KR20170027735A - 역반사 디스플레이 시스템을 최적화하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 개시는, 입사광을 반사는 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 역반사 스크린을 포함한다. 역반사 스크린 엘리먼트의 각각은 세 개의 교차 평면을 포함할 수 있다. 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차한다. 디스플레이 시스템은, 광을 역반사 스크린 상으로 투사하는 적어도 하나의 프로젝터를 더 포함하는데, 상기 광은 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사한다. 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 역반사 스크린은, 오프셋 없이 90°의 각도에서 인접 평면과 각각 교차하는 평면을 구비하는 역반사 스크린 엘리먼트를 갖는 역반사 스크린과 비교하여, 적어도 10%만큼 감소되는 광학적 크로스토크 및/또는 적어도 5%만큼 증가되는 강도에서 광을 반사한다.

Description

역반사 디스플레이 시스템을 최적화하기 위한 방법{METHODS FOR OPTIMIZING RETRO-REFLECTIVE DISPLAY SYSTEMS}

본 출원은 2014년 5월 27일자로 출원된 미국 특허 가출원 제61/997,206호에 대한 우선권을 주장하는데, 상기 가출원은 참조에 의해 본원에 완전히 통합된다.

현재의 최첨단 디스플레이 시스템은, 일반적으로, 플랫 패널 디스플레이 또는 프로젝터 기반의 디스플레이 중 어느 하나로 구성된다. 플랫 패널 디스플레이는, 일반적으로, 발광 다이오드(LED) 백라이팅을 갖는 액정 디스플레이(liquid crystal display; LCD) 픽셀 또는 플라즈마 기반의 스크린에 기초한다. 몇몇 경우에서, 다양한 고려 사항으로 인해, 대각선 치수가 80인치보다 상당히 더 큰 스크린 사이즈를 유지하는 것은 어렵다. 플랫 패널 디스플레이의 경우, 스크린 사이즈 증가에 따른 비용의 비선형적인 증가뿐만 아니라, 높은 소비 전력은, 통상적인 소비자 가격 관점에서, 스크린 사이즈를 80 미만으로 제한할 수도 있다. 프로젝션 기반의 디스플레이의 경우, 감소하는 스크린 휘도 및 증가하는 소비전력, 프로젝터 사이즈 및 프로젝터 노이즈는, 스크린 사이즈가 80인치를 넘어 증가되는 되는 경우 상당한 제약 사항일 수도 있다. 추가적으로, 양 타입의 디스플레이의 경우, 무안경의(glasses-free) 3차원(three-dimensional; 3D)의 몰입형 뷰잉(immersive viewing)을 위한 솔루션이 현재로서는 존재하지 않는다. 현재의 3D 디스플레이 시스템은, 액티브 또는 패시브 안경 중 어느 하나에 의존하거나, 또는 뷰어가 디스플레이의 시선의 실질적으로 제한된 공간의 영역에 위치되는 것을 필요로 한다.

본 개시는, 현재 이용가능한 다른 디스플레이 시스템의 다양한 제약 사항을 해결하는 디스플레이 시스템 및 방법을 제공한다. 본 개시의 디스플레이 시스템은 프로젝터 및 역반사 스크린을 포함할 수 있는데, 프로젝터 및 역반사 스크린은 현재 이용가능한 다른 시스템에 비해 다양한 비제한적인 이점을 제공할 수 있다. 예를 들면, 본 개시의 시스템은, 현재 이용가능한 디스플레이 시스템에서는 존재하지 않는 몰입형 멀티플레이어 게이밍 경험을 제공할 수도 있다. 다른 예로서, 본 개시의 시스템은, 다수의 유저가 미디어의 고유의 스트림을, 몇몇 경우에서는 동시에, 관찰하는 것이 유익할 수도 있는 다른 애플리케이션 또는 광고를 위한 커스터마이징된 대면적 디스플레이를 제공한다. 다른 예로서, 본 개시의 디스플레이 시스템은, 다수의 뷰어가 개개의 커스터마이징된 이미지 또는 비디오를, 몇몇 경우에서는 동시에, 동일한 스크린 상에서 보는 것뿐만 아니라, 무안경의 3D 몰입형 뷰잉 성능을 허용할 수 있다.

본 개시는 프로젝터 및 역반사 스크린을 활용하는 디스플레이 시스템을 제공한다. 이러한 디스플레이 시스템은 역반사 스크린과 결합된 프로젝터 및 관찰 각도가 실질적으로 작아지도록 하는, 몇몇 경우에서는 대략 10도, 5도, 4도, 3도, 2도, 또는 1도 미만이 되도록 하는 프로젝터로부터의 뷰어 거리를 포함한다. 입사 각도가 큰 경우, 감소된 이미지 휘도 및 감소된 이미지 균일도로 나타나게 되는 역반사된 이미지 강도의 저하가 존재할 수 있다. 이 상황은, 종종, 역반사 스크린의 에지 근처에서 발생한다.

본 개시는, 역반사된 공간적 프로파일을 커스터마이징하기 위해 역반사 스크린의 최적화를 통해 프로젝터 및 역반사 스크린을 활용하는 디스플레이 시스템에서 상당한 향상을 가능하게 하는 시스템 및 방법을 제공한다. 역반사 디스플레이 시스템의 성질(nature)은, 표준 프로젝터/반사 스크린 시스템과 비교하여, 상당히 향상된 이미지 휘도를 가능하게 할 수 있다. 그러나, 주어진 애플리케이션에 대한 특정한 뷰어 대 프로젝터 및 뷰어 대 스크린 거리에 따라, 역반사된 광의 각도 분포의 추가적인 최적화는, 뷰어의 눈에 도달하는 광의 강도뿐만 아니라 무안경의 3D 애플리케이션의 경우 각각의 눈에 도달하는 광 강도의 비율을 최적화하는 능력에서의 개선 둘 다를 상당히 향상시킬 수 있다.

본 개시의 양태는, 몇몇 경우에서, 각각의 특정 디스플레이 애플리케이션에 대한 소망의 특성을 충족시키는 것에 의해 특정 디스플레이 애플리케이션을 제공하기 위해 다수의 리턴 각도(return angle)가 달성되고 결합되도록, 역반사 스크린의 역반사 스크린 엘리먼트를 설계하고 커스터마이징하기 위한 방법을 제공한다. 예는 다음을 포함한다: 1) 강도, 크로스토크 및 뷰잉 거리의 범위가 향상되는, 3D 몰입식 헤드마운트형 애플리케이션(3D immersive head mounted application)을 위한 수직으로 오프셋된 그리고 수직으로 확산 역반사된 광 분포, 2) 강도 증가 및 증가된 뷰잉 각도를 가능하게 하기 위한 대면적 역반사 디스플레이 애플리케이션을 위한 수직으로 오프셋된 그리고 수직으로 확산 반사된 광 분포, 및 (3) 단일의 프로젝터 헤드 마운트형 시스템에 대한 강도 증가를 최적화하기 위한 역반사된 광 분포의 확산. 이들 예에서, 투사된 이미지에 대한 휘도 및 3D 크로스토크와 같은 이미지 특성은, 이 방법을 활용하지 않는 역반사 디스플레이 시스템의 기본 성능(baseline performance)에 비해, 상당히 향상될 수 있다.

본 개시의 다른 양태에서, 디스플레이 시스템은 입사광을 반사하는 역반사 스크린 엘리먼트 - 역반사 스크린 엘리먼트의 각각은 세 개의 교차 평면(intersecting plane)을 포함하며, 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차함 - 를 구비하는 역반사 스크린; 및 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는(characterizing) 광을 생성하는 그리고 그 광을 역반사 스크린 - 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 역반사 스크린은, 오프셋 없이 90°의 각도에서 인접 평면과 각각 교차하는 평면을 구비하는 역반사 스크린 엘리먼트를 갖는 역반사 스크린과 비교하여, 적어도 10%만큼 감소되는 광학적 크로스토크 및/또는 적어도 1.1의 배율만큼 증가되는 강도에서 광을 반사함 - 상으로 투사하는 적어도 하나의 프로젝터를 포함한다.

몇몇 실시형태에서, 세 개의 교차 평면 중 적어도 두 개의 각각은 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차한다. 몇몇 실시형태에서, 세 개의 교차 평면의 각각은 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차한다. 몇몇 실시형태에서, 오프셋은 적어도 약 0.1°이다. 몇몇 실시형태에서, 오프셋은 적어도 약 0.3°이다. 몇몇 실시형태에서, 오프셋은 적어도 약 0.5°이다.

몇몇 실시형태에서, 프로젝터는, 빔 스플리터를 통과하지 않고, 광을 역반사 스크린 상으로 투사한다. 몇몇 실시형태에서, 역반사 스크린은 프로젝터로부터의 광을, 빔 스플리터를 통한 광의 통과 없이, 뷰어 쪽으로 반사한다. 몇몇 실시형태에서, 역반사 스크린은 프로젝터로부터의 광을, 약 3° 미만인 관찰 각도에서 뷰어 쪽으로 반사한다. 몇몇 실시형태에서, 프로젝터는 뷰어의 신체에 장착 가능하다. 몇몇 실시형태에서, 프로젝터는 뷰어의 머리에 장착 가능하다. 몇몇 실시형태에서, 역반사 스크린은 잘려진 코너 큐브 반사기(truncated corner cube reflector)를 포함한다.

몇몇 실시형태에서, 디스플레이 시스템은, 이미지 또는 비디오를 보충할 사운드를 제공하기 위한 사운드 시스템을 더 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 이미지 또는 비디오는 3차원이다. 몇몇 실시형태에서, 광학적 크로스토크는 적어도 20%만큼 감소된다. 몇몇 실시형태에서, 광학적 크로스토크는 적어도 30%만큼 감소된다. 몇몇 실시형태에서, 광학적 크로스토크는 적어도 40%만큼 감소된다. 몇몇 실시형태에서, 광학적 크로스토크는 적어도 50%만큼 감소된다.

몇몇 실시형태에서, 배율은 적어도 1.5이다. 몇몇 실시형태에서, 배율은 적어도 2이다. 몇몇 실시형태에서, 배율은 적어도 5이다. 몇몇 실시형태에서, 배율은 적어도 8이다. 몇몇 실시형태에서, 배율은 적어도 10이다.

몇몇 실시형태에서, 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 역반사 스크린은, 적어도 10%만큼 감소되는 광학적 크로스토크 및 적어도 1.1의 배율만큼 증가되는 강도에서 광을 반사한다. 몇몇 실시형태에서, 세 개의 교차 평면 중 제1 평면은 0° 보다 더 큰 제1 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차하고, 세 개의 교차 평면 중 제2 평면은, 0°보다 더 큰 제2 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차하는데, 제1 오프셋은 제2 오프셋과는 상이하다. 몇몇 실시형태에서, 세 개의 교차 평면 중 제3 평면은, 0°보다 더 큰 제3 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차하는데, 제3 오프셋은 제1 또는 제2 오프셋과는 상이하다. 몇몇 실시형태에서, 제3 오프셋은 제1 오프셋 및 제2 오프셋과는 상이하다. 몇몇 실시형태에서, 역반사 스크린 엘리먼트는 광을 다수의 리턴 각도로 반사한다.

본 개시의 다른 양태에서, 디스플레이 시스템은, 입사광을 반사하는 역반사 스크린 엘리먼트 - 역반사 스크린 엘리먼트의 각각은 세 개의 교차 평면을 포함하고, 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차함 - 를 구비하는 역반사 스크린; 및 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을 생성하는 그리고 그 광을 역반사 스크린 - 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 역반사 스크린은 50% 미만인 광학적 크로스토크에서 광을 반사함 - 으로 투사하는 적어도 하나의 프로젝터를 포함한다.

몇몇 실시형태에서, 광학적 크로스토크는 30% 미만이다. 몇몇 실시형태에서, 광학적 크로스토크는 1% 미만이다. 몇몇 실시형태에서, 역반사 스크린 엘리먼트는 광을 다수의 리턴 각도로 반사한다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 뷰어에 의한 뷰를 위해 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법은, 입사광을 반사하는 역반사 스크린 엘리먼트 - 역반사 스크린 엘리먼트의 각각은 세 개의 교차 평면을 포함하며, 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차함 - 를 구비하는 역반사 스크린을 제공하는 것; 및 프로젝터로부터의 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을, 역반사 스크린 - 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 역반사 스크린은, 오프셋 없이 90°의 각도에서 인접 평면과 각각 교차하는 평면을 구비하는 역반사 스크린 엘리먼트를 갖는 역반사 스크린과 비교하여, 적어도 10%만큼 감소되는 광학적 크로스토크 및/또는 적어도 1.1의 배율만큼 증가되는 강도에서 광을 반사함 - 으로 지향시키는 것을 포함한다.

