專利名稱：投影系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用光學(xué)投影技術(shù)把單一圖像與立體圖像投影到大型觀察屏上的投影系統(tǒng)。
提出的投影系統(tǒng)可用于業(yè)余和專業(yè)應(yīng)用場合，如影院、電視、視頻與計(jì)算機(jī)投影，劇場布景投影、廣告及其它目的。為了產(chǎn)生投影圖像，可以采用目前使用并提出修改的投影燈、透射幻燈、電影投影儀以及視頻、電視與計(jì)算機(jī)投影儀。提出的反射或半透明視屏能提供屏圖像高的光學(xué)參數(shù)和已有技術(shù)所沒有的相當(dāng)強(qiáng)的投影工作能力。
已有技術(shù)包括投影儀和投影視屏的投影系統(tǒng)已為眾所周知。投影儀中形成一被投影圖像，該圖像在大型外置半透明或反射視屏上用(投影儀的)投影鏡放大。透明投影儀半透明地投影諸物體的透明圖像，如來自透明幻燈片、影片或液晶顯示器的圖像。投影燈以反射光投影背景照明的不透明物體的圖像，如繪畫、圖表、照片等。有顯像管或其它光輻射顯示器的電視、視頻和計(jì)算機(jī)投影儀投影在顯示屏上形成的自發(fā)光圖像。具有含多塊電控微鏡的圖像調(diào)制器的投影儀，以微鏡反射的光投影圖像，前投影系統(tǒng)把圖像投影到反射視屏或白色墻上，后投影系統(tǒng)則把圖像投影到半透明的漫射屏上。
以下文獻(xiàn)描述了已知的投影儀Makartsev V.V.，Khesin A.Ya.，Steierberg A.L.，Large-Screen Video Systems，Moscow，《Panas》Publishers，1993，pp.15-22，57-83，96-99，147-155，F(xiàn)igs 1.2和22，23。
上述投影系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)是尺寸大，份量重，因而必須在投影儀與視屏之間很大的投影空間里作投影，投影距離不得小于屏圖像對角線長度。再者投影和屏上的圖像可能被空間內(nèi)的觀眾和物體遮擋。在投影明亮清晰的圖像時，技術(shù)難題在于反射或半透明視屏必須將投影的光通量反射或透射到最大程度。在視屏有外界附加照明時觀看，圖像對比度明顯劣化，屏像場邊緣的亮度減小，色底精度丟失。這類參數(shù)只能在黑屏(類似于直視顯像管的黑屏)上得以優(yōu)化。這時，低質(zhì)量的屏圖像不能在有照明的室內(nèi)和戶外使用投影系統(tǒng)。這一難題涉及到現(xiàn)代投影系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題，這種投影系統(tǒng)允許在不超過30度的投影角度(軸線相對于視屏垂直方向傾斜角)內(nèi)投影。
以一組特性特點(diǎn)和取得的技術(shù)效果來衡量，包括雙凸鏡一光柵后投影(半透明)視屏的后投影系統(tǒng)最接近于本發(fā)明。該屏包括兩部分在投影一側(cè)設(shè)置了菲涅耳透鏡，在觀眾一側(cè)垂向定位由黑豎條分隔的雙凸鏡元件。這些黑條保證圖像在光亮照明的室內(nèi)有高的對比度。屏的軸向放大系數(shù)(亮度的)為5.7單位。軸向定向系數(shù)極大(達(dá)100)的菲涅耳透鏡可將投影儀光通量聚集在極窄的漫射角內(nèi)。雙凸鏡在黑豎條之間的縫隙里引導(dǎo)聚集的光通量，在相當(dāng)寬的觀察角內(nèi)沿觀眾方向?qū)馔柯洌瑥亩诠饧?發(fā)光效能)和相對屏反射的視區(qū)寬度之間實(shí)現(xiàn)優(yōu)化折衷。暗屏對外界照明不敏感，可把窄縫隙中高度集中的光看成明亮的圖像。
