KR100481519B1 - 다이크로익 미러휠을 이용한 영상 투사 장치 - Google Patents

다이크로익 미러휠을 이용한 영상 투사 장치 Download PDF

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Abstract

영상 투사 장치가 개시된다. 광원은 서로 다른 파장을 갖는 복수의 단색광을 방출한다. 집광렌즈부는 복수의 단색광을 집광한다. 제1색분리부는 회전하면서 복수의 단색광을 선택적으로 반사 및 투과시킨다. 제2색분리부는 제1색분리부로부터 투과된 복수의 단색광을 선택적으로 반사 및 투과시킨다. 면광원화부는 제1색분리부 및 제2색분리부로부터 반사된 각각의 단색광을 입력하여 면광원화한다. 패널부는 면광원화된 각각의 단색광을 입력받아 단색광에 대응하는 각각의 단색영상을 형성한다. 따라서, 두 개의 다이크로익 미러휠을 사용하여 선택적으로 복수의 단색광을 반사 및 투과함으로써 단일 패널에서의 광량 이용률을 증대시킬 수 있다. 또한, 각 다이크로익 미러에서 반사 및 투과된 각각의 단색광을 이용하여 다수의 스크린에 독립적인 또는 동일한 영상을 구현할 수 있다.

Description

다이크로익 미러휠을 이용한 영상 투사 장치 {Apparatus for image projection using dichroic mirror wheel}
본 발명은 다이크로익 미러휠을 이용하는 영상 투사 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두 개의 다이크로익 미러휠을 이용하여 광손실을 최소화하며 휘도를 향상시킬 수 있는 영상 투사 장치에 관한 것이다.
프로젝터(projector), 프로젝션 시스템(Projection System) 등은 광원으로부터 발생된 광을 광학계를 통해 스크린으로 투사하여 소정의 화상을 구현하는 디스플레이 장치이다. 이러한 디스플레이 장치는 주로 회의실의 프리젠테이션, 극장의 영사기, 가정의 홈시어터 구현시 이용된다.
프로젝터, 프로젝션 시스템 등의 광학기기 내부는 액정표시소자(Liquid Crystal Display : LCD), 또는, 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)을 사용하여 영상을 구현한다. 이러한 광학기기는 대형화면을 구현하기 위해 LCD 및 CRT에 나타나는 영상을 렌즈로 확대한 후, 스크린에 투사하는 방법을 사용하였다. 그러나 이런 방법은 단지 영상만 확대될 뿐 선명한 화질을 제공하지 못한다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 현재는 DMD(Digital Micromirro Device) 패널을 이용한 영상 투사 장치가 이용되고 있다.
DMD는 해상도에 따라 상응하는 수만큼의 마이크로미러를 가지고 있다. 이 마이크로미러는 입력되는 신호에 따라 빛의 반사를 제어한다. DMD란 간단히 말해 미세구동거울을 이용한 반도체 광스위치이다. DMD는 디지털 방식이므로 색 재현성이 좋으며 명암비가 높다. 또한, DMD는 편광필터에 의해 발생하는 빛의 손실이 없기 때문에 매우 높은 광출력을 얻을 수 있다.
도 1은 종래의 컬러휠을 이용한 투사형 영상 장치의 기본적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 컬러휠을 이용한 투사형 영상 장치(100)는 광원(110), 컬러휠(120), 라이트 튜브(130), 렌즈(140), DMD 패널(150) 및 투사렌즈(160)를 갖는다. 도 1에서 백색광의 광경로는 일점쇄선으로 나타낸다.
광원(110)은 아크 램프(Arc lamp), 또는 레이저 등이 이용되며 백색광을 방출한다. 컬러휠(120)은 회전수단(도시되지 않음)에 의해 회전하며(화살표 방향으로 회전), R(red)·G(green)·B(blue) 영역으로 구분되어 있다. 광원(110)에서 방출된 백색광은 컬러휠(120)의 R·G·B 영역에 의해 R·G·B 빔으로 구분되어 투과된다.
