KR20120057916A

KR20120057916A - 입체 변환 확대 투사 광학계

Info

Publication number: KR20120057916A
Application number: KR1020100119477A
Authority: KR
Inventors: 최해용
Original assignee: 최해용
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2010-11-29
Publication date: 2012-06-07
Also published as: US20120133893A1; GB2485902A; GB201120304D0; JP2012118529A; GB2485902B; US8870379B2

Abstract

본 발명은 일반프로젝터로 3D 방송 및 3D DVD 영상 등을 일반프로젝터를 이용하여 감상할 수 있는 광학장치에 관한 것으로서 일반프로젝터에 3D영상용의 좌안용 영상과 우안용 영상을 하나의 프레임에 수신받아 투사하고
상기 일반프로젝터로부터 투사되는 2D 형태의 좌안용 영상과 우안용 영상을 제1,제2곡면경이나 2개의곡면렌즈 또는 좌, 우 대칭 편심곡면렌즈로 구성된 광학계에서 수직방향의 배율은 0으로 하고 수평방향으로만 1.5-2.5배로 선택하여 확대하면서 동시에 서 좌, 우 방향으로 분리하고, 다시 이를 다시 2차적으로 반사 또는 확대하고 스크린 방향으로 투사함으로써 영상분리, 영상의 수평배율확대. 편광분리 스크린에 중첩투사를 동시에 작용하게 구성하여 일반 프로젝터로 편광안경을 통해 3D 영상을 시청할 수 있는 것을 특징으로 하는 3D변환 확대 투사 광학계에 관한 것이다

Description

입체 변환 확대 투사 광학계 {3d converting magnification of projection optical system}

본 발명은 3D프로젝터 기능이 없는 일반 프로젝터에 결합하여 3D 영상의 좌안용 영상과 우안용 영상을 확대하면서 동시에 분리하고 편광 하여 스크린에 투사하므로 서 일반프로젝터로 3D영상을 시청할 수 있는 3D변환 확대 투사 광학계에 관한 것이다.

2010년부터 3D DVD및 축구경기 등 3D방송이 개시되었다.

이러한 3D방송 등에 의한 3D영상은 도1처럼 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 하나의 프레임(103)에 좌, 우 크기를 1/2로 축소하여 송출하는 방식이다.

즉 프레임(103)처럼 가로: 세로 화면비가 16:9인 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 8:9로 줄여 하나의 16:9화면(103)에 구성하여 하나의 채널 또는 하나의 입력장치에 입력하는 것이다.

이러한 3D영상은 도1의 일반프로젝터에서 투사할 경우 스크린 영상(104)과 같이 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)이 하나의 프레임에 좌우 화면크기가 1/2로 축소된 영상으로 시청 될 뿐 입체영상 시청이 불가능하다.

또한 이러한 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 분리하는 기술들이 있으나 이러한 종래 기술들은 스크린에 투사한다 하더라도 도1의 스크린(104) 영상처럼 상, 하가 길게 늘어진 기형 영상으로 표현되므로 실용화할 수가 없었으며 특히 화면크기 중 상하배율은 그대로 두고 좌우배율만 확대하는 기술이 영상을 분리하는 기술과 동시에 이루어지는 기술들이 없었다.

이러한 문제를 해결하기 위해 종래 기술들은 내부에 별도의 영상 분리 및 확대 회로 판이 전자적으로 내장된 전자분리장치(105)를 구비한 3D용 프로젝터를 별도 제조하여 전자분리장치(105)에 의해 하나의 프레임(103)내에 있는 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 분리하고 축소된 화면을 전자적으로 좌, 우로 원상 확대한 다음 이를 도1의 107a와 107b 처럼 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 시간차를 두어 순차적으로 투사하고 이를 좌. 우가 동기 개폐되는 셔텨형3D안경(109)으로 시청한다.

그러나 셔터형 3D안경(109)은 셔터장치와 동기 신호, 수신장치 등이 안경에 구비되어야 하므로 안경 자체가 무겁고, 사용이 불편하고, 가격이 고가로서 일반극장이나 스포츠카페. 강당 등 다중인원이 동시에 관람할 수 있는 대형 스크린 구조에서는 적합하지 않았다.

또한 셔텨형 3D안경(109)에는 스크린으로부터 좌, 우상이 교체되는 신호를 받아야 안경의 셔터가 동시에 동기구동이 되어야 하므로 스크린에서 원거리에 있는 시청자는 신호가 약해지므로 선명한 3D 영상을 시청할 수가 없게 된다.

