KR100232777B1 - 영상투영장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

영상투영장치

제1도는 영상 투영(image projection) 장치를 도시한 도면.

제2도는 영상 투영 장치에 대한 본 발명에 따른 조사(illumination) 시스템의 제1실시예를 도시한 도면.

제3도는 본 발명의 조사 시스템에 이용된 렌즈 플레이트들을 도시한 도면.

제4도는 렌즈 플레이트들에 형성된 방사원의 영상이 있는 제2렌즈 플레이트의 배면도.

제5도는 합성 집광 렌즈 시스템을 구비하는 제1실시예의 제1변형을 도시한 도면.

제6도는 이중 집광 렌즈 시스템을 구비하는 제1실시예의 제2변형을 도시한 도면.

제7도는 제2도 및 제5도의 조사 시스템의 제1 및 제2렌즈 플레이트의 한 실시예를 도시한 도면.

제8도는 제6도의 조사 시스템의 제1 및 제2렌즈 플레이트의 한 실시예를 도시한 도면.

제9도는 제6도의 조사 시스템의 다른 실시예를 도시한 도면.

제10도는 두 개의 동일하지 않은 렌즈 플레이트를 구비하는 제1실시예의 한 변형 도시한 도면.

제11도는 내지 제17도는 렌즈 플레이트를 한 렌즈로 통합하는 다른 가능성을 도시한 도면.

제18도는 한 합성 렌즈를 구비하는 조사 시스템의 한 실시예를 도시한 도면.

제19도는 조사 강도의 특정 분포를 얻기 위해 렌즈 플레이트가 사용되는 한 실시예를 도시한 도면.

제20도는 방사원 주위에 포물선 형태의 반사기를 갖는 조사 시스템의 한 실시예를 도시한 도면.

제21도는 조사 시스템의 제2렌즈 플레이트에 형성된 방사원의 영상들을 도시한 도면.

제22도는 조사 강도의 특정 분포를 얻기 위해 렌즈 플레이트와 포물선 형태의 반사기가 사용된 조사 시스템의 한 실시예를 도시한 도면.

제23도 내지 제25도는 방사원 주위에 타원형 반사기를 갖는 조사 시스템의 실시예들을 도시한 도면.

제26도는 쌍곡선형 반사기를 갖는 조사 시스템의 한 실시예를 도시한 도면.

제27도는 포물선 형태의 반사기를 갖는 조사 시스템과 제2렌즈 플레이트의 제2실시예를 도시한 도면.

제28도는 제2렌즈 플레이트의 제3실시예를 도시한 도면.

제29도는 포물선 형태의 반사기를 갖는 조사 시스템과 제2렌즈 플레이트의 제4실시예를 도시한 도면.

제30도 및 제31도는 제2렌즈 플레이트의 다른 실시예를 도시한 도면.

제32도 내지 제34도는 본 발명의 조사 시스템이 사용될 수 있는 색 영상 투영 장치의 제1, 제2, 제3실시예들을 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 패널 20 : 방사원

21 : 반사기 34 : 렌즈

116,117 : 프리즘 126,127 : 다이크로익 미러

본 발명은 주축을 따라 광 방사 빔(optical radiation beam)을 제공하여, 주축에 수직인 평면에서, 비원형 횡단면을 갖는 물체를 조사하는 조사 시스템에 관한 것으로, 이 조사 시스템은 방사원, 이 방사원에 의해 방출된 방사 빔을 집속하는 오목 반사기(concave reflector) 및 집속된 방사 빔의 경로에 배열된 렌즈 시스템을 구비한다. 본 발명은 또한, 투영 렌즈 시스템을 통해 투영 스크린에 투영되는 영상이 발생되는 최소한 하나의 영상 디스플레이 패널을 조사하는 조사 시스템을 구비한 영상 투영 장치에 관한 것이다.

상기 영상 투영 장치는 본 발명에서 가장 넓은 의미로 이용되는데, 예컨대, 비디오 영상, 그래픽 영상, 수치화 정보 또는 그 조합 정보를 디스플레이 하는 장치를 구비한다. 영상은 단색 영상 및 컬러 영상일 수 있다. 후자인 경우에, 디스플레이 시스템은 예컨대, 기본색인 적,녹 및 청색의 세가지색 채널을 구비하며, 각각의 채널은 디스플레이 패널을 구비한다. 단색 영상은 원래 특정 파장에 일치하고, 실제로는 그 특정 파장, 즉 중앙 파장, 둘레의 파장대(역)에 일치하는 한 색만을 갖는 영상으로 이해할 수 있다. 한 영상이 중앙 파장을 갖고, 가능한 그 중앙 파장을 둘러싼 파장을 갖는 단색 빔에 의해 형성될 수 있다. 투영 스크린은 장치의 일부를 형성하며, 한 측면에서 그 장치를 폐쇄할 수 있는 전송 스크린일 수 있다. 상기 스크린은 장치로부터 약간 떨어진 거리에 배열될 수 있으며, 예를 들면 적합한 반사를 위한 월(wall) 형태의 반사 스크린으로 될 수 있다.

유럽특허원 제0,293,007호는 투영 텔레비젼 장치가 기술되어 있는데, 그 장치의 조사 시스템은 액정 디스플레이 패널을 조사하는데 이용된다. 이 공지된 조사 시스템에 있어서, 반사기는 180°이상의 각도를 통해 반사원을 둘러싸는 포물선 형태의 반사기로 되어 있으므로, 상기 디스플레이 패널쪽으로 지향되지 않는 방사가 크게 포착되어, 디스플레이 패널에 반사된다. 전송에 이용될 때, 액정 디스플레이 패널은 저효율을 갖는다. 예컨대, 패널에 입사된 방사의 10% 만이 투영 렌즈 시스템으로 통과된다. 또한, 이 시스템은 확대된 형태로 패널을 투영하여, 조사빔은 스크린 상의 단위 면적당 방사 빔의 강도가 여전히 충분해야 하는 경우 큰 강도를 가져야 한다. 투영 텔레비젼 장치는 소형이며, 가격이 싸고, 가능한 한 간단한 구조를 가져야 하는 소비자 대상의 장치이기 때문에, 특히 방사원의 방사 에너지가 제한되고, 이 에너지가 가능한 한 유효하게 이용되도록 방사원의 냉각은 간단하게 이루어져야 한다.

한 중요한 측면은 방사원과 포물선 형태의 반사기가 합해져야 둥근 횡단면에 평행빔을 제공하고, 디스플레이 패널은 예컨대 4:3의 폭(b)-높이(h)의 비율(종횡비)을 갖는 직각 사각형이라는 것이다. 디스플레이 패널을 완벽하게 조사하기 위해서, 패널의 위치에서 둥근 빔의 횡단면은 직경

이 되어야 하며, 빔의 중앙은 디스플레이 패널의 중앙과 일치해야 한다. 디스플레이 패널의 직각 사각형 밖의 조사빔의 일부는 차단되어, 투영 스크린 상의 패널을 투영하는데 이용될 수 없다. 활용 가능한 방사를 보다 효율적으로 이용하기 위해서, 측면이 방사원을 향하고 있는 투명 플레이트는 유럽 특허원 제0,239,007호에 따른 장치의 제1실시예에 도시된 방사원과 디스플레이 패널 사이에 배열된 소위 선형 프레넬(linear Fresnel) 렌즈 구조를 갖는다. 이런 구조는 다수의 원통형 렌즈들을 구비하는데, 그 렌즈의 세로 방향이 디스플레이 패널의 폭방향과 평행하게 된다. 원통형 렌즈들은 패널의 높이 방향으로 빔을 집속시켜서, 더 많은 방사를 그 방향으로 패널을 통해 통과시킨다. 상기 플레이트와 유사한 제2플레이트가 제1프레넬 플레이트 뒤편의 방사 경로에 배열되어, 상기 빔을 평행빔으로서 디스플레이 패널에 입사시킬 수 있다. 본 실시예에 있어서, 디스플레이 패널의 폭 방향으로는 빔 단면이 통과되지 않아서 폭 방향으로 소정량의 방사 빔의 손실이 있게 된다. 더욱이 방사원에 의해 제공된 빔은 가장자리 보다 중앙에서 빛의 세기가 크기 때문에, 디스플레이 패널 상의 조사 강도 분포는 균일하게 되지 않는다.

유럽 특허원 제0,239,007호에 따른 조사 시스템의 제2실시예에 있어서, 두 개의 원형 프레넬 렌즈 구조가 완전한 플레이트 표면적을 커버하는 두 선형 프레넬 렌즈 구조를 대신하여 이용되기 때문에, 보다 균일한 방사 빔의 분포를 실현할 수 있다. 이러한 원형 프레넬 렌즈 구조는 플레이트들의 환형 영역만을 커버한다. 제1프레넬 렌즈 구조는 빔의 주변 부분을 접속시키고, 제2프레넬 렌즈 구조에 의해 상기 주변 부분이 플레이트에 의해 영향받지 않는 빔의 중앙 부분과 평행이 된다.

본 발명은 특히 장방형 또는 다른 비환형 대칭 디스플레이 패널용의 상이한 개념의 조사 시스템에 관계가 있는데, 그 조사 시스템에 있어서, 방사원에 의해 공급된 최대의 방사량은 디스플레이 패널을 향하며, 조사될 물체의 위치에 있어서 조사빔은 그 물체에 적합한 횡단면 및 매우 균일한 방사 빔의 분포를 갖는다.

본 발명은 조사 시스템의 다른 실시예들을 제공하는데, 렌즈 시스템이 주축과 수직인 평면에서, 제1방향의 균일폭을 가지며, 제1방향에 수직인 제2방향으로 균일 높이를 갖는 다수의 제1렌즈를 구비한 제1렌즈 플레이트와, 제1렌즈들과 제3렌즈의 수에 비례하는 다수의 제2렌즈들을 구비한 제2렌즈 플레이트를 연속적으로 구비하며, 상기 제1렌즈 플레이트는 그 플레이트에 입사하는 방사 빔을 제1렌즈들의 수에 비례하는 다수의 서브빔(sub-beam)으로 분할하고, 그 서브빔은 제2렌즈들의 평면에서 가장 작은 수축을 하며 그 주요 광선들은 대응하는 제2렌즈들의 중앙쪽으로 향하는 것을 특징으로 하며, 제2렌즈 플레이트와 더불어 상기 제3렌즈는 상기 물체 상에서 중첩된 형태로 제1렌즈 플레이트에 형성된 방사 빔의 스포트를 결상시키는 것을 특징으로 하며, 제1렌즈의 폭/높이 비율은 물체 횡단면의 상기 비율과 일치하는 것을 특징으로 한다.

상기 제1렌즈 플레이트의 렌즈들의 종횡비가 물체의 종횡비와 동일하고, 또한, 이들 렌즈들이 물체 상에 결상되기 때문에, 그리고 물체에서의 조사빔의 횡단면 모양이 물체의 모양에 적합하기 때문에, 제1렌즈 플레이트에 입사하는 모든 방사는 실질적으로 물체에 도달한다. 제1플레이트의 렌즈들에 형성된 방사 빔의 스포트들이 제2렌즈 플레이트과 이 플레이트 뒤에 배열된 렌즈에 의해 물체에 중첩된 형태로 투영되기 때문에, 상기 물체의 위치에서 방사 빔의 분포는 원하는 정도의 균일성을 갖는다.

독일 연방 공화국 특허 명세서 제1,144,498호는 조사빔의 경로에 두 개의 렌즈 플레이트들이 배열된 영상 투영 장치를 기재하고 있다. 상기 렌즈 플레이트의 유일한 목적은 슬라이드 형태로 물체의 균일한 조사를 실현하는데 있다. 이 명세서에는 물체상의 방사량을 증가시키는 문제점을 기술하지 않고 있으며, 렌즈 플레이트들의 렌즈들의 형태가 물체의 형태에 적합하게 되어야 한다는 점이 기술되어 있지 않다. 본 실시예에 있어서 각각의 렌즈 플레이트는 그 플레이트의 배면측뿐만 아니라 전면측에도 한 행의 원통형 렌즈들을 가지며, 전면측의 렌즈들의 원통형의 축들은 배면측의 원통형 렌즈들의 축들에 수직이 된다.

본 발명에 따른 조사 시스템은 제3렌즈가 제2렌즈 플레이트와 통합되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 조사 시스템의 소자들의 수가 감소되고, 이 조사 시스템의 길이가 감소될 수 있다.