라이트 튜브(130)는 육면체 형상이며 내부는 통공을 이룬다. 컬러휠(120)을 투과한 각 R·G·B 빔은 라이트 튜브(130)의 내부에서 면광원화된다. 렌즈(140)는 면광원화된 레이저 빔을 분산시켜 DMD 패널(150)에 입사되도록 한다.
DMD 패널(150)은 다수의 마이크로미러(150a)로 이루어져 있다. 파장별로 구분된 R·G·B 빔은 DMD 패널(150)의 마이크로미러(150a)에서 반사된다. 반사된 각각의 R·G·B 빔은 투사렌즈(160)를 투과하여 스크린(screen)에 영상을 구현한다.
이러한 투사형 영상 장치(100)는 개별적으로 구동되는 마이크로미러(150a)에 의해, 분리된 R·G·B 빔에 대한 응답속도를 신속히 처리할 수 있다. 즉, 장치의 구성을 간단히 하면서 양질의 컬러 영상을 구현할 수 있다. 그러나, 컬러휠과 같은 컬러필터 및 단판식 DMD 패널을 사용하여 영상을 구현하는 경우, DMD 패널에서 이용되는 광원의 광량은 전체의 1/3 정도이다.
이는 광원에서 출사된 백색광의 60∼70%가 컬러휠에서 차단되기 때문이다. 즉, 컬러휠의 R 영역을 통과한 R 빔은 패널 전체에 균일하게 투사되나, G 빔 및 B 빔은 컬러 필터에 의해 차단되어 버려진다. 이는 G 빔 및 B 빔에 대해서도 동일하다.
따라서, 컬러필터방식에서는 입사하는 백색광의 1/3만큼만 사용할 수 있으며, 이로 인해 영상의 휘도도 1/3로 저하된다. 다시 말하면, 광원으로부터 방출된 백색광이 컬러휠을 투과하여 패널에 투사되면서 전체 광량이 저감되어 광효율이 저하되며, 구현되는 영상의 휘도 또한 저감된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 1/3 로 저하된 단일 패널에서의 광량 이용률을 두 개의 다이크로익 미러휠을 이용하여 증대시킬 수 있는 영상 투사 장치를 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 영상 투사 장치는, 서로 다른 파장을 갖는 복수의 단색광을 방출하는 광원; 복수의 상기 단색광을 집광하는 집광렌즈부; 회전하면서 복수의 상기 단색광을 선택적으로 반사 및 투과시키는 제1색분리부; 상기 제1다이크로익 미러휠로부터 투과된 복수의 상기 단색광을 선택적으로 반사 및 투과시키는 제2색분리부; 상기 제1색분리부 및 상기 제2색분리부로부터 반사된 각각의 상기 단색광을 입력하여 균일하게 면광원화하는 복수의 면광원화부; 면광원화된 각각의 상기 단색광을 입력받아 상기 단색광에 대응하는 각각의 단색영상을 형성하는 복수의 패널부; 및 복수의 상기 패널부에 대향하여 설치되는 복수의 투사렌즈부;를 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 제1 및 제2색분리부는 다이크로익 미러휠이다. 복수의 상기 패널부 각각은 상기 제1색분리부 및 상기 제2색분리부로부터 상기 소정의 순서에 의해 반사된 복수의 상기 단색광 각각을 적어도 한 번씩 입력받아 하나의 영상을 구현한다.
상기 제1색분리부 및 상기 제2색분리부 각각은 복수의 상기 단색광이 선택적으로 반사 및 투과되는 복수의 영역으로 구분된다. 복수의 상기 영역은 3의 배수개로 구분된 영역 중 어느 하나이다.
