采用色彩的波長復用的顯示系統和方法與流程

相關申請的交叉引用

本申請要求2014年7月22日提交的題為“displaysystemsandmethodsemployingwavelengthmultiplexingofcolors”的美國臨時申請號62/027,659的優先權的權益，該申請被整體地通過引用結合到本文中。

本公開一般地涉及具有被布置成用于圖像的沉浸式觀看的一個或多個投影顯示器的投影顯示器系統和方法，并且包括用以至少部分地基于顯示器的原色的波長復用來至少增強圖像的動態范圍和對比率的系統和方法。

背景技術：

數字電影服務器和投影機接收用于在電影院或其它會場中放映的數字內容。可以將該內容封裝在一個或多個數字文件中以便在媒體服務器上遞送和存儲。媒體服務器然后可以從該一個或多個數字文件提取數字內容以便使用一個或多個投影機顯示。在某些情況下，內容可以是投射到屏幕上的3d視頻，在該屏幕處投射略有不同的視頻內容以便在觀看者的左眼和右眼中同時觀看以產生深度幻覺。可以使用多投影系統來在會場中(諸如在電影院或禮堂中)的多個屏幕上顯示視頻，以促進用于觀看者的沉浸式體驗。

技術實現要素：

本文中所述的示例性實施例具有創新特征，其中沒有一個是不可缺少的或者僅僅負責其期望的屬性。在不限制權利要求的范圍的情況下，現在將概述某些有利特征。

沉浸式顯示系統可以包括被布置成提供視頻的沉浸式觀看的多個投影系統。此類沉浸式顯示系統可以包括多個投影機系統，每個投射被配置成相互補充的視頻以便為觀看者提供沉浸式觀看體驗。每個投影機系統可以被配置成將其視頻投射到放置于觀眾周圍的投射表面上。這樣，觀眾可以體驗到沉浸到視頻中所描繪的環境中的感覺。可以在所述多個投射表面上投射由所述多個投影機系統提供的視頻，產生統一的視頻呈現。此類沉浸式顯示系統能夠至少部分地由于在所述多個投射表面上提供的圖像的質量而以相對高水平的真實性產生視聽呈現。

然而，具有多個投射表面可以導致光被從第一投射表面反射到第二投射表面且然后到觀看者。此光與直接地從第一投射表面反射到觀看者的光混合。所述多個投射表面上的光的此類混合可以降低投射表面的對比率和/或動態范圍，從而降低在沉浸式顯示系統中提供的圖像的質量。可以將光的此混合稱為串話或交叉反射，并且其在沉浸式顯示系統中可能是個挑戰。至少部分地由于觀眾中的觀看者的寬范圍的觀看角度，此挑戰對于針對相對大的人群而設計(諸如在電影院中)的沉浸式顯示系統而言甚至更加難以克服。

因此，在本文中提供了用于沉浸式顯示系統的系統和方法，該沉浸式顯示系統包括多個投射表面(例如，屏幕)，其在大范圍的觀看角度內可使用，并且對于其而言基本上減少了由所述多個投影表面的不同部分之間的串話或交叉反射引起的對比率和/或動態范圍的降低。在某些實施例中，本文中公開的系統和方法提供了使用兩個或更多曲面或平面屏幕的相對高對比度、高動態范圍沉浸式圖像觀看，其中，通過交叉反射光的波長選擇性吸收而基本上抑制了交叉反射。

在第一方面，提供了一種沉浸式顯示系統，其包括第一屏幕，該第一屏幕包括被配置成漫反射在第一紅波長帶、第一綠色波長帶以及第一藍色波長帶中的光的多層結構。該系統還包括第二屏幕，該第二屏幕包括多層結構，該多層結構被配置成漫反射在與第一紅色波長帶不重疊的第二紅色波長帶、與第一綠色波長帶不重疊的第二綠色波長帶以及與第一藍色波長帶不重疊的第二藍色波長帶中的光。該系統還包括第三屏幕，該第三屏幕包括多層結構，該多層結構被配置成漫反射在與第一或第二紅色波長帶不重疊的第三紅色波長帶、與第一或第二綠色波長帶不重疊的第三綠色波長帶以及與第一或第二藍色波長帶不重疊的第三藍色波長帶中的光。該系統還包括第一投影機系統，其被配置成向第一屏幕上投射第一視頻，該第一投影機系統被配置成提供在第一紅色波長帶、第一綠色波長帶以及第一藍色波長帶內的光。該系統還包括第二投影機系統，其被配置成向第二屏幕上投射第二視頻，該第二投影機系統被配置成提供在第二紅色波長帶、第二綠色波長帶以及第二藍色波長帶內的光。該系統還包括第三投影機系統，其被配置成向第三屏幕上投射第三視頻，該第三投影機系統被配置成提供在第三紅色波長帶、第三綠色波長帶以及第三藍色波長帶內的光。第一屏幕和第三屏幕與第二屏幕鄰近定位，使得第一視頻、第二視頻以及第三視頻被配置成在沉浸式觀看環境中被多個觀看者同時觀看。

在第一方面的某些實施例中，第一投影機系統進一步被配置成不提供在第二或第三紅色波長帶、第二或第三綠色波長帶或者第二或第三藍色波長帶中的光，第二投影機系統進一步被配置成不提供在第一或第三紅色波長帶、第一或第三綠色波長帶或者第一或第三藍色波長帶中的光，并且第三投影機系統進一步被配置成不提供在第一或第二紅色波長帶、第一或第二綠色波長帶或者第一或第二藍色波長帶中的光。在第一方面的某些實施例中，第一屏幕進一步被配置成吸收在第二和第三紅色波長帶、第二和第三綠色波長帶以及第二和第三藍色波長帶中的光，第二屏幕進一步被配置成吸收在第一和第三紅色波長帶、第一和第三綠色波長帶以及第一和第三藍色波長帶中的光，并且第三屏幕進一步被配置成吸收在第一和第二紅色波長帶、第一和第二綠色波長帶以及第一和第二藍色波長帶中的光。在另一實施例中，第一屏幕的吸收在第二和第三紅色波長帶、第二和第三綠色波長帶以及第二和第三藍色波長帶中的每一個中為至少90％。在另一實施例中，第二屏幕的吸收在第一和第三紅色波長帶、第一和第三綠色波長帶以及第一和第三藍色波長帶中的每一個中為至少90％。在另一實施例中，第三屏幕的吸收在第一和第二紅色波長帶、第一和第二綠色波長帶以及第一和第二藍色波長帶中的每一個中為至少90％。

