KR100300951B1 - 영상투사방법및그장치 - Google Patents

Abstract

대형 스크린에 영상을 투사하는 영상투사방법 및 그 장치로서, 광빔을 발생하는 광발생부(10), 그 광빔을 소정의 영상신호에 따라 변조하는 광변조부(20), 이 광변조부에 의하여 변조된 광빔으로 그 스크린을 주사하는 주사부(30)를 구비한다. 즉, 영상정보가 실려있는 변조된 광빔을 스크린에 투사하여 직접 대화면의 영상을 표시한다. 따라서 스크린에서의 화질이 우수하고 고출력 광원의 사용으로 휘도가 크게 개선된다. 또한 시스템을 콤팩트하고 저렴하게 구성할 수 있는 것이다.

Description

영상 투사 방법 및 그 장치

제1도는 본 발명에 따른 영상투사방법을 설명하기 위하여 개괄적 구성을 보인 블록도.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치의 사시도.

제3도는 본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치의 측면도.

제4도는 본 발명의 실시예에 따른 영상투사장치에 있어서 영상이 표시되는 스크린의 정면도.

제5도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상투사장치의 다른 구조예를 보인 측면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 광발생부 11 : 발광램프

15 : 핀홀 20 : 광변조부

21 : 광변조기 22, 23, 24 : 변조소자

25, 25' : 다색분리필터 42 : 핀홀부재

45, 46 : 회전다면경 47 : 주사렌즈

본 발명은 스크린에 영상을 투사하는 영상투사방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 광을 비디오 등의 영상신호에 따라 변조된 광을 주사하는 광주사식 영상투사방법에 관한 것이다.

잘 아는 바와 같이, 기존의 주된 영상표시수단은 텔레비젼 수상기의 음극선관이나 액정표시기와 같은 평판소자였다. 음극선관이나 액정표시기는 대형화할수록 그 제작이 어렵고 해상도가 떨어져 실용화할 수 없으므로 큰 영상을 표시하는 데 한계가 있었던 것이다.

따라서 종래에는 그 음극선관이나 액정표이기에 나타는 영상을 렌즈로 확대하여 스크린에 투사함으로써 큰 영상을 실현시키고 있었다.

이와 같이 영상을 투사하는 방식에는 칼라영상을 위하여 3개의 음극선관과 3개의 렌즈를 사용하여 독립적으로 적,녹,청 단색의 영상들을 스크린에 중첩되게 투사하는 방법(미국특허 4,942, 525)과, 3개의 음극선관으로부터 각 단색의 영상들을 합성한 후 이를 한 개의 렌즈로 스크린에 투사하는 방법(미국특허 4,842,394), 그리고 광을 색깔별로 발생시키거나 또는 백색광원으로부터 단색광을 분리하여 각 영상표시수단(액정표시기)을 투과케 하고 그 단색광들을 합성하여 렌즈로 확대 투사하는 방법이 있었다.

이와 같이 큰 영상을 표시하기 위하여 음극선관미나 액정표시기의 영상을 렌즈로 확대하여 투사하는 종래의 방법에 있어서는, 칼라 영상을 위해 3개의 영상표시수단을 사용하여야 하므로 시스템을 콤팩트하게 구성할 수 없었고 가격이 아주 비싼 문제가 있으며, 또한 일차적으로 영상표시수단에 영상을 표시하고 이차적으로 그 표시되는 영상을 확대하므로 스그린에 투영되는 화질이 그다지 선명하지 못하며, 영상표시수단의 온도특성상 광원의 출력이 제한되어 휘도가 낮은 등의 문제점이 있었던 것이다.

본 발명 목적은 선명하고 휘도가 높은 대화면의 영상을 투사할 수 있는 영상투사방법을 제공하는 데 있다.

또한 본 발명은 시스템을 콤팩트하게 구성할 수 있고 저 가격으로 보급할 수 있는 영상투사장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 영상투사방법은,

백색광을 발생하는 광발생 단계와,

상기 백색광으로부터 적어도 2개의 단색광을 분리하는 단계와,

상기 분리된 2개의 단색광을 소정의 영상에 따라 각각 변조하는 광변조 단계와,

상기 변조되는 2개의 단색광을 다시 합성하는 단계와,

상기 광변조 단계에 의하여 변조된 후 합성된 광으로 스크린을 주사하는 주사단계를 행하는 것을 그 특징으로 한다.

