KR20110136688A - 투사 표시 장치 및 전체 화상을 표시하는 방법 - Google Patents

투사 표시 장치 및 전체 화상을 표시하는 방법 Download PDF

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Abstract

투사 표시 장치(100)는, 하나 이상의 광원(110), 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)의 부영역(124)의 2차원 분포(122)로 프레임을 나타내도록 구성되는 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120), 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)를 가지고, 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)의 관련된 부영역(125)을 각 경우에 이미지면(150) 상에 이미징하여, 상기 프레임의 이미지가 상기 이미지면(150) 내에서 중첩하여 전체 화상(160)을 형성하도록 구성되는 투사 광학 장치(130), 및 한편으로는, 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)와 상기 광학 투사 소자(134)의 상기 2차원 장치(132) 간의 광학 경로 내에 배치되고, 다른 한편으로는, 상기 하나 이상의 광원(110)과 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120) 간의 광학 경로 내에 배치되는 하나 이상의 빔 스플리터(140)를 포함한다.

Description

투사 표시 장치 및 전체 화상을 표시하는 방법{PROJECTION DISPLAY AND METHOD OF DISPLAYING AN OVERALL PICTURE}
본 발명의 실시예들은 투사 표시 장치(projection display) 및, 전체 화상(overall picture)을 표시하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 추가 실시예들은 반사 액정 이미지 생성기 및 이의 이용에 기반으로 하는 투사 장치에 관한 것이다.
디지털 반사 액정 기반 이미지 생성기를 이용하여 화면 상에, 또는 가상 화상으로서 동적 화상 내용의 투사는, 종래 기술에 따라, 광학 경로가 혼색(color mixture)을 실현하기 위해 광학 투사 소자로부터의 업스트림(upstream)을 합치는 이미징 광학 채널, 또는 3개의 채널을 가진 투사 장치에 기반으로 한다.
특히, US 2009 323 028 A1은 컬러 순차적(color sequential) 방식으로 LED 조명되는 피코프로젝터(picoprojectors)를 제시하고 있다. US 2009 237 616 A1은 광학 투사 소자로부터의 3개의 컬러 채널 조합된 업스트림을 포함하는 투사 표시 장치를 기술하고 있다.
그러나, 피코프로젝터의 소형화를 실현하기 위해 종래 기술에서 알려져 있는 시스템의 치수를 축소하면, 특히 투사된 화상의 밝기(brightness) 손실이 생성할 것이다. 공지된 투사 시스템의 소형화는, 상기 시스템에 존재하는 이미지 생성기의 작은 표면 영역에 의해 제한되는 투과 가능한 광속(luminous flux)으로 인해 제한된 범위까지만 가능하다. 이런 접속은 에텐듀 유지(etendue maintenance)의 기본적 광학 법칙에 의해 결정된다. 광원의 에텐듀, 또는 광 전도성은,
Figure pat00001
그의 발광 표면 영역 A, 반발산각
Figure pat00002
, 및 상대 굴절률 n로부터 생성하고, 이상적 광학 이미징의 경우에 일정함을 유지한다. 실제 광학 소자(real optical element)는 에텐듀를 증가시키고, 및/또는 시스템 투과를 감소시킨다. 따라서, 투사 광학 시스템 내의 최소 투과 가능한 광속에 대한 주어진 휘도(luminance) 레벨을 가진 소스에 대한 최소 물체 표면 영역이 필요로 된다.
일반적인 문제로서, 광학 법칙 (예컨대, 자연적 비네팅(natural vignetting), 수차(abberations))로 인해, 단일 채널 투사 시스템의 경우에, 시스템의 설계 길이가 이미지화되는 이런 영역이 증대할 시와 동일한 범위까지 증가하여, 소형화를 더욱 어렵게 한다는 것이다.
그래서, 본 발명의 목적은 밝기를 증대시킬 수 있으면서 보다 짧은 시스템 설계 길이를 특징으로 하는 투사 표시 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 1에서 청구된 바와 같은 투사 표시 장치 및 청구항 29에서 청구된 바와 같은 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 실시예들은 투사 표시 장치를 제공하며, 이 투사 표시 장치는, 광원, 반사 이미지 생성기의 부영역(subareas)의 2차원 분포로 프레임을 나타내도록 구성되는 반사 이미지 생성기, 광학 투사 소자의 2차원 장치를 가지고, 이미지 생성기의 관련된 부영역을 각 경우에 이미지면 상에 이미징하여, 프레임의 이미지가 이미지면 내에서 중첩(superimpose)하여 전체 화상을 형성하도록 구성되는 투사 광학 장치, 및 한편으로는, 반사 이미지 생성기와 광학 투사 소자의 2차원 장치 간의 광학 경로 내에 배치되고, 다른 한편으로는, 광원과 반사 이미지 생성기 간의 광학 경로 내에 배치되는 빔 스플리터(beam splitter)를 포함한다.
본 발명의 핵심 사상으로서, 상술한 보다 짧은 시스템 설계 길이가 달성될 수 있으면서, 동시에 증대된 밝기를 달성할 수 있으며, 이때 프레임은 반사 이미지 생성기를 이용하여 부영역의 2차원 분포로 나타내며, 이미지 생성기의 부영역은 광학 투사 소자의 2차원 장치를 가진 투사 광학 장치에 의해 이미지면 상에 이미지화되며, 상기 부영역은 각 경우에 광학 투사 소자와 관련되어, 프레임의 이미지가 이미지면 내에서 서로 중첩하여 전체 화상을 형성하며, 빔 스플리터는, 한편으로는, 반사 이미지 생성기와 광학 투사 소자의 2차원 장치 간의 광학 경로 내에 배치되고, 다른 한편으로는, 광원과 반사 이미지 생성기 간의 광학 경로 내에 배치된다. 이런 식으로, 상술한 소형화가 용이하게 될 수 있고, 매우 평평함을 실현할 수 있게 하고, 동시에, 투사 시스템을 매우 밝게 한다.
본 발명의 추가 실시예에서, 투사 표시 장치의 광학 투사 소자는, 이미지면 내에서 중첩하는 전체 화상이 실제 또는 가상이도록 이미지 생성기의 관련된 부영역에 관해서는 중심 이탈(decentration)을 가질 수 있다. 광학 투사 소자와 이미지 생성기의 관련된 부영역 간의 이런 중심 이탈, 또는 중앙 수축 또는 팽창에 의해, 전체 화상의 투사 거리는 특히 이미지면 내에서 조정될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 투사 광학 장치는 광학 투사 소자의 2차원 장치로부터의 다운스트림에 접속되고, 광학 투사 소자의 2차원 장치와 협력하는 전체 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 상기 전체 렌즈는, 전체 화상의 이미지면이 전체 렌즈의 초점면 내에 위치되도록 광학 투사 소자로부터 시준된 빔(collimated beams)의 초점을 다시 맞추도록 구성된다.
본 발명의 추가 실시예에서, 다운스트림 전체 렌즈는 투사 거리가 조정 가능하도록 가변 초점 길이를 가진 광학계로서 구성될 수 있다.
특히, 가변 초점 길이를 포함하는 광학계는 줌 대물 렌즈 또는 유체 렌즈일 수 있다. 이와 같은 광학계를 채용함으로서, 서로 다른 투사 거리가 조정될 수 있음과 동시에, 축에서 떨어진 빔의 비네팅을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 광학 투사 소자는 관련된 부영역에 대해 중심에 둘 수 있어, 시준 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 광학 투사 소자와 관련된 필드 렌즈의 2차원 장치는 반사 이미지 생성기와 빔 스플리터 간의 적어도 하나의 광학 경로에 배치될 수 있다. 결과로서, 특히, 광학 투사 소자의 2차원 장치의 각 광학 투사 소자의 콜러 일루미네이션(Koehler illumination)이 달성될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예는 전체 화상을 표시하는 방법을 제공하며, 이 방법은, 광원을 이용하여 광을 제공하는 단계, 반사 이미지 생성기를 이용하여 부영역의 2차원 분포에 개별 영역을 나타내는 단계, 및 광학 투사 소자의 2차원 장치를 가진 투사 광학 장치에 의해 이미지 생성기의 부영역을 이미지면 상에 이미징하는 단계를 포함하며, 상기 부영역은 각 경우에 광학 투사 소자와 관련되어, 프레임의 이미지가 전체 화상을 형성하기 위해 이미지면 내에서 중첩하도록 하며, 빔 스플리터는, 한편으로는, 반사 이미지 생성기와 광학 투사 소자의 2차원 장치 간의 빔 스플리터 내에 배치되고, 다른 한편으로는, 광원과 반사 이미지 생성기 간의 광학 경로 내에 배치된다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부한 도면과 관련하여 더욱 상세히 설명될 것이고, 동일하거나 동일한 작용을 가진 소자는 동일한 참조 번호로 표시된다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 4는 각 경우에 각각의 광학 투사 소자의 개구에 관련하여 중심 이탈되는 렌즈 정점(lens vertex)을 포함하는 발명의 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 5는 광원의 그리드 장치를 가진 발명의 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 6은 필드 렌즈의 2차원 장치를 가진 발명의 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 7은 반사 이미지 생성기의 양면 조명(two-sided illumination)을 위한 2개의 빔 스플리터 및 다른 편의 광원을 가진 발명의 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 8은 2개의 빔 스플리터 및, 조명 경로 내에 삽입된 반파장판(half-wave plate)을 가진 발명의 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 9는 반사 이미지 생성기 및, 이와 컬러 순차적 방식으로 동기화되는 RGB 광원을 가진 발명의 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 10은 혼색을 생성시키기 위한 필터 장치를 가진 발명의 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 11은 이미지면 내의 프레임의 이미지가 서로 중첩하여 보다 높은 해상도를 가진 전체 화상을 형성하는 발명의 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다.
