特許 7281021 調整可能な角度の照射を備えた投影システム及び方法

(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】2023-05-16

(45)【発行日】2023-05-24

(54)【発明の名称】調整可能な角度の照射を備えた投影システム及び方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 26/08 20060101AFI20230517BHJP

【ＦＩ】

G02B26/08 E

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2022563471

(86)(22)【出願日】2021-04-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-04-13

(86)【国際出願番号】 US2021028827

(87)【国際公開番号】W WO2021216991

(87)【国際公開日】2021-10-28

【審査請求日】2022-10-19

(31)【優先権主張番号】20171002.7

(32)【優先日】2020-04-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(31)【優先権主張番号】63/014,239

(32)【優先日】2020-04-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

【早期審査対象出願】

(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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】リチャーズ，マーティン ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】デーヴィス，トレヴァー

(72)【発明者】

【氏名】リピー，バーレット

(72)【発明者】

【氏名】ウェインライト，ネーサン ショーン

(72)【発明者】

【氏名】ヘニガン，ダレン

(72)【発明者】

【氏名】ジャクソン，ジョン デイヴィッド

【審査官】井亀 諭

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－８４８１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－８３５６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ２６／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

イメージデータに応答して光を発するよう構成される光源と、
第１ミラー及び第２ミラーを含み、前記光のステアリングを行うよう構成される照射光学システムと、
複数のマイクロミラーを含み、各々のマイクロミラーは、前記各々のマイクロミラーがオンポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオンステート光としてフィルタに反射し、前記各々のマイクロミラーがオフポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオフステート光として光ダンプに反射するよう構成される、デジタルマイクロミラーデバイスと、
前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの実際の角度と前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの期待される角度との間のずれを決定し、前記第１ミラーに対応する角度調整の第１の量及び前記第２ミラーの角度調整の第２の量を計算し、前記第１の量に従って前記第１ミラーを及び前記第２の量に従って前記第２ミラーを作動させて、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジション及び焦点を保ち、前記オンステート光を前記フィルタの中心から所定距離内に入射させるよう構成されるコントローラと
を有する投影システム。

【請求項2】

前記第１ミラーは、前記第２ミラーから光学的に上流に配置される、
請求項１に記載の投影システム。

【請求項3】

前記第１ミラーは、前記第２ミラーよりも小さい、
請求項２に記載の投影システム。

【請求項4】

前記第１の量及び前記第２の量は、前記ずれに比例する、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の投影システム。

【請求項5】

前記フィルタを更に有し、該フィルタは開口を含む、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の投影システム。

【請求項6】

前記第１の量又は前記第２の量は、回転変位及び並進変位を含む、
請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載の投影システム。

【請求項7】

イメージデータに応答して光を発するよう構成される光源と、第１ミラー及び第２ミラーを含み、前記光のステアリングを行うよう構成される照射光学システムと、複数のマイクロミラーを含み、各々のマイクロミラーは、前記各々のマイクロミラーがオンポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオンステート光としてフィルタに反射し、前記各々のマイクロミラーがオフポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオフステート光として光ダンプに反射するよう構成される、デジタルマイクロミラーデバイスと、コントローラとを含む投影システムを較正する方法であって、
前記コントローラによって、
前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの実際の角度と前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの期待される角度との間のずれを決定することと、
前記第１ミラーに対応する角度調整の第１の量及び前記第２ミラーの角度調整の第２の量を計算することと、
前記第１の量に従って前記第１ミラーを及び前記第２の量に従って前記第２ミラーを作動させて、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジション及び焦点を保ち、前記オンステート光を前記フィルタの中心から所定距離内に入射させることと
を有する方法。

【請求項8】

前記ずれを決定することは、前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの角度を直接測定することを含む、
請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記ずれを決定することは、前記光源からの前記光で前記デジタルマイクロミラーデバイスを照らし、前記デジタルマイクロミラーデバイスから反射された光の出力角度を測定することを含む、
請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記第１の量及び前記第２の量を計算することは、前記ずれの量に基づきレイトレースを計算することを含む、
請求項７乃至９のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項11】

前記第１の量及び前記第２の量を計算することは、前記ずれの量に基づきルックアップテーブルを使用することを含む、
請求項７乃至９のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項12】

前記第１の量及び前記第２の量は、前記ずれに比例する、
請求項７乃至１１のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項13】

前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの前記期待される角度は、前記オンポジションでは第１所定角度であり、前記オフポジションでは第２所定角度である、
請求項７乃至１２のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項14】

前記第１ミラーを作動させることは、前記第１ミラーを回転させ、前記第１ミラーを平行移動させることを含み、あるいは、
前記第２ミラーを作動させることは、前記第２ミラーを回転させ、前記第２ミラーを平行移動させることを含む、
請求項７乃至１３のうちいずれか一項に記載の方法。

【請求項15】

投影システムのプロセッサによって実行される場合に、前記投影システムに、請求項７乃至１４のうちいずれか一項に記載の方法を実行させる命令を記憶している非一時的なコンピュータ可読媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、投影システム及び投影システムの駆動方法に概して関係がある。

【背景技術】

【0002】

デジタル投影システムは、通常、光源及び光学システムを利用して、イメージを面又はスクリーンの上に投影する。光学システムは、ミラー、レンズ、導波路、光ファイバ、ビームスプリッタ、ディフューザ、空間光変調器（ＳＬＭ）、などのような部品を含む。プロジェクタのコントラストは、プロジェクタの最も暗い出力に対するプロジェクタの最も明るい出力を示す。コントラスト比は、プロジェクタの最も暗い出力の輝度に対するプロジェクタの最も明るい出力の輝度の比として定義される、コントラストの定量化可能な指標である。コントラストのこの定義は、“スタティック”又は“ネイティブ”コントラスト比とも呼ばれる。

【0003】

いくつかの投影システムは、空間振幅変調を実装するＳＬＭに基づいている。そのようなシステムでは、光源は、イメージ上で再現できる最も明るいレベルを具現化するライトフィールドを提供することができ、光は、所望のシーンレベルを生じさせるように減衰又は破棄される。このアーキテクチャに基づいた投影システムのいくつかの高コントラストの例は、コントラストを改善するよう投影光学系において半コリメート照射システム及びフーリエストップを使用する。そのようなアーキテクチャでは、ＳＬＭでの照射角度は、投影されるイメージの鮮明度及びコントラスト比への影響を含むがこれらに限られない、投影されるイメージへの実質的な影響を与える。

【発明の概要】

【0004】

本開示の様々な態様は、高コントラスト投影アーキテクチャを投影表示するデバイス、システム、及び方法に関係がある。

【0005】

本開示の１つの例示的な態様で、イメージデータに応答して光を発するよう構成される光源と、第１ミラー及び第２ミラーを含み、前記光のステアリングを行うよう構成される照射光学システムと、複数のマイクロミラーを含み、各々のマイクロミラーは、前記各々のマイクロミラーがオンポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオンステート光としてフィルタに反射し、前記各々のマイクロミラーがオフポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオフステート光として光ダンプに反射するよう構成される、デジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの実際の角度と前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの期待される角度との間のずれを決定し、前記第１ミラーに対応する角度調整の第１の量及び前記第２ミラーの角度調整の第２の量を計算し、前記第１の量に従って前記第１ミラーを及び前記第２の量に従って前記第２ミラーを作動させて、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジション及び焦点を保ち、前記オンステート光を前記フィルタの中心から所定距離内に入射させるよう構成されるコントローラとを有する投影システムが提供される。