또한 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

광을 발생시키기 위한 광발생 수단과,

상기 광을 소정의 영상에 따라 변조시키기 위한 광변조 수단과,

상기 광변조 수단에 의하여 변조되는 광으로 스크린을 주사하기 위한 주사수단을 구비하여 되고,

상기 광발생 수단이 백색광을 발생하는 광원을 포함하며, 상기 광변조 수단이 각각 단색광을 변조하는 적어도 2개의 변조소자를 가지는 광변조기를 포함하여 되며, 그 백색광으로부터 적어도 2개의 단색광을 분리하기 위한 다색분리필터가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 영상투사장치를 제공한다.

즉, 본 발명은 영상을 일차적인 영상표시수단에 형성하지 않고 변조된 광을 스크린에 주사함으로써 그 스크린에 직접 투사하므로 보다 선명한 화질을 표현할 수 있게 하며, 또한 고출력 광원을 사용함으로써 휘도를 크게 개선할 수 있는 것이다. 이러한 본 발명에 따른 영상투사장치는 기존의 음극선관이나 액정표시기와 같은 영상표시수단이 필요없으므로 콤팩트하게 구성할 수 있고 아울러 저렴한 가격으로 보급할 수 있는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명의 영상투사방법을 설명하기 위한 시스템의 개괄적 구성을 보인 블록도이다. 본 발명은 광발생부(10)를 구성하여 표시한 영상의 각 화소에 대응하는 크기의 직경을 갖는 광빔을 발생시킨다. 다음에 영상신호발생부(30)로부터 제공되는 신호에 따라 구동되는 광변조기(20)로 그 광빔의 변조를 행한다. 따라서 변조된 광빔에는 화소단위의 영상정보가 실리는 것이다. 즉, 본 발명은 그 변조된 광빔으로 주사부(40)를 통차여 스크린(50)를 순차적으로 연속 주사함으로써 그 스크린(50)에 영상이 직접 표시되게 하는 것이다.

바람직한 실시예가 도시되어 있는 제2도 및 제3도를 참조하면, 광발생부(10)는 백색광을 발생하는 광원(11), 이 광원(11)에서 발생되는 광을 효율적으로 모아서 전방으로 보내는 반사경(12), 그 광을 집속하는 집속렌즈(13), 상기 광원(11)과 반사경(12) 및 집속렌즈(13) 주위를 완전히 에워싸도록 수용하며 전면의 집속렌즈(13)의 촛점위치에 미세한 핀홀(15)이 형성되어 있는 하우징(14), 핀홀(15)로부터 출사되는 광을 평행광으로 만들도록 그 핀홀(15)에 촛점이 맞추어진 콜리메이팅 렌즈(16)로 구성된다. 여기서 집속렌즈(13)에 의하여 집속되는 작은 광스폿은 미세한 핀홀(15)을 투과하면서 수차차 감소된 광으로 되는데, 이러한 방식은 공간필터(spatial filter)로서 잘알려져 있다. 그 핀홀(15)로부터 나온 광은 하나의 점광원으로 생각 할 수 있으며, 그 핀홀(15)에 촛점이 맞추어진 콜리메이팅 렌즈(16)에서는 단면이 일정한 직경의 원으로 되는 평행한 광빔이 출사되는 것이다. 도시하지는 않았으나, 상기한 발광램프(11) 대신 3개의 단색광원을 사용하여 3개의 단색 광빔을 출사하는 것도 가능하다.

