KR100538221B1

KR100538221B1 - 고효율 조명계, 스크롤링 유닛 및 이를 채용한 프로젝션시스템

Info

Publication number: KR100538221B1
Application number: KR10-2003-0021415A
Authority: KR
Inventors: 김대식; 이희중; 박영준; 조건호; 정종삼; 최종철; 김태희
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-04-06
Filing date: 2003-04-04
Publication date: 2005-12-21
Also published as: KR20030079808A; EP1493056A1; CN1646985A; US20060087619A1; TW200305051A; US7367677B2; AU2003214706A1; EP1493056A4; EP2096492A1; JP2006503312A; TWI235882B; WO2003087930A1

Abstract

고효율 조명계, 입사광의 스크롤링을 위한 스크롤링 유닛 및 이를 채용한 프로젝션 시스템이 개시되어 있다.

이 개시된 스크롤링 유닛은, 적어도 하나의 렌즈셀을 포함하고, 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 회전운동이 상기 적어도 하나의 렌즈셀에 입사되는 광을 기준으로 볼 때 렌즈 어레이의 직선운동으로 전환되어 입사광을 스크롤 시키도록 된 것을 특징으로 한다. 프로젝션 시스템은, 광원; 상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기; 입사면과 출사면을 가지며, 입사광을 셀단위로 나누기 위한 적어도 하나의 렌즈셀을 가지고, 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 회전 운동이 셀단위로 나누어진 광빔들의 직선운동을 유발하도록 되어 입사광을 스크롤링하는 적어도 하나의 스크롤링 유닛; 상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 광분리기 및 스크롤링 유닛을 경유하여 칼라별로 분리되어 맺히고, 입력된 화상신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

고효율 조명계, 스크롤링 유닛 및 이를 채용한 프로젝션 시스템{High efficiency lighting system, scrolling unit and projection system employing the same}

본 발명은 고효율 조명계, 입사광의 스크롤링을 위한 스크롤링 유닛 및 이를 채용한 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단판식 구조에서 광효율을 증가시키고, 콤팩트화할 수 있도록 광원의 에텐듀(etendue)를 줄인 고효율 조명계, 스크롤링 방식을 개선한 스크롤링 유닛 및 이들을 채용한 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

프로젝션 시스템은 고출력 램프 광원으로부터 출사된 광을 화소단위로 on-off 제어하여 화상을 형성하는 라이트 밸브의 개수에 따라 3판식과 단판식으로 나뉜다. 단판식 프로젝션 시스템은 3판식에 비해 광학계 구조를 작게 할 수 있으나, 백색광을 시퀀셜 방식으로 R,G,B 칼라로 분리하여 사용하므로 3판식에 비해 광효율이 1/3로 떨어지는 문제점이 있다. 따라서, 단판식 프로젝션 시스템의 경우에는 광효율을 증가시키기 위한 노력이 진행되어 왔다.

종래의 단판식 스크롤링 프로젝션 시스템이 U.S. No. 2002/191154 A1호에 개시되어 있다. 이 프로젝션 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(100)에서 조사된 백색광이 제1 및 제2 렌즈 어레이(102)(104)와 편광빔스프리터 어레이(105)를 경유하여 제1 내지 제4 다이크로익 필터(109)(112)(122)(139)에 의해 R,G,B 삼색광으로 분리된다. 먼저, 상기 제1다이크로익 필터(109)에 의해 예를 들어 적색광(R)과 녹색광(G)은 투과되어 제1광경로(I1)로 진행되고, 청색광(B)은 반사되어 제2광경로(I2)로 진행된다, 그리고, 상기 제1광경로(I1)로 진행되는 적색광(R)과 녹색광(G)은 상기 제2 다이크로익필터(112)에 의해 다시 분리된다. 상기 제2 다이크로익필터(112)에 의해 적색광(R)은 투과되어 계속 제1광경로(I1)로 직진하고, 녹색광(G)은 반사되어 제3광경로(I3)로 진행된다.

상기와 같이 상기 광원(100)에서 조사된 광이 적색광(G), 녹색광(G), 청색광(B)으로 분리되어 각각에 대응되는 제1 내지 제3 프리즘(114)(135)(142)을 통과하면서 스크롤링된다. 상기 제1 내지 제3 프리즘(114)(135)(142)은 상기 제1 내지 제 3 광경로(I₁)(I₂)(I₃)에 각각 배치되어 균일한 속도로 회전됨에 따라 R,G,B 삼색의 칼라바가 스크롤링된다. 상기 제2 및 제3광경로(I₂)(I₃)를 따라 각각 진행되던 녹색광과 청색광이 제3 다이크로익필터(139)에 의해 반사 및 투과되어 합성되고, 최종적으로 상기 제4 다이크로익필터(122)에 의해 R,G,B 삼색광이 합성되어 편광빔스프리터(127)를 통과하고, 라이트 밸브(130)에 의해 화상을 형성한다. 여기서, 미설명부호 125는 편광기를, 118과 133은 광경로 변환기를 각각 나타낸다.

상기 제1 내지 제 3프리즘(114)(135)(142)의 회전에 의해 R,G,B 칼라바가 스크롤링되는 과정이 도 2에 도시되어 있다. 이는 각 칼라에 대응되는 프리즘을 동기를 맞추어 회전시킬 때 상기 라이트 밸브(130)면에 형성된 칼라바의 주기적인 이동을 나타낸 것이다. 예를 들어, 라이트 밸브(13)에 R,G,B 칼라바가 형성된다고 할 때, 도 2에 도시된 바와 같이 R,G,B 칼라바가 한번 순환했을 때 한 프레임의 칼라 화상이 형성된다.

상기 라이트 밸브(130)에서 각 화소에 대한 on-off 신호에 따라 처리하여 칼라화상이 형성되고, 이 칼라화상은 투사렌즈 유닛(미도시)을 거쳐 확대되어 스크린에 맺힌다.

상기와 같은 방법은 각 칼라별로 광경로를 각각 사용하므로 각 칼라별로 렌즈를 각각 구비하여야 하고 분리된 광들을 다시 모아주기 위한 부품들이 필요하므로 부피가 커지며, 조립이 어려울 뿐 아니라 광경로가 복잡하여 광축 정렬이 어려운 문제점이 있다. 또한, 색분리를 한 후 다시 모아주는 과정에서 광선의 에텐듀(etendue)값도 커지게 된다. 에텐듀(E)란 임의의 광학계에서 광학적 보존 물리량을 나타내는 것으로 다음과 같은 식에 의해 구해진다.

여기서, A는 에텐듀를 측정하고자 하는 대상체의 면적이고, Fno는 렌즈의 F넘버를 나타낸다. 상기 수학식 1에 의하면 에텐듀는 대상체의 면적과 F넘버에 의해 결정되며, 광학계의 기하학적 구성에 의한 물리량으로서, 광학계의 출발점에서의 에텐듀와 종점에서의 에텐듀가 같아야 광효율 측면에서 최적이라 할 수 있다. 예컨대, 출발점에서의 에텐듀보다 종점에서의 에텐듀가 크다면 광학계의 부피가 커지고, 출발점에서의 에텐듀보다 종점에서의 에텐듀가 작아지면 광손실이 발생될 수 있다. 광원의 에텐듀가 크면 후속의 렌즈로 입사하는 광선의 각도가 커져 시스템의 전체적인 부피가 커지므로 이를 만족하는 광학계의 구성이 어려워진다. 따라서, 에텐듀를 줄이는 것이 광학계 구성을 쉽게 할 수 있도록 하는 한 방법이 될 수 있다.

그런데, 종래의 단판식 스크롤링 프로젝션 디스플레이 장치의 경우 칼라를 삼색으로 분리한 후 다시 모음으로써 발산 각도가 커지게 되므로 에텐듀가 증가하게 된다. 따라서, 에텐듀가 증가함에 따라 광학계의 구성이 어려워지는 문제점이 발생된다.

또한, 일반적인 단판식 프로젝션 광학계의 경우 백색 광원으로부터 필터를 이용하여 R,G,B 각 칼라를 순차적으로 라이트 밸브로 보낸다. 그리고, 이 칼라 순서에 맞게 라이트 밸브를 동작시켜 영상을 구현한다. 단판식 광학계는 이와 같이 칼라를 시퀀셜하게 이용하기 때문에 광효율이 3판식에 비해 1/3로 떨어지게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 스크롤링 방법이 제안되었다. 칼라 스크롤링 방법은 백색광을 R,G,B 삼색광으로 분리하고 이를 동시에 라이트 밸브의 서로 다른 위치로 보내 준다. 그리고, 한 화소당 R,G,B 칼라가 모두 도달해야만 영상 구현이 가능하므로 특정한 방법으로 각 칼라들을 일정한 속도로 움직여준다.

기존 방식에서 스크롤링을 위해 프리즘을 회전시키는데 있어서, 각 칼라별로 독립적인 프리즘을 사용하므로 라이트 밸브의 구동과 동기를 맞추기 어렵고, 프리즘의 원운동으로 칼라 스크롤링의 속도도 일정하지 않을 수 있다. 또한, 각 칼라별로 부품을 따로 준비해야 하므로 광학계의 부피가 커지고, 제조 및 조립 공정이 복잡하여 수율이 떨어진다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 광원의 에텐듀를 줄임으로써 광학계의 구성을 용이하게 할 수 있고, 소형화할 수 있으며 광효율을 높일 수 있도록 된 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 칼라바의 스크롤링을 모든 칼라에 대해 하나의 부품으로 실행할 수 있도록 된 스크롤링 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 입사광의 스크롤링을 구현할 수 있는 스크롤링 유닛을 채용하여 광효율을 향상하고, 부피를 소형화한 단판식 프로젝션 시스템을 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 조명계는, 광을 조사하는 벌브; 상기 벌브에서 조사된 광이 반사되어 개방부를 통해 출사되는 반사경; 상기 개방부 일부에 설치되는 적어도 하나의 반사부;를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 반사경은 타원경 또는 포물경일 수 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 조명계는, 광을 조사하는 벌브; 상기 벌브에서 조사된 광이 반사되는 반사경; 상기 벌브의 일부면에 설치된 반사부;를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 반사부는 상기 반사경을 마주보는 벌브의 구면 일부에 구비되는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은, 조명계로부터 조사된 광을 라이트밸브를 이용하여 입력된 화상신호에 따라 처리함으로써 화상을 형성하고, 이 화상을 투사렌즈 유닛에 의해 스크린쪽으로 확대 투사시키는 프로젝션 시스템에 있어서, 상기 조명계는,

광을 조사하는 벌브; 상기 벌브에서 조사된 광이 반사되어 개방부를 통해 출사되는 반사경; 상기 개방부 일부에 설치되는 적어도 하나의 반사부;를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은, 조명계로부터 조사된 광을 라이트밸브를 이용하여 입력된 화상신호에 따라 처리함으로써 화상을 형성하고, 이 화상을 투사렌즈 유닛에 의해 스크린쪽으로 확대 투사시키는 프로젝션 시스템에 있어서, 상기 조명계는,

광을 조사하는 벌브; 상기 벌브에서 조사된 광이 반사되는 반사경; 상기 벌브의 일부면에 설치된 반사부;를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스크롤링 유닛은, 입사광을 스크롤시키기 위한 스크롤링 유닛으로서,

회전축; 입사면과 출사면을 가지며, 입사광을 셀단위로 나누고, 상기 스크롤링 유닛의 회전 운동이 셀단위로 나누어진 광빔들의 직선운동을 유발하도록 된 적어도 하나의 렌즈셀;을 포함한 것을 특징으로 한다.

