KR20060084356A

KR20060084356A - 2ｄ/3ｄ 데이터 프로젝터

Info

Publication number: KR20060084356A
Application number: KR1020057019706A
Authority: KR
Inventors: 믹코 페테리 알라사아렐라; 익카 안테로 알라사아렐라
Original assignee: 업스트림 엔지니어링 오와이
Priority date: 2003-04-16
Filing date: 2004-04-01
Publication date: 2006-07-24
Also published as: KR20070092330A; US7270428B2; TWI238286B; TW200426494A; JP2006527392A; US20060215129A1; JP2008046621A; WO2005034523A1; EP1614299A1

Abstract

본 발명의 방법은 2D/3D 데이터 프로젝터에 관한 것으로서, 상기 프로젝터는: 투사되어야 하는 이미지를 가지는 적어도 하나의 마이크로 디스플레이; 적어도 하나의 광 소스 칩을 구비하는 적어도 하나의 소스 유니트로서, 상기 소스 유니트는 적어도 하나의 비임 형성 구성 요소를 더 구비하고, 상기 적어도 하나의 비임 형성 구성 요소는 3 차원 구성으로 배치된 복수개의 표면들을 구비하며, 상기 복수개의 표면들중 적어도 하나는 마이크로 구조의 광학부를 구비하는, 소스 유니트; 및, 마이크로 디스플레의 이미지를 목표물상으로 투사하기 위한 포커싱 광학 유니트;를 구비한다.

Description

2Ｄ/3Ｄ 데이터 프로젝터{2D/3D data projector}

본 발명은 프로젝션에 의해 이미지를 투사하기 위한 장치에 관한 것이다.

소비자가 요구하는 이동 장치의 현재 추세는 이동 전화, 휴대용 디지털 장치(PDA), 음악 및 비디오 연주기, 랩탑 PC, 헤드 장착 디스플레이와 같은, 보다 작은 휴대용 장치들을 지향한다. 크기가 작아지고 기능이 많아지기 때문에, 매우 작은 장치들로 충분히 큰 시각적 이미지를 나타내는데 대한 기본적인 문제점이 있다. 고정된 스크린의 크기는 장치 자체의 크기를 증가시키지 않고는 커질 수 없기 때문에, 소형 장치들로부터 시각적인 이미지를 편리하게 제공하는 유일한 합리적인 방법은 데이터 프로젝터(data projector)를 이용하여 이미지를 투사하는 것이다. 그러나, 현재의 데이터 프로젝터들은 크기가 크고 본질적으로 효과적이지 않다.

상업적으로 이용되고 있는 데이터 프로젝터들은 고강도의 광대역 광 소스를 이용하는데, 예를 들면 백열 전구들이나 아크 램프들 같은 것이다. 이러한 광 소스들은 원래 낮은 효율을 가지며 열을 발생시켜서, 다량의 에너지를 소비하고 냉각 시스템을 필요로 한다. 데이터 프로젝터의 광 소스로서 LED 를 사용하는 것이 또한 제안되었다. 그러나, 이러한 해법은 충분한 광 효율을 가지지 않는다. 이러한 시스템들에서, 광 소스는 불량한 외적 효율을 가지며, 더욱이, 광의 대부분이 집속에서 손실된다. 둘째, 이러한 해법들은 높은 동력 소모와 함께 여전히 크기가 크고 고가이며, 널리 사용되는 배터리 기술로는 작동될 수 없다.

이미지 프로젝션에서 많은 관중들에 대한 관점에서의 다른 문제점은 3 차원(3D) 투사의 문제이다. 현재의 데이터 프로젝터들은 본질적으로 완전 칼러의 3D 이미지들을 나타낼 수 없으며, 그렇게 하도록 설계된 특별한 장치들은 비싸고 희귀하다. 미디어 산업은 3D 가 가능한 장치들이 통상적으로 사용되기만 한다면 3D 영화, 게임 및 다른 연예물의 제공을 증가시킬 것이다.

본 발명의 목적은 소형이고, 저렴하며, 동력 소모가 적으며, 2 차원(2D) 및 3 차원 이미지들 모두가 가능한 향상된 데이터 프로젝터를 제공하는 것이다. 본 발명의 일 특징에 따라서 데이터 프로젝터가 제공되는데, 데이터 프로젝터는: 이미지가 투사되게 하는 적어도 하나의 마이크로 디스플레이; 적어도 하나의 광 소스 칩(light source chip)을 구비하는 적어도 하나의 소스 유니트(source unit)로서, 상기 소스 유니트는 적어도 하나의 비임 형성 성분을 더 구비하고, 상기 적어도 하나의 비임 형성 성분은 3 차원 구성으로 배치된 복수개의 표면들을 구비하고, 상기 복수개의 표면들중 적어도 하나는 마이크로 구조의 광학부들을 구비하는, 적어도 하나의 소스 유니트; 및, 마이크로 디스플레이의 이미지를 목표물(target)로 투사하기 위한 포커싱 광학 유니트(focusing optical unit)를 구비한다.

본 발명의 바람직한 구현예들은 종속항들에 설명되어 있다.

본 발명의 방법과 시스템은 몇가지 장점들을 제공한다. 데이터 프로젝터는 우수한 전력 효율을 가지며 프로젝터의 이미지는 균일한 휘도를 가진다. 데이터 프로젝터는 작은 크기로 만들어지고, 중량이 가벼우며 내구성이 있다. 데이터 프로젝터는 2D 및 3D를 나타낼 수 있으며, 사용자는 자유롭게 2D 와 3D 사이에서 변환할 수 있다.

다음에 있어서, 본 발명은 바람직한 구현예들과 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다.

도 1a 는 통상적인 광학 장치를 가진 마이크로 디스플레이 조명을 도시한다.

도 1b 는 본 발명에 따른 광학 장치를 가진 마이크로 디스플레이 조명을 도시한다.

도 2a 는 통상적인 광학 장치를 가진 비임 다이버전스(beam divergence)를 도시한다.

도 2b 는 본 발명의 광학 장치를 가진 비임 다이버전스를 도시한다.

도 3a 는 광 소스와 일체화된 비임 형성 구성 요소를 나타낸다.

도 3b 는 비임 형성 구성 요소가 사용되지 않을 때 빛의 자취를 나타낸다.

도 3c 는 광 소스와 일체화된 비임 형성 구성 요소의 단면을 도시한다.

도 3d 는 광 소스와 일체화된 비임 형성 구성 요소의 단면을 도시한다.

도 3e 는 광 소스와 일체화된 비임 형성 구성 요소의 단면을 도시한다.

도 3f 는 광 소스와 일체화된 비임 형성 구성 요소의 단면을 도시한다.

도 3g 는 비임 형성 구성 요소의 다른 구현예를 도시한다.

도 3h 와 도 3i 는 도 3g에서 도시된 마이크로 구조의 구현예를 도시한다.

도 4a 는 투과 LCD 마이크로 디스플레이를 가진 단일 칼러 프로젝터를 도시한다.

도 4b 는 반사 DMD 마이크로 디스플레이를 가진 칼러 프로젝터를 도시한다.

도 4c 는 반사 LCoS 마이크로 디스플레이를 가진 단일 칼러 프로젝터를 도시한다.

도 5 는 2D/3D LCD 프로젝터를 도시하며, 여기에는 편광 상태가 사용된다.

도 6 은 2D/3D LCoS-프로젝터를 도시하며, 여기에는 편광 상태가 사용된다.

도 7 은 LCD 프로젝터를 도시하며, 여기에는 편광 상태가 사용된다.

도 8 은 LCoS 프로젝터를 도시하며, 여기에는 편광 상태들이 사용된다.

도 9a 는 X-큐브(cube) 비임 결합기를 가진 칼러 프로젝터를 도시한다.

도 9b 는 이색성(dichroic) 미러 비임 결합기를 가진 칼러 프로젝터를 도시한다.

도 10a 는 비임 안내 구성 요소와 3 개의 소스 유니트를 가진 칼러 프로젝터를 도시한다.

도 10b 는 비임 안내 구성 요소와 하나의 소스 유니트를 가진 칼러 프로젝터를 도시한다.

도 11 은 X-큐브 비임 결합기와 LCD 마이크로 디스플레이를 가진 2D/3D 칼러 프로젝터를 도시하며, 여기에는 모두 편광 상태가 이용된다.

도 12 는 X-큐브 비임 결합기와 LCoS 마이크로 디스플레이를 가진 2D/3D 칼 러 프로젝터를 도시하며, 여기에는 모두 편광 상태가 이용된다.

도 13 은 X-큐브 비임 결합기와 LCD 마이크로 디스플레이를 가진 칼러 프로젝터를 도시하며, 여기에는 모두 편광 상태들이 이용된다.

도 14a 는 X-큐브 비임 결합기와 LCoS 마이크로 디스플레이를 가진 칼러 프로젝터를 도시하며, 여기에는 모두 편광 상태들이 이용된다.

도 14b 는 X-큐브 비임 결합기와 LCoS 마이크로 디스플레이를 가진 2D/3D 칼러 프로젝터를 도시하며, 여기에는 모두 편광 상태들이 이용된다.

도 14c 는 X-큐브 비임 결합기와 LCoS 마이크로 디스플레이를 가진 2D/3D 칼러 프로젝터를 도시하며, 여기에는 모두 편광 상태들이 이용된다.