나아가, 상기 제1색분리부 및 상기 제2색분리부는 상이한 파장을 갖는 상기 단색광이 동일한 광축상에서 반사 및 투과되도록 동일한 속도로 회전한다. 상기 제1색분리부 및 상기 제2색분리분는 원추의 길이방향에 대해 수직하는 방향으로 절단된 상기 원추의 하부에 해당하는 형상을 가진다. 또한, 상기 패널부는 복수의 상기 단색영상을 디지털 신호로 변조하여 상기 투사렌즈부로 소정의 각도로 반사시키는 디지털 마이크로미러(Digital Micromirror Device : DMD)이다.
본 발명에 따르면, 두 개의 다이크로익 미러휠을 사용하여 파장별로 R·G·B 단색광을 반사 및 투과함으로써 단판식 패널의 광학기기 시스템에서도 다수의 스크린에 독립적인 또는 동일한 영상을 구현할 수 있다.
이하에서는 주어진 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 투사 장치의 기본적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 영상 투사 장치(200)는 광원(210), 집광렌즈부(220), 제1다이크로익 미러휠(230), 제2다이크로익 미러휠(240), 제1과 제2 및 제3면광원화부(250a, 250b, 250c), 제1과 제2 및 제3패널부(260a, 260b, 260c) 및 제1과 제2 및 제3투사렌즈부(270a, 270b, 270c)를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 영상 투사 장치(200)내의 제1다이크로익 미러휠(230) 및 제2다이크로익 미러휠(240)을 투과하는 광의 진행경로는 일점쇄선, 제1다이크로익 미러휠(230) 및 제2다이크로익 미러휠(240)에서 반사되는 광의 진행경로는 이점쇄선으로 도시한다.
광원(210)은 백색광을 방출한다. 백색광은 서로 다른 파장을 갖는 복수의 단색광으로 이루어진다. 복수의 단색광은 R(Red), G(Green), B(Blue) 광을 포함한다. 광원(210)에는 레이저(laser), 아크 램프(Arc lamp), 메탈할라이드 램프(Metal Halide Lamp), 할로겐 램프(Halogen Lamp) 및 크세논 램프(Xenon lamp) 등이 이용된다.
집광렌즈부(220)는 광원(210)으로부터 방출된 R·G·B 레이저 빔을 집광하는 렌즈이다. 집광렌즈부(220)는 두 개의 콜리메이팅 렌즈를 사용하는 것이 바람직하다. 집광렌즈부(220)에서 출력되는 레이저 빔은 제1다이크로익 미러휠(230)로 집광된다.
통상적으로 다이크로익 미러는 방출된 백색광을 파장에 따라 R·G·B 레이저 빔으로 분리해주는 역할을 한다. 다이크로익 미러는 유리표면에 유전체다층막을 입혀 코팅한 것으로서 빛의 간섭을 이용해 빛을 선택적으로 반사 및 투과시킨다. 즉, 코팅된 특성에 따라 레이저 빔은 다이크로익 미러에서 반사되거나 혹은 다이크로익 미러를 투과한다.
도 3은 본 발명에 따른 제1다이크로익 미러휠(230) 및 제2다이크로익 미러휠(240)의 기본적인 구조를 도시한 도면, 도 4a 및 도 4b는 본 발명의 도 3에 따른 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)의 횡단면의 일실시예를 도시한 도면, 도 5는 본 발명에 따른 다이크로익 미러휠(240)의 횡단면의 타실시예를 도시한 도면, 도 6은 본 발명의 도 3에 따른 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)의 종단면을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에서 사용하는 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)은, 원추의 높이에 해당하는 길이 방향에 대해 수직하는 방향으로 절단한 원추에 있어서, 절단된 원추의 하부에 해당하는 형상을 갖는다. 또한, 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)은 화살표 방향 또는 그 반대 방향으로 회전한다.
이 때, 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)은 서로 동일한 방향 또는 서로 반대 방향으로 회전가능하며 회전속도는 동일하다. 즉, 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)은 서로 다른 파장을 갖는 R·G·B 단색광이 단색광이 동일한 광축상에서 반사 및 투과되도록 동일한 속도로 회전한다.
또한, 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)은 각각 구비된 모터로 구동되며, 하나의 모터로 두 다이크로익 미러휠(230, 240)을 구동하는 것도 가능하다.
