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KR101625692B1 - 입체 영사용 와이어 격자 편광자를 구비한 제트스크린 변조기 - Google Patents

입체 영사용 와이어 격자 편광자를 구비한 제트스크린 변조기 Download PDF

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KR101625692B1
KR101625692B1 KR1020107001379A KR20107001379A KR101625692B1 KR 101625692 B1 KR101625692 B1 KR 101625692B1 KR 1020107001379 A KR1020107001379 A KR 1020107001379A KR 20107001379 A KR20107001379 A KR 20107001379A KR 101625692 B1 KR101625692 B1 KR 101625692B1
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KR
South Korea
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polarizer
wire grid
cell
projection lens
grid polarizer
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레니 립톤
매트 코원
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리얼디 인크.
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Abstract

영사 렌즈를 갖는 영사기에 사용하도록 구성되는 영사 구성이 제공된다. 장치는 pi-셀에 근접하게 장착되는 와이어 격자 편광자와 조합하여 적어도 하나의 pi-셀 또는 pi-셀 전자광학적 변조기를 포함한다. 구성은 pi-셀과 와이어 격자 편광자 사이의 클린업 편광자와, 선택적으로 와이어 격자 편광자와 영사 렌즈 사이에 보호 윈도우를 포함할 수 있다. 장치는 영사 렌즈의 축선과 실질적으로 상이한 각도로 배향될 수 있다. 결과적인 장치는 기류를 위한 간극을 포함하고 이전에 이용 가능한 구성에 비해 특히 성능 면에서 개선된 성능을 제공할 수 있다.

Description

입체 영사용 와이어 격자 편광자를 구비한 제트스크린 변조기{ZSCREEN® MODULATOR WITH WIRE GRIP POLARIZER FOR STEREOSCOPIC PROJECTION}
본 발명은 전반적으로 입체 영화 영사 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 와이어 격자 편광자(WGD; wire grid polarizer)를 이용하여 성능 특성이 개선된 편광 스위치 또는 변조기에 관한 것이다.
입체 영화는 흔히 영상 선택을 위해 편광법을 이용하여 영사된다. 중요한 편광 투과 편차는, 허여되고 공동 계류중인 특허, 즉 미국 특허 제4,792,850호와 미국 특허 출원 제11/430,598호에 이미 기술된 REAL D/StereoGraphics ZScreen®을 이용한다. 제트스크린(ZScreen) 변조기는 영사기 상에 장착되고 생성 유닛이 영사기의 본체에 직접 장착되어 영사 렌즈의 정면에 매달린다.
제트스크린에 있어서의 중요한 관심사는 60 또는 70년동안 제품으로서 유용하였던 박판 편광자이다. 이 박판 편광자는 또한 가시광의 적어도 절반을 흡수함으로써 편광된 광을 생성시키기 때문에 흡수 편광자라고도 한다. 흡수된 광 에너지는 편광자를 가열시키는 데에 사용되어, 제트스크린 실시예의 경우에 이로 인해 냉각 팬을 필요로 한다. 냉각 팬을 이용하더라도 편광자는 채용된 염료의 바래기 쉬운 물성으로 인해 조만간 바래져 그 바람직한 특성을 잃게 된다. 냉각 팬이 없다면, 편강기는 현대 극장의 영사기에 사용되는 경우에 빨리 열화하게 된다.
영사기로부터 복사속(radiant flux)을 방산시킬 필요성에 의해 의도되는 변조기의 크기는 변조기의 부피와 중량 때문에 장치를 렌즈 자체에 장착하는 것을 방해하여 영사기 본체에 장착되어야 한다. 렌즈로부터 일정 거리를 두고 변조기를 장착시키면 영사된 빔, 이에 따라 복사속 밀도의 영역이 일정 거리에서 커지기 때문에 보다 많은 열 방산을 가능하게 한다. 영사기의 제작자가 여럿 존재하고 각각은 상이한 폼 팩터(form factor)를 사용하는데, 이는 각각의 영사기에 대해 상이한 장착 설계가 안출되어야 한다는 것을 의미한다. 그러나, 거의 모든 렌즈는 광이 충분한 제트스크린이 렌즈에 바로 장착될 수 있도록 동일한 외측 치수를 갖는다.
큰 명암비(동적 범위라고도 알려짐)를 달성하기 위하여, 염료 박판 편광자의 투과율이 감소되어야 하며, 그러한 박막 편광자는 상대적으로 낮은 투과율을 갖는다. 스크린 상에 광이 비치는 것은 영화 영사를 위한 중요한 성능 파라미터이다. 필요한 명암비를 갖는 박막 편광자는 대략 40%의 투과율을 갖는다. 이론적으로, 이 유형의 편광자는 50%의 투과율을 달성할 수 있지만, 사실상 언급한 바와 같이 염료 박막 편광자는 원하는 명암비 성능을 가지면서 이 수준의 투과율을 달성하지 못한다. 또한, 박막 편광자는 영상 ANSI(American National Standards Institute) 명암비를 감소시키는 어느 정도의 혼탁도와, 체커판 패턴을 이용한 표준 측정을 갖는다. ANSI 명암기는 편광자 명암비와 혼동되지 않지만, 대신에 영상 내에서 어둠으로부터 밝음까지의 값의 범위를 결정하는 객관적인 방법을 가리킨다.
