 가능한 세부사항들이 상이한 실시예들에 대해 도 2d에 유사한 반사 변화에 따라 위에서 설명되었기 때문에, 이러한 도면들 3-15를 참조하여 설명되는 변화들 중 몇몇은 도 2a-2c 에 따른 다른 일반적 실시예들에도 분명히 적용될 수 있다. 이는 컬러 전체 이미지(160)를 실현하는 다른 옵션들과 관련하여 특히 적용된다. 예를 들어, 컬러 전체 이미지(160)을 실현하기 위해, 이미징 시스템(120)은, 예를 들어, 베이어 패턴(Bayer pattern)에 따라, 배치되는 상이한 컬러 채널들의 픽셀들을 갖는 디지털 이미징 시스템일 수 있다. 이는 도 2c에 따라 자체-발광(self-luminous)를 위해 특히 적용된다. 멀티-채널 광학기(134)의 채널들에서 상이한 컬러 필터들을 갖는 백색 광소스(110)를 결합하는 것이 가능할 수도 있고, 여기서 상기 필터는 광소스(110)로부터 보여지는 광학 경로에서 이미징 시스템(120) 뒤에서만 위치할 수 없는 것이 아니라, 동일한 것의 앞에서도 위치할 수 없다. 개별 투사 광학기의 맵핑 수정에 관련한 고려는, 투사 디스플레이의 광학 메인 축에 개별 맵핑 채널의 개별 축 거리를 고려하는 것처럼, 도 2a-2c에 따라 실싱들에 따라 적용하며, 여기서 빔 스플리터(140)에 의한 분산의 고려는 도 2a-2c에 따라 실시예에서 생략될 수 있다. 상기 고려들은 멀티-채널 광학기에 더하여 오버롤 렌즈를 더하는 기본 옵션에 관련하여서도 적용한다. 이와 같이, 멀티-채널 광학기(130)은, 오버롤 렌즈(310, 312)의 초점 평면에서 투사 광학기(134)로부터 콜리메이팅된 빔들(315)를 재초점(refocus) 맞추도록 실행되는, 투사 광학기(134)의 이차원 조립체와 협력하고 투사 광학기의 이차원 조립체(132)와 관련하여 다운스트림인, (310, 312)에 유사한, 오버롤 렌즈를 포함할 수 있고, 여기서 투사 광학기(130)는 할당된 서브-영역들(124)와 관련하여 중심에 위치하고 콜리메이팅(collimating) 방식으로 작동하며, 또는 한편으로 투사 광학기(134) 및 다른 한 편으로 서브-영역들(124) 사이의 편심으로부터 도출되는 그리고 다운스트림 오버롤 렌즈에 의해 포커싱하는(focus, 초점 맞추는) 효율적인 초점 평면에서 투사 광학기(134)로부터 발산/수렴 빔들을 포커싱한다.
필드 렌즈(115)와 관련하여, 동일한 것이 설치 높이를 감소시키기 위한 프레넬 렌즈(Fresnel lens)의 형태로 실행될 수 있다는 것에 주의해야 한다. 언급된 광소스 및 가능한 콜리메이션 광학기는 구조적 길이를 감소시키기 위해 멀티-채널 방식으로 실행될 수 있고, 이와 같이 채널 당 R, G 또는 B를 갖는 조명은 상기 스크린상에서 RGB 이미지를 발생시키기 위해 수행될 수 있다.
몇몇 실시예들에 따라 장치 구조의 세부사항들과 관련하여 이러한 설명들 다음에, 레퍼런스는 이미징 평면(129)에 평면-평행 방향으로부터 투사 표면의 일탈을 보상하기 위해 실시예들에 따라 취해진 측정 아래에 다시 특정적으로 만들어진다. 다음에서, 이러한 환경들은 위 설명보다 더 자세히 고려될 것이다.
위 설명으로부터 명확해진 것처럼, 멀티-채널 투사 법칙은, 멀티-채널 광학기(130) 수단에 의해, 개별 채널들의 초점의 증가된 심도를 얻는 것을 가능하게 한다. 이와 같이, 투사 표면(150)이 투사 디스플레이에 측면으로 가변적인 거리를 가질 때 개별 채널들에 대해 기본적으로 문제가 없다. 오히려, 이미징 시스템(120)의 서브-영역들(124)의 조립체가 초점의 심도의 조정을 취한다는 것이 상기 설명으로부터 명확하다. 일반적으로, 이미징 평면(129)에서 대응하는 서브-영역들(124) 및 멀티-채널 광학기(130)의 투사 광학기의 중심 피치들의 차이 상에서 투사 거리의 의존이 있다. 위에서 설명된대로, 투사 표면(150)의 심도의 측면 변화에 대한 초점 적응의 심도는, 서브-영역들(124) 내의 개별 이미지들 또는 대물(object) 구조들이, 서브-영역들(124)의 분포의 중심에 대한 그들의 위치에 의존하여, 즉 이미징 평면(129)를 갖는 투사 디스플레이(100)의 광학 축의 인터페이스(interface)에 그들의 거리에 의존하여, 설정된 변형에 의해 서로 다르다는 점에서 실현된다. 인접 투사 채널들(피치 거리)의 개별 이미지들에서 대응 포인트에 대한 그것의 거리에 의해, 정확히 결정된 투사 거리는, 위 실시예들에 따라 일어나는, 개별 이미지 또는 대물 구조 내에서의 각 포인트에 할당되며, 동일한 것이 개별 포인트가 멀티-채널 광학기(130)에 의해 맵핑되는 투사 표면(150)에서 그 포인트에 대한 동일 거리와 일치한다.
도 16은 예시적으로 x 축 주변의 노멀(normal) 위치에 예시적으로 40°기울어진 평면 상의 투사를 보여준다. 특히, 도 16은 이미징 평면(12) 상에, 투사 디스플레이의 광학 축을 예시적으로 보여주는, 왼쪽에서 x 축을 따른 투사를 보여주며, 그것은 예시적으로 투사 광학기(134)의 정규 배치가 열과 행으로 배치된다는 것이 보여질 수 있다. 언급된대로, 상기 조립체는 예시적일 뿐이다. 그것 외에, 도 16의 오른쪽에서 이미징 평면(129)의 조립체, 멀티-채널 광학기(130) 및 투사 표면(150)이 단면으로 보여진다. 투사 표면(150)에서, 전체 이미지의 두 포인트들이 예시적으로 강조되며, 여기서 하나는 서클(circle) 1로 다른 하나는 크로스(cross) 2로 표시된다. 다음 실시예들에서, 이러한 포인트들의 할당된 파라미터들은 지수에 따라 개별 도면 부호로 표시될 것이다. 도 16의 오른쪽의 단면도에서 투사 표면(150)의 포인트들이 이 단면 평면에 할당된 채널들에서 또는 보여진 단면 평면에서 이미징 평면(129)의 어떤 포인트들에 대응하는지가 보여진다. 왼쪽 투사 맵핑에서, 즉, 상면도에서, 이미징 플레인(129)의 대응 포인트들은 다른 채널들에 대해서도 도시된다. 여기서, 도 16의 투사 디스플레이는 예시적으로 직각 방식으로 배치되는 11 x 11 투사 채널들로 구성되며, 조립체의 타입도 채널들의 숫자도 제한하지 않는다.
이와 같이, 도 16의 예에 따라, 투사되는 이미지는, 크로스 2 및 서클 1의 예처럼, 이미징 평면(129)의 서브-영역들에서 상이한 위치를 갖는 이미지 포인트들에 대응하여 구성한다. 도 16의 예시적 경우에서, 이들은 투사 포인트 1 또는 2 당 대응하는 포인트들인 11x11=121이다. 이와 함께, 그들은 예를 들어, 서로 평면(129)에서 참가하는 포인트들의 상호 거리에 의해, 정의된 배치(constellation)를 형성한다.
투사 표면(150)의 틸트 각도로부터 시작하여, 투사 광학기의 오픈 각도 때문에,
Figure pct00004
에 의해 이러한 대물 포인트들의 두개의 대응하는 피치 거리들 (p1, p2)로 계산될 수 있는 최소 또는 최대 투사 거리 (L1, L2) 가 도출된다.
