KR20230126531A - 다면 투사용 빔 프로젝터 - Google Patents

Abstract

개시된 빔 프로젝터는 영상 신호에 따라 광을 변조하여, 제1방향으로 영상 빔을 제공하는 영상 형성 광학부; 상기 영상 빔을 복수의 영역으로 분할하여, 서로 다른 복수의 면에 투사하는 것으로, 복수의 프로젝션 렌즈와, 상기 복수의 영역 간의 상대적인 크기 비율이 조절되도록 움직이는 하나 이상의 구동 미러를 포함하는, 투사 광학부; 및 상기 구동 미러의 움직임을 제어하고, 상기 구동 미러의 움직임에 연계하여 상기 영상 형성 광학부를 제어하는 제어부;를 포함한다.

Description

다면 투사용 빔 프로젝터{Beam projector for projection on multi-screen}

본 개시는 다면 투사형 빔 프로젝터에 대한 것이다.

빔 프로젝터는 디스플레이 소자로부터 나온 영상을 확대하여 스크린에 투사하는 장치로서, 실내, 외의 벽면을 활용하여 대형 화면을 구현할 수 있어 다양하게 활용되고 있다.

빔 프로젝터의 활용도가 높아짐에 따라, 실내의 여러 면을 활용하여 영상을 재현하는 방안이 시도되고 있다. 일반적인 빔 프로젝터들은 한 방향으로 빔을 투사하여 영상을 재현하기 때문에, 복수의 면에 동시에 영상을 투사하고자 할 경우에는 넓은 시야각을 확보할 수 있는 광각 렌즈를 사용하거나, 또는, 여러 대의 빔 프로젝터를 이용하여 영상을 투사하는 방법이 사용되고 있다. 이러한 방식들은 복수의 면을 활용하는데 여전히 제약이 있거나, 또는, 설치가 복잡하고 고비용이다.

다양한 크기의 복수 면에 영상을 투사할 수 있는 빔 프로젝터를 제공한다.

실시예에 따르면, 영상 신호에 따라 광을 변조하여, 제1방향으로 영상 빔을 제공하는 영상 형성 광학부; 상기 영상 빔을 복수의 영역으로 분할하여, 서로 다른 복수의 면에 투사하는 것으로, 복수의 프로젝션 렌즈와, 상기 복수의 영역 간의 상대적인 크기 비율이 조절되도록 움직이는 하나 이상의 구동 미러를 포함하는, 투사 광학부; 및 상기 구동 미러의 움직임을 제어하고, 상기 구동 미러의 움직임에 연계하여 상기 영상 형성 광학부를 제어하는 제어부;를 포함하는, 빔 프로젝터가 제공된다.

상기 투사 광학부는 상기 영상 빔 중 일부인 제1 영상 빔을 상기 제1방향을 따라 확대하여 제1면에 투사하는 제1 프로젝션 렌즈; 상기 영상 빔 중 상기 제1 영상 빔과 다른 일부인 제2 영상 빔의 진행 방향을 제2방향으로 변경하는 제1 구동 미러; 및 상기 제2 영상 빔을 상기 제2방향을 따라 확대하여 제2면에 투사하는 제2 프로젝션 렌즈;를 포함할 수 있다.

상기 제1면 및 상기 제2면은 상기 영상 형성 광학부를 마주하는 정면 및 상기 정면의 일측에 위치하는 측면일 수 있다.

상기 제1 구동 미러는 상기 제2방향과 나란한 수평 방향을 따라 평행 이동 구동되며, 상기 제1 영상 빔, 상기 제2 영상 빔의 단면들 간의 상기 수평 방향의 길이 비율이 조절될 수 있다.

상기 투사 광학부는 상기 영상 빔 중 상기 제1 영상 빔, 상기 제2 영상 빔과 다른 일부인 제3 영상 빔의 진행 방향을 제3방향으로 변경하는 제2 구동 미러; 및 상기 제3 영상 빔을 상기 제3방향을 따라 확대하여 제3면에 투사하는 제3 프로젝션 렌즈;를 더 포함할 수 있다.

상기 제1면, 상기 제2면, 상기 제3면은 각각 상기 영상 형성 광학부를 마주하는 정면, 상기 정면의 우측에 위치하는 우측면, 상기 정면의 좌측에 위치하는 좌측면일 수 있다.

상기 제1 구동 미러, 상기 제2 구동 미러는 상기 제2방향과 나란한 수평 방향을 따라 평행 이동 구동되며, 상기 제1 영상 빔, 상기 제2 영상 빔, 상기 제3 영상 빔의 단면들 간의 상기 수평 방향의 길이 비율이 조절될 수 있다.

상기 제1 구동 미러, 상기 제2 구동 미러는 상기 제1방향, 상기 제2방향에 모두 수직인 수직 방향을 따라 평행 이동 구동되며, 상기 제1 영상 빔과 상기 제2 영상 빔의 단면들 간의 상기 수직 방향의 길이 비율, 상기 제1 영상 빔과 상기 제3 영상 빔의 단면들 간의 상기 수직 방향의 길이 비율이 조절될 수 있다.

상기 제1면 및 상기 제2면은 각각 상기 영상 형성 광학부를 마주하는 정면 및 상기 정면과 맞은 편에 위치하는 후면일 수 있다.

상기 제1 구동 미러는 상기 제1방향, 상기 제2방향에 모두 수직인, 수직 방향을 따라 평행 이동 구동되며, 상기 제1 영상 빔, 상기 제2 영상 빔의 단면들 간의 상기 수직 방향의 길이 비율이 조절될 수 있다.

상기 제2면은 상기 정면과 맞은 편에 위치하는 후면 또는 상기 정면 좌측에 위치하는 좌측면 또는 상기 정면 우측에 위치하는 우측면이 되도록, 상기 제2 프로젝션 렌즈가 움직일 수 있다.

상기 투사 광학부는 상기 영상 빔 중 일부인 제1 영상 빔의 진행 방향을 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 변경하는 제1 구동 미러; 상기 제1 영상 빔을 상기 제2방향을 따라 확대하여 제1면에 투사하는 제1 프로젝션 렌즈; 상기 영상 빔 중 상기 제1 영상 빔과 다른 일부인 제2 영상 빔의 진행 방향을 상기 제1방향, 상기 제2방향과 다른 제3방향으로 변경하는 제2 구동 미러; 및 상기 제2 영상 빔을 상기 제3방향을 따라 확대하여 제2면에 투사하는 제2 프로젝션 렌즈;를 포함할 수 있다.

상기 제1면은 상기 제1방향에 위치하는 정면 일부 및 이와 연결된 우측면을 포함하고, 상기 제2면은 상기 정면의 나머지 일부 및 이와 연결된 좌측면을 포함할 수 있다.

