KR20120051065A - 3차원(3ｄ) 투영을 위한 방법 및 시스템 - Google Patents

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KR20120051065A
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윌리엄 기븐스 레드먼
마크 제이. 허버
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톰슨 라이센싱
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Abstract

투영 렌즈 시스템 및 관련된 광학 요소에 도달하는 광 또는 복사 에너지의 양을 제한하기 위한 적어도 하나의 편광판으로, 원형의 편광된 광을 사용하여 입체 이미지를 투영시키는 방법 및 시스템이 서술되고, 시스템 구성은 원하는 성능 특성에 대해 논의된다.

Description

3차원(3Ｄ) 투영을 위한 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR THREE-DIMENSIONAL (3D) PROJECTION}
본 출원은 발명의 명칭이 "Method and System for Three-Dimensional (3D) Projection"이고, 2009년 9월 11일에 출원된 미국 가특허출원 제61/241,842호에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원은 본 명세서에서 그 전체가 참조로 통합된다.
본 출원은 발명의 명칭이 "Improved Over-Under Lens for Three Dimensional Projection"이고, 2009년 12월 15일에 출원된, PCT 특허 출원 PCT/US09/006557호에 관련된 주제를 포함하고, 상기 출원은 본 명세서에서 그 전체가 참조로 통합된다.
본 발명은 3차원(3D) 표현을 위한 이미지를 투영시키는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
3차원(3D) 영화의 현재 물결(wave)은 인기를 얻고 있고, 이는 3D 디지털 시네마 투영 시스템의 사용의 용이함에 의해 가능해졌다. 하지만, 디지털 시스템의 신(新)발매(rollout) 속도는 수반되는 상대적으로 높은 비용에 기인하여, 요구에 부합하는데 적합하지 않다. 초기 3D 필름 기반 시스템이 잘못된 구성, 낮은 휘도 및 화상의 얼룩을 포함하는 다양한 어려움을 겪었지만, 이 시스템은 디지털 시네마 접근법보다 상대적으로 덜 비용이 든다. 1980년대에, 크리스 콘돈(Chris Condon)에 의해 설계되고, 특허 등록된 렌즈 및 필터(미국 특허 4,464,028)를 사용하는 3D 필름의 물결은 미국 등에서 나타났다. 콘돈에 대한 다른 개선은 예를 들어, 미국 특허 5,841,321에서 립톤(Lipton)에 의해 제안되었다. 이들 특허의 주제 모두는 본 명세서에서 그 전체가 참조로 통합된다.
하나의 렌즈 구성은 서로 위 아래에 있는 입체 이미지 쌍의 왼쪽 눈의 이미지 및 오른쪽 눈의 이미지를 동시에 필름의 동일한 스트립상에 투영시키기 위해, 듀얼(dual) 렌즈 배열(예를 들어, 한쪽 눈에 이미지를 투영시키는 상부 렌즈와, 다른 쪽 눈에 이미지를 투영시키는 하부 렌즈)을 사용한다. 왼쪽 눈의 이미지와 오른쪽 눈의 이미지는 별도의 필터(예를 들어, 편광판 또는 컬러 필터를 포함하는)를 갖는 각 렌즈 조립체를 통해 각 이미지를 통과시킴으로써 인코딩된다. 각 렌즈 조립체에서 필터는 각각 오른쪽 눈 및 왼쪽 눈의 이미지를 인코딩하여. 대응하는 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈의 디코딩 필터를 갖는 안경을 착용한 시청자 또는 관객이 왼쪽 눈의 시청(viewing) 필터를 통해서 투영된 왼쪽 눈의 이미지만을 보고, 오른쪽 눈의 시청 필터를 통해서 투영된 오른쪽 눈의 이미지만을 보게 된다.
하지만, 이들 종래의 필름-기반의 3D 시스템에서 편광판 및 다른 요소(렌즈를 포함하는)는, 이들 시스템에서 전형적으로 사용되는 조명원으로부터 높은 복사속(radiant flux)에 노출될 때, 종종 과열되거나 파손된다. 그 결과, 이러한 투영 시스템은 감소된 휘도로, 및/또는 하나 이상의 편광판 및 다른 요소의 주파수 대체(replacement)로 동작되어야 한다. 일부 시스템이 열을 감소시키기 위해, 투영 렌즈 또는 편광판의 앞에 적외선 또는 자외선 블로킹 필터를 통합하지만, 이러한 수단은 문제를 완전히 제거시킬 수 없다.
본 발명의 일 양상은 오른쪽 눈의 이미지와 왼쪽 눈의 이미지의 3차원(3D) 투영을 위한 시스템을 제공한다. 시스템은 오른쪽 눈의 이미지를 투과시키기 위하여 적어도 하나의 제 1 렌즈 앞에, 제 1 편광 축 방향을 갖는 제 1 선형 편광판과, 왼쪽 눈의 이미지를 투과시키기 위해 적어도 하나의 제 2 렌즈 요소 앞에, 제 2 편광 축 방향을 갖는 제 2 선형 편광판을 포함한다. 제 1 및 제 2 선형 편광판은 적어도 하나의 제 1 및 제 2 렌즈 요소에 도달하는 광속(luminant flux)을 제한하도록 구성된다.
본 발명의 다른 양상은 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지의 3-차원(3D) 투영을 위한 방법을 제공하는데, 방법은 오른쪽 눈의 이미지를 제 1 선형 편광판을 통해, 그리고 제 1 선형 편광판 다음에 위치한 적어도 하나의 제 1 렌즈 요소를 통해 투과시키는 단계, 왼쪽 눈의 이미지를 제 2 선형 편광판을 통해, 그리고 제 2 선형 편광판 다음에 위치한 적어도 하나의 제 2 렌즈 요소를 통해 투과시키는 단계를 포함한다. 제 1 선형 편광판 및 제 2 선형 편광판은 각각 제 1 편광 축 방향 및 제 2 편광 축 방향에 의해 특징 지워진 광을 투과하기 위해, 그리고 제 1 렌즈 요소 및 제 2 렌즈 요소에 도달하는 광속을 제한하도록 구성된다.
본 발명의 교시는 첨부 도면과 함께 다음의 상세한 설명을 고려함으로써 손쉽게 이해될 수 있다.
본 발명은 시스템에 발생하는 열을 감소시키고, 조명기의 휘도 또한 증가되는 장점을 갖는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라, 듀얼 렌즈와 편광판 조립체를 사용한 입체 이미지 필름 투영 시스템을 도시하는 도면.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라, 듀얼 렌즈와 편광판 조립체를 사용한 입체 이미지 필름 투영 시스템을 도시하는 도면.
도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따라, 듀얼 렌즈와 편광판 조립체를 사용한 입체 이미지 필름 투영 시스템을 도시하는 도면.
이해를 돕기 위해, 가능하다면 도면에 대해 공통적인 동일한 요소를 지정하는데 동일한 참조 번호가 사용되었다. 도면은 축적대로 되어 있지 않고, 하나 이상의 형상부가 명료함을 위해 확대되거나 축소될 수 있다.
본 발명의 일 양상은 개선된 단일 프로젝터 듀얼 렌즈 3차원(3D) 필름 투영 시스템을 제공하는데, 이 시스템은 열에 민감한 광학 요소{예를 들어, 렌즈, 선형 편광판, 복굴절(birefringent) ¼ 파장 지연판(retarder) 등}가 조명원으로부터 높은 복사속에 노출되는 것을 방지하기 위해, 3D 필름과 투영 렌즈 시스템 사이에 위치한 하나 이상의 반사성 편광판을 포함한다. 렌즈 시스템에 들어가는 복사 에너지를 감소시킴으로써, 광학 요소의 과열이 감소되고, 따라서, 시스템이 더 적은 구성요소의 파손으로 더 높은 휘도 또는 조명으로 동작하는 것을 허용한다.
