KR20170089832A - 편광 반사 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템 및 방법 - Google Patents

편광 반사 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20170089832A
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패트릭 캔드리
바트 막시무스
게르트 마티스
클로드 틱트가트
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바르코 인코포레이티드
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Abstract

스크린상에 입사하는 주변 광에 적어도 부분적으로 기인하여 콘트라스트 비율의 감소를 완화시키도록 구성된 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템이 개시된다. 몰입형 디스플레이 시스템은 적어도 2개의 스크린 및 2개 이상의 프로젝터 시스템을 포함한다. 스크린은 맞춤형 편광 상태로 선택적으로 빛을 반사하도록 구성된 다층 구조를 갖는다. 인접 스크린은 직각 편광 상태의 광을 선택적으로 반사하도록 구성될 수 있다. 프로젝터 시스템은 적절한 편광 상태의 광으로 각각의 스크린에 비디오를 투사하도록 구성될 수 있다. 스크린은 복수의 맞춤형 스펙트럼 대역 내에서 광을 선택적으로 반사시키도록 추가 구성될 수 있으며, 스펙트럼 대역은 각각의 스크린에 대해 상이하다.

Description

편광 반사 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템 및 방법{DISPLAY SYSTEMS AND METHODS EMPLOYING POLARIZING REFLECTIVE SCREENS}
본 발명은 일반적으로 몰입감 있는 영상 시청을 위해 배열된 하나 이상의 디스플레이를 갖는 디스플레이 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 적어도 부분적으로 편광 반사 스크린의 사용에 기초하여 화상의 동적 범위 및 콘트라스트 비율을 향상시키기 위한 시스템 및 방법을 포함한다.
본 출원은 "편광 반사 스크린을 이용하는 디스플레이 시스템 및 방법"이라는 명칭으로 2014년 7월 22일자로 출원된 미국 가출원(U.S. Provisional Application) 번호 제62 /027,687호의 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 3D 비디오일 수 있다.
다중 투영 시스템(Multi-projection system)은 극장 또는 강당과 같은 장소에서 시청자의 몰임감있는 경험을 용이하게 하기 위해 복수의 스크린에 비디오를 표시하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 편광 반사 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 편광 반사 스크린을 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 발명은 편광 반사 스크린 및 그것을 사용하는 몰입형 디스플레이 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따른 몰입형 디스플레이 시스템은 제1 편광 상태의 광을 선택적으로 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 제1 스크린과 상기 제1 편광 상태에 직교하는 제2 편광 상태의 광을 선택적으로 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 제2 스크린과 상기 제1 편광 상태의 광으로 상기 제1 스크린상에 제1 비디오를 투사하도록 구성된 제1 프로젝터 시스템과 상기 제2 편광 상태의 광으로 상기 제2 스크린상에 제2 비디오를 투사하도록 구성된 제2 프로젝터 시스템
을 포함하며, 상기 제1 스크린은 상기 제2 스크린에 인접하게 배치되어 상기 제1 비디오 및 상기 제2 비디오가 몰입형 시청 환경에서 복수의 시청자에 의해 동시에 시청되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 제1 스크린은 적어도 3개의 중첩되지 않는 파장 대역의 광을 선택적으로 반사시키도록 더 구성될 수 있다.
또한, 상기 제2 스크린은 적어도 3개의 중첩되지 않는 파장 대역의 광을 선택적으로 반사시키도록 더 구성되고, 상기 제2 스크린의 상기 3개의 중첩되지 않는 파장 대역 각각은 또한 상기 제1 스크린의 상기 적어도 3개의 중첩되지 않은 파장 대역과 겹치지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 몰입형 디스플레이 시스템은 상기 제1 스크린의 뒤에 배치되는 사운드 시스템을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 스크린은 상기 사운드 시스템으로부터의 사운드가 상기 몰입형 시청 환경에 도달할 수 있도록 구성된 복수의 홀을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 스크린 및 제2 스크린은 곡면일 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따른 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 편광 반사 스크린은 상기 스크린상에 입사된 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층과 제1 편광 상태의 광을 투과시키고 상기 제1 편광 상태와 직교하는 제2 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 투과 편광 소자를 포함하는 제2층과 복수의 방향으로 광을 산란시키도록 구성된 편광-유지 광 확산 소자를 포함하는 제3층과 상기 제2 편광 상태의 광을 반사시키고 상기 제1 편광 상태의 광을 투과시키도록 구성된 반사 편광 소자를 포함하는 제4층과 상기 제1 및 제2 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 가시광용 광 흡수 소자를 포함하는 제5층과 기판인 제6층을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스크린은 접착층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1층은 상기 제2층에 인접하고, 상기 제2층은 상기 제3층에 인접하고, 상기 제3층은 상기 제4층에 인접하고, 상기 제4층은 상기 제5층에 인접하고, 상기 제5층은 상기 제6층에 인접할 수 있다.
또한, 상기 제1 편광 상태는 우선회 원형 편광일 수 있다.
또한, 상기 제1 편광 상태는 선형 편광일 수 있다.
또한, 상기 제1 편광 상태는 좌선회 원형 편광일 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따른 몰입형 디스플레이 시스템은 상기 제2 양태에 기재된 스크린과 상기 제2 양태의 스크린의 어느 일측에 위치된 제2 및 제3 스크린을 포함하고, 상기 제2 및 제3 스크린은 각각 해당 스크린상에 입사된 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층과 상기 제2 편광 상태의 광을 투과시키고 상기 제1 편광 상태와 직교하는 상기 제1 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 투과 편광 소자를 포함하는 제2층과 복수의 방향으로 광을 산란시키도록 구성된 편광-유지 광 확산 소자를 포함하는 제3층과 상기 제1 편광 상태의 광을 반사시키고 상기 제2 편광 상태의 광을 투과시키도록 구성된 반사 편광 소자를 포함하는 제4층과 상기 제1 및 제2 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 가시광용 광 흡수 소자를 포함하는 제5층과 기판인 제6층을 포함할 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따른 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 편광 반사 스크린은 상기 스크린상에 입사하는 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층과 제1 파장 범위의 좌선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제2층과 상기 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위의 좌선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제3층과 상기 제1 및 제2 파장 범위와 상이한 제3 파장 범위의 좌선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제4층과 광 흡수 소자를 포함하는 제5층과 기판인 제6층을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 스크린은 접착층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1층은 상기 제2층에 인접하고, 상기 제2층은 상기 제3층에 인접하고, 상기 제3층은 상기 제4층에 인접하고, 상기 제4층은 상기 제5층에 인접하고, 상기 제5층은 상기 제6층에 인접할 수 있다.
또한, 상기 제1 파장 범위는 635nm인 파장을 포함하고, 상기 제2 파장 범위는 537nm인 파장을 포함하고, 상기 제3 파장 범위는 450nm인 파장을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 파장 범위는 655nm인 파장을 포함하고, 상기 제2 파장 범위는 557nm인 파장을 포함하고, 상기 제3 파장 범위는 470nm인 파장을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 및 제3 파장 범위 각각은 약 15nm를 커버할 수 있다.
