KR101172493B1 - 대형 스크린 디지털 영상 프로젝터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 관련 다색 조명 빔에 의해 조명된 적어도 하나의 영상 조립부와 다색 광원(400)을 포함하는 프로젝션 시스템(2)에 관한 것이며, 이러한 영상 조립부는:

- 각각 제 1 및 제 2 컬러 휠이라고 불리는 두 개의 분리된 컬러 휠(41, 42)과;

- 각각 제 1, 제 2 및 제 3 이미저라고 불리는 세 개의 분리된 이미저(414, 424, 434)를 포함하며;

제 1 소스 빔(400)이라고 불리는 다색 빔 중 적어도 하나의 부분이 상기 소스 빔을 제 1 단색 빔(411)과 두 가지 톤의 빔(410)으로 분리하는 상기 제 1 컬러 휠을 조명하며, 상기 제 1 단색 빔은 상기 제 1 이미저를 조명하며, 상기 두 가지 톤의 빔은 상기 제 2 컬러 휠 쪽으로 투과되며;

상기 제 2 컬러 휠은 상기 두 가지 톤의 빔에 의해 조명되어 상기 두 가지 톤의 빔을 각각 상기 제 2 및 제 3 이미저를 조명하는 제 2 단색 빔(421)과 제 3 단색 빔(420)으로 분리한다.

Description

대형 스크린 디지털 영상 프로젝터{LARGE SCREEN DIGITAL IMAGE PROJECTOR }

본 발명은 영상 프로젝션에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 예컨대 극장식 대형 스크린 디지털 프로젝션에 관한 것이다.

종래기술에 따라, 매우 큰 크기의 영상을 투사하기 위해, 종래의 프로젝터는 매우 큰 스크린이 사용될 때 충분히 밝은 영상을 투사할 수 없기 때문에, 여러 프로젝터가 도 1a에 예시된 바와 같이 구현된다. 그에 따라, 디지털 프로젝터(14 내지 16) 각각은 영상을 동일한 스크린(10)에 투사한다. 프로젝터(14 내지 16) 각각과 관련된, 투과된 빔(11 내지 13)은 서로 인접해 있다. 상대적으로 복잡한 전자 처리 수단은 도 1b에 예시된 바와 같이 세 개의 투사된 영상 사이의 간격이 볼 수 없게 제공되게 한다. 이러한 기술은 특히 프로젝터(14 내지 16)의 램프가 노화되기 시작할 때 세 개의 영상(17 내지 19)의 균일한 밝기를 허용하지 않는 결점이 있다. 투사된 영상에는 또한 색차(color difference)가 있을 수 있다.

본 발명의 목적은 종래기술의 이러한 결점을 극복하는 것이다.

좀더 상세하게, 본 발명의 목적은 대형 스크린 상에 고품질의 디지털 영상 프로젝션을 특히 균일한 밝기로 허용하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명은 다색 소스 조명 빔을 생성할 수 있는 광원과 적어도 하나의 영상 조립부 그룹을 포함하는 프로젝션 시스템을 제공하며, 이러한 그룹 내의 상기 영상 조립부 각각은 관련 다색 조명 빔에 의해 조명되며,

- 각각 제 1 및 제 2 컬러 휠이라고 불리는 두 개의 분리된 컬러 휠과;

- 각각 제 1, 제 2 및 제 3 이미저라고 불리는 세 개의 분리된 이미저를 포함하며;

제 1 소스 빔이라고 불리는 다색 빔 중 적어도 하나의 부분이 소스 빔을 제 1 단색 빔과 두 가지 톤의 빔으로 분리하는 제 1 컬러 휠을 조명하며, 이러한 제 1 단색 빔은 제 1 이미저를 조명하며, 이러한 두 가지 톤의 빔은 제 2 컬러 휠 쪽으로 투과되며;

제 2 컬러 휠은 두 가지 톤의 색 빔에 의해 조명되어 두 가지 톤의 빔을 각각 제 2 및 제 3 이미저를 조명하는 제 2 단색 빔과 제 3 단색 빔으로 분리한다.

한 특정한 특성에 따라, 이러한 영상 조립부는 제 3 단색 빔의 경로에 위치한 기울어진 거울을 또한 포함한다.

유리하게도, 이러한 영상 조립부는 제 1, 제 2 및 제 3 단색 빔의 경로 각각에서 집속 수단을 포함하며, 집속 수단 각각은 적어도 하나의 렌즈 그룹과 하나의 광 가이드를 포함하며, 적어도 하나의 렌즈 그룹 각각은 제 1, 제 2 및 제 3 단색 빔을 대응하는 광 가이드의 입구 상에 집속하며, 광 가이드 각각의 출구는 제 1, 제 2 및 제 3 이미저와 각각 관련된다.

하나의 유리한 특성에 따라, 이러한 영상 조립부는 두 가지 톤의 빔의 경로에서 적어도 하나의 렌즈 그룹을 포함하며, 적어도 하나의 렌즈 그룹은 두 가지 톤의 빔을 제 2 컬러 휠 상에 집속한다.

