KR100928366B1

KR100928366B1 - 이미지 디스플레이 장치, 및 이미지 디스플레이 시스템에서 빛을 전달하는 방법

Info

Publication number: KR100928366B1
Application number: KR1020077015428A
Authority: KR
Inventors: 듀에인 에스. 디왈드; 스티븐 엠. 펜
Original assignee: 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2005-12-06
Publication date: 2009-11-23
Also published as: KR20070087642A; US7364326B2; EP1828675A1; CN101115953A; WO2006124070A1; EP1828675A4; US20060120099A1

Abstract

이미지 디스플레이 시스템 내에서 빛을 전달하는 본 발명의 방법은 제1 광원(102)으로부터 제1 광원뿔(104)을 생성하는 단계를 포함한다. 제1 광원뿔은 복수의 비임을 포함한다. 제1 광원뿔의 제1 부분(116)은 조명 경로 내에 투사된다. 제1 광원뿔의 제2 부분(118)은 반사기(106)의 표면에 투사된다. 제1 광원뿔의 제2 부분을 조명 경로 내에 투사하도록 제1 광원뿔의 제2 부분(118)이 반사된다. 제1 광원뿔의 제1 및 제2 부분은 적분기 로드(108)의 입구에서 수용된다. 제1 광원뿔의 제2 부분은 적분기 로드에 의해 수용되는 빛의 세기를 증가시킨다.

이미지 디스플레이 시스템, 다광원, 조명 경로, 공간 광변조기, 광원뿔

Description

이미지 디스플레이 장치, 및 이미지 디스플레이 시스템에서 빛을 전달하는 방법{MULTIPLE LIGHT SOURCE ILLUMINATION FOR IMAGE DISPLAY SYSTEMS}

본 발명은 대체로 이미지 디스플레이 시스템에 관한 것이며, 보다 상세하게는 미세 거울 기반의 프로젝션 디스플레이 시스템을 실시하는 광학 시스템에 관한 것이다.

프로젝션 디스플레이 시스템에 사용되는 공간 광변조기는 HDTV, DVD 및 DVI와 같은 미디어 소스로부터 이미지 상세를 투사할 수 있다. 통상적인 공간 광변조기는 시스템에 사용 가능한 에너지를 규정하는 그것의 에텐듀(etendue)에 의해 제한된다. 구체적으로, 공간 광변조기에 의해 수용될 수 있는 특정 파장 범위 내의 광량은 시스템의 에텐듀에 의해 제한된다. 좁은 대역의 빛을 발산하는 광원으로부터 발생되는 빛은 통상적으로 광변조기가 정확한 색상을 갖거나 또는 충분히 밝은 이미지를 생성할 수 있을 정도로 충분히 강하지 않다.

일 실시예에서, 이미지 디스플레이 시스템 내에서 빛을 전달하는 방법은 제1 광원으로부터 제1 광원뿔을 생성하는 것을 포함한다. 제1 광원뿔은 복수의 광 비임을 포함한다. 제1 광원뿔의 제1 부분은 조명 경로 내에 투사된다. 제1 광원뿔의 제2 부분은 반사기의 표면에 투사된다. 제1 광원뿔의 제2 부분은 조명 경로 내에 제1 광원뿔의 제2 부분을 투사하도록 반사된다. 제1 광원뿔의 제1 및 제2 부분은 적분기 로드의 입구에서 수용된다. 제1 광원뿔의 제2 부분은 적분기 로드에 의해 수용되는 빛의 세기를 증가시킨다.

실시되는 구체적인 특징에 따라, 본 발명의 특정 실시예는 다음의 기술적 이점의 일부 또는 전부를 나타내거나, 또는 전혀 나타내지 않을 수 있다. 하나의 기술적 이점은 변조기의 허용 광원뿔 밖으로 발산되는 광 비임이 허용 광원뿔 내의 각도에서 적분기 로드로 재배향되도록 반사될 수 있다는 것일 수 있다. 그 결과, 빛의 세기가 변조기의 에텐듀를 초과하지 않고 광원으로부터 증가될 수 있다. 다른 기술적 이점은, 광 비임이 재배향될 수 있기 때문에, 다수의 광원이 변조기의 에텐듀 한계를 초과하지 않고 동시에 작동될 수 있다는 것이다. 그 결과, 실질적으로 더 밝은 이미지가 투사될 수 있다.

다른 기술적 이점은 광원과 적분기 로드 사이에 배치된 반사기가 광원 또는 광원들이 장착될 수 있도록 하는 기준점을 제공할 수 있다는 것이다. 따라서, 반사기는 하나 이상의 광원이 장착될 수 있도록 하는 기준점을 제공할 수 있다.

다른 기술적 이점들은 이하의 도면, 상세한 설명 및 청구항으로부터 당업자에게 쉽게 이해될 것이다. 또한, 구체적인 이점들이 위에 열거되었지만, 다양한 실시예들은 열거된 이점의 전부 또는 일부를 포함하거나 또는 전혀 포함하지 않을 수 있다.

도1은 프로젝션 디스플레이 시스템의 일부의 일 실시예를 나타내는 블록 다이아그램이다.

도2A 내지 도2C는 프로젝션 디스플레이 시스템을 위한 광원 모듈의 예시적인 실시예를 나타내는 블록 다이아그램이다.

도3은 다수의 광원을 가진 광원 모듈로부터 빛을 투사하는 방법을 나타내는 흐름도이다.

