KR20000028658A

KR20000028658A - 광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템

Info

Publication number: KR20000028658A
Application number: KR1019990038956A
Authority: KR
Inventors: 도아니푸아드엘라이스; 도브데렉브라이언
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1999-09-13
Publication date: 2000-05-25
Also published as: CN1251912A; MY115932A; JP2000121811A; DE19947470A1; KR100349778B1; CN1154864C; TW546492B; US6019474A; JP3457590B2

Abstract

본 발명에 따르면, 액정 디스플레이 디바이스와 같은 광학적 투사 디스플레이 시스템이 개시된다. 본 발명의 특징은 투사 디스플레이 시스템이 변형된 X 큐브를 형성하는 프리즘의 내각이 90°으로부터 벗어나는 변형된 X 큐브(또는 X 프리즘) 장치를 이용한다는 것이다. 본 발명의 변형된 X 큐브 장치를 이용함으로써, 체커판(checkerboard) 영상에 대한 콘트라스트를 향상시키고, 종래 기술의 X 큐브를 이용하여 전형적으로 존재하는 글래어(glare) 및 고스트(ghost) 영상을 실질적으로 제거할 뿐만 아니라 투사 렌즈에 입력하는 것에 대해 원치 않는 의사(spurious) 반사의 가능성을 최소화한다.

Description

광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템{MODIFIED X-CUBE ARRANGEMENT FOR IMPROVED CONTRAST PROJECTION DISPLAY}

본 발명은 투사 디스플레이를 위한 광학적 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 종래 기술의 X 큐브 장치를 사용할 때 전형적으로 초래되는 글래어(glare) 및 고스트(ghost) 영상을 실질적으로 감소시키는 변형된 X 큐브 장치를 이용하는 광학적 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명의 변형된 X 큐브(또는 X 프리즘) 장치는 원치 않는 반사를 감소시키므로 종래 기술의 X 큐브에 비해 개선된 콘트라스트 영상을 제공한다. 본 발명의 변형된 X 큐브 장치는 바람직하게 3색 고해상도 투사 디스플레이에서 사용된다.

공간 광 변조기(spatial light modulator : SLM)에 근거한 3색 고해상도 디스플레이는 영상을 생성하는데 세 개의 SLM을 필요로 한다. 각각의 SLM은 세가지 색, 즉 적색(R), 녹색(G), 청색(B)중 하나에 대해 동작한다. 그 결과의 모든 색상은 개개의 적색, 녹색, 청색 영상을 스크린상에서 중첩시킨 것이다. 액정(LC) 광 밸브는 알려진 한 가지 유형의 SLM이다.

3색 방안에 대한 종래 기술의 전형적인 구성이 도 1에 도시되어 있다. 구체적으로, 도 1은 세 개의 투과형 광 밸브(또는 SLM)(12, 14, 16), 즉 각각의 색에 대해 하나의 밸브를 이용하는 종래 기술의 구성(10)을 도시한다. 동작 원리는 각 화소에 대한 입력 광의 편광 회전에 근거한다. 광 밸브가 편광기들 사이에 배치되는 경우 영상은 투과 액정 광 밸브에서 형성된다. 투사 시스템에서, 세 개의 광 밸브 각각은 세 개의 개별적인 색 성분중 한 성분의 영상 형성을 제어한다. 전체 투사 시스템은 전형적으로 백색등 아크 광원(18)을 사용하고 이어서 입력 백색광을 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 성분으로 분해하는 이색성(dichroic) 색 필터(20a, 20b)를 사용한다. 각각의 색 성분은 세 개의 광 밸브중 하나로 조사된다. 편광기(22)는 광 밸브에 입력하는 단지 하나의 편광 상태를 선택하도록 각각의 광 밸브의 입력단에 배치된다. 제 2 편광기(24)는 영상 형성 광을 선택하도록 세 개의 광 밸브 각각의 다음에 배치된다. X 큐브(26)는 통상적으로 개별적인 적색, 녹색, 청색 광 밸브에 의해 생성된 영상을 조합하여 전체 복합 영상을 형성하는데 사용된다. 투사 렌즈(28)는 영상을 확대하여 스크린상에 투사하기 위한 시스템을 완성한다.