도 4a 및 도 4b를 참조하면, 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)은 각각의 R·G·B 레이저 빔이 반사 및 투과되도록 3개의 영역으로 구분된다. 각 영역은 R·G·B 레이저 빔이 선택적으로 반사 또는 투과되도록 각각의 R·G·B 레이저 빔의 특성에 적합하게 코팅되어 있다.
즉, 구분된 영역별로 서로 다른 두께로 코팅함으로써 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)은 선택적으로 R·G·B 레이저 빔을 반사 및 투과할 수 있다. 예를 들면, 도 4a에서 Ⅰ영역은 R 레이저 빔, Ⅱ 영역은 G 레이저 빔, Ⅲ 영역은 B 레이저 빔만 반사되도록 코팅된다.
또한, 본 발명에 따른 다이크로익 미러휠은 6개, 9개 등의 3의 배수개의 영역으로 구분가능하다. 제1 및 제2다이0크로익 미러휠(230, 240)의 구분된 영역의 수가 많을수록 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)의 회전속도는 느려진다. 예컨대, 다이크로익 미러휠을 도 5와 같이 6개 영역으로 구분한 경우, 3개 영역으로 구분된 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)에 비해 1/2에 해당하는 속도로 회전하면서 1초에 60프레임의 영상을 구현할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)의 하단면의 반경이 r이며 하단면부터 상단면까지의 최대 길이가 x인 경우, r과 x는 각 θ를 이룬다. 각 θ에 의해 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)의 구분된 영역에서 레이저 빔의 반사 방향 및 투과 방향이 조절된다.
회전하는 제1다이크로익 미러휠(230)은 집광렌즈부(220)에 의해 집광된 R·G·B 레이저 빔을 선택적으로 반사 및 투과시킨다. 즉, 제1다이크로익 미러휠(230)은 회전하면서, 구분된 영역 중 어느 하나에 도달하는 레이저 빔 중 그 영역의 코팅 특성에 부합하는 레이저 빔은 반사시키며, 코팅 특성에 부합하지 않는 나머지 두 레이저 빔은 투과시킨다.
제2다이크로익 미러휠(240)은 제1다이크로익 미러휠(230)을 투과한 두 레이저 빔 중 어느 하나는 반사시키며 다른 하나는 투과시킨다. 즉, 회전하는 제2다이크로익 미러휠(240)은 구분된 영역 중 어느 하나에 도달하는 두 레이저 빔 중 그 영역의 코팅 특성에 부합하는 레이저 빔은 반사시키며, 코팅 특성에 부합하지 않는 레이저 빔은 투과시킨다.
제1다이크로익 미러휠(230)에서 반사된 레이저 빔은 제1면광원화부(250a)로 입사되며, 제2다이크로익 미러휠(240)에서 반사된 레이저 빔은 제2면광원화부(250b)로 입사되며, 제2다이크로익 미러휠(240)을 투과한 레이저 빔은 제3면광원화부(250c)로 입사된다.
제1, 제2 및 제3면광원화부(250a, 250b, 250c)는 제1, 제2 및 제3면광원화부(250a, 250b, 250c)로 입사된 각각의 레이저 빔을 면광원화한다. 제1, 제2 및 제3면광원화부(250a, 250b, 250c) 각각은 제1, 제2 및 제3라이트 튜브(Light Tube)(252a, 252b, 252c) 및 제1, 제2 및 제3릴레이렌즈(254a, 254b, 254c)를 갖는다.
제1, 제2 및 제3라이트 튜브(252a, 252b, 252c)는 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)로부터 입사된 각각의 R·G·B 레이저 빔을 면광원화한다. 제1, 제2 및 제3라이트 튜브(252a, 252b, 252c)는 육면체 형상이며 내부는 통공을 이룬다. 또한, 제1, 제2 및 제3라이트 튜브(252a, 252b, 252c)의 내부 4면은 거울로 이루어져 있다. 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)로부터 통공인 제1, 제2 및 제3라이트 튜브(252a, 252b, 252c)의 내부로 입사된 각각의 R·G·B 레이저 빔은 면광원화된다.