광변조부(20)는 각각 광을 변조하는 3개의 변조소자(22)(23)(24)를 가지는 3채널 음향 광변조기(21)와 이 광변조기의 전후에 대칭하게 배열되는 2개의 다색분리필터(25)(25')및 2개의 수렴렌즈(29)(29')로 구성된다. 여기서 다색분리필터(25)(25')는 상기한 콜리메이팅 렌즈(16)로부터 출사되는 평행한 백색의 광빔트로부터 3개의 단색광을 분리한 후 원래의 형태로 합성되도록 두께가 조정된 얇은 두매의 프리즘의 접합구조로서 각각 소정의 사잇각을 이루어 각각 다른 특정파장의 광만을 반사하는 동시에 나머지를 투과시키는 필터면(26)(27)(28) 및 (26')(27 )(28')을 가진다. 입사측 수렴렌즈(29)는 그 입사측 다색분리 필터(21)로부터 분리되는 단색광들을 상기 변조소자(22)(23)(24) 각각에 집속시키고, 출사측 수렴렌즈(29')는 그 변조소자(22)(23)(24)로부터 변조되는 광을 출사측 다색분리필터(21')로 수렴시키는 것이다. 상기한 2개의 다색분리필터(25)(25')의 3개의 필터면(26)(27)(28) 및(26')(27')(28')은 예를 들면 각각 적, 녹, 청의 어느 한 광만을 반사시키고 나머지는 투과시키는 것이다. 즉, 상기한 콜리메이팅 렌즈(16)에 의한 백색의 광빔이 집사측 다색분리필터(25)로 입사되면, 그 필터면(26)(27)(28)으로부터 적, 녹, 청 3개의 단색광이 분리되는 것이다. 여기서 각 필터면(26)(27)(28)들이 소정의 사잇각을 이루고 있으므로 이들로부터 각각 분리되는 3개의 단색광들은 서로 일정한 각도로 확산되며, 따라서 수렴렌즈(25)는 그 3개의 단색광을 각각 다른 위치에 수렴시킨다. 광변조기(21)의 변조소자(22)(23)(24)들은 그 각각의 수렴 위치에 위치하여 각각을 상기한 영상신호에 따라 변조하는 것이다. 무릇 각 변조소자(22)(23)(24)를 구동하도록 인가되는 신호 역시 각 화소의 색상에 따라 고유한 주파수로 발생되는 것으로서 이는 통상의 비디오 수신기로부터 쉽게 제공될 수 있는 것이다. 변조되는 3개의 단색광들은 출사측의 수렴렌드(29')와 다색분리필터(25 ')에 의하여 합성되어 상기한 콜리메이팅 렌즈(16)에 의한 광빔과 똑같은 굵기의 광빔으로 진행하는 것이다.

다음 주사부(40)는 상기한 광변조부(20)에 의하여 변조된 광빔을 다시 집속하는 집속렌즈(41), 이 집속렌즈(41)의 촛점위치에 핀홀(43)이 형성되어 있는 핀홀부재(42), 그 핀홀(43)을 경과하는 빔을 다시 평행광으로 만드는 콜리메이팅 렌즈(44), 이 콜리메이팅 렌즈(44)에 의한 빔으로 스크린(50)을 가로와 세로방향으로 전면을 주사하기 위해 그 주사경로를 주기적으로 변화시키는 2개의 회전다면경(45)(46), 그리고 그 주사경로가 변화되는 빔을 스크린(50)으로 전달하는 주사렌즈(47)로 구성되어 있다. 여기서 집속렌즈(41)와 핀홀부재(42)는 전술했던 바와 같이 수차제거를 위한 공간필터로서 구비된 것이며, 콜리메이팅 렌즈(43)는 고해상을 위해 더 가는 평행빔을 형성하도록 고려된 것이다. 상기한 2개의 회전다면경(45)(46)은 상호 동기된 속도로 각각 고속회전하도록 도시하지 않은 각각의 액튜에이터에 의하여 구동되는 것이다. 즉, 광빔은 일측 회전다면경(45)에 의하여 그 주사경로가 가로방향(주주사방향)으로 변화하게 되고 타측 회전다면경(46)에 의하여 그 주사경로가 세로방향(부주사방향)으로 변화하게 되어 제4도에 나타낸 바와 같이 스크린(50)의 전면에 주사된다. 그리고 주사렌즈(47)는 상기한 회전다면경(45)(40)에 의하여 주사경로가 변화하는 빔이 평면상의 스크린(50)의 임의 위치에 동일한 스폿으로 랜딩되도록 하는 것으로서, 예를 들면 복수의 오목볼록렌즈 군으로 구성되는 fθ렌즈이다. 물론 그 렌즈군은 반사경통을 포함할 수도 있다.

