KR20170088329A - 색상의 파장 다중화를 이용한 디스플레이 시스템 및 방법 - Google Patents

색상의 파장 다중화를 이용한 디스플레이 시스템 및 방법 Download PDF

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패트릭 캔드리
스콧 스트렘플
바트 막시무스
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바르코 인코포레이티드
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Abstract

스크린상에 입사하는 주변 광에 적어도 부분적으로 기인하여 콘트라스트 비율의 감소를 완화 시키도록 구성된 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템이 개시된다. 몰입형 디스플레이 시스템은 적어도 2개의 스크린 및 2개 이상의 프로젝터 시스템을 포함한다. 스크린은 좁은 파장 대역의 광을 선택적으로 반사하도록 구성된 다층 구조를 가진다. 각 스크린은 몰입형 디스플레이 시스템의 다른 스크린에 의해 반사된 파장 대역과는 다른 좁은 파장 대역의 광을 강하게 확산 반사시키도록 구성된다. 프로젝터 시스템은 해당 스크린에 의해 반사되는 좁은 파장 대역의 관련 스크린에 광을 제공하도록 구성될 수 있다.

Description

색상의 파장 다중화를 이용한 디스플레이 시스템 및 방법{DISPLAY SYSTEMS AND METHODS EMPLOYING WAVELENGTH MULTIPLEXING OF COLORS}
본 개시 물은 일반적으로 이미지의 몰입감 있는 시청을 위해 배치된 하나 이상의 프로젝션 디스플레이를 갖는 프로젝션 디스플레이 시스템 및 방법에 관한 것으로, 적어도 부분적으로는 디스플레이의 원색의 파장 다중화 기초하여 이미지의 동적 범위(dynamic range) 및 콘트라스트 비율(contrast ratio)를 향상시키는 시스템 및 방법을 포함한다.
본 출원은 "DISPLAY SYSTEMS AND METHODS EMPLOYING WAVELENGTH MULTIPLEXING OF COLORS"이라는 명칭으로 2014년 7월 22일자로 출원된 미국 가출원(U.S. Provisional Application) 번호 제62/027,659호의 우선권을 주장한다.
디지털 시네마 서버 및 프로젝터는 극장이나 다른 장소에서 영사를 위한 디지털 콘텐츠를 수신한다. 콘텐츠는 미디어 서버로의 전달 및 저장을 위해 하나 이상의 디지털 파일들로 패키지화될 수 있다. 이후, 미디어 서버는 하나 이상의 프로젝터들을 이용한 디스플레이를 위해 하나 이상의 디지털 파일들로부터 디지털 콘텐츠를 추출할 수 있다.
일부 경우에 있어서, 콘텐츠는 깊이에 대한 환상을 생성하기 위해 시청자의 좌우 눈에 동시 관찰되도록 다소 다른 영상 콘텐츠가 화면상에 투영되는 3D 비디오일 수 있다.
다중 투영 시스템(Multi-projection system)은 극장 또는 강당과 같은 장소에서 시청자의 몰임감 있는 경험을 용이하게 하기 위해 복수의 스크린에 비디오를 표시하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 색상의 파장 다중화를 이용한 디스플레이 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이미지의 몰입감 있는 시청을 위해 배치된 하나 이상의 프로젝션 디스플레이를 갖는 몰입형 디스플레이 시스템 및 그를 위한 스크린을 제공하는 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 몰입형 디스플레이 시스템 및 그것에 사용하는 스크린을 제공할 수 있다.
본 발명의 제1 양태에 따른 몰입형 디스플레이 시스템은 제1 적색 파장 대역, 제1 녹색 파장 대역 및 제1 청색 파장 대역의 광을 확산 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 제1 스크린과 상기 제1 적색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 적색 파장 대역, 상기 제1 녹색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 녹색 파장 대역 및 상기 제1 청색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 청색 파장 대역의 광을 확산 반사시키도록 구성된 다층 구조를 제2 스크린과 상기 제1 또는 제2 적색 파장 대역과 중첩되지 않는 제3 적색 파장 대역, 상기 제1 또는 제2 녹색 파장 대역과 중첩되지 않는 제3 녹색 파장 대역 및 상기 제1 또는 제2 청색 파장 대역과 중첩되지 않는 제3 청색 파장 대역의 광을 확산 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 제3 스크린과 상기 제1 적색 파장 대역, 상기 제1 녹색 파장 대역 및 상기 제1 청색 파장 대역 내의 광을 제공하고, 상기 제1 스크린 상에 제1 비디오를 투사하도록 구성된 제1 프로젝터 시스템과 상기 제2 적색 파장 대역, 상기 제2 녹색 파장 대역 및 상기 제2 청색 파장 대역 내의 광을 제공하고, 상기 제2 스크린 상에 제2 비디오를 투사하도록 구성된 제2 프로젝터 시스템과 상기 제3 적색 파장 대역, 상기 제3 녹색 파장 대역 및 상기 제3 청색 파장 대역 내의 광을 제공하고, 상기 제3 스크린 상에 제3 비디오를 투사하도록 구성된 제3 프로젝터 시스템을 포함하고, 몰입형 시청 환경에서 복수의 시청자가 상기 제1 비디오, 상기 제2 비디오 및 상기 제3 비디오를 동시에 시청할 수 있도록 상기 제1 스크린과 상기 제3 스크린이 상기 제2 화면에 인접하여 위치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 프로젝터 시스템은 상기 제2 또는 제3 적색 파장 대역, 상기 제2 또는 제3 녹색 파장 대역, 또는 상기 제2 또는 제3 청색 파장 대역의 광을 제공하지 않도록 추가 구성되고, 상기 제2 프로젝터 시스템은 상기 제1 또는 제3 적색 파장 대역, 상기 제1 또는 제3 녹색 파장 대역, 또는 상기 제1 또는 제3 청색 파장 대역의 광을 제공하지 않도록 추가 구성되고, 상기 제3 프로젝터 시스템은 상기 제1 또는 제2 적색 파장 대역, 상기 제1 또는 제2 녹색 파장 대역, 또는 상기 제1 또는 제2 청색 파장 대역의 광을 제공하지 않도록 추가 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 스크린은 상기 제2 및 제3 적색 파장 대역, 상기 제2 및 제3 녹색 파장 대역, 및 상기 제2 및 제3 청색 파장 대역의 광을 흡수하도록 추가로 구성되고, 상기 제2 스크린은 상기 제1 및 제3 적색 파장 대역, 상기 제1 및 제3 녹색 파장 대역, 및 상기 제1 및 제3 청색 파장 대역의 광을 흡수하도록 추가로 구성되며, 상기 제3 스크린은 상기 제1 및 제2 적색 파장 대역, 상기 제1 및 제2 녹색 파장 대역 및 상기 제1 및 제2 청색 파장 대역의 광을 흡수하도록 추가로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 스크린의 흡수는 상기 제2 및 제3 적색 파장 대역, 상기 제2 및 제3 녹색 파장 대역, 및 상기 제2 및 제3 청색 파장 대역 각각에서 90% 이상일 수 있다
또한, 상기 제2 스크린의 흡수는 상기 제1 및 제3 적색 파장 대역, 상기 제1 및 제3 녹색 파장 대역, 및 상기 제1 및 제3 청색 파장 대역에서 각각 90% 이상일 수 있다.
또한, 상기 제3 스크린의 흡수는 상기 제1 및 제2 적색 파장 대역, 상기 제1 및 제2 녹색 파장 대역, 및 상기 제1 및 제2 청색 파장 대역 각각에서 90% 이상일 수 있다.
또한, 상기 제1 스크린의 흡수는 상기 제1 적색 파장 대역, 상기 제1 녹색 파장 대역 및 상기 제1 청색 파장 대역 각각에서 5% 이하일 수 있다.
또한, 상기 제2 스크린의 흡수는 상기 제2 적색 파장 대역, 상기 제2 녹색 파장 대역 및 상기 제2 청색 파장 대역 각각에서 5% 이하일 수 있다.
또한, 상기 제3 스크린의 흡수는 상기 제3 적색 파장 대역, 상기 제3 녹색 파장 대역 및 상기 제3 청색 파장 대역 각각에서 5% 이하일 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 및 제3 적색 파장 대역 각각의 폭은 약 10nm 이하일 수 있다.
또한, 상기 제1, 제2 및 제3 적색 파장 대역 각각의 폭은 해당 각각의 파장 대역의 중심 파장의 약 2% 이하일 수 있다.
또한, 상기 제1 적색 파장 대역의 중심 파장은 약 630㎚이고, 상기 제1 녹색 파장 대역의 중심 파장은 약 540㎚이고, 상기 제1 청색 파장 대역의 중심 파장은 약 465nm일 수 있다.
또한, 상기 제2 적색 파장 대역의 중심 파장은 약 620nm이고, 상기 제2 녹색 파장 대역의 중심 파장은 약 530nm이고, 상기 제2 청색 파장 대역의 중심 파장은 약 455nm일 수 있다.
또한, 상기 제3 적색 파장 대역의 중심 파장은 약 610nm이고, 상기 제3 녹색 파장 대역의 중심 파장은 약 520nm이고, 상기 제3 청색 파장 대역의 중심 파장은 약 445nm일 수 있다.
또한, 상기 제1 스크린, 상기 제2 스크린 및 상기 제3 스크린은 곡면일 수 있다.
본 발명의 제2 양태에 따른 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 스크린은 상기 스크린 상에 입사된 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층과 적색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제1 간섭 코팅을 포함하는 제2층과 녹색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제2 간섭 코팅을 포함하는 제3층과 청색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제3 간섭 코팅을 포함하는 제4층과 가시 광선을 흡수하도록 구성된 광 흡수 소자를 포함하는 제5층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스크린은 프로젝터로부터 상기 스크린으로의 광학 경로 상의 상기 제1층 전에 배치되는 반사기를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 반사기는 일련의 편평한 환형 섹션들을 포함하는 프레넬 반사면을 포함하고, 각각의 평탄한 표면은 상이한 각도에 있을 수 있다.
