KR101021435B1 - 마이크로디스플레이용 동적 범위 및 콘트라스트 향상 - Google Patents

마이크로디스플레이용 동적 범위 및 콘트라스트 향상 Download PDF

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Abstract

본 발명은 밝고 어두운 비디오 이미지들에 대해 콘트라스트 비를 향상시키고 윤곽 아티팩트들을 감소시키는 광 밸브 시스템에 관한 것이다. 광 밸브 시스템은 비디오 입력 신호에 대응하도록 광의 성분 칼라 대역들을 시간적으로 감쇠시키도록 구성된 칼라 선택 장치, 성분 칼라 대역들을 반대로 편광된 성분들로 편광시키도록 구성된 제 1 편광 빔 분할기, 및 투사된 광 매트릭스를 형성하기 위해 반대로 편광된 성분들 중 적어도 하나를 수광하도록 구성된 마이크로디스플레이를 포함한다.
Figure R1020057010118
광 밸브 시스템, 콘트라스트, 칼라 선택 장치, 편광 빔 분할기, 마이크로디스플레이

Description

마이크로디스플레이용 동적 범위 및 콘트라스트 향상{Dynamic range and contrast enhancement for microdisplay}
관련 출원들의 교차-참조
본 출원은 발명의 명칭이 "마이크로디스플레이용 동적 범위 및 콘트라스트 향상"인 2002년 12월 4일에 출원된 미국 가특허출원 번호 60/430,818(대리인 문서 번호 PU020470)의 권익을 청구하고, 본 명세서에 참고 문헌으로 완전히 포함된다.
본 발명은 광 밸브 시스템(light valve system), 보다 구체적으로는 후방 투사 텔레비젼(rear projection television)에서 사용하기 위한 마이크로디스플레이를 갖는 광 밸브에 관한 것이다.
종래의 광 밸브 시스템들에서, 예를 들어 후방 투사 텔레비젼들(RPTVs), 디지털 시네마(digital cinema) 등과 같은 디스플레이들에서, 램프로부터 출력된 백색광(white light)은 일련의 통합 및 시준 광학계(integrating and collimating optics)를 통해 액정 디스플레이(LCD: liquid crystal display), 실리콘상 액정(LOCS: liquid crystal on silicon), 또는 디지털 광 처리(DLP: digital light processing) 시스템과 같은 마이크로디스플레이로 진행된다(direct). LCD 또는 LCOS 시스템들에서, 백색광은 LCOS의 경우 편광 빔 분할기(PBS: Polarizing beam splitter)에 의해 편광되는 성분, 적,녹,청(RGB) 광 대역들로 분리되어, 마이크로디스플레이 상으로 진행된다. 마이크로디스플레이는 화소들의 매트릭스를 갖는다. 마이크로디스플레이는 비디오 입력 신호에 기초하여 제어기로부터 출력된 그레이-스케일 요소 제어(gray-scale factor control)에 의해 입사광의 성분 RGB 대역들의 화소들 각각을 변조하도록 동작하여, 이산 변조된 광 신호들 또는 화소들의 광 매트릭스를 형성한다. 광 매트릭스는 마이크로디스플레이로부터 반사 또는 출력되어, 비디오 이미지를 형성하기 위해 광 화소들을 결합하는 디스플레이 스크린 상에 변조된 광을 투사하는 투사 렌즈들의 시스템으로 진행된다.
DLP 시스템에서, 백색광은 성분 RGB 광 대역들로 분리되어, DLP 마이크로디스플레이 상에 반사된다. 마이크로디스플레이는 힌지가 장착된 초소형 미러들(hinge-mounted microscopic mirrors)의 어레이를 포함하는 반도체 장치이다. 미러들 각각은 마이크로디스플레이에 입력된 비디오 이미지 내의 하나의 화소에 대응한다. 반도체가 비디오 입력 신호에 의해 구동될 때, 미러들은 입사광 모두 또는 일부를 반사하도록 틸트되거나(tilted), 스위치 온 및 오프된다. 미러들로부터 반사된 화소들의 어레이는 비디오-입력 신호에 대응하는 광 매트릭스를 형성한다. 광 매트릭스는 마이크로디스플레이로부터 반사되거나 출력되어 투사 렌즈 시스템으로 진행되며 투사 렌즈 시스템은 이 변조된 광을 디스플레이 스크린 상에 투사하여 비디오 이미지를 형성한다.