더욱이 상기 조사 시스템은 렌즈 플레이트들중 하나의 렌즈들이 비구면(aspherical)인 것을 특징으로 한다.

비구면 렌즈는 그 렌즈의 기본 형태는 비구면이지만, 그 기본 형태의 구면수차를 교정하기 위해 그 렌즈의 실제 형태는 비구면 렌즈에서 약간 벗어난다는 것을 의미하는 것으로 이해할 수 있다.

렌즈 플레이트 내의 이러한 비구면 렌즈들을 이용하여 화질을 개선시킬 수 있다.

본 발명에 따른 조사 시스템은 제2렌즈의 수가 제1렌즈의 수와 일치하는 것을 또한 특징으로 한다.

이는, 각각의 제1렌즈들이 제2렌즈 플레이트의 평면에서 가장 작은 하나의 빔 구성을 뚜렷하게 형성시킬 때 바람직하게 된다.

또한, 조사 시스템은 제2렌즈들의 수가 제1렌즈들의 수의 2배가 되는 것을 특징으로 한다.

이는 각각의 제1렌즈들의 제2렌즈 플레이트의 평면 내에서 가장 작은 다수의 빔 구조를 형성할 경우가 될 수 있다. 예컨대 방사원 영상이 방사원으로부터 멀리 떨어져 있는 경우가 될 것이다.

조사 시스템은 제1렌즈들이 상기와 같은 크기로 되어 있고, 제1렌즈 플레이트의 표면이 투영된 방사 빔의 횡단면과 대략 동일하게 되는 방식으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

그러므로, 방사원으로부터 최대의 방사량을 집속시킬 수 있다.

조사 빔에, 방사 경로 내의 투영 렌즈들과 같은 연속 광학 소자들이 간단하고 값이 쌀 수 있는 형태를 제공하기 위해 조사 시스템은 제2렌즈들이 대체로 원형이고 제2렌즈 플레이트가 대체로 원형인 방식으로 배열되는 것을 특징으로 한다.

상기 원형은 예컨대 투영 렌즈 시스템의 입구 개구에 채용된다.

본 발명에 따른 조사 시스템의 여러 주요 실시예들이 있다. 렌즈 플레이트들의 구조가 관련되는한, 가장 간단한 실시예는 제1렌즈들이 제1매트릭스(matrix)에 따라 배열되고, 주축에 수직인 평면에서 제2렌즈들의 횡단면들은 제1렌즈들과 동일한 형태를 가지며, 제2렌즈들은 제1매트릭스에 따르는 제2매트릭스에 따라 배열되고, 제2렌즈들의 폭/높이의 비율은 물체 횡단면의 상기 비율과 일치하는 것을 특징으로 한다.

상기 주요 실시예 내의 다른 가능성들은 여러 부류로 분리될 수 있는데, 각각의 부류는 시스템의 각기 다른 구성 요소들과 관련된다. 상기 조사 시스템은 다른 부류들의 특성들을 겸비할 수 있다.

실시예의 제1부류는 렌즈 플레이트들은 조사하는 방법과 그들 플레이트들의 크기 비율들에 관계가 있다. 상기 부류의 제1실시예는 제1렌즈 플레이트에 입사하는 방사 빔이 평행빔이고, 제1렌즈들의 폭과 높이는 제2렌즈들의 폭과 높이와 동일한 것을 특징으로 한다.

본 실시예서는 단지 한 형태의 렌즈 플레이트들을 제조하는데 충분하고 이는 제조 기술적 견지에서 장점이 된다.

렌즈 플레이트들이 몰드 복제(mould replicas)처럼 제조된다면, 단지 한 몰드로도 충분하다.

제1부류의 제2실시예에서는 제1렌즈 플레이트상에 입사하는 방사 빔이 발산빔( diverging beam)이고, 제1렌즈들의 폭과 높이는 제2렌즈들의 폭과 높이보다 더 작은 것을 특징으로 한다.

방사원과 반사기의 결합에 의해 공급된 방사 빔은 전부 평행일 필요가 없기 때문에, 렌즈 플레이트의 전면에 배열된 조사 시스템의 일부는 보다 단순한 구조로 될 수 있다.

또한, 제1부류의 제3실시예의 경우에는 제1렌즈 플레이트에 입사하는 빔이 집속 빔이고, 제1렌즈들의 폭과 높이는 제2렌즈들의 폭과 높이보다 더 큰 것을 특징으로 한다.

실시예들의 제2부류는 조사 시스템 내의 방사원의 영상 위치에 관련된다. 이 제2부류의 제1실시예는 제1렌즈 플레이트가 방사원의 제1영상이 형성되는 평면에 배열되고, 상기 영상은 렌즈 플레이트들과 연속 렌즈(subsequent lens)에 의해 물체 상에 재결상(re-imaged)되는 것을 특징으로 한다.

제2부류의 제2실시예는 방사원의 축소된 영상이 제2렌즈들의 각각에 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서의 방사원은 방사원 그 자체와 반사기 또는 렌즈 플레이트들 전면에 배열된 다른 소자들에 의해 형성되는 영상을 의미하는데, 상기 영상은 방사원 그 자체와 일치하거나 또는 일치하지 않을 수도 있다.

이러한 환경하에서, 렌즈 플레이트들과 그들 부근의 렌즈들은 합성 소자들로 통합될 수있다. 실시예들의 제3부류는 이러한 통합 가능성들에 관련된다.

이러한 부류의 제1실시예는 두 렌즈 플레이트들이 두 외부면을 갖는 한 플레이트로 통합되고, 한 외부면이 제1렌즈들의 매트릭스를 지지하고, 다른 외부면은 제2렌즈들의 매트릭스를 지지하는 것을 특징으로 한다.

본 실시예에서는 조사 시스템과 조사될 물체 사이의 거리가 작을 때 특히 우수한데 이것은 예컨대, 상기 시스템과 물체 사이에 임의의 다른 광학 구성 요소들을 배열할 필요가 없기 때문이다.

그러면 제1렌즈들의 매트릭스와 제2렌즈들의 매트릭스 사이의 거리는 또한 작게 될 수 있고, 두 렌즈 매트릭스들을 갖는 단일 플레이트는 두꺼울 필요가 없다.

디스플레이 패널 가장자리의 조도는 디스플레이 패널의 중앙의 조도와 정확히 같지 않아도 무방하다.

만일, 조도가 같게 된다면, 디스플레이된 영상은 부자연스럽게 보이며, 특히 비디오 영상을 디스플레이할 때 더욱 그러하다. 그러면 디스플레이 패널의 중앙으로부터 가장자리를 향하여 중앙으로부터 조도를 조금씩 감소시키는 것이 바람직하다. 이는 최종 기술한 실시예에서 한 렌즈 플레이트가, 관련된 제1 및 제2렌즈들의 상이한 쌍들이 제1 및 제2렌즈들 사이의 상이한 거리를 갖도록 굴곡 표면(curved surface)을 갖는 것을 또한 특징으로 하면 실현된다.

플레이트 중앙의 렌즈들로부터 시작된 서브빔들은 조사될 물체의 영역에서 방사 빔의 스포트들을 형성시키는데, 그 방사 빔의 스포트들은 플레이트의 가장자리들에서 렌즈들로부터 시작되는 서브-빔들에 의해 형성된 방사 빔의 스포트와 다른 크기를 갖는다. 그들 방사 빔의 스포트들이 중첩되기 때문에, 전체 조도는 불균일하게 된다.

제3부류의 제2실시예는 렌즈 플레이트들중 최소한 하나가, 관련된 렌즈와 함께 최소한 하나의 굴곡 표면을 갖는 한 광학 소자로 통합되는 것을 특징으로 한다.

조사 시스템의 최초 설계에서 렌즈 플레이트의 전면 또는 후면에 배열된 상기 ″관련된″렌즈는 개별 지지물이 더 이상 필요하지 않도록 렌즈 매트릭스를 위한 지지물을 구성하므로, 조사 시스템에 보다 단순한 구성을 제공하고, 조립을 더욱 쉽게 한다.

상기 렌즈가 평철(planoconvex) 렌즈일 때, 본 실시예는 렌즈 매트릭스가 렌즈의 평면 굴절면 상에 배열되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 실시예는 렌즈 매트릭스가 렌즈의 굴곡 굴절면에 배열되는 것을 또한 특징으로 할 수 있다.

다른 대안으로서 본 실시예는 렌즈의 굴곡 굴절면이 주로 평평한 표면으로 대체되는데, 그 위에는 렌즈 매트릭스가 배열되며 각각의 렌즈들은 관련 매트릭스 렌즈의 위치에서 최초 굴곡 굴절면의 곡률과 관계되는 곡률을 갖는다.

또한, 두 매트릭스의 렌즈들을 갖는 단일 렌즈 플레이트인 경우에, 그 매트릭스는 그 플레이트의 전면 또는 후면에 최초로 배열된 렌즈와 함께 전면 또는 배면에 통합될 수 있다. 최소한 한 플레이트 및 관련된 렌즈의 통합은 더 설명될 조사 시스템의 실시예에서 또한 실행될 수 있다.

조사 시스템의 제4부류의 실시예들은 제1렌즈 플레이트의 전면에서 이 시스템의 일부분의 설계에 관련된다. 이 부류의 제1실시예에서는 방사원이 비교적 큰 빛의 아크(large light arc)를 갖는 램프가 될 수 있는데, 반사기는 방사원의 중앙을 통하고, 시스템의 광축과 수직인 평면의 한 측면에서 방사원에 의해 방출된 방사만을 집속시키는 구형 반사기이고, 집광 렌즈 시스템은 상기 평면의 다른 측면 및 제1렌즈 플레이트의 전면에 배열되는 것을 특징으로 한다.

다른 실시예는 반사기가 방사원의 중앙을 통하고, 시스템의 광축에 수직인 평면의 한 측면에서 방사원에 의해 방출된 방사 빔만을 집속시키는 구형 반사기이고, 두 집광 렌즈 시스템들이 상기 평면의 다른 측면에 배열되고, 각각의 집광 렌즈 시스템은 방사원과 반사기로부터 방사의 상이한 부분을 집속시키는 것을 특징으로 한다.

이중 집광 렌즈 시스템은 낮은 스루풋(throughput)을 갖는 빔을 제공하여, 조사 시스템이 이용되는 장치의 광학 소자들이 간단하고 저렴하다는 장점을 갖는다. ″스루풋″, ″광도(luminosity)″ 또는 ″억셉턴스(acceptance)″는 방사 에너지를 전달하는 광 시스템의 전력의 특징이 된다.

이 전력은 오프닝(opening) 또는 ″스톱(stop)″ 및 광 시스템에서 동일한 위치의 개구와의 결합에 의해 결정되어 개구 중앙의 퓨필(pupil)에 의해 클램프(clamped)되는 공간 각도와 개구 표면과의 적(product)으로 표현될 수 있다. 초기에 소정의 스루풋을 갖는 광학 시스템에서, 상기 시스템 보다 하위의 스루풋은 방사를 차단함으로써만 감소될 수 있다.

상기 낮은 스루풋 때문에, 이중 집광 렌즈 시스템은 조사 시스템이 사용되어야하는 영상 투영 장치는 에컨대 큰 수치의 개구들 또는 큰 횡단면들을 갖는 값비싼 광학 소자들을 필요로 하지 않는다는 장점을 가지며 그것은 소비자가 이용하는 장치들에 있어서 특히 중요하다.

집광 렌즈 시스템을 통과하는 방사 빔은 평행빈과 발산빔이 될 수 있다.

상기 방사원이 연장되면, 제4부류의 제1실시예는 방사원의 세로 방향이 주축과 수직인 것을 특징으로 한다.

따라서, 제2렌즈 플레이트 상의 제1렌즈 플레이트의 렌즈들에 의해 형성된 모든 연장된 영상들은 동일한 방위를 갖는다. 그결과, 제2렌즈 플레이트의 렌즈들은 그들 영상들 보다 더 클 필요가 없다. 방사원 및 반사기에 의해 형성된 영상의 면적들과, 렌즈들의 면적들을 적절하게 정함으로써 실질적으로 렌즈 플레이트의 전체 표면이 결상에 이용될 수 있다.

따라서, 조사 시스템이 이용되는 장치에서 이 장치가 영상 투영 장치인 경우 투영 렌즈 시스템의 개구와 같은 광학 소자들의 개구의 크기는 제한될 수 있다.