몇몇 실시형태에서, 역반사 스크린은 프로젝터로부터의 광을, 빔 스플리터의 사용 없이, 뷰어 쪽으로 반사한다. 몇몇 실시형태에서, 프로젝터는 뷰어의 신체에 장착된다. 몇몇 실시형태에서, 프로젝터는 뷰어의 머리에 장착된다. 몇몇 실시형태에서, 방법은 이미지 또는 비디오를 보충할 사운드를 갖는 뷰어를 더 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 이미지 또는 비디오는 3차원이다.

본 개시의 다른 양태에서, 뷰어에 의한 뷰를 위해 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법으로서, 입사광을 반사하는 역반사 스크린 엘리먼트 - 역반사 스크린 엘리먼트의 각각은 세 개의 교차 평면을 포함하며, 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차함 - 를 구비하는 역반사 스크린을 제공하는 것; 및 프로젝터로부터의 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을, 역반사 스크린 - 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 역반사 스크린은 50% 미만인 광학적 크로스토크에서 광을 반사함 - 으로 지향시키는 것을 포함한다. 몇몇 실시형태에서, 광학적 크로스토크는 30% 미만이다. 몇몇 실시형태에서, 광학적 크로스토크는 1% 미만이다.

본 개시의 또 다른 양태에서, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법은, 프로젝터로부터의 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을, 프로젝터와 광학적 통신하는 역반사 스크린으로 지향시키는 것을 포함하고, 지향시, 광은 역반사 스크린으로부터 적어도 약 2 피트의 거리에서 약 3° 미만의 관찰 각도에서 역반사 스크린으로부터 반사되고, 50% 미만인 광학적 크로스토크에서 뷰어가 볼 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 광은 복수의 뷰어가 볼 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 복수의 뷰어는 역반사 스크린에 대해 상이한 위치에 있다.

본 개시의 다른 양태에서, 뷰어에 의한 뷰를 위해 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법은, 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을 생성하기 위해 프로젝터를 사용하는 것; 및 프로젝터로부터의 광을 프로젝터와 광학적 통신하는 역반사 스크린으로 지향시키는 것을 포함하고, 역반사 스크린은 광을 반사하는 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하고, 그 결과 역반사 스크린 엘리먼트에 의해 반사되는 광은, 역반사 스크린으로부터 적어도 약 2 피트의 거리에서 약 3° 미만의 관찰 각도에서 그리고 50% 미만인 광학적 크로스토크에서 뷰어가 볼 수 있다.

몇몇 실시형태에서, 역반사 스크린은 프로젝터로부터의 광을, 빔 스플리터의 사용 없이, 뷰어 쪽으로 반사한다. 몇몇 실시형태에서, 관찰 각도는 약 2° 미만이다. 몇몇 실시형태에서, 프로젝터는 뷰어의 신체에 장착된다.

본 개시의 추가적인 양태 및 이점은 하기의 상세한 설명으로부터 이 기술 분야의 숙련된 자에게 즉시 명확해질 것인데, 하기의 상세한 설명에서는 본 개시의 예시적인 실시형태만이 나타내어지고 설명된다. 실현되는 바와 같이, 본 개시는 다른 및 상이한 실시형태에 대응할 수 있고, 본 개시의 여러 상세는, 모두 본 개시로부터 벗어나지 않으면서, 다양하고 명백한 관점에서 수정예에 대응할 수 있다. 따라서, 도면 및 설명은, 제한적인 것이 아니라, 본질적으로 예시적인 것으로 간주되어야 한다.

참조에 의한 통합

본 명세서에서 언급되는 모든 공보, 특허, 및 특허 출원은, 각 개개의 공보, 특허, 또는 특허 출원이 참조에 의해 통합되는 것으로 명시적으로 그리고 개별적으로 나타내어진 것과 동일한 정도로 참조에 의해 본원에 통합된다. 참조에 의해 통합되는 특허 공보와 특허 또는 특허 출원이 본 명세서에 포함되는 개시에 모순되는 경우, 본 명세서는 임의의 이러한 모순된 내용을 대신하고 및/또는 그 모순된 내용에 비해 우선하도록 의도된다.

본 발명의 신규의 피쳐가 상세하게 개시된다. 본 발명의 피쳐 및 이점의 더 나은 이해는, 본 발명의 원리가 활용되는 예시적인 실시형태를 개시하는 하기의 상세한 설명, 및 첨부의 도면(본원에서는 또한 "도(figure)" 및 "도(FIG)")을 참조로 획득될 것인데, 도면에서:
도 1은, 대표적인 역반사 스크린의 확대 정면도를 개략적으로 도시한다;
도 2는 뷰어 대향 스크린을 갖는 대표적인 역반사 스크린 및 프로젝터 시스템의 상면도를 개략적으로 도시한다;
도 3은, 각각의 눈에 하나의 프로젝트가 근접하는 두 개의 프로젝터를 활용하는 대표적인 역반사 스크린 및 프로젝터 시스템의 상면도를 개략적으로 도시한다;
도 4는 다수의 유저/눈이 독립적인 이미지 또는 비디오 소스를 보는 성능을 도시하는 개략도의 상면도를 도시한다;
도 5는, 대표적인 역반사 스크린으로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로(Monte Carlo) 시뮬레이션 결과를 도시한다;
도 6은, 대표적인 역반사 스크린에 대한 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다;
도 7은, 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 스크린으로부터 2 미터의 공칭 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 얼굴 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다;
도 8은, 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 도 7에서 보다 스크린으로부터 ~1.5 배 증가된 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 얼굴 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다;
도 9는, 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 도 7에서 보다 스크린으로부터 ~1.5 배 감소된 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 얼굴 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다;
도 10은, 역반사된 광에 대한 감소된 확산을 갖는 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한 도면에서는, 스크린으로부터 2 미터의 공칭 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 있다;
도 11은, 역반사된 광에 대한 감소된 확산을 갖는 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한 도면에서는, 도 10에서 보다 스크린으로부터 1.5 배 더 짧은 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 있다;
도 12는, 코너 큐브 엘리먼트가 모두 6 개의 잠재적인 반사 조합을 최적화하도록 설계되지 않은 경우 넌제로의 리턴 각도를 설계하려고 시도할 때 발생할 수 있는 대표적인 역반사된 분포 프로파일을 개략적으로 도시한다;
도 13은, 양의(positive) 그리고 음의(negative) 수직 방향을 향해 오프셋되는 리턴된 광에 대해 다수의 초점을 갖도록 설계되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한 도면에서는, 스크린으로부터 2 미터의 대표적인 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 있다;
도 14는, 본원에서 설명되는 바와 같이 설계되는 역반사 스크린에 대한 상대적인 강도 프로파일(실선)과 비교하여, 다음의 두 경우에 대해, 대표적인 역반사 스크린에 대한 상대적인 강도 프로파일을 예시한다: i) 도면의 좌측 부분은 수직으로 오프셋된 초점의 단일의 쌍만을 사용하는 실시형태를 도시함 및 ii) 도면의 우측 부분은 수직으로 오프셋된 초점의 3 쌍만을 사용하는 실시형태를 도시함;
도 15는, 양의 그리고 음의 수직 방향을 향해 오프셋되는 리턴된 광에 대해 다수의 초점을 갖도록 설계되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한 도면에서는, 도 14에서의 시나리오에 대한 것보다 스크린으로부터 1.5 배 더 짧은 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 있다;
도 16은, 양의 그리고 음의 수직 방향을 향해 오프셋되는 리턴된 광에 대해 다수의 초점을 갖도록 설계되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한 도면에서는, 도 14에서의 시나리오에 대한 것보다 스크린으로부터 1.5 배 더 짧은 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 있다;
도 17은, 뷰어가 스크린으로부터 상당한 거리(>> 200 cm)에 있고 프로젝터가 뷰어의 각각의 근처에 있을 수도 있지만, 그러나 헤드 장착형은 아니라서, 프로젝터에서 눈까지의 거리가 도 6 내지 도 17에서 도시되는 것보다 더 먼 역반사 디스플레이 애플리케이션을 개략적으로 예시한다;
도 18은, 대표적인 역반사 스크린에 대한 단일의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 스크린으로부터 20 미터의 거리에 있는 대표적인 뷰어의 오버레이와 함께, 도시한다;
도 19는, 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 스크린으로부터 20 미터의 거리에 있는 여러 뷰어의 오버레이와 함께, 도시한다;
도 20은, 리턴된 광이 광의 수평 대역을 점유하도록 다수의 역반사된 각도를 갖게끔 설계되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 단일의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과의 두 개의 예를 도시한다. 이 도면에서, 변동 파라미터(variation parameter)는 개개의 리턴 각도 중심 점의 더 나은 시각화를 가능하게 하기 위해 강화되었다;
도 21은, 리턴된 광이, 특정 애플리케이션에 대한 소망의 각도에 대응하는 특징적인 폭 및 높이를 갖는 광의 수평 대역을 점유하도록 다수의 역반사된 각도를 갖게끔 설계되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 단일의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 다수의 뷰의 오버레이가 이 차트에서 도시된다;
도 22는, 본원에서 설명되는 바와 같이 설계되지 않은 대표적인 역반사 스크린에 대한 중앙 헤드 마운트형 지오메트리를 갖는 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다;
도 23은, 본원에서 설명되는 바와 같이 설계되지 않은 대표적인 역반사 스크린에 대한 중앙 헤드 마운트형 지오메트리를 갖는 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 도 22에서보다 스크린으로부터 ~2배 더 짧은 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다;
도 24는, 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되어, 그 결과 역반사된 광이, 각도가 내려진 그리고 프로젝터로부터 멀어진 프로파일을 갖게 되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이 시뮬레이션에서, 변동은, 13 개의 개개의 역반사된 초점 영역을 더 잘 시각화하기 위해 감소되었다;
도 25는, 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되어, 그 결과 역반사된 광이, 각도가 내려진 그리고 프로젝터로부터 멀어진 프로파일을 갖게 되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이 시뮬레이션에서는, 시뮬레이션에서 활용되는 변동은, 실제 적용을 위해 목표로 될 수도 있는 것을 더 많이 반영한다. 스크린으로부터의 공칭 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 또한 도시된다;
도 26은, 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되어, 그 결과 역반사된 광이, 각도가 내려진 그리고 프로젝터로부터 멀어진 프로파일을 갖게 되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한, 도 25에서보다 스크린으로부터 ~2배 더 짧은 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 도시된다;
도 27은, 본 개시의 방법을 용이하게 하도록 프로그래밍되는 또는 다르게는 구성되는 컴퓨터 시스템을 개략적으로 예시한다; 그리고
도 28은, 교차 평면을 구비하는 역반사 스크린 엘리먼트를 갖는 역반사 스크린을 개략적으로 예시한다.

본 발명의 다양한 실시형태가 본원에서 도시되고 설명되지만, 기술분야에서 숙련된 자에게는, 이러한 실시형태가 단지 예로서 제공된다는 것이 명백할 것이다. 기술분야에서 숙련된 자는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 수 많은 변형예, 변경예, 및 치환예를 떠올릴 것이다. 본원에서 설명되는 본 발명의 실시형태에 대한 다양한 대안예가 활용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다.

용어 "역반사(retroreflective)"(또한 본원에서 "역반사(retro-reflective)" 또는 "역반사(retro reflective)")는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 일반적으로, 광을 자신의 소스로, 광의 최소 산란을 가지고 되반사하는 디바이스 또는 표면을 가리킨다. 역반사 스크린에서, 전자기파는, 파동의 소스에 평행하지만, 그러나 파동의 소스와는 반대 방향인 벡터를 따라 되반사된다. 역반사 스크린은 많은 소형의 개개의 코너 큐브 반사 엘리먼트로 구성되는 반사 표면을 포함한다.

용어 "코너 큐브 반사 엘리먼트"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 일반적으로, 세 개의 상호 수직인, 거의 수직인, 또는 경사진 플랫 반사 표면으로 구성되는 반사성 부분 큐브(reflective partial cube)를 가리킨다. 이 지오메트리에서, 입사광은 소스를 향해 직접적으로 되반사된다.

용어 "프로젝터"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 일반적으로, 광을 투사하도록(지향시키도록) 구성되는 시스템 또는 디바이스를 가리킨다. 투사된 광은 이미지 및/또는 비디오를 투사할 수 있다.

용어 "관찰 각도"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 일반적으로, 프로젝터로부터 스크린 상의 주어진 위치로 지향되는 제1 라인과 스크린 상의 그 동일 위치로부터 뷰어의 하나 이상의 눈으로의 제2 라인 사이의 각도를 가리킨다.

용어 "리턴 각도"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 일반적으로, 광의 입사빔과 스크린으로부터의 광의 반사된 빔 사이의 각도를 가리킨다. 통상적인 표면의 경우, 리턴 각도는 광범위한 값을 갖는다. 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되지 않은 역반사 스크린의 경우, 리턴 각도는 통상적으로 제로를 중심에 둔 아주 작은 확산 각도를 갖는다.

