KR100306826B1 - 이미지투사장치 - Google Patents

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KR100306826B1 KR1019940005686A KR19940005686A KR100306826B1 KR 100306826 B1 KR100306826 B1 KR 100306826B1 KR 1019940005686 A KR1019940005686 A KR 1019940005686A KR 19940005686 A KR19940005686 A KR 19940005686A KR 100306826 B1 KR100306826 B1 KR 100306826B1
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알란카미첼
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요트.게.아. 롤페즈
코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

최소한 하나의 디스플레이 패널(26,27,28)과, 투사 렌즈 시스템(C) 및 촛점 에러 검출시스템을 포함하는 이미지 투사 장치가 기술된다. 촛점에러 검출시스템은 촛점 측정 비임(b)을 전달하는 보조 복사 광원(50)과, 투사스크린(D)에 의해 확산적으로 반사된 복사를 포획하는 보조렌즈(61) 및 비임(b)에 의해 스크린에 형성된 스폿(s)의 사이즈를 측정하는 검출 유닛을 포함한다.

Description

이미지 투사장치
제1도는 공지된 영상 투사 장치의 다이어그램 도시도.
제2도는 본 발명에 따른 포커스 서보 시스템을 가진 이미지 투사 장치 도시도.
제3도는 본 장치에 사용하기 위한 투사 렌즈 시스템 도시도.
제4도는 포커스-에러 검출 시스템의 제1실시예도.
제5도는 상기 시스템을 위한 검출 유닛 도시도.
제6도는 포커스-에러 검출 시스템의 제2실시예도.
제7도는 상기 시스템에서의 출력 신호 도시도.
제8도는 축방향으로 이동하는 스폿을 가진 포커스-에러 검출 시스템의 제2실시예도.
제9도는 상기 시스템의 제1실시예도.
제10도는 본 시스템의 동작 원리 도시도.
제11도는 축방향으로 이동하는 스폿을 가진 포커스-에러 검출 시스템의 제2실시예도.
제12(a)도 및 제12(b)도는 다중 복사 광원을 가진 포커스-에러 검출 시스템의 제1실시예도.
제13(a)도 및 제13(b)도는 슬릿 다이어프램을 가진 포커스-에러 검출 시스템 도시도.
제14(a)도 및 제14(b)도는 원통 렌즈 및 슬릿 다이어프램을 가진 포커스-에러 검출 시스템 도시도.
제15도는 검출 유닛이 경사지는 이유와 방법 도시도.
본 발명은 투사될 이미지를 발생하는 최소한 하나의 디스플레이 패널을 구비하는 디스플레이 시스템과, 투사 스크린상에 상기 디스플레이 시스템으로 형성된 이미지를 투사하는 투사 렌즈시스템과, 촛점 측정 비임을 공급하는 보조 복사 광원으로 제공된 촛점-에러 검출 시스템 및 투사스크린에 의해 반사된 촛점 측정 비임 복사를 촛점에러 신호로 변환시키는 검출 유닛을 포함하는 이미지 투사 장치에 관한 것이다.
이미지 투사 장치는 광의의 의미를 가지며 예를들면, 비디오 이미지, 그래픽 이미지, 수치 정보 또는 이들의 결합과 같은 디스플레이 하는 장치를 포함하는 말이다. 이 이미지는 단색 및 컬러 이미지이다.
후자의 경우에, 상기 디스플레이 시스템은 3색 채널 예컨데, 디스플레이 패널을 각각 조정하는 원색의 적색, 녹색 및 청색을 포함한다. 디스플레이 패널은 음극선관의 디스플레이 스크린으로 구성되기도 하지만 액정 패널을 더 선호한다. 후자의 경우 디스플레이 시스템은 상기 패널 또는 패널들을 일루미네이션하는 일루미네이션 유닛을 포함한다.
전류 이미지 투사 장치는 이 투사 장치로부터 수미터에 위치하는 투사 스크린 상에서 확대된 이미지를 투사하는 줌렌즈의 형태로 하나의 투사렌즈 시스템을 포함하며, 투사거리는 이미지의 재 촛점을 원격제어 유닛을 통해 수동적으로 가능하도록 줌렌즈를 재 조정하므로써 변경할 수 있다. 또한 이미지 투사 장치의 광학적 소자는 특히 온도 변화 때문에 서로 관련하여 배치되는 결과 상기 투사된 이미지는 디포커싱된다. 따라서 공지된 이미지 투사 장치는 추가적양의 시간, 사용자의 주의력 및 전문적 지식을 요한다. 이미지 투사 장치가 자동 촛점 시스템으로 제공되는 경우 편리함이 상당히 높아지는데, 즉 이를 갖는 시스템은 디스플레이 패널 및 투사 스크린간의 거리가 측정되고 상기 측정과 관련하여 상기 투사 렌즈 시스템의 촛점이 자동적으로 조정된다.
보조 복사 광원이 비 가시적인 적외선 측정 비임을 스크린으로 방출하는 경우와 스크린에 의해 반사된 상기 복사 비임이 위치 감지 검출기로서 수신되는 경우에 이미지 투사 장치는 일본 특허 출원(고까이) 제3-149538호에서 명시하고 있다. 상기 스크린과 기준면간의 거리, 복사광원 및 검출기의 기준면은 3각 측량 시스템으로 언급되는 시스템에 의해 결정된다. 이 정보는 광축을 따르는 전체 투사 렌즈시스템을 배치하는데 사용되는 결과 이 시스템과 스크린간의 거리는 투사 렌즈 시스템의 촛점거리에 적용할 수 있다. 이런 시스템은 측정 비임이 투사 렌즈 시스템 및 디스플레이 패널에 광학적으로 결합되지 않는 단점을 가지는 결과 상기 투사렌즈 시스템의 촛점 거리는 항상 스크린 및 디스플레이 패널간의 거리에 항상 적용된다고는 할수 없다.
본 발명의 목적은 새로운 개념에 기초로 해서 매우 유효하고 비용이 절감되는 이미지 투사 장치용 촛점 에러 검출 시스템을 제공하는 것이다. 이를 완성하기 위해서는 본 발명에 따른 이미지 투사 장치가 다음과 같은 특징을 갖는다. 즉 투사 렌즈 시스템에서 관측되는 평면에 배치된 보조 복사광원이 효과적으로 디스플레이 패널의 평면과 일치하며, 보조 복사 광원이 투사 렌즈 시스템에 의해 투사 스크린상에 스폿으로서 이미지되어야 하고, 보조 렌즈 시스템은 검출 유닛상의 제2스폿으로 상기 스폿을 이미징 하는데 제공되며 이 유닛은 스폿 사이즈 측정 유닛임을 특징으로 한다.
이 촛점-에러 검출 시스템은 디스플레이 패널이 투사 스크린상에 항상 선명하게 이미지 되는가를, 상기 투사 스크린과 이미지 투사 장치간의 거리가 무관한가를 검출하므로써, 예컨데 투사렌즈 시스템의 촛점거리가 다른 경우에도 조정할 수 있다. 또한, 촛점 에러는 투사 렌즈 시스템을 통해 측정된다. 또한, 촛점 에러는 투사 렌즈 시스템을 통해 측정된다.
