用于圖像投影的失真補(bǔ)償?shù)闹谱鞣椒?br> 【專利摘要】可以通過如下方式來減小色像差以及在投影系統(tǒng)中允許極端投影角：利用圖像光來修改具有波長帶寬的光的一個顏色通道以產(chǎn)生經(jīng)成像的光，當(dāng)通過光學(xué)失真元件將經(jīng)成像的光顯示到屏幕上時使經(jīng)成像的光有角度地展開，以及通過調(diào)整波長帶寬來減小離開光學(xué)失真元件的經(jīng)成像的光亮度角展度。
【專利說明】用于圖像投影的失真補(bǔ)償
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年10月20日提交的名為“Stereoscopic PlanetariumProjection”的美國臨時申請序號61/549,601的優(yōu)先權(quán)。在此通過引用并入其全部內(nèi)容。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明一般地涉及圖像投影系統(tǒng)，并且更具體地(但并非排他地)，涉及用于補(bǔ)償圖像失真的投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]在立體天象(planetarium)投影中，已實行兩種方法:(I)用單個投影儀或位于觀眾后面、在圓頂邊緣附近的一對左眼/右眼透視圖像投影儀在圓頂?shù)那懊嫱队熬匦巍安鍒D”(inset)圖像和(2)位于圓頂邊緣附近的多個投影儀投影邊緣混合圖像，其覆蓋整個或大部分圓頂，常常在投影圖像中的興趣中心區(qū)域中具有混合區(qū)。
[0005]插圖圖像可能并未充分地利用投影圓頂?shù)纳砼R其境的性質(zhì)。另一方面，在多個位置處具有多個投影儀的邊緣混合系統(tǒng)要安裝并保持很好地對準(zhǔn)可能是復(fù)雜的。
[0006]因此，期望有一種單投影儀系統(tǒng)或雙左眼/右眼透視投影儀系統(tǒng)，其中，投影儀位于在圓頂后部中的觀眾后面，并且照亮圓頂?shù)淖銐虼蟮牟糠忠援a(chǎn)生身臨其境的“無框”感覺。
[0007]此外，期望的是使用標(biāo)準(zhǔn)電影部件以便縮減操作成本，包括標(biāo)準(zhǔn)電影三維(3D)眼鏡和3D眼鏡搬運(yùn)設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]某些方面和特征涉及減小色像差并允許投影系統(tǒng)中的極端投影角度。
[0009]在一方面，一種數(shù)字投影方法包括:利用圖像數(shù)據(jù)來修改具有波長帶寬的光的一個顏色通道以產(chǎn)生經(jīng)成像的光。當(dāng)通過光學(xué)失真元件將經(jīng)成像的光顯示到屏幕上時，使經(jīng)成像的光有角度地展開。通過調(diào)整波長帶寬來減小離開光學(xué)失真元件的經(jīng)成像的光的角展度(angular spread)。
[0010]至少一個特征包括作為單棱鏡變形適配器的光學(xué)失真元件。
[0011]至少一個特征包括用單棱鏡變形適配器來修改垂直維度上的經(jīng)成像的光的放大率。
[0012]至少一個特征包括用單棱鏡變形適配器來修改水平維度上的經(jīng)成像的光的放大率。
[0013]至少一個特征包括用圖像數(shù)據(jù)來修改光的第二顏色通道。圖像數(shù)據(jù)由顏色卷曲(warping)處理器以使得離開光學(xué)失真元件的至少一個顏色通道的經(jīng)成像的光與離開光學(xué)失真元件的來自第二顏色通道的經(jīng)成像的光會聚在屏幕上。
[0014]至少一個特征包括向光源發(fā)射中設(shè)計至少一個顏色通道的光的所需波長帶寬。[0015]在另一方面，一種用于數(shù)字投影的系統(tǒng)包括空間光調(diào)制器、投影透鏡以及單棱鏡變形適配器?？臻g光調(diào)制器可以用圖像數(shù)據(jù)來修改具有波長帶寬且來自至少一個顏色通道的光以產(chǎn)生經(jīng)成像的光。投影透鏡可以投影經(jīng)成像的光。單棱鏡變形適配器在投影透鏡的輸出處。可以通過單棱鏡變形適配器在屏幕上投影經(jīng)成像的光以用于顯示。單棱鏡變形適配器可以使來自所述至少一個顏色通道的光有角度地展開。
