KR101594630B1

KR101594630B1 - 입체 투사를 위한 편광 변환 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR101594630B1
Application number: KR1020097025714A
Authority: KR
Inventors: 밀러 에이치 슉; 마이클 지 로빈슨; 게리 디 샤프
Original assignee: 리얼디 인크.
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2016-02-16
Also published as: US10203511B2; MX2009012113A; US20090128780A1; BRPI0810740B1; CN103383494B; RU2013122562A; CN101688940A; US20190196214A1; US10739611B2; JP2010528323A; CN103383494A; AU2014213551C1; EP2145215A4; RU2488856C2; AU2014213551A1; CA2921760A1; AU2014213551B2; US20180074337A1; CA2686928A1; JP5641424B2

Abstract

본 발명에 따른 편광 변환 시스템은 편광되지 않은 영상 소스로부터의 광을 제1 편광 상태(SOP; State Of Polarization) 및 직교하는 제2 편광 상태(SOP)로 분리하며, 제1 광 경로 및 제2 광 경로 상으로 편광된 광을 안내한다. 이들 광 경로 중 단지 하나의 광 경로 상에서 광의 편광 상태(SOP)는 직교 상태로 변환되어 2개의 광 경로가 동일한 편광 상태(SOP)를 갖도록 한다. 편광 변조기는 제1 광 경로 및 제2 광 경로 상의 광을 일시적으로 제1 출력 편광 상태 및 제2 출력 편광 상태로 변조시킨다. 제1 투사 렌즈 및 제2 투사 렌즈는 제1 광 경로 및 제2 광 경로 상의 광을 투사 스크린을 향해 안내하여 실질적으로 중첩되는 편광 인코딩된 영상을 형성한다. 편광 변조기는 투사 렌즈 이전에 또는 이후에 배치될 수 있다. 적절한 편광 필터를 갖춘 안경을 이용하여 상기 편광 인코딩된 영상을 관찰할 수 있다.

Description

입체 투사를 위한 편광 변환 시스템 및 방법{POLARIZATION CONVERSION SYSTEM AND METHOD FOR STEREOSCOPIC PROJECTION}

개시된 실시예는 대체로 편광 인코딩된 영상의 투사에 관한 것이며, 보다 구체적으로 편광 인코딩된 영상을 투사 스크린에 전달하기 위한 편광 변환 시스템 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 예시적인 편광 유지 디스플레이 시스템(100)을 도시하는 개략적인 도면이다. 디스플레이 시스템(100)은 투사 스크린(102) 및 편광 필터용 안경(104)을 포함한다. 순차적으로 좌측 투시 영상 및 우측 투시 영상을 디스플레이하는 단일 편광 유지 스크린(102)을 이용하여 입체 3차원(3D) 영상을 편광 필터용 안경(104)으로 관찰한다. 편광 필터용 안경(104)은 교호하며 직교하는 편광에 대한 2개의 렌즈(106 및 108)를 포함한다.

편광 제어부를 이용하여 프로젝터에서 인코딩하고 편광 필터용 안경을 이용하여 좌측 투시 영상 및 우측 투시 영상을 디코딩함으로써 3D 영상을 합성할 수 있다[예컨대, 발명의 명칭이 "푸시풀 액정 변조기를 이용하는 시스템 및 방법(Method and system employing a push-pull liquid crystal modulator)"이며 레니 립톤(Lenny Lipton) 등에게 허여된 공동 소유의 미국 특허 제4,792,850호와, 발명의 명칭이 "색지움 편광 스위치(Achromatic Polarization Switches)"이고 2006년 6월 14일에 출원된 미국 특허 출원 제11/424,087호 참고. 2개의 특허 모두 인용함으로써 다목적으로 그 전체 내용이 본 명세서에 포함됨].

투사 렌즈 이후에 편광 제어부를 통상적으로 구현한 것이 도 2에 도시되어 있다. 렌즈의 동공 내측으로부터 발생된 것으로 보이는 거의 평행한 광선은, 렌즈의 출력으로부터 나오며, 수렴하여 원거리의 스크린 상에 점을 형성한다. 도 2에서의 광속(ray bundles; A, B 및 C)은 투사 스크린의 하부, 중심 및 상부에서 점을 형성하는 광속이다. 투사 렌즈로부터 나오는 광은 도 2에 도시된 바와 같이 S-편광된 광 및 P-편광된 광으로 무작위로 편광된다. 이 광은 선형 편광자를 통과하며, 이에 따라 편광자 이후에 단일 편광 상태가 된다. 직교 편광 상태는 흡수되고(또는 반사됨), 편광자 이후의 광속(light flux)은 원래의 광속의 50 % 미만이다(결과적으로 최종 영상이 더 어둡게 됨). 편광 스위치는 영상 프레임과 동기화되며, 편광 스위치로부터 나오는 편광 상태는 교호하여, 스크린에서 교호하며 직교하는 편광의 영상을 생성한다. 편광 선택용 안경(104)은 하나의 편광의 영상이 좌측 안구로 진행하도록 해주며, 이에 직교하는 편광의 영상이 우측 안구로 진행하도록 해준다. 상이한 영상을 각각의 안구에 제공함으로써, 3D 영상이 합성될 수 있다.

이 시스템은 현재 영화관에서 사용되고 있다. 그러나, 보통, 이러한 시스템 구조는 50 %가 넘는 광이 편광자에 의해 흡수되며, 이에 따라 결과적인 영상이 보통 종전의 2D 영화관의 영상보다 50 % 넘게 더 어둡게 된다. 또한, 시계열 입체 3D는 추가적으로 50 % 넘게 휘도를 저하시킨다. 따라서, 영상이 더 어둡기 때문에 3D 용례를 위해 사용되는 영화관의 크기가 제한될 수 있고/있거나 관객에게 덜 바람직한 관람 경험을 제공할 수 있다.

본 개시내용은 입체 투사를 위한 편광 변환 시스템 및 방법을 제공함으로써 전술한 문제뿐만 아니라 다른 문제들도 해소한다. 일반적으로, 편광 변환 시스템은 편광되지 않은 영상 소스로부터의 광을 제1 편광 상태(SOP; State Of Polarization)와 이에 직교하는 제2 편광 상태(SOP)로 분리시키며, 이들 편광된 광을 제1 광 경로 및 제2 광 경로 상으로 지향시킨다. 오직 하나의 광 경로 상에서의 광의 편광 상태(SOP)만이 직교 상태로 변환되어 2개의 광 경로 모두는 동일한 편광 상태(SOP)를 갖는다. 편광 변조기는 일시적으로 제1 광 경로 및 제2 광 경로 상의 광을 제1 출력 상태의 편광 및 제2 출력 상태의 편광으로 변조시킨다. 제1 투사 렌즈 및 제2 투사 렌즈는 제1 광 경로 및 제2 광 경로 상의 광을 투사 스크린을 향해 지향시켜 실질적으로 중첩되는 편광 인코딩된 영상을 형성하는데, 이는 언급한 종래 기술 시스템보다 훨씬 더 밝다. 적절한 편광 필터를 갖춘 안경을 이용하여 이러한 편광 인코딩된 영상을 볼 수 있다.

