JP2005535923A - 映画の字幕のシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

映画字幕システムにおいて、機械式ダウザ、ＬＣＬＶ、またはＥ／Ｏディフューザなどのようなシャッターが、補助プロジェクタと映画スクリーンとの間の光路に挿入され、字幕の投射と同期されて、ビジュアル・アーティファクトを減少させ、映画上映の質を向上させる。コントローラは、記憶媒体から字幕を受け取り、映画の投射と同期して補助プロジェクタへ字幕を提供し、シャッターに、「オン」状態の間は、映画と同期して、変調された光線を通させて、字幕が所望の時に映画の所望の部分に重ねられるようにすることと、シャッターに、「オフ」状態の間は、光線を大幅に減衰させることとを交替で行わせるように、構成される。

Description

本発明は、映像に合わせた字幕の表示に関し、より詳細には、映画上映の質を向上させるように、字幕の投射と同期されるシャッターを使用することに関する。

映画は、多様な言語で映画化され、ときには１つの映画において複数の言語で映画化され、世界中のマーケットに配給される。このような映画を上映する際、しばしば、動画像に合わせて字幕を表示する必要がある。字幕は、映画サウンド・トラックを観客の自国語にした翻訳を含み、字幕は、サウンド・トラックおよび画像と同期されねばならない。

概して字幕は、フィルム・プリントの連続するフレームに刻印される。字幕は、画像とともにスクリーンに投射され、本質的にサウンド・トラックおよび画像と同期する。刻印には、特に時間がかかり、非常にコストがかかる。更に、或る１つのフィルムを或る特定言語専用にすると、配給の際の柔軟性が低下する。

こうした制約を克服するために、映画業界は、図１に全体が示されるタイプのデュアル・プロジェクタ・システムを採用する方向にある。このシステムでは、標準的なフィルム映写機やデジタル映写機などのような主プロジェクタ２が、従来の映画スクリーンなどのような表示面４へ映像を投射する。字幕は、補助プロジェクタ６から、映画スクリーンの所望の領域８へ投射される。字幕情報は、好ましくはデジタル形式で記憶媒体１２に字幕を格納するコントローラ１０から、補助プロジェクタへ提供される。プロジェクタからの線１４を介してのＳＹＮＣ（同期）信号に応答して、コントローラ１０は、現在望まれているどのような字幕も補助プロジェクタ６へ提供し、スクリーン４に投射する。同期信号は、主プロジェクタと補助プロジェクタとの間の同期性を維持し、そうすることによって、適切なときに映画ディスプレイに適切な字幕が重ねられる。字幕を映画に同期させる様々な技術が、当該分野において公知である。デュアル・プロジェクタ字幕システムの具体的な実装形態が、欧州特許出願第ＥＰ ０ ６９０ ３３５ Ａ１号および米国特許第６，０４６，７７８号に記載されている。米国特許第５，９５９，７１７号は、字幕システムに似ているが、特殊効果を追加し且つ著作権侵害に対する保護をもたらすのに用いられるデュアル・プロジェクタ・システムを記載している。

字幕は、フィルム・プリントとは別に格納されるので、主プロジェクタ２からは、字幕なしのプリントを投射することができ、所望される何れの字幕でも補助プロジェクタ６を介して追加することができる。同じプリントに対して、字幕は、記憶媒体１２を、異なる字幕の組をもつ新しい記憶媒体と置き換えるだけで、変えられる。このように、プリントを変更する必要なく、また、異なる字幕の組ごとに異なるプリントを提供する必要もなく、同じフィルム・プリントとともに任意の数の異なる字幕の組を使うこともでき、また、字幕を全く使わなくてもよい。

本発明は、現在の字幕システムに関連するビジュアル・アーティファクトを減少させることによって、映画鑑賞の質を高める映画字幕システムを提供する。典型的なアーティファクトには、字幕プロジェクタの不完全な暗状態に起因しての、字幕が「オフ」状態のときのかすかな乳白色の矩形と、字幕が最初に「オン」状態に遷移するときの明るさと色のバランスのゆらぎと、字幕とシーン（場面）の明るさレベルの間の不均衡とを含む。

こうしたアーティファクトは、補助プロジェクタと映画スクリーンとの間の光路に、機械式ダウザ、ＬＣＬＶ、電気光学（Ｅ／Ｏ）吸収装置、またはＥ／Ｏディフューザなどのようなシャッターを挿入し、そのシャッターの動作を字幕の投射に同期させることによって、除去される。補助プロジェクタは、主プロジェクタとは分離されており、「オン」状態の間に光線を変調して、映像に字幕を重ねるように構成される。シャッターは、補助プロジェクタの光路に配置されて、「オン」状態の間は光線を通し、「オフ」状態の間は光線を大幅に減衰させる。コントローラは、記憶媒体から字幕を受け取り、映像の投射と同期して補助プロジェクタへ字幕を提供し、「オン」状態の間は、シャッターに、変調された光線を映像と同期して通させるようにして、所望のときに映像の所望の部分に字幕が重ねられるようにすることと、「オフ」状態の間は、シャッターに、光線を減衰させるようにすることとを交替で行うように、構成される。

「オフ」状態の間、シャッターは、特定のシャッター構成に応じて、補助プロジェクタからの光を遮断、吸収、または広く拡散し、そうすることによって、望ましくない乳白色の矩形アーティファクトを除去する。シャッター自体は、好ましくはオン／オフ（通過／減衰）状態に限定されず、２つの極端な状態の間での可変の透過を特徴とする。従って、「オン」状態への字幕の遷移に関連する過渡的な変動を除去するために、シャッターの透過率は、好ましくは、減衰状態から通過状態へランプ（傾斜）をもってなされる（ｒａｍｐｅｄ）。可変の透過率の特性は、映画のシーンの明るさに応じて字幕の明るさを調節するのにも用いられる。