[0016]至少一個特征包括可以被設(shè)計成包括向光源的發(fā)射中包括所需波長帶寬的光源。
[0017]至少一個特征包括作為光源的激光光源。
[0018]至少一個特征包括作為激光光源的激光二極管光源。
[0019]至少一個特征包括顏色卷曲處理器，其可以通過修改圖像數(shù)據(jù)而使離開單棱鏡變形的經(jīng)成像的光與離開單棱鏡變形適配器的來自第二顏色通道的第二經(jīng)成像的光會聚在屏幕上。
[0020]至少一個特征包括作為圓頂屏幕的屏幕。
[0021]至少一個特征包括設(shè)置在雙投影儀系統(tǒng)中的系統(tǒng)。
[0022]至少一個特征包括作為4K空間光調(diào)制器的空間光調(diào)制器?？梢詫⒂糜谝粋€顏色的光源的波長帶寬減小至小于10納米。
[0023]至少一個特征包括可以將光源的波長帶寬減小至小于20納米。
[0024]提到這些說明性方面和特征并不是為了限制或定義本發(fā)明，而是為了提供示例以幫助理解在本公開中公開的發(fā)明概念。在審閱整個公開之后，本發(fā)明的其他方面、優(yōu)點以及特征將變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0025]圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的投影系統(tǒng)環(huán)境的側(cè)視圖。
[0026]圖1B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的圖1A中的投影系統(tǒng)的頂視圖。
[0027]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的包括變形棱鏡對的圖1A的投影系統(tǒng)環(huán)境的一部分的側(cè)視圖。
[0028]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的其中消除了第二棱鏡的圖1A的投影系統(tǒng)環(huán)境的一部分的側(cè)視圖。
[0029]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的色像差的示例。
[0030]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的插入了窄帶濾光器的情況下的色像差。
[0031]圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的通過濾波和會聚而補(bǔ)償?shù)纳癫睢?br> [0032]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的某些方面的圖像形成元件的區(qū)域的利用率的示例。
[0033]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一個方面的用于修改光以用于顯示的方法。
【具體實施方式】
[0034]圖1A和圖1B分別示出了本發(fā)明的第一方面的側(cè)視圖和頂視圖。示出了包括位于圓頂狀投影表面2的邊緣附近的數(shù)字投影儀I和圖像發(fā)生器3的投影系統(tǒng)。投影儀I可以向圓頂狀投影表面2上投影圖像。投影儀I可以包括具有縱橫比R (其可約為16:1或約17:1)的至少一個圖像形成元件和具有約110度的水平發(fā)射角及至少45度(例如50度或60度)的垂直發(fā)射角的投影物鏡。投影物鏡可包括定焦鏡頭4，其可以是廣角或魚眼物鏡。物鏡可設(shè)計有機(jī)械光圈，其小到足以確保沒有一個圖像被修剪在透鏡元件的邊緣處，即圖像邊緣的某些光線落在一個或多個透鏡元件旁邊。在某些配置中，廣角或魚眼物鏡可具有大于透鏡元件中的一個或多個的機(jī)械光圈，其修剪某些射線，但允許更多光線通過透鏡的中心，導(dǎo)致光水平朝著圖像邊緣下降的不均勻亮度，也稱為“漸暈”(vignetting)的效應(yīng)。這在電影之類的平坦投影屏幕上的投影中可能并不是期望的，但是在圓頂投影中，它可以使得在投影圖像的興趣中心處實現(xiàn)更好的光利用率，并且同時降低觀察者的視力邊緣部分中的圓頂邊緣處的光水平，從而減小圓頂中的交叉反射，該交叉反射再次地可減小投影圖像的興趣中心上的有效對比度，并且其否則可導(dǎo)致其中顏色看起來不飽和或“平坦”的令人不愉快的低對比度圖像