방사원의 한 측면의 반사기와 액정 디스플레이 패널을 갖는 투영 장치에서 이 방사원의 다른 한 측면에 있는 집광 렌즈 시스템을 이용하는 것은 미합중국 특허 제4,722,593호로부터 공지된다. 그러나, 상기 공지된 장치에서는 렌즈 플레이트가 제공되어 있지 않다. 더욱이, 미합중국 특허 제4,722,593호에 따른 장치에서, 다른 특정한 것이 아닌 반사기가 방사원 주위에 배열되어 있어, 이 반사기는 180°이상의 각도에서 방출되는 방사원의 모든 방사를 받는다.

집광 렌즈 시스템은 최대 가능한 방사량이 포착될 수 있도록 개구의 크기가 커야만 한다. 원리상으로, 이 렌즈 시스템은 하나의 렌즈 소자를 구비할 수 있다. 단일 집광 렌즈를 구비하는 제4부류의 제1실시예는 또한 집광 렌즈의 적어도 하나의 굴절면이 비구면으로 된 것을 특징으로 하여 바람직하다.

비구면 형태의 렌즈면이라 함은 기본 형상은 구면이지만 그 측면은 렌즈의 기본 형상의 수차를 보정하도록 구면으로부터 편차를 나타내는 면이다. 이러한 비구면은 필요한 큰 크기의 개구와 관련하여 한 개로 충분하지 않으면, 하나 또는 그 이상의 보정 렌즈 소자들이 필요하게 되는데, 하나의 렌즈 구성 요소로도 충분한 가능성을 제공한다.

제4부류의 본 실시예는 또한 집광 렌즈 시스템이 적어도 하나의 추가 렌즈소자를 갖는 단일의 주 집광 렌즈를 구비하는 것을 또한 특징으로 한다.

추가 렌즈 소자는 주 집광 렌즈의 필요한 보정 또는 렌즈 비율의 일부를 수반하므로, 이 렌즈의 제조가 용이해지고 그 비용도 저렴하게 된다. 상기 추가 렌즈소자들은 또한 투영의 질을 개선시키는데 사용될 수 있다. 만일 집광 렌즈 시스템의 일부 세기가 추가 렌즈 소자들에 병합되는 경우, 이들 소자들은 비구면이 될 수 있다. 추가 렌즈 소자들들은 또한 예컨대, 가볍고 얇다는 장점을 갖는 프레넬 렌즈가 될 수도 있다.

이중 집광 조사 시스템은 또한 제1렌즈 플레이트가 각각 제1 및 제2집광 렌즈 시스템에 배열되는 두 개의 제1렌즈 플레이트들로 분리되는 것을 특징으로 할 수 있다.

조사 시스템의 길이는 집광 렌즈 시스템에서 제1렌즈 플레이트를 조정함으로써 축소될 수 있다.

구면 반사기 및 집광 렌즈 시스템을 구비하는 조사 시스템외에도, 본 발명은 또한 다른 실시예들에서 큰 장점이 되는데, 이들 실시예들에서 다른 소자들은 방사원의 방사 빔을 접속하는데 사용된다. 제3부류의 제2실시예는 반사기가 방사원의 보다 큰 부분을 둘러싸는 포물선형의 반사기인 것을 특징으로 한다.

포물선형 반사기는 자연히 방사원의 방사 빔의 많은 부분을 포착한다는 장점을 갖는다. 그러나, 이 반사기에 의해 형성되는 방사 빔은 분포가 고르지 않은 조사 세기를 갖는다. 더욱 고른 분포는 포물선의 초점 밖에 방사원을 배열함으로써 얻어질 수 있는 것은 사실이지만 이렇게 하면 빔은 큰 각도의 개구를 가져서 투영 렌즈 시스템은 반드시 큰 크기의 개구를 가져야만 한다.

조사 세기의 분포는 포물선형 반사기를 갖는 조사 시스템에서 상기 렌즈 플레이트들을 사용함으로써 더욱 고르게 될 수 있다.

제2렌즈 플레이트의 렌즈들에 형성된 각각의 영상에 대해 방사 빔은 포물선형 반사기의 다른 부분으로부터 시작되므로 그 모든 부분들은 방사원에 대해 다른 방위를 가지며, 상기 영상들 모두는 렌즈 플레이트에 대해 각기 다른 방위를 갖는다. 가장 효율적으로 유효 방사 빔을 이용하기 위해 제2실시예 및 설명할 제4부류의 다른 실시예들은 또한 제2렌즈 플레이트 렌즈들의 폭과 높이가 상기 렌즈 상에 형성된 영상들의 폭과 높이보다 더 큰 것을 특징으로 할 수 있다.

결상시키기 위해 제2렌즈 각각의 전 표면이 사용되지는 않는다. 특히 비교적 큰 크기를 갖는 금속 할로겐화물 램프와 같은 종래의 방사원을 이용할 때, 투영 렌즈 시스템은 비교적 큰 크기의 개구를 가져야만 한다. 이것은 렌즈 플레이트들의 이용을 별로 흥미롭지 못하게 할 것이다. 그러나 크기가 작으면서도 광도가 큰 램프 분야에서 본 출원인의 연구소에서의 신규한 개발의 견지에서 볼 때 포물선형 반사기 및 렌즈 플레이트들을 구비하는 조사 시스템은 구면 반사기, 집광 렌즈 시스템 및 렌즈 플레이트들을 구비하는 조사 시스템 만큼이나 적어도 매력적일 수 있을 것이다.

제4부류의 제2실시예에 의거하여 전술한 사항은 또한 이 부류의 제3실시예에서도 적용된다. 이 실시예는 반사기가 방사원의 대부분을 둘러싸고 있는 타원형 반사기인 것을 특징으로 한다.

타원형 반사기로부터 나오는 방사 빔은 수렴이 될 수가 있어서 제1렌즈 플레이트의 렌즈들의 폭과 높이가 제2렌즈 플레이트의 렌즈들의 폭과 높이 보다 더 크다.

그러나, 또 다른 특징에 따르면 시준 렌즈는 본 실시예에서 반사기와 제1렌즈 플레이트 사이에 배열될 수 있다. 이 경우에, 제1렌즈 플레이트의 렌즈들의 폭과 높이는 제2렌즈 플레이트의 렌즈들의 폭과 높이와 같다.

제4부류의 제3실시예는 반사기가 방사원의 대부분을 둘러싸는 쌍곡선형 반사기로 된 것을 특징으로 한다.

쌍곡선형 반사기로부터 나오는 빔은 발산빔이기 때문에 제1렌즈 플레이트의 렌즈들의 폭과 높이가 제2렌즈 플레이트의 렌즈들의 폭과 높이 보다 더 작다.

그러나, 본 제3실시예는 또한 시준 렌즈가 반사기와 제1렌즈 플레이트 사이에 배열되는 것을 특징으로 한다. 제1렌즈 플레이트의 렌즈들의 폭과 높이는 제2렌즈 플레이트의 렌즈들의 폭과 높이와 같다.

제4부류의 실시예들이 긴 방사원을 갖는 경우, 이 실시예들은 방사원의 세로 방향이 주축과 평행을 이루는 것을 또한 특징으로 하여 바람직하다.

본 발명에 따른 조사 시스템의 제2주요 실시예는 방사원이 길고 주축과 평행한 세로 방향을 가지며, 포물선형, 타원형 또는 쌍곡선형 반사기를 구비하는 시스템에 관한 것이며, 주축에 수직인 평면에서, 제2렌즈들의 단면이 3n 다각형(여기서 n=1, 2,...)이고, 외부 렌즈들의 외부 측면들이 대략 외접원의 국부 곡률(local carvature)을 따르며, 각기 외부 렌즈의 적어도 두 측면들과 다른 모든 렌즈들의 모든 측면들이 인접 렌즈들의 측면들과 접하는 특징으로 한다.

제2렌즈들의 형상은 이 렌즈가 제1렌즈들에 의해 형성된 서로 다르게 배향된 방사 빔의 스포트를 충분히 포착하여 플레이트 표면을 만족할 정도로 채울 수 있도록 되어 있다.

더욱이, 렌즈 플레이트 형태는 조사 시스템이 이용되는 장치에서 연속 광학소자들에 채택된다.

제2실시예는 또한 제2렌즈들의 단면들이 6각형인 것을 특징으로 한다.

본 조사 시스템의 제3주요실시예는 제2주요실시예와 같은 구성 및 장점들을 지니는 한편, 제2렌즈들의 단면들이 원의 세그먼트들(segment)이며, 이 렌즈들은 서로 접하며 제2렌즈 플레이트 둥근 것을 특징으로 한다.

본 조사 시스템의 제4주요실시예는 제2렌즈들의 단면들이 링 세그먼트들이며, 이 렌즈들은 서로 접하고, 제2렌즈 플레이트는 둥근 것을 특징으로 한다.

이 주요 실시예는 또한 제2렌즈들이 적어도 두 개의 링들에 배열되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 조사 시스템의 제5 주요실시예는 제2렌즈 플레이트가, 단면이 원의 세그먼트들인 제1렌즈 세트와, 단면이 링의 세그먼트들이고 적어도 하나의 링에 배열된 제2렌즈 세트를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 또한 조사 시스템과, 투영될 영상들을 발생시키는 적어도 하나의 디스플레이 패널을 갖는 디스플레이 시스템과 투영 스크린상에 이들 영상을 투영하는 투영 렌즈 시스템을 연속해서 구비하는 영상 투영 장치에 관한 것이다. 이 장치는 조사 시스템이 상기 시스템들 중 하나이며, 투영 렌즈 시스템의 입구 퓨필 상에 조사 시스템의 엑싯 퓨필을 결상시키는 렌즈가 디스플레이 패널 전면 및 근접 부근의 방사 경로에 배열되는 것을 특징으로 한다.

실행하는데 있어서 중요하고 상기 조사 시스템을 구비하는 영상 투영 장치의 일실시예는 3개의 기본색들인 적, 녹, 청에 해당하는 3개의 색 채널들을 갖는 색영상 투영 장치로서, 색 채널 각각은 개별적인 디스플레이 패널을 구비한다. 이 장치는 색 분할 시스템(color-splitting system)을 통해 개별빔을 3개의 색 채널들에 공급하는 하나의 조사 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 장치는 또한 각각의 색 채널이 전술한 종류중 한 종류의 개별 조사 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시예들을 이제 첨부 도면들에 의거하여 더욱 상세히 논하기로 한다.

제1도에 있어서, 블록(A)는 방사 빔(b)을 방출하는 조사 시스템을 나타내는데, 그 조사 시스템의 주축은 영상 투영 장치의 광축(00′)과 일치한다. 상기 방사 빔은 단색의 영상이 투영되어야 할 때 하나의 디스플레이 패널(1)을 갖는 디스플레이 시스템(B)에 입사된다. 이 패널은, 예컨대 액정 디스플레이 패널(LCD)이다. 이와 같은 패널은 액정 재료(4), 예컨대 유리와 같은 두 개의 투명 플레이트들(2 및 3) 사이에서 둘러싸인 네마틱 형태(nematic type)의 층으로 되어 있다. 구동(drive) 전극들(5 및 6)은 각각의 플레이트에 배열된다. 이들 전극들은 다수의 행들 및 열들로 분리될 수 있어, 디스플레이 패널의 다수의 픽셀들이 한정된다.

이들 상이한 픽셀들은 구동 단자들(7 및 8)에 의해 개략적으로 도시된 것처럼 매트릭스 전극들을 구동하여 구동된다. 그러므로, 원하는 위치에서 액정 재료(4)에 전장(계)이 인가될 수 있다. 이러한 전장은 재료(4)의 유효 굴절률의 변화를 일으켜서, 소정의 픽셀을 통해 통과하는 빛은 관련 픽셀의 위치에서 국부 전장(local electric field)의 부재 혹은 존재에 따라, 편광 방향의 회전을 받게 되거나 또는 그렇지 않게 된다.

소위 수동 구동 패널(passive-drive panel) 대신에, 능동(active) 구동 패널을 이용할 수도 있다. 최종 언급된 디스플레이 패널에 있어서, 지지 플레이트 중 한 플레이트는 전극을 갖는 반면에, 반도체 동작의 전자 소자가 다른 플레이트에 배열된다. 각각의 픽셀은 이제 예컨대, 박막 트랜지스터와 같은 자체의 능동 구동 소자에 의해 구동된다.

직접-구동 디스플레이 패널의 두 형태들은 예컨대, 유럽 특허원 제0,266,184호에 기술되어 있다.