일 양태에 따르면, 편광 인코딩된 영상을 투사 스크린으로 전달하기 위한 편광 변환 시스템은 제1 투사 렌즈, 제2 투사 렌즈, 편광 비임 분리기(PBS; Polarization Beam Splitter), 반사 요소 및 편광 변조기를 포함한다. PBS는 제1 편광 상태의 광을 제1 광 경로 상의 제1 투사 렌즈를 향해 전달하도록 작동 가능하며, 또한 제2 편광 상태의 광을 제2 광 경로를 향해 반사하도록 작동 가능하다. 반사 요소는 제2 광 경로 상에 위치하며, 제2 투사 렌즈를 향해 광을 반사하도록 작동 가능하다. 편광 변조기는 제1 광 경로 및 제2 광 경로 상에 위치할 수 있다. 제1 투사 렌즈 및 제2 투사 렌즈는 투사 스크린을 향해 편광 인코딩된 영상을 지향시키도록 작동 가능하다.

일부 실시예에 있어서, 편광 변조기는 제1 광 경로 및 제2 광 경로 모두에 위치하는 단일 유닛일 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 편광 변조기는 제1 편광 스위치 및 제2 편광 스위치를 포함할 수 있으며, 각각의 편광 스위치는 각각의 제1 광 경로 및 제2 광 경로 상에 위치한다. 편광 스위치(들)는 투사 렌즈 이전에 또는 투사 렌즈 이후에 위치할 수 있다.

또 다른 양태에 따르면, 편광 인코딩된 입체 영상을 투사하는 방법은, 편광되지 않은 영상 소스 광을 편광 비임 분리기에서 받아들이는 것을 포함한다. 상기 방법은, 제1 광 경로 상에 위치하는 투사 렌즈를 향해 편광 비임 분리기에서 제1 편광 상태의 영상 소스 광을 전달하는 것을 포함한다. 상기 방법은 제2 광 경로를 향해 편광 비임 분리기에서 제2 편광 상태의 영상 광을 반사하는 것을 더 포함한다. 상기 방법은 제2 투사 렌즈를 향해 제2 광 경로 상의 광을 반사하는 것을 더 포함한다. 상기 방법은 추가적으로 제1 광 경로 및 제2 광 경로 중 하나의 광 경로 상에서 광의 편광 상태를 직교하는 편광 상태로 회전시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 제1 광 경로 및 제2 광 경로 상의 광의 편광 상태를 제1 편광 출력 상태나 제2 편광 출력 상태로 일시적으로 변조시키는 것을 포함한다.

다른 특징은 전술한 내용을 참고하면 명확해질 것이다.

동일한 도면부호는 동일한 부분을 표시하는 것인 첨부 도면에는 예로서 실시예가 도시되어 있다.

도 1은 본 개시내용에 따른 예시적인 편광 유지 디스플레이 시스템을 도시하는 개략적인 도면이다.

도 2는 편광 스위치를 이용하는 영화관 3D 시스템에서 편광 제어를 구현하는 공지된 방법을 도시한다.

도 3은 본 개시내용에 따른 편광 변환 시스템(PCS)의 제1 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 3b는 본 개시내용에 따른 편광 변환 및 스위칭 모듈을 도시하는 개략적인 도면이다.

도 4는 본 개시내용에 따른 PCS의 제2 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 5는 본 개시내용에 따른 PCS의 제3 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 6은 본 개시내용에 따른 PCS의 제4 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 7은 본 개시내용에 따른 PCS의 제5 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 8은 본 개시내용에 따른 PCS의 제6 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 9는 본 개시내용에 따른 PCS의 제7 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 10은 본 개시내용에 따른 PCS의 제8 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 11은 본 개시내용에 따른 PCS의 제9 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 12는 본 개시내용에 따른 PCS의 제10 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다.

제1 실시예 :

도 3은 편광 변환 시스템(PCS; 300)의 제1 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다. 일반적으로, PCS(300)는 도시된 바와 같이 배치되는 영상 소스(304)(예컨대, 광 변조 패널 또는 통상적인 필름으로부터의 영상 소스), 초기 릴레이 렌즈(302), 편광 비임 분리기(PBS; 310), 제1 릴레이 렌즈(306)와 제2 릴레이 렌즈(308), 편광 스위치(312), 접이식 미러(318), 편광 변환 및 스위칭 모듈(320), 그리고 제1 투사 렌즈(328)와 제2 투사 렌즈(330)를 포함할 수 있다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 편광 변환 및 스위칭 모듈(320)은 편광 변환기(322) 및 편광 스위치(324)를 포함할 수 있으며, 선택적으로 콘트라스트를 개선하기 위해 선행 편광 자(326)를 포함할 수 있고, 이들 모두는 도시된 바와 같이 배치된다. 편광 변환기(322)는, 입력 편광 상태를 직교하는 편광 상태로 변환하도록 작동 가능한 광학 요소이다(예컨대, 반파장판임).

제1 릴레이 렌즈(306) 및 제2 릴레이 렌즈(308)는 바람직하게는 각각의 구경 조리개(301, 303)에 대해 대칭이며, 각각 편광 스위치(312)와 편광 변환 및 스위칭 모듈(320) 이후에 위치하고, 각각의 영상 위치(314 및 316)에서 패널(304)의 실질적으로 왜곡되지 않은 영상을 제공한다. 변형례에 있어서, 구경 조리개(301, 303)는 각각의 광 경로(305, 307) 상에, 편광 스위치(312)와 편광 변환 및 스위칭 모듈(320) 바로 앞에 위치할 수 있다. 또 다른 변형례에 있어서, 도 3은 제1 광 경로(305)에서의 편광 스위치(312)에 대한 대안적인 위치(332)를 도시하며, 제2 광 경로(307)에서의 편광 변환 및 스위칭 모듈(320)에 대한 대안적인 위치(334)를 도시한다. 릴레이 시스템(300)의 렌즈 요소(302)를 통한 복굴절이 시스템 콘트라스트를 열화시키는 경우, 상기 대안적인 위치는 유익한 대안임이 입증될 수 있다. 또 다른 대안적인 위치로서, 편광 스위치(312, 324)는 투사 렌즈 이전보다는 대신 투사 렌즈 이후에 배치될 수 있다. 이러한 실시예는 시스템 콘트라스트에 관한 장점을 제공할 수 있다. 반파장판(322)은 편광 스위치(324)에 바로 이웃할 필요가 없으며, 즉 반파장판(322)은 PBS(310)와 편광 스위치(324) 사이의 광 경로에 있어서 어느 위치에나 위치할 수 있음에 주의하라. 실제로, 변형례에 있어서, 편광 스위치(312)와 편광 변환 및 스위칭 모듈(320)의 위치는 서로 바뀔 수 있으며, 이에 따라 편광 스위치(312)는 제2 광 경로(307) 상에 위치하고 편광 변환 및 스위칭 모듈(320)은 제1 광 경로(305) 상에 위치하게 된다.