【0006】

本開示の他の例示的な態様で、イメージデータに応答して光を発するよう構成される光源と、第１ミラー及び第２ミラーを含み、前記光のステアリングを行うよう構成される照射光学システムと、複数のマイクロミラーを含み、各々のマイクロミラーは、前記各々のマイクロミラーがオンポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオンステート光としてフィルタに反射し、前記各々のマイクロミラーがオフポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオフステート光として光ダンプに反射するよう構成される、デジタルマイクロミラーデバイスとを含む投影システムを較正する方法であって、前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの実際の角度と前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの期待される角度との間のずれを決定することと、前記第１ミラーに対応する角度調整の第１の量及び前記第２ミラーの角度調整の第２の量を計算することと、前記第１の量に従って前記第１ミラーを及び前記第２の量に従って前記第２ミラーを作動させて、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジション及び焦点を保ち、前記オンステート光を前記フィルタの中心から所定距離内に入射させることとを有する方法が提供される。

【0007】

本開示の他の例示的な態様で、イメージデータに応答して光を発するよう構成される光源と、第１ミラー及び第２ミラーを含み、前記光のステアリングを行うよう構成される照射光学システムと、複数のマイクロミラーを含み、各々のマイクロミラーは、前記各々のマイクロミラーがオンポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオンステート光としてフィルタに反射し、前記各々のマイクロミラーがオフポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオフステート光として光ダンプに反射するよう構成される、デジタルマイクロミラーデバイスとを含む投影システムのプロセッサによって実行される場合に、投影システムに、前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの実際の角度と前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの期待される角度との間のずれを決定することと、前記第１ミラーに対応する角度調整の第１の量及び前記第２ミラーの角度調整の第２の量を計算することと、前記第１の量に従って前記第１ミラーを及び前記第２の量に従って前記第２ミラーを作動させて、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジション及び焦点を保ち、前記オンステート光を前記フィルタの中心から所定距離内に入射させることとを有する動作を実行させる命令を記憶している非一時的なコンピュータ可読媒体が提供される。

【0008】

このようにして、本開示の様々な態様は、光ダイナミックレンジ及び高解像度を有するイメージの表示を提供し、少なくともイメージ投影、ホログラフィ、信号処理、などの技術分野で改善をもたらす。

【0009】

様々な実施形態のこれら及び他の詳細かつ具体的な特徴は、添付の図面を参照して、以下の説明でより十分に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の様々な態様に係る例示的な投影システムのブロック図を表す。

【図2A】本開示の様々な態様により使用される例示的な空間光変調器の図を表す。

【図2B】本開示の様々な態様により使用される例示的な空間光変調器の図を表す。

【図3A】本開示の様々な態様に従う例示的な投影システムでの例示的な光学状態を表す。

【図3B】本開示の様々な態様に従う例示的な投影システムでの例示的な光学状態を表す。

【図4】図３Ａ～３Ｂの例示的な光学システムでの例示的なアライメント方法を表す。

【図5A】図３Ａ～３Ｂの例示的な光学システムでのミラー角度間の例示的な関係を表す。

【図5B】図３Ａ～３Ｂの例示的な光学システムでのミラー角度間の例示的な関係を表す。

【図6】本開示の様々な態様に従う他の例示的な投影システムでの例示的な光学状態を表す。

【図7】図６の例示的な光学システムにより使用される例示的なリンケージを表す。

【図8】図６の例示的な光学システムにより使用される他の例示的なリンケージを表す。

【図9A】図６の例示的な光学システムにより使用される他の例示的なリンケージについての例示的な光学状態を表す。

【図9B】図６の例示的な光学システムにより使用される他の例示的なリンケージについての例示的な光学状態を表す。

【図10】図６の例示的な光学システムの例示的な実施を表す。

【図11】図６の例示的な光学システムでの例示的なアライメント方法を表す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本開示及びその態様は、コンピュータにより実施される方法によって制御されるハードウェア、デバイス、又は回路、コンピュータプログラム製品、コンピュータシステム及びネットワーク、ユーザインターフェース、並びにアプケーションプログラミングインターフェースに加えて、ハードウェアにより実施される方法、信号処理回路、メモリアレイ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、などで具現化され得る。上記の概要は、本開示の様々な態様の一般的な考えを与えることのみを意図され、本開示の範囲を決して制限しない。

【0012】

以下の記載では、多数の詳細、例えば、光学デバイスの構成、タイミング、動作、などが、本開示の１つ以上の態様の理解をもたらすために説明されている。当業者には当然ながら、これらの具体的な詳細は単なる例示であり、本願の範囲を限定する意図はない。

【0013】

更に、本開示は主に、様々な回路がデジタル投影システムで使用される例に焦点を当てているが、これは実施の一例にすぎないことが理解されるだろう。更には、開示されるシステム及び方法は、光を投影する必要があるあらゆるデバイス、例えば、映画、消費者向け及び他の商用の投影システム、ヘッドアップディスプレイ、仮想現実ディスプレイ、などで使用され得る。

【0014】

［投影システム］
ＳＬＭに基づいた投影システムの光学系は、２つの部分、つまり、照射側（すなわち、ＳＬＭの光学的に上流）に位置している光学系、及び投影側（すなわち、ＳＬＭの光学的に下流）に位置している光学系、に広く分類され得る。ＳＬＭ自体は、例えば二次元アレイで配置されている複数の変調要素を含む。個々の変調要素は、照射光学系から光を受け、光を投影光学系に伝える。いくつかの例で、ＳＬＭは、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）として実装されてよく、これについては以下で更に詳細に説明する。一般に、しかしながら、ＤＭＤは、個々の反射要素のポジションに基づき選択的に投影光学系に向けて光を反射するか又は光を破棄する反射要素（マイクロミラー又は単に“ミラー”）の二次元アレイを含む。

【0015】

上述されたように、投影光学系において半コリメート照射システム及びフーリエストップを使用する高コントラスト投影システムは、ＤＭＤでの入射光の角度の違いによって大いに影響を及ぼされる可能性がある。投影されるイメージの劣化を防ぐために、投影システムは、ＤＭＤでの照射光学系の出力（例えば、インテグレイティングロッド又は他の一様補正デバイスから出力され、その後に１つ以上の反射要素によって反射された光）のポジション及び焦点を維持し、同時に、反射ビームを投影光学系の入力（例えば、フィルタ開口）の中心に保ち得る。しかし、ＤＭＤミラーの第１及び第２角度の正確なポジションは、製造又は他の公差の影響を受ける可能性があり、それにより、実際の第１及び第２角度はある程度ばらつく可能性がある。異なる物理的ＤＭＤ間のＤＭＤミラー角度の差違を補償し、ビームが適切に中心に配置されることを確かにするために、ＤＭＤから出る（例えば、それから反射する）光の角度を制御することができる。そのような制御は、ＤＭＤミラーの第１及び第２角度のばらつきに対してロバストでなければならない。角度変動に対するロバスト性は、ＤＭＤミラーによって反射される場合に、出射ビームが開口に対して常に公称設計出射角度になる（又は実質的にそのような角度になる）ように、ＤＭＤへのビームの入射の角度の調整を実装することによってもたらされ得る。更に、カラー投影システムでの各色チャネルは異なる角度要件を有する場合があるので、色ごとに調整を行うことが望ましい。

【0016】

このような高コントラスト投影システムのアーキテクチャは、適切な照射角度の調整及び維持に加えて、特定の制約を提供する場合がある。例えば、投影システムは、３つの色が再結合されるプリズム、及び／又はプリズムの前の折り畳みミラーを用いて、光学系及びプロジェクタ自体のフットプリントサイズを小さくすることができる。更に、照射光学系は開口の焦点をＤＭＤの上に合わせるので、光学系は開口とＤＭＤとの間に一定距離を保つよう制約される場合がある。更に、上述されたように、開口のイメージはＤＭＤの中心に配置されるべきである。ここでは、ＤＭＤでのインテグレイティングロッド（又は他の一様補正デバイス）の焦点又はポジションを変化させずにＤＭＤへの入力角度を調整可能な投影システムの例が記載される。