도 15 는 하나의 소스 유니트와 LCoS 마이크로디스플레이를 가진 칼러 프로젝터를 도시하며, 여기에는 모두 편광 상태들이 이용된다.

도 16 은 이색성 미러 비임 결합기와 LCoS 마이크로 디스플레이를 가진 칼러 프로젝터를 도시하며, 여기에는 모두 편광 상태들이 이용된다.

도 17 은 직렬의 조명이 사용된 칼러 프로젝터의 구현예를 도시한다.

도 18 은 3D 칼러 프로젝터를 도시하며, 편광 상태들이 각각의 눈에 대한 수직의 편광 필터를 가지는 안경을 통해서 보이는 분리된 이미지들을 가지도록 편광 상태들이 이용된다.

프로젝터의 효율은 다음과 같은 손실에 의해 손상된다. (광대역 소스들이 사용되는 경우의) 스펙트럼 손실, 소스의 불량한 내부 효율에 기인한 손실, (예를 들 면 LED 들을 가지는) 소스의 불량한 내부 효율에 기인한 손실, 광 집속 손실 (집속 손실), (수개의 광 비임들이 결합될 경우의) 결합 손실, 칼러 분리 손실 (광을 레드, 그린 및 블루 성분들로 분리하도록 사용된 이색성 미러에서의 손실), (LC-마이크로 디스플레이가 사용되는 경우의) 편광 손실, 예를 들면 불량한 충전 인자(fill factor)(픽셀들 사이의 간극들)에 기인한 마이크로 디스플레이 자체에서의 반사 또는 투과 손실, (예를 들면 X-큐브 또는 이색성 미러를 사용할 때의) 칼러 결합 손실 및, 투사 렌즈에서의 손실 (렌즈 표면상에서의 반사 손실)들이 그것이다.

광 손실이 모든 면에서 최소화되어야 하는 것은 극히 중요하다. 또한 광 소스의 내부 및 외부 양자(quantum) 효율을 최대화할 수 있는 것도 소망스럽다. 광은 단지 공간상의 모듈레이터로서의 기능을 하는 마이크로 디스플레이의 활성 부위로 지향되어야 한다. 광학적 구성 요소과 마이크로 디스플레이에서의 손실은 최소화되어야 한다.

백열 전구 및 아크 램프들이 광 소스로서 사용될 때 스펙트럼 손실이 발생된다. 이들은 매우 넓은 파장 대역을 가진 광을 방사하며 대부분의 전력이 열로 변환된다. 예를 들면 LED (발광 다이오드)를 사용함으로써 이러한 문제가 회피될 수 있는데, 이는 필요한 파장 대역들(레드, 그린, 블루)에 대해서만 광을 발생시킬 수 있기 때문이다.

LED 들의 전체 효율은 내부 양자 효율 및 외부 효율에 달려 있다. 내부 양자 효율의 정의는 소자내에서 발생되는 양자의 수에 대한 외부 회로내에서 흐르는 전자의 수의 비율이다. 외부 양자 효율은 내부적으로 발생된 양자들의 수에 대한 LED 로부터 조사된 양자들의 수의 비율을 의미한다. 내부 양자 효율은 LED 칩의 특정 재료, 파장 및 구조로써 거의 100 % 일 수 있고, 예를 들면 99 % 이다. 그러나, 발생된 광의 커다란 부분은 반도체로부터 결코 방사되지 않으며, 그러나 LED 칩 자체 안으로 흡수된다. 이는 LED 칩과 주위 물질 사이의 커다란 굴절율 차이 때문에 발생되며, 이는 대부분의 광이 전체적인 내부 반사에 의해 칩 안에 갇히게 한다. 외부 효율은 통상적인 LED 들에 대하여 1 (4n²)

1/50 (여기에서 n=3.5 는 반도체의 굴절률이다) 정도로 불량할 수 있다. 보다 세련된 LED 디자인들은 내부 광의 보다 큰 부분들이 탈출할 수 있는 특징들을 구비한다. 이러한 특징들은 LED 에 걸친 반구형 또는 원추형 반도체 돔(domes), 표면을 거칠게 하는 것, 투명한 기판들과 상부판(superstrate), 그리고 양자 재순환들을 포함한다. 공명-공동(resonant cavity) LED 들은 고성능 공명기에서 자발적인 방사의 양자 전자역학적인 향상을 이용한다. 이러한 방법들은 최대 30 % 의 외부 효율을 가능하게 하는데, 이는 여전히 최적의 경우 미만이다. 다른 제안된 방법은 반도체 칩을 도립의 절두 피라미드 형태로 절단하는 것인데, 그에 의해서 55 % 의 외부 효율들이 달성되었다.

광 집속 효율은 불량한 외부 효율과 함께 프로젝터 시스템에서 가장 심각한 광 손실들중 하나를 나타낸다. LED 로부터 방사되는 대부분의 광은 내부 전반사에 기초한 반사기나 또는 볼록 렌즈, 또는 금속화된 반사기들을 사용함으로써 집속될 수 있다. 통상적으로 이것은 원형의 대칭을 가지는 상대적으로 집약적인 비임을 형성한다. 그러나, 원형의 비임은 마이크로 디스플레이가 사각형의 형상을 가질 수 있기 때문에 이상적인 것은 아니다. 이러한 형상의 차이 때문에 광의 커다란 부분이 손실된다. 이러한 해법들은 또한 배경이 흐려지는(vignetting) 단점이 있는데, 즉, 광의 강도는 마이크로 디스플레이에 걸쳐서 고르지 않다. 더욱이, 현존의 광 수집과 집속 기술을 사용함으로써, 비임의 집속은 전체적인 광 시스템에 대하여 최적화되지 않을 수 있다.

통합 손실(integration loss), 칼러 분리 손실 및 칼러 결합 손실들은 실제로 향상시키는 것이 곤란하다. 이들은 이색성 미러, X 큐브들 및 비임 스프리터를 주의 깊게 선택함으로써 최소화될 수 있다. LCD 또는 LCoS 마이크로 디스플레이들을 사용할 때, 편광 손실들이 현저하여 50 % 를 넘는 손실을 초래한다. 이러한 손실의 일부는 광원과 마이크로 디스플레이 사이에 편광 콘버터를 사용함으로써 회피될 수 있다 (JP2003287719). 마이크로 디스플레이는 예를 들면 불량한 충전 인자 (인자들 사이의 갭들)에 기인하여, 마이크로 디스플레이 유형, 변조율, 마이크로 디스플레이 자체에서의 반사 및 산란에 따른 내부 손실을 가진다. LCD 마이크로 디스플레이를 사용할 때, 불량한 충전 인자에 기인한 손실은 통상적으로 20 % 내지 40 % 사이이다. 불량한 충전 인자에 기인한 손실들은 활성 픽셀 부위를 통하여 광을 안내하는 액정 패널 이전에, 그리고 선택적으로는 액정 패널 이후에 소위 마이크로 렌즈 어레이(MLA)를 적용함으로써 감소될 수 있다. LCoS 및 DMD 마이크로 디스플레이들은 실질적으로 LCD 마이크로 디스플레이들 보다 우수한 충전 인자(fill factor)들을 가진다.

투사 렌즈들에서의 손실은 반사 방지 코팅 렌즈들을 사용함으로써 최소화될 수 있다. 이는 이러한 손실을 감내할 것인가 또는 보다 값비싼 렌즈를 사용할 것인가의 여부에 대한 비용의 문제이다.

소스 칩(source chips)

본 발명의 데이터 프로젝터는 하나 또는 그 이상의 협소한 밴스 소스 칩들을 구비할 수 있는데, 이는 가시 영역에서 작동한다. 소스 칩들은 예를 들면 LED, OLED 또는 퀀텀-웰(quantum-well) LED 칩들이나, 또는 다른 유사한 것들을 구비할 수 있다. 각각의 협소 대역 소스 칩의 대역은 전체 가시 영역(400nm...750nm)에 비교하여 좁은데, 예를 들면 대역폭은 1 나노미터로부터 150 나노미터 이상으로 변화할 수 있으며, 특히 대역폭은 10 nm 로부터 50 nm 일 수 있다. 데이터 프로젝터에는 하나 또는 그 이상의 소스 칩들이 제공될 수 있는데, 이들은 모두 같은 파장 대역을 가진 광을 방사한다. 칼러 프로젝터에서 소스 칩들은 광에 상이한 대역을 공급한다. 통상적으로 소스 칩들은 함께 광에 레드, 그린 및, 블루를 제공할 수 있다.

소스 유닛(source unit):

본 발명의 프로젝터는 하나 또는 그 이상의 소스 유니트를 구비한다. 소스 유니트는 혁신적인 비임 형성 구성 요소와 함께 일체화된 하나 또는 그 이상의 소스 칩들을 구비한다. 비임 형성용 구성 요소의 기능은 소스 칩의 외부 효율을 상승시키는 것이며, 특별하게 디자인된 강도 분포와 다이버전스(divergence) 각도를 외 부 결합된 비임에 제공하는 것이다.