도 12는 전체 화상을 형성하도록 발명의 픽셀의 중복(superposition of pixels)을 예시하는 개략도를 도시한 것이다.
도 13은 전체 화상을 형성하도록 발명의 이진 검정색 및 흰색 부분 화상의 중복을 예시하는 개략도를 도시한 것이다.
도 14는 전체 화상을 형성하도록 다른 발명의 이진 검정색 및 흰색 부분 화상의 중복을 예시하는 개략도를 도시한 것이다.
도 15는 이미지의 서로 다른 확대 및/또는 서로 다른 투사 거리에 대한 2개의 서로 다른 모드를 가진 발명의 반사 이미지 생성기의 상부도를 도시한 것이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 전체 화상을 표시하는 방법의 흐름도를 도시한 것이다.
본 발명이 도면과 관련하여 아래에 더욱 상세히 설명되기 전에, 아래에 제공되는 실시예들에서, 동일하거나 기능이 동일한 소자에는 도면에서 동일한 참조 번호가 제공된다. 그래서, 동일한 참조 번호를 가진 소자에 대한 설명은 상호 교환 가능하고, 및/또는 여러 실시예에서 상호 적용 가능하다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 투사 표시 장치(100)의 측면도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 투사 표시 장치(100)는 광원(110), 반사 이미지 생성기(120), 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132) 및 빔 스플리터(140)를 포함한다. 이와 관련하여, 반사 이미지 생성기(120)는 그의 부영역(124)의 2차원 분포(122)로 프레임을 나타내도록 구성된다. 게다가, 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)는, 이미지 생성기(120)의 관련된 부영역(125)을 각 경우에 이미지면(150) 상에 이미징하여, 프레임의 이미지가 전체 화상(160)을 형성하기 위해 이미지면(150) 내에서 중첩하도록 구성된다. 최종으로, 빔 스플리터(140)는, 한편으로는, 반사 이미지 생성기(120)와 광학 투사 소자의 2차원 장치(132) 간의 광학 경로 내에 배치되고, 다른 한편으로는, 광원(110)과 반사 이미지 생성기(120) 간의 광학 경로 내에 배치된다.
특히, 추가 실시예들에서, 빔 스플리터(140)는 편광 작용을 가질 수 있고, 반사 이미지 생성기(120)는 편광에 미치는 영향력의 형식으로 프레임을 나타내도록 구성될 수 있다.
도 1의 본 발명의 추가 실시예에서, 투사 표시 장치는, 특히, 예컨대, 액정 이미지 생성기(121)로서 구성된 반사 이미지 생성기(120) 상의 이미지 생성 영역의 보통의 2차원 장치, 예컨대, 편광 빔 스플리터(142)로서 구성된 빔 스플리터(140), 및 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)로 구성되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 예컨대, LED(112)로서 구성된 광원(110)의 광은 초기에 콘덴서 광학계(condenser optics)(115)를 통과하여, 편광 빔 스플리터(142)로 지향된다. 이로부터, 그것은 최종으로, 편광된 상태에서, 예컨대, LCoS (liquid crystal on silicon) 이미지 생성기인 반사 이미지 생성기의 방향으로 반사될 것이다.
나타낼 화상 요소(picture element)의 그레이 스케일(gray-scale) 값에 따라, 예컨대, 디지털인 이미지 생성기는 그것에 반사된 광의 편광 방향을 회전시켜, 편광 빔 스플리터를 통한 제 2 통과 중에 투과를 제어한다. 전압 또는 결정 회전(crystal rotations)의 고속 개개의 픽셀 스위칭은 동적 화상 내용을 나타낼 수 있게 한다.
도 1에 도시된 광학 투사 소자(134)는, 예컨대, 이미지 생성기(120)의 부영역(125)을 각 경우에 이미지면(150) 및/또는 스크린 상에 이미징하는 투사 대물 렌즈로서 보통의 2차원 장치 내에 구성된 마이크로렌즈일 수 있다. 이와 같은 투사 광학 장치의 이용으로, 동일한 화상 크기의 종래의 단일 채널 프로젝터에 비해 전체 시스템의 설계 길이가 극적으로 감소될 수 있다. 발명의 투사 표시 장치 및 투사 시스템의 작은 설계 길이는 초점 길이가 결과적으로 빔 스플리터의 치수에 의존하는 몇 밀리미터의 광학 투사 소자 또는 렌즈의 초점 길이로부터 생성하지만, 물체 영역 또는 측면 확장부(lateral extension)의 증대는 비례하여 화상 밝기를 증가시킨다. 따라서, 소형화된 단일 채널 프로젝터와 비교되듯이, 상당한 측면 확장부 및 투사 거리를 가진 빔 스플리터의 두께를 몇 밀리미터만큼 초과하는 설계 길이를 획득한다.
본 발명의 추가 실시예에서, 투사 화상은 장치의 단일 채널의 이미지의 중첩, 접합 또는 인터리빙(interleaving)으로 인해 생성할 수 있다.
추가 실시예에서, 예에 의해 도 1에 도시된 바와 같이, 광학 투사 소자(134)는 관련된 부영역(124)에 대한 중심 이탈(135)을 갖는다.
일반적으로, 중심 이탈은, 중앙 광학 축(101)에 대한 중앙 수축 또는 팽창이거나, 이미지 생성기(120)의 관련된 부영역(124)에 대한 광학 투사 소자(134)의 측면 오프셋인 것으로 고려될 수 있다. 이미지 생성기 상으로의 관련된 프레임에 대한 광학 투사 소자의 중심 이탈은 투사 거리, 또는 투사 피치에 결정적이다. 부분 화상의 큰 초점 깊이 때문에, 제한된 범위까지만, 상기 투사 거리가 개별 광학 투사 소자의 포커싱에 의존한다.
이미지 생성 구조에 대한 광학 투사 소자 및/또는 투사 렌즈의 약간 감소된 중심 대 중심 거리(피치)로 인해, 각각의 이미지 생성 구조 및 대응하는 광학 투사 소자의 오프셋(135)이 발생하고, 상기 오프셋(135)은, 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)의 중앙 광학 축(101), 또는 어레이 센터 (그리드 센터)로부터 외부로 증대한다. 중앙 광학 축(101), 또는 중앙 채널에 관하여 외부 광학 투사 소자(134), 또는 프로젝터의 광학 축(103)의 생성한 약간의 틸팅(tilting)은 전체 화상(160)을 형성하도록 이미지면(150) 내에서 개별 이미지들을 확실히 중첩시킨다. 이와 관련하여, 이미지면은 무한(infinity) 상태에 있을 수 있거나, 이미지 생성기로부터의 업스트림 또는 이미지 생성기로부터의 다운스트림에 있는 광학 투사 소자로부터의 유한 거리에 위치될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 이미지 생성기로부터의 업스트림 영역은 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)로부터의 다운스트림에 있는 광학 경로의 우측이나 그 내에의 영역(102)으로 정의되는 반면에, 이미지 생성기로부터의 다운스트림 영역은 이미지 생성기(120)의 좌측이나, 빔 스플리터(140)로부터 떨어져 있는 이미지 생성기(120)의 좌측 상의 영역(104)으로 정의된다. 개별 이미지는 전체 화상을 형성하기 위해, 예컨대 스크린 상에서 중첩할 수 있다.
광학 경로 내에서 투사를 위한 다른 거시적 광학 소자는 필요치 않다. 어레이 투사 표시 장치의 투사 거리, 또는 투사 스페이싱 L (즉, 그것에 수직인 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)로부터의 이미지면(150)의 거리 L)은 광학 투사 소자의 초점 길이 f, 광학 투사 소자의 중심 대 중심 거리 PPL 및 화상의 중심 대 중심 거리 POBJ로부터 생성한다. 이미지의 확대 M는 투사 거리 L과 투사 렌즈의 초점 길이 f 간의 관계로부터 생성한다. 다음의 관계가 적용한다:
Figure pat00003
따라서, 광학 투사 소자로부터의 물체 구조의 중심 대 중심 거리, 또는 이들 간의 차의 비율은 투사 스페이싱을 제어한다.