또한, 상기 스크린은 마이크로-렌즈들의 구조를 더 포함하며, 개별 상기 마이크로-렌즈는 광 확산 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따른 몰입형 디스플레이 시스템은 상기 제2 양태에 따른 스크린 및 상기 제2 양태에 따른 스크린에 인접하게 위치된 제2 스크린을 포함하고, 상기 제2 스크린은 해당 스크린 상에 입사된 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층과 상기 적색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 적색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제1 간섭 코팅을 포함하는 제2층과 상기 녹색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 녹색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제2 간섭 코팅을 포함하는 제3층과 상기 청색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 청색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제3 간섭 코팅을 포함하는 제4층과 가시 광선을 흡수하도록 구성된 광 흡수 소자를 포함하는 제5층을 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 양태들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 일부에 불과하며, 본원 발명의 기술적 특징들이 반영된 다양한 실시예들이 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진 자에 의해 이하 상술할 본 발명의 상세한 설명을 기반으로 도출되고 이해될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 장치에 대한 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 색상의 파장 다중화를 이용한 디스플레이 시스템 및 방법을 제공하는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 이미지의 몰입감 있는 시청을 위해 배치된 하나 이상의 프로젝션 디스플레이를 갖는 몰입형 디스플레이 시스템 및 그를 위한 스크린을 제공하는 장점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 실시 예는 설명의 목적으로 첨부된 도면들에 도시되고, 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다. 또한, 개시된 상이한 실시 예의 다양한 특징이 결합되어 본 개시의 일부인 추가적인 실시 예를 형성할 수 있다. 어떤 기능 또는 구조는 제거되거나 생략될 수도 있다. 도면 전체에서 참조 번호는 참조 요소 간의 대응을 나타내기 위해 재사용될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 몰입감 있는 디스플레이 경험을 제공하기 위한 예시적인 몰입형 디스플레이 시스템을 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 3개의 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템들 및 해당 몰입형 디스플레이 시스템들에서의 누화의 예들을 도시한다.
도 3은 각각의 프로젝터 시스템에 의해 출력된 몇몇 예시적인 스펙트럼 전력 밀도 분포를 도시한다.
도 4는 몰입형 디스플레이 시스템에서의 스크린에 대한 흡수 스펙트럼의 예를 도시한다.
도 5는 다중 층들을 포함하는 파장 선택 스크린의 예를 도시한다.
도 6은 파장 선택 스크린과 함께 사용하기 위한 반사기의 단면도를 도시하며, 반사기는 약 1°의 스텝으로 0°부터 ±15°까지의 상이한 각도로 각각이 평평한 표면을 갖는 일련의 편평한 환형 섹션들을 가진다.
도 7a 및 도 7b는 광 확산 소자를 갖는 마이크로-렌즈의 예를 도시한다.
여기서 기술되는 실시예들은 혁신적인 특징들을 가지며, 그 중 어느 하나만이 그것의 바람직한 속성들을 위해 반드시 필수적이거나 전적으로 책임이 있는 것은 아니다. 청구항들의 범위를 제한하지 않고, 유리한 특징들 중 일부가 요약될 것이다.
몰입형 디스플레이 시스템은 몰입감 있는 비디오 시청을 제공하기 위해 배열된 복수의 투영 시스템을 포함할 수 있다. 그러한 몰입형 디스플레이 시스템은 시청자에게 몰입감 있는 시청 경험을 제공하기 위해 각각이 상호 보충하도록 구성된 비디오를 투영하는 복수의 투영 시스템(projector system)을 포함할 수 있다. 각각의 투영 시스템은 청중 주변에 배치된 투영면에 자신의 비디오를 투영하도록 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 청중은 비디오에 묘사된 환경으로의 몰임감을 경험할 수 있다. 복수의 투영 시스템에 의해 제공되는 비디오는 통합 비디오 프리젠데이션이 생성되도록 복수의 투영면에 투영될 수 있다. 이러한 몰입형 디스플레이 시스템은 복수의 투영면에 제공되는 영상 품질에 적어도 부분적으로 기인한 상대적으로 높은 수준의 사실감 있는 시청각 프리젠테이션을 생성할 수 있다.
하지만, 다수의 투영면을 가지는 것은 광이 제1 투영면으로부터 제2 투영면을 거쳐 시청자에게 반사되는 결과를 야기시킬 수 있다. 이 광은 제1 투영면으로부터 시청자에게 직접 반사되는 광과 혼합된다. 복수의 투영면상의 이러한 광의 혼합은 투영면의 콘트라스트 비율 및(또는) 동적 범위를 감소시킬 수 있다. 이로 인해, 몰입형 디스플레이 시스템의 영상 품질이 저하될 수 있다. 누화(cross-talk) 또는 교차 반사(cross-reflection)로 언급될 수 있는 이러한 광 혼합은 몰입형 디스플레이 시스템의 해결 과제가 될 수 있다. 청중의 광범위한 시청 각도에 적어도 부분적으로 기인하여 영화관과 같이 상대적으로 큰 그룹의 사람들을 위해 설계된 몰입형 디스플레이 시스템들은 이러한 도전 과제를 극복하는 것을 더욱더 어렵게 한다.
따라서, 여기에서 광범위한 시청 각도에 대해 사용되는 복수의 투영면-예를 들면, 스크린들-을 포함하고, 복수의 투영면의 상이한 부분 사이의 누화 또는 교차 반사에 의해 야기되는 콘트라스트 비율 및(또는) 동적 범위에 있어서의 감쇄가 상당히 줄어들게 하는 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 시스템 및 방법이 제공 된다. 일부 실시 예에서, 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법은 교차 반사가 교차 반사의 파장-선택 흡수(wavelength-selective absorption)에 의해 실질적으로 억제되는 두 개 이상의 곡선 형 또는 평면 스크린을 사용하여 비교적 높은 콘트라스트, 높은 동적 범위의 몰입감 있는 이미지 시청을 제공한다.
제 1 양태에서, 몰입형 디스플레이 시스템은 제1 적색 파장 대역, 제1 녹색 파장 대역 및 제1 청색 파장 대역의 광을 확산적으로 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 제1 스크린을 포함한다. 상기 시스템은 또한, 상기 제1 적색 파장 대역과 겹치지 않는 제2 적색 파장 대역, 상기 제1 녹색 파장 대역과 겹치지 않는 제2 녹색 파장 대역 및 상기 제1 청색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 청색 파장 대역의 광을 확산 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 2 스크린을 포함한다. 상기 시스템은 또한 상기 제1 또는 제2 적색 파장 대역과 겹치지 않는 제3 적색 파장 대역, 상기 제1 또는 제2 녹색 파장 대역과 겹치지 않는 제3 녹색 파장 대역 및 상기 제1 또는 제2 청색 파장 대역과 중첩되지 않는 제3 청색 파장 대역의 광을 확산 반사시키는 다층 구조를 포함하는 제3 스크린을 포함한다. 또한, 상기 시스템은 제1 비디오를 제1 스크린 상에 투사하도록 구성된 제1 프로젝터 시스템을 포함하고, 제1 프로젝터 시스템은 제1 적색 파장 대역, 제1 녹색 파장 대역 및 제1 청색 파장 대역 내의 광을 제공하도록 구성된다. 또한, 상기 시스템은 제2 비디오를 제2 스크린 상에 투영하도록 구성된 제2 프로젝터 시스템을 포함하고, 상기 제2 프로젝터 시스템은 제2 적색 파장 대역, 제2 녹색 파장 대역 및 제2 청색 파장 대역 내의 광을 제공하도록 구성된다. 또한, 상기 시스템은 제3 비디오를 제3 스크린 상에 투사하도록 구성된 제3 프로젝터 시스템을 포함하고, 상기 제3 프로젝터 시스템은 제3 적색 파장 대역, 제3 녹색 파장 대역 및 제3 청색 파장 대역 내의 광을 제공하도록 구성된다. 몰입형 시청 환경에서 복수의 시청자에 의해 제1 비디오, 제2 비디오 및 제3 비디오가 동시에 시청될 수 있도록 제1 스크린과 제3 스크린은 제2 스크린에 인접하게 위치된다.
제1 양태의 일부 실시 예에서, 제1 프로젝터 시스템은 제2 또는 제3 적색 파장 대역, 제2 또는 제3 녹색 파장 대역, 또는 제2 또는 제3 청색 파장 대역의 광을 제공하지 않도록 추가로 구성된다. 제2 프로젝터 시스템은 상기 제1 또는 제3 적색 파장 대역, 상기 제1 또는 제3 녹색 파장 대역, 또는 상기 제1 또는 제3 청색 파장 대역에서 광을 제공하지 않도록 추가로 구성된다. 또한, 상기 제3 프로젝터 시스템은 제1 또는 제2 적색 파장 대역, 제1 또는 제2 녹색 파장 대역, 또는 제1 또는 제2 청색 파장 대역의 광을 제공하지 않도록 추가로 구성된다. 제1 양태의 일부 실시 예에서, 상기 제1 스크린은 제2 및 제3 적색 파장 대역, 제2 및 제3 녹색 파장 대역, 및 제2 및 제3 청색 파장 대역의 광을 흡수하도록 추가로 구성되고, 상기 제2 스크린은 제1 및 제3 적색 파장 대역, 제1 및 제3 녹색 파장 대역 및 제1 및 제3 청색 파장 대역의 광을 흡수하도록 추가 구성되고, 상기 제3 스크린은 제1 및 제2 적색 파장 대역, 제1 및 제2 녹색 파장 대역 및 제1 및 제 2 청색 파장 대역의 광을 흡수하도록 추가로 구성된다. 다른 실시 예에서, 제1 스크린의 흡수는 제2 및 제3 적색 파장 대역, 제2 및 제3 녹색 파장 대역 및 제2 및 제3 청색 파장 대역 각각에서 적어도 90%이다. 또 다른 실시 예에서, 제2 스크린의 흡수는 제1 및 제3 적색 파장 대역, 제1 및 제3 녹색 파장 대역 및 제1 및 제3 청색 파장 대역 각각에서 적어도 90%이다. 또 다른 실시 예에서, 제3 스크린의 흡수는 제1 및 제2 적색 파장 대역, 제1 및 제2 녹색 파장 대역 및 제1 및 제2 청색 파장 대역 각각에서 적어도 90%이다.
상기 제1 양태의 일부 실시 예에서, 제1 스크린의 흡수는 제1 적색 파장 대역, 제1 녹색 파장 대역 및 제1 청색 파장 대역 각각에서 5% 이하이다. 다른 실시 예에서, 제2 스크린의 흡수는 제2 적색 파장 대역, 제2 녹색 파장 대역 및 제2 청색 파장 대역 각각에서 5% 이하이다. 또 다른 실시 예에서, 제3 스크린의 흡수는 제3 적색 파장 대역, 제3 녹색 파장 대역 및 제3 청색 파장 대역 각각에서 5% 이하이다.
상기 제1 양태의 일부 실시 예에서, 제1, 제2 및 제3 적색 파장 대역 각각의 폭은 약 10nm 이하이다. 상기 제1 양태의 일부 실시 예에서, 제1, 제2 및 제3 적색 파장 대역 각각의 폭은 각각의 파장 대역의 중심 파장의 약 2% 이하이다.
상기 제1 양태의 일부 실시 예에서, 제1 적색 파장 대역의 중심 파장은 약 630n이고, 제1 녹색 파장 대역의 중심 파장은 약 540n이고, 제1 청색 파장 대역의 중심 파장은 약 465nm이다. 다른 실시 예에서, 제2 적색 파장 대역의 중심 파장은 약 620nm이고, 제2 녹색 파장 대역의 중심 파장은 약 530nm이고, 제2 청색 파장 대역의 중심 파장은 약 455nm이다. 또 다른 실시 예에서, 제3 적색 파장 대역의 중심 파장은 약 610nm이고, 제3 녹색 파장 대역의 중심 파장은 약 520nm이고, 제3 청색 파장 대역의 중심 파장은 약 445nm이다.