비임 형성용 구성 요소는 균일한 조명을 마이크로 디스플레이에 제공한다. 도 1a 는 LED 와 같은 광 소스(102)가 종래의 광학 장치(도 1에는 미도시)들과 사용될 때 마이크로 디스플레이(104)상의 조명 비임(106)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 광(106)의 실질적인 부분은 마이크로 디스플레이(104)에 부딪히지 않는다. 더욱이, 조명은 균일하지 않으며 (상이한 해칭을 사용하여 도시된) 흐려지는 현상이 있다.

도 1b 는 그 일부에서 본 발명의 소스 유니트(108)가 사용될 때 마이크로 디스플레이(104)상에 조명 비임(110)을 도시한다. 비임(110)의 형상은 그것이 적절하게 마이크로 디스플레이(104)를 채우도록 거의 직사각형이다. 더욱이, 마이크로 디스플레이는 흐려짐 현상이 최소화되도록 균일하게 조명된다.

광학 시스템에서의 광 손실을 고려하여, 가장 중요한 파라미터는 에탄듀(etendue)이다. 임의 형상의 표면에 대하여, 전체적인 형태에서의 에탄듀는 굴절률(n₁)을 가진 물질로부터 오는 광으로서 정의된다.

여기에서 n₁ 및 n₂ 는 물질의 굴절율이고, dA 는 표면상의 미분 면적 요소이고,

는 dA 에 해당하는 표면 수직 벡터이고, dΩ 는 미분 입체 각도 요소이 고, 그리고

는 dΩ 에 해당하는 중심 방향 벡터이다.

전체적인 광학 시스템을 통한 에탄듀의 보존은 광학 시스템이 손실이 없다는 것을 의미한다. 더욱이, 에탄듀는 그 어떤 광학적인 구성에 의해서도 감소될 수 없다. 따라서, 특정의 구성 요소에서 에탄듀가 가능한 한 작게 증가하도록 광학 시스템을 설계하는 것이 중요하다.

표면을 통한 전체적인 플럭스는 다음과 같이 계산될 수 있다.

여기에서

은 위치

,방향

에 대한 표면의 조도이다.

소형의 휴대용 프로젝터의 적용예에서는 프로젝터가 충분히 작게 되도록 하기 위하여 가장 작은 마이크로 디스플레이들이 사용되어야 한다. 이러한 제한은 통상적으로 대각선 범위가 0.5 cm 내지 1.5 cm 인 마이크로 디스플레이에 이르게 한다. 이러한 소형의 마이크로 디스플레이들의 에탄듀는 LED 칩 자체의 원래 에탄듀에 상대적으로 근접한다. LED 칩들을 위한 상업적으로 이용 가능한 광 수집 및 집속 구조들은 원래의 LED 칩의 에탄듀를 충분히 잘 보존하지 않으며 광의 실질적인 양이 손실됨으로써 그것이 마이크로 디스플레이에 부딪히지 않고, 더욱이 나머지 광은 너무 넓은 개방 각도를 가질 수 있다. 너무 넓은 개방 각도는 광의 손실을 야기하는데, 이는 광의 일부가 광학적 부위의 밖으로 전파되고, 또한 LCD, LCoS, 편광 비임 스플리터, 필터등에서의 손실이 증가하는 개방 각도와 함께 증가하기 때문 이다. 개방 각도가 많은 프로젝터 구성에서 증가할 때 콘트라스트 비율도 감소된다.

도 2a 및 도 2b 는 주의 깊게 설계된 비임의 다이버전스 각도의 분포에 대한 영향을 나타낸다. 도 2a 는 현존하는 광 집속 구조를 가진 통상적인 상황을 나타낸다. 가장 효율적인 프로젝터의 구성들은 소스 유니트(202)와 마이크로디스플레이(204) 사이 및/또는 마이크로 디스플레이(204) 및 포커싱 목적물(205) 사이에 일부의 광학 구성 요소(210)를 필요로 한다. 도 2a에서 알 수 있는 바와 같이, 비임 다이버전스는 만일 마이크로 디스플레이의 크기 및/또는 목적물과 다른 광학 구성 요소들의 크기가 증가하지 않는다면 회피될 수 없는 실질적인 손실을 야기한다.

도 2b 는 본 발명의 소스 유니트(208)를 가지는 상황을 나타낸다. 소스 칩의 에탄듀는 실질적으로 보다 잘 보존된다. 더욱이, 다이버전스 각도 분포는 프로젝터의 전체 길이에서 손실이 최소화되도록 설계된다. 마이크로 디스플레이(204), 편광 구성 요소, X-큐브, 이색성 미러, 렌즈, 회절 요소등에서의 투과 손실들이 감소된다. 한가지 혁신의 주요 장점은 비임의 개방 각도가 최소화되어서 다른 광학 구성 요소들에서 종래의 해법보다 작은 손실에 이르게 되는 것이다.

본 발명의 소스 유니트는 마이크로 디스플레이의 요건을 충족시키기 위하여, 그러나 동시에 전체적인 비임 다이버전스를 감소시키기 위하여, 입력 비임의 강도와 각도 분포를 변형시키는 이상적인 에탄듀와 전체 플럭스의 보존 구성 요소에 근접하는 것이다. 주요 디자인 원리는 개별의 구성 요소들에 대한 특별한 요건들이 가능한 한 잘 충족되는 것이지만, 가능한 한 크게 에탄듀가 보존되는 것이다. 최적 화 파라미터들은 프로젝터의 매 지점에서 면적, 광 강도 분포, 각도, 비임 다이버전스를 구비한다. 장점의 주요 수치는 "광학 소스들에 의해 소비된 전력으로 분할된 프로젝터 밖의 플럭스"의 비율이다. 또한 제 2 의 판단 기준이 있는데, 조명 균일도와 콘트라스트와 같은 것이다. 선행의 방정식들은 설계에 있어서 많은 최적화 가능성을 허용한다.

본 발명의 소스 유니트는 비임 형성 구성 요소와 통합된 하나 또는 그 이상의 소스 칩들을 구비한다. 소스 유니트의 일 구현예는 비임 형성 구성 요소와 통합된 하나의 소스 칩을 구비한다. 소스 유니트의 다른 구현예는 몇 개의 소스 칩들을 구비하는데, 그 각각은 광에 같은 파장 대역을 제공하고, 각각 그 자체의 비임 형성 구성 요소와 통합된다. 비임 형성 구성 요소들은 비임들이 함께 소망의 비임을 형성하도록 디자인된다. 이들 소스의 서브 유니트들은 특정한 장치의 조립체들에서 장점이 있을 수 있는 단일 유니트를 구비할 수 있도록 단일의 유니트에 통합된다. 결합된 비임 형성 구성 요소들은 전체 유니트의 성능을 향상시키는 공통의 비임 형성 구성 요소를 더 가질 수 있다.

소스 유니트의 다른 구현예는 하나 이상의 협소한 대역의 소스들을 구비하는데, 이들의 일부 또는 각각은 상이한 좁은 파장 대역을 가지고 작동한다. 통상적으로 소스 유니트는 예를 들면 레드, 그린, 블루의 LED 들을 구비한다. 각각의 소스는 비임 형성 구성 요소와 통합된다. 비임 형성 구성 요소들은 비임들이 함께 소망의 비임을 형성하도록 설계된다. 이들 소스의 서브 유니트들은 그들이 단일의 유니트를 구비하도록 단일 유니트 안으로 통합될 수 있다. 예를 들면, 레드, 그린 및 블루 칼러를 가진 2 개의 LED 가 있도록 소스 유니트가 6 개의 LED 칩들을 구비할 수 있다. 결합된 비임 형성용 구성 요소들은 전체 유니트의 성능을 향상시키는 공통의 비임 형성용 구성 요소를 더 가질 수 있다.

본 발명의 소스 유니트에서, 소스 칩은 비임 형성 구성 요소와 통합된다. 이는 소스 칩이 실질적으로 투명한 물질로 둘러싸인다는 것을 의미한다. 소스 칩의 구조에 따라서, 상이한 굴절률을 가진 부분들을 구비할 수 있다. 투명 물질의 굴절률은 칩과 투명 물질의 경계로부터 반사를 최소로 감소시킴으로써, 소스 칩의 외부 효율을 상승시키도록 선택될 수 있다. 통상적으로 투명 물질의 굴절률은 이용 가능한 물질과 제조 공정으로써 소스 칩의 굴절률과 가능한 한 근접하게 맞춰진다. 본 발명의 일 구현예에서, 소스 칩의 외부 효율을 더욱 상승시키기 위하여 회절 격자가 소스 칩과 투명 물질 사이의 소스 칩의 표면으로 제조된다.

본 발명의 일 구현예에서, 소스 칩은 반사 금속 표면상에 장착된다. 금속 층은 하방향으로 방사된 광을 상방향으로 반사시킨다. 금속층의 다른 기능은 그 어떤 열이라도 전도시키는 것이다. 에탄듀를 감소시키기 위하여 금속성 미러가 소스 칩의 일부 표면 위로 놓일 수 있다. 예를 들면, 표면 장착된 LED 칩의 상부 표면이 에탄듀를 감소시키기 위하여 금속화될 수 있다.

