KR20080077370A - 입체 촬상 장치, 투사 장치, 촬상 장치, 표시면 상에화상을 형성하는 방법 및 입체 화상의 표시 방법 - Google Patents

입체 촬상 장치, 투사 장치, 촬상 장치, 표시면 상에화상을 형성하는 방법 및 입체 화상의 표시 방법 Download PDF

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Abstract

입체 촬상 장치(200)는 편광 조명 빔을 제공하는 조명원(110)과, 제 1 및 제 2 조명 빔을 균일화하기 위한 적어도 하나의 균일화 소자(22)를 구비한다. 좌측 채널 변조 장치(220l)는 제 1 편광 조명 빔을 변조하여 입체 화상의 좌안 부분을 제공하고, 우측 채널 변조 장치(2m20r)는 제 2 편광 조명 빔을 변조하여 우안 부분을 제공한다. 각 채널 변조 장치는 편광 조명 빔을 적어도 제 1 성분 파장 조명과 제 2 성분 파장 조명으로 분리하기 위한 색상 분리기(78)를 갖는다. 또한, 각 채널 변조 장치 적어도 두 개의 성분 파장 변조부를 갖고, 각 성분 파장 변조부는 대응 성분 파장 조명을 수용하고 그 성분 파장 조명을 변조하여 변조 성분 파장 빔을 제공하는 단색 투과성 액정 변조기 패널(60)의 일부분이다.

Description

입체 촬상 장치, 투사 장치, 촬상 장치, 표시면 상에 화상을 형성하는 방법 및 입체 화상의 표시 방법{STEREOSCOPIC DISPLAY APPARATUS USING LCD PANEL}
관련 출원의 상호 참조
본 발명은 실버스타인 등에 의해 LCD 패널을 이용하는 표시 장치라는 명칭으로 2005년 5월 3일자로 출원된, 계류중인 미국 출원 제11/120,331호에 관한 것이며, 그 내용은 본 명세서에서 인용된다.
본 발명은 일반적으로 전자 투사에 관한 것으로서, 특히 LC 변조기 패널 또는 풀 컬러 입체 투사 화상을 형성하기 위한 패널을 이용하는 입체 전자 투사 장치에 관한 것이다.
액정 (LC) 기술은 흑백 숫자 표시 패널부터 랩탑 컴퓨터, 심지어 대형 풀 컬러 표시 장치에 이르는 다수의 표시 애플리케이션을 다루는 데 성공적으로 이용되었다. 잘 알려진 바와 같이, LC 소자는, 각 대응 픽셀에 대한 입사광의 편광 상태를 선택적으로 변조함으로써, 픽셀의 어레이로서 화상을 표시한다. LC 기술의 지 속적인 개선에 의해 저비용, 개선된 양품율 및 신뢰성, 감소된 전력 소모, 그리고 해상도, 속도 및 색상 등의 꾸준히 개선된 촬상 특성의 효과를 얻었다.
일반적으로 랩탑 및 대형 표시 소자에 대해 이용되는 LC 표시 요소의 한가지 유형은 2장의 유리 또는 기타 투명 재료 사이에 액정층이 협지되는, 소위 "직시형" LCD 패널이다. 박막 트랜지스터 (TFT) 기술에서의 지속적인 개선은, 하나의 유리 프레임 영역으로 더욱더 밀집된 트랜지스터의 포장을 가능하게 하는, 직시형 패널에 유리함이 확인되었다. 또한, 보다 층이 얇고 응답 시간이 빠른 새로운 LC 재료가 개발되었다. 이것에 의해 개선된 해상도와 증가된 속도를 갖는 직시형 LCD 패널을 제공할 수 있게 되었다. 따라서, 해상도 및 색상이 개선된 대형 고속의 LCD 패널이 풀 모션 촬상에 대해 성공적으로 설계되어 이용된다.
그 대안으로서, 소형화 및 마이크로리소그래픽 기술의 이용에 의해 상이한 유형의 LC 소자의 개발이 가능해졌다. LCOS(liquid crystal on silicon) 기술에 의해, 실리콘 회로의 구조화된 뒷판에 대해 액정 재료를 밀봉함으로써, 고밀도 공간 광 변조기의 개발이 가능해졌다. 본래, LCOS 제조는 LC 설계 기술과 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 제조 공정을 결합한 것이다.
LCOS 기술을 이용하면, 일반적으로 1 제곱인치보다 작은 촬상 영역을 갖는 LC 칩은, 몇 백만 픽셀을 포함하는 화상을 형성할 수 있다. 비교적 완성된 레벨의 실리콘 에칭 기술은 고속 및 우수한 해상도를 나타내는 LCOS 소자의 신속한 개발에 유리함이 입증되었다. LCOS 소자는 후면 투사 텔레비전 및 업무용 투사 장치 등의 애플리케이션에서 공간 광 변조기로서 이용되었었다.
디지털 영화 및 그와 관련된 전자 촬상 기회의 도래에 의해, 전자 투사 장치의 개발에 주의가 모아졌다. 종래 영화 품질 필름 투사기에 대해 경쟁력 있는 대안을 제공하기 위해, 디지털 투사 장치는, 높은 해상도, 넓은 색역, 높은 명도, 및 1000:1을 초과하는 프레임 순차 콘트라스트비를 제공하는, 높은 표준 성능에 부합해야 한다. LCOS LCD는 고품질 디지털 영화 투사 시스템을 위한 공간 광 변조기로서 명백히 장점을 갖는다. 이들 장점에는 비교적 큰 장치 크기, 픽셀간의 작은 간격, 및 유리한 양품율이 포함된다.
도 1을 참조하면, LCOS LCD 장치를 이용하는 종래의 전자 투사 장치(10)의 간소화된 블록도가 도시되어 있다. 각 색상 경로(r=적색, g=녹색, b=청색)는 변조된 광 빔을 형성하기 위해 유사한 성분을 이용한다. 각 경로 내의 개별 성분은 적절하게 첨부된 r, g 또는 b에 의해 분류된다. 적색 경로에 따르면, 적색 광원(2Or)은 비변조 광을 제공하고, 비변조 광은 균일화 소자(22r)에 의해 조절되어 균일 조명이 제공된다. 편광 빔 스플리터(24r)는, 픽셀 어레이 위치에 걸쳐 입사되는 적색 광의 편광 상태를 선택적으로 변조하는 공간 광 변조기(30r)로, 적절한 편광 상태를 갖는 광을 유도한다. 공간 광 변조기(3Or)의 기능은 풀 컬러 화상의 적색 성분을 형성하는 것이다. 스플리터(24r)를 거쳐 광축(Or)을 따라 전달되는, 이 화상으로부터의 변조 광은, 일반적으로 X 큐브 또는 필립스 프리즘인 2색성 결합기(26)로 유도된다. 2색성 결합기(26)는 분리된 광축(Or/Og/Ob)으로부터의 적색, 녹색, 및 청색 변조 화상을 결합하여, 투사 스크린 등의 표시면(40) 상에 투사하기 위해, 결합된 다색 화상을 공통 광축(O)을 따라 투사 렌즈(32)에 대해 형성한 다. 청색 및 녹색 광 변조를 위한 광학 경로도 마찬가지다. 균일화 소자(22g)에 의해 조절된 녹색 광원(2Og)으로부터의 녹색광은 편광 빔 스플리터(24g)를 거쳐 공간 광 변조기(30g)로 유도된다. 광축(Og)을 따라 전송된, 이 화상으로부터의 변조 광은 2색성 결합기(26)로 유도된다. 마찬가지로, 균일화 광학(22b)에 의해 조절된 적색 광원(20b)으로부터의 청색광은 편광 빔 스플리터(24b)를 거쳐 공간 광 변조기(30b)로 유도된다. 광축(Ob)을 따라 전송된, 이 화상으로부터의 변조광은 2색성 결합기(26)로 유도된다.
도 1과 유사한 장치를 구비하는 LCOS LCD 공간 광 변조기를 이용하는 전자 투사 장치의 예들 중 하나는 미국 특허 제5,808,795호(시모무라 등), 제5,798,819호(핫토리 등), 제5,918,961호(우에다), 제6,010,221호(마키 등), 제6,062,694호(오이카와 등), 제6,113,239호(삼프셀 등), 및 제6,231,192호(콘노 등)에 개시된 것들이다.
상기 참조 특허 각각이 나타내는 바와 같이, 동영상 품질 투사 장치의 개발자는 TFT 기반의 직시형 LC 패널을 이용하는 해상도에 대해서보다 LCOS LCD 기술에 대해서 우선적으로 그들의 주의와 에너지를 집중한다. 이에 대해 확실히 명백한 이유가 다수 있다. 예를 들어, 가능한한 소형의 투사 장치의 제작에 대한 요구에 따라, LCOS LCD 등의 소형화된 공간 광 변조기 또는 디지털 마이크로미러 등의 다른 유형의 소형 장치를 포함하는, 소형화된 요소의 배치에 대하여 논의된다. 일반적으로 10-20 미크론 범위의 크기를 갖는 픽셀을 구비하는 초소형 픽셀 배열에 의해, 2048ㅧ1024 또는 4096ㅧ2048 픽셀 또는 디지털 영화 투사에 대한 전미 텔레비 전 기술자 협회(SMPTE : Society of Motion Picture and Television Engineers) 사양서의 요구에 적합한 범위의 화상을 요구하는 대형 투사 스크린에 대해, 단일 LCOS LCD가 충분한 해상도를 제공할 수 있다. 직시형 LCD 패널 대응물에 대해 LCOS LCD가 관심을 끄는 다른 이유는, 현재 이용 가능한 LCOS 소자의 성능 특성, 응답 속도, 색상, 및 콘트라스트 등의 속성과 연관된다.
투사기 개발 노력이 장치의 소형화에 대해 치우치는 경향이 있는 또 다른 요인은 대체될 필름의 치수적인 특성과 관련된다. 즉, LCOS LCD 공간 광 변조기의 화상 형성 영역, 또는 그의 디지털 마이크로미러 장치(DMD : digital micromirror device) 대응물은, 동화상 인화 필름으로부터 투사되는 화상 프레임의 영역에 대한 크기에 필적한다. 이것은 몇몇 투사 광학 설계를 어느 정도 간소화할 수 있다. 그러나, 보다 작은 치수로 화상을 형성하는 것이 가장 유리하다는, 일부 설계자에게 의심의 여지가 없는 가설로 인해 LCOS LCD 또는 DMD 장치가 관심을 끈다. 따라서, 알고 있는 이유와 관련하여, 그리고 종래의 추론 및 예상과 일치시켜, 개발자들은 소형화된 LCOS LCD 또는 DMD가 고품질 디지털 영화 투사를 위해 가장 실용적인 화상-형성 요소를 제공한다고 가정했다.
소형화된 LCOS 및 DMD 공간 광 변조기의 이용에 따른 한가지 근본적인 문제점은 명도 및 효율과 관련된다. 당업자에게 주지된 바와 같이, 소정 광학 시스템은 라그랑즈 불변식에 의해 한정된다. 발광 소자의 영역과 방사된 광의 개구율의 곱인 라그랑즈 불변식은, 하나의 광학 시스템의 출력을 다른 광학 시스템의 입력과 매칭하여 시스템의 출력 명도를 결정하기 위해 중요한 고려 사항이다. 간단히 말 해, 확실한 사이즈의 영역에서만 충분히 많은 광이 제공될 수 있다. 라그랑즈 불변식이 나타내는 바와 같이, 방사 영역이 작을 경우, 확실한 레벨의 명도를 얻기 위해서 광이 큰 각도로 방사될 필요가 있다. 보다 큰 각도로 조명을 처리해야 하는 요구로 인해 보다 복잡해지고, 비용이 증대된다. 이 문제점은, 동일 출원인에 의해 출원된 미국 특허 제6,758,565호(코브 등), 제6,808,269호(코브), 및 제6,676,260호(코브 등)에서 유의되어 중점을 두고 다루어졌다. 이들 특허는 필요한 광을 얻으면서 시스템의 다른 곳에서 각도 요구를 줄이기 위해 공간 광 변조기에 보다 높은 개구율을 이용하는 전자 투사 장치 설계를 개시한다.
