KR910009732B1

KR910009732B1 - Cubic projection apparatus

Info

Publication number: KR910009732B1
Application number: KR1019870012039A
Authority: KR
Inventors: 이인순
Original assignee: 이인순
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1987-10-30
Publication date: 1991-11-29
Also published as: KR890007095A

Abstract

The projector for making three-dimensional image watched by naked eyes without any auxiliary device, magnifies and projects the LCD image or projecting image, synthesized by combination of respective left/right images from VTR or camera, on the screen. The projector comprises a light source (1), condensing lenses (3,4), light- polarizing film (21R,21L), transparent image displayer (200), a projecting lens (14), screen (300) combined with horizontal polarizing plate (33) and vertical polarizing plate (34) having 0.5-10 mm width (R), a fresnel lens (35).

Description

Screen stereo projector

제1도는 액정영상표시장치의 설명도.1 is an explanatory diagram of a liquid crystal image display device.

제2도는 입체감 설명도.2 is a three-dimensional explanatory diagram.

제3도는 투사 광학계 설명도.3 is an explanatory diagram of a projection optical system.

제4도는 입체 투사 광학계 설명도.4 is an explanatory diagram of a stereoscopic projection optical system.

제5도는 입체 투사 광학계 작용 설명도.5 is an explanatory diagram of a stereoscopic projection optical system.

제6도는 입체 스크린 부분의 수성 설명도.6 is an aqueous explanatory diagram of a three-dimensional screen portion.

제7도는 액정 영상부문 설명도.7 is an explanatory diagram of a liquid crystal image section.

제8도는 좌상, 우상 결상 방법의 설명도.8 is an explanatory diagram of the upper left, upper right image forming method.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 광원부 14 : 투사렌즈1: light source 14: projection lens

200 : 액정영상표시장치 21R : 좌측편광판200: liquid crystal display device 21R: left polarizer

21L : 우측편광판 300 : 스크린21L: right polarizer 300: screen

33 : 좌측편광판 34 : 우측편광판33: left polarizer 34: right polarizer

본 발명은 비데오 또는 카메라등에 의해 좌우측 영상이 분리 입력되여 현출된 액정 영상 또는 투사 영상을 특히, 스크린에 확대 투사하면서 보조기구없이 화면 그대로 입체 영상을 관측할 수 있는 스크린 입체 투사 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a screen stereoscopic projection apparatus capable of observing a liquid crystal image or a projection image in which left and right images are separated and input by a video or a camera, and in particular, an enlarged projection on a screen, and a stereoscopic image without an aid.

종래의 입체 영상 장치는 예컨대, 안경이라던가 또는 휠터를 사용하여 이중복선상을 하나로 합치하여 봄으로서 특수 안경같은 매개 도구가 필요하였고 또 확대 투사된 대형화면을 그대로 입체화하여 시청하기에는 많은 기술적 난점이 있었다.Conventional stereoscopic imaging apparatuses, for example, use a pair of glasses or a filter to combine double-double images into one, and require an intermediary tool such as special glasses, and there are a number of technical difficulties in stereoscopically viewing an enlarged projection screen as it is.

그러나 본 발명은 소형 영상을 스크린에 확대 투사하여 좌.우상을 세밀히 분리, 합성하여 이를 그대로 대형 영상을 현출하되 그대로 입체감이 나타나게 하고 안경같은 보조 도구없이 직접 대형화된 입체 영상을 시성할 수 있게 개발된 것으로서 이를 하기 도면에 의거 상세히 설명토록 한다.However, the present invention has been developed to expand and project a small image on the screen to finely separate and synthesize the left and right images to display a large image as it is, but to display a stereoscopic image as it is and to directly visualize a large-sized stereoscopic image without an auxiliary tool such as glasses. This will be described in detail based on the following drawings.