광학 투사 소자의 중심 대 중심 거리가 이미지 생성 구조의 중심 대 중심 거리 보다 작으면, 실제 화상은 정의된 거리에 생성할 것이다. 도 1에 도시된 경우에서, 광학 투사 소자(134)의 중심 대 중심 거리 PPL는 관련된 부영역(124)의 중심 대 중심 거리 POBJ 보다 작다. 따라서, 도 1의 실시예에서, 이미지면(150) 내에서 중첩하는 전체 화상(162)은 실제이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사 표시 장치(200)의 측면도를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 투사 표시 장치(200)의 광학 투사 소자(134)는 관련된 부영역(124)에 대한 중심 이탈(137)을 갖는다. 도 2에 도시된 경우에, 광학 투사 소자(134)의 중심 대 중심 거리 PPL는 관련된 부영역(124)의 중심 대 중심 거리 POBJ 보다 크다. 그래서, 도 2에서, 이미지면(150) 내에서 중첩하는 전체 화상(202)은 가상이다. 따라서, 광학 투사 소자의 피치는 부분 화상의 피치보다 더 크도록 선택되며, 개별 광학 투사 소자는 가상 부분 화상이 형성되도록 집속되어, 도 2에서 예에 의해 도시된 바와 같이, 투과 광으로 관찰자 또는 눈(210)에 의해 보여지는 가상 전체 화상(202)가 획득된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 투사 표시 장치의 측면도를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 실시예에서, 투사 광학 장치(130)는, 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)와 협력하고, 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)에 관해 다운스트림에 접속되는 전체 렌즈(310)를 더 갖는다. 이 접속에서, 다운스트림은, 전체 렌즈(310)가, 광학 경로 내에서, 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)로부터의 다운스트림에 배치된다는 것을 의미한다. 도 3에서, 전체 렌즈(310)는, 특히, 광학 투사 소자(134)로부터 시준된 빔(315)을 다시 초점을 맞추어, 전체 화상(302)의 이미지면(150)이 전체 렌즈(310)의 초점면 내에 위치되도록 구성된다. 이런 상황은, 도 3에서, 개별 이미지가 전체 화상(302)을 형성하도록 중첩하는 경우에, 이미지면(150)이 전체 렌즈(310)로부터의 거리 fL을 갖도록 도시된다. 게다가, 반사 이미지 생성기(120)로부터의 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)의 거리 dPL는 조정되어, 예컨대, 대략 광학 투사 소자(134)의 초점 길이에 대응하도록 할 수 있다.
도 3에서, 광학 투사 소자(134)는 관련된 부영역(124)에 대해 중심을 이루고, 시준 효과를 갖는 것을 알 수 있다. 이것은, 이 실시예에서, 광학 투사 소자(134)의 중심 대 중심 거리 PPL가 관련된 부영역(124)의 중심 대 중심 거리 POBJ와 동일하다는 것을 의미한다.
따라서, 도 3에서 예로서 도시된 바와 같이, 이미지 생성기로부터의 광학 투사 소자의 거리 dPL가 개별 화상이 무한히 생성하도록 조정되는 구조가 수정되면, 부분 화상의 피치는 광학 투사 소자의 피치에 대응하고, 전체 렌즈(310)가, 예컨대, 광학 투사 소자의 2차원 장치로부터의 다운스트림의 광학 경로 내의 수렴 렌즈(converging lens)(312), 또는 어레이 광학계의 형태로 배치되면, 전체 화상(302)은 렌즈(310)의 초점면 내에 생성할 것이다. 수렴 렌즈를 이용하면, 실제 화상은 스크린 상으로 투사되는 반면에, 발산 렌즈(diverging lens)는 도 2에 도시된 구조와 유사하게 가상 화상을 생성한다. 도 3에 도시된 구성에 관한 이점인 것은, 예컨대, 도 1에 도시된 구조에 비해 작으며, 축으로부터 떨어진 투사 채널(103)의 비네팅, 및 예컨대 줌 대물 렌즈 또는 유체 렌즈의 형태의 가변 수렴 또는 발산 렌즈를 이용하여 서로 다른 투사 거리를 조정하는 가능성이다.
특히, 따라서, 도 3에 도시된 다운스트림 전체 렌즈(310)는 투사 거리가 조정 가능하도록 가변 초점 길이를 가진 광학계로서 구성될 수 있다. 도 3에서, 투사 광학 장치(130)의 길이 방향 확장을 제외하고, 투사 거리 L가 본래 전체 렌즈(310)의 초점 길이 fL로 정의되는 것을 알 수 있다.
다운스트림 수렴 또는 발산 렌즈의 광학 효과는 또한, 예에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 투사 어레이의 특정 구현에 의해 달성될 수 있다. 특히, 도 4는 발명의 투사 표시 장치(400)의 측면도를 도시한 것이다. 도 4에 도시된 실시예에서, 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)는 투사 어레이(410)로서 또는 2차원 장치로서 구성되며, 투사 어레이(410)의 각 광학 투사 소자(414)는 각각의 광학 투사 소자의 개구로 중심 이탈되는 렌즈 정점(415)을 포함한다.
도 4에 도시된 2차원 장치(410)의 광학 투사 소자(414)는 본래 도 1 내지 도 3에 도시된 2차원 장치(132)의 광학 투사 소자(134)에 대응한다. 확대 표현 (원형 Z)에서, 광학 투사 소자(414)의 개별 렌즈 정점(415)은 더욱 명확하게 보여질 수 있다. 렌즈 정점(415)의 중심 이탈은, 예컨대, 2차원 장치(410)의 광학 투사 소자(414)가 합치고, 다운스트림 전체 렌즈(310)와 함께 도 3에 도시된 투사 광학 장치(130)와 동일한 효과를 달성하도록 구성될 수 있다. 도 4에서 예에 의해 도시된 바와 같이, 이와 관련하여, 렌즈 정점(415)의 중심 대 중심 거리 PLS가 관련된 부영역(124)의 중심 대 중심 거리 POBJ보다 작다. 따라서, 어떤 렌즈는 각각의 부영역(125)의 프레임이 이미지면(150) 상에 투사되도록 할 수 있다. 여기서, 프레임의 이미지는 전체 화상(160)을 형성하도록 중첩할 것이다.
따라서, 중앙 광학 축(101), 또는 시스템 축에서의 거리가 증가함에 따라 개구에 대해 점점더 오프셋인 렌즈 정점을 가진 투사 렌즈를 이용하면, 수렴 렌즈와 같은 전체 렌즈의 광학 기능은 투사 렌즈, 또는 투사 어레이로 시프트될 수 있다. 도 4에 도시된 실시예에 관한 이점인 것은, 특히, 축으로부터 떨어진 채널의 비네팅의 보다 작은 레벨을 유지하면서, 광학 부품이 세이빙(saving)된다는 것이다.
본 발명의 한 이점은, 도 5에 도시된 어레이 광원의 이용에 문제가 없다는 것이다. 도 5에서, 광원의 그리드 장치(510)를 가진 발명의 투사 표시 장치(500)이 도시된다. 이와 관련하여, 도 5에 도시된 그리드 장치(510)는 본래 도 1 내지 도 4의 광원(110)에 대응한다. 게다가, 도 5는 콘덴서 광학 장치(515)를 도시한다. 도 5의 콘덴서 광학 장치(515)는 본래 도 1 내지 도 4의 콘덴서 광학계(115)에 대응한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 그리드 장치(510)는 다수의 광원(510-1, 510-2, ... 510-5)을 포함하며, 각 광원은 그것과 관련된 콘덴서 광학 장치(515)의 콘덴서 광학계를 갖는다. 특히, 광원의 그리드 장치(510) 및 콘덴서 광학 장치(515)는, 도 5에서 조명 경로(501)로 도시된 바와 같이, 개별 광원(510-1, 510-2, ... 510-5)으로부터의 광이 제각기 이미지 생성기(120)의 관련된 부영역(124)으로 지향되도록 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 실시예의 한 이점은, 또한 상술한 장치에서의 경우와 같이, 많은 프레임의 중첩으로 인해, 보통 조명을 균질화하기 위해 특정 단계가 취해질 필요가 없다는 것이다. 시준된 LED 어레이와 같은 어레이 광원의 이용의 다른 이점은 전체 장치의 측면 확장부의 크기의 증가를 작게 한다는 것이다.
도 6은 필드 렌즈(612)의 2차원 장치(610)를 가진 발명의 투사 표시 장치(600)의 측면도를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 실시예에서, 필드 렌즈(612)의 2차원 장치(610)는 적어도 반사 이미지 생성기(120)와 빔 스플리터(140) 간의 광학 경로 내에 배치된다. 이와 관련하여, 2차원 장치(610) 내의 각 필드 렌즈(612)는 광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132) 내의 광학 투사 소자(134)와 관련된다. 필드 렌즈(612)의 2차원 장치(610)의 이런 이용으로 인해, 2차원 장치(132) 내의 각 광학 투사 소자(134)의 콜러 일루미네이션이 달성될 수 있다.
특히, 투사 표시 장치(600)에서, 필드 렌즈(612)의 초점 길이 fFL는 광학 투사 소자(134)의 초점 길이 fPL의 1.5 배 및 2.5 배 사이일 수 있다.