[0035]根據(jù)一個方面的配置還可包括電子圖像卷曲系統(tǒng)5，其可以執(zhí)行正在輸入到投影儀I中的圖像的幾何修正，使得技術(shù)員可以對投影圖像進(jìn)行校準(zhǔn)以獲得用于位于不同座位上的觀察者的最佳可能體驗折中，包括針對盡可能多的觀看者保持本質(zhì)上筆直的水平線。此過程可補(bǔ)償投影物鏡中的失真和由于偏離投影軸觀看投影圖像而引起的失真兩者。
[0036]圖2示出了根據(jù)第一方面的配置，其中包括第一棱鏡6和第二棱鏡7的變形適配器位于定焦鏡頭4前面。在其他方面，用圓筒形透鏡來替換第一棱鏡6和第二棱鏡7。定焦鏡頭4可在水平和垂直方向上具有基本上相等的放大率，并且可使變形適配器定向，因此其使圖像在垂直方向上伸展，導(dǎo)致在垂直方向上比在水平方向上更大的投影物鏡的放大因數(shù)。這可以使得第一方面可以具有到圓頂上的較大投影區(qū)域，而不必也增加水平方向上的放大率，并且從而具有未被投影到屏幕上的像素(例如被掩蔽或簡單地投影到在投影圓頂外面的暗區(qū)上)。避免未投影像素可以導(dǎo)致像素的更好利用，因此更好地利用可用投影照明和分辨率。
[0037]投影儀I可包括光譜分離立體系統(tǒng)，其可以使來自投影儀I的發(fā)射光的光譜具有本質(zhì)上離散且窄的紅色、綠色和藍(lán)色波長帶，并且觀眾可佩戴具有光譜分離濾光器的3D眼鏡。光譜分離系統(tǒng)可包括旋轉(zhuǎn)濾光輪，其可交替地在兩個光譜之間對透射光進(jìn)行濾波，即靜態(tài)濾光器、固態(tài)交替濾光器或具有靜態(tài)或交替光譜的激光照明系統(tǒng)。
[0038]圖像卷曲系統(tǒng)5可以可以針對每個原色而執(zhí)行獨立的幾何修正，從而允許技術(shù)員調(diào)整紅色、綠色和藍(lán)色圖像平面的顏色會聚校準(zhǔn)，例如通過使用白色校準(zhǔn)格柵，由此減小由定焦鏡頭4中和變形適配器中的色像差引起的視覺模糊。當(dāng)使用光譜分離立體系統(tǒng)且發(fā)射光譜因此由窄紅色、綠色和藍(lán)色波長帶組成時，通過會聚校準(zhǔn)可以有效地減小由色像差引起的模糊。這又可以減小使用定焦鏡頭4和變形適配器中的光學(xué)裝置來補(bǔ)償色像差的需要。
[0039]在第一方面的配置中，光譜分離立體系統(tǒng)可以使發(fā)射的光譜在第一光譜和第二光譜之間交替。圖像發(fā)生器3可以交替地輸出左眼和右眼透視圖像，并且圖像卷曲系統(tǒng)5可以同時地在第一顏色會聚校準(zhǔn)和第二顏色會聚校準(zhǔn)之間交替?？梢杂杉夹g(shù)員來調(diào)整兩個單獨的顏色會聚校準(zhǔn)。這可例如如下完成:1)將白色格柵投影為左眼圖像，將黑色圖像投影為右眼圖像，并且校準(zhǔn)紅色和綠色幾何結(jié)構(gòu)，直至最佳的可能顏色會聚為止，2)將綠色格柵投影為左眼和右眼透視圖像兩者，并校準(zhǔn)第二顏色會聚的綠色幾何結(jié)構(gòu)，直至綠色的兩個光譜之間的最佳可能會聚為止，3)將紅色格柵投影為左眼和右眼透視圖像兩者，并校準(zhǔn)第二顏色會聚的紅色幾何結(jié)構(gòu)至紅色的兩個光譜之間的最佳可能會聚為止，4)將藍(lán)色格柵投影為左眼和右眼透視圖像，并校準(zhǔn)第二顏色會聚的藍(lán)色幾何結(jié)構(gòu)至藍(lán)色的兩個光譜之間的最佳可能會聚為止。