KR100619067B1

KR100619067B1 - 입체 투사장치

Info

Publication number: KR100619067B1
Application number: KR1020050008748A
Authority: KR
Inventors: 세스닥세르게이; 차경훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2006-08-31
Also published as: NL1030791A1; US7648243B2; NL1030791C2; KR20060087879A; US20060170869A1

Abstract

복수의 이미지 프로젝터들 사이의 간격을 줄이지 않은 상태에서도 시청존 사이의 간격을 최소화 할 수 있도록 된 구조의 입체 투사장치가 개시되어 있다.

이 개시된 입체 투사장치는 시청자의 좌안과 우안의 중심을 잇는 선분에 대해 수직 또는 수직에 가까운 선형을 따라 배열된 복수의 이미지 프로젝터를 구비한 프로젝터 어레이와; 프로젝터 어레이의 배열 방향에 대해 경사진 방향의 제1특성축과, 이 제1특성축에 직교하는 제2특성축을 가지며, 프로젝터 어레이에서 투사된 복수의 이미지 각각을 제1특성축을 따라 상대적으로 넓게 그리고 제2특성축을 따라 상대적으로 좁게 바꾸어주는 지향성 스크린;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

입체 투사장치{Stereoscopic projection system}

도 1은 종래의 입체 투사장치를 보인 개략적인 도면.

도 2는 도 1의 입체 투사장치의 시청위치에서 바라본 스크린에 투사된 이미지를 보인 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 입체 투사장치를 보인 개략적인 사시도.

도 4는 도 3의 입체 투사장치의 출사동에서 바라본 스크린에 맺히는 이미지를 보인 도면.

도 5는 본 발명에 따른 입체 투사장치의 제1실시예에 따른 지향성 스크린을 보인 개략적인 사시도.

도 6a는 본 발명에 따른 입체 투사장치의 제2실시예에 따른 지향성 스크린을 보인 개략적인 사시도.

도 6b 및 도 6c 각각은 도 6a의 홀로그램 확산자의 확산방향을 보인 도면.

도 7a는 본 발명에 따른 입체 투사장치의 제3실시예에 따른 지향성 스크린을 보인 개략적인 사시도.

도 7b는 도 7a의 제1특성축 방향으로 절단한 부분 단면도.

도 7c는 도 7a의 제2특성축 방향으로 절단한 부분 단면도.

도 8은 본 발명에 따른 입체 투사장치의 제4실시예에 따른 지향성 스크린을 보인 개략적인 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

50...프로젝터 어레이 60...지향성 스크린

61, 161, 361...프레넬 렌즈 65...렌티큘라 시트

71...출사동 75...시청자

165...홀로그래픽 확산자 261, 363...제1렌티큘라 시트

263...확산자 265, 365...제2렌티큘라 시트

본 발명은 복수의 프로젝터를 이용한 입체 투사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수의 이미지 프로젝터들 사이의 간격을 줄이지 않은 상태에서도 시청존 사이의 간격을 최소화 할 수 있도록 하고 복수의 이미지 프로젝터들의 시청존 사이의 간격을 제어할 수 있도록 된 구조의 입체 투사장치에 관한 것이다.

일반적으로 입체 투사장치의 입체 영상을 디스플레이하기 위한 방식으로 스테레오스코피(stereoscopy) 방식이 널리 연구되어 왔다. 이 스테레오스코피 방식은 양안시차를 갖는 두 영상을 사람의 좌안과 우안에 각각 분리하여 보여줌으로써 입체감을 유발시킨다. 이 방식은 2개의 평면 영상을 사용하므로 구현이 간단하고 높은 해상도와 큰 깊이감을 갖는 3차원 영상을 디스플레이 할 수 있다.

스테레오스코피 방식의 디스플레이 중 하나인 오토스테레오스코픽 디스플레 이(Autostereoscopic display)는 시청자가 특수 안경 등의 부가적인 구성의 착용없이 시청할 수 있는 입체 영상을 제공한다. 여기서, 시청자는 시청영역의 적절한 위치 즉, 시청자의 좌안과 우안 각각으로 좌안용과 우안용 영상이 입력될 수 있는 위치에 있어야, 입체 영상을 시청할 수 있다.