제1, 제2 및 제3릴레이렌즈(254a, 254b, 254c) 각각은 면광원화된 각각의 R·G·B 레이저 빔을 분산시켜 각 릴레이렌즈(254a, 254b, 256c)에 대응하는 제1, 제2 및 제3패널부(260a, 260b, 260c)에 입사되도록 한다. 제1, 제2 및 제3패널부(260a, 260b, 260c)는 면광원화되어 입력된 각각의 R·G·B 레이저 빔에 대응하는 단색영상을 형성한다.
R·G·B 레이저 빔이 합성되어 형성되는 하나의 컬러 화면은 제1, 제2 및 제3패널부(260a, 260b, 260c) 각각에 R·G·B 레이저 빔이 소정의 순서에 의해 적어도 한 번씩 입사됨으로써 구현된다. 제1, 제2 및 제3패널부(260a, 260b, 260c)마다 입력되는 레이저 빔의 영상신호는 상이하므로 스크린1, 스크린 2 및 스크린 3에 구현되는 영상도 상이하다.
제1, 제2 및 제3패널부(260a, 260b, 260c)는 디지털 마이크로미러(Digital Micromirror Device : DMD) 패널 또는 액정 디스플레이(Liquid Crystal Display : LCD) 패널로 이루어진다. DMD 패널은 반사형 패널인 반면, LCD 패널은 투과형 패널이다. LCD 패널을 사용하게 되는 경우 투사렌즈 및 스크린의 위치는 변할 수 있다. 이하에서는 DMD 패널을 이용하여 본 발명을 설명한다.
제1, 제2 및 제3패널부(260a, 260b, 260c)에 구비된 가동미러는 각각의 제1, 제2 및 제3패널부(260a, 260b, 260c)에 형성된 각각의 R·G·B 단색 영상을 디지털 형태로 변조시킨 후 시분할하여 소정의 각도로 반사시킨다.
제1, 제2 및 제3패널부(260a, 260b, 260c)의 가동미러로부터 반사된 패널 전체의 영상은 제1, 제2 및 제3투사렌즈부(270a, 270b, 270c)를 통해 복수의 스크린(screen1, screen2, screen3)에 투사되어 영상을 구현한다. 제1, 제2 및 제3투사렌즈부(270a, 270b, 270c)는 각각의 DMD 패널(260a, 260b, 260c)에 대향하여 설치된다.
복수의 스크린(screen1, screen2, screen3)의 크기는 동일하거나 다르다. 또한, 각각의 DMD 패널(260a, 260b, 260c)에 입력되는 영상신호가 상이한 경우, 각 스크린(screen1, screen2, screen3)에 구현되는 영상은 서로 다르다. 즉, 각 스크린(screen1, screen2, screen3)에 구현되는 영상은 각각의 DMD 패널(260a, 260b, 260c)에 입력되는 영상 신호에 따라 다를 수 있으므로, 각 스크린(screen1, screen2, screen3)에 서로 다른 영상을 동시에 구현할 수 있다.
이하에서는 [표 1]을 참조하여 복수의 패널(260a, 260b, 260c)에 서로 다른 컬러 화면이 구현되는 실시예를 설명한다.
제1다이크로익미 러 휠 Ⅰ 영역 Ⅱ 영역 Ⅲ 영역
R : 반사G, B : 투과 G : 반사R, B : 투과 B : 반사R, G : 투과
↓ ↓ ↓
제2다이크로익미 러 휠 ⅳ 영역 ⅴ 영역 ⅵ 영역
G : 반사B : 투과 B : 반사R : 투과 R : 반사G : 투과
[표 1]을 참조하면, 도 4a 및 도 4b와 같이 3개의 영역으로 구분된 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)의 Ⅰ영역 내지 ⅵ 영역은 서로 다른 두께로 코팅됨으로써 선택적으로 레이저 빔을 반사 및 투과시킨다. 여기서, Ⅰ 영역과 ⅵ 영역은 R 레이저 빔을, Ⅱ 영역과 ⅳ 영역은 G 레이저 빔을, Ⅲ 영역과 ⅴ 영역은 B 레이저 빔을 반사시키도록 코팅되어 있다.