유리하게도, 적어도 하나의 영상 조립부의 이러한 그룹은 다색 소스 조명 빔을 분리된 영상 조립부를 각각 조명하는 두 개의 분리된 다색 조명 빔으로 분리하는 편광 수단 및 적어도 두 개의 영상 조립부를 포함한다.

하나의 특정한 특성에 따라, 적어도 하나의 영상 조립부의 이러한 그룹은 다색 소스 조명 빔을 개별 영상 조립부를 각각 조명하는 적어도 두 개의 개별 다색 조명 빔으로 분리하는 반-투명 거울과 적어도 두 개의 영상 조립부를 포함한다.

바람직하게, 이러한 반-투명 거울은 반사 영역과 투명 영역을 포함하는 거울이다.

하나의 유리한 특성에 따라, 이러한 그룹 내의 상기 영상 조립부 중 적어도 하나는 제 1, 제 2 및 제 3 이미저와 제 1, 제 2 및 제 3 대물 렌즈를 각각 포함하는 제 1, 제 2 및 제 3 광학 모터를 포함하며, 이러한 이미저와 렌즈는 세 개의 영상을 주어진 투사면 상에 나란히 투사하는 방식으로 위치된다.

또 다른 유리한 특성에 따라, 이러한 그룹 내의 영상 조립부 중 적어도 하나는 제 1, 제 2 및 제 3 이미저와 제 1, 제 2 및 제 3 대물 렌즈를 각각 포함하는 제 1, 제 2 및 제 3 광학 모터를 포함하며, 이러한 이미저와 렌즈는 세 개의 중첩된 영상을 주어진 투사면 상으로 투사하는 방식으로 위치된다.

바람직하게, 이러한 시스템은:

- 부-영상으로 투사되도록 각 영상을 분할하기 위한 수단으로서, 부-영상 각각은 상기 시스템의 이미저와 관련되는, 분할 수단과;

- 시스템의 이미저 각각에 대해, 단색 부-영상이라 불리는 하나의 원색에 대응하는 부-영상을 나타내는 정보를 선택하고 및 시스템의 이미저 각각에 상기 관련 단색 부-영상을 투과하기 위한 수단으로서, 선택된 원색은 주어진 시간 순간에 상기 이미저를 조명하는 단색 빔의 컬러에 의존하는, 선택 및 투과 수단을 포함한다.

첨부한 도면을 참조한 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 본 발명은 더 잘 이해되고 다른 특성 및 이점이 분명하게 될 것이다.

도 1a 및 도 1b는 그 자체로 알려진 프로젝션 시스템과 이 시스템에 의해 투사된 영상을 각각 예시한 도면.

도 2는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 매우 개략적인 도면.

도 3은 도 2의 시스템에 의해 스크린 상에 투사된 영상을 도시한 도면.

도 4는 도 2의 시스템의 프로젝션 디바이스를 도시한 도면.

도 5는 도 2에 따른 시스템 내의 컬러 휠의 구현을 예시한 도면.

도 6, 도 7a, 7b 및 8은 본 발명의 변형을 도시한 도면.

도 9는 대응하는 투사된 영상을 도시한 도면.

도 10은 본 발명의 또 다른 변형을 기술한 도면.

도 11은 도 2, 도 6 및 도 10에 따른 디바이스에 구현된 영상 관리 방법을 도시한 도면.

도 12는 고해상도 영상 프로젝션을 허용하는 본 발명의 일변형을 예시한 도면.

그러므로, 본 발명의 일반적인 원리는 동일한 다색 소스 빔에 의해 생성된 조명 빔에 의해 각각 조명되는 여러 이미저의, 동일한 프로젝션 시스템 내에서의 구현에 있다.

도 2는 본 발명에 따른 프로젝션 시스템으로서:

- 램프(40)를 포함하는 프로젝션 디바이스(2)와;

- 프로젝션 표면(23)을 한정하는 프로젝션 스크린을 포함하는 프로젝션 시스템의 매우 개략적인 레이아웃이다.

도 2를 더 잘 이해하기 위해, 대형 스크린(23)과 이 스크린(23)으로부터 수 미터에 위치한 소형 디바이스(2) 사이의 크기 및 투사각은 고려되지 않는다.

프로젝션 디바이스(2)는 세 개의 분리된 영상 빔(20 내지 22)을 방출함으로써 프로젝션 표면(23) 상에 구획화된 영상을 투사한다. 프로젝션 표면은 대형이고, 여러 타입의 극장식 프로젝션에 적응될 수 있다. 이것은 예컨대 (왜곡을 피하기 위해, 원통형이나 구형인 약간의 곡선형태를 갖는) 평면 또는 거의 평면이다.

도 3에 예시된 바와 같은 구획화된 영상은 영상빔(20 내지 22)으로부터 각각 얻은 세 개의 인접한 부분(31 내지 33)을 포함한다. 균일한 소스 영상의 경우, 본 발명 덕분에, 세 개의 부분(31 내지 33)은, 심지어 램프(40)가 노화되기 시작할 때에도 시간에 걸쳐서 균일하게 유지되는 균일한 밝기와 균일한 컬러를 보인다.

도 4는 램프(40)와 영상 조립체를 포함하는 디바이스(2)를 좀더 상세하게 예시한다.