보여진 예에서, 투사 표면(150)의 방향 때문에, L1<L2 및 p1>p2 이 적용된다. 배치 중앙 (3)으로부터 시작해서, 11 x 11 개별 이미지들을 갖는 배치들은 각각, 물체 컨텐츠들이 11 x 11 채널들을 넘어 피치 거리 차이 때문에 변화하는, 이런 두개의 이미지 포인트들에 대해 발생된다. 전체 서브-영역 표면을 채우는 이미지에서, 이는 위에서 이미징 사양에 대응하는 채널 당 설정된 서브-영역들(124)에서 개별 이미지들의 변형에 대응한다. 평면(129)에서 포인트들의 위에서 언급된 배치와 관련하여, 이는 전체 이미지에서 개별 공통 포인트 1 또는 2에서 멀티-채널 광학기에 의해 각각 중첩되는, 서브-이미지들에서의 포인트들의 이러한 공간적 배치들이 전체 이미지에서 개별 공통 포인트 1 또는 2가 멀티-채널 광학기(130)에 대해 갖는 거리에 의존하여 배치 포인트들 사이의 거리에 대해 서로 다르다는 것을 의미한다. 계속해서 변하는 또는 일정한 투사 표면과 함께, 이는 평면(129)과 함께 투사 디스플레이의 광학 축의 인터페이스(계면)으로부터 증가하는 거리와 함께 증가하는 강도(intensity)를 갖고, 대응하는 투사 포인트가 투사 평면(150)에 있는 곳에 의존하여 개별 이미지들(124)의 연속적인 로컬 왜곡, 즉 확장 및/또는 압축,을 의미한다. 투사 표면이 심도의 크기에서 불연속을 갖는다면, 불연속 위치들에 대응하는 개별 이미지들에서 개별 위치들에서의 로컬 왜곡들은 평균 또는 유사한 것들처럼, 적절한 측정에 의해 보상작용될 수 있는 애매성을 도출하는 것이 일어날 수 있다.
이러한 방법으로, 너무 큰 f-넘버로부터 도출되는 광도의 손실을 수용해야 하는 것 없이, 확대된 거리 범위를 넘어 아주 좋은 맵핑 품질을 유지하는 동안 어떠한 형태의 스크린 표면에든 맵핑될 수 있다. 이는
a) 평면 스크린 표면 상의 아주 평평한 투사 각도들
b) 굴곡진 스크린 표면들 상에 어떠한 각도들 또는
c) 자유-형태 스크린 표면들 상의 어떠한 각도들
과 함께 투사 이미지들의 밝은 조명 및 높은-대비를 허용한다.
샤임플러그 법칙을 충족시키기 위해 필요한 것처럼 과소평가되지 않을 이점은 투사 광학기에서 물체 평면 사이의 틸팅을 피하는 것이다. 이는 상당히 간단화된 시스템 구조를 허용한다.
다음에서, 도 17상에 기반하여, 상기 언급된 실시예에 따라 이미징 시스템(120)에서 사전처리가 설명될 것이며, 여기서 이미징 시스템(120)은 디지털 이미징 시스템이다. 사전처리의 시작 포인트는 픽셀 배치 데이터(1200)의 형태로 디스플레이될 들어오는(incoming) 이미지이다. 픽셀 배치 데이터(1200)는, 예를 들어 픽셀들(1202)의 정규 배치 또는 행과 열에서의 샘플 갓들처럼, 디스플레이될 이미지를 나타낸다. 샘플 값들(1202)은 컬러 값들, 그레이스케일(grayscale) 값들, 흑백 값들 또는 유사한 것들일 수 있다. 제1처리 단계(1204)에서, 예를 들어, 픽셀 데이터(1200)은 멀티-채널 광학기(130)의 상이한 채널들에 대해 출력-개별 이미지들(1206)을 형성하도록 이용된다. 채널 분할(1204)은, 도 13, 14, 및 15에서 설명된 것처럼, 컬러 채널들에 따른 픽셀 배치 데이터(1200)으로 정보의 분할을 제공하며, 예를 들어, 출력-개별 이미지들(1206)은 픽셀 배치 데이터(1200)의 오직 하나의 컬러 채널에 대응하고, 및/또는 채널 분할(1204)은 픽셀 데이터(1200)의 공간적 서브-샘플링을 포함하는 등등이다. 출력-개별 이미지들(1206)은 다음 처리 단계들에 대한 시작 포인트를 표현한다. 특히, 단계(1208)에서 개별 채널들의 출력-개별 이미지들은 이미징 평면에서 배치된다. 이는 개별 이미지들(1206)이 이미징 평면(129)에서 왜곡되고 위치되고 이미지(1200)의 정밀한 투사가 멀티-채널 광학기(130)에 의해 투사 표면(150)에서 왜곡되지 않은 형태를 도출한다는 것을 의미한다. 도 17에서 보여진 것처럼, 단계(1208)은 가상적으로 또는 실질적으로 세개의 서브-단계들로 나누어질 수 있다.
제1 서브-단계(1208a)에서, 출력-개별 이미지들(1206)은, 예를 들어, 이미징 평면(129)에서 먼저, 오직 직선 이동에 의해 서로 배치되고 그것들은 위에서 설명된 대로 멀티-채널 광학기(130)의 개별 채널들에 관해 배치되고, 또한 위에서 설명된 한편으로는 이미징 평면(129)에서 개별 이미지들(1206)의 중심 피치 다른 한편으로는 멀티-채널 광학기(130)의 채널 거리 사이의 거리와 함께, 평균 투사 거리 L 에 대한 적응이 수행될 수 있거나 평균 단일 이미지 거리가 후자에 의존하여 조정된다. 단계(1208a) 다음에, 개별 이미지들(1206)은, 예를 들어, 평균 투사 거리 L에서 평면-평행 영역으로 정밀하게 또는 정확하게 중첩되고, 만약 광학 부정확이 야기되면, 예를 들어, 멀티-채널 광학기의 위에서-언급된 맵핑 에러들에 의해 또는 개별 채널들의 상이한 텔레센터들(telecenters)에 의해 무시된다.
다음 단계 (1208b) 에서, 개별 이미지들(1206)은 이미지 평면(129)에서 서브-영역들(124)에서 사전-왜곡의 대상이고, 이는 예를 들어, 모든 개별 이미지들(1206)에 동일하다. 이 처리는 물론 단계(1208)에 앞서 단계(1204)에 더욱 앞서 수행될 수 있다. 도 16의 경우에, 예를 들어, 사전-왜곡(1208)은 평면-평행 방향에 관한 틸팅 때문에 개별 이미지들의 사다리꼴 왜곡을 수정한다. 도 17에서, 이미징 평면(129)에서 개별 이미지들의 사전-왜곡(1206)은 과장된 방식으로 도시된다. 일반적으로, 사전-왜곡 (1208b)이 왜곡 수정을 처리하는 것은 개별 이미지들(1206)이 멀티-채널 광학기에 의해 투사 표면(150)에 맵핑되는 이미징 스케일(scale)이 투사 표면(150)에서 개별적으로 고려되는 위치가 투사 디스플레이에 대해 갖는 거리에 의존하고 따라서 전체 이미지를 넘어 변화한다는 사실로부터 도출된다.
사전-왜곡(1208b) 후에, 이미징 평면(129)의 서브-영역들(124)에서 개별 이미지들(1206)은 단계(1208c)에서 채널 당 개별적으로 왜곡된다. 이 단계는 또한 평면-평행 방향으로부터 벗어나는 투사 표면(150)에 초점의 심도의 적응(adaptation)을 수행한다. 만약 하나가 사전-왜곡(1208b) 후에 개별 이미지들(1206)을 투사하는 결과를 보게 된다면, 전체 이미지, 즉 데이터(1200)에 따른 투사된 이미지는, 투사 표면(150)에서 왜곡되지 않고 나타나며, 그러나 예를 들어, 평균 투사 거리에서만 정밀할 것이다. 채널-바이-채널 왜곡(1208c) 후에, 개별 이미지들(1206'')은 그것들이 투사 표면(150)에서 투사 디스플레이의 광학 축을 따라 상이한 심도들 때문에 도 16에 따라 논의된 서브-영역들(124)에서 서로 대응하는 포인트들의 배치 변화를 실현하도록 각 채널에 대해 개별적으로 왜곡된다. 이와 같이, 투사 표면(150)의 위치 또는, 도 16의 각도 같은, 평균 투사 거리에서 그것의 평면-평행 방향으로부터의 편차는 단계들(1208b 및 1208c) 양쪽에서, 각 채널에 대해 개별적으로 단계 (1208c)에서 그리고 모든 채널들에 대해 같은 방법으로 사전 왜곡(1208b)에서, 영향을 미치는(influencing) 파라미터이다.