공개 심사를 위해 공개된 일본 특허 출원 제3-239085호의 요약서는 상기 촛점에러가 투사 렌즈 시스템을 통해 측정되는 경우에 촛점 에러 검출 시스템을 갖는 이미지 투사장치를 나타내고 있다. 그러나, 촛점 측정 비임은 디스플레이 패널의 평면에 효과적으로 배열된 보조 복사 광원에 의해 공급되지 않고 투사 비임을 공급하는 주복사 광원으로부터 공급되는데, 이 광원은 디스플레이 패널 뒤에 배치된다. 공지된 장치에서, 주 복사 광원 및 투사 스크린간의 거리가 측정되며 디스플레이 및 투사스크린간의 거리는 측정되지 않는다. 더욱더, 이 장치에서 촛점 측정 비임은 투사 스크린상의 스폿에 촛점되지 않고, 촛점에러를 측정하는 동안 이 채널 바깥쪽에 있는 하나의 칼러 채널에 정상적으로 배치된 반사체를 이동하는데 필요하며 그 결과, 촛점 측정 비임은 상기 거울 뒤의 광 경로에 위치한 센서에 도달할 수 있다.
반사된 촛점 측정 비임은 보조 렌즈 시스템에 의해 포획되는 투사 스크린에 의해 반사된 촛점 측정 비임 복사의 일부로서 형성된 비임으로 검출 유닛에 도달한다. 상기 투사 스크린은 관측자의 넓은 공간을 통해 디스플레이 시스템으로부터 신호-광을 확대해야 하기 때문에, 이는 촛점 측정 비임용 확산 반사체로 동작한다. 결과적으로, 투사 스크린에 의해 반사된 촛점 측정 비임 복사의 일부는 검출시스템에 집광되도록 하기 위해 보조 렌즈 시스템에 유입된다. 반사된 촛점 측정 비임의 일부의 강도는 안정한 촛점-에러 신호를 발생하는데 충분히 크다.
상기 투사 렌즈 시스템의 촛점 길이의 조정은 촛점-에러 신호의 제어하에 광축을 따라 전체 투사 렌즈 시스템을 이동하여 영향을 주게 된다.
투사 렌즈 시스템이 줌렌즈인 경우에 이미지 투사 장치는 촛점 에러 신호가 줌렌즈의 조절가능한 렌즈 그룹용 활성기에 인가되는 것을 특징으로 한다.
조정가능한 렌즈 그룹은 줌렌즈의 측면그룹으로 언급된 그룹이다.
자동 촛점 에러 검출 시스템이 줌 투사렌즈 시스템의 측면 그룹을 제어하는 경우에 이미지 투사 장치는 공보된 일본 특허출원(코까이) 제3-141336호에 기술되어 있음을 주목해야 한다.
이미지 투사 장치는 보조 복사 광원이 이 패널 바깥쪽에 있는 디스플레이 패널의 평면에 존재한다.
따라서, 상기 스크린은 가장 큰 사이즈의 투사된 이미지 보다 더 큰 자명한 사실이다.
이미지 투사 장치의 양호한 실시예에서 보조 복사 광원이 예각으로 투사 렌즈 시스템의 광축에 연장되는 파장 선택 반사체에 대하여 디스플레이 패널의 평면의 미러 이미지의 하나의 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 것은 더 이상 불필요하다.
이 반사체는 디스플레이 패널로부터 가시광선은 반사하고, 복사 예컨데, 보조 복사 광원으로부터 적외선 복사는 투과시키는 다이크로익 미러 같은 것이다.
본 실시예는 예각은 45°인것과 보조 복사광원은 상기 광축과 우수라인에 있음을 더 특징으로 한다.
따라서 촛점에러는 투사 렌즈 시스템의 광축에서 측정되기 때문에 촛점 측정비임이 투사 스크린에 수직으로 입사하는 있점이 있다.
또한, 검출 유닛에 관한 몇가지 실시예가 가능하다. 이런 유닛의 제1실시예는 제2스폿이 투사스크린의 보조복사 광원의 정확한 이미징에 형성되는 위치에서 배치된 CCD 포토다이오드 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 실시예에서 제2스폿의 사이즈는 전자적 수단으로 측정되며 광학소자의 수는 최소가 된다.
감지를 지속하는 동안 포획 범위를 증가시키기 위해서, 본 실시예와 나중에 기술되는 타실시예는 반사된 촛점 측정 비임이 검출 유닛에 유입되는지를 통해서, 검출 유닛의 제1표면은 보조 렌즈 시스템의 광축과 예각으로 배치된다.
포토다이오드 메트릭스를 갖는 본 실시예에서 택일적인 본 장치의 일 실시예서, 보조 광원은 투사 스크린에 선명하게 이미지되며, 광 검출기는 다이어프램 개구 뒤에 배치된다.
따라서 제2스폿의 사이즈는 다이어프램 개구를 통해 지나는 복사량을 검출하여 측정된다.
후자의 실시예에서 다이어프램 개구의 사이즈는 촛점 측정 비임이 투사 스크린에 촛점될 때 형성된 제2스폿의 사이즈와 일치한다.
택일적으로, 본 실시예에서 다이어프램 개구는 슬릿인데, 이 슬릿의 길이 방향은 제2스폿이 투사렌즈 시스템의 광축을 따라 투사 스크린의 위치에서 이동하는 것에 따른 방향에 평행하다. 따라서, 증가된 포획범위는 상기 감도가 지속될 때 획득된다.
또한, 큰 포획 범위를 갖는 타실시예에서, 검출 유닛이 이 계에서 보조 렌즈 시스템으로 관측하여 왜상 시스템과, 이 왜상 시스템의 최대 출력의 방향과 사실상 평행한 슬릿-방향으로 개구된 슬릿을 구비하는 다이어프램 및 광 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이 왜상 시스템은 하나 혹은 두개의 원통 렌즈 혹은 프리즘을 포함한다.
촛점 에러의 크기 및 부호를 알기 위해서 상기 모든 실시예는 투사스크린에 대하여 제1스폿을 주기적으로 이동시키는 수단을 제공하며, 검출 유닛의 출력은 신호처리회로의 한 입력과 결합되고 검출 유닛의 다른 입력은 제1스폿을 축방향으로 이동시키는 상기 수단과 결합된다.
상기 수단은 주기적 및 축방향으로 보조 복사 광원을 이동시키는 활성기 혹은, 주기적으로 투사렌즈 시스템 혹은 이 렌즈 시스템의 이동가능한 렌즈 그룹을 이동시키는 활성기에 의해 구성될 수 있다.
축방향을 투사 렌즈 시스템의 광축에 따른 수단이다.
