(57)【要約】プロジェクタアセンブリは、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを含み、ＬＥＤアレイは、アレイ軸を有し、ＬＥＤアレイは、アレイ軸に沿って配列される複数のＬＥＤを含み、複数のＬＥＤは、個々にアドレス指定可能である。プロジェクタアセンブリは、ＬＥＤアレイを支持する回転可能アクチュエータを含み、回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、回転軸およびアレイ軸は、平行である。プロジェクタアセンブリは、複数のＬＥＤから放出される光をコリメートするために、ＬＥＤアレイと光学連通するように位置付けられるコリメータと、コリメートされた光を集束させ、ＬＥＤアレイの第１の画像をある距離に形成するために、コリメータと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットとを含み、第１の画像は、アレイ軸に対応する第１の軸と、回転軸に直交する第２の軸とを含む。
2020507096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタアセンブリであって、
発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイであって、前記ＬＥＤアレイは、アレイ軸を有し、前記ＬＥＤアレイは、前記アレイ軸に沿って配列される複数のＬＥＤを含み、前記複数のＬＥＤは、個々にアドレス指定可能である、ＬＥＤアレイと、
前記ＬＥＤアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、前記回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、前記回転軸および前記アレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、
前記複数のＬＥＤから放出される光をコリメートするために、前記ＬＥＤアレイと光学連通するように位置付けられるコリメータと、
コリメートされた光を集束させ、前記ＬＥＤアレイの第１の画像をある距離に形成するために、前記コリメータと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、前記第１の画像は、前記アレイ軸に対応する第１の軸と、前記回転軸に直交する第２の軸とを含む、結像光学のセットと
を備える、プロジェクタアセンブリ。
【請求項２】
前記複数のＬＥＤは、第１の波長を含む光を生産するための第１の複数のＬＥＤと、前記第１の波長と異なる第２の波長を含む光を生産するための対応する第２の複数のＬＥＤと、前記第１の波長および前記第２の波長と異なる第３の波長を含む光を生産するための対応する第３の複数のＬＥＤとを含む、請求項１に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項３】
前記複数のＬＥＤのそれぞれの出力強度は、独立して制御可能である、請求項１に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項４】
第２のＬＥＤアレイであって、前記第２のＬＥＤアレイは、第２のアレイ軸を有し、前記第２のＬＥＤアレイは、前記第２のアレイ軸に沿って配列される第２の複数のＬＥＤを含み、前記第２の複数のＬＥＤは、個々にアドレス指定可能である、第２のＬＥＤアレイと、
前記第２のＬＥＤアレイを支持する第２の回転可能アクチュエータであって、前記第２の回転可能アクチュエータは、第２の回転軸を有し、前記第２の回転軸および前記第２のアレイ軸は、平行である、第２の回転可能アクチュエータと
をさらに備え、
前記第２のＬＥＤアレイは、前記コリメータと光学連通するように位置付けられ、前記コリメータは、前記第２の複数のＬＥＤから放出される光をコリメートし、前記結像光学のセットは、前記第２のＬＥＤアレイの第２の画像をある距離に形成し、前記第２の画像は、前記第２のアレイ軸に対応する第３の軸と、前記第２の回転軸に直交する第４の軸とを含む、請求項１に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項５】
前記第１の画像は、第１の被写界深度に対応し、前記第２の画像は、第２の被写界深度に対応する、請求項４に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項６】
前記第１の画像および前記第２の画像は、空間的に重複する、請求項４に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項７】
前記第１の画像および前記第２の画像は、空間的にオフセットされる、請求項４に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項８】
前記ＬＥＤアレイと前記コリメータとの間の相対的平行移動を生成するための平行移動段をさらに備える、請求項１に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項９】
前記ＬＥＤアレイの第１の画像を受信し、第１の回折光を生成するために、前記結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる第１の回折光学要素と、
前記第１の回折光を受信し、全内部反射によって前記第１の回折光を伝送するために、前記第１の回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と、
前記第１の回折光からの第２の回折光を生成するために、前記導波管内または前記導波管上に位置付けられる第２の回折光学要素と、
前記第２の回折光から第３の回折光を生成するために、前記第２の回折要素と光学連通するように位置付けられる第３の回折光学要素と
をさらに備える、請求項１に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項１０】
画像を生成および投影させる方法であって、
プロジェクタアセンブリを使用して、第１の部分的画像を作成することであって、前記プロジェクタアセンブリは、
発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイであって、前記ＬＥＤアレイは、アレイ軸を有し、前記ＬＥＤアレイは、前記アレイ軸に沿って配列される複数のＬＥＤを含み、前記複数のＬＥＤは、個々にアドレス指定可能である、ＬＥＤアレイと、
前記ＬＥＤアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、前記回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、前記回転軸および前記アレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、
前記複数のＬＥＤから放出される光をコリメートするために、前記ＬＥＤアレイと光学連通するように位置付けられるコリメータと、
コリメートされた光を集束させ、前記ＬＥＤアレイの第１の画像をある距離に形成するために、前記コリメータと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、前記第１の画像は、前記アレイ軸に対応する第１の軸と、前記回転軸に直交する第２の軸とを含む、結像光学のセットと
を含み、
前記第１の部分的画像を作成することは、前記ＬＥＤアレイを使用して、第１の光を第１の位置に生成することを含み、前記第１の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第１の部分的画像を形成する、ことと、
前記回転可能アクチュエータを回転させ、前記ＬＥＤアレイを第２の位置に移動させることと、
前記プロジェクタアセンブリを使用して、第２の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記ＬＥＤアレイを使用して、第２の光を前記第２の位置に生成することを含み、前記第２の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第２の部分的画像を形成し、前記第１の部分的画像および前記第２の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第１の合成画像を形成する、ことと
を含む、方法。
【請求項１１】
前記プロジェクタアセンブリはさらに、相対的平行移動を前記ＬＥＤアレイと前記コリメータとの間に生成するための平行移動段を含み、前記方法はさらに、
相対的平行移動を前記ＬＥＤアレイと前記コリメータとの間に生成することであって、前記ＬＥＤアレイは、平行移動された相対的位置に平行移動される、ことと、
第３の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記ＬＥＤアレイを使用して、第３の光を前記平行移動された相対的位置に生成することを含み、前記第３の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第３の部分的画像を形成する、ことと、
前記回転可能アクチュエータを回転させ、前記ＬＥＤアレイを平行移動および回転された相対的位置に移動させることと、
第４の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記ＬＥＤアレイを使用して、第４の光を前記平行移動および回転された相対的位置に生成することを含み、前記第４の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第４の部分的画像を形成し、前記第３の部分的画像および前記第４の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第２の合成画像を形成する、ことと
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の合成画像は、第１の被写界深度に対応し、前記第２の合成画像は、第２の被写界深度に対応する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記プロジェクタアセンブリはさらに、
第２のＬＥＤアレイであって、前記第２のＬＥＤアレイは、第２のアレイ軸を有し、前記第２のＬＥＤアレイは、前記第２のアレイ軸に沿って配列される第２の複数のＬＥＤを含み、前記第２の複数のＬＥＤは、個々にアドレス指定可能である、第２のＬＥＤアレイと、