다르게 말하자면, 도 6에 도시되고, 빔 스플리터와 이미지 생성기 간의 필드 렌즈 또는 필드 렌즈 어레이의 2차원 장치의 이용은 광학 투사 소자의 콜러 일루미네이션을 가능하게 하여, 화상 밝기가 증대될 수 있으면서, 동시에 산란광의 억제를 개선할 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 산란광의 억제는, (도 6에 도시되지 않은) 흡수 다이어프램(absorbing diaphragms)이 필드 렌즈 어레이의 평면 내에 이용된다는 점에서 더욱더 개선될 수 있으며, 상기 다이어프램은 렌즈 간의 영역을 커버한다. 일반적으로, 이미지 생성기와 편광 빔 스플리터 간의 이와 같은 다이어프램 어레이의 이용은 산란광을 억제하기 위한 어떤 필드 렌즈 어레이 없이도 타당하다.
본 발명의 추가 실시예에서, 대응하는, 예컨대 시준된 광원에 의해 수개의 측면으로부터 조명이 또한 영향을 받을 수 있다. 도 7은 반사 이미지 생성기의 양면 조명을 위한 2개의 빔 스플리터(730, 740) 및 다른 편의 광원(710, 720)을 포함하는 발명의 투사 표시 장치(700)의 측면도를 도시한 것이다. 도 7에서, 투사 표시 장치(700)는, 특히, 제 1 및 2 광원(710, 720) 및, 제 1 및 2 빔 스플리터(730, 740)를 포함하며, 이들은 반사 이미지 생성기(120)와 광학 투사 소자의 2차원 장치(132)의 사이에 배치된다. 이와 관련하여, 제 1 빔 스플리터(730)는 제 1 광원(710)과 반사 이미지 생성기(120)의 부영역의 세트(750) 간의 광학 경로 내에 배치되고, 제 2 빔 스플리터(740)는 제 2 광원(720)과 반사 이미지 생성기(120)의 부영역의 제 2 세트(760) 간의 광학 경로 내에 배치된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 이미지 생성기(120)의 제 1 측면 영역(750)은 본질적으로 제 1 광원(710) 및 관련된 제 1 콘덴서 광학계(715)에 의해 조명되는 반면에, 이미지 생성기(120)의 제 2 측면 영역(760)은 본질적으로 제 2 광원(720) 및 관련된 제 2 콘덴서 광학계(725)에 의해 조명된다. 이와 관련하여, 제 1 및 2 광원(710, 720) 및, 관련된 제 1 및 2 콘덴서 광학계(715 및 725)는 본질적으로 제각기 상술한 실시예의 광원(110) 및 콘덴서 광학계(115)에 대응한다. 단일 빔 스플리터의 이용과는 대조적으로, 도 7에 도시되고, 2개의 광원(710, 720) 및, 2개의 편광 빔 스플리터(730, 740)를 포함하는 양면 조명은 프로젝터의 설계 길이의 거의 이등분(approximate halving)을 가능하게 한다.
본 발명의 추가 실시예에서, 광학 투사 소자들은 또한, 각각의 광학 투사 소자에 의해 이미지화되는 부영역이 조명될 수 있는 각각의 컬러 스펙트럼에 대해서가 서로 다른 컬러 스펙트럼의 어느 다른 컬러 스펙트럼에 대해서보다 더 상당한 범위까지 왜곡에 관하여 보정된다는 점에서 서로 다를 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 광학 투사 소자의 2차원 장치(132)에서, 광학 투사 소자(134)는, 이미지 생성기(120) 및 투사 광학 장치(130)의 광학 축(101)으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하는 디포커싱(defocusing) 및/또는 비점수차(astigmatism) 및/또는 코마(coma)에 관하여 보정될 수 있다.
최종으로, 추가 실시예에서, 이미지 생성기(120)는, 이미지 생성기(120) 및 투사 광학 장치(130)의 광학 축(101)으로부터의 거리가 증가함에 따라 부영역(124)의 크기가 연속하여 변화하여, 이미지면(150) 내의 프레임이 동등하게 크기가 정해지도록 구성될 수 있다.
이와 같이 부영역의 크기의 연속적 변화에 의해, 중앙 광학 축(101) 또는 중앙 채널로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하는 물체 거리 및, 따라서, 도 1의 예에 의해 도시된 바와 같이, 중심 이탈의 경우에 중앙 채널에 대한 외부 광학 투사 소자(103)의 보다 작은 확대는 이미지면(150) 상으로의 프레임의 투사 시에 균형을 이루게 될 수 있다.
도 8은 2개의 빔 스플리터(810, 820) 및, 조명 경로 내에 삽입되는 반파장판(830)을 포함하는 발명의 투사 표시 장치(800)의 측면도를 도시한 것이다. 제 1 빔 스플리터(810)를 제외하고, 도 8의 투사 표시 장치(800)는, 특히, 한편으로는, 반사 이미지 생성기(120)와 광학 투사 소자의 2차원 장치(132) 간의 광학 경로 내에 배치되고, 다른 한편으로는, 광원(110)과 반사 이미지 생성기(120) 간의 광학 경로 내에 배치되는 제 2 빔 스플리터(820), 및 제 1 빔 스플리터(810)와 제 2 빔 스플리터(820) 간에 배치되는 반파장판(830)을 포함한다. 결과로서, 제 1 빔 스플리터(810)를 통해 투과되고, 광원(110)에 의해 방출되는 광(편광 성분 p,s)의 편광 성분 (예컨대, p)의 편광 방향은 반파장판(830)의 통과 중에 900만큼 회전될 수 있다. 이와 관련하여, 제 1 빔 스플리터(810) 및 제 2 빔 스플리터(820)는, 광원(110)의 방향으로부터 나오고, 이미지 생성기(120)의 방향에서 900만큼 회전되는 편광 방향 (예컨대, s)을 갖는 광을 반사시키도록 구성된다. 각각의 편광 성분을 포함하는 예시적 조명 경로는 도 8에서 칭호 s,p를 가진 화살표로 나타낸다.
환언하면, 반파장판(830), 또는 λ/2를 통해 조명 광 경로 내에 차례로 접속되는 2개의 편광 빔 스플리터가 도 8에서 예에 의해 도시된 바와 같이 이용되면, LED와 같은 편광되지 않은 광원의 양방의 편광 성분(p,s)이 이용된다. 이와 관련하여, 반파장판은 이용되지 않은 방식으로 제 1 빔 스플리터를 통해 투과되는 편광 성분 (p)을 900 회전시켜, 다음의 빔 스플리터에서, 적절한 편광 방향(s)을 가진 이미지 생성기의 관련된 절반에 반사될 것이다.
2개의 편광 빔 스플리터, 또는 편광 스플리터, 및 반파장판(λ/2 판)을 가진 상술한 장치에 의해 편광되지 않은 광원의 완전 이용은 2개의 측면으로부터 상술한 조명에 의해 보완될 수 있으며, 이는 설계 길이를 절반 더 감소시킬 수 있다.
이전의 실시예들에 대해, 반사 이미지 생성기(120) 상의 제 1 빔 스플리터(730, 810) 및 제 2 빔 스플리터(740, 820)의 외부 에지의 투사는 이미지 생성기(120)의 부영역(124)을 통과하지 않도록 생성할 수 있다. 이런 식으로, 외부 에지는 투사될 시에 전체 화상 내에 교란 효과를 갖는 것을 회피할 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 도 9에서 예에 의해 도시된 바와 같이, 풀컬러(full-color) RGB 화상의 투사는 RGB 광원(905)에 의해 실현될 수 있다. 이것은, 예컨대, 관련된 광학 시준 소자(915, 925, 935) 및 컬러 조합기(940)를 포함하는 3개의 LED(910, 920, 930)에 의해 가능하다. 이와 관련하여, 도 9의 실시예에서, RGB 광원(905)은 본질적으로 이전의 실시예의 광원(110)에 대응한다. 특히, 도 9에 도시된 실시예에서, RGB 광원(905) 및 이미지 생성기(950)는 풀컬러 투사를 획득하기 위해 컬러 순차적 동기화 방식으로 동작한다.
도 9에서, 본질적으로 이전의 실시예의 이미지 생성기(120)에 대응하는 반사 이미지 생성기(950)는 상당히 높은 프레임율로 이미지 생성기(950)의 부영역(124)으로부터 프레임(904)을 나타내도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 광원(905)은 부가적으로, 프레임마다 서로 다른 컬러 성분 (예컨대, 적색, 녹색, 청색)을 순차적으로 통과하도록 구성될 수 있다. 풀컬러 투사는, 이미지 생성기(950) 및, 개별 광원(910, 920, 930)의 동작의 컬러 순차적 모드에 의해 실현될 수 있으며, 예컨대 디지털인 이미지 생성기의 화상 내용은 모든 투사 채널에 대해 동일하다.
본 발명의 추가 실시예에서, 광원(110), 빔 스플리터(140), 투사 광학 장치(130), 및 반사 이미지 생성기(120)는 이미지 생성기(120)의 적어도 2개의 부영역으로부터의 반사된 광이 동일한 컬러 스펙트럼을 갖도록 구성될 수 있다.
