[go: up one dir, main page]

KR20170080626A - 마이크로 렌즈 또는 마이크로 거울의 어레이를 가지는 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템 및 방법 - Google Patents

마이크로 렌즈 또는 마이크로 거울의 어레이를 가지는 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170080626A
KR20170080626A KR1020177014509A KR20177014509A KR20170080626A KR 20170080626 A KR20170080626 A KR 20170080626A KR 1020177014509 A KR1020177014509 A KR 1020177014509A KR 20177014509 A KR20177014509 A KR 20177014509A KR 20170080626 A KR20170080626 A KR 20170080626A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
screen
array
micro
microlenses
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
KR1020177014509A
Other languages
English (en)
Inventor
패트릭 캔드리
바트 막시무스
더크 매스
Original Assignee
바르코 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바르코 인코포레이티드 filed Critical 바르코 인코포레이티드
Publication of KR20170080626A publication Critical patent/KR20170080626A/ko
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G02B27/2214—
    • G02B27/2235—
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
    • G02B27/285—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining comprising arrays of elements, e.g. microprisms
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0006—Arrays
    • G02B3/0037—Arrays characterized by the distribution or form of lenses
    • G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/04—Simple or compound lenses with non-spherical faces with continuous faces that are rotationally symmetrical but deviate from a true sphere, e.g. so called "aspheric" lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/26—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type
    • G02B30/27—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes of the autostereoscopic type involving lenticular arrays
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B30/00—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images
    • G02B30/20—Optical systems or apparatus for producing three-dimensional [3D] effects, e.g. stereoscopic images by providing first and second parallax images to an observer's left and right eyes
    • G02B30/34—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers
    • G02B30/35—Stereoscopes providing a stereoscopic pair of separated images corresponding to parallactically displaced views of the same object, e.g. 3D slide viewers using reflective optical elements in the optical path between the images and the observer
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54—Accessories
    • G03B21/56—Projection screens
    • G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/602—Lenticular screens
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/54—Accessories
    • G03B21/56—Projection screens
    • G03B21/60—Projection screens characterised by the nature of the surface
    • G03B21/604—Polarised screens
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/20—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using two or more projectors
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B35/00—Stereoscopic photography
    • G03B35/18—Stereoscopic photography by simultaneous viewing
    • G03B35/26—Stereoscopic photography by simultaneous viewing using polarised or coloured light separating different viewpoint images
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B37/00—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe
    • G03B37/04—Panoramic or wide-screen photography; Photographing extended surfaces, e.g. for surveying; Photographing internal surfaces, e.g. of pipe with cameras or projectors providing touching or overlapping fields of view

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Overhead Projectors And Projection Screens (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

몰입형 디스플레이 시스템을 위한 스크린은 폭 D를 가지는 마이크로 렌즈들로 구성된 어레이, 광 편광 물질층, 편광 회전층, 광 반사층, 및 마이크로 렌즈의 어레이 내의 개별 마이크로 렌즈를 위한 비편광 광산란 물질의 섹션을 포함한다. 비편광 광산란 물질의 섹션은 상기 폭 D보다 작은 폭을 가진다. 사용시에, 상기 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 비편광 광산란 물질에 의해 산란되고, 상기 몰입형 디스플레이 시스템 내 다른 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 광 편광 물질 층에 의해 흡수된다.

