KR101667700B1 - Stereoscopic image projection device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 광을 발생하는 광원과, 제1 편광을 이용하여 좌안 영상을 형성하고 상기 좌안 영상의 편광 방향을 변환하는 디스플레이 소자와 상기 편광 방향이 변환된 좌안 영상을 상기 제1 편광의 입사 경로를 향하여 반사하는 반사소자를 구비하는 제1 영상 형성부과, 상기 제1 편광과 편광방향이 다른 제2 편광을 이용하여 우안 영상을 형성하고 상기 우안 영상을 상기 제1 편광으로 변환하여 상기 제2 편광의 입사 경로를 향하여 반사하는 제2 영상 형성부, 및 상기 제1 및 제2 편광 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하도록 형성되며 상기 광원에서 발생한 광을 상기 제1 및 제2 편광으로 분리하여 각각 상기 제1 및 제2 영상 형성부로 입사시키고 상기 반사되는 좌안 및 우안 영상을 합성시키도록 상기 광원, 제1 영상 형성부 및 제2 영상 형성부의 사이에 배치되는 편광분리소자를 포함하는 입체 영상투사장치를 제공한다.The present invention provides a stereoscopic image display device, comprising: a light source for generating light; a display device for forming a left eye image using a first polarization and converting a polarization direction of the left eye image; A first image forming unit having a reflective element for reflecting the light beam of the first polarized light and a reflective element for reflecting the light of the second polarized light, A second image forming unit that reflects light toward the incident path and separates the light generated from the light source into the first polarized light and the second polarized light by reflecting one of the first polarized light and the second polarized light and transmitting the other polarized light, The first image forming unit and the second image forming unit to be incident on the first and second image forming units and to combine the reflected left and right eye images, And a polarized light separating element disposed in the polarizing beam splitter.
Description
본 발명은 서로 다른 방향의 편광을 좌안 및 우안 영상으로 투사하는 입체 영상투사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a stereoscopic image projection apparatus for projecting polarized light in different directions onto a left eye and a right eye image.
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. As the information age rapidly develops, the importance of a display system that realizes a large screen is emphasized. As an example of an apparatus for realizing such a large screen, there is an image projection apparatus having a function of enlarging and projecting an image. An image projection apparatus is a device that implements an image using light generated from a light source and projects an implemented image. Representative examples include a projector and a projection television.
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. Recently, image projection apparatuses are regarded as interior electronic devices for expressing their individuality, and various design forms are required. In addition, various attempts have been applied to an image projection apparatus to realize images that are closer to reality. For example, ultra-small projectors using LEDs as light sources and high-color projectors using laser as light sources have been developed.
상기 시도들에 더하여, 보다 현실에 가깝도록 입체 영상을 투사하는 입체 영상투사장치에 대하여 고려될 수 있다.In addition to the above attempts, a stereoscopic image projection apparatus that projects a stereoscopic image closer to reality may be considered.
본 발명의 일 목적은 종래보다 밝기가 증가할 수 있으며, 편광을 이용하여 영상을 구현하는 입체 영상투사장치를 제공하기 위한 것이다.It is an object of the present invention to provide a stereoscopic image projection apparatus that can increase the brightness and realize an image using polarized light.
본 발명의 다른 목적은 광학 성능이 보다 향상된 입체 영상투사장치를 제공하기 위한 것이다.Another object of the present invention is to provide a stereoscopic image projection apparatus with improved optical performance.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 입체 영상투사장치는 광을 발생하는 광원과, 제1 편광을 이용하여 좌안 영상을 형성하고 상기 좌안 영상의 편광 방향을 변환하는 디스플레이 소자와 상기 편광 방향이 변환된 좌안 영상을 상기 제1 편광의 입사 경로를 향하여 반사하는 반사소자를 구비하는 제1 영상 형성부와, 상기 제1 편광과 편광방향이 다른 제2 편광을 이용하여 우안 영상을 형성하고 상기 우안 영상을 상기 제1 편광으로 변환하여 상기 제2 편광의 입사 경로를 향하여 반사하는 제2 영상 형성부, 및 상기 제1 및 제2 편광 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하도록 형성되며 상기 광원에서 발생한 광을 상기 제1 및 제2 편광으로 분리하여 각각 상기 제1 및 제2 영상 형성부로 입사시키고 상기 반사되는 좌안 및 우안 영상을 합성시키도록 상기 광원, 제1 영상 형성부 및 제2 영상 형성부의 사이에 배치되는 편광분리소자를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic image projection apparatus including a light source for generating light, a display device for forming a left eye image using the first polarized light and converting the polarization direction of the left eye image, A first image forming unit configured to reflect the left-eye image with the polarized direction converted to the incident path of the first polarized light, and a second image forming unit configured to reflect the right-eye image using a second polarized light having a polarization direction different from that of the first polarized light, A second image forming unit for converting the right-eye image into the first polarized light and reflecting it toward the incident path of the second polarized light, and a second image forming unit for reflecting the first polarized light and the second polarized light, And separating the light generated from the light source into the first polarized light and the second polarized light to be incident on the first and second image forming units, respectively, To synthesize and a polarization splitting device is disposed between the light source, a first image forming unit and the second image forming part.
