KR20180090115A - 3차원 프로젝션 시스템 - Google Patents

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KR20180090115A
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김동욱
박준용
배지현
심동식
이성훈
정재승
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삼성전자주식회사
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Abstract

3차원 프로젝션 시스템이 개시된다.
개시된 3차원 프로젝션 시스템은, 광의 입사각에 따라 광의 출광 방향을 조절하도록 구성된 그레이팅 패턴이 배열된 회절 소자를 포함하는 스크린과, 상기 스크린에 영상 정보를 포함한 광을 투사하는 복수 개의 프로젝터;를 포함하고, 다중 뷰를 배가시키고, 시야각을 확대할 수 있다.

Description

3차원 프로젝션 시스템{3 dimensional projection system}
다양한 실시예는 복수 개의 프로젝터에 의해 다중 뷰를 형성하는 3차원 프로젝션 시스템에 관한 것이다.
3차원 영상 표시 장치는 양안시차를 기반으로 3차원 영상을 표시한다. 현재 상용화되고 있는 3차원 영상 표시 장치는 두 눈의 양안시차(binocular parallax)를 이용하는 것으로, 시점이 서로 다른 좌안용 영상과 우안용 영상을 시청자의 좌안과 우안에 각각 제공함으로써 시청자가 입체감을 느낄 수 있도록 한다. 이러한 3차원 영상 표시 장치에는 특수 안경을 필요로 하는 안경형 방식과 안경을 필요로 하지 않는 무안경형 방식이 있다.
안경형 방식은 사용자가 편광 안경이나 셔터식 안경과 같은 특수 안경을 쓴 상태에서 두 눈에 다른 영상을 보여주는 방식이다. 하지만 이런 안경형 방식은 소비자의 불편을 야기하고 사용을 꺼려해 이를 해결하고자 무안경형 3차원 영상 표시 장치에 대한 연구가 이루어지고 있다.
예시적인 실시예는 복수 개의 프로젝터를 이용하여 다중 뷰를 증가시키는 3차원 프로젝션 시스템을 제공한다.
예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템은, 광의 입사각에 따라 광의 출광 방향을 조절하도록 구성된 그레이팅 패턴이 배열된 회절 소자를 포함하는 스크린; 및 상기 스크린에 영상 정보를 가지는 광을 서로 다른 각도로 투사하도록 배치된 복수 개의 프로젝터;를 포함하고, 상기 복수 개의 프로젝터로부터 투사된 광이 상기 회절 소자에 의해 다중 시점에 3차원 영상을 표시할 수 있다.
상기 복수 개의 프로젝터는 각각 광을 조사하는 조명부와, 픽셀 단위로 광 제어가 가능한 광변조기와, 상기 광 변조기에서 영상을 형성하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 프로젝터는 스크린의 가로 방향에 대해 중앙에, 그리고, 스크린의 좌측과 우측에 배치될 수 있다.
상기 복수 개의 프로젝터는 영상 정보를 포함하는 광을 상기 스크린에 대해 스캐닝하는 스캐너를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 프로젝터는 영상을 형성하도록 복수 개의 픽셀을 가지는 광 변조기를 포함하고, 상기 광 변조기의 픽셀이 상기 회절 소자의 그레이팅 패턴과 1 대 1 대응되도록 구성될 수 있다.
상기 복수 개의 프로젝터는 상기 스크린의 그레이팅 패턴과 광 변조기의 픽셀 영상 신호가 1 대 1 메칭되도록 상기 스캐너의 스캐닝 각도를 변화시키는 스캐너 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 스크린이 적어도 하나의 얼라인 마크를 더 포함하고, 상기 복수 개의 프로젝터가 각각 상기 얼라인 마크의 위치를 감지하는 위치검출 센서를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 프로젝터는 스크린의 가로 방향으로 배치되어 가로 방향에 대해 다중 뷰를 형성하고, 스크린의 세로 방향으로 배치되어 세로 방향에 대해 다중 뷰를 형성할 수 있다.
상기 복수 개의 프로젝터가 상기 스크린과 이격되게 배치될 수 있다.
상기 프로젝터는 상기 광변조기에 의해 형성된 영상 정보를 가지는 광을 확대시키는 빔 조절부를 더 포함할 수 있다.