이 영상 조립체 자체는:

- 제 1 컬러 휠(41)과;

- 집속 렌즈(44)와;

- 제 2 컬러 휠(42)과;

- 거울(43)과;

- 세 개의 집속 렌즈(412, 422 및 432)와;

- 세 개의 광 가이드(413, 423 및 433)와;

- 세 개의 이미저(414, 424 및 434)를 포함한다.

타원형 반사기를 갖는 램프(40)는 컬러 휠(41) 상으로 집속되는 다색 소스 빔(400)을 방출한다. 램프(40)는 예컨대 제논 타입이며, 이러한 제논 타입은 6500°의 온도(태양 온도와 가까움)와 상대적으로 일률적인(flat) 스펙트럼을 갖는 이점이 있다. 그럼에도 불구하고, 대형 스크린 프로젝션을 위해 설계된 다색광을 방출하는 임의 타입의 램프가 사용될 수 있다. (특히 제논 타입이 아닌 램프가 사용된 경우에) 균일한 스펙트럼 분포를 얻기 위해, 노치 필터가 램프와 제 1 컬러 휠 사이에 배치될 수 있다.

컬러 휠(41)은 다색 소스빔(400)에 의해 조명된다. 컬러 휠(41)은 빔(400)의 축에 대해 컬러 휠(41)의 속성에 따라 빔을 공간적으로 두 개의 빔으로 분리되게 하는 각도로 기울어져 있다. 이 각도는 25°와 65°사이의 임의의 값을 가질 수 있다. 바람직하게, 이 각도는 45°이다. 그에 따라, 컬러 휠(41)은 빔(400)을 제 1 단색 빔(411)(다시 말해 단일 원색- 적색, 녹색 또는 청색-을 포함함)과, 두 가지 톤의 빔(410)(다시 말해 두 개의 원색- 적색, 녹색 또는 청색-을 포함함)으로 분리한다.

그러면, 렌즈(44)는 두 가지 톤의 빔(410)을 컬러 휠(42) 상에 집속하며, 컬러 휠(42)은 빔(410)의 축에 대해 빔을 컬러 휠(42)의 속성에 따라 두 단색 빔(420 및 422)으로 공간적으로 분리되게 하는 각도로 기울어져 있다. 바람직하게, 이 각도는 45°이다.

렌즈(412, 422 및 432) 각각은 빔(411, 421 및 420)을 광 가이드(413, 423 및 433)의 입구 상에 집속한다.

광 가이드(413, 423 및 433)는 예컨대 반사 측벽을 갖는 통합 바(integrating bar)나 빈 가이드(hollow guide)이다.

광 가이드(413, 423 및 433)의 출구는 바람직하게 동일한 면에 위치하며, 빔(20 내지 22)을 각각 생성하는 이미저(414, 424 및 434)를 각각 포함하는 광학 모터의 입구 상에 각각 위치한다. 각 광학 모터는 관련 광 가이드(413, 423 또는 433)의 출구가 대응하는 이미저 상에 영상을 맺게 하는 렌즈와 스크린 상에 투사되게 하는 대물 렌즈를 포함한다. 광학 모터는 이미지(31 내지 33)가 투사면(23) 상에 정밀하게 나란히 투사되게 하는 방식으로 배열된다. 제 1 구성에 따라, 광학 모터의 대물 렌즈 축은 관련 이미저의 축에 대해 이동되고, 대물 렌즈의 축 및 이미저의 축은 평행하게 유지되어, 이미저 각각에 의해 생성된 영상빔을 배향시킨다. 제 2 구성에 따라, 대물 렌즈는 대물 렌즈의 축이 투사 방향에서 배향되는 방식으로 기울어진다.

이미저(413, 423 및 433)는 예컨대 편광에 둔감한 DMD(Digital Micromirrors Device-Texas Instruments(등록상표)로부터 구매 가능함)타입이다. 이들은 또한 투과형 LCD(Liquid Crystal Display)나 LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 타입일 수 있다. LCD나 LCOS가 사용되는 경우, 편광을 복구하도록 설계된 수단이 바람직하게는 광 가이드와 이미저 사이에 위치한다. 이들은 투사될 영상이 세 개의 부분(31 내지 33)의 형태로 생성되게 하는 제어 수단에 의해 제어된다.

본 발명에 따라, 휠(41 및 42)은, 임의의 주어진 순간에 이미저(413, 423 및 433)가 세 개의 서로 다른 컬러 빔(411, 421 및 420)에 의해 조명되도록 동기화된다. 그에 따라, 도 5는 휠(41 및 42)의 동기화를 예시한다.

휠(41 및 42) 각각은 개별 컬러를 이미저 쪽으로 반사나 투과시키는 세 개의 구획을 포함한다. 그에 따라, 휠(41 또는 42 각각)은 세 개의 구획(510 내지 512)(또는 각각 520 내지 522)을 포함한다.

구획(510 내지 512)은 각각 적색, 녹색 및 청색을 투과하며, 그러므로 각각 청록색(청색과 녹색의 혼합색), 자홍색(청색과 적색의 혼합색), 및 황색(녹색과 적색의 혼합색)을 반사시킨다. 그러므로, 이들은 두 개의 서로 다른 컬러가 반사되게 하는 필터를 포함한다.

