KR20110111085A - 3차원 프로젝터 - Google Patents

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KR20110111085A
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Abstract

본 발명은 3차원 프로젝터에 관한 것이다.
즉, 본 발명의 3차원 프로젝터는 광원으로부터 입사된 무편광을 편광 방향이 다르고, 상호 다른 각도로 출사되는 제 1과 2 편광으로 변환하는 제 1 광학 소자와; 마이크로 렌즈들이 어레이되어 있는 제 1과 2 MLA(Micro Lense Array)로 구성되고, 상기 제 1 MLA로 입사된 상기 제 1 광학 소자의 제 1과 2 편광이 상기 제 2 MLA의 마이크로 렌즈들 각각의 상측과 하측으로 분리되어 모이는 FEL(Fly Eye Lens)과; 상기 FEL의 상기 제 2 MLA의 마이크로 렌즈들의 상측 또는 하측에 모인 상기 제 1과 2 편광을 상기 제 1과 2 편광 중 하나의 편광으로 변환시켜 출사시키는 제 2 광학 소자를 포함한다.

Description

3차원 프로젝터 { Three dimensional Projector }
본 발명은 하나의 프로젝터 장치에서 3차원 영상을 스크린에 투영할 수 있는 3차원 프로젝터에 관한 것이다.
입체영상은 세계적으로 차세대 영상으로 부각되며 각국에서 미래의 고부가가치 산업분야로 주목하여 입체영상분야에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
일반적으로 3차원 영상은 사람의 두 눈을 통한 스테레오 시각의 원리에 의해 이루어지는데, 두 눈이 약 65mm 정도 떨어져서 존재하기 때문에 나타나는 양안시차(binocular parallax)가 입체감의 가장 중요한 요인이라고 할 수 있다.
3차원 영상 디스플레이에는 안경식 디스플레이와 무안경 방식의 디스플레이가 있다.
안경식 3차원 영상 디스플레이에서는 프로젝터에 좌우 영상의 편광 방향을 서로 다르게 구성하고 편광 안경을 착용하여 입체 영상을 보거나, 시분할 방식으로 좌우 영상 표시하고 액정 셔터 안경을 사용하여 입체 영상을 보도록 되어 있다.
편광 안경 방식에서는 직선 편광의 진동 방향이 다른 성질 또는 원편광의 회전 방향이 다른 성질을 이용하여 좌안 영상과 우안 영상을 분리하며, 좌안 영상과 우안 영상을 동시에 표시한 제1프로젝터와 제2프로젝터 위에 편광 방향이 서로 직각인 편광판을 구비한다.
그런 다음 상기 제1 및 제2 프로젝터로부터의 영상을 합성하고 서로 직교하는 좌우 편광 안경을 통하여 좌안 영상과 우안 영상을 분리함으로써 3차원 영상을 볼 수 있다.
시분할 방식은 좌우 영상을 교대로 제시하는 방식으로, 좌안 영상을 제시할 때는 좌안에만 영상이 맺히고, 우안 영상을 제시할 때는 우안에만 영상이 맺힌다. 좌우 영상의 절환을 안경을 통해 하는 시분할 안경 셔터 방식과 절환을 디스플레이에서 하는 시분할 편광 안경 방식이 있다.
하지만, 안경 방식은 사용자가 안경을 착용해야 하는 불편함이 있으므로 무안경 방식의 디스플레이가 선호되고 있다.
무안경 방식의 디스플레이는 안경을 사용하지 않고 좌우 영상을 분리하여 3차원 영상을 얻는 것이다.
무안경 방식에는 예를 들어 패럴렉스 베리어 방식(parallax barrier)과 렌티큘러(lenticular) 방식이 있다.
패럴렉스 베리어 방식은 좌우 양안이 각각 보아야 할 화상을 교대로 세로 무늬 모양으로 인쇄 또는 사진으로 인화하여 이것을 극히 가느다란 세로 격자열 즉, 베리어를 이용하여 보는 것이다.