상기 회절 소자가 반투과형이고, 상기 회절 소자가 상기 복수 개의 프로젝터에 의해 형성된 영상을 반사시키고, 상기 스크린 이면의 실물 영상을 투과시킬 수 있다.
상기 스크린이 자동차의 앞 유리에 대응하며, 자동차용으로 구현될 수 있다.
상기 스크린과 프로젝터가 자동차에 설치되며, 상기 스크린의 회절 소자에 의해 회절된 3차원 영상이 자동차의 앞 유리에 표시될 수 있다.
상기 스크린과 복수 개의 프로젝터가 모바일 기기에 결합될 수 있다.
상기 스크린이 모바일 기기에 슬라이딩 가능하게 결합되거나 폴더형으로 결합될 수 있다.
상기 스크린이 불투명하고, 3차원 영상 정보를 가지는 광이 회절 소자에 의해 회절되어 3차원 영상이 스크린 전면 방향에 표시될 수 있다.
상기 회절 소자가 스크린 자체에 일체형으로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템에 따르면, 스크린에 3차원 영상 정보를 가지는 광을 각도를 가지고 조사하도록 마련된 복수 개의 프로젝터를 구비하여 뷰 수를 증대할 수 있다. 또한, 3차원 영상의 시야각을 용이하게 확장할 수 있다.
도 1은 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템의 회절 소자를 도시한 것이다.
도 3은 도 2에 도시된 회절 소자의 일부 확대도이다.
도 4는 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템의 다중 뷰를 도시한 것이다.
도 5는 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템에 채용된 프로젝터의 일 예를 도시한 것이다.
도 6은 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템의 스캔 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템에 채용된 프로젝터의 다른 예를 도시한 것이다.
도 8은 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템에 의해 3차원 영상이 표시되는 것을 보인 것이다.
도 9는 도 1에 도시된 3차원 프로젝션 시스템에 얼라인 마크가 더 구비된 예를 도시한 것이다.
도 10은 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템에 채용된 프로젝터의 또 다른 예를 도시한 것이다.
도 11은 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이 차량에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 12는 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이 차량에 적용된 다른 예를 도시한 것이다.
도 13은 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이 손목형 모바일 기기에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 14는 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이 스마트폰에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 15는 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이 테블릿에 적용된 예를 도시한 것이다.
도 16은 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템에서 복수 개의 프로젝터를 스크린의 가로 방향과 세로 방향으로 배치한 예를 도시한 것이다.
이하, 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다. 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "A가 B에 구비된"은 A가 B에 접촉 또는 비접촉식으로 구비되는 것으로 해석될 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 보여준다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템은, 회절 소자(10)를 포함하는 스크린(50)과, 스크린(50)에 영상을 투사하는 복수 개의 프로젝터를 포함한다. 복수 개의 프로젝터는 예를 들어, 제1 프로젝터(P1), 제2 프로젝터(P2), 제3 프로젝터(P3)를 포함할 수 있다. 프로젝터의 개수는 여기에 한정되는 것은 아니고, 영상의 시점(viewing point)의 개수와 시야각 등에 의해 조절될 수 있다. 복수 개의 프로젝터는 예를 들어, 스크린(50)의 가로 방향에 대해 중앙에, 그리고, 스크린의 좌측과 우측에 배치될 수 있다. 복수 개의 프로젝터가 스크린(50)의 가로 방향에 대해 좌우 대칭으로 배치될 수 있다.
제1 프로젝터(P1), 제2 프로젝터(P2), 및 제3 프로젝터(P3)는 각각 스크린(50)에 3차원 영상 정보를 가지는 광을 투사할 수 있다. 제1 프로젝터(P1), 제2 프로젝터(P2), 및 제3 프로젝터(P3)는 각각 스크린(50)과 이격되게 배치할 수 있다.
회절 소자(10)는 도 2를 참조하면, 광의 입사각과 파장 중 적어도 하나에 따라 광의 출사 방향을 조절하도록 그레이팅 패턴(또는 회절 패턴)(GP)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 복수 개의 프로젝터로부터의 영상 정보를 포함한 광의 회절 소자(10)에 대한 입사각에 따라 회절 소자(10)에서 출사되는 광의 출광 방향이 달라질 수 있다. 또한, 회절 소자(10)는 광의 파장에 대해 선택성을 가지도록 구성될 수 있다. 다시 말하면, 회절 소자(10)는 특정 파장 대역의 광에 대해서만 반응하도록 구성된 그레이팅 패턴(GP)을 포함할 수 있다.