前記第２のＬＥＤアレイを支持する第２の回転可能アクチュエータであって、前記第２の回転可能アクチュエータは、第２の回転軸を有し、前記第２の回転軸および前記第２のアレイ軸は、平行である、第２の回転可能アクチュエータと
を含み、
前記第２のＬＥＤアレイは、前記コリメータと光学連通するように位置付けられ、前記コリメータは、前記第２の複数のＬＥＤから放出される光をコリメートし、前記結像光学のセットは、前記第２のＬＥＤアレイの第２の画像をある距離に形成し、前記第２の画像は、前記第２のアレイ軸に対応する第３の軸と、前記第２の回転軸に直交する第４の軸とを含み、
前記方法はさらに、
第３の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記第２のＬＥＤアレイを使用して、第３の光を第３の位置に生成することを含み、前記第３の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第３の部分的画像を形成する、ことと、
前記第２の回転可能アクチュエータを回転させ、前記第２のＬＥＤアレイを第４の位置に移動させることと、
第４の部分的画像を作成することであって、作成することは、前記第２のＬＥＤアレイを使用して、第４の光を前記第４の位置に生成することを含み、前記第４の光は、前記コリメータによってコリメートされ、前記結像光学のセットによって結像され、前記第４の部分的画像を形成し、前記第３の部分的画像および前記第４の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第２の合成画像を形成する、ことと
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１の合成画像は、第１の被写界深度に対応し、前記第２の合成画像は、第２の被写界深度に対応する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記プロジェクタアセンブリはさらに、
前記ＬＥＤアレイの第１の画像を受信し、回折光を生成するために、前記結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる第１の回折光学要素と、
前記回折光を受信し、全内部反射によって前記回折光を伝送するために、前記第１の回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と、
回折光を生成するために、前記導波管内または前記導波管上に位置付けられる第２の回折光学要素と、
回折光を生成するために、前記第２の回折要素と光学連通するように位置付けられる第３の回折光学要素と
を含み、前記方法はさらに、
前記第１の回折光学要素を使用して、前記第１の合成画像の少なくとも一部を回折し、回折画像を生成することであって、前記回折画像は、前記導波管によって受信される、ことと、
前記導波管を使用して、前記回折画像を伝送することと、
前記第２の回折光学要素を使用して、前記回折画像の少なくとも第２の部分を回折し、拡張画像を生成することと、
前記第３の回折光学要素を使用して、前記拡張画像の少なくとも第３の部分を回折し、出力画像を生成することと
を含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
プロジェクタアセンブリであって、
発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイであって、前記ＬＥＤアレイは、アレイ軸を有し、前記ＬＥＤアレイは、前記アレイ軸に沿って配列される複数のＬＥＤを含み、前記複数のＬＥＤは、個々にアドレス指定可能である、ＬＥＤアレイと、
前記ＬＥＤアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、前記回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、前記回転軸および前記アレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、
前記複数のＬＥＤによって放出される光を収集し、前記ＬＥＤアレイの１つ以上の画像をある距離に形成するために、前記ＬＥＤアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、前記１つ以上の画像は、前記アレイ軸に対応する第１の軸と、前記回転軸に直交する第２の軸とを含む、結像光学のセットと
を備える、プロジェクタアセンブリ。
【請求項１７】
前記複数のＬＥＤはそれぞれ、独立して制御可能な出力振幅を有する、請求項１６に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項１８】
前記結像光学のセットは、前記複数のＬＥＤによって放出される光の位相を制御するための１つ以上の電気光学要素を含む、請求項１６に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項１９】
前記結像光学のセットは、前記複数のＬＥＤによって放出される光に関する指向性情報を留保するための１つ以上の要素を含む、請求項１６に記載のプロジェクタアセンブリ。
【請求項２０】
前記回転可能アクチュエータは、前記ＬＥＤアレイによって生成された光の方向を制御する、請求項１６に記載のプロジェクタアセンブリ。
【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、２０１６年１２月１日に出願された米国仮特許出願第６２／４２９，００３号の利益およびそれに対する優先権を主張するものであり、該米国仮特許出願の開示は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００２】
画像プロジェクタは、多くの形態をとり、コストおよび複雑性の両方に及ぶ、種々の異なる技術を使用することができる。例えば、ビデオ投影のために、オフィス、会議、およびホームシアターシステムにおいて使用される、多くの一般的プロジェクタは、フルカラービデオのために、３色の光の再組み合わせ（赤色、緑色、青色）を利用する。液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）プロジェクタでは、ランプからの光が、赤色、緑色、および青色成分の各々に対して分離され、光を遮断または通過させ、出力光パターンを生成するための複数のピクセルを含む、ＬＣＤゲートを通して通過される。デジタル光処理（ＤＬＰ）およびシリコン上液晶（ＬＣＯＳ）プロジェクタは、類似技術を使用するが、それぞれ、ＬＣＤゲートの代わりに、出力光パターンを生成するために、マイクロミラーおよび反射アクティブ行列液晶要素を利用する。３色の各々に対して光学要素を含む必要性に起因し、これらのシステムは、大型かつ過度に複雑であり得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、画像投影に関する。特に、本開示は、発光ダイオードベースの画像プロジェクタに関する。本明細書に説明されるのは、ＬＥＤベースの画像投影システムおよび関連投影方法である。本明細書に説明されるシステムおよび方法は、ＬＥＤのアレイを利用し、これは、光学要素を使用して投影された光を出力し、画像をある距離に形成する。ＬＥＤアレイ内のＬＥＤのサイズおよび／または数は、異なる位置におけるＬＥＤアレイの画像が、生成され、組み合わせられ、合成フレームを形成し得るように、ＬＥＤアレイを回転可能アクチュエータ等の移動可能なアクチュエータ上に設置することによって、他のＬＥＤ投影技術と比較して低減され得る。例えば、ＬＥＤアレイが、時間の関数として回転されるにつれて、アレイの画像のシーケンスが、生成されることができる。十分に高速レートで行われると、順次走査フレームに類似する、セクション毎の合成フレームが、生産されることができ、本プロセスは、繰り返され、ビデオ画像を投影することができる。
【０００４】
第１の側面では、プロジェクタアセンブリが、提供される。具体的実施形態では、プロジェクタアセンブリは、アレイ軸を有し、アレイ軸に沿って配列される複数のＬＥＤを含む、ＬＥＤアレイ等の発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイを備える。複数のＬＥＤは、個々にアドレス指定可能であり得る。プロジェクタアセンブリはさらに、アレイ軸と平行な回転軸を有する回転可能アクチュエータまたはアレイ軸と垂直な平行移動軸を有する平行移動可能アクチュエータ等のＬＥＤアレイを支持する移動可能なアクチュエータと、ＬＥＤアレイの第１の画像をある距離に形成するために、ＬＥＤアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットとを備える。例えば、第１の画像は、アレイ軸に対応する第１の軸と、回転軸に直交するまたは平行移動軸と平行な第２の軸とを含んでもよい。随意に、複数のＬＥＤのそれぞれの出力強度は、独立して制御可能である。
【０００５】
種々のＬＥＤアレイは、本明細書に説明されるプロジェクタアセンブリに関して有用である。例えば、いくつかの実施形態では、ＬＥＤアレイは、１次元ＬＥＤアレイを備える。随意に、ＬＥＤアレイは、２次元ＬＥＤアレイを備える。有用なＬＥＤアレイは、任意の実践的数の要素を有する、ＬＥＤアレイを含む。例えば、いくつかの実施形態では、ＬＥＤアレイは、約８００ピクセル、約１０２４ピクセル、約１２８０ピクセル、約１４４０ピクセル、約１６００ピクセル、約１９２０ピクセル、約２５６０ピクセル、約３８４０ピクセル、約７６８０ピクセル、または約７６８０ピクセル超を含む。随意に、各ピクセルは、ＬＥＤアレイの１つ以上の対応するＬＥＤに対応する。
【０００６】
実施形態では、複数のＬＥＤは、任意の好適な色または波長の光を生成してもよい。例えば、いくつかの実施形態では、複数のＬＥＤは、第１の波長を含む光を生産するための第１の複数のＬＥＤと、第１の波長と異なる第２の波長を含む光を生産するための対応する第２の複数のＬＥＤと、第１の波長および第２の波長と異なる第３の波長を含む光を生産するための対応する第３の複数のＬＥＤとを含む。このように、フルカラー画像が、３つの異なる色のＬＥＤからの光を組み合わせることによって生成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、３つの対応するＬＥＤのセットは、ＬＥＤアレイのピクセルを構成する。随意に、３つの対応するＬＥＤのセットは、第１の複数のＬＥＤからの１つのＬＥＤと、第２の複数のＬＥＤからの１つのＬＥＤと、第３の複数のＬＥＤからの１つのＬＥＤとを含む。他の構成も、可能性として考えられ、複数のＬＥＤからの複数のＬＥＤがピクセルを構成するＬＥＤのセット内に含まれる場合を含む。
