KR20030017088A - 광시야 고휘도 영상 시스템(廣視野 高輝度 映像係) - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 광고장치에 유용한 영상시스템으로

종래 영상시스템은 밝기와 좌우 시야각이 반비례하는 단점과 종래 프로젝터의 광도로서는 밝기 증가에 한계가 있는 점을 감안하여

본 발명에서는 스크린의 형태는 정구면 스크린형태로 하되 스크린 표면의 반사율은5-40%의 반사면으로 구성하고, 동구면 스크린이 갖는 초점위치에 프로젝터를 배치하되, 2-3개의 복수 개로 좌 우 사각 10-45도 각도로 배치하고, 동 프로젝터는 좌우 영상 왜곡 보정 장치를 내장한 프로젝터로 구성함으로서

종래 대비 5-40배의 고휘도 영상과 144도의 좌 우 광시야를 획득하여 밝은 장소에서 고휘도 영상 시현을 가능하게 하여 ,대형 영상 광고판, 강당용 영상 등의 매우 유용하게 활용 가능한 발명 인 것이다

Description

광시야 고휘도 영상 시스템(廣視野 高輝度 映像係){HIGH GAIN VISUAL SYSTEM WITH WIDE VIEWING ANGLE}

본 발명은 영상 시스템에 있어서 일반 스크린 영상 대비 5배 이상 밝은 고휘도 영상과 좌우 시야각이 2배 이상 넓은 광시야 각을 시현 할 수 있는 광시야 고휘도 영상 시스템을 제공함에 있다.

종래 프로젝터는 작은 화면이나 어두운 실내에서만 밝은 화면 현출이 가능하나 밝은 장소 또는 대형화면으로 확대 사용 시는 주위 조명이나 화면 크기 비례하여 밝기가 급격히 감소, 광고 등의 영상장치와 같이 다중인이 통행하는 밝은 장소에서는 사용 할 수가 없었다.

LED를 이용한 전광판 구조는 밝기는 양호 하나 전광판의 입자의 크기로 인해 영상이 거칠고 삼원색 LED의 수명이 각기 다르고 유지비가 과다 한 등 경제성이 없었다.

스크린의 밝기는 스크린의 반사비율에 의한 게인수로 나타난다. 통상 일반 스크린은 1∼2게인이며 반사율 1∼2% 인 것은 공지되어 있다.

스크린의 밝기인 휘도를 높이기 위하여 반사율 지수인 게인(GAIN)수를 높이면 스크린의 지향성으로 인해 좌우 시야각이 좁아지고, 좌우 시야각을 넓히기 위하여 스크린의 반사율을 낮추면 산란율은 높아지나 밝기가 감소한다.

즉, 스크린의 밝기와 시야각은 상호 반비례 관계에 있다.

또한 일반 프로젝터의 밝기를 올리는 기술은 광원램프의 광도(光度)를 올리는 것으로 많은 열을 수반할 뿐 아니라 액정영상의 열 손상 방지 등 고난도의 복잡한 기술적 문제를 수반하므로, 통상 밝기를 2배 올리면 프로젝터의 가격도 2배 이상으로 비싸진다.

또한 밝기를 올리기 위해 밝기 1∼2게인의 일반 스크린에 프로젝터를 2개 복수로 구성하여 동시 합치 사용 할 수 있으나 이 경우 광량(光量)증대 효과는 있으나 광원램프의 광도(光度)가 강해지는 것은 아니므로 스크린의 영상이 약간 밝아질 뿐 큰 효과를 거두지 못했다.

예를 들어 100럭스 밝기의 광원은 종래의 일반스크린인 1게인(GAIN)의 스크린에서는 반사율이 1% 임으로 1럭스의 밝기 이상 시현하지 못 했다.

따라서 종래 프로젝터에 종래 스크린 사용 시는 다중인이 왕래하는 공공장소, 백화점, 대형쇼핑몰 등에서 광고장치 등으로 사용에는 한계가 있었다.

본 발명은 스크린의 반사율이 높으면 시야각이 좁아지고 시야각을 확대하면 스크린의 밝기가 떨어지는 문제점을 해결하기 위해 밝기 5∼40게인의 스크린을 렌즈와 같은 정구면 형태로 구성하고 스크린의 구면이 갖는 초점 위치에 프로젝터를 배치하여 밝기를 5-40배 증배하고, 동프로젝터를 좌우 사각(斜角)으로 2∼3배 복수 구성하여 사각 투사에 의한 반사각과 스크린자체의 산란율에 의한 좌,우 시야각을 합치함으로서 종래 보다 2∼4배 이상 확대한 광시야를 실현하고, 프로젝터의 사각 투사로 인한 영상왜곡현상을 보정 하여 밝은 장소에서 고휘도 영상을 광시야로 실현 할 수 있으므로 특히 광고장치 등에 유용한 광시야 고휘도 영상시스템을 구축하는 방법을 제시함에 있다.