도 3은 회절 소자(10)의 그레이팅 패턴(GP)을 개략적으로 도시한 것이다. 그레이팅 패턴(GP)은 복수 개의 서브 그레이팅 패턴을 포함할 수 있다.
예를 들어, 그레이팅 패턴(GP)은 제1서브 그레이팅 패턴(GP1), 제2서브 그레이팅 패턴(GP2), 제3서브 그레이팅 패턴(GP3)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1서브 그레이팅 패턴(GP1)은 제1 파장 광에 반응하고, 제2서브 그레이팅 패턴(GP2)은 제2 파장 광에 반응하고, 제3서브 그레이팅 유닛(GP3)은 제3 파장 광에 반응할 수 있다. 각 서브 그레이팅 패턴은 그레이팅(G)의 배열 방향이 다를 수 있다.
회절 소자(10)는 회절 소자(10)로 입사하는 광의 방향과 파장 중 적어도 하나에 따라 광의 출광 방향이 결정되는 복수 개의 그레이팅 패턴 세트를 가질 수 있다. 여기서, 그레이팅 패턴 세트는 하나의 뷰에 영상을 표시하는 단위를 나타낼 수 있다. 회절 소자(10)는 그레이팅(G)과 광 사이에 상호 작용이 일어나고, 그레이팅(G)의 피치(pitch), 그레이팅의 배열 방향, 그레이팅의 굴절률, 그레이팅의 듀티 사이클(duty cycle) 및, 광의 진행 방향과 그레이팅과의 상대적인 각도 등의 조합에 따라 광이 특정한 방향을 가지고 출광되도록 할 수 있다.
회절 소자(10)는 그레이팅 패턴 세트에 따라 서로 다른 방향으로 광이 출사되도록 할 수 있다. 서로 다른 방향으로 출사된 광은 각각 서로 다른 뷰(view)를 제공하여 3차원 영상을 표시할 수 있다. 여기서, 뷰는 예를 들어, 시청자의 한 쪽 눈에 표시되는 영상을 나타낼 수 있다. 하지만, 여기에 한정되는 것은 아니고 시청자의 한 쪽 눈에 두 개 이상의 뷰에 대응되는 영상이 제공되는 것도 가능하다. 회절 소자(10)는 광의 출사 방향을 제어할 수 있고, 광의 출사 방향에 따라 서로 다른 뷰가 시청자에게 제공되는 경우에 3차원 영상이 표시될 수 있다. 그레이팅 패턴 세트의 개수에 따라 복수 개의 뷰, 예를 들어 36개의 뷰, 48개의 뷰, 96개의 뷰 등을 제공할 수 있다. 본 실시예에서는 프로젝터의 개수에 따라 뷰가 배가 될 수 있다. 도 4를 참조하면, 제1 프로젝터(P1)에 의해 n개의 뷰(V11,V12,...V1n)가 생성되고, 제2 프로젝터(P2)에 의해 n개의 뷰(V21,V22,...V2n)가 생성되고, 제3 프로젝터(P3)에 의해 n개의 뷰(V31,V32,...V3n)가 생성될 수 있다.
도 5는 프로젝터(P)의 구성도를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 프로젝터(P)는, 예를 들어, 광을 조사하는 조명부(11)와, 픽셀 단위로 광 제어가 가능한 광변조기(15)와, 광 변조기(15)에서 영상을 형성하도록 제어하는 제어부(19)를 포함할 수 있다. 픽셀은 예를 들어, 광의 투과율을 제어할 수 있는 단위일수 있다. 픽셀은 복수 개의 서브 픽셀을 포함할 수 있다. 서브 픽셀은 광의 투과율과 함께 광의 파장 선택을 제어할 수 있는 단위일 수 있다. 회절 소자(10)의 그레이팅 패턴(GP)은 광 변조기(15)의 픽셀에 대응될 수 있다. 서브 그레이팅 패턴은 칼라에 기초하는 서브 픽셀에 대응될 수 있다.