상기 제1 양태의 일부 실시 예에 있어서, 제1, 제2 및 제3 스크린은 곡면이다.
제2 양태에 있어서, 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 스크린이 제공된다. 상기 스크린은 스크린 상에 입사하는 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 적색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제1 간섭 코팅을 포함하는 제2층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 녹색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제2 간섭 코팅을 포함하는 제3층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 청색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제3 간섭 코팅을 포함하는 제4층을 포함한다. 또한, 상기 스크린은 가시광을 흡수하도록 구성된 광 흡수 소자를 포함하는 제5층을 포함한다.
상기 제 2 양태의 일부 실시 예에서, 상기 스크린은 프로젝터로부터 상기 스크린까지의 광학 경로 상에 상기 제1층 전에 위치된 반사기를 포함한다. 다른 실시 예에서, 상기 반사기는 한 세트의 평탄한 환형 섹션(flat annular sections)을 포함하는 프레넬 반사 표면(Fresnel reflecting surface)을 포함하며, 여기서, 각각의 평평한 표면은 상이한 각도를 이룬다.
상기 제2 양태의 일부 실시 예에서, 상기 스크린은 마이크로-렌즈의 구조를 포함하며, 개별 마이크로-렌즈는 광 확산 소자를 포함한다.
일부 실시 예들에서, 상기 제2 양태의 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 또한 상기 제2 양태의 스크린에 인접하여 위치된 제2 스크린을 포함한다. 상기 제2 스크린은 스크린 상에 입사하는 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층; 상기 적색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 적색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제1 간섭 코팅을 포함하는 제2층; 상기 녹색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 녹색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제2 간섭 코팅을 포함하는 제3층; 상기 청색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 청색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제3 간섭 코팅을 포함하는 제4층; 및 가시광을 흡수하도록 구성된 광 흡수 소자를 포함하는 제5층을 포함한다.
특정 실시 예들 및 예시들이 여기에 개시되어 있지만, 본 발명의 주제는 구체적으로 개시된 예를 넘어 다른 대안 실시 예 및/또는 용도 및 그것의 변형 및 균등물로 확장된다. 따라서, 여기에 첨부된 청구 범위는 이하에 기술된 특정 실시 예에 의해 제한되지 않는다. 다양한 실시예를 비교하기 위해, 이들 실시 예의 특정 양태 및 이점이 설명된다. 반드시 그러한 모든 양상 또는 장점이 임의의 특정 실시 예에 의해 달성되는 것은 아니다. 따라서, 예를 들면, 본원에서 교시되거나 제시될 수 있는 다른 양태 또는 이점을 반드시 달성하지 않고, 본원에서 교시된 하나의 이점 또는 그룹의 이점을 달성 또는 최적화하는 방식으로 다양한 실시 예가 수행될 수 있다.
몰입형 디스플레이 시스템은 이미지가 여러 방향에서 동시에 시청자에 제공되기 때문에 높은 수준의 사실감을 가지는 이미지를 생성할 수 있다. 통상적인 몰입형 디스플레이 시스템은 적어도 부분적으로 누화(cross-talk) 또는 교차-반사(cross-reflection)에 기인하여 낮은 콘트라스트 비율과 낮은 동적 범위를 겪을 수 있다. 여기서 사용되는 누화 및 교차-반사는 일반적으로 몰입형 디스플레이 시스템의 스크린의 한 부분으로부터 방출된 광이 몰입형 디스플레이 시스템 스크린의 다른 부분에 입사하고 이들 방출된 광이 확산 반사 후 하나 이상의 시청자에게 부분적으로 다시 반사되는 것을 지칭한다. 이러한 누화 또는 교차-반사는 모든 입사광을 실질적으로 반사하는 스크린에 적어도 부분적으로 기인하여 전형적인 몰입형 디스플레이 시스템에서 발생될 수 있다. 일반적으로, 표시 화면에 입사되고, 표시 화면에 흡수되지 않는 주변 광, 예를 들면, 스크린에 투영되거나 디스플레이에 의해 제공되는 로컬 이미지와 관련 없는 광은 표시된 화상에 중첩되며, 결과적으로 이미지 콘트라스트를 감소시킨다. 주변 광 또는 조명은 이미지의 콘트라스트 비율을 크게 저하시킬 수 있다. 유사하게, 주변 광은 화상의 채도를 저하시켜 결과적으로 이미지의 동적 범위를 저하시킬 수 있다. 따라서, 일반적으로 주변 광의 반사를 감소 또는 최소화하고, 특히 누화를 감소시키거나 최소화시키는 것이 바람직하고 유리하다.
따라서, 전방 투영 스트린에서의 주변 광의 거부를 개선하여 전방 투영에 의해 생성된 이미지의 콘트라스트를 향상시키는 시스템 및 방법이 개시된다. 특히, 몰입형 디스플레이 시스템에 사용하기 위한 시간 다중화 스크린 및 프로젝터 시스템이 개시되며, 몰입형 디스플레이 시스템의 스크린 및 프로젝터 시스템은 투영된 이미지상의 누화의 영향을 감소시키거나 최소화하기 위해 시간 다중화된다.
여기에 제공된 시스템 및 방법은 복수의 프로젝터 시스템과 함께 복수의 투영면을 가지는 몰입형 디스플레이 시스템에 대해 콘트라스트 비율 및/또는 동적 범위를 개선하도록 구성된다. 하나 이상의 특정 이점을 달성하기 위해 개시된 시스템 및 방법과 조합될 수 있는 콘트라스트 비율 및/또는 동적 범위를 개선하기 위한 다수의 시스템 및 방법이 있을 수 있다. 일부 구현 예에서, 이들 시스템 및 방법은 개시된 시스템 및 방법이 그 자체로 또는 다른 시스템 및 방법과 조합하여 극복하는 특정 단점을 가질 수 있다. 예를 들어, 몰입형 돔 극장의 콘트라스트를 개선하기 위한 방법은 극장에서 단방향으로 자리 잡은 시청자의 중심 시야 내에서 이미지의 밝기를 집중시킨다. 하지만, 이는 시청자 시야의 바깥 가장자리 방향으로의 밝기를 희생시키는 단점이 있을 수 있다. 콘트라스트를 개선시키는 다른 방법은 텍스쳐링된 표면을 제공하고 투영된 이미지의 교차-반사를 억제하는 마이크로-배플(micro-baffle)과 같이 작용하는 시각-반사 코팅(visually-reflective coating)으로 스크린을 코팅하는 것을 포함한다. 곡면 형, 역-투영 스크린 또는 몰입형 디스플레이의 콘트라스트를 개선하기 위한 다른 방법은 특별히 맞춤화된 또는 최적화된 후방 스크린 코팅(rear-screen coating)을 사용하는 것을 포함한다.
전방 투영 스크린의 콘트라스트는 호스트 재료에 분포되는 금속 플레이크 및 광 흡수 입자(light absorbing particles )를 사용함으로써 개선될 수 있다. 유사하게, 반사형 투영 스크린은 광 반사층 및 투명 광 확산층을 포함할 수 있으며, 광 반사층은 광 반사 물질의 플레이크가 분포된 투명 수지를 포함하고, 투명 광 확산층은 방해석 및 무색의 염료 또는 안료가 분포된 미세 결정 입자를 갖는 투명 수지를 포함한다.
전방 투영 스크린에 대한 콘트라스트는 이미지 디스플레이 광의 파장 범위의 광을 선택적으로 반사시키고 주변 광을 흡수함으로써 개선될 수 있다. 예를 들어, 전방 투영 시스템에서 사용하기 위한 스크린은 목표 파장 또는 목표 파장 범위의 광을 반사하도록 구성된 섹션을 포함할 수 있으며, 반사는 비 목표 파장(non-targeted wavelengths) 또는 비 목표 파장 범위(non-targeted wavelength ranges)보다 크다. 이러한 스크린은 투사된 투사 광과 주변 광 사이의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다. 다른 예로서, 선택적-반사 투영 스크린은 광학 파장 범위의 다수의 비교적 좁은 밴드의 입사 광학 에너지를 선택적으로 반사시키고 좁은 밴드 사이 및/또는 외부에 있는 파장을 가지는 광을 흡수하도록 구성된 구조를 포함할 수 있다. 투영 스크린은 입사광을 포커싱하는 마이크로-렌즈 구조를 포함할 수 있어서, 광이 스크린으로부터 반사될 때 높은 확산 또는 빔 확산을 가지면서 비교적 작은 스폿(spot)을 통과한다.
투영 스크린에서의 주변 광의 거부는 스크린을 다른 입사각 및/또는 편광에 대해 상이한 반사율을 가지도록 구성함으로써 개선될 수 있다. 예를 들어, 주변 광의 거부는 상대적으로 낮은 입사각 및 프로젝터의 편광과 평행한 편광을 가지는 광에 대해 상대적으로 높은 반사율, 상대적으로 높은 입사각 및 프로젝터의 편광과 평행한 편광을 가지는 광에 대해 상대적으로 낮은 반사율 및 프로젝터(낮은 입사각 또는 높은 입사각을 가짐)의 편광과 수직인 편광을 가지는 광에 대해 상대적으로 낮은 반사율을 가지는 스크린을 구성함으로써, 개선될 수 있다. 반사형 전방 투영 스크린은 확산 소자 및/또는 눈부심 방지 소자와 조합된 반사 편광 소자를 포함함으로써 상대적으로 높은 레벨의 주변 광이 존재할 때 향상된 콘트라스트 및 비교적 넓은 시야각을 갖는 이미지를 투사하도록 구성될 수 있다. 투영 스크린은 목표된 또는 알려진 편광된 성분을 확산적으로 반사시키기 위한 콜레스테릭 액정, 편광 선택적 반사층(polarized-light selective reflection layer )을 포함할 수 있다. 또한, 전방 투영 스크린은 편광된 시트로 오버레이될 수 있다.
고 콘트라스트 전방 투영 스크린은 기판상에 배치된 적절한 구조들을 스위치 온(ON) 및 오프(OFF)시킴으로써, 저 반사율 상태로부터 고 반사율 상태로 변화하도록 구성된 표면들을 포함하는 복수의 마이크로-엘리먼트들을 포함할 수 있다. 마이크로-엘리먼트의 표면은 투사된 이미지 또는 비디오의 흑색 세그먼트에 대해 저 반사율 상태에 있고, 투사된 이미지 또는 비디오의 흑색 세그먼트 외부에 있는 세그먼트들에 대해서는 고 반사율 상태에 있다.
전방 투영 스크린은 편광 회전 플레이트를 덮는 렌티큘러 렌즈 시트(lenticular lens sheet), 반사 표면을 오버레이하는 편광 플레이트 및 렌티큘러 렌즈 시트를 오버레이하는 편광 필름을 포함할 수 있다. 편광 필름은 각 렌티큘러 렌즈의 초점에 무편광 세그먼트를 포함하여 다른 광원으로부터의 광이 감쇠되는 동안 프로젝터로부터의 광은 편광 필름에 의해 상대적으로 감쇠되는 않는다. 프로젝터로부터의 광은 일반적으로 렌티큘러 렌즈 시트의 렌즈와 동일한 시야각 비율로 분배된다.