투과 광 밸브를 이용하는 다수의 투사 시스템은 상업적으로 입수가능하다. 그러나, 고해상도 디스플레이에 대해 요구되는 바와 같은 다수의 화소를 갖는 광 밸브를 제공하기 위해서는, 액정 패널이 커지게 된다. 광 밸브의 동작에 필요한 전자 회로는 화소를 통한 광 투과를 허용불가능한 정도로 불명확하게 하기 때문에 매우 적은 수의 화소를 갖는 투과 광 밸브를 생성하는 것이 어렵다. 실제로, 고해상도 애플리케이션의 경우 광 밸브에 따른 반사가 나타나고 있다. 반사 모드에서, 전자 회로 위에 미러 구조를 직접 제조하는 것이 가능해진다. 이러한 모드는 전자 회로에 의해 초래된 광 투과를 방해하지 않고 보다 작은 화소 면적을 허용하므로, 최대 광 처리량을 허용하게 된다.

상술한 구성 뿐만 아니라 반사 액정 광 밸브를 사용하는 다른 투사 디스플레이는 도 2에 도시한 장치와 유사한 광학 장치를 이용한다. 조명 시스템(도시하지 않음)으로부터의 광은 이색성 미러(도 2에 역시 도시하지 않음)에 의해 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 빔으로 분해된다. 각각의 컬러 빔은 반사 광 밸브(LV)(48, 50, 52)에 인접하는 그 대응하는 편광 빔 스플리터(PBS)(42, 44, 46)로 조사된다. 예시적으로, PBS(42) 및 LV(48)는 적색 광에 대해 선택되고, PBS(44) 및 LV(50)는 녹색 광에 대해 선택되며, PBS(46) 및 LV(52)는 청색 광에 대해 선택된다. 각각의 편광 빔 스플리터는 통상 그 암(dark) 상태에서 미러와 유사하게 작동하는 광 밸브상으로 편광된 빔을 조사한다. 또한, 각각의 편광 빔 스플리터는 광의 특정 색을 반사하는데 선택적인 이색성 코팅재를 포함한다. 도 2에서, PBS(42)는 적색(R')에 특정한 이색성 코팅재를 포함하고, PBS(44)는 녹색(G')에 특정한 이색성 코팅재를 포함하며, PBS(46)는 청색(B')에 특정한 이색성 코팅재를 포함한다.

입사 광은 편광이 변화되지 않고 편광 빔 스플리터로 다시 반사되므로 PBS에서 광원을 향해 다시 반사된다. 액정층 양단간에 전압이 인가되는 경우, 편광 회전이 있게 되며 반사된 빔은 편광 빔 스플리터에 의해 투과되어 소위 X 큐브(54)에 입력된다.

X 큐브(54)는 이색성 코팅재가 큐브를 형성하기 위해 함께 도포되고, 접착된 네 개의 직각 프리즘으로 구성된다. 큐브는 구성되는 네 개의 프리즘을 주의깊게 정렬하여 큐브내에 두가지 색의 특정 반사 평면을 포함하는 특성을 갖는다. 통상적으로 하나의 코팅재는 적색(R)만을 반사시키고, 다른 하나의 코팅재는 청색(B)만을 반사시킬 것이다. 이 경우 녹색(G) 광은 두 코팅재에 의해 투과될 수 있다. 도면에서, 적색에 대해 선택적인 이색성 코팅재는 (R')로 표시되는 반면, 청색에 대해 선택적인 이색성 코팅재는 (B')로 표시된다. 그러나, 실제로, 이색성 코팅재는 완전하지 않을 수 있는데, 즉 청색(B) 코팅재는 실질적으로 소량의 적색(R) 광을 반사시킬 수 있으며, 이로 인해 프리즘내에 예상치 못한 원치 않는 별도의 광 경로를 야기하게 된다.

X 큐브에 입력하는 적색(R) 광은 적색 반사 이색성 코팅재(R')에 의해 도시하지 않은 투사 렌즈에 반사된다. 마찬가지로 X 큐브의 적절한 면에 입력하는 다른 색, 예를 들어 청색의 빔은 투사 렌즈에 입력하는 공통 빔에 반사된다. 즉, X 큐브는 세 개의 변조 광 밸브로부터의 적색, 녹색, 청색 광을, 멀리 있는 스크린상에서의 영상화를 위한 투사 렌즈에 입력하는 공통 빔으로 반사시키는 색 조합 소자로서 작동한다.