검출 유닛의 출력 신호가 크기 및 촛점 에러의 부호를 지시하는 경우의 타실시예에서, 복사광원은 투사 렌즈 시스템의 광축에 평행한 제1방향 및 상기 제1방향에 수직한 제2방향 모두에서 각각 위치된 최소한 두 복사 방출 소자를 포함하며, 검출 유닛은 다수의 복사 방출 소자 대응하는 다수의 검출기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
제1도에서 블록 A는 광선 b를 방출하는 일루미네이션 시스템을 나타내며 이의 주요선은 이미지 투사 장치의 광축(00′)과 일치한다. 이 비임은 단색 이미지를 투사하는 경우에 하나의 디스플레이 패널(1)을 포함하는 이미지 디스플레이 시스템(B)에 입사한다. 이 패널은 예컨데 액정디스플레이(또는 LCD) 패널이다. 이런 패널은 두개의 투명판(2,3) 사이에 넣은 네마틱 형태나, 글라스와 같이 액정물질(4)의 층을 포함한다. 드라이브 전극(5 및 6)은 각 평판에 배치된다. 이들 전극은 다수의 행과 열로서 배치되므로서 디스플레이 패널에 다수의 화소(pixels)를 지정한다. 행렬 전극을 조정하므로서 조정된 다른 화소들은 드라이브 단자(7,8)를 수단으로 도식적으로 도시하고 있다. 따라서, 전기장은 액정 물질(4)을 교차하여 희망하는 위치에 인가할 수 있다. 그런 전기장은 물질(4)의 유효 굴절률의 변화를 야기하므로써 주어진 화소를 통해 지나는 광은 적절한 화소의 위치에서 국부적인 전기장의 부재 혹은 존재에 따라 편극 방향의 회전을 겪게 되거나 겪지 않는다.
이 수동-드라이브 이미지 디스플레이 패널 대신에, 능동-디스플레이 패널이 이용된다. 최종 언급된 디스플레이 패널에서, 지지판중 하나는 전극을 포함하는 반면, 다른 평판은 반도체 드라이브 전자로써 제공된다. 이제 각각의 화소는 예를들면 박막 트랜지스터와 같이 자체 능동 드라이브 소자에 의해 조정된다. 양 형태의 직접 드라이브 디스플레이 패널은 예를들면 유럽 특허 출원 번호 제0266 184호에 기술되어 있다.
디스플레이 패널에 입사하는 비임은 편극되는데, 양호하게는 선형 편극되어 있다. 그러나, 일루미네이션 시스템(A)은 비편극된 광을 발생한다. 편극의 희망하는 방향을 갖는 선형 편극된 성분은 이 빛으로부터 편광기(10)에 의해서 선택된다. 편극의 방향을 갖는 검광자(analyzer; 11)는 예를들면, 디스플레이 패널에 의해 통과된 광로에 배치된 편광기(10)의 방향과 효과적으로 평행하다. 결국, 에너지화되고 비임의 편극방향을 변경하지 않은 이들 화소로부터의 빛은 투사 렌즈 시스템(C)을 향해 검광기에 의해 투과된다. 90°를 통해 비임의 편극 방향을 회전시키는 비에너지화된 화소로부터의 빛은 검광기에 의해 블럭된다. 따라서 검광기는 비임의 편극 변조를 강도 변조로 변화시킨다. 투사 렌즈 시스템(C)은 투사 스크린(D)상의 패널(1)에 형성된 이미지를 투사한다. 이 투사된 이미지는 관측자(W)에 의해 관측된다.
일루미네이션 시스템은 고출력 램프와, 한쪽 램프에 배치된 반사체 및 다른쪽 램프에 배치된 콘덴서 시스템을 포함한다. 이 콘덴서 시스템은 미국 특허 제5,046,837호에 기술한 바로 설치되고 빛-수집 출력 뿐만 아니라 저 처리량을 가지는 결과, 투사렌즈(C)와 같은 투사장치에서 수치 장치 및 다른 광 소자의 단면은 한정되어 남게되는데, 이는 고가의 상기 장치에서 좋은 효과를 갖는다.
일루미네이션 시스템은 유럽특허 출원번호 제0395 156호에 기술된 바로 양호하게 설치되며, 외부 소자로서 두개의 렌즈판을 포함한다. 따라서, 디스플레이 패널의 지역에서의 일루미네이션 비임의 단면적은 일루미네이션될 이 평면의 표면지역과 일치하며 이 비임은 균일한 강도 분포를 갖게 된다. 고로 유효한 빛은 최적의 범위로 이용되며 투사 스크린 상의 이미지는 균일한 밝기를 갖는다.
빛을 이용하는 한 최적의 특성을 갖는 일루미네이션 시스템이 고려되며, 상기 이미지 투사 장치에 양호하게 이용되는 이 시스템은 유럽특허 출원 번호 제0467 447호에서 기술하고 있다. 이 일루미네이션 시스템은 특수한 편극-감지 비임 스프리터 및 편극 회전기를 포함한다. 비임 스프리터는 입사 일루미네이션 비임을 편극의 다른 방향을 갖는 두 서브-비임으로 나누는데, 이중 하나는 디스플레이 패널에 의한 변조동안에 매우 알맞다. 편극 회전기는 제1서브 비임과 동일한 편극의 방향을 갖는 비임으로 변환시킨다. 비임 스프리터 및 편극 회전기의 결합으로 부터 출사되는 서브 비임은 편극의 적합한 방향을 가진 디스플레이 시스템을 통해 지나는 하나의 비임을 구성한다.
일루미네이션 시스템의 상기 실시예는 실제 매우 유용함을 알게되는데, 그 이유는 이들 실시예가 액정 디스플레이 패널이 낮은 투과율을 가지며 또한 확대된 형태로 이미지되는 사실에도 불구하고 투사 스크린에서 단위 표면적당 큰 빛의 강도를 야기하기 때문이다.
상술한 이미지 투사장치가 동작될 때, 이용자는 수동적으로 투사 스크린상에 투사된 이미지를 우선 촛점시켜야 한다. 즉 사람이 투사 렌즈의 촛점을 디스플레이 패널의 평면과 스크린 사이의 거리에 적용해야 한다. 이용중에, 이거리는 예컨데 투사장치내에 온도변화 혹은 투사스크린의 이동 때문에 변화한다. 그래서 이용자는 다시 촛점시켜야만 한다. 더욱이, 투사렌즈는 투사된 이미지의 사이즈를 조정하는 줌렌즈 혹은 이 이미지의 일부의 형태로서 존재해야한다. 종래의 이미지 투사장치에 있어서, 이러한 줌렌즈는 주렌즈그룹, 정면 렌즈그룹 및 이미지 사이즈를 조정하는 배리에이터 렌즈 그룹을 포함하고 있을 뿐만 아니라, 베리에이터 그룹의 이동으로 인한 촛점 변호를 보상하는 보상기 렌즈 그룹을 포함한다. 본 발명에 따른 자동촛점 서보 시스템을 갖는 이미지 투사 장치를 제공하므로써, 수동적인 촛점 설정을 보상할 뿐만아니라 3개의 제1언급된 렌즈 그룹만을 포함하는 줌렌즈를 이용하는데 충분하다. 3개의 렌즈그룹을 갖는 줌렌즈는 4개의 렌즈그룹을 갖는 줌렌즈보다 더 작은 비용으로 만들 수 있기 때문에, 특히 소비자 장치에 중요하다.
