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KR101773126B1 - 입체 영사 장치 및 입체 영사용 선편광 광변조 장치 - Google Patents

입체 영사 장치 및 입체 영사용 선편광 광변조 장치 Download PDF

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KR101773126B1
KR101773126B1 KR1020160051529A KR20160051529A KR101773126B1 KR 101773126 B1 KR101773126 B1 KR 101773126B1 KR 1020160051529 A KR1020160051529 A KR 1020160051529A KR 20160051529 A KR20160051529 A KR 20160051529A KR 101773126 B1 KR101773126 B1 KR 101773126B1
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KR
South Korea
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light
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polarization
linear polarizer
optical shutter
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이만환
김장운
Original Assignee
김장운
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    • G02B5/30—Polarising elements
    • G—PHYSICS
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Abstract

본 발명은 영사기 1대로 입체영상 시청을 가능케 하면서, 영사기의 설치 및 이동 용이, 진동에 의한 영향을 감소시킬 수 있는 입체 영사 장치를 위하여, 이미지를 영사할 수 있는 영사부와, 영사부에서 방출되는 광이 통과하도록 배치되며 일 방향의 편광축을 가지는 선편광판과, 및 선편광판을 통과한 광이 통과하도록 배치되며 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제1 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제1 상태와, 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제2 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제2 상태를 번갈아 전환하는 전자 광 셔터와 전자 광 셔터를 통과한 광이 통과하도록 배치되는 역분산 필름을 구비하는 입체 영사 장치를 제공한다.

Description

입체 영사 장치 및 입체 영사용 선편광 광변조 장치 {STEREOSCOPIC PROJECTION APPARATUS AND LINEARLY POLARIZED LIGHT MODULATING APPARATUS FOR STEREOSCOPIC PROJECTION}
본 발명은 입체 영사 장치 및 입체 영사용 선편광 광변조 장치에 관한 것으로, 영사기 1대로 입체영상 시청을 가능케 하기 위한 입체 영사 장치 및 입체 영사용 선편광 광변조 장치에 관한 것이다.
입체 영상을 구현하는 방법으로는 다양한 방법이 존재하지만, 입체 영사(projection)에는 상대적으로 저렴한 가격으로 3차원을 구현할 수 있는 필름타입패턴편광 매커니즘이 일반적으로 이용되고 있다.
도 1은 종래의 입체 영사 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다. 특히, 도 1에 도시된 입체 영사 장치는 영사기(1), 선편광판(2), 스크린(3) 및 선편광 안경(4)으로 구성될 수 있다.
구체적으로, 두 대의 영사기(1a, 1b)가 좌안 영상과 우안 영상을 각각 출력하면, 좌안 영상은 일 방향의 편광축을 가지는 선편광판(2a)에 의해 선편광되고, 우안 영상은 상기 일 방향에 수직한 방향의 편광축을 가지는 선편광판(2b)에 의해 선편광되어, 각각 스크린(3)에서 반사된 후, 선편광 안경(4)을 통해 사용자에게 표시된다. 선편광 안경(4)의 좌안렌즈에는 좌안 영상이 통과한 선편광판(예컨대, 2a)과 동일한 편광축을 가지는 선편광판(4L)이 구비되어, 사용자의 좌안에 우안 영상이 표시되지 않도록 차단될 수 있다. 마찬가지로, 선편광 안경(4)의 우안렌즈에는 우안 영상이 통과한 선편광판(예컨대, 2b)과 동일한 편광축을 가지는 선편광판(4R)이 구비되어, 사용자의 우안에 좌안 영상이 표시되지 않도록 차단될 수 있다.
이 때, 종래의 입체 영사 장치는 두 대의 영사기(1a, 1b)를 이용하기 때문에 좌안 영상과 우안 영상이 스크린(3)에서 정확히 일치하지 않는 경우, 이중 영상이나, 3D 고스트 현상이 발생되는 문제점이 있었다. 또한, 좌안 영상과 우안 영상이 스크린(3)에서 정확히 일치하도록 두 대의 영사기(1a, 1b)를 설치해야 하므로, 설치 및 이동에 소요되는 비용과 시간을 증가시키고, 외부에서 발생하는 약한 진동에 취약하다는 문제점이 있었다.