Description

마이크로 렌즈 또는 마이크로 거울의 어레이를 가지는 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템 및 방법{DISPLAY SYSTEMS AND METHODS EMPLOYING SCREENS WITH AN ARRAY OF MICRO-LENSES OR MICRO-MIRRORS}
본 개시물은 일반적으로 이미지의 몰입감 있는 시청을 위해 배치된 하나 이상의 프로젝션 디스플레이를 갖는 프로젝션 디스플레이 시스템 및 방법에 관한 것으로, 적어도 부분적으로 하나 이상의 투영 스크린의 입사각에 따른 선택적 반사(selective incident angle reflection)에 기초하여 이미지의 동적 범위(dynamic range) 및 콘트라스트 비율(contrast ratio)를 향상시키는 시스템 및 방법을 포함한다.
본 출원은 "Display Systems and Methods Employing Screens with an Array of Micro-Lenses or Micro-Mirrors"이라는 명칭으로 2014년 7월 22일자로 출원된 미국 가출원(U.S. Provisional Application) 번호 제62/069,095호의 우선권을 주장한다.
디지털 시네마 서버 및 프로젝터는 극장이나 다른 장소에서 영사를 위한 디지털 콘텐츠를 수신한다. 콘텐츠는 미디어 서버로의 전달 및 저장을 위해 하나 이상의 디지털 파일들로 패키지화될 수 있다. 이후, 미디어 서버는 하나 이상의 프로젝터들을 이용한 디스플레이를 위해 하나 이상의 디지털 파일들로부터 디지털 콘텐츠를 추출할 수 있다. 일부 경우에 있어서, 콘텐츠는 깊이에 대한 환상을 생성하기 위해 시청자의 좌우 눈에 동시 관찰되도록 다소 다른 영상 콘텐츠가 화면상에 투영되는 3차원(3D) 비디오일 수 있다. 다중 투영 시스템(Multi-projection system)은 극장 또는 강당과 같은 장소에서 시청자의 몰입감 있는 경험을 용이하게 하기 위해 복수의 스크린에 비디오를 표시하는 데 사용될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 하나 이상의 프로젝션 디스플레이를 갖는 프로젝션 디스플레이 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 적어도 부분적으로 하나 이상의 투영 스크린의 입사각에 따른 선택적 반사(selective incident angle reflection)에 기초하여 이미지의 동적 범위(dynamic range) 및 콘트라스트 비율(contrast ratio)를 향상시키는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 설명된 예시적인 실시예는 하나 이상의 프로젝션 디스플레이를 갖는 프로젝션 디스플레이 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
몰입형 디스플레이 시스템을 위한 스크린에 있어서, 스크린은 폭 D를 가지는 마이크로 렌즈들로 구성된 어레이; 광 편광 물질층; 편광 회전층; 광 반사층; 및 마이크로 렌즈의 어레이 내의 개별 마이크로 렌즈를 위한 비편광 광산란 물질의 섹션을 포함하고, 상기 비편광 광산란 물질의 상기 섹션은 상기 폭 D보다 작은 폭을 가지며, 사용시에, 상기 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 비편광 광산란 물질에 의해 산란되고, 상기 몰입형 디스플레이 시스템 내 다른 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 광 편광 물질 층에 의해 흡수될 수 있다.
또한, 상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 구형 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 비구면 마이크로 렌즈를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 원통형 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 원통형 마이크로 렌즈의 종축에 수직인 평면에 비구면 형상을 갖는 상기 원통형 마이크로 렌즈를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 비편광 광산란 물질의 각 섹션은 연관된 상기 원통형 마이크로 렌즈의 종축에 평행한 스트립을 형성할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이 내 상기 마이크로 렌즈들 사이의 천이부에 위치된 천공들을 더 포함할 수 있다.
또한, 천공 어레이 내의 상기 천공들은 구형 마이크로 렌즈들 사이의 모서리에 위치될 수 있다.
또한, 상기 천공 어레이 내의 상기 천공들은 원통형 마이크로 렌즈들 사이의 가장자리에 위치될 수 있다.
또한, 상기 천공 어레이 내의 상기 천공들은 직선을 따라 등거리 간격일 수 있다.
또한, 상기 천공 어레이 내의 상기 천공들은 원형일 수 있다.
전술한 스크린을 하나 이상을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템을 제공할 수 있다.
또한, 상기 하나 이상의 스크린은 굽어질 수 있다.
몰입형 디스플레이 시스템을 위한 스크린에 있어서, 스크린은 폭 D를 가지는 마이크로 거울들로 구성된 어레이; 편광 회전층; 선형 편광층; 및 마이크로 거울의 어레이 내의 개별 마이크로 거울을 위한 비편광 광산란 물질의 섹션을 포함하고, 상기 비편광 광산란 물질의 상기 섹션은 상기 폭 D보다 작은 폭을 가지며, 사용시에, 상기 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 비편광 광산란 물질에 의해 산란되고, 상기 몰입형 디스플레이 시스템 내 다른 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 선형 편광층에 의해 흡수될 수 있다.
또한, 상기 마이크로 거울들로 구성된 상기 어레이는 구형 마이크로 거울을 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 거울들로 구성된 상기 어레이는 비구면 마이크로 거울을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 거울들로 구성된 상기 어레이는 원통형 마이크로 거울을 포함할 수 있다.
또한, 상기 비편광 광산란 물질의 각 섹션은 연관된 상기 원통형 마이크로 거울의 종축에 평행한 스트립을 형성할 수 있다.
또한, 상기 마이크로 거울들의 어레이 내의 마이크로 거울들 사이의 천이부에 위치된 천공들을 더 포함할 수 있다.
전술한 스크린을 하나 이상 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 이미지의 몰입감 있는 시청을 위해 배치된 하나 이상의 프로젝션 디스플레이를 갖는 프로젝션 디스플레이 시스템 및 방법에서 적어도 부분적으로 하나 이상의 투영 스크린의 입사각에 따른 선택적 반사(selective incident angle reflection)에 기초하여 이미지의 동적 범위(dynamic range) 및 콘트라스트 비율(contrast ratio)를 향상시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 실시예는 설명의 목적으로 첨부된 도면들에 도시되고, 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 개시된 상이한 실시예의 다양한 특징이 결합되어 본 개시의 일부인 추가적인 실시예를 형성할 수 있다. 어떤 기능 또는 구조는 제거되거나 생략될 수도 있다. 도면 전체에서 참조 번호는 참조 요소 간의 대응을 나타내기 위해 재사용될 수 있다.
도1a 및 도1b는 몰입형 디스플레이 경험을 제공하기 위한 예시적 몰입형 디스플레이 시스템을 설명한다.
도2a 및 도2b는 3 개의 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템의 예를 설명하고, 몰입형 디스플레이 시스템에서의 누화 혹은 혼선(cross-talk)의 예를 설명한다.
도3a는 광축이 x축과 실질적으로 일치하도록 설정된 프로젝션을 위한 구형 마이크로 렌즈들의 어레이를 가지는 전방 투영 스크린의 단면도 및 정면도를 설명한다.
도3b 및 도3c는 비편광 광산란 물질, 편광 회전층 및 광반사층의 박편(section)을 포함하는 편광층을 갖는 단일 구형 마이크로 렌즈의 단면도를 설명한다.
도4는 구면 마이크로 거울들의 어레이를 갖는 스크린 상에 입사각의 함수로서 수렴하는 광선들의 위치의 다이어그램을 설명한다.
도5는 입사 광선(R1) 및 원점(O)을 가지는 데카르트 좌표계(XYZ)를 설명한다.
도6a는 광축이 x축과 실질적으로 일치하도록 설정된 프로젝션을 위한 구형 마이크로 거울들의 어레이를 갖는 전방 투영 스크린의 단면도 및 정면도를 설명한다.
도6b 및 도6c는 비편광 광산란 물질 및 편광 회전층의 박편(section)을 포함하는 편광층을 가지는 단일 구면 마이크로 거울의 단면도를 설명한다.
도7은 구형 마이크로 거울 어레이를 가지는 스크린 상에 입사각의 함수로서 수렴하는 광선의 위치에 대한 다이어그램을 설명한다.
도8은 광축이 x축과 실질적으로 일치하도록 설정된 프로젝션을 위한 원통형 마이크로 렌즈들의 어레이를 가지는 전방 투영 스크린의 단면도 및 정면도를 설명한다.
도9a 내지 9d는 원통형 렌즈에 의해 라인 세그먼트(line segment) 상에 집중되는 평행 광선의 뭉치(bundle)를 설명한다.
도10a 및 도10b는 원통형 마이크로 렌즈 또는 원통형 마이크로 거울을 가지는 복수의 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템을 설명한다.
도11은 광축이 x축과 실질적으로 일치하도록 설정된 프로젝션을 위한 원통형 마이크로 거울의 어레이를 가지는 전방 투영 스크린의 단면도 및 정면도를 설명한다.
도12는 원통형 마이크로 거울의 어레이를 가지는 스크린 상에 입사각의 함수로서 수렴 광선의 위치의 다이어그램을 설명한다.
도13a 및 도13b는 마이크로 렌즈 또는 마이크로 거울 사이의 모퉁이(corner) 및 마이크로 렌즈 또는 마이크로 거울 사이의 모퉁이 및 가장자리(edge) 에 직선으로 등거리 간격의 천공을 가지는 스크린의 예를 설명한다.
도14a는 원통형 마이크로 렌즈들 또는 마이크로 거울들의 가장자리에서 직선으로 등거리 간격의 원형 천공을 갖는 배치구조를 설명한다.
도14b는 원통형 마이크로 렌즈들 또는 마이크로 거울들 사이의 가장자리에 지그재그형 천공을 가지는 배치구조를 설명한다.
여기서 기술되는 실시예들은 혁신적인 특징들을 가지며, 그 중 어느 하나만이 그것의 바람직한 속성들을 위해 반드시 필수적이거나 전적으로 책임이 있는 것은 아니다. 청구항들의 범위를 제한하지 않고, 유리한 특징들 중 일부가 요약될 것이다.
몰입형 디스플레이 시스템은 비디오의 몰입형(immersive) 시청을 제공하기 위해 배치되는 복수의 프로젝션 시스템을 포함 할 수 있다. 이러한 몰입형 디스플레이 시스템은 시청자에게 몰입되는 시청 경험을 제공하기 위해 서로 보완하도록 구성된 비디오를 각각 투사하는 복수의 프로젝터 시스템을 포함할 수 있다. 각 프로젝터 시스템은 청중 주위에 위치되는 투영 표면에 비디오를 투사하도록 구성할 수 있다. 이러한 방식으로, 청중은 비디오에 묘사된 환경에 몰두하는 감각을 경험할 수 있다. 복수의 프로젝터 시스템에 의해 제공된 비디오는 통합된 비디오 프리젠테이션을 생성하는 복수의 투영 표면 상에 투영될 수 있다. 이러한 몰입형 디스플레이 시스템은 적어도 부분적으로 복수의 투영 표면 상에 제공되는 이미지의 품질로 인해 상대적으로 높은 수준의 사실감으로 시청각 프리젠테이션을 생성할 수 있다.
그러나, 복수의 투영 표면을 가지면 광이 제1 투영 표면으로부터 제2 투영 표면으로 반사된 다음 시청자에게 반사되는 결과가 발생할 수 있다. 이러한 광은 제1 투영 표면에서 뷰어로 직접 반사된 광과 혼합된다. 복수의 투영 표면 상에서 이러한 광의 혼합은 투영 표면의 콘트라스트 비 및/또는 동적 범위를 감소시킬 수 있고, 그에 따라 몰입형 디스플레이 시스템에 제공된 이미지의 품질을 감소시킬 수 있다. 이러한 광의 혼합은 누화(cross-talk) 또는 교차-반사 (cross-reflection)로 불릴 수 있으며 몰입형 디스플레이 시스템에서 과제가 될 수 있다. 이러한 과제는 청중 내 시청자들의 시청 각도의 넓은 범위에 적어도 부분적으로 기인하여, 영화관과 같이 비교적 큰 그룹의 사람들을 위해 고안된 몰입형 디스플레이 시스템에 대해 극복하기가 훨씬 더 어려울 수 있다.
따라서, 광범위한 시야각에 걸쳐 사용 가능한 복수의 투영 표면 (예를 들어, 스크린)을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템에 대한 시스템 및 방법이 제공되며, 이 시스템은 복수의 투영 표면의 상이한 부분 사이의 누화 또는 교차-반사에 의해 야기되는 콘트라스트 비율(contrast ratio) 및/또는 동적 범위(dynamic range)의 감소가 실질적으로 줄어든다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 2개 이상의 곡선형 또는 평면형 스크린을 사용하여 상대적으로 높은 콘트라스트, 높은 동적 범위의 몰입형 시청을 제공하며, 여기서 교차-반사는 입사각의 맞춤 범위 내에서 입사광을 산란하고 입사각의 맞춤 범위를 벗어나 입사하는 광을 흡수하는 다층 구조를 통하여 광을 선택적으로 산란 및 흡수함으로써 실질적으로 억제된다. 이것은 마이크로 렌즈 및/또는 마이크로 거울의 어레이와 조합된 광 편광층, 편광 회전층, 반사층 또는 구조, 및 비편광 광산란 물질의 조합을 통해 이루어질 수 있다.
제1 양태에서, 스크린은 몰입형 디스플레이 시스템을 위해 제공되는데, 스크린은 폭 D를 가지는 마이크로 렌즈들로 구성된 어레이, 광 편광 물질층, 편광 회전층, 광 반사층, 및 마이크로 렌즈의 어레이 내의 개별 마이크로 렌즈를 위한 비편광 광산란 물질의 섹션을 포함한다. 비편광 광산란 물질의 상기 섹션은 상기 폭 D보다 작은 폭을 가진다. 사용시에, 상기 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 비편광 광산란 물질에 의해 산란되고, 상기 몰입형 디스플레이 시스템 내 다른 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 광 편광 물질 층에 의해 흡수된다.
제1 양태의 일부 실시예에서, 상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 구형 마이크로 렌즈를 포함한다. 다른 실시예에서는, 상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 비구면 마이크로 렌즈를 더 포함한다.
제1 양태의 일부 실시예에서, 상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 원통형 마이크로 렌즈를 포함한다. 다른 실시예에서는 상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 원통형 마이크로 렌즈의 종축에 수직인 평면에 비구면 형상을 갖는 상기 원통형 마이크로 렌즈를 더 포함한다. 또 다른 예에서는 상기 비편광 광산란 물질의 각 섹션은 연관된 상기 원통형 마이크로 렌즈의 종축에 평행한 스트립을 형성한다.
제1 양태의 일부 실시예에서, 스크린은 상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이 내 상기 마이크로 렌즈들 사이의 천이부에 위치된 천공들을 더 포함한다. 다른 실시예에서는 천공 어레이 내의 상기 천공들은 구형 마이크로 렌즈들 사이의 모서리에 위치된다. 또 다른 실시예에서는 상기 천공 어레이 내의 상기 천공들은 원통형 마이크로 렌즈들 사이의 가장자리에 위치된다. 또 다른 실시예에서는 상기 천공 어레이 내의 상기 천공들은 직선을 따라 등거리 간격이다. 또 다른 실시예에서는 상기 천공 어레이 내의 상기 천공들은 원형이다.
제2 양태에서, 스크린은 몰입형 디스플레이 시스템을 위해 제공된다. 스크린은 폭 D를 가지는 마이크로 거울들로 구성된 어레이, 편광 회전층, 선형 편광층, 및 마이크로 거울의 어레이 내의 개별 마이크로 거울을 위한 비편광 광산란 물질의 섹션을 포함한다. 비편광 광산란 물질의 상기 섹션은 상기 폭 D보다 작은 폭을 가진다. 사용시에, 상기 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 비편광 광산란 물질에 의해 산란되고, 상기 몰입형 디스플레이 시스템 내 다른 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 선형 편광층에 의해 흡수된다.
제2 양태의 일부 실시예에서 상기 마이크로 거울들로 구성된 상기 어레이는 구형 마이크로 거울을 포함한다. 다른 실시예에서 상기 마이크로 거울들로 구성된 상기 어레이는 비구면 마이크로 거울을 더 포함한다.
제2 양태의 일부 실시예에서, 상기 마이크로 거울들로 구성된 상기 어레이는 원통형 마이크로 거울을 포함한다. 다른 실시예에서 상기 비편광 광산란 물질의 각 섹션은 연관된 상기 원통형 마이크로 거울의 종축에 평행한 스트립을 형성한다. 제2 양태의 일부 실시예에서, 스크린은 상기 마이크로 거울들의 어레이 내의 마이크로 거울들 사이의 천이부에 위치된 천공들을 더 포함한다.
제3 양태에서, 제1 양태 혹은 제2 양태의 스크린을 하나 이상 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템이 제공된다. 제3양태의 일부 실시예에서, 하나이상의 스크린은 만곡(curved)된다.
특정 실시예들 및 예시들이 여기에 개시되어 있지만, 본 발명의 주제는 구체적으로 개시된 예를 넘어 다른 대안 실시예 및/또는 용도 및 그것의 변형 및 균등물로 확장된다. 따라서, 여기에 첨부된 청구 범위는 이하에 기술된 특정 실시예에 의해 제한되지 않는다. 다양한 실시예를 비교하기 위해, 이들 실시예의 특정 양태 및 이점이 설명된다. 반드시 그러한 모든 양상 또는 장점이 임의의 특정 실시예에 의해 달성되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들면, 본 명세서에서 교시되거나 제시될 수 있는 다른 양태 또는 이점을 반드시 달성하지 않고, 본 명세서에서 교시된 하나의 이점 또는 그룹의 이점을 달성 또는 최적화하는 방식으로 다양한 실시예가 수행될 수 있다.