１つの特定の実施形態において、シャッターは、高分子分散液晶（ＰＤＬＣ）材料からなる電気光学ディフューザである。「オフ」状態では、ＰＤＬＣ滴は不規則に配列されており、ＰＤＬＣ滴の屈折率は、それらが分散されているポリマーの屈折率と一致しない。ＰＤＬＣ材料は、半透明に見え、光を散乱させる。ＰＤＬＣ材料に電界が印加されると、ＰＤＬＣ滴は配向し直され、その屈折率がポリマーの屈折率と一致する。ＰＤＬＣ材料は、この「オン」状態において、実質的に透明にされ、非常に少ない損失と最小限の散乱で、光を通す。ＰＤＬＣ材料の透過特性は、印加される電界を調節することによって、表面全体に渡って絶えず変化させることができる。

好ましい実施形態の以下の詳細な説明および添付の図面から、本発明の上述のおよび他の特徴および利点が当業者には明らかになるであろう。

本発明は、既知のデュアル・プロジェクタ字幕システムに関連するビジュアル・アーティファクトを減少させることによって、映画鑑賞の質を向上する、デュアル・プロジェクタ映画システムを提供する。字幕の投射に使われる低価格のデジタル・プロジェクタは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）や、テキサス・インスツルメンツのＤＬＰなどのようなＭＥＭＳミラー・チップなどのような変調器を使って、高輝度のランプ（ｌａｍｐ）からの光線を変調する。こうしたデジタル・プロジェクタのオフ又は暗の状態は、フィルムと比較して不十分である。従って、字幕が「オフ」状態のとき、デジタル・プロジェクタからの光が漏れ、映像にかすかな乳白色の矩形を投射する。更に、字幕が最初に「オン」状態に遷移するときに、映像は、明るさおよびカラー・バランスの一時的な変動を示し得る。更に、字幕は通常は最大限の明るさで投射されるが、シーンの明るさは大幅に変わり得る。こうした影響は、機械式ダウザ、ＬＣＬＶ、Ｅ／Ｏ吸収装置、またはＥ／Ｏディフューザなどのようなシャッターを補助プロジェクタの光路に配置し、そのシャッターの動作を字幕の投射と同期させることによって、改善される。明るさのアーティファクトを補償するために、シャッターは、好ましくは、透明のオン状態と半透明のオフ状態との間での可変の透過特性を示す。

図２に示すように、従来のフィルム映写機やデジタル映写機などのような主プロジェクタ２０が、従来の映画スクリーンなどの表示面２２に映画２１を投射する。字幕２４は、デジタル・ビデオ・プロジェクタやデジタル画像プロジェクタなどのような補助プロジェクタ２６から、表示面２２の所望の領域２８に投射される。主プロジェクタおよび補助プロジェクタは、それぞれの光線３０および３２を変調して、映画の画像および字幕の画像を形成する。字幕の投射に使われる低価格のデジタル・プロジェクタは、ＬＣＤやＤＬＰチップなどのような変調器を使って、高輝度のランプからの光線を変調する。

字幕情報は、好ましくはデジタル形式で記憶媒体３６に字幕を格納するコントローラ３４から、補助プロジェクタへ提供される。字幕情報は、好ましくは独立の媒体に格納されるが、音声トラックを有するＣＤなどの媒体にも、また、おそらくフィルム自体にさえも、格納され得る。タイム・コード・リーダのヘッドまたは回転速度計６０が、光信号調整装置３８へＳＹＮＣ（同期）信号を提供し、調整装置３８は、一様な同期パルスを形成するように信号を調整し、同期パルスは線４０を介してコントローラ３４へ送られ、コントローラ３４は、現在望まれているどのような字幕も補助プロジェクタ２６へ提供して、オン状態の間にスクリーン２２へ投射する。同期信号は、主プロジェクタと補助プロジェクタとの間の同期性を維持し、そうすることによって、適切な字幕が映画ディスプレイに適切なときに重ねられる。

ビジュアル・アーティファクトを除去するために、機械式ダウザ、ＬＣＬＶ、Ｅ／Ｏ吸収装置、またはＥ／Ｏディフューザなどのようなシャッター４６が、補助プロジェクタ２６とスクリーン２２との間の光路に配置されて、字幕の投射と同期して、変調された光線３２を、選択的に通過および減衰（遮断／吸収／散乱）させる。同期信号の有無に合わせて、コントローラはシャッター制御回路４８へ制御信号を送り、回路４８は、「オン」状態の間はシャッターに、映画と同期して変調光線３２を通させるようにして、字幕が所望の時に映画の所望部分に重ねられるようにし、「オフ」状態の間はシャッターに光線を大幅に減衰させ、これを交替で行う。こうすることにより、乳白色の矩形アーティファクトを除去する。シャッター制御回路は、可変の透過を行えるシャッターの特定の実装形態を用いて、シャッターの「オン」状態を認知可能なほど傾斜的に変化させて（ｒａｍｐ）、明るさまたはカラー・バランスの変動を最小限にすることや、シャッターの透明度を制御して字幕の明るさを調節することもできる。

入力同期線４０上の同期信号は、システムがどのようにセットアップされるかに応じて、異なる形式をもち得る。多くのフィルム・プリントは、フィルムの長さに沿って配されたタイム・コードを与えられ、各タイム・コード・ユニットは、フィルムでの位置を一意に識別するデジタル・データ列からなる。現時点で使用可能な幾つかのタイム・コードには、同期する一連のビットで各ワードが始まる２４ビット・デジタル・ワードのＤＴＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｈｅａｔｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．（デジタル・シアタ・システムズ社））形式と、ＳＭＰＴＥ（映画テレビ技術者協会）標準とを含む。投射されているフィルムがタイム・コードを有する場合、タイム・コードは、主要な投射箇所で読み取られ、調整され、入力同期信号としてコントローラ３４へ提供される。記憶媒体３６は、字幕が望まれるタイム・コード位置のそれぞれに対応するセクタを含み、各セクタ・フレームは、対応するタイム・コードおよび字幕（または他の視覚表示）情報を含む。或る特定のタイム・コード・ユニットが同期信号としてコントローラに入力されると、対応するメモリ記憶フレームがアクセスされ、その字幕情報が補助プロジェクタ２６へ伝送され、制御信号がシャッターへ送られて、シャッターをオン状態に切り換え、その結果、字幕が映画に重ねられる。記憶媒体３６は、すべてのタイム・コード・ユニットに対するフレームを含むことができるが、字幕を必要としないタイム・コード・ユニットに対して空白フレームを含むようにすることも、対応する字幕を有するタイム・コード・ユニットに対するフレームのみを含むようにすることもできる。