前后投影系統(tǒng)的一個缺點(diǎn)是必須有大范圍的投影空間不被外界物體遮擋。另外，雙凸鏡一光柵屏?xí)黠@降低屏圖像中心到邊緣的亮度和色底精度，在觀眾位置扇區(qū)邊緣附近的方位觀看時尤其如此。此外，由于必須將投影系統(tǒng)放在防光的房內(nèi)或含投影反射鏡的室內(nèi)，而且要有堅(jiān)固的投影儀懸架，已有技術(shù)的后投影系統(tǒng)的尺寸與重量太大。這些問題以及投影儀與屏之間要有更長的投影距離(與圖像對角線長度相當(dāng))，使已有技術(shù)的前后投影系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得更復(fù)雜，成本也更大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供價廉，尺寸小和重量輕的投影系統(tǒng)，其反射或半透明視屏可在外界明亮的附加照明屏圖像情況下，以任何圖像放大比例投影單一和立體質(zhì)量的圖像。
通過實(shí)施本發(fā)明可獲得的一般技術(shù)成果是一種扁平設(shè)計(jì)的投影系統(tǒng)，可減小投影空間，改進(jìn)基本參數(shù)，還能對投影系統(tǒng)提供新的參數(shù)，通過從屏端面作投影，實(shí)現(xiàn)最大發(fā)光效能。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)2的一附加技術(shù)成果是能夠分開或同時作前面和/或半透明投影，并從屏兩邊觀著圖像。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)3和4的另一附加技術(shù)成果是，運(yùn)用端面投影法把光線投射入光波導(dǎo)形式的屏內(nèi)部，通過光線在光波導(dǎo)中的多次反射而形成屏圖像。該方法不會遮擋投影，且不占用前后屏投影空間量。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)5的再一個附加技術(shù)成果是，可在對應(yīng)于某些像元(像素)的光線投影中形成屏圖像，其特征在于屏內(nèi)反射表面上有不同的進(jìn)入一入射角，因而屏光漫射體能以屏圖像形成合適的坐標(biāo)輸出所述光線。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)5的又一附加技術(shù)成果是，擴(kuò)展了具有防閃保護(hù)的屏面積，或增強(qiáng)了屏的可控透明度，縮小了屏圖像可見元件的區(qū)域。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)6的再一附加技術(shù)成果是，利用投影儀的投影鏡對投影光線的縱向部分作光學(xué)變窄，減小了投影空間或光波導(dǎo)屏厚度。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)7的又一個附加技術(shù)成果是，在透明投影儀的照明系統(tǒng)中對半透明投影光線的縱向部分作光學(xué)變窄，不用投影透鏡就能減小投影空間或光波導(dǎo)屏的厚度。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)8，應(yīng)用本發(fā)明的再一個技術(shù)成果是，不使用準(zhǔn)備提供給移動觀眾的立體眼鏡就能方便地觀看立體圖像，而且不同的觀眾在各種圖像觀看方位可在公共屏上同時觀看不同的圖像。
在實(shí)施本發(fā)明時，所述技術(shù)成果是用已知的投影系統(tǒng)取得的，該投影系統(tǒng)僅包括一臺或幾臺投影儀和一幅視屏，屏上形成的光漫射體對投影光線作漫射。