그것에 더해, 각 채널에 대한 왜곡(1208c) 각각은 채널들의 이미 언급된 상이한 주변 거리들로부터 도출되는 편차들처럼, 즉, 투사 디스플레이의 광학 축에 대한 서브-영역들(124)의 상이한 거리들인, 상이한 채널들 중에 존재하는 다른 편차들, 그리고 멀티-채널 광학기(130)의 개별 채널들의 다른 가능한 동일 투사 광학기의 관련 굴절 강도들 및, 빨강, 초록 및 파랑 같은, 투사 디스플레이의 상이한 컬러 채널들에 대한 서브-영역들의 상이한 할당 때문에 가능한 편차들을 수정하기 위한 의도인 위에서도 언급된 채널 당 왜곡을 실행할 수도 있다.
단계(1208a)에 관해, 동일한 것들이 투사 표면을 넘어 지역적으로 변화하는 이미징 스케일 때문에 전체 이미지의 광도는 시각적으로 변화할 수 있는 환경을 고려하고 다룰 수 있다는 것에 주의해야 한다. 이와 같이, 이미징 시스템은 그들의 숫자를 제어하는 것에 의해 또는 배치 내에서 대응하는 이미지 포인트들의 전달을 변화시키는 것에 의해, 중첩된 이미지 내에서 조명의 적응이 일어나는 것이 실행될 수 있다. 다른 말로, 기여하는 배치 당 채널들 또는 기여하는 이미지 포인트들 숫자는 다양할 수 있고, 예를 들어 이러한 숫자는 더 먼 것들에 대해 투사 표면의 더 가까운 영역들에서 투사 포인트들에 대해 더 낮다. 바람직하게, 전체 이미지상에 그들의 효과에서 이러한 채널들의 광학적 불이익을 최소화하기 위해, 축으로부터 먼 채널들로부터의 기여는 생략된다. 그러나, 배치 포인트들의 광도 감소는 오직 포인트들이 더 가까운 투사 평면 영역에 존재하는 배치들에 대해 적용될 수 있다. 이러한 광도 감소는 축에 근접한 채널들에 대해서보다 축으로부터 먼 채널들에 대해 더 클 수 있다. 다른 말로, 이미징 시스템(120)은 조명을 균질화하기 위해 그러한 방식으로 적용될 수 있고, 이미징 평면(129)에서 배치들의 포인트들의 광도의 합은 개별 배치들에 개별 포인트에 기여하는 서브-이미지들(124)의 숫자의 변화 및/또는 포인트들의 광도 변화에 의해, 멀티-채널 광학기에 의해 개별 배치들의 포인트들이 중첩되는 멀티-채널 광학기(130)에 대한 전체 이미지에서 개별 공통 포인트의 거리에 의존하여 전체 이미지를 넘어 변화된다. 개별 배치에 개별 포인트에 기여하는 서브-이미지들(124)의 숫자의 변화 및/또는 포인트들의 광도 변화는 축으로부터 먼 채널들의 서브-이미지들(124)의 포인트들이 전체 이미지(160)에 더 적게 기여한다.
도 17에 따른 프로세스는, 미리 설정된 이미지로부터, 어떻게 마스크가 서브-영역(124)에서 개별 이미지들을 발생시키기 위해 이미징 시스템에 대해 발생될 수 있는지에 대해 프로세스로 보여질 수 있다는 것에 주의하라. 이는 광도 레벨링의 위에서 언급된 고려(consideration)에 대해 적용된다. 마스크 발생에 대한 도 17에 따른 프로세스를 적용하는 경우에 특히, 개별 서브-이미지들을 넘어 채널 당 대물 이미지 포인트 사이즈의 적응은, 블러링(blurring)을 피하기 위해 그리고 서브-이미지들의 가능한 확장들로부터 도출되는 다르게 확장된 이미지 포인트들의 중첩에 상호작용하도록 단계(1208c)에서 수행될 수 있다.
위 설명으로부터 명확히 보이는 것처럼, 위 실시예들은 상이한 투사 표면(150) 상에 투사를 실현하기 위해 이용될 수 있다. 일반적으로, 각 자유-형태 표면은 투사 표면(150)으로 기능할 수 있다. 투사 표면(150)은 불연속 위치들을 포함할 수도 있다.
게다가, 투사 디스플레이는 유저 입력 또는 자동적인 것처럼, 투사 표면(150)은 조정가능하고, 투사 디스플레이가 정밀한 방식으로 투사되는 이미지(1200)를 맵핑하는 투사 표면(150)은, 투사 디스플레이가 그것에 이미지를 투사하기 위한 방향으로 스크린 또는 벽의 실제 형태를 근사하는 것으로 실행될 수 있다는 것에 주목해야 한다.
하나의 조정 옵션은, 예를 들어, 투사 디스플레이에 대한 투사 표면(150)의 평균 거리 L 에 관련되고, 여기서 투사 거리 L 이 단계(1208a) 에 영향을 미친다. 상기 거리는 개별 거리 센서(미도시)를 통해 투사 디스플레이에 의해 감지될 수도 있다. 게다가, 평균 투사 거리 L 은 알려진 테스트 이미지가 상이한 평균 투사 거리들로 투사된다는 점에서 반복 프로세스를 통해 감지될 수 있는 가능성이 있고, 여기서 투사의 결과는, 이용될 조정(adjustment)처럼, 나중의 품질 측정을 최대화하는 하나를 선택하기 위해 투사 디스플레이의 카메라(미도시)를 통해 정밀도 또는 대비(contrast)에 관한 실제 스크린 상에 측정된다.
또다른 조정 옵션은 틸트 각도 a의 조정일 수 있다. 틸트 각도는 유저에 의해 입력될 수도 있고 자동적으로 결정될 수도 있다. 자동 결정은 전체 이이미지를 넘어 최적으로 밸런스된 대비로 조정을 이용하기 위해 위에서-언급된 카메라에 의해 테스트되고 감지되고 측정될 상이한 각도 조정을 제공할 수 있다. 동일한 절차는 축 y 주변 틸트 각도에 대해 이용될 수 있다. 반복적으로 다른 틸트 각도로 테스트 이미지를 투사하는 것은 평균 투사 거리를 변화시키는 것과 함께 결합하여 수행될 수 있다.
추가 조정 옵션은 투사 디스플레이의 방향으로 굴곡지거나 또는 투사 디스플레이로부터 멀리 굴곡진 투사 표면들로 투사 표면에 적용하기 위해 투사 표면(150)의 굴곡(curvature)의 반지름의 조정이다. 여기서, 유사한 절차가 이용될 수 있고, 즉 상이한 굴곡의 반지름을 갖는 테스트 이미지를 투사하는 것 그리고 가장 좋은 투사 품질 결과를 도출하는 굴곡의 반지름에서 측정한 개별 조정에서 이미 언급된 선택적 카메라로 카메라 이미지를 녹화하는 것이다.