フィルムがタイム・コードをもたない場合、フィルムが投射されるときにフィルム・フレームをカウントするフィルム・フレーム・カウンタ（回転速度計）を使うことによって、同等のフィルム位置信号が提供され得る。しかし、配給後にフィルム・プリントを編集することがよくあるので、この信号は、タイム・コードほど望ましいものではない。例えばプリントの損傷部分を除去するためや映画の長さを短くするためなどにフィルム・プリントの幾つかの部分が編集されたり削除されている場合、残っているタイム・コード・ユニットは、なおも字幕情報との同期を維持する。一方、フィルム全体の長さに対して字幕の記憶媒体がセットアップされた後にフィルムの一部分が取り除かれると、回転速度計を用いた場合には、最初に編集されたときに同期性が失われ、その後の編集の度に同期性がますます失われる。

同期入力は、上映コントローラ構成でのように、別のコンピュータからのシリアル・データとしても提供され得る。この場合、同期信号は、投射中のフィルムから直接取得することなく、離れた場所で生成され得る。あるいは、外部ソースが、主プロジェクタおよび補助プロジェクタの両方に対して同期信号を生成することもできよう。

シャッター制御回路４８は、好ましくは、字幕の投射とシャッターとの同期性を保証するために、補助プロジェクタと同じ同期信号で駆動される。あるいは、シャッターは、補助プロジェクタの出力を感知して或る事前設定レベルを超える光に応答してシャッターを開放する光センサに応答して、制御され得る。この手法は、「オフ」状態の間、補助プロジェクタが暗状態に変調されることを前提としている。別の技術は、補助プロジェクタへのビデオ・ストリームを監視し、字幕ビデオが検出されるとシャッターを開かせるものである。

コントローラ３４は、通常、同期入力信号をコンピュータ認識可能形式に変換して、記憶媒体３６中の対応フレームにコントローラ３４がアクセスすることを可能にする同期入力カード４２と、記憶媒体から読み出された字幕情報を、補助プロジェクタ２６を駆動するのに適した形式に変換する出力カード４４とを含む。例えば、補助プロジェクタはビデオ・プロジェクタとして実現されることができ、この場合、字幕情報はビデオ信号としてフォーマットされることになる。フィルム・プロジェクタまたはスライド・プロジェクタに関しては、補助表示情報がフィルム・フレーム形式で与えられる。ＬＣＬＶに関しては、光バルブのピクセル・アレイの所望ピクセルを活動化するために、シリアル・テキストが与えられる。

コントローラ３４は、一般に、タイム・コードと同期してシャッターを制御する手段４５も含む。シャッターの駆動を制御すると、シャッターをすぐに開かせたり閉じさせることができ、また、オプションで、所望の制御傾斜に従って字幕のオンおよびオフを傾斜的に行う（ランプさせる）こともできる。こうした制御傾斜は、特に字幕の表示の開始時に突然の閃光が現れるのを改善するのに用いることができ、観賞状況を向上させる。

フィルム・プリント上のデジタル・タイム・コードに応じて、劇場における音声出力と、シャッターを介して映画に重ねられる字幕との両方を生じるのに用いられ得るシステムが、図３に示される。タイム・コードを含む映画フィルム５６は、再生リール５８から、タイム・コード読取りヘッド６０および主プロジェクタ６２を通り、巻取りリール６４へ送られる。プロジェクタ６２はタイム・コード・リーダ６０から既知の距離の所に配置されるので、フィルムが通常のフィルム進行速度でタイム・コード・リーダからプロジェクタへ移動するのに必要な時間が正確にわかる。

読取りヘッド６０からのタイム・コード情報は、従来のＩＢＭ（登録商標）コンパチブル・パーソナル・コンピュータなどのようなデータ転送コントローラ６６へ送られ、このコントローラ６６は、入力ポートを介してタイム・コード・データを受け取る。コンピュータ６６は、システムの必要なデータ転送のすべてを管理する。

映画用の音および字幕は、デジタル記憶装置６８に格納される。記憶装置６８は、ＳＣＳＩホスト・アダプタを介して東芝ＸＭ３３００ＣＤ ＲＯＭドライブなどのような適切なドライブによって駆動されるＣＤ ＲＯＭとすることができる。他のタイプのデジタル・データ・ストア、例えば、ハード・ディスク・ドライブ、光磁気ドライブ（従来のハード・ディスク・ドライブと同様の性能をもつレーザー読み書きシステム）、あるいはデジタル音声テープ（ＤＡＴ）などのような比較的遅いアクセス装置も、使うことができる。本実施形態において、デジタル・データ・ストアに最も必要とされるのは、（１）アクセス時間が、タイム・コード読取りヘッド６０から主プロジェクタ６４までのフィルムの移動時間よりも短くなければならないこと、従って、データ記憶装置内部のシーケンスになっていないタイム・コードへ、フィルムのその対応部分がプロジェクタに届く前に、確実にジャンプすることができるようにすることと、（２）データ記憶装置の平均データ・レート性能が、ＦＩＦＯメモリから情報が読み出される際の平均データ・レートを上回らなければならないこととである（後で説明される）。

データ転送コントローラ６６は、データ・ストア６８から読み出された音声データを音声ＦＩＦＯメモリ７０に書き込み、データ・ストア６８から読み出された字幕を字幕ＦＩＦＯメモリ７２に書き込む。両方のＦＩＦＯは、好ましくは、マイクロプロセッサの従来のＲＡＭメモリ内部に実装される。