추가 실시예에서, 광원(110)은 부가적으로 이미지 생성기(120)의 서로 다른 부영역이 서로 다른 컬러 성분으로 조명되도록 배치될 수 있다. 예컨대, 도 7에 대해, 제 1 광원(710)은, 콘덴서 광학계(715)를 통과하면, 광이 제 1 빔 스플리터(730)에 의해 이미지 생성기(120)의 제 1 부영역(750) 상으로 반사되는 제 1 컬러 성분을 가진 광을 방출할 수 있는 반면에, 제 2 광원(720)은, 콘덴서 광학계(725)를 통과하면, 광이 제 2 빔 스플리터(740)에 의해 이미지 생성기(120)의 제 2 부영역(760) 상으로 반사되는 제 2 컬러 성분을 가진 광을 방출할 수 있다. 따라서, 이미지 생성기(120)의 서로 다른 부영역(750, 760)은 서로 다를 수 있는 제 1 및 2 컬러 성분으로 조명될 수 있다.
도 10은 이미지면(150) 내에 혼색을 생성시키기 위한 컬러 필터 장치(1020)를 포함하는 발명의 투사 표시 장치(1000)의 측면도를 도시한 것이다. 도 10에서, 본질적으로 이전의 실시예의 반사 이미지 생성기(120)에 대응하는 반사 이미지 생성기(1030)는 프레임의 그룹(1032-1, 1032-2, 1032-3)을 나타내도록 구성될 수 있으며, 이의 각각은 화상 내용의 컬러 성분의 그레이 스케일 값을 나타낸다. 이와 관련하여, 프레임의 각 그룹(1032-1, 1032-2, 1032-3)은 이와 관련된 필터 장치(1020)의 각각의 컬러 필터(1022-1, 1022-2, 1022-3)를 가질 수 있다. 이런 식으로, 프레임의 그룹(1032-1, 1032-2, 1032-3)은 이미지면(150) 내에서 중첩하는 전체 화상(160)이 혼색을 나타내도록 각각의 컬러 성분에 따라 필터링될 수 있다.
달리 말하면, 도 10은 RGB 화상을 생성하는 서로 다른 가능성을 나타낸다. 흰색 광원(1010)으로 조명하고, RGB 컬러 필터(1022-1, 1022-2, 1022-3)를 이미징 광 경로에 삽입함으로써, 한 원색(primary-color) 화상은 제각기 많은 투사 채널 내에 생성된다. 보통, 투사 채널은 관련된 광학 투사 소자의 부분 상의 이미지면 상에 이미지 생성기의 부영역을 이미징하는 것에 대응한다. 따라서, RGB 투사는 대응하는 원색 화상 내용을 각각의 투사 채널과 관련시킴으로써 달성된다. 이런 종류의 컬러 생성의 이점은 각각의 원색에 대한 많은 투사 채널에 의해 흰색 균형을 실행할 수 있다는 것이며, 상기 많은 투사 채널은 광원 및 컬러 필터의 스펙트럼 특성에 적응된다.
본 발명의 추가 실시예에서, 각 투사 채널, 또는 광학 투사 소자의 그룹은 그것/그들에 지정된 원색의 분리 광원을 가질 수 있다. 혼색은 스크린 상이나 가상 화상 내에 전체 화상을 형성하도록 중복 중에 실현된다.
도 7에 대해, 투사 시스템(700)에서, 광원(110)은, 빔 스플리터(730, 740)를 통해, 이미지 생성기(120)의 부영역의 서로 다른 그룹(750, 760)을 서로 다른 컬러 스펙트럼으로 조명하기 위해, 예컨대, 광원(710, 720)의 형태로 구성된다. 광학 투사 소자의 2차원 장치 내에서, 광원(710, 720)에 의해 서로 다른 컬러 스펙트럼 (예컨대, 적색, 청색)으로 조명되는 부영역(750, 760)을 이미징하는 광학 투사 소자(755, 765)는 서로 다르다.
본 발명의 추가 실시예에서, 이미지 생성기(120)는 또한, 서로 다른 컬러 스펙트럼 중 제 1 컬러 스펙트럼 (예컨대, 적색)으로 조명될 수 있는 부영역(750)의 크기가 상기 제 1 컬러 스펙트럼과 상이한 제 2 컬러 스펙트럼 (예컨대, 청색)으로 조명될 수 있는 부영역(760)의 크기와 상이하도록 구성될 수 있다. 이런 식으로, 이미지면 내의 프레임의 크기는 서로에 매칭될 수 있다.
이와 관련하여, 컬러의 표현은 또한, 부영역의 상술한 직접 컬러 조명을 제외하고, 부영역의 서로 다른 그룹이 서로 다른 컬러 스펙트럼으로 전체 화상에 기여하도록 도 10에서 예에 의해 도시된 컬러 필터 장치로 실현될 수 있음에 주목된다.
본 발명의 추가 실시예에서, 모든 서로 다른 컬러 채널, 즉, 광학 채널 관련된 서로 다른 컬러 스펙트럼에 대한 광학 투사 소자의 2차원 장치 내의 모든 광학 투사 소자에 대해 동일한 초점 길이가 선택될 수 있어, 모든 서로 다른 컬러 채널에 대한 동일한 확대가 생성한다. 예컨대, 반사 이미지 생성기로부터의 광학 투사 소자의 서로 다른 기하학적 거리가 설정되면, 빔 스플리터 (예컨대, 제 1 또는 2 빔 스플리터(730, 740)의 분산으로 인한 서로 다른 광학 경로 길이는 서로 다른 컬러 채널에 대해 균형을 맞출 수 있다.
그러나, 본 발명의 추가 실시예에서는, 광학 투사 소자의 2차원 장치 내의 광학 투사 소자를 서로 다른 설계 높이에 배치하는 것이 바람직하지 않을 수 있다. 그래서, 광학 투사 소자를 반사 이미지 생성기로부터의 동일한 기하학적 거리에 유지하는 것이 유익할 수 있다. 이런 경우에, 빔 스플리터의 분산으로 인한 서로 다른 광학 경로 길이는 서로 다른 컬러 채널에 대한 서로 다른 광학 경로 길이에 따라 광학 투사 소자의 서로 다른 초점 길이를 선택함으로써 균형을 맞출 수 있다. 이와 관련하여, 서로 다른 초점 길이는 결과적으로, 서로 다른 확대가, 이미지면 내에서, 서로 다른 컬러 채널에 대해 생성할 것이다. 그러나, 각각의 확대, 또는 각각의 이미징 스케일은 소프트웨어를 이용함으로써 (즉, 컴퓨터 제어식으로) 서로 다른 컬러 채널과 관련된 부영역의 서로 다른 크기에 의해 재조정될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 빔 스플리터는, 비교적 적은 분산으로 인한 서로 다른 광학 경로 길이 간의 차가 무시할 수 있도록 정육면체 형상이도록 구성되지 않고, 플레이트릿(platelet)으로서 구성될 수 있다.
따라서, 본 발명의 추가 실시예에서, 컬러 그룹별 방식(color-group-wise manner)으로 원색 어레이의 광학 투사 소자의 초점 길이를 적응시킴으로써 이미지의 길이 방향 컬러 결함의 보정이 기대될 수 있다. 게다가, 이미지의 횡 방향 컬러 결함의 보정은 컬러 그룹별 방식으로 원색 부분 화상의 부분 화상 크기를 적응시킴으로써 기대될 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 이점은, 광학 투사 소자의 길이 방향 컬러 결함과 같은 색수차(chromatic aberration)의 채널별 보정의 형식으로 수차를 보정할 수 있다는 것이다. 원색에 대해 서로 다른 이미징 스케일이 존재하면, 예컨대, 원색 부분 화상의 서로 다른 화상 크기에 의해 전체 화상에서 생성한 횡 방향 컬러 결함의 보정이 또한 가능하다.
본 발명의 추가 실시예에서, 왜곡의 보정은 부분 화상의 사전 왜곡에 의해 기대될 수 있다. 추가 실시예에서, 축으로부터 떨어진 투사 채널의 디포커싱은, 부가적으로, 채널별 방식으로 적응되는 광학 투사 소자의 초점 길이에 의해 실행될 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 발명의 투사 표시 장치는 또한, 중앙 채널, 또는 축에서 떨어진 채널의 서로 다른 이미징 스케일은 채널별로 변화되는 크기, 및 축에서 떨어진 부분 화상의 사전 왜곡에 의해 보정되고, 초점 길이의 적응으로부터 생성하는 것을 특징으로 할 수 있다. 추가 실시예에서, 비점수차 및 코마는, 축에서 떨어진 광학 투사 소자의 서로 다른 시상(sagittal) 및 접선(tangential) 초점 길이로 보정될 수 있으며, 상기 초점 길이는 채널별 방식으로 적응된다.
색지움(achromatization)과 유사하게, 축에서 떨어진 투사 채널의 비교적 큰 물체 거리에 대한 이미지 상면 만곡(field curvature)의 영향과 같은 단색수차, 또는 부분 화상의 축으로부터의 광학 투사 소자의 거리에 의존하는 사전 왜곡과 함께 왜곡의 채널별 보정은 화상 품질을 개선하기 위한 간단한 해결책을 가능하게 한다. 컬러 보정 시에, 주로 3개의 컬러 그룹을 구별하여, 3개의 서로 다른 보정된 광학 투사 소자가 생성하지만, 단색수차의 보정은 일반적으로 에레이 센터에 관한 각각의 투사 채널의 위치에 따라 적응되는 각각의 광학 투사 소자를 필요로 한다. 여기서, 예컨대, 또한 시상 및 자오선(meridional) 초점 길이로 분리되는 타원형 마이크로렌즈에 대해 어레이에 걸쳐 연속적으로 변화하는 초점 길이를 가진 렌즈 어레이는 비점수차 및 코마를 보정하는데 적절하다.