또한, 입체 표시장치가 복수의 프로젝터를 통하여 시청 영역 내의 다양한 시청 위치에 동시에 서로 다른 화상을 제공하는 멀티뷰(multiview) 디스플레이를 구현하는 경우, 시청자가 시청위치를 바꿈에 따라 이에 대응되는 다양한 입체 화상을 시차를 두고 시청할 수 있다.

이와 같은 오토스테레오스코픽 방식의 입체 투사장치에 관한 기술은 (1) 타카노리 오코시(Takanori Okoshi), "Three-Dimensional Imaging Techniques", Academic Press New York, San Francisco, London 1976, (2) C. Newswanger의 미국특허 제4,799,739호 (발명의 명칭 : Real time autostereoscopic display using holographic diffusers), (3) J-Y. Son, V. Bobrinev, "Autostereoscopic imaging systems based on holographic screen", SPIE Proceedings, Vol. CR76, pp.30-60, 2001에 개시된 바 있다.

도 1은 오코시에 의해 기술된 종래의 멀티뷰 오토스테레오스코픽 입체 투사장치를 보인 개략적인 평면도이다.

도면을 참조하면, 복수의 이미지 프로젝터들(P₁, P₂,..., P_M)이 스크린(20)과 마주하는 시청자(35)의 우측에서 좌측으로 수평방향으로 고르게 배열되어 하나의 프로젝터 어레이(10)를 구성한다. 이 프로젝터 어레이(10)는 카메라 어레이(1)를 통하여 촬영된 물체(O)에 대한 이미지 신호를 입력받아, 멀티뷰(multiview) 이미지를 스크린(20)에 투사한다. 여기서, 상기 카메라 어레이(1)는 상기 프로젝터들(P₁, P₂,..., P_M) 각각에 대응되게 구비된 복수의 카메라(P₁', P₂',..., P_M')로 이루어진다. 따라서, 상기 카메라 어레이(1)는 물체(O)의 수평방향으로 여러 시점에서 물체(O)에 대한 이미지 신호를 촬영할 수 있어서, 물체(O)에 대한 입체영상 신호를 얻을 수 있다.

상기 스크린(20)은 수평방향으로 지향성을 가지는 것으로, 상기 프로젝터 어레이(10)를 구성하는 각 프로젝트들(P₁, P₂,..., P_M)에서 동시에 투사된 멀티뷰 이미지들을 집속시키는 집속렌즈(21)와, 입사된 이미지들을 수직방향으로 확산시키는 1차원 확산자(25)를 포함한다. 상기 확산자(25)는 수평방향으로는 스크린(20)의 지향성을 유지하면서도 수직방향의 시청자유도를 확장할 수 있도록 한다. 따라서, 시청자(35)는 상기 스크린(20)에 투사된 이미지를 시청거리 L_v 만큼 이격된 시청위치(출사동)(31)에서 시청할 수 있다. 여기서, 시청위치(31)에서 바라본 스크린(20)에 투사된 이미지는 도 2에 도시된 바와 같다. 도면을 살펴보면, 각 프로젝터(P₁, P₂,..., P_M)에 대응되는 이미지들(I₁, I₂,..., I_M)이 수평방향(X)으로의 지향성과 확산자(25)를 통한 수직방향(Y)으로의 확산에 의하여, 이웃한 이미지들 사이의 간격 S_v을 갖도록 수평방향(X)으로 배열된다. 따라서, 시청자(35)는 수평방향으로 시청위 치를 바꿈에 따라 다양한 시점의 이미지를 시청할 수 있다.

상기 이미지 사이 간격 S_v는 이웃한 프로젝터 사이 간격 S_p에 배율 K를 곱한 값(S_v = K·S_p)이다. 한편, 이 값은 시청자가 항상 입체감 있게 이미지를 시청하기 위하여 시청자의 좌안과 우안 사이의 평균 간격인 65mm 이내로 설정될 것이 요구된다. 여기서, K는 상기한 입체 투사장치에서 제공되는 이미지의 배율을 나타낸 것으로, 투사거리 L_p에 대한 시청거리 L_v의 비(K = L_v/L_p)이다. 그리고, 상기 이미지 사이 간격 S_v는 시청존(viewing zone) 사이 간격으로 볼 수 있다.

