KR20070011380A - 투영 장치 - Google Patents

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KR20070011380A
KR20070011380A KR1020067021558A KR20067021558A KR20070011380A KR 20070011380 A KR20070011380 A KR 20070011380A KR 1020067021558 A KR1020067021558 A KR 1020067021558A KR 20067021558 A KR20067021558 A KR 20067021558A KR 20070011380 A KR20070011380 A KR 20070011380A
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projection
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projection unit
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촐탄 파치우스
마쿠스 캄
에반겔로스 초이디스
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소니 도이칠란트 게엠베하
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Abstract

제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11) 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)을 포함하는 투영 장치(10)가 제공된다. 제1 또는 2차원 투영/디스플레이 모드 및 제2, 입체 또는 3차원 투영/디스플레이 모드는 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12)의 협조에 의해 구현될 수 있다. 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)은 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)으로부터 폐광(L1')을 수용하고 상기 제2 이미지(I2)의 생성을 상기 폐광(L1')에 기초하기 위해 사용된다.
Figure 112006074948158-PCT00001
투영 장치, 이미지, 디스플레이, 이미지 생성 유닛, 폐광

Description

투영 장치 {PROJECTOR ARRANGEMENT}
본 발명은 투영 장치에 관한 것이다.
현재 이미지 디스플레이 및 이미지 투영 기술은, 특히 전자 응용 분야 및 정보 교환과 디스플레이를 위한 설비 분야에서 점점 더 유행하며 중요해지고 있다.
점점 더 중요해지고 있는 양상에 따르면 입체 또는 3차원 투영 성능을 구현하기 위한 것이다. 그러나 이러한 입체 또는 3차원 디스플레이 또는 투영 성능을 구현하기 위한 공지된 장치는 각각의 구현을 위해 필요한 복수의 상이한 광학 구성 요소를 구비해야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 입체 또는 3차원 투영 기능뿐만 아니라 2차원 투영 기능을 구현할 수 있고 동시에 공간 소모가 감소된 상태에서 조작이 용이하고 유연한 투영 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라 특허청구범위 제1항의 특징을 갖는 투영 장치에 의해 달성된다. 또한, 상기 목적은 본 발명에 따라 제3항의 특징을 갖는 투영 장치에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 투영 장치의 바람직한 실시예는 종속항들의 범주 내에 있다.
본 발명에 따른 투영 장치는 제1 이미지를 생성할 수 있고 디스플레이 이미지를 위해 상기 제1 이미지를 2차원 방식으로 투영 또는 디스플레이할 수 있는 제1 이미지 생성 및 투영 유닛을 포함한다. 또한, 제2 이미지를 생성할 수 있고 디스 플레이 이미지를 위해 상기 제2 이미지를 2차원 방식으로 투영 또는 디스플레이할 수 있는 제2 이미지 생성 및 투영 유닛이 제공된다. 본 발명에 따라 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛은 상기 디스플레이 이미지가 엄격한 2차원 방식으로 투영 및/또는 디스플레이되는 제1 또는 2차원 투영/디스플레이 모드를 함께 협조하여 구현하기 위해 구성 및/또는 배치된다. 또한, 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛은 상기 디스플레이 이미지가 입체 또는 3차원 방식으로 투영 및/또는 디스플레이되는 제2, 입체 또는 3차원 투영/디스플레이 모드를 함께 협조하여 구현하기 위해 구성 및/또는 배치된다.
본 발명의 목적에 대한 제1 해결방안에 따르면, 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛은 서로에 대해 분리 가능하게 부착될 수 있는 모듈로써 형성된다. 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛은 상기 제1 또는 2차원 투영/디스플레이 모드에서 제2 이미지 생성 및 투영 유닛과 상관없이 독립 장치로써 작동되기 위해 또는 작동될 수 있도록 사용된다.
따라서, 상기 제1 해결방안을 이루는 기본적인 착안점은, 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛을, 특히 상기 제2, 입체 또는 3차원 투영/디스플레이 모드에서 조합 또는 부착될 수 있는 방식으로 배치 및/또는 구성하는 것이다. 또한, 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛은, 특히 상기 제1 또는 2차원 투영/디스플레이 모드에서 서로 제거 또는 분리될 수 있다.
본 발명의 목적의 또 다른 해결방안에 따르면, 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛은 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛으로부터 폐광(waste light)을 수용 하고 상기 폐광에 또는 이의 일부 또는 유도광에 기초하여 상기 제2 이미지를 생성하기 위해 구성 및/또는 배치된다.