컬러 화상을 생성하는 다른 가능성은, 예컨대, 도 5에서, 예컨대, 서로 다른 발광 컬러의 LED를 포함하는 대응하는 콘덴서 광학 장치(515)를 포함하는 광원(510)의 형태의 어레이 광원을 이용하는 것이다. 부분 화상 및 광학 투사 소자와 개별 광원의 명확한 관련이 이때 이점으로 도 6에서 예에 의해 도시된 바와 같이 필드 렌즈 어레이를 이용하여 달성된다. 여기서, 컬러 필터의 생략은 상술한 제시된 해결책에서보다 더 높은 시스템 투과를 가능하게 한다.
본 발명의 추가 실시예에서, 이미지 생성기(120) 및 투사 광학 장치(130)는 서로 다른 부영역에서의 동일한 프레임이 픽셀 정밀한(pixel-accurate) 방식으로 중첩되도록 구성될 수 있다.
게다가, 이미지 생성기(120), 또는 이미지 생성기 어레이는 서로 다른 프레임을 표시하도록 구성될 수 있다. 관련된 광학 투사 소자에 의해 이미지화되는 상기 프레임은 전체 화상, 또는 투사 화상을 생성한다.
도 11은 프레임의 이미지가 이미지면(150) 내에서 중첩되어, 보다 높은 해상도, 또는 표현된 보다 많은 픽셀의 수를 전체 화상(1130)을 형성하는 발명의 투사 표시 장치(1100)를 도시한 것이다. 특히, 도 11에 도시된 실시예에서, 반사 이미지 생성기(1110) 및 투사 광학 장치(1120)는 이미지면(150) 내의 프레임의 이미지가 상호 서브픽셀 오프셋으로 서로 중첩하도록 구성될 수 있다. 이와 관련하여, 2차원 장치(1120) 내의 광학 투사 소자(1122)는, 도 11에서 예에 의해 도시되는 관련된 부영역(124)에 대한 중심 이탈을 갖는다. 도 11에서 예에 의해 도시된 바와 같이, 이는, 이미지면(150) 내에서 중첩하고, 프레임보다 더 높은 해상도, 또는 표현된 더 많은 픽셀 수를 가진 전체 화상(1130)을 생성한다.
풀컬러 투사 이외에, 서로 다른 부분 화상의 이용은 다른 실현 변형(realization variants)을 가능하게 한다. 특히, 생성된 전체 화상(1130)의 확대, 생성된 전체 화상의 픽셀 수의 증가, 또는 이들의 양방은, 예컨대 도 11에 따라 부분 화상을 서로 결합함으로써 가능하게 된다. 도 11에서 예에 의해 도시된 경우에, 전체 화상(1130)은 3개의 투사된 부분 화상(1132-1, 1132-2, 1132-3)으로 구성되고, 상기 부분 화상은 서로 결합되어, 제각기 2개의 투사 채널(1101)을 이미지화된다.
도 12는 전체 화상(19)을 형성하기 위해 발명의 픽셀의 중복(1200)을 예시하는 개략도를 도시한 것이다. 도 12에 도시된 실현은 특히 낮은 픽셀 개구율(fill factors)을 가진 이미지 생성기에 유리하다. 이미지 생성기의 픽셀(16a, 16b, 16c 또는 16d)은 일반적으로 불활성 표면 영역(17a, 17b, 17c 또는 17d) 및 활성 영역 (18a, 18b, 18c 또는 18d)로 구성된다. 다음의 설명을 위해, 픽셀(16a)은 흰색이고, 픽셀(16b)은 밝은 회색이며, 픽셀(16c)은 어두운 회색이며, 픽셀(16d)은 검정색인 것으로 추정된다. 각 경우에 동일한 위치에서 부분 화상 내에 픽셀(16a, 16b, 16c 또는 16d)을 포함하고, 명백히 분해되는 방식으로 픽셀 부영역 또는 활성 영역(18a, 18b, 18c 또는 18d)을 투사하며, 그리고 전체 화상에 대해 픽셀 피치의 절반만큼 오프셋하는 투사 (서브픽셀 오프셋)를 가능하게 하는 광학 투사 소자의 중심 이탈을 갖는 프로젝터 채널의 4개의 그룹(a, b, c, d)이 형성되면, 전체 화상(19) 내의 관련된 픽셀 위치에서, 4개의 부분 화상의 중복을 나타내는 픽셀 패턴(11)을 획득할 것이다. 따라서, 상술한 장치는 전체 화상에 더 많은 픽셀 수를 가능하게 하며, 상기 픽셀 수는 부분 화상에 비해 4의 인수만큼 증가된다.
도 13은 전체 화상(21)을 형성하도록 발명의 이진 검정색 및 흰색 부분 화상의 중복(1300)을 예시하는 개략도를 도시한 것이다. 이미지 생성기가 높은 개구율을 가지면, 전체 화상(21) 내의 서브픽셀 오프셋과의 중복은 그레이 스케일 값의 증가된 수 및 표현될 수 있는 픽셀의 수의 증가의 조합을 생성한다. 도 13에서, 이런 상황은 밴드 구조(banded structure)의 예를 이용하여 표현된다. 순수 이진 검정색 및 흰색 부분 화상(20a, 20b)은 서로 충첩하여, 그레이 스케일의 증가된 수 및 표현될 수 있는 픽셀의 증가된 수를 가진 전체 화상(21)을 형성한다.
픽셀 수의 증가 이외에, 표현된 그레이 스케일의 수의 증가는 어떤 화상 오정렬 없이 가능하다. 도 14는 전체 화상(23)을 형성하도록 다른 발명의 이진 검정색 및 흰색 부분 화상의 중복(1400)을 예시하는 개략도를 도시한 것이다. 예에 의해, 도 14는 전체 화상(23)을 형성할 중복이 이미 3개의 그레이 스케일을 제공하는 순수 이진 검정색 및 흰색 부분 화상(22a, 22b)을 도시한다. 서로 다른 이진 화상의 추가 증가는 표현될 수 있는 그레이 스케일의 수를 더 증가시킨다. 그레이 스케일의 수를 증가시키는 이런 접근법은 또한 비순수 이진 화상에 이용될 수 있지만, 일반적으로 몇몇 그레이 스케일을 가진 부분 화상에 이용될 수 있다. 따라서, 상기 접근법을 풀컬러 화상을 나타내는 상술한 절차와 조합함으로써, 컬러의 깊이의 증대가 가능해진다.
따라서, 도 13, 14에 대해, 발명의 투사 표시 장치는 제 1 그레이/컬러 스케일 해상도를 가진 투사될 화상을 수신하도록 구성될 수 있으며, 반사 이미지 생성기(120)는 제 1 그레이/컬러 스케일 해상도 보다 작은 제 2 그레이/컬러 스케일 해상도로 프레임 (즉, 이진 검정색 및 흰색 부분 화상(20a, 20b; 22a, 22b))을 나타내도록 구성된다. 특히, 투사 표시 장치는, 투사된 이미지의 그레이/컬러 스케일 값에 따라, 투사될 이미지의 화상 포인트 또는 픽셀에서 부 영역을 제어하여, 전체 화상(21; 23)에서, 프레임이, 화상 포인트에 대응하는 위치에서, 그레이/컬러 스케일 값에 대응하는 그레이/컬러 스케일을 산출하기 위해 합계하도록 구성된다.
도 15는 이미지의 서로 다른 확대 및/또는 서로 다른 투사 거리에 대한 2개의 서로 다른 모드를 가진 발명의 반사 이미지 생성기(1500)의 상부도를 도시한 것이다. 도 15에 도시된 실시예에서, 본질적으로 이전의 실시예의 이미지 생성기(120)에 대응하는 반사 이미지 생성기(1500)는 부영역의 분포를 조정하기 위한 서로 다른 모드를 포함하여, 이미지 생성기(1500)의 제 1 모드 (연속선)에서 제 2 모드 (점선)까지, 광학 투사 소자(1520)와 제 1 모드의 관련된 부영역(1530-1) 및/또는 제 2 모드의 관련된 부영역(1530-2) 간의 중심 이탈(1510)의 범위는 이미지 생성기(1500)의 제 1 모드 및 제 2 모드에서 서로 다른 확대 및/또는 서로 다른 투사 거리를 달성하기 위해 변화한다. 도 15에서, 중심 이탈(1510)은 예시적으로 벡터에 의해 나타낸다. 제각기 제 1 및 2 모드의 부영역(1530-1, 1530-2)과, 광학 투사 소자(1520) 간의 중심 이탈에서 벡터는 횡 오프셋 또는 중앙 시프트에 대응한다. 도 15에 도시된 바와 같이, 중심 이탈(1510)은, 예컨대, 제 1 모드에서, 광학 투사 소자(1520)가 부영역(1530-1)에 관하여 중심에 맞추어지는 반면에, 제 2 모드에서는, 광학 투사 소자(1520)가 중앙 광학 축(101)에 대한 부영역(1530-2)에 관하여 중앙으로 수축되도록 조정된다. 그러나, 추가 실시예에서, 중심 이탈(1510)은 또한, 제 2 모드에서, 광학 투사 소자(1520)가 부영역(1530-2)에 관하여 중앙 광학 축(101)에 대한 중앙 팽창을 갖도록 조정될 수 있다. 특히, 사전 정의된 투사 거리는 중심화를 전기적으로 조정함으로서 가변 방식으로 조정될 수 있다.