상기 광빔들의 직선운동은 상기 회전축에 대하여 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이루어진다.

여기서, 상기 스크롤링 유닛의 회전 운동은 상기 광빔들의 직선운동이 주기적으로 반복되도록 한다.

상기 렌즈셀은 나선형으로 배열되며, 실린드리컬 렌즈인 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 스크롤링 유닛은, 적어도 하나의 렌즈셀을 포함하고, 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 회전운동이 상기 적어도 하나의 렌즈셀에 입사되는 광을 기준으로 볼 때 렌즈 어레이의 직선운동으로 전환되어 입사광을 스크롤 시키도록 된 것을 특징으로 한다.

상기 렌즈셀이 입사광을 칼라별로 분리시키도록 회절 광학 소자 또는 홀로그램 광학 소자로 형성될 수 있다.

상기 렌즈셀에 대해 법선을 그었을 때 이웃하는 렌즈셀 사이의 간격이 동일하고, 이웃하는 렌즈셀의 법선 벡터가 동일하도록 각 렌즈셀이 배열된 것을 특징으로 한다.

상기 렌즈셀의 나선형 곡선의 궤적(Q_kx,Q_ky)은 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 한다.

<조건식>

여기서, Q1,x과 Q1,y는 첫 번째 렌즈셀의 x좌표 및 y좌표를 나타내며, k는 자연수를, θ2는 인접 곡선의 회전각을 나타낸다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 스크롤링 유닛은, 입사광을 스크롤시키기 위한 스크롤링 유닛으로서,

적어도 하나의 렌즈셀을 포함하고, 상기 스크롤링 유닛이 소정의 회전축을 중심으로 회전함에 따라, 입사광이 지나가는 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 위치가 직선적으로 변하는 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은, 광원; 상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기; 적어도 하나의 렌즈셀을 구비하고, 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 회전운동이 렌즈셀을 통과하는 광을 기준으로 볼 때 렌즈어레이의 직선운동으로 전환되도록 함으로써 입사광을 스크롤링하는 적어도 하나의 스크롤링 유닛; 상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 광분리기 및 스크롤링 유닛을 경유하여 칼라별로 분리되어 맺히고, 입력된 화상신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 스크롤링 유닛과 라이트 밸브 사이의 광경로상에 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이가 구비되는 것이 바람직하다.

상기 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이를 통과한 광을 상기 라이트 밸브에 맺히도록 하기 위한 릴레이렌즈가 구비된다.

상기 광분리기는 서로 다른 각도로 기울어지게 이웃하여 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 다음에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 광분리기는 평행하게 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 앞에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 한다.

상기 스크롤링 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것이 바람직하다.

상기 스크롤링 유닛의 렌즈셀의 개수는 상기 라이트 밸브의 동작 주파수와 동기를 맞추도록 결정될 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은, 광원; 적어도 하나의 셀이 구비되고, 상기 적어도 하나의 셀의 회전운동이 입사광을 기준으로 셀어레이의 직선운동으로 전환되도록 함으로써 입사광을 스크롤링하고, 상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키도록 회절광학소자형 또는 홀로그램광학소자형으로 제작된 적어도 하나의 유닛; 상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 유닛을 경유하여 칼라별로 분리되어 맺히고, 입력된 화상신호에 따라 처리되어 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은, 광원; 상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기; 입사면과 출사면을 가지며, 입사광을 셀단위로 나누기 위한 적어도 하나의 렌즈셀을 가지고, 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 회전 운동이 셀단위로 나누어진 광빔들의 직선운동을 유발하도록 되어 입사광을 스크롤링하는 적어도 하나의 스크롤링 유닛; 상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 광분리기 및 스크롤링 유닛을 경유하여 칼라별로 분리되어 맺히고, 입력된 화상신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은, 광원; 상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기; 적어도 하나의 렌즈셀을 가지고, 상기 적어도 하나의 렌즈셀이 소정의 회전축을 중심으로 회전함에 따라, 입사광이 지나가는 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 위치가 직선적으로 변함으로써 입사광을 스크롤시키는 스크롤링 유닛; 상기 광분리기 및 스크롤링 유닛을 경유하여 칼라별로 분리되어 맺힌 광을 입력된 화상신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 조명계, 스크롤링 유닛 및 이를 채용한 프로젝션 시스템에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 시스템은, 도 3을 참조하면 광원(10)과, 이 광원(10)으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기(15), 상기 광분리기(15)에 의해 분리된 칼라광을 스크롤링시키기 위한 적어도 하나의 스크롤링 유닛(20), 상기 적어도 하나의 스크롤링 유닛(20)에 의해 스크롤링되는 광을 화상신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브(40)를 포함한다.

또한, 상기 적어도 하나의 스크롤링 유닛(20)과 라이트 밸브(40) 사이의 광경로상에는 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이(25)(26)와 다수개의 렌즈로 구성된 렌즈군(30)을 더 구비할 수 있다. 도 3에서는 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(25)(26)가 구비된 경우를 예시하였다. 상기 라이트 밸브(40)에 의해 형성된 칼라 화상은 투사렌즈 유닛(미도시)에 의해 스크린에 확대투사된다.

상기 광원(10)은 백색광을 조사하는 것으로, 도 4b를 참조하면 광을 생성하는 방전팁(1)을 갖는 벌브(3)에서 출사된 광이 반사경(5)에 의해 반사되는 구조로 된 램프 광원이다. 여기서, 앞서 설명한 에텐듀(E)를 줄이기 위해 도 4a에 도시된 바와 같이 광원(10)의 개방부(2) 일부에 적어도 하나의 반사부(7)가 설치된다. 상기 반사경(5)은 상기 방전팁(1)의 위치를 제1초점으로 하고, 광이 집속되는 지점을 제2초점으로 하는 타원경으로 구성될 수 있다. 또는, 상기 반사경(5)은 상기 방전팁(1)의 위치를 초점으로 하고, 이 방전팁(1)에서 출사되고 상기 반사경(5)에서 반사된 광이 평행광이 되도록 된 포물경으로 구성될 수 있다. 여기서는 반사경(5)으로 포물경을 채용한 경우를 예로 들어 설명한다.

도 4b를 참조하면 방전팁(1)을 갖는 벌브(3)에서 출사된 광이 상기 반사경(5)에 의해 반사된 다음, 일부는 상기 개방부(2)를 통해 광원 밖으로 출사되고, 상기 반사부(7)쪽으로 반사된 광은 반사부(7)에서 상기 반사경(5)쪽으로 다시 반사된다. 그리고, 상기 반사경(5)에서 그 맞은편으로 반사되어 상기 개방부(2)를 통해 출사된다.

상기 적어도 하나의 반사부(7)는 광원의 에텐듀를 줄일 수 있도록 적당한 위치에, 적당한 개수로 여러 가지 형태로 배치될 수 있다. 예컨대, 상기 반사부(7)가 상기 반사경(5)의 개방부(2)의 일측에 배치될 수 있다. 도 4b에 도시된 바와 같이 상기 반사경(5)의 개방부(2)의 상부 반원부에 반사부(7)가 배치될 수 있다. 이밖에 반사부(7)가 개방부(2)의 하부 반원부에 배치되거나, 좌측 반원부 또는 우측 반원부에 배치되는 것이 가능하다. 이런 경우 모두 동일한 에텐듀를 가진다.

또 다른 방법으로서 도 5에 도시된 바와 같이 제1 및 제2 반사부(8a)(8b)를 구비하고, 제1 및 제2 반사부(8a)(8b)를 개방부(2)에 대칭적으로 배치할 수 있다. 여기서는 상기 제1 및 제2 반사부(8a)(8b)를 개방부(2)의 상하에 대칭적으로 배치하는 예를 도시하였지만, 개방부의 좌우에 대칭적으로 배치하는 것도 가능하다. 상기 개방부(2)의 전체 직경을 D라 하고, 상기 제1 및 제2 반사부(8a)(8b)의 폭을 R이라 하고, (D-2R)=D'라 한다.

상기와 같이 반사경(5)의 개방부(2) 일부에 적어도 하나의 반사부를 설치함으로써 에텐듀를 줄이는 작용 관계에 대해 설명하면 다음과 같다.

도 4b를 참조하면, 상기 벌브(3)로부터의 광은 방사형으로 출사된다. 이때, 상기 반사경(5)을 반사부(7)가 설치되지 않은 쪽의 제1반사경(5a)과, 반사부(7)가 설치된 쪽의 제2반사경(5b)으로 나누어 설명하기로 하다. 그리고, 상기 반사부(7)가 설치되지 않은 쪽의 제1반사경(5a)을 향해 출사된 광을 A로 표시하고, 반사부(7)가 설치된 쪽의 제2반사경(5b)을 향해 출사된 광을 B로 표시한다. 먼저, 제1반사경(5a)을 향해 조사된 A 광은 제1반사경(5a)에서 반사되어 곧바로 밖으로 출사되어 나간다. 한편, 제2반사경(5b)을 향해 출사된 B 광은 제2반사경(5b)에서 반사되어 상기 반사부(7)에서 다시 제2반사경(5b)쪽으로 반사된 후 반대편의 제1반사경(5a)에서 반사되어 외부로 출사되어 나간다.

결국, 상기 벌브(3)에서 출사된 광에 대해 광손실 없이 광이 출사되는 면적을 줄일 수 있다. 다시 말하면, 상기 반사부(7)가 없을 때에는 광이 개방부(2) 전체를 통해 출사되는데 비해, 반사부(7)를 구비함으로써 동일 광량에 대해 반사경(5)의 개방부(2) 중 일부만을 통해 광이 출사되도록 한 것이다. 이와 같이 광이 출사되는 실질적인 면적을 줄임으로써 광원의 에텐듀를 줄이는 효과를 낼 수 있다.

다음은 도 5에 도시된 바와 같이 개방부(2)에 대칭적으로 제1반사부(8a)와 제2반사부(8b)를 설치한 경우에 대해 알아본다. 여기서는, 반사경(5)을 상기 제1반사부(8a)가 설치된 쪽의 제3반사경(5c), 반사부가 설치되지 않은 쪽의 제4반사경(5d) 및 제2반사부(8b)가 설치된 쪽의 제5반사경(5e)으로 나누어 설명한다.

벌브(3)에서 출사된 광은 방사형으로 퍼져 일부광은 상기 제4반사경(5d)에서 반사되어 외부로 바로 출사되고, 나머지 일부광은 상기 제3 및 제5 반사경(5c)(5e)에서 반사된 후 상기 제1 및 제2반사부(8a)(8b)쪽으로 향한다. 그런 다음, 상기 제1 및 제2 반사부(8a)(8b)에서 반사되어 각각의 마주보는 반사경과 반대쪽의 반사경을 거쳐 반사부가 없는 개방부를 통해 외부로 출사된다. 이와 같이 하여 동일 광량에 대해 출사면적을 감소시킴으로써 광손실없이 에텐듀를 줄일 수 있다.

