KR20100080796A - 픽셀형 조명을 위한 조명 장치 - Google Patents

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마르코 반 아스
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

타겟 영역(3)의 픽셀형 조명을 위한 조명 장치(1)는, 발광 소자 어레이(4); 상기 발광 소자 어레이(4)와 상기 타겟 영역(3) 사이에 배치된 투영 광학계(5); 상기 발광 소자 어레이(4)와 대향하는 제1 개구(9), 상기 투영 광학계(5)와 대향하는 제2 개구(10), 및 상기 제1 및 제2 개구를 연결하고 상기 투영 광학계(5)의 광축(11)을 둘러싸면서 대향하는 반사 표면을 갖는 반사 구조체(6)를 포함한다. 상기 투영 광학계(5)는 상기 발광 소자 어레이(4) 및 상기 반사 구조체(6)에 의해 생성된 가상 확장체를 상기 타겟 영역(3) 상에 결상하도록 구성됨으로써 확장된 픽셀형 조명 패턴(2)을 생성한다. 반사 구조체를 이용하여 발광 소자 어레이의 가상 확장체를 생성함으로써, 필요로 하는 발광 소자들의 개수를 최소화하면서 조명 패턴에서 고도의 픽셀화가 성취될 수 있다. 따라서 효율이 증가하며 비용이 줄어들 수 있다.

Description

픽셀형 조명을 위한 조명 장치{ILLUMINATION DEVICE FOR PIXELATED ILLUMINATION}
본 발명은 타겟 영역의 픽셀형 조명(pixelated illumination)을 위한 조명 장치에 관한 것이다.
발광 다이오드들(LEDs)의 루멘 출력이 향상됨으로써 조명 시스템에서 LED를 이용하게 될 때 더 좋은 가능성이 열리게 되었다. 특히 다중 컬러 및 광 강도의 패턴을 생성하는 시스템이, 예를 들어, 스테이지 및 스튜디오 조명, 및 소비자용 동적 조명 시스템과 같은 애플리케이션에서 눈길을 끈다.
LED를 이용하는 많은 조명 시스템이 이미 시장에 나와 있다. 그러나, 픽셀화의 정도를 높이려면 일반적으로 다수의 LED를 필요로 한다. 그러므로, 현재의 조명 시스템은 높은 비용과 연관되며, 그 결과 주로 전문가의 시장용으로 설계된다. 따라서, 타겟 영역의 픽셀형 조명을 위한 개선된 비용 효과적인 조명 장치가 필요하다.
<발명의 요약>
종래 기술의 전술한 단점 및 다른 단점에 비추어, 본 발명의 총체적인 목적은 LED의 개수가 제한되지만 투영된 이미지의 픽셀화의 정도가 높고, 더욱 효율적인 조명을 제공하며, 비용을 줄이는 픽셀형 조명을 위한 조명 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 양태에 따르면, 타겟 영역의 픽셀형 조명을 위한 조명 장치가 제공되며, 이 장치는, 발광 소자 어레이; 상기 발광 소자 어레이와 상기 타겟 영역 사이에 구성된 투영 광학계; 및 상기 발광 소자 어레이와 대향하는 제1 개구, 상기 투영 광학계와 대향하는 제2 개구, 및 상기 제1 및 제2 개구를 연결하고, 상기 투영 광학계의 광축을 둘러싸며 그와 대향하는 반사 표면을 갖는 반사 구조체를 포함하며, 상기 투영 광학계는 상기 발광 소자 어레이 및 상기 반사 구조체에 의해 생성된 가상 확장체(virtual extension)를 상기 타겟 영역 상에 결상하도록 구성되며, 이에 의해 확장된 픽셀형 조명 패턴을 생성한다.
반사 구조체를 사용하여 발광 소자 어레이의 가상 확장체를 생성함으로써, 필요로 하는 발광 소자들의 개수를 최소화하면서 조명 패턴에서 높은 수준의 픽셀화가 성취될 수 있다. 이로써 조명 장치와 연관된 비용이 줄어든다. 또한 투영 광학계에 의해 정상적으로 캡처되지 않는 광이 투영 광학계를 통과하는 방식으로 반사 구조체에 의해 다시 보낼 것이므로, 반사 구조체는 시스템의 전체 효율을 개선한다. 따라서, 이 광은 유실되지 않으며 더 큰 각도로 이미지가 생성되게 할 수 있다.