這樣，能使全部的六個波長帶(第一光譜和第二光譜的紅色、綠色和藍(lán)色)會聚，使得如果饋送相同的圖像作為左眼投影和右眼透視圖像，則可以在沒有眼鏡的情況下觀察其中像差減小的單視點圖像。可將顏色會聚校準(zhǔn)存儲為單獨幾何修正，其可以在執(zhí)行被針對最佳體驗折中(即，直的水平線，等等)進(jìn)行校準(zhǔn)的一般幾何修正之后執(zhí)行?？蓤?zhí)行那兩個連續(xù)幾何修正的執(zhí)行，使得首先計算用于六個波長帶中的每一個的結(jié)果得到的幾何修正，然后對顏色平面進(jìn)行重新采樣以避免連續(xù)地重新采樣和關(guān)聯(lián)質(zhì)量損耗。
[0040]在備選配置中，增加具有第二定焦鏡頭和第二變形適配器的第二投影儀、第二圖像發(fā)生器和第二圖像卷曲系統(tǒng)。投影儀I可以發(fā)射第一光譜的光，并且第二投影儀可以發(fā)射第二光譜的光。在此配置中，可以在各圖像卷曲系統(tǒng)中針對每個投影儀單獨地對顏色會聚進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0041]在圖2中，變形適配器可以是棱鏡對的傳統(tǒng)配置。此類傳統(tǒng)變形適配器中的較大棱鏡的一個目的是抵消在較小棱鏡中產(chǎn)生的色像差。對于110度的水平投影角，第二棱鏡可能變得非常大且重，并且可導(dǎo)致復(fù)雜且昂貴的切實可行的實現(xiàn)。
[0042]圖3示出了光譜分離立體系統(tǒng)的配置。圖像卷曲系統(tǒng)5可以針對每個原色而執(zhí)行獨立的幾何修正?？梢韵趫D2中使用的第二棱鏡7?？梢酝ㄟ^對顏色會聚進(jìn)行校準(zhǔn)來消除色像差的視覺效應(yīng)。棱鏡可以位于底座中，使得垂直角可被調(diào)整。此外，可將底座構(gòu)造成使得可以改變棱鏡。也可以例如在不同角度的散焦棱鏡之間改變。通過在不同角度的棱鏡之間進(jìn)行選擇和/或通過調(diào)整棱鏡的垂直角，可以實現(xiàn)不同的垂直放大。還可以選擇沿著垂直軸線的非線性放大的程度，其大于正常地在變形適配器中強(qiáng)的，但在圓頂投影的此配置中可能是期望的。例如，可能期望與底部相比在頂部中具有較高放大率，取決于所投影的內(nèi)容和觀眾正在現(xiàn)場體驗的 類型，可以在中央觀察區(qū)域中得到大于圓頂頂部中的外圍視覺區(qū)域中的分辨率和亮度。圖像卷曲5可修正由垂直方向上的非線性放大而產(chǎn)生的幾何失真。非線性放大的結(jié)果可以是:幾何結(jié)構(gòu)被保留，但是在圓頂?shù)捻敳恐械姆直媛屎土炼缺唤档?，由此利用了興趣中心中更多的可用照明和分辨率，并且降低了對比度一這降低了到興趣中心上的交叉反射。
[0043]在選擇新棱鏡和/或調(diào)整角度之后，可以再次執(zhí)行針對最佳體驗的一般性幾何校準(zhǔn)和顏色會聚兩者。在一個配置中，可以在棱鏡的選擇和調(diào)整之間建立聯(lián)系，使得幾何修正可以遵循所選的棱鏡和角度。例如，傳感器可感測所選棱鏡和角度，并向卷曲系統(tǒng)5發(fā)送信息數(shù)據(jù)，其可以選擇相關(guān)的預(yù)先校準(zhǔn)幾何修正。替換地，伺服系統(tǒng)可調(diào)整棱鏡角度。伺服系統(tǒng)和卷曲系統(tǒng)可以被控制系統(tǒng)操作和同步。
[0044]投影儀I可以是3芯片4K DLP?電影投影儀，具有1.38" DMD芯片，例如ChristieCP4230或Barco DP4K。定焦鏡頭4可以是具有約15mm的焦距和2.4的f#的魚眼物鏡。物鏡的光圈可大于單獨透鏡元件中的某些的光圈，其可增加中心處的亮度(漸暈)，因此減小圓頂中的交叉反射。光譜分離立體系統(tǒng)可以是Dolby?3D、Panavision3D或Infitec交替濾光輪或非交替濾光器。卷曲系統(tǒng)可以是包括在第7感“ △”媒體服務(wù)器中的幾何函數(shù)。變形適配器可由據(jù)喲10度的角的單個三角棱鏡組成，其位于定焦鏡頭前面具有可調(diào)整垂直角且較細(xì)邊緣面朝下。可根據(jù)期望圓頂?shù)亩啻蟮囊徊糠直煌队皥D像覆蓋來調(diào)整垂直角，并且可將其例如設(shè)置成25度。例如，棱鏡可以是具有8.7度的楔角的n-BK7玻璃，并且可以在一個方向上產(chǎn)生33%圖像伸展。
