特許 7082655 ディスプレイ投影方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-05-31

(45)【発行日】2022-06-08

(54)【発明の名称】ディスプレイ投影方法

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20220601BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20220601BHJP

   G03H 1/22 20060101ALI20220601BHJP

【ＦＩ】

G03B21/14 Z

G03B21/00 F

G03H1/22

【請求項の数】 7

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2020204347

(22)【出願日】2020-12-09

(62)【分割の表示】P 2018199479の分割

【原出願日】2014-07-28

(65)【公開番号】P2021056526

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2020-12-23

(31)【優先権主張番号】61/860,203

(32)【優先日】2013-07-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】61/979,248

(32)【優先日】2014-04-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507236292

【氏名又は名称】ドルビー ラボラトリーズ ライセンシング コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100101683

【弁理士】

【氏名又は名称】奥田 誠司

(74)【代理人】

【識別番号】100155000

【弁理士】

【氏名又は名称】喜多 修市

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(74)【代理人】

【識別番号】100188813

【弁理士】

【氏名又は名称】川喜田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100202197

【弁理士】

【氏名又は名称】村瀬 成康

(72)【発明者】

【氏名】ゴーニー，ダグラス ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】リチャーズ，マーティン ジェイ．

【審査官】武田 悟

(56)【参考文献】

【文献】特開平８－２９４１３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４５４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００３／００１６３３５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ ２１／００ ， ２１／１４

Ｈ０４Ｎ ５／７４

Ｇ０３Ｈ １／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ディスプレイ投影方法であって、
第１ビームスプリッタによって、光を主要光経路とハイライト経路とに沿って分離することと、
第１空間光変調器によって、前記ハイライト経路に沿った前記光を変調することにより、投影画像の一部である少なくとも１つのハイライト部分に照射するためのハイライト光を生成することと、
前記第１空間光変調器によって、前記ハイライト光の少なくとも一部を、前記ハイライト経路に沿って第２ビームスプリッタに送ることと、
前記第２ビームスプリッタによって、前記ハイライト経路からの前記ハイライト光の前記一部と、前記主要光経路からの前記光とを結合することにより、結合光を形成することと、
第２空間光変調器によって、前記結合光を変調することにより、前記投影画像を形成することと、
を包含する、方法。

【請求項2】

コントローラによって、前記少なくとも１つのハイライト部分の画像データを含む、前記投影画像の画像データを受け取ることと、
前記コントローラによって制御信号を前記第１空間光変調器に送ることにより、前記第２ビームスプリッタにおいて前記主要光経路からの前記光と結合されるための前記ハイライト光の前記一部を送り、前記少なくとも１つのハイライト部分を含む前記投影画像を形成することと、
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

光源から出射された前記光を、回転偏光子によって偏光させることと、
前記コントローラによって制御信号を前記回転偏光子に送ることにより、前記主要光経路から前記ハイライト経路へ分離されるべき光の量を制御することと、
をさらに包含する、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

光源から出射された前記光を、固定偏光子によって偏光させることと、
前記コントローラによって制御信号を前記第１空間光変調器に送ることにより、前記ハイライト経路から捨てられる光の量を制御することと、
をさらに包含する、請求項２に記載の方法。

【請求項5】

光源から出射された前記光を、偏光子によって偏光させることと、
前記偏光子からの前記光を、ビーム拡大器によって拡大することと、
をさらに包含する、請求項１に記載の方法。

【請求項6】

前記第１空間光変調器は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ）アレイおよびインテグレーティングロッドを含む、請求項１に記載の方法。

【請求項7】

前記第１空間光変調器は、部分ビームスプリッタおよびレンズを有するホログラフィック空間光変調器である、請求項１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本願は、２０１３年７月３０日に出願された米国仮特許出願第６１／８６０、２０３号および２０１４年４月１４日に出願された米国仮特許出願号６１／９７９、２４８号に基づく優先権を主張する。それぞれの特許出願の全文を本願に参考のため援用する。