미국 특허 제7,077,525 호에는 표면을 조명하는 LED 어레이, 광 파이프, 및 결상 렌즈가 개시되어 있다. 여기서 결상 렌즈는 광 파이프 출력 면을 결상하도록 구성된다. 이러한 구성에 의해 성취된 조명은 광 파이프 내에서 혼합 또는 균질화로 인하여 밝기가 균일할 것이다. 따라서, 미국 특허 제7,077,525 호에 개시된 구성과 본 발명 간에는 근본적인 차이가 있다. 본 발명은 광 파이프의 출구 윈도우가 아닌 발광 소자 어레이를 결상한다. 따라서, 본 발명에 따른 구성에 의해 균일한 조명이 아닌 픽셀형 조명 패턴이 성취될 수 있다.
본 발명은 반사 구조체를 발광 소자 어레이와 투영 광학계의 사이에 구성함으로써 발광 소자 어레이의 가상 확장체가 성취될 수 있다는 이해에 기초하고 있다. 발광 소자 어레이 및 그의 가상 확장체를 결상하도록 투영 광학계를 구성함으로써, 투영 광학계의 필드에 의해 주로 제한을 받는 픽셀형 조명 패턴이 생성될 수 있다. 본 명세서에서 투영 광학계의 필드는 투영 광학계에 의해 정확하게 결상될 광축에 대한 측면 위치를 지칭한다. 따라서, 발광 소자들의 개수는 충분한 수준의 어드레스 가능한 픽셀을 갖는 최적한 양으로 감소시킬 수 있다.
제1 개구는 발광 소자 어레이가 배치되는 평면에 인접하게 위치할 수 있다. 이것은 규칙적인 조명 패턴이 생성되게 해줄 수 있는데, 그렇지 않으면 발광 소자 어레이에 대응하는 부분과 그의 가상 확장체에 대응하는 부분 사이의 결과적인 조명 패턴에서 갭이 발생할 수 있기 때문이다. 제1 개구를 발광 소자 어레이보다 약간 아래에 배치함으로써 동일한 목적이 달성될 수 있다.
제1 개구는 발광 소자 어레이의 주위에 배치될 수 있다.
제1 개구의 단면은 본질적으로 발광 소자 어레이의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 이것은 결과적인 픽셀형 조명 패턴에서 규칙적인 픽셀화를 가능하게 할 수 있다.
제1 개구의 단면은 효율을 향상시키기 위해 투영 광학계의 형상에 본질적으로 대응하는 형상을 가질 수 있다.
제1 개구의 단면은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 원형 및 팔각형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 형상을 가질 수 있다. 따라서, 투영 광학계와 아주 근사하게 만들어질 수 있으며, 동시에 반사 구조체는 실제로 생산 가능함으로써, 양호한 성능과 비용 효율을 모두 성취할 수 있다.
반사 구조체의 단면은 본질적으로 전체 반사 구조체의 연장 부분의 전체에서 제1 개구의 단면의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 이는 발광 소자 어레이의 가상 확장체에 대응하는 이미지의 부분적인 왜곡을 방지한다. 단면의 형상이 반사 구조체의 전체 길이의 전체에 걸쳐 일치할지라도, 단면의 크기는 변할 수 있다.
발광 소자가 배치된 평면에서 측정한 발광 소자 어레이와 반사 구조체 사이의 거리는 발광 소자 어레이에 포함된 발광 소자들 사이의 간격의 절반에 해당할 수 있다. 이는 규칙적인 픽셀형 조명 패턴이 생성되는 것을 가능하게 한다.