도 2에 도시한 유형의 종래 기술의 X 큐브로 인한 주요한 문제점은 큐브상의 각종 이색성 코팅재 사이에 발생하는 원치 않는 반사이다. 이러한 문제점이 도 3a-3b에 도시되어 있다. 구체적으로, 적색 셀로부터의 광은 빔을 투사 렌즈에 조사하는 적색 반사 코팅재(R')와 만나기 위해서 청색 반사 코팅재(B')를 횡단해야 한다. 점선으로 표시된 소량의 적색 광은 광 밸브(48)에 의해 반사되는 적색 반사 코팅재(R')를 향해, 도시한 바와 같은 청색 코팅재(B')에 의해 반사되며, 이후 투사 렌즈에 도달할 수 있는 새로운 원치 않는 빔(점선)을 초래하게 된다.

이러한 방식으로 반사된 소량의 광이라도 콘트라스트를 약간 감소시키는 다른 한편의 음(dark) 영역에서는 광 레벨을 상승시키는 포커싱되지 않은 배경 조명을 초래할 수 있다. 도 4의 직진 통과 채널에 대해 도시한 바와 같이 다른 채널에서 유사한 효과가 발생할 수 있다. 상기한 효과는 광 밸브상의 명(bright) 영역으로부터 생성된 광과, 광 밸브상의 음 영역으로부터 생성된 광을 비교함으로써 측정되는 바와 같이 영상 콘트라스트를 낮게 하는데 중요한 역할을 할 수 있다. 이러한 명 영역 및 암 영역은 광 밸브의 영역을 완전하게 온(on)으로 전자적으로 구동함으로써 생성되는 반면, 광 밸브의 다른 영역은 완전하게 오프(off)로 구동된다. 구체적으로, 미국 오디오비쥬얼 시스템 표준(American National Standards for Audiovisual Systems : ANSI) 콘트라스트 측정에서와 같은 체커판 방식으로 광 밸브가 턴온될 때 훨씬 낮은 콘트라스트가 관측되는데, 그 이유는 이와 같은 경우 체커판의 명 부분으로부터의 광이 의사 반사에 의해 음 영역에 도달할 수 있기 때문이다.

도 3a-3b 및 도 4는 광 밸브에 수직하는 방향에 있는 광이 의사 반사를 초래하는 것을 도시한다. 실질적인 광학적 투사 시스템에서, 원뿔형의 광이 광 밸브상으로 입사된다. 이 경우도 또한 동일한 의사 반사를 야기한다. X 큐브의 내각은 90°이므로, 내부 X 큐브 표면에 대략 45°(예를 들어, 45+/-10°)로 입사하는 주요한 입력 조사선을 갖는 임의의 광은 또한 그 원래의 방향을 따라 광 밸브로 다시 반사될 것이다(45°기준 방위). 이것은 두 개의 내부 계면에 의해 생성된 90°코너 큐브 효과의 결과이다. 당업자에게 잘 알려져 있는 바와 같이, 90°로 정렬된 두 개의 반사 표면은 항상 그 원래의 방향을 따라 광을 다시 전송할 것이다. 따라서, 특정의 원뿔각내의 모든 광은 동일한 원뿔각내에 또한 역반사될 것이다. 이로 인해 전체 광의 원뿔각내에서 도 3a-3b 및 도 4에 도시된 것과 동일한 의사 반사가 초래된다.

종래 기술의 투사 디스플레이에 의한 상술한 문제점의 관점에서, 우수한 해상도 및 증대된 콘트라스트 영상을 제공하는 새롭고 개선된 광학적 투사 시스템을 개발할 필요성이 계속해서 존재한다.

본 발명의 한 목적은 종래 기술의 광학적 시스템에 관한 상술한 문제점을 제거하는 투사 디스플레이를 위한 광학적 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목저은 글래어, 고스트 영상 및 원치 않는 광의 반사를 실질적으로 제거하고, 투사 스크린상으로 용이하게 투사될 수 있는 공통 광원을 생성하는 광학적 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 효율적이고 비용 효과적인 고해상도 광학적 디스플레이를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 고스트 영상을 방지하고, 체커판 영상에 대한 콘트라스트를 향상시키며, 투사 렌즈에 입력하는 것으로부터 원치 않는 의사 조사선을 최소화하는 변형된 X 큐브 장치를 제공하는 것이다.