상기 투사 광학부는 상기 제1 영상 빔을 확대하여 상기 영상 형성 광학부가 향하는 정면과 마주하는 후면에 투사하는 곡면 미러; 상기 영상 빔 중 상기 제1 영상 빔과 다른 일부인 제2 영상 빔의 진행 방향을 제2방향으로 변경하는 제1 구동 미러; 상기 제2 영상 빔을 상기 제2방향을 따라 확대하여 상기 정면 좌측에 위치하는 좌측면에 투사하는 제2프로젝션 렌즈; 상기 영상 빔 중 상기 제1 영상 빔, 상기 제2 영상 빔과 다른 일부인 제3 영상 빔의 진행 방향을 제3방향으로 변경하는 제2 구동 미러; 및 상기 제3 영상 빔을 상기 제3방향을 따라 확대하여 상기 정면 우측에 위치하는 우측면에 투사하는 제3 프로젝션 렌즈;를 포함할 수 있다.

상기 빔 프로젝터는 상기 복수의 프로젝션 렌즈, 상기 하나 이상의 구동 미러 중 적어도 하나가 상기 복수의 면 간의 경계 부근에서의 영상 겹침을 조절하기 위해 움직이도록 제어될 수 있다.

상기 빔 프로젝터는 상기 복수의 면 간의 간의 경계 위치를 인식하는 카메라;를 더 포함할 수 있다.

상술한 빔 프로젝터는 간소한 광학계 구조를 가지며, 다양한 크기의 복수의 면에 영상을 투사할 수 있다.

상술한 빔 프로젝터는 구동 미러의 구동과 연계하여 디스플레이 소자를 제어할 수 있으며, 이에 따라 복수의 면에 투사될 영상의 해상도, 크기등을 제어할 수 있다.

도 1은 실시예들에 따른 빔 프로젝터를 개념적으로 도시한 블록도이다.
도 2a 내지 도 2e는 도 1의 빔 프로젝터의 영상 형상 광학부에서 형성된 영상 빔의 단면이 다른 면에 투사되기 위해 복수의 영역으로 나뉜 예시적인 형태들을 보인다.
도 3a 내지 도 3d는 도 1의 빔 프로젝터에 의해 빔이 투사될 수 있는 복수의 면들의 배치 형태들을 보인다.
도 4는 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.
도 5는 도 4의 빔 프로젝터에 채용될 수 있는 영상 형성 광학부의 예시적인 세부 구조를 보인다.
도 6a 내지 도 6c는 도 4의 빔 프로젝터가 구동 미러의 움직임에 따라 영상 빔을 분할하여 다양한 크기의 복수 면에 투사하고 것을 예시적으로 보이는 개념도들이다.
도 7은 도 4의 빔 프로젝터가 복수면의 경계 근방에서의 영상 겹침을 줄일 수 있는 구동이 가능함을 보이는 개념도이다.
도 8은 다른 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.
도 9는 또 다른 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.
도 10은 또 다른 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.
도 11은 도 10의 빔 프로젝터가 두 영역으로 분할된 영상 빔을 세 개의 면에 투사하는 것을 보이는 개념도이다.
도 12는 또 다른 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.
도 13은 또 다른 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 개시의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 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” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

본 명세서의 실시예들에서 사용되는 용어는 본 개시의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 실시예의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

도 1은 실시예들에 따른 빔 프로젝터를 개념적으로 도시한 블록도이다. 도 2a 내지 도 2e는 도 1의 빔 프로젝터의 영상 형상 광학부에서 형성된 영상 빔의 단면이 다른 면에 투사되기 위해 복수의 영역으로 나뉜 예시적인 형태들을 보이며, 도 3a 내지 도 3d는 도 1의 빔 프로젝터에 의해 빔이 투사될 수 있는 복수의 면들의 배치 형태들을 예시적으로 보인다.

빔 프로젝터(1000)는 영상 신호에 따라 광을 변조하여 영상 빔(200)을 형성하는 영상 형성 광학부(100), 영상 형성 광학부(100)에서 형성된 영상 빔(200)을 복수의 영역으로 분할하여 투사하는 구동 투사 광학부(300)를 포함한다.

도면에 표시된 영상 빔(200)은 영상 형성 광학부(100)로부터 나오는 영상을 담은 광빔의, 광의 진행 방향에 수직인 단면을 지칭한다. 영상 빔(200)은 구동 투사 광학부(300)를 지나며 확대되어 소정의 투사면, 예를 들어, 스크린에 투사되는데, 본 실시예의 빔 프로젝터(1000)에서는 영상 빔(200)이 구동 투사 광학부(300)를 지나면서 복수의 영역, 예를 들어, 제1영상빔(IM1) 내지 제N영상빔(IMN)으로 분할되고, 각각 서로 다른 투사면, 예를 들어 제1면(S1) 내지 제N면(SN)에 투사될 수 있다. 여기서 N은 2이상의 정수이다.

도 1에서, N개의 영상빔이 N개의 투사면에 투사되는 것으로 도시하였으나, 영상 빔(200)이 분할된 개수와 복수의 투사면의 개수는 서로 다를 수도 있다. 구동 투사 광학부(300)에 구비된 프로젝션 렌즈의 화각, 투사면과의 거리 등의 상황에 따라, 두 개로 분할된 영상 빔이 세 개의 투사면에 투사되는 형태 등으로 변형될 수도 있다.

빔 프로젝터(1000)는 이와 같이 복수의 면에 영상을 분할하여 투사하는 장치로서, 이를 위해, 구동 투사 광학부(300)는 복수의 프로젝션 광학 부재와 하나 이상의 구동 광경로 전환 부재를 포함한다. 프로젝션 광학 부재는 투과형으로 광을 확대하는 프로젝션 렌즈일 수 있고 또는 반사형으로 광을 확대하는 곡면 미러일 수도 있다. 광경로 전환 부재는 광을 반사시켜 진행 경로를 바꾸는 미러나 프리즘 등일 수 있다. 이하의 실시예들에서 구동 광경로 전환 부재는 구동 미러로 예시될 것이나 이에 한정되는 것은 아니다.

빔 프로젝터(1000)는 또한, 구동 미러의 움직임을 제어하고 이에 연계하여 영상 형성 광학부(100)를 제어하는 제어부(500)를 포함할 수 있다. 구동 미러의 움직임에 따라 영상 빔(200)이 분할되는 복수의 영역, 즉, 제1 영상빔(IM1) 내지 제N 영상빔(IMN)간의 상대적인 크기 비율이 조절된다. 이러한 비율 조절은 빔 프로젝터(1000)가 놓이는 환경에서, 영상을 투사할 제1면(S1) 내지 제N면(SN)의 크기를 고려하여 설정될 수 있고, 이에 따라 각 투사면에 원하는 영상이 투사되도록 영상 형성 광학부(100)가 제어된다.

