KR102632409B1

KR102632409B1 - 렌즈 탈중심을 사용하는 조정가능한 각도 조명을 이용하는 투영 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR102632409B1
Application number: KR1020237017470A
Authority: KR
Inventors: 존 데이비드 잭슨; 대런 헤니건; 네이선 숀 웨인라이트
Original assignee: 돌비 레버러토리즈 라이쎈싱 코오포레이션
Priority date: 2020-10-23
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2024-02-02
Also published as: ES2963667T3; JP7485856B2; CN116472493A; EP4078290B1; WO2022087318A1; JP2023547865A; EP4078290A1; KR20230093464A; US20230384656A1

Abstract

투영 시스템 및 그를 위한 교정 방법은 이미지 데이터에 응답하여 광을 방출하도록 구성된 광원, 광을 조향하도록 구성된 조명 광학 시스템 - 조명 광학 시스템은 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹을 포함함 -, 조향된 광을 온-상태 광으로서 미리 결정된 위치로 반사시키거나 조향된 광을 오프-상태 광으로서 광 덤프로 반사시키도록 각각 구성된 복수의 마이크로미러들을 포함하는 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD); 복수의 마이크로미러 중 각각의 마이크로미러의 실제 배향 각도와 예상 배향 각도 사이의 편차를 결정하는 단계; 제1 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제1 양 및 제2 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제2 양을 계산하는 단계; 및 대응하는 제1 및 제2 양에 따라 제1 및 제2 렌즈 그룹들을 작동시키는 단계에 관한 것이다.

Description

렌즈 탈중심을 사용하는 조정가능한 각도 조명을 이용하는 투영 시스템 및 방법

관련 출원들의 상호 참조

본 출원은 2020년 10월 23일자로 출원된 미국 가출원 제63/104,845호에 대한 우선권을 주장하며, 이 가출원은 그 전체가 참고로 포함된다.

본 개시내용의 분야

본 출원은 일반적으로 투영 시스템 및 투영 시스템을 구동하는 방법에 관한 것이다.

디지털 투영 시스템들은 전형적으로 표면 또는 스크린 상에 이미지를 투영하기 위해 광원 및 광학 시스템을 이용한다. 광학 시스템은 미러들, 렌즈들, 도파관들, 광섬유들, 빔 스플리터들, 확산기들, 공간 광 변조기들(SLM들) 등과 같은 컴포넌트들을 포함한다. 프로젝터의 콘트라스트는 프로젝터의 가장 어두운 출력에 대한 프로젝터의 가장 밝은 출력을 나타낸다. 콘트라스트 비는 프로젝터의 가장 어두운 출력의 휘도에 대한 프로젝터의 가장 밝은 출력의 휘도의 비로서 정의되는, 콘트라스트의 정량화가능한 척도이다. 이러한 콘트라스트 비의 정의는 "정적" 또는 "네이티브" 콘트라스트 비라고도 한다.

일부 투영 시스템들은 공간 진폭 변조를 구현하는 SLM들에 기초한다. 그러한 시스템에서, 광원은 이미지 상에 재생될 수 있는 가장 밝은 레벨을 구현하는 광 필드를 제공할 수 있고, 광은 원하는 장면 레벨들을 생성하기 위해 감쇠되거나 폐기된다. 이러한 아키텍처에 기초하는 투영 시스템들의 일부 고 콘트라스트 예들은 콘트라스트를 개선하기 위해 투영 광학계에서 반-시준된 조명 시스템 및 작은 애퍼처 스톱을 사용한다. 그러한 아키텍처들에서, SLM 상의 조명 각도는 투영된 이미지의 콘트라스트 비 및 선명도에 대한 효과들을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 투영된 이미지에 대한 실질적인 효과를 갖는다.

본 개시내용의 다양한 양태들은 고 콘트라스트 투영 아키텍처의 투영 디스플레이를 위한 디바이스들, 시스템들, 및 방법들에 관한 것이다.

본 개시내용의 일 예시적인 양태에서, 투영 시스템으로서, 이미지 데이터에 응답하여 광을 방출하도록 구성된 광원; 광을 조향하도록 구성된 조명 광학 시스템 - 조명 광학 시스템은 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹을 포함함 -; 복수의 마이크로미러를 포함하는 디지털 마이크로미러 디바이스 - 각각의 마이크로미러는 각각의 마이크로미러가 온 위치에 있는 경우에 조향된 광을 온 상태 광으로서 미리 결정된 위치로 반사시키고, 각각의 마이크로미러가 오프 위치에 있는 경우에 조향된 광을 오프 상태 광으로서 광 덤프로 반사시키도록 구성됨 -; 및 디지털 마이크로미러 디바이스의 복수의 마이크로미러 중의 각각의 마이크로미러의 실제 배향 각도와 디지털 마이크로미러 디바이스의 복수의 마이크로미러 중의 각각의 마이크로미러의 예상 배향 각도 사이의 편차를 결정하고, 제1 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제1 양 및 제2 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제2 양을 계산하고, 제1 양에 따라 제1 방향으로 제1 렌즈 그룹을 작동시키고, 제2 양에 따라 제2 방향으로 제2 렌즈 그룹을 작동시킴으로써, 디지털 마이크로미러 디바이스 상에서 조향된 광의 위치를 유지하도록 구성된 제어기를 포함하는 투영 시스템이 제공된다.

본 개시내용의 다른 예시적인 양태에서, 이미지 데이터에 응답하여 광을 방출하도록 구성된 광원, 광을 조향하도록 구성된 조명 광학 시스템 - 조명 광학 시스템은 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹을 포함함 -, 및 각각의 마이크로미러가 온 위치에 있는 경우에 조향된 광을 온 상태 광으로서 미리 결정된 위치로 반사시키고, 각각의 마이크로미러가 오프 위치에 있는 경우에 조향된 광을 오프 상태 광으로서 광 덤프로 반사시키도록 각각 구성된 복수의 마이크로미러를 포함하는 디지털 마이크로미러 디바이스를 포함하는 투영 시스템을 교정하는 방법이 제공되며, 방법은, 디지털 마이크로미러 디바이스의 복수의 마이크로미러 중의 각각의 마이크로미러의 실제 배향 각도와 디지털 마이크로미러 디바이스의 복수의 마이크로미러 중의 각각의 마이크로미러의 예상 배향 각도 사이의 편차를 결정하는 단계, 제1 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제1 양 및 제2 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제2 양을 계산하는 단계, 및 제1 양에 따라 제1 방향으로 제1 렌즈 그룹을 작동시키고, 제2 양에 따라 제2 방향으로 제2 렌즈 그룹을 작동시킴으로써, 디지털 마이크로미러 디바이스 상에서 조향된 광의 위치를 유지하는 단계를 포함한다.

본 개시내용의 다른 예시적인 양태에서, 이미지 데이터에 응답하여 광을 방출하도록 구성된 광원, 광을 조향하도록 구성된 조명 광학 시스템 - 조명 광학 시스템은 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹을 포함함 -, 및 각각의 마이크로미러가 온 위치에 있는 경우에 조향된 광을 온 상태 광으로서 미리 결정된 위치로 반사시키고, 각각의 마이크로미러가 오프 위치에 있는 경우에 조향된 광을 오프 상태 광으로서 광 덤프로 반사시키도록 각각 구성된 복수의 마이크로미러를 포함하는 디지털 마이크로미러 디바이스를 포함하는 투영 디바이스의 프로세서에 의해 실행될 때, 투영 디바이스로 하여금, 디지털 마이크로미러 디바이스의 복수의 마이크로미러 중의 각각의 마이크로미러의 실제 배향 각도와 디지털 마이크로미러 디바이스의 복수의 마이크로미러 중의 각각의 마이크로미러의 예상 배향 각도 사이의 편차를 결정하는 동작, 제1 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제1 양 및 제2 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제2 양을 계산하는 동작, 및 제1 양에 따라 제1 방향으로 제1 렌즈 그룹을 작동시키고, 제2 양에 따라 제2 방향으로 제2 렌즈 그룹을 작동시킴으로써, 디지털 마이크로미러 디바이스 상에서 조향된 광의 위치를 유지하는 동작을 포함하는 동작들을 수행하게 하는 명령어들을 저장한 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체가 제공된다.