이러한 디스플레이 시스템들의 단점은, 어두운 상태 장면(dark state scene)에 투사된 비디오 이미지들이 밝은 상태 장면(bright state scene)에 투사된 비디오 이미지들에 비해 품질면에서 열등하다는 것이다. LCD 또는 LCOS 시스템들에서, 마이크로디스플레이 상으로 진행되는 광의 양은 마이크로디스플레이에 입력된 비디오 이미지의 휘도(brightness)에 관계없이 일정하게 유지되기 때문에 품질의 차이가 발생한다. 이에 의해 화소들의 그레이-스케일 변화는 비디오-입력 이미지를 처리하기 위해 사용된 비트들의 수에 의해 제한된다. 비디오 입력 신호는 광의 풀 스케일(full scale)에 대응하는 고정된 수의 비트들이기 때문에, 비디오 이미지 중 보다 어두운 영역들에서의 미묘한 차이를 위해 이용가능한 비트들은 거의 없는 경향이 있다. 예를 들어, 프로그램이 단지 0 내지 64개의 그레이 쉐이드들(gray shades)을 포함할 때 마이크로디스플레이가 1024개의 그레이 쉐이드들(10비트 출력 디지털 아날로그 변환기(DAC))을 재생할 수 있다면, 최종 결과는, 양자화 효과들과 절단(truncation) 효과들로 인해 콘트라스트가 열악하게 나타나고, 비디오 이미지가 심각한 수준의 잡음 및 윤곽(contouring)을 갖는 것으로 나타나는 것이다. DLP 시스템은 반도체의 고유한 선형 응답으로 인해 LCOS 또는 LCD 시스템들에서보다 더 심각한 윤곽 효과들을 겪는다.
밝고 어두운 비디오 이미지들 사이에서 발생하는 품질의 차이들을 완화시키기 위해, 마이크로디스플레이 그 자체의 콘트라스트를 증가시키는 것이 알려져 있다. 그러나, 마이크로디스플레이의 콘트라스트를 증가시키는 것은 매우 높은 데이터율, 매우 높은 해상도 DAC들, 및 매우 중요한 광학 및 액정 성능 요구들을 초래한다. 따라서, 비디오 이미지들에 대한, 특히 어두운 비디오 이미지들에서 콘트라스트 비를 향상시키고 윤곽 아티팩트들(artifacts)을 감소시키는 광 밸브 시스템을 개발하는 것이 바람직하다.
본 발명은 비디오 입력 신호에 대응하도록 광의 성분 칼라 대역들을 시간적으로 감쇠시키도록 구성된 칼라 선택 장치와, 성분 칼라 대역들을 반대로 편광된 성분들로 편광시키도록 구성된 제 1 편광 빔 분할기와, 투사된 광 매트릭스를 형성하기 위해 반대로 편광된 성분들 중 적어도 하나를 수광하도록 구성된 마이크로디스플레이를 포함하는 광 밸브 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 또한 비디오 입력 신호에 대응하도록 광을 그 성분 칼라 대역들로 시간적으로 분리하도록 구성된 칼라 선택 장치와, 성분 칼라 대역들을 반대로 편광된 성분들의 제 1 세트로 편광시키도록 구성된 제 1 편광 빔 분할기와, 제 1 및 제 2 액정 디스플레이들로서, 제 1 및 제 2 광 매트릭스들을 각각 형성하기 위해 반대로 편광된 성분들의 제 1 세트 중 하나를 수광하도록 각각 구성된, 상기 제 1 및 제 2 액정 디스플레이들과, 제 1 및 제 2 광 매트릭스들을 반대로 편광된 성분들의 제 2 세트로 분리하기 위해 제 1 및 제 2 광 매트릭스들을 수광하도록 구성된 제 2 편광 빔 분할기와, 투사된 광 매트릭스를 형성하기 위해 반대로 편광된 성분들의 제 2 세트 중 적어도 하나를 수광하도록 구성된 마이크로디스플레이를 포함하는 광 밸브 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 이하의 도면들을 참조하여 보다 상세히 기술될 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 밸브 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광 밸브 시스템의 블록도.