【0017】

図１は、本開示の様々な態様に従う例示的な高コントラスト投影システム１００を表す。特に、図１は、第１の光１０２を発するよう構成される光源１０１と、第１の光１０２を受け、その向きを変えるか又はそれを別なふうに変更して、第２の光１０４を生成するよう構成される照射光学系１０３（本開示に従う照射光学システムの一例）と、第２の光１０４を受け、第３の光１０６として選択的にその向きを変え及び／又はそれを変調するよう構成されるＤＭＤ１０５と、第３の光１０６にフィルタをかけて、第４の光１０８を生成するよう構成されるフィルタ１０７と、第４の光１０８を受け、それを第５の光１１０としてスクリーン１１１の上に投影するよう構成される投影光学系１０９とを含む投影システム１００を表す。

【0018】

実際の実施では、投影システム１００に含まれる光学部品はより少なくてもよく、あるいは、投影システム１００は、ミラー、レンズ、導波路、光ファイバ、ビームスプリッタ、ディフューザ、などのような追加の光学部品を含んでもよい。スクリーン１１１を除いて、図１に表されているコンポーネントは、投影デバイスを提供するよう筐体内に組み込まれてよい。そのような投影デバイスは、メモリ、入出力ポート、通信回路、電源、などのような追加のコンポーネントを含み得る。

【0019】

光源１０１は、例えば、レーザ光源、ＬＥＤ、などであってよい。一般的に、光源１０１は、コヒーレント光を発する任意の発光体である。本開示のいくつかの態様では、光源１０１は、異なる波長又は波長バンドに夫々対応する複数の個別的な発光体を有してもよい。光源１０１は、コントローラ１１２、例えば、投影システム１００の中央演算処理装置（ＣＰＵ）などの１つ以上のプロセッサによって供給されるイメージ画像に応答して、光を発する。イメージ信号は、続けざまに表示される複数のフレームに対応するイメージデータを含む。照射光学系１０３及び／又はＤＭＤ１０５を含む投影システム１００内の個々の要素は、コントローラ１１２によって制御され得る。イメージ信号は、ストリーミング又はクラウドベース方式で外部ソースに由来しても、ハードディスクなどの投影システム１００の内部メモリに由来しても、投影システム１００へ動作可能に接続されているリムーバブル媒体に由来しても、それらの組み合わせであってもよい。

【0020】

図１は、概して直線的な光学経路を表すが、実際には、光学経路は一般的により複雑である。例えば、投影システム１００において、照射光学系１０３からの第２の光１０４は、ＤＭＤミラーのステアリング角度によって決定される固定角度でＤＭＤチップ１０５（又は複数のチップ）に向けられる。

【0021】

入射の角度の影響及びＤＭＤミラーを説明するために、図２Ａ～２Ｂは、本開示の様々な態様に従う例示的なＤＭＤ２００を示す。図２ＡはＤＭＤ２００の平面図を表し、図２ＢはＤＭＤ２００の部分的な断面図を表す。ＤＭＤ２００は、基板２０４の上に二次元長方形アレイで配置された複数の正方マイクロミラー２０２を含む。いくつかの例で、ＤＭＤ２００は、テキサス・インスツルメントからのデジタルライトプロセッサ（ＤＬＰ）であってよい。各マイクロミラー２０２は、結果として生ずる投影イメージの１ピクセルに対応してよく、マイクロミラー２０２の１つの特定のサブセットについて示されている回転軸２０８に関して静電気又は他の作動によって傾くよう構成され得る。個々のマイクロミラー２０２は幅２１２を有し、それらの間に幅２１０のギャップを有して配置される。マイクロミラー２０２は、アルミニウム又は銀などの反射率の高い任意の材料から形成されるか又はそのような材料でコーディングされ、それによって光を正反射し得る。マイクロミラー２０２の間のギャップは、ギャップに入った入力光が基板２０４によって吸収されるように、吸収性であってよい。

【0022】

図２Ａは、いくつかの代表的なマイクロミラー２０２しか明示的に示していないが、実際には、ＤＭＤ２００は、投影システム１００の解像度に等しい数で多数の更なる個別的なミラーを含み得る。いくつかの例で、解像度は、２Ｋ（２０４８×１０８０）、４Ｋ（４０９６×２１６０）、１０８０ｐ（１９２０×１０８０）、コンシューマ４Ｋ（３８４０×２１６０）、などであってよい。更に、いくつかの例で、マイクロミラー２０２は長方形であり、長方形アレイで配置されても、六角形であり、六角形アレイで配置されても、他の多角形であり、他の多角形アレイで配置されてもよい。更に、図２Ａは、斜め方向で延在する回転軸２０８を表すが、いくつかの実施では、回転軸２０８は垂直又は水平方向に延在してもよい。

【0023】

図２Ｂから明らかなように、各マイクロミラー２０２は、マイクロミラー２０２へ回転可能に接続されているヨーク２１４によって基板２０４へ接続され得る。基板２０４は複数の電極２１６を含む。マイクロミラー２０２ごとに２つの電極２１６しか図２Ｂの断面図では見ることができないが、各マイクロミラー２０２は、実際には、更なる電極を含んでもよい。図２Ｂでは特に表されていないが、ＤＭＤ２００は、スペーサ層、支持層、マイクロミラー２０２の高さ又は向きを制御するヒンジ部品、などを更に含んでもよい。基板２０４は、ＣＭＯＳトランジスタ、メモリ素子、などのような、ＤＭＤ２００に関連した電子回路を含んでもよい。

【0024】

電極２１６の特定の動作及び制御に応じて、個々のマイクロミラー２０２は、“オン”ポジションと、“オフ”ポジションと、非作動又はニュートラルポジションとの間で切り替えられ得る。マイクロミラー２０２がオンポジションにある場合には、それは、入力光２０６をオンステート光２１８に正反射するように（例えば）－１２°の角度まで作動される（つまり、ニュートラルポジションに対して１２°だけ反時計回りに回転される）。マイクロミラー２０２がオフポジションにある場合には、それは、入力光２０６をオフステート光２２０に正反射するように（例えば）＋１２°の角度まで作動される（つまり、ニュートラルポジションに対して１２°だけ時計回りに回転される）。オフステート光２２０は、オフステート光２２０を吸収する光ダンプの方に向けられ得る。いくつかの事例では、マイクロミラー２０２は作動されず、基板２０４と平行に横たわってもよい。図２Ａ～２Ｂに表されておりここで記載されている特定の角度は、単なる例であって限定ではない。いくつかの実施では、オンポジション角度及びオフポジション角度は、夫々、±１２から±１３度の間（両端を含む。）であってよい。

【0025】

ＤＭＤミラーが光を反射又は破棄するために１２°の角度傾斜を使用する図１の文脈中、第２の光１０４は２４°の固定角度でＤＭＤチップ１０５に向けられる。個々のミラーが第１所定角度（例えば、－１２°）で傾けられるとき、ミラーはオン状態にあると見なされ、光をフィルタ１０７及び投影光学系１０９の方に向け直す。個々のミラーが第２所定角度（＋１２°）で傾けられるとき、ミラーはオフ状態にあると見なされ、光を、アクティブイメージエリアの外にある光ダンプに向け直す。

【0026】

スクリーン１１１上のイメージが許容可能な鮮明度及びコントラスト比を有することを確かにするために、照射光学系は、投影システム１００におけるプリズム及び折り畳みミラーの存在にかかわらず、ＤＭＤチップ１０５への入射の角度が正確であること、開口焦点が保たれること、及び開口位置が保たれることを確かにするよう設計及び／又は制御され得る。

【0027】

［デュアルミラーアライメント制御システム］
本開示の１つの例示的な実施において、上記は、直列に配置された２つのミラーを使用することによって実現され得る。図３Ａ～３Ｂは、本開示に従う部分的な光学システム３００の例示的な光学状態を表す。

