KR101092576B1 - 입체적으로 시청될 수 있는 화상을 생성하기 위한 액정 디스플레이 프로젝션 시스템, 광 엔진 장치와 방법 - Google Patents

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브렌트 윌리엄 호프만
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톰슨 라이센싱
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Abstract

본 발명은, 입체적으로 시청될 수 있는 화상을 위한 액정 디스플레이 프로젝션 시스템으로서, 반복적인 세 컬러의 광 시퀀스 공급원(13)과; 서로 다른 시야각으로부터의 동일한 화상을 나타내는 각 구동 신호에 응답하는 제 1 및 제 2 이미저(20, 22)와; 상기 반복적인 세 컬러의 광 시퀀스를 P 편광된 세 컬러의 광 시퀀스와 S 편광된 세 컬러의 광 시퀀스로 분리하기 위한 적어도 하나의 제 1 편광 빔 분할기(14)로서, 상기 S 편광된 세 컬러의 광 시퀀스는 상기 제 1 이미저를 조명하며, 상기 P 편광된 세 컬러의 광 시퀀스는 상기 제 2 이미저를 조명하는, 적어도 하나의 제 1 편광 빔 분할기(14)와; 상기 제 1 이미저로 보내진 P 편광된 광을 제거하기 위한 제 1 필터(26)와; 상기 제 2 이미저로부터 반사된 P 편광된 광을 제거하기 위한 제 2 필터(24)를 포함하며, 상기 제 1 이미저로부터 반사된 상기 광과 상기 제 2 필터에 의해 필터링된 상기 광은 각 P 및 S 편광 렌즈(70, 80)를 통해 시청할 때 입체 영상을 형성하는 액정 디스플레이 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

Description

입체적으로 시청될 수 있는 화상을 생성하기 위한 액정 디스플레이 프로젝션 시스템, 광 엔진 장치와 방법{LIQUID CRYSTAL DISPLAY PROJECTION SYSTEM, LIGHT ENGINE ARRANGEMENT AND METHOD FOR GENERATING PICTURES THAT CAN BE VIEWED STEREOSCOPICALLY}
본 발명은 프로젝션 시스템용 광 엔진 분야에 관한 것이며, 좀더 상세하게는 입체 시청을 가능케 하는 광 엔진 구조에 관한 것이다.
프로젝션 시스템 내의 기존 기술은 비효율적이어서 광을 유용한 형태로 변환하기 위해 주요한 광학 시스템을 필요로 한다. 아크 램프 및 기타 유사한 광원은 본래 광대역 출력을 가지며, 그러므로 투사에 사용되는 적색, 녹색 및 청색 광뿐만 아니라 적외선, 자외선, 및 비-원색 가시 광을 생성한다. 이러한 광을 처리하는데 사용되는 컬러 필터의 비효율성으로 인해 컬러의 대역이 더 넓어지며, 그러므로 컬러 공간이 더 작아진다. 아크 램프와 같은 광원은 또한 랜덤하게 "혼합된" 편광을 생성하며, 그러므로 편광 분리를 다루는 추가적인 광학 시스템 구성요소를 필요로 한다. "etendue"를 더 개선하기 위해, 적분기와 콜리메이터(collimator)로 된 복잡한 시스템이 (아크 램프와 같은) 광원으로부터의 집속된 빔을 균일한 직사각형 조명광(illumination)으로 변환해야 한다. etendue는 일반적으로 방사속 밀도(radiant flux density)와 방사 또는 수신 표면 면적의 곱으로 알려져 있다. 이것은 전체 에너지 밸런스를 제어하기 위해 방출된(반사된 또는 투과된) 에너지의 절대값을 결정하는데 사용된다. 게다가, 램프로부터 방출된 광이 본래 백색이므로, 전용 다이크로익 필터(dedicated dichroic filter)가 프로젝션 시스템에 필요한 적색, 녹색 및 청색 광을 생성하는데 필요할 것이다. 전술한 문제점들을 극복하는데 필요한 모든 하드웨어의 결과로, 큰 대용량 광학 시스템이 전형적인 광 엔진을 통한 충분한 광 처리량을 얻기 위해 필요할 것이다. 광 엔진을 통해 광 처리량을 증가시키는 모든 기존의 구조로도, 최적의 시스템은 40 내지 60% 사이의 처리량을 얻는다. 많은 기존의 시스템은 각 컬러에 대해 단일 LCOS 패널을 사용하며, PBS 어레이 및 기타 고가의 또는 비효율적인 구조와 같은 편광 복구 시스템을 사용한 적절한 편광을 통해 조명광을 최대가 되게 한다. 따라서, 최소 비용을 추가하면서, 광에 대한 시스템 처리량을 실질적으로 증가시키는 광 엔진이 필요하게 되었다.