특히, 이미지 생성기(1500)는 또한 큰 범위의 투사 거리 내에서 표현의 순수 전자식 포커싱을 가능하게 하는 그런 많은 모드를 가질 수 있다.
본 발명의 추가 실시예에서, 이미지 생성기(1500)의 제 1 모드 및 제 2 모드는 또한 측정된 투사 거리에 따라 조정될 수 있다. 따라서, 투사 거리는 전자식으로 효율적으로 재조정될 수 있다. 투사 거리는 스크린으로부터의 거리를 측정하기 위한 근접 센서를 이용하여 측정될 수 있으며, 이는 프로젝터의 자동 포커싱을 가능하게 한다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 전체 화상을 표시하는 방법(1600)의 흐름도를 도시한 것이다. 이 방법(1600)은 예컨대 다음의 단계를 포함한다. 초기에, 광은 광원을 이용하여 제공된다 (단계(1610)). 그 다음에, 프레임은 반사 이미지 생성기를 이용하여 부영역의 2차원 분포에서 나타낸다 (단계(1620)). 최종으로, 이미지 생성기의 부영역은, 광학 투사 소자의 2차원 장치를 가진 투사 광학 장치에 의해 제각기 이미지면 상에 이미지화되며, 이 부영역은 각 경우에 광학 투사 소자와 관련되어, 프레임의 이미지가 전체 화상을 형성하기 위해 이미지면 내에서 중첩하며, 빔 스플리터는, 한편으로는, 반사 이미지 생성기와 광학 투사 소자의 2차원 장치 간의 광학 경로 내에 배치되고, 다른 한편으로는, 광원과 반사 이미지 생성기 간의 광학 경로 내에 배치된다(단계(1630)).
따라서, 본 발명의 실시예들은 하나 이상의 광원, 예컨대, 액정 기반(LCoS)의 하나 이상의 반사 디지털 이미지 생성기, 하나 이상의, 예컨대, 편광 빔 스플리터, 및, 예컨대, 하나 또는 다층 광학 소자의 형태의 광학 투사 채널의 정규 장치로 구성되는 투사 표시 장치를 제공한다. 개별 프로젝터는 서로 중첩하거나, 이들의 투사 화상을 구성하여, 스크린 상에 실제 화상을 형성하거나, 투과 시에 가상 화상을 형성하도록 한다.
본 발명의 이점은, 이미징 오차의 기술적 복잡한 보정, 특히 광학 투사 소자의 복잡한 색지움이 필요치 않다는 것이다. 게다가, 발명의 이미지 생성기는 이미지 생성기의 제조 비용을 더욱 낮출 수 있는 고 픽셀 허용 오차를 갖는다.
본 발명은 또한 투사 거리 변화에 따른 미세 포커싱을 위한 기계적 이동식 렌즈가 필요치 않다는 점에서 유익하다.
최종으로, 공지된 투사 시스템과는 대조적으로, 이미지 생성기를 조명하기 위한 광원의 복잡한 균질화가 회피될 수 있다.
요약하면, 본 발명의 실시예들은, 예컨대, 반사 액정 이미지 생성기를 기반으로 매우 평평하고, 동시에 매우 밝은 투사 시스템을 실현하기 위한 광학적 개념을 제공한다. LCoS, D-ILA (digital direct drive image light amplifier) 또는 SXRD (silicon X-tal reflective display)와 같은 반사 액정 이미지 생성기를 기반으로 하는 지금까지 통례의 단일 채널 투사 시스템과는 대조적으로, 본 장치는 광학적 다채널 접근법을 이용하여 시스템 설계 길이 및 투과 가능한 광속에 대한 직접 의존을 극복한다.
홈 및 모바일 사용을 위한 데이터 시각화(data visualization) 뿐만 아니라 개인 통신 및 가전 제품의 분야에서 응용이 가능하다. 추가적 응용 분야는, 운전자 보조 시스템으로서 색상(color state) 정보, 내비게이션, 환경 정보의 표현을 투사하고, 및/또는 승객을 즐겁게 하기 위한 전방 표시 장치의 형태로 자동차 및 항공기에 있다. 또한, 산업 및 제조 플랜트에서의 표시 응용 뿐만 아니라 측정 및 의료 기술에서 응용이 가능하다.

Claims (29)

  1. 투사 표시 장치(100)에 있어서,
    하나 이상의 광원(110),
    하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)의 부영역(124)의 2차원 분포(122)로 프레임을 나타내도록 구성되는 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120),
    광학 투사 소자(134)의 2차원 장치(132)를 가지고, 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)의 관련된 부영역(125)을 각 경우에 이미지면(150) 상에 이미징하여, 상기 프레임의 이미지가 상기 이미지면(150) 내에서 중첩하여 전체 화상(160)을 형성하도록 구성되는 투사 광학 장치(130), 및
    한편으로는, 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)와 상기 광학 투사 소자(134)의 상기 2차원 장치(132) 간의 광학 경로 내에 배치되고, 다른 한편으로는, 상기 하나 이상의 광원(110)과 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120) 간의 광학 경로 내에 배치되는 하나 이상의 빔 스플리터(140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 하나 이상의 빔 스플리터(140)는 편광 효과를 가지며, 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)는 편광에 미치는 영향력의 형식으로 프레임을 나타내도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 광학 투사 소자(134)는 관련된 부영역(124)에 대한 중심 이탈(135)을 포함하고, 상기 광학 투사 소자(134)의 중심 대 중심 거리 (PPL)는 관련된 부영역(124)의 중심 대 중심 거리 (POBJ) 보다 작아, 상기 이미지면(150) 내에서 중첩하는 상기 전체 화상(162)은 실제인 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  4. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 광학 투사 소자(134)는 관련된 부영역(124)에 대한 중심 이탈(137)을 포함하고, 상기 광학 투사 소자(134)의 중심 대 중심 거리 (PPL)는 관련된 부영역(124)의 중심 대 중심 거리 (POBJ) 보다 크거나 동일하여, 상기 이미지면(150) 내에서 중첩하는 상기 전체 화상(202)은 가상인 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  5. 청구항 1, 2 및 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 투사 소자(134)는 관련된 부영역(124)에 대해 중심에 둘 수 있어, 시준 효과(collimating effect)를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  6. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    상기 투사 광학 장치(130)는 상기 광학 투사 소자의 상기 2차원 장치로부터의 다운스트림에 접속되고 상기 광학 투사 소자의 상기 2차원 장치와 협력하는 전체 렌즈를 더 포함하며, 상기 전체 렌즈는 상기 광학 투사 소자로부터 시준된 빔의 초점을 다시 맞추어, 상기 전체 화상의 상기 이미지면이 상기 전체 렌즈의 초점면 내에 위치되도록 구성되고, 상기 광학 투사 소자(134)는 관련된 부영역(124)에 대해 중심에 둘 수 있어 시준 효과를 갖는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 전체 렌즈(310, 312)는 투사 거리가 조정 가능하도록 가변 초점 길이를 가진 광학계로서 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 가변 초점 길이를 가진 광학계는 줌 대물 렌즈 또는 유체 렌즈인 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  9. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    각 광학 투사 소자(414)는 각각의 광학 투사 소자의 개구로 중심 이탈되는 렌즈 정점(415)을 가지며, 상기 렌즈 정점(415)의 중심 대 중심 거리는 관련된 부영역(124)의 중심 대 중심 거리 보다 크거나 작아, 상기 렌즈는 각각의 부영역의 프레임이 상기 이미지면(150) 상에 투사되도록 하며, 상기 이미지면(150)에서 상기 프레임의 이미지가 상기 전체 화상(160)을 형성하도록 중첩하는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  10. 청구항 1 내지 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)와 상기 하나 이상의 빔 스플리터(140) 간의 적어도 광학 경로 내에, 상기 광학 투사 소자(134)와 관련된 필드 렌즈(612)의 2차원 장치(610)는 상기 광학 투사 소자의 2차원 장치(132)의 각 광학 투사 소자(134)의 콜러 일루미네이션(Koehler illumination)이 달성되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 필드 렌즈(612)의 초점 길이 (fFL)는 상기 광학 투사 소자(134)의 초점 길이 (fPL)의 1.5 배 및 2.5 배의 사이인 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  12. 청구항 1 내지 11 중 어느 한 항에 있어서,
