KR20120117858A - 광시야각 입체 투사 시스템 - Google Patents

광시야각 입체 투사 시스템 Download PDF

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KR20120117858A
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KR1020127021037A
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마일러 에이치 3세 셔크
게리 디 샤프
마이클 지 로빈슨
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리얼디 인크.
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Abstract

개시된 실시예는 입체 투사 시스템 및 방법에 관한 것이다. 예시적인 개시된 투사 시스템은 렌즈 장치의 렌즈들 사이에 배치되는 광학 구성요소를 포함한다. 예시적인 렌즈 장치는 제1 배율 군, 제2 배율 군 및 구경 조리개를 포함한다. 실시예에 있어서, 상기 광학 구성요소는 제1 배율 군과 구경 조리개 사이에 배치된다. 예시적인 실시예에 있어서, 상기 광학 구성요소는 구경 조리개에 가장 근접한다. 렌즈 장치에서 상기 광학 구성요소를 구경 조리개에 더 가깝게 또는 가장 근접하게 배치함으로써, 콘트라스트 균일도의 개선을 비롯한 다양한 이익이 구현될 수 있다.

Description

광시야각 입체 투사 시스템{WIDE FIELD-OF-VIEW STEREOSCOPIC PROJECTION SYSTEM}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은, 발명의 명칭이 "광시야각 입체 투사 시스템(Wide field-of-view stereoscopic projection system)"이며 2010년 1월 20일자로 제출된 미국 가특허 출원 제61/296,764호의 우선권을 주장하며, 이 가특허 출원은 인용함으로써 그 전체내용이 다목적으로 본 명세서에 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 투사 시스템에 관한 것이며, 더욱 구체적으로는 입체 투사 시스템에 관한 것이다.
입체 투사 시스템은 2개의 서로 구분되는 이미지를 관찰자에게 제공함으로써 작동한다. 하나의 이미지를 하나의 안구에 제공하고 제2의 이미지를 다른 하나의 안구에 제공하기 위해 필터링이 이용될 수 있다. 2개의 이미지를 분리하기 위해 필터링에서는 편광법 또는 스펙트럼 분할법을 채용할 수 있다.
널리 실시되는 입체 투사 시스템의 일례는 제트스크린(ZScreen)(양수인인 리얼디 인크.에 의해 제조됨)이다. 제트스크린은, 투사 렌즈의 출력부에 위치하게 되는 액정 기반의 편광 스위치를 포함한다. 제트스크린은, 투사 패널에서 좌안 이미지 및 우안 이미지의 디스플레이와 동기화하여 2개의 직교하는 편광 상태 사이에서 나아가는 광의 편광 상태를 교대시킨다. 안경(또는 안경류)은 편광 상태들을 각각의 안구로 통과시키며 필터링 기능을 완수한다.
본 발명의 목적은, 광시야각 입체 투사 시스템을 제공하는 것이다.
본 개시내용에 따른 실시예는 입체 이미지를 제공하도록 작동 가능한 투사 시스템을 포함한다. 상기 투사 시스템은, 제1 배율 군, 제2 배율 군, 및 제1 배율 군과 제2 배율 군 사이에 배치되는 구경 조리개를 포함하는 렌즈 장치를 포함할 수 있다. 상기 투사 시스템은, 제1 배율 군의 제1 렌즈와 제2 배율 군의 제2 렌즈 사이에 배치되는 광학 구성요소를 또한 포함할 수 있다.
본 개시내용에 따른 다른 실시예는 입체 이미지를 제공하도록 작동 가능한 투사 시스템을 포함한다. 상기 투사 시스템은, 광 경로를 따라 광을 출력하도록 작동 가능한 패널 및 상기 광 경로에 배치되는 렌즈 장치를 포함할 수 있다. 상기 렌즈 장치는, 제1 배율 군, 제2 배율 군, 및 제1 배율 군과 제2 배율 군 사이에 배치되는 구경 조리개를 포함할 수 있다.
상기 투사 시스템은, 광학 구성요소를 또한 포함할 수 있다. 상기 광학 구성요소는 제1 배율 군의 제1 렌즈와 제2 배율 군의 제2 렌즈 사이에서 광 경로에 배치된다. 상기 투사 시스템은, 광 경로를 따라 렌즈 장치에 의해 마련되는 광을 받아들이도록 작동 가능한 투사 스크린을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 상기 투사 시스템은, 제2 광 경로를 따라 광을 출력하도록 작동 가능한 제2 패널 및 제2 광 경로에 배치되는 제2 렌즈 장치를 구비할 수 있다. 상기 제2 렌즈 장치는 제1 배율 군, 제2 배율 군, 상기 제2 렌즈 장치의 제1 배율 군과 제2 배율 군 사이에 배치되는 구경 조리개를 또한 포함할 수 있다.