작동 중에, 패널(304)[예컨대, 텍사스 인스트루먼트사로부터의 DLP(Digital Light Processing) 패널 또는 통상적인 필름]은 광원(도시 생략됨)으로부터 무작위로 편광된 광으로 조사되어 편광되지 않은 영상 소스 광을 제공한다. 광원은, 예컨대 통상적인 UHP 램프, 제논 램프, 발광 다이오드 광원일 수 있거나, 또는 일부 실시예에 있어서는 발명의 명칭이 "투사 시스템용 집광기(Light collector for projection systems)"이며 2007년 7월 18일자로 출원된 공동 소유의 미국 특허 출원 제11/779,708호에 교시된 광원일 수 있고, 상기 미국 특허 출원은 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 패널(304)로부터의 편광되지 않은 영상 소스 광은 초기 릴레이 렌즈(302)에 의해 PBS(310)를 향해 지향된다. PBS(310)는 제1 광 경로(305) 상에 P-편광된 광을 전달할 수 있으며, 제2 광 경로(307)를 향해 S-편광된 광을 반사할 수 있다. 제1 광 경로(305) 상에서, P-편광된 광은 편광 스위치(312)를 통과하며, 이때 편광 스위치(312)는 도 2에서의 광속(A, B 및 C)과 유사하고 교호하는 프레임에서 스위치(312)를 통과하는 광을 회전시키도록 작동한다.

제2 광 경로(307) 상에서, PBS(310)에 의해 반사된 S-편광된 광은 접이식 미러(318)(또는 편광 상태를 변화시키지 않으면서 광을 반사하는 기능을 하는 임의의 광학 요소, 예컨대 프리즘)를 향해 진행한다. S-편광된 광은 이후에 편광 변환 및 스위칭 모듈(320)을 통과한다. 편광 변환기(322)(반파장판일 수 있음)는 바람직하게는 실질적으로 모든 가시 파장을 직교 편광으로(이 경우에는 S-편광된 광으로부터 P-편광된 광으로) 변환시킨다. 이제 P-편광된 광은 이후에 편광 스위치(324)를 통과한다. 일부 실시예에 있어서는, 콘트라스트를 높이기 위해 모듈(320) 이전에 또는 이후에 선행 편광자(326)를 추가할 수 있다. 편광 변환 및 스위칭 모듈(320)에 포함된 편광 스위치(324)는, 제1 광 경로(305)에서의 편광 스위치(312)와 실질적으로 동일한 방식으로 교호하는 직교 상태를 형성하도록 작동한다.

편광 변환 시스템(300)은 패널(304)의 2개의 개별 영상(314 및 316)을 형성할 수 있으며, 각각의 영상은 1배의 배율을 갖는다[즉, 314 및 316에서의 출력 영상은 패널(304)로부터의 입력 영상과 실질적으로 동일한 크기일 수 있음]. 본 실시예 및 다른 실시예에서 배율은 1배 이외의 배율일 수 있으며, 상기 배율은 예로서 제시된 것임을 이해해야만 한다. 제1 투사 렌즈(328) 및 제2 투사 렌즈(330)는 투사 스크린(102) 상에 각각 중간 영상(314 및 316)을 비춘다. 투사 렌즈(328 및 330)는 측방향으로 이동하도록 허용될 수 있으며, 이에 따라 2개의 광학 경로(305 및 307)로부터의 영상은 스크린(102) 상에서 바람직하게는 키스톤 왜곡을 최소화하면서 겹쳐지고, 실질적으로 중첩된다. 패널(304)로부터의 무작위로 편광된 광 중 거의 모든 광은 단일 편광 상태로 스크린(102)에 비춰지기 때문에, 도 3에서의 시스템의 결과적인 영상은 도 2에서의 시스템에 대한 스크린(102)에서의 영상보다 거의 2배만큼 더 밝다.

이 시스템은 또한, 편광 유지 스크린(102)이 사용된다고 가정할 때 홈 씨어터 및 후방 투사 텔레비젼(RPTV)과 같은 영화관 용례, 전문적인 용례 및 소비재 용례에 적용될 수 있다.

제2 실시예 :

도 4는 편광 변환 시스템(PCS; 400)의 제2 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다. PCS(400)는 도 3에 도시된 바와 유사한 릴레이 시스템을 제공하며, 이때 제2 광 경로(407)에 유리 프리즘(410)이 삽입되어 있다는 점을 제외하면 도시된 바와 같이 위치하는 구성요소의 배치는 실질적으로 유사한 구조 및 기능을 갖는다. 유리 프리즘(410)은 고굴절 유리 프리즘일 수 있다.

작동 중에, 유리 프리즘(410)은 패널(404)의 2개의 이미지(414 및 416)가 실질적으로 단일 평면에 적절히 배치되도록 해주며, 투사 렌즈(428 및 430)의 보다 편리한 패키징 및 조정이 가능하도록 한다. 대상물[즉, 패널(404)]에서 단일 필드 포인트(field point)로부터의 광선이 구경 조리개(401 및 403)에서 평행하게 조준된 광속(필드 포인트로부터의 모든 광선은 동일한 각도를 가짐)을 형성하도록 릴레이 시스템(400)을 구성하는 것이 바람직하다. 이에 따라 렌즈(402) 성능에 영향을 주지 않으면서 유리 프리즘(410)을 구경 조리개에 삽입할 수 있게 된다. 유리 프리즘(410)은 2개의 영상(414 및 416)이 적절히 배치되도록 해준다. 또한, 변형례에 있어서, 편광 변환 및 스위칭 모듈(420)과 편광 스위치(412)는 각각의 경로에 대해 투사 렌즈 이전에 또는 투사 렌즈 이후에 대안적인 위치(434 및 432)에 각각 위치할 수 있다.

제3 실시예 :

도 5는 편광 변환 시스템(PCS; 500)의 제3 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다. 도 5는, 편광된 입력을, 일시적으로 교호하면서 직교하게 편광되는 일군의 출력 상태로 변환하도록 작동 가능한 회전식 휠(550)로 도 4의 편광 스위치(412)가 대체되었다는 점을 제외하고는 도 4에 도시된 바와 유사한 PCS(500)를 도시한다. 일 실시예에 있어서, 회전식 휠(550)은, 편광되지 않은 입력으로부터 교호하는 직교 편광을 전달하는 세그먼트를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 회전식 휠(550)은 고정된 편광자 후방에 있을 수 있다. 회전식 휠(550)은 이때 (예컨대, 지연 필름의 스택으로부터) 단일 편광 변환을 나타내는 세그먼트를 포함할 수 있다.

편광자[회전식 휠(550)]의 물리적인 회전으로부터 유발되는 문제는, 각각의 세그먼트가 이러한 효과를 보상하도록 패턴화되지 않는다면, 출력이 아날로그 방식으로 변하게 된다는 것이다. 기능적으로, 바이너리(binary) 편광 스위칭 효과가 바람직하며, 본 개시내용에 따라 이는 고유편광이 원형인(circular eigenpolarization) 요소들을 이용하여 최적으로 달성된다. 예를 들면, 진원 편광자(true circular polarizer)(예컨대, 지연기 또는 지연기 스택이 후방에 위치하는 선형 편광자와 대비됨)는 휠 배향과 무관하게 원형 상태의 특정 핸디드니스(handedness)(예컨대, 우측 또는 좌측)를 전달할 것이다.

