KR100515447B1 - 영상디스플레이장치및영상디스플레이방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 "과도하게 접혀진(extra-folded)" 투사 디스플레이 시스템은 시스템의 영상 스크린의 바로 뒤에 배치된 선택적 반사 물질(예컨대, 선형 반사 편광자)을 포함한다. 이 디스플레이 시스템은 영상 스크린을 향하여 소정의 선형 편광광을 포함한 영상빔을 투사하는 영상 투사기를 포함한다. 선형 반사 편광자는 영상빔 내의 광을 스크린의 외부로 반사시킨다. 반사된 영상빔은 1/4 파장의 아크로메틱 지연기(achromatic retarder)에 부딪치고, 상기 아크로메틱 지연기는 선형 편광을 원형 편광으로 변화시킨다. 다음에, 영상빔은 미러에 의해 그 광이 다시 1/4 파장의 아크로메틱 지연기를 통해 역반사되어 원형 편광으로부터 원래의 편광 방향에서 90° 회전된 편광 방향을 갖는 선형 편광으로 변환시킨다. 이어서, 선형 반사 편광자는 영상 스크린으로 광을 통과 가능하게 한다.

Description

영상 디스플레이 장치 및 영상 디스플레이 방법{PROJECTING IMAGES}
본 발명은 디스플레이 장치 및 영상 디스플레이 방법에 관한 것이다.
도 1을 참조하면, 예컨대 영화나 텔레비전 스크린과 같은 대형 화면상에 영상을 디스플레이하기 위해서 투광기(light projector)가 사용되고 있다. 전방 투사시스템(20)에서 영상빔(24)은 영상원(22)으로부터 반사형 각도 변환 스크린의 전방측으로 투사되고, 스크린은 그 광을 스크린의 전방에 위치된 시청자(27)를 향해 반사시킨다. 후방 투사 시스템에 있어서, 영상빔은 투과형 각도 변환 스크린(26)의 후방측으로 투사되고, 스크린의 전방에 위치한 시청자(29)를 향해 전송된다.
광의 물리적 특성 때문에 영상빔(24)이 스크린(26)에 도달할 때의 크기는 영상원(22)의 배율 및 스크린(26)과 영상원(22) 사이의 거리에 따라 달라진다. 스크린(26)을 효율적으로 사용하려면, 영상빔(24)은 스크린(26)의 전체 높이 S 및 폭(도시 생략)에 완전히 채워지도록 해야한다. 도 1에서, 영상빔(24)은 영상원(22)이 스크린(26)으로부터 적당한 거리 D에 있을 때, 즉 영상빔(24)의 중앙에서 광경로(28)가 길이 D일 때에 스크린(26)을 채우게 된다. 광경로 길이 D는 스크린의 높이 S 및 영상원의 배율에 따라 달라진다. 영상빔(24)의 경로에 임의의 불투명한 물체가 배치되고 있다면, 영상빔의 진행이 방해되고 스크린(26)상에 그림자를 형성할 것이다.
도 2를 참조하면, 설계자들은 시스템(30)의 외관상의 투사 길이 L을 감소시키기 위해 투사된 영상빔의 광경로를 "접혀짐(folding)"으로써 종래의 영상 투사 시스템(30)의 크기를 감소시키고 있었다. "접혀진" 시스템(30)은 투사된 영상을 재조사하여 복수의 부차적 광경로 D1, D2, D3을 형성하기 위해 광경로를 따라 전략상의 지점들에 배치된 하나 이상의 미러들(34, 36)을 포함한다. 이 광학 시스템(30)의 전체 시스템 구성은 도 1의 원추형 시스템의 구성보다 더 사각 형상의 구성을 갖는다.
접혀진 영상 투사 시스템(30)에서 영상원(40) 및 스크린(32)이 도 1의 영상원 및 스크린과 유사하다고 가정하면, 영상(38)은 비록 외관상의 투사 길이 L이 도1의 광경로 길이 D 보다 짧다고 하더라도 부차적인 광경로 D1, D2, D3의 조합 길이기 광경로 길이 D와 동일하도록 미러들(34, 36)이 배치되어 있을 때 스크린(32)의 전체를 채우게 된다.
"과도하게 접혀진" 투사 디스플레이 시스템은 이 시스템의 영상 스크린의 바로 뒤에 배치된 선택적 반사 물질(예컨대, 선형 반사 편광자)을 포함한다. 이 디스플레이 시스템은 영상 스크린을 향하여 소정의 선형 편광광을 포함한 영상빔을 투사하는 영상 투사기를 포함한다. 선형 반사 편광자는 영상빔 내의 광을 스크린의 외부로 반사시킨다. 반사된 영상빔은 1/4 파장의 아크로메틱 지연기(achromatic retarder)에 부딪치고 지연기는 선형 편광을 원형 편광으로 변화시킨다. 다음에, 영상빔은 미러에 의해 그 광이 다시 1/4 파장의 아크로메틱 지연기를 통해 역반사되어 원형 편광으로부터 원래의 편광 방향에서 90° 회전된 편광 방향을 갖는 선형 편광으로 변환된다. 이때 선형 반사 편광자는 광이 영상 스크린을 통과하게 된다.
본 발명의 실시예들은 다음과 같은 특징을 갖는다. 상기한 디스플레이 시스템은 영상빔의 반사를 더욱 증가시키거나 배율을 변화시키거나 왜곡을 보정하거나 패키징을 최적화하기 위해 전력 광학 소자를 포함할 수 있다. 영상빔은 미러에서 2회 반사되고 아크로메틱 지연기를 4 회 통과하게 함으로써 짝수회 반사될 수 있다. 미러는 영상원과 영상 스크린 사이에 배치시킬 수 있다.