在第一方面的某些實施例中，第一屏幕的吸收在第一紅色波長帶、第一綠色波長帶以及第一藍色波長帶中的每一個中小于或等于5％。在另一實施例中，第二屏幕的吸收在第二紅色波長帶、第二綠色波長帶以及第二藍色波長帶中的每一個中小于或等于5％。在另一實施例中，第三屏幕的吸收在第三紅色波長帶、第三綠色波長帶以及第三藍色波長帶中的每一個中小于或等于5％。

在第一方面的某些實施例中，第一、第二以及第三紅色波長帶中的每一個的寬度小于或等于約10nm。在第一方面的某些實施例中，第一、第二以及第三紅色波長帶中的每一個的寬度小于或等于各波長帶的中心波長的約2％。

在第一方面的某些實施例中，第一紅色波長帶的中心波長為約630nm，第一綠色波長帶的中心波長為約540nm，并且第一藍色波長帶的中心波長為約465nm。在另一實施例中，第二紅色波長帶的中心波長為約620nm，第二綠色波長帶的中心波長為約530nm，并且第二藍色波長帶的中心波長為約455nm。在另一實施例中，第三紅色波長帶的中心波長為約610nm，第三綠色波長帶的中心波長為約520nm，并且第三藍色波長帶的中心波長為約445nm。

在第一方面的某些實施例中，所述第一、第二以及第三屏幕是曲面的。

在另一方面，提供了一種用于沉浸式顯示系統的屏幕。該屏幕包括第一層，其包括防反射元件或被配置成抑制入射在屏幕上的光的鏡面反射的眩目抑制元件。該屏幕還包括第二層，其包括被配置成反射在紅色波長帶中的光的第一干涉涂層。該屏幕還包括第三層，其包括被配置成反射在綠色波長帶中的光的第二干涉涂層。該屏幕還包括第四層，其包括被配置成反射在藍色波長帶中的光的第三干涉涂層。該屏幕還包括第五層，其包括被配置成吸收可見光的光吸收元件。

在第二方面的某些實施例中，該屏幕包括在從投影機到屏幕的光學路徑上位于第一層前面的反射器。在另一實施例中，該反射器包括菲涅耳反射表面，其包括一組平面環形剖面，其中，每個平面表面處于不同的角度。

在第二表面的某些實施例中，所述屏幕包括微透鏡結構，其中，單獨微透鏡包括光漫射元件。

在某些實施例中，提供了一種包括第二方面的屏幕的沉浸式顯示系統。所述系統還包括與第二方面的屏幕鄰近定位的第二屏幕。第二屏幕包括第一層，該第一層包括防反射元件或被配置成抑制入射在屏幕上的光的鏡面反射的眩目抑制元件；第二層，其包括被配置成反射在與紅色波長帶不重疊的第二紅色波長帶中的光的第一干涉涂層；第三層，其包括被配置成反射在與綠色波長帶不重疊的第二綠色波長帶中的光的第二干涉涂層；第四層，其包括被配置成反射在與藍色波長帶不重疊的第二藍色波長帶中的光的第三干涉涂層；以及第五層，其包括被配置成吸收可見光的光吸收元件。

附圖說明

在附圖中出于說明性目的描繪了各種實施例，并且絕不應解釋為限制本發明的范圍。另外，可以將不同公開實施例的各種特征組合以形成附加實施例，其是本公開的一部分。可以去除或省略任何特征或結構。遍及各圖，參考標號可以在重復使用以指示參考元件之間的對應關系。

圖1a和圖1b圖示出用于提供沉浸式顯示體驗的沉浸式顯示系統。

圖2a和圖2b圖示出包括三個屏幕的沉浸式顯示系統的示例，并且圖示出此類沉浸式顯示系統中的串話的示例。

圖3圖示出由各投影機系統輸出的某些示例性光譜功率密度分布。

圖4圖示出用于沉浸式顯示系統中的屏幕的某些示例性吸收光譜。

圖5圖示出包括多個層的波長選擇性屏幕的示例。

圖6圖示出供波長選擇性屏幕使用的反射器的橫截面圖，該反射器具有一組平面環形端面，每個平面表面處于以約1°的步幅從0°至±15°的不同角度。

圖7a和7b圖示出具有光漫射元件的微透鏡的示例。

具體實施方式

雖然在本文中公開了某些實施例和示例，但本發明的主題延伸超過具體公開的實施例至其它替換實施例和/或用途以及其修改和等價物。因此，所附權利要求的范圍不受下面描述的任何特定實施例的限制。出于比較各種實施例的目的，描述了這些實施例的某些方面和優點。不一定所有此類方面或優點由任何特定實施例實現。因此，例如，可以以實現或優化如在本文中講授的一個優點或一組優點而不一定實現也可以在本文中講授或暗示的其它方面或優點的方式執行各種實施例。

沉浸式顯示系統能夠以高水平的真實性產生圖像，因為圖像在許多方向上被同時地呈現給觀看者。典型的沉浸式顯示系統可能至少部分地由于串話或交叉反射而遭受低對比率和低動態范圍。如本文中所使用的串話和/或交叉反射一般地指的是其中從沉浸式顯示系統的屏幕的一個部分上發出的光入射在沉浸式顯示系統的屏幕的其它部分上且這些發射的射線然后在漫反射之后被部分地反射回到一個或多個觀看者的情況。此串話或交叉反射可以至少部分地由于屏幕基本上反射入射在其上面的所有光而出現在典型的沉浸式顯示系統中。一般地，入射在顯示屏上且未被顯示屏吸收的外圍光(例如與投射在屏幕上或者由顯示器提供的本地圖像不相關的光)被疊加在顯示圖像上，導致降低的圖像對比度。外圍光或照明可以大大地劣化圖像的對比率。同樣地，外圍光可以劣化圖像的色彩飽和度和因此的圖像的動態范圍。因此，一般地減少外圍光的反射或使其最小化且特別地減少串話或使其最小化是期望且有利的。