상기 투사 시스템은, 제2 광학 구성요소를 포함할 수 있다. 상기 제2 광학 구성요소는, 상기 제2 렌즈 장치의 제1 배율 군의 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈 장치의 제2 배율 군의 제2 렌즈 사이에서 제2 광 경로에 배치된다. 투사 스크린은 제2 광 경로를 따라 제2 렌즈 장치로부터 제공되는 광을 받아들이도록 작동 가능하다.
본 개시내용에 따른 예시적인 실시예는, 스크린 상에 입체 이미지를 투사하는 방법을 포함한다. 상기 방법은, 광 패널을 제공하는 단계, 광 패널로부터 렌즈 장치 및 광학 구성요소를 통해 광을 지향시키는 단계, 및 렌즈 장치를 빠져나오는 광을 스크린을 향해 지향시키는 단계를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 상기 렌즈 장치는 제1 배율 군, 제2 배율 군, 및 제1 배율 군과 제2 배율 군 사이에 배치되는 구경 조리개를 포함한다. 상기 광학 구성요소는 제1 배율 군의 제1 렌즈와 제2 배율 군의 제2 렌즈 사이에 배치된다.
본 발명에 따르면, 개선된 광시야각 입체 투사 시스템을 얻을 수 있다.
동일한 도면부호는 유사한 부분을 지시하는 것인 첨부 도면에 예로서 실시예가 제시되어 있다.
도 1은 통상적인 투사 렌즈를 제시하는 개략도이다.
도 2는 다른 통상적인 투사 시스템을 제시하는 개략도이다.
도 3은 본 개시내용에 따른 투사 시스템의 예시적인 실시예를 제시하는 개략도이다.
도 4는 본 개시내용에 따른 투사 시스템의 또 다른 예시적인 실시예를 제시하는 개략도이다.
도 5는 본 개시내용에 따른 이중 투사 시스템의 실시예를 제시하는 개략도이다.
도 1은, 인용함으로써 본 명세서에 포함되는 미국 특허 제5,914,818호에 설명된 바와 같은, 투사 시스템(100)의 측면도를 제시하는 개략도이다. 투사 시스템(100)은 렌즈 장치(110)를 포함하는데, 이 렌즈 장치는 스크린(도시되어 있지 않음) 부근의 음의 배율 군(101; negative power group) 및 패널(103) 부근의 양의 배율 군(102; positive power group)을 포함한다. 상기 렌즈 장치(110)는 역 망원 장치(reverse-telephoto arrangement)인데, 이는 조명, 편광, 및/또는 색상 관리 구성요소를 수용하기 위한 긴 후방 촛점 길이를 허용한다. 실시예에 있어서, 투사 렌즈는 콘트라스트 및 조명 면에서의 균일성을 보장하기 위해 패널(103)에서 텔레센트릭(telecentric)일 수 있다. 구경 조리개(104)는, 미광(stray light)을 제어하도록 그리고 고도의 콘트라스트를 유지하도록 실시될 수 있다.
도 2는 다른 통상적인 투사 시스템(200)의 측면도를 제시하는 개략도이다. 상기 투사 시스템(200)은 렌즈 장치(210)의 외부에 배치되는 필터링 요소(211)를 포함한다. 예시적인 실시예에 있어서, 상기 필터링 요소(211)는, 예비 편광자(211A) 및 액정 스위칭 요소(들)(211B)를 포함하는 편광 스위칭 제트스크린을 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 예비 편광자(211A)는 렌즈 장치(210)의 투사 렌즈와 액정 스위칭 요소(들)(211B) 사이에 위치하게 된다. 제트스크린(211)에서, 패널(203)의 에지에 있는 픽셀로부터 나오는 주요 광선에 대한 입사각(220)은 크다. 액정 셀 지연(liquid-crystal cell retardation)(또는 직교하는 편광 상태들 사이의 위상차)은, 제트스크린(211)의 중앙을 통과하는 광선(입사각이 0 °임)과 대비하여 매우 큰 입사각(AOI; Angle Of Incidence)에 대해 상이하다.
AOI에 따른 지연에 있어서의 이러한 변동은, 직교하는 편광 상태들의 누설 휘도에 대해 투과되는 편광 상태의 휘도로 정의될 수 있는 입체 콘트라스트(stereo contrast)가 이미지의 중앙으로부터 에지까지 균일하지 않다는 것을 의미한다. 입사각이 커짐에 따라(즉, 시스템 시야각이 증가함에 따라), 불균일도가 증가한다.
추가적으로, 이미지에서의 전체 입체 콘트라스트는 시야각의 증가에 따라 감소할 수 있다. 콘트라스트 불균일도가 증가함에 따라, 통합(또는 전체) 입체 콘트라스트는 감소할 수 있다.