디스플레이 패널(1)에 입사된 빔은 편광되어야 하는데, 양호하게는 선형 편광(linearly polarized)되는 것이 바람직하다. 그러나, 조사 시스템(A)는 비편광된 방사 빔을 생성시킨다. 물론 이 방사 빔 중 원하는 방향의 편광을 갖는 선형 편광된 성분은 편광기(10)에 의해 선택된다. 편광 방향이 예컨대 편광기(10)의 편광 방향과 효과적으로 평행한 분석기(11)는 디스플레이 패널에 의해 통과된 방사 빔의 경로에 배열된다.

그결과 여자되고(energised) 빔의 편광 방향을 변화시키지 않는 픽셀들로부터 시작되는 방사 빔은 투영 렌즈 시스템(C)으로 분석기에 의해 통과된다. 90°로 빔의 편광 방향을 회전시키는 비-여자된(non-energised) 픽셀들로부터 시작하는 방사 빔은 분석기에 의해 차단된다. 그러므로, 이 분석기는 빔의 편광 조절을 강도 조절로 변환시킨다. 투영 렌즈 시스템(C)은 투영 스크린(D)상의 패널(1)에 형성된 상을 투영한다. 이 투영된 영상은 투영 스크린 뒤의 룸(room)에 있는 관찰자(W)가 볼 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 전장이 인가되지 않은 픽셀들은 투영 스크린(D) 상에 블랙 도트(black dots)들로 결상된다.

이것은 상기 픽셀에 전장의 세기를 인가시키기 위해, 선형으로 편광된 입사광의 편광 방향이 90°회전되지 않지만, 선형으로 편광된 빛이 타원형으로 편광된 빛으로 변환되는 방식으로 픽셀을 동작시킬 수 있다. 상기 편광된 빛의 일부는 투영 스크린을 향하여 통과되고 나머지는 차단된다. 이와 관련된 빔 성분은 투영 스크린 상에 블랙 또는 화이트 성분이 아니고 회색 성분으로서 결상되며 그 회색은 조정될 수 있다.

선형으로 편광된 빛을 대신하여, 액정 디스플레이 패널들을 갖는 영상 투영 장치는 또한 원칙적으로 원형 또는 타원형으로 편광된 빛을 이용할 수 있다. 이 디스플레이 패널은 원형으로 편광된 빛의 회전 방향 또는 타원형으로 편광된 빛의 타원형 축의 비율을 변환시킬 수 있다. 이 빛은 따라서, 여분의 편광 수단을 통해 선형 편광된 빛으로 결국은 변환되어야 하고, 상기 변화는 선형으로 편광된 빛의 편광 방향의 변화들로 변환되어야 한다.

구동된 상태의 픽셀들은 편광 방향을 회전시키며, 비구동 상태에서는 편광 방향을 회전시키지 않는 디스플레이 패널이 사용되면 90°로 통과하는 완전한 빔의 편광 방향을 회전시키는 액정 재료의 여분의 층(extra layer) 형태로 부가적인 편광 회전자가 디스플레이 패널(11)과 직렬로 배열될 수 있어, 투영 스크린 상의 영상은 구동 상태의 픽셀들이 편광의 방향을 회전시키지 않는 디스플레이 패널을 갖는 장치에 형성된 영상과 동일한 극성을 갖는다.

제1도에 참조 부호(12)로 표기된 상기 부가적인 편광 회전자는 구동 상태의 픽셀들이 편광 방향을 회전시키지 않는 배열에 있어서, 그들 픽셀들이, 예컨대 증가된 콘트라스트를 얻기 위해, 또는 장치의 컬러 의존을 감소시키거나, 디스플레이 패널의 스위칭 속도를 증가시키기 위해 투영 스크린에 블랙 픽셀들로서 여전히 나타나면 또한 이용될 수 있다.

액정 재료층 대신에 λ가 투영된 빛의 파장인 λ/2 플레이트가 부가 편광 회전자(12)로서 이용될 수 있다.

다른 대안으로서 분석기가 최초의 방위에 대해 90°회전될 수도 있다.

전송에 이용될 때, 액정 디스플레이 패널은, 예컨대 패널에 입사된 방사 빔의 약 10% 만이 투영 렌즈 시스템에 통과되는 저효율을 갖는다. 더욱이 이 시스템은 확대된 형태로 패널에 결상하여, 스크린 상의 단위 표면 면적당 방사 강도가 여전히 충분하면 조사 시스템은 큰 방사 세기를 가져야 한다. 보다 큰 세기를 갖는 램프의 형태로 방사원을 이용하면 제한된 개선만을 제공한다.

사실상, 보다 큰 빛의 세기를 갖는 램프들은 램프 아크의 형태로 보다 큰 방사 표면적을 일반적으로 갖게 되어, 조사 시스템의 출력되는 개구는 보다 크게 된다. 투영 장치의 연속 광학 소자의 크기를 제한하기 위해 빔 개구를 줄일 때, 빛 에너지의 일부는 다시 손실된다. 그러므로, 램프로부터 가능한 많은 빛을 받고, 좁은 빔으로 집속시키는 것이 바람직하다. 다른 필요 조건은 디스플레이 패널에서 빔의 횡단면이 이 디스플레이 패널의 직사각형 형태에 최대 가능한 정도로 적합하게 되어, 최대 가능량의 빛이 상기 패널범위 이상으로 조사된다는 것이다.

제2도는 상술한 필요 조건이 충족되는 본 발명에 따른 조사 시스템의 제1실시예를 도시한다. 이 시스템은 뒷방향 뿐만 아니라(제2도 왼쪽) 디스플레이 패널(1)의 방향으로 빛을 방출하는 램프(20)를 구비한다. 뒷 방향으로 방출된 빛을 수신하여, 램프의 상을 형성하는 구형 반사기(21)는 램프의 뒤측면에 배열된다.

제2도에 있어서, 반사기(21)에 의해 형성된 램프 영상은 상기 램프와 일치한다. 이 램프가 그 자신의 빛에 투명하다고 가정한다. 이 가정은 항상 실제의 경우에 종종 존재하는 것은 아니다. 이 가정의 경우에, 램프 영상은 램프의 측면에 위치한다는 점을 알 수 있다. 램프에 의해 방출된 빛과 그 상은 상기 빛을 평행빔으로 집속시키는 집속 렌즈 시스템(23)에 의해 수신되는데, 다시 말해서 상기 렌즈는 무한대로 램프를 결상시킨다. 평행빔은 제1렌즈 플레이트(25)에 입사된다. 방사원을 향하는 이 플레이트 측면에는 렌즈(26)의 매트릭스가 제공되고, 다른 측면(27)은 평평하여 양호하다. 제3도는 상기 플레이트를 나타내는 사시도이다.

제2도는 간단히 도시하기 위해 4개의 렌즈만을 도시하였다. 실제로, 플레이트(25)는, 제3도에 도시된 바와 같이 예컨대, 8×6개의 렌즈들을 구비한다. 이들 각각의 렌즈들(26)은 제2렌즈 플레이트(28)와 관련된 렌즈(29)에 방사원(20)을 결상시킨다. 제3도의 사시도에 또한 도시된 방사원을 마주보는 이 플레이트의 측면(30)은 방사원으로부터 먼 측면은 렌즈들(29)의 매트릭스를 지지한다. 플레이트(28)의 행 및 열들의 렌즈들 수는 플레이트(25)의 렌즈들 수와 일치한다. 대응하는 렌즈들(26)로 상이한 렌즈들(29)에 방사원을 결상시키기 위해, 플레이트(25)에 입사하는 빔(b)의 다른 일부가 매시간 이용된다. 간단히 도시하기 위해 제2도에는 두 서브빔(b₁및 b₂)만이 도시되어 있다. 각각의 렌즈(29)는 대응하는 렌즈(26)에 형성된 방사 빔의 스포트가 디스플레이 패널(1)에 결상되도록 한다. 렌즈(31)는 모든 재-영상들이 디스플레이 패널의 평면에 서로 중첩 되게하는 렌즈(31)는 제2렌즈 플레이트(28)뒤에 배열된다. 이것은 원하는 균일성을 갖는 조사 강도의 분포를 상기 평면상에 나타내며, 균일성의 전도는 플레이트들(25 및 28)의 렌즈들 수로 결정된다.

종래의 비디오 영상들을 디스플레이할 때 이용되는 액정 디스플레이 패널들은 종횡비 b:h = 4:3을 가지며, 그 폭(b)은 제2도에 도시된 도면의 평면에 수직인 X방향의 크기이며, 그 높이(h)는 제2도의 평면내에 있으며 광축(00′)과 수직인 Y방향의 직경이다. 제1도의 실시예에 있어서, 플레이트(25 및 28)의 렌즈들(26 및 29)은 동일한 종횡비를 갖는다. 그 결과 집속 렌즈 시스템으로부터 나오고 제1렌즈 플레이트로 들어가는 모든 방사 빔은 디스플레이 패널을 통과하며, 그 조사 시스템은 높은 집속률을 갖는다.

제4도는 렌즈들(29)의 종횡비를 확실히 볼 수 있는 제2렌즈 플레이트(28)의 배면도이다. 이 도면은 렌즈들(29) 상에 형성된 방사원의 영상들을 나타내기도 한다. 반사기(21)는 방사원 자체 이외의 대부분을 결상시키므로 두 방사원의 영상들(32 및 33)이 각각의 렌즈(29)에 형성된다고 가정한다. 이들 모든 방사원의 영상들은 동일한 방위를 갖는다.

이 결과와, 방사원 및 반사기(21)에 의해 형성된 방사원의 영상의 크기를 바르게 선택하여(방사원의 영상 크기는 반사기(21)의 위치에 의해 형성됨) 각각의 렌즈(29)의 표면적이 실질적으로 완전히 이용될 수 있다. 그러면 이들 렌즈들의 크기들과 렌즈 플레이트의 크기들은 제한되어 제2도에 도시되지는 않았지만, 디스플레이 패널이 투영 스크린에 결상되는 투영 렌즈 시스템(C)의 개구는 크기가 작게 될 수 있다.

제2도의 영상 투영 장치에 있어서, 투영 렌즈 시스템(C)의 엔트런스 퓨필(entrance pupil)에서 조사 시스템의 엑싯 퓨필(exit pupil)을 절상시키는 다른 렌즈(34)가 디스플레이 패널(1)의 전면에 배열된다.

렌즈(26)들의 크기는 디스플레이 패널(1)의 영역에서 빔 횡단면 대각선의 원하는 크기 및 렌즈(31), 렌즈(34) 및 렌즈들(29)에 의해 형성된 렌즈 시스템의 배율에 따라 결정된다. 액정 디스플레이 패널의 크기는 이 패널의 대각선(D₁)으로 표현된다.

렌즈들(26)의 대각선(D₂₆)은 다음과 같이 표현된다.

여기서, f₂₉및 f₃₁은 렌즈(29 및 31)의 초점 길이를 각각 나타내고, M₃₄는 렌즈(34)가 렌즈(31)에 의해 형성된 방사 빔의 스포트를 결상시키는 배율을 나타낸다. 영상 투영 장치의 한 실시예에 있어서, 디스플레이 패널의 직경은 48mm이고, 배율(f₂₉/₃₁)은 약 0.3이고, M₃₄는 0.9가 되어, 렌즈(26)의 대각선은 약 16mm가 되고, 이들 렌즈들은 약 12.8mm의 폭과 약 9.6mm의 높이를 갖는다.

집속 렌즈 시스템은 큰 크기, 예컨대 약 0.85 정도의 개구를 가져서, 방사원으로부터 충분한 방사 빔을 집속시킬 수 있어야 한다. 제2도에 도시된 것처럼, 집광 렌즈 시스템은 단일의 두꺼운 렌즈 소자(23)의 형태가 될 수 있다. 영상 에러들을 제한하기 위하여, 상기 렌즈 소자는 최소한 하나의 비구면 표면을 가져야 한다. 렌즈 소자(23)에 강요되는 필요 조건들은 제5도에 도시된 것처럼, 렌즈(22′및 23)에 의해 하나 이상의 부가 렌즈 소자들이 이 렌즈 소자에 부가되면 완화될 수 있다. 상기 부가된 렌즈 소자들은 주 렌즈 소자(22′)에 필요한 정정을 일부 제공할 수 있으며, 예컨대, 비구면이 될 수도 있다. 집광 렌즈 시스템에 필요한 전력의 일부는 부가 렌즈 소자들에 형성될 수 있다. 상기 부가 소자들은 굴곡 굴절 표면들을 갖는 소자가 될 수 있을 뿐만 아니라, 가볍고 얇은 프레넬 렌즈 소자들 또는 굴절율을 변화시키는 렌즈 소자들이 될 수 있다.

