KR20090099542A - 모듈레이터 장치 및 3차원 디스플레이 시스템용 장치 - Google Patents

모듈레이터 장치 및 3차원 디스플레이 시스템용 장치 Download PDF

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KR20090099542A
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리차드 베르글린드
베니 스바르달
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포라이트 에이에스
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Abstract

본 발명에 따르면, 모듈레이터 및 조율 가능한 회절 격자(TDG) 요소를 포함하는 모듈레이터를 포함하는 장치에는 복수의 개별 모듈레이터 섹션이 배열되고, 적절한 크로마틱 및 편광 필터를 갖는 프리즘은 3차원 이미지용 스테레오그래픽 디스플레이를 제공하는 적어도 2개의 독립형 오버레이된 2차원 이미지를 제공한다.
TDG 모듈레이터, 프리즘, 크로마틱 필터, 편광 필터, 3차원 이미지

Description

모듈레이터 장치 및 3차원 디스플레이 시스템용 장치 {MODULATOR DEVICE AND APPARATUS FOR THREE DIMENSIONAL DISPLAY SYSTEM}
본 발명은 라인 스캐닝 투영 디스플레이 시스템에 관한 것이고, 특히, 일 요소로서 매립된 광원의 다양한 컬러 및/또는 편광 상태의 스플리팅(splitting), 재조합(recombination) 또는 스플리팅/재조합 양자 모두를 제공하는 특정 설계된 프리즘 및 조율 가능한 회절 격자(Tunable Diffraction Grating (TDG)) 요소를 갖는 모듈레이터를 포함하는, 3차원 이미지 생성 라인 스캐닝 투영 디스플레이 시스템에 관한 것이다.
최근에는, 이미지 프로젝터 및 특히 디지털 프로젝터는 관객에게 다양한 정보를 보여주기 위한 도구로서 인기가 상승하였다. 통상적으로, 이들 프로젝터는 가시(viewing) 표면에 컴퓨터로 생성된 이미지를 투영하는데 사용된다. 이미지 프로젝터는 사용자가 넓은 범위에 있는 많은 관객에게 고품질 이미지를 용이하게 보여주도록 한다. 그 결과, 이제는 이들 프로젝터는 회의실 및 다른 모임 시설에서의 영구적 정착물로서 종종 설치되어 있다.
통상적인 이미지 프로젝터에 의해 투영된 이미지는 이미지의 필드(field)의 심도(depth) 이외의 어떠한 표상(representation) 심도도 없이, 관찰자에게 일반적 으로 편평하고 2차원으로 보인다. 이러한 표상은 많은 유형의 용도에 적합할 수도 있다. 그러나, 몇몇 경우에는, 통상적인 2차원 표상으로 가능한 것보다 높은 정도로 이미지에서의 심도 또는 텍스처(texture)와 같은 특성을 강조하는 것이 바람직할 수도 있다.
종래에는, 3차원 이미지를 생성하기 위한 여러 방식이 있다. 예컨대, 이미지의 2차원 표상은 스테레오그래픽으로(stereographically) 이미지를 표현함으로써 심도의 외관으로 제공될 수도 있다. 이들 이미지는 인간 얼굴에서의 눈들의 기하학적 분리로 인해 인간의 좌측 눈 및 우측 눈에 의해 보이는 바와 같이 3차원 물체의 외관에서의 근소한 차이를 모방하도록 구성되는 개별의 중첩된(superimposed) 좌측 눈 및 우측 눈 이미지를 포함한다. 좌측 눈 및 우측 눈 이미지는 각각, 통상적으로 관찰자에게 착용된 광학 필터에 의해서라면, 좌측 눈 이미지가 관찰자의 우측 눈에 의해 인지되지 않고 우측 눈 이미지가 좌측 눈에 의해 인지되지 않도록 나타내어진다.
예컨대, 스테레오그래픽 이미지(stereographic image)는 좌측 눈 이미지 및 우측 눈 이미지를 각각 투영하도록 개별 이미지 투영 시스템을 사용함으로써 회의실 환경에서 보여질 수 있다. 이러한 시스템이 스테레오그래픽 이미지를 형성하는데 성공적일 수도 있지만, 단일 프로젝터보다 시스템의 비용이 훨씬 더 고가이고 중량이 훨씬 더 클 수 있다. 또한, 2개의 프로젝터는 비교적 어렵고 시간 소모적인 광학 배열을 요구할 수도 있다. 또한, 이러한 시스템은 위치를 변경할 때 어려운 이미지 정렬 문제뿐만 아니라 2개의 시스템의 중량 및 부피로 인해 위치들 간의 이동이 특히 어려울 수도 있다.
