本申請(qǐng)要求于2014年7月22日提交的、標(biāo)題為“displaysystemsandmethodsemployingpolarizingreflectivescreens”的美國專利申請(qǐng)no.62/027,687的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。

本公開一般涉及具有被布置用于沉浸式觀看圖像的一個(gè)或多個(gè)顯示器的顯示系統(tǒng)和方法，并且包括用于至少部分地基于偏振反射屏幕的使用來增強(qiáng)圖像的至少動(dòng)態(tài)范圍和對(duì)比度的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

數(shù)字電影服務(wù)器和投影儀用于在劇院或其它場(chǎng)所中接收投影的數(shù)字內(nèi)容。該內(nèi)容可以被封裝在一個(gè)或多個(gè)數(shù)字文件中以用于在媒體服務(wù)器上遞送和存儲(chǔ)。然后，媒體服務(wù)器可以從一個(gè)或多個(gè)數(shù)字文件中提取數(shù)字內(nèi)容，以便使用一個(gè)或多個(gè)投影儀進(jìn)行顯示。在一些情況下，內(nèi)容可以是被投影到屏幕上的3d視頻，其中略微不同的視覺內(nèi)容被投影以在觀看者的右眼和左眼中同時(shí)觀察，以產(chǎn)生深度的幻覺。多投影系統(tǒng)可以被用于在諸如劇院或禮堂中的場(chǎng)所中的多個(gè)屏幕上顯示視頻，以便于觀看者的沉浸式體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本文描述的示例性實(shí)施例具有創(chuàng)新特征，其中沒有單個(gè)特征是不可缺少的或僅負(fù)責(zé)其期望的屬性。在不限制權(quán)利要求的范圍的情況下，現(xiàn)在將總結(jié)一些有利的特征。

沉浸式顯示系統(tǒng)可以包括被布置成提供視頻的沉浸式觀看的多個(gè)投影系統(tǒng)。這種沉浸式顯示系統(tǒng)可以包括多個(gè)投影儀系統(tǒng)，每個(gè)投影儀系統(tǒng)投影了被配置為彼此互補(bǔ)的視頻，以為觀看者提供沉浸式觀看體驗(yàn)。每個(gè)投影儀系統(tǒng)可以被配置為將其視頻投影到被放置在觀眾周圍的投影表面上。以這種方式，觀眾可以體驗(yàn)到在視頻中描繪的環(huán)境的沉浸感。由多個(gè)投影儀系統(tǒng)提供的視頻可以被投影在多個(gè)投影表面上，從而創(chuàng)建統(tǒng)一的視頻展示。這種沉浸式顯示系統(tǒng)能夠至少部分地由于被提供在多個(gè)投影表面上的圖像的質(zhì)量而生成具有相對(duì)高水平的真實(shí)性的視聽展示。

然而，具有多個(gè)投影表面可以導(dǎo)致光從第一投影表面反射到第二投影表面，并且然后反射到觀看者。該光與從第一投影表面直接反射到觀看者的光混合。光在多個(gè)投影表面上的這種混合可以降低投影表面的對(duì)比度和/或動(dòng)態(tài)范圍，從而降低在沉浸式顯示系統(tǒng)中提供的圖像的質(zhì)量。光的這種混合可以被稱為串?dāng)_或交叉反射，并且可以是沉浸式顯示系統(tǒng)中的挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)對(duì)于為相對(duì)大群體的人設(shè)計(jì)的沉浸式顯示系統(tǒng)甚至可能更難以克服，諸如在電影院中，這至少部分地是由于觀眾中的觀看者的寬范圍視角。

因此，本文提供了用于包括多個(gè)投影表面(例如，屏幕)的沉浸式顯示系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法，所述投影表面可在寬范圍視角上使用，并且針對(duì)其由多個(gè)投影表面的不同部分之間的串?dāng)_或交叉反射引起的對(duì)比度和/或動(dòng)態(tài)范圍的降低被大幅減少。在一些實(shí)施例中，本文公開的系統(tǒng)和方法使用兩個(gè)或更多個(gè)曲面或平面屏幕來提供相對(duì)高對(duì)比度、高動(dòng)態(tài)范圍的沉浸式圖像觀看，其中投影儀的成像光的偏振態(tài)與偏振反射屏幕的反射特性匹配，并且相鄰屏幕上的成像光的偏振態(tài)相互正交。至少部分地基于屏幕相對(duì)于非相鄰屏幕的位置和/或取向和/或通過光在屏幕上的波長選擇性反射，可以減輕由于來自非相鄰屏幕的光而引起的屏幕的對(duì)比度或動(dòng)態(tài)范圍的降級(jí)，反射的波長不同于由不相鄰的屏幕反射的波長。

