KR20040020397A - 칼라 스크롤링을 위한 실린드리컬 렌즈 어레이 및 이를채용한 프로젝션 시스템 - Google Patents

칼라 스크롤링을 위한 실린드리컬 렌즈 어레이 및 이를채용한 프로젝션 시스템 Download PDF

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이희중
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Abstract

칼라 스크롤링을 위한 실린드리컬 렌즈 어레이 및 이를 채용한 프로젝션 시스템이 개시되어 있다.
이 개시된 실린드리컬 렌즈 어레이는, 실린더 렌즈 셀들이 무한궤도형으로 배열되어 형성되고, 회전 운동에 의해 상기 실린더 렌즈 셀들을 통과하는 광의 진행 경로가 다르게 되도록 구성되고, 프로젝션 시스템은, 광원; 실린더 렌즈셀들이 무한궤도형으로 배열되어 형성되고, 회전운동에 의해 칼라바 이미지를 스크롤링하는 실린드리컬 렌즈 어레이; 상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리하는 광분리기; 상기 광분리기와 실린드리컬 렌즈 어레이를 경유하여 입사된 광을 입력된 화상신호에 따라 화소단위로 on-off 제어함으로써 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브; 상기 라이트 밸브에 형성된 화상을 스크린에 확대 투사하기 위한 투사렌즈유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 의해, 하나의 부품으로 스크롤링을 수행할 수 있으므로 스크롤링 작용을 제어하기가 용이하고, 광경로를 단일 광경로로 줄일 수 있어 부품수를 현저히 줄일 수 있으므로 프로젝션 시스템의 소형화 및 저가화를 달성할 수 있다.

Description

칼라 스크롤링을 위한 실린드리컬 렌즈 어레이 및 이를 채용한 프로젝션 시스템 {Cylindrical lens array for scrolling color and projection system employing the same}
본 발명은 실린드리컬 렌즈 어레이 및 이를 채용한 프로젝션 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단판식 구조에서 저비용으로 광효율을 증가시키고, 콤팩트화할 수 있도록 스크롤링 방식을 개선한 실린드리컬 렌즈 어레이 및 이를 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 방법으로 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.
일반적인 단판식 프로젝션 광학계의 경우 백색 광원으로부터 조사된 광을 칼라필터를 이용하여 R,G,B 삼색으로 분리하고, 각 칼라를 순차적으로 라이트밸브로 보낸다. 그리고, 이 칼라 순서에 맞게 라이트밸브를 동작시켜 영상을 구현하게 된다. 이와 같이 단판식 광학계는 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 삼색빔으로 분리하고 이를 동시에 라이트밸브의 서로 다른 위치로 보내 준다. 그리고, 한 화소당 R,G,B 칼라가 모두 도달해야만 영상 구현이 가능하므로 특정한 방법으로 각 칼라바들을 일정한 속도로 움직여준다.
종래의 단판식 스크롤링 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 삼색빔으로 분기된다. 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 분기된다. 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(R), 녹색광(G), 청색광(B)으로 분기되어 각각에 대응되는 제1 내지 제3 프리즘(114)(135)(142)을통과하면서 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.
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 이동을 나타낸 것이다.
상기 라이트 밸브(130)에서 각 화소에 대한 on-off 신호에 따른 화상 정보를 처리하여 화상을 형성하고 이 화상이 투사렌즈(미도시)를 거쳐 확대되어 스크린에 맺힌다.
상기와 같은 방법은 각 칼라별로 광경로를 각각 사용하므로 칼라별로 광경로 보정용 렌즈를 각각 구비하여야 하고 분리된 광들을 다시 모아주기 위한 부품들이 구비되어야 하고, 각 칼라별로 부품을 따로 준비해야 하므로 광학계의 부피가 커지고, 제조 및 조립 공정이 복잡하여 수율이 떨어진다. 또한, 상기 제1 내지 제 3 프리즘(114)(135)(142)을 회전시키기 위한 3개의 모터의 구동으로 인한 소음이 크게 발생되고, 모터가 한 개 구비된 칼라휠 방식에 비해 제조비용이 증가된다.