본 발명의 일 실시예와 관련된 일 태양으로서, 상기 디스플레이 소자는 각각 삼원색에 대응하는 편광을 이용하여 상기 좌안 영상을 형성하도록 복수로 구비되고, 상기 반사소자는 상기 삼원색 중 어느 하나를 투과하고, 나머지는 반사하도록 이루어진다. 상기 제2 영상 형성부는 상기 디스플레이 소자 및 상기 반사소자가 상기 제2 영상 형성부와 동일한 배열로 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the display elements are provided in plural to form the left eye image using the polarized light corresponding to each of the three primary colors, and the reflective element transmits any one of the three primary colors, Is made to reflect. The display device and the reflection device may be arranged in the same arrangement as the second image forming unit in the second image forming unit.
본 발명의 일 실시예와 관련된 일 태양으로서, 상기 편광분리소자는 입사부, 분리부, 제1 및 제2 출입부, 출사부를 포함한다. 입사부는 상기 광이 입사하도록 이루어지고, 분리부는 상기 제1 및 제2 편광 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하여, 상기 광을 상기 제1 및 제2 편광으로 분리한다. 제1 및 제2 출입부는 상기 제1 및 제2 편광이 각각 상기 제1 및 제2 영상 형성부를 향하여 진행하는 통로이며, 상기 제1 및 제2 영상 형성부로부터 상기 좌안 및 우안 영상이 각각 입사되는 통로가 된다. 출사부는 상기 분리부에서 동일한 광 경로를 향하도록 합성된 상기 좌안 및 우안 영상이 출사되는 통로이다.According to one embodiment of the present invention, the polarized light separating element includes an incident portion, a separating portion, first and second input / output portions, and an output portion. The incident portion is configured to cause the light to be incident, and the separator separates the light into the first and second polarized lights by reflecting one of the first and second polarized lights and transmitting the other. The first and second entrance and exit portions are paths through which the first and second polarized lights propagate toward the first and second image forming portions, respectively, and the left and right eye images are respectively incident on the first and second image forming portions It becomes a passage. And the exit portion is a passage through which the left eye and right eye images synthesized so as to face the same optical path in the separating portion are emitted.
본 발명의 일 실시예와 관련된 일 태양으로서, 상기 광원은 상기 입사부를 마주보도록 배치되고, 상기 제1 및 제2 영상 형성부는 각각 상기 제1 및 제2 출입부를 마주 보도록 배치된다. 입체 영상투사장치는 투사렌즈 및 편광변경소자 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 투사렌즈는 상기 출사부를 마주보며 상기 동일한 광 경로 상에 배치되어, 상기 좌안 및 우안 영상을 확대한다. 편광변경소자는 상기 출사부에 장착되며, 상기 제1 및 제2 편광을 원편광으로 변환시키도록 형성된다.According to one embodiment of the present invention, the light source is arranged to face the incident portion, and the first and second image forming portions are disposed to face the first and second entrance portions, respectively. The stereoscopic image projection apparatus may include at least one of a projection lens and a polarization changing element. A projection lens is disposed on the same optical path so as to face the emission part, and enlarges the left eye and right eye images. The polarization changing element is mounted on the emitting portion and is configured to convert the first and second polarized lights into circularly polarized light.