복수의 프로젝터를 이용하여 멀티뷰 디스플레이를 구현함에 있어서, 시청 위치를 변경하는 경우 이웃에 위치된 서로 다른 영상으로의 영상 바뀜이 부드럽게 이루어져야 한다. 이를 위하여 간격 S_v는 대략 3mm 이내로 작아질 것이 요구된다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 종래 입체 투사장치는 간격 S_v는 이웃한 프로젝터들 사이 간격 S_p과 배율 K의 곱으로 표현되고, 물리적으로 프로젝터들 사이 간격 S_v를 100mm 보다 줄이는 것이 곤란하므로, 배율의 역수인 역배율(1/K)의 값이 30 이상인 경우에 상기한 요구조건을 충족할 수 있다. 한편, 역배율을 크게 하고자 하는 경우, 투사거리 L_p가 시청거리 L_v에 비하여 30배 이상 길이야 하므로 부피가 지나치게 커지게 된다. 따라서, 종래의 입체 투사장치로는 상기한 요구 조건을 만족시킬 수 없게 된다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 복수의 이미지 프로젝터들 사이의 간격을 줄이지 않은 상태에서도 시청존 사이의 간격을 최소화 할 수 있도록 함과 아울러, 복수의 이미지 프로젝터들의 재배치없이도 시청존 사이의 간격을 조절하여 영상 바뀜이 부드럽게 이루어질 수 있도록 된 구조의 입체 투사장치를 제공하는데 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 시청자의 좌안과 우안의 중심을 잇는 선분에 대해 수직 또는 수직에 가까운 선형을 따라 배열된 복수의 이미지 프로젝터를 구비한 프로젝터 어레이와; 상기 프로젝터 어레이의 배열 방향에 대해 경사진 방향의 제1특성축과, 이 제1특성축에 직교하는 제2특성축을 가지며, 상기 프로젝터 어레이에서 투사된 복수의 이미지 각각을 상기 제1특성축을 따라 상대적으로 넓게 그리고 상기 제2특성축을 따라 상대적으로 좁게 바꾸어주는 지향성 스크린;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 이미지 프로젝터들은 그 각각의 사이 간격이 피치 P_A'만큼 이격되게 배열되고, 상기 이미지 프로젝터의 배열방향에 대한 상기 제1특성축의 경사각 φ는 하기의 수학식을 만족한다.

<수학식>

여기서, P_D'는 시청존 사이의 간격이고, K'는 지향성 스크린의 이미지 배율을 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 입체 투사장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 입체 투사장치는 일 방향으로 배열된 복수의 이미지 프로젝터(P₂₁, P₂₂,..., P_2M)를 구비한 프로젝터 어레이(50)와, 상기 이미지 프로젝터들(P₂₁, P₂₂,..., P_2M)의 배열방향에 대해 소정 경사를 가지는 방향으로 지향성을 가지는 지향성 스크린(60)을 포함한다.

상기 복수의 이미지 프로젝터들(P₂₁, P₂₂,..., P_2M)은 스크린(60)과 마주하는 시청자(75)의 좌안과 우안의 중심을 연결하는 선분(X축에 나란한 방향)에 대해 수직한 방향(Y축 방향과 나란한 방향) 또는 수직에 가까운 선형을 따라 배열되어 있다. 이 프로젝터 어레이(50)는 카메라 어레이(미도시)를 통하여 촬영된 물체에 대한 이미지 신호, 컴퓨터 그래픽을 통하여 얻어진 이미지 신호 등을 입력받아, 입체 영상을 구성할 수 있는 다양한 시점의 멀티뷰(multiview) 이미지를 스크린(60)에 투사한다. 여기서, 상기 이미지 프로젝터들(P₂₁, P₂₂,..., P_2M) 각각은 그 이웃한 프로젝터와의 사이에 피치 P_A'만큼 이격되게 배열되어 있다.

상기 스크린(60)은 상기 프로젝터 어레이(50)의 배열 방향에 대해 경사각 φ만큼 경사진 방향의 제1특성축(a)과, 이 제1특성축(a)에 직교하는 제2특성축(b)을 가진다. 여기서, 상기 프로젝터 어레이(50)에서 투사된 복수의 이미지 각각이 가장 넓게 확대된 상태로 스크린(60)에 맺히는 방향이 제1특성축(a)의 방향이고, 가장 좁은 상태로 맺히는 방향이 제2특성축(b)의 방향이다.