본 발명의 실시예는 동시에, 입체 이미지 쌍의 2개의 이미지 각각을 하나0.는 왼쪽 눈에 대해, 그리고 하나는 오른쪽 눈에 대해 투영시키기 위해, 듀얼(예를 들어, 입체 이미지) 렌즈 시스템을 구비한 단일, 표준 2차원(2D) 필름 투영기에 적용될 수 있다. 듀얼 렌즈의 왼쪽 및 오른쪽 눈의 절반 부분 각각과 조화된 필터는 입체 이미지 쌍의 대응하는 왼쪽 및 오른쪽 눈의 이미지를 인코딩하는데 사용되어, 이미지가 스크린상에 투영될 때, 듀얼 렌즈 및 편광판 시스템의 필터의 배향에 대해 적합한 배향의 필터를 갖는 안경을 착용한 관객이 관객의 왼쪽 눈으로 왼쪽 눈의 이미지를, 그리고 관객의 오른쪽 눈으로 오른쪽 눈의 이미지를 지각하게 된다. 본 명세서에서, 본 발명의 서술에 사용되는 "필터"는 선형 또는 원형인지에 관계 없이, 선형 편광판 및 ¼ 파장 지연판을 포함하는 원형 편광판을 갖는 편광판을 의미한다. 또한, 본 발명의 원리의 하나 이상의 양상은 예를 들어, 투영 렌즈 바로 앞에 반사성 편광판을 제공함으로써, 2개의 동기화된 편광판이 각각 왼쪽 및 오른쪽 눈의 이미지를 투영시키기 위해 사용되는 특정 장소의 3D 투영 시스템에, 또는 특정 디지털 시네마 프로젝터에 적용될 수 있다.
도 1은 영화 필름(101), 예를 들어, 35mm 투영 필름으로부터 입체 영상 이미지를 투영시키는데 적합한, 본 발명의 3D 필름 투영 시스템(100)의 일 실시예를 도시하는데, 영화 필름 중 하나의 세그먼트 만이 도시된다. 3D 필름(101)은 R1 및 L1, R2 및 L2{또한, 오른쪽 눈의 이미지(102) 및 왼쪽 눈의 이미지(103)로 표기된}, 및 R3 및 L3와 같은 입체 이미지 쌍을 포함하는데, 각 쌍은 장면의 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지에 대응한다. 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지는, 입체 이미지 쌍의 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지가 프레임 내에서 겹쳐져서 배열되는 위쪽/아래쪽 구성으로 필름을 따라 교호적으로 배열된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 입체 이미지 쌍(102 및 103)은 필름 게이트에서 중심이 맞춰지고, 투영을 위한 구경 플레이트(110)에 의해 프레임화 된다. 투영 시스템의 반전 성질에 기인하여, 필름(101)은 프레임 내에서 변환된 이미지를 제공받고, 예를 들어, 이미지(102 및 103)의 하부는 이미지의 상부(102B 및 103B) 위에 제공된다. 스프로킷(sprocket) 홀(105)의 열은 필름을 진행시키기 위한 필름(101)의 각 엣지를 따라 제공되고, 디지털 포맷일 수 있는 광학 사운드트랙(미도시)은 전형적으로 필름상에 제공된다.
오른쪽 눈의 이미지(R2) 및 왼쪽 눈의 이미지(L2)는 필름 뒤에, 즉, 듀얼-렌즈 시스템(130)으로부터 떨어진 필름의 다른 면 상에 위치한 광원 및 집광 광학 장치(미도시, 집합적으로 "조명기"라 불림)에 의해 동시에 조명되어, 이미지(R2 및 L2)가 스크린(150) 상에 투영되게 된다.
투영 시스템(100)은 듀얼 렌즈 시스템(130) 및 하나 이상의 편광판 또는 필터를 포함한다. 듀얼 렌즈 시스템(130)은 렌즈 바디(131), 입구 단부(133) 및 출구 단부(134)를 갖는다. 렌즈 시스템(130)은, 미광(stray light)이 2개의 렌즈 조립체 사이에서 교차하는 것을 막는 격벽(132)에 의해 분리된 상부 및 하부의 절반 부분(2개의 렌즈 조립체로 언급될 수 있는)을 갖는다. 전형적으로, 이미지(R2)와 같이 오른쪽 눈의 이미지를 투영시키는데 사용되는 상부 렌즈 조립체는 입구 렌즈 요소(136)와 출구 렌즈 요소(138)를 갖는다. 이미지(L2)와 같이, 전형적으로 왼쪽 눈의 이미지를 투영시키는데 사용되는 하부 렌즈 조립체는 입구 렌즈 요소(137)와 출구 렌즈 요소(139)를 갖는다. 듀얼 렌즈 시스템(130)의 각 절반 부분 내의 다른 렌즈 요소 및 구경 조리개는 명료함을 위해 도시되지 않는다. 추가적인 렌즈 요소, 예를 들어, 듀얼 렌즈 시스템(130)의 출구 단부 다음의 확대 렌즈 또한, 시스템의 올바른 조정에 대해 적합할 때 추가될 수 있다. 투영 시스템(150)은 필름의 투영된 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지가 중심이 모아져야 하는 중심점(151)을 갖는다.
오른쪽 눈의 이미지{(R2)(102)} 및 왼쪽 눈의 이미지{(L2)(103)}는 필름 상에서 간격{(104)(또한, "프레임 내 간격"으로 알려진)}만큼 이격되는데, 이는 하나의 이미지로부터의 광이 렌즈 시스템(130)의 잘못된 절반 부분에 들어갈 때, 미광의 후속적인 마스킹을 용이하게 한다.
적합하게 정렬된 투영 시스템을 통해, 오른쪽 눈의 이미지(102) 및 왼쪽 눈의 이미지(103)는 스크린(150) 상에 투영되어, 투영된 이미지가 실질적으로 겹쳐지게 되고, 즉, 각 투영된 이미지의 중심은 실질적으로 스크린의 중심(151)에 위치하고, 각 이미지의 상부(102T 및 103T)는 스크린의 상부(152)에 또는 근처에 투영되고, 하부(102B 및 103B)는 스크린의 하부(153)에, 또는 근처에 투영된다.
투영 시스템(100)은 또한, 렌즈 시스템(130) 다음에 위치한 편광판 조립체(140){즉, 출력 단부(134)에서}를 포함하는데, 상부 선형 편광판(142)이 광축(UU')을 따라 렌즈 시스템(130)의 상부 절반 부분과 정렬되고, 하부 선형 편광판(143)이 광축(LL')을 따라, 렌즈 시스템(130)의 하부 절반 부분과 정렬된다. 선형 편광판(142)의 편광 축(144)은 투영된 오른쪽 눈의 이미지의 편광 특성을 결정하거나, 한정하고(예를 들어, 오른쪽 눈의 이미지를 투영시키는데 사용되는 광이 수직인지, 또는 수평으로 편광되었는지에 관계없이), 선형 편광판(143)의 편광 축(145)은 투영된 왼쪽 눈의 이미지의 편광 특성을 한정한다. 선형 편광판이 각각 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지를 인코딩하기 위해 사용될 때, 투영된 왼쪽 눈의 이미지는 투영된 오른쪽 눈의 이미지의 편광 방향과 수직인 편광 방향을 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같이, 편광판(142)은 투영된 오른쪽 눈의 이미지에 대해 수직 편광을 제공하고, 편광판(143)은 투영된 왼쪽 눈의 이미지에 대해 수평 편광을 제공한다. 다른 예시에서, 오른쪽 눈의 이미지는 수평으로 편광된 광으로 투영될 수 있고, 왼쪽 눈의 이미지는 수직으로 편광된 광으로 투영될 수 있다.
투영 스크린(150)은 금속화된 표면이 광을 산란시키지만, 실질적으로 편광을 유지하는(반사되지만) 편광-유지 스크린 예를 들어, 영사막(silver screen)이다. 따라서, 편광판(142 및 143)에 의해 투영된 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지상에 부과된 각 편광은 스크린(150)의 반사 이후에 변하지 않은 상태로 남아있다.