몰입형 디스플레이 시스템은 이미지가 여러 방향에서 동시에 시청자에 제공되기 때문에 높은 수준의 사실감을 가지는 이미지를 생성할 수 있다. 통상적인 몰입형 디스플레이 시스템은 적어도 부분적으로 누화(cross-talk) 또는 교차-반사(cross-reflection)에 기인하여 낮은 콘트라스트 비율과 낮은 동적 범위를 겪을 수 있다. 여기서 사용되는 누화 및 교차-반사는 일반적으로 몰입형 디스플레이 시스템의 스크린의 한 부분으로부터 방출된 광이 몰입형 디스플레이 시스템 스크린의 다른 부분에 입사하고 이들 방출된 광이 확산 반사 후 하나 이상의 시청자에게 부분적으로 다시 반사되는 것을 지칭한다. 이러한 누화 또는 교차-반사는 모든 입사광을 실질적으로 반사하는 스크린에 적어도 부분적으로 기인하여 전형적인 몰입형 디스플레이 시스템에서 발생될 수 있다. 일반적으로, 표시 화면에 입사되고, 표시 화면에 흡수되지 않는 주변 광, 예를 들면, 스크린에 투영되거나 디스플레이에 의해 제공되는 로컬 이미지와 관련 없는 광은 표시된 화상에 중첩되며, 이미지 콘트라스트를 감소시키는 결과를 가져온다. 주변 광 또는 조명은 이미지의 콘트라스트 비율을 크게 악화시킬 수 있다. 유사하게, 주변 광은 화상의 채도와 결과적으로 이미지의 동적 범위를 악화시킬 수 있다. 따라서, 일반적으로 주변 광의 반사를 감소 또는 최소화하고, 특히 누화를 감소시키거나 최소화시키는 것이 바람직하고 유리하다.
따라서, 전방 투영 스트린에서의 주변 광의 거부를 개선하여 전방 투영에 의해 생성된 이미지의 콘트라스트를 향상시키는 시스템 및 방법이 개시된다. 특히, 투영된 이미지상의 누화의 영향을 감소시키거나 최소화하기 위해 시간 다중화되는 몰입형 디스플레이 시스템의 몰입형 디스플레이 시스템들, 스크린들 및 프로젝터 시스템들에서 사용하기 위한 시간 다중화 스크린 및 프로젝터 시스템이 여기에 개시된다.
여기에 제공된 시스템 및 방법은 복수의 프로젝터 시스템과 함께 복수의 투영면을 가지는 몰입형 디스플레이 시스템에 대해 콘트라스트 비율 및/또는 동적 범위를 개선하도록 구성된다. 하나 이상의 특정 이점을 달성하기 위해 개시된 시스템 및 방법과 조합될 수 있는 콘트라스트 비율 및/또는 동적 범위를 개선하기 위한 다수의 시스템 및 방법이 있을 수 있다. 일부 구현 예에서, 이들 시스템 및 방법은 개시된 시스템 및 방법이 그 자체로 또는 다른 시스템 및 방법과 조합하여 극복하는 특정 단점을 가질 수 있다. 예를 들어, 몰입형 돔 극장의 콘트라스트를 개선하기 위한 방법은 극장에서 단방향으로 자리 잡은 시청자의 중심 시야 내에서 이미지의 밝기를 집중시킨다. 하지만, 이는 시청자 시야의 바깥 가장자리 방향으로의 밝기를 희생시키는 단점이 있을 수 있다. 콘트라스트를 개선시키는 다른 방법은 텍스쳐링된 표면을 제공하고 투영된 이미지의 교차-반사를 억제하는 마이크로-배플(micro-baffle)과 같이 작용하는 시각-반사 코팅(visually-reflective coating)으로 스크린을 코팅하는 것을 포함한다. 곡면 형, 역-투영 스크린 또는 몰입형 디스플레이의 콘트라스트를 개선하기 위한 다른 방법은 특별히 맞춤화된 또는 최적화된 후방 스크린 코팅(rear-screen coating)을 사용하는 것을 포함한다.
전방 투영 스크린의 콘트라스트는 호스트 물질에 분포되는 금속 플레이크 및 광 흡수 입자(light absorbing particles )를 사용함으로써 개선될 수 있다. 유사하게, 반사형 투영 스크린은 광 반사층 및 투명 광 확산층을 포함할 수 있으며, 광 반사층은 광 반사 물질의 플레이크가 분포된 투명 수지를 포함하고, 투명 광 확산층은 방해석 및 무색의 염료 또는 안료가 분포된 미세 결정 입자를 갖는 투명 수지를 포함한다.
전방 투영 스크린에 대한 콘트라스트는 이미지 디스플레이 광의 파장 범위의 광을 선택적으로 반사시키고 주변 광을 흡수함으로써 개선될 수 있다. 예를 들어, 전방 투영 시스템에서 사용하기 위한 스크린은 목표 파장 또는 목표 파장 범위의 광을 반사하도록 구성된 섹션을 포함할 수 있으며, 반사는 비 목표 파장(non-targeted wavelengths) 또는 비 목표 파장 범위(non-targeted wavelength ranges)보다 크다. 이러한 스크린은 투사된 투사 광과 주변 광 사이의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 다른 예로서, 선택적-반사 투영 스크린은 광학 파장 범위의 다수의 비교적 좁은 밴드의 입사 광학 에너지를 선택적으로 반사시키고 좁은 밴드 사이 및/또는 외부에 있는 파장을 가지는 광을 흡수하도록 구성된 구조를 포함할 수 있다. 투영 스크린은 입사광을 집중(focus)하는 마이크로-렌즈 구조를 포함할 수 있어서, 광이 스크린으로부터 반사될 때 높은 확산 또는 빔 확산을 가지면서 비교적 작은 스폿(spot)을 통과한다.
투영 스크린에서의 주변 광의 거부는 스크린을 다른 입사각 및/또는 편광에 대해 상이한 반사율을 가지도록 구성함으로써 개선될 수 있다. 예를 들어, 주변 광의 거부는 상대적으로 낮은 입사각 및 프로젝터의 편광과 평행한 편광을 가지는 광에 대해 상대적으로 높은 반사율, 상대적으로 높은 입사각 및 프로젝터의 편광과 평행한 편광을 가지는 광에 대해 상대적으로 낮은 반사율 및 프로젝터(낮은 입사각 또는 높은 입사각을 가짐)의 편광과 수직인 편광을 가지는 광에 대해 상대적으로 낮은 반사율을 가지는 스크린을 구성함으로써, 개선될 수 있다. 반사형 전방 투영 스크린은 확산 소자 및/또는 눈부심 방지 소자와 조합된 반사 편광 소자를 포함함으로써 상대적으로 높은 레벨의 주변 광이 존재할 때 향상된 콘트라스트 및 비교적 넓은 시야각을 갖는 이미지를 투사하도록 구성될 수 있다. 투영 스크린은 목표된 또는 알려진 편광된 광 성분을 확산적으로 반사시키기 위한 콜레스테릭 액정, 편광 선택적 반사층(polarized-light selective reflection layer )을 포함할 수 있다. 또한, 전방 투영 스크린은 편광된 시트로 오버레이될 수 있다.
고 콘트라스트 전방 투영 스크린은 기판(예, 활성 화면)상에 배치된 적절한 구조들을 스위치 온(ON) 및 오프(OFF)시킴으로써, 저 반사율 상태로부터 고 반사율 상태로 변화하도록 구성된 표면들을 포함하는 복수의 마이크로 구성요소들을 포함할 수 있다. 마이크로 구성요소의 표면은 투사된 이미지 또는 비디오의 흑색 세그먼트에 대해 저 반사율 상태에 있고, 투사된 이미지 또는 비디오의 흑색 세그먼트 외부에 있는 세그먼트들에 대해서는 고 반사율 상태에 있다.
전방 투영 스크린은 편광 회전 플레이트를 덮는 양쪽이 볼록한(lenticular) 렌즈 시트(lens sheet), 반사 표면을 오버레이하는 편광 플레이트 및 렌티큘러 렌즈 시트를 오버레이하는 편광 필름을 포함할 수 있다. 편광 필름은 각 렌티큘러 렌즈의 초점에 비편광 세그먼트를 포함하여 다른 광원으로부터의 광이 감쇠되는 동안 프로젝터로부터의 광은 편광 필름에 의해 상대적으로 감쇠되는 않는다. 프로젝터로부터의 광은 일반적으로 렌티큘러 렌즈 시트의 렌즈와 동일한 시야각 비율로 분배된다.
전방 투영 스크린은 PDLC(polymer-dispersed liquid crystals)로 채워진 플라스틱 시트로 오버레이 될 수 있고, 플라스틱 시트의 양면은 투명 전극을 가질 수 있다. 플라스틱 시트는 제1 상태에서 투명하며, 플라스틱 시트에 전압을 인가되면 백색으로 변할 수 있다. 플라스틱 시트는 한쪽 면이 검은색으로 코팅될 수 있으며, 전극에 전압이 가해지지 않을 때 투명한 플라스틱 시트의 뒷면에서 반사되는 광에 적어도 부분적으로 기인하여 스크린은 검은색이 된다. 전압이 전극에 가해지면, 전압이 가해지는 동안 스크린이 흰색으로 변할 수 있다. 스크린은 프로젝터의 펄싱(pulsing)에 동기화된 전압 펄스를 수신할 수 있다. 그러한 시나리오에서, 스크린은 백색이거나 프로젝터가 활성인 동안 상대적으로 높은 반사율을 갖도록 구성될 수 있고, 프로젝터가 비활성일 때 흑색이거나 상대적으로 낮은 반사율을 가지도록 구성될 수 있다.
일부 스크린은 개방 셀 형태(open-cell foam)의 내부 표면에 적용되는 시각적으로 반사되는 층(visually-reflective layer)를 가질 수 있다. 반사 코팅은 개방 셀 형태 구조체를 채우고 또는/및 차단하지 못하도록 충분히 얇게 적용될 수 있다. 반사 코팅은 개방 셀의 내부를 코팅할 수 있다. 이것은 거의 수직인 입사각에서 대부분의 광을 반사하는 투영면을 생성할 수 있고, 좀더 기울어진 입사각으로부터 광을 개방 셀에 잡아두어 교차-반사를 줄일 수 있다. 결과 스크린은 상대적으로 높은 정도의 방향성 및 비교적 급격한 각도 컷-오프(angular cut-off)를 갖는 마이크로-배플링된(micro-baffled) 스크린 표면을 포함한다. 그러나, 이러한 설계는 동일하거나 거의 동일한 휘도를 갖는 광범위한 시야각이 요구되는 몰입형 디스플레이 시스템에서는 바람직하지 않고 및/또는 불리할 수 있다.
상기 시스템 및 방법은 교차-반사를 감소시킴으로써 몰입형 디스플레이 시스템의 콘트라스트를 향상시키는데 사용될 수 있지만, 여기에 설명된 시스템 및 방법에 의해 극복되어야 하는 몇몇 단점을 겪을 수 있다. 특히, 본 명세서에 개시된 일부 실시예는 교차-반사를 억제하고 시야각의 함수(예를 들어, 시야각의 함수로서 휘도의 매끄럽고 점진적인 감소)로서 목표된 또는 원하는 휘도를 가지는 몰입형 디스플레이 시스템을 제공한다.
전술한 스크린 설계 중 일부는 시청자가 동일하거나 유사한 중앙 시야를 사용한다고 가정한다. 이는 몰입형 디스플레이 시스템의 사용을 제한하기 때문에 불리할 수 있다. 전술한 이슈들의 일부는 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법에 의해 해결될 수 있다. 특히, 콘트라스트에 상당한 개선을 제공하면서 교차-반사를 억제함으로써, 시청 방향이 공통의 중심 시야를 넘어 확장되는 몰입형 디스플레이 시스템이 설명된다. 이러한 몰입형 디스플레이 시스템은 보다 많은 시청자의 향상된 시청 경험을 제공하기 때문에 보다 많은 상황 및 구성에서 사용될 수 있다.
전방 투영 시스템에 대한 콘트라스트 향상을 위해 구성된 전술한 시스템 및 방법의 일부는 개별 전방 프로젝터와 함께 사용하기 위해 주변 광을 거부하는 것을 목적으로 한다. 이러한 시스템 및 방법은 다수의 전방 및/또는 후방 투영 스크린상에 이미지를 투영하도록 구성된 프로젝터들의 앙상블에 대해 교차-반사를 억제하고 콘트라스트를 향상시키는데 효과적이지 않을 수 있다. 다수의 프로젝터 및/또는 스크린을 갖는 이러한 몰입형 디스플레이 시스템에서, 스크린의 상대적 방향 및 광학 스크린 특성은 투영된 이미지의 콘트라스트 및/또는 채도를 감소시키는 교차-반사를 생성할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들 중 하나 이상은 교차-반사를 효과적으로 억제하는 몰입형 디스플레이 시스템을 포함한다.
특정 실시예에서, 전면 투영 스크린의 각도 선택적 흡수에 의해 교차-반사가 억제 될 수 있다. 예를 들어, 정면 투영 스크린은 광 반사를 위한 우선 방향들을 가질 수 있는 반면, 다른 방향으로부터의 광은 우선적으로 또는 실질적으로 흡수 될 수 있다. 광 반사를 위한 우선 방향들은 대상 전방 투영 스크린에 이미지를 표시하기 위해 의도된 하나 이상의 프로젝터로부터의 광선 방향과 일치할 수 있지만, 다른 방향의 빛은 대상 전방 투영 스크린 상에 이미지를 표시하지 않으려는 프로젝터들로부터 나온다.
광 반사를 위한 우선 방향들은 적어도 부분적으로는 구면 및/또는 비구면 마이크로 렌즈의 상부 또는 구면 상에 및/또는 비구면 마이크로 거울의 전면에 위치하는 비편광 광산란 영역의 위치에 기초할 수 있다. 원통형 마이크로 렌즈 및/또는 원통형 마이크로 거울을 활용하는 스크린도 포함될 수 있다. 원통형 마이크로 렌즈 및/또는 마이크로 거울을 사용하는 일부 구현 예에서, 광 반사를 위한 우선되는 방향은 적어도 부분적으로 원통형 마이크로 렌즈 상에 및/또는 원통형 마이크로 거울의 전면에 비편광 광산란 스트립(strips)의 위치에 기초 할 수 있다.
스크린의 광산란 특성은 마이크로 렌즈 및/또는 마이크로 거울의 기하학적 구조와 독립적으로 구성될 수 있고, 산란은 대칭 또는 비대칭으로 이루어질 수 있다.
또한, 본 명세서에 제공되는 것은 또한 몰입형 디스플레이 시스템에서의 음향에 대한 문제점을 해결하기 위한 구성이다. 예를 들어, 스크린의 광학적 특성을 유지하도록 구성된 스크린에 대한 천공을 위한 배치 구조가 개시된다 (예를 들어, 스크린의 광학 특성을 현저하거나 실질적으로 저하시키지 않으면서 천공이 포함될 수 있음).
- 몰입형 디스플레이 시스템
도1a 및 도1b는 몰입형 디스플레이 경험을 제공하기 위해 상응하는 스크린 (105a, 105b, 105c)상에 이미지를 투영하도록 구성된 복수의 프로젝터(200a, 200b, 200c)를 포함하는 예시적인 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)를 설명한다. 스크린(105a-105c)은 도1a에 도시된 바와 같이 평면 전방 투영 디스플레이 또는 도1b에 도시된 바와 같이, 곡면 전방 투영 디스플레이일 수 있다. 인접 디스플레이 사이에는 간격이 있을 수 있다. 예를 들어, 스크린(105a-105c)는 도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 그들 사이에 간격을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 간격은 비교적 작거나, 0에 가깝거나, 또는 0일 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 복수의 평면 또는 곡면 디스플레이(또는 스크린)을 포함할 수 있거나 단일 곡면 디스플레이 (또는 스크린)을 포함할 수 있다. 스크린은 서로 상대적으로 회전할 수 있다. 또한, 스크린(105a-105c)는 서로에 대해 각각의 경사도를 가질 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)의 스크린(105a-105c)는 평면 스크린, 곡면 스크린 또는 이 둘의 조합을 포함할 수 있다.
예시적인 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 각 스크린상의 이미지가 프로젝터 시스템에 의해 제공되는 3개의 전방 투영 스크린(105a-105c)을 포함한다. 프로젝터 시스템(200a)은 비디오를 스크린(105a)상에 투사하도록 구성되고, 프로젝터 시스템(200b)는 스크린(105b)상에 비디오를 투영하도록 구성되고, 프로젝터 시스템(200c)는 스크린(105c)상에 비디오를 투영하도록 구성된다. 사운드 시스템은 스크린(105a), 스크린(105b) 및/또는 스크린(105c) 뒤에 장착될 수 있다. 프로젝터 시스템 P1, P2 및 P3에 의해 방출된 광은 원하는 또는 선택된 편광 상태를 가질 수 있거나 무작위로 편광될 수 있다.
일부 실시예에서, 스크린 (105a, 105c)은 곡면 스크린일 수 있으며, 그 예가 도 1b에 도시되어 있다. 고려되는 곡률은 용지의 평면, 용지의 평면에 수직인 평면 또는 용지의 평면과 용지에 수직인 평면 모두에 있을 수 있다. 이러한 몰입형 디스플레이 시스템(100b)은 예를 들어, 3개의 곡면 전방 투영 스크린(105a)을 포함하고, 각 스크린상의 이미지는 하나 이상의 프로젝터로부터 투영된다. 예를 들어, 프로젝터 시스템 P1(200a)은 스크린 1(105a) 상에 이미지를 투영하는 하나 이상의 프로젝터일 수 있고, 프로젝터 시스템 P2(200b)는 스크린 2(105b)상에 이미지를 투영하는 하나 이상의 프로젝터일 수 있으며, 프로젝터 시스템 P3(200c)는 스크린 3(105c)상에 이미지를 투사하는 하나 이상의 프로젝터일 수 있다.
프로젝터 시스템(200a-c)으로부터 나오는 광은 각각 다른 스펙트럼을 가질 수 있다. 이로 인해, 이러한 프로젝터 시스템에서 제공하는 이미지 사이에는 색상 차이가 생길 수 있다. 이러한 색상 차이는 전기적으로 보정 할 수 있다. 2개의 프로젝터 사이의 색차를 보상하기 위한 예시적인 방법이 미국 공개 특허 번호 제2007/0127121호(B. Maximus 등 발명)에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 그 전체가 참조되어 인용된다. 프로젝터 시스템(200a-c)의 스펙트럼은 전자 보상 후에, Rec. 709 또는 DCI P3에 따른 색 영역을 갖는 컬러 이미지를 투사하도록 구성될 수 있다.
프로젝터 시스템(200a-c)은 스크린(150a-c)상에 비디오를 투사하도록 구성된 장치를 지칭한다. 이들 프로젝터 시스템(200a-c)은 미디어 서버 및 프로젝터를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 미디어 서버는 프로젝터와 물리적으로 분리되어 있고, 예를 들어, 유선 또는 무선 연결을 통해 프로젝터와 통신 가능하게 결합된다. 일부 실시예에서, 프로젝터 시스템은 통합된 미디어 서버 및 프로젝터를 포함한다. 프로젝터 시스템의 미디어 서버 부분은 미디어 컨텐츠를 수신, 저장 및 디코딩하도록 구성된 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소를 포함할 수 있다. 미디어 서버는 디지털 컨텐츠 파일을 수집 및 디코딩하고, 미디어 스트림-예를 들어, 비디오 및 오디오-을 생성하고, 이미지 데이터를 프로젝터에 전송하도록 구성된 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수 있다. 미디어 서버는 디지털 컨텐츠를 처리하고, 수집된 컨텐츠를 디코딩하고, 디코딩된 컨텐츠로부터 비디오를 생성하고, 디코딩된 컨텐츠로부터 오디오를 생성하고, 보안 컨텐츠에 액세스하기 위한 보안 자격 증명을 제공하고, 동기화된 프레젠테이션을 제공하기 위해 동기화 신호를 생성 또는 해석할 수 있다. 프로젝터는 이미지를 생성, 변조 및 투사할 수 있도록 광학 엔진, 변조 요소, 광학 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로젝터는 음극선 관(cathode ray tube, CRT), 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 디지털 광 처리(digital light processing, DLP), 디지털 마이크로 거울 장치(digital micro-mirror devices, DMD) 등을 사용하여 구현될 수 있다.