도 3은 도 2의 시스템에서 사용하기 위한 편광 빔 분할기 어레이의 개략도.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 광 밸브 시스템(1)을 도시한다. 시스템(1)은 램프(10)를 포함한다. 램프(10)는 백색광(4)을 생성하고, 이 백색광(4)을 조명 광학계(illumination optics)(11) 세트에 투사한다. 예를 들어, 조명 광학계(11)는 편광기(polarizer) 및/또는 적분기(integrator)를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 편광기는 입사광을 s-편광으로 회전시키기 위해 포함된다. 조명 광학계(11)는 백색의 s-편광된 광(4)의 텔레센트릭 빔(telecentric beam)이 칼라 선택 장치(5)로 향하도록 한다. 도시된 실시예에서, 칼라 선택 장치(5)는 몇개의 액정 디스플레이 층들이 적층된 광학 장치인 칼라 스위칭 장치이다. 이러한 칼라 선택 장치(5)의 예들로는 콜로라도, 볼더의 컬러링크, 인크.(ColorLink, Inc.)사에 의해 제조된 COLORSWITCH®와, 캘리포니아, 서니배일의 디지렌즈, 인크.(DigiLens, Inc.)사에 의해 제조된 애플리케이션 특정 통합 렌즈(ASIL: Application Specific Integrated Lens)를 포함한다. 백색광(4)은 칼라 선택 장치(5)에 입사되고, 칼라 선택 장치(5)는 그 위에 입사된 백색광(4)을 순차적인 성분, 적,녹,청(RGB) 광 대역들(12)로 시간적으로 필터링한다. 선택된 광 대역은 디스플레이 제어기(3)에 의해 칼라 선택 장치에 인가된 디지털 제어 신호 전압에 따라 전송 또는 반사된다. 칼라 선택 장치(5)는 또한 디스플레이 제어기(3)로부터 제어 신호를 수신하기 위해 온/오프 상태 전압 입력을 갖는다. 디스플레이 제어기(3)로부터의 전압 레벨이 하이(high)일 때 칼라 선택 장치(5)를 오프 상태로 구동하고, 디스플레이 제어기(3)로부터의 전압 레벨이 로우(low)일 때 칼라 선택 장치를 통해 광이 전송되는 온 상태로 칼라 선택 장치(5)를 구동한다. 마이크로디스플레이(7)를 위한 비디오-입력 신호의 처리에 의해, 디스플레이 제어기(3)는 그 컨텐트를 결정하도록 비디오 신호의 분석을 수행한다. 이러한 분석시, 디스플레이 제어기(3)는 디스플레이될 프레임에 대한 화소 마다에 기초하여 비디오-입력 신호를 분석한다. 화소 입력 값들 중 어느 것도 풀 스케일(full scale)의 반을 초과하지 않는다면, 칼라 선택 장치(5)의 감쇠를 제어하는 전압 레벨은 풀 스케일의 50%로 설정된다. 반면에, 입력 화소 값들이 모두 0, 따라서 풀 블랙 스크린을 나타내면, 칼라 선택 장치를 제어하는 전압 레벨은 풀 온 상태 전압(full on state voltage)으로 감소된다. 이 감쇠 제어는 특히 대부분 어두운 컨텐트를 포함하는 프레임들의 콘트라스트를 향상시킨다. 최종 콘트라스트는 시스템의 광학 성분들을 통해 달성된 콘트라스트의 곱(product)이기 때문에, 예를 들어 칼라 선택 장치(5)가 50:1의 콘트라스트를 갖고, 마이크로디스플레이(7)가 600:1의 콘트라스트를 갖는다면, 측정된 순차적인 콘트라스트는 특히 어두운 상태에서 향상된 콘트라스트 레벨들을 허용하는 30000:1이다.