其特征在于，光漫射體構(gòu)成光學(xué)元件，用于捕獲由屏端面沿屏平面導(dǎo)出的投影光線，之后利用光線的同時漫射，將所述光線以光學(xué)方法反射或偏轉(zhuǎn)到屏圖像觀看扇區(qū)內(nèi)。對于光學(xué)放大和保證在整個屏區(qū)的投影景深，投影儀和視屏配備了一種光學(xué)系統(tǒng)，用于變換投影圖像，并將投影光線的截面減窄到光漫射體進(jìn)入窗的寬度。
換言之，本申請的投影系統(tǒng)包括一臺或幾臺投影儀和一幅其上設(shè)置了投影光線光漫射體的視屏，其特征在于，光漫射體設(shè)計(jì)成捕獲自屏端面沿其表面導(dǎo)出的投影光線，之后利用光線的同時漫射，以光學(xué)方法將所述光線偏入屏上形成的圖像觀看扇區(qū)；而且還包括一光學(xué)系統(tǒng)，用于對投影的圖像作變換，使投影光線的截面與置于屏上的光漫射體的入射孔相匹配，從而在整個屏表面上提供投射圖像清晰的景深。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)2，把視屏設(shè)計(jì)成執(zhí)行從屏端面向屏正面和/或反面(從觀眾一側(cè))進(jìn)行投影，為此，將光漫射體構(gòu)成從從屏表面-反射鏡、透鏡、棱鏡突出或凹在里面，對從屏端面投射的光線作捕獲、偏轉(zhuǎn)或漫射。即投影系統(tǒng)的特征在于，該視屏構(gòu)成具有投影的端面反射器，和/或把投影儀置于屏端面，對所述屏的正面(從觀眾一側(cè))和/或反面執(zhí)行投影。光漫射體設(shè)計(jì)成從屏表面諸光學(xué)元件突出或凹在里面。這些元件以透鏡、棱鏡形式構(gòu)制，用于捕獲入射在屏圖像形成表面上的全部投射光線。
在根據(jù)權(quán)項(xiàng)3的另一投影系統(tǒng)實(shí)施例中，投影系統(tǒng)的特征在于，視屏配備了扁平平行板形式的光波導(dǎo)，或者層迭或多條光波導(dǎo)。光波導(dǎo)芯有一恒定的折射率，其端面透明入射窗用于將平行投射光線輸入光波導(dǎo)。在光波導(dǎo)表面上，屏區(qū)局部設(shè)置的點(diǎn)狀或直線光漫射體在預(yù)定的屏圖像形成坐標(biāo)內(nèi)，輸出光波導(dǎo)發(fā)出的投影光線。之后，這些光波導(dǎo)把這些投影光線漫射入屏圖像觀看扇區(qū)。投影儀或若干投影儀配備的一種光學(xué)系統(tǒng)，用于形成窄的平行投影光線，并把這些光線通過光波導(dǎo)端面送入光線入射在光波導(dǎo)平面預(yù)定的坐標(biāo)。由于從光波導(dǎo)表面作多次內(nèi)部反射，這種結(jié)構(gòu)確保光波導(dǎo)內(nèi)部的光線傳播到某些光漫射體，免除了屏光漫射體。有關(guān)光漫射體捕獲的有些投影光線，從光波導(dǎo)出射而漫射入屏圖像觀看扇區(qū)。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)3，在視屏中，光波導(dǎo)芯構(gòu)成從光波導(dǎo)入射端面起沿光線在光波導(dǎo)中的傳播方向具有減窄的楔狀光波導(dǎo)厚度。芯具有恒定的折射率并涂有包層，或者光漫射體的光學(xué)入射窗，光漫射體具有恒定或階躍式折射率，其值低于芯的折射率值。對于任何一類這種光波導(dǎo)屏實(shí)施例，投影儀都配有一種光學(xué)系統(tǒng)，對被投影圖像的各種要素形成投影光線，該光線以其進(jìn)入光波導(dǎo)端面的不同角度來表征。這種結(jié)構(gòu)可用有關(guān)屏圖像形成坐標(biāo)內(nèi)的屏光漫射體提供從光波導(dǎo)輸出的這類光線的選擇性輸出，于是這些光線漫射入圖像觀看扇區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)項(xiàng)4，投影系統(tǒng)的特征在于，屏光漫射體的入射與出射窗具有最小面積，即比窗周圍的屏面積小好多倍。