도1은 본 발명이 실시된 실시의 예 설명도

도2는 일반스크린의 작용설명도

도3은 본 발명 의 스크린 작용설명도

도4는 본 발명의 구성 및 작용설명도

도5는 본 발명의 구성 실시의 예 관련 작용설명도

도6은 본 발명의 시야각 분할설명도

도7은 본 발명의 사각투사시 화면 왜곡설명도

도8은 상, 하 화면 왜곡 보정 시스템의 설명도

도9는 좌, 우 화면 왜곡 보정 시스템의 설명도

도10은 좌, 우화면 여상 합치시 왜곡 보정 설명도

도11은 멀티화면 시청각도 설명도

도면의 부호에 대한 명칭의 간략한 설명

1. 스크린 2.3.4. 프로젝터 5.6 지지대

A. 좌측시야범위 B. 중앙시야범위 C. 우측시야범위

R. 스크린의 구면곡률 F. 스크린의 구면곡률이 갖는 초점위치

P. 스크린의 표면 반사율

도1과 같이 본 발명은 스크린(1)과, 왜곡영상 보정장치가 내부에 구성된 프로젝터(2,3)와, 이를 구성 지지하는 지지대(5,6)로 구성한다.

도4 및 도5와 같이 본 발명의 스크린은 다음과 같이 구성한다.

스크린(1)의 형태는 구면 곡률에 의한 구면(球面)형태로 구성하고 프로젝터()의 위치는 동 스크린(1)의 구면이 갖는 초점위치에 배치한다.

즉, 도2의 "가"와 같이 1게인 의 일반 스크린에 투사된 영상은 모든 방향으로 산란되므로 비록 어둡더라도 화면 전체가 균일하게 영상이 현출 되나, 도2의 "나"와 같이 반사율이 통상3% 이상 되는 고반사면 에서는 프로젝터에서 스크린(10)으로 입사하는 입사각∠A와 동일한 각도인∠B로 반사하게 되여, 이 경우 시청자는 ∠B가 이루는 역각인 G범위인 영상의 일부만을 보게 되므로 스크린으로서의 기능을 할 수 없게 된다.

따라서 도3의 "가"와 같이 스크린(1)의 형태를 정구면(正球面)으로 곡률(R)을 이루는 구면형태로 구성하고 스크린(1)의 곡률(R)이 이루는 초점거리 F위치에 프로젝터(2,3)를 위치하게끔 구성한다.

이때 스크린(1)의 구면이 갖는 곡률(R)과 초점거리(F)와 관계는 F=R/2인 것은 공지되어 있으므로, F=2R가 됨으로 예컨대 프로젝터의 100" 화면의 투사거리가 4.5m라면 초점거리(F)가 역시 4.5m가 됨으로 스크린 곡률(R)은 9m로 하면 되는 것이다.

다음 스크린(1)의 표면반사율 (P)는 5-40%의 반사율로 구성한다.

이와 같은 이유는 표면반사율(P)이 5% 미만 일시는 동 스크린(1)의 구조를 곡률 구면화(球面化) 하고 동 구면화 한 구면 스크린(1)이 광학적 작용을 할 수 있게끔 하기 위해서는 적정수준 이상의 반사작용이 요구되며 이러한 이유로 반사율이 5% 미만일시는 그 반사작용이 미미하기 때문이다.

스크린(1)의 표면반사율(P)이 40% 이상일 경우는 상기 스크린(1)이 구면에 의한 집광에 의한 지향성이 강해 시야각이 협소하고 컨트라스트가 강해 색상이 무너질 수 있기 때문이다.

다음은 이와 같은 스크린(1)표면의 반사율을 5-40%로 제조하는 방법은 다음과 같다.

알루미늄이나 스테인레스 또는 프라스틱, 유리 등에 알루미늄을 증착하거나 금속표면에 크롬도금을 하는 등의 방법으로 반사면을 제조 할 수 있다.

즉 스크린(1)의 반사면은 재료성질에 따라 다르나 유리를 기준으로 표면 입자도가 3000 매쉬(MASH)로 형성한 후, 알루미늄과 같은 반사물질을 표면에 증착하면 거울과 같은 100%의 반사면이 형성되고,

같은 방법으로 반사율 5%(5게인)일 경우 90∼200매쉬, 반사율 40%(40게인)일 경우는 대개 1,000매쉬의 입자도로 형성하면 얻게된다.