비임 형성 구성 요소는 투명한 물질을 구비하는데, 이것은 소스 칩이나 또는 소스 칩들을 둘러싸며, 그것의 굴절율은 그에 맞춰서 이루어진다. 비임 형성 구성 요소는 마이크로 구조의 광학부와 함께 적어도 하나의 표면을 구비하는데, 광학부는 회절성이거나, 굴절성이거나, 또는 반사성이다. 통상적으로 모든 구성 요소들은 비임 형성 구성 요소가 단일의 유니트를 구비하도록 함께 일체화된다. 또한 비임 형성 구성 요소의 일부 요소들은 다른 요소들 안으로 통합되지 않도록 하는 것도 가능하다. 굴절 및 회절 요소들은 반사 방지 코팅을 그 위에 가질 수도 있다. 비임 형성 요소들은 실질적으로 투명한 물질로써 부분적으로나 또는 완전하게 채워질 수 있다.

도 3a 는 비임 형성 구성 요소와 통합된 소스 칩(302)을 구비하는 소스 유니트의 일 구현예를 도시한다. 비임 형성 구성 요소(320)는 투명 물질(306)을 구비하며, 그것의 굴절률은 소스 칩(302)의 굴절률에 근접한다. 투명 물질의 상부 표면은 특정의 형상과 조직을 가진다. 비임 형성 구성 요소는 적어도 하나의 회절 요소(308)를 구비한다. 선택적으로 그것은 굴절 구성 요소(310)를 구비하기도 한다. 소스 칩(302)은 반사 금속층(304) 위에 장착되는데, 이것은 하방향으로 방사된 광을 반사시킨다.

도 3b 는 도 3a 와 유사한 다른 구조를 나타내는데, 여기에서는 예외적으로 투명 물질(306)이 직선의 측부를 가진 사각형 블록의 형상을 가진다. 이것은 회절 및 굴절 구성 요소들이 없는 상황을 나타낸다. 목적물은 유효한 광 비임을 획득하게 되는데, 이것은 소스 칩으로부터 상방향으로 전파된다. 도 3b 에서는 칩으로부터 거의 상방향으로 조사된 광(312) 만이 전체적인 내부 반사를 회피할 수 있는데, 이는 블록 물질과 공기 사이의 굴절률 차이 때문이다. 더욱이, 외부 결합된 비임은 투명 물질과 공기의 경계부에서 실질적으로 발산된다. 결국, 소스의 회부 효율은 매우 낮으며 외부로 나오는 비임은 현저하게 발산된다.

회절 요소(308)는 회절 표면 패턴을 가진다. 표면은 국부적인 회절 부위를 구비하는데, 소스 칩으로부터 상기 부위로 오는 대부분의 광이 소망되는 방향으로 회절하도록 그 부위가 최적화되었다. 예를 들면, 적절한 바이나리 또는 블레이즈 프로파일(binary or blazed profile)을 사용함으로써, 예를 들면 95 % 의 광이 소망되는 방향으로 회절되는 것을 획득할 수 있다. 표면 지점으로부터 소스 칩으로의 거리에 비교하여 소스 칩이 작을수록 방향성이 우수하다. 외부로 나오는 비임의 방향은 적절한 디자인에 의해서, 그리고 표면에 걸쳐서 변화하는 다양한 회절 패턴을 사용하여 미리 정해지도록 설계될 수 있다. 주기, 형상 및 패턴, 변조 깊이 및, 듀티 사이클(duty cycle)은 소망되는 기능을 가장 잘 수행하도록 설정될 수 있다. 통상적으로 소스 칩의 바로 위에서 표면은 단지 굴절성인데 반하여, 다른 곳에서 표면은 회절성이다.

도 3c 에 도시된 비임 형성 구성 요소의 다른 구현예에서, 소스 칩(302)은 반사기 컵 안에 가라앉혀져 있다. 도 3c 는 투명 물질이 거의 사각형의 형상인 것일 수 있는 것을 도시하는데, 그것의 표면은 회절 부위들 및, 선택적으로는 반사 부위들을 구비한다.

도 3d 는 비임 형성 구성 요소가 반사 구성 요소들도 구비하는 구현예를 나타낸다. 소스 칩(302)으로부터 측부로 방사된 광은 미러(314)로부터 소망되는 방향으로 반사된다. 미러는 평탄하거나, 포물형이거, 타원형이거나, 구체이거나 또는 일부 다른 형상일 수 있다. 선택적으로는 미러의 표면상에 회절 구성 요소들이 있을 수 있다. 미러(314) 및 금속층(304)은 단일 유니트를 구비할 수 있다. 미러 (314)는 투명 물질(306)로 통합된다.

도 3e 는 비임 형성 구성 요소의 다른 구현예를 도시하는데, 여기에서 미러는 투명 물질(316)의 경계에서 완전 내부 반사를 이용함으로써 구성된다. 반사된 광은 표면(318)을 통하여 소망되는 방향으로 배향된다. 표면(318)은 회절 및 굴절 요소들을 포함할 수 있다.

도 3f 는 비임 형성 구성 요소의 다른 구현예를 도시한다. 상부벽(320)에 더하여, 투명 물질(306)의 측벽(322)과 거울화된 표면(314)들이 회절 및/또는 굴절 표면 패턴을 가질 수 있다. 회절 및/또는 굴절 표면 패턴들은 위에 언급된 디자인 원리들에 따라서 국부적으로 최적화될 수 있었다. 측벽(322)은 수직으로, 즉 90 도의 각도로 배향될 수 있거나, 또는 이들이 예를 들면 15 - 35 도의 특정한 각도로 외측으로 각도를 형성할 수 있다.

도 3g 는 비임 형성 구성 요소의 다른 구현예를 도시한다. LED 칩(302)은 거울화된 기판(304)상에 장착되는데, 이것은 투명 물질(306)에 의해서 둘러싸인다. 투명 물질의 표면은 굴절 및/또는 회절 마이크로-구조체(326)를 구비하는데, 이것은 다시 제 2 의 투명 물질(324)에 의해서 둘러싸인다. 거울화된 표면(314)들은 굴절 및/또는 회절 구조체를 구비할 수 있다.

도 3h 및 도 3i 는 도 3g 에 도시된 마이크로-구조체의 구현예를 나타낸다. 도 3h 에 있어서, 마이크로 구조체(326)는 제 1 투명 물질(306)과 제 2 투명 물질(324) 사이의 굴절률 차이를 사용하여 형성된다. 도 3i 에 있어서, 마이크로-구조체는 제 1 의 투명 물질(306)과 제 2 의 투명 물질(324) 사이에 제 3 의 투명 물질 (330)을 구비한다. 제 3 의 투명 물질은 예를 들면 공기, 접착제, 젤(gel) 또는 제 1 및 제 2 의 투명 물질들의 굴절률과 다른 굴절률을 가지는 그 어떤 다른 물질일 수 있다. 광은 이러한 구조체에서 1 번 굴절되며, 따라서 도 3h 에서와 같이 단지 하나의 굴절이 사용되는 때보다 커다란 편향 각도들이 가능하다. 또한 제 1 및 제 2 투명 물질들이 같은 굴절률을 가질 수 있다.

소스 유니트의 일 구현예는 레드, 그린 및 블루의 칼러를 가진 3 개 소스를 구비한다. 모든 3 개의 칩들은 같은 비임 형성 구성 요소와 통합된다. 적어도 하나의 회절 요소를 구비하는 비임 형성 구성 요소는 통상적으로 하나의 칼러에 대하여 최적화된다. 이러한 구현예에서 최적화는 모든 3 개의 칼러들에 대하여 동시에 이루어진다. 다음의 광학적 구성들의 일부에서는 이러한 해법이 극히 집약적인 소자를 제공할 것이다.

비임 형성 구성 요소의 상기 구현예들은 매우 간단한 예들이었다. 구조체는 단지 제시된 구현예들에만 제한되는 것은 아니지만, 적용에 따라서 매우 복잡해질 수 있다. 비임 형성 구성 요소의 구조는 소자의 전체적인 광학 시스템을 고려하여 상기 설계 원리에 따라서 매우 주의 깊게 설계되어야만 한다. 비임 형성 구성 요소는 공지된 대량 생산 방법에 의해서 용이하게 대량 생산될 수 있다. 이는 이미 설계 국면에서 고려되어야 했던 제한과 한계를 추가시킨다.

굴절과 반사 요소들의 필요한 기하학적 형상은 종래의 광학 디자인 방법을 사용하여 계산될 수 있다. Zemax (미국, 캘리포니아, 샌디에고, 제멕스 디벨로프먼트 코포레이션)와 같은 광학 설계 소프트웨어나, 또는 TracePro (미국, 오하이오, 신시내티, 람브다 리서치 아인엔씨)와 같은 광 추적 소프트웨어들이 시뮬레이션에서 사용될 수 있다. 원칙적으로, 회절 구성 요소의 필요한 기하학적 파라미터들은 매우 간단한 경우에 분석학적으로 풀릴 수 있다. 그러나, 분석학적인 해법은 항상 훨씬 빠르고 간단한 수치학적 모델링에 비교하여 너무 복잡하다. 회절 격자의 수치학적 모델링은 예를 들면 GSOLVER 소프트웨어(미국, 텍사스 알렌의 Grating Solver Development Company)를 사용함으로써 가능하다. GSOLVER 은 평면 파동 조명을 위한 임의 격자 구조의 회절 효율을 해석하기 위해서 혼성의 엄밀하게 결합된 파동 분석과 양식 분석(hybrid Rigorous Coupled Wave Analysis and Modal analysis)을 사용하는 완전 3 차원 벡터 코드를 이용한다. 상업적인 소프트웨어에 더하여, 숙련된 작업자는 그 자신의 보다 세련된 모델링 툴(tool)을 구축하기 위한 종래의 프로그래밍 툴을 사용할 수 있다.