    한편으로는, 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)와 상기 광학 투사 소자의 상기 하나 이상의 2차원 장치(132) 간에 배치되고, 다른 한편으로는, 상기 하나 이상의 광원(110)과 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120) 간의 상기 광학 경로 내에 배치되는 제 1 빔 스플리터(810) 및 제 2 빔 스플리터(820), 및 상기 제 1 빔 스플리터(810)를 통해 투과되어, 상기 하나 이상의 광원(110)에 의해 방출되는 광의 편광 성분의 편광 방향이 반파장판(830)의 통과 중에 90°만큼 회전되도록 상기 제 1 빔 스플리터(810)와 상기 제 2 빔 스플리터(820) 간에 배치되는 반파장판(830)을 포함하는데, 상기 제 1 빔 스플리터(810) 및 상기 제 2 빔 스플리터(820)는, 상기 광원(110)의 방향으로부터 나오고 상기 이미지 생성기(120)의 방향에서 90°만큼 회전되는 편광 방향을 갖는 광을 반사시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  13. 청구항 1 내지 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)와 상기 광학 투사 소자의 상기 하나 이상의 2차원 장치(132)의 사이에 배치되는 제 1 광원(710) 및 제 2 광원(720) 및, 제 1 빔 스플리터(730) 및 제 2 빔 스플리터(740)를 포함하는데, 상기 제 1 빔 스플리터(730)는 상기 제 1 광원(710)과 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)의 부영역의 제 1 세트(750) 간의 상기 광학 경로 내에 배치되고, 상기 제 2 빔 스플리터(740)는 상기 제 2 광원(720)과 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)의 부영역의 제 2 세트(760) 간의 상기 광학 경로 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  14. 청구항 13 또는 14에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120) 상의 상기 제 1 빔 스플리터(730, 810) 및 제 2 빔 스플리터(740, 820)의 외부 에지의 투사는 상기 하나 이상의 이미지 생성기(120)의 상기 부영역(124)을 통과하지 않도록 발생하는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(950)는 상당히 높은 프레임율로 상기 프레임을 나타내도록 구성되고, 상기 광원(905)은 프레임마다 서로 다른 컬러 성분을 순차적으로 통과하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  16. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광원(110), 상기 하나 이상의 빔 스플리터(140), 상기 투사 광학 장치(130), 및 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)는 상기 이미지 생성기(120)의 2 이상의 부영역으로부터의 반사된 광이 동일한 컬러 스펙트럼을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  17. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광원(710, 720)은 상기 이미지 생성기(120)의 서로 다른 부영역(750, 760)이 서로 다른 컬러 성분으로 조명되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  18. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)는 프레임의 그룹(1032-1, 1032-2, 1032-3)을 나타내도록 구성되며, 상기 그룹의 각각은 화상 내용의 컬러 성분의 그레이 스케일 값을 나타내고, 프레임의 각 그룹(1032-1, 1032-2, 1032-3)은 이와 관련된 컬러 필터(1022-1, 1022-2, 1022-3)를 가져, 상기 프레임의 그룹(1032-1, 1032-2, 1032-3)은 상기 이미지면(150) 내에서 중첩하는 상기 전체 화상(160)이 혼색을 나타내도록 각각의 컬러 성분에 따라 필터링되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  19. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미지 생성기(120) 및 상기 투사 광학 장치(130)는 서로 다른 부영역에서의 동일한 프레임이 픽셀 정밀한(pixel-accurate) 방식으로 중첩되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  20. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 그레이/컬러 스케일 해상도를 가진 투사될 화상을 수신하도록 구성되는데, 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)는 상기 제 1 그레이/컬러 스케일 해상도 보다 작은 제 2 그레이/컬러 스케일 해상도로 프레임(20a, 20b; 22a, 22b)을 나타내도록 구성되고, 상기 투사 표시 장치는, 투사된 이미지의 그레이/컬러 스케일 값에 따라, 투사될 이미지의 화상 포인트에서 부영역을 제어하여, 전체 화상(21; 23)에서, 상기 프레임이, 상기 화상 포인트에 대응하는 위치에서, 상기 그레이/컬러 스케일 값에 대응하는 그레이/컬러 스케일을 산출하기 위해 합계하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  21. 청구항 1 내지 18 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 이미지 생성기(120) 및 상기 투사 광학 장치(130)는 상기 이미지면(150) 내의 상기 프레임의 상기 이미지가 상호 서브픽셀 오프셋으로 서로 중첩하도록 구성되며, 상기 광학 투사 소자(134)는 상기 관련된 부영역(124)에 대한 중심 이탈을 가져, 상기 이미지면(150) 내에서 중첩하는 상기 전체 화상(19)이 상기 프레임보다 더 높은 해상도를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  22. 청구항 1 내지 21 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반사 이미지 생성기(1500)는 부영역(1530-1, 1530-2)의 분포를 조정하기 위한 서로 다른 모드를 포함하여, 상기 이미지 생성기의 제 1 모드에서 제 2 모드까지, 상기 광학 투사 소자(1520)와 상기 관련된 부영역 간의 중심 이탈의 범위r가 상기 이미지 생성기(1500)의 상기 제 1 모드 및 상기 제 2 모드에서 서로 다른 투사 거리 및/또는 서로 다른 확대를 달성하기 위해 변화하도록 하는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 이미지 생성기(1500)의 상기 제 1 모드 및 상기 제 2 모드는 측정된 투사 거리의 함수로서 조정 가능한 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  24. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 빔 스플리터는 분산 재료로 만들어지고, 부영역의 서로 다른 그룹(750, 760)은 서로 다른 컬러 스펙트럼을 가진 상기 전체 화상에 기여하며, 광학 투사 소자(755, 765)의 상기 2차원 장치(132) 내에서, 서로 다른 컬러 스펙트럼을 가진 상기 전체 화상에 기여하는 부영역(750, 760)을 이미징하는 광학 투사 소자는 상기 하나 이상의 이미지 생성기로부터의 동일한 기하학적 거리에 배치되지만, 상기 하나 이상의 이미지 생성기와 각각의 컬러 스펙트럼에 대한 상기 광학 투사 소자 간의 광학 경로 길이의 차의 균형을 맞추기 위해 초점 길이가 서로 다른 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  25. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 빔 스플리터는 분산 재료로 만들어지고, 부영역의 서로 다른 그룹(750, 760)은 서로 다른 컬러 스펙트럼을 가진 상기 전체 화상에 기여하며, 광학 투사 소자(755, 765)의 상기 2차원 장치(132) 내에서, 서로 다른 컬러 스펙트럼을 가진 상기 전체 화상에 기여하는 부영역(750, 760)을 이미징하는 광학 투사 소자는 동일한 초점 길이를 갖지만, 상기 하나 이상의 이미지 생성기와 각각의 컬러 스펙트럼에 대한 상기 광학 투사 소자 간의 광학 경로 길이를 적응시키기 위해 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기로부터의 서로 다른 기하학적 거리에 배치되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  26. 청구항 1 내지 25 중 어느 한 항에 있어서,
    부영역의 서로 다른 그룹(750, 760)은 서로 다른 컬러 스펙트럼을 가진 상기 전체 화상에 기여하며, 상기 하나 이상의 이미지 생성기(120)는 서로 다른 컬러 스펙트럼 중 제 1 컬러 스펙트럼을 가진 상기 전체 화상에 기여하는 부영역(750)의 크기가 서로 다른 컬러 스펙트럼 중 제 1 다른 컬러 스펙트럼과 상이한 제 2 컬러 스펙트럼을 가진 상기 전체 화상에 기여하는 부영역(760)의 크기와 상이하여, 상기 프레임의 크기가 상기 이미지면(150) 내에서 서로에 매칭되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  27. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 투사 소자의 상기 2차원 장치(132)에서, 상기 광학 투사 소자(134)는 상기 하나 이상의 이미지 생성기(120) 및 상기 투사 광학 장치(130)의 광학 축(101)으로부터의 거리가 증가함에 따라 증가하는 디포커싱 및/또는 비점수차 및/또는 코마가 보정되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  28. 청구항 27에 있어서,
    상기 하나 이상의 이미지 생성기(120)는, 상기 하나 이상의 이미지 생성기(120) 및 상기 투사 광학 장치(130)의 상기 광학 축(101)으로부터의 거리가 증가함에 따라 상기 부영역(124)의 크기가 연속적으로 변화하여, 상기 이미지면(150) 내의 상기 프레임이 동등하게 크기가 정해지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  29. 전체 화상(160)을 표시하는 방법(1600)에 있어서,
    하나 이상의 광원(110)을 이용하여 광을 제공하는 단계(1610);
    하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)를 이용하여 부영역(124)의 2차원 분포(122)에서 프레임을 나타내는 단계(1620);
    상기 이미지 생성기(120)의 부영역을, 광학 투사 소자의 2차원 장치(132)를 가진 투사 광학 장치(130)에 의해 이미지면(150) 상에 이미징하는 단계(1630)로서, 상기 부영역은 각 경우에 상기 광학 투사 소자와 관련되어, 상기 프레임의 이미지가 전체 화상을 형성하기 위해 상기 이미지면(150) 내에서 중첩하며, 빔 스플리터(140)는, 한편으로는, 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120)와 상기 광학 투사 소자의 2차원 장치(132) 간의 광학 경로 내에 배치되고, 다른 한편으로는, 상기 광원(110)과 상기 하나 이상의 반사 이미지 생성기(120) 간의 광학 경로 내에 배치되는 단계(1630)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전체 화상을 표시하는 방법.
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