【0002】

本発明は、表示システム、より具体的にはハイライト変調を用い得る二段または多段変調投影表示システムに関するものである。

【背景技術】

【0003】

従来の多段変調プロジェクタシステムでは、典型的には、プロジェクタ内部の光学系により変調された映像をスクリーンに照らす、単一の光源が存在する。そのような従来の多段変調プロジェクタシステムでは、ハイライト変調器が、ＭＥＭＳアレイまたは他の何らかの機械的ビームステアリング手段であることが典型的である。ハイライト変調器は、その個々のステアリング要素に届く光を、後続する光経路内の任意の場所へ向けることができる。ほんの一例を挙げると、ハイライト変調器は、投影画像のうち、画像の周辺部よりも高い輝度を有する部分に対して、より多くの光を向けることができ得る。この結果、その一部が「ハイライトされる」ことになる。

【0004】

これらの二段／多段変調器プロジェクタシステムにおいて、ハイライト変調器を少なくとも１つ有するそのようなプロジェクタシステムを構成することが可能である。ここで、ハイライト変調器は、必ずしも(１つまたは複数の)可動ミラーに頼ることのない非機械的ビームステアリングを用い得る。

【発明の概要】

【0005】

ある表示システムの実施形態およびそれらの製造方法を、本明細書に開示する。

【0006】

ある実施形態では、プロジェクタ表示システムは、光源と、コントローラと、前記光源により照射され、かつ、ホログラフィックイメージングモジュールを有する第１ホログラフィック変調器と、前記第１ホログラフィック変調器から伝達するように構成されたレンズと、前記レンズからの光により照射され、かつ、前記レンズからの光を変調することができ、複数のミラーを有する第２変調器と、を備えるプロジェクタ表示システムであって、前記コントローラは、プロセッサと、前記プロセッサに対応付けられたメモリであって、かつ、前記プロセッサがプロセッサ読み取り可能な命令を読み込む時に、以下の命令：画像データを受け取り、前記第１ホログラフィック変調器が、前記光源からの光のうち所望の部分を前記第２変調器上へ割り当て得るように、前記第１ホログラフィック変調器へ制御信号を送信し、前記光源からの光の前記所望の部分が変調されることにより、前記所望の画像を投影用に形成するように、前記第２変調器へ制御信号を送信すること、をプロセッサに実行させるプロセッサ読み取り可能な命令をさらに含むメモリと、をさらに有する、プロジェクタ表示システムである。

【0007】

別の実施形態では、プロジェクタ表示システムは、光源と、コントローラと、前記光源によって照射され、かつ、前記光源からの光を所望の偏光にする偏光子と、前記偏光子からの前記光を拡大するビーム拡大器と、光を選択的に主要光経路とハイライト経路とに沿って分離できる第１部分ビームスプリッタと、前記ハイライト経路に沿った前記光を受け取り、かつ、前記ハイライト経路に沿った前記光を変調することにより所望のハイライト光を生成する、空間光変調器と、前記主要光経路および前記ハイライト経路からの光を結
合できる第２部分ビームスプリッタと、を備えるプロジェクタ表示システムであって、前記コントローラは、プロセッサと、前記プロセッサに対応付けられたメモリであって、かつ、前記プロセッサがプロセッサ読み取り可能な命令を読み込む時に、以下の命令：潜在的にハイライト部分を少なくとも１つ含む画像データを受け取り、前記第２部分ビームスプリッタにおいて前記主要光経路からの光と結合することにより前記ハイライト部分を形成する、所望の量のハイライトを前記空間光変調器が送り得るように、前記空間光変調器へ制御信号を送信すること、をプロセッサに実行させるプロセッサ読み取り可能な命令をさらに含むメモリと、をさらに有する、プロジェクタ表示システムである。

【0008】

本願システムのその他の特徴および利点は、以下の詳細な記述において、本願に示す図面と関連して読まれることにより、提示される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

代表的な実施形態が、図面の参照図に例示されている。ここで開示されている実施形態および図は、限定的というよりむしろ例示的と考えられるべきであるように意図されている。