이러한 방식으로, 본 개시내용의 다양한 양태들은 높은 동적 범위 및 높은 해상도를 갖는 이미지들의 디스플레이를 제공하고, 적어도 이미지 투영, 홀로그래피, 신호 처리 등의 기술 분야들에서의 개선들을 달성한다.

다양한 실시예들의 이들 및 다른 더 상세하고 구체적인 특징들이 첨부 도면들을 참조하는 이하의 설명에서 더 충분히 개시된다. 도면들에서:
도 1은 본 개시내용의 다양한 양태들에 따른 예시적인 투영 시스템의 블록도를 예시한다.
도 2a-2b는 본 개시내용의 다양한 양태들과 함께 사용하기 위한 예시적인 공간 광 변조기의 도면들을 예시한다.
도 3a-3b는 본 개시내용의 다양한 양태들에 따른 예시적인 투영 시스템에서의 예시적인 광학 상태들을 예시한다.
도 4는 도 3a-3b의 예시적인 광학 시스템에서의 예시적인 조정 방법을 예시한다.
도 5는 본 개시내용의 다양한 양태들에 따른 예시적인 교정 시스템을 예시한다.
도 6은 도 5의 예시적인 교정 시스템의 예시적인 교정 방법을 예시한다.

본 개시내용 및 그 양태들은 컴퓨터-구현 방법, 컴퓨터 프로그램 제품, 컴퓨터 시스템 및 네트워크, 사용자 인터페이스, 및 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스뿐만 아니라; 하드웨어-구현 방법, 신호 처리 회로, 메모리 어레이, 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA) 등에 의해 제어되는 하드웨어, 디바이스, 또는 회로를 포함하는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 전술한 요약은 단지 본 개시내용의 다양한 양태들의 일반적인 아이디어를 제공하도록 의도되고, 본 개시내용의 범위를 어떤 식으로든 제한하지 않는다.

이하의 설명에서는, 본 개시내용의 하나 이상의 양태의 이해를 제공하기 위해, 광학 디바이스 구성, 타이밍, 동작 등과 같은 다수의 상세들이 제시된다. 본 기술분야의 통상의 기술자에게는, 이러한 특정 상세들이 단지 예시적인 것이고 본 출원의 범위를 제한하려고 의도되는 것은 아니라는 점이 자명할 것이다.

더욱이, 본 개시내용은 다양한 회로들이 디지털 투영 시스템들에서 사용되는 예들에 주로 초점을 맞추지만, 이것은 구현의 일례일 뿐이라는 것을 이해할 것이다. 개시되는 시스템들 및 방법들은 광을 투영할 필요가 있는 임의의 디바이스, 예를 들어 영화, 소비자 및 다른 상용 투영 시스템들, 헤드업 디스플레이들, 가상 현실 디스플레이들 등에서 사용될 수 있다는 것을 더 이해할 것이다.

프로젝터 시스템

SLM 기반 투영 시스템의 광학계는 2개의 부분, 즉 조명 측에 위치하는 광학계(즉, SLM의 광학적 업스트림) 및 투영 측에 위치하는 광학계(즉, SLM의 광학적 다운스트림)로 넓게 분류될 수 있다. SLM 자체는 예를 들어 이차원 어레이로 배열되는 복수의 변조 요소를 포함한다. 개별 변조 요소들은 조명 광학계로부터 광을 수신하고, 투영 광학계로 광을 운반한다. 일부 예들에서, SLM은 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD)로서 구현될 수 있으며, 이것은 아래에 더 상세히 설명된다. 그러나, 일반적으로, DMD는 광을 투영 광학계를 향해 선택적으로 반사하거나 개별 반사 요소들의 위치에 기초하여 광을 폐기하는 반사 요소들(마이크로미러들 또는 간단히 "미러들")의 이차원 어레이를 포함한다.

위에서 언급된 바와 같이, 투영 광학계에서 반-시준된 조명 시스템 및 작은 애퍼처 스톱을 사용하는 고 콘트라스트 투영 시스템은 DMD 상의 광의 입사각의 차이들에 의해 크게 영향을 받을 수 있다. 투영된 이미지의 열화를 방지하기 위해, 투영 시스템은 투영 광학계의 애퍼처 스톱(예를 들어, 필터 애퍼처)에 센터링된 반사된 빔을 유지함과 동시에, DMD 상의 조명 광학계의 출력(예를 들어, 적분 로드(integrating rod) 또는 다른 균일성 보정 디바이스로부터의 그리고 후속하여 하나 이상의 반사 요소에 의해 반사되는 광 출력)의 위치 및 초점을 유지할 수 있다. 그러나, DMD 미러들의 제1 및 제2 각도의 정확한 위치는 제조 또는 다른 허용오차들을 겪을 수 있고, 따라서 실제의 제1 및 제2 각도들은 소정의 양만큼 변할 수 있다. 상이한 물리적 DMD들 사이의 DMD 미러 각도의 차이들을 보상하고, 빔이 적절하게 센터링되는 것을 보장하기 위해, DMD를 빠져나가는 (예를 들어, 그로부터 반사되는) 광의 각도를 제어할 수 있다. 그러한 제어는 DMD 미러들의 제1 및 제2 각도의 변화들에 강건해야 한다. 각도 변화들에 대한 강건성은 DMD 상의 빔의 입사각의 조정을 구현함으로써 제공될 수 있으며, 따라서 DMD 미러들에 의해 반사될 때, 출사 빔은 애퍼처에 대한 공칭의 설계된 출사각에 항상(또는 실질적으로) 있다. 또한, 컬러 투영 시스템들에서의 각각의 컬러 채널은 상이한 각도 요건을 가질 수 있기 때문에, 각각의 컬러에 대한 조정을 제공하는 것이 바람직하다.

그러한 고 콘트라스트 투영 시스템들의 아키텍처는 적절한 조명 각도의 조정 및 유지에 더하여 특정 제약들을 제공할 수 있다. 예를 들어, 투영 시스템들은 광학계 및 프로젝터 자체의 크기 풋프린트를 줄이기 위해 3개의 컬러가 재결합되는 프리즘 및/또는 프리즘 앞의 폴드 미러(fold mirror)를 이용할 수 있다. 더욱이, 위에 언급한 바와 같이, 적분 로드의 이미지는 DMD 상에 센터링되어야 한다. 본 명세서에서는, DMD에서 적분 로드(또는 다른 균일성 보정 디바이스)의 이미지의 초점 또는 위치를 변경하지 않고 DMD에 대한 입력 각도를 조정할 수 있는 투영 시스템들의 예들이 설명된다.