단일 집광 렌즈 시스템 대신에, 조사 시스템은 제6도에 도시된 것처럼 이중 집광 렌즈 시스템을 포함할 수도 있다. 본 조사 시스템에 있어서는 두 집광 렌즈 시스템(22₁′,23₁및 22₂′,23₂′)들이 각각 방사원(20)의 전면에 배열된다. 이 방사원은 예컨대, 2 : 1의 길이-폭 비율을 갖는 기다란 금속 할로겐 램프(elongated metal halide lamp)이다. 제2도와 제5도에서와 같이 램프의 세로 방향은 광축(00′)에 수직이다. 집광 렌즈 시스템에 의해 모여진 방사 빔은 반사기(36, 37)에 의해 광축(00′)에 반사되는 2개의 서브빔(b′,b″)들에 집속된다. 루프 미러(roof mirror)를 구성하는 2개의 반사기들(38, 39)은 빔(b′,b″)의 주축들이 서로 교차하고 빔 횡단면들이 작은 위치에서 광축의 양 측면 상에 배열된다. 이러한 반사기들은 광축(00′)을 향해 빔(b′, b″)들을 편향시킨다.

이러한 빔들의 가장 작은 수축은 플레이트(40)에 존재하여 이러한 평면에 작은 방사 빔의 표면들을 가지고 있는 2개의 제2방사원들이 배열된다.

제6의 삽입도는 정면도로 이러한 방사원들 또는 램프 영상들(41, 42)을 도시한 것이다. 램프의 위치에 다시 합산된 이러한 영상들의 크기는 램프의 크기와 같다. 내부에 영상(41, 42)들이 위치된 원형(43)의 반경은, 방사원(20)의 그려진 원의 반경의 두 배 보다 더 작아서 방사원(20)의 방사 빔이 이중 집광 렌즈 시스템에 의해 작은 횡단면을 가진 빔으로 집속된다. 더욱이 영상들(41, 42)이 형성된 빔들(b′,b″)의 개구들은 비교적 작다. 이것은 이중 집광 렌즈 시스템이 낮은 스루풋을 가지고 있다는 것을 의미한다. 스루풋, 또는 ″광도″ 또는 ″억셉턴스″라는 용어는 방사 에너지를 운반하는 광학 시스템의 전력을 나타낸다. 이러한 전력은 오프닝 또는 ″스톱″과 광학 시스템에서 동일한 위치에 있는 개구의 결합에 의해 결정되며 오프닝 중앙의 퓨필에 의해 클램프된 특정 각도와 오프닝 표면과의 적(product)으로 표현될 수 있다. 초기에 소정의 스루풋을 가지는 광학 시스템에서 시스템 보다 휠씬 못한 스루풋은 방사를 차단함으로써 감소될 수 있다.

이중 집광 렌즈 시스템이 낮은 스루풋을 가지고 있기 때문에, 조사 시스템이 사용되는 영상 투영 장치는 소비자가 사용하는 장치에서 특히 중요한, 예컨대 크고 많은 개구들 또는 큰 횡단면을 가지고 있는 값비싼 광학 소자들을 필요로 하지 않는다.

방사원의 배면으로부터 집광 렌즈들(22₁′, 22₂′)로 방출된 방사 빔을 반사시키는 반사기(21)는 이중 집광 렌즈 시스템 내에서 방사원(20)의 뒤에 또한 배열되어 빔(b′, b″)의 강도가 증가되며 따라서 조사 시스템의 효율도 증가된다.

조사 시스템에 이어서 배열된 광학 소자들은 가능한 한 가장 작은 크기의 개구를 가질 수 있고 광학 장치에서 가능한 한 간단하고 값싸고 실현될 수 있도록 하기 위해서, 제1렌즈 플레이트의 형태가 이러한 플레이트 상에 입사되는 빔의 횡단면에 가능한 한 만족스럽게 적응되어 바람직하다. 더욱이 제2렌즈 플레이트의 형태는 예컨대 디스플레이 패널 뒤에 배열되는 투영 렌즈 시스템과 같은 광학 시스템의 많은 개구 크기에 가능한 한 만족스럽게 적합하여 바람직하다.

제2도와 제5도의 조사 시스템에 대해서, 이러한 것은 제1렌즈 플레이트(25)의 렌즈들과 제2렌즈 플레이트(28)의 렌즈들이 제7도에 도시된 바와 같이 가능한 한 만족스럽게 원형 표면을 연대적으로 채우는 방법으로 배열되며, 또한 그러한 크기를 가지는 것을 의미한다. 상기 도면은 렌즈들(26)을 가진 플레이트(25)의 배면도이고, 렌즈들(29)를 가진 플레이트(28)의 정면도이다.

제6도의 조사 시스템에서 영상들(41,42)은 직사각형이며, 제1렌즈 플레이트(25)는 대략적으로 정사각형(square shape)의 모양을 가지고 있어 바람직하며, 제2렌즈 플레이트는 제8도에 도시된 바와 같이 대략 원형의 모양을 가지고 있어 바람직하다. 제2도와 제5도 및 제6도의 조사 시스템과 유사하게, 플레이트(25)의 각각의 렌즈(26)는 서브빔의 주축이 제2렌즈 플레이트의 관련 렌즈(29)의 중앙쪽으로 향하는 방법으로 상기 플레이트에 입사하는 서브빔을 굴절시켜야만 한다.

제9도는 2개의 제1렌즈 플레이트(25,25′)가 사용된 이중 집광 시스템을 포함하고 있는 조사 시스템의 한 실시예를 도시한 것이다. 렌즈 플레이트(25, 25′)는 예컨대 주 집광 렌즈(22₁′, 22₂′)와 반사기(36,37)사이에 각각 배열된다. 빔(b′, b″)은 렌즈 플레이트(25, 25′)의 영역에서 직사각형의 횡단면을 가지게 되어 이러한 렌즈 플레이트들은 제9도에 도시된 바와 같이 또한 양호하게 직사각형이 된다. 렌즈 플레이트(28)는 디스플레이 패널뒤에 배열되는 광학 소자들에 최상으로 적합하게 하기 위해 둥근 형태를 가지고 있다. 이 렌즈 플레이트는 예컨대 각각의 렌즈 플레이트들(25, 25′)의 2배 만큼의 렌즈들을 갖는다.

렌즈 플레이트(25 또는 25′)는 주 집광 렌즈(22₁′또는 22₂′)와 반사기(36 또는 37) 사이에 배열될 수 있을 뿐만 아니라 이러한 반사기와 수반하는 반사기(38 또는 39) 사이에도 배열될 수 있다.

제9도의 실시예는 제6도의 렌즈 소자들(23₁, 23₂)과 유사한 여분의 집광 렌즈 소자들을 포함할 수 있다. 그러나, 제11도 내지 제18도를 참고로 한 다음의 설명과 유사하게 렌즈 플레이트들(25, 25′)과 그러한 렌즈 소자들을 통합하는 것도 또한 가능하다.

제2도와 제5도에 따른 조사 시스템에서 제1렌즈 플레이트(25)상에 입사하는 방사 빔이 평행빔이므로 플레이트(25)의 렌즈들을 플레이트(28)의 렌즈들과 동일한 폭과 높이를 가질 수 있다. 그러면 단지 한 형태의 렌즈 플레이트만 하나의 몰드를 사용하여 제조되어야만 한다.

그러한 환경하에서 제2도의 단일 집광 소자(23)에 대한 필요 조건을 완화시키는 것이 바람직할 수 있다. 만약 이러한 소자(22″)로부터의 방사 빔 광선이 제10도에 도시된 바와 같이 평행빔 대신에 발산빔이 된다면 이것은 바로 그러한 경우이다. 그러면 제2렌즈 플레이트(28)의 렌즈들은 제1렌즈 플레이트(25)의 렌즈들 보다 더 큰 폭과 높이를 가져야만 한다.

제10도에 도시된 것과 유사한 장치는 제5도의 실시예의 집광 소자(23)가 제2렌즈 플레이트 뒤에 배열되면 얻어진다.

제2도, 제5도, 제6도, 제7도에 따른 실시예에서 렌즈 플레이트(28)와 평철 렌즈(31)는 제11도, 제12도, 제13도에 도시된 바와 같이 각각 하나의 소자(45, 46, 47)로 통합될 수 있다. 그러면 렌즈는 렌즈(29)의 매트릭스를 위한 지지부로서 활용되어 조사 시스템은 시스템을 단순화시켜 조립을 더 쉽게 하는 적은 수의 소자를 포함한다. 제11도에 따른 실시예에서 렌즈(29)의 매트릭스는 렌즈 몸체(48)의 편평한 표면 상에 배열되고 굴곡 표면(49)은 최초의 형태를 유지시킨다.

제12도에 따른 통합된 렌즈 소자에게 렌즈(29)의 매트릭스는 렌즈 몸체(47)의 굴곡 표면 상에 배열되고 다른 표면(50)은 평평하다.

제13도는 통합된 렌즈 소자(47)의 한 실시예를 도시하며, 여기서 굴곡 표면은 렌즈들(29′)의 다른 곡률들로 대체된다. 원래 매트릭스 렌즈(29′)의 곡률은 이러한 매트릭스 렌즈의 위치에서 제11도와 제12도의 표면(49) 부분의 곡률에 대응하지만, 상기 매트릭스 렌즈에 대한 서브빔은 더 가는 렌즈를 통과하며, 따라서 다른 방향을 취한다는 사실은 정정된다.

제5도의 실시예에서 렌즈(23)와 렌즈 플레이트(25)는 또한 통합된 소자로 대체될 수 있다. 이러한 소자는 제14도와 제15도에 도시된 바와 같은 두가지 방법으로 구성될 수 있다. 제14도의 실시예에서 렌즈들(26)의 매트릭스는 통합된 소자(51)의 제1굴곡 표면(52) 상에 배열된다. 제15도의 실시예에서 렌즈들(26′)의 매트릭스는 통합된 렌즈(52)의 대체로 평평한 표면 상에 배열되며, 상기 렌즈(26′)는 다양한 매트릭스 렌즈들(26)의 위치에서 제5도의 렌즈(23)의 제1표면의 곡률에 실질적으로 대응하는 다른 곡률을 갖는다.

제16도와 제17도는 각각 합성 렌즈들(55,56)의 두 실시예들을 도시하며, 여기서 제10도의 렌즈 플레이트(28)와 렌즈(31′)의 기능이 통합된다. 제16도와 제17도의 이전의 설명에서 볼 때 다른 설명은 필요하지 않다.

원칙적으로 블록 렌즈 표면은 실질적으로 평평한 표면 상의 렌즈들의 매트릭스로 대체될 수 있으며, 그 렌즈들은 다른 곡률들을 갖는다. 제5도의 렌즈(23) 및 렌즈 플레이트(25)와 제10도의 렌즈(31′) 및 렌즈 플레이트(28)는 또한 제13도의 것을 닮은 하나의 통합된 렌즈로 대체될 수 있다.

제11도 내지 제17도에 따른 통합된 렌즈 소자들의 다른 실시예들은 이후에 설명될 조사 시스템에서 다르게 또한 사용될 수 있으며, 제2도, 제5도, 제6도, 제10도에 따른 시스템의 반사기와들 이외의 반사기들이 사용된다.

렌즈 플레이트(25) 및 (28)사이에서 f₂₉는 거리(d₁)와 같고, 렌즈(31)와 렌즈(31)에 의해 형성된 방사 빔의 스포트의, 조사될 물체 상에 렌즈(34)에 의해 형성된 영상 사이에서 f₃₁은 거리(d₂)와 같으므로 비율(d₁/d₂)은 또한 상기 소정 관계에 의해 정해진다.

거리(d₂)는 조사 시스템이 사용되는 장치의 설계에 의해 결정된다. 컬러 영상 투영 장치의 경우, 소정 길이를 필요로 하는 다수의 컬러 선택 미러들은 일반적으로 렌즈(31)와 디스플레이 패널(1)사이에 배열된다. 그러므로, 거리(d₁)와 거리(d₂)는 상대적으로 크다.

컬러 영상 투영 장치의 다른 실시예 또는 조사 시스템의 다른 응용들에 있어서, 거리(d₁)와 거리(d₂)는 상당히 더 작게 될 수 있다. 그러한 경우에 제18도에 도시된 바와 같이 하나의 지지 플레이트 상에 렌즈들의 2개의 매트릭스들을 배열시키는 것은 매력적인 것이다.