본 발명의 일 실시예와 관련된 일 태양으로서, 상기 광원은 제1 및 제2 광원을 포함하며, 상기 입체 영상투사장치는 상기 제1 및 제2 광원에서 발생한 광들을 각각 합성하여 상기 편광분리소자로 진행시키는 합성부를 포함한다. 상기 합성부는 제1 및 제2 편광소자, 합성 편광분리소자를 포함한다. 제1 및 제2 편광소자는 상기 제1 및 제2 광원에서 발생한 광들을 각각 상기 제1 및 제2 편광으로 편광시키도록 형성된다. 합성 편광분리소자는 상기 제1 및 제2 편광소자에서 편광된 제1 및 제2 편광이 각각 입사하며 서로 직교하는 제1 및 제2 입사부를 구비하고, 상기 입사된 제1 및 제2 편광을 합성하여 상기 편광분리소자로 진행시키도록 형성된다.According to one embodiment of the present invention, the light source includes first and second light sources, and the stereoscopic image projection apparatus synthesizes the lights generated from the first and second light sources, respectively, And a synthesizing unit for advancing the image. The combining section includes first and second polarizing elements and a composite polarized light separating element. The first and second polarizing elements are formed to polarize light generated in the first and second light sources into the first and second polarized light, respectively. The composite polarized light separating element includes first and second incidence portions, in which first and second polarized lights polarized in the first and second polarized elements respectively are incident and orthogonal to each other, and the first and second incident polarized lights are synthesized So as to advance to the polarized light separating element.
본 발명의 일 실시예와 관련된 일 태양으로서, 입체 영상투사장치는 미러를 포함한다. 미러는 상기 제1 및 제2 편광소자 중 어느 하나에서 출사되는 제1 및 제2 편광 중 어느 하나를 상기 합성 편광분리소자를 향하여 반사시키도록 이루어진다. 상기 제1 및 제2 광원은 서로 평행하고, 상기 제1 광원은 상기 미러를 향하도록 배치되며, 상기 제2 광원은 상기 제1 광원보다 상기 평행방향에 대하여 합성 편광분리소자와 멀도록 위치될 수 있다.In an aspect related to an embodiment of the present invention, the stereoscopic image projection apparatus includes a mirror. The mirror is configured to reflect either the first polarized light or the second polarized light emitted from any one of the first and second polarizing elements toward the composite polarized light separating element. Wherein the first and second light sources are parallel to each other, the first light source is disposed to face the mirror, and the second light source is positioned farther from the synthetic polarization separation element with respect to the parallel direction than the first light source have.
본 발명의 다른 일 실시예와 관련된 입체 영상투사장치는 광을 발생하는 제1 및 제2 광원와, 상기 제1 및 제2 광원에서 발생한 광들을 각각 편광방향이 서로 다른 제1 및 제2 편광으로 편광시키고 동일한 경로로 진행하도록 상기 제1 및 제2 편광을 합성하는 합성부와, 상기 제1 및 제2 편광을 각각 이용하여 서로 다른 영상들을 형성하고 상기 형성된 영상들의 편광 상태를 각각 상기 제2 및 제1 편광으로 변환하는 제1 및 제2 영상 형성부, 및 상기 제1 및 제2 편광 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하도록 형성되며 상기 합성부에서 입사되는 상기 제1 및 제2 편광을 각각 분리하여 상기 제1 및 제2 영상 형성부로 입사시키고 상기 제1 및 제2 영상 형성부에서 각각 형성된 영상들을 합성시키도록 상기 합성부, 제1 영상 형성부 및 제2 영상 형성부의 사이에 배치되는 제1 편광분리소자를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a stereoscopic image projecting apparatus including first and second light sources for generating light, first and second light sources for generating polarized light by first and second polarized lights having different polarization directions, A second polarizer for combining the first polarized light and the second polarized light so as to synthesize the first polarized light and the second polarized light so that the first polarized light and the second polarized light proceed through the same path; The first and second polarizers are formed so as to reflect one of the first polarized light and the second polarized light and transmit the other polarized light to the first polarized light and the second polarized light, The first image forming unit and the second image forming unit to separate the images into the first and second image forming units and to combine the images formed by the first and second image forming units, A first polarization separation element is arranged.
본 발명의 다른 일 실시예와 관련된 일 태양으로서, 상기 합성부는 제1 및 제2 편광소자, 제2 편광분리소자를 포함한다. 제1 및 제2 편광소자는 상기 제1 및 제2 광원에서 발생한 광들을 각각 상기 제1 및 제2 편광으로 편광시키며, 제2 편광분리소자는 상기 제1 및 제2 편광이 합성되어 상기 제1 편광분리소자로 진행하도록 상기 제1 및 제2 편광이 각각 입사되도록 배치된다.In one aspect related to another embodiment of the present invention, the combining section includes first and second polarizing elements, and a second polarized light separating element. The first and second polarizing elements polarize light generated in the first and second light sources to the first and second polarized lights, respectively, and the second polarized light separating element combines the first and second polarized lights to form the first And the first and second polarized lights are incident on the polarized light separating element.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 입체 영상투사장치는, 편광분리소자를 통하여 복수의 영상 형성부에서 각각 형성된 좌안 및 우안 영상을 동일한 광 경로로 투사시킬 수 있다. 또한 이를 통하여 광학성능이 보다 우수한 입체 영상투사장치를 구현한다.In the stereoscopic image projection apparatus according to the present invention configured as described above, the left eye and right eye images respectively formed in the plurality of image forming units can be projected to the same optical path through the polarization splitting element. In addition, a stereoscopic image projection apparatus having better optical performance is realized.