우선 이해를 돕기 위해 도면 제1도에 의거 액정영상 표시 장치를 설명하면 우선 광원부(1)의 광원 입사 방향부터 광원을 편광화하기 위한 편광판(21)과 그 전면에 유리기판(2)에 박막형태의 화소전극부문(2)이 형성되여 있고 TN액정부문(25)이 공통 전극부문(4)이 형성되어 있는 유리기판(5)사이에 충진되여 있으며 그 저면에 영상을 검출키 위한 편광판(5)으로 구성되어 있다.First, the liquid crystal image display device according to FIG. 1 will be described for clarity. First, a polarizing plate 21 for polarizing the light source from the light source incident direction of the light source unit 1 and a thin film form on the glass substrate 2 on the front surface thereof. A pixel electrode section 2 formed therein and a TN liquid crystal section 25 filled between the glass substrates 5 on which the common electrode section 4 is formed, and a polarizing plate 5 for detecting an image on the bottom thereof. It consists of.

이와 같은 액정 영상 표시장치(200)는 공지된 바와 같이 화소전극부문(4)에 형성된 TN(박막 트렌지스터)셋트에 전압을 가하므로서 그 부위에 액정분문이 투명·불투명화하는 것으로서 이와 같이 결상되는 영상 표시 자체는 명암이 없는 투명체이므로 편광판(1)에 의해 입사된 광원에 의해 투과된 영상을 편광판(5)에 의해 검출하여 가시화(可視化)하므로서 시청이 가능하다. 즉, 액정영상은 투명체이므로 편광판에 의해 입사된 광원에 의해 투과된 영상을 도 하나의 편광판에 의해서만 시청이 가능한 것이다.The liquid crystal image display device 200 as described above is an image in which the liquid crystal powder is made transparent and opaque by applying a voltage to a TN (thin film transistor) set formed in the pixel electrode section 4 as is known. Since the display itself is a transparent body having no contrast, viewing is possible by detecting and visualizing the image transmitted by the light source incident by the polarizing plate 1 by the polarizing plate 5. That is, since the liquid crystal image is a transparent body, the image transmitted by the light source incident by the polarizing plate can be viewed only by the polarizing plate of FIG.

또 입체감이란 이미 공지된 바와 같이 사람의 좌·우 눈에 도면 제2도에서와 같이 좌측눈에 좌측각도(R=∠A)로 본 영상과 우측눈에 의해 우측각도로 본(L=∠B)영상 느끼는 시각의 차이인(B2, A1)과 (B1, A2)의 원근차이감이 즉 입체감이 된다.In addition, the three-dimensional effect is known to the left and right eyes of the human, as shown in FIG. 2, the left eye (R = ∠A) and the right eye (L = ∠B) The perspective difference between (B2, A1) and (B1, A2), which are differences in visual perception, is a three-dimensional effect.

도면 제3 또는 영상을 투사확대하는 구조 설명도로서 광원부문(1)전단에 열반사 흡수휠타(2)와 집광렌즈(3, 4) 및 열흡수휠터(5) 및 화산렌즈(6)순으로 배치하고 각 부위마다 각기의 열 방열판(7, 8, 9, 10, 11, 12)을 접합 배치하고 그 하단에 냉각팬(13)을 배치하여 냉각 광원부(100)를 형성한다. 이와 같은 광원부(100)전단으로는 상기에서 설명된 바와 같이 입사방향을 회전 편광판(21)화소전극이 형성된 유리기판(22)이 역시 공통전극부문(24)이 형성된 유리기판(26)사이에 TN액정(25)이 충진되여 있어 액정 영상 표시부(200)를 형성하고 그 전단에 집광렌즈(27) 및 투사렌즈(14)가 형성·배치되고 적당한 투사 거리앞에 스크린(300)이 형성되여 있다.FIG. 3 or an explanatory diagram for projecting and enlarging an image, in order of the heat reflection absorption filter 2, the condenser lenses 3 and 4, the heat absorption filter 5 and the volcanic lens 6 in front of the light source section 1; Each of the heat dissipating plates 7, 8, 9, 10, 11, and 12 are bonded to each other, and the cooling fan 13 is disposed at the lower end thereof to form the cooling light source unit 100. As described above, the glass substrate 22 having the rotating polarizing plate 21 and the pixel electrode formed thereon may have a TN between the glass substrate 26 having the common electrode section 24 formed therein. The liquid crystal 25 is filled to form the liquid crystal image display unit 200, and the condenser lens 27 and the projection lens 14 are formed and arranged at the front end thereof, and the screen 300 is formed in front of a suitable projection distance.