본 발명의 제5 양태에 따른 몰입형 디스플레이 시스템은 상기 제4 양태에 기재된 스크린과 상기 제4 양태의 스크린에 인접하여 위치된 제2 스크린을 포함하고, 상기 제2 스크린은, 해당 스크린상에 입사하는 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층과 상기 제1, 제2 및 제3 파장 범위와 상이한 제4 파장 범위의 우선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제2층과 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 파장 범위와 다른 제5 파장 범위에서 우선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제3층과 상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 파장 범위와 다른 제6 파장 범위에서 우선회 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제4층과 광 흡수 소자를 포함하는 제5층과 기판인 제6층을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 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 편광 반사 스크린을 사용하는 디스플레이 시스템 및 방법을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 편광 반사 스크린을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 스크린상에 입사하는 주변 광에 적어도 부분적으로 기인하여 콘트라스트 비율의 감소를 완화시키도록 구성된 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템을 제공하는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 실시 예는 설명의 목적으로 첨부된 도면들에 도시되고, 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 개시된 상이한 실시 예의 다양한 특징이 결합되어 본 개시의 일부인 추가적인 실시 예를 형성할 수 있다. 어떤 기능 또는 구조는 제거되거나 생략될 수도 있다. 도면 전체에서 참조 번호는 참조 요소 간의 대응을 나타내기 위해 재사용될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 몰입감 있는 디스플레이 경험을 제공하기 위한 예시적인 몰입형 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 3개의 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템들 및 해당 몰입형 디스플레이 시스템들에서의 누화의 예들을 도시한다.
도 3a 내지 도 3d는 몰입형 디스플레이 시스템에서의 스크린의 반사 특성의 다양한 구성 예를 개념적으로 도시한다.
도 4는 제1 편광 상태의 광을 반사시키도록 구성된 다층 구조를 갖는 예시적인 스크린의 횡단면도를 도시한다.
도 5는 제2 편광 상태의 광을 반사시키도록 구성된 다층 구조를 가지는 다른 예시적인 스크린의 횡단면도를 도시한다.
도 6은 3개의 스크린의 반사 특성을 개념적 표현을 도시한다. 여기서, LHC는 좌선회 원형 편광 상태, RHC는 우선회 원형 편광 상태, 첨자는 스펙트럼 내용을 나타낸다.
도 7은 0도에서 약 18.9도 까지의 입사각 변화에 의해 야기되는 스크린 1과 스크린 3에 대한(블루 채널에서의) 반사 스펙트럼 시프트의 플롯을 도시한다.
도 8은 3개의 스크린에 대한 0도의 입사각에 대한 파장 함수로서 반사율의 플롯을 도시한다.
도 9는 맞춤형 편광 대역 내에서 맞춤형 편광 상태의 광을 선택적으로 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 스크린의 예시적인 실시예의 단면도를 도시한다.
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 몰입감 있는 비디오 시청을 제공하기 위해 배열된 복수의 투영 시스템을 포함할 수 있다.
그러한 몰입형 디스플레이 시스템은 시청자에게 몰입감 있는 시청 경험을 제공하기 위해 각각이 상호 보충하도록 구성된 비디오를 투영하는 복수의 프로젝터 시스템을 포함할 수 있다. 각각의 프로젝터 시스템은 청중 주변에 배치된 투영면에 자신의 비디오를 투영하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 청중은 비디오에 묘사된 환경으로의 몰임감을 경험할 수 있다.
복수의 프로젝터 시스템에 의해 제공되는 비디오는 통합 비디오 프리젠데이션이 생성되도록 복수의 투영면에 투영될 수 있다.
이러한 몰입형 디스플레이 시스템은 복수의 투영면에 제공되는 영상 품질에 적어도 부분적으로 기인한 상대적으로 높은 수준의 사실감 있는 시청각 프리젠테이션을 생성할 수 있다.
하지만, 다수의 투영면을 가지는 것은 광이 제1 투영면으로부터 제2 투영면을 거쳐 시청자에게 반사되는 결과를 야기 시킬 수 있다. 이 광은 제1 투영면으로부터 시청자에게 직접 반사되는 광과 혼합된다. 복수의 투영면상의 이러한 광의 혼합은 투영면의 콘트라스트 비율 및(또는) 동적 범위를 감소시킬 수 있다. 이로 인해, 몰입형 디스플레이 시스템의 영상 품질이 저하될 수 있다. 누화(cross-talk) 또는 교차 반사(cross-reflection)로 언급될 수 있는 이러한 광 혼합은 몰입형 디스플레이 시스템의 도전 과제가 될 수 있다. 청중의 광범위한 시청 각도에 적어도 부분적으로 기인하여 상대적으로 큰 그룹의 사람들을 위해 설계된 몰입형 디스플레이 시스템들은 이러한 도전 과제를 극복하는 것을 더욱더 어렵게 한다.
따라서, 여기에서 광범위한 시청 각도에 대해 사용되는 복수의 투영면-즉, 스크린들-을 포함하고, 복수의 투영면의 상이한 부분 사이의 누화 또는 교차 반사에 의해 야기되는 콘트라스트 비율 및(또는) 동적 범위에 있어서의 감쇄가 상당히 줄어들게 하는 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일부 실시예에 있어서, 여기에 개시된 시스템 및 방법들은 프로젝터들의 영상 조명의 편광 상태가 편광 반사 스크린의 반사 특성에 매치되는 둘 이상의 곡면 또는 평면 스크린을 사용하여 상대적으로 높은 콘트라스트 및 동적 범위로 몰임감 있는 영상 시청을 제공한다. 비 인접 스크린으로부터의 광으로 인한 스크린의 콘트라스트 비율 또는 동적 범위의 감쇄는 비 인접 스크린 및/또는 스크린상의 광의 파장 선택적 반사에 대한 스크린의 위치 및/또는 방향, 비 인접 스크린에 의해 반사된 파장들과 상이한 반사된 파장들에 적어도 부분적으로 기인하여 완화될 수 있다.
제1 양태로, 제1 편광 상태의 광을 선택적으로 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 제1 스트린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 제1 편광 상태의 광으로 제1 스크린상에 제1 비디오를 투영하는 제1 투영 시스템을 포함한다. 또한, 상기 시스템은 제2 편광 상태의 광으로 제2 스크린상에 제2 비디오를 투영하는 제2 투영 시스템 포함한다. 제1 스크린은 제2 스크린에 인접하게 배치되어 제1 비디오 및 제2 비디오가 몰임감 있는 시청 환경에서 복수의 시청자에 의해 동시에 시청될 수 있다.
상기 제1 양태의 일부 실시예에 있어서, 더 나아가 제1 스크린은 적어도 3개의 중첩되지 않는 파장 대역의 광을 선택적으로 반사시키도록 구성된다. 다른 실시예로, 제2 스크린은 더 나아가 적어도 3개의 중첩되지 않는 파장 대역의 광을 선택적으로 반사시키도록 구성되고, 여기서, 3개의 중첩되지 않은 파장 대역 각각은 제1 스크린의 적어도 3개의 중첩되지 않는 파장 대역과 중첩되지 않는다.
상기 제1 양태의 일부 실시예에 있어서, 상기 시스템은 제1 스크린 뒤에 배치된 사운드 시스템을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 제1 스크린은 사운드 시스템으로부터의 사운드가 몰입감있는 시청 환경에 도달할 수 있도록 구성된 다수의 홀을 더 포함한다.
