KR20230001977U - Led 어레이 조명을 갖는 이미지 프로젝터 - Google Patents

Abstract

이미지를 투사하기 위한 프로젝터는 수렴 빔으로 조명 광학장치(8)를 통해 공간 광 변조기(SLM)(10)를 조명하기 위해 개별적으로 제어가능한 LED들을 갖는 LED 어레이(2)를 포함한다. 투사 광학장치(12)는 SLM에 의해 생성된 이미지를 투사한다. 일반적으로 4개의 평면 반사기들을 갖는 반사 배열(16)은 LED 어레이(2)와 조명 광학 장치(8) 사이에 배치되어 LED들의 각각으로부터의 광이 조명 광학장치를 통한 LED로부터의 직접 투과에 의해 SLM의 제1 영역을 조명하고 및 평면 반사기들에서의 반사를 통한 SLM의 추가 영역을 조명하도록 한다.

Description

LED 어레이 조명을 갖는 이미지 프로젝터

본 고안은 이미지 프로젝터(image projector)에 관한 것으로, 특히 LED 어레이를 조명원으로 채용하는 이미지 프로젝터에 관한 것이다.

LCD(liquid crystal display), LCOS(liquid crystal on silicon) 변조기 또는 DLP(digital light processing) 시스템의 디지털 마이크로미러 디바이스와 같은 공간 광 변조기를 조명하고 사용자의 눈에 출력하기 위해 변조된 이미지를 시준함으로써 이미지를 투사하는 것이 알려져 있다. 이러한 프로젝터는 근안 디스플레이(near eye display)에 자주 사용되며, 여기서 투사된 이미지는 전형적으로 부분 반사 표면들 또는 회절 요소들에 의해 사용자의 눈으로 커플링 아웃될 때까지 이미지가 내부 반사에 의해 전파되는 투명 광 가이드에 일반적으로 도입된다.

본 고안은 LED 어레이를 조명원으로 채용한 이미지 프로젝터이다.

본 고안의 실시예의 교시에 따르면, 이미지를 투사하는 프로젝터는 (a) 조명을 생성하기 위해 개별적으로 제어가능한 복수의 LED들을 포함하는 LED 어레이; (b) 이미지를 생성하기 위해 입사 조명의 광학 속성을 변조하기 위해 배치된 공간 광 변조기(SLM); (c) 상기 LED들로부터 조명을 수신하고 상기 SLM을 향한 수렴 빔으로서 상기 조명을 지향시키도록 배치된 조명 광학장치; (d) 투사된 이미지를 생성하기 위해 상기 SLM에 의해 생성된 상기 이미지를 투사하도록 배치된 투사 광학장치; 및 (e) 적어도 3개의 평면 반사기들을 포함하는 반사 배열을 포함하고, 상기 반사 배열은 상기 LED 어레이와 상기 조명 광학장치 사이에 배치되어 상기 LED들의 각각으로부터의 광이 상기 조명 광학장치 통해 상기 LED로부터의 직접 투과에 의해 상기 SLM의 제1 영역을 조명하고 및 상기 평면 반사기들 중 적어도 하나에서의 반사를 통해 상기 제1 영역과 구별되는 상기 SLM의 추가 영역을 조명하도록 하고 상기 적어도 3개의 평면 반사기들은 다각형 형상을 형성한다.

본 고안의 실시예의 추가 피쳐에 따르면, 반사 배열은 직사각형 형상을 형성하도록 배치된 4개의 평면 반사기들을 포함하고, 평면 반사기들은 LED들의 각각에 대해 SLM에서 적어도 9개의 별개의 조명 영역들의 세트를 생성합니다.

본 고안의 일 실시예의 또 다른 피쳐에 따르면, 4개의 평면 반사기들이 두 쌍의 평행 반사기들을 형성한다. 본 고안의 실시예의 대안적인 피쳐에 따르면, 4개의 평면 반사기들은 적어도 한 쌍의 발산 반사기 또는 적어도 한 쌍의 수렴 반사기를 포함한다.

본 고안의 실시예의 또 다른 피쳐에 따르면, 4개의 평면 반사기들은 도광 프리즘의 외부 표면에 의해 제공된다.

본 고안의 실시예의 추가 피쳐에 따르면, 반사 배열의 단부는 조명 정지부를 정의하고, 여기서 조명 정지부는 조명 광학장치 및 투사 광학장치에 의해 프로젝터의 출구 구멍 상에 이미징된다.