국내 공개특허공보 제10-2010-0119477호
본 발명의 실시예들은 영사기 1대로 입체영상 시청을 가능케 하면서, 영사기의 설치 및 이동 용이, 진동에 의한 영향을 감소시키기 위한 입체 영사 장치 및 입체 영사용 선편광 광변조 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이미지를 영사할 수 있는 영사부; 상기 영사부에서 방출되는 광이 통과하도록 배치되며 일 방향의 편광축을 가지는 선편광판; 및 상기 선편광판을 통과한 광이 통과하도록 배치되며 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제1 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제1 상태와, 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제2 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제2 상태를 번갈아 전환하는 전자 광 셔터; 및 상기 전자 광 셔터를 통과한 광이 통과하도록 배치되는 역분산 필름;을 더 구비하는 입체 영사 장치를 개시한다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전자 광 셔터에서의 위상지연의 크기를 Rcell이라 할 때, 상기 역분산 필름에서의 위상지연의 크기는 Rcell을 어느 하나의 자연수로 나눈 값인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전자 광 셔터를 통과한 광의 타원편광 장축 길이를 a, 상기 전자 광 셔터를 통과한 광의 타원편광 단축 길이를 b, 상기 전자 광 셔터를 통과한 광의 파장을 λ라 할 때, a가 b에 선편광 기준 비율을 곱한 값 이상인 경우, 상기 역분산 필름에서의 위상지연의 크기는 λ/2인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전자 광 셔터를 통과한 광의 타원편광 장축 길이를 a, 상기 전자 광 셔터를 통과한 광의 타원편광 단축 길이를 b, 상기 전자 광 셔터를 통과한 광의 파장을 λ라 할 때, a가 b에 원편광 기준 비율을 곱한 값 미만인 경우, 상기 역분산 필름에서의 위상지연의 크기는 λ/4인 것으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 이미지를 영사할 수 있는 영사부; 상기 영사부에서 방출되는 광이 통과하도록 배치되며 일 방향의 편광축을 가지는 선편광판; 상기 선편광판을 통과한 광이 통과하도록 배치되며 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제1 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제1 상태와, 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제2 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제2 상태를 번갈아 전환하는 전자 광 셔터; 및 상기 사용자가 착용할 입체 영사용 안경;을 포함하며, 상기 입체 영사용 안경의 좌안렌즈와 우안렌즈 중 어느 하나는, 상기 제1 상태의 전자 광 셔터를 통과한 광의 타원편광 장축 방향과 동일한 방향의 편광축을 가지는 선편광판을 구비하고, 상기 입체 영사용 안경의 좌안렌즈와 우안렌즈 중 다른 하나는, 상기 제2 상태의 전자 광 셔터를 통과한 광의 타원편광 장축 방향과 동일한 방향의 편광축을 가지는 선편광판을 구비하고, 상기 입체 영사용 안경의 좌안렌즈와 우안렌즈 각각은, 광이 상기 입체 영사용 안경의 선편광판에 입사하기에 앞서 통과하도록 배치되는 역분산 필름을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 입체 영사 장치를 개시한다.
또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 일 방향의 편광축을 가지는 선편광판; 상기 선편광판을 통과한 광이 통과하도록 배치되며 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제1 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제1 상태와, 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제2 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제2 상태를 번갈아 전환하는 전자 광 셔터; 및 상기 전자 광 셔터를 통과한 광이 통과하도록 배치되는 역분산 필름;을 구비하는 입체 영사용 선편광 광변조 장치를 개시한다.
본 발명의 실시예들에 따른 입체 영사 장치 및 입체 영사용 선편광 광변조 장치에 의하여, 영사기 1대로 입체영상 시청을 가능케 하면서, 영사기의 설치 및 이동 용이, 진동에 의한 영향을 감소시킬 수 있다.
도 1은 종래의 입체 영사 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선편광 광변조 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영사 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영사용 선편광 광변조 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입체 영사 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 6은 도 5에 도시된 입체 영사 장치의 작동을 설명하기 위한 광의 편광 상태를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 입체 영사 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 파장분산을 개략적으로 도시하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다, 구비하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선편광 광변조 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 선편광 광변조 장치는 영사부에서 방출된 광(ℓI)을 편광된 광(ℓLI, ℓRI)으로 편광시키는 전자 광 셔터(ELS)를 구비한다.
영사부에서 방출되는 광(ℓI)은 복수의 프레임을 갖는 이미지로서, 각각의 프레임에는 좌안용 이미지 프레임(fL)과 우안용 이미지 프레임(fR)이 포함된다.
전자 광 셔터(ELS)는 영사부에서 좌안용 이미지 프레임(fL)과 우안용 이미지 프레임(fR) 각각이 영사되는 타이밍에 맞추어 서로 다른 위상지연축을 형성함으로써, 좌안용 이미지 프레임(fL)은 좌안용 이미지의 편광된 광(ℓLI)으로 편광시키고, 우안용 이미지 프레임(fR)은 우안용 이미지의 편광된 광(ℓRI)으로 편광시킨다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 선편광 광변조 장치를 이용하여, 시간 분할된 3차원 이미지를 편광시킴으로써, 셔터 글래스가 적용되지 아니한 선편광 안경을 통해서도 입체 이미지가 디스플레이 되도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영사 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 입체 영사 장치는 영사부(100), 선편광 광변조 장치(200), 스크린(300) 및 선편광 안경(400)을 구비한다.