이렇게 함으로써, 좌안에 들어올 세로 무늬 화상과 우안에 들어올 세로 무늬 화상이 베리어에 의해 배분되어 좌안과 우안으로 각각 다른 시점(view point)의 화상이 보임으로써 3차원 영상으로 보이는 것이다.
투사형 영상 디스플레이 장치는 디스플레이 소자에서 형성된 영상을 투사렌즈 유닛을 통해 확대하여 스크린에 투사하고, 스크린에 구비된 좌안-우안 영상 분리부에 의해 3차원 영상을 구현한다.
본 발명은 하나의 프로젝터 장치에서 3차원 영상을 스크린에 투영할 수 있는 과제를 해결하는 것이다.
본 발명은,
광원으로부터 입사된 무편광을 편광 방향이 다르고, 상호 다른 각도로 출사되는 제 1과 2 편광으로 변환하는 제 1 광학 소자와;
마이크로 렌즈들이 어레이되어 있는 제 1과 2 MLA(Micro Lense Array)로 구성되고, 상기 제 1 MLA로 입사된 상기 제 1 광학 소자의 제 1과 2 편광이 상기 제 2 MLA의 마이크로 렌즈들 각각의 상측과 하측으로 분리되어 모이는 FEL(Fly Eye Lens)과;
상기 FEL의 상기 제 2 MLA의 마이크로 렌즈들의 상측 또는 하측에 모인 상기 제 1과 2 편광을 상기 제 1과 2 편광 중 하나의 편광으로 변환시켜 출사시키는 제 2 광학 소자를 포함하는 3차원 프로젝터가 제공된다.
본 발명은,
광원에서 출사된 무편광을 일정방향으로 평행하게 진행시키는 콜리메이션 렌즈(Collimation lens)와;
상기 콜리메이션 렌즈의 무편광을 편광 방향이 상호 다른 제 1 편광 또는 제 2 편광으로 변환시킬 수 있는 광변환 소자와;
상기 광변환 소자에서 변환된 상기 제 1 편광 또는 상기 제 2 편광광을 화면소자에 집광시키는 렌즈군을 포함하여 구성된 3차원 프로젝터가 제공된다.
본 발명에 따른 3차원 프로젝터는 광변환 소자로 광원에서 출사된 무편광을 하나의 편광 방향을 갖는 단일 편광으로 변환시킬 수 있으므로, 단일 편광 방향을 갖는 광이 조명된 화면 소자에서는 편광 방향이 다른 제 1과 2 편광을 갖는 좌안 영상광 및 우안 영상광을 구현할 수 있어, 하나의 프로젝터 장치에서 3차원 영상을 스크린에 투영할 수 있는 효과가 있다.
또, 본 발명의 3차원 프로젝터는 2차원 화면과 3차원 화면을 자유롭게 변경하여 스크린에 투영시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면
도 2는 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 3차원 프로젝터에 적용된 제 1 광학 소자를 구성하는 능동형 광학 소자의 기능을 설명하기 위한 개념도
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 3차원 프로젝터에 적용된 제 1 광학 소자의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면
도 5는 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자에서 무편광을 S파로 변환하는 동작을 설명하기 위한 개념도
도 6은 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자에서 무편광을 P파로 변환하는 동작을 설명하기 위한 개념도
도 7은 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자에서 무편광을 S파 및 P파로 순차적으로 변환하는 동작을 설명하기 위한 개념도
도 8은 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 일례의 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성도
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자를 설명하기 위한 개념도
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자를 설명하기 위한 개념도
도 11은 본 발명에 따른 3차원 프로젝터가 2차원 화면을 출사하는 것을 설명하기 위한 개념도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 3차원 프로젝터는 좌우 영상의 편광 방향을 서로 다르게 구성하여 3차원 영상을 형성하기 위한 것으로, 하나의 프로젝터 장치에서 3차원 영상을 스크린에 투영할 수 있기 위한 구성요소들을 구비하고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 3차원 프로젝터는 편광 방향이 다른 제 1과 2 편광을 갖는 좌안 영상 및 우안 영상을 발생할 수 있는 프로젝터이다.