더 넓은 시야각에서의 입체 콘트라스트 불균일도를 감소시킬 수 있는 일 실시예는, 투사 렌즈의 외부에서의 입사각보다 입사각이 작은 투사 렌즈의 평면에 스위칭 요소와 같은 광학 구성요소를 배치하는 것을 수반할 수 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 적절한 위치는 렌즈 장치(210) 내에 존재한다. 일부 실시예에 있어서, 적절한 위치는, 투사 렌즈의 구경 조리개(204) 부근에 존재한다.
도 3은 본 개시내용에 따라 입체 이미지를 제공하도록 작동 가능한 투사 시스템(300)의 예시적인 실시예를 제시하는 개략도이다. 상기 투사 시스템(300)은, 제1 배율 군(301), 제2 배율 군(302), 및 제1 배율 군(301)과 제2 배율 군(302) 사이에 배치되는 구경 조리개(304)를 구비하는 렌즈 장치(310)를 포함한다. 상기 투사 시스템(300)은, 제1 배율 군(301)의 제1 렌즈(306)와 제2 배율 군(302)의 제2 렌즈(308) 사이에 배치되는 광학 구성요소(321)를 더 포함할 수 있다. 렌즈 장치(310)는 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 제시된 실시예에 있어서, 제1 배율 군(301)은 음의 배율 군일 수 있고, 제2 배율 군(302)은 양의 배율 군일 수 있다.
렌즈 장치(310) 내에 광학 구성요소(321)를 배치함으로써 입사각이 작아질 수 있다는 것을 이해할 것이다. 렌즈 장치 내에서의 광학 구성요소(321)의 위치는, 존재할 수 있는 불균일도의 정도 및 이용 가능한 렌즈 장치(310) 내의 내부 공간의 크기에 따라 변경될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 제1 배율 군(301)은, 제1 배율 군(301)의 제1 렌즈(306)와 구경 조리개(304) 사이에 배치되는 제2 렌즈(312)를 더 포함하며, 상기 광학 구성요소(321)는 제1 배율 군(301)의 제1 렌즈(306)와 제2 렌즈(312) 사이에 배치된다. 다른 실시예(도 3에 도시됨)에 있어서, 상기 광학 구성요소(321)는 제1 배율 군(302)과 구경 조리개(304) 사이에 배치된다. 다른 실시예에 있어서, 상기 광학 구성요소(321)는, 입사각 및 이로부터 초래될 수 있는 불균일도를 최소화하기 위해 구경 조리개(304)에 가장 근접하게 또는 바로 이웃하게 배치될 수 있다.
하나가 넘는 광학 구성요소가 렌즈 장치(310) 내에 배치될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 실시예에 있어서, 투사 시스템(300)은 제2 광학 구성요소(333)를 더 포함할 수 있다. 제2 광학 구성요소(333)는 상기 제2 배율 군(302)과 구경 조리개(304) 사이에 배치될 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제2 배율 군(302)은, 제2 배율 군(302)의 제1 렌즈(308)와 구경 조리개(304) 사이에 배치되는 제2 렌즈(314)를 더 포함할 수 있으며, 상기 투사 시스템(300)은 제2 배율 군(302)의 제1 렌즈(314)와 제2 렌즈(308) 사이에 배치되는 제2 광학 구성요소(도시되어 있지 않음)를 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 투사 시스템(300)은 상기 제2 배율 군(302)과 구경 조리개(304) 사이에 제2 광학 구성요소(도시되어 있지 않음)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 광학 구성요소(도시되어 있지 않음)는 구경 조리개(304)에 이웃할 수 있다.
투사 시스템(300)의 광학 구성요소(321 또는 333)는, 그 성능에 있어서 각도 의존성을 가지며 먼지, 긁힘, 빈 공간(void) 및 다른 불규칙성과 같은 결함에 민감한 임의의 광학 구성요소일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 광학 구성요소의 몇 가지 예는 변조기, 편광 스위치, 색상 변조기 및 다이크로익 필터(dichroic filter)를 포함한다. 추가적인 예는, 인용함으로써 본 명세서에 포함되는 공통 소유의 미국 특허 제7,528,906호에 설명되어 있는 색지움 편광 스위치; 인용함으로써 본 명세서에 포함되는 공통 소유의 미국 특허 출원 제11/732,302호 및 제11/732,303호에 설명되어 있는 편광식 색상 휠; 및 인용함으로써 본 명세서에 포함되는 공통 소유의 미국 특허 출원 제11/583,243호 및 제12/118,640호에 설명되어 있는 편광 변조기를 포함한다. 다른 예는 이하에 설명되는 광학 구성요소를 포함할 수 있는데, 이들 모두는 그 성능에 있어서 각각 각도 의존성을 나타낸다.