상기와 같은 이유로 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)이 시간차 로 투사되는 3D프로젝터 앞에 편광 휠을 부가하여 스크린에 투사하고 편광안경(108)으로 3D영상을 시청하였으나 이러한 편광 휠 구조는 그 구조 자체가 매우 복잡하고 좌, 우 순차 투사에서 이미 밝기가 1/2로 저하되고 편광 휠에서 또 1/2 이하로 또 한번 저하시키므로 영상의 화질이 매우 떨어지는 단점이 있다

또한 일반적으로는 2개의 프로젝터에 의해 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 다른 편광각도로 투사하여 스크린(106)에 투사 중첩한 후, 이를 투사렌즈의 편광각도와 같은 편광 각도를 갖는 편광 안경(108)을 통해 좌안용 영상(101)은 좌측 눈에, 우안용 영상(102)은 우측 눈에 보이게 되므로 입체영상을 관측하게 되는 것이다.

결론적으로 종래의 기술들은 1대의 3D프로젝터로는 3D셔터안경(109)사용이 불가피하고

편광안경(102)을 사용 하기위해서는 2대의 프로젝터 또는 2개의 광학엔진이 있는 프로젝터의 사용이 불가피하고 1대의 3D프로젝터에 편광안경(108)을 사용하려면 복잡한 편광휠 장치를 부가하여야 했다.

따라서 기존의 1대의 일반 프로젝터를 사용하여 편광안경(108)을 통해서 3D방송 및 3D 녹화 재생장치의 도1의 하나의 프레임(103)에 합성된 영상을 확대하면서 동시에 분리하여 선명하게 시현할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.

특허문헌

한국 출원번호 10-2002-0009169

한국 출원번호 10-2004-0063838

한국 출원번호 10-2005-7019706

한국 출원번호 10-2004-007100

한국 출원번호 10-2006-0007077

한국 출원번호 10-2007-0019586

한국 출원번호 10-2008-0009279

한국 출원번호 10-2008-0099020

본 발명의 가장 중요한 기술적 과제 해결은 도1의 하나의 프레임(103)에 좌,우방향(수평방향)의 화면크기가 축소된 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 상하(수직)방향의 배율은 0배율로 하고 좌우(수평)방향의 배율만 1.5배-2,5배로 확대하면서 동시에 분리하는 수단으로서 이러한 확대 및 분리를 동시에 하는 수단을 제시함에 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제의 해결수단으로 곡면경, 곡면렌즈. 편심곡면렌즈로 구성된 3D변환 투사 광학계를 제시한다.

상기 광학계는 모두 광학장치로 구성된 광학계이고, 광학적 영상 확대구조와 영상 분리 작용을 동시에 하는 구조로서 공통점이 있다.

첫째, 좌안용 영상과 우안용 영상을 하나의 프레임으로 수신받아 투사하는 일반 프로젝터의 영상을 좌, 우 수평 방향으로만 선택해서 확대하고 동시에 좌, 우 2개의 영상으로 분리하는 제1곡면경과, 상기 제1곡면 경에서 분리하고 확대 반사된 좌안용 영상과 우안용 영상을 2차적으로 좌, 우 수평 방향으로만 선택해서 확대하면서 동시에 스크린 방향으로 반사하는 제2곡면 경을 구성하고 상기 제1곡면경과 제2곡면 경에서 확대한 좌안용 영상과 우안용 영상을 편광 하는 편광필터를 구성하여 스크린에 투사하는 곡면경 광학계 구조로 구성된 구조를 제시함에 있다.

둘째, 수평 방향은 곡면으로 수직 방향은 직선 면으로 형성하여 좌, 우 수평 방향으로만 선택해서 영상을 확대하는 곡면렌즈를 일반프로젝터의 투사렌즈 앞면에 좌, 우 방향으로 2개 구성하고 상기 좌, 우 곡면렌즈에 각각 좌, 우 편광판을 결합 구성하여 필요에 따라 반사경구조와 결합하여 프로젝터로부터 투사되는 좌안용 영상과 우안용 영상을 확대하면서 분리하는 곡면렌즈로 구성된 3D변환 투사광학계 구조를 제시함에 있다.