그리고, 본 발명의 3차원 프로젝터는 조명부(10)에서 화면 소자(500)로 조명되는 광을 편광 방향이 상호 다른 제 1 편광 또는 제 2 편광으로 변환시킬 수 있는 광변환 소자(11)를 포함하고 있는 것이다.
예컨대, 상기 광변환 소자(11)가 도 1에 도시된 바와 같이, 조명부에 포함되어 있는 경우, 상기 광변환 소자(11)에서 상기 화면 소자(500)로 조명되는 광을 상호 편광 방향이 다른 제 1 편광 또는 제 2 편광으로 변환시키고, 상기 화면 소자(500)에 상기 제 1과 2 편광을 교대로 조명함으로써, 본 발명의 3차원 프로젝터는 편광 방향이 다른 제 1과 2 편광을 갖는 좌안 영상 및 우안 영상을 발생시킬 수 있게 된다.
다시 말해, 상기 제 1 편광이 조명되어 상기 화면 소자는 좌안 영상을 구현하고, 상기 제 2 편광이 조명되어 상기 화면 소자는 우안 영상을 구현할 수 있는 것이다.
그리고, 상기 제 1 편광은 상기 제 2 편광과 수직한 편광이다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 3차원 프로젝터에 적용된 제 1 광학 소자를 구성하는 능동형 광학 소자의 기능을 설명하기 위한 개념도이다.
3차원 프로젝터에 구비된 광변환 소자는 광원으로부터 입사된 무편광을 편광 방향이 다르고, 상호 다른 각도로 출사되는 제 1과 2 편광으로 변환하는 제 1 광학 소자(210,220)와; 마이크로 렌즈들이 어레이되어 있는 제 1과 2 MLA(Micro Lense Array)(230,240)로 구성되고, 상기 제 1 MLA(230)로 입사된 상기 제 1 광학 소자(210,220)의 제 1과 2 편광이 상기 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들 각각의 상측과 하측으로 분리되어 모이는 FEL(Fly Eye Lens)(230,240)과; 상기 FEL(230,240)의 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들의 상측 또는 하측에 모인 상기 제 1과 2 편광을 상기 제 1과 2 편광 중 하나의 편광으로 변환시켜 출사시키는 제 2 광학 소자(250,260)를 포함하여 구성된다.
이러한 광변환 소자는 상기 광원에서 상기 제 1 광학 소자(210,220)로 무편광이 입사되면, 상기 제 1 광학 소자(210,220)는 편광 방향이 다르고, 상호 다른 각도로 출사되는 제 1과 2 편광으로 변환한다.
그리고, 상기 제 1 광학 소자(210,220)에서 변환된 제 1과 2 편광은 상기 FEL(230,240)의 제 1 MLA(230)로 입사되고, 상기 제 1 MLA(230)은 상기 제 1과 2 편광을 상기 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들 각각의 상측과 하측으로 분리시켜 모이게 한다.
또, 상기 제 2 광학 소자(250,260)는 상기 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들의 상측 또는 하측에 모인 상기 제 1과 2 편광을 상기 제 1과 2 편광 중 하나의 단일 편광으로 변환시켜 출사시킨다.
여기서, 상기 제 2 광학 소자(250,260)는 상기 제 1 편광 또는 상기 제 2 편광의 45도 각도에 광축이 있는 1/2 파장판(Wave plate)으로 이루어진 스트라이프 패턴 '250'과 상기 스트라이프 패턴(250)이 형성된 투명 기판 '260'으로 구성되어, 상기 스트라이프 패턴 '250'에서는 상기 제 1 편광을 상기 제 2 편광 또는 상기 제 2 편광을 상기 제 1 편광으로 변환시켜 출사시키고, 상기 투명 기판 '260'에서는 상기 제 1 편광 또는 상기 제 2 편광을 투과시킴으로써, 상기 제 2 광학 소자(250,260)은 상기 제 1 편광 또는 상기 제 2 편광의 단일 편광으로만 출사시킬 수 있다.