종래의 3D 이미징 시스템의 또 다른 일례는 프로젝터와 스크린 사이에 위치 설정되는 능동 편광 시트(active polarizing sheet)를 갖는 단일 프로젝터를 사용한다. 편광 시트는 양 방향으로 교번 이미지 프레임(alternating image frame)을 원형으로 편광시킨다. 편광 안경을 착용한 관찰자는 각각 우측 눈 및 좌측 눈으로 보여지는 교번 프레임으로서 스크린에서 스테레오 3D 이미지를 본다. 그러나, 편광 시트는 일부 광을 흡수하여, 낮은 광 효율을 발생시킨다. 또한, 다양한 눈에 교번 프레임을 디스플레이함으로써, 이미지에 플리커링(flickering) 및 인터레이싱(interacing) 아티팩트(artifact)를 야기할 수 있다. 또한, 단일 프로젝터 이미지의 재생률(refresh rate)이 2배 높아야 하기 때문에, 디스플레이 모듈레이터의 응답은 2개의 프로젝터 설치 시에 사용되는 모듈레이터의 응답보다 2배 빨라야 한다.
광원으로 레이저를 사용하는 스테레오그래픽 프로젝터는 현재의 프로젝터들보다 훨씬 많은 컬러 전반(color gamut)을 제공하여, 이에 따라 보다 자연적이고 포화도에 달한 컬러를 갖는 이미지를 생성한다. EP 0211 596 A는 610㎚의 레드 레이저(23), 514㎚의 그린 레이저(24) 및 476㎚의 블루 레이저(25)를 포함하는 입체적(stereoscopic) 이미지를 생성하는 장치를 개시한다. 레이저들(23, 24, 25)로부터의 광은 제1 세트의 음향(acoustic) 모듈레이터(26, 27, 28)에서 0차로 그리고 2개의 1차 광 빔으로 변조된다. 제1 세트의 모듈레이터(26, 27, 28)들은 1차 광 빔이 모든 주 컬러와 동일한 0차 광 빔에 대해 이탈 각을 갖는다. 제1 세트의 렌 즈(30, 31, 32)들은 회절되지 않은 광을 위한 일 세트의 스토퍼(33, 34, 35)들 이외에 제2 세트의 렌즈(36, 37, 38)들 쪽으로 제1 세트의 광음향(opto-acoustic) 모듈레이터(26, 27, 28)들로부터의 광을 안내한다. 제2 세트의 렌즈(36, 27, 38)들은 빔 스캐너(52)의 바로 전방의 지점을 향해 광을 포커싱한다. 제2 렌즈(36)로부터의 광 빔(39, 40)은 편광 스플리터(42)를 통해 투과되기 전에 편광 로터(41)를 통해 투과된다. 제1 세트의 편광된 광(43, 44)은 제2 광전자(opto-electronic) 모듈레이터(47)에서 변조되는 한편, 제1 세트의 편광된 광에 대해 직각으로 편광된 제2 세트의 편광된 광(45, 46)은 제3 광전자 모듈레이터(49)를 향해 반사기(48)에 의해 반사된다. 미러(50, 51, 53)는 광(43, 44, 45, 46)을 수집하고 수집된 광을 제1 스캐너(52) 쪽으로 그리고 투영 시스템을 통해 안내하는데, 사용자는 각각의 개별 눈을 위한 상이한 편광 필터를 갖는 안경을 통해 이미지를 볼 수 있고, 편광은 장치 내에 도입된 편광에 대응한다.
GB 2 265 024 A는 제1 투과 층(1) 및 제1 투과 층(1)의 내부측으로부터 거리(6)를 두고 있는 제2 변형 층(5)을 포함하는 모듈레이터를 개시한다. 프리즘(9)은 제1 투과 층(1) 위에 위치된다. 변형 층(5)은 인가된 신호에 의해 변형된다.