셋째 상기 곡면렌즈 광학계와 같이 수평 방향은 곡면으로, 수직 방향은 직선 면으로 형성하여 좌, 우 수평 방향으로만 선택해서 영상을 확대하는 편심곡면렌즈를 좌, 우 방향으로 2개 구성하고 좌, 우 편심 곡면렌즈의 곡률은 하나의 동일한 곡률로 구성하되, 상기 곡률의 중심을 2분할하여 두 개의 광축을 형성하고

상기 두 개의 광축 중심을 반대방향인 대칭구조로 구성하여 각기 편심을 갖는 이중 대칭구조의 편심곡면렌즈로 구성하고 각각 좌, 우 편광판을 결합 구성하고 필요에 따라 반사경구조를 결합하여 2개의 광축으로 영상을 분리하여 스크린에 투사하는 편심곡면렌즈로 구성된 3D변환 확대 투사 광학계의 구성을 제시함에 있다.

이와 같은 발명은 종래 일반 프로젝터의 투사렌즈 전면에 간단히 결합함으로써 일반프로젝터에 입력된 한 프레임에 좌, 우를 축소한 입체용 좌안용 영상과 우안용 영상을 좌, 우로 분리하면서 동시에 축소된 영상을 원래 크기로 확대하고 스크린에 각기 다른 편광각도로 투사하여 스크린에서 합성함으로써 시청자는 일반 프로젝터로 3D영상을 시청할 수 있는 것이다.

특히 이러한 영상은 전자적 장치가 아닌 광학장치로서 종래 3D 프로젝터 대비 밝기와 선명도가 2-4배로 밝고 선명하며 일반프로젝터를 1대로 사용하면서도 가격이 저렴한 3D용 편광안경으로 시청할 수 있으므로 별도의 전자적 장치. 별도의 복잡한 편광 휠 장치, 별도의 동기신호 장치 등이 필요 없이 극장. 교실, 강당 등에서 편광안경 방식으로 선명한 3D영상시청이 가능한 것이다.

또한 필요에 따라 기존에 설치된 프로젝터에 본 발명을 분리. 결합하는 구조로 구성하여 종래 일반프로젝터로 2D.3D 영상을 편광안경으로 시청할 수 있는 것이다.

도1은 3D방송 및 3D블루레이의 입체영상 송출 과정에서 변화되는 영상 의 설명도
도2는 본 발명의 사용 시 설명도
도3은 제1.제2곡면경의 구성 설명도
도4는 도3의 설명도를 단면 구조로 설명한 설명도
도5는 도3의 구조의 응용실시의 예 설명도
도6은 제1.제2곡면경의 구성 설명도
도7은 비구면 곡면경의 설명도
도7은 도2의 실시의 예 설명도
도8a은 곡면렌즈의 구성 설명도
도8b는 곡면렌즈의 곡률 설명도
도8c는 상기 곡면렌즈를 2분할하여 좌, 우를 대칭구조로 구성한 편심곡면렌즈의 살명
도8d는 편심곡면렌즈의 이중축을 갖는 설명도
도9는 좌, 우 편심곡면렌즈의 구성 설명도
도10은 좌,우 편심곡면렌즈의 실시의 예 설명도
도11은 곡면렌즈의 구성설명도
도12는 곡면렌즈의 실시의 예 설명도
도13은 구면경의 광학적작용 설명도
도14는 곡면경의 광학작용 설명도

일반적인 3D TV방송이나 3D블루레이에 의한 3D영상은 도1과 같이 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 하나의 프레임(103)구조에 좌, 우 방향(side by side)으로 배치한 구조로 설명한다.

화면 비는 영상종류에 따라 tv, DVD 영상의 화면 비는 4:3, 16:9.이고 영화는 2.35:1 등 여러 화면 비가 있으나 같은 논리이므로 설명의 편의상 16:9 화면 비를 기준으로 설명한다.

본 발명은 광학적으로 도1과 같이 하나의 프레임(103)에 2D형태로 입력되는 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 3D영상으로 변환시키기 위해 다음과 같은 기능을 조건으로 한다.

첫째, 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 광학적으로 분리한다.

이러한 이유는 도1의 하나의 프레임(103)에. 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)이 동시에 구성 되여 입력되므로 이를 분리해서 각기 좌안용 영상(101)은 좌측 눈으로, 우안용 영상(102)은 우측 눈으로 분리 시청할 수 있는 기초 조건을 확보하기 위해서이다.

둘째, 동시에 도1과 같이 2개의 화면이 하나의 프레임(103)과 같이 좌, 우 화면크기가 축소된 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 다시 각각 도1의 스크린 (106, 107a.107b)영상과 같이 원상 확대한다.

