(57)【要約】本発明は、光源、変調器、および制御回路を１つのチップ上に組み込んだソリッドステート投影装置を指向する。例えば、投影装置は複数組のＶＣＳＥＬを含むことができ、各々がＭＥＭミラーのセットを伴い、制御回路に結合される。装置は、層を密閉し、傾斜させるため、様々なパイレックス（登録商標）層も含むことができる。装置はさらに、光源を伴う検出器を含むことができる。これらの検出器は、投影表面の形状および位置を決定し、ジェスチャ・インタフェースを構築して、プロクセルの操作性を決定する際に有用である。本発明は、画像の操作、ズームの形成、マスキング、反転像、位置決め、および台形補正などに装置を使用する方法にも関係がある。本発明は、投影ディスプレイ装置、携帯用ディスプレイ・装置、ヘッドアップ・ディスプレイ、網膜ディスプレイ、前面および背面投影ディスプレイ、その他のディスプレイ用として使用できる。
2005531790.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キオスク装置が、受動ディスプレイ画面と、複数のプロクセルを備える投影装置と、ディスプレイ・データ源とを含み、
前記各プロクセルが少なくとも１つの電磁エネルギ源および少なくとも１つの電磁エネルギ変調器を含み、また前記投影装置が、ディスプレイ・データ源に従って前記受動ディスプレイ画面上に画像を投影するキオスク装置。
【請求項２】
前記受動ディスプレイ画面に関するジェスチャを感知する感知装置をさらに含む請求項１に記載されたキオスク装置。
【請求項３】
各プロクセルが、電磁エネルギ・センサをさらに含む請求項１に記載されたキオスク装置。
【請求項４】
各プロクセルが、不可視電磁エネルギを投影する不可視電磁エネルギ源をさらに含み、前記電磁エネルギ・センサが、反射した不可視電磁エネルギを感知する請求項３に記載されたキオスク装置。
【請求項５】
前記反射した不可視電磁エネルギが、能動ディスプレイ画面に関するジェスチャ・インタフェースの一部として解釈される請求項４に記載されたキオスク・装置。
【請求項６】
画像投影装置が、複数のプロクセルを含む投影装置と、前記画像投影装置に結合されたインタフェース・カードを有し、
前記各プロクセルが少なくとも１つの電磁エネルギ源および少なくとも１つの電磁エネルギ変調器を含み、前記インタフェース・カードが画像データを受信して、前記画像投影装置が画像データに従って投影する画像投影装置。
【請求項７】
前記インタフェース・カードがＰＣＩカードである請求項６に記載された画像投影装置。
【請求項８】
前記インタフェース・カードがＰＣＭＣＩＡカードである請求項６に記載された画像投影装置。
【請求項９】
前記各プロクセルが、電磁エネルギ源と、不可視電磁エネルギを投影する不可視電磁エネルギ源とをさらに含み、
前記電磁エネルギ・センサが、反射した不可視電磁エネルギを感知する請求項６に記載された画像投影装置。
【請求項１０】
ディスプレイ装置が、複数のプロクセルを備える投影装置を含み、
前記各プロクセルが少なくとも１つの電磁エネルギ源および少なくとも１つの電磁エネルギ変調器を含み、前記投影装置が風防の近傍に配置され、前記投影装置が画像データを風防に投影するディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記風防が道路輸送車両に配置されている請求項１０に記載されたディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記風防が航空機に配置されている請求項１０に記載されたディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記風防が船舶に配置されている請求項１０に記載されたディスプレイ装置。
【請求項１４】
背面投影ディスプレイ装置が、複数のプロクセルを備える投影装置と、受動画面と、通信状態で投影装置に結合された画像データ入力部とを含み、
前記各プロクセルが、少なくとも１つの電磁エネルギ源および少なくとも１つの電磁エネルギ変調器を含み、
前記受動画面が、表示表面の反対側に光が当たる表面を含み、前記投影装置が、画像データ入力部を通して受信した画像データに従って、前記受動画面の光が当たる表面に電磁エネルギを投影する背面投影装置。
【請求項１５】
前記各プロクセルが、電磁エネルギ・センサと、不可視電磁エネルギを投影する不可視電磁エネルギ源とをさらに含み、
前記電磁エネルギ・センサが、反射した不可視電磁エネルギを感知する請求項１４に記載された背面投影装置。
【請求項１６】
前記反射した電磁エネルギが、ジェスチャ・インタフェースの一部として解釈される請求項１５に記載された背面投影装置。
【請求項１７】
携帯用投影ユニットが、画像データ入力装置を有する本体と、前記本体に結合された投影アームとを含み、
前記画像データ入力装置が画像データを提供し、前記投影アームが、複数のプロクセルを有する投影装置を含み、前記各プロクセルが少なくとも１つの電磁エネルギ源および少なくとも１つの電磁エネルギ変調器を含み、前記投影装置が画像データに従って画像を投影する携帯用投影ユニット。
【請求項１８】
前記各プロクセルが、電磁エネルギ・センサと、不可視電磁エネルギを投影する不可視電磁エネルギ源とをさらに含み、
前記電磁エネルギ・センサが、反射した不可視電磁エネルギを感知する請求項１７に記載された携帯用投影ユニット。
【請求項１９】
前記反射した電磁エネルギが、ジェスチャ・インタフェースの一部として解釈される請求項１８に記載された携帯用投影ユニット。
【請求項２０】
携帯用コンピュータが、プログラムに従ってディスプレイ・データを提供する計算回路と、複数のプロクセルを有する投影装置とを含み、
前記各プロクセルが、少なくとも１つの電磁エネルギ源および少なくとも１つの電磁エネルギ変調器を含み、前記投影装置がディスプレイ・データに従って画像を投影する携帯用コンピュータ。
【請求項２１】
前記各プロクセルが、電磁エネルギ・センサと、不可視電磁エネルギを投影する不可視電磁エネルギ源とをさらに含み、
前記電磁エネルギ・センサが、反射した不可視電磁エネルギを感知する請求項２０に記載された携帯用コンピュータ。
【請求項２２】
前記反射した電磁エネルギがジェスチャ・インタフェースの一部として解釈される請求項２１に記載された携帯用コンピュータ。
【請求項２３】
受動画面を更に含み、前記投影装置が前記受動画面にディスプレイ・データを投影する請求項２１に記載された携帯用コンピュータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、「投影ディスプレイ装置」と題する米国仮出願第６０／３３３２６６号（２００１年１１月６日出願）による優先権を主張し、その全記載内容を本明細書の記載として援用する。
【０００２】
本出願は、「画像投影装置」と題する米国仮出願第６０／３３３１７８号（２００１年１１月６日出願）による優先権を主張し、その全記載内容を本明細書の記載として援用する。
【０００３】
本発明は携帯用投影装置に係わり、特に、画像表示可能な携帯用投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
ビジネスおよびその他の用途は、可動性パラダイム（方法論）にと移行しつつある。携帯用コンピュータ装置や携帯用装置の使用拡大は、特にラップトップ、携帯電話、およびＰＤＡを含み、多くの典型的な携帯用ディスプレイや携帯用投影装置が入手可能である。しかし、典型的な表示技術は嵩張り、品質が低く、電力消費量が大きい。
【０００５】
多くの典型的な投影装置は、コンピュータ、大抵はデスクトップ・コンピュータに接続するように設計された大型投影装置である。ラップトップ・コンピュータの急増に伴い、投影装置の携帯用化とともに市場が拡大している。最近、業者は、パーム（掌）またはポケットＰＣ装置などのＰＤＡを投影装置に接続し、プレゼンテーションを動かすことのできる装置を開発し、ラップトップ・コンピュータの必要性をなくしている。同様に、多くの最高級投影装置は、外部装置なしにパワーポイント・ファイルを記憶し、表示する能力を含む。このような投影装置の典型的ユーザは、プレゼンテーション目的の企業ユーザであるが、市場はホーム・シアタ、特殊ディスプレイ、および訓練シミュレーションの用途まで拡大中である。
【０００６】
ディスプレイ投影システムは通常は大型で、重量があり、電力を大量に消費する装置である。作業するには高出力かつ高温の光源を必要とする。つまり、かなりの冷却および電源も必要である。また、現在の装置は、特に「台形補正」（keystone correction）およびズームを行なうべくディスプレイの焦点を合わせて操作するために、極めて複雑な光学系を必要としている。環境的問題に対応するため、ディスプレイの手動補正が必要である。典型的な装置は、使用構成要素の小型化によって収縮しているが、基本的に使用している技術は古い。高出力、大きいサイズ、耐久性、使いやすさの問題が残っている。このような典型的なディスプレイ技術には、ＣＲＴ、ＬＣＤ、プラズマ・ディスプレイ、およびライト・バルブまたはＤＬＰ（登録商標）投影装置がある。
【０００７】