다른 시스템은 각 컬러에 대하여 하나보다 많은 이미저(imager) 또는 패널을 사용하며, 적어도 네 개의 이미저를 필요로 한다. 이미저 중 세 개는 제 4 이미저와 정렬되어야 한다. 세 개의 이미저 각각은 6도의 움직임에 대해 정렬되어야 한다. 이것은, 픽셀 크기가 대략 단지 10미크론이며, 각 이미저의 픽셀 각자가 선명한 화상을 가능케 하도록 완벽하게 정렬되어야 하기 때문일 뿐만 아니라 각 이미저가 광 엔진이 가열됨에 따라 열적 응력 및 움직임(thermal stress and movement)을 받게 되기 때문에 특히 어렵다. 따라서, 시스템의 처리량을 실질적으로 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 제조, 정렬 및 동작하기에 훨씬 덜 복잡하고 훨씬 덜 고가인 광 엔진이 추가로 필요하게 되었다.
또한, 기존의 입체 디스플레이는 전형적으로 입체 영상을 시청하기 위한 특수 안경을 필요로 함을 주목해야 한다. 단색 화상의 왼쪽 및 오른쪽 눈 영상을 분 리하기 위해 적색 및 녹색을 사용하는 기술을 포함한 몇 가지 기술이 있어왔다. 만약 적색/녹색 뷰어를 가진다면 이것은 효과가 있다. 또 다른 기술로 영상과 동기적으로 스위칭하는 LCD 셔터를 병합하고 있는 안경을 통한 프레임 순차적인 왼쪽 및 오른쪽 눈 영상이 있다. 안경은 능동형이며 따라서 전력 및 제어 회로를 필요로 하며, 디스플레이로부터의 타이밍 신호를 필요로 한다. 또 다른 기술은 왼쪽 및 오른쪽 눈 영상을 분리하기 위한 편광을 수반한다. 이것은 영화에서 사용되는 기술이다. 전자 디스플레이에 이 기술을 사용하는 것은 덜 보급되어 있지만, 디스플레이 및 프레임 순차 영상에 앞서 전자적으로 스위칭 가능한 편광기를 사용하여 구현될 수 있다. 이러한 구현은 필터가 프레임 순차 CRT 디스플레이에서 컬러를 얻기 위해 사용되는 LCD에 필적할 수 있다. 상기 후자인 두 접근법은 프레임 순차적인 왼쪽 및 오른쪽 영상을 필요로 한다. 영상이 다른 쪽 눈으로 스위칭될 때 한쪽 눈으로부터의 어떠한 잔류 영상도 디스플레이 상에 남아 있지 않는 것이 필수적이다. 따라서, 본 기술을 통해서, 이들 접근법은 단지 고속 CRT 디스플레이로 구현될 수 있다. 그에 따라, 특수한 렌즈를 필요로 하지 않는 편광을 사용하여 입체 영상을 시청하는 방법이 추가로 필요하게 되었다.
본 발명의 제 1 양상에 따라, 입체 영상을 액정 디스플레이 프로젝션 시스템을 사용하여 생성하기 위한 디바이스는 적어도 제 1 이미저 및 제 2 이미저와, P 편광된 광을 S 편광된 광으로부터 실질적으로 분리하고, 이 P 편광된 광을 제 1 이미저에 보내고, S 편광된 광을 제 2 이미저에 보내기 위한 적어도 하나의 제 1 편 광 빔 분할기를 포함한다. 이 시스템은 제 1 이미저로부터 반사된 임의의 P 편광된 광의 상당한 부분을 필터링하기 위한 제 1 필터와, 상기 적어도 하나의 제 1 편광 빔 분할기에 의해 분리된, S 편광된 광 내의 임의의 P 편광된 광의 상당한 부분을 필터링하기 위한 제 2 필터를 더 포함한다.