또한 본 발명은 복수의 광원과 합성부를 이용하여 투사되는 영상의 밝기를 보다 증대시킬 수 있다.. Further, the present invention can further increase the brightness of a projected image by using a plurality of light sources and a combining unit.
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.Hereinafter, an image projection apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present specification, the same or similar reference numerals are given to different embodiments in the same or similar configurations. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" include plural referents unless the context clearly dictates otherwise.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 입체 영상 디스플레이 시스템(10)의 사시도이다.1 is a perspective view of a stereoscopic
본 발명의 입체 영상 디스플레이 시스템(10)은 입체영상을 구현할 수 있도록 배치되는 입체 영상투사장치(100), 스크린부(101) 및 편광 안경부(102)를 포함한다.A stereoscopic image display system (10) of the present invention includes a stereoscopic image projection apparatus (100), a screen unit (101), and a polarizing glasses unit (102) arranged to implement a stereoscopic image.
입체 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 입체 영상투사장치(100)는 프로젝터를 기준으로 설명한다. 다만, 입체 영상투사장치(100)는 이에 한정되지 않고, 예를 들어 프로젝션 텔레비전 등에 내장되는 투사 장치에도 적용이 가능하다.The stereoscopic
입체 영상투사장치(100)는 서로 다른 편광 방향(103a, 103b)을 가지는 제1 및 제2 영상(104a, 104b)을 함께 투사하도록 형성된다. 상기 서로 다른 편광 방향을 구비하는 편광은 각각 제1 및 제2 편광(103a, 103b)으로 칭해질 수 있다. 제1 및 제2 편광(103a, 103b)은 각각 S파 및 P파가 되거나 또는 P파 및 S파가 될 수 있다. 이하, 설명에서는 제1 및 제2 편광(103a, 103b)이 각각 S파 및 P파인 것을 기준으로 설명한다.The stereoscopic
상기 제1 및 제2 영상(104a, 104b)은 입체 영상을 형성하는 양안시차(binocular parallax)를 가지도록 형성될 수 있다. 즉, 상기 제1 및 제2 영 상(104a, 104b)은 각각 좌안 및 우안 영상이 될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 제1 및 제2 영상(104a, 104b)은 각각 우안 및 좌안 영상이 될 수 있다. The first and
스크린부(101)는 영상투사장치(100)에서 확대 투사되는 영상을 화면으로 표시한다. 스크린부(101)는 상기 좌안 및 우안 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.The
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 좌안 및 우안 영상(104a, 104b)이 도달하게 된다. 따라서 사용자는 입체 영상을 볼 수 있게 된다.The polarizing
이하 상기 입체 영상을 구현할 수 있는 입체 영상투사장치를 예를 들어 설명한다. 도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 입체 영상투사장치(100)를 전면 및 후면에서 바라본 사시도들이다.Hereinafter, a stereoscopic image projection apparatus capable of realizing the stereoscopic image will be described as an example. 2A and 2B are perspective views of the stereoscopic
상기 입체 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. The casing (casing, housing, cover, etc.) constituting the appearance of the main body of the stereoscopic
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. The
하부 케이스(112)에는 투사부(114), 제1 및 제2 공기 유동부(115a, 115b), 인터페이스(116) 등이 배치될 수 있다. 투사부(114)는 입체 영상투사장치(100)에서 투사되는 영상을 확대하도록 형성된다. The
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.The first and second
인터페이스(116)는 입체 영상투사장치(100)가 외부 기기와 데이터 교환 등을 할 수 있게 하는 통로가 된다. 상기 인터페이스(116)를 통하여 입체 영상투사장치(100)에서 투사할 영상에 해당하는 영상 데이터는 외부로부터 입력될 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. The