빔 프로젝터(1000)는 또한 영상이 투사되는 복수의 면 간의 경계 위치를 파악하기 위한 카메라(700)를 더 포함할 수 있다. 경계 위치에 따라 구동 투사 광학부(300)의 미세 구동이 더 제어될 수 있고, 이에 연계하여 영상 형성 광학부(100)가 제어될 수 있다. 예를 들어, 복수의 투사면 간의 경계 위치를 카메라(700)에 의해 파악한 후 경계 근방에서 나타나는 영상 겹침을 줄이기 위해, 구동 투사 광학부(300)에 구비된 구동 미러 또는 프로젝션 렌즈의 추가적인 움직임이 제어될 수 있다. 이러한 움직임은 평행 이동 구동, 회전 구동, 또는 틸트 구동을 포함할 수 있다. 또는, 영상이 겹치는 영역에서의 특수 효과 등을 위한 영상 처리가 제어부(500)의 제어에 따라 영상 형성 광학부(100)에 의해 행해질 수 있다.

빔 프로젝터(1000)는 사용자의 입력에 따라 제어부(500)가 제어되도록 사용자 인터페이스(900)를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 영상이 투사되는 복수의 면의 경계 근방에서 나타나는 영상 겹침을 사용자가 육안으로 확인하고, 영상 겹침을 줄이도록, 사용자의 입력으로 구동 투사 광학부(300)에 구비된 미러 또는 프로젝션 렌즈의 추가적인 움직임을 제어할 수 있다.

도 2a 내지 도 2e는 영상 빔이 복수의 영역으로 분할된 예시적인 형태를 보이고 있으며, 영상 빔(200)의 진행 방향은 X 방향, 수평 방향은 Y 방향, 수직 방향은 Z 방향으로 도시하고 있다.

도 2a에 예시적으로 도시한 바와 같이, 영상 빔(200)은 수평 방향(Y방향)으로 분할된 두 개의 영역, 즉, 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)으로 분할될 수 있다. 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)의 경계(200a) 위치는 구동 투사 광학부(300)에 구비된 구동 미러의 움직임에 따라 화살표 A1을 따라 변경될 수 있다. 이러한 움직임은 구동 미러가 수평 방향(Y방향)을 따라 평행 이동 움직임으로 조절될 수 있다. 이는 빔 프로젝터(1000)의 광학계를 상세히 도시한 도면과 함께 후술할 것이다.

도 2b에 예시적으로 도시한 바와 같이, 영상 빔(200)은 수직 방향(Z방향)으로 분할된 두 개의 영역, 즉, 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)으로 분할될 수 있다. 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)의 경계(200b) 위치는 구동 투사 광학부(300)에 구비된 구동 미러의 움직임에 따라 화살표 A2를 따라 변경될 수 있다. 이러한 움직임은 구동 미러가 수직 방향(Z방향)을 따라 평행 이동 움직임으로 조절될 수 있다.

도 2c에 예시적으로 도시한 바와 같이, 영상 빔(200)은 수평 방향(Y방향)으로 분할된 세 개의 영역, 즉, 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)으로 분할될 수 있다. 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3) 간의 경계(200c)(200d) 위치는 구동 투사 광학부(300)에 구비된 구동 미러의 수평 방향(Y방향) 움직임에 따라 각각 화살표 A3, A4를 따라 변경될 수 있다.

도 2d에 예시적으로 도시한 바와 같이, 영상 빔(200)은 수평(Y방향) 및 수직 방향(Z방향)으로 분할된 세 개의 영역, 즉, 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)으로 분할될 수 있다. 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)의 경계(200e) 위치는 구동 미러의 수직 방향(Z방향) 움직임에 따라 화살표(A5)를 따라 변경될 수 있고, 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)의 경계(200f) 위치는 구동 미러의 수평 방향(Y방향) 움직임에 따라 화살표(A6)을 따라 변경될 수 있다.

도 2e의 영상 빔(200) 분할 형태는 도 2d와 유사하며, 영상 빔(200)의 상부 영역이 수직 방향으로 분할된 형태인 점에서 도 2d와 차이가 있다. 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)의 경계(200g) 위치는 구동 미러의 수직 방향(Z방향) 움직임에 따라 화살표(A7)를 따라 변경될 수 있고, 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)의 경계(200h) 위치는 구동 미러의 수평 방향(Y방향) 움직임에 따라 화살표(A8)을 따라 변경될 수 있다.

영상 빔(200)이 분할된 개수는 두 개 또는 세 개의 영역으로 설명하였으나 이는 예시적이며 이에 한정되지 않는다. 4개 또는 그 이상으로 분할도 가능하며, 분할된 형태도 다양하게 변경될 수 있다.

도 3a 내지 도 3d는 도 2a 내지 도 2e에서 설명한 바와 같이 분할된 영상 빔(200)이 투사되는 복수의 면들을 예시적으로 보인다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 빔 프로젝터(1000)의 정면(FS) 및 좌측면(LS)에 영상이 투사될 수 있다. 정면(FS) 및 좌측면(LS)에는 예를 들어, 도 2a의 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)이 각각 투사될 수 있고, 또는 도 2b의 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)이 각각 투사될 수도 있다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 빔 프로젝터(1000)의 정면(FS), 좌측면(LS) 및 우측면(RS)에 영상이 투사될 수도 있다. 정면(FS), 좌측면(LS) 및 우측면(RS)에는 예를 들어 도 2c, 도 2d, 도 2e와 같이 분할된 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)이 각각 투사될 수 있다.

도 3c에 도시된 바와 같이, 빔 프로젝터(1000)의 후면(BS), 좌측면(LS) 및 우측면(RS)에 영상이 투사될 수도 있다. 후면(BS), 좌측면(LS) 및 우측면(RS)에는 예를 들어 도 2c, 도 2d, 도 2e와 같이 분할된 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)이 각각 투사될 수 있다.

도 3d를 참조하면, 빔 프로젝터(1000)의 좌측면(LS)과 정면 일부(FS1), 빔 프로텍터의 우측면(RS)과 정면의 다른 일부(FS2)에 각각 분할된 두 개의 영상빔이 투사될 수도 있다. 즉, 복수의 투사면의 개수와 분할된 영상빔의 개수는 서로 다를 수도 있다.

상술한 영상 빔(200)의 분할 형태 및 분할된 영상 빔이 투사되는 복수의 투사면의 형태는 예시적인 것이며, 이외에도 다양하게 변형될 수 있다. 또한 이들이 적절히 조합되도록 다양한 광학계 구성이 설정될 수 있다.

이하에서, 도 1의 빔 프로젝터(1000)를 다양한 형태로 구현한, 예시적인 빔 프로젝터의 실시예들을 살펴보기로 한다. 이하의 실시예들에서, 카메라, 제어부, 사용자 인터페이스의 구성은 따로 도시하지 않으나, 도 1에서 설명한 바와 마찬가지로, 이하의 실시예들의 빔 프로젝터에도 포함될 수 있다. 또한, 이하의 실시예들은 예시되지 않은 다른 실시예를 위해, 서로 조합되고 변형될 수 있다.

도 4는 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이고, 도 5는 도 4의 빔 프로젝터에 채용될 수 있는 영상 형성 광학부의 예시적인 세부 구조를 보인다.

빔 프로젝터(1001)는 영상 빔(200)을 형성하는 영상 형성 광학부(100), 영상 형성 광학부(100)에서 나오는 영상 빔(200)을 분할하여 다른 방향으로 투사하는 구동 투사 광학부(301)를 포함한다.

