KR20150030246A

KR20150030246A - 효율적인 공간 변조 조명 시스템

Info

Publication number: KR20150030246A
Application number: KR1020157001273A
Authority: KR
Inventors: 로버트 엘. 홀맨; 매튜 비. 샘프셀
Original assignee: 퀄컴 엠이엠에스 테크놀로지스, 인크.
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2015-03-19
Also published as: CN104365091A; US9170474B2; EP2865182A1; CN104365091B; WO2013192102A1; US20130343053A1

Abstract

프로젝터(100)는 공간 광 변조(108)로부터 실질적으로 하나의 포커스 길이만큼 떨어져 위치된 투사 렌즈(120)를 포함할 수 있다. 프로젝터는 또한 공간 광 변조기를 조명하도록 구성된 비-이미징 광학 장치(102)를 포함할 수 있다. 비-이미징 광학 장치(102)는 발광기(104) 및 너비-보존 반사체(106)를 포함할 수 있다. 프로젝터(100)는 비-이미징 광학 장치(102)로부터의 광을 사용하여 공간 광 변조기(108)에 의해 생성되는 이미지를 일정 거리를 두고 투사하도록 구성될 수 있다.

Description

효율적인 공간 변조 조명 시스템{EFFICIENT SPATIALLY MODULATED ILLUMINATION SYSTEM}

본 발명은 광 프로젝터들에 관한 것이다.

프로젝터들은 광의 패턴을 표면 상에 투사하기 위해 종종 연극 및 건축학 애플리케이션들뿐만 아니라 많은 다른 것들에서 사용된다. 패턴은, 예를 들면, 연극 세트의 벽에 투사되는 장식용 설계, 또는 수신 영역의 벽에 투사되는 비지니스 로고일 수 있다. 많은 프로젝터들이 당분야에 알려져 있다. 이러한 이미징 프로젝터들은 통상적으로 특정 이미지 평면에서 선명하게 포커싱된 이미지를 형성한다. 이러한 이미징 프로젝터들이 다수의 상이한 투사 거리들에서 사용되면, 그들은 통상적으로 프로젝터 렌즈의 포커스를 조절하기 위한 메커니즘을 요구한다. 이것은 프로젝터가 상이한 투사 거리들에서 실질적으로 선명하게 포커싱된 이미지를 형성하도록 허용한다. 그러나, 포커스 조절 메커니즘은 부가적인 비용을 프로젝터에 부가한다. 또한, 인간 운영자는, 의도된 애플리케이션이 변할 때마다 프로젝터의 포커스 또는 투사된 패턴을 수동으로 조절하도록 요구될 수 있다. 때때로, 프로젝터의 위치는 수동 조절을 어렵게 만들거나 불편하게 한다.

본 발명의 시스템들, 방법들 및 디바이스들 각각은 몇몇의 혁신적인 양상들을 갖고, 그 양상들 중 어떠한 단일의 양상도 본원에 개시된 바람직한 특성들을 단독으로 담당하지 않는다.

본 발명에 설명된 요지의 하나의 혁신적인 양상은 투사(projection) 디바이스에서 구현될 수 있고, 투사 디바이스는 제 1 렌즈 ― 제 1 렌즈는 제 1 포커스 길이 및 제 1 광학 축을 가짐 ― , 제 1 광학 축을 따라 제 1 렌즈로부터 실질적으로 하나의 제 1 포커스 길이만큼 떨어져 위치된 공간 광 변조기(spatial light modulator), 및 공간 광 변조기를 조명하도록 구성된 광원을 포함하고, 광원은 발광기(light emitter) 및 너비-보존 반사체(etendue-preserving reflector)를 포함하고, 상기 디바이스는 광원으로부터의 광을 사용하여 공간 광 변조기에 의해 생성된 패턴을 일정 거리를 두고(at a distance) 투사하도록 구성된다. 광원은 발광기들의 어레이를 포함할 수 있다. 또한, 투사 디바이스는 제 2 렌즈를 더 포함하고, 제 2 렌즈는 제 2 포커스 길이 및 제 1 광학 축과 정렬된 제 2 광학 축을 갖고, 제 2 렌즈는 제 1 렌즈의 반대편인 공간 광 변조기의 측 상에서 공간 광 변조기로부터 실질적으로 하나의 제 2 포커스 길이만큼 떨어져 위치되고, 광원은 제 2 렌즈의 클리어 애퍼처를 조명하도록 구성되고, 광원의 출력 평면은 제 2 렌즈로부터 실질적으로 하나의 제 2 포커스 길이만큼 떨어져 위치되어, 광원 및 제 2 렌즈가 함께 공간 광 변조기의 위치에서 광의 개선된 균일성을 제공한다.

다른 구현에서, 투사 디바이스를 제조하는 방법은 제 1 렌즈를 제공하는 단계 ― 제 1 렌즈는 제 1 포커스 길이 및 제 1 광학 축을 가짐 ―, 제 1 광학 축을 따라 제 1 렌즈로부터 실질적으로 하나의 제 1 포커스 길이만큼 떨어져 위치된 공간 광 변조기를 제공하는 단계, 및 공간 광 변조기를 조명하도록 구성된 광원을 제공하는 단계를 포함하고, 광원은 발광기 및 너비-보존 반사체를 포함하고, 상기 디바이스는 광원으로부터의 광을 사용하여 공간 광 변조기에 의해 생성된 패턴을 일정 거리를 두고 투사하도록 구성된다.

다른 구현에서, 투사 디바이스는 광의 빔을 생성하기 위한 수단 ― 광 빔 생성 수단은 광의 빔의 너비를 보존하기 위한 수단을 포함함 ― , 광의 빔에 의해 조명될 공간 패턴을 생성하기 위한 수단, 및 공간 패턴 생성 수단을 이미징하기 위한 포커싱 수단을 포함하고, 포커싱 수단은 포커스 길이 및 광학 축과 연관되고, 포커싱 수단은 광학 축을 따라 공간 패턴 생성 수단으로부터 실질적으로 하나의 포커스 길이만큼 떨어져 위치되고, 상기 디바이스는 상기 공간 패턴을 일정 거리를 두고 투사하도록 구성된다.

본 명세서에 설명된 요지의 하나 이상의 구현들의 세부 사항들은 첨부된 도면들 및 아래의 상세한 설명에 제시된다. 다른 특징들, 양상들, 및 이점들은 상세한 설명, 도면들 및 청구항들로부터 명백해질 것이다. 다음의 도면들의 상대적인 치수들이 실척대로 도시되지 않을 수 있다는 것을 유의하라.
도 1은 프로젝터의 예의 개략적인 예시이다.
도 2는 대응하는 복수의 반사체들을 갖는 복수의 발광기들을 포함하는 광원들의 어레이의 예의 투시도이다.
도 3은 광원들의 어레이, 공간 광 변조기, 및 광원들의 전력 레벨을 제어하기 위한 제어기뿐만 아니라 공간 광 변조기에 의해 생성된 패턴의 예의 단면의 개략적인 예시이다.
도 4는 광원들의 어레이에 의해 공간 광 변조기의 조명의 균일성을 개선하는데 사용되는 렌즈를 포함하는 프로젝터의 예의 개략적인 예시이다.
도 5는 도 1에 예시된 것과 유사하지만 반사체들이 없는 프로젝터의 예의 개략적인 예시이다.
다양한 도면들에서 동일한 참조 번호들 및 지정들은 동일한 엘리먼트들을 표시한다.