영사부(100)는 이미지를 영사할 수 있다. 영사부(100)는 대부분 사용자의 좌안에서 인식될 좌안용 이미지와 대부분 사용자의 우안에서 인식될 우안용 이미지를 시간 분할하여 영사할 수 있다. 예컨대, 영사부(110)는 좌안용 이미지 1프레임과 우안용 이미지 1프레임을 번갈아가며 영사할 수 있다. 이미지는 사전 설정된 언제나 일정한 이미지일 수도 있고, 상황에 따라 다양한 이미지로 수정될 수도 있는 등 다양한 변형이 가능함은 물론이다.
선편광 광변조 장치(200)는 선편광판(205)과 전자 광 셔터(210)를 구비할 수 있다.
선편광판(205)은 영사부(100)에서 방출되는 광이 통과하도록 배치되며, 일 방향의 편광축을 가질 수 있다. 영사부(100)에서 방출되는 광은 선편광판(205)을 통과하면서 선편광판(205)이 가진 편광축 방향으로 선편광될 수 있다.
선택적으로, 영사부(100)는 일 방향으로 선편광된 이미지를 영사하기 위하여, 영사부(100)는 선편광판(미도시)을 구비할 수도 있다. 물론 영사부(100)가 백라이트(미도시)를 포함한다면, 이 백라이트가 일 방향으로 선편광된 광을 방출함으로써 자연스럽게 영사부(100)가 일 방향으로 선편광된 이미지를 영사하도록 할 수도 있다. 이 경우, 선편광 광변조 장치(200)에서의 선편광판(205)은 생략될 수 있다.
전자 광 셔터(210)는 선편광판(205)을 통과하여 선편광된 광이 통과하도록 배치되며, 전원이 인가될 수 있는 액정 셀(cell)을 포함하고, 액정 셀에 인가되는 전원에 따라 액정 셀을 투과하는 광의 위상을 지연시키거나, 투과광의 밝기를 조절할 수 있다. 이 때, 전자 광 셔터(210)는 교류 전원을 이용하여 선편광판(205)을 통과한 광의 선편광 방향과 제1 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제1 상태와, 선편광판(205)을 통과한 광의 선편광 방향과 제2 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제2 상태를 번갈아 전환할 수 있다. 여기서, 제1 각도와 제2 각도는 수직일 수 있다.
영사부(100)에서 이미지를 시간 분할하여 영사하는 경우, 전자 광 셔터(210)는 좌안 이미지 및 우안 이미지 각각의 영사 타이밍에 맞추어 전원 신호를 인가할 수 있다. 이 경우, 좌안 이미지 및 우안 이미지 중 어느 하나는 제1 상태의 위상지연축에 따라 위상이 지연되어 제1 타원편광되고, 좌안 이미지 및 우안 이미지 중 다른 하나는 제2 상태의 위상지연축에 따라 위상이 지연되어 제2 타원편광될 수 있다. 본 실시예의 설명에 있어서는 편의상 제1 타원편광된 광을 x편광된 광이라고 하고, 제2 타원편광된 광을 y편광된 광이라고 한다. x편광된 광은 영사부(100)의 좌안용 이미지에 대응하며, y편광된 광은 영사부(100)의 우안용 이미지에 대응한다. 물론 이와 달리 x편광된 광이 영사부(100)의 우안용 이미지에 대응하고 y편광된 광이 영사부(100)의 좌안용 이미지 영역(114)에 대응할 수도 있는 바, 본 실시예 및 후술하는 실시예들 및 변형예들에서는 편의상 x편광된 광이 영사부(100)의 좌안용 이미지에 대응하고 y편광된 광이 영사부(100)의 우안용 이미지에 대응하는 경우에 대해 설명한다.
도 3에 도시된 것과 같이 영사부(100)와 선편광 광변조 장치(200)를 포함하는 구성요소를 입체 영사 장치라 할 수 있다. 물론 도 2에는 사용자가 착용할 선편광 안경(400)도 도시하고 있는 바, 도 2에 도시된 영사부(100), 선편광 광변조 장치(200) 및 선편광 안경(400)까지 포함하는 구성요소를 입체 영사 장치라고 할 수도 있다. 또한, 도 2에는 영사부(100)를 통해 영사된 이미지가 반사되는 스크린(300)도 도시하고 있는 바, 도 2에 도시된 영사부(100), 선편광 광변조 장치(200), 스크린(300) 및 선편광 안경(400)까지 포함하는 구성요소를 입체 영사 장치라고 할 수도 있다. 본 실시예의 설명에 있어서는 편의상 영사부(100)와 선편광 광변조 장치(200)만을 포함하는 구성요소를 입체 영사 장치라 한다.