在一實(shí)施例中，屏上出射窗周圍的屏區(qū)域涂有一不透明的防閃黑色層。在另一實(shí)施例中，屏區(qū)域上各光漫射體之間設(shè)置一不透明的防閃黑色網(wǎng)。在第三實(shí)施例中，光漫射體周圍的屏區(qū)呈光學(xué)透明，或涂有彩照膜片，利用紫外背景照明調(diào)節(jié)屏透明度。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)5，該投影系統(tǒng)的特征在于，投影儀配備了投影攝遠(yuǎn)透鏡與變形柱面透鏡，或一種柱面鏡，用于對投影尺寸作最小放大(如沿高度的放大)，并將投影同時放大到屏寬度。投影儀與屏相距一預(yù)定距離，在屏寬度的端面上有一鏡面反向反射體，在屏表面上使來自所述端面的投影偏轉(zhuǎn)。在另一實(shí)施例中，投影儀或若干投影儀靠近屏端面，置于屏端面的鏡面反射體使投影作多次反射。這些實(shí)施例可在光漫射體入射窗區(qū)內(nèi)優(yōu)化減窄投影光線的截面。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)6，該投影系統(tǒng)的特征在于，透明投影儀和屏配備一種光學(xué)系統(tǒng)，用于變換投影圖像并減窄投影光線的截面，不必使用投影透鏡和變換變形透鏡。為此，在透明投影儀中，透明投影圖像的照明器配有一種光學(xué)系統(tǒng)，利用微弱的扇形發(fā)散光線形成幻燈片背光，光線截面在光漫射體入射窗區(qū)內(nèi)擴(kuò)展。
根據(jù)權(quán)項(xiàng)7，該投影系統(tǒng)的特征在于，還包括一臺或幾臺立體投影儀和一幅具有光漫射體與雙凸鏡立體光柵的立體屏。立體光柵由觀眾的左右眼將立體對左右像在空間選擇到該立體對左右像的觀看區(qū)。為了從某一方位不用眼鏡或在觀眾橫向移動時方便地觀看立體圖像，對該系統(tǒng)配備了一個半自動的手控較正器。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)配備了耦合至傳感器的自動校正器，用于跟蹤觀眾的眼睛坐標(biāo)。所述半自動或自動校正器包括一個用各種方法校正立體觀測系統(tǒng)的驅(qū)動器，例如使立體屏繞其垂直軸轉(zhuǎn)動，或移動雙凸鏡一光柵，或使立體投影儀沿屏移動。這種結(jié)構(gòu)在觀眾移動時，使圖像立體對的觀看區(qū)與觀眾的左右眼作光學(xué)自動配合，還能讓不同的觀眾以不同的觀看方位同時觀看不同的圖像。
附圖簡介

圖1示出投影系統(tǒng)的側(cè)視圖，該系統(tǒng)用于從屏兩邊投影和觀看圖像，在屏下端面一側(cè)有兩臺端面投影儀；圖2示出所述屏的正面左側(cè)；圖3示出帶光波導(dǎo)視屏的后投影系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖4示出所述屏的正面左側(cè)；圖5(a)與(b)示出屏和光漫射體實(shí)施例的光學(xué)圖(屏截面圖)；圖6示出光學(xué)系統(tǒng)和自動校正系統(tǒng)的平面圖，其中視屏截面包含一立體雙凸鏡一光柵，自動校正系統(tǒng)用于立體視區(qū)與觀眾眼睛的對準(zhǔn)。