도 1은 본 개시내용의 다양한 양태들에 따른 예시적인 고 콘트라스트 투영 시스템(100)을 예시한다. 특히, 도 1은 제1 광(102)을 방출하도록 구성된 광원(101); 제1 광(102)을 수신하고 이를 재지향시키거나 다르게 수정하여 제2 광(104)을 생성하도록 구성된 조명 광학계(103)(본 개시내용에 따른 조명 광학 시스템의 일례); 제2 광(104)을 수신하고 이를 제3 광(106)으로서 선택적으로 재지향 및/또는 변조하도록 구성된 DMD(105); 제3 광(106)을 수신하고 이를 제4 광(108)으로서 투영하도록 구성된 제1 투영 광학계(107); 제4 광(108)을 필터링하여 제5 광(110)을 생성하도록 구성된 필터(109); 및 제5 광(110)을 수신하고 이를 제6 광(112)으로서 스크린(113) 상에 투영하도록 구성된 제2 투영 광학계(111)를 포함하는 투영 시스템(100)을 예시한다.

실제 구현들에서, 투영 시스템(100)은 더 적은 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있거나, 미러, 렌즈, 도파관, 광섬유, 빔 스플리터, 확산기 등과 같은 추가적인 광학 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 스크린(113)을 제외하고는, 도 1에 예시된 컴포넌트들은 일 구현에서 투영 디바이스를 제공하기 위해 하우징 내에 통합될 수 있다. 다른 구현들에서, 투영 시스템(100)은 다수의 하우징을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광원(101), 조명 광학계(103) 및 DMD(105)는 제1 하우징 내에 제공될 수 있고, 제1 투영 광학계(107), 필터(109) 및 제2 투영 광학계(111)는 제1 하우징과 짝을 이룰 수 있는 제2 하우징 내에 제공될 수 있다. 일부 추가 구현들에서, 하우징들 중 하나 이상은 그 자체가 서브어셈블리들을 포함할 수 있다. 그러한 투영 디바이스의 하나 이상의 하우징은 메모리, 입출력 포트, 통신 회로, 전원 등과 같은 추가적인 컴포넌트들을 포함할 수 있다.

광원(101)은 예를 들어 레이저 광원, LED 등일 수 있다. 일반적으로, 광원(101)은 광을 방출하는 임의의 발광기이다. 일부 구현들에서, 광은 가간섭성 광이다. 본 개시내용의 일부 양태들에서, 광원(101)은 상이한 파장 또는 파장 대역에 각각 대응하는 다수의 개별 발광기를 포함할 수 있다. 광원(101)은 제어기(114), 예를 들어 투영 시스템(100)의 중앙 처리 유닛(CPU)과 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 제공되는 이미지 신호에 응답하여 광을 방출한다. 이미지 신호는 연속 디스플레이될 복수의 프레임에 대응하는 이미지 데이터를 포함한다. 조명 광학계(103) 및/또는 DMD(105)를 포함하는 투영 시스템(100) 내의 개별 요소들은 제어기(114)에 의해 제어될 수 있다. 이미지 신호는 스트리밍 또는 클라우드 기반 방식으로 외부 소스로부터 유래할 수 있거나, 하드 디스크와 같은 투영 시스템(100)의 내부 메모리로부터 유래할 수 있거나, 투영 시스템(100)에 동작가능하게 연결된 이동식 매체로부터 유래할 수 있거나, 이들의 조합일 수 있다.

도 1은 일반적으로 선형인 광학 경로를 도시하지만, 실제로는 광학 경로는 일반적으로 더 복잡하다. 예를 들어, 투영 시스템(100)에서, 조명 광학계(103)로부터의 제2 광(104)은 경사진 각도로 DMD 칩(105)(또는 칩들)으로 조향된다.

입사각 및 DMD 미러들의 영향들을 예시하기 위해, 도 2a 및 도 2b는 본 개시내용의 다양한 양태들에 따른 예시적인 DMD(200)를 도시한다. 도 2a는 DMD(200)의 평면도를 예시하고, 도 2b는 DMD(200)의 부분 단면도를 예시한다. DMD(200)는 기판(204) 상에 2차원 직사각형 어레이로 배열된 복수의 정사각형 마이크로미러(202)를 포함한다. 일부 예들에서, DMD(200)는 텍사스 인스트루먼츠로부터의 디지털 광 프로세서(DLP)일 수 있다. 각각의 마이크로미러(202)는 최종 투영 이미지의 하나의 픽셀에 대응할 수 있고, 정전기 또는 다른 작동에 의해, 마이크로미러들(202)의 하나의 특정 서브세트에 대해 도시된, 회전 축(208)에 대해 기울어지도록 구성될 수 있다. 개별 마이크로미러들(202)은 폭(212)을 갖고, 그들 사이에 폭(210)의 갭들을 갖고 배열된다. 마이크로미러들(202)은 알루미늄 또는 은과 같은 임의의 고반사성 재료로 형성되거나 그것으로 코팅될 수 있고, 그에 의해 광을 정반사시킨다. 마이크로미러들(202) 사이의 갭들은 흡수성일 수 있고, 그에 따라 갭에 들어가는 입력 광은 기판(204)에 의해 흡수된다.

도 2a는 일부 대표적인 마이크로미러들(202)만을 명확히 도시하지만, 실제로는 DMD(200)는 투영 시스템(100)의 해상도와 동일한 수의 더 많은 개별 마이크로미러를 포함할 수 있다. 일부 예들에서, 해상도는 2K(2048×1080), 4K(4096×2160), 1080p(1920×1080), 소비자 4K(3840×2160) 등일 수 있다. 더욱이, 일부 예들에서, 마이크로미러들(202)은 직사각형이고 직사각형 어레이로 배열될 수 있고; 육각형이고 육각형 어레이로 배열될 수 있고, 기타 등등일 수 있다. 더욱이, 도 2a는 경사 방향으로 연장되는 회전축(208)을 예시하지만, 일부 구현들에서, 회전축(208)은 수직으로 또는 수평으로 연장될 수 있다.

도 2b에서 볼 수 있는 바와 같이, 각각의 마이크로미러(202)는 마이크로미러(202)에 회전가능하게 연결된 요크(214)에 의해 기판(204)에 연결될 수 있다. 기판(204)은 복수의 전극(216)을 포함한다. 마이크로미러(202) 당 2개의 전극(216)만이 도 2b의 단면도에서 보일 수 있지만, 각각의 마이크로미러(202)는 실제로는 추가의 전극들을 포함할 수 있다. 도 2b에 구체적으로 예시되지 않았지만, DMD(200)는 스페이서 층, 지지 층, 마이크로미러(202)의 높이 또는 배향을 제어하기 위한 힌지 컴포넌트 등을 더 포함할 수 있다. 기판(204)은 CMOS 트랜지스터, 메모리 요소 등과 같은 DMD(200)와 연관된 전자 회로를 포함할 수 있다.

전극들(216)의 특정 동작 및 제어에 따라, 개별 마이크로미러들(202)은 "온" 위치, "오프" 위치, 및 비작동 또는 중립 위치 사이에서 스위칭될 수 있다. 마이크로미러(202)가 온 위치에 있는 경우, 그것은 입력 광(206)을 온 상태 광(218)으로 정반사시키기 위해 (예를 들어) -12도의 각도(즉, 중립 위치에 대해 반시계 방향으로 12도만큼 회전됨)로 작동된다. 마이크로미러(202)가 오프 위치에 있는 경우, 그것은 입력 광(206)을 오프 상태 광(220)으로 정반사시키기 위해 (예를 들어) +12도의 각도(즉, 중립 위치에 대해 시계 방향으로 12도만큼 회전됨)로 작동된다. 오프 상태 광(220)은 오프 상태 광(220)을 흡수하는 광 덤프를 향해 지향될 수 있다. 일부 경우들에서, 마이크로미러(202)는 비작동될 수 있고 기판(204)에 평행하게 놓일 수 있다. 도 2a 및 도 2b에 예시되고 본 명세서에 설명되는 특정 각도들은 예시적일 뿐이고 제한적이지 않다. 일부 구현들에서, 온 및 오프 위치 각도들은 각각 ±11도 내지 ±13도일 수 있다.