또한, 프로젝터(P)는 3차원 영상 정보를 가지는 광을 확대시키는 빔조절부(17)를 더 포함할 수 있다. 빔조절부(17)는 예를 들어, 초점거리를 조절할 수 있는 렌즈 시스템일 수 있다.
도 6은 복수 개의 프로젝터와 그레이팅 패턴 세트에 의한 상호 작용에 의해 광의 출광 방향이 제어되는 것을 도식적으로 보인 것이다. 도 6에서는 스크린(50)에 회절 소자(10)가 별도로 구비된 예를 도시하였지만, 스크린(50)과 회절 소자(10)가 한 몸으로 형성되는 것도 가능하다. 즉, 회절 소자 자체가 스크린이 될 수 있다. 회절 소자(10)는 복수 개의 그레이팅 패턴 세트를 포함할 수 있고, 예를 들어, 제1 내지 제4 그레이팅 패턴 세트(GS1)(GS2)(GS3)(GS4)가 구비될 수 있다. 그레이팅 패턴 세트는 그레이팅 패턴 어레이로 구성되지만, 편의상 단순하게 도시되었다.
한편, 도 7은 프로젝터(PA)의 다른 예를 도시한 것이다. 프로젝터(PA)는 예를 들어, 광을 조사하는 조명부(11)와, 픽셀 단위로 광 제어가 가능한 광변조기(15)와, 광변조기(15)에서 3차원 영상을 형성하도록 제어하는 제어부(19)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터(PA)는 광변조기(15)로부터의 영상 정보를 포함하는 광(이하, 영상 광이라고 함)을 스크린(50)에 스캐닝하는 스캐너(60)를 구비할 수 있다. 그리고, 스캐너(60)를 제어하는 스캐너 제어부(70)가 구비될 수 있다.
도 6을 참조하면, 제1 프로젝터(P1)가 제1 스캐너(61)를 구비하고, 제2 프로젝터(P2)가 제2 스캐너(62)를 구비하고, 제3 프로젝터(P3)가 제3 스캐너(63)를 구비할 수 있다. 스캐너는 다양한 방식으로 구현가능하며, 예를 들어 MEMS 미러 또는 갈바노 미러 등으로 구현될 수 있다. 각 스캐너는 프로젝터의 위치에 따라 서로 다른 스캐닝 각도(θ1)(θ2)(θ3)를 가지고 스캐닝할 수 있다. 스캐닝 각도는, 스캐닝시 이웃하는 그레이팅 패턴 세트 사이의 스캐닝 각도를 나타낼 수 있다. 각 프로젝터의 스캐닝 각도는 프로젝터와 회절 소자의 상대적인 위치 관계에 대응하여 설정될 수 있다. 스캐너 제어부(70)는 스캐너(61)(62)(63)가 각 칼라 광에 대응하여 형성된 서브 그레이팅 패턴에 동기화되도록 스캐닝 속도를 제어할 수 있다.
스크린(50)의 중앙부에 위치한 제2 프로젝터(P2)는 도면 상 좌측에서 우측으로의 스캐닝시 스캐닝 각도(θ2)가 대칭적이며, 스크린의 좌측과 우측에 위치한 제1 프로젝터(P1)와 제3 프로젝터(P3)의 스캐닝 각도(θ1)(θ3)는 비대칭일 수 있다. 제1 프로젝터(P1)가 스크린(50)에 영상 광을 조사할 때, 제1스캐너(61)가 그레이팅 패턴 어레이를 따라 영상 광을 스캐닝할 수 있다. 제1 프로젝터(P1)는 도면에서 스크린의 좌측에 위치하고, 스크린의 좌측에서 우측으로 스캐닝 할 때 스캐닝 각도(θ1)가 점차적으로 작아질 수 있다. 제2 프로젝터(P2)가 스크린의 좌측에서 우측으로 스캐닝 할 때 스캐닝 각도(θ2)가 동일할 수 있다. 제3 프로젝터(P3)가 스크린의 좌측에서 우측으로 스캐닝 할 때 스캐닝 각도(θ3)가 점차적으로 커질 수 있다.