그리고, 상기 1/2 파장판으로 이루어진 스트라이프 패턴 '250'의 폭(W1)은 상기 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들의 1/2 폭이고, 상기 스트라이프 패턴 '250'의 간격(W2)도 상기 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들의 1/2 폭으로 구현될 수 있다.
또, 상기 FEL(230,240)의 제 2 MLA(240)은 제 1 MLA(230)보다 상향되어 있다.
이때, 상기 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들은 상기 제 1 MLA(230)의 마이크로 렌즈들의 길이의 1/4 정도의 길이(L1)가 상향 이동되어 있는 것이 좋다.
따라서, 본 발명에 따른 3차원 프로젝터는 상기 광변환 소자로 상기 광원에서 출사된 무편광을 하나의 편광 방향을 갖는 단일 편광으로 변환시킬 수 있으므로, 상기 단일 편광 방향을 갖는 광이 조명된 화면 소자에서는 편광 방향이 다른 제 1과 2 편광을 갖는 좌안 영상광 및 우안 영상광을 구현할 수 있어, 하나의 프로젝터 장치에서 3차원 영상을 스크린에 투영할 수 있는 장점이 있는 것이다.
한편, 상기 제 1 광학 소자(210,220)는 무편광을 입사받아 제 1과 2 편광 중 하나는 투과시키고, 다른 하나는 각도 변환시켜 출사시키는 광학 소자인 것이 좋다.
이때, 상기 제 1 광학 소자(210,220)는 전기적으로 온(On) 또는 오프(Off) 시킴에 따라 입사된 무편광을 상기 제 1과 2 편광 중 하나는 투과시키고, 다른 하나는 각도 변환시켜 출사시키는 능동형 광학 소자로 구성할 수 있다.
또, 상기 제 1 광학 소자(210,220)는 온에 상기 제 1 편광을 투과시키고, 오프에 상기 제 1 편광을 각도 변환시키고, 온과 오프에 상기 제 2 편광을 투과시키는 제 1 능동형 광학 소자(도 2의 '210')와; 온과 오프에 상기 제 1 편광을 투과시키고, 온에 상기 제 2 편광을 투과시키고, 오프에 상기 제 2 편광을 각도 변환시키는 제 2 능동형 광학 소자(도 2의 '220')로 구성될 수 있다.
즉, 상기 제 1 편광을 P파라 가정하고, 상기 제 2 편광을 S파라 가정하는 경우, 도 3a 과 같이, 제 1 능동형 광학 소자 '210'은 온에 P파를 투과시키고, 오프에 P파를 각도 변환시킨다.
또, 도 3b에서, 제 1 능동형 광학 소자 '210'은 온과 오프에 S파를 투과시킨다.
그리고, 도 3c와 같이, 제 2 능동형 광학 소자 '220'은 온과 오프에 P파를 투과시킨다.
또, 도 3d에 도시된 바와 같이, 제 2 능동형 광학 소자 '220'은 온에 S파를 투과시키고, 오프에 S파를 각도 변환시킨다.
그리고, 상기 제 2 능동형 광학 소자 '220'은 상기 제 1 능동형 광학 소자 '210'를 90도 회전시킨 상태로 구현될 수 있다.
즉, 상기 제 1 능동형 광학 소자 '210'과 동일한 소자를 90도 회전시켜, 상기 제 2 능동형 광학 소자 '220'를 구현하여 도 3c 및 도 3d의 기능을 수행할 수도 있다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 3차원 프로젝터에 적용된 제 1 광학 소자의 개략적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
전술된 바와 같이, 제 1 광학 소자(210,220)는 온(On) 또는 오프(Off)에 따라 입사된 무편광을 제 1과 2 편광 중 하나는 투과시키고, 다른 하나는 각도 변환시켜 출사시키는 능동형 광학 소자로 구성할 수 있으며, 특히, 오프에 제 1 편광을 각도 변환시키는 제 1 능동형 광학 소자 '210'과 오프에 제 2 편광을 각도 변환시키는 제 2 능동형 광학 소자 '220'을 배열시켜 구성할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 편광을 P파라 가정하고, 제 2 편광을 S파라 가정하면, 제 1 능동형 광학 소자 '210'을 오프시키고 제 2 능동형 광학 소자 '220'을 온시키면, 도 4a와 같이, P파는 각도 변환되어 출사되고, S파는 각도 변환되지 않고 그대로 투과된다.
