KR100723567B1 - 디스플레이 시스템 및 이미지 형성방법 - Google Patents

Abstract

백색 광원(202)을 사용하여 이미지 평면(214)에 투사된 전색 이미지를 만들기 위한 순차식 색 디스플레이 시스템에 관한 것이다. 전형적으로 일련의 이동성 다이크로익 필터(dichroic filter)인 동적 필터(206)는 공간 광 변조기(210)의 표면을 가로질러 스위핑(sweeping)되는 일련의 주색 광 빔을 발생시킨다. 동적 필터(206)에 의해 거부된 광은 광 리사이클러(204)로 들어가서 동적 필터(206)에 다시 제공된다. 광 리사이클러는 전형적으로 하나 또는 그 이상의 반사면으로서, 미러, 배플(baffle), 밀봉체, 램프 반사기, TIR 표면, 또는 광 리사이클러(204)와 동적 필터(206)를 분리하는 개구부를 향하여 광을 촉진시키도록 배열된 특수 코팅 물질을 포함한다. 전형적으로 모두 3개의 주색이 동적 필터(206)에서 동시에 발생된다. 동적 필터(206)의 조명된 부분은 변조기(210) 상에 영상화되고, 제어기(216)는 변조기 표면을 가로지른 주색 밴드의 스위프와 동시에 변조기(210)의 각각의 부분에 합당한 이미지 데이터를 제공한다. 주색 밴드는 공간 광 변조기(210)에 의해 변조되고, 변조된 광은 렌즈(212)에 의해 이미지 평면(214)에 포커싱된다. 가시자(viewer)는 프레임 주기에 걸쳐 이미지 평면(214)의 각각의 부분에 도달하는 광을 적분하여 전색 이미지를 지각한다.

프로젝션 시스템, 순차적 컬러 리캡쳐(sequential color recapture), 공간 광 변조기, 집적기, 컬러 필터

Description

디스플레이 시스템 및 이미지 형성방법{SEQUENTIAL COLOR RECAPTURE FOR PROJECTION SYSTEMS}

도 1은 종래기술의 순차식 색 디스플레이 시스템의 사시도,

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따라서, 컬러 필터에 의해 거부된 광을 리사이클링할 수 있는 스크롤링 색 디스플레이 시스템의 블록도,

도 3은 스크롤링 색 조명 시스템의 리사이클링용으로 적합한 컬러 휠의 제 1 실시예의 평면도,

도 4는 스크롤링 색 조명 시스템의 리사이클링용으로 적합한 컬러 휠의 제 2 실시예의 평면도,

도 5는 3개 횡형 주색 세그먼트가 되도록 필터링된 광원에 의해 조명된 공간 광 변조기의 평면도,

도 6은 3개 주색 세그먼트가 공간 광 변조기를 가로질러 재차 이동할 때의 도 5의 공간 광 변조기의 평면도,

도 7은 3개 주색 세그먼트가 공간 광 변조기를 가로질러 재차 이동할 때의 도 5의 공간 광 변조기의 평면도,

도 8은 본 발명의 한 실시예에 따른 스크롤링 색 조명 시스템의 리사이클링의 측면도,

도 9는 스크롤링 색 조명 시스템의 리사이클링용으로 사용하기 위한 집적용 로드의 한 실시예의 측면도,

도 10은 컬러 필터 벨트를 사용한 본 발명의 한 실시예에 따른 스크롤링 색 조명 시스템의 리사이클링의 측면도,

도 11은 디스플레이 시스템의 광로의 단면과 컬러 휠 사이의 관계를 설명하는 도 3의 컬러 휠의 평면도,

도 12는 나선형 컬러 휠이 디스플레이 시스템의 광로의 단면에 조정된 것을 보여주는 것으로서, 도 4에 도시된 컬러 휠과 유사한 나선형 컬러 휠의 일부 평면도,

도 13은 도 12의 컬러 휠에서 임의의 백색 필터 세그먼트를 주된 색 필터의 각각의 세트에 부가한 상태의 평면도,

도 14는 통과하는 광을 리사이클링하도록 디자인된 집적용 로드의 한 실시예의 사시도,

도 15는 필터 세그먼트의 곡률을 상세히 설명하는 것으로서, 도 4의 컬러 휠의 일부 평면도,

도 16은 본 발명의 한 실시예에 따른 2개 변조기 스크롤링 색 회복 디스플레이 시스템의 평면도,

도 17은 개구부 사이즈의 범주에 대한 각종 아크 크기를 위한 포집 효율의 구성도,

도 18은 각종 입구 개구부 직경에 대해 미러형 입력 면을 갖는 집적용 로드의 리사이클링 효율의 모델 구성도,

도 19는 미러형 집적용 로드 개구부 사이즈의 범주에 대해 반사기와 집적기 효율의 전체 모델 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 순차식 색 디스플레이 시스템

102 : 광원

104 : 스피닝 컬러 휠

106 : 공간 광 변조기

108 : 제어기

110 : 이미지 평면

112 : 투사 렌즈

202 : 광원

204 : 광 리사이클러

206 : 동적 필터

208 : 렌즈

210 : 공간 광 변조기

212 : 렌즈

214 : 이미지 평면

216 : 제어기

802 : 광

804 : 아크 램프

806 : 반사기

810 : 집적용 로드

812 : 반사 개구부 판

814 : 컬러 휠

816 : 공간 광 변조기

818 : 리사이클링된 광

902 : 집적용 로드

904 : 광

906 : 제 1 세그먼트

907 : 제 1 밴드의 광

908 : 광

910 : 미러

912 : 리사이클링된 광

914 : 제 2 세그먼트

916 : 제 2 밴드의 광

918 : 제 3 세그먼트

1000 : 광원

1002 : 집적용 로드

1004 : 회전식 필터 벨트

1006 : 미러

1008 : 렌즈

1010 : 공간 광 변조기

1100 : 컬러 휠

1102 : 광로

1200 : 컬러 휠

1300 : 필터 세그먼트

1400 : 입구 개구부

1502 : 기준

1602 : 나선형 컬러 휠

1604 : 광원

1606 : 집적용 로드

1608 : 모터

1610 : TIR 프리즘 조립체

1612 : 색 분할 프리즘 조립체

1614,1616 : 변조기

1618 : 투사 렌즈

1620 : 이미지 평면

본 발명은 디스플레이 시스템 분야, 특히 단일 광 변조기를 이용한 전색 디스플레이 시스템, 특히 폴링 라스터(falling raster) 또는 스크롤링(scrolling) 색 방법을 이용한 순차식 전색 디스플레이 시스템에 관한 것이다.

가시자(viewer)는 이미지 사이즈, 해상도, 콘트라스트 비, 색 순도 및 휘도와 같은 기준에 기초하여 디스플레이 시스템을 평가한다. 이미지 휘도는, 쓸 수 있는 휘도가 투사된 이미지의 이미지 사이즈를 제한하고 또 높은 레벨의 주변 광을 갖는 현장에서 이미지를 얼마나 잘 볼 수 있는가를 제어하기 때문에, 많은 디스플레이 시장에서 특히 중요한 기준이 된다.