【０００７】
随意に、第１、第２、または第３の波長のうちの１つは、約６５０ｎｍである。随意に、第１、第２、または第３の波長のうちの１つは、約５２０ｎｍである。随意に、第１、第２、または第３の波長のうちの１つは、約４５０ｎｍである。随意に、第１、第２、または第３の波長の光は、約６５０ｎｍである、またはそこでピークとなる。随意に、第１、第２、または第３の光は、約５２０ｎｍである、またはそこでピークとなる。随意に、第１、第２、または第３の光は、約４５０ｎｍである、またはそこでピークとなる。他の色／波長組み合わせも、可能性として考えられる。
【０００８】
いくつかの実施形態では、第１の複数のＬＥＤ、第２の複数のＬＥＤ、および第３の複数のＬＥＤは、同一数のＬＥＤを含む。しかしながら、他の実施形態では、第１、第２、および第３の複数のＬＥＤはそれぞれ、異なる数のＬＥＤを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第１の複数のＬＥＤは、第２の複数のＬＥＤ、第３の複数のＬＥＤ、または第２の複数のＬＥＤおよび第３の複数のＬＥＤの両方と異なる数のＬＥＤを含む。
【０００９】
アレイ内のＬＥＤは、任意の好ましい構成に従って配列されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、第１の複数のＬＥＤ、第２の複数のＬＥＤ、および第３の複数のＬＥＤは、アレイ軸に沿って均一に分散される。随意に、第１の複数のＬＥＤは、空間的にグループ化される。随意に、第２の複数のＬＥＤは、空間的にグループ化される。随意に、第３の複数のＬＥＤは、空間的にグループ化される。共通波長／色のＬＥＤのグループ化は、いくつかの実施形態に関して有用であり得、空間的に明確に異なる単色画像の生成が所望される実施形態を含む。いくつかの実施形態では、第２の複数のＬＥＤ内の各ＬＥＤは、第１の複数のＬＥＤ内の少なくとも１つの対応するＬＥＤおよび第３の複数のＬＥＤ内の少なくとも１つの対応するＬＥＤに隣接して位置付けられる。
【００１０】
アレイ内に含まれるＬＥＤは、任意の好適な寸法をとってもよい。例えば、実施形態では、複数のＬＥＤはそれぞれ、約０．５μｍ〜約５μｍから選択される側方寸法を有する。ＬＥＤアレイ自体もまた、任意の好適な寸法をとってもよい。いくつかの実施形態では、ＬＥＤアレイは、アレイ軸に直交する幅軸を有し、幅軸は、第２の軸に対応する。例えば、いくつかの実施形態では、ＬＥＤアレイは、約１００μｍ〜約１００００μｍから選択されるアレイ軸に沿った長さを有する。随意に、ＬＥＤアレイは、約０．５μｍ〜約１００μｍの幅軸に沿った長さを有する。
【００１１】
任意の好適な切替速度のＬＥＤが、本明細書に説明される方法およびアセンブリと併用されてもよい。ビデオ画像のための所望のフレームレートと同程度の高速またはより高速の切替速度は、いくつかの実施形態に関して有用であり得ることを理解されたい。随意に、複数のＬＥＤはそれぞれ、３０Ｈｚ超または約３０Ｈｚ、６０Ｈｚ超または約６０Ｈｚ、１２０Ｈｚ超または約１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚ超または約２４０Ｈｚ、１ｋＨｚ超または約１ｋＨｚ、１ＭＨｚ超または約１ＭＨｚ、または約１０Ｈｚ〜約１０ＭＨｚの周波数で切替可能である。
【００１２】
実施形態では、回転可能アクチュエータによってＬＥＤアレイを支持することは、ＬＥＤアレイが空間的に分離され得る出力を生成することを可能にするために有用である。実施形態では、回転可能アクチュエータは、微小電気機械要素を備える。随意に、回転可能アクチュエータは、圧電要素を備える。回転可能アクチュエータは、任意の好適な数の位置または任意の好適な角度に回転可能であってもよい。いくつかの実施形態では、回転可能アクチュエータは、アレイ軸と平行な複数の明確に異なる位置に制御可能であって、アレイ軸と平行な約６００、約７６８、約７２０、約８００、約９００、約１０２４、約１２００、約１０８０、約１４４０、約１６００、約２１６０、約４２３０、約４２３０超の明確に異なる位置、またはアレイ軸と平行な約１００〜約１０００００の位置を含む。
【００１３】
随意に、回転可能アクチュエータは、アレイ軸に沿ったＬＥＤアレイの側方寸法とほぼ等しい、アレイ軸に沿った長さを有する。随意に、ＬＥＤアレイは、アレイ軸に直交する幅軸を有する。実施形態では、回転可能アクチュエータは、約４５°〜約＋１３５°で連続的または離散的に制御可能である回転角度等、コリメータまたは結像光学のセットの光学軸と幅軸との間の角度に対応する、回転軸の周囲の回転角度を有する。いくつかの実施形態では、回転軸を中心とする回転可能アクチュエータの回転は、回転軸に直交するＬＥＤアレイの変位を生じさせることを理解されたい。
【００１４】
実施形態では、平行移動可能アクチュエータによってＬＥＤアレイを支持することは、ＬＥＤアレイが空間的に分離され得る出力を生成することを可能にするために有用である。実施形態では、平行移動可能アクチュエータは、微小電気機械要素を備える。随意に、平行移動可能アクチュエータは、圧電要素を備える。平行移動可能アクチュエータは、任意の好適な数の位置に平行移動可能であってもよい。いくつかの実施形態では、平行移動可能アクチュエータは、アレイ軸と平行な複数の明確に異なる位置に制御可能であって、アレイ軸と平行な約６００、約７６８、約７２０、約８００、約９００、約１０２４、約１２００、約１０８０、約１４４０、約１６００、約２１６０、約４２３０、または約４２３０超の明確に異なる位置を含む。
【００１５】
随意に、平行移動可能アクチュエータは、アレイ軸に沿ったＬＥＤアレイの側方寸法とほぼ等しい、アレイ軸に沿った長さを有する。随意に、ＬＥＤアレイは、アレイ軸に直交する幅軸を有する。実施形態では、平行移動可能アクチュエータは、連続的または離散的に、平行移動軸に沿って平行移動可能である。
【００１６】
具体的実施形態では、ＬＥＤアレイは、１ピクセル幅出力を出力し、回転軸を中心としたＬＥＤアレイの回転または平行移動軸に沿ったＬＥＤアレイの平行移動は、複数の１ピクセル幅出力の合成に対応する２次元光学出力を生成する。例えば、２次元光学出力は、結像光学のセットによって結像され、第１の画像を生成してもよい。
【００１７】
随意に、結像光学のセットは、コリメータを含み、これは、ＬＥＤアレイからのコリメートされた光を生成するために有用であり得る。実施形態では、コリメータは、レンズまたはミラーを備える。随意に、コリメータは、複数のＬＥＤによって生成された光を受信し、平行光線を出力するように位置付けられる。いくつかの実施形態では、コリメータは、回転軸を中心として、または平行移動軸に沿って等、回転可能アクチュエータが移動されるにつれて、平行または略平行光線を複数のＬＥＤから出力するように輪郭付けられる、光学要素を備える。随意に、コリメータは、複数のコリメーション要素を備え、それぞれ、複数のＬＥＤのサブセットによって生成された光を受信し、平行または略平行光線を出力するように位置付けられる。
【００１８】
実施形態では、コリメータは、光学コーティングまたはフィルタを含んでもよい。例えば、いくつかの実施形態では、コリメータは、反射または反射防止コーティングを含む。随意に、コリメータは、偏光器を含む。
【００１９】
他の光学要素も、結像光学のセットに関して有用である。例えば、いくつかの実施形態では、結像光学のセットは、１つ以上のレンズ、ミラー、またはフィルタを含む。随意に、結像光学のセットは、複数のＬＥＤによって生成された光を約１ｍｍ〜１ｍの焦点距離に集束させる。随意に、結像光学のセットの光学要素は、１つ以上の反射または反射防止コーティングまたは偏光器を含む。
【００２０】
いくつかの実施形態では、プロジェクタアセンブリは、１つ以上の付加的画像を生成するために、１つ以上の付加的ＬＥＤアレイを含んでもよい。そのような画像は、随意に、空間的にオフセットされてもよく、同一または異なる出力強度に対応してもよい。いくつかの実施形態では、プロジェクタアセンブリはさらに、第２のＬＥＤアレイ（例えば、第２のアレイ軸に沿って配列される個々にアドレス指定可能であるＬＥＤ等の、第２のアレイ軸を有し、第２の複数のＬＥＤを含む第２のＬＥＤアレイ等）と、第２のＬＥＤアレイを支持する第２の移動可能なアクチュエータ（例えば、第２のアレイ軸と平行な第２の平行移動軸を有する回転可能アクチュエータ、または、アレイ軸と垂直な第２の平行移動軸を有する平行移動可能アクチュエータ等）とを備えてもよい。いくつかの実施形態では、第２のＬＥＤアレイは、結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる。例えば、第２のＬＥＤアレイは、第２の複数のＬＥＤから放出される光をコリメートするコリメータ等のコリメータと光学連通するように位置付けられてもよい。随意に、結像光学のセットは、第２のＬＥＤアレイの第２の画像（例えば、第２のアレイ軸に対応する第３の軸と、第２の回転軸に直交するまたは第２の平行移動軸と平行な第４の軸とを含む第２の画像等）をある距離に形成する。
【００２１】
第１のＬＥＤアレイおよび第２のＬＥＤアレイの種々の構成も、可能性として考えられる。例えば、第２のアレイ軸および第１のアレイ軸は、随意に、平行であってもよい。随意に、第２のアレイ軸および第１のアレイ軸は、垂直であってもよい。特定の構成に応じて、ＬＥＤアレイおよび第２のＬＥＤアレイは、随意に、異なる側方寸法を有する、および／または異なる数のＬＥＤを含んでもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態では、第１のＬＥＤアレイによって生成された第１の画像は、第１の被写界深度に対応し、第２のＬＥＤアレイによって生成された第２の画像は、第２の被写界深度に対応する。このように、プロジェクタアセンブリは、同一場面であるが、異なる深度平面を特徴とする、複数の画像を生成し、深度情報を有し得る、画像を生成するために有用であり得る。２つのプロジェクタアセンブリを使用する場合、各アセンブリは、画像を若干異なる視点から生成し、３次元ディスプレイの生成のために有用な被写界深度を作成してもよい。
【００２３】