구체적으로 보면, 제3반사경(5c)쪽으로 조사된 광은 제1반사부(8a)에서 반사되어 제3반사경(5c) 및 제4반사경(5d)을 거쳐 반사경이 없는 개방부를 통해 외부로 출사된다. 또한, 제5반사경(5e)쪽으로 조사된 광은 제2반사부(8b)에서 반사되어 제5반사경(5e), 제4반사경(5d)을 거쳐 반사부가 없는 개방부를 통해 외부로 출사된다. 이와 같이 하여 상기 제1 및 제2 반사부(8a)(8b)가 없는 경우에 비해 광의 출사면적을 줄임으로써 에텐듀를 줄일 수 있다.

다음, 광원의 에텐듀를 줄이는 방법으로서 도 6을 참조하면 방전팁(1)을 가진 벌브(3)와, 반사경(5)을 구비한 광원에 있어서, 상기 벌브(3)의 일부면에 반사코팅을 하거나 반사부(9)를 설치하는 방법이 있다. 예를 들어, 상기 반사경(5)과 마주보는 벌브면에 반사코팅을 하거나 반사부(9)를 구비한다. 상기 벌브(3)에서 방사형으로 출사된 광 중 반사코팅 또는 반사부(9)가 없는 쪽을 통해 조사된 광은 반사경(5)에서 반사되어 바깥쪽으로 출사되어 나가고, 반사코팅 또는 반사부(9)를 향해 출사된 광은 반사코팅 또는 반사부(9)에서 반사경(5)쪽으로 반사된 후 반사경에서 반사되어 개방부(2) 바깥쪽으로 나아간다.

여기서, 상기 반사경(5)의 개방부(2)의 전체 직경을 D, 상기 반사코팅 또는 반사부(9)에 의해 광이 출사되지 못하는 영역의 직경을 E, 개방부(2) 중 광이 출사되는 영역의 직경을 D"로 표시하였다. 도 6에서는 상기 반사코팅 또는 반사부(9)가 벌브(3)의 대략 반구면에 구비된 경우를 예시하였지만, 상기 반사코팅 또는 반사부(9)의 설치 면적 및 위치를 다양하게 변경할 수 있으며, 이에 따라 광원의 에텐듀를 원하는 대로 조절할 수 있다.

상술한 여러 가지 방법에 의해 광원의 에텐듀를 감소시킨 다음, 광원에서 출사된 광을 광분리기(15)에 의해 적어도 두 개의 칼라광으로 분리시킨다. 예를 들어, 상기 광분리기(15)는 제1, 제2 및 제 3 다이크로익필터(15a)(15b)(15c)를 적당한 각도로 분리 배치함으로써 구성될 수 있다. 상기 제1 내지 제3 다이크로익필터(15a)(15b)(15c)에 의해 광원으로부터의 광이 예를 들어, R,G,B 삼색광으로 분리되고, 이렇게 분리된 각 칼라광이 스크롤링 유닛(20)을 통해 스크롤링된다.

여기서, 스크롤링 유닛(20)이 하나 구비된 경우를 예시하였지만 두 개 이상의 스크롤링 유닛이 구비될 수도 있다.

도 7a를 참조하면, 상기 스크롤링 유닛(20)은 적어도 하나의 렌즈셀(20a)이 나선형으로 배열되어 형성되고, 그 단면 형상을 보면 도 7b에 도시된 바와 같이 실린드리컬 렌즈어레이 구조를 가지며, 곡률반경 r_arc를 갖는 균일한 원호 형상으로 이루어져 있다. 상기 렌즈셀(20a)은 예를 들어, 실린드리컬 렌즈일 수 있으며, 스크롤링 유닛(20)의 전체적인 형상은 예를 들어, 디스크형 즉, 원판형일 수 있다. 하지만, 스크롤링 유닛(20)의 형상은 디스크형에 한정되지 않으며 원통형도 가능하다. 원통형의 외주면에 렌즈셀(20a)을 나선형으로 배열할 수 있다.

상기 스크롤링 유닛(20)은 인벌루트(involute) 함수를 이용하여 상기 렌즈셀(20a)을 나선형으로 배열함으로써 제작된다. 인벌루트 함수는 기어 설계 등에 자주 사용되는 함수로, 실패에서 실을 풀었을 때 실 끝이 지나가는 자취라고 할 수 있다. 도 7c를 참조하여 더욱 구체적으로 살펴보면, 스크롤링 유닛(20)의 중심원(21)의 어느 한 접점(P)에서 임의의 점(Q)까지 접선을 긋고, 선분 를 등분하여 가상의 등분점 p1,p2,p3,p4을 가정한다. 이들 각 점을 동일한 실패에서 일정 길이만큼 짧게 감긴 실의 끝점이라고 볼 때 하기의 식을 얻을 수 있다.

상기 식에서 r은 중심원(21)의 반경을, l은 선분 의 길이를, θ는 l의 길이를 갖는 실이 상기 중심원(21)에 감겨있는 각도를, 는 원점(O)에서 점 P까지의 벡터를 나타낸다. 여기서, 는 점 P에서 접선방향으로 그은 벡터이므로, 는 의 탄젠셜 벡터이고, 그 크기는 l이므로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

상기 수학식 2와 3에 의하면, 는 다음과 같이 구해진다.

다음, 의 탄젠셜 벡터를 라 하고, 그 크기를 l이라 하면 는 다음과 같다.

여기서, 상기 점들(p1)(p2)(p3)(p4)에 의한 벡터 를 고려할 때 상기 중심원(21)에서의 접점(P)이 동일하고 각 벡터에 대해 r과 θ가 동일하므로 상기 수학식 4에 의하면 각 점에서의 탄젠셜 벡터()가 동일함을 알 수 있다.

또한, 스파이럴 형상의 인접한 곡선(s1과 s2)(s2와 s3)(s3와 s4)은 앞에 있는 곡선을 원점(O)을 중심으로 소정 각도(θ₂)로 회전 이동한 것으로 볼 수 있으며, 스크롤링 유닛을 n개의 셀로 등분한 것으로 가정할 때 인접 곡선 사이의 회전각 θ₂는 다음과 같이 구할 수 있다.

수학식 2에 의하면 의 크기 l은 θ에 비례하므로 위에 있는 각 점들(p1)(p2)(p3)(p4) 사이의 간격(d)도 소정 각도 θ₂에 비례한다. 따라서, 상기 각 점들(p1)(p2)(p3)(p4) 사이의 간격은 인접 곡선(s1,s2)(s2,s3)(s3,s4)간의 최단 간격(d)과 같으며, 이 간격(d)은 다음과 같이 구할 수 있다.

상기 수학식 7에 의하면, n과 r이 일정하므로 인접 곡선간 최단 거리(d)는 일정함을 알 수 있다. 한편, k번째 곡선(sk)의 좌표 Qk는 첫 번째 곡선 s1을 (k-1)*θ₂ 만큼 회전시켰을 때의 좌표이다. 따라서, k번째 곡선의 좌표는 다음과 같이 구할 수 있다.

여기서, Rot는 어느 점을 임의의 각도로 회전시키는 회전단위 벡터를 나타낸다. 상기 수학식 8을 행렬식으로 나타내면 다음과 같다.

상기 수학식 9를 이용하여 k번째 곡선의 x좌표와 y좌표를 각각 나타내면 다음과 같다.

렌즈셀의 곡선은 상기 수학식 9에 의한 궤적에 따라 형성할 수 있으며, 곡선식에서 스크롤링 유닛의 단면 형상은 곡률반경(r_arc)으로 동일하게 형성되고, 그 크기에 대해서는 특별한 제한이 없다. 또한, 이웃하는 곡선 사이의 거리(d)는 수학식 7을 이용하여 계산함으로써 전체 형상을 설계할 수 있다. 또한, 스크롤링 유닛의 내경은 실패 즉, 중심원(21)의 내경(r)보다 커야 하며, 외경에는 제한이 없다. 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 스크롤링 유닛은 실패 즉, 중심원(21)의 임의의 접선에 대해 동일한 간격으로 법선을 긋고, 상기 접선과 법선의 교점 (p1)(p2)(p3)(p4)에서의 탄젠셜 벡터가 동일한 조건을 만족하는 나선형의 형상을 갖도록 제작된다. 여기서, d가 스크롤링 유닛에서 이웃하는 렌즈셀 사이의 최단 거리가 되고, 상기 교점 (p1)(p2)(p3)(p4)에서의 탄젠셜 벡터가 동일하므로 각 렌즈셀은 동일한 곡률을 가진다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 시스템에서는 상기 광원(10)에 반사부(7)가 구비되어 있어 광손실없이 광원의 에텐듀를 감소시킬 수 있다. 상기 광원(10)에서 출사된 광은 상기 광분리기(15)에 의해 칼라별로 분리된다. 예를 들어, 상기 광분리기(15)는 입사광축에 대해 서로 다른 각도로 경사지게 배치된 제1, 제2 및 제 3 다이크로익필터(15a)(15b)(15c)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 광분리기(15)는 입사광을 소정 파장영역에 따라 분리하고, 이 분리된 광이 서로 다른 경로로 진행하도록 한다. 예를 들어, 상기 제1 다이크로익 필터(15a)는 백색의 입사광 중 레드 파장영역의 광(R)은 반사시키고, 다른 파장영역의 광(G, B)은 투과시킨다. 상기 제2 다이크로익 필터(15b)는 상기 제1 다이크로익 필터(15a)를 투과한 광 중 그린 파장영역의 광(G)은 반사시키고, 나머지 블루 파장영역의 광(B)은 투과시킨다. 그리고, 상기 제3 다이크로익 필터(15c)는 상기 제1 및 제2 다이크로익 필터(15a)(15b)를 투과한 블루 파장영역의 광(B)을 반사시킨다.

여기서, 상기 제1 내지 제 3 다이크로익 필터(15a)(15b)(15c)에 의해 파장별로 분리된 R,G,B 삼색광은 서로 다른 각도로 반사되고, 예를 들어, 레드광(R)과 블루광(B) 각각이 그린광(G)을 중심으로 집속된다. 이렇게 분리된 각 칼라가 상기 스크롤링 유닛(20)을 통해 스크롤링된다. 이 스크롤링 작용에 대해서는 후술하기로 한다.

한편, 상기 스크롤링 유닛(20)의 앞에 예를 들어, 상기 광분리기(15) 앞에 제1실린더 렌즈(13)가 구비되고, 상기 스크롤링 유닛(20)의 뒤에 제2실린더 렌즈(22)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 제1실린더 렌즈(13)는 상기 스크롤링 유닛(20)에 입사되는 광의 폭을 감소시키는 한편, 상기 제2실린더 렌즈(22)는 상기 스크롤링 유닛(20)을 통과한 후에 발산하는 광을 평행광이 되도록 한다. 도 8을 참조하면, 광원(10)에서 출사된 광이 상기 제1실린더 렌즈(13)를 통과하지 않고 그대로 상기 스크롤링 유닛(20)에 입사하였을 때와, 상기 제1실린더 렌즈(13)에 의해 광의 폭이 감소된 상태에서 스크롤링 유닛(20)에 입사하였을 때를 비교한 것이다.

상기 스크롤링 유닛(20)을 통과할 때의 광이 비교적 넓을 때에는 나선형의 렌즈 어레이 형상과 광의 형상이 불일치하므로 불일치하는 영역(C) 만큼의 광손실을 초래한다. 이에, 광손실을 최소화하기 위해 제1 실린더 렌즈(13)를 이용하여 광의 폭을 줄임으로써 광의 형상이 상대적으로 나선형의 렌즈 어레이 형상과 일치되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 입사광의 폭을 줄임으로써 광손실의 면적을 C>C'로 줄일 수 있다.