본 발명은 다음과 같은 하나 이상의 특징을 포함한다. 투사 영상 시스템 내의 스크린의 바로뒤에 배치된 광학 소자는 광의 반사량을 증가시켜서 시스템의 외관상의 투사 길이 또는 깊이를 종래보다 더 크게 감소시킬 수 있는 미러로서 작용할 수 있다. 영상원은 디스플레이 시스템 내의 모든 광학 소자의 뒤에 배치되어 시스템의 크기를 더욱 감소시킬 수 있다.
본 발명의 다른 장점 및 특징들은 이하의 설명 및 특허 청구의 범위로부터 더욱 명백해질 것이다.
도 3을 참조하면, 투사 텔레비전과 같은 "과도하게 접혀진" 투사 비디오 시스템(50)은 선택적인 반사 또는 투과 물질로 덮여진 표면(54)을 갖는 확산 스크린(52)을 포함한다. 선택적 반사 또는 투과 표면(54)은 스크린(52)이 때로는 미러로서, 때로는 투과형 영상 스크린으로서 작용하게 한다. 그 결과, 영상 투사기(58)에 의해 투사된 영상빔(56)에 포함된 영상(55)은 첫번째로 스크린의 후방 표면(54)에 부딪칠 때 그 스크린의 후방 표면(54)으로부터 반사한다. 그 다음에 영상빔(56)은 스크린(52)의 뒤에 배치된 미러(60)를 향해 이동하고 미러(60)는 영상빔(56)을 스크린(52)쪽으로 역반사한다. 영상빔(56)의 영상(55)이 스크린(52)의 후방 표면(54)에 두번째로 도달할 때 영상(55)은 스크린(52)을 통과하여 시청자(62)를 향하여 진행한다.
이와 같은 방식으로, 스크린(52)은 본질적으로 시청자(62)와 후방 미러(50) 사이에 직접 배치된 미러로서 작용한다. 스크린(52)은 시청자로부터 멀어지는 방향으로 영상빔(56)을 반사시키지만, 영상빔(56)을 차단하지 않거나 시청자가 보게 되는 영상(55)의 품질을 크게 저하시키지 않는다. 미러가 물체들로부터 미리 자유롭게 된 광학 경로를 따른 위치에 배치되기 때문에 영상원(58)으로부터 투사된 영상빔(56)은 종래의 시스템에서 가능했던 것보다 더 많이 그리고 훨씬 더 작은 선형 길이 L'에서 "과도하게 반사"된다.
투사 시스템(50)은 입력 케이블(51)을 통해 전자 신호를 수신하고, 이 전자 신호를 신호 분리기(53)에 제공한다. 신호 분리기(53)는 전자 신호를 비디오 신호 및 오디오 신호로 분리하여, 이들 신호를 각각 영상원(58) 및 음향 시스템(57)으로 제공한다. 영상원(58)은 비디오 신호를 광으로 변환하고 그 광을 영상빔(56)으로서 투사한다. 영상원(58)은 예컨대 액정 표시(LCD) 투사기와 같은 임의의 형태의 영상 투사 엔진이라도 좋다. 전자 신호는 안테나 또는 케이블 라인을 통해 수신된 텔레비전 신호나 컴퓨터 비디오 케이블을 통해 수신된 컴퓨터 비디오 신호와 같은 비디오 정보를 포함하는 임의의 형태의 신호이어도 좋다. 오디오 신호와 음향 시스템(57)은 선택 사양이다.
도 4를 참조하면, 스크린(52)은 그 후방 표면(54)이 3M사(minesota mining and manufacturing company)의 이중 휘도 증대막(double brightness enhancement film; DBEF) 물질과 같은 선형 반사 편광 물질로 피복되어 있기 때문에, 때로는 미러로서, 때로는 영상 스크린으로서 동작하는 것이 가능하다. 선형 반사 편광 물질은 한 방향(투과 방향)으로 선형 편광된 거의 모든 광을 투과시키고 상기 투과 방향에 수직인 방향으로 선형 편광된 거의 모든 광을 반사하는 편광자(64)를 형성한다. 예를들어 선형 반사 편광자(64)가 p-편광빔을 투과하도록 하는 방위를 가지면, 편광자는 s-편광빔이 최대 투과효율을 갖는 편광자 방향에 수직이기 때문에 거의 모든 s-편광빔을 반사한다. 반대로, p-편광빔이 편광자(64)에 부딪치면, p-편광빔이 최대 투과효율을 갖는 편광자의 방향으로 정렬되어 있기 때문에, 거의 모든 광이 편광자(64) 및 확산 스크린(52)을 통과하여 시청자에게로 향한다.
선형 반사 편광자는 1% 이하의 s-편광빔이 투사 시스템을 빠져나가고, 상기 1%를 제외한 모든 p-편광빔이 시청자에게 투사되도록 적어도 99%의 투과 효율을 갖는 것이어야 한다. 선형 흡수 편광자(68)는 영상빔으로부터 부적합하게 편광된 빔을 추가로 여과하기 위하여 사용될 수 있다. 반사 편광자(64)와 흡수 편광자(68)의 양자 모두는 스크린(52)에 (예컨대 인덱스 매칭 아교에 의해)부착될 수 있거나 디스플레이 시스템에 (예를들면 시스템 하우징에 접속된 하나 이상의 프레임에 의해) 매달려질 수도 있다.
도 5를 참조하면, 영상원(58)과 영상 스크린(52)의 사이를 이동하는 광의 편광은 영상 스크린(52)과 후방 미러(60)의 사이에 배치된 1/4 파장의 아크로메틱 지연기(70)에 의해 변경된다. 아크로메틱 지연기(70)는 미러(60)의 전방 표면에 부착될 수 있거나 다른 수단에 의해 시스템에 매달려질 수도 있다.