셋째, 상기와 같은 확대배율은 좌안용 영상(101 )과 우안용 영상(102 )의 상하 화면 배율은 0으로 하고 가로화면 비만 1.5- 2.5배로 한다.

이러한 이유는 도1의 스크린(104) 영상처럼 좌안용 영상(101 )과 우안용 영상(102 )이 좌우크기는 축소되고 상하화면만 길게 늘어난 기형형태로 되어 있기 때문이다.

1.5배 화면은 입력화면이 2.35:1화면 입력 시 유효하고. 2.5배 화면은 입력화면이 4:3화면일 경우 유효하다.

넷째, 상기와 같이 분리되고 확대된 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)은 도1의 스크린(106) 영상처럼 좌, 우 상이한 편광 각으로 분리된 후 하나의 16:9 화면 스크린에서 다시 합성한다.

이러한 이유는 편광 각으로 각기 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)이 하나의 스크린(106)에서 중첩되더라도 편광안경을 통해 좌안용 영상(101)은 좌측 눈으로, 우안용 영상(102)은 우측 눈으로 분리 시청할 수 있으므로 입체영상 시청이 가능하게 되는 것이다 .

다섯째, 상기와 같이 분리, 확대, 편광, 투사 합성작용이 하나의 광학계에서 동시에 작용하도록 구성한다. 이러한 이유는 분리와 확대 작용이 별도 작용 될 경우 밝기의 손실이 크고,

해상도가 저하되며 편광과 투사가 동시에 작용되지 않으면 편광도가 무너져 3D 화면구현이 불가하게 되고 도2 및 도4와 같이 본 발명을 별도의 케이스(1)에 구성 시 부피와 무게가 커져 일반프로젝터(200)에 결합 사용이 어렵기 때문이다.

상기조건에 의해 본 발명의 실시의 예를 도면에 의해 상세히 설명한다.

본 발명은 일반프로젝터(200)의 투사렌즈와 합성 되여 투사거리가 결정되는 구성이다.

이러한 일반프로젝터(200)의 투사렌즈는 여러 종류가 있으나 표준 투사렌즈의 초점거리는 30mm 내외이다 .

설명의 편의상 표준 투사렌즈의 초점거리는 30m/m 기준으로 설명한다.

다른 초점거리를 갖는 투사렌즈도 같은 논리로 적용한다.

실시의 예1

도3,도4는 본 발명이 제1,제2 곡면경(2.3)으로 구성된 실시도 로서

좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 하나의 프레임(103)에 수신 받아 투사하는 일반 프로젝터(200)로 부터 투사되는 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102).

상기 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 수평 방향으로 확대하면서 좌, 우 방향으로 분리하는 제1곡면경(2),

상기 제1곡면경(2)에서 분리하고 확대 반사된 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 2차적으로 확대하고 동시에 스크린 방향으로 반사하는 제2곡면경(3),

상기 제1곡면경(2)과 제2곡면 경(3)에서 확대한 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 편광 하는 좌, 우 편광판(4)을 포함하는 구조로 구성하고, 제1곡면경(2)과 제2곡면경(3)이 갖는 수평방향 확대 배율의 합이 수직 화면대비 1.5-2.5배로 구성한다.

좀 더 상세히 설명하면 도3및 도4와 같이 케이스(1)내부후면 중심을 기준하여 좌, 우 2개의 제1곡면경(2)을 수평 좌, 우 45도 반대 방향으로 대칭 구성하고 2개의 좌, 우 제2곡면경(3)은 상기 좌, 우 제1곡면경(2)의 각각 전면에 수평 좌, 우 45도 각도로 병행하여 대칭구조로 구성한다.

이와 같은 제1.제2곡면경(2.3)의 구성은 도6과 같이 수평방향은 곡률(R)이 있는 곡면(A)으로 구성하고 수직방향(B)은 평면으로 구성한다. 즉 일방만 곡면으로 구성한다 .

이와 같은 제1.제2곡면경(2,3)의 곡률(R)은 다음과 같이 구성한다.

일반 프로젝터의 표준 투사렌즈의 초점거리는 30m/m이다.

따라서 본 발명의 구조는 분리된 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)의 가로화면크기를 1.5- 2,5배 로 확대하고 상, 하 영상은 배율을 0으로 한다.

. 참고로 구면경의 확대 배율 공식은 도13과 같이 구면경의 곡률 R가 갖는 초점거리 F=R/2가 된다. 또한 S1는 구면경의 제1초점거리이고 S2은 구면경의 제2 초점거리이다. S와 S1의 관계는 1/f=1/s+1/s1의 관계에 있다.