【0028】

特に、図３Ａ～３Ｂは、インテグレイティングロッド３０１、第１の光３０２、照射レンズシステム３０３（１つ以上の個別的なレンズを有してよい。）、第２の光３０４、第１ミラー３０５、第３の光３０６、第２ミラー３０７、第４の光３０８、ＤＭＤ３０９、第５の光３１０、開口３１１、及び第６の光３１２を表している。第１ミラー３０５及び第２ミラー３０７は両方とも角度調整のために構成される。第１ミラー３０５が第２ミラー３０７と比較して光学的に上流に位置している（従って、ＤＭＤから更に遠い）ので、第１ミラー３０５がその角度を変えるとき、第２ミラー３０７での第３の光３０６の位置は動く。このようにして、第１ミラー３０５は主に並進（つまり、実効的な並進機能）を提供するよう構成され、第２ミラー３０７は主に角度調整を提供するよう構成される。説明を目的として、図３Ａ～３Ｂの部分的な光学システム３００は、第１の光３０２が概ね水平方向に移動する向きで表されている。図３Ａ～３Ｂに表されている様々な要素は、図１に表されている様々な要素（又は様々な要素の部分）に対応してよい。

【0029】

いくつかの例で、インテグレイティングロッド３０１は、第１の光３０２が第１の光１０２に対応するように、光源１０１の発光素子から光を受けて光を出力する光源１０１の部品であってよい。他の例では、インテグレイティングロッド３０１は、インテグレイティングロッド３０１が第１の光１０２を受け、それをインテグレートして第１の光３０２を形成するように、照射光学系１０３の部品であってよい。いくつかの例で、照射レンズシステム３０３、第１ミラー３０５、及び第２ミラー３０７は、第４の光３０８が第４の光１０８に対応するように、照射光学系１０３の部品である。第１ミラー３０５及び／又は第２ミラー３０７は、光を正反射するように、アルミニウム又は銀などの反射率が高い任意の材料から形成されるか又はそのような材料でコーディングされてよい。

【0030】

ＤＭＤ３０９はＤＭＤ１０５に対応してよい。説明を簡単にするために、ＤＭＤ３０９は平らな面として表されているが、実際には、ＤＭＤ３０９は、同じ平面に沿って方向付けられても方向付けられなくてもよい複数の個別的な反射素子を含む。このようにして、ＤＭＤ３０９は、ＤＭＤ３０９の個別的な反射部品がオンポジション、オフポジション、又はニュートラルポジションにあるかどうかに応じて第４の光３０８（つまり、第４の光１０８）を選択的に反射し方向付けるために、図２Ａ～２Ｂに表されているような構造を有してもよい。よって、第５の光３１０は第３の光１０６に対応し得る。いくつかの例で、開口３１１は、フィルタ１０７の部品であってよく、それによって、フィルタをかけられた照射を投影光学系に供給する。これは図３Ａ～３Ｂに表されていない。適切なコントラスト比及び画像鮮明度を提供するために、第５の光３１０は開口３１１の中心に位置すべきである。

【0031】

図３Ａに表されている状態では、ＤＭＤ３０９の面は１２．５°（垂直からの測定）の角度で方向付けられている。第５の光３１０が開口３１１の中心に位置することを確かにするために、次いで、第１ミラー３０５及び第２ミラー３０７は夫々４５°の角度で方向付けられる。第１の光３０２は、インテグレイティングロッド３０１から照射レンズシステム３０３へ水平な光軸に沿って移動する。実際に、第１の光３０２は移動するにつれて広がって、照射レンズシステム３０３の面で非ゼロの立体角を定める。照射レンズシステム３０３は、第２の光３０４が、照射レンズシステム３０３の出口からＤＭＤ３０９と同じ光学距離である仮想ポイントで焦点を合わせられるように、第１の光３０２の像をＤＭＤ３０９の上で取得するよう構成される。言い換えると、照射レンズシステム３０３の焦点は、第２の光３０４、第３の光３０６、及び第４の光３０８の光学経路距離の和に略等しい距離に位置する。

【0032】

第２の光３０４は第１ミラー３０５によって正反射され、それにより、第３の光３０６は第２ミラー３０７の方に垂直方向で移動する。第３の光３０６は第２ミラー３０７によって正反射され、それにより、第４の光３０８はＤＭＤ３０９の方に水平方向で移動する。ＤＭＤ３０９で、第４の光３０８は、第５の光３１０として開口３１１の中心に向かって反射される。

【0033】

実際には、しかしながら、ＤＭＤ３０９の向きの角度のいくらかのずれが、開口３１１での第５の光３１０の入射のポイントにシフトを生じさせる。このシフトは、第１ミラー３０５及び第２ミラー３０７を調整することによって対抗され得る。図３Ｂはそのような対抗手段を表す。

【0034】

図３Ｂに表されている状態では、ＤＭＤ３０９の面は１０．５°（垂直からの測定）の角度で方向付けられている。この角度は、図３Ａに表されている状態とは２°異なっている。この角度の違いは、視覚化での説明を簡単にするために与えられており、実際の実施では、ＤＭＤ３０９の製造及び他の公差により、およそ０．５°以下の角度差が生じる可能性がある。ＤＭＤ３０９の向きの変化に適応するために、ＤＭＤ３０９への第４の光３０８の入力角度が変更され得る。これは、第１ミラー３０５及び第２ミラー３０７を適切に調整することによって達成され得る。

【0035】

調整は、第１ミラー３０５がビームを左に動かすよう傾けられるように行われる。図３Ｂに表されている実際の例では、第１ミラー３０５は、図３Ａでのポジションに対して反時計回りに０．５°傾斜調整される。第２ミラー３０７は、ビームを上に動かすよう傾けられ、これは、図３Ａでのポジションに対して反時計回りに１．５°傾斜調整することに対応する。一緒に、これらの傾斜調整は、第５の光３１０が開口３１１の中心にとどまるように、ＤＭＤ３０９の向きのずれに適応する。第１ミラー３０５及び第２ミラー３０７は、例えば、サーボモータによって、作動されてもよい。

【0036】

第１ミラー３０５及び第２ミラー３０７に対する調整は、投影システム１００の較正中に行われてよい。較正はリアルタイムで（例えば、投影システム１００の設置後かつイメージ投影の前又はその間）又は製造中に行われてよい。

【0037】

［デュアルミラーアライメントモデル］
図４は、図３Ａ～３Ｂに表されている部分的な光学システム３００の較正中に実行され得る例示的なアライメント方法を表す。図４のアライメント方法は、自動的に、例えば、以下で更に詳細に説明されるコンピュータプログラムを通じて、実行されてもよい。

【0038】

動作４０１で、アライメント方法は、ＤＭＤ３０９の向きの角度、又は期待される角度からの向きの角度のずれを決定する。向きの角度は、例えば、投影システム１００におけるＤＭＤ３０９の向きの角度を物理的に測定することによって、直接に決定されてよい。追加的に、又は代替的に、向きの角度は、例えば、既知の角度でＤＭＤ３０９に照射して、反射された光の出力角度を測定することによって、間接的に決定されてもよい。いくつかの実施では、動作４０１は、ＤＭＤ３０９がそのプリズムアセンブリに設置される前に試験装置で実行されてもよい。

【0039】

動作４０２で、アライメント方法は、ＤＭＤ３０９の向き（又はずれ）の測定された角度に基づき、第１ミラー３０５及び第２ミラー３０７に対する角度調整の適切な量を計算する。角度調整の適切な量は、第５の光３１０を開口３１１の中心に配置する量であってよい。動作４０２の計算は、単一の入力（ＤＭＤ３０９の向きの角度、又は期待される角度に対するＤＭＤ３０９の向きの角度）を受け取り、第１ミラー３０５及び第２ミラー３０７の方向付けの角度を出力するコンピュータプログラムの使用を通じて、行われてよい。例示的な計算プロセスは、レイトレーシングを実行するようＭＡＴＬＡＢ（登録商標）様の擬似コードで表１に表されている、ＤＭＤ３０９の向きの角度と期待される角度との間の差（“ｄｍｄｄｅｌｔｈｅｔａ”）を入力としてとる。