스펙트럼 분할법은 시야각의 증가에 따라 입체 콘트라스트 불균일성을 나타낼 수 있다. 유전 박막 스택의 밴드패스 위치(들)는 입사각에 따라 이동할 수 있는데, 이에 따라 좌안 이미지로부터 우안 이미지로(그리고 반대로) 광 누출이 허용된다. 대부분의 유전 박막 스택 실시에서는 이러한 문제를 완화시키기 위해 (투사 렌즈 외부에 대비하여) 조명 경로에 필터링 수단을 배치한다. 지연 박막 스택에 의해 스펙트럼 분할이 달성되면, 입체 콘트라스트 불균일도는 시야각의 증가에 따라 감소할 수 있다. 액정 셀(liquid-crystal cell)과 유사하게, 큰 입사각(AOI)과 제트스크린의 중앙을 통과하는 광선(0 °의 AOI) 사이의 지연은 상이하다. 투사 렌즈 장치(310) 외부에 배치되는 스펙트럼 분할 지연 박막 스택은 이미지에서의 불균일성 및 낮은 콘트라스트에 대해 민감할 수 있다.
더욱이, 인용함으로써 본 명세서에 포함되는 미국 특허 공개 제2009/0128780호에 설명된 바와 같은 지연 및 편광자 박막 스택은, 교호하는 직교 편광 상태를 형성하도록 회전 휠 상에서 실시될 수 있다. 이러한 "휠" 편광 스위치는 또한 시야각의 증가에 따라 약간의 입체 콘트라스트 불균일성을 나타낼 수 있다. 다시, 수직 입사로부터 큰 입사각까지 박막 지연이 변할 수 있다. 휠이 투사 렌즈 장치(310)의 외부에 위치하게 된다면, 결과적인 입체 이미지에서 불균일성을 볼 수 있다. 추가적으로, 휠의 크기는 투사 렌즈로부터 나오는 광의 패치(patch)를 캡쳐할 정도로 커야 할 필요가 있을 수 있다.
프로젝터(100)로부터 스크린까지의 거리가 짧은["쇼트 스루(short throw)"로 또한 알려져 있음] 통상적인 시스템(예컨대 도 1 및 도 2 참고)에 있어서, 투사 렌즈로부터 나오는 광선 군(ray bundles)은 롱 스루(long throw) 상황에 있어서 집속되는, 투사 렌즈로부터 나오는 광선 군보다 더 수렴한다. 비임에 광학 필터를 삽입함으로 인한 수차는, 비임 수렴도가 증가함에 따라 증가한다. 필터로부터 반사된 광이 노이즈로서 이미지에 다시 나타나는 것을 방지하기 위해 필터가 틸팅(tilting)되는 시스템에 있어서, 플레이트에서의 입사각이 더 크면 수차는 증가하게 된다.
스몰 스루 비(small throw ratio)에 대해 적절한 시스템(예컨대, 홈 시어터 또는 더욱 실감나는 최신 극장 객석)에 있어서, 렌즈 장치(310)에서의 투사 렌즈의 출력은 고도로 발산할 수 있고, 렌즈 장치(310)에 가장 가까이 근접한 광 패치는 종종 상당히 크다. 따라서, 성능의 각도 의존성 이외에도, 편광 스위치는 물리적으로 부담이 될 수 있으며 상대적으로 고가이다.
앞서 논의된 바와 같이, 이미지에서의 전체 입체 콘트라스트는 시야각의 증가에 따라 감소할 수 있다. 콘트라스트 불균일도가 증가함에 따라, 통합(또는 전체) 입체 콘트라스트는 감소할 수 있다. 시야각이 넓어짐에 따른 입체 콘트라스트 균일도의 이러한 저하는, 또한 박막 보상 액정 시스템 및 액정 셀의 다중 스택을 이용하여 이루어질 수 있다. 제트스크린은 다중 액정 셀 시스템의 예이다. 제시된 실시예에 있어서, 광학 구성요소(321)는 제트스크린과 같은 편광 변조기일 수 있다. 제트스크린(321)은, 광학 경로에서 액정(LC: Liquid-Crystal) 스위칭 요소(들)에 선행하는 예비 편광자(321A)를 포함할 수 있다. 실시예에 있어서, 예비 편광자(321A) 그리고 LC 스위칭 요소(321B)는 각각 복수 개의 서브 구성요소를 포함할 수 있고, 하나의 일체형 구성요소 또는 2개의 모듈형 구성요소로서 구성될 수 있다. 실시예에 있어서, 예비 편광자(321A) 및 LC 스위칭 요소(321B)는 서로 간격을 두고 있을 수 있어서 제트스크린(321)의 서브 구성요소들 사이의 열 전달을 방지한다.