투사 디스플레이 설계자는 이미지를 형성하는 데에 사용된 광원을 증가시킴으로써 지정 투사 디스플레이의 휘도를 증가시킨다. 그러나 광원을 증가시키는 것은 단가, 크기 및 디스플레이 시스템의 중량을 같이 증가시킨다. 또한 광원이 커지면 디스플레이에서 방산 되어야 할 추가의 열이 발생하게 된다.

디스플레이 시스템에 의해 생산된 이미지의 휘도에 영향을 미치는 많은 다른 인자가 있다. 주요 인자 중 한 가지는 이미지를 생산하기 위해 사용된 광을 변조하기 위한 변조기의 수이다. 디지털 마이크로미러 디바이스(DMD^TM)와 같은 매우 빠른 응답시간을 갖는 변조기를 사용하는 디스플레이 시스템은 단일 변조기를 사용하여 전색 이미지를 만들어낼 수 있다. 액정 디스플레이(LCD) 패널 또는 DMD와 같은 다른 디스플레이 시스템은 3개의 변조기를 사용하여 전색 이미지를 만든다.

마이크로미러 기본 디스플레이 시스템은 전형적으로 디지털 또는 쌍안정 방식으로 마이크로미러를 작동시킨다. 디지털 작동은 지정 마이크로미러를 제 1 위치 또는 제 2 위치에 완전히 편향시킨다. 디스플레이 디바이스의 조명 광학은 마이크로미러 셀의 전체 어레이를 조명한다. 제 1 위치에 편향된 마이크로미러는 제 1 경로를 따른 광을 반사시키는 반면에, 제 2 위치에 편향된 마이크로미러는 제 2 경로를 따른 광을 반사시킨다. 디스플레이 시스템의 투사광학은 제 1 위치에 있는 미러로부터 광을 포집하고, 이미지 평면에 이 광을 포커싱시킨다. 제 2 위치의 미러에 의해 반사된 광은 이미지 평면에 도달하는 것이 방지된다. 제 1 위치의 미러에 관련된 이미지 픽셀(pixel)은 밝게 조명되는 반면에, 제 2 위치의 미러에 관련된 이미지 픽셀은 조명되지 않는다.

펄스 폭 변조는 디지털 마이크로미러 디바이스 또는 기타 공간 광 변조기로서 그레이 스케일(gray scale) 강도의 인식을 만들어낸다. 펄스 폭 변조를 사용할 때, 지정 마이크로미러 소자는 디지털 강도 워드에 응답하여 신속히 켜지고 꺼진다. 미러의 듀티 사이클은 이미지 픽셀에 기여하는 광의 전량을 결정한다. 픽셀이 충분히 신속하게 펄스되는 경우에는, 인간의 눈은 픽셀의 평균 강도는 정확히 측정할 것이나, 펄싱은 탐지하지 못할 것이다.

전색 이미지는 또한 인간의 눈의 응답이 비교적 느리다는 장점을 채택함으로써 생산된다. 각각의 프레임 주기는 적어도 3개의 주기로 분리된다. 각각의 주기 중에 주색 이미지(primary color image)가 생산된다. 주색 이미지들이 빠르게 연달아 생산되면, 눈은 단일 전색 이미지를 지각할 것이다.

순차식 색 디스플레이 시스템의 대안은 3개 변조기 디스플레이 시스템이다. 3개의 변조기 디스플레이 시스템과 순차식 색 디스플레이 시스템은 이들 모두가 3개의 주색 이미지들을 조합함으로써 전색 이미지를 형성한다는 점에서 매우 흡사하다. 3개 변조기 디스플레이 시스템의 단점은 변조기 3개와, 광원으로부터 백색 광 빔을 3개의 주색 광 빔으로 분할하고 또 변조된 주색 광 빔들을 재조합하는데 필요한 복잡 광학계로 인해 비용이 든다는 점이다.

단일 변조기 순차식 색 디스플레이 시스템의 단점은 낮은 이미지 휘도이다. 백색 광원은 3개의 주색 광 빔으로 시분할(time-divided)되기 때문에, 광의 대부분은 어떤 지정 시간에서는 사용되지 않는다. 예로서, 청색 주색 이미지가 형성되면, 백색 광원으로부터 생산되는 녹색과 적색은 광 빔으로부터 필터링(filter out)된다. 따라서 3개 변조기 디스플레이 시스템보다 일반적으로 값이 싼 순차식 색 디스플레이 시스템은 광원에 의해 생산된 광을 이용하는데는 매우 비효과적이다.

손실 광은 디스플레이 시스템에 의해 생산된 이미지의 휘도를 감소시킬 뿐 아니라 광을 폐기하는 것이기 때문에 디스플레이 시스템에 여러 가지 문제를 야기한다. 광원으로부터 필터링된 광은 일반적으로 미광(stray light)이 되는데, 디스플레이 시스템은 이 미광이 이미지 평면에 도달하는 것과 디스플레이된 이미지의 콘트라스트를 열화시키는 것을 방지하는 제어를 행해야만 한다. 열은 큰 팬을 이용하여 없애야 하는데, 이로써 디스플레이 시스템에 의해 발생된 소음이 커지게 되고, 디스플레이 시스템의 크기가 커지게 된다.

요구되는 것은 단순화된 광학계의 장점과 단일 변조기 디스플레이 시스템의 저비용의 장점을 취하면서 3개 변조기 디스플레이 시스템의 효율을 제공할 수 있는 효과적인 조명 시스템이다.

본 발명의 목적 및 장점은 순차식 색 회복을 위한 방법과 시스템을 제공하는 본 발명에 의해 달성되며, 또 분명해질 것이다. 본 발명의 제 1 실시예는 ①백색 광 빔을 발생시키기 위한 광원과, ②백색 광 빔을 균질화하기 위한 집적기(integrator)와, ③균질화된 백색 광 빔을 필터링하고, 균질화된 백색 광 빔을 제 1 경로를 따라 주행하는 광의 주색 빔으로 분리하며, 광의 나머지 빔은 제 2 경로를 따라 주행시키는 필터와, 그리고 ④제 1 경로를 따라 주행하는 광을 선택적으로 변조하여 이미지를 형성시키는 제 1 경로 상의 공간 광 변조기를 포함하며, 광의 나머지 빔 부분은 필터의 제 2 구역에 입사하여 제 1 경로를 따라 주행하는 디스플레이 시스템을 제공한다.