いくつかの実施形態では、第１の画像および第２の画像は、少なくとも部分的に、空間的に重複する。このように、２つの画像は、相互に補完してもよく、例えば、ビデオリフレッシュレートを改良するために有用であり得る。随意に、第１の画像および第２の画像は、空間的にオフセットされる。
【００２４】
別の実施形態では、複数の画像は、複数の空間的にオフセットされた画像等、単一ＬＥＤアレイを使用して生成されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、プロジェクタアセンブリはさらに、相対的平行移動をＬＥＤアレイと結像光学のセットとの間に生成するために、平行移動段を備えてもよい。このように、ＬＥＤアレイは、第２の画像が生成され得るように、第２の位置に平行移動されてもよい。随意に、平行移動段は、微小電気機械要素を備える。随意に、平行移動段は、圧電要素を備える。実施形態では、相対的平行移動は、回転軸と垂直または平行移動軸と平行な軸に沿ったものである。相対的平行移動は、ＬＥＤアレイの第２の画像を平行移動された位置に形成するために有用であり得ることを理解されたい。
【００２５】
異なる構成が、相対的平行移動を生成するために有用であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、平行移動段は、移動可能なアクチュエータおよびＬＥＤアレイを結像光学のセットに対して平行移動させるために、回転可能アクチュエータと機械連通する。随意に、平行移動段は、結像光学のセットをＬＥＤアレイに対して平行移動させるために、コリメータと機械連通する。
【００２６】
他のコンポーネントも、本明細書に説明されるプロジェクタアセンブリおよび方法に関して有用であり得る。例えば、１つ以上の導波管または回折要素が、プロジェクタアセンブリによって生成された画像を視認者が見ることを支援する等のために使用されてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、プロジェクタアセンブリはさらに、ＬＥＤアレイの第１の画像を受信し、第１の回折光を生成するために、結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる第１の回折光学要素と、第１の回折光を受信し、全内部反射によって第１の回折光を伝送するために、第１の回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と、第１の回折光からの第２の回折光を生成するために、導波管内または導波管上に位置付けられる第２の回折光学要素と、第２の回折光から第３の回折光を生成するために、第２の回折要素と光学連通するように位置付けられる第３の回折光学要素とを備えてもよい。プロジェクタアセンブリによって生成された画像のディスプレイを生成するための導波管および回折要素の使用に関する付加的詳細は、２０１６年８月２２日に出願された米国仮出願第６２／３７７，８３１号（参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）に見出され得る。
【００２７】
別の実施形態では、プロジェクタアセンブリは、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイ（例えば、アレイ軸を有し、個々にアドレス指定可能であって、アレイ軸に沿って配列され得る、複数のＬＥＤを含む、ＬＥＤアレイ等）と、ＬＥＤアレイを支持する移動可能なアクチュエータ（例えば、アレイ軸と平行な回転軸を有する回転可能アクチュエータ、または、アレイ軸と垂直な平行移動軸を有する平行移動可能アクチュエータ等）と、複数のＬＥＤによって放出される光を収集し、ＬＥＤアレイの１つ以上の画像（例えば、アレイ軸に対応する第１の軸と、回転軸に直交するまたは平行移動軸と平行な第２の軸とを含む、１つ以上の画像等）をある距離に形成するために、ＬＥＤアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットとを備えてもよい。
【００２８】
いくつかの実施形態では、結像光学のセットは、コリメータを含まなくてもよい。コリメータが含まれないとき、ＬＥＤアレイによって生成された光に関する指向性情報は、投影された画像内に留保されてもよく、これは、いくつかの実施形態のために有用であり得る。例えば、指向性情報を留保することは、ライトフィールド用途のために有用であり得、方向、位相、および／または振幅／強度が、３次元または４次元画像を生成するために留保されてもよいことを理解されたい。随意に、複数のＬＥＤはそれぞれ、独立して制御可能な出力振幅を有する。随意に、結像光学のセットは、複数のＬＥＤによって放出される光の位相を制御および／または留保するために、１つ以上の電気光学要素を含む。随意に、結像光学のセットは、複数のＬＥＤによって放出される光に関する指向性情報を制御および／または留保するために、１つ以上の要素を含む。随意に、回転可能アクチュエータは、ＬＥＤアレイによって生成された光の方向を制御する。
【００２９】
別の側面では、本明細書に説明されるプロジェクタアセンブリを使用すること等によって画像を生成するための方法が、説明される。一実施例では、本側面の方法実施形態は、プロジェクタアセンブリを使用して、第１の部分的画像を作成するステップと、プロジェクタアセンブリの移動可能なアクチュエータを移動させ、プロジェクタアセンブリのＬＥＤのアレイを第２の位置に移動させるステップと、プロジェクタアセンブリを使用して、第２の部分的画像を作成するステップとを含んでもよい。随意に、第１の部分的画像および第２の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第１の合成画像を形成する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、移動可能なアクチュエータは、回転可能アクチュエータを備える。いくつかの実施形態では、本側面の方法はさらに、１回以上回転可能アクチュエータを回転させるステップと、１つ以上の対応する付加的部分的画像を作成するステップとを含んでもよく、例えば、１つ以上の対応する付加的部分的画像がそれぞれ、他の部分的画像から空間的にオフセットされ、ともに第１の合成画像を形成する。随意に、回転可能アクチュエータを回転させるステップは、ある離散角度だけ回転可能アクチュエータを回転させるステップを含む。随意に、回転可能アクチュエータを回転させるステップは、連続的に回転可能アクチュエータを回転させるステップを含む。
【００３１】
いくつかの実施形態では、移動可能なアクチュエータは、平行移動可能アクチュエータを備える。いくつかの実施形態では、本側面の方法はさらに、１回以上平行移動可能アクチュエータを平行移動させるステップと、１つ以上の対応する付加的部分的画像を作成するステップとを含んでもよく、例えば、１つ以上の対応する付加的部分的画像がそれぞれ、他の部分的画像から空間的にオフセットされ、ともに第１の合成画像を形成する。随意に、平行移動可能アクチュエータを平行移動させるステップは、ある離散角度だけ平行移動可能アクチュエータを平行移動させるステップを含む。随意に、平行移動可能アクチュエータを平行移動させるステップは、平行移動可能アクチュエータを連続的に平行移動させるステップを含む。
【００３２】
いくつかの実施形態では、第１の部分的画像を作成するステップ、移動可能なアクチュエータを移動させるステップ、および第２の部分的画像を作成するステップは、約３０Ｈｚ、約６０Ｈｚ、約１２０Ｈｚ、約２４０Ｈｚ、約２４０Ｈｚ超、または約１０Ｈｚ〜４８０Ｈｚのレートで繰り返される。このように、本側面の方法は、ビデオ画像を生成するために使用されてもよい。
【００３３】
随意に、プロジェクタアセンブリは、相対的平行移動をＬＥＤアレイと結像光学のセットとの間に生成するために、平行移動段を含んでもよい。いくつかの実施形態では、本側面の方法はさらに、ＬＥＤアレイが平行移動された相対的位置に平行移動されるように、相対的平行移動をＬＥＤアレイと結像光学のセットとの間に生成するステップと、ＬＥＤアレイを使用して、第３の光を平行移動された相対的位置に生成し、結像光学のセットによって第３の光を結像し、第３の部分的画像を形成すること等によって、第３の部分的画像を作成するステップと、移動可能なアクチュエータを移動させ、ＬＥＤアレイを平行移動および移動される相対的位置に移動させるステップと、第３の部分的画像および第４の部分的画像が、空間的にオフセットされ、ともに第２の合成画像を形成するように、ＬＥＤアレイを使用して、第４の光を平行移動および移動された相対的位置に生成し、結像光学のセットによって、第４の光を結像し、第４の部分的画像を形成すること等によって、第４の部分的画像を作成するステップとを含んでもよい。随意に、第１の合成画像は、第１の被写界深度に対応し、第２の合成画像は、第２の被写界深度に対応する。
【００３４】
随意に、プロジェクタアセンブリは、２つ以上のＬＥＤアレイ（例えば、それぞれが独立アレイ軸を有し、独立して、複数のＬＥＤを含む、２つ以上のＬＥＤアレイ等であって、各ＬＥＤ要素は、個々にアドレス指定可能であり、個別のアレイ軸に沿って配列される）と、それぞれがＬＥＤアレイを支持する２つ以上の移動可能なアクチュエータとを含んでもよい。各ＬＥＤアレイは、各ＬＥＤアレイの画像がある距離に形成され得るように、結像光学のセットと光学連通するように位置付けられてもよい。
【００３５】
随意に、本側面の方法は、第２のＬＥＤアレイを使用して、第３の光を第３の位置に生成し、結像光学のセットによって、第３の光を結像し、第３の部分的画像を形成すること等によって、第３の部分的画像を作成するステップと、第２の移動可能なアクチュエータを移動させ、第２のＬＥＤアレイを第４の位置に移動させるステップと、第２のＬＥＤアレイを使用して、第４の光を第４の位置に生成し、結像光学のセットによって、第４の光を結像し、第４の部分的画像を形成すること等によって、第４の部分的画像を作成するステップとを含んでもよい。随意に、第３の部分的画像および第４の部分的画像は、空間的にオフセットされ、ともに第２の合成画像を形成する。再び、異なる合成画像は、異なる被写界深度に対応してもよいことを理解されたい。
【００３６】