따라서, 본 발명의 목적에 대한 상기 제2 해결방안의 중심 착안점은, 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛이 미사용 광, 즉 제1 이미지를 위한 생성 과정에서 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛에 의해 사용되지 않은 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛으로부터의 폐광을 수용할 수 있는 방식으로 배치 및/또는 구성됨으로써, 제2 이미지 생성 및 투영 유닛을 위해 예비되는 별도의 조명 유닛 또는 램프의 필요성이 없다는 것이다. 따라서, 상기 제2 해결방안에 따르면, 투영 장치의 복수의 구성 요소들과 부품들이 제조될 수 있다.
상기 두 대안 방법은, 서로 분리되거나 부착될 수 있고 제2 이미지 생성 및 투영 유닛이 이의 이미지 생성 과정을 위해 제1 이미지 생성 및 투영 유닛에 의해 사용되지 않은 폐광을 사용함에 따라 단지 하나의 광 생성 부품을 필요로 하는 두 개의 이미지 생성 및 투영 유닛을 갖는 투영 장치에서 달성될 수 있도록 서로 조합될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛은 1차 조명 광을 수용 및/또는 생성하기 위해 구성 및/또는 배치된다.
이러한 수단의 제1 대안 방법에 따르면, 외부 광 생성 장치 또는 램프 장치는 본 발명에 따른 투영 장치의 이미지 생성 및 투영 과정을 위해 사용될 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 제1 이미지 생성 및 투영 유닛은 자체가 1차 조명 광을 생성하기 위해 구성 및/또는 배치된다.
후자의 대안 방법에 따르면, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛은 조명 유닛과, 특히 램프 장치 등을 포함할 수 있다.
또한, 1차 조명 광의 단지 일부 또는 한 구성 부분만이 상기 제1 이미지 생성을 위해 사용되는 방식으로 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛을 구성 및/또는 배치하는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛은 폐광으로서 상기 제1 이미지를 생성하기 위해 사용되지 않는 상기 1차 조명 광의 일부 또는 구성 요소를 공급하기 위해, 특히 제2 이미지 생성 및 투영 유닛에 대해 바람직하게 구성 및/또는 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 추가의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 이미지 생성 및 투영 유닛 및/또는 제2 이미지 생성 및 투영 유닛은 이미지 생성 유닛, 특히 각각의 제1 및 제2 이미지를 생성하기 위한 각각의 LCD-패널과, 빔 분할 유닛, 특히 각각의 편광 선택 빔 분할 큐브 또는 장치와, 그리고/또는 상기 제1 이미지 및 상기 제2 이미지를 투영하기 위한 투영 유닛을 각각 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 추가의 대안 방법에 따르면, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛은 바람직하게 시간 순차적 컬러 선택을 위한 컬러 전환 유닛, 특히 반사 전자 컬러 스위치(RECS: reflective electronic color switch)를 포함한다.
상기 컬러 전환 유닛은 광을 수용하기 위해, 상기 수용된 광의 제1 분광 영역 내에 있는 제1 부분을 반사시키기 위해, 그리고 상기 수용된 광의 제2 분광 영역 내에 있는 제2 부분을 투과시키기 위해 배치 및/또는 구성될 수 있다.
또한 바람직하게, 상기 컬러 전환 유닛은 조명 경로에서 대칭 방식으로 위치되기 위해 그리고/또는 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛을 위해 반사 모드에서 작동하고 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛을 위해 투과 모드에서 작동하기 위해 배치 및/또는 구성된다.
추가로 또는 대안적으로, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛은 인터페이스 섹션을 포함할 수 있으며, 상기 인터페이스 섹션에 의해 상기 폐광은 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)에 공급될 수 있다.
상술된 후자의 두 경우, 바람직하게 상기 인터페이스 섹션은 상기 컬러 선택 유닛에 적어도 부분적으로 기초한다.
본 발명의 이러한 실시예와 추가의 실시예는 이하의 특징을 참조로 하여 설명된다.
본 발명은 특히 입체 투영 유닛을 위한 모듈 구조에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 입체 또는 3D 이미지를 형성하기 위해 모듈 입체 투영 유닛을 제공하는 것이다. 후방 투영된 이미지는 투시도에서 각각의 눈의 보충 편광을 구비한 접안 렌즈를 사용하여 형성될 수 있다.
모듈 원리는 두 개의 유닛을 제공하며, 하나의 유닛은 램프, 조명 부품, 이미지 형성기를 갖는 빔 분할 구성 요소 및 투영 부품으로 이루어진 투영 모듈이다. 상기 유닛은 단일 이미지 형성 장치를 갖는 투영기와 비교될 수 있다.
제2 부품은 제2 이미지 형성기를 갖는 빔 분할 부품 및 투영 부품으로 이루어진다.
제1 부품은 표준 독립 2D 투영 유닛으로써 전방 및 후방 투영을 위해 사용될 수 있다. 입체 또는 3D 유닛은 편광을 유지하는 반투명 후방 투영 스크린을 갖는 후방 투영 모드를 사용할 수 있다.