확대 배율은 M=s/s1 가 되고 1/f=1/s+1/s1 이 된다. 배율 2배는 면적대비이므로 1.4142²가 된다.

따라서 본 발명이 결합된 프로젝터의 투사렌즈의 초점거리가 30m/m 일경우 수직화면의 초점거리는 그대로 변함없이 30m/m 이고, 수평 초점거리는 30m/m나누기1.442=약21.5m/m가 되어야 한다.

같은 논리로 1.5배=1.22², 2.5배=1.58²이므로 상기와 같이 적용하면 1.5-2.5배에 해당되는 1.2차 곡면경(2.3)의 초점거리F는 18.9m/m-24.5m/m 사이가 된다.

상기 초점거리(F)와 곡률 (R)이 갖는 관계는 F=R/2가 되므로 제1.제2곡면경(2.3)의 곡률(R)은 37.8-49mm로 구성되는 것이다.

이와 같은 곡률(R)은 제1곡면경(2)과 제2곡면경(3)에서 다시 각각 분할되므로 75.6-94mm가 되는 것이다.

즉 제1.제2 곡면경(2.3)의 곡률(R)의 합이 갖는 수평배율만 1.5-2.5배가 되는 것이다.

좌,우 제2곡면경(3) 전면에 각각 편광판(4)을 구비하고 그 전면에 각각 필요에 따라 편심프리즘(5)을 구비한다.

편심프리즘(5)은 도4, 도5와 같이 정각이 작은 프리즘으로 주로 투사각도의 방향을 보정하는 프리즘이다.

이러한 편심프리즘(5)은 색수차가 발생할 수 있으므로 굴절률이 다른 초자의 결합구성으로 색수차를 소거한 프리즘으로 구성한다.

,

이러한 본 발명은 일반프로젝터(200)에서 입력된 도1의 하나의 프레임(103)의 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)은 좌,우 제1 곡면경(2)에서 좌, 우로 분리한 다음 제2곡면경(2.3)에서 수평영상을 1.5-2.5배로 동시 확대하면서 스크린 방향으로 투사하게 하고 좌, 우 제2곡면경(3) 전면에 구비된 좌, 우 편광판(4a.4b)을 통해 편광 한 후 스크린에 투사하게 된다.

즉 하나의 광학계구조에서 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 동시에 분리하고 좌, 우로 확대하고, 편광 하여 분리하고, 스크린에 투사하여 중첩하는 것이다.

이때 스크린에 투사된 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)의 좌, 우 간격을 맞추기 위해 각기 편향프리즘(5)을 추가로 구비하여 조정할 수 있다.

실시의 예2

도5와 같이 제1곡면경(2)과 제2곡면경(3) 중 어느 하나의 곡면 경을 평면으로 구성하고 나머지 곡면 경의 확대 배율은 수평배율만 1.5-2.5배로 구성한 3D변환 투사광학계이다. 구성의 논리와 작용은 도3및 도4와 같다. 예를 들면 이때의 ,제1곡면경(2.3)중 하나의 곡률(R)은 상기 실시의 예1의 제1.제2곡면경(2.3) 대비 2배인 37.8-49mm로 구성한다.

이 경우 일반프로젝터(200)의 투사렌즈 초점거리 대비 수직화면배율은 0가되고 수평화면비는 1.5-2.5배가 된다.

따라서 이러한 본 발명은 하나의 광학계구조에서 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 동시에 분리하고 좌, 우로 확대하고, 편광 하여 분리하고, 스크린에 투사하여 중첩하는 작용은 실시의 예 1과 같다.

실시의 예3

상기 실시의 예1 및 2와 같은 제1.제2곡면경(2.3)의 구성은 렌즈의 구성과 달리 색수차가 없고 밝기의 감소를 최소화하고 시스템의 부피를 최소화할 수 있는 장점이 있다.

다만 수평배율에 있어서 투사된 영상이 좌, 우방 향의 사다리꼴과 같은 형상으로 수차가 발생할 수 있다. 이와 같은 수차를 보정 하기 위해 도7과 같이 즉, 하나의 곡면(A)에 각기 다른 여러 개의 곡률을 중첩하여 비 구면을 형성하는 것이다.

즉, 주 곡률(R)이 150R(mm)이면 주변으로 갈수록 R1=160R, R2=170R, 식으로 비구면 을 형성하여 수차를 보정할 수 있다. 이러한 실시의 예는 곡면 경에서 확대 수차를 소거시키는 효과가 있다.