1/4 파장의 아크로메틱 지연기(70)는 자신을 통과하는 광파의 하나의 선형성분을 1/4 파장만큼 지연시키는 물질을 포함한다. 이러한 물질은 일본의 니토 가부시키가이샤의 상표명 WB-1/4로 제조된 것이 있고, 다른 제조사로부터의 유사한 물질이 사용될 수도 있다. 따라서, 아크로메틱 지연기(70)는 선형 편광된 광을 원형 편광된 광으로 변환하고, 원형 편광된 광을 선형 편광된 광으로 변환한다. 또한, 아크로메틱 지연기(70)를 2 회 통과한 광은 2 회 또는 1/2 파장만큼 지연된 것과 동일한 선형 성분을 갖는다. 이와같이 아크로메틱 지연기(70)를 2 회 통과하여 선형 편광된 광은 그 광이 시작된 지점에서의 편광에 수직인 편광에 의해 방출된다.
예를들어, 부차적 광학 경로 D2'를 따라 이동하는 s-편광빔(72)은 아크로메틱 지연기(70)를 통과할 때 원형 편광빔(74)으로 변환된다. 제2 미러(60)로부터 반사된 후, 원형 편광빔(74)은 아크로메틱 지연기(70)를 다시 통과할 때 p-편광빔(76)이 된다. 다음에, p-편광빔(76)은 부차적 광학 경로 D3' 를 따라 이동하고, 선형 반사 편광자(64)를 통과한 다음, 확산 영상 스크린(52)을 향해 진행한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, "과도하게 접혀진" 투사 시스템은 영상이 상기 주사 시스템에서 반사될 때 발생하는 사다리꼴 왜곡을 보상하는 "패치워크" 편광자(90, 92)를 포함할 수 있다. 선형 반사 편광 물질(64)은 광의 입사각에 대하여 어느정도 민감할 수 있다. 즉, 반사광의 편광은 완전하게 s-편광되지는 않지만, 약간 원형이 될 수 있다. 패치워크 편광자(90, 92)는 이러한 잠재적인 조건을 보상한다. 패치워크 편광자(90, 92)는 영상원(58)과 시스템 내의 최종 반사 소자 사이의 임의의 위치에 배치될 수 있다.
도 6a의 패치워크 편광자(90)는 LCD 투사기의 최종단을 통상적으로 형성하는 렌즈의 표면과 같은 영상원(58)(도 3)내에 배치될 수 있다. 실질적으로 원형인 편광자(90)는 상이한 투과 특성의 몇개의 영역(90a-90f)을 갖는 선형 흡수 편광자이다. 각 인접 영역쌍들은 편광자(90)를 통하여 연장하는 선형 경계(91a-91e)에 의해 분할된다. 도 6b의 편광자(92)는 디스플레이 시스템 내의 반사 표면들 중 하나의 표면위에 배치될 수 있으며, 바람직하게는 시스템의 디스플레이 스크린(52)상의 선형 반사 편광자(64)(도 4)의 DBEF 물질 내에 통합되는 것이 좋다. 패치워크 편광자(90, 92) 내의 각 영역의 투과 특성, 크기 및 형상은 디스플레이 시스템의 구조에 의하여 결정되고, 특히 시스템에 부과되는 사다리꼴 왜곡에 의하여 결정된다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c를 참조하면, 무색의 지연기(70)는 영상원(58)으로 부터의 광이 지연기(70)상에 부딪치는 지점에서 변화하는 입사각을 수용하도록 구성될 수 있다. 만일 영상원이 페이지의 하단에 배치되어 독자를 향하고 있다면, 영상원으로 부터의 광은 페이지의 하반부상에는 큰 입사각으로 페이지에 부딪칠 것이고, 페이지의 상반부상에는 보다 작은 입사각으로 부딪칠 것이다. 이와 유사하게, 만일 영상원이 페이지의 중앙 하부에 배치되어 있다면, 영상원으로부터의 광은 페이지의 중앙에는 큰 입사각으로, 페이지의 좌측 및 우측 모서리에는 보다 작은 입사각으로 페이지에 도달할 것이다. 특수 광선에 대한 지연기의 효과는 광선이 지연기에 부딪치는 입사각에 따라 달라지기 때문에 지연기(70)는 상이한 지연 특성을 갖는 몇개의 영역으로 구성할 수 있다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 지연기(70)는 2 개의 상이한 지연값 ∝1 및 ∝2를 갖는 2 개의 영역(69a, 69b)으로 분할될 수 있다. 영역 69a는 작은 입사각으로 지연기(70)를 통과하는 광을 수용하고, 영역 69b는 큰 입사각으로 통과하는 광을 수용한다. 도 7b를 참조하면, 지연기는 예를들면 수직축 ∝를 따라 2 개의 지연값 ∝1 및 ∝2 를 가지며 수평축 β 를 따라 3 개의 지연값 β1, β2 및 β3 를 갖는 선형 격자로 분할될 수 있다. 다음에, 지연기(70)는 6 개의 구획(71a-7f)으로 분할되어지며, 각 구획의 지연값은 대응하는 수직값 ∝1 또는 ∝2 와 대응하는 수평값 β1, β2 또는 β3 에 의해 결정된다. 선택적으로, 도 7c에 도시된 바와 같이, 지연기(70)는 지연기의 바닥 모서리(77)의 중앙점(75)을 교차하는 몇개의 실질적으로 원형 또는 타원형 영역(73a-73h)으로 분할될 수 있다. 최내측 영역(73a)은 가장 큰 입사각으로 지연기(70)를 통과한 광을 수용하고, 최외측 영역(73h)은 가장 작은 입사각으로 지연기(70)를 통과한 광을 수용한다. 지연기의 제조업자(예를들면 니토덴코 가부시키가이샤)는 투사 디스플레이 시스템의 구조 및 치수들이 정해진 적당한 지연기를 제조할 수 있다.