US 2004/0008928 A는 유입 광 빔(26)으로부터 다양한 파장을 갖는 광(26')을 분리시키는 장치(10)를 개시한다. 기판(12)은 층 구조체(14)를 갖고, 층 구조체(14)의 부재들은 광의 편광을 분리 및 제어하는 다양한 광학 특성을 갖는다.
WO 90/03086 A는 라인 스캐닝 투영 시스템에서 입체 사진을 재생하기 위한 장치(1)를 개시한다. 이 장치는 편광 필터를 갖는 분리 유닛(6)을 갖는 다수의 가 시 영역(5)을 포함한다. 각 분리 유닛 전방에는, 양면형 디스플레이(14)가 위치되어 있다.
요약하면, 스테레오그래픽 이미지를 투영 디스플레이를 이용하여 달성하기 위한 예전에 공지된 해결책으로는 매우 복잡하고 고비용인 다중 광 경로 시스템, 또는 낮은 휘도 성능 및 긴 응답 시간 요건을 갖는 단일-칩 솔루션을 일반적으로 포함한다.
따라서, 광범위한 컬러 전반을 갖는 플리커 없는 이미지를 생성할 수 있는 이미지를 디스플레이하기 위한 간단한 저비용 스테레오그래픽 투영 시스템이 요구된다.
종래에는, 3D 입체 투영은 단일 패널 DMD(디지털 마이크로 미러 장치) 시스템으로 달성되었는데, 각 눈을 위한 개별 좌측/우측 프레임은 연속적으로 디스플레이된다. 사용자가 프로젝터와 동기화된 셔터 기능을 갖는 안경을 착용하고 있는 경우에, "좌측 눈 프레임"이 프로젝터에 의해 디스플레이될 때 좌측 눈만이 디스플레이된 이미지를 볼 수 있고, 우측 눈의 경우도 유사하다.
그러나, 이러한 해결책은 플리커링 아티팩트를 방지하기 위해 프레임 율(frame rate)이 단안식 이미지율(monoscopic image rate)의 2배일 필요가 있기 때문에, 프로젝터 디스플레이 모듈레이터 및 전자 기기의 이중 밴드폭보다 많이 요구되고, 예컨대 풀 8비트(full 8 bits) 또는 그 이상의 그레이스케일 해상도(grayscale resolution)를 갖는 풀 HDTV 해상도를 디스플레이하는 것이 불가능한 현재의 DMD 요소 기술로 시험되고 있다.
종래 기술의 해결책의 다른 일례에서는, 관찰자가 매칭(matching)된 컬러 밴드(color bands)를 갖는 안경을 착용하고 있는 단일 패널 DMD 시스템과 조합된 입체사진(anaglyph) 좌측/우측 눈 분리를 사용한다. 그러나, 백색 광원에 있어서는, 휘도 효율이 매우 낮다. 시스템의 연속 작동 모드는 그레이스케일 해상도를 위한 제한된 비트 심도(bit depth)를 포함하는, 구동 전자 기기 및 디스플레이 모듈레이터의 응답 속도를 요구한다.
종래 기술의 해결책의 또 다른 일례는, 수동 편광 필터를 갖는 안경에서의 시스템의 관측자 측에 각각 좌측/우측 눈 분리를 제공하고 LCOS(실리콘 위의 액정(Liquid Crystal On Silicon)) 모듈레이터에 입사하는 광의 편광이 직각으로 편광되기 때문에 프로젝터로부터의 좌측/우측 출력으로 이들 필터의 배향을 일치시키는, 2개의 LCOS 디스플레이를 사용하는 것이다.
이 경우에, 복잡한 광학 시스템을 포함하는 2개의 디스플레이로부터의 편광된 광의 스플리트/재조합 뿐만 아니라, 컬러 및 휘도 균일성 및 열 안정성이 매우 중요하다. 각각의 LCOS 모듈레이터가 소정의 프레임 율 내에 풀 RGB 컬러 프레임을 디스플레이해야 하기 때문에, 응답 속도 또한 문제이다.
본 발명의 태양에 따르면, 편광에 의해 제공된 분리, 컬러 밴드, 또는 이들의 조합을 갖는, 단일 칩 3D 이미징을 제공하는 시스템이 제안된다.