또한, 스크롤링 방식을 이용하여 칼라화상을 구현하기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같은 칼라바를 일정한 속도로 이동시켜야 하는데, 상기 구조에서는 스크롤링을 위해 라이트밸브와 세 개의 프리즘의 동기를 맞추어야 하기 때문에 동기 제어가 어렵다. 뿐만 아니라, 상기 스크롤링 프리즘(114)(135)(142)이 원운동을 하므로 칼라 스크롤링의 속도도 일정하지 않아 화상의 질이 저하될 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 칼라바의 스크롤링을 하나의 부품으로 실행할 수 있도록 된 무한궤도형 실린드리컬 렌즈 어레이를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 순환형 실린드리컬 렌즈 어레이를 채용하여 광효율을 향상하고, 부피를 소형화한 단판식 프로젝션 시스템을 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 프로젝션 시스템을 나타낸 것이다.
도 2는 프로젝션 시스템의 칼라 스크롤링 작용을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 드럼형 실린드리컬 렌즈 어레이를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 드럼형 실린드리컬 렌즈 어레이를 채용한 프로젝션 시스템을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이의 회전 운동에 의해 칼라 스크롤링이 일어나는 과정을 나타낸 것이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 시스템에서 광경로차 보정소자에 의해 드럼 구조로 인한 광경로차가 보정되는 것을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 삼각기둥형 실린드리컬 렌즈 어레이를 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 삼각기둥형 실린드리컬 렌즈 어레이를채용한 프로젝션 시스템을 도시한 것이다.
<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>
8...렌즈셀, 10...드럼형 실린드리컬 렌즈 어레이
15...광분리기, 20...광경로차 보정소자
25,26...플라이아이렌즈, 30...릴레이 렌즈
40...라이트 밸브, 45...투사렌즈유닛
50...삼각기둥형 실린드리컬 렌즈 어레이
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이는, 실린더 렌즈 셀들이 무한궤도형으로 배열되어 형성되고, 회전 운동에 의해 칼라 스크롤링 작용을 하도록 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 렌즈 셀들이 드럼형으로 배열되거나 다각 기둥 형태로 배열될 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 프로젝션 시스템은, 광원; 실린더 렌즈셀들이 무한궤도형으로 배열되어 형성되고, 회전운동에 의해 칼라바 이미지를 스크롤링하는 실린드리컬 렌즈 어레이; 상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리하는 광분리기; 상기 광분리기와 실린드리컬 레즈 어레이를 경유하여 입사된 광을 입력된 화상신호에 따라 화소단위로 on-off 제어함으로써 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브; 상기 라이트 밸브에 형성된 화상을 스크린에 확대 투사하기 위한 투사렌즈유닛;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 광분리기는 서로 다른 각도로 기울어지게 이웃하여 배열되고, 입사광을 파장에 따라 선택적으로 투과 및 반사시키는 제1 내지 제3 다이크로익 필터를 구비한다.
상기 실린드리컬 렌즈 어레이와 상기 라이트 밸브 사이의 광경로상에 드럼형의 곡선부분에 대한 광경로차를 보정하기 위한 보정소자가 구비되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 이를 채용한 프로젝션 시스템에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이는 무한궤도형으로 형성된 것을 특징으로 한다. 무한궤도형이란 실린더 렌즈셀들이 닫힌 구조의 입체형으로 형성되어 소정 회전축을 중심으로 회전하도록 된 것을 말한다. 예를 들어, 본 발명의 제 1실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 실린더 렌즈셀(8)들이 드럼형으로 배열되어 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이는 어떠한 형태를 가지든 무한궤도형으로 회전될 수 있는 것은 모두 포함될 수 있다. 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)가 회전될 때 실린더 렌즈셀(8)들의 위치가 변하면서 이들을 통과하는 광의 위치가 주기적으로 변하므로 칼라 스크롤링을 수행할 수 있다.