【図1】図１は、ハイライト変調器を利用し得る２つの可動ミラーの組み合わせを用いた、二段／多段変調器プロジェクタ表示システムの一実施形態である。

【図2】図２は、本願の原理に従って構成された、光ビームステアリングのための少なくとも１つの非機械的手段としてホログラフィックイメージングモジュールを用いる、二段／多段変調器プロジェクタ表示システムの一実施形態である。

【図3】図３は、図２の表示システムで所望のビームステアリングを及ぼす、ホログラフィックイメージング用のホログラムの作成システムおよび／または方法の一実施形態である。

【図4】図４は、図２の表示システムで所望のビームステアリングを及ぼす、ホログラフィックイメージングの作成システムの別の実施形態である。

【図5A】図５Ａは、本願の原理に従って構成された、主要光経路およびハイライト経路間の光のバランス調節に偏光子を用い得る、二段／多段変調器プロジェクタ表示システムの一実施形態である。

【図5B】図５Ｂは、本願の原理に従って構成された、非機械的ビームステアリング変調器を使い、主要光経路およびハイライト経路間の光のバランス調節に偏光子を用い得る、二段／多段変調器プロジェクタ表示システムのさらに別の実施形態である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下の説明を通じて、より完全に当業者に理解してもらうために、具体的な詳細が述べている。しかしながら、開示を不必要に不明瞭にするのを避けるために、周知の要素は、図示または説明しなかった場合がある。したがって、説明および図面は、限定的というよりむしろ例示的な意味でとらえられるべきである。

【0011】

本明細書において、「コンポーネント」、「システム」、「インターフェース」、「コントローラ」等の用語は、コンピュータ関連の要素であり、ハードウェア、（例えば実行中の）ソフトウェアおよび／またはファームウェアのどれかを参照するもの、と意図されている。例えば、これらの用語のいずれも、プロセッサ上で稼働するプロセス、プロセッサ、オブジェクト、実行可能コード、プログラム、および／またはコンピュータであってもよい。実例として、サーバ上を稼働するアプリケーションおよびサーバの両方が、コンポーネントおよび／またはコントローラとなってもよい。１つ以上のコンポーネント／コントローラが、プロセッサに内在してもよく、そして、コンポーネント／コントローラは、１つのコンピュータ上に局在してもよく、かつ／または、２つ以上のコンピュータ間に分散されてもよい。

【0012】

請求項に記載された主題は図面を参照して説明されており、図面には全体を通して同一の参照番号が同一要素の参照に使われている。以下の記述では、説明目的のため、発明の主題が完全に理解されるように、多くの具体的な詳細が明らかにされている。しかしながら、請求項に記載された主題がこれらの具体的な詳細なしに実施され得るるということは明白であろう。他の例では、発明の主題の説明を容易にするために、周知の構造および素子はブロック図形式で示されている。

【0013】

序説
現在の二段／多段変調器プロジェクタ表示システムは、投影スクリーンに最終的な投影画像を形成するために照射光が通過する、２つ以上の変調段を備えている。大抵において、そのような変調段は機械的なビームステアリング構造、例えば、ＤＭＤ、ＭＥＭＳまたはある機械作動ミラーの組を備えている。図１は、機械的ビームステアリング変調器を用いる二段／多段変調器プロジェクタ表示システムの実施形態を示す。

【0014】

プロジェクタシステム１００は、投影画像の意図された観察者にとって最終的な投影画像が十分に明るくなるように、プロジェクタシステムに所望の照射光を供給する光源１０２を用いる。光源１０２は、どのような適切な光源を備えてもよく、キセノンランプ、(
１つまたは複数の)レーザ、ＬＥＤ、コヒーレントな光源、部分コヒーレントな光源を含
むが、これらに限定されない。