多くの典型的な携帯用投影装置は、幅および奥行きが大型ラップトップのサイズであるが、往々にして多くの典型的ラップトップの高さの２倍である。１つの典型的なユニットは、１．９”ｈ×９”×７”（４８．２６×２２８．６×１７７．８ｍｍ）で重量が２．９ポンド（１３１６．６ｇ）である。この装置はＴＩＤＬＰ（登録商標）（デジタル光プロセッサ）技術に基づき、８００ＡＮＳＩルーメン（ディスプレイ輝度の尺度）を出力して、ＸＧＡ（１０２４×７６８）解像度をサポートする。多くの典型的な製品は、フィーチャ、輝度および解像度に応じて、価格が３０００〜１００００ドルである。
【０００８】
サイズおよび重量の削減は、現在の技術を使用していては制限される。現在の装置を作成するには、脆弱で、大きい電力を使用して高価な電球を、精密光学構成要素で精密に組み立てる必要がある。現在の装置は特殊な使用に追いやられ、典型的なビジネスでは１ヵ所に１つまたは２つの装置しか所有していない。３ポンド（１３６２ｇ）で多少携帯用であるが、現在の装置は２００時間程度使用するごとに交換する必要があり、２００〜３００ドルかかる。
【０００９】
投影装置の輝度は、ＡＮＳＩルーメンで測定することが多い。投影装置の仕様書では、この測定値は「輝度」のラベルが貼られているが、技術的には輝きの力の尺度である。ルーメンは、光量の尺度であり、照度または輝度ではない。輝度を決定するには、ルーメン数を面積で割ってルーメン／平方フィート（ルーメン／０．０９３ｍ２）を得る。
【００１０】
投影装置のＡＮＳＩルーメン測定の仕様は、投影される画像のサイズに関係なく、画面の周囲にある９つの点からの測定値を使用して、平均値で出す。多くの典型的なディスプレイ投影装置は、定格８００〜１０００ＡＮＳＩルーメンである。
【００１１】
これに対して、典型的なテレビの図は約２０〜３０ルーメン／平方フィート（ルーメン／０．０９３ｍ２）の輝度を有する。８００ＡＮＳＩルーメンの投影装置との比較は、表示される画像のサイズに依存する。輝度を得るには、ルーメン定格をディスプレイ面積で割ることに留意されたい。８００ルーメンの投影装置は、画面が吸収する光が多すぎないと仮定して、７．５フィート（２．２８６ｍ）のディスプレイ・サイズの典型的ＴＶとほぼ同じ輝度である。
【００１２】
７．５フィート（２．２８６ｍ）の対角線像（２７平方フィートをカバーする）を生成する画面上における典型的な８００ルーメンの投影装置の輝度は、３０ルーメン／平方フィート（８００ルーメンを２７平方フィート（２．５ｍ２）で割る）である。ディスプレイが大きくなると、画像の輝度が低下する。例えば、１０フィート（３．０４８ｍ）の対角線サイズの画像（４８平方フィート（４．４６ｍ２）をカバーする）で、同じ投影装置は１７ルーメン／平方フィート（８００／４８＝１７）の輝度を有する。
【００１３】
多くの典型的な投影装置は、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）またはＤＬＰ（登録商標）（デジタル・ライト・プロセッサ）投影装置である。典型的な投影装置は両方とも、一定の輝度で燃焼する高輝度ランプを使用する。内側のＬＣＤパネルの各画素は、その光の一部を遮断し、画面上の輝度を変化させる微小シャッタとして働く。ＤＬＰ（登録商標）投影装置は、アレイ状の微小ミラーを有し、光はレンズを通して画面を目指すか、投影装置の黒い「ライト・シンク」を目指して、不必要な光を吸収する。最大の光を伝達するのが１つの画素でも全部の画素でも、電球の輝度は変化しない。（ＬＣＤ画素は完全には光を遮断できず、ＤＬＰ（登録商標）投影装置は、画素のミラーがライト・シンクを指していても光を漏出するので、両方のタイプの投影装置とも、通常は完全には黒くならない）。
【００１４】
１００Ｗの白熱電球は、５〜７Ｗの可視光しか出力せず、残りのエネルギは熱で消費される。１００Ｗの電球は、約８００ルーメンと同等の光を放出するが、８００ルーメンを出力する投影装置は、通常は２５０Ｗの電球を必要とする。これは、電球が全方向に光を出力するからである。反射器が不完全であり、光が漏出し、ＬＣＤパネルを通過する光が吸収され、レンズは、投影装置を出る前に輝度の約半分を消費する。また、光が画面までの室を横断する時に、多少の光が分散で失われる。電球から画面までの光を得ると、多くのエネルギを消費する。
【００１５】
電球から非常に「白い」光を得るには、フィラメントが高温で動作しなければならず、それにはより高い電圧、およびはるかに大きい電力供給が必要である。これは、熱としての電力損失も増加させる。
【００１６】
多くの典型的な投影装置と多くの典型的なテレビとの違いは、投影方法である。テレビのＣＲＴ（陰極線管）では、光はその面の内側にある蛍光体に衝突する電子の集束ビームによって生成される。ビームが非常に小さい点を照明し、全表面をカバーするまでその点を面上で上下左右に移動させる。これは非常に迅速に実行され、したがって目は気付かず、画像を１つの連続した画像として見る。
【００１７】
電子ビームの強度は、ドットの輝度を変化させる必要に応じて変動する。ＣＲＴの輝度を制限するのは主に、最大ビーム電流である。完全な図の生成に必要な平均電力は、はるかに小さい。画面の１０％しか最大輝度にする必要がない場合、最大出力が必要となるのは、その時間の１０％のみである。走査タイプのディスプレイでは、２つの測定値、つまり平均電力（ＡＮＳＩルーメンと同等）およびピーク電力が必要である。平均電力は、同じ品質の画像よりはるかに少なくてよい。画面全体を白くする必要は滅多にないからである。
【００１８】
通常は３つの非常に明るいＣＲＴを使用し、レンズを通して集束して画像を投影するＣＲＴベースの投影装置がある。しかし、これは重量があり、大きい。ＣＲＴは、まだ背面投影ＴＶに使用されることがある。ＣＲＴ投影装置のピーク・ルーメンと平均ルーメン（ＡＮＳＩ）との比率は、通常は５対１である。例えば、１６０ＡＮＳＩルーメンの定格のＣＲＴ投影装置は、８００ピーク・ルーメンを上回る。ＣＲＴはビーム電流を完全に遮断することができるので、ＣＲＴは完璧な黒のレベルを提供することができる。クリーンな黒は、画像の品質にとって明るい白と同じくらい重要である。基本的な違いがあるので、典型的な１６０ルーメンのＡＮＳＩ輝度および８００超のピーク輝度を有するＣＲＴ投影装置は、実際には８００ルーメンの定格のＬＣＤ投影装置より明るく見える。
【００１９】
初期のコンピュータのモニタ（緑の画面）は、必要な数の線を十分な頻度だけ走査することができず（十分に高いリフレッシュ・レートで）、したがって蛍光体により多くの残像があった（つまり電子ビームが衝突した後に輝く時間が長かった）。残像性が高い蛍光体は、電子機器の限界を克服するために必要だったのであり、装置が十分高速に走査できない場合に、ディスプレイの品質を改善するよう設計されている。
【００２０】
全ての蛍光体は多少の残像性を有し、これは回避不可能である。逆説的に、ディスプレイの電子機器が高速化し、ビームをさらに高速で（つまり高いリフレッシュ・レートで）駆動できるようになると、ＣＲＴ製造業者は、ＣＲＴの蛍光体の残像性を最小限に抑えるために作業しなければならなくなった。コンピュータ・モニタの使用する蛍光体の残像性はますます短く、リフレッシュ・レートは高くなったので、画像のちらつきが低下し、動く画像がビデオのように軽快になった。
【００２１】
ディスプレイの問題に加えて、装置への接続も問題になることがある。ラップトップの典型的なディスプレイ装置は、他の携帯用コンピュータ装置で使用できない接続部を使用する。相互互換性が制限され、複数の携帯用装置に複数のディスプレイ装置を使用しなければならない。
【００２２】
これらの問題は、多くのディスプレイ領域に残り、それは例えばヘッドアップ・ディスプレイ、ゲージ・ディスプレイ、背面投影テレビ、前面投影テレビ、コンピュータ・モニタ、携帯電話画面、ＰＤＡ画面、携帯用投影装置、および写真複写機の描像などである。したがって、この解決法は多様なディスプレイ用途に適用することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
したがって、多くの典型的なディスプレイ・装置は、ディスプレイ機能、インタフェースのフォーマット、および携帯性に問題がある。さらに、多くの典型的なディスプレイ類は特に嵩張るか、重く、高価、電力消費量が多い、高熱を発生し、機械的に複雑、設定が困難および／または脆弱である。先行技術の多くの他の問題および欠点は、このような先行技術を本明細書で説明する本発明と比較すると、当業者には明白になる。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明の特徴は、少なくとも１つの基板層を有する単一光投影ユニットに見られる。ユニットは、幾つかの電磁エネルギ源を有する基板層、幾つかのマイクロ電気機械的ミラーを有する基板層、および計算回路を有する基板層を有することができる。各マイクロ電気機械的ミラーは、一組の電磁エネルギ源と独特に組み合わされる。さらに、計算回路は電磁エネルギ源およびマイクロ電気機械的ミラーを駆動して、画像を形成することができる。電磁エネルギ源は、マイクロレーザ、ナノドットおよびＶＣＳＥＬなどを備えることができる。この一組の電磁エネルギ源は、赤、青および緑の光源を含むことができる。また、一組の電磁エネルギ源は、赤外線源などの光源を含むことができる。基板層には、透明層を実装することができる。これらの層は、光の配向または敏感な構成要素の密封を補助するウェッジとして使用してもよい。
【００２５】
