WO2014163322A1 - 입체 영상 장치 - Google Patents

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WO2014163322A1
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incident
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이철우
조성호
임병걸
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유한회사 마스터이미지쓰리디아시아
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Definitions

  • the present invention relates to a stereoscopic imaging apparatus capable of transmitting a part of light by an incident image signal, reflecting the rest to split the light, and condensing the split light on a screen to realize improved brightness.
  • FIG. 1 shows the structure of a light splitter according to the prior art.
  • PBS Polarizing Beam Splitter
  • Reflected and transmitted light of S- and P-polarized light is propagated in the same direction by the rhombus-shaped prisms 2 and 3.
  • the light in which P- and S-polarizations are mixed by the disclosed light splitter becomes the same polarization, for example, S-polarization, and can have the same direction.
  • the light from the image plane 5 which generates the image in the projector is split into two lights in the light splitter 7 via the projection lens 6.
  • the transmitted or reflected light having the P-polarized component passes through the half-wave retarder 8 to be light having S-polarized light, thereby reflecting members 9, 10, polarizer 11, and modulator 12. Is focused on the projection screen.
  • the modulator 12 may change the polarization direction by, for example, an electrical signal.
  • the light in which the polarization directions from the image plane 5 are mixed becomes one S-polarized light.
  • the projection angle of the projector in the vertical direction is about 15 °.
  • the emission angle is 15 °, and the polarizing plate and the modulator are omitted to simplify the description.
  • the distances from the light splitter to the reflective member 16 and the other reflective member 17 be h1 and h2, respectively, and the distances from the respective reflective members 16 and 17 to the screen 18 are L1 and L2.
  • Reference numeral 161 denotes the light reflected by the reflecting member 16.
  • Reference numeral 171 denotes light reflected from the reflective member 17.
  • reference numeral 161 denotes the light reflected by the reflecting member 16.
  • Reference numeral 171 denotes light reflected from the reflective member 17.
  • Reference numeral 162 denotes an image forming surface of light reflected by the reflecting member 16.
  • Reference numeral 172 denotes an image formation surface of light reflected by the reflective member 17.
  • the height difference d1 and d2 of the image forming surface of the light reflected by the reflecting member 16 and the reflecting member 17 and the image on the screen 18 are expressed as follows when the height of the screen 18 is H. .
  • An object of the present invention is to provide a stereoscopic image device capable of increasing the quality of a stereoscopic image and minimizing the loss of optical energy.
  • the present invention for achieving the above object, and a reflection member for reflecting the light reflected by the light splitter in the direction of the screen; At least one modulator for modulating the light reflected by the reflective member and the light transmitted through the light splitter; And a refractive member disposed in a traveling direction of light to be incident on the light splitter and refracting light to be incident on the light splitter.
  • the present invention it is possible to overcome the problem that the two lights do not coincide on the screen so that the image quality is deteriorated and a large screen cannot be realized.
  • the light path is divided into one transmitted light path and two reflected light paths, and they are gathered again on the screen to be synthesized, so that an image height error can be remarkably given.
  • the refractive member is disposed in front of the light splitter, serves to prevent the light from entering the light extinction region formed in the light splitter, it is possible to prevent the loss of light energy.
  • the light incident on the center of the refraction member is refracted and exited while maintaining a constant distance therebetween, and then enters with a light splitter. Since the light extinction region of the light splitter is located at the portion where the gap is formed, the refraction member The light emitted from may be prevented from entering the light extinction region.
  • the light splitter is composed of two light transmitting members which adhere to each other and a light splitting film interposed therebetween, thereby eliminating astigmatism of light reflected and transmitted by the light splitter.
  • the size of the stereoscopic imaging device is also reduced, which may contribute to the compactness of the product.
  • Figure 1 shows a light splitting method for realizing a single polarized light by the prior art.
  • FIG. 2 is a structure of a stereoscopic imaging apparatus according to the prior art.
  • 3 and 4 are side cross-sectional views illustrating problems of the stereoscopic imaging apparatus according to the prior art.
  • FIG. 5 is a basic structure of a stereoscopic imaging apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 illustrates a path of light in the optical splitter of the stereoscopic imaging apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 is a view illustrating a path of light in which a refractive member is added to a stereoscopic imaging apparatus according to the present invention.
  • FIG 8 illustrates another form of the light splitter in the stereoscopic imaging apparatus according to the present invention.
  • FIG 9 illustrates a structure in which a refractive member is added to a stereoscopic imaging apparatus according to the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a structure in which a plurality of modulators separated from each other are arranged in a stereoscopic imaging apparatus according to the present invention.
  • FIG. 11 illustrates a structure in which a half-wave retarder is disposed in the stereoscopic imaging apparatus according to the present invention shown in FIG.
  • FIG. 12 is a structural diagram showing a path of light in the stereoscopic imaging apparatus according to the present invention.
  • FIG. 13 is a side view of a structure for correcting a path of transmitted light in the stereoscopic imaging apparatus according to the present invention.
  • 14 to 17 are side views of a structure for correcting a path of reflected light in the stereoscopic imaging apparatus according to the present invention.
  • FIG. 5 shows the basic structure of a stereoscopic imaging apparatus according to the present invention.
  • the video signal will be displayed as 'light', and in the following, the word 'light' is considered to include the meaning of 'video signal'.
  • the light emitted from the image surface 19 and passed through the projection lens 20 is a light splitter with P-polarized light and S-polarized light mixed. It enters into (PBS) (21, 22).
  • the light splitter denoted by reference numeral 21 is defined as a first light splitter
  • the light splitter denoted by reference numeral 22 is defined as a second light splitter
  • the light splitters 21 and 22 are not implemented in the form of one flat plate, but preferably implement a state in which a cross section thereof is bent.
  • the center of the light splitters 21 and 22 is preferably located on the optical axis of the incident light
  • the first light splitter 21 and the second light splitter 22 are connected to each other, and are preferably disposed to face different directions.
  • the first light splitter 21 and the second light splitter 22 are each provided in a plate shape, and are arranged in a shape inclined in different directions.
  • the light splitters 21 and 22 transmit specific polarization components (P-polarization components), and reflect other polarization components (S-polarization components) in a direction different from the direction of transmitted light, thereby dividing the light in various directions. Play a role.
  • the P-polarized light component of the light incident on the first light splitter 21 is transmitted to travel in the screen direction.
  • the S-polarized component of the light incident on the first light splitter 21 is reflected and travels in the first direction (the upper direction in this figure).
  • the P-polarization component of the light incident on the second light splitter 22 is transmitted to travel in the screen direction.
  • the S-polarized component of the light incident on the second light splitter 22 is reflected and travels in the second direction (lower direction in this drawing).
  • the reflected light is also divided, a part of which is reflected by the first light splitter 21, and the other part of which is reflected by the second light splitter 22.
  • the transmitted light is also divided, partly transmitted through the first light splitter 21, the remainder is transmitted through the second light splitter 22.
  • Reflecting members 23 and 24, such as mirrors, are disposed on the upper part of the first light splitter 21 and the upper part of the second light splitter 22.
  • the reflective members 23 and 24 are typical of mirrors, but are not limited thereto, and all components capable of implementing light reflection functions are possible.
  • the reflection member indicated by reference numeral 23 is defined as a first reflection member
  • the reflection member indicated by reference numeral 24 is defined as a second reflection member.
  • the light reflected by the first light splitter 21 and the first reflecting member 23 and the light reflected by the second light splitter 22 and the second reflecting member 24 have S-polarized light. Each is directed to the screen and merged on the screen.
  • the reflected light directed in two directions is preferably provided to bisect the cross section of the incident light.
  • the polarization components of the reflected and directed light in two directions are equal to each other.
  • the light transmitted through the first light splitter 21 and the second light splitter 22 is directed toward the screen along the optical axis with P-polarized light.