그런 다음, 상기 스크롤링 유닛(20)을 통과한 광을 제2실린더 렌즈(22)에 의해 다시 평행광으로 만들어 준다. 이와 같이 한 쌍의 실린더 렌즈(13)(22)에 의해 광의 폭을 조절함으로써 광손실을 줄임과 동시에 칼라 화상의 질을 향상시킨다.

상기 스크롤링 유닛(20)을 통과한 광은 광경로변환기(23)에 의해 경로가 변환되고, 상기 제1 및 제2 플라이아이 렌즈어레이(25)(26)에 입사된다. 여기서, 상기 제1 및 제2 플라이아이 렌즈어레이(25)(26)에 입사된 광은 각 렌즈셀(25a)(26a)별로 나누어지고, 상기 렌즈군(30)에 의해 칼라별로 서로 다른 영역에 각각 중첩되어 맺힘으로써 칼라바가 형성된다. 즉, 칼라광이 상기 라이트밸브(40)에 맺힐 때 칼라마다 서로 다른 영역에 맺힌다. 상기 렌즈군(30)은 콘덴싱 렌즈와 릴레이 렌즈로 구성될 수 있다.

상기 렌즈군(30)과 라이트밸브(40) 사이에는 프리즘(35)이 더 구비되어 광경로가 선택적으로 변경될 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈군(30)을 통해 라이트 밸브(40)쪽으로 향하는 광은 통과시키고, 상기 라이트 밸브(40)에서 반사되어 나오는 빔은 반사시켜 투사렌즈 유닛(미도시)쪽으로 보낼 수 있다. 상기 라이트 밸브(40)에 의해 형성된 화상은 투사렌즈 유닛에 의해 확대되어 스크린에 맺힘으로써 칼라화상을 구현하게 된다. 상기 라이트 밸브(40)로는 LCD, LCOS, DMD 등을 사용할 수 있다.

다음, 본 발명의 제2실시예에 따른 프로젝션 시스템은, 도 9를 참조하면 광원(50)과, 이 광원(50)으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기(55), 상기 광분리기(55)에 의해 분리된 칼라광을 스크롤링시키기 위한 적어도 하나의 스크롤링 유닛(60), 상기 적어도 하나의 스크롤링 유닛(60)에 의해 스크롤링되는 광을 화상신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하는 라이트밸브(67)를 포함한다. 그리고, 이 라이트 밸브(67)에서 형성된 화상을 투사렌즈 유닛(68)을 이용하여 스크린(70)에 확대투사시킨다.

상기 광원(50)은 백색광을 조사하는 것으로, 광을 생성하는 램프(51)와, 이 램프(51)에서 출사된 광을 반사시켜 그 진행경로를 안내하는 반사경(53)을 포함한다. 상기 반사경(53)은 상기 램프(51)의 위치를 제1초점(f1)으로 하고, 광이 집속되는 지점을 제2초점(f2)으로 하는 타원경으로 구성될 수 있다. 또는, 반사경(53)을 상기 램프(51)의 위치를 일 초점으로 하고, 이 램프(51)에서 출사되고 상기 반사경(53)에서 반사된 광이 평행광이 되도록 된 포물경으로 구성될 수 있다. 도 9는 반사경(53)으로 타원경을 채용한 경우를 예로 나타낸 것이다. 한편, 반사경(53)으로 포물경을 채용하는 경우에는 광원 다음에 광을 집속시키기 위한 렌즈가 더 구비되어야 한다.

한편, 상기 광원(50)과 광분리기(55) 사이의 광경로상에 입사광을 평행광으로 만들어주는 콜리메이팅 렌즈(54)가 구비된다. 이 콜리메이팅 렌즈(54)는, 상기 램프(51)와 이 램프(51)로부터 출사된 광이 집속되는 제2초점(f2) 사이의 거리를 p라 할 때, 상기 제2초점(f2)으로부터 p/5만큼 떨어진 위치에 배치되는 것이 바람직하다. 이렇게 배치함으로써 광학계의 구성을 소형화할 수 있다.

상기 광원(50)에서 출사된 광은 광분리기(55)에 의해 적어도 두 개의 칼라광으로 분리된다. 상기 광분리기(55)는 입사광축에 대해 서로 다른 각도로 경사지게 배치된 제1, 제2 및 제 3 다이크로익필터(55a)(55b)(55c)를 구비하여 구성될 수 있다. 상기 광분리기(55)는 입사광을 소정 파장영역에 따라 분리하고, 이 분리된 광이 서로 다른 각도로 진행하도록 한다. 예를 들어, 상기 제1 다이크로익 필터(55a)는 백색의 입사광 중 레드 파장영역의 광(R)은 반사시키고, 다른 파장영역의 광(G, B)은 투과시킨다. 상기 제2 다이크로익 필터(55b)는 상기 제1 다이크로익 필터(55a)를 투과한 광 중 그린 파장영역의 광(G)은 반사시키고, 나머지 블루 파장영역의 광(B)은 투과시킨다. 그리고, 상기 제3 다이크로익 필터(55c)는 상기 제1 및 제2 다이크로익 필터(55a)(55b)를 투과한 블루 파장영역의 광(B)을 반사시킨다.

여기서, 상기 제1 내지 제 3 다이크로익 필터(55a)(55b)(55c)에 의해 파장별로 분리된 R,G,B 삼색광이 서로 다른 각도로 반사되고, 예를 들어, 레드광(R)과 블루광(B) 각각이 그린광(G)을 중심으로 집속되어 스크롤링 유닛(60)에 입사된다.

도 10을 참조하면, 상기 스크롤링 유닛(60)은 회전가능하며, 입사면과 출사면을 가지고, 스크롤링 유닛(60)의 회전운동이 입사광의 직선운동으로 전환되도록 적어도 하나의 렌즈셀(60a)이 배열되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 스크롤링 유닛(60)은 적어도 하나의 렌즈셀(60a)이 나선형으로 배열되어 구성된다. 상기 적어도 하나의 렌즈셀(60a)은 입사광을 각 셀마다 다수개의 빔으로 나눈다. 여기서, 상기 렌즈셀(60a)은 실린드리컬 렌즈일 수 있다.

상기 스크롤링 유닛(60)의 앞과 뒤에는 제1실린더 렌즈(56)와 제2실린더 렌즈(57)가 구비되고, 상기 스크롤링 유닛(60)과 라이트밸브(67) 사이의 광경로상에는 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(63)(64)와 릴레이렌즈(65)가 구비된다.

상기 제1실린더 렌즈(56)에 의해 스크롤링 유닛(60)에 입사되는 광의 폭이 감소됨은 앞서 설명한 바와 같다.

다음, 상기 스크롤링 유닛(60)의 스크롤링 작용에 대해 도 11a 내지 제 11c를 참조하여 설명한다.

먼저, 도 10을 참조하면, 상기 제1 내지 제3 다이크로익필터(55a)(55b)(55c)에 의해 입사광이 파장에 따라 서로 다른 각도로 상기 스크롤링 유닛(60)을 향해 입사된다. 상기 광분리기(55)에 의해 분리된 적어도 두 개의 칼라광이 렌즈셀(60a)마다 반복적으로 형성된다. 여기서, 상기 스크롤링 유닛(60)을 통과하는 광을 L로 표시하였다. 상기 스크롤링 유닛(60)을 통과한 적어도 두 개 이상의 칼라광 예를 들어, R,G,B 삼색광은 각각 다른 위치에 초점을 맺는다. 도면에서 스크롤링 유닛(60)이 화살표 J 방향으로 회전됨에 따라 상대적으로 입사광(L)이 화살표 K 방향으로 직선 운동하는 것과 같은 효과가 얻을 수 있다. 이 직선 운동은 스크롤링 유닛(60)의 회전축에 대하여 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이루어진다. 도 10에서는 스크롤링 유닛(60)이 화살표 J방향으로 회전할 때, 스크롤링 유닛(60)에 입사되는 광이 스크롤링 유닛(60)의 회전축에 대하여 멀어지는 방향으로 직선 운동하는 것과 같은 효과를 내는 경우를 도시하였다.

또는, 입사광(L)을 기준으로 보면 상기 스크롤링 유닛(60)이 회전할 때 입사광(L)이 지나가는 영역에 있는 렌즈어레이가 직선 운동하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, 스크롤링 유닛(60)이 회전함에 따라 입사광(L)이 스크롤링 유닛(60)을 통과하는 위치가 변하게 된다. 이 위치 변화는 스크롤링 유닛(60)의 회전축에 대하여 멀어지거나 가까워지는 방향으로 직선적으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 하지만, 예를 들어, 스크롤링 유닛(60)이 원통형인 경우에는 렌즈어레이의 직선 운동이 회전축을 따라 이동하는 방향으로 이루어진다.

도 11a에 도시된 바와 같이 상기 광분리기(55)에 의해 칼라별로 분리된 광이 스크롤링 유닛(60)에 의해 각 렌즈셀(60a) 별로 나누어지고, 상기 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(63)(64)에 의해 칼라별로 중첩되어 상기 릴레이 렌즈(65)에 의해 라이트밸브(67)에 칼라바를 형성하게 된다. 상기 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(63)(64)와 릴레이렌즈(65)는 입사광을 칼라별로 각각 다른 영역에 중첩되어 맺히도록 하여 칼라바를 형성하는 칼라바 형성 수단이다.

처음에는 상기 스크롤링 유닛(60), 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(63)(64), 릴레이렌즈(65)를 경유하여 라이트밸브(67)에 예를 들어, R,G,B 순으로 칼라바가 형성된다. 이어서, 상기 스크롤링 유닛(60)이 회전함에 따라 광이 상기 스크롤링 유닛을 통과할 때의 렌즈면이 점진적으로 위로 또는 아래로 이동된다. 따라서, 스크롤링 유닛(60)을 통과하는 칼라광 각각의 초점 위치가 스크롤링 유닛(60)의 회전에 따라 변하여 도 11b에 도시된 바와 같이 G,B,R 순으로 칼라바가 형성될 수 있다. 계속적으로 상기 스크롤링 유닛(60)이 회전함에 따라 입사광이 스크롤링되어 도 11c에 도시된 바와 같이 B,R,G 순으로 칼라바가 형성된다. 다시 말하면, 상기 스크롤링 유닛(60)의 회전 운동에 따라 광이 입사되는 렌즈의 위치가 변하고, 상기 스크롤링 유닛(60)의 회전 운동이 스크롤링 유닛(20)의 단면에서의 렌즈어레이의 직선 운동으로 전환됨으로써 스크롤링이 이루어진다. 이와 같은 스크롤링이 주기적으로 반복되어 진행된다.