화상 형성 소자가 에너지 밀도에 대한 한계를 갖는 것도 관련된 고려 사항이다. 소형화된 공간 광 변조기, 특히 LCOS LCD와 관련하여, 소자 레벨에서만 충분한 에너지 밀도가 묵인될 수 있다. 즉, 확실히 임계 레벨을 초과하는 명도의 레벨은 장치 자신을 손상시킬 수 있다. 일반적으로, 대략 15W/㎠ 이상의 에너지 밀도는 LCOS LCD에 대해서 과도할 것이다. 또한, 대략 15000 루멘 이하에 대해 직경이 1.3인치인 LCOS LCD를 이용할 경우, 이용 가능한 명도가 제한된다. 또한, 화상의 왜곡, 색상 수차를 야기하고, 광 변조기 및 그 지원 소자의 수명을 단축시킬 수 있기 때문에, 열 증대도 억제되어야 한다. 특히, 이용되는 흡수성 편광 성분의 작용이 열 증대로 인해 현저히 손상될 수 있다. 이것은 공간 광 변조기 자신에 대한 실질적인 냉각 시스템과 광학 소자를 지원하기 위한 주의 깊은 기술적인 고려를 요구한다. 또, 이것은 광학 시스템 설계에 대한 비용 및 복잡도를 증가시킨다.
기타 LCOS LCD에 관한 문제는 요구되는 변조광의 높은 각도와 관련이 있다. 입사 조명이 높게 각을 이루는 경우에, LCD 장치에서의 화상 형성을 위한 메카니즘과 LCD 자신의 본래의 복굴절이, 이들 장치로부터 이용 가능한 콘트라스트 및 색상 품질을 제한한다. 적절한 레벨의 콘트라스트를 제공하기 위해서, LCOS 시스템에 하나 이상의 보상기가 이용되어야 한다. 그러나, 이것은 투사 시스템의 복잡도와 비용을 더 증가시킨다. 이 예가 동일 출원인에 의해 출원된 미국 특허 제6,831,722호(이시카와 등)에 개시되어 있고, 그 특허는 와이어 그리드 편광자 및 LCD 장치의 각도에 관한 편광 효과에 대해 보상기를 이용하는 것을 개시한다. 이로 인해, LCOS LCD 및 DMD 해법은 소자 크기 및 광 경로 배열과 관련된 근본적인 제한에 직면한다는 점을 알 수 있다.
다른 직시형 TFT LC 패널 이용하는 다양한 투사 장치 해법이 제안되어 있다. 그러나, 대부분의 경우에, 이들 장치는 전문 애플리케이션에 대해 제안되어 있고, 최고급 디지털 영화 애플리케이션에서 사용하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 미국 특허 제5,889,614호(코벤 등)는 천장에 메달린 투사 장치에 대한 화상원으로서 TFT LC 패널 소자를 이용하는 것을 개시한다. 미국 특허 제6,637,888호(하벤)는 적색, 녹색, 및 청색 광원을 구비하는 하나의 분할된 TFT LC 패널을 이용하는 후면 스크린 TV 표시 장치를 개시하고, 이것은 각 색상 경로에 대해 분리된 투사 광학을 이용한다. 동일 출원인에 의해 출원된 미국 특허 제6,505,940호(고담 등)는, 수직 공간에 대한 요구를 감소시키기 위해, 키오스크(kiosk) 장치에 수납한 대형 패널 LC 소자를 구비하는 저가 디지털 투사기를 개시한다. 이들 실시예 각각은 화상 변조를 위해 대형 LC 패널을 채용하지만, 이들 설계 중 어느 것도, 양호한 명도 레 벨, 종래의 동영상 필름에 필적하는 색상, 기준에 맞는 콘트라스트, 및 높은 레벨의 전체 화상 품질을 갖는, 고해상도에서의 동영상 투사는 도모하지 않는다.
TFT LC 패널을 이용하는 투사 장치를 제공하기 위한 한가지 시도가, 미국 특허 제5,758,940호(오기노 등)에 개시된다. 오기노 등의 장치에서, 하나 이상의 프레넬 렌즈가 LCD 패널에 평행하게 조명을 제공하는 데 이용되고, 이때 다른 프레넬 렌즈는 투사 광학으로 광을 제공하기 위한 집광 렌즈로서 작용한다. 이것은 넓은 영역에 대해 촬상 빔을 제공하기 때문에, 오기노 등의 장치는, 상술한 라그랑즈 불변식에 근거하는, 높은 광 출력을 갖는다. 그러나, 이것은 TV 투사 장치 및 소형 투사기에 대해 가능한 애플리케이션을 제공하는 반면, 오기노 등의 제안된 해법은, 10000 루멘의 레벨 이상에서, 광을 변조하여 고강도의 촬상된 광 출력을 제공하는 고해상도 투사 시스템에 필요한 성능 레벨에 미치지 못하는 점을 개시한다.
따라서, 비록 디지털 영화 투사 장치 해법이 화상을 형성하기 위한 LCOS LCD의 사용에 집중되더라도, 이것을 위해 LCOS LCD 소자를 이용하는 경우, 명도와 효율에 근본적인 제한이 있다는 점을 알 수 있다. 한편, TFT LC 패널 해법은, LCOS 해법보다 개선된 명도 레벨을 제공할 것이다. TFT LC 패널을 이용하는 투사 장치가 개시되어 있지만, 고성능 디지털 영화 투사의 엄격한 명도 요구에 적합하지 않았다.
영화 애플리케이션에서, 투사기는 투사기로부터 가변적인 거리에 놓일 수 있는 표시 스크린 또는 표시면 상에 변조된 화상을 투사한다. 투사기가 몇가지 유형의 포커스 조절 분만 아니라 색상 정렬 조절을 제공하는 것이 요구된다. 도 1에 도시된 바와 같은 종래의 LCOS 장치에 의하면, 색상 결합 광학에 의해 색상 정렬이 수행되어, 3개의 혼합 RGB 색상이 동일 축을 따라 투사된다. 그러나, TFT 소자를 이용하는 해법에 대해서는, 적색, 녹색, 및 청색 경로에 대해 분리된 투사 광학을 제공하는 것이 유리할 것이다. 그러한 시도와 관련하여, 적절히 중첩된 적색, 녹색, 및 청색 화상으로부터 컬러 화상을 형성하는 데 몇몇 정렬 방법이 제공되어, 그것에 의해 표시 스크린으로부터 떨어진 범위에 걸쳐 투사기가 이용될 수 있다.
기타 문제들은 TFT LC 소자에 의한 광 변조의 특성 및 높은 레벨의 화상 품질을 요구하는 고명도 애플리케이션에 필요한 지원 요소와 관련된다. 종래의 해법은 광 출력 레벨 및 전체 화상 품질을 둘 다 제한하여, 투사 애플리케이션에 대한 TFT 사용에 의해 얻어지는 효과를 없앨 것이다. 예를 들어, 이들 소자는 공통적으로 제공되기 때문에, TFT 패널에 직접 부속되는 흡수 편광자의 이용은 화상 품질에 유리하다. 일반적으로 광 에너지의 20%를 초과하는, 이들 필름으로부터의 광 흡수는, 콘트라스트 및 콘트라스트 균일도의 손실을 야기하는 LCD 재료의 가열을 초래한다.
입체 또는 "3D" 촬상 기술은 투사되는 화상에 대한 개선된 시각적 깊이를 제공하는 데 이용되었다. 종래의 입체 투사에서는, 각기 상이한 광학 특성을 갖는, 2개의 겹치는 화상이 표시면 상에 투사된다. 좌측 화상과 우측 화상을 분리하는 데 편광을 이용하는 입체 촬상 시스템에 있어서, 우안에 대한 하나의 편광에 하나의 화상이 있고, 좌측에 대한 직교 편광에 하나의 화상이 있다. 뷰어에는 편광축의 방위에 따라 다른 좌측 부분 및 우측 부분을 갖는 한쌍의 편광 보안경 또는 안 경이 마련되어 있다. 예를 들어, 좌안 화상에 대해 편광된 광은 s 편광이고, 우안 화상에 대한 광은 p 편광일 수 있다. 다른 입체 시스템은 시청 안경(viewing glasses)의 대응 색상 필터에 의해 색상을 이용하여, 좌안을 우안 화상으로부터 분리할 수 있다.
전자 표시 성분을 이용하는 종래의 입체 촬상 시스템은 일반적으로 비능률적이고, 낮은 명도 레벨을 제공한다. 따라서, TFT LC 소자의 고유의 라그랑즈 불변식 관련 효과의 장점을 취하여, 개선된 화상 품질을 제공하는 풀 컬러 입체 투사 장치가 효과적임을 알 수 있다.
요약하자면, 본 발명의 일 형태에 따르면, a) 제 1 및 제 2 조명 빔을 균일화하기 위한 적어도 하나의 균일화 소자를 포함하고, 좌안 촬상 채널에 대한 제 1 편광 조명 빔 및 우안 촬상 채널에 대한 제 2 편광 조명 빔을 제공하는 조명원과, b) 각기, i) 상기 편광 조명 빔을 적어도 제 1 성분 파장 조명과 제 2 성분 파장 조명으로 분리하기 위한 색상 분리기와, ⅱ) 각기 대응 성분 파장 조명을 수용하고 상기 성분 파장 조명을 변조하여 변조 성분 파장 빔을 제공하며, 각 부분이 서로 다른 부분으로부터 공간적으로 분리된, 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할된 단색 투과성 액정 변조기 패널의 일부분과, 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널의 대응 부분을 거쳐 상기 대응 성분 파장 조명을 포커싱하기 위한 조명 경로 렌즈와, 상기 변조 성분 파장 빔의 상기 편광을 더 조절하는 분석기를 포함하는, 적어도 2개의 성분 파장 변조부를 포함하는, 입체 화상의 좌안 부분을 제공하도록 제 1 편광 조명 빔을 변조하기 위한 좌측 채널 변조 장치 및 입체 화상의 우안 부분을 제공하도록 제 2 편광 조명 빔을 변조하기 위한 우측 채널 변조 장치와, c) 상기 좌측 채널 변조 장치의 상기 변조 성분 파장 빔으로부터 형성된 화상이 상기 우측 채널 변조 장치의 상기 변조 성분 파장 빔으로부터 형성된 화상과 중첩되는 합성 화상을 표시면 상에 형성하기 위한 적어도 하나의 투사 렌즈와, d) 상기 입체 화상의 좌안 부분과 우안 부분을 분리하기 위해 뷰어(viewer)에 마련되는 채널 분리 소자를 포함하는 입체 촬상 장치를 제공한다.
소형화된 LCOS LCD를 사용하는 현재의 장치와는 달리, 본 발명의 장치는 최고급 촬상 애플리케이션을 위한 투사 장치에서 입체 촬상를 위해 하나 이상의 LCD 패널을 채용하는 것이 본 발명의 특징이다.