因此，本文中公開的是用以改善外圍光在正面投影屏幕上的反射以從而增強由正面投射產生的圖像的對比度的系統和方法。特別地，本文中公開的是供在沉浸式顯示系統中使用的時間復用屏幕和投影機系統，沉浸式顯示系統的屏幕和投影機系統被時間復用以減少串話對投射圖像的影響或使其最小化。

本文中提供的系統和方法被配置成用多個投影機系統來改善用于具有多個投射表面的沉浸式顯示系統的對比率和/或動態范圍。可以存在用于改善對比率和/或動態范圍的許多系統和方法，其可以與公開的系統和方法組合以實現一個或多個特定優點。在某些實施方式中，這些系統和方法可能具有公開的系統和方法獨立地或者與其它系統和方法相組合地克服的某些缺點。例如，一種用以改善沉浸式圓頂電影院的對比度的方法使圖像的亮度會聚在單向地坐在電影院中的觀看者的中心視野內。然而，這可能不利地犧牲朝向觀看者的視野的外緣的亮度。用以改善對比度的另一方法包括用提供有紋理表面且充當微擋板以抑制所投射圖像的交叉反射的視覺反射涂層來涂敷屏幕。用以改善曲面、背面投影屏幕或沉浸式顯示的對比度的另一方法包括使用特定修整或優化的后屏幕涂層。

可以通過使用分布在基質材料中的金屬薄片和光吸收顆粒來改善正面投影屏幕的對比度。同樣地，反射式投影屏幕可以包括光反射層和透明光漫射層，光反射層包括具有分散在其中的光反射材料薄片的透明樹脂，并且透明光漫射層包括具有分散在其中的方解石的細晶顆粒和無色染料或顏料的透明樹脂。此類屏幕可以改善輝度和圖像對比度，同時基本上保持相同的漫射角度或者基本上不減小漫射角度。

可以用圖像顯示光的波長范圍中的光的選擇性反射且通過吸收環境光來改善用于正面投影屏幕的對比度。例如，供在正面投影系統中使用的屏幕可以包括被配置成反射目標波長或目標波長范圍的光的區段，其中，該反射大于非目標波長或非目標波長范圍。此類屏幕可以增強入射的投射光與環境光之間的對比度。作為另一示例，選擇性反射投影屏幕可以包括被配置成選擇性地反射光學波長范圍的許多相對窄波段的入射光學能量并吸收具有落在該窄波段之間和/或外面的波長的光。投影屏幕可以包括微透鏡結構，該微透鏡結構使輸入光聚焦，使得當光被從屏幕反射時，其通過具有高漫射或射束擴展的相對小的光斑。

可以通過將屏幕配置成針對不同的入射角和/或偏振具有不同的反射率來在投影屏幕中改善環境光的反射。例如，可以通過將屏幕配置成針對具有相對低的入射角和與投影機的偏振平行的偏振的光具有相對高的反射率，針對具有相對高的入射角和與投影機的偏振平行的偏振的光具有相對低的反射率，并且針對具有與投影機的偏振垂直的偏振的光(具有低或高的入射角)具有相對低的反射率。可以將反射性正面投影屏幕配置成通過與漫射元件和/或眩目抑制元件相組合地包括反射性偏振元件而在存在相對高的環境光水平的情況下以增強的對比度和相對寬的觀看角度來投射圖像。投影屏幕可以包括膽甾醇液晶、偏振光選擇性反射層以選擇性地且漫射地反射目標或已知偏振光分量。還可以用偏振片材來覆蓋正面投影屏幕。

高對比度正面投影屏幕可以包括多個微元件，其包括被配置成通過接通和關斷布置在基板上的適當結構而從低反射率狀態變成高反射率狀態的表面。微元件的表面針對投射的圖像或視頻的黑色段處于低反射率狀態，并且針對在投射的圖像或視頻的黑色段外面的各段處于高反射率狀態。

正面投影屏幕可以包括覆蓋偏振旋轉板(該偏振板覆蓋反射表面)的雙凸透鏡片和覆蓋雙凸透鏡片的偏振膜。偏振膜可以在每個雙凸透鏡的焦點處包括非偏振段，使得來自投影機的光相對地未被偏振膜衰減，而來自其它源的光被衰減。來自投影機的光一般地以與雙凸透鏡片中的透鏡的那個相等的觀看角的縱橫比分布。

可以用塑料片覆蓋正面投影屏幕，該塑料片被用聚合物分散液晶填充且在塑料片的兩側具有透明電極。塑料片在第一狀態下是透明的，并且可以通過跨塑料片施加電壓而變成白色。可以在一側將塑料片涂成黑色，使得當不向電極施加電壓時，屏幕至少部分地由于來自透明塑料片的背面的反射光而是黑色的。當向電極施加電壓時，屏幕可以在施加電壓的時間期間變成白色。該屏幕可以接收與投影機的脈沖同步的電壓脈沖。在這種情形中，可以將屏幕配置成在投影機活動的時間期間是白色的或者具有相對高的反射率，并且當投影機不活動時是黑色的或者具有相對低的反射率。

某些屏幕可以具有施加于開孔泡沫的內表面的視覺反射層。可以將反射涂層施加成薄到足以不填充和/或阻擋開孔泡沫結構。反射涂層可以涂敷開孔的內部。這可以提供以近法向入射角反射大部分光的投影表面，并且在開孔中俘獲來自更加傾斜的入射角的光，從而減少交叉反射。結果得到的屏幕包括具有相對高的方向性程度且具有相對快速的角截斷的微擋板屏幕表面。然而，此設計在其中期望或優選具有相同或幾乎相同的輝度的大范圍觀看角的沉浸式顯示系統中可能是不期望和/或不利的。這在其中期望或優選作為觀看角的函數的輝度的平滑且逐漸減小的沉浸式顯示系統中也可能是不期望和/或不利的。