따라서, 제트스크린 셋업의 전자 광학은 현재 열이 방산될 수 있는 큰 표면적을 필요로 한다. 이에 따라, 제트스크린 장치는 여기에서 주어진 이유로, 부피가 커지고 무거워지며, 보다 큰 장착용 하드웨어를 필요로 하고, 팬을 필요로 하며, 광속(luminous flux)을 보다 큰 표면적에 걸쳐 확산시켜 냉각 동작을 촉진시키도록 영사 렌즈로부터 더 멀리 유지될 필요가 있다.
전술한 내용을 기초로 하여, 영사 환경에서 장치의 성공적인 냉각을 제공하면서, 크기가 감소되고 공간을 고려한 제트스크린 구성을 제공하는 것이 유리하다. 또한, 이전에 공지된 영사 시스템에 존재하는 전술한 단점을 극복하는 것이 유리하다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 영사 렌즈를 갖는 영사기에 사용하도록 구성되는 편광 변조기 장치가 제공된다. 장치는 pi-셀에 근접하게 장착되는 와이어 격자 편광자와 조합하여 적어도 하나의 pi-셀 또는 pi-셀 전자광학적 변조기를 포함한다. 구성은 pi-셀과 와이어 격자 편광자 사이의 클린업 편광자와, 선택적으로 와이어 격자 편광자와 영사 렌즈 사이에 보호 윈도우를 포함할 수 있다. 장치는 영사 렌즈의 축선과 실질적으로 상이한 각도로 배향될 수 있다. 결과적인 장치는 기류를 위한 간극을 포함하고 이전에 이용 가능한 구성에 비해 특히 가열 면에서 개선된 성능을 제공할 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 입체 영상의 영사 방법이 제공된다. 이 방법은 영사 렌즈를 통해 광 에너지를 영사하는 것과, 와이어 격자 편광자에서 광 에너지를 수신하여 편광된 광 에너지를 투과하는 것과, 편광된 광 에너지를 복수 개의 pi-셀에서 수신하여 최종 광 에너지를 투과하는 것을 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적과 이점은 이하의 본 발명의 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 당업자에게 명백해질 것이다.
본 발명에 따르면, 영사 환경에서 장치의 성공적인 냉각을 제공하면서, 크기가 감소되고 공간을 고려한 제트스크린 구성을 제공할 수 있다.
도 1은 제트스크린 변조기의 현재의 장착 설계를 도시한다.
도 2는 제트스크린 변조기의 구성을 도시한다.
도 3은 영사기 본체가 아니라 렌즈 자체에 직접 부착되는 WGPZS(wire grid polarizer ZScreen)의 도면이다.
도 4는 와이어 격자 편광자를 채용한 제트스크린의 구성 요소를 도시한다.
도 5는 광선의 경로가 영사 렌즈로부터 나와서 거꾸로 렌즈를 향해 WGPZS에서 반사되는 것을 보여주는데, 렌즈 축선은 변조기의 표면에 직교한다.
도 6은 광선의 경로가 영사 렌즈로부터 나와서 거꾸로 렌즈를 향해 반사되는 것을 보여주는데, 렌즈 축선은 변조기의 표면에 직교하지 않는다.
본 발명은 와이어 격자 편광자(WGP)의 사용을 통해 제트스크린 변조기의 투과율을 증가시키고 편광 변조기의 효율을 보다 높여 투과율과 ANSI 명암비 양자를 보다 크게 함으로써 영사된 입체 영상의 광학 품질을 증가시키는 것을 추구한다. 또한, 본 발명의 구성은 영사 제트스크린의 크기와 중량을 감소시킴으로써, 패키지를 보다 쉽게 하여 영사 렌즈 상에 직접 설치 및 장착시킨다. 와이어 격자 편광자를 사용함으로써, 구성은 냉각 팬을 제거하여 종래의 제품의 복잡성을 감소시킴으로써, 제품을 보다 강건하게 하고, 작게 하며, 냉각 팬 고장이 없게 한다. 더욱이, 염료 편광자 및 유사한 편광자는 시간이 지남에 따라 바래서 덜 효율적으로 되지만, WGP의 사용은 시간이 지나도 편광 효율을 유지한다.
