KR20170049562A - Tir 프리즘을 포함하는 dmd 프로젝터 - Google Patents

Tir 프리즘을 포함하는 dmd 프로젝터 Download PDF

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KR20170049562A
KR20170049562A KR1020177009044A KR20177009044A KR20170049562A KR 20170049562 A KR20170049562 A KR 20170049562A KR 1020177009044 A KR1020177009044 A KR 1020177009044A KR 20177009044 A KR20177009044 A KR 20177009044A KR 20170049562 A KR20170049562 A KR 20170049562A
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배 시스템즈 피엘시
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Abstract

디스플레이 및 그와 관련된 개선 사항
제 1 인터페이스면을 가지는 입력 서브-프리즘(1) 및 제 2 인터페이스면을 가지며 입력 서브-프리즘에 인접한 출력 서브-프리즘(2)을 포함하는 프리즘 어셈블리(7)를 포함하는 투영 장치. 제 2 인터페이스면은 제 1 인터페이스면에 바로 근접하게 그로부터 이격되고, 제 1 인터페이스면을 통해 투과되는 디스플레이광(12)을 수광하도록 제 1 인터페이스면 위에 연장된다. 패널(8)은, 제 1 인터페이스면으로부터 전반사된 조명광을 입력 서브-프리즘으로부터 수광하고, 상기 제 2 인터페이스면에서 출력 서브-프리즘에 의해 디스플레이광(13)으로서 수광되게 제 1 인터페이스면을 통해 투과되게끔, 수광된 조명광을 다시 입력 서브-프리즘을 통해 선택적으로 반사하도록 배치되는 복수 개의 선택적으로 조절가능한 반사 요소를 포함한다.

Description

TIR 프리즘을 포함하는 DMD 프로젝터{DMD PROJECTOR WITH TIR PRISM}
본 발명은 디스플레이광을 투영하기 위한 투영 디스플레이와 같은 디스플레이에 관한 것이지만, 이러한 디스플레이에 한정되는 것은 아니다.
프리즘 내에서의 조명광의 전반사(TIR)는, 투영가능 디스플레이로서 조명광을 반사시키는데 사용되는 DMD(디지털 마이크로-미러 디바이스)로 해당 광을 지향시키는 알려진 방법이다. DMD 픽셀로부터 반사된 광을 선택적으로 분리함으로써, 어떤 광이 언제 투영되는지를 제어할 수 있다. 이러한 방식으로 전반사(TIR)를 활용하여 "선택된" 광 및 "미선택된" 광을 프리즘의 상이한 출사면을 통해 지향시키기 위해서 프리즘이 사용될 수 있다. 그러면 프로젝터 시스템은 "미-선택된(de-selected)" 광을 후속 프로젝터 렌즈에서 벗어나도록 유지하게 된다.
이러한 방식의 단점은, 특히 이러한 프리즘이 맞춤형 광요소이기 때문에 비용과 복잡성이 증가될 수밖에 없다는 것이다. 다른 단점은, 광을 적절하게 지향시키기 위해서 멀티-요소 프리즘 어셈블리가 채용되는 경우에 생긴다. 특히, DMD의 다운스트림에 다수의 에어-갭을 도입하면 투영된 이미지 해상도가 열화된다. 일반적으로, 이러한 단점들은 최소화되어야 한다.
본 발명의 목적은 콤팩트하고 저렴하며 복잡도가 낮은 광학적 디자인을 사용하여 이러한 문제점들을 해결하는 것이다.
제 1 양태에서, 본 발명은 제 1 인터페이스면(프리즘의 베이스가 아닌 것이 바람직함)을 포함하는 입력 서브-프리즘, 및 상기 제 1 인터페이스면에 바로 근접하게 이격되어 상기 제 1 인터페이스면을 통해 투과되는 디스플레이광을 수광하도록 상기 제 1 인터페이스면 위에 연장되는 제 2 인터페이스면(프리즘의 베이스가 아닌 것이 바람직함)을 포함하는, 상기 입력 서브-프리즘에 인접한 출력 서브-프리즘을 포함하는 프리즘 어셈블리를 포함하는 투영 장치를 제공한다. 이러한 장치는, 제 1 인터페이스면으로부터 전반사된 조명광을 입력 서브-프리즘으로부터 수광하고, 상기 제 2 인터페이스면에서 출력 서브-프리즘에 의해 디스플레이광으로서 수광되도록 제 1 인터페이스면을 통해 투과되게끔, 수광된 조명광을 다시 입력 서브-프리즘을 통해 선택적으로 반사하도록 배치되는 복수 개의 선택적으로 조절가능한 반사 요소를 포함하는 패널을 포함한다.
입력 서브-프리즘은 제 2 서브-프리즘의 매칭 베이스면에 실질적으로 합동인(예를 들어, 형상과 면적이 실질적으로 동일한) 베이스면을 포함한다.
그러면, 단일 타입의 서브-프리즘 요소가 제조될 수 있고, 이들 중 두 개가 각각의 완성된 어셈블리에서 사용되기 때문에 제작 경제성이 확보된다. 바람직하게는, 입력 및 출력 서브-프리즘은 공통 면각을 공유한다. 입력 및 출력 서브-프리즘의 재료(예를 들어, 유리)는 양자 모두에게 공통적인 것이 바람직하다. 이러한 방식으로 두 개의 서브-프리즘 조각을 사용하면, 2-조각 복합 TIR 프리즘이 제조될 수 있다. 구성하는 조각(예를 들어 유리)은 재료, 및/또는 크기 및/또는 형상에 있어서 실질적으로 동일할 수 있다. 그러면, 양자 모두의 서브-프리즘을 통과하는 광에 대한 광로를 자연적으로 등화시킬 수 있다는 장점이 있다. 이것이 성능과 제조 편의성 사이의 최선의 타협점이다. 사용 시에, 출력 서브-프리즘은 패널에 의해 입력 서브-프리즘 내로 반사되었고, 후속해서 입력 서브-프리즘으로부터 출력된 광에 대한 경로-등화 요소로서의 역할을 하는 것이 바람직하다. 후술되는 바와 같이, 이것은 투영될 광(예를 들어 "온-상태" 광)에 적용되는 것이 바람직하다. 이러한 광의 광로 길이를 등화시키는 것은, 바람직하게는 프리즘 출력면에서의 광학적 굴절에 의해 입력 서브-프리즘으로부터 출력되는 광에 등화가 없을 경우 존재할 수 있는 광학적 왜곡을 감소 또는 제거하기 위한 것이다. 패널은 광을 입력 서브-프리즘의 지향면에 실질적으로 수직인 방향에서 입력 서브-프리즘 내로 반사하도록 배치될 수 있다. 패널은 광을 패널의 평면에 실질적으로 수직인 방향으로 반사하도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 광의 원추는, 광 원추의 중심축이 이러한 방향으로 지향되도록 - 비록 광 원추의 에지에 있는 주변 광선들은 완전히 수직으로 지향되지 않을 수도 있지만 - 반사될 수 있다.