上述系統和方法可以用來通過減少交叉反射來增強沉浸式顯示系統的對比度，但是可能遭受用本文所述的系統和方法克服的某些缺點。特別地，本文中公開的某些實施例提供了一種沉浸式顯示系統，其抑制交叉反射并具有作為觀看角的函數的目標或期望輝度(例如，作為觀看角的函數的輝度的平滑且逐漸的減小)。

上述屏幕設計中的某些假設觀看者使用相同或類似的中央視場。這可以是不利的，因為其限制了沉浸式顯示系統的使用。可以用本文中公開的系統和方法來解決上述問題中的某些。特別地，描述了一種沉浸式顯示系統，其在提供對對比度的顯著改善的同時抑制交叉反射，其中，允許觀看方向擴展超過一般中央視場。此類沉浸式顯示系統可以在更多的情況下且以更多的配置使用，因為其為更多的觀眾提供改善的觀看體驗。

被配置成針對正面投影系統增強對比度的上述系統和方法中的某些旨在反射環境光以供單獨的正面投影機使用。此類系統和方法對于抑制交叉反射和改善用于被配置成在多個正面和/或背面投影屏幕上投射圖像的投影機群體的對比度而言可能不是有效的。在具有多個投影機和/或屏幕的此類沉浸式顯示系統中，相對屏幕取向和光學屏幕特性可以產生降低投射圖像的對比度和/或色彩飽和度的交叉反射。因此，本文中公開的實施例中的一個或多個包括有效地抑制交叉反射的沉浸式顯示系統。

沉浸式顯示系統

圖1a和1b圖示出示例性沉浸式顯示系統100a、100b，其包括被配置成向相應屏幕105a、105b、105c上投射圖像以便提供沉浸式顯示體驗的多個投影機200a、200b、200c。屏幕105a-105c可以是如圖1a中所示的平面的正面投影顯示器或者如圖1b中所示的曲面的正面投影顯示器。在鄰近顯示器之間可以存在間隙。例如，屏幕105a可以如圖1a和1b中所描繪的那樣在其之間具有間隙。在某些實施例中，間隙可以是相對小的，接近于零或者是零。沉浸式顯示系統100a、100b可以包括多個平面或曲面顯示器或屏幕，或者其可以包括單個曲面顯示器或屏幕。屏幕可以相對于彼此旋轉。屏幕105a-c還可以相對于彼此具有各自的傾斜度。沉浸式顯示系統100a、100b的屏幕105a-c可以包括平面屏幕、曲面屏幕或兩者的組合。

示例性沉浸式顯示系統100a、100b包括三個正面投影屏幕105a-c，其中，每個屏幕上的圖像由投影機系統提供。投影機系統200a被配置成向屏幕105a上投射視頻，投影機系統200b被配置成向屏幕105b上投射視頻，并且投影機系統200c被配置成向屏幕105c上投射視頻。可以在屏幕105a、屏幕105b和/或屏幕105c后面安裝音響系統。由投影機系統p1、p2和p3發射的光可以具有期望或選擇的偏振狀態或者可以是隨機偏振的。

在某些實施例中，屏幕105a-c可以是曲面屏幕，其示例在圖1b中圖示出。所考慮的彎曲可以在紙張的平面中、在垂直于紙張平面的平面中或者在紙張平面和垂直于紙張的平面兩者中。沉浸式顯示系統100b例如包括三個曲面的正面投影屏幕105a-c，并且每個屏幕上的圖像是從一個或多個投影機投射的。例如，投影機系統p1200a可以是在屏幕1105a上投射圖像的一個或多個投影機，投影機系統p2200b可以是在屏幕2105b上投射圖像的一個或多個投影機，并且投影機系統p3200c可以是在屏幕3105c上投射圖像的一個或多個投影機。

從投影機系統200a-c發出的光每個可以具有不同的光譜。這可以導致由這些投影機系統提供的圖像之間的色差。這些色差可以被以電子方式補償。在授予b.maximus等人的美國專利公開號2007/0127121中公開了用于補償兩個投影機之間的色差的示例性方法，該美國專利公開被整體地通過引用結合到本文中。投影機系統200a-c的光譜可以被配置成在電子補償之后例如根據rec.709或dcip3以一定的色域投射彩色圖像。

投影機系統200a-c指的是被配置成在屏幕150a-c上投射視頻的裝置。這些投影機系統200a-c可以包括媒體服務器和投影機。在某些實施例中，媒體服務器在物理上與投影機分開，并且被通信耦合(例如，通過有線或無線連接)到投影機。在某些實施例中，投影機系統包括集成式媒體服務器和投影機。投影機系統的媒體服務器部分可以包括被配置成接收、存儲以及解碼媒體內容的硬件和軟件組件。媒體服務器可以包括被配置成攝取數字式內容文件并將其解碼、產生媒體流(例如，視頻和音頻)、向投影機發送圖像數據的硬件和軟件。媒體服務器可以包括用于攝取數字內容、將攝取的內容解碼、從已解碼內容產生視頻、從已解碼內容產生音頻、提供用以訪問安全內容的安全證書以及生成或解釋同步信號以提供同步呈現等的模塊。投影機可以包括光學引擎、調制元件、光學件等以使得投影機能夠產生、調制以及投射圖像。例如，可以使用陰極射線管(crt)、液晶顯示器(lcd)、數字式光處理(dlp)、數字微鏡裝置(dmd)等來實現投影機。

投影機系統200a-c可以被配置成以符合許多標準中的任何一個的縱橫比和分辨率來提供視頻，所述標準包括(例如且在沒有限制的情況下)4k(例如，3636×2664、3996×2160、3840×2160、4096×2160等)、2k(例如，1828×1332、1998×1080)、hd(例如，1920×1080、1280×720)等。投影機系統200a-c被配置成以各種幀速率提供視頻，所述幀速率包括(例如且在沒有限制的情況下)24fps、30fps、60fps、120fps等。投影機系統200a-c可以被配置成在兩個或更多屏幕上顯示同步3d內容(例如，立體視頻)。