따라서, 본 발명의 구성은 장치의 크기를 감소시키고 냉각 팬을 제거하도록 WGP를 채용한다. 이 크기 감소 및 대응하는 중량 감소는 유닛이 영사기가 아니라 렌즈에 부착되게 하여, 설치시 및 작동 중에 취급을 용이하게 한다.
도 1은 이전에 이용 가능한 제트스크린 변조기 실시를 도시하는데, 영사기(101), 영사 렌즈(102), 제트스크린 변조기 조립체(103) 및 장착용 하드웨어(104)를 도시하고 있다. 박판 편광자의 연소를 방지하기 위해 냉각 팬(105)이 필요하고, 이 냉각 팬(105)은 공기를 소정 방향(106)으로 추진시킨다.
도 2는 축선이 화살표 라인(202)에 의해 주어지는 편광자(201)로 이루어지는 이전에 이용 가능한 통상적인 제트스크린 변조기의 구성 요소를 도시하고 있다. pi-셀 전자 광학 변조기(203)는 마찰 축선(204)을 갖고, 마찰 축선(206)을 갖는 제2 pi-셀이 참조 번호 205로 도시되어 있다.
제트스크린의 작동은 당업자가 일반적으로 알고 있으므로, 길게 논하지 않는다. 편광되지 않은 광(207)이 영사기(도시 생략)로부터 편광자(201)를 통과한다. pi-셀(203, 205)의 조합된 작용이 필요한 순환성 편광 광을 생성한다. 하나의 셀이 고전압으로 작동되고 다른 셀이 저전압으로 작동된다. 2개의 부품의 결과적인 상 변환은 1/4 파장 지연과 동일한 벡터합을 생성한다. 박판 편광자(201)에 의해 편광된 광은 사실상 리타더(retarder)를 통과하는데, 리타더는 그 축선이 영화(또는 비디오) 프레임률과 일치하게 90도를 통해 토글된다. 이는 성공적인 좌우측 사시도에 상이한 편광 특성이 결합되도록 비디오 필드 레이트에 일치되는 좌측, 그 다음 우측의 순환성 편광 광을 생성한다. 영상이 편광 보호 스크린(도시 생략)에 영사되어 편광 분석기(도시 생략)를 착용한 관객들이 보고, 결과적으로 관객들이 입체 영상을 보게 된다.
이 구조에서의 중요한 관심사는 가시광의 적어도 절반을 흡수하는 박판 편광자(201)이다. 흡수된 광 에너지는 편광자를 가열하고, 이에 따라 냉각 팬(105)의 작용을 필요로 한다. 팬이 없으면, 염료 및 물감의 바래기 쉬운 물성으로 인해 조만간 바래져 그 바람직한 특성을 잃게 된다.
모든 구성요소(201, 203, 205)는 함께 샌드위치되고 인덱스 정합 접착제에 의해 적층되어 투과율과 명암비를 향상시킬 수 있다. 또한, 공기 대 재료 표면은 통상적으로 투과율을 향상시키기 위해 AR(anti-reflection)(도시 생략)이 코팅된다. 이 전체적 구성은 렌즈(102)의 정면에 하드웨어(104)가 매달려 장착되는 시스템(103)으로서 도 1에 도시되어 있다.
영사기의 상부에 장착된 상태로 도시된 기계적 조립체 또는 하드웨어(104)는 단지 전형적인 것으로서, 여기서는 교시의 목적으로 한가지 특정한 형태로 제공된다. 제트스크린 조립체를 영사기에 장착하는 다른 방식이 존재한다. 예컨대, 제트스크린은 영사 렌즈의 정면의 스탠드 상에 장착될 수 있다.
팬(105)에 의해 생성된 기류가 일어날 수 있도록 렌즈의 정면과 제트스크린 사이에는 약간 간극이 형성되어야 한다. 제트스크린이 공기 간극 없이 렌즈에 근접하게 장착되면, 박판 편광자(201)는 열화하게 된다. 따라서, 기류를 생성하는 단계를 취할 필요가 있고, 이 기류로 인해 장치가 냉각된다.
도 3은 영사 렌즈(302)를 구비한 영사기(301)를 도시하고 있다. WGPZS(Wire Grid Polarizer for the ZScreen)를 위한 장착용 칼라(303)가 도시되어 있고, 장치(305)로서 WGPZS 조립체가 도시되어 있다. 대류 냉각을 허용하는 공기 간극(304)이 영사 렌즈의 정면과 WGPZS 조립체(305) 사이에 도시되어 있다. 점선 화살표(306)는 WGPZS의 냉각을 위해 필요한 대류 흐름을 나타낸다. 이 장착 형태는 일례로서 도시된 것이고, 당업자라면 다른 장착 구조가 쉽게 제조 및 채용될 수 있다는 것을 쉽게 이해할 것이다.