【0015】

光１０４は、第１変調器１０６を照射し、そして、第１変調器１０６は一組のオプションとしての光学コンポーネントを介して、第２変調器１１０を照射し得る。第２変調器１１０からの光は、投影レンズ１１２（または他の適切な光学コンポーネント）により投影されることにより、スクリーン１１４上に最終的な投影画像を形成し得る。第１および第２変調器は、入力画像および／または入力ビデオデータを受け取り得るコントローラ１１６により制御されてもよい。所望の最終的な投影画像１１４を達成するために、コントローラ１１６は、入力画像信号／入力ビデオデータ信号および、第１および第２変調器への出力制御信号／出力データ信号に、特定の画像処理アルゴリズム、ガマットマッピング（ｇａｍｕｔ ｍａｐｐｉｎｇ）アルゴリズムまたは他のそのような適切な処理を実行してもよい。さらに、いくつかのプロジェクタシステムにおいては、最終的な投影画像の画質を更に制御するために、光源に応じて光源１０２を変調すること（制御線は図示せず）も可能であり得る。

【0016】

第１変調器１０６および第２変調器１１０は、それぞれ一組の機械的可動ミラー１０６ａおよび１１０ａを、例えばＤＭＤまたはＭＥＭＳアレイを形成し得るように、備えてもよい。これらのミラーは、コントローラ１１６から受け取った制御信号に従って、動かされるなどして作動されてもよい。そのような機械的作動により、光は所望に第１および第２変調器によって操作され得る。

【0017】

二段変調プロジェクタおよび表示システムは、
（１）「ＳＥＲＩＡＬ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ ＤＩＳＰＬＡＹ ＨＡＶＩＮＧ ＢＩＮＡＲＹ ＬＩＧＨＴ ＭＯＤＵＬＡＴＩＯＮ ＳＴＡＧＥ」という表題で、２０１２年２月２８日に発行された、Ｗａｒｄ等の米国特許番号第８，１２５，７０２号、
（２）「ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮ ＤＩＳＰＬＡＹＳ」という表題で、２０１３年６月１３日に公開された、Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ等の米国特許出願第２０１３０１４８０３７号、
（３）「ＣＵＳＴＯＭ ＰＳＦｓ ＵＳＩＮＧ ＣＬＵＳＴＥＲＥＤ ＬＩＧＨＴ ＳＯＵＲＣＥＳ」という表題で、２０１１年９月２２日に公開された、Ｗａｌｌｅｎｅｒ等の米国特許出願第２０１１０２２７９００号、
（４）「ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＦＯＲ ＡＣＣＵＲＡＴＥＬＹ ＲＥＰＲＥＳＥＮＴＩＮＧ ＨＩＧＨ ＣＯＮＴＲＡＳＴ ＩＭＡＧＥＲＹ ＯＮ ＨＩＧ
Ｈ ＤＹＮＡＭＩＣ ＲＡＮＧＥ ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭＳ」という表題で、２０１３年５月２日に公開された、Ｓｈｉｅｌｄｓ等の米国特許出願第２０１３０１０６９２３号、
（５）「ＨＩＧＨ ＤＹＮＡＭＩＣ ＲＡＮＧＥ ＤＩＳＰＬＡＹＳ ＵＳＩＮＧ ＦＩＬＴＥＲＬＥＳＳ ＬＣＤ（Ｓ） ＦＯＲ ＩＮＣＲＥＡＳＩＮＧ ＣＯＮＴＲＡＳＴ ＡＮＤ ＲＥＳＯＬＵＴＩＯＮ」という表題で、２０１１年１１月１７日に公開された、Ｅｒｉｎｊｉｐｐｕｒａｔｈ等の米国特許出願第２０１１０２７９７４９号
そして
（６）「ＲＥＦＬＥＣＴＯＲＳ ＷＩＴＨ ＳＰＡＴＩＡＬＬＹ ＶＡＲＹＩＮＧ ＲＥＦＬＥＣＴＡＮＣＥ／ＡＢＳＯＲＰＴＩＯＮ ＧＲＡＤＩＥＮＴＳ ＦＯＲ ＣＯＬＯＲ
ＡＮＤ ＬＵＭＩＮＡＮＣＥ ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＩＯＮ」という表題で、２０１２年５月３１日に公開された、Ｋｗｏｎｇの米国特許出願第２０１２０１３３６８９号
を含む同一出願人にかかる特許および特許出願に記述されている。これらすべての特許および特許出願の全文を本願に援用する。