입력 서브-프리즘 및 출력 서브-프리즘은 공통 마스터 프리즘으로부터 잘라낸 것들일 수 있다. 마스터 프리즘은 프리즘의 두 개의 합동 면(베이스)을 연결하는 축을 가로질러서 커팅되어, 입력 서브-프리즘 및 출력 서브-프리즘으로서 사용되기 위한 복수 개의 서브-프리즘을 제공할 수 있다. 그러면, 입력 및 출력 서브-프리즘의 비-베이스면들이 각각의 프리즘의 인접한 비-베이스면들 사이의 내각들의 공통 세트를 공유한다는 점에서 이들이 완전히 매칭된다는 장점이 있다 - 이러한 각도들은 마스터 프리즘의 내각에 의해 규정된다. 결과적으로, 상이한 형상의 두 개의 프리즘을 채용할 수 있는 다른 디자인과 비교할 때, 서브-프리즘들의 적절하게 매칭된 쌍을 제공하기가 훨씬 쉬워진다. 더욱이, 마스터 프리즘이 적합한 정확도로 가공된다면, 마스터 프리즘으로부터 커팅된 서브-프리즘들 모두도 마찬가지가 된다. 그러면 에러가 감소되고, 제조 비용과 복잡성도 감소된다.
마스터 프리즘은, 전술된 두 개의 매칭하는 실질적으로 합동인 면들이 마스터 프리즘에 대해 수행된 동일한 절삭 작업에 의해 형성, 노출, 또는 생성되도록 커팅될 수 있다. 물론, 마스터 프리즘은, 그 장축을 가로질러 수 개의 분리된 위치에서 커팅되어 세 개 이상의 서브-프리즘을 제공할 수 있는 길쭉한 삼각 프리즘일 수 있고, 입력 서브-프리즘 및 출력 서브-프리즘은 길쭉한 마스터 프리즘의 이웃하는 부분에서 나와야 할 필요는 없다.
광학 코팅(들)이 두 개의 서브-프리즘의 면에 적용될 수 있다. 사용 시에, 광을 투과시키도록 의도되는 면에 있는 반사-방지 코팅이 그 예이다. 대안적 또는 추가적으로, 사용 시에 광을 반사하도록 의도되는 면에는 반사성 코팅이 적용될 수 있다. 몇 가지 예들에서, 원할 경우 상이하거나 동일한(예를 들어 위치/크기 및/또는 재료/구조가 동일한) 광학 코팅이 두 개의 서브-프리즘에 적용될 수 있다. 광학 코팅은 복합 TIR 프리즘 내로 조립되기 전에 서브-프리즘(들)에 적용되는 것이 바람직하다.
입력 서브-프리즘은 패널에 평행한 면을 가지는 것이 바람직하고, 이것은 사용 시에 조명광을 패널로 지향시키기 위한 TIR이 발생하는 면으로서의 역할을 하는 상대적으로 경사진 다른 면을 가질 수 있다.
바람직하게는, 출력 서브-프리즘은 제 1 인터페이스면에서 TIR을 유지하기에 충분한 최소의 에어 갭을 가지고 입력 서브-프리즘 위에 위치된다. 바람직하게는 제 1 및 제 2 인터페이스면은 실질적으로 평행하다.
에어 갭 크기는 두 개의 서브-프리즘의 대향면들 사이에서 에버네슨트파(evanescent wave)가 생기지 않게 하기에 충분하도록 큰 것이 가장 바람직하다. 이러한 커플링은 TIR을 열화시키고, TIR이 파괴되게 할 수 있다. 이러한 경우, 에버네슨트 파의 관통 깊이는 관심 대상인 프리즘면으로 광이 입사하는 각도에 따라 달라진다. 바람직하게는, 5λ의 최소 에어 갭이 소망될 수 있는데, λ는 사용되는 최장 광학 파장이다. 이러한 최장 파장은 적외선 영역에 있을 수 있다. 바람직하게는, 5λ 에어 갭은 TIR을 위한 임계각으로부터의 각도 중 일부로까지 입사 광이 효율적으로 반사되게 한다. 더 작은 에어 갭 크기가 사용될 수 있지만, 이것은 바람직하게는 입사각에 있어서 더 큰 안전성 마진과 연관될 것이고, 즉 TIR을 위한 임계각에 가까운 광선들이 어느 정도 제 2 서브-프리즘 내로 커플링될 수 있다. 에어 갭은 투영을 위해 패널로부터 반사된 광에 어느 정도의 수차가 생기게 할 수 있으므로, 에어 갭을 최소로 유지하는 것이 바람직하다. 에어 갭의 최대 크기는 광학계의 기대 해상도에 어느 정도 의존하지만, 20λ를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
입력 서브-프리즘은, 제 1 인터페이스면과 경사져 있고, 패널로부터의 상기 반사된 조명광을 수광하도록 패널로 향하는 방향으로 지향된 실질적으로 평면인 패널-지향면을 가지는 것이 바람직하다. 출력 서브-프리즘은, 프리즘 어셈블리로부터의 디스플레이광을 출력하기 위한 실질적으로 평면인 출력면을 가지는 것이 바람직한데, 출력면은 제 2 인터페이스면에 대해 경사져 있고 패널-지향면과 실질적으로 평행함으로써, 패널-지향면으로부터 제 1 및 제 2 인터페이스면의 상이한 각각의 부분들을 통해 출력면으로 지나가는 광의 광로들을 실질적으로 등화시킨다.
바람직하게는, 입력 서브-프리즘의 비-베이스면은 조명 광원으로부터 상기 입력 서브-프리즘으로 들어가는 상기 조명광을 수광하기 위한 입력면을 형성하고, 상기 입력면은, 상기 패널의 수용 원추각(acceptance cone angle)과 일치하는 입사각의 제 1 범위 내의 입사각으로 상기 입력면에 입사하는 조명광이, 상기 제 1 인터페이스면에서 상기 패널을 향해 전반사를 일으키기에 적합한 입사각의 제 2 범위 내의 입사각으로 상기 제 1 인터페이스면에 후속 입사하도록, 상기 제 1 인터페이스면에 대해 경사져 있다. 바람직하게는, 입력면에서의 입사각의 제 1 범위의 각도 범위의 중심은 입력면에 대해 수직에 대응할 수 있다.
패널은, 수광된 조명광을 다시 입력 서브-프리즘을 통해, 프리즘 어셈블리에 대해서 프리즘 어셈블리를 통과하는 광의 광로에 따른 광의 각도 편차를 실질적으로 최소화시키는 방향으로, 선택적으로 반사하도록 배치될 수 있다.