2D 및 입체 또는 3D 이미지는 적용 방식에 따라 생성될 수 있다. 장치는 입체 투영을 위해 용이하게 스택(stack) 가능한 입체 또는 3D 모듈을 갖는 콤팩트 2D 투영 유닛이다. 이러한 장치는 유연하게 다중 용도를 허용한다.
입체 이미지를 형성하는 가장 단순한 방식은 두 개의 투영기를 함께 스택하여 또는 서로 나란히 사용하는 것이다. 두 개의 투영기는 투영기의 그림이 연관되는(정확히 중첩되는) 방식으로 반투명 스크린 뒤에 배치된다(후방 투영).
각각의 그림은 상이한 편광 상태에서 투영된다.
실시예: 우측 눈에 대한 그림은 p 편광된 광에서 투영되며 좌측 눈에 대한 그림은 s 편광된 광에서 투영된다. 관측자는 우측 눈 전방에서 p 편광기를 갖고 좌측 눈 전방에서 s 편광기를 갖는 안경을 착용하여 좌측 눈의 그림으로부터 광이 우측 눈에 도달하는 것을 방지해야 한다. 단지 이러한 구조에서만 관측자는 입체 그림을 수용할 수 있다.
일반적으로 두 개의 투영기가 사용되어야 한다. 두 개의 투영기는 선형 편광된 광을 방출시키며, 상기 광은 서로 수직이어야 한다. 이는 편광 상태를 회전시키기 위해 투영기들 중의 하나의 투영 렌즈 후에 지연기(retarder)를 제공함으로써 달성된다.
다음에는 선행 기술의 입체 또는 3D 투영기의 몇몇 단점이 기술된다:
두 개의 투영 장치, 즉 두 개의 동력 공급부, 두 개의 램프, 두 개의 조명 시스템이 필요하며,
또한 두 개의 투영기의 동기화를 위해 외부 신호 과정이 필요하며,
편광 단계를 각각 다른 투영기의 편광 단계에 대해 회전시키기 위해 추가의 외부 지연기가 필요하며,
비교적 큰 공간이 필요하다.
상기 투영 장치의 모듈성 및 적용 방식의 자율성은 일반적인 개념이다. 본 발명에 따른 장치는 2D 투영 또는 입체 또는 3D 투영 모드에서 사용될 수 있다. 또한, 전방 또는 후방 투영 적용 방식에서 2D 투영 모드를 사용하기 위해 결정될 수 있다.
기본 모듈은 예를 들어 반사 전자 컬러 스위치 또는 RECS와 같은 반사 컬러 조작부를 사용하는 단일 패널 투영기일 수 있다. 이러한 기본 모듈을 사용하여 표준 2D 이미지가 투영될 수 있다. 기본 모듈은 주로 램프, 조명 광학, 빔 분할 구성 요소, RECS, 마이크로 디스플레이 및 투영 렌즈로 이루어진다. 또한 구동 전자가 포함된다.
임의로 플러그 가능한 입체 또는 3D 모듈은 하나의 빔 분할 구성 요소, 하나의 마이크로 디스플레이 및 하나의 투영 렌즈로 이루어진다. 또한 디스플레이를 위한 구동 칩도 포함된다.
상기 두 모듈 부분은 연결 후 두 디스플레이가 기본 부분의 조명 시스템에 의해 조명되는 방식으로 설계된다. 광학 인터페이스는 RECS 뒤에 위치한다.
표준 단일 패널 시스템에서, 광의 전체량 중 예를 들어 약 2/3인 미사용 광의 일부는 반사되거나 파장 선택 구성 요소에 의해 흡광되므로 디스플레이의 조명을 위해 더 이상 사용될 수 없다. 본 발명에 따르면 제2 패널은 제1 패널로부터의 상기 미사용 광을 사용한다.
두 개의 디스플레이는 RECS 및 나머지 조명 시스템으로부터 동일한 거리에서 배치된다. 그 이유는 추가의 조명 시스템 또는 적응성 광학이 필요하지 않기 때문이다. 이러한 구조에서 두 개의 투영 렌즈는 서로에 대해 매우 짧은 거리에서 배치될 수 있으며, 이로써 콤팩트한 구조를 허용하며 심지어 스크린에 대한 이미지의 상호관계와 관련하여 스크린에 대해 짧은 투영 거리를 허용한다.
RECS의 작동 원리가 이하에서 간략하게 기술된다:
입체 투영기의 작동 원리를 설명하기 위해, RECS의 소정의 컬러 상태가 선택된다. 이러한 상태에서 RECS는 예를 들어 λ2로써 녹색을 반사시키고 λ3로써 적색을 투과시킬 수 있다.
조명 시스템에서 방출되는 λ1으로써의 백색광은 p 편광된 상태를 갖는다.