상기 제1 양태에 따른 일부 실시예에 있어서, 제1 스크린 및 제2 스크린은 곡면이다.
제2 양태에 있어서, 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 편광 반사 스크린이 제공된다. 상기 스크린은 스크린상에 입사하는 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층을 포함한다.
또한, 상기 스크린은 제1 편광 상태의 광을 전송하고, 제1 편광 상태의 광과 직교인 제2 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 투과형 편광 소자를 포함하는 제2 층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 광을 복수의 방향으로 산란시키기 위해 구성된 편-유지, 광-확산 소자를 포함하는 제3층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 제2 편광 상태의 광을 반사시키고, 제1 편광 상태의 광을 투과시키도록 구성된 반사 편광 소자를 포함하는 제4층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 제1 및 제2 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 가시광용 광 흡수 소자를 포함하는 제5층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 기판을 포함하는 제6층을 포함한다.
상기 제2 양태의 일부 실시예에 있어서, 상기 스크린은 접착층을 포함한다.
상기 제2 양태에 따른 일부 실시예에 있어서, 제1층은 제2층에 인접하고, 제2층은 제3층에 인접하고, 제3층은 제4층에 인접하고, 제4층은 제5층에 인접하고, 제5층은 제6층에 인접한다. 상기 제2 양태의 일부 실시예에 있어서, 제1 편광 상태는 우선회 원형 편광(right-handed circular polarization)이다. 상기 제2 양태의 일부 실시예에 있어서, 제1 편광 상태는 선형 편광(linear polarization)이다. 상기 제2 양태의 일부 실시예에 있어서, 제1 편광 상태는 좌선회 원형 편광(left-handed circular polarization)이다.
또한, 상기 제2 양태의 스크린 및 상기 제2 양태의 스크린의 일측에 배치되는 제2 내지 제3 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템이 제공된다. 제2 및 제3 스크린 각각은 스크린상에 입사하는 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층; 제2 편광 상태의 광을 투과시키고 제1 편광 상태의 광과 직교하는 제2 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 투과 편광 소자를 포함하는 제2 층; 복수의 방향으로 광을 산란시키도록 구성된 편광-보존, 광-확산 소자를 포함하는 제3층; 제1 편광 상태의 광을 산란시키고 제2 편광 상태의 광을 투과시키도록 구성된 반사 편광 소자를 포함하는 제4층; 제1층의 광을 흡수하도록 구성된 가시광용 광 흡수 소자를 포함하는 제5층 및 기판을 포함하는 제6층을 포함한다.
제3 양태에 있어서, 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 편광 반사 스크린이 제공된다. 상기 스크린은 스크린상에 입사하는 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈 부심 방지 소자를 포함하는 제1층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 제1 파장 범위의 광을 좌선회 원형(left-handed circular) 편광시키기 위한 콜레스테릭(cholesteric) 확산 반사 편광자를 포함하는 제2층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 제1 파장 범위와는 다른 제2 파장 범위의 광을 좌선회 원형 편광시키기 위한 콜레스테릭 확산 반사 편광자를 포함하는 제3층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 상기 제1 내지 2 파장 범위와 다른 제3 파장 범위의 광을 좌선회 원형 편광시키기 위한 콜레스테릭 확산 반사 편광자를 포함하는 제4층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 광 흡수 소자를 포함하는 제5층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 기판을 포함하는 제6층을 포함한다.
상기 제3 양태에 따른 일부 실시예에 있어서, 상기 스크린은 접착층을 포함한다. 상기 제3 양태에 따른 일부 실시예에 있어서, 제1층은 제2층에 인접하고, 제2층은 제3층에 인접하고, 제3층은 제4층에 인접하고, 제4층은 제5층에 인접하고, 제5층은 제6층에 인접한다. 상기 제3 양태에 따른 일 부 실시예에 있어서, 제1 파장 범위는 635nm인 파장을 포함하고, 제2 파장 범위는 537nm인 파장을 포함하고, 제3 파장 범위는 450nm인 파장을 포함한다. 상기 제3 양태에 따른 일 부 실시예에 있어서, 제1 파장 범위는 655nm인 파장을 포함하고, 제2 파장 범위는 557nm인 파장을 포함하고, 제3 파장 범위는 470nm인 파장을 포함할 수도 있다. 상기 제3 양태에 따른 일 부 실시예에 있어서, 제1, 제2 및 제3 파장 범위는 각각 약 15nm를 커버할 수 있다.
또한, 상기 제3 양태에 따른 스크린 및 상기 제3 양태에 따른 스크린에 인접 배치된 제2 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템이 제공된다. 상기 제2 스크린은 스크린상에 입사하는 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층; 제1층과 다른 제4 파장 범위의 광을 우선회 원형 편광시키기 위한 콜레스테릭 확산 반사 편광자를 포함하는 제2층; 제1, 2, 3 및 4 편광 범위와는 다른 제5 편광 범위의 광을 우선회 원형 편광시키기 위한 콜레스트릭 확산 반사 편광자를 포함하는 제3층; 제1, 2, 3, 4 및 5 편광 범위와는 다른 제6 편광 범위의 광을 우선회 원형 편광시키기 위한 콜레스트릭 확산 반사 편광자를 포함하는 제4층; 광 흡수 소자를 포함하는 제5층; 및 기판을 포함하는 제6층을 포함한다.
특정 실시 예들 및 예시들이 여기에 개시되어 있지만, 본 발명의 주제는 구체적으로 개시된 예를 넘어 다른 대안 실시 예 및/또는 용도 및 그것의 변형 및 균등물로 확장된다. 따라서, 여기에 첨부된 청구 범위는 이하에 기술된 특정 실시 예에 의해 제한되지 않는다. 다양한 실시예를 비교하기 위해, 이들 실시 예의 특정 양태 및 이점이 설명된다. 반드시 그러한 모든 양상 또는 장점이 임의의 특정 실시 예에 의해 달성되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들면, 본원에서 교시되거나 제시될 수 있는 다른 양태 또는 이점을 반드시 달성하지 않고, 본원에서 교시된 하나의 이점 또는 그룹의 이점을 달성 또는 최적화하는 방식으로 다양한 실시 예가 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, 결과적으로 이미지 콘트라스트를 감소시킨다. 주변 광 또는 조명은 이미지의 콘트라스트 비율을 크게 저하시킬 수 있다. 유사하게, 주변 광은 화상의 채도를 저하시켜 결과적으로 이미지의 동적 범위를 저하시킬 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, 몰입형 디스플레이 시스템에 사용하기 위한 편광 반사 스크린이 개시되며, 몰입형 디스플레이 시스템의 스크린은 투영된 이미지에 대한 누화의 영향을 감소시키거나 최소화하도록 구성된다.