투영된 입체 이미지를 적합하게 시청하기 위해, 청중(160)에게, 편광판 조립체(140)의 배향에 대응하는 배향을 갖는 선형 편광판을 갖는 3D 안경이 제공된다. 따라서, 3D 안경의 오른쪽 눈 부분(171)은 편광판(142)과 동일한 배향을 갖는 편광 축(173)을 갖는 선형 편광판(172)을 포함하고, 3D 안경의 왼쪽 눈의 부분(181)은 편광판(143)과 동일한 배향을 갖는 편광 축(183)을 갖는 선형 편광판(182)을 포함한다.
도 1의 실시예에서, 선형 편광판(124) 및 선형 편광판(125)을 포함하는 편광판 조립체(120)는 입구 렌즈(136 및 137) 앞에 제공된다. 이들 편광판이 렌즈 시스템(130) 앞에 위치하고, 일부 실시예에서, 투영 시스템에서 조명 광에 부딪히는 수개의 편광판 중 처음을 나타내기에, 이들은 또한 "사전-편광판"으로 언급될 수 있다. 이러한 예시에서, 편광판(124 및 125)은 모두, 광이 선형 편광판(124 또는 125) 상에 입사할 때, 하나의 편광 성분이 편광판의 배향에 따라 투과되지만, 다른 편광 성분(투과된 성분의 배향에 수직인 배향을 갖는)이 반사된다는 것을 나타내는 반사성 편광판이다. 조립체(120)는 렌즈 시스템(130)의 입구 단부(133) 주위의 적소에, 그리고 렌즈 시스템의 상부 및 하부 절반 부분에 대해 정렬된 편광판(124 및 125)을 고정시키기 위해 홀더 또는 브래킷(bracket)(미도시)을 더 포함한다. 이러한 실시예에서, 편광판(124)은 편광판(142)에 의해 투과된 성분과 동일한 편광 성분을 투과하기 위해 구성되고, 편광판(125)은 편광판(143)에 의해 투과된 성분과 동일한 편광 성분을 투과시키기 위해 구성된다.
일 예시에서, 편광판(124 및 125)은 MOXTECH, Inc(미국 유타주, 오렘)에 의해 제조된 유선 그리드(grid) 편광판이다. 이들 유선 그리드 편광판의 세목은 미국 특허 제6,122,103호에서 퍼킨스(Perkins) 등에 의해 서술되는데, 상기 출원은 본 명세서에 그 전체가 참조로 통합된다.
조명원으로부터의 광은 약
Figure pct00001
의 f 값을 갖는 조명기(미도시)에 의해 집속되고, 구경 플레이트(110)에서 개구부를 실질적으로 채우고, 입구 단부(133) 쪽으로 수렴하면서, 필름(101)을 통과한다. 잘-정렬된 프로젝터에서, 광은 렌즈 시스템(130) 내의 영역, 즉, 구경 조리개로 수렴한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 광 빔 또는 성분(122)은 필름(101) 상에서 오른쪽 눈의 이미지(102)를 통과하는 것과 같은, 광선속(bundles of light rays)의 중심선을 나타낸다. 광 빔(122)이 편광판(124) 상에 입사할 때, 빔(122)의 일 부분이 거부된다, 즉, 광 빔(126)으로 반사된다. 이러한 경우, 편광판(124)은 수직으로 편광된 광을 투과시키기 위해 구성되는 반면, 광 빔(122)에서 수평으로 편광된 성분 대부분을 반사시킨다. 이러한 구성에서, 복사 에너지의 약 절반, 또는 유시하게 입사 광의 광속의 절반이 반사된다. 편광판(124)을 통과하는 광 빔(122)의 남아있는 부분은, 입구 렌즈 요소(136)를 통해 렌즈 시스템(130)에 들어가는, 거의 수직으로 편광된 광(128)이다. 렌즈 요소(138)로부터 빠져 나가는 광 빔(128)은 기하학적 광학기의 성질의 결과로서, 편광의 약간의 회전에 기인하여, 수평으로 편광된 성분의 작은 단편, 및/또는 편광판(124)으로부터의 편광 손실을 가질 수 있다.
편광판(142)이 수직으로 편광된 광을 통과시키도록 구성되기에, 클린업(cleanup) 편광판으로 작용하여, 스크린(150) 상에 투영된 오른쪽 눈의 이미지를 형성하기 위해 실질적으로(예를 들어, 거의 100%) 수직으로 편광된 광 빔(148)을 초래한다. 다른 실시예에서, 선형 편광판(142)은, 예를 들어, 광 빔(128)에서 수평 편광 성분의 양이 매우 적거나, 또는 성능의 관점으로부터 수용 가능하다고 고려되면, 도 1로부터 생략될 수 있다.
왼쪽 눈의 이미지 투영의 경우, 왼쪽 눈의 이미지(103)를 조명하는 광 빔(123)은 광 빔(127)으로 수직 편광 성분을 반사하는 편광판(125) 상에 입사하고, 따라서 광 빔(123)의 복사 에너지의 약 절반을 거부한다. 입사 광(123)의 남아있는 부분은 입구 렌즈 요소(137)를 통해 렌즈 시스템(130)에 들어가는 거의 수평으로 편광된 광(129)으로 편광판(125)을 통과한다. 또한, 렌즈 요소(139)로부터 빠져나가는 광 빔(129)은 수직으로 편광된 성분의 작은 단편을 가질 수 있다. 편광판(143)이 수평으로 편광된 광을 통과시키도록 구성되기에, 편광판(143)은 클린업 편광판으로 작용하여, 스크린(150) 상에 투영된 왼쪽 눈의 이미지를 형성하기 위해 실질적으로(예를 들어, 거의 100%) 수평으로 편광된 광 빔(149)을 초래한다. 다시, 필요하다면, 편광판(143)은 예를 들어, 광 빔(129)에서 수직 편광 성분의 양이 매우 적거나, 또는 성능의 관점으로부터 수용 가능하다고 고려되면, 생략될 수 있다.
따라서, 편광판 조립체(120 및, 선택적으로 140)는 오른쪽 눈의 이미지(102)를 투영시키기 위한 광 성분이 수직으로 편광되고, 그러므로 3D 안경의 오른쪽 눈의 필터(172)를 통해서만 시청가능한 반면, 왼쪽 눈의 이미지(103)는 수평으로 편광된 광으로 투영되고, 그러므로 3D 안경의 왼쪽 눈의 필터(182)를 통해서만 시청가능하다는 것을 보장한다.
편광판(124 및 125)의 효과는 필름(101)으로부터 렌즈 시스템(130) 쪽으로 통과하는, 복사 에너지의 일 부분, 또는 입사 에너지의 약 절반인 광속을 거부하는 것인데, 이는 또한, 편광판(142 및 143)에 의해 다르게 흡수될 복사 에너지의 상당한 부분의 감소를 초래한다. 편광판(124 및 125)의 사용이 렌즈 시스템(130) 내의 요소에 의해 흡수된 복사 에너지를 약 절반만큼 감소시킬 뿐만 아니라{즉, 편광판(124 및 125)의 존재는 편광판(124 및 125)이 없을 때와 비교하여, 렌즈 요소 에너지에 의해 흡수된 에너지를 약 2배만큼 감소시킨다}, 편광판(142 및 143)에 의해 흡수된 에너지를 절반보다 많이 감소시키는데, 이는 편광판(142 및 143)이 정렬된 편광을 갖는 에너지 대부분을 투과시키기 때문이다. 특정 실시예에서, 편광판(124 및 125)의 사용은 편광판(142 및 143)에 의해 흡수된 복사 에너지를 70% 이상 감소시킬 수 있다. 편광판(142 및 143)은 교차된 편광을 갖는 에너지 대부분을 흡수해야 하지만, 편광판(124 및 125)은 이미 이들 대부분을 제거했다. 그 결과, 편광판(142 및 143)은 종래의 시스템보다 냉각되어 동작하고, 심지어, 조명기(미도시)의 휘도도 증가한다.