【0018】

さらに、
（１）「ＨＩＧＨ ＬＵＭＩＮＡＮＣＥ ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮ ＤＩＳＰＬＡＹＳ ＡＮＤ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ」という表題で、２０１４年２月１３日に公開された、Ｄａｍｂｅｒｇ等の米国特許出願第２０１４００４３３５２号、
（２）「ＨＯＬＯＧＲＡＰＨＩＣ ＤＩＳＰＬＡＹ」という表題で、２０１０年６月２４日に公開された、Ｋｒｏｌｌ等の米国特許出願第２０１００１５７３９９号、
（３）「ＣＯＭＰＡＣＴ ＨＯＬＯＧＲＡＰＨＩＣ ＤＩＳＰＬＡＹ ＤＥＶＩＣＥ」という表題で、２０１０年２月２５日に公開された、Ｋｒｏｌｌ等の米国特許出願第２０１０００４６０５０号、
（４）「ＨＯＬＯＧＲＡＰＨＩＣ ＩＭＡＧＥ ＤＩＳＰＬＡＹ ＳＹＳＴＥＭＳ」という表題で、２０１２年１月１２日に公開された、Ｃａｂｌｅ等の米国特許出願第２０１２０００８１８１号、
（５）「ＬＡＳＥＲ ＩＭＡＧＥ ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭ ＡＰＰＬＩＣＡＢＬＥ ＴＯ ＴＨＥ ＭＡＲＫＩＮＧ ＯＦ ＯＢＪＥＣＴＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＧＥＮＥＲＡＴＩＮＧ ＨＯＬＯＧＲＡＭＳ」という表題で、２０１２年７月２６日に公開された、Ｄｅ Ｅｃｈａｎｉｚ等の米国特許出願第２０１２０１８８６２０号
のような、プロジェクタ表示システムを構築するためのホログラフィック投影の利用および照射光のフーリエ性質を開示する文献がある。これらすべての特許出願の全文を本願に援用する。

【0019】

非機械的ビームステアリングの実施形態
機械的変調器に対するものとして、非機械的ビームステアリング変調器は、ＭＥＭＳ素子を必要とせず、代わりにＬＣＤ変調器のようなより一般的なイメージング素子を活用してもよい。特に、可動ミラー配置を備えない変調器段を少なくとも１つ以上持つことが望ましくあり得る。

【0020】

図２は、少なくとも１つの非機械的ビームステアリングモジュールを備える、適切なプロジェクタシステム（２００）の一実施形態を示す。プロジェクタシステム２００は、例えば同じ波長および位相の光であるレーザ、ＬＥＤ、コヒーレントまたは部分コヒーレントな光源を（１つまたは複数）有し得る、光源２０２を備える。光源２０２から生成される光がどのようなものであれ、光ビームに影響を及ぼすためのホログラフィック画像と十分に相互作用さえすればよい。

【0021】

光源２０２からの光は、第１ホログラフィック変調器２０４を照射する。第１変調器２
０４は、ホログラフィック画像をその上に形成でき、光源２０２からの光と相互作用できる、ＬＣＤパネルまたは他のどのようなモジュールを備えてもよい。第１変調器２０４は、コントローラ２０１からそのホログラフィック画像を受け取ってもよく、そしてコントローラ２０１の方は、入力画像データからホログラフィックデータおよび／または制御信号を得るか、または、必要であれば、入力画像データに付随し得る入力データストリームからホログラフィックデータを受け取るかすればよい。本明細書においてさらに述べるように、ホログラフィックデータは繰り返しプロセスを通じて得られてもよく、ここで繰り返しプロセスは、コントローラに内在するか、または、外部プロセスからコントローラへ送られてもよい。