따라서, 도 4에 도시된 바와 같이, 출사동(71)에서 상기 스크린(60)에 맺히는 이미지를 바라볼 때, 복수의 이미지 프로젝터들의 배열 방향에 대해 경사각 φ 만큼 기울어진 방향 즉, 제1특성축(a) 방향으로 장축이 배열된 타원 형상의 이미지들(I₂₁, I₂₂, I₂₃,...)이 시청존(viewing zone) 사이의 간격 P_D'를 유지한 상태로 이웃되게 배열된다. 여기서, 각 이미지의 중심 사이의 최소 간격은 지향성 스크린의 이미지 배율 K'와 피치 P_A'를 곱한 값(K'·P_A')으로 표현된다. 여기서, 이미지 배율 K'은 투사거리 L_p'에 대한 시청거리 L_v'의 비(K' = L_v'/L_p')이다.

상기한 바와 같은 제1 및 제2특성축(a)(b) 방향을 가지기 위하여 상기 지향성 스크린(60)은 도 3, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같은 구성을 가진다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 제1실시예에 따른 상기 지향성 스크린(60)은 프레넬 렌즈(Fresnel lens)(61)와, 이 프레넬 렌즈(61)에 이웃되게 배치된 렌티큘라(Lenticular) 시트(65)를 포함한다.

상기 프레넬 렌즈(61)는 상기 프로젝터 어레이(50)에서 투사된 이미지를 집속시키는 렌즈이다. 이 프레넬 렌즈(61)는 평편형 집속렌즈로서, 이를 채용함으로써 통상적인 볼록렌즈를 채용한 경우에 비하여 부피와 무게를 줄일 수 있다. 도면에서는 1매의 프레넬 렌즈(61)를 예로 들어 나타내었으나, 이에 한정되는 것은 아 니며 여러 매의 조합으로 구성되는 것도 가능하다.

상기 렌티큘라 시트(65)는 상기 프레넬 렌즈(61)에서 집속된 이미지를 상기 제1특성축(a) 방향으로 확산시킨다. 이를 위하여, 상기 렌즈큘라 시트(65)는 길이 방향이 제2특성축(b) 방향으로 되고, 제1특성축(a) 방향으로 이웃되게 배열된 복수의 실린더렌즈(65a)의 조합으로 이루어진다. 상기 실린더렌즈(65a) 각각은 입사된 이미지를 상기 제2특성축(b) 방향으로는 직진 투과시키고, 상기 제1특성축(a) 방향으로는 집속 발산시킴으로써 이미지를 도 4에 도시된 바와 같은 형상으로 바꾸어준다.

도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 지향성 스크린(60)은 입사된 이미지를 제1특성축(a) 방향으로 확산시키는 홀로그래픽 확산자(165)를 포함한다.

도면에서는 제공되는 복수의 이미지 중 어느 한 이미지(167)를 나타낸 것으로, 이 이미지(167)는 상기 홀로그래픽 확산자(165)를 투과하면서 제1특성축(a) 방향으로 발산각 θ 만큼 확산시키고, 제2특성축(b) 방향으로는 이미지의 단면 형상의 변화가 거의 없는 상태로 진행되도록 함으로써, 출사동 상에서의 단면 형상이 타원 형상이 되도록 한다. 여기서, 상기 제1특성축(a) 방향은 상기 프로젝터 어레이(도 3의 50)의 배열 방향(Y)에 대해 경사각 φ만큼 경사진 방향을 가진다.

상기 홀로그램 확산자(165)는 제1특성축(a)이 경사각 φ만큼 경사지도록 하기 위하여, 도 6b 및 도 6c에 도시된 바와 같은 배치를 가질 수 있다.