구동 투사 광학부(301)는 영상 형성 광학부(100)에서 제1방향(X방향)을 따라 나오는 나오는 영상 빔(200) 중 일부인 제1 영상빔(IM1)을 제1방향을 따라 확대하는 제1 프로젝션 렌즈(350), 영상 빔(200) 중 제2 영상빔(IM2)의 진행 방향을 제2방향(+Y방향)으로 변경하는 제1 구동 미러(310), 제2 영상 빔(200)을 제2방향을 따라 확대하는 제2 프로젝션 렌즈(360), 영상 빔(200) 중 제3 영상빔(IM3)의 진행 방향을 제3방향(-Y방향)으로 변경하는 제2 구동미러(320), 제3 영상빔(IM3)을 제3방향을 따라 확대하는 제3 프로젝션 렌즈(370)를 포함한다.

영상 형성 광학부(100)는 서로 다른 컬러의 광을 합성하는 엑스 큐브 프리즘(160)과 엑스 큐브 프리즘(160)의 세 면에 각각 마주하게 배치된 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)를 포함한다.

제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)는 각각 적색, 녹색, 청색의 영상을 형성할 수 있다. 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)는 마이크로 엘이디 소자와 같은 자발광 디스플레이 소자일 수 있다. 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)는 별도의 광원을 필요로 하는 액정 디스플레이 소자일 수 있다. 이 경우, 도 5에 예시한 바와 같이 추가 구성이 더 포함될 수 있다.

도 5를 참조하면, 적색 광원(111)에서 나오는 적색광이 미러(112), 콜리메이팅 렌즈(115)를 지나 평행광으로 제1 디스플레이 소자(110)에 입사될 수 있다. 또한, 녹색 광원(121)에서 나오는 청색광이 콜리메이팅 렌즈(125)를 지나 평행광으로 제2 디스플레이 소자(120)에 입사되고, 청색 광원(131)에서 나오는 청색광이 미러(132), 콜리메이팅 렌즈(135)를 지나 평행광으로 제3 디스플레이 소자(130)에 입사될 수 있다. 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)는 각각 입사광을 변조하여 적색 영상, 녹색 영상, 청색 영상을 출력한다.

적색 광원(111), 녹색 광원(121), 청색 광원(131)은 레이저 광원일 수 있고 예를 들어, 레이저 다이오드, VCSEL(Vertical cavity surface emitting laser), 또는 마이크로 레이저일 수 있다. 적색 광원(111), 녹색 광원(121), 청색 광원(131)으로부터의 광이 각각 평행광으로 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)에 입사하는 세부 광학계는 도시된 것과 다른 형태로 변경될 수도 있다.

엑스 큐브 프리즘(160)은 대각 방향으로 배치된 두 개의 다이크로익 미러(160a)(160b)를 포함하며, 서로 다른 파장의 광을 합성하여, 제1방향(X방향)으로 출력할 수 있다. 청색 다이크로익 미러(160a)는 청색광을 반사시키고 다른 컬러의 광은 투과시킨다. 적색 다이크로익 미러(160b)는 적색광은 반사시키고 다른 컬러의 광은 투과시킨다. 이에 따라, 제1 디스플레이 소자(110)에 형성된 적색 영상은 청색 다이크로익 미러(160a)를 투과하고 적색 다이크로익 미러(160a)에서 반사되며 제1방향으로 진행하게 되고, 제3 디스플레이 소자(130)에서 형성된 청색 영상은 적색 다이크로익 미러(160b)를 투과하고 청색 다이크로익 미러(160a)에서 반사되며 제1방향으로 진행하게 된다. 제2 디스플레이 소자(120)에서 형성된 녹색 영상은 적색 다이크로익 미러(160b), 청색 다이크로익 미러(160a)를 모두 투과하여 제1방향으로 진행하게 된다. 이와 같이 단색 영상들이 결합되어 제1방향을 따라 컬러의 영상 빔(200)이 엑스 큐브 프리즘(160)에서 출력될 수 있다.

이러한 컬러 영상빔(200)을 형성하는 영상 형성 광학부(100)는 도시된 형태 이외에도 잘 알려진 다양한 형태로 변형될 수 있다. 예를 들어, 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)는 반사형 액정 소자인 LCOS(liquid crystal on silicon)소자 일 수 있고, 이에 알맞게 적색 광원(111), 녹색 광원(121), 청색 광원(131)에서의 광이 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)에서 반사되며 엑스 큐브 프리즘(160)에 입사하도록 세부적인 광학계가 변경될 수 있다. 영상 형성 광학부(100)는 이외에도, 컬러 휠(color wheel)과 DMD(digital micromirror device)소자가 결합된 형태로 변경될 수도 있다.

본 실시예의 빔 프로젝터(1001)에서 영상 형성 광학부(100)에서 나오는 영상 빔(200)은 수평 방향(Y방향)을 따라 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)으로 분할되어, 각각 제1방향(X방향), 제2방향(Y방향), 제3방향(-Y방향)으로 진행하게 된다. 제1 영상빔(IM1)는 빔 프로젝터(1001)의 정면(FS)에 투사될 수 있고, 제2 영상빔(IM2)의 정면(FS) 좌측의 좌측면(LS)에 투사될 수 있고, 제3 영상빔(IM3)은 정면(FS) 우측의 우측면(RS)에 투사될 수 있다. 정면(FS), 좌측면(LS), 우측면(RS)은 서로 연결된 면일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다. 빔 프로젝터(1001)의 상기와 같은 투사면은 예시적인 것이며, 영상 형성 광학부(100)와 제1 프로젝션 렌즈(350) 사이에 추가적인 광경로 전환 부재가 더 배치되어, 제1 영상빔(IM1)이 정면(FS)이 아닌 다른 위치의 면에 투사될 수도 있다. 마찬가지로, 제1 구동 미러(310)와 제2 프로젝션 렌즈(360) 사이에 추가적인 광경로 전환 부재가 더 배치되어 제2 영상빔(IM2)이 좌측면(LS)이 아닌 다른 위치의 면에 투사될 수도 있다. 또한, 제2 구동 미러(320)와 제3 프로젝션 렌즈(370) 사이에 추가적인 광경로 전환 부재가 더 배치되어, 제3 영상빔(IM3)이 우측면(RS)이 아닌 다른 면에 투사될 수도 있다. 제1 프로젝션 렌즈(350), 제2 프로젝션 렌즈(360) 또는 제3 프로젝션 렌즈(370)은 모두 광을 투과시키며 확대하는 투과형으로 도시되어 있으나, 이는 예시적이며, 이들 중 일부는 반사형으로 광을 확대하는 곡면 미러 형태로 변형될 수도 있다.

영상 빔(200)이 분할된 경계, 즉, 제1 영상빔(IM1), 제1 영상빔(IM1)의 경계(200d)는 화살표 A4로 표시한 바와 같이, Y 방향과 나란한 방향을 따라 제1 구동 미러(310)의 평행 이동 움직임에 따라 조절될 수 있다. 제1 영상빔(IM1)과 제2 영상빔(IM2)의 경계(200c)는 화살표 A3로 표시한 바와 같이, Y 방향과 나란한 방향을 따라 제2 구동 미러(320)의 평행 이동 움직임에 따라 조절될 수 있다.