특히, 본 발명에서는 스크롤링 유닛(60)의 회전 운동이 입사광 또는 렌즈어레이의 직선 운동으로 전화됨으로써 칼라 스크롤링을 할 수 있도록 스크롤링 유닛의 전체적인 형상은 다양하게 변형이 가능하다. 또한, 렌즈셀을 나선형으로 배열하는 것뿐만 아니라 다른 형태로 배열하여 구성하는 것도 가능하다. 예를 들어, 원통형의 외주면에 렌즈셀을 나선형으로 배열할 수도 있지만, 렌즈셀을 원통형의 길이 방향으로 배열하는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명에서는 각 칼라에 대하여 각각 스크롤링 수단을 구비할 필요 없이 모든 칼라에 대하여 스크롤링 유닛(60)을 같이 사용할 수 있으므로 시스템을 소형화할 수 있으며, 각 칼라에 대하여 동기를 맞추는 데에도 유리하다. 상기 스크롤링 유닛(60)의 각 렌즈셀(60a)마다 칼라 라인이 형성되고, 이에 대응되어 상기 제1플라이아이렌즈어레이(63)의 각 렌즈셀마다 칼라 라인이 형성된다. 따라서, 상기 스크롤링 유닛(60)을 통과하는 광이 차지하는 렌즈셀과 상기 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(63)(64)의 로우(row) 어레이가 1:1 대응되는 것이 바람직하다. 즉, 스크롤링 유닛(60)을 통과하는 광이 차지하는 렌즈셀의 개수가 4개일 때 상기 제1 및 제2 플라이아리렌즈어레이(63)(64)의 로우 어레이의 개수가 4개인 것이 좋다.

상기한 바와 같이 상기 스크롤링 유닛(60)의 회전에 따라 칼라바가 반복적으로 스크롤링된다. 특히, 상기 스크롤링 유닛(60)의 회전 방향을 변경할 필요 없이 계속 한 방향으로 회전시켜 스크롤링을 구현하므로 연속성과 일관성을 유지할 수 있고, 상기 스크롤링 유닛(60)을 각 칼라에 대하여 공통적으로 사용하여 스크롤링을 구현하므로 칼라바의 속도를 일정하게 유지하고, 각 칼라바의 동기 제어가 용이하다.

상기 스크롤링 유닛(60)은 렌즈셀(60a)들의 회전 운동을 렌즈 어레이의 직선 운동으로 전환하여 입사광을 스크롤시키는 기능을 한다. 즉, 상기 스크롤링 유닛(60)이 회전할 때, 스크롤링 유닛(60)의 단면을 보면 렌즈 어레이가 회전축에 대하여 멀어지거나 가까워지는 방향으로 직선 이동됨을 알 수 있다. 여기서, 광이 상기 스크롤링 유닛(60)을 통과할 때에는 좁은 폭을 가지고 통과되므로 직선 운동하는 렌즈 어레이를 통과하는 것과 같은 효과를 낼 수 있다.

한편, 상기 스크롤링 유닛(60)의 렌즈셀(60a)의 개수는 상기 라이트밸브(67)의 동작 주파수와 동기를 맞추기 위해 조절될 수 있다. 즉, 라이트 밸브(67)의 동작주파수가 빠르면 더 많은 렌즈셀을 구비함으로써 스크롤링 유닛의 회전 속도는 일정하게 하면서 스크롤링 속도를 더 빠르게 조절할 수 있다.

또 다른 방법으로, 스크롤링 유닛의 렌즈셀의 개수는 동일하게 유지하고 스크롤링 유닛의 회전 주파수를 높임으로써 라이트 밸브의 동작주파수와 동기를 맞출 수 있다. 예를 들어, 라이트 밸브(67)의 동작주파수가 960Hz일 때, 즉 1프레임당 1/960초로 동작하고, 1초에 960 프레임을 재생할 때, 스크롤링 유닛은 다음과 같이 구성될 수 있다. 스라이럴 실린더렌즈 어레이의 최외주 직경은 140mm이고, 최내주 직경은 60mm이며, 각 스파이럴 렌즈셀의 개수는 32개이고, 그 폭은 5.0mm이고, 그 곡률반경은 24.9mm일 수 있다. 여기서, 스크롤링 유닛(60)이 1회 회전시 32프레임을 재생한다고 할 때, 1초에 960 프레임을 재생하기 위해서는 1초에 30번 회전시켜야 한다. 이러한 속도로는 스크롤링 유닛을 60초에 1800회 회전시켜야 하므로 1800rpm의 회전속도를 갖도록 회전된다. 또한, 라이트 밸브의 동작주파수가 0.5배로 증가하여 1440Hz로 동작할 때에는 이 동작주파수와 동기를 맞추기 위해 스크롤링 유닛을 2700rpm의 회전속도로 회전시킨다.

한편, 도 9에서는 스크롤링 유닛(60)이 1매로 구성된 예를 도시하였지만, 스크롤링 유닛의 설계 조건에 따라 복수의 스크롤링 유닛이 구비될 수도 있다. 다음은, 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 시스템에 대해 도 12를 참조하여 설명한다.

제 3실시예에 따른 프로젝션 시스템은 제 2실시예와 비교하여 광분리기의 구조가 다른 점에서 구별된다. 제2실시예에서는 광분리기가 서로 다른 각도로 분리 배치된 제1 내지 제3 다이크로익 필터(55a)(55b)(55c)를 구비한데 반해, 제3실시예에서는 광분리기(75)가 평행하게 배치된 제1 내지 제3 다이크로익 필터(75a)(75b)(75c)를 구비하여 구성된다.

도 12를 참조하며, 제3 실시예에 따른 프로젝션 시스템은 광원(70), 스크롤링을 위한 스크롤링 유닛(73), 상기 스크롤링 유닛(73)을 통과한 광을 칼라별로 분리하는 광분리기(75), 상기 광분리기(75)에서 분리된 칼라광을 칼라별로 중첩적으로 맺히게 하는 칼라바 형성수단, 입력된 신호에 따라 처리하여 칼라화상을 형성하는 라이트밸브(80)를 포함한다. 상기 스크롤링 유닛(73)이 광분리기(75) 앞에 배치되고, 상기 스크롤링 유닛(73)과 광분리기(75) 사이에 프리즘(74)이 더 구비될 수 있다. 또한, 상기 광원(70)이 타원경으로 구성된 경우 상기 광원(70)과 스크롤링 유닛(73) 사이에 콜리메이팅렌즈(72)가 더 구비되는 것이 바람직하다.

상기 광원(70)에서 조사된 광이 스크롤링 유닛(73)을 통과한 후, 프리즘(74)을 거쳐 광분리기(75)에 입사된다. 상기 스크롤링 유닛(73)은 제2실시예에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략한다. 상기 광분리기(75)는 제1, 제2 및 제3 다이크로익 필터(75a)(75b)(75c)로 구성되고, 상기 제1 내지 제3 다이크로익 필터(75a)(75b)(75c)는 서로 평행하게 배치된다.

상기 스크롤링 유닛(73)을 통과한 광은 렌즈셀(73a)마다, 서로 다른 각도의 수렴광으로 진행되는 다수개의 빔으로 나누어지고, 상기 제1 내지 제3 다이크로익 필터(75a)(75b)(75c)에 의해 서로 다른 위치에서 반사된다. 이후, 상기 제1 내지 제3 다이크로익 필터(75a)(75b)(75c)에서 반사된 각 칼라광은 칼라바 형성수단에 입사된다. 칼라바 형성수단은 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(76)(77) 및 렌즈군(79)을 포함한다. 여기서, 렌즈군(79)은 콘덴싱 렌즈와 릴레이 렌즈를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 광분리기(75)에 의해 분리된 적어도 두 개 이상의 칼라광은 상기 제1플라이아이렌즈어레이(76)에 각 렌즈셀마다 맺히고, 제2 플라이아이렌즈어레이(77)는 이 칼라광들을 칼라에 따라 중첩적으로 진행되도록 한다. 그리고, 상기 렌즈군(79)은 칼라에 따라 중첩적으로 진행하는 광들을 라이트밸브(80)에 전달하여 칼라별로 각각 다른 영역에 맺히도록 함으로써 칼라바를 형성한다. 여기서, 상기 렌즈군(79)은 적어도 한 매의 릴레이렌즈로 대체될 수 있다.

상기와 같이 구성된 프로젝션 시스템에서 상기 스크롤링 유닛(73)을 일정한 속도로 회전시킴으로써 라이트 밸브(80)에 형성된 칼라바를 스크롤링한다. 이러한 스크롤링 작용에 의해 칼라화상이 구현된다. 여기서, 스크롤링 작용은 앞서 설명한 바와 동일하므로 상세한 설명을 생략한다.

한편, 도 13은 제3 실시예에 따른 프로젝션 시스템에서 상기 스크롤링 유닛(73)에 입사되는 광의 폭을 조절하기 위한 제1실린더렌즈(71)와, 상기 스크롤링 유닛(73)을 통과한 광을 평행광으로 만들기 위한 제2 실린더 렌즈(76)를 더 구비한 경우를 도시한 것이다. 예를 들어, 상기 광원(70)과 스크롤링 유닛(73) 사이의 광경로상에 제1 실린더 렌즈(71)를 구비하고, 상기 광분리기(75)와 제1 플라이아이렌즈어레이(77) 사이의 광경로상에 제2 실린더 렌즈(76)를 구비한다.

상기 광원(70)으로부터 출사된 광이 상기 스크롤링 유닛(73)에 맺힐 때 상기 제1 실린더 렌즈(71)에 의해 그 폭이 감소되어 맺힌다. 이와 같이 스크롤링 유닛(73)에 맺히는 광의 폭을 줄임으로써 렌즈셀(73a)의 나선형의 형상과, 여기에 맺히는 광의 형상의 불일치로 인한 광손실을 줄일 수 있다. 즉, 광의 폭이 줄어들수록 나선형의 곡률 형상에 의한 차이를 줄일 수 있다. 이어서, 상기 제2 실린더 렌즈(76)는 상기 제1 실린더 렌즈(71)에 의해 폭이 줄어든 광을 다시 원상태로 복귀시켜 평행광이 되도록 한다.

다음, 본 발명의 제4 실시예에 따른 프로젝션 시스템은 도 14a를 참조하면, 광원(81)과, 상기 광원(81)으로부터 출사된 광을 파장에 따라 분리하여 스크롤링하도록 형성된 DOE(Diffractive Optical Element)형 스크롤링 유닛(82)과, 이 DOE형 스크롤링 유닛(82)을 통과한 광을 입력신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하는 라이트밸브(90)를 포함한다. 상기 DOE형 스크롤링 유닛(82)과 라이트밸브(90) 사이에 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(87)(88) 및 렌즈군(89)이 배치된다. 상기 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(87)(88) 및 렌즈군(89)은 상기 DOE형 스크롤링 유닛(82)을 통과한 광을 칼라에 따라 서로 다른 영역에 맺히도록 하여 칼라바를 형성한다.

또한, 상기 DOE형 스크롤링 유닛(82)의 앞과 뒤에 제1 및 제2 실린더 렌즈(91)(92)가 배치되는 것이 바람직하다.

상기 DOE형 스크롤링 유닛(82)은 상기 광원(81)으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리하는 광분리 작용과 함께 스크롤링 작용을 실현할 수 있도록 적어도 하나의 셀(82a)이 나선형의 형상으로 배열된 회절 광학 소자형으로 형성되는 것을 특징으로 한다. 상기 DOE형 스크롤링 유닛(82)은 셀이 나선형으로 배열되어 있어 유닛이 회전됨에 따라 소정 영역에서의 셀어레이가 회전축에 대하여 멀어지거나 가까워지는 방향으로 이동된다. 상기 DOE형 유닛(82)이 회전될 때 도 14b에 도시된 바와 같이 입사광이 통과되는 셀의 위치가 이동되므로 라이트밸브(90)에 맺히는 각 칼라바의 위치가 이동된다.