도 6b는 확산자(165)를 구성하는 시트 확산물질을 절단하여 확산자(165)를 형성함에 있어서, 확산자(165)의 가로방향을 X축 방향과 평행하게 배치시 확산방향(α)이 제1특성축(a) 방향이 되도록 커팅한 경우를 나타낸 것이다. 도 6c는 확산자(165)의 확산방향(β)이 확산자(165)의 세로방향(Y축과 평행한 방향)이 되도록 커팅한 경우를 나타낸 것이다. 이 경우, 확산자(165)의 광학적 배치시 확산자(165)를 경사각 φ 만큼 경사지게 배치함으로써, 확산방향(β)이 제1특성축(a) 방향이 되도록 일치시킬 수 있다.

여기서, 상기 홀로그래픽 확산자(165)는 Physical Optical Corp.에서 제조된 LSD(light shaping diffuser) 등으로 구성될 수 있는 것으로, 그 구성 자체는 널리 알려져 있으므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 제3실시예에 따른 지향성 스크린(60)은 제1 및 제2렌티큘라 시트(261)(265)와, 이들 사이에 배치된 확산자(263)를 포함한다. 여기서, 도 7b는 제1특성축 방향으로 절단한 부분 단면도이고, 도 7c는 제2특성축 방향으로 절단한 부분 단면도이다.

상기 제1렌티큘라 시트(261)는 제2특성축(b) 방향으로 이웃되게 배열된 복수의 실린더렌즈(261a)의 조합으로 이루어진 것으로, 도 7b 및 도 7c 각각에 도시된 바와 같이 입사된 이미지를 제1특성축(a) 방향으로 직진 투과시키고, 제2특성축(b) 방향으로 집속시킨다.

상기 확산자(263)는 상기 제1렌티큘라 시트(261)를 구성하는 실린더렌즈(261a) 각각의 초점위치가 이루는 면 상에 배치된다. 이 확산자(263)는 입사된 이미지를 확산시킨다. 따라서, 이 확산자(263)에 입사된 이미지 중 제1특성축(a) 방 향으로는 평행하게 입사되므로 확산에 의하여, 제1특성축(a) 방향으로 확대된다. 반면, 제2특성축(b) 방향으로 집속된 상태로 입사되고 확산자(263) 위치에 맺히게 되므로, 상기 확산자(263)에 의하여 확산되지 않는다.

상기 제2렌티큘라 시트(265)는 상기 확산자(263)와 마주하게 배치되는 것으로, 제2특성축(b) 방향으로 이웃되게 배열된 복수의 실린더렌즈(265a)의 조합으로 이루어진 것으로, 도 7b 및 도 7c 각각에 도시된 바와 같이 입사된 이미지를 제1특성축(a) 방향으로 직진 투과시키고, 제2특성축(b) 방향으로 집속시킨다. 따라서, 상기 제1렌티큘라 시트(261), 확산자(263) 및 제2렌티큘라 시트(265)를 차례로 투과한 이미지는 제1특성축(a) 방향으로 확대되고, 상기 제2특성축(b) 방향으로는 축소되어 도 4에 도시된 바와 같은 형상의 이미지를 형성한다.

도 8을 참조하면, 제4실시예에 따른 지향성 스크린(60)은 프로젝터 어레이(도 3의 50)에서 투사된 이미지를 집속시키는 적어도 1매의 프레넬 렌즈(361)와, 제1 및 제2렌티큘라 시트(363)(365)를 포함한다.

상기 제1렌티큘라 시트(363)는 상기 프레넬 렌즈(361)에 이웃되게 배치되는 것으로, 입사된 이미지를 제1특성축(a) 방향으로는 직진 투과시키고, 제2특성축(b) 방향으로는 집속시킨다. 이를 위하여, 상기 제1렌티큘라 시트(363)는 상기 제2특성축(b) 방향으로 이웃되게 배열된 실린더렌즈(363a)의 조합으로 이루어진다.

상기 제2렌티큘라 시트(365)는 상기 제2렌티큘라 시트(363)에 이웃되게 배치되는 것으로, 상기 제1렌티큘라 시트(363)를 투과하여 입사된 이미지를 제2특성축(b) 방향으로 직진 투과시키고, 제1특성축(a) 방향으로 집속 발산시킨다. 이를 위 하여, 상기 제2렌티큘라 시트(365)는 상기 제1특성축(a) 방향으로 이웃되게 배열된 실린더렌즈(365a)의 조합으로 이루어진다.