이 때, 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)은 동일한 방향 또는 상이한 방향으로 회전한다. 단, 한 번 회전시마다, Ⅰ 영역과 ⅳ 영역, Ⅱ 영역과 ⅴ 영역, Ⅲ 영역과 ⅵ 영역은 적어도 한 번 서로 대향하는 위치에 있어야 하며, 이를 위해, 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)은 동일한 속도로 회전한다.
이러한 이유는, 제1다이크로익 미러휠(230)의 임의의 영역을 투과하여 제2다이크로익 미러휠(240)에 도달한 레이저 빔 중, 임의의 레이저 빔은 반사시키고 나머지 레이저 빔은 투과시키기 위함이다. 만약, 제1다이크로익 미러휠(230)의 임의의 영역(α)과 제1다이크로익 미러휠(230)의 임의의 영역(α)에서 반사된 레이저 빔과 동일한 특성을 갖는 레이저 빔만 반사시키는 제2다이크로익 미러휠(240)의 임의의 영역(α')이 대향하게 되면, 제2다이크로익 미러휠(240)의 임의의 영역(α')에서는 반사되는 레이저 빔 없이 모든 레이저 빔이 투과된다.
즉, 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)은 서로 다른 파장을 갖는 R·G·B 단색광이 동일한 광축상에서 반사 및 투과되도록 동일한 속도로 회전한다.
예를 들어, 제1다이크로익 미러휠(230)의 Ⅰ 영역을 투과한 G 레이저 빔 및 B 레이저 빔을 선택적으로 반사 및 투과시킬 수 있는 영역은 제2다이크로익 미러휠(240)의 ⅳ 영역이다. 이에 의해, Ⅰ 영역과 ⅳ 영역은 적어도 한 번 서로 대향하는 위치에 있어야 한다.
[표 1]을 참조하여 패널에 하나의 컬러 화면이 형성되는 방법을 설명하면, (a) 광원(210)으로부터 방출된 R·G·B 레이저 빔을 포함하는 백색광이 회전 중인 제1다이크로익 미러휠(230)의 Ⅰ 영역에 도달하면, Ⅰ 영역에서 R 레이저 빔은 반사되며 G 레이저 빔 및 B 레이저 빔은 Ⅰ 영역을 투과한다. Ⅰ 영역을 투과한 G 레이저 빔 및 B 레이저 빔은 회전 중인 제2다이크로익 미러휠(240)의 ⅳ 영역에 도달한다. ⅳ 영역에서 G 레이저 빔은 반사되며 B 레이저 빔은 투과된다.
또한, (b) 회전 중인 제1다이크로익 미러휠(230)의 제Ⅱ 영역에 백색광이 도달하면, G 레이저 빔은 반사되며 R 레이저 빔 및 B 레이저 빔은 투과된다. Ⅱ 영역을 투과한 R 레이저 빔 및 B 레이저 빔은 회전 중인 제2다이크로익 미러휠(240)의 ⅴ 영역에 도달한다. ⅴ 영역에서 B 레이저 빔은 반사되며 R 레이저 빔은 투과된다.
마지막으로, (c) 회전 중인 제1다이크로익 미러휠(230)의 제Ⅲ 영역에 백색광이 도달하면, B 레이저 빔은 반사되며 R 레이저 빔 및 G 레이저 빔은 투과된다. Ⅲ 영역을 투과한 R 레이저 빔 및 G 레이저 빔은 회전 중인 제2다이크로익 미러휠(240)의 ⅵ 영역에 도달한다. ⅵ 영역에서 R 레이저 빔은 반사되며 G 레이저 빔은 투과된다.