발광 소자 어레이와 투영 광학계 사이의 거리 v와, 투영 광학계와 타겟 영역 사이의 거리 b 사이의 관계는 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure pct00001
여기서 f는 투영 광학계의 초점 거리이다. 이러한 방식으로 우측 초점이 조절되어 선명한 픽셀형 조명 패턴이 성취될 수 있다. 그러나, 때로는 부드러운 이미지를 형성하는 흐린 조명 패턴을 생성하기를 원하는 경우, 예를 들어, 발광 소자 어레이와 투영 광학계 사이의 거리 v를 상대적으로 더 크게 또는 더 짧게 함으로써 전술한 관계를 벗어나게 하는 것이 가능하다.
일 실시예에 따르면, 제2 개구의 외주부가 투영 광학계의 주변부로부터 광축을 통해, 발광 소자 어레이가 구성된 평면에서, 투영 광학계에 의해 캡처될 수 있는 영역에 해당하는 영역의 주변부까지 이어진 가상의 직선에 대해 접선이 되도록 반사 구조체는 광축 방향으로 연장된다. 이는 발광 소자 어레이의 가상 확장체를 최대화하면서, 발광 소자 어레이에 대응하는 픽셀형 조명 패턴의 부분, 즉 픽셀형 조명 패턴의 중앙 영역이 과도하게 어두워지는 현상을 방지하게 한다.
반사 표면은 광축에 평행할 수 있다. 반사 표면을 광축에 평행하게 배치함으로써, 발광 소자 어레이의 가상 확장체는 무한대의 발광 소자 어레이에 대응할 수 있다. 이것은 또한 결과적인 픽셀형 조명 패턴의 스퀴즈(squeeze)를 방지한다.
일 실시예에 따르면, 제1 개구의 단면은 제2 개구의 단면보다 작다. 발광 소자 어레이의 가상 확장체는 소형 투영 광학계가 사용될 수 있도록 "스퀴즈"되므로 그러한 테이퍼형 반사 구조체가 유리할 수 있다. 동일한 픽셀화를 성취하기 위해 수많은 발광 소자를 갖는 통상의 조명 장치를 이용하면 렌즈 파라미터가 같더라도 훨씬 효율이 낮다. 발광 소자 어레이의 가상 확장체를 이용함으로써 성취되는 바와 같이, 통상의 조명 장치에서 동일한 효율 및 픽셀화를 성취하기 위해서는, 투영 광학계는 크기가 더 커져야 한다. 따라서, 컴팩트한 디자인을 가능하게 하는 고도의 픽셀화를 갖는 조명 패턴의 경우에 대해서도, 발광 소자 어레이의 가상 확장체를 이용함으로써, 충분한 효율을 성취하기 위해 부피가 큰 광학계가 회피될 수 있다. 여기서 효율이란 생성된 루멘과 타겟 영역의 루멘 간의 비율을 지칭한다.
제1 개구와 제2 개구를 연결하는 반사 표면은 제1 개구의 주변부 상의 임의의 지점에서 가상의 직선이 상기 표면을 따라 제2 개구의 주변부 상의 한 지점으로 이어질 수 있도록 구성될 수 있다.
반사 표면은 나란히(side-by-side) 구성된 본질적으로 평평한 적어도 세 개의 벽으로 형성될 수 있다. 간단한 예에서, 각각의 벽은 본질적으로 직사각형일 수 있다.
투영 광학계는 투영 렌즈일 수 있다.
발광 소자 어레이는 제1 컬러의 적어도 제1 발광 다이오드(R) 및 제2 컬러의 적어도 제2 발광 다이오드(G)를 포함할 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 컬러는 서로 구별된다. 상이한 컬러 패턴의 발광 소자를 이용함으로써 다중 컬러 및 광 강도의 패턴이 생성될 수 있다.
발광 소자 어레이와 투영 광학계의 사이에, 바람직하게는 투영 광학계로부터 렌즈의 초점 거리의 1/2이 되는 거리에 광 형상화 확산기(light-shaping diffusor)를 배치하여 발광 소자들의 흐린 이미지를 생성할 수 있다. 따라서, 발광 소자들 사이에서 가시적인 천이없이 스무드한 패턴이 이루어질 수 있다. 확산기가 없다면, 발광 소자들이 물리적인 크기를 가지며 발광 소자 어레이에서 서로 간격 없이 인접하여 배치될 수 없기 때문에 개개의 발광 소자가 눈에 보일 수 있다. 또한, 발광 영역은 통상적으로는 발광 소자의 전체 영역에 걸쳐 확장되지 않는다.