편광판(124 및 125)에 의해 거부된 광 빔(126 및 127)은 산란하도록 허용될 수 있거나, 편광판(124 및 125)에 의해(예를 들어, 적절한 각도로 편광판을 배향시킴으로써), 광 빔(126 및 127)의 매우 적은 양이 새어나오는 표면 또는 구멍(cavity)인 빔 덤프(dump)(미도시)로 유도될 수 있다.
편광판(124 및 125)은 동일한 평면에 있도록 구성될 수 있고, 심지어 단일 기판으로부터 제작될 수 있다. 이들 경우, 거부된 광 빔(126 및 127)은 공통 방향으로 반사될 것이다.
편광판(124 및 125)은 심지어, 렌즈 시스템(130)의 축에 실질적으로 수직인 평면에 있을 수 있지만, 어떠한 경우라도, 거부된 광(126 및 127){필름(101) 상에서 이미지(102 및 103)으로 다시 유도될 수 있는}이 필름(101)의 일 부분, 구경 플레이트(110), 투영 시스템의 일부 다른 부분, 또는 이들의 일부 조합을 조명함으로써, 그 결과, 미광이 후속적으로 스크린(150)에 도달하게 되거나, 렌즈 시스템(130)에 의해 스크린(150)으로 투영되게 되어, 스크린(150)상에 플레어(flare)를 생성하지 않아야 한다는 것을 고려해야 한다.
도 1의 실시예에서, 오른쪽 눈의 이미지와 왼쪽 눈의 이미지 사이의 크로스토크(crosstalk)는 청중(160)이 착용한 3D 안경의 배향이 예를 들어, 틸팅(tilting)과 같은 헤드 움직임(head movement)과 실질적으로 수직이 아니라면, 쉽사리 발생할 수 있다. 이러한 제약은 도 2a 및 도 2b를 참조로 논의될 입체 이미지를 투영시키기 위해 원형으로 편광된 광을 사용함으로써 완화될 수 있다.
원형으로 편광된 입체 디스플레이에서, 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지는 반대쪽의 원형 편광에, 즉 시계 방향으로(CW, 또한, 오른쪽 방향으로 불리는), 그리고 반시계 방향으로(CCW, 왼쪽으로 감기는 방향으로 불리는) 투영된다. 투영된 입체 이미지는 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지를 위해 각각 애널라이저로 작용하는 2개의 원형 편광판, 즉, CW 편광된 광을 통과시키는 하나의 원형 편광판과, CCW 편광된 광을 통과시키는 다른 하나의 원형 편광판을 갖는 3D 안경의 쌍을 통해 청중에 의해 시청된다.
원형 편광판은 선형 편광판과 ¼ 파장 지연판을 결합함으로써 형성된다. ¼ 파장 지연판은 고속 축과 저속 축을 갖는 복굴절 재료(특히, 필름, 결정의 형태로 제공될 수 있는)로 이루어져서, 지연판은 특정 파장(λ)에 대해, 고속 축으로 정렬된 편광을 갖는 광에 대해 nλ의 광 경로 길이이지만(여기서, n은 양수이고, λ는 입사 광의 파장이다), 저속 축으로 정렬된 편광을 갖는 광에 대해 (n+1/4)λ의 광 경로 길이를 생성하는 두께를 가져서, 저속 축으로 정렬된 편광이 고속 축으로 정렬된 편광에 관련되어 λ/4 또는 90°만큼 지연된 것으로 나타나게 된다.
선형 편광판 또는 ¼ 파장 지연판이 한 쌍으로 되거나 결합될 때, 시계 방향의 원형 편광판은, ¼ 파장 지연판이 선형 편광판을 통해 시청될 때(즉, 선형 편광판이 시청자와 ¼ 파장 지연판 사이에 있을 때), ¼ 파장 지연판의 고속 축을 선형 편광 판의 편광 축으로부터 45°만큼 시계 방향으로 배향시킴으로써 형성된다. 반시계 방향의 원형 편광판은 ¼ 파장 지연판의 고속 축을, 선형 편광판의 편광 축으로부터 45°만큼 반시계 방향으로 배향시킴으로써 형성된다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예를 도시하는데, 원형으로 편광된 광은 입체 이미지를 투영시키기 위해 투영 시스템(200)에서 사용된다. 투영 시스템(200)은 선형 편광판 조립체(220), 렌즈 시스템(130) 및 원형 편광판 조립체(240)를 포함한다.
선형 편광판 조립체(220)는 원형 편광판 조립체(240)에서 렌즈 시스템(130) 및 다른 광학 요소에 도달하는 광속 또는 복사 에너지를 제한하기 위해, 각각 입구 렌즈(136 및 137)의 앞에 위치한 2개의 선형 편광판, 상부 편광판(224) 및 하부 편광판(225)을 포함한다. 일 실시예에서, 편광판(224 및 225)은 반사성 편광판이다. 도 1에서의 편광판 조립체(120)와 유사하게, 선형 편광판(224 및 225)은 입사 광의 주어진 편광 성분을 투과하기 위해 구성되는 반면, 투과된 성분에 수직인 다른 편광 성분을 거부한다. 편광판(224 및 225)의 기능 및 특징은, 이전에 도 1에서 편광판(124 및 125)에 대해 논의된 것과 실질적으로 유사하므로, 여기서 반복되지 않는다. 편광판(224 및 225)은 아래에 논의되는 바와 같이, 원형 편광판 조립체(240)와 함께 사용하는데 적합한 각각의 편광판 성분을 투과하기 위해 배향된다.
렌즈 시스템(130) 다음에 위치한 원형 편광판 조립체(240)는 원형 편광판 서브 조립체(241 및 242)를 포함한다. 이러한 예시에서, 오른쪽 눈의 이미지는 선형 편광판(244) 및 ¼ 파장 지연판(248)에 의해 형성된 반시계 방향(CCW), 또는 "왼쪽 방향의" 원형 편광판에 의해 인코딩된다. 선형 편광판(244)의 편광 축(244P)은 편광판(224)의 편광 축에 실질적으로 평행이다. ¼ 파장 지연판(248)의 고속 축(248F)은 오른쪽 눈의 이미지를 투영시키는 반시계 방향으로 원형 편광된 광(258)을 생성하기 위해, 수직 편광 축(244P){편광판(245)을 통해, 또는 편광판(245)으로부터 시청되는}으로부터 45°만큼 반시계 방향으로 배향된다.
왼쪽 눈의 이미지는 선형 편광판(245) 및 ¼ 파장 지연판(249)에 의해 형성된 시계 방향(CW) 또는 "오른쪽 방향"의 원형 편광판에 의해 인코딩된다. 선형 편광판(245)은, 편광 축(245P)이 편광판(225)의 편광 축에 실질적으로 평행하도록 배향된다. ¼ 파장 지연판(249)의 고속 축(249F)은 왼쪽 눈의 이미지를 투영시키는 시계 방향의 원형으로 편광된 광(259)을 생성하기 위해, 수직 편광 축(245P){편광판(245)을 통해, 또는 편광판(245)으로부터 시청되는}으로부터 시계 방향으로 45°만큼 배향된다. 각 원형 편광판 또는 선형 편광판 및 ¼ 파장 지연판 조합, 즉 (244, 248) 및 (245, 249) 또한 인코딩 편광 필터로 언급될 수 있다.
일부 실시예에서, 오른쪽 눈의 원형 편광판의 서브 조립체(241)는 선형 편광판(244) 및/또는 ¼ 파장 지연판(248)을 보호하기 위해 하나 이상의 투명한 커버 플레이트(243)를 포함하고, 왼쪽 눈의 원형 편광판(242)은 선형 편광판(245) 및/또는 ¼ 파장 지연판(249)을 보호하기 위해 하나 이상의 투명한 커버 플레이트(243)를 포함한다. 도 2a의 예시에서, 하나의 커버 플레이트(243)는 렌즈 시스템(130)과 선형 편광판(244) 사이에 위치하고, 다른 커버 플레이트(243)는 이 인코딩 원형 편광판의 성분의 각각의 표면을 보호하기 위해 ¼ 파장 지연판(248) 이후에 제공된다. 마찬가지로, 2개의 커버 플레이트(243)는 다른 인코딩 원형 편광판의 성분(245 및 249)을 보호하기 위해 제공된다. 커버 플레이트(243)는 유리와 같은 재료로 이루어지고, 편광 필터의 투과 특성에 영향을 미치지 않는 광학 특성을 갖는다.