發(fā)明的實(shí)施例在圖1和2所示的本申請投影系統(tǒng)的第一實(shí)施例中視屏1設(shè)計(jì)成扁平薄板；在屏下端面設(shè)置了投影儀2a和2b。在屏兩面，屏圖像觀看區(qū)配有光漫射體3a(在屏正面a上)，屏正面b上配有光漫射體3b。光漫射體分別以從屏a側(cè)的屏圖像觀看扇區(qū)的角β1和從屏c側(cè)的另一屏圖像觀看扇區(qū)的角β2，捕獲投影光線α1與α2(從屏端面導(dǎo)出)并接著偏轉(zhuǎn)和漫射這些光線。光漫射體周圍的屏表面1a和1b涂有防閃黑色不透明層，或呈透明或涂有彩照膜片(由外部紫外照射調(diào)節(jié)透明度)。投影儀2a與屏a側(cè)分開，在屏表面1a上以對該表面很小的角度投影圖像(光線α1)。投影儀2b與屏b側(cè)分開，在屏表面1b上以對所述表面很小的角度投影圖像(光線α2)。
在圖3和4的另一投影系統(tǒng)實(shí)施例中視屏由兩個平行扁平的透明光波導(dǎo)1c與1d構(gòu)成，并且有輸入投影光線α3與α4的透明入射端面。光波導(dǎo)1c入射端面的下前方設(shè)置了投影儀2c，光波導(dǎo)1d端面前面設(shè)置了投影儀2d。在光波導(dǎo)1c表面的c側(cè)(屏前側(cè)c)，在屏圖像觀看區(qū)上設(shè)置了光漫射體3c；在光波導(dǎo)1d表面的d側(cè)(屏前側(cè)d)設(shè)置了光漫射體3d。光漫射體3c用來捕獲光線α3(由投影儀2c投射)，輸出來自光波導(dǎo)的光線，并從c側(cè)屏圖像觀看扇區(qū)以角度β3對所述光線作偏轉(zhuǎn)與漫射。光漫射體3d用于輸出光線α4(由投影儀2d投射)，并從d側(cè)屏圖像觀看扇區(qū)以角度β4對它們作偏轉(zhuǎn)與漫射。投影的光線在從所述光波導(dǎo)表面作多次內(nèi)部全反射后，由光波導(dǎo)把它們提供給預(yù)定的光漫射體。
在圖5(a)中，在投影視屏1上，光漫射體4包括正透鏡5和傾斜的扁平反射鏡6。從屏圖像觀看側(cè)開始，光漫射體上面具有防閃黑色不透明或彩照涂層7。透鏡5用于捕獲和漫射光線(以屏圖像觀看扇區(qū)的角度β5聚焦)。反射鏡用于偏轉(zhuǎn)聚焦的光線，并通過光漫射體小的透明出射窗將它們輸出。
在圖5(b)的另一實(shí)施例中光漫射體配有微棱鏡，將光線偏入一微focon，后者把光線漫射入圖像觀看扇區(qū)。在另一些實(shí)施例中，在以圖像觀看扇區(qū)角度β6對光線同時作偏轉(zhuǎn)和漫射的屏上，只安裝了球面或拋物面鏡6a。
圖6中的立體投影系統(tǒng)包括視屏1，其光漫射體4l形成立體對左幀的像元，光漫射體4r形成立體對右?guī)南裨?。從觀眾一側(cè)，對立體對幀作光學(xué)選擇的立體雙凸鏡一光柵8沿箭頭δ所指的方向移動定位。雙凸鏡一光柵8耦至自動校正器10的驅(qū)動器9。該自動校正器耦到傳感器11，跟蹤(運(yùn)用從觀眾臉部反射的光線r)觀眾的眼睛相對立體圖像視區(qū)的空間位置。自動校正器使左像光線β1的視區(qū)與觀眾的左眼12l配合，而使右像光線βr的視區(qū)相應(yīng)地與所述觀眾的右眼12r配合，當(dāng)觀眾位于屏的前面并相對屏橫移時，這時結(jié)構(gòu)不用眼鏡就能連續(xù)方便地觀看立體圖像。
本申請的該投影系統(tǒng)的工作狀況如下。
根據(jù)圖1和2的第一實(shí)施例兩臺投影儀2a與2b形成并變換兩幅投影的圖像。應(yīng)用光學(xué)變換方法，將投影圖像水平展寬到屏寬度，并垂直減窄到圖像的最佳寬度，該最佳寬度的尺度比屏高度小多倍。投影光線α1與α2以預(yù)定的小角度導(dǎo)向屏表面，并在光漫射體入射窗區(qū)內(nèi)減窄截面，讓一個預(yù)定的光漫射體精密地完全捕獲每條分離的光線。投影儀和光漫射體形成不同的觀眾同時從屏兩面觀看的不同的全屏圖像，沒有光學(xué)干擾。
在圖3和4中，本申請的投影系統(tǒng)的第二實(shí)施例有一視屏，它包括兩個扁平平行的光波導(dǎo)。該投影系統(tǒng)的工作狀況如下。