라이트밸브(90)에 형성되는 칼라바의 위치가 순환되면서 이 라이트밸브(90)에 입력된 화상신호에 따라 칼라 화상이 형성된다. 상기 광원(81)으로부터 조사된 광이 상기 DOE형 스크롤링 유닛(82)을 통과할 때, 칼라별로 초점이 맺히는 위치가 분리됨으로써 광 분리 작용이 일어난다. 여기서, 상기 DOE형 스크롤링 유닛 대신에 HOE(Holography Optical Element)형 스크롤링 유닛으로 대체하여 사용하는 것도 가능하다.

이와 같이 스크롤링 위한 유닛을 DOE형 또는 HOE형으로 제조함으로써 제조단가를 줄일 수 있고, 대량생산이 용이하며, 특히 하나의 유닛을 이용하여 광 분리 작용과 스파이럴 작용을 함께 실현하므로 시스템 경량화 및 부품수 감소를 달성할 수 있다. 한편, 상기 광원(81)과 제1실린더 렌즈(91) 사이에는 상기 광원(81)으로부터 출사되는 광을 집속시키기 위한 렌즈가 더 구비될 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 제5 실시예에 따른 프로젝션 시스템은 도 15에 도시된 바와 같이, 광원(81)과, 이 광원(81)으로부터 출사된 광을 스크롤링하기 위한 DOE형 스크롤링 유닛(83)과, 상기 DOE형 스크롤링 유닛(83)을 통과한 광을 파장에 따라 분리하는 광분리기(85)와, 입력된 화상신호에 따라 처리하여 화상을 형성하는 라이트밸브(90)를 포함한다. 또한, 상기 DOE형 스크롤링 유닛(83)과 광분리기(85) 사이에 프리즘(84)이 더 구비되고, 상기 광분리기(85)와 라이트밸브(90) 사이의 광경로상에 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(87)(88)와 렌즈군(89)이 더 구비된다.

상기 DOE형 스크롤링 유닛(83)은 적어도 하나의 셀(83a)이 나선형으로 배열된 회절 광학 소자로 형성된다. 이와 달리, 상기 DOE형 스크롤링 유닛(83) 대신에 HOE(Holography Optical Element)형으로 대체하여도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 제 4실시예에서 DOE형 스크롤링 유닛(82)이 칼라 스크롤링 작용과 칼라 분리 작용을 하는데 반해, 상기 DOE형 스크롤링 유닛(83)은 칼라 스크롤링 작용만을 한다.

한편, 상기 광원(81)과 DOE형 스크롤링 유닛(83) 사이에 제1실린더 렌즈(91)가, 상기 광분리기(85)와 제1플라이아이렌즈어레이(87) 사이에 제2실린더 렌즈(92)가 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 DOE형 스크롤링 유닛(83)과 광분리기(85) 사이에 프리즘(84)이 더 구비된다.

상기 구성에 의한 프로젝션 시스템의 작용을 보면, 광원(81)에서 출사된 광이 DOE형 스크롤링 유닛(83)을 통과한 후, 상기 프리즘(84)을 거쳐 광분리기(85)에 입사된다. 상기 DOE형 스크롤링 유닛(83)이 일정한 속도로 회전됨에 따라 상기 라이트밸브(90)에 형성되는 칼라바가 스크롤링되고, 칼라화상이 구현된다. 상기 광분리기(85)는 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 다이크로익 필터(85a)(85b)(85c)로 구성되고, 상기 제1 내지 제3 다이크로익 필터(85a)(85b)(85c)는 서로 평행하게 배치된다. 상기 DOE형 스크롤링 유닛(83)을 통과한 광은 각 셀(83a)마다 서로 다른 경로로 진행되는 다수개의 빔으로 나누어지고, 상기 제1 내지 제3 다이크로익 필터(85a)(85b)(85c)에 의해 서로 다른 위치에서 반사된다. 이후, 상기 제1 내지 제3 다이크로익 필터(85a)(85b)(85c)에서 반사된 광은 상기 제1 및 제2 플라이아이렌즈어레이(87)(88) 및 렌즈군(89)에 의해 라이트밸브(90)에 칼라에 따라 서로 다른 영역에 결상되어 칼라바가 형성된다.

여기서는 상기 광분리기(85)를 상기 제1 내지 제3 다이크로익 필터(85a)(85b)(85c)를 서로 평행하게 배치하여 구성하였지만 도 9에 도시된 바와 같이 다이크로익 필터를 서로 다른 각도로 배치하여 구성하는 것도 가능하다. 이와 같이 다이크로익 필터를 서로 다른 각도로 배치하는 경우에는 상기 DOE형 스크롤링 유닛(83)을 광분리기 다음에 배치하는 것이 바람직하다.

제4 및 제5 실시예에서와 같이 스크롤링 유닛을 DOE형 또는 HOE형으로 제작함으로써 제작비용을 절감할 수 있다.

상기 DOE형 스크롤링 유닛(82)(83)과 상기 라이트밸브(90)의 동작 주파수의 동기를 맞추기 위해 상기 유닛의 각 셀(82a)(83a)의 개수를 변경시키거나 유닛의 회절 속도를 조절할 수 있다. 예를 들어, 라이트밸브(90)의 동작주파수가 더 빨라지면 DOE형 스크롤링 유닛(82)(83)의 회전속도는 그대로 유지하고 더 많은 셀을 구비함으로써 상대적으로 스크롤링 속도를 더 빠르게 조절할 수 있다. 또 다른 방법으로 유닛의 셀의 개수는 동일하게 유지하고 유닛의 회전 속도를 높임으로써 라이트밸브의 동작주파수와 동기를 맞출 수 있다.

한편, 제 4실시예에서 사용된 DOE형 스크롤링 유닛(82)은 칼라분리 작용과 스크롤링 작용을 같이 구현하도록 설계되어 있는데 반해, 제5실시예에서 사용된 DOE형 스크롤링 유닛(83)은 스크롤링 작용만을 구현하도록 설계되어 있고, 별도의 광분리기(85)에 의해 칼라 분리 작용을 수행한다.

다음은, 상기 DOE형 스크롤링 유닛(82)의 칼라 분리 작용을 알아보기 위해 모노 칼라에 대한 그레이팅 이론을 먼저 살펴보기로 한다.

도 16a를 참조하면, 소정 간격(s)으로 그레이팅이 형성되고, 이 그레이팅을 통과한 m차 회절광의 광경로차(0PD; Optical Path Difference)에 의한 간섭무늬가 형성된다. 이때, m차 회절광의 광경로차가 다음 식을 만족하면 밝은 이미지가 관측된다.

여기서, do는 입사광의 광경로차를, dm은 회절광의 광경로차를, θo는 광의 입사각을, θm은 광의 회절각을, m은 회절된 광의 회절차수를, s는 그레이팅 간격을, λ는 입사광의 파장을 각각 나타낸다. 상기 수학식에서 그레이팅을 향해 평행한 광이 입사된다고 할 때, θo는 0도이므로 다음과 같은 식이 성립한다.

입사광이 평행하게 입사될 때 +1차광과 -1차광의 광경로가 도 16b에 도시되어 있다. 상기 수학식에서 회절각 θm이 매우 작다고 할 때 sin θm≒ θm의 근사식으로 나타낼 수 있다. 따라서, 그레이팅의 간격 s는 다음과 같이 정리될 수 있다.

상기 수학식 13에 의하면 입사광의 파장이 정해져 있을 때, 그레이팅의 간격(s)을 조절함으로써 원하는 회절각 θm을 얻을 수 있다. 한편, 예를 들어 그린 칼라에 대해 동작하도록 설계된 디스크형 회절광학소자(DOE)의 반경에 따른 그레이팅 간격(s)을 도 17에 도시하였다. 이 그래프에 따르면, 그레이팅 간격이 디스크형 회절광학소자의 반경에 대해 반비례 관계에 있음을 알 수 있다. 이러한 원리를 이용하여 도 18에 도시된 바와 같이 원형상으로 그레이팅이 형성된 존플레이트(zone plate)를 제작할 수 있다. 이 존플레이트의 외주방향으로 갈수록 그레이팅 간격이 좁아지고(s₁>s₂>s₃>s₄>s₅>s ₆), 그레이팅 간격이 좁아질수록 회절각(θ₁<θ₂<θ₃<θ₄<θ₅<θ ₆)이 커지므로 존플레이트를 통과한 광은 어느 한 점에 수렴된다.

이러한 회절 이론에 따라 본 발명의 일실시예에 따른 DOE형 스크롤링 유닛을 제작한다.

먼저, 도 19a를 참조하여 그린 칼라에 대해 동작하도록 설계된 회절광학소자를 보면, 회절각 θ_green = 2.2°, λ_green = 587nm일 때 +1차 회절광에 대해서 s _green=λ/θ_green에 의해 계산된 회절광학소자의 최소 그레이팅 간격(s_green)은 15㎛이고, 그레이팅 그루브 깊이는 예를 들어, 1웨이브(1λ_green)로서 587nm이다.

다음, 도 19b를 참조하여 레드 칼라에 대해 동작하도록 설계된 회절광학소자를 보면, 회절각 θ_red = 3.7°, λ_red = 670nm일 때 +1차 회절광에 대해서 s_red=λ/θ_red에 의해 계산된 회절광학소자의 최소 그레이팅 간격(s_red)은 10.4㎛이고, 그레이팅 그루브 깊이는 예를 들어, 1λ_red로서 670nm이다.

도 19a 및 도 19b에 도시된 그린 칼라 회절광학소자와 레드 칼라 회절광학소자의 설계조건을 이용하여 하나의 회절광학소자로 형성함으로써 입사광을 그린 칼라와 레드 칼라로 분광시킬 수 있다. 예를 들어, 도 19c에 도시된 바와 같이 하나의 회절광학소자에 그린 칼라에 대한 그레이팅 간격(s_green)과 레드 칼라에 대한 그레이팅 간격(s_red)으로 그레이팅을 형성한다. 입사광이 이러한 회절광학소자를 통과할 때 레드광과 그린광으로 분리된 후 이미지면에 서로 다른 위치에 초점을 맺는다. 여기서는, 그린 칼라와 레드 칼라에 대해 설명하였지만 블루 칼라에 대해서도 동일한 방법으로 그레이팅 간격(s_blue)을 구할 수 있다. 다시 말하면, 그린 파장(λ_green),레드 파장(λ_red), 블루 파장(λ_blue)과 그린 칼라, 레드 칼라 및 블루 칼라의 회절각 θ_green,θ_red, θ_blue 에 대한 각 칼라별 그레이팅 간격 s_green,s_red, s_blue 은 다음과 같이 정리될 수 있다.

하나의 회절광학소자에 상기 s_green,s_red,s_blue을 각각 적용함으로써 백색광을 R,G,B 삼색광으로 분리시켜 이미지면에 서로 다른 위치에 맺히도록 할 수 있다. 이와 같이 회절광학소자를 이용하여 광 분리 작용을 하도록 하고, 이러한 회절광학소자를 나선형으로 배치하여 스크롤링을 위한 유닛을 형성함으로써 스크롤링 작용도 함께 하도록 한다.

한편, 본 발명에 따른 스크롤링 유닛은 회절광학소자로 제작될 수도 있지만 홀로그램 광학소자로도 제작이 가능하다. HOE형 유닛을 제작하기 위해서 예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이 나선형의 형상이 형성된 건판에 물체광과 참조광을 조사하여 간섭무늬를 형성한다. 물체광으로서 R,G,B 삼색광을 서로 다른 각도로 입사시킨다. 이와 같이 형성된 홀로그램을 볼륨 홀로그램(volume hologram) 타입이라고 하며, 이밖에도 얇은 홀로그램(thin hologram) 타입으로도 제작이 가능하다.