본 발명의 실시예의 양호한 일례에 따르면, 조율 가능한 회절 격자(TDG), 특히 노르웨이 특허출원 제20054834호에 개시된 격자가 사용된다. 이러한 조율 가능한 회절 격자의 작동 원리는 동등한 광학 및 기능적 특성을 갖는 얇은 겔 층 또는 멤브레인의 표면 모듈레이션으로 인한 광 회절에 기초한다. 이들 모듈레이터의 기본 원리는 주지되어 있고, 60년 이상 전에 아이도포어(Eidophor) 프로젝트가 도입된 이래, 프로젝션 용도를 위해 사용되었다.
본 발명의 실시예의 일례에 따르면, 특정 설계된 프리즘은, 제공되는 광원으로부터의 다양한 컬러 및/또는 편광 상태를 스플리트 또는 재조합하는데 사용되거나, 또는 조합된 스플리트/재조합 요소로서 사용되고, 솔루션은 단일 요소로 제공된다. 광원으로부터의 개별 컬러 및/또는 편광 상태는 단일 TDG 표면 상에 개별 모듈레이터 섹션쪽으로 안내된다. 프리즘을 모듈레이터의 일부로 제공함으로써, 필수적인 정렬 조정은 최소화되고 매우 소형인 시스템 솔루션을 제공한다.
본 발명의 태양에 따르면, 이러한 개념은 광학 시스템을 단순화하고 제조 조립 공정에서의 비용, 노력 및 투자를 감소시킨다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 이점은 멀티-칩 솔루션에 비해 감소된 시스템 복잡성 및 낮은 비용, 현재의 단일-칩 솔루션에 비해 느린 응답 속도 요건, 개선된 재생율 등을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 또 다른 태양은 편광 및 컬러 스플리트의 조합을 사용함으로써 입체 이미징을 제공하는 것이 가능하다는 것이다. 이러한 특징의 효과는 예컨대, 진행자가 관객보다 더 많은 이미지 내용을 입수하는 "프리젠터(presenter) 모드"를 제공함으로써, 개별 이미지들이 다양한 그룹의 관찰자에게 나타내어질 수도 있다는 것이다.
도 1은 편광 스플리트에 기초한 본 발명에 따른 모듈레이터 장치의 실시예의 일례를 도시한다.
도 2는 편광 스플리트에 기초한 본 발명에 따른 모듈레이터 장치의 실시예의 또 다른 일례를 도시한다.
도 3은 도 2에 따른 모듈레이터 설계를 포함하는 컬러 투영 시스템의 실시예의 일례를 도시한다.
도 4는 크로마틱 스플리트(chromatic split)에 기초한 본 발명에 따른 모듈레이터 장치의 실시예의 또 다른 일례를 도시한다.
도 5는 크로마틱 및 편광 스플리트에 기초한 본 발명에 따른 모듈레이터 장치의 실시예의 또 다른 일례를 도시한다.
본 발명의 태양은 적절한 전압이 전극에 인가될 때 회절 격자가 겔 또는 멤브레인 등의 표면에 형성되도록 겔, 멤브레인 또는 폴리머 등으로부터의 기능적 거리를 두고 위치되는 일 세트의 전극들을 포함하는 TDG 모듈레이터를 사용하는 것이다. 이러한 TDG 모듈레이터의 구성 중 하나는 여러 그룹의 독립 전극들이 겔 또는 멤브레인으로부터의 기능적 거리를 두고 합체될 수 있다는 것이고, 이에 의해 각각, 개별 그룹의 전극 위에 위치되는 겔 또는 멤브레인의 표면의 상이한 부분들에 입사되는 광의 개별 회절을 제공한다. 따라서, 본 발명의 실시예의 일례에 따르면, 유입 광 빔, 예컨대 레이저의 편광을 스플리팅하여 제공한 후, 편광된 광 빔을 TDG 요소의 겔 또는 멤브레인 표면의 각각의 부분들을 향해 안내함으로써, 각각 좌측 눈 및 우측 눈에 이미지를 변조하는 것을 가능하게 한다. 예컨대 모듈레이터 앞에 및/또는 모듈레이터 뒤에 배열되는 광학계는 3D 투영 시스템을 달성하기에 필요한 장치를 제공한다. 본 발명의 태양에 따르면, 이러한 모듈레이터가 단일 칩 요소로서 배열될 수도 있다.