作為示例，沉浸式顯示系統100a、100b可以包括被配置成在電影院內部播放dci合規內容的dci合規投影機系統200a-c。dci合規內容可以包括媒體流(例如，從數字內容提取的視頻數據或視頻和音頻數據)。在某些實施方式中，將媒體流提供為數字電影包(“dcp”)，其例如包括用于分發到電影院的壓縮、加密以及打包數據。該數據可以包括數字電影發行母版(“dcdm”)，其包括被映射到數據文件格式的圖像結構、音頻結構、字幕結構等。該數據可以包括構成dcp中的視聽呈現的畫面要素文件和音頻要素文件。dcp可以包括包含正片、宣傳片、廣告、徽標等的單個數字顯示所需的所有要素和元數據的組合物。投影機系統200a-c可以被配置成攝取dcp并生成dcdm的視覺上不可辨別的拷貝，并且然后使用dcdm的該拷貝來生成圖像和聲音以便呈現給觀眾。

圖1a和1b圖示出三個投影機系統200a-c和三個屏幕105a-c。然而，沉浸式顯示系統可以包括不同數目的投影機系統和/或屏幕。例如，沉浸式顯示系統100a、100b可以包括2、3、4、5、6、7、8、9、10個或超過10個投影機系統。例如，沉浸式顯示系統100a、100b可以包括2、3、4、5、6、7、8、9、10個或超過10個屏幕。沉浸式顯示系統100a、100b可以被配置成使得超過一個投影機系統在單個屏幕上提供視頻，使得該圖像基本上重疊。沉浸式顯示系統100a、100b可以被配置成使得投影機系統在單個屏幕上提供視頻，其中，來自投影機系統的視頻最低限度地重疊，彼此鄰近或者彼此相鄰以提供基本上單一的視頻呈現。

沉浸式顯示系統中的聲音可能是重要的，并且可以對視覺信息具有相當的重要性。典型的沉浸式顯示系統可能至少部分地基于充當聲學反射器的觀看表面而經歷音頻或聲學方面的問題。這可以導致沉浸式環境內的不期望和/或不想要的聲音的回聲和混響。在某些實施方式中，沉浸式顯示系統100a、100b包括穿孔顯示屏105a、105b和/或105c以減少此問題。穿孔顯示屏可以被配置成允許沉浸式環境內的聲音逸出環境并允許來自在屏幕后面的揚聲器的聲音進入沉浸式環境。這可以減少或消除不想要或不期望的回聲和混響，同時增加沉浸式環境內的期望聲音。

可以將聲音系統安裝在正面投影屏幕1105a、屏幕2105b和/或屏幕3105c后面。為了減少高頻聲波的衰減，可以使用穿孔陣列(例如圓形孔)。可以將屏幕上的穿孔布局成使得孔的中心在(例如且在沒有限制的情況下)交錯或直線孔布置中是等距離的。每單位面積的等距圓形孔的數目、孔直徑和/或屏幕厚度是可以調諧以在大于1khz的頻率下實現可接受或適當的傳輸損失的參數。

示例性沉浸式顯示系統屏幕

圖2a和2b圖示出包括三個屏幕的沉浸式顯示系統100的示例，并且圖示出此類沉浸式顯示系統中的串話的示例。沉浸式顯示系統100可以包括多個屏幕。可以將屏幕布置成使得在鄰近顯示器之間存在間隙。例如，圖2a中所示的沉浸式顯示系統100可以具有間隙b1、b2、b3和b4，并且圖2b中所示的沉浸式顯示系統100可以具有間隙d1和d2。在某些實施例中，間隙可以是相對小的，接近于零或者是零。該屏幕可以具有例如用角γ1和γ2來表征的相對取向。屏幕1、2和3還可以具有對應于角γ3、γ4和γ5的各自傾斜度，其中，該角是相對于垂直于紙張平面的方向測量的。

參考圖2a，光線1表示來自投射到屏幕1上的圖像的反射光，光線1被從區域屏幕2的區域1反射并入射在區域2上。光線3表示到達觀看者處的在區域2處從投射到屏幕2上的圖像反射的光。光線2表示在屏幕2上的區域2處來自光線1的反射光。在不存在光線1的情況下，光線3被屏幕2反射到觀看者，光線3是原始圖像的一部分。然而，在存在從區域1到區域2上的串話的情況下，光線2也被觀看者感知。光線2和光線3的混合物被稱為串話，并且可以相當大地降低原始圖像的色彩飽和度和對比率，因此減小原始圖像的動態范圍。

圖2b圖示出串話的另一示例，其中，強度可以取決于相互照亮的區域之間的距離。例如，沉浸式顯示系統100包括多個鄰近或幾乎鄰近的屏幕，串話可在可以從相對短距離相互照亮的屏幕的部分上且對于其中屏幕之間的角度相對小的屏幕配置而言可能是明顯的。隨著所考慮的屏幕區域之間的距離增加，由串話引起的輝度降低(例如，用平方反比定律來近似)，并且當那個屏幕之間的角度增加時，輝度也降低(例如，用光照的余弦定律來近似)。例如，對于沉浸式顯示系統100而言，區域1與區域2之間或者區域3與區域4之間的串話將比在區域2與區域5之間、區域3與區域6之間或者區域5與區域6之間更強烈。

為了舉例說明串話對對比率的影響，將提供簡單的示例。對比率與顯示系統的質量有關。可以將全開/全關對比率(例如，連續對比率)定義為最大輝度與最小輝度的比。最大輝度lmax可以是由被用100％白信號驅動的顯示器輸出的輝度值，并且最小輝度lmin可以是由被用0％白色水平(例如，黑色水平)驅動的顯示器輸出的輝度值。