스크린(300)은 전면에서 영사를 하기 위한 반사면이나 전후면에서 영사를 하기 위한 투사면을 갖는다. 반사면의 경우, 선편광 광변조 장치(200)를 통과한 x편광된 광 또는 y편광된 광은 반사면에서 반사되어 스크린(300)의 전면에 위치한 선편광 안경(400)에 도달할 수 있으며, 투사면의 경우, x편광된 광 또는 y편광된 광은 투사면에 상을 형성하여 스크린(300)의 전후면에 위치한 선편광 안경(400)에 도달할 수 있다. 반사면으로는 은이나 알루미늄 재질의 손실이 적은 스크린이 사용될 수 있으며, 투사면에는 아크릴 재질의 광 투과성이 높은 스크린이 사용될 수 있다.
선편광 안경(400)은 좌안렌즈와 우안렌즈를 갖는다. 전술한 바와 같이 편의상 x편광된 광이 좌안용 이미지에 대응하고, y편광된 광이 우안용 이미지에 대응한다고 하였는 바, 이에 따라 선편광 안경(400)의 좌안렌즈는 x편광된 광이 입사하도록 하고, 선편광 안경(400)의 우안렌즈는 y편광된 광이 입사하도록 한다. 따라서 이하에서는 편의상 선편광 안경(400)의 좌안렌즈가 x편광된 광에 대응되고, 선편광 안경(400)의 우안렌즈가 y편광된 광에 대응되는 경우에 대해 설명한다. 하지만, x편광된 광과 y편광된 광이 각각 영사부(100)의 좌안용 이미지와 우안용 이미지에 대응하지 않는다면, 이와 같은 관계가 바뀔 수도 있음은 물론이다.
좌안렌즈는, 전자 광 셔터(210)를 통과한 광이 통과하도록 배치되며 x편광된 광의 타원편광 장축 방향과 동일한 방향의 편광축을 가지는 선편광판(410L)을 구비한다. 우안렌즈는, y편광된 광의 타원편광 장축 방향과 동일한 방향의 편광축을 가지는 선편광판(410R)을 구비한다. 여기서, x편광된 광의 타원편광 장축 방향과 y편광된 광의 타원편광 장축 방향은 수직일 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영사용 선편광 광변조 장치(200)를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 입체 영사용 선편광 광변조 장치(200)는 선편광판(205), 전자 광 셔터(210) 및 역분산 필름(220)을 구비한다.
선편광판(205)은 선편광판(205)은 영사부에서 방출되는 광이 통과하도록 배치되며, 일 방향의 편광축을 가질 수 있다. 영사부에서 방출되는 광은 선편광판(205)을 통과하면서 선편광판(205)이 가진 편광축 방향으로 선편광될 수 있다.
전자 광 셔터(210)는 선편광판(205)을 통과하여 선편광된 광이 통과하도록 배치되며, 전원(211)이 인가될 수 있는 액정 셀(cell)을 포함하고, 액정 셀에 인가되는 전원(211)에 따라 액정 셀을 투과하는 광의 위상을 지연시키거나, 투과광의 밝기를 조절할 수 있다. 이 때, 전자 광 셔터(210)는 교류 전원을 이용하여 선편광판(205)을 통과한 광의 선편광 방향과 제1 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제1 상태와, 선편광판(205)을 통과한 광의 선편광 방향과 제2 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제2 상태를 번갈아 전환할 수 있다.
전자 광 셔터(210)는 액정 셀(cell)을 포함함에 따라 도면부호 212와 같은 파장분산의 성질을 가질 수 있다. 액정 셀의 파장분산 성질(212)에 따라, 파장 길이가 상대적으로 긴 광들이 전자 광 셔터(210)를 통과하는 경우와, 파장 길이가 상대적으로 짧은 광(예컨대, 475nm의 파장을 갖는 청색광)이 전자 광 셔터(210)를 통과하는 경우는, 위상지연의 정도에서 큰 차이를 가지게 된다. 이에 따라, 영사부에서 방출된 파장 길이가 긴 광(예컨대, 적색광 및 녹색광)은 전자 광 셔터(210)를 통과하더라도, 선편광에 가까운 편광이 되는 반면, 파장 길이가 상대적으로 짧은 광(예컨대, 475nm의 파장을 갖는 청색광)은 보다 원 편광에 가까운 편광이 된다. 즉, 영사부에서 방출되어 전자 광 셔터(210)를 통과한 청색광의 편광상태는, 영사부에서 방출되어 전자 광 셔터(210)를 통과한 적색광과 녹색광의 편광상태와 상이한 상태가 된다.
예컨대, 좌안 이미지가 전자 광 셔터(210)를 통과하는 경우, 좌안 이미지에 포함된 파장 길이가 긴 광(예컨대, 적색광 및 녹색광)은 선편광에 가까운 편광이 되어, 해당 선편광 방향과 동일한 방향의 선편광판이 구비된 선편광 안경의 좌안렌즈는 통과하되, 해당 선편광 방향과 수직한 방향의 선편광판이 구비된 선편광 안경의 우안렌즈는 통과하지 않는다. 반면, 좌안 이미지에 포함된 파장 길이가 짧은 광(예컨대, 청색광)은 원편광에 가까운 편광이 되어, 선편광 안경의 좌안렌즈 및 우안렌즈 모두를 통과하여 좌안 이미지의 일부가 우안에 표시되는 문제점을 가진다.