다른 목적, 특징 및 장점은 다음의 상세한 설명과 첨부의 청구범위뿐만 아니라 도면으로부터 자명해질 것이다.
본 발명의 전술한 것 이외의 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 다음의 예시적이고 제한하지 않는 상세한 설명을 통해 더 잘 이해될 것이며, 첨부 도면에서 유사한 구성요소에 동일한 참조부호가 사용될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 투영 시스템의 개략적인 도면이다.
도 2는 조명 장치에 포함된 컴포넌트들의 구성의 단면도이다.
도 3은 발광 소자 어레이, 반사 구조체 및 투영 광학계의 구성의 개략적인 도면이다.
도 4는 비-테이퍼형 반사 구조체의 적합한 높이를 선택하는데 경험에 따른 방법을 예시한다.
도 5는 테이퍼형 반사 구조체의 적합한 높이를 선택하는데 경험에 따른 방법을 예시한다.
도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1은 픽셀형 조명 패턴(2)을 스크린(3) 등의 타겟 영역(3) 상에 생성하도록 구성된 조명 장치(1)를 도시한다. 조명 장치(1)는 사용자가 조명을 제어할 수 있게 하는 사용자 인터페이스(8)에 연결된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 조명 장치(1)는 발광 소자 어레이(4), 렌즈와 같은 투영 광학계(5), 발광 소자 어레이(4)와 투영 광학계(5) 사이에 배치된 반사 구조체(6)를 포함한다. 이하에서 LED 어레이라고 지칭되는 발광 소자 어레이(4)는 적색(R), 녹색(G), 및 청색(B)과 같은 다양한 컬러의 개별 발광 다이오드들(41)(LEDs)을 포함할 수 있다. 대안으로, 발광 소자 어레이는 한 패키지 내에 상이한 컬러를 갖는 LED 모듈을 포함할 수 있다. LED(41)는 관련 구동 전자장치와 함께 인쇄 회로 기판(PCB) 상에 배치된다. LED(41)는 LED 어레이(4)의 영역 위에서 균일하게 분포됨으로써 사각형 매트릭스를 형성한다. 사용되는 LED의 개수는 다를 수 있다. RGB-패키지의 8x8 어레이가 제공된 조명 장치는 양호한 해상도 화상의 결과 화상에 의해 테스트되었다. 소비자 애플리케이션의 경우에는, 예를 들어, 5x5 RGB 패키지의 어레이와 같은 보다 소규모의 LED 어레이면 충분할 것이다. 대안의 실시예에서, LED 어레이(4)는 효율을 더욱 개선하기 위해 투영 광학계의 형상을 보다 많이 닮은 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 원형 렌즈에 보다 근사시키기 위해 육각형 형상의 LED 어레이(4)가 사용될 수 있다.
LED 어레이(4)는 전자 제어 시스템을 통해 서로 다른 LED(41)를 개별적으로 어드레스하고 구동할 수 있는 중앙 처리 장치(CPU)에 연결될 수 있다. 미리 정의된 및/또는 사용자에 의해 생성된 이미지 시퀀스를 저장하는 메모리가 일반적으로 구비되는 CPU는 사용자 인터페이스(8)에 접속되어, 사용자가 픽셀형 조명을 제어할 수 있도록 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 여기서 반사경 구조체(6)라고도 지칭되는 반사 구조체(6)는 본질적으로 평평한 4개의 미러 벽(61-64)을 포함한다. 미러 벽(61-64)이 서로 이웃하여 배치되기 때문에, 이들은 스퀘어 형상의 단면을 가지며 제1 개구(9)가 LED 어레이(4)와 대향하고 제2 개구(10)가 렌즈(5)와 대향하는 튜브를 형성한다. 반사경 구조체(6)는 LED 어레이(4)의 주변에 배치되며, 반사경 구조체(6)의 반사 표면은 렌즈(5)의 광축(11)을 에워싼다. 제1 개구(9)는 LED 어레이(4)의 평면 내 또는 그 평면의 약간 아래에 배치되는 것이 바람직하다. LED 어레이(4)는 본질적으로 반사경 구조체(6)의 제1 개구(9)를 본질적으로 채우며, LED 어레이(4)가 배치되어 있는 평면에서 측정된, LED 어레이(4)(즉, 미러 벽들에 이웃하여 배치된 LED들(41))과 미러 벽(61-64) 사이의 거리는 LED 어레이(4)의 LED들(41) 사이의 간격의 절반에 해당한다. 직사각형의 LED 어레이(4)는 대칭을 위하여 직사각형 또는 육각형의 반사경 구조체(6)에 의해 미러링되는 것이 바람직하다. 육각형의 반사경 구조체는 원형 렌즈에 대하여 렌즈의 형상을 보다 많이 닮았으므로 유리할 수 있다.