測量的輝度一般地取決于觀察角，并且對比率一般地是觀察角的函數。在存在入射在顯示器的屏幕上的外圍光照的情況下，其可以被部分地朝著觀看者反射并添加到來自顯示器的輝度。用非零外圍光照，全開/全關對比率是：

其中，la對應于外圍光照和顯示屏的反射特性。

用以表征顯示器的對比率的另一方法有時被稱為‘棋盤法’，并且在ansi1992、iec2002中進行了規定。在這種方法中，使用覆蓋顯示器的整個圖像區域的黑色和白色矩形的4×4棋盤圖案。測量每個矩形的中心處的輝度。對八個白色值求平均值，<lcb,max>，并且對八個黑色值求平均值<lcb,min>。有時稱為ansi對比率的對比度則為：

ansi對比率一般地可以取決于觀察角；并且如果外圍光照是非零的，則非零光照也可以影響測量的ansi對比率：

向用于對比率的某些示例性值(例如，conoff和cansi)提供用于投影顯示器的值。如用這些值舉例說明的，對比率在存在外圍光照的情況下可以大大地減小。給定當外圍光為零時的2000:1的全開/全關對比率，第一示例性投影顯示器具有在垂直于屏幕的方向上測量的500cd/m²的最大輝度和0.25cd/m²的最小輝度。如果替代地存在被反射到觀察者的入射外圍光且反射的外圍光增加5cd/m²，則全開/全關對比率減小為～96:1。針對典型的投影顯示器，ansi對比率低于全開/全關對比率，并且可以是例如～200:1。針對在本段中描述的外圍光的相同反射，ansi對比率被減小為～67:1。

示例性波長復用屏幕

參考圖1a，由投影機系統p1200a在屏幕1105a上提供的光可以被配置成具有被屏幕1強漫反射的光譜組成。同樣地，由投影機系統p2200b在屏幕2105b上提供的光可以被配置成具有被屏幕2強漫反射的光譜組成。同樣地，由投影機系統p3200c在屏幕3105c上提供的光可以被配置成具有被屏幕3強漫反射的光譜組成。

從屏幕1在屏幕2和屏幕3上交叉反射的光可以被配置成具有被屏幕2和屏幕3強吸收的光譜組成。同樣地，從屏幕2在屏幕1和屏幕3上交叉反射的光可以被配置成具有被屏幕1和屏幕3強吸收的光譜組成。同樣地，從屏幕3在屏幕1和屏幕2上交叉反射的光可以被配置成具有被屏幕1和屏幕2強吸收的光譜組成。

從投影機系統p1發出的光例如可以被配置成具有集中在具有各譜寬δλr1、δλg1以及δλb1的以波長λr1、λg1以及λb1為中心的三個或更多不重疊波長區域中的光譜功率密度。同樣地，從投影機系統p2發出的光例如可以被配置成具有集中在具有各譜寬δλr2、δλg2以及δλb2的以波長λr2、λg2以及λb2為中心的三個或更多不重疊波長區域中的光譜功率密度。同樣地，從投影機系統p3發出的光例如可以被配置成具有集中在具有各譜寬δλr3、δλg3以及δλb3的以波長λr3、λg3以及λb3為中心的三個或更多不重疊波長區域中的光譜功率密度。在某些實施例中，投影機系統p1、p2和/或p3的光譜功率密度可以是相互不重疊的。

由于顯示器比色分原因，波長λr1、λr2以及λr3可以位于相對小的波長區域中，例如610nm≤λ≤630nm。同樣地，波長λg1、λg2和λg3可以位于相對小的波長區域中，例如520nm≤λ≤540nm，并且波長λb1、λb2和λb3可以位于相對小的波長區域中，例如445nm≤λ≤465nm。

從投影機系統p1、p2和/或p3發出的光可以具有不同的光譜。這可以導致由這些投影機提供的圖像之間的色差。這些色差可以被以電子方式補償。在授予b.maximus等人的美國專利公開號2007/0127121中公開了用于補償兩個投影機之間的色差的示例性方法，該美國專利公開號被整體地通過引用結合到本文中。投影機系統p1、p2和p3的光譜可以被配置成在電子補償之后例如根據rec.709或dcip3以一定的色域投射彩色圖像。

圖3圖示出某些示例性光譜功率密度分布。用于特定投影機系統的示例性光譜功率密度分布可以具有每個色彩輸出帶至少5nm或者小于或等于約5nm的寬度。用于各投影機的特定色彩輸出帶中的中心波長可以分離至少約10nm或者小于或等于約10nm。

從投影機系統p1發出的光可以以波長λr1＝630nm、λg1＝540nm以及λb1＝465nm為中心，具有各自的光譜寬度δλr1＝5nm、δλg1＝5nm以及δλb1＝5nm。同樣地，從投影機系統p2發出的光可以以波長λr2＝620nm、λg2＝530nm以及λb2＝455nm為中心，具有各自的光譜寬度δλr2＝5nm、δλg2＝5nm以及δλb2＝5nm。同樣地，從投影機系統p3發出的光可以以波長λr3＝610nm、λg3＝520nm以及λb3＝445nm為中心，具有各自的光譜寬度δλr3＝5nm、δλg3＝5nm以及δλb3＝5nm。

可以用使用(例如且在沒有限制的情況下)紅色、綠色和/或藍色半導體二極管激光器或其它固態激光技術(諸如具有二次諧波發生(shg)的二極管泵浦固態激光器(dpss)或者具有倍頻的vecsel(垂直強表面發射激光器))的投影機系統來實現此類窄帶光譜。紅色半導體激光二極管通常可以是algainp/gaas激光二極管條，并且可以將多模式ingan/gan激光二極管技術用于藍色和綠色半導體激光二極管。

圖4圖示出用于沉浸式顯示系統中的屏幕的某些示例性吸收光譜。屏幕1可以是波長范圍λr1±δλsr1、λg1±δλsg1、λb1±δλsb1中的漫反射波長選擇性屏幕。反射波長帶的中心波長可以近似等于從投影機系統p1發出的光的波長帶的中心波長。可以將用于被屏幕1反射的波長范圍的寬度選擇成針對由投影機系統p1發出的光具有相對高的反射率，并且針對由投影機系統p2和/或p3發出的光具有相對低的反射率。未被屏幕1反射的光可以被屏幕1吸收和/或透射。