패널은, 디스플레이광이 결과적으로 프리즘 어셈블리에 대해 두 개의 상이한 출력 방향 중 각각의 방향으로 프리즘 어셈블리로부터 출력됨으로써, 광을 선택적으로 공간적 분리하여 선택된 용도와 연관된 광이 선택된 상기 출력 방향으로 할당되게끔, 수광된 조명광을 프리즘 어셈블리에 대해 두 개의 상이한 입력 방향 중 임의의 선택된 하나의 방향으로 반사하도록 배치되는 것이 바람직하다.
패널은 디지털 마이크로-미러 디바이스(DMD) 디바이스를 포함할 수 있다. DMD는, 복수개의 반사 요소(가끔 "픽셀"이라고 불림)를 포함하는 어레이의 각각의 요소의 배향을 제어하도록 결합되는 광학-기계부 및 전기-기계부의 조합을 포함하는 알려진 디바이스이다. 이러한 픽셀 모두는 각각 이해를 돕기 위해 본 명세서에서 설명된 바와 같이 동작할 수 있으며, DMD를 포함하는 픽셀들의 전체 어레이는 원하는 바에 따라 개개의 픽셀을 제어함으로써 이에 대응되도록 제어될 수 있다.
DMD의 각각의 반사 요소는 광학-기계부 및 전기-기계부 양자 모두를 포함하는 미러(픽셀)를 포함할 수 있는데, DMD의 픽셀의 어레이의 평면에 대한 미러의 배향이 이러한 요소들을 통해 두 개의 미리 결정된 배향 중 하나를 선택적으로 차지하도록 쌍안정 방식으로(bi-stably) 제어된다. 예를 들어, 각각의 DMD 미러(픽셀)는 DMD 패널의 평면의 수선에 대해 예를 들어 +12 도 및 -12 도로 배향되는 두 개의 안정한 미러 상태를 가질 수 있다(다른 쌍안정 각도 배향이 사용될 수도 있다). 이러한 두 개의 위치가, DMD 패널에 입사하는 조명광이 각각의 픽셀에 의해 편향되는 방향을 결정한다. 이러한 의미에서, DMD는 공간 광 변조기이다. 관례적으로, 양의(+) 배향 상태란 조명을 향해서 틸팅되는 것이고, "온 상태(on state)"라고 불린다. 이와 유사하게, 음의(-) 배향 상태는 조명으로부터 멀어지게 틸팅되는 것이고, "오프 상태(off state)"라고 불린다. 도 6 은 "온" 상태와 "오프" 상태에 있는 DMD 픽셀을 도시하고, 도 4(상세히 후술됨)는 단일 픽셀에 입사하는(명확화를 위하여) 조명광의 편향에 이러한 각각의 상태가 미치는 영향을 보여준다. 이러한 효과는 도 4 의 DMD 패널 내의 각각의 픽셀에 의해 각각 개별적으로 재현된다는 것이 이해될 것이다. 적합한 DMD 디바이스의 예는 미국의 텍사스 인스트루먼트사 또는 DMD의 잘 알려진 다른 제조사로부터 입수가능하다.
투영 장치는, 상기 두 개의 상이한 출력 방향 중 하나의 방향으로 할당된 광을 수광하고, 상기 패널의 동작을 모니터링하는 데에 사용할 모니터링 신호를 상기 수광된 광에 따라 생성하도록 구현되는 광학 모니터를 포함할 수 있다. 광학 모니터는 광의 투영을 위해 사용되는 광의 파장(예를 들어 가시광)과 상이한 파장(예를 들어 적외선 파장)을 사용할 수 있다. 광학 모니터는 패널로의 입력 방향으로부터 더 큰 편차를 가지는 반사 패널(예를 들어 DMD)에 의해 편향된 광(즉 "오프-상태" 광)을 수광하도록 배치될 수 있다. 광학 모니터는 이러한 장치에 의해 투영된 광(예를 들어 패널에 인접한 프리즘면에 대해 실질적으로 수직인 반사된 광, 즉 "온-상태" 광)과 상이한 파장(또는 파장의 범위)을 가지는 광에 반응할 수도 있다.
투영하기 위한 반사된 광은 소정 범위의 여러 광원들로부터 유도된 소정 범위의 파장들로 이루어질 수 있다. 임의의 실시예에서, 프리즘 재료, 프리즘 각도 및 코팅은 자외선 영역에서 동작하는 광원을 사용한 동작과 호환되도록 선택될 수 있다.
제 1 인터페이스면은 입력 서브-프리즘의 최대 비-베이스면일 수 있다. 출력면은 출력 서브-프리즘의 최대 비-베이스면인 것이 바람직하다. 입력면은 입력 서브-프리즘의 두 번째로 큰 비-베이스면인 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해서, 입력 및 출력 서브-프리즘 각각의 입력면과 출력면 사이의 거리를 줄일 수 있어서, 프리즘 어셈블리가 해당 치수에 있어서 더 가늘어진다. 그러면 더 콤팩트해지게 되며, 또한, 출력면으로부터 출력되는 디스플레이광을 수광하기 위해 광렌즈(예를 들어 투영 렌즈의 시준 렌즈)가 채용된다면, 그러한 렌즈가 더 작은 후초점 길이를 가질 있게 된다는 것을 역시 의미한다. 투영 장치는 출력면으로부터 출력되는 디스플레이광을 수광하도록 배치된 광렌즈를 포함할 수 있다. 이러한 렌즈는 프리즘 어셈블리에 인접할 수 있다(예를 들어 즉시 인접하거나, 적어도 다음 광요소가 프리즘 어셈블리 다음에 온다). 더욱이, 출력면의 크기가 상대적으로 크다는 것은, 미-선택된("오프-상태") 광이 별개의 구역을 통해 출력되도록 패널에 의해 지향됨으로써, "선택된"("온-상태") 광의 방향으로부터 멀어지는 적합한 출력 방향을 얻기 위해서 출력 프리즘 내에 요구되는 내부 반사의 양이 없어지게 하거나 이러한 양을 감소시킨다는 것을 의미한다. 모니터링 장치는 출력면에 인접하거나 함께 광학적으로 소통하는 상태로 위치되어, 패널의 동작/성능을 모니터링하기 위해서 모니터링하는 것이 가능해지게 할 수 있다.
입력 서브-프리즘 및/또는 출력 서브-프리즘의 실질적으로 합동인 면들은 실질적으로 평행한 것이 바람직하다.
각각의 상기 입력 서브-프리즘 및 출력 서브-프리즘의 각각의 비-베이스면의 평면은 프리즘의 각각의 실질적으로 합동인 면의 평면에 대해 실질적으로 수직이다.
입력 서브-프리즘 및 출력 서브-프리즘 각각은, 각각의 서브-프리즘의 비-베이스면을 형성하는 3 개의 인접변에 의해 분리되는, 실질적으로 합동인 두 개의 삼각 베이스면을 가지는 삼각 프리즘인 것이 바람직하다.