광은 PBS를 통과하여 RECS에 도달한다. RECS에서 광은 λ2와 λ3의 두 부분으로 분리될 수 있다. λ2가 RECS에 의해 반사되는 경우, 추가로 λ2의 편광 단계는 p로부터 s로 변경된다. 90°회전된 편광 단계의 λ2를 갖는 광은 디스플레이에서 PBS1에 의해 반사될 수 있다. 여기서 디스플레이 모드에 따라 광 λ2의 편광 단계는 변경되거나 변경되지 않을 수 있다. 디스플레이가 편광 단계를 회전시키는 경우, 광 λ2는 시스템으로부터 투영 렌즈 쪽으로 진행될 수 있다. 그렇지 않으면 광 λ2는 편광을 유지하고 반사되어 RECS에로 되돌아 간 다음 조명 시스템으로 되돌아 간다.
보충 컬러 λ3을 갖는 광은 편광 방향의 변경 없이 RECS에 의해 투과될 수 있다. 또한 상기 광은 PBS2에 의해 투과되어 디스플레이 2에 도달할 수 있다. 입사광(λ3)의 편광이 디스플레이에 의해 회전되는 경우, 반사광은 투영 렌즈에 안내될 수 있다. 편광 단계를 유지함으로써 광 λ3은 반사되어 디스플레이에 의해 조명 시스템으로 되돌아 간다.
이러한 원리에서 보충 투과 광은 제2 패널을 조명하기 위해 사용되어 동일한 이미지 정보, 시스템 효율이 상승된 2D, 또는 입체 이미지를 위해 필요한 제2 이미지 정보를 생성할 수 있다.
한 사이클 또는 프레임에서 모든 원색 컬러인 적색, 녹색 및 청색은 일단 디스플레이 1에서 이미지화되며, 각각 모든 보색 컬러는 디스플레이 2에서 이미지화될 수 있다.
이와 관련하여 디스플레이 컬러 구동 구조는 두 개의 디스플레이에 대해 적응되어야 한다. 통상적으로 시간 순차적 컬러 생성 과정으로써 한 프레임의 지속시간은 사람의 눈 또는 감각기관의 생리적 시간 해상도 미만이다. 컬러 이미지 정보는 한 프레임의 모든 세 단일 컬러 그림의 통합일 수 있다.
다음에는 투영의 입체 또는 3D 원리와 관련하여 간략하게 기술된다.
상기 원리는 선행 기술 상태에서 상술된 바와 같다. 하나의 우측 눈에 대해 그리고 하나는 좌측 눈에 대해 두 개의 시점의 상이한 두 이미지는 두 개의 디스플 레이에 의해 생성된다. 각각의 디스플레이는 하나의 이미지를 생성한다. 상기 예에서, 좌측 눈은 좌측 디스플레이에 의해 생성된 이미지 정보를 수용하고 우측 눈은 우측 디스플레이로부터 수용할 수 있다. 또한 그 반대일 수 있다.
두 개의 이미지는 상술된 바와 같이 시점 및 편광 상태로부터 상이하다. 좌측 디스플레이는 s 편광된 광을 갖는 이미지를 투영시키고 우측 디스플레이는 p 편광된 광을 갖는 이미지를 투영시키는 것으로 여겨진다. 또한, 후방 투영 스크린에 투영된 광이 편광을 유지하는 것과 관련하여, 흡광성 편광기를 갖는 안경을 착용함으로써 3차원 또는 입체 이미지가 관측될 수 있다. 편광기는 좌측 눈의 전방에 위치한 좌측 눈에 대해서는 s 편광만 그리고 우측 눈에 대해서는 p 편광만을 투과시키도록 배열된다.
광학 인터페이스 또는 인터페이스 섹션은 입체 또는 3D 모듈이 플러그되지 않은 경우 셔터에 의해 커버링되는 윈도우 유형일 수 있다. 또한, 디스플레이의 공급을 위한 전자 접속기 및 포커스를 위한 서보(servo)가 사용된다.
전자 접속 구조는 다음과 같을 수 있다: 기본 모듈에서 모든 것이 보충된다. 단지 입체 또는 3D 모듈을 위한 디스플레이 구동부만 (기술적인 이유로) 기본 모듈에 배치되지 않는다. 구동 제어 전자는 우측 눈에 대해 그리고 각각 좌측 눈의 그림에 대해 이미지 내용에 따라 RECS(컬러 스위치)의 단계에 대해 동기화된 이미지 정보를 조절한다. 디스플레이 R은 우측 눈에 대한 이미지 내용으로 구동될 수 있고 디스플레이 L은 좌측 눈의 이미지 내용으로 구동될 수 있다.
2D 투영 모드를 위해 입체 또는 3D 모듈은 제거되지 않는다. 구동 제어는 적용된 신호에 의해 모드를 인식할 수 있고 동일한 이미지 정보를 사용하여 디스플레이를 구동시킬 수 있다.