본 발명의 제 2 양상에서, 입체 영상을 생성하기 위한 광 엔진 장치는 적어도 제 1 이미저와 제 2 이미저 및, P 편광된 광을 S 편광된 광으로부터 실질적으로 분리하고, P 편광된 광을 제 1 이미저에 보내고 S 편광된 광을 제 2 이미저에 보내기 위한 수단을 포함한다. 광 엔진 장치는 제 1 이미저로부터 반사된 임의의 P 편광된 광의 상당한 부분을 필터링하기 위한 제 1 필터와 실질적으로 분리하는 수단에 의해 분리된, S 편광된 광 내의 임의의 P 편광된 광의 상당한 부분을 필터링하기 위한 제 2 필터를 더 포함한다.
본 발명의 제 3 양상에서, 입체 영상을 편광을 사용하여 시청하는 방법은 제 1 이미저를 S 편광을 위해 변조된 제 1 영상 신호로 구동하는 단계와 제 2 이미저를 P 편광을 위해 변조된 제 2 영상 신호로 구동하는 단계를 포함하며, 여기서 결합된 제 1 영상 신호 및 제 2 영상 신호는 프로젝션 렌즈에 의한 투사용 입체 시청을 제공한다. 이 방법은 비 편광된 광을 시스템 내로 주입하는 단계와 주입된 비 편광된 광으로부터 P 편광된 광을 S 편광된 광으로부터 분리하는 단계를 더 포함한다. 추가로, 이 방법은 P 편광된 광을 제 1 이미저에 보내는 단계와, 제 1 이미저로부터 반사된 S 편광된 광을 표류(stray) P 편광된 광에 대한 반사된 S 편광된 광을 필터링한 후 프로젝션 렌즈 쪽으로 보내는 단계와, S 편광된 광을 표류 P 편광 된 광에 대한 이 S 편광된 광을 필터링 한 이후 제 2 이미저 쪽으로 보내는 단계와, 제 2 이미저로부터 반사된, 반사된 P 편광된 광을 프로젝션 렌즈 쪽으로 보내는 단계를 더 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 광 엔진 구조의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 와이어 그리드 편광기(Wire Grid Polarizer)를 사용하는 광 엔진 구조의 또 다른 블록도.
도 3은 광 엔진의 밝기를 증가시키며, 선택적으로는 본 발명에 따라 영상을 입체적으로 시청할 수 있는 방법을 예시한 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 제 1 이미저를 통해 오른쪽 눈 영상에 대응하는 정보를 디스플레이하는 도 1의 광 엔진 구조의 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 제 2 이미저를 통해 왼쪽 눈 영상에 대응하는 정보를 디스플레이하는 도 1의 광 엔진 구조의 블록도.
도 1을 참조하면, 입체 영상을 광 엔진을 통한 편광을 사용하여 생성하기 위한 신규한 구조(10)가 도시되어 있다. 개시된 구조는 광 밝기 측면에서 시스템 처리량을 상당히 더 증가시킨다. 기존의 시스템이 처리량을 단일 패널 또는 이미저를 사용하여 증가시키고자 시도하는 반면, 본 발명은 적어도 하나의 제 2 패널 또는 이미저를 사용한다. 제 2 패널을 시스템에 추가하고, DMD(Digital Micromirror Device)-유형 시스템에 사용되는 바와 같이 컬러 휠(color wheel)을 사용하면 총 광도(luminous flux)를 효과적으로 두 배가 되게 한다. 비편광된 광이 시스템에 주입된다. P 편광된 광은 S 편광된 광으로부터 제 1 PBS에서 분리되며, 여기서 P 편광된 광은 하나의 이미저로 진행하며, S 편광된 광은 또 다른 이미저로 진행한다. 그러므로, 하나의 이미저 또는 패널을 추가함으로써 동작하는 편광 복구가 존재한다. 비용 측면의 단점은 추가적인 패널이 필요하다는 점이며, 두 개의 별도의 이미저의 적절한 정렬을 달성하는 방법이 필요하다는 점이다. 추가적인 이미저의 비용은 전체적인 비용 절약에 의해 충분히 상쇄된다. 두 개의 패널은 시스템 처리량을 향상시키기 위해, 예컨대 광 출력을 두 배가 되게 하기 위해 동일한 신호로 구동될 수 있다. 대안적으로, 두 개의 이미저는 전술한 입체 효과를 얻기 위해 두 개의 서로 다른 신호에 의해 구동될 수 있다.