본 고안의 일 실시예의 또 다른 피쳐에 따르면, 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 제어기가 또한 제공되며, 상기 제어기는 상기 LED 어레이 및 상기 SLM과 연관되고, 상기 제어기는: (a) 투사될 이미지에 대한 픽셀 데이터를 수신하고; (b) 상기 LED들의 각각에 대해, 상기 LED에 의해 조명되는 별개의 영역들 내에서 발생하는 최대 픽셀 값을 결정하고; (c) 대응하는 최대 픽셀 값을 생성하기 위해 상기 LED들의 각각에 대해 요구되는 조명 레벨을 결정하고; (d) 상기 요구되는 조명 레벨에 따라 상기 LED들에 의해 조명될 때 투사될 상기 이미지에 대응하는 픽셀 출력들을 생성하기 위해 상기 SLM의 픽셀들에 대한 스케일링된(scaled) 픽셀 값들을 계산하고; (e) 상기 스케일링된 픽셀 값들에 따라 상기 SLM을 작동시키고; 및 (f) 상기 요구되는 조명 레벨에 따라 상기 LED 어레이를 작동시키도록 구성된다.

본 고안은 첨부된 도면을 참조하여 단지 예로서 본 명세서에서 설명되며, 여기서:
도 1은 LED 어레이 광원으로부터의 조명의 분포를 예시하는 이미지 프로젝터의 광학 배열의 개략도이다;
도 2는 반사 공간 광 변조기를 채용하고 편광 빔 스플리터(polarizing beam splitter) 구성에 기초한 도 1의 광학 배열의 구현예의 측면도이다;
도 3은 LED 어레이 광원과 조명 광학장치 사이에 개재된 반사 배열을 채용하는 본 고안의 양태에 따른 이미지 프로젝터의 측면도이다;
도 4는 펼쳐졌을 때 도 3의 반사 배열에 의해 생성된 광 경로들과 동등한 광 경로들을 예시하는 개략도이다;
도 5a는 어레이의 하나의 LED의 위치를 강조하는 LED 어레이의 개략 정면도이다;
도 5b는 도 3의 반사 배열에 의해 곱해질 때 도 5a의 강조된 LED에 의해 생성된 조명 패턴의 개략적인 정면도이다;
도 6은 도 3의 이미지 프로젝터를 채용하여 원하는 출력 이미지를 생성하기 위한 제어기의 동작을 예시하는 흐름도이다; 및
도 7a 내지 7c는 각각 한 쌍 이상의 평행한, 발산 및 수렴 반사기들을 갖는 반사 배열의 구현예의 개략도이다.

본 고안은 LED 어레이를 조명원으로 채용한 이미지 프로젝터이다.

본 고안에 따른 이미지 프로젝터의 원리 및 동작은 도면 및 첨부된 설명을 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.

이제 도면들을 참조하면, 도 1 및 2는 출구 정지부(exit stop)(14)를 통해 시준된 이미지를 투사하기 위한 이미지 프로젝터를 개략적으로 도시한다. 조명은 픽셀 요소들의 2차원 어레이를 제공하는 공간 광 변조기(SLM)에 의해 이미지가 생성되는 이미지 평면(10)을 통과하고, 픽셀 요소들의 각각은 픽셀 요소에 의해 투과되거나 반사되는 광의 속성, 일반적으로 편광을 변조하도록 제어 가능하다. 투과된 광 SLM의 예는 LCD(liquid crystal display)이고, 반사 SLM의 예는 LCOS(liquid crystal on silicon) 디바이스 또는 DLP(digital light processing) 디바이스이다. 도 1의 개략도는 왼쪽에서 오른쪽으로 광학 경로를 따라 진행하는 것을 예시하지만, 이 광학 경로는 도 2에 도시된 바와 같이 이미징 평면(10)에 위치한 LCOS를 포함하여 다양한 반사 요소들에서 접힐 수 있음을 이해할 것이다. 적어도 하나의 광학 요소의 시준 배열(12)은 이미지 평면(SLM)으로부터의 조명을 시준하여 일반적으로 사용자의 눈에 전달하기 위해 광 가이드 광학 요소(도파관)에 주입하기 위한 출구 정지부(14)로 향하는 시준된 이미지를 생성하도록 구성된다.