후속하는 상세한 설명은 다양한 혁신적인 양상들을 기술하는 목적들을 위한 특정한 구현들에 관한 것이다. 그러나, 본원의 교시는 복수의 상이한 방식들로 적용될 수 있다.

프로젝터의 다양한 구현들이 본원에 설명된다. 일부 구현들에서, 프로젝터는 일정 거리를 두고 투사되는 원하는 패턴을 형성하는 공간 광 변조기를 조명하는 하나 이상의 광원들을 포함할 수 있다. 공간 광 변조기는 필드 렌즈로부터 실질적으로 하나의 포커스 길이만큼 떨어져 위치될 수 있다. 필드 렌즈는 공간 광 변조기로부터의 광을 시준하고, 따라서 공간 광 변조기에 의해 생성된 패턴의 이미지를 일정 거리를 두고 투사한다.

공간 광 변조기로부터의 광이 일부 구현들에서 실질적으로 시준되기 때문에, 패턴이 무한대(infinity)로 투사된다. 따라서, 패턴은 포커싱 메커니즘 및 포커스 조절들을 요구하지 않고 프로젝터로부터 프로젝션 표면으로 실질적으로 상이한 거리들로 투사될 수 있다. 그러한 프로젝터는, 예를 들면, 먼 벽, 바닥 또는 천장으로 전달되는 정보(예를 들면, 텍스트, 그래픽들, 픽처들, 비디오들, 장식용 조명 등)의 콤팩트하고 비용-효율적인 소스로서 사용될 수 있다.

도 1은 프로젝터(100)의 예의 개략적인 예시이다. 프로젝터(100)는 공간 광 변조기(108)를 조명하는 하나 이상의 광원들(102)을 포함한다. 공간 광 변조기(108)는 광원들(102)로부터의 광을 사용하여 원하는 광 패턴을 생성한다. 이어서, 광은 필드 렌즈(120)로 전달된다. 필드 렌즈(120)는 공간 광 변조기에 의해 생성된 광 패턴을 일정 거리를 두고 투사한다.

프로젝터(100)는 공간 광 변조기(108)를 조명하기 위해 다수의 광원들의 어레이(102) 또는 단일 광원을 포함할 수 있다. 다수의 광원들의 어레이(102)의 경우에, 어레이는, 예를 들면, 2 차원 격자 구조를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 광원들(102)은 비-이미징 광학 장치를 사용한다. 예를 들면, 각각의 광원(102)은 발광기(104) 및 대응하는 반사체(106)를 포함할 수 있다. 각각의 발광기(104)는, 예를 들면, 발광 다이오드(LED)일 수 있지만, 다른 발광기들이 또한 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 발광기들(104)은 일반적으로 반구형(hemispherical) 범위의 각도들에 걸쳐 광을 출력하는 표면 발광 LED들이다. 각각의 대응하는 반사체(106)는, 광이 발광기(104)로부터 방출되는 각도들의 범위로부터 광을 수집하고, 광을 필드 렌즈(120)로 지향하는데 사용될 수 있다. 일부 구현들에서, 광원들(102)은 실질적으로 백색 광을 출력하지만, 그들은 또한 임의의 컬러, 또는 컬러들의 조합을 출력하도록 선택될 수 있다.

공간 광 변조기(108)는, 정적이든지 또는 시변(time-varying)이든지 간에, 일정 거리를 두고 투사될 원하는 패턴(예를 들면, 임의의 독단적인 설계, 픽처, 그래픽, 텍스트, 이미지 등)을 생성하는데 사용될 수 있는 임의의 광학 엘리먼트일 수 있다. 원하는 패턴은 모노크로매틱(monochromatic) 또는 폴리크로매틱(polychromatic)일 수 있다. 일부 구현들에서, 공간 광 변조기(108)는 일정 거리를 두고 투사되는 고정 패턴을 생성한다. 그러한 구현들에서, 공간 광 변조기(108)는, 예를 들면, 원하는 패턴으로 배열된 공간적으로-변동하는 투과성, 흡수성, 반사성 및/또는 불투명성 영역들을 갖는 스텐실(stencil)일 수 있다. 일부 구현들에서, 공간 광 변조기(108)는 일정 거리를 두고 투사될 가변 패턴을 생성할 수 있는 컴포넌트이다. 그러한 구현들에서, 공간 광 변조기(108)는 광학 특성들(예를 들면, 투과율, 흡수율, 반사율 및/또는 불투명도)이 원하는 패턴을 생성하도록 개별적으로 제어될 수 있는 픽셀들의 어레이를 포함할 수 있다. 예를 들면, 그러한 구현들에서의 공간 광 변조기는 액정 디스플레이(LCD) 패널일 수 있고, LCD 패널은 상기 LCD 패널을 통해 다양한 패턴들을 형성하기 위해 제어기에 통신 가능하게 연결된다.

공간 광 변조기(108)로부터의 패터닝된 광은 필드 렌즈(120)로 전달된다. 프로젝터(100) 내의 필드 렌즈(120)는, 예를 들면, 하나 이상의 광학 엘리먼트들을 갖는 포지티브 파워 렌즈를 포함할 수 있다. 광학 엘리먼트(들)는, 예를 들면, 양면 볼록 렌즈(biconvex lens) 엘리먼트들, 평면 볼록 렌즈(plano-convex lens) 엘리먼트들, 메니스커스 렌즈(meniscus lens) 엘리먼트들, 프레넬 렌즈(Fresnel lens) 엘리먼트들 등을 포함할 수 있다. 또한, 광학 엘리먼트(들)는 굴절성 또는 회절성일 수 있다. 도 1에 예시된 바와 같이, 필드 렌즈(120)는 포커스 길이 FL을 갖는다. 참조 목적으로, 광학 축은 필드 렌즈(120)의 광학 중심을 통과하는 길이 방향 축으로서 정의될 수 있다.

