KR101587426B1

KR101587426B1 - 영상투사장치

Info

Publication number: KR101587426B1
Application number: KR1020090066987A
Authority: KR
Inventors: 이윤미; 여상옥
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2016-01-21
Also published as: US8845105B2; US20110019153A1; KR20110009542A

Abstract

본 발명은 제1 편광으로 편광된 제1 영상을 형성하는 제1 광학계와, 상기 제1 편광과 편광방향이 다른 제2 편광으로 편광된 제2 영상을 형성하는 제2 광학계와, 제1 및 제2 입사부를 구비하고 상기 제1 및 제2 입사부로 상기 제1 및 제2 편광이 각각 입사되도록 배치되고 상기 입사된 제1 및 제2 편광이 동일한 광 경로로 진행되도록 상기 제1 및 제2 편광 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하도록 형성되는 편광분리소자, 및 상기 동일한 광 경로 상에 배치되어 상기 제1 및 제2 영상을 확대하는 투사렌즈를 포함하는 영상투사장치를 제공한다.

Description

영상투사장치{IMAGE PROJECTION DEVICE}

본 발명은 서로 다른 방향의 편광을 좌안 및 우안 영상으로 투사가능한 영상투사장치에 관한 것이다.

정보화시대가 급속히 발전함에 따라 대화면을 구현하는 디스플레이 시스템의 중요성이 강조되고 있다. 이러한 대화면을 구현하는 장치의 일 예로서 영상을 확대 투사하는 기능을 갖춘 영상투사장치가 있다. 영상투사장치는 광원에서 발생한 광을 이용하여 영상을 구현하고, 구현된 영상을 투사하는 장치를 말하며, 대표적인 예로 프로젝터, 프로젝션 텔레비전를 들 수 있다.

최근 영상투사장치는 자신의 개성을 표현하기 위한 인테리어용 전자기기로 여겨지면서, 다양한 디자인적 형태가 요구되고 있다. 또한, 보다 현실에 가까운 영상을 구현하기 위하여 영상투사장치에는 다양한 시도들이 적용되고 있다. 일 예로, 광원으로 엘이디를 사용한 초소형 프로젝터이나 광원으로 레이저를 사용한 고색감 프로젝터 등이 개발되고 있다.

상기 시도들에 더하여, 보다 현실에 가깝도록 영상투사장치를 이용하여 입체 영상을 구현하는 방안이 고려될 수 있다.

본 발명의 일 목적은 종래보다 밝기가 증가할 수 있으며, 편광을 이용하여 영상을 구현하는 영상투사장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 평면(2D) 및 입체(3D) 영상이 선택적으로 구현가능한 영상투사장치를 제공하기 위한 것이다.

상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 영상투사장치는 제1 편광으로 편광된 제1 영상을 형성하는 제1 광학계와, 상기 제1 편광과 편광방향이 다른 제2 편광으로 편광된 제2 영상을 형성하는 제2 광학계와, 제1 및 제2 입사부를 구비하고 상기 제1 및 제2 입사부로 상기 제1 및 제2 편광이 각각 입사되도록 배치되고 상기 입사된 제1 및 제2 편광이 동일한 광 경로로 진행되도록 상기 제1 및 제2 편광 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하도록 형성되는 편광분리소자, 및 상기 동일한 광 경로 상에 배치되어 상기 제1 및 제2 영상을 확대하는 투사렌즈를 포함한다.

본 발명과 관련된 일 예로서, 상기 제1 광학계는 광을 발생하는 광원과, 상기 광을 제1 또는 제2 편광으로 편광시키는 편광소자, 및 입사되는 편광을 반사시켜 상기 제1 영상을 형성하도록 제어되는 디스플레이 소자를 포함한다. 상기 제2 광학계는 광을 발생하는 광원과, 상기 광을 제1 또는 제2 편광으로 편광시키는 편광소자와, 입사되는 편광을 반사시켜 상기 제2 영상을 형성하도록 제어되는 디스플 레이 소자, 및 상기 제2 영상의 편광방향을 상기 제1 편광에서 상기 제2 편광으로 변환시키도록 광 경로상에서 상기 제2 광학계의 디스플레이소자와 상기 편광분리소자의 사이에 배치되는 편광변환소자를 포함한다.