상기 조정은 명백히 유저-컨트롤 방식으로 수행될 수도 있다. 상기-언급된 유저 조정 옵션들에 대해, 장치의 키패드가 예를 들어 이용될 수 있고, 투사 디스플레이가 설치되고, 모바일 폰 또는 랩탑 또는 유사한 것들의 키보드같은 것들이다. 이미징 시스템(120)은 서로 독립적인 다음 유저 조정 옵션 또는 자동 조정 옵션의 하나 또는 몇몇을 허용하도록 실행될 수 있다:
a) 투사 표면 결과들의 위치에서 개별 직선 이동을 갖는 멀티-채널 광학기에 대한 투사 표면의 평균 투사 거리의 변화가 도출되는 서브-이미지들의 변경,
b) 이미징 평면에 대한 투사 표면의 틸팅의 변화가 도출되는 서브-이미지들의 변경,
c) 이미징 평면에 관련한 동일한 것의 틸팅 때문에 투사 표면에서 전체 이미지의 왜곡을 보상하기 위해 사다리꼴 왜곡 수정을 동시에 적용하는 것에 의해, 이미징 평면에 대한 투사 표면의 틸팅의 변화를 도출하는 서브-이미지들의 변경,
d) 이미징 평면에 평면-평행 방향과 관련된 투사 표면의 구부러짐의 변화가 도출되는 서브-이미지들의 변경, 및
e) 이미징 평면에 평면-평행 방향에 관련된 동일한 것의 구부러짐 때문에 로컬 맵핑 변화 때문에 투사 표면에서 전체 이미지의 왜곡을 보상하기 위해 왜곡 수정을 동시에 적용하는 것에 의해, 이미징 평면에 투사 표면의 구부러짐의 변화를 도출하는 서브-이미지들의 변경,
개별 매개변수화를 이용하는 것에 의해, 예를 들어 위에서 논의된 것과 유사하게, 유사한 절차가 어떠한 투사 표면 기하에 대해 명백히 이용될 수 있다. 예를 들어, 곡률의 중심은 측면으로 이동가능한 방식으로 실행될 수 있다. 예를 들어, 라인 격자는 테스트 이미지로 이용될 수 있다. 그러나 다른 테스트 이미지는 상이한 조정 또는 셋팅 파라미터들에 대해 이용될 수 있다.
이와 같이, 요약에서, 위 실시예들은 높은 대비 및 정밀한 맵핑이 보장될 수 있도록, 틸팅된, 굴곡진 표면들, 자유-형태 스크린 구조 또는 유사한 것들에 또는 크게 변화하는 투사 거리들을 넘어 이미지의 정면 투사의 문제에 대한 해법을 설명한다.
여기서, 위 실시예들은 높은 광도 및 초점의 높은 심도, 작은 설치 공간에 의해 특징지어진다. 특히, 틸팅된 광학기가 실시예에서 필요하지 않다. 광 분배가 투사시 이미지에서 또는 스크린에 대한 소스로부터 시작하여 균일하게 분포되는, 그래서 추가적인 광학 구성요소 없이 이미지의 원축오차(vignetting)를 방지하는, 광소스의 균일화가 가능하다. 균질화는 여기서, 각도 및 공간 변수처럼, 광도 및 컬러 값의 광소스의 입력 분포를 믹싱하는 것을 의미할 수 있다. 추가적으로, 위 실시예와 함께, 초점의 높은 심도는 작은 f-숫자(f-number) 또는 열린 조리개와 함께 가능하다. 이와 같이, 위 실시예는, 단순하고, 컴팩트한 시스템을 표현하며 이는 어떠한 모양을 갖는 또는 틸팅된 스크린 기하 구조상에 정밀하고, 밝은 이미지를 투사할 수 있다.
도 17에서 단계(1208c)는 서브-영역들에서 개별 이미지들을 변경하며 그들은, 높은 대비, 정밀한 투사가 몇몇 떨어진 거리 또는 연속적인 거리 범위에서 도출되는 배치 중심으로부터 시작하여, 배치를 가로질러 변화한다. 특정 투사 거리는 서브-영역의 개별 이미지 내에서 각 포인트에 할당되며, 이는 틸팅되고 선택적으로 굴곡진 표면에 정밀하게 포커싱된 투사를 가능케한다. 이는 서브-영역들의 분포 내에 스크린 상에서 중첩되는 포인트들의 정해진 피치 거리에 의해 수행된다. 결론적으로, 개별 이미지들 또는 서브-영역들 또는 개별 이미지들의 서브-부분들(sub-portions)의 측면 이동 또는 서브-영역들의 위치-의존 왜곡이 도출된다.
위 옵션을 고려하면 이미징 시스템은 정적, 고정된 마스크일 수도 있고, 후자는 예를 들어, 석판인쇄로(lithographically) 제작될 수도 있다. 게다가, 투사 디스플레이의 광학 축은 이미징 평면(129) 상에 직각으로 서는 것처럼 대부분 가정되었으나, 꼭 이런 경우가 되어야 하는 것은 아니다. 오히려, 예를 들어, 함께 이용될 도 1에 따른 몇몇 투사 디스플레이들이 더 큰 투사 디스플레이 시스템을 다시 형성하는 것이 가능하다. 상기 투사 디스플레이는 결합될 때 훨씬 더 큰 전체 이미지를 도출하기 위해, 공통 확장된 투사 표면에, 아마도 중첩 없이, 예를 들어 서로 부착되는, 그들의 개별 전체 이미지를 투사할 것이다. 이 경우, 투사 디스플레이들의 광학 축들은, 예를 들어, 수렴할 수 있다.
위 실시예들에서, 상이한 투사 거리가 투사 표면(150)에서 개별 이미지들로 인코딩되었다. 이후 논의되는 대안적인 실시예들에 따라, 이 인코딩이 개별 투사 거리를 실현하기 위한 것처럼, 멀티-채널 광학기의 투사 광학기 또는 렌즈들을 통해 수행되는 것도 가능하다. 그러한 실시예들에 따라, 각 채널은, 오직 투사 표면(150) 또는 스크린에 대응 거리에 대응하는, 전체적으로 적은 전송 또는 휘도(luminance)를 의미하는, 전체 이미지 정보를 투사하지 않는다. 이와 같이, 이는 채널들의 배치 프로젝터들의 간삽법이며, 여기서 각 서브-배치는 거리에 할당된다. 여기서, 만약 광학기가 이미징 시스템에 관해 평면-평행 평면내에 있는 경우, 배치를 가로질러 개별 투사 광학기의 초점 길이 적용을 통하는 것처럼, 광학기를 포커싱(focusing)하는 것 또한 적용된다.
이전 문단에서 논의된 실시예들에 따라, 도 1의 투사 디스플레이가 실행되며, 위 실시예들로부터 편차에서, 예를 들어 다음 방법에서, 여기서 그러나 편차를 제외하고, 위 실시예들에 관해 위에서 설명된 모든 변경 옵션들 또한 다음 것들에 적용한다는 것이 주목되어야 한다. 이와 같이, 아래에서 설명된 대안적 실시예들에 따라 투사 디스플레이는, 개별 이미지들의 맵핑이 투사 표면에서 전체 이미지에 중첩되고, 채널 당 이미징 시스템(120) 각각의 하나의 할당된 서브-영역들을 맵핑하도록 구성되는 멀티-채널 광학기(130) 뿐만 아니라, 이미징 시스템(120)의 이미징 평면(129)의 서브-영역들(124)의 분포에서 개별 이미지들을 발생시키도록 실행되는 이미징 시스템(120)을 포함할 수도 있다. 그러나, 상기 배치들은 표면(150)에서 할당된 투사 이미지 포인트들의 투사 거리 상에 상기 언급된 의존을 가져야 하는 것은 아니다. 투사 표면(150)은 요구되는 투사 정밀도를 얻기 위해 이에 대한 보상으로, 그러나 이미징 평면에 관해 틸트되는 또는 비-평면 자유-형태 표면일 수 있고, 이미징 시스템(110) 및 멀티-채널 광학기(130)는 전체 이미지에서 개별 공통 포인트가 멀티-채널 광학기(130)에 대해 갖는 거리에 의존하여 전체 이미지를 가로질러 전체 이미지에 대한 각 채널의 분포의 실행이 지역적으로 변하도록 실행된다. 예를 들어, 이미징 시스템(110) 및 멀티-채널 광학기(130)는 전체 이미지에서 개별 공통 포인트들이 멀티-채널 광학기(130)에 대해 갖는 거리에 의존하여 전체 이미지를 가로질러 중첩된 채널들의 숫자가 지역적으로 변하도록 실행될 수 있다.