다음, 제5도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상투사장치의 구성예로서 본 발명의 광학장치(100)과 스크린(50') 사이에 반사경(60)이 구비된 것이다. 즉, 반사경(60)에 의하여 시스템을 더욱 콤팩트하게 구성할 수 있는 것이다. 여기서 스크린(50')은 배면투사형이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 기존의 음극선관이나 액정표시기와 같은 영상표시수단을 사용하지 않고, 광을 표시할 영상에 따라 화소단위로 변조한 후 그 변조된 광을 스크린의 해당하는 화소위치에 투사함으로써 그 스크린에 영상이 표시되게 하는 발명이다. 따라서 본 발명에 의하면, 스크린에 영상을 직접 투영하므로 대화면을 좋은 화질로 표시하는 것이 가능하고, 또한 고출력 광원을 채택하는 것이 가능하므로 휘도향상에 유리한 것이다. 특히 본 발명에 따르면, 구조가 아주 콤팩트하고 저렴한 영상투사장치를 제공하데 지극히 효과적인 발명이다.

Claims (12)

1. 백색광을 발생하는 광발생 단계와,

   상기 백색광으로붙 적어도 2개의 단색광을 분리하는 단계와,

   상기 분리된 2개의 단색광을 소정의 영상에 따라 각각 변조하는 광변조 단계와,

   상기 변조되는 2개의 단색광을 다시 합성하는 단계와,

   상기 광변조 단계에 의하여 변조된 후 합성된 광으로 스크린을 주사하는 주사단계를 포함하여 스크린에 영상이 표시되게 하는 것을 특징으로 하는 영상투사방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 광발생 단계에서 발생되는 광의 수차를 공간필터로 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상투사방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 광변조 단계에 의하여 변조 되는 광의 수차를 공간필터로 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징 으로 하는 영상투사방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 주사 단계를 상호 동기된 속도록 고속회전하도록 구동되는 2개의 회전다면경으로 상기 광변조 단계에 의하여 변조되는 광의 주사경로를 상기 스크린을 주주사방향과 부주사방향으로 주기적으로 변환하는 것을 특징으로 하는 영상투사방법.
5. 광을 발생시키 기 위한 광발생 수단과,

   상기 광을 소정의 영상에 따라 변조시키기 위한 광변조 수단과,

   상기 광변조 수단에 의하여 변조되는 광으로 스크린을 주사하기 위한 주사수단을 구비하여 되고,

   상기 광발생 수단이 백색광을 발생하는 광원을 포함하며, 상기 광변조 수단이 각각 단색광을 변조하는 적어도 2개의 변조소자를 가지는 광변조기를 포함하여 되며, 그 백색광으로부터 적어도 2개의 단색광을 분리하기 위한 다색분리필터가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 광변조기의 적어도 2개의 변조소자로부터 변조되는 단색광을 합성하는 다색분리필터를 더 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 다색분리필터가 상호간의 소정의 사잇각을 이루도록 경사지고 각각 다른 파장영역의 어느 한 영역만을 반사시키고 나머지를 투과시키는 적어도 2개의 필터면을 가지는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
8. 제5항에 있어서, 상기 광발생 수단에 의하여 발생되는 광을 수차가 제거되도록 공간필터링하는 수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
9. 제5항에 있어서, 상기 광변조기에 의하여 변조되는 광을 수차가 제거되도록 공간필터링하는 수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
10. 제5항에 있어서, 상기 주사 수단이 상기 광변조 수단에 의하여 변조된 광으로 상기 스크린을 가로와 세로방향으로 전면을 주사하기 위해 그 주사경로를 주기적으로 변화시키는 2개의 회전다면경을 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 주사수단이 상기 2개의 회전다면경에 의하여 주사경로가 변화하는 빔을 상기 스크린의 임의 위치에 동일한 스폿으로 랜딩되도록 전달하는 주사렌즈를 더 구비하여 되는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
12. 제5항에 있어서, 상기 주사 수단과 스크린 사이에 반사경이 더 구비된 것을 특징으로 하는 영상투사장치.