편광판 조립체(240)에서 다양한 성분을 탑재하기 위한 홀더 또는 접착제는 도시되지 않지만, 당업자에게 자명하다. 성분의 배향을 유지하는 것과, 적합한 부조(relief)가 성분의 열 확산을 위해 제공되는 것을 보장하는 것이 고려되어야 한다. 오른쪽 눈 및 왼쪽 눈의 원형 편광판 서브 조립체(241, 242)의 성분은 재료의 단일 스택으로 적층될 수 있거나(예를 들어, 광학 접착제로), 또는 하나 이상의 공기 층(air-gap)을 포함할 수 있다. 특히, 편광판(244, 245)의 표면과, 임의의 인접한 요소의 표면 사이의 공기 층을 제공하는 것은 열 소산을 개선시킬 수 있다.
3D 투영을 위한 투영 시스템(200)을 통한 입체 이미지의 투과는 도 1에 서술된 투과와 유사하고, 아래와 같이 요약된다. 입사 조명 광(122 및 123)의 부분은 각각 편광판(224 및 225)에 의해, 광 빔(228 및 229)로 나타나는 수직으로 편광된 광으로 투과된다. 입사 광의 각 수평 편광 성분은 산란하도록 허용될 수 있거나, 빔 덤프(미도시)로 유도될 수 있는 광 빔(226 및 227)으로 반사된다. 하나의 예시에서, 입사 광(122)의 복사 에너지의 약 절반은 편광판(224)에 의해 거부되고, 입사 광(123)의 복사 에너지의 약 절반은 편광판(225)에 의해 거부된다.
도 1에서의 편광판(124 및 125)과 유사하게, 편광판(224 및 225)의 존재는 이들이 없을 경우 편광판(244 및 245)에 의해 다르게 흡수될 복사 에너지의 상당한 감소를 초래한다. 이는 렌즈 시스템(130) 내의 요소에 의해 흡수된 복사 에너지를 약 절반만큼 감소시킬 뿐만 아니라, 편광판(244 및 245)에 의해 흡수된 에너지를 절반 이상 감소시키는데, 이는 편광판(224 및 225)이 정렬된 편광을 갖는 에너지의 에너지 대부분을 투과시키기 때문이다. 특정 실시예에서, 편광판(224 및 225)의 사용은 편광판(244 및 245)에 의해 흡수된 복사 에너지를 70% 이상으로 감소시킬 수 있다. 그 결과, 편광판(244 및 245)은 종래의 시스템에 비해 투영 광으로부터 훨씬 적은 과열을 겪고, 심지어, 조명기(미도시)의 휘도도 증가된다.
편광판 조립체(220)로부터 수직으로 편광된 광(228 및 229)은 각각 렌즈 시스템(130)의 상부 및 하부 렌즈의 절반 부분에 들어가고, 각 출구 렌즈 요소(238 및 239)로부터 빠져나간다. 도 1에 관련되어 이전에 논의된 이유로 인해, 렌즈 시스템(130)으로부터 빠져나간 광 빔(228 및 229)은 수평으로 편광된 성분의 작은 단편을 가질 수 있다. 수직으로 편광된 광을 투과시키기 위해 구성된 편광판(244 및 245)은 클린업 편광판으로 작용하고, 실질적으로(거의 100%) 수직으로 편광된 광 빔(228 및 229)을 초래한다. 그런 후에, 이들 수직으로 편광된 빔은 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지를 스크린(150)으로 투영시키기 위해, 각각 ¼ 파장 지연판(248 및 249)에 의해 원형으로 편광된 빔(258 및 259)로 변환된다.
다른 실시예에서, 도 2a에서 선형 편광판(244) 및/또는 편광판(245)은, 원한다면, 편광판(224 및 225)이 입체 이미지 투영을 위해 요구된 원형 편광된 광을 생성하기 위해 각 편광에서 실질적으로 편광된 광을 제공할 수 있는 한, 생략될 수 있다(도 1의 이전의 논의와 유사한). 편광판(224, 225)과, 각 ¼ 파장 지연판(248, 249) 사이의 적절한 정렬을 달성하기 위한 특별한 주의가 요구된다. 하지만, 이러한 구성{생략된 편광판 (244, 245)}은 투영된 이미지의 코너 또는 엣지 근처의 감소된 성능, 예를 들어, 증가된 크로스토크를 초래할 수 있다.
광 빔(258 및 259)이 편광 방지 스크린(150)에 의해 반사될 때, 원형 편광의 방향은 역으로 된다. 따라서, 반시계 방향(CCW)으로 원형 편광된 광(258)으로, 스크린(150) 상에 투영된 오른쪽 눈의 이미지는 스크린(150)으로부터 반사시 시계 방향(CW)으로 원형 편광된다. 반대로, 광(259)으로 투영된 왼쪽 눈의 이미지는 CW 원형 편광된 광으로 스크린(150) 상에 입사하지만, CCW 편광된 광으로 스크린(150)으로부터 반사된다.
투영된 이미지를 3D로 시청하기 위해, 청중(260)에게 3D 안경이 제공되어, 오른쪽 눈(270)이 3D 안경의 오른쪽 눈 부분(271)에 의해 커버되는데, 이 오른쪽 눈의 부분(271)은 시계 방향 또는 오른쪽 방향의 원형 편광판을 형성하기 위해 편광 축(272P)을 갖는 선형 편광판(272)과, 고속 축 배향(274F)을 갖는 ¼ 파장 지연판(274)을 포함한다. 청중(260)의 왼쪽 눈(280)은 3D 안경의 왼쪽 눈의 부분(281)에 의해 커버되는데, 이 왼쪽 눈의 부분(281)은 반시계 방향 또는 왼쪽 방향의 원형 편광판을 형성하기 위해, 편광 축(282P)을 갖는 선형 편광판(282)과, 고속 축(284F)을 갖는 ¼ 파장 지연판(284)을 포함한다. 3D 안경의 오른쪽 눈 부분(271)의 CW 원형 편광판(또한 시청 편광 필터로 언급될 수 있는)은 오른쪽 눈의 이미지의 시청을 허용하지만, CCW 원형 편광된 왼쪽 눈의 이미지의 시청을 허용하진 않는다. 마찬가지로, 왼쪽 눈의 이미지는 왼쪽 눈 부분(281)의 CCW 원형 편광판을 통해 왼쪽 눈(280)에 의해 시청될 수 있지만, CW 오른쪽 눈의 이미지의 시청을 허용하지 않는다.
3D 안경에서 시청 편광 필터(¼ 파장 지연판 및 선평 편광판의 조합) 각각은 투영된 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지의 애널라이저로 효율적으로 작용한다. 예를 들어, 투영된 오른쪽 눈의 이미지로부터 원형 편광된 광은 ¼ 파장 지연판(274)를 통해 오른쪽 눈의 시청 필터에 들어가고, 선형 편광판(272)을 빠져나간다. 시청 편광 필터가 인코딩 필터에 대해 적절히 구성된다면, 오른쪽 눈의 이미지에 대한 광 대부분이 투과될 것이다.
편광 필터 및 시청 편광 필터를 인코딩하기 위한 적절한 구성을 통해, R2 및 L2와 같은 입체 이미지 쌍은 원하는 3D 효과로 시청될 수 있다. 이미지를 투영시키고 시청하기 위한 원형 편광의 사용은 선형 편광을 기초로 하는 투영 시스템에 직면한 크로스토크 민감도의 문제를 극복하여, 청중(260)이 착용한 3D 안경의 배향의 변경(헤드의 틸팅과 같은)이 오른쪽 눈의 이미지와 왼쪽 눈의 이미지 사이의 두드러진 크로스토크 영향을 야기하지 않게 된다.