일부 구현들에서, 필드 렌즈(120)는 광학 축을 따라 공간 광 변조기(108)로부터 실질적으로 하나의 포커스 길이 FL만큼 떨어져 위치된다. 예를 들면, 필드 렌즈(120)는 공간 광 변조기(108)의 출력 평면으로부터 광학 축을 따라 실질적으로 하나의 포커스 길이만큼 떨어져 위치될 수 있다. 공간 광 변조기(108)와 필드 렌즈(120) 사이의 관계는 도 1에 개략적으로 도시된 투사 조건을 설정한다. 일부 구현들에서, 필드 렌즈(120)는 공간 광 변조기(108)의 출력 평면으로부터 하나의 포커스 길이만큼 떨어져, 제조 허용 오차들 내에서, 정확하게 배치되고, 그러한 경우에, 공간 광 변조기(108)에 의해 생성된 패턴의 복제품(replica)은 무한대에서(at infinity) 포커스가 맞는다. 일부 구현들에서, 필드 렌즈(120)의 배치는, 반드시 정확할 필요는 없지만, 공간 광 변조기(108)의 출력 평면으로부터 떨어져 하나의 포커스 길이에 가까울 것이어서, 공간 광 변조기(108)에 의해 생성된 패턴이, 필드 렌즈(120)의 포커스 길이보다 100 배보다 더 멀거나, 포커스 길이보다 200 배보다 더 멀거나, 포커스 길이보다 500 배보다 더 먼 곳에서 포커스가 맞는다. 일부 구현들에서, 필드 렌즈는 포커스 길이의 1%, 2% 또는 5% 내에서 공간 광 변조기(108)의 출력 평면으로부터 실질적으로 하나의 포커스 길이만큼 떨어져 배치된다. 빔 패턴(140)이 투사되도록 의도된 표면이 필드 렌즈(120)로부터 고정된 거리에 있는 상황들에서, 릴레이 및/또는 투사 렌즈 접근법들(즉, 부가적인 릴레이 렌즈가 시스템에 부가될 수 있음)은 광학 시스템의 포커스 평면을 의도된 표면으로 변경하는데 사용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 광원들(102)로부터의 광은 아래로부터 공간 광 변조기(108) 상으로 입사된다. 이러한 광은 공간적으로 변조되어, 원하는 광 패턴을 형성하고, 이어서 필드 렌즈(120)로 투과된다. 예시 목적으로, 공간 광 변조기(108)의 어레이의 상이한 영역들로부터 발산하는 3 개의 광선들의 3 개의 상이한 그룹들이 도시된다. 공간 광 변조기(108)의 좌측 부분으로부터 발산하는 한 그룹의 3 개의 점선 광선들(110a, 110b 및 110c)이 도시되고, 반면에 한 그룹의 3 개의 실선 광선들(112a, 112b 및 112c)은 공간 광 변조기(108)의 중간으로부터 발산하고, 하나 그룹의 3 개의 점선 광선들(114a, 114b 및 114c)은 공간 광 변조기(108)의 우측 부분으로부터 발산한다. 상술된 바와 같이, 공간 광 변조기(108)의 출력 평면은 필드 렌즈(120)로부터 실질적으로 하나의 포커스 길이만큼 떨어져 위치될 수 있다. 따라서, 필드 렌즈(120)는 공간 광 변조기(108)로부터 광의 빔들(110)(110a, 110b 및 110c), (112)(112a, 112b 및 112c) 및 (114)(114a, 114b 및 114c)을 시준하고, 공간 광 변조기(108)에 의해 생성된 패턴에 대응하는 광 패턴(140)을 무한대로 투사한다.

예를 들면, 도 1에 예시된 바와 같이, 공간 광 변조기(108)의 중간으로부터 발산하는 3 개의 실선 광선들(112a, 112b 및 112c)은 시준되고, 수직 방향으로 실질적으로 평행하게 필드 렌즈(120)로부터 빠져 나온다. 공간 광 변조기(108)의 좌측으로부터의 3 개의 점선(dotted) 광선들(110a, 110b 및 110c)은 시준되고, 수직 광학 축으로부터 우측으로 각지게 오프셋된 평행하는 광선들로서 필드 렌즈(120)로부터 빠져 나오고, 반면에, 공간 광 변조기(108)의 우측으로부터의 3 개의 파선(dashed) 광선들(114a, 114b 및 114c)은 시준되고, 수직 광학 축으로부터 좌측으로 각지게 오프셋된 평행하는 광선들로서 필드 렌즈(120)로부터 빠져 나온다.

또한, 공간 광 변조기(108)의 각각의 부분으로부터 발산하는 광선들은 필드 렌즈의 출력 포커스 평면(130) 내의 각각의 포인트에서 평균화된다. 따라서, 출력 포커스 평면(130)에서 어떠한 유용한 이미지도 존재하지 않는다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 광선들(110a, 112a 및 114a) 각각은 출력 포커스 평면(130) 내의 포인트에서 평균화되고, 한편 광선들(110b, 112b 및 114b) 및 광선들(110c, 112c 및 114c)에 대해서도 각각 마찬가지이다. 유효 포인트 소스들의 연속체(continuum)가 필드 렌즈(120)의 출력 포커스 평면(130)에 생성되고, 이들 각각은 고정각의 뿔들로 광을 방사하고, 이들 각각은 arctan[(W/2)/FL]과 동일한 일정한 원거리 투사각(

)을 갖고, 여기서 W는 광원들의 어레이(102)의 애퍼처 폭이고, arctan는 아크 탄젠트 함수이다.

도 1에 예시된 자오선의 광의 빔들(110, 112 및 114)의 원거리 투사각들(

)은 그 자오선의 공간 광 변조기(108)의 폭(W)에 의존한다. 마찬가지로, 직교 자오선(도시되지 않음)의 원거리 투사각들은 그 자오선의 공간 광 변조기(108)의 폭(W')(W와 동일할 수 있거나 동일하지 않을 수 있음)에 의존한다. W=W'일 때, 투사된 패턴(140)은 일반적으로 (광원들의 어레이(102)의 형상에 의존하여) 정사각형 형상일 수 있다. W가 W'와 동일하지 않다면, 투사된 패턴(140)은 일반적으로 직사각형 형상이 될 수 있다. 그러나, 정사각형이든지 또는 직사각형이든지, 필드 렌즈(120)의 출력 포커스 평면에서 발생하는 공간 평균화로 인해, 광학 균일성은 특히 균등하고, 여기서 각각의 포인트는 공간 광 변조기(108)의 출력에서의 모든 방출 포인트들의 평균을 나타낸다.

이러한 방식으로, 필드 렌즈(120)는 무한대로 또는 거의 무한대로 (예를 들면, 필드 렌즈로부터, 렌즈의 포커스 길이보다 적어도 100 배 초과, 예를 들면, 필드 렌즈의 포커스 길이의 200 배 떨어져) 공간 광 변조기(108)의 이미지를 투사한다. 광의 빔들(110, 112 및 114)이 상술된 바와 같이 멀리 떨어져 포커싱되기 때문에, 공간 광 변조기(108)에 의해 생성되는 광 패턴은, 예를 들면, 투사 표면과 필드 렌즈 사이의 거리가 (비록 조명 패턴은 프로젝터로부터의 거리가 증가함에 따라 크기가 증가하지만) 필드 렌즈의 포커스 길이의 15 배 또는 그 초과만큼 길기만 하면 프로젝터(100)로부터의 거리와 상관없이 유사한 외관(appearance)을 유지한다.