또한, DOE형 유닛이 여러 가지 다양한 방법으로 제작될 수 있다. 예를 들어, 도 21a에 도시된 바와 같은 연속적 블레이즈 프로파일(continuous quadrative blaze profile)을 갖는 연속적 릴리프 타입(continuous relief type) 또는 회절 프레넬 렌즈 타입(diffractive fresnel lens type), 도 21b에 도시된 바와 같은 멀티오더 회절 렌즈 타입(MOD ; multiorder diffractive lens type) 또는 딥 블레이즈드 표면 타입(deep blazed surface type)이 있다. 이 멀티오더 회절 렌즈 타입은 연속적 릴리프 타입에 비해 그루브 깊이가 깊은 대신 그루브의 개수가 상대적으로 적은 것을 특징으로 한다. 따라서, 멀티오더 회절 렌즈 타입이 제작하기가 용이하며, 회절효율 측면에서도 유리하다. 회절효율에 대해서는 도 22를 참조하여 후술하기로 한다.

다음, 도 21c에 도시된 바와 같은 바이너리(binary) 타입, 도 21d에 도시된 바와 같은 멀티 스탭 타입(multi-step type)이 있다. 이 멀티 스탭 타입은 복수개의 계단형으로 형성되어 있으며, 여기서는 예를 들어 3 레벨의 스탭으로 구성된 예를 도시하였다. 특히, 스탭의 개수가 많아질수록 회절효율이 증가되는 이점이 있다. 이밖에, 도시되지는 않았지만 굴절 프레넬 렌즈 타입(refractive fresnel les type)도 있다.

도 22는 일반적인 회절광학소자 제작방법으로 제작된 렌즈와 멀티오더 회절 렌즈 타입으로 제작된 MOD 렌즈에 대한 회절 효율을 시뮬레이션한 결과를 도시한 것이다. 이 결과에 의하면, 기존의 회절광학소자 제작방법에 비해 MOD 제작방법에 의해 제작된 렌즈가 상대적으로 더 넓은 파장 대역에서 거의 균일하게 회절효율이 높은 것으로 나타났다. 따라서, MOD 제작방법에 따라 제작된 스크롤링 유닛을 사용함으로써 보다 넓은 파장 대역에서 고효율의 회절광을 이용할 수 있으며, 더 나아가 회절 효율이 전 가시광 영역에서 고르게 분포되므로 칼라 화상의 질의 향상될 수 있다.

한편, 상기 제2 내지 제5실시예에서 광원에 적어도 하나의 반사부를 설치함으로써 광원의 에텐듀를 감소시킬 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 조명계는 광원의 에텐듀를 줄임으로써 광효율을 증가시키고, 전체 시스템의 제작을 용이하게 할 수 있도록 한다. 구체적으로, 스크롤링 방법에 의해 칼라 화상을 구현하는 프로젝션 시스템 있어서, F 넘버가 3.0인 기존 투사렌즈를 그대로 사용하는 경우 기존 단판식 광학계에 비해 광효율이 약 1.5배 증가되고, 투사 렌즈의 F 넘버를 2.5로 사용할 경우에는 광효율을 약 2배로 증가시킬 수 있다. 이와 같이 투사렌즈의 F 넘버를 더 줄일 경우 더 큰 광효율의 증가를 기대할 수 있다.

따라서, 기존 단판식 광학계보다는 광효율이 증대되고 3판식 광학계보다는 컴팩트한 광학계의 구성이 가능해지므로 프로젝션 시스템의 경쟁력을 향상시킬 수 있다.

또한, 스크롤링 유닛의 회전 운동을 광이 지나가는 부분의 렌즈어레이의 직선 운동으로 전환되도록 함으로써 하나의 스크롤링 유닛을 이용하여 모든 칼라에 대한 스크롤링을 수행할 수 있으므로 스크롤링 작용을 제어하기가 용이하고, 부품수를 줄일 수 있으며, 이에 따라 프로젝션 시스템의 경량화 및 저가화를 달성할 수 있다. 스크롤링 유닛은 원형뿐만 아니라 원통형도 가능하며, 스크롤링 유닛의 회전 운동을 광이 지나가는 부분의 렌즈어레이의 직선 운동으로 전환되도록 하는 구조를 가지도록 그 전체적인 형상은 변형이 가능하다. 더욱이, 스크롤링 유닛을 회절광학소자 타입 또는 홀로그램 광학 소자 타입으로 제작하면 저비용으로 대량 생산이 가능하며, 하나의 유닛에 의해 스크롤링 작용 및 광분리 작용이 이루어지도록 설계가 가능하므로 시스템 구성이 단순화된다. 또한, 제작상의 오류가 줄어들어 스크롤링 유닛의 성능이 향상되므로 이를 채용한 프로젝션 시스템의 화질이 개선된다.

또한, 종래의 단판식 프로젝션 시스템은 백색광을 순차적으로 R,G,B로 분리하여 칼라 화상을 구현하므로 라이트 밸브에서 사용되는 광의 효율이 3판식에 비해 1/3로 떨어지는 문제가 있다. 하지만, 본 발명에 따른 스크롤링 방식을 채용한 단판식 프로젝션 시스템에서는 백색광을 순차적인 아닌 동시에 분리하고 이와 같이 분리된 칼라광을 스크롤링하여 칼라 화상을 구현하므로 3판식과 같은 광효율을 얻을 수 있다.

도 1은 U.S. No. 2002/191154 A1호에 개시된 프로젝션 시스템을 도시한 것이다.

도 2는 프로젝션 시스템의 칼라 스크롤링 방식을 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 시스템을 나타낸 도면이다.

도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일실시예에 따른 조명계를 나타낸 도면이다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명계를 나타낸 도면이다.

도 7a는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에 채용되는 칼라 스크롤링을 위한 스크롤링 유닛의 정면도이다.

도 7b는 Ⅶ-Ⅶ선 단면도이다.

도 7c는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에 채용되는 칼라 스크롤링을 위한 스크롤링 유닛의 설계 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에서 실린더 렌즈를 구비하지 않은 경우와 구비한 경우에 스크롤링 유닛을 통과할 때의 광의 형상을 비교하여 나타낸 도면이다.

도 9는 본 발명의 제 2실시예에 따른 프로젝션 시스템의 구성도이다.

도 10은 본 발명에 따른 스크롤링 유닛의 회전에 따른 칼라 스크롤링 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 11a 내지 도 11c는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템에서 칼라 스크롤링 과정을 나타낸 도면이다.

도 12는 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 시스템의 정면도이다.

도 13은 본 발명의 제3실시예에 따른 프로젝션 시스템의 사시도이다.

도 14a는 본 발명의 제4실시예에 따른 프로젝션 시스템의 정면도이다.

도 14b는 본 발명의 제4실시예에 따른 프로젝션 시스템에서의 칼라 스크롤링 과정을 나타낸 도면이다.

도 15는 본 발명의 제5실시예에 따른 프로젝션 시스템의 정면도이다.

도 16a 및 도 16b는 본 발명의 제 4실시예에 따른 프로젝션 시스템에 사용되는 DOE형 유닛의 회절 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 17은 그레이팅의 반경에 대한 그레이팅 간격의 변화를 도시한 그래프이다.

도 18은 존 플레이트에 의한 빔의 수렴을 설명하기 위한 도면이다.

도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 제 4실시예에 따른 프로젝션 시스템에 사용되는 DOE형 유닛의 제작 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 20은 볼륨 홀로그램 타입 유닛의 제작도이다.

도 21a는 연속적 릴리프 타입(continuous relief type)의 DOE형 유닛의 구조도이다.

도 21b는 멀티오더 회절 렌즈 타입(MOD ; multiorder diffractive lens type)의 DOE형 유닛의 구조도이다.

도 21c는 바이너리(binary) 타입의 DOE형 유닛의 구조도이다.

도 21d는 멀티 스탭 타입(multi-step type)의 DOE형 유닛의 구조도이다.

도 22는 일반적인 DOE형 렌즈와 MOD 렌즈에서의 파장에 대한 회절효율을 대비하여 나타낸 그래프이다.

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

5...반사경, 7,8a,8b...반사부

10,50,70,81...광원, 15,55,75,85...광분리기

20,60,73...스크롤링 유닛, 20a,60a,73a...렌즈셀

13,22,56,57,71,76,91,92...실린더 렌즈

25,26,63,6476,77,87,88...플라이아이렌즈어레이

40,67,80,90...라이트밸브, 68...투사스크롤링 유닛

70...스크린, 82,83...DOE형 또는 HOE형 유닛

Claims

삭제
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입사광을 라이트밸브를 이용하여 입력된 화상신호에 따라 처리함으로써 화상을 형성하고, 이 화상을 투사렌즈 유닛에 의해 스크린쪽으로 확대 투사시키는 프로젝션 시스템에 있어서,

광을 조사하는 벌브, 상기 벌브에서 조사된 광이 반사되어 개방부를 통해 출사되는 반사경, 상기 개방부 일부에 설치되는 적어도 하나의 반사부를 가지는 조명계;

상기 조명계로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기;

적어도 하나의 렌즈셀을 가지고, 상기 조명계로부터 조사된 광을 스크롤링하도록 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 회전운동을, 광이 통과되는 렌즈셀의 직선운동으로 전환시키는 스크롤링 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 반사경은 타원경 또는 포물경인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
삭제
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛을 통과한 광을 상기 라이트 밸브의 적어도 두 영역에 칼라별로 집속시켜 칼라바를 형성하는 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이;를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 12항에 있어서,

상기 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이를 통과한 광을 상기 라이트밸브까지 전달하는 릴레이렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 광분리기는 서로 다른 각도로 기울어지게 이웃하여 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 광분리기는 평행하게 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 15항에 있어서,

상기 광분리기 앞에 프리즘이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 9항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛은 적어도 하나의 렌즈셀을 구비하고, 상기 스크롤링 유닛의 회전운동이 입사광을 기준으로 볼 때 상기 렌즈셀의 직선 운동으로 전환되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 18항에 있어서,

상기 적어도 하나의 렌즈셀은 나선형으로 배열된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 19항에 있어서,

상기 렌즈셀은 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 19항 또는 제 20항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛은 디스크형으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
입사광을 라이트밸브를 이용하여 입력된 화상신호에 따라 처리함으로써 화상을 형성하고, 이 화상을 투사렌즈 유닛에 의해 스크린쪽으로 확대 투사시키는 프로젝션 시스템에 있어서,

광을 조사하는 벌브, 상기 벌브에서 조사된 광이 반사되는 반사경, 상기 벌브의 일부면에 설치된 반사부를 가지는 조명계;

상기 조명계로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기;

적어도 하나의 렌즈셀을 가지고, 상기 조명계로부터 조사된 광을 스크롤링하도록 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 회전운동을, 광이 통과되는 렌즈셀의 직선운동으로 전환시키는 스크롤링 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 22항에 있어서,

상기 반사경은 타원경 또는 포물경인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
삭제
제 22항 또는 제 23항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛을 통과한 광을 상기 라이트 밸브의 적어도 두 영역에 칼라별로 집속시켜 칼라바를 형성하는 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이;를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 25항에 있어서,