전방 투영 스크린은 PDLC(polymer-dispersed liquid crystals)로 채워진 플라스틱 시트로 오버레이 될 수 있고, 플라스틱 시트의 양면은 투명 전극을 가질 수 있다. 플라스틱 시트는 제1 상태에서 투명하며, 플라스틱 시트에 전압을 인가되면 백색으로 변할 수 있다. 플라스틱 시트는 한쪽 면이 검은색으로 코팅될 수 있으며, 전극에 전압이 가해지지 않을 때 투명한 플라스틱 시트의 뒷면에서 반사되는 광에 적어도 부분적으로 기인하여 스크린은 검은색이 된다. 전압이 전극에 가해지면, 전압이 가해지는 동안 스크린이 흰색으로 변할 수 있다. 스크린은 프로젝터의 펄싱과 동기화된 전압 펄스를 수신할 수 있다. 그러한 시나리오에서, 스크린은 백색이거나 프로젝터가 활성인 동안 상대적으로 높은 반사율을 갖도록 구성될 수 있고, 프로젝터가 비활성일 때 흑색이거나 상대적으로 낮은 반사율을 가지도록 구성될 수 있다.
일부 스크린은 개방 셀 형태(open-cell foam)의 내부 표면에 적용되는 시각적으로 반사되는 층(visually-reflective layer )를 가질 수 있다. 반사 코팅은 개방 셀 형태 구조체를 채우고 또는/및 차단하지 못하도록 충분히 얇게 적용될 수 있다. 반사 코팅은 개방 셀의 내부를 코팅할 수 있다. 이것은 거의 수직인 입사각에서 대부분의 광을 반사하는 투영면을 생성할 수 있고, 좀더 기울어진 입사각으로부터 광을 개방 셀에 잡아두어 교차-반사를 줄일 수 있다. 결과 스크린은 상대적으로 높은 정도의 방향성 및 비교적 급격한 각도 컷-오프(angular cut-off)를 갖는 마이크로-배플링된(micro-baffled) 스크린 표면을 포함한다. 그러나, 이러한 설계는 동일하거나 거의 동일한 휘도를 갖는 광범위한 시야각이 요구되는 몰입형 디스플레이 시스템에서는 바람직하지 않고 및/또는 불리할 수 있다.
상기 시스템 및 방법은 교차-반사를 감소시킴으로써 몰입형 디스플레이 시스템의 콘트라스트를 향상시키는데 사용될 수 있지만, 여기에 설명된 시스템 및 방법에 의해 극복되어야 하는 몇몇 단점을 겪을 수 있다. 특히, 본 명세서에 개시된 일부 실시 예는 교차-반사를 억제하고 시야각(예를 들어, 시야각의 함수로서 휘도의 매끄럽고 점진적인 감소)의 함수로서 목표된 또는 원하는 휘도를 갖는 몰입형 디스플레이 시스템을 제공한다.
전술한 스크린 설계 중 일부는 시청자가 동일하거나 유사한 중앙 시야를 사용한다고 가정한다. 이는 몰입형 디스플레이 시스템의 사용을 제한하기 때문에 불리할 수 있다. 전술한 이슈들의 일부는 본 명세서에 개시된 시스템 및 방법에 의해 해결될 수 있다. 특히, 콘트라스트에 상당한 개선을 제공하면서 교차-반사를 억제함으로써, 시청 방향이 공통의 중심 시야를 넘어 확장되는 몰입형 디스플레이 시스템이 설명된다. 이러한 몰입형 디스플레이 시스템은 보다 많은 시청자의 향상된 시청 경험을 제공하기 때문에 보다 많은 상황 및 구성에서 사용될 수 있다.
전방 투영 시스템에 대한 콘트라스트 향상을 위해 구성된 전술한 시스템 및 방법의 일부는 개별 전방 프로젝터와 함께 사용하기 위해 주변 광을 거부하는 것을 목적으로 한다. 이러한 시스템 및 방법은 다수의 전방 및/또는 후방 프로젝션 스크린상에 이미지를 투영하도록 구성된 프로젝터들의 앙상블에 대해 교차-반사를 억제하고 콘트라스트를 향상시키는데 효과적이지 않을 수 있다. 다수의 프로젝터 및/또는 스크린을 갖는 이러한 몰입형 디스플레이 시스템에서, 상대 스크린 배향 및 광학 스크린 특성은 투영된 이미지의 콘트라스트 및/또는 채도를 감소시키는 교차-반사를 생성할 수 있다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들 중 하나 이상은 교차-반사를 효과적으로 억제하는 몰입형 디스플레이 시스템을 포함한다.
- 몰입형 디스플레이 시스템
도 1a 및 도 1b는 몰입형 디스플레이 경험을 제공하기 위해 상응하는 스크린 (105a, 105b, 105c)상에 이미지를 투영하도록 구성된 복수의 프로젝터(200a, 200b, 200c)를 포함하는 예시적인 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)를 도시한다. 스크린 105a-105c은 도 1a에 도시된 바와 같이 평면 전방 투영 디스플레이 또는 도 1b에 도시된 바와 같이, 곡면 전방 투영 디스플레이일 수 있다. 인접 디스플레이 사이에는 간격이 있을 수 있다. 예를 들어, 스크린(105a-105c)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 그들 사이에 간격을 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 간격은 비교적 작거나, 0에 가깝거나, 또는 0일 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 복수의 평면 또는 곡면 디스플레이(또는 스크린)을 포함할 수 있거나 단일 곡면 디스플레이 (또는 스크린)을 포함할 수 있다. 스크린은 서로 상대적으로 회전할 수 있다. 또한, 스크린(105a-c)는 서로에 대해 각각의 경사도를 가질 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)의 스크린(105a-c)는 평면 스크린, 곡면 스크린 또는 이 둘의 조합을 포함할 수 있다.
예시적인 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 각 스크린상의 이미지가 프로젝터 시스템에 의해 제공되는 3개의 전방 투영 스크린(105a-c)을 포함한다. 프로젝터 시스템(200a)은 비디오를 스크린(105a)상에 투사하도록 구성되고, 프로젝터 시스템(200b)는 스크린(105b)상에 비디오를 투영하도록 구성되고, 프로젝터 시스템(200c)는 스크린(105c)상에 비디오를 투영하도록 구성된다. 사운드 시스템은 스크린(105a), 스크린(105b) 및/또는 스크린(105c) 뒤에 장착될 수 있다. 프로젝터 시스템 P1, P2 및 P3에 의해 방출된 광은 원하는 또는 선택된 편광 상태를 가질 수 있거나 무작위로 편광될 수 있다.
일부 실시 예에서, 스크린 (105a, 105c)은 곡면 스크린일 수 있으며, 그 예가 도 1b에 도시되어 있다. 고려되는 곡률은 용지의 평면, 용지의 평면에 수직인 평면 또는 용지의 평면과 용지에 수직인 평면 모두에 있을 수 있다. 이러한 몰입형 디스플레이 시스템(100b)은 예를 들어, 3개의 곡면 전방 투영 스크린(105a)을 포함하고, 각 스크린상의 이미지는 하나 이상의 프로젝터로부터 투영된다. 예를 들어, 프로젝터 시스템 P1(200a)은 스크린 1(105a) 상에 이미지를 투영하는 하나 이상의 프로젝터일 수 있고, 프로젝터 시스템 P2(200b)는 스크린 2(105b)상에 이미지를 투영하는 하나 이상의 프로젝터일 수 있으며, 프로젝터 시스템 P3(200c)는 스크린 3(105c)상에 이미지를 투사하는 하나 이상의 프로젝터일 수 있다.
프로젝터 시스템(200a-c)으로부터 나오는 광은 각각 다른 스펙트럼을 가질 수 있다. 이로 인해, 이러한 프로젝터 시스템에서 제공하는 이미지 사이에는 색상 차이가 생길 수 있다. 이러한 색상 차이는 전기적으로 보정 할 수 있다. 2개의 프로젝터 사이의 색차를 보상하기 위한 예시적인 방법이 미국 공개 특허 번호 2007/0127121호(to B. Maximus et al)에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 그 전체가 참조되어 인용된다. 프로젝터 시스템(200a-c)의 스펙트럼은 전자 보상 후에, Rec. 709 또는 DCI P3에 따른 색 영역을 갖는 컬러 이미지를 투사하도록 구성될 수 있다.
프로젝터 시스템(200a-c)은 스크린(150a-c)상에 비디오를 투사하도록 구성된 장치를 지칭한다. 이들 프로젝터 시스템(200a-c)은 미디어 서버 및 프로젝터를 포함할 수 있다. 일부 실시 예에서, 미디어 서버는 프로젝터와 물리적으로 분리되어 있고, 예를 들어, 유선 또는 무선 연결을 통해 프로젝터와 통신 가능하게 결합된다. 일부 실시 예에서, 프로젝터 시스템은 통합된 미디어 서버 및 프로젝터를 포함한다. 프로젝터 시스템의 미디어 서버 부분은 미디어 컨텐츠를 수신, 저장 및 디코딩하도록 구성된 하드웨어 및 소프트웨어 구성 요소를 포함할 수 있다. 미디어 서버는 디지털 컨텐츠 파일을 수집 및 디코딩하고, 미디어 스트림-예를 들어, 비디오 및 오디오-을 생성하고, 이미지 데이터를 프로젝터에 전송하도록 구성된 하드웨어 및 소프트웨어를 포함할 수 있다. 미디어 서버는 디지털 컨텐츠를 처리하고, 수집된 컨텐츠를 디코딩하고, 디코딩된 컨텐츠로부터 비디오를 생성하고, 디코딩된 컨텐츠로부터 오디오를 생성하고, 보안 컨텐츠에 액세스하기 위한 보안 자격 증명을 제공하고, 동기화된 프레젠테이션을 제공하기 위해 동기화 신호를 생성 또는 해석할 수 있다. 프로젝터는 이미지를 생성, 변조 및 투사할 수 있도록 광학 엔진, 변조 요소, 광학 장치 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 프로젝터는 음극선 관(cathode ray tube, CRT), 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 디지털 광 처리(digital light processing, DLP), 디지털 마이크로 미러 장치(digital micro-mirror devices, DMD) 등을 사용하여 구현될 수 있다.
프로젝터 시스템들(200a-c)은 예를 들어, 4K(예를 들어, 3636x2664, 3996x2160, 3840x2160, 4096x2160 등), 2K(예: 1828x1332, 1998x1080), HD (예: 1920x1080, 1280x720) 등을 포함하는 다수의 표준들 중 어느 하나에 부합하는 종횡비 및 해상도를 비디오에 제공하도록 구성될 수 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 프로젝터 시스템(200a-c)은 예를 들어, 24fps, 30fps, 60fps, 120fps 등을 포함하는 다양한 프레임 속도로 비디오를 제공하도록 구성될 수 있다. 프로젝터 시스템(200a-c)은 두 개 이상의 화면에서 동기화된 3D 컨텐츠(예: 입체 비디오)를 표시하게 구성될 수 있다.