특히, 이미징 시스템(110) 및 멀티-채널 광학기(130)는 상이한 투사 표면 거리에 대해 채널들의 분리된 집합들을 포함하는 것이 가능하다. 이는 도 16에 유사하지만 위 실시예에 관해 차이를 명확히 보여주는, 도 18에 기반하여 논의될 것이다. 대안적 실시예에 따라, 모든 11x11 채널들이 아니라, 할당된 투사 광학기를 갖는 서브-영역들(124)은 전체 이미지에 책임이 있다. 오히려, 채널들의 제1집합은, 여기서 예를 들어, 밑의 6x11 채널들은 멀티-채널 광학기(130)에 대한 거리의 제1간격(first interval) I2 에 있는 전체 이미지의 제1부분(first portion)에 전체 이미지에 대한 중첩을 제한하도록 실행된다. 상기 제1집합에 대해 분리된 제2집합은, 여기서 5x11 채널들의 위 절반이고, 제1간격 I2 의 모든 거리들보다 더 큰 거리를 포함하는 멀티-채널 광학기(130)에 거리의 제2간격 I1 에 있는 전체 이미지의 제2부분에 전체 이미지에 대한 중첩을 제한하도록 실행된다. 간격 I1 및 I2 는 여기서 예시적으로 중첩이 없지만, 꼭 이런 경우여야만 하는 것은 아니다. 예를 들어, 불연속 자유-형태 표면이 오직 두개의 다른 거리 범위를, 즉 L1 및 L2를, 가지는 경우에, 간격들은 닿아야 할 필요가 없고 개별 거리들에 대해 감소될 수 있다. 서브-영역들(124)의 개별 이미지들은 여기서 개별적인 것들을 커버하나, 더 이상 전체 이미지의 모든 부분들을 커버하는 것은 아니다. 위쪽(top) 서브-영역들에서 개별 이미지들은, 예시적으로 강조된 포인트들 1 및 2 중에서, 동일한 것들이 간격 I1 내에 있기 때문에, 포인트 1에 대응하는 대응 포인트들만을 포함하고, 아래쪽(bottom) 서브-영역들의 개별 이미지들은, 예시적으로 강조된 포인트들 1 및 2 중에서, 동일한 것이 간격 I2 내에 있기 때문에, 오직 포인트 2에 대한 대응 포인트들을 포함한다.
그들의 개별 거리 간격에 대한 개별 채널을 초점맞추기 위해, 채널들은 개별 이미지들에서 포인트들의 배치들은, 각각이 전체 이미지(160)에서 개별 부분 I2 에서 개별 공통 포인트 2 에서 멀티-채널 광학기(130)의 채널들의 제1(아래쪽) 집합에 의해 중첩되고, 제1집합의 채널들의 조리개 중심의 투사가 배치되는 곳에서(즉 도 18에서 아래쪽 6x11 서클의 중심) 위치들의 배치로부터 확장으 제1비율(first ratio)을 갖는 중심 확장에 의해 주로 도출되도록 구성되며, 반면 개별 이미지들에서 포인트들의 배치는, 각각은 전체 이미지에서 제2부분 I1 에서 개별 공통 포인트 1 에서의 멀티-채널 광학기(130)의 채널들의 제2집합에 의해 중첩되고, 제2집합의 채널들의 조리개 중심의 투사가 배치되는 곳에서(즉 도 18에서 아래쪽 6x11 서클의 중심) 위치들의 배치로부터 확장의 제2비율을 갖는 중심 확장에 의해 주로 도출되며, 확장의 제1비율은 확장의 제2비율보다 높다. 이는, 아래쪽 채널들의 채널 투사 광학 중심의 배치에 비교하여, 포인트 2에 대응하는 포인트들의 배치는 위쪽 채널들의 채널 투사 광학 중심의 배치에 관해 포인트 1에 대으하는 포인트들의 배치보다 더 확장된다는 것을 의미한다. 이는 다른 방식으로 일어날 수 있다 : 서브-영역들(124) 또는 개별 이미지들을 적용하는 것에 의해 및/또는 아래쪽 채널들의 채널 투사 광학 중심의 피치에 비교하여 위쪽 채널들의 채널 투사 광학 중심의 상이한 피치를 제공하는 것에 의해.
멀티-채널 광학기(130)는 제1집합의 채널들이 제2집합의 채널들 보다 멀티-채널 광학기(130)에 더 작은 거리로 포커스(focus)되도록 실행될 수 있다. 이러한 방식으로 개별 채널들의 초점의 광학적 심도를 초과하는 초점의 심도의 영역을 커버하는 것이 가능해진다.
위 실시예들은 이제 채널들의 각 집합이 거리의 확장된 영역을 넘어 그것의 개별적으로 할당된 간격에서 다시 정밀하도록 도 18에 따른 변화와 함께 결합될 수 있다. 다른 말로, 물체를 가로질러 투사 거리의 코딩과의 결합은 이미지 품질을 더 높일 수 있게 이용될 수 있다. 이는, 예를 들어, 개별 채널들의 초점의 심도가 충분하지 않은 경우 극단적인 스크린 기하 구조에 대해 이점을 가질 수 있으며, 예를 들어, 전체 거리 범위를 커버하기에 너무 작은 f-수 또는 더 큰 초점 길이 때문에, 즉 채널 당 포커싱이 필요하게 된다. 이와 같이, 각각은 전체 이미지(160)의 개별 공통 포인트 1에서 멀티-채널 광학기(130)의 제1집합의 채널들에 의해 중첩되는, 이미징 시스템(120)이 개별 이미지들에서 포인트들의 배치, 또는 전체 이미지의 개별 공통 포인트 1 에서 멀티-채널 광학기(130)의 제2집합의 채널들에 의해 개별적으로 중첩되는 개별 이미지들의 포인트들의 배치는 전체 이미지에서 개별 공통 포인트 1 또는 2가 멀티-채널 광학기(130)에 대해 갖는 거리에 의존하여 달라진다.
여기서, 물체(124)를 가로질러 투사 거리의 코딩은 연속적인 방법으로 이루어질 필요는 없고, 별개로 실현될 수 있다는 것이 더 주목되어야 한다. 배치를 변경하는 것은 개별 단계들에서 가능하고, 이는 시스템을 상당히 단순화시키며, 특히 개별 투사 대상에 대해서이다. 하나의 예로서, 키보드의 이미지는 아주 평평한 각도에서 고정 키보드의 더 정확한 투사로, 투사될 컨텐츠로 보여질 것이다. 여기서, 서신의 각 열에 대해, 키의 F 열같이, ' 에서 = 까지의 열, A 에서 ' 까지의 열, Z에서 M 까지의 열 등등, 또는 각 키에 대해서 투사 거리가 계산되노 이와 같이 배치들의 개별 차이들만이 도입된다. 동일한 것들이 불연속된, 즉 비-연속적일 수 있는 대상들에 대해 일반적으로 또는 투사될 라인 패턴(line patterns)들에 적용할 수 있다.
일반적으로, 위의 설명에 관해 투사 거리에 비교하여 프로젝터의 확장은 일반적으로 그리 중요하지 않다는 것이 주목되어야 한다. 이는 배치 센터에 관해 혼자 스크린의 거리가 계산될 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 극단적인 경우에, 채널 당 스크린에 대한 거리의 변화가 일어날 수 있고, 이는 채널 당 다시 수정될 수 있다.
위 실시예들에 대한 가능한 응용들은 가정용 및 모바일 분야에서 퍼스널 커뮤니케이션 및 엔터테인먼트 전자기기들 및 데이터 시각화 분야이다. 응용의 추가 분야는 승객들을 즐겁게 하기 위한 또는 운전자 보조 시스템 같은 환경 정보, 네비게이션, 컬러 상태 정보의 투사된 디스플레이에 대한 헤드-업 디스플레이의 형태로 비행기 및 차량 분야이다. 계측 및 의학 기술 분야 또한 가능하고, 뿐만 아니라 산업 및 생산 플랜트에서의 디스플레이 응용도 가능하다. 유닛들을 조명할 때 위 투사 디스플레이의 이용은, 자동차에서와 같은, 앞 헤드라이트, 효과 조명이 또한 가능하다.