프로젝터 시스템들(200a-c)은 예를 들어, 4K(예를 들어, 3636x2664, 3996x2160, 3840x2160, 4096x2160 등), 2K(예: 1828x1332, 1998x1080), HD (예: 1920x1080, 1280x720) 등을 포함하는 다수의 표준들 중 어느 하나에 부합하는 종횡비 및 해상도를 비디오에 제공하도록 구성될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 프로젝터 시스템(200a-c)은 예를 들어, 24fps, 30fps, 60fps, 120fps 등을 포함하는 다양한 프레임 속도로 비디오를 제공하도록 구성될 수 있다. 프로젝터 시스템(200a-c)은 두 개 이상의 화면에서 동기화된 3D 컨텐츠(예: 입체 비디오)를 표시하게 구성될 수 있다.
일 예로, 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 영화관 내부에서 DCI-호환 컨텐츠를 재생하도록 구성된 DCI-호환 프로젝터 시스템(200a-c)을 포함할 수 있다. DCI-호환 컨텐츠는 미디어 스트림-예를 들어, 디지털 컨텐츠로부터 추출된 비디오 데이터 또는 비디오 및 오디오 데이터-을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 미디어 스트림은 예를 들어, 영화관에 배포하기 위해 압축되고, 암호화되고, 패키지화된 데이터를 포함하는 디지털 시네마 패키지(Digital Cinema Package, DCP)로서 제공된다. 데이터는 데이터 파일 포맷들에 매핑되는 이미지 구조, 오디오 구조, 서브 타이틀 구조 등을 포함하는 디지털 시네마 분배 마스터(Digital Cinema Distribution Master, DCDM)를 포함할 수 있다. 데이터에는 DCP에서 시청각 프리젠테이션을 구성하는 픽쳐 에센스 파일(picture essence files) 및 오디오 에센스 파일(audio essence files)이 포함될 수 있다. DC는 특징, 트레일러, 광고, 로고 등 의 단일 디지털 프리젠테이션에 필요한 모든 에센스 및 메타 데이터를 포함하는 구성을 포함할 수 있다. 프로젝터 시스템들(200a-c)은 DCP를 섭취하고 DCDM의 시각적으로 식별할 수 없는 사본을 생성하도록 구성될 수 있으며, 그 다음 DCDM의 해당 사본을 사용하여 청중에게 프리젠테이션을 위한 이미지 및 사운드를 생성할 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 세 개의 프로젝터 시스템(200a-c)과 세 개의 스크린(105a-c)을 도시한다. 그러나, 몰입형 디스플레이 시스템은 상이한 개수의 프로젝터 시스템 및/또는 스크린을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 10개 이상의 프로젝터 시스템을 포함할 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 10 이상의 스크린을 포함할 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 2개 이상의 프로젝터 시스템이 하나의 스크린상에 비디오를 제공하게 하여 이미지가 실질적으로 중첩되도록 구성될 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 프로젝터 시스템이 하나의 스크린상에 비디오를 제공하도록 구성될 수 있다. 여기서, 프로젝터 시스템으로부터의 비디오는 최소한으로 중첩된다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 실질적으로 단일한 비디오 프리젠테이션을 제공하기 위해 서로 인접하거나 서로 근접해 있을 수 있다.
몰입형 디스플레이 시스템의 사운드는 중요할 수 있으며 시각적 정보와 비교하여 중요할 수 있다. 통상적인 몰입형 디스플레이 시스템은 음향 반사기로서 작용하는 시청 표면(viewing surface)에 적어도 부분적으로 기초하여 오디오 또는 음향상의 문제점을 경험할 수 있다. 이는 몰입형 환경에서 바람직하지 않은 및/또는 원하지 않는 반향(echoes) 및 잔향(reverberations) 음을 초래할 수 있다. 일부 구현 예에서, 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 이러한 문제점을 감소시키기 위해 천공된 디스플레이 스크린(105a, 105b 및/또는 105c)을 포함한다. 천공된 디스플레이 스크린은 몰입형 환경 내의 소리가 해당 환경을 벗어나고 스크린 뒤 스피커로부터의 소리가 몰입형 환경으로 들어갈 수 있도록 이 구성될 수 있다. 이는 몰입 환경에서 원하는 사운드를 증가시키면서 원하지 않는 또는 원치 않는 반향 및 잔향을 감소시키거나 제거할 수 있다.
사운드 시스템은 전방 투영 스크린(105a), 스크린 2(105b) 및/또는 스크린 3 (105c) 뒤에 장착될 수 있다. 고주파수 음파의 감쇠를 줄이기 위해, 천공 어레이(예: 원형 홀들)가 사용될 수 있다. 스크린의 천공은, 홀의 중심이, 예를 들어, 비 제한적으로, 엇갈린 또는 직선 홀 배치에서 등거리가 되도록 배치될 수 있다. 단위 면적당 등거리 원형 홀의 수, 홀 직경 및/또는 스크린 두께는 약 1kHz보다 큰 주파수에서 허용 가능하거나 적합한 전송 손실을 얻기 위해 조정될 수 있는 매개 변수이다. 천공된 스크린의 예들은 도13a 내지 도14b를 참조하여 더 구체적으로 설명된다.
- 몰입형 디스플레이 시스템 화면의 예
또한, 도 2a 및 도 2b는 3개의 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템(100)의 예를 도시하고, 그러한 몰입형 디스플레이 시스템에서의 누화의 예를 도시한다. 몰입형 디스플레이 시스템(100)은 복수의 스크린을 포함할 수 있다. 인접한 디스플레이 사이에 갭(Gap)이 있도록 스크린이 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 몰입형 디스플레이 시스템(100)은 갭(b1, b2, b3, 및 b4)을 가질 수 있고, 도 2b에 도시된 몰입형 디스플레이 시스템(100)은 갭(d1, d2)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 갭은 비교적 작거나, 0에 가깝거나, 또는 0일 수 있다. 스크린은 예를 들어 각도 γ1 및 γ2에 의해 특성화된 상대적인 방향을 가질 수 있다. 스크린 1, 2 및 3은 또한 각도 γ3, γ4 및 γ5에 대응하는 각각의 경사를 가질 수 있으며, 각도는 종이의 평면에 수직인 방향에 대해 측정된다.
도 2a를 참조하면, Ray 1은 Screen 1 상에 투사된 영상으로부터의 반사광을 나타내고, Area 1에서 반사되어, Screen 2 상의 Area 2에 입사된다. Ray 3는 시청자에 도달하는 Area 2에는 Screen 2 상에 투영된 영상으로부터의 반사광을 나타낸다. Ray 2는 Screen 2 상의 Area 2에서 Ray 1의 반사광을 나타낸다. Ray 1이 없으면, 원본 이미지의 일부인 Ray 3는 Screen 2에 의해 시청자에게 반사된다. 그러나, Area 1에서 Area 2로 누화가 있는 경우, Ray 2 또한 시청자에 의해 인지된다. Ray 2와 Ray 3의 혼합은 누화(cross-talk)라고 불리며 원본 이미지의 명암비와 채도를 크게 낮추어 결과적으로 원본 이미지의 동적 범위가 줄어든다.
도 2b는 누화의 다른 예를 도시하며, 강도는 상호 조명되는 영역들 사이의 거리에 의존할 수 있다. 예를 들어, 몰입형 디스플레이 시스템(100)은 다수의 인접하거나 거의 인접한 스크린을 포함하며, 누화는 비교적 짧은 거리에서 서로를 조명할 수 있는 스크린의 일부분과 스크린 사이의 각도가 비교적 작은 스크린 구성에서 명백해질 수 있다. 고려된 스크린 영역들 사이의 거리가 증가함에 따라, 누화에 의해 야기되는 조도는 감소하고(예를 들어, 역 제곱 법칙(inverse square law)으로 근사화 됨), 스크린들 간의 각도가 증가하면 조도도 감소한다(예: 조명의 코사인 법칙(the cosine law of illumination)에 의해 근사화 됨). 예를 들어, 몰입형 디스플레이 시스템(100)에 있어서, Area 1과 Area 2 사이 또는 Area 3과 Area 4 사이의 누화는 Area 2와 Area 5 사이, Area 3과 Area 6 사이 또는 Area 5와 Area 6 사이보다 크다. 이러한 누화 현상은 반사된 광의 방사 패턴이, 예를 들어, 램버트식 또는 준-램버트식 반사 스크린과 같이, 넓은 각도 분포를 가질 때 특히 현저 할 수 있다. 일부 예에서, 이러한 누화 현상은 반사된 광의 방사 패턴이 예를 들어, 고 이득 스크린과 같이 상대적으로 지향적일 때 덜 두드러질 수 있다. 본 명세서에 개시된 일부 실시예에서, 넓은 시야각이 바람직할 수 있으며, 따라서 반사 된 광의 방사 패턴은 일반적으로 넓은 각 분포를 갖는다. 이러한 실시예에서, 누화의 감소 또는 제거가 특히 유리할 수 있다.
누화가 콘트라스트 비율에 미치는 영향을 설명하기 위해 간단한 예제가 제공된다. 콘트라스트 비율은 디스플레이 시스템의 품질과 관련이 있다. 풀-온/풀-오프(full-on/full-off) 콘트라스트 비율-예를 들어, 순차 콘트라스트 비율(sequential contrast ratio)-은 최대 휘도(maximum luminance) 대 최소 휘도(minimum luminance )의 비율로 정의될 수 있다. 최대 휘도(Lmax)는 100% 백색 신호로 구동되는 디스플레이에 의해 출력되는 휘도 값일 수 있고, 최소 휘도(Lmin)는 0% 백색 레벨-예를 들면, 블랙 레벨-로 구동되는 디스플레이에 의해 출력되는 휘도 값일 수 있다.
Figure pct00001
일반적으로 측정된 휘도는 관측 각에 따라 다르며 콘트라스트 비율은 일반적으로 관측 각의 함수이다. 디스플레이의 스크린상에 입사하는 주변 조명이 있는 경우, 시청자를 향해 부분적으로 반사되고 디스플레이로부터의 휘도에 추가될 수 있다. 0이 아닌 주변 조명을 사용하면 풀-온/풀-오프 콘트라스트 비율은 다음과 같다.
Figure pct00002
여기서, La는 표시 화면의 주변 조명 및 반사 특성에 대응한다.
디스플레이의 콘트라스트 비율을 특성화하는 또 다른 방법은 때때로 '바둑판 방법(checkerboard method)'이라고도 하며 ANSI 1992, IEC 2002에 규정되어 있다. 이 방법에서는 검정색과 흰색 직사각형의 4x4 바둑판 패턴이 디스플레이의 전체 이미지 영역을 커버하기 위해 사용된다. 각 직사각형의 중심에서의 휘도가 측정된다. 8개의 흰색 값의 평균값은 <Lcb,max>이며, 여덟 개의 검정 값의 평균값은 <Lcb , min>이다. 때때로 ANSI 콘트라스트 비율로 언급되는 콘트라스트는 다음과 같다.
Figure pct00003
ANSI 콘트라스트 비율은 일반적으로 관측 각에 따라 달라질 수 있다. 주변 조명이 0이 아닌 경우, 해당 0이 아닌 조명은 또한 측정된 ANSI 콘트라스트 비율에 영향을 미칠 수 있다.
Figure pct00004
콘트라스트 비율에 대한 예시 값-예 : Conoff 및 CANSI-을 제공하기 위해 투사 디스플레이의 값이 제공된다. 이 값을 통해 알 수 있듯이 주변 조명이 있는 곳에서는 콘트라스트 비율이 크게 감소할 수 있다. 첫번째 프로젝션 디스플레이는 주변 광이 0일 때, 스크린에 직각 방향으로 측정한 500cd/m2의 최대 휘도 및 0.25cd/m2의 최소 휘도를 가지며, 2000:1의 풀-온/풀-오프 콘트라스트 비율을 제공한다. 대신에, 시청자에게 반사되는 주변 광이 있고 반사된 주변 광이 5cd/m2를 추가하면, 풀-온/풀-오프 콘트라스트 비율은 ~96:1로 감소된다. 전형적인 투사 디스플레이의 경우, ANSI 콘트라스트 비율은 풀-온/풀-오프 콘트라스트 비율보다 낮으며 예를 들어 ~200:1일 수 있다. 본 단락에서 설명된 주변 광의 동일한 반사에 대해 ANSI 콘트라스트 비율은 ~67:1로 감소한다.
도3b는 비편광 광산란 물질(306), 편광 회전층(304) 및 광 반사층(303)의 박편(section)을 갖는 광 편광층(302)을 갖는 단일 마이크로 렌즈(301a)의 단면도를 설명한다. 반경(R)을 가지는 마이크로 렌즈(301a)는 마이크로 렌즈(301a)의 상부로부터 거리(f)에 위치한 초점(F)을 가진다. 초점(F)의 위치는 마이크로 렌즈(301b)의 물질의 반경(R) 및 굴절률(n)에 적어도 부분적으로 대응한다. 한정하지 않고 예를 들면, 이 물질은 약 n=1.4914의 굴절률을 갖는 폴리메틸 메타크릴레이트(Polymethyl methacrylate, PMMA)일 수 있다. 한정하지 않고 예를 들어, 입사각 α = 0을 갖는 랜덤 편광된 평행 광선(305)의 묶음(다발)은 광 편광층(302)에 의해 선형 편광될 수 있고 초점(F)의 방향으로 굴절될 수 있다. 광선이 광 반사층(303)에 도달하면 광선은 반사될 수 있다. 선형 편광된 광의 편광 방향은 편광 회전층(304)을 두 번 통과함으로써 90°이상 회전될 수 있다. 마이크로 렌즈(301b)의 상부와 광 반사층 사이의 거리는 지점 A에 광선의 초점이 맞을 수 있는 약 f/2이다. 이 지점 A 주위에서 비편광 광산란 물질(306)의 섹션이 존재할 수 있고, 지점 A에 도달하는 광선은 비편광 광산란 물질(306)의 섹션을 통해 전파될 수 있고, 시청자의 방향으로 산란될 수 있다.
도3c는 산란된 광선을 나타내는 광선의 묶음(307)을 설명한다. 평행 광 묶음(305)은 마이크로 렌즈 (301b)의 상부에서(예를 들어, 지점 A에서) 마이크로 렌즈 (301b)에 의해 집중될 수 있고, 평행하지 않은 다른 광선들(예를 들어, 광선 (308))은 광 편광층(302)에 의해 흡수될 수 있다. 산란된 광선(307)의 산란 특성은 대칭 또는 비대칭 일 수 있고, 이러한 광학 구조물의 다른 광학 특성과는 독립적으로 적용 대상의 필요에 조정될 수 있다. 일부 구현 예에서, 이러한 선형 편광된 광선은 광 편광층 (302)에서 실질적으로 차단될 수 있고, 광 편광층(302)에 의해 실질적으로 또는 현저하게 영향을 받지 않을 수 있다.
입사각이 0보다 큰 랜덤 편광된 입사광(예, 도3c의 광(8))은, 광 편광층(302)에 의한 편광, 마이크로 렌즈(301a)에 의한 굴절, 마이크로 렌즈 (301a)에 의한 굴절, 마이크로 렌즈 (301b)에 의한 반사, 광 반사층(303)에 의한 반사, 및 편광 회전층(304)에 의한 90°이상의 회전 이후, 선형 편광기(광 편광층, 302)에 부딪칠 수 있다. 적어도 부분적으로 선형 편광기(302)에 되돌아오는 광의 편광 상태가 90°이상 회전됨으로써, 이들 광이 비편광 광산란 영역(306)를 통과하지 못하기 때문에 이들 광은 실질적으로 또는 완전히 편광층(302)에 의해 흡수될 수 있다.
스크린(300)의 광학 구조는 입사각이 α0인 광을 확산적으로 반사시키고 입사각이 α>0 및/또는 αα<0인 광을 흡수하도록 구성될 수 있다. 산란 특성은 지점 A의 주변에 비편광 광산란 영역(306)에서의 물질의 산란 성에 의해 적어도 부분적으로 특징지어 지고, 이러한 광학 구조물의 다른 광학 특성과 독립적으로 만들어 질 수 있다.
도 4는 도3a 내지 도3c를 참조하여 설명된 스크린(300)과 유사하게 구성된 스크린(400)상에 입사각의 함수로서 수렴 광선의 위치의 다이어그램을 설명한다.
산란부(406) 마이크로 렌즈의 전방 영역상의 편광층의 비편광 광산란 영역(406) (예를 들어, 지점 A)의 위치를 변경함으로써, 산란부(406)에 의해 산란될 수 있는 입사되는 평행 광들의 입사각 α가 양의 입사각 및 음의 입사각을 가지도록 변경될 수 있다. 따라서, 광산란부(406)의 위치에 적어도 부분적으로 대응하여, 일부 입사 광선의 방향은 A 지점에서 렌즈를 통해 투과되도록 선택될 수 있다. 이렇게 투과된 광은 섹션 A의 산란 특성에 적어도 부분적으로 대응하여 선택된 방향, 목표 방향 및/또는 원하는 방향으로 산란될 수 있다. 이러한 산란 특성은 이러한 광학 구조물의 다른 광학적 특성과 독립적으로 만들어 질 수 있다.
수차가 없는 마이크로 렌즈에 대해 2 차원적인 고려 사항이 설명된다. 또한, 수렴하는 광선의 위치 및 입사 방향에 대한 개별 마이크로 렌즈상의 비편광 광산란 부의 위치 및 크기는 3 차원으로 기술 될 수 있다. 예를 들어, 도5는 입사 광선(R1) 및 원점(O)이 도시된 데카르트 좌표계 (XYZ)를 설명한다. 지점 P1은 프로젝터의 투영 렌즈의 사출 동공의 중심을 나타내고, 투사 렌즈의 광축은 x축과 일치한다. 지점 P2는 좌표(0, y0, z0)를 가지며 마이크로 렌즈의 곡률 중심에 대응한다. 광선(R1)은 지점 P1으로부터 지점 P2에 마이크로 렌즈의 곡률 중심으로 이동한다. 편의상, 광선(R1)은 벡터(P1P2)로 나타낼 수 있다.
벡터 P1P2와 동일한 방향을 가지는 마이크로 렌즈((0, y0, z0)에 마이크로 렌즈의 곡률 중심을 가지는) 상에 입사광은 마이크로 렌즈에 의한 굴절 및 반사층(예를 들어, 도3a 내지도3c를 참조하여 본 명세서에 기술된 반사층(303))에 의한 반사 후에 마이크로 렌즈의 표면상의 실질적으로 동일한 위치에 나갈 수 있다. 첫 번째 근사값으로 이 위치는 벡터 P1P2의 방향에 적어도 부분적으로 대응한다. 마이크로 렌즈의 수차(예를 들어, 구면 수차 및/또는 색수차)는 초점(예를 들어, 도3a-3c 및/또는 도4를 참조하여 본 명세서에서 설명된 지점 A)의 주변에서 스미어(smear)를 유발할 수 있다. 이러한 불선명(burring)에 의해 야기되는 불리한 영향은 비편광 광산란 부의 크기를 결정할 때 수차를 고려함으로써 감소되거나 제거될 수 있다.