도 1은 편광 스플리트에 기초한 본 발명에 따른 모듈레이터 장치의 단일 칩 실시예의 일례를 도시한다. 레이저 광(1)은 모듈레이터 프리즘에 입사한다. 광은 빔을 2개의 개별 편광 빔(1s, 1p)으로 분할시키는 편광 필터(2)에 반사되는데, 이들 개별 편광 상태는 서로 직교한다. 각 빔은 단일 TDG 모듈레이터 표면(4)의 개별 변조 부분에 입사한다. 전극(3s, 3p)에 인가된 전압에 의해 제공되는 다양한 격자 패턴들은 각각, 회절된 레이저 광 빔의 각도를 제어하는 것을 가능하게 하고, 3D 효과는 적절한 광학계를 통해 당해 기술분야의 숙련자에게 주지된 바와 같이 회절된 광을 봄으로써 얻어질 수 있다.
도 2는 편광 스플리트에 기초한 본 발명에 따른 단일 칩 모듈레이터 장치의 또 다른 실시예의 일례를 도시한다. 레드, 그린 및 블루 레이저 광(5)은 모듈레이터 프리즘에 입사한다. 광은 편광 크로마틱 필터(2)의 적층체에 반사된다. 반사 효과는 입사 광(5)이 6개의 개별 빔(4Rs, 4Rp, 4Gs, 4Gp, 4Bs 및 4Bp)으로 분할된다. 각 빔은 편광 상태 및 파장의 유일한 조합을 특징으로 한다. 각 파장의 편광 상태는 서로 직교한다. 이 후, 각 빔은 TDG 모듈레이터 표면(4)의 개별로 변조된 부분 에 입사한다. 전극(3Rs, 3Rp, 3Gs, 3Gp, 3Bs 및 3Bp)에 인가된 전압에 의해 제공되는 다양한 격자 패턴들은 각각, 기술분야의 숙련자에게 주지된 바와 같이 회절된 레이저 광 빔의 각도를 제어하는 것을 가능하게 한다. 도 3은 도 2에 도시된 모듈레이터를 포함하는 본 발명에 따른 3D 디스플레이 시스템의 일례를 도시한다.
도 3을 참조하면, 다양한 레이저 컬러(R, G 및 B)(레드, 그린 및 블루)는 2개의 이색성(dichroic) 필터, 9R 및 9G에 의해 동축으로 정렬되고(다른 요소, 예컨대 X-프리즘은 또한 이러한 정렬을 수행하는데 사용될 수 있다), 빔 형상화 릴레이 광학계(10)를 통과하여, 빔을 그의 컬러 및 편광 요소로 스플리팅하고 개별로 상이한 빔들을 변조한 후 이들을 투영 광학계(12)를 향해 안내하는 모듈레이터(11)로 안내된다. 슐리렌 스톱부(schlieren stop)(13)는 불필요한 회절 차수(diffraction orders)를 필터링하는데 사용되고, 스캐닝 미러(14)는 편광 유지 스크린(15)에서의 직교 편광 특성으로 2개의 2D 이미지의 오버레이를 생성하는데 사용된다. 3D 이미지는 관찰자에게 착용된 수동 편광 안경을 이용하여 생성된다. 안경의 개별 유리들은 서로 직교하게 지나가는 광을 편광시키고 모듈레이터 내에 편광 적층체에 기준하여 구성되어서, 투영된 이미지들 중 하나로부터의 광은 관찰자의 좌측 눈에만 도달하는 한편, 다른 투영된 이미지로부터의 광은 관찰자의 우측 눈에만 도달한다. 좌측 눈이 우측 눈과 상이한 이미지를 볼 때의 스테레오그래픽 효과는 당해 기술 분야의 숙련자에게 주지된 바와 같이 3차원 이미지를 생성한다.