  • the distance between the light splitters 21 and 22 and the reflecting members 23 and 24 can be significantly reduced compared to the prior art, compared to the prior art. This means that the size of the imaging device itself can be reduced.
  • the size of the image projected on the screen by this structure may be significantly larger than the prior art.
  • FIG. 6 a substantial path of light passing through the first and second light splitters 21 and 22 is shown.
  • the light incident on the first light splitter 21 and the second light splitter 22 having a diameter D may be tilted to the first light splitter 21 and the second light splitter 22. Refract when penetrating.
  • the light corresponding to the diameter d does not go to the screen but disappears.
  • a light extinction area DA is formed while being concentrated at one point.
  • Some of the light passing through the light splitters 21 and 22 passes through the light extinction area DA, and its energy is reduced, which results in a lower brightness on the screen, which is relatively dark in the entire screen area. Loss results.
  • Fig. 7 shows a structure associated with this correction method.
  • refractive members 25 and 26 having a refractive index and a thickness similar to those of the first and second light splitters 21 and 22 are provided.
  • the refractive members 25 and 26 may be provided in a plate form, respectively, but are not limited thereto.
  • the portion of the refractive members 25 and 26 corresponding to the first light splitter 21 is called the first refractive member 25, and the portion corresponding to the second light splitter 22 is referred to as the second refractive member 26. Is defined as).
  • the shape of the first refractive member 25 and the second refractive member 26 is similar to the shape of the light splitters 21 and 22.
  • the center of the optical axis the first refractive member 25 is located on the upper side, the second refractive member 26 is located on the lower side, these are connected, the bent portion is formed in the center.
  • the arrangement is preferably implemented in a state (symmetrical state) facing the light splitter (21, 22).
  • the first refractive member 25 and the second refractive member 26 are inclined in different directions in a connected state.
  • the incident path of the light incident on the light extinction area DA shown in FIG. 6 corresponds to the empty area EA shown in FIG. 7, which is caused by the refraction of the refracting members 25 and 26 to the empty area EA. Since the light does not proceed anymore, the light quenching area D no longer enters the light, thereby preventing light loss due to light quenching.
  • FIG. 8 illustrates a method for reducing astigmatism that may appear in a light splitter.
  • the components shown in FIG. 8 are the first light splitter 21, the first refractive member 25, the first reflective member 23, or the description thereof is the second light splitter 22, the second refractive member 26. ) Is also applied to the second reflective member 24.
  • the P-polarized light passes through the first light splitter 21, and the S-polarized light is the first light splitter 21.
  • the front surface of the () is reflected by the first reflecting member (23).
  • the length of the transmitted light path is increased by the thickness T of the first light splitter 21 compared to the reflected light path, which is reflected in the light splitter 21 and moves inside the first light splitter 21. This is because the transmitted light passes through the first light splitter 21 as opposed to being reflected at the surface rather than being reflected.
  • astigmatism of light may occur due to a difference in path lengths between reflected light and transmitted light.
  • the first light splitter 21 is made by joining two light transmitting members 211 and 212 having the same thickness, and a light splitting film 213 is formed therebetween.
  • the thickness of the first light splitter 21 is T
  • the thickness of each of the light transmitting members 211 and 212 is t
  • T 2t (ignoring the thickness of the light splitting film).
  • the thickness of the light transmitting member 211 located on the front side be t1 and the thickness of the light transmitting member 212 located on the rear side be t2.
  • P-polarized light of the incident light passes through the light transmitting member 211 on the front side, the light splitting member 213, and the light transmitting member 212 on the rear side. At this time, the path length of the transmitted light in the first light splitter 21 becomes t1 + t2.
  • S-polarized light of the incident light passes through the light transmitting member 211 on the front side, reaches the light splitting film 213, is reflected, and passes again through the light transmitting member 211 on the front side.
  • the incident angle, the transmission angle, and the reflection angle of the reflected light and the transmitted light are not completely zero, the thickness of the first light splitter 21 and the light transmitting members 211 and 212 constituting them is very thin, so the path length is changed by the angle. The impact can be ignored.
  • FIG. 9 is a basic structure of a polarization splitting method in the present invention.
  • the reflected S-polarized light is divided in half so that the distance between the optical axis of the projection lens 20 and the first reflecting member 23 and the distance between the optical axis and the second reflecting member 24 are reduced to half. In fact, up to 75mm is possible.
  • the light of S-polarized light emitted from the first reflecting member 23 and the second reflecting member 24 is modulated by the first modulator 27a and the third modulator 27c, respectively.
  • the light of P-polarized light transmitted through the first light splitter 21 and the second light splitter 22 is modulated by the second modulator 27b.
  • the first modulator 27a and the third modulator 27c are provided to have the same phase delay function, and the second modulator 27b has a phase difference between the first and third modulators 27a and 27c and a half wavelength. do.
  • the first and third modulators 27a and 27c convert the state of the S-polarized light by an electrical signal or the like, and convert the linearly polarized state into a linearly polarized state.
  • the P-polarized light transmitted through the optical splitters 21 and 22 is modulated into the S-polarized light through the second modulator 27b, and simultaneously is modulated from the linearly polarized state to the circularly polarized state.
  • the first and third modulators 27a and 27c modulate linearly polarized light into circularly polarized light while maintaining the S-polarized state, the first and third modulators 27a and 27c perform a quarter wavelength retardance function.
  • the second modulator 27b modulates the linearly polarized light into the circularly polarized light while performing the P-polarized state to the S-polarized state (1/2 wavelength phase delay function), thus performing a total Performs a 3/4 wavelength retardance function.
  • the first to third modulators 27a to 27c are separately installed or spaced apart from each other.
  • FIG. 11 illustrates another embodiment in which a separate configuration is added to the embodiment shown in FIG. 10.
  • FIG. 11 shows the P-polarized light transmitted through the first light splitter 21 and the second light splitter 22 by additionally using a half wave retarder 28 in the configuration of FIG. It converts into polarized light.
  • the half-wave retarder 28 is disposed behind the first and second light splitters 21 and 22, and is disposed in front of the second modulator 27b.
  • the half-wave retarder 28 is provided between the first and second light splitters 21 and 22 and the second modulator 27b.
  • the light passing through the half-wave retarder 28 or the light reflected by the first and second reflecting members 23 and 24 have the same polarized light, that is, S-polarized light. .
  • first, second, and third modulators 27a, 27b, and 27c can all be converted from linearly to circularly polarized light, and this one large modulator can convert the incident light to 1 It can be converted from linearly polarized to circularly polarized light by delaying the phase delay of 4 wavelengths.
  • the half-wave retarder 28 is disposed between the first reflecting member 23 and the first modulator 27a, and the second reflecting member 24 and the third reflector. It may be arranged between the modulators 27b.
  • the first path is transmitted through the first light splitter 21 and the second light splitter 22 to be projected onto the screen, and is reflected by the first light splitter 21 and the first reflecting member 23. And a second path that is projected onto the screen and a third path that is reflected by the second light splitter 22 and the second reflecting member 24 to be projected onto the screen.
  • the height difference ⁇ is shown on the imaging plane of the light and the imaging plane of the light transmitted through the first and second light splitters 21 and 22.
  • reference numeral 219 denotes an imaging plane of light transmitted through the first light splitter 21
  • reference numeral 229 denotes an imaging plane of light transmitted through the second light splitter 22.
  • Reference numeral 239 denotes an image plane of light reflected by the first reflecting member 23, and reference numeral 249 denotes an image plane of light reflected by the second reflecting member 249.
  • the imaging surfaces 239 and 249 of the light moving along the reflection path are positioned in front of the imaging surfaces 219 and 229 of the light moving along the transmission path, and a height difference ⁇ occurs due to the difference in these positions.
  • the divergence angle of transmitted light is increased by using the lens 29 with respect to the light transmitted through the first light splitter 21 and the second light splitter 22. It is to let.