이미지 프로젝터는 또한 조명 정지부(6)로부터 조명을 전달하는 조명 배열, 및 조명 정지부(6)와 이미지 평면(10) 사이의 광학 경로에 배치된 조명 광학장치(8)를 포함한다. 바람직하게는, 광학 효율을 향상시키기 위해, 조명 광학장치(8) 및 시준 배열(12)은 조명 정지부(6)의 이미지가 실질적으로 출구 정지부(14)에 떨어지도록 구성된다. 이는 "동공 이미징(pupil imaging)"을 달성하여 조명 정지부(6)에서 SLM 쪽으로 지향된 조명 광선이 출구 정지부(14)를 향해 효율적으로 지향되게 한다.

본 고안은 특히 조명원이 LED 어레이(2)인 이미지 프로젝터에 관한 것이다. LED 어레이(2)는 바람직하게는 조명 광학장치(8)에 의해 SLM 상에 수렴 빔(초점을 맞추거나 약간 초점이 맞지 않음)을 형성하도록 지향되어, LED 어레이의 선택적 조명이 SLM의 상이한 영역들의 선택적 조명을 생성하도록 한다. 이는 이미지가 표시되지 않는 영역을 조명하지 않음으로써 에너지를 보존하면서 이미지 콘텐츠가 생성될 SLM 영역의 선택적인 조명을 허용한다(증강 현실 애플리케이션에서 일반적임). 이러한 절전은 콤팩트하고 가벼운 구현을 위해 전력 효율성이 중요한 근안 디스플레이 애플리케이션에 특히 중요하다.

LED 어레이는 일반적으로 "미니 LED 어레이"로 지칭되는 치수이며, 이는 아래에서 mLEDa로 약칭되지만, 본 고안은 LED 어레이의 임의의 특정 치수 또는 하드웨어 구현예에 반드시 제한되지는 않는다.

mLEDa(2)의 활성화된 픽셀들에서 나오는 광은 일반적으로 람버시안(Lambertian) 분포로 방출되며, 여기서 광(5)의 일부는 조명 정지부(6)의 구멍(aperture)을 통해 시스템으로 통과하는 반면 광(4)의 대부분은 더 높은 각도로 송신되어 손실된다.

mLEDa의 픽셀들은 컬러일 수 있으며, 이 경우 mLEDa(2)로부터 이미지 평면(10)에 도달하는 픽셀의 이미지를 흐리게 하는 광 디퓨저(light diffuser)를 도입하여 균일한 컬러 분포를 가능하게 하는 것이 바람직하다. 대안적으로, mLEDa(2)는 백색광을 송신하고 매트릭스(10) 상의 픽셀들은 픽셀당 컬러 필터를 갖는다. 이 경우 최소한의 확산이 필요하다.

mLEDa로부터의 람버시안 분포는 일반적으로 약 120도의 원뿔이며 실제로 사용되는 광 원뿔은 약 30도이다. 이 시나리오에서, 손실된 광 4는 mLEDa에서 생성된 광의 94%에 가깝고 수집 효율은 6%에 불과하다. 이론적으로 LED 어레이를 조명 광학장치에 더 가깝게 배치하여 이러한 손실을 줄이는 것이 가능할 수 있지만, 이렇게 하려면 초점 거리가 훨씬 더 짧은 조명 광학장치가 필요하므로 구현 문제가 발생한다. 또한, 전술한 바와 같은 바람직한 광학 배열은 조명 정지부(6)와 출구 정지부(14) 사이에 동공 이미징을 갖는 반면, mLEDa 조명(5)은 바람직하게는 출구 정지부(14)에서 시준되는 SLM 평면(10) 상의 수렴(초점 또는 근-초점) 한정 패치이고, 따라서 조명원과 조명 정지부 사이에 상당한 간격이 필요하다.

도 2는 이러한 시스템의 예시적인 구현예를 도시한다. mLEDa(2)로부터의 광은 선택적으로 조명 정지부 동공 평면(6)(여기서는 근축 렌즈(paraxial lens)로 표시됨)에서 그리고 렌즈(8)에 의해 부분적으로 포커싱된다. 광은 PBS(9)에 의해 이미지 평면(10)에서 LCOS(또는 또 다른 이미지 생성기) 상으로 반사된다(여기서는 그의 표면에 인접한 필드-렌즈와 함께 도시됨). 반사광은 PBS(9)를 통과하여 시준 반사 렌즈(12)(굴절형 컴포넌트가 있는 복합 렌즈(compound lens)로 표시됨)로 이동하고 거기에서 PBS(9)에서 반사되어 출구 동공(14)으로 이동한다.