이러한 실시예에서, 정면에 렌즈들(26)의 매트릭스를 가지며 배면이 렌즈들(29)의 매트릭스를 지지하는, 투명하고 실질적으로 평면 평행인 플레이트(61)를 포함하고 있는 소자(60)가 집광 렌즈 시스템(22′,23)뒤에 배열된다. 제18도에 도시된 바와 같이, 렌즈들(26)은 렌즈들(29)과 크기가 동일할 수 있다. 그러나, 소자(60)에 입사하는 빔이 수렴빔 또는 발산빔 인지의 여부에 따라 렌즈들(26)이 렌즈들(29)보다 더 크거나 또는 더 작게 되는 것이 가능하다. 렌즈들의 매트릭스들 중 하나는 다른 매트릭스 보다 더 큰 부분의 플레이트 표면을 덮을 것이다.

합성 렌즈 플레이트(60)는 예컨대 공지의 프레싱 또는 복제 기술에 의해 제조될 수 있으며, 반면에 렌즈들의 2개의 매트릭스들은 2개의 몰드를 사용함으로써 동시에 제공될 수 있다. 한 매트릭스의 윤곽은 다른 매트릭스의 윤곽과 동일할 수 있거나 또는 선형적으로 더 확대된 것일 수도 있다.

제12도와 제13도를 참고로 하여 설명한 바와 같이 통합되지 않으면 렌즈 플레이트의 정면 또는 뒤에 배열되어야만 하는 렌즈들로 렌즈 플레이트(60)의 렌즈들의 매트릭스들과 통합하는 것도 가능하다.

항상 렌즈 플레이트(60)는 구형 반사기들 이외의 반사기들이 사용되는, 이후에 설명될 조사 시스템의 실시들에서 또한 사용될 수 있다.

이미 기술된 바와 같이, 본 발명에 따른 조사 시스템은 조사 강도가 만족스럽게 균일한 분포를 갖는 빔을 제공할 수 있다. 그러나, 조사될 물체의 가장자리에의 조사 강도는 모든 경우에 물체 중앙에서의 조사 강도와 정확하게 같을 필요는 없다. 특히 액정 디스플레이 패널에 의해 비디오 영상들을 디스플레이 할 때, 만약 강도가 같다면 디스플레이된 영상은 부자연스럽게 된다. 조사 강도를 디스플레이 패널의 중앙에서부터 가장자리를 향해 조금씩 감소시키는 것이 바람직하다.

제19도는 이러한 것이 실현되는 조사 시스템의 한 실시예를 도시한 것이다. 이 실시예는 투명 기판(71)과 렌즈들(26)의 매트릭스와 함께 제공된 제1표면(72)을 가지며, 제2표면(73)이 렌즈들(29)의 매트릭스를 지지하는 합성 렌즈 플레이트(70)를 포함한다. 원칙적으로, 표면(73)은 평평하고 표면(72)는 굴곡이 있어 기판(71) 중앙의 두께는 가장자리 보다 더 작다. 매번 렌즈쌍(26, 29)들로부터 시작되는 각각의 빔 부분이 물체 상에 포커스된다는 것을 확실하게 할 수 있다. 렌즈들(26) 상에 형성된 방사 빔의 스포트들이 물체에 결상되는 배율(배율 D₁/D₂₆은 D₁/D₂₆=f₃₁/f₂₉로 주어짐)은 한 쌍의 렌즈들(26, 29)사이의 상호 다른 거리들에 따른 다른 렌즈쌍들에 대해 다르다. 중앙 렌즈들(29)의 초점 길이(f₂₉)는 가장 짧아 상기 렌즈들에 의해 형성된 물체 상의 영상들은 렌즈들(29)에 의해 렌즈 플레이트의 가장자리에 형성된 영상들 보다 더 크다.

조사 시스템은 다른 쌍들의 렌즈들로부터 들어오는 빔 부분들이 다른 축 위치들에 포커스 되는 방식으로 사용될 수 있다. 광축(00′)을 횡단하여 위치되는 렌즈쌍들(26,29)로부터 시작되는 서브빔들은 디스플레이 패널(1) 상에 포커스될 수 있다. 축(00′)으로부터 휠씬 더 떨어져 있는 렌즈쌍들로부터 시작되는 빔 부분들은 상기 패널(1)상에서 더욱더 디포커스된다. 단위 표면적당 증가하는 크기와 감소하는 조사 강도을 갖는 많은 방사 빔의 스포트들은 이러한 패널의 위치에서 겹쳐진다. 이것은 조사 강도가 중앙에서부터 감소하는 전체 방사 빔의 스포트를 나타낸다.

렌즈 플레이트(70)의 한정된 렌즈 수들에 의해 패널(1)의 평면에서의 강도의 감소는 단계적으로 변한다. 소정의 렌즈(26, 29)들로부터의 이러한 단계들은 관찰자가 빨리 볼 수 있게 될 것이다. 상기 단계들을 볼 수 있도록 초점면으로부터 몇몇 거리에 디스플레이 패널을 배열시키는 것도 가능하다.

고체 렌즈 플레이트(70)를 사용하는 대신에 정면과 배면에 렌즈(26, 29)들이 제공되며, 서로 대향하여 놓이는 가변 길이의 다수의 봉형(rod shaped) 소자들로서도 동일한 효과가 이루어질 수 있다.

조사 강도의 특정 분포는 제19도의 상대적으로 두꺼운 렌즈 플레이트(70)에 의해서 뿐만 아니라, 제19도의 점선들(74, 75)에 의해 도시된 바와 같이 플레이트(70)의 정면 부분에 대응하는 형태를 갖는 제1렌즈 플레이트와, 플레이트(70)의 배면 부분에 대응하는 형태를 갖는 제2렌즈 플레이트의 두 렌즈 플레이트들에 의해서도 실현될 수 있다.

렌즈들(29)의 매트릭스는 제13도를 참조하여 설명한 바와 같은 방법으로 렌즈(31)과 통합될 수 있다. 만약 렌즈가 제5도의 렌즈(23)처럼 플레이트(70)의 정면에 배열되면 이 렌즈는 렌즈들(26)의 매트릭스와 통합될 수 있다.

합성 렌즈 플레이트(70) 또는 그 변형체들은 구형 반사기들 이외의 반사기들이 사용되는, 이후에 설명할 조사 시스템의 실시예에서도 사용될 수 있다.

지금까지 설명한 집광 렌즈들을 가진 조사 시스템의 실시예들은 제2렌즈 플레이트(28)의 렌즈들이 이러한 렌즈들 상에 형성된 영상들 보다 더 클 필요가 없기 때문에 매력적이다. 그러나 더 작은 크기들을 가진 방사원이 사용될 수 있다면, 집광 렌즈들의 임의의 시스템을 필요로 하지 않는 조사 시스템의 다른 실시예들도 마찬가지로 매력이 있다. 그러한 조사 시스템의 제1실시예가 제20도에 도시되어 있다.

제20도에서 참조 번호(20)은 세로 방향이 광축(00′)과 일치하는 가늘고 긴 광선 아크를 갖는 램프 형태의 방사원을 다시 또 나타낸다. 이러한 램프의 큰 부분은 렌즈 플레이트(25)를 향해 램프에 의해 방출된 방사 빔의 많은 부분을 반사시키는 포물선형 반사기(80)로 둘러싸인다.

반사기(80)는 방사원(20)을 무한히 결상시킨다. 렌즈 플레이트(25)는 제2렌즈 플레이트(28)상에 플레이트 내의 다수의 렌즈들(26)에 대응하는 많은 방사원 영상들을 형성시킨다. 다른 영상들이 형성되는 다른 빔 부분들(b₁, b₂)이 반사기(80)의 다른 부분들로부터 시작되기 때문에, 그러한 모든 부분들은 방사원(20)에 대해 다른 방위를 가지며, 상기의 모든 영상들은 제21도에 도시된 바와 같이 렌즈 플레이트(28)에 대해 다른 방위를 가진다.

제21도에는 렌즈 플레이트(28)의 배면도가 도시되어 있으며, 상기 영상들은 참조 번호(81)로 표기된다. 직사각형 렌즈들은 다시 참조 번호(29)로 표기된다. 만약 최대 방사량이 디스플레이 패널(12)상에 집속되어야 한다면 렌즈들(29)의 높이와 폭은 영상들(81)의 높이와 폭 보다 더 커서 바람직하다.

다른 임의의 측정들없이 확대된 렌즈들(29)이 있는 조사 시스템의 이러한 양호한 실시예는 실제로 매우 적절하지 않은데, 이것은 렌즈 플레이트(28)의 표면에 따라 다른 투명 렌즈 시스템(C)의 개구 크기가 너무 크게될 수 있기 때문이다. 이러한 것을 방지하기 위해, 방사원은 영상 투영 장치들에 지금까지 사용된 방사원들의 크기들 보다 더 작은 크기들을 갖는 방사원이 사용된다. 렌즈들의 크기들 및 투영 렌즈 시스템의 개구 크기는, 렌즈들(29)의 표면들이 영상들(81)보다 더 크다는 사실에도 불구하고 제한된 상태로 유지될 수 있다.

제20도에서 렌즈들(31,34)은 제2도, 제5도, 제6도, 제10도, 제18도, 제19도에 도시된 실시예들의 대응하는 렌즈들과 동일한 기능들을 갖는다.

제22도는 디스플레이 패널(1)상의 강도 분포가 이용될 수 있는 합성 렌즈 플레이트(70)와 포물선 반사기(80)를 가지고 있는 조사 시스템의 한 실시예를 도시한다. 정면과 배면에 렌즈 표면들을 갖는 다수의 투명 봉들로 구성된 렌즈 플레이트는 제19도를 참조하여 기술한 바와 동일한 방식으로 기능한다. 포물선형 반사기와 렌즈 플레이트(70)의 결합체는 가장자리에서 크기가 더 작은 포물선의 개구 크기가 렌즈 플레이트의 개구에 대응하여 같은 스루풋을 유지하면서도 더 큰 효율이 얻어진다는 이점을 더 제공한다. 더욱이 조사 시스템은 램프의 일부분이 렌즈 플레이트의 공동 안으로 조사하기 때문에 더욱 소형으로 주어질 수 있다.

제23도는 제20도와 같은 형태의 조사 시스템을 도시한 것이지만, 이러한 시스템에서 포물선형 반사기는 여분의 렌즈(86)와 타원형 반사기(85)로 대체된다. 방사원(20)은 예컨대, 세로 방향이 광축(00′)과 일치하는 가늘고 긴 램프이다. 이러한 방사원은 타원형 반사기의 제1초점(F1)내에 배열된다. 반사기는 제2초점(F₂)에 영상(20′)을 형성시킨다. 렌즈(86)는 소스(20)와 영상(20')으로부터의 방사 빔을 평행으로 시준하여 플레이트(25)의 렌즈들은 플레이트(28)의 렌즈들과 동일한 폭과 높이를 가지게 된다.

제24도에 도시된 바와 같이 반사기(85)로부터 오는 수렴빔의 경로에 제1렌즈 플레이트를 배열시키는 것이 또한 가능하다. 플레이트(25)의 렌즈들의 폭과 높이는 플레이트(28)의 렌즈들의 폭과 높이 보다 더 크다. 플레이트들 상에 입사하는 빔의 집중성을 교정시키는 렌즈(87)는 제2렌즈 플레이트 뒤에 배열된다.

타원형 반사기를 사용할 때 소스의 영상이 제1렌즈 플레이트 상에 형성되는 것이 확실하게 될 수 있다. 제25도는 이러한 경우의 실시예를 도시한 것이다. 렌즈 플레이트들(25, 28)은 더 작은 크기들을 가질 수 있다. 빔(b)을 텔레센트릭(telecentric)시켜 빔의 모든 광선들이 제1렌즈 플레이트(25) 상에 수직으로 입사하게하는 렌즈(88)는 이러한 렌즈 플레이트 정면에 배열될 수 있다.