  • the lens 29 should increase the divergence angle, it is preferable to have the characteristics of the concave lens.
  • the portion indicated by the solid line in the transmission path is the path 298 before correction by the lens 29, and the portion indicated by the dotted line is the path 299 after correction by the lens 29. As shown in FIG. 13, the portion indicated by the solid line in the transmission path is the path 298 before correction by the lens 29, and the portion indicated by the dotted line is the path 299 after correction by the lens 29. As shown in FIG. 13, the portion indicated by the solid line in the transmission path is the path 298 before correction by the lens 29, and the portion indicated by the dotted line is the path 299 after correction by the lens 29. As shown in FIG.
  • the above-described height difference ⁇ may be eliminated.
  • the lens 29 should be disposed between the two reflection paths so that the light traveling along the reflection path does not interfere with the lens 29.
  • a second method of eliminating the height difference ⁇ is to install lenses 30 and 31 that reduce the divergence angle of light on the reflection path, as shown in FIG.
  • the lenses 30 and 31 need to reduce the divergence angle of light, it is necessary to have some characteristics of the convex lens.
  • the lenses 30 and 31 are disposed adjacent to the first reflecting member 23 and the second reflecting member 24, and are reflected by the first reflecting member 23 and the second reflecting member 24. It is preferable to be disposed on the propagation path of the light.
  • the optical paths 309 and 319 corrected by the lenses 30 and 31 become less divergent than the optical paths 308 and 318 before the correction by the lenses 30 and 31, thereby reducing the size of the image on the screen. .
  • the portions indicated by the solid lines of the reflection paths are the paths 308 and 318 before being corrected by the lenses 30 and 31, and the paths 309 and 319 after the portions indicated by the dashed lines are corrected by the lenses 30 and 31. )to be.
  • the above-described height difference ⁇ may be eliminated.
  • the lenses 30 and 31 should be disposed off the transmission path so that the light traveling along the transmission path does not interfere with the lenses 30 and 31.
  • the plate or prism (32, 33) is installed adjacent to the first reflecting member 23 and the second reflecting member 24, the first reflecting member 23 and the second reflecting member 24 It is preferable to be disposed on the propagation path of the reflected light at.
  • the optical paths 329 and 339 corrected by the plates or prisms 32 and 33 are less divergent than the optical paths 328 and 338 before correction by the plates or prisms 32 and 33. Is reduced.
  • the portion indicated by the solid line in the reflection path is the path 328,338 before being corrected by the plates or prisms 32 and 33, and the path after the portion indicated by the dotted line is corrected by the plates or prisms 32 and 33. (329,339).
  • the above-described height difference ⁇ may be eliminated.
  • the plates or prisms 32 and 33 should be disposed out of the transmission paths so that light traveling along the transmission paths does not interfere with the plates or prisms 32 and 33.
  • a fourth way to eliminate the height difference ⁇ is to use reflector-prism assemblies 34 and 35, as shown in FIG.
  • the reflective member-prism assemblies 34 and 35 are provided to make it easier for the lenses 30 and 31 / plates or prisms 31 and 32 shown in Figs. 14 to 15 to be spaced apart from the reflective member.
  • the reflector-prism assemblies 34 and 35 may reduce the divergence angle of light.
  • Reflector-prism assemblies 34 and 35 are preferably disposed on the path of propagation of the light reflected by the first and second light splitters 21 and 22.
  • the optical path corrected by the reflector-prism assembly 34,35 is compared to the optical paths 348,358 before the correction by the mirror-prism assembly 34,35. 349 and 359 become less divergent to reduce the size of the image on the screen.
  • the portion indicated by the solid line in the reflection path is the paths 348 and 358 before being corrected by the reflector-prism assembly 34 and 35, and the portion indicated by the dotted line is the reflection member-prism assembly. Paths 349 and 359 after correction by the prism assembly 34 and 35.
  • the above-described height difference ⁇ may be eliminated.
  • FIG. 17 the same effect can be obtained by using a light splitter implemented by a prism 38 having two light splitting surfaces 36 and 37.
  • FIG. 17 the same effect can be obtained by using a light splitter implemented by a prism 38 having two light splitting surfaces 36 and 37.
  • the light splitters may include the light splitting surfaces 36 and 37 and the prism 38 which are not only mutually separated and connected to each other, but are provided to be inclined.
  • Light having polarization (for example, P-polarization) characteristics in a specific direction is transmitted by the light splitting surfaces 36 and 37.
  • polarized light having different polarization e.g., S-polarized
  • the reflected light is corrected by the prism 38.
  • the refractive members 39 and 40 may be disposed in front of the light splitter.
  • the roles and structures of the refractive members 39 and 40 are the same as those of the refractive members 25 and 26 shown in FIG.
  • the present invention it is possible to reduce the difference between the propagation path of the reflected light and the propagation path of the transmitted light, thereby obtaining a higher quality stereoscopic image.
  • the spacing between the components can be reduced compared to the prior art, which can contribute to the compact size of the entire product.

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Abstract

본 발명은 광 에너지의 손실을 최소화 하고, 화질을 개선할 수 있는 입체 영상 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 입사되는 광을 편광성분에 따라서 반사시키거나 투과시켜 적어도 서로 다른 세 방향으로 분할하는 광분할기와; 상기 광분할기에서 반사된 광을 스크린 방향으로 반사시키는 반사부재와; 상기 반사부재에서 반사된 광과 상기 광분할기를 투과한 광을 변조시키는 적어도 하나 이상의 변조기와; 상기 광분할기에 입사될 광의 진행방향에 배치되어, 상기 광분할기로 입사될 광을 굴절시키는 굴절부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치를 제공한다.

Description

입체 영상 장치
본 발명은 입사된 영상신호에 의한 광의 일부는 투과하고, 나머지는 반사시켜서 광을 분할하고, 분할된 광을 스크린에 집광하여 향상된 밝기를 구현할 수 있는 입체 영상 장치에 관한 것이다.
도1은 종래 기술에 의한 광분할기의 구조를 도시한 것이다.
편광방향이 예컨대 P-, S-편광이 혼재된 광이 광분할기(1)(PBS(Polarizing Beam Splitter))에서 P-편광을 갖는 광은 투과되고 S-편광을 갖는 광은 반사된다.
반사 및 투과된 S-, P-편광의 광은 마름모 형태의 프리즘(2,3)에 의하여 동일한 방향으로 진행하게 된다.
예컨대 P-편광을 갖는 광은 상기 프리즘을 투과한 후 반파장 플레이트(리타더)(4)에 의하여 편광방향이 P-편광에서 S-편광으로 바뀐다.
결과적으로 개시된 광분할기에 의하여 P-, S-편광이 혼재된 광은 동일한 편광, 예컨대 S-편광으로 되고, 동일한 방향을 가질 수 있게 된다.
종래에 있어서 상기의 광분할기를 이용한 입체영상 장치의 작동원리는 다음과 같다. 미국 등록특허 US 7,857,455에 나타난 내용을 참조한다.
도2에서 도시한 바와 같이, 프로젝터 내의 영상을 발생시키는 화상면(5)으로 부터 나오는 빛은 프로젝션 렌즈(6)를 거쳐서 광분할기(7)에서 두 개의 빛으로 나뉜다.
즉, S-편광 및 P-편광성분을 갖는 빛은 광분할기(7)에서 반사 또는 투과된다.
투과 또는 반사된 P-편광성분을 갖는 광은 반파장 리타더(8)를 지나면서 S-편광을 갖는 빛이 되어 반사부재(9,10), 편광판(polarizer)(11), 그리고 변조기(12)를 거쳐서 프로젝션 스크린에 집속된다.
변조기(12)는 예컨대 전기적인 신호에 의하여 편광방향을 바꿀 수 있다.