이러한 시스템은, 본 발명이 단지 두 개의 이미저로 구현될 수 있고, 네 개 이상의 이미저를 갖는 시스템과 거의 같은 큰 광 처리량을 제공할 수 있기 때문에 복잡도 및 비용을 줄이는 장점을 달성한다.
액정 디스플레이 프로젝션 시스템, 구조 또는 시스템(10)은 적어도 제 1 이미저(22)와 제 2 이미저(20)를 포함한다. 바람직하게, 이들 이미저는 액정온실리콘(LCOS) 디스플레이 디바이스이다. 시스템(10)은 P 편광된 광을 S 편광된 광으로부터 실질적으로 분리하고, 이 P 편광된 광을 제 1 이미저(22)에 보내며, S 편광된 광을 제 2 이미저(20)에 보내기 위한 적어도 하나의 제 1 편광 빔 분할기(14)를 더 포함할 수 있다. 추가로, 시스템은 제 1 이미저(22)로부터 반사된 임의의 P 편광된 광의 상당한 부분을 필터링하기 위한 제 1 필터(26)와, 적어도 하 나의 제 1 편광 빔 분할기(14)에 의해 분할된, S 편광된 광 내의 임의의 P 편광된 광의 상당한 부분을 필터링하기 위한 제 2 필터(24)를 포함한다. 바람직하게, 시스템은 제 1 PBS(14)와, 제 1 PBS로부터 분할된 S 편광된 광을 제 2 이미저 쪽으로 보내기 위한 제 2 PBS(18)와, 제 1 이미저로부터 반사된 S 편광된 광을 제 4 PBS(30) 쪽으로 보내기 위한 제 3 PBS(16)를 포함하며, 여기서 제 4 PBS(30)는 제 1 이미저로부터 반사된 S 편광된 광과 제 2 이미저로부터 반사된 P 편광된 광을 프로젝션 렌즈(28) 쪽으로 보내는 네 개의 PBS를 포함한다. 이러한 시스템에서, 액정 디스플레이 프로젝션 시스템(10)은 더 바람직하게는 제 3 PBS(16)와 제 1 이미저(22) 사이의 제 1 1/4 파장판(23)과, 제 2 PBS(18)와 제 2 이미저(20) 사이의 제 2 1/4 파장판(21)을 포함한다. 1/4 파장판의 사용은 아래에서 더 논의될 바와 같이 와이어 그리드 편광기를 사용하는 시스템에서는 제거될 수 있음을 이해해야 한다. 시스템은 아크 램프와 같은 비편광된 광원(12)과, 적어도 제 1 PBS와 비편광된 광원 사이에 배치된 회전 가능한 컬러 휠(13)을 더 포함한다. 램프와 컬러 휠은 예컨대 적색, 녹색, 청색, 적색, 녹색, 청색 등과 같은 반복적인 컬러 광 시퀀스를 공급하기 위한 수단이다. 회전 휠 및 이미저에 공급된 대응하는 구동 신호는 종래기술에서 알려져 있는 바와 같이 동기화된다.
본 발명의 시스템의 한가지 기본 장점은, 비록 etendue가 편광 분할에 의해 증가될지라도, 제 2 이미저가 시스템의 etendue를 증가시키며 이것을 신호(S1 및 S2)가 동일한 구동 신호일 때 조명광의 etendue와 매칭시키기 때문에 최종적으로 밝기 손실을 가져오지 않는다는 점이다. 대안적으로, 신호(S1 및 S2)는 편광 기반 입체 영상 체험(stereo vision experience)을 발생시키기 위해 서로 다를 수 있다. 입체 실시예에서, 사용자는 단지 편광 안경을 필요로 하고 LCD 셔터는 필요로 하지 않는다. 이러한 이중 패널 시스템은 제 2 패널에 대한 추가적인 기계적 복잡도 및 정렬과 패널에 대한 대응하는 구동기를 필요로 한다.