대안으로, 고정된 편광자 후방에는, 원형 고유편광을 형성하는 단일 편광 전달 요소 또는 순수한 원형 지연기가 위치할 수 있다. 예를 들면, 선형 편광자의 후방에는, 등방성 세그먼트의 조합을 포함하는 회전식 휠(550)뿐만 아니라 순수한 색지움 편광 회전 요소가 위치할 수 있다. 순수한 색지움 회전자는 선형 지연이 0이지만(광학 축이 없음), 직교하는 원형 상태들 사이에서 원하는 만큼의 위상 지연을 갖는다. 이 경우에 있어서, 원형 고유상태(circular eigenstate)들 사이의 π 위상 이동은, 휠 배향과 무관하게, 입력을, 직교하는 선형 출력으로 변환한다. 따라서, 아날로그 휠은 직교하는 선형 편광들 사이에서 바이너리 스위칭을 제공한다.

순수한 색지움 편광 회전자는 선형 지연기의 스택을 이용하여 제작될 수 있다. 한 가지 구성 방법은 특정 대칭 배열로 스택들이 쌍을 이루도록 하는 것이다. 예를 들면, 특정 지연 및 회전을 발생시키는 스택은 역순이거나 역순으로 반사되어 대칭을 이루는 동일한 스택과 쌍을 이룰 수 있다(예컨대, 2005년 윌리 앤드 선즈에서 펴낸 로빈슨 등의 LCD 투사를 위한 편광 공학의 5장 참고. 이 문헌은 인용함으로써 본 명세서에 포함됨). 역순인 스택은 회전을 없애면서 순(net) 지연을 2배로 하는 반면, 반사를 추가하면 지연을 없애면서 회전을 2배로 하는 효과가 있다. (모든 관심 대상 파장에 대해서) 0-배향된 선형 입력을 π/4-배향된 선형 출력으로 변환하도록 구성되며 일반적으로 선형 지연을 수반하는 스택을 구성할 수 있다. 그러나, 역순으로 반사되는 스택과 쌍을 이룰 때, 순 효과는 지연이 없고, 원하는 π/2 배향 변환을 갖는 것이다. 이러한 투명 요소는 등방성 디스크 상에 세그먼트로서 적층되어 회전식 휠(550)과 함께 바이너리 편광 스위칭을 수행할 수 있다.

표 1은 역순으로 반사되고 대칭이며 실질적으로 π/2의 색지움 회전을 나타내는 예시적인 지연기 스택의 구조를 제공한다. 이러한 대칭은, 원하는 편광 변환을 달성하기 위한 충분조건이지만 필요조건은 아니라는 점에 주의하라. 상기 스택이 후속 스택에 의해 제거되는 선형 지연을 갖더라도 레이어-6 이후의 편광 상태가 45°선형이라는 것은 쉽게 입증된다. 이러한 예에 있어서, 모든 레이어는 1/2 파장(보통 가시 파장의 범위를 커버하기 위해 240-270 nm임)의 제로 오더 면내 지연 을 갖는다. 본 개시내용에 따르면, 다양한 배향 및 지연 프로파일을 갖는 다른 지연기 조합 구조가 이용될 수 있음은 분명하다.

레이어 번호	배향
1	-19.6°
2	2.4°
3	18.1°
4	-65.6°
5	-54.3°
6	-15.0°
7	15.0°
8	54.3°
9	65.6°
10	-18.1°
11	-2.4°
12	19.6°

또한, 도 5를 참고하면, 작동 중에, 하위 광 경로(505)로부터의 광은 P-편광되며 휠(550)의 등방성 세그먼트(504)를 통과한다. 이 광은, 영상 2(516)를 통해, 투사 렌즈(530)를 통해, 그리고 스크린(102) 상에서 P-편광된 광으로 남게 된다. 이러한 경우에 있어서, 상위 경로(507)에서의 광은 S-편광되며 휠(550)의 회전자 세그먼트(506)를 통과한다. S-편광된 광은 휠(550)에 의해 P-편광된 광으로 회전되며, 투사 렌즈(528)를 통해 P-편광된 광으로서 스크린(102) 상으로 진행한다. 휠(550)은 이때 비디오 프레임과 동기화되어 교호하는 편광을 이용하여 스크린(102) 상에 영상을 생성한다. 편광 상태도 또한 변동될 수 있으며, 이때 각각의 경로는 광 경로에서 1/4 파장판을 추가함으로써 원형 편광을 생성하거나 또는 각각의 경로에 회전자를 추가함으로써 선형 편광 상태를 (예컨대, +/- 45 도만큼) 회전시키게 된다.

제4 실시예 :

도 6은 편광 변환 시스템(PCS; 600)의 제4 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다. 도 6은 배율을 (이전의 1배에 비해) 2배까지 높인 PCS(600)를 도시한다. 이러한 경우에 있어서, PBS(610) 및 경로 매칭 유리 프리즘(602)을 포함하는 PCS(600)의 제1 절반부는 구조 및 기능 면에서 도 4에 설명된 구성요소와 동일할 수 있다. 그러나, PCS(600)의 제2 절반부는 제2 절반부의 초점 길이를 2배로 증가시키기 위해 2배가 된다. PCS(600)는 패널(604) 크기의 2배인 영상을 생성하지만, 동일한 f-값(또는 개구수)을 유지한다. 이러한 예시적인 실시예에 있어서, 단일 릴레이 렌즈(608)를 사용하여 중간 영상을 제공할 수 있으며, 단일 투사 렌즈(630)(예컨대, 70 mm 시네마 렌즈)를 이용하여 중간 영상을 스크린(102)에 비출 수 있다. 편광 변환 및 스위칭 모듈(620)과 그 대안적인 위치(625)가 또한 도시되어 있다.

제5 실시예 :

도 7은 PCS(700)의 제5 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다. 도 7은, 도 6의 편광 변환 및 스위칭 모듈(620)이 세그먼트 휠(750)[도 5에 설명한 세그먼트 휠(550)과 유사함]로 대체되었다는 점을 제외하고는 도 6에 도시된 PCS와 유사한 PCS(700)를 도시하고 있다. 세그먼트 휠(750) 및 대안적인 세그먼트 휠 위치(752)가 또한 표시되어 있다. 다시 한 번, 단일 투사 렌즈(730)를 사용하여 중간 영상을 스크린(102)에 비출 수 있다.