본 발명에 따른 개념의 가능한 이점은 다음과 같을 수 있다:
1. 2D, 입체 또는 3D 또는 개선된 2D를 위한 모듈 투영기,
2. 임의의 전방 및 후방 투영으로 2D 모드에서 가능한 적용,
3. 입체 또는 3D 투영을 위한 추가의 신호 처리과정 또는 동기화 전자의 불필요, 및/또는
4. 단지 하나의 동력 전달부, 하나의 램프 및 하나의 조명 시스템을 갖는 입체 이미지 투영을 위한 가장 콤팩트한 구조.
이하, 본 발명의 상기 또는 추가의 실시예는 첨부되는 도면을 참조로 하여 더욱 상세히 설명된다.
도1A 내지 도1C는 본 발명에 따른 투영 장치의 기본 원리를 설명하는 개략도이다.
도2는 본 발명에 따른 투영 장치의 추가의 실시예의 세부사항을 개략적인 블록 선도에 의해 도시한 평면도이다.
도3은 본 발명에 따른 투영 장치의 추가의 실시예의 세부사항을 개략적인 블록 선도에 의해 도시한 평면도이다.
도4는 투영 장치의 바람직한 실시예에 대한 제어 구조를 도시하는 개략적인 블록 선도이다.
도5는 본 발명에 따른 투영 장치의 추가의 실시예의 세부사항을 개략적인 블 록 선도에 의해 도시한 평면도이다.
도6A 및 도6B는 입체 또는 3차원 투영 구조에 대한 세부사항을 도시한 사시도이다.
도7은 통상적인 투영 장치의 실시예를 도시한 개략적인 블록 선도이다.
도8A 내지 도8C는 다이크로익계 컬러 스위치의 작동 원리에 대한 개략도이다.
다음의 설명과 도면들에서 유사하거나 동일한 기능을 갖는 유사하거나 동일한 구조물들 또는 요소들은 동일한 참조 부호로 표시된다. 동일한 기능의 경우 상세한 설명은 반복되지 않는다.
도1A 내지 도1C에는 디스플레이 이미지(DI)가 예를 들어 스크린(50) 등과 같은 디스플레이 장치(50)에 디스플레이되고 투영되어야 하는 상태에서 본 발명에 따른 투영 장치(10)의 기본 실시예가 개략적으로 도시된다.
도1A의 본 발명에 따른 투영 장치(10)는 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11) 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)을 포함한다. 도1A의 투영 장치(10)에서 두 개의 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12)은 각각 서로 공간적으로 인접하여 배치되며, 예를 들어 이들 둘은 서로 부착된다.
제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)은 1차 조명 광(L1)을 수용 또는 생성한다. 특정 광학 처리과정에 의해 상기 1차 조명 광(L1)의 적어도 일부 또는 구성 부분(L11)은 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)에 대한 제1 이미지(I1) 생성을 위해 분리 및/또는 사용된다. 이로써, 2차 조명 광(L21) 또는 이미지 광(L21) 이 생성되어 투영 과정 내에서 3차 조명 광(L31) 또는 투영 광(L31)으로써 디스플레이 유닛(50), 예를 들어 스크린 쪽으로 방출 및/또는 투영된다.
제1 이미지(I1) 생성 과정을 위해 사용되지 않는 상기 1차 조명 광(L1)의 구성 부분은 폐광(L1')으로써 각각 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12) 사이의 영역 또는 인접 영역에 배치된 인터페이스 섹션(80)에 전달된다. 이러한 인터페이스 섹션(80)은 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12) 둘 다에 걸쳐 분배될 수 있거나, 제1 이미지 생성 및 투영 유닛 또는 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12) 중 어느 한 부분에 전적으로 배치될 수 있다.
상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)에 의해 상기 폐광(L1') 또는 이의 일부가 수용되면, 상기 폐광(L1') 또는 이의 일부(L12)는 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)에 대한 제2 이미지(I2)의 생성 과정을 위해 사용된다. 이로써, 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)에 대한 제2 2차 조명 광(L22) 또는 제2 이미지 광(L22)이 생성되어 제2 3차 조명 광(L32) 또는 이미지 광(L32)으로써 동일한 디스플레이 유닛(50)에 방출 및 투영된다.
결국 도1A에 도시된 상태에 따라, 디스플레이될 디스플레이 이미지(DI)는 상기 제1 이미지(I1) 및 상기 제2 이미지(I2)의 중첩 이미지로써 형성된다.
더욱 상세하게, 도1A의 상태에서 각각의 제1 및 제2 이미지(I1, I2)를 형성하기 위한 각각의 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12)의 이미지 패널은 이미지(I1, I2)가 동일해지는 방식으로 제어된다. 따라서, 도1A의 상태에 따라, 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12) 모두를 사용하여 엄격한 2 차원 투영이 구현된다.