도 4는 크로마틱 스플리트에 기초한 본 발명에 따른 모듈레이터 장치의 실시 예의 또 다른 일례를 도시한다. 상이한 파장들을 갖는 6개의 동축으로 정렬된 레이저 빔(7)(2개의 레드, 2개의 그린 및 2개의 블루)은 모듈레이터 프리즘에 입사한다. 광은 크로마틱 필터들의 적층체(8)에 반사된다. 반사 효과는 입사 광(7)이 상이한 파장들을 갖는 6개의 개별 빔(7R1, 7R2, 7G1, 7G2, 7B1, 7B2)으로 분할되는 것이다. 이 후, 각 빔은 단일 EDG 모듈레이터 표면(4)의 개별로 변조된 부분에 입사한다. 전극(3R1, 3R2, 3G1, 3G2, 3B1 및 3B2)에 인가된 전압에 의해 제공되는 다양한 격자 패턴은 개별의(또는 상이한) 파장들의 회절된 레이저 빔들의 각도를 제어하는 것을 가능하게 한다. 2개의 오버레이된 2D 이미지는 도 3에 도시된 투영 시스템에서와 유사한 투영 광학계를 사용하여 스크린에 투영된다. 3D 이미지는 관찰자에게 착용된 수동 필터링 안경을 이용하여 생성된다. 안경의 개별 유리는 (예컨대) 우측 눈이 컬러(7R1, 7G1, 7B1)로 생성된 이미지를 보는 반면, (예컨대) 좌측 눈이 컬러(7R2, 7G2, 7B2)로 생성된 이미지를 보도록 상이한 파장들을 통과시킨다. 좌측 눈이 우측 눈과 상이한 이미지를 볼 때의 스테레오그래픽 효과는 당해 기술 분야의 숙련자에게 주지된 바와 같이 3차원 이미지를 생성한다.
도 5는 크로마틱 및 편광 스플리트에 기초한 본 발명에 따른 모듈레이터 장치의 실시예의 또 다른 일례를 도시한다. 상이한 파장을 갖는 6개의 동축으로 정렬된 레이저 빔(16)(2개의 레드, 2개의 그린 및 2개의 블루)은 모듈레이터 프리즘에 입사한다. 광은 크로마틱 및 편광 필터의 적층체(17)에 반사된다. 상기 반사 효과는 입사 광(16)이 12개의 개별 빔(16R1s, 16R1p, 16G1s, 16G1p, 16B1s, 16B1p, 16R2s, 16R2p, 16G2s, 16G2p, 16B2s, 16B2p)으로 분할되는 것이다. 각 빔은 파장 및 편광 상태의 유일한 조합을 갖는다. 각 파장의 편광 상태는 서로 직교한다. 이 후, 각 빔은 단일 TDG 모듈레이터 표면(4)의 개별로 변조된 부분에 입사한다. 이 후, 전극(3R1s , 3R1p , 3G1s, 3G1p, 3B1s, 3B1p, 3R2s, 3R2p, 3G2s , 3G2p , 3B2s, 및 3B2p)에 인가된 전압에 의해 제공되는 다양한 격자 패턴은 각각, 회절된 레이저 빔들의 각도를 제어하는 것을 가능하게 한다. 4개의 오버레이된 2D 이미지는 도 3에 도시된 투영 시스템에서와 유사한 투영 광학계를 사용하여 편광 유지 스크린에 투영된다. 3D 이미지는 관찰자에게 착용된 수동 필터링 안경을 이용하여 생성된다. 안경의 개별 유리는 다양한 편광 상태들과 조합하여 다양한 파장들을 통과시킨다. 예컨대 관찰자의 우측 눈은 컬러 및 편광 조합, 예컨대 16R1s, 16G1s 및 16B1s로 생성된 이미지를 보는 한편, 좌측 눈은 컬러 및 편광 조합, 예컨대 16R2s, 16G2s 및 16B2s으로 생성된 이미지를 본다. 또 다른 관찰자의 우측 눈은 컬러 및 편광 조합, 예컨대 16R1p, 16G1p 및 16B1p로 생성된 이미지를 보는 한편, 좌측 눈은 컬러 및 편광 조합, 예컨대 16R2p, 16G2p 및 16B2p로 생성된 이미지를 본다. 좌측 눈이 우측 눈과 상이한 이미지를 볼 때의 스테레오그래픽 효과는 각 관찰자에게 3차원 이미지를 생성한다. 4개의 상이한 2D 이미지가 오버레이되기 때문에, 2개의 상이한 3D 이미지가 상이한 안경을 착용한 관찰자에게 나타날 수 있다. 이는 다수의 용도를 가질 수 있는데, 예 컨대 정보를 포함한 개별 이미지가 다양한 그룹의 관찰자들에게 나타내어지는, 예컨대 진행자가 관객보다 더 많은 이미지 내용을 입수하는 "프리젠터 모드"로 나타내어지는 멀티태스킹 용도를 갖는다.