도1은 프로젝션 디스플레이 시스템(10)의 일부의 일 실시예를 나타내는 블록 다이아그램이다. 이 예에서, 프로젝션 디스플레이 시스템(10)은 조명광 비임(14)을 생성할 수 있는 광원 모듈(12)을 포함한다. 광 비임(14)은 광원 모듈(12)로부터 변조기(16)를 향해 배향된다. 변조기(16)는 투사광 경로(18)를 따라 수용되는 광 비임의 적어도 일부와 선택적으로 연통할 수 있는 임의의 장치를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 변조기(16)는 예를 들어 액정 디스플레이 또는 발광 다이오드 변조기와 같은 공간 광변조기를 포함할 수 있다.

이러한 특정 실시예에 있어서, 변조기(16)는 디지털 미세 거울 장치(digital micro-mirror device: DMD)를 포함한다. DMD는 수십만개의 경사 미세 거울의 어레이를 포함하는 미세 전자기계 장치이다. 편평한 상태에서, 각각의 미세 거울은 투사 렌즈(24)에 대해 실질적으로 평행할 수 있다. 편평한 상태로부터, 미세 거울은 "온" 상태와 "오프" 상태 사이를 교번하도록 예를 들어 양(+) 또는 음(-)의 각도로 경사질 수 있다. 설명의 목적에서, 거울이 경사질 수 있는 각도는 투사 경로(18) 로부터 측정될 것이고, θ로 표시될 수 있다. 특정 실시예에서, 미세 거울은 +10도 내지 -10도로 경사질 수 있다. 다른 실시예에서, 미세 거울은 +12도 내지 -12도로 경사질 수 있다. 미세 거울이 경사지는 것을 허용하기 위해, 각각의 미세 거울은 지지 포스트에 장착된 하나 이상의 힌지에 부착되고, 공기 갭에 의해 하층의 제어 기판 위로 이격되어 있다. 제어 회로는 제어 모듈(22)로부터 수용되는 이미지 데이터(20)에 적어도 부분적으로 기초하여 정전기력을 제공한다. 다양한 실시예에서, 변조기(16)는 수용된 각각의 색상에 대해 다양한 레벨 또는 음영을 생성할 수 있다.

정전기력은 각각의 미세 거울이 선택적으로 경사지도록 한다. 미세 거울 어레이 상에 입사되는 조명광은 투사 경로(18)를 따라 "온" 미세 거울에 의해 반사되어 투사 렌즈(24)에 의해 수용된다. 또한, 조명광 비임(14)은 "오프" 미세 거울에 의해 반사되어, 오프 상태의 광 경로(26) 상에서 광 덤프(28)를 향해 배향된다. "온" 대 "오프" 거울(예를 들어, 밝은 거울 및 어두운 거울)의 패턴은 투사 렌즈(24)에 의해 투사되는 이미지를 형성한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "미세 거울"과 "픽셀"이라는 용어는 서로 바꾸어 사용 가능하다.

도2와 관련하여 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 광원 모듈(12)은 조명광 비임을 생성하고 초점 조절할 수 있는 하나 이상의 램프 또는 다른 광원을 포함한다. 변조기(16)가 복수의 경사 미세 거울 장치를 포함하는 경우, "온" 상태에 있는 광원 모듈(12)에는 대략 +10 내지 +12도 정도의 경사가 발생할 것이다. 반대로, "오프" 상태에 있는 광원 모듈(12)에는 대략 -10 내지 -12도 정도의 경사가 발 생할 것이다. 디스플레이 시스템(10)은 단일 광원 모듈(12)을 포함하는 것으로 설명 및 도시되어 있지만, 디스플레이 시스템(10)은 변조기(16)에 전달되는 광 비임을 생성하는데 적합한 임의의 적절한 수의 광원 모듈을 포함할 수 있다는 것이 대체로 이해될 것이다.

특정 실시예에서, 광원 모듈(12)은 광 비임(14)이 2θ의 조명 각도로 변조기(16)로 배향되도록 위치된다(여기서, θ는 "온" 상태의 미세 거울 장치의 경사 각도와 동일하다). 예를 들어, 미세 거울 장치가 대략 +10 내지 +12도("온")로부터 대략 -10 내지 -12도("오프")로 경사지는 경우, 광 비임(14)은 투사 경로(18)로부터 대략 +20 내지 +24도의 각도로 위치되는 광원 모듈(12)로부터 변조기(16)로 배향될 수 있다. 따라서, 광 비임(14)은 미세 거울이 편평한 상태이거나 또는 경사지지 않은 상태일 때 미세 거울의 법선에 대해 대략 +20 내지 +24도의 각도로 변조기(16)와 충돌할 수 있다.

변조기(16)의 미세 거울 요소가 "온" 상태 방향에 있는 경우, 조명 비임(14)은 투사 렌즈(24)의 표면에 대해 대략 수직으로 조명 경로(18)를 따라 반사된다. 변조기(16)의 미세 거울 요소가 "오프" 상태 방향으로 경사지면, 광원 모듈(12)로부터의 조명광 비임(14)은 오프 상태 광 경로(26)를 따라 반사되고, 광 덤프(28)에 의해 수용된다. 오프 상태 광 경로(26)는 4θ와 대략 동일한 음(-)의 각도에 있다. 따라서, 미세 거울 장치가 오프 상태일 때 대략 -10 내지 -12도로 위치되는 경우, 광 비임(14)은 투사 경로(18)로부터 측정될 때 대략 -40 내지 -48도의 각도로 반사된다.