이와 같은 배치중 집광렌즈(14)는 입사 편광판(21)후반에 배치할 수도 있다. 도면 제4도는 도면 제3도에서 설명된 바와 같이 광원부(100) 및 액정영상부(200), 투사렌즈(14)를 스크린(300)중심을 기축으로 2중 비치하여 좌상액정부(200L) 및 우상 액정부(200R)중심으로 그 후단에는 각기의 광원부(100L, 100R) 및 그 전단에 각기의 투사렌즈(14L, 14R)를 구성하여 각기의 좌·우상을 스크린(300)에 투사 결상한다.In this arrangement, the condenser lens 14 may be disposed later than the incident polarizer 21. 4 illustrates a left upper liquid crystal part 200L having a light source unit 100, a liquid crystal image unit 200, and a projection lens 14 having a center of the screen 300 as a base as described in FIG. 3. At the center of the upper right liquid crystal part 200R, the light source parts 100L and 100R at the rear end and the projection lenses 14L and 14R at the front end thereof are formed to project and form the left and right images on the screen 300, respectively.

물론 이때 도면 제7a도처럼 각기의 별도 액정 영상부(200L, 200R)를 복수개 사용하여 각기의 편광판(21L, 21R)을 엇갈린 반대 파장 방향으로 배치하고 각 투사렌즈(14L, 14R)를 사용할 수 있으며 도면 제7b도처럼 하나의 액정 영상부(200)를 좌·우로 분할하여 좌상·우상(L·R)을 동시에 결상하되 그 전·후 단으로 편광판(21L, 21R) 좌·우방향을 반대 파장으로 역방향으로 배치하고 그 전단에 각기의 투사렌즈(14L, 14R)를 배치토록 하여 사용할 수도 있다.Of course, as shown in FIG. 7A, a plurality of separate liquid crystal imaging units 200L and 200R may be used to arrange the polarizers 21L and 21R in opposite wavelength directions, and each projection lens 14L and 14R may be used. As shown in FIG. 7B, one liquid crystal image unit 200 is divided into left and right sides to simultaneously form the upper left and right upper sides L · R, and the opposite wavelengths of the polarizing plates 21L and 21R are opposite to the left and right sides. In the reverse direction, and the projection lenses 14L and 14R may be arranged at the front end thereof.

그러나 하나의 액정영상부(200)에 좌우상의 분할하여 동시에 현출할 때는 하나의 투사렌즈로 투사하여도 각기 좌·우 영상을 동시 투사케 되므로 무방하다.However, when dividing the left and right images in one liquid crystal image unit 200 simultaneously, the left and right images may be simultaneously projected even when projected by one projection lens.

도면 제5도는 도면 제4도의 같은 구성의 사시도이므로 설명의 중복은 생략하고 다만 그 전단부의 스크린(300)에 대해 설명하면 제5a도는 스크린의 단면 확대도이며 (b)도는 스크린 표면의 확대도이다. 이와 같은 스크린의 단면 부위는 (a)도와 같이 투명유리관(31, 32)사이에 횡으로 편광판의 넓이(R)가 0.5밀리에서 5밀리미터 미만으로 각기 편광 방향이 반대 방향으로 세밀히 합성 중첩되여 있다. 즉, 스크린 정면 부위에서 볼 것 같으면 제5b도처럼 횡방향의 편광판(33)과 종방향의 편광판(34)이 세밀한 간격으로 중첩합성되여 있다. 이와 같이 편광판의 넓이(R)를 0.5㎜-5㎜로 하는 이유는 0.5㎜미만은 너무 간격이 좁아 결상효과가 감소되고 5㎜이상으로 하는 경우는 입체의 중첩도가 너무 굵어 입체도가 떨어지나 경우에 따라 대형 스크린일 경우는 그 이상으로 할 수도 있으나 10㎜이상은 입체도가 현저히 떨어진다.FIG. 5 is a perspective view of the same configuration as FIG. 4, and thus, the overlapping of the description will be omitted. However, when the screen 300 of the front end is described, FIG. 5A is an enlarged cross-sectional view of the screen and (b) is an enlarged view of the screen surface. . In the cross-sectional area of the screen, as shown in (a), the width R of the polarizing plate is transversely overlapped between the transparent glass tubes 31 and 32 so that the polarization directions are respectively fine in the opposite direction. That is, if it is seen from the front part of the screen, as shown in Fig. 5B, the horizontal polarizing plate 33 and the vertical polarizing plate 34 are superimposed and synthesized at minute intervals. The reason why the width R of the polarizing plate is 0.5 mm-5 mm is that the gap between the 0.5 mm and 5 mm is too narrow so that the imaging effect is reduced. Depending on the large screen may be more than that, but more than 10mm stereoscopic remarkably falls.