본 발명과 관련된 다른 일 예로서, 상기 제1 및 제2 광학계의 디스플레이소자들은 각각, 상기 제1 및 제2 영상이 좌안 또는 우안 영상을 형성하도록 제어되거나, 상기 제1 및 제2 영상이 동일한 영상을 형성하도록 제어된다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 편광분리소자는 상기 제1 및 제2 입사부가 서로 직교하도록 형성된다. 영상투사장치는 미러를 포함할 수 있다. 미러는 상기 제1 및 제2 광학계 중 어느 하나와 상기 편광분리소자의 사이에 배치되어, 상기 제1 또는 제2 편광의 진행방향을 변경시킨다. 상기 제1 및 제2 광학계는 서로 평행하거나 직교하도록 배치될 수 있다.

본 발명과 관련된 또 다른 일 예로서, 상기 제1 광학계는 색분리합성부를 포함한다. 색분리합성부는 상기 편광소자 및 편광분리소자 사이에 배치되고, 상기 제1 또는 제2 편광을 삼원색으로 색분리시키고, 상기 색분리된 제1 또는 제2 편광을 복수의 디스플레이소자들에서 각각 반사시켜 삼원색의 영상을 형성하고, 상기 삼원색의 영상을 단일 영상으로 합성한다. 상기 제2 광학계에는 광원, 편광소자, 디스플레이소자, 및 색분리합성부가 상기 제1 광학계와 동일하게 배열될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 영상투사장치는, 편광분리소자를 통하여 복수의 광학계에서 각각 형성된 좌안 및 우안 영상을 동일한 광 경로로 투사 시킬 수 있다. 또한 이를 통하여 투사되는 영상의 밝기가 보다 증대될 수 있으며, 단일 영상투사장치에서 평면 및 입체 영상이 선택적으로 구현될 수 있다.

또한 본 발명은 복수의 광학계 중 어느 하나에 장착되는 편광변환소자를 통하여, 동일한 광학 설계를 좌안 및 우안 영상을 각각 형성하는 복수의 광학계에 함께 적용할 수 있다.

이하, 본 발명에 관련된 영상투사장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다. 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 입체 영상 디스플레이 시스템(10)의 사시도이다.

본 발명의 입체 영상 디스플레이 시스템(10)은 입체영상을 구현할 수 있도록 배치되는 영상투사장치(100), 스크린부(101) 및 편광 안경부(102)를 포함한다.

영상투사장치(100)는 광원에서 발생한 광을 이용하여 영상을 구현하고, 구현된 영상을 투사하는 장치로서, 도시한 바와 같이 영상을 확대 투사하는 프로젝터 등이 될 수 있다. 이하, 본 발명과 관련된 영상투사장치(100)는 프로젝터를 기준으로 설명한다. 다만, 영상투사장치(100)는 이에 한정되지 않고, 예를 들어 프로젝션 텔레비전 등에 내장되는 투사 장치에도 적용이 가능하다.

영상투사장치(100)는 서로 다른 편광 방향(103a, 103b)을 가지는 제1 및 제2 영상(104a, 104b)을 함께 투사하도록 형성된다. 상기 제1 및 제2 영상(104a, 104b)은 입체 영상을 형성하는 양안시차(binocular parallax)를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 영상(104a, 104b)은 좌안 또는 우안 영상이 될 수 있다.

스크린부(101)는 영상투사장치(100)에서 확대 투사되는 영상을 화면으로 표시한다. 스크린부(101)는 상기 제1 및 제2 영상(104a, 104b)이 투사되도록 영상투사장치(100)의 투사 방향과 교차하는 위치에 배치된다. 스크린부(101)는, 예를 들어 벽면이나 무채색 또는 은색의 막 등이 될 수 있다. 스크린부(101)는 편광된 상태를 유지하도록 형성되는, 편광 유지 스크린이 될 수 있다.

편광 안경부(102)는 좌우가 서로 다른 편광 방향(103a, 103b)에 각각 대응하는 편광판으로 형성된다. 이를 통하여 사용자의 좌안 및 우안에는 각각 양안시차를 가지는 제1 및 제2 영상(104a, 104b)이 도달하게 된다. 따라서 사용자는 입체 영상을 볼 수 있게 된다.

이하 상기 입체 영상을 구현할 수 있는 영상투사장치를 예를 들어 설명한다. 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 영상투사장치(100)를 전면 및 후면에서 바라본 사시도들이다.