실시의 예4

상기의 실시의 예1.2.3.과 같은 구조 중 어느 하나의 구조를 도4와 같이 별도의 케이스(1) 에 구성하여 도2와 같이 기존의 일반 프로젝터(200)와 결합, 분리할 수 있는 것이 특징인 3D 변환 투사 광학계로 구성할 수 있다. 또한 상기 구조를 종래 일반프로젝터(2) 자체에 구조 변형 없이 그대로 결합 구성 할수 있는 장점이 있다. 상기 구성 중 어느 하나의 구조가 일반 프로젝터(200)의 투사렌즈부분에 결합한 프로젝터로 구성할 수 있다.

실시의 예5

이러한 본 발명은 도9와 같이 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 하나의 프레임(103)에 수신받아 투사하는 프로젝터의 투사렌즈 전면에 수평 방향은 곡면으로 수직 방향은 직선 면으로 형성한 곡면렌즈를 하기와 같이 구성할 수 있다.

도8a와 같이 도8b, 도8c와 같이 수평 방향은 곡면으로 수직 방향은 직선 면으로 형성한 곡면렌즈를 구성하되, 상기 곡면렌즈(6)의 중심(c)은 도8a와 같이 c-c1으로 수직방향으로 2분할하여 좌편심곡면렌즈(7a)와 우편심곡면렌즈(7b) 2개로 구성하고 도8b의 좌 편심곡면렌즈(7a)와 우 편심곡면렌즈(7b)의 좌, 우면을 도8c와 같이 바꾸워 각각 좌 편심곡면렌즈(7a)와 우 편심곡면렌즈(7b)의 외부면(B)은 가운데로 중심부분(C)은 외부로 대칭구조로 구성한다.

이러한 좌, 우 편심곡면렌즈(7a.7b)의 곡률(R)은 하나의 동일한 곡률(R)로 구성 되므로 도8d와 같이 분할되기 전에 하나의 광축에 의해 생기는 하나의 영상이 두 개의 광축에 의해 분리되므로 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)이 자동 분리 되는 것이다.

상기 좌, 우 편심곡면렌즈(7a.7b) 전면에 도9와 같이 각각 좌, 우 편광판(4)을 결합 구성하여 프로젝터로부터 투사되는 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 확대 하면서 분리 구성한다.

이때의 좌, 우 편심곡면렌즈(7a.7b)의 확대 배율은 상, 하 화면 확대 배율 대비 좌, 우 배율이 1.5-2.5배로 한다. 렌즈의 배율 구하는 공식은 다음과 같다.

도14와 같이 렌즈의 초점 구하는 공식은 F=(1-ND)(1/r1+1/r1)이 된다.

ND는 렌즈 초자의 굴절률이고 편의상 표준 굴절률은1.50을 기준으로 한다.

r=렌즈 앞면의 곡률, r1은 렌즈 뒷면의 곡률이다.

상기와 같은 렌즈 공식에 의해 도9a와 같이 일반프로젝터(200)가 갖는 투사렌즈의 초점거리를 30mm로 기준할시 수평면(b)이 갖는 초점거리(F)는 상기 렌즈 공식에 의해 47m/m-103m/m로 구성한다.

이 경우 좌, 우 편심곡면렌즈(7a.7b)의 수평 확대 배율은1,5-2,5배가 되고 수직배율은 O가 되는 횡배율 렌즈로 구성되는 것이다.

이와 같은 광학계의 구성은 하나의 곡률(R)을 갖는 렌즈를 두 개의 광축으로 2분할하므로 하나의 렌즈제작에서 2개의 편심을 갖는 동일한 성능의 렌즈를 획득 할 수 있으므로 좌, 우 렌즈의 오차를 없앨 수 있다

실시 의예 6

이와 같은 상기 실시의 예7은 도10과 같이 좌, 우 편심곡면렌즈(7a.7b) 전면에 각각 좌, 우 반사경(9)을 포함하는 구조로 구성한다.

실시의 예7

상기 실시의 예 5.6 중 어느 하나의 항의 구조를 별도의 케이스(1)에 구성하여 프로젝터(200)와 결합. 분리할 수 있게끔 구성하거나 상기 구성중 어느 하나의 구조를 일반 프로젝터에 자체에 결합 구성한다.