여기서, 그리고 이 문서 전반에 걸쳐, 편광 빔 스플리터(PBS)에서의 반사/투과 또는 투과/반사의 시퀀스들이 설명된 모든 곳에서, 모두 당업계에 잘 알려진 바와 같이 광 경로의 원하는 거동을 달성하기 위해 단일 투과용 반파장 플레이트 또는 이중 통과 반사 인터페이스용 1/4 파장 플레이트와 같은 편광 스위칭 컴포넌트가 제공된다는 것을 이해해야 한다. LCOS SLM의 경우, LCOS 자체의 동작이 픽셀 값들의 함수로서 편광을 선택적으로 회전시키는 것이기 때문에 일반적으로 이러한 요소가 필요하지 않다.

이제 도 3을 참조하면, 이는 비제한적이지만 이미지를 투사하기 위한 본 고안의 특히 바람직한 실시예에 따른 프로젝터를 도시한다. 여러 양태들에서, LED 어레이(2)가 조명을 생성하기 위해 개별적으로 제어 가능한 복수의 LED들을 갖고, 이미지를 생성하기 위해 입사 조명의 광학 속성을 변조하기 위해 공간 광 변조기(SLM)(10)가 배치되고, 조명 광학장치(8)가 LED들로부터 조명을 수신하고 SLM을 향한 수렴 빔으로서 조명을 지향시키도록 배치되고, 및 투영 광학장치(12)가 SLM에 의해 생성된 이미지를 투사하도록 배치되어 출구 정지부(14)에 도시된 투사된 이미지, 바람직하게는 시준된 이미지를 생성하는 것을 포함하여, 프로젝터는 도 2와 유사하다.

도 3의 프로젝터는 LED 어레이(2)와 조명 광학장치(8) 사이에 배치된 적어도 3개, 바람직하게는 4개의 평면 반사기들을 포함하는 반사 배열(16)을 포함함으로써 도 2의 프로젝터와 구별된다. LED 어레이(2)로부터 조명 광학장치(8)로 통과하는 광의 광학 축에 수직인 단면에서, 평면 반사기들은 바람직하게는 반사기들의 수에 따라 다각형 형상을 형성하고, 예를 들어 반사기들이 3개인 경우 삼각형, 반사기들이 4개인 경우 정사각형 또는 직사각형을 형성한다. 여기서 예시된 바람직한 구현예에서, 반사기들은 광학 축에 평행하게 연장된다. 이러한 구조의 결과, LED들 각각으로부터의 광은 이미지 평면(10)에서 초점 또는 근거리 초점으로 수렴하여 조명 광학장치를 통해 LED로부터의 직접 투과에 의해 SLM의 제1 영역을 조명하고 및 평면 반사기들 중 적어도 하나에서의 반사를 통해 제1 영역과 구별되는 SLM의 추가 영역들을 조명한다.

"직접 투과"라는 어구는 임의의 반사기에 의한 반사 없이 반사 배열을 통한 광의 통과를 지칭하기 위해 본 명세서에서 사용되며, 그러나 조명 광학장치(8)에서 반사 요소들의 사용 또는 조명의 모든 영역들에 작용하는 PBS(9)의 존재를 배제하지 않는다.

여기서 예시된 특히 바람직한 구현예에서, 반사 배열은 측방향 단면에서 등변 또는 비등변 직사각형 형상("정사각형"은 "사각형"과 동의어이며, "직사각형"의 정의에 명시적으로 포함됨)을 형성하도록 배치된 4개의 평면 반사기들로 구성되며, 일반적으로 두 쌍의 평행 반사기들로 형성된다. 특히 바람직하지만 비제한적인 일 예에서, 반사기들은 도광 프리즘(light-guiding prism), 이 예에서는 직육면체 프리즘의 외부 표면에 의해 제공되며, 가장 바람직하게는 정사각형 입구 및 출구 표면들을 갖는다. 출구 표면은 선택적으로 굴절력(refractive power)을 갖는 비-평면형으로 형성될 수 있다.