상술한 바와 같이, 시스템(10)은 변조기(16) 내의 미세 거울의 경사를 달성하기 위해 이미지 데이터(20)를 수용하고 변조기(16)에 중계하는 제어 모듈(22)을 포함한다. 구체적으로, 제어 모듈(22)은 변조기(16)의 미세 거울의 대략적인 경사를 나타내는 이미지 데이터(20)를 중계할 수 있다. 예를 들어, 제어 모듈(22)은 변조기(16)의 미세 거울이 "온" 상태로 위치되어야 함을 지시하는 이미지 데이터(20)를 변조기(16)에 보낼 수 있다. 따라서, 미세 거울은 투사 경로(18)로부터 측정될 때 대략 +10 내지 +12도 정도의 경사 각도로 위치될 수 있다. 대안적으로, 제어 모듈(22)은 미세 거울이 "오프" 상태에 위치되어야 함을 지시하는 이미지 데이터(20)를 변조기(16)에 보낼 수 있다. 그리하여, 미세 거울은 투사 경로(18)로부터 측정될 때 대략 -10 내지 -12도 정도의 경사 각도로 위치될 수 있다.

디스플레이 시스템(10)에 사용 가능한 에너지는 변조기(16)의 에텐듀에 의해 규정된다. 변조기(16)의 에텐듀는 변조기(16)의 최대 처리량의 광학적 범위이다. 에텐듀는 변조기(16)의 활성 면적을 변조기(16)의 허용 원뿔각의 싸인(sine)값의 제곱과 곱한 것에 의해 규정될 수 있다. 예를 들어, 변조기(16)가 100 ㎟의 활성 면적과 +24도의 허용 각도를 갖는 경우, 디스플레이 시스템(10)의 에텐듀는 대략 16.5 ㎟ 스테라디안(steradian)이다. 상술한 바와 같이, 디스플레이 시스템(10)의 에텐듀는 변조기(16)에 의해 고정된다. 조명 경로를 따라 디스플레이 시스템(10)의 에텐듀 내에서 특정 광원 모듈(12)로부터 발산되는 빛의 파장들만이 변조기(16)에 수용된다. 또한, 특정 파장 범위 내의 광량은 또한 시스템의 에텐듀에 의해 제한된다. 본 발명의 교시에 따르면, 이것은 이하에 보다 상세히 설명되는 바와 같 이 반사기를 사용하여 하나 이상의 광원으로부터 수용되는 빛의 세기를 증가시킴으로써 해결된다.

도2A 내지 도2C는 광원 모듈의 예시적인 실시예를 나타내는 블록 다이아그램이다. 각각의 실시예에서, 광원 모듈은 적어도 하나의 램프 또는 다른 광원과, 적어도 하나의 램프로부터 발산되는 빛을 적분기 로드에 초점 조절하도록 위치되는 반사기를 포함한다. 구체적으로, 도2A는 적분기 로드(108)에서 반사기(106)를 통해 광원뿔(104)을 각각 발산하는 2개의 광원(102)을 구비하는 광원 모듈(100)을 포함한다. 적분기 로드(108)의 길이를 통해 형성된 구멍의 입구(107)를 포함하는 적분기 로드(108)는 변조기(16)와 관련된 허용 원뿔 내에 발산되는 광 비임을 수용한다. 그 다음에 적분기 로드(108)는 비균일한 광 비임을 취하여, 그것을 균일하게 분포된 빛으로 변환한다.

도시된 실시예에서, 각각의 광원(102)은 램프 버너(109) 및 램프 반사기(110)를 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 램프 반사기(110)는 타원형의 반사기를 포함할 수 있다. 그러나, 광원(102)은 예를 들어, 금속 할로겐화물 광원, 크세논 원호 광원, 초고압(UHP) 수은 증기 원호 램프 또는 다른 광대역 광원과 같은 임의의 광원을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 광원(102)은 서로 인접하여, 그리고 축(111)을 규정하는 각도로 위치된다. 축(111)은 광원(102)이 적분기 로드(108)를 향해 투사되는 광 비임을 발산하도록 위치되게 적분기 로드(108)의 중심선과 실질적으로 정렬된다.

각각의 광원(102)은 광원(102)의 중심선에 대해 또는 축(111)에 대해 측정될 수 있는 타원형 광원뿔(104)을 발산한다. 특정 실시예에서, 각각의 광원(102)과 관련된 광원뿔(104)은 발광하는 광원(102)의 중심선으로부터 측정될 때 ±30도 정도일 수 있다. 따라서, 각각의 광원(102)의 광원뿔(104)은 축(111)으로부터 측정될 때 60도 정도일 수 있다. 2개의 광원(102)으로부터의 광원뿔(104)의 조합은 총 120도의 광원뿔을 형성한다. 상술한 바와 같이, 변조기(16)가 100 ㎟의 활성 면적을 갖는다면, 변조기(16)의 허용 각도는 ±24도 정도이다.