용어 "입사 각도"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 일반적으로, 프로젝터로부터 스크린 상의 주어진 위치로 지향되는 제1 라인과 코너 큐브의 공칭 전면(front surface)에 수직인 제2 라인 사이의 각도를 가리킨다. 코너 큐브의 공칭 전면은, 코너 큐브 구조체의 코너로부터, 만약 코너 큐브가 완전한 큐브인 경우의 큐브의 가상의 대향 코너까지의 라인의 중간 포인트에 수직 교차하는 면으로서 정의된다.

용어 "광학적 크로스토크"(또한 본원에서는 "크로스토크")는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 일반적으로, 광을 수신하도록 의도되지 않았던 뷰어(또는 뷰어의 눈)에 도달하는 프로젝터로부터의 역반사된 광을 가리킨다. 이것은, "고스트(ghosting)"에 의해 나타내어지는 불량은 3D 뷰잉 경험으로 나타날 수 있는데, 고스트는 본원에서 단지 하나의 이미지만이 의도되는 뷰어가 보게 되는 이중 이미지를 설명하기 위해 사용되는 용어이다. 용어 "감지된 크로스토크"는, 본원에서 사용되는 바와 같이, 일반적으로, 소망의 역반사된 광의 강도에 대한, 뷰어(또는 뷰어의 눈)에 도달하는 프로젝터로부터의 소망하지 않은 역반사된 광의 강도의 비율을 가리킨다. 절대 크로스토크 강도가 감소되는 시나리오가 존재할 수도 있지만, 소망의 광의 강도는 더 큰 양만큼 감소되고, 감지된 크로스토크에서 더 악화하는 것으로 나타나게 된다.

본 개시는, 다수의 뷰어가 개개의 커스터마이징된 비디오 스트림을 동일한 스크린 상에서 동시에 보는 것뿐만 아니라 무안경 3D 몰입식 뷰잉 성능을 허용하는 디스플레이 시스템을 제공한다. 디스플레이 시스템은, 역반사 스크린과 결합된 프로젝터 및 프로젝터로부터의 뷰어 거리를 포함한다. 몇몇 경우에서, 이것은, 관찰 각도(예를 들면, 프로젝터로부터 스크린 상의 주어진 위치까지의 라인 및 스크린 상의 그 동일한 위치로부터 뷰어의 눈 또는 눈들까지의 라인)가 대략 1 내지 3도 미만이 되는 것을 가능하게 할 수 있다. 한 예에서, 1도에서, 강도는 0.5도에서의 강도와 비교하여 3 배 더 낮을 수 있고, 2도에서, 강도는 1도에서의 강도와 비교하여 다시 3의 배율만큼 강하된다 - 따라서 2도에서의 강도는 0.5도에서의 강도와 비교하여 9 배 더 낮을 수 있다. 디스플레이 시스템의 스크린 상의 이미지의 휘도는, 동등한 전력 또는 광원의 강도를 갖는 전통적인 디스플레이 시스템과 비교하여, 100 내지 500의 배율만큼 증가될 수 있다.

본 개시는 또한, 코너 큐브 반사 엘리먼트에 대한 입사각이 수직 입사각에 중심을 둔 분포를 갖도록 역반사 스크린의 역반사 스크린 엘리먼트를 설계하고 커스터마이징하기 위한 방법을 제공한다. 이 방식에서, 투사된 이미지의 휘도 및 균일도는 향상된 균일도를 가질 수 있다.

역반사 디스플레이 시스템에서 사용되는 몇몇 역반사 스크린은 광원에 중심을 둔 각도 분포를 갖는다. 그러나, 애플리케이션에 따라서는, 이것은 역반사된 광에 대한 이상적인 리턴 각이 아닐 수도 있다. 본원에서 제공되는 역반사 스크린은, 광원에 중심을 두지 않는 각도 분포를 제공할 수 있다.

반사기 디스플레이 시스템의 최적화

본 개시는, 기본 역반사 디스플레이 시스템에 의해 가능하게 되는 기존의 상당한 강도 증가 이상으로 그리고 그 기존의 상당한 강도 증가를 넘어 휘도가 상당히 향상될 수 있도록 설계되고 커스터마이징되는 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 역반사 스크린을 갖는 디스플레이 시스템을 제공한다. 디스플레이 시스템은 다중 소스 역반사 디스플레이 시스템에 대한 광원 사이의 감지된(또는 유효) 크로스토크에서 상당한 감소를 제공할 수 있다. 디스플레이 시스템은 관찰 각도가 넌제로인 임의의 역반사 디스플레이 애플리케이션과 함께 사용될 수 있다. 입사광의 전파 방향에 실질적으로 반대인 방향을 따라 입사광을 반사시키도록 구성될 수 있는 역반사 스크린은 상당히 향상된 휘도를 가능하게 할 수 있다. 입사광은, 전파 방향과는 일반적으로 반대인, 예컨대 평행하지 않은 또는 반평행한 방향을 따라 반사될 수 있다. 예를 들면, 입사광은, 전파의 방향에 대해 약 170°~190°의 방향을 따라 반사된다.

디스플레이 시스템은, 입사광의 전파의 방향에 실질적으로 평행하지 않은(예를 반평행한) 방향을 따라 입사광을 반사시키도록 구성되는 역반사 스크린, 및 빔 스플리터를 통한 광의 통과 없이 역반사 스크린 상으로 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을 투사하기 위한 프로젝터를 포함할 수 있다. 역반사 스크린은, 빔 스플리터 또는 임의의 확산기 층 중 어느 하나를 통한 광의 통과 없이, 프로젝터로부터의 입사광을 뷰어 쪽으로 반사시킬 수도 있다. 역반사 스크린은, 프로젝터로부터의 입사광을, 약 20°, 15°, 10°, 9°, 8°, 7°, 6°, 5°, 4°, 3°, 2°, 1.5°, 1°, 0.5°, 0.4°, 0.3°, 0.2°, 또는 0.1° 이하인 관찰 각도에서 뷰어 쪽으로 반사시킬 수 있다. 관찰 각도는 약 0.1°와 10°, 또는 0.2°와 3° 사이에 있을 수 있다. 디스플레이 시스템은, 빔 스플리터의 필요 없이, 동작할 수 있고, 그에 의해, 유익하게도, 감소된 복잡도 및/또는 비용을 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 빔 스플리터를 사용하는 시스템과 비교하여, 강도에서 적어도 2 배, 3 배, 4 배 또는 그 이상의 감소를 방지할 수 있게 된다.

역반사 스크린은 크로스토크를 최소화 할 수 있다. 크로스토크는 최대 약 20%, 15%, 10%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 또는 0.5%일 수 있다. 몇몇 경우에서, 크로스토크는 약 0.1%에서부터 20%까지, 또는 0.5%에서부터 10%까지이다.

관찰 각도는, 역반사 스크린으로부터의 유저의 거리의 함수일 수 있다. 몇몇 실시형태에서, 관찰 각도는, 유저가 역반사 스크린으로부터 적어도 약 1 피트, 2 피트, 3 피트, 4 피트, 5 피트, 6 피트, 7 피트, 8 피트, 9 피트, 또는 10 피트의 거리에 있을 때 약 5°, 4°, 3°, 2°, 1.5°, 1°, 0.5°, 0.4°, 0.3°, 0.2°, 또는 0.1° 미만이다. 한 예에서, 관찰 각도는, 유저가 역반사 스크린으로부터 적어도 약 4 피트의 거리에 있을 때 약 3°일 수 있다. 몇몇 경우에서, 역반사 스크린으로부터의 역반사된 광의 강도는, 약 0°의 관찰 각도에서 최대이고, 관찰 각도가 증가함에 따라 감소한다.

한 양태에서, 디스플레이 시스템은, 광의 전파 방향에 실질적으로 평행하지 않은 방향을 따라 광을 반사하는 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 역반사 스크린을 포함한다. 역반사 스크린 엘리먼트의 각각은, (예를 들면, 피라미드 구조체 또는 잘려진 피라미드 구조체 형태의) 적어도 세 개의 교차 평면을 포함한다. 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 (예를 들면, 동일한 역반사 스크린 엘리먼트의) 인접 평면과 교차할 수 있다. 시스템은, 광을 역반사 스크린 상으로 투사하는 적어도 하나의 프로젝터를 더 포함하는데, 상기 광은 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사한다. 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 역반사 스크린은, 오프셋 없이 90°의 각도에서 인접 평면과 각각 교차하는 평면을 구비하는 역반사 스크린 엘리먼트를 갖는 역반사 스크린과 비교하여, 적어도 10%만큼 감소되는 광학적 크로스토크 및/또는 적어도 5%만큼 증가되는 강도를 갖는 광을 반사한다. 역반사 스크린은 잘려진 코너 큐브 반사기를 포함할 수 있다.

몇몇 경우에서, 시스템은 다수의 프로젝트를 포함한다. 예를 들면, 시스템은, 3D 뷰잉을 위한 입체 이미지 또는 비디오를 제공하는 두 개의 프로젝터를 포함할 수 있다.

시스템은, 다른 시스템에 비해, 최소화된 크로스토크 및 향상된 강도를 제공할 수 있다. 하나의 프로젝터가 사용되는 상황에서는, 크로스토크가 없을 수도 있지만, 시스템은 향상된 강도를 제공할 수 있다. 이것은 프로젝터를 기준으로 뷰어에 대한 더 많은 커스터마이징 가능한 위치를 허용할 수 있다. 두 개 이상의 프로젝터가 사용되는 상황에서, 시스템은 크로스토크에서의 감소 및 강도에서의 향상을 제공할 수 있다.

크로스토크는, 역반사 스크린으로부터 반사되는 광의 강도의 플롯을 사용하여 뷰잉 각도의 함수로서 결정될 수 있다. 이것은, 의도된 소스로부터 의도된 눈/뷰어에 의해 수신되는 광의 강도를 비교하기 위해 사용될 수 있고 눈/뷰어에 의해 보여지도록 의도되지 않은 다른 소스로부터의 동일한 눈/뷰어에 의해 수신되는 광의 강도에 비교할 수 있다. 크로스토크에서의 감소는, 다양한 역반사 스크린 및 프로젝터 구성에 대한 이러한 플롯을 생성하는 것에 의해 평가될 수 있고, 강도 분포의 중첩을 비교할 수 있다. 크로스토크는, 소망된/의도된 소스로부터 유래하는 이미지/비디오 강도와 대비한, 소망하지 않은/의도되지 않은 소스로부터의 이미지/비디오 강도의 비율로서 보여질 수도 있다.

이미지 또는 비디오는 3차원일 수도 있다. 예를 들면, 이미지 또는 비디오는, 역반사 스크린에 의한 반사시, 이미지 또는 비디오가 3차원이도록 하나보다 많은 프로젝터에 의해 렌더링된다. 몇몇 경우에서, 이미지 또는 비디오는, 3D 안경과 같은 어떠한 광학장치(optics)의 사용도 없이, 삼차원이다.

세 개의 교차 평면 중 적어도 하나, 둘 또는 모든 세 개의 각각은, 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접한 역반사 스크린 엘리먼트의 평면과 교차할 수 있다. 오프셋은, 적어도 약 0.01°, 0.05°, 0.1°, 0.15°, 0.2°, 0.3°, 0.4°, 0.5°, 1°, 2°, 3°, 4°, 5° 또는 10°일 수 있다. 몇몇 경우에서, 오프셋은 약 0.01°와 5°, 또는 0.1°와 1° 사이에 있다. 몇몇 예에서, 오프셋은 약 0.1°에서부터 1.5°까지이며; 0.1 미만은 프로파일에서 많은 변경을 산출할 수 없을 수도 있고, 한편 약 1.5°는 손실 강도를 산출할 수도 있다. 오프셋은 본원의 그 밖의 곳에서 설명될 수 있다.

프로젝터는, 빔 스플리터를 통과하지 않고, 광을 역반사 스크린 상으로 투사할 수 있다. 역반사 스크린은 프로젝터로부터의 광을, 빔 스플리터를 통한 광의 통과 없이, 뷰어 쪽으로 반사할 수 있다. 따라서, 빔 스플리터는 디스플레이 시스템으로부터 제외될 수 있다.

프로젝터는 뷰어의 신체 상에 장착될 수 있다. 몇몇 예에서, 프로젝터는 뷰어의 머리에 장착 가능하다. 프로젝터는 지지 부재, 예컨대 신체 또는 머리 지지 부재(예를 들면, 지지 스트랩(들))를 이용하여 장착 가능할 수 있다. 프로젝터는 또한, 뷰어가 프로젝터의 범위에 들어갈 수도 있도록 뷰어와 무관한 고정된 위치에 장착될 수 있다.