[0045]當(dāng)使用顯著的圖像伸展(例如33%垂直圖像伸展)時，所選棱鏡可隨著光離開棱鏡而引起顯著的有角度顏色分離。即使可以用圖3中的圖像卷曲單元5來調(diào)整來自每個顏色通道的光的會聚位置，可能出現(xiàn)另一問題，即，顏色的窄波長帶寬進(jìn)一步有角度地擴(kuò)展開以產(chǎn)生較胖的(fatter)像素。圖像卷曲可能不修正較胖像素問題。例如，使用具有8.7度楔角的n-BK7可以使具有4k分辨率圖像調(diào)制器的投影系統(tǒng)中的像素在一個方向上變胖多達(dá)66%ο這種情形可能適于具有532納米的中心波長和+/-10納米的帶寬的綠光。
[0046]例如，經(jīng)單棱鏡變形適配器伸展并在屏幕上顯示的每個投影圖像可以包括三個獨立的顏色像素圖像，以便在屏幕上形成像素圖像。每個顏色通道所具有的寬度可以是光的波長。用于一個顏色的光的波長的帶寬可以會聚在屏幕上的一個像素的空間上。如果棱鏡將顏色分離至更大的極端，則與顏色通道相關(guān)聯(lián)的光可在離開棱鏡時進(jìn)一步有角度地擴(kuò)展開，使所顯示像素變胖。像素對于每個顏色像素而言變得越胖，模糊可以變得對于觀察者而言顯而易見，這是不期望的。進(jìn)入單個棱鏡的一個顏色的光的波長帶寬越寬，離開棱鏡的光的角展度越大且像素越胖。當(dāng)減小一個顏色通道的光的波長帶寬時，可存在離開棱鏡的光的較小角展度。由于圖像卷曲單元5不能補(bǔ)償像素模糊，所以可能需要其他解決方案?？梢酝瓿墒褂门c第一棱鏡串聯(lián)的第二棱鏡來補(bǔ)償顏色分離，但第二棱鏡可能是大的且不是切實可行的選擇。替換解決方案可以是調(diào)整或減小用于每個顏色通道的光的波長的帶寬。然而，權(quán)衡可能意味著損失用于顯示圖像的更多光。投影系統(tǒng)可使用寬帶光源，其中由顏色分離光學(xué)元件來創(chuàng)建顏色通道，諸如Philip的棱鏡或濾色器,諸如在旋轉(zhuǎn)的色輪(rotatingcolor wheel)中。在用單個棱鏡來使圖像伸展與用以保持圖像質(zhì)量的圖像亮度之間，可能存在減小的回報。對于依賴于寬帶光源的投影系統(tǒng)而言，可以完成用于每個顏色的帶寬的進(jìn)一步縮窄，但是當(dāng)執(zhí)行圖像的進(jìn)一步伸展時其可能不是可接受的解決方案。另一方法是使用非常窄帶的光源，諸如投影系統(tǒng)中的激光光源，具有單棱鏡變形投影適配器。激光光源可以具有光的波長的非常窄的帶寬，其可以與卷曲單元5相組合地與單棱鏡元件一起使用以修正顯示器上的色移。基于激光的系統(tǒng)可以擴(kuò)展單棱鏡元件的伸展能力，并且卷曲單元可以在顯示伸展圖像時補(bǔ)償顏色通道之間的額外圖像色移。
[0047]例如，可以將在中心頻率周圍具有+/-1納米波長帶寬的激光器與單棱鏡變形透鏡一起使用已獲得實際上任何量的顏色分離和因此任何量的圖像伸展。當(dāng)使用非常窄帶的激光光源時，可以考慮諸如斑點之類的另一因素。
[0048]非常窄帶的激光光源的一個潛在缺點是這些源產(chǎn)生的光斑的量。來自激光光源的光斑可作為不期望的可見圖像偽像(artifact)而出現(xiàn)在顯示器上?？梢杂^察到的光斑的量可隨著激光的光波長帶寬的增加而增加。減小光斑的一個方法可以是增加激光光源的波長的帶寬。然而，增加的帶寬可以在使用單棱鏡變形適配器時導(dǎo)致用于極端圖像伸展的胖像素問題。在極端圖像伸展中使用的激光光源的波長的帶寬可以基于產(chǎn)生的光斑的量與像素變模糊或變胖的程序之間的折中。