입력 서브-프리즘은 형상과 크기가 출력 서브-프리즘과 실질적으로 동일할 수 있다.
제 2 양태에서, 본 발명은 전술된 바와 같은 투영 장치를 포함하는 헤드업 디스플레이를 제공할 수 있다. 본 발명은 위에서 설명된 바와 같은 투영 장치를 포함하는 헤드업 디스플레이(HUD) 장치(예를 들어 차량용)를 제공할 수 있다.
제 3 양태에서, 본 발명은, 제 1 인터페이스면(프리즘의 베이스가 아닌 것이 바람직함)을 포함하는 입력 서브-프리즘, 및 상기 제 1 인터페이스면에 바로 근접하게 이격되어 상기 제 1 인터페이스면을 통해 투과되는 디스플레이광을 수광하도록 상기 제 1 인터페이스면 위에 연장되는 제 2 인터페이스면(프리즘의 베이스가 아닌 것이 바람직함)을 포함하는, 상기 입력 서브-프리즘에 인접한 출력 서브-프리즘을 포함하는 프리즘 어셈블리를 제공하는 단계를 포함하는, 투영 방법을 제공할 수 있다. 이러한 방법은 복수 개의 선택적으로 조절가능한 반사 요소를 제공하는 단계, 및 제 1 인터페이스면으로부터의 전반사에 의해 상기 입력 서브-프리즘으로부터의 조명광을 패널에서 수광하고, 수광된 조명광을 입력 서브-프리즘을 통해 그리고 제 1 인터페이스면을 통해 제 2 인터페이스면으로 선택적으로 반사하는 단계를 포함한다. 이러한 방법은, 출력 서브-프리즘으로부터의 반사되는 수광된 조명광을 디스플레이광으로서 출력하는 단계를 더 포함한다. 입력 서브-프리즘은 출력 서브-프리즘의 매칭 베이스면에 실질적으로 합동인(예를 들어, 형상과 면적이 동일한) 베이스면을 포함한다.
이러한 방법은, 수광된 조명광을 다시 상기 입력 서브-프리즘을 통해, 상기 프리즘 어셈블리에 대해서 상기 프리즘 어셈블리를 통과하는 광의 광로에 따른 광의 각도 편차를 실질적으로 최소화시키는 방향으로, 선택적으로 반사하도록 상기 패널을 제어하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
이러한 방법은, 디스플레이광이 결과적으로 상기 프리즘 어셈블리에 대해 두 개의 상이한 출력 방향 중 각각의 방향으로 상기 프리즘 어셈블리로부터 출력됨으로써, 광을 선택적으로 공간적 분리하여 선택된 용도와 연관된 광이 선택된 상기 출력 방향으로 할당되게끔, 상기 패널에 수광된 조명광을 상기 프리즘 어셈블리에 대해 두 개의 상이한 입력 방향 중 임의의 선택된 하나의 방향으로 반사하는 단계를 포함할 수 있다.
이제 본 발명의 하나의 예시적인 구현형태를 상세히 설명하는데, 이것은 본 발명의 범위를 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공되는 것이다. 상세한 설명은 다음 도면들을 참조하여 이루어진다:
도 1 은 실질적으로 동일한 실질적으로 합동인 프리즘들의 쌍을 도시한다;
도 2 는 길쭉한 마스터 프리즘과 이것이 가로질러 커팅되어 도 1 의 두 개의 프리즘을 생성하는 위치를 개략적으로 예시한다;
도 3 은 두 개의 프리즘의 두 개의 마주보는 면들 중 하나로부터 TIR이 가능해지도록 도 1 의 두 개의 프리즘들 사이에 좁은 에어 갭을 가지는 프리즘 어셈블리를 예시한다;
도 4 는 도 4 의 프리즘 어셈블리를 포함하는 투영 장치를 개략적으로 도시하는데, 여기에서 광 경로는 디지털 마이크로-미러 디바이스(DMD)로부터 반사된 광의 상이한 경로들을 나타내도록 표시된다;
도 5 는 도 4 에 따른 프로젝터 장치를 포함하는 헤드업 디스플레이(HUD)를 개략적으로 예시한다;
도 6 은 DMD의 쌍안정 상태를 개략적으로 예시한다.
도면에서, 유사한 아이템들에는 유사한 참조 기호가 부여된다.
도 1 은 두 개의 실질적으로 동일한 삼각 프리즘 조각(1, 2)을 도시한다. 각각의 프리즘 조각은 각각의 평행한 쌍을 이루는 삼각형이며 실질적으로 합동인 "베이스"면들(3a, 3b) 사이에서 연장되는 3 개의 비-베이스면(a, b, c; d, e, f)을 가지는 삼각 프리즘이다. 각각의 프리즘 조각은 97.2°, 49.5° 및 33.3° 와 같은 3 개의 내각을 가진다. 각각의 프리즘 조각에서, 3 개의 비-베이스면 중 가장 작은 것(a, f)은 49.5°의 내각에서 최대 비-베이스면(b, e)과 만나고, 남은(두 번째로 큰) 비-베이스면(c, d)과 97.2°의 내각에서 만난다. 따라서, 각각의 프리즘에서, 최대 및 두 번째로 큰 비-베이스면들은 33.3°의 내각에서 만난다. 프리즘의 재료의 굴절률이 변하면 이러한 각도도 변할 것이라는 것이 이해될 것이다.
이러한 예에서, 각각의 프리즘 조각은 모두 쇼트 붕규산염 유리(Schott borosilicate glass) N-BK7 으로 제작되지만, 다른 타입의 유리가 사용될 수도 있으며, 심지어 다른 굴절률과 그에 따라 다른 프리즘 각도를 가지는 다른 재료들도 사용되어 동일한 효과를 얻을 수 있다. 조각들은 폭, 즉 삼각 베이스면 사이가 30mm이다. 이들은 도 2 에 개략적으로 도시된 공통 마스터 프리즘 조각(4)으로부터 커팅되어 형성된다. 마스터 프리즘은 자신의 삼각 베이스면(3)에 수직인 방향으로 길쭉하다. 두 개의 프리즘 조각 중 하나(1)는 마스터 프리즘을 그 장축에 수직인 방향(즉 베이스면(3)과 평행인 방향)으로 표시된 절삭선(6)에 따라 커팅함으로써 제작된다. 이러한 절삭선은 베이스면(3)으로부터 30mm 떨어져 있으며, 이러한 절삭을 통해 제 1 프리즘 조각이 마스터 프리즘으로부터 분리된다. 이러한 동작을 제 1 절삭선으로부터 30mm 떨어진 제 2 절삭선(5)에서 반복하면, 제 2 프리즘 조각(2)이 분리된다. 이러한 동작은 필요에 따라 더 많은 프리즘 조각을 분리시키도록 계속될 수 있다.