도 1을 다시 참조하면, 제 1 필터(26)와 제 2 필터(24)는 렌즈 바로 앞에 출력에서 분석기나 입력에서 클린업(clean up) 편광기가 없을 수 있기 때문에 종래기술의 상당한 문제였던 영상 콘트래스트를 유리하게 그리고 실질적으로 증가시킨다. 제 1 및 제 2 필터는 각 채널에서 클린업 편광기 역할을 한다. 이들 클린업 편광기의 역할은 유리 PBS 대신에 와이어 그리드 PBS에 관해 아래에서 논의되는 대안적인 실시예에서 수치 예를 통해서 더 논의된다. 추가적인 필터가 사용될 수 있다는 점이 본 발명의 고려사항 내에 있음을 이해해야 한다. 예컨대, PBS(14)와 PBS(16)의 경계면 사이 및 PBS(18)와 PBS(30)의 경계면 사이에서 추가된 필터(미도시)는 또한 콘트래스트를 훨씬 더 개선할 수 있고, 더 원치 않는 편광으로부터 조명광을 클린업할 수 있다. 이들 필터는 염료 유형(dye type) 또는 와이어 그리드 편광기일 수 있다. 또한 이미저로부터 반사된 광에 설정된 필터 또는 편광기는 이미저로부터의 잔류 편광을 클린업하는데 사용되는 분석기로 동작함을 주목해야 한다{필터(26) 또는 PBS(18)와 PBS(30) 사이에 위치한 필터(미도시)를 참조하기 바람}. 이미저는 불완전하며, 선형 광 대신에 타원 편광된 광을 다시 반사할 수 있으므로, 여기서 기술된 추가적인 필터는 광의 영상 경로에 있는 PBS가 잔류 편광을 충분히 제거하지 않을 때 적절할 것이다.
도 2를 참조하면, 광 엔진 장치 또는 시스템(50)은 Moxtek 사가 제조한 와이어 그리드 편광기(WGP)로 제조될 수 있다. WGP는 일련의 조밀하게 이격된 알루미늄 바를 유리 기판 상에 형성함으로써 구성된다. 다시 말해, WGP는 특별한 PBS를 위해 만들어진 유리 기판 상에 얇은 알루미늄 와이어 층으로 구성된다. PBS에서처럼, 이 그리드는 직교 편광 상태의 광을 투과시키면서 한 편광 상태의 광을 반사한다. WGP의 웅퉁불퉁한 구조(rugged construction)와 연계한 이러한 반사 속성으로 인해 프로젝션 시스템에서 새롭게 많이 이용될 수 있다. WGP는 유리 PBS보다 덜 고가이다. 도시된 WGP는 박판 형태로 구성되거나 다른 구성요소 사이에 삽입될 수 있다. 와이어 그리드 PBS에 대해, P-편광된 광의 전형적인 투과도는 85%여서(청색 채널, 45°의 입사각), P-편광된 광의 15%가 PBS로부터 반사된다. 시스템(50)은 와이어 그리드 편광기(52)와 제 1 이미저(56)를 조명광을 위한 직접 경로에서 포함하며, 여기서 화살표(51)는 시스템(50) 내부의 입력으로서 제공된 비편광된 광을 나타낸다. 제 2 이미저(58)는 조명광을 전반사 경로 상에서 수신한다. 직접 경로에 대해, 입력 조명광으로부터의 P 편광된 광중 0.852=0.7225가 제 1 이미저(56)에 도달한다. 흑색 상태(black state)에서, 제 1 이미저는 이상적으로 모든 상기 광을 반사하며, 출력 상에서, 이 광은 시스템으로부터 빠져나가기 이전에 WGP(52) 상에 두 번 반사된다. 그러므로, 흑색 상태의 광 처리량은 0.852 X 0.152이다. 백색 상태에 대해, 제 1 이미저(56)는 편광을 S로 회전시키며, 이때 S에 대한 전형적인 반사 계수는 0.0033이므로, 백색 상태의 광 처리량은 0.852 X 0.99672이어서, 콘트래스트는 최종 적으로 0.99672/0.152=44:1이며, 여기서 콘트래스트는 백색 상태의 광 처리량을 흑색 상태의 광처리 량으로 나눔으로서 결정된다. 불행히도, 콘트래스트 비는 극도로 낮다. 유사한 계산은 다른 채널에 대해서도 정확히 동일한 결과를 제공한다. 이러한 낮은 콘트래스트에 기여하는 주요 성분은 점선 화살표로 표시된 두 와이어 그리드 PBS 상의 P 반사된 광이다.