【表1】

【0040】

表１の計算は、第１ミラー３０５の向きの調整された角度（“ｆａｒｍｉｒｒｏｒｔｈｅｔａ”）、第２ミラー３０７の向きの調整された角度（“ｎｅａｒｍｉｒｒｏｒｔｈｅｔａ”）、及び焦点の変化（“ｄｅｌｔａｆｏｃｕｓ”）を出力する。焦点の変化は、ある程度の焦点ぼけ（defocus）を生じさせる可能性があるが、投影システム１００のｆ値に応じて、焦点の変化は検出可能でない場合がある。表１の計算の入力及び出力は、図５Ａに表されている。更に、図５Ｂは、量ｆａｒｍｉｒｒｏｒｔｈｅｔａ（５０１）及びｎｅａｒｍｉｒｒｏｒｔｈｅｔａ（５０２）をｄｍｄｄｅｌｔｈｅｔａの関数として表す。図５Ａ～５Ｂは、ｆａｒｍｉｒｒｏｒｔｈｅｔａの大きさがゼロから０．１２６７度の間にあり、ｎｅａｒｍｉｒｒｏｒｔｈｅｔａの大きさがゼロから０．３７３７度の間にある例を表すが、本開示はそのように制限されない。いくつかの例で（第１ミラー３０５及び第２ミラー３０７の相対位置に応じて）、ｆａｒｍｉｒｒｏｒｔｈｅｔａの大きさはゼロから０．２度の間であってよく、ｎｅａｒｍｉｒｒｏｒｔｈｅｔａの大きさはゼロから０．６度の間であってよい。

【0041】

図５Ａから分かるように、システムの焦点に対する如何なる変化も小さい（２μｍ以下）。焦点のシフトは、システムパラメータに応じて、変化が～２０μｍを超えるまで明らかにならない場合があり、一般的に、ｆ値が小さい投影システムでより顕著である。いくつかの実施で、投影システム１００はｆ１５以上のｆ値を有する。そのような実施では、システム１００の焦点に対する影響は検出不可能である。しかしながら、投影システム１００が非常に小さいｆ値を有する場合に、一例で、第１ミラー３０５又は第２ミラー３０７の少なくとも一方は、その回転に加えて平行移動すべきである。他の例では、第１の光３０２の光軸に沿った照射レンズシステム３０３のポジションが、焦点を保つよう調整されてもよい。

【0042】

動作４０２の計算は、較正の時点で実行されてよく、あるいは、事前に実行されて、投影システム１００に関連したルックアップテーブルに格納されてもよい。そのような実施では、較正方法は、表１に表されている演算を実行することによってではなく、ルックアップテーブルを参照することによって、適切なミラー角度調整を計算してもよい。

【0043】

動作４０２の上記の計算の後、アライメント方法は、計算された向きをミラーに与えるように動作４０３でミラーを作動させる。この作動は、ステッピングモータ、サーボモータ、又は他の適切な調整メカニズムを用いて実装されてよい。いくつかの例で、作動は、図１のコントローラ１１２の制御下で実行される。他の例では、作動は、手動制御の下で実行される。

【0044】

［機械的なピボットアライメントの制御システム］
図３Ａ～５Ｂは、投影システム１００のデュアルミラー実装を表すが、本開示はそのように制限されない。本開示の他の例示的な実施では、上記は、単一のミラーを使用すること、かつ、ミラーの角度及びそのポジションの両方を調整することによって、実現されてもよい。

【0045】

かような任意の実施で、ミラーのポジションの変化は、開口の焦点の変化を生じさせる。そのようなものとして、照射光学系１０３は、角度調整ごとに焦点を再び合わせられるべきである。しかし、焦点調整は、ミラーの適切なポジションにも小さな変化をもたらすので、複数回の調整が、焦点、ポジション、及び角度の適切な組み合わせを達成するために実施されてもよい。

【0046】

図６は、本開示に従う部分的な光学システム６００を表す。特に、図６は、照射レンズシステム６０１（１つ以上の個別的なレンズを有してよい。）、第１の光６０２、ミラー６０３、第２の光６０４、ＤＭＤ６０５、第３の光６０６、仮想光経路６０７、及び仮想ピボットポイント（virtual pivot point）６０８を表す。説明のために、図６の部分的な光学システム６００は、第１の光６０２が概ね垂直方向に移動する向きで表されている。図６に表されている様々な要素は、図１に表されている様々な要素（又は様々な要素の部分）に対応してよい。

【0047】

いくつかの構成要素の中で、照射レンズシステム６０１は、照射光学系１０３内の上流の光学部品から第１の光１０２又は中間光のどちらかを受ける照射光学系１０３の部品であってよい。照射レンズシステム６０１は、受け取った光を第１の光６０２としてミラー６０３へ伝える。ミラー６０３は、アルミニウム又は銀などの反射率の高い任意の反射材料から形成されるか又はそのような材料でコーディングされて、第１の光６０２を第２の光６０４として正反射し得る。

【0048】

ＤＭＤ６０５はＤＭＤ１０５に対応してよい。説明を簡単にするために、ＤＭＤ６０５は平らな面として表されているが、実際には、ＤＭＤ６０５は、同じ平面に沿って方向付けられても方向付けられなくてもよい複数の個別的な反射素子を含む。このようにして、ＤＭＤ６０５は、ＤＭＤ６０５の個別的な反射部品がオンポジション、オフポジション、又はニュートラルポジションにあるかどうかに応じて第２の光６０４を選択的に反射し方向付けるために、図２Ａ～２Ｂに表されているような構造を有してもよい。よって、第３の光６０６は第３の光１０６に対応してよく、適切なコントラスト比及び画像鮮明度を提供するために、下流の部品に向けられてその中心に合わせられ得る。

【0049】

比較例では、ミラーが存在せず、よって、照射光学系からの光学経路が正しい角度かつ正しい焦点で照射開口からＤＭＤへ直接に進み、システムが、ＤＭＤの面の中心に位置している単軸ピボットポイントをコンポーネントが有している構成を有している場合に、照射の角度は、開口イメージのポジション又は焦点に影響を及ぼさずに調整される。しかし、この比較例は、ミラー（例えば、折り畳みミラー又はプリズム内の全内部反射）を含む構成では実際的でない。従って、そのようなピボットの効果を再現するために、図６は、仮想ピボットシミュレーションを更に表す。

【0050】

図６では、ＤＭＤ６０５の個別的な反射素子が単一の軸を中心に旋回するので、かつ、十分なコントラスト比及び投影イメージの鮮明度が様々なミラーピボット角度の補正に依存するので、ＤＭＤ６０５に入射する光の光学経路は同様に、同じ単一の軸の周りのみを旋回し得る。これを説明するために、図６は、仮想光経路６０７及び仮想ピボットポイント６０８を更に示す。仮想光経路６０７は、ミラー６０３が存在しなかった場合に、第１の光６０２の軌跡をたどる。仮想ピボットポイント６０８は、ＤＭＤ６０５の面を表すが、その上に物理的に位置していない。図６は、１つの反射素子しか光学経路に存在しない例を表すが仮想ピボットポイント６０８は、全ての反射を展開することによって（例えば、複数の仮想光経路を決定し利用することによって）、複数の反射素子（例えば、ミラー、全内部反射プリズム、など）を備えたシステムでさえ見つけられ得る。いずれの場合にも、第１の光６０２の源（例えば、照射レンズシステム６０１）が仮想ピボットポイントの周りを物理的に回転する場合に、位置及び焦点は、ＤＭＤ６０５の反射面の角度が調整されるときに変化しない。機械的なリンケージが、この回転を達成するために使用されてもよい。