상기 실시의 예와 같이 분리된 영상은 반사경(9)과 편광판(4)에 의해 스크린에서 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)의 간격을 조정하고 편광판(4)에 의해 각기 편광된 영상을 하나의 스크린에 투사하게 되는 것이다.

실시의 예8

도11과 같이 수평 방향은 곡면으로 수직 방향은 직선 면으로 형성한 곡면렌즈.

상기 곡면렌즈(6)를 좌, 우 방향으로 2개 구성하고 상기 좌, 우 곡면렌즈(6)에 각각 좌, 우에 편광판(4)을 결합 구성하여 프로젝터로부터 투사되는 좌안용 영상과 우안용 영상을 확대하면서 분리하는 구조로 구성할 수 있다.

즉 본 발명의 구성을 곡면렌즈(6)와 편광판(4)으로 구성하되 곡면렌즈(6)는 수평면은 곡률(R)이 있는 곡면으로 하고 수직면은 일자로 구성하거나 수평면과 수직면을 모두 곡률로 구성하되 대비 낮은 수평면(b)과수직면(a)이 갖는 초점거리 비율은 1.5-2.5:1로 구성한다.

즉 수직면과 수평면에 렌즈 수차를 감소하기 위한 곡률(R)로 구성할 시 에는 수직면대비 수평면 확대배율은 1.5-2.5배로 되어야 한다.

이러한 좌, 우 곡면렌즈(6a.6b) 전면에 도12와 같이 각각 좌, 우에 편심프리즘(5)과 좌, 우에 반사경(9)을 포함하여 구성한다.

이러한 본 구성도 실시의 예1처럼 하나의 광학계구조에서 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 동시에 분리하고 수평으로 확대하고, 편광 하여 분리하고, 스크린에 투사하여 중첩하게 된다.

실시의 예9

이러한 본 발명은 상기 실시의 예중 어느 하나의 항의 구조를 별도의 케이스(1)에 구성하여 프로젝터와 결합. 분리할 수 있게 구성하거나 프로젝터 자체에 결합 구성할 수 있다.

따라서 상기 실시의 예들은 전자적 장치가 아닌 광학계구조로 구성되므로 별도의 3D프로젝터를 구성하지 않더라도 별도의 케이스(1)에 구성하여 일반프로젝터(200) 외부와 결합 분리할 수 있는 장점이 있고, 하나의 광학계구조에서 좌안용 영상(101)과 우안용 영상(102)을 동시에 분리하고 상, 하(수직) 화면 크기는 0 배율로 하고 좌, 우(수평) 화면크기만 선택하여 확대하고, 편광 하여 분리하고, 스크린에 투사하여 중첩하는 구성과 작용을 하는 것이다.

1: 케이스, 2: 제1 곡면경, 3: 제2 곡면경, 4: 편광판, 5: 편심프리즘
6: 곡면렌즈, 6a: 좌측곡면렌즈, 6b: 우측곡면렌즈, 7: 편심곡면렌즈
7a: 좌측편심곡면렌즈, 7b: 우측편심곡면렌즈, 8: 반사경
R, R1, R2, R3, R4: 곡면, B: 직선면