從屏1c和1d端面?zhèn)认旅?，投影儀2c與2d以窄發(fā)散光線α3與α4的形式形成圖像投影的光通量。投影儀2c從下面通過光波導(dǎo)1c的端面投影光線α3。這些光線在光波導(dǎo)內(nèi)反射，其形式是光線α3向某些光漫射體3c的各點(diǎn)發(fā)散，然后由所述光漫射體以從c側(cè)屏圖像觀看扇區(qū)的寬角度β1輸出、偏轉(zhuǎn)和漫射。同樣地，投影儀2d形成從屏相對側(cè)d觀看的屏圖像。
圖5(a)示出的投影屏l，其透鏡5形式的光漫射體4配有扁平傾斜的反射鏡6和不透明的黑色涂層7。光漫射體用于全部捕獲直接投影光線α，該光線由透鏡聚焦，然后由反射鏡偏轉(zhuǎn)，以屏圖像看扇區(qū)的角度β5對它們漫射。
圖5(b)示出另一實(shí)施例的投影屏1，它具有不同型式的光漫射體和屏涂層。上面的光漫射體設(shè)計(jì)成偏轉(zhuǎn)投影光線的光學(xué)棱鏡6c，并與鏡球面或鏡拋物面開口6d(做成focon形式)配合。下面，按屏高度設(shè)置諸光漫射體，其球面或拋物面鏡6a從屏表面伸出，在光漫射體出射窗的最小區(qū)域內(nèi)偏轉(zhuǎn)和聚焦投影光線。在光漫射體中，在屏高的中間部分，當(dāng)屏以內(nèi)部氣壓作自清潔時，光漫射體的反射鏡與開口e(做成空心focon形式)共同造成出射窗的通風(fēng)作用。在光漫射體中，在屏高的下面部分，微鏡6a與透明屏的透明窗相配合。屏可以呈透明，或涂上防閃不透明黑漆或合適的網(wǎng)7a(在出射窗外面的屏區(qū)內(nèi))。
根據(jù)另一實(shí)施例，屏上(窗外面的屏區(qū)內(nèi))加有彩照涂層7a，利用紫外背光調(diào)節(jié)屏透明度。角度β6是觀看屏圖像時微鏡漫射投影光線的扇區(qū)的角度。
在圖6的立體投影系統(tǒng)中，立體投影儀以立體左右像對水平交替的豎條形式形成自動立體圖。立體光柵8將左像投影入左眼視區(qū)，把右像投影入右眼視區(qū)。光敏傳感器11接收從觀眾臉上反射的光線r，根據(jù)眼睛與臉面圖像的對比度確定眼睛的空間位置。傳感器形成一送給自動校正器10的控制信號。運(yùn)用驅(qū)動器9，自動校正器自動移動立體光柵，使左像視區(qū)優(yōu)化對準(zhǔn)觀眾左眼12l，右像視區(qū)(光線βr)優(yōu)化對準(zhǔn)右眼12r。
本申請的投影系統(tǒng)應(yīng)用于積灰塵環(huán)境或在下雨條件下的較佳實(shí)施例，可以包括這樣一種設(shè)計(jì)，即封閉屏后的投影空間以防光、防塵和防濕，里面可容納一臺投影儀。投影儀可以離屏任何距離，變換的投影可以指向水平或垂直的屏入射窗，或指向防塵防雨的端面鏡。為了自動連續(xù)地自我清潔屏和光漫射體的入射與出射光學(xué)窗，可在投影空間內(nèi)(與環(huán)境隔離)裝上風(fēng)扇或壓氣機(jī)對窗及系統(tǒng)的微鏡(類似于圖5(b)所示屏光漫射體的開口e)吹氣。
投影系統(tǒng)的另一較佳實(shí)施例是一種適合在眼鏡玻璃內(nèi)部或眼鏡玻璃內(nèi)表面上的光漫射體中投影的設(shè)計(jì)。這時，眼鏡玻璃上的微小型光漫射體不能被眼睛看見，而且不影響通過光漫射體周圍眼鏡玻璃區(qū)觀看外部物體的能見度。利用眼鏡玻璃厚度內(nèi)彩照層的紫外背光，可以調(diào)節(jié)眼鏡透明度以更清楚地觀看投影圖像。為確保投影有高的發(fā)光效能，把眼鏡里的光漫射體設(shè)計(jì)成以最小角度將投影光線只漫射入眼瞳區(qū)里，可將投影功耗減小數(shù)百倍。因此，能以高達(dá)140度的超寬視場角、任何范圍的色彩層次、增強(qiáng)的亮度與對比度、高精度的色低和分辨率，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用已知立體投影系統(tǒng)的立體屏無法做到的優(yōu)良立體觀測。