본 발명은 클린업 편광기 즉 필터(54)를 추가하여 두 반사된 P 편광 상태를 두 채널에서 소거함으로써 콘트래스트를 향상시킨다. 염료 편광기는 그 표면 상에 조사되는 광이 이 편광기를 파괴시키지 않는 경우에 사용될 수 있지만, 바람직하게는 Proflux 브랜드 WGP와 같은 와이어 그리드 편광기가 사용된다. 바람직하게는, 높은 투과 WGP는 P 광의 0.10%만을 투과시키고, 두 채널에서 P 편광된 광을 제 1 반사시킨 이후 배치될 수 있도록 배향될 수 있다. 이 경우, 흑색 레벨은 0.852 X 0.152 X 0.001로 하강하며, 백색 상태는 0.852 X 0.99672 X 0.835로 하강하며, 여기서 0.835는 백색 상태 편광에 대한 높은 투과도의 와이어 그리드 편광기의 전형적인 투과도이다. 이 경우 콘트래스트는 35000:1이상이다. 그에 따라, 클린업 편광기 또는 필터(54)가 없다면, 콘트래스트 손실이 흑색 상태에서 P-편광된 광의 높은 잔류 반사로 인해 초래될 것이다. 클린업 편광기를 통해, 콘트래스트는 500 내지 1000의 인자만큼 증가될 수 있다. 도 2의 실시예에서 WGP를 사용하면 또한 종래의 유리 PBS가 사용되었던 도 1의 실시예에서 사용되었던 1/4 파장판을 사용할 필요성을 제거한다. WGP(52 및 54) 상에 와이어(53 및 55)를 갖는 그리드 각자는 도 2에 도시된 바와 같이 바람직하게 배향되어야 함을 또한 주목해야 한다.
도 3을 참조하면, 액정 디스플레이 프로젝션 시스템에서 밝기를 증가시키는 방법(100)을 예시한 흐름도가 도시되어 있다. 단계(102)에서, 비편광된 광이 시스템 내로 주입된다. 선택적으로, 단계(103)에서, 제 1 이미저와 제 2 이미저는 편광 기반 입체 영상을 생성하기 위해 서로 다른 신호로 구동될 수 있다. 또 다른 선택사항으로서, 단계(104)에서, 비편광된 광은 시스템 내로 주입되기 이전에 회전 컬러 휠을 거칠 수 있다. 그러면, P 편광된 광이 단계(105)에서 주입된 비편광된 광으로부터 S 편광된 광에서 분리된다. 단계(106)에서, P 편광된 광은 제 1 이미저로 보내지며, 제 1 이미저로부터 반사된, 반사된 S 편광된 광은 표류 P 편광된 광에 대해 반사된 S 편광된 광을 필터링한 후 프로젝션 렌즈 쪽으로 보내진다. 도 2에 이전에 도시된 바와 같이, 점선 화살표는 표류 P 편광된 광을 예시한다. 단계(108)에서, S 편광된 광은 표류 P 편광된 광에 대한 S 편광된 광을 필터링하고, 제 2 이미저로부터 반사된 반사 P 편광된 광을 프로젝션 렌즈 쪽으로 보낸 후 제 2 이미저 쪽으로 보내진다. 이 시점에서, 제 1 및 제 2 이미저로부터 반사된 광은 단계(110)에서 결합될 수 있다. 만약 영상이 적절하게 변조되었다면, 제 1 및 제 2 영상은 편광을 사용하여 입체 영상을 제공하도록 결합될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 제 1 이미저(22)는 시청자의 오른쪽 눈을 위한 제 1 영상에 대응하는 정보를 디스플레이 한다. 제 2 이미저(20)는 시청자의 왼쪽 눈을 위한 제 2 영상에 대응하는 정보를 디스플레이 한다. 이 장치로 인해 결국 S 편광된 광은 오른쪽 눈으로 보내지고 P 편광된 광은 왼쪽 눈으로 보내진다. 시청자의 오른쪽 눈으로 진행할 원치 않은 임의의 P 편광된 광이나 시청자의 왼쪽 눈으로 진행할 원치 않은 임의의 S 편광된 광을 필터링하기 위해, 시청자는 편광 안경을 쓸 것이다. 편광 안경은 단지 S 편광된 광이 오른쪽 눈에 도달하도록 배향된 편광기(70)와 단기 P 편광된 광이 왼쪽 눈에 도달하도록 배향된 또 다른 편광기(80)를 갖는다. 물론, 입체 영상은 필요시 대응하는 편광 및 영상을 반전시킴으로써 동등하게 생성되고 시청될 수 있다는 점이 본 발명의 고려사항 내에서 이해되어야 한다.