随意に、本明細書に説明される方法に関して有用なプロジェクタアセンブリはさらに、ＬＥＤアレイの第１の画像を受信し、回折光を生成するために、結像光学のセットと光学連通するように位置付けられる第１の回折光学要素と、回折光を受信し、全内部反射によって回折光を伝送するために、第１の回折光学要素と光学連通するように位置付けられる導波管と、回折光を生成するために、導波管内または導波管上に位置付けられる第２の回折光学要素と、回折光を生成するために、第２の回折要素と光学連通するように位置付けられる第３の回折光学要素とを備えてもよい。随意に、本側面の方法はさらに、第１の回折光学要素を使用して、第１の合成画像の少なくとも一部を回折し、導波管によって受信された回折画像等の回折画像を生成するステップと、導波管を使用して、回折画像を伝送するステップと、第２の回折光学要素を使用して、回折画像の少なくとも一部を回折し、拡張画像を生成するステップと、第３の回折光学要素を使用して、拡張画像の少なくとも一部を回折し、出力画像を生成するステップとを含んでもよい。このように、プロジェクタアセンブリによって生成された画像は、視認者のために表示されてもよい。
【００３７】
別の側面では、プロジェクタアセンブリが、提供される。ある実施形態では、プロジェクタアセンブリは、ＬＥＤアレイを備え、ＬＥＤアレイは、アレイ軸を有し、ＬＥＤアレイは、アレイ軸に沿って配列される複数のＬＥＤを含み、複数のＬＥＤは、個々にアドレス指定可能である。プロジェクタアセンブリはさらに、ＬＥＤアレイを支持する回転可能アクチュエータであって、回転可能アクチュエータは、回転軸を有し、回転軸およびアレイ軸は、平行である、回転可能アクチュエータと、複数のＬＥＤによって放出される光を収集し、ＬＥＤアレイの１つ以上の画像をある距離に形成するために、ＬＥＤアレイと光学連通するように位置付けられる結像光学のセットであって、１つ以上の画像は、アレイ軸に対応する第１の軸と、回転軸に直交する第２の軸とを含む、結像光学のセットとを備える。随意に、複数のＬＥＤの出力振幅は、独立して制御可能であり得る。
【００３８】
随意に、結像光学のセットはさらに、複数のＬＥＤによって放出される光の位相を制御するための１つ以上の電気光学要素を備えてもよい。結像光学のセットはさらに、複数のＬＥＤによって放出される光に関する指向性情報を留保するための１つ以上の要素を備えてもよい。随意に、回転可能アクチュエータは、ＬＥＤアレイによって生成された光の方向を制御することができる。
【００３９】
付加的特徴、利点、および実施形態は、下記の詳細な説明、図、および請求項に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄは、一実施形態による、例示的ＬＥＤアレイを図示する。
【図１Ｂ】図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄは、一実施形態による、例示的ＬＥＤアレイを図示する。
【図１Ｃ】図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄは、一実施形態による、例示的ＬＥＤアレイを図示する。
【図１Ｄ】図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ、および図１Ｄは、一実施形態による、例示的ＬＥＤアレイを図示する。
【００４１】
【図２】図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、ある実施形態による、ＬＥＤアレイの回転を図示する。
【００４２】
【図３Ａ】図３Ａは、一実施形態による、ｘ−ｚ平面におけるプロジェクタアセンブリの略図を提供する。
【００４３】
【図３Ｂ】図３Ｂは、一実施形態による、ｘ−ｚ平面におけるプロジェクタアセンブリの略図を提供する。
【００４４】
【図３Ｃ】図３Ｃは、一実施形態による、ｙ−ｚ平面におけるプロジェクタアセンブリの略図を提供する。
【００４５】
【図３Ｄ】図３Ｄは、一実施形態による、プロジェクタアセンブリの斜視概略図を提供する。
【００４６】
【図４】図４は、一実施形態による、画像の生成のために２つのＬＥＤアレイを含む、ＬＥＤベースのプロジェクタアセンブリの略図を提供する。
【００４７】
【図５Ａ】図５Ａおよび図５Ｂは、一実施形態による、ＬＥＤアレイの回転および平行移動を図示する。
【図５Ｂ】図５Ａおよび図５Ｂは、一実施形態による、ＬＥＤアレイの回転および平行移動を図示する。
【００４８】
【図５Ｃ】図５Ｃは、一実施形態による、画像の生成のために回転および平行移動を使用する、ＬＥＤベースの投影システムの略図を提供する。
【００４９】
【図６Ａ】図６Ａは、一実施形態による、複数のＬＥＤアレイの斜視図を提供する。
【００５０】
【図６Ｂ】図６Ｂは、一実施形態による、ｘ−ｙ平面における複数のＬＥＤアレイの略図を提供する。
【００５１】
【図６Ｃ】図６Ｃは、一実施形態による、ｙ−ｚ平面における複数のＬＥＤアレイを含む、ＬＥＤベースのプロジェクタアセンブリの略図を提供する。
【００５２】
【図６Ｄ】図６Ｄは、一実施形態による、ｘ−ｚ平面における複数のＬＥＤアレイを含む、ＬＥＤベースのプロジェクタアセンブリの略図を提供する。
【００５３】
【図７Ａ】図７Ａは、一実施形態による、３つの異なる色の明確に異なるＬＥＤのセットを含む、例示的ＬＥＤアレイを図示する。
【００５４】
【図７Ｂ】図７Ｂは、一実施形態による、明確に異なるＬＥＤのセットの空間的に明確に異なる画像を生成するプロジェクタアセンブリのコンポーネントを図示する。
【００５５】
【図８】図８は、一実施形態による、例示的画像投影方法の概要を提供する。
【００５６】
【図９】図９は、一実施形態による、例示的画像投影方法の概要を提供する。
【００５７】
【図１０】図１０は、一実施形態による、指向性情報を留保しながら、ＬＥＤアレイからの光を結像する概要を提供する。
【発明を実施するための形態】
【００５８】
本明細書に説明されるプロジェクタシステムおよび方法は、軸に沿って配列される複数のＬＥＤを含む、ＬＥＤアレイを使用する。ＬＥＤアレイは、ＬＥＤアレイを移動させ、ＬＥＤアレイの画像を異なる位置に生成するために、移動可能なアクチュエータによって支持されてもよい。いくつかの実施形態では、移動可能なアクチュエータは、回転可能微小電気機械アクチュエータである。アクチュエータが回転されるにつれて、ＬＥＤアレイは、異なる物理的位置に移動される。ＬＥＤアレイによって生成された光が、結像光学のセットを使用して結像されると、ＬＥＤアレイからの光の空間的に明確に異なる画像が、アクチュエータによって移動されるとき、ＬＥＤアレイの異なる物理的の位置に対応して形成され得る。
【００５９】
アクチュエータの回転およびＬＥＤアレイ内のＬＥＤのタイミングおよび出力を制御することによって、ビデオ画像が、生成され得る。例えば、第１の位置においてＬＥＤアレイによって部分的に生成される第１の画像が、生成され得る。ＬＥＤアレイが、第２の位置に回転されると、第２の部分的画像が、ＬＥＤアレイによって生成され得、第２の部分的画像は、空間および時間の両方において、第１の部分的画像からオフセットされ得る。本プロセスは、ＬＥＤアレイが固定数の位置を通して回転されるにつれて、繰り返され、完全画像フレームを生成し、次いで、プロセスは、複数のフレームを有するビデオ画像を生成するために繰り返されてもよい。
【００６０】
ＬＥＤアレイの回転はまた、離散位置のセットではなく、連続プロセスであってもよい。アレイ内のＬＥＤ要素の出力のタイミングは、部分的画像を作成するために制御されてもよく、これは、ともに、完全画像フレームを構成するであろう。再び、プロセスは、複数のフレームを有するビデオ画像を生成するために繰り返されてもよい。
【００６１】
ＬＥＤアレイからの光は、光学結像システムを使用して、ある距離に投影されてもよい。例えば、光学結像システムは、１つ以上のレンズ、ミラー、コリメータ、および同等物を含んでもよい。コリメータの使用は、いくつかのＬＥＤが、発散出力を生成し得、したがって、鮮明な画像をある距離に投影するために、コリメーションから利点を享受し得るため、いくつかの実施形態のために貴重であり得る。
【００６２】
図１Ａ−１Ｄは、ＬＥＤアレイ１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、および１００Ｄの略図を提供する。ＬＥＤアレイの１００Ａ−１００Ｄはそれぞれ、図１Ａに示されるように、ｘ−軸等の軸に沿って配列される、複数の個々にアドレス指定可能であるＬＥＤ要素を含む。図１Ａでは、ＬＥＤアレイ１００Ａは、回転可能または平行移動可能アクチュエータ等の移動可能なアクチュエータに対応し得る、支持構造１１０Ａ上に位置付けられる、ＬＥＤ要素１０５Ａを含む。各ＬＥＤ要素１０５Ａは、投影された画像のピクセル要素に対応してもよい。ＬＥＤアレイ１００Ａは、１０のＬＥＤ要素１０５を含むが、ＬＥＤアレイは、所望の分解能を伴う画像を生成するために、所望に応じて、任意の数のＬＥＤ要素を含んでもよいことを理解されたい。例えば、投影された画像内の各ピクセルは、ＬＥＤ要素または複数のＬＥＤサブ要素に対応してもよい。
【００６３】
加えて、ＬＥＤアレイは、回転可能アクチュエータ等によるＬＥＤアレイの移動に基づいて画像を生成するための任意の実践的数の行を伴う、単列のＬＥＤ要素（例えば、１−次元アレイ）または複数列のＬＥＤ要素（例えば、２−次元アレイ）を含んでもよい。例えば、３行、４行、５行、６行、７行、８行、９行、または１０行等のＬＥＤ要素の２つ以上の行が、使用されてもよい。
【００６４】
種々の回転可能アクチュエータが、本明細書に説明される投影システムおよび方法と併用されてもよく、微小電気機械回転アクチュエータ、磁気駆動回転アクチュエータ、電気駆動回転アクチュエータ、カンチレバーベースの回転アクチュエータ等を含む。本説明は、２次元画像の生成のためにＬＥＤアレイを移動させるための回転可能アクチュエータを参照するが、他の移動可能なアクチュエータも同様に、２次元画像を生成するために使用されてもよいことを理解されたい。例えば、いくつかの実施形態では、回転可能アクチュエータの代わりに、平行移動可能アクチュエータが、使用されてもよい。いくつかの実施形態では、平行移動可能アクチュエータは、微小電気機械アクチュエータ、磁気駆動アクチュエータ、電気駆動アクチュエータ、圧電アクチュエータ等を備える。
【００６５】
ＬＥＤアレイ内のＬＥＤ要素は、任意の好適な形状、寸法、および配列をとってもよい。例えば、ＬＥＤ要素は、正方形、長方形、または丸みを帯びた出力表面を有してもよい。ＬＥＤ要素は、所望の構成および出力に応じて、約０．５μｍ〜約１００μｍに及ぶ側方寸法を有してもよい。いくつかの具体的実施形態では、側方寸法は、０．５μｍ〜約５μｍである。ＬＥＤ要素は、並列（ストリップ）構成、格子模様構成、ペンタイル行列構成等で配列されてもよい。
【００６６】