구획(520 내지 522)은 각각 녹색, 청색 및 적색을 투과시키며, 그러므로 각각 자홍색, 황색 및 청록색을 반사한다. 그러므로, 이들은 두 개의 서로다른 컬러 가 반사되게 하는 필터를 포함한다.

동기화 수단(50)은, 임의의 주어진 순간에, 컬러 휠(42)이 두 가지 톤의 빔(410)의 컬러 중 하나를 투과하고 빔(410)의 제 2 컬러를 반사시키는 방식으로 컬러 구획을 위치지정한다. 더나아가, 이들 이미저 각각에 대해 투사된 컬러를 한정하는 이미저(414, 424 및 434)에 대한 제어 수단(53)은 동기화 수단(50)과 협력하여, 임의의 주어진 순간에, 이미저에 의해 투사된 영상 부분의 컬러가 이 이미저를 조명한 빔의 컬러에 대응하게 한다.

광 가이드 내에 입사된 세 개의 빔(411, 421 및 420)은 서로 다른 컬러-적색, 녹색 또는 청색이다. 게다가, 휠이 회전함에 따라, 동일한 시퀀스에서, 세 개의 이미저(414, 424 및 434)는 연속해서 세 개의 컬러로 조명된다. 이러한 방식으로, 높은 광학 효율이 얻어지며, 조명 빔에서 광손실이 매우 적다. 게다가, 영상 부분(31, 32 및 33)은 균일하며, 이는 이미저를 조명하는 단색 조명빔이 동일한 소스에 의해 생성되기 때문이다. 밝기 제어는, 이것이 단일 소스 상에 동작하기 충분하므로 단순화된다.

예컨대, 컬러 휠(41)은, 빔(400)이 연속해서 구획(510, 511 및 512)을 조명할 때 투과된 빔(411)에서 시퀀스(적색(R), 녹색(G), 청색(B)-RGB로 지칭됨)를 허용한다. 동기화 방식으로, 컬러 휠(42)은, 빔(400)이 구획(520, 521 및 522)을 연속해서 조명할 때, {빔(410)의 반사에 의해 얻어진} 투과된 빔(421)에서 시퀀스(BRG)(Blue-Red-Green)를 허용하고, {빔(410)의 반사에 의해 얻어진} 반사된 빔(420)에서 시퀀스(GBR)(Green-Blue-Red)를 허용한다. {구획(520 내지 522)의 서로 다른 회전 방향이나 서로 다른 순서를 구현하는} 본 발명의 일변형에 따라, 휠(41)이 시퀀스(RGB)를 투과할 때 컬러 휠(42)이 시퀀스(GBR)를 투과하고, 시퀀스(BRG)를 반사할 수 있음은 물론이며, 이러한 구성은 이미저(414, 424 및 434)의 입구에서 세 개의 서로 다른 컬러 빔을 허용한다.

일 변형 실시예에 따라, 구획(520 내지 512)은 각각 황색, 청록색 및 자홍색을 투과하며, 그러므로 각각 청색, 적색 및 녹색을 반사한다. 그러므로, 이들은 하나의 컬러가 반사되게 하는 필터를 포함하며, 이러한 필터는 이것이 (두 개의 협대역을 갖는 필터나 단일 광대역 필터가 아닌) 단일 컬러를 반사하는 협대역 반사 필터이기 때문에 구현하기 더 간단한 이점이 있다. 휠은 완벽하게 동기화되므로, 그 결과는 이전과 동일하며, 이는 빔(410)이 두 가지 톤이고, 구획 각각이 단 하나의 컬러를 이제 투과하고, 단 하나의 컬러를 반사하기 때문이다{예컨대, 황색을 투과하는 구획(520)은 녹색과 청색을 포함하는 빔(410)을 수신하고; 그러므로, 이 구획은 녹색만을 투과하는 구획과 동일한 방식으로 녹색을 투과하고 청색을 반사한다}.

도 10에 예시된 본 발명의 일변형에 따라, 하나의 구조를 갖는 프로젝션 디바이스(25)가 구현되는데, 이 구조에 따르면 컬러 휠(41)이 단일 컬러를 반사하는 컬러 휠(45)로 대체되고 램프(40)가 적절히 위치지정된다. 컬러 휠(45)은 빔(410)을 컬러 휠(42) 쪽으로 투과시키며, 휠(42)은 앞서 도 5에 관해 기술한 바와 같이 입사 빔(410)으로부터 단 하나의 컬러를 투과시키고 단 하나의 컬러를 반사시키도록 컬러 휠(41)과 동기화된다. 예컨대, 컬러 휠(45)은 시퀀스(RGB)를 이미저(414)쪽으로 투과시키는 반면, 동기적으로, 컬러 휠(42)은 시퀀스(BRG나 GBR)를 이미저(424나 434)로 투과시킨다.

더나아가, 디바이스(25)는 디바이스(2)와 동일한 요소를 포함하며, 동일한 참조번호를 가지므로 더 상세하게 기술하지 않을 것이다.

디바이스(25)의 구조는 단일 컬러를 반사하는 두 개의 컬러 휠을 구현하는 이점이 있다. 그러므로, 이들은 동일하며, 단색의 협대역 필터를 포함하며, 이점이 특히 유리하다(제조 단순성, 고효율).