[0049]在作為使用左眼和右眼圖像的光譜編碼的光譜分離立體系統(tǒng)的3D投影的應(yīng)用中，每個投影圖像可以具有紅光、綠光和藍(lán)光的不同窄帶帶寬。同一顏色通道中的兩個不同帶寬(每個針對一只眼睛)的波長的最大帶寬可以受到被認(rèn)為對于每個顏色通道而言可接受的紅色或綠色或藍(lán)色光譜的全范圍的限制。例如，可以在被認(rèn)為將產(chǎn)生對于紅色圖像而言可接受的觀看結(jié)果的內(nèi)容方面定義紅色通道的波長極限。在此帶寬范圍內(nèi)，可以在在兩個中心頻率與關(guān)聯(lián)帶寬之間具有足夠的波長間隔以防止不期望的顏色通道交叉的情況下定義具有中心頻率波長的兩個較窄波長帶寬。如果最大帶寬在兩個中心頻率中的每一個處局限于20納米，則胖像素的最大像素擴(kuò)展可以局限于在先前所述的示例性棱鏡的情況下在66%內(nèi)。如果單棱鏡變形適配器產(chǎn)生在所述3D投影系統(tǒng)中的波長的每個不同帶寬中的最大帶寬以下的不可接受的胖像素模糊，則可以進(jìn)一步限制激光光源的帶寬。例如，激光光源的波長的帶寬可局限于小于20納米，諸如10納米，以進(jìn)一步減小上述示例中的胖像素。當(dāng)增加圖像調(diào)制器、諸如投影系統(tǒng)的空間光調(diào)制器的像素分辨率時，例如至高于4k，用于給定顯示區(qū)域的像素尺寸可能變小，并且發(fā)生不期望像素模糊之前的波長的帶寬可能更窄。
[0050]圖4示出了變形棱鏡中的色像差的效果的示例。在這里出于說明性目的將棱鏡角和像差放大。接近于投影物鏡的無窮遠(yuǎn)焦點定位并使其角度被調(diào)整以獲得深度伸展的優(yōu)質(zhì)棱鏡可以展現(xiàn)出很少的不同類型的像差，除可能顯著的色像差之外。小射束被分散成寬得多的射束，其又可以在屏幕上產(chǎn)生顯著的模糊。
[0051]圖5示出插入了窄帶濾波器的情況下的像差，諸如Dolby?3D濾光輪。某些譜被去除，并且其余的是對應(yīng)于由窄帶濾波器發(fā)射的三個窄帶的三個窄光束。由于光束在空間上被分離，所以模糊的量金杯略微地減小。光的寬波長帶寬可以以大的角展度離開棱鏡，如圖4中所示。通過縮窄進(jìn)入棱鏡的波長帶寬，光可以以小得多的角展度離開，如圖5中所示。
[0052]圖6示出了像差，再一次地，在該像差中，在用于顏色會聚的三個顏色平面中的每一個中，投影圖像由例如圖3中的卷曲單元在幾何上數(shù)字地修正。三個窄光束在投影表面上撞擊在彼此之上。因此，可以顯著地減小模糊。
[0053]當(dāng)單棱鏡將圖6中的三個顏色中的每一個的光波長的角展度增加引起與胖像素問題相關(guān)聯(lián)的視覺模糊偽像的量時，可以引用以下方法來控制胖像素問題。
[0054]圖8圖示出使用諸如單棱鏡變形適配器之類的光學(xué)失真元件進(jìn)行投影的方法。具有可用于執(zhí)行圖8的方法的單棱鏡變形元件的投影系統(tǒng)的一個示例是圖3中所示的投影系統(tǒng)。當(dāng)然可使用其他投影系統(tǒng)。
[0055]在方框820中，調(diào)整用于一個顏色通道的光的波長帶寬。在某些方面，在使用光來顯示圖像之后調(diào)整補(bǔ)償帶寬，所述光已被使用單棱鏡變形適配器而伸展并用圖像數(shù)據(jù)在至少一個顏色通道中進(jìn)行修改。然后可以如在以下小節(jié)中所述再次地對具有已調(diào)整波長帶寬的光進(jìn)行修改、伸展和顯示。
[0056]可以調(diào)整帶寬以適用于單棱鏡變形適配器，以實現(xiàn)最佳圖像伸展，否則像差將由于顏色卷曲技術(shù)可能無法修正的胖像素問題而無法實現(xiàn)。通過減小顏色通道中的光的帶寬來進(jìn)行調(diào)整可以減小離開單棱鏡變形適配器的光的角展度。有效地，可以控制胖像素問題。用于調(diào)整顏色通道帶寬的技術(shù)的示例包括添加濾色器、添加可調(diào)整濾色器、具有可互換濾色器以及具有可互換色輪濾波器。替換方法可以涉及到將光源設(shè)計成具有光發(fā)射，該光發(fā)射具有最適于單透鏡棱鏡變形適配器使胖像素問題最小化的所需波長帶寬分布。另一方法可以是對顏色通道使用具有光的盡可能窄的波長帶寬的源，諸如激光光源。二極管激光器是一個此類激光器的示例，其可以被用作具有減小很多的胖像素問題的光源。