마이크로 렌즈는 선택된, 원하는, 목표된 또는 규정된 범위의 입사각으로 프로젝터로부터 광선을 수신한다. 이 범위는 z0, y0, |OP1| 및 마이크로 렌즈의 크기(예를 들어, 마이크로 렌즈의 측면의 길이, D)에 대한 제1근사치에 대응한다. 이 입사각 범위 내의 광선은 마이크로 렌즈에 의한 굴절 및 반사층(예를 들어, 도3a 내지 도3c를 참조하여 본 명세서에 설명된 반사층(303))에 의한 반사 후에 마이크로 렌즈의 표면상의 다른 위치에서 빠져 나올 것이다. 이러한 퍼짐은 작은 입사각에 대해 확연할 수 있으며, 마이크로 렌즈의 크기에 의해 적어도 부분적으로 제어 될 수 있다. 이러한 효과는 마이크로 렌즈의 광학 수차와 함께, 비편광 광확산 영역 (예를 들어, 도3a 내지 도3c를 참조하여 본 명세서에 설명된 비편광 광산란 부(306))의 단면을 변경(예, 증가)을 더 유발할 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈에 의해 수용되는 입사각의 범위는 투영 렌즈의 사출 동공의 크기에 적어도 부분적으로 대응한다. 예를 들어, 더 큰 사출 동공은 더 큰 입사각 범위를 야기한다.
각각의 마이크로 렌즈의 비편광 광산란 부(예, 도3a 내지 도3c를 참조하여 본 명세서에서 설명된 비편광 광산란 부(306))를 통해 투과될 수 있는 광선 입사각의 범위는 비편광 광산란 부의 단면 영역에 적어도 부분적으로는 대응하며, 유리하거나 바람직한 크기는 한정 없이 예를 들어 마이크로 렌즈의 위치 (0, y0, z0), 투영 거리 |OP1|, 마이크로 렌즈의 크기, 투영 렌즈의 사출 동공 지름 및 렌즈 수차를 포함하는 몇 가지 요인에 적어도 부분적으로 대응한다. 비편광 광산란 부의 단면적을 이렇게 유리하거나 바람직한 크기보다 더 크게 만드는 것은 입사 광선의 더 많은 방향이 비편광 광산란 부를 통과하도록 할 수 있다. 이는 더 큰 입사각을 갖는 이들 광선이 예를 들어, 교차-반사 및/또는 주변 입사 광선과 같은 '주변 광선'으로부터 유래하기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 비편광 광산란 부의 단면적을 이렇게 유리한 또는 바람직한 크기보다 작게만드는 것은 편광층(예를 들어, 도3a 내지 도3c를 참조하여 본 명세서에 설명된 편광층(302))에 프로젝터로부터의 전달된 광선의 흡수를 야기할 수 있다.
비편광 광산란 부의 단면적을 추가로 조정하기 위해, 구형 마이크로 렌즈 대신하거나 또는 이에 추가하여 맞춤형 비구면 마이크로 렌즈를 사용함으로써 마이크로 렌즈의 구면 수차를 감소시키는 것이 유리할 수 있다.
전술한 실시예들은 가능한 프로젝션 설정의 일례인 축상(on-axis) 투영 시스템에 대하여 설명되었다. 그러나, 유사한 전면 투영 스크린은 축외, 축을 벗어난(off-axis) 투영을 위해 크기가 정해질 수 있다.
상기 실시예들은 정면에서 정사각형인 마이크로 렌즈를 참조하여 설명되었다. 정면에서 직사각형, 원형, 다각형 또는 임의의 형상을 갖는 마이크로 렌즈의 사용은 이러한 설명의 범위에 포함됨이 이해된다.
마이크로 렌즈의 물질의 복굴절(birefringence)은 마이크로 렌즈에서 전파하는 광의 편광 상태를 보존하기에 충분히 낮도록 구성될 수 있다. 또한, 광 반사층은 광의 편광 상태를 충분히 보존하도록 구성될 수 있다. 한정 없이 예를 들어, 비편광 광산란에 사용되는 물질은 전방 산란 유형일 수 있다.
본 명세서에서 설명된 바와 같은 투영 스크린을 갖는 프로젝터-스크린 조합은 이러한 프로젝터-스크린 조합의 프로젝터로부터 나오는 광선을 확산 반사하도록 구성될 수 있다. 이것은, 적어도 부분적으로는, 투영 렌즈의 사출 동공 중심으로부터 마이크로 렌즈의 곡률 중심으로의 벡터 P1P2(예를 들어, 도5를 참조로 설명된 입사광 벡터)의 방향의 주변에 비교적 작은 범위에서 입사 방향을 갖는 광을 확산 반사하는 마이크로 렌즈를 가지는 다중 다층 구조를 포함하는 전술한 전방 투영 스크린에 기인한다.
도2a 내지 도2b를 참조하여 더 구체적으로 설명된 예인 몰입형 디스플레이 시스템에서 교차-반사된 광선은 벡터(P1P2)의 방향의 주변에 비교적 작은 범위와는 다른 입사 방향의 각 마이크로 렌즈에서 스크린에 충돌할 수 있고, 이러한 교차-반사된 광선은 스크린에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 기재된 광학 시스템은 시청자를 향한 교차-반사를 실질적으로 감소시키고 다른 유형의 전방 투영 스크린과 비교하여 실질적으로 더 높은 콘트라스트 비를 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 주변 광은 벡터 P1P2의 방향 주위의 비교적 작은 범위와는 다른 입사 방향으로 각각의 마이크로 렌즈에서 스크린에 충돌할 수 있고, 이들 광선은 스크린에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 기재된 광학 시스템은 시청자를 향한 주변 입사광의 반사를 실질적으로 감소시키고 다른 유형의 전방 투영 스크린과 비교하여 실질적으로 더 높은 콘트라스트 비를 갖도록 구성될 수 있다.
- 구형 및/또는 비구면 마이크로 거울이 있는 스크린 예
도6a는 광축이 x축과 실질적으로 일치하도록 설정된 투영을 위한 마이크로 거울(603) 어레이를 가지는 전방 투영 스크린 (600)의 단면도 및 정면도를 설명한다. 전방 투영 스크린(600)은 구형 마이크로 거울(603) 어레이를 갖는 시트, 마이크로 거울(603) 상부에 편광 회전층(604), 및 편광층(604) 상부에 선형 편광 층(602)을 포함하는 다층 구조를 가진다. 하나 이상의 층이 하나 이상의 기준층 사이, 이들 층의 상부 또는 이들 층의 아래에서 이러한 구조에 추가될 수 있음이 이해된다. 마이크로 거울 (603)은 반경 R을 가질 수 있고, 한정 없이 예를 들어 길이 D의 측면을 갖는 정사각형 전방 형상을 가질 수 있다. 선형 편광기(602)를 갖는 층은 개별적인 마이크로 거울의 앞에 비편광 광산란 물질(606)의 작은 섹션을 가질 수 있다. 이러한 비편광 광산란 부(606)의 위치는 마이크로 거울(603)의 어레이 내의 마이크로 거울의 위치에 적어도 부분적으로 대응할 수 있다.
도6b는 비편광 광산란 물질(606)의 섹션 및 편광 회전층(604)을 갖는 편광 층(602)을 갖는 단일 마이크로 거울(603a)의 단면도를 설명한다. 마이크로 거울 (603a)는 광이 마이크로 거울(603a)의 반사면에 도달하기 전에 전파되도록 하는 매질(601)을 포함할 수 있다.
마이크로 거울(603a)은 편광층(602)과 편광 회전층(604) (예를 들어, 이들 층은 별개의 시트 일 수 있다) 사이의 층(609)을 포함 할 수 있다. 층(609)은 마이크로 거울(603a)에 부가적인 기능을 제공하는 기능적인 층일 수 있다. 예를 들어, 개개의 마이크로 거울은 반경 R을 갖는 구형 거울 일 수 있다. 초점 F는 거리 f = R/2에 위치된다. 한정 없이 예를 들어, 입사각 α = 0을 갖는 무작위로 편광된 평행 광선(605)의 수평 묶음은 편광층(602)에 의해 선형으로 편광될 수 있고 초점 F의 방향으로 거울(603a)에 의해 반사 될 수 있다. 이들 선형 편광된 광의 편광 방향은 편광 회전층(604)을 2회 통과함으로써 90°이상 회전될 수 있다. 비편광 광산란 부(606)는 초점 F 주위에 위치 될 수 있다. 따라서, 초점 F에 도달하는 광선은 비편광 광산란부(606)을 통해 이동할 수 있고 흩어질 수 있다. 이러한 선형적으로 편광된 광선은 이들 광선이 비편광 광산란 부(606)를 통과한다는 사실에 적어도 부분적으로 기인하여 편광층(602)에 실질적으로 영향을 받지 않을 수 있다. 광선의 번들(607)은 산란된 광선을 나타낸다. 광산란 부의 산란 특성은 대칭 또는 비대칭일 수 있으며, 이러한 광학 구조물의 다른 광학적 특성과는 독립적으로 적용예의 필요에 조정될 수 있다.
α>0 또는 α<0 의 각도를 가지는 무작위로 편광된 입사 광선은 선형 편광층(602)에 다시 충돌할 수 있다. 선형 편광기(602)에 다시 도달하는 광의 편광 상태가 90°이상으로 회전되기 때문에, 이들 광선은 편광층(602)에 의해 흡수될 수 있다. 이러한 광선의 예는 광선(608)이다.
상기 광학 구성은 약 α=0의 입사각을 갖는 광을 확산 반사시키도록 구성될 수 있으며, α>0 및 α<0의 입사각을 가지는 입사광을 흡수할 것이다. 산란 특성은 적어도 부분적으로 구면 거울의 초점 F 주위의 작은 부분(606) 내의 물질의 산란 특성에 기초하고, 이러한 광학 구조물의 다른 광학적 특성과 독립적으로 만들어 질 수 있다.
편광층(602) 및 편광 회전층(604)은 통합형 시트(예컨대, 별개의 시트가 아닌)인 마이크로 거울(603b)의 또 다른 예가 도6c에 설명된다. 이것은 이러한 광학적 어셈블리의 기계적 구성을 단순화 할 수 있다.
도7은 편광층(예를 들어, 도6a 내지 도6c를 참조하여 설명된 편광 층 (602))의 비편광 광산란 부(A)의 위치를 변화시킴으로써, 산란부 A에 의해 확대 산란된 입사된 평행 광 번들의 입사각 α은 포지티브 입사각 및/또는 네거티브 입사각으로 변화될 수 있다. 광산란 부(A)의 위치에 적어도 부분적으로 대응하여, 일부 목표된, 선택된 또는 원하는 입사 광선의 방향이 A를 통한 투과를 위해 선택될 수 있다. 이러한 투과된 광은 적어도 부분적으로 A부의 산란 성질에 대응하여 목표된, 선택된 또는 원하는 방향으로 산란될 수 있다. 이러한 산란 성질은 이 광학 구조물의 다른 광학적 특성과 독립적으로 만들어 질 수 있다.
수차가 없는 마이크로 거울에 대해서는 2차원적인 고려 사항이 설명되었다. 3차원적 설정을 위한 비편광 광산란 부의 위치 및 크기를 결정하기 위한 고려 사항은 본 명세서에서 설명된 것과 유사하다. 예를 들어, 도5는 입사광(R1)과 원점(O)을 갖는 데카르트 좌표계(XYZ)를 설명한다. 지점(P1)은 프로젝터의 투영 렌즈의 사출 동공의 중심이고, 투영 렌즈의 광축은 x축과 일치한다. 지점(P2)는 좌표(0, y0, z0)를 가지며 마이크로 거울의 곡률 중심에 대응한다. 광선(R1)은 P1에서 P2에 마이크로 거울의 곡률 중심으로 이동한다. 편의상, 광선(R1)은 벡터(P1P2)로 나타낼 수 있다.
벡터(P1P2)와 동일한 방향을 갖는 (0, y0, z0)에서의 마이크로 거울의 곡률 중심을 갖는 마이크로 거울상의 입사 광선은 마이크로 거울에 의한 반사 이후 편광층(예를 들면, 도6a 내지 6c를 참조하여 본 명세서에서 설명된 편광층(602)) 상에 실질적으로 동일한 위치에 도달하도록 구성될 수 있다. 제1근사치에서 이러한 위치는 적어도 부분적으로 벡터P1P2의 방향에 대응한다. 마이크로 거울의 수차(예, 구면 수차)는 초점(예를 들어, 도6a 내지 도6c 및/또는 도7을 참조하여 설명된 지점F) 주위에 스미어(smear)를 일으킬 수 있다. 이러한 흐려짐(blurring)에 의해 야기되는 불리한 효과는 비편광 광산란 영역의 크기를 결정할 때 거울 수차를 고려함으로써 감소될 수 있거나 제거될 수 있다.
마이크로 거울은 선택된, 원하는, 목표된 또는 규정된 범위의 입사각으로 프로젝터로부터 광선을 수신한다. 이 범위는 z0, y0, |OP1| 및 마이크로 렌즈의 크기(예를 들어, 마이크로 거울의 측면의 길이, D)에 대한 제1근사치에 대응한다. 이 입사각 범위 내의 광선은 마이크로 거울에 의한 반사 후에 편광층(예를 들어, 도6a 내지 도6c를 참조하여 본 명세서에 설명된 편광층(602))상의 다른 위치에 도착할 수 있다. 이러한 퍼짐은 작은 입사각에 대해 확연할 수 있으며, 마이크로 거울의 크기에 의해 적어도 부분적으로 제어될 수 있다. 이러한 효과는 마이크로 거울의 광학 수차와 함께, 비편광 광확산 영역(예를 들어, 도6a 내지 도6c를 참조하여 본 명세서에 설명된 비편광 광산란 부(606))의 단면을 변경(예, 증가)을 더 유발할 수 있다. 또한, 마이크로 거울에 의해 수용되는 입사각의 범위는 투영 렌즈의 사출 동공의 크기에 적어도 부분적으로 대응한다. 예를 들어, 더 큰 사출 동공은 더 큰 입사각 범위를 야기한다.
각각의 마이크로 거울 구조의 비편광 광산란 부(예, 도6a 내지 도6c를 참조하여 본 명세서에서 설명된 비편광 광산란 부(606))를 통해 투과될 수 있는 광선 입사각의 범위는 비편광 광산란 부의 단면 영역에 적어도 부분적으로는 대응하며, 유리하거나 바람직한 크기는 한정 없이 예를 들어 마이크로 거울의 위치(0, y0, z0), 투영 거리 |OP1|, 마이크로 거울의 크기, 투영 렌즈의 사출 동공 지름 및 렌즈 수차를 포함하는 몇 가지 요인에 적어도 부분적으로 대응한다. 비편광 광산란 부의 단면적을 이렇게 유리하거나 바람직한 크기보다 더 크게 만드는 것은 입사 광선의 더 많은 방향이 비편광 광산란 부를 통과하도록 할 수 있다. 이는 더 큰 입사각을 갖는 이들 광선이 예를 들어, 교차-반사 및/또는 주변 입사 광선과 같은 '주변 광선'으로부터 유래하기 때문에 바람직하지 않을 수 있다. 비편광 광산란 부의 단면적을 이렇게 유리한 또는 바람직한 크기보다 작게 만드는 것은 편광층(예를 들어, 도6a 내지 도6c를 참조하여 본 명세서에 설명된 편광층(602))에 프로젝터로부터의 전달된 광선의 흡수를 야기할 수 있다.
비편광 광산란 부의 단면적을 추가로 조정하기 위해, 구형 마이크로 렌즈 대신하거나 또는 이에 추가하여 맞춤형 비구면 마이크로 렌즈를 사용함으로써 마이크로 렌즈의 구면 수차를 감소시키는 것이 유리할 수 있다.
전술한 실시예들은 가능한 프로젝션 설정의 일례인 축상(on-axis) 투영 시스템에 대하여 설명되었다. 그러나, 유사한 전면 투영 스크린은 축외, 축을 벗어난(off-axis) 투영을 위해 크기가 정해질 수 있다.
상기 실시예들은 정면에서 정사각형인 마이크로 렌즈를 참조하여 설명되었다. 정면에서 직사각형, 원형, 다각형 또는 임의의 형상을 갖는 마이크로 렌즈의 사용은 이러한 설명의 범위에 포함됨이 이해된다.
마이크로 거울의 광 반사층은 광의 편광 상태를 충분히 보존하도록 구성될 수 있다. 한정 없이 예를 들어, 비편광 광산란에 사용되는 물질은 전방 산란 유형일 수 있다.
본 명세서에서 설명된 바와 같은 투영 스크린을 갖는 프로젝터-스크린 조합은 이러한 프로젝터-스크린 조합의 프로젝터로부터 나오는 광선을 확산 반사하도록 구성될 수 있다. 이것은, 적어도 부분적으로는, 투영 렌즈의 사출 동공 중심으로부터 마이크로 거울의 곡률 중심으로의 벡터 P1P2(예를 들어, 도5를 참조로 설명된 입사광 벡터)의 방향의 주변에 비교적 작은 범위에서 입사 방향을 갖는 광을 확산 반사하는 마이크로 거울을 가지는 다중 다층 구조를 포함하는 전술한 전방 투영 스크린에 기인한다.
도2a 내지 도2b를 참조하여 더 구체적으로 설명된 예인 몰입형 디스플레이 시스템에서 교차-반사된 광선은 벡터(P1P2)의 방향의 주변에 비교적 작은 범위와는 다른 입사 방향의 각 마이크로 거울에서 스크린에 충돌할 수 있고, 이러한 교차-반사된 광선은 스크린에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 기재된 광학 시스템은 시청자를 향한 교차-반사를 실질적으로 감소시키고 다른 유형의 전방 투영 스크린과 비교하여 실질적으로 더 높은 콘트라스트 비를 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 주변 광은 벡터 P1P2의 방향 주위의 비교적 작은 범위와는 다른 입사 방향으로 각각의 마이크로 거울에서 스크린에 충돌할 수 있고, 이들 광선은 스크린에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 기재된 광학 시스템은 시청자를 향한 주변 입사광의 반사를 실질적으로 감소시키고 다른 유형의 전방 투영 스크린과 비교하여 실질적으로 더 높은 콘트라스트 비를 갖도록 구성될 수 있다.
- 원통형 마이크로 렌즈를 사용한 스크린 예제
도8은 광축이 x축과 실질적으로 일치하도록 설정된 투영을 위한 원통형 마이크로 렌즈(801)를 갖는 전방 투영 스크린(800)의 단면도 및 정면도를 설명한다. 전방 투영 스크린(800)은 이러한 원통형 마이크로 렌즈(801)의 상부에 광 편광 물질층(802)을 갖는 원통형 마이크로 렌즈(801)의 시트를 포함하는 다층 구조를 갖는다. 원통형 마이크로 렌즈(801)의 시트의 후면은 광 반사층(803)이 따르는 편광 회전층(804)를 포함할 수 있다. 개별적인 원통형 렌즈는 반경 R, 굴절률 n 및 폭 D를 갖는다. 원통형 렌즈(801) 상부의 광 편광 물질층(802)은 각각의 원통형 렌즈에 대한 폭 w를 갖는 비편광 광산란 물질(806)의 스트립을 도시한다. 이러한 비편광 광산란 스트립(806)의 위치는 적어도 부분적으로 어레이 내의 원통형 렌즈(801)의 위치에 대응한다. 나아가, 이러한 비편광 광산란 스트립(806)의 위치는 본 명세서에서 보다 상세히 기술된 바와 같이 프로젝터 설정에 적어도 부분적으로 대응한다.
스크린(800)의 기능을 설명하기 위해, 다시 도5를 참조한다. 도5는 입사광(R1)과 원점(O)을 갖는 데카르트 좌표계 (XYZ)를 설명한다. 지점 P1은 프로젝터의 투영 렌즈의 사출 동공의 중심이고, 투영 렌즈의 광축은 x축과 일치한다. 지점 P2는 좌표(0, y0, z0)를 가지며 마이크로 렌즈의 곡률 중심에 대응한다. 광선(R1)은 P1에서 P2에 마이크로 렌즈의 곡률 중심으로 이동한다. 편의상, 광선(R1)은 벡터 (P1P2)로 나타낼 수 있다.