본 발명에서 이들 목적 및 다른 목적 그리고 장점은 네 개의 프리즘을 포함하는 변형된 X 큐브(또는 X 프리즘)를 채용함으로써 달성될 수 있다. 각각의 프리즘은 그 저면에 인접하는 두 개의 표면을 가지며, 그 각각은 상이한 이색성 코팅재로 코팅된다. 이 표면은 그 저면에 대향하는 90°이외의 각을 형성한다. 프리즘은 유사한 이색성 코팅재를 갖는 표면이 X 프리즘내에서 두 개의 교차하는 색 특유의 평면을 형성하는 방식으로 배치된다. 종래 기술의 X 큐브와는 달리, 본 발명의 X 프리즘의 반사 평면은, 선택사양적으로 내부 X 프리즘 표면에 입사하는 주요한 입력 조사선이 표면과 45°이외의 각을 형성하도록 기울어져 있다. 이 평면은 주요한 입력 조사선이 제 1 평면과 45°로부터 ±3°에서 입사하도록 기울어져 있다. 이러한 기울기는 원치 않는 의사 조사선이 공통 광원으로부터 제거되도록 하는데 충분하다.

또한, 의사 조사선은 공통 빔의 경로로부터 실질적으로 벗어나고 동일한 투사를 초래하도록 투사 렌즈에 의해 요구된 영역 외부에 있다.

이러한 X 프리즘은 투과된 광의 경로로부터 떨어져 있는 적색, 청색, 녹색의 미광을 투사 렌즈 및 그에 따른 투사 스크린으로 반사시킴으로써 종래 기술의 X 큐브와 수직하게 결합된 글래어 및 고스트 영상을 제거하게 된다. 이것은 종래 기술의 X 큐브의 소위 코너 큐브 반사 효과가 방지된다고 하는 효과를 갖는다. 달리 기술하면, 각각의 반사시에 소정의 각도에서 본 발명의 X 프리즘을 이용하여, 도 3a-3b 및 도 4에 도시한 원치 않는 유형의 다수의 반사된 조사선이 연속적으로 벗어나게 된다.

이러한 편차는, 비록 작지만, 의사 빔이 원하는 수직 빔으로부터 현저하게 벗어나고, 따라서 투사 렌즈에 의해 집중되지 않도록 하는데 충분하다. 중요한 것은 조명이 실질적으로 각각의 광 밸브상에 입사하는 원뿔형의 조사선을 제공하기 때문에, 의사 조사선의 총 편차가 조사선의 원뿔각의 두 배를 초과하지 않는다는 것이다.

도 1은 종랙 기술의 전형적인 광학적 투사 시스템을 개략적으로 도시하는 도면,

도 2는 세 개의 광 밸브, 세 개의 편광 빔 스플리터, 45°이색성(dichroic) 계면(내각은 90°)을 갖는 X 큐브를 포함하는 종래 기술의 광학적 장치를 도시하는 도면,

도 3은 측면 채널-적색 광을 위한 종래 기술의 X 큐브의 45°이색성 코팅재로부터의 평행 반사에 의해 생성된 미광(점선)을 도시하는 도면,

도 4는 직진 관통 채널-녹색 광을 위한 종래 기술의 X 큐브의 45°이색성 코팅재로부터의 평행 반사에 의해 생성된 미광(점선)을 도시하는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 광학적 투사 시스템을 개략적으로 도시하는 도면,