이러한 문제점을 방지하기 위해, 본 실시예에 따른 입체 영사용 선편광 광변조 장치(200)는 도 2의 선편광판(205) 및 전자 광 셔터(210)에 역분산 필름(220)을 더 구비한다.
역분산 필름(220)은 전자 광 셔터(210)를 통과하여 위상지연된 광이 통과하도록 배치되며, 액정 셀의 파장분산 성질(212)을 보정하기 위한 역분산 성질(222)을 가질 수 있다.
여기서, 전원(211)을 인가 하지 않은 상태의 액정 셀에서의 위상지연의 크기를 Rcell이라 할 때, 역분산 필름(220)에서의 위상지연의 크기는 Rcell/n가 되도록 설정될 수 있다. 이 때, n은 어느 하나의 자연수이다.
또한, 전자 광 셔터(210)를 통과한 광이 선편광에 가까운 편광이 된 경우, 해당 광의 파장을 λ라 할 때, 역분산 필름(220)에서의 위상지연의 크기는 λ/2가 되도록 설정될 수 있다. 여기서, 전자 광 셔터(210)를 통과한 광에 대해서, 타원편광 장축 길이를 a, 타원편광 단축 길이를 b라 할 때, a가 b에 선편광 기준 비율을 곱한 값 이상이면, 해당 광이 선편광에 가까운 편광이 된 것으로 볼 수 있다.
또한, 전자 광 셔터(210)를 통과한 광이 원편광에 가까운 편광이 된 경우, 해당 광의 파장을 λ라 할 때, 역분산 필름(220)에서의 위상지연의 크기는 λ/2가 되도록 설정될 수 있다. 여기서, 전자 광 셔터(210)를 통과한 광에 대해서, 타원편광 장축 길이를 a, 타원편광 단축 길이를 b라 할 때, a가 b에 원편광 기준 비율을 곱한 값 미만이면, 해당 광이 원편광에 가까운 편광이 된 것으로 볼 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 입체 영사 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 입체 영사 장치는 영사부(100), 선편광 광변조 장치(200), 스크린(300) 및 선편광 안경(400)을 구비한다. 특히, 도 3에 도시된 입체 영사 장치와 상이한 점은 선편광 광변조 장치(200)의 구성이다.
도 4에서 전술한 바와 같은 입체 영사 장치의 문제점을 방지하기 위하여, 본 실시예에 따른 입체 영사 장치의 선편광 광변조 장치(200)는 역분산 필름(220)을 더 포함한다.
역분산 필름(220)은 전자 광 셔터(210)를 통과하여 위상지연된 광이 통과하도록 배치되며, 액정 셀의 파장분산 성질을 보정하기 위한 역분산 성질을 가질 수 있다.
여기서, 전원을 인가 하지 않은 상태의 액정 셀에서의 위상지연의 크기를 Rcell이라 할 때, 역분산 필름(220)에서의 위상지연의 크기는 Rcell/n가 되도록 설정될 수 있다. 이 때, n은 어느 하나의 자연수이다.
도 6은 도 5에 도시된 입체 영사 장치의 작동을 설명하기 위한 광의 편광 상태를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 6을 참조하여, 도 5에 도시된 입체 영사 장치의 작동을 설명하면 다음과 같다.
영사부(도 5의 100 참조)에서는 광(ℓI)으로 이미지를 영사한다. 이 광(ℓI)은 영사부에서 방출된 후 선편광 광변조 장치(도 5의 200 참조)를 통과한다.
이 광(ℓI)은 먼저, 선편광 광변조 장치의 선편광판(도 5의 205 참조)을 통과하여 일 방향으로 선편광된다.
좌안용 이미지의 광은 선편광 광변조 장치의 전자 광 셔터(도 5의 210 참조)가 제1 상태인 경우에 전자 광 셔터를 통과하게 되는데, 전자 광 셔터가 제1 상태인 경우의 위상지연축(ELSLI)은 선편광판의 편광축과 제1 각도(예컨대, 0도)를 이룬다.
이에 따라 좌안용 이미지의 광은 제1 상태인 경우의 전자 광 셔터를 통과한 후 x편광된 광(ℓLI)이 된다. 이 때, 전자 광 셔터에 포함된 액정 셀(cell)의 파장분산 특성에 의해, 좌안용 이미지의 광에 포함되어 있던 파장이 상대적으로 짧은 광은 타원편광된 광이 된다. 여기서, 파장이 상대적으로 짧은 광을 편의상 청색광(ℓBLI)이라 한다.