디스플레이 제어기(3)는 마이크로디스플레이(7)의 전달 함수(transfer function)로 프로그래밍된다. 디스플레이 제어기(3)를 프로그래밍하기 위해, 마이크로디스플레이(7)는 제조 단계(factory level)에서 교정되거나, 캐비넷(cabinet)또는 투사광 경로에서, 예컨대 폴딩 미러(folding mirror) 뒤에서 포토센서들(photosensors)에 의해 자동-교정될 수 있다. 이 교정은 2진 단계들로 수행될 수 있기 때문에, 교정은 단지 수초밖에 걸리지 않고, 비디오-입력 신호가 알려진 후에 정상 동작(normal operation) 동안 수행될 수 있다. 그 결과, 시스템(1)의 동적 콘트라스트는 임의의 부가적인 하드웨어의 비용 없이도 향상되고, 고객은 원하지 않는 윤곽 효과들을 발생시키지 않고 고객의 선택에 따라 비디오 이미지의 피크 휘도를 감소시키는 옵션을 갖는다.
순차적인 성분 RGB 광 대역들(12)은 칼라 선택 장치(5)에서 출력되어, 편광 빔 분할기(PBS: Polarizing Beam Splitter)(8)로 진행된다. 입사광(12)의 입사된 s-편광 성분들(19)은 편광 표면(17)으로부터 제 3 표면(15)에 반사된다. 마이크로디스플레이(7)는 PBS(8)의 제 3 표면(15)을 넘어서 배치되고, 광(12)의 s-편광된 성분(19)이 그 위에 입사된다.
도시된 실시예에서, 마이크로디스플레이(7)는 실리콘상 액정(LOCS) 이미저(imager)이다. 대안적으로, 액정 디스플레이(LCD)가 사용될 수 있고, 광학 시스템이 그에 따라 조정된다. LCOS 마이크로디스플레이(7)는 디스플레이 제어기(3)로부터 인입하는 비디오 신호를 갖는 입사광을 변조하는 기능을 한다. 투사된 광 매트릭스(18)의 화소들 각각은 마이크로디스플레이(7)에서 그 화소에 제공되는 개개의 그레이 스케일 값에 비례하는 강도(intensity) 또는 휘도(luminance)를 갖는다. 변조의 결과, LCOS 마이크로디스플레이(7)는 p-편광된 광의 화소들의 매트릭스 또는 이산 도트들(discreet dots)을 포함하는 광 매트릭스(18)를 PBS(8)의 제 3 표면(15)을 통해 되 반사한다. 투사된 광 매트릭스(18)의 p-편광된 성분들은 편광 표면(17)을 통해서 제 4 표면(16)을 통해 PBS(8)의 밖으로 나아간다. 투사된 광 매트릭스(18)는 제 4 표면(16)으로부터 투사 렌즈 시스템(9)으로 진행된다. 투사 렌즈 시스템(9)은 비디오 입력 신호(2)에 대응하는 비디오 이미지를 형성하기 위해 광 화소들을 결합하는 디스플레이 스크린(6)상에 광 매트릭스(18)를 투사한다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 광 밸브 시스템(20)을 도시한다. 시스템(20)은 램프(35)를 포함한다. 램프(35)는 백색광(23)을 생성하여, 상기 백색광(23)을 조명 광학계(31)에 투사한다. 예를 들어, 조명 광학계(31)는 순차적인 칼라 리캡쳐(SRC: sequential color recapture) 적분기(integrator)와 같은 적분기를 포함할 수 있다. 적분기(31)는 백색광(23)의 텔레센트릭 빔(telecentric beam)을 칼라 선택 장치(24)로 향하게 한다. 도시된 실시예에서, 칼라 선택 장치(24)는 디스크의 원주를 따라 균일하게 배치된 팬-형상의 섹터들(fan-shaped sectors)을 갖는 디스크를 구비한 칼라 휠(wheel)이다. 섹터들은 입사된 백색광(23)을 칼라 휠 회전에 대응하는 시간에 맞춰진 시퀀스(timed sequence)에서 성분 RGB 광 대역들(25)로 필터링한다. 칼라 선택 장치(24)는 모터(도시되지 않음)에 의해 회전되고, 프레임 마다에 기초하여 각각의 성분 RGB 광 대역들(25)을 전송하기 위해 비디오 입력 신호(21)와 동조하여 대응하는 성분 RGB 광 대역들(25)을 전송하도록 디스플레이 제어기(22)에 의해 제어된다.