DMD 미러들이 광을 반사 또는 폐기하기 위해 12도의 각도 기울기를 사용하는 도 1의 맥락에서, 제2 광(104)은 24도의 고정된 각도로 DMD 칩(105)으로 조향된다. 개별 미러가 제1 미리 결정된 각도(예를 들어, -12도)로 기울어질 때, 미러는 온 상태에 있는 것으로 간주되고 광을 제1 투영 광학계(107), 필터(109), 및 제2 투영 광학계(111)(예를 들어, 미리 결정된 위치)를 향해 재지향시킨다. 개별 미러가 제2 미리 결정된 각도(예를 들어, +12도)로 기울어질 때, 미러는 오프 상태에 있는 것으로 간주되고 광을 활성 이미지 영역 외부에 위치된 광 덤프로 재지향시킨다.

스크린(113) 상의 이미지가 허용가능한 선명도 및 콘트라스트 비를 갖는 것을 보장하기 위해, 조명 광학계(103)는 DMD(105)에 센터링된 제2 광(104)의 위치를 유지하면서, DMD(105) 상의 입사각이 정확한 것을 보장하도록 설계 및/또는 제어될 수 있다.

이중 렌즈 그룹 제어 시스템

본 개시내용의 하나의 예시적인 구현에서, 전술한 것은 직렬로 위치된 2개의 렌즈 그룹을 사용하여 실현될 수 있다. 도 3a-3b는 본 개시내용에 따른 부분 광학 시스템(300)의 예시적인 광학 상태들을 예시한다. 부분 광학 시스템(300)은 조명 광학계(103) 및 DMD(105)의 적어도 일부의 일례일 수 있다.

특히, 도 3a는 (출력 표면만이 예시되어 있는) 적분 로드(301) 또는 다른 균일성 보정 디바이스, 제1 광(302), 제1 렌즈 그룹(303), 제2 광(304), 제2 렌즈 그룹(305), 제3 광(306), 프리즘(307), 제4 광(308) 및 DMD(309)를 예시한다. 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305) 둘 다는 측방향 조정(예를 들어, 광의 이동 방향에 직교하는 측방향 이동)을 위해 구성된다. 제1 렌즈 그룹(303)은 제2 렌즈 그룹(305)에 비해 광학적으로 업스트림에(따라서 DMD로부터 더 멀리) 위치한다. 제1 렌즈 그룹(303)이 주어진 방향으로 이동할 때, 제2 렌즈 그룹(305)은 DMD(309) 상의 광의 위치설정을 유지하기 위해 제1 렌즈 그룹(303)의 거리의 크기의 실질적으로(즉,±5%) 2배 이동하지만, 반대 방향으로 이동한다. 설명의 목적으로, 도 3의 부분 광학 시스템(300)은 제1 광(302)이 일반적으로 수평으로 이동하는 배향으로 예시되어 있다. 따라서, 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)은 일반적으로 수직으로 이동한다. 도 3a에 예시된 다양한 요소들은 도 1에 예시된 다양한 요소들(또는 다양한 요소들의 부분들)에 대응할 수 있다.

일부 예들에서, 적분 로드(301)는 제1 광(302)이 제1 광(102)에 대응하도록, 광원(101)의 발광 요소로부터 광을 수신하고 광을 출력하는 광원(101)의 컴포넌트일 수 있다. 다른 예들에서, 적분 로드(301)는 적분 로드(301)가 제1 광(102)을 수신하고 그것을 적분하여 제1 광(302)을 형성하도록, 조명 광학계(103)의 컴포넌트일 수 있다. 일부 예들에서, 제1 렌즈 그룹(303), 제2 렌즈 그룹(305), 및 프리즘(307)은 제4 광(308)이 제2 광(104)에 대응하도록, 조명 광학계(103)의 컴포넌트들이다. 다른 예들에서, 제3 광(306)은 제2 광(104)에 대응한다. 일부 예들에서, 프리즘(307)은 내부 전반사(TIR) 프리즘이다.

제1 렌즈 그룹(303)은 제1 렌즈(310) 및 제2 렌즈(311)를 포함한다. 제2 렌즈 그룹(305)은 제3 렌즈(312) 및 제4 렌즈(313)를 포함한다. 2개의 렌즈를 포함하는 것으로 도시되지만, 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)은 제1 광(302)을 DMD(309)로 결정된 각도로 지향시키기 위해 임의 수의 렌즈로 구성될 수 있다. 더욱이, 각각의 개별 렌즈가 별개로 예시되지만, 그룹 내의 개별 렌즈들은 서로 접합될 수 있다. 게다가, 각각의 렌즈 그룹은 오목 렌즈, 볼록 렌즈, 양면 오목 렌즈, 양면 볼록 렌즈, 평면 오목 렌즈, 평면 볼록 렌즈, 네거티브 메니스커스 렌즈 및 포지티브 메니스커스 렌즈와 같은 임의 유형의 렌즈들로 구성될 수 있다. 각각의 렌즈 그룹이 다수의 개별 렌즈를 포함하는 구현들에서, 렌즈들은 함께 이동하도록 단단히 연결될 수 있다.

DMD(309)는 DMD(105)에 대응할 수 있다. 설명의 편의를 위해, DMD(309)는 평평한 표면으로서 예시되지만, 실제로는 DMD(309)는 동일 평면을 따라 배향될 수 있거나 배향되지 않을 수 있는 복수의 개별 반사 요소를 포함한다. 이러한 방식으로, DMD(309)는 DMD(309)의 개별 반사 컴포넌트들이 온 위치, 오프 위치 또는 중립 위치에 있는지에 따라 제4 광(308)(즉, 제2 광(104))을 선택적으로 반사 및 지향시키기 위해 도 2a 및 도 2b에 예시된 바와 같은 구조를 가질 수 있다. 적절한 콘트라스트 비 및 이미지 선명도를 제공하기 위해, 제4 광(308)(즉, 제3 광(106))은 DMD(309)에 의해 반사되면, 애퍼처(예를 들어, 제1 투영 광학계(107), 필터(109) 및 제2 투영 광학계(111))와 같은 미리 결정된 위치에 센터링되어야 한다.

도 3a에 예시된 상태에서, 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)은 각각, 프리즘(307)을 빠져나가는 제4 광(308)이 DMD(309) 상에 센터링되도록 위치되고, 제4 광(308)은 DMD(309)의 표면 법선에 대해 24도로 DMD(309)와 접촉하도록 기울어진다. 제1 광(302)은 적분 로드(301)로부터 제1 렌즈 그룹(303)으로 수평 광축을 따라 이동한다. 실제로, 제1 광(302)은 그것이 이동함에 따라 팽창하여, 제1 렌즈 그룹(303)의 표면에서 0이 아닌 입체각에 대향한다. 제1 렌즈 그룹(303)의 표면은 제1 광(302)을 수신하고, 광을 제2 광(304)으로서 제2 렌즈 그룹(305)으로 지향시킨다. 제2 렌즈 그룹(305)의 표면은 제2 광(304)을 수신하고, 광을 제3 광(306)으로서 프리즘(307)으로 지향시켜 제4 광(308)이 DMD(309) 상에 센터링되게 한다. 마이크로미러들(202)이 "온"일 때, 마이크로미러는 음의 12도로 기울어지고, 제4 광(308)은 투영 렌즈를 통해 투영된다. 마이크로미러들(202)이 "오프"일 때, 미러는 양의 12도로 기울어지고, 제4 광(308)은 전술한 바와 같이 광 덤프로 투영된다.