프로젝터(100)가 포커스 거리를 변경하기 위한 메커니즘을 요구하지 않기 때문에, 프로젝터(100)는 간소화될 수 있다. 따라서, 정해진 애플리케이션에서 프로젝터(100)의 포커스를 설정 또는 조절하기 위해 어떠한 인간 운영자 또는 자동 포커스-조절 메커니즘도 불필요하다. 프로젝터(100)는, 특정 유한 거리에서 공간 광 변조기(108)의 고해상도 투사 광학 이미지를 생성하는 것에 비해 감소된 비용 및 증가된 사용 용이성이 선호되는 트레이드-오프를 구현한다.

필드 렌즈(120)를 탈출한 시준된 빔들(110, 112 및 114)의 결과로서, 일부 구현들에서, 프로젝터(100)는, 예를 들면, 필드 렌즈(120)와 공간 광 변조기(108) 사이의 거리를 변경함으로써 프로젝터의 포커스를 조절하기 위한 임의의 메커니즘을 포함하지 않는다. 일부 구현들에서, 필드 렌즈(120) 및 공간 광 변조기(108)는, 예를 들면, 하우징에 의해 서로에 대해 고정된다. 또한, 콤팩트 설계를 하기 위해, 일부 구현들에서, 프로젝터(100)는 발광기들(104), 반사체들(106), 공간 광 변조기(108) 및 필드 렌즈(120) 외에는 부가적인 광학 컴포넌트들을 포함하지 않는다.

예를 들면, 마이크로프로젝터에 적합한 일부 구현들에서, 광원들의 어레이 및 공간 광 변조기는 매우 작게 제조될 수 있다. 예를 들면, 발광기들(104)의 어레이는, 한 변(side)(지름)이 약 50 미크론 내지 약 6 mm의 치수를 갖는 정사각형(또는 원형)으로 형상화될 수 있다. 공간 광 변조기는 마찬가지로, 다양한 구현들에서, 50 미크론 내지 약 6 mm의 범위를 가질 수 있다. 일부 구현들에서, 발광기들(104)의 어레이는 6 mm 미만의 변 또는 지름과 같은 치수를 가질 수 있다. 비교적 작은 LED 또는 OLED 어레이의 하나의 예시적인 예로서, 각각의 LED는 약 10 미크론 크기일 수 있고, 어레이는 5x5 배열로 형성될 수 있다. 다양한 마이크로프로젝터 구현들에서, 반사체들(106)은 약 50 미크론 내지 12 mm에 이르는 반사체 높이를 갖는 반사체들의 마이크로구조를 포함할 수 있다. 마이크로프로젝터 구현에서, 렌즈 지름은, 예를 들면, 200 미크론 내지 12 mm의 범위일 수 있고, 포커스 길이는, 예를 들면, 500 미크론 내지 12 mm의 범위이다. 일 구현에서, 마이크로프로젝터는, 예를 들면, 제어 가능한 빔 패턴을 갖는 콤팩트 플래시라이트, 또는 랩톱의 키보드의 상이한 부분들을 제어 가능하게 조명하기 위한 제어 가능한 조명기를 포함할 수 있다. 상업용 또는 연극용 조명 환경들에 더 적합한 일부 더 큰 구현들에서, 렌즈 지름은, 예를 들면, 약 12 mm 내지 약 305 mm(~12 인치)의 범위일 수 있고, 포커스 길이는, 예를 들면, 약 12 mm 내지 약 610 mm(~24 인치)의 범위이다. 그러한 구현에서, 발광기들(104)의 어레이는 한 변(지름)이, 예를 들면, 약 6 mm 내지 약 51 mm(~2 인치)의 치수를 갖는 정사각형(또는 원형)으로 형상화될 수 있다. 반사체들(106)은 높이가, 예를 들면, 12 mm 내지 약 152 mm(~6 인치)의 범위일 수 있다. 그러한 콤팩트 설계들에서, 예를 들면, 유사한 밝기 및 조명을 제공하는 종래의 조명 솔루션들의 크기의 50 % 내지 15%인 빔 프로젝터가 제공될 수 있다.

도 2는 대응하는 복수의 반사체들(206)을 갖는 복수의 발광기들(204)을 포함하는 광원들의 어레이(202)의 예의 투시도이다. 광원들의 어레이(202)는 도 1에 개략적으로 예시된 광원들의 어레이(102)의 예시적인 구현이다. 예시된 구현에서, 광원들의 어레이(202)는 개별적인 발광기들(204)의 4x4의 2차원 어레이로 구성되지만, (단일 발광기 및 대응하는 반사체를 포함하여) 발광기들의 다양한 상이한 수들 및 배열이 사용될 수 있다. 이미 논의된 바와 같이, 발광기들(204)은, 예를 들면, LED들일 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 발광기(204)는 대응하는 반사체(206)를 갖는다. 예를 들면, 각각의 발광기(204)는 반사체 내에 위치될 수 있다. 일부 구현들에서, 각각의 반사체(206)는, 예를 들면, 금속 또는 유전체 물질로 구성된 하나 이상의 반사성 측벽들을 포함한다. 반사성 측벽들은 대응하는 발광기(204)의 경계들로부터 연장될 수 있다. 반사성 측벽들은 광의 전부 또는 실질적으로 전부를 발광기(204)로부터 필드 렌즈(120)를 향해 지향하도록 형상화될 수 있다. 반사체들(206)은 또한 필드 렌즈(120) 상으로 입사되는 광을 균질화(homogenize)하도록 설계될 수 있다.

일부 구현들에서, 반사체들(206)은 너비-보존(etendue-preserving) 반사체들이다. 다시 말해서, 각각의 반사체(206)는 대응하는 발광기(204)에 너비-매칭된다. 예를 들면, 각각의 반사체(206)는 자신의 대응하는 발광기(204)로부터의 광의 출력 빔의 확산 각도(angular spread)와 필드 렌즈(120)의 수용 뿔(acceptance cone)을 실질적으로 매칭시키도록 구성될 수 있다. 또한, 반사체들(206)은, 빔들이 필드 렌즈(120) 상에서 입사되는 포인트에서, 발광기들(204)로부터의 빔들의 지름과 필드 렌즈의 클리어 애퍼처(clear aperture)를 실질적으로 매칭시키도록 구성될 수 있다. 임의의 정해진 구현에서 반사체(206)의 측벽들의 특정 형상은, 예를 들면, 대응하는 발광기(204)의 방출 패턴, 필드 렌즈(120)까지의 거리 등에 의존할 수 있다. 일부 구현들에서, 반사체들(206)이 대응하는 발광기들(204)에 너비-매칭되기 때문에, 반사체들(206)은, 발광기들(204)로부터의 광의 전부 또는 실질적으로 전부가 (공간 광 변조기(108)를 통해) 필드 렌즈(120)의 수용 뿔 내에 포함되고 그의 클리어 애퍼처를 통과하도록 하는 공간 및 각도 범위를 갖는 빔들을 형성함으로써, 낭비되는 광을 감소 또는 제거할 수 있다. 이러한 방식으로, 너비-보존 반사체들(206)은 프로젝터의 효율을 증가시킨다.