그러므로 이와 같은 투사 광학계는 도면 제3도, 도면 제4도 및 도면 제5도에서 보는 바와 같이 광원램프(1)에 의해 광원은 엽흡수휠터(2, 5)에서 열은 흡수되고 빛은 투과되어 집광렌즈(3, 4)에 의해 집광된 후 확산렌즈(21)에 의해 회전 편광판(21)이 넓이로 확산 조사된다. 이때 광원의 광도에 비례하여 열이 발산되므로 이와 같은 열은 액정영상 열손상을 입힐 수 있으므로 열반사 흡수휠터(2, 5) 및 집광렌즈(3, 4)에 의해 흡수과정에서 열이 팽창되므로 이를 냉각키 위해 각기 광원부위마다 금속 방열판(7, 8, 9, 10, 11, 12)을 부착하여 냉각팬(14)에 의해 급속 냉각하므로서 동 광원부(100)에서는 열이 상당히 흡수 냉각된 편광판(21)부위로 입사된다.Therefore, as shown in FIG. 3, FIG. 4, and FIG. 5, the projection optical system absorbs heat and transmits light in the leaf absorption filter 2 and 5 by the light source lamp 1. After condensing by the condensing lenses 3 and 4, the rotating polarizing plate 21 is diffused and irradiated to a wide area by the diffusing lens 21. In this case, since heat is emitted in proportion to the light intensity of the light source, such heat may cause thermal damage to the liquid crystal image. Therefore, heat is expanded during absorption by the heat reflection absorption filter 2 and 5 and the condenser lenses 3 and 4. The metal heat sinks 7, 8, 9, 10, 11, and 12 are attached to each light source for rapid cooling, and are rapidly cooled by the cooling fan 14, so that the heat is significantly absorbed and cooled in the light source unit 100. ) Is incident on the site.

이와 같은 광원은 비데오 또는 컴퓨터, 기타의 신호에 의해 입력되며 결상된 액정영상표시장치부(200)를 투과하여 집광렌즈(27)에 의해 투사렌즈(14)로 입속되고 동 입사된 영상은 스크린(300)에 투사되게 된다. 이때의 영상은 단지 입사 편광판(21)에 의해 조사된 영상으로 아직 가시화된 영상은 아니다.Such a light source is input by a video, a computer, or other signal, passes through the formed liquid crystal image display device 200, is incident on the projection lens 14 by the condenser lens 27, and the incident image is displayed on the screen ( Projected onto 300). The image at this time is merely an image irradiated by the incident polarizer 21 and is not yet visualized.

도면 제4도와 같이 상기에서 설명된 바와 같은 투사된 각 좌·우상은 스크린(300)에서 세밀한 횡선 방향의 편광판 라인중 입사 평광판(21L, 21R)에 조사된 좌상영상(200L)과 우상영상(200R)은 각기 스크린에 반대 또는 상응되는 횡방향 편광라인(33)과 종방향 편광라인(34)에 선택적으로 결상되여 영상을 이룬다. 이와 같이 이룬 영상은 좌상과 우상이 세밀히 분리 중첩되여 있으나 시청자가 일정한 거리를 떨어져 시청할 시는 하나로 합치되여 그대로 확대된 대형 입체 화면을 시청할 수 있다.As shown in FIG. 4, the projected left and right images as described above are provided with the upper left image 200L and the upper right image irradiated onto the incident light plates 21L and 21R of the polarizing plate lines in the detailed horizontal direction in the screen 300. 200R) is selectively imaged on the transverse polarization lines 33 and the longitudinal polarization lines 34 respectively opposite or corresponding to the screen to form an image. In this way, the left and right images are overlapped in detail, but when a viewer watches a certain distance, they can be merged into one and watch the enlarged large stereoscopic screen as it is.