同樣地，屏幕2可以是波長范圍λr2±δλsr2，λg2±δλsg2，λb2±δλsb2中的漫反射波長選擇性屏幕。反射波長帶的中心波長可以近似等于從投影機系統p2發出的光的波長帶的中心波長。可以將用于被屏幕2反射的波長范圍的寬度選擇成針對由投影機系統p2發出的光具有相對高的反射率，并且針對由投影機系統p1和/或p3發出的光具有相對低的反射率。未被屏幕2反射的光可以被屏幕2吸收和/或透射。

同樣地，屏幕3可以是波長范圍λr3±δλsr3,λg3±δλsg3,λb3±δλsb3內的漫反射波長選擇性屏幕。反射波長帶的中心波長可以近似等于從投影機系統p3發出的光的波長帶的中心波長。可以將用于被屏幕3反射的波長范圍的寬度選擇成針對由投影機系統p3發出的光具有相對高的反射率，并且針對由投影機系統p1和/或p2發出的光具有相對低的反射率。未被屏幕3反射的光可以被屏幕3吸收和/或透射。

下面提供了具有發射在匹配波長范圍內的光的投影機系統的波長選擇性漫反射屏幕的示例。來自投影機系統p1的在屏幕1上的入射光可以具有在波長范圍465nm±2.5nm(例如，藍光)、540nm±2.5nm(例如，綠光)和630nm±2.5nm(例如，紅光)內的光譜功率分布。投影機系統p1向屏幕1上投射圖像，并且屏幕1可以強漫反射這些波長范圍內的光，并且可以弱吸收這些波長范圍內的光。例如，這些波長范圍內的屏幕1的吸收a21可以小于或等于約5％。

來自屏幕2和/或屏幕3的交叉反射光可以在波長范圍455nm±2.5nm、530nm±2.5nm和620nm±2.5nm內(例如來自屏幕2)和波長范圍445nn±2.5nm、520nm±2.5nm和610nm±2.5nm內(例如，來自屏幕1)。此交叉反射光可以被屏幕1強吸收。例如，這些波長范圍a11內的屏幕1的吸收可以大于或等于約90％。

來自投影機系統p2的在屏幕2上的入射光可以具有在波長范圍455nm±2.5nm(例如，藍光)、530nm±2.5nm(例如，綠光)和620nm±2.5nm(例如，紅光)內的光譜功率分布。投影機系統p2在屏幕2上投射圖像，并且屏幕2可以強漫反射這些波長范圍內的光，并且可以弱吸收這些波長范圍內的光。例如，這些波長范圍a22內的屏幕2的吸收可以小于或等于約5％。

來自屏幕1和/或屏幕3的交叉反射光可以在波長范圍465nm±2.5nm、540nm±2.5nm和630nm±2.5nm內(例如來自屏幕1)和波長范圍445nn±2.5nm、520nm±2.5nm和610nm±2.5nm內(例如，來自屏幕1)中。此交叉反射光可以被屏幕2強吸收。例如，這些波長范圍a12內的屏幕2的吸收可以大于或等于約90％。

來自投影機系統p3的在屏幕3上的入射光可以具有在波長范圍445nm±2.5nm(例如，藍光)、520nm±2.5nm(例如，綠光)和610nm±2.5nm(例如，紅光)內的光譜功率分布。投影機系統p3在屏幕3上投射圖像，并且屏幕3可以強漫反射這些波長范圍內的光，并且可以弱吸收這些波長范圍內的光。例如，這些波長范圍a23內的屏幕3的吸收可以小于或等于約5％。

來自屏幕1和/或屏幕2的交叉反射光可以在波長范圍465nm±2.5nm、540nm±2.5nm和620nm±2.5nm內(例如來自屏幕1)和波長范圍455nn±2.5nm、530nm±2.5nm和620nm±2.5nm內(例如，來自屏幕2)。此交叉反射光可以被屏幕3強吸收。例如，這些波長范圍a13內的屏幕3的吸收可以大于或等于約90％。

可以用(例如且在沒有限制的情況下)被附著到可見光波長范圍內的光吸收基板的用于紅色、綠色和藍色波長帶的多層干涉涂層來實現用于每個正面投影屏幕的窄波長帶中的波長選擇性反射。在授予b.lippey等人的美國專利公開號2003/0117704中公開了用于提供小于中心波長的6％的窄波長帶的示例性方法，該美國專利公開號被整體地通過引用結合到本文中。在上述示例中，具有高反射率的波長帶可以具有中心波長的約2％的寬度。

具有多層結構的示例性屏幕

圖5圖示出具有多層結構的波長選擇性屏幕500的示例，其中，屏幕500被配置成強漫反射在可見光譜的紅色、綠色以及藍色部分中的相對窄的波長帶中的光。屏幕500可以是例如正面投影屏幕。屏幕500包括多個層，其包括防反射涂層或眩目抑制元件501、用于紅色502、綠色503和藍色504波長區域中的窄波長帶中的光反射的多層干涉涂層、可見光波長范圍505中的吸收元件以及支撐基板506。屏幕500還可以包括可選粘合層507。屏幕可以在層503處強漫反射例如窄波長帶中的紅光(光線1)，在層504處強漫反射窄波長帶中的綠光(光線2)，并且在層505處強漫反射窄波長帶中的藍光(光線3)。

為了用多層干涉濾光器獲得具有相對高的反射率的值，例如，可以使用高折射率材料nh的交替層h與低折射率材料nl的層l的堆疊。每個層的厚度可以為該材料中的中心波長的1/4。可以將電介質材料用于交替層h和l。具有高折射率的電介質材料的示例包括tio2(n＝2.61)和ta2o5(n＝1.80)。具有低折射率的電介質材料的示例包括sio2(n＝1.54)。高反射率區的波長寬度至少部分地取決于交替層h和l的數目、折射率nl以及折射率nh。例如，用相同的h和l材料增加交替層的數目導致較小的波長寬度。作為另一示例，nh與nl之間的較小的差針對相同的層數導致較小的波長寬度。