그리고, 제 1 능동형 광학 소자 '210'을 온시키고, 제 2 능동형 광학 소자 '220'을 오프시키면, 도 4b에 도시된 바와 같이, P파는 투과되고, S파는 각도 변환된다.
또, 도 4c와 같이, 제 1과 2 능동형 광학 소자 '210' 및 '220'을 오프시키면, P파와 S파가 각도 변환된다.
또한, 제 1과 2 능동형 광학 소자 '210' 및 '220'을 온시키면, P파와 S파가 각도 변환되지 않고 그대로 투과된다.(도 4d)
도 5는 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자에서 무편광을 S파로 변환하는 동작을 설명하기 위한 개념도이고, 도 6은 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자에서 무편광을 P파로 변환하는 동작을 설명하기 위한 개념도이며, 도 7은 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자에서 무편광을 S파 및 P파로 순차적으로 변환하는 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
제 1 광학 소자(210,220)가 제 1 능동형 광학 소자 '210' 및 제 2 능동형 광학 소자 '220'로 구성되며, 상기 제 1 능동형 광학 소자 '210'를 온시키고, 상기 제 2 능동형 광학 소자 '220'를 오프시킨 경우, 도 5와 같이, 광원에서 상기 제 1 광학 소자(210,220)로 입사된 무편광은 P파는 각도 변환되어 출사되고, S파는 그대로 투과된다.
그러므로, 상기 제 1 광학 소자(210,220)를 통과한 무편광은 P파와 S파로 분리된다.
그 후, 상기 제 1 광학 소자(210,220)에서 각도 변환된 P파는 FEL(230,240)를 통과하면서, 상기 FEL(230,240)의 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들의 상측에 모이게 되고, 상기 S파는 상기 FEL(230,240)의 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들의 하측에 모이게 된다.
이어서, 상기 FEL(230,240)의 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들의 상측에 모인 P파는 제 2 광학 소자(250,260)에서 S파로 변환되어 출사되고, 상기 FEL(230,240)의 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들의 하측에 모인 S파는 제 2 광학 소자(250,260)에서 그대로 투과된다.
따라서, 본 발명의 3차원 프로젝터는 무편광을 S파로 변환시켜 출사시키는 광변환 소자를 구비하여, 단일 편광 방향을 갖는 광을 조명할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 FEL(230,240)의 제 2 MLA(240)은 제 1 MLA(230)보다 상향되어 있다.
즉, 상기 제 2 MLA(240)은 상기 제 1 MLA(230)보다 상향됨으로써, 상기 제 1 MLA(230)를 통과하여 각도 변환된 P파는 상기 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들의 상측에 모이게 되고, 상기 S파는 상기 제 2 MLA(240)의 마이크로 렌즈들의 하측에 모일 수 있는 것이다.
또, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 능동형 광학 소자 '210'를 오프시키고, 상기 제 2 능동형 광학 소자 '220'를 온시킨 경우, 상기 제 1 광학 소자(210,220)로 입사된 무편광의 S파는 각도 변환되어 출사되고, P파는 그대로 투과된 후, 상기 FEL(230,240) 및 제 2 광학 소자(250,260)를 통과하여 P파로 변환된다.