디스플레이 시스템은 이미지 또는 비디오를 보충할 사운드를 제공하기 위한 사운드 시스템을 포함할 수 있다. 사운드는, 예컨대 헤드폰 또는 다른 로컬 스피커 시스템에 의해, 뷰어의 뷰잉 경험에 부수할 수 있다.

역반사 스크린은 다양한 사이즈 및 구성을 가질 수 있다. 스크린은 실질적으로 편평하거나 곡면일 수 있다. 스크린은 적어도 약 1 미터(m), 10 m, 또는 50 m의 폭과, 적어도 약 1 m, 10 m 또는 50 m의 높이를 가질 수 있다. 대면적 설정에서, 대면적 디스플레이는, 적어도 부분적으로, 디스플레이 사이즈의 품질 및 동일한 스크린 면적에 다수의 이미지/비디오를 갖는 것으로 인해, 광고 목적, 또는 다른 쇼케이스 시연에 효과적일 수 있다.

광학적 크로스토크는, 오프셋 없이 90°의 각도에서 인접한 역반사 스크린 엘리먼트의 평면과 각각 교차하는 평면을 구비하는 역반사 스크린 엘리먼트를 갖는 역반사 스크린과 비교하여, 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 또는 심지어 거의 100%만큼 감소될 수 있다. 역반사 스크린 엘리먼트는 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 1%, 또는 0.1 % 미만인 광학적 크로스토크에서 광을 반사할 수 있다. 의도된 눈/뷰어에 대한 이미지/비디오의 강도는, 오프셋 없이 90°의 각도에서 인접한 역반사 스크린 엘리먼트의 평면과 각각 교차하는 평면을 구비하는 역반사 스크린 엘리먼트를 갖는 역반사 스크린과 비교하여, 적어도 1.1 배, 1.2 배, 1.3 배, 1.4 배, 1.5 배, 2 배, 2.5 배, 3 배, 4 배, 5 배, 6 배, 7 배, 8 배, 9 배, 10 배, 또는 20 배만큼 증가될 수 있다. 몇몇 예에서, 역반사 스크린 엘리먼트는, 두 소스와 대응하는 뷰어 눈 사이의 광학적 크로스토크가 적어도 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 또는 거의 100%만큼 감소되도록 그리고 유효 강도가 적어도 1.1 배, 1.2 배, 1.3 배, 1.4 배, 1.5 배, 2 배, 2.5 배, 3 배, 4 배, 5 배, 6 배, 7 배, 8 배, 9 배, 10 배, 또는 20 배만큼 감소되도록, 광을 반사한다.

몇몇 예에서, 세 개의 교차 평면 중 제1 평면은, 공칭 90° 각도로부터 어느 한 방향에서 0°보다 더 큰 제1 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 역반사 스크린 엘리먼트의 인접 평면과 교차하고, 세 개의 교차 평면 중 제2 평면은, 0°보다 더 큰 제2 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 역반사 스크린 엘리먼트의 평면과 교차한다. 제1 오프셋은 제2 오프셋과는 상이할 수 있다. 대안적으로, 제1 오프셋은 제2 오프셋과 동일할 수 있다. 몇몇 경우에서, 세 개의 교차 평면 중 제3 평면은, 0°보다 더 큰 제3 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 역반사 스크린 엘리먼트의 평면과 교차한다. 제3 오프셋은 제1 오프셋, 제2 오프셋, 또는 제1 및 제2 오프셋과는 상이할 수 있다. 대안적으로, 제3 오프셋은 제1 오프셋, 제2 오프셋, 또는 제1 및 제2 오프셋과는 동일할 수 있다.

도 1은, 대표적인 역반사 스크린의 정면도를 도시한다. 역반사 스크린은 잘려진 코너 큐브 반사기의 어레이로 구성된다. 코너 큐브 반사기는 또한 대안적인 지오메트리로 구성될 수도 있다. 코너 큐브 반사기의 예는, Frey 등에게 부여된 미국 특허 제5,763,049호, 및 Smith 등에게 부여된 미국 특허 제7,261,424호에서 제공되는데, 이들 특허는 참조에 의해 본원에 완전히 통합된다. 몇몇 실시형태에서, 코너 큐브 반사기의 각각의 사이즈는, 투사된 이미지의 예상된 또는 예측된 픽셀 사이즈보다 더 작은데, 픽셀 사이즈는 프로젝터 디스플레이 시스템과 역반사 스크린으로부터의 프로젝터의 거리의 조합에 의해 결정된다.

역반사 스크린은 교차 평면을 구비하는 역반사 스크린 엘리먼트를 포함할 수 있다. 이것은 도 28에서 개략적으로 예시되는데, 도 28은 교차 평면 A 내지 교차 평면 F를 갖는 피라미드형 역반사 스크린 엘리먼트를 도시한다. 인접 엘리먼트의 평면은 90°인 각도에서 서로 교차할 수도 있다. 예를 들면, 개략도의 좌하 부분에 있는 평면 B 및 평면 C는 90°의 각도에서 교차한다. 몇몇 경우에서, 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 (예를 들면, 동일한 역반사 스크린 엘리먼트의) 인접 평면과 교차할 수 있다. 예를 들면, 도 28의 좌하 부분에 있는 평면 D는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 E 평면과 교차할 수 있다.

도 2는 프로젝터 및 역반사 스크린을 구비하는 시스템의 개략적인 상면도를 도시한다. 스크린의 역반사 특성은 스크린에 입사하는 광의 대부분이, 입사각에 무관하게, 조밀한(tight) 지향성의 원뿔 모양의 광에서 프로젝터를 향해 되반사되게 한다. 이것은, 입사광을 상대적으로 등방적 방식으로 산란시키는 몇몇 종래의 스크린과는 대조적이다. 이러한 종래의 스크린 셋업에서, 스크린에 입사하는 광의 아주 작은 부분만이 뷰어의 눈에 실제로 충돌한다. 이 타입의 시스템에서의 역반사 효과로 인해, 프로젝터로부터 반사 스크린까지의 경로에 의해 정의되며 뷰어의 눈으로 리턴하는 각도가 작도록, 뷰어의 눈이 프로젝터에 근접하면, 이미지의 휘도는, 종래의 프로젝터 및 반사 스크린 셋업에 비해 상당히 증가될 수도 있다. 도 2의 시스템은 몇몇 경우에 빔 스플리터를 구비하지 않는다.

도 3은, 입체 효과를 획득하기 위해 두 개의 프로젝터를 사용하는 대표적인 역반사 스크린 및 프로젝터 시스템의 상면도를 개략적으로 도시한다. 이 셋업에서, 우측 프로젝터로부터 투사되는 이미지는 우안에 의해 지배적으로 보일 수 있고 좌측 프로젝터 및 좌안에 대해서도 마찬가지이다. 이 타입의 디스플레이 셋업에서의 목표는, 우측 프로젝터로부터 좌안으로의 그리고 좌측 프로젝터로부터 우안으로 이미지("크로스토크"로 또한 칭해짐)의 휘도를 감소시키는 것일 수도 있다. 크로스토크 및 감지된 크로스토크가 상당히 감소될 수 있으면, 무안경 3D가 가능하게 될 수 있다.

도 3은, 다수의 유저/눈이 독립적인 이미지 또는 비디오 소스를 보는 성능을 설명하는 개략도의 상면도이다. 역반사 스크린은, 주어진 프로젝터에 아주 가까운 눈만이 그 프로젝터로부터 역반사 스크린 상으로 투사되고 있는 이미지 또는 비디오를 볼 수 있도록 고도로 지향성인 성질을 갖도록 구성될 수 있다.

도 4는 다수의 뷰어가 독립적인 이미지 또는 비디오 소스를 보는 성능을 도시하는 개략도의 상면도이다. 프로젝터, 투사된 광에 대응하는 광선, 및 뷰어 눈이 도면에서 예시된다.

도 5는, 대표적인 역반사 스크린으로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 차트 상의 x축 및 y축은, 소스로부터의 각도를 도(degree) 단위로 열거하는데, 이 차트에서 소스는 x 방향에서 0도 y 방향에서 0도인 (0.0)에 배치되었다. 소스는 이 위치에서 묘사되는 그래픽에 의해 개략적으로 묘사되었다. 몬테 카를로 시뮬레이션에서 만 이천 개의 광선이 사용되었는데, 그래프에서의 각각의 포인트는 하나의 광선을 나타낸다. 역반사 스크린에서의 변동 및 완전하지 않은 균일도는, 역반사 코너 큐브 엘리먼트를 포함하는 세 개의 반사 표면의 각각에 대한 수직 벡터에서 약간의 변동을 야기하는 것에 의해 에뮬레이션되었다. 역반사된 각도 분포 프로파일을 생성하기 위해 사용되는 방법론의 상기 설명은, 소스 위치 및 역반사 스크린 균일도 입력 파라미터에 수정이 가해진 후속 도면에도 역시 적용된다. 도 5에서, 프로젝터로부터의 광선의 대부분이 0-2도의 작은 리턴 각도를 가지고 되반사된다는 것을 알 수 있다. 도 5에서 도시되는 리턴 각도의 분포는 단지 대표적인 것이며 실제 리턴 각도는 각각의 역반사 스크린의 고유의 특성에 따라 더 작은 또는 더 큰 각도의 확산을 갖는 분포 프로파일을 가질 수도 있다.

도 6은, 대표적인 역반사 스크린에 대한 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 대표적인 뷰어에 대한 눈 및 다른 얼굴 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다. 이 그래프에서, 뷰어는 스크린으로부터 대략 5 피트에 있을 수도 있다. 이 시나리오에서, 프로젝터는 하나의 눈에 아주 가깝게 배치되었고, 의도된 3D 무안경 역반사 디스플레이 셋업을 위해 사용될 수도 있는 시스템의 절반을 나타낸다. 이 도면에서는, 프로젝터 소스에 근접하지 않은 다른 눈에 대한 역반사된 광 분포를 더 잘 시각화하기 위해, 시스템의 일부만이 묘사되고 모델링된다. 도 6에서, 도트의 밀도에 의해 나타내어지는 바와 같은 광의 강도는, 뷰어의 좌안(그래프의 우측)에 대해서 보다 뷰어의 우안(그래프의 좌측)에 대해서 훨씬 더 강하다. 그러나, 뷰어의 좌안은 여전히 약간의 광을 수신하며 뷰어의 우안은 이미 관찰 각도에 있어서 광의 강도는 급격히 감소하고 있다.

도 7은, 대표적인 역반사 스크린에 대한 대표적인 이중 프로젝터 시스템으로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 대표적인 뷰어에 대한 눈 및 다른 얼굴 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다. 이 그래프에서, 뷰어는 스크린으로부터 대략 5 피트에 있을 수도 있다. 이 도면에서, 각각의 소스로부터의 광의 대부분은, 지배적으로, 그 소스에 가장 가까운 눈으로 역반사될 수도 있지만, 몇몇 광은 여전히 다른 눈에 도달하며, 이것은 "크로스토크" 및 불량한 3D 이미지로 나타날 수도 있다.

도 8은, 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 도 7에서 보다 스크린에 대해 ~1.5 배 더 먼 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 얼굴 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다. 도 6 및 도 7에서, 뷰어는 스크린으로부터 대략 5 피트에 있을 수도 있다. 스크린으로부터 더 먼 거리에서, 피쳐 사이의 유효 각도는 더 작을 수도 있고 얼굴 피쳐의 오버레이는 더 작을 수도 있다. 마찬가지로, 스크린으로부터 더 가까운 거리에서, 피쳐 사이의 유효 각도는 더 작을 수도 있고 얼굴 피쳐의 오버레이는 더 클 수도 있다. 이들 차트에서 x 및 y축이 도 단위이기 때문에, 각각의 프로젝터에 대한 역반사된 광의 분포는 스크린으로부터 소스 및 뷰어의 거리의 함수로서 변하지 않는다. 이 경우, 좌안은 우측 프로젝터에 대해 더 작은 유효 리턴 각도를 갖는데, 더 작은 유효 리턴 각도는 더 많은 양의 광이 각각의 프로젝터로부터 반대쪽 눈까지 넘어가는 것으로 나타날 수도 있고 이것은 고품질 3D 이미지에 대해 바람직하지 않다. 그 리턴 각도에서의 유사한 감소로 인해 좌측 프로젝터로부터 좌안에 도달하는 광의 강도가 또한 증가할 수도 있지만, 강도에서의 상대적인 증가는, 우측 프로젝터로부터 좌안에 도달하는 광에 대한 강도에서의 증가보다 작을 수도 있고, 감지된 크로스토크의 증가로 나타날 수도 있다.