성분 RGB 광 대역들(25)은 PBS 배열(50)로 진행된다. PBS 배열(50)은 제 1 및 제 2 PBS들(46,49), 제 1 및 제 2 미러 프리즘들(47,48), 제 1 및 제 2 LCD들(26,28)을 포함한다. 대안적으로, 제 1 및 제 2 LCD들(26,28)은 적분기(31) 앞에 배치될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 성분 RGB 광 대역들(25)은 제 1 PBS(46)의 제 1 면(face)(42)에 입사되고, s-편광된 성분(27)과 p-편광된 성분(45)을 갖도록 제 1 편광 표면(43)에 의해 편광된다. PBS 배열(50)을 통한 RGB 광 대역들(25)의 s-편광된 성분(27)의 경로가 먼저 보다 상세히 기술될 것이고, 그 후, p-편광된(45) 성분의 경로가 보다 상세히 기술될 것이다.
s-편광된 성분(27)은 제 1 PBS(46)의 제 2 면(56)을 통해 반사되고, 제 1 미러 프리즘(47)에 수광된다. s-편광된 성분(27)은 제 1 미러 표면(59)에 의해 제 1 미러 프리즘(47) 밖으로 제 1 LCD(26)을 향해 반사된다. 예를 들어, 제 1 LCD(26)는 디스플레이 제어기(22)로부터 전기 신호에 결합된 액체 셀들의 매트릭스를 포함하는 단일의 셀 패널이다. 전기 신호는 LCD(26)를 제어하여, 이를 통과하는 광의 편광을 회전시키도록 하거나 회전 없이 광을 통과시키도록 한다.
그 결과, 제 1 LCD(26)는 s-편광된 성분 및 p-편광된 성분을 갖는 광의 이산 도트들 또는 화소들의 매트릭스를 포함하는 제 1 광 매트릭스(38)를 전송한다. 제 1 광 매트릭스(38)는 제 2 PBS(49)의 제 1 면(44)에 입사되고, 제 2 편광 표면(53)에 의해 편광된다. 제 1 광 매트릭스(38)의 s-편광된 성분(도시되지 않음)은 제 2 PBS(49)의 제 2 면(57)을 통해 반사되어 버려지는 반면, 제 1 광 매트릭스(38)의 p-편광된 성분(60)은 제 2 편광 표면(53)을 통과하여, 제 3 면(52)을 통해 제 2 PBS(49)의 밖으로 조명 렌즈(33)로 전달된다.