DMD(309)의 마이크로미러들이 온 상태에서 12도의 각도로 기울어질 때, 제4 광(308)은 24도로 기울어져서 애퍼처 스톱(109)에서 센터링된 입사 지점을 유지해야 한다. 이를 달성하기 위해, 제1 렌즈 그룹(303)은 제1 방향(315)에서 제1 양(예를 들어, 제1 거리)으로 조정되고, 제2 렌즈 그룹(305)은 제2 방향(316)에서 제2 양(예를 들어, 제2 거리)으로 조정된다. 또한, 조명 광학 시스템(300)의 배율로 인해, 제2 렌즈 그룹(305)에 대응하는 조정의 제2 양의 크기는 제1 렌즈 그룹(303)에 대응하는 조정의 제1 양의 크기의 실질적으로 2배이며, 따라서 입사 지점은 제1 투영 광학계(107) 상에 센터링된다.

그러나, 실제로, DMD(309)(또는 DMD(105))의 마이크로미러들의 공칭 경사각의 임의의 편차는 제1 투영 광학계(107) 상의 제3 광(106)의 입사 지점의 시프트를 야기할 것이다. 또한, 24도가 아닌 임의의 각도로 제4 광(308)이 기울어지는 것은 더 이상 제4 광(108)이 애퍼처 스톱(109)에 센터링되게 유지하지 않을 것이다. 이러한 시프트들은 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)을 조정함으로써 상쇄될 수 있다. 예를 들어, 도 3b에 예시된 바와 같이, 제1 렌즈 그룹(303)은 제1 방향(315)으로 시프트될 수 있고, 제2 렌즈 그룹(305)은 제2 방향(316)으로 시프트될 수 있다. 제1 방향(315) 및 제2 방향(316)은 각각 제1 광(302)의 방향에 수직(예를 들어, 측방향)일 수 있다. 따라서, 제1 방향(315)은 제1 렌즈 그룹(303)의 광축에 실질적으로 수직이고, 제2 방향(316)은 제2 렌즈 그룹(305)의 광축에 실질적으로 수직이다. 추가적으로, 제1 방향(315) 및 제2 방향(316)은 반대일 수 있다. 예를 들어, 제1 방향(315)이 양의 y 축 방향에 있다면, 제2 방향(316)은 음의 y 축 방향에 있다.

이중 렌즈 조정 방법

도 4는 도 3a-3b에 예시된 부분 광학 시스템(300)의 교정 동안 수행될 수 있는 예시적인 조정 또는 정렬 방법을 예시한다. 도 4의 조정 방법은 예를 들어 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같은 컴퓨터 프로그램을 통해 자동화된 방식으로 수행될 수 있다.

동작(401)에서, 조정 방법은 DMD 마이크로미러들(202)의 배향 각도, 또는 예상 각도로부터의 배향 각도의 편차를 결정한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 배향 각도는 예를 들어, DMD(309)를 알려진 각도로 조명하고, 반사된 광의 출력 각도를 측정함으로써 간접적으로 결정될 수 있다. 일부 구현들에서, 동작(401)은 DMD(309)가 그의 프리즘 어셈블리 상에 설치되기 전에 테스트 고정구에서 수행될 수 있다.

동작(402)에서, 조정 방법은 DMD 마이크로미러들(202)의 측정된 경사각에 기초하여, 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)에 대한 측방향 조정들의 적절한 양을 계산한다. 측방향 조정들의 적절한 양은 제3 광(106)이 DMD(309) 상에 그리고 투영 애퍼처(109)에 센터링되게 하는 양일 수 있다. 동작(402)의 계산들은 단일 입력(DMD 마이크로미러들(202)의 경사각, 또는 예상 각도에 대한 DMD 마이크로미러들(202)의 경사각)을 수신하고 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)에 대한 측방향 조정들의 양들을 출력하는 컴퓨터 프로그램의 사용을 통해 수행될 수 있다.

동작(402)의 계산들은 교정 시에 수행될 수 있거나, 미리 수행되어 투영 시스템(100)과 연관된 룩업 테이블에 저장될 수 있다. 이러한 구현에서, 교정 방법은 룩업 테이블을 참조함으로써 적절한 미러 각도 조정을 계산할 수 있다.

동작(402)의 위의 계산들 후에, 동작(403)에서, 조정 방법은 계산된 측방향 조정들을 구현하기 위해 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)을 작동시킨다. 이 작동은 스테퍼 모터, 서보 모터 또는 다른 적절한 조정 메커니즘을 사용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)은 각각 제1 트랙 및 제2 트랙에 결합될 수 있다. 제1 트랙 및 제2 트랙은 제1 트랙을 따르는 제1 렌즈 그룹(303)의 이동이 제2 트랙을 따르는 제2 렌즈 그룹(305)의 대응하는 이동을 유발하도록 (예로서, 기계적 연결에 의해) 결합될 수 있다. 제1 렌즈 그룹(303)은 동작(402)에서 계산된 바와 같이 제1 렌즈 그룹(303)이 제1 위치에 있도록 제1 트랙을 작동시킴으로써 제1 방향(315)으로 작동될 수 있다. 제2 렌즈 그룹(305)은 동작(402)에서 계산된 바와 같이 제2 렌즈 그룹(305)이 제2 위치에 있도록 제2 트랙을 작동시킴으로써 제2 방향(316)으로 작동될 수 있다. 일부 예들에서, 작동은 도 1의 제어기(114)의 제어 하에 수행된다. 다른 예들에서, 작동은 수동 제어 하에 수행된다.

이중 렌즈 그룹핑 교정 시스템

도 5는 투영 시스템(100)을 교정하기 위한 예시적인 부분 광학 시스템(500)을 예시한다. 시스템(500)의 일부 요소들은 도 3a-b에 예시된 시스템(300) 내의 요소들과 등가이다. 등가 요소들은 동일한 참조 번호들을 사용하여 예시된다. 시스템(500)은 적분 로드(301), 제1 광(302), 제1 렌즈 그룹(303), 제2 광(304), 제2 렌즈 그룹(305), 제3 광(306), 프리즘(307), 제4 광(308), 및 DMD(309)를 포함한다. 또한, 시스템(500)은 제5 광(501), 제6 광(502), 제1 투영 렌즈(503), 빔 스플리터(504), 제2 투영 렌즈(505), 제1 스크린(506), 제3 투영 렌즈(507)(렌즈들의 그룹으로 예시됨), 제2 스크린(508), 및 애퍼처 스톱(509)을 포함한다. 제1 투영 렌즈(503), 제2 투영 렌즈(505), 및 제1 스크린(506)은 각각 도 1에 예시된 제1 투영 광학계(107), 제2 투영 광학계(111), 및 스크린(113)과 동일하거나 유사할 수 있다. 긴 파선 짧은 파선으로 표현된 제5 광(501)은 시스템의 주변 광선들이다. 제5 광(501)의 광선들이 수렴하는 곳은 DMD(309)의 투영된 이미지의 위치를 나타낸다. 반 파선으로 표현된 제6 광(502)은 시스템의 주 광선들이다. 제6 광(502)의 광선들이 수렴하는 곳은 애퍼처 스톱(509) 또는 애퍼처 스톱(509)의 이미지를 나타낸다.