그리고, 도 7과 같이, 상기 제 1 능동형 광학 소자 '210'를 온시키고, 상기 제 2 능동형 광학 소자 '220'를 오프시켜, 상기 제 2 광학 소자(250,260)에서 S파를 출사시키고, 상기 제 1 능동형 광학 소자 '210'를 오프시키고, 상기 제 2 능동형 광학 소자 '220'를 온시켜, 상기 제 2 광학 소자(250,260)에서 P파를 출사시키는 동작을 반복적으로 수행하여, 무편광을 S파 및 P파로 순차적으로 변환시켜 구동할 수도 있다.
도 8은 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 일례의 구성을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
본 발명의 3차원 프로젝터에 적용된 광변환 소자는 프로젝터가 3차원 화면을 출사할 수 있도록 프로젝터의 광학계에 포함되어 있으면 되는 것이다.
그러므로, 본 발명의 3차원 프로젝터의 광학계 내에 상기 광변환 소자의 위치는 특별하게 한정하는 것은 아니다.
다만, 본 발명의 3차원 프로젝터에서는 상기 광변환 소자가 조명부 내에 존재하는 것이 좋으며, 특히, 도 8과 같이, 콜리메이션 렌즈(110)와 조명 렌즈군(310,320)의 사이에 위치되는 것이 좋다.
즉, 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 일례는 광원(100)에서 출사된 무편광을 일정방향으로 평행하게 진행시키는 콜리메이션 렌즈(Collimation lens)(110)와;상기 콜리메이션 렌즈(110)의 무편광을 편광 방향이 상호 다른 제 1 편광 또는 제 2 편광으로 변환시킬 수 있는 광변환 소자(200)와; 상기 광변환 소자(200)에서 변환된 제 1 편광 또는 제 2 편광광을 상기 화면소자(500)에 집광시키는 렌즈군(310,320)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 광변환 소자(200)는 FEL이 구비되어 있으므로, 상기 화면소자(500)에 균일하게 입사되도록 만드는 인터그레이터(Intergrator)의 기능도 수행한다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자를 설명하기 위한 개념도이다.
이 실시예의 3차원 프로젝터의 광변환 소자는 무편광이 소정의 각도로 입사되도록 광변환 소자가 배치된 것으로, 상기 무편광이 소정의 각도로 상기 광변환 소자에 입사되면, 상기 무편광은 상기 광변환 소자에서 변화되어 상기 광변환 소자에 수직으로 S파 및 P파가 출사될 수 있다.
참고로, 도 9는 제 1 광학 소자(210,220)의 제 1 능동형 광학 소자 '210' 및 제 2 능동형 광학 소자 '220'의 온 및 오프에 따라 전술된 구동 원리로 제 2 광학 소자(250,260)에서 S파 및 P파가 출사되는 것이 도시되어 있다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자를 설명하기 위한 개념도이다.
전술된 본 발명에 따른 3차원 프로젝터의 광변환 소자는 구성되는 제 1 광학 소자(210,220)의 제 1 능동형 광학 소자 '210' 및 제 2 능동형 광학 소자 '220'의 능력과 FEL(230,240) 및 제 2 광학 소자(250,260)의 위치 편차 등에 의해 P파가 출사되는 동작에서 약간의 S파(261)가 누설되고, S파가 출사되는 동작에서 약간의 P파(262)가 누설된다.
이러한 누설되는 광을 제거하기 위해, 도 11과 같이, 3차원 프로젝터의 광변환 소자는 제 3 광학 소자(270,280)를 더 구비하는 것이다.
즉, 상기 제 3 광학 소자(270,280)는 제 1 광학 소자(210,220)의 제 1 능동형 광학 소자 '210'와 동일한 소자인 제 3 능동형 광학 소자 '270' 및 상기 제 1 광학 소자(210,220)의 제 2 능동형 광학 소자 '220'과 동일한 소자인 제 4 능동형 광학 소자 '280'로 구성되며, 상기 제 2 광학 소자(250,260)의 출사단에 배치된다.
그러므로, 상기 제 3 능동형 광학 소자 '270'를 온시키고, 상기 제 4 능동형 광학 소자 '280'를 오프시키면, 상기 제 2 광학 소자(250,260)에서 변환되어 출사된 P파는 투과되고, 누설된 S파(261)는 각도변환되어 제거된다.