【0022】

第１変調器２０４を通過する光は、レンズ（および／または光学系部分）２０６を照射してもよい。レンズ２０６は、照射光に対してフーリエ変換を及ぼすことにより、所望のビームステアリングが第２変調器２０８で及ぼされるようにし得る。レンズ２０６からの光は、プロジェクタシステムが投影画像内における任意の所望部分にハイライト照射を実行できるような、所望の空間的・時間的形態でビームステアリングされ得る。例えば、もし最終的な投影画像内に所望な鏡面反射（または、他の部分よりも高い輝度を有する他の任意の適切な部分）が存在すれば、ホログラフィック画像処理を用いる非機械的ビームステアリングは、タイミング良くビームを操作して、最終的な投影画像中のハイライト部分に追加的な照射をすることが可能である。

【0023】

第２変調器２０８は、どのような公知の変調器でもよく、例えば、それは、ＤＭＤ、ＭＥＭＳおよび／または任意の可動ミラーの組であり、変調器２０８によって変調（コントローラ２０１からの制御信号に従って）された光が、投影レンズ２１０で処理され、そして最終的に視聴のためにスクリーン２１２に投影され得る。

【0024】

ホログラフィックデータ処理の実施形態
上述したように、ホログラフィックデータは、オンボードまたはオフラインプロセスで入力画像データから得られてもよい。図３は、繰り返し処理システム３００（Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ－Ｓａｘｔｏｎアルゴリズムと呼ばれ、ｈｔｔｐ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／Ｇｅｒｃｈｂｅｒｇ％Ｅ２％８０％９３Ｓａｘｔｏｎ＿ａｌｇｏｒｉｔｈｍに記載がある）の実施形態を示す。繰り返し処理システム３００によって、ホログラフィックデータは入力画像データから得られてもよい。

【0025】

入力画像３０２は、表示システムによってモデル化および／または描画されるべき、所望の画像であると仮定する。ホログラフィック処理システム３００は、画像データ３０２を回路へ入力し、逆フーリエ変換プロセス３０６を通して入力画像３０２のホログラフィック表現３１０を作る。

【0026】

理解されるように、ホログラフィック画像３１０は、人間の観察者には乱雑でおそらく無秩序な画像として見え得るが、実際には、入力画像の情報内容を取り込んでいる（ただし周波数ドメインにおいてであるが）。この周波数情報（例えば、フーリエ係数）は、光源２０２（３１２）からの光の振幅モデルと一緒に処理ブロック３１４へ入力され得る。処理ブロック３１４の出力は、フーリエ変換プロセス３１６へ入力されて、３０２の近似である結果物３２０を生成し得る。３０２と３２０との差分を処理ブロック３０４で計算し、これを、３０６へと送られる画像を改善するために用いる。このプロセスを、３０２と３２０の誤差が許容範囲になるまで繰り返す。いったんこれが達成されれば、３１０は、２０４へ適用されるホログラフィックデータとして使える。

【0027】

前述したように、このプロセスは、入力画像データに基づいてコントローラ２０１においてリアルタイムに実行されてもよく、または、何らかのオフラインプロセスを介してコ
ントローラへ供給されてもよい。

【0028】

図４は、本願の原理に従って構成された、ホログラム画像生成器４００の一実施形態である。生成器４００はレーザ光源４０２（または、何らかの適切なコヒーレントまたは部分コヒーレント光源）を備えてもよい。光は、光源４０２からの光強度を調節するためにオプションとしての１つ以上の偏光子４０４を透過してもよい。これは、システム一般の必要条件ということではないが、一種のグローバルディミング機能を与え得ることに留意すべきである。光は、適宜光学要素４０６により拡げられてもよい。この光を１／２波長板４０８を通過させることによって、偏光ビームスプリッタ４１０に使われるよう所望に光を偏光させてもよい。スプリッタ４１０により、４０８からの偏光は空間光変調器（ＳＬＭ）４１２に到達し、その後４１２で反射された光は４１４へと向きを変えられる。ＳＬＭ４１２は、適用されたホログラフィックデータに従って、４０８からの光を位相シフトする。レンズ４１４は、位相シフト光に逆フーリエ変換を行うことによって、画像キャプチャ４１６において所望の画像を生成する。画像キャプチャ４１６は、カメラとして示されているが、多段変調システムにおいては後続の変調器であってもよい。