빔 스플리터(504)는 제5 광(501)의 광선들이 제1 스크린(506) 상에 수렴하고 제6 광(502)의 광선들이 제2 스크린(508) 상에 수렴하도록 제5 광(501) 및 제6 광(502)을 분할한다. 따라서, DMD(309)에 의해 투영된 이미지는 제1 스크린(506) 상에 반사된다. 구체적으로, DMD(309)에 의해 투영된 회절 패턴은 투영 시스템(100)을 교정하기 위해 사용될 수 있다. 애퍼처 스톱(509)의 이미지는 제2 스크린(508) 상에 투영된다. 제1 스크린(506)은 예를 들어 도 1의 스크린(113)일 수 있다. 각각의 이미지는 투영 시스템(100)을 교정하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 투영 시스템(100)의 기술자는 투영 시스템(100)을 교정하는 동안 제1 스크린(506) 상의 회절 패턴 및 제2 스크린(508) 상의 애퍼처 스톱(509)의 실제 이미지 둘 다를 볼 수 있다. 교정 또는 테스트의 목적으로, 빔 스플리터(504) 및 제2 렌즈(505)를 포함하는 어셈블리는 제5 광(501) 및 제2 광(502)의 경로 내로 삽입되도록 구성될 수 있다. 교정이 완료된 후에, 어셈블리는 경로로부터 제거될 수 있다.

이중 렌즈 교정 방법

도 6은 도 5에 예시된 부분 광학 시스템(500)의 교정 동안 수행될 수 있는 예시적인 교정 방법을 예시한다. 도 6의 교정 방법은 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)의 초기 위치들을 설정하기 위해 수동으로 수행될 수 있다.

동작(601)에서, 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)은 그들의 이동 범위의 중심으로 이동된다. 예를 들어, 이전에 설명된 바와 같이, 제1 트랙 및 제2 트랙의 중심으로 이동된다. 일부 구현들에서, 그들의 이동 범위의 중심은 적분 로드(301)의 면의 중심과 정렬된다.

동작(602)에서, 도 1의 필터(109)와 같은 투영 애퍼처 필터가 설치된다. 필터(109)는 제4 광(108) 또는 제4 광(308)의 미리 결정된 회절 차수 또는 미리 결정된 조명 각도를 통과시키도록 구성된 애퍼처를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터(109)는 변조된 광을 푸리에 평면 상에 포커싱함으로써 변조된 광(예를 들어, DMD(105)로부터의 광)을 공간적으로 푸리에 변환하는 광학 시스템을 지칭하는 "푸리에 부분" 또는 "푸리에 렌즈 어셈블리"를 포함할 수 있다. 푸리에 부분에 의해 부과되는 공간 푸리에 변환은 변조된 광의 각각의 회절 차수의 전파 각도를 푸리에 평면 상의 대응하는 공간 위치로 변환한다. 그에 의해, 푸리에 부분은 푸리에 평면에서의 공간 필터링에 의해, 원하지 않는 회절 차수들의 제거 및 원하는 회절 차수들의 선택을 가능하게 한다. 예를 들어, 푸리에 부분은 2도의 각도로 투영된 광을 통과시키도록 구성될 수 있다. 푸리에 평면에서의 변조된 광의 공간 푸리에 변환은 변조된 광의 프라운호퍼 회절 패턴과 등가이다.

동작(603)에서, 제2 렌즈 그룹(305)은 DMD(309)로부터의 회절 패턴의 중심이 제2 스크린(508) 상에 센터링될 때까지 조정된다. 예를 들어, 제5 광(501)은 무작위 잡음 패턴일 수 있다. 제5 광(501)이 제2 스크린(508) 상에 투영될 때, 보여지는 회절 패턴(예를 들어, 공간 주파수)은 sinc² 함수이다. 제2 렌즈 그룹(305)이 측방향으로 조정됨에 따라, 제5 광(501)의 회절 패턴은 시프트된다. 회절 패턴이 애퍼처 스톱(509)의 이미지에 센터링되면, 제2 렌즈 그룹(305)은 제3 위치에 있다. 동작(604)에서, 제2 렌즈 그룹(305)은 더 조정된다. 일부 구현들에서, 제2 렌즈 그룹(305)의 최종 교정 위치가 기준으로서 제2 트랙의 중심을 사용하여 제3 위치의 거리의 1/3이 되도록 제2 렌즈 그룹(305)이 측방향으로 조정된다.

동작(605)에서, 제1 렌즈 그룹(303)은 DMD(309)로부터의 회절 패턴의 중심이 제2 스크린(508) 상에 센터링될 때까지 조정된다. 예를 들어, 제5 광(501)은 제2 스크린(508) 상에 투영된다. 제1 렌즈 그룹(303)이 측방향으로 조정됨에 따라, 제5 광(501)의 회절 패턴은 시프트된다. 회절 패턴이 센터링되면, 제1 렌즈 그룹(303)은 최종 교정 위치에 있다. 일부 구현들에서, 교정을 수행하는 기술자는 선명한 이미지가 투영되고 DMD(309)가 충분히 조명되는 것을 보장하기 위해 제1 스크린(506)을 참조할 수 있다. 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)의 최종 교정 위치들은 제1 렌즈 그룹(303) 및 제2 렌즈 그룹(305)의 초기 위치들로서 제어기(114)의 메모리(예를 들어, 룩업 테이블)에 저장된다.

위의 투영 시스템들 및 교정 방법들은 적절한 조명 각도를 조정 및 유지하고, 조명의 위치를 유지하고, 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹을 사용하는 아키텍처에서 이러한 모든 것을 수행할 수 있는 조명 광학계를 갖는 구성을 제공할 수 있다.

본 개시내용에 따른 시스템들, 방법들, 및 디바이스들은 다음의 구성들 중 임의의 하나 이상을 취할 수 있다.

(1) 투영 시스템으로서, 이미지 데이터에 응답하여 광을 방출하도록 구성된 광원; 상기 광을 조향하도록 구성된 조명 광학 시스템 - 상기 조명 광학 시스템은 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹을 포함함 -; 복수의 마이크로미러를 포함하는 디지털 마이크로미러 디바이스 - 각각의 마이크로미러는 상기 각각의 마이크로미러가 온 위치에 있는 경우에 상기 조향된 광을 온 상태 광으로서 미리 결정된 위치로 반사시키고, 상기 각각의 마이크로미러가 오프 위치에 있는 경우에 상기 조향된 광을 오프 상태 광으로서 광 덤프로 반사시키도록 구성됨 -; 및 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 상기 복수의 마이크로미러 중의 각각의 마이크로미러의 실제 배향 각도와 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 상기 복수의 마이크로미러 중의 상기 각각의 마이크로미러의 예상 배향 각도 사이의 편차를 결정하고, 상기 제1 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제1 양 및 상기 제2 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제2 양을 계산하고, 상기 제1 렌즈 그룹을 상기 제1 양에 따라 제1 방향으로 작동시키고, 상기 제2 렌즈 그룹을 상기 제2 양에 따라 제2 방향으로 작동시킴으로써, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스 상에서 상기 조향된 광의 위치를 유지하도록 구성된 제어기를 포함하는, 투영 시스템.

(2) (1)에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 반대인, 투영 시스템.

(3) (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 제1 방향은 상기 제1 렌즈 그룹의 광축에 실질적으로 수직이고, 상기 제2 방향은 상기 제2 렌즈 그룹의 광축에 실질적으로 수직인, 투영 시스템.