도 3은 도 1의 영상투사장치(100)의 분해도이고, 도 4는 도 3의 광학계를 도식화한 개념도이다.FIG. 3 is an exploded view of the
도 3을 참조하면, 하부 케이스(112)에는 제어 회로기판(121) 및 전원기판(122)이 장착될 수 있다. 제어 회로기판(121)은 입체 영상투사장치(100)의 각종 기능을 동작시키기 위한 제어부의 일 예로서 구성될 수 있다. 전원기판(122)은 교 류 전원 등을 공급받아 영상투사장치(100)의 구동에 필요한 직류 전원으로 변환한다.Referring to FIG. 3, a
하부 케이스(112)에는 렌즈 등의 광학소자들이 배열되어 영상을 형성하고 외부로 투사하는 광학계(130)가 장착될 수 있다. 상기 광학계(130)와 하부 케이스(112) 사이에는 광학계(130)가 조립될 수 있는 구조물(미도시)이 추가로 배치될 수 있다.In the
광학계(130)는 광원(131), 제1 및 제2 영상 형성부(140, 150), 편광분리소자(160)를 포함한다.The
광원(131)은 전기 에너지를 공급받아 빛 에너지로 변환시키는 장치로서 광을 발생하도록 이루어진다. 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. The
광원(131)에서 발생한 광이 일정한 방향으로 조명되도록, 광원(131)과 인접하게 조명광학소자군(132)이 배치된다. 조명광학소자군(132)는 광이 집속되도록 렌즈 등의 광학소자가 일정 배열로 군을 이루도록 배치된 것을 의미한다.The illumination
조명광학소자군(132)에서 집속된 광은 편광분리소자(160)로 입사하게 된다. 편광분리소자(160)는 조명광학소자군(132)과 인접하며, 광원(131), 제1 영상 형성부(140) 및 제2 영상 형성부(150)의 사이에 배치된다. 편광분리소자(160)는 제1 및 제2 편광(103a, 103b, 도 1 참조) 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하도 록 형성된다.The light focused by the illumination
편광분리소자(160)는, 예를 들어 직각프리즘들(161a, 161b)이 빗변에서 서로 마주보도록 배치되는 PBS(Polarizing Beam Splitter) 소자가 될 수 있다. 편광분리소자(160)에는 편광판들(166a, 166b)이 장착될 수 있다. 편광판들(166a, 166b)은 S파와 P파의 편광상태를 보다 향상시키도록 형성된다.The polarized
제1 영상 형성부(140)는 디스플레이 소자(141a, 141b, 141c)와 반사소자(142)를 구비한다.The first
디스플레이 소자(141a, 141b, 141c)는 제1 편광(103a)을 이용하여 좌안 영상을 형성하고 상기 좌안 영상의 편광 방향을 변환한다.The
디스플레이소자(141a, 141b, 141c)는 입사되는 편광을 반사시켜 영상을 형성하도록 제어된다. 구체적으로, 디스플레이소자(141a, 141b, 141c)는 구현할 좌안 영상에 대응되게 상기 제1 편광(103a)을 복수의 셀에서 독립적으로 반사시킨다. 디스플레이소자(141a, 141b, 141c)는 상기 제어 회로기판(121)과 전기적으로 연결되고 제어 회로기판(121)에 의하여 제어될 수 있다. The
디스플레이소자(141a, 141b, 141c)에서 반사되는 편광은 제2 편광(103b)으로 변환한다. 본 도면들을 참조하면, 상기 디스플레이 소자(141a, 141b, 141c)는 각각 삼원색에 대응하는 편광을 이용하여 상기 좌안 영상을 형성하도록 복수로 구비된다. The polarized light reflected by the
반사소자(142)는 상기 삼원색 중 어느 하나를 투과하고, 나머지는 반사하도록 이루어진다. 반사소자(142)는 디스플레이 소자(141a, 141b, 141c)에서 편광 방 향이 변환된 좌안 영상을 상기 제1 편광(103a)의 입사 경로를 향하여 반사한다.The
제2 영상 형성부(150)는 상기 제1 편광(103a)과 편광방향이 다른 제2 편광(103b)을 이용하여 우안 영상을 형성하고, 상기 우안 영상을 상기 제1 편광(103a)으로 변환하여 상기 제2 편광(103b)의 입사 경로를 향하여 반사한다. 본 도면들을 참조하면, 상기 제2 영상 형성부(150)에는 제1 영상 형성부(140)의 디스플레이 소자(141a, 141b, 141c) 및 반사소자(142)가 제1 영상 형성부(140)와 동일한 배열로 배치될 수 있다. 이를 통하여 보다 간결한 광학계(130)가 구성될 수 있다.The second
제1 및 제2 영상 형성부(140, 150)에서 각각 형성된 후에 편광분리소자(160)를 향하여 반사되는 좌안 및 우안 영상은 편광분리소자(160)에 의하여 다시 합성된다. 합성된 좌안 및 우안 영상은 외부로 투사되어, 입체영상을 형성하게 된다.The left eye and right eye images reflected by the
이하, 도 5a 및 도 5b를 참조하여, 상기 광학계에서 영상이 형성되는 과정과 투사되는 과정을 보다 상세히 설명한다. 도 5a은 도 3의 광학계에서 영상의 형성과정을 나타내는 개념도이며, 도 5b는 도 3의 광학계에서 영상의 투사과정을 나타내는 개념도이다.Hereinafter, the process of forming and projecting an image in the optical system will be described in more detail with reference to FIGS. 5A and 5B. FIG. 5A is a conceptual view illustrating a process of forming an image in the optical system of FIG. 3, and FIG. 5B is a conceptual view illustrating a process of projecting an image in the optical system of FIG.