도 4는 WGPZS 조립체의 구성요소를 도시하는 분해도이다. 와이어 격자 편광자(401)는 와이어 격자 편광자의 알루미늄 격자 와이어 구조를 지시하는 평행한 라인(402)을 갖는다. WGP는 그 격자 표면이 영사 렌즈에 가장 가깝게 있도록 배치되고, 그 민감한 물성 때문에 커버 유리(도시 생략) 등의 투명한 층에 의해 보호되어야 한다. 축선(408)을 갖는 클린업 편광자(407)가 도시되어 있으며 그 목적을 설명할 것이다. pi-셀(403)은 이중 화살표에 의해 도시되는 마찰 축선(404)을 갖는다. 제2 pi-셀(405)은 pi-셀(403)의 마찰 축선에 직교하는 마찰 축선(406)을 갖는다. 상호 직교하는 이들 마찰 축선은 수평에 대해 45도이고, WGP(401)의 편광 축선과 클린업 편광자(407)의 축선(408)에 의해 양분된다.
WGP의 물리적 현상 때문에, 편광 축선은 격자 라인(402)의 방향에 대해 직교한다. 따라서, 클린업 편광자의 축선은 와이어 길이의 방향에 대해 직각으로 도시되어 있다.
과거에, WGP는 적외선 범위에서 효율적으로 작용하였지만, 나노기술과 증착 기술의 진보에 의해 이제는 가시 범위에서 작용한다. 참고로, 와이어 격자 편광자의 사용에 관해서는, 발명의 명칭이 "가시 범위용 광대역 와이어 격자 편광자"인 Perkins 등의 미국 특허 제6,122,103호에 개시되어 있고, 다른 관심 대상의 간행물은 Yu와 Kwok에 의한 The Journal of applied Physics(93권 제8호)(명칭: 비스듬한 입사 각도에서 광학적 와이어 격자 편광자)이며, 이들 양자는 참조로 본 명세서에 합체된다.
일반적으로, 와이어 격자 편광자는 유전체 기판에 의해 지지되는 다수의 평행한 도전성 전극을 포함한다. 전극의 피치, 즉 전극들 사이의 간격은 p로 지시된다. WGP에 입사하는 광 에너지를 생성하는 광원은 전극에 직교하는 입사면을 만든다. 와이어 격자 편광자(100)는 이 빔을 경면 반사 성분과 비회절 투과 성분으로 분할한다. S 편광을 갖는 광은 입사면에 직교하고 이에 따라 전극에 평행한 편광 벡터를 갖는다. P 편광을 갖는 광은 입사면에 평행하고 이에 따라 도전성 요소들에 직교하는 편광 벡터를 갖는다.
박판 편광자와 달리 와이어 격자 편광자는 흡수를 통하지 않고 거울과 조우하는 S 편광을 갖는 복굴절 구조를 이용하여 편광 광을 생성하며, S 편광은 P 편광이 유전체 필름과 조우하여 투과되는 동안에 반사된다. 복굴절 물성은 광대한 입사 각도에 걸쳐 모든 광선을 취하여 양호한 편광 상태를 인도한다. WGP는 P 편광을 투과하고 S 편광을 투과하는 데에 있어서 매우 효율적이다. 사실상, 박판 편광자에서 55% 내지 60%에 비해, 입사 에너지 중에 5% 내지 10%가 WGP에서 흡수될 수 있다. WGP는 바래기 쉬운 염료를 사용하지 않기 때문에 시간의 주기에 걸쳐 그 특성이 변하지 않는다.
흡수 편광자를 제조하기 위하여, 신장에 의해 폴리비닐 알콜 등의 플라스틱 재료에 응력이 유도되고, 요오드 등의 염료가 도입된다. 요오드 분자의 장쇄는 와이어 격자 편광자의 기능과 유사한 기능을 행하지만, 요오드의 경우에 반사가 아니라 광양자의 흡수가 발생하여, 박판 편광자가 가열된다. 이러한 특성의 차이는 편광자의 가열에 관한 한 본 발명의 구성의 성공에 중요하다. 박판 편광자의 경우에, 플럭스의 통과는, 특히 영사 렌즈에 가깝게 전개될 때에 장치의 수명을 감소시킨다.
디지털 영화관에 사용되는 영사기와 영사 렌즈는, 예컨대 상당량의 광을 생성하고 열이 대부분 작은 영역에 집중된다. 열은 냉각되지 않은 흡수 박판 편광자를 급속하게 파괴할 것이다. 와이어 격자 편광자는 알루미늄과 유리로 제조되어 시간이나 온도에 의해 바래거나 열화되지 않는다. 도 4에 도시된 부품들을 이용하는 설계의 한가지 버전에 있어서, WGP, 클린업 편광자 및 2개의 pi-셀은 함께 적층될 수 있다. 다른 실시예에서, WGP는 반드시 적층될 필요는 없고 소정 각도로 기울어져 도 6을 참조하여 후술하는 바와 같이 영사 렌즈로부터 멀리 광을 반사시킬 수 있다.