상기한 바와 같이 스크린(60)을 구성함으로써, 입사된 이미지가 제1특성축(a) 방향으로는 집속 발산되고, 제2특성축(b) 방향으로는 집속되어, 상기 지향성 스크린(60)은 제1특성축을 따라 바꾸어주는 이미지가 상기 제2특성축을 따라 바꾸어주는 이미지보다 더 넓도록 바꾸어줄 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 상기 제2렌티큘라 시트(365)를 투과한 이미지를 집속시키는 제2플레넬렌즈(367)를 더 포함할 수 있다.

이하, 도 3 및 도 4를 참조하면서, 본 발명에 따른 입체 투사장치의 동작을 설명하기로 한다.

우선, 시청거리 L_V'은 가우스 렌즈 공식에 따라 수학식 1로 표현될 수 있다.

여기서, F는 지향성 스크린(60)을 구성하는 프레넬 렌즈(61)의 초점거리를 나타낸 것이고, L_P'은 투사거리를 나타낸다.

그리고, 프로젝터 어레이(50)를 구성하는 이미지 프로젝터(P₂₁, P₂₂,..., P_2N)의 배열방향에 대하여 지향성 스크린(60)의 제1특성축(a)을 각 φ 만큼 경사지게 배치시킴으로써, 출사동의 이미지를 제1특성축(a) 방향으로 확장시킬 수 있다. 따라서, 이미지 프로젝터(P₂₁, P₂₂,..., P_2N)가 수직 방향으로 배열되어 있음에도 불구하고, 시청존에서 이미지를 시청할 때 수평 방향으로 분포된 모든 출사동을 시청할 수 있다.

이를 위하여, 상기 제1특성축(a) 방향으로의 발산각 Θ는 제1특성축(a)의 경사각 φ와, 시청거리 L_V', 프로젝터 어레이의 갯수 N 등과의 관계에서 수학식 2와 같이 표현된 부등식 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

예를 들어, K' = 2, P_A' = 200 mm, N = 4, L_V' = 3600, φ = 9.23 Deg.로 설정하는 경우, 제1특성축(a) 방향으로의 발산각 θ는 18.7 Deg. 이상으로 설정한 경우, 시청존에서 수평방향으로의 전체 출사동을 시청할 수 있다.

또한, 프로젝터 어레이(50)를 구성하는 이미지 프로젝터(P₂₁, P₂₂,..., P_2N)의 배열방향에 대한 상기 제1특성축(a)의 경사각 φ는 수학식 3을 만족한다.

여기서, P_D'는 시청존(viewing zone) 사이의 간격이다. 그리고, K'는 지향성 스크린의 이미지 배율을 나타낸 것으로, 투사거리 L_p'에 대한 시청거리 L_v'의 비(K' = L_v'/L_p')이다.

따라서, 경사각 φ는 P_D', K', P_A'을 어떻게 선택하느냐에 따라서, 다양화할 수 있다. 예를 들어, K' = 2, P_A' = 50 mm인 경우, φ값이 1.72 Deg.가 되도록 하면 P_D' 값이 3mm가 되도록 할 수 있다. 또한, K' = 2, P_A' = 100 mm인 경우 φ값이 2.86 Deg.가 되도록 하면 P_D' 값이 10mm가 되도록 할 수 있으며, K' = 2, P_A' = 200 mm인 경우 φ 값이 9.23 Deg.가 되도록 하면 P_D' 값이 65mm가 되도록 할 수 있다.

여기서, 상기 경사각 φ는 특정 값으로 고정될 수도 있고, 상기 P_D' 값의 설정을 바꾸어 줄 수 있도록, 상기 스크린(60)의 회전에 의하여 가변 제어되는 것도 가능하다.

상기한 바와 같이 구성된 입체 투사장치는 복수의 이미지 프로젝터들을 수직방향 배치하고, 확산방향을 변환할 수 있도록 스크린 배치 및 구조를 변경함으로써, 이미지 프로젝터들 사이의 간격을 줄이지 않은 상태에서도 시청존 사이의 간격을 최소화 할 수 있다. 또한, 복수의 이미지 프로젝터들의 재배치없이도 시청존 사이의 간격을 조절하여 영상 바뀜이 부드럽게 이루어질 수 있도록 한다. 또한, 상기 스크린을 가변적으로 회전 제어함으로써, 시청존 사이 간격을 조절할 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