(4) (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 렌즈 그룹에 대응하는 상기 측방향 조정의 제2 양의 크기는 상기 제1 렌즈 그룹에 대응하는 상기 측방향 조정의 제1 양의 크기의 실질적으로 2배인, 투영 시스템.

(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 필터를 더 포함하고, 상기 필터는 상기 반사된 광의 미리 결정된 회절 차수를 통과시키도록 구성된 애퍼처를 포함하는, 투영 시스템.

(6) (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 렌즈 그룹과 상기 디지털 마이크로미러 디바이스 사이에 광학적으로 배치된 내부 전반사 프리즘을 더 포함하는, 투영 시스템.

(7) (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 양 및 상기 제2 양을 계산하는 것은 상기 제어기의 메모리에 저장된 룩업 테이블을 사용하여 상기 편차를 상기 측방향 조정의 제1 양 및 상기 측방향 조정의 제2 양과 매칭시키는 것을 포함하는, 투영 시스템.

(8) (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 제1 트랙에 결합되고, 상기 제2 렌즈 그룹은 제2 트랙에 결합되는, 투영 시스템.

(9) (8)에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹을 상기 제1 방향으로 작동시키는 것은 상기 제1 렌즈 그룹이 제1 위치에 있도록 상기 제1 트랙을 작동시키는 것을 포함하고, 상기 제2 렌즈 그룹을 상기 제2 방향으로 작동시키는 것은 상기 제2 렌즈 그룹이 제2 위치에 있도록 상기 제2 트랙을 작동시키는 것을 포함하는, 투영 시스템.

(10) (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 복수의 제1 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈 그룹은 복수의 제2 렌즈를 포함하는, 투영 시스템.

(11) 투영 시스템을 교정하는 방법으로서, 상기 투영 시스템은 이미지 데이터에 응답하여 광을 방출하도록 구성되는 광원, 광을 조향하도록 구성되는 조명 광학 시스템 - 상기 조명 광학 시스템은 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹을 포함함 -, 및 각각의 마이크로미러가 온 위치에 있는 경우에 상기 조향된 광을 온 상태 광으로서 미리 결정된 위치로 반사시키고, 상기 각각의 마이크로미러가 오프 위치에 있는 경우에 상기 조향된 광을 오프 상태 광으로서 광 덤프로 반사시키도록 각각 구성되는 복수의 마이크로미러를 포함하는 디지털 마이크로미러 디바이스를 포함하며, 상기 방법은, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 상기 복수의 마이크로미러 중 각각의 마이크로미러의 실제 배향 각도와 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 상기 복수의 마이크로미러 중 상기 각각의 마이크로미러의 예상 배향 각도 사이의 편차를 결정하는 단계, 상기 제1 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제1 양 및 상기 제2 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제2 양을 계산하는 단계, 및 상기 제1 양에 따라 제1 방향으로 상기 제1 렌즈 그룹을 작동시키고, 상기 제2 양에 따라 제2 방향으로 상기 제2 렌즈 그룹을 작동시킴으로써, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스 상에서 상기 조향된 광의 위치를 유지하는 단계를 포함하는, 방법.

(12) (11)에 있어서, 상기 제1 방향은 상기 제1 렌즈 그룹의 광축에 실질적으로 수직이고, 상기 제2 방향은 상기 제2 렌즈 그룹의 광축에 실질적으로 수직인, 방법.

(13) (11) 또는 (12)에 있어서, 상기 제2 렌즈 그룹에 대응하는 상기 측방향 조정의 제2 양의 크기는 상기 제1 렌즈 그룹에 대응하는 상기 측방향 조정의 제1 양의 크기의 실질적으로 2배인, 방법.

(14) (11) 내지 (13) 중 어느 하나에 있어서, 상기 투영 시스템은 필터를 포함하고, 상기 필터는 상기 반사된 광의 미리 결정된 회절 차수를 통과시키도록 구성되는 애퍼처를 포함하는, 방법.

(15) (11) 내지 (14) 중 어느 하나에 있어서, 상기 투영 시스템은 상기 제2 렌즈 그룹과 상기 디지털 마이크로미러 디바이스 사이에 광학적으로 배치된 내부 전반사 프리즘을 포함하는, 방법.

(16) (11) 내지 (15) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 양 및 상기 제2 양을 계산하는 단계는 룩업 테이블을 사용하여 상기 편차를 상기 측방향 조정의 제1 양 및 상기 측방향 조정의 제2 양과 매칭시키는 단계를 포함하는, 방법.

(17) (11) 내지 (16) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 제1 트랙에 결합되고, 상기 제2 렌즈 그룹은 제2 트랙에 결합되는, 방법.

(18) (17)에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹을 상기 제1 방향으로 작동시키는 단계는 상기 제1 렌즈 그룹이 제1 위치에 있도록 상기 제1 트랙을 작동시키는 단계를 포함하고, 상기 제2 렌즈 그룹을 상기 제2 방향으로 작동시키는 단계는 상기 제2 렌즈 그룹이 제2 위치에 있도록 상기 제2 트랙을 작동시키는 단계를 포함하는, 방법.

(19) (11) 내지 (18) 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 복수의 제1 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈 그룹은 복수의 제2 렌즈를 포함하는, 방법.

(20) 투영 시스템의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 투영 시스템으로 하여금, (11) 내지 (19) 중 어느 하나에 따른 방법을 포함하는 동작들을 수행하게 하는 명령어들을 저장한 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.

본 명세서에서 설명된 프로세스들, 시스템들, 방법들, 휴리스틱들 등과 관련하여, 그러한 프로세스들 등의 단계들이 소정의 순서화된 시퀀스에 따라 발생하는 것으로 설명되었지만, 그러한 프로세스들은 본 명세서에서 설명된 순서와 다른 순서로 수행되는 설명된 단계들로 실시될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 또한, 소정의 단계들은 동시에 수행될 수 있거나, 다른 단계들이 추가될 수 있거나, 본 명세서에서 설명된 소정의 단계들이 생략될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 즉, 본 명세서에서의 프로세스들의 설명들은 소정의 실시예들을 예시하는 목적을 위해 제공되며, 청구항들을 한정하도록 해석되지 않아야 한다.

따라서, 위의 설명은 한정이 아니라 예시적인 것을 의도한다는 것을 이해해야 한다. 제공되는 예들 외의 많은 실시예 및 응용은 위의 설명을 읽을 때 명백할 것이다. 범위는 위의 설명을 참조하는 것이 아니라, 대신에 첨부된 청구항들과 함께 그러한 청구항들에 자격이 주어지는 균등물들의 전체 범위를 참조하여 결정되어야 한다. 본 명세서에서 설명되는 기술들에서 미래의 개발들이 발생할 것이고, 개시된 시스템들 및 방법들이 그러한 미래의 실시예들에 포함될 것으로 예상 및 의도된다. 요컨대, 본 출원은 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해해야 한다.

청구항들에서 사용되는 모든 용어들은, 본 명세서에서 명백히 달리 나타내지 않는 한, 본 명세서에 설명된 기술들에서 지식이 있는 자들에 의해 이해되는 바와 같은 가장 넓은 합리적인 구성들 및 그들의 통상의 의미들을 부여받도록 의도된다. 특히, "a", "the", "said" 등과 같은 단수 관사들의 사용은, 청구항이 달리 명시적인 제한을 언급하지 않는 한, 표시된 요소들 중 하나 이상을 언급하는 것으로 읽혀져야 한다.