【0029】

ビームステアリングに対する回転偏光板の実施形態
ホログラフィック手段によるビームステアリングとは別に、二段／多段変調投影表示システムに適切たり得る他の非機械的ビームステアリングモジュールも存在する。

【0030】

以下の文献に、ビームステアリングを及ぼす手段として、回転偏光子を利用する記述がある。
（１）「ＣＯＭＰＡＣＴ ＬＡＳＥＲ ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ ＡＮＤ
ＭＥＴＨＯＤＳ」という表題で、２０１３年１０月１０日に公開された、ＢＡＲＡＮＥＣ等の米国特許出願第２０１３０２６５５５４号、
（２）
「ＢＥＡＭ ＳＴＥＥＲＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥＳ ＩＮＣＬＵＤＩＮＧ ＳＴＡＣＫＥＤ
ＬＩＱＵＩＤ ＣＲＹＳＴＡＬ ＰＯＬＡＲＩＺＡＴＩＯＮ ＧＲＡＴＩＮＧＳ ＡＮＤ ＲＥＬＡＴＥＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ」という表題で、２０１２年７月２６日に公開された、Ｅｓｃｕｔｉ等の米国特許出願第２０１２０１８８４６７号
これらすべての特許出願の全文を本願に援用する。

【0031】

図５Ａは、本明細書において述べた所望のビームステアリングを及ぼす（例えば、固定または回転）偏光板を用い得る、一実施形態を示している。一実施形態では、投影表示システム５００は、レーザ（または、何らかのコヒーレントまたは部分コヒーレントな）光源５０２、偏光回復光学（ＰＲＯ）５０４、回転偏光子５０６、ビームフォーミング／拡大レンズ５０８、インテグレーティングロッド（または、代わりにビーム拡大器）５１０、部分ビームスプリッタ５１２ａ、ミラー５１４、ＭＥＭＳアレイ５１６、レンズ５１８、積層ロッドアレイ（ｓｔａｃｋ ｒｏｄ ａｒｒａｙ）５２０、部分ビームスプリッタ５１２ｂ、ＤＭＤアレイ５２２を備えてもよい。

【0032】

アレイ５２２は、最終画像の最終投影にさらに光処理をする、第２および／または追加的な変調器として（そして更なる光学要素および／またはコンポーネントを通る可能性もあるが）、機能し得る。５０２から５１２ａまでのコンポーネントは、直接５１２ｂへの光経路を与える。この光経路は例えば、最終的な投影画像に対し、所望の照射光の実質的にすべてを提供する主要ビームとなる。しかしながら、(１つまたは複数の)インテグレーティングロッド５１０からの光の偏光に応じて、第２光経路（例えば、要素５１４へと下りる）を、例えば、５１２ｂで主要ビームと結果的に再結合されるハイライト照射経路として用いることにより、例えば、所望の光量および位置でハイライト照射光を提供し得る
。

【0033】

図５Ａは、次の変調段に直接到達する均一光の量と、ハイライト変調器に到達した後に個別的なビン（ｂｉｎ）（例えば、セグメント構成体５２０として示している）へと仕分けられる光の量とを、偏光を利用して制御することを示し、そして、結果として生じる不均一な光フィールドが、次の変調段に適用され得ることを示している。また、理解されるように、ＭＥＭＳ素子５１６は、それに到達する光を５２０の個別のセグメントへと仕分けるために使われてもよい。別の実施形態において、例えば、非機械的ビームステアリングでは、５１６、５１８、５２０を要素４１０、４１２、４１４に置換することも可能である。