이 x편광된 좌안용 이미지의 광(ℓLI, ℓBLI)은 모두 선편광 광변조 장치의 역분산 필름(도 5의 220 참조)을 통과하게 되는데, 역분산 필름에 의해 일반적인 광(ℓLI)의 편광 상태는 그대로 유지되고, 청색광(ℓBLI)의 편광 상태는 선편광으로 보정이 된다.
선편광 광변조 장치를 통과한 역분산 및 x편광된 좌안용 이미지의 광(ℓLIIDF, ℓBLIIDF)은 선편광 안경(도 5의 400 참조)의 좌안렌즈와 우안렌즈 모두에 입사한다. 좌안렌즈에 입사할 경우, 역분산 및 x편광된 좌안용 이미지의 광(ℓLIIDF, ℓBLIIDF)의 선편광 방향은 좌안렌즈의 선편광필터(도 5의 410L 참조)의 편광축과 동일한 방향이고, 역분산 및 x편광된 좌안용 이미지의 광(ℓLIIDF, ℓBLIIDF)은 좌안렌즈의 선편광필터를 통과한다. 따라서 좌안용 이미지는 사용자의 좌안에 입사하게 된다.
한편, 역분산 및 x편광된 좌안용 이미지의 광(ℓLIIDF, ℓBLIIDF)은 우안렌즈에도 입사하는데, 역분산 및 x편광된 좌안용 이미지의 광(ℓLIIDF, ℓBLIIDF)의 선편광 방향은 우안렌즈의 선편광필터(도 5의 410R 참조)의 편광축과 수직한 방향이고, 역분산 및 x편광된 좌안용 이미지의 광(ℓLIIDF, ℓBLIIDF)은 우안렌즈의 선편광필터에 의해 차단된다. 따라서 좌안용 이미지는 사용자의 우안에 입사하지 않게 된다.
비록 도 5에는 도시되지 아니하였으나, 선편광 광변조 장치의 역분산 필름(도 5의 220 참조)이 생략되는 경우, 타원편광된 청색광(ℓBLI)이 우안렌즈의 선편광필터를 일부 통과할 수 있다. 따라서 좌안용 이미지 중 청색 요소들은 사용자의 우안에 입사하게 되어, 빛샘 현상을 일으키게 된다.
우안용 이미지의 광은 선편광 광변조 장치의 전자 광 셔터(도 5의 210 참조)가 제2 상태인 경우에 전자 광 셔터를 통과하게 되는데, 전자 광 셔터가 제2 상태인 경우의 위상지연축(ELSRI)은 선편광판의 편광축과 제2 각도(예컨대, 90도)를 이룬다.
이에 따라 우안용 이미지의 광은 제2 상태인 경우의 전자 광 셔터를 통과한 후 y편광된 광(ℓRI)이 된다. 이 때, 전자 광 셔터에 포함된 액정 셀(cell)의 파장분산 특성에 의해, 우안용 이미지의 광에 포함되어 있던 파장이 상대적으로 짧은 광은 타원편광된 광이 된다. 여기서, 파장이 상대적으로 짧은 광을 편의상 청색광(ℓBRI)이라 한다. 즉, 전자 광 셔터를 통과한 청색광의 편광상태는 전자 광 셔터를 통과한 적색광과 녹색광의 편광상태와 상이한 상태가 된다.
이 y편광된 우안용 이미지의 광(ℓRI, ℓBRI)은 모두 선편광 광변조 장치의 역분산 필름(도 5의 220 참조)을 통과하게 되는데, 역분산 필름에 의해 일반적인 광(ℓRI)의 편광 상태는 그대로 유지되고, 청색광(ℓBRI)의 편광 상태는 선편광으로 보정이 된다. 즉, 역분산 필름은, 적색광과 녹색광은 선편광인 편광상태를 유지시키면서 통과시키고, 타원편광된 청색광은 선편광이 되도록, 즉 녹색광의 편광상태와 동일한 편광상태가 되도록 변화시켜 통과시킨다.
선편광 광변조 장치를 통과한 역분산 및 y편광된 우안용 이미지의 광(ℓRIIDF, ℓBRIIDF)은 선편광 안경(도 5의 400 참조)의 좌안렌즈와 우안렌즈 모두에 입사한다. 우안렌즈에 입사할 경우, 역분산 및 y편광된 우안용 이미지의 광(ℓRIIDF, ℓBRIIDF)의 선편광 방향은 우안렌즈의 선편광필터(도 5의 410R 참조)의 편광축과 동일한 방향이고, 역분산 및 y편광된 우안용 이미지의 광(ℓRIIDF, ℓBRIIDF)은 우안렌즈의 선편광필터를 통과한다. 따라서 우안용 이미지는 사용자의 우안에 입사하게 된다.