본 개시내용의 요약서는 독자가 기술적 개시내용의 본질을 신속하게 확인할 수 있게 하기 위해 제공된다. 그것은 청구항들의 범위 또는 의미를 해석하거나 제한하기 위해 사용되지 않을 것이라는 이해와 함께 제출된다. 또한, 전술한 상세한 설명에서, 본 개시내용을 간소화할 목적으로 다양한 특징들이 다양한 실시예들에서 함께 그룹핑되는 것을 알 수 있다. 이러한 개시 방법은 청구된 실시예들이 각각의 청구항에 명시적으로 기재되는 것보다 많은 특징들을 포함한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 다음의 청구항들이 반영하는 바와 같이, 본 개시내용의 주제는 단일의 개시된 실시예의 모든 특징들보다 적은 특징들에 있다. 따라서, 다음의 청구항들은 이로써 상세한 설명에 포함되며, 각각의 청구항은 개별적으로 청구된 주제로서 자립한다.

Claims

투영 시스템으로서,
이미지 데이터에 응답하여 광을 방출하도록 구성된 광원;
상기 광을 조향하도록 구성된 조명 광학 시스템 - 상기 조명 광학 시스템은 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹을 포함함 -;
복수의 마이크로미러를 포함하는 디지털 마이크로미러 디바이스 - 각각의 마이크로미러는 상기 각각의 마이크로미러가 온 위치에 있는 경우에 상기 조향된 광을 온 상태 광으로서 미리 결정된 위치로 반사시키고, 상기 각각의 마이크로미러가 오프 위치에 있는 경우에 상기 조향된 광을 오프 상태 광으로서 광 덤프로 반사시키도록 구성됨 -; 및
제어기를 포함하고, 상기 제어기는:
상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 상기 복수의 마이크로미러 중의 각각의 마이크로미러의 실제 배향 각도와 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 상기 복수의 마이크로미러 중의 상기 각각의 마이크로미러의 예상 배향 각도 사이의 편차를 결정하고,
상기 제1 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제1 양 및 상기 제2 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제2 양을 계산하고,
상기 제1 렌즈 그룹을 상기 제1 양에 따라 제1 방향으로 작동시키고, 상기 제2 렌즈 그룹을 상기 제2 양에 따라 제2 방향으로 작동시킴으로써, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스 상에서 상기 조향된 광의 위치를 유지하도록 구성되는, 투영 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 방향은 상기 제1 방향과 반대인, 투영 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 방향은 상기 제1 렌즈 그룹의 광축에 실질적으로 수직이고, 상기 제2 방향은 상기 제2 렌즈 그룹의 광축에 실질적으로 수직인, 투영 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 렌즈 그룹에 대응하는 상기 측방향 조정의 제2 양의 크기는 상기 제1 렌즈 그룹에 대응하는 상기 측방향 조정의 제1 양의 크기의 실질적으로 2배인, 투영 시스템.
제1항에 있어서, 필터를 더 포함하고, 상기 필터는 상기 반사된 광의 미리 결정된 회절 차수를 통과시키도록 구성된 애퍼처를 포함하는, 투영 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제2 렌즈 그룹과 상기 디지털 마이크로미러 디바이스 사이에 광학적으로 배치된 내부 전반사 프리즘을 더 포함하는, 투영 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 양 및 상기 제2 양을 계산하는 것은 상기 제어기의 메모리에 저장된 룩업 테이블을 사용하여 상기 편차를 상기 측방향 조정의 제1 양 및 상기 측방향 조정의 제2 양과 매칭시키는 것을 포함하는, 투영 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 제1 트랙에 결합되고, 상기 제2 렌즈 그룹은 제2 트랙에 결합되는, 투영 시스템.
제8항에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹을 상기 제1 방향으로 작동시키는 것은 상기 제1 렌즈 그룹이 제1 위치에 있도록 상기 제1 트랙을 작동시키는 것을 포함하고, 상기 제2 렌즈 그룹을 상기 제2 방향으로 작동시키는 것은 상기 제2 렌즈 그룹이 제2 위치에 있도록 상기 제2 트랙을 작동시키는 것을 포함하는, 투영 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 복수의 제1 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈 그룹은 복수의 제2 렌즈를 포함하는, 투영 시스템.
투영 시스템을 교정하는 방법으로서,
상기 투영 시스템은 이미지 데이터에 응답하여 광을 방출하도록 구성되는 광원, 광을 조향하도록 구성되는 조명 광학 시스템 - 상기 조명 광학 시스템은 제1 렌즈 그룹 및 제2 렌즈 그룹을 포함함 -, 및 각각의 마이크로미러가 온 위치에 있는 경우에 상기 조향된 광을 온 상태 광으로서 미리 결정된 위치로 반사시키고, 상기 각각의 마이크로미러가 오프 위치에 있는 경우에 상기 조향된 광을 오프 상태 광으로서 광 덤프로 반사시키도록 각각 구성되는 복수의 마이크로미러를 포함하는 디지털 마이크로미러 디바이스를 포함하며, 상기 방법은:
상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 상기 복수의 마이크로미러 중 각각의 마이크로미러의 실제 배향 각도와 상기 디지털 마이크로미러 디바이스의 상기 복수의 마이크로미러 중 상기 각각의 마이크로미러의 예상 배향 각도 사이의 편차를 결정하는 단계,
상기 제1 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제1 양 및 상기 제2 렌즈 그룹에 대응하는 측방향 조정의 제2 양을 계산하는 단계, 및
상기 제1 양에 따라 제1 방향으로 상기 제1 렌즈 그룹을 작동시키고, 상기 제2 양에 따라 제2 방향으로 상기 제2 렌즈 그룹을 작동시킴으로써, 상기 디지털 마이크로미러 디바이스 상에서 상기 조향된 광의 위치를 유지하는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 방향은 상기 제1 렌즈 그룹의 광축에 실질적으로 수직이고, 상기 제2 방향은 상기 제2 렌즈 그룹의 광축에 실질적으로 수직인, 방법.
제11항에 있어서, 상기 제2 렌즈 그룹에 대응하는 상기 측방향 조정의 제2 양의 크기는 상기 제1 렌즈 그룹에 대응하는 상기 측방향 조정의 제1 양의 크기의 실질적으로 2배인, 방법.
제11항에 있어서, 상기 투영 시스템은 필터를 포함하고, 상기 필터는 상기 반사된 광의 미리 결정된 회절 차수를 통과시키도록 구성되는 애퍼처를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 투영 시스템은 상기 제2 렌즈 그룹과 상기 디지털 마이크로미러 디바이스 사이에 광학적으로 배치된 내부 전반사 프리즘을 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 양 및 상기 제2 양을 계산하는 단계는 룩업 테이블을 사용하여 상기 편차를 상기 측방향 조정의 제1 양 및 상기 측방향 조정의 제2 양과 매칭시키는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 제1 트랙에 결합되고, 상기 제2 렌즈 그룹은 제2 트랙에 결합되는, 방법.
제17항에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹을 상기 제1 방향으로 작동시키는 단계는 상기 제1 렌즈 그룹이 제1 위치에 있도록 상기 제1 트랙을 작동시키는 단계를 포함하고, 상기 제2 렌즈 그룹을 상기 제2 방향으로 작동시키는 단계는 상기 제2 렌즈 그룹이 제2 위치에 있도록 상기 제2 트랙을 작동시키는 단계를 포함하는, 방법.
제11항에 있어서, 상기 제1 렌즈 그룹은 복수의 제1 렌즈를 포함하고, 상기 제2 렌즈 그룹은 복수의 제2 렌즈를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 투영 시스템의 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 투영 시스템으로 하여금, 제11항의 방법을 포함하는 동작들을 수행하게 하는 명령어들을 저장한 비일시적 컴퓨터 판독가능 매체.