本発明の別の特徴は、プロクセル・ユニットに見ることができる。プロクセル・ユニットは一組の電磁エネルギ源を有することができ、それぞれが異なる波長を発する。この一組のエネルギ源には電磁エネルギ変調器を伴い、これでエネルギ源から発する光を配向する。このプロクセル・ユニットのグループをシングルチップ様ユニット内で組み合わせて、画像の投影を容易にすることができる。様々な波長には赤、青、緑、赤外線などがある。さらに、電磁エネルギ源はナノドット、ＶＣＳＥＬ、発光ダイオードおよびマイクロレーザなどがある。また、プロクセル・ユニットは光検出器を含むことができる。このような光検出器を使用して、ミラー位置、操作性、校正、および目標の近接性を決定することができる。
【００２６】
本発明の別の特徴は、幾つかの光源を有する基板、幾つかのマイクロ電気機械的ミラーを有する第１変調器基板、およびマイクロ電気機械的ミラーを有する第２基板を含む投影装置に見ることができる。これは全て計算回路と統合して、シングルチップ様ユニットにすることができる。ユニットはさらに、基板層と統合した透明層を含むことができる。透明層は、光の配向または敏感な部品の密封および保護を補助するウェッジとして使用してもよい。
【００２７】
本発明の別の特徴は、複数のプロクセルを有する統合投影ユニットを使用する方法に見ることができる。この方法は、個々のプロクセルに割り当てられた範囲またはデータを調節すること、発光を配向して１つまたは複数の光変調器と調整し、画像を形成することを含む。
【００２８】
したがって、画像投影装置について説明する。本発明のその他の特徴、利点および新規の特徴は、本発明の詳細な説明を添付図面と合わせて考えると明白になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明は、統合した光源と光変調装置とを有する投影装置に基づく携帯用・ディスプレイ・装置の作成に関する。１つの可能な用途は、基本的走査投影システムである。他の例示的用途には、ヘッドアップ・ディスプレイ、後部投影ディスプレイ、ジェスチャ・インタフェース、コピー機などがある。
【００３０】
光源および光変調装置を統合して、１つのユニットまたは光投影装置にすることができる。このユニットは幾つかの光学的に結合された層を備える。また、ユニットは、光源および光変調装置に電気的に結合された計算回路を備える。したがって、層は、他の材料と集積してシングルチップ様ユニットを形成する半導体層でよい。ユニットは、チップ様の形態をとり、様々な半導体、基板、および混合半導体層などで形成することができる。シングルチップ様ユニットは、画像を形成するプロクセルと呼ばれる様々なサブユニットから、光を投影することができる。
【００３１】
図１は、本発明による画像投影のシステム１０の概略ブロック図である。光源１２は、変調装置１４に当たる電磁信号を発生する。変調装置１４は、装置２２からの電磁信号を配向する。電磁信号は、集束装置１６を通して配向することができる。電磁信号は、特定の目標１８に当たるよう配向する。また、感知装置２０が散乱した電磁信号を検出し、これらの電磁信号を使用して、光源１２、変調装置１４および／または集束装置１６を制御することができる。
【００３２】
これらの装置は、別個のユニット、１つの基板、または様々な他の組合せに配置することができる。例えば、ＶＣＳＥＬ装置およびＭＥＭミラーを１つの基板に配置することができる。ＶＣＳＥＬはビームを生成する。ビームはミラーに当たる。ミラーは、ビームを画面または他のディスプレイに配向する。さらに、光センサを装置に含めることができる。反射光を検出して測定し、これを反射する目標の距離または反射光の他の品質を決定することができる。
【００３３】
半導体光源技術は様々な形態をとることができる。この形態には、ＬＥＤ、ＲＣ  ＬＥＤ、ＮＲＣ  ＬＥＤ、表面ＬＥＤ、薄膜ＬＥＤ、ＯＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ、ＥＥＬ、調整可能な多色レーザ、ダイオード・レーザ、およびナノドットなどがある。
【００３４】
変調装置は様々な形態をとることができる。これらの形態には、幾つか名前を挙げると、デジタル光プロセッサ、振動ＭＥＭミラー、画像補正ピストン・ミラー・アレイ、ミラーを有するナノまたはマイクロトランスレータ、静止ミラー、液晶セル、可変反射率の装置、および他の空間的光変調器がある。また、空間的光変調器は、振幅および／または位相変調器でよい。特にこれらを本発明に使用することができる。
【００３５】
本発明はデジタル信号プロセッサを使用することができる。このプロセッサは、半導体発光技術および／または変調装置を制御、操作かつ／またはそれと通信することができる。さらに、デジタル信号プロセッサは、携帯用・コンピュータ・装置などの計算装置と通信することができる。
【００３６】
一つの例示的具体例では、本発明は走査される投影ディスプレオの形態をとることができる。ディスプレイは、シングルチップ上で統合されたＭＥＭベースのミラーおよび半導体光源を使用する。ＭＥＭベースのミラーおよび半導体光源は、「プロクセル」エレメントに分類される。各「プロクセル」エレメントは１つまたは複数の光源および１つまたは複数の変調装置を有する。プロクセル・エレメントは、統合した装置上に配置して、特に電子的ズーム、マスキングおよび台形補正などの機能を促進することができる。また、投影された画像の解像度およびサイズは、装置のサイズによって制限されないことがあり、歩留まりは画素エラーの影響を受けない。したがって、パーソナル・ディスプレイまたはグループ投影装置として機能することができる。
【００３７】
別の例では、走査投影ディスプレイはシングルチップ上に統合したＭＥＭベースのミラー、半導体光源アレイおよびＬｉＤＡＲ描像アレイを有することができる。ＬｉＤＡＲは、ディスプレイ表面を追跡して、ディスプレイのサイズを制御し、歪み補正を可能にしたり、ジェスチャ・ベースのユーザ・インタフェースのユーザ動作を追跡したり、入力のためにユーザが提供した目標（２Ｄまたは３Ｄ）を走査したりすることができる。
【００３８】
別の例では、統合装置はプロクセル・エレメントのＶＣＳＥＬに１つまたは複数の振動ミラーを組み合わせる。装置は、プロクセルに関連するドットを画面に投影し、これを迅速に移動させて画像を作成する。これは、レンズを通して配向された単一ＤＬＰ（登録商標）またはＬＣＤなどの空間的光変調器で光を変調するという従来の方法とは異なる。むしろＴＶの方に類似する。テレビでは、電子ビームを生成するために陰極を真空内に封入し、非常に高温まで加熱する。次にビームが画面の面にある蛍光体に当たり、光のドットを生成する。これに対して、半導体光源は、電子を光子に直接変換し、これを比較的長距離にわたって送っても分散しない光線にして発する。さらに、複数のプロクセル・エレメントを有するので、高い走査率で画像を走査することができる。
【００３９】
あるいは、ミラー付き表面、可変反射率表面、ビーム・スプリッタまたは他の配向装置のセットを通して１つの光源を位相または周波数変調器へと配向することにより、カラー・ディスプレイを作成することができる。その結果生じる周波数を変更した１つまたは複数のビームを配向し、画像を形成する。
【００４０】
単一光源のアプローチは実現可能であるが、この設計は、同時に走査する複数の光源を含み、輝度および画像の安定性を上げることができる。
【００４１】
図２は、図１で見られたようなシステムによる投影システムの例示的具体例の略ブロック図である。この具体例では、光源３２、ＭＥＭミラー３６および制御回路３４は全て、別個の基板または基板層に配置する。光源３２は単一の光源、光源のセット、またはアレイ状の光源などでよい。
【００４２】
あるいは、装置を１つの基板上に配置することができる。図３は、図１で見られたようなシステムによる投影システムの例示的具体例の略ブロック図である。この具体例では、制御回路５６および統合光源および配向装置５４を１つの基板に配置する。しかし、他の様々な組合せが可能である。
【００４３】
図４は、プロクセル・エレメント内で統合した光源と光変調器の例示的具体例を示す。この例示的具体例では、光源７４のセットが様々な波長の光を生成する。この光はミラー７６および７８に当たり、ここから配向または投影されて画像を生成する。この場合、光源と光変調器の集まりをプロクセルと呼ぶ。しかし、様々な具体例を想定することができる。
【００４４】
光源７４のセットは様々な形態をとることができ、例えばＶＣＳＥＬ、ナノドット、端面発光型レーザ（ＥＥＬ）、ＬＥＤ、ＲＣＬＥＤ、ＮＲＣ  ＬＥＤ、表面ＬＥＤおよびＯＬＥＤなどである。図４で見られる例では、ＶＣＳＥＬのセットを収容する１つのウェハ層に変調層を重ねる。
【００４５】
図４で見られる光変調器はミラー７６および７８の設置を含み、これらのミラーは、要件に従って光７９を再配向し、画像を再現するよう働く。例示的具体例では、ミラーの少なくとも１つの振動ミラーである。光源からの光投影を、１つまたは複数の振動ミラーの路でタイミングをとり、画像を構成する特定のポイントを照明する。
【００４６】
しかし、他の様々な変調器を想定することができる。例えば、ミラーはデジタルでよい。あるいは、他のリバー・アーム、プリズムおよび傾斜パイレックス（登録商標）などの他の変調装置を使用してもよい。
【００４７】
統合装置の表面に複数のプロクセルを配置することができる。プロクセルの数および配置構成は、プロクセルの冗長性、可変アスペクト比、電子アニモルフィックスおよびパナモルフィックス、マスキング、逆走査、インタリーブ、連動走査および部分的連動走査などの様々な特徴を提供する。