본 발명의 태양은 예컨대 스캐닝 미러 구조 및 디스플레이 광학계를 통과하기 전에 각각의 회절된 레이저 광 빔의 각도를 제어하도록 전극 그룹에 적절한 전압을 인가함으로써 각각 디스플레이될 화상을 구성하는 광의 각 상태에 관련된 적어도 2개의 그룹의 전극을 제공하는 TDG 모듈레이터의 특성을 이용하는 것이다. 본 발명의 실시예의 또 다른 일례에 따르면, 각각의 회절된 광 빔의 각도는 각각, 회절된 광 빔과 관련된 전극 패턴의 기하학에 의해 제어된다.

Claims (12)

  1. 라인 스캐닝 투영 시스템에 3차원 이미지를 제공하기 위한 모듈레이터 장치이며,
    이미지는 광학 필터를 통해 사용자에게 보여지고,
    상기 모듈레이터 장치는 조율 가능한 회절 격자(TDG) 요소(4)에 복수의 개별 모듈레이터 섹션을 제공하는 복수의 개별 전극 그룹을 갖는 조율 가능한 회절 격자(TDG) 요소(4)를 포함하고,
    상기 모듈 레이터 장치는
    입사 광의 요소로 스플리트를 제공하는 반사 구조체(2, 6, 8, 17)를 향해 입사 광(1, 5, 7, 16)을 안내하는 프리즘을 더 포함하고,
    입사 광의 스플리트로부터의 각 개별 요소는 TDG 요소(4)의 대응 변조 부분을 향해 프리즘에 의해 안내되고,
    프리즘을 통해 모듈레이터 장치 외부로 안내되는 각각의 회절된 광 빔의 각도는 편광 스플리트, 또는 크로마틱 스플리트, 또는 편광 스플리트와 크로마틱 스플리트의 조합을 제공하는 각각의 개별 전극 그룹에서의 개별 전극에 인가된 전압에 의해 제어되는
    모듈레이터 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    스플리트는 편광 필터의 적층체에 의해 제공되는
    모듈레이터 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    스플리트는 크로마틱 필터의 적층체에 의해 제공되는
    모듈레이터 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    스플리트는 크로마틱 필터 및 편광 필터의 적층체에 의해 제공되는
    모듈레이터 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    모듈레이터 장치에는 하나의 레이저 광원으로부터의 입사 광(1)을 2개의 개별 편광 빔(1s, 1p)으로 반사하여 스플리팅하는 하나의 편광 필터(2)가 배열되고,
    각 빔(1s ,1p)의 편광 상태는 서로 직교하고,
    반사된 빔(1s, 1p)은 반사된 빔(1s) 중 하나를 변조하는 모듈레이터 섹션(3s)과, 다른 반사된 빔(1p)을 변조하는 또 다른 모듈레이터 섹션(3p)을 포함하는 모듈레이터 요소(4)를 향해 프리즘에 의해 안내되고,
    각각의 모듈레이터 섹션(3s, 3p)을 위한 대응하는 개별 전극 그룹에 인가된 전압은 프리즘을 통해 모듈레이터 장치 외부로 안내되는 회절된 광 빔의 각도를 제 어하는
    모듈레이터 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    모듈레이터 장치에는 1개의 레드, 1개의 그린 및 1개의 블루 레이저 광원으로부터의 입사 광(5)을 반사하여 스플리팅하는 크로마틱 편광 필터의 적층체(6)가 배열되고,
    레드 레이저 광은 서로 직교하는 편광 상태를 갖는 2개의 개별 편광된 빔(5Rs, 5Rp)으로 스플리팅되고,
    그린 레이저 광은 서로 직교하는 편광 상태를 갖는 2개의 개별 편광된 빔(5Gs, 5Gp)으로 스플리팅되고,
    블루 레이저 광은 서로 직교하는 편광 상태를 갖는 2개의 개별 편광된 빔(5Bs, 5Bp)으로 스플리팅되고,
    반사된 빔(5Rs, 5Rp, 5Gs, 5Gp, 5Bs, 5Bp)은 대응하는 반사된 광 빔을 각각 개별로 변조시키는 6개의 모듈레이터 섹션(3Rs, 3Rp, 3Gs, 3Gp, 3Bs, 3Bp)을 포함하는 모듈레이터 요소(4)를 향해 프리즘에 의해 안내되고,