본 발명의 제 2 실시예는 ①백색 광 빔을 발생시키기 위한 광원과, ②백색 광 빔을 균질화하기 위한 집적기와, ③균질화된 백색 광 빔을 필터링하기 위한 필터-상기에서 필터는 균질화된 백색 광 빔을 제 1 경로를 따라 주행하는 광의 주색 빔으로 분리하고, 광의 나머지 빔은 제 2 경로를 따라 주행시킴-와, 그리고 ④제 1 경로를 따라 주행하는 광을 수광하기 위해 제 1 경로 상에 위치하며, 제 1 경로를 따라 주행하는 광을 선택적으로 변조하여 이미지를 형성시키는 공간 광 변조기를 포함하며, 광의 나머지 빔 부분은 집적기로 다시 들어가고, 광의 나머지 빔 부분이 필터의 제 2 구역에 입사하여 제 1 경로를 따라서 주행하도록 집적기에 의해 필터로 다시 투과되는 디스플레이 시스템을 제공한다.

본 발명의 제 3 실시예는 이미지를 형성하기 위한 방법을 제공하는데, 이 방법은 ①백색 광 빔을 제공하는 단계와, ②백색 광 빔을 동적 필터의 제 1 구역에 충돌시키는 단계-상기에서 동적 필터의 제 1 구역은 제 1 주부분을 공간 광 변조기로 투과시키고, 광 빔의 나머지는 거부함-와, ③제 1 주부분을 변조하는 단계와, ④광 빔의 나머지 부분을 동적 필터의 제 2 구역에 충돌시키는 단계-상기에서 동적 필터의 제 2 구역은 광 빔의 나머지의 제 2 주부분을 투과시킴-와, ⑤광 빔의 제 2 주부분을 변조하는 단계와, 그리고 ⑥광 빔의 변조된 제 1 및 제 2 주부분을 이미지 평면에 포커싱(focusing)시키는 단계를 포함한다.

본 발명은 조명 효율이 훨씬 높은 기술적 장점을 제공한다. 광 빔의 모든 색 성분이 항상 이용되기 때문에, 본 발명의 시스템과 방법은 단일 변조기 패널만을 이용하여 3개의 변조기 패널을 갖는 시스템의 효율을 달성한다. 높은 효율은 작동 수명이 길고 열을 적게 발생시키는 저비용의 광원을 이용할 수 있게 해준다. 본 발명을 실시하는데 요구되는 장치는 3개 패널 디스플레이 해법을 실시하는데 요구되는 광학 및 변조기 패널보다 훨씬 저렴하다. 열이 적게 발생하여 냉각 팬과 공기 순환에 대한 요건이 감소되므로, 전체적 디스플레이 시스템의 체적은 축소될 것이다.

본 발명과 그 장점을 완전하게 이해하도록 위하여 이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

순차식 색 디스플레이 시스템의 광학 효율을 극적으로 향상시킨 신규한 광학 시스템과 방법이 개발되었다. 시스템은 조명 빔이 색을 횡방향으로(laterally) 변경시키는 소위 폴링 라스터 또는 스크롤링 색이라 불리는 순차식 색 개념을 이용한다. 순차식 필터에 의해 거부된 광은 리사이클링되어, 즉 포집되어 다시 필터에 제공됨으로써 시스템의 효율을 증가시킨다. 하나 이상의 색이 주어진 시간에 디스플레이되기 때문에, 한 필터 세그먼트가 다른 합당한 필터 세그먼트에 연속적으로 경로가 이어져 있는 경우에, 한 필터 세그먼트에 의해 거부된 광은 다른 필터 세그먼트를 통해 통과할 수 있다.

도 1은 순차식 색 디스플레이 시스템(100)의 사시도이다. 도 1의 디스플레이 시스템(100)에 있어서, 광원(102)으로부터 광은 스피닝 컬러 휠(104)에 포커싱된다. 스피닝 컬러 휠(104)은 한 주색으로부터 다른 주색으로 빠르게 연이어 변화하는 광 빔을 만들어낸다. 주색 광 빔은 DMD의 경우에 공간 광 변조기(106)에 충돌한다.

제어기(108)는 비디오 신호를 수신하고, 컬러 휠(104)과 동기화하여 공간 광 변조기(106)에게 이미지 데이터를 송신하다. 이미지의 적색 부분을 나타내는 이미지 데이터는 적색 필터가 광 빔을 통과하는 주기 중에 보내진다. 광의 변조된 적색 빔은 투사 렌즈(112)에 의해 이미지 평면에 포커싱되어 적색 이미지를 형성한다. 가시자의 눈은 3가지 주색 이미지를 적분하여 단일 전색 이미지를 지각한다.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 순차식 색 리사이클링 시스템의 블록도이다. 도 2에서 광원(202)은 광 리사이클러(204)에 광 빔을 제공한다. 일부 경우에 램프 하우징 또는 반사기를 포함하는 광 리사이클러(204)는 광 빔을 균질화하여 동적 필터(206) 쪽으로 통과시킨다. 동적 필터는 전형적으로 컬러 휠과 같은 이동성 다이크로익 필터(dichroic filter)의 세트이다. 동적 필터에서 각각의 필터는 한 파장 범위의 광은 선택되어 투과되고 이 파장 범위를 벗어난 광은 거부되어 반사되는 패스밴드(passband)를 갖는다.

동적 필터(206)에 의해 투과된 광은 렌즈(208)에 의해 공간 광 변조기(210)에 포커싱된다. 공간 광 변조기(210)는 광을 변조하여 렌즈(212)에 의해 포커싱되는 광 빔을 이미지 평면(214)에 빔으로 보내주어 이미지를 형성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 제어기(216)는 이미지 데이터를 수신하고, 동적 필터(206)와 동기화하여 변조기(210)에 주색 이미지 데이터를 보낸다.

상기한 바와 같이, 동적 필터는 패스밴드 내의 광은 투과시키고, 패스밴드 외의 광은 거부한다. 도 2는 광 리사이클러(204)로 되돌아가는 거부 경로를 보여준다. 광 리사이클러(204)는 거부된 광을 받아서 동적 필터(206) 쪽으로 다시 반사시킨다. 리사이클링된 광이 다른 패스밴드를 갖는 필터와 충돌하면, 광은 렌즈(208)를 투과하게 된다. 리사이클링된 광의 거부된 부분은 광 리사이클러(204)에 의해 다시 리사이클링되어 동적 필터(206)에 제공된다. 이 프로세스는 광이 광 리사이클러(204)에 의해 흡수되거나, 동적 필터(206)에 의해 받아들여지거나, 또는 광 리사이클러(204)를 이탈할 때까지 계속된다.

도 2에 도시된 한 중요한 소자는 동적 필터(206)이다. 동적 필터는 리사이클링된 모든 광이 그를 통해 나아갈 수 있는 필터를 발견할 수 있도록 하기 위해 각각의 주된 색 필터의 하나 또는 그 이상의 세그먼트를 언제나 광 빔에 제공해야만 한다. 각각의 색을 위한 필터들은 동일한 크기일 필요는 없지만, 리사이클링 운전이 효과적이기를 바랄 경우에는, 동일하지 않은 크기의 필터들을 갖는 것은 이점이 이점이 없다는 것을 알아야 한다.