도 9는, 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 도 7에서 보다 스크린에 대해 ~1.5 배 더 짧은 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 얼굴 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다. 도 6 및 도 7에서, 뷰어는 스크린으로부터 대략 5 피트에 있을 수도 있다. 스크린으로부터 더 가까운 거리에서, 피쳐 사이의 유효 각도는 더 클 수도 있고 얼굴 피쳐의 오버레이는 더 클 수도 있다. 이들 차트에서 x 및 y축이 도 단위이기 때문에, 각각의 프로젝터에 대한 역반사된 광의 분포는 스크린으로부터 소스 및 뷰어의 거리의 함수로서 변하지 않는다. 이 경우, 각각의 프로젝트로부터 가장 가까운 눈으로의 리턴 각도 및 각각의 프로젝트로부터 반대쪽 눈으로의 리턴 각도는 증가되었다. 이것의 바람직하지 않은 결과는, 반대쪽 프로젝터로부터의 광의 강도가 감소될 수도 있지만, (도트의 밀도에 의해 나타내어지는 바와 같은) 더 가까운 프로젝터로부터의 광의 강도는 아주 크게 감소되고, 따라서 유효하게 감지되는 크로스토크는 크게 감소되지 않는다는 것이다. 또한, 전체적인 이미지 강도는 크게 영향을 받는다.

실제 실시에서, 현재의 최신 기술에서 발생할 수 있는 것은, 무안경 3D 뷰잉 경험이 소망되면, 3D 이미지가 가장 최적인 스크린까지의 뷰어의 제한된 범위의 거리가 존재할 수도 있다는 것이다. 뷰어가 스크린에 너무 가까우면, 전체 이미지 강도는 리턴 각도가 너무 커지는 것으로 인해 감소될 수도 있다. 뷰어가 스크린으로부터 너무 멀면, 반대쪽 프로젝터로부터 각각의 눈으로의 크로스토크는 상당한 문제가 될 수도 있고 고스트 또는 이중 이미지로 나타날 수도 있다.

도 10은, 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 도 7에서와 같이 스크린으로부터 동일한 공칭 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 얼굴 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다. 도 10에서, 모델은, 역반사 스크린 균일도를 향상시키는 것에 의해 무안경 3D의 범위가 향상될 수 있는지를 테스트하기 위해 역반사 스크린에 대한 향상된 유효 균일도를 가지고 실행되었다. 각각의 프로젝터로부터 반대쪽 눈으로의 크로스토크가 감소되지만, 각각의 프로젝터에 가장 가까운 눈에 도달하는 광의 강도도 또한 크게 감소되고, 따라서 이것은 감지된 크로스토크 도전 과제를 본질적으로 해결하지 않는다.

도 11은, 역반사 스크린으로부터 역반사된 광의 각도 분포를 강화하게 하는 것이 크로스토크를 왜 반드시 크게 감소시키지는 않을 수도 있는지를 강조한다. 도 11은, 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 도 10에서와 같이 스크린까지 ~1.5 배 더 짧은 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 얼굴 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다. 각각의 프로젝터로부터 반대쪽 눈으로의 크로스토크가 감소되지만, 스크린에 대한 뷰어 거리가 감소됨에 따라, 각각의 프로젝터에 가장 가까운 눈에 도달하는 광의 강도도 또한 크게 감소되고, 따라서 이것은 감지된 크로스토크 도전 과제를 본질적으로 해결하지 않는다.

역반사 스크린 엘리먼트 및 그 엘리먼트로부터의 광의 각도 분포는, 예를 들면, 미국 특허 제3,817,596호, 제4,775,219호 및 제7,370,981호, 및 『P. R. Yoder, "Study of Light Deviation Errors in Triple Mirrors and Tetrahedral Prisms", J. Optical Soc. Amer., vol. 48, No. 7, pp 496-499 (July 1958)』에서 설명되는 바와 같을 수도 있는데, 이들의 각각은 참조에 의해 본원에 완전히 통합된다.

도 12는, 코너 큐브 엘리먼트가 모두 6 개의 잠재적인 반사 조합을 최적화하도록 설계되지 않은 경우 넌제로의 소망의 리턴 각도를 설계하려고 시도할 때 발생할 수도 있는 것을 개략적으로 도시한다. 이 경우, 반사 시퀀스의 6 개의 가능한 조합 중 하나는 x 방향에서 대략 0도 y 방향에서 대략 2.5도의 가상의 리턴 각도에 대해 최적화되었지만, 나머지 5 개의 반사 시퀀스는 가상의 소망된 리턴 각도와는 상이한 리턴 각도로 나타난다. 이 경우 그리고 후속하는 경우 코너 큐브 엘리먼트의 면이 완전히 수직이 아니더라도, 이들 엘리먼트는 코너 큐브 역반사 스크린 엘리먼트로서 여전히 간주되는데, 그 이유는 형태 및 기능에서 이상적인 코너 큐브 엘리먼트와 아주 유사하기 때문이다.

역반사 디스플레이 애플리케이션에 대해 최적으로 될 최적의 광 프로파일을 획득하기 위해서, 본 개시는, 각각의 고유의 디스플레이 애플리케이션에 대한 소망의 특성을 충족시키기 위해 다수의 리턴 각도가 달성되고 결합되도록 역반사 스크린의 역반사 스크린 엘리먼트를 설계하는 것 및 커스터마이징하는 것을 제공한다. 테이블 1은 코너 큐브 엘리먼트 구성의 대표적인 예를 도시한다. 이 테이블에서, 다섯 개의 대표적인 구성은, 코너 큐브 엘리먼트를 포함하는 세 개의 교차각의 각각에 대한 90도의 공칭 경우로부터의 편차(또는 오프셋)의 양에 의해 설명되는 코너 큐브 엘리먼트 구성을 구비하고 있다. 기본 구성을 시작할 때 구성 i)는, 델타 값의 각각에 대해 나타내어진 값 '0'에 의해 나타내어지는 바와 같이 정확히 공칭 90도에서 모두 3 개의 교차각을 갖는 신호 코너 큐브 엘리먼트만을 포함한다. 이 경우, 역반사 스크린으로부터의 리턴 광은 광원 또는 프로젝터에 집중된다. 테이블 1의 구성 ii)는, 3 개의 교차각 중 하나에서 약간의 감소가 존재하는 경우를 나타낸다. 이 경우, 리턴 광은 분리될 수도 있고 투사 광원 위 아래에 집중될 수도 있다. 이것은 본 개시의 아주 기본적인 실시형태를 나타낼 수도 있다. 테이블 1의 구성 iii)은, 역반사 스크린을 포함하는 코너 큐브 엘리먼트의 어레이에 3 개의 상이한 코너 큐브 엘리먼트 구성이 사용되는 대표적인 셋업을 나타낸다. 이 경우, 결과적으로 나타나는 광 패턴은, 분포에서 수직 확산을 가능하게 하도록 설계되는 다수의 엘리먼트를 이용하여 투사 광원의 위 아래로 분리될 수도 있다. 이 타입의 구성의 예는 도 13에서 도시되는데, 도 13은 하기에서 더 상세히 설명된다. 구성 iv)는, 결과적으로 나타나는 광 패턴이 수직으로 오프셋되고 수평으로 확산되는 대표적인 셋업을 나타내는데, 이것은 강도 증가 및 증가된 뷰잉 각도를 가능하게 하는 대면적 역반사 디스플레이 애플리케이션에 적합할 수도 있다. 이 타입의 구성의 예는, 본원의 그 밖의 곳에서 설명되는 바와 같이, 도 21에서 도시된다. 구성 v)는, 결과적으로 나타나는 광 패턴이 "X" 형상의 광 패턴으로 의도적으로 설계되는 대표적인 셋업을 나타낸다. 이 패턴은, 특히, 단일의 프로젝트 헤드 마운트형 시스템에 대한 상당한 강도 증가를 가능하게 하는 것에 잘 적합될 수 있다. 이 타입의 구성의 예는, 본원의 그 밖의 곳에서 설명되는 바와 같이, 도 24에서 도시된다. 이들 예에서, 투사된 이미지에 대한 휘도 및 3D 크로스토크와 같은 이미지 특성은, 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되지 않은 역반사 디스플레이 시스템(테이블 1의 구성 i, "기본")에 대한 기본 성능 이상으로 그리고 그 기본 성능을 넘어 크게 향상될 수 있다. 구성 ii 내지 구성 v는, 기본 구성에 대한, 향상된 특성(예를 들면, 감소된 크로스토크, 증가된 강도)을 위해 역반사 스크린 엘리먼트를 설계하기 위한 접근 방식(approach)의 예를 제공했다.

도 13은, 양의 그리고 음의 수직 방향을 향해 오프셋되는 리턴된 광에 대해 다수의 초점을 갖도록 설계되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한, 이 시뮬레이션의 경우, 역반사 스크린의 개개의 엘리먼트는, 엘리먼트 중 삼분의 일(1/3)이 상이한 양만큼 수직 방향에서 오프셋된 리턴 각도 초점을 가지도록 설계되었다. 삽입된 차트에서, 시뮬레이션에서 사용되는 변동은, 각각의 프로젝터에 대해 양의 y 방향에서의 세 개의 초점 및 음의 y 방향에서의 세 개의 초점의 더 나은 시각화를 가능하게 하도록 인위적으로 강화되었다. 파라미터의 더 통상적인 변동을 사용한 뷰어의 오버레이를 갖는 그래프는 소망의 전체 광 분포 특성을 나타낸다. 여기서, 포인트의 클라우드에서의 수직 확산은, 이미지 강도를 최대화하기 위해서 뿐만 아니라 두 프로젝터 사이의 소망하지 않는 크로스토크를 최소화하기 위해서, 소망하는 수평 확산보다 더 크다. 도 7과 비교하면, 각각의 프로젝터로부터 반대쪽 눈으로의 크로스토크는, 도 13의 도트의 좌측 클라우드와 우측 클라우드 사이의 약간의 갭에 의해 나타내어지는 바와 같이 상당히 감소되었지만, 반면 도 7에서는 도트의 좌측 클라우드와 우측 클라우드는 상당한 중첩을 갖는다. 추가적으로, 각각의 프로젝터로부터 가장 가까운 눈에 도달하는 광의 강도는 도 7과 대비하여 도 13에서 증가되었다. 이것은 도 15의 각각의 눈이 도트의 클라우드의 밀집부 내에 위치되는 것에 의해 나타내어지지만, 반면, 도 7의경우, 각각의 눈은 강도에 대한 저하를 나타내는 도트의 각각의 클라우드의 에지에 근접하고 있다. 이것의 순수 결과(net result)는, 더 먼 프로젝터로부터의 광 강도에 대한 더 가까운 프로젝터로부터의 광 강도의 비율이 크게 증가되고, 그에 의해 감지된 크로스토크를 상당히 감소시키고 전체적인 3D 몰입형 뷰잉 경험을 상당히 향상시킨다는 것이다.

도 14는, 본 개시의 역반사 스크린이 없는 상태에서의 대표적인 역반사 스크린에 대한 상대적인 강도 프로파일(점선)을, 다음의 두 경우에 대해, 본 개시의 역반사 스크린에 대한 상대적인 강도 프로파일(실선)과 비교하여, 예시한다: i) 좌측 플롯은 수직으로 오프셋된 초점의 단일의 쌍만을 사용하는 실시형태를 도시하고 ii) 우측은 수직으로 오프셋된 초점의 3 개의 쌍만을 사용하는 실시형태를 도시한다: 양 도면에서, 대표적인 프로젝터 및 눈 포지션은 다이어그램 위에 중첩된다. 좌측 및 우측 도면 둘 다에서, 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되지 않은 대표적인 역반사 스크린에 대한 강도 프로파일(점선)은 프로젝터 바로 근처에서부터 멀어지면 실질적으로 급격하게 강하하고 뷰어의 눈의 위치에서 피크 강도의 작은 부분이 된다. 대조적으로, 좌측 플롯의 실선은, 광 프로파일을 두 개의 피크로 분리하는 것으로 인해 자신의 피크 강도가 약 2의 배율만큼 감소되지만, 그러나 피크의 위치는 눈의 위치에 매우 가깝다. 최종 결과는, 뷰어에 의해 관찰되는 광의 강도는, 본 개시의 설계된 역반사 스크린을 사용하는 경우, 상당히 증가될 수도 있다는 것이다. 우측 플롯에서, 강도 프로파일은, 도 13에서 도시되는 시나리오에 더 밀접하게 매치하는데, 도 13에서는, 수직으로 오프셋된 초점의 세 개의 쌍은, 광이 수직으로 확산되지만 그러나 뷰어의 눈에 아주 근접하게 유지되도록 선택된다. 이 경우, 피크 강도에서의 추가적인 감소가 관찰되지만, 그러나, 최적화된 뷰잉 각도의 범위는 크게 증가되었다.