렌즈 장치(310) 내부에[예컨대, 구경 조리개(304)에 가장 근접하게] 제트스크린(321) 또는 임의의 다른 적절한 광학 구성요소를 배치함으로써, 패널 에지(패널은 도시되어 있지 않음)로부터 나오는 주요한 광선의 입사각(322)은 감소될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 결과로서 최종적인 이미지의 중앙으로부터 에지까지 콘트라스트 균일도가 더욱 양호해지고 이미지에서의 통합 콘트라스트가 더욱 양호해진다. 구경 조리개(304) 부근에 광학 구성요소(321 또는 333)를 배치하는 것의 추가적인 이익은, 광학 구성요소(321 또는 333)에서의 물리적 결함 또는 변동에 의해 발생되는 이미지 아티팩트(image artifacts)가 감소될 수 있다는 것이다.
편광 기반의 시스템에서의 높은 콘트라스트와 관련하여, 광학 구성요소(321 또는 333)에 후속하는 광학 구성요소는, 스크린(스크린은 도시되어 있지 않음)에 투사되는 편광 상태를 변경하지 않도록 하기 위해 매우 낮은 복굴절을 나타내도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 이는, 시스템(300)을 통과하는 광선에 대해 복굴절을 감소시키는 재료, 코팅 및 마운팅이 렌즈 장치(310)에서의 렌즈에 구비될 수 있다는 것을 의미한다.
도 4는 본 개시내용에 따라 입체 이미지를 제공하도록 작동 가능한 투사 시스템(400)의 또 다른 예시적인 실시예를 제시하는 개략도이다. 상기 투사 시스템(400)은, 광 경로를 따라 광을 출력하도록 작동 가능한 패널(403) 및 상기 광 경로에 배치되는 렌즈 장치(410)를 포함한다. 상기 렌즈 장치는, 제1 배율 군(401), 제2 배율 군(402), 및 제1 배율 군(401)과 제2 배율 군(402) 사이에 배치되는 구경 조리개(404)를 포함한다. 상기 투사 시스템(400)은, 제1 배율 군(401)의 제1 렌즈(406)와 제2 배율 군(402)의 제2 렌즈(408) 사이에서 광 경로에 배치되는 광학 구성요소(404)를 포함할 수 있다. 상기 투사 시스템(400)은, 광 경로를 따라 렌즈 장치(410)에 의해 마련되는 광을 받아들이도록 작동 가능한 투사 스크린(450)을 더 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 실시예에서는, 텔레센트릭 광선 군이 패널(403)의 중앙(403A) 및 에지(403B)로부터 나오고 스크린(450)의 중앙(441A) 및 에지(441B)에 도달한다. 광선 군은 구경 조리개(404)에서 오버랩될 수 있다. 스위칭 요소(444)가 도 4에 지시된 바와 같이 구경 조리개(404)에 가까이 또는 가장 근접하게 배치된다면, 각각의 필드 포인트(field point)로부터의 광선 군은 스위칭 요소(444)의 동일한 부분을 샘플링할 수 있다. 스위칭 요소(444)에서의 결함은 2개의 광선 군에 의해 유사하게 통합될 수 있고, 결과적인 아티팩트는 전체 스크린(450)에 걸쳐 휘도에 있어서의 균일한 변화를 명백하게 할 수 있다.
스위칭 요소가 렌즈의 외부에 배치되는 통상적인 시스템(도시되어 있지 않음)과 비교하면, 패널의 중앙(403A) 및 에지(403B)로부터의 광선 군은 뚜렷하게 상이한 위치에서 스위칭 요소를 샘플링한다. 스위칭 요소(도시되어 있지 않음)의 일 위치에서의 결함은, 다른 광선 군을 변경시키지 않는 상태에서 하나의 광선 군을 변경시킨다. 결과로서 이미지의 일 부분에서의 아티팩트는 이미지의 나머지에서는 볼 수 없다. 사람의 눈은, 결과로서 불쾌한 시청 경험을 제공하는 이미지에서의 이러한 불균일성 또는 아티팩트에 매우 민감하다.
렌즈 장치(410) 내에, 특히 구경 조리개(404)에 더욱 가까이 또는 가장 근접하게 스위칭 요소(444)를 배치하는 것의 다른 이익은, 전체 스위칭 요소 패키지가 더 작아지는 것일 수 있고, 이는, 시스템의 더욱 컴팩트한 패키징을 가능하게 하며 잠재적으로 시스템 비용이 더 낮아지도록 한다.