그런데 상기와 같이 좌·우상을 세밀히 분리 중첩한 입체 영상은 중앙에서는 입체감이 훌륭히 재현되나 좌·우 방향에서는 상이 중첩된 상이 나올 수 있으므로 도면 제6도와 같이 스크린(300)전면에 후레스넬 도는 대형렌즈(35)를 부착 사용한다. 이때에는 좌·우로 입사된 좌·우 영상(L, R)은 각기 세밀한 편광판(33, 34)에 선택 결상된다. 또한 동 결상된 영상은 전면 스크린 렌즈(35)에 의해 굴절 합성되므로 어느 방향에서 보더라도 훌륭한 입체감을 재현할 수 있다.However, the three-dimensional image in which the left and right images are separated and superimposed in detail as described above is excellently reproduced in the center, but images may overlap in the left and right directions, so the fresnel turns around the front of the screen 300 as shown in FIG. The lens 35 is attached and used. At this time, the left and right images L and R incident left and right are selectively imaged on the fine polarizing plates 33 and 34, respectively. In addition, the image formed by the image is refracted by the front screen lens 35 can be reproduced in a good three-dimensional effect in any direction.

또한 도면 제6a도 및 (b)도와 같이 편광 스크린(300)전후면으로 대형렌즈 또는 후레스넬 렌즈(35, 36)를 부착사용하되 후면 렌즈(36)가 갖는 곡률의 초점거리는 투사렌즈(14)에 의한 투사거리가 동일하게 취하므로서 투사된 빛의 광량을 손실없이 전량 흡입 입사할 수 있므므로 화면의 전면이 골고루 밝게 할 수 있다.6A and 6B, the large lens or the fresnel lenses 35 and 36 are attached to the front and rear surfaces of the polarizing screen 300, but the focal length of the curvature of the rear lens 36 is the projection lens 14 Since the projection distance by) is the same, the amount of light projected can be absorbed and suctioned without loss, so that the front of the screen can be made evenly bright.

도면 제6c도와 같이 스크린(300)의 그 표면 형성을 삼각형 형태로 절곡하여 좌·우영상을 현출하되 도면 제5도의 설명과 같이 편광판(21L, 21R)의 반대 방향의 파장으로 횡방향의 편광판(33)과 종방향의 편광판(34)을 삼각형 형태로 세밀히 중첩 형성한다. 이러한 경우는 평면 좌우 영상이 중첩되는 것보다 삼각형의 빗변의 영상이 좌·우 중첩되므로 그만큼 입체감을 충실히 재현할 수 있으며 도면 (c)도와 같이 그 전면에 후레스넬 또는 렌즈(35)를 부착할 경우 그 입체감도는 더욱 높일 수 있다.As shown in FIG. 6C, the surface of the screen 300 is bent in a triangular form to display left and right images, but as illustrated in FIG. 5, the polarizers in the transverse direction are formed at wavelengths opposite to the polarizers 21L and 21R. 33) and the polarizing plate 34 in the longitudinal direction are superimposed finely in the form of a triangle. In this case, since the images of the hypotenuses of the triangles are superimposed left and right rather than overlapping the planar left and right images, the three-dimensional effect can be faithfully reproduced, and as shown in (c), the fresnel or the lens 35 is attached to the front thereof. In this case, the stereoscopic sensitivity can be further increased.

도면 제8도는 본 발명의 이해를 돕기 위한 보충 설명으로서 투명 액정 표시 장치(200)에 각 좌상, 우상을 별도 또는 분활하여 결상하는 방법의 설명이다. 제8a도와 같이 두개의 카메라를 동시 고정하여 각기 좌측카메라(404L)는 좌측영상을 입사하여 좌측 투명영상표시장치(200L)에 현출하고 우측 카메라(404R)는 우측 영상을 입사하여 우측 투명영상표시장치(200R)에 현출케 하는 것이다.FIG. 8 is a description of a method of forming an image by separately or dividing each of the upper left and the right upper sides in the transparent liquid crystal display 200 as a supplementary explanation to help understanding of the present invention. As shown in FIG. 8A, the two cameras are simultaneously fixed, and the left camera 404L enters the left image to appear on the left transparent image display device 200L, and the right camera 404R enters the right image to the right transparent image display device. It is made to appear at 200R.