図１Ｂでは、ＬＥＤアレイ１００Ｂは、回転可能または平行移動可能アクチュエータ等の移動可能なアクチュエータに対応し得る、支持構造１１０Ｂ上に位置付けられる、ＬＥＤ要素１０５Ｂを含む。各ＬＥＤ要素１０５Ｂは、投影された画像のピクセル要素に対応してもよく、サブ要素１１５、１１６、および１１７を含んでもよく、これは、フルカラーピクセル要素を生成するために、垂直ストリップ構成で配列される３つの異なる色のＬＥＤ要素（例えば、赤色、緑色、青色）に対応してもよく、３つの隣接するＬＥＤ要素は、サブピクセル要素に対応し、ともに単一ピクセル要素を構成する。３０のＬＥＤサブ要素が、描写されるが、任意の数のＬＥＤ要素またはサブ要素が所望に応じて含まれてもよいことを理解されたい。
【００６７】
図１Ｃでは、ＬＥＤアレイ１００Ｃは、回転可能または平行移動可能アクチュエータ等の移動可能なアクチュエータに対応し得る、支持構造１１０Ｃ上に位置付けられる、ＬＥＤ要素１０５Ｃを含む。各ＬＥＤ要素１０５Ｃは、投影された画像のピクセル要素に対応してもよく、サブ要素１２０、１２１、および１２２を含んでもよく、これは、フルカラーピクセル要素を生成するために、水平ストリップ構成で配列される３つの異なる色のＬＥＤ要素（例えば、赤色、緑色、青色）に対応してもよい。再び、任意の数のＬＥＤ要素またはサブ要素が所望に応じて含まれてもよいことを理解されたい。
【００６８】
図１Ｄでは、ＬＥＤアレイ１００Ｄは、回転可能または平行移動可能アクチュエータ等の移動可能なアクチュエータに対応し得る、支持構造１１０Ｄ上に位置付けられる、ＬＥＤ要素１０５Ｄを含む。各ＬＥＤ要素１０５Ｄは、投影された画像のピクセル要素に対応してもよく、サブ要素を含んでもよく、これは、フルカラーピクセル要素を生成するために、格子模様構成で配列される３つ以上の異なる色のＬＥＤ要素（例えば、赤色、緑色、青色、白色）に対応してもよい。再び、任意の数のＬＥＤ要素またはサブ要素が所望に応じて含まれてもよいことを理解されたい。さらに、図１Ｂ−１Ｄに図示されるサブピクセル構成は、単に、実施例であって、他のサブピクセル構成も、可能性として考えられる、または望ましくあり得、サブピクセルレンダリングアルゴリズムの使用もまた、可能性として考えられる、または望ましくあり得ることを理解されたい。
【００６９】
実施形態では、ＬＥＤアレイは、所望の第１の分解能の画像を投影するために、任意の実践的数のＬＥＤ要素を含んでもよい。例えば、各要素が複数のサブ要素を含み得る、１０２４の要素を有する、ＬＥＤアレイは、１０２４ピクセルの列を含む、第１の分解能を有する画像に対応してもよい。他の実施例も、可能性として考えられ、限定ではないが、６００の要素、７２０の要素、７６８の要素、８００の要素、９００の要素、１０８０の要素、１２００の要素、１２８０の要素、１４４０の要素、１６００の要素、１９２０の要素、２１６０の要素、２５６０の要素、３８５０の要素、４２３０の要素、または７６８０の要素を有する、ＬＥＤアレイを含む。これらの要素の数は、単に、実施例であって、一般的デジタル画像分解能に対応してもよいことを理解されたい。
【００７０】
図２Ａ−２Ｃは、回転軸２０５の周囲の種々の位置間で回転される、ＬＥＤアレイ２００を描写する。図示されるように、回転軸２０５は、図２Ａに描写されるように、ｘ−軸と平行であってもよい。回転軸は、ＬＥＤアレイの下方等、ＬＥＤアレイの近位の任意の好適な場所に位置付けられてもよく、使用される支持構造および回転可能アクチュエータの具体的幾何学形状および構成によって決定付けられてもよいことを理解されたい。ＬＥＤアレイ２００は、回転軸２０５と平行なアレイ軸２１０と、アレイ軸に直交する軸２１５とを有するように描写される。軸２２０は、例えば、ＬＥＤアレイ２００によって生成された光を投影させるために使用される光学要素のセットの光学軸に対応してもよく、図２Ａに図示されるように、ｚ−軸と平行であってもよい。図２Ａは、軸２２０および軸２１５が垂直である構成として描写される。
【００７１】
いくつかの実施形態では、平行であると称される２つの軸またはオブジェクトは、完全に平行であるものの約±５度以内で配列される等、完全に平行または略平行である２つの軸またはオブジェクトに対応し得る。いくつかの実施形態では、垂直または直交であると称される２つの軸またはオブジェクトは、相互に対して正確に９０度に配列される、または、相互に実質的に垂直または実質的に直交する（例えば、相互に対して約８５〜約９５度に配列される等）、２つの軸またはオブジェクトに対応し得る。いくつかの実施形態では、２つのオブジェクトまたは軸が、略平行、略垂直、または略直交に配列されるとき、有用性は、影響され得ず、依然として、オブジェクトが、正確に平行、正確に垂直、または正確に直交である場合と類似の有用性を提供し得る。
【００７２】
例えば、回転軸２０５およびアレイ軸２１０は、正確に平行であるように、図２Ａ−２Ｃに描写されるが、ＬＥＤアレイ２００はまた、回転軸２０５およびアレイ軸２１０が略平行である場合も、回転軸２０５を中心としたＬＥＤアレイ２００の回転に応じて合成画像を生成するために、本明細書に説明される原理に従って動作するために有用であろう。
【００７３】
さらに、用語「約」は、本明細書で使用されるように、述べられた値に近接する値が、本発明の精神から逸脱することなく、含まれる、または使用されてもよいことを示すことを理解されたい。随意に、「約」は、値が述べられた値の１０％以内の値を含んでもよいことを示し得る。一実施例として、「約１０」は、９〜１１（それらの値を含む）に対応し得る。
【００７４】
図２Ｂは、軸２１５と軸２２０との間の角度が９０度を上回るように、回転軸２０５を中心として第１の方向２２５に回転される、ＬＥＤアレイ２００を示す。図２Ｃは、軸２１５と軸２１０との間の角度が９０度未満（例えば、０度〜９０度等）であるように、回転軸２０５を中心として第１の方向と反対の第２の方向２３０に回転される、ＬＥＤアレイ２００を示す。いくつかの実施形態では、軸回転を中心とするＬＥＤアレイ２００の回転を提供する、回転可能アクチュエータは、軸２１５と軸２２０との間の角度が任意の値等に連続的に調節可能であり得るように、連続回転を提供するように構成されてもよいことを理解されたい。他の実施形態では、回転可能アクチュエータは、軸２１５と軸２２０との間の角度が特定の値にのみ離散的に調節可能であり得るように、段階的回転を提供するように構成されてもよい。
【００７５】
いくつかの実施形態では、ＬＥＤアレイは、２つの最大回転量（例えば、回転方向２２５等の第１の回転方向に沿った第１の最大量および回転方向２３０等の第２の回転方向に沿った第２の最大量等）の間において、アレイ軸を中心として回転してもよい。いくつかの実施形態では、回転は、連続的または離散的なステップにおいて生じてもよい。随意に、ＬＥＤアレイは、第１の方向に沿って離散ステップにおいて第１の最大値まで回転され、次いで、第２の方向に沿って第２の最大値まで１つのステップにおいて迅速に回転され、再び、離散ステップにおいて第１の方向に沿って第１の最大値まで回転されてもよい。このように、１指向性順次回転が、確立されてもよい。随意に、ＬＥＤアレイは、第１の方向に沿って離散ステップにおいて第１の最大値まで回転され、次いで、第２の方向に沿って離散ステップにおいて第２の最大値まで回転され、次いで、本プロセスが繰り返されてもよい。このように、２指向性順次回転が、確立されてもよい。特定の投影構成に応じて、これらまたは他の回転スキームが、ＬＥＤアレイを回転させ、個々のＬＥＤ要素のタイミングおよび出力を制御し、所望の画像を生成することによって、合成画像を生成するために使用されてもよい。
【００７６】
図２Ａ−２Ｃに描写される３つの位置を使用して、３行のピクセルを伴う画像が、生成されてもよい。任意の数の位置が、本明細書に開示されるシステムおよび方法と併用されてもよい。いくつかの実施形態では、位置間の回転軸２０５を中心としたＬＥＤアレイ２００の回転は、各位置においてＬＥＤアレイから投影された光を空間的に分離するために十分な大きさを有するであろう。例えば、図２Ａに対応する位置におけるＬＥＤアレイからの光は、中心ピクセル列であってもよい一方、図２Ｂに対応する位置におけるＬＥＤアレイからの光は、中心ピクセル列の上方にオフセットされてもよく、図２Ｃに対応する位置におけるＬＥＤアレイからの光は、中心ピクセル列の下方にオフセットされてもよい。このように、ピクセルの明確に異なる行は、本明細書に説明されるシステムおよび方法を使用して生成されてもよい。
【００７７】
しかしながら、いくつかの実施形態では、ＬＥＤアレイは、生成された画像が少なくとも部分的に重複し得るように、ある量だけ回転されてもよい。そのような構成は、いくつかの実施形態のために有用であり得、例えば、サブピクセルレンダリングは、画像詳細の作成を支援し得る。加えて、図１Ｃに示される水平ストリップ構成等のいくつかのＬＥＤアレイ構成に関して、重複ピクセル列は、回転軸と垂直な方向に沿った出力画像の分解能を改良するために有用であり得る。いくつかの実施形態では、ピクセル要素のサイズは、ＬＥＤアレイ２００のＬＥＤ要素の側方寸法等のサブピクセル要素のセットの総サイズに対応してもよい。他の実施形態では、ピクセル要素のサイズは、個々のサブピクセル要素のサイズに対応してもよい。例えば、図１Ｃに示されるＬＥＤアレイ１１０Ｃを使用して、ＬＥＤサブ要素１２０の上列が、最初に、特定のピクセル列のための赤色ピクセル出力の列を生成するために使用されてもよい。次いで、ＬＥＤアレイ１１０Ｃは、ＬＥＤサブ要素１２１の中央列からの緑色光が、投影され、以前に生成された赤色ピクセル出力と同一の空間位置を有する、緑色ピクセル出力の列を生成し得るように、回転されてもよい。最後に、ＬＥＤアレイ１１０Ｃは、ＬＥＤサブ要素１２２の下列からの青色光が、投影され、以前に生成された赤色ピクセル出力および緑色ピクセル出力と同一の空間位置を有する、青色ピクセル出力の列を生成し得るように、回転されてもよい。このように、回転軸と垂直な方向に沿った全体的画像分解能は、ピクセル要素が重複しない構成と比較して、３倍改良され得る。
【００７８】
実施形態では、ＬＥＤアレイは、所望の第２の分解能の画像を投影するために、任意の実践的数の位置に回転可能であってもよい。例えば、回転可能アクチュエータは、完全画像が１２８０列のピクセルを含む分解能を有するために、各位置が部分的画像を提供し得るように、約１２８０の位置に回転可能であってもよい。他の実施例も、可能性として考えられ、限定ではないが、回転可能アクチュエータが、６００の位置、７２０の位置、７６８の位置、８００の位置、９００の位置、１０８０の位置、１２００の位置、１２８０の位置、１４４０の位置、１６００の位置、１９２０の位置、２１６０の位置、２５６０の位置、３８５０の位置、４２３０の位置、または７６８０の位置に回転可能である場合を含む。これらの位置の数は、単に、実施例であって、一般的デジタル画像分解能に対応してもよいことを理解されたい。