本申請的單一與立體投影系統(tǒng)提供的優(yōu)化光學(xué)與結(jié)構(gòu)參數(shù)，是世上已有技術(shù)最佳的相似裝置無法實(shí)現(xiàn)的。除了在眼鏡玻璃中可作高效投影外，觀眾還能以任何方位和在橫移時不用眼鏡而方便地觀看立體圖像，因而符合創(chuàng)造性要求。
工業(yè)應(yīng)用性本申請的各投影系統(tǒng)，都能應(yīng)用生產(chǎn)投影儀、立體投影儀、投影光學(xué)裝置和帶光反射體或雙凸鏡一光柵的視屏的已知制造技術(shù)作系列化生產(chǎn)。對于立體投影系統(tǒng)的自動校正，可以應(yīng)用自動校正物體位移的已知系統(tǒng)，該系統(tǒng)配備的傳感器可以跟蹤物體的諸對照部分，以確定這些物體的空間定向并使系統(tǒng)自動適應(yīng)。因此，本發(fā)明的工業(yè)適用性是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種投影系統(tǒng)，包括一臺或幾臺投影儀和一幅視屏，所述屏上形成有漫射投影光線的光漫射體，其特征在于，光漫射體適用于捕獲從屏端面通過其表面導(dǎo)出的投影光線，并接著將所述光線偏入屏上形成的圖像觀看扇區(qū)內(nèi)；該投影系統(tǒng)還包括一光學(xué)系統(tǒng)，用于變換投影的圖像，使投影光線的截面對準(zhǔn)屏上形成的光漫射體的入射孔，從而在整個屏表面提供投影圖像清晰的景深。
2.如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，視屏適于由觀眾一側(cè)從屏端面向所述屏的正面和/或反面作投影，為此，光漫射體實(shí)施成從屏表面突出或凹在屏表面內(nèi)的反射鏡、透鏡、棱鏡，用于捕獲、偏轉(zhuǎn)和漫射從屏端面投影的光線。
3.如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，視屏配有扁平平行板形式的光波導(dǎo)，或其芯具有恒定折射率的層迭體或多條光波導(dǎo)，還配有將平行投影光線輸入該光波導(dǎo)的端面入射窗；在部分覆蓋屏表面的光波導(dǎo)表面上，設(shè)置的光漫射體以預(yù)定的屏圖像形成坐標(biāo)從光波導(dǎo)輸出所述光線，并把所述光線漫射入所述圖像的觀看扇區(qū)，為此對投影儀或幾臺投影儀配備一光學(xué)系統(tǒng)，以便形成窄平行投影光線，并將所述光線通過光波導(dǎo)端面導(dǎo)入光波導(dǎo)反射平面上預(yù)定的光線入射坐標(biāo)，從而通過從其表面的多次內(nèi)反射在光波導(dǎo)內(nèi)傳播光線，并用屏上的光漫射體從光波導(dǎo)中輸出光線。
4.如權(quán)利要求3所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，屏光波導(dǎo)芯從光波導(dǎo)的入射端面開始，沿光線在光波導(dǎo)中傳播的方向呈楔狀減窄，芯具有恒定的折射率并涂有包層或光漫射體的光學(xué)入射窗，其恒定或階躍的折射率值低于芯的折射率值；對任何型式的光波導(dǎo)屏實(shí)施例而言，投影儀都配有一光學(xué)系統(tǒng)，用于形成投影圖像各種像元的光線投影，這些光線的特征在于對光波導(dǎo)端面有不同的入射角，以便由有關(guān)屏圖像形成坐標(biāo)內(nèi)的屏光漫射體從光波導(dǎo)中有選擇地輸出這些光線，然后由光漫射體把這些光線漫射入圖像觀看扇區(qū)。