제20도와 제23도의 조사 시스템과 동일한 형태의 조사시스템의 다른 실시예가 제26도에 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 반사기(90)는 쌍곡선의 형태이다. 이러한 반사기는 방사원(20)으로부터의 방사 빔을 발산 빔으로 집속시키며, 그것은 그러한 것은 반사기 좌측의 허상 소스 영상(20″)으로부터 오는 것처럼 보인다. 제26도에 도시된 바와 같이, 제1렌즈 플레이트(25)는 이러한 발산빔의 경로에 배열될 수 있으며, 제1렌즈 플레이트(25)의 렌즈들은 제2렌즈 플레이트(28)보다 폭과 높이가 더 작다. 빔의 발산을 보정하는 렌즈(91)는 제2렌즈 플레이트 뒤에 배열된다. 반사기로부터 오는 빔을 평행으로 변환시키도록 쌍곡선형 반사기와 제1렌즈 플레이트 사이에 렌즈(92)를 또한 배열시킬 수 있다. 그러면 제1 및 제2렌즈 플레이트들의 렌즈들은 또한 동일한 폭들과 높이들을 가질 수 있다.

제27도는 더 큰 방사원(20)이 사용될 수 있는 제20도 및 제21도에 따른 조사 시스템의 변형체를 도시한 것이며, 투영 렌즈 개구의 크기는 그럼에도 불구하고 제한된 상태로 유지될 수 있다.

이것은 제2렌즈 플레이트(28)의 렌즈들(29)을, 이러한 렌즈들 상에 다른 방향들로 형성된 방사 빔의 스포트들(81)이 가능한 한 만족스럽게 상기 렌즈들을 채우는 형태로 함으로써 이루어진다.

따라서 상기 렌즈들이 서로 결합되고 결합 표면이 대략 원형이 되는 것이 보증된다. 제27도에 도시된 바와 같이, 렌즈들(29)은 육각형이며 벌집 모양 구성으로 배열된다. 앞서 설명된 실시예와는 다르게, 제27도에 따른 조사 시스템에서 플레이트의 렌즈들(29)은 플레이트(25)의 렌즈들(26)의 구성과는 다르게 배열된다.

제28도는 정면도로 렌즈 플레이트(28)의 다른 실시예를 나타낸다. 렌즈들(29)의 표면들은 등변 삼각형의 형태를 가져 다른 방향의 방사 빔의 스포트들은 같은 정도로 거기에 맞는다. 제28도의 플레이트(28)는 제27도의 플레이트 보다 더 많은 렌즈들, 즉 18개 대신에 38개를 포함한다. 한편으로는 더 많은 렌즈들이 물체인 디스플레이 패널(1)에 더 나은 조명 균일성을 나타내지만, 다른 한편으로는 더 많은 렌즈 가장자리들이 있어 더 많은 방사 빔이 회절될 것이다. 실제로 플레이트당 렌즈들의 수를 선택하는 것은 용인될 수 있는 회절 및 원하는 조명 균일성 사이의 타협이 될 것이다.

제29도는 세로 방향이 광축(00′)과 평행한 가늘고 긴 방사원(20)과 포물선형 반사기(80)를 갖는 조사 시스템의 다른 실시예를 도시한다. 제2렌즈 플레이트(28)의 렌즈들(29)의 표면들은 원의 세그먼트들의 형태를 가지며, 투영 렌즈 시스템(C)와 엔트런스 퓨필에 대한 최적의 적합성을 나타낸다. 플레이트(28)에서 렌즈들(29)의 구성은 플레이트(25)에서 렌즈들(26)의 구성과는 완전히 다르다. 렌즈(29₁)는 렌즈(26₁)에 결합되고, 렌즈(29₂)는 렌즈(26₂)에 결합되는 등등이다. 렌즈들(26)은 물론 그들을 통과하는 서브빔들의 주축이 렌즈들(29₁-29₁₀)의 중앙쪽으로 향하는 방식으로 설계된다.

렌즈들(29)의 횡단면들은 링의 세그먼트들이 될 수도 있다. 이러한 렌즈들은 제30도에 도시된 바와 같이 한 개의 링, 2개의 링들 또는 다수의 링들로 배열될 수 있다.

제31도에 도시된 바와 같이, 렌즈 플레이트는 링 세그먼트들인 횡단면들을 갖는 한 세트의 렌즈들 뿐만 아니라, 원의 세그먼트들인 횡단면들을 갖는 한 세트의 렌즈들을 또한 포함할 수 있다.

모든 실시예들에 있어서, 도시한 두 제1렌즈 플레이트(25) 및 제2렌즈 플레이트의 렌즈들을 또한 포함할 수 있다.

제27도, 제28도, 제29도에 도시된 조사 시스템에 있어서, 포물선형 반사기(80)는 제25도 및 제26도에 도시된 바와 같이 타원형 반사기(85) 또는 쌍곡선형 반사기(90)로 대체될 수 있다.

제32도는 색 투영 텔레비젼 장치의 한 실시예를 도식적으로 도시한 것이다. 이런 장치는 3개의 주요부, 즉 조사 시스템(A), 디스플레이 시스템(B), 줌 렌즈와 같은 투영 렌즈 시스템(C)를 포함한다. 조사 시스템의 주축(00′)은 도시된 실시예에서 3개의 서브축들로 우선 분할되는 장치의 광축(DD′)과 정렬되며, 그 서브축들은 나중의 스테이지에서 투영 렌즈 시스템의 광축(EE′)과 일치하는 하나의 광축으로 결합된다.

조사 시스템(A)으로부터의 빔은 예컨대 청색 성분(b_B)을 반사시켜, 나머지 빔을 통과시키는 다이크로익 미러인 색 선택 반사기(100)상에 입사한다. 이런 빔 부분은 녹색 성분(bG)을 반사시키고, 적색 빔을 투영 렌즈 시스템에 반사시키는 반사기(102)로 나머지 적색 성분(b_g)을 통과시키는 제2색 선택 반사기(101)에 도달한다. 반사기(102)는 회색 반사기 또는, 적색 광에 최적화되는 반사기가 될 수 있다. 청색 빔은 회색 또는 청색 선택 반사기(103)에 의해 액정 패널형의 디스플레이 패널(106)로 반사된다. 이 패널은 투영될 영상의 청색 성분이 이 패널 상에 나타나도록 공지 방식으로 전자 구동된다. 청색 정보로써 변조된 빔은 청색 빔을 통과시키고 녹색 빔을 반사시키는 색 선택 반사기(104)와, 청색 빔을 반사시키는 다른 색 선택 반사기(105)를 통해 투영 렌즈 시스템(C)에 도달한다. 녹색 빔(b_G)은 녹색 성분으로 변조되어, 색 선택 반사기(104 및 105)에 의해 투영 렌즈 시스템(C)에 연속적으로 반사되는 제2디스플레이 패널(107)을 횡단한다. 적색 빔(b_R)은 적색 성분으로 변조되어 색 선태 반사기(105)를 통해 투영 렌즈 시스템에 도달하는 제3디스플레이 패널(108)을 횡단한다.

청색, 적색, 녹색 빔들은 투영 렌즈 시스템의 입력부에서 중첩되어 색 영상이, 제32도에는 도시되지 않은 투영 스크린 상에 상기 시스템에 의해 확대된 형태로 결상되는 상기 입력부에서 발생된다.

조사 시스템(A)의 출력과 각각의 디스플레이 패널(106, 107, 108)사이의 광학 경로 길이들은 동일하여 빔들(b_B, b_G, b_R)의 횡단면들이 디스플레이 패널의 위치에서 동일하여 바람직하다. 또한 디스플레이 패널들(106, 107, 108)과 투영 렌즈 시스템의 입력 개구 사이의 광학 경로 길이들은 동일하여 다르게 채색된 장면들이 투영 스크린 상에 만족스럽게 중첩되어 바람직하다.

디스플레이 패널들(106, 107, 108)의 전면에 배열된 각각의 렌즈(109, 110, 111)는 제2도, 제20도, 제23도, 제27도, 제29도의 렌즈(34)에 대응하며, 조사 시스템의 엑싯(exit)면으로부터 나온 모든 방사 빔이 투영 렌즈 시스템 C의 엔트런스 퓨필(puil)내에 확실히 집속되게 한다.

제33도는 반사 디스플레이 패널들(120, 121, 122)을 가진 색 영상 투영 장치의 한 실시예를 도시한다. 본 발명에 따른 조사 시스템에 의해 공급된 빔(b)은 두 다이크로익 미러들(126, 127)로 구성된 소위 다이크로익 크로스(dichroic cross; 125)에 의해 다르게 채색된 3개의 색 빔들(b_R, b_G, b_B)로 분리된다.

상기 제33도내의 단일 렌즈로 도시된 투영 렌즈 시스템(C)은 디스플레이 패널들에 의해 반사된 빔(b_RE)의 방사 빔만을 집속하며 조사 시스템에 의해 공급된 빔(b_ON)의 방사 빔은 집속하지 않는다.

빔들(b_ON및 b_RE)이 투영 렌즈 시스템과 디스플레이 패널 사이의 거리를 크게 하지 않고 상기 시스템의 위치에서 충분히 분리되게 하기 위하여, 프리즘(115)의 합성 시스템의 형태의 각도 종속 빔 분리기가 이용된다. 이 시스템은 유리 또는 합성 물질로된 두 투명 프리즘들(116 및 117)을 가지며, 그 사이에는 공기(118)층이 존재한다. 프리즘 물질의 굴절율 n_m(n_m은 예컨대 1.5임)은 공기의 굴절율 n₁(n₁₌1.0)보다 더 크므로, 아래와 같은 소위 임계각(θ_g)보다 크거나 같은 큰 각도(θ_i)에서의 프리즘 및 공기간의 인터페이스에 입사하는 방사 빔은 전체적으로 반사된다.

임계각 보다 작은 각도에서 인터페이스에 입사하는 빔은 완전히 전송된다. 제33도에 따른 실시예에 있어서, 프리즘(116, 117)의 굴절율과 공기층(118)의 방위는 조사 시스템(A)로부터 나온 빔(b_ON)이 디스플레이 시스템을 향해 인터페이스(116, 118)에 의해 전체적으로 반사되고, 상기 시스템으로부터 나온 빔(b_RE)은 상기 인터페이스에 의해 완전히 통과 되도록 선택된다. 이런 목적으로 인터페이스상의 빔(b_ON) 및 빔(b_RE)의 입사각은 제각기 임계각 보다 크거나 작다.

프리즘의 시스템은 빔(b_RE)의 주요 광선이 빔(b_ON)의 각도에 대해 대략 90°가 될 수 있는 큰 각도로 연장되게 한다. 따라서, 투영 렌즈 시스템(C)은 디스플레이 시스템에 가깝게 배열되어 영상 투영 장치의 길이가 프리즘 시스템이 없을 때보다 상당히 짧게 될 수 있다.

빔(b_ON)이 디스플레이 시스템을 통과하여, 프리즘 시스템의 아래에 배열되는 방식 및 빔(b_RE)이 투영 렌즈 시스템(C)으로 반사되는 방식으로 빔(b_ON및 b_RE)의 방향들에 대해 인터페이스(116, 118)의 방위를 선택할 수 있다. 색 빔 투영의 경우에, 후자의 배열은 더 적은 색 수차들(color aberrations)이 변조된 빔(b_RE)에서 일어난다는 이점을 제공한다.

제33도에서, 인터페이스(116, 118)에 의해 반사된 빔(b_ON)은 예컨대 청색 빛을 반사시키는 제1다이크로익 미러(126)에 입사한다. 청색 성분(b_ON,_B)은 청색 서브 영상이 발생되는 디스플레이 패널(122)에 입사하고, 청색 영상 정보로 변조된 빔(b_RE,_B)은 패널(122)에 의해 다이크로익 크로스(125)로 반사된다. 다이크로익 미러(126)에 의해 통과된 적색 및 녹색 성분을 가진 빔은 적색 성분(b_ON,_R)을 디스플레이 패널(120)로 반사시키는 제2다이크로익 미러(127)에 입사한다. 적색 서브 영상은 이런 패널 내에서 발생된다. 적색 영상 정보로 변조된 빔(b_RE,_R)은 다이크로익 크로스(125)로 반사된다. 미러(127)에 의해 통과된 녹색 빔 성분(b_ON,_G)은 녹색 디스플레이 패널(121)에 의해 변조되고, 빔 성분(b_RE,_G)으로서 다이크로익 크로스(125)로 반사된다. 다이크로익 미러(126 및 127)가 복귀 빔 성분들(b_RE,_B및 b_re,_R)을 반사시켜, 빔 성분(b_RE,_G)을 통과시키므로 이들 빔 성분들은 색 영상 정보로 변조되는 한 빔(b_RE)에 결합된다.

편광기(10) 및 분해기(11)는 각각 조사 시스템 A 및 디스플레이 시스템 사이와, 다스플레이 시스템 및 투영 렌즈 시스템 사이에 배열되어 이들 소자들이 동시에 3개의 색 성분들에 적용하고 상기 소자들의 개별 시스템은 각각의 색 성분에 필요치 않아 바람직하다.