【0051】

図７は、１つの例示的な機械的リンケージ構成を表す。図７（及びその後の図）において、黒丸は、固定位置を有するコネクタヒンジを表しており、「地面に固定」されているヒンジと呼ばれ得る。白丸は、自由に移動することができるコネクタヒンジを表している。よって、図７は、第１固定コネクタヒンジ７０１、第２固定コネクタヒンジ７０２、第１固定コネクタヒンジ７０１に接続された第１端部を備えた第１コネクタ７１１、第２固定コネクタヒンジ７０２に接続された第１端部を備えた第２コネクタ７１２、第１コネクタ７１１の第２端部に接続された第１自由ヒンジ７２１、第２コネクタ７１２の第２端部に接続された第２自由ヒンジ７２２、キャリア本体７３１、及び第３自由ヒンジと一致し得るピボットポイント７４１を表す。第１コネクタ７１１、第２コネクタ７１２、及びキャリア本体７３１は剛体である。図７の左部分では、キャリア本体７３１は、調整されていない構成である。そのような構成では、第１コネクタ７１１及び第２コネクタ７１２は、ピボットポイント位置に向けられている。図７の右部分では、キャリア本体７３１は、所望の回転を提供して、ＤＭＤ６０５の向きの角度に適応するように、反時計回りに回転されている。

【0052】

ピボットポイント７４１の位置は、反時計回りの回転の結果としてわずかな量しか動かない。焦点ポジションの変化の量は、第１コネクタ７１１及び第２コネクタ７１２の夫々の長さに依存し、ピボットポイントの位置の変化の量は、リンケージ実装の特定の形状に依存する。

【0053】

図８は、他の例示的なリンケージ８００を表す。図８は、第１固定コネクタヒンジ８０１、第２固定コネクタヒンジ８０２、第１固定コネクタヒンジ８０１に接続された第１端部を備えた第１コネクタ８１１、第２固定コネクタヒンジ８０２に接続された第１端部を備えた第２コネクタ８１２、第１コネクタ８１１の第２端部に接続された第１自由ヒンジ８２１、第２コネクタ８１２の第２端部に接続された第２自由ヒンジ８２２、キャリア本体８３１、及びピボットポイント８４１を表す。第１コネクタ８１１、第２コネクタ８１２、及びキャリア本体８３１は剛体である。キャリア本体８３１は、おおむね棺のような形状を有している。しかし、ピボットポイント８４１は光学面の一部であってはならないので、実際には、キャリア本体８３１の最上部は切り取られてよい（図８では破線で表されている。）。１つの特定の例では、図８の例示的なリンケージ構成を含むシステムの光学経路は、約５００ｍｍの光学経路を有しており、これは、対角約３５ｍｍであるＤシネマＤＭＤデバイスのための最小実用長に近い。

【0054】

図８のリンケージ８００は、駆動メカニズム８５１、駆動ヒンジ８５２、及び駆動ヒンジ８５２とキャリア本体８３１の下部頂点との間に延在する駆動コネクタ８５３の組み合わせによって駆動される。駆動コネクタ８５３を介してキャリア本体８３１に伝えられる駆動メカニズムのアクションは、キャリア本体８３１の平行移動をもたらす。図７に表されているリンケージと比較して、図８に表されているリンケージ８００は、ピボットポイント８４１の位置のより一層わずかな量の変化しか引き起こさない。１つの特定の例では、０から０．５°までの光学経路の角度シフト（例えば、ＤＭＤの反射素子の向きの角度の変化の結果として。）に適応するよう適用された回転は、０．０６μｍのピボットポイントの平行移動をも生じさせ得る。そのような平行移動は検出不可能である。焦点のポジションシフトはより大きくなる場合があり（例えば、～１３μｍ）、これは、ｆ２０又はｆ１５のｆ値を有する光学システムでは検出不可能である可能性がある。いずれにせよ、ＤＭＤの性質及びアーキテクチャは、それら自体が焦点変化の影響を緩和し、エッジへの影響を制限し得る。

【0055】

実際の実施では、ベアリング（例えば、図７～８に示されるヒンジの様々なヒンジのベアリング）の遊びの効果は、それ自体が仮想ピボットポイントのポジションに影響を与える可能性がある。しかしながら、これは、リンケージがベアリングの遊びに対してより寛容になるようにリンケージの形状を変更することによって緩和され得る。図９Ａ～９Ｂは、リンケージ９００のそのような形状の１つのそのような例を表す。

【0056】

図９Ａ～Ｂは、第１固定コネクタヒンジ９０１、第２固定コネクタヒンジ９０２、第１固定コネクタヒンジ９０１に接続された第１端部を備えた第１コネクタ９１１、第２固定コネクタヒンジ９０２に接続された第１端部を備えた第２コネクタ９１２、第１コネクタ９１１の第２端部に接続された第１自由ヒンジ９２１、第２コネクタ９１２の第２端部に接続された第２自由ヒンジ９２２、キャリア本体９３１、及びピボットポイント９４１を表す。第１コネクタ９１１、第２コネクタ９１２、及びキャリア本体９３１は剛体である。キャリア本体９３１は、おおむね棺のような形状を有している。しかしながら、ピボットポイント９４１は光学面の一部であってはならないから、実際には、キャリア本体９３１の最上部は切り取られてよい（図９Ａ～Ｂでは破線で表されている。）。図９Ａは、回転されていないポジションでのリンケージ９００を表し、図９Ｂは、回転されたポジションでのリンケージ９００を表す。

【0057】

リンケージ９００は、駆動メカニズム９５１、駆動ヒンジ９５２、及び駆動ヒンジ９５２とキャリア本体９３１の下部頂点との間に延在する駆動コネクタ９５３の組み合わせによって駆動される。駆動コネクタ９５３を介してキャリア本体９３１に伝えられる駆動メカニズムのアクションは、キャリア本体９３１の平行移動をもたらす。

【0058】

図８のリンケージ８００と比較して、第１コネクタと第２コネクタとの間の角度（図９Ａ～９Ｂでは、第１コネクタ９１１と第２コネクタ９１２との間の角度）がより大きい。角度の増大は、リンケージ９００のベアリングの遊びに対する許容誤差を最大４５度の角度まで増やす。これは、図９Ａ～Ｂに表されている第１コネクタ９１１と第２コネクタ９１２との間の特定の角度である。しかし、この変化により、焦点の変化がわずかにより大きくなる可能性がある（例えば、１６μｍ対１３μｍ）。この増大により焦点の変化が顕著になる場合に、第１コネクタ９１１及び第２コネクタ９１２の長さは補償するよう増やされてもよく、一方で、それらの間の角度は保たれる。第１コネクタ９１１及び第２コネクタ９１２の長さの増大の量は、第１コネクタ９１１及び第２コネクタ９１２の材料の熱膨張係数によって制限される場合がある。

【0059】

リンケージ９００におけるベアリングの遊びの量を更に減らすために、ベアリングに予荷重を加えることが可能である。軸方向の予荷重（例えば、ピボットポイントごとに２つのベアリングがある。）に加えて、一方の端部でキャリア本体９３１の底面に取り付けられ、他方の端部で固定点（例えば、地面）に取り付けられるバネを加えることが可能である。いくつかの例で、キャリア本体９３１は、調整後にボルト（又は他の締結機構）がリンケージ９００を適所に固定することを可能にするようスロットを設けられる。いくつかの例で、スロットは、第１コネクタ９１１と第２コネクタ９１２との間に直線で設けられてもよい。

【0060】

いくつかの実施では、光学システム１００は、１０°から４０°の間の第１及び第２コネクタ間の角度と、必要とされる焦点を保つのに十分な長さとで、図８及び図９Ａ～９Ｂに表されている形状に類似した棺のような形状を有しているリンケージを含む。１つの特定の例では、角度は３０°であり、長さは５００ｍｍ以上である。

【0061】

使用される特定のリンケージアーキテクチャにかかわらず、図６に表されているような要素を含むがそれらに限られない照射光学系１０３の様々な部分が、キャリア本体に取り付けられてもよい。図１０は、図９Ａ～９Ｂのリンケージ９００を使用するそのような構成の１つのかような例を表す。図１０において、部分的な光学システム１０００は、図９に表されているリンケージを含み、インテグレイティングロッド１００１及び照射レンズシステム１００２がキャリア本体９３１に取り付けられる。いくつかの例で、インテグレイティングロッド１００１は、光源１０１の発光素子から光を受ける光源１０１の部品であってよい。しかし、他の例では、インテグレイティングロッド１００１は、照射光学系１０３の部品であってもよい。フライアイ（fly’s eye）アセンブリなどの均一な照射を作り出すための他の方法が、インテグレイティングロッドの代わりに使用されてもよい。