본 명세서에서 제공된 시스템 및 방법은 복수의 투영 시스템과 함께 복수의 투영면을 가지는 몰입형 디스플레이 시스템에 대한 콘트라스트 비율 및/또는 동적 범위를 향상시키도록 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 수도 있다. 예를 들어, 몰입형 돔 극장의 콘트라스트를 개선하기 위한 방법은 극장에서 단방향으로 자리 잡은 시청자의 중심 시야 내에서 이미지의 밝기를 집중시킨다. 하지만, 이는 시청자의 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 재료에 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 포커싱하는 마이크로-렌즈 구조를 포함할 수 있어서, 광이 스크린으로부터 반사될 때 높은 확산 또는 빔 확산을 갖는 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 성분을 확산적으로 반사시키기 위한 콜레스테릭 액정, 편광 선택적 반사층(polarized-light selective reflection layer )을 포함할 수 있다. 또한, 전방 투영 스크린은 편광된 시트로 오버레이 될 수 있다.
고 콘트라스트 전방 투영 스크린은 기판상에 배치된 적절한 구조들을 스위치 온(ON) 및 오프(OFF)시킴으로써, 저 반사율 상태로부터 고 반사율 상태로 변화하도록 구성된 표면들을 포함하는 복수의 마이크로-엘리먼트들을 포함할 수 있다. 마이크로-엘리먼트의 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 렌티큘러 렌즈 시트(lenticular lens sheet), 반사 표면을 오버레이하는 편광 플레이트 및 렌티큘러 렌즈 시트를 오버레이하는 편광 필름을 포함할 수 있다. 편광 필름은 각 렌티큘러 렌즈의 초점에 무편광 세그먼트를 포함하여 다른 광원으로부터의 광이 감쇠하는 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 펄싱과 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, 좀 더 기울어진 입사각으로부터 광을 개방 셀에 잡아두어 교차-반사를 줄일 수 있다. 결과 스크린은 상대적으로 높은 정도의 방향성 및 비교적 급격한 각도의 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 실시 예는 교차-반사를 억제하고 시야각(예를 들어, 시야각의 함수로서 휘도의 매끄럽고 점진적인 감소)의 함수로서 목표된 또는 원하는 휘도를 갖는 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 시청자에 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 프로젝션 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, 상대 스크린 배향 및 광학 스크린 특성은 투영된 이미지의 콘트라스트 및/또는 채도를 감소시키는 교차-반사를 생성할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들 중 하나 이상은 교차-반사를 효과적으로 억제하는 몰입형 디스플레이 시스템을 포함한다.
몰입형 디스플레이 시스템
도 1a 및 도 1b는 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 도시한다. 스크린 105a-105c은 도 1a에 도시된 바와 같이 평면 전방 투영 디스플레이 또는 도 1b에 도시된 바와 같이, 곡면 전방 투영 디스플레이일 수 있다. 인접 디스플레이 사이에는 간격이 있을 수 있다. 예를 들어, 스크린(105a-105c)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 그들 사이에 간격을 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 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-c)는 서로에 대해 각각의 경사도를 가질 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)의 스크린(105a-c)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-c)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)의 뒤에 장착될 수 있다.
일부 실시 예에서, 스크린 (105a, 105c)은 곡면 스크린일 수 있으며, 그 예가 도 1b에 도시되어 있다. 고려된 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 2007/0127121호 (to B. Maximus et al)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 구성 될 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 실시 예에서, 미디어 서버는 프로젝터와 물리적으로 분리되어 있고, 예를 들어, 유선 또는 무선 연결을 통해 프로젝터와 통신 가능하게 결합된다. 일부 실시 예에서, 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 미러 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 콘텐트는 미디어 스트림-예를 들어, 디지털 콘텐트로부터 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 등의 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.
또한, 도 1a 및 도 1b는 3개의 프로젝터 시스템(200a-c)과 3개의 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 제공하여 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 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.
- 몰입형 디스플레이 시스템 화면의 예
또한, 도 2a 및 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 실시 예에서, 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 1상에 투사된 영상으로부터의 반사광을 나타내고, Area 1에서 반사되어, Screen 2상의 Area 2에 입사된다. Ray 3는 관찰자에 도달하는 Area 2에는 Screen 2상에 투영된 영상으로부터의 반사광을 나타낸다. Ray 2는 Screen 2상의 Area 2에서 Ray 1의 반사광을 나타낸다. Ray 1이 없으면, 원본 이미지의 일부인 Ray 3는 Screen 2에 의해 관찰자에게 반사된다. 그러나 Area 1에서 Area 2로 누화가 있는 경우, Ray 2 또한 시청자에 의해 인지된다. Ray 2와 Ray 3의 혼합은 누화(cross-talk)라 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), 스크린들간의 각도가 증가하면 조도도 감소한다-예: 조명의 코사인 법칙(the cosine law of illumination)에 의해 근사화 됨-. 예를 들어, 몰입 형 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.
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 4 x 4 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, 관찰자에게 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.
- 편광 반사 스크린의 예
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 프로젝터 시스템 P2(200b)으로부터의 광은 제1 편광 상태를 갖도록 구성될 수 있고, 프로젝터 시스템 P1(200a) 및 P3(200c)으로부터의 광은 제1 편광 상태에 직교하는 제2 편광 상태를 갖도록 구성될 수 있다. 스크린 2(105b)는 제1 편광 상태에 대한 상대적으로 높은 반사율 및 제2 편광 상태에 대한 비교적 낮은 반사율을 갖도록 구성될 수 있다. 스크린 1(105a) 및 스크린 3(105c)는 제2 편광 상태에 대해 상대적으로 높은 반사율 및 제1 편광 상태에 대해 비교적 낮은 반사율을 갖도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 상대적으로 낮은 반사율을 갖는 스크린은 실질적으로 입사광을 흡수한다. 각 프로젝터 시스템(200a-c)은 다른 프로젝터에 의해 제공되는 광을 프로젝터가 방해하지 않도록 구성될 수 있다.
또한, 도 3a-3d에 도시된 바와 같이, 스크린 1 및 3은 유사한 반사 특성 (예를 들어, 각각 동일한 편광을 갖는 광을 반사 및 흡수하도록 구성됨)을 갖도록 구성될 수 있는 반면, 스크린 2는 스크린 1 및 3에 의해 반사되는 광에 대해 직교 편광을 갖는 광을 반사시키고 스크린 1 및 3에 의해 흡수되는 광에 대해 직교 편광을 갖는 광을 흡수하도록 구성될 수 있다. 다른 방식으로, 스크린 2는 스크린 1 및 3에 의해 흡수되는 광과 동일한 편광을 갖는 광을 반사시키고 스크린 1 및 3에 의해 반사되는 광과 동일한 편광을 갖는 광을 흡수하도록 구성된다. 몰입형 디스플레이 시스템에 적합한 제1 및 제2 편광 상태의 직교 조합의 예는 선형 편광, 우선회 및 좌선회 원형 편광을 포함한다. 예를 들어, 도 3b는 제1 편광 상태가 선형 편광이고 제2 편광 상태가 제1 편광 상태에 직교하는 선형 편광인 경우의 스크린 1, 스크린 2 및 스크린 3의 반사 특성을 도시한다. 2개의 선형 편광 방향은 반드시 종이의 평면과 수직 및 평행일 필요는 없고, 편광 방향이 입사면에 대해 서로 직교하는 각도를 가질 수 있다. 다른 예로서, 도 3c는 제1 편광 상태가 우선회 원형 편광(right-handed circular polarized light: RHC)이고 제2 편광 상태가 좌선회 원형 편광(left-handed circular polarized light: LHC)인 경우의 스크린 1, 스크린 2 및 스크린 3의 반사 특성을 도시한다. 다른 예로서, 도 3d는 제1 편광 상태가 좌선회 원형 편광(LHC)이고 제2 편광 상태가 우선회 원형 편광(RHC)인 경우의 스크린 1, 스크린 2 및 스크린 3의 반사 특성을 도시한다.