응용의 추가 분야는 일반 의학 응용(예를 들어, 굴곡진 망막(retina)을 조명하는 것) 및 안과학의 조명, 홈 인포테인먼트(예를 들어, 홈 커뮤니케이션 분야 - 주방 투사투사투사 기계 시야에 대해 틸팅된 그리고 선택적으로 굴곡진 표면 상의 투사의 실현 및 조명 시스템이다.
비록 몇몇 관점들은 장치들의 문맥에서 설명되지만, 이러한 관점들은 또한 대응하는 방법의 묘사도 나타낸다는 것이 명백하며, 여기서 블록 또는 장치는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 대응한다. 유사하게, 방법 단계의 문맥에서 설명된 관점들은 대응하는 장치의 대응하는 블록 또는 아이템 또는 특징의 설명 또한 나타낸다. 특정한 실행의 요구들에 의존하여, 이 발명의 방법 단계들 몇몇 또는 전부는, 마이크로프로세서, 프로그래머블 컴퓨터 또는 전기 회로같은, 하드웨어 또는 소프트웨어에서 실행될 수 있다. 몇몇 실시예들에서가장 중요한 방법 단계들 몇몇 또는 몇개는 그러한 장치에 의해서 수행될 수도 있다.
특정한 실행의 요구들에 의존하여, 이 발명의 실시 예들은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 실행될 수 있다. 실행들은 전자적으로 읽을 수 있는 컨트롤 신호들을 그곳에 저장하고 있는 디지털 저장매체, 예를 들어 플로피 디스크, DVD, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM 또는 플래시 메모리,를 이용하여 수행될 수 있고 그것은, 각 방법이 수행되는, 프로그래밍 가능한 컴퓨터 시스템과 연동한다. 디지털 메모리 매체는 컴퓨터-판독가능할 수 있다.
본 발명에 따른 몇몇 실시 예들은 전자적 판독 가능한 컨트롤 신호들을 갖는 데이터 캐리어를 포함하며, 그것은 여기서 설명된 방법 중 하나가 수행되는 프로그래밍 가능한 컴퓨터 시스템과 연동 가능하다.
일반적으로 본 발명의 실시 예들은 프로그램 코드로 컴퓨터 프로그램 결과물에서 실행될 수 있으며, 상기 프로그램 코드는 컴퓨터 프로그램 결과물이 컴퓨터에서 수행될 때 상기 방법 중 하나를 수행하도록 작동되는 것이다. 프로그램 코드는 예시적으로 기계 판독가능 캐리어에 저장될 수도 있다.
다른 실시 예들은 여기에 설명되고, 기계 판독가능 캐리어에 저장된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함한다.
다른 말로, 발명의 방법의 실시 예는, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터에서 운영될 때 여기서 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램이다.
발명의 방법의 또 다른 실시 예는, 여기서 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 그 자체에 포함하는 데이터 캐리어이다.(또는 디지털 저장 매체, 또는 컴퓨터 판독가능 매체)
발명의 방법의 또 다른 실시 예는, 여기서 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 나타내는 신호들의 순서 또는 데이터 스트림이다. 데이터 스트림 또는 신호들의 순서는, 예를 들어 인터넷같은 데이터 통신 연결을 통해 전송되기 위해 예시적으로 구성될 수 있다.
또다른 실시 예는 여기서 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위해 구성되거나 적응되기 위하여 프로세싱 수단, 예를 들어 컴퓨터 또는 프로그래밍 가능한 논리 장치를 포함한다.
또다른 실시 예는 여기서 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 그 자체에 설치된 컴퓨터를 포함한다.
본 발명에 따른 추가 실시예는 수신기에 여기서 설명된 방법들 중 적어도 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 전송하도록 실행되는 시스템 또는 장치를 포함한다. 상기 전송은 예를 들어, 전기적 또는 광학적으로 이루어질 수 있다. 수신기는, 예를 들어, 컴퓨터, 모바일 장치, 메모리 장치 또는 유사한 장치가 될 수 있다. 상기 장치 또는 시스템은, 예를 들어, 수신기에 컴퓨터 프로그램을 전송하기 위한 파일 서버를 포함할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 프로그래밍 가능한 논리 장치(예를 들어 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이)는 여기서 설명된 방법 중 모든 기능 또는 몇몇을 수행하도록 사용될 수 있다. 몇몇 실시 예에서, 필드 프로그래밍 가능한 게이트 어레이는 여기서 설명된 방법 중 하나를 수행하기 위해 마이크로 프로세서와 연동될 수 있다. 일반적으로, 상기 방법들은 바람직하게는 어떠한 하드웨어 장치에 의해서도 수행된다. 동일한 것들이 ASIC 같은, 방법에 특정한 컴퓨터 프로세서(CPU) 또는 하드웨어처럼 범용적으로 이용가능한 하드웨어 일 수 있다.
상기 설명된 실시 예들은 단지 본 발명의 원리를 위해 예시적일 뿐이다. 본 상기 배열의 변형, 변화, 그리고 여기서 설명된 자세한 내용들을 기술분야의 다른 숙련자에게 명백하다고 이해되어야 한다. 그것의 의도는, 따라서, 여기의 실시 예의 설명 또는 묘사의 방법에 의해 표현된 특정 세부사항들에 의해 제한되는 것이 아닌 오직 목전의 특허 청구항의 범위에 의해서만 제한된다는 것이다.

Claims (34)

  1. 이미징 시스템(120)의 이미징 평면(129)의 서브-영역들(124)의 분배에서 개별 이미지들을 발생시키도록 실행되는 이미징 시스템(120); 및
    상기 개별 이미지들의 맵핑이 투사 표면에서 전체 이미지에 중첩되도록, 각 채널당 상기 이미징 시스템(120)의 하나의 할당된 서브-영역을 맵핑하도록 구성되는 멀티-채널 광학기(130);를 포함하고,
    여기서 상기 투사 표면은 상기 이미징 평면에 대해 경사지거나 비-평면 자유-형태 표면이며, 상기 이미징 시스템(100)은, 각각이 상기 멀티-채널 광학기(130)에 의해 상기 전체 이미지(160)에서 개별 공통 지점에서 중첩되는, 상기 개별 이미지들에서 포인트들의 배치들이 상기 전체 이미지에서 상기 개별 공통 포인트가 상기 멀티-채널 광학기(130)에 대해 갖는 거리에 따라 다르게 실행되는 투사 디스플레이(100).