본 발명은 본 발명의 청구항의 범위 내에서 무수히 많은 다양한 다른 장치로 기술될 수 있고, 여기서 기술된 LCOS 마이크로디스플레이가 아닌 다른 이미저가 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 비록 본 발명은 여기서 개시한 실시예와 연계하여 기술되었지만, 전술한 실시예는 예시적인 용도이며, 본 발명의 범위를 청구항에 의해 한정된 것으로 제한하지 않음을 이해해야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 프로젝션 시스템용 광 엔진 분야, 좀더 상세하게는 입체 시청을 가능케 하는 광 엔진 구조에 이용된다.

Claims (19)

  1. 입체적으로 시청될 수 있는 화상을 위한 액정 디스플레이 프로젝션 시스템(10)으로서,
    반복적인 세 컬러의 광 시퀀스를 공급하기 위한 수단과;
    서로 다른 시야각으로부터의 동일한 화상을 나타내는 각 구동 신호에 응답하는 제 1 및 제 2 이미저(22, 20)와;
    상기 반복적인 세 컬러의 광 시퀀스를 P 편광된 세 컬러의 광 시퀀스와 S 편광된 세 컬러의 광 시퀀스로 분리하기 위한 편광 빔 분할기(PBSs)로서, 상기 P 편광된 세 컬러의 광 시퀀스는 상기 제 1 이미저를 조명하며, 상기 S 편광된 세 컬러의 광 시퀀스는 상기 제 2 이미저를 조명하는, 편광 빔 분할기(PBSs)와;
    상기 제 1 이미저로부터 보내진 P 편광된 광을 제거하기 위한 제 1 필터(26)와;
    상기 제 2 이미저쪽으로 반사된 P 편광된 광을 제거하기 위한 제 2 필터(24)와;
    프로젝션 렌즈를 포함하며,
    여기서, 상기 제 1 이미저로부터 반사된 상기 광과 상기 제 2 필터에 의해 필터링된 상기 광은 각 S 및 P 편광 렌즈를 통해 시청할 때 입체 영상을 형성하고,
    상기 편광 빔 분할기(PBSs)는 4개의 PBS(polarizing beam splitter)를 포함하며, 상기 4개의 PBS는 제 1 PBS(14)와, 상기 제 1 PBS로부터의 S 편광된 광을 제 2 이미저로 보내는 제 2 PBS(18)와, 상기 제 1 이미저로부터 반사된 S 편광된 광을 제 4 PBS(30)로 보내는 제 3 PBS(16)를 포함하고, 상기 제 4 PBS는 상기 제 1 이미저로부터 반사된 S 편광된 광과 상기 제 2 이미저로부터의 P 편광된 광을 프로젝션 렌즈로 보내는, 액정 디스플레이 프로젝션 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 이미저와 상기 제 2 이미저는 LCOS(Liquid Crystal On Silicon) 디스플레이 디바이스인, 액정 디스플레이 프로젝션 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 이미저만을 포함하는, 액정 디스플레이 프로젝션 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 제 3 PBS와 상기 제 1 이미저 사이에서 제 1 1/4 파장판(23)과, 상기 제 2 PBS와 상기 제 2 이미저 사이에서 제 2 1/4 파장판(21)을 더 포함하는, 액정 디스플레이 프로젝션 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 편광 빔 분할기(PBSs)는 와이어 그리드 편광기(52)를 포함하는, 액정 디스플레이 프로젝션 시스템.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 제 1 PBS와 비편광된 광원 사이에 배치된 컬러 휠(color wheel)(13)을 더 포함하는, 액정 디스플레이 프로젝션 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 디바이스의 시청자가 쓴 한 쌍의 편광 안경을 포함하며, 여기서 상기 편광 안경은 S 편광된 광만을 투과시키도록 배향된 오른쪽 렌즈 편광기(70)와, P 편광된 광만을 투과시키도록 배향된 왼쪽 렌즈 편광기(80)를 갖는, 액정 디스플레이 프로젝션 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 오른쪽 렌즈 편광기를 통과하는 S 편광된 광은 오른쪽 영상에 대응하고, 상기 왼쪽 렌즈 편광기를 통과하는 P 편광된 광은 왼쪽 영상에 대응하는, 액정 디스플레이 프로젝션 시스템.