【００７９】
他の実施形態では、ＬＥＤアレイは、離散的に回転可能である代わりに、連続的に回転可能であってもよい。異なる列のピクセルを伴う画像を投影するために、ＬＥＤアレイの要素は、その出力が制御されてもよい。例えば、ＬＥＤアレイが第１の位置にあるとき、ＬＥＤアレイの出力は、完全フレームの第１の部分に対応する第１の列のピクセルを投影するように制御されてもよい。ＬＥＤアレイが回転されるにつれて、ＬＥＤアレイの出力は、ＬＥＤアレイが適切な位置に来ると、ＬＥＤアレイの第２の出力が完全フレームの第２の部分に対応する第２の列のピクセルを投影するように制御され得るようにタイミングが図られてもよい。本プロセスは、繰り返され、より多くの列のピクセルの完全画像フレームを生成してもよい。このように、ＬＥＤアレイは、所望の分解能の画像を生成するために使用されてもよい。
【００８０】
図３Ａは、ｘ−ｚ平面における例示的プロジェクタアセンブリ３００Ａの略図を提供する。プロジェクタアセンブリ３００Ａは、ＬＥＤアレイ３０５Ａと、結像光学のセット３１０Ａとを含む。結像光学のセット３１０Ａは、コリメータ３１５Ａと、５つの集束レンズ３２０とを含む。コリメータ３１５Ａは、ＬＥＤアレイ３０５Ａによる放射に応じて発散され得る、ＬＥＤアレイ３０５Ａによって生成された光を平行化するために使用されてもよい。結像光学のセット３１０Ａは、ＬＥＤアレイ３０５Ａの画像３２５Ａを生成するために使用されてもよい。ＬＥＤアレイ３０５Ａは、ＬＥＤアレイ３０５Ａの２次元画像を生成するために、ｘ−軸と平行な回転軸を中心として回転されてもよいことを理解されたい。
【００８１】
図３Ｂは、ｘ−ｚ平面における別の例示的プロジェクタアセンブリ３００Ｂの略図を提供する。プロジェクタアセンブリ３００Ｂは、ＬＥＤアレイ３０５Ｂと、結像光学のセット３１０Ｂとを含む。結像光学のセット３１０Ｂは、５つの集束レンズ３２０を含み、コリメータを含まない。コリメーション要素３１５Ｂおよび３１６Ｂが、随意に、ＬＥＤアレイ３０５Ｂに取り付けられ、および／またはその一部であって、個々に、ＬＥＤアレイ３０５ＢのＬＥＤ要素によって生成された光を平行化する。個々のコリメーション要素３１５Ｂは、随意に、個々のＬＥＤ要素からの光をコリメートするために使用されてもよい。共有コリメーション要素３１６Ｂが、随意に、複数のＬＥＤ要素から（例えば、２つ以上の個々のＬＥＤ要素または複数のＬＥＤサブ要素から等）の光をコリメートするために使用されてもよい。結像光学のセット３１０Ｂおよびコリメーション要素３１５Ｂおよび３１６Ｂは、ＬＥＤアレイ３０５Ｂの画像３２５Ｂを生成するために使用されてもよい。ＬＥＤアレイ３０５Ｂは、ＬＥＤアレイ３０５Ｂの２次元画像を生成するために、ｘ−軸と平行な回転軸を中心として回転されてもよいことを理解されたい。
【００８２】
図３Ｃは、ｙ−ｚ平面におけるプロジェクタアセンブリ３００Ａの略図を提供する。ここでは、ｘ−軸と平行な回転軸を中心としたＬＥＤアレイ３０５Ａの回転が、描写され、ＬＥＤアレイ３０５Ａの２つの離散位置を示す。画像３２５Ａは、故に、ＬＥＤアレイ３０５の２つの離散位置に対応する、２つの離散コンポーネントを示す。
【００８３】
図３Ｄは、プロジェクタアセンブリ３００Ａの斜視概略図を提供し、ｘ−、ｙ−、およびｚ−軸を示す。ここでは、ｘ−軸と平行な軸を中心としたＬＥＤアレイ３０５Ａの回転方向が、描写されるが、ＬＥＤアレイ３０５Ａの離散位置は、示されない。画像３２５Ａは、離散コンポーネントがともに２次元合成画像を構成し得る方法を示す。
【００８４】
ＬＥＤアレイ３０５Ａは、１次元アレイとしてとして示されるが、ＬＥＤアレイ３０５Ａは、２つ以上の行および各行内の任意の数のＬＥＤ要素（例えば、図３Ｄに示されるように、１０の要素）を含むアレイ等の２次元アレイであってもよいことを理解されたい。２次元アレイを含む構成は、本明細書に説明されるものと同一の原理に従って動作され、２次元画像を生成し得るが、同一数のピクセルの画像の生成のために、２行アレイに対しては、１行アレイの半分の数のＬＥＤアレイのための異なる位置が要求され得る。代替として、重複ピクセルサブ要素が、上記に説明されるように生成されてもよい。
【００８５】
いくつかの実施形態では、単一投影システムを使用して、２つ以上の空間的に別個の画像を生成することが望ましくあり得る。一実施形態では、複数の画像生成は、２つの別個のＬＥＤアレイを使用することによって提供されてもよい。別の実施形態では、複数の画像生成は、複数の画像を生成するために、１つのＬＥＤアレイを使用し、ＬＥＤアレイを別個の位置に平行移動させることによって提供されてもよい。いくつかの実施形態では、異なる画像を生成することは、３次元画像の生成において使用するため等、第１の深度平面を表す第１の画像および第２の深度平面を表す第２の画像を生成するために有用であり得る。
【００８６】
図４は、複数の画像を生成するためのｙ−ｚ平面における例示的プロジェクタアセンブリ４００の略図を提供する。プロジェクタアセンブリ４００は、ＬＥＤアレイ４０５Ａおよび４０５Ｂと、結像光学のセット４１０とを含む。結像光学のセット４１０は、コリメータ４１５と、５つの集束レンズ４２０とを含む。コリメータ４１５は、ＬＥＤアレイ４０５Ａおよび４０５Ｂによる放射に応じて発散し得る、ＬＥＤアレイ４０５Ａおよび４０５Ｂによって生成された光を平行化するために使用されてもよい。結像光学のセット４１０は、ＬＥＤアレイ４０５Ａの第１の画像４２５Ａと、ＬＥＤアレイ４０５Ｂの第２の画像４２５Ｂとを生成するために使用されてもよい。ＬＥＤアレイ４０５Ａおよび４０５Ｂの各ＬＥＤ要素からの出力は、独立して制御可能であってもよい。ＬＥＤアレイ４０５Ａおよび４０５Ｂはそれぞれ、独立して回転可能であってもよい。
【００８７】
図５Ａおよび図５Ｂは、複数の画像を生成する際に使用するための単一ＬＥＤアレイ５０５の平行移動を示す、斜視概略図を提供する。図５Ａでは、ＬＥＤアレイ５０５は、第１の画像の生成のために、負のｙ方向に沿って平行移動され、次いで、ＬＥＤアレイは、回転軸を中心として回転される。図５Ｂでは、ＬＥＤアレイ５０５は、第２の画像の生成のために、正のｙ方向に沿って平行移動され、次いで、ＬＥＤアレイは、回転軸を中心として回転される。異なる平行移動可能アクチュエータが、ＬＥＤアレイ５０５を平行移動させるために有用であり得る。例えば、線形平行移動可能微小電気機械アクチュエータが、ＬＥＤアレイ５０５を離散位置間で平行移動させるために使用されてもよい。代替として、または加えて、圧電アクチュエータが、ＬＥＤアレイ５０５を離散位置間で平行移動させるために使用されてもよい。ＬＥＤアレイ５０５の平行移動はまた、任意の回転可能アクチュエータの平行移動をもたらし、描写される回転を提供し得ることを理解されたい。したがって、ＬＥＤアレイおよびＬＥＤアレイを支持する回転可能アクチュエータは全て、例えば、１つ以上の平行移動アクチュエータを使用して、平行移動段上に提供されてもよい。
【００８８】
図５Ｃは、ＬＥＤアレイ５０５および付随の平行移動コンポーネントを利用して複数の画像を生成するためのｙ−ｚ平面における例示的プロジェクタアセンブリ５００の略図を提供する。本明細書に説明される他の投影システムと同様に、プロジェクタアセンブリ５００は、結像光学のセット５１０を含む。ＬＥＤアレイ５０５は、ＬＥＤアレイ５０５を異なる位置間で平行移動５２０させるために、平行移動可能アクチュエータ５１５によって支持される。図示されるように、ＬＥＤアレイは、第１の位置で使用され、第１の２次元画像５２５Ａを生成し、第２の位置に平行移動され、第２の２次元画像５２５Ｂを生成するために使用される。
【００８９】
図６Ａ−６Ｄは、複数のＬＥＤアレイ６０１、６０２、および６０３を含む、代替実施形態を図示する。本実施形態では、ＬＥＤアレイ６０２および６０３は、ＬＥＤアレイと垂直に配向される。図６Ａは、ＬＥＤアレイ６０１、６０２、および６０３の斜視図を示し、ＬＥＤアレイ６０１がｘ−軸と平行な軸を中心として回転され、ＬＥＤアレイ６０２および６０３がｙ−軸と平行な軸を中心として回転されることを図示する。図６Ｂは、ｘ−ｙ平面におけるＬＥＤアレイ６０１、６０２、および６０３の概略図を図示する。プロジェクタアセンブリ６００内のＬＥＤアレイ６０１、６０２、および６０３の図は、ｙ−ｚ平面における図６Ｃおよびｘ−ｚ平面における図６Ｄに図示される。
【００９０】
図６Ａ−６Ｄに図示されるプロジェクタアセンブリ６００は、ＬＥＤアレイ６０１とＬＥＤアレイ６０２および６０３との間の垂直配列を有益に利用し得る。例えば、ＬＥＤアレイ６０１は、図６Ａに図示されるように、第１の２−次元画像を投影してもよく、画像の第１の軸は、アレイ軸に対応し、画像の第２の軸は、回転軸に直交する軸に対応し、これは、アレイ軸と平行であり得る。一方、ＬＥＤアレイ６０２および／または６０３も同様に、類似方法において第２の２−次元画像を生成し得るが、ＬＥＤアレイ６０２および６０３の回転軸は、ＬＥＤアレイ６０１のものと垂直である。実施形態では、第１の２次元画像および第２の２次元画像は、像面で重複してもよい。
【００９１】
図７Ａは、３つの異なる色の明確に異なるＬＥＤのセットを移動可能なアクチュエータ等の支持構造７１０上に含む、ＬＥＤアレイ７０５の別の実施形態を図示する。例えば、セット７１５は、赤色光（例えば、約６５０ｎｍの波長を有する光を含む）を出力するＬＥＤ要素のセットに対応してもよい。セット７２０は、緑色光（例えば、約５２０ｎｍの波長を有する光を含む）を出力するＬＥＤ要素のセットに対応してもよい。セット７２５は、青色光（例えば、約４５０ｎｍの波長を有する光を含む）を出力するＬＥＤ要素のセットに対応してもよい。
【００９２】
そのような構成は、続いて、組み合わせられ、フルカラー画像を生成し得る、別個の単色画像を生成するために有用であり得る。いくつかの実施形態では、異なるＬＥＤセット７１５、７２０、および７２５のＬＥＤは、他のＬＥＤセットのそれぞれにおける対応するＬＥＤ要素を有してもよい。例えば、ＬＥＤ要素７３０は、画像の特定のピクセルための赤色光を生成するＬＥＤ要素に対応してもよく、ＬＥＤ要素７３５は、画像の特定のピクセルための緑色光を生成するＬＥＤ要素に対応してもよく、ＬＥＤ要素７４０は、画像の特定のピクセルための青色光を生成するＬＥＤ要素に対応してもよい。単色画像は、例えば、１つ以上のレンズ、ミラー、光ファイバ要素、導波管要素、および／または回折要素を利用し得る、種々の光方向および集束技法を使用して、組み合わせられてもよい。