【００４８】
プロクセルは、その投影範囲が他のプロクセルと重なるよう構成することができる。この方法で、隣接するプロクセルのセットが故障したプロクセルの責任を引き受ける。プロクセルは、その範囲のうち制限された領域に投影し、ズーム、マスキングおよび台形補正など、様々な機能を可能にすることができる。典型的なＤＬＰ（登録商標）投影装置とは異なり、個々のプロクセルが複数の画素、または様々な光投影を実行することができる拡張路を担当することができる。典型的なＤＬＰ（登録商標）投影は１つのデジタル・ミラーを画素に割り当てる。ミラーはオン／オフ画素状態で投影する。したがって、上記の特徴の多くは可能でない。
【００４９】
アレイのパターンの重要になることがある。図５Ａは、統合装置表面９２上のプロクセル９４の例示的配置構成またはアレイを示す。各プロクセルは、組成が均一であるか、列、行、またはチップ９２の表面に関する他のパターンが異なってもよい。例えば、各プロクセルは、可視光線を投影するＶＣＳＥＬのセットおよび２つの振動ミラーを有してよい。あるいは、１つの波長を有するプロクセルを、その投影に従って配置してもよい。プロクセルの列を、赤の投影プロクセル、青の投影プロクセル、および緑の投影プロクセルについて確立してもよい。別の例では、様々な波長を投影するプロクセルをパターンに従って配置する。
【００５０】
この特徴の一つの態様は、線走査の減少である。プロクセルは１本の線または１本の線の一部を走査する。次に、プロクセルのセットが複数の線を同時に走査する。別の例では、プロクセルは同じ線を前後に、またはその後の線を逆走査で走査することができる。８００ラインの典型的なＣＲＴモニタでは、画面上でビームを８００回走査する。各水平ライン毎に相互走査を繰り返す。これに対して、８００以上のプロクセルがある装置は、複数回走査せずに各水平ラインを生成することができる。あるいは、プロクセルは垂直に走査し、各画素を水平ラインに生成することができる。その結果、画面のリフレッシュが高速になる。同様に、十分なプロクセルを有する装置を使用して、走査せずに各垂直ラインを走査することができる。さらに、プロクセルを両方向で走査してもよい。プロクセルの数と双方向走査との両方により、インタリーブおよび非常に高い解像度が可能になる。
【００５１】
多数の装置を使用すると、冗長性も可能になる。適応するよう様々な装置を変更し、１つまたは複数の隣接する装置の損失を補償することができる。適応は、任意のプロクセルに割り当てられた走査範囲およびデータをソフトウェアまたはハードウェアのスイッチで調節するというほど単純にすることができる。
【００５２】
また、センサおよび他の不可視光線源を、可視光線源とともに配置することができる。これを使用して、視野内で目標の位置および目標の動作を検出する。
【００５３】
しかし、様々な配置構成を想定することができる。図５Ｂは、円形または漏斗状の配置構成を表す。図５Ｃは楕円状の配置構成を表す。プロクセルは、規則的または不規則な様々な形状で配置することができる。これらの配置構成はそれぞれ、特定の用途に対して利点を生じる。例えば、図５Ａは、携帯用投影装置または背面投影テレビに適用することができる。図５Ｂおよび図５Ｃは、ディスプレイ・パネル、ヘッドアップ・ディスプレイおよび不均一な表面を有する目標など、さらに珍しい用途に適用することができる。
【００５４】
図６Ａは、１つの振動ミラーを有するプロクセルの走査ライン構成を表す。光は、最も上に図示された走査ラインなどの任意の走査ラインに沿って投影することができる。ＶＣＳＥＬなどの光源の起動のタイミングをとることにより、システムは上の走査路に沿って示された全円を生成することができる。しかし、振動子の全範囲を使用すべき場合、図示された最上路の区画に沿った任意のポイントに光を投影することができる。最も下の路は第２プロクセルを表す。複数のプロクセルを配置すると、画像の全てのラインを同時に走査することができる。
【００５５】
第２の具体例では、下ラインが第１プロクセルの代替路を表す。振動ミラーが少なくとも２つの位置を有するデジタル・ミラーを伴う場合、光源は振動ミラーの任意の全掃引について様々な路に沿って任意のポイントに投影することができる。このようなプロクセルを複数配置すると、部分的連動走査を達成することができる。
【００５６】
図６Ｂは、様々なプロクセルが重複領域を有する代替例を示す。この方法で、任意の１つのプロクセルが動作不能になるか、損傷すると、その領域の他のプロクセルがプロクセル範囲の選択部分の責任を引き継ぎ、冗長性を提供する。このような配置構成は、様々な隣接プロクセルが中央プロクセルの範囲内で割り当てることができる範囲である電子ズーム機能も達成することができる。次に、同じ像データを、割り当てた範囲によって要求されたように、縮小した領域または拡大した領域に投影することができる。
【００５７】
２つの振動ミラーを変調に使用する場合、図６Ｃで見られるようなシヌソイド路を生成してもよい。光のタイミングを合わせて、路に沿って任意のポイントで投影することができる。２つのミラーの振動率の比率が１：１より大きいと索引付けられたら、任意の領域の範囲を変化させることができる様々なシヌソイド路を生成することができる。このような索引付けは、製造で固定するか、ソフトウェアまたはハードウェアのパラメータまたはスイッチで変更することができる。
【００５８】
図６Ｄは、２つのデジタル・ミラーからの出力で可能な別の具体例を示す。２つのミラーがそれぞれ２つの位置を有する場合は、任意のプロクセルで４つの画素のセットを生成することができる。あるいは、各ミラーが３つの位置を有する場合は、任意のプロクセルで９個の画素を生成することができる。しかし、様々な組合せが想定される。このような機能は、重複または冗長性を提供するよう、さらに使用することができる。
【００５９】
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃおよび図７Ｄは、様々な効果または機能を提供するためのプロクセルの使用をさらに示す。例えば、図７Ａは、分散するように任意のプロクセルの範囲を変化させることを示す。このような担当領域の制御を使用して、台形補正、アスペクト比の変更およびズームなどの機能を提供することができる。図７Ｂは、担当領域を圧縮または狭くする担当領域の同様の変更を示す。これも、台形補正、ズーム、アスペクト比の変更などの機能を生成する。図７Ｃは、使用可能なプロクセル全部は使用しないことを示す。この場合はマスキングを設けてよい。図７Ｄは、操作不可能なプロクセルの領域に投影する１つまたは複数のプロクセルの使用を示す。「ｘ」で見られるように、操作不可能なプロクセルは、画素または走査ラインを生成できないことがある。隣接プロクセルは、両プロクセルのタスクの一方を引き受ける。あるいは、遠隔プロクセルが投影領域の責任を引き継ぐか、プロクセルの組合せが走査不可能プロクセルの損失を補償することができる。このような機能性により、アスペクト比の変更、複数のアスペクト比のサポート、ソフトウェア・ベースの台形補正、アニモルフィックス、パナモルフィックス、マスキング、走査、インタリーブおよび連動走査など、様々な機能を提供することができる。
【００６０】
別の態様では、アレイ状の装置が動作して、発散、集束、干渉または追加ビームのセットを生成することができる。ビームのセットは、加色アレイを生成することができる。あるいは、用途によっては、干渉パターンを生成するよう装置を配置構成する。干渉パターンは、低振幅の領域およびこれより振幅が大きい領域を構築する。さらに、装置は重複パターンを生成するよう配置構成してよい。任意の位置で１つの装置の輝度を上回る輝度まで上げる方法で、様々なパターンを操作することができる。
【００６１】
代替例では、プロクセルに、図８で例示したような可視または可視でない電磁エネルギ源を設けることができる。感知機構を使用して、視野にある目標、投影表面のアスペクトおよび／または投影表面より先の目標を検出することができる。光源をチップ１０２に配置された検出器とともに使用して、投影表面の目標または形状または角度を検出することができる。例えば、チップ１０２は可視スペクトルおよび赤外線で画像を投影してよい。赤外線は、例えば目標１０６および１０８または画面１０４から反射する。次に１０２にある検出器を使用して、目標の形状、目標の位置、画面１０４の形状、または画面１０４の角度を決定する。これで、自動的な補正、プロクセルの範囲の変更、各プロクセルに割り当てられたデータの走査、および他の特性を実行し、補正した画像を形成することができる。例えば、画面１０４を傾斜して位置１１２にすべき場合、チップ１０２は投影された画像を自動的に補正して、新しい角度を補償し、画像の品質を維持することができる。画面材料を適切に選択すると、目標１１０など、画面の反対側にある目標を検出することができる。別の例示的具体例では、プロクセル変調器を光収集源として使用し、光収集シナリオまたは光投影シナリオと検出で光を収集することもできる。
【００６２】
例えば、ＬｉＤＡＲシステムを使用して、画面の位置、方位、表面品質および他のパラメータを検出してもよい。次にこの情報を使用して、光の集束、配向およびファイヤリングを適合させる。また、システムは画面の前方の目標を検出し、適合させて投影し、歪みを補償することができる。この方法で、システムは適合性光学的機能を有する。ＬｉＤＡＲシステムは、各プロクセルに内蔵するか、別個のプロクセルを備える、またはプロクセル・アレイおよびチップとは別個またはそれと統合された別の形態をとることができる。