일반적인 예로서, 도1a 및 도 3a를 참조하면, 스크린 2(105b)는 제1 편광 상태의 광에 대해 비교적 높은 반사율을 가지므로, 스크린 2(105b)에 투영하는 프로젝터 시스템 P2(200b)의 광은 제1 편광 상태를 가지며, 스크린 2(105b)는 시청자쪽으로 입사광을 확산 반사시킨다. 또한, 스크린 2(105b)는 스크린 1(105a) 및 스크린 3(105b)의 방향으로 이 광의 일부를 반사시킨다. 스크린 1(105a) 및 스크린 3(105c)은 스크린 2(105b)로부터 반사된 광이 스크린 1(105a) 및 스크린 3(105c)에 의해 실질적으로 흡수될 수 있고, 시청자쪽으로 반사되지 않도록 제1 편광 상태의 광에 대해 비교적 낮은 반사율을 갖는다. 유사하게, 프로젝터 시스템 P1(200a) 및 P3(200b)으로부터의 광은 제1 편광 상태에 직교하는 제2 편광 상태를 가지며, 스크린 1(105a) 및 스크린 3(105c)은 제2 편광 상태의 광에 대하여 비교적 높은 반사율을 가지므로 관찰자쪽으로 입사광을 확산 반사시킨다. 스크린 1(105a) 및 스크린 3(105c)상의 이미지의 콘트라스트는 스크린 2(105b)로부터 반사된 광에 의해 실질적으로 또는 현저히 감소하지 않는다. 왜냐하면, 제1 편광 상태에 있는 이 광이 시청자들에게 반사되는 것보다 오히려 스크린 1(105a) 및 및 스크린 3(105c)에 의해 현저히 흡수되기 때문이다. 스크린 2(105b)상의 이미지의 콘트라스트는 스크린 1 (105a) 및/또는 스크린 3(105c)으로부터 반사된 광에 의해 실질적으로 또는 현저히 감소되지 않는다. 왜냐하면, 제2 편광 상태에 있는 이 광이 시청자들에게 반사되는 것보다 오히려 스크린 1(105a) 및 및 스크린 3(105c)에 의해 현저히 흡수되기 때문이다.
스크린 3(105c)이 제2 편광 상태의 광에 대해 상대적으로 높은 반사율을 가지기 때문에, 스크린 3(105c)에 부딪친 스크린 1(105a)에 의해 반사된 광은 스크린 3(105c)에 의해 시청자를 향해 확산 반사된다. 그러나, 스크린 1(105a)과 스크린 3(105c) 사이의 거리가 비교적 크기 때문에, 스크린 1(105a)에 의해 반사된 광에 의해 야기된 스크린 3(105c)상의 조도는 적어도 부분적으로 소스로부터 거리의 함수로서 전파되는 광의 세기에 대한 역 제곱 법칙에 의해 기술된 강도의 감소로 인해 낮을 것이다. 결과적으로, 스크린 3(105c)에 도달하는 스크린 1(105a)에 의해 반사된 광은 스크린 3(105c)상의 이미지의 콘트라스트를 실질적으로 또는 현저하게 감소시키지 않는다.
유사하게, 스크린 1(105a)이 제2 편광 상태의 광에 대해 상대적으로 높은 반사율을 가지기 때문에, 스크린 1(105c)에 의해 스크린 1(105a)에 도달한 광은 스크린 1(105a)에 의해 시청자를 향해 확산 반사된다. 그러나, 스크린 1(105a)과 스크린 3(105c) 사이의 거리가 비교적 크기 때문에, 스크린 3(105c)에 의해 반사된 광에 의해 야기된 스크린 1(105a)상의 조도는 적어도 부분적으로 소스로부터의 거리에 대한 함수로서 전파되는 광의 세기에 대한 역 제곱 법칙에 의해 기술되는 강도의 감소로 인해 낮을 것이다. 결과적으로, 스크린 1(105a)에 부딪친 스크린 3(105c)에 의해 반사된 광은 스크린 1(105a)상의 이미지의 콘트라스트를 실질적으로 또는 현저하게 감소시키지 않는다.
- 편광 스크린의 구조 예
도 4는 다층 구조를 갖는 예시적인 스크린(400)(예를 들어, 스크린 1 및 스크린 3)의 횡단면도를 도시한다. 스크린(400)은 스크린(400)에 입사하는 광의 정반사를 억제하기 위해 반사 방지 소자(401) 또는 눈부심 방지 소자를 포함할 수 있다. 제2 편광 상태를 전달하고, 제1 편광 상태를 흡수하기 위한 투과 편광 소자(transmitting polarizing element, 402); 광선을 원하는 또는 목표 시청 방향으로 분포시키는 편광 보존, 광 확산 요소(polarization-preserving, light-diffusing element, 403); 제2 편광 상태 편광을 반사시키고 제1 편광 상태의 광의 나머지 부분을 투과시키는 반사 편광 소자 (reflective polarizing element, 404); 반사형 편광 소자에 의해 투과된 나머지 광을 흡수하는 가시광 용 광 흡수 소자(light-absorbing element for visible light, 405); 기판 (406); 및 선택적으로 접착층(407)을 포함한다.
또한, 도 4는 Ray 1이 제1 편광 상태의 광을 나타내고 Ray 2가 제2 편광 상태의 광을 나타내는 편광 스크린(400)의 기능을 도시한다. 제1 편광 상태의 광의 비교적 큰 부분은 투과 편광 소자(402)에 의해 흡수된다. 투과 편광 소자(402)의 소광비(extinction ratio)가 일반적으로 100보다 작기 때문에, Ray 1의 일부 잔여 광은 투과 편광 소자(402)에 의해 전달된다. 나머지 광은 광 확산 소자(403)에 의해 산란되지만, 투과 편광 소자(402)에 의해 다시 흡수될 수 있다. Ray 1의 임의의 잔류 광이 여전히 Ray 1의 방향으로 전파되면, 반사 편광 소자(404)에 의해 투과될 수 있고, 최종적으로 광 흡수 소자(405)에 의해 흡수된다. 제2 편광 상태의 광을 나타내는 Ray 2는 주로 투과 편광 소자(402)에 의해 투과되고 광 확산 소자(403)에 의해 산란된다. Ray 2의 방향으로 전파하는 나머지 광은 반사 편광 소자(404)에 의해 반사되면, 그것이 광 확산 소자(403) 층을 통해 전파될 때 다시 광 확산 소자(403)에 의해 산란된다. Ray 2의 광이 광 흡수 소자(405)에 도달하면, Ray 2의 광은 광 흡수 소자(405) 층에 흡수된다. 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 요소(401)는 Ray 1의 광선 및 Ray 2의 광선 모두의 거울 반사(specular reflections)를 억제하도록 구성된다.