도면에서, 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)는 각각 제1방향(X방향)의 입사광에 대해 45도 각도로 배치되어 입사광과 반사광의 각도가 90도가 되는 것으로 도시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)이 각각 투사될 정면(FS), 좌측면(LS), 우측면(RS) 간의 각도에 따라 필요한 경우, 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)는 회전 구동될 수도 있다. 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)는 각각의 일측을 지나며 Z축과 나란한 축을 회전축으로 하여 화살표 R1, R2 방향을 따라 회전 구동될 수 있다.

영상이 투사되는 복수 면간의 경계 근방에서 나타나는 영상 겹침을 줄이기 위해, 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320) 중 어느 하나가 회전 구동될 수도 있다. 또한, 영상 겹침을 줄이기 위해, 제1 프로젝션 렌즈(350), 제2 프로젝션 렌즈(360), 제3 프로젝션 렌즈(370) 중 어느 하나가 각각의 광축 방향을 따라 평행 이동 구동 또는 틸트 구동될 수도 있다.

도 6a 내지 도 6c는 도 4의 빔 프로젝터가 구동 미러의 움직임에 따라 영상 빔을 분할하여 다양한 크기의 복수 면에 투사하고 것을 예시적으로 보이는 개념도들이다.

도 6a를 참조하면, 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)이 각각 투사될 제1면, 제2면, 제3면은 빔 프로젝터(1001)의 정면(FS), 좌측면(LS), 우측면(RS)이다. 좌측면(LS), 정면(FS), 우측면(RS) 각각의 가로 방향 길이의 비인 H1;H2:H3는 1:1:1인 경우이다. 이러한 복수의 투사면에 영상이 투사되도록, 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)는 영상 빔(200)이 수평 방향(Y방향)으로 3등분된, 좌측의 영상빔과 우측의 영상빔을 각각 왼쪽, 오른쪽으로 꺾어 +Y방향, -Y방향으로 진행시키도록 배치된다. 다시 말하면, 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)는 이러한 위치에 배치되도록, 각각이 도 4에 도시한, A3, A4 방향을 따라 평행 이동 제어될 수 있다.

제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)의 이러한 움직임 제어에 연계하여, 영상 형성 광학부(100)에 구비된 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)의 표시면 영역도 상기 비율로 분할되어 각 투사면에 알맞은 영상이 표시되도록 제어된다.

도 6b를 참조하면, 빔 프로젝터(1001)로부터의 영상이 투사될 좌측면(LS), 정면(FS), 우측면(RS) 각각의 가로 방향 길이의 비인 H1:H2:H3 는 2:5:2인 경우이다. 이러한 복수의 투사면에 영상이 투사되도록, 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)는 영상 빔(200)을 수평 방향(Y방향)을 따라 상기 비율로 분할하여 좌측의 제2 영상빔과 우측의 제3 영상빔을 각각 왼쪽, 오른쪽으로 꺾어 +Y방향, -Y방향으로 진행시키도록 배치된다. 다시 말하면, 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)는 이러한 위치에 배치되도록, 평행 이동 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 6a에 도시한 형태의 복수의 투사면에 영상을 투사하는 모드의 빔 프로젝터(1001)는 도 6b에 도시한 형태의 복수의 투사면에 영상을 투사하기 위해, 제1 구동 미러(310)는 제2 프로젝션 렌즈(360)를 향해, Y방향과 나란한 방향으로 평행 이동되고, 제2 구동 미러(320)와 제3 프로젝션 렌즈(370)을 향해 -Y 방향과 나란한 방향으로 평행 이동될 수 있다. 이에 따라 정면(FS)을 향해 투사되도록 제1 프로젝션 렌즈(350)를 향하는 빔은 더 많아지고, 제2 프로젝션 렌즈(360), 제3 프로젝션 렌즈(360)를 향하는 빔을 줄어든다. 또한, 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)의 표시면 영역도 상기 비율로 분할되어 각 투사면에 알맞은 영상이 표시되도록 제어된다.

도 6c는 빔 프로젝터(1001)로부터의 영상이 투사될 좌측면(LS), 정면(FS), 우측면(RS) 각각의 가로 방향 길이의 비인 H1:H2:H3 는 3:4:2인 경우이다. 이러한 복수의 투사면에 영상이 투사되도록, 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)는 영상 빔(200)을 수평 방향(Y방향)을 따라 상기 비율로 분할한 좌측의 영상빔과 우측의 영상빔을 각각 왼쪽, 오른쪽으로 꺾어 +Y방향, -Y방향으로 진행시키도록 배치된다. 다시 말하면, 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)는 이러한 위치에 배치되도록, 각각이 평행 이동 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 6b에 도시한 형태의 복수의 투사면에 영상을 투사하는 모드의 빔 프로젝터(1001)는 도 6c에 도시한 형태의 복수의 투사면에 영상을 투사하기 위해, 제1 구동 미러(310)는 제2 프로젝션 렌즈(360)와 멀어지는 방향으로, 즉, -Y방향과 나란한 방향으로 평행 이동되고, 제2 구동 미러(320)와 움직이지 않는다. 이에 따라 정면(FS)을 향해 투사되도록 제1 프로젝션 렌즈(350)를 향하는 빔은 줄어들고, 제2 프로젝션 렌즈(360)를 향하는 빔은 줄어든다. 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)의 표시면 영역도 상기 비율로 분할되어 각 투사면에 알맞은 영상이 표시되도록 제어된다.

제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320)의 상술한 이러한 움직임 제어에 연계하여, 영상 형성 광학부(100)에 구비된 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)가 제어될 수 있다. 가장 단순한 형태에서는 영상 빔(200)이 세 개의 투사면에 나뉘어 투사될 수 있고, 또는 필요에 따라 선택적으로, 좌측면(LS), 정면(FS), 우측면(RS)에 투사하고자 하는 영상이 조절되게 제어될 수도 있다. 또한, 추가적으로, 좌측면(LS), 정면(FS), 우측면(RS)의 해상도를 다르게 조절할 수도 있다. 사용자의 시선이 보다 집중되는 정면(FS)을 향하는 영상의 해상도를 보다 높게 조절할 수도 있고, 또는, 영상의 내용에 따라 해상도가 조절될 수도 있다.

빔 프로젝터(1001)는 또한, 제1 구동 미러(310), 제2 구동 미러(320), 제1 프로젝션 렌즈(350), 제2 프로젝션 렌즈(360), 제3 프로젝션 렌즈(370) 중 어느 하나는 영상이 투사되는 복수면간의 영상 겹침을 줄이기 위해 추가적으로 그 움직임이 제어될 수도 있다. 이러한 움직임은 평행 이동 구동 또는 틸트 구동일 수 있다.