일 예로, 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 영화관 내부에서 DCI-호환 컨텐츠를 재생하도록 구성된 DCI-호환 프로젝터 시스템(200a-c)을 포함할 수 있다. DCI-호환 컨텐츠는 미디어 스트림-예를 들어, 디지털 컨텐츠로부터 추출된 비디오 데이터 또는 비디오 및 오디오 데이터-을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 미디어 스트림은 예를 들어, 영화관에 배포하기 위해 압축되고, 암호화되고, 패키지화된 데이터를 포함하는 디지털 시네마 패키지(Digital Cinema Package: DCP)로서 제공된다. 데이터는 데이터 파일 포맷들에 매핑되는 이미지 구조, 오디오 구조, 서브 타이틀 구조 등을 포함하는 디지털 시네마 분배 마스터(Digital Cinema Distribution Master: DCDM)를 포함할 수 있다. 데이터에는 DCP에서 시청각 프리젠테이션을 구성하는 픽쳐 에센스 파일(picture essence files) 및 오디오 에센스 파일(audio essence files)이 포함될 수 있다. DC는 특징, 트레일러, 광고, 로고 등의 단일 디지털 프리젠테이션에 필요한 모든 에센스 및 메타 데이터를 포함하는 구성을 포함할 수 있다. 프로젝터 시스템들(200a-c)은 DCP를 섭취하고 DCDM의 시각적으로 식별할 수 없는 사본을 생성하도록 구성될 수 있으며, 그 다음 DCDM의 해당 사본을 사용하여 청중에게 프리젠테이션을 위한 이미지 및 사운드를 생성할 수 있다.
또한, 도 1a 및 도 1b는 3개의 프로젝터 시스템(200a-c)과 3개의 스크린(105a-c)을 도시한다. 그러나, 몰입형 디스플레이 시스템은 상이한 개수의 프로젝터 시스템 및/또는 스크린을 포함할 수 있다. 예를 들어, 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 10개 이상의 프로젝터 시스템을 포함할 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 또는 10 이상의 스크린을 포함할 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 2개 이상의 프로젝터 시스템이 하나의 스크린상에 비디오를 제공하게 하여 이미지가 실질적으로 중첩되도록 구성될 수 있다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 프로젝터 시스템이 하나의 스크린상에 비디오를 제공하도록 구성될 수 있다. 여기서, 프로젝터 시스템으로부터의 비디오는 최소한으로 중첩된다. 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 실질적으로 단일한 비디오 프리젠테이션을 제공하기 위해 서로 인접하거나 서로 근접해 있을 수 있다.
몰입형 디스플레이 시스템의 사운드는 중요할 수 있으며 시각적 정보와 비교하여 중요할 수 있다. 통상적인 몰입형 디스플레이 시스템은 음향 반사기로서 작용하는 시청 표면(viewing surface)에 적어도 부분적으로 기초하여 오디오 또는 음향상의 문제점을 경험할 수 있다. 이는 몰입형 환경에서 바람직하지 않은 및/또는 원하지 않는 반향(echoes) 및 잔향(reverberations) 음을 초래할 수 있다. 일부 구현 예에서, 몰입형 디스플레이 시스템(100a, 100b)은 이러한 문제점을 감소시키기 위해 천공된 디스플레이 스크린(105a, 105b 및/또는 105c)을 포함한다. 천공된 디스플레이 스크린은 몰입형 환경 내의 소리가 해당 환경을 벗어나고 스크린 뒤 스피커로부터의 소리가 몰입형 환경으로 들어갈 수 있도록 이 구성될 수 있다. 이는 몰입 환경에서 원하는 사운드를 증가시키면서 원하지 않는 또는 원치 않는 반향 및 잔향을 감소시키거나 제거할 수 있다.
사운드 시스템은 전방 투영 스크린(105a), 스크린 2(105b) 및/또는 스크린 3 (105c) 뒤에 장착될 수 있다. 고주파수 음파의 감쇠를 줄이기 위해, 천공 어레이(예: 원형 홀들)가 사용될 수 있다. 스크린의 천공은, 홀의 중심이, 예를 들어, 비 제한적으로, 엇갈린 또는 직선 홀 배치에서 등거리가 되도록 배치될 수 있다. 단위 면적당 등거리 원형 홀의 수, 홀 직경 및/또는 스크린 두께는 약 1kHz보다 큰 주파수에서 허용 가능하거나 적합한 전송 손실을 얻기 위해 조정될 수 있는 매개 변수이다.
- 몰입형 디스플레이 시스템 화면의 예
또한, 도 2a 및 도 2b는 3개의 스크린을 포함하는 몰입형 디스플레이 시스템(100)의 예를 도시하고, 그러한 몰입형 디스플레이 시스템에서의 누화의 예를 도시한다. 몰입형 디스플레이 시스템(100)은 복수의 스크린을 포함할 수 있다. 인접한 디스플레이 사이에 갭(Gap)이 있도록 스크린이 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2a에 도시된 몰입형 디스플레이 시스템(100)은 갭(b1, b2, b3, 및 b4)을 가질 수 있고, 도 2b에 도시된 몰입형 디스플레이 시스템(100)은 갭(d1, d2)을 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 갭은 비교적 작거나, 0에 가깝거나, 또는 0일 수 있다. 스크린은 예를 들어 각도 γ1 및 γ2에 의해 특성화된 상대적인 방향을 가질 수 있다. 스크린 1, 2 및 3은 또한 각도 γ3, γ4 및 γ5에 대응하는 각각의 경사를 가질 수 있으며, 각도는 종이의 평면에 수직인 방향에 대해 측정된다.
도 2a를 참조하면, Ray 1은 Screen 1 상에 투사된 영상으로부터의 반사광을 나타내고, Area 1에서 반사되어, Screen 2 상의 Area 2에 입사된다. Ray 3는 관찰자에 도달하는 Area 2에는 Screen 2 상에 투영된 영상으로부터의 반사광을 나타낸다. Ray 2는 Screen 2 상의 Area 2에서 Ray 1의 반사광을 나타낸다. Ray 1이 없으면, 원본 이미지의 일부인 Ray 3는 Screen 2에 의해 관찰자에게 반사된다. 그러나, Area 1에서 Area 2로 누화가 있는 경우, Ray 2 또한 시청자에 의해 인지된다. Ray 2와 Ray 3의 혼합은 누화(cross-talk)라고 불리며 원본 이미지의 명암비와 채도를 크게 낮추어 결과적으로 원본 이미지의 동적 범위가 줄어든다.
도 2b는 누화의 다른 예를 도시하며, 강도는 상호 조명되는 영역들 사이의 거리에 의존할 수 있다. 예를 들어, 몰입형 디스플레이 시스템(100)은 다수의 인접하거나 거의 인접한 스크린을 포함하며, 누화는 비교적 짧은 거리에서 서로를 조명할 수 있는 스크린의 일부분과 스크린 사이의 각도가 비교적 작은 스크린 구성에서 명백해질 수 있다. 고려된 스크린 영역들 사이의 거리가 증가함에 따라, 누화에 의해 야기되는 조도는 감소하고(예를 들어, 역 제곱 법칙(inverse square law)으로 근사화 됨), 스크린들 간의 각도가 증가하면 조도도 감소한다(예: 조명의 코사인 법칙(the cosine law of illumination)에 의해 근사화 됨). 예를 들어, 몰입 형 디스플레이 시스템(100)에 있어서, Area 1과 Area 2 사이 또는 Area 3과 Area 4 사이의 누화는 Area 2와 Area 5 사이, Area 3과 Area 6 사이 또는 Area 5와 Area 6 사이보다 크다.
누화가 콘트라스트 비율에 미치는 영향을 설명하기 위해 간단한 예제가 제공된다. 콘트라스트 비율은 디스플레이 시스템의 품질과 관련이 있다. 풀-온/풀-오프(full-on/full-off) 콘트라스트 비율-예를 들어, 순차 콘트라스트 비율(sequential contrast ratio)-은 최대 휘도(maximum luminance) 대 최소 휘도(minimum luminance )의 비율로 정의될 수 있다. 최대 휘도(Lmax)는 100% 백색 신호로 구동되는 디스플레이에 의해 출력되는 휘도 값일 수 있고, 최소 휘도(Lmin)는 0% 백색 레벨-예를 들면, 블랙 레벨-로 구동되는 디스플레이에 의해 출력되는 휘도 값일 수 있다.
Figure pct00001
일반적으로 측정된 휘도는 관측 각에 따라 다르며 콘트라스트 비율은 일반적으로 관측 각의 함수이다. 디스플레이의 스크린상에 입사하는 주변 조명이 있는 경우, 시청자를 향해 부분적으로 반사되고 디스플레이로부터의 휘도에 추가될 수 있다. 0이 아닌 주변 조명을 사용하면 풀-온/풀-오프 콘트라스트 비율은 다음과 같다.
Figure pct00002
여기서, La는 표시 화면의 주변 조명 및 반사 특성에 대응한다.
디스플레이의 콘트라스트 비율을 특성화하는 또 다른 방법은 때때로 '바둑판 방법(checkerboard method)'이라고도 하며 ANSI 1992, IEC 2002에 규정되어 있다. 이 방법에서는 검정색과 흰색 직사각형의 4x4 바둑판 패턴이 디스플레이의 전체 이미지 영역을 커버하기 위해 사용된다. 각 직사각형의 중심에서의 휘도가 측정된다. 8개의 흰색 값의 평균값은 <Lcb,max>이며, 여덟 개의 검정 값의 평균값은 <Lcb , min>이다. 때때로 ANSI 콘트라스트 비율로 언급되는 콘트라스트는 다음과 같다.
Figure pct00003
ANSI 콘트라스트 비율은 일반적으로 관측 각에 따라 달라질 수 있다. 주변 조명이 0이 아닌 경우, 해당 0이 아닌 조명은 또한 측정된 ANSI 콘트라스트 비율에 영향을 미칠 수 있다.
Figure pct00004
콘트라스트 비율에 대한 예시 값-예 : Conoff 및 CANSI-을 제공하기 위해 투사 디스플레이의 값이 제공된다. 이 값을 통해 알 수 있듯이 주변 조명이 있는 곳에서는 콘트라스트 비율이 크게 감소할 수 있다. 첫번째 프로젝션 디스플레이는 주변 광이 0일 때, 스크린에 직각 방향으로 측정한 500cd/m2의 최대 휘도 및 0.25cd/m2의 최소 휘도를 가지며, 2000:1의 풀-온/풀-오프 콘트라스트 비율을 제공한다. 대신에, 관찰자에게 반사되는 주변 광이 있고 반사된 주변 광이 5cd/m2를 추가하면, 풀-온/풀-오프 콘트라스트 비율은 ~96:1로 감소된다. 전형적인 투사 디스플레이의 경우, ANSI 콘트라스트 비율은 풀-온/풀-오프 콘트라스트 비율보다 낮으며 예를 들어 ~200:1일 수 있다. 본 단락에서 설명된 주변 광의 동일한 반사에 대해 ANSI 콘트라스트 비율은 ~67:1로 감소한다.