【0062】

ＤＭＤ６０５の角度のずれを補償するためのリンケージに対する調整は、投影システム１００の較正中に行われてもよい。較正は、リアルタイムで（例えば、投影システム１００の設置後かつイメージ投影の前又はその間）又は製造中に行われてよい。

【0063】

［機械的なピボットアライメントの方法］
図１１は、図１０に表されている部分的な光学システム１０００の較正中に行われ得る例示的なアライメント方法を表す。図１１のアライメント方法は、部分的に又は全体的に、自動化されたプロシージャとして実行されてよい。

【0064】

動作１１０１で、アライメントは、ＤＭＤ６０５の向きの角度を決定する。向きの角度は、例えば、投影システム１００におけるＤＭＤ６０５の向きの角度を物理的に測定することによって、直接に決定されてよい。追加的に、又は代替的に、向きの角度は、例えば、既知の角度でＤＭＤ６０５に照射して、反射された光の出力角度を測定することによって、間接的に決定されてもよい。いくつかの実施では、動作１１０１は、ＤＭＤ６０５がそのプリズムアセンブリに設置される前に試験装置で実行されてもよい。

【0065】

動作１１０２で、アライメント方法は、ＤＭＤ６０５の向きの測定された角度に基づき、リンケージ９００に対する適切なリンケージ調整を計算する。動作１１０２は、最初に、キャリア本体９３１に対して行われるべき適切な回転及び／又は並進調整を計算し、次いで、そのような回転及び／又は並進調整を引き起こすリンケージ９００の対応するリンケージ調整を決定することを含んでよい。

【0066】

動作１１０２の計算は、較正の時点で実行されてよく、あるいは、事前に実行されて、投影システム１００に関連したルックアップテーブルに格納されてもよい。そのような実施では、較正方法は、較正の時点で計算を実行することによってではなく、ルックアップテーブルを参照することによって、適切な回転及び／又は並進調整を計算してもよい。他の例では、較正方法は、較正の時点で適切な回転及び／又は並進調整を計算してもよく、ルックアップテーブルを使用して、対応するリンケージ調整を決定してもよい。

【0067】

動作１１０２の上記の計算の後、アライメント方法は、計算された姿勢をリンケージに与えるように動作１１０３でリンケージを駆動する。この作動は、ステッピングモータ、サーボモータ、又は他の適切な調整メカニズムを駆動メカニズム９５１として使用することによって、実装されてよい。駆動メカニズム９５１は、図１に表されているコントローラ１１２によって制御されてよい。動作１１０３は、リンケージが適切な姿勢に駆動された後でリンケージを固定することを更に含む。いくつかの例で、リンケージの固定及び／又は調整は手動で行われてもよい。

【0068】

［効果］
上記の投影システム及び較正方法は、適切な照射角度を調整及び維持し、開口の焦点を保ち、開口の位置を保ち、かつ、プリズム及び折り畳みミラーを使用するアーキテクチャでこれら全てを実行することができる照射光学系を備えた構成を提供し得る。

【0069】

本開示に係るシステム、方法、及びデバイスは、次の構成のうちのいずれか１つ以上をとり得る。

【0070】

（１）イメージデータに応答して光を発するよう構成される光源と、第１ミラー及び第２ミラーを含み、前記光のステアリングを行うよう構成される照射光学システムと、複数のマイクロミラーを含み、各々のマイクロミラーは、前記各々のマイクロミラーがオンポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオンステート光としてフィルタに反射し、前記各々のマイクロミラーがオフポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオフステート光として光ダンプに反射するよう構成される、デジタルマイクロミラーデバイスと、前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの実際の角度と前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの期待される角度との間のずれを決定し、前記第１ミラーに対応する角度調整の第１の量及び前記第２ミラーの角度調整の第２の量を計算し、前記第１の量に従って前記第１ミラーを及び前記第２の量に従って前記第２ミラーを作動させて、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジション及び焦点を保ち、前記オンステート光を前記フィルタの中心から所定距離内に入射させるよう構成されるコントローラとを有する投影システム。

【0071】

（２）（１）に係る投影システムであって、前記第１ミラーは、前記第２ミラーから光学的に上流に配置される、投影システム。

【0072】

（３）（２）に係る投影システムであって、前記第１ミラーは、前記第２ミラーよりも小さい、投影システム。

【0073】

（４）（１）乃至（３）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記第１の量及び前記第２の量は、前記ずれに比例する、投影システム。

【0074】

（５）（１）乃至（４）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記フィルタを更に有し、該フィルタは開口を含む、投影システム。

【0075】

（６）（１）乃至（５）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記第１の量は、ゼロから０．２°の間である、投影システム。

【0076】

（７）（１）乃至（６）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記第２の量は、ゼロから０．６°の間である、投影システム。

【0077】

（８）（１）乃至（７）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、当該投影システムのｆ値は、ｆ１５以上である、投影システム。

【0078】

（９）（１）乃至（８）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジションは、２０μｍ内に保たれる、投影システム。

【0079】

（１０）（１）乃至（９）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記第１の量又は前記第２の量は、回転変位及び並進変位を含む、投影システム。

【0080】

（１１）イメージデータに応答して光を発するよう構成される光源と、第１ミラー及び第２ミラーを含み、前記光のステアリングを行うよう構成される照射光学システムと、複数のマイクロミラーを含み、各々のマイクロミラーは、前記各々のマイクロミラーがオンポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオンステート光としてフィルタに反射し、前記各々のマイクロミラーがオフポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオフステート光として光ダンプに反射するよう構成される、デジタルマイクロミラーデバイスとを含む投影システムを較正する方法であって、
前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの実際の角度と前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの期待される角度との間のずれを決定することと、
前記第１ミラーに対応する角度調整の第１の量及び前記第２ミラーの角度調整の第２の量を計算することと、
前記第１の量に従って前記第１ミラーを及び前記第２の量に従って前記第２ミラーを作動させて、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジション及び焦点を保ち、前記オンステート光を前記フィルタの中心から所定距離内に入射させることと
を有する方法。

【0081】

（１２）（１１）に係る方法であって、前記ずれを決定することは、前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの角度を直接測定することを含む、方法。

【0082】

（１３）（１１）又は（１２）に係る方法であって、前記ずれを決定することは、前記光源からの前記光で前記デジタルマイクロミラーデバイスを照らし、前記デジタルマイクロミラーデバイスから反射された光の出力角度を測定することを含む、方法。

【0083】

（１４）（１１）乃至（１３）のうちいずれか１つに係る方法であって、前記第１の量及び前記第２の量を計算することは、前記ずれの量に基づきレイトレースを計算することを含む、方法。

【0084】

（１５）（１１）乃至（１４）のうちいずれか１つに係る方法であって、前記第１の量及び前記第２の量を計算することは、前記ずれの量に基づきルックアップテーブルを使用することを含む、方法。

【0085】

（１６）（１１）乃至（１５）のうちいずれか１つに係る方法であって、前記第１の量及び前記第２の量は、前記ずれに比例する、方法。

【0086】

（１７）（１１）乃至（１６）のうちいずれか１つに係る方法であって、前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの前記期待される角度は、前記オンポジションでは第１所定角度であり、前記オフポジションでは第２所定角度である、方法。

【0087】

（１８）（１１）乃至（１７）のうちいずれか１つに係る方法であって、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジションは、２０μｍ内に保たれる、方法。

【0088】

（１９）（１１）乃至（１８）のうちいずれか１つに係る方法であって、前記第１ミラーを作動させることは、前記第１ミラーを回転させ、前記第１ミラーを平行移動させることを含み、あるいは、前記第２ミラーを作動させることは、前記第２ミラーを回転させ、前記第２ミラーを平行移動させることを含む、方法。

【0089】

（２０）投影システムのプロセッサによって実行される場合に、前記投影システムに、（１１）乃至（１９）のうちいずれか１つに係る方法を実行させる命令を記憶している非一時的なコンピュータ可読媒体。