이러한 방식으로, 하나의 마스터 프리즘은 두 개의 프리즘 조각들 각각의 소스가 될 수 있다. 그러면, 두 개의 프리즘 조각이 그들의 내각, 면 및 유리 재료의 관점에서 거의 매칭(예를 들어 실질적으로 동일)하도록 보장된다. 프리즘 어셈블리(7)는 개략적으로 도 3 에 도시되는 바와 같이 이러한 두 개의 프리즘 조각으로부터, 하나의 프리즘 조각(3a)의 두 번째로 큰 비-베이스면(d)을 다른 프리즘 조각의 최대 비-베이스면(b) 상에 가깝지만 평행하게 이격되어 에어 갭(100)이 형성되도록 배치함으로써 제작된다.
이러한 방식으로 프리즘 어셈블리를 조립하기 전에, 제 1 프리즘(1)은 반사-방지 광학 코팅으로써 모든 비-베이스면 a, b 및 c가 코팅되고, 다른 프리즘(2)은 반사-방지 광학 코팅으로써 모든 비-베이스면 d, f 및 e가 코팅되는데, 일부 실시예들에서 해당 프리즘의 최소 비-베이스면(f)에 인접한 최대 비-베이스면(면 e)의 영역은 반사성 광학 코팅으로 코팅될 수 있다. 이러한 반사방지 코팅된 구역은, 디스플레이되도록 의도되지 않은 경우에 DMD 패널로부터 반사된 광(예를 들어 "오프-상태" 광)이 통과해서 지나가는 구역일 수 있다. 이러한 구성은 "오프-상태" 광을 프리즘면(e)으로부터 내부로 반사시켜서, 해당 프리즘(2)을 그 최소 비-베이스면(f)을 통해 벗어나게 하는 역할을 할 수 있다. 반대로, 남은 구역에서 해당 프리즘의 최대 비-베이스면(면 e)의 영역은 디스플레이될 광을 투과하도록 의도되는 반사-방지 코팅으로 코팅될 수 있다. 반사-방지(AR) 코팅은 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 것과 같은 간섭-타입 광학 코팅일 수 있다. 이들은 광을 투과하도록 의도되는 각각의 프리즘의 면을 통해 광의 투과를 증강시킴으로써, 투영된/디스플레이된 광에서 이미지 품질을 열화시킬 수 있는 광의 원치 않는 내부 부분 반사를 감소시킨다. 선택적으로 이루어지는 반사성 코팅은 당업자가 쉽게 이해할 수 있는 것과 같은 임의의 적합한 코팅일 수 있다.
AR 코팅은 각각의 코팅된 면에 대해 요구되는 광의 입사각에 대해 맞춤되는 것이 바람직하고, 따라서 이러한 코팅은 장치 내의 상이한 면에 대해서 달라질 수 있다. 예를 들어, 사용 시에, 두 개의 마주보는 인터페이스면에서, 해당 면에 입사하는 '온 상태' 광의 원추가 존재할 수 있다. 예를 들어, 광의 원추의 중심은 면의 법선으로부터 33.3o의 각도에서 입사할 수 있다. 코팅 디자인은 통상적으로 공기로부터 유리로 가는 방향에서 특정된다. 이러한 예에서, 에어 갭 내의 원추의 에지를 이루는 입사각을 계산할 수 있다(스넬의 법칙을 이용). 따라서, 예를 들어, 광 원추가 22o의 풀 각도를 가진다면, 33.3o ± 11o에 대해 각도를 계산할 수 있다. 다른 경우에서는 이러한 각도가 달라질 수 있다. AR 코팅의 일 예에는 λ/2의 두께를 가진 불화마그네슘의 단일 유전체층이 포함될 수 있는데, λ는 해당 코팅이 설계되는 대상이 되는 광학적 파장이다. 코팅은 동일한 두께 또는 예를 들어 같은 규모에 속하거나 거의 같은 규모인 유사한 두께를 가지는 유전체층들의 스택으로 이루어질 수 있다. 코팅의 세부 사항은 각각의 면에 대한 디자인 요구 사항에 따라 달라질 것이고, 디자인 옵션은 당업자에게는 쉽게 이해될 것이다. 반사성 코팅은 불화마그네슘의 보호층을 가진 알루미늄의 금속성 코팅을 포함할 수 있다. 금속층은 두께가 50nm보다 더 두꺼운 것이 바람직하다.
도 4 는 도 3 에 도시된 바와 같은 프리즘 어셈블리(7)를 포함하는, 본 발명의 일 실시예에 따른 투영 장치를 개략적으로 예시했다. 이러한 장치는 제 1 프리즘 조각(1)의 두 번째로 큰 비-베이스면(c)에 인접하게 배치되는 디지털 마이크로-미러 디바이스(DMD) 패널(8)을 포함하는데, DMD 패널의 평면은 바라보는 면의 평면에 실질적으로 평행하다. 제어기 유닛(9)이 DMD 패널에 연결되고, DMD의 각각의 반사성 픽셀 요소의 배향을 제어하도록 구성된다.
DMD의 각각의 픽셀은 전기-기계부에 연결된 미러를 포함할 수 있는데, DMD의 픽셀의 어레이의 평면에 대한 미러의 배향이 이러한 기계부를 통해 두 개의 미리 결정된 배향 중 하나를 선택적으로 차지하도록 쌍안정 방식으로 제어기 유닛(9)으로부터 제어된다. 특히, 각각의 DMD 미러는 DMD 패널의 평면의 수선에 대해 예를 들어 +12 도 및 -12 도로 배향되는 두 개의 안정한 미러 상태를 가질 수 있다(다른 쌍안정 각도 배향, 예를 들어 +/- 17 도가 사용될 수도 있다). 이러한 두 개의 위치가, DMD 패널에 입사하는 조명광이 각각의 픽셀에 의해 편향되는 방향을 결정한다. 이러한 의미에서, DMD는 디스플레이를 위해 조명광(12)을 원하는 바에 따라 공간적으로 변조하도록 제어기 유닛(9)에 의해 제어될 수 있다.
도 6 은 제어기 유닛(9)으로부터의 제어 신호에 응답하는 DMD 패널(8)의 각각의 미러(픽셀)의 쌍안정 동작을 개략적으로 예시한다. 미러의 양의(+) 배향 상태(21a)는 미러를 조명광을 향해 틸팅하고, 미러(픽셀)의 "온 상태"라고 불린다. 이와 유사하게, 미러의 음의(-) 배향 상태(21b)는 미러를 조명광으로부터 멀어지게 틸팅하고, "오프 상태"라고 불린다. 도 6 은 "온" 상태와 "오프" 상태에 있는 DMD 픽셀을 도시하고, 도 4 는 단일 픽셀에 입사하는(명확화를 위하여) 조명광의 편향에 이러한 각각의 상태가 미치는 영향을 보여준다. 이러한 효과는 도 4 의 DMD 패널 내의 각각의 픽셀에 의해 각각 개별적으로 재현된다는 것이 이해될 것이다. DMD 패널은, "온-상태" 광이 패널로부터 패널에 실질적으로 수직인 방향으로, 따라서 제 1 프리즘 조각(1)의 대항면에도 수직인 방향으로 반사되도록 배치된다.