ＦＩＦＯメモリの一般的な適用形態は、入力データをバーストで受け取るが、そのデータを一定の速度で読み出すものである。データが受け取られない間、メモリに格納済みのデータは、その出力を通して徐々に読み出され、各データ・バイトが、後続メモリ・セル（バー７４で表される）から徐々に落とされていく。このようにして、メモリは、下部から空になり、読出しが進むにつれ、上部のメモリ・セルが空いていく。次のデータ・バーストによってメモリが満杯になり、データは、下部から同じレートで読み出され続ける。メモリの最上部から最下部へと通る情報の流れが矢印７６で示されている。

ＦＩＦＯメモリ７０および７２に必要な最小容量サイズは、データ・ストア６８に対する最大データ・アクセス時間と等しい。具体的な何れの読出しレートに対する最大有効ＦＩＦＯメモリ容量も、タイム・コード読取りヘッド６０から主プロジェクタ６２の開口へのフィルム移動時間と等価である。何れの追加ＦＩＦＯメモリ容量も使用されない。

データは、読出しコントローラ７８によって音声および字幕ＦＩＦＯメモリ７０および７２の下部から読み出され、コントローラ７８は、データを一定のレートで転送する。システムを動作させるために、データ転送コントローラ６６は、第１のピクチャ・フレームがプロジェクタ６４の開口に届いたときに、制御線８０を介してＦＩＦＯメモリ読出しコントローラ７８をターンオンするだけである。劇場のプロジェクタは、ＡＣメイン８１から電力を供給され、ＦＩＦＯメモリ７０および７２からのデータの読出しは、ＡＣメイン信号に位相固定される。このことは、タイム・コード信号を、音声および字幕の再生をフィルムの投射と積極的に同期させるために使う必要なく、タイム・コード信号が、単に、適切な音声および字幕データがＦＩＦＯメモリ７０および７２の入力へ供給されることを確実にするために使われることを、可能にする。ＦＩＦＯメモリからのデータの読出しをＡＣメインと同期させることによって、プロジェクタで使われる同期モータも動作させ、デジタル音声および字幕信号の読出しとフィルムの投射との間の同期が保証される。

音声ＦＩＦＯメモリ７０から読み出されたデジタル音声信号は、読出しコントローラ７８によって、４つのスピーカを備える劇場の場合にＤＡＣ１〜４として図示される様々な劇場スピーカ用のデジタル−アナログ・コンバータ（ＤＡＣ）へ伝送される。複数の出力を有する単一のＤＡＣを使用することもできる。信号は、一般的な様式で復号され、劇場スピーカＳ１〜Ｓ４での再生のために増幅器Ａ１〜Ａ４によって増幅される。

字幕ＦＩＦＯメモリ７２から読み出された字幕信号は、読出しコントローラ７８によって補助プロジェクタ８２へ伝送される。字幕データが格納され補助プロジェクタへ読み出される具体的な形式は、使われるプロジェクタのタイプにより異なる。フィルムまたは他の何らかのソースから読み出された同期信号は、読出しコントローラ７８によってシャッター制御回路４８へ伝送され、この制御回路４８は、シャッターを不透明な状態と透明な状態とする間にシャッターに電力を供給する変調可能なＡＣ電源８３を含む。図６および図７を参照して詳しく説明されるように、シャッターへの電力は、ランプさせること（ｒａｍｐｅｄ）又はパルス幅変調させることができ、（ａ）字幕のオン状態とオフ状態との遷移を円滑にし、（ｂ）シーンの明るさに従って、知覚される字幕の明るさの調和を取るようにする。この構成は、字幕を呈示する際に、大幅な美術的および技術的な柔軟性を可能にする。

このシステムに関する可能な幾つかの変形形態が、破線で示されている。タイム・コード読取りヘッド６０から直接に入力同期信号を供給するのではなく、同期信号を、搭載されているデジタル・データ・ストア６８の代わりにフィルム投射も制御する離れた位置から、シリアル・データ８４として与えることもできる。音声および字幕データは、電子配信サービス８６を介して提供することができる。更に、音声情報は完全に除去されることもでき、システムを、フィルムと字幕投射とを同期させるためにのみ使うこともできる。

図４は、デジタル・シアター・システム（ＤＴＳ）形式のデジタル・タイム・コードを有する３５ｍｍの公開用映画フィルム８８の一片と、劇場での投射中にプリント・フィルム８８が読み取られる様式とを示す。一連のスプロケット孔９０は、フィルムの端部９２と通常の光サウンド・トラック領域９４との間にある。ピクチャ・フレームは、ピクチャ・プリント・ヘッドによって、サウンド・トラック領域９４より内側にとられた領域９８にプリントされる。

フィルムは、プロジェクタを通って矢印１００の方向に動いていると仮定する。フィルムは、筐体１０２内のデジタル・タイム・コード読取りヘッドを最初に通過し、読取りヘッドは、フィルムの反対側の検出装置１０６に打ち当たるカラーの光線１０４で、タイム・コードを読み取る。フィルムは次いで、投射ランプ１０８に向かって進む。投射ランプ１０８からの光線１１０は、劇場スクリーン１１２にピクチャ・フレームを投射する。

ピクチャ・フレームは、タイム・コード・ランプ筐体１０２とプロジェクタ１０８との間の間隔ならびにフィルム速度によって決まる、それぞれのタイム・コード・ユニットが読み出された後の所定期間の後に、投射ランプ１０８によって照らされる。この期間は、タイム・コード信号を処理し、その妥当性を調べ、適切なデジタル音声および字幕データにアクセスするための時間を考慮している。タイム・コード信号の処理、ならびに音およびシャッターを介する字幕の生成は、ピクチャ・フレームの照射と同期されるので、フレームがスクリーンに表示されるのと同時に、それぞれのデジタル・タイム・コードから導出された字幕および音が、それぞれフィルムに重ねられ、劇場で再生される。字幕がない場合、シャッターは、映画ディスプレイ上の字幕ボックス（乳白色の矩形）というアーティファクトを除去するように、閉じられる。