제6 실시예 :

도 8은 PCS(800)의 제6 실시예를 도시하는 개략적인 도면이다. PCS(800)는 패널(804)과, 초기 릴레이 렌즈(802)와, PBS(810)와, 제1 광 경로 상의 편광 스위치(812)와, 반사기(816)(예컨대, 미러형 경사면)를 갖춘 유리 프리즘(814)과, 편광 변환 및 스위칭 모듈(818)과, 제1 투사 렌즈(820) 및 제2 투사 렌즈(822)를 포함할 수 있으며, 이들 모두는 도시된 바와 같이 배치된다. 편광 변환 및 스위칭 모듈(818)은 선택적인 선행 편광자, 편광 회전자, 및 편광 스위치를 구비할 수 있으며, 도 3b에 설명된 편광 변환 및 스위칭 모듈(320)과 유사하다. 투사 렌즈 시스템(800)은 패널(804)의 2개의 개별 영상을 형성할 수 있으며, 각각의 영상은 큰 배율을 갖는다. 이러한 PCS(800)는 또한, 편광 유지 스크린(102)을 이용할 수 있다고 가정할 때 홈 시어터 및 RPTV와 같은 소비재 용례 및 전문적인 용례에 적용될 수 있다.

작동 중에, 패널(804)(텍사스 인스트루먼트사가 제조한 디지털 라이트 프로세싱 패널, 즉 DLP 패널과 같은 패널)은 무작위로 편광된 광으로 조명된다. 본 실시예에 있어서, 패널(804)로부터의 광은 제1 투사 렌즈(820) 및 제2 투사 렌즈(822)에 의해 스크린(102)에 투사되며, 이들 투사 렌즈는 역망원 타입일 수 있다. PBS(810)는 제1 광 경로를 따라 P-편광된 광을 전달하고, 제2 광 경로를 따라 S-편광된 광을 반사한다. P-편광된 광은 편광 스위치(812)를 통과하고, 도 2에서의 광속(A, B 및 C)와 유사하게 교호하는 프레임에서 편광 스위치(812)에 의해 회전된다.

(제2 광 경로 상에서) PBS(810)에 의해 반사된 S-편광된 광은 프리즘(814)을 향해 진행한다. 프리즘(814)은 접이식 미러로서의 기능을 하는 경사면(816)을 포함할 수 있다. 내부전반사를 이용하거나 또는 사면을 거울층(예컨대, 은)으로 코팅함으로써 반사가 이루어질 수 있다. 최종 영상에서 과도한 수차가 발생하지 않도록 하면서 전술한 프리즘(814)을 PCS(800)에 대해 내부에 삽입하기 위해, 대상물[패널(804)]에서 필드 포인트로부터의 광선은 구경 조리개(들)(830 및 832)에서 평행인(즉, 광속에서의 광선은 동일한 각도를 가짐) 것이 바람직하다. 일부 실시예에 있어서, 구경 조리개(830)는 편광 스위치(812) 이전에 제1 광 경로를 따라 배치될 수 있으며/있거나 프리즘 구조(814) 이전에 소정 위치(즉, 832)에서 제2 광 경로를 따라 배치될 수 있다. 따라서, 평행해진 광선은 수차를 발생시키지 않으면서 프리즘 구조(814)를 통과한다. S-편광된 광은 이후 프리즘(814)으로부터 나와 편광 변환 및 스위칭 모듈(818)을 통해 진행하며, P-편광된 광으로 회전된다. 편광 변환 및 스위칭 모듈(818) 내부의 편광 스위치는 P-편광된 광에 작용하여, 미러가 없는 경로에서의 광속의 회전과 동기화하면서, 교호하는 프레임에서 광속(ray bundles)의 편광을 회전시킨다.

렌즈(820 및 822)의 2개의 실질적으로 동일한 제2 절반부는, 2개의 영상을 스크린(102) 상에 투사시킨다. 2개의 영상이 스크린(102) 상에서 중첩되도록, 편광 비임 분리기(810)의 경사를 조정할 수 있으며/있거나 프리즘(808)의 경사를 조정할 수 있다. 투사 렌즈 조립체는 전체적으로 측방향으로의 이동이 허용될 수 있으며, 이에 따라 제1 광 경로 및 제2 광 경로로부터의 스크린(102) 상의 영상들은 다양한 영화관 구조를 위해 수직방향으로 오프셋될 수 있다. 제1 절반 렌즈(820)는 도 8에 도시된 바와 같이 상위 경로에서 광이 분명하게 통과할 수 있도록 하기 위해 하위 경로에서 절단될 수 있다.

패널(804)로부터 무작위로 편광된 광 중 거의 모든 광이 단일 편광 상태로 스크린(102)에 비춰지기 때문에, 도 8에서의 시스템의 결과적인 영상은 도 2에서의 시스템에 대한 스크린(102)에서의 영상보다 거의 2배 더 밝다.

제7 실시예 :

도 9는, 편광 스위치(812)가 회전식 휠(902)로 대체되었다는 것을 제외하고는 도 8에서와 유사한 편광 변환 시스템(900)을 도시하고 있다. 회전식 휠(902)은 전술한 바와 같이 2개 이상의 영역으로 분할된다. 본 경우에 있어서, 하위 경로(904)로부터의 광은 P-편광되며 (예컨대) 휠(902)의 등방성 세그먼트(901)를 통과한다. 이러한 광은 투사 렌즈 시스템(900)의 나머지를 통해 그리고 스크린(102) 상에서 P-편광된 상태로 남아있게 된다. 본 경우에 있어서, 상위 경로(906)에서의 광은 S-편광되며 (예컨대) 휠(902)의 회전자 세그먼트(903)를 통과한다. S-편광된 광은 휠(902)에 의해 P-편광된 광으로 회전되며, 투사 렌즈 시스템(900)의 나머지를 통과하고 P-편광된 광으로서 스크린(102) 상으로 진행한다. 휠(902)은 이때 비디오 프레임과 동기화되어 교호하는 편광으로 스크린(102) 상에 영상을 생성한다. 편광 상태의 변동도 또한 가능하며, 이때 각각의 경로(904 및 906)는 광학 경로에 1/4 파장판(도시 생략됨)을 추가함으로써 원형 편광을 생성하거나, 또는 각각의 경로에 회전자를 추가함으로써 선형 편광 상태를 (예컨대, +/- 45 도만큼) 회전시킨다.

제8 실시예 :

도 10은 도 9의 편광 변환 시스템과 유사한 편광 변환 시스템(1000)을 도시한다. 이러한 예시적인 실시예에 있어서, PCS(1000)의 구성요소의 구조 및 기능은, 부분적으로 프리즘(808) 부근에서 패키징 제약조건을 완화시키기 위해 하나의 회전자 휠 대신에 2개의 회전자 휠(1002 및 1004)로 구성된다는 점을 제외하면 PCS(900)의 구성요소의 구조 및 기능과 실질적으로 유사하다. 회전자 휠(1002 및 1004)은 서로 동기화되어 작동될 수 있다.

제9 실시예 :

도 11은 줌렌즈를 이용하는 예시적인 영화관용 PCS 시스템(1100)의 개략적인 도면이다. 영화관용 PCS 시스템(1100)은 패널(1102), 텔레센트릭 대물렌즈(1104)(즉, 초기 릴레이 렌즈), 편광 비임 분리기(PBS)(1106), 제1 구경 조리개(1108)와 제2 구경 조리개(1110), 기계적으로 보상되는 무한초점의 제1 줌렌즈(1112)와 제2 줌렌즈(1132), 반사 요소(1130), 회전자(1136), 제1 z-스크린(1124) 및 제2 z-스크린(1138)을 포함할 수 있다.