도1B에 도시된 상태에서 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)은 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)으로부터 별도로 분리되거나 떨어져 있다. 따라서, 폐광(L1')은 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)에 도달하지 못한다. 결국 제2 이미지(I2)는 생성되지 않으며 디스플레이되지 않는다. 따라서, 도1B에서는 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)만을 사용하여 엄격한 2차원 투영 구조가 구현된다.
결국, 도1C에는 도1A의 상태에 비교될 수 있는 상태가 도시된다. 도1A에서와 같은 동일한 이미지(I1, I2) 대신에 도1C에서의 이미지(I1, I2)는 시점 또는 관측 각도에 따라 상이하고 이들의 각각의 3차 조명 광(L31, L32) 또는 투영 광(L31, L32)에 따른 편광 상태에 따라 상이하다. 따라서, 도1C에는 입체 또는 3차원 투영이 디스플레이 유닛(50)에 구현된 상태가 도시된다.
따라서, 도1A 내지 도1C의 순서로 도시된 바에 따르면, 두 개의 분리 가능하게 부착될 수 있는 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12)을 갖는 본 발명에 따른 투영 장치(10)는 감소된 양의 광학 구성 부분들을 사용하여 상이한 투영 구조에 대해 비교적 높은 유연성을 갖는다.
도2는 도1A 및 도1C에 도시된 상태에 대한 세부사항을 도시한 추가의 개략도이다. 각각의 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12)은 각각 빔 분할 섹션(51, 52)과, 디스플레이 섹션(61, 62)과, 투영 유닛(41, 42)을 포함한다. 두 경우에서, 빔 분할 섹션(51, 52)은 편광 선택 빔 분할 장치 또는 큐브(51, 52)로써 형성된다. 이미지 생성 유닛(61, 62)은 도2에 도시된 상태에서 반사 LCD 패널(61, 62)로써 형성된다. 폐광(L1')을 공급하기 위한 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)으로부터 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)으로의 광학 커뮤니케이션을 위한 인터페이스 섹션(80)은, 예를 들어 반사 전자 컬러 스위치(70)와 같은 컬러 전환 유닛(70)과 함께 배치된다.
따라서, 도2에 따라 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)은 램프 장치(21) 및 조명 광학(22)을 갖는 조명 유닛을 포함한다.
도3에 도시된 상태는 도2에 도시된 상태와 비교될 수 있지만, 조명 유닛(20) 및 이의 부품 또는 구성 부분과 관련하여 더욱 상세한 세부사항을 포함한다. 램프 장치(21)는 포물면 반사기(21r)를 구비한 램프(211)에 의해 형성된다.
도4에는 본 발명에 따른 투영 장치의 제어 상태가 도시된다. 여기서, 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12)은 2차원 투영을 위한 또는 입체 또는 3차원 투영을 위한 각각의 신호 프로세서에 의해 제어되며, 제어 데이터는 이미지 생성 유닛(61, 62) 및 컬러 선택 유닛(70)을 제어하기 위한 구동 제어부에 제공된다.
도5는 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)과 관련하여 도3에 도시된 상태와 비교될 수 있다. 도3에 도시된 상태와는 대조적으로, 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)의 이미지 생성 유닛(62)은 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)과 비교되는 경우 비교 가능한 방식으로 배치된다. 따라서, 추가의 반파장 지연기(90-1, 90-2)가 포함되어 유입되는 폐광(L1')의 편광 상태 및 빔 분할 유닛(52) 을 떠나 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)의 투영 유닛(42)에 유입되는 2차 조명 광의 편광 상태를 변경시킨다.
도6A에는 본 발명에 따른 투영 장치가 입체 또는 3차원 후방 투영을 구현할 수 있는 적용 실시예를 개략적으로 도시한 사시도가 도시된다. 입체 또는 3D 투영기, 즉 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)은 후방 투영 박스의 측면에 플러그되어 이의 이미지를 후방 투영 스크린에 투영한다. 입체 또는 3D 이미지는 편광기 안경을 사용하여 관측된다. 2D 모드에서 그림은 편광 안경 없이 관측될 수 있다.
도6A에는 투영 모듈 또는 유닛(10)이 입체 사진 또는 이미지를 형성하기 위해 배치될 수 있는 후방 투영 박스가 도시된다. 상기 유닛 또는 모듈(10)이 플러그될 수 있는 후방 투영 박스 내에 슬롯을 구비할 수 있다. 투영 유닛(10)에서 방출되는 광은 폴딩 미러(folding mirror)에 의해 후방 투영 스크린에 안내된다.
도6B에는 폴딩 미러 없이 후방 투영 장치의 원리가 스케치가 도시된다. 이러한 원리는 두 개의 도시된 투영 유닛의 원리와 유사하다.