다음, 상기와 같은 칼라 스크롤링을 위한 실린드리컬 렌즈 어레이를 채용한프로젝션 시스템의 구성과 작용에 대해 살펴본다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 프로젝션 시스템은 광을 조사하는 광원(도 3의 5)과, 무한궤도형의 회전운동에 의해 칼라 스크롤링을 할 수 있는 실린드리컬 렌즈 어레이(10)와, 이 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 내부에 배치되어 상기 광원(5)으로부터 조사된 광을 칼라별로 분리하는 광분리기(15)를 구비한다.
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 각도로 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.
본 발명에서는 상기 광분리기(15)를 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 내부에 배치시켜 실린드리컬 렌즈 어레이의 내부공간을 활용하므로 프로젝션 시스템의 부피를 소형화하는데 유리하다.
여기서, 상기 제1 내지 제 3 다이크로익 필터(15a)(15b)(15c)에 의해 파장별로 분리된 R,G,B 삼색빔은 서로 다른 각도로 반사되고, 예를 들어, 레드빔(R)과 블루빔(B) 각각이 그린빔(G)을 중심으로 집속되어 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)를 통과한다. 이렇게 분리된 각 칼라가 회전 운동하는 실린드리컬 렌즈 어레이(10)를 통해 스크롤링된다. 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)에 의해 스크롤링되는 빔을 라이트 밸브(40)에 의해 화상신호에 따라 처리하여 칼라 화상을 형성하고, 상기 라이트 밸브(40)에 의해 형성된 칼라 화상은 투사렌즈유닛(45)에 의해 스크린(48)에 확대투사된다.
한편, 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)와 라이트 밸브(40) 사이의 광경로상에는 제1 및 제2 플라이아이렌즈(25)(26)와 릴레이 렌즈(30)를 더 구비할 수 있다.
상기 광분리기(15)에 의해 분리된 R,G,B 삼색빔이 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 렌즈 셀(8) 단위로 입사되고, 셀단위로 입사된 광은 상기 제1 및 제2 플라이아이렌즈(25)(26)와 릴레이 렌즈(30)에 의해 라이트 밸브(40)에 세영역으로 분리되어 맺힘으로써 칼라바를 형성하도록 되어 있다. 이에 대해서는 후술하기로 하고, 여기서는 상기 제1 및 제2 플라이아이렌즈(25)(26)와 릴레이 렌즈(30)를 생략하고 도 5를 참조하여 상기 광분리기(15)와 실린드리컬 렌즈 어레이(10)를 통한 칼라 스크롤링 작용을 설명하기로 한다. 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)가 드럼형으로 되어 있어 광이 통과하는 부분이 곡선형으로 되어 있지만, 도면에서는 곡선의 일부로서 직선형으로 도시하였다.
상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)가 일정한 속도로 회전할 때, 광이 통과되는 영역의 단면을 보면 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 실린더 렌즈셀(8)들이 일정한 속도로 위 또는 아래로 직선 운동하는 것과 같은 효과를 낸다. 따라서, 상대적으로 실린드리컬 렌즈 어레이(10)를 통과하는 빔의 위치가 연속적으로 변하는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 입사광이 통과되는 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 위치가 변함에 따라 R,G,B 삼색빔이 초점을 맺는 위치가 렌즈 셀 단위로 주기적으로 변한다.
예를 들어, 처음에는 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10), 제1 및 제2 플라이아이렌즈(25)(26), 렌즈어레이(30)를 경유하여 라이트 밸브(40)에 R,G,B 순으로 칼라바가 형성된다. 이어서, 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)가 회전함에 따라 빔이 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)를 통과할 때의 렌즈면이 점진적으로 위 또는 아래로 이동됨에 따라 G,B,R 순으로 칼라바가 형성된다. 계속적으로 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)가 회전함에 따라 스크롤링되어 B,R,G 순으로 칼라바가 형성된다. 다시 말하면, 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 회전 운동에 따라 빔이 입사되는 렌즈의 위치가 변하고, 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 회전 운동이 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 단면에서의 실린더 렌즈셀(8)의 직선 운동으로 전환됨으로써 칼라바의 위치가 주기적으로 순환되어 스크롤링이 이루어진다. 이와 같은 스크롤링이 주기적으로 진행되면서 상기 라이트 밸브(40)에서 화소단위로 on-off 스위칭됨에 따라 칼라 화상이 구현된다.