위에서 서술한 (a)를 참조하면, Ⅰ영역에서 반사된 R 레이저 빔은 제1면광원화부(250a)로 입사하여 단색영상을 형성한다. 또한, ⅳ 영역에서 반사된 G 레이저 빔은 제2면광원화부(250b)로 입사하며, 투과된 B 레이저 빔은 제3면광원화부(250c)로 입사하여 단색영상을 형성한다.
(b)를 참조하면, Ⅱ 영역에서 반사된 G 레이저 빔은 제1면광원화부(250a)로 입사한다. 또한, ⅴ 영역에서 반사된 B 레이저 빔은 제2면광원화부(250b)로 입사하며 투과된 R 레이저 빔은 제3면광원화부(250c)로 입사하여 단색영상을 형성한다.
(c)를 참조하면, Ⅲ 영역에서 반사된 B 레이저 빔은 제1면광원화부(250a)로 입사하며, ⅵ 영역에서 반사된 R 레이저 빔은 제2면광원화부(250b)로 입사하며 투과된 G 레이저 빔은 제3면광원화부(250c)로 입사하여 단색영상을 형성한다.
즉, (a), (b) 및 (c)에 의해 제1면광원화부(250a) 및 제1패널부(260a)에는 R 레이저 빔 → G 레이저 빔 → B 레이저 빔 순서로, 제2면광원화부(250b) 및 제2패널부(260b)에는 G 레이저 빔 → B 레이저 빔 → R 레이저 빔 순서로, 제3면광원화부(250c) 및 제3패널부(260c)에는 B 레이저 빔 → R 레이저 빔 → G 레이저 빔 순서로 복수의 레이저 빔이 입사된다.
제1, 제2 및 제3면광원화부(250a, 250b, 250c)에서 면광원화된 레이저 빔은 위와 동일한 순서로 제1, 제2 및 제3패널부(260a, 260b, 260c)로 투사된다. 이에 의해, 각각의 패널부(260a, 260b, 260c)는 하나의 컬러 화면을 구현한다.
예를 들면, 제1패널부(260a)에는 R 레이저 빔에 대한 단색영상, G 레이저 빔에 대한 단색영상 및 B 레이저 빔에 대한 단색영상이 순차적으로 형성됨으로써 하나의 컬러 화면이 구현되는 것이다. 제2패널부(260b) 및 제3패널부(260c)도 제2 및 제3면광원화부(250b, 250c)로 입사된 레이저 빔의 순서와 동일하게 단색영상을 형성하며, 서로 다른 세 개의 단색영상을 형성함으로써 하나의 컬러 화면을 구현한다.
또한, 다른 실시예로서, 제1 및 제2다이크로익 미러휠(230, 240)의 각 영역은 [표 2]와 같은 특성을 갖도록 코팅될 수 있다.
제1다이크로익미 러 휠 Ⅰ 영역 Ⅱ 영역 Ⅲ 영역
R : 반사G, B : 투과 G : 반사R, B : 투과 B : 반사R, G : 투과
↓ ↓ ↓
제2다이크로익미 러 휠 ⅳ 영역 ⅴ 영역 ⅵ 영역
B : 반사G : 투과 R : 반사B : 투과 G : 반사R : 투과
[표 2]를 참조하면, Ⅰ 영역에서 R 레이저 빔은 반사되며 G 및 B 레이저 빔은 투과된다. 투과된 G 및 B 레이저 빔 중 B 레이저 빔은 ⅳ 영역에서 반사되며 G 레이저 빔은 투과된다. 또한, Ⅱ 영역에서 G 레이저 빔은 반사되며 R 및 B 레이저 빔은 투과된다. 투과된 R 및 B 레이저 빔 중 R 레이저 빔은 ⅴ 영역에서 반사되며 B 레이저 빔은 투과된다. 또한, Ⅲ 영역에서 B 레이저 빔은 반사되며 G 및 R 레이저 빔은 투과된다. 투과된 G 및 R 레이저 빔 중 G 레이저 빔은 ⅵ 영역에서 반사되며 R 레이저 빔은 투과된다.