본 발명은 투사 입체 화상에 대한 명도를 개선할 수 있는 효과가 있다. 다양한 유형의 광원이 사용될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예를 나타내고 묘사한 도면을 참조하여 후술하는 상세한 설명에 의해, 본 발명의 이들 및 기타 목적, 특징 및 효과가 당업자에게 보다 명백해질 것이다.
본 명세서는 본 발명의 대상을 상세히 교시하고 명확히 청구하는 청구의 범위로 귀결되지만, 첨부된 도면과 함께 후술하는 상세한 설명으로부터 보다 명확히 이해될 것이다.
도 1은 LCOS LCD 장치를 이용하는 종래의 투사 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 입체 촬상 장치의 블록도이다.
도 3은 편광 공급 장치를 나타내는 블록도이다.
도 4는 좌측 또는 우측 채널 변조 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5는 성분 색상 변조부로 세분리된, 본 발명에 따른 분할된 TFT LC 소자의 평면도이다.
도 6a는 종래의 대형 패널 LC 소자의 단면도이다.
도 6b는 본 발명에 따른 간소화된 대형 패널 LC 소자의 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 투사 장치의 사시도이다.
도 8은 일 실시예의 색상 분리기를 나타내는 블록도이다.
도 9는 정렬을 위해 제어 루프를 구비한 투사 장치를 나타내는 블록도이다.
도 10은 각 색상 채널에서 다수의 광원과 두 프레넬 렌즈를 이용하는 실시예의 블록도이다.
도 11은 두 패널 장치에서 색상 스크롤링을 이용하는 다른 실시예를 나타내는 개략 블록도이다.
도 12는 원근법에 의해 각 색상 채널의 편광 빔 스플리터를 이용하는 다른 실시예를 나타내는 개략도이다.
도 13은 변조 광에 대한 색상 결합기로서 V 프리즘을 이용하는 컬러 투사 장치의 일부의 다른 실시예를 나타내는 개략 블록도이다.
도 14는 픽셀 충진 인자를 개선하도록 디더(dither)를 이용하는 실시예를 나타내는 개략 블록도이다.
도 15는 픽셀 충진 인자를 개선하도록 블러 필터를 이용하는 실시예를 나타내는 개략 블록도이다.
도 16은 스위칭 가능한 편광 회전 소자를 나타내는 다른 실시예의 촬상 장치의 개략 블록도이다.
본 설명은 특히 본 발명에 따른 장치 부분, 또는 그 장치와 보다 직접적으로 협동하는 부분을 이루는 요소와 관련된다. 특별히 도시하거나 설명하지 않은 요소는 당업자에게 주지된 여러 형태가 이용될 수 있음을 알 것이다.
본 발명은 입체 투사에 이용하기 위해 하나 이상의 TFT LC 소자를 개작한다. 입체 촬상 장치(200)의 주요 구성요소가 도 2의 블록도에 도시된다. 조명원(210)은, 편광이나 스펙트럼 성분 등과 같은 고유성에 따라, 광을 좌측 채널과 우측 채널의 두 개의 채널로 분할한다. 각 채널은 변조를 위해 제공되며, 좌측 채널은 변조 장치(220l)로 제공되고 우측 채널은 변조 장치(220r)로 제공된다. 변조 장치(220l, 220r)는, 도 2에 도시된 바와 같이 투사 렌즈(62)에 의해 표시면(40) 상에 투사되는 중간 화상 등의 화상(64)을 형성하도록 동작한다. 상기 좌측 및 우측 채널이 어떻게 변조되어 표시면(40) 상에 제공되는지에 따라, 한쌍의 편광 유리 또는 필터 유리 등의 채널 분리 소자(230)가 뷰어에 마련된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 대해 일반적으로 적용되는 기본 모델을 나타낸다. 이때, 특정 실시예는 이 모델로부터, 좌측 시청 채널과 우측 시청 채널을 분리하고, 각 채널로 제공되는 광을 조절하고, 각 채널 내의 광 변조와, 표시면(40) 상으로의 화상의 투사와, 우측 채널로부터 좌측 채널을 분리하기 위해 준비되는 뷰어를 위해 상이한 방법을 채용하는, 상이한 변경을 이용한다. 또한, 다른 대체 실시예는 도 2의 기본 배열을 채용하여 입체가 아닐 수도 있는 고 해상도 화상을 형성한다.
좌측 채널과 우측 채널을 분리하기 위한 한가지 옵션은 상이한 편광 상태를 갖는 광을 채용하는 것이다. 도 3을 참조하면, 일 실시예에서 조명원(210)으로서 이용될 수 있는 편광 공급 장치(110)가 도시되며, 이 편광 공급 장치(110)는 입체 촬상 장치(200)의 좌측 채널 및 우측 채널을 제공한다. 광원(20)으로부터의 광은 공간적으로 분산하거나 광을 균질화하는 균일화 소자(22)에 의해 균일화되어, 보다 균일한 조명계를 제공한다. 균일화된 광은, 일 실시예에서 p 편광과 같은 일 편광을 갖는 광을, 실질적으로 편광된 조명 빔(66)으로서 도 2 및 3에서 우측 채널에 대해 R이 붙은 일 변조 채널로 전달하는, 셔터(116) 및 편광자(96)로 유도된다. 편광자(96)는 다른 변조 채널에 대해 직교하는 편광(본 예에서 S 편광)을 갖는 광을 반사한다. 그 다음, 미러(98) 또는 반사형 편광 감응 코팅은 도 2 및 도 3에서 L이 붙은 다른 채널로 직교 편광을 갖는 광을 유도한다. 렌즈(34)는 적절한 변조 채널로 편광을 유도한다.
도 3의 광원(20)은 복수 유형의 램프 또는 기타 방사 요소 중 어느 하나일 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 구성요소를 광원(20)으로서 선택하여, 저비용과 대량 생산의 유용함을 얻을 수 있는 것이 특히 바람직하다. 일 실시예에 있어서, 미국 메사추세츠주 웰즐리 소재의 파킨엘머사로부터 입수할 수 있는 종래의 CERMAX(상표) 제논 아크 램프가 이용된다. 그러한 기성 소자의 광을 이용하는 유용한 점은, 본 기술 분야에서 일찍이 주목된 바와 같이, 라그랑즈 제한으로 인해 유용한 광의 주요 부분을 이용할 수 없는 소형 LCOS 성분과는 대조적으로, 대형 TFT LC 소자를 이용할 때 특히 효과적이다. 다른 대체 광원에는 균일화 광학을 이용하는 경우 어레이로 분포될 수 있는 고출력 LED가 포함된다. 기타 옵션은 예를 들어 초고압 머큐리 앰프를 이용하는 것이다. 종래의 제논 버블 램프는 다른 옵션도 제공하고 머큐리 램프보다 양호한 색역을 제공한다. 이들 모든 경우에, 일반적으로, 실질적으로 비편광이 광원으로부터 제공된다.
일 실시예에 있어서, 편광자(96)는 미국 특허 제6,452,724호(한센 등)에 개시된 유형의 편광자와 같은 와이어 그리드 편광자이다. 여러 유형의 와이어 그리드 편광자를 미국 유타주 오렘 소재의 목스텍사로부터 상업적으로 입수할 수 있다. 와이어 그리드형 편광자는 종래의 흡수형 편광자와는 달리 높은 레벨의 광 강도를 처리하는데 특히 효과적이다. 일 실시예에서, 와이어 그리드 편광자는 와이어 표면쪽 위의 와이어 요소가 LCD 패널과 대향하도록 배치된다. 이 구성은, 동일 출원인에 의한 미국 특허 제6,585,378호(커츠 등)에 개시된 바와 같이, 열적으로 유도된 복굴절을 감소시킨다. 편광자(96)는 전자 이미자화 분야의 당업자에게 잘 알려진, 맥네일 편광자 등의 종래 프리즘 편광자로 대체될 수 있다.
도 4를 참조하면, 좌안용 채널 변조 장치(220l)가 도시되어 있으며, 우안용 채널 변조 장치(220r)도 유사하게 구성될 것이다. 여기에서, LC 변조기 패널(60)은, 후술하는 바와 같이, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 각 성분 색상에 대해 하나씩 3부분으로 분할되어 있다. 그 다음 집광 렌즈(38)는, 균일화 편광 빔(76)을, 다중 파장을 분리된 조명 경로(44r(적색), 44g(녹색) 및 44b(청색))를 따라 일반적으로 적색, 녹색, 및 청색(RGB)의 성분 색상 파장으로 분리하는 색상 분리기(78)로, 유도한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 대응 조명 경로(44r, 44g, 44b)를 따라 각기 정렬되는 적어도 세 개의 성분 파장 변조부(114r, 114g, 114b)가 있다. 각 성분 파장 변조부(114r, 114g, 114b)에서, 집광 렌즈(42r, 42g, 42b)는 directs 대응 성분 파장 조명을 선택적 편광자(48r, 48g, 48b)를 거쳐서 유도한다. 그 다음, 프레넬 렌즈 등의 렌즈(52r, 52g, 52b)는 후술하는 바와 같이 변조를 위해 각 성분 색상을 처리하도록 분할되는 단색 투과성 액정 변조기 패널(60)을 거쳐, 이 조명을 포커싱한다. 액정 변조기 패널(60)은 적색, 녹색, 및 청색 성분 파장 빔(54r, 54g, 54b)을 형성한다. 성분 파장 빔(54r, 54g, 54b)은 결합되어 컬러 화상을 형성하는 변조 광 빔이다. 분석기(56r, 56g, 56b)는 적색, 녹색, 및 청색 성분 파장 빔(54r, 54g, 54b)의 편광을 조절한다. 본 실시예에서, 렌즈(61r, 61g, 61b)는 투사용 중간 화상으로서 화상(64)을 형성한다. 여기에서, 변조 성분 파장 빔(54r, 54g, 54b)은 중첩되어 투사용 컬러 화상(64)을 형성한다. 상술한 바와 같이, 화상(64)은 중간 화상 또는 투사면에서의 화상일 수 있음에 유의해야 한다.
변조기 패널(60)의 구성
본 발명의 일 형태는, 도 5의 평면도에 도시된 바와 같이, 단색 액정 변조기 패널(60)의 분할에 관한 것이다. 각기 적색, 녹색, 및 청색 조명 경로(44r, 44g, 44b)(도 4)의 적색, 녹색, 및 청색 성분 색상은, 각기 적색 성분 변조부(80r), 녹색 성분 변조부(8Og) 및 청색 성분 변조부(80b)에 의해 변조된다. 일 실시예에 있어서, LC 변조기 패널(60)이 2048×3240 픽셀 해상도를 갖는 경우, 각 성분 색상 변조부(80r, 80g, 80b)는 2048×1080 픽셀 해상도를 갖는다. 보다 높은 해상도 패널의 선택은 디지털 영화 등의 애플리케이션에 대해 유용할 것이다.
각 변조부(80r, 80g, 80b)는 대응 가장자리 부분(82r, 82g, 82b)을 갖는다. 가장자리 부분(82r, 82g, 82b)은 변조부(80r, 80g, 80b)의 일부로서 사용될 수 있지만 사용되지 않는 몇 개의 픽셀을 포함한다. 후술하는 바와 같이, 가장자리 부분(82r, 82g, 82b)은 성분 색상 변조 광의 정렬을 용이하게 하는 데 이용된다.
각 변조부(80r, 80g, 80b)는 차광 세그먼트(84a, 84b)에 의해 그의 인접하는 변조부(80r, 80g, 80b)로부터 분리된다. 차광 세그먼트(84a, 84b)는, 인접하는 적색, 녹색, 및 청색 조명 경로(44r, 44g, 44b)로부터 중첩되는 광을 반사하기 위한 마스크로서 작용하는, 어둡거나 또는 흑색 상태의 픽셀로 이루어진다. 이들 어두운 상태의 픽셀에 더하여 또는 그 대신에 물리적 차단 요소가 이용될 수 있다.