작동 중에, 패널(1102)로부터의 S-편광된 광 및 P-편광된 광은 PBS(1106)를 향해 텔레센트릭 대물렌즈(1104)를 통과한다. 텔레센트릭 대물렌즈(1104)를 사용하여 모든 줌 세팅을 위해 PBS(1106)에서 평행하게 된 광을 유지한다. PBS(1106)는 입방체 또는 와이어 그리드 플레이트일 수 있거나, 당업계에 공지된 임의의 다른 PBS일 수 있다. 본 실시예에 있어서, P-편광된 광은 제1 방향을 향해 PBS(1106)을 통해 전달되는 반면, S-편광된 광은 제2 방향을 향해 PBS(1106)에서 반사된다.

P-편광된 광은 기계적으로 보상되는 무한초점의 제1 줌 기구(1112)를 향해 구경 조리개(1108)를 통과한다. 줌 기구(1112)는 양의 광 파워 및 음의 광 파워를 갖는 다양한 요소를 포함할 수 있다. 무한초점 줌은, 예컨대 맥그로우 힐사가 1990년에 펴냈으며 인용함으로써 본 명세서에 포함되는 워렌 스미스(Warren Smith)의 "현대 광 공학(Modern Optical Engineering)"에 제시된 줌 렌즈 구조에서의 기법을 이용하여 기계적으로 보상될 수 있거나 또는 광학적으로 보상될 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서의 줌 기구(1112)는 광 경로 상에서 오목 렌즈(1114)와 같은 고정된 광학 요소를 구비할 수 있으며, 가동 요소인 볼록 렌즈(1116) 및 오목 렌즈(1118)가 뒤따르고, 또 다른 고정된 요소, 즉 볼록 렌즈(1120)가 뒤따른다. 일반적으로, 도 11에서, 볼록 렌즈는 양단에 점이 있는 선으로 표시되며, 대체로 양의 광 파워를 가지고, 이러한 양의 광 파워를 제공하기 위해 단일 광학 요소 또는 다수의 광학 요소를 포함할 수 있다. 반대로, 오목 렌즈(오목한 그림으로 표시됨)는 일반적으로 음의 광 파워를 가지며, 이러한 음의 광 파워를 제공하기 위해 단일 광학 요소 또는 다수의 광학 요소를 포함할 수 있다. 가동 요소(1122)는 필요에 따라 영상의 줌을 조정하기 위해 광축을 따라 이동할 수 있다. 줌 기구(1112)로부터의 광은 이후에 제1 z-스크린(1124)을 통과하며, 이후에 스크린(1150)을 향해 진행하여 제1 영상을 형성한다.

제2 방향을 향해 반사되는 PBS(1106)로부터의 S-편광된 광은 구경 조리개(1110)를 통과한다. 후속하여, 상기 광은 미러를 갖춘 직각 프리즘(1130)과 같은 반사 요소(1130)에 의해 약 90 도로 반사된다. S-편광된 광은 이후 기계적으로 보상되는 무한초점의 제2 줌 기구(1132)를 통과한다. 줌 기구(1132)는, 줌 기구(1112)에 대해 설명한 구조와 유사한 구조를 가질 수 있으며, 상기 줌 기구(1112)의 작동과 유사한 방식으로 작동할 수 있다. 가동 요소(1134)는 필요에 따라 상이한 줌을 제공하기 위해 상이하게 조정될 수 있음은 물론이다. 줌 기구(1132)로부터의 S-편광된 광은 이후 회전자(1136)를 통과하는데, 이 회전자는 색지움 반파장판일 수 있다. 회전자(1136)는 S-편광된 광을 P-편광된 광으로 회전시키는 기능을 수행한다. 제2 광 경로 상에서의 P-편광된 광은 이후 제2 z-스크린(1138)을 통과하며, 다음으로 스크린(1150)을 향해 진행하여 제2 영상을 형성한다. 제1 영상 및 제2 영상은 스크린(1150)에서 오버레이된다.

다음 내용은 추가적인 실시예, 개시된 실시예에서 사용되는 구성요소 및 본 명세서에서 설명된 실시예의 변형과 관련된다.

편광 비임 분리기 : 도 3 내지 도 12에 도시된 예시적인 PBS는 PBS 플레이트로서 도시되어 있다. 이러한 PBS 플레이트는 유리 상의 와이어 그리드 층[예컨대, 미국 유타주 오렘 소재의 목스텍(Moxtek)사로부터의 프로플럭스 편광자], 편광 재생 필름(예컨대, 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M사로부터의 이중 휘도 향상 필름), 유리 상의 편광 재생 필름(편평도를 위함), 또는 유리 상의 다중 유전체 층을 이용하여 구성될 수 있다. PBS는 또한 (대각선을 따라 와이어 그리드, 편광 재생 필름, 또는 유전체 층이 구비된) 유리 입방체로서 구현될 수 있다.

영상 위치의 조정 : 도 3에서, 각각의 경로에 대한 영상 위치는 투사 렌즈(328 및 330)의 측방향 변위에 의해 1차로 조정된다. 영상 위치의 추가적인 조정은 PBS(310) 및/또는 미러(318)를 조정함으로써 달성될 수 있다. 도 4 및 도 5에서, 각각의 경로에 대한 영상 위치는 투사 렌즈(428/430 및 528/530)의 측방향 변위에 의해 1차로 조정된다. 영상 위치의 추가적인 미세 조정은 프리즘 구조(402)를 측방향으로 변위시키고 기울임으로써 달성될 수 있다. 도 6 및 도 7에서, 영상 오버레이의 조정은 프리즘 위치 및 경사의 미세 조정에 의해 달성될 수 있다. 스크린 상의 영상 위치의 조정은 투사 렌즈(630 또는 730)의 측방향 변위에 의해 달성될 수 있다. 도 8 내지 도 10에서, 영상 오버레이의 조정은 편광 비임 분리기(810, 910 또는 1010)를 기울이고/기울이거나 프리즘(814, 914, 또는 1014)을 기울임으로써 달성될 수 있다. 영상 위치의 제어를 위한 전술한 구성요소(PBS, 미러 및/또는 투사 렌즈)의 조정은 전자기계적 엑추에이터를 이용하여 달성될 수 있다. 되먹임 제어 시스템 및 센서는, 스크린(102) 상의 제1 영상 및 제2 영상의 위치를 설정하기 위해 엑추에이터에 처리 명령, 제어 명령 및 구동 명령을 제공할 수 있다.