제2도는 칼러 텔레비젼 투사 장치의 일예로서 본 발명에 따른 이미지 투사 장치 원리를 도시한다. 이 장치는 다시 3개의 주요부, 즉 일루미네이션 시스템(A), 디스플레이 시스템(B) 및 줌렌즈의 형태로서 투사 렌즈 시스템(C)을 포함한다. 일루미네이션 시스템의 주축 00′은 도시한 본 실시예에서 3개의 서브축으로 우선 분할되는 장치의 광축 DD′으로써 정렬(alignment)되는데, 이 서브축은 투사 렌즈 시스템의 광축 EE′ 예각으로 상기 서브축에 효과적으로 연장된다. 효과적으로는 제2도에서 처럼 반사체에 의해 야기된 가능한 각 90°와는 별도인 의미로서 이해된다.
일루미네이션 시스템(A)으로부터의 비임은 예컨대, 청색 성분(bB)을 반사시키는 다이크로닉 미러인 칼러 선택 반사체(20)에 입사하고 나머지 비임은 투과된다.
이 비임부는 녹색 성분(bG)을 반사하고, 투사렌즈 시스템쪽으로 적색 비임을 반사하는 반사체(22)를 향해 나머지 적색 성분(bR)을 투과시킨다. 반사체(22)는 적색광을 최적화하는 중성 반사체 혹은 반사체가 된다. 청색 비임은 중성 혹은 청색-선택 반사체(23)에 의해 액정 패널의 형태로 디스플레이 패널(26)쪽으로 반사된다. 이 패널은 공지된 방법으로 전기적으로 조정되므로써, 투사될 이미지의 청색 성분이 이 패널상에 나타난다. 청색정보를 가지고 변조된 비임은 칼러 선택 반사체(24)를 통해 투사 렌즈 시스템(C)에 도달하는데, 이는 청색비임을 통과시키고 녹색 비임을 반사시키며 또한 칼러 선택 반사체(25)는 청색 비임을 반사시킨다. 녹색 비임(bG)은 녹색이미지 성분을 변조하는 제2디스플레이 패널(27)을 통과하고나서 칼러 선택 반사체(24,25)에 의해 투사 렌즈 시스템(C)쪽으로 연속해서 반사된다. 적색 비임(bR)은 적색이미지 성분을 변조하는 제3디스플레이 패널(28)를 통과하고 나서 반사체(22) 및 칼러 선택 반사체(25)를 통해 투사 렌즈 시스템(C)에 도달한다.
청색, 적색 및 녹색 비임은 이 렌즈시스템의 입력에 겹쳐지게 되어, 제2도에 도시하지 않은 투사스크린상에서 이 시스템에 의해 확대된 칼러 이미지는 이 입력에서 발생된다.
일루미네이션 시스템(A)의 출력 및 각각의 디스플레이 패널(26,27 및 28)간의 광경로 길이는 오히려 동일하며, 그결과 비임(bB,bG및 bR)의 단면적은 이들의 디스플레이 패널의 면적에 동일하다. 더욱이 디스플레이 패널(26,27 및 28) 및 투사 렌즈 시스템의 입구 구경간의 광 경로길이는 동일한데, 그결과 모두 다른 색상의 화면은 투사 스크린상에 만족스럽게 촛점된다.
렌즈(40,41 및 42)는 디스플레이 패널(26,27 및 28)의 각 하나의 패널 정면에 배치되는데, 일루미네이션 시스템의 출구면으로부터의 모든 복사가 투사 렌즈 시스템(C)의 입구 동공에 상기 렌즈들이 공유해서 집광되는 것은 자명한 사실이다. 그런 렌즈(40,41,42)들은 이들 정면 대신 디스플레이 패널 후면에 택일적으로 배치된다. 두 렌즈에 의해 실행된 각 렌즈의 기능을 택일적으로 가질수 있으며, 이중 하나는 각 디스플레이 패널의 정면에 배치되며 다른것들은 각 디스플레이 패널 후면에 배치된다.
제2도에 도시한 투과적인 디스플레이 패널 대신에 상기 이미지 투사 장치는 굴절률 디스플레이 패널을 포함할 수 있다. 그러한 장치는 유럽 특허 출원 번호 제0467 447호의 제28도에 도시한 바로 설치된다.
3개의 단색광 패널을 갖는 디스플레이 시스템 대신에, 칼러 이미지 투사 장치는 하나의 디스플레이 패널(즉 성분 혹은 칼러 패널)만을 갖는 디스플레이 시스템을 택일적으로 제공할 수 있다. 따라서, 이 칼러 패널은 예컨데 단색광 패널의 다수의 화소 크기의 3배인 다수의 화소를 포함한다. 칼러 패널의 화소는 적색, 녹색 및 청색 서브 이미지가 발생되는 3개 그룹과 일치해서 배치된다. 각 그룹의 한 화소는 투사스크린에서 단일 화소로써 결합된다. 예컨데, 분리 칼러 필터는 각 화소의 정면에 배치되면, 이 칼러 필터는 적절한 화소에 대해 희망하는 칼러를 투과시킨다. 또한, 이 칼러 패널은 투과 패널 혹은 굴절률 패널이 될 수 있다.
칼러 이미지 투사 장치의 3개의 색 채널은 이들 자체의 일루미네이션 시스템 및 디스플레이 패널을 각각 포함하는 분리 유닛에서 택일적으로 조정된다. 이들 유닛에 의해 공급되며 이미지 정보로써 변조되는 적색, 녹색 및 청색 비임은 예컨데, 다이크로닉 미러에 의해 결합되고 난후 투사렌즈에 도달한다. 이미지 투사 장치의 이런 실시예는 유럽 특허 출원 번호 제0467 447호의 제29도에서 도시하고 있다.
촛점 서보 시스템은 복사광원(50), 복사 감지 검출 시스템(60), 전자 증폭기 및 제어회로(CA) 및 모터(M)를 포함한다. 광원(50)은 비가시적 복사를 방출하며, 이 광원은 광방출 다이오드 혹은 적외선 복사 비임(b)을 방출하는 반도체 레이저이다. 이후 비임(b)은 투사렌즈(C)를 통과하고 투사스크린(D)상에 복사 스폿(S)을 형성한다. 이 복사 스폿은 투사렌즈에 의해 형성된 광원(50)의 이미지이다. 투사 스크린은 렌즈(61) 및 검출기(62)를 포함하는 검출시스템(6D)쪽으로 비임(b)의 복사의 일부를 반사한다. 렌즈(61)는 스폿(S)을 검출기(62)상의 제2스폿(S′)으로 다시 이미지한다. 검출기(62)는 출력신호 혹은 촛점 에러 신호를 공급하며, 후술하는 바와 같이 소스(50)가 상기 스크린상에 선명하게 이미지되는 범위에 따르는 Sf를 공급한다. 소스(50)의 평면은 반사체(23), 디스플레이 패널(26,27,28)의 반사체(25) 및 반사체(24,25) 각각에 대해 미러 이미지이기 때문에, 신호(Sf)는 또한 이들 패널이 스크린상에 촛점되는 범위를 지시한다. 디스플레이 패널이 예컨대, 스크린이 광축을 따라 이동되고 투사렌즈의 촛점 길이가 변화하기 때문에 스크린상에 디포커싱 되어 나타날 경우에, 투사렌즈의 촛점은 선명한 이미지가 스크린상에 재 형성되는 방법으로 신호(Sf)의 수단으로 적용될 수 있다. 이를 종결짓기 위해서, 신호(Sf)는 제어신호(Se)를 미러(M)에 공급하는 전자 증폭기 및 제어회로(CA)에 인가된다. 예컨데, 투사렌즈의 촛점그룹은 이 모터에 의해서 렌즈의 다른 렌즈그룹과 관련해서 이동된다.