이제 반사경 구조체의 효과에 대하여 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. LED 어레이(4)로부터 광이 방출될 때, 이 광의 일부는 반사경 구조체(6)에 의해 반사되어 LED 어레이의 가상 확장체(7)를 만들 것이다. LED 어레이(4) 및 그의 가상 확장체(7)는 렌즈(5)에 의해 결상됨으로써 스크린(3) 상에 확장된 조명 패턴(2)을 생성한다. 여기서 이미지(24)의 중앙 부분은 LED 어레이(4)에 대응하는 반면, 주변 영역(27)은 LED 어레이의 가상 확장체(7)에 대응한다.
도 4에 도시된 바와 같이 미러(61-64)가 광축(11)에 대해 평행하게 배치된 비-테이퍼형(non-tapered) 반사경 구조체(6)는 광학적으로 무한히 큰 LED 어레이의 효과를 낼 것이다. 따라서, 결과적으로 확장된 조명 패턴(2)은 주로 투영 렌즈의 필드에 의해 제한된다. 더욱이, 가상 확장체(7)는 LED 어레이(4)와 동일한 평면에 있으며, 이에 따라 규칙적인 패턴이 생성되는 것을 가능하게 한다.
반사경 구조체(3)의 높이(즉, 광축(11)의 방향으로의 확장체)는 변할 수 있으며, 일반적으로는 렌즈의 직경, 초점 거리 및 렌즈의 필드 등의 인자에 의존한다. 그러나, 도 4는 비-테이퍼형 반사경 구조체에 대해 높이를 결정함에 있어 우수한 경험 법칙을 나타낸다. 여기서 반사경 구조체(6)는 발광 소자 어레이의 가상 확장체(7) 내에서 렌즈의 이용가능한 필드의 에지에서 출발하는 광선이 렌즈(5)의 개구(aperture)에 부딪치고 적절히 결상되는 정도의 높이를 갖는다. 본 명세서에서 렌즈의 필드는 렌즈(5)에 의해 정확히 결상될 광축(11)에 대하여 측면 위치를 지칭한다.
다시 말하면, LED 어레이(4)가 배치되어 있는 평면에서, 렌즈의 필드의 주변부 상의 한 점(A)으로부터 투영 시스템의 광축을 통해 투영 광학계의 주변부 상의 한 점(B)까지 이어진 가상의 직선(13)은 반사경 구조체(6)의 제2 개구(9)에 접선이 될 것이다.
만일 반사경 구조체(6)가 도 4에서보다 더 높을 경우, 가상 확장체(7)의 크기는 동일하게 남아 있을 것이다. 더욱이, 가상 확장체(7)로부터의 조명은 더욱 강해질 것이며, 반면 LED 어레이(4)로부터의 조명은 그 강도가 약해질 것이며, 즉 이미지의 중앙 부분은 어둡게 될 것이다. 한편, 반사경 구조체(6)가 더 낮으면, LED 어레이의 가상 확장체(7)가 더 작아지는 결과를 가져올 것이다.