(b)도는 한개의 카메라(404)전면에 스테레오(STREO)입사장치(403)를 결합하여 좌측 영상(L)은 좌측 1차 반사경(40ST)에 의해 반사되고 좌측 2차 반사경(406L)에 의해 카메라에 절반 부분으로 입사되고 우측 영상(R)은 우측 1차 반사경(405R)에 입사되고 우측 2차 반사경(406R)에 반사되여 카메라에 절반 부분으로 입사되므로서 투명 영상 표시 장치(200)에 각기 그 분활되여 좌상 우상이 현출될 수 있는 것이며 이와 같은 좌·우상 현출 방법외에도 컴퓨터에 의해 미리 계산된 좌우측 영상 또는 필름에 의해 인쇄된 좌우측의 별도 필름 기타 공지된 방법에 의해 분리 촬영된 영상등을 본 발병에 의해 투사 확대할 수 있는 것이다. 그러므로 이와 같은 스크린 입체 투사 장치는 액정 영상 표시판 또는 이와 유사한 투영 영상을 두개의 편광판에 의한 파장에 의해 가시화하여 시청하되 각기 좌, 우상에 각기 반대되는 파장각으로 편광판을 각기 배치하고 영상을 검출해 보는 편광판은, 세밀히 횡선라인으로 분리하여 상호 반대각으로 이를 중첩하여 스크린을 형성한 후 각기 좌, 우상을 선택 결상 중첩하여 입체 영상을 결상하므로서 안경같은 보조기구 없이 직접 입체 영상의 시청이 가능할 뿐 아니라 그 스크린 전면에 렌즈를 부착하여 좌, 우상을 결합 중첩하여 확산하므로 해서 매우 밝고 선명한 입체 영상을 시청할 수 있다.(b) In FIG. 1, the stereo image is combined with the front surface of one camera 404 so that the left image L is reflected by the left primary reflector 40ST and the left secondary reflector 406L. The right image R is incident on the camera in half and the right image R is incident on the right primary reflector 405R and reflected on the right secondary reflector 406R. The left and right top images can be divided and the left and right images can be displayed. In addition to the left and right image display methods, the left and right images calculated in advance by a computer or the separate films on the left and right sides printed by the film and the images separately taken by a known method are seen. Projection can be enlarged by the onset. Therefore, such a screen stereoscopic projection apparatus visualizes and views a liquid crystal image display panel or a similar projection image by the wavelengths of two polarizing plates, and arranges the polarizing plates at opposite wavelength angles on the left and right sides, respectively, and detects the images. The polarizing plate is separated into fine horizontal lines and overlaps at opposite angles to form a screen, and then the left and right images are selected and superimposed to form a stereoscopic image, so that stereoscopic images can be directly viewed without assistive devices such as glasses. By attaching a lens on the front of the screen and spreading the left and right images in a superimposed manner, you can watch very bright and clear three-dimensional images.

Claims

The left and right images are separately inputted by video signal input devices such as a video, a camera, and a computer. The left and right images are divided and imaged on the image display device 200, and the screen is enlarged and projected on the screen to watch a stereoscopic image. In the stereoscopic projection apparatus, the polarization curves 21R and 21L of the light source 1 and the condenser lenses 3 and 4, and the transparent image display device 200 and the projection lens 14 are arranged in order from the rear end portion. The polarizing film on the upper left and right upper surfaces formed on the device 100 is composed of a left polarizing plate 21L and a right polarizing plate 21R in different polarization directions, respectively, and irradiated on each top left and right side of the transparent image display device 200. After the projection is carried out by the projection lens 14, the projection device 14 and the polarizing plate 33 and the longitudinal polarizing plate 34 each having a transverse polarization direction in the transverse direction have a vertical side width R of 0.5 m / formed with m-10m / m thickness The screen is characterized by the stereoscopic projection system in combination with the nested screen 300 as.

The screen 300 of claim 1, wherein the horizontally polarizing plate 33 and the longitudinally polarizing plate 34 overlap each other at one interval, and the screen 300 closely contacted with the Fresnel lens 35 in a state in which the horizontally polarizing plate 33 and the vertically polarizing plate 34 overlap each other. ) Is characterized in that combined with the three-dimensional projection device.