제3도는 투사 줌 렌즈의 일실시예를 나타낸다. 이 렌즈들은 다수의 렌즈 소자를 각각 포함하는 3개의 렌즈 그룹(G1,G2및 G3)를 구비한다. G3는 렌즈 출력의 더큰 부분을 공급하는 주 렌즈 그룹이다. G1은 촛점 렌즈 그룹 혹은 디스플레이 시스템에 직면하는 정면 렌즈 그룹이며, 이의 촛점은 모터(M)로 이동시켜 설정되고, 래크(55) 및 피니언(56)기어링을 상징적으로 나타낸다. 베리에이터 그룹(G2)은 그룹(G1및 G32) 사이에 배치된다. 이 그룹은(도시하지 않음) 다른 모터에 의해 그룹들(G1및 G2)간의 공간에서 이동된다. 이러한 이동은 투사렌즈의 이미지 평면의 변화를 야기하는데, 이 변화는 보상되어야만 한다. 그러나, 이 변화는 촛점에러 검출 시스템에 의해 검출되기 때문에, 이는 정면그룹(G1)을 이동시켜 보상할 수 있다. 이미지 선명도 혹은 투사스크린상의 지정은 4번으로 제어될 수 있는데, 보상기 그룹으로 언급된 이동 가능 렌즈 그룹은 베리에이터 그룹의 것과 결합되어, 베리에이터 그룹의 이동으로 인한 이미지 평면에서의 변화를 보상할 수 있게 된다. 이런 제4렌즈 그룹은 더 복잡하고 값비싼 투사렌즈를 제공한다.
제4도는 촛점 에러 검출 시스템의 제1실시예를 개략적으로 도시한다. 제2도의 것과 대응하는 소자는 동일 기준 숫자로서 지시된다. 투사 스크린(D)은 확산적으로 반사되는 촛점 측정 비임(b)의 복사의 확산 스크린 부분이기 때문에, 그 결과, 스폿(S)은 제2복사광원으로서 고려될 수 있다. 반사된 복사의 부분, 즉 반사된 촛점 측정비임은 렌즈(61)에 입사한다. 이 렌즈는 제2복사광원(S)을 검출기(52)상의 스폿(S′)에 이미지한다. 양호하게는 렌즈(61)는 촛점의 큰 깊이를 가지는 결과, 이미지는 투사스크린에 대해 투사렌즈의 촛점 상태에 무관한 이 렌즈들로부터 일정한 거리(f′)에 형성된다. 이 촛점 상태는 스폿(S)의 사이즈를 결정하고 이후 제2스폿(S′)의 사이즈를 결정한다. 보조광원(50)이 스크린(D)에 선명하게 이미지되면, 스폿(S′)은 최소 사이즈를 갖는다.
스폿(S′)의 사이즈는 예컨데, 이른바 CCD-어레이라 부르는 포토다이오드들의 어레이에 의해 결정되는데, 이들 다이오드는 개별적으로 판독된다. 제5도는 이런 어레이(62)의 몇몇 포토다이오드(63)를 도시한다. 조사되는, 즉 스폿(S′)에 의해 커버된 다수의 포토다이오드를 결정해서, 이 스폿의 사이즈가 위치될 수 있다. 또한 2차원 어레이 대신에 포토다이오드의 선형 어레이가 이용될 수 있다. 포토다이오드는 다이오드 신호를 처리하는 전자회로와 결합되는 선 및 열 전극을 통해 판독될 수 있고, 이 경우에 다수의 조사된 다이오드가 카운트된다.
제6도에서 촛점 에러 검출 시스템의 제2실시예가 기술된다. 이 실시예는 촛점 측정 비임이 투사 스크린(D)에 선명하게 촛점될때와 광 검출기(72)가 이 다이어프램 뒤에 배치될 때 스폿(S)의 이미지(S′)가 형성되는 위치에서 다이어프램(70)을 포함한다. 스폿(S′)의 사이즈와 일치하는 다이어프램의 개구(71)는 스폿(S)이 복사광원(50)의 선명한 이미지인 경우를 갖는다. 최적 촛점 상태에서, 즉 투사렌즈(C)의 촛점길이가 광원(50)과 스크린의 상호 거리에 적용될 때, 신호(Sf)는 최대이다. 상호거리가 변화할 때 신호(Sf)는 감소한다.
본 실시예의 촛점상태(2)의 함수로서의 신호(Sf)와, 제4도 및 제5도의 실시예의 신호가 제7도에 도시되어 있다. 이 신호는 하나의 편극을 가지며, 그 결과 최적 촛점 상태 Z0로부터 편기하고 있는지를 결정할 수 있을 뿐만아니라 그런 편기의 신호도 결정할 수 있다. 또한, 이 신호를 결정하기 위해서는, 촛점 에러가 제8도에 도시한 바의 모양을 가져야 한다. 그러한 신호는 투사렌즈의 광축 ZZ′을 따라 스폿(S)의 주기적 이동을 야기하는 수단을 가진 시스템을 제공하여 획득된다. 이 주기적 이동을 ZZ′축을 따라 복사 광원(50)을 주기적으로 이동하여 획득된다. 제9도에 도시한 바와 같이, 복사광원은 이를 종결짓기 위해 광원(81)으로부터 주기적인 전압(VD)에 의해 에너지화되는 압전기 소자(80)에 배치될 수 있는데, 그결과, 복사광원은 투사 렌즈 시스템(C)의 광축을 따라 작은 진폭으로써 주기적으로 이동된다. 따라서 이 시스템에 의해 다이오드 레이저(50)의 이미지(S)는 ZZ′을 따라 주기적으로 이동되는데, 그 결과 검출기 신호(So)의 진폭은 주기적으로 변화한다.