도 4의 실시예와 관련하여, LC 변조기 패널(60)은 투사 애플리케이션에 이용하기 위해 변경 및 간소화된다. 도 6a를 참조하면, 표시 이용을 위해 제작자에 의해 제공되는 대로의 종래의 LC 변조기 패널(118)이 도시되어 있다. 종래의 정렬에 있어서, ITO층(124) 상에 그의 제어 전극을 갖는 LC 재료(120)와 박막 트랜지스터(122)가 컬러 필터 어레이(132)를 따라 유리판(126) 사이에 유지된다. 전면 및 후면 편광자(128)는, 투사 화상의 변하기 쉬운 온도 불균일을 야기하는 고열 레벨에 따라 그 성능이 절충되는 흡수 시트이다. 또한, 보상막(130)도 대조를 강화하기 위해 마련된다. 여러 소자에 있어서, 도시 생략되었지만 확산층 등의 기타 개선된 막이 이용된다.
도 6b는 본 발명에서 이용되는 바와 같이 LC 변조기 패널(60)의 간소화된 배열을 나타낸다. 보상막(130)이 제거될 수 있고, 비록 유지되더라도, 보상막(130)의 성능 요구 및 비용은 현저히 감소된다. 또한, 전면 및 후면 편광자(128)는 LC 변조기 패널(60)로부터 스스로 떨어지고, 분리된 와이어 그리드 편광자는 편광자(48r, 48g, 48b)와 분석기(56r, 56g, 56b)에 이용된다. 편광자(48r, 48g, 48b)와 분석기(56r, 56g, 56b)는 유리 시트(126)의 표면으로부터 거리를 두고 떨어져 있다. 상당량의 광 에너지를 흡수하지 않고 높은 광 레벨을 처리할 수 있는 와이어 그리드 편광자는, 입체 표시 장치(200)의 고강도 애플리케이션에 특히 적합하다. 그것들을 LC 재료(120)로부터 간격을 두고 띄우면, 화상의 균일도에 악영향을 미칠 열 전달을 방지할 수 있다. 컬러 필터 어레이(132)는 더 이상 필요 없다. 선택적인 반사 방지 코팅(134, 136)은 유리(126)의 양쪽 외부면 상에 마련될 수 있다. 반사 방지 코팅(134, 136)은, 인접하는 픽셀로부터의 광의 바람직하지 않은 상호 작용을 최소화하는, 탈선 광의 감소 및 ANSI 명암비의 증대에 기여할 것이다.
조명원과 광학
종래의 TFT LC 투사 장치의 주목할 만한 개선점은 광원(20)으로부터 균일한 조명을 제공하기 위해 균일화 소자(22)를 이용하는 것(도 3)이다. 균일화 소자(22)는 광원(20)으로부터의 출력을 조절하여 균일하게 밝은 조명 빔을 변조를 위해 제공한다. 일실시예에 있어서, 균일화 소자(22)에 적산 바가 마련된다. 다른 실시예는 소형 렌즈 또는 소형 렌즈와 다른 집적 요소의 조합의 이용을 포함한다.
화상 사이의 적절한 천이를 위한 시간을 고려하여, 순간적으로 표시 장치를 어둡게 하기 위해, 도 3에서 점선의 위치에 있는 선택적인 셔터(116)를 편광 공급 장치(110) 내에 실장할 수 있다. 셔터(116)는 변조기 패널(60) 응답 속도에 따라 필요할 수 있다. LC 변조기 패널(60)의 응답 속도가 종래의 영상 표시에 충분할 정도로 개선되었더라도, 특히 다수의 동작과 천이를 포함하는 화상 컨텐츠에 대해, 고스트가 없는 동작으로 촬상 할 수 있도록 충분히 개선되어야 할 여지가 있다. 천이 시간동안 LC 변조기 패널(60)에 대해 광을 차광하여 프레임간의 화상의 중첩을 효과적으로 감소시키는 데 셔터(116)가 이용될 것이다. 예를 들어, 동일 출원인에 의한 미국 특허 제6,513,932호(에른 등)에 적절한 셔터 메카니즘이 개시된다.
도 7은, 도 4의 개략 블록도에 도시된 전체 장치를 이용하는, 일 실시예의 입체 촬상 장치(200)의 사시도를 나타낸다. 여기서, 개별 변조기 패널(60l, 6Or)이 좌측 및 우측 채널 변조 장치(220l, 220r)에 이용된다. 각 변조 장치(220l, 220r)는 대응 투사 렌즈(62l, 62r)를 갖는다. 기타 장치도 이용할 수 있어야 한다. 예를 들어, 두 변조기 채널(60l, 60r) 그 대안으로서, 각 채널에 대한 분리된 색상 휠 또는 색상 스크롤링 정렬을 이용하는 등, 좌측 시청 채널과 우측 시청 채널을 제공하도록, 단일 변조기 패널(60)을 적절히 분할할 수 있다. 도 2의 기본 모델에서 도시된 바와 같이, 각 채널에 대한 광학 성분이 협력하여 단일 중간 화상을 형성할 수 있기 때문에, 단일 투사 렌즈(62)의 이용이 허용된다. 대신, 각 채널 변조 장치(220l, 220r)로부터의 각 색상 채널에 대해 투사 렌즈가 분리될 수 있다.
색상 분리
도 4에 도시된 바와 같이, 균일화 편광 빔(76)은 색상 분리기(78)로 간다. 다른 실시예에 있어서, 각 채널 변조 장치(220l, 220r)의 분리된 균일화기(22)가 될 수도 있지만, 이것은 좌측 화상 채널과 우측 화상 채널 사이에 약간의 불균일을 야기할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 관한 색상 분리기(78)의 성분을 보다 상세히 나타낸다. 각기 적색, 녹색, 및 청색 성분 파장 빔(54r, 54g, 54b)으로서 변조하기 위해, 균일화 편광 빔의 다중 파장 광(76)을 기본적인 적색, 녹색, 및 청색 성분 파장으로 분할하는 데, 교차된 2색성 표면(90a, 90b)의 장치가 이용된다. 도 8의 실시예에서, 반사 미러(92)는 적색 및 청색 성분 파장 빔(54r, 54b)의 방향을 바꾼다. 다른 실시예는, 3개 이상의 색상 대역이 분리되는 방식으로 2색성 분리 성분의 이용을 포함하여, 보다 큰 색역을 가능하게 한다.
대형 변조기 패널(60)의 이용에 의해 얻어지는 개선된 광 효율은, SMPTE "C" 색상 공간 또는 (적색: 0.680x, 0.320y, 10.1Y, 녹색: 0.265x, 0.690y, 34.6Y, 청색: 0.150x, 0.060y, 3.31Y)에 의해 규정된, 동등하게 제안된 디지털 시네마 SMPTE 범위 등의 일반적인 영상을 이용하는 데 제공되는 것보다 실질적으로 큰 투사 범위를 제공하는데 활용될 수 있다. 적어도 동영상 필름만큼 또는 동영상 필름보다 대형의 범위를 만드는 것이 중요하다. 2색성 필터가 선택되어 일반적인 성분 색상 대역 청색, 녹색, 및 적색 사이의 스펙트럼 대역의 블록 부분에 배치될 수 있고, 그것에 의해 입체 촬상 장치(200)가 제공할 수 있는 색상 공간이 증가된다.
프레넬 렌즈
조명 경로(44r, 44g, 44b)의 렌즈(52r, 52g, 52b)로서 프레넬 렌즈를 이용하는 것은, 대응 렌즈(61r, 61g, 61b)의 입구 동공으로 광을 유도하는데 특히 유용하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 조명 경로(44r, 44g, 44b)에 프레넬 렌즈(52r, 52g, 52b)를 배치함으로써, 촬상 수차가 최소화된다. 프레넬 렌즈는 일반적으로 몰딩되고, 렌즈가 화상 변조 광을 이용하는 경우 특히 명백한 불균일이 나타날 수 있다. 물론, 다른 적절한 유형의 렌즈, 가급적 얇은 치수 프로파일을 갖는 렌즈가 렌즈(52r, 52g, 52b)에 대해 이용될 수 있다.
도 10은, 하나는 각 조명 경로(44r, 44g, 44b)의 조명 경로 렌즈로서 배치되고, 다른 하나는 각 변조 성분 파장 빔(54r, 54g, 54b)의 변조 빔 렌즈로서 배치되는, 각 성분 파장 변조부(114r, 114g, 114b)의 프레넬 렌즈 등의 한쌍의 렌즈를 이용하는 다른 실시예를 나타낸다. 청색 채널에서, 렌즈(52b)는 조명 경로(44b)에 있고, 제 2 렌즈(53b)는 성분 파장 빔(54b)에 있다. 녹색 채널에서, 렌즈(52g)는 조명 경로(44g)에 있고, 제 2 렌즈(53g)는 변조 성분 파장 빔(54g)에 있다. 적색 채널에서, 렌즈(52r)는 조명 경로(44r)에 있고, 제 2 렌즈(53r)는 변조 성분 파장 빔(54r)에 있다. 도 10의 장치에 의하면, 각 성분 파장 변조부(114r, 114g, 114b)에 대한 조명빔의 제 1 렌즈(52r, 52g, 52b)는, 시준(collimation)의 기준으로서 제공되는, 변조기 패널(60)로 유도되는 광의 각도를 감소시키고, 그것에 의해 콘트라스트 성능을 개선한다. 상기 제 2 렌즈(53r, 53g, 53b)는 LC 변조기 패널(60)로부터의 변조 성분 파장 빔(54r, 54g, 54b)에 위치하여, 광을 렌즈(61r, 61g, 61b)의 입구 동공으로 유도한다. 일 실시예에 있어서, 렌즈(52r, 52g, 52b, 53r, 53g, 53b) 각각은 프레넬 렌즈이다.
다른 실시예에 있어서, 종래의 원 대칭 프레넬 렌즈 타입 대신에, 한쌍의 교차 원통형 프레넬 렌즈가 하나 이상의 성분 파장 변조부(114r, 114g, 114b)에 이용될 수 있다. 교차되는 원통형 프레넬 렌즈는 서로에 대해 회전되고, 변조기 패널(60)에 대한 각도로 더 회전되어, 무아레(moire) 및 앨리어싱(aliasing)을 최소화하거나 제거할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 입체 표시 장치(200)는 뉴욕주 로체스터 소재의 리플렉사이트사 등의 제조자에 의해서 생산된 안티고스트(anti-ghost) 프레넬을 이용한다. 다른 대체예로서, 홀로그래픽 광학 성분이 프레넬 렌즈 대신에 하나 이상의 렌즈(52r, 52g, 52b)로서 이용될 수 있다. 유리 몰딩 프레넬 렌즈는 화상 전체에 걸쳐 콘트라스트 균일도가 감소되는 등의 광 흡수로부터의 응력 복굴절과 관련된 문제를 최소화하는 데 도움이 될 것이다.