【0034】

動作中において、５０２からのレーザ光は、光学系部分５０４および５０６を照射する。その光は、コントローラ（不図示）からの制御信号の下で回転させられてもよい、回転偏光子５０６を照射する。５０６は５０２からの光を偏光し、その偏光方向を偏光ビームスプリッタ５１２ａに対し調節する。５０４は、偏光効率を改善するために用いられ得る、オプションとしての偏光再利用サブシステムである。５１０は、光をより均一にして変調器５１６および５２２で使用可能にするために使われる。５１２ａは、５１０から到達する光の一部を５１４へ送り、そして残りを５１２ｂへ送る。それぞれの部分の量は、５０６により設定された偏光方向に依存する。５１４は、５１２ａから５１６へ光の向きを変えるために使われるオプションとしての折り返しミラー（ｆｏｌｄ ｍｉｒｒｏｒ）である。５１６は、独立制御が可能なミラーを有するＭＥＭＳ素子であり、これらミラーに届いた光を、インテグレーティングロッド５２０の任意のセグメントへ送ることができる。再生される画像のより明るい領域に対応するセグメントに対しては、より多くの光が向けられる。５１８は、５１６上のミラーから反射された光を、セグメント化されたインテグレーティングロッド５２０中に結像するために用いられる、レンズである。５１２ｂは、５１２ａからの均一な光フィールドおよび５２０からの典型的には不均一な光フィールドを、次の変調器５２２上に結合するために用いられる。５２２は、５１２ｂからの結合された光フィールドを変調することによって、所望の画像を作成する。典型的には、図１の１１２および１１４と同様に５２２に続く投影レンズ系およびスクリーンが存在し、これらが所望の画像を実現するために使われる。

【0035】

コントローラ（不図示）は、生成したい所望の画像を分析し、その画像を生成するために５０６、５１６、５２２へ制御を与える。５０６は、５２２において画像の生成のために必要となる、均一照射の確立に必要な光量を振り分けるために、使うことができる。残りの光は５１６へ送られる。５１６に対する制御により、５２０の各々のセグメントへどれくらいの光が送られるかが決まる。画像のより明るい部分に対しては、より多くの光が、その場所に対応するセグメントへ送られる。所望の画像を作成するために、５１２ｂからの結合された光フィールドは、変調器５２２に送られる制御により補正を受ける。光源５０２が必要以上の光を有する場合は、５０２の強度を減らすか、または、５１６を用いて不使用の光を５２０の外部へ送ることによりその光が５２２に到達しないようにすればよい。

【0036】

別の実施形態では、偏光子５０６は固定要素であってもよく、ハイライト経路へと分離された光量は、例えば主要光経路へ９０％、ハイライト経路へ１０％のように、光全体に対する実質的に固定されたパーセンテージであってもよい。主要光と再結合されるハイライト光の量は、所望の量のハイライト光を光ダンプに捨て去るか、またはハイライト経路に渡して主要光経路で再結合されるようにするかによって、制御されてもよい。

【0037】

図５Ｂは、ハイライト経路において非機械的ビームステアリングモジュールを用い得るプロジェクタ表示システムの、さらにもう１つの実施形態である。この実施形態では、要
素５１４からの光はビームスプリッタ５１６ｂを通り、ＳＬＭ５１７ｂへ送られてもよい。この光は、上の図２、３、４を参照して上記で述べたように、ホログラフィック的に変調され得る。レンズ５１８ｂが前述したように適切なフーリエ変換を与えてもよく、その結果生じる光は所望なハイライトを与えることができ、これがビームスプリッタ５１２ｂで主要光経路上へ結合され得る。

【0038】

本発明の１つ以上の実施形態の詳細な説明を、添付の図面とともに読まれることにより本発明の原理を例示するよう、提示した。本発明をそのような実施形態に関連して説明したが、本発明はいかなる実施形態にも限定されないことが、理解される。本発明の範囲は請求項によってのみ限定され、本発明は多数の代替物、改変、および均等物を包含している。本発明の完全な理解を提供するために、多数の具体的な詳細を本説明において述べた。これらの詳細は例示目的で提供したのであり、本発明は請求項に基づいて、これら具体的な詳細のうちのいくつかまたは全てが無くても、実施し得る。明瞭さのため、本発明に関連する技術分野において公知である技術的題材は詳細に説明しないことによって、本発明が不用意に不明瞭になることを避けた。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】