도 5는 상기 도 4를 참조하여 본 명세서에서 설명된 예시적인 스크린(400)과 함께 사용되도록 구성된 예시적인 스크린(500)의 횡단면도를 도시한다. 스크린(500)은 스크린상에 입사하는 광의 정반사를 억제하기 위해 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자(501)를 포함하는 다층 구조를 가질 수 있다. 스크린(500)은 제1 편광 상태의 광을 투과시키고 제2 편광 상태의 광을 흡수하는 투과 편광 소자(502); 광을 원하는 또는 목표 시청 방향으로 분산시키는 편광 보존 광 확산 소자(503); 제1 편광 상태의 광을 반사시키고 제2 편광 상태의 광의 나머지 부분을 투과시키는 반사 편광 소자(504); 반사 편광 소자에 의해 투과된 광을 흡수하는 가시광용 광 흡수 소자(505); 기판(506); 및 선택적으로 접착층(507)을 포함한다.
편광 반사 스크린(500)의 기능은 도 4을 참조하여 본 명세서에서 설명된 스크린(400)과 유사하다. 그러나, 스크린(500)의 경우, 제1 편광 상태의 광(Ray 1)은 실질적으로 반사되고, 제2 편광 상태의 광(Ray 2)은 실질적으로 흡수된다.
예를 들어, 선형 편광된 광의 경우, 제2 편광 상태(제1 편광 상태)를 전달하고 제1 편광 상태(제2 편광 상태)를 흡수하기 위한 투과 편광 소자는 단일 방향으로 신장되고 중합체 형태로 요오드로 도핑된 폴리 비닐 알코올(polyvinyl alcohol)의 시트를 포함하는 시트 편광기(sheet polarizers)로 구현될 수 있다. 이들 편광자는 약 400nm 내지 약 700nm의 파장 범위에서 약 1000:1 이하의 소광비를 갖는다. 원형 편광의 경우, 이러한 선형 흡수 편광기는 1/4 파장 판과 결합되어 원형 편광을 선형 편광으로 변환할 수 있다. 편광-보존, 광-확산 소자의 예가 미국 특허 제5,002,163호에 개시되어 있다. 미국 특허 제6,381,068호는 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
예를 들어, 제2 편광 상태(제1 편광 상태)를 반사시키고, 제1 편광 상태(제2 편광 상태)의 광의 나머지 부분을 투과시키는 반사 편광 소자에 대해, 복굴절 다층 반사 편광판(birefringent multilayer reflective polarizer: BMRP)이 적용될 수 있다.
- 원형 편광 조명을 이용한 몰입형 디스플레이 시스템
몰입형 디스플레이 시스템은 3개의 평면 전방 투영 스크린을 포함할 수 있으며, 여기서, 각 스크린상의 이미지는 도 1a를 참조하여 본 명세서에서 설명된 몰입형 디스플레이 시스템(100a)과 같은 하나 이상의 프로젝터 시스템으로부터 투영된다. 예를 들어, 프로젝터 시스템 P1에 의해 제공된 광은 다음과 같은 특성을 가질 수 있다. : 이 광의 편광 상태는 좌선회 원형 편광일 수 있고, 이 광의 파장은 광을 중심으로 하는 3개의 중첩되지 않는 파장 범위 스펙트럼 폭 Δλr1, Δλg1 및 Δλb1을 갖는 파장 λr1, λg1 및 λb1을 생성한다. 파장(λr1, λg1 및 λb1)은 예를 들어 Rec. 709 또는 DCI P3에 따라 색 영역(color gamut)을 갖는 컬러 이미지의 투영을 허용하도록 선택될 수 있다. 중심 파장의 예는 스펙트럼 폭 Δλr1 <5nm, Δλg1 <5nm, Δλb1 <5nm를 갖는 λr1 = 630nm, λg1 = 532nm 및 λb1 = 445nm를 포함한다. 다른 중심 파장뿐만 아니라 다른 스펙트럼 폭도 가능하며, 여기에 제시된 숫자는 단지 하나의 예를 설명하기 위한 것이다.
프로젝터 시스템 P3에 의해 제공된 광은 다음과 같은 특성을 가질 수 있다. : 이 광의 편광 상태는 좌선회 원형 편광일 수 있고, 이 광의 파장은 스펙트럼 폭 Δλr3, Δλg3 및 Δλb3 파장를 가지며, λr3, λg3 및 λb3를 중심으로 하는 3개의 중첩되지 않는 스펙트럼 범위 중 어느 하나 내에 있을 수 있다. 더욱이, 프로젝터 시스템 P1 및 프로젝터 시스템 P3의 스펙트럼이 중첩되지 않게 할 수 있다. 파장 (λr3, λg3 및 λb3)은 예를 들어 Rec. 709 또는 DCI P3에 따라 색 영역을 갖는 컬러 이미지의 투영을 허용하도록 선택될 수 있다. 중심 파장의 예는 스펙트럼 폭 Δλr3 <5nm, Δλg3 <5nm, Δλb3 <5nm를 갖는 λr3 = 650nm, λg3 = 552nm 및 λb3 = 465nm를 포함한다.
예를 들어, 프로젝터 시스템(P1, P3)은 적색, 녹색 및 청색 레이저 광원을 갖는 프로젝터일 수 있다. 이 프로젝터는 죄선회 원형 편광을 생성하도록 채택될 수 있다.
프로젝터 시스템 P2에 의해 제공되는 광은 다음과 같은 특성을 가질 수 있다.: 이 광의 편광 상태는 우선회 원형 편광일 수 있고, 이 광의 파장은 다양한 파장을 가질 수 있고, 일부 실시 예에서는 스펙트럼 프로젝터 시스템 P1 및 P3로부터의 광의 스펙트럼과 중첩될 수 있다. 프로젝터 시스템 P2로부터의 광의 스펙트럼 내용은, 예를 들어 Rec. 709 또는 DCI P3에 따라 색 영역을 갖는 컬러 이미지의 투영을 허용하도록 구성될 수 있다. 프로젝터 시스템 P2의 스펙트럼 내용의 한 예는 스펙트럼 폭 Δλr2 <5nm, Δλg2 <5nm, Δλb2 <5nm를 갖는 λr2 = 650nm, λg2 = 552nm 및 λb2 = 465nm를 포함한다.
예를 들어, 프로젝터 시스템 P2는 적색, 녹색 및 청색 레이저 광원을 갖는 프로젝터일 수 있다. 이 프로젝터는 죄선회 원형 편광을 생성하도록 채택될 수 있다.
프로젝터 시스템 P1 및 P3, 또한, 잠재적으로 프로젝터 시스템 P2를 가지는 방출 스펙트럼의 차이에 적어도 부분적으로 기인하여 이러한 프로젝터의 이미지간에 색상 차이가 있을 수 있다. 이러한 색상 차이는 전자적으로 보상될 수 있다. 2개의 프로젝터 사이의 색차의 보상을 위한 예시적인 방법은 미국공개특허 제 5,002,303호에 설명되어 있다. 이 출원은 본 명세서에서 그 전체가 참고로 인용된다.