도 3과 4는 멀티 세그먼트 컬러 휠의 두 가지 실시예의 평면도이다. 도 3과 4에 도시된 컬러 휠의 양자는 다수의 작은 세그먼트를 갖는다. 각각의 세그먼트는 주색의 하나를 투과시키고, 다른 두 가지 주색은 거부한다. 컬러 휠로부터의 광은 공간 광 변조기의 분리 부분이 각각의 필터에 의해 조명되는 식으로 공간 광 변조기 상으로 영상화된다. 도 5는 3색 동적 필터(206)로부터의 광이 영상화되는 공간 광 변조기(210)를 도시한 것이다.

변조기는 전형적으로 동일한 작동 신호들과 바이어스 전압들의 대다수를 수신하는 수평 행(horizontal row)을 이룬 변조기 셀 형태로 배열되기 때문에, 변조기의 작동은 주색 세그먼트들이 수평 경계들을 갖고 행에서 행으로 수직 이동할 때 더욱 효과적이다. 변조기 소자는 또한 수직 열(column) 그룹으로 배열될 수 있는데, 이 경우 주색 세그먼트들은 수직 경계들을 갖고 열에서 열로 수평 이동하는 것이 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같은 컬러 휠은 세그먼트 사이에 경사진 경계를 갖는 파이 형상의 주색 세그먼트들을 생산하는 경향이 있다. 컬러 휠의 반경이 증가함에 따라 세그먼트 사이의 각도는 감소한다. 큰 컬러 휠은 큰 시스템 패키지를 요구하고, 회전하는데 큰 모터를 필요로 하며, 또한 큰 관성은 컬러 휠의 속도를 변경하여 컬러 휠을 비디오 신호에 조정시키는 것을 더욱 힘들게 하기 때문에 바람직하지 않다.

도 11은 컬러 휠과, 디스플레이 시스템의 광로(1102, optical path)의 단면 사이의 관계를 예시한 것으로서, 도 3의 컬러 휠(1100)의 평면도이다. 광로(1102)는 도 8에 도시된 집적용(integrating) 로드(810)를 떠난 광에 의해 조명되는 영역이다. 집적용 로드는 전형적으로 컬러 휠에 매우 근접하게 위치하여 컬러 휠에 의해 반사된 광이 집적용 로드에 의해 포착되는 것을 보증한다. 광로(1102)의 단면을 통과하는 컬러 휠(1100)의 부분은 변조기 상으로 영상화되기 때문에, 도 11에 도시된 광로(1102)의 단면은 컬러 휠(1100)과 변조기 사이의 조정을 또한 예시하고 있다. 도 11의 컬러 휠은 직경이 70㎜이고, 전체 120 필터 세그먼트에 대해 전형적으로 40 세트의 적색, 녹색 및 청색의 주된 색 필터를 갖는다. 휠은 단지 90rpm으로 회전시켜도 60㎐ 프레임 레이트(frame rate)를 지원할 수 있는데, 보다 높은 레이트가 잠정적인 아티펙트(artifact)들을 감소시키는데 요구될 수도 있다.

기술한 조명 시스템의 한 가지 장점은 컬러 휠을 매우 느린 속도로 회전시킬 수 있는 능력이다. 느리게 회전하는 부서진 컬러 휠-종종 유리임-의 파편은 빠르게 회전하는 컬러 휠의 부서진 파편보다 운동량이 훨씬 작기 때문에 느린 컬러 휠이 안전하다. 느린 컬러 휠은 또한 대부분의 디스플레이 시스템 용도에서 가치있는 특징인 훨씬 작은 소음을 발생시킨다. 느린 컬러 휠은 또한 작은 컬러 휠 모터를 사용할 수 있게 해주고, 빠른 컬러 휠처럼 정확하게 균형을 잡을 필요가 없게 해 준다.

도 4의 나선형 컬러 휠은 변조기와 컬러 휠의 조명된 세그먼트 사이에 양호한 조정을 유지하면서 컬러 휠의 크기를 감소시키는데 사용된다. 도 4에 도시된 나선형 컬러 휠은 그 경계가 "아르키메데스 나선(spiral of Archimedes)"을 이루는 컬러 필터를 갖는다. 아르키메데스 나선은

γ=αθ

로 규정된다.

상기에서 γ는 반경 또는 중심으로부터 경계면까지의 거리이고, α는 상수이며, θ는 경계면과 기준 사이의 호(arc)를 규정한다. 다른 기준은 두 개의 필터 사이의 각각의 경계에 대해 사용한다.

도 15는 기준(1502), θ, 반경(γ) 사이의 관계를 도시한 것이다. 아르키메데스 나선을 사용한 결과로, 각각의 경계는 광 밸브를 지나 미끄러지는 경사진 평면에 접근하게 된다. 경계는 직선이 아니어서 변조기 소자들의 행들에 평행할 수 없다. 그러나 경계는 변조기 소자들의 행들에 접하는(tangential) 매우 얕은 만곡을 형성하고, 또 작은 필터 휠을 사용하는 경우에도 변조기의 전체 면에 걸쳐서 동일한 만곡과 스피드를 유지한다.

나선들은 인접한 세그먼트 사이의 경계들의 탄젠트가 공간 광 변조기의 행들에 대략 수평이 되는 식으로 디자인되고 공간 광 변조기에 대해 정렬된다. 나선형 휠이 회전할 때, 광 빔을 통과하는 나선형의 부분은 나선형을 따라 시프트하여 세그먼트들과 변조기 사이에 양호한 정렬을 유지시키게 된다.

도 12는 도 4에 도시된 컬러 휠과 유사한 나선형 컬러 휠(1200)의 일부의 평면도로서, 디스플레이 시스템 광로(1102)의 단면에 대한 나선형 컬러 휠의 정렬을 나타낸다. 도 4와 도 12의 나선형 컬러 휠의 필터 세그먼트들은 휠이 회전할 때 광로 단면(1102)에 대해 수평으로 및 수직으로 이동한다. 이것은 전체 변조기 어레이에 걸쳐서 필터 세그먼트와 변조기 소자들의 수평 행들 사이의 정렬을 향상시켜준다. 도 12의 컬러 휠은 72개 필터 세그먼트 전체에 대해 24 세트의 주된 색 필터를 갖는다. 10세트의 필터가 각각의 프레임을 형성하는데 필요하다고 가정하면, 25㎐에서 휠을 회전시키는 것은 60㎐의 프레임 레이트를 지원한다.

도 13은 주된 색 필터들의 각각의 세트에 임의의 백색 필터 세그먼트(1300)를 부가한 것을 도시한 것이다. 백색 세그먼트를 사용하면, 순차식 색 시스템의 전체 시스템 휘도는 증가하지만, 이미지 채도의 감소는 감수해야 한다. 리사이클링 작업의 효율은 이하에 기술한 이유로 100%가 아니기 때문에, 백색 세그먼트를 사용하면 조명 시스템의 효율을 25%만큼 증가시킬 수 있다.