따라서, 도 3은 투명 프리즘으로 구현된 반사 배열(16)에 인접한 mLEDa(2)를 도시한다. 직접 투과된 광(5)은 일반적으로 작은 에어 갭(3)을 통해 반사 배열로 들어가 반사 배열을 통과하고 선택적으로 시스템의 조명 정지부 역할을 하는 출구(18)에서 굴절된다. 반사 배열로부터의 이 출구(18)에는 유리하게는 광 디퓨저 또는 마이크로-렌즈 어레이가 제공될 수 있다. 광학 경로의 나머지 부분은 상술한 바와 같이 바람직하게는 프로젝터의 출구 동공(14)에 이미징되는 출구(18)의 조명 정지부를 갖는 상기 도 2에 대해 기술된 것과 유사하다. mLEDa(2)로부터 높은 각도로 나오는 광(4)은 또한 반사 배열(16)로 들어가지만 내부 전반사(TIR) 또는 필요한 경우 표면(16)의 반사 코팅에 의해 그 면에서 반사된다. 이 광(점선 화살표로 표시됨)은 16에서 광학장치로 나오지만 높은 각도에서 나오므로 필드의 높은 각도를 조명할 것이다.

도 4는 도 3의 펼쳐진 개략도를 도시한다. 반사 배열(16)은 파선 직사각형으로 도시된 바와 같이 펼쳐지고, 높은 각도 광(4)은 반사 없이, 즉 LED 어레이의 미러 이미지로부터 나오는 것처럼 도시된다. 유리와 공기 중에서 이러한 빔의 높은 각도는 분명하며 광의 수집 원뿔은 대략 90도일 수 있다. 따라서 120도 람버시안(Lambertian) 방사율로부터의 수집 효율은 약 60%이며, 이는 도 2에 표시된 것과 같은 자유 공간에서 일반적으로 수집되는 것보다 10배 더 높다.

도 3의 배열로 인한 조명 패턴의 개략도가 도 5a 및 5b에 도시되어 있다. 도 5a에서, LCOS 매트릭스(10)는 중앙 직사각형(20C)에서 정방형 직접 광(이전에 5로 기술됨)에 의해 조명된다. 배향을 위해 화살표가 표시되고 픽셀들(22)은 적색, 녹색 및 청색을 나타낸다. 명확성을 위해 모든 컬러의 단일 픽셀이 표시되지만 2에서 어떤 픽셀이 활성화되었는지에 따라 모든 직사각형(20C)가 조명될 수 있다. 도 5b는 반사된 광선(4)에 의해 생성된 접힌 이미지들을 도시한다. 직사각형 반사들(20L 및 20R)는 mLEDa로부터의 광(4)이 반사 배열(16)의 측 반사기들에 의해 좌우로 한번 반사된 후에 발생한다. 직사각형들(20U 및 20D)은 반사 배열(16)의 다른 수직 패싯(facet)들로부터의 반사를 나타낸다. 직사각형들(20UR, 20UL, 20DR 및 20DL)은 반사 배열(16)의 2개의 인접한 면들에 의한 조합된 반사를 나타낸다.

광이 반사 배열(16)를 통과하고 표면(18)을 통과함에 따라 균일한 컬러 조명을 생성하기 위해 가볍게 확산되는 것이 바람직하다. 이 확산은 소수의 픽셀들에 불과하므로 LCOS의 선택적 조명이 유지된다. 도 5b에서, 이러한 확산은 스폿(24)으로 흐려지는 픽셀들(22)로 개략적으로 제시된다.

디퓨저 및 반사 배열(16)의 단부는 바람직하게 중첩되고 출력 구멍(14)의 동공 이미지 평면에 위치된다. 그 결과, 18로부터 나오고 SLM에 의해 반사(또는 투과)된 실질적으로 모든 조명 광이 동공(14)을 통해 도파관(미도시)으로 커플링 아웃될 것이다.

도 5b에서 알 수 있는 바와 같이, mLEDa의 모든 픽셀의 활성화는 이 예에서 이미지 생성기(10) 상의 이미지 평면에서 9개의 조명 스폿들을 생성할 것이다. 따라서 다른 이미지 섹션들이 또한 조명되어야 하는 경우 향상된 효율성이 이용가능하다.