도 5는 본 개시내용에 따라 입체 이미지를 제공하도록 작동 가능한 이중 투사 시스템(500)의 예시적인 실시예를 제시하는 개략도이다. 상기 이중 투사 시스템(500)은, 광 경로를 따라 광을 출력하도록 작동 가능한 패널(503, 503') 및 각각의 광 경로에 배치되는 렌즈 장치(510, 510')를 각각 구비하는 2개의 프로젝터를 포함한다. 상기 렌즈 장치(510, 510')는, 제1 배율 군(501, 501'), 제2 배율 군(502, 502'), 및 제1 배율 군(501, 501')과 제2 배율 군(502, 502') 사이에 배치되는 구경 조리개(504, 504')를 포함할 수 있다. 상기 이중 투사 시스템(500)은, 제1 배율 군(501, 501')의 제1 렌즈(506, 506')와 제2 배율 군(502, 502')의 제2 렌즈(508, 508') 사이에서 광 경로에 배치되는 광학 구성요소(544, 544')를 포함할 수 있다. 상기 이중 투사 시스템(500)은, 광 경로를 따라 렌즈 장치(510, 510')에 의해 마련되는 광을 받아들이도록 작동 가능한 투사 스크린(550)을 더 포함할 수 있다.
일부 실시예에 있어서, 앞서 설명된 투사 시스템(300, 400 및 500)은 2D 모드 및 3D 모드에서의 작동을 위해 구성될 수 있다. 3D 모드에 있어서, 변조 요소 및/또는 다른 적용 가능한 광학 구성요소가 광 경로에 위치하게 될 수 있다. 2D 모드에서 더 높은 시스템 효율을 위해, 변조 요소 및/또는 다른 적용 가능한 광학 구성요소는 슬라이더와 같은 작동 메커니즘에 의해 광 경로 밖으로 이동될 수 있다. 상기 작동 메커니즘은, 수동일 수도 있고 자동일 수도 있으며 반자동일 수도 있다. 투사 렌즈 구조는 배치 시에 변조 요소 및/또는 다른 적용 가능한 광학 구성요소를 고려하기 때문에, 더미 글래스 플랫(dummy glass flat)이 2D 모드 동안 광학 경로에 삽입될 수도 있고, 양의 배율 군과 음의 배율 군 사이의 공적(air spacing)은 변조 요소의 광학 경로 길이 및/또는 다른 적용 가능한 광학 구성요소의 광학 경로 길이를 고려하여 증가될 수 있다. 2D 모드에서 광학 구성요소를 제거하는 것은 또한 스위칭 요소의 제품 수명을 연장시킬 수 있는데, 왜냐하면 광학 구성요소는 광학 경로 외부에 있을 때 고에너지 광 및 열에 덜 노출되기 때문이다.
변조 요소는 또한 패시브 편광 변조기 컨버터로서 실시될 수 있는데, 이 패시브 편광 변조기 컨버터는 패널(예컨대, 앞서 설명된 "휠") 상에서 좌안 아미지 및 우안 이미지와 함께 동기식으로 회전하게 된다. 휠을 투사 렌즈의 구경 조리개에 가깝게 또는 가장 근접하게 위치시킴으로써, 최종 이미지에서 더욱 양호한 콘트라스트 및 콘트라스트 균일도를 달성하는 것, 그리고 더욱 컴팩트한 시스템을 달성하는 것이 가능할 수 있다. 추가적으로, 조명 스팟 크기는 (렌즈 외부에 대비하여) 구경 조리개에서 더 작게 되도록 구성될 수 있는데, 이는 휠 크기가 더 작을 때 편광 상태들 사이의 더욱 뚜렷한 천이를 가능하게 한다. 예시적인 편광 스위칭 요소는 공통 소유의 미국 특허 공개 제2009/0128780호에 설명되어 있다. 예시적인 실시예에 있어서, 휠은 2D 모드와 3D 모드 사이에서 전환될 때 비임으로부터 제거될 필요가 없다. 오히려, 2D 작동을 위해 안경을 간단히 제거할 수 있으며, 2D 휘도를 향상시키기 위해 바람직하다면 입력 편광자가 슬라이더 상에 배치될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예는 입력 편광자를 포함할 수 있는데, 이 입력 편광자는 열적 로딩(thermal loading)의 반향(repercussions)을 피하기 위해 변경될 수 있다. 예를 들면, 와이어 그리드(반사식) 편광자가 사용될 수 있는데, 이는 스위치의 다른 요소들과 물리적으로 구분된다. 편광자 흡수로 인한 불균일한 가열은 다른 방식으로 유리 요소에서의 복굴절을 유도할 수 있고, 이에 따라 시스템 콘트라스트를 열화시킨다. 와이어 그리드 편광자는, 직교 편광을 내보내도록 그리고 투사된 이미지로 반사된 광이 커플링되는 것을 방지하도록 또한 틸팅될 수 있다. 허용 가능한 열적 상태를 유지하기 위해 또한 팬이 사용될 수 있다. 흡수식 와이어 그리드 편광자는 또한 내구성 및 미광 방지를 위해 사용될 수 있다.