편광 스위치 : 개시된 실시예에 도시된 바와 같은 편광 스위치는 원형 편광 스위치 또는 선형 편광 스위치일 수 있다(예컨대, 립톤에게 허여된 미국 특허 제4,792,850호의 Z-스크린 또는 미국 특허 출원 제11/424,087호에 개시된 바와 같은 색지움 편광 스위치 중 하나이며, 상기 특허 및 특허 출원은 이미 인용함으로써 모두 포함됨). 편광을 스위칭하기 위한 것으로서 본 명세서에 개시된 또 다른 기법은, 도 5, 도 7, 도 9 및 도 10을 참고로 교시된 실시예에 도시된 바와 같이, 회전식 편광 휠을 이용하는 것을 포함한다. 이와 관련하여, 편광 스위치(312)는 직교하는 편광 상태들 사이에서 교호하는 임의의 스위치일 수 있으며, 이에 따라 안경(104)은 이들 상태를 디코팅할 수 있고 적절한 영상을 각각의 안구로 보낸다. 편광 스위치는 (예컨대, 장치의 양품률을 높이기 위해) 2개의 경로 사이에서 분리될 수 있다.

투과 및 미광(stray light) 제어 : 모든 투과성 요소는 많이 투과하고 적게 반사하도록 하기 위해 반사 방지 코팅될 수 있다. 투과성 요소로부터의 반사는 시스템에서 미광을 유발할 수 있으며, 이는 콘트라스트를 열화시키고/열화시키거나 최종 영상에서 교란을 유발하는 아티팩트(artifact)를 생성한다. 비광학적 표면(예컨대, 프리즘 측부)은 콘트라스트를 향상시키기 위해 검정색으로 도색될 수 있다. 편광 누광을 제어하고 최종 영상의 콘트라스트를 개선하기 위해 양 경로에서 PBS(310) 이후에 추가적인 흡수성 편광자가 배치될 수 있다.

접이식 미러 및 편광 순도 : 접이식 미러는 도 3 내지 도 10에서의 PBS 요소(예컨대, 와이어 그리드 플레이트)로 대체될 수 있다. 이 경우에는, 보다 순도가 높은 편광이 접이식 요소 이후에 유지될 수 있으며, 편광 스위치 상의 입력 편광자를 필요로 하지 않을 수 있다. 추가적으로, 프리즘의 경사면에서 반사된 광은 반사 메커니즘을 위해 내부전반사를 이용할 수 있다. 반사를 향상시키고 편광 순도를 유지하기 위해, 유전체 층 및 금속 층이 경사면에서 프리즘에 더 추가될 수 있다.

투사 렌즈 : 도 3 내지 도 10의 실시예가 역망원 구조를 갖는 투사 렌즈의 사용을 도시하고 있지만, 본 명세서에서 개시되는 편광 변환 시스템은 이러한 투사 렌즈를 사용하는 것으로 한정되지 않는다. 컴팩트한 형태의 역망원 렌즈는 미국 특허 제6,473,242호('242 특허)에 개시되어 있으며, 이 특허는 인용함으로써 본 명세서에 포함된다. 예를 들면, 도 12는 '242 특허의 역망원 렌즈 구조와는 상이하게 투사 렌즈에 대해 내측에 편광 비임 분리기를 제공하는 편광 변환 시스템(1200)의 제10 실시예를 도시하고 있다. 이러한 실시예에 있어서, 편광 비임 분리기(1210)는 구경 조리개에서 렌즈(1230a, 1230b 및 1230c)에 통합되며, 투사기로부터의 2개의 편광 상태를 오버레이시키기 위해 2개의 광학 경로(1212 및 1214)가 존재한다. 이러한 예에서는, 미러(1216), 회전자(1218) 및 편광 스위치(1220 및 1222)가 투사 렌즈의 제2 절반부(1230b 및 1230c) 이후에서 렌즈(1230)와 실버 스크린 사이에 배치된다. 구경 조리개에서 각각의 필드 포인트로부터 평행하게 된 광을 생성하기 위해 렌즈 구성을 변경하였다. 이러한 변경에 따라 '242 특허에서 설명한 렌즈와 상이한 2개의 구체적인 차이점이 나타나게 되었다. 첫째로, '242 특허의 렌즈는 콘실리에이션(conciliation) "0.18 < r4/f < 0.45"를 충족하는 반면, 본 명세서에서 설명하는 렌즈는 r4에 대한 그러한 제한이 없다(예컨대, r4/f는 이 경우에 0.6일 수 있음). 둘째로, '242 특허의 렌즈는 "양의 굴절율을 갖는 제3의 렌즈 군"을 포함하는 반면, 본 명세서에서 설명하는 렌즈는 음의 굴절율을 갖는 제3의 렌즈를 포함할 수 있다. 이러한 변경의 결과로서, 본 명세서에서 설명하는 렌즈는 더 이상 역망원이 아니다. PBS(1210), 미러(1216) 및 편광 스위치(들)(1220, 1222)는 PCS 기능을 위해 포함된다. 미러(1216)는 스크린에서 2개의 영상을 정렬시키기 위해 경사져 있을 수 있다. 일부 실시예에 있어서는, 직각 유리 프리즘이 이러한 미러(1216)를 대체할 수 있다. 일부 실시예에 있어서는, PBS(1210)가 PBS 입방체로 대체될 수 있다. 도면에서, 편광 스위치는 가장 높은 편광 순도를 위해 렌즈의 출력부에 배치된다. 하나 또는 2개의 편광 스위치가 출력부에서 사용될 수 있다. 하나의 경로는 스위치 앞에 색지움 회전자를 포함할 수 있다.

이상 본 명세서에 개시된 원리에 따른 다양한 실시예를 설명하였지만, 이들 실시예는 단지 예로서 제시된 것이며 한정하는 것이 아님을 이해해야만 한다. 따라서, 본 발명(들)의 폭과 범위는 전술한 예시적인 실시예 중 임의의 실시예에 의해 한정되어서는 안 되며, 오히려 단지 임의의 청구항과 본 개시내용으로부터 도출되는 이들 청구항의 등가물에 따라 정의되어야만 한다. 또한, 전술한 장점 및 특징은 설명한 실시예에서 제공되지만, 전술한 장점 중 임의의 장점 혹은 모든 장점을 달성하는 과정 및 구조로 이러한 개시된 청구항의 용례를 한정하여서는 안 된다.

추가적으로, 본 명세서에서의 섹션별 제목은 37 CFR 1.77 하의 제안 또는 다른 방식으로 구성상의 역할을 제공하기 위해 일관성을 갖도록 제시되어 있다. 이들 섹션별 제목은 본 개시내용으로부터 도출될 수 있는 임의의 청구항에 설정된 본 발명(들)의 특징을 한정하거나 그 특징을 결정하지 않는다. 구체적으로 그리고 예로서, 섹션별 제목을 "기술분야"로 하더라도, 본원 청구범위는 이른바 기술분야를 설명하기 위해 상기 섹션별 제목 하에 선택된 어구에 의해 한정되지 않아야 한다. 또한, "배경기술"에서의 소정 기술의 설명은, 특정 기술이 본 개시내용에서의 임의의 발명(들)에 대한 종래 기술임을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. "발명의 상세한 설명"도 또한 개시된 청구범위에 기재된 발명(들)의 특징을 결정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, "발명"에 대한 본 개시내용에서 임의의 대상을 단수로 지칭한 것을, 본 개시내용에서 단지 하나의 신규사항만이 있다고 주장하기 위해 사용해서는 안 된다. 다수의 발명은 본 개시내용으로부터 도출되는 다수의 청구항의 제한사항에 따라 기재된 바와 같을 수 있으며, 따라서 이러한 청구항은 발명(들) 및 이러한 발명에 의해 보호되는 그 등가물을 한정한다. 모든 경우에 있어서, 이러한 청구항의 범위는 본 개시내용의 관점에서 그 자체의 장점에 대해 고려할 수 있지만, 본 명세서에 기재된 섹션별 제목에 의해 한정되어서는 안 된다.