5.如權(quán)利要求1-4中任一所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，屏光漫射體的入射與出射窗具有比所述窗周圍屏區(qū)小多倍的最小區(qū)域，而且出射窗周圍的屏區(qū)域涂有防閃不透明黑色層，或在諸光漫射體之間的屏上設(shè)置一不透明的黑色網(wǎng)，或者光漫射體周圍的屏區(qū)在光學(xué)上呈透明或涂有彩照膜片，利用紫外背光調(diào)節(jié)屏透明度。
6.如權(quán)利要求1-5中任一所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，投影儀配有投影攝遠(yuǎn)透鏡和變形柱面透鏡，用于最小地放大投影尺度，如沿高度放大，而且把投影同時放大到屏寬度，投影儀與屏分開預(yù)定距離，并且在屏寬度的端面上設(shè)置一鏡面反向反射體，將投影偏入屏端面，或讓投影儀靠近屏端面，而在屏的相對端面上設(shè)置鏡面反射體使投影多次反射，從而在光漫射體的入射窗區(qū)域內(nèi)減窄投影光線的截面。
7.如權(quán)利要求1-6中任一所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，透明投影儀和屏配備一光學(xué)系統(tǒng)，可以不使用投影透鏡和變換變形透鏡而變換投影圖像并使投影光線截面變窄，為此，在該透明投影儀中，透明投影圖像的照明器配備一種光學(xué)結(jié)構(gòu)，利用扇狀發(fā)散的微弱光線對幻燈片形成背光，而光線的截面在光漫射體入射窗區(qū)范圍內(nèi)擴(kuò)展。
8.如僅利要求1-7中任一所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，包括一臺或幾臺立體投影儀和一幅帶光漫射體與雙凸鏡一光柵的立體屏，分別由觀眾的左右眼將立體左右像對空間選擇到立體左右像對視區(qū)內(nèi)；并為了方便，在任何方位或在觀眾作橫向移動時，不用眼鏡就能觀看立體圖像；系統(tǒng)配備一半自動手控校正器或耦至傳感器的自動校正器，用于跟蹤觀眾的眼睛坐標(biāo)，所述半自動或自動校正器有一對立體觀測系統(tǒng)作各類校正的驅(qū)動器，如使立體屏繞其垂直軸轉(zhuǎn)動，或移動雙凸鏡一光柵，或沿該屏移動立體投影儀。
全文摘要
本發(fā)明涉及顯示可視信息的投影系統(tǒng),該系統(tǒng)適用于電視、計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)療應(yīng)用、影劇院、運(yùn)輸設(shè)備和其它目的。根據(jù)不同實(shí)施例,本發(fā)明的目的是提供表面投影,用于減少投影面積從而減少投影系統(tǒng)的重量和尺寸和/或在屏幕上保持明亮外部背景光的同時觀察無閃爍的圖像。在圖1所示實(shí)施例中,用于在視屏上產(chǎn)生外表面的投影系統(tǒng),包括一平面薄視屏,能雙側(cè)投影圖像可在屏的左側(cè)(1a)和右側(cè)(1b)觀看。屏端面左右兩側(cè)設(shè)置了投影儀(2a、2b),把圖像同時投影到屏兩側(cè)。屏兩側(cè)設(shè)置的屏光漫射體(3a、3b)將投影光線捕獲后偏轉(zhuǎn)漫射至圖像方向觀看的左右側(cè)。投影經(jīng)投影儀(2a,2b)的光學(xué)裝置變換,形成的窄發(fā)散投影光線(α1,α2)完全被光漫射體捕獲,并在圖像觀看區(qū)域的寬角度(β1,β2)內(nèi)對光線偏轉(zhuǎn)和漫射。屏(1)表面可包含不透明的防閃涂層,該屏可具有可調(diào)節(jié)的透明度。
文檔編號G09F19/18GK1367883SQ99816887
公開日2002年9月4日 申請日期1999年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月9日
發(fā)明者斯夫亞托斯拉夫·伊萬諾維奇·阿森尼奇 申請人:斯夫亞托斯拉夫·伊萬諾維奇·阿森尼奇