【００６３】
光検出器は、ミラー位置の決定、任意の投影角度からの反射光の検出および／またはプロクセル・アレイおよびチップ光源の操作性の決定のため、各プロクセル・エレメントと統合することもできる。
【００６４】
図９は、プロクセル構成で可能な様々な機能性を達成する例示的方法を示す。システムは、ブロック１２２で図示されているような命令を受信しても、しなくてもよい。例えば、このような命令は、例えばズームの指示を含むか、アスペクト比を変更するか、像の要件に合わせて調節することでよい。命令はユーザ、制御装置またはフィードバック機構が提供することができる。
【００６５】
システムはセンサおよび検出器で構築してもよい。このような命令で、システムはブロック１２４で見られるように環境を感知することができる。この場合、画面角度、画面形状、光路における他の目標の存在など、投影特性の感知を他の命令と組み合わせて使用し、各プロクセルのデータの好ましい範囲および割り当てを決定することができる。ソフトウェアおよび／またはハードウェアの待ち行列を通して、プロクセルの範囲を調節し、ブロック１２６で見られるように所望の像機能を達成する。次に、ブロック１２８で見られるように、選択データを個々のプロクセル制御ユニットに供給することにより、画像を実現することができる。
【００６６】
この方法で、アスペクト比の変更、複数のアスペクト比のサポート、アニモルフィックス、パナモルフィックス、台形補正、マスキング、走査、インタリーブおよび連動走査など、様々な機能を提供することができる。例えば、システムの前判定で様々なプロクセルの操作性を決定し、感知機能はどのプロクセルが操作可能かの決定に役立つことができる。統合装置はこれで操作性情報を記憶し、プロクセルの新しい範囲の決定にこれを使用して、プロクセル間の冗長性を達成することができる。あるいは、画面の角度または投影に対する画面の角度を感知することにより、台形補正を達成することができる。プロクセル範囲で調節を実行し、光投影のタイミングをとって、画像の前方短縮を軽減することができる。ビームを集束するか、その光学的特性を変更する目的で、様々な光学エレメントを装置の一部として光源または光路に組み込むことができる。ミラーも光学エレメントおよび／または特定の表面形状または機能を含み、特定の光学状態を達成するか、ビームの特性を変更することができる。
【００６７】
図１０Ａ、図１０Ｂおよび図１０Ｃはプロクセルの例示的具体例である。１つまたは複数の光源１３２および２つのミラー１３４および１３６で、プロクセル・システム１３０を開発することができる。光源１３２は、ミラー１３４および１３６の振動または動作とタイミングを合わせて光を投影し、投影ビーム１３８を形成することができる。この例示的具体例では、ミラー１３４および１３６が振動して、光の方向に直角の変化を生成する。例えば、ミラー１３４が振動して、投影ビームに垂直逸脱を生成し、ミラー１３６が振動して、投影ビーム１３８に水平逸脱を生成することができる。しかし、これを反対にしてもよい。
【００６８】
あるいは、１つのミラーは静止していてもよい。これにより、可動ミラーのサイズ要件が小さくなる。２軸で動作するミラーを静止ミラーと組み合わせて使用し、走査投影を生成することができる。さらに、デジタル・ミラーと振動ミラーの様々な組合せが想定される。
【００６９】
図１０Ａはシステム１３０の側面図である。システムは共通基板１４０の上にある。ミラー１３４および１３６と同様、光源または光源１３２のセットから基板を構築する。基板１４０に含まれる適切な電気または導体接続部および絶縁性構造は図示されていない。図１０Ｂは画素を上から見た図を示す。一つの例示的具体例では、光源または光源１３２のセットから投影された光が、ミラー１３４によって上下に変調され、その後にミラー１３６へと反射する。ここで、図１０Ｂで見られるように横方向に変調される。しかし、役割を反対にしてもよい。さらに、ミラーは様々な速度で振動してよい。この速度が２：１、３：１または他の比率などの比率に索引付けされている場合は、シヌソイド曲線または他の様々な形状を生成することができる。これで、タイミングを合わせた光の投影で、この曲線に沿って画素またはラインを生成する。１つまたは複数のプロクセルによって生成したこのような画素またはラインの組合せを組み合わせて、像を生成することができる。
【００７０】
図１０Ｃは、統合装置を様々な層１４２、１４４および１４６で構成した代替例を示す。この代替例では、光源１３２が他の電子回路とともに層１４２にある。第１ミラー１３４は層１４６上にあり、第２ミラーは層１４４上にある。これらの層は相互接続し、各層は制御回路の様々な構成要素を有する。光源１３２によって生成し、タイミングを合わせた光は、組み合わせられてミラー１３４および１３６で変調され、投影ビーム１３８を生成する。次に、投影ビームを他のビームと組み合わせて使用し、画像を生成する。
【００７１】
図１０Ｄは、様々なウェハ層上に光源のセットが生成される別の具体例を示す。このようなウェハ層を使用して、様々な波長を有する光源を生成する。この例示的具体例では、光源１５２、１５４および１５６は、それぞれ層１６８、１６６および１６４上に別個に配置される。光源１５２、１５４および１５６はそれぞれ、赤、青または緑など、様々な波長を有する。制御回路との組合せで、これらの光源１５２、１５４および１５６は、時間信号に従いビームを投影し、これは次にミラー１５８および１６０で変調され、変調ビーム１６２を生成する。変調ビーム１６２は他のプロクセルからの他のビームと組み合わせて使用して、像を生成する。
【００７２】
代替例またはプロクセルを図１１に見ることができる。図１１は、端面発光レーザ１８２、１８４および１８６のセットを示す。これらの端面発光レーザはそれぞれ、赤、青または緑などの様々な波長を有する。レーザは、ミラー１８８または他の変調器に配向する。配置構成全体が共通基板１９０上にある。しかし、様々な光源および変調システムを想定することができる。
【００７３】
図１２Ａは別の具体例を示す。この場合、光源２０２は基板２０８内にある。ミラー２０４は基板２１２内にある。基板２０８と２１２の間にはパイレックス（登録商標）などの透明層２１０がある。透明層２１０は傾斜してよい。光源２０２が生成した光は、ある角度でミラー２０４に当たり、次に基板２０４の開口２１４を出るよう配向され、変調ビーム２０６を生成する。
【００７４】
図１２Ｂは、光源２１２が層２２４内にあるさらなる例示的具体例を示す。透過性光配向エレメント２２８を有するレバー・アーム２２６を使用して、光源２２２が生成した光を変調および／または配向し、変調ビーム２３０を生成する。別の具体例では、図１２Ｃがビーム２２４上に光源２２６を置く。次に、ビームの動作またはビームの振動を他の変調器と組み合わせて使用し、前述した効果を生成する。したがって、ビーム、デジタル・ミラー、振動ミラーおよび他の光変調器の様々な組合せを想定することができる。
【００７５】
図１２Ｄは、ＬＣＤパネル層を１つまたは複数のミラー層と統合する別の具体例を示す。１つまたは複数の光源をＬＣＤ層でフィルタリングまたは変調することができる。ＬＣＤ層から発した光は、これで１つまたは複数のミラー層を使用して走査することができる。
【００７６】
図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｄおよび図１３Ｅは、統合した光源および変調手段を有する層状装置の様々な具体例を示す。図１３Ａは、光源および変調層が図示のように層状に構成されている点で、図１０Ｃに似ている。また、透明層を第１変調層に重ねて、変調層を効果的に密閉し、埃、湿気および他の汚染物質が変調器または光源を損傷したり、その機能を損なったりするのを防止する。さらに、回路層を光源層の下に結合することができる。あるいは、回路層を光源層、第１変調器層または第２変調器層などと統合する。
【００７７】
図１３Ｂは、第１変調器層および第２変調器層を２つの透明層の間で密閉するこのシステムの例示的変形を示す。その後、回路層および光源層をこの構造の周囲で結合する。この構造は、変調器層が製造プロセスの初期で密閉し、損傷を防止して、歩留まりを改善するという利点を有する。図１３Ｃは、回路層が第１変調器層と第２変調器層との間に配置されたさらなる変形である。この配置構成は、回路層を変調器層の近傍に維持するという利点を有する。さらに、第１、第２変調器層間の所望の光路は、隣接する２つの層で可能なものより大きくすることができる。この場合、第１、第２変調器層間に配置された回路層または透明層などの第３層が作動し、変調器間にさらに大きい距離を提供する。
【００７８】
図１３Ｄおよび図１３Ｅは、統合装置内への傾斜透明層の配置を表す。ミラー付き変調器の場合、光源が休止中のミラー付き表面に対して直角であれば、システムはミラーに一定のバイアスを加え、光をその後のミラーに反射させなければならない。また、光の変調にはミラーの全範囲が使用可能であるわけではない。光の入射を位置合わせすると、プロクセルの範囲を増大させる機能を果たす。図１３Ｄでは、傾斜透明層またはウェッジを第１変調器層と第２変調器層との間に配置する。光が第１変調器層に当たると、これは第２変調器層に対してある角度で反射する。変調器層が平行である場合は、第１変調器が作動して、追加の傾斜動作を実行しなければならない。しかし、ウェッジがあると、第１変調器の全範囲を使用することができる。図１３Ｅは、透明層ウェッジが変調器層と光源層との間に配置された代替例を示す。この場合、第１変調器層に入射した光は、再び第１変調器に対して傾斜し、範囲の量を保持する。