  2. 제1항의 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    여기서 상기 멀티-채널 광학기는 상기 이미징 평면에 기본적으로 수직한 투사 광학기에서 투사 광학기의 이차원적 조립체를 포함하며, 여기서 상기 개별 이미지들의 맵핑들이 상기 투사 표면에서 상기 전체 이미지에 중첩되도록, 상기 투사 광학기 조립체는 상기 투사 표면의 방향으로 각각 개별 광학 축을 따라 상기 이미징 시스템의 하나의 할당된 개별 이미지를 맵핑하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  3. 제2항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    여기서 상기 투사 광학기(134)는 상기 할당된 서브-영역들(124)에 관한 편심(decentration)(135)을 포함하며, 여기서 상기 투사 광학기(134)의 중심 피치(pPL)는 상기 할당된 서브-영역들(124)의 중심 피치(pOBJ)보다 작으며, 상기 투사 표면에 중첩된 상기 전체 이미지(162)는 실상인 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  4. 제2항에 따른 투사 시스템에 있어서,
    상기 투사 광학기(134)는 상기 할당된 서브-영역들(124)에 관한 편심(137)을 포함하며, 여기서 상기 투사 광학기(134)의 상기 중심 피치(pPL)는 상기 할당된 서브-영역들(124)의 상기 중심 피치(pOBJ)와 동일하거나 그보다 크며, 상기 투사 표면에 중첩된 상기 전체 이미지(202)는 허상인 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  5. 제2항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 투사 광학기(134)는 상기 할당된 서브-영역들(124)에 대해 중심에 있고 콜리메이팅 효과(collimating effect)를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  6. 제3항, 4항 또는 5항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 투사 광학기 조립체(130)은 투사 광학기의 상기 이차원 조립체(132)에 대해 다운스트림인 전체 렌즈들(310, 312)을 더 포함하며,
    상기 투사 광학기들(134)는 상기 할당된 서브-영역들(124)에 대해 중심에 있고 콜리메이팅(collimating) 효과를 가지며, 상기 투사 광학기 조립체(130)는 투사 광학기들의 이차원 전체 렌즈들(310, 312)의 초점 평면(focal plane)에서 상기 투사 광학기(134)로부터 콜리메이팅된(collimated) 빔들(315)의 초점을 다시 맞추도록, 또는 다운스트림 전체 렌즈들에 의해 집중하고 한편으로는 상기 투사 광학기들(134) 및 다른 한편으로는 상기 서브-영역들(124) 사이의 편심에 의해 도출되는 효과적인 초점 평면에서 투사 광학기들(134)로부터 분산/수렴 빔(beams)들을 집중시키기 위해 실행되는 투사 광학기들(134)의 이차원 조립체(132)와 협력하는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  7. 제6항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    평균 투사 거리가 조정될 수 있도록, 상기 전체 렌즈(310, 312)는 가변 초점 길이를 갖는 광학기들에 따라 실행되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  8. 제7항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    가변 초점 길이를 갖는 광학기들은 줌(zoom) 대물렌즈 또는 유체 렌즈인 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  9. 제2항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 렌즈들은 분산적으로 또는 수렴적으로 작동하는 광학 축들을 따라 상기 개별 서브-영역의 개별 이미지의 투사에 영향을 미치도록,
    각 투사 광학기들(414)은 개별 투사 광학기들의 조리개에 대해 중심에서 분산되는 렌즈 꼭지점(415)를 포함하고, 여기서 렌즈 꼭지점(415)의 중심 피치는 상기 할당된 서브-영역들(124)의 상기 중심 피치보다 크거나 작은 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  10. 제2항에서부터 9항 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 서브-영역들 및 상기 개별 투사 광학기들 사이의 거리는 기본적으로 상기 개별 투사 광학기들의 초점 길이에 기본적으로 대응하는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  11. 제2항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 서브-영역들 및 상기 개별 투사 광학기들 사이의 거리는 상기 개별 투사 광학기들의 초점 길이에 기본적으로 대응하며, 그러나 상기 축으로부터 먼 투사 렌즈들은 이 채널들의 더 큰 이미지 거리 때문에 디포커스(defocus)를 수정하기 위해 더 큰 초점 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미징 시스템은 상기 배치들이 멀티-채널 광학기(130)로부터 보이는 입체각 영역에 따라 추가적으로 다르도록 더 실행되고, 상기 개별 공통 포인트는 상기 멀티-채널 광학기(130)의 맵핑 에러들을 보상하기 위해 위치하는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  13. 제12항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미징 시스템은 상기 배치가 멀티-채널 광학기로부터 보여지는 입체각 영역에 따라 추가적으로 다르도록 실행되고, 상기 개별 공통 포인트는 상기 멀티-채널 광학기(130)의 맵핑 에러들이 각 채널에 대해 개별적으로 보상될 수 있도록 위치하는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 멀티-채널 광학기(130)에 대한 전체 이미지에서 상기 개별 공통 포인트의 거리에 의존하는 배치들 사이의 차이는 상기 배치들 사이에서 중심 확장에 주로 반영되도록 이미징 시스템이 실행되며, 각각이 상기 개별 이미지들에서 제2배치들의 포인트들이 멀티-채널 광학기 조립체에 의해 중첩되는 곳에서 상기 전체 이미지에서의 개별 공통 포인트보다 상기 멀티-채널 광학기(130)에 덜 먼 전체 이미지에서 개별 공통 포인트의 멀티-채널 광학기들에 의해 중첩되는, 상기 개별 이미지들에서 포인트들의 제1배치들이 제2배치들에 대해 측면으로 더 확장되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미징 시스템(120)이, 상기 전체 이미지를 가로질러 조도(illuminance)를 균질화하기 위해, 즉 상기 개별 배치들에 개별 포인트를 기여하는 서브-영역들(124)의 숫자의 변화 및/또는 상기 포인트들의 조도 변화에 의해, 상기 개별 배치들의 포인트들이 멀티-채널 광학기들에 의해 중첩되는 상기 멀티-채널 광학기(130)에 대한 전체 이미지에서 개별 공통 포인트의 거리에 의존하는 상기 이미징 평면(129)에서의 배치들의 포인트들의 광도의 합계를 다르게 하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  16. 제15항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미징 시스템(120)은 상기 개별 배치들에 대한 개별 포인트를 기여하는 서브-영역들(124)의 숫자의 변화 및/또는 포인트들의 광도 변화가 상기 축으로부터 먼 채널들의 서브-영역들(124)의 포인트들이 전체 이미지(160)에 더 적게 기여하는 것으로 실행되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미징 시스템은 이미징 평면에 관련된 동일한 경사 때문에 투사 표면에서의 전체 이미지의 왜곡이 수정되도록 픽셀 배치 데이터를 사전-왜곡하는 것에 의해, 상기 전체 이미지를 표현하는 픽셀 배치 데이터로부터 상기 개별 이미지들을 발생시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  18. 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미지 시스템은 후방 조도 또는 반사 배경 또는 방출 이미징 시스템을 갖는 투과 이미징 시스템 또는 반사 이미징 시스템인 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  19. 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미지 시스템은 투과율 측면 변화에 의해 상기 개별 이미지들을 디스플레이 하도록 실행되는 투과 이미징 시스템이며, 상기 투사 디스플레이는 광 소스 및 필드 렌즈들 또는 필드 렌즈 배치를 포함하며, 상기 이미지 시스템은 상기 멀티-채널 광학기들의 쾰러 조명이 실현되도록, 상기 필드 렌즈들은 상기 개별 이미지들에 대해 떨어져서 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  20. 제19항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    추가로 텔레센트릭(telecentric) 조명을 취소하기 위해 필드 렌즈들을 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  21. 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    미세하게 구조화된 마스크의 형태처럼, 상기 이미징 시스템의 적어도 부분이 수동적으로 적용되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  22. 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미징 시스템 및 상기 멀티-채널 광학기는 상이한 서브-영역들로부터의 동일 개별 이미지들이 픽셀-정밀 방식으로 투사 표면에 중첩되도록 실시되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  23. 제1 그레이/컬러 스케일 해상도로 투사되는 이미지를 수신하도록 실행되는 상기 선행 청구항들 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미징 시스템은 상기 제1 그레이/컬러 스케일 해상도보다 더 작은 제2 그레이/컬러 스케일 해상도를 갖는 상기 개별 이미지들을 디스플레이하도록 실행되며, 상기 투사 디스플레이는 상기 전체 이미지(21, 23)에서 상기 개별 이미지들이, 상기 이미지 포인트에 대응하는 위치에서, 상기 그레이/컬러 스케일 값에 대응하는 그레이/컬러 스케일에 합산하며, 투사될 이미지의 그레이/컬러 스케일 값에 의존하여 투사될 상기 이미지의 이미지 포인트에서 상기 서브-영역들을 제어하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  24. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미징 평면(150)에 중첩되는 상기 전체 이미지(19)가 상기 개별 이미지들보다 높은 해상도를 갖도록 상기 개별 이미지들의 맵핑들이 서브-픽셀 오프셋을 갖는 상기 투사 표면에 중첩되게 상기 이미징 시스템(120) 및 상기 투사 광학기 조립체이 실행되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    상기 이미징 시스템(120)은 서로 독립적인 다음 유저 조정 옵션들 :

    a) 투사 표면 결과들의 위치에서 각각의 병진 시프트를 갖는 상기 멀티-채널 광학기들에 대한 상기 투사 표면의 평균 투사 거리의 변경

    b) 상기 이미징 평면에 대한 상기 투사 표면의 기울기의 변화를 도출하는 상기 서브-이미지들의 변경

    c) 상기 이미징 평면과 관련하여 동일한 기울기 때문에 상기 투사 표면에서 전체 이미지의 왜곡을 보상하기 위한 사다리꼴 왜곡 수정을 동시에 적용하는 것에 의해, 상기 이미징 평면에 대한 상기 투사 표면의 기울기의 변화를 도출하는 상기 서브-이미지들의 변경

    d) 상기 이미징 평면에 대해 평면-평행 방향으로 상기 투사 표면의 굴곡의 변화를 도출하는 상기 서브-이미지들의 변경

    e) 상기 이미징 평면에 대해 상기 평면-평행 방향으로 동일한 굴곡 때문에 로컬 맵핑 변화 때문에 상기 투사 표면에서 전체 이미지의 왜곡을 보상하기 위해 왜곡 수정을 동시에 적용하는 것에 의해, 상기 이미징 평면에 대한 상기 투사 표면의 굴곡의 변화를 도출하는 상기 서브-이미지들의 변경

    중 하나 또는 몇몇을 허용하는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 따른 투사 디스플레이에 있어서,
    카메라 및 조정기를 더 포함하며,
    여기서 상기 조정기는 상기 투사 표면이 실제 투사 표면에 근사되게, 동일한 것들이 테스트 이미지를 디스플레이 하도록, 반복 프로세스에서 이미징 시스템을 제어하는 것에 의해, 멀티-채널 광학기들이 전체 이미지에 대한 개별 이미지들을 중첩시키는 투사 표면을 조절하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이.