프리즘 어셈블리는 조명 광원(10)에 의해 생성된 광(12)의 원추에 의해 조명되도록 배치되는데, 원추는 프리즘의 최소 비-베이스면(a)에 수직으로 실질적으로 지향되는 원추 축을 가진다. 이러한 입력면을 통해 투과되는 조명광은 해당 프리즘의 최대 비-베이스면(b)에 내부에서 도착한다. 프리즘 형상, 및 내각 때문에, 조명광은 거기에서 전반사(TIR)에 의해 제 1 프리즘(c)의 두 번째로 큰 비-베이스면 및 마주보는 DMD 패널을 향해 반사된다. 이러한 방식으로, 제 1 프리즘에 의해 TIR 조명광이 DMD를 조명하게 된다.
이러한 반사된 광은 제 1 프리즘 조각을 DMD 패널을 바라보는 면(c)을 통해 벗어나고, DMD 패널에 도달하며, 제어기 유닛(9)에 의해 결정된 방식으로 DMD 미러(픽셀) 어레이에 의해 변조된다.
"온-상태" 및 "오프-상태" 양자 모두에서 DMD 패널에 의해 반사된 광은, 해당 프리즘의 마주보는 면(c)을 통과하는 투과에 의해서 제 1 프리즘 조각에 재진입한다. "온-상태" 광의 광선은 해당하는 마주보는 프리즘면에 실질적으로 수직으로 제 1 프리즘 조각에 진입하는 반면에, "오프-상태" 광의 광선은 실질적으로 비스듬하게 그리고 면의 다른 위치에서 진입한다 - DMD 패널과 제 1 프리즘 조각의 마주보는 면 사이가 분리되어 있기 때문임.
후속하여, "온-상태" 및 "오프-상태" 광 양자 모두의 광선은 제 1 프리즘 조각(1)을 트래버스하여, 상이하고 발산하는 방향에서 해당 조각의 최대 비-베이스면(b)을 향한다. 제 1 프리즘 조각의 이러한 비-베이스면(b)은 균일한 에어 갭(100)을 사이에 두고 제 2 프리즘 조각(2)의 두 번째로 큰 비-베이스면(d)과 마주한다. 이러한 두 개의 마주보는 면들이 제 1 인터페이스면 및 제 2 인터페이스면을 각각 형성하고, 이들을 통해 제 1 및 제 2 프리즘 조각이 광학적으로 통신한다.
제 1 및 제 2(평행) 인터페이스면에 대한 "온-상태" 광의 배향이란, 해당 광의 TIR이 제 1 인터페이스면(b)에서는 발생하지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, "온-상태" 광선은 두 개의 인터페이스면(b, d) 양자 모두를 통과하고, 계속하여 제 2 프리즘 조각(2)의 최대 비-베이스면(e)으로 진행하는데, 이러한 면이 프리즘 어셈블리의 출력면을 형성한다. 거기에서, 송신된 "온-상태" 광선(13)이 디스플레이되도록 프리즘 어셈블리를 벗어난다. 이들은 투영 렌즈 시스템(도 5 의 16)과 같은 다른 광요소로 진행할 수 있다. 두 개의 프리즘 조각 양자 모두를 통과하는 '온-상태' 애퍼쳐(aperture)는 길이가 약 35mm 일 수 있다. 그러면 이러한 어셈블리가 정방형 픽셀을 가진 0.9 인치 DMD에서 사용될 수 있게 된다.
DMD 패널을 바라보는 프리즘면(c)과 출력 프리즘면(e)이 평행하게 배향된다는 것과 함께 제 1 및 제 2 인터페이스면(b, d)이 평행하게 배향되기 때문에, "오프-상태" 픽셀로부터 나온 광(14)을 주어진 시야각에서 벗어나게 지향하면서, "온-상태" DMD 픽셀로부터 나온 광을 프리즘 어셈블리의 출력면(e)에 수직으로 관찰할 수 있다. 특히, 제 1 및 제 2(평행) 인터페이스면에 대한 "오프-상태" 광의 배향이란, 해당 광의 TIR이 제 1 인터페이스면(b)에서는 발생하지 않는다는 것을 의미한다. 따라서, "오프-상태" 광선은 두 개의 인터페이스면(b, d) 양자 모두를 통과하고, 계속하여 제 2 프리즘 조각(2)의 최대 비-베이스면(e)으로 진행하는데, 이러한 면이 프리즘 어셈블리의 출력면을 형성한다. 거기에서, 투과된 "오프-상태" 광선(14)이 프리즘 어셈블리를 벗어나서, 예를 들어 "오프-상태" 광의 검출된 공간적 패턴/변조를 기대된 패턴과 비교하여 기대된 패턴으로부터의 편차를 나타내는 에러 신호를 생성하도록 구현되는 광 센서들 및 모니터(11)에 의해 검출된다. 이것은 DMD 패널에서 발생하는 에러 또는 오동작을 모니터하고 검출하기 위해 사용될 수 있다.
다른 실시예들에서, DMD가 "오프-상태" 광을 지향시키도록 제어되는 출력면(e)의 부분들에 반사성 광학 코팅이 형성되어, 그러한 코팅에 도달하는 "오프-상태" 광선이 출력면으로부터 제 2 프리즘 조각 내부로 그리고 제 2 프리즘 조각(2)의 최소 비-베이스면(f)을 향해 반사되게 하는데, 이러한 비-베이스면에서 이들은 위에서 설명된 바와 같은 광 센서들 및 모니터(11)에 의해 검출되도록 출력 광선(15)으로서 프리즘 어셈블리를 벗어난다.
추가적인 실시예에서, 광 센서들 및 모니터(11)는 "오프-상태" 광을 흡수하기 위한 광-흡수부로 대체될 수 있다.
반사면/인터페이스에 광학 코팅이 있기 때문에 TIR 각도가 변하지 않는다는 것에 주목하여야 한다. 이것은, nsinθ 값이 각각의 매질에서 보존된다는 스넬의 법칙 때문이다(n은 매질의 굴절률이고, θ는 반사면의 법선에 대한 광의 각도이다). 광이 유리/에어 인터페이스에서의 TIR에 대한 임계각을 나타내는 각도로 인터페이스에 도달한다면, nsinθ=1 이다. 다음 매질이 n>1 인 다른 유리이거나 유전체라면, 광은 인터페이스를 통과할 것이다. 그리고 광이 이러한 제 2 매질과 공기 사이의 다른 인터페이스에 도달하면, 조건 nsinθ=1 이 여전이 참일 것이고, 따라서 전반사가 발생할 것이다. 광이 원래의 유리로 다시 진행하면, 광은 원래의 각도로 복귀할 것이고, 따라서 이것은 어느 정도 제 2 매질이 없는 것처럼 동작할 것이다.