마이크로 디스플레이

마이크로 디스플레이는 LCD(액정 디스플레 소자), DMD(디지털 마이크로 미러 소자) 또는 LCoS (실리콘상의 액정)에 기초한 공간상의 변조기들이나 또는 다른 이용 가능한 마이크로 디스플레이들을 구비하는데, 예를 들면 MEMS 에 기초한 공간상의 광 변조기들을을 구비한다. LCD 또는 LCoS 는 한번에 단지 하나의 편광 상태를 이용할 수 있다. LCD 마이크로 디스플레이에서, 20 % 내지 40 % 의 손실이 유효 픽셀들 사이의 갭들에 기인하여 발생된다. 보다 낳은 해법은 LCD, 즉, MLA-LCD를 가진 마이크로-렌즈 어레이(MLA)를 사용하는 것이다. 마이크로 디스플레이 이전의 ( 그리고 가능하게는 그 이후의) 마이크로 렌즈 어레이는 광을 유효 픽셀 부위만을 통하여 안내한다. DMD 및 LCoS 마이크로 디스플레이들은 반사성이기 때문에 LCD 또는 MLA-LCD 는 투과형 마이크로 디스플레이 구성으로 사용되어야 한다. 다른 한편으로, LCD 는 미러가 LCD 스크린의 뒤에 위치될 수 있기 때문에 반사 구성으로도 사용될 수 있다. 마이크로 디스플레이는 동적인 비디오 이미지나, 또는 움직임이 없는 정적 이미지를 만들 수 있다.

포커싱 유니트(focusing unit)

포커싱 유니트는 마이크로 디스플레이 또는 몇 개의 마이크로 디스플레이들의 이미지 부위를 목표물(tagrget)에서 만든다. 목표물(도면에는 도시되지 않음)은 사용자가 이미지를 투사하고자 원하는 그 어떤 표면일 수 있는데, 예를 들면, 벽, 종이의 시이트, 책, 스크린 또는 그와 유사한 것이다. 포커싱 유니트는 예를 들면 단일의 렌즈, 프레즈넬(Fresnel) 렌즈, 단일 미러, 회절 광학 요소, 혼성 굴절-회절 요소, 또는 상기 구성 요소들의 조합을 구비한다. 바람직스럽게는 포커싱 유니트가 렌즈들의 세트를 구비한다. 포커싱 유니트 안의 구성 요소들은 반사 손실을 감소시키도록 반사 방지 코팅을 가질 수 있다.

가상 디스플레이(virtual display)의 적용예에서, 마이크로 디스플레이 또는 마이크로 디스플레이들의 이미지 부위는 그것의 앞이나 또는 뒤가 될 수 있는 가상의 평면에 이미지를 만든다. 예를 들면, 가상 디스플레이 글래스에 있어서, 이미지가 글래스의 표면상에서 형성되지 않지만 예를 들면 2 미터 앞의 가상 평면에서 형 성되도록 프로젝터는 이미지를 세미 반사 글래스로 투사한다.

단색성 프로젝터 구성

도 4a 는 데이터 프로젝터의 구현예를 도시하는데, 이것은 단지 하나의 파장 대역을 이용한다. 데이터 프로젝터는 단일 칼러를 가진 상기 언급된 소스 유니트(402), 투과 마이크로 디스플레이(404) 및, 포커싱 유니트(406)를 구비한다. 소스 유니트(402)는 광을 마이크로 디스플레이에 제공한다. 마이크로 디스플레이(404)의 이미지는 포커싱 유니트(406)를 통하여 목표물에 투사된다.

도 4b 는 데이터 프로젝터의 다른 구현예를 도시하는데, 이것은 단지 하나의 소스 유니트(402)를 이용한다. 데이터 프로젝터는 소스 유니트(402), 포커싱 유니트(406)를 통하여 광을 목표물로 반사시키는 DMD 마이크로 디스플레이(410)에 비임을 배향시키는 선택적인 미러를 구비한다.

도 4c 는 데이터 프로젝터의 다른 구현예를 도시하는데, 이것은 단지 하나의 소스 유니트(402)를 이용한다. 데이터 프로젝터는 소스 유니트(402), 편광 비임 스플리터(414), LCoS 마이크로 디스플레이(412) 및 포커싱 유니트(406)를 구비한다. 비임의 다른 편광 상태는 편광 비임 스플리터에 의해서 마이크로 디스플레이로 반사된다. 소망되는 픽셀(wanted pixel)로부터의 광이 편광 비임 스플리터를 통하여 다시 통과되고 그리고 목표물에 투과되도록 LCoS 마이크로 디스플레이는 비임의 편광을 변조시킨다. 선택적으로는 편광 비임 스플리터(414)와 마이크로 디스플레이(412) 사이에 1/4 파장 플레이트(416)가 있을 수 있는데, 이것은 도달 가능한 콘트 라스트 비율을 증가시킨다. 콘트라스트 비율은 소스 유니트(402)와 편광 비임 스플리터(414) 사이의 선택적인 선-편광기(pre-polarizer, 418)를 사용함으로써 향상될 수도 있다.

LCD, MLA-LCD 또는 LCoS에 기초한 마이크로 디스플레이들이 사용될 때, 다른 편광 방향, 즉, 광의 50 % 가 손실된다. 이러한 손실은 도 5 에 나타난 구현예에서 회피된다. 소스 유니트(502)로부터의 비임은 편광 비임 스플리터(504)로 배향되는데, 여기에서 비임은 단지 하나의 선형으로 편광된 광을 포함하는 2 개의 방향들로 나뉘어진다. 양쪽 비임들은 분리된 LCD 마이크로 디스플레이(506,508)들에 비춰진다. 비임들은 다시 미러(510,512)들과 제 2 의 편광 비임 스플리터(514)를 이용하여 결합된다. 마이크로 디스플레이들의 이미지들은 포커싱 유니트(516)에 의해서 목표물상으로 투사된다. 이러한 방식으로 양쪽 편광 상태가 이용된다.

도 6 은 2 개의 LCoS 마이크로 디스플레이들이 투과형 LCD 패널들 대신에 사용된 이전 구현예의 다른 수정예를 나타낸다. 소스 유니트(302)로부터의 비임은 편광 비임 스플리터(604)내에서 2 개의 비임들로 나뉘어진다. 양쪽 비임들은 분리된 마이크로 디스플레이(606,608)로부터 반사되며 마이크로 디스플레이의 편광 변조에 따라서, 마이크로 디스플레이의 소망되는 픽셀로부터의 광이 포커싱 유니트(610)로 배향된다. 선택적인 1/4 파장 플레이트(612,614)들이 콘트라스트 비율을 향상시키도록 사용될 수 있다.

도 5 및 도 6 에 나타난 구현예들은 프로젝터가 모두 2D 및 3D 모드에서 작용한다는 점에서 특히 유리하다. 구현예들은 2 개의 분리된 마이크로 디스플레이들 을 구비하는데, 이것은 같은 이미지로 (2D-모드), 또는 스테레오-페어(stereo-pair)를 형성하는 2 개의 분리된 이미지로 (3D-모드) 구동될 수 있다.

광의 양쪽 편광 상태들을 유지하는 다른 2 개의 구현예들은 도 7 및 도 8 에 나타나 있다. 도 7에서 소스 유니트(702)로부터의 광 비임은 편광 비임 스플리터(704)에 의해서 2 개의 선형으로 편광된 비임들로 분할된다. 반사된 비임은 LCD 마이크로 디스플레이(706)의 절반을 비춘다. 편광 비임 스플리터로부터 투과된 비임은 미러(708)로부터 반사되며 1/2 파장 플레이트(710)를 통하여 마이크로 디스플레이(706)의 다른 절반으로 전파된다. 다음에 마이크로 디스플레이는 포커싱 유니트(712)를 이용하여 목표물에 이미지를 만든다. 비임이 마이크로 디스플레이(706)를 통과할 수 있도록 1/2 파장 평면(710)은 비임의 편광 상태를 90 도로 전환시키게끔 사용된다. 마이크로 디스플레이(706)가 2 개의 분리된 LCD 패널들을 구비하고 그것의 편광 방향이 서로에 대하여 수직일 때 1/2 파장 플레이트(710)는 필요하지 않다.

원칙적으로, 도 8 은 반사형 LCoS 마이크로 디스플레이에 대한 유사 구현예를 나타낸다. 소스 유니트(802)로부터의 광 비임은 제 1 의 편광 비임 스플리터(804)에 의해서 2 개의 선형으로 편광된 비임들로 분할된다. 도 4c 에 도시된 바와 같이, 제 1 비임 스플리터로부터의 반사된 비임의 편광은 LCoS 마이크로 디스플레이(806)의 제 1 의 절반부에 의해서 변조된다. 마이크로 디스플레이의 원하는 픽셀로부터의 광은 다시 비임 스플리터(804)를 통과하며 포커싱 유니트(808)로 전파된다. 제 1 의 편광 비임 스플리터(804)로부터 투과된 비임은 제 2 의 편광 비임 스 플리터(810)에 의해서 마이크로 디스플레이(806)의 제 2 절반부로 반사된다. 마찬가지로 이러한 광은 마이크로 디스플레이에 의해 변조되고 목표물로 투사된다. 이것은 편광 비임 스플리터(804,810)들의 편광 방향들이 서로 수직이기 때문에 가능하다. 도 7 및 도 8 의 구현예들은 매우 집약적이지만 여전히 광의 양쪽 편광 상태들을 유지한다.