여기서는 9개의 직사각형 이미지들만이 도시되지만 다른 수의 반사들이 가능하다. 예를 들어, 반사 배열(16)의 삼각형 단면은 접힌 삼각형 조명 패턴을 생성할 것이다. 또한 반사 배열에서 더 높은 각도와 다중 반사들을 고려하면 더 많은 반사들이 가능하다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 프로젝터는 바람직하게는 LED 어레이(2) 및 SLM(10)과 관련되고 이들의 동작을 제어하는 적어도 하나의 프로세서(38)를 포함하는 제어기(36)를 포함한다. 일반적으로 선호되는 구현예에서, 제어기는:

(a) 투사될 이미지에 대한 픽셀 데이터를 수신하고;

(b) LED들의 각각에 대해, LED에 의해 조명되는 개별 영역들 내에서 발생하는 최대 픽셀 값을 결정하고;

(c) 대응하는 최대 픽셀 값을 생성하기 위해 LED들의 각각에 필요한 조명 레벨을 결정하고;

(d) 필요한 조명 레벨에 따라 LED들에 의해 조명될 때 투사될 이미지에 대응하는 픽셀 출력을 생성하기 위해 SLM의 픽셀들에 대한 스케일링된 픽셀 값을 계산하고;

(e) 스케일링된 픽셀 값에 따라 SLM을 작동시키고; 및

(f) 필요한 조명 레벨에 따라 LED 어레이를 작동시키도록 구성된다.

알고리즘의 특정 구현예에 대한 세부 사항은 도 6을 참조하여 설명된다. 구체적으로, 도 6은 접이식 조명 시스템으로부터 향상된 전력 효율을 달성하면서 입력 이미지(50)를 디스플레이하기 위한 알고리즘을 개략적으로 나타낸다.

이미지는 먼저 수차, 픽셀 크기 및 디퓨저(또는 MLA) 확산 분포로 구성된 예측된 블러링 커널로 컨벌루션된다(단계 51). 그런 다음 생성된 이미지는 '역방향으로 접혀서' 모든 이미지 섹션이 그의 투사를 따라 mLEDa(29)에 다시 배향되게 된다(단계 52).

이제 mLEDa 픽셀당 조명이 이미지의 모든 투사된 섹션들의 최대 전력으로 선택된다(단계 53). 이미지(30)의 단면은 모든 투사된 섹션들의 강도를 나타내며, 점선은 선택된 조명력을 나타낸다.

mLEDa 조명력이 선택된 후(단계 54), 이미지 매트릭스(10)의 활성화는 단계(55)에서 이미지(31)에 걸친 조명에 의한 이미지의 분할(조명 패턴 재접힘(refolding))으로서 결정된다. 이 분할은 항상 1보다 작을 것이므로, 필요에 따라 이미지 매트릭스가 감쇠될 것이다(단계 56).

마지막으로 도 7a 내지 도 7c로 돌아가서, 지금까지 논의된 구현예에서, 반사 배열(16)을 구성하는 반사기는 평행 반사기들로, 반사 배열의 길이를 따라 일정한 단면 형상을 만든다. 이 옵션은 도 7a에 도시되어 있으며, 대향 반사기들(예를 들어, 직육면체 프리즘의 면들)(30a)의 쌍들이 평행하다. 그러나, 본 고안은 이러한 경우에 제한되지 않으며, 반사 배열은 대안적으로 적어도 한 쌍의 발산 반사기들(30b)(도 7b) 또는 적어도 한 쌍의 수렴 반사기들(30c)(도 7c)을 포함할 수 있다는 점에 유의해야 한다.

구체적으로, 참조 포인트로서, 도 7a에서, 측 패싯들(30a)은 LED 어레이의 평면(32)에 수직이며, 이에 의해 반사 표면(30a) 주위에 평면(32)을 접음으로써 이미지 평면들(34a)을 생성한다. 이는 조명원 평면(32)을 초래하고 수직 반사기들(30a)에 의해 조명원(32)과 동일 평면에 있는 이미지들(34a)로 이미징된다. 도 7b 및 도 7c는 각각 반사기들(30b, 30c)에 의해 도시된 바와 같이 측 반사기들이 기울어진 경우를 도시한 것이다. 이러한 경우에, 이미지 평면의 반사들은 이미지들(34b 및 34c)에 의해 도시된 바와 같이 대응하게 기울어질 것이다. 예를 들어, 이미징 광학장치가 필드 곡률을 갖고 반사된 이미지들(34b 또는 34c)의 위치가 이 곡률에 근접하도록 선택되는 경우 이것은 유익할 수 있다.