편광분리소자(160)는 상기 광원(131)에서 발생한 광을 상기 제1 및 제2 편광(103a, 103b)으로 분리하여 각각 상기 제1 및 제2 영상 형성부(140, 150)로 입사시킨다. 구체적으로, 편광분리소자(160)는 S파는 제1 영상 형성부(140)로 반사하고, P파는 제2 영상 형성부(150)로 투과한다.The polarized
편광분리소자(160)는 입사부(162), 분리부(163), 제1 및 제2 출입부(164a, 164b), 출사부(165)를 포함한다.The polarized
상기 광원(131)은 상기 입사부(162)를 마주보도록 배치되고, 입사부(162)를 통하여 광원(131)에서 발생한 광이 편광분리소자(160)로 입사하게 된다. 본 도면들을 참조하면, 입사부(162)는 광원(131)과 가까이 배치되는 직각프리즘(161a, 도 4 참조)의 일면이 될 수 있다.The
분리부(163)는 제1 및 제2 편광(103a, 103b) 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하여, 상기 광을 상기 제1 및 제2 편광(103a, 103b)으로 분리한다. 본 도면들을 참조하면, 분리부(163)는 직각프리즘들(161a, 161b도 4 참조)들의 빗변에 형성되는 S파는 반사하고 P파는 투과하는 폴리머 재질의 코팅층이 될 수 있다. The separating
제1 및 제2 출입부(164a, 164b)는 서로 직교하도록 배치되는, 직각프리즘들(161a, 161b)들의 일면이 될 수 있다. 제1 및 제2 영상 형성부(140, 150)는 각각 제1 및 제2 출입부(164a, 164b)를 마주보도록 배치된다. 제1 및 제2 출입부(164a, 164b)는 상기 제1 및 제2 편광(103a, 103b)이 각각 상기 제1 및 제2 영상 형성부(140, 150)를 향하여 진행하고, 상기 제1 및 제2 영상 형성부(140, 150)로부터 상기 좌안 및 우안 영상이 각각 입사되도록 이루어진다. The first and
도 5a를 참조하면, 제1 영상 형성부(140)로 입사된 S파는 반사소자(142)에서 삼원색으로 분리된다.Referring to FIG. 5A, S waves incident on the first
반사소자(142)는 제1 영상 형성부(140)로 입사하는 S파를 블루, 그린 및 레드로 색분리하여 블루, 그린 및 레드 디스플레이 소자(141a, 141b, 141c)로 각각 진행시키도록 디스플레이 소자(141a, 141b, 141c)의 사이에 배치된다. 반사소 자(142)는, 예를 들어 엑스(X) 다이크로익 프리즘이 될 수 있으며, 엑스(X)면에서 블루 및 레드를 반사하며 그린은 투과하도록 이루어진다. The
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 디스플레이소자(141a, 141b, 141c)는 각각 블루, 그린 및 레드의 편광을 반사하여 삼원색의 영상을 형성하는 블루, 그린 및 레드 LCOS(Liquid Crystal on Silicon) 디스플레이 소자(141a, 141b, 141c)가 될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 반드시 한정되는 것은 아니며, 디스플레이소자(141a, 141b, 141c)는 마이크로 LCD(Liquid Crystal Display) 소자 및 DMD(Digital Micromirror Device) 등이 될 수 있다. Referring to FIGS. 5A and 5B, the
디스플레이 소자(141a, 141b, 141c)에서 각각 반사된 블루, 그린 및 레드 중 블루 및 레드는 다시 반사되고, 그린은 투과된다. 즉, 반사소자(142)는 편광 방향이 변환된 좌안 영상을 상기 S파의 입사 경로를 향하여 반사한다.Of the blue, green, and red that are respectively reflected by the
제2 영상 형성부(150)로 입사된 P파는 제1 영상 형성부(140)와 동일하게 구성되는 반사소자(152)와 디스플레이 소자(151a, 151b, 151c)를 통하여 우안 영상을 형성하고, 편광 방향이 변환된 우안 영상을 상기 P파의 입사 경로를 향하여 반사한다.The P wave incident on the second
도 5b를 참조하면, 제1 및 제2 영상 형성부(140, 150)에서 각각 출사되는 P파 및 S파는 제1 및 제2 출입부(164a, 164b)를 통하여 편광분리소자(160)로 입사하게 된다. 편광분리소자(160)의 분리부(163)에서 P파는 투과되고, S파는 반사됨에 따라 좌안 및 우안 영상이 동일한 광 경로로 진행하게 된다.5B, the P wave and the S wave emitted from the first and second