일부 구현들에서 광을 (공간 광 변조기(108)를 통해) 발광기들(204)로부터 필드 렌즈(120)를 향해 지향시키기 위해 반사체들(206) 이외에 다른 광학 컴포넌트들을 사용하는 것이 가능할 수 있지만, 반사체들(206)은 발광기들(204)로부터의 비교적 넓은 각도의 광을 프로세싱하고 이를 필드 렌즈(120)를 향해 효과적으로 지향시킬 수 있는 이로운 능력을 갖는다. 예를 들면, 각각의 발광기(204)가 반구형 범위의 각도들에 걸쳐 광을 방출하는 경우에, 렌즈와 같은 다른 타입들의 광학 컴포넌트들을 통해 그 광의 전부를 캡처하고 이를 필드 렌즈(120)로 지향시키는 것은 어려울 수 있다. 불행하게도, 필드 렌즈(120)의 클리어 애퍼처에 도달하지 않는, 발광기(204)로부터의 임의의 광은, 필드 렌즈(120)의 수용 뿔 내에 있는 각도에서, 공간 광 변조기(108)에 의해 생성된 패턴의 복제품인 광 패턴(140)의 유용한 형성에 기여하지 않는다. 따라서, 프로젝터의 효율은 이러한 손실된 광으로 인해 감소된다. 그러나, 반사체들(206)은 넓은 각의 광을 프로세싱하고 이를 효과적으로 필드 렌즈(120)로 지향시킬 수 있고, 따라서 효율을 증가시킨다.

도 3은 광원들의 어레이(302), 공간 광 변조기(308) 및 광원들의 전력 레벨뿐만 아니라 공간 광 변조기에 의해 생성되는 패턴을 제어하기 위한 제어기(370)의 예의 단면의 개략적인 예시이다. 제어기(370)를 갖는 광원들의 어레이(302)는 본원 다른 곳에 예시된 광원들의 어레이(예를 들면, 도 1의 102)의 예시적인 구현이다. 제어기(370)는 (예를 들면, 제어 라인들(372)을 통해) 어레이(302) 내의 발광기들(304)의 전력 레벨을 설정하는데 사용될 수 있다. 제어기(370)는 (예를 들면, 제어 라인들(372)을 통해) 어레이(302) 내의 개별적인 발광기들(304)의 전력 레벨을 선택적으로 그리고 독립적으로 설정하는데 사용될 수 있고, 따라서 광원들의 어레이(302)를 사용하는 다양한 패턴들의 생성을 허용한다. 예를 들면, 각각의 개별적인 발광기(304)의 전력 레벨은 ON 상태(완전한 전력)와 OFF 상태(제로 전력) 사이를 스위칭함으로써 제어될 수 있다. 대안적으로, 각각의 개별적인 발광기(304)의 전력 레벨은 몇몇의 이산(discrete) 전력 값들 또는 심지어 ON 상태와 OFF 상태 사이의 연속적인 범위의 전력 값들을 가질 수 있다. 개별적인 발광기들(304)을 상이한 전력 값들로 스위칭함으로써, 광범위한 빔 패턴들이 생성될 수 있다. 또한, 제어기(370)는 공간 광 변조기(308)에 의해 생성된 패턴을 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어기는 공간 광 변조기(308)를 통해 시변(time-varying) 패턴들을 생성하기 위해 하나 이상의 제어 라인들(372)을 통해 전송되는 픽처 데이터, 이미지 데이터, 그래픽 데이터, 텍스트 데이터, 비디오 데이터 등을 사용할 수 있다. 그러한 데이터는, 예를 들면, 공간 광 변조기 내의 각각의 픽셀의 공간 위치에 의존하여 상이한 양들의 광을 투과, 반사, 흡수 및/또는 차단하도록 공간 광 변조기(308) 내의 픽셀들을 별개로 및 개별적으로 제어하는데 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 광범위한 투사 패턴들(140)이 생성될 수 있다. 이것은, 프로젝터(100)의 광학 장치를 물리적으로 액세스하거나 조작하지 않고, 예를 들면, 전자적으로 및 원격으로 이루어질 수 있다.

일부 구현들에서, 제어기(370)는, 예를 들면, 원격 커맨드 신호들을 수신하기 위한 유선 또는 무선 인터페이스를 갖는 수신기를 포함한다. 제어기(370)는 커맨드 신호를 프로세싱하고, 이어서, 예를 들면, 수신된 커맨드 신호에 대응하는 패턴을 형성하도록 공간 광 변조기(308)를 제어할 수 있다. 일부 구현들에서, 제어기(370)의 수신기 인터페이스는 인터넷, 블루투쓰, Wi-Fi(IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준들) 등을 통해 원격 제어 디바이스와 통신 가능하게 연결될 수 있다. 또한, 원격 디바이스는 컴퓨터(예를 들면, 데스크톱, 랩톱, 태블릿), 셀 폰 등일 수 있다.

발광기들의 어레이(304) 및 대응하는 반사체들(306)이 단일 발광기/반사체 쌍 대신에 사용되는 경우에, 결과적인 투사 패턴(예를 들면, 140)은, 예를 들면, 발광기들, 반사체 측벽들 등 사이의 간격으로 인해 밝기 변동들로부터 기인하는 뚜렷한 아티팩트들을 포함할 수 있다. 그러나, 그러한 아티팩트들은 도 4에 예시된 구현을 사용하여 감소될 수 있다.

도 4는 광원들의 어레이(402)에 의한 공간 광 변조기(408)의 조명의 균일성을 개선하는데 사용되는 렌즈(450)를 포함하는 프로젝터(400)의 예의 개략적인 예시이다. 광원들의 어레이(402), 공간 광 변조기(408) 및 필드 렌즈(420)는 본원에 설명된 다른 것들(예를 들면, 각각 도 1의 102, 108 및 120)과 유사할 수 있다. 그러나, 도 4의 프로젝터(400)는 2 개의 상이한 렌즈들, 즉, 필드 렌즈(420) 및 밝기 균질화 렌즈(450)를 포함한다. 필드 렌즈(420) 및 공간 광 변조기(408)는 본원의 다른 곳에서 논의된 바와 같이 배열된다. 즉, 공간 광 변조기(408)는 필드 렌즈의 포커스 길이 FL1만큼 필드 렌즈(420)로부터 분리된다. 따라서, 필드 렌즈(420)는, 본원에 논의된 바와 같이, 공간 광 변조기 패턴을 무한대로 투사한다.

프로젝터(400)는, 본원에 논의된 바와 같이, 각각 발광기(404) 및 대응하는 반사체(406)를 포함할 수 있는 광원들의 어레이(402)를 또한 포함한다(너비-보존 반사체를 갖는 단일 발광기가 또한 사용될 수 있음). 광원들의 어레이로부터의 광의 밝기에서의 공간 변동들은, 예를 들면, 발광기들(404) 사이의 간격, 반사체들(406) 사이의 경계들 등으로부터 기인할 수 있다. 상술된 바와 같이, 그러한 밝기 변동들은 투사된 광 패턴에서의 뚜렷한 아티팩트들을 발생시킬 수 있다. 그러나, 그러한 밝기 변동들은 균질화 렌즈(450)에 의해 감소될 수 있다.