투사 렌즈(62) 정렬을 위한 제어 루프
도 9는, 각 색상 채널에 다중 투사 렌즈(63r, 63g, 63b)를 이용하는 실시예에서, 자동적으로 정렬하기 위해 마련된 제어 루프(100)를 나타낸다. 전자 카메라 등의 센서(104)는 표시면(40) 상의 화상(64)의 일부이거나 화상(64)으로부터 분리될 수 있는 타겟(106)으로부터 광을 감지한다. 타겟(106)은 표시면(40) 상으로 투사된 변조 성분 컬러 화상의 적절한 오버랩을 나타내도록 발명된다. 동일 출원인에 의해 출원된 미국 특허 제6,793,351호(넬슨 등)에 개시된 방법들은 제어 로직 프로세서(108)에서 적정 오버랩을 검출하여, 센서(104)에 의해 검출된 색상간의 소정 오프셋을 제거하는 데 이용될 수 있다. 그 방법의 조합을 이용하여 투사 렌즈(63r, 63g, 63b)의 조절이 이루어질 수 있다. 미국 특허 제5,729,245호(고브 등)에 개시된 것과 유사한 방법을 이용하여, 대응 적색, 녹색, 또는 청색 성분 변조부(80r, 80g, 80b)의 위치를 이동시킴으로써, 완전한 픽셀 단위의 정렬을 전자적으로 이룰 수 있다. 스테핑 모터 또는 압전 액츄에이터 등의 대응 액츄에이터(102r, 102g, 102b)는, 투사 렌즈(63r, 63g, 63b) 자체를 이동시킴으로써, 전체 픽셀 또는 분할된 픽셀 단위 중 어느 하나를 미세 회전 정렬 조절을 하는 데 이용될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 두 방법의 조합이 이용되며, 먼저, 필요에 따라 가장자리 부분(82r, 82g, 82b)의 픽셀을 이용하여, 하나 이상의 적색, 녹색, 또는 청색 성분 변조부(80r, 80g, 80b)의 상대적 위치를 이동시켜 정렬을 시도한다. 이 적색, 녹색, 또는 청색 성분 변조부(80r, 80g, 80b)의 이동에 이어서, 필요에 따라 액츄에이터(102r, 102g, 102b)를 구동하여 미세 회전 조절이 수행된다.
다른 실시예
도 4, 8, 9에 도시된 실시예는 적색, 녹색, 및 청색 성분 색상의 종래 세트를 이용하는 입체 표시 장치(200)를 나타낸다. 개선된 색역을 제공하도록, 추가 색상의 이용을 포함하는 다른 장치가 가능하다. 또는, 상이한 성분 색성이 컬러 화상(64)을 형성하는 데 이용될 수 있다. 4개의 색상을 이용하는 다른 실시예에 있어서, 각기 2개의 성분-색상 변조부를 구비하도록 구성되는 2개의 LC 변조기 패널(60)이 각 채널 변조 장치(220l, 220r)에서 이용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 광을 차광 영역에 의해 분리된 색상 대역으로 분리하는 스크롤링 컬러 필터 소자와 함께 단일 LC 변조기 패널(60)이 이용된다. 색상 대역은 프리즘 광학을 이용하거나 색상 휠 또는 다른 유형의 색상 스크롤링 메커니즘을 이용하는 LC 변조기 패널(60) 전반에 걸쳐 주사될 수 있다. 차단 영역은 색상간의 천이 기간 동안 색상 흐림을 방지하는 데 이용된다. 그 다음, 변조기는 복합 컬러 화상의 적절한 부분에 알맞게 제공되는 특정 색광과 동기하여 변조된다. 예를 들어, SZD 00 다이제스트 1-4쪽에, 디. 스캇 드왈드, 스티븐 엠. 펜, 및 마이클 데이비즈에 의해 "순차적 색상 회복 및 동적 필터링 : 색상 스크롤링 방법"이라고 명명된 논문에, 스크롤링 색상 배경 및 기술이 설명된다.
입체 촬상 장치(200)의 색상 스크롤링 실시예는, 도 11에 도시된 바와 같이, 각기 컬러 스크롤링 요소(1401, 14Or)를 개별적으로 구비하는 2개의 변조기 패널(60l, 6Or)이 이용된다. 색상 스크롤링 휠 또는 주사 프리즘을 구비하는 색상 분리기를 포함하는 성분의 소정 조합과 같은 컬러 스크롤링 요소(1401, 14Or)는, 예를 들어, 디지털 투사기 분야에서의 당업자에게 잘 알려진 스펙트럼 프로파일을 제공하기 위한 기술을 이용하는 다양한 파장의 색광을 연속해서 주사한다. 이어서, LC 변조기 패널(60l, 6Or)은 컬러 스크롤링 요소(140l, 14Or)로부터 제공된 광의 각 입사 색상을 변조하여, 투사용 변조광을 제공한다.
도 4를 참조하여 설명된 것과 마찬가지로, 각 변조기 패널(60l, 6Or)은 그의 대응 조명 경로(1441, 144r)에 지원 광학 요소를 가지며, 변조된 광을 성분 파장 빔(54c, 54d)으로서 투사 렌즈(62l, 62r)로 제공한다. 색상 스크롤링 성분을 이용하는 조명 광학은, 예를 들어 미국 특허 제6,280,034호(브렌너숄츠 등)에 개시된 것과 유사한 색상 분리, 색상 스크롤링 및 광 유도 기술을 채용할 수 있다.
컬러 스크롤링 요소(140l, 14Or)가 색상 스크롤링 휠인 경우, 반복적으로 보완하는 한쌍의 색상을 이용하는 시퀀스가 특히 유리할 것이다. 그러한 장치에 있어서, 좌안 화상에 대한 스펙트럼 프로파일을 제공하는 컬러 스크롤링 요소(140l)는, 그의 색상 세트를 형성하기 위해 적색, 녹색, 및 청색 필터를 구비하는 필터 휠일 수 있다. 그 다음, 우안 화상에 대해 상이한 스펙트럼 프로파일을 제공하는 컬러 스크롤링 요소(14Or)는, 그의 색상 세트를 형성하기 위해 보완적인 시안, 마젠타 및 옐로우 필터를 구비하는 필터 휠일 수 있다. 이들 필터의 시퀀싱이 타이밍이 맞아, 2개의 변조기 패널(60l, 6Or)로부터 형성되는 결합 화상이 색상과 관련 하여, 스크롤링 시퀀스의 각 부분 동안 백색처럼 보이는 결합 화상에 부가될 것이다. 이것은, 예를 들어, 그의 대응 보색(시안, 마젠타, 옐로우)과 짝을 이루는 각 제 1 색상 (적색, 녹색, 청색)을 동시에 투사하는 경우일 수 있다. 이 방안을 본 발명에 의해 제공되는 개선된 명도 및 개선된 촬상 성능의 효과와 결합하면, 초기 디자인에 대해 확장된 색역을 가능하게 할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 2개의 분리된 변조기 패널(60l, 6Or)을 제공하는 대신에, 단일 변조기 패널(60)이 2개의 세그먼트로 분할될 수 있다. 하나의 세그먼트는 우측 채널에 이용되고, 다른 하나는 좌측 채널에 이용될 것이다.
2개의 색상 휠 중 어느 하나 또는 3개의 색상 성분 파장 변조부(114r, 114g, 114b)를 이용하는 채널로부터의 화상은 중간 화상면에서 결합될 수 있다. 이 장치에 의해, 중간 화상(64)이 변조기 패널(60)보다 작아질 수 있고, 그래서 중간 화상(64)이 하나의 투사 렌즈에 의해 대형 스크린 크기로 확대될 수 있다. 제작시 광학 수렴이 이루어질 수 있어서, 제작자에게는 단지 한번의 투사 렌즈 조절이 필요하다. 이 방안은 동일 출원인에 의한 미국 특허 제6,808,269호(Cobb) 및 제6,676,260호(Cobb 등)에서 논증된 바와 같이 가치가 있음을 보여줬다.
도 10을 다시 참조하면, 조명부(68)에 개별적인 적색, 녹색, 및 청색 광원(46r, 46g, 46b)을 이용하는 다른 실시예에 있어서, 입체 촬상 장치(200)의 블록도가 도시되어 있다. 광원(46r, 46g, 46b)은 레이저, LED, 또는 기타 광원 유형을 포함할 수 있고, 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이 균일화기와 같은 광 조절 소자에 의해서 지원될 수도 있다. 광원(46r, 46g, 46g)은 편광되거나 또는 편광자를 마련할 수 있다.
본 발명의 한가지 장점은 보상기가 필요하지 않거나 적어도 보상기에 대한 필요가 최소화될 수 있다는 점이다. 본 기술 분야에서 주지된 바와 같이, 두가지 기본 유형의 보상막이 있다. 그 광축이 필름의 평면과 평행한 단축 필름은 A 플레이트라 불린다. 그 광축이 필름의 평면과 직각을 이루는 단축 필름은 C 플레이트라 불린다. 그 대신, A 플레이트는 보상기의 평면에서 XY 복굴절(XY 지연을 갖는 이방성 매체)을 제공하는 것으로 기술될 수 있고, 반면 C 플레이트는 보상기를 거쳐 빔 전파 방향에서 광축을 따라 Z 복굴절을 제공한다. n0보다 큰 ne를 갖는 단축 재료는 양으로 복굴절된다고 불린다. 마찬가지로, n0보다 작은 ne를 갖는 단축 재료는 음으로 복굴절된다고 불린다. A 플레이트 및 C 플레이트 모두 ne 및 n0값에 따라 양성 또는 음성일 수 있다. 본 기술 분야에서 주지된 바와 같이, C 플레이트는 단축으로 압축된 폴리머의 이용 또는 셀룰로오스 아세트산염의 캐스팅에 의해 제조될 수 있고, 반면 A 플레이트는 폴리 비닐 알콜 또는 폴리카보네이트 등의 늘어난 폴리머 필름으로 이루어질 수 있다.
본 발명, 대형 LC 패널을 변조기 패널(60)로서 이용하기 때문에, 각도 감도의 감소를 야기하는, C 플레이트 보상기에 대한 필요를 최소화하거나 제거할 수 있다. 도 4를 참조하면, 점선(142)은 적색 성분 파장 빔(54r)의 선택적인 A-플레이트 보상기에 대해 가능한 위치를 가리킨다. 또한, 다른 성분 파장 변조부(114r, 114g, 114b)는 비슷한 위치에서 A 플레이트 보상기로부터 이익을 얻을 수도 있다. 그 대신, 보상기는 예를 들어 프레넬 렌즈(52r, 52g, 52b) 앞과 같은 조명 경로에 배치될 수 있다. 다른 실시에에 있어서, A-플레이트 보상은 C 플레이트 보상의 소정의 부가적인 레벨로 보충될 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, C-플레이트 보상기는 충분할 것이다. 예를 들어, 필름 기반 보상기, 다층 박막 유전체 적층체로부터 형성된 보상기, 및 정형된 복굴절 구조를 이용하는 보상기를 포함하는, 복수 유형의 보상기 중 임의의 보상기가 사용될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 명백하게 원근법으로 도시된 도 12의 투사 장치의 일부의 블록도에 도시된 바와 같이, 편광 빔 스플리터(148r, 148g, 148b)는 변조기 패널(60)로부터의 각 변조 성분 파장 빔(54r, 54g, 54b)에 대한 분석기로서 제공된다. 일 실시예에서의 편광 빔 스플리터(148r, 148g, 148b), 와이어 그리드 편광 빔 스플리터는 각 성분 파장 빔(54r, 54g, 54b)의 광학 경로의 방향을 바꾼다. 그 다음, 도 12의 실시예에 있어서, 투사 렌즈(62r, 62g, 62b)는 표시면(40) 상에 화상을 형성한다. 다른 실시예에 있어서, 중간 화상은 상술한 바와 같이 형성될 수 있다.