시스템 성능 및 원하는 3D 시청 결과는 인코딩 및 시청 원형 편광판에서 다양한 성분의 배향에 의해 영향을 받는다. 시스템 구성의 고려 사항은 아래에 논의된다.
도 2의 시스템에서, 원형으로 편광된 광은 선형 편광판(224, 225, 244, 245)과 ¼ 파장 지연판(248, 249)으로 광을 유도함으로써 투영 시스템에서 형성된다. 인코딩 편광 필터에 대한 시청 편광 필터의 상대적인 배향은 상이한 3D 결과, 예를 들어, 최적의 또는 원하는 결과를 제공하기 위해 조정되거나 선택될 수 있다. 이러한 배경에서, 시청 및 인코딩 편광 필터 사이의 상대적인 배향은 프로젝터에서 인코딩 원형 편광판에 대해, 시청 원형 편광판 즉, (272, 274)의 상대적인 배향을 단위로서 언급한다. 예를 들어, 오른쪽 눈의 시청 편광판은 CW 원형으로 편광된 광의 최대 투과를 제공하고, 오른쪽 눈의 이미지를 투과시키는데 최적인 배향으로 회전될 수 있다. 하지만 왼쪽 눈의 시청 편광판이 다른 배향으로 회전된다면, CW 편광된 광의 투과이 감소될 수 있다. 원형 편광판{즉, 인코더(예를 들어, 241 또는 242); 및 애널라이저(예를 들어, 271 또는 281)}의 세트에 의해 투과되거나 차단된 광의 양은 원형 편광판의 회전에 의해 조금 영향을 받는다. 광(예를 들어, 241 및 271)을 투과시키기 위해 선택된 일부 세트는 원형 편광판의 상대적인 회전에 따라, 70 내지 90%의 투과를 제공한다. 마찬가지로, 차단을 위해 선택된 일부 세트의 원형 편광판(예를 들어, 241 및 281)은 또한, 원형 편광판의 상대적 회전에 따라, 약 20:1 내지 50:1 사이의 소광비를 제공할 수 있다.
그런 이유로, 제공된 소광이 시청 원형 편광판의 회전에 대해 상대적으로 민감하지 않다는 것은 공통적으로 잘못된 생각이고, 따라서, 일단 원형 편광의 방향(예를 들어, 오른쪽 눈에 대해 시계 방향, 왼쪽 눈에 대해 반시계 방향)이 구축되면, 인코딩 원형 편광판에서 선형 편광판(예를 들어, 224/244 및 255/245)의 배향을 무신경하게 또는 임의로 선택할 수 있고, 3D 안경에서 선형 편광판(예를 들어, 272 및 282)의 배향을 독립적으로 선택할 수 있다. 하지만, 이러한 임의의 선택은 아마도 최선의 3D 시청 결과를 제공하지 못할 것인데, 이는 아래에 설명되는 바와 같이, 최선의 또는 더 나은 성능 결과를 생성할 특정 구성, 즉, 프로젝터에서의 선형 편광판과 시청 안경 사이의 상대적 배향이 존재하기 때문이다.
실제 ¼ 파장 지연판은 파장 변화에 기인하여 이상적이지 않은 행위를 나타낸다, 즉, 이 지연판은 광의 특정 파장을 정확히 90°만큼 지연시키지만, 다른 파장은 90°보다 약간 높거나 약간 낮게 지연된다. 그 결과, 프로젝터에서의 제 1 원형 편광판과, 안경에서의 제 2 원형 편광판(애널라이저)의 고속 축이 동일한 방향으로 정렬될 때, 가장 현저한, 얼룩이 투과 중에 발생한다. 이러한 경우, 고속 축의 정렬은 λ/2 또는 180°의 집단 지연을 야기하고, ¼ 파장 지연판이 편향을 나타내는 어떠한 이상적이지 않은 편향도 2배가 된다. 예를 들어, 지연판이 녹색 광의 특정 파장에 대해 완전한 90°의 ¼ 파장 지연판이지만, 적색 광의 특정 파장에 대해선 89°의 지연판이고, 청색 광에 대해선 92°의 지연판이라면, 이러한 배가는 적색 광을 178°만큼 지연시킬 것이고, 청색 광을 184°만큼 지연시킬 것이다. 그 결과, 3D 시청 안경의 선형 편광판에서, 적색 광은 녹색 광보다 감쇄될 것이고, 청색 광은 심지어 더 많은 양으로 감쇄될 것이다. 이는 애널라이저에서 지연판을 빠져나갈 때, 정확히 180°로 지연된 광의 파장이 다시 한 번 선형으로 편광되고, 투과 모드에서, 선형 편광판의 편광 축에 평행하고, 따라서, 최소 감쇄로 투과되기 때문이다(소광 모드에서, 지연판을 빠져나가는 광의 편광은 선형 편광의 축에 수직이고, 소광은 최대화된다). 하지만, 약 180°만큼 지연된 이들 파장은 투과할 지연 각의 코사인의 절대 값에 비례하는 성분, 하지만 차단될 지연 각의 사인의 절대 값에 비례하는 성분을 갖는다. 따라서, 이러한 예시에서, 적색 및 청색 파장 모두는 잘 투과 되더라도, 녹색 파장에 비해 약간 큰 감쇄를 나타날 것이다. (소광 모드에서, 이는 적색 및 청색 파장의 어느 정도 큰 손실을 나타낼 것이고, 약간 적은 소광을 초래할 것이다). 이러한 구성에서, 필터는 청중에 의해 지각된 이미지를 황색/녹색조로 물들일 수 있다. 소광에서, 이들 동일한 지연판은 스펙트럼의 녹색 부분보다 안 좋은 적색 및 청색의 손실을 나타내는 약한 마젠타 색을 생성할 것이다.
하지만, 이러한 얼룩은 다른 ¼ 파장 지연판의(예를 들어, 3D 안경에서 원형 편광판의) 저속 축으로 하나의 ¼ 파장 지연판의(예를 들어, 프로젝터에서 원형 편광판의) 고속 축을 배향시킴으로 최소화되거나 또는 거의 제거될 수 있는데, 이는 하나의 ¼ 파장 지연판의 고속 축을 다른 ¼ 파장 지연판의 고속 축에 수직으로 배향시키는 것과 동일하다. 이러한 구성을 통해, 임의의 주어진 파장에서 편광된 광은 고속 축을 통한 특정 지연과, 저속 축을 통해 반대의 지연을 겪어서, 모든 파장에서, 지연의 최종적인(net) 상쇄(즉, 0°)를 초래한다. 이를 통해, ¼ 파장 지연판 중 2개(예를 들어, 프로젝터에서 하나, 그런 후에, 3D 안경에서 동일한 입체 이미지에 대해 대응하는 하나)를 통과한 후, 3D 안경에서 애널라이징 편광판이 최선으로 투영된 이미지를 투과시키거나 없애는 것을 수행할 수 있는 시점에, 주어진 편광은 파장에 관계없이, 동일한 지연(즉, 0°)으로 수신하는 것이 보장된다.
이러한 구성(시청 편광판에서 ¼ 파장 지연판의 고속 축으로 정렬된 인코딩 편광판에서 ¼ 파장 지연판의 고속 축으로)은 도 2a에 도시되고, 예를 들어, 고속 축(248F 및 249F)은 각각 고속 축(284F 및 274F)에 수직으로 정렬된다. 이러한 쌍이 3D 안경의 왼쪽 눈의 필터(281)에서 고속 축{¼ 파장 지연판(284)의 284F}에 수직인 고속 축{¼ 파장 지연판(248)의 248F}을 갖는 오른쪽 눈의 투영 필터(241)에 대응한다는 것과, 이는 이러한 쌍이, 최대 소광을 위해 구성되어, 왼쪽 눈(280)이 오른쪽 눈의 이미지(102)의 투영을 거의 못본다는 것을 의미한다는 것을 주목하라. 하지만, 오른쪽 눈의 투영 필터(241)의 고속 축(248F)은 오른쪽 눈의 안경 필터(271)의 고속 축(274F)에 수직이 아니다. 따라서, 오른쪽 눈(270)은 오른쪽 눈의 이미지(102)의 투영을 볼 수 있지만, 약간의 얼룩으로 물들 것이다.