제10도는 5개의 다이어그램에 관련한 제9도에 따라서 촛점에러 검출 시스템의 동작을 기술한다. So,1에 의해서 지시된 제1다이어그램은 전압 광원(81)이 스위치 오프되면 투사 스크린(D)의 위치의 함수로서 검출기 신호의 진폭(Am)의 변화를 도시한다. 스크린이 복사광원(50)의 이미지의 위치에 있을 경우, 즉 촛점 측정 비임(b)이 스크린상에 촛점되면 진폭은 최대(Am,0)이 된다. 진폭은 디포커싱에서 더 작아지며, 스크린이 이미지(S)의 한쪽에서 각각 위치(Z1,Z2)쪽으로 이동되면 진폭값(Am,1,Am,2)을 추정할 수 있게 된다. 이미지(S)의 다른쪽에서 스크린이 위치(-Z1,-Z2)쪽으로 이동할 때, 검출기 신호의 진폭은 각각 Am-1, Am-2가 된다.
제10도의 비교적 낮은 부분은 시간 t의 함수로서 나타나며, 활성기를 갖는 복사 광원의 전압(VD)의 변화가 에너지화된다. 이 전압은 주기 T를 갖는다. 스크린의 위치에 따라서, 전압(VD)에 의해 야기된 이미지(S)의 주기적인 변위는 검출기 신호상에서 다른 효과를 가진다. 제9도에 도시한 바와 같이, 이 신호는 AC 성분만을 통과하는 필터(82)에 인가된다. 제10도의 우측 부분은 촛점 측정 비임(b)이 투사 스크린상에 촛점되는 경우에 획득되는 필터된 검출기 신호(S0,2)를 도시한다. 이미지(S)의 주기적인 위치 변조는 초기적으로 스크린상에 촛점된 비임이 먼저 디포커싱되고 이후 다시 촛점되며 다시 촛점되는 등의 결과를 낳는다. 따라서 필터된 검출기 신호(S0,2)는 주기 T/2를 가지며 이의 주파수는 전압 VD의 2배이다. 스크린이 위치 Z1에 있으면, 전압(VD)은 교대로 더 작고 더 커지는 디포커싱을 초래한다. 따라서, 필터된 출력 신호(S0,3)는 전압 VD의 주파수와 동일한 주파수 및 위치(Z1)에 의존하는 진폭을 가지고 획득된다. 스크린이 즉 디포커싱은 동일한 크기 이지만 위치(Z1)에서 스크린을 갖는 것과 반대인 위치(-Z1)에 있으면, 필터된 검출기 신호 S0,4는 신호 S0,3과 동일한 주파수 및 진폭을 갖고 획득되지만 위상이 180°변위된다.
필터된 검출기 신호는 제9도의 동기 검출 회로(83)에서 신호(VD)와 비교된다. 두 신호가 다른 주파수를 갖는 경우, 촛점 에러는 존재하지 않는다. 주파수가 동일한 경우, 이의 신호가 필터된 검출기 신호(S0,3혹은 S0,4)의 위상과 비교해서 결정되고 이의 값이 신호(S0,3혹은 S0,4)의 진폭으로 주어지는 때에 디포커싱이 발생한다.
투사 렌즈 시스템은 동기 검출 회로에 의해 공급된 촛점 에러 신호로서 다시 보정될 수 있다.
정상 환경하에서, 투사렌즈 시스템은 투사장치가 프로그램을 시작하기전이나 두 연속적 프로그램간의 간격에서 자동적으로 이 시스템의 촛점을 설정하도록 충족시킨다. 주기적으로 변화하는 혹은 다이내믹한 촛점 에러 신호는 촛점 보정에 이용되는 렌즈 수단의 촛점 세팅 단계동안 작은 주기로의 이동이 택일적으로 획득될 수 있는데, 즉 전체 투사 렌즈 시스템(C) 혹은 본 시스템의 정면 그룹의 주기적 이동에 의해 택일적으로 획득된다. 이 가능성이 제1도에서 기술되어 있다. 본 그림의 실시예는 이제 광원(81)의 주기적 전압(VD)이 투사렌즈(C) 혹은 이의 부분을 이동시키는 활성기(85)를 조정한다. 검출회로(83)로부터 획득된 촛점 에러 신호(SS)는 후자가 작고 빠른 이동 및 큰 이동을 수행하기 위해 구성될 때 동일 활성기에 공급된다. 제9도 및 제10도의 본 실시예의 기술후 제11도의 본 실시예는 더 설명할 필요가 없다.
제12(a)도 및 제12(b)도는 주기적으로 이동하는 소자를 이용하지 않고 크기 및 촛점 에러의 감지를 지시하는 촛점 에러 신호를 공급하는 촛점 에러 검출 시스템의 일실시예이다. 이 시스템을 명확히 하기 위해 2개의 그림이 도시되어 있다. 즉 제12(a)도는 복사광원으로부터의 복사경로를 스크린(D)에 도시하며, 제12(b)도는 이 스크린으로부터의 복사 경로를 검출기에 도시한다. 두개의 정지 복사 광원(90,91), LED들 혹은 다이오드레이저는 디스플레이 패널(제1도; 28)의 중심을 나타내는 포인트(58)에 대하여 Z-방향 및 X-방향에서 변위하는데 이용되며, 스크린상의 스폿(S)으로 이미지된다. 투사 렌즈 시스템(C)의 촛점 길이가 상기 패널을 스크린(D)에 선명하게 이미지할 때, 복사 광원(90 및 91)의 촛점 측정 비임(b1및 b2)은 스크린 뒤의 포인트(90′) 및 스크린 정면의 포인트(91′)에서 각각 촛점된다. 따라서, 비임(b1및 b2)은 스크린에 스폿(S1및 S2)을 형성하는데, 이 스폿은 제2복사 광원을 구성한다. 이들 광원은 포인트(58) 및 스크린간의 거리가 렌즈 시스템(C)의 촛점 길이에 적용될 때, 즉 포인트(58)가 스크린(D)상의 포인트 이미지(S)로 이미징될 때 동일 사이즈를 갖는다.
제12(b)도에 도시한 바와 같이, 스폿(S1및 S2)으로부터 반사된 촛점 측정 비임(b1,r및 b2,r)은 렌즈(61)에 의해 포획되며, 다이어프램(93)상에 이미지(S′1및 S′2)를 형성한다. 이 다이어프램은 포인트(58)가 스크린(D)상에 선명하게 이미지되고 두 개구(94,95)를 가질 때 스폿(S)이 이미징되는 평면에 위치된다. 이들 개구의 각각 뒤에는 검출기(96,97)가 배치된다. 이들 검출기의 출력은 차동 증폭기(98)의 입력에 결합된다.
동 촛점 상태에서, 스폿(S1및 S2)의 사이즈는 동일하며 또한 스폿(S′1및 S′2)의 사이즈도 동일하다. 따라서 검출기(96 및 97)는 동일한 복사량을 수신하게되어 촛점 에러 신호는 예컨데 0이된다. 스크린(D)이 투사렌즈(C)에 대해 오른쪽으로 이동할 때, 스폿(S1및 S′1)은 더 작아지고 스폿(S2및 S′2)은 더 커진다. 결국 더 작은 비임(b2,r)의 복사는 검출기(97)에 도달하고 더 큰 비임(b1,r)의 복사는 검출기(96)에 도달한다. 따라서 촛점 에러 신호는 양극성이다. 스크린(D)이 좌측으로 이동될 때, 스폿(S1및 S′1)의 사이즈는 증가하고 스폿(S2및 S′2)의 사이즈는 감소하며 촛점 에러 신호는 음극성이 된다.