성분 RGB 광 대역(25)의 p-편광된 성분(45)은 제 1 편광 표면(43)를 통과하고 제 1 PBS(46)의 제 3 면(51)을 통과하여 제 2 LCD(28)로 전달된다. 제 2 LCD(28)는 구조 및 기능면에서 제 1 LCD(26)와 동일하므로, 그 추가적인 설명은 생략된다. 제 2 LCD(28)는 s-편광된 성분 및 p-편광된 성분을 갖는 광의 이산 도트들 또는 화소들의 매트릭스를 포함하는 제 2 광 매트릭스(55)를 전송한다. 제 2 광 매트릭스(55)는 제 2 미러 프리즘(48)에 입사되어, 제 2 미러 표면(58)에 의해 제 2 미러 프리즘(48) 밖으로 제 2 PBS(49)를 향해 반사된다. 제 2 광 매트릭스(55)는 제 2 PBS(49)의 제 4 면(54)에 입사되고, 제 2 편광 표면(53)에 의해 편광된다. 제 2 광 매트릭스(55)의 p-편광된 성분(도시되지 않음)은 제 2 편광 표면(53)을 통과하여, 제 2 PBS(49)의 제 2 면(57)을 통해 버려진다. 제 2 광 매트릭스(55)의 s-편광된 성분(61)은 제 3 면(52)을 통해 제 2 PBS(49)의 밖에 반사되고, p-편광된 성분(60)과 결합하여 조명 렌즈(33)에 의해 수광되어, 전체 휘도가 아주 적게 손실된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 광 매트릭스(55)의 s-편광된 성분(61)과 제 1 광 매트릭스(38)의 p-편광된 성분(60)은 높은 처리율 효율을 위해 조명 렌즈들(33)에 의해 제 3 미러 프리즘(34)으로 동시에 포커싱된다. 예를 들어, 제 3 미러 프리즘(34)은 총내부 반사(TIR: total internal reflection) 프리즘이나, 비축 광학계(off-axis optics)일 수 있다. 제 2 광 매트릭스(55)의 s-편광된 성분(61)과 제 1 광 매트릭스(38)의 p-편광된 성분(60)은 제 3 미러 프리즘(34)의 제 1 표면(36)을 통과한다. 제 2 광 매트릭스의 s-편광된 성분(61)과 제 1 광 매트릭스(38)의 p-편광된 성분(60)은 제 3 미러 프리즘(34)의 반사 표면(41)으로부터 비스듬히 반사되고 제 3 미러 프리즘(34)의 제 3 표면(37)을 통해 반사된다. DLP 마이크로디스플레이(30)는 미러 프리즘(34)의 제 3 표면(37)을 넘어서 배치되고, 결합된 s-편광된 및 p-편광된 성분들(60,61)이 그 위에 입사된다.
DLP 마이크로디스플레이(30)는 텍사스, 달라스의 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드(Texas Instruments Incorporated)에 의해 제조된 DLP와 같은 임의의 적절한 디지털 광 프로세서(digital light processor;DLP)일 수 있다. 마이크로디스플레이(30)는 텍사스, 달라스의 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드에 의해 제조된 디지털 마이크로미러 장치(DIGITAL MICROMIRROR DEVICE)와 같은 광학 반도체(도시되지 않음)를 갖는다. 이 반도체는 힌지가 장착된 초소형 미러들의 어레이를 포함한다. 미러들 각각은 비디오-입력 신호(21)의 비디오 이미지(도시되지 않음) 내의 하나의 화소에 대응한다. 반도체가 비디오 입력 신호(21)에 기초하여 제어기(22)에 의해 구동될 때, 미러들은 제 1 및 제 2 광 매트릭스들(51,49) 모두 또는 일부를 반사하기 위해 틸트되거나 스위치 온 또는 오프된다. 스위칭된 미러들로부터 반사된 화소들의 어레이는 디스플레이 제어기(22)로부터의 비디오-입력 신호(21)에 대응하는 투사된 광 매트릭스(40)를 형성한다.
LED들(26,28)의 동작은 감쇠 제어로서의 역할을 하고, 그것에 의해 일부 p-편광된 및 일부 s-편광된 광이 재결합 전에 버려진다. 예를 들어, 제 1 실시예에서 전술된 바와 같이, 비디오 입력 픽셀 값들 중 어떤 것도 풀 스케일의 반을 초과하지 않으면, 제 1 및 제 2 LCD들(26,28)은 50%의 입사광을 제어한다. 비디오 입력 신호(21)가 풀 블랙 스크린을 나타내는 경우, 제 1 및 제 2 LCD들(26,28)은 디스플레이 제어기(22)에 의해 최대값으로 설정되고, 마이크로디스플레이(30)는 매우 높은 순차적인 콘트라스트를 달성하도록 0으로 구동된다. 따라서, 제 1 및 제 2 LCD들(26,28)이 50:1의 피크 감쇠를 갖고 마이크로디스플레이(30)가 적어도 600:1의 순차적인 콘트라스트를 갖는다면, 측정된 순차적인 콘트라스트는 30,000:1이다.