Claims

좌안용 영상과 우안용 영상을 하나의 프레임에 수신받아 투사하는 일반 프로젝터,
상기 프로젝터로부터 투사되는 좌안용 영상과 우안용 영상.
상기 좌안용 영상과 우안용 영상을 상.하(수직) 영상배율은 0로 하고. 좌, 우(수평)방향의 화면크기만 확대하면서 동시에 좌, 우 방향으로 분리하는 제1곡면경.
상기 제1곡면경에서 분리하고 확대 반사된 좌안용 영상과 우안용 영상을 2차적으로 좌,우(수평) 방향의 화면크기로만 확대하고 동시에 스크린 방향으로 반사하는 제2곡면 경.
상기 제1곡면경과 제2곡면경에서 확대한 좌안용 영상과 우안용 영상을 편광 하는 좌, 우 편광판을 포함하는 입체 변환 확대 투사 광학계.
청구항1에 있어서 제1곡면경과 제2곡면경의 수평방향의 확대 배율의 합이 수직 화면대비 1.5-2.5배로 구성한 입체 변환 확대 투사 광학계.
청구항1에 있어서 제1곡면경과 제2곡면경의 곡률 형태를 비구면 으로 구성한 입체변환 투사 광학계
청구항1에 있어서 제1곡면경과 제2곡면경 중 어느 하나의 곡면경을 평면으로 구성하고 나머지 곡면경의 확대 배율을 좌, 우 화면 크기 대비 상, 하 화면 크기 비율을 1.5-2.5배로 구성한 입체 변환 투사 광학계
청구항1내지 청구항4 중 어느 하나의 항에 있어서 청구항1내지 청구항4 중 어느 하나의 구조를 별도의 케이스에 구성하여 기존의 일반 프로젝터와 결합, 분리할 수 있는 것이 특징인 입체 변환 투사 광학계
청구항1내지 청구항4 중 어느 하나의 항에 있어서 청구항1내지 청구항4 중 어느 하나의 구조가 일반 프로젝터의 투사렌즈부분에 결합한 것이 특징인 입체 변환 투사 광학계
좌안용 영상과 우안용 영상을 하나의 프레임에 수신받아 투사하는 프로젝터:
상기 프로젝터로부터 투사되는 좌안용 영상과 우안용 영상,
상기 좌안용 영상과 우안용 영상의 상, 하(수직)화면배율은 0로 하고,
좌,우(수평)방향의 화면크기만 확대하면서 분리하기 위하여
수평 방향은 곡면으로 형성하고 수직 방향은 직선 면으로 형성한 곡면렌즈(6).
상기 곡면렌즈(6)를 좌, 우 방향으로 2개 구성하고 상기 좌, 우 곡면렌즈에 각각 좌, 우 편광판을 포함하는 입체 변환 투사 광학계
청구항7에 있어서 좌, 우 곡면렌즈(6) 전면에 각각 에 프리즘을 포함하는 입체 변환 투사 광학계
청구항7에 있어서 좌, 우 곡면 렌즈(6)에 좌, 우 반사경을 포함하는 입체 투사 광학계
청구항7에 있어서 좌, 우 곡면 렌즈(6)의 의 수평 확대 비율이 상, 하 화면 확대 배율 대비 1.5-2.5배로 한 것이 특징인 입체 변환 투사 광학계
구항7내지 청구항10항중 어느 하나의 항에 있어서
청구항7내지 청구항10항중 어느 하나의 항의 구조를 별도의 케이스에 구성하여 프로젝터와 결합. 분리할 수 있는 것이 특징인 입체 변환 투사 광학계
청구항7내지 청구항10항중 어느 하나의 항에 있어서
청구항7내지 청구항10항중 어느 하나의 구조가 프로젝터에 결합 구성된 입체 변환 투사 광학계
좌안용 영상과 우안용 영상을 하나의 프레임에 수신받아 투사하는 프로젝터.
좌안용 영상과 우안용 영상의 상, 하(수직) 화면배율은 0배율로 하고, 좌,우(수평)방향의 화면크기만 확대하면서 분리하기 위해 수평 방향은 곡면으로, 수직 방향은 직선 면으로 형성한 곡면렌즈.
상기 곡면렌즈의 중심을 2분 할 하여 좌편심곡면렌즈(7a)와 우편심곡면렌즈(7b)로 구성하되 상기 분할된 좌편심곡면렌즈(7a)와 우편심곡면렌즈(7b)의 좌, 우를 바꾸어 대칭구조로 구성하여 2개의 광축을 갖는 대칭구조의 좌편심곡면렌즈((7a)와 우편심곡면렌즈(7b)를 하나의 편심곡면렌즈(7)로 구성하고 상기 좌, 우 편심곡면렌즈(7a,7b)에 각각 좌, 우 편광판을 포함하는 입체 변환 투사 광학계
청구항13에 있어서 좌, 우 편심곡면렌즈(7a,7b)에 각각 프리즘을 포함하는 입체 변환 투사 광학계
청구항13에 있어서 좌, 우 편심곡면 렌즈(7a,7b)에 좌, 우 반사경을 포함하는 입체 변환 투사 광학계
청구항13에 있어서 좌, 우 편심곡면 렌즈(7a,7b) 의 각각의 확대 배율이 상, 하 화면 확대 배율 대비 수평 배율이 1.5-2.5배로 한 것이 특징인 입체 변환 투사 광학계
청구항13내지 청구항16항중 어느 하나의 항에 있어서
청구항13내지 청구항16항중 어느 하나의 항의 구조를 별도의 케이스에 구성하여 프로젝터와 결합. 분리할 수 있는 것이 특징인 입체 변환 투사 광학계
청구항13내지 청구항16항중 어느 하나의 항에 있어서
청구항13내지 청구항16항중 어느 하나의 구조가 프로젝터에 결합 구성된 입체 변환 투사 광학계