통상적으로, 변조기(16)의 허용 각도 내에 수용되는 광 비임들만이 변조기(16)에 의해 수용될 수 있다. 허용 각도 밖의 광 비임은 통상적으로 손실된다. 따라서, [반사기(106)에 의해 제공하는 중간 초점 조절이 없이] 광원뿔(104)이 적분기 로드(108)로 배향되면, 광원뿔(104) 내의 많은 비임들이 변조기(16)에 의해 수용되지 않는다. 또한, 각각의 광원뿔(104) 내에서, 광원(102)의 중심선으로부터 배향되거나 또는 대략 광원(102)의 중심선으로부터 배향되는 광 비임은 광원(102)의 외측 에지로부터 배향되는 비임의 세기보다 큰 세기의 광 비임을 포함한다. 광원뿔(104)의 외부를 향할수록 빛의 세기는 감소하므로, 각각의 광원(102)으로부터의 보다 강한 비임의 많은 부분은 재배향 없이는 변조기(16)에 의해 수용되지 않을 것이다.

변조기(16)와 관련된 허용 각도 밖에 있는 광 비임을 재배향할 목적으로, 광원 모듈(100)은 반사기(106)를 포함한다. 도시된 실시예에 있어서, 반사기(106)는 반사기(106)의 중간부를 통해 형성된 개구(112)를 규정하는 구형 거울을 포함한다. 반사기(106)는 개구(112)가 적분기 로드(108)의 입구(107)에 대해 중심설정되도록 적분기 로드(108)에 대해 위치된다. 올바르게 위치되고 나면, 반사기(106)는 광원(102)이 장착될 수 있게 하는 기준점을 제공할 수 있다. 따라서, 반사기(106)는 광원(102) 정렬을 위한 기준 표면으로서 작용할 수 있다. 기준점으로써의 반사기(106)를 사용하여 광원(102)이 올바르게 정렬되면, 광원(102)은 개구(112)의 중심과 대체로 대응할 수 있는 축(111)에 대해 위치될 수 있다.

특정 실시예에서, 개구(112)는 구형 반사기(106) 내로 절단된 원형 구멍을 포함할 수 있다. 그러나, 개구(112)는 비대칭 조명 원뿔을 이용하여 작동하는 디스플레이 시스템(10)을 위해 비원형으로 만들어질 수 있다. 구형 반사기(106) 및 개구(112)의 크기는 광원(102)과 구형 반사기(106)와 적분기 로드(108) 사이의 상대 거리에 따라 달라진다. 그러나, 구형 반사기(106) 및 개구(112)는, 각각의 광원(102)으로부터 광 비임의 일부가 구형 반사기(106)에 의해 반사되고, 비임의 일부가 개구(112)를 통과하도록 크기가 결정된다. 특정 실시예에서, 개구(112)는 대략 ±28 내지 30도의 각도로 반사기(106)로 배향되는 비임들만이 개구(112)를 통과하도록 크기가 결정될 수 있다. 따라서, 대체로 개구(112)는 변조기(16)의 허용 원뿔 내에 있는 광 비임을 위한 조명 경로(114)를 규정하도록 작용한다.

일례로서, 램프 버너(109)로부터 발산되는 비임의 제1 부분(116)은 변조기(16)의 허용 원뿔 내에 비임의 제1 부분(116)을 배향하는 방식으로 램프 반사기(110)로부터 반사하도록 투사된다. 따라서, 비임의 제1 부분(116)은 개구(112)를 곧바로 통과한다. 램프 버너(109)로부터 발산되는 비임의 제2 부분(118)은 변조기(16)의 허용 원뿔 밖으로 비임의 제2 부분(118)을 배향하는 방식으로 램프 반 사기(110)로부터 반사하도록 투사된다. 비임의 제2 부분(118)은 구형 반사기(106)의 표면(120)으로부터 반사되고, 광원(102a)을 향해 재배향된다. 특정 실시예에서, 비임의 제2 부분(118)의 반사 경로는 비임의 제2 부분(118)의 초기 경로와 실질적으로 동일할 수 있다. 그 다음에 변조기(16)의 허용 원뿔 내로 빛이 반사되도록 하는 경로 내의 시발 원호(originating arc)를 비임의 제2 부분(118)이 실질적으로 통과하도록 광원(102a)의 램프 반사기(110)로부터 비임의 제2 부분(118)이 반사된다. 재배향된 비임의 제2 부분(118)은 적분기 로드(108)에 두번째로 접근할 때 개구(112)와 실질적으로 정렬되기 때문에, 비임의 제2 부분(118)은 개구(112)를 통과하여, 적분기 로드(108)에 의해 수용된다. 따라서, 비임의 제2 부분(118)은 구형 반사기(106)에 두번째로 접근할 때 조명 경로(114) 내에 있다. 비임의 제1 및 제2 부분(116, 118)은 광원(102a)으로부터 발산되는 것으로 설명되어 있지만, 많은 그러한 비임들은 광원(102a, 102b)으로부터 발산될 수 있다는 것이 대체로 이해된다.

광 비임의 재배향은 변조기(16)의 허용 원뿔 밖으로 발산되어 통상적으로 손실되는 비임을 수용하게 한다. 다수의 광원(102)이 동시에 사용될 수 있기 때문에, 빛의 세기가 증가될 수 있다. 변조기(16)의 허용 원뿔 외부의 비임의 재배향은 적분기 로드(108) 및 변조기(16)에 의해 수용되는 빛의 세기를 증가시킨다. 그 결과, 광원(102)의 에텐듀가 변조기(16)의 에텐듀와 실질적으로 동일해질 수 있다. 따라서, 실질적으로 더 밝은 이미지가 투사 렌즈(24)에 의해 수용된다.