도 11은 제어 수단(53)에 의해 구현되는, 투사될 영상에 대한 관리 알고리즘(110)을 예시한다. 이 알고리즘은 특히 대응 수단에 의해 구현된 원색에 대응하는 하나의 부-영상을 나타내는 정보를 선택하기 위한 분리 수단 및 단계에 의해 구현된 각 영상을 분할하기 위한 단계를 제공한다. 이들 수단은 예컨대 ASIC 타입의 물질 수단이나 메모리에 저장되고 마이크로프로세서 상에서 구현된 전용 소프트웨어 수단이다.

영상 분리 수단은, 본 발명에 따라, 프로젝션 디바이스 내나 그 상류에서 프로젝션 디바이스 내로 입사된 신호를 부-영상으로 분리하도록 구현될 수 있다.

영상이 단계(111) 동안에 투사될 필요가 있을 때, 제어 수단은 영상을 투사된 인접한 부-영상의 수에 대응하는 p개의 부분으로 분리(분할)하며(이미저는 프로젝션 디바이스에 의해 병렬로 구현됨), 이러한 분할은 세 개의 독립적인 부-영상(또는 적어도 이들 부-영상을 나타내는 정보)을 얻기 위해 이미저의 위치와 포맷에 따라 적용된다(만약 프로젝션 디바이스가 나란히 위치한 16/9 포맷의 이미저를 포함한다며, 영상을 도 3에 도시된 바와 같은 16/9 포맷으로 세 개의 인접한 대역을 분할함). 디바이스(2)는 동일한 크기의 세 개의 영상 부분을 디스플레이하는 세 개의 이미저를 포함한다. 그러므로, 이 디바이스에 적용된 관리 알고리즘은 영상을 디스플레이될 부분(31 내지 33)에 대응하는 세 개의 동일한 부분으로 분할한다.

그러면, 단계(112) 동안, 제어 수단(53)은 관련 이미저에 디스플레이될 제 1 컬러에 대응하는 세 개의 부-영상 각각에 대한 정보를 선택하고 투과한다(부분(31 내지 33)에 대응하는 부-영상은 각각 이미저(414, 424 및 434)에 의해 디스플레이된다). 더나아가. 제어 수단(53)은 컬러 휠(41 및 42)을 제어하며, 그에 따라 이미저를 조명하는 조명 빔의 컬러를 제어한다(또는, 일 변형에 따라, 컬러 휠의 위치를 지시한 정보를 수신하고 이로부터 이들 조명 빔 컬러를 유도한다). 이전에 기술된 예에 따라, 빔(400, 421 및 420) 각각은 시퀀스(RGB, BRG 및 GBR)에 대응한다. 게다가, 단계(112) 동안에, 제 1 부-영상은 적색이고, 제 2 부-영상은 청색이며, 제 3 부-영상은 녹색이다{빔의 제 1 컬러는 이미저(414, 424 및 434)를 조명한다}. 그러면, 관리 수단(53)은 임의의 주어진 순간에 디스플레이될 단색 부-영상의 컬러의 함수로서 이미저(414, 424 및 434)를 제어한다.

후속적으로, 단계(113) 동안에, 관리 수단(53)은 이미저를 조명하는 빔의 제 2 컬러에 대응하는 부-영상을 각각 디스플레이하기 위해 이미저(414, 424 및 434)를 제어하며, 이러한 부-영상은 전술된 예에 따라 각각 녹색, 적색 및 청색인 제 1, 제 2 및 제 3 단색 부-영상이다.

그러면, 단계(114) 동안에, 관리 수단(53)은 이미저를 조명하는 빔의 제 3 컬러에 대응하는 부-영상을 각각 디스플레이하기 위해 이미저(414, 424 및 434)를 제어하며, 이러한 부-영상은 전술된 예에 따라 각각 청색, 녹색 및 적색인 제 1, 제 2 및 제 3 단색 부-영상이다.

이미저를 조명하는 빔의 두 컬러 사이의 전이가 적절한 방법에 따라 처리될 수 있다: 예컨대, 전이 동안 디스플레이 부재나, 반대로 전이에 대응하는 두 컬러에 의존하는 채도가 없는(non-saturated) 컬러를 디스플레이하기 위한 전이 사용.

도 12는 본 발명의 일 변형에 따른 고해상도 프로젝터(120)를 도시한다{크기와 투사 각도는 대형 스크린(23)과 이 스크린에서 수 미터에 위치한 소형의 프로젝터(120) 사이에서 고려되지 않는다}.

프로젝터(120)는 이미저(414, 424 및 434)에 의해 생성된 단색 부-영상이 정확히 중첩되도록 구성된 영상 분리 및 선택 수단과 광학 모터를 제외하고 프로젝터(2)와 매우 유사하다. 사실, 광학 모터는 프로젝터(2)에 이전에 제공되고 적용된 방법 중 하나에 따라 구성되어(예컨대, 각 대물 렌즈와 관련 광학 모터의 축 사이의 이동이나 대물 렌즈의 축 회전), 임의의 주어진 순간에 서로 다른 컬러를 가지며 투사될 영상을 나타낼 단색 빔이 스크린(23)의 동일한 부분을 조명한다. 그에 따라, 투사면에서, 세 개의 빔(121 내지 123)이 중첩된다.