[0057]在方框824中，用圖像數(shù)據(jù)來修改光的一個顏色通道以產(chǎn)生已修改圖像光。可以以任何數(shù)目的方式來訪問圖像數(shù)據(jù)，諸如從投影系統(tǒng)中的服務(wù)器、從相對于投影系統(tǒng)而言遠(yuǎn)離的服務(wù)器，或者其可以被遠(yuǎn)程地訪問。圖像數(shù)據(jù)可以是特征呈現(xiàn)?？梢詧?zhí)行該修改的設(shè)備的示例是空間光調(diào)制器(SLM)，或者使用諸如圖像數(shù)據(jù)之類的電輸入數(shù)據(jù)來修改未被成像以產(chǎn)生經(jīng)成像的光的接收光的設(shè)備。SLM設(shè)備的示例包括數(shù)字鏡像設(shè)備(DMD)或硅上液晶(LOCS)設(shè)備或液晶(LC)設(shè)備。被SLM接收到的光可以來自一個顏色通道或多個顏色通道。例如，在典型三顏色通道系統(tǒng)中，顏色通道可以是紅色、綠色和藍(lán)色。諸如疝氣燈之類的寬帶光源可以輸出寬譜的光，其中，可以使用濾光器或菲利普棱鏡來將光分離成三個顏色通道。為了將光保持在盡可能高的水平，每個光通道可以在有限的光譜內(nèi)具有盡可能大的帶寬以確保用于每個顏色的大部分光可用于產(chǎn)生亮圖像。通常可將使用SLM的數(shù)字投影系統(tǒng)設(shè)置成顯示可能的最亮圖像。然而，當(dāng)將此類系統(tǒng)配置成顯示伸展的圖像時，用于每個顏色的光的波長帶寬可能在可以完成多少圖像伸展方面變得具有限制性。
[0058]還可以用已被顏色卷曲處理器修改的圖像數(shù)據(jù)來修改方框824中的圖像數(shù)據(jù)?？梢允箞D像數(shù)據(jù)卷曲以使來自一個顏色通道的經(jīng)成像的光與來自另一顏色通道的經(jīng)成像的光會聚到顯示屏上。例如，圖3中的卷曲單元可以執(zhí)行會聚功能。
[0059]在方框832中，可以用單棱鏡變形適配器來使來自投影透鏡的投影圖像。例如，圖3圖示出具有投影透鏡4和單棱鏡元件6的投影系統(tǒng)，其中圖像在垂直方向上伸展。棱鏡元件6可以具有微小棱鏡角(例如10度)，使得該伸展不會如此大且顏色分離不會那樣顯著。該微小棱鏡可以低色散玻璃制成，并被設(shè)計成使得彗差是最小的且可管理的。隨著微小棱鏡的棱鏡角增加，可以有更大的圖像伸展。用使用寬帶光源并將光分離成顏色通道的典型投影系統(tǒng)，圖像伸展的量可受到顏色通道中的光的帶寬的限制。
[0060]在方框836中，顯示伸展圖像。在劇場中，在投影表面或屏幕上顯示圖像。例如，可以在圖3中的圓頂投影表面2上顯示伸展圖像。
[0061]在本發(fā)明的第二方面中，在圖2或圖3的配置中，可以用另一形狀來代替圓頂狀投影表面，諸如直線屏幕，其可以是大的平坦或曲面投影表面，覆蓋觀察者視場的一大部分，因此實現(xiàn)了身臨其境的體驗。投影表面在垂直方向上的具有高于圖像形成元件的縱橫比R的縱橫比?？烧{(diào)整棱鏡6和/或棱鏡7，使得圖像本質(zhì)上可以填滿投影表面并消除投影表面的頂部和底部上的“黑條”。
[0062]圖7示出了有和沒有位于定焦鏡頭前面的變形適配器的情況下的圖像形成元件的區(qū)域的利用的示例。
[0063]雖然已相對于其特定方面和示例詳細(xì)地描述了本主題，但將認(rèn)識到的是本領(lǐng)域的技術(shù)人在獲得對前述內(nèi)容的理解時可容易地產(chǎn)生對此類方面和示例的變更、修改以及等價物。相應(yīng)地，應(yīng)理解的是本公開是出于示例而非限制的目的而提出的，并且不排除對本主題的此類修改、變更和/或添加的包括，如對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言將很容易顯而易見的。