프로젝터(400)는, 광원들로부터의 광이 균질화 렌즈(450)에 의해 공간 광 변조기(408)로 투과된다는 점에서 도 1에 도시된 구현(100)과 구별된다. 다양한 구현들에서, 균질화 렌즈(450)는 필드 렌즈에 대해 상술된 것들과 유사한 치수들 및 포커스 길이를 가질 수 있다. 마찬가지로, 본원의 다른 곳에서 설명된 공간 광 변조기, 광원들 및 필드 렌즈 치수들은 또한 도 4의 구현에 적용된다. 그러나, 균질화 렌즈의 부가의 관점에서, 도 4에 예시된 구현의 전체 프로젝터의 길이는, 일부 구현들에서, 도 1에 예시된 구현의 전체 프로젝터의 길이보다 더 긴 하나의 포커스 길이일 수 있다. 균질화 렌즈(450)는 개선된 균일성으로 공간 광 변조기(408)를 조명하기 위한 방식으로 광을 광원들(402)로부터 공간 광 변조기(408)로 투과시킨다. 균질화 렌즈(450)는 필드 렌즈(420)의 광학 축과 광학적으로 정렬될 수 있다. 또한, 균질화 렌즈(450)는, 광학 축을 따라, 균질화 렌즈(450)의 포커스 길이 FL2만큼 광원들의 어레이(402)의 출력 평면으로부터 분리될 수 있다. 균질화 렌즈(450)는 또한 포커스 길이 FL2만큼 공간 광 변조기(408)로부터 분리될 수 있다. 일부 구현들에서, 공간 광 변조기(408)는 제조 허용 오차들 내에서 정확하게 FL2만큼 균질화 렌즈(450)로부터 분리된다. 결과는, 균질화 렌즈(450) 아래에 거리 FL2만큼 떨어져 위치된, 광원들의 어레이(402)의 출력 평면에 걸친 밝기 변동들이 "개선된 균일성의 평면(균질화 렌즈(450) 위로 거리 FL2만큼 떨어져 위치됨)"에서 평균화된다는 것이다.

이것은 도 4의 광 빔들(410)(410a, 410b 및 410c), (412)(412a, 412b 및 412c) 및 (414)(414a, 414b 및 414c)에 의해 예시된다. 광원들의 어레이(402)의 출력 평면에서 3 개의 상이한 포인트들 각각으로부터 발산하는, 빔들(410, 412 및 414) 각각의 개별적인 광선들이 도시된다. 구체적으로, 광원들의 어레이(402)의 출력 평면의 좌측 상의 포인트로부터 발산하는 광선들(410c, 412c 및 414c)이 도시되고, 반면에 광선들(410b, 412b 및 414b)은 중간으로부터 발산하고, 광선들(410a, 412a 및 414a)은 우측 부분 상의 포인트로부터 발산한다. 예시된 바와 같이, 공간 광 변조기(408)가 위치된 "개선된 균일성의 평면" 상의 각각의 포인트는, 광원들의 어레이(402)의 출력 평면에서 포인트들(즉, 좌측, 중간 및 우측) 각각으로부터 광을 수신한다. 따라서, 광원들의 어레이(402)의 출력 평면 상의 각각의 포인트로부터의 광은 "개선된 균일성의 평면" 상의 각각의 포인트에서 조합된다. 다시 말해서, 광원들의 어레이(402)의 출력 평면 상의 좌측, 중심 및 우측 포인트들로부터의 광선들(410a, 410b 및 410c) 모두는, 공간 광 변조기(408)가 위치된 "개선된 균일성의 평면" 상의 실질적으로 단일 포인트에서 균질화 렌즈(450)에 의해 조합된다. 광선들(412a, 412b 및 412c)뿐만 아니라 광선들(414a, 414b 및 414c)에 대해서도 마찬가지이다. 결과는, 광원들의 어레이(402)의 출력 평면에 걸친 밝기 변동들이 "개선된 균일성의 평면"에서 평균화된다는 것이다. 공간 광 변조기(408)가 "개선된 균일성의 평면"에 위치되기 때문에, 공간 광 변조기의 더 균일한 조명이 존재한다. 따라서, 공간 광 변조기(408)의 조명에서의 밝기 변동으로 인한 것일 수 있는 투사 패턴 내의 임의의 아티팩트들이 감소 또는 제거될 수 있다.

도 5는 도 1에 예시된 것과 유사하지만 반사체들이 없는 프로젝터(500)의 예의 개략적인 예시이다. 광원들의 어레이(502), 공간 광 변조기(508) 및 필드 렌즈(520)는 본원에 설명된 다른 것들(예를 들면, 각각 도 1의 102, 108 및 120)과 유사하게 설계 및 배열될 수 있다. 그러나, 프로젝터(500)는, 광원들의 어레이(502)로부터 반사체들의 어레이를 제거함으로써 본원에 설명된 다른 것들(예를 들면, 도 1의 100)과 비해 간소화된다. 반사체들의 어레이의 부재(absence)의 결과로서, 광원들의 어레이(202)로부터의 일부 광이 낭비되는데, 왜냐하면 일부 광은 필드 렌즈(520)의 클리어 애퍼처에 도달하지 않기 때문이다. 이것은 광각(wide-angle)의 쇄선 광선들(518)에 의해 도 5에 표시된다.

이러한 광선들(518)은 필드 렌즈(520)의 각이 진 애퍼처 외부에 있는 각도들에서 광원들의 어레이(502)로부터 방출된다. 이로써, 이러한 낭비되는 광선들(518)은 필드 렌즈(520)를 통과하지 않고, 따라서 공간 광 변조기(508)에 대응하는 광 패턴(540)의 형성에 기여하지 않는다. 예를 들면, 너비-보존 반사체들의 어레이를 생략함으로써, 프로젝터(500)의 광학 설계가 간소화되고, 비용이 감소되지만, 이것은 디바이스의 효율의 감소를 희생하여 이루어진다. 그러나, 이러한 비용/효율 트레이드오프가 일부 애플리케이션들에서는 요구될 수도 있다.

본원에서 개시된 구현들과 관련하여 설명되는 다양한 예시적인 로직들, 로직 블록들, 모듈들, 회로들 및 알고리즘 단계들은 전자 하드웨어, 컴퓨터 소프트웨어, 또는 그것 둘의 조합들로서 구현될 수 있다. 하드웨어 및 소프트웨어의 상호 교환 가능성은 일반적으로 기능성의 측면에서 설명되어 있고, 위에서 설명된 다양한 예시적 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들로 예시되어 있다. 이러한 기능성이 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되는지는 전체 시스템에 부과되는 설계 제약들 및 특정 애플리케이션에 의존한다.