한편, 상기 광분할기(7)에 의하여 반사된 S-편광된 광은 반사부재(13)를 거친 후 프로젝션 스크린에 도달할 때 편광은 동일한 방향을 유지한다.
따라서, 화상면(5)으로부터 나온 편광방향이 혼재된 광은 하나의 S-편광으로 된다.
한편 이러한 종래의 광분할기를 사용한 종래의 발명의 문제점은 다음과 같다.
일반적으로 프로젝터의 수직방향의 출사각도는 15°정도이다. 도3에서는 출사각도가 15°인 경우를 도시하였으며, 편광판과 변조기는 생략하여 설명을 간단히 하고자 한다.
광분할기에서 반사부재(16)과 다른 반사부재(17)까지의 거리를 각각 h1과 h2라고 하고, 각각의 반사부재(16,17)에서 스크린(18)까지의 거리를 L1과 L2라고 하자.
이 경우, 상기 반사부재(16)와 반사부재(17)에서 반사된 광과 프로젝터에서 출사되는 광의 광축이 이루는 각은 각각 θ1=TAN-1(h1/L1)와 θ2=TAN-1(h2/L2)가 된다.
도면부호 161은 반사부재(16)에서 반사된 광을 표시한다. 그리고, 도면부호 171은 반사부재(17)에서 반사된 광을 표시한다.
θ1과 θ2에 의한 스크린(18)상에서의 상의 왜곡은 다음과 같다. 도3의 (A)부분을 도4에 확대하여 표시하였다.
도4에서 도면부호 161은 반사부재(16)에서 반사된 광을 표시한다. 그리고, 도면부호 171은 반사부재(17)에서 반사된 광을 표시한다.
그리고, 도면부호 162는 반사부재(16)에서 반사된 광의 결상면을 표시한다. 그리고, 도면부호 172은 반사부재(17)에서 반사된 광의 결상면을 표시한다.
반사부재(16)와 반사부재(17)에서 반사된 광들의 결상면과 스크린(18)에서의 상의 높이차 d1 과 d2는 스크린(18)의 높이를 H라고 하였을 때 근사적으로 아래와 같이 표현된다.
d1 = H TAN(θ1), d2= H TAN(θ2)
따라서, 상기 반사부재(16)와 반사부재(17)에서 반사된 광들은 결상면에서 거리 Δ=(H/2){TAN(θ1)+ TAN(θ2)}만큼 차이가 나게 결상이 된다.
h1≒h2 =340mm, L1≒L2 =15000mm H=8500mm인 경우, θ1≒θ2 =1.3°이므로, Δ=193mm이다.
이는 상기 반사부재(16)와 반사부재(17)에서 반사된 광들이 결상면에서 최대 193mm 어긋난 것을 뜻하며, 통상 광의 spot size가 수 mm인 것을 참고하면 스크린(18)의 중심에서 멀어질수록 상이 보이지 않게 되어 실질적으로 사용에 제약이 있다.
본 발명은 입체 영상의 품질을 높이며, 광 에너지의 손실을 최소화 할 수 있는 입체 영상 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상기 광분할기에서 반사된 광을 스크린 방향으로 반사시키는 반사부재와; 상기 반사부재에서 반사된 광과 상기 광분할기를 투과한 광을 변조시키는 적어도 하나 이상의 변조기와; 상기 광분할기에 입사될 광의 진행방향에 배치되어, 상기 광분할기로 입사될 광을 굴절시키는 굴절부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치를 제공한다.
본 발명에 의하여, 상술한 종래의 발명에 있어서 화면상에서 두 개의 광이 일치하지 않아서 화질이 저하되고 큰 화면을 구현할 수 없는 점을 극복할 수 있다.
즉, 광의 경로가 투과광 경로 1개, 반사광 경로 2개로 나뉘고 이들이 다시 스크린에서 모여 합성됨으로 해서 상의 높이 오차가 현저하게 줄 수 있다는 장점이 있다.
더욱이, 절곡되어 상호 연결된 두 개의 광분할기에 의하여 입사된 광중 일부는 하나의 광분할기에 의하여 반사 및 투과되고, 입사된 광 중 나머지는 다른 하나의 광분할기에 의하여 반사 및 투과되기 때문에 각각의 경로나 나뉘면서도 보다 정밀한 입체 영상이 가능해진다.
한편, 굴절부재는 광분할기 앞에 배치하여, 광분할기에 형성되는 광 소멸영역으로 광이 입사되는 것을 방지하는 역할을 하여, 광 에너지의 손실을 방지할 수 있다.
즉, 굴절부재의 중심에 입사된 광이 굴절되어 상호 일정 간격을 유지한 채로 출사된 후, 광분할기로 입사되는데, 그 간격이 형성되는 부분에 광분할기의 광 소멸 영역이 위치하기 때문에, 굴절부재에서 출사된 광이 광 소멸 영역으로 진입하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 투과광 경로상에 별도의 구성을 두어 투과광의 발산각도를 증가시킬 수 있거나, 반사광 경로 상에 별도의 구성을 두어 반사광의 발산 각도를 감소시킴으로써 투과광과 반사광 간의 높이 차이를 줄일 수 있고, 이에 의하여 상의 오차가 현저하게 감소할 수 있다.
또한, 광분할기를 서로 맞붙는 두 개의 광 투과부재 및 이 사이에 개재된 광분할막으로 구성하여, 광분할기에 의하여 반사 및 투과되는 광의 비점수차를 없앨 수 있다는 장점이 있다.
한편, 광분할기와 반사 부재간의 거리가 종래 기술보다 짧아지게 되므로 입체 영상 장치의 크기도 줄어들어 제품의 컴팩트화에 기여할 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도1은 종래 기술에 의하여 단일 편광광을 구현하기 위한 광 분할법을 도시한 것이다.
도2는 종래 기술에 의한 입체 영상 장치의 구조이다.
도3과 도4는 종래 기술에 의한 입체 영상 장치의 문제점을 나타내기 위한 측단면도이다.
도5은 본 발명에 의한 입체 영상 장치의 기본 구조이다.
도6은 본 발명에 의한 입체 영상 장치의 광분할기에서의 빛의 경로를 도시한 것이다.
도7은 본 발명에 의한 입체 영상 장치에 굴절부재를 추가한 상태의 빛의 경로를 도시한 것이다.
도8은 본 발명에 의한 입체 영상 장치에서 광분할기의 다른 형태를 도시한 것이다.
도9은 본 발명에 의한 입체 영상 장치에 굴절부재를 추가한 상태의 구조를 도시한 것이다.
도10은 본 발명에 의한 입체 영상 장치에 서로 구분되는 복수의 변조기가 배치된 상태의 구조를 도시한 것이다.
도11은 도10에 의한 본 발명에 의한 입체 영상 장치에 반 파장 리타더가 배치된 상태의 구조를 도시한 것이다.
도12는 본 발명에 의한 입체 영상 장치에서 광의 경로를 도시한 구조도이다.
도13은 본 발명에 의한 입체 영상 장치에서 투과광의 경로를 보정하기 구조의 측면도이다.
도14 내지 도17은 본 발명에 의한 입체 영상 장치에서 반사광의 경로를 보정하기 위한 구조의 측면도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 설명하기로 하겠다.
도5은 본 발명에 의한 입체 영상 장치의 기본적인 구조를 도시한 것이다.
이하에서는 편의상 영상신호를 '광'으로 표시하도록 하겠으며, 이하에서 '광'으로 표시된 단어는 '영상신호'의 의미를 내포하는 것으로 본다.
도5에서 도시한 바와 같이, 상기 화상면(Image surface)(19)으로부터 방출되어 프로젝션 렌즈(Projection lens)(20)을 통과한 광은 P-편광과, S-편광이 혼재된 상태로 광분할기(PBS)(21, 22)로 입사한다.
편의상 도면부호 21로 표시된 광분할기를 제1광분할기로 정의하고, 도면부호 22로 표시된 광분할기를 제2광분할기로 정의한다.