이러한 위치에서의 강렬한 광을 고려하여 적절한 제품 수명을 달성하기 위해 추가적인 조치가 또한 이용될 수 있다. 액정 스위치는, 고휘도 및/또는 고열 환경에서 열화되는 유기 재료를 포함한다. 본 개시내용에 따른 실시예에 있어서, LC 장치는 무기 정렬 재료, 저응력 광학 유리, 및 이러한 환경에서 열화에 덜 민감한 LC 유체를 이용한다.
마찬가지로, 색상 분리 시스템은 유기 또는 지연 박막 요소를 (투사 렌즈의 외부에 대비하여) 투사 렌즈 구경 조리개에 가까이 또는 가장 근접하게 위치시키는 것으로부터 이익을 얻을 수 있다. 이러한 이익은, 더욱 양호한 콘트라스트 및 콘트라스트 균일도, 더욱 뚜렷한 상태 천이, 및 더욱 컴팩트한 시스템을 의미한다. 그러나, 대부분의 색상 분리 시스템은 조명 경로에 필터링 요소를 배치한다는 것을 이해할 것이다.
마지막으로, 통상적인 투사 렌즈 구조에 있어서, 패널로부터의 광선 군은 실질적으로 시준된 광선으로서 구경 조리개에서 나온다. 시준된 광선 공간에 광학 요소를 배치한다는 것은, 광학 요소에 의해 추가적인 수차가 거의 유발되지 않거나 전혀 유발되지 않는다는 것, 그리고 추가적인 수차를 초래하지 않고 (미광 반사를 감소시키기 위해) 광학 요소가 틸팅될 수 있다는 것을 의미한다.
본 명세서에 개시된 원리에 따라 다양한 실시예가 앞서 설명된 바 있지만, 이들 실시예는 단지 예로서 제시된 것이며 한정하려는 의도가 아니라는 것을 이해해야 한다. 따라서, 본 발명(들)의 폭 및 범위는 임의의 앞서 설명된 예시적인 실시예에 의해 한정되지 않아야 하며, 오직 임의의 청구항에 따라 그리고 본 개시내용으로부터 나오는 그 등가물로 한정되어야 한다. 더욱이, 앞서의 장점 및 특징은 설명된 실시예에 제시되어 있지만, 이는 이렇게 도출된 청구범위의 적용을 앞서의 장점 중 임의의 장점 혹은 모든 장점을 달성하는 과정 및 구조로 한정하려는 것이 아니다.
추가적으로, 본 명세서에서의 섹션 항목에는 37 CFR 1.77 하에서의 제안사항과 일치하도록 또는 그렇지 않은 경우 체계적인 암시를 제시하도록 마련되어 있다. 이들 항목은, 본 개시내용으로부터 도출될 수 있는 임의의 청구항에 기재된 본 발명을 한정하거나 또는 특징을 결정하지 않는다. 구체적으로 그리고 예로서, 항목이 "기술분야"로 되어 있다고 하더라도, 소위 기술분야를 설정하기 위해 이 항목 아래에서 선택된 언어에 의해 청구범위가 한정되지 않아야 한다. 또한, "배경기술"에서의 기술에 대한 설명은, 특정 기술이 본 개시내용에서의 임의의 본 발명(들)에 대한 종래 기술임을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 역시 "발명의 내용"도 도출되는 청구항에 기재된 발명(들)의 특징을 규정하는 것으로서 간주되어서는 안 된다. 더욱이, 본 개시내용에서 단수로 "발명"이라 언급한 모든 것은, 본 개시내용에서 오직 한 가지의 신규 사상만이 제시된다고 주장하기 위해 사용되어서는 안 된다. 본 개시내용으로부터 도출된 다수의 청구항의 기재에 따라 다수의 발명이 기술될 수 있으며, 이러한 청구범위는 따라서 본 발명(들) 및 이에 따라 보호될 수 있는 그 등가물을 한정한다. 모든 경우에 있어서, 이러한 청구범위의 범위는 본 개시내용에 비추어 그 자체의 장점에 대해 고려되지만, 본 명세서에 기재된 항목에 의해 제약되지는 않아야 한다.