  27. 전체 이미지를 디스플레이하는 방법에 있어서,
    이미징 플레인(129)의 서브-영역들(124)의 분배에서 개별 이미지들을 발생시키는 단계; 및
    개별 이미지들의 맵핑이 투사 표면에서 전체 이미지에 중첩되는, 상기 이미징 플레인(129)의 하나의 할당된 서브-영역 각각, 멀티-채널 광학기(130) 각각의 한 채널에 의해 맵핑하는 단계;를 포함하며,
    여기서 상기 투사 표면은 상기 이미징 평면에 경사지거나 비-평면 자유-형태 표면이며, 상기 개별 이미지들의 발생은, 각각이 상기 전체 이미지(160)에서 개별 공통 포인트에서 상기 멀티-채널 광학기들(130)에 의해 중첩되는, 상기 개별 이미지들에서 포인트들의 배치들이 상기 전체 이미지에서 상기 개별 공통 포인트가 상기 멀티-채널 광학기(130)에 대해 갖는 거리에 따라 다른 것을 특징으로 하는 전체 이미지를 디스플레이하는 방법.
  28. 이미징 시스템(120)의 이미징 평면(129)의 서브-영역들(124)의 분포에서 개별 이미지들을 발생시키도록 적용되는 이미징 시스템(120); 및
    상기 개별 이미지들의 맵핑이 투사 표면에서 전체 이미지에 중첩되는, 각 채널 당 상기 이미징 시스템(120)의 하나의 할당된 서브-영역을 맵핑하도록 구성되는 멀티-채널 광학기(130);를 포함하며,
    여기서 상기 투사 표면은 상기 이미징 플레인에 대해 경사지거나 비-평면 자유-형태 표면이며, 상기 이미징 시스템(110) 및 상기 멀티-채널 광학기(130)는
    상기 전체 이미지에 대한 각 채널의 분포의 표시가 전체 이미지에서의 개별 공통 포인트가 상기 멀티-채널 광학기(130)에 대해 갖는 거리에 따라 전체 이미지를 가로질러 지역적으로 변화하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이(100).
  29. 제28항에 따른 투사 디스플레이(100)에 있어서,
    상기 전체 이미지에서의 상기 개별 공통 포인트가 상기 멀티-채널 광학기(130)에 대해 갖는 거리에 따라 채널들에 중첩되는 숫자가 상기 전체 이미지를 가로질러 변하도록 상기 이미징 시스템(110) 및 상기 멀티-채널 광학기(130)가 실행되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이(100).
  30. 제28항 또는 제29항에 따른 투사 디스플레이(100)에 있어서,
    상기 이미징 시스템(110) 및 상기 멀티-채널 광학기(130)는 채널들의 제1집합이 상기 멀티-채널 광학기(130)에 대한 거리들의 제1간격 내에 위치하는 전체 이미지의 제1부분에 대해 전체 이미지에 대한 중첩을 제한하여 실행되도록 상기 이미징 시스템(110) 및 상기 멀티-채널 광학기(130)가 실행되며, 제1집합에 대해 분리된 채널들의 제2집합은 상기 멀티-채널 광학기(130)에 대한 거리들의 제2간격 내에 위치하는 상기 전체 이미지의 제2부분에 상기 전체 이미지에 대한 중첩을 제한하도록 실행되며, 상기 제1간격의 모든 거리들보다 더 큰 거리들을 포함하고, 상기 전체 이미지(160)에서 상기 제1부분에서 개별 공통 포인트에서의 상기 멀티-채널 광학기(130)의 채널들의 상기 제1집합에 의해 개별적으로 중첩되는, 상기 개별 이미지들에서의 포인트들의 배치는, 상기 제1집합의 채널들의 조리개 중심들의 투사이 배치되는 위치들의 배치들로부터 제1확장 비율을 갖는 중심 확장에 의해 기본적으로 도출되며, 상기 전체 이미지에서의 상기 제2부분에서의 개별 공통 포인트에서의 상기 멀티-채널 광학기(130)의 채널들의 제2집합에 의해 개별적으로 중첩되는, 상기 개별 이미지들의 포인트들의 배치들은, 상기 제2집합의 채널들의 조리개 중심들의 투사이 배치되는 위치들의 배치로부터 제2확장 비율을 갖는 중심 확장에 의해 기본적으로 도출되며, 여기서 상기 제1확장 비율은 상기 제2확장 비율보다 큰 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이(100).
  31. 제30항에 따른 투사 디스플레이(100)에 있어서,
    여기서 상기 제1집합의 채널들은 상기 제2집합의 채널들보다 상기 멀티-채널 광학기(130)에 대해 더 작은 거리들로 초점이 맞추어지도록 멀티-채널 광학기(130)가 실행되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이(100).
  32. 제30항 또는 제31항에 따른 투사 디스플레이(100)에 있어서,
    여기서 상기 이미징 시스템(120)은, 각각이 상기 전체 이미지에서의 개별 공통 포인트에서 상기 멀티-채널 광학기(130)의 상기 제1집합의 채널들에 의해 중첩되는, 상기 개별 이미지들에서의 포인트들의 집합, 또는 각각이 상기 전체 이미지(160)에서의 개별 공통 포인트에서 상기 멀티-채널 광학기(130)의 상기 제2집합의 채널들에 의해 중첩되는, 상기 개별 이미지들에서의 포인트들의 집합들이, 상기 전체 이미지에서의 개별 공통 포인트가 상기 멀티-채널 광학기(130)에 대해 갖는 거리에 의존하여 달라지게, 실행되는 것을 특징으로 하는 투사 디스플레이(100).
  33. 전체 이미지를 디스플레이 하는 방법은,
    이미징 평면(129)의 서브-영역들(124)의 분포에서 개별 이미지들을 발생시키는 단계; 및
    상기 개별 이미지들의 맵핑이 투사 표면에서 전체 이미지에 중첩되게, 멀티-채널 광학기(130) 각각의 하나의 채널에 의해, 상기 이미징 평면(129) 각각의 하나의 할당된 서브-영역을 맵핑하는 단계;를 포함하며,
    여기서 상기 투사 표면은 상기 이미징 평면에 대해 경사지거나 비-평면 자유-형태 표면이고, 발생 및 맵핑은 상기 전체 이미지에 대한 각 채널의 분포의 변화가 상기 전체 이미지에서의 개별 공통 포인트가 상기 멀티-채널 광학기(130)에 대해 갖는 거리에 의존하여 상기 전체 이미지를 지역적으로 가로질러 변화하도록 수행되는 것을 특징으로 하는 전체 이미지를 디스플레이 하는 방법.
  34. 프로그램이 컴퓨터 상에서 구동될 때 제27항 또는 제33항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램.
KR1020137033371A 2011-05-18 2012-05-10 경사진 투사 표면 또는 자유-형태 투사 표면들에 전체 이미지를 나타내기 위한 방법 및 투사 디스플레이 KR101798122B1 (ko)

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