도 7은 도 4의 빔 프로젝터(1001)가 복수면의 경계 근방에서의 영상 겹침을 줄일 수 있는 구동이 가능함을 보이는 개념도이다.

빔 프로젝터(1001)에 의해 가로 길이 비율이 1:1:1인 좌측면(LS), 정면(FS), 우측면(RS)에 영상이 투사될 때, 좌측면(LS)과 정면(FS)의 경계 근방, 정면(FS)과 우측면(RS)의 경계 근방에서 영상 겹침(OL)이 나타날 수 있다. 이러한 영상 겹침은 제1 구동 미러(310)의 틸트 구동, 제2 구동 미러(320)의 틸트 구동으로 줄일 수 있다. 또는, 제1 프로젝션 렌즈(350), 제2 프로젝션 렌즈(360), 제3 프로젝션 렌즈(370)가 각각의 광축 방향을 따라 평행 이동 구동되거나, 또는 틸트 구동으로 상기 경계 근방에서의 영상 겹침(OL)을 줄일 수 있다. 영상 겹침의 형태나 정도, 또는, 제1 프로젝션 렌즈(350), 제2 프로젝션 렌즈(360), 제3 프로젝션 렌즈(370)의 화각이나 투사면들 각각과의 거리에 따라, 상술한 움직임들이 다양한 형태로 조합될 수 있다. 움직임으로 줄일 수 있다. 또는, 영상 겹침이 나타나는 부분의 영상을 별도로 처리하여, 겹침 부분에서 특수 효과가 나타내도록 영상 형성 광학부(100)가 제어될 수도 있다. 필요에 따라, 영상 겹침을 줄이는 구동 제어와 특수 효과 처리를 위한 영상 제어가 함께 수행될 수도 있다.

도 8은 다른 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.

빔 프로젝터(1002)는 영상 빔(200)을 형성하는 영상 형성 광학부(100), 영상 형성 광학부(100)에서 나오는 영상 빔(200)을 분할하여 다른 방향으로 투사하는 구동 투사 광학부(302)를 포함한다.

본 실시예의 빔 프로젝터(1002)는 영상 형성 광학부(100)의 영상 빔(200)의 두 개의 영역, 즉, 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)으로 나뉘어 정면(FS) 및 좌측면(LS)으로 투사되는 점에서, 도 4의 빔 프로젝터(1001)와 차이가 있다. 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)의 수평 방향의 길이 비율은 제1 구동 미러(312)의 화살표 A1 방향의 움직임에 따라 조절될 수 있으며 이에 알맞게 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)의 표시면의 영역도 같은 형태로 나뉘어 제어될 수 있다. 제1 구동 미러(312)는 제1 구동 미러(312)의 일측, 예를 들어, Z방향과 나란한 일측을 회전 축으로 하여 화살표 R3로 표시한 바와 같이 회전 구동될 수도 있다. 이러한 회전 구동은 영상이 투사되는 정면(FS)과 좌측면(LS)의 각도에 따라 필요한 경우, 또는 정면(FS), 좌측면(LS)의 경계 근방에서 나타나는 영상 겹침을 줄이기 위해 행해질 수도 있다.

도 9는 또 다른 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.

빔 프로젝터(1003)는 영상 빔(200)을 형성하는 영상 형성 광학부(100), 영상 형성 광학부(100)에서 나오는 영상 빔(200)을 분할하여 다른 방향으로 투사하는 구동 투사 광학부(303)를 포함한다.

본 실시예의 빔 프로젝터(1003)는 영상 형성 광학부(100)의 영상 빔(200)의 수직 및 수평 방향으로 분할된 세 개의 영역, 즉, 하부의 제1 영상빔(IM1), 상부 좌측의 제2 영상빔(IM2), 상부 우측의 제3 영상빔(IM3)으로 나뉘어 정면(FS), 좌측면(LS), 우측면(RS)으로 투사되는 점에서, 도 4의 빔 프로젝터(1001)와 차이가 있다.

제1 영상빔(IM1)과 제2 영상빔(IM2)의 수평 방향(Y방향) 길이 비율은 제1 구동 미러(313)의 화살표 A7 방향에 따른 평행 이동 움직임으로 조절될 수 있다. 제1 영상빔(IM1)과 제3 영상빔(IM3)의 수직 방향(Z방향) 길이 비율은 제2구동 미러(323)의 화살표 A7 방향에 따른 평행 이동 움직임으로 조절될 수 있다. 제1 구동 미러(313)와 제2 구동 미러(323)의 움직임은 같은 방향으로 같은 양으로 움직일 수 있으며, 다만, 이에 한정되지 않고, 경우에 따라서는 제1 영상빔(IM1)과 제2 영상빔(IM2) 간의 수직 방향 길이 비율과, 제2 영상빔(IM2)과 제3 영상빔(IM3)간의 수직 방향 길이 비율이 서로 다르도록, 제1 구동 미러(313), 제2 구동 미러(323)가 움직일 수도 있다.

제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)의 수평 방향 길이 비율은 제1 구동 미러(313), 제2 구동 미러(323)의 화살표 A8 방향의 움직임에 따라 조절될 수 있다. 원하는 수평 방향 길이 비율을 위해, 제1 구동 미러(313), 제2 구동 미러(323)가 모두 움직일 수도 있고, 또는 어느 하나만 움직일 수도 있다.

영상 빔(200)이 분할될 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)간의 크기 비율에 알맞게, 제1 디스플레이 소자(110), 제2 디스플레이 소자(120), 제3 디스플레이 소자(130)의 표시면의 영역도 같은 형태로 나뉘어 구동될 수 있다.

도 10은 또 다른 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이고, 도 11은 도 10의 빔 프로젝터가 두 영역으로 분할된 영상 빔을 세 개의 면에 투사하는 것을 보이는 개념도이다.

빔 프로젝터(1004)는 영상 빔(200)을 형성하는 영상 형성 광학부(100), 영상 형성 광학부(100)에서 나오는 영상 빔(200)을 분할하여 다른 방향으로 투사하는 구동 투사 광학부(304)를 포함한다.

본 실시예의 빔 프로젝터(1004)는 영상 빔(200)이 수평 방향으로 두 개의 영역, 즉, 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)으로 나뉘어 좌측면(LS), 정면(FS), 우측면(RS)의 영역에 투사되는 형태인 점에서, 도 4의 빔 프로젝터(1001)와 차이가 있다.

제1 구동 미러(314), 제2 구동 미러(324)는 각각 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)을 담당하며, 입사광을 90도 보다 큰 각도로 꺾어 진행시키도록, 배치 각도가 설정된다. 제1 구동 미러(314)에 의해 90도보다 큰 각도로 경로 변환된 제1 영상빔(IM1)은 제1 프로젝션 렌즈(354)에 의해 좌측면(LS)과 정면 일부(FS1)에 투사되고, 제2 구동 미러(324)에 의해 우측으로 90도보다 큰 각도로 경로 변환된 제2 영상빔(IM2)은 제2 프로젝션 렌즈(374)를 지나 정면의 나머지 일부(FS2)와 우측면(RS)에 투사된다.