도 13을 참조하면, 각 색상 채널로부터의 변조 광을 렌즈(63r, 63g, 63b)에 의해 V-프리즘 어셈블리(150)로 유도하는 다른 실시예의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. V-프리즘 어셈블리(150)는, 투사 렌즈(62)의 동공에서 중간 화상(146)을 형성하기 위해 단일 광학 경로 상에 변조 광을 결합한다. V-프리즘 어셈블리(150)는 2색성 표면을 이용하고 미러와 함께 작용하여 투사 렌즈(62)로 광을 유도하는 색상 결합기의 한가지 유형이다. 동일 출원인에 의해 출원된 미국 특허 제 6,676,260호(코브 등)는 투사 장치에서 이용되는 V 프리즘을 설명한다.
도 12의 편광 빔 스플리터(148r, 148g, 148b)가 목스텍사에 의해 제공되는 것과 같은 와이어 그리드 편광 빔 스플리터인 경우, 광축에 대한 이들 소자 중 하나의 회전이, 동일 출원인에 의해 출원된 미국 특허 제6,805,445호(실버스타인 등)에 개시된 방법을 이용하는, 보정의 단위를 제공하는 데 이용될 수 있다.
종래의 전자 표시 소자에 비해, 본 발명의 입체 촬상 장치(200)는 높은 명도 레벨을 제공한다. 도 1의 종래 장치의 공간 광 변조기(3Or, 30g, 30b)가 소형화된 LCOS LC 장치인 경우, 이들 3개의 장치의 라그랑즈 불변식 및 에너지 전달 능력에 따라, 대략 5000루멘으로부터 대략 25000 루멘이하의 범위에서 허용되는 명도의 총량이 제한된다. 반대로, 도 4의 실시예는 확장된 휘도 범위를 갖고 있어, 채널당 30000 루멘을 초과하는 투사를 가능하게 한다.
LC 변조기 패널(60)의 치수는 입체 촬상 장치(200)의 성능 요구에 맞게 최적화 될 수 있다. 소형화된 LCOS LCD 해법이 미리 이용되는 것과는 달리, LC 변조기 패널(60)은 대각선이 17-20인치 이상에 이를 정도로 일반적인 랩탑 표시 장치보다 대형일 수 있다. 초기 LC 패널이 기대에 어긋날 정도로 느렸지만, 연구의 진행에 의해 속도가 100% 이상 개선되고, 분명히 개선된 속도는 실제 사용할 수 있다. 8 msc 이하의 개선된 응답 시간이 보고되었었다. 이상적으로, 변조기 패널(60)은, 픽셀 구조에 대한 최적 사이즈와 표준 TFT 패널 방법을 이용하여 제조될 전자 기기에 의해, 최대한의 램프 시스템 효율을 이용할 수 있을 정도로 크고, 최고속 응답 시간을 제공할 정도로 작게 크기가 조절될 수 있다. 액정 변조기 패널(60)은 적어 도 최소 5인치의 대각선을 갖는 것이 바람직하다. 보다 사이즈가 크면 광 효율을 최대화하고 표시되는 화상의 해상도를 최대화하는 데 도움이 된다.
램프 시스템 효율에 가장 적합하게 TFT 패널의 크기를 조절하는 데에는 다수의 고려 사항이 수반된다. 예를 들어, 2.0㎜의 아크 갭을 갖는 써맥스형 램프를 이용하면, 대략 10의, 변조기 영역의 대각선에 대한 개구율의 곱으로서 규정되는, 직경 라그랑즈 불변식을 갖는 시스템에 의해 최대 램프 효율이 얻어진다고 측정되었다. f/10.0으로 설계된 시스템은 0.05의 개구율(NA : numerical aperture)을 갖는다. 따라서, 장치 대각선은 200㎜로 될 필요가 있다. 이 값은 두 편광 상태를 취하기 위해 배로 될 필요가 있다. 더욱이, 선택된 각 파장 영역에 대해 이 변조 영역이 요구될 것이다. 따라서, 시스템 효율면에서, 1074ㅧ358㎜보다 약간 큰 패널이 가장 능력적이고, 고속 천이 시간에 대해 최선의 가능성을 제공할 것이다. 요구되는 고해상도(변조된 각 파장 대역에 대해 2048ㅧ1024 또는 4096ㅧ204)에서 이 사이즈를 수용하기에 충분할 정도로 작게 픽셀 전자 기기를 제조하는 것이 가장 어려운 점이다. 입체 촬상 장치(200)의 바람직한 실시예는 각 직교 편광 상태가 이 최적 사이즈로 제작된 분리된 변조기 패널(60) 상에 위치할 수 있도록 이루어질 수 있다.
보다 밝은 광원을 이용하고, 대화면 화상 생성기를 이용함으로써, 도 4에서와 같이 TFT LC 변조기 패널(60)을 이용하는 입체 촬상 장치(200)는, 전체적으로 약 40-50%의 효율을 제공한다. 이것은 보통 5 내지 10% 이하의 효율인 도 1의 초기 LCOS LCD 디자인의 종래 효율과는 현저히 다르다. 상대적으로 낮은 광 흡수를 나타내기 때문에, 와이어 그리드 편광자는 특히 유용하다. 일반적으로, 편광자는 대략 20% 미만의 광 흡수를 갖는 것이 바람직할 것이다. 또한, 상술한 실시예에서 자신의 와이어 그리드 표면을 변조기 패널(60)을 향하게 함으로써 개선된 성능을 얻을 수 있다.
입체 촬상 장치(200) 뿐만 아니라 TFT LC 변조기 패널(60)을 채용하는 소정의 화상 장치와 관련하여, 표시되는 화상에서 출력 픽셀의 표현 해상도를 증가시키거나, 픽셀간의 에지 효과에 대해 보상하도록 요구될 수 있다. 도 14 및 도 15를 참조하면, 입체 촬상 장치(200)에 대해서만이 아니라 하나의 LC 변조기 패널(60)보다 더 이용되는 소정 유형의 촬상 장치(50)에 대해서도, 이 문제를 처리하는 2개의 상이한 해법이 도시되어 있다. 도 14에서, 촬상 장치(50)는 디더링을 이용하여 픽셀 충전 인자를 개선하고 LC 변조기 패널(60l, 60r)의 표현 해상도를 개선시킨다. 각 LC 변조기 패널(60l, 60r)은 디더 동작을 제공하는 액츄에이터(160)와 기계적으로 연결된다. 도 15는 LC 변조기 패널(60l, 60r)로부터 출력된 광을 변조하기 위해, 점선으로 도시된, 블러 필터(162)를 이용하는 다른 대안을 나타낸다.
도 14 및 도 15의 실시예의 입체 촬상 장치(200)는 비입체 촬상 시스템의 2배의 픽셀수를 제공할 수 있다. 도 14 및 도 15의 장치는 입체 화상 표시를 위해서도 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 14에 대해서는, 뷰어에 고해상도 화상을 효과적으로 제공하기 위해, 하나 이상의 TFT LC 변조기 패널(60l, 6Or)이 서로에 대해 디더링할 수 있다. 픽셀간의 갭으로 인한 영향을 최소화하고 보다 높은 표시 해상도를 제공하도록, 시청 주기와 눈의 응답 시간에 따라, 픽셀의 상대적인 위치 와 픽셀 오버랩을 조절할 수 있다. 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 디더링 문제에 대한 감시와 교정을 위해 피드백 제어 루프가 대신 채용될 수도 있다.
입체 촬상 시스템(200)의 다른 실시예가 도 16에 도시된다. 여기에서, 차례로 컬러 스크롤링 요소(140)와 협력하는 변조기 패널(60) 상에 형성된 화상과 협력하기에 충분한 속도로, 좌안 편광 상태 및 우안 편광 상태 사이에서 교호하는, 편광 상태를 빠르게 전환하는 데 스위칭 가능한 편광 회전 소자(70)가 채용된다. 1/2 파장판(72)은 광 공급 장치(110)로부터의 광의 일부의 편광 상태를 전환하는 데 이용된다. 예를 들어, 스위칭 가능한 액정 위상차판 등의 전기적으로 유도된 위상차판이 스위칭 가능한 편광 회전 소자(70)로서 이용될 수 있다. 그 대안으로서, 회전 1/2 파장판이 이용될 수 있다. 물론, 본 실시예와 관련하여, 변조기 패널(60)의 스위칭 시기는 눈의 응답만큼 빨라야 한다. 이와 동일한 유형의 편광 스위칭에 의해, 다른 광 변조 장치뿐만 아니라 컬러 스크롤링 요소(140)에 의해 이용될 때의 입체 시청을 위해, 좌안 화상 및 우안 화상을 교대로 제공할 수 있다. 예를 들어, 다시 도 4를 참조하면, 단일 변조기 패널(60) 및 도시된 2색성 색상 분리기와 같은 색상 분리기(78)는, 화상(64) 및 그 근방에 부가되는 편광 회전 소자(70)에 의해 입체 촬상를 제공하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 좌안 화상과 우안 화상을 교대로 뷰어에 제공하기 위해 화상 및 그 근방의 위치에 편광 회전 소자(70)를 부가하는 것에 의해, 도 4의 좌측 채널 변조 장치(220l)와 같은 변조 성분을 쉽게 적용할 수 있다. 또한, 도 10의 촬상 장치(50)의 실시예는, 각 색상 채널에 대해 개별 광원(46r, 46g, 46b)과 함께, 화상(64) 및 그 근방의 위치에서 편 광 회전 소자(70)를 추가하는 것과 유사한 방식으로 입체 시청에 적용될 수 있다.
소정의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명했지만, 당업자에 의해 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 첨부된 특허청구범위 내에서 기재된 바에 따라, 상술한 바와 같이 본 발명의 범주 내에서 변형 및 수정될 수 있다는 점이 명확히 이해될 것이다. 예를 들어, 상술한 실시예는 중간 화상을 형성하거나 표시면(40) 상에 분리되어 투사되는 색상 변조 빔을 제공하는 데 이용될 수 있다. 복합 폴리머, 올리고머 또는 기타 분자에 기초하는 유기 박막 트랜지스터(OTFT)와 주지의 단일 벽 카본 나노튜브의 단층을 이용하는 박막 트랜지스터를 포함하는, 최근에 소개된 유형의 TFT 구성요소를 대신 사용할 수 있다.
따라서, 표시 화상을 형성하기 위해 하나 이상의 TFT LC 패널을 이용하는 입체 표시 장치에 대한 장치 및 방법이 제공된다.