박판 편광자를 이용하여 제트스크린을 제조하는 경우에, 비교적 큰 장치를 사용하여 큰 영역에 걸쳐서 열을 방산하도록 일조한다. 와이어 격자 편광자의 경우에, WGP가 플럭스의 통과 때문에 열화되지 않기 때문에 큰 편광자가 필요하지 않다. 그 결과로, 와이어 격자 편광자 제트스크린은 영사 렌즈에 가깝게 유지될 수 있어 박판 편광자 제트스크린보다 훨씬 작은 장치가 될 수 있다.
WGPZS는 대류 흐름(306)이 발생하여 열 생성을 최소화하거나 방지할 수 있도록 개방된 공기 간극(305)을 필요로 한다. 영사 렌즈(302)에 장착되거나 부착되는 칼라(303)는 임의의 적당한 칼라 설계를 이용하여 쉽게 제조될 수 있다. 칼라(303)는 압입 또는 (호스 클램프와 유사한) 다른 수단에 의해 죌 수 있는 클램프를 이용하는 링 구성일 수 있다. 이 클램프 또는 어댑터에 WGPZS 조립체가 부착된다. 공기 간극(305)은 냉각 기능을 행하도록 제공된다. 그러나, 이것은 많은 장착 구조들 중의 하나이고, 다른 장착 구조가 당업자에 의해 쉽게 제조되어 이용될 수 있다.
와이어 격자 편광자 제트스크린이 영사 렌즈에 물리적으로 훨씬 더 가깝기 때문에, 훨씬 더 작을 수 있고, 이는 크기와 중량 양자의 감소를 의미한다. 더욱이, 냉각 팬의 부재로 인해 추가의 중량 및 크기 감소가 실현된다. 이는 다시 물리적인 설치 및 취급이 설치자에게 훨씬 간단하고, 장치가 영사 렌즈로부터 분리되어야 하는 경우에 영사 기사에게 훨씬 간단하다는 것을 의미한다.
사실상, WGPZS를 이용하는 경우에 편광 변조기를 영사기에 장착할 필요가 없기 때문에 매우 간소하게 된다. 도 1에 도시된 이전의 구성의 경우에, 영사기 본체에 대해 상당한 품질의 마운트가 제공되는 것을 보장하도록 일정 길이를 사용할 필요가 있다. 극장 품질의 디지털 영사기의 3곳의 메이저 제작자는 현재 이들 유형의 장치를 생산하며, 이들 장치는 각각 필드 순차 입차 영상에 특히 양호하게 적합한 텍사스 인스트루먼트 DMD(digtal micor-mirror device)를 이용한다. 각 제작자는 상이한 영사기 폼 팩터를 채용하여 완벽하게 상이한 3개의 장착 수단의 구성을 필요로 하고, 이는 제조 복잡성과 불필요한 비용의 원인이 된다.
그러나, 현재 제조되는 영사기는 모두 코니카-미놀타에 의해 제조되고 외경을 비롯하여 동일한 외측 치수를 갖는 동일한 세트의 영사 렌즈를 이용한다. 그 결과, WGPZS를 채용하는 모든 영사기와 모든 렌즈에 대해 단일의 칼라 또는 어댑터가 사용될 수 있다. 이것이 사실이 아니더라도, 렌즈에 대한 장착은 영사 하우징에 대한 장착보다 훨씬 더 간단하다.
도 5는 와이어 격자 편광자 제트스크린 장치의 단면도이다. 영사기 렌즈(501)는 와이어 격자 편광자(503)의 표면을 보호하도록 AR 코팅된 (양면) 커버 유리(502)를 구비한다. 와이어 격자 편광자(503)는 WGP의 표면을 손상시킬 수 있기 때문에 커버 유리(502)와 물리적으로 접촉하지 않는다. 수평 해치선은 WGP(503)의 정면을 지시하고 또한 표면 구조를 암시한다(즉, 해치를 넣거나 이격된다). 클린업 편광자(504)는 높은 투과율을 위해 선택되고 비교적 낮은 명암비를 가질 수 있으며 당업자에 의해 제조될 수 있다. pi-셀(505)은 전방 pi-셀이고 pi-셀(506)은 도 2에서 설명한 구조와 유사한 변조기 조합의 후방 pi-셀이다. 가능하다면, 공기 대 재료 표면은 반사 방지(AR; anti-reflective) 코팅되어야 한다.
입체 영사 시스템의 와이어 격자 편광자는 그 자체로 모두 높은 명암비의 박판 편광자를 이용하는 종래의 제트스크린보다 낮은 동적 범위를 생성한다. 따라서, 편광 관리 분야의 숙련자가 알 수 있는 바와 같이 클린업 편광자는 사실상 항상 필요하다. 클린업 편광자(504)는 낮은 동적 범위를 갖는 높은 투과율의 편광자이다. 클린업 편광자(504)는 투과율의 손실이 보다 작은 반면에, 비교적 낮은 동적 범위는 WGP(503)의 동적 범위와 배수사이다. 따라서, 장치의 투과율은 단지 약간 감소되는 반면에 동적 점위는 대단히 증가된다.