【００７９】
図１４Ａは、透明ウェッジのより詳細な具体例を示す。この場合、ＶＣＳＥＬ２５２のセットが層２６０内にある。ＶＣＳＥＬは、タイミングを合わせた光信号を生成し、これがミラー２５４および２５６に当たって変調光２５８を生成する。ミラー２５４および２５６は静止ミラー、デジタル・ミラー、単軸振動ミラー、２軸ミラー、またはその組合せなどでよい。この例示的具体例では、パイレックなどの材料で作成した透明ウェッジ２６６を、第１変調器層２６８と、透明層ウェッジ２６６を有する第２変調器２６２との間に配置する。ＶＣＳＥＬ２５２からの光は、自動入射角度内でミラー２５４に当たる。したがって、ミラー２５４の全動作範囲を使用することができる。さらに、回路は層２６４に配置しても、配置しなくてもよく、システムは透明層２７０で密閉しても、密閉しなくてもよい。
【００８０】
図１４Ｂは、透明ウェッジ２９２を光源層２９０と変調器層２９８および２９４との間に配置する代替例を示す。この場合、ＬＣＳＥＬ２８２からの光は、光をミラー２８６へと配向する自動入射角度でミラー２８４に当たる。次にミラー２８６がビーム２８８を生成する。ここでも回路層２９６を変調器層２９４と２９８の間に配置し、透明層３００を使用して、システムを密閉することができる。
【００８１】
図１４Ｃは、製造プロセスの初期で変調器層を効果的に密閉するための透明層のさらなる使用を示す。この場合、変調器層３２２を透明層３２０と３２４の間で密閉する。同様に、変調器層３２８を透明層３２６と３３０の間で密閉する。次に、ビーム３１８が最初に変調器３１４に、その後に変調器３１６に当たるよう、関連する透明層を有する変調器層を重ね合わせる。１つの特別なケースでは、複数の変調器層が同じ回路設計を備える。最も上の変調器層が逆さまになり、一番下の変調器層に対して９０°回転するよう、この２つを結合する。次に、層同士を接続して、回路および統合光源を制御する。この方法で、１つの変調器層の設計を実現し、各装置で２回使用することができる。
【００８２】
図１５は、システムで使用する例示的回路を示す。回路３４０はフレーム・バッファ３４２、ビデオ・プロセッサ・サブシステム３４４および様々なプロクセル制御ユニット３４６、３４８、３５０および３５２などを含む。フレーム・バッファは、ビデオ・データおよび／または制御データを記憶し、制御出力を提供するよう作用することができる。データははビデオ・プロセッサ・サブシステム３４４に提供されこれがデータを解釈して、命令を制御する。ビデオ・プロセッサ・サブシステムはさらに、命令および制御データを細分し、データおよび命令をプロクセル制御ユニット３４６、３４８、３５０および３５２などに提供する。次に、プロクセル制御ユニットがプロクセル・エレメントを操作して、これを組み合わせて像を生成する。
【００８３】
フレーム・バッファ３４２は様々な形態をとることができる。この形態はＲＡＭおよび様々なメモリ回路を含む。あるいは、各プロクセルがフレーム・バッファを有し、別個のフレーム・バッファを各プロクセルの各波長で使用し、チップが、フレーム・バッファまたは様々な組合せなどを備える１つのメモリを有することができる。
【００８４】
ビデオ・プロセッサ・サブシステム３４４は様々な形態をとることができる。この形態には、デジタル信号プロセッサなどがある。
【００８５】
プロクセル制御ユニット３４６、３４８、３５０および３５２は、図１６で例示された形態などをとることができる。図１６は、プロクセルを制御する回路を示す。シリアルＲＧＢデータが変換器３６２に入る。シリアルＲＧＢ信号から引き出されたクロック信号を、書き込みアドレス発生器３６６に配向する。ＲＧＢデータを色チャネル分離回路３６４に配向する。分離されたチャネル信号を、個々のライン・バッファ３７０、３７２および３７４に配向する。ここでは書き込みアドレス発生器３６６で生成された書き込みアドレスに従い、これが記憶される。ライン・バッファ３７０、３７２および３７４を、読み取りアドレス発生器３６８で生成された実際のアドレス信号に従い読み取る。読み取りアドレス信号は、変調ミラーおよび画素クロックに動作または位置に従って決定される。アドレスを生成して、例えば１方向の動作に従い光パルスを生成する。次に、アドレスを生成して、反対の動作に従って光パルスを生成する。水平ラインについては、像の左から右への走査に従って画素が生成されるよう、アドレスを生成することができる。次に、ミラーが方向を逆転すると、右から左への走査に従ってデータを読み取ることができる。この方法で、画素をミラーの掃引ごとに生成することができる。書き込みアドレス発生器３６６および読み取りアドレス発生器３６８が通信して、適切なアドレスの取扱いを確保することもできる。
【００８６】
ライン・バッファ３７０、３７２および３７４からＲＧＢデータをそれぞれ対応するＤＡＣ３７６、３７８および３８０に送信する。次にＤＡＣ３７６、３７８および３８０が信号を生成して、それぞれ関連するエミッタ３８２、３８４および３８６を起動する。ＤＡＣ３７６、３７８および３８０は、輝度に関連する信号も受信することができる。さらに、ＤＡＣ３７６、３７８および３８０は、それぞれ各エミッタ３８２、３８４および３８６に関連する校正信号を受信する。校正信号は、装置間の変動制を補償するため、製造時に決定されたオフセットでよい。例えば、装置をテストし、校正したシフトを、プロクセルおよびエミッタごとにコンフィギュレーション・メモリ３９０に記憶することができる。
【００８７】
図１６の例では、赤、緑および青のエミッタ（それぞれ３８２、３８４および３８６）を示す。また、他の波長の信号を生成してもよい。例えば、追加信号が、赤外線信号に関連するライン・バッファおよびＤＡＣに入力してもよい。
【００８８】
シリアル制御データおよび状態データを、ビデオ・プロセッサ・サブシステムと変換器３８８の間で通信することができる。データはコンフィギュレーション・メモリ３９０に配向される。コンフィギュレーション・メモリは、エミッタの校正情報、輝度情報、および垂直駆動および水平駆動に関連するパラメータを記憶する。この例示的具体例では、コンフィギュレーション・メモリが、垂直駆動に関連するパラメータを垂直駆動ＤＡＣ３９４に提供する。次に、垂直駆動ＤＡＣ３９４は、垂直ミラー・ドライブ３９６に信号を送信する。デジタル・ミラーの場合、ミラーは所望の位置をとることができる。振動ミラーの場合、ミラーを駆動して、水平ミラーの振動または位置に索引付けされた任意の周波数で振動させることができる。
【００８９】
コンフィギュレーション・メモリ３９０は、水平ミラーの振動に従うタイミングも提供する。この例示的具体例では、水平ミラー・ドライバ３９９が既知の周波数で水平振動ミラーを駆動する。ミラー・センサ３９８がミラーの位置を感知する。この例では、ミラーが振動範囲の一方の限界に到達すると、ミラー・センサ３９８が信号を生成する。センサの信号は画素タイミング回路３９２に提供され、これは位置、サイズおよび解像度データとともに、読み取りアドレス発生器３６８に送信される画素のクロック信号および方向信号を決定する。
【００９０】
所望の効果を生じさせるため、投影の範囲、エミッタのファイヤリングのタイミング、およびエミッタのファイヤリングの継続時間を全て変化させることができる。例えば、ＲＧＢデータは、水平振動で発する範囲が短くなるか、全範囲に広がってよい。この方法で、様々な機能が可能になる。信号およびデータのタイミングを使用して、変動するアスペクト比、複数のアスペクト比、台形補正、アニモルフィックス、パナモルフィックス、マスキング、走査、ズーム、インタリーブ、転置信号、逆信号、レンズのシフトおよび連動走査などを生成することができる。
【００９１】
したがって、図１、図２および図３で示す統合システムは様々な用途に使用することができる。図１７は、統合装置４１２がミラー表面４１４に投影し、これがその後に画面４１６に投影する背面投影テレビまたはモニタを示す。あるいは、統合装置４１２は、直接、または様々な光学系を通して画面４１６に投影することができる。
【００９２】
別の具体例では、図１８がヘッドアップ・ディスプレイを示し、ここでは統合装置４３２がダッシュボード４３４に位置し、像４３６を風防４３０に投影する。統合装置４３２または同様の装置を使用して、計器パネル４３８および４４０および走行画面４４２を生成することもできる。走行画面は、例えば地図または走行方向、車両から後方の眺め、または他の像データを表示するよう使用する。ヘッドアップ・ディスプレイは、自動車、トラック、ボート、クルーズ船、航空機などで使用することができる。ヘッドアップ・ディスプレイは、建物および他の構造の窓にさえ投影することができる。
【００９３】
システムを使用して、周囲状態の関連情報、ニュース、計器パネル、警告インジケータ、高性能ビジョン像、空気の動き、および他の情報を提供することができる。例えば、システムを自動車に使用して、追加のシートベルト警告を提供する。さらに、システムを使用して、視野の夜間視認像を重ね合わせ、自動車に対する道路のハザードの認識を強化することができる。