정면의 두 영역(FS1)(FS2)의 수평 길이 비율은 제1 구동 미러(314), 제2 구동 미러(324)의 수평 방향(Y방향)과 나란한 화살표 A1 방향의 방향 움직임에 의해 조절될 수 있다.

제1 구동 미러(314), 제2 구동 미러(324)는 각각 Z방향과 나란한 일측을 회전축으로 하여, 화살표 R6, R7을 따라 회전 구동될 수도 있다. 이러한 구동은 정면(FS), 좌측면(LS), 우측면(RS) 간의 각도에 의한 필요에 따라 행해질수도 있고, 또는, 이러한 회전 구동에 의해 정면의 두 영역(FS1)(FS2)의 수평 길이 비율이 조절될 수도 있고,

제1 구동 미러(314), 제2 구동 미러(324)의 회전 구동에 의해, 두 개의 정면 영역(FS1)(FS2)간의 영상 겹침(OL)을 줄일 수도 있다. 또한, 영상 겹침(OL)을 줄이기 위해, 제1 프로젝션 렌즈(364), 제2 프로젝션 렌즈(374)가 틸트 구동 또는 평행 이동 구동될 수도 있다. 또는, 두 개의 정면 영역(FS1)(FS2)간의 영상 겹침이 일어나는 위치에서 특수 효과를 위한 영상 처리가 영성 형성 광학부(100)에서 행해질 수도 있다.

도 12는 또 다른 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.

빔 프로젝터(1005)는 영상 빔(200)을 형성하는 영상 형성 광학부(100), 영상 형성 광학부(100)에서 나오는 영상 빔(200)을 분할하여 서로 다른 방향으로 투사하는 구동 투사 광학부를 포함한다.

본 실시예의 빔 프로젝터(1005)는 초단초점의 UST(ultra short throw) 성능을 나타낼 수 있도록 광학계가 구성된 점에서 도 4의 빔 프로젝터(1001)와 차이가 있다.

영상 형성 광학부(100)에서 형성된 영상 빔(200)은 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)으로 분할될 수 있고, 제1 영상빔(IM1)은 곡면 미러(355)에 의해 반사, 확대되며 영상 형성 광학부(100)가 향하는 정면의 맞은 편인 후면(BS)을 향하게 된다.

제2 영상빔(IM2)은, 제3 영상빔(IM3)은 각각 좌측면(LS), 우측면(RS)을 향하여 경로 변환되고 확대 투사될 수 있다. 제2 영상빔(IM2), 제3 영상빔(IM3)을 각각 확대 투사하는 제2 프로젝션 렌즈(365), 제3 프로젝션 렌즈(375)는 개구가 형성된 배럴(390) 내에 장착될 수 있따.

제2 영상빔(IM2)과 제3 영상빔(IM3)의 경계는 제1 구동 미러(315), 제2 구동 미러(325)의 수평 방향(Y방향)과 나란한 화살표 A6를 따라 움직임에 따라 조절될 수 있다. 이러한 움직임의 정도는 영상이 투사될 좌측면(LS), 우측면(RS)의 크기 비율을 고려하여 정해질 수 있다.

도면에서, 상세히 도시하지는 않았으나, 광경로가 변하는 위치에는 도시의 편의상 생략되었으나, 미러와 같은, 광경로 전환 부재가 배치된다.

본 실시예는 매우 짧은 초단초점의 UST(ultra short throw)를 구현하는 광학계 배치를 포함하고 있으며, 영상 빔(200)의 분할 형태는 다른 형태나 개수로 변경될 수 있다.

도 13은 또 다른 실시예에 따른 빔 프로젝터의 개략적인 구조를 보이는 사시도이다.

빔 프로젝터(1006)는 영상 빔(200)을 형성하는 영상 형성 광학부(100), 영상 형성 광학부(100)에서 나오는 영상 빔(200)을 분할하여 서로 다른 방향으로 투사하는 구동 투사 광학부를 포함한다.

본 실시예의 빔 프로젝터(1005)는 영상 빔(200)이 수직으로 제1 영상빔(IM1), 제2 영상빔(IM2)으로 나뉘며, 제1 영상빔(IM1)은 정면(FS)에 투사되고, 제2 영상빔(IM2)은 후면(BS)에 투사되거나, 또는 좌측면, 후면(BS) 우측면에 가변적으로 투사되는 점에서, 도 4의 빔 프로젝터(1001)와 차이가 있다.

영상 형성 광학부(100)에서 제1방향(X방향)을 따라 제공된 영상 빔(200) 중 일부인 제1 영상빔(IM1)은 제1 방향을 따라 확대되어 정면(FS)에 투사될 수 있다.

제2 영상빔(IM2)은 제1 구동 미러(316)에 의해 위를 향하는 방향(Z방향)으로 경로 변환되며, 재차, 미러(318)에 의해 경로 변환되고 제2 프로젝션 렌즈(366)에 의해 확대될 수 있다. 이러한 구조에서, 미러(318) 및 제2 프로젝션 렌즈(366)가 배치되는 광축 방향이 제2 영상빔(IM2)이 투사되는 방향이 된다. 도면에서, 미러(318) 및 제2 프로젝션 렌즈(366)가 배치된 광축 방향은 -X 방향이며, 제2 영상빔(IM2)은 후면(BS)에 투사될 수 있다. 한편, 미러(318) 및 제2 프로젝션 렌즈(366)는 Z축과 나란한 회전축(C)을 중심으로 회전 구동될 수 있고, 개구가 형성된 배럴(391) 내에 장착될 수 있다. 배럴(391)의 회전 구동에 따라, 미러(318) 및 제2 프로젝션 렌즈(366)가 배치된 광축 방향이 변하며, 즉, 제2 영상빔(IM2)이 투사되는 면은 후면(BS)뿐 아니라, 좌측면, 또는 우측면 또는 임의의 방향에 위치하는 면이 될 수 있다.

제1 영상빔(IM1)과 제2 영상빔(IM2)의 경계는 제1 구동 미러(316)가 화살표 A2 방향을 따라 움직임으로써 조절될 수 있다. 제1 구동 미러(316)가 움직이는 정도는 영상이 투사될 면들 간의 상대적인 크기 비율을 고려하여 설정될 수 있다.

정면(FS)에 투사되는 제1 영상빔(IM1)은 메인 영상, 후면(BS)에 투사되는 제2 영상빔(IM2)은 서브 영상이 될 수 있다. 사용자의 시선이 집중되는 정면(FS)에 메인 영상을 제공하고, 후면에는 사용자의 관심도가 낮은 서브 영상에 제공될 수 있다. 서브 영상의 내용 또는 사용자의 관심도에 따라 제2 영상빔(IM2)이 투사되는 면의 위치가 측면으로 변경될 수도 있다.