칼러 프로젝터 구조

통상적으로 3 개의 파장 대역들이 투사에서 사용되는데, 즉, 레드, 그린 및 블루가 사용된다. 몇 개의 파장 대역들이 사용된다면, 상이한 파장 대역들은 상이한 마이크로 디스플레이들로써, 또는 하나의 마이크로 디스플레이의 상이한 부위들로써, 또는 같은 마이크로 디스플레이들이기는 하지만 연속적인 상이한 시간의 순간들로써 변조되며, 이는 마이크로 디스플레이들이 본래 단색성이기 때문이다.

칼러 프로젝터의 일 구현예는 함께 정렬된 3 개의 단일 칼러 프로젝터들을 구비함으로써, 이들이 목표물에서 함께 칼러 이미지를 형성한다. 이러한 구현예는 값이 고가인 3 개의 포커싱 유니트를 구비할 것이다. 보다 낳은 해법은 포커싱 유니트 없이 3 개의 단일 칼러 프로젝터들을 사용하여, 비임들을 함께 결합하고 결합된 비임을 공통의 포커싱 유니트로 배향시키는 것이다. 3 개 비임들의 결합은 예를 들면 X-큐브 또는 이색성 미러들을 사용하여 이루어질 수 있다.

도 9a 는 3 개의 단일-칼러 프로젝터(레드(902R), 그린(902G) 및 블루(902B))가 도 4a에 도시된 구현예에 기초하여 X-큐브를 이용함으로써 칼러 프로젝 터를 형성하도록 결합된 구현예를 도시한다. 소스 유니트(902R)로부터의 광은 LCD 마이크로 디스플레이(904)를 비춘다. X-큐브(906)는 3 개의 비임들을 하나의 비임으로 결합하여 그것이 이후에 포커싱 유니트(908)에 의해서 목표물로 투사된다.

도 9b 는 거의 유사한 구현예를 나타내는데, 여기에서 2 개의 이색성 미러들(910,912)이 X 큐브 대신에 비임 결합을 위해 사용된다.

도 9a 및 도 9b 의 칼러 프로젝터들은 도 4a 에 도시되었던 3 개의 단일 칼러 프로젝터들로부터의 비임들을 결합함으로써 구성되었다. 마찬가지로, 칼러 프로젝터는 다른 위에 언급된 형태들인 3 개의 단일 칼러 프로젝터들을 결합함으로써 구성될 수 있다. 예를 들면, 도 4b, 도 4c, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8 에 도시된 단일 칼러 프로젝터들은 칼러 프로젝터들 같은 방식으로 구성하도록 사용될 수 있다.

상기 언급된 칼러 프로젝터 구성에 있어서 몇개의 상이한 마이크로 디스플레이들 (또는 같은 마이크로 디스플레이의 상이한 부위들)이 필요하였다. 도 10a 는 단지 하나의 마이크로 디스플레이가 사용된 구현예를 나타낸다. 3 개의 상이한 광 소스 유니트(1002B, 1002G 및 1002R)들은 레드, 그린 및 블루 비임들로 마이크로 디스플레이(1004)를 비춘다. 마이크로 디스플레이의 전방에는 비임 조향 요소(1006)가 있는데, 이는 상이한 칼러들을 가진 비임들을 상이한 픽셀들을 통하여 배향시킨다. 선택적으로, 비임의 다이버전스를 감소시키기 위하여 마이크로 디스플레이 이후에 다른 비임 조향 요소(1008)가 있다. 비임 조향 요소들은 예를 들면 마이크로 렌즈 어레이, 렌즈 모양의 시이트(lenticular sheet) 또는 마이크로 프리즘 어레이들일 수 있다. 비임 조향 요소들은 마이크로 디스플레이와 일체화될 수 있다. 마이크로 디스플레이로부터 이미지는 포커싱 유니트(1010)에 의해 목표물로 투사된다. 목표물상에서의 픽셀의 양은 마이크로 디스플레이의 픽셀의 양의 1/3 이다.

도 10b 는 이전 해법의 다른 구현예를 나타낸다. 구조는 유사하지만 3 개의 분리된 소스 유니트(1002b, 1002G 및 10002R)가 하나의 소스 유니트(1012)에 의해 대체되는데, 하나의 소스 유니트는 레드, 그린 블루 소스 칩들을 구비하고 그리고 모든 3 개의 칼러들에 대하여 우수한 효율을 가지도록 설계된다. 본 발명의 일 구현예는 도 10a 또는 도 10b 에 나타난 구성을 도 5, 도 6, 도 7 또는 도 8 의 편광 유지 아이디어와 결합시킨다.

이전에 언급된 바와 같이, 칼러 프로젝터에서 단지 하나의 마이크로 디스플레이를 사용하는 것은 그것을 급속한 연속으로써 한 번에 하나의 칼러로 비춤으로써 가능하다. 이러한 해법은 장치의 구성을 실질적으로 단순화시킨다. 편리한 스크린은 적어도 60 Hz 의 리프레쉬 주파수(refresh frequency)를 필요로 하기 때문에, 모든 칼러들은 17 ms 시간 기간 동안에 나타나야만 한다. 이러한 칼러들을 사용할 때, 이는 칼러당 5,7 ms 의 비추는 시간을 의미한다. 마이크로 디스플레이는 충분히 짧은 응답 시간을 가져야 한다. DMD 에 기초한 마이크로 디스플레이는 밀리세컨드(millisecond) 미만의 응답 시간을 가지는데, 그것으로 충분하다. LCoS 마이크로 디스플레이들의 응답 시간은 수 밀리세컨드이며, 예를 들면 2,2 ms 인데, 이것도 충분하다. 상업적인 LCD 의 응답 시간은 통상적으로 16 ms 이지만, 보다 빠른 것이 이미 개발되었다. 수년 내에 LCD 의 응답 시간은 7 ms 범위로 줄어들 것인데, 그로써 충분해진다. LED 들이 급속하게 펄스화된 모드로 구동되었을 때 전체적인 평균의 광출력은 그것이 DC 모드에서 같은 평균 전력으로 구동되었을 때와 같아질 수 있다. 따라서 LED 들을 펄스화시키는 것은 시스템의 전력 효율이나 또는 시스템의 절대적인 광학 출력에 부정적으로 영향을 미치지 않는다.

모든 칼러들이 같은 마이크로 디스플레이를 직렬로 사용하는 칼러 프로젝터의 광학적 구성은 도 4a, 도 4b, 도 4c, 도 5, 도 6, 도 7 및 도 8 에 나타난 단일-칼러 프로젝터 구성들과 같은데, 여기에서는 단일 칼러 소스 유니트들이 3 개의 칼러 소스 유니트에 의해서 대체된다. 3 개 칼러 소스 유니트의 일 구현예는 레드, 그린 및, 블루 소스의 칩들을 구비하는 개량된 소스 유니트인데, 이것은 모든 3 개의 칼러들에 대하여 우수한 효율을 가지도록 설계된 것이다. 3 개 칼러 소스 유니트의 다른 구현예는, 예를 들면 X 큐브 또는 2 개의 이색성 미러를 사용함으로써 비임들이 결합되는 3 개의 단일-칼러 소스를 구비한다. 단일 칼러 프로젝터와 3 개-칼러 소스의 상기 결합들에 따른 일부 바람직한 구현예들이 다음의 도면에 도시되어 있다.

도 11 은 직렬의 조명이 사용되는 칼러 프로젝터의 일 구현예를 나타낸다. 3 개의 소스 유니트(1102B, 1102G 및 1102R)들로부터의 레드, 그린 및 블루 비임들은 X-큐브(1104)에서 결합된다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 비임은 편광 비임 스플리터(1106)로 배향되는데, 여기에서 비임은 단지 하나의 선형 편광된 광을 구비한 2 개의 방향들로 나뉘어진다. 양쪽 비임들은 분리된 LCD 마이크로 디스플레이 (1108,1110)들을 비춘다. 비임은 다시 미러(1112,1114) 및 제 2 의 편광 비임 스플리터(1116)를 사용함으로써 결합된다. 마이크로 디스플레이들의 이미지는 포커싱 유니트(1118)에 의해서 목표물상으로 투사된다.

도 12 는 직렬 조명이 사용된 칼러 프로젝터의 다른 구현예를 나타낸다. 3 개의 소스 유니트들(1202B, 1202G 및, 1202R)로부터의 레드, 그린 및 블루 비임들이 X 큐브(1204)에서 결합된다. 도 6 에 도시된 바와 같이, 비임은 편광 비임 스플리터(1206)에서 2 개의 비임들로 나뉘어진다. 양쪽 비임들은 분리된 LCoS 마이크로 디스플레이(1208,1210)로부터 반사되어, 마이크로 디스플레이의 편광 변조에 따라서, 마이크로 디스플레이의 소망되는 픽셀들로부터의 광이 포커싱 유니트(1212)로 배향된다. 도 11 및 도 12 의 구현예들은 2D/3D 로 전환 가능한 칼러 프로젝터에 집약적인 소자의 구성을 제공한다.