도 8 및 도 9를 참조하면, "과도하게 접혀진" 투사 디스플레이 시스템(50)은 여러가지의 특수한 구조를 갖도록 구성될 수 있다. 도 8의 시스템에서는 영상원(58)이 영상빔을 선형 반사 편광자(64)상에 직접 투사하고, 이 편광자는 아크로메틱 지연기(70)를 향하여 영상빔을 반사하며, 그 다음에 반사된 영상빔이 영상 스크린(52)을 통과하게 한다. 도 9의 시스템에서는 영상원(58)이 미러(60)의 뒤에 배치되어 있다. 영상원(58)은 영상빔을 보다 작은 미러(100)를 향해 하향으로 투사하고 이 미러는 영상빔을 선형 반사 편광자(64)를 향해 반사한다. 다음에, 선형 반사 편광자(64)는 영상빔을 아크로메틱 지연기(70) 및 후방 미러(60)를 향해 반사하고 그 다음에 반사된 p-편광빔이 디스플레이면(52)을 통과하게 한다.
도 10을 참조하면, "과도하게 접혀진" 투사 디스플레이 시스템(50)은 영상빔이 도 3에 도시된 단일 반사 대신에 후방 미러(60)로부터 2 회 반사(또는 바운드)되게 함으로써 추가로 반사되게 할 수 있다. 이 실시예에서, 영상원(58)은 p-편광빔을 후방 미러(60)를 향해 직접 투사한다. 미러(60)로부터 반사되고 아크로메틱 지연기를 2 회 통과한 다음에 영상빔(56)내의 광은 s-편광을 갖는다. 다음에, s-편광빔은 스크린(52)상의 선형 반사 편광자로부터 후방 미러(60)를 향해 역반사된다. 미러(60)로부터의 재반사 및 아크로메틱 지연기의 추가적인 2 회의 통과에 의해 영상빔(다시 p-편광빔을 포함함)은 다시 스크린(52)을 향하게 되고 여기에서 광은 선형 반사 편광자를 통과하여 영상 스크린(52)상에 영상을 형성하게 된다.
도 11a는 도 8의 다중 유닛의 투사 디스플레이 시스템(50) 장치의 측면도이다. 각 유닛(250a, 250b)은 외부 하우징(200)을 포함한다. 외부 하우징(200)은 적당한 위치에서 스크린(52), 미러(60) 및 영상 투사기(58)를 탑재하고 있다. 하우징(200)의 하부 전방 표면(202)은 도 11a에 도시된 바와 같이 적층을 가능하게 하도록 스크린(52)의 하부에 홈이 파여져 있고, 그에따라 유닛(250a, 250b)의 스크린(52)이 실질적으로 동일 평면상에 놓이게 된다. 하부 유닛(250b)의 후방 표면에 장착된 지지체(204)는 상부 유닛(250a)을 정위치에 유지시킨다. 도 11b를 참조하면, 이 장치의 정면도가 도시되어 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이 스크린(52)은 유닛(250a)과 대략 동일한 폭을 가지며, 따라서 매우 작은 경계만이 존재한다. 그 결과, 복수 개의 유닛들(250a-250d)은 각 유닛들간에 매우 작은 간극의 어레이 또는 "타일식(tiled)" 구성으로 배열될 수 있다.
도 12a는 도 9의 다중 유닛의 투사 디스플레이 시스템(50) 장치의 측면도이다. 각 유닛들(250a, 250b)은 외부 하우징(210)을 포함한다. 이 예에서, 외부 하우징은 도 11a의 하우징(200)의 홈이 형성되고 각이진 형상과는 달리 실질적으로 직사각형의 평행육면체로 되어 있다. 그러나, 영상 스크린(52)은 하우징(200)(도 11a, 도 11b)에서와 같이 홈이 있는 표면(202)을 갖지 않고 모든 4 개의 측면에서 하우징(210)의 대략 모서리 부분에 위치한다. 도 12b는 도 12a의 장치와 정면도이다. 따라서, 도 9의 설계는 깊이 및 베이스의 크기에 관하여 도 8의 설계와 교환성을 가지며, 최종 사용 용도에 따라 그 설계를 선택할 수 있다.
도 13을 참조하면, 다른 실시예가 도시되어 있으며, 이 실시예에서 영상원(58)은 투사 시스템의 상부 근방의 후방 미러(60)의 뒤에 배치되어 있다. 이 장치에서 영상원(58)은 영상빔을 투사 시스템의 상부에서 작은 미러(102)를 향하여 상향으로 투사한다. 작은 미러(102)는 영상빔을 투사 시스템의 하부에 배치된 보다 큰 미러(104)를 향해 하향으로 반사한다. 영상빔이 영상원(58)과 하부 미러(104)의 사이에서 너무 급격하게 발산하는 것을 방지하기 위해 영상원(58)은 영상빔을 단지 약간의 발산(또는 배율)을 갖고서 투사한다. 그 결과, 하부 미러(104)는 빔을 선형 반사 편광자(64)를 향해 반사할 때 영상빔을 확대하는 전력 광학 장치이다. 하부 미러(104)는 선형 반사 편광자(64)로부터 한번, 그리고 후방 미러(60)로부터 한번 반사한 후에 영상 스크린의 전체 표면을 채우기에 충분하도록 영상빔을 확대한다. 또한, 상부 미러(102)도 도 14a에 도시된 바와 같이 전력 광학 장치로 구성할 수 있다. 선택적으로, 상부 미러는 도 14b에 도시된 바와 같이 영상빔이 하부 미러(104)에 도달할 때까지 영상빔을 수렴시키는 네가티브 전력 광학 장치로 구성할 수 있다.