상기 광분할기(21, 22)는 하나의 평평한 플레이트 형태로 구현되지 않고, 그 단면이 절곡되어 있는 상태를 구현하고 있는 것이 바람직하다.
상기 광분할기(21, 22)의 중심은 입사되는 광의 광축 상에 위치하는 것이 바람직하며,
상기 제1광분할기(21)와 상기 제2광분할기(22)는 서로 연결되어 있으며, 서로 다른 방향을 향하도록 배치되는 것이 바람직하다.
즉, 제1광분할기(21)와, 상기 제2광분할기(22)는 각각 플레이트 형태로 마련되되, 서로 다른 방향으로 경사진 형태로 배치된다.
이러한 구조하에서 상기 광분할기(21, 22)로 입사된 광 중 예컨대 절반은 제1광분할기(21)로 입사하고, 그리고 나머지 절반은 상기 제2광분할기(22)에 도달하도록 한다.
상기 광분할기(21,22)는 특정 편광성분(P-편광성분)은 투과시키고, 다른 편광성분(S-편광성분)은 투과되는 광의 방향과 다른 방향으로 반사시켜, 광을 여러 방향으로 분할하는 역할을 수행한다.
따라서, 상기 제1광분할기(21)에 입사된 빛 중 P-편광 성분은 투과되어 스크린 방향으로 진행한다.
반면에, 상기 제1광분할기(21)에 입사된 빛 중 S-편광 성분은 반사되어 제1방향(본 도면에서는 상측 방향)으로 진행된다.
또한, 상기 제2광분할기(22)에 입사된 빛 중 P-편광 성분은 투과되어 스크린 방향으로 진행한다.
반면에, 상기 제2광분할기(22)에 입사된 빛 중 S-편광 성분은 반사되어 제2방향(본 도면에서는 하측 방향)으로 진행된다.
즉, 입사된 광 중 일부는 반사되고, 나머지는 투과된다.
그리고, 반사되는 광도 나뉘어져, 일부는 제1광분할기(21)에 의하여 반사되고, 나머지는 제2광분할기(22)에 의하여 반사된다.
또한 투과되는 광도 나뉘어져, 일부는 상기 제1광분할기(21)을 투과하고, 나머지는 상기 제2광분할기(22)를 투과한다.
상기 제1광분할기(21)의 상부와, 상기 제2광분할기(22)의 상부에는 이들로부터 이격되어 배치되는 거울과 같은 반사부재(23, 24)가 마련된다.
상기 반사부재(23, 24)는 거울이 대표적이나, 이에만 한정되는 것은 아니며, 빛의 반사기능을 구현할 수 있는 모든 구성요소가 가능하다.
상기 반사부재 중, 도면번호 23로 표시되는 반사부재를 제1반사부재로 정의하고, 도면번호 24으로 표시되는 반사부재를 제2반사부재로 정의한다.
상기 제1광분할기(21)와 상기 제1 반사부재(23)에서 반사된 광과, 상기 제2광분할기(22)와 상기 제2반사부재(24)에서 반사된 광은 S-편광을 가지며 각각 스크린으로 향하게 되고, 상기 스크린 상에서 합쳐지게 된다.
상기 반사되어 두 방향으로 향하는 광은 입사되는 광의 단면을 이등분하도록 마련되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 반사되어 두 방향으로 향하는 광의 편광성분은 서로 동일하게 된다.
한편 상기 제1광분할기(21) 및 상기 제2광분할기(22)를 투과한 광은 P-편광을 가지고 그대로 광축을 따라서 상기 스크린으로 향하게 된다.
이와 같은 구조하에서 프로젝션 렌즈(20)를 통과한 광의 절반은 상기 제1광분할기(21)에 도달한 후 반사 또는 투과되고, 나머지 절반은 상기 제2광분할기(22)에 도달한 후 반사 또는 투과될 수 있다.
따라서, 동일한 크기의 영상을 스크린에 투사시키는 경우에는 종래 기술에 비하여 상기 각 광분할기(21, 22)와 상기 반사부재(23, 24) 간의 거리가 종래 기술에 비하여 현저하게 줄어들 수 있고, 이는 입체 영상 장치 자체 크기를 줄일 수 있다는 의미가 된다.
한편, 상기 각 광분할기(21, 22)와 상기 반사부재(23, 24) 간의 거리가 종래 기술과 동일하다면, 이러한 구조에 의하여 스크린에 투사되는 영상의 크기는 종래 기술보다 현저하게 커질 수 있다.
위와 같이 입체 영상 장치 자체의 크기가 줄어들 수 있는 이유에 대해서 구체적으로 후술하겠다.
도6에서는 제1광분할기(21)와 상기 제2광분할기(22)를 투과하는 광의 실질적인 경로가 도시된다.
도6에서 도시된 바와 같이, 직경 D를 가지고 제1광분할기(21)와 제2광분할기(22)로 입사한 광은 기울어진 제1광분할기(21)와 제2광분할기(22)를 투과할 때 굴절을 한다.
이 경우, 투과하는 광의 대부분은 상기 제1편광 분할기(21)와 상기 제2편광분할기(22)를 투과하여 그 뒤로 이동한다. 그러나, 중심부분에 있는 광(직경 d로 표현된 광)은 상기 제1편광분할기(21)와 상기 제2편광분할기(22) 내부로 진입한 후 일 지점으로 수렴하게 된다.
따라서, 직경 d에 해당하는 광은 스크린으로 향하지 못하고 소멸된다.
즉, 상기 제1광분할기(21)와, 상기 제2광분할기(22) 사이의 절곡된 부분에 광이 입사된 후 일 지점으로 집중되면서 광 소멸영역(DA:Dimming Area)이 형성된다.
상기 광분할기(21,22)를 통과하는 빛의 일부는 상기 광 소멸영역(DA)를 거치면서, 그 에너지가 저감되고, 이는 스크린 상에서 광도가 낮아지는 결과를 초래하여 스크린 전체영역에서 상대적으로 어두워지는 결과로 나타난다.
따라서, 이에 대한 보정방법이 필요하다.
도7는 이러한 보정방법과 관련되는 구조를 도시한 것이다.
도7에서 도시한 바와 같이 상기 제1광분할기(21)와 상기 제2광분할기(22)와 유사한 굴절률과 두께를 갖는 굴절부재(25, 26)가 설치된다.
상기 굴절부재(25, 26)는 각각 플레이트(plate) 형태로 마련될 수 있으나, 이에만 한정되는 것은 아니다.
상기 굴절부재(25, 26) 중, 제1광분할기(21)에 대응되는 부분은 제1굴절부재(25)라고 하고, 제2광분할기(22)에 대응되는 부분을 제2굴절부재(26)이라고 정의한다.
상기 제1굴절부재(25)와, 상기 제2굴절부재(26)의 형태는 상기 광분할기(21,22)의 형상과 유사하다.
즉, 광축의 중심으로, 상측에는 제1굴절부재(25)가 위치하고, 하측에는 제2굴절부재(26)가 위치하며, 이들은 연결되어 있고, 그 중심부에 절곡된 부분이 형성된다.
그리고 그 배치형태는 상기 광분할기(21,22)와 마주보는 상태(대칭상태)로 구현되는 것이 바람직하다.
상기 제1굴절부재(25)와 상기 제2굴절부재(26)는 연결된 상태로 서로 다른 방향으로 경사지게 배치된다.
이와 같은 배치 하에서 광경로를 보면 다음과 같다.
상기 굴절부재(25, 26)로 입사된 광은 굴절되어 그 경로가 변경되어 상기 광분할기(21,22)로 이동한다.
이때, 상기 굴절부재(25,26)의 중심부가 절곡되어 있기 때문에, 상기 굴절부재(25, 26)의 중심부와, 상기 광분할기(21,22) 사이에는 빛이 통과하지 않는 빈 영역(EA: Empty Area)이 형성된다.