도 5는 테이퍼형 반사경 구조체에 대하여 상응하는 상황을 예시한다. 반사경 구조체(6)는 발광 소자 어레이의 가상 확장체(7) 내에서 렌즈의 사용가능한 필드의 에지에서 시작하는 광선이 렌즈(5)의 개구에 부딪치고 적절히 결상되는 정도의 높이를 갖는다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제1 개구(9)가 제2 개구(10) 보다 작은 테이퍼형 반사경 구조체(6)의 경우, 가상 확장체(7)는 미러 벽(6)이 LED 어레이(4)가 배치되어 있는 평면에서 더 이상 수직이 아니므로 LED 어레이와 더 이상 동일한 평면에 있지 않는다. 이것은 반사경 구조체(6)와 LED 어레이(4)가 배치되어 있는 평면 사이의 각도 β가 반사경 구조체(6)와 가상 확장체(7) 사이의 각도α와 항상 동일한 것으로 이해될 수 있다. 따라서, 발광 소자 어레이의 가상 확장체(7)는 "스퀴즈"되어, 더 작은 투영 광학계(5)가 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, LED 어레이(4)와 스크린(2) 사이에 배치된 렌즈(5)는 여기서 단일 투영 렌즈이다. 선명한 조명 패턴을 제공하기 위하여, LED 어레이(4)와 렌즈(5) 사이의 적절한 거리 v는 다음으로부터 유도될 수 있다.
Figure pct00002
여기서 f는 투영 광학계의 초점 거리이며 b는 렌즈(5)와 스크린(3) 사이의 거리이다. LED 어레이(4)와 렌즈(5) 사이의 거리 v는 초점 조절을 위해 다소 변할 수 있다. 이 거리 v는 또한 의도적으로 짧게 또는 길게 하여 흐린 이미지를 생성할 수 있다.
또한, 예를 들어 POC 컴퍼니로부터 상업적으로 이용가능한 광 형상화 확산기(12)가 LED의 스무드한 투영을 생성하기 위해 LED 어레이(4)와 렌즈(5) 사이의 임의의 장소에 배치될 수 있다. 광 형상화 확산기(12)와 렌즈(5) 사이의 거리는 렌즈(5)의 초점 거리의 약 1/2이다. 확산기(12)는 개개의 LED(41)가 보여지는 것을 회피하면서 LED(41)의 스무드한 투영을 생성한다. 픽셀형 조명 패턴에서 개개의 LED(41)가 보여지는 것을 가능하게 하기 위해, 확산기가 제거될 수 있다.
하나 이상의 조명 장치(1)를 포함하는 투영 시스템의 실시예에 따르면, 사용자는 사용자 인터페이스(8)를 통하여 조명 패턴(2)을 제어할 수 있다. 사용자 입력은 CPU의 메모리에 저장된다. 조명 중에, CPU는 메모리에 저장되어 있는 미리 정의된 이미지 시퀀스 및/또는 사용자에 의해 생성된 이미지 시퀀스에 기초하여 전자 제어 시스템을 통해 개개의 발광 소자(41)를 개별적으로 어드레스하고 구동한다. LED 어레이(4)로부터 광이 방출될 때, 그 광의 일부는 반사 구조체(6)에 의해 반사되어 발광 소자 어레이(4)의 가상 확장체(7)를 생성할 것이다. 발광 소자 어레이(4) 및 그의 가상 확장체(7)는 렌즈(5)에 의해 결상됨으로써 스크린(3) 상에 확장된 픽셀형 조명 패턴(2)을 생성한다.
본 발명은 주로 몇 가지 실시예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 기술 분야에서 숙련된 자에게 쉽게 인식되는 바와 같이, 앞에서 개시한 실시예와 다른 실시예가 첨부의 특허청구범위에서 정의되는 본 발명의 범위 내에서 동등하게 가능하다.
예를 들어, 반사 구조체(6)의 단면은 그의 길이 방향의 연장부분을 따라서 변할 수 있다. 또한, 미러 벽의 측면은 평평하거나 구부러져 투영 표면 상에 다양한 패턴을 생성할 수 있다.