図５ａおよび５ｂは、シャッター付補助プロジェクタの組立体１２０の「オフ」および「オン」状態それぞれでの図である。補助プロジェクタは、高輝度ランプ１２２および変調器アレイ１２４を適切に含み、ブラケット１２６に取り付けられる。変調された光線３２は、レンズ１２８を通過し、レンズ１２８は、画像を形成して映画スクリーンに投射する。シャッター４６は、ホルダ１３０に固定され、適切に、光線３２を捕らえるように光路に対して実質的に直角である。字幕がない場合、シャッター４６は、「オフ」状態にあり、補助プロジェクタの暗またはオフの状態を効果的に向上するように、光を大幅に減衰させる。機械式ダウザなどのような特定のシャッター構成は、入射光を遮断または吸収し、そうすることによって最高の暗状態をもたらすが、加熱および他の問題を引き起こし得る。現在の好ましい実施形態は、光を減衰し拡散するＥ／Ｏディフューザである。Ｅ／Ｏディフューザは、ある程度の光は通らせるが、画像中の構造を破壊し、字幕の矩形の周辺の領域に光を拡げる。その結果、映画の暗状態がわずかに低下する。字幕がある場合、シャッター４６は、「オン」状態に切り換えられ、映画に字幕を重ねるように実質的に全ての光を通す。マスク面１３２は、映画の所望部分内に適合するように字幕をマスクする。

図６は、字幕が投射されるときに明るさおよびカラー・バランスの過渡的な変動を除去するようにシャッターを駆動するためのタイミング図１４０である。同期信号に従って、字幕の「オフ」状態は、映画のその時点での字幕がない状態に対応し、字幕の「オン」状態は、字幕がある状態に対応する。同期信号に応答して、「オフ」状態１４２の間、光線は、変調されないか、または、好ましくは、暗状態に変調される。「オン」状態１４４の間、光線は、映画の投射と同期して、所望の字幕の画像を形成するように変調される。一般には、コントローラは、透明なオン状態１４６と半透明な状態１４８との間でシャッターを切り換え、「オン」状態の間は映画と同期して変調光線を通過させて、所望の時間に映画の所望の部分に字幕が重ねられるようにし、「オフ」状態の間は光線を大幅に減衰させる。

一実施形態では、コントローラは、シャッターを、半透明な状態から、可変透過状態を介して、透明な状態へと、感知できる程ゆっくりと傾斜的に変化させる。傾斜１５２を制御することによって、字幕表示の開始時に現れる突然の閃光が改善され、その結果、観賞状況を改善する。シャッターは、半透明な状態と透明な状態との間を、１００〜５００ｍｓで適切に傾斜的に変化させられる。約１００ｍｓ未満の切換え時間は、一般には感知されない。傾斜制御は、透明度を、シャッター領域全体に渡って同時に不透明から透明に連続的に変化させることができるシャッター実施形態を必要とする。Ｅ／ＯディフューザおよびＬＣＬＶはこうした特性を示すが、機械式ダウザは示さない。

映画のシーンの明るさは絶えず変化するが、通常、字幕は、フィルムに字幕を刻印する従来技術によっても、また、補助プロジェクタを使うことによっても、最高の明るさレベルで重ねられる。特定の暗いシーンでは、字幕の明るさにより、気が散る場合がある。このアーティファクトは、シーンの明るさに応じて字幕の明るさレベルを調節することによって、改善される。

字幕の明るさは、幾つかの開ループ構成で調節され得、例えば、各字幕と時間的に一致する映画中のシーンの明るさに対応する明度制御データを字幕ファイルに挿入するなどして調節され得る。

どちらかといえば粗い第１の手法では、記憶媒体３６に格納される字幕ファイルの作成を担当する技術者は、この情報を用いて、字幕が作成されるときに明るさレベルを変えることができる。第２の手法では、シーンの明るさが、補助コードとして、対応する各字幕とともに格納される。同期信号を受け取ると、コントローラは、字幕ファイルを読み、字幕情報および明度コードを補助プロジェクタへ送り、補助プロジェクタは、それに従って字幕の明るさを調節する。第３の手法では、コントローラは、字幕ファイルを読み、字幕情報を補助プロジェクタへ送り、明度データをシャッター制御回路へ送る。シャッター制御回路は、所望の明るさレベルを提供するようにシャッターの透過率を調節する。

図７に示すように、字幕の明るさは、１または複数の光センサ１６０をスクリーンに向けて、映画シーンの明るさを測定することによって、閉ループ・システムで調節できる。明度データは、コントローラ３４またはシャッター制御回路４８へフィードバックされ、コントローラ３４またはシャッター制御回路４８は、字幕用の明度調節を計算し、シャッター制御回路へ制御信号を送り、シャッター制御回路は、シャッターの透明度を制御する。明度調節は、いくつものやり方で計算され得る。例えば、字幕の平均明度は、シーンの平均明度と一致させてもよく、また、シーンの平均明度より上または下の或るオフセットされた割合としてもよい。この閉ループ処理は、シーンの明るさが字幕の投射中に変わると、それに従って字幕が調節されるように連続的に行われてもよく、また、字幕の輝度が設定されて、字幕が投射されている間中それが維持されてもよい。これは、芸術面での選択である。Ｅ／Ｏディフューザは、この技術をサポートするが、機械式ダウザはサポートしない。

図８ａ〜８ｃは、機械式ダウザ、ＬＣＬＶ、およびＥ／Ｏディフューザを含む、異なるシャッター構成のブロック図である。図８ａに示すように、補助プロジェクタ２６は、典型的には、電気ソレノイド１７１と、一片の金属などの不透明な媒体１７２とを含む機械式ダウザに取り付けられ、ソレノイドが、媒体１７２を、字幕プロジェクタからマスク面１３２を介してスクリーンへ達する光の通過または遮断を許可するように動かす。不透明な媒体１７２を動かすための信号が、コントローラ３４からソレノイド１７１へ送られ、スクリーンへの変調光線の通過を可能にする。ダウザは、字幕プロセッサからの制御信号に応答して、開かれることも閉じられることもできる。図示しているこの機械式ダウザでは、明るさ制御は不可能である。このダウザは、完全に開くか、完全に閉じるかの何れかである。