상기 영상투사장치(100)의 본체의 외관을 이루는 케이스(케이싱, 하우징, 커버 등)는 상부 및 하부 케이스(111, 112)에 의해 형성된다. 상기 상부 및 하부 케이스(111, 112)에 의해 형성된 공간에는 각종 광학부품 및 전자부품들이 내장된다.

상기 상부 케이스(111)에는 조작부(113) 등이 배치될 수 있다. 조작부(113) 는 사용자가 시작, 종료, 줌인(Zoom -In), 줌아웃(Zoom-Out) 포커싱(Focusing) 등의 제어명령을 입력하도록 형성되며, 사용자가 촉각적인 느낌을 가면서 조작하게 되는 방식(tactile manner)이라면 어떤 방식이든 채용될 수 있다. 예를 들어, 상기 조작부(113)에는 상기 영상투사장치(100)가 평면(2D) 및 입체(3D) 영상 중 어느 하나를 투사하도록 선택하는 조작키가 포함될 수 있다. 이를 위하여 상기 영상투사장치(100)는 선택에 의하여 하나의 영상만을 투사하거나, 좌안 및 우안 영상을 함께 투사하도록 이루어질 수 있다.

하부 케이스(112)에는 투사부(114), 제1 및 제2 공기 유동부(115a, 115b), 인터페이스(116) 등이 배치될 수 있다. 투사부(114)는 영상투사장치(100)에서 투사되는 영상을 확대하도록 형성된다.

제1 및 제2 공기 유동부(115a, 115b)는 복수의 관통공들로 이루어져 영상투사장치의 내부로 공기가 유동될 수 있도록 한다. 이를 통하여 강제 대류를 이용한 영상투사장치의 냉각이 가능하게 된다.

인터페이스(116)는 영상투사장치(100)가 외부 기기와 데이터 교환 등을 할 수 있게 하는 통로가 된다. 상기 인터페이스(116)를 통하여 영상투사장치(100)에서 투사할 영상에 해당하는 영상 데이터는 외부로부터 입력받을 수 있다. 본 도면들을 참조하면, 인터페이스(116)는 영상 또는 음성 데이터를 공급가능한 전자기기, 예를 들어 컴퓨터, 디브디(DVD) 플레이어 등과 전기적으로 연결될 수 있는 연결단자를 포함한다.

도 3은 도 1의 영상투사장치(100)의 분해도이고, 도 4는 도 3의 제1 및 제2 광학계(130)에서 광의 진행을 보여주는 개념도이다.

하부 케이스(112)에는 제어 회로기판(121) 및 전원기판(122)이 장착될 수 있다. 제어 회로기판(121)은 영상투사장치(100)의 각종 기능을 동작시키기 위한 제어부의 일 예로서 구성될 수 있다. 전원기판(122)은 교류 전원 등을 공급받아 영상투사장치(100)의 구동에 필요한 직류 전원으로 변환한다.

하부 케이스(112)에는 제1 및 제2 광학계(130, 140), 편광분리소자(150) 및 투사렌즈(114a)가 장착될 수 있다. 상기 제1 및 제2 광학계(130, 140)와 하부 케이스(112) 사이에는 제1 및 제2 광학계(130, 140)가 조립될 수 있는 구조물(미도시)이 추가로 배치될 수 있다.

제1 광학계(130)는 제1 편광으로 편광된 제1 영상(104a, 이하, 도 1 참조)을 형성하도록 형성된다. 상기 제1 편광은 선편광 중 어느 하나, 예를 들어 P파가 될 수 있다. 제2 광학계(140)는 제2 편광으로 편광된 제2 영상(104b)을 형성하도록 형성된다. 상기 제2 편광은 제1 편광과 편광방향이 다른 편광이 될 수 있으며, 예를 들어 S파가 될 수 있다.

편광분리소자(150)는 제1 및 제2 입사부(151, 152)를 구비하고, 상기 제1 및 제2 입사부(151, 152)로 상기 제1 및 제2 편광이 각각 입사되도록 배치되고, 상기 입사된 제1 및 제2 편광이 동일한 광 경로로 진행되도록 상기 제1 및 제2 편광 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하도록 형성된다.