【００９３】
例えば、図７Ｂは、明確に異なるＬＥＤのセット７１５、７２０、および７２５の空間的に明確に異なる画像を生成するためのプロジェクタアセンブリのコンポーネントの一実施形態を図示する。図７Ｂでは、レンズレットアレイ７４５が、最初に、異なるＬＥＤセット７１５、７２０、および７２５からの光を集束し、空間的に分離するために示される。光学要素７５０は、単一集束レンズとして図示されるが、画像を生成するために、結像光学のセット（例えば、光をコリメート、収束、または発散させる役割を果たす、１つ以上のレンズまたはミラーを含む、結像光学のセット等）が、代替として、光学要素７５０の代わりに使用されてもよい。集束後、光は、光を組み合わせ、フルカラー画像を生成するために、付加的光学要素を使用して再組み合わせされてもよい。ＬＥＤアレイ７０５は、上記に説明されるように、異なるＬＥＤセット７１５、７２０、および７２５が、２−次元画像を生成するように調節されたその出力を有し得るように、図７Ｂでは、ｘ−軸と平行に軸を中心として回転されてもよいことを理解されたい。
【００９４】
図８は、プロジェクタアセンブリを使用すること等によって画像を生成および投影させるための方法８００の例示的実施形態の概要を提供する。ブロック８０５では、ＬＥＤアレイからの第１の光が、生成される。上記に説明されるように、ＬＥＤアレイ内の各ＬＥＤ要素の出力は、独立して制御可能であってもよく、これは、部分的画像に対応する出力パターンの生成を可能にし得る。
【００９５】
ブロック８１０では、第１の光が、第１の部分的画像を生成するために、結像光学のセットを使用して結像される。結像は、例えば、光を屈折または反射させることを含んでもよい。結像は、反射光学、集束光学、発散光学、コリメーション光学等を利用してもよい。結像は、光を収束平面に対応する距離等の特定の距離に投影させることを含んでもよい。
【００９６】
ブロック８１５では、ＬＥＤアレイが、回転され、ＬＥＤアレイを次の部分的画像の生成のための次の位置に移動させる。ＬＥＤアレイの回転は、微小電気機械アクチュエータ等の回転可能アクチュエータの使用によって達成されてもよい。ＬＥＤアレイは、回転されるように図８に示されるが、いくつかの実施形態では、ＬＥＤアレイは、圧電アクチュエータ等の平行移動可能アクチュエータを使用すること等によって、回転される代わりに、平行移動されてもよい。
【００９７】
ブロック８２０では、第２のＬＥＤアレイからの光が、生成される。再び、各ＬＥＤ要素の出力は、独立して制御可能であってもよく、出力は、第１の光に対応するものと明確に異なってもよい。
【００９８】
ブロック８２５では、第２の光が、結像光学のセットを使用して結像され、第２の部分的画像を生成する。ＬＥＤアレイの回転に起因して、第２の部分的画像は、少なくとも部分的に、第１の部分的画像から空間的にオフセットされてもよい。具体的実施形態では、第１および第２の部分的画像は、重複しない。他の実施形態では、第１および第２の部分的画像は、少なくとも部分的に、重複する。
【００９９】
ブロック８３０では、ＬＥＤアレイが、回転され、ＬＥＤアレイを次の部分的画像の生成のための次の位置に移動させる。ブロック８３５では、ＬＥＤアレイからの次の光が、次の部分的画像のために生成される。ブロック８４０では、次の光が、結像光学のセットを使用して結像され、次の部分的画像を生成し、これは、少なくとも部分的に、第１および第２の部分的画像からオフセットされてもよい。
【０１００】
随意に、ブロック８３０、８３５、および８４０は、複数の部分的画像を備える完全画像を生成するために、１回以上繰り返されてもよい。例えば、ブロック８３０、８３５、および８４０は、完全分解能画像内に存在するピクセルの列と同数の列を含む完全画像を生成するために十分な回数だけ繰り返されてもよい。
【０１０１】
ブロック８３０、８３５、および８４０もまた、ビデオ画像を構成するため等、完全画像のシーケンスを生成するために、連続的に繰り返されてもよい。そのような場合では、ある時点で、ＬＥＤアレイは、第１のＬＥＤアレイからの光が生成された位置に対応する位置に戻るように回転されてもよい。実施形態では、本プロセスは、約３０Ｈｚまたは約６０Ｈｚまたはビデオディスプレイ出力のリフレッシュまたはフレームレートに対応する特定の周波数で生じてもよい。
【０１０２】
複数のＬＥＤアレイを含む実施形態に関して、方法８００は、複数のＬＥＤアレイの各々に対し、独立して使用されてもよいことを理解されたい。このように、複数のＬＥＤアレイはそれぞれ、完全画像および／または完全画像のシーケンスを独立して生成してもよい。
【０１０３】
図９は、ＬＥＤアレイを平行移動可能アクチュエータ上に含むプロジェクタアセンブリを使用すること等によって、画像を生成および投影させるための方法９００の例示的実施形態の概要を提供する。ブロック９０５では、ＬＥＤアレイからの第１の光が、生成される。上記に説明されるように、ＬＥＤアレイ内の各ＬＥＤ要素の出力は、独立して制御可能であってもよく、これは、部分的画像に対応する出力パターンの生成を可能にし得る。
【０１０４】
ブロック９１０では、第１の光が、第１の部分的画像を生成するために、結像光学のセットを使用して結像される。結像は、例えば、光を屈折または反射させることを含んでもよい。結像は、反射光学、集束光学、発散光学、コリメーション光学等を利用してもよい。結像は、光を収束平面に対応する距離等の特定の距離に投影させることを含んでもよい。
【０１０５】
ブロック９１５では、ＬＥＤアレイは、回転され、ＬＥＤアレイを次の部分的画像の生成のための次の位置に移動させる。ＬＥＤアレイの回転は、微小電気機械アクチュエータ等の回転可能アクチュエータの使用によって達成されてもよい。ＬＥＤアレイは、回転されるように図９に示されるが、いくつかの実施形態では、ＬＥＤアレイは、次の部分的画像を生成するために、圧電アクチュエータ等の平行移動可能アクチュエータを使用すること等によって、回転される代わりに、平行移動されてもよい。
【０１０６】
ブロック９２０では、ＬＥＤアレイからの第２の光が、生成される。再び、各ＬＥＤ要素の出力は、独立して制御可能であってもよく、出力は、第１の光に対応するものと明確に異なってもよい。
【０１０７】
ブロック９２５では、第２の光が、結像光学のセットを使用して結像され、第２の部分的画像を生成する。ＬＥＤアレイの回転に起因して、第２の部分的画像は、少なくとも部分的に、第１の部分的画像から空間的にオフセットされてもよい。具体的実施形態では、第１および第２の部分的画像は、重複しない。他の実施形態では、第１および第２の部分的画像は、少なくとも部分的に、重複する。ブロック９３０では、ＬＥＤアレイは、回転され、ＬＥＤアレイを次の部分的画像の生成のための次の位置に移動させる。
【０１０８】
ブロック９３５では、ＬＥＤアレイからの次の光が、次の部分的画像のために生成される。ブロック９４０では、次の光は、結像光学のセットを使用して結像され、次の部分的画像を生成し、これは、少なくとも部分的に、第１および第２の部分的画像からオフセットされてもよい。ブロック９４５では、ＬＥＤアレイは、回転され、ＬＥＤアレイを次の部分的画像の生成のための次の位置に移動させる。
【０１０９】
ブロック９５０では、方法は、合成画像が不完全である場合、ブロック９３５、９４０、および９４５を繰り返すために、ブロック９３５に戻るように分岐してもよい。ブロック９３５、９４０、および９４５は、合成画像を生成するために、１回以上繰り返されてもよい。
【０１１０】
合成画像が、完成する場合、ブロック９５０は、代わりに、ブロック９５５に分岐してもよい。ブロック９５５では、ＬＥＤアレイが、圧電アクチュエータまたは微小電気機械アクチュエータ等の平行移動可能アクチュエータを使用して、次の位置に平行移動される。ＬＥＤアレイが平行移動された位置に位置付けられた状態で、プロセスは、第２の合成画像を生成するために繰り返されてもよく、これは、少なくとも部分的に、以前に生成された合成画像から空間的にオフセットされてもよい。
【０１１１】
方法９００は、ビデオ画像を構成するため等、合成画像のシーケンスを生成するために、連続的に繰り返されてもよいことを理解されたい。そのような場合では、ある時点で、ＬＥＤアレイは、第１の合成画像が生成された位置に対応する位置に戻るように平行移動されてもよい。実施形態では、本プロセスは、約３０Ｈｚまたは約６０Ｈｚまたはビデオディスプレイ出力のリフレッシュまたはフレームレートに対応する特定の周波数で生じてもよい。
【０１１２】
図１０は、一実施形態による、指向性情報を留保しながらのＬＥＤアレイからの結像光の概要を提供する。ＬＥＤアレイ１００５は、１つ以上のレンズ要素１０１５によって空間的に分離され、次いで、ここでは単一集束レンズとして描写される、結像光学のセット１０２０を使用して、再集束される、光１０１０を生成する。レンズ要素１０１５および結像光学のセット１０２０は、随意に、出力光がＬＥＤアレイ１００５によって生成された光の指向性情報を留保することを可能にする。
【０１１３】
代替として、結像光学のセット１０２０は、ＬＥＤアレイによって生成された光の位相を変調、制御、または留保するための要素等の１つ以上の電気光学要素を含んでもよい。ＬＥＤアレイによって生成された光の方向、振幅、および位相のうちの２つ以上のものを留保および／または制御することによって、多次元ライトフィールドが、光学構成の出力として生成され得、例えば、光が観察される方向が、光の強度に影響を及ぼし得ることを理解されたい。
【０１１４】
また、本明細書に説明される実施例および実施形態は、例証的目的のためだけのものであって、それに照らして、種々の修正または変更が、当業者に示唆され、本願の精神および範囲および添付の請求項の範囲の内に含まれるべきであることを理解されたい。
【図１Ａ】
2020507096.tif 000003
【図１Ｂ】
2020507096.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【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】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2020507096.tif 000026
【国際調査報告】
2020507096.tif 000027