상기 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이를 통과한 광을 상기 라이트밸브까지 전달하는 릴레이렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 22항에 있어서,

상기 광분리기는 서로 다른 각도로 기울어지게 이웃하여 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 22항에 있어서,

상기 광분리기는 평행하게 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 28항에 있어서,

상기 광분리기 앞에 프리즘이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 22항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 22항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛은 적어도 하나의 렌즈셀을 구비하고, 상기 스크롤링 유닛의 회전운동이 스크롤링 유닛에 입사하는 광을 기준으로 볼 때 상기 렌즈셀의 직선 운동으로 전환되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 31항에 있어서,

상기 적어도 하나의 렌즈셀은 나선형으로 배열된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 32항에 있어서,

상기 렌즈셀은 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 32항 또는 33항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛은 디스크형으로 형성된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
입사광을 스크롤시키기 위한 스크롤링 유닛으로서,

회전축;

입사면과 출사면을 가지며, 입사광을 다수개의 광빔으로 나누고, 상기 스크롤링 유닛의 회전 운동이 상기 다수개의 광빔들의 직선운동을 유발하도록 된 적어도 하나의 렌즈셀;을 포함한 것을 특징으로 스크롤링 유닛.
제 35항에 있어서,

상기 광빔들의 직선운동은 상기 회전축에 대하여 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 35항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 회전 운동은 상기 광빔들의 직선운동이 주기적으로 반복되도록 하는 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 35항 내지 제 37항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 렌즈셀은 나선형으로 배열된 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 38항에 있어서, 상기 스크롤링 유닛은 디스크형인 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 38항 또는 39항에 있어서,

상기 렌즈셀은 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
적어도 하나의 렌즈셀을 포함하고, 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 회전운동이 상기 적어도 하나의 렌즈셀에 입사되는 광을 기준으로 볼 때 렌즈 어레이의 직선운동으로 전환되어, 입사광을 스크롤 시키도록 된 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 41항에 있어서,

상기 적어도 하나의 렌즈셀은 나선형으로 배열된 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 42항에 있어서, 상기 렌즈셀은 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 41항 내지 제 43항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛은 디스크형으로 형성된 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 41항 내지 43항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 렌즈셀이 입사광을 칼라별로 분리시키도록 회절 광학 소자 또는 홀로그램 광학 소자로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 41항 내지 제 43항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 렌즈셀에 대해 법선을 그었을 때 이웃하는 렌즈셀 사이의 간격이 동일하고, 이웃하는 렌즈셀의 법선 벡터가 동일하도록 각 렌즈셀이 배열된 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 46항에 있어서,

상기 렌즈셀의 나선형 곡선의 궤적(Q_kx,Q_ky)은 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.

<조건식>

여기서, Q1,x과 Q1,y는 첫 번째 렌즈셀의 x좌표 및 y좌표를 나타내며, k는 자연수를, θ2는 인접 곡선의 회전각을 나타낸다.
제 41항 내지 43항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 단면이 동일한 반경을 가지는 원호 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 45항에 있어서,

상기 렌즈셀이 바이너리 타입, 연속적 릴리프 타입, 멀티-스탭 타입, 멀티-오더 굴절렌즈 타입, 얇은 홀로그램 타입 및 볼륨 홀로그램 타입 중 어느 한 타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
입사광을 스크롤시키기 위한 스크롤링 유닛으로서,

적어도 하나의 렌즈셀을 포함하고, 상기 스크롤링 유닛이 소정의 회전축을 중심으로 회전함에 따라, 입사광이 지나가는 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 위치가 직선적으로 변하는 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 50항에 있어서,

상기 렌즈셀의 위치가 변하는 방향은 상기 회전축으로부터 가까워지거나 멀어지는 방향인 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 50항 또는 제 51항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 회전 운동은 상기 렌즈셀의 위치가 주기적으로 반복되도록 하는 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 50항 또는 제 51항에 있어서,

상기 렌즈셀은 나선형으로 배열된 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 53항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛은 디스크형인 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
제 50항 또는 51항에 있어서,

상기 렌즈셀은 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 스크롤링 유닛.
광원;

상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기;

적어도 하나의 렌즈셀을 구비하고, 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 회전운동이 렌즈셀을 통과하는 광을 기준으로 볼 때 렌즈어레이의 직선운동으로 전환되도록 함으로써 입사광을 스크롤링하는 적어도 하나의 스크롤링 유닛;

상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 광분리기 및 스크롤링 유닛을 경유하여 칼라별로 분리되어 맺히고, 입력된 화상신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 56항에 있어서,

상기 적어도 하나의 렌즈셀은 나선형으로 배열된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 57항에 있어서,

상기 렌즈셀은 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 56항 내지 제 58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크롤링 유닛은 디스크형인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 56항 내지 제 58항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛과 라이트 밸브 사이의 광경로상에 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이가 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 60항에 있어서,

상기 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이를 통과한 광을 상기 라이트 밸브에 맺히도록 하기 위한 릴레이렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 56항 내지 제 58항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광분리기는 서로 다른 각도로 기울어지게 이웃하여 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 다음에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 56항 내지 제 58항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광분리기는 평행하게 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 앞에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 63항에 있어서,

상기 광분리기 앞에 프리즘이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 56항 내지 제 58항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 61항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 56항 내지 제 58항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 렌즈셀이 회절 광학 소자 또는 홀로그램 광학 소자로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 56항 내지 제 58항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 렌즈셀에 대해 법선을 그었을 때 이웃하는 렌즈셀 사이의 간격이 동일하고, 이웃하는 렌즈셀의 법선 벡터가 동일하도록 각 렌즈셀이 배열된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 68항에 있어서,

상기 렌즈셀의 나선형 곡선의 궤적(Q_kx,Q_ky)은 하기의 조건식을 만족하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.

<조건식>

여기서, Q1,x과 Q1,y는 첫 번째 렌즈셀의 x좌표 및 y좌표를 나타내며, k는 자연수를, θ2는 인접 곡선의 회전각을 나타낸다.
제 56항 내지 58항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 단면이 동일한 반경을 가지는 원호 형상으로 이루어진 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 67항에 있어서,

상기 렌즈셀이 바이너리 타입, 연속적 릴리프 타입, 멀티-스탭 타입, 멀티-오더 굴절렌즈 타입, 얇은 홀로그램 타입 및 볼률 홀로그램 타입 중 어느 한 타입으로 형성되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 56항 내지 제 58항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 렌즈셀의 개수는 상기 라이트 밸브의 동작 주파수와 동기를 맞추도록 결정되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 56항 내지 제 58항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 회전 주파수는 상기 라이트 밸브의 동작 주파수와 동기를 맞추도록 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
광원;

적어도 하나의 셀이 구비되고, 상기 적어도 하나의 셀의 회전운동이 입사광을 기준으로 셀어레이의 직선운동으로 전환되도록 함으로써 입사광을 스크롤링하고, 상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키도록 회절광학소자형 또는 홀로그램광학소자형으로 제작된 적어도 하나의 스크롤링 유닛;

상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 적어도 하나의 스크롤링 유닛을 경유하여 칼라별로 분리되어 맺히고, 입력된 화상신호에 따라 처리되어 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 74항에 있어서,

상기 적어도 하나의 셀은 나선형으로 배열된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 75항에 있어서,

상기 셀어레이의 직선 운동은 회전축에 대하여 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 74항 내지 제 76항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크롤링 유닛은 디스크형인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 74항 내지 제 76항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛과 라이트 밸브 사이의 광경로상에 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이가 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 78항에 있어서,

상기 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이를 통과한 광을 상기 라이트 밸브에 맺히도록 하기 위한 릴레이렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 74항 내지 제 76항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 78항에 있어서,

상기 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
광원;

상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기;

입사면과 출사면을 가지며, 입사광을 셀단위로 나누기 위한 적어도 하나의 렌즈셀을 가지고, 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 회전 운동이 셀단위로 나누어진 광빔들의 직선운동을 유발하도록 되어 입사광을 스크롤링하는 적어도 하나의 스크롤링 유닛;

상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 광분리기 및 스크롤링 유닛을 경유하여 칼라별로 분리되어 맺히고, 입력된 화상신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 82항에 있어서,

상기 적어도 하나의 렌즈셀은 나선형으로 배열된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 83항에 있어서,

상기 렌즈셀은 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 82항 내지 제 84항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크롤링 유닛은 디스크형인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 82항 내지 제 84항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 직선 운동은 렌즈셀의 회전축에 대해 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 82항 내지 제 84항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛과 라이트 밸브 사이의 광경로상에 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이가 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 87항에 있어서,

상기 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이를 통과한 광을 상기 라이트 밸브에 맺히도록 하기 위한 릴레이렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 82항 내지 제 84항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광분리기는 서로 다른 각도로 기울어지게 이웃하여 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 다음에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 87항에 있어서,

상기 광분리기는 서로 다른 각도로 기울어지게 이웃하여 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 다음에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 82항 내지 제 84항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광분리기는 평행하게 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 앞에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 91항에 있어서,

상기 광분리기 앞에 프리즘이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 87항에 있어서,

상기 광분리기는 평행하게 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 앞에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 82항 내지 제 84항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 87항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
광원;

상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리시키는 광분리기;

적어도 하나의 렌즈셀을 가지고, 상기 적어도 하나의 렌즈셀이 소정의 회전축을 중심으로 회전함에 따라, 입사광이 지나가는 상기 적어도 하나의 렌즈셀의 위치가 직선적으로 변함으로써 입사광을 스크롤시키는 적어도 하나의 스크롤링 유닛;

상기 광분리기 및 스크롤링 유닛을 경유하여 칼라별로 분리되어 맺힌 광을 입력된 화상신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 96항에 있어서,

상기 적어도 하나의 렌즈셀은 나선형으로 배열된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 97항에 있어서,

상기 렌즈셀은 실린드리컬 렌즈인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 96항 내지 제 98항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스크롤링 유닛은 디스크형인 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 96항 내지 제 98항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 렌즈셀의 이동이 상기 회전축에 대해 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 96항 내지 제 98항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광분리기와 스크롤링 유닛을 통과한 광을 칼라별로 상기 라이트밸브의 서로 다른 영역에 맺히도록 하여 칼라바를 형성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 101항에 있어서,

상기 칼라바 형성 수단은 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이를 구비하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 102항에 있어서,

상기 칼라바 형성 수단은 상기 적어도 하나의 플라이아이렌즈어레이를 통과한 광을 상기 라이트 밸브에 맺히도록 하기 위한 릴레이렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 96항 내지 제 98항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광분리기는 서로 다른 각도로 기울어지게 이웃하여 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 다음에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 101항에 있어서,

상기 광분리기는 서로 다른 각도로 기울어지게 이웃하여 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 다음에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 96항 내지 제 98항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 광분리기는 평행하게 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 앞에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 106항에 있어서,

상기 광분리기 앞에 프리즘이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 101항에 있어서,

상기 광분리기는 평행하게 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비하며, 상기 광분리기 앞에 상기 스크롤링 유닛이 배치되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 96항 내지 제 98항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
제 101항에 있어서,

상기 스크롤링 유닛의 앞에 제1실린더 렌즈가, 상기 스크롤링 유닛의 뒤에 상기 제1실린더 렌즈와 한 쌍을 이루는 제2실린더 렌즈가 배치되어 입사광의 폭이 조절되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.