반경 R 및 굴절률 n을 갖는 각각의 원통형 마이크로 렌즈는 거리 f에 위치한 초점면을 갖는다. 원통형 렌즈에 의한 광선의 굴절의 다음 예는 원통형 렌즈를 갖는 실시예의 특징을 설명하기 위해 사용될 수 있다. 도9a는 EF 선에 집중되고 X'축(α = 0 및 β = 0, 여기서 각도 α는 X'Y'평면 내에서 X'축으로부터의 각도이고 각도 β 는 X'Y'평면으로부터의 각도이다)과 평행한 평행 광선의 번들 ABCD를 설명한다. 도9b 및 도9c는 X'Y '평면과 평행한 평면에서 +α, 0 및 -α의 각도를 형성하는 평행 광선의 번들을 3차원이 아닌 2차원에서 설명한다. 이러한 평행 광선은 라인 E'F', EF 및 E"F"에 각각 집중된다. 도9c는 원통형 렌즈의 초점 평면으로부터 거리 f/2에 위치된 광 반사층을 갖는 원통형 렌즈상의 광선의 입사 번들을 설명한다. 이러한 실시예에서, 광선은 반사되고 평행 광선의 다발은 렌즈 표면 상에 α=0을 위한 위치 Ω, +α를 위한 위치 Ψ, 및 -α를 위한 위치 Π에서 Z'축과 평행 한 선분(line segments)으로서 집중된다.
도9d는 α=0 및 β=0을 위한 원통형 렌즈의 초점면에서의 평행 광선의 굴절된 다발 ABCD를 설명하며, 이러한 평행 광선은 라인 IJ 상에 집중된다. 평행 광선의 번들은 다른 입사각을 가지고, 초점 위치가 다르다. 예를 들어, 평행 광선에 대한 입사각이 각도 α> 0 및 각도 β>0을 가지는 경우, 초점 위치는 수평 시프트 Δy가 α에 대응하고 수직 시프트 Δz는 β에 대응하는 선 I'J'이다. 원통형 렌즈의 경우, 동일한 각도 α 및 상이한 각도 β를 갖는 평행 광선의 다른 번들은 원통형 렌즈의 초점면에서 선분(line segment)로 굴절되며, 여기서 선분은 라인 IJ(예를 들어, Δ y)로부터 동일한 시프트된 거리를 가지지만 Z'축(예 : Δz)을 따라 다른 시프트된 거리를 가진다. 시프트 Δy는 α에 대응하고 Δz는 β에 대응한다.
일부 실시예에서, 원통형 렌즈는 반사층(예를 들어, 도8 및 도9c를 참조하여 설명 된 바와 같은)을 포함 할 수 있다. 광 반사층은 원통형 렌즈의 초점면으로부터 f/2 거리에 위치 될 수 있다. 광 반사층은 원통형 렌즈의 표면으로 광선을 다시 반사할 수 있다. 동일한 각도 α를 갖는 평행 광선의 묶음들은 동일한 거리 Δy로 시프트 된 선분 상에 원통형 렌즈의 표면에 집중될 수 있다. 이러한 평행 광선의 번들은 상이한 각도 β를 가질 수 있고 결과적으로 Z'축을 따라 상이한 거리 Δz만큼 시프트 될 수 있다. 광산란 물질(예를 들어, 도8을 참조하여 본 명세서에 기술된 광산란 물질 (806))의 스트립은 대상이 되는 광선을 산란하기 위해 목표된 선분(예를 들어, 광산란 물질이 Z'축과 평행 할 수 있음)과 일치하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 상이한 입사각을 갖는 광선들의 다른 묶음들은 굴절 및 반사 될 수 있어서 다른 묶음들은 광산란 물질의 스트립과 일치하지 않으므로 다른 묶음들은 광 편광층(예를 들어, 도8을 참조하여 본 명세서에 설명된 광 편광층(802))에 의해 실질적으로 흡수된다. 이러한 방식으로, 스크린은 입사각의 목표된 범위 내에서 스크린 상에 입사광이 입사될 때 시청자를 향하여 광을 선택적으로 산란하도록 구성될 수 있다.
투영 렌즈의 사출 동공의 중심으로부터 나오는 투영 스크린 상의 입사광선의 방향은 스크린상의 각 위치에 대한 각도 α 및 β에 의해 특징 지어질 수 있다. 이러한 각도들은 예를 들어 프로젝터의 사출 동공 위치, 투영 스크린에 대한 프로젝터의 방향 및 투영 스크린의 크기를 사용하여 결정될 수 있다. 투영 스크린은 Z축과 평행한 축 및 폭 D(예를 들어, 도8을 참조하여 본 명세서에 설명된 예)를 갖는 원통형 렌즈로 분할될 수 있다.
스크린(예를 들어, 전방 투영 스크린, 1차 투영 스크린, 2차 투영 스크린 등)의 원통형 렌즈들은 그것의 프로젝터로부터 광선을 α0 (y0, z0)의 주위에서 비교적 작은 각도 Δα 범위로 수신할 수 있고, 개별 원통형 렌즈는 프로젝터로부터의 굴절 및/또는 반사되는 광선이 향하는 곳에 위치하는 비편광 광산란 물질의 폭 w을 가지는 수직 스트립을 갖도록 구성될 수 있다. X'Y'평면에서 다른 방향들의 광은 비편광 광산란 스트립에 도달하지 않을 수 있으므로 스크린에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 프로젝터로부터의 광은 스크린에 관하여 다양한 위치에 앉은 청중에 의해 볼 수 있도록 산란될 수 있는 데, 주변 광 및/또는 다른 프로젝터로부터의 광은 스크린에 의해 흡수 될 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, α0 (y0, z0)의 주위에서 비교적 작은 각도 Δα 범위 내의 -π<β<π 방향을 갖는 광선은 또한 굴절 및 반사 후에 비편광 광산란 스트립에 도달 할 수 있으며, 시청자 또는 시청자가 위치 할 수 있는 위치(예를 들면, 시청자의 공간) 쪽으로 산란될 수 있다.
비편광 광산란 스트립의 폭(w)은 적어도 부분적으로 몇가지 인자에 대응한다. 예를 들어, 콘트라스트 보존을 증가하거나 최대화하기 위해, 비편광 광산란 스트립의 스트립 폭w은 조정되거나 최적화될 수 있다. 폭은 다른 프로젝터 및/또는 주변 광에서 도달하는 광의 대부분 또는 전부를 흡수하는 반면 스크린과 연관되는 프로젝터 또는 프로젝터들로부터의 대부분 또는 모든 광을 산란하도록 구성될 수 있다. 폭은 스크린의 수평면에서의 교차-반사 및/또는 주변 입사 광선이 비편광 광산란 스트립을 통해 투과되는 것을 허용할 수 있기 때문에 폭을 증가시키는 것이 바람직하지 않거나 불리할 수 있다. 유사하게, 스크린과 연관된 프로젝터 또는 프로젝터들로부터의 광선을 흡수를 야기할 수 있기 때문에 폭을 줄이는 것이 바람직하지 않거나 불리할 수 있다.
비편광 광산란 스트립의 맞춤형 또는 최적의 폭을 결정하기 위해 몇 가지 요인을 고려할 수 있다. 원통형 렌즈의 수차(예를 들어, 구면 수차 및/또는 색수차)는 초점 라인(예를 들어, 도9a-9c를 참조하여 본 명세서에서 설명된 선 EF) 주위에 스미어(smear)를 야기할 수 있다. 이러한 흐려짐(blurring)에 의해 야기되는 불리한 효과는 비편광 광산란 스트립의 크기를 결정할 때 수차를 고려함으로써 감소되거나 제거될 수 있다.
원통형 렌즈들은 선택된, 원하는, 목표된 또는 규정된 범위의 입사각으로 프로젝터로부터 광선을 수신한다. 이 범위는 z0, y0, |OP1| 및 마이크로 렌즈의 크기(예를 들어, 원통형 마이크로 렌즈의 폭, D)에 대한 제1근사치에 대응한다. 이 입사각 범위 내의 광선은 원통형 렌즈에 의한 굴절 및 반사층(예를 들어, 도8을 참조하여 본 명세서에 설명된 반사층(803))에 의한 반사 후에 원통형 렌즈의 표면 상에 다른 위치로 나갈 수 있다. 이러한 퍼짐은 작은 입사각에 대해 확연할 수 있으며, 원통형 렌즈의 크기에 의해 적어도 부분적으로 제어될 수 있다. 이러한 효과는 원통형 렌즈의 광학 수차와 함께, 비편광 광확산 스트립(예를 들어, 도8을 참조하여 본 명세서에 설명된 비편광 광산란 부(606))의 단면을 변경(예, 증가)을 더 유발할 수 있다. 또한, 원통형 렌즈에 의해 수용되는 입사각의 범위는 투영 렌즈의 사출 동공의 크기에 적어도 부분적으로 대응한다. 예를 들어, 더 큰 사출 동공은 더 큰 입사각 범위를 야기한다.
비편광 광산란 부의 단면적을 추가로 조정하기 위해, 원통형 렌즈의 수평면에서의 구면 형상을 대신하거나 또는 이에 추가하여 원통형 렌즈의 수평면에 맞춤형 비구면 형상을 사용함으로써 원통형 렌즈의 구면 수차를 감소시키는 것이 유리할 수 있다.
전술한 실시예들은 가능한 프로젝션 설정의 일례인 축상(on-axis) 투영 시스템에 대하여 설명되었다. 그러나, 유사한 전면 투영 스크린은 축외, 축을 벗어난(off-axis) 투영을 위해 크기가 정해질 수 있다.
원통형 마이크로 렌즈의 물질의 복굴절(birefringence)은 원통형 마이크로 렌즈에서 전파하는 광의 편광 상태를 보존하기에 충분히 낮도록 구성될 수 있다. 또한, 광 반사층은 광의 편광 상태를 충분히 보존하도록 구성될 수 있다. 한정 없이 예를 들어, 비편광 광산란에 사용되는 물질은 전방 산란 유형일 수 있다.
구형과 원통형 마이크로 렌즈를 사용하는 경우에 차이가 있다. 예를 들어, 구형 렌즈의 경우, 주어진 거리 | OP1 |에 대한 광 확산 세그먼트의 위치는 y0 및 z0 모두에 적어도 부분적으로 대응한다. 결과적으로, P1P2의 방향의 주변에 비교적 작은 범위 내의 방향을 갖는 광선은 광확산 세그먼트 상에 집중되어 시청자의 공간에서 산란된다. P1P2의 방향의 주변에 비교적 작은 범위 밖의 방향으로부터의 광은 편광 물질에 의해 흡수된다. 예를 들어, 원통형 렌즈의 경우, 방향 간의 식별은 주로 원통형 렌즈의 수평면에서 우선 일어난다. 결과적으로, 원통형 렌즈를 사용한 구현은 수평면에서 비교적 작은 각도 범위 및 일반적으로 원통형 렌즈의 수직면에서 넓은 각도 범위를 가지는 방향으로부터 시청자의 공간 내 광을 산란할 수 있다. 원통형 렌즈를 사용한 구현과 비교할 때 구형 렌즈를 사용한 구현은 관련된 프로젝터 이외의 다른 광원에서 나오는 광을 억제하는 데 더 효율적일 수 있다. 원통형 렌즈를 이용하는 구현 예에 비하여 교차-반사된 광선이 보다 효율적으로 억제될 수 있다. 또한 원통형 렌즈를 사용한 구현에 비해 주변 광이 더 효율적으로 억제될 수 있다. 그러나 원통형 렌즈를 사용한 구현은 제조가 더 쉬울 수 있다. 예를 들어, 원통형 렌즈 시트를 제조하기 위해 큰 시트 상에 압출 공정(extrusion process)을 사용하는 것은 적어도 부분적으로 고정된 단면 프로파일이므로 보다 용이할 수 있다.
바람직하게는, 원통형 렌즈를 갖는 스크린은 맞춤형 방향으로부터의 광을 우선적으로 억제 및/또는 강화하는데 사용될 수 있다. 도10a 및 도10b는 복수의 스크린을 갖는 몰입형 디스플레이 시스템을 설명한다. 점선은 각 스크린상의 원통형 렌즈의 축을 나타내고, 화살표는 교차-반사된 광의 방향을 나타낸다. 예를 들어, 도 10a를 참조하면, 전방 투영 스크린은 XY평면에 수직일 수 있거나 XY 평면에 대략적으로 수직일 수 있고(예를 들어, '대략적'은 스크린이 수평축 주위로 상대적으로 작은 회전을 가질 수 있다는 것을 의미한다), 2차 스크린은 XY 평면에 대하여 기울어질 수 있다. 이 경우, 1차 스크린 상의 2차 스크린 및/또는 2차 스크린 상의 1차 스크린으로부터의 교차-반사는 수평면에 대해 약간의 경사를 갖는 수평면 또는 평면의 방향을 갖는 광선을 가진다. 이러한 실시예에서, 원통형 렌즈의 축은 특정 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광을 우선적으로 산란시키면서 이들 교차-반사를 우선적으로 억제하기 위해 XY평면(예를 들어, Z축에 평행)에 수직하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 다른 예는 XY 평면(예를 들면, 바닥 및/또는 천장에 장착되는 스크린)과 평행 또는 '대략적으로' 평행한 2개의 전방 투영 스크린을 갖는 몰입형 디스플레이 시스템을 설명하는 도10b에 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 교차-반사는 수직면에 대한 경미한 경사를 갖는 수직면 또는 평면에 방향을 갖는 광선을 가진다. 원통형 렌즈의 축은 XY 평면과 평행하게 구성되어 관련 프로젝터로부터의 광을 우선적으로 산란하는 반면 교차 반사를 우선적으로 억제할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 바와 같은 투영 스크린을 갖는 프로젝터-스크린 조합은 이러한 프로젝터-스크린 조합의 프로젝터로부터 나오는 광선을 확산 반사하도록 구성될 수 있다. 이것은, 적어도 부분적으로는, 수평면에서 목표된 각도 범위 및 수직면에서 비교적 큰 각도 범위에서 입사 방향을 갖는 광을 확산 반사하는 원통형 마이크로 렌즈를 가지는 다중 다층 구조를 포함하는 전술한 전방 투영 스크린에 기인한다. 수평면에서 목표된 각도 범위 및 수직면에서 비교적 큰 각도 범위는 이러한 프로젝터-스크린 조합의 프로젝터로부터 광선 방향의 전부 또는 대부분을 포함할 수 있다.
도2a 내지 도2b를 참조하여 더 구체적으로 설명된 예인 몰입형 디스플레이 시스템에서 교차-반사된 광선은 확산 반사되는 범위를 벗어나는 입사 방향으로 각 원통형 렌즈에서 스크린에 충돌할 수 있고, 이러한 교차-반사된 광선은 스크린에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 기재된 광학 시스템은 시청자를 향한 교차-반사를 실질적으로 감소시키고 다른 유형의 전방 투영 스크린과 비교하여 실질적으로 더 높은 콘트라스트 비를 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 주변 광은 확산 반사되는 범위를 벗어나는 입사 방향으로 각각의 마원통형 렌즈에 충돌할 수 있고, 이들 광선은 스크린에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 기재된 광학 시스템은 시청자를 향한 주변 입사광의 반사를 실질적으로 감소시키고 다른 유형의 전방 투영 스크린과 비교하여 실질적으로 더 높은 콘트라스트 비를 갖도록 구성될 수 있다.
- 원통형 마이크로 거울이 있는 스크린 예제
도11은 광축이 x축과 실질적으로 일치하도록 설정된 투영을 위한 원통형 마이크로 거울(1103)을 갖는 전방 투영 스크린(1100)의 단면도 및 정면도를 설명한다. 전방 투영 스크린(1100)은 광 편광 물질 층(1102)이 뒤 따르는 이들 원통형 마이크로 거울들(1103)의 상부에 편광 회전층(1104)을 갖는 원통형 마이크로 거울 (1103) 시트를 포함하는 다층 구조를 포함한다. 개별 원통형 마이크로 거울(1103)은 반경(R) 및 폭(D)을 갖는다. 광 편광 물질 층(1102)은 각각의 원통형 마이크로 거울에 대해 폭w를 갖는 비편광 광산란 물질(1106)의 작은 스트립을 포함한다. 이러한 비편광 광산란 스트립(1106)의 위치는 적어도 부분적으로 어레이 내의 원통형 마이크로 거울(1101)의 위치에 대응한다. 나아가, 이러한 비편광 광산란 스트립(1106)의 위치는 본 명세서에 기재된 바와 같이 프로젝터 설치에 적어도 부분적으로 대응할 수 있다. 원통형 마이크로 거울을 포함하는 실시예와 원통형 마이크로 렌즈를 가지는 본 명세서에 기술된 실시예 사이에는 다수의 유사점이 있다.
스크린(1100)의 기능을 설명하기 위해, 다시 도5를 참조한다. 도5는 입사광(R1)과 원점(O)을 갖는 데카르트 좌표계 (XYZ)를 설명한다. 지점 P1은 프로젝터의 투영 렌즈의 사출 동공의 중심이고, 투영 렌즈의 광축은 x축과 일치한다. 지점 P2는 좌표(0, y0, z0)를 가지며 마이크로 거울의 곡률 중심에 대응한다. 광선(R1)은 P1에서 P2에 마이크로 거울의 곡률 중심으로 이동한다. 편의상, 광선(R1)은 벡터(P1P2)로 나타낼 수 있다.
투영 렌즈의 사출 동공의 중심으로부터 나오는 투영 스크린 상의 입사광선의 방향은 스크린상의 각 위치에 대한 각도 α 및 β에 의해 특징 지어질 수 있다. 여기서, 각도 α는 XY평면 내 X축으로부터 각이고 각도 ββ는 XY평면으로부터의 각이다. 이러한 각도들은 예를 들어 프로젝터의 사출 동공 위치, 투영 스크린에 대한 프로젝터의 방향 및 투영 스크린의 크기를 사용하여 결정될 수 있다. 투영 스크린은 Z축과 평행한 축 및 폭 D(예를 들어, 도11을 참조하여 본 명세서에 설명된 예)를 갖는 원통형 거울로 분할될 수 있다.
스크린(예를 들어, 전방 투영 스크린, 1차 투영 스크린, 2차 투영 스크린 등)의 원통형 렌즈들은 그것의 프로젝터로부터 광선을 α0 (y0, z0)의 주위에서 비교적 작은 각도 Δα 범위로 수신할 수 있고, 개별 원통형 렌즈는 프로젝터로부터의 굴절 및/또는 반사되는 광선이 향하는 곳에 위치하는 비편광 광산란 물질의 폭 w을 가지는 수직 스트립을 갖도록 구성될 수 있다. X'Y'평면에서 다른 방향들의 광은 비편광 광산란 스트립에 도달하지 않을 수 있으므로 스크린에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 프로젝터로부터의 광은 스크린에 관하여 다양한 위치에 앉은 청중에 의해 볼 수 있도록 산란될 수 있는 데, 주변 광 및/또는 다른 프로젝터로부터의 광은 스크린에 의해 흡수 될 수 있다. 본 명세서에 기술된 바와 같이, α0 (y0, z0)의 주위에서 비교적 작은 각도 Δα 범위 내의 -π<β<π 방향을 갖는 광선은 또한 굴절 및 반사 후에 비편광 광산란 스트립에 도달 할 수 있으며, 시청자 또는 시청자가 위치 할 수 있는 위치(예를 들면, 시청자의 공간) 쪽으로 산란될 수 있다.
도12는 원통형 렌즈의 예 및 (1) α=0, β=0; (2) α>0, β=0; (3) α<0, β=0에 대한 입사각 함수로서 수렴 광선의 위치를 설명한다. 광선의 평행 묶음은 초점면 FP에서 선분(line segment) 상에 집중될 수 있으며, 선분은 도12의 지점 A로 표시된다. 입사각 α>0, β=0 및/또는 α<0, β=0으로 프로젝터로부터 나오는 광선에 대하여, 광산란 스트립(예를 들어, 도11을 참조하여 본 명세서에 기술된 광산란 스트립(1106))이 광선이 수렴하는 위치(예를 들면, 지점 A)에 위치 할 수 있다. 또한, -π<β<π의 광선은 광산란 스트립에 수렴할 수도 있고, 시청자의 방향으로 산란 될 수도 있음이 이해된다.
비편광 광산란 스트립의 폭(w)은 적어도 부분적으로 몇 가지 인자에 대응한다. 예를 들어, 콘트라스트 보존을 증가하거나 최대화하기 위해, 비편광 광산란 스트립의 스트립 폭 w은 조정되거나 최적화될 수 있다. 폭은 다른 프로젝터들 및/또는 주변 광에서 도달하는 광의 대부분 또는 전부를 흡수하는 반면 프로젝터 또는 스크린과 연관되는 프로젝터들로부터의 대부분 또는 모든 광을 산란하도록 구성될 수 있다. 폭은 스크린의 수평면에서의 교차-반사 및/또는 주변 입사 광선이 비편광 광산란 스트립을 통해 투과되는 것을 허용할 수 있기 때문에 폭을 증가시키는 것이 바람직하지 않거나 불리할 수 있다. 유사하게, 스크린과 연관된 프로젝터 또는 프로젝터들로부터의 광선을 흡수를 야기할 수 있기 때문에 폭을 줄이는 것이 바람직하지 않거나 불리할 수 있다.
비편광 광산란 스트립의 맞춤형 또는 최적의 폭을 결정하기 위해 몇 가지 요인을 고려할 수 있다. 원통형 렌즈의 수차(예를 들어, 구면 수차 및/또는 색수차)는 초점 라인(예를 들어, 도12를 참조하여 본 명세서에서 설명된 지점 A에 의해 나타나는 선) 주위에 스미어(smear)를 야기할 수 있다. 이러한 흐려짐(blurring)에 의해 야기되는 불리한 효과는 비편광 광산란 스트립의 크기를 결정할 때 수차를 고려함으로써 감소되거나 제거될 수 있다.