이러한 방식으로, 주어진 실시예는 제 1 인터페이스면(b)을 포함하는 입력 서브-프리즘인 제 1 프리즘 조각(1), 및 제 1 인터페이스면에 바로 근접하게 이격되어 제 1 인터페이스면을 통해 투과되는 디스플레이광(13)을 수광하도록 제 1 인터페이스면 위에 연장되는 제 2 인터페이스면(d)을 포함하는, 입력 서브-프리즘에 인접한 출력 서브-프리즘인 제 2 프리즘 조각(2)을 포함하는 프리즘 어셈블리를 포함하는 투영 장치를 제공한다. 이러한 장치는, 제 1 인터페이스면(b)으로부터 전반사된 조명광(12)을 입력 서브-프리즘(1)으로부터 수광하고, 제 2 인터페이스면(d)에서 출력 서브-프리즘(2)에 의해 디스플레이광(13)으로서 수광되게 제 1 인터페이스면(b)을 통해 투과되게끔, 수광된 조명광을 다시 입력 서브-프리즘(1)을 통해 선택적으로 반사하도록 배치되는 복수 개의 선택적으로 조절가능한 반사 요소를 포함하는 DMD 패널을 포함한다. 입력 서브-프리즘(1)은 제 2 서브-프리즘의 매칭 베이스면(3b)에 실질적으로 합동인(예를 들어, 형상과 면적이 실질적으로 동일한) 베이스면(3a)을 포함한다.
서브-프리즘의 어떤 프리즘(내부) 각도를 선택하느냐는 것이, 입력 광의 수락 원추 및 반사 패널(예를 들어 DMD 미러)의 편향 각도 양자 모두의 관점에서 반사 패널(예를 들어 DMD 이러한 예에서)의 특성에 의해 영향받을 수 있다는 것에 주목하여야 한다. 숙련된 독자는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고서 본 명세서에서 예시된 실시예를 변형하거나 변경할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 이러한 실시예에서, 오프-상태 광의 모니터링(센서 및 모니터 유닛(11))은 투영을 위해 사용되는 광의 파장(예를 들어 가시광선)과 상이한 광의 파장(예를 들어, 적외선 범위)을 사용할 수 있다. 따라서, 임의의 실시예에서, 투영 장치는 패널에 대한 입력 방향으로부터 더 큰 편차를 가지는 반사 패널(예를 들어 DMD)에 의해 반사된 광(즉 "오프-상태" 광)을 수광하도록 배치되는 광학 모니터를 포함할 수 있는데, 광학 모니터는 이러한 장치에 의해 투영된 광(예를 들어 패널에 인접한 프리즘면에 실질적으로 수직인 반사된 광, 즉 "온-상태" 광)"과 상이한 파장(또는 파장 범위)의 광에 반응한다.
임의의 실시예에서, 투영을 위한 광(예를 들어 패널에 인접한 프리즘면에 실질적으로 수직인 광, 즉 "온-상태" 광)은 소정 범위의 상이한 광원들로부터 유도된 파장들의 범위로 이루어질 수 있다.
임의의 실시예에서, 프리즘 재료, 프리즘 각도 및 코팅은 자외선 영역에서 동작하는 광원을 사용한 동작과 호환되도록 선택될 수 있다.
이러한 실시예는 "임계 조명" 또는 "아베 조명(Abbㅹ illumination)"이라고 알려진 타입의 조명을 사용한다. 이러한 경우에, 조명 소스, 또는 조명 시스템의 면은 DMD 상에 이미징된다. 다른 실시예는 실질적으로 시준된 소스로부터의 광을 채용할 수 있다. 이것은 "쾰러 조명(Kㆆhler illumiation)"이라고 알려져 있다. 어떤 조명을 선택해도 프리즘과 DMD가 동작하는 방식에는 영향이 없다.
다른 실시예들에서는 다른 DMD 디자인이 채용될 수 있다. 프로젝터 장치는, 패널로의 입력으로부터 더 큰 편차를 가지는, 프로젝터 장치에 의해 출력/반사된 광 즉 "오프-상태" 광이 입력 광 및 패널에 인접한 프리즘면에 실질적으로 수직인 반사된 광("온-상태" 광)"에 의해 형성되는 평면 밖으로 반사될 수 있게 하도록 구성되는 DMD를 채용할 수 있다.
도 5 는 도 4 에 따른 투영 장치(15)를 포함하는 헤드업 디스플레이(HUD)를 개략적으로 예시한다. HUD는 조명 광원(10) 및, 투영 장치로부터 "온-상태" 광을 수광하고, 결합기 유닛에 의해 외부 장면으로부터의 광(18)과 결합된 투영된 디스플레이광(19)으로서 시청자(20)에서 반사되도록, 이러한 광을 광 결합기 유닛(17)의 면 상에 투영하기 위하여 시준하도록 구성되는 투영 렌즈 유닛(16)을 더 포함한다. 이러한 방식으로, 외부 장면으로부터의 광(18)은 투영 장치(15)로부터 투영된 광(19)의 오버레이 이미지와 함께 시청될 수 있다. 결합기는, 외부 장면을 부분 투과성 시트로부터의 광의 부분 투과에 의해 볼 수 있으며, 투영 장치(15)에 의해 제공된 "온-상태" 광을 시청자(20)를 향해 부분적으로 반사하도록 동시에 구성되는 부분 투과성 시트이다. 따라서, HUD는 운송 수단 내에, 예컨대 항공기의 조종석 내에 또는 다른 운송 수단 타입 등의 캐빈 내에 제공될 수 있다.
위에서 설명된 실시예들은 예를 들기 위한 것이고, 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 것과 같은 변경예, 변형예, 및 이들에 대한 모든 균등물들은, 예를 들어 청구 범위에 의해 규정되는 바와 같은 본 발명의 범위 내에 망라된다.