프로젝터(P1)(P2)(P3)는 스크린(50)으로의 광의 입사 각도의 분포 조절이 쉽고 회절에 적합한 각도 선정이 가능하다. 예를 들어, 프로젝터로부터 나오는 광은 변조 과정을 거쳐 각 픽셀 별로 칼라 및 밝기가 조절될 수 있다. 프로젝터에서 출사되는 영상 광은 그레이팅 패턴(GP) 구조와 연계되어 렌더링(rendering)된 영상이며, 구현할 뷰(view)의 개수와 시야각 등에 의해 프로젝터의 개수와, 그레이팅 패턴(GP) 또는 서브 그레이팅 패턴의 회절 각도와 크기 등이 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템은, 프로젝터 영상의 출사 방향을 조절하는 방식이므로, 사용되는 프로젝터의 출사 방식도 다양하게 적용이 가능하다. 예를 들어, 프로젝터는 원샷(One Shot) 방식, 단일 스폿 빔 스캐닝(single-spot beam scanning), 라인 빔 스캐닝(line-beam scanning), 시간 시퀀셜(Time Sequential) 출사 방식의 빔 프로젝터를 적용할 수 있으며, 이러한 방식들로 디스플레이 하고자 하는 3차원(3D) 영상을 생성시킬 수 있다. 이를 위해, 프로젝터의 광변조기(15)는 제어부(19)에 의해 제어될 수 있다.
회절 소자(10)는 반사형 또는 반투과형으로 제작될 수 있다. 반사형 회절 소자의 경우, 스크린(50)의 그레이팅 패턴(GP)에 의해 회절되어 형성되는 3차원 영상은 스크린(50)의 전면 방향에 표시될 수 있다. 회절 소자(10)가 반투과형인 경우, 3D 영상이 도 8에서와 같이 스크린(50)의 전면 방향과 후면 방향에 모두 표시될 수 있다. 스크린(50)의 전면 방향은 스크린(50)을 기준으로 프로젝터가 있는 방향을 나타내고, 후면 방향은 스크린(50)의 반대면 방향을 나타낼 수 있다.
그레이팅 패턴(GP)은, 그레이팅 피치가 예를 들어, 대략 수백 nm 주기로 형성되기 때문에, 회절 소자는 실질적으로 투명할 수 있다. 따라서, 스크린 자체에 그레이팅 패턴이 형성된 경우에는 반투과형 스크린으로 동작할 수 있다.
또는, 스크린(50)에 회절 소자(10)가 별도로 구비될 때, 스크린(50)이 투명하고, 회절 소자(10)가 반투과형인 경우에도 스크린의 양쪽 방향에서 3차원 영상이 표시될 수 있다. 이 경우, 스크린(50)의 후면 방향에 있는 실물 영상이 스크린(50)을 통과해 표시되는 시-스루(see-through) 3차원 디스플레이가 구현될 수 있다.
또는, 스크린(50)에 회절 소자(10)가 별도로 구비되고, 스크린(50)이 불투명한 경우에는 스크린(50)의 전면 방향에서만 3차원 영상이 표시되는 반사형 3차원 프로젝션 시스템이 구현될 수 있다.
실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템은 프로젝터에서 생성된 영상을 이용하므로, 지향성 백라이트 유닛을 적용한 3차원 디스플레이와는 다르게 도광판을 사용하지 않기 때문에, 도광판에서 광을 가이드하는 동안 생기는 손실을 줄일 수 있다. 또한, 프로젝터가 스크린(50)에 영상 광을 바로 입사시킬 수 있기 때문에 균일성(uniformity) 문제도 발생하지 않는다. 또한, 조명부 및 광 변조기가 프로젝터에 구비됨으로써 스크린(50)의 구조를 단순화시킬 수 있어, 다양한 제품에 적용 가능하다.
실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템은 스크린(50)을 그레이팅 패턴이 구비되지 않은 일반적인 스크린으로 교체하고, 프로젝터에서 2차원 영상 정보를 가지는 광을 제공하도록 제어하는 경우, 2차원 영상을 표시할 수 있다. 이와 같이, 실시 예에 따른 3차원 프로젝션 시스템은, 스크린의 교체만으로 2D/3D 변환이 가능하다.
도 9는 도 1에 도시된 3차원 프로젝션 시스템에 얼라인 마크(75)가 더 구비된 예를 보인 것이다.
스크린(50)에 적어도 하나의 얼라인 마크(align mark)(75)를 구비할 수 있다. 도 9에서는 스크린(50)의 각 코너에 얼라인 마크를 구비한 예를 도시한 것이다.