상기와 같은 본 발명에서, 임의의 스크린 하나를 대신하여 프로젝터를 구비하여 복합적인 영상 투사 시스템을 구현하는 것도 가능하다. 즉, 두 개의 스크린에서는 서로 다른 화면을 구현하며, 다른 하나의 프로젝터로는 프리젠테이션 등의 업무를 진행함으로써 보다 효율적으로 영상 투사 장치를 이용할 수 있다.
본 발명에 따른 영상 투사 장치에 의하면, 회전가능한 두 개의 다이크로익 미러휠은 복수의 단색광을 포함하는 백색광을 파장별 특성에 따라 선택적으로 반사 및 투과한다. 이에 의해, 버려지거나 흡수되는 단색광을 현저하게 줄임으로써 1/3로 저하된 단일 패널에서의 광량 이용률을 증대시킬 수 있다. 또한, 각 다이크로익 미러에서 반사 및 투과된 각각의 레이저 빔을 이용하여 다수의 스크린에 독립적인 또는 동일한 영상을 구현할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대햐어 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 종래의 컬러휠을 이용한 투사형 영상 장치의 기본적인 구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 영상 투사 장치의 기본적인 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 제1다이크로익 미러휠 및 제2다이크로익 미러휠의 기본적인 구조를 도시한 도면,
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 도 3에 따른 제1 및 제2다이크로익 미러휠의 횡단면의 일실시예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 다이크로익 미러휠의 횡단면의 타실시예를 도시한 도면, 그리고,
도 6은 본 발명의 도 3에 따른 제1 및 제2다이크로익 미러휠의 종단면을 도시한 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
200 : 영상투사장치 210 : 광원
230 : 제1다이크로익 미러휠 240 : 제2다이크로익 미러휠
250a, 250b, 250c : 제1, 제2 및 제3면광원화부
260a, 260b, 260c : 제1, 제2 및 제3패널부

Claims (8)

  1. 서로 다른 파장을 갖는 복수의 단색광을 방출하는 광원;
    복수의 상기 단색광을 집광하는 집광렌즈부;
    회전하면서 복수의 상기 단색광을 선택적으로 반사 및 투과시키는 제1색분리부;
    상기 제1다이크로익 미러휠로부터 투과된 복수의 상기 단색광을 선택적으로 반사 및 투과시키는 제2색분리부;
    상기 제1색분리부 및 상기 제2색분리부로부터 반사된 각각의 상기 단색광을 입력하여 균일하게 면광원화하는 복수의 면광원화부;
    면광원화된 각각의 상기 단색광을 입력받아 상기 단색광에 대응하는 각각의 단색영상을 형성하는 복수의 패널부; 및
    복수의 상기 패널부에 대향하여 설치되는 복수의 투사렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2색분리부는 다이크로익 미러휠인 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    복수의 상기 패널부 각각은 상기 제1색분리부 및 상기 제2색분리부로부터 상기 소정의 순서에 의해 반사된 복수의 상기 단색광 각각을 적어도 한 번씩 입력받아 하나의 영상을 구현하는 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1색분리부 및 상기 제2색분리부 각각은 복수의 상기 단색광이 선택적으로 반사 및 투과되는 복수의 영역으로 구분되는 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    복수의 상기 영역은 3의 배수개로 구분된 영역 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제1색분리부 및 상기 제2색분리부는 상이한 파장을 갖는 상기 단색광이 동일한 광축상에서 반사 및 투과되도록 동일한 속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제1색분리부 및 상기 제2색분리부는 원추의 길이방향에 대해 수직하는 방향으로 절단된 상기 원추의 하부에 해당하는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 패널부는 복수의 상기 단색영상을 디지털 신호로 변조하여 상기 투사렌즈부로 소정의 각도로 반사시키는 디지털 마이크로미러(Digital Micromirror Device : DMD)인 것을 특징으로 하는 영상 투사 장치.
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