도 2a에 도시된, 각 인코딩 필터에서의 선형 편광판(244, 245)은 공통 편광 배향을 갖고, 즉, 이들 선형 편광판의 편광 축(244P, 245P)은 동일한 방향으로 또는 서로 평행하게 정렬된다. 마찬가지로, 3D 시청 안경의 오른쪽 눈의 부분(271) 및 왼쪽 눈의 부분(281)에서 선형 편광판(272, 282)은 또한 공통 배향을 갖고, 즉, 편광판의 각 편광 축(272P 및 282P)은 동일한 방향이다.
게다가, 프로젝터에서 선형 편광판(244, 245)의 편광 축(244P, 245P)은 3D 안경에서 선형 편광판(272, 282)의 편광 축(272P, 282P)에 수직이다. 인코딩 및 시청 필터에 대한 선형 편광 배향의 조합은 도 2a에 도시된 것처럼, 원형 편광판에서 모든 ¼ 파장 지연판의 고속 축(250, 251, 275, 285)이 배향되게 제한한다.
결과적인 시스템 구성(즉, 인코딩 및 시청 편광판에서 모든 성분의 특정 배향)은 모든 파장에 대해 최선의 소광 특징을 제공하는데, 이는 차단된 편광이 모든 파장에서 최종적인 0°의 지연을 겪기 때문이다. 하지만, 이러한 구성은 또한, 최선이 아닌 투과 특성을 제공하는데, 이는 투과된 편광이 스펙트럼의 단부 쪽으로 편향을 증가시켜서, 스펙트럼의 중앙 주위의 거의 180°의 최종적인 편광을 초래하는 파장에 의존하는 이중 편광을 겪게 될 것이기 때문이다.
이러한 구성은 스펙트럼을 가로지르는 최적화된 소광에 기인하여 크로스토크를 최소화시킨다. 임의의 남아있는 크로스토크의 지각을 적어도 부분적으로 완화시키기 위해 사용될 수 있는 기법이 존재한다. 이러한 기법의 하나의 예시는 레드먼(Redmann) 등에 의해, 발명의 명칭이 "Method and System for Crosstalk Correction for 3D Projection"인, 미국 특허 출원 제12/846,676호에서 논의되었다.
도 2a의 시스템 구성은 또한, 다수의 디지털 3D 투영 시스템에서 공통적으로 사용되는 구성과 호환된다. 이러한 공통적으로 사용되는 시스템은 RealD(캘리포니아주, 베벌리 힐스)의 RealD Cinema System(이전에 3Z-Screen2로 판매된)과 같은 동적 편광 필터 중 하나를 구비한, Barco N.V.(벨기에)의 DP2000과 같은, 단일 렌즈 입체 이미지 디지털 시네마 프로젝터(또는 다른 디지털 시네타 프로젝터)를 갖는다. 더 나은 성능 결과를 생성할 수 있는 다른 구성이 존재하지만, 도 2a에서의 구성의 채택은 상업적으로 이용가능하고, 널리 사용되는 주된 타입의 시청 3D 안경과 호환가능하다는 장점을 갖는다.
다른 가능한 시스템 구성은 성능 특성에 대해 인코딩 및 시청 편광판의 상대적인 배향의 영향을 고려함으로써 평가될 수 있다. 예를 들어, 성능 기준으로서 소광비(예를 들어, 원하는 편광 대 원치않는 편광의 투과) 및 투과된 광의 얼룩을 사용한다면, 최선의 기법 선택이 공통 배향을 공유하기 위해, 인코딩 원형 편광판에서 2개의 ¼ 파장 지연판을 정렬하는 것으로 결정될 수 있다. 이러한 구성은 또한, 인코딩 편광판에서 2개의 선평 편광판이 수직으로 배향되는 것을 필요로 할 것이다. 인코딩 편광판에서 성분 배향의 이러한 조합은 또한 3D 안경에서 시청 필터 배향에 대응하는 배향 변경 즉, 도 2a에 도시된 배향과 다른 배향을 요구할 것이다.
도 2b는 시스템(200)의 구성과 다른 구성을 갖는 투영 시스템(300)을 도시한다. 시스템(300)은 시스템(200)에서 대응하는 편광판과 동일한 특성 및 기능을 갖는 선형 편광판(224 및 325)을 갖는 선형 편광판 조립체(320)를 갖는다. 인코딩 편광판 조립체(340)는 왼쪽 눈의 이미지를 인코딩하기 위한 인코딩 편광판 서브-조립체(342)와, 오른쪽 눈의 이미지를 인코딩하기 위한 편광판 서브-조립체(241)를 갖는다.
도 2a에서의 구성과는 다르게, 선형 편광판(325)은 수평으로 편광된 광(329)를 투과시키기 위해 배향되고, 선형 편광판(345)은 또한, 렌즈 시스템(300)으로부터 빠져나가는 수평으로 편광된 광을 투과시키기 위해 배향된다. 왼쪽 눈의 이미지를 인코딩하기 위한 시계 방향의 원형 편광된 광을 생성하기 위해, ¼ 파장 지연판(349)은, 고속 축(349F)이 선형 편광판(345)의 편광 축(345P)으로부터 시계 방향으로 45°회전되도록 {편광판(345)을 통해 또는 이로부터 보았을 때}배향된다. 서브 조립체(241)에서 편광판(224) 및 성분에 대한 배향은 도 2a에 도시된 것과 동일하다.
인코딩 원형 편광판에서, 선형 편광판(244 및 345)은 수직 편광을 투과시키기 위해 배향되는 반면, ¼ 파장 지연판(248 및 349)은 각각의 고속 축(248F 및 349F)에 대해 공통 배향을 갖도록 배향된다.
인코딩 편광판의 이러한 특정 구성을 통해, 청중(360)에 대한 3D 안경의 왼쪽 부분(381) 및 오른쪽 부분(371)에서 시청 필터는 도 2a의 배향과 다른 배향을 가질 것이다. 왼쪽 눈의 시청 필터(381)는 고속 축(384F)을 갖는 ¼ 파장 지연판(384), 편광 축(382P)을 갖는 선형 편광판(382)을 포함하고, 오른쪽 눈의 시청 필터(371)는 고속 축(374F)을 갖는 ¼ 파장 지연판(374), 편광 축(372P)을 갖는 선형 편광판(372)을 포함한다. 고속 축(374F 및 384F)은 동일한 방향으로 배향되는 반면, 왼쪽 눈의 필터에 대한 편광 축(382P)은 수평 방향으로 배향되고, 오른쪽 눈의 필터에 대한 편광 축(372P)은 수직 방향으로 배향된다.
도 2b에서의 구성은, 크로스토크가 시스템(200)과 유사하다고 예측되지만, 시스템(200)의 투과 결과에 비해 개선된 투과 결과(즉, 최소 얼룩)를 제공한다.
위의 예시가 필름 기반의 듀얼렌즈 투영 시스템을 참조로 논의되었지만, 본 발명의 하나 이상의 특징은 왼쪽 눈의 이미지 및 오른쪽 눈의 이미지를 투영하는 2개의 동기화된 프로젝터 또는 디지털 시네마 프로젝터를 갖는 시스템을 포함하는 다른 3D 투영 시스템에 적응될 수 있다는 것이 이해된다. 덧붙여, 위에 논의된 다양한 특징은 다른 애플리케이션에 대해 적합하다면, 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다.