본 발명에 따른 프로젝션 시스템은 단판식이면서 입사광을 모두 사용하므로 기존에 칼라휠을 사용하는 단판식 구조에 비해 광효율이 크게 향상된다. 또한, 3판식과 같은 높은 광효율을 얻을 수 있는 한편, 3판식에 비해 프로젝션 시스템의 부피를 현저히 소형화할 수 있다.
상기와 같이 스크롤링 작용을 구현하는데 있어서, 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 회전 방향을 변경할 필요 없이 계속 한 방향으로 회전시키므로 연속성과 일관성을 유지할 수 있고, 하나의 실린드리컬 렌즈 어레이를 통해 스크롤링을 구현하므로 상기 라이트 밸브(40)의 동작 주파수와 동기를 맞추는데 유리하다.
예를 들어, 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 실린더 렌즈셀(8)의 개수는 상기 라이트 밸브(40)의 동작 주파수와 동기를 맞추기 위해 조절될 수 있다. 즉, 라이트 밸브(40)의 동작주파수가 빠르면 더 많은 렌즈셀을 구비함으로써 실린드리컬 렌즈 어레이의 회전 속도는 일정하게 하면서 스크롤링 속도를 더 빠르게 조절할 수 있다.
또 다른 방법으로, 실린드리컬 렌즈 어레이의 렌즈셀의 개수는 동일하게 유지하고 실린드리컬 렌즈 어레이의 회전 주파수를 높임으로써 라이트 밸브의 동작주파수와 동기를 맞출 수 있다. 예를 들어, 라이트 밸브(40)의 동작주파수가 960Hz일 때, 즉 1프레임당 1/960초로 동작하고, 1초에 960 프레임을 재생할 때, 실린드리컬 렌즈 어레이는 다음과 같이 구성될 수 있다. 실린드리컬 렌즈 어레이(10)가 1회 회전시 32프레임을 재생한다고 할 때, 1초에 960 프레임을 재생하기 위해서는 1초에 30번 회전되어야 한다. 즉, 실린드리컬 렌즈 어레이(10)를 60초에 1800회 회전시켜야 하므로 1800rpm의 회전속도로 회전된다. 또한, 라이트 밸브의 동작주파수가 0.5배로 증가하여 1440Hz로 동작할 때에는 이 동작주파수와 동기를 맞추기 위해 실린드리컬 렌즈 어레이를 2700rpm의 회전속도로 회전시킨다.
한편, 상기 광원(5)으로부터 조사된 광은 상기 광분리기(15)에 의해 R,G,B 삼색빔으로 분리되어 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)에 입사된 후, 상기 제1 플라이아이렌즈(25)에 맺힌다. 이때, 상기 제1 플라이아이렌즈(25)는 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 초점면에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)의 렌즈셀(8)과 상기 제1 및 제2 플라이아이렌즈(25)(26)의 렌즈셀(22)들은 1:1 대응되도록 구성된다. 즉, 실린드리컬 렌즈 어레이의 한 렌즈셀(8)을 통과한 광은 제1 및 제2 플라이아아렌즈(25)(26)의 한 렌즈셀(22)에 입사되도록 구성된다. 상기 제1 플라이아이렌즈(25)에 칼라별로 집광된 후 상기 제2 플라이아이렌즈(26)와 릴레이 렌즈(30)를 경유하여 라이트 밸브(40) 상면에 칼라별로 중첩되어 결상됨으로써 라이트 밸브(40)의 세영역에서 R,G,B 삼색의 칼라바가 형성된다.