편광분리소자는 상기 제1 및 제2 입사부(151, 152)가 서로 직교하도록 형성된다. 예를 들어, 편광분리소자(150)는 직각프리즘들(151a, 151b)들의 빗변에서 서 로 마주보도록 배치되고, 상기 빗변에 제1 및 제2 편광 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하는 폴리머 재질이 코팅된다. 상기 제1 및 제2 입사부(151, 152)는 직각프리즘들(151a, 151b)들에서 빗변이 아닌 면들이 된다. 제1 및 제2 광학계(130, 140)는 제1 및 제2 편광을 제1 및 제2 입사부(151, 152)로 입사시키도록 서로 직교하도록 배치될 수 있다.

편광분리소자(150)는 PBS(Polarizing Beam Splitter)과 될 수 있으며, 상기 빗변에서 P파는 투과하고, S파는 반사하도록 형성된다. 구체적으로 제1 광학계(130)에서 출사되는 제1 편광, 즉 P파는 투과하고, 제2 광학계(140)에서 출사되는 제2 편광, 즉 S파는 P파와 합쳐지는 방향으로 반사된다. 이를 통하여 복수의 광학계(130, 140)에서 각각 형성된 제1 및 제2 영상들(104a, 104b)은 각각 P파 및 S파로 편광된 채로 하나로 합쳐지게 된다.

투사렌즈(114a)는 상기 동일한 광 경로 상에 배치되어, 상기 제1 및 제2 영상(104a, 104b)을 확대하도록 형성된다. 투사렌즈(114a)는, 예를 들어 각각의 확대 투사용 렌즈들이 소정 간격으로 배치되며, 투사부(114, 도 2a 참조)로 분류될 수 있다. 상기와 같이 구성되는 영상투사장치(100)는 복수의 광학계에서 각각 형성된 복수의 영상을 동일한 광 경로로 투사함에 따라, 투사되는 영상의 밝기가 보다 증대될 수 있다.

이하, 본 도면들을 참조하여 제1 및 제2 광학계의 실시예에 대하여 보다 상세히 설명한다.

제1 광학계(130)는 광원(131), 편광소자(132), 디스플레이소자(133a, 133b, 133c)를 포함한다. 이들은 광원(131)에서 발생한 광을 이용하여 제1 영상을 형성하도록 광의 진행 경로를 따라 순차적으로 배열된다.

광원(131)은 전기 에너지를 공급받아 빛 에너지로 변환시키는 장치이다. 광원(131)은, 예를 들어 초고압 수은 램프(UHV Lamp), 엘이디(LED) 등이 될 수 있다. 광원(131)의 동작을 돕기 위하여 광원(131)에 공급되는 전기를 안정화하는 안정기와 강제 대류를 발생시키는 냉각 팬 등이 하부 케이스(112)에 장착될 수 있다.

편광소자(132)는 편광분리기(PBS, Polarizing Beam Splitter)와 반파장 플레이트(HWP, Half Wave Plate)가 조합되어 무편광을 제1 또는 제2 편광으로 변경시키는 광학소자가 될 수 있다. 편광소자(132)는, 예를 들어 PCS 소자가 될 수 있다. 본 실시예에서 편광소자(132)는 광원에서 발생한 무편광을 제2 편광, 예를 들어 S파로 편광시키도록 형성된다.

광원(131)과 디스플레이소자(133a, 133b, 133c)의 사이에는 광원에서 발생한 광을 디스플레이소자(133a, 133b, 133c)에 조명시키는 조명 광학계(134)가 배치된다.

디스플레이소자(133a, 133b, 133c)는 편광을 이용하여 영상을 형성하도록 제어된다. 디스플레이소자(133a, 133b, 133c)는 입사되는 편광을 반사시켜 상기 제1 영상을 형성하도록 제어된다. 구체적으로, 디스플레이소자(133a, 133b, 133c)는 구현할 영상에 대응되게 상기 편광을 복수의 셀에서 독립적으로 반사시킨다. 디스플레이소자(133a, 133b, 133c)는 상기 제어 회로기판(121)과 전기적으로 연결되고 제어 회로기판(121)에 의하여 제어될 수 있다. 본 도면들을 참조하면, 디스플레이소 자(133a, 133b, 133c)는 각각 블루, 그린 및 레드의 편광을 반사하여 삼원색의 영상을 형성하는 블루, 그린 및 레드 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 디스플레이 소자가 될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 디스플레이소자(133a, 133b, 133c)는 마이크로 LCD(Liquid Crystal Display) 소자 및 DMD(Digital Micromirror Device) 등이 될 수 있다.