도 13 은 직렬 조명이 사용된 칼러 프로젝터의 다른 구현예를 나타낸다. 3 개의 소스 유니트(1302B, 1302G 및 1302R)로부터의 레드, 그린 및 블루의 비임들은 X-큐브(1304) 안에서 결합된다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 비임은 편광 비임 스플리터(1306)에 의해서 2 개의 선형 편광 비임들로 분할된다. 반사된 비임은 제 1 의 LCD 마이크로 디스플레이(1308)를 비춘다. 편광 비임 스플리터로부터 투과된 비임은 미러(1301)로부터 제 2 의 LCD 마이크로 디스플레이(1312)로 반사된다. 마이크로 디스플레이(1308,1312)는 포커싱 유니트(1314)를 사용함으로써 목표물에 이미지를 만든다.

도 14a 는 직렬 조명이 사용된 칼러 프로젝터의 다른 구현예를 도시한다. 3 개의 소스 유니트(1402B, 1402G,1402R)로부터의 레드, 그린, 블루의 비임들은 X 큐브(1404) 안에서 결합된다. 도 8 에 도시된 바와 같이, 비임은 제 1 의 편광 비임 스플리터(1406)에 의해 2 개의 선형 편광된 비임들로 나뉘어진다. 제 1 의 비임 스플리터(1406)로부터 반사된 비임의 편광은 LCoS 마이크로 디스플레이(1408)의 제 1 절반부에 의해서 변조된다. 마이크로 디스플레이의 소망되는 픽셀들로부터의 광은 다시 비임 스플리터(1406)를 통과하고 포커싱 유니트(1410)로 전파된다. 제 1 의 편광 비임 스플리터(1406)로부터 투과된 비임은 제 2 의 편광 비임 스플리터(1412)에 의해 마이크로 디스플레이(1408)의 제 2 절반부로 반사된다. 마찬가지로 이러한 광은 마이크로 디스플레이에 의해 변조되고 목표물로 투사된다. 편광 비임 스플리터(1406,1412)들의 편광 방향들이 서로 수직이기 때문에 이러한 것이 가능하다.

도 13 및 도 14a 에 나타난 바와 같은 본 발명의 구현예들은 단지 2D 프로젝션에 적절하다. 그러나 포커싱 유니트(1314,1410)를 비임 스플리터를 가진 포커싱 유니트로 대체함으로써 구현예들이 2D 및 3D 프로젝션에 모두 적절해진다. 이는 도 14b 및 도 14c 에 도시되어 있다. 도 14b 는 2D 및 3D 성능을 모두 가지도록 개량된 도 14a 의 구현예를 나타낸다. 전체 내부 반사 프리즘(1414,1416)들은 포커싱 유니트(1410)의 이후에 부가되었다. 프리즘들은 수직 편광 상태를 가진 양쪽의 비임들을 목표물상의 같은 위치로 배향시킴으로써, 편광 글래스를 통해서 보았을 때 이들이 3D 이미지를 함께 만든다.

도 14c 는 포커싱 유니트를 가진 비임 스플리터의 다른 구현예를 나타낸다. 포커싱 유니트(1410)는 비임 스플리터의 이후에 위치된 2 개의 포커싱 유니트 (1418,1420)에 의해 대체된다. 이러한 해법에 의해서 투사된 스크린의 가장자리들은 도 14b 에 나타난 구현예에 의한 것보다 선명해지는 것이 가능하다. 비임 스플리터는 프리즘들 대신에 미러를 사용함으로써 이루어질 수 있다.

도 15 는 도 14 에 도시된 것과 유사한 직렬 조명을 가진 칼러 프로젝터의 구현예를 도시하지만, X 큐브와 3 개의 분리된 소스 유니트들이 하나의 소스 유니트(1502)에 의해 대체되는 것이며, 하나의 소스 유니트는 레드 그린 블루 소스 칩들을 가지고 모든 3 개의 칼러들에 대하여 우수한 효율을 가지도록 디자인된 것이다.

도 16 은 대신에 도 14 에 도시된 것과 유사하게, 직렬 조명을 가진 칼러 프로젝터의 구현예를 도시하지만, X 큐브가 2 개의 이색성 미러(1602,1604)에 의해 대체된 것이다.

도 17 은 직렬 조명이 사용된 칼러 프로젝터의 구현예를 나타낸다. 3 개의 소스 유니트(1702B, 1702G 및 1702R)로부터의 레드, 그린 및 블루의 비임들은 X 큐브(1704) 안에서 결합된다. 도 4b 에 도시된 바와 같이, 광학 미러(1706)는 비임을 DMD 마이크로 디스플레이(1708)로 배향시키는데, 상기 마이크로 디스플레이는 광을 포커싱 유니트(1710)를 통하여 목표물로 반사시킨다.

비록 상기 언급된 칼러 프로젝터의 구현예들에서 사용된 칼러들이 레드, 그린 및 블루였을지라도, 이러한 칼러들에 제한되는 것은 아니며, 칼러들은 가시 영역내의 그 어떤 칼러일 수 있다. 칼러들의 다른 선택은 예를 들면 시안(cyan), 옐로우 및 마젠타(magenta) 일 수 있다. 또한, 일부의 적용예에서는 2 개의 칼러로 충분하다. 일부의 경우에서는 4 개 또는 그 이상의 칼러를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 그러한 많은 칼러들을 조합하는 것은 예를 들면 이색성 미러를 사용함으로써 가능하다. 상기 언급된 광학 구성들에 대한 변형은 본 발명의 범위 안에서 이루어질 수 있다. 상기 언급된 구성들은 가능한 구현예들의 예로서 포함되었다. 적용예에 따라서, 광학 구성 요소들을 상기 언급된 기본적인 구성들에 부가함으로써, 투사의 품질에 영향을 미치는 것이 가능하다. 예를 들면 미러, 회절 요소, 렌즈들, 광학 필터들, 편광 콘버터(converter), 1/4 및 1/2 파장 플레이트들이 본 발명의 기본 사상을 변화시키지 않으면서 많은 위치들에 부가될 수 있다. 더욱이, 광학 구성 요소들은 많은 순간에 유사한 기능을 가지는 다른 구성 요소들에 의해 대체될 수 있는데, 예를 들면 미러들은 전체 내부 반사 프리즘들에 의해 대체될 수 있다. 많은 구성 요소들은 그것이 단일의 유니트를 구비하도록 함께 통합될 수 있다. 일부 적용예에서 예를 들면 광학 구성 요소들 사이에 투명 재료를 사용함으로써 모든 구성 요소들이 바람직스럽게 함께 통합될 수 있다. 상기 언급된 마이크로 디스플레이들은 적절한 기능을 가지는 다른 공간 변조기들에 의해 대체될 수 있다.

본 발명의 데이터 프로젝터는 다양한 투사 구조로 사용될 수 있다. 가장 수월한 구조는 직접 투사인데, 여기에서는 프로젝터가 이미지를 예를 들면 실버 스크린(silver screen), 벽, 또는 종이일 수 있는 표면으로 투사한다. 투사된 이미지는 표면의 같은 측에서 관찰되고 비춰진다. 특정의 적용예에서는 세미 반사 또는 확산 표면일 수 있는 반투명의 표면으로 직접 투사되는 것이 유리하다. 투사의 다른 형태는 배면 반사인데, 여기에서는 프로젝터가 반투명 확산 표면을 비추어서, 그것은 비춰진 곳이 아닌 표면의 반대편에서 관찰된다. 투사의 다른 형태는 가상 스크린 투사인데, 여기에서는 마이크로 디스플레이 또는 마이크로 디스플레이들의 이미지가 가상의 평면으로 투사된다.

3D 프로젝션

상기 언급된 구현예들중 일부에서 비임은 분리되게 변조되었던 2 개의 수직 편광 상태들로 분할되었다. 이것은 마이크로 디스플레이들을 분리되게 제어함으로써 상이한 이미지를 가진 양쪽 편광이 투사될 수 있게 한다. 따라서 같은 프로젝터를 가진 2D 및 3D 이미지를 모두 투사할 수 있다. 3D 이미지들을 관찰할 때, 편광 글래스들이 필요하다. 상기 언급된 직접 투사에 있어서, 편광은 투사 표면으로부터의 반사에서 유지되어야 한다. 이것은 예를 들면 금속화된 스크린을 이용함으로써 달성될 수 있다. 배면 투사 구조에서는 편광이 통상적으로 특별한 장치나 또는 스크린 물질 없이 유지된다. 도 18 은 3D 투사 구조의 예로서 배면 투사 시스템을 나타낸다. 데이터 프로젝터(1802)는 상이한 편광 상태를 가진 2 개의 이미지들을 배면 투사 스크린(1804)으로 투사하며 그것은 이후에 편광 글래스(1806)를 통하여 관찰된다.

전기 회로들은 분리된 전자 구성 요소들을 구비하는 회로 기판상의 하드웨어, VLSI 구성 요소(Very Large Scale Integrated Circuit components), FPGA 구성 요소(Field-Programmable Gate Arrays) 또는 바람직스럽게는 예를 들어서 ASIC 회로 기술 (Application Specific Integrated Circuit)에 의해서 달성될 수 있다. 자 동적인 데이터 처리가 PC 컴퓨터에서 수행될 수 있거나 또는 바람직스럽게는 프로세서에서 가동되는 소프트웨어에 의해서 수행될 수 있다.