와이어 격자 편광자(503)는 렌즈의 일반적인 방향으로 광속의 절반을 거꾸로 반사시킨다. WGP(503)은 반사 장치이고 흡수 장치가 아니기 때문에 플럭스 열화(바래짐)를 받지 않는다. 클린업 편광자(504)는 WGP(503)에 의해 반사된 플럭스 때문에 약간의 열화를 받는다. 다른 유사한 염료 편광자처럼 클린업 편광자(504)는 시간에 따라 열화하지만, WGP(503)에 의해 보호되기 때문에 그 열과는 이들 환경에서 매우 훨씬 느리다. 또한, 열화의 경우에, WGP(503)와 클린업 편광자(504)의 조합이 그러한 높은 동적 범위를 생성하여 클린업 편광자의 동적 범위에 있어서의 임의의 상당한 가소는 비교적 오랜 시간이 걸린다.
여기서 설명한 장치는 안정적이고, 박판 편광자를 갖는 종래의 제트스크린보다는 훨씬 안정적이다. WGPZS는 냉각을 필요로 하지 않고 와이어 격자와 박판 편광자의 조합으로 높은 동적 범위를 갖는다. 널리 알려진 바와 같이, 모든 염료 편광자는 바래지지만, 이 조합은 극도의 수명을 갖는 것이다.
도 5에서, 렌즈(501)로부터의 말단 영상 형성 광은 화살표 머리를 갖는 점선으로서 점(507, 508)에 나타낸다. 이 광선은 장치의 표면에서 반사된다. 간소화를 위해, 반사는 보호 윈도우(502)의 표면에 도시되어 있지만, 사실상 반사는 상이한 굴절률을 갖는 예시에서 요소들의 모든 경계에서 발생한다. 보호 윈도우(502)는 와이어 격자 편광자의 망가지기 쉬운 표면을 보호하기 위해 필요하다. 보호 윈도우(502)는 유리로 형성될 수 있지만, 유사한 보호성의 투명한 표면이 채용될 수 있다.
와이어 격자 편광자(503)의 표면은 대부분의 반사를 책임지고, 대부분의 경우에 렌즈 방향으로 광의 대략 50%를 거꾸로 반사시킨다. 이것이 관심 대상일 수 있는데, 그 이유는 플럭스가 영사기의 원호 램프로 복귀되어 램프를 과열시킬 수 있기 때문이다. 그러나, 원호 램프에 의해 사용되는 와트량 중 작은 비율만이 실제로 가시 플럭스로 된다. 바꿔 말하면, 이들 램프는 비효율적이어서, 램프가 수천의 정격 와트일 수 있더라도, 광속의 단 수십의 와트만이 렌즈를 통과한다.
따라서, 전체 램프 전력 중 소량만이 렌즈로 반사되어, 램프에 의해 사용되는 전체 전력 중 작은 비율을 구성하기 때문에 렌즈로 반사된 임의의 광은 중요하지 않다. 또한, 광은 반사각이 입사각과 동일하기 때문에 렌즈로 직접적으로 반사되지 않는다. 많은 영상 형성 광은 발산 광선(507, 508)의 형태이다. 따라서, 대부분의 광은 렌즈의 중앙 축선 및 방향으로 멀리 반사되어, 일반적으로 말해서 여분의 열이나 구성요소 마모와 같이 관심이 매우 적다. 반사된 대표적인 광선이 광선(509, 510)으로서 도시되어 있다.
렌즈와 영사 시스템으로 반사되는 광은 렌즈와 영사기 광학 조립체 내의 내부 반사를 통해 영상 명암비(ANSI)가 열화될 수 있다. 이는 아래에 나타내는 바와 같이 완화될 수 있다.
도 6은 영상 명암비를 향상시킬 뿐만 아니라 램프의 임의의 사소한 가열을 감소시킬 수 있는 다소 상이한 구조를 도시하고 있다. 영사 렌즈(601)는 AR 코팅된 커버 유리(602)와, 와이어 격자 편광자(603)와, 클린업 편광자(604)와, 2개의 pi-셀로 구성되는 제트스크린 변조기 조립체(605, 606)를 구비하는 것으로 도시되어 있다. 알 수 있는 바와 같이, 편광자들과 변조기들은 소정 각도로 기울어져 있다. 렌즈의 말단 광선은 광선(607, 608)으로서 도시되어 있고, 반사되는 대표적인 광선(609, 610)이 또한 나타나 있다. 도 5의 기하학적 형태와 비교하여, 반사된 광선(609, 610) 중 보다 큰 비율이 영사 렌즈로 복귀되지 않음으로써, 냉각과 관련된 임의의 문제를 추가로 완화시킨다. 또한, 이 방안을 이용하는 영상의 ANSI 명암비는 보다 많은 반사 광선이 영상 형성 경로로부터 전환되어 DMD 영상 엔진으로 반사되지 않기 때문에 향상될 수 있다.