그리고, 상기 제 3 능동형 광학 소자 '270'를 오프시키고, 상기 제 4 능동형 광학 소자 '280'를 온시키면, 상기 제 2 광학 소자(250,260)에서 변환되어 출사된 S파는 투과되고, 누설된 P파(262)는 각도변환되어 제거된다.
이때, 상기 누설광인 S파(261) 및 P파(262)는 화면 소자로 입사되지 않고, 3차원 프로젝터의 광학계를 가이드하는 경통에서 흡수되어 제거되는 것이다.
도 11은 본 발명에 따른 3차원 프로젝터가 2차원 화면을 출사하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.
상술된 3차원 프로젝터가 2차원 화면을 스크린으로 투영하기 위해서는, 제 1 광학 소자(210,220)의 제 1과 2 능동형 광학 소자 '210' 및 '220'을 온시키면 P파와 S파가 각도 변환되지 않고 그대로 투과됨으로, 상기 제 1 광학 소자(210,220)로 입사되는 무편광은 그대로 투과된다.
그리고, 상기 제 1 광학 소자(210,220)에서 투과된 무편광은 제 1과 2 MLA(Micro Lense Array)(230,240) 및 제 2 광학 소자(250,260)를 통과하여 상향된 경로로 진행하는 무편광이 되어 화면 소자에 무편광을 조명하기 됨으로써, 본 발명의 3차원 프로젝터는 2차원 화면을 구현할 수 있는 것이다.
이때, 상기 제 2 광학 소자(250,260)의 출사단에 제 3 광학 소자(270,280)를 배치하게 되면, 상향된 경로로 진행하는 무편광은 상기 제 3 광학 소자(270,280)에 수직 방향으로 무편광을 출사시킬 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 3차원 프로젝터는 2차원 화면과 3차원 화면을 자유롭게 변경하여 스크린에 투영시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (17)

  1. 광원으로부터 입사된 무편광을 편광 방향이 다르고, 상호 다른 각도로 출사되는 제 1과 2 편광으로 변환하는 제 1 광학 소자와;
    마이크로 렌즈들이 어레이되어 있는 제 1과 2 MLA(Micro Lense Array)로 구성되고, 상기 제 1 MLA로 입사된 상기 제 1 광학 소자의 제 1과 2 편광이 상기 제 2 MLA의 마이크로 렌즈들 각각의 상측과 하측으로 분리되어 모이는 FEL(Fly Eye Lens)과;
    상기 FEL의 상기 제 2 MLA의 마이크로 렌즈들의 상측 또는 하측에 모인 상기 제 1과 2 편광을 상기 제 1과 2 편광 중 하나의 편광으로 변환시켜 출사시키는 제 2 광학 소자를 포함하는 3차원 프로젝터.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 광학 소자는,
    온(On) 또는 오프(Off)에 따라 입사된 무편광을 변환하여 상기 제 1과 2 편광 중 어느 하나는 투과시키고, 다른 하나는 각도 변환시켜 출사시키는 능동형 광학 소자로 구성된 3차원 프로젝터.