디스플레이소자(133a, 133b, 133c)가 삼원색에 대응하는 영상을 각각 형성하도록 영상투사장치(100)는 색분리합성부(135)를 포함한다.

색분리합성부(135)는 상기 편광소자(132) 및 편광분리소자(150) 사이에 배치되고, 상기 제1 또는 제2 편광을 삼원색으로 색분리시키고, 상기 색분리된 제1 또는 제2 편광을 복수의 디스플레이소자들(133a, 133b, 133c)에서 각각 반사시켜 삼원색의 영상을 형성하고, 상기 삼원색의 영상을 단일 영상으로 합성한다.

색분리합성부(135)는 복수의 다이크로익 미러(136)를 포함한다. 다이크로익 미러(136)는 삼원색 중 어느 하나를 반사하도록 이루어진다. 구체적으로 복수의 다이크로익 미러(136)는 각각 블루, 그린 및 레드 만을 반사키는 블루, 그린 및 레드 다이크로익 미러(136)가 되며, 상기 편광은 삼원색으로 분리된다.

색분리합성부(135)는 엑스(X) 다이크로익 프리즘(137) 및 PBS(Polarizing Beam Splitter) 소자들(138)을 포함한다. PBS 소자들(138)은 엑스(X) 다이크로익 프리즘의 삼면과 각 디스플레이소자들(133a, 133b, 133c)의 사이에 배치된다. PBS 소자들(138)은 다이크로익 미러(136)에서 반사된 S파를 각 디스플레이소자들(133a, 133b, 133c)로 반사시키며, LCOS 디스플레이 소자에서 변환된 P파를 엑스(X) 다이 크로익 프리즘(137)로 향하도록 투과시킨다.

엑스(X) 다이크로익 프리즘(137)은 엑스(X)면에서 블루 및 레드를 반사하며 디스플레이소자(133a, 133b, 133c)들의 사이에 배치된다. 엑스(X) 다이크로익 프리즘(137)의 면 중 PBS 소자들(138)이 배치되지 않는 면은 영상의 출사부가 되며, 상기 출사부에는 제1 편광의 편광상태를 보다 고르게 하도록 편광판(139)이 장착될 수 있다.

본 도면들을 참조하면, 제2 광학계(140)는 광을 발생하는 광원(141)과, 상기 광을 제1 또는 제2 편광으로 편광시키는 편광소자(142)와, 입사되는 편광을 반사시켜 상기 제2 영상(104b)을 형성하도록 제어되는 디스플레이 소자(143a, 143b, 143c)를 구비한다. 또한 제2 광학계(140)에는 상기 편광소자(142) 및 편광분리소자(150) 사이에 배치되고, 상기 제1 또는 제2 편광을 삼원색으로 색분리시키고, 상기 색분리된 제1 또는 제2 편광을 복수의 디스플레이소자들(143a, 143b, 143c)에서 각각 반사시켜 삼원색의 영상을 형성하고, 상기 삼원색의 영상을 단일 영상으로 합성하는 색분리합성부(145)가 배치된다.

제2 광학계(140)에는 상기 광원(141), 편광소자편광소자(142), 디스플레이 소자(143a, 143b, 143c), 및 색분리합성부(145)가 상기 제1 광학계(130)와 동일한 순서로 동일한 위치에 배열된다.

제2 광학계(140)의 색분리합성부(145)에서 영상이 출사되는 부분에는 편광변환소자(140a)가 배치된다. 편광변환소자(140a)는 상기 제2 영상(104b)의 편광방향을 상기 제1 편광에서 상기 제2 편광으로 변환시키도록 광 경로상에서 상기 제2 광 학계(140)의 디스플레이소자들(143a, 143b, 143c)과 상기 편광분리소자(150)의 사이에 배치된다. 본 도면들을 참조하면, 편광변환소자(140a)는 제1 편광의 편광상태를 보다 고르게 하도록 편광판(149)과 마주보도록 배치된다.

편광변환소자(140a)는 편광의 방향을 90˚ 회전시키도록 형성된다. 예를 들어 편광변환소자(140a)는 반파장 플레이트(Half Wave Plate)가 될 수 있다. 편광변환소자(140a)의 재질은, 예를 들어 석영(Quartz)이 될 수 있다.