부품 목록
10 : 투사 장치
20 : 광원
20r : 적색 광원
2Og : 녹색 광원
20b : 청색 광원
22 : 균일화 소자
22r : 적색 균일화 소자
22g : 녹색 균일화 소자
22b : 청색 균일화 소자
24r : 적색 편광 빔 스플리터
24g : 녹색 편광 빔 스플리터
24b : 청색 편광 빔 스플리터
26 : 2색성 결합기
30r : 적색 공간 광 변조기
30g : 녹색 공간 광 변조기
30b : 청색 공간 광 변조기
32 : 투사 렌즈
34 : 렌즈
38 : 렌즈
40 : 표시면
42r : 적색 집광 렌즈
42g : 녹색 집광 렌즈
42b : 청색 집광 렌즈
44r : 적색 조명 경로
44g : 녹색 조명 경로
44b : 청색 조명 경로
46r : 적색 광원
46g : 녹색 광원
46b : 청색 광원
48r : 적색 편광자
48g : 녹색 편광자
48b : 청색 편광자
50 : 촬상 장치
52r : 적색 프레넬 렌즈
52g : 녹색 프레넬 렌즈
52b : 청색 프레넬 렌즈
53r : 적색 프레넬 렌즈
53g : 녹색 프레넬 렌즈
53b : 청색 프레넬 렌즈
54c : 성분 파장 빔
54d : 성분 파장 빔
54r : 적색 성분 파장 빔
54g : 녹색 성분 파장 빔
54b : 청색 성분 파장 빔
56r : 적색 분석기
56g : 녹색 분석기
56b : 청색 분석기
60 : 변조기 패널
60l : 변조기 패널
6Or : 변조기 패널
61r : 적색 렌즈
61g : 녹색 렌즈
61b : 청색 렌즈
62 : 투사 렌즈
62l : 투사 렌즈
62r : 투사 렌즈
63r : 적색 렌즈
63g : 녹색 렌즈
63b : 청색 렌즈
64 : 화상
66 : 편광 조명 빔
68 : 조명부
70 : 스위칭 가능한 편광 회전 소자
72 : 1/2 파장판
76 : 균일화 편광 빔
78 : 색상 분리기
80r : 적색 성분 변조부
80g : 녹색 성분 변조부
80b : 청색 성분 변조부
82r : 적색 가장자리 부분
82g : 녹색 가장자리 부분
82b : 청색 가장자리 부분
84a : 차광 세그먼트
84b : 차광 세그먼트
90a : 2색성 표면
90b : 2색성 표면
92 : 반사 미러
96 : 편광자
98 : 미러
100 : 제어 루프
102r : 적색 액츄에이터
102g : 녹색 액츄에이터
102b : 청색 액츄에이터
104 : 센서
106 : 타겟
108 : 제어 로직 프로세서
110 : 편광 공급 장치
114r : 적색 성분 파장 변조부
114g : 녹색 성분 파장 변조부
114b : 청색 성분 파장 변조부
116 : 셔터
118 : LC 변조기 패널
120 : LC 재료
122 : 박막 트랜지스터 (TFT : thin-film transistor)
124 : ITO층
126 : 유리
128 : 편광자
130 : 보상막
132 : 컬러 필터 어레이
134 : 반사 방지 코팅
136 : 반사 방지 코팅
140 : 컬러 스크롤링 요소
1401 : 컬러 스크롤링 요소
14Or : 컬러 스크롤링 요소
142 : 라인
1441 : 조명 경로
144r : 조명 경로
146 : 중간 화상
148 : 편광 빔 스플리터
148r : 적색 편광 빔 스플리터
148g : 녹색 편광 빔 스플리터
148b : 청색 편광 빔 스플리터
150 : V-프리즘 어셈블리
152 : 미러
162 : 블러 필터(blur filter)
200 : 입체 촬상 장치
210 : 조명원
2201 : 채널 변조 장치
22Or : 채널 변조 장치
230 : 채널 분리 소자

Claims (55)

  1. a) 좌안 촬상 채널을 위한 제 1 편광 조명 빔 및 우안 촬상 채널을 위한 제 2 편광 조명 빔을 제공하는 조명원으로서, 상기 제 1 및 제 2 조명 빔을 균일화하기 위한 적어도 하나의 균일화 소자를 포함하는 조명원과,
    b) 각기, i) 상기 편광 조명 빔을 적어도 제 1 성분 파장 조명과 제 2 성분 파장 조명으로 분리하기 위한 색상 분리기와, ⅱ) 각기 대응 성분 파장 조명을 수용하고 상기 성분 파장 조명을 변조하여 변조 성분 파장 빔을 제공하며, 각 부분이 서로 다른 부분으로부터 공간적으로 분리된, 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할된 단색 투과성 액정 변조기 패널의 일부분과, 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널의 대응 부분을 거쳐 상기 대응 성분 파장 조명을 포커싱하기 위한 조명 경로 렌즈와, 상기 변조 성분 파장 빔의 상기 편광을 더 조절하는 분석기를 포함하는, 적어도 2개의 성분 파장 변조부를 포함하는, 입체 화상의 좌안 부분을 제공하도록 상기 제 1 편광 조명 빔을 변조하기 위한 좌측 채널 변조 장치 및 입체 화상의 우안 부분을 제공하도록 상기 제 2 편광 조명 빔을 변조하기 위한 우측 채널 변조 장치와,
    c) 상기 좌측 채널 변조 장치의 상기 변조 성분 파장 빔으로부터 형성된 화상이 상기 우측 채널 변조 장치의 상기 변조 성분 파장 빔으로부터 형성된 화상과 중첩되는 합성 화상을 표시면 상에 형성하기 위한 적어도 하나의 투사 렌즈와,
    d) 상기 입체 화상의 상기 좌안 부분과 상기 우안 부분을 분리하기 위해 뷰 어(viewer)에 마련되는 채널 분리 소자
    를 포함하는 입체 촬상 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 성분 파장 변조부는, 상기 좌측 채널 변조 장치의 상기 변조 성분 파장 빔으로부터 형성된 상기 화상과 상기 우측 채널 변조 장치의 상기 변조 성분 파장 빔으로부터 형성된 상기 화상을, 상기 투사 렌즈에 의해 투사하기 위한 중간 화상으로서 형성하기 위한 렌즈를 더 포함하는 투사 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명 경로 렌즈는 프레넬 렌즈 및 홀로그래픽 렌즈로 이루어지는 그룹으로부터 취해지는 투사 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명원은 LED, LED 어레이, 크세논 램프, 및 머큐리 램프로 이루어지는 그룹으로부터 취해지는 광원을 포함하는 투사 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 균일화 소자는 소형 렌즈(lenslet) 어레이를 포함하는 투사 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 균일화 소자는 적산 바(integrating bar)를 포함하는 투사 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과형 액정 변조기는 박막 트랜지스터를 포함하는 투사 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 투과형 액정 변조기는 적어도 5인치의 대각선 치수를 갖는 투사 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 유기 박막 트랜지스터인 투사 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 박막 트랜지스터는 카본 나노튜브를 포함하는 투사 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 성분 파장 편광자는 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널로부터 이격되어 있는 투사 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 편광자는 와이어 그리드 편광자인 투사 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드 편광자 소자의 상기 와이어면쪽은 상기 액정 변조기 패널을 향하고 있는 투사 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 분석기는 와이어 그리드 편광자 소자인 투사 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 와이어 그리드 편광자 소자의 상기 와이어면쪽은 상기 액정 변조기 패널을 향하고 있는 투사 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 조명 경로 렌즈는 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널로부터 이격된 프레넬 렌즈인 투사 장치.
  17. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 조명 경로 렌즈는 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널로부터 이격된 홀로그래픽 렌즈인 투사 장치.
  18. 제 1 항에 있어서,
    a) 상기 좌측 채널 변조 장치의 상기 변조 성분 파장 빔으로부터 형성된 상 기 화상과 상기 우측 채널 변조 장치의 상기 변조 성분 파장 빔으로부터 형성된 상기 화상 사이의 상기 중첩 화상(superimposed image)에서 오프셋을 검출하기 위한 센서와,
    b) 상기 단색 투과성 액정 변조기 상의 상기 제 1 또는 제 2 부분 중 적어도 하나의 위치를 시프트하여 상기 오프셋을 보상하는 촬상 제어 프로세서
    를 더 포함하는 투사 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    a) 상기 좌측 채널 변조 장치의 상기 변조 성분 파장 빔으로부터 형성된 상기 화상과 상기 우측 채널 변조 장치의 상기 변조 성분 파장 빔으로부터 형성된 상기 화상 사이의 상기 중첩 화상에서 오프셋을 검출하기 위한 센서와,
    b) 상기 적어도 하나의 투사 렌즈와 연결되어 렌즈 위치를 조절하여 상기 오프셋을 보상하는 액츄에이터
    를 더 포함하는 투사 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 센서 정보는 상기 화상 해상도를 개선하는 데 이용되는 투사 장치.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 성분 파장 변조부 중 적어도 하나는 변조 빔 프레넬 렌즈를 더 포함하는 투사 장치.
  22. 제 1 항에 있어서,
    상기 성분 파장 변조부 중 적어도 하나는 변조 빔 홀로그래픽 렌즈를 더 포함하는 투사 장치.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 변조 빔 프레넬 렌즈는 유리인 투사 장치.
  24. 제 21 항에 있어서,
    상기 변조 빔 프레넬 렌즈는 교차 원통형 프레넬 렌즈를 포함하는 투사 장치.
  25. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 성분 파장 변조부의 상기 분석기는 와이어 그리드 편광 빔 스플리터를 포함하는 투사 장치.
  26. 제 1 항에 있어서,
    상기 조명원은 셔터를 더 포함하는 투사 장치.
  27. 제 1 항에 있어서,
    보상기(compensator)를 더 포함하는 투사 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 보상기는 상기 변조기 패널과 상기 적어도 하나의 성분 파장 편광자 사이에 위치하는 투사 장치.
  29. 제 27 항에 있어서,
    상기 보상기는 필름 기반(film-based) 성분인 투사 장치.
  30. 제 27 항에 있어서,
    상기 보상기는 다층 유전체 박막 적층체 기반 성분인 투사 장치.
  31. 제 27 항에 있어서,
    상기 보상기는 상기 제 1 성분 파장 조명의 경로에 있는 투사 장치.
  32. 제 27 항에 있어서,
    상기 보상기는 변조 성분 파장 빔의 경로에 있는 투사 장치.
  33. 제 1 항에 있어서,
    상기 분석기는 상기 액정 변조기 패널로부터 이격되어 있는 투사 장치.
  34. 제 1 항에 있어서,
    적어도 하나의 분석기는 반사형 편광 빔 스플리터인 투사 장치.
  35. 제 27 항에 있어서,
    상기 보상기는 정형 복굴절 구조를 포함하는 투사 장치.
  36. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 성분 파장 조명은 적색, 녹색 및 청색 조명으로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 투사 장치.
  37. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 두 변조 성분 파장 빔은 투사 렌즈에 의해 투사하기 위한 중간 화상을 형성하는 투사 장치.
  38. 제 1 항에 있어서,
    상기 단색 투과성 액정 변조기 패널은 제 1 표면 상의 제 1 반사 방지 코팅과 제 2 표면 상의 제 2 반사 방지 코팅을 갖는 투사 장치.
  39. 제 1 항에 있어서,
    투사용 변조 성분 파장 빔을 결합하는 색상 결합기를 더 포함하는 투사 장치.
  40. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 조명 빔은 상기 제 2 조명 빔에 대해 직교로 편광되는 투사 장치.
  41. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 조명 빔은 상기 제 2 조명 빔과 상이한 스펙트럼 프로파일을 갖는 투사 장치.
  42. 제 1 항에 있어서,
    상기 채널 분리 소자는 그들 각자의 투과 스펙트럼 프로파일에 따라 상기 좌안 및 우안 부분으로 분리하는 투사 장치.
  43. 제 41 항에 있어서,
    상기 제 1 조명 빔의 상기 스펙트럼 프로파일은 적색, 녹색, 및 청색 파장을 포함하고, 상기 제 2 조명 빔의 상기 스펙트럼 프로파일은 옐로우, 마젠타, 및 시안 스펙트럼 프로파일을 포함하는 투사 장치.