  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 광학 소자는,
    온에 상기 제 1 편광을 투과시키고, 오프에 상기 제 1 편광을 각도 변환시키고, 온과 오프에 상기 제 2 편광을 투과시키는 제 1 능동형 광학 소자와;
    온과 오프에 상기 제 1 편광을 투과시키고, 온에 상기 제 2 편광을 투과시키고, 오프에 상기 제 2 편광을 각도 변환시키는 제 2 능동형 광학 소자로 구성된 3차원 프로젝터.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 2 능동형 광학 소자는,
    상기 제 1 능동형 광학 소자와 동일한 소자를 90도 회전시켜 구현되는 3차원 프로젝터.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 광학 소자는,
    상기 제 1 편광 또는 상기 제 2 편광의 45도 각도에 광축이 있는 1/2 파장판(Wave plate)으로 이루어진 스트라이프 패턴과;
    상기 스트라이프 패턴이 형성된 투명 기판으로 구성된 3차원 프로젝터.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 스트라이프 패턴에서는 상기 제 1 편광을 상기 제 2 편광 또는 상기 제 2 편광을 상기 제 1 편광으로 변환시켜 출사시키고, 상기 투명 기판에서는 상기 제 1 편광 또는 상기 제 2 편광을 투과시키도록 구성되어, 상기 제 2 광학 소자는 상기 제 1 편광 또는 상기 제 2 편광의 단일 편광으로만 출사시키는 3차원 프로젝터.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 스트라이프 패턴의 폭 및 간격은 상기 제 2 MLA의 마이크로 렌즈들의 1/2 폭인 3차원 프로젝터.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 FEL의 제 2 MLA은,
    상기 제 1 MLA보다 상향되어 있는 3차원 프로젝터.

  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 편광은,
    상기 제 2 편광과 수직한 편광인 3차원 프로젝터.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 편광은,
    S파 또는 P파인 3차원 프로젝터.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 제 1과 2 능동형 광학 소자를 온시키는 경우, 입사된 무편광이 투과되고, 상기 제 1과 2 MLA 및 제 2 광학 소자를 통과하여 무편광으로 출사되어 2차원 화면을 스크린으로 투영시키도록 구성된 3차원 프로젝터.
  12. 청구항 1에 있어서,
    무편광이 소정의 각도로 상기 제 1 광학 소자로 입사되고, 상기 제 2 광학 소자에서 변환된 편광은 상기 제 2 광학 소자에 수직하게 출사되도록 구성된 3차원 프로젝터.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 1 편광이 조명되어 상기 화면 소자는 좌안 영상을 구현하고, 상기 제 2 편광이 조명되어 상기 화면 소자는 우안 영상을 구현하도록 구성된 3차원 프로젝터.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2 광학 소자에서 누설되는 광을 제거하는 제 3 광학 소자를 더 구비하며,
    상기 제 3 광학 소자는,
    상기 제 1 광학 소자의 제 1 능동형 광학 소자와 동일한 소자인 제 3 능동형 광학 소자 및 상기 제 1 광학 소자의 제 2 능동형 광학 소자와 동일한 소자인 제 4 능동형 광학 소자로 구성된 3차원 프로젝터.
  15. 광원에서 출사된 무편광을 일정방향으로 평행하게 진행시키는 콜리메이션 렌즈(Collimation lens)와;
    상기 콜리메이션 렌즈의 무편광을 편광 방향이 상호 다른 제 1 편광 또는 제 2 편광으로 변환시킬 수 있는 광변환 소자와;
    상기 광변환 소자에서 변환된 상기 제 1 편광 또는 상기 제 2 편광을 화면소자에 집광시키는 렌즈군을 포함하여 구성된 3차원 프로젝터.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 광변환 소자는,
    상기 화면소자에 균일하게 입사되도록 만드는 인터그레이터(Intergrator)의 기능을 더 수행하는 3차원 프로젝터.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 광변환 소자는,
    상기 콜리메이션 렌즈의 무편광을 편광 방향이 다르고, 상호 다른 각도로 출사되는 제 1과 2 편광으로 변환하는 제 1 광학 소자와;
    마이크로 렌즈들이 어레이되어 있는 제 1과 2 MLA(Micro Lense Array)로 구성되고, 상기 제 1 MLA로 입사된 상기 제 1 광학 소자의 제 1과 2 편광이 상기 제 2 MLA의 마이크로 렌즈들 각각의 상측과 하측으로 분리되어 모이는 FEL(Fly Eye Lens)과;
    상기 FEL의 제 2 MLA의 마이크로 렌즈들의 상측 또는 하측에 모인 상기 제 1과 2 편광을 상기 제 1과 2 편광 중 하나의 편광으로 변환시켜 출사시키는 제 2 광학 소자를 포함하여 구성된 3차원 프로젝터.

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