도 6은 본 발명의 일 변형에 따른 프로젝션 디바이스(6)의 사시도를 도시한다.

디바이스(6)는 도 9에 예시된 바와 같이 영상(9)이 투사되게 하며, 영상(9)은 세 개의 상단 부분(90 내지 92)으로 구성된 하나의 부-조립부와 세 개의 하단 부분(94 내지 96)으로 구성된 하나의 부-조립부를 갖는 6개의 부분으로 분할된다. 이들 두 부-조립부는 각각 도 7a 및 7b 각각에서 예시된 제 1 및 제 2 영상 조립부에 의해 각각 생성된다.

그에 따라 생성된 영상(9)은 균일한 이점이 있다.

프로젝션 디바이스(6)의 특정한 요소는 디바이스(2)의 요소와 매우 유사하며, 그러므로 더이상 기술하지 않을 것이다.

그 하단 부분에서, 프로젝션 디바이스(6)는:

- 램프(40)와;

- 분리 수단(78)과;

- 제 1 영상 조립부(76)를 포함한다.

그 상단 부분에서, 프로젝션 디바이스(6)는:

- 전반사 거울(75)과;

- 제 2 영상 조립부(77)를 포함한다.

분리 수단(78)은 램프(40)에 의해 생성된 다색 소스 빔(400)을 도 8에서 측면도로 예시된 바와 같이 두 개의 빔(700 및 81)으로 분리한다.

제 1 실시예에 따라, 분리 수단(78)은 바람직하게는 격자 편광기 타입(예컨대 Moxtek(등록상표))의 편광 수단 타입이며, 이러한 편광기 타입은 빔(400)의 축에 대해 25°와 70°사이에서 기울어질 수 있다. 일변형에 따라, 이 편광기는 PBS(Polarization Beam Splitter) 타입이다. 이 경우, 이 편광기는 빔(400)의 축에 대해 거의 45°에 이르는 각도로 기울어진다.

제 2 실시예에 따라, 분리 수단(78)은 반-투명 거울 타입이다. 바람직하게, 거울은 각각 반사 및 투명한 두 개의 부분을 포함하며, 이러한 두 부분은 어느 정도 섞일 수 있으며(예컨대, "점 거울(dot mirrors)"), 이러한 반사 부분은 거울의 표면적의 절반을 나타낸다. 일 변형에 따라, 거울은 입사 플럭스의 50%가 반사되게 하고 남은 50%가 투과되게 하는 특수한 처리를 포함한다. 따라서, 빔(400)은 동일하거나 매우 유사한 밝기의 두 빔(700 및 81)으로 분할된다.

제 2 영상 조립부(77)는 제 1 영상 조립부(76)와 매우 유사하다.

이것은 특히:

- (휠(41 및 42)을 대체한) 두 개의 컬러 휠(71 및 72)과;

- (렌즈(44)를 대체하는) 집속 렌즈(74)와;

- 휠(71) 쪽으로 빔(81)을 반사하는 (거울(43)을 대체하는) 거울(73)과;

- (렌즈(412, 422 및 432)를 대체하는) 세 개의 집속 렌즈(712, 722 및 732)와;

- 세 개의 광 가이드(713, 723 및 733)와;

- (이미저(414, 424 및 434)를 대체하는) 세 개의 이미저(714, 724 및 734).

분리 수단(78)과 거울(75)은 빔(81)이 컬러 휠(71) 상에 집속되게 한다는 점을 주목해야 할 것이다.

더나아가, 광 가이드(713, 723 및 733)는 바람직하게는 광 가이드(413, 423 및 433)보다 더 길어서, 모든 가이드의 출구가 동일한 면(80)에 있게 된다.

컬러 휠(71 및 72)은, 이미지(714, 724 및 734)가 임의의 주어진 순간에 서로 다른 컬러의 세 개의 단색 빔(761, 771 및 770)에 의해 조명되는 방식으로 서로 동기화되며, 빔 각각은 이와 관련된 이미저를 세 개의 서로 다른 컬러로 순차적으로 조명한다.

바람직하게, 그러나 반드시 그럴필요는 없지만, 휠(한편으론 71 및 72, 다른 한편으론 41 및 42)은 입사된 조명 빔에 의해 조명된 구획의 변경이 동일한 순간에 발생하는 방식으로 동기화된다. 그에 따라, 이미저(414, 424, 434, 714, 724, 734)의 제어는 용이하게 된다.

제 2 실시예는 특히 DMD와 같이 편광에 둔감한 이미저의 사용으로 잘 적응된다. 그럼에도 불구하고, LCOS 및 LCD 기술의 사용은 또한 디바이스(2)에 대해 구현된 것과 유사한 편광 복구를 사용하여 가능하다.