多層干涉濾光器的反射曲線隨著入射角而改變并通常展示出到較短波長的移動。例如，此移動對于與法向入射的小的角偏差而言可以為每度約1.9nm。為了減少隨著入射角增加而到較短波長的此移動，可以使得多層干涉濾光器不均勻，使得在屏幕上的每個位置處，可以根據該特定位置處的非法向光入射來調整圖層。

在某些實施例中，可以使屏幕500彎曲，使得入射角在屏幕500的每個位置上保持幾乎垂直。例如，這可以通過用菲涅耳反射表面(諸如一組平面的環形剖面，每個平面處于不同的角度，其中的每一個在圖6中圖示出)替換彎曲的反射表面來實現。圖6圖示出具有一組平面環形剖面605的反射器600的橫截面圖，每個平面以約1°的步幅處于從0°至15°的不同角度。屏幕上的最大入射角至少部分地取決于投影機的投射比或者投射距離b與屏幕寬度a的比。

正面投影屏幕可以在觀看位置的方向上漫反射來自其關聯投影機的入射光。這一般地可以是相對寬的角范圍。然而，多層干涉涂層在其關聯投影機的光的窄波長帶中可能具有相對強的鏡面反射。在某些實施例中，可以向屏幕添加擴散器或光散射元件。在某些實施方式中，可以將擴散器或光散射元件配置成并不顯著地影響或改變多層干涉涂層上的光線的入射角。這在多層干涉涂層的窄波長反射帶隨著入射角的增加而移動到較短波長的情況下可能是有利的，因為這可以引起入射光的吸收而不是強反射。在某些實施例中，屏幕不包括在多層干涉涂層的頂部上的層中的塊體漫射器或者在多層干涉涂層的頂部上的表面散射元件。

在某些實施例中，屏幕可以包括微透鏡結構，在每個微透鏡的頂部上具有小的光漫射元件。圖7a和7b圖示出具有光漫射元件704的微透鏡700的示例。例如，每個微透鏡700可以接收到與微透鏡的光軸基本上平行的光線702的幾乎準直射束。這可以在與一組平面環形剖面(每個平面處于不同高度角度，諸如在本文中參考圖6所述的反射器600)相組合地應用微透鏡的結構時發生。微透鏡700可以被配置成使光線701略微朝著多層干涉涂層703會聚。會聚角可以是小的以避免反射帶的不期望移動。可以用微透鏡700的曲率r和直徑d以及微透鏡材料的折射率n的選擇來實現小的會聚角。例如，微透鏡材料pmma(聚甲基丙烯酸甲酯)具有約1.491的折射率。該結構的大小可以可以被確定成具有來自微透鏡、經過在每個微透鏡的頂部上(如圖7a中所示)或者在焦點位置處或附近的微透鏡主體內部(如圖7b中所示)的小部位704的會聚且被反射的入射光。到達光漫射元件704的光然后可以通過位于此小部位上的光漫射元件704經歷強漫射或散射705。此光漫射元件704可以是例如小塊體漫射器或小表面漫射器。在某些實施例中，此光漫射元件704可以具有反對稱散射輪廓。例如，散射輪廓可在水平方向上具有與在垂直方向上不同的光散射輪廓。

如圖7a和7b中所示，微透鏡700具有半徑r、直徑d和折射率n。微透鏡700可以位于例如反射性屏幕的正面上。在使用中，入射光線702略微朝著反射性多層干涉涂層703會聚，并且窄波長帶中的光能被多層干涉涂層703反射回去并聚焦在漫射元件704上，其在觀看位置705的方向上散射光線。

結論

上文所述的各種特征可以相互獨立地使用，或者可以被以各種方式組合。所有可能的組合和子組合意圖落在本公開的范圍內。本文中所述的示例性系統和組件可以被與所述不同地配置。例如，可以向公開的示例性實施例添加元件、從公開示例性實施例去除元件或者與其相比重新布置元件。

本文中所使用的條件語言(除其它的之外，諸如“能夠”、“可以”、“可能”、“也許”、“例如”等)不一定意圖暗示特征、元件和/或步驟是一個或多個實施例所要求的或者一個或多個實施例必須包括用于判定(在有或者沒有創作者輸入或提示的情況下)在任何特定實施例中是否包括或者要執行這些特征、元件和/或步驟的邏輯。術語“包括”、“包含”、“具有”等是同義詞，并且被包括性地、以開放方式方式，并且不排除附加的元件、特征、動作、操作等。并且，術語“或”是在包括性意義上(而不是在其排他性意義上)使用的，使得當例如用來連接一列元件時，術語“或”意指列表中的元件中的一個、某些或全部。另外如一般地使用的那樣用上下文來理解諸如短語“x、y和z中的至少一個”之類的連接語言(除非另外具體地說明)以傳達項目、術語等可以是x、y或z。因此，此類連接原因一般地并不意圖暗示某些實施例要求x中的至少一個、y中的至少一個和z中的至少一個每個都存在。術語“大約”或“近似”等是同義詞，并且用來指示用該術語修飾的值具有與之相關聯的理解范圍，其中，該范圍可以是±20％、±15％、±10％、±5％或±1％。術語“基本上”被用來指示結果(例如，測量值“接近于目標值，其中，緊密可以意指例如結果在值的80％內、在值的90％內、在值的95％內或者在值的99％內。

雖然已描述了某些示例性實施例，但這些實施例僅僅是以示例的方式提出的，并且并不意圖限制本文中公開的本發明的范圍。因此，前文描述中的任何東西并不意圖暗示任何特定特征或特性是必需或必不可少的。事實上，可以以各種其它形式體現本文中所述的新型方法和系統；此外，在不脫離本文中公開的本發明的精神的情況下可以進行本文中所述的方法和系統的形式方面的各種省略、替換和改變。