직접 구동된 반사 액정 디스플레이 패널은 특히 미합중국 특허 제4,239,346호에 기술되어 있다.

색 영상 투영 장치는 단 하나의 디스플레이 패널, 3개의 단색 패널들을 가진 디스플레이 시스템 대신에 합성 또는 색 패널을 가진 디스플레이 시스템을 또한 가포함할 수 있다. 이런 색 패널은 예컨대 단색 패널의 픽셀수의 3배 만큼 많은 다수의 패널들을 포함한다. 색 패널의 화소들은 적색, 녹색, 청색의 서브 영상이 발생되는 3개의 그룹 내에 배열된다. 각각의 그룹의 픽셀은 투여 스크린 상의 픽셀과 결합된다. 그러면 개별 색 필터는 예컨대 각각의 픽셀의 정면에 배열되며, 그 필터는 관련 픽셀에 대해 원하는 색만 통과시킨다.

색 패널은 색 영상 투영 장치가 제1도, 제2도, 제20도, 제23도, 제27도, 제29도에 도시된 바와 같은 구성을 가질 수 있는 전송 패널이 될 수 있다. 색 패널이 반사 패널이면, 색 영상 투영 장치는 예컨대 제31도에 도시된 바와 같이 색 패널이 단색 패널(121)의 위치에 배열되는 구성을 가질 수 있으며, 다이크로익 크로스(125)뿐만 아니라 패널들(120,122)은 생략되었다.

제34도는 각각 주요 색들인 녹색, 청색, 적색에 대한 3개의 색 채널들(130, 131, 132)을 이용하는 색 영상 투영 장치의 개략적인 평면도이다. 각각의 색 채널은 본 발명에 따른 조사 시스템(A), 렌즈(34), 전송 디스플레이 패널(121)을 갖는다. 이들 소자들은 녹색 채널(130)내에 도시된다. 대응 소자들은 다른 채널들내에서 동일한 방식으로 배열된다. 영상 정보로 변조된 다르게 채색된 빔들(b_G, b_B및 b_R)은 예컨대 다이크로익 크로스(125)에 의해 한 빔(b_RE)으로 결합되며, 상기 빔은 투영 렌즈 시스템(C)에 의해(도시되지 않음) 디스플레이 스크린 상에 투영된다.

본 발명에 따른 조사 시스템은 액정 디스플레이 패널을 조사하기 위해 이용될 뿐만 아니라, 광 도전층 및 액정 재료층과 공동하여 음극선관을 이용하는 디스플레이 시스템을 조사하는 데에 이용되며, 상기 디스플레이 시스템은 미합중국 특허 제4,127,322호에 기재되어 있다.

본 발명은 일반적으로 비구면 물체가 조사되어야 하고, 방사원에 의해 공급된 방사 빔이 매우 효율적으로 사용되어야 하는 경우에 이용될 수 있다.

Claims (41)

1. 영상 투영 장치로서, 투영될 영상들을 생성시키기 위해 직사각형 표면의 적어도 한 디스플레이 패널을 갖는 정보 디스플레이 시스템과, 투영 스크린 상에 상기 영상들을 투영하는 투영 렌즈 시스템과, 주축을 따라 광학 방사 빔을 공급하고, 상기 적어도 한 디스플레이 패널을 조사하는 조사 시스템을 구비하며, 상기 조사 시스템은 방사원과, 상기 방사원에 의해 방출된 방사 빔을 집속시키는 오목 반사기와, 상기 방사 빔의 경로 내에 배열된 렌즈 시스템을 포함하는 영상 투영 장치에 있어서, 상기 렌즈 시스템은 주축에 수직인 평면 내에서, 모두 동일한 직사각형 형태를 갖는 다수의 제1렌즈들이 제공된 제1렌즈 플레이트와, 제1렌즈들의 수에 비례하는 다수의 제2렌즈들이 제공된 제2플레이트와, 제3렌즈를 잇따라 포함하며, 상기 제1렌즈 플레이트는 입사하는 상기 방사 빔을 제1렌즈들의 수와 동일한 다수의 서브빔들로 분리시키고, 그 서브빔들은 제2렌즈들의 평면 내에서 최소한으로 수축하며, 서브 빔들의 주 광선들은 대응하는 제2렌즈들의 중앙을 향하며, 제2렌즈 플레이트와 함께 제3렌즈는 중첩된 형태로 제1렌즈 상에 형성된 방사 빔의 스포트들을 물체 평면에 결상시키며, 제1렌즈들의 형태는 상기 적어도 한 디스플레이 패널의 형태와 일치하는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
2. 제1항에 있어서, 제3렌즈는 제2렌즈 플레이트와 통합되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
3. 제1항에 있어서, 적어도 한 렌즈 플레이트의 렌즈들은 비구면인 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
4. 제1항에 있어서, 제2렌즈들의 수는 제1렌즈들의 수와 동일한 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제2렌즈들의 수는 제1렌즈들의 수의 두배인 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1렌즈들은 제1렌즈 플레이트의 표면이 그 위에 입사하는 방사 빔의 단면과 대략 동일하게 되는 크기이며, 그러한 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2렌즈들은 제2렌즈 플레이트가 대략 원형이 되도록 하는 형태이며, 그러한 방식으로 배열되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1렌즈들은 제1매트릭스에 따라 배열되고, 주축과 수직인 평면 내의 제2렌즈의 단면은 제1렌즈의 단면과 같은 형태를 가지며, 제2렌즈는 제1매트릭스에 적합한 제2매트릭스에 따라 배열되며, 제2렌즈의 폭/높이 비율은 상기 물체 단면의 비율에 대응하는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 제1렌즈 플레이트 상에 입사하는 방사 빔은 평행 빔이며, 제1렌즈들의 폭과 높이는 제2렌즈들의 폭과 높이와 동일한 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
10. 제8항에 있어서, 상기 제1렌즈 플레이트 상에 입사하는 방사 빔은 발산빔이며, 제1렌즈들의 폭과 높이는 제2렌즈들의 폭과 높이보다 더 작은 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
11. 제8항에 있어서, 상기 제1렌즈 플레이트 상에 입사하는 빔은 수렴빔이며, 제1렌즈들의 폭과 높이는 제2렌즈들의 폭과 높이보다 더 큰 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
12. 제8항에 있어서, 상기 제1렌즈 플레이트는 방사원의 제1영상이 형성되는 평면 내에 배열되고, 상기 영상은 렌즈 플레이트들 및 수반하는 렌즈에 의해 물체 상에 재결상되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
13. 제8항에 있어서, 상기 방사원의 축소 영상은 제2렌즈들의 각각에 형성되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
14. 제8항에 있어서, 상기 2개의 렌즈 플레이트들은 2개의 외부 표면들을 갖는 한 플레이트 내에 통합되며, 상기 2개의 외부 표면들 중 하나는 제1렌즈들의 매트릭스를 지지하고, 다른 하나는 제2렌즈들의 매트릭스를 지지하는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 렌즈 플레이트는 관련된 제1 및 제2렌즈들의 쌍들이 제1 및 제2렌즈들 사이의 서로 다른 간격들을 갖도록 굴곡면을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
16. 제14항에 있어서, 관련된 제1 및 제2렌즈들의 각각의 쌍은 굴곡 엔트런스 및 엣싯 면들을 가진 투명 봉(rod)부를 형성하는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
17. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 최소한 하나의 렌즈 플레이트가, 관련된 렌즈와 함께 최소한 하나의 굴곡면을 가진 하나의 광학 소자내에 통합되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
18. 제17항에 있어서, 상기 관련된 렌즈는 평철형(planoconvex)이며, 렌즈들의 매트릭스가 렌즈의 평탄한 굴절면 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
19. 제17항에 있어서, 상기 렌즈들의 매트릭스는 렌즈의 굴곡 굴절면 상에 배열되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
20. 제17항에 있어서, 렌즈의 굴곡 굴절면은, 렌즈들의 매트릭스가 배열된 대체로 평탄한 면으로 대체되고 각 렌즈는 관련 매트릭스 렌즈의 위치에서 최초의 굴곡 굴절면의 곡률에 관련된 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
21. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사기는 상기 시스템의 광축에 수직이며 방사원의 중심을 통해 평면의 한 측면에서의 방사원에 의해 방출된 방사 빔을 모으기만 하는 구면 반사기이며, 집광 렌즈 시스템이 상기 평면의 다른 측면 및 제1렌즈 플레이트의 정면에 배열되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
22. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반사기는 상기 시스템의 광축에 수직이며, 방사원의 중심을 통해 평면의 한 측면에서 방사원에 의해 방출된 방사 빔을 모으기만 하는 구면 반사기이며, 2개의 집광 렌즈 시스템들이 상기 평면의 다른 측면에 배열되며, 그 각각의 시스템은 방사원 및 반사기로부터 방사 빔의 서로 다른 부분을 모으는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
23. 제21항에 있어서, 상기 방사원은 긴 형태를 가지며, 방사원의 길이 방향은 주축과 수직인 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
24. 제21항에 있어서, 각각의 집광 렌즈 시스템은 최소한 하나의 굴절면이 비구면인 한 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
25. 제21항에 있어서, 각각의 집광 렌즈 시스템은 최소한 하나의 예비 렌즈 소자가 연속되는 단일의 주 집광 렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
26. 제22항에 있어서, 상기 제1렌즈 플레이트는 제각기 제1 및 제2집광 렌즈 시스템 내에 배열되는 2개의 제1렌즈 플레이트들로 분할되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
27. 제1항에 있어서, 상기 반사기는 방사원의 큰 부분을 에워싼 포물선형 반사기인 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
28. 제1항에 있어서, 상기 반사기는 방사원의 큰 부분을 에워싼 타원형 반사기인 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
29. 제28항에 있어서, 시준 렌즈가 상기 반사기와 제1렌즈 플레이트 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
30. 제1항에 있어서, 상기 반사기는 방사원의 큰 부분을 에워싼 쌍곡선형 반사기인 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
31. 제30항에 있어서, 시준 렌즈가 반사기와 제1렌즈 플레이트 사이에 배열되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
32. 제27항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2렌즈 플레이트의 렌즈들의 폭과 높이는 상기 렌즈들 상에 형성된 영상들의 폭과 높이 보다 더 큰 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
33. 제27항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방사원은 긴 형태를 가지며, 방사원의 길이 방향은 주축과 평행인 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
34. 제33항에 있어서, 주축에 수직인 평면 내의 제2렌즈들의 단면은 3n 다각형이며, 여기서 n=1,2,..이며, 외부 렌즈들의 외부 측면들은 외접된 원형의 국부 곡률을 대략 따르며, 각각의 외부 렌즈의 최소한 두 측면들과 모든 다른 렌즈들의 모든 측면들은 인접한 렌즈들의 측면들과 관련되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
35. 제34항에 있어서, 상기 제2렌즈들의 단면은 육각형인 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
36. 제33항에 있어서, 상기 제2렌즈들의 단면은 원형의 세그멘크들이고, 상기 렌즈들은 서로 결합되고, 상기 제2렌즈 플레이트는 둥근 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
37. 제33항에 있어서, 상기 제2렌즈들의 단면은 링의 세그멘트들이고, 상기 렌즈들은 서로 결합되고, 상기 제2렌즈 플레이트는 둥근 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
38. 제37항에 있어서, 상기 제2렌즈들은 최소한 두 링들 내에 배열되는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
39. 제33항에 있어서, 상기 제2렌즈 플레이트는 단면들이 원형의 세그멘트들인 제1세트의 렌즈들과, 단면들이 링의 세그멘트들이고, 최소한 하나의 링내에 배열되는 제2세트의 렌즈들을 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
40. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 3원색인 적색, 녹색 및 청색용의 세 개의 색 채널들과, 상기 색 채널 각각의 개별 디스플레이 패널과, 상기 조사 시스템으로부터의 방사 빔의 경로에 배치되어 상기 빔을 적색 채널에 대해서는 적색 빔으로, 녹색 채널에 대해서는 녹색 빔으로, 청색 채널에 대해서는 청색 빔으로 분리하는 색 분리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.
41. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 3원색인 적색, 녹색 및 청색용의 세 개의 색 채널들을 포함하고, 상기 조사 시스템은 상기 색 채널들 중의 한 채널에 결합되고, 각각의 다른 색 채널은 상기 조사 시스템과 유사한 개별 조사 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 투영 장치.

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