【0090】

（２１）イメージデータに応答して光を発するよう構成される光源と、ミラー及びリンケージを含み、前記光のステアリングを行うよう構成される照射光学システムと、複数のマイクロミラーを含み、各々のマイクロミラーは、前記各々のマイクロミラーがオンポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオンステート光としてフィルタに反射し、前記各々のマイクロミラーがオフポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオフステート光として光ダンプに反射するよう構成される、デジタルマイクロミラーデバイスと、開口を含む前記フィルタと、前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの実際の角度と前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの期待される角度との間のずれを決定し、前記リンケージの調整量を計算し、該調整量に従って前記リンケージを作動させて、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジション及び焦点を保ち、前記反射された光を前記開口の中心から所定距離内に入射させるよう構成されるコントローラとを有する投影システム。

【0091】

（２２）（２１）に係る投影システムであって、前記コントローラは、ピボットポイントの周りを旋回するように前記リンケージを作動させるよう構成される、投影システム。

【0092】

（２３）（２２）に係る投影システムであって、前記ピボットポイントは、反射がない場合の前記デジタルマイクロミラーデバイスの仮想位置に対応する、投影システム。

【0093】

（２４）（２１）乃至（２３）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記リンケージは、キャリア本体、第１コネクタ、及び第２コネクタを含む、投影システム。

【0094】

（２５）（２４）に係る投影システムであって、前記第１コネクタは、第１固定ヒンジに取り付けられた第１端部と、第１自由ヒンジに取り付けられた第２端部とを含み、
前記第１自由ヒンジは前記キャリア本体に位置している、投影システム。

【0095】

（２６）（２４）又は（２５）に係る投影システムであって、前記第２コネクタは、第２固定ヒンジに取り付けられた第１端部と、第２自由ヒンジに取り付けられた第２端部とを含み、
前記第２自由ヒンジは前記キャリア本体に位置している、投影システム。

【0096】

（２７）（２４）乃至（２６）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタによって形成された角度は、１０°から４０°の間である、投影システム。

【0097】

（２８）（２４）乃至（２７）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタによって形成された角度は、３０°である、投影システム。

【0098】

（２９）（２４）乃至（２７）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記第１コネクタ及び前記第２コネクタの各々の長さは、５００ｍｍ以上である、投影システム。

【0099】

（３０）（２４）乃至（２９）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記リンケージは、前記キャリア本体を作動させるよう構成される駆動メカニズムを更に含む、投影システム。

【0100】

（３１）（２４）乃至（３０）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、インテグレイティングロッドが前記キャリア本体に取り付けられる、投影システム。

【0101】

（３２）（２４）乃至（３１）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記キャリア本体は、棺のような形状を有する、投影システム。

【0102】

（３３）（２１）乃至（３２）のうちいずれか１つに係る投影システムであって、前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの前記期待される角度は、前記オンポジションでは第１所定角度であり、前記オフポジションでは第２所定角度である、投影システム。

【0103】

（３４）イメージデータに応答して光を発するよう構成される光源と、ミラー及びリンケージを含み、前記光のステアリングを行うよう構成される照射光学システムと、複数のマイクロミラーを含み、各々のマイクロミラーは、前記各々のマイクロミラーがオンポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオンステート光としてフィルタに反射し、前記各々のマイクロミラーがオフポジションにある場合に、前記ステアリングされた光をオフステート光として光ダンプに反射するよう構成される、デジタルマイクロミラーデバイスと、開口を含む前記フィルタとを含む投影システムを較正する方法であって、
前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの実際の角度と前記デジタルマイクロミラーデバイスの向きの期待される角度との間のずれを決定することと、
前記リンケージの調整量を計算することと、
前記調整量に従って前記リンケージを作動させて、前記デジタルマイクロミラーデバイスでの前記ステアリングされた光のポジション及び焦点を保ち、前記反射された光を前記開口の中心から所定距離内に入射させることと
を有する方法。

【0104】

（３５）（３４）に係る方法であって、前記作動の後の姿勢で前記リンケージを固定することを更に有する、方法。

【0105】

（３６）（３４）又は（３５）に係る方法であって、前記リンケージを作動させることは、前記リンケージをピボットポイントの周りで旋回させることを含む、方法。

【0106】

（３７）（３６）に係る方法であって、前記ピボットポイントは、反射がない場合の前記デジタルマイクロミラーデバイスの仮想位置に対応する、方法。

【0107】

（３８）（３４）乃至（３７）のうちいずれか１つに係る方法であって、前記リンケージは、駆動メカニズムにより前記キャリア本体を作動させることを含む、方法。

【0108】

（３９）（３４）乃至（３８）のうちいずれか１つに係る方法であって、前記調整量を計算することは、前記リンケージのキャリア本体に行われる回転、並進、又は回転及び並進調整を計算し、該回転、並進、又は回転及び並進調整に対応する前記調整量の値を決定することを含む、方法。

【0109】

（４０）投影システムのプロセッサによって実行される場合に、前記投影システムに、（３４）乃至（３９）のうちいずれか１つに係る方法を実行させる命令を記憶している非一時的なコンピュータ可読媒体。

【0110】

ここで記載されているプロセス、システム、方法、ヒューリスティクス、などに関して、そのようなプロセスなどのステップは、特定の順序のシーケンスに従って行われるものとして記載されているが、そのようなプロセスは、記載されているステップがここで記載されている順序以外の他の順序で実行されることで実施されてもよいことが理解されるべきである。更には、特定のステップが同時に実行されても、他のステップが加えられても、又はここで記載されている特定のステップが削除されてもよいことが理解されるべきである。言い換えると、ここでのプロセスの記載は、特定の実施形態を説明するために与えられており、特許請求の範囲を限定するように決して解釈されるべきではない。

【0111】

従って、上記の説明は例示であって限定でないよう意図されることが理解されるべきである。与えられている例以外の多くの実施形態及び応用は、上記の説明を読むことで明らかであろう。範囲は、上記の説明を参照せずに決定されるべきであり、しかし、代わりに、添付の特許請求の範囲及びそのような特許請求の範囲が権利を与えられる均等の全範囲を参照して決定されるべきである。ここで論じられている技術において将来の発展が起こり、開示されているシステム及び方法がそのような将来の実施形態に組み込まれることが予想され、意図される。要するに、本願は変更及び変形が可能であることが理解されるべきである。

【0112】

特許請求の範囲で使用されている全ての用語は、本明細書で反対の明示的な指示がない限り、本明細書で説明される技術の知識を有する者によって理解されるそれらの最も広い合理的な解釈及び通常の意味が与えられることを意図される。特に、「a」、「the」、「said」などの単数冠詞の使用は、クレームが反対の明示的な制限を述べていない限り、示された要素の１以上を述べていると解釈されるべきである。

【0113】

本開示の要約は、読者が技術的開示の性質を迅速に確認できるようにするために提供される。それは、特許請求の範囲の範囲又は意味を解釈又は制限するために使用されないとの理解の下で提出される。更に、前述の詳細な説明では、開示を簡素化する目的で、様々な特徴が様々な実施形態にまとめられていることがわかる。この開示方法は、請求されている実施形態が、各クレームに明示的に記載されているよりも多くの特徴を組み込むという意図を反映していると解釈されるべきではない。むしろ、続く特許請求の範囲が反映するように、本発明の主題は、開示された単一の実施形態の全ての特徴よりも少ない特徴にある。従って、続く特許請求の範囲はこれをもって詳細な説明に組み込まれ、各クレームは、個別に請求される主題として独立している。

【0114】

［関連出願への相互参照］
本願は、２０２０年４月２３日付けで出願された米国特許仮出願第６３／０１４２３９号及び２０２０年４月２３日付けで出願された欧州特許出願第２０１７１００２．７号からの優先権の利益を主張するものである。これらの出願は、参照により本願に援用される。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9A】

【図9B】

【図10】

【図11】