機械式ダウザの欠点は、消耗する可動部品を有していることである。典型的な主要作品の映画は、最大２０００の字幕を含む場合があり、その結果として機械式ダウザが何度も回転する、ということに留意されたい。機械式ダウザのそれ以外の欠点は、動作中に不快な機械騒音を生じないように設計することが困難なことである。この機械騒音は、時々あることだが、映画館の観客席領域に字幕プロジェクタが備えられる場合に、特に迷惑となり得る。

図８ｂに示すように、シャッターはＬＣＬＶを備え、ＬＣＬＶは、オン状態とオフ状態との間で光に対してシャッター動作を行い、望まれる可変の透過率特性を提供することができる。ＬＣＬＶ１９８は、ＳまたはＰ偏光器２０２と変調器２０６とを備え、変調器２０６は、１対の透明な導電層２１０と２１２との間に挟まれ、適切にはインジウムスズ酸化物である液晶材料２０８の層を含む。補助プロジェクタの高輝度ランプは、ランダムに偏光された光線２００を生じる。この光線が、偏光器２０２を通過すると、半分の光が失われ、出力光線２０４は、Ｓ偏光またはＰ偏光される。制御可能なＡＣ電圧源２１４が、ＩＴＯ層２１０と２１２の間に電位を印加する。印加される電位が零のとき、液晶は、光線２０４の偏光に対して９０°のままであり、そのため、実質的に全ての光が吸収または散乱される。これは、半透明なオフ状態に対応する。十分に大きい電圧が印加されると、液晶は完全に９０度回転するので、液晶が整列されて光線２０４が偏光され、シャッターで処理される光線２０４が低損失で通過して字幕が映画に重ねられる。これは、透明またはオンの状態に対応する。印加される電圧を、０Ｖと完全なオン電圧との間に制御することによって、可変の透過率特性が得られる。典型的には、投射ディスプレイで使われるＬＣＬＶは、個々のピクセルをアドレス指定するのに高度なアドレス指定回路を必要とする。しかし、シャッターとして使われる場合、薄板電極が、全てのピクセルを同じ様式でアドレス指定する。ＬＣＬＶは、当該分野において公知であり、定評のある商品である。この応用におけるＬＣＬＶの欠点は、少なくとも５０％、典型的には約７５％の光の損失、および変調器の寿命を短縮し得る変調器での熱の吸収である。

図８ｃに示すように、シャッターは、高分子マトリクス２２４に分散されたＰＤＬＣ滴２２２を含む高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）材料からなる電気光学ディフューザ２２０を備える。ＰＤＬＣの技術は、ケント州立大学（Ｋｅｎｔ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）のジョセフ・ドアン（Ｊｏｓｅｐｈ Ｄｏａｎｅ）およびジョン・ウエスト（Ｊｏｈｎ Ｗｅｓｔ）によって開発され、参照によって本明細書に組み込まれる一連の米国特許第４，６７１，６１８号、第４，６７３，２５５号、第４，６８５，７７１号、第４，６８８，９００号、第４，８８８，１２６号、第４，８９０，９０２号、第４，９９４，２０４号、第５，００４，３２３号、第５，２４０，６３６号、および第５，２６４，９５０号に詳しく記載されている。高分子マトリクス２２４は、適切にはＩＴＯである１対の導電層２２６と２２８との間に挟まれ、これらは、適切にはポリエステルまたはガラスである１対の透明な保護層２３０と２３２との間に挟まれる。「オフ」状態において、ＰＤＬＣ滴２２２は不規則に配列されるので、ＰＤＬＣ滴２２２の通常屈折率（ｎ_ｏ）は、ＰＤＬＣ滴２２２が分散されているポリマーの屈折率（ｎ_ｐ）と一致しない。ＰＤＬＣ材料は、半透明に見え、光を散乱させる。材料に電界が印加されると、ＰＤＬＣ滴は配向し直され、その異常（ｎ_ｅ）屈折率がポリマーの屈折率と一致する。より詳細には、ポリマーは、直交する通常屈折率および異常屈折率ｎ_ｏ’およびｎ_ｅ’を有する。マトリクスおよび液滴は、それぞれの直交成分が等しくなるように選択される。しかしながら、電界が印加されない場合、液滴は不規則に配列され、それにより、屈折率の不一致および半透明な状態が効果的にもたらされる。電界が印加されると、液滴、従って、それらの直交の屈折率がポリマーに整合され、その材料が透明に見える。ＰＤＬＣ材料は実質的に透明であり、例えば１０〜２５パーセントという非常に低い損失で、かつ最小限の散乱で、変調光線２３４を通す。ＰＤＬＣ材料の透過特性は、電界の変調により、液滴の屈折率とポリマーの屈折率との間の不一致を制御することによって、連続的に変わる。

字幕画像の全体をカバーするために、シャッターは、例えば１０１．６ｍｍ（４インチ）×１０１．６ｍｍ（４インチ）のように、かなり大きくなければならない。ＰＤＬＣ材料は、例えば会議室でのプライバシーを提供するガラスに現在使用されているが、大型サイズのものが低価格で市販されている。大型サイズは、高輝度ランプからの熱を分散し放射するのにも有用である。ＰＤＬＣ材料は、印加される電界を用いて光学透過特性を連続的に変化させられるという利点もある。この特性は、過渡的変動アーティファクトを除去するための図６で説明された傾斜制御、ならびに図７で説明された字幕明度制御を容易にする。

機械式ダウザ、ＬＣＬＶ、およびＥ／Ｏディフューザはそれぞれに利点および欠点を有する。理想的なシャッターは以下の特性を有するものであろう。即ち、完全なオン状態とオフ状態との間の素早い切換え、１００％に近い透過のオン状態、１００％に近い吸収または散乱のオフ状態、オン状態とオフ状態との傾斜制御、ならびに、オン状態とオフ状態との間でのデバイスの表面全体に渡っての同時の連続的な可変の透過特性である。Ｅ／Ｏディフューザは、オン状態での光の低損失、オフ状態での優れた光散乱特性、傾斜制御、および可変透過率を、低コストで十分に大きい形状因子で提供するので、現時点では好ましい実施形態であるが、光の散乱は依然として、ある程度の光を暗状態においてスクリーンに投射する。一部の状況では、より良いシャッターはＥ／Ｏ吸収装置であり得、Ｅ／Ｏ吸収装置は、Ｅ／Ｏディフューザの優れた特性のすべてを共有するが、光を散乱させるのではなく吸収し、それによって、理論上は、より優れたオフ状態の性能を提供する。