도 6은 스크린 1, 스크린 2 및 스크린 3의 반사 특성의 개념적 표현을 도시하며, 여기서, LHC는 좌선회 원형 편광 상태의 광을 나타내고, RHC는 우선회 원형 편광 상태를 나타내며, 아래 첨자는 스펙트럼 내용을 나타낸다. 스크린 1은 λor1 ± 7.5nm, λog1 ± 7.5nm 및 λob1 ± 7.5nm의 파장 범위에서 좌선회 원형 편광된 광을 반사하는 파장 선택 스크린일 수 있다. 이러한 중심 파장 및 대역폭은 프로젝터 시스템 P1에 의해 방출된 스펙트럼에 적어도 부분적으로 기초하여 선택될 수 있다. 이들 파장 범위를 벗어난 좌선회 원형 편광된 광은 스크린 1의 하나 이상의 층에 의해 실질적으로 흡수될 수 있다. 우선회 원형 편광된 광은 스크린 1의 하나 이상의 층에 의해 흡수될 수 있다. 중심 파장의 예는 λor1 = 635nm, λog1 = 537nm 및 λob1 = 450nm를 포함한다.
스크린 3은 λor3 ± 7.5nm, λog3 ± 7.5nm 및 λob3 ± 7.5nm의 파장 범위에서 좌선회 원형 편광된 광을 반사하는 파장 선택 스크린일 수 있다. 이러한 중심 파장 및 대역폭은 프로젝터 시스템 P3에 의해 방출된 스펙트럼에 적어도 부분적으로 기초하여 선택될 수 있다. 이들 파장 범위를 벗어난 좌선회 원형 편광된 광은 스크린 3의 하나 이상의 층에 의해 실질적으로 흡수될 수 있다. 우선회 원형 편광된 광은 선택적인 파장 범위 내 또는 없는 파장을 갖는 광에 대해 스크린 3의 하나 이상의 층에 의해 흡수될 수 있다. 중심 파장의 예는 λor3 = 655nm, λog3 = 557nm 및 λob3 = 470nm를 포함한다.
스크린 2는 파장 범위 λor2 ± 7.5nm, λog2 ± 7.5nm 및 λob2 ± 7.5nm의 우선회 원형 편광된 광을 위한 반사형 파장 선택 스크린일 수 있다. 이러한 중심 파장 및 대역폭은 프로젝터 시스템 P2에 의해 방출되는 스펙트럼에 적어도 부분적으로 기초하여 선택될 수 있다. 이러한 파장 범위를 벗어난 우선회 원형 편광된 광은 스크린 2의 하나 이상의 층에 의해 실질적으로 흡수될 수 있다. 좌선회 원형 편광된 광은 스크린 3의 하나 이상의 층에 의해 흡수될 수 있다. 파장 범위. 중심 파장의 예는 λor3 = 635nm, λog3 = 537nm 및 λob3 = 450nm를 포함한다.
이러한 주파수 선택성 반사 편광 스크린은, 예를 들어 다층의 콜레스테릭 반사 편광자로 실현될 수 있다.
콜레스테릭 반사 편광판은 빛의 파장이 특정 파장 범위 Δλ내에 있으면 콜레스테릭 재료의 분자 나선의 나선형 구조와 같은 방식으로 원형 편광된 광을 반사하고 다른 모든 빛을 투과시킨다. 각도 α에서의 대칭적인 광 입사 및 반사에 대하여, 선택적 반사 대역의 중심 파장 λ(α)는 다음과 같이 주어질 수 있다.
Figure pct00005
여기서 λ0는 수직 입사(α = 0°)에 대한 중심 파장이며 다음과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pct00006
p 는 분자 나선의 피치이고,
Figure pct00007
는 콜레스테릭 재료의 평균 굴절률이다. 변수 n e 및 n o 는 각각 콜레스테릭 재료의 비정상 및 정상 굴절률이다.
따라서, 콜레스테릭 반사층의 반사 범위는 |α|가 증가하면 보다 짧은 파장으로 이동하며, 이것을 "파란색 이동"이라고 말해질 수 있다.
선택적 반사를 위한 스펙트럼 대역폭은 다음과 같이 나타낼 수 있다. :
Figure pct00008
여기서, 콜레스테릭 재료의 복굴절은 Δn　=　ne　-　no 이다.
결과적으로, 반사 대역 내에서, 좌선회 원형 편광된 광은 반사되고, 우선회 원형 편광된 광은 좌측 콜레스테릭 층으로 투과된다. 선택적 반사 대역 밖에서 모든 편광 상태는 투과된다.
수직 입사각 λ0에 대한 중심 반사 파장과 선택 반사 대역의 스펙트럼 폭 Δλ는 콜레스테릭 재료의 분자 나선의 피치 p와 각각 비정상 및 정상 굴절 지수인 ne 및 no를 선택함으로써 선택될 수 있다. 약 4~8개의 나선형 회선을 사용하여 약 100%의 반사율을 얻을 수 있다 (이때, 반사율이 포화 될 수 있음).
표 1에서, 중심 반사 파장 및 스펙트럼 폭은 평균 굴절률이 1.6이고, 상이한 복굴절 및 피치 값을 갖는 콜레스테릭 재료에 대해 계산된다.:
Figure pct00009
파란색 이동 현상(blue shift phenomenon)은 화면의 최대 입사각에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 약 470nm 내지 약 460nm의 시프트는 약 0°에서 약 18.9°(0.33 rad)까지의 입사각의 변화에 의해 야기될 수 있다.
도 7은 0°에서 약 18.9°까지의 입사각의 변화에 의해 야기된 스크린 1 및 스크린 3에 대한 (청색 채널에서의) 반사 스펙트럼의 시프트의 플롯을 예시한다. 스크린상의 최대 입사각은 투영 비율 또는 스크린 폭 A에 대한 투사 거리 B의 비율에 적어도 부분적으로 의존한다. 도 8은 스크린 1, 스크린 3 및 스크린 2 각각에 대해 0°의 입사각에 대한 파장의 함수로서의 반사율의 플롯을 예시한다.
도 9는 다층 구조를 포함하는 스크린(900)의 예시적인 실시 예의 단면도를 도시한다. 스크린(900)은 스크린상에 입사하는 광의 정반사를 억제하는 반사 방지 또는 눈부심 방지 소자(901); 파장 범위 λ 또는 ± 7.5nm(수직 입사)의 좌선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자(902); 파장 범위 λog ± 7.5nm (수직 입사)의 좌선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자(903); 파장 범위 λob ± 7.5nm (수직 입사)의 좌선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자(904); 광 흡수 소자(905); 기판(906) 및 선택적으로는 접착층 (907)을 포함할 수 있다. 인접한 스크린에 대해, 콜레스테릭 확산-반사 편광 층은 좌선회 원형 편광을 우선회 원형 편광으로 스위칭할 수 있다. 예를 들어, 스크린 1 및 3은 좌선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광 층을 포함 할 수 있고, 스크린 2는 우선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광 층을 가질 수 있다. 또한, 파장 범위 λor, λog 및 λob는 본 명세서에서 보다 상세하게 기술된 바와 같이, 몰입형 디스플레이 시스템에서 개별 스크린에 맞추어질 수 있어서, 타겟 프로젝터 시스템으로부터의 입사광을 실질적으로 반사시키고, 반면에 다른 스크린, 다른 프로젝터 시스템으로부터의 입사광 및/또는 주변 광 실질적으로 흡수할 수 있다.