발명의 범위를 벗어나지 않고 변형, 추가 또는 생략이 광원 모듈(100)에 이 루어질 수 있다. 광원 모듈(100)의 구성요소는 특정 필요에 따라 일체화되거나 또는 분리될 수 있다. 예를 들어, 비임의 제2 부분(118)은 4회 반사되는 것으로 도시되어 있지만[구형 반사기(106)의 표면(120)으로부터 1회, 광원(102)의 램프 반사기(110)로부터 3회], 비임의 제2 부분(118)은 조명 경로(114) 내의 적절한 각도로 적분기 로드(108)에 접근할 때까지 임의의 적절한 회수로 반사될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "각각"이라는 표현은 세트의 각각의 부재 또는 세트의 하부 세트의 각각의 부재를 지칭한다.

도2B는 광원(200)의 대안적인 실시예의 블록 다이아그램이다. 구체적으로, 광원 모듈(200)은 대체로 반사기(206)와 적분기 로드(208)의 세트를 향해 배향되는 광원뿔(204)을 각각 발산하는 2개의 광원(202)을 포함한다. 광원(202), 발산된 광원뿔(204) 및 적분기 로드(208)[적분기 로드(108)를 관통하여 형성된 구멍에 대한 입구(207)를 포함함]는 도2A와 관련하여 상술한 광원(102) 및 적분기 로드(108)와 실질적으로 유사할 수 있다.

변조기(16)와 관련된 허용 각도 밖에 있는 광원(202)으로부터의 광 비임을 재배향할 목적으로, 광원 모듈(200)은 한 쌍의 반사기(206)를 포함한다. 각각의 반사기(206)는 개구(212)를 규정하도록 조합하여 작용하는 볼록한 거울을 포함한다. 특정 실시예에서, 개구(212)는 적분기 로드(208)의 개구(207)의 중심선과 실질적으로 정렬된 축(211)에 대해 중심설정될 수 있다. 특정 실시예에서, 개구(212)는 실질적으로 원형인 개구를 포함할 수 있다. 그러나, 개구(212)는 비대칭 조명 원뿔을 이용하여 작동하는 디스플레이 시스템(10)을 위해 비원형일 수 있 다.

광원 모듈(100)과 유사하게, 각각의 반사기(206)의 크기와 개구(212)의 크기는 광원(202)과 반사기(206)와 적분기 로드(208) 사이의 상대 거리에 따라 달라진다. 그러나, 반사기(206) 및 개구(212)는 각각의 광원(202)에 의해 발산되는 비임의 일부가 대응 반사기(206)에 의해 반사되고 각각의 광원(202)으로부터의 비임의 일부가 개구(212)를 통과하도록 크기가 결정된다. 특정 실시예에서, 개구(212)는 대략 ±28 내지 30도의 각도로 반사기(206)로 배향되는 비임들만이 개구(212)를 통과하도록 크기가 결정될 수 있다. 따라서, 대체로 개구(212)는 변조기(16)의 허용 원뿔 내에 광 비임을 위한 조명 경로(214)를 규정하도록 작용한다.

일례로서, 램프 버너(209)로부터 발산되는 비임의 제1 부분(216)은 변조기(16)의 허용 원뿔 내에 비임의 제1 부분(216)을 배향하는 방식으로 램프 반사기(210)로부터 반사하도록 투사된다. 따라서, 비임의 제1 부분(216)은 개구(212)를 곧바로 통과한다. 비임의 제2 부분(218)은 변조기(16)의 허용 원뿔 밖으로 비임의 제2 부분(218)을 배향하는 방식으로 램프 반사기(209)로부터 발산된다. 비임의 제2 부분(218)은 구형 반사기(206)의 표면(220)으로부터 반사되어, 광원(202a)을 향해 재배향된다. 특정 실시예에서, 비임의 제2 부분(218)의 반사 경로는 비임의 제2 부분(218)의 초기 경로와 실질적으로 동일할 수 있다. 그 다음에 변조기(16)의 허용 원뿔 내로 빛이 반사되도록 하는 경로 내의 시발 원호를 비임의 제2 부분(218)이 실질적으로 통과하도록 광원(202a)의 램프 반사기(210)로부터 비임의 제2 부분(218)이 반사된다. 비임의 제2 부분(218)은 재배향 후에 적분기 로 드(108)에 접근할 때 개구(212)와 실질적으로 정렬되기 때문에, 비임의 제2 부분(218)은 개구(212)를 통과하여, 적분기 로드(208)에 의해 수용된다. 따라서, 비임의 제2 부분(218)은 두번째로 적분기 로드(208)에 접근할 때 조명 경로(214) 내에 있다. 비임의 제1 및 제2 부분(216, 218)은 광원(202a)으로부터 발산되는 것으로 설명되어 있지만, 많은 그러한 비임들은 광원(202a, 202b)으로부터 발산될 수 있다는 것이 대체로 이해된다.

광원 모듈(100)과 유사하게, 반사기(206)에 의한 광 비임의 재배향은 변조기(16)의 허용 원뿔 밖으로 발산되어 통상적으로는 손실되는 비임을 수용하게 한다. 그 결과, 적분기 로드(208) 및 변조기(16)에 의해 수용되는 빛의 세기가 증가될 수 있고, 광원(202)의 에텐듀가 변조기(16)의 에텐듀와 실질적으로 동일해 질 수 있으며, 실질적으로 더 밝은 이미지가 투사 렌즈(24)에 의해 수용될 수 있다.