상기와 같이 구성되는 제1 및 제2 광학계(130, 140)는 하나의 광학 설계에 따라 이루어지며, 단지 제2 광학계(140)의 출사부에 편광변환소자(140a)만이 장착되므로, 간단하게 이루어진다.

제1 광학계(130)의 디스플레이소자들(133a, 133b, 133c)과, 제2 광학계(140)의 디스플레이소자들(143a, 143b, 143c)은 각각, 상기 제1 및 제2 영상(104a, 104b)이 좌안 또는 우안 영상을 형성하도록 제1 제어 방식으로 제어되거나, 상기 제1 및 제2 영상(104a, 104b)이 동일한 영상을 형성하도록 제2 제어 방식으로 제어될 수 있다. 제1 제어 방식에 의하면 입체 영상이 투사되고, 제2 제어 방식에 의하면 평면 영상이 투사되며, 양자 모두 보다 밝기가 증가된 영상을 구현한다.

본 도면들을 참조하면, 편광분리소자(150)의 직각프리즘들(151a, 151b)들 중 영상이 출사되는 프리즘(151b)에는 편광변경소자(153)가 장착될 수 있다. 편광변경소자(153)는, 예를 들어 선편광을 좌원편광 또는 우원편광으로 변경하는 λ/4 Plate가 될 수 있다. 이를 통하여 영상투사장치(100)는 좌원편광 또는 우원편광으로 편광된 좌안 및 우안 영상을 투사할 수 있게 된다.

도 5는 도 3의 광학계들(130, 140)의 변형례를 보여주는 개념도이다.

본 도면을 참조하면, 상기 제1 및 제2 광학계(130, 140)는 서로 평행하도록 배치된다. 영상투사장치(200)는 미러(260)를 포함하며, 미러(260)는 상기 제1 및 제2 광학계(130, 140) 중 어느 하나와 편광분리소자(150)의 사이에 배치되어, 상기 제1 또는 제2 편광의 진행방향을 변경시킨다. 이와 같이, 영상투사장치(200)은 미러(260)를 이용하여 동일한 광학계들(130, 140)의 배치 자유도를 보다 증가시킨다.

제1 광학계(130)는 상기 평행한 방향으로 편광분리소자(150)에 대하여 제2 광학계(140)보다 멀리 떨어지도록 배치된다. 이를 통하여 제1 및 제2 광학계(130, 140)의 합성시 광원(131, 141)으로부터 편광분리소자(150)까지의 광 이동 경로를 동일하게 형성될 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 본 발명과 관련한 영상투사장치(300, 400)의 다른 실시예들을 보여주는 개념도들이다.

본 도면들을 참조하면, 제1 및 제2 광학계(330, 340)에서 색의 분리는 하나의 다이크로익 미러(336)와 색편광변환소자들(371, 372, 373)에 의하여 이루어진다. 도 6b는, 미러(470)을 이용하여 복수의 광학계(330, 340)가 서로 평행하게 배치될 수 있다는 것을 나타낸 것이며, 이하 복수의 광학계(330, 340)가 서로 직교하도록 배치된 경우를 기준으로 설명한다.

도 6a를 참조하면, 다이크로익 미러(336)는 예를 들어, 블루만 투과하도록 형성될 수 있다. 색편광변환소자들(371, 372, 373)는 특정 색의 편광만 편광방향을 바꾸어주도록 형성된다. 색편광변환소자들(371, 372, 373)은 제1 PBS 소자(338a)의 두 면에 각각 배치되는 두 개의 레드 편광변환소자(371, 372)와 제2 PBS 소자(338b)에 배치되는 블루 편광변환소자(373)으로 이루질 수 있다.

제1 PBS 소자(338a)의 두 면과 마주보도록 그린 및 레드 디스플레이 소자(333b, 333c)가 배치되며, 제3 PBS 소자(338c)와 마주보도록 블루 디스플레이 소자(333a)가 배치된다.

제2 PBS 소자(338b)의 일면에는 편광판(339)이 장착되며, 이 일면을 통하여 제1 편광으로 편광된 제1 영상(104a)이 출사된다.