도 6은 도 5에 도시한 광학적 투사 시스템에 사용될 수 있는 본 발명의 X 프리즘의 하나의 가능한 방위를 도시하는 도면,

도 7은 도 5의 광학적 시스템에서 도 6에 도시한 X 프리즘을 이용하는 광학적 장치를 도시하는 도면,

도 8은 본 발명의 X 프리즘 장치를 이용하는 적색 광에 대한 적색 이색성 코팅재상에 입사하는 미광 경로를 도시하는 도면,

도 9는 본 발명의 X 프리즘 장치를 이용하는 적색 광에 대한 청색 이색성 코팅재상에 입사하는 미광 경로를 도시하는 도면,

도 10은 본 발명의 X 프리즘 장치를 이용하는 녹색 광에 대한 미광 경로를 도시하는 도면,

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 광학적 투사 시스템 102 : 램프 소스

104 : 필터 106 : 조명 광학 장치

108 : 색 분해 광학 장치 110 : 광 밸브 광학 장치

115 : X 큐브 120 : 투사 렌즈

125 : 투사 스크린

투사 디스플레이에서 사용하는 광학적 장치를 제공하는 본 발명은 본 명세서에 첨부하는 도면을 참조하여 보다 상세하게 기술될 것이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 X 프리즘을 포함하는 광학적 투사 시스템(100)이 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명에서는 도 1에 도시한 광학적 투사 시스템이 또한 채용될 수 있음에 주의해야 한다. 도 5에 도시한 광학적 투사 시스템은 각종 파장의 광을 방출할 수 있는 아크등과 같은 램프 광원(102)을 포함한다. 램프 출력은 먼저 자외선 및/또는 적외선을 제거할 수 있는 필터(104)를 사용함으로써 필터링된다. 광학적 투사 시스템은 램프 광원으로부터의 광을 수신하여 균일한 강도 분산을 생성하는 조명 광학 장치(106)를 또한 포함한다. 예시적으로, 조명 광학 장치는 플라이즈 아이(fly's eye) 렌즈 어레이를 구비하여 균일한 광 강도를 생성한다. 조명 광학 장치는 광학적 부품을 또한 구비하여 대부분의 편광되지 않은 광을 하나의 편광된 광으로 변환한다.

색 분해 광학 장치(108)는 조명 광학 장치(106)로부터 광을 수신한다. 색 분해 광학 장치는 이색성 미러를 구비하여 광의 한 색을 반사시킴과 동시에 다른 색을 광 밸브 광학 장치(110)에 투과하여 광의 3색(적색, 녹색, 청색)을 분리시키게 된다. 광 밸브 광학 장치(110)는 세 개의 편광 빔 스플리터와 세 개의 광 밸브를 포함한다. 간략화를 위해, 도 5에는 이들 구성요소가 도시되어 있지 않다. 편광 빔 스플리터는 편광된 조명 광을 세 개의 광 밸브의 각각에 반사시킨다. 세 개의 편광 빔 스플리터의 각각은 특정한 색, 예를 들어 적색, 녹색, 또는 청색에서 동작하도록 최적화된 광학적 코팅재를 포함한다.

영상 형성 광은 회전된 편광을 갖는 광 밸브에 의해 반사된다. 영상 형성 광은 편광 빔 스플리터에 의해 투과되며 3색, 즉 적색, 녹색, 청색은 광 밸브 광학 장치로부터 나타난다. 3색은 그 다음에 개개의 색을 공통 빔으로 재조합하도록 기능하는 변형된 X 큐브(또는 X 프리즘)로 조사된다. 본 발명의 X 프리즘은 이하에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

본 발명의 광학적 시스템은 투사 렌즈(120)를 더 구비하여 본 발명의 X 프리즘(115)으로부터의 공통 빔을 수신하고 이 공통 빔을 투사 스크린(125)상에서 영상화한다.

도면에서는 특정의 광학적 투사 시스템을 도시하나 본 발명은 이에 한정되지 않음에 주의해야 한다. 대신에, 본 발명, 즉 변형된 X 큐브는 적색, 녹색, 청색 광을 생성할 수 있는 임의의 다른 유형의 광학적 투사 시스템에서 이용될 수 있다.

본 발명의 변형된 X 큐브를 참조하는데 있어, 세 개의 광 밸브와 세 개의 편광 빔 스플리터를 포함하는 특정의 광 밸브 광학 장치에 근접하여 본 발명의 변형된 X 큐브를 포함하는 광학 장치를 도시하는 도 7을 참조한다. 구체적으로, 도 7에 도시한 광학 장치는 세 개의 편광 빔 스플리터 큐브(135r, 135b, 135g)를 포함하며, 이들 각각은 특정 광의 색(적색, 청색, 녹색)에서 동작하도록 최적화되었다. 각각의 빔 스플리터는 하나의 편광을 반사시키고 다른 하나의 편광을 투과시키는 특정의 이색성 코팅재 R', B', G'를 포함한다. 이들 각각은 광 밸브(140r, 140b, 140g)에 근접하게 인접하여 배치되어 있다. 각각의 광 밸브는 바람직하게 반사 액정(LC) 공간 광 변조기(SLM)이다. 대안적으로, 광 밸브는 투과 SLM 또는 디지털 미러 디바이스(digital mirror device : DMD)와 같은 다른 유형의 반사 SLM일 수 있다.