도6에서 나타난 광 소멸영역(DA)에 입사되는 빛의 입사경로는 도7에서 나타난 빈 영역(EA)에 대응되는데, 상기 굴절부재(25, 26)의 굴절에 의하여 상기 빈 영역(EA)에 더 이상 빛이 진행하지 않기 때문에, 더 이상 상기 광 소멸 영역(D) 빛이 입사되지 않아 광 소멸에 의한 광 손실을 방지할 수 있다.
도8은 광분할기에서 나타날 수 있는 비점수차(Astigmatism)을 줄이기 위한 방법을 도시한 것이다.
도8에서 나타난 구성요소는 제1광분할기(21), 제1굴절부재(25), 제1 반사부재(23)이나 이들에 대한 설명은 제2광분할기(22), 제2굴절부재(26), 제2 반사부재(24)에도 적용된다.
제1광분할기(21)에 제1굴절부재(25)를 통과한 빛이 도달하면, P-편광은 상기 제1광분할기(21)를 투과하고, S-편광은 상기 제1광분할기(21)의 전면 표면을 맞고 상기 제1 반사부재(23)로 반사된다.
이때, 투과한 빛의 경로의 길이는 반사된 빛의 경로에 비하여 상기 제1광분할기(21)의 두께(T) 만큼 늘어나는데, 이는 반사된 빛이 상기 제1광분할기(21) 내부에서 이동하다가 반사하는 것이 아니라 표면에서 반사되는데 비하여, 투과되는 빛은 상기 제1광분할기(21)를 통과하기 때문이다.
이러한 경우, 반사광과 투과광의 경로 길이 차이로 인한 광의 비점수차(Astigmatism)가 발생할 수 있다.
이러한 비점수차를 보정하기 해서, 상기 제1광분할기(21) 내에서 반사되는 광과 투과하는 광의 경로의 길이를 같게 할 필요성 있다.
따라서, 상기 제1광분할기(21)를 두께가 같은 두 개의 광 투과부재(211, 212)를 맞붙여서 만들고, 그 사이에 광분할막(213)을 형성한다.
여기서, 제1광분할기(21)의 두께를 T라고 하면, 각각의 광 투과부재(211, 212)의 두께는 t라고 하고, T=2t가 된다(광 분할막의 두께는 무시).
편의상 전방측에 위치한 광투과 부재(211)의 두께를 t1 이라고 하고, 후방측에 위치한 광투과 부재(212)의 두께를 t2라고 하자.
입사된 광 중 P 편광은 전방측의 광투과부재(211), 광분할부재(213)와, 후방 측의 광투과부재(212)를 통과한다. 이때, 상기 제1광분할기(21) 내에서의 투과광의 경로 길이는 t1+t2가 된다.
한편 입사된 광 중 S 편광은 전방측의 광투과부재(211)를 통과한 후, 광분할막(213)에 도달하여 반사되고, 다시 전방측의 광투과부재(211)를 통과한다.
이때, 상기 제1광분할기(21) 내에서의 반사광의 경로 길이는 t1+t1이 된다. 위에서 t1 = t2라고 하였으므로, 결국 반사광과 투과광의 경로 길이는 동일해져서 비점수차가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
여기서 반사광과 투과광의 입사각도, 투과각도, 반사 각도가 완전하게 0은 아니나, 상기 제1광분할기(21) 및 이들을 구성하는 광투과부재(211,212)의 두께가 매우 얇으므로 각도에 의한 경로길이 변화 영향을 무시할 수 있다.
도9는 본 발명에서의 편광분할 방법의 기본적인 구조이다.
반사된 S-편광광을 절반으로 단면을 나누어 사용하게 되어 프로젝션 렌즈(20)의 광축과 제1반사부재(23)사이의 거리 및 광축과 제2반사부재(24)사이의 거리가 절반으로 줄어들고, 실질적으로 75mm까지도 가능하게 된다.
이는 도2에서 나타난 종래방법에서의 340mm의 1/4수준으로 낮게 되는데, 이는 도2에서의 스크린(18)에서의 결상면과의 각도오차 θ1과 θ2가 종래의 방법 사용시에 비하여 약 1/4정도로 감소함을 의미한다.
다음으로, 도9에서 도시된 구조를 향상된 밝기를 갖는 입체영상 장치에 적용하는 경우를 살펴보기로 하자.
도10에서는 제1반사부재(23)와 제2반사부재(24)로부터 나오는 S-편광의 광은 각각 제1변조기(27a)와 제3변조기(27c)에 의하여 변조된다.
한편, 제1광분할기(21)와 제2광분할기(22)를 투과한 P-편광의 광은 제2변조기(27b)에 의하여 변조된다.
제1변조기(27a)와 제3변조기(27c)는 동일한 위상지연 기능을 갖도록 마련되고, 상기 제2변조기(27b)는 상기 제1,3변조기(27a, 27c)와 반파장의 위상 차이가 발생하도록 한다.
상기 제1,3변조기(27a,27c)는 상기 S-편광의 상태를 전기적 신호 등에 의하여 변환하는데, 선 편광에서 원 편광 상태로 변환시킨다.
한편, 광분할기(21,22)를 투과한 P-편광은 상기 제2변조기(27b)를 통과하여 S-편광으로 변조되면서, 동시에 선편광 상태에서 원편광 상태로 변조된다.
상기 제1,3변조기(27a,27c)는 S-편광 상태를 유지하면서 선편광을 원편광으로 변조하는 것이므로 1/4 파장 위상지연(retardance)기능을 수행한다.
한편, 제2변조기(27b)는 P-편광 상태를 S-편광 상태로 변조시키면서(1/2파장 위상지연 기능 수행), 선편광을 원편광으로 변조시키므로(1/4 위상 지연 기능 수행), 총 3/4파장 위상지연(retardance) 기능을 수행한다.
도10에서 나타난 실시예에서는 제1 내지 제3변조기(27a~27c)가 서로 구분되어 설치되거나 이격되어 설치되는 것이 바람직하다.
왜냐하면, 제1변조기(27a)-제2변조기(27b)-제3변조기(27c) 순으로 설치된 상태에서, 제1,3변조기(27a,27c)에서 일어나는 위상지연의 특성과, 제2변조기(27b)에서 일어나는 위상지연의 특성이 다르기 때문이다.
도11는 도10에서 나타난 실시예에 별도의 구성을 추가한 다른 실시예를 도시한 것이다.
도11은 도10의 구성에서 반파장 리타더(Half wave retarder)(28)를 추가적으로 사용하여 상기 제1광분할기(21)와 상기 제2광분할기(22)를 투과한 P-편광광을 S-편광광으로 변환시키는 구조이다.
즉, 상기 반파장 리타더(28)는 상기 제1,2광분할기(21, 22)의 후방에 배치되고, 상기 제2변조기(27b) 앞에 배치된다.
즉, 상기 반 파장 리타더(28)는 상기 제1,2광분할기(21,22)와 상기 제2변조기(27b) 사이에 마련된다.
이와 같은 구조하에서 상기 반파장 리타더(28)를 통과한 광이나, 상기 제1,2반사부재(23, 24)에 의하여 반사된 광이나 모두 동일한 편광광, 즉, S-편광광의 특성을 가진다.
따라서, 제1,2,3 변조기(27a,27b,27c)을 대신하여 커다란 하나의 변조기를 사용하여, 이들을 모두 선편광에서 원편광으로 변환시킬 수 있으며, 이러한 커다란 하나의 변조기는 입사된 광을 1/4파장 위상 지연시켜서 선편광에서 원편광으로 변환시킬 수 있다.
한편, 도면에서는 도시하지 아니하였으나, 상기 반파장 리타더(28)는 상기 제1반사부재(23) 및 제1변조기(27a) 사이에 배치되고, 상기 제2반사부재(24) 및 상기 제3변조기(27b)사이에 배치될 수 있다.