제2 광학계(340)는 제1 광학계(330)와 동일하게 구성되며, 다만 편광판(349)에 편광방향을 변환시키는 편광변환소자(340a)가 장착되는 점만 다르며, 이를 통하여 제2 편광으로 편광된 제2 영상(104b)이 출사된다. 상기 제1 및 제2 영상은 각각 편광분리소자(350)의 제1 및 제2 입사부(351, 352)로 입사되고, 동일한 광 경로로 진행하게 된다. 상기와 같은 영상투사장치(300, 400)는 보다 컴팩트한 공간내에 복수의 광학계(330, 340)를 배치시킬 수 있으며, 이를 통하여 보다 크기가 작은 영상투사장치(300, 400)가 구성될 수 있다.

상기와 같은 영상투사장치(100, 200, 300, 400)는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 입체 영상 디스플레이 시스템의 사시도.

도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 영상투사장치를 전면 및 후면에서 바라본 사시도들.

도 3은 도 1의 영상투사장치의 분해도.

도 4는 도 3의 제1 및 제2 광학계에서 광의 진행을 보여주는 개념도.

도 5는 도 3의 광학계들의 변형례를 보여주는 개념도.

도 6a 및 도 6b는 본 발명과 관련한 영상투사장치의 다른 실시예들을 보여주는 개념도들.

Claims

광을 발생하는 제1 광원을 구비하며, 제1 편광으로 편광된 제1 영상을 형성하는 제1 광학계;

광을 발생하는 제2 광원을 구비하며, 상기 제1 광학계와 평행하게 배치되고, 상기 제1 편광과 편광방향이 다른 제2 편광으로 편광된 제2 영상을 형성하는 제2 광학계;

제1 및 제2 입사부를 구비하고, 상기 제1 및 제2 입사부로 상기 제1 및 제2 편광이 각각 입사되도록 배치되고, 상기 입사된 제1 및 제2 편광이 동일한 광 경로로 진행되도록 상기 제1 및 제2 편광 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하도록 형성되는 편광분리소자; 및

상기 동일한 광 경로 상에 배치되어, 상기 제1 및 제2 영상을 확대하는 투사렌즈를 포함하고,

상기 제1 및 제2 광원으로부터 상기 편광분리소자까지의 광의 이동 경로가 동일하게 형성되도록, 상기 제1 및 제2 광학계는 상기 편광분리소자까지 서로 다른 이격 거리를 갖도록 배치되며,

상기 제1 및 제2 광학계는 각각, 입사되는 편광을 반사시켜 상기 제1 및 제2 영상을 형성하도록 제어되는 제1 및 제2 디스플레이 소자들을 구비하고,

상기 제1 및 제2 디스플레이 소자들은 각각, 상기 제1 및 제2 영상이 서로 다른 좌안 또는 우안 영상을 형성하도록, 제1 제어 방식으로 제어되거나, 상기 제1 및 제2 영상이 좌안 또는 우안 영상 중 어느 하나를 동일하게 형성하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 광학계는

상기 광을 제1 또는 제2 편광으로 편광시키는 편광소자를 포함하는 영상투사장치.
제2항에 있어서,

상기 제2 광학계는

상기 광을 제1 또는 제2 편광으로 편광시키는 편광소자; 및

상기 제2 영상의 편광방향을 상기 제1 편광에서 상기 제2 편광으로 변환시키도록 광 경로상에서 상기 제2 광학계의 디스플레이소자와 상기 편광분리소자의 사이에 배치되는 편광변환소자를 포함하는 영상투사장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 편광분리소자는 상기 제1 및 제2 입사부가 서로 직교하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 광학계 중 어느 하나와 상기 편광분리소자의 사이에 배치되어, 상기 제1 또는 제2 편광의 진행방향을 변경시키는 미러를 더 포함하는 영상투사장치.
삭제
제2항에 있어서,

상기 제1 광학계는,

상기 편광소자 및 편광분리소자 사이에 배치되고, 상기 제1 또는 제2 편광을 삼원색으로 색분리시키고, 상기 색분리된 제1 또는 제2 편광을 복수의 디스플레이소자들에서 각각 반사시켜 삼원색의 영상을 형성하고, 상기 삼원색의 영상을 단일 영상으로 합성하는 색분리합성부를 포함하는 영상투사장치.
제8항에 있어서,

상기 제2 광학계에는 광원, 편광소자, 디스플레이소자, 및 색분리합성부가 상기 제1 광학계와 동일하게 배열되는 것을 특징으로 하는 영상투사장치.