300 : 투사 시스템
301 : 제1 배율 군(power group)
302 : 제2 배율 군
304 : 구경 조리개
306 : 제1 배율 군의 제1 렌즈
308 : 제2 배율 군의 제2 렌즈
310 : 렌즈 장치
312 : 제1 배율 군의 제2 렌즈
314 : 제2 배율 군의 제1 렌즈
321 : 광학 구성요소
321A : 예비 편광자
321B : LC 스위칭 요소
322 : 입사각
333 : 광학 구성요소

Claims (20)

  1. 입체 이미지를 제공하도록 작동 가능한 투사 시스템으로서,
    렌즈 장치로서,
    제1 배율 군(power group);
    제2 배율 군; 및
    제1 배율 군과 제2 배율 군 사이에 배치되는 구경 조리개
    를 포함하는 렌즈 장치와,
    제1 배율 군의 제1 렌즈와 제2 배율 군의 제2 렌즈 사이에 배치되는 광학 구성요소
    를 포함하는 투사 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광학 구성요소는 제1 배율 군과 구경 조리개 사이에 배치되는 것인 투사 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광학 구성요소는 구경 조리개에 이웃하는 것인 투사 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 배율 군과 구경 조리개 사이에 배치되는 제2 광학 구성요소
    를 더 포함하는 투사 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 배율 군은 제1 배율 군의 제1 렌즈와 구경 조리개 사이에 배치되는 제2 렌즈를 더 포함하며, 상기 광학 구성요소는 제1 배율 군의 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치되는 것인 투사 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제2 배율 군은 제2 배율 군의 제1 렌즈와 구경 조리개 사이에 배치되는 제2 렌즈를 더 포함하며, 상기 투사 시스템은 제2 배율 군의 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치되는 제2 광학 구성요소를 더 포함하는 것인 투사 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 배율 군과 구경 조리개 사이에 존재하는 제2 광학 구성요소
    를 더 포함하는 투사 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제2 광학 구성요소는 구경 조리개에 이웃하는 것인 투사 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 배율 군은 음의 배율 군(negative power group)이며, 상기 제2 배율 군은 양의 배율 군(positive power group)인 것인 투사 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 광학 구성요소는 변조기인 것인 투사 시스템.
  11. 제11항에 있어서, 상기 광학 구성요소는, 편광 스위치를 포함하는 편광 변조기인 것인 투사 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 광학 구성요소는 색상 변조기인 것인 투사 시스템.
  13. 제1항에 있어서, 상기 광학 구성요소는 다이크로익 필터(dichroic filter)인 것인 투사 시스템.
  14. 입체 이미지를 제공하도록 작동 가능한 투사 시스템으로서,
    광 경로를 따라 광을 출력하도록 작동 가능한 패널과,
    광 경로에 배치되는 렌즈 장치로서,
    제1 배율 군;
    제2 배율 군; 및
    제1 배율 군과 제2 배율 군 사이에 배치되는 구경 조리개
    를 포함하는 렌즈 장치와,
    제1 배율 군의 제1 렌즈와 제2 배율 군의 제2 렌즈 사이에서 광 경로에 배치되는 광학 구성요소와,
    광 경로를 따라 렌즈 장치에 의해 마련되는 광을 받아들이도록 작동 가능한 투사 스크린
    을 포함하는 투사 시스템.
  15. 제15항에 있어서, 상기 광학 구성요소는 제1 배율 군과 구경 조리개 사이에 배치되는 것인 투사 시스템.
  16. 제16항에 있어서, 상기 광학 구성요소는 구경 조리개에 이웃하는 것인 투사 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    제2 광 경로를 따라 광을 출력하도록 작동 가능한 제2 패널과,
    제2 광 경로에 배치되는 제2 렌즈 장치로서,
    제1 배율 군;
    제2 배율 군; 및
    제2 렌즈 장치의 제1 배율 군과 제2 배율 군 사이에 배치되는 구경 조리개
    를 포함하는 제2 렌즈 장치와,
    제2 렌즈 장치의 제1 배율 군의 제1 렌즈와 제2 렌즈 장치의 제2 배율 군의 제2 렌즈 사이에서 제2 광 경로에 배치되는 제2 광학 구성요소
    를 더 포함하며, 상기 투사 스크린은, 상기 제2 광 경로를 따라 제2 렌즈 장치로부터 마련되는 광을 받아들이도록 작동 가능한 것인 투사 시스템.
  18. 스크린 상에 입체 이미지를 투사하는 방법으로서,
    광 패널을 마련하는 단계,
    광 패널로부터 광학 구성요소 및 렌즈 장치를 통해 광을 지향시키는 단계, 및
    렌즈 장치를 빠져나오는 광을 스크린을 향해 지향시키는 단계
    를 포함하는 투사 방법에 있어서, 상기 렌즈 장치는,
    제1 배율 군;
    제2 배율 군; 및
    제1 배율 군과 제2 배율 군 사이에 배치되는 구경 조리개
    를 포함하고, 상기 광학 구성요소는, 제1 배율 군의 제1 렌즈와 제2 배율 군의 제2 렌즈 사이에 배치되는 것인 투사 방법.
  19. 제19항에 있어서, 상기 광학 구성요소는 제1 배율 군과 구경 조리개 사이에 배치되는 것인 투사 시스템.
  20. 제20항에 있어서, 상기 광학 구성요소는 구경 조리개에 이웃하는 것인 투사시스템.
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