현재의 DMD 디자인은 변조기 소자들을 그룹화하여 다수의 완전한 행으로 구성된 리세트 그룹들로 만들지만, 장래의 디자인에서는 소자들을 그룹화하여 다수의 소자의 완전한 열들로 구성된 그룹들로 만들 수 있을 것이다. 소자의 그룹화 방식을 변경하는 것은 도 12에 도시된 광 밸브 아웃라인(1102)의 배향 변경을 요구하고, 필터 세그먼트들과 리세트 그룹들의 경계들 간에 더 양호한 매칭을 제공할 것이다. 상기한 바와 같이, 아르키메데스 나선 색 세그먼트는 세그먼트들 사이에 만곡된 경계를 제공한다. 이 만곡은 리세트 그룹들과 필터 경계들 사이의 완벽한 정렬을 방해한다. 조명된 경계의 세그먼트가 길어질수록, 정렬에 대한 만곡의 영향은 더 커진다. 변조기를 도 12에 도시된 배향에서 90도 회전시키면, 경계의 더 짧은부분을 사용할 수 있고, 특히 16: 9 HDTV 포맷과 같은 와이드스크린 포맷에 사용될 때 더 큰 필터 세그먼트들을 사용할 수 있게 하여 준다.

컬러 휠이 회전함에 따라, 공간 광 변조기에 영상화된 3개의 주색 세그먼트는 공간 광 변조기의 면을 가로질러 이동한다. 도 6은 공간 광 변조기(210)로 하향 시프트한 도 5의 3개의 주색 세그먼트를 도시한 것이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 주색 세그먼트가 공간 광 변조기의 면을 떠나기 시작하자마자 동일한 색의 다른 세그먼트가 들어오기 시작한다. 도 7은 하나의 세그먼트의 폭을 시프트한 후의 도 5의 3개의 주색 세그먼트를 도시한 것이다.

각각의 색은 임의의 주어진 시간에 변조기의 다른 영역에 나타나기 때문에, 변조기에 제공된 이미지 데이터는 3개의 모든 주색에 대한 데이터의 혼합이 된다. 예로서, 변조기의 한 영역이 적색 데이터를 사용하여 작동하면, 변조기의 다른 영역들은 녹색 및 청색 데이터를 사용하여 작동한다. 공간 광 변조기에 걸친 영역들간의 경계들의 스위프(sweep)를 정밀하게 제어하기 위한 능력 및 어드레싱 회로에 관해 부과된 제한들로 인하여, 공간 광 변조기의 행들은 전형적으로 여러 그룹으로 분할되고, 각각의 그룹은 단일 주색용의 데이터를 수신하게 된다. 두 개의 영역 사이의 경계가 행들의 주어진 그룹에 걸쳐서 스위핑하는 주기 동안, 이 그룹을은 바뀌거나(turned of) 사용되어 스포우크(spoke) 광 재포착으로 불리는 방법을 사용하여 백색 성분을 생성하게 된다.

도 8은 순차식 색 리사이클링 디스플레이 시스템의 한 실시예의 측면도이다. 도 8에서, 아크 램프(804)로부터의 광(802)은 반사기(806)에 의해 반사되어 반사 개구 판(812)의 개구부를 통해 집적용 로드(810)에 들어간다. 집적용 로드(810)는 여러 가지가 사용된다. 예로서, 집적용 로드(810)는 반사성 내부 표면을 갖는 공동 구조 또는 자신을 통과하는 광을 유지하기 위해 전반사 성질을 이용하는 고체상 로드일 수 있다. 집적용 로드(810)에 진입하는 광은, 집적용 로드(810)를 통해 주행하는 빔이 균일한 단면을 취할 때까지 여러 번 집적용 로드의 표면에서 반사된다.

집적용 로드(810)를 나온 광은 도 8에 컬러 휠(814)로서 도시한 동적 필터에 충돌한다. 컬러 휠(814)에 충돌하는 광의 일부는 빔에 의해 조명된 3개 또는 그 이상의 세그먼트 각각을 통과해 나아 간다. 각각의 세그먼트는 입사광의 일부는 투과시키고 나머지는 반사시킨다. 컬러 휠(814)에 의해 투과된 광은 공간 광 변조기(816)에 포커싱된다.

컬러 휠(814)에 의해 반사된 광은 집적용 로드(810)를 통해 되돌아간다. 도 8에 도시된 실시예에서, 광은 집적용 로드를 빠져나오도록 허용되고 집적용 로드에 재진입하기 전에 램프 반사기(806)에 의해 반사된다. 다시 도 2를 참조하면, 광 리사이클러(204)는 도 8의 집적용 로드(810)와 반사기(806)를 포함한다. 리사이클링된 광(818)은 동적 필터(814)에 충돌하기 전에 집적용 로드(810)에 의해 다시 한번 균질화된다. 도 8에서 리사이클링된 광(818)은 동일한 필터에 두 번째 충돌하고 다시 한번 거부될 확률이 1/3이며, 두 번째 필터에 충돌하고 거부될 확률이 1/3이며, 두 번째 필터에 충돌하고 투과될 확률이 1/3이다.

리사이클링 프로세스는 광이, 광을 통과시키는 동적 필터의 일부에 도달하거나 또는 광이 광 리사이클러에 의해 흡수되거나 이를 이탈할 때까지 계속된다. 리사이클링되는 광은 반사기(806)의 표면 코팅에 의해 흡수될 수도 있으며, 또한 광이 아크 램프의 전극에 충돌할 때 흡수될 수도 있다.

도 14는 통과하는 광을 리사이클링하기 위해 디자인된 집적용 로드(902)의 한 실시예의 투시도이다. 광원으로부터 광(904)은 로드(902)의 미러형 입구 단부의 개구부를 통해 로드에 들어간다. 작은 개구부는 아크가 고출력원의 아크보다 전형적으로 작은 저출력원과 결합될 때 특히 적합하다. 집적용 로드(902)를 스크롤링 색 리사이클링 디스플레이 시스템에 사용하면 전체 시스템 효율이 대폭 증가하기 때문에, 저출력원이 주어진 시스템 휘도 레벨을 유지하는데 필요하다.

집적용 로드(902)는 전형적으로는 고체상 유리 바(bar)이지만, 다른 재료도 사용가능하다. 예로서, 어떤 집적용 로드는 내부 미러형 표면을 가진 공동 구조물이다. 집적용 로드는 전형적으로 디스플레이 시스템에 의해 사용된 변조기와 동일한 단면 종횡비를 갖는다.