도2C는 광원(300)의 대안적인 실시예를 나타내는 블록 다이아그램이다. 구체적으로, 광원 모듈(300)은 대체로 반사기(306) 및 적분기 로드(308)를 향해 투사되는 광원뿔(304)을 발산하는 단일 광원(302)을 포함한다. 광원(302), 발산된 광원뿔(304) 및 적분기 로드(308)[적분기 로드(308)를 관통하여 형성된 구멍에 대한 입구(307)를 포함함]는 도2A 및 도2B와 관련하여 상술한 광원(102, 202) 및 적분기 로드(108, 208)와 실질적으로 유사할 수 있다.

변조기(16)와 관련된 허용 각도 밖에 있는 광 비임을 재배향할 목적으로, 광원 모듈(300)은 반사기(306)를 포함한다. 도시된 실시예에서, 반사기(306)는 반사기(306)의 중간부를 통해 형성된 개구(312)를 포함하는 구형 거울을 포함한다. 반 사기(306)는 개구(312)의 중심이 광원(302)의 중심 및 적분기 로드(308)의 입구(307)와 실질적으로 정렬되도록 광원(302)에 대해 위치된다. 특정 실시예에서, 개구(312)는 구형 반사기(306) 내로 절단된 원형 구멍을 포함할 수 있다. 그러나 개구(312)는 비대칭 조명 원뿔을 이용하여 작동하는 디스플레이 시스템(10)을 위해 비원형으로 만들어질 수 있다.

광원 모듈(100)과 유사하게, 구형 반사기(306)의 크기와 개구(312)의 크기는 광원(302)과 구형 반사기(306)와 적분기 로드(308) 사이의 상대 거리에 따라 달라진다. 그러나, 구형 반사기(306) 및 개구(312)는 광원(302)에 의해 발산되는 광 비임의 일부가 구형 반사기(306)에 의해 반사되고 비임의 일부가 개구(312)를 통과하도록 크기가 결정된다. 특정 실시예에서, 개구(312)는 대략 ±28 내지 30도의 각도로 구형 반사기(306)로 재배향된 비임들만이 개구(312)를 통과하도록 크기가 결정될 수 있다. 따라서, 대체로 개구(312)는 변조기(16)의 허용 원뿔 내의 광 비임을 위한 조명 경로(314)를 규정하도록 작용한다.

일례로서, 램프 버너(309)로부터 발산되는 비임의 제1 부분(316)은 변조기(16)의 허용 원뿔 내에 비임의 제1 부분(316)을 배향하는 방식으로 램프 반사기(310)로부터 반사하도록 투사된다. 따라서, 비임의 제1 부분(316)은 개구(312)를 곧바로 통과한다. 램프 버너(309)로부터 발산되는 비임의 제2 부분(318)은 변조기(16)의 허용 원뿔 밖으로 비임의 제2 부분(318)을 배향하는 방식으로 램프 반사기(310)로부터 반사하도록 투사된다. 비임의 제2 부분(318)은 구형 반사기(306)의 표면(320)으로부터 반사되어, 광원(302)을 향해 재배향된다. 특정 실시예에서, 비임의 제2 부분(318)의 반사 경로는 비임의 제2 부분(318)의 초기 경로와 실질적으로 동일할 수 있다. 그 다음에 변조기(16)의 허용 원뿔 내로 빛이 반사되도록 하는 경로 내의 시발 원호를 비임의 제2 부분(318)이 실질적으로 통과하도록 광원(302)의 램프 반사기(310)로부터 비임의 제2 부분(318)이 반사된다. 비임의 제2 부분(318)은 재배향 후에 적분기 로드(308)에 접근할 때 개구(312)와 실질적으로 정렬되기 때문에, 비임의 제2 부분(318)은 개구(312)를 통과하여, 적분기 로드(308)에 의해 수용된다. 따라서, 비임의 제2 부분(318)은 두번째로 적분기 로드(308)에 접근할 때 조명 경로(314) 내에 있다. 비임의 제1 및 제2 부분(316, 318)은 광원(302)으로부터 발산되는 것으로 설명되었지만, 많은 그러한 비임은 광원(302)으로부터 발산될 수 있다는 것이 대체로 이해된다.

광원 모듈(100)과 유사하게, 구형 반사기(306)에 의한 광 비임의 재배향은 변조기(16)의 허용 원뿔 밖으로 발산되어 통상적으로는 손실되는 비임을 수용하게 한다. 그 결과, 변조기(16)에 의해 수용되는 빛의 세기가 증가될 수 있고, 광원(302)의 에텐듀가 변조기(16)의 에텐듀와 실질적으로 동일해질 수 있으며, 실질적으로 더 밝은 이미지가 투사 렌즈(24)에 의해 수용될 수 있다.

도3은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 광원 모듈(12)로부터 빛을 투사하는 방법을 설명하는 흐름도이다. 단계 402에서, 반사기가 이미지 디스플레이 시스템(10)의 광원 모듈(12)에 제공된다. 특정 실시예에서, 반사기는 도2A의 반사기(106)와 관련하여 상술한 것과 같은 구형 거울을 포함할 수 있다. 따라서, 반사기는 개구를 규정하도록 구형 거울의 중심을 통해 형성된 구멍을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 반사기는 도2B의 반사기(206)와 관련하여 상술한 것과 같은 한 쌍의 반사기를 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 한 쌍의 반사기는 개구를 규정하도록 위치될 수 있다.