    프리즘은 각각의 개별 모듈레이터 섹션(3Rs, 3Rp, 3Gs, 3Gp, 3Bs, 3Bp)에서 전극에 인가된 전압에 의해 제어된 각도로 프리즘을 통해 모듈레이터 장치 외부로 각각의 회절된 광 빔을 안내하는
    모듈레이터 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    모듈레이터 장치에는 상이한 파장들을 갖는 6개의 동축으로 정렬된 레이저로부터의 입사 광(7)을 반사하여 스플리팅하는 크로마틱 필터의 적층체(8)가 배열되고,
    입사 광(7)은 2개의 레드, 2개의 그린 및 2개의 블루 레이저 광원을 포함하고,
    크로마틱 필터의 적층체(8)는 상이한 파장들을 갖는 6개의 반사된 광 빔(7R1, 7R2, 7G1, 7G2, 7B1, 7B2)을 제공하고,
    프리즘은 TDG 모듈레이터 요소(4)에서의 6개의 독립형 모듈레이터 섹션을 향해 6개의 반사된 광 빔을 안내하고,
    TDG 모듈레이터 요소의 개별 모듈레이터 섹션 각각에서의 전극에 인가된 전압은 프리즘을 통해 모듈레이터 장치 외부로 나가는 회절된 광 빔의 각도를 제어하고,
    회절된 광 빔은 광학계에 의해 2개의 개별의 오버레이된 2차원 이미지들로 배열될 수 있는
    모듈레이터 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    모듈레이터 장치에는 2개의 레드, 2개의 그린 및 2개의 블루인 상이한 파장들을 갖는 6개의 동축으로 정렬된 레이저 빔의 반사를 제공하는 크로마틱 및 편광 필터의 적층체(17)가 배열되고,
    필터 적층체(17)는 12개의 개별 빔을 제공하고,
    각각의 개별 빔은 파장 및 편광 상태의 유일한 조합을 갖고,
    프리즘은 12개의 독립형 모듈레이터 섹션을 포함하는 TDG 모듈레이터 장치(4)를 향해 12개의 반사된 빔을 안내하고,
    12개의 개별 모듈레이터 섹션 각각에서의 전극에 인가된 전압은 프리즘을 통해 모듈레이터 장치 외부로 나가는 회절된 광 빔의 각도를 제어하고,
    회절된 광 빔은 광학계에 의해 2개의 상이한 3차원 이미지를 포함하는 4개의 개별의 오버레이된 2차원 이미지들로 배열될 수 있는
    모듈레이터 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    모듈레이터 장치의 외부로 나가는 회절된 광 빔의 각도는 각각의 개별 모듈레이터 섹션에서의 전극의 기하학에 의해 제어되는
    모듈레이터 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    모듈레이터 장치는 단일의 일체형 전자 부품으로 제공되는
    모듈레이터 장치.
  11. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 모듈레이터 장치(11)를 포함하는 라인 스캐닝 투영 시스템에 3차원 이미지를 제공하기 위한 장치이며,
    3개의 상이한 레이저 컬러 레드, 그린 및 블루를 동축으로 정렬시키고, 이 후 빔 형상화 릴레이 광학계(10)를 통과시켜, 빔의 컬러 및 편광 요소로 빔을 스플리팅하고 상이한 빔들을 개별로 변조하는 모듈레이터 장치(11)를 향해 안내한 후, 투영 광학계(12)를 향해 빔들을 안내하는, 2개의 이색성 필터(9R, 9B)를 포함하고,
    스캐닝 미러(14)를 통한 광 빔이 편광 유지 스크린(15)에 직교 편광 특성을 갖는 복수의 2차원 이미지의 오버레이를 제공하기 이전에, 투영 광학계(12) 뒤의 슐리렌 스톱부(13)가 모듈레이터 장치(11)에서의 모듈레이터 섹션들을 통해 불필요한 회절 차수를 필터링하는
    3차원 이미지 제공 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    X 프리즘에 의해 동축 정렬되는
    3차원 이미지 제공 장치.
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