Claims (17)

  1. 타겟 영역(3)의 픽셀형 조명(pixelated illumination)을 위한 조명 장치(1)로서,
    발광 소자 어레이(4);
    상기 발광 소자 어레이(4)와 상기 타겟 영역(3) 사이에 배치되는 투영 광학계(5); 및
    상기 발광 소자 어레이(4)와 대향하는 제1 개구(9) 및 상기 투영 광학계(5)와 대향하는 제2 개구(10)와, 상기 제1 개구와 제2 개구를 연결하는 반사 표면을 갖는 반사 구조체(6) - 상기 표면은 상기 투영 광학계(5)의 광축(11)을 둘러싸고 대향함 - ;
    를 포함하며,
    상기 투영 광학계(5)는 발광 소자 어레이(4), 및 상기 반사 구조체(6)에 의해 생성된 가상 확장체(virtual extension)(7)를 상기 타겟 영역(3) 상에 결상함으로써 확장된 픽셀형 조명 패턴(2)을 생성하도록 구성되는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 개구(9)는 상기 발광 소자 어레이(4)가 배치되는 평면에 인접하여 위치하는 조명 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 개구(9)는 상기 발광 소자 어레이(4)의 주변에 배치되는 조명 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 개구(9)의 단면은 상기 발광 소자 어레이(4)의 형상과 본질적으로 대응하는 형상을 갖는 조명 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 개구(9)의 단면은 상기 투영 광학계(5)의 형상과 본질적으로 대응하는 형상을 갖는 조명 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 개구(9)의 단면은 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형, 원형 및 팔각형으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 형상을 갖는 조명 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 구조체(6)의 단면은 상기 반사 구조체의 연장부에 걸쳐 상기 제1 개구(9)의 단면의 형상과 본질적으로 대응하는 형상을 갖는 조명 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자들이 배치되는 평면에서 측정된, 상기 발광 소자 어레이(4)와 상기 반사 구조체(6) 사이의 거리는 상기 발광 소자 어레이(4)에 포함된 발광 소자들(41) 사이의 간격의 절반에 해당하는 조명 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자 어레이(4)와 상기 투영 광학계(5) 사이의 거리 v와,
    상기 투영 광학계(5)와 상기 타겟 영역(3) 사이의 거리 b 간의 관계는,
    Figure pct00003

    로 표현되며,
    여기서 f는 투영 광학계(5)의 초점 거리인 조명 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 개구(10)의 외주부가 상기 투영 광학계(5)의 주변부로부터 상기 광축(11)을 통해, 상기 발광 소자 어레이(4)가 배치되어 있는 평면에서, 상기 투영 광학계(5)에 의해 캡처될 수 있는 영역에 대응하는 영역의 주변부까지 이어진 가상의 직선에 접선이 되도록 상기 반사 구조체(6)가 상기 광축(11)의 방향으로 확장되는 조명 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 개구(9)의 단면은 상기 제2 개구(10)의 단면보다 작은 조명 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 개구와 제2 개구를 연결하는 상기 반사 표면은 상기 제1 개구의 주변부 상의 임의의 지점에 대하여 가상의 직선이 상기 표면을 따라 상기 제2 개구의 주변부 상의 한 지점으로 이어질 수 있도록 되어 있는 조명 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 표면은 나란히(side-by-side) 배치된 본질적으로 평평하고, 본질적으로 사각형인 적어도 3개의 벽(wall)에 의해 형성되는 조명 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투영 광학계(5)는 투영 렌즈인 조명 장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자 어레이(4)는 제1 컬러의 적어도 제1 발광 다이오드(R)와, 제2 컬러의 적어도 제2 발광 다이오드(G)를 포함하며, 상기 제1 컬러와 상기 제2 컬러는 서로 구별되는 조명 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 소자 어레이(4)와 상기 투영 광학계(5) 사이에 광 형상화 확산기(light-shaping diffusor)(12)가 배치되는 조명 장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 따른 조명 장치와, 사용자로 하여금 상기 픽셀형 조명 패턴을 조절할 수 있게 하는 사용자 인터페이스를 포함하는 투영 시스템.
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