상술한 빔 프로젝터들의 적용 분야는 다양하게 변화될 수 있다. 일반적인 실내 공간 뿐 아니라, 옥외 광고를 위해 실외의 공간에서도 적용이 가능하다. 또한, 실사 환경과 결합하여 가상 영상을 제공하는 빔 프로젝터로 활용될 수도 있다

전술한 본 개시의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

전술한 빔 프로젝터는 전자 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

1000, 1001, 1002, 1003, 1004, 1005, 1006: 빔 프로젝터
100: 영상 형성 광학부
300, 301, 302, 303, 304: 구동 투사 광학부

Claims (16)

1. 영상 신호에 따라 광을 변조하여, 제1방향으로 영상 빔을 제공하는 영상 형성 광학부;
   상기 영상 빔을 복수의 영역으로 분할하여, 서로 다른 복수의 면에 투사하는 것으로,
   복수의 프로젝션 렌즈와, 상기 복수의 영역 간의 상대적인 크기 비율이 조절되도록 움직이는 하나 이상의 구동 미러를 포함하는, 투사 광학부; 및
   상기 구동 미러의 움직임을 제어하고, 상기 구동 미러의 움직임에 연계하여 상기 영상 형성 광학부를 제어하는 제어부;를 포함하는, 빔 프로젝터.
2. 제1항에 있어서,
   상기 투사 광학부는
   상기 영상 빔 중 일부인 제1 영상 빔을 상기 제1방향을 따라 확대하여 제1면에 투사하는 제1 프로젝션 렌즈;
   상기 영상 빔 중 상기 제1 영상 빔과 다른 일부인 제2 영상 빔의 진행 방향을 제2방향으로 변경하는 제1 구동 미러; 및
   상기 제2 영상 빔을 상기 제2방향을 따라 확대하여 제2면에 투사하는 제2 프로젝션 렌즈;를 포함하는, 빔 프로젝터.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1면 및 상기 제2면은
   상기 영상 형성 광학부를 마주하는 정면 및 상기 정면의 일측에 위치하는 측면인, 빔 프로젝터.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 구동 미러는 상기 제2방향과 나란한 수평 방향을 따라 평행 이동 구동되며,
   상기 제1 영상 빔, 상기 제2 영상 빔의 단면들 간의 상기 수평 방향의 길이 비율이 조절되는, 빔 프로젝터.
5. 제2항에 있어서,
   상기 투사 광학부는
   상기 영상 빔 중 상기 제1 영상 빔, 상기 제2 영상 빔과 다른 일부인 제3 영상 빔의 진행 방향을 제3방향으로 변경하는 제2 구동 미러; 및
   상기 제3 영상 빔을 상기 제3방향을 따라 확대하여 제3면에 투사하는 제3 프로젝션 렌즈;를 더 포함하는, 빔 프로젝터.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1면, 상기 제2면, 상기 제3면은 각각
   상기 영상 형성 광학부를 마주하는 정면, 상기 정면의 우측에 위치하는 우측면, 상기 정면의 좌측에 위치하는 좌측면인, 빔 프로젝터.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1 구동 미러, 상기 제2 구동 미러는 상기 제2방향과 나란한 수평 방향을 따라 평행 이동 구동되며,
   상기 제1 영상 빔, 상기 제2 영상 빔, 상기 제3 영상 빔의 단면들 간의 상기 수평 방향의 길이 비율이 조절되는, 빔 프로젝터.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제1 구동 미러, 상기 제2 구동 미러는 상기 제1방향, 상기 제2방향에 모두 수직인 수직 방향을 따라 평행 이동 구동되며,
   상기 제1 영상 빔과 상기 제2 영상 빔의 단면들 간의 상기 수직 방향의 길이 비율, 상기 제1 영상 빔과 상기 제3 영상 빔의 단면들 간의 상기 수직 방향의 길이 비율이 조절되는, 빔 프로젝터.
9. 제2항에 있어서,
   상기 제1면 및 상기 제2면은 각각
   상기 영상 형성 광학부를 마주하는 정면 및 상기 정면과 맞은 편에 위치하는 후면인, 빔 프로젝터.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 구동 미러는 상기 제1방향, 상기 제2방향에 모두 수직인, 수직 방향을 따라 평행 이동 구동되며,
    상기 제1 영상 빔, 상기 제2 영상 빔의 단면들 간의 상기 수직 방향의 길이 비율이 조절되는, 빔 프로젝터.
11. 제2항에 있어서,
    상기 제1면은 상기 영상 형성 광학부를 마주하는 정면이고,
    상기 제2면은 상기 정면과 맞은 편에 위치하는 후면 또는 상기 정면 좌측에 위치하는 좌측면 또는 상기 정면 우측에 위치하는 우측면이 되도록, 상기 제2 프로젝션 렌즈가 움직이는, 빔 프로젝터.
12. 제1항에 있어서,
    상기 투사 광학부는
    상기 영상 빔 중 일부인 제1 영상 빔의 진행 방향을 상기 제1방향과 다른 제2방향으로 변경하는 제1 구동 미러;
    상기 제1 영상 빔을 상기 제2방향을 따라 확대하여 제1면에 투사하는 제1 프로젝션 렌즈;
    상기 영상 빔 중 상기 제1 영상 빔과 다른 일부인 제2 영상 빔의 진행 방향을 상기 제1방향, 상기 제2방향과 다른 제3방향으로 변경하는 제2 구동 미러; 및
    상기 제2 영상 빔을 상기 제3방향을 따라 확대하여 제2면에 투사하는 제2 프로젝션 렌즈;를 포함하는, 빔 프로젝터.
13. 제12항에 있어서,
    상기 제1면은
    상기 제1방향에 위치하는 정면 일부 및 이와 연결된 우측면을 포함하고,
    상기 제2면은
    상기 정면의 나머지 일부 및 이와 연결된 좌측면을 포함하는, 빔 프로젝터.
14. 제1항에 있어서,
    상기 투사 광학부는
    상기 제1 영상 빔을 확대하여 상기 영상 형성 광학부가 향하는 정면과 마주하는 후면에 투사하는 곡면 미러;
    상기 영상 빔 중 상기 제1 영상 빔과 다른 일부인 제2 영상 빔의 진행 방향을 제2방향으로 변경하는 제1 구동 미러;
    상기 제2 영상 빔을 상기 제2방향을 따라 확대하여 상기 정면 좌측에 위치하는 좌측면에 투사하는 제2프로젝션 렌즈;
    상기 영상 빔 중 상기 제1 영상 빔, 상기 제2 영상 빔과 다른 일부인 제3 영상 빔의 진행 방향을 제3방향으로 변경하는 제2 구동 미러; 및
    상기 제3 영상 빔을 상기 제3방향을 따라 확대하여 상기 정면 우측에 위치하는 우측면에 투사하는 제3 프로젝션 렌즈;를 포함하는, 빔 프로젝터.
15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 프로젝션 렌즈, 상기 하나 이상의 구동 미러 중 적어도 하나가 상기 복수의 면 간의 경계 부근에서의 영상 겹침을 조절하기 위해 움직이도록 제어되는, 빔 프로젝터.
16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 면 간의 간의 경계 위치를 인식하는 카메라;를 더 포함하는, 빔 프로젝터.
    
    

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