Claims

투사 스크린에 편광 인코딩된 영상을 전달하기 위한 편광 변환 시스템에 있어서,

제1 투사 렌즈와,

제2 투사 렌즈와,

영상 소스로부터의 영상 광을 수신하며 제1 광 경로 상에서 제1 투사 렌즈를 향해 제1 편광 상태의 광을 전달하도록 작동 가능하고, 제2 광 경로를 향해 제2 편광 상태의 광을 반사하도록 작동 가능한 편광 비임 분리기와,

제2 투사 렌즈를 향해 광을 반사하도록 작동 가능하게 제2 광 경로 상에 위치하는 반사 요소와,

영상 광을 수신하도록 작동 가능하며 제1 광 경로 및 제2 광 경로 상에 위치하는 편광 변조기로서, 상기 편광 변조기는 이 편광 변조기를 통과하는 광의 편광을 변화시켜 제1 출력 편광 상태 및 제2 출력 편광 상태의 영상들을 제공하도록 작동할 수 있는 것인, 편광 변조기

를 포함하며, 제1 투사 렌즈 및 제2 투사 렌즈는 투사 스크린을 향해 편광 인코딩된 영상을 지향하도록 작동 가능하고,

상기 편광 변환 시스템은 영상 소스와 상기 투사 스크린 사이에 위치하는 것인 편광 변환 시스템.
제1항에 있어서,

제1 광 경로 및 제2 광 경로 중 하나의 광 경로 상에 위치하며 상기 편광 변조기 앞에 위치하는 반파장판

을 더 포함하는 편광 변환 시스템.
제2항에 있어서, 상기 편광 변조기는,

제1 광 경로 상에 그리고 제1 투사 렌즈 이후에 위치하는 제1 편광 스위치와,

제2 광 경로 상에 그리고 제2 투사 렌즈 이후에 위치하는 제2 편광 스위치

를 포함하는 것인 편광 변환 시스템.
제3항에 있어서, 상기 제1 편광 스위치 및 제2 편광 스위치는 동조 상태인 편광된 광을 일시적으로 변조시키는 것인 편광 변환 시스템.
제2항에 있어서, 상기 편광 변조기는,

제1 광 경로 상에 그리고 편광 비임 분리기와 제1 투사 렌즈 사이에 위치하는 제1 편광 스위치와,

제2 광 경로 상에 그리고 편광 비임 분리기와 제2 투사 렌즈 사이에 위치하는 제2 편광 스위치

를 포함하는 것인 편광 변환 시스템.
제1항에 있어서, 상기 편광 변조기는 단일 편광 스위치를 포함하는 것인 편광 변환 시스템.
제2항에 있어서, 상기 편광 변조기는 액정 기반의 변조기를 포함하는 것인 편광 변환 시스템.
제1항에 있어서, 상기 편광 변조기는 회전식 세그먼트 편광자 휠을 포함하는 것인 편광 변환 시스템.
제8항에 있어서, 상기 회전식 세그먼트 편광자 휠은,

등방성 세그먼트와,

회전자 세그먼트

를 포함하며,

회전식 휠은 편광된 입력을 일시적으로 교호하며 직교하도록 편광되는 일군의 출력 상태로 변환하도록 작동 가능한 것인 편광 변환 시스템.
제1항에 있어서,

상기 편광 비임 분리기를 향해 영상 소스로부터의 편광되지 않은 광을 지향하도록 작동 가능한 초기 릴레이 렌즈

를 더 포함하는 편광 변환 시스템.
제1항에 있어서,

제1 광 경로 상에 위치하며 제1 투사 렌즈를 향해 광을 지향하도록 작동 가능한 제1 릴레이 렌즈 및

제2 광 경로 상에 위치하며 제2 투사 렌즈를 향해 광을 지향하도록 작동 가능한 제2 릴레이 렌즈

를 더 포함하는 편광 변환 시스템.
제2항에 있어서,

상기 편광 변조기 이전에 위치하는 선행 편광자

를 더 포함하는 편광 변환 시스템.
제1항에 있어서, 상기 반사 요소는 유리 프리즘, 미러 및 제2 편광 비임 분리기 중 하나를 포함하는 것인 편광 변환 시스템.
편광 인코딩된 영상을 투사하는 방법으로서,

편광 비임 분리기에서 편광되지 않은 영상 소스 광을 받아들이는 것과,

편광 비임 분리기에서 제1 편광 상태인 영상 소스 광을 제1 광 경로 상에 위치하는 투사 렌즈를 향해 전달하는 것과,

편광 비임 분리기에서 제2 편광 상태인 영상 광을 제2 광 경로를 향해 반사하는 것과,

제2 광 경로 상의 영상 광을 제2 투사 렌즈를 향해 반사하는 것과,

제1 광 경로 및 제2 광 경로 중 하나의 광 경로 상에서 영상 광의 편광 상태를 직교하는 편광 상태로 회전시키는 것과,

제1 광 경로 및 제2 광 경로 상의 영상 광의 편광 상태를 제1 편광 출력 상태나 제2 편광 출력 상태로 일시적으로 변조시키는 것

을 포함하는 편광 인코딩된 영상의 투사 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 편광 출력 상태는 원형으로 편광된 광을 포함하 며, 제2 편광 출력 상태는 반대측(opposite-handed)의 원형으로 편광된 광을 포함하는 것인 편광 인코딩된 영상의 투사 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 편광 출력 상태는 선형으로 편광된 광을 포함하며, 제2 편광 출력 상태는 직교하도록 선형으로 편광된 광을 포함하는 것인 편광 인코딩된 영상의 투사 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 광 경로 상의 광은 일시적으로 변조되기에 앞서 제1 투사 렌즈를 통과하는 것인 편광 인코딩된 영상의 투사 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 광 경로 상의 광은 일시적으로 변조된 이후에 제1 투사 렌즈를 통과하는 것인 편광 인코딩된 영상의 투사 방법.
제14항에 있어서, 상기 일시적으로 변조시키는 것은 편향용 전압을 액정 변조기에 인가하는 것을 포함하는 것인 편광 인코딩된 영상의 투사 방법.
제14항에 있어서, 상기 일시적으로 변조시키는 것은 세그먼트 편광자 휠을 회전시키는 것을 포함하는 것인 편광 인코딩된 영상의 투사 방법.