다이어프램(93) 및 두 검출기(96 및 97)의 결합 대신 제12(a)도 및 제12(b)도의 본 실시예에서 이용되는데, 이 센서들은 다이어프램(93)의 평면에 위치된다. 두 센서들은 두 스폿의 사이즈를 각각 측정하는데 가능함을 제공하는 단일 CCD-센서로 대치된다.
상술한 실시예에서 다이어프램 슬릿 및 검출기의 각 결합은 광원(50; 90; 91)이 스크린(D)에 촛점될 때 이미지 스폿(S′; S′1; S′2)의 사이즈에 대응하는 복사 표면을 갖는 검출기에 의해 대치된다.
지금까지 기술된 모든 실시예에서, 다이어프램 개구의 사이즈 혹은 검출기의 복사 감지 표면의 사이즈는 복사광원이 촛점 에러에 대한 최대 감지를 가지기 위해 투사 스크린에 촛점될 때를 갖는 이미지 스폿(S′)의 사이즈와 동일한 크기가 좋다.
스크린(D)이 제4,6,9,11 혹은 제12도에서 우측 혹은 좌측으로 더 긴 거리를 통해 이동할 때 이미지 스폿(S′)의 사이즈는 증가할 뿐만 아니라, 렌즈에 의해 포획되는 반사된 촛점 측정 비임(br)의 주요선(ray)의 방향도 변화하는데, 결과 이미지 스폿은 상기도의 평면에서 위 혹은 아래쪽으로 이동한다. 높은 감지의 경우에, 다이어프램 개구 혹은 검출기의 감지 표면이 작으면, 이미지 스폿이 3개의 소자로부터 떠나서 촛점 에러 신호가 없어지는 것이 발생한다.
제13(a)도에 도시한 본 실시예에서 슬릿 모양의 개구(101)를 가진 다이어프램(100)이 검출기(102)의 정면에 배치되어 있다. 제13(b)도는 실선으로서 슬릿(101) 및 그 아래에 검출기(102)로서 제13(a)도의 선 AA′을 따른 도면을 나타낸다. 이 슬릿은 제13(a)도의 도면의 평면으로서 방향에서 연장되며 렌즈(61)의 광축에 수직한 방향으로 연장된다. 동 촛점 상태에서 이미지 스폿은 스폿(S′)의 위치와 사이즈를 가지므로써, 검출기는 복사의 최대양을 수신한다. 디포커싱이 일어날 때, 이미지 스폿은 더 커지며 예컨데 스폿(S″)에 의해 지시된 바와 같이 우측으로 이동된다. 따라서 검출기는 더 작은 복사를 수신하며, 다이어프램 슬릿 및 검출기가 충분히 길기 때문에 복사를 계속해서 수신하게 된다.
감지를 유지하는 동안 촛점 에러 검출 시스템의 포획 범위를 증가시키는 다른 가능성이 반사된 촛점 측정 비임의 경로에서 원통 렌즈를 배치하여 주어지고 슬릿 다이어프램을 이용하게 된다. 이들 소자(111 및 112)들은 각각 일렬로 배치된 제14(a)도에 도시하고 있다. 즉 반사된 촛점 에러 비임의 주요선의 방향은 동 촛점 상태에 있다. 제14(b)도는 투사도로서 이미징 렌즈(110)로부터 반사된 비임(br)의 복사 경로가 검출기(114)에 도달함을 도시하고 있다. 제14(b)도의 소자는 제14(a)도의 소자들에 관련하여 비임(br)의 주요선대해서 90°를 통해 회전한다. 제14(a)도에서, 렌즈(111)의 원통 축은 도면의 평면에 수직한다. 렌즈(110)를 갖는 이 렌즈들은 제14(a)도의 도면의 평면에서 연장된 슬릿(113)을 갖는 다이어프램(112)에서 늘어난 스폿(ES)으로 스폿(S)을 이미지하고 비임(br)의 주요선에 위치시킨다. 이 슬릿을 통과하는 복사는 검출기(114)에 의해 전기적 신호로 변환된다.
동 촛점 상태에서, 늘어난 스폿(ES)은 최소 사이즈를 가지며 그 결과, 다이어프램 슬릿을 통과하여 검출기(114)에 의해 수신된 복사의 양은 최대이다. 본 실시예에서, 비임(br)의 복사의 일부만이 다이어프램 슬릿을 통과한다. 디포커싱이 늘어날 때 늘어난 스폿(ES)이 확대되는데, 이 뜻은 늘어난 스폿의 복사 강도(단위 면적당 복사 강도)가 촛점 에러의 제곱으로 감소됨을 의미한다. 슬릿의 일부는 스폿(ES)이 촛점 에러와 선형적으로 증가함으로써 커버되는데, 그 결과 검출기에 입사하는 복사의 양이 증가하는 촛점 에러와 함께 선형적으로 감소한다. 투사 렌즈 시스템(C)의 광축에 따라서 스크린(D)의 이동으로 인한 스폿(ES)의 이동은 슬릿(113)의 길이 방향에 있기 때문에, 그러한 이동은 검출기상에 입사한 복사의 변화를 낳지 않는다.
단일 원통 렌즈 대신에, 늘어난 스폿(ES)은 병렬 원통축을 갖는 두개의 렌즈 결합 또는 하나 혹은 두 프리즘, 혹은 통상 왜상 시스템으로써 획득된다. 즉, 제1방향에서 광 출력을 갖는 시스템은 제1방향에 수직한 제2방향에서의 광 출력과는 다르다.
슬릿 다이어프램 및 이의 촛점 비임의 복사의 일부만을 갖는 제13(a)도-제14(b)도의 실시예가 이용되므로서 이 비임이 충분한 강도를 가지는 경우 만족스럽게 작용하게 된다.