한편, 역분산 및 y편광된 우안용 이미지의 광(ℓRIIDF, ℓBRIIDF)은 좌안렌즈에도 입사하는데, 역분산 및 y편광된 우안용 이미지의 광(ℓRIIDF, ℓBRIIDF)의 선편광 방향은 좌안렌즈의 선편광필터(도 5의 410L 참조)의 편광축과 수직한 방향이고, 역분산 및 y편광된 우안용 이미지의 광(ℓRIIDF, ℓBRIIDF)은 좌안렌즈의 선편광필터에 의해 차단된다. 따라서 우안용 이미지는 사용자의 좌안에 입사하지 않게 된다.
비록 도 5에는 도시되지 아니하였으나, 선편광 광변조 장치의 역분산 필름(도 5의 220 참조)이 생략되는 경우, 타원편광된 청색광(ℓBRI)이 좌안렌즈의 선편광필터를 일부 통과할 수 있다. 따라서 우안용 이미지 중 청색 요소들은 사용자의 좌안에 입사하게 되어, 빛샘 현상을 일으키게 된다.
이와 같은 원리로 영사부에서 방출된 이미지의 좌안용 이미지의 광은 사용자의 좌안에만 입사하게 되고, 우안용 이미지의 광은 사용자의 우안에만 입사하게 된다. 사용자의 좌안은 좌안용 이미지만 보게 되고 우안에는 우안용 이미지만 보게 되므로, 사용자는 좌안용 이미지와 우안용 이미지의 차이에 따라 입체 이미지를 느끼게 된다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 입체 영사 장치를 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 입체 영사 장치는 영사부(100), 선편광 광변조 장치(200), 스크린(300) 및 선편광 안경(400)을 구비한다. 특히, 도 3에 도시된 입체 영사 장치와 상이한 점은 선편광 안경(400)의 구성이다.
도 4에서 전술한 바와 같은 입체 영사 장치의 문제점을 방지하기 위하여, 본 실시예에 따른 입체 영사 장치의 선편광 안경(400)은 역분산 필름(420L, 420R)을 더 포함한다.
선편광 안경(400)은 좌안렌즈와 우안렌즈를 갖는다. 좌안렌즈의 역분산 필름(420L)은 입체 영사 장치에서 영사된 이미지가 선편광판(410L)을 통과하기 전에 먼저 통과하도록 배치되며, 우안렌즈의 역분산 필름(420R)은 입체 영사 장치에서 영사된 이미지가 선편광판(410R)을 통과하기 전에 먼저 통과하도록 배치된다. 좌안렌즈와 우안렌즈에 배치된 역분산 필름(420L, 420R)은 액정 셀의 파장분산 성질을 보정하기 위한 역분산 성질을 가질 수 있다.
여기서, 전원을 인가 하지 않은 상태의 액정 셀에서의 위상지연의 크기를 Rcell이라 할 때, 역분산 필름(420L, 420R)에서의 위상지연의 크기는 Rcell/n가 되도록 설정될 수 있다. 이 때, n은 어느 하나의 자연수이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 파장분산을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 8를 참조하면, 본 실시예에 따른 파장분산은 특정 물질을 파장 길이가 550nm인 광이 투과하였을 때의 위상지연 거리에 대한, 다른 파장의 광이 투과하였을 때의 위상지연 거리의 비율로써 산출될 수 있다. 여기서, 파장분산은 550nm이 아닌 다른 가시광선의 어느 한 파장 길이를 기준으로 산출될 수 있음을 물론이다.
액정 셀(cell)의 경우, 550nm를 초과하는 파장을 갖는 광들은 파장분산이 1에 근접한 값을 가지나, 550nm 미만의 파장을 갖는 광들은 파장이 짧아질수록 파장분산 값이 낮아짐을 알 수 있다. 즉, 액정 셀에 약 475nm의 파장 길이를 갖는 청색광이 투과하는 경우, 약 510nm의 파장 길이를 갖는 녹색광이나, 약 650nm의 파장 길이를 갖는 적색광이 투과되는 경우보다 위상지연 거리가 짧아지게 된다.
이러한 액정 셀의 파장분산 특성에 의해, 청색광의 위상지연 거리는 녹색광 및 적색광과 큰 차이가 있어, 청색광의 편광 형태 또한 녹색광 및 적색광과는 큰 차이를 보이게 된다. 예컨대, 녹색광 및 적색광이 선편광판(도 5의 205 참조) 및 전자 광 셔터(210)를 통과하여 선편광에 가까운 편광 형태를 가지는 경우, 청색광은 원편광에 가까운 편광 형태를 가질 수 있다. 선편광된 녹색광 및 적색광은
서로 수직한 편광축을 가지는 좌안렌즈 및 우안렌즈 중 어느 하나의 렌즈에만 통과되도록 설정될 수 있으나, 원편광된 청색광은 이러한 좌안렌즈 및 우안렌즈를 모두 통과하게 되어, 영사된 입체 이미지 전반적으로 푸른 빛이 번져보이는 빛샘 현상 등이 발생하게 된다.