도 7의 광학 장치는 편광 빔 스플리터를 통해 투과된 3색을 투과 렌즈에 재조사되는 공통 빔으로 재조합할 수 있는 변형된 X 큐브(도는 X 프리즘)를 더 포함한다. 본 발명에 따르면, X 프리즘은 네 개의 프리즘을 포함하며, 각각의 프리즘은 그 저면에 대향하는 두 개의 표면을 가지며, 이 저면은 상이한 색 분리 이색성 재료로 코팅된다. 광이 방출되는 X 프리즘의 표면(측면)은 좌측 및 우측 프리즘의 코너가 실질적인 용도로 컷오프되도록 직선으로 도시되어 있다. 대안적으로, 코너는 네 개의 모든 프리즘이 삼각형 형상으로 되도록 도 6-10의 점선으로 도시한 바와 같이 남겨질 수 있다. 네 개의 프리즘은 유사한 코팅재가 X 프리즘내의 연속선을 형성하고 이들 코팅재가 모두 접착되도록 원하는 구성으로 배치된다. 이로 인해 X 프리즘 자체내에 두 개의 반사 평면이 형성된다. 본 발명의 X 프리즘은 이색성 표면간의 내각, 즉 각각의 프리즘의 저면에 대향하는 각이 90°이외의 각이라는 점에서 종래 기술의 X 큐브와 상이하다. X 프리즘의 특정한 내각의 선택은 관련이 있는 특정의 광에 따라 가변적일 수 있다. X 프리즘을 형성하는 네 개의 프리즘의 내각에 대한 바람직한 각은 84°또는 96°이다.

본 발명에서 이용될 수 있는 전형적인 X 프리즘 구성의 일예가 도 6에 도시되어 있다. 구체적으로는, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 이색성 표면은 원래의 45°방위로부터 3°만큼 기울어져 있는 반면, 프리즘의 측면은 광 밸브로부터의 주요한 입력 조사선이 도 7에 도시한 표면에 수직하도록 6°만큼 기울어져 있다. 구체적으로, 도 6에 도시한 X 프리즘은 약 84°의 내각 α₁을 갖는 프리즘(1)과, 96°의 내각 α₂을 갖는 프리즘(2)과, 84°의 내각 α₃을 갖는 프리즘(3)과, 96°의 내각 α₄을 갖는 프리즘(4)을 포함한다. 참조를 위해, 도 6은 직교하는 45°기준선을 포함한다.

본 발명의 X 프리즘 구성의 용도를 구현함으로써, 상술한 종래 기술의 X 큐브의 코너 큐브 효과가 방지된다. 즉, 도 3a-3b에 도시한 바와 같은 원치 않는 유형의 다수의 반사된 조사선이 각각의 조사시에 소정의 각도로 연속적으로 벗어나서, 원치 않는 빔이 공통 빔으로부터 크게 벗어나는 것을 보장하는데 충분하다. 이로 인해 원치 않는 빔이 공통 빔 경로의 외부에 있게 되고 따라서 이들 빔은 투사 스크린상으로 투사되지 않는다.

중요한 점은 조명 장치가 각각의 광 밸브상에 입사하는 원뿔형의 조사선을 제공하기 때문에, 원치 않는 조사선의 총 편차가 원뿔각의 조사선의 두 배를 초과하는 것이다.

도 8 및 도 9는 적색(측면) 채널에 대해 도 6에 도시한 유형과 같은 본 발명의 X 프리즘 구성을 이용함으로써 달성되는 원하는 조사선(실선)과 원치 않는 반사선(점선)간의 생성된 편차를 도시한다. 다른 측면 채널(청색)은 동일한 각도 편차를 나타낼 것이다.

마찬가지로, 도 10은 직진 관통 (녹색) 채널을 위한 본 발명의 X 프리즘 장치를 이용함으로써 획득된 원하는 조사선(실선)과 원치 않는 반사선(점선)간의 생성된 편차를 도시한다. 도 8 내지 도 10에서, PBS 구성요소는 이들 도면에 도시된 각도 편차에 기여하는 바가 없으므로 간략성을 위해 도시되어 있지 않음에 주의해야 한다.