- 파장 다중화 스크린의 예
도 1a를 참조하면, 프로젝터 시스템 P1(200a)에 의해 스크린 1(105a) 상에 제공되는 광은 스크린 1에 의해 강하게 확산-반사되는 스펙트럼 합성을 갖도록 구성될 수 있다. 유사하게, 프로젝터 시스템 P2(200b)에 의해 스크린 2(105b) 상에 제공되는 광은 스크린 2에 의해 강하게 확산-반사되는 스펙트럼 합성을 갖도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 프로젝터 시스템 P3(200c)에 의해 스크린 3(105c) 상에 제공되는 광은 스크린 3에 의해 강하게 확산-반사되는 스펙트럼 구성을 갖도록 구성될 수 있다.
스크린 1로부터 스크린 2 및 스크린 3 상에 교차-반사된 광은 스크린 2 및 스크린 3에 의해 강하게 흡수되는 스펙트럼 합성을 갖도록 구성될 수 있다. 유사하게, 스크린 2로부터 스크린 1 및 스크린 3 상에 교차-반사된 광은 스크린 1 및 스크린 3에 의해 강하게 흡수되는 스펙트럼 합성을 갖도록 구성될 수 있다. 마찬가지로 스크린 3으로부터 스크린 1 및 스크린 2 상에 교차-반사된 광은 스크린 1 및 스크린 2에 의해 강하게 흡수되는 스펙트럼 조성을 갖도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 프로젝터 시스템 P1로부터 나오는 광은 파장 λr1, λg1 및 λb1을 중심으로 각각의 스펙트럼 폭 Δλr1, Δλg1 및 Δλb1을 갖는 3개 이상의 중첩되지 않는 파장 영역에 집중되는 스펙트럼 파워 밀도를 갖도록 구성될 수 있다. 유사하게, 예를 들어 프로젝터 시스템 P2로부터 나오는 광은 파장 λr2, λg2 및 λb2를 중심으로 각각의 스펙트럼 폭이 Δλr2, Δλg2 및 Δλg2를 갖는 3개 이상의 중첩되지 않는 파장 영역에 집중되는 스펙트럼 파워 밀도를 갖도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 프로젝터 시스템 P3으로부터 나오는 광은 파장 λr3, λg3 및 λb3을 중심으로 각각의 스펙트럼 폭 Δλr3, Δλg3 및 Δλb3을 갖는 3개 이상의 중첩되지 않는 파장 영역에 집중되는 스펙트럼 파워 밀도를 갖도록 구성될 수 있다. 일부 실시 예에서, 프로젝터 시스템 P1, P2 및/또는 P3의 스펙트럼 전력 밀도는 상호 중첩되지 않을 수 있다.
디스플레이 비색계 이유들로, 파장 λr1, λr2 및 λr3은 비교적 작은 파장 영역-예컨대 610nm<λ<630nm-에 위치될 수 있다. 유사하게, 파장 λg1, λg2 및 λg3은 비교적 작은 파장 영역-예를 들어 520nm <λ<540nm-에 위치할 수 있고, 파장 λb1, λb2 및 λb3는 비교적 작은 파장 영역-예들 들어, 445 nm <λ <465 nm-에 위치할 수 있다.
프로젝터 시스템 P1, P2 및/또는 P3에서 나오는 광은 다른 스펙트럼을 가질 수 있다. 이로 인해 프로젝터에서 제공하는 이미지 사이에는 색상 차이가 생길 수 있다. 이러한 색상 차이는 전기적으로 보정할 수 있다. 2개의 프로젝터 사이의 색차를 보상하기 위한 예시적인 방법이 미국 공개 특허 번호 제2007/0127121호(to B. Maximus et al)에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 그 전체가 참고로 인용된다. 프로젝터 시스템 P1, P2 및/또는 P3의 스펙트럼은 전자 보상 후에 Rec. 709 또는 DCI P3에 따른 색 영역을 갖는 컬러 이미지를 투사하도록 구성될 수 있다.
도 3은 몇몇 예시적인 스펙트럼 전력 밀도 분포를 도시한다. 특정 프로젝터 시스템에 대한 예시적인 스펙트럼 전력 밀도 분포는 컬러 출력 밴드 당 약 5nm 이상 또는 약 5nm 이하의 폭을 가질 수 있다. 각각의 프로젝터에 대한 특정 컬러 출력 대역의 중심 파장은 적어도 약 10nm 또는 약 10nm 이하로 분리될 수 있다.
프로젝터 시스템 P1에서 나오는 광은 파장 λr1 = 630nm, λg1 = 540nm 및 λb1 = 465nm를 중심으로 각각의 스펙트럼 폭이 Δλr1 = 5nm, Δλg1 = 5nm 및 Δλb1 = 5nm 일 수 있다. 유사하게, 프로젝터 시스템 P2로부터 나오는 광은 파장 λr2 = 620nm, λg2 = 530nm 및 λb2 = 455nm를 중심으로 각각의 스펙트럼 폭이 Δλr2 = 5nm, Δλg2 = 5nm 및 Δλb2 = 5nm일 수 있다. 마찬가지로, 프로젝터 시스템 P3에서 나오는 광은 파장 λr3 = 610nm, λg3 = 520nm 및 λb3 = 445nm를 중심으로 각각의 스펙트럼 폭이 Δλr3 = 5nm, Δλg3 = 5nm 및 Δλb3 = 5nm일 수 있다.
이러한 협대역 스펙트럼은 예를 들어 적색, 녹색 및/또는 청색 반도체 다이오드 레이저 또는 제2 고조파 발생(second harmonic generation: SHG)을 갖는 DPSS(Diode Pumped Solid State) 레이저 또는 주파수가 2배가 되는 수직 공동 표면 방출 레이저(vertical-cavity surface-emitting lasers: VECSEL)와 같은 다른 고체 레이저 기술을 사용하는 프로젝터 시스템으로 실현될 수 있다. 적색 반도체 레이저 다이오드는 일반적으로 AlGaInP/GaAs 레이저 다이오드 바일 수 있으며, 다중 모드 InGaN/GaN 레이저 다이오드 기술은 청색 및 녹색 반도체 레이저 다이오드에 사용될 수 있다.
도 4는 몰입형 디스플레이 시스템에서의 스크린에 대한 흡수 스펙트럼의 예를 도시한다. 스크린 1은 파장 범위 λr1 ± Δλsr1, λg1 ± Δλsg1, λb1 ± Δλsb1에서 확산 반사형 파장 선택 스크린(diffuse reflective wavelength selective screen)이 될 수 있다. 반사 파장 대역의 중심 파장은 프로젝터 시스템 P1으로부터 나오는 광의 파장 대역의 중심 파장과 대략 동일할 수 있다. 스크린 1에 의한 반사를 위한 파장 범위의 폭은 프로젝터 시스템 P1에 의해 방출된 광에 대해 상대적으로 높은 반사율을 가지며 프로젝터 시스템 P2 및/또는 P3에 의해 방출되는 광에 대해 비교적 낮은 반사율을 갖도록 선택될 수 있다. 스크린 1에 의해 반사되지 않는 광은 스크린 1에 의해 흡수 및/또는 투과될 수 있다.
유사하게, 스크린 2는 파장 범위 λr2 ± Δλsr2, λg2 ± Δλsg2, λb2 ± Δλsb2에서 확산 반사형 파장 선택 스크린이 될 수 있다. 반사 파장 대역의 중심 파장은 프로젝터 시스템 P2로부터 나오는 광의 파장 대역의 중심 파장과 대략 동일 할 수 있다. 스크린 2에 의한 반사를 위한 파장 범위의 폭은 프로젝터 시스템 P2에 의해 방출되는 광에 대해 상대적으로 높은 반사율을 가지고, 프로젝터 시스템 P1 및/또는 P3에 의해 방출되는 광에 대해 비교적 낮은 반사율을 갖도록 선택될 수 있다. 스크린 2에 의해 반사되지 않는 광은 스크린 2에 의해 흡수 및/또는 투과될 수 있다.
마찬가지로, 스크린 3은 파장 범위 λr3 ± Δλsr3, λg3 ± Δλsg3, λb3 ± Δλsb3에서 확산 반사형 파장 선택 스크린이 될 수 있다. 반사 파장 대역의 중심 파장은 프로젝터 시스템 P3로부터 나오는 광의 파장 대역의 중심 파장과 대략 동일 할 수 있다. 스크린 3에 의한 반사를 위한 파장 범위의 폭은 프로젝터 시스템 P3에 의해 방출되는 광에 대해 상대적으로 높은 반사율을 가지고, 프로젝터 시스템 P1 및/또는 P2에 의해 방출되는 광에 대해 비교적 낮은 반사율을 갖도록 선택될 수 있다. 스크린 3에 의해 반사되지 않는 광은 스크린 3에 의해 흡수 및/또는 투과될 수 있다.
정합된 파장 범위에서 광을 방출하는 프로젝터 시스템을 갖는 파장 선택 확산 반사 스크린의 예를 아래에 제공한다. 스크린 1 상의 프로젝터 시스템 P1으로부터의 입사광은 파장 범위 465nm ± 2.5nm (예를 들어, 청색 광), 540nm ± 2.5nm (예를 들어, 녹색 광) 및 630nm ± 2.5nm (예를 들어 적색 광)에 있는 스펙트럼 전력 분포를 가질 수 있다. 프로젝터 시스템 P1은 이미지를 스크린 1에 투사하며, 스크린 1은 이러한 파장 범위의 광을 강력하고 확산적으로 반사할 수 있고, 이러한 파장 범위의 광을 약하게 흡수할 수 있다. 예를 들어, 이러한 파장 범위에서 스크린 1의 흡수량 A21은 약 5% 이하일 수 있다.
스크린 2 및/또는 스크린 3으로부터의 교차-반사된 광은 455nm ± 2.5nm, 530nm ± 2.5nm 및 620nm ± 2.5nm의 파장 범위(예를 들어, 스크린 2로부터) 및 445nm ± 2.5nm, 520nm ± 2.5nm 및 610nm ± 2.5nm의 파장 범위(예를 들어, 스크린 3으로부터)에 있을 수 있다. 이 교차-반사된 광은 스크린 1에 강하게 흡수될 수 있다. 예를 들어, 이들 파장 범위에서 스크린 1의 흡수량 A11은 약 90% 이상일 수 있다.