図９ａ〜９ｂは、ＰＤＬＣ層および１つのＰＤＬＣ結晶をより詳しく示す。ＰＤＬＣ滴２２２は、高分子マトリクス２２４中に分散される。マトリクス２２４は、約１０〜５０ミクロンの厚さであり、１〜１０ミクロンの液滴が配される。それぞれの液晶滴２２２は、高分子マトリクス２２４の内側にネマチックの液晶２２６を含む。適切には６５ＶのＡＣ電圧源２３６が、ＩＴＯ層の対に電界を印加する。電界が印加されない場合、ＰＤＬＣ結晶は不規則に配列され、結晶の屈折率とポリマーの屈折率とが一致しないので、図９ｃに示すように入射光が散乱するように働く。十分に強い電界が印加されると、ＰＤＬＣ結晶は整列し、その結果として屈折率が一致し、図９ｄに示すようにＰＤＬＣ材料を大幅に透明にする。ＰＤＬＣ材料の透過性は、デバイスの表面全体に渡って、電圧印加されない状態と完全な電圧印加の状態との間で連続的に変化して、上述のビジュアル・アーティファクトを軽減するのに必要な可変透過率をもたらす。

本発明の幾つかの例示的な実施形態が示され説明されたが、数多くの変形形態および代替実施形態を当業者は思いつくであろう。このような変形形態および代替実施形態は、特許請求の範囲で定義される本発明の精神および範囲から逸脱することなく、企図され実施され得る。

図１は、上述のような、映画に字幕を重ねるための既知のデュアル・プロジェクタ映画システムのブロック図である。 図２は、本発明によるシャッターを含む、デュアル・プロジェクタ映画システムのブロック図である。 図３は、映画音声トラックの再生システムと、シャッター付き字幕システムとの統合を示すブロック図である。 図４は、どのようにしてタイム・コードが、映画の像の投射と同期して映画フィルムから読み取られるかを示す平面図およびブロック図の組合せである。 図５ａは、望ましくない字幕アーティファクトを除去する、「オフ」状態でのシャッター付補助プロジェクタの組立図であり、図５ｂは、その「オン」状態でのシャッター付補助プロジェクタの組立図である。 図６は、過渡的な明るさおよびカラー・バランスのアーティファクトを除去するようにシャッターを駆動するタイミング図である。 図７は、字幕の明るさを調節する閉ループ・システムを示すブロック図である。 図８ａは、機械式ダウザを含むシャッター構成のブロック図である。 図８ｂは、ＬＣＬＶを含むシャッター構成のブロック図である。 図８ｃは、Ｅ／Ｏディフューザを含むシャッター構成のブロック図である。 図９ａは、Ｅ／Ｏディフューザの詳細図である。 図９ｂは、Ｅ／Ｏディフューザの詳細図である。 図９ｃは、Ｅ／Ｏディフューザの詳細図である。 図９ｄは、Ｅ／Ｏディフューザの詳細図である。

Claims (28)