집적용 로드(902)의 미러형 단부면은 도 14에 도시된 개구부(1400) 외부의 집적용 로드에 충돌하는 광을 반사시킨다. 이 광은 램프와 반사기로 다시 반사되고, 적당한 위치와 각도에서 집적기로 되돌아가서 개구부(1400)를 통해 투과될 높은 가능성을 가진다. 도 14에 도시된 반사형 개구부는 8-15%의 휘도 이득을 제공하는 것으로 증명되었다.

로드에 들어가는 광은 로드를 통해 주행할 때 여러번 반사된다. 광이 로드(902)의 출구 단부를 나갈 때, 광은 광의 제 1 밴드(907)가 통과되도록 허용하는 동적 필터의 제 1 세그먼트(906)에 충돌한다. 광(908)의 나머지는 동적 필터의 제 1 세그먼트(906)에 의해 반사되어 역방향으로 집적용 로드를 통해 주행한다. 광(908)의 나머지는 집적용 로드(902)의 입구 단부에 놓인 미러(910)에 의해 반사되어 제 1 방향으로 로드(902)를 통해 다시 주행한다. 반사된 광(912)은 제 2 밴드(916)가 통과되도록 허용하는 동적 필터의 제 2 세그먼트(914)에 결국 충돌하게 된다. 광의 나머지는 광이 결국 동적 필터의 제 3 세그먼트(918)와 충돌하여 제 3 밴드가 통과할 때까지 다시 반사된다.

로드의 단부 영역의 1/3인 입구 개구(1400) 영역을 갖는 도 9와 도14의 집적용 로드(902)를 사용함으로써, 제 1 세그먼트(906)에 의해 반사된 광의 1/3은 집적용 로드를 나와서 램프와 반사기로 되돌아간다. 이 광은 반사기의 제 2 포커스 바로 근처의 지점에서 램프를 향하여 주행하기 때문에, 광은 아크 근처를 통과하여 반사기에 의해 입구 개구부(1400)로 다시 포커싱될 가능성이 높다.

제 1 세그먼트(906)에 의해 반사된 광의 나머지 2/3-집적용 로드의 미러형 단부(910)에 의해 반사된 부분-는 제 2 필터 세그먼트(914) 또는 제 3 필터 세그먼트(918)와 충돌할 2/3의 확률을 가진다. 광은 단지 두 개의 주성분을 갖고 제 3 주 성분은 이미 제 1 필터 세그먼트를 통과했기 때문에, 제 2 및 제 3 필터 세그먼트에 충돌하는 광의 50%는 필터 세그먼트들에 의해 받아들여져서 컬러 휠을 통과하게 된다. 나머지 부분은 다시 리사이클링되어 컬러 휠에게 제공된다. 반사 손실이 없다고 가정하면 시스템의 이론적 효율은,

효율 = (1/3)[1 + (2/3)² + (2/3)⁴ + (2/3)⁶ + … ] ≒ [1.78]

이 된다.

환언하면, 시스템은 램프 에텐듀(etendue)가 충분히 감소되었다고 하면 필드 순차식 조명 시스템보다 1.8배까지 더욱 효과적이 될 잠재성을 갖는다. 반사당 5%의 큰 손실을 가정하면, 효율은 1.65배 이득에 가깝게 된다. 상기 효율 계산은 램프와 반사기로 되돌아가는 광이 손실되는 것으로 가정한 것이다. 상기한 바와 같이, 입구 개구부(1400)를 통과하는 리사이클링된 광은 램프와 반사기 조립체로 되돌아가고, 입구 개구부로 되돌아갈 높은 확률을 갖는다. 모델링에서는 램프와 반사기 조립체로부터 입구 개구부로 되돌아가는 광이 조명 시스템의 효율을 상기한 것보다 20% 정도까지 증가시키는 것을 보여준다. 그러나 실제적으로, 램프와 반사기를 통해 리사이클링되는 그 만큼의 광을 측정하는 것이 어렵기 때문에, 훨씬 적은 광이 램프와 반사기를 통해 리사이클링되는 것으로 보인다. 그럼에도 불구하고, 집적용 로드의 미러형 단부를 제거하고 리사이클링된 모든 광을 반사기로 되돌리는 것을 허용하는 것이 가능하다. 따라서 반사기는 도 2의 광 리사이클러(204)의 부분으로 여겨진다.

집적용 로드의 미러형 단부의 개구부 크기는 시스템의 전체 효율에 대해 큰 영향을 미친다. 일반적으로, 개구부가 더 커질수록 광 포집 시스템의 효율이 더 커지지만, 리사이클링 효율은 작아진다. 마찬가지로, 작은 개구부는 리사이클링 효율을 증가시키지만, 집적용 로드로 들어갈 수 있는 광의 양은 감소시킨다. 도 17-도19는 광 포집 시스템의 효율에 대한 아크 크기와 개구부 크기의 영향을 도시한 것이다.

도 17은 각종 램프 아크 크기와 반사기 디자인에 대한, 모델링된 포집 효율 대 포집 개구부 직경을 보여주는 일련의 플롯이다. 도 17에서, 개구부 직경(㎜)은 x-축으로 표시되어 있고, 포집 분수(f/l)는 y-축으로 표시되어 있다. 실선은 타원형 포집기(elliptical collector)의 포집 효율을 나타내고, 점선은 포물면 반사기(parabolic reflector)의 포집 효율을 나타낸다.

도 18은 미러형 입구 개구부 크기의 범위에 대해 6.4㎜×4.8㎜ 집적용 로드에 의해 실현된 리사이클링 이득의 플롯이다. 도 18에서, x-축은 입구 개구부 직경(㎜)을 나타내고, y-축은 리사이클링 이득을 나타낸다. 도 18은 집적용 로드를 통과하는 각각의 통과에 대해 7% 반사 손실을 가정한 것이다. 도 19는 도 17과 18로부터의 데이터를 조합한 플롯으로서, 다수의 램프 아크 크기에 대해 입구 개구부 크기의 범위에 걸쳐서 전체 조명 효율을 보여준다. x-축 상의 입구 개구부와 y-축 상에 루우멘/와트(lumen/watt) 단위의 조명 효율을 플로팅한 도 19에 도시된 바와 같이, 램프 아크 크기가 더 커질수록 집적용 로드의 적정 입구 개구부가 더 커진다.

백색 세그먼트를 이용해 얻은 효율 이득을 부가하면, 디스플레이 투사기의 전체 효율은 120%(2.2배)까지 증가한다. 이러한 효율 이득은 이전에는 3개 변조기 디스플레이에서 요구되었던 용도에 단일 변조기 디스플레이 시스템을 사용할 수 있게 해준다. 대안적으로는, 스크롤링 색 리사이클링을 사용하지 않는 시스템들에 동등한 휘도를 제공하기 위해서 대폭 낮은 출력의 램프를 사용하는 것도 있다. 효율의 증가는 미사용 광이 열로서 흡수되기보다는 리사이클링되기 때문에 투사기에 대한 전체 열 부하에 직접적인 영향을 미친다.