  44. a) i) 다중 파장의 실질적으로 비편광된 조명 빔을 제공하는 광원과, ⅱ) 상기 실질적으로 비편광된 조명 빔을 편광시켜 다중 파장의 실질적으로 편광된 조명 빔을 제공하는 다중 파장 편광자와, ⅲ) 다중 파장의 상기 실질적으로 편광된 조명 빔을 조절하여 다중 파장의 균일화 편광 빔을 제공하는 균일화기와, ⅳ) 다중 파장의 상기 균일화 편광 빔을 적어도 제 1 성분 파장 조명과 제 2 성분 파장 조명으로 분리하는 색상 분리기를 포함하는, 조명부와,
    b) 각기 대응 성분 파장 조명을 수용하고 상기 성분 파장 조명을 변조하여 변조 성분 파장 빔을 공급하며, 각기, i) 각 부분이 공간적으로 서로 분리되는, 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할된 단색 투과성 액정 변조기 패널의 일부와, ⅱ) 실질적으로 편광을 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널의 대응 부분으로 유도하기 위한 상기 성분 파장 조명의 경로의 성분 파장 편광자와, ⅲ) 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널의 상기 대응 부분을 거쳐서 상기 성분 파장 편광자로부터의 입사 조명을 포커싱하기 위한 조명 경로 렌즈와, ⅳ) 상기 변조 성분 파장 빔의 상 기 편광을 조절하기 위한 분석기와, v) 상기 단색 투과성 액정 광 변조기와 연결되어 디더 움직임(a dither movement)동작을 행하는 액츄에이터와, ⅵ) 표시면 위로 투사하기 위한 화상을 형성하는 렌즈를 포함하는, 적어도 두 개의 성분 파장 변조부
    를 포함함으로써,
    상기 표시면 상에 형성된 상기 화상이 복수의 중첩 성분 파장 빔을 포함하게 하는 촬상 장치.
  45. 제 44 항에 있어서,
    상기 조명 경로 렌즈는 프레넬 렌즈인 촬상 장치.
  46. 제 44 항에 있어서,
    상기 조명 경로 렌즈는 홀로그래픽 렌즈인 촬상 장치.
  47. a) i) 다중 파장의 실질적으로 비편광된 조명 빔을 제공하는 광원과, ⅱ) 상기 실질적으로 비편광된 조명 빔을 편광시켜 다중 파장의 실질적으로 편광된 조명 빔을 제공하는 다중 파장 편광자와, ⅲ) 다중 파장의 상기 실질적으로 편광된 조명 빔을 조절하여 다중 파장의 균일화된 편광 빔을 제공하는 균일화기와, ⅳ) 다중 파장의 상기 균일화된 편광 빔을 적어도 제 1 성분 파장 조명과 제 2 성분 파장 조명으로 분리하는 색상 분리기를 포함하는, 조명부와,
    b) 각기 대응 성분 파장 조명을 수용하고 상기 성분 파장 조명을 변조하여 변조 성분 파장 빔을 공급하며, 각기, i) 각각 공간적으로 서로 분리되는, 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할된 단색 투과성 액정 변조기 패널의 일부와, ⅱ) 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널의 상기 대응 부분을 거쳐서 상기 성분 파장 편광자로부터의 입사 조명을 포커싱하기 위한 조명 경로 렌즈와, ⅲ) 적어도 하나의 변조 성분 파장 빔의 경로에 마련되는 블러 필터(blur filter)와, ⅳ) 표시면 위로 투사하기 위한 화상을 형성하는 렌즈를 포함하는, 적어도 두 개의 성분 파장 변조부
    를 포함함으로써,
    상기 표시면 상에 형성된 상기 화상이 복수의 중첩 성분 파장 빔을 포함하게 하는 촬상 장치.
  48. 제 47 항에 있어서,
    상기 성분 파장 변조부 중 적어도 하나는,
    i) 실질적인 편광을 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널의 상기 대응 부분으로 유도하기 위한 상기 성분 파장 조명의 경로의 성분 파장 편광자와,
    ⅱ) 상기 변조 성분 파장 빔의 상기 편광을 조절하기 위한 분석기
    를 더 포함하는 촬상 장치.
  49. a) 다중 파장의 제 1 균일화된 편광 조명 빔과, 다중 파장의 제 2 균일화된 편광 조명 빔을 제공하는 조명부와,
    b) 다중 파장의 상기 제 1 균일화된 편광 조명 빔을 변조하기 위한 제 1 성분 파장 변조부 및 다중 파장의 상기 제 2 균일화된 편광 조명 빔을 변조하기 위한 제 2 성분 파장 변조부를 포함하되, 각 성분 파장 변조부는, i) 다중 파장의 대응하는 균일화된 편광 빔을 적어도 제 1 성분 파장 조명과 제 2 성분 파장 조명으로 분리하기 위한 색상 분리기와, ⅱ) 입사광으로부터의 변조 빔을 형성하기 위한 단색 투과 액정 변조기 패널의 적어도 일부와, ⅲ) 적어도 상기 제 1 및 제 2 성분 파장 조명을, 상기 입사광으로서, 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널의 상기 일부로 유도하기 위한 조명 경로 렌즈와, ⅳ) 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널로부터 적어도 하나의 투사 렌즈로 상기 변조 빔을 유도하기 위한 렌즈를 포함하는 제 1 성분 파장 변조부 및 제 2 성분 파장 변조부,
    를 포함함으로써,
    상기 적어도 하나의 투사 렌즈는 표시면 상에 화상을 형성하는 촬상 장치.
  50. 제 49 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 성분 파장 변조부 중 적어도 하나는, 상기 표시면 상에 형성된 상기 화상의 해상도를 증가시키기 위한 디더링 액츄에이터를 더 포함하는 촬상 장치.
  51. 표시면 상에 화상을 형성하는 방법에 있어서,
    a) 다중 파장의 제 1 균일화된 편광 조명 빔과 다중 파장의 제 2 균일화된 편광 조명 빔을 제공하는 단계와,
    b) 제 1 성분 파장 변조부에서 다중 파장의 상기 제 1 균일화된 편광 조명 빔을 변조하고 제 2 성분 파장 변조부에서 다중 파장의 상기 제 2 균일화된 편광 조명 빔을 변조하되, 각 성분 파장 변조부는, i) 다중 파장의 상기 대응하는 균일화된 편광 빔을 적어도 제 1 성분 파장 조명과 제 2 성분 파장 조명으로 분리하기 위한 색상 분리기와, ⅱ) 입사광으로부터의 변조 빔을 형성하기 위한 단색 투과 액정 변조기 패널의 적어도 일부와, ⅲ) 적어도 상기 제 1 및 제 2 성분 파장 조명을, 상기 입사광으로서, 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널의 상기 일부로 유도하기 위한 조명 경로 렌즈와, ⅳ) 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널로부터 적어도 하나의 투사 렌즈로 상기 변조 빔을 유도하기 위한 렌즈를 포함하는 변조 단계와,
    c) 상기 제 1 및 제 2 성분 파장 변조부로부터의 상기 변조 빔으로부터 상기 표시면 상에 화상을 형성하는 단계
    를 포함하는
    표시면 상에 화상을 형성하는 방법.
  52. a) 균일화된 편광 조명 빔을 제공하는 조명원과,
    b) 상기 균일화된 편광 조명 빔을 조절하여 적어도 두 색상 조명 빔의 반복 시퀀스를 제공하는 컬러 스크롤링 요소와,
    c) 상기 적어도 두 색상 조명 빔을 변조하여 대응 변조 색상 빔을 제공하는 투과형 공간 광 변조기와,
    d) 두 편광 상태 사이의 편광 전달축의 방위를 반복적으로 스위칭하여, 교호의 편광 상태로 상기 변조 색상 빔을 제공하는, 상기 변조 색상 빔의 경로의 스위칭 가능한 편광 회전자와,
    e) 표시면을 향해 상기 변조 색상 빔을 유도하여 교호 편광 상태를 갖는 투사 화상을 형성하는 투사 렌즈와,
    f) 상기 교호 편광 상태를 분리하여 상기 좌안으로부터 보기 위한 하나의 편광 상태와 상기 우안으로부터 보기 위한 다른 편광 상태를 제공하는 채널 분리 소자
    를 포함하는 입체 촬상 장치.
  53. a) 적어도 두개의 균일화된 편광 색상 조명 빔을 제공하는 조명원과,
    b) 상기 적어도 두 색상 조명 빔을 변조하여 대응 변조 색상 빔을 제공하는 투과형 공간 광 변조기와,
    c) 두 편광 상태 사이의 편광 전달축의 방위를 반복적으로 스위칭하여, 교호의 편광 상태로 상기 변조 색상 빔을 제공하는, 상기 변조 색상 빔의 경로의 스위칭 가능한 편광 회전자와,
    d) 표시면을 향해 상기 변조 색상 빔을 유도하여 교호 편광 상태를 갖는 투사 화상을 형성하는 투사 렌즈와,
    e) 교호 편광 상태를 분리하여 좌안으로부터 보기위한 하나의 편광 상태와 우안으로부터 보기위한 다른 편광 상태를 제공하는 채널 분리 소자
    를 포함하는 입체 촬상 장치.
  54. a) 좌안 촬상 채널용 제 1 조명 빔과 우안 촬상 채널용 제 2 조명 빔을 제공하는 조명원과,
    b) 각기, i) 상기 조명 빔을 조절하여 균일화 빔을 제공하는 균일화 소자와, ⅱ) 상기 균일화 빔을 적어도 제 1 성분 파장 조명과 제 2 성분 파장 조명으로 분리하기 위한 색상 분리기와, ⅲ) 각기 대응 성분 파장 조명을 수용하고 상기 성분 파장 조명을 변조하여 변조 성분 파장 빔을 제공하며, 각 부분이 서로 다른 부분으 로부터 공간적으로 분리된, 적어도 제 1 부분 및 제 2 부분으로 분할된 단색 투과성 액정 변조기 패널의 일부분과, 실질적 편광을 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널의 상기 대응 부분으로 유도하는 상기 성분 파장 조명의 경로의 성분 파장 편광자와, 상기 단색 투과성 액정 변조기 패널의 대응 부분을 거쳐 상기 성분 파장 편광자로부터의 입사 조명을 포커싱하기 위한 조명 경로 렌즈와, 상기 변조 성분 파장 빔의 상기 편광을 조절하는 분석기를 포함하는, 적어도 2개의 성분 파장 변조부를 더 포함하는, 상기 제 1 조명 빔을 변조하여 입체 화상의 좌안 부분을 제공하는 좌측 채널 변조 장치 및 상기 제 2 조명 빔을 변조하여 입체 화상의 우안 부분을 제공하는 우측 채널 변조 장치와,
    c) 상기 좌측 채널 변조 장치에 의해 형성된 상기 중간 화상을 상기 우측 채널 변조 장치에 의해 형성된 상기 중간 화상과 중첩시킨 합성 화상을 표시면 상에 형성하기 위한 투사 렌즈와,
    d) 상기 입체 화상의 좌안 부분과 우안 부분을 분리하기 위하여 각 뷰어에 마련되는 채널 분리 소자
    를 포함하는 입체 촬상 장치.
  55. 입체 화상을 표시하는 방법에 있어서,
    a) 균일화된 편광 조명 빔을 제공하는 단계와,
    b) 상기 균일화된 편광 조명 빔을 조절하여 적어도 두 색상 조명 빔의 반복 시퀀스를 제공하는 단계와,
    c) 상기 적어도 두 색상 조명 빔을 변조하여 대응 변조 색상 빔을 제공하는 단계와,
    d) 두 편광 상태 사이의 편광 전달축의 방위를 반복적으로 스위칭하여, 교호의 편광 상태로 상기 변조 색상 빔을 제공하는 단계와,
    e) 표시면을 향해 상기 변조 색상 빔을 유도하여 교호 편광 상태를 갖는 투사 화상을 형성하는 단계와,
    f) 뷰어에 채널 분리 소자를 마련하여, 상기 교호 편광 상태를 분리하여 좌안으로부터 보기 위한 하나의 편광 상태와 우안으로부터 보기 위한 다른 편광 상태를 제공하는 단계
    를 포함하는 입체 화상의 표시 방법.
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