도7에는 입체 또는 3차원 투영이 구현되는 경우의 통상적인 상태가 도시된다. 도7의 상태로부터 분명한 바에 따르면, 선행 기술에 따른 각각의 상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(111, 112)은 조명 유닛(121, 122)을 개별적으로 보유하는 통상의 제어 유닛(130)에 의해 각각 제어된다.
"입체" 및 "3차원" 또는 "3D"라는 개념은 본 발명의 명세서와 특허청구범위에서 동의어로써 사용된다. 상기 개념은 입체 투영에 의해 그림을 생성하여 3차원 또는 3D 효과를 달성하는 것을 의미한다. 따라서, 원근이 상이한 (각각 2차원인) 두 개의 그림이 생성된다. 이들 그림 또는 원근 투시는 필수적으로 각각 관측자의 우측 눈 및 좌측 눈에 의해 각각 수용되도록 설계된다. 그러면 관측자의 뇌는 두 개의 상이한 그림으로부터 원근 투시 효과 또는 3차원 효과를 형성한다. 본 발명에 따라 이러한 두 개의 그림 및 원근 투시가 생성되고 투영된다. 사용자 또는 관측자는 두 개의 그림의 선택적으로 지각할 수 있도록 안경 또는 고글을 작용해야 한다.
간단한 구조에서 컬러 스위치(70)는 두 개의 컬러 휘일(71, 72)과, 1/4 파장 판(73)과, 흡광성 편광기(74)로 이루어진다. 두 개의 컬러 휘일(71, 72)은 적색, 녹색 및 청색에 대해 반사 이색성 미러의 세 세그먼트를 갖는다.
컬러 휘일(71, 72)은 PBS 큐브(52, 51) 사이의 조명 시스템 내에 배치된다. 두 개의 휘일(71, 72)은 연속적으로 위치한다. 1/4 파장 판(73) 및 편광기(74)는 컬러 휘일(71, 72) 사이에 배치된다. 또한, 컬러 휘일(71, 72)은 서로에 대해 회전하여 두 개의 상이한 이색성 세그먼트는 동시에 조명 부분 내에 위치한다. 각각의 컬러 휘일(71, 72)의 항상 하나의 세그먼트는 조명 또는 광학 경로를 커버한다.
선형 편광된 백색광(λ1)이 도8A에 도시된 바와 같이 램프로부터 유입되고 제1 세그먼트에 충돌하는 경우, 분광 부분(λ2)의 제1 컬러 휘일 광(L11)은 반사될 수 있고 분광 부분(λ3+λ4)의 광(L12)은 투과된다. 또한, 편광기(74) 및 1/4 파장 판(73)은 이 부분을 투과시킨다. 1/4 파장 판(73)에서 광은 회전하여 원형 편광된 광이 된다. 제2 컬러 휘일(72)에서 분광 부분(λ3 또는 L1')은 반사되고 분관 부분(λ4)은 PBS 부분(52) 방향으로 투과된다. 여기서 광(L12)은 부분(52) 및 조명 부분(62)에 의해 반사된다.
반사된 부분(λ3)은 세그먼트 표면에서 반사 시에 그 원형 편광을 변경시킨다. 1/4 파장 판(73)은 원형 편광을 회전시켜 광(λ1)에 비교되는 경우 90°로 회전된 선형 편광으로 되돌릴 수 있다. 이제 편광기(74)는 반사된 분광 부분(λ3)을 흡광시킨다.