스크린 2 상의 프로젝터 시스템 P2으로부터의 입사광은 파장 범위 455nm ± 2.5nm(예, 청색 광), 530nm ± 2.5nm (예, 녹색 광) 및 620nm ± 2.5nm(예, 적색 광)인 스펙트럼 전력 분포를 가질 수 있다. 프로젝터 시스템 P2는 스크린 2에 이미지를 투영하고, 스크린 2는 이러한 파장 범위의 광을 강력하고 확산적으로 반사하고 이러한 파장 범위의 광을 약하게 흡수할 수 있다. 예를 들어, 이들 파장 범위에서 스크린 2의 흡수율 A22은 약 5% 이하일 수 있다.
스크린 1 및/또는 스크린 3으로부터 교차-반사된 광은 465nm ± 2.5nm, 540nm ± 2.5nm 및 630nm ± 2.5nm의 파장 범위(예를 들어, 스크린 1로부터) 및 445nm ± 2.5nm, 520nm ± 2.5nm 및 610nm ± 2.5nm의 파장 범위(예를 들어, 스크린에 있을 수 있다. 이 교차-반사된 광은 스크린 2에 강하게 흡수될 수 있다. 예를 들어, 이들 파장 범위에서 스크린 2의 흡수량 A12는 약 90% 이상일 수 있다.
스크린 3 상의 프로젝터 시스템 P3으로부터의 입사광은 파장 범위 445nm ± 2.5nm(예, 청색 광), 520nm ± 2.5nm(예, 녹색 광) 및 610nm ± 2.5nm(예, 적색 광)인 스펙트럼 전력 분포를 가질 수 있다. 프로젝터 시스템 P3은 스크린 3에 이미지를 투영하고, 스크린 3은 이러한 파장 범위의 광을 강력하고 확산적으로 반사하고, 이러한 파장 범위의 광을 약하게 흡수할 수 있다. 예를 들어, 이러한 파장 범위에서 스크린 3의 흡수율 A23은 약 5% 이하일 수 있다.
스크린 1 및/또는 스크린 2로부터의 교차-반사된 광은 465nm ± 2.5 nm, 540nm ± 2.5nm 및 630nm ± 2.5 nm의 파장 범위(예를 들어, 스크린 1로부터) 및 455nm ± 2.5nm, 530nm ± 2.5nm 및 620nm ± 2.5nm의 파장 범위(예를 들어, 스크린 2로부터)에 있을 수 있다. 이 교차-반사된 광은 스크린 3에 강하게 흡수될 수 있다. 예를 들어, 이들 파장 범위에서 스크린 3의 흡수량 A13은 약 90% 이상일 수 있다.
각각의 전방 투영 스크린에 위한 좁은 파장 대역에서의 파장 선택 반사(wavelength selective reflection)는, 예를 들어, 제한 없이, 가시 파장 범위에서 광 흡수 기판에 부착된 적색, 녹색 및 청색 파장 대역을 위한 다층 간섭 코팅으로 실현될 수 있다. 중심 파장의 6% 미만인 좁은 파장 대역을 제공하기 위한 예시적인 방법이 미국 공개 특허 번호 제2003/0117704호(to B. Lippey et al)에 개시되어 있으며, 이는 본 명세서에서 그 전체가 참고로 인용된다. 상기 예에서, 높은 반사율을 갖는 파장 대역은 중심 파장의 약 2%의 폭을 가질 수 있다.
- 다층 구조를 가지는 스크린의 예
도 5는 다층 구조를 가지는 파장 선택 스크린(500)의 예를 도시하며, 스크린 (500)은 가시 스펙트럼의 적색, 녹색 및 청색 부분에서 비교적 좁은 파장 대역의 광을 강하게 확산 반사시키도록 구성된다. 스크린(500)은 예를 들어 전방 투영 스크린일 수 있다. 스크린(500)은 반사 방지 코팅 또는 눈부심 방지 소자(501), 적색(502), 녹색(503) 및 청색(504) 파장 영역의 좁은 파장 대역에서의 광의 반사를 위한 다층 간섭 코팅, 가시 파장 대역에서의 흡수 소자(505) 및 지지 기판(506)을 포함할 수 있다. 또한, 스크린(500)은 선택적으로 접착층(507)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 스크린은 도면 번호 503인 층에서 좁은 파장 대역에 있는 적색 광(Ray1), 도면 번호 504인 층에서 좁은 파장 대역에 있는 녹색 광(Ray 2) 및 도면 번호 505 층에서 좁은 파장 대역에 있는 청색 광(Ray 3)을 강하게 확산적으로 반사시킬 수 있다.
다층 간섭 필터를 가지고 비교적 높은 값의 반사율을 얻기 위해, 예를 들어, 고 굴절률 물질(n H )인 대체 층(H)의 스택 및 저 굴절률 물질(n L )인 층(L)인 물질이 사용될 수 있다. 각 층의 두께는 해당 재료의 중심 파장의 약 1/4일 수 있다. 유전체 물질이 대체 층인 H 및 층 L을 위해 사용될 수 있다. 고 굴절률을 갖는 유전체 물질의 예는 TiO2(n=2.61) 및 Ta2O5(n=1.80)를 포함한다. 저 굴절률을 갖는 유전체 재료의 예는 SiO2(n=1.54)를 포함한다. 고 반사율 구역의 파장 폭은 대체로 층(H 및 L)의 수, 굴절률 n L 및 굴절률 n H 에 적어도 부분적으로 의존한다. 예를 들어, 동일한 H 및 L 재료로 대체 층의 수를 증가시키면 더 작은 파장 폭이 생성된다. 다른 예로서, n H 와 n L 사이의 차이가 작아질수록 동일한 수의 층에 대해 더 작은 파장 폭을 초래한다.
다층 간섭 필터의 반사 곡선은 입사각에 따라 변하며 일반적으로 더 짧은 파장으로 이동한다. 예를 들어, 이러한 이동은 수직 입사(normal incidence)로부터의 작은 각도 편차에 대해 약 1.9nm/degree일 수 있다. 입사각이 증가함에 따라 더 짧은 파장으로의 이러한 이동을 줄이기 위해 다층 간섭 필터가 불균일하게 만들어져 해당 스크린상의 각 위치에서 그 특정 위치에서의 비 수직 입사에 따른 코팅이 맞추어질 수 있다.
일부 실시 예에서, 스크린 500은 입사각이 스크린 500의 각 위치에서 거의 정상을 유지하도록 구부러질 수 있다. 예를 들어, 이는 곡면 반사 면을 상이한 각도에서 각각 편평한 표면을 가지는 일련의 평탄한 환형 섹션과 같은 프레넬 반사 면(Fresnel reflecting surface)으로 대체하여 실현될 수 있다. 그 예는 도 6에 도시되어 있다. 도 6은 0°에서부터 ± 15°까지의 상이한 각도로 약 1°의 스텝으로 각각이 편평한 표면을 갖는 일련의 평탄한 환형 섹션(605)을 갖는 반사기(600)의 단면도를 도시한다. 스크린의 최대 입사각은 프로젝터의 투사 비율 또는 화면 폭 A에 대한 투사 거리 B의 비율에 적어도 부분적으로 의존한다.
전방 투영 스크린은 관련 프로젝터의 입사광을 시청 위치 방향으로 확산 반사시킬 수 있다. 이것은 일반적으로 비교적 넓은 범위의 각도일 수 있다. 그러나, 다층 간섭 코팅은 관련된 프로젝터의 광의 좁은 파장 대역에서 비교적 강한 정반사를 가질 수 있다. 일부 실시 예에서, 확산기 또는 광 산란 소자가 스크린에 추가될 수 있다. 특정 구현 예에서, 확산기 또는 광 산란 소자는 다층 간섭 코팅 상에서 광선의 입사각에 크게 영향을 미치지 않거나 변화시키지 않도록 구현될 수 있다. 이것은 강한 반사 대신에 입사광의 흡수를 야기할 수 있기 때문에 다층 간섭 코팅의 좁은 파장 반사 대역이 입사각이 증가함에 따라 보다 짧은 파장으로 이동하는 경우 유리할 수 있다. 일부 실시 예에서, 스크린은 다층 간섭 코팅 상부의 층에 벌크 확산기(bulk diffusers) 또는 다층 간섭 코팅 상부의 표면 산란 소자를 포함하지 않는다.
일부 실시 예에서, 스크린은 각 마이크로 렌즈의 상부에 작은 광 확산 소자를 갖는 마이크로 렌즈의 구조를 포함할 수 있다. 도 7a 및 도 7b는 광 확산 소자(704)를 갖는 마이크로 렌즈(700)를 도시한다. 예를 들어, 각각의 마이크로 렌즈(700)는 마이크로 렌즈의 광 축과 실질적으로 평행하게, 거의 평행한 광선들의 번들(702)을 수신할 수 있다. 이것은 마이크로 렌즈의 구조가 도 6을 참조하여 본 명세서에서 설명된 반사기(600)와 같이 상이한 각도로 각각이 편평한 표면을 갖는 일련의 편평한 환형 섹션과 조합하여 적용될 때 발생할 수 있다. 마이크로 렌즈(700)는 광선(701)이 다층 간섭 코팅(703) 쪽으로 약간 수렴하도록 구성될 수 있다. 수렴 각은 반사 대역의 바람직하지 않은 이동을 피하기 위해 작을 수 있다. 작은 수렴 각은 마이크로 렌즈(700)의 곡률(R) 및 직경(D) 및 마이크로 렌즈 재료의 굴절률(n)의 선택으로 실현될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 렌즈 재료 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate: PMMA)는 약 1.491의 굴절률을 갖는다. 구조는 도 7a에 도시된 바와 같이, 각각의 마이크로 렌즈 상부 또는 도 7b에 도시된 바와 같이, 초점 위치에서 또는 근방에서 마이크로 렌즈 몸체 내부에 위치한 작은 점(704)을 통해 마이크로 렌즈로부터 수렴되고, 반사되어 들어오는 광이 통과하도록 치수가 정해질 수 있다. 광 확산 소자(704)에 도달한 광은 이 작은 점에 위치한 광 확산 소자(704)에 의해 강한 확산 또는 산란(705)을 겪는다. 이 광 확산 소자(704)는, 예를 들어 작은 벌크 확산기(small bulk diffuser) 또는 작은 표면 확산기(small surface diffuser)일 수 있다. 일부 실시 예에서, 이 광 확산 소자(704)는 비대칭 산란 프로파일을 가질 수 있다. 예를 들어, 산란 프로파일은 수직 방향보다 수평 방향에서 상이한 광 산란 프로파일을 가질 수 있다.
도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈(700)는 반경 R, 직경 D 및 굴절률 n을 갖는다. 예를 들어, 마이크로 렌즈(700)는 반사 스크린의 전면에 위치될 수 있다. 사용에 있어서, 입사 광선(702)은 반사 다층 간섭 코팅(703)을 향해 약간 수렴되고, 좁은 파장 대역의 광 에너지는 다층 간섭 코팅(703)에 의해 다시 반사되고, 확산 소자(704) 상에 집중되어, 관측 위치의 방향(705)으로 광선을 산란시킨다.