도 15는, 음의 수직 방향을 향해 또한 오프셋되는 리턴된 광의 더 큰 수직 확산을 갖도록 설계되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한 도면에서는, 도 14에서의 시나리오에 대한 것보다 스크린으로부터 1.5 배 더 짧은 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 있다. 도 13에 대한 차이는, 뷰어와 스크린 사이의 거리가 더 커지면, 프로젝터와 얼굴 피쳐 사이의 각도가 감소되지만, 역반사된 광의 각도 분포는 각각의 프로젝터에 대해 변경되지 않고 유지된다는 것이다. 이 시나리오에서, 크로스토크의 양은 도 13에서 묘사되는 시나리오에 비해 증가되지만, 그러나 크로스토크의 양은 도 8에서 도시되는 등가의 시나리오에 비해 상당히 감소되는데, 도 8에서는, 역반사 스크린은 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되지 않는다.

도 16은, 음의 수직 방향을 향해 또한 오프셋되는 리턴된 광의 더 큰 수직 확산을 갖도록 설계되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한 도면에서는, 도 13에서의 시나리오에 대한 것보다 스크린으로부터 1.5 배 더 짧은 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 있다. 이 도면과 도 13 사이의 차이는, 뷰어와 스크린 사이의 거리가 더 작아지면, 프로젝터와 얼굴 피쳐 사이의 각도가 감소되지만, 역반사된 광의 각도 분포는 각각의 프로젝터에 대해 변경되지 않고 유지된다는 것이다. 이 시나리오에서, 크로스토크는 상당히 감소될 수도 있다. 이 시나리오에 대한 추가적인 이점은, y 축 방향에서 음의 각도를 목표로 하는 오프셋된 리턴 각도가, 가장 가까운 프로젝터로부터 각각의 눈에 도달하는 광의 강도가 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되지 않은 역반사 스크린에 대한 도 9에서 도시되는 기준 시나리오에 대한 것보다 훨씬 더 높다는 것이다.

도 13 내지 도 16은, 2 개의 프로젝터의 무안경 3D 역반사 디스플레이 시스템을 향상시키기 위한 접근 방식을 설명한다. 다른 적용 분야는, 뷰어로부터 스크린까지의 거리가, 예를 들면, 적어도 약 5 미터, 10 미터, 또는 20 미터와 같이 더 먼, 대면적의 장거리 역반사 디스플레이 시스템이다. 이 타입의 큰 면적 및 장거리 디스플레이 시스템에서는, 다수의 뷰어가 역반사된 이미지 또는 비디오를 볼 수 있도록 하는 소망이 존재할 수도 있다.

다른 양태는, 다수의 뷰어가 반사된 이미지 또는 비디오를 볼 수 있게 되는 것을 가능하게 하는 역반사 디스플레이 시스템을 제공한다. 도 17은, 각각의 뷰어가 스크린으로부터 상당한 거리(>> 2 미터)에 있고 프로젝터가 뷰어에 근접할 수도 있지만, 그러나 잠재적으로는 뷰어 머리에 장착될 수 없어서 프로젝터에서 눈까지의 거리가 >>5 cm를 넘게 되는 역반사 디스플레이 애플리케이션을 예시한다. 이 애플리케이션의 예는, 많은 상이한 이미지 또는 비디오 피드를 아주 높은 휘도 또는 강도에서 동시에 동일 스크린 영역 상으로 디스플레이하기 위해 역반사 스크린 주위에 다수의 프로젝터가 배치되는 것이 소망될 수도 있는 몰, 박물관, 놀이 공원, 공항 또는 실외 설정에서 있을 수도 있다. 이것은 상이한 위치에 있는 두 세트의 뷰어에 의해 도면에서 개략적으로 나타내어지는데, 실선은 하나의 프로젝터로부터의 투사된 이미지를 나타내지만, 점선은 대형 스크린의 동일한 영역에 도달하는 제2 프로젝터로부터의 투사된 이미지를 나타낸다. 이 타입의 셋업에서의 도전 과제는, 한 명보다 많은 뷰어가 각각의 프로젝터로부터의 이미지를 보는 것을 가능하게 하는 것이다. 역반사 스크린으로부터 확산되는 각도를 증가시키는 것은, 너무 많은 강도 손실로 나타날 수도 있고, 한편 조밀한 각도 확산은, 하기에서 설명되는 바와 같이, 프로젝터당 약 1명까지 뷰어를 제한할 수도 있다. 본 개시의 방법 빛 시스템은 이러한 도전 과제를 극복할 수도 있다.

도 18은, 대표적인 역반사 스크린에 대한 단일의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 스크린으로부터 20 미터의 거리에 있는 대표적인 뷰어의 오버레이와 함께, 도시한다. 이 도면에서, 역반사 스크린 엘리먼트는 본원에서 설명되는 접근 방식에 의해 설계되지 않았다. 프로젝터 바로 아래에 있는 한 명의 뷰어는 이미지를 볼 수도 있지만, 그러나 역반사된 도트가 거의 없다는 것을 나타내는 영역에 뷰어의 머리가 이미 있다는 것을 고려하면, 역반사된 이미지는 이상적일 수도 있는 것만큼 밝지(또는 강하지) 않을 수도 있다.

도 19는, 대표적인 역반사 스크린에 대한 두 개의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 스크린으로부터 20 미터의 거리에 있는 여러 뷰어의 오버레이와 함께, 도시한다. 이 도면은, 뷰어 중 일부가 역반사된 광의 통상적인 원뿔 모양의 완전히 밖에 있을 수도 있기 때문에, 다수의 뷰어가, 단일의 프로젝터로부터, 동일한 이미지 또는 비디오를 관찰하는 것, 또는 동일한 이미지 또는 비디오를 동일한 뷰잉 경험(예를 들면, 강도)에서 관찰하는 것이 도전 과제가 될 수도 있다는 것을 나타낸다. 도면에서, 중간 뷰어는 반사된 광의 원뿔 모양 내에 있지만, 그러나 두 명의 바깥쪽 뷰어는 반사된 광의 원뿔 모양의 거의 밖에 있다.

도 20은, 리턴된 광이, 특정 애플리케이션에 대한 소망의 각도에 대응하는 특징적인 폭 및 높이를 갖는 광의 수평 대역을 점유하도록 다수의 역반사된 각도를 갖게끔 설계되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 단일의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이 특정 도면에서, 두 개의 예가 도시된다. 위쪽 그래프에 의해 도시되는 대표적인 시나리오에서는, 여섯 개의 고유의 리턴 각도는 x 방향에서 대략 -2도에서 +2도까지 그리고 y 방향에서 대략 +1도에서 +1도까지 확산하도록 목표가 정해진다. 역반사된 분포의 균일도는, 6 개의 개개의 목표로 된 리턴 각도를 더 잘 나타내기 위해, 이 몬테 카를로 시뮬레이션에서 강화되었다. 아래쪽 그래프에 의해 도시되는 시나리오에서는, 6 개의 고유의 리턴 각도는 x 방향에서 대략 -2도에서 +2도까지 그리고 y 방향에서 대략 +1도에서 +1도까지 확산하도록 목표가 정해진다. 뷰어의 머리가 y = -1에 중심을 두면, 위쪽 그래프의 경우, 뷰어의 머리 레벨에서 높은 강도의 3 개의 영역이 존재하지만, 아래 쪽의 그래프의 경우, 뷰어의 머리 레벨에서 높은 강도의 5 개의 영역이 존재한다. 역반사된 분포의 균일도는, 개개의 목표로 된 리턴 각도를 더 잘 나타내기 위해, 이 몬테 카를로 시뮬레이션에서 강화되었다. 목표로 된 리턴 각도의 수의 선택은, 역반사된 광에 대한 확산 및 균일도와 같은 소망의 특성에 따라 커스터마이징될 수 있다. 추가적으로, 목표로 된 리턴 각도의 각각은, 특정 코너 큐브 미러 구성으로부터의 역반사에 기인할 수도 있는데, 특정 코너 큐브 미러 구성은 다시 역반사 스크린의 범위에 걸쳐 반복된다. 본원에서 "N"으로 표기되는 미러 구성의 수는, N 개의 코너 큐브가, 투사된 이미지의 단일의 픽셀 이하인 스크린의 면적에 적합될 수 있도록 충분히 작아야 한다는 것이 바람직하다. 예를 들면, 스크린이 2000×1000 픽셀의 소망의 이미지 해상도를 가지면서 폭이 10 미터이고 높이가 5 미터이면, 각각의 픽셀은 스크린 상으로 투사될 때 5 밀리미터(mm)×5 mm일 수도 있다. 16 개의 고유의 리턴 각도 구성이 소망되면, 역반사 스크린에서의 각각의 코너 큐브는 사이즈가 1.25 mm×1.25 mm 미만일 수도 있다. 실제 실시에서, 역반사 스크린의 개개의 코너 큐브 엘리먼트는 이 치수보다 훨씬 더 작다.

도 21은, 리턴된 광이, 특정 애플리케이션에 대한 소망의 각도에 대응하는 특징적인 폭 및 높이를 갖는 광의 수평 대역을 점유하도록 다수의 역반사된 각도를 갖게끔 설계되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 단일의 프로젝터 소스로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 다수의 뷰어의 오버레이가 이 차트에서 도시된다. 도 21에서 도시되는 바와 같이, 본 개시의 시스템의 통합은 다수의 뷰어가 역반사 이미지를 보는 것을 가능하게 할 수 있다. 역반사된 광에 대한 중심점이 y 방향에서 음의 각도로 지향되게 함으로써, 광의 횡방향 확산으로 인한 강도에서의 약간의 손실은, 역반사된 광의 수직 배치가 뷰어의 위치에 정렬되게 하는 것에 의해 오프셋되는 것보다 더 많다.

다른 예는, 역반사 디스플레이 시스템에서 양 눈에 이미지를 디스플레이하기 위해 단일의 헤드 마운트형 프로젝터를 사용하는 것이다. 도 22는, 본원에서 설명되는 바와 같이 설계되지 않은 대표적인 역반사 스크린에 대한 중앙 헤드 마운트형 지오메트리를 갖는 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다. 이 경우, 뷰어는 스크린으로부터 대략 5 피트에 있을 수도 있다. 프로젝터가 뷰어의 눈 사이에서 머리에 장착되면, 각각의 눈은 역반사된 광의 일부를 수신할 수도 있지만, 그러나 상당한 양의 광은 머리의 위쪽을 향해 그리고 눈 사이의 영역을 향해 반사될 수도 있다. 이것은 자신의 이마 중간에 눈이 없는 개인에 대해서는 이상적이지 않을 수도 있다.

도 23은, 본원에서 설명되는 바와 같이 설계되지 않은 대표적인 역반사 스크린에 대한 중앙 헤드 마운트형 지오메트리를 갖는 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를, 도 22에서보다 스크린으로부터 ~2배 더 짧은 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이와 함께, 도시한다. 이 경우 뷰어로부터 대략 100 센티미터(cm)에 있는 스크린에서, 광의 강도는 뷰어가 역반사 스크린에 너무 가까워짐에 따라 급격히 강하할 수 있고 결과적으로 이미지 휘도의 상당한 손실로 나타날 수 있다. 가까운 거리에서 역반사 스크린을 사용하는 능력은, 뷰어 대 스크린 거리가 대략 40 cm~120 cm의 범위에 있을 수도 있는 개인의 컴퓨팅 모니터 시스템 및/또는 중간 사이즈의 디스플레이 셋업을 대체할 수도 있는 역반사 디스플레이 시스템을 가능하게 할 수도 있다. 이 타입의 애플리케이션을 위한 역반사 디스플레이 시스템을 구비하는 것은, 현재의 최신의 시스템과 비교하여, 프라이버시, 낮은 전력 사용량 및 훨씬 더 큰 유효 해상도와 스크린 사이즈와 같은 많은 이점을 갖는다. 그러나, 도 23에서 도시될 수 있는 바와 같이, 이들 짧은 거리에서 프로젝터로부터 뷰어의 눈으로의 리턴 각도에서의 증가는, 디스플레이 시스템의 역반사 성질로부터의 필수 강도 이득이 상실되는 결과로, 너무 많은 강도 저하로 나타나게 된다. 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되는 역반사 디스플레이 시스템은 훨씬 감소된 뷰어 대 스크린 거리에서도 상당한 강도 이득을 가능하게 할 수 있다.

도 24는, 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되어, 그 결과 역반사된 광이, 각도가 내려진 그리고 프로젝터로부터 멀어진 프로파일을 갖게 되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 이 시뮬레이션에서, 변동은, 여러 개개의 역반사된 초점 영역을 더 잘 시각화하기 위해 감소되었다. 바람직하게는, 이 방식으로 리턴 각도를 (원점에 있는) 프로젝터 위치로부터 하방으로 그리고 멀어지게(뿐만 아니라 대칭 초점을 원점으로부터 상방으로 그리고 멀어지게) 강제하는 것에 의해 그리고 다수의 리턴 각도 중점을 갖는 것에 의해, 스크린으로부터 뷰어의 거리에 무관하게 자신의 강도를 유지하는 밝은 뷰잉 이미지를 달성하는 것이 목표이다.