WGPZS를 이용하는 영사실에서의 경험에 따르면, 반사된 광선이 하방으로 경사지도록 WGP를 조절하는 것이 최선이라는 것을 알았다. 이것을 렌즈로의 반사가 아니라 포트 유리에서 제트스크린의 정면으로의 반사라 한다. 그러한 반사는 달리 스트린에 나타날 수 있는 귀찮은 반사광을 제거하는 경향이 있다.
여기에 설명한 것은 와이어 격자 편광자를 이용하여 향상 및 변경된 제트스크린으로서, 팬이 불필요하고 편광자의 열화 가능성이 없다. 시간의 흐름에 따른 편광자 특성의 변화에 관한 임의의 문제(바꿔 말해서, 동적 범위의 감소)는 WGP가 흡수에 의존하지 않고 반사를 이용하기 때문에 완화된다. 장치가 팬을 필요로 하지 않고 높은 광속에 비교적 민감하지 않기 때문에 WGP를 채용하지 않는 장치보다 상당히 작게 제조될 수 있다. 이 결과적인 장치는 보다 작고 가벼워서, 장착 설치 및 편리성이 향상된다.
클린업 편광자와 함께 여기에 설명한 조립체를 이용하면, 투과율의 개선이 10 퍼센트보다 크고, 제트스크린의 동적 범위와 다른 이점이 향상된다. ANSI 명암비의 놀랄만한 개선이 달성된다. 바꿔 말하면, 영상이 보다 우수한 스냅 또는 스파클을 갖는다. 염료 편광자는 어느 정도의 혼탁도를 갖는 경향이 있지만, 와이어 격자 편광자는 그 물성에 의해 그렇지 않음으로써, 보다 우수한 영상을 생성하는 경향이 있다.
본 명세서에 설명한 푸시-풀 제트스크린에 대해 다른 종류의 변조기가 대체될 수 있고, 여기에 제공된 기술은 제트스크린 대신에 사용될 때에 다른 변조기에 동일하게 잘 적용된다.
본 명세서에 제시한 구성과 예시한 특정한 양태는 제한의 의미가 없고, 본 발명의 기술과 이점, 즉 여기서 개시되고 청구되는 와이어 격자 편광자를 채용하는 변조기를 여전히 통합하면서 다른 구성요소들을 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명은 특정한 실시예와 관련하여 설명하였지만, 본 발명은 추가의 변경이 가능하다는 것을 알 것이다. 본 출원은 일반적으로 본 발명의 원리를 따르는 본 발명의 임의의 변경, 용도 또는 적용을 포괄하고, 본 발명의 속하는 분야 내에서 공지되고 관습적인 실시 내에 있는 본 개시로부터의 그러한 일탈을 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 영사 축선을 따라 광을 영사하도록 구성된 영사 렌즈를 갖는 영사기에 사용하도록 구성되는 입체 편광 변조기 장치로서,
    하나 이상의 pi-셀; 및
    하나 이상의 pi-셀에 근접하게 장착되고, 상기 하나 이상의 pi-셀과 영사 렌즈 사이에 위치하는 와이어 격자 편광자
    를 포함하고, 상기 와이어 격자 편광자는 상기 영사 렌즈로부터 입사한 광을 반사 편광 성분 및 투과 편광 성분으로 분할하도록 구성되고, 상기 투과 편광 성분은 상기 하나 이상의 pi-셀에 제공되며,
    상기 와이어 격자 편광자 및 상기 하나 이상의 pi-셀은 상기 영사 축선에 대하여 빗각(oblique angle)으로 배향되는 성분 축선을 따라 상기 반사 편광 성분을 반사하도록 구성되는 것인 입체 편광 변조기 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 하나 이상의 pi-셀과 와이어 격자 편광자 사이에 위치되는 클린업 편광자를 더 구비하는 입체 편광 변조기 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 와이어 격자 편광자 상의 전극이 영사 렌즈에 가장 가까운 와이어 격자 편광자측에 위치되는 것인 입체 편광 변조기 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 와이어 격자 편광자와 영사 렌즈 사이에 보호 윈도우를 더 구비하는 입체 편광 변조기 장치.