제 1 실시예는 특히 편광된 광으로 동작하는 이미저의 사용에 잘 적응된다. 이미저(414, 424, 434, 714, 724, 734) 각각은 물론 입사된 단색 조명 빔에 대해 정확히 배향된다. 편광은 영상 조립부(76 및 77)에서 서로 다르므로, 편광 회전 수단(예컨대 /2 판)은 (편광을 회전시키고 두 개의 조립부(76 및 77)에서 이미저의 동일한 배향을 유지하기 위해) 바람직하게 제 1 컬러 휠 이전에 또는 이 조립체의 이미저와 광 가이드 사이의 영상 조립부 중 하나에서 위치할 수 있다.

조립부(76)에 유사한 세 개의 영상 조립부를 구현하는 제 2 실시예의 일변형에 따라, 입사된 플럭스의 2/3을 반사하고 이 플럭스의 1/3을 투과하는 제 1 분리 수단이 사용된다(이때 분리 수단은 예컨대 총 표면적의 2/3을 나타내는 반사 표면적이 있는 '점 거울'타입이다). 그러면, 투과된 빔은 제 1 영상 조립부를 예시한다. 그러면, 반사된 빔은 입사된 빔을 두 개의 다색 빔으로 분리하는 제 2 분리 수 단을 조명한다. 그러면, 이들 빔 각각은 두 개의 다른 영상 조립부 중 하나를 조명한다. 그러면, 투사면 상에서 얻어진 영상은 균일한 밝기의 9개의 인접한 부분을 포함한다.

동일한 원리에 따라, 본 발명의 변형은 3n개의 이미저(n은 2이상 이며, 예컨대 2, 3, 4...임)를 구현하며, 다색 소스 빔은 부분적으로 투명한 거울에 의해 대체로 동일한 밝기의 n개의 다색 소스 빔으로 분리되고, n개의 빔 각각은 영상 조립부를 조명한다. 그러면, 투사된 영상은 균일한 밝기의 3n개의 부분을 포함한다.

다른 변형에 따라, 제 1 및 제 2 실시예는 예컨대 6n개의 이미저를 구현함으로써 결합된다: 비편광된 다색 소스 빔은 적절한 분리 수단에 의해 6n개의 편광된 다색 빔으로 분리되며(예컨대, 편광기는 소스 빔을 두 개의 편광빔으로 분리하며, 이러한 편광빔은 각각 n개의 다색 편광빔으로 분리되며; 소스 빔을 n개의 비편광된 빔으로 분리하는 n개의 거울의 구현을 또한 생각해볼 수 있으며, 이러한 비편광된 빔 각각은 편광기를 조명하여 6n개의 편광된 다색 빔을 얻게 한다), 6n개의 편광된 다색 빔 각각은 영상 조립부를 조명한다.

본 발명은 전술된 실시예로 제한되지 않음은 물론이다.

당업자는 특히 대형 프로젝션을 위해 설계된 임의의 타입의 램프를 생각할 수 있을 것이다.

유사하게, 여러 타입의 분리 수단, 렌즈, 가이드, 컬러 휠 및 광학 모터가 본 발명과 호환될 수 있다.

더나아가, 프로젝션 시스템의 구조 자체는 변경될 수 있으나 동싱 p본 발명 의 범주 내에 있게 된다. 그에 따라, 투사된 영상은 예컨대 그 길이 방향이 수평이거나 수직이며, 서로 인접하게, 하나 위에 하나가 있게 및/또는 나란히 위치될 수 있는 부분을 갖는 가변적인 형태를 가질 수 있다.

컬러 휠은 본 발명에 따라 투과 및 반사 모드에서 사용되며, 여러 변형에 따라 원색을 반사하거나 투과할 수 있다.

본 발명의 또 다른 변형에 따라, 다색 빔은 도 2에 관해 기술된 프로젝터(2)에서 기술된 바와 같은 세 개의 단색 빔으로 분리된다. 이러한 변형에 따라, 단색 빔 각각은 이미저를 각각 조명하는 편광기나 반-투명 거울 타입(처리된 거울이나 점 거울)의 분리 수단에 의해 여러 빔(예컨대, 2, 3, 4,...)으로 분리된다. 분리 수단은 (예컨대 컬러 휠(41 및 42)이나 거울(43) 중 하나와 대응하는 도파관의 입구 사이에서) 단색 빔의 경로에서 위치한다. 집속 렌즈가 또한 필요한 경우 추가될 수 있다. 이 실시예는 투사된 영상이 단지 두 개의 컬러 휠을 사용하여 3, 6, 9, 12 개 이상의 부분으로 얻어지게 한다.

본 발명의 또 다른 변형에 따라, 도 6 및 12에 예시된 실시예가 결합된다. 그에 따라 임의의 주어진 순간에 중첩되는 세 개의 컬러의 부-영상을 투사하는 여러 단계를 갖는 프로젝터가 얻어질 수 있으며, 대응하는 단계 각각은 중첩된 세 개의 단색 부-영상을 생성하는 영상 조립부를 갖는다.

본 발명의 다른 변형에 따라, 도 6 및 12에 예시된 실시예는 도 10에 기술된 실시예와 결합되며, 프로젝션 시스템은 각각 단색 빔을 반사하는 컬러 휠을 구현한다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 영상 프로젝션 및 극장식 대형 스크린 디지털 프로젝션에 이용된다.