- 결론
전술한 다양한 특징들은 서로 독립적으로 사용될 수 있거나, 다양한 방식으로 결합 될 수 있다. 모든 가능한 조합 및 부-조합은 이 개시의 범위 내에 속한다. 여기에 기술된 예시적인 시스템 및 구성 요소는 설명된 것과 다르게 구성될 수 있다. 예를 들어, 개시된 예시적인 실시 예와 비교하여 요소가 추가, 제거 또는 재배치 될 수 있다.
"할 수 있다(can)", "할 수 있다(could)", "일 수 있다(might)", "일 수도 있다(may)"등과 같은 본 명세서에서 사용된 조건 언어는 일반적으로 특징, 요소 및/또는 단계가 또는 하나 이상의 실시 예가 이들 특징, 요소 및/또는 단계가 임의의 특정 실시 예에서 포함되는지 또는 수행될지 여부를 결정하기 위한 로직을 필연적으로 포함할 수 있다. "포함하는(comprising)", "포함하는(including)", "갖는(having)" 등의 용어는 동의어이며 제한 없는 방식으로 포괄적으로 사용되며 추가 요소, 특징, 동작, 동작 등을 배제하지 않는다. 또한, "또는"이라는 용어는 포괄적인 의미로 사용되며, 배타적인 의미로 사용되어서는 아니되며, 예를 들어 요소 목록을 연결하는 경우 "또는"이라는 용어는 (또는) 일부 또는 전부를 의미한다. 목록의 요소 "X, Y 및 Z 중 적어도 하나"라는 구절과 같은 결합 언어는 다른 언급이 없는 한 일반적으로 항목, 용어 등이 X, Y 또는 Z 중 하나일 수 있다는 것을 전달하기 위해 일반적으로 사용되는 문맥으로 이해되어야 한다. 따라서, 이러한 결합 언어는 일반적으로 특정 구현 예가 X, Y 중 적어도 하나 및 Z 중 적어도 하나가 각각 존재할 필요가 있음을 의미하는 것은 아니다. 용어 "약" 또는 "근사치" 등은 동의어이며 용어에 의해 수정된 값이 그와 관련된 이해 범위를 나타내기 위해 사용되며, 범위는 ± 20%, ± 15%, ± 10%, ± 5% 또는 ±1 %가 될 수 있다. "실질적으로"라는 용어는 결과(예: 측정 값)가 목표 값에 근접함을 나타내기 위해 사용된다. 일 예로, 여기서 괄호는 결과 값이 그 값의 80% 이내, 그 값의 90% 이내, 그 값의 95% 이내 또는 그 값의 99% 이내를 의미한다.
특정 실시 예들이 설명되었지만, 이들 실시 예들은 단지 예로서 제시되었으며, 본 명세서에 개시된 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 전술한 설명에서 임의의 특정 특징 또는 특성이 필요하거나 필수적이라는 것을 의미하는 것은 아니다. 실제로, 여기에 기술된 신규한 방법 및 시스템은 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 방법 및 시스템의 형태에서의 다양한 생략, 대체 및 변경이 본 명세서에 개시된 발명의 사상을 벗어나지 않고 이루어질 수 있다.

Claims (20)

  1. 몰입형 디스플레이 시스템에 있어서,
    제1 적색 파장 대역, 제1 녹색 파장 대역 및 제1 청색 파장 대역의 광을 확산 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 제1 스크린;
    상기 제1 적색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 적색 파장 대역, 상기 제1 녹색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 녹색 파장 대역 및 상기 제1 청색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 청색 파장 대역의 광을 확산 반사시키도록 구성된 다층 구조를 제2 스크린;
    상기 제1 또는 제2 적색 파장 대역과 중첩되지 않는 제3 적색 파장 대역, 상기 제1 또는 제2 녹색 파장 대역과 중첩되지 않는 제3 녹색 파장 대역 및 상기 제1 또는 제2 청색 파장 대역과 중첩되지 않는 제3 청색 파장 대역의 광을 확산 반사시키도록 구성된 다층 구조를 포함하는 제3 스크린;
    상기 제1 적색 파장 대역, 상기 제1 녹색 파장 대역 및 상기 제1 청색 파장 대역 내의 광을 제공하고, 상기 제1 스크린 상에 제1 비디오를 투사하도록 구성된 제1 프로젝터 시스템;
    상기 제2 적색 파장 대역, 상기 제2 녹색 파장 대역 및 상기 제2 청색 파장 대역 내의 광을 제공하고, 상기 제2 스크린 상에 제2 비디오를 투사하도록 구성된 제2 프로젝터 시스템; 및
    상기 제3 적색 파장 대역, 상기 제3 녹색 파장 대역 및 상기 제3 청색 파장 대역 내의 광을 제공하고, 상기 제3 스크린 상에 제3 비디오를 투사하도록 구성된 제3 프로젝터 시스템을 포함하고,
    몰입형 시청 환경에서 복수의 시청자가 상기 제1 비디오, 상기 제2 비디오 및 상기 제3 비디오를 동시에 시청할 수 있도록 상기 제1 스크린과 상기 제3 스크린이 상기 제2 화면에 인접하여 위치하는 것을 특징으로 하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 프로젝터 시스템은 상기 제2 또는 제3 적색 파장 대역, 상기 제2 또는 제3 녹색 파장 대역, 또는 상기 제2 또는 제3 청색 파장 대역의 광을 제공하지 않도록 추가 구성되고,
    상기 제2 프로젝터 시스템은 상기 제1 또는 제3 적색 파장 대역, 상기 제1 또는 제3 녹색 파장 대역, 또는 상기 제1 또는 제3 청색 파장 대역의 광을 제공하지 않도록 추가 구성되고,
    상기 제3 프로젝터 시스템은 상기 제1 또는 제2 적색 파장 대역, 상기 제1 또는 제2 녹색 파장 대역, 또는 상기 제1 또는 제2 청색 파장 대역의 광을 제공하지 않도록 추가 구성되는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스크린은 상기 제2 및 제3 적색 파장 대역, 상기 제2 및 제3 녹색 파장 대역, 및 상기 제2 및 제3 청색 파장 대역의 광을 흡수하도록 추가로 구성되고,
    상기 제2 스크린은 상기 제1 및 제3 적색 파장 대역, 상기 제1 및 제3 녹색 파장 대역, 및 상기 제1 및 제3 청색 파장 대역의 광을 흡수하도록 추가로 구성되며,
    상기 제3 스크린은 상기 제1 및 제2 적색 파장 대역, 상기 제1 및 제2 녹색 파장 대역, 및 상기 제1 및 제2 청색 파장 대역의 광을 흡수하도록 추가로 구성되는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 스크린의 흡수는 상기 제2 및 제3 적색 파장 대역, 상기 제2 및 제3 녹색 파장 대역, 및 상기 제2 및 제3 청색 파장 대역 각각에서 90% 이상인 것을 특징으로 하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 스크린의 흡수는 상기 제1 및 제3 적색 파장 대역, 상기 제1 및 제3 녹색 파장 대역, 및 상기 제1 및 제3 청색 파장 대역에서 각각 90% 이상인 것을 특징으로 하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 스크린의 흡수는 상기 제1 및 제2 적색 파장 대역, 상기 제1 및 제2 녹색 파장 대역, 및 상기 제1 및 제2 청색 파장 대역 각각에서 90% 이상인 것을 특징으로 하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스크린의 흡수는 상기 제1 적색 파장 대역, 상기 제1 녹색 파장 대역 및 상기 제1 청색 파장 대역 각각에서 5% 이하인, 몰입형 디스플레이 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 스크린의 흡수는 상기 제2 적색 파장 대역, 상기 제2 녹색 파장 대역 및 상기 제2 청색 파장 대역 각각에서 5% 이하인, 몰입형 디스플레이 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 스크린의 흡수는 상기 제3 적색 파장 대역, 상기 제3 녹색 파장 대역 및 상기 제3 청색 파장 대역 각각에서 5% 이하인, 몰입형 디스플레이 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 적색 파장 대역 각각의 폭은 약 10nm 이하인 것을 특징으로 하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 적색 파장 대역 각각의 폭은 해당 각각의 파장 대역의 중심 파장의 약 2% 이하인, 몰입형 디스플레이 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 적색 파장 대역의 중심 파장은 약 630㎚이고, 상기 제1 녹색 파장 대역의 중심 파장은 약 540㎚이고, 상기 제1 청색 파장 대역의 중심 파장은 약 465nm인, 몰입형 디스플레이 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 적색 파장 대역의 중심 파장은 약 620nm이고, 상기 제2 녹색 파장 대역의 중심 파장은 약 530nm이고, 상기 제2 청색 파장 대역의 중심 파장은 약 455nm인, 몰입형 디스플레이 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제3 적색 파장 대역의 중심 파장은 약 610nm이고, 상기 제3 녹색 파장 대역의 중심 파장은 약 520nm이고, 상기 제3 청색 파장 대역의 중심 파장은 약 445nm인, 몰입형 디스플레이 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스크린, 상기 제2 스크린 및 상기 제3 스크린은 곡면인, 몰입형 디스플레이 시스템.
  16. 몰입형 디스플레이 시스템을 위한 스크린에 있어서,
    상기 스크린 상에 입사된 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층;
    적색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제1 간섭 코팅을 포함하는 제2층;
    녹색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제2 간섭 코팅을 포함하는 제3층;
    청색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제3 간섭 코팅을 포함하는 제4층; 및
    가시 광선을 흡수하도록 구성된 광 흡수 소자를 포함하는 제5층
    을 포함하는, 스크린.
  17. 제16항에 있어서,
    프로젝터로부터 상기 스크린으로의 광학 경로 상의 상기 제1층 전에 배치되는 반사기를 더 포함하는, 스크린.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 반사기는 일련의 편평한 환형 섹션들을 포함하는 프레넬 반사면을 포함하고, 각각의 평탄한 표면은 상이한 각도에 있는, 스크린.
  19. 제16항에 있어서,
    마이크로-렌즈들의 구조를 더 포함하며, 개별 상기 마이크로-렌즈는 광 확산 소자를 포함하는, 스크린.
  20. 몰입형 디스플레이 시스템에 있어서,
    제16항의 스크린; 및
    상기 제16항의 스크린에 인접하게 위치된 제2 스크린
    을 포함하고,
    상기 제2 스크린은
    해당 스크린 상에 입사된 광의 정반사를 억제하도록 구성된 반사 방지 소자 또는 눈부심 방지 소자를 포함하는 제1층;
    상기 적색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 적색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제1 간섭 코팅을 포함하는 제2층;
    상기 녹색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 녹색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제2 간섭 코팅을 포함하는 제3층;
    상기 청색 파장 대역과 중첩되지 않는 제2 청색 파장 대역의 광을 반사시키도록 구성된 제3 간섭 코팅을 포함하는 제4층; 및
    가시 광선을 흡수하도록 구성된 광 흡수 소자를 포함하는 제5층
    을 포함하는, 몰입형 디스플레이 시스템.
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