【００９４】
さらに、計器パネルと置換するようシステムを使用してもよい。システムは、例えば背面投影装置の具体例で、ダッシュボードの背後から計器パネルを投影する。あるいは、前方投影方法または他の様々な構成でパネルを投影する。また、投影装置システムを使用して、マッピング・システム、バックミラー・システム、天候制御システム、音響システム、およびその他のシステムからの情報を投影する。この具体例は、船舶、航空機、トラックなど、他の乗り物の同等システムにも使用することができる。
【００９５】
さらに、ディスプレイ区域は様々な形状をとることができる。この形状は、計器パネル、計器、風防などの輪郭に関連する。また、ディスプレイは、動的に変化する形状で像を投影するよう機能することができる。
【００９６】
図１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｃおよび図１９Ｄは、例示的小型投影装置で使用する統合装置を示す。システムは、コンピュータ、ＰＤＡ、または他の計算装置に接続してよい。あるいは、ユニットは自立式投影装置として機能することができる。投影装置４５２は、目的画面４５４に投影するポップアップ投影装置４５６を有する。図１９Ｂは、投影４５２の上面図である。統合装置をポップアップ投影装置４５６に収容することができる。このシステムは、光学系４５８を有してもいなくてもよい。図１９Ｃは、光学系４５８で見た通りのポップアップ・アーム４５６に近い小型投影装置４５２の側面図である。システムは、シリアル・ポート、パラレル・ポート、ＵＳＢ、ファイア・ワイヤ、ＳＣＳＩ、ＩｒＤＡ、スマート・メディアおよびビデオ入力などの様々なコネクタを含む入力装置、フロッピー（登録商標）・ディスク、取り外し可能ハード・ドライブ、スマート・メディア読み取り装置、ＣＤ、またはＤＶＤなどのドライブ４６２も有することができる。図１９Ｄは、アーム４５６および光学系４５８を有する装置４５２の前面図を示す。
【００９７】
しかし、壁、窓または他の表面に投影してもよい。さらに、むらのある表面、奇妙な形状の表面または傾斜した表面に投影するよう、装置を構成してもよい。あるいは、ＬｉＤＡＲなどの感知装置を使用して、表面の形状を検出し、投影を制御して、表面を補償することができる。
【００９８】
別の例示的具体例では、投影装置はラップトップ、ＰＤＡまたは他の計算装置の一部でよい。投影装置は、像を例えばラップトップの画面に投影する。この方法で、ラップトップの跳ね上げ式ディスプレイを表面用途まで削減するか、除去することさえできる。別の例では、ＰＤＡが壁、机、紙片、手、ガラスまたは目にさえディスプレイを投影することができる。
【００９９】
この投影装置は、プロクセルのビーム偏向および割り当てられた範囲のそれぞれを電子制御することにより、投影された像の水平および垂直位置を調節することができる。これによって、投影装置が表示される表面に直交して配置されているという仮定に基づいた自動台形補正の形態が可能になる。投影装置の像が電子的に調節されるので、プロクセルの角度偏向の変化を測定し、この角度変化を使用して、必要な台形補正の対応する変化を計算することができる。このアプローチは、水平または垂直方向、またはその２つの組合せの偏向に適用することができる。これによって、画像が投影される表面の面を画像が移動するにつれ、画像の台形歪みの自動補正が可能になる。傾斜センサ、赤外線センサまたはビューワからのフィードバックなどの様々なセンサ方法を使用してもよい。
【０１００】
図２０は、チップまたはユニットをベースにした投影システムを計算装置のカードまたはインサートと統合する別の例示的具体例を表す。投影装置ユニット４６８を継手４６６に取り付ける。継手４６６により、投影ユニット４６８の多軸回転が可能になる。投影ユニット４６８は、通信可能な状態でカード４６４にも結合される。このカード４６４は、ＰＣＭＣＩＡカード、ＰＣＩカードまたはスマート・カードなどの形態をとることができる。
【０１０１】
図２１は、統合装置のさらなる例示的使用法を表す。統合装置４７２は、一束の光ファイバに投影する。一束の光ファイバを案内またはモールド成形して各種形状にして、画像表面を形成する。
【０１０２】
図２２に見られるさらなる使用法では、統合装置４９２が画面４９４に投影することができる。ある範囲のプロクセルの動作、およびタイミングを合わせた光源の信号を使用して、表面４９４上に画像を形成することができる。さらに、各プロクセルと別個の、またはそれに付随する検出手段を使用して、画面の形状および角度または位置を決定し、プロクセルごとに動作範囲または担当範囲を調節し、それに応じて補償することができる。
【０１０３】
このようなシステムは、タッチ・スクリーンの用途にも使用することができる。例えば、図２３はキオスク構成を示す。キオスク５００は、光投影チップ５０４および耐久性がある画面５０６を伴う着脱式ボード５０２を有する。接触の検出は、チップ５０４から投影された光に基づくので、画面は受動的で、より頑丈な材料で作成することができる。
【０１０４】
従来の前面投影装置および背面投影装置の用途には適切である一方、光投影装置の独特の属性は、非常に小さいサイズ、少ない電力消費量、および少ない発熱量を含む。これらの属性によって、以前には不可能であった投影技術の広範囲の用途が可能になった。この用途には、前面投影および背面投影用の両者が含まれる。光投影装置には、投影装置を手動で指示できるようにするジンバル付き継手を搭載することができる。光投影装置は、チップが画面表面への垂線から上下左右のいずれでも非常に大きい角度に位置していても、画像を補正する機能も有する。この融通性がある位置決め機能により、さらに装置の通常ではない用途範囲が可能になる。
【０１０５】
ユニークに可能になった用途には、次のようなものがある。
【０１０６】
キャビネット・サイズが高さおよび幅は画面サイズに近く、深さは画面の対角線サイズの１／３未満で、折り畳んで平坦なパッケージにすることができるエンクロージャを有する後部投影ディスプレイ。
【０１０７】
安価で簡単に交換できる画面を使用し、小さいエンクロージャ内に能動ディスプレイ部品を保護する頑丈なキオスク。これは、画面が頑丈で、安価な能動装置であるので、タッチ・スクリーン用途には理想的である。
【０１０８】
画像を風防に投影するが、複雑なエンクロージャなしにダッシュボード上に載るほど十分にコンパクトな自動車、航空機および船舶のディスプレイ。この装置は、電源に差し込むがさらなる設置は必要としないアフタマーケット・装置として実現することができる。このタイプの適用は、ナビゲーションまたはシステム・モニタリングの情報ディスプレイとして機能することができる。
【０１０９】
背面投影スクリーン上に画像を投影し、現在の「ダッシュボード」の計器を柔軟性があり認識可能なディスプレイと置換する自動車、航空機および船舶のディスプレイ。
【０１１０】
光投影装置が幾つかの電子装置に内蔵された埋め込み式用途。これは、外部ディスプレイ・装置を使用せずに、より大きいグループのキャプチャ・ビデオおよび画像を表示することができるカムコーダおよびデジタル・カメラを含む。ゲームのコンソール、ハンドヘルド式電子玩具、特製品ツールへの埋め込みも含むことができる。また、携帯用ＤＶＤプレーヤまたはラップトップに投影装置を埋め込み、既存のディスプレイを受動画面で置換することにより、そのＬＣＤパネルと置換することもできる。
【０１１１】
情報およびエンタテインメント用ディスプレイのために、乗り物に埋め込む。装置は、背もたれおよび隔壁にディスプレイを投影する目的で、航空機または他の乗り物のオーバヘッドまたは他の構成要素に組み込むことができる。
【０１１２】
コンパクト・フラッシュ、ＰＣＭＣＩＡ、またはその他の様々なインタフェース・カードに取り付けて、既存の装置のディスプレイ機能を拡張する。
【０１１３】
講演者の視野を妨げずに床または演壇に容易に配置することができる小型テレプロンプタ。
【０１１４】
小売り環境で容易に配置可能であるが、動く画像およびリフレッシュ可能な情報を表示することができる動的信号系。
【０１１５】
装置が、アイウェアに装着したヘッドアップ・ディスプレイとしての使用から、都合の良い表面上のグループのために拡大した画像の投影へと変換されるか、パーソナルＤＶＤまたはゲーム・コンソールの前面または背面投影装置から大型画面のディスプレイへと変換される再構築可能な用途。
【０１１６】
しかし、光投影装置を使用できる様々な用途を想定することができる。
【０１１７】
したがって、携帯用・ディスプレイ・システムについて説明した。本発明の上記の詳細な説明および関連の図面に鑑みて、当業者には他の変更および変形が明白になる。このような他の変更および変形は、請求の範囲で述べる本発明の精神および範囲から逸脱せずに実行できることも明白になる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明による投影装置を示す概略ブロック図。
【図２】本発明の別の投影装置を示す概略ブロック図。
【図３】本発明の別の投影装置を示す概略ブロック図。
【図４】図１、図２および図３で見られるような投影装置で使用するプロクセルを示す図。
【図５Ａ】図５Ｂ、図５Ｃと共に、本発明による投影装置内のプロクセルの配置を示す図。