또한, 도 9는 원형 편광된 광에 대한 파장 선택 확산-반사 전방 투영 스크린(900)의 기능을 도시한다. Ray 2는 콜레스테릭 층(902)에 의해 반사되는 파장 범위에서 RHC(LHC) 편광된 적색광을 나타낸다. Ray 2는 콜레스테릭 층(903)에 의해 반사되는 파장 범위에서 RHC(LHC) 편광된 녹색광을 나타낸다. Ray 3는 콜레스테릭 층(904)에 의해 반사되는 파장 범위의 RHC(LHC) 편광된 광을 나타낸다. 스크린 (900)에서 더 깊게 계속 전파하는 Ray 1, 2 또는 3의 나머지 광은 가시광 흡수 소자인 층(905)에 의해 흡수될 수 있다. 층(901)은 반사 방지 또는 눈부심 방지 소자이고, 층(906)은 기판 층이고, 층(907)은 선택적인 접착층이다.
- 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 실시 예와 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 실시 예가 이들 특징, 요소 및/또는 단계가 임의의 특정 실시 예에서 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 이해되어야 한다. 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 실시 예들이 설명되었지만, 이들 실시 예들은 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 시스템에 있어서,
    제1 편광 상태의 광을 선택적으로 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 제1 스크린;
    상기 제1 편광 상태에 직교하는 제2 편광 상태의 광을 선택적으로 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 제2 스크린;
    상기 제1 편광 상태의 광으로 상기 제1 스크린상에 제1 비디오를 투사하도록 구성된 제1 프로젝터 시스템; 및
    상기 제2 편광 상태의 광으로 상기 제2 스크린상에 제2 비디오를 투사하도록 구성된 제2 프로젝터 시스템
    을 포함하며, 상기 제1 스크린은 상기 제2 스크린에 인접하게 배치되어 상기 제1 비디오 및 상기 제2 비디오가 몰입형 시청 환경에서 복수의 시청자에 의해 동시에 시청되도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스크린은 적어도 3개의 중첩되지 않는 파장 대역의 광을 선택적으로 반사시키도록 더 구성되는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 스크린은 적어도 3개의 중첩되지 않는 파장 대역의 광을 선택적으로 반사시키도록 더 구성되고, 상기 제2 스크린의 상기 3개의 중첩되지 않는 파장 대역 각각은 또한 상기 제1 스크린의 상기 적어도 3개의 중첩되지 않은 파장 대역과 겹치지 않는 것을 특징으로 하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스크린의 뒤에 배치되는 사운드 시스템을 더 포함하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 스크린은 상기 사운드 시스템으로부터의 사운드가 상기 몰입형 시청 환경에 도달할 수 있도록 구성된 복수의 홀을 더 포함하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스크린 및 제2 스크린은 곡면인, 몰입형 디스플레이 시스템.
  7. 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 편광 반사 스크린에 있어서,
    상기 스크린상에 입사된 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1 층;
    제1 편광 상태의 광을 투과시키고 상기 제1 편광 상태와 직교하는 제2 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 투과 편광 소자를 포함하는 제2층;
    복수의 방향으로 광을 산란시키도록 구성된 편광-유지 광 확산 소자를 포함하는 제3층;
    상기 제2 편광 상태의 광을 반사시키고 상기 제1 편광 상태의 광을 투과시키도록 구성된 반사 편광 소자를 포함하는 제4층;
    상기 제1 및 제2 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 가시광용 광 흡수 소자를 포함하는 제5층; 및
    기판인 제6층
    을 포함하는, 스크린.
  8. 제7항에 있어서,
    접착층을 더 포함하는, 스크린.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제1층은 상기 제2층에 인접하고, 상기 제2층은 상기 제3층에 인접하고, 상기 제3층은 상기 제4층에 인접하고, 상기 제4층은 상기 제5층에 인접하고, 상기 제5층은 상기 제6층에 인접하는, 스크린.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제1 편광 상태는 우선회 원형 편광인 것을 특징으로 하는, 스크린.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 제1 편광 상태는 선형 편광인 것을 특징으로 하는, 스크린.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 제1 편광 상태는 좌선회 원형 편광인 것을 특징으로 하는, 스크린.
  13. 제7항에 기재된 스크린;
    제7항의 스크린의 어느 일측에 위치된 제2 및 제3 스크린을 포함하고,
    상기 제2 및 제3 스크린은 각각:
    해당 스크린상에 입사된 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층;
    상기 제2 편광 상태의 광을 투과시키고 상기 제1 편광 상태와 직교하는 상기 제 1 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 투과 편광 소자를 포함하는 제2층;
    복수의 방향으로 광을 산란시키도록 구성된 편광-유지 광 확산 소자를 포함하는 제3층;
    상기 제1 편광 상태의 광을 반사시키고 상기 제2 편광 상태의 광을 투과시키도록 구성된 반사 편광 소자를 포함하는 제4층;
    상기 제1 및 제2 편광 상태의 광을 흡수하도록 구성된 가시광용 광 흡수 소자를 포함하는 제5층; 및
    기판인 제6층
    을 포함하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  14. 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 편광 반사 스크린에 있어서,
    상기 스크린상에 입사하는 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층;
    제1 파장 범위의 좌선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제2층;
    상기 제1 파장 범위와 상이한 제2 파장 범위의 좌선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제3층;
    상기 제1 및 제2 파장 범위와 상이한 제3 파장 범위의 좌선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제4층;
    광 흡수 소자를 포함하는 제5층; 및
    기판인 제6층
    을 포함하는, 스크린.
  15. 제14항에 있어서,
    접착층을 더 포함하는, 스크린.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제1층은 상기 제2층에 인접하고, 상기 제2층은 상기 제3층에 인접하고, 상기 제3층은 상기 제4층에 인접하고, 상기 제4층은 상기 제5층에 인접하고, 상기 제5층은 상기 제6층에 인접하는, 스크린.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제1 파장 범위는 635nm인 파장을 포함하고, 상기 제2 파장 범위는 537nm인 파장을 포함하고, 상기 제3 파장 범위는 450nm인 파장을 포함하는, 스크린.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제1 파장 범위는 655nm인 파장을 포함하고, 상기 제2 파장 범위는 557nm인 파장을 포함하고, 상기 제3 파장 범위는 470nm인 파장을 포함하는, 스크린.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 파장 범위 각각은 약 15nm를 커버하는, 스크린.
  20. 제14항에 기재된 스크린;
    제14항의 스크린에 인접하여 위치된 제2 스크린을 포함하고,
    상기 제2 스크린은,
    해당 스크린상에 입사하는 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층;
    상기 제1, 제2 및 제3 파장 범위와 상이한 제4 파장 범위의 우선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제2층;
    상기 제1, 제2, 제3 및 제4 파장 범위와 다른 제5 파장 범위에서 우선회 원형 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제3층;
    상기 제1, 제2, 제3, 제4 및 제5 파장 범위와 다른 제6 파장 범위에서 우선회 편광된 광을 위한 콜레스테릭 확산-반사 편광자를 포함하는 제4층;
    광 흡수 소자를 포함하는 제5층; 및
    기판인 제6층
    을 포함하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
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