도 25는, 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되어, 그 결과, 역반사된 광이, 도 24의 구성과 유사하게 각도가 내려진 그리고 프로젝터로부터 멀어진 프로파일을 갖게 되지만, 그러나 더 통상적인 변동 설정을 갖는 대표적인 역반사 스크린에 대한 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 스크린으로부터의 공칭 거리에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 또한 도시된다. 도 22와는 대조적으로, 도 24의 각도 분포는, 포인트의 클라우드가 뷰어의 두 눈의 위치와 중첩하도록 설계되었다.

도 26은, 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되어, 그 결과 역반사된 광이, 각도가 내려진 그리고 프로젝터로부터 멀어진 프로파일을 갖게 되는 대표적인 역반사 스크린에 대한 대표적인 단일의 프로젝터로부터의 역반사된 광의 각도 분포에 대한 몬테 카를로 시뮬레이션 결과를 도시한다. 또한, 도 25에서보다 스크린으로부터 ~2배 더 짧은 거리에 있는 또는 스크린으로부터 ~100 cm에 있는 대표적인 뷰어에 대한 눈 포지션의 오버레이가 도시된다. 도 23에 대한 비교시, 각각의 눈에 근접하는 도트의 밀도에 의해 나타내어지는 바와 같이, 광 강도에서의 상당한 증가는 본원에서 설명되는 바와 같이 형성되는 역반사 스크린을 사용하여 획득될 수 있다는 것이 관찰될 수도 있다.

역반사 스크린 엘리먼트를 갖는 역반사 스크린을 제조하기 위한 다양한 접근 방식이 존재한다. 이러한 접근 방식의 예는 미국 특허 제5,763,049호 및 제7,261,424호에서 설명되는데, 이들 특허의 각각은 참조에 의해 본원에 완전히 통합된다.

컴퓨터 시스템

본 개시의 다른 양태는, 본 개시의 방법을 구현하도록 프로그래밍되는 또는 다르게는 구성되는 시스템을 제공한다. 시스템은 프로젝터 및 광 검출기에 동작가능하게 커플링되는 컴퓨터 서버를 포함할 수 있다. 프로젝터 및 광 검출기는 독립형 유닛일 수 있거나, 또는 프로젝션 및 검출 시스템으로서 통합될 수 있다.

도 27은, 본원에서 개시되는 방법을 구현하도록 프로그래밍되는 컴퓨터 서버("서버")(1801)를 포함하는 시스템(1800)을 도시한다. 서버(1801)는 중앙 프로세싱 유닛(central processing unit)(CPU, 본원에서는 또한 "프로세서" 및 "컴퓨터 프로세서")(1805)을 포함하는데, 중앙 프로세싱 유닛(1805)은 단일 코어 또는 다중 코어 프로세서, 또는 병렬 프로세싱을 위한 복수의 프로세서일 수 있다. 서버(1801)는 또한, 메모리(1810)(예를 들면, 랜덤 액세스 메모리, 리드 온리 메모리, 플래시 메모리), 전자적 저장 유닛(1815)(예를 들면, 하드 디스크), 하나 이상의 다른 시스템과 통신하기 위한 통신 인터페이스(1820)(예를 들면, 네트워크 어댑터), 및 주변장치 디바이스(peripheral device; 1825), 예컨대 캐시, 다른 메모리, 데이터 스토리지 및/또는 전자 디스플레이 어댑터를 포함한다. 메모리(1810), 저장 유닛(1815), 인터페이스(1820) 및 주변장치 디바이스(1825)는 통신 버스(실선), 예컨대 마더보드를 통해 CPU(1805)와 통신한다. 저장 유닛(1815)은 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 유닛(또는 데이터 저장소)일 수 있다. 서버(1801)는, 통신 인터페이스(1820)의 도움으로 컴퓨터 네트워크("네트워크")에 동작가능하게 커플링될 수 있다. 네트워크는 인터넷(Internet), 인터넷(internet) 및/또는 엑스트라넷, 또는 인터넷과 통신하는 인트라넷 및/또는 엑스트라넷일 수 있다. 네트워크는 몇몇 경우에서 원격 통신 및/또는 데이터 네트워크이다. 네트워크는 하나 이상의 컴퓨터 서버를 포함할 수 있는데, 하나 이상의 컴퓨터 서버는 분산형 컴퓨팅, 예컨대 클라우드 컴퓨팅을 가능하게 할 수 있다. 네트워크는, 몇몇 경우에 서버(1801)의 도움으로, 피어 투 피어 네트워크를 구현할 수 있는데, 피어 투 피어 네트워크는 서버(1801)에 커플링되는 디바이스가 클라이언트 또는 서버로서 거동하는 것을 가능하게 할 수도 있다.

저장 유닛(1815)은 파일 또는 데이터를 저장할 수 있다. 서버(1801)는, 서버(1801) 외부에 있는, 예컨대 인트라넷 또는 인터넷을 통해 서버(1801)와 통신하는 원격 서버 상에 위치되는, 하나 이상의 추가적인 데이터 저장 유닛을 포함할 수 있다.

몇몇 상황에서, 시스템(1800)은 단일의 서버(1801)를 포함한다. 다른 상황에서, 시스템(1800)은 인트라넷 및/또는 인터넷을 통해 서로 통신하는 다수의 서버를 포함한다.

서버(1801)는, 예를 들면, 디스플레이 각도 및 강도 설정과 같은 프로젝션 환경에 관련되는 또는 프로젝션 환경의 데이터 및 유저 정보를 저장하도록 적응될 수 있다. 서버(1801)는 서버(1801)에 커플링되는 프로젝터를 통해 이미지 또는 비디오를 디스플레이하도록 프로그래밍될 수 있다.

본원에서 설명되는 바와 같은 방법은, 예를 들면, 메모리(1810) 또는 전자적 저장 유닛(1815)과 같은 서버(1801)의 전자적 저장 위치 상에 저장되는 머신(또는 컴퓨터 프로세서) 실행가능 코드(또는 소프트웨어)에 의해 구현될 수 있다. 사용 동안, 코드는 프로세서(1805)에 의해 실행될 수 있다. 몇몇 경우에서, 코드는 저장 유닛(1815)으로부터 검색될(retrieved) 수 있고 프로세서(1805)에 의한 용이한 액세스를 위해 메모리(1810)에 저장될 수 있다. 몇몇 상황에서, 전자적 저장 유닛(1815)은 배제될 수 있고, 머신 실행가능 명령어는 메모리(1810)에 저장된다.

코드는, 코드를 실행하도록 적응된 프로세서를 구비하는 머신과 함께 사용하기 위해, 미리 컴파일될 수 있고 구성될 수 있거나, 또는 런타임 동안에 컴파일될 수 있다. 코드는, 미리 컴파일된 또는 컴파일된 대로의(as-compiled) 양식으로 코드가 실행되는 것을 가능하도록 선택될 수 있는 프로그래밍 언어로 공급될 수 있다.

서버(1801)는 프로젝터(1830) 및 광 검출기(1835)에 커플링된다(예를 들면, 통신한다). 한 예에서, 프로젝터(1830)는 이미지 또는 비디오를 역반사 스크린 상으로 투사할 수 있다. 다른 예에서, 프로젝트(1830)는 자외선 또는 적외선 광을 역반사 스크린 상으로 투사할 수 있다. 광 검출기(1835)는 역반사 스크린으로부터의 반사된 광을 검출(또는 측정)할 수 있다.

프로젝터(1830)는, 이미지 또는 비디오를 역반사 스크린 상으로 지향시키기 위한 및/또는 집속시키기 위한 하나 이상의 광학장치를 포함할 수 있다. 광 검출기는, 예를 들면, 전하 결합 소자(charge-coupled device; CCD)와 같은, 광 노출시 전류를 생성하도록 구성되는 디바이스일 수 있다.

본원에서 제공되는 시스템 및 방법의 양태, 예컨대 서버(1801)는 프로그래밍에서 구체화될 수 있다. 본 기술의 다양한 양태는, 통상적으로, 어떤 타입의 머신 판독가능 매체 상에서 반송되거나 또는 어떤 타입의 머신 판독가능 매체에서 구체화되는 머신(또는 프로세서) 실행가능 코드 및/또는 관련 데이터의 형태인 "제품" 또는 "제조 물품"으로서 생각될 수도 있다. 머신 실행가능 코드는 메모리(예를 들면, 리드 온리 메모리, 랜덤 액세스 메모리, 플래시 메모리) 또는 하드 디스크와 같은 전자적 저장 유닛 상에 저장될 수 있다. "저장" 타입 매체는, 소프트웨어 프로그래밍에 대한 비일시적 저장을 임의의 시간에 제공할 수 있는, 컴퓨터, 프로세서 또는 등등의 유형의 메모리, 또는 그 관련 모듈, 예컨대 다양한 반도체 메모리, 테이프 드라이브, 디스크 드라이브 및 등등 중 임의의 것 또는 모두를 포함할 수 있다. 소프트웨어의 전체 또는 일부는, 가끔, 인터넷 또는 다양한 다른 원격통신 네트워크를 통해 전달될 수도 있다. 이러한 통신은, 예를 들면, 하나의 컴퓨터 또는 프로세서로부터 다른 것으로의, 예를 들면, 관리 서버 또는 호스트 컴퓨터로부터 애플리케이션 서버의 컴퓨터 플랫폼으로의, 소프트웨어의 로딩을 가능하게 할 수도 있다. 따라서, 소프트웨어 엘리먼트를 지닐 수도 있는 임의의 타입의 매체는, 로컬 디바이스 사이의 물리적 인터페이스를 통해, 유선 및 광학적 지상회선 네트워크를 통해, 그리고 다양한 무선 링크를 통해 사용되는 것과 같은, 광학적, 전기적 그리고 전자기적 파동을 포함한다. 이러한 파동을 반송하는 물리적 엘리먼트, 예컨대 유선 또는 무선 링크, 광학적 링크 또는 등등은 또한, 소프트웨어를 지니는 매체로서 고려될 수도 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 비일시적인 유형의 "저장" 매체로 한정되지 않는 한, 컴퓨터 또는 머신 "판독가능 매체"와 같은 용어는, 명령어를 실행을 위해 프로세서로 제공하는 데 참여하는 임의의 매체를 가리킨다.

그러므로, 머신 판독가능 매체, 예컨대 컴퓨터 실행가능 코드는, 유형의 저장 매체, 반송파 매체 또는 물리적 전송 매체를 포함하지만 그러나 이들로 제한되지는 않는 많은 형태를 취할 수도 있다. 불휘발성 저장 매체는, 예를 들면, 광학 디스크 또는 자기 디스크, 예컨대 임의의 컴퓨터(들) 또는 등등에서의 저장 디바이스 중 임의의 것을 포함하는데, 이러한 것은, 도면에서 도시되는 데이터베이스, 등등을 구현하기 위해 사용될 수도 있다. 휘발성 저장 매체는 동적 메모리, 예컨대 이러한 컴퓨터 플랫폼의 메인 메모리를 포함한다. 유형의 전송 매체는, 컴퓨터 시스템 내의 버스를 포함하는 배선(wire)을 비롯한, 동축 케이블, 구리 배선 및 광섬유를 포함한다. 반송파 전송 매체는, 전기 또는 전자기 신호, 또는 무선 주파수(radio frequency; RF) 및 적외선(infrared; IR) 데이터 통신 동안 생성되는 것과 같은 음향파 또는 광파의 형태를 취할 수도 있다. 따라서, 컴퓨터 판독가능 매체의 일반적인 형태는 예를 들면 다음을 포함한다: 플로피 디스크, 플렉시블 디스크, 하드 디스크, 자기 테이프, 임의의 다른 자기 매체, CD-ROM, DVD 또는 DVD-ROM, 임의의 다른 광학적 매체, 펀치 카드 종이 테이프(punch cards paper tape), 구멍의 패턴을 갖는 임의의 다른 물리적 저장 매체, RAM, ROM, PROM 및 EPROM, FLASH-EPROM, 임의의 다른 메모리 칩 또는 카트리지, 데이터 또는 명령어를 반송하는 반송파, 이러한 반송파를 전송하는 케이블 또는 링크, 또는 컴퓨터가 프로그래밍 코드 및/또는 데이터를 판독할 수도 있는 임의의 다른 매체. 컴퓨터 판독가능 매체의 이들 형태 중 많은 것은 하나 이상의 명령어의 하나 이상의 시퀀스를 실행을 위해 프로세서로 반송하는 데 수반될 수도 있다.