이상 설명한 실시예는 파이 형상이나 나선형 형상의 컬러 휠 세그먼트를 사용했지만, 다른 많은 실시예도 가능하다. 예로서, 각종 필터 드럼, 벨트 또는 기타 조립체도 똑같이 사용가능하다. 도 10은 필터 벨트를 사용한 조명 경로의 한 실시예의 사시도이다. 도 10에서, 광원(1000)은 집적용 로드(1002)에 백색 광의 빔을 제공한다. 집적용 로드는 백색 광을 균질화하고, 광 빔을 회전식 필터 벨트(1004)에 제공한다. 필터 벨트(1004)에 의해 거부된 광은 집적용 로드를 통해 되돌아가서 리사이클링된다. 필터 벨트를 통과하는 광은 미러(1006)에 의해 반사되고, 렌즈(1008)에 의해 공간 광 변조기(1010)에 포커싱된다. 이전의 실시예에서와 같이, 거부된 조명을 재포착하고 리사이클링하는 데에는 주의 깊은 광학 디자인이 필요하다. 예로서, 동적 필터는 전형적으로 집적용 로드에 매우 근접해서 배치하여 동적 필터에 의해 거부된 대부분의 광이 집적용 로드에 다시 들어갈 수 있도록 한다.

최대 효율 이득은 순차식 색 리사이클링을 단일 패널(단일 LCD, DMD 또는 기타 변조기) 디스플레이 시스템에서 실행할 때 얻는다. 상기한 순차식 색 리사이클링 방법과 장치는 단일 패널 시스템이 이전에 가능했던 것보다 훨씬 더 높은 효율을 갖도록 해준다. 그러나 본 발명의 기술사상에 따른 방법과 장치는 단일 패널 디스플레이 시스템에만 제한되지 않는다. 상기 기술은 2개 또는 3개 패널 디스플레이에도 적용할 수 있는데, 전형적으로 더욱 고가의 디스플레이 시스템이 된다.

미국 특허 제 5,612,753호는 제 1 패널은 2개의 주색 이미지를 생산하기 위하여, 제 2 패널은 제 3 주색 이미지를 생산하기 위하여 사용하는 2개 패널 시스템을 기술하고 있다. 스크롤링 색 재포착의 개념은 도 16에 도시된 2개 패널 디스플레이 시스템에 적용한다. 도 16에서, 나선형 컬러 휠(1602)은 집적용 로드(1606)에 의해 균질화된 광원(1604)으로부터의 광을 필터링한다. 나선형 컬러 휠(1602)은 많은 쌍의 컬러 필터를 포함하며, 모터(1608)에 의해 회전한다. 각각의 필터는 2개의 주색은 통과시키고, 하나의 주색은 거부한다. 필터들은 양자가 주색 중 하나를 통과시키도록 선택한다. 그외의 주색 중 하나는 필터 중 하나에 의해 통과되고, 나머지 주색은 나머지 필터에 의해 통과된다. 예로서, 제 1 필터는 적색과 청색의 주색을 포함하는 자홍색(magenta) 광을 통과시키고, 제 2 필터는 적색과 녹색의 주색을 포함하는 황색 광을 통과시킨다. 필터링된 광은 광을 색 분할 프리즘 조립체(1612)에 반사시키는 TIR 프리즘 조립체(1610)에 들어간다. 색 분할 프리즘 조립체(1612)의 2개의 프리즘 사이의 계면에서 다이크로익 필터는 2개의 필터에 의해 통과된 주색을 다른 2개의 주색으로부터 분리한다. 예로서, 적색 광은 다이크로익 필터를 통과하고 DMD(1614)에 의해 변조된다. 다른 2개의 주색은 다이크로익 필터에 의해 반사되고 DMD(1616)에 의해 변조된다.

변조기(1614)에서의 필터링의 결과는 항상 적색 광에 의해 완전히 조명되는 것이고, 반면에 청색과 녹색 광은 변조기(1616)에 걸쳐서 스크롤링된다. 컬러 휠의 필터 세그먼트들에 의해 거부된 광은 청색과 녹색 성분으로 구성되고 이들은 리사이클링된다.

공간 광 변조기에 의해 변조된 광은 색 프리즘을 통해 왔던 길을 되돌아간다. DMD가 변조된 광의 각도를 변경했기 때문에, 변조된 광은 TIR 프리즘 사이의 계면을 통해 계면에서 반사되지 않고 통과한다. 변조된 광은 투사 렌즈(1618)에 의해 이미지 평면(1620)에 포커싱되어 이미지를 형성한다.

지금까지의 동적 필터는 다이크로익 필터의 이동 세트로서 설명했지만, 다른 타입 및 배치의 필터도 사용할 수 있다. 예로서, 주색 빔을 변조기의 표면에 걸쳐서 스위핑하기 위해 장치에 조합된 고정 필터(stationary set)의 세트는 동적 필터의 다른 형태이다. 마찬가지로 고체상(solid state) 색 스위치들을 다른 실시예에서 사용할 수 있다.

이상 설명한 백색점과 색역(color gamut)을 조정하는 방법에는 여러 가지가 이용될 수 있다. 먼저, 각각의 주색을 만들기 위해 사용된 이미지 데이터는 특정 주성분들의 최대 강도를 감소시키기 위해 스케일링될 수 있다. 다른 방법으로, 가변성 필터 밀도들을 사용하여 주요 광성분의 일부의 휘도를 변조 전에 감소시킬 수 있다. 부가적으로, 리사이클링 시스템은 100% 유효한 것이 아니기 때문에, 컬러 필터의 상대 크기를 조정하는 것은 필터에 의해 받아들여지게 될 광의 특정 주성분의 여분을 증가시킴으로써 디스플레이 시스템의 백색점을 변경시킨다. 받아들여질 주어진 주성분의 여분을 증가시키게 되면, 그렇지 않았더라면 각각의 부가적인 반사를 받게되어 경험했을 손실과, 또 광의 일부가 반사기로 이탈하고 집적용 로드로 되돌아오지 않을 때 나타났을 손실을 감소시킨다.

상기한 바와 같이, 컬러 휠은 변조기에 걸쳐서 이동하는 파이 형상의 색 세그먼트들을 생산하는 경향이 있다. 세그먼트 사이의 경계의 각도는 컬러 휠의 광이 변조기의 면을 가로질러 이동할 때 변경된다. 아르키메데스 나선 디자인은 색 세그먼트가 변조기를 가로질러 이동할 때 경계의 각도를 일정하게 유지하는데 도움이 되지만, 그러나 만곡된 경계를 발생시키고 또 건조하기 어렵다. 색을 변경시키거나 또는 주색이 혼합된 광은 사용하기 어렵다. 혼합광은 제 2 색 또는 백색을 만들고 또 디스플레이 시스템의 휘도를 상승시키는데 사용할 수 있지만, 색 순도를 희생해야한다. 다른 방법으로, 스포우크 광은 변조기 소자들에 의해 수광된 광이 색 변경되는 주기 동안 변조기 소자들을 꺼서 폐기된다.