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字投影的方法，包括: 利用圖像數(shù)據(jù)來修改具有波長帶寬的光的一個顏色通道以產(chǎn)生經(jīng)成像的光； 在通過光學(xué)失真元件將所述經(jīng)成像的光顯示在屏幕上時，使所述經(jīng)成像的光有角度地展開；以及 通過調(diào)整所述波長帶寬來減小離開所述光學(xué)失真元件的所述經(jīng)成像的光的角展度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述光學(xué)失真元件是單棱鏡變形適配器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括:由所述單棱鏡變形適配器修改所述經(jīng)成像的光在垂直維度上的放大率。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括:由所述單棱鏡變形適配器修改所述經(jīng)成像的光在水平維度上的放大率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 利用所述圖像數(shù)據(jù)來修改光的第二顏色通道， 其中所述圖像數(shù)據(jù)由顏色卷曲處理器修改，以使得離開所述光學(xué)失真元件的至少一個顏色通道的所述經(jīng)成像的光與離開所述光學(xué)失真元件的來自所述第二顏色通道的經(jīng)成像的光會聚在屏幕上。
6.權(quán)利要求1的方法，還包括:將所述至少一個顏色通道的光的所需波長帶寬設(shè)計到光源發(fā)射中。
7.一種用于數(shù)字投影的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 空間光調(diào)制器，適于利用圖像數(shù)據(jù)來修改光以產(chǎn)生經(jīng)成像的光，所述光具有波長帶寬并且來自至少一個顏色通道； 投影透鏡，適于投影所述經(jīng)成像的光；以及 所述投影透鏡的輸出處的單棱鏡變形適配器，通過所述單棱鏡變形適配器，所述經(jīng)成像的光被配置為被投影以用于在屏幕上的顯示，其中所述單棱鏡變形適配器被配置用于使來自所述至少一個顏色通道的所述光有角度地展開； 其中所述系統(tǒng)適于通過調(diào)整所述波長帶寬來減小離開所述光學(xué)失真元件的所述經(jīng)成像的光的角展度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括光源，所述光源適于被設(shè)計成將所需的波長帶寬包括到所述光源的發(fā)射中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述光源是激光光源。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述激光光源是激光二極管光源。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括: 顏色卷曲處理器，適于通過修改所述圖像數(shù)據(jù)而使得離開所述單棱鏡變形適配器的所述經(jīng)成像的光與離開所述單棱鏡變形適配器的來自第二顏色通道的第二經(jīng)成像的光會聚在所述屏幕上。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括所述屏幕，其中所述屏幕是圓頂屏幕。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)被設(shè)置在雙投影儀系統(tǒng)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述空間光調(diào)制器是4K空間光調(diào)制器， 其中用于一個顏色的光源的所述波長帶寬被配置為被減小至小于10納米。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中光源的所述波長帶寬被配置成被減小至小于20納米。
【文檔編號】G02B27/18GK103890638SQ201280051370
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月20日
【發(fā)明者】S·S·艾弗森, J·W·鮑倫 申請人:圖象公司