본 실시예에 따른 역분산 필름의 경우, 550nm를 초과하는 파장을 갖는 광들은 파장분산이 1에 근접한 값을 가지나, 550nm 미만의 파장을 갖는 광들은 파장이 짧아질수록 파장분산 값이 높아지도록 설정될 수 있다. 즉, 액정 셀에 약 475nm의 파장 길이를 갖는 청색광이 투과하는 경우, 약 510nm의 파장 길이를 갖는 녹색광이나, 약 650nm의 파장 길이를 갖는 적색광이 투과되는 경우보다 위상지연 거리가 길어지도록 설정될 수 있다.
여기서, 전원을 인가 하지 않은 상태의 액정 셀에서의 위상지연의 크기를 Rcell이라 할 때, 역분산 필름에서의 위상지연의 크기는 Rcell/n가 되도록 설정되는 경우, 가시광선 전 영역에서의 파장분산이 1에 근접하도록 보정되어, 청색광의 빛샘 현상을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
110: 영사부 200: 선편광 광변조 장치
205: 선편광판 210: 전자 광 셔터
220: 역분산 필름 300: 스크린
400: 선편광 안경 410L, 410R: 선편광판
420L, 420R: 역분산 필름

Claims (9)

  1. 이미지를 영사할 수 있는 영사부;
    상기 영사부에서 방출되는 광이 통과하도록 배치되며 일 방향의 편광축을 가지는 선편광판;
    상기 선편광판을 통과한 광이 통과하도록 배치되며 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제1 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제1 상태와, 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제2 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제2 상태를 번갈아 전환하는 전자 광 셔터; 및
    상기 전자 광 셔터를 통과한 광이 통과하도록 배치되는 역분산 필름;을 구비하며,
    상기 전자 광 셔터를 통과한 청색광의 편광상태는 상기 전자 광 셔터를 통과한 적색광과 녹색광의 편광상태와 상이한 상태가 되고,
    상기 역분산 필름은, 적색광과 녹색광은 편광상태를 유지시키면서 통과시키고, 청색광은 녹색광의 편광상태와 동일한 편광상태가 되도록 변화시켜 통과시키는, 입체 영사 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 이미지를 영사할 수 있는 영사부;
    상기 영사부에서 방출되는 광이 통과하도록 배치되며 일 방향의 편광축을 가지는 선편광판;
    상기 선편광판을 통과한 광이 통과하도록 배치되며 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제1 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제1 상태와, 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제2 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제2 상태를 번갈아 전환하는 전자 광 셔터; 및
    사용자가 착용할 입체 영사용 안경;을 포함하며,
    상기 입체 영사용 안경의 좌안렌즈와 우안렌즈 중 어느 하나는, 상기 제1 상태의 전자 광 셔터를 통과한 광의 타원편광 장축 방향과 동일한 방향의 편광축을 가지는 선편광판을 구비하고,
    상기 입체 영사용 안경의 좌안렌즈와 우안렌즈 중 다른 하나는, 상기 제2 상태의 전자 광 셔터를 통과한 광의 타원편광 장축 방향과 동일한 방향의 편광축을 가지는 선편광판을 구비하고,
    상기 입체 영사용 안경의 좌안렌즈와 우안렌즈 각각은, 광이 상기 입체 영사용 안경의 선편광판에 입사하기에 앞서 통과하도록 배치되는 역분산 필름을 구비하며,
    상기 전자 광 셔터를 통과한 청색광의 편광상태는 상기 전자 광 셔터를 통과한 적색광과 녹색광의 편광상태와 상이한 상태가 되고,
    상기 역분산 필름은, 적색광과 녹색광은 편광상태를 유지시키면서 통과시키고, 청색광은 녹색광의 편광상태와 동일한 편광상태가 되도록 변화시켜 통과시키는, 입체 영사 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 일 방향의 편광축을 가지는 선편광판;
    상기 선편광판을 통과한 광이 통과하도록 배치되며 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제1 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제1 상태와, 상기 선편광판을 통과한 광의 선편광 방향과 제2 각도를 이루는 위상지연축을 가지는 제2 상태를 번갈아 전환하는 전자 광 셔터; 및
    상기 전자 광 셔터를 통과한 광이 통과하도록 배치되는 역분산 필름;을 구비하며,
    상기 전자 광 셔터를 통과한 청색광의 편광상태는 상기 전자 광 셔터를 통과한 적색광과 녹색광의 편광상태와 상이한 상태가 되고,
    상기 역분산 필름은, 적색광과 녹색광은 편광상태를 유지시키면서 통과시키고, 청색광은 녹색광의 편광상태와 동일한 편광상태가 되도록 변화시켜 통과시키는, 입체 영사용 선편광 광변조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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