프로젝터(P1)(P2)(P3)는 각각 스크린(50)의 얼라인 마크(75)의 위치를 검출하는 센서를 더 구비할 수 있다. 센서는 프로젝터(P1)(P2)(P3) 내에 구비되는 것도 가능하고, 프로젝터와 별도로 구비되는 것도 가능하다. 도 10은 또 다른 예의 프로젝터(PB)를 도시한 것이다. 프로젝터(PB)는 광을 조사하는 조명부(11)와, 픽셀 단위로 광 제어가 가능한 광 변조기(15)와, 광 변조기(15)에서 3차원 영상을 형성하도록 제어하는 제어부(19)를 포함할 수 있다. 또한, 프로젝터(PB)는 광 변조기(15)로부터의 영상 광을 스크린(50)에 스캐닝하는 스캐너(60)와, 스캐너(60)를 제어하는 스캐너 제어부(70)를 구비할 수 있다. 또한, 프로젝터(PB)는 스크린(50)의 얼라인 마크(75)의 위치를 검출하는 위치 검출 센서(18)를 더 구비할 수 있다. 위치 검출 센서(18)는 얼라인 마크(75)의 위치를 이용하여 프로젝터(PB)와 스크린의 상대적인 위치를 검출하여 스캐너 제어부(70)에 보내고, 스캐너 제어부(70)는 스크린의 위치에 따라 스캐너를 조절할 수 있다. 스캐너 제어부(70)는 스크린의 그레이팅 패턴과 광 변조기의 픽셀 영상 신호가 1 대 1 메칭되도록 스캐너의 스캐닝 각도를 조절할 수 있다.
이와 같이 스크린(50)의 얼라인 마크(75)와 위치 검출 센서(18)를 이용하여 정확하게 스캐닝 각도를 조절함으로써 3차원 영상이 선명하게 표시되도록 할 수 있고, 스크린(50)의 이동이나 출렁거림에 따른 위치 보정을 할 수 있다.
이하에서는, 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이 다양한 장치에 적용된 예를 설명한다.
도 11 및 도 12는 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이, 자동차용 3차원 3차원 프로젝션 시스템으로 적용된 예를 보여준다.
도 11은, 자동차의 앞 유리(200)에 스크린을 적용한 예를 도시한 것이다. 즉, 자동차의 앞 유리(200)에 회절 소자(10)가 마련되고, 프로젝터(P1)(P2)(P3)가 회절 소자(10)에 각도를 가지고 3차원 영상 정보를 가지는 광을 조사하도록 자동차에 설치될 수 있다. 이 경우, 예를 들어, 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템을 이용하여 길 안내 영상, 인식 카메라의 영상 등을 자동차의 앞 유리(200)에 3차원 영상으로 디스플레이할 수 있다.
도 12을 참조하면, 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이, 회절 소자(10)에 의해 회절된 3차원 영상이 자동차의 앞 유리(200)에 표시되도록 배치될 수도 있다. 이 경우, 프로젝터(P) 및 스크린(50)은 운전석 상부 또는 자동차 대시보드(dashboard) 등에 배치될 수 있다.
또는, 다양한 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템은 자동차 조수석 등 다른 좌석 이용자에게 3차원 영상을 디스플레이하도록 설치되는 것도 가능하다.
도 13은 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이, 손목형 모바일 기기에 적용된 예를 보여준다.
도 13을 참조하면, 스크린(550)은 손목형 모바일 기기(500)에 결합될 수 있다. 예를 들어, 스크린(550)은 손목형 모바일 기기(500)의 몸체(510)에 폴딩가능한 커버형으로 결합될 수 있다. 그리고, 몸체(510)의 일 측에 복수 개의 프로젝터(P1)(P2)(P3)가 배치될 수 있다. 스크린(550)에 회절 소자(555)가 구비되고, 스크린(550)을 펼쳤을 때, 프로젝터(P1)(P2)(P3)에서 생성된 3차원 영상 정보를 포함하는 광이 스크린(550)의 회절 소자(555)로 각도를 가지고 조사되도록 설치될 수 있다. 이 경우, 3차원 영상 정보를 포함하는 광은 회절 소자(555)에서 회절되어 3차원 영상을 표시할 수 있다. 본 실시예에서 스크린(550)은 투명하고 회절 소자(555)는 반투과형일 수 있다. 따라서, 스크린(550)을 접을 경우, 스크린(550)을 통해 모바일 기기(500)의 화면을 볼 수 있다.