본 개시의 방법 및 시스템은 하나 이상의 알고리즘에 의해 구현될 수 있다. 알고리즘은 중앙 프로세싱 유닛(1805)에 의한 실행시 소프트웨어에 의해 구현될 수 있다. 알고리즘은, 예를 들면, 역반사 스크린 엘리먼트에 대한 최적의 오프셋을 결정할 수 있다.

본원에서 제공되는 시스템 및 방법은, 예를 들면, 미국 특허 공개 공보 제2013/0342813호; 미국 특허 제3,817,596호, 제4,775,219호, 제5,763,049호, 제7,261,424호, 및 제7,370,981호, 및 『P. R. Yoder, "Study of Light Deviation Errors in Triple Mirrors and Tetrahedral Prisms," J. Optical Soc. Amer., vol. 48, No. 7, pp 496-499 (July 1958)』에서 설명되는 것들과 같은 다른 시스템 및 방법과 결합될 수도 있거나 또는 이들에 의해 수정될 수도 있는데, 상기 문헌의 각각은 참조에 의해 본원에 완전히 통합된다.

본 발명의 바람직한 실시형태가 본원에서 도시되고 설명되었지만, 기술분야에서 숙련된 자에게는, 이러한 실시형태가 단지 예로서 제공된다는 것이 명백할 것이다. 본 발명은 명세서 내에서 제공되는 특정 예에 의해 제한되어야 한다는 것이 의도되지 않는다. 본 발명이 상기 언급된 명세서를 참조로 설명되었지만, 본원의 실시형태의 설명 및 예시는 제한적인 의미로서 해석되도록 의도되지 않는다. 이제, 기술분야에서 숙련된 자는, 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 수 많은 변형예, 변경예, 및 치환예를 떠올릴 것이다. 또한, 본 발명의 모든 양태는, 다양한 조건 및 변수에 의존하는 본원에서 개시되는 특정 묘사, 구성 또는 관련 특성으로 제한되지 않는다는 것이 이해될 것이다. 본원에서 설명된 발명의 실시형태에 대한 다양한 대안예가 본 발명을 실시함에 있어서 활용될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 또한 임의의 이러한 대안예, 수정예, 변경예 또는 등가예를 또한 망라할 것이다는 것이 고려된다. 하기의 특허청구범위는 본 발명의 범위를 정의한다는 것 및 이들 특허청구범위 및 그 등가물의 범위 내에 있는 방법 및 구조는 본 발명의 범위에 의해 망라되어야 한다는 것이 의도된다.

Claims (48)

1. 디스플레이 시스템에 있어서,
   입사광을 반사하는 역반사(retro-reflective) 스크린 엘리먼트 - 상기 역반사 스크린 엘리먼트의 각각은 세 개의 교차 평면을 포함하며, 상기 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차함 - 를 구비하는 역반사 스크린; 및
   (i) 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을 생성하고 (ii) 상기 광을 상기 역반사 스크린 상으로 투사하는, 적어도 하나의 프로젝터
   를 포함하고,
   상기 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 상기 역반사 스크린은, 상기 오프셋 없이 90°의 각도에서 인접 평면과 각각 교차하는 평면을 구비하는 역반사 스크린 엘리먼트를 갖는 역반사 스크린과 비교하여, 적어도 10%만큼 감소되는 광학적 크로스토크(cross-talk) 및/또는 적어도 1.1의 배율(factor)만큼 증가되는 강도에서 상기 광을 반사하는 것인, 디스플레이 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 세 개의 교차 평면 중 적어도 두 개의 각각은 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차하는 것인, 디스플레이 시스템.
3. 제1항에 있어서,
   상기 세 개의 교차 평면의 각각은 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차하는 것인, 디스플레이 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 오프셋은 적어도 약 0.1°인 것인, 디스플레이 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 오프셋은 적어도 약 0.3°인 것인, 디스플레이 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 오프셋은 적어도 약 0.5°인 것인, 디스플레이 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 프로젝터는, 빔 스플리터를 통과하지 않고, 상기 광을 상기 역반사 스크린 상으로 투사하는 것인, 디스플레이 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 역반사 스크린은 상기 프로젝터로부터의 상기 광을, 빔 스플리터를 통한 광의 통과 없이, 뷰어 쪽으로 반사하는 것인, 디스플레이 시스템.
9. 제1항에 있어서,
   상기 역반사 스크린은 상기 프로젝터로부터의 상기 광을, 약 3° 미만인 관찰 각도에서 뷰어 쪽으로 반사하는 것인, 디스플레이 시스템.
10. 제1항에 있어서,
    상기 프로젝터는 뷰어의 신체 상에 장착가능한 것인, 디스플레이 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 프로젝터는 뷰어의 머리 상에 장착가능한 것인, 디스플레이 시스템.
12. 제1항에 있어서,
    상기 역반사 스크린은 잘려진 코너 큐브 반사기(truncated corner cube reflector)를 포함하는 것인, 디스플레이 시스템.
13. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 또는 비디오를 보충할 사운드를 제공하기 위한 사운드 시스템을 더 포함하는, 디스플레이 시스템.
14. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 또는 비디오는 3차원인 것인, 디스플레이 시스템.
15. 제1항에 있어서,
    상기 광학적 크로스토크는 적어도 20%만큼 감소되는 것인, 디스플레이 시스템.
16. 제15항에 있어서,
    상기 광학적 크로스토크는 적어도 30%만큼 감소되는 것인, 디스플레이 시스템.
17. 제16항에 있어서,
    상기 광학적 크로스토크는 적어도 40%만큼 감소되는 것인, 디스플레이 시스템.
18. 제17항에 있어서,
    상기 광학적 크로스토크는 적어도 50%만큼 감소되는 것인, 디스플레이 시스템.
19. 제1항에 있어서,
    상기 배율은 적어도 1.5인 것인, 디스플레이 시스템.
20. 제19항에 있어서,
    상기 배율은 적어도 2인 것인, 디스플레이 시스템.
21. 제20항에 있어서,
    상기 배율은 적어도 5인 것인, 디스플레이 시스템.
22. 제21항에 있어서,
    상기 배율은 적어도 8인 것인, 디스플레이 시스템.
23. 제22항에 있어서,
    상기 배율은 적어도 10인 것인, 디스플레이 시스템.
24. 제1항에 있어서,
    상기 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 상기 역반사 스크린은, 적어도 10%만큼 감소되는 광학적 크로스토크 및 적어도 1.1의 배율만큼 증가되는 강도에서 상기 광을 반사하는 것인, 디스플레이 시스템.
25. 제1항에 있어서,
    상기 세 개의 교차 평면 중 제1 평면은 0° 보다 더 큰 제1 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차하고, 상기 세 개의 교차 평면 중 제2 평면은, 0°보다 더 큰 제2 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차하고, 상기 제1 오프셋은 상기 제2 오프셋과는 상이한 것인, 디스플레이 시스템.
26. 제25항에 있어서,
    상기 세 개의 교차 평면 중 제3 평면은, 0°보다 더 큰 제3 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차하고, 상기 제3 오프셋은 상기 제1 또는 제2 오프셋과는 상이한 것인, 디스플레이 시스템.
27. 제26항에 있어서,
    상기 제3 오프셋은 상기 제1 오프셋 및 상기 제2 오프셋과는 상이한 것인, 디스플레이 시스템.
28. 제1항에 있어서,
    상기 역반사 스크린 엘리먼트는 상기 광을 다수의 리턴 각도(return angle)로 반사하는 것인, 디스플레이 시스템.
29. 디스플레이 시스템에 있어서,
    입사광을 반사하는 역반사 스크린 엘리먼트 - 상기 역반사 스크린 엘리먼트의 각각은 세 개의 교차 평면을 포함하며, 상기 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차함 - 를 구비하는 역반사 스크린; 및
    (i) 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을 생성하고 (ii) 상기 광을 상기 역반사 스크린 상으로 투사하는, 적어도 하나의 프로젝터
    를 포함하고,
    상기 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 상기 역반사 스크린은, 50% 미만인 광학적 크로스토크에서 상기 광을 반사하는 것인, 디스플레이 시스템.
30. 제29항에 있어서,
    상기 광학적 크로스토크는 30% 미만인 것인, 디스플레이 시스템.
31. 제30항에 있어서,
    상기 광학적 크로스토크는 1% 미만인 것인, 디스플레이 시스템.
32. 제29항에 있어서,
    상기 역반사 스크린 엘리먼트는 상기 광을 다수의 리턴 각도로 반사하는 것인, 디스플레이 시스템.
33. 뷰어(viewer)에 의한 뷰(view)를 위해 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 입사광을 반사하는 역반사 스크린 엘리먼트 - 상기 역반사 스크린 엘리먼트의 각각은 세 개의 교차 평면을 포함하며, 상기 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차함 - 를 구비하는 역반사 스크린을 제공하는 단계; 및
    (b) 프로젝터로부터의 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을, 상기 역반사 스크린 - 상기 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 상기 역반사 스크린은, 상기 오프셋 없이 90°의 각도에서 인접 평면과 각각 교차하는 평면을 구비하는 역반사 스크린 엘리먼트를 갖는 역반사 스크린과 비교하여, 적어도 10%만큼 감소되는 광학적 크로스토크 및/또는 적어도 1.1의 배율만큼 증가되는 강도에서 상기 광을 반사함 - 으로 지향시키는 단계
    를 포함하는, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
34. 제33항에 있어서,
    상기 역반사 스크린은 상기 프로젝터로부터의 상기 광을, 빔 스플리터의 사용 없이, 뷰어 쪽으로 반사하는 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
35. 제33항에 있어서,
    상기 프로젝터는 상기 뷰어의 신체 상에 장착가능한 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
36. 제35항에 있어서,
    상기 프로젝터는 상기 뷰어의 머리 상에 장착가능한 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
37. 제36항에 있어서,
    상기 이미지 또는 비디오를 보충할 사운드를 상기 뷰어에게 제공하는 단계를 더 포함하는, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
38. 제33항에 있어서,
    상기 이미지 또는 비디오는 3차원인 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
39. 뷰어에 의한 뷰를 위해 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 입사광을 반사하는 역반사 스크린 엘리먼트 - 상기 역반사 스크린 엘리먼트의 각각은 세 개의 교차 평면을 포함하며, 상기 세 개의 교차 평면 중 적어도 하나는 0°보다 더 큰 오프셋을 가지고 90°인 각도에서 인접 평면과 교차함 - 를 구비하는 역반사 스크린을 제공하는 단계; 및
    (b) 프로젝터로부터의 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을 상기 역반사 스크린 - 상기 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 상기 역반사 스크린은 50% 미만인 광학적 크로스토크에서 상기 광을 반사함 - 으로 지향시키는 단계
    를 포함하는, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
40. 제39항에 있어서,
    상기 광학적 크로스토크는 30% 미만인 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
41. 제40항에 있어서,
    상기 광학적 크로스토크는 1% 미만인 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
42. 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법에 있어서,
    프로젝터로부터의 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을, 상기 프로젝터와 광학적 통신하는 역반사 스크린으로 지향시키는 단계를 포함하고, 상기 지향시, 상기 광은, (i) 상기 역반사 스크린으로부터 적어도 약 2 피트의 거리에서 약 3° 미만의 관찰 각도에서 상기 역반사 스크린으로부터 반사되고, (ii) 50% 미만인 광학적 크로스토크에서 뷰어가 볼 수 있는 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
43. 제42항에 있어서,
    상기 광은 복수의 뷰어가 볼 수 있는 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
44. 제42항에 있어서,
    상기 복수의 뷰어의 각각은 상기 역반사 스크린에 대해 상이한 위치에 있는 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
45. 뷰어에 의한 뷰를 위해 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법에 있어서,
    (a) 이미지 또는 비디오의 특성을 묘사하는 광을 생성하기 위해 프로젝터를 사용하는 단계; 및
    (b) 상기 프로젝터로부터의 상기 광을 상기 프로젝터와 광학적 통신하는 역반사 스크린으로 지향시키는 단계
    를 포함하고,
    상기 역반사 스크린은, 역반사 스크린 엘리먼트에 의해 반사되는 상기 광이, (i) 상기 역반사 스크린으로부터 적어도 약 2 피트의 거리에서 약 3° 미만의 관찰 각도에서 그리고 (ii) 50% 미만인 광학적 크로스토크에서 뷰어가 볼 수 있도록, 상기 광을 반사하는 상기 역반사 스크린 엘리먼트를 구비하는 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
46. 제45항에 있어서,
    상기 역반사 스크린은 상기 프로젝터로부터의 상기 광을, 빔 스플리터의 사용 없이, 뷰어 쪽으로 반사하는 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
47. 제45항에 있어서,
    상기 관찰 각도는 약 2° 미만인 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.
48. 제45항에 있어서,
    상기 프로젝터는 상기 뷰어의 신체 상에 장착가능한 것인, 이미지 또는 비디오를 투사하기 위한 방법.

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