  6. 제3항에 있어서, 하나 이상의 pi-셀과, 클린업 편광자와, 와이어 격자 편광자는 이들 사이에 간극이 실질적으로 없는 것인 입체 편광 변조기 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 와이어 격자 편광자는 보호 윈도우로부터 이격되어 있고, 보호 윈도우는 영사 렌즈로부터 이격되어 있는 것인 입체 편광 변조기 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 영사 렌즈는 영사 축선을 따라 배향되고, 하나 이상의 pi-셀과 와이어 격자 편광자는 영사 축선으로부터 실질적으로 오프셋된 성분 축선을 따라 배향되는 것인 입체 편광 변조기 장치.
  9. 제1항에 있어서, 하나 이상의 pi-셀과 와이어 격자 편광자를 영사 렌즈로부터 이격된 배향으로 유지하도록 구성되는 장착용 하드웨어를 더 구비하는 입체 편광 변조기 장치.
  10. 입체 영상을 영사하는 방법으로서,
    영사 렌즈를 통해 광 에너지를 영사 축선을 따라 영사하는 단계;
    와이어 격자 편광자에서 광 에너지를 수신하여 편광된 광 에너지를 투과하는 단계; 및
    편광된 광 에너지를 하나 이상의 pi-셀에서 수신하여 최종 광 에너지를 투과하는 단계
    를 포함하고, 상기 와이어 격자 편광자는 상기 영사 렌즈로부터 입사한 광을 반사 편광 성분 및 투과 편광 성분으로 분할하도록 구성되고, 상기 투과 편광 성분은 편광된 광 에너지를 포함하며,
    상기 와이어 격자 편광자 및 상기 하나 이상의 pi-셀은 상기 영사 축선에 대하여 빗각으로 배향되는 성분 축선을 따라 상기 반사 편광 성분을 반사하도록 구성되는 것인 입체 영상의 영사 방법.
  11. 제10항에 있어서, 와이어 격자 편광자로부터 편광된 광 에너지는 하나 이상의 pi-셀에서 수신되기 전에 클린업 편광자를 통과하는 것인 입체 영상의 영사 방법.
  12. 제10항에 있어서, 와이어 격자 편광자 상의 전극은 영사 렌즈에 가장 가까운 와이어 격자 편광자측에 위치되는 것인 입체 영상의 영사 방법.
  13. 제11항에 있어서, 영사 렌즈로부터의 광 에너지는 와이어 격자 편광자에 의해 수신되기 전에 보호 윈도우를 통과하는 것인 입체 영상의 영사 방법.
  14. 제13항에 있어서, 하나 이상의 pi-셀과, 클린업 편광자와, 와이어 격자 편광자는 이들 사이에 간극이 실질적으로 없는 것인 입체 영상의 영사 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 와이어 격자 편광자는 보호 윈도우로부터 이격되어 있고, 보호 윈도우는 영사 렌즈로부터 이격되어 있는 것인 입체 영상의 영사 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 영사 렌즈는 영사 축선을 따라 배향되고, 하나 이상의 pi-셀과 와이어 격자 편광자는 영사 축선으로부터 실질적으로 오프셋된 성분 축선을 따라 배향되는 것인 입체 영상의 영사 방법.
  17. 제10항에 있어서, 하나 이상의 pi-셀과 와이어 격자 편광자는 영사 렌즈로부터 이격된 배향으로 유지되는 것인 입체 영상의 영사 방법.
  18. 제1 마찰 방향을 갖는 제1 pi-셀 전자광학적 변조기;
    상기 제1 마찰 방향과 상이한 제2 마찰 방향을 갖는 제2 pi-셀 전자광학적 변조기; 및
    상기 제1 pi-셀 전자광학적 변조기와 제2 pi-셀 전자광학적 변조기에 근접하게 배치되어, 영사 축선을 따라 영사 렌즈로부터의 광 에너지를 수신하고, 편광된 광 에너지를 제1 pi-셀 전자광학적 변조기와 제2 pi-셀 전자광학적 변조기로 투과하도록 구성되는 와이어 격자 편광자
    를 포함하고, 상기 와이어 격자 편광자는 상기 영사 렌즈로부터 입사한 광을 반사 편광 성분 및 투과 편광 성분으로 분할하도록 구성되고, 상기 투과 편광 성분은 편광된 광 에너지를 포함하며,
    상기 와이어 격자 편광자, 상기 제1 pi-셀 전자광학적 변조기 및 상기 제2 pi-셀 전자광학적 변조기는 상기 영사 축선에 대하여 빗각으로 배향되는 성분 축선을 따라 상기 반사 편광 성분을 반사하도록 구성되는 것인 편광 변조기 장치.
  19. 제18항에 있어서, 제1 pi-셀 전자광학적 변조기 및 제2 pi-셀 전자광학적 변조기 중 적어도 하나와 와이어 격자 편광자 사이에 위치되는 클린업 편광자를 더 구비하는 편광 변조기 장치.
  20. 제18항에 있어서, 와이어 격자 편광자와 영사 렌즈 사이에 보호 윈도우를 더 구비하는 편광 변조기 장치.
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