이렇게 구성된 본 발명은 도3의 "가"와 같이 초점(F) 위치에서 투사된 프로젝터(2) 영상은 입사각(∠A)과 관계없이 직진 반사하므로 시청자는 그 반사범위의역각인 G1범위를 보게되므로 화면 전체가 균일한 영상시청이 가능하게 되는 것이다.

물론 이와 같은 경우는 반사율 100%(100게인)까지 적용할 수 있으므로 도3의 "가"도와 같은 구성에서 스크린(1) 표면 반사율을 낮출 경우는 그 산란율 만큼 산란에 의한 산란각(∠C)이 발생하고 동 산란각(∠C) 만큼 시야각이 확대되는 것이다.

게인(=반사율)에 의한 상기 산란각( ∠C)에 의한 시야각은 다음 도표와 같이 상호 반비례한다.

따라서 도3의 "나"도와 같이 기본 반사각(A)에서 상기 게인수에 따라 좌우 산란에 의한 시야각이 증가하게 되는 것이다. 즉 5게인은 상기 도표와 같이 시야각은 약36°가 되며 30 게인의 시야각은 약 6°가 된다.

다음, 도4 및 도5와 같이 프로젝터(2.3)의 좌우 사각(斜角) 설치각도(D)는 최소 10도에서 최대 45도 이내로 한다.

이와 같은 이유는 좌측의 프로젝터(2)의 영상은 우측으로 반사하고 우측의 프로젝터(3)의 영상은 좌측으로 반사하게 되는데 그 사각만큼 좌우 시야각이 확대하는 효과를 가져오게 되는바 설치각도를 10도 이하로 설치 할 경우 좌우 시야각 확대 효과가 감소하고 45도 이상으로 할 시는 사각투사로 인한 영상왜곡범위가 너무커 영상왜곡 보정이 불가능 하기 때문이다.

이와 같은 본 발명은 도4와 같이 프로젝터(2,3)를 스크린(1) 중심을 기준 하여 설치각도(D)를 좌우 30도로 설치할 경우 표면반사율(P) 5게인의 스크린(1)에서는 상기 도표의 자체 산란각(∠C)에 의한 시야각 36°와 프로젝터(2,3)의 설치각도(D)에 의한 반사각 30도를 합한 66도를 좌우 합하면 총 시야각(E)은 132°의 광시야가 되는 것이다.

도5와 같이 스크린(1) 표면반사율(P)은 30게인으로 구성하고 그 배치를 좌우 중심 하여 3대를 배치하되 좌,우의 프로젝터(2.3)의 설치각도(D)를 45도로 할 경우 좌,우 프로젝터는 상기 도표에 의한 자체산란각(∠C)6도에 프로젝터(2,3)의 설치각도(D)에 의한 반사각(∠C) 45도를 합치면 계 51°가 되며 이를 좌우 합산하면 총 시야각(E)은 102°의 광시야가 실현 될 수 있는 것이다.

즉, 도6과 같이 좌, 우측 프로젝터(2,3) 영상은 각기 반대 방향인 스크린(1)의 좌, 우측에 스크린(1) 자체의 산란각(∠C)과 좌우 프로젝터(2,3)의 설치각도(D)에 의한 반사각(∠D)이 합친 만큼 총 시야각(E)이 확대되는 것이다.

다음에는 프로젝터(2.3)의 구성을 좌우 영상 왜곡 보정 장치가 내장된 프로젝터로 구성한다.

즉 도7의 "나"도와 같이 프로젝터는 스크린(1)의 중심 축 에서 투사하지 않고 도7의 "가"와 "나"와 같이 좌우사각(左右斜角)에서 투사해야 하므로 이른바 사다리꼴 형태의 영상 왜곡 현상이 발생한다.

즉, 도7의 "나"도와 같이 스크린(1) 중심에서 투사된 영상 각은 상하 좌우가모두 정각을 이루나 좌, 우측에서 사각으로 투사된 영상은 사각만큼 좌, 우 투사거리가 달라지므로 그 만큼 좌,우가 사다리꼴 형태가 되는 것이다.

그런데 상, 하 사다리꼴 왜곡 영상(7)을 도8과 같이 미리 상,하로 왜곡되는 만큼 주사선(10)을 순차적으로 계산 늘려 주어 왜곡을 바로 잡는 이른바 왜곡 보정 장치가 프로젝터와 TV등에 이미 공지되어 있다.

따라서 이와 같이 공지된 상.하 왜곡 보정 장치를 도9와 같이 좌우로 똑 같은 논리로 적용, 프로젝터 주사방향을 보정하면 되는 것이다.