도 14는 다양한 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이, 스마트 폰에 적용된 예를 보여준다.
도 14를 참조하면, 스크린(50)은 스마트폰(600)에 결합되고, 스마트폰(600)에 복수 개의 프로젝터(P1)(P2)(P3)가 구비될 수 있다. 스크린(50)은 스마트폰(600)에 슬라이딩 가능하게 결합되거나, 폴더형으로 결합될 수 있다. 도 14에서는 스크린(50)이 스마트폰(600)에 슬라이딩 가능하게 결합된 예를 보인 것이다.
2차원 영상을 위해서는 스마트폰(600)의 디스플레이(610)를 그대로 사용할 수 있다. 3차원 영상 형성시에는 스마트폰(600)으로부터 스크린(50)을 펼치고, 프로젝터(P1)(P2)(P3)로부터 각도를 가지고 조사되는 3차원 영상 정보를 포함하는 광을 회절 소자(10)에 의해 회절시켜, 3차원 영상을 표시할 수 있다. 3차원 영상은 스마트폰(610)에서 생성된 영상과 다른 영상이 복수 개의 프로젝터(P1)(P2)(P3)를 통해 생성될 수 있다. 또는, 스마트폰(600)의 영상과 같은 영상이 프로젝터(P1)(P2)(P3)를 통해 3차원 영상으로 표시될 수 있다. 또한, 스마트폰(600)의 디스플레이(610)를 터치한 정보에 따라 프로젝터(P1)(P2)(P3)에서 생성되는 3차원 영상 정보를 변경하여, 3차원 영상을 확대하거나 축소하는 등의 동작을 수행할 수 있다.
한편, 스크린(50)이 투과형인 경우 3차원 영상 정보를 가지는 광이 회절 소자(10)에 의해 회절되어 3차원 영상이 스크린(50) 전면 방향에 표시되고, 스크린(50)의 후면 방향에 있는 실물(RI)이 실물 영상(RI10)으로 스크린(50)을 통과해 볼 수 있는 시-스루(see-through) 3차원 프로젝션 시스템을 구현할 수 있다.
도 15는 다양한 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템이, 태블릿(700)에 적용된 예를 보여준다. 도 15의 왼편은 태블릿용 3차원 프로젝션 시스템의 평면도를 보여주며, 오른편은 태블릿용 3차원 프로젝션 시스템의 측면도를 보여준다.
도 15를 참조하면, 태블릿(700)의 스크린(710)에 그레이팅 패턴(미도시)이 형성되고, 스크린(710)의 하부에 복수 개의 프로젝터(P1)(P2)(P3)가 구비될 수 있다. 복수 개의 프로젝터(P1)(P2)(P3)가 3차원 영상 정보를 포함하는 광을 각도를 가지고 태블릿(700)의 스크린(710)으로 조사할 수 있다. 태블릿(700)의 스크린(710)에서 반사된 광은 다중 뷰의 3차원 영상으로 표시될 수 있다. 이 경우, 태블릿(700)에서 나오는 영상은 스크린(710)의 그레이팅 패턴에 대해 각도를 가지고 나오는 것이 아니므로 회절 작용을 하지 않고 2차원 영상을 표시할 수 있다.
도 15에서는 태블릿(700)의 하단부에 프로젝터(P1)(P2)(P3)가 배치되는 것을 예시적으로 보여주나, 프로젝터의 위치는 다양하게 변화될 수 있다.
한편, 도 16은 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템에서 복수 개의 프로젝터를 스크린(50)의 가로 방향과 세로 방향으로 배치한 예를 도시한 것이다. 예를 들어, 제1, 제2 및 제3 프로젝터(P1)(P2)(P3)를 스크린(50)의 가로 방향으로 배열하여 가로 방향으로의 시야각을 확장하고, 제4 및 제5 프로젝터(P4)(P5)를 스크린(50)의 세로 방향으로 배열하여 세로 방향으로의 시야각을 확장할 수 있다.