본원에서 개시된 양상들에 관련하여 설명된 다양한 예시적인 로직들, 로직 블록들, 모듈들, 및 회로들을 구현하는데 사용되는 하드웨어 및 데이터 프로세싱 장치는, 본원에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 범용 단일-칩 또는 다중-칩 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC), 필드 프로그램 가능 게이트 어레이(FPGA) 또는 다른 프로그램 가능 로직 디바이스, 이산 게이트 또는 트랜지스터 로직, 이산 하드웨어 컴포넌트들, 또는 그것들의 임의의 조합으로 구현되거나 수행될 수 있다. 범용 프로세서는 마이크로프로세서 또는, 임의의 종래의 프로세서, 제어기, 마이크로제어기, 또는 상태 머신일 수 있다. 또한, 프로세서는 컴퓨팅 디바이스들의 조합, 예를 들면, DSP 및 마이크로프로세서의 조합, 복수의 마이크로프로세서들, DSP 코어와 협력하는 하나 이상의 마이크로프로세서들, 또는 임의의 다른 이러한 구성으로서 구현될 수 있다. 일부 구현들에서, 특정한 단계들 및 방법들이 주어진 기능에 대해 특정한 회로에 의하여 수행될 수 있다.

하나 이상의 양상들에서, 설명된 기능들은 본 명세서에서 개시된 구조들 및 본 명세서의 그것들의 구조적 균등물들을 비롯해서 하드웨어, 디지털 전자 회로, 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어로, 또는 그것들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 요지의 구현들은 또한, 데이터 프로세싱 장치에 의한 실행을 위해, 또는 그 장치의 동작을 제어하기 위해 컴퓨터 저장 매체들 상에 인코딩된 하나 이상의 컴퓨터 프로그램들, 즉, 컴퓨터 프로그램 명령들의 하나 이상의 모듈들로서 구현될 수 있다.

소프트웨어로 구현되는 경우, 기능들은 컴퓨터-판독가능한 매체 상에 하나 이상의 명령들 또는 코드로서 저장되거나 하나 이상의 명령들 또는 코드를 통해 전송될 수 있다. 본원에 개시된 방법 또는 알고리즘의 단계들은 컴퓨터-판독가능한 매체 상에 상주할 수 있는 프로세서-실행가능 소프트웨어 모듈로 구현될 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 매체들은, 한 장소에서 또 다른 장소로의 컴퓨터 프로그램의 이전을 가능하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체들 및 컴퓨터 저장 매체들 모두를 포함한다. 저장 매체들은 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체들일 수 있다. 제한이 아닌 예시로서, 이러한 컴퓨터-판독 가능한 매체들은 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 다른 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 다른 자기 스토리지 디바이스들, 또는 명령들 또는 데이터 구조들의 형태로 원하는 컴퓨터 프로그램 코드 수단을 전달하거나 저장하기 위해 사용될 수 있고, 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 임의의 접속이 컴퓨터-판독 가능한 매체로 적절하게 칭해질 수 있다. 디스크(disk) 및 디스크(disc)는, 본원에 사용되는 바와 같이, 콤팩트 디스크(disc)(CD), 레이저 디스크(disc), 광학 디스크(disc), 디지털 다목적 디스크(disc)(DVD), 플로피 디스크(disk) 및 블루-레이 디스크(disc)를 포함하며, 여기서 디스크(disk)들은 일반적으로 자기적으로 데이터를 재생하는 반면, 디스크(disc)들은 레이저들을 이용하여 광학적으로 데이터를 재생한다. 위의 것들의 결합들이 또한 컴퓨터-판독가능한 매체들의 범위 내에 포함되어야 한다. 부가적으로, 방법 또는 알고리즘의 동작들은, 컴퓨터 프로그램 제품에 통합될 수 있는 기계 판독가능 매체 및 컴퓨터-판독가능 매체 상의 코드들 및 명령들 중 하나 또는 임의의 조합 또는 세트로서 상주할 수 있다.

본 발명에서 설명된 구현들에 대한 다양한 수정들은 당업자들에게 용이하게 명백할 수 있고, 본원에 정의된 포괄적인 원리들이 본 발명의 사상 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다른 구현들에 적용될 수 있다. 따라서, 청구항들은 본원에 도시된 구현들로 제한되도록 의도되지 않고, 본원에 개시된 본 발명, 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위에 부합될 것이다. 단어 "예시적인(exemplary)"은 "일 예, 실례, 또는 예시로서 역할을 하는"을 의미하도록 본 명세서에서 배타적으로 이용된다. 본 명세서에서 "예시적인" 것으로 설명된 임의의 구현은 반드시 다른 구현들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석되지는 않는다. 부가적으로, 당업자는 용어들 "상부" 및 "하부"가 때때로 도면들의 설명을 용이하게 하기 위해 이용되며, 적합하게 배향된 페이지 상의 도면의 배향에 대응하는 상대적인 위치들을 표시하고, 구현된 바와 같은 IMOD의 적합한 배향을 반영하지 않을 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다.

개별적인 구현들의 상황에서 본 명세서에서 설명되는 특정 특징들은 또한 결합되어 단일 구현으로 구현될 수 있다. 반대로, 단일 구현의 상황에서 설명되는 다양한 특징들은 또한 개별적으로 다수의 구현으로 또는 임의의 적절한 서브-조합으로 구현될 수 있다. 아울러, 특징들이 특정한 조합들로 동작하는 것으로 앞서 설명되고 심지어 초기에 이와 같이 청구될 수 있을지라도, 몇몇 경우들에서, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 그 조합으로부터 제거될 수 있고, 청구된 조합은 서브-조합 또는 서브-조합의 변화에 관련될 수 있다.

유사하게, 동작들은 도면들에서 특정한 순서로 도시되지만, 이는 바람직한 결과들을 달성하기 위해, 이러한 동작들이 도시된 특정한 순서 또는 순차적 순서로 수행되는 것 또는 모든 예시된 동작들이 수행되는 것을 요구하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 추가로, 도면들은 하나 이상의 예시적인 프로세스들을 흐름도의 형태로 개략적으로 도시할 수 있다. 그러나, 도시되지 않은 다른 동작들이, 개략적으로 예시된 예시적인 프로세스들에 통합될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 추가적인 동작들이, 예시된 동작들 중 임의의 동작 이전에, 이후에, 동시에, 또는 그들 사이에서 수행될 수 있다. 특정한 환경들에서, 멀티태스킹 및 병렬적 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 앞서 설명된 구현들에서 다양한 시스템 컴포넌트들의 분리는 모든 구현들에서 이러한 분리를 요구하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 설명된 프로그램 컴포넌트들 및 시스템들이 일반적으로 단일 소프트웨어 물건에서 함께 통합되거나 다수의 소프트웨어 물건들로 패키징될 수 있음이 이해되어야 한다. 추가적으로, 다른 구현들은 하기 청구항들의 범위 내에 있다. 몇몇 경우들에서, 청구항들에서 언급되는 동작들은 상이한 순서로 수행될 수 있고, 바람직한 결과들을 여전히 달성할 수 있다.