투사된 광 매트릭스(40)는 마이크로디스플레이(30)로부터 TIR 프리즘(34)의 제 3 표면(37)을 통해 되 반사된다. 투사된 광 매트릭스(40)는 TIR 프리즘(34)의 반사 표면(41)을 통과하여, 제 4 표면(39)을 통해 TIR 프리즘(34)의 밖으로 전달된다. 투사된 광 매트릭스(40)는 제 4 표면(39)으로부터 투사 렌즈들(32)의 시스템으로 진행된다. 투사 렌즈들(32)은 투사된 광 매트릭스(40)를 디스플레이 스크린(29)상에 투사하여, 비디오 입력 신호(21)에 대응하는 비디오 이미지를 형성한다.
시스템(20)은 마이크로디스플레이(30)가 광의 교호 편광들로 조명될 수 있도록 하는 이점을 갖고, 이것은 편광-기반 스테레오그래픽 이미징(polarization-based stereographic imaging)을 허용한다.
전술된 것은 본 발명을 실행하기 위한 가능성들의 일부를 설명한다. 많은 다른 실시예들이 본 발명의 범위 및 의도 내에서 가능하다. 그러므로, 전술된 설명은 제한하기 보다는 예시하는 것으로 간주되고, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위 및 동등물의 모든 범위로 주어지는 것으로 의도된다.

Claims (14)

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  8. 광 밸브 시스템에 있어서,
    비디오 입력 신호에 대응하도록 광을 성분 칼라 대역들로 시간적으로 분리하도록 구성된 칼라 선택 장치;
    상기 성분 칼라 대역들을 반대로 편광된 성분들의 제 1 세트로 편광시키도록 구성된 제 1 편광 빔 분할기;
    제 1 및 제 2 액정 디스플레이들로서, 상기 제 1 및 제 2 액정 디스플레이들의 각각은 제 1 및 제 2 광 매트릭스들을 각각 형성하기 위해 상기 반대로 편광된 성분들의 제 1 세트 중 하나를 수광하도록 구성되는, 상기 제 1 및 제 2 액정 디스플레이들;
    상기 제 1 및 제 2 광 매트릭스들을 반대로 편광된 성분들의 제 2 세트로 결합하기 위해 상기 제 1 및 제 2 광 매트릭스들을 수광하도록 구성된 제 2 편광 빔 분할기; 및
    투사된 광 매트릭스를 형성하기 위해 상기 반대로 편광된 성분들의 제 2 세트 중 적어도 하나를 수광하도록 구성된 마이크로디스플레이를 포함하는, 광 밸브 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 마이크로디스플레이는 디지털 광 프로세서인, 광 밸브 시스템.
  10. 제 8 항에 있어서, 적분기(integrator)를 더 포함하는, 광 밸브 시스템.
  11. 제 8 항에 있어서, 편광기를 더 포함하는, 광 밸브 시스템.
  12. 제 8 항에 있어서, 투사 렌즈들 및 디스플레이 스크린을 더 포함하는, 광 밸브 시스템.
  13. 제 8 항에 있어서, 미러 프리즘(mirror prism)을 더 포함하는, 광 밸브 시스템.