상술한 바와 같이 다양한 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템은 프로젝터의 개수에 따라 용이하게 시야각을 확장할 수 있다. 또한, 프로젝터의 개수에 따라 뷰(view) 수를 확대할 수 있다. 예시적인 실시예에 따른 3차원 프로젝션 시스템은 다양한 모바일 기기나, 자동차 등에 적용하여 3차원 영상을 확대하여 디스플레이할 수 있다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 예시적인 실시예에 따른 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
10:회절 소자, 50:스크린
P,P1,P2,P3:프로젝터, GP:그레이팅 패턴
GP1,GP2,GP3:서브 그레이팅 패턴
11:조명부, 15:광 변조기
17:빔 조절부, 19:제어부
GS1,GS2,GS3,GS4:그레이팅 패턴 세트
60,61,62,63:스캐너, 70: 스캐너 제어부
75:얼라인 마크

Claims (17)

  1. 광의 입사각에 따라 광의 출광 방향을 조절하도록 구성된 그레이팅 패턴이 배열된 회절 소자를 포함하는 스크린; 및
    상기 스크린에 영상 정보를 가지는 광을 서로 다른 각도로 투사하도록 배치된 복수 개의 프로젝터;를 포함하고,
    상기 복수 개의 프로젝터로부터 투사된 광이 상기 회절 소자에 의해 다중 시점에 3차원 영상을 표시하는 3차원 프로젝션 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 프로젝터는 각각 광을 조사하는 조명부와, 픽셀 단위로 광 제어가 가능한 광변조기와, 상기 광 변조기에서 영상을 형성하도록 제어하는 제어부를 포함하는 3차원 프로젝션 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 프로젝터는 스크린의 가로 방향에 대해 중앙에, 그리고, 스크린의 좌측과 우측에 배치되는 3차원 프로젝션 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 프로젝터는 영상 정보를 포함하는 광을 상기 스크린에 대해 스캐닝하는 스캐너를 포함하는 3차원 프로젝션 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 복수 개의 프로젝터는 영상을 형성하도록 복수 개의 픽셀을 가지는 광 변조기를 포함하고, 상기 광 변조기의 픽셀이 상기 회절 소자의 그레이팅 패턴과 1 대 1 대응되도록 구성된 3차원 프로젝션 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 프로젝터는 상기 스크린의 그레이팅 패턴과 광 변조기의 픽셀 영상 신호가 1 대 1 메칭되도록 상기 스캐너의 스캐닝 각도를 변화시키는 스캐너 제어부를 더 포함하는 3차원 프로젝션 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 스크린이 적어도 하나의 얼라인 마크를 더 포함하고,
    상기 복수 개의 프로젝터가 각각 상기 얼라인 마크의 위치를 감지하는 위치검출 센서를 포함하는 3차원 프로젝션 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 프로젝터는 스크린의 가로 방향으로 배치되어 가로 방향에 대해 다중 뷰를 형성하고, 스크린의 세로 방향으로 배치되어 세로 방향에 대해 다중 뷰를 형성하는 3차원 프로젝션 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 프로젝터가 상기 스크린과 이격되게 배치되는 3차원 프로젝션 시스템.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 프로젝터는 상기 광변조기에 의해 형성된 영상 정보를 가지는 광을 확대시키는 빔 조절부를 더 포함하는 3차원 프로젝션 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 회절 소자가 반투과형이고, 상기 회절 소자가 상기 복수 개의 프로젝터에 의해 형성된 영상을 반사시키고, 상기 스크린 이면의 실물 영상을 투과시키는 3차원 프로젝션 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 스크린이 자동차의 앞 유리에 대응하며, 자동차용으로 구현되는 3차원 프로젝션 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 스크린과 프로젝터가 자동차에 설치되며, 상기 스크린의 회절 소자에 의해 회절된 3차원 영상이 자동차의 앞 유리에 표시되는 3차원 프로젝션 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 스크린과 복수 개의 프로젝터가 모바일 기기에 결합된 3차원 프로젝션 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스크린이 모바일 기기에 슬라이딩 가능하게 결합되거나 폴더형으로 결합된 3차원 프로젝션 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 스크린이 불투명하고, 3차원 영상 정보를 가지는 광이 회절 소자에 의해 회절되어 3차원 영상이 스크린 전면 방향에 표시되는 3차원 프로젝션 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 회절 소자가 스크린 자체에 일체형으로 형성된 3차원 프로젝션 시스템.
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