단계 404에서, 반사기는 하나 이상의 광원과 적분기 로드 사이에 위치될 수 있다. 특정 실시예에서, 반사기는 반사기에 의해 규정된 개구가 적분기 로드의 입구와 실질적으로 정렬되도록 위치될 수 있다. 개구는 변조기(16)의 허용 원뿔과 대체로 대응하는 조명 경로를 규정할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 반사기가 올바르게 위치되면, 반사기는 광원이 장착될 수 있게 하는 기준점을 제공할 수 있다. 따라서, 반사기는 광원 모듈(12) 내의 광원의 올바른 정렬을 위한 기준 표면으로서 작용할 수 있다.

단계 406에서, 광 비임이 광원 모듈(12) 내에서 생성된다. 광 비임은 하나 이상의 광원으로부터 생성되는 하나 이상의 광원뿔을 포함할 수 있다. 광원뿔은 대체로 반사기 및 적분기 로드를 향해 배향된다. 특정 실시예에서, 광원 모듈(12)은 도2A 및 도2B와 관련하여 상술한 광원 모듈(100) 또는 광원 모듈(200)과 각각 실질적으로 유사하게 구성될 수 있다. 따라서, 광원 모듈(12)은 적분기 로드에 2개의 광원뿔을 각각 배향하는 2개의 광원을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 광원 모듈(12)은 도2C와 관련하여 상술한 광원 모듈(300)과 실질적으로 유사하게 구성될 수 있다. 그러한 실시예에서, 광원 모듈(12)은 단일 광원뿔 비임이 발산되는 단일 광원을 포함할 수 있다.

광원 모듈(12) 내에서 발산되는 각각의 광원뿔은 반사기의 표면으로 배향되 는 광 비임의 부분 및 반사기에 의해 규정되는 개구로 배향되는 광 비임의 부분을 포함할 수 있다. 개구로 배향되는 광 비임의 부분은 개구를 통해 조명 경로 내로 진행할 수 있다. 광 비임의 이 부분은 변조기(16)의 허용 원뿔 내에 있기 때문에, 광 비임의 이 부분은 적분기 로드에 의해 수용될 수 있다. 그러나, 반사기의 표면으로 배향되는 광 비임의 부분은 단계 408에서 반사된다. 특정 실시예에서, 반사되는 광 비임은 광원을 향해 재배향될 수 있다. 그 다음에 광 비임은 변조기(16)의 허용 원뿔과 대응하는 조명 경로 내로 투사되도록 광원의 램프 반사기로부터 반사될 수 있다.

단계 412에서, 변조기(16)는 제1 광 비임을 수용하도록 위치된다. 상술한 바와 같이, 변조기(16)는 특정 실시예에서 복수의 제1 광 비임(14a)을 수용하도록 경사질 수 있는 미세 거울 장치의 어레이를 포함할 수 있다. 변조기(16)를 위치시키는 단계는 미세 거울 장치의 전부 또는 일부를 경사 각도로 경사시키는 단계를 포함할 수 있다. 경사 각도는 대체로 제1 조명 각도의 +측 절반이다. 다시 말해, 제1 조명 각도는 대체로 제1 경사 각도의 두배이다. 따라서, 복수의 제1 비임(14a)이 +20 내지 +24도의 제1 조명 각도로 전달되는 경우, 제1 경사 각도는 투사 경로(18)로부터 측정될 때 +10 내지 +20도일 수 있다. 단계 414에서, 복수의 광 비임이 변조기(16)에 수용된다. 변조기(16)에 의해 수용되면, 광 비임의 적어도 일부가 투사 경로(18)를 따라 투사 렌즈(24)로 배향될 수 있다.

당업자는 설명된 예시적인 실시예에 추가, 삭제, 대체 및 다른 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것을 이해할 것이다.

Claims

이미지 디스플레이 장치로서,

미세 거울 장치의 어레이를 포함하고, 복수의 광 비임을 수광하도록 작동 가능한 변조기와,

상기 복수의 광 비임을 생성하도록 작동 가능한 광원 모듈을 포함하고,

상기 광원 모듈은,

복수의 광 비임을 포함하는 제1 광원뿔을 생성하고, 상기 제1 광원뿔의 제1 부분을 조명 경로 내로 투사하도록 작동 가능하며, 램프 반사기를 포함하는 제1 광원과,

상기 램프 반사기와 이격되어 있으며 상기 램프 반사기와 대향하는 볼록부(convex portion)를 포함하는 반사기 - 상기 볼록부는 상기 변조기에 의해 수광되는 상기 복수의 광 비임의 세기를 증가시키기 위해 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 상기 조명 경로 내로 투사하도록 상기 램프 반사기와 협동하여 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 반사하도록 작동 가능함 -

를 포함하는 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 장치로서,

미세 거울 장치의 어레이를 포함하고, 복수의 광 비임을 수광하도록 작동 가능한 변조기와,

상기 복수의 광 비임을 생성하도록 작동 가능한 광원 모듈을 포함하고,

상기 광원 모듈은,

복수의 광 비임을 포함하는 제1 광원뿔을 생성하고, 상기 제1 광원뿔의 제1 부분을 조명 경로 내로 투사하도록 작동 가능한 제1 광원과,

복수의 광 비임을 포함하는 제2 광원뿔을 생성하고, 상기 제2 광원뿔의 제1 부분을 상기 조명 경로 내로 투사하도록 작동 가능한 제2 광원 - 상기 제1 광원 및 상기 제2 광원은 또한 상기 제1 광원뿔과 상기 제2 광원뿔을 동시에 생성하도록 작동 가능함 - 과,