이상 순차식 색 회복을 위한 방법과 시스템의 특정 실시예를 상세히 설명했지만, 그와 같은 특정 실시예는 첨부된 특허청구의 범위에 기술된 바를 제외하고는 본 발명의 범주를 제한하고자 함이 아니다. 또한 본 발명을 특정 실시예를 관련하여 상세히 설명했지만, 당업자에게는 다른 변형예가 가능하고, 이와 같은 변형예는 첨부된 특허청구의 범위 내에 포함되는 것으로 이해해야 할 것이다.

광 빔의 모든 색 성분이 항상 이용되기 때문에, 본 발명의 시스템과 방법은 단일 변조기 패널만을 이용하여 종래의 3개의 변조기 패널을 갖는 시스템의 효율을 달성한다. 높은 효율은 작동 수명이 길고 열을 적게 발생시키는 저비용의 광원을 이용할 수 있게 해준다. 본 발명을 실시하는데 요구되는 장치는 종래의 3개 패널 디스플레이 해법을 실시하는데 요구되는 광학 및 변조기 패널보다 훨씬 저렴하다. 열이 적게 발생하여 냉각 팬과 공기 순환에 대한 요건이 감소되므로, 전체적 디스플레이 시스템의 체적이 축소된다.

Claims (21)

1. 디스플레이 시스템에 있어서,

   백색 광 빔을 발생시키기 위한 광원;

   상기 백색 광 빔을 균질화(homogenize)시키기 위한 집적기(integrator);

   상기 균질화된 백색 광 빔을 필터링하기 위한 필터 - 상기 필터의 제1 영역은 상기 균질화된 백색 광 빔을 제1 경로를 따라 주행하는 광의 주된 색 빔(primary color beam)과 제2 경로를 따라 주행하는 광의 나머지 빔으로 분리함 - ; 및

   상기 제1 경로 상에 위치하여 상기 제1 경로를 따라 주행하는 광을 수신하고 상기 제1 경로를 따라 주행하는 상기 광을 선택적으로 변조하여 이미지를 형성시키기 위한 공간 광 변조기(spatial light modulator)

   를 포함하며,

   상기 광의 나머지 빔의 일부분은 상기 필터의 제2 영역에 입사하고 상기 제1 경로를 따라 주행하는

   디스플레이 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 광의 나머지 빔은 상기 필터의 상기 제2 영역에 입사되기 전에 재균질화되는 디스플레이 시스템.
3. 제2항에 있어서,

   상기 집적기는 상기 재균질화를 실행하는 디스플레이 시스템.
4. 제1항에 있어서,

   상기 집적기는 반사성 밀봉체(reflective enclosure)인 디스플레이 시스템.
5. 제1항에 있어서,

   상기 집적기는 유리 로드(glass rod)인 디스플레이 시스템.
6. 제1항에 있어서,

   상기 집적기는 미러형 유리 로드(mirrored glass rod)인 디스플레이 시스템.
7. 제1항에 있어서,

   상기 집적기는 공동 실린더(hollow cylinder)인 디스플레이 시스템.
8. 제1항에 있어서,

   상기 집적기는 반사성 공동 직사각형 실린더인 디스플레이 시스템.
9. 제1항에 있어서,

   상기 집적기는 반사성 입구 개구부를 갖는 디스플레이 시스템.
10. 제1항에 있어서,

    상기 집적기는 역 반사성(retro-reflective) 입구 개구부를 갖는 디스플레이 시스템.
11. 제1항에 있어서,

    상기 제1 경로를 따라 주행하는 광은 상기 변조기를 채우는 디스플레이 시스템.
12. 제1항에 있어서,

    상기 필터는 컬러 휠(color wheel)인 디스플레이 시스템.
13. 제1항에 있어서,

    상기 필터는 3색 컬러 휠인 디스플레이 시스템.
14. 제1항에 있어서,

    상기 필터는 백색 휠을 더한 3개의 주된 색의 컬러 휠인 디스플레이 시스템.
15. 제1항에 있어서,

    상기 필터는 복수의 필터 세그먼트(segment)를 갖는 컬러 휠인 디스플레이 시스템.
16. 제1항에 있어서,

    상기 필터는 나선형으로 배열된 복수의 필터 세그먼트를 갖는 컬러 휠인 디스플레이 시스템.
17. 제1항에 있어서,

    상기 광 빔의 상기 나머지 부분을 균질화하기 위한 재균질화기(re-homogenizer)를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
18. 이미지 형성 방법에 있어서,

    백색 광 빔을 제공하는 단계;

    상기 백색 광 빔을 동적 필터의 제1 영역상에 충돌시키는 단계 - 상기 동적 필터의 상기 제1 영역은 상기 광 빔의 제1 주된 부분을 공간 광 변조기로 투과시키고 상기 광 빔의 나머지는 거부함- ; 및

    상기 광 빔의 상기 제1 주된 부분을 변조하는 단계;

    상기 광 빔의 상기 나머지의 일부분을 상기 동적 필터의 제2 영역상에 충돌시키는 단계 - 상기 동적 필터의 상기 제2 영역은 상기 광 빔의 상기 나머지의 제2 주된 부분을 투과시킴 - ;

    상기 광 빔의 상기 제2 주된 부분을 변조하는 단계; 및

    상기 광 빔의 상기 변조된 제1 및 제2 주된 부분을 이미지 평면에 포커싱(focusing)시키는 단계

    를 포함하는 이미지 형성방법.
19. 제18항에 있어서,

    상기 백색 광 빔을 동적 필터의 제1 영역상에 충돌시키는 상기 단계는 상기 백색 광 빔을 회전하는 컬러 필터의 제1 영역상에 충돌시키는 단계를 포함하는 이미지 형성방법.
20. 제18항에 있어서,

    상기 백색 광 빔을 동적 필터의 제2 영역상에 충돌시키는 상기 단계는 상기 백색 광 빔을 회전하는 컬러 필터의 제2 영역상에 충돌시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 형성방법.
21. 제18항에 있어서,

    상기 광 빔의 상기 나머지의 일부분을 상기 동적 필터의 제2 영역상에 충돌시키는 상기 단계는,

    제2 나머지 부분을 거부하는 단계;

    상기 제2 나머지의 일부분을 동적 필터의 제3 영역상에 충돌시키는 단계 - 상기 동적 필터의 상기 제3 영역은 상기 광 빔의 제3 주된 부분을 투과시킴 - ;

    상기 광 빔의 상기 제3 주된 부분을 변조하는 단계; 및

    상기 광 빔의 상기 변조된 제3 주된 부분을 상기 이미지 평면상에 포커싱시키는 단계를 더 포함하는 이미지 형성방법.

Images