도 15를 참조하면, "과도하게 접혀진" 영상 투사 시스템은 데스크톱 컴퓨터(108)와 함께 사용할 수 있도록 충분히 작게하여 컴퓨터 디스플레이 장치(106)내에 통합될 수 있다. 종래의 CRT 또는 LCD 패널 디스플레이와 마찬가지로 투사 디스플레이 서브시스템(106)은 표준형 비디오 케이블(114)을 통하여 투사 디스플레이 서브시스템(106)에 비디오 데이타를 공급하는 종래의 CPU(112) 및 비디오 제어기(113)에 의해 구동될 수 있다. 스크린(116)이 비디오 영상을 매우 작은 영역으로 "반사"시키기 위한 미러로서 사용되기 때문에, 투사 디스플레이 서브시스템(106)은 평면 스크린 기술의 장점을 조합시키며, 투사 비디오는 데스크톱 상에서 단지 작은 영역만을 필요로 한다.
기타의 다른 실시예들도 이하에 기술되는 특허청구의 범위의 기술적 사상의 범위 내에서 적용된다. 예를들어, 비디오 투사 시스템은 소형 및 대형 스크린 텔레비전, 랩톱 컴퓨터 및 데스크톱 컴퓨터, 오버헤드 프로젝터, 영화관, 및 홀로그래픽 영상 시스템과 같은 다수의 형태의 비디오 디스플레이 시스템 내에 통합되는 것도 가능하다.
도 1은 종래의 투사 디스플레이 시스템의 측면도.
도 2는 종래의 접혀진(folded) 투사 디스플레이 시스템의 측면도.
도 3, 도 4 및 도 5는 "과도하게 접혀진(extra-folded)" 투사 디스플레이 시스템의 측면도.
도 6a 및 도 6b는 도 3, 도 4 및 도 5의 투사 디스플레이 시스템에서 사용할 수 있는 "패치워크(patchwork)" 편광자를 나타내는 도면.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 도 3, 도 4 및 도 5의 투사 디스플레이 시스템에서 사용할 수 있는 특수한 아크로메틱 지연기(achromatic retarder)를 나타내는 도면.
도 8, 도 9 및 도 10은 다른 "과도하게 접혀진" 투사 비디오 시스템의 측면도.
도 11a 및 도 11b는 도 8의 다중 투사 비디오 시스템의 구성을 나타내는 측면도 및 정면도.
도 12a 및 도 12b는 도 9의 다중 투사 비디오 시스템의 구성을 나타내는 측면도 및 정면도.
도 13, 도 14a 및 도 14b는 전력 광학 장치를 구비한 다른 "과도하게 접혀진" 투사 비디오 시스템의 측면도.
도 15는 "과도하게 접혀진" 투사 비디오 디스플레이를 갖는 컴퓨터 시스템.
＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞
20 : 전방 투사 시스템
22, 40, 58 : 영상원
24 : 영상빔
26, 32, 52 : 스크린
28 : 광경로
34, 36, 60 : 미러
50 : 과도하게 접혀진 투사 비디오 시스템
57 : 음향 시스템
64 : 반사 편광자
68 : 흡수 편광자
70 : 아크로메틱 지연기(achromatic retarder)
90, 92 : 패치워크 편광자

Claims (46)

  1. 영상원에 의하여 투사된 영상을 디스플레이하기 위한 장치에 있어서,
    영상 스크린과;
    상기 영상 스크린과 평행하고 이 영상 스크린과 실질적으로 동일한 면적을 갖도록 위치 설정된 선형 반사 편광자와;
    상기 영상 스크린으로 진행하는 도중에 상기 선형 반사 편광자에 2회 도달하는 광학 영상 경로-여기서 상기 선형 반사 편광자는 상기 영상 스크린으로부터 멀어지는 광학 경로를 따라 이동하는 영상을 1회 반사시키고 다음회에는 상기 영상을 상기 영상 스크린 상으로 투과시킴-와;
    상기 영상이 상기 선형 반사 편광자로부터 반사된 후, 상기 영상을 상기 광학 영상 경로를 따라 지연기에 2회 도달하도록 위치 설정된 지연기를 포함하고,
    상기 지연기는 이 지연기를 2회 관통하는 데에 1/2 파장의 유효한 지연을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 선형 반사 편광자는 상기 영상 스크린에 부착되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 광학 경로를 가로질러 개재된 선형 흡수 편광자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 영상원과 상기 선형 반사 편광자 사이의 상기 광학 경로에 개재되는 선형 흡수 편광자를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 선형 반사 편광자에 앞서 상기 광학 경로에 배치되는 반사 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 반사 장치는 전력 광학 소자(powered optical element)인 것을 특징으로 하는 영상 디스플에이 장치.