본 발명에 따른 프로젝션 방법과 데이터 프로젝터는 특히 다음의 용도로 적절하다.

- 텔레비젼의 대체품

- 컴퓨터 모니터 대체품

- 비디오 프로젝터

- 슬라이드 프리젠터/슬라이드 프로젝터

- 가상 디스플레이 프로젝터

본 발명의 해법은 또한 다음의 것에 액세서리로서 사용되거나 또는 그에 통합된다.

- 이동 전화

- DVD - 및 다른 미디어 플레이어

- 비디오 캠코더

- 디지털 카메라

- 개인 휴대 단말기 (PDA)

- 랩탑 PC

- 휴대용 및 데스크탑 게임 장치

- 비디오 화상 회의 장치

- 헤드 장착 디스플레이

- 군사용 디스플레이

- 가정, 호텔, 레스토랑, 자동차, 비행기, 선박 및 다른 운송 수단, 사무실, 병원, 도서관과 같은 공공 빌딩 및, 다른 위치들에서의 멀티미디어 장치들

- 소망되는 목적물의 3D 시현을 제공하기 위한, 광 트래이싱(ray tracing), CAD, 3D 모델링, 3D 가능한 그래픽 카드, 3D 영화 & 게임과 함께하는 상기 언급된 그 어떤 용도

- 저전력 소모, 소형 및 저렴한 가격이 중요한 국면이 되는 그 어떤 다른 장치들.

대체로, 본 발명은 현존하는 장치들보다 낮은 전력을 사용하고, 낮은 비용을 초래하며, 고도의 내구성을 제공하는 현저하게 작은 프로젝터 구성에 이르게 된다.

본 발명이 첨부된 도면에 따른 예들을 참조하여 설명되었을지라도, 본 발명은 그에 제한되는 것은 아니며, 첨부된 청구항의 범위내에서 몇가지 방법으로 개량될 수 있다는 점은 명백하다.

본 발명은 디스플레이 분야에서 사용될 수 있다.

Claims

투사되어야 하는 이미지를 가지는 적어도 하나의 마이크로 디스플레이;

적어도 하나의 광 소스 칩을 구비하는 적어도 하나의 소스 유니트;를 구비하고;

상기 소스 유니트는 적어도 하나의 비임 형성 구성 요소를 더 구비하고,

상기 적어도 하나의 비임 형성 구성 요소는 3 차원 구성으로 배치된 복수개의 표면들을 구비하며,

상기 복수개의 표면들중 적어도 하나는 마이크로-구조의 광학부를 구비하고,

마이크로 디스플레이의 이미지를 목표물상에 투사하기 위한 포커싱 광 유니트;를 구비하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

데이터 프로젝터는 적어도 하나의 그린 LED, 적어도 하나의 블루 LED 및 적어도 하나의 레드 LED를 광 소스로서 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

데이터 프로젝터는 LCD, LCoS, DMD, MLA LCD, MLA LCoS 디스플레이 또는 이와 유사한 것을 마이크로 디스플레이로서 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 프 로젝터.
제 1 항에 있어서,

데이터 프로젝터는 광학적인 방사를 보다 효율적으로 방사하도록 마이크로 디스플레이와 비임 형성 구성 요소 사이에 광학 유니트를 더 구비하고, 광학 유니트는 렌즈, 미러, 프레즈넬 렌즈(fresnel lens), 회절 요소, 마이크로 렌즈 어레이, X-큐브(cube) 또는 다른 광학적 성분이나 또는 이들의 연속이나 또는 이들의 그 어떤 결합이라도 더 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

데이터 프로젝터는 광학적인 방사를 보다 효율적으로 배향시키기 위하여 마이크로 디스플레이와 포커싱 유니트 사이에 광학 유니트를 더 구비하고, 광학 유니트는 렌즈, 미러, 프레즈넬 렌즈, 회절 요소, 마이크로 렌즈 어레이, x-큐브 또는 다른 광학 구성부나 또는 이들의 연속이나 또는 이들의 그 어떤 결합이라도 더 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

데이터 프로젝터는 각각의 광 소스로부터의 광의 비임을 상이한 편광을 가진 2 개의 비임들로 분할하는 수단을 더 구비하고, 마이크로 디스플레이는 분리된 부분들로 나뉘어지며 2 개의 분리된 마이크로 디스플레이를 사용하여, 각각의 광 소 스의 2 개의 빔들의 각각의 비임이 2 개의 분리된 마이크로 디스플레이들로 향하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 6 항에 있어서,

데이터 프로젝터는 마이크로 디스플레이 이후에 각각의 광 소스의 광의 2 개의 비임들을 결합하기 위한 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

각각의 비임 형성 구성 요소내 투명 물질의 굴절률은 대응하는 소스 칩의 굴절률과 같거나 또는 그에 근접한 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

각각의 비임 형성 구성 요소는 대응하는 광 소스 칩과 통합되는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

이미지는 비디오 이미지인 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

데이터 프로젝터는 휴대용 전자 장치의 일부인 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 6 항에 있어서,

2 개의 상이한 편광들은 스테레오의 페어(stereo pair)를 형성하는 분리된 이미지들로써 투사되고 3D 효과를 가능하게 하는 편광 글래스로 관찰되는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

목표물은 가상의 평면인 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 비디오 프로젝터, 슬라이드 프리젠터/슬라이드 프로젝터, 가상 디스플레이 프로젝터로 사용되는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

이동 전화, DVD 또는 다른 미디어 플레이어, 비디오 캠코더, 디지털 카메라, 개인 휴대 단말기, 랩탑 PC, 휴대용 또는 데스크탑 게임 장치, 비디도 회의 장치, 헤드 장착 디스플레이, 가정, 호텔, 레스토랑, 자동차, 비행기, 선박 및 다른 운송수단용 멀티미디어 장치; 사무실, 공공 빌딩 및 다른 위치들에서의 멀티미디어 장 치; 군사용 디스플레이에 대한 액세서리나 또는 그에 통합되는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

상기 적어도 하나의 소스 유니트는 에탄듀(etendue)를 보존하고, 광자의 손실을 최소화하고, 그리고 소망되는 투사 형상과 균일한 조명을 마이크로 디스플레이로 제공하도록 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

비임 형성 구성 요소는 발광 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
제 1 항에 있어서,

비임 형성 구성 요소는 적어도 하나의 회절 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝터.
적어도 하나의 마이크로 디스플레이에 조명을 위하여 적어도 하나의 소스 유니트의 적어도 하나의 광 소스 칩을, 에탄듀를 유지하고 광자 손실을 최소화하면서 작동시키는 단계로서;

적어도 하나의 광 소스 칩을 작동시키는 단계는 3 차원 구성으로 배치된 복 수개의 표면들을 이용하여 실질적으로 균일한 조명과 소망되는 투사 형상을 제공하는 조명을 형성하는 비임을 포함하고, 표면들중 적어도 하나는 마이크로 구조체의 광학부를 구비하며;

마이크로 디스플레이의 조명으로부터 초래된 소망되는 이미지를 포커싱하는 단계; 및

포커싱된 이미지를 목표물로 투사하는 단계;를 구비하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

적어도 하나의 광 소스 칩은 LED (발광 다이오드) 소스를 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

적어도 하나의 광 소스 칩의 광 출력은 약 1 나노미터 내지 약 150 나노미터의 대역폭을 가지는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

적어도 하나의 광 소스칩의 광 출력은 약 10 나노미터 내지 약 50 나노미터의 대역폭을 가지는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

적어도 하나의 광 소스 칩은 반사 표면상에 장착되는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

적어도 하나의 광 소스 칩은 열을 외부 전도시키도록 반사 금속 표면상에 장착되는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

비임 형성 구성 요소는 적어도 하나의 회절 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

비임 형성 구성 요소는 굴절 및 반사 구성 요소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

비임 형성 구성 요소는 반사 구성 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

적어도 하나의 소스 유니트는 레드, 그린 및 블루 광을 출력하는 적어도 3 개의 광 소스 칩들을 구비하고, 적어도 3 개의 광 소스 칩들은 비임 형성 구성 요소와 통합되고, 비임 형성 구성 요소는 레드, 그린 및 블루에 대하여 동시에 최적화되는 적어도 하나의 회절 요소를 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

마이크로 디스플레이는 LCD(액정 소자), DMD(디지털 마이크로 미러 소자), LCoS (실리콘상의 액정)에 기초한 공간 변조기 및, LCD 를 가진 마이크로 렌즈 어레이(MLA)들중 적어도 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
제 19 항에 있어서,

포커싱은 단일 렌즈, 프레즈넬 렌즈, 단일 미러, 회절 광학 요소 및, 혼성의 굴절-회절 요소들중 적어도 하나를 이용하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 프로젝션 방법.
3 차원 구성으로 배치된 복수개의 표면들을 구비하는 비임 형성 구성 요소로서, 상기 복수개의 표면들중 적어도 하나는 마이크로-구조의 광학부를 구비하는 것을 특징으로 하는 비임 형성 구성 요소.