이와 같은 경우 좌,우 사각으로 투사한 프로젝터(2,3)의 좌왜곡영상(7A)와 우왜곡영상(7B)을 도10과 같이 스크린(1)에서 좌우가 동일하게 왜곡보정 하여 정 화면(7AB)으로 합치하므로 복수개의 영상을 하나의 영상처럼 합치 할 수 있는 것이다.

그러나 이와 같은 영상은 상호 합치되더라도 도6과 같이 투사각에 의한 반사각은 상호 상이하므로 영상이 합치하는 것은 아니다.

즉 투사각에 의한 반사각의 방향인 반대방향에서 각기 A, B, C가 동일한 영상을 투사 시는 동일한 영상을 관측하게 되나 각기 상이한 영상 투사 시는 A,B,C의 관측 범위에 따라 각, 각 상이한 영상관측이 되는 것이다.

종래는 광원램프의 광도를 2배 올리면 일반스크린에서는 밝기가 1∼2%정도 상승하는데 그친다. 즉, 종래 스크린은 1∼2게인에 불과하므로, 예컨대 100럭스의 프로젝터(1)램프를 200럭스로 광도(光度)를 올려 종래 1게인의 스크린에 투사 할경우 밝기가 1럭스가 2럭스로 밝기가 고작 1% 증가에 불과하나 본 발명과 같이 5∼40게인의 고휘도 구면스크린 사용 시는 광원램프의 밝기증가 없이도 10∼80럭스의 밝기로 5∼40배까지 밝기가 증가하게 되므로 이는 마치 종래 2,000ANSI밝기의 프로젝터의 밝기가 10,000-80,000ANSI 밝기의 프로젝터 사용시의 밝기효과와 동일한 효과를 얻게 되는 것이다.

좌,우 시야각에 있어서도 통상 종래 일반스크린의 유효좌우 시야각은 스크린(1)의 가로크기 대비 최단시청거리등을 감안할 때 120도를 넘지 못한다.

본 발명은 프로젝터의 사각배치에 의한 반사각과 자체 산란율에 의한 산란각을 합치함으로서 총시야각(D)이 114°∼144°까지 광시야로 확대가 가능한 것이다.

또한 사각 투사로 인한 좌,우 프로젝터의 좌,우 영상왜곡 현상은 미리 공지된 전자적 주사방식에 의한 영상 보정 장치로 보정 하여 왜곡 없는 정화면(正畵面)을 스크린에서 합치후 각기 반대의 반사 방향으로 반사하게 되는 것이다

또한 이러한 본 발명은 각기 프로젝터의 영상을 각기 상이한 영상으로 투사할 경우 하나의 스크린(1)에서 각기 여러 개의 상이한 영상을 시청 할 수 있다.

즉, 도6과 같이 하나의 스크린(1)에서 세 개의 프로젝터(2,3,4)가 각기 다른 투사각으로 영상을 투사할 경우 도11과 같이 행인(9) 은 지나가면서 A, B, C 위치에서 전혀 다른 영상을 한 스크린(1)에서 시청방향에 따라 시청이 가능하게 된다.

즉 하나의 스크린에서 고휘도로 멀티 영상을 볼 수 있게 되는 것이다.

따라서 이러한 본 발명은 종래 대비 2.5배-40배까지 의 밝은 고휘도 영상을 좌우 시야각 144도의 광시야로 밝은 대낮에도 선명한 영상 현출이 가능하므로 본발명의 논리 내에서 구조를 다양화하여 옥내 외 광고장치, 차량탑재형 광고장치, 스포츠중계 영상장치, 대강당 영상장치 등에 매우 효율적으로 사용이 가능하다.

Claims (1)

1. 광고영상 등을 현출 하는 영상장치에 있어서

   스크린(1)의 구조를 곡률에 의한 구면(R)을 갖는 구면(球面)스크린으로 구성하고

   상기 스크린(1)의 표면반사율(P)은 5-40%로 구성하고

   상기 스크린(1)의 곡률 구면(R)이 갖는 초점(F) 위치에 프로젝터(2)를 2이상의 복수 개로 배치하되,

   상기 프로젝터(2)는 스크린(1)의 중심을 기준 하여 좌,우로 사각(斜角)배치 하되 그 설치각도(D)는 10-45도로 하고

   상기 프로젝터(1)는 좌, 우 영상 왜곡 보정 장치를 장치한 프로젝터로 구성하여

   고휘도와 광시야를 동시에 실현하는 것이 특징인 광시야 고휘도 영상시스템