  7. 제5항에 있어서, 상기 선형 반사 편광자에 앞서 상기 광학 경로에 배치되는 제2 반사 장치를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 반사 장치는 전력 광학 소자(powered optical element)인 것을 특징으로 하는 영상 디스플에이 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 영상 스크린은 외부면을 가지며, 상기 광학 장치, 광학 경로 및 영상원은 상기 외부면의 내부와 상기 영상 스크린의 후면에 배치되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 영상원은 전기 신호 포맷의 비디오 데이타를 수신하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 비디오 데이타를 상기 영상원에 제공하는 비디오 제어기를 포함하는 컴퓨터를 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  12. 투사 디스플레이 시스템 내에서 영상을 디스플레이하기 위한 방법에 있어서,
    영상을 영상 스크린을 향해 투사하는 단계와,
    상기 영상 스크린과 평행하고 실질적으로 동일한 면적을 갖도록 위치 설정된 선형 반사 편광자로부터 상기 영상을 반사시키는 단계와,
    상기 반사된 영상을 상기 영상 스크린을 향해 역반사시키는 단계와;
    2회 관통하는 데에 1/2 파장의 유효한 지연을 갖는 지연기를 통하여 상기 영상을 2회 통과시키는 단계와;
    상기 선형 반사 편광자를 통해 영상면 상으로 상기 영상을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 선형 반사 편광자로부터 반사하기 전에 상기 영상을 편광시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 선형 반사 편광자로부터 반사하기 전에 상기 영상을 1회 반사시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 1회 반사시키는 단계에는 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 선형 반사 편광자로부터 반사하기 전에 상기 영상을 2회째 반사시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 2회째 반사시키는 단계에는 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  18. 제12항에 있어서, 비디오 데이타를 제공하는 전기 신호를 변환하여 투사되는 영상을 형성하는 변환 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  19. 제1 선형 편광광을 갖는 영상을 투사하는 영상원과;
    상기 영상을 디스플레이하는 영상 스크린과;
    상기 영상원과 상기 영상 스크린 사이의 광학 경로를 따라서, 상기 영상 스크린과 평행하게 부착되며 이 영상 스크린과 실질적으로 동일한 면적을 갖도록 위치 설정되어, 상기 제1 선형 편광을 갖는 광을 반사시키고, 상기 제1 선형 편광과 수직인 제2 선형 편광을 갖는 광을 투과시키는 선형 반사 편광자와;
    상기 선형 반사 편광자로부터 반사된 광을 상기 선형 반사 편광자를 향해 다시 지향시키기 위해 위치 설정된 반사 장치와;
    상기 선형 반사 편광자와 상기 반사 장치의 사이에 위치 설정되어, 상기 선형 반사 편광자로부터 반사된 광의 편광을 상기 제1 선형 편광으로부터 상기 제2 선형 편광으로 회전시키는 지연기를 포함하고,
    상기 지연기는 이 지연기를 2회 관통하는 데에 1/2 파장의 유효한 지연을 갖는 것을 특징으로 하는 비디오 디스플레이 시스템.
  20. 제1항에 있어서, 상기 지연기는 1/4 파장 지연기인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  21. 제12항에 있어서, 상기 지연기는 1/4 파장 지연기인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  22. 영상원에 의하여 투사된 영상을 디스플레이하기 위한 장치에 있어서,
    영상 스크린과;
    상기 영상 스크린과 평행하고 이 영상 스크린과 실질적으로 동일한 면적을 갖도록 위치 설정된 선형 반사 편광자와;
    상기 영상 스크린으로 진행하는 도중에 상기 선형 반사 편광자에 2회 도달하는 광학 영상 경로-여기서 상기 선형 반사 편광자는 상기 영상 스크린으로부터 멀어지는 광학 경로를 따라 이동하는 영상을 1회 반사시키고 다음회에는 상기 영상을 상기 영상 스크린 상으로 투과시킴-와;
    상기 광학 영상 경로를 따라 위치 설정된 지연기를 포함하고,
    상기 지연기는 상기 반사된 영상광이 상기 선형 반사 편광자를 관통하기 이전에 상기 반사된 영상광의 방향을 90°회전시키는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 영상이 상기 선형 반사 편광자로부터 반사된 후, 상기 영상을 상기 광학 경로를 따라 지연기에 2회 도달하도록 위치 설정된 지연기를 추가로 포함하고,
    상기 지연기는 이 지연기를 2회 관통하는 데에 1/2 파장의 유효한 지연을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  24. 투사 디스플레이 시스템 내에서 영상을 디스플레이하기 위한 방법에 있어서,
    영상을 영상 스크린을 향해 투사하는 단계와;
    상기 영상 스크린과 평행하고 실질적으로 동일한 면적을 갖도록 위치 설정된 선형 반사 편광자로부터 상기 영상을 반사시키는 단계와;
    상기 반사된 영상을 상기 영상 스크린을 향해 역반사시키는 단계와;
    상기 영상광의 방향을 90˚회전 시키는 단계와;
    상기 선형 반사 편광자를 통해 영상면 상으로 상기 영상을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 영상광의 방향을 90˚회전시키는 단계는 지연기를 통해 상기 영상을 2회 통과시키는 단계를 포함하고,
    상기 지연기는 이 지연기를 2회 관통하는 데에 1/2 파장의 유효한 지연을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 선형 반사 편광자에 광학 결합된 패치워크 편광자(patchwork polarizer)를 추가로 포함하고,