Claims (10)

1. 다색 소스 조명 빔(400)을 생성할 수 있는 광원 및 적어도 하나의 영상 조립부(76, 77) 그룹을 포함하는 프로젝션 시스템(2, 6, 25, 120)으로서,

   상기 그룹의 상기 영상 조립부 각각은,

   각각 제 1 및 제 2 컬러 휠이라고 불리는 두 개의 분리된 컬러 휠(41, 42, 71, 72)과;

   각각 제 1, 제 2 및 제 3 이미저라고 불리는 세 개의 분리된 이미저(414, 424, 434)와;

   각각 제 1, 제 2 및 제 3 대물 렌즈(objectives)라 불리는 3개의 개별적인 대물 렌즈를

   포함하며;

   상기 제 1 컬러 휠은 제 1 소스 빔(400, 700, 750)이라고 불리는 다색 빔 중 적어도 하나의 부분에 의해 조명되고, 상기 제 1 소스 빔을 제 1 단색 빔(411, 711, 761)과 두 가지 톤의 빔(410, 710)으로 분리할 수 있고, 상기 제 1 단색 빔은 상기 제 1 이미저를 조명하며, 상기 두 가지 톤의 빔은 상기 제 2 컬러 휠 쪽으로 투과되며;

   상기 제 2 컬러 휠은 상기 두 가지 톤의 빔에 의해 조명되고, 상기 두 가지 톤의 빔을 각각 상기 제 2 및 제 3 이미저를 조명하는 제 2 단색 빔(421, 721, 771)과 제 3 단색 빔(420, 720, 770)으로 분리할 수 있고,

   상기 이미저들 및 대물 렌즈들은 미리 결정된 프로젝션(projection) 표면상에서 3개의 인접하거나 중첩된 영상을 투사하기 위해 위치되고,

   상기 영상 조립부는 상기 제 1, 제 2 및 제 3 단색 빔의 경로 각각에서 집속 수단을 포함하며, 상기 집속 수단 각각은 적어도 하나의 렌즈(412, 422, 432) 그룹과 하나의 광 가이드(413, 423, 433)를 포함하며, 적어도 하나의 렌즈 그룹 각각은 제 1, 제 2 및 제 3 단색 빔을 대응하는 광 가이드의 입구 상에 집속하며, 광 가이드 각각의 출구는 제 1, 제 2 및 제 3 이미저와 각각 관련되는, 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 영상 조립부는 상기 제 3 단색 빔의 경로에 위치한 기울어진 거울(43, 73)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서, 상기 영상 조립부는 상기 두 가지 톤의 빔의 경로에서 적어도 하나의 렌즈(44, 74) 그룹을 포함하며, 상기 적어도 하나의 렌즈 그룹은 상기 두 가지 톤의 빔을 상기 제 2 컬러 휠 상에 집속하는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 영상 조립부의 상기 그룹은 상기 다색 소스 조명 빔을 분리된 영상 조립부를 각각 조명하는 두 개의 분리된 다색 조명 빔으로 분리하는 편광 수단 및 적어도 두 개의 영상 조립부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 적어도 하나의 영상 조립부의 상기 그룹은 상기 다색 소스 조명 빔을 개별 영상 조립부를 각각 조명하는 적어도 두 개의 개별 다색 조명 빔으로 분리하는 반-투명 거울과 적어도 두 개의 영상 조립부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템.
7. 제 6항에 있어서, 상기 반-투명 거울은 반사 영역과 투명 영역을 포함하는 거울인 것을 특징으로 하는, 프로젝션 시스템.
8. 제 1항, 제 2항, 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그룹 내의 상기 영상 조립부 중 적어도 하나는 제 1, 제 2 및 제 3 이미저와 제 1, 제 2 및 제 3 대물 렌즈를 각각 포함하는 제 1, 제 2 및 제 3 광학 모터를 포함하며, 상기 이미저와 렌즈는 세 개의 영상을 주어진 투사면 상에 나란히 투사하는 방식으로 위치되는, 프로젝션 시스템.
9. 제 1항, 제 2항, 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그룹 내의 상기 영상 조립부 중 적어도 하나는 제 1, 제 2 및 제 3 이미저와 제 1, 제 2 및 제 3 대물 렌즈를 각각 포함하는 제 1, 제 2 및 제 3 광학 모터를 포함하며, 상기 이미저와 렌즈는 세 개의 중첩된 영상을 주어진 투사면 상으로 투사하는 방식으로 위치되는, 프로젝션 시스템.
10. 제 1항, 제 2항, 제 4항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

    부-영상으로 투사되도록 각 영상을 분할하기 위한 수단으로서, 부-영상 각각은 상기 시스템의 이미저와 관련되는, 분할 수단과;

    상기 시스템의 이미저 각각에 대해, 단색 부-영상이라 불리는 하나의 원색에 대응하는 부-영상을 나타내는 정보를 선택하고, 상기 시스템의 이미저 각각에 상기 관련 단색 부-영상을 투과하기 위한 수단으로서, 선택된 원색은 주어진 시간 순간에 상기 이미저를 조명하는 단색 빔의 컬러에 의존하는, 선택 및 투과 수단을

    포함하는, 프로젝션 시스템.

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