Claims

시청자의 좌안과 우안의 중심을 잇는 선분에 대해 수직 또는 수직에 가까운 선형을 따라 배열된 복수의 이미지 프로젝터를 구비한 프로젝터 어레이와;

상기 프로젝터 어레이의 배열 방향에 대해 경사진 방향의 제1특성축과, 이 제1특성축에 직교하는 제2특성축을 가지며, 상기 프로젝터 어레이에서 투사된 복수의 이미지 각각을 상기 제2특성축을 따라 바꾸어주는 이미지보다 상기 제1특성축을 따라 바꾸어주는 이미지가 더 넓도록 바꾸어주는 지향성 스크린;을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 투사장치.
제1항에 있어서,

상기 이미지 프로젝터들은 그 각각의 출사동 사이 간격이 피치 P_A'만큼 이격되게 배열되고,

상기 이미지 프로젝터의 배열방향에 대한 상기 제1특성축의 경사각 φ는 하기의 수학식을 만족하는 것을 특징으로 하는 입체 투사장치.

<수학식>

여기서, P_D'는 시청존 사이의 간격이고, K'는 지향성 스크린의 이미지 배율이다.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지향성 스크린은,

상기 프로젝터 어레이에서 투사된 이미지를 집속시키는 적어도 1매의 프레넬 렌즈와;

상기 프레넬 렌즈에 이웃되게 배치되는 것으로, 입사된 이미지를 상기 제1특성축 방향으로 확산시키는 렌티큘라 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 투사장치.
제3항에 있어서,

상기 렌티큘라 시트는,

상기 제2특성축 방향으로는 직진 투과시키고 상기 제1특성축 방향으로는 집속 발산시키는 것으로, 상기 제1특성축 방향으로 이웃되게 배열된 실린더렌즈의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 투사장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지향성 스크린은,

상기 프로젝터 어레이에 이웃되게 배치되는 것으로, 입사된 이미지를 상기 제1특성축 방향으로 확산시키는 홀로그래픽 확산자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 투사장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지향성 스크린은,

입사된 이미지를 상기 제1특성축 방향으로는 직진 투과시키고, 상기 제2특성축 방향으로는 집속시키는 제1렌티큘라 시트와;

상기 제1렌티큘라 시트의 초점 위치에 배치되는 것으로, 입사된 이미지가 상기 제1특성축 방향으로 확대되도록 입사된 이미지를 확산시키는 확산자와;

상기 확산자와 마주하게 배치되는 것으로, 입사된 이미지를 상기 제2특성축 방향으로 집속시키는 제2렌티큘라 시트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 투사장치.
제6항에 있어서,

상기 제1 및 제2렌티큘라 시트 각각은

상기 제2특성축 방향으로는 집속시키고, 상기 제1특성축 방향으로는 직진 투과시키는 것으로, 상기 제2특성축 방향으로 이웃되게 배열된 실린더렌즈의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 투사장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 지향성 스크린은,

상기 프로젝터 어레이에서 투사된 이미지를 집속시키는 적어도 1매의 프레넬 렌즈와;

상기 프레넬 렌즈에 이웃되게 배치되는 것으로, 입사된 이미지를 상기 제1특성축 방향으로는 직진 투과시키고, 상기 제2특성축 방향으로는 집속시키는 제1렌티큘라 시트와;

상기 제1렌티큘라 시트에 이웃되게 배치되는 것으로, 상기 제1렌티큘라 시트를 투과하여 입사된 이미지를 제2특성축 방향으로는 직진 투과시키고, 상기 제1특성축 방향으로 집속 발산시키는 제2렌티큘라 시트;를 포함하여,

입사된 이미지를 상기 제2특성축을 따라 바꾸어주는 이미지보다 상기 제1특성축을 따라 바꾸어주는 이미지가 더 넓도록 바꾸어주는 것을 특징으로 하는 입체 투사장치.
제8항에 있어서,

상기 제1렌티큘라 시트는 상기 제2특성축 방향으로 이웃되게 배열된 실린더렌즈의 조합으로 이루어지고,

상기 제2렌티큘라 시트는 상기 제1특성축 방향으로 이웃되게 배열된 실린더 렌즈의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 입체 투사장치.