Claims (18)

  1. 투영 장치로서,
    제 1 인터페이스면을 포함하는 입력 서브-프리즘, 및 상기 제 1 인터페이스면에 바로 근접하게 이격되어 상기 제 1 인터페이스면을 통해 투과되는 디스플레이광을 수광하도록 상기 제 1 인터페이스면 위에 연장되는 제 2 인터페이스면을 포함하는, 상기 입력 서브-프리즘에 인접한 출력 서브-프리즘을 포함하는 프리즘 어셈블리; 및
    상기 제 1 인터페이스면으로부터 전반사된 조명광을 상기 입력 서브-프리즘으로부터 수광하고, 상기 제 2 인터페이스면에서 상기 출력 서브-프리즘에 의해 디스플레이광으로서 수광되도록 상기 제 1 인터페이스면을 통해 투과되게끔, 수광된 조명광을 다시 상기 입력 서브-프리즘을 통해 선택적으로 반사하도록 배치된 복수 개의 선택적으로 조절가능한 반사 요소를 포함하는 패널을 포함하고,
    상기 입력 서브-프리즘은 상기 출력 서브-프리즘의 매칭 베이스면과 실질적으로 합동인 베이스면을 포함하는, 투영 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 입력 서브-프리즘은 실질적으로 평면인 패널-지향면을 가지고, 상기 제 1 인터페이스면은 상기 패널-지향면에 대해 경사지고, 상기 패널-지향면은 상기 패널로부터의 상기 반사된 조명광을 수광하도록 상기 패널로 향하는 방향으로 지향되며,
    상기 출력 서브-프리즘은 상기 프리즘 어셈블리로부터의 상기 디스플레이광을 출력하기 위한 실질적으로 평면인 출력면을 가지고, 상기 출력면은 상기 제 2 인터페이스면에 대해 경사지며 상기 패널-지향면에 실질적으로 평행함으로써, 상기 제 1 및 제 2 인터페이스면의 상이한 개별 부분들을 통해 상기 패널-지향면으로부터 출력면으로 지나가는 광의 광로들을 실질적으로 등화(equalize)시키는, 투영 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항 중에 있어서,
    상기 입력 서브-프리즘의 비-베이스면은 조명 광원으로부터 상기 입력 서브-프리즘으로 들어가는 상기 조명광을 수광하기 위한 입력면을 형성하고,
    상기 입력면은, 상기 패널의 수용 원추각(acceptance cone angle)과 일치하는 입사각의 범위 내의 입사각으로 상기 입력면에 입사하는 조명광이, 상기 제 1 인터페이스면에서 상기 패널을 향해 전반사를 일으키기에 적합한 입사각의 범위 내의 입사각으로 상기 제 1 인터페이스면에 후속 입사하도록, 상기 제 1 인터페이스면에 대해 경사진, 투영 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패널은, 수광된 조명광을 다시 상기 입력 서브-프리즘을 통해, 상기 프리즘 어셈블리에 대해서 상기 프리즘 어셈블리를 통과하는 광의 광로에 따른 광의 각도 편차를 실질적으로 최소화시키는 방향으로, 선택적으로 반사하도록 배치되는, 투영 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 패널은, 디스플레이광이 결과적으로 상기 프리즘 어셈블리에 대해 두 개의 상이한 출력 방향 중 각각의 방향으로 상기 프리즘 어셈블리로부터 출력됨으로써, 광을 선택적으로 공간적 분리하여 선택된 용도와 연관된 광이 선택된 상기 출력 방향으로 할당되게끔, 수광된 조명광을 상기 프리즘 어셈블리에 대해 두 개의 상이한 입력 방향 중 임의의 선택된 하나의 방향으로 반사하도록 배치되는, 투영 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 투영 장치는, 상기 두 개의 상이한 출력 방향 중 하나의 방향으로 할당된 광을 수광하고, 상기 패널의 동작을 모니터링하는 데에 사용할 모니터링 신호를 상기 수광된 광에 따라 생성하도록 구현되는 광학 모니터를 포함하는, 투영 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 인터페이스면은 상기 입력 서브-프리즘의 최대 비-베이스면인, 투영 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 출력면은 상기 출력 서브-프리즘의 최대 비-베이스면인, 투영 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 서브-프리즘 및/또는 출력 서브-프리즘의 실질적으로 합동인 베이스면들은 실질적으로 평행한, 투영 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 상기 입력 서브-프리즘 및 출력 서브-프리즘의 각각의 비-베이스면의 평면은 프리즘의 각각의 실질적으로 합동인 면의 평면에 대해 실질적으로 수직인, 투영 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    입력 서브-프리즘 및 출력 서브-프리즘 각각은, 각각의 서브-프리즘의 비-베이스면을 형성하는 3 개의 인접변에 의해 분리되는, 실질적으로 합동인 두 개의 삼각 베이스면을 가지는 삼각 프리즘인, 투영 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 서브-프리즘은 형상 및 크기가 상기 출력 서브-프리즘과 실질적으로 동일한, 투영 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 투영 장치를 포함하는, 헤드업 디스플레이.
  14. 투영 방법으로서,
    제 1 인터페이스면을 포함하는 입력 서브-프리즘, 및 상기 제 1 인터페이스면에 바로 근접하게 이격되어 상기 제 1 인터페이스면을 통해 투과되는 디스플레이광을 수광하도록 상기 제 1 인터페이스면 위에 연장되는 제 2 인터페이스면을 포함하는, 상기 입력 서브-프리즘에 인접한 출력 서브-프리즘을 포함하는 프리즘 어셈블리를 제공하는 단계;
    복수 개의 선택적으로 조절가능한 반사 요소를 포함하는 패널을 제공하는 단계;
    상기 제 1 인터페이스면으로부터의 전반사에 의해 상기 입력 서브-프리즘으로부터의 조명광을 상기 패널에서 수광하고, 수광된 조명광을 상기 입력 서브-프리즘을 통해 그리고 상기 제 1 인터페이스면을 통해 상기 제 2 인터페이스면으로 선택적으로 반사하는 단계; 및
    제 2 서브-프리즘으로부터의 반사되는 수광된 조명광을 디스플레이광으로서 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 입력 서브-프리즘은 상기 출력 서브-프리즘의 매칭 베이스면에 실질적으로 합동인 베이스면을 포함하는, 투영 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 투영 방법은,
    상기 수광된 조명광을 다시 상기 입력 서브-프리즘을 통해, 상기 프리즘 어셈블리에 대해서 상기 프리즘 어셈블리를 통과하는 광의 광로에 따른 광의 각도 편차를 실질적으로 최소화시키는 방향으로, 선택적으로 반사하도록 상기 패널을 제어하는 단계를 포함하는, 투영 방법.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 투영 방법은,
    디스플레이광이 결과적으로 상기 프리즘 어셈블리에 대해 두 개의 상이한 출력 방향 중 각각의 방향으로 상기 프리즘 어셈블리로부터 출력됨으로써, 광을 선택적으로 공간적 분리하여 선택된 용도와 연관된 광이 선택된 상기 출력 방향으로 할당되게끔, 상기 패널에 수광된 조명광을 상기 프리즘 어셈블리에 대해 두 개의 상이한 입력 방향 중 임의의 선택된 하나의 방향으로 반사하는 단계를 포함하는, 투영 방법.
  17. 첨부 도면을 참고하여 임의의 실시예에서 전술된 바와 실질적으로 동일한 투영 장치.
  18. 임의의 실시예와 관련하여 전술된 바와 실질적으로 동일한 투영 방법.
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