반사경로를 따라 이동하는 편광과 투과경로를 따라 이동하는 편광이 모두 스크린에 도달하는 경우에는 단일 편광(P- 편광 또는 S편광)으로 바뀌어야 한다.
따라서, 상기 반 파장 리타더(28)를 상기 투과경로 상에 배치하는 경우에는 스크린에 도달하는 광이 모두 S-편광 상태로 되어 결상될 수 있다.
한편, 상기 반 파장 리타더(28)를 상기 반사경로 상에 배치하는 경우에는 스크린에 도달하는 광이 모두 P-편광 상태로 되어 결상될 수 있다.
이와 같은 본 발명에 의한다면, 스크린에 투사되어 중첩되는 광의 경로는 3개이다.
즉, 상기 제1광분할기(21)와 상기 제2광분할기(22)을 투과하여 스크린에 투사되는 제1경로와, 상기 제1광분할기(21) 및 상기 제1 반사부재(23)에서 반사되어 스크린으로 투사되는 제2경로와, 상기 제2광분할기(22) 및 상기 제2 반사부재(24)에서 반사되어 스크린으로 투사되는 제3경로로 광의 경로가 구성된다.
다음으로 상기 제1광분할기(21)와 상기 제2광분할기(22)에서 반사된 광의 결상면과 상기 제1광분할기(21)와 상기 제2광분할기(22)를 투과한 광의 결상면의 차이를 극복하여 스크린 상에서 동일한 크기의 화면을 제공하는 방법을 설명하기로 한다.
도12에는 상기 제1광분할기(21)와 상기 제2광분할기(22)에서 1차적으로 반사되고, 상기 제1반사부재(23)와, 상기 제2반사부재(24)에서 2차적으로 반사된 광의 결상면과 상기 제1광분할기(21)와 상기 제2광분할기(22)들을 투과한 광의 결상면상에서의 높이 차이 Δ를 도시하였다.
한편, 도면부호 219는 상기 제1광분할기(21)를 투과한 광의 결상면이고, 도면부호229는 상기 제2광분할기(22)를 투과한 광의 결상면이다.
도면부호 239는 제1반사부재(23)에서 반사된 광의 결상면이고, 도면부호249는 제2반사부재(249)에서 반사된 광의 결상면이다.
여기서 반사경로를 따라서 이동하는 광의 결상면(239, 249)은 투과 경로를 따라서 이동하는 광의 결상면(219, 229)에 비하여 앞에 위치하고, 이러한 위치의 차이로 인하여 높이 차이 Δ가 발생한다.
이 차이 Δ의 크기를 작게하는 방법은 크게 다음의 네 가지 방법이 있다.
우선, 첫 번째 방법은 도13에서 도시한 바와 같이, 상기 제1광분할기(21), 상기 제2광분할기(22)를 투과한 광에 대하여 렌즈(29)를 사용하여 투과광의 발산각도를 증가시키는 것이다.
여기서 렌즈(29)는 발산각도를 증가시켜야 하기 때문에 오목렌즈의 특성을 구비하는 것이 바람직하다.
이에 의하면 렌즈(29)에 의하여 보정하기 전의 광로(298)에 의하여 렌즈(29)에 의하여 보정된 광로(299)는 더 발산된 상태가 되어 스크린 위에서의 상의 크기가 증가한다.
도13에서 투과 경로 중 실선으로 표시된 부분이 렌즈(29)에 의하여 보정되기 전의 경로(298)이고, 점선으로 표시된 부분이 렌즈(29)에 의하여 보정된 이후의 경로(299)이다.
점선으로 표시된 경로가 실선으로 표시된 경로보다 좀더 발산된 상태가 되었음을 알 수 있다.
이렇게 투과경로를 따라서 이동한 광에 의하여 스크린 위에서 형성된 상의 크기는 반사 경로를 따라서 이동한 광에 의하여 스크린 위에서 형성된 상의 크기와 동일해지므로 상술한 높이 차이 Δ가 없어질 수 있다.
이때, 유의할 점은 상기 반사경로를 따라 이동하는 광이 상기 렌즈(29)에 간섭되지 않도록, 상기 렌즈(29)가 두 개의 반사경로 사이에 배치되어야 한다는 것이다.
높이 차이 Δ를 없애는 두 번째 방법은 도14에서 도시한 바와 같이, 반사경로 상에 광의 발산각도를 줄이는 렌즈(30, 31)를 설치하는 것이다.
상기 렌즈(30,31)는 광의 발산각도를 줄여야 하기 때문에 볼록렌즈의 특성을 어느 정도 구비하는 것이 필요하다.
상기 렌즈(30,31)는 상기 제1반사부재(23)와 상기 제2반사부재(24)에 인접하게 설치되고, 상기 제1반사부재(23)와 상기 제2반사부재(24)에서 반사된 광의 진행 경로상에 배치되는 것이 바람직하다.
이에 의하면 렌즈(30,31)에 의하여 보정하기 전의 광로(308,318)에 비하여 렌즈(30,31)에 의하여 보정된 광로(309, 319)는 덜 발산된 상태가 되어 스크린 위에서의 상의 크기가 축소된다.
도14에서 반사 경로 중 실선으로 표시된 부분이 렌즈(30,31)에 의하여 보정되기 전의 경로(308,318)이고, 점선으로 표시된 부분이 렌즈(30,31)에 의하여 보정된 이후의 경로(309, 319)이다.
점선으로 표시된 경로가 실선으로 표시된 경로보다 덜 발산된 상태가 되었음을 알 수 있다.
이렇게 반사경로를 따라서 이동한 광에 의하여 스크린 위에서 형성된 상의 크기는 투과 경로를 따라서 이동한 광에 의하여 스크린 위에서 형성된 상의 크기와 동일해지므로 상술한 높이 차이 Δ가 없어질 수 있다.
이때, 유의할 점은 상기 투과경로를 따라 이동하는 광이 상기 렌즈(30,31)에 간섭되지 않도록, 상기 렌즈(30,31)가 투과경로를 벗어나서 배치되어야 한다는 것이다.
한편 도14에서와 같이 렌즈(30, 31)로 보정하는 방법도 있지만 렌즈(30, 31)대신에 도15에서 도시한 바와 같이 광의 발산각도를 줄이는 플레이트 또는 프리즘(32,33)을 사용하여 광로를 보정하는 방법도 가능하다.
이것이 높이 차이 Δ를 없애기 위한 세 번째 방법이다.
상기 플레이트 또는 프리즘(32,33)은 광의 발산각도를 줄여야 하기 때문에 볼록렌즈와 유사한 특성을 어느 정도 구비하는 것이 필요하다.
상기 플레이트 또는 프리즘(32,33)은 상기 제1반사부재(23)와 상기 제2반사부재(24)에 인접하게 설치되고, 상기 제1반사부재(23)와 상기 제2반사부재(24)에서 반사된 광의 진행 경로상에 배치되는 것이 바람직하다.
이에 의하면 플레이트 또는 프리즘(32,33)에 의하여 보정하기 전의 광로(328,338)에 비하여 플레이트 또는 프리즘(32,33)에 의하여 보정된 광로(329,339)는 덜 발산된 상태가 되어 스크린 위에서의 상의 크기가 축소된다.
도15에서 반사 경로 중 실선으로 표시된 부분이 플레이트 또는 프리즘(32,33)에 의하여 보정되기 전의 경로(328,338)이고, 점선으로 표시된 부분이 플레이트 또는 프리즘(32,33)에 의하여 보정된 이후의 경로(329,339)이다.
점선으로 표시된 경로가 실선으로 표시된 경로보다 덜 발산된 상태가 되었음을 알 수 있다.