위의 설명은 단지 예로서 제공된 것이며, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이 본 고안의 범위 내에서 많은 다른 실시예가 가능하다는 것을 이해할 것이다.

Claims (8)

1. 이미지를 투사하는 프로젝터(projector)에 있어서,
   (a) 조명을 생성하기 위해 개별적으로 제어가능한 복수의 LED들을 포함하는 LED 어레이;
   (b) 이미지를 생성하기 위해 입사 조명의 광학 속성을 변조하기 위해 배치된 공간 광 변조기(SLM);
   (c) 상기 LED들로부터 조명을 수신하고 상기 SLM을 향한 수렴 빔(converging beam)으로서 상기 조명을 지향시키도록 배치된 조명 광학장치(illumination optics);
   (d) 투사된 이미지를 생성하기 위해 상기 SLM에 의해 생성된 상기 이미지를 투사하도록 배치된 투사 광학장치; 및
   (e) 적어도 3개의 평면 반사기들을 포함하는 반사 배열(reflective arrangement)을 포함하고, 상기 반사 배열은 상기 LED 어레이와 상기 조명 광학장치 사이에 배치되어 상기 LED들의 각각으로부터의 광이 상기 조명 광학장치 통해 상기 LED로부터의 직접 투과에 의해 상기 SLM의 제1 영역을 조명하고 및 상기 평면 반사기들 중 적어도 하나에서의 반사를 통해 상기 제1 영역과 구별되는 상기 SLM의 추가 영역을 조명하도록 하고 상기 적어도 3개의 평면 반사기들은 다각형 형상을 형성하는, 프로젝터.
2. 제1항에 있어서, 상기 반사 배열은 직사각형 형상을 형성하도록 배치된 4개의 상기 평면 반사기들을 포함하고, 상기 평면 반사기들은 상기 LED들의 각각에 대해 상기 SLM 상에 적어도 9개의 별개의 조명 영역들의 세트를 생성하는, 프로젝터.
3. 제2항에 있어서, 상기 4개의 평면 반사기들은 두 쌍의 평행 반사기들을 형성하는, 프로젝터.
4. 제2항에 있어서, 상기 4개의 평면 반사기들은 적어도 한 쌍의 발산 반사기들을 포함하는, 프로젝터.
5. 제2항에 있어서, 상기 4개의 평면 반사기들은 적어도 한 쌍의 수렴 반사기들을 포함하는, 프로젝터.
6. 제2항에 있어서, 상기 4개의 평면 반사기들은 도광 프리즘(light-guiding prism)의 외부 표면에 의해 제공되는, 프로젝터.
7. 제2항에 있어서, 상기 반사 배열의 단부는 조명 정지부(illumination stop)를 정의하고, 상기 조명 정지부는 상기 조명 광학장치 및 상기 투사 광학장치에 의해 상기 프로젝터의 출구 구멍 상에 이미징되는, 프로젝터.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 프로세서(processor)를 포함하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 상기 LED 어레이 및 상기 SLM과 연관되고, 상기 제어기는:
   (a) 투사될 이미지에 대한 픽셀 데이터(pixel data)를 수신하고;
   (b) 상기 LED들의 각각에 대해, 상기 LED에 의해 조명되는 별개의 영역들 내에서 발생하는 최대 픽셀 값을 결정하고;
   (c) 대응하는 최대 픽셀 값을 생성하기 위해 상기 LED들의 각각에 대해 요구되는 조명 레벨을 결정하고;
   (d) 상기 요구되는 조명 레벨에 따라 상기 LED들에 의해 조명될 때 투사될 상기 이미지에 대응하는 픽셀 출력들을 생성하기 위해 상기 SLM의 픽셀들에 대한 스케일링된(scaled) 픽셀 값들을 계산하고;
   (e) 상기 스케일링된 픽셀 값들에 따라 상기 SLM을 작동시키고; 및
   (f) 상기 요구되는 조명 레벨에 따라 상기 LED 어레이를 작동시키도록 구성되는, 프로젝터.