    상기 패치워크 편광자는 상기 선형 반사 편광자를 통해 투과되기 전에 상기 영상광이 균일한 편광을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  27. 제24항에 있어서, 상기 선형 반사 편광자로부터 반사된 후에 패치워크 필터를 통해 상기 영상광을 통과시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  28. 제25항에 있어서, 상기 지연기는 이 지연기를 통해 상기 반사된 영상광의 하나 이상의 광경로에 대해 상기 반사된 영상광의 방향을 90°회전시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  29. 영상원에 의하여 투사된 영상을 디스플레이하기 위한 장치에 있어서,
    영상 스크린과;
    상기 영상 스크린에 광학 결합된 선형 반사 편광자와;
    상기 선형 반사 편광자에 광학 결합된 제1 반사기와;
    상기 제1 반사기에 먼저 도달된 이후, 상기 영상 스크린으로 진행하는 도중에 상기 선형 반사 편광자에 2회 도달하는 광학 영상 경로 - 여기서 상기 선형 반사 편광자는 상기 영상 스크린으로부터 멀어지는 광학 경로를 따라 이동하는 영상을 1회 반사시키고 다음 회에는 상기 영상을 상기 영상 스크린 상으로 투과시킴 - 와;
    상기 영상이 상기 선형 반사 편광자로부터 반사된 후, 상기 영상을 상기 광학 경로를 따라 지연기에 2회 도달하도록 위치 설정된 지연기
    를 포함하고,
    상기 지연기는 이 지연기를 2회 관통하는 데에 1/2 파장의 유효한 지연을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  30. 영상원에 의하여 투사된 영상을 디스플레이하기 위한 장치에 있어서,
    영상 스크린과;
    상기 영상 스크린에 광학 결합된 선형 반사 편광자와;
    상기 선형 반사 편광자에 광학 결합된 제1 반사기와;
    영상이 상기 제1 반사기에 먼저 도달된 이후, 상기 영상 스크린으로 진행하는 도중에 상기 선형 반사 편광자에 2회 도달하는 광학 영상 경로 - 여기서, 상기 선형 반사 편광자는 상기 영상 스크린으로부터 멀어지는 광학 경로를 따라 이동하는 영상을 1회 반사시키고 다음 회에는 상기 영상을 상기 영상 스크린 상으로 투과시킴 - 와;
    상기 제1 반사기에 광학 결합된 제2 반사기를 포함하고,
    상기 제2 반사기는 실질적으로 제로 배율을 가지며, 상기 광학 영상 경로는 상기 영상이 상기 제1 반사기에 도달하기 전에 상기 제2 반사기에 도달하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  31. 영상원에 의하여 투사된 영상을 디스플레이하기 위한 장치에 있어서,
    영상 스크린과;
    상기 영상 스크린에 광학 결합된 선형 반사 편광자와;
    상기 선형 반사 편광자에 광학 결합된 제1 반사기와;
    영상이 상기 제1 반사기에 먼저 도달된 이후, 상기 영상 스크린으로 진행하는 도중에 상기 선형 반사 편광자에 2회 도달하는 광학 영상 경로 - 여기서, 상기 선형 반사 편광자는 상기 영상 스크린으로부터 멀어지는 광학 경로를 따라 이동하는 영상을 1회 반사시키고 다음 회에는 상기 영상을 상기 영상 스크린 상으로 투과시킴 - 와;
    상기 제1 반사기에 광학 결합된 제2 반사기를 포함하고,
    상기 광학 영상 경로는 상기 영상이 상기 제1 반사기에 도달하기 전에 상기 제2 반사기에 도달하며, 상기 제2 반사기는 상기 제1 반사기와 상기 제2 반사기 사이의 광학 영상 경로를 수렴시키는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  32. 영상원에 의하여 투사된 영상을 디스플레이하기 위한 장치에 있어서,
    영상 스크린과:
    상기 영상 스크린에 광학 결합된 선형 반사 편광자와;
    상기 선형 반사 편광자에 광학 결합된 제1 반사기와;
    영상이 상기 제1 반사기에 먼저 도달된 이후, 상기 영상 스크린으로 진행하는 도중에 상기 선형 반사 편광자에 2회 도달하는 광학 영상 경로 - 여기서, 상기 선형 반사 편광자는 상기 영상 스크린으로부터 멀어지는 광학 경로를 따라 이동하는 영상을 1회 반사시키고 다음 회에는 상기 영상을 상기 영상 스크린 상으로 투과시킴 - 와;
    상기 제1 반사기에 광학 결합된 제2 반사기를 포함하고,
    상기 광학 영상 경로는 상기 영상이 상기 제1 반사기에 도달하기 전에 상기 제2 반사기에 도달하며, 상기 제2 반사기는 상기 제1 반사기와 상기 제2 반사기 사이의 광학 영상 경로를 발산시키는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  33. 영상원에 의하여 투사된 영상을 디스플레이하기 위한 장치에 있어서,
    영상 스크린과;
    상기 영상 스크린에 광학 결합된 선형 반사 편광자와;
    상기 선형 반사 편광자에 광학 결합된 제1/4 파장 지연기와;
    영상이 상기 선형 반사 편광자에 2회 도달되고, 상기 영상 스크린으로 진행하는 도중에 상기 제1/4 파장 지연기를 4회 투과하는 광학 영상 경로를 포함하고,
    상기 선형 반사 편광자는 상기 영상 스크린으로부터 멀어지는 광학 경로를 따라 이동하는 영상을 1회 반사시키고 다음회에는 상기 영상을 상기 영상 스크린상으로 투과시키는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  34. 제33항에 있어서, 상기 제1/4 파장 지연기에 광학 결합된 반사기를 추가로 포함하고,
    상기 광학 경로는 상기 영상이 상기 영상 스크린으로 진행하는 도중에 상기 제1/4 파장 지연기에 도달하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  35. 제33항에 있어서, 상기 광학 경로를 따라 위치 설정된 지연기를 추가로 포함하고,
    상기 지연기는 상기 반사된 영상광이 상기 선형 반사 편광자를 관통하기 전에 상기 반사된 영상광의 방향을 90°회전시키는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  36. 제33항에 있어서, 상기 영상이 상기 선형 반사 편광자로부터 반사된 후, 상기 영상을 상기 광학 경로를 따라 지연기에 2회 도달하도록 위치 설정된 지연기를 추가로 포함하고,
    상기 지연기는 이 지연기를 2회 관통하는 1/2 파장의 유효한 지연을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 장치.