출사부(165)는 편광분리소자(160)의 분리부(163)에서 동일한 광 경로를 향하 도록 합성된 상기 좌안 및 우안 영상이 출사되는 부분이며, 광원(131)과 멀리 배치되는 직각프리즘(161b)의 일면이 될 수 있다.The
도 5b를 참조하면, 상기 출사부(165)에는 편광변경소자(171)가 장착될 수 있다. 편광변경소자(171)는 상기 제1 및 제2 편광(103a, 103b)을 원편광으로 변환시키도록 형성되며, 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.Referring to FIG. 5B, the
좌안 및 우안 영상의 투사 경로에는 투사렌즈(114a)가 배치된다. 투사렌즈(114a)는 상기 출사부(165)를 마주보며 좌안 및 우안 영상이 합성되어 진행하는 광 경로 상에 배치되어, 상기 좌안 및 우안 영상을 확대한다. 투사렌즈(114a)는, 예를 들어 각각의 확대 투사용 렌즈들이 소정 간격으로 배치되며, 투사부(114, 도 2a 참조)로 분류될 수 있다. A
이와 같이, 편광분리소자(160)를 통하여 복수의 영상 형성부로 편광방향이 서로 다른 편광을 각각 보내주고, 복수의 영상 형성부에서 각각 형성된 좌안 및 우안 영상을 편광분리소자(160)에서 동일한 광 경로로 투사시킴에 따라, 컴팩트한 광학계가 구현될 수 있으며, 광학성능이 보다 우수한 입체 영상투사장치가 구현된다. 구체적으로, 좌안 및 우안 영상이 동시에 투사될 수 있으므로 좌안 및 우안 영상의 투사 시간차에 의한 입체 영상의 흐트러짐 등이 완화될 수 있다.As described above, polarized lights having different polarization directions are transmitted to the plurality of image forming units through the
도 6은 본 발명과 관련한 입체 영상투사장치의 다른 일 실시예에 적용되는 광학계(230)를 나타내는 개념도이다.6 is a conceptual diagram showing an
본 도면을 참조하면, 입체 영상투사장치의 광학계(230)는 광을 발생하는 제1 및 제2 광원(231a, 231b)을 포함한다. 제1 및 제2 광원(231a, 231b)에서 발생한 광들은 제1 및 제2 조명광학소자군(232a, 232b)를 통하여 집속된다.Referring to this drawing, an
상기 광원들(231a, 231b)과 편광분리소자(260)의 사이에는 합성부(280)가 배치된다. 합성부(280)는 상기 제1 및 제2 광원(231a, 231b)에서 발생한 광들을 각각 편광방향이 서로 다른 제1 및 제2 편광(203a, 203b)으로 편광시키고, 동일한 경로로 진행하도록 상기 제1 및 제2 편광(203a, 203b)을 합성한다. 본 도면을 참조하면, 제1 및 제2 편광(203a, 203b)는 각각 S파 및 P파가 된다.A combining
상기 합성부(280)는 제1 및 제2 편광소자(281a, 281b)와 합성 편광분리소자(282)를 포함한다.The combining
제1 및 제2 편광소자(281a, 281b)는 상기 제1 및 제2 광원(231a, 231b)에서 발생한 광들을 각각 상기 제1 및 제2 편광(203a, 203b)으로 편광시키도록 형성된다. 편광소자들(281a, 281b)는 편광분리기(PBS, Polarizing Beam Splitter)와 반파장 플레이트(HWP, Half Wave Plate)가 조합되어 무편광을 제1 또는 제2 편광(203a, 203b)으로 변경시키는 광학소자가 될 수 있다. 편광소자(281a, 281b)는, 예를 들어 PCS 소자가 될 수 있다. The first and second
합성 편광분리소자(282)는 상기 제1 및 제2 편광(203a, 203b)이 각각 입사되도록 배치된다. 구체적으로 합성 편광분리소자(282)는 상기 제1 및 제2 편광소자(281a, 281b)에서 편광된 제1 및 제2 편광(203a, 203b)이 각각 입사하며 서로 직교하는 제1 및 제2 입사부(282a, 282b)를 구비하고, 상기 입사된 제1 및 제2 편 광(203a, 203b)을 합성하여 상기 편광분리소자(260)로 진행시키도록 이루어진다. The composite polarized
합성 편광분리소자(282)는 제1 및 제2 편광(203a, 203b) 중 어느 하나는 반사하고 다른 하나는 투과하도록 형성되며, 예를 들어 직각프리즘들이 빗변에서 서로 마주보도록 배치되는 PBS(Polarizing Beam Splitter)가 될 수 있다. 구체적으로, 합성 편광분리소자(282)는 S파는 편광분리소자(260)로 반사하고, P파는 편광분리소자(260)로 투과한다.The composite polarized