한편, 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)가 드럼형으로 형성되어 있어 광이 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)를 통과하는 부분을 보면 정확하게 직선을 이루지 못하고 곡선을 이루게 된다. 이와 같이 광이 통과하는 부분의 단면이 곡선으로 되어 있으면 광의 중심부분과 외곽부분에서 상기 제1 플라이아이렌즈(25)에 이르는 거리가 달라지기 때문에 광이 통과하는 렌즈셀의 위치에 따라 초점을 맺는 위치가 약간씩 달라질 수 있다. 따라서, 이러한 광경로차를 보정하기 위한 보정 소자(20)가 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(10)와 제1 플라이아이렌즈(25) 사이의 광경로 상에 배치되는 것이 바람직하다. 상기 광경로차 보정 소자(20)는 고굴절률을 갖는 것으로 각 광로의 경로차 만큼 다른 길이를 갖도록 형성하여 보정할 수 있다. 보정소자(20)의 굴절률이 높을수록 그 길이를 짧게 제작할 수 있다. 이때 발생하는 수차는 보정소자의 입사면의 곡률을 조절하여 보정할 수 있다.
도 6a는 렌즈셀(8)이 광축에 대해 기울어져 있는 경우를 도시한 것으로, 렌즈셀(8)의 광경로차를 보정하기 위한 보정소자(20')를 구비하여 결상시킨 것이다. 도 6b는 렌즈셀(8)이 광축에 대해 직각으로 위치한 경우를 도시한 것으로, 이때에는 광경로차가 발생되지 않는다. 도 6a와 도 6b를 비교해 볼 때 결상면(I)에 결상되는 초점의 위치가 상기 보정소자(20')에 의해 보정되었음을 보여주는 것이다.
다음, 본 발명의 제2 실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이 및 이를 채용한 프로젝션 시스템에 대해 설명한다.
본 발명의 제2실시예에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이는 입체형의 무한궤도형으로 형성되되, 다각 기둥 형태로 형성될 수 있다. 다각 기둥 형태의 일예로 도 7에 도시된 바와 같이 삼각 기둥 형태의 실린드리컬 렌즈 어레이(50)가 가능하다. 미설명 부호 53은 실린드리컬 렌즈 어레이가 회전될 수 있도록 지지하기 위한 롤러들을 나타낸다. 여기서는 삼각 기둥 형태를 예시하였지만, 4각 기둥, 5각 기둥 형태 등 다양하게 형성하는 것도 가능하다. 실린드리컬 렌즈 어레이(50)를 구성하는 렌즈셀(51)들은 실린드리컬 렌즈 어레이(50)의 회전축 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성된 실린드리컬 렌즈 어레이를 회전운동시킴으로써 칼라 스크롤링을 수행할 수 있다.
상기와 같은 삼각 기둥 형태의 실린드리컬 렌즈 어레이(50)를 이용하여 칼라 스크롤링을 수행하여 칼라 화상 구현을 할 수 있는 프로젝션 시스템을 도 8에 도시하였다. 여기서, 도 4에서와 동일한 참조부호를 사용한 부재는 실질적으로 동일한 구성 및 동일한 작용을 하는 것으로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 실린드리컬 렌즈 어레이(50) 내부에 입사광을 칼라별로 분리하는 광분리기(15)가 구비되고, 이 광분리기(15)에 의해 분리된 R,G,B 삼색빔이 상기 실린드리컬 렌드 어레이(50)를 통과하여 각각 다른 위치에 초점을 맺는다. 이때, 상기 광분리기(15)에 의해 분리된 빔이 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(50)를 통과하는 부분은 실린드리컬 렌즈 어레이의 일부이다. 빔이 통과하는 상기 실린드리컬 렌즈 어레이 부분(50a)은 직선 형태가 되도록 배치하는 것이 좋다. 그러면, 상기 광분리기(15)에 의해 분리된 R,G,G 삼색빔이 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(50)의 직선 어레이 부분(50a)을 통과한 후 상기 제1 플라이아이렌즈(25)에 입사될 때 광경로차가 발생되지 않으므로 광경로차 보정 소자가 별도로 구비될 필요가 없다.