  9. 입체적으로 시청될 수 있는 화상을 생성하기 위한 광 엔진 장치로서,
    서로 다른 시야각으로부터의 동일한 화상을 나타내는 각 구동 신호에 응답하는 단지 제 1 및 제 2 이미저(22, 20)와;
    P 편광된 광을 S 편광된 광으로부터 분리하고, 상기 P 편광된 광을 상기 제 1 이미저로 보내고 상기 S 편광된 광을 상기 제 2 이미저로 보내기 위한, 분리 수단과;
    상기 제 1 이미저로부터 보내진 P 편광된 광을 제거하기 위한 제 1 필터(26)와;
    상기 제 2 이미저쪽으로 반사된 P 편광된 광을 제거하기 위한 제 2 필터(24)를 포함하며,
    여기서, 상기 제 1 이미저로부터 반사된 상기 광과 상기 제 2 필터에 의해 필터링된 상기 광은 각 S 및 P 편광 렌즈를 통해 시청할 때 입체 영상을 형성하고,
    상기 분리 수단은 4개의 PBS를 포함하며, 상기 4개의 PBS는 제 1 PBS(14)와, 상기 제 1 PBS로부터의 S 편광된 광을 제 2 이미저로 보내는 제 2 PBS(18)와, 상기 제 1 이미저로부터 반사된 S 편광된 광을 제 4 PBS(30)로 보내는 제 3 PBS(16)를 포함하고, 상기 제 4 PBS는 상기 제 1 이미저로부터 반사된 S 편광된 광과 상기 제 2 이미저로부터의 P 편광된 광을 프로젝션 렌즈로 보내는, 광 엔진 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 비편광된 광원을 더 포함하는, 광 엔진 장치.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 분리 수단은 편광 빔 분할기(PBS)를 포함하는, 광 엔진 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 반복적인 세 컬러의 광 시퀀스를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는, 광 엔진 장치.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 분리 수단은 와이어 그리드 편광기(52)를 포함하는, 광 엔진 장치.
  14. 입체적으로 시청될 수 있는 화상을 생성하기 위한 방법으로서,
    시스템 내로 주입된 반복적인 세 컬러의 광 시퀀스를 P 편광된 세 컬러의 광 시퀀스와 S 편광된 세 컬러의 광 시퀀스로 분리하는 단계와;
    상기 S 편광된 세 컬러의 광 시퀀스와 상기 P 편광된 세 컬러의 광 시퀀스를 분리해서 그러나 동일한 구동 신호에 응답하여 반사적으로 변조하는 단계와;
    상기 변조 단계 이전에 상기 S 편광된 광으로부터 표류 P 편광된 광을 제거하는 단계와;
    상기 변조 단계 이후에 반사된 S 편광된 광으로부터 표류 P 편광된 광을 제거하는 단계와;
    프로젝션 렌즈(28)에 상기 반사적으로 변조되고 필터링된 광을 조명하는 단계를 포함하며,
    여기서, 분리된 상기 P 편광된 세 컬러의 광 시퀀스를 반사적으로 변조한 후의 광과 상기 변조 단계 이전에 상기 S 편광된 광으로부터 표류 P 편광된 광을 제거한 후의 광은 각각의 S 및 P 편광 렌즈를 통해 시청할 때 입체 영상을 형성하고,
    상기 분리 단계는 4개의 편광 빔 스플리터(PBS)를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 4개의 편광 빔 스플리터(PBS)는 제 1 PBS(14)와, 상기 제 1 PBS로부터의 S 편광된 광을 제 2 이미저로 보내는 제 2 PBS(18)와, 제 1 이미저로부터 반사된 S 편광된 광을 제 4 PBS(30)로 보내는 제 3 PBS(16)를 포함하고, 상기 제 4 PBS는 제 1 이미저로부터 반사된 S 편광된 광 및 제 2 이미저로부터의 P 편광된 광을 프로젝션 렌즈로 보내는, 화상 생성 방법.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 반복적인 컬러의 광 시퀀스를 생성하는 단계를 더 포함하는, 화상 생성 방법.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 변조 단계 동안에 단지 두 개의 편광된 광 빔을 반사적으로 변조하는 단계를 더 포함하는, 화상 생성 방법.
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  18. 삭제
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