구형 반사기 - 상기 구형 반사기는 상기 반사기를 통해 형성된 개구를 갖고, 상기 개구는 상기 조명 경로를 규정하고, 상기 조명 경로는 상기 변조기와 관련된 허용 원뿔 내에 있음 - 를 포함하고,

상기 반사기는 상기 변조기에 의해 수광되는 상기 복수의 광 비임의 세기를 증가시키기 위해 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 상기 조명 경로 내로 투사하도록 램프 반사기와 협동하여 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 반사하고,

상기 변조기에 의해 수광되는 상기 복수의 광 비임의 세기를 증가시키기 위해 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 상기 조명 경로 내로 투사하도록 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 반사하도록 작동 가능한 이미지 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 반사기는 또한 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 상기 램프 반사기에 투사하도록 상기 반사기의 표면으로부터 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 반사하도록 작동 가능하고,

상기 램프 반사기는 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 광원의 원호를 가로질러 투사하도록 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 반사하고, 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 상기 조명 경로 내로 반사하도록 작동 가능한 이미지 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 반사기는 상기 반사기를 통해 형성된 개구를 포함하고, 상기 개구는 상기 조명 경로를 규정하고, 상기 조명 경로는 상기 변조기와 관련된 허용 원뿔 내에 있는 이미지 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 광원 모듈은 복수의 광 비임을 포함하는 제2 광원뿔을 생성하고, 상기 제2 광원뿔의 제1 부분을 상기 조명 경로 내로 투사하도록 작동 가능한 제2 광원을 더 포함하고,

상기 반사기는 또한 상기 변조기에 의해 수광되는 상기 복수의 광 비임의 세기를 증가시키기 위해 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 상기 조명 경로 내로 투사하도록 상기 램프 반사기와 협동하여 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 반사하도록 작동 가능한 이미지 디스플레이 장치.
제5항에 있어서, 상기 반사기는 또한 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 상기 제1 광원으로 재배향하도록 상기 반사기의 표면으로부터 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 반사하도록 작동 가능하고,

상기 제2 광원은 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 상기 광원의 원호를 가로질러 투사하도록 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 반사하고, 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 상기 조명 경로 내로 반사하도록 작동 가능한 이미지 디스플레이 장치.
제1항에 있어서, 상기 반사기는 상기 제1 광원과 적분기 로드(integrator rod) 사이에 위치되고, 상기 반사기는 적분기 로드의 입구(an entrance of an integrator rod)와 정렬되는 개구를 규정하는 이미지 디스플레이 장치.
이미지 디스플레이 시스템에서 빛을 전달하는 방법으로서,

제1 광원으로부터 제1 광원뿔을 생성하는 단계 - 상기 제1 광원뿔은 복수의 광 비임을 포함하고, 상기 제1 광원뿔의 제1 부분은 조명 경로 내에 투사되고, 상기 제1 광원뿔의 제2 부분은 상기 제1 광원과 대향하는 볼록부를 포함하는 반사기의 표면에 투사됨 - 와,

상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 상기 조명 경로 내에 투사하도록 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 반사하는 단계와,

상기 제1 광원뿔의 제1 및 제2 부분을 적분기 로드의 입구에서 수광하는 단계 - 상기 제1 광원뿔의 제2 부분은 상기 적분기 로드에 의해 수광된 빛의 세기를 증가시킴 - 를 포함하고,

상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 반사하는 단계는

상기 반사기로부터 이격된 램프 반사기에서 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 재배향하도록 상기 반사기의 표면으로부터 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 반사하는 단계와,

상기 램프 반사기로부터 상기 제1 광원뿔의 제2 부분을 상기 조명 경로 내로 반사하는 단계를 포함하는,

이미지 디스플레이 시스템에서 빛을 전달하는 방법.
삭제
제8항에 있어서, 제2 광원으로부터 제2 광원뿔을 생성하는 단계 - 상기 제2 광원뿔은 복수의 광 비임을 포함하고, 상기 제2 광원뿔의 제1 부분은 상기 조명 경로 내에 투사되고, 상기 제2 광원뿔의 제2 부분은 상기 반사기의 표면에 투사됨 - 와,

상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 상기 조명 경로 내에 투사하도록 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 반사하는 단계와,

상기 제1 광원뿔의 제1 부분 및 제2 부분을 상기 적분기 로드의 입구에서 수광하는 단계를 더 포함하고,

상기 제1 광원뿔의 제2 부분은 상기 적분기 로드에 의해 수광되는 빛의 세기를 증가시키는,

이미지 디스플레이 시스템에서 빛을 전달하는 방법.
제10항에 있어서, 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 반사하는 단계는

상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 상기 제2 광원으로 재배향하도록 상기 반사기의 표면으로부터 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 반사하는 단계와,

상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 광원의 원호를 가로질러 투사하도록 상기 램프 반사기로부터 상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 반사하는 단계와,

상기 제2 광원뿔의 제2 부분을 상기 조명 경로 내로 반사하는 단계를 포함하는,

이미지 디스플레이 시스템에서 빛을 전달하는 방법.
제8항, 제10항, 및 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 광원과 상기 적분기 로드 사이에 상기 반사기를 위치시키는 단계를 더 포함하고, 상기 반사기는 적분기 로드의 입구와 정렬되는 개구를 규정하는,

이미지 디스플레이 시스템에서 빛을 전달하는 방법.