편광분리소자(260)가 합성부(280), 제1 영상 형성부(240) 및 제2 영상 형성부(250)의 사이에 배치되며, 합성 편광분리소자(282)에서 합성된 S파와 P파는 편광분리소자(260)에서 각각 분리되며 제1 및 제2 영상 형성부(240,250)를 향하여 반사 및 투과된다.The S polarization and the P wave synthesized by the composite
제1 및 제2 영상 형성부(240, 250)는 S파와 P파를 각각 이용하여 서로 다른 영상들, 예를 들어 좌안 및 우안 영상을 형성하고, 상기 형성된 영상들의 편광 상태를 각각 P파와 S파로 변환한다. 상기 제1 및 제2 영상 형성부(240,250)에서 각각 형성된 영상들은 편광분리소자(260)에서 다시 합성되며, 동일한 광 경로로 투사된다. 이와 같이, 복수의 광원(231a, 231b)을 이용하는 광학계(230)에 의하여 투사되는 영상의 밝기가 보다 증대된 입체 영상투사장치(200)가 구현된다. The first and second
본 도면을 참조하면, 상기 제1 및 제2 광원(231a, 231b)은 서로 평행하도록 배치되며, 입체 영상투사장치(200)는 미러(290)를 포함할 수 있다. 미러(290)는 상기 제1 및 제2 편광소자(281a, 281b) 중 어느 하나에서 출사되는 제1 및 제2 편광(203a, 203b) 중 어느 하나를 상기 합성 편광분리소자(282)를 향하여 반사시키도 록 형성된다. Referring to FIG. 3, the first and second
제1 광원(231a)은 상기 미러(290)를 향하도록 배치된다. 즉, 미러(290)는 제1 광원(231a)과 합성 편광분리소자(282)의 사이에 배치된다. 제2 광원(231b)은 상기 제1 광원(231a)보다 상기 평행방향에 대하여 합성 편광분리소자(282)와 멀도록 위치된다. 이를 통하여, 제1 및 제2 조명광학소자군(232a, 232b)에서 집속된 광들을 합성할 때, 광의 이동 경로가 동일해질 수 있다.The
상기와 같은 입체 영상투사장치는 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.The stereoscopic image projection apparatus is not limited to the configuration and method of the embodiments described above, but all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made to the embodiments.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 입체 영상 디스플레이 시스템의 사시도.1 is a perspective view of a stereoscopic image display system according to an embodiment of the present invention;
도 2a 및 도 2b는 각각 도 1의 영상투사장치를 전면 및 후면에서 바라본 사시도들.2A and 2B are perspective views of the image projection apparatus of FIG. 1 viewed from the front and rear, respectively.
도 3은 도 1의 영상투사장치의 분해도.3 is an exploded view of the image projection apparatus of FIG.
도 4는 도 3의 광학계를 도식화한 개념도.4 is a conceptual diagram illustrating the optical system of FIG.
도 5a은 도 3의 광학계에서 영상의 형성과정을 나타내는 개념도.FIG. 5A is a conceptual diagram illustrating a process of forming an image in the optical system of FIG. 3; FIG.
도 5b는 도 3의 광학계에서 영상의 투사과정을 나타내는 개념도.5B is a conceptual diagram illustrating a projection process of an image in the optical system of FIG.
도 6은 본 발명과 관련한 입체 영상투사장치의 다른 일 실시예에 적용되는 광학계를 나타내는 개념도.6 is a conceptual diagram showing an optical system applied to another embodiment of a stereoscopic image projection apparatus according to the present invention.
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