대안적으로 두 개의 컬러 휘일(71, 72)을 회전시킴으로써, 분광 부분(λ2, λ2 또는 λ4)은 각각 투과, 흡광 또는 반사된다. 이는 디스플레이를 위한 원색 컬러를 생성하기 위해 이루어진다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 본 발명에 따른 투영 장치
11: 본 발명에 따른 제1 이미지 생성 및 투영 유닛
12: 본 발명에 따른 제2 이미지 생성 및 투영 유닛
20: 조명 유닛
21: 램프 유닛, 램프 장치, 램프
21r: 반사기
22: 조명 광학
22l: 투영 렌즈
22m: 편이 미러
41: 투영 광학
42: 투영 광학
50: 디스플레이 유닛, 스크린
51: 빔 분할 섹션, 편광 선택 빔 분할 장치 또는 큐브
52: 빔 분할 섹션, 편광 선택 빔 분할 장치 또는 큐브
61: 디스플레이 섹션, 이미지 형성 패널, LCD
62: 디스플레이 섹션, 이미지 형성 패널, LCD
70: 컬러 전환 유닛, 반사 전자 컬러 스위치, RECS
71: 컬러 휘일
72: 컬러 휘일
73: 1/4 파장 판
74: 편광기
80: 인터페이스 섹션
90-1: 반파장 지연기
90-2: 반파장 지연기
100: 종래의 투영 장치
111: 제1 종래 이미지 생성 및 투영 유닛
112: 제2 종래 이미지 생성 및 투영 유닛
130: 제어 유닛
DI: 디스플레이 이미지
I1: 제1 이미지
I2: 제2 이미지
L1: 1차 조명 광
L1': 폐광
L11: 1차 조명 광의 구성 부분
L12: 1차 조명 광의 구성 부분
L21: 2차 조명 광, 이미지 광
L22: 2차 조명 광, 이미지 광
L31: 3차 조명 광, 투영 광
L32: 3차 조명 광, 투영 광

Claims (12)

  1. 제1 이미지(I1)를 생성할 수 있고 디스플레이 이미지(DI)를 위해 상기 제1 이미지(I1)를 2차원 방식으로 투영 또는 디스플레이할 수 있는 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)과, 제2 이미지(I2)를 생성할 수 있고 디스플레이 이미지(DI)를 위해 상기 제2 이미지(I2)를 2차원 방식으로 투영 또는 디스플레이할 수 있는 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)을 포함하는 투영 장치이며,
    상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12)은 상기 디스플레이 이미지(DI)가 엄격한 2차원 방식으로 투영 및/또는 디스플레이되는 제1 또는 2차원 투영/디스플레이 모드를 함께 협조하여 구현하기 위해 구성 및/또는 배치되며,
    상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(11, 12)은 상기 디스플레이 이미지(DI)가 입체 또는 3차원 방식으로 투영 및/또는 디스플레이되는 제2, 입체 또는 3차원 투영/디스플레이 모드를 함께 협조하여 구현하기 위해 구성 및/또는 배치되며,
    상기 제1 및 제2 이미지 생성 및 투영 수단(11, 12)은 서로에 대해 분리 가능하게 부착될 수 있는 모듈로써 형성되며,
    상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)은 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)으로부터 폐광(L1')을 수용하고 상기 폐광(L1')에 또는 이의 일부 또는 유도광(L12)에 기초하여 상기 제2 이미지(I2)를 생성하기 위해 구성 및/또는 배치되는 투영 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)은 상기 제1 또는 2차원 투영/디스플레이 모드에서 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)과 상관없이 독립 장치로써 작동되기 위해 또는 작동될 수 있도록 구성되는 투영 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)은 1차 조명 광(L1)을 수용 및/또는 생성하기 위해 구성 및/또는 배치되는 투영 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)은 조명 유닛(20)과, 특히 램프 장치(21)를 포함하는 투영 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)은 상기 제1 이미지(I1) 생성을 위해 상기 1차 조명 광(L1)의 일부 또는 한 구성 부분(L11)을 사용하도록 구성 및/또는 배치되는 투영 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)은 상기 폐광(L1')으로써 상기 제1 이미지(I1)를 생성하기 위해 사용되지 않는 상기 1차 조명 광(L1)의 일부 또는 구성 부분을 제공 및/또는 공급하기 위해 구성 및/또는 배치되는 투영 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11) 및/또는 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)은 이미지 생성 유닛(61, 62), 특히 각각의 제1 및 제2 이미지(I1, I2)를 생성하기 위한 각각의 LCD-패널(61, 62)과, 빔 분할 유닛(51, 52), 특히 각각의 편광 선택 빔 분할 큐브(51, 52)와, 그리고/또는 상기 제1 이미지(I1) 및 상기 제2 이미지(I2)를 투영하기 위한 투영 유닛(41, 42)을 각각 포함하는 투영 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)은 시간 순차적 컬러 선택을 위한 컬러 전환 유닛(70), 특히 반사 전자 컬러 스위치(70) 또는 RECS(70)를 포함하는 투영 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 컬러 전환 유닛(70)은 광을 수용하기 위해, 상기 수용된 광의 제1 분광 영역 내에 있는 제1 부분을 반사시키기 위해, 그리고 상기 수용된 광의 제2 분광 영역 내에 있는 제2 부분을 투과시키기 위해 배치 및/또는 구성되는 투영 장치.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 컬러 전환 유닛(70)은 조명 경로에서 대칭 방식으로 위치되기 위해 그리고/또는 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)을 위해 반사 모드에서 작동하고 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)을 위해 투과 모드에서 작동하기 위해 배치 및/또는 구성되는 투영 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)은 인터페이스 섹션(80)을 포함하며, 상기 인터페이스 섹션에 의해 상기 폐광(L1')은 상기 제1 이미지 생성 및 투영 유닛(11)으로부터 상기 제2 이미지 생성 및 투영 유닛(12)에 공급될 수 있는 투영 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 인터페이스 섹션(80)은 상기 컬러 스위치 유닛에 적어도 부분적으로 기초하는 투영 장치.
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