의사 반사가 주요(또는 공통) 빔과 동일한 방향에 있는 도 3a-3b에 비해, 도 8 내지 도 10에 도시한 의사 반사는 주요 빔으로부터 떨어져 있다. 90°큐브로부터의 편차는 원하는 특성을 달성하는데 요구되는 것은 아님에 주의해야 한다. 앞서 도시한 바와 같이, X 프리즘을 형성하는 프리즘의 두 개의 이색성 표면의 각각에서 3°정도의 경사는 의사 반사의 12°의 편차를 생성한다. 이러한 편차는 공통 빔 경로 외부의 원치 않는 반사를 이동시키는데 충분하다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 X 프리즘 장치는 글래어, 고스트 영상 및 원치 않는 반사를 현저하게 감소시킬 수 있음과 동시에, 고해상도의 영상을 또한 제공할 수 있다.

본 발명은 특히 바람직한 실시예를 참조하여 도시되고 기술되었으나, 당업자라면 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어나지 않고 형태 및 세부사항에 있어 전술한 변형예 및 다른 변형예가 이루어질 수 있음이 이해될 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 본 발명의 X 프리즘 장치는 글래어, 고스트 영상 및 원치 않는 반사를 현저하게 감소시킬 수 있으며, 큐브의 반사 효과를 방지하여 고해상도의 영상을 제공할 수 있다.

Claims

적색, 녹색, 청색 광을 투사를 위한 공통 빔으로 재조합할 수 있는 광학적 디스플레이에서 사용하기 위한 X 프리즘 장치에 있어서,

저면과, 상기 저면에 대향하여 90°로부터의 편차를 갖는 내각과, 상기 저면에 인접하여 상이한 이색성 재료로 코팅되는 두 개의 표면을 각각 구비하는 네 개의 프리즘을 포함하며,

상기 네 개의 프리즘은 유사한 이색성 코팅재를 갖는 표면이 두 개의 교차하는 색 특유의 반사 평면을 형성하도록 배치되는

X 프리즘 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반사 평면은 주요한 조사선이 45°이외의 각에서 입사하도록 정렬되는 X 프리즘 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 반사 평면은 45°기준 방위로부터 ±3°기울어져 있는 X 프리즘 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 반사 평면은 적색, 청색 또는 녹색중 하나를 반사시키는데 특유한 X 프리즘 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 내각은 84°또는 96°인 X 프리즘 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 프리즘은 삼각형의 형상을 갖는 X 프리즘 장치.
사전결정된 경로를 따라 광을 방출할 수 있는 광원과,

상기 광 경로를 따라 상기 광원에 근접하게 배치된 자외선 및/또는 적외선을 제거하는 필터와,

상기 필터에 근접하게 배치된 조명 광학 장치와,

상기 조명 광학 장치에 근접하게 배치되고, 상기 조명 광학 장치로부터의 상기 광이 적색, 녹색, 청색 광으로 분해되는 색 분해 광학 장치와,

상기 색 분해 광학 장치에 근접하게 배치되는 광 밸브 광학 장치와,

상기 광 밸브 광학 장치에 근접하게 배치되어, 상기 적색, 녹색, 청색 광을 공통 빔으로 재조합할 수 있는 X 프리즘━상기 X 프리즘은 저면과, 상기 저면에 대향하여 90°로부터의 편차를 갖는 내각과, 상기 저면에 인접하여 상이한 이색성 재료로 코팅되는 두 개의 표면을 각각 구비하는 네 개의 프리즘을 포함하며, 상기 네 개의 프리즘은 유사한 이색성 코팅재를 갖는 표면이 두 개의 교차하는 색 특유의 반사 평면을 형성하도록 배치된다━과,

공통 광원을 수용하고 이 공통 광원을 투사할 수 있는 투사 렌즈와,

상기 투사된 공통 광원을 수용할 수 있는 투사 스크린

을 포함하는 광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 광 밸브 광학 장치는 세 개의 편광 빔 스플리터와 세 개의 광 밸브를 포함하는 광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 광 밸브는 반사 액정 광 밸브인 광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 반사 평면은 주요한 조사선이 45°이외의 각에서 입사하도록 정렬되는 광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템.
제 10 항에 있어서,

상기 반사 평면은 45°기준 방위로부터 ±3°기울어져 있는 광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 반사 평면은 적색, 청색 또는 녹색중 하나를 반사시키는데 특유한 광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 내각은 84°또는 96°인 광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 X 프리즘은 실질적으로 상기 공통 광원 빔으로부터 원치 않는 색의 광 조사선을 벗어나게 하는 광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템.
제 7 항에 있어서,

상기 프리즘은 삼각형의 형상을 갖는 광학적 디스플레이를 위한 투사 시스템.