원통형 렌즈들은 선택된, 원하는, 목표된 또는 규정된 범위의 입사각으로 프로젝터로부터 광선을 수신한다. 이 범위는 z0, y0, |OP1| 및 마이크로 렌즈의 크기(예를 들어, 원통형 마이크로 렌즈의 폭, D)에 대한 제1근사치에 대응한다. 이 입사각 범위 내의 광선은 마이크로 거울(예를 들어, 도11을 참조하여 본 명세서에 설명된 마이크로 거울(1103))에 의한 반사 후에 스크린의 표면에 다른 위치로 나갈 수 있다. 이러한 퍼짐은 작은 입사각에 대해 확연할 수 있으며, 원통형 거울의 크기에 의해 적어도 부분적으로 제어될 수 있다. 이러한 효과는 원통형 거울의 광학 수차와 함께, 비편광 광확산 스트립(예를 들어, 도11을 참조하여 본 명세서에 설명된 비편광 광산란 부(1106))의 단면을 변경(예, 증가)을 더 유발할 수 있다. 또한, 원통형 렌즈에 의해 수용되는 입사각의 범위는 투영 렌즈의 사출 동공의 크기에 적어도 부분적으로 대응한다. 예를 들어, 더 큰 사출 동공은 더 큰 입사각 범위를 야기한다.
비편광 광산란 부의 단면적을 추가로 조정하기 위해, 원통형 거울의 수평면에서의 구면 형상을 대신하거나 또는 이에 추가하여 원통형 거울의 수평면에 맞춤형 비구면 형상을 사용함으로써 원통형 거울의 구면 수차를 감소시키는 것이 유리할 수 있다.
전술한 실시예들은 가능한 프로젝션 설정의 일례인 축상(on-axis) 투영 시스템에 대하여 설명되었다. 그러나, 유사한 전면 투영 스크린은 축외, 축을 벗어난(off-axis) 투영을 위해 크기가 정해질 수 있다.
또한, 광 반사층은 광의 편광 상태를 충분히 보존하도록 구성될 수 있다. 한정 없이 예를 들어, 비편광 광산란에 사용되는 물질은 전방 산란 유형일 수 있다.
구형과 원통형 마이크로 거울을 사용하는 경우에 차이가 있다. 예를 들어, 구형 거울의 경우, 주어진 거리 |OP1|에 대한 광 확산 세그먼트의 위치는 y0 및 z0 모두에 적어도 부분적으로 대응한다. 결과적으로, P1P2의 방향의 주변에 비교적 작은 범위 내의 방향을 갖는 광선은 광확산 세그먼트 상에 집중되어 시청자의 공간에서 산란된다. P1P2의 방향의 주변에 비교적 작은 범위 밖의 방향으로부터의 광은 편광 물질에 의해 흡수된다. 예를 들어, 원통형 거울의 경우, 방향 간의 식별은 주로 원통형 거울의 수평면에서 우선 일어난다. 결과적으로, 원통형 거울을 사용한 구현은 수평면에서 비교적 작은 각도 범위 및 일반적으로 원통형 거울의 수직면에서 넓은 각도 범위를 가지는 방향으로부터 시청자의 공간 내 광을 산란할 수 있다. 원통형 거울을 사용한 구현과 비교할 때 구형 거울을 사용한 구현은 관련된 프로젝터 이외의 다른 광원에서 나오는 광을 억제하는 데 더 효율적일 수 있다. 원통형 거울을 이용하는 구현 예에 비하여 교차-반사된 광선이 보다 효율적으로 억제될 수 있다. 또한 원통형 거울을 사용한 구현에 비해 주변 광이 더 효율적으로 억제될 수 있다. 그러나 원통형 거울을 사용한 구현은 제조가 더 쉬울 수 있다. 예를 들어, 원통형 거울 시트를 제조하기 위해 큰 시트 상에 압출 공정(extrusion process)을 사용하는 것은 적어도 부분적으로 고정된 단면 프로파일이므로 보다 용이할 수 있다.
바람직하게는, 원통형 거울을 갖는 스크린은 맞춤형 방향으로부터의 광을 우선적으로 억제 및/또는 강화하는데 사용될 수 있다. 도10a 및 도10b을 참조하여 본 명세서에서 설명된 원통형 렌즈와 유사하게, 원통형 거울은 맞춤형 방향으로부터 광을 우선적으로 반사 및/또는 흡수하는 기능을 제공한다. 도10a 및 도10b에서의 설명을 원통형 거울에 적용하면, 점선은 각 스크린상의 원통형 거울의 축을 나타내고, 화살표는 교차-반사된 광의 방향을 나타낸다. 예를 들어, 도 10a를 참조하면, 전방 투영 스크린은 XY평면에 수직일 수 있거나 XY 평면에 대략적으로 수직일 수 있고(예를 들어, '대략적'은 스크린이 수평축 주위로 상대적으로 작은 회전을 가질 수 있다는 것을 의미한다), 2차 스크린은 XY 평면에 대하여 기울어질 수 있다. 이 경우, 1차 스크린 상의 2차 스크린 및/또는 2차 스크린 상의 1차 스크린으로부터의 교차-반사는 수평면에 대해 약간의 경사를 갖는 수평면 또는 평면의 방향을 갖는 광선을 가진다. 이러한 실시예에서, 원통형 렌즈의 축은 특정 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광을 우선적으로 산란시키면서 이들 교차-반사를 우선적으로 억제하기 위해 XY평면(예를 들어, Z축에 평행)에 수직하도록 구성될 수 있다. 유사하게, 다른 예는 XY 평면(예를 들면, 바닥 및/또는 천장에 장착되는 스크린)과 평행 또는 '대략적으로' 평행한 2개의 전방 투영 스크린을 갖는 몰입형 디스플레이 시스템을 설명하는 도10b에 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 교차-반사는 수직면에 대한 경미한 경사를 갖는 수직면 또는 평면에 방향을 갖는 광선을 가진다. 원통형 거울의 축은 XY 평면과 평행하게 구성되어 관련 프로젝터로부터의 광을 우선적으로 산란하는 반면 교차 반사를 우선적으로 억제할 수 있다.
본 명세서에서 설명된 바와 같은 투영 스크린을 갖는 프로젝터-스크린 조합은 이러한 프로젝터-스크린 조합의 프로젝터로부터 나오는 광선을 확산 반사하도록 구성될 수 있다. 이것은, 적어도 부분적으로는, 수평면에서 목표된 각도 범위 및 수직면에서 비교적 큰 각도 범위에서 입사 방향을 갖는 광을 확산 반사하는 원통형 마이크로 렌즈를 가지는 다중 다층 구조를 포함하는 전술한 전방 투영 스크린에 기인한다. 수평면에서 목표된 각도 범위 및 수직면에서 비교적 큰 각도 범위는 이러한 프로젝터-스크린 조합의 프로젝터로부터 광선 방향의 전부 또는 대부분을 포함할 수 있다.
도2a 내지 도2b를 참조하여 더 구체적으로 설명된 예인 몰입형 디스플레이 시스템에서 교차-반사된 광선은 확산 반사되는 범위를 벗어나는 입사 방향으로 각 원통형 렌즈에서 스크린에 충돌할 수 있고, 이러한 교차-반사된 광선은 스크린에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 기재된 광학 시스템은 시청자를 향한 교차-반사를 실질적으로 감소시키고 다른 유형의 전방 투영 스크린과 비교하여 실질적으로 더 높은 콘트라스트 비를 갖도록 구성될 수 있다.
또한, 주변 광은 확산 반사되는 범위를 벗어나는 입사 방향으로 각각의 마원통형 렌즈에 충돌할 수 있고, 이들 광선은 스크린에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 기재된 광학 시스템은 시청자를 향한 주변 입사광의 반사를 실질적으로 감소시키고 다른 유형의 전방 투영 스크린과 비교하여 실질적으로 더 높은 콘트라스트 비를 갖도록 구성될 수 있다.
- 몰입형 디스플레이 시스템에서 개선된 소리를 위한 천공이 있는 스크린 예
몰입형 디스플레이 시스템의 사운드는 일부 구현예에서는 시각적 정보만큼 중요 할 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템에는 음향 문제가 있다. 예를 들어, 시청하는 표면이 음향적으로 반사적인 경우, 사운드는 몰입 환경 내에서 에코 및 잔향을 유발할 수 있다. 이 문제를 줄이는 한 가지 방법은 천공된 디스플레이 스크린을 사용하는 것이다. 천공된 디스플레이 스크린은 사운드가 몰입 환경을 벗어나고 디스플레이 스크린 뒤의 스피커로부터의 사운드가 몰입 환경에 들어가게 함으로써 이 문제를 줄일 수 있다.
일부 실시예에서, 사운드 시스템은 제1 영사 스크린(들) 및/또는 제2 스크린(들) 뒤에 장착 될 수 있다. 음파의 고주파 감쇠를 줄이기 위해, 천공(예 : 원형 구멍) 어레이가 사용될 수 있다. 예를 들어, 스크린의 천공은 구멍의 중심이 엇갈린 또는 직선의 천공 배치 구조에서 대략적으로 등거리가 되도록 배치될 수 있다. 단위 면적당 등거리 간격의 원형 구멍의 수, 구멍 직경 및 스크린 두께는 약 1kHz보다 큰 주파수에서의 전송 손실을 적어도 부분적으로 결정하는 매개 변수이다.
마이크로 렌즈 및/또는 마이크로 미러의 구조를 갖는 스크린의 경우, 천공 (또는 구멍)의 어레이는 마이크로 렌즈 또는 마이크로 미러 사이의 천이부에 위치 될 수 있다. 천공을 위한 이들 위치는 하나의 마이크로 렌즈(또는 마이크로 미러)로부터 다른 마이크로 렌즈(또는 마이크로 거울)로의 이러한 전환들에서 마이크로 렌즈(또는 마이크로 거울)의 형상이 왜곡되기 때문에 개선된 성능을 제공할 수 있다. 이러한 왜곡은 제조 공정(몰딩 또는 압출) 및 몰드 자체의 한계에 적어도 부분적으로 기인한다. 이 영역에서는 광학 성능이 저하될 수 있고 천공이 스크린의 광학 성능에 크게 영향을 미치지 않는다. 한정 없이 예를 들어, 천공의 형상은 원형, 타원형 또는 다각형일 수 있다. 도13a 및 도13b는 마이크로 렌즈 또는 마이크로 미러 (도13a) 사이의 모서리(corner)에 직선으로 등거리 간격의 천공 및 마이크로 렌즈 또는 마이크로 미러 (도13b) 사이의 가장자리(edge)에 천공을 가지는 스크린의 예를 설명한다. .
도14a는 원통형 마이크로 렌즈 또는 마이크로 미러의 가장자리(edge)에 직선으로 등거리의 원형 천공이 포함된 구조를 설명한다. 도14b는 원통형 마이크로 렌즈들 또는 마이크로 미러들 사이의 가장자리(edge)에 지그재그의 천공이 포함된 구조를 설명한다.
- 결론
전술한 다양한 특징들은 서로 독립적으로 사용될 수 있거나, 다양한 방식으로 결합 될 수 있다. 모든 가능한 조합 및 부-조합은 이 개시의 범위 내에 속한다. 여기에 기술된 예시적인 시스템 및 구성 요소는 설명된 것과 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 개시된 예시적인 실시예와 비교하여 요소가 추가, 제거 또는 재배치 될 수 있다.
"할 수 있다(can)", "할 수 있다(could)", "일 수 있다(might)", "일 수도 있다(may)"등과 같은 본 명세서에서 사용된 조건 언어는 일반적으로 특징, 요소 및/또는 단계가 또는 하나 이상의 실시예가 이들 특징, 요소 및/또는 단계가 임의의 특정 실시예에서 포함되는지 또는 수행될지 여부를 결정하기 위한 로직을 필연적으로 포함할 수 있다. "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "갖는(having)" 등의 용어는 동의어이며 제한 없는 방식으로 포괄적으로 사용되며 추가 요소, 특징, 동작, 동작 등을 배제하지 않는다. 또한, "또는"이라는 용어는 포괄적인 의미로 사용되며, 배타적인 의미로 사용되어서는 아니되며, 예를 들어 요소 목록을 연결하는 경우 "또는"이라는 용어는 (또는) 일부 또는 전부를 의미한다. 목록의 요소 "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"라는 구절과 같은 결합 언어는 다른 언급이 없는 한 일반적으로 항목, 용어 등이 X, Y 또는 Z 중 하나일 수 있다는 것을 전달하기 위해 일반적으로 사용되는 문맥으로 이해된다. 따라서, 이러한 결합 언어는 일반적으로 특정 구현 예가 X, Y 중 적어도 하나 및 Z 중 적어도 하나가 각각 존재할 필요가 있음을 의미하는 것은 아니다. 용어 "약" 또는 "근사치" 등은 동의어이며 용어에 의해 수정된 값이 그와 관련된 이해 범위를 나타내기 위해 사용되며, 범위는 ± 20%, ± 15%, ± 10%, ± 5% 또는 ±1 %가 될 수 있다. "실질적으로"라는 용어는 결과(예: 측정 값)가 목표 값에 근접함을 나타내기 위해 사용된다. 일 예로, 여기서 괄호는 결과 값이 그 값의 80% 이내, 그 값의 90% 이내, 그 값의 95% 이내 또는 그 값의 99% 이내를 의미한다.
특정 실시예들이 설명되었지만, 이들 실시예들은 단지 예로서 제시되었으며, 본 명세서에 개시된 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 전술한 설명에서 임의의 특정 특징 또는 특성이 필요하거나 필수적이라는 것을 의미하는 것은 아니다. 실제로, 여기에 기술된 신규한 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 방법 및 시스템의 형태에서의 다양한 생략, 대체 및 변경이 본 명세서에 개시된 발명의 사상을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 스크린에 있어서,
    폭 D를 가지는 마이크로 렌즈들로 구성된 어레이;
    광 편광 물질층;
    편광 회전층;
    광 반사층; 및
    마이크로 렌즈의 어레이 내의 개별 마이크로 렌즈를 위한 비편광 광산란 물질의 섹션을 포함하고,
    상기 비편광 광산란 물질의 상기 섹션은 상기 폭 D보다 작은 폭을 가지며,
    사용시에, 상기 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 비편광 광산란 물질에 의해 산란되고, 상기 몰입형 디스플레이 시스템 내 다른 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 광 편광 물질 층에 의해 흡수되는, 스크린.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 구형 마이크로 렌즈를 포함하는, 스크린.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 비구면 마이크로 렌즈를 더 포함하는, 스크린.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 원통형 마이크로 렌즈를 포함하는, 스크린.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이는 원통형 마이크로 렌즈의 종축에 수직인 평면에 비구면 형상을 갖는 상기 원통형 마이크로 렌즈를 더 포함하는, 스크린.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 비편광 광산란 물질의 각 섹션은 연관된 상기 원통형 마이크로 렌즈의 종축에 평행한 스트립을 형성하는, 스크린.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로 렌즈들로 구성된 상기 어레이 내 상기 마이크로 렌즈들 사이의 천이부에 위치된 천공들을 더 포함하는, 스크린.
  8. 제7항에 있어서,
    천공 어레이 내의 상기 천공들은 구형 마이크로 렌즈들 사이의 모서리에 위치되는, 스크린.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 천공 어레이 내의 상기 천공들은 원통형 마이크로 렌즈들 사이의 가장자리에 위치되는, 스크린.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 천공 어레이 내의 상기 천공들은 직선을 따라 등거리 간격인, 스크린.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 천공 어레이 내의 상기 천공들은 원형인, 스크린.
  12. 제1항의 스크린을 하나 이상을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 하나 이상의 스크린은 굽어진, 몰입형 디스플레이 시스템.
  14. 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 스크린에 있어서,
    폭 D를 가지는 마이크로 거울들로 구성된 어레이;
    편광 회전층;
    선형 편광층; 및
    마이크로 거울의 어레이 내의 개별 마이크로 거울을 위한 비편광 광산란 물질의 섹션을 포함하고,
    상기 비편광 광산란 물질의 상기 섹션은 상기 폭 D보다 작은 폭을 가지며,
    사용시에, 상기 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 비편광 광산란 물질에 의해 산란되고, 상기 몰입형 디스플레이 시스템 내 다른 스크린과 연관된 프로젝터로부터의 광은 상기 선형 편광층에 의해 흡수되는, 스크린.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 마이크로 거울들로 구성된 상기 어레이는 구형 마이크로 거울을 포함하는, 스크린.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 마이크로 거울들로 구성된 상기 어레이는 비구면 마이크로 거울을 더 포함하는, 스크린.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 마이크로 거울들로 구성된 상기 어레이는 원통형 마이크로 거울을 포함하는, 스크린.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 비편광 광산란 물질의 각 섹션은 연관된 상기 원통형 마이크로 거울의 종축에 평행한 스트립을 형성하는, 스크린.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 마이크로 거울들의 어레이 내의 마이크로 거울들 사이의 천이부에 위치된 천공들을 더 포함하는, 스크린.
  20. 제14항의 스크린을 하나 이상 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템.
KR1020177014509A 2014-10-27 2015-10-27 마이크로 렌즈 또는 마이크로 거울의 어레이를 가지는 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템 및 방법 Withdrawn KR20170080626A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462069095P 2014-10-27 2014-10-27
US62/069,095 2014-10-27
PCT/US2015/057631 WO2016069631A1 (en) 2014-10-27 2015-10-27 Display systems and methods employing screens with an array of micro-lenses or micro-mirrors