전술한 것은 본 발명의 다양한 실시예에 관한 것이지만, 본 발명의 다른 실시예는 본 발명의 기본 범주로부터 벗어나는 것 없이 안출될 수 있다. 따라서, 본 발명의 적합한 범주는 다음의 청구항에 따라 결정될 것이다.
130 : 렌즈 시스템 200 : 투영 시스템
220 : 선형 편광판 조립체 224 : 상부 편광판
225 : 하부 편광판 240 : 원형 편광판 조립체

Claims (26)

  1. 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지의 3차원(3D) 투영을 위한 시스템으로서,
    상기 오른쪽 눈의 이미지를 투과시키기 위한 적어도 하나의 제 1 렌즈 요소 앞의, 제 1 편광 축 방향을 갖는 제 1 선형 편광판,
    상기 왼쪽 눈의 이미지를 투과시키기 위한 적어도 하나의 제 2 렌즈 요소 앞의, 제 2 편광 축 방향을 갖는 제 2 선형 편광판을
    포함하고, 상기 제 1 및 제 2 선형 편광판은 적어도 하나의 상기 제 1 및 적어도 하나의 제 2 렌즈 요소에 도달하는 광속(luminant flux)을 제한하기 위해 구성되는, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 선형 편광판은 반사성 편광판인, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 렌즈 요소의 각각에 도달하는 상기 광속은 각각의 상기 제 1 및 제 2 선형 편광판에 입사하는 광속의 양에 약 절반인, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 요소 다음의, 제 3 선형 편광판 및 제 1 ¼ 파장 지연판 중 적어도 하나를 갖는 제 1 출력 필터 조립체, 및
    상기 제 2 렌즈 요소 다음의, 제 4 선형 편광판 및 제 2 ¼ 파장 지연판 중 적어도 하나를 갖는 제 2 출력 필터 조립체를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제 3 선형 편광판은 상기 제 1 편광 축 방향에 실질적으로 평행인 제 3 편광 축 방향을 갖고, 상기 제 4 선형 편광판은 상기 제 2 편광 축 방향에 실질적으로 평행인 제 4 편광 축 방향을 갖는, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 선형 편광판은 흡수성 편광판인, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 선형 편광판은 상기 제 1 편광 축 방향이 상기 제 2 편광 축 방향에 수직인 구성, 또는 평행인 구성 중 하나로 제공되는, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 편광 축 방향은 상기 제 2 편광 축 방향에 수직인, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  9. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 제 1 렌즈 요소 다음의 제 1 ¼ 파장 지연판, 및
    적어도 하나의 상기 제 2 렌즈 요소 다음의 제 2 ¼ 파장 지연판을
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  10. 제4항 내지 제6항 및 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 ¼ 파장 지연판은 상기 제 1 편광 축 방향에 대해, 45°만큼의 시계 방향, 또는 45°만큼의 반시계 방향 중 하나의 방향으로 배향되는 제 1 고속 축을 갖고,
    상기 제 2 ¼ 파장 지연판은 상기 제 2 편광 축 방향에 대해, 45°만큼의 시계 방향, 또는 45°만큼의 반시계 방향 중 다른 하나의 방향으로 배향되는 제 2 고속 축을 갖는
    , 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  11. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 선형으로 편광된 광 또는 원형으로 편광된 광 중 하나를 사용하여 오른쪽 눈의 이미지를 투영시키기 위해 구성되는, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  12. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2 편광 축 방향에 수직인 상기 제 1 편광 축 방향으로, 선형으로 편광된 광을 사용하여 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지를 투영시키기 위해 구성되는, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 시계 방향의 또는 반시계 방향의 원형으로 편광된 광 중 하나의 광을 사용하여 상기 오른쪽 눈의 이미지를 투영시키고, 시계 방향의 또는 반시계 방향의 원형으로 편광된 광 중 다른 광을 사용하여 상기 왼쪽 눈의 이미지를 투영시키기 위해 구성되는, 3차원(3D) 투영을 위한 시스템.
  14. 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지의 3차원(3D) 투영을 위한 방법으로서,
    제 1 선형 편광판과, 상기 제 1 선형 편광판 다음에 위치한 적어도 하나의 제 1 렌즈 요소를 통해 상기 오른쪽 눈의 이미지를 투과시키는 단계,
    제 2 선형 편광판과, 상기 제 2 선형 편광판 다음에 위치한 적어도 하나의 제 2 렌즈 요소를 통해 상기 왼쪽 눈의 이미지를 투과시키는 단계를
    포함하고, 상기 제 1 및 제 2 선형 편광판은 각각 제 1 및 제 2 편광 축 방향에 의해 특징지워지는 광을 투과하고, 상기 제 1 및 제 2 렌즈 요소에 도달하는 광속을 제한하기 위해 구성되는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 선형 편광판은 반사성 편광판인, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 렌즈 요소의 각각에 도달하는 상기 광속을, 각각의 상기 제 1 및 제 2 선형 편광판에 입사하는 광속의 양의 거의 절반으로 제한하는 단계를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 렌즈 요소 다음에, 제 3 선형 편광판 및 제 1 ¼ 파장 지연판 중 적어도 하나를 갖는 제 1 출력 필터 조립체를 통해 상기 오른쪽 눈의 이미지를 투과시키는 단계, 및
    상기 제 2 렌즈 요소 다음에, 제 4 선형 편광판 및 제 2 ¼ 파장 지연판 중 적어도 하나를 갖는 제 2 출력 필터 조립체를 통해 상기 왼쪽 눈의 이미지를 투과시키는 단계를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제 1 편광 축 방향에 의해 실질적으로 특징지워진 광을 투과시키기 위해 상기 제 3 선형 편광판을 배향하는 단계,
    상기 제 2 편광 축 방향에 의해 실질적으로 특징지워진 광을 투과시키기 위해 상기 제 4 선형 편광판을 배향하는 단계를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 제 3 및 제 4 선형 편광판은 흡수성 편광판인, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 편광 축 방향이 상기 제 2 편광 축 방향에 수직인 구성, 또는 평행인 구성 중 하나의 구성으로 상기 제 1 및 제 2 편광판을 배향하는 단계를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  21. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 편광 축 방향을 상기 제 2 편광 축 방향에 수직으로 제공하는 단계를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  22. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 상기 제 1 렌즈 요소 다음에 제 1 ¼ 파장 지연판을 통해 상기 오른쪽 눈의 이미지를 투과시키는 단계, 및
    적어도 하나의 상기 제 2 렌즈 요소 다음에 제 2 ¼ 파장 지연판을 통해 상기 왼쪽 눈의 이미지를 투과시키는 단계를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  23. 제17항 내지 제19항 및 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 편광 축 방향에 대해, 45°만큼의 시계 방향, 또는 45°만큼의 반시계 방향 중 하나의 방향으로 상기 제 1 ¼ 파장 지연판의 제 1 고속 축을 배향시키는 단계, 및
    상기 제 2 편광 축 방향에 대해, 45°만큼의 시계 방향, 또는 45°만큼의 반시계 방향 중 다른 하나의 방향으로 상기 제 2 ¼ 파장 지연판의 제 2 고속 축을 배향시키는 단계를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  24. 제14항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    선형으로 편광된 광 또는 원형으로 편광된 광 중 하나를 사용하여 오른쪽 눈의 이미지를 투영시키는 단계를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  25. 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 편광 축 방향에 수직인 상기 제 1 편광 축 방향으로, 선형으로 편광된 광을 사용하여 오른쪽 눈의 이미지 및 왼쪽 눈의 이미지를 투영시키는 단계를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.
  26. 제14항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
    시계 방향의 또는 반시계 방향의 원형으로 편광된 광 중 하나의 광을 사용하여 상기 오른쪽 눈의 이미지를 투영시키고, 시계 방향의 또는 반시계 방향의 원형으로 편광된 광 중 다른 광을 사용하여 상기 왼쪽 눈의 이미지를 투영시키는 단계를
    더 포함하는, 3차원(3D) 투영을 위한 방법.

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