상기 실린드리컬 렌즈 어레이가 삼각 기둥 형태일 때뿐만 아니라 4각 기둥 형태이거나 5각 기둥 등의 다각 기둥 형태일 때에도 상기 광분리기(15)에 의해 색분리된 빔이 통과되는 부분이 직선 형태가 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
상기 실린드리컬 렌즈 어레이(50)를 통과한 광은 칼라별로 각각 다른 위치에 초점을 맺고, 제1 및 제2 플라이아이렌즈(25)(26)에 의해 셀단위로 1:1 전송된 다음 릴레이 렌즈(30)를 경유하여 라이트 밸브(40)의 세영역에 나뉘어 칼라별로 결상된다. 그리고, 상기 실린드리컬 렌즈 어레이(50)가 회전됨에 따라 라이트 밸브(40)에 맺히는 칼라바 이미지가 주기적으로 스크롤링되어 칼라 화상을 구현한다.
본 발명에 따른 실린드리컬 렌즈 어레이에 의하면 하나의 부품으로 스크롤링을 수행할 수 있으므로 스크롤링 작용을 제어하기가 용이하고, 광경로를 단일 광경로로 줄일 수 있어 부품수를 현저히 줄일 수 있으므로 프로젝션 시스템의 소형화 및 저가화를 달성할 수 있다.
또한, 실린드리컬 렌즈 어레이를 무한 궤도형으로 구성하여 회전 운동에 의해 용이하게 칼라 스크롤링을 구현할 수 있으며, 칼라 스크롤링의 연속성과 일관성을 유지할 수 있고, 칼라바의 스크롤링 속도를 일정하게 유지할 수 있다.
더욱이, 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 삼색빔을 스크롤링하여 칼라 화상을 구현하므로 3판식과 같은 광효율을 얻을 수 있다.

Claims (10)

  1. 실린더 렌즈 셀들이 무한궤도형으로 배열되어 형성되고, 회전 운동에 의해 상기 실린더 렌즈 셀들을 통과하는 광의 진행 경로가 다르게 되도록 구성된 것을 특징으로 하는 실린드리컬 렌즈 어레이.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈 셀들이 드럼형으로 배열된 것을 특징으로 하는 실린드리컬 렌즈 어레이.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 렌즈 셀들이 다각 기둥 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 실린드리컬 렌즈 어레이.
  4. 광원;
    실린더 렌즈셀들이 무한궤도형으로 배열되어 형성되고, 회전운동에 의해 칼라바 이미지를 스크롤링하는 실린드리컬 렌즈 어레이;
    상기 광원으로부터 조사된 광을 파장에 따라 분리하는 광분리기;
    상기 광분리기와 실린드리컬 렌즈 어레이를 경유하여 입사된 광을 입력된 화상신호에 따라 화소단위로 on-off 제어함으로써 칼라 화상을 형성하는 라이트 밸브;
    상기 라이트 밸브에 형성된 화상을 스크린에 확대 투사하기 위한 투사렌즈유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 실린드리컬 렌즈 어레이의 렌즈 셀들이 드럼형으로 배열된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 실린드리컬 렌즈 어레이의 렌즈 셀들이 다각 기둥 형태로 배열된 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  7. 제 4항 내지 제 6항 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 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  8. 제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원으로부터 조사된 광이 상기 광분리기 및 실린드리컬 렌즈 어레이를 경유하여 칼라별로 분리되어 맺힌 후 상기 실린드리컬 렌즈 어레이의 렌즈셀에 대해 1:1 대응되게 전송되도록 하는 제1 및 제2 플라이아이렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 2플라이아이렌즈와 라이트 밸브 사이의 광경로상에 배치되어 상기 제2플라이아이렌즈를 통과한 광을 상기 라이트 밸브에 칼라에 따라 구분된 영역별로 집속시키기 하기 위한 릴레이렌즈가 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 실린드리컬 렌즈 어레이와 상기 라이트 밸브 사이의 광경로상에 드럼형의 곡선부분으로 인한 광경로차를 보정하기 위한 보정소자가 구비되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
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