이렇게 반사경로를 따라서 이동한 광에 의하여 스크린 위에서 형성된 상의 크기는 투과 경로를 따라서 이동한 광에 의하여 스크린 위에서 형성된 상의 크기와 동일해지므로 상술한 높이 차이 Δ가 없어질 수 있다.
이때, 유의할 점은 상기 투과경로를 따라 이동하는 광이 상기 플레이트 또는 프리즘(32,33)에 간섭되지 않도록, 상기 플레이트 또는 프리즘(32,33)이 투과경로를 벗어나서 배치되어야 한다는 것이다.
높이 차이 Δ를 없애기 위한 네 번째 방법은 도16에서 나타난 바와 같이, 반사부재-프리즘 조립체(Mirror-프리즘 assembly)(34,35)를 사용하는 것이다
반사부재-프리즘 조립체(34,35)는 도14 내지 15에서 나타난 렌즈(30, 31) / 플레이트 또는 프리즘(31,32)가 반사부재와 이격되어 배치되는 것을 좀더 간편하게 하기 위한 것으로 마련되는 것이다.
상기 반사부재-프리즘 조립체(Mirror-프리즘 assembly)(34,35)는 광의 발산각도를 줄이는 것이 특징이다.
반사부재-프리즘 조립체(Mirror-프리즘 assembly)(34,35)는 상기 제1광분할기(21) 및 상기 제2광분할기(22)에서 반사된 광의 진행 경로상에 배치되는 것이 바람직하다.
이에 의하면 반사부재-프리즘 조립체(Mirror-프리즘 assembly)(34,35)에 의하여 보정되기 전의 광로(348,358)에 비하여 반사부재-프리즘 조립체(Mirror-프리즘 assembly)(34,35)에 의하여 보정된 광로(349,359)는 덜 발산된 상태가 되어 스크린 위에서의 상의 크기가 축소된다.
도16에서 반사 경로 중 실선으로 표시된 부분이 반사부재-프리즘 조립체(Mirror-프리즘 assembly)(34,35)에 의하여 보정되기 전의 경로(348,358)이고, 점선으로 표시된 부분이 반사부재-프리즘 조립체(Mirror-프리즘 assembly)(34,35)에 의하여 보정된 이후의 경로(349,359)이다.
점선으로 표시된 경로가 실선으로 표시된 경로보다 덜 발산된 상태가 되었음을 알 수 있다.
이렇게 반사경로를 따라서 이동한 광에 의하여 스크린 위에서 형성된 상의 크기는 투과 경로를 따라서 이동한 광에 의하여 스크린 위에서 형성된 상의 크기와 동일해지므로 상술한 높이 차이 Δ가 없어질 수 있다.
한편, 도17에서와 같이 두개의 광분할면 (36,37)을 갖는 프리즘(38)에 의하여 구현되는 광분할기를 사용하여도 동일한 효과를 가질 수 있다.
즉, 상기 광분할기는 서로 구분되며 서로 연결될 뿐 아니라, 경사지게 마련되는 광분할면(36, 37) 및 프리즘(38)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 광분할면(36, 37)에 의하여 특정 방향의 편광(예를 들어 P-편광) 특성을 갖는 광은 투과된다.
또한, 다른 방향의 편광(예를 들어 S-편광) 특성을 갖는 편광은 상기 광분할면(36, 37)에 의하여 반사되고, 반사된 광은 상기 프리즘(38)에 의하여 그 경로가 보정된다.
즉, 덜 발산되는 형태로 보정될 수 있다.
한편, 상기 광분할기의 앞에는 굴절부재(39, 40)가 배치될 수 있다. 상기 굴절부재(39, 40)의 역할과 구조는 도7에서 나타난 굴절부재(25, 26)의 역할 및 구조와 동일하다.
따라서, 상기 굴절부재(39, 40)에 대한 설명은 도7의 굴절부재(25, 26)의 설명으로 대체하도록 하겠다.
이와 같은 본 발명에 의하여 반사된 광의 진행경로와 투과된 광의 진행경로의 차이를 줄일 수 있어서 보다 품질 높은 입체영상을 얻을 수 있다.
또한, 각 구성요소 간의 배치 간격을 종래보다 줄일 수 있어서 제품 전체의 크기를 컴팩트화 하는데도 기여할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (14)

  1. 입사되는 광을 편광성분에 따라서 반사시키거나 투과시켜 적어도 서로 다른 세 방향으로 분할하는 광분할기와;
    상기 광분할기에서 반사된 광을 스크린 방향으로 반사시키는 반사부재와;
    상기 반사부재에서 반사된 광과 상기 광분할기를 투과한 광을 변조시키는 적어도 하나 이상의 변조기와;
    상기 광분할기에 입사될 광의 진행방향에 배치되어,
    상기 광분할기로 입사될 광을 굴절시키는 굴절부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광분할기는;
    상호 이웃하게 배치되는 복수의 광 투과부재와;
    상기 광 투과부재 사이에 배치되며 입사된 광의 일부는 투과시키고, 나머지 일부는 반사시키는 광분할막을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광분할기는;
    상기 영상신호의 광을 편광 성분에 따라서 반사시키거나 투과시키는 광분할면과, 상기 광분할면에서 반사되는 광의 경로를 보정하여 반사되는 광의 발산 정도를 줄이는 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 굴절부재는 상기 광분할기의 전방에 배치되되,
    입사되는 광의 광축을 중심으로 일측에 마련되는 제1굴절부재 및 타측에 마련되는 제2굴절부재를 포함하며,
    상기 제1굴절부재 및 상기 제2굴절부재는 서로 다른 방향으로 경사지게 배치되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 굴절부재의 중심과, 상기 광분할기의 중심은 입사되는 광의 광축에 위치하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 굴절부재 및 상기 광분할기는 그 중심이 절곡되어 있는 형태로 마련되며, 상기 굴절부재와 상기 광분할기는 서로 마주보도록 마련되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 광이 상기 굴절부재와 상기 광분할기를 순차적으로 통과하는 경우, 상기 굴절부재와 상기 광분할기 사이에 상기 광이 분포하지 않는 빈 영역이 형성되는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 굴절부재는 상기 광을 굴절시킴으로써, 상기 광분할기 상에 마련되어 입사되는 광을 소멸시키는 광 소멸영역으로 상기 광이 입사되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재에 의하여 반사되어 스크린으로 향하는 광을 변조시키는 제1,3변조기와,
    상기 광분할기를 투과하여 상기 스크린으로 향하는 광을 변조시키는 제2변조기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재에 의하여 반사되어 스크린으로 향하는 광 및 상기 광분할기를 투과하여 상기 스크린으로 향하는 광을 변조시키는 변조기와;
    상기 광분할기와 상기 변조기 사이에 배치되거나 또는 상기 반사부재와 상기 변조기 사이에 마련되어, 상기 광분할기를 투과하여 상기 변조기로 향하는 광의 파장을 반파장 지연 시키거나 상기 반사부재에 의하여 반사되어 상기 변조기로 향하는 광의 파장을 반파장 지연시키는 반파장 리타더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 광분할기를 투과한 광의 경로에 마련되어
    상기 광분할기를 투과한 광의 발산 각도를 증가시켜 광의 경로를 보정하는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재에 의하여 반사된 광의 경로에 마련되어,
    상기 반사부재에 의하여 반사된 광의 발산 각도를 감소시켜 광의 경로를 보정하는 렌즈를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재에 의하여 반사된 광의 경로에 마련되어,
    상기 반사부재에 의하여 반사된 광의 발산 각도를 감소시켜 광의 경로를 보정하는 플레이트 또는 프리즘을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 반사부재와 결합되는 프리즘을 더 포함하되,
    상기 반사부재 및 상기 프리즘으로 구성되는 반사부재-프리즘 어셈블리는 상기 반사부재에 의하여 반사된 광의 발산 각도를 감소시켜 광의 경로를 보정하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 장치.
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