  37. 다중 영상원에 의하여 투사된 다중 영상을 디스플레이하기 위한 장치에 있어서,
    서로 인접하게 배치되며, 대응하는 영상원과 대응하는 선형 반사 편광자를 각각 갖는 다중 영상 스크린과;
    상기 영상 스크린과 상기 대응하는 영상원 사이에 각각 배치되며, 상기 영상 스크린으로 진행하는 도중에 상기 대응하는 선형 반사 편광자에 2회 도달하는 광학 영상 경로 - 여기서, 상기 대응하는 선형 반사 편광자는 상기 영상 스크린으로부터 멀어지는 광학 경로를 따라 이동하는 영상을 1회 반사시키고 다음 회에는 상기 영상을 상기 영상 스크린 상으로 투과시킴 - 와;
    상기 광학 영상 경로를 따라 위치 설정된 각각의 영상 스크린에 설치된 지연기를 포함하고,
    상기 지연기는 상기 반사된 영상광이 상기 선형 반사 편광자를 관통하기 전에 상기 반사된 영상광의 방향을 90도 회전시키며, 상기 다중 영상 스크린은 서로 동일 평면인 것을 특징으로 하는 다중 영상 디스플레이 장치.
  38. 투사 시스템 내에서 영상을 디스플레이하기 위한 방법에 있어서,
    영상을 영상 스크린을 향해 투사하는 단계와;
    제1 반사기로부터 상기 영상을 반사시키는 단계와;
    선형 반사 편광자로부터 상기 영상을 반사시키는 단계와;
    상기 반사된 영상을 상기 영상 스크린을 향해 역반사시키는 단계와;
    상기 영상광의 방향을 90도 회전시키는 단계와;
    영상면 상의 상기 선형 반사 편광자를 통해 상기 영상을 통과시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 영상광의 방향을 90°회전시키는 단계는 지연기를 통해 상기 영상을 2회 통과시키는 단계를 포함하며, 상기 지연기는 이 지연기를 2회 관통하는 데에 1/2 파장의 유효한 지연을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  39. 투사 시스템 내에서 영상을 디스플레이하기 위한 방법에 있어서,
    영상을 광학 경로를 따라 영상 스크린을 향해 투사하는 단계와;
    상기 영상광의 방향을 90°회전시키는 단계와;
    선형 반사 편광자로부터 상기 영상을 반사시키는 단계와;
    상기 영상광의 방향을 다시 90°회전시키는 단계와;
    영상면 상의 상기 선형 반사 편광자를 통해 상기 영상을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 영상광의 방향을 총 180°회전시키는 단계는 지연기를 통해 상기 영상을 4회 통과시키는 단계를 포함하고,
    상기 지연기는 이 지연기를 4회 관통하는 1/2 파장의 유효한 지연을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  41. 다중 영상원에 의하여 투사된 다중 영상을 디스플레이하기 위한 방법에 있어서,
    서로 인접하게 배치되며, 대응하는 영상원과 대응하는 선형 반사 편광자를 각각 갖는 다중 영상 스크린을 배치하는 단계와;
    각 영상을 그 대응하는 영상 스크린을 향해 투사하는 단계와;
    그 대응하는 선형 반사 편광자로부터 각 영상을 반사시키는 단계와;
    각각의 상기 반사된 영상을 상기 대응하는 영상 스크린을 향해 역반사시키는 단계와;
    상기 각각의 영상광의 방향을 90°회전시키는 단계와;
    상기 대응하는 영상 스크린 상에 상기 대응하는 선형 반사 편광자를 통해 각각의 영상을 통과시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 영상 디스플레이 방법.
  42. 제41항에 있어서, 상기 서로 인접하게 다중 영상 스크린을 배치하는 단계는 상기 다중 영상 스크린을 서로 동일 평면에 배치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 영상 디스플레이 방법.
  43. 제41항에 있어서, 제1 반사기로부터 각각의 영상을 반사시킨 다음, 제2 반사기로부터 상기 영상을 반사시키는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 영상의 크기는 상기 제2 반사기에 의하여 증가되거나 감소되는 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  45. 제43항에 있어서, 상기 영상의 크기는 상기 제2 반사기에 의하여 실질적으로 불변인 것을 특징으로 하는 영상 디스플레이 방법.
  46. 다중 영상원에 의하여 투사된 다중 영상을 디스플레이하기 위한 장치에 있어서,
    서로 인접하게 배치되며, 대응하는 영상원과 대응하는 선형 반사 편광자를 각각 갖는 다중 영상 스크린과;
    상기 영상 스크린과 상기 대응하는 영상원 사이에 각각 배치되며, 상기 영상 스크린으로 진행하는 도중에 상기 대응하는 선형 반사 편광자에 2회 도달하는 광학 영상 경로 - 여기서, 상기 대응하는 선형 반사 편광자는 상기 영상 스크린과 이격된 광학 경로를 따라 이동하는 영상을 1회 반사시키고 다음 회에는 상기 영상을 상기 영상 스크린 상으로 투과시킴 - 와:
    상기 영상이 상기 선형 반사 편광자로부터 반사된 후, 상기 영상을 상기 광학 경로를 따라 지연기에 2회 도달하도록 위치 설정된 각각의 영상 스크린에 설치된 지연기
    를 포함하고,
    상기 지연기는 이 지연기를 2회 관통하는 데에 1/2 파장의 유효한 지연을 가지며, 상기 다중 영상 스크린은 서로 동일 평면인 것을 특징으로 하는 다중 영상 디스플레이 장치.
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