  14. 제 8 항에 있어서, 조명 렌즈들(illumination lense)을 더 포함하는, 광 밸브 시스템.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7347558B2 (en) * 2004-07-12 2008-03-25 Lightmaster Systems, Inc. 3D kernel and prism assembly design
JP4158776B2 (ja) * 2005-03-09 2008-10-01 セイコーエプソン株式会社 画像表示装置及びプロジェクタ
JP4946279B2 (ja) * 2006-09-04 2012-06-06 株式会社Jvcケンウッド 照明装置及び画像表示装置
JP2008139707A (ja) * 2006-12-04 2008-06-19 Olympus Corp 照明装置およびそれを用いた画像投影装置
DE102008029786B4 (de) * 2008-06-24 2013-10-24 Carl Zeiss Ag Projektor und Verfahren zum Projizieren eines Bildes
US8500290B2 (en) * 2008-06-24 2013-08-06 Carl Zeiss Ag Projection system
GB2473393B (en) 2008-06-24 2011-12-07 Zeiss Carl Ag Projector and method for projecting an image
US8132916B2 (en) 2008-12-12 2012-03-13 Carl Zeiss Meditec, Inc. High precision contrast ratio display for visual stimulus
US9202418B2 (en) 2013-01-18 2015-12-01 Christie Digital Systems Usa, Inc. Projection system with additional series connected light valve for enhanced contrast
US9110294B2 (en) 2013-03-15 2015-08-18 Christie Digital Systems Usa, Inc. Imaging with shaped highlight beam

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001346219A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Fujitsu General Ltd プロジェクション方法及びプロジェクタ装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5111315A (en) * 1991-02-14 1992-05-05 Hughes Aircraft Company Optical system for illuminating a light valve
JPH08278512A (ja) * 1995-04-06 1996-10-22 Sharp Corp 液晶表示装置
US6417892B1 (en) * 1995-05-23 2002-07-09 Colorlink, Inc. Color filters, sequencers and displays using color selective light modulators
GB2317290B (en) * 1996-09-11 2000-12-06 Seos Displays Ltd Image display apparatus
TW513595B (en) * 1998-05-26 2002-12-11 Ind Tech Res Inst Projection system of reflection-type liquid crystal display system
US6082861A (en) * 1998-09-16 2000-07-04 International Business Machines Corporation Optical system and method for high contrast projection display
WO2000038432A2 (en) * 1998-12-22 2000-06-29 Varintelligent (Bvi) Limited Optical assembly for reflective light valves
JP2001013477A (ja) * 1999-06-28 2001-01-19 Yazaki Corp 液晶光減衰器
US6280034B1 (en) * 1999-07-30 2001-08-28 Philips Electronics North America Corporation Efficient two-panel projection system employing complementary illumination
DE60135889D1 (de) * 2000-03-17 2008-11-06 Hitachi Ltd Bildanzeigevorrichtung
US6650377B2 (en) * 2000-05-08 2003-11-18 Colorlink, Inc. Two panel projection systems
US6402323B1 (en) * 2000-09-01 2002-06-11 K Laser Technology, Inc. Reflective type liquid crystal projection system
JP3766586B2 (ja) * 2000-10-02 2006-04-12 株式会社日立製作所 光学エンジン、映像表示装置及び色切替方法
KR100373241B1 (ko) * 2000-11-14 2003-02-25 기아자동차주식회사 슬라이딩 도어의 개폐시스템
AU2002234470A1 (en) * 2001-02-27 2002-09-12 The University Of British Columbia High dynamic range display devices
TW522280B (en) * 2001-04-13 2003-03-01 Fusion Lighting Inc Projection systems
US6509694B1 (en) 2001-08-15 2003-01-21 Koninklijke Philips Electronics N.V. Dimmable illumination module for projection systems using a high-intensity discharge lamp via polarization manipulation
US6747710B2 (en) * 2001-12-03 2004-06-08 Thomson Licensing S.A. Light valve projector architecture
US6637888B1 (en) * 2002-01-24 2003-10-28 Delta Electronics, Inc. Full color rear screen projection system using a single monochrome TFT LCD panel

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001346219A (ja) * 2000-05-31 2001-12-14 Fujitsu General Ltd プロジェクション方法及びプロジェクタ装置

Also Published As

Publication number Publication date
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