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170080626A true KR20170080626A (ko) 2017-07-10

Family

ID=55791914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020177014509A Withdrawn KR20170080626A (ko) 2014-10-27 2015-10-27 마이크로 렌즈 또는 마이크로 거울의 어레이를 가지는 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템 및 방법

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9726968B2 (ko)
EP (1) EP3213145A4 (ko)
KR (1) KR20170080626A (ko)
CN (1) CN107111181A (ko)
WO (1) WO2016069631A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016014506A2 (en) 2014-07-22 2016-01-28 Barco, Inc. Display systems and methods employing wavelength multiplexing of colors
WO2016014479A1 (en) 2014-07-22 2016-01-28 Barco, Inc. Display systems and methods employing time mutiplexing of projection screens and projectors
CA2955942A1 (en) 2014-07-22 2016-01-28 Barco, Inc. Display systems and methods employing polarizing reflective screens
US9726968B2 (en) 2014-10-27 2017-08-08 Barco, Inc. Display systems and methods employing screens with an array of micro-lenses or micro-mirrors
GB2546505B (en) * 2016-01-19 2020-02-19 Bruce Helson Christopher Image display screen comprising rotating screen with optically anisotropic reflective layer
GB201608900D0 (en) * 2016-05-20 2016-07-06 Barco Nv Selective projection display screen
CN108534091B (zh) * 2018-05-10 2024-07-16 华域视觉科技(上海)有限公司 具有立体点灯效果的车灯及汽车
WO2020056038A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-19 Mirraviz, Inc. Brightness and uniformity-enhanced projector screen
CN110109320A (zh) * 2019-05-09 2019-08-09 深圳市深大极光科技有限公司 一种全息透镜投影屏的制作方法和制作装置
CN113130562B (zh) * 2019-12-30 2024-06-11 乐金显示有限公司 具有双凸透镜的3d显示装置
CN111711807B (zh) * 2020-03-11 2021-09-28 潍坊学院 一种带隐形提词功能的投影机系统及数据叠加处理方法
CN111225198A (zh) * 2020-03-11 2020-06-02 潍坊学院 液晶偏振隐形提词dlp投影机系统及视频数据处理方法
US11722648B2 (en) * 2020-07-07 2023-08-08 Mirraviz, Inc. Reflective display
US11818514B2 (en) * 2021-11-08 2023-11-14 Gdc Technology (Shenzhen) Limited Integrated DCI compliant movie player and DLP projection equipment

Family Cites Families (82)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4679069A (en) 1984-07-13 1987-07-07 Nap Consumer Electronics Corp. Color picture projection system with a wavelength-selective reflector for filtering out undesired light from a monochrome picture display source
US5602679A (en) * 1987-12-31 1997-02-11 Projectavision, Inc. High efficiency light valve projection system
GB8922415D0 (en) 1989-10-05 1989-11-22 Emi Plc Thorn A screen and projector for use in a front projection system
WO1991015930A2 (en) 1990-04-05 1991-10-17 Raychem Corporation Three dimensional display
US5137450A (en) 1990-11-05 1992-08-11 The United States Of America As Represented By The Secretry Of The Air Force Display for advanced research and training (DART) for use in a flight simulator and the like
US5148309A (en) 1990-12-14 1992-09-15 Toppan Printing Co., Ltd. Reflective type screen
US5528425A (en) 1993-10-06 1996-06-18 Design Magic, Inc. Apparatus and method for creating optical illusion effects
US6011580A (en) 1994-06-07 2000-01-04 Terumo Kabushiki Kaisha Image display apparatus
JPH0815779A (ja) 1994-06-27 1996-01-19 Hitachi Ltd 液晶プロジェクター用スクリーン
US6141034A (en) * 1995-12-15 2000-10-31 Immersive Media Co. Immersive imaging method and apparatus
US5625489A (en) 1996-01-24 1997-04-29 Florida Atlantic University Projection screen for large screen pictorial display
US6144491A (en) 1996-02-29 2000-11-07 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Reflection-type projection screen
US6535241B1 (en) 1996-11-13 2003-03-18 Fakespace Labs, Inc. Multi-person stereo display system
US5964064A (en) 1997-04-25 1999-10-12 Universal City Studios, Inc. Theater with multiple screen three dimensional film projection system
JPH11355695A (ja) 1998-06-10 1999-12-24 Sony Corp 映像信号処理装置
US6381068B1 (en) 1999-03-19 2002-04-30 3M Innovative Properties Company Reflective projection screen and projection system
JP2000338449A (ja) 1999-05-27 2000-12-08 Sony Corp 立体映像表示装置
EP1194794A2 (en) * 2000-03-15 2002-04-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Projection screen
JP2002365730A (ja) 2001-06-13 2002-12-18 Sony Corp ハイコントラストスクリーン
GB2389192B (en) * 2001-08-06 2004-05-12 Occuity Ltd Direct view reflective display apparatus
US6847483B2 (en) 2001-12-21 2005-01-25 Bose Corporation Selective reflecting
US20050231800A1 (en) 2001-12-21 2005-10-20 Barret Lippey Selective reflecting
CN100456128C (zh) 2002-07-11 2009-01-28 索尼公司 图像显示器屏幕、图像显示器屏幕的制造方法和图像显示器
US6909543B2 (en) 2002-07-22 2005-06-21 Spitz, Inc. Foveated display system
EP1450568A3 (en) 2003-02-21 2009-08-26 Barco N.V. Method for transmitting signals in a projection system and projection system which applies such method
GB2403814A (en) 2003-07-10 2005-01-12 Ocuity Ltd Directional display apparatus with birefringent lens structure
US7158299B2 (en) 2003-09-26 2007-01-02 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Projection screen and projection system comprising the same
EP1676449B1 (en) 2003-10-21 2008-11-26 Barco N.V. Method and device for performing stereoscopic image display based on color selective filters
US7414831B1 (en) 2004-04-01 2008-08-19 Fergason Patent Properties, Llc Adjustable display system
GB0410551D0 (en) 2004-05-12 2004-06-16 Ller Christian M 3d autostereoscopic display
JP4608947B2 (ja) 2004-05-26 2011-01-12 カシオ計算機株式会社 液晶表示装置
WO2006017585A1 (en) 2004-08-04 2006-02-16 Fusion Optix, Inc. Multi-region light scattering element
US20060114171A1 (en) 2004-11-12 2006-06-01 National Research Council Of Canada Windowed immersive environment for virtual reality simulators
KR100596240B1 (ko) 2004-12-28 2006-07-06 엘지전자 주식회사 절환 가능한 엘시디 셔터를 이용한 입체 표시 장치 및 방법
US7733310B2 (en) 2005-04-01 2010-06-08 Prysm, Inc. Display screens having optical fluorescent materials
CN101180873B (zh) 2005-04-26 2012-02-29 图象公司 电子投影系统及其方法
JP2006317656A (ja) 2005-05-12 2006-11-24 Dainippon Printing Co Ltd 異方性光学素子
US7868847B2 (en) 2005-05-24 2011-01-11 Mark W Miles Immersive environments with multiple points of view
US7347556B2 (en) 2005-06-07 2008-03-25 The Boeing Company Systems and methods for generating stereo images
US7706073B2 (en) 2005-06-29 2010-04-27 Reflexite Corporation Collimating microlens array
US7583437B2 (en) 2005-12-08 2009-09-01 Real D Projection screen with virtual compound curvature
US7724431B2 (en) 2006-09-29 2010-05-25 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Active layer
JP2008175960A (ja) 2007-01-17 2008-07-31 Hitachi Plant Technologies Ltd 多面スクリーン表示装置および方法
WO2008089417A2 (en) 2007-01-18 2008-07-24 The Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona A polarized head-mounted projection display
WO2008091339A2 (en) 2007-01-19 2008-07-31 Pixtronix, Inc. Mems display apparatus
US8388138B1 (en) 2007-03-11 2013-03-05 Simon Boothroyd Projection display systems
JP2008275971A (ja) * 2007-05-01 2008-11-13 Seiko Epson Corp スクリーン及びプロジェクションシステム
JP5018222B2 (ja) 2007-05-09 2012-09-05 セイコーエプソン株式会社 指向性表示ディスプレイ
WO2009040698A1 (en) 2007-09-24 2009-04-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. A display device comprising a background screen
JP2009198699A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Dainippon Printing Co Ltd 没入型表示装置とそのプログラム
US7931337B2 (en) 2008-03-20 2011-04-26 Gm Global Technology Operations, Llc Recliner release actuation through active materials
US8206793B2 (en) 2008-03-26 2012-06-26 Reald Inc. Enhanced projection screen
GB2465786A (en) 2008-11-28 2010-06-02 Sharp Kk An optical system for varying the perceived shape of a display surface
BRPI0924076B1 (pt) 2009-05-12 2021-09-21 Huawei Device (Shenzhen) Co., Ltd. Sistema de telepresença e método de telepresença
US9465283B2 (en) 2009-11-06 2016-10-11 Applied Minds, Llc System for providing an enhanced immersive display environment
CN102612664A (zh) * 2009-11-17 2012-07-25 3M创新有限公司 偏振敏感型前投影屏幕
JP2011107589A (ja) 2009-11-20 2011-06-02 Sony Corp 立体表示装置
KR20110100538A (ko) 2010-03-04 2011-09-14 주식회사 토비스 다층 영상 표시 장치
CN101888565B (zh) 2010-06-30 2012-07-04 华映光电股份有限公司 立体画面显示方法及立体显示装置
US8277055B2 (en) 2010-07-21 2012-10-02 Delphi Technologies, Inc. Multiple view display system using a single projector and method of operating the same
US8624960B2 (en) 2010-07-30 2014-01-07 Silicon Image, Inc. Multi-view display system
GB201016566D0 (en) 2010-10-01 2010-11-17 Barco Nv Curved back projection screen
US9946076B2 (en) 2010-10-04 2018-04-17 Gerard Dirk Smits System and method for 3-D projection and enhancements for interactivity
WO2012060814A1 (en) 2010-11-01 2012-05-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Image display using a virtual projector array
CN201853063U (zh) * 2010-11-06 2011-06-01 浙江宇立塑胶有限公司 一种透声投影幕布
US20130222892A1 (en) 2010-11-12 2013-08-29 3M Innovative Properties Company Interactive polarization-selective projection display
JP5069360B2 (ja) 2011-01-18 2012-11-07 日本電信電話株式会社 ３次元表示装置
US9417514B2 (en) 2011-10-27 2016-08-16 3M Innovative Properties Company Polarization preserving 3D screen
WO2013095967A1 (en) 2011-12-20 2013-06-27 3M Innovative Properties Company High contrast projection screen
JP2015045665A (ja) 2011-12-28 2015-03-12 シャープ株式会社 立体表示装置
US20130181901A1 (en) 2012-01-12 2013-07-18 Kanye Omari West Multiple Screens for Immersive Audio/Video Experience
US9094570B2 (en) 2012-04-30 2015-07-28 Hewlett-Packard Development Company, L.P. System and method for providing a two-way interactive 3D experience
CN102736390B (zh) 2012-06-04 2014-06-25 深圳市亿思达显示科技有限公司 一种黑色投影幕
US9817305B2 (en) 2012-07-12 2017-11-14 Cj Cgv Co., Ltd. Image correction system and method for multi-projection
KR101305249B1 (ko) 2012-07-12 2013-09-06 씨제이씨지브이 주식회사 다면 상영 시스템
CN202939369U (zh) 2012-11-16 2013-05-15 舒彦 光源和立体显示装置
GB2518821A (en) 2013-09-11 2015-04-08 Barco Nv Multi-screen projector setting
WO2016014506A2 (en) 2014-07-22 2016-01-28 Barco, Inc. Display systems and methods employing wavelength multiplexing of colors
CA2955942A1 (en) 2014-07-22 2016-01-28 Barco, Inc. Display systems and methods employing polarizing reflective screens
WO2016014479A1 (en) 2014-07-22 2016-01-28 Barco, Inc. Display systems and methods employing time mutiplexing of projection screens and projectors
WO2016034247A1 (en) * 2014-09-05 2016-03-10 Lemoptix Sa An image projector and optical assembly
US9726968B2 (en) 2014-10-27 2017-08-08 Barco, Inc. Display systems and methods employing screens with an array of micro-lenses or micro-mirrors

Also Published As

Publication number Publication date
CN107111181A (zh) 2017-08-29
EP3213145A1 (en) 2017-09-06
WO2016069631A1 (en) 2016-05-06
US9726968B2 (en) 2017-08-08
US20160116834A1 (en) 2016-04-28
EP3213145A4 (en) 2018-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9726968B2 (en) Display systems and methods employing screens with an array of micro-lenses or micro-mirrors
US9772549B2 (en) Display systems and methods employing polarizing reflective screens
US9766535B2 (en) Display systems and methods employing wavelength multiplexing of colors
US6646800B2 (en) Visual and audio system for theaters
US9986214B2 (en) Display systems and methods employing time multiplexing of projection screens and projectors
KR101305252B1 (ko) 다면 상영 시스템
CN111344605B (zh) 针对影院的直视型显示器的光调节
US10261406B2 (en) High performance screens for laser projection
CN110770815A (zh) 具有减小的纱门效应的有源显示器
JPH0694902A (ja) 光学素子，光源，液晶光学素子，偏光照明装置，照明光学装置，偏光分離素子，偏光素子，画像投影装置および立体像表示方法
JPH08286146A (ja) 高効率ライトバルブ投射システム
KR200273728Y1 (ko) 극장용 영상, 음향 광학계(劇場用 映像,音響 光學係)
Kaneko et al. 55.3: Desktop Autostereoscopic Display Using Compact LED Projectors and CDR Screen
Gillen The hybrid theatre
WO2005106567A2 (en) Rear projection cabinet-less display

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

Patent event date: 20170526

Patent event code: PA01051R01D

Comment text: International Patent Application

PG1501 Laying open of application
PC1203 Withdrawal of no request for examination