비교적 저 밀도를 갖는 촛점 측정 비임이 이용되는 경우의 촛점 에러 검출 시스템의 일실시예는 아직도 고밀도와 큰 포획 범위가 검출기 혹은 렌즈(61)의 광축을 가진 90°보다 더 작은 각으로 배치된 검출기-다이어프램 유닛을 가지는 동안 이용될 수 있어서, 그 결과 이미지 스폿은 항상 검출기에서 형성된다. 본 실시예의 원리는 제15도에 도시되어 있다. 선명한 형태를 위해서, Y 방향에서의 크기는 X 방향에서의 크기에 비하여 과대시된다. 보조 복사 광원(50)은 투사 렌즈 시스템의 광축 00′으로부터의 거리(Y) 및 이 렌즈 시스템으로부터 거리(X)에 배치된다. 스크린(D)의 위치(Po)는 동 촛점 위치이다. 이 위치에서 복사광원은 스크린상의 최소 크기의 스폿(So)으로 이미지된다. 이 스폿은 렌즈(61)의 광축(BB)′)으로서 거리(Yo′) 및 이 렌즈로부터 거리(Xo′)에의 스폿(So′)으로 렌즈(61)에 의해 재 이미지된다. 스크린이 위치(P1)로 우측으로 이동될 때 스폿(S1)은 스크린에 형성된다. 렌즈(61)는 이 스폿을 광축(BB′)으로부터 Yo보다 더 작은 거리(Y′1)에, 그리고 렌즈(61)로부터 X′o보다 더 작은 거리 X′1에 위치한 스폿(S′1)에 재 이미지된다. 상기 스크린이 위치(P2)에 위쪽으로 이동할 때 스폿(S2)은 스크린에 형성된다. 렌즈(61)는 광축(AA′)으로부터 Y′o보다 더 큰 거리(Y′2)에, 그리고 렌즈로부터 X′o보다 더 큰 거리(X′2)에 위치한 스폿(S′2)에 이 스폿을 재이미지한다. 그래서 스크린이 비교적 더 크게 이동할 때 재이미지된 스폿은 스폿(S′1,S′0및 S′2)의 위치를 통해 라인(120)을 따라 이동한다. 검출기 혹은 검출기-다이어프램 유닛이 이 방향으로 향할 때 촛점 에러 검출 시스템의 포획 범위는 더 커지는데, 예를들면 2m에서 15m이고 감도는 여전히 높다. 일반적으로 검출 유닛의 제1면은 이 면을 통해 반사된 촛점 측정 비임을 이 유닛에 유입하고, 라인(120)의 방향을 갖게된다.
라인(120) 및 광 축간의 각(φ)이 확대되는 이유는 Y-크기의 확대 때문이다. 실제로 이각(φ)은 시스템의 소자들간의 X- 및 Y-방향의 거리에 의해 결정된다. 제15도로부터 이는 다음과 같이된다.
여기서 Ys는 스폿(So) 및 광축(00′)간의 거리이고, Xd는 투사렌즈시스템 및 스크린간의 거리이다.
다른 한편으로 이미지 스폿(So′)의 위치는
이다. 여기서 Yd는 광축(00′ 및 BB′)간의 거리이다. 이는
으로 쓸수 있다.
양호한 경우에서, 광원(50)은 Y-0에 대해 광축(00′)에 위치하며
으로 주어진다.
실제 이 식에서 거리(Xd)는 2 내지 15m 사이에서 변화할 수 있고 검출기를 통한 이미지 스폿의 결론적인 이동을 5mm에 제한된다. 이 요건은 후방 촛점 거리(=X′o)를 갖는 렌즈와 약 23cm의 거리로써 만족될 수 있다. 따라서, 이 각은 약 80°이다.
경사진 검출기는 제4,6,9,11 및 12도의 본 실시예에서 이용될 수도 있다.
양호한 모든 실시예에 대해서, 투사렌즈 시스템의 축(00′)과 렌즈(61)의 축(BB′)간의 거리는 가능한 한 작으며, 렌즈축 및 스크린에 대한 법선간의 각은 가능한 한 작다.

Claims (15)

  1. 투사될 이미지를 생성하는 최소한 하나의 이미지 디스플레이 패널을 구비하는 이미지 디스플레이 시스템과, 상기 디스플레이 시스템으로부터의 이미지를 투사 스크린 상에 투사하는 투사 렌즈 시스템과, 촛점 측정 비임을 전달하는 보조 복사 광원과, 상기 스크린에 의해 반사된 촛점 측정 비임을 촛점 에러 신호로 변환하는 검출 유닛을 구비하는 촛점 에러 검출 시스템을 포함하는 이미지 투사 장치에 있어서, 상기 보조 복사 광원은, 상기 투사 렌즈 시스템으로부터 관측하여서, 이미지 디스플레이 패널의 평면과 효과적으로 일치하는 평면에 배치되고, 상기 보조 복사 광원은 투사 렌즈 시스템에 의해 상기 투사 스크린 상에 스폿이 이미징되고, 보조 렌즈 시스템은 상기 검출 유닛에 제2스폿으로 상기 스폿을 이미징하기 위해 제공되고, 상기 검출 유닛은 스폿 사이즈 측정 유닛인 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투사 렌즈 시스템은 줌렌즈이고, 상기 촛점 에러 신호는 상기 줌렌즈의 이동가능한 렌즈 그룹의 활성기(actuator)에 인가되는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보조 복사 광원은 상기 디스플레이 패널의 바깥쪽의 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 보조 복사 광원은 상기 투사 렌즈 시스템의 광축에 예각(acute angle)으로 배치되는 파장 선택 반사체에 관련해서 디스플레이 패널의 평면의 미러 이미지인 평면에 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 예각은 45°의 각이며, 상기 보조 복사 광원은 상기 광축과 함께 우수 라인에 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출 유닛은 투사 스크린에 보조 복사 광원의 이미징 보정 시 상기 제2스폿이 형성되는 위치에 배치된 CCD 포토다이오드 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 반사된 촛점 측정 비임이 상기 유닛에 유입되는지를 통해 상기 검출 유닛의 제1표면이 상기 보조 렌즈 시스템의 광축과 예각으로 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 검출 유닛은, 상기 투사 스크린에 상기 보조 광원의 선명한 이미징 시에 상기 제2스폿이 형성되는 위치에 배치되는 다이어프램(diaphragm)과, 상기 다이어프램 뒤에 배치되는 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 다이어프램 개구의 사이즈가 촛점 측정 비임이 투사 스크린 상에 촛점될 때 형성된 상기 제2스폿의 사이즈와 일치하는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 다이어프램 개구는 슬릿이고, 이의 길이 방향은 상기 제2스폿이 상기 투사 렌즈 시스템의 광축을 따라서 투사 스크린의 변위에서 이동함에 따른 방향과 평행함을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 검출 유닛은, 보조 렌즈 시스템으로부터 관측하여, 순서대로, 왜상 시스템(anamorphotic system)과, 이 왜상 시스템의 최대 광출력의 방향에 사실상 평행한 슬릿 방향을 가진 슬릿 개구를 구비하는 다이어프램 및 광검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  12. 제1 또는 제2항에 있어서, 상기 투사 스크린에 대하여 제1스폿을 축방향으로 이동하는 수단을 포함하며, 상기 검출 유닛의 출력은 신호 처리 중 하나의 입력에 결합되고, 이의 다른 입력은 상기 제1스폿을 축방향으로 이동시키는 상기 수단에 결합되는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1스폿을 축방향으로 이동시키는 상기 수단이 상기 보조 복사 광원을 주기적 및 축방향으로 이동시키는 활성기에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1스폿을 축방향으로 이동시키는 상기 수단이 상기 투사 렌즈 시스템의 이동가능한 렌즈 그룹을 주기적으로 이동시키는 활성기에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복사 광원은, 상기 투사 렌즈 시스템의 광축에 평행한 제1방향 및 이 제1방향에 수직한 제2방향 모두의 각각으로부터 위치한 최소한 두 복사 방출 소자를 포함하고, 상기 검출 유닛은 다수의 복사 방출 소자에 대응하는 다수의 검출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 투사 장치.
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