1. 主プロジェクタから投射される映画に字幕を重ねるシステムであって、
   前記主プロジェクタとは別であり、前記映画に字幕を重ねるように「オン」状態の間に光線を変調するように構成された補助プロジェクタと、
   前記補助プロジェクタの光路に配置されて、前記光線を通過させることと減衰させることとを交替で行うシャッターと、
   記憶媒体から前記字幕を受け取り、前記映画の前記投射と同期して前記補助プロジェクタへ前記字幕を提供し、前記シャッターに、前記「オン」状態の間は、前記映画と同期して、変調された前記光線を通させて、前記字幕が所望の時に前記映画の所望の部分に重ねられるようにすることと、前記シャッターに、「オフ」状態の間は、前記光線を大幅に減衰させることとを交替で行わせるように構成されたコントローラと、
   を備えるシステム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、前記補助プロジェクタが、前記光線を投射する高輝度ランプと、前記字幕で前記光線を変調する変調器アレイとを含むデジタル・プロジェクタを備える、システム。
3. 請求項２に記載のシステムであって、前記変調器が、ＬＣＤアレイまたはＭＥＭＳミラー・アレイの１つを備える、システム。
4. 請求項１に記載のシステムであって、前記シャッターが、機械式ダウザ、ＬＣＬＶ、またはＥ／Ｏディフューザの１つを備える、システム。
5. 請求項１に記載のシステムであって、前記シャッターが、光を実質的に散乱させる半透明な状態と、光を実質的に通過させる透明な状態と、それらの間の複数の中間的な透過率の状態とを特徴とするＥ／Ｏ装置である、システム。
6. 請求項５に記載のシステムであって、前記Ｅ／Ｏ装置が、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）材料を備えるＥ／Ｏディフューザである、システム。
7. 請求項５に記載のシステムであって、「オン」状態の開始時に、前記コントローラが、前記シャッターの透過率を、前記半透明な状態から、前記中間透過率状態の少なくとも１つを介して、前記透明な状態へと傾斜的に変化させる、システム。
8. 請求項７に記載のシステムであって、前記半透明な状態から前記透明な状態への前記傾斜的な変化は少なくとも１００ｍｓを要する、システム。
9. 請求項５に記載のシステムであって、それぞれの字幕が明るさ制御データとともに格納され、前記明るさ制御データは、それぞれの前記字幕と一致する前記映画中のシーンの明るさの測定値であり、前記コントローラは、前記明るさ制御データに応じて、前記シャッターの透過率を制御し、重ねられる前記字幕の明るさを調節する、システム。
10. 請求項５に記載のシステムであって、シーンの明るさを測定する少なくとも１つのセンサを更に備え、前記コントローラは、前記シーンの明るさに応じて、前記シャッターの透過率を制御し、重ねられる前記字幕の明るさを調節する、システム。
11. 請求項１に記載のシステムであって、それぞれの字幕の明るさが、それぞれの前記字幕と時間の一致する前記映画中のシーンの明るさに従って調節される、システム。
12. 主プロジェクタから投射される映画に字幕を重ねるシステムであって、
    前記主プロジェクタとは別であり、前記映画に字幕を重ねるように、「オン」状態の間に光線を変調するように構成された補助プロジェクタと、
    前記補助プロジェクタの光路に配置され、前記光線を通過させることと散乱させることとを交替で行う電気光学ディフューザと、
    記憶媒体から前記字幕を受け取り、前記映画の投射と同期して前記補助プロジェクタへ前記字幕を提供し、前記電気光学ディフューザに、前記「オン」状態の間は、前記映画と同期して、変調された前記光線を通過させて、前記字幕が所望の時に前記映画の所望の部分へ重ねられるようにすることと、前記電気光学ディフューザに、「オフ」状態の間は、前記光線を散乱させることとを交替で行わせるように構成されたコントローラと
    を備えるシステム。
13. 請求項１２に記載のシステムであって、前記電気光学ディフューザは、光を実質的に散乱させる半透明な状態と、光を実質的に通過させる透明な状態と、それらの間の複数の中間的な透過率の状態とを特徴とする、システム。
14. 請求項１３に記載のシステムであって、前記電気光学ディフューザが高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）材料を備える、システム。
15. 請求項１３に記載のシステムであって、「オン」状態の開始時に前記コントローラは、前記電気光学ディフューザの透過率を、前記半透明な状態から、前記中間の透過率の状態の少なくとも１つを介して、前記透明な状態へと傾斜的に変える、システム。
16. 請求項１５に記載のシステムであって、前記半透明な状態から前記透明な状態へと傾斜的に変えることは少なくとも１００ｍｓを要する、システム。
17. 請求項１３に記載のシステムであって、それぞれの字幕が明るさ制御データとともに格納され、前記明るさ制御データは、それぞれの前記字幕と一致する前記映画中のシーンの明るさの測定値であり、前記コントローラは、前記明るさ制御データに応じて、前記電気光学ディフューザの透過率を制御し、重ねられる前記字幕の明るさを調節する、システム。
18. 請求項１３に記載のシステムであって、シーンの明るさを測定する少なくとも１つのセンサを更に備え、前記コントローラは、前記シーンの明るさに応じて、前記電気光学ディフューザの透過率を制御し、重ねられる前記字幕の明るさを調節する、システム。
19. 主プロジェクタから投射される映画に字幕を重ねるシステムであって、
    前記主プロジェクタとは別であり、前記映画に字幕を重ねるように「オン」状態の間に光線を変調するように構成された補助プロジェクタと、
    半透明な状態と透明な状態との間の可変の透過率を特徴とし、前記補助プロジェクタの光路に配置されて、前記光線を散乱させることと通過させることとを交替で行う電気光学シャッターと、
    記憶媒体から前記字幕を受け取り、前記映画の投射と同期して前記補助プロジェクタへ前記字幕を提供し、前記電気光学シャッターに、前記「オン」状態の間は、前記映画と同期して、変調された前記光線を通過せて、前記字幕が所望の時に前記映画の所望の部分へ重ねられるようにすることと、前記電気光学シャッターに、「オフ」状態の間は、前記光線を散乱させることとを交替で行わせるように構成されたコントローラであって、前記映画のシーンの明るさに応じて、前記電気光学シャッターの前記透過率を制御して、重ねられる前記字幕の明るさを前記シーンの明るさに対して調節するコントローラと、
    を備えるシステム。
20. 請求項１９に記載のシステムであって、前記Ｅ／Ｏシャッターが、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）材料を備えるＥ／Ｏディフューザである、システム。
21. 請求項１９に記載のシステムであって、それぞれの字幕が明るさ制御データとともに格納され、前記明るさ制御データが、それぞれの前記字幕と一致する前記映画中のシーンの明るさの測定値である、システム。
22. 請求項１９に記載のシステムであって、前記シーンの明るさを測定する少なくとも１つのセンサを更に備える、システム。
23. 映画に字幕を重ねる方法であって、
    映画で変調された主光線をスクリーンに投射するステップと、
    補助光線を前記スクリーンへ向けて投射するステップと、
    前記映画と同期して、所望される時間に所望される字幕で前記補助光線を変調するステップと、
    前記字幕が有ることに同期して、変調された前記補助光線を通過させるようにシャッターを開いて、前記映画と同期して前記スクリーンの所望の領域へ前記字幕を重ね、かつ、前記字幕が無いことに同期して、変調されていない前記補助光線を実質的に散乱させるように前記シャッターを閉じるステップと、
    を備える方法。
24. 請求項２３に記載の方法であって、前記シャッターの透過率を知覚可能に傾斜的に変えるように前記シャッターを開くことを制御して、それにより、重ねられる前記字幕の明るさを知覚可能に傾斜的に変えるステップを更に備える方法。
25. 請求項２４に記載の方法であって、前記透過率を傾斜的に変えることには少なくとも１００ｍｓを要する、方法。
26. 請求項２３に記載の方法であって、それぞれの字幕が明るさ制御データとともに格納され、前記明るさ制御データは、それぞれの前記字幕と一致する前記映画中のシーンの明るさの測定値であり、重ねられる前記字幕の明るさを調節するために前記明るさ制御データに従って前記シャッターの透過率を調節するステップを更に備える方法。
27. 請求項２３に記載の方法であって、
    投射される前記映画のシーンの明るさを感知するステップと、
    重ねられる前記字幕の明るさを調節するように前記明るさ制御データに従って前記シャッターの透過率を調節するステップと
    を更に備える方法。
28. 請求項２３に記載の方法であって、前記シャッターが高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）材料を備える、方法。
    
    

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