【図５Ｂ】図５Ａ、図５Ｃと共に、本発明による投影装置内のプロクセルの配置を示す線図。
【図５Ｃ】図５Ａ、図５Ｂは、本発明による投影装置内のプロクセルの配置を示す線図。
【図６Ａ】図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄと共に、本発明による投影光の構成を示す模式図。
【図６Ｂ】図６Ａ、図６Ｃ、図６Ｄと共に、本発明による投影光の構成を示す模式図。
【図６Ｃ】図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｄと共に、本発明による投影光の構成を示す模式図。
【図６Ｄ】図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃは、本発明による投影光の構成を示す模式図。
【図７Ａ】図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄと共に、本発明による投影属性を示す図。
【図７Ｂ】図７Ａ、図７Ｃ、図７Ｄと共に、本発明による投影属性を示す図。
【図７Ｃ】図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｄと共に、本発明による投影属性を示す図。
【図７Ｄ】図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃと共に、本発明による投影属性を示す図。
【図８】投影装置の視野の周囲で目標から反射した光を感知することを示す概略ブロック図。
【図９】図１、図２および図３で見られるような本発明で使用する例示的方法を示すブロック流れ図。
【図１０Ａ】図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄと共に、図４で見られるようなプロクセルの例示的具体例を示す模式図。
【図１０Ｂ】図１０Ａ、図１０Ｃ、図１０Ｄと共に、図４で見られるようなプロクセルの例示的具体例を示す模式図。
【図１０Ｃ】図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｄと共に、図４で見られるようなプロクセルの例示的具体例を示す模式図。
【図１０Ｄ】図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃと共に、図４で見られるようなプロクセルの例示的具体例を示す模式図。
【図１１】図４で見られるようなプロクセルの別の例示的具体例である。
【図１２Ａ】図１２Ｂ、図１２Ｃ、図１２Ｄと共に、図４で見られるようなプロクセルのさらなる例示的具体例を示す模式図。
【図１２Ｂ】図１２Ａ、図１２Ｃ、図１２Ｄと共に、図４で見られるようなプロクセルのさらなる例示的具体例を示す模式図。
【図１２Ｃ】図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｄと共に、図４で見られるようなプロクセルのさらなる例示的具体例を示す模式図。
【図１２Ｄ】図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃと共に、図４で見られるようなプロクセルのさらなる例示的具体例を示す模式図。
【図１３Ａ】図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｄ、図１３Ｅと共に、図１、図２および図３で見られるような層状投影装置の例示的具体例を示す略線図。
【図１３Ｂ】図１３Ａ、図１３Ｃ、図１３Ｄ、図１３Ｅと共に、図１、図２および図３で見られるような層状投影装置の例示的具体例を示す略線図。
【図１３Ｃ】図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｄ、図１３Ｅと共に、図１、図２および図３で見られるような層状投影装置の例示的具体例を示す略線図。
【図１３Ｄ】図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｅと共に、図１、図２および図３で見られるような層状投影装置の例示的具体例を示す略線図。
【図１３Ｅ】図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｄと共に、図１、図２および図３で見られるような層状投影装置の例示的具体例を示す略線図。
【図１４Ａ】図１４Ｂ、図１４Ｃと共に、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｄおよび図１３Ｅで見られるような投影装置の例示的具体例を示す模式図。
【図１４Ｂ】図１４Ａ、図１４Ｃと共に、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｄおよび図１３Ｅで見られるような投影装置の例示的具体例を示す模式図。
【図１４Ｃ】図１４Ａ、図１４Ｂと共に、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ、図１３Ｄおよび図１３Ｅで見られるような投影装置の例示的具体例を示す模式図。
【図１５】図１、図２および図３で見られるような投影装置を走査する回路の例示的具体例を示す略ブロック図。
【図１６】図１、図２および図３で見られるような投影装置を走査する回路の例示的具体例を示す略ブロック図。
【図１７】図１、図２および図３で見られるような投影装置の例示的用途を示す模式図。
【図１８】図１、図２および図３で見られるような投影装置の例示的用途を示す模式図。
【図１９Ａ】図１９Ｂ、図１９Ｃ、図１９Ｄと共に、図１、図２および図３で見られるような投影装置の例示的用途を示す模式図。
【図１９Ｂ】図１９Ａ、図１９Ｃ、図１９Ｄと共に、図１、図２および図３で見られるような投影装置の例示的用途を示す模式図。
【図１９Ｃ】図１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｄと共に、図１、図２および図３で見られるような投影装置の例示的用途を示す模式図。
【図１９Ｄ】図１９Ａ、図１９Ｂ、図１９Ｃと共に、図１、図２および図３で見られるような投影装置の例示的用途を示す模式図。
【図２０】図１、図２および図３で見られるような投影装置の例示的用途を示す模式図。
【図２１】図１、図２および図３で見られるような投影装置の例示的用途を示す模式図。
【図２２】図１、図２および図３で見られるような投影装置の例示的用途を示す模式図。
【図２３】図１、図２および図３で見られるような投影装置の例示的用途を示す模式図。
【図１】
2005531790.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
2005531790.tif 000008
【図５Ｃ】
2005531790.tif 000009
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
2005531790.tif 000014
【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
2005531790.tif 000020
【図１０Ｂ】
2005531790.tif 000021
【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
2005531790.tif 000023
【図１１】
2005531790.tif 000024
【図１２Ａ】
2005531790.tif 000025
【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
2005531790.tif 000028
【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
2005531790.tif 000030
【図１３Ｃ】
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【図１３Ｄ】
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【図１３Ｅ】
2005531790.tif 000033
【図１４Ａ】
2005531790.tif 000034
【図１４Ｂ】
2005531790.tif 000035
【図１４Ｃ】
2005531790.tif 000036
【図１５】
2005531790.tif 000037
【図１６】
2005531790.tif 000038
【図１７】
2005531790.tif 000039
【図１８】
2005531790.tif 000040
【図１９Ａ】
2005531790.tif 000041
【図１９Ｂ】
2005531790.tif 000042
【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
2005531790.tif 000048
【国際調査報告】
2005531790.tif 000049
2005531790.tif 000050
2005531790.tif 000051
2005531790.tif 000052
2005531790.tif 000053
2005531790.tif 000054
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