Claims

투사(projection) 디바이스로서,
제 1 포커스 길이 및 제 1 광학 축을 갖는 제 1 렌즈,
상기 제 1 광학 축을 따라 상기 제 1 렌즈로부터 실질적으로 하나의 제 1 포커스 길이만큼 떨어져 위치된 공간 광 변조기(spatial light modulator), 및
상기 공간 광 변조기를 조명하도록 구성된 광원 ― 상기 광원은 발광기(light emitter) 및 너비-보존 반사체(etendue-preserving reflector)를 포함함 ― 을 포함하고,
상기 디바이스는 상기 광원으로부터의 광을 사용하여 상기 공간 광 변조기에 의해 생성된 패턴을 일정 거리를 두고(at a distance) 투사하도록 구성되는,
투사 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기는 상기 광원의 출력 평면에 인접한,
투사 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 너비-보존 반사체는, 실질적으로 상기 광원으로부터의 광의 빔이 상기 제 1 렌즈의 클리어 애퍼처(clear aperture)로 지향하도록 구성되는,
투사 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 너비-보존 반사체는, 실질적으로 상기 광원으로부터의 광의 빔이 상기 제 1 렌즈의 수용 뿔(acceptance cone)로 지향하도록 구성되는,
투사 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 광원은 발광기들의 어레이를 포함하는,
투사 디바이스.
제 5 항에 있어서,
상기 광원은 상기 발광기들의 어레이에 대응하는 너비-보존 반사체들의 어레이를 포함하는,
투사 디바이스.
제 6 항에 있어서,
상기 발광기들의 어레이 내의 발광기들 각각과 상기 너비-보존 반사체들의 어레이 내의 반사체들 각각 사이에 일 대 일 대응이 존재하는,
투사 디바이스.
제 5 항에 있어서,
상기 투사 디바이스는 제 2 렌즈를 더 포함하고,
상기 제 2 렌즈는 제 2 포커스 길이 및 상기 제 1 광학 축과 정렬된 제 2 광학 축을 갖고,
상기 제 2 렌즈는 상기 제 1 렌즈의 반대편인 상기 공간 광 변조기의 측 상에서 상기 공간 광 변조기로부터 실질적으로 하나의 제 2 포커스 길이만큼 떨어져 위치되고,
상기 광원은 상기 제 2 렌즈의 클리어 애퍼처를 조명하도록 구성되고,
상기 광원의 출력 평면은 상기 제 2 렌즈로부터 실질적으로 하나의 제 2 포커스 길이만큼 떨어져 위치되어, 상기 광원 및 상기 제 2 렌즈가 함께 상기 공간 광 변조기의 위치에서 광의 개선된 균일성을 제공하는,
투사 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기는 투과성인,
투사 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기는 복수의 패턴들 중 임의의 패턴을 생성하도록 제어 가능한,
투사 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기는 액정 디스플레이 패널 또는 간섭계 변조기들(interferometric modulators)의 어레이를 포함하는,
투사 디바이스.
제 1 항에 있어서,
상기 디바이스는 상기 디바이스의 포커스를 조절하기 위한 메커니즘을 포함하지 않는,
투사 디바이스.
투사 디바이스를 제조하는 방법으로서,
제 1 포커스 길이 및 제 1 광학 축을 갖는 제 1 렌즈를 제공하는 단계,
상기 제 1 광학 축을 따라 상기 제 1 렌즈로부터 실질적으로 하나의 제 1 포커스 길이만큼 떨어져 위치된 공간 광 변조기를 제공하는 단계, 및
상기 공간 광 변조기를 조명하도록 구성된 광원을 제공하는 단계 ― 상기 광원은 발광기 및 너비-보존 반사체를 포함함 ― 를 포함하고,
상기 디바이스는 상기 광원으로부터의 광을 사용하여 상기 공간 광 변조기에 의해 생성된 패턴을 일정 거리를 두고 투사하도록 구성되는,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기는 상기 광원의 출력 평면에 인접하게 제공되는,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 너비-보존 반사체는, 실질적으로 상기 광원으로부터의 광의 빔이 상기 제 1 렌즈의 클리어 애퍼처로 지향하도록 구성되는,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 너비-보존 반사체는, 실질적으로 상기 광원으로부터의 광의 빔이 상기 제 1 렌즈의 수용 뿔로 지향하도록 구성되는,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 광원은 발광기들의 어레이를 포함하는,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 광원은 상기 발광기들의 어레이에 대응하는 너비-보존 반사체들의 어레이를 포함하는,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 발광기들의 어레이 내의 발광기들 각각과 상기 너비-보존 반사체들의 어레이 내의 반사체들 각각 사이에 일 대 일 대응이 존재하는,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 방법은 제 2 렌즈를 제공하는 단계를 더 포함하고,
상기 제 2 렌즈는 제 2 포커스 길이 및 상기 제 1 광학 축과 정렬된 제 2 광학 축을 갖고,
상기 제 2 렌즈는 상기 제 1 렌즈의 반대편인 상기 공간 광 변조기의 측 상에서 상기 공간 광 변조기로부터 실질적으로 하나의 제 2 포커스 길이만큼 떨어져 위치되고,
상기 광원은 상기 제 2 렌즈의 클리어 애퍼처를 조명하도록 구성되고,
상기 광원의 출력 평면은 상기 제 2 렌즈로부터 실질적으로 하나의 제 2 포커스 길이만큼 떨어져 위치되어, 상기 광원 및 상기 제 2 렌즈가 함께 상기 공간 광 변조기의 위치에서 광의 개선된 균일성을 제공하는,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기는 투과성인,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기는 복수의 패턴들 중 임의의 패턴을 생성하도록 제어 가능한,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 공간 광 변조기는 액정 디스플레이 패널 또는 간섭계 변조기들의 어레이를 포함하는,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
제 13 항에 있어서,
상기 디바이스는 상기 디바이스의 포커스를 조절하기 위한 메커니즘을 포함하지 않는,
투사 디바이스를 제조하는 방법.
투사 디바이스로서,
광의 빔을 생성하기 위한 수단 ― 상기 광 빔 생성 수단은 상기 광의 빔의 너비를 보존하기 위한 수단을 포함함 ― ,
상기 광의 빔에 의해 조명될 공간 패턴을 생성하기 위한 수단, 및
상기 공간 패턴 생성 수단을 이미징하기 위한 포커싱 수단 ― 상기 포커싱 수단은 포커스 길이 및 광학 축과 연관되고, 상기 포커싱 수단은 상기 광학 축을 따라 상기 공간 패턴 생성 수단으로부터 실질적으로 하나의 포커스 길이만큼 떨어져 위치됨 ― 을 포함하고,
상기 디바이스는 상기 공간 패턴을 일정 거리를 두고 투사하도록 구성되는,
투사 디바이스.
제 25 항에 있어서,
상기 광 빔 생성 수단은 발광기를 포함하고,
상기 너비-보존 수단은 반사체를 포함하고,
상기 공간 패턴 생성 수단은 공간 광 변조기를 포함하고,
상기 포커싱 수단은 렌즈를 포함하는,
투사 디바이스.