在第一方面，提供了一種沉浸式顯示系統(tǒng)，其包括第一屏幕，該第一屏幕包括被配置為選擇性地反射處于第一偏振態(tài)的光的多層結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)還包括第二屏幕，其包括被配置為選擇性地反射處于與第一偏振態(tài)正交的第二偏振態(tài)的光的多層結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)還包括第一投影儀系統(tǒng)，其被配置為使用處于第一偏振態(tài)的光將第一視頻投影到第一屏幕上。系統(tǒng)還包括第二投影儀系統(tǒng)，其被配置為使用處于第二偏振態(tài)的光將第二視頻投影到第二屏幕上。第一屏幕被定位成與第二屏幕相鄰，使得第一視頻和第二視頻被配置為由沉浸式觀看環(huán)境中的多個(gè)觀看者同時(shí)觀看。

在第一方面的一些實(shí)施例中，第一屏幕進(jìn)一步被配置為選擇性地反射至少三個(gè)不重疊波長帶中的光。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，第二屏幕進(jìn)一步被配置為選擇性地反射至少三個(gè)不重疊波長帶中的光，三個(gè)不重疊波長帶中的每個(gè)還與第一屏幕的至少三個(gè)不重疊波長帶不重疊。

在第一方面的一些實(shí)施例中，系統(tǒng)包括被定位在第一屏幕后面的聲音系統(tǒng)。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，第一屏幕進(jìn)一步包括被配置為允許來自聲音系統(tǒng)的聲音到達(dá)沉浸式觀看環(huán)境的多個(gè)孔。

在第一方面的一些實(shí)施例中，第一屏幕是曲面的。

在第二方面，提供了一種用于沉浸式顯示系統(tǒng)的偏振反射屏幕。屏幕包括第一層，其包括被配置為抑制入射在屏幕上的光的鏡面反射的抗反射元件或眩光抑制元件。屏幕還包括第二層，其包括被配置為透射處于第一偏振態(tài)的光并吸收處于與第一偏振態(tài)正交的第二偏振態(tài)的光的透射偏振元件。屏幕還包括第三層，其包括被配置為在多個(gè)方向上散射光的偏振保持光漫射元件。屏幕還包括第四層，其包括被配置為反射處于第二偏振態(tài)的光并且透射處于第一偏振態(tài)的光的反射偏振元件。屏幕還包括第五層，其包括用于可見光的光吸收元件，該光吸收元件被配置為吸收處于第一偏振態(tài)和第二偏振態(tài)的光。屏幕還包括第六層，其包括基板。

在第二方面的一些實(shí)施例中，屏幕包括粘合層。在第二方面的一些實(shí)施例中，第一層與第二層相鄰，第二層與第三層相鄰，第三層與第四層相鄰，第四層與第五層相鄰，并且第五層與第六層相鄰。在第二方面的一些實(shí)施例中，第一偏振態(tài)是右旋圓偏振。在第二方面的一些實(shí)施例中，第一偏振態(tài)是線性偏振。在第二方面的一些實(shí)施例中，第一偏振態(tài)是右旋圓偏振。

還提供了一種沉浸式顯示系統(tǒng)，其包括第二方面的屏幕以及被定位在第二方面的屏幕的任一側(cè)上的第二屏幕和第三屏幕。第二屏幕和第三屏幕每個(gè)都包括：第一層，其包括被配置為抑制入射在屏幕上的光的鏡面反射的抗反射元件或眩光抑制元件；第二層，其包括被配置為透射處于第二偏振態(tài)的光并吸收處于與第一偏振態(tài)正交的第一偏振態(tài)的光的透射偏振元件；第三層，其包括被配置為在多個(gè)方向上散射光的偏振保持光漫射元件；第四層，其包括被配置為反射處于第一偏振態(tài)的光并透射處于第二偏振態(tài)的光的反射偏振元件；第五層，其包括用于可見光的光吸收元件，該光吸收元件被配置為吸收處于第一偏振態(tài)和第二偏振態(tài)的光；以及第六層，其包括基板。

在第三方面，提供了一種用于沉浸式顯示系統(tǒng)的偏振反射屏幕。屏幕包括第一層，其包括被配置為抑制入射在屏幕上的光的鏡面反射的抗反射或眩光抑制元件。屏幕還包括第二層，其包括用于第一波長范圍內(nèi)的左旋圓偏振光的膽甾型漫反射偏振器。屏幕還包括第三層，其包括用于在不同于第一波長范圍的第二波長范圍內(nèi)的左旋圓偏振光的膽甾型漫反射偏振器。屏幕還包括第四層，其包括用于在不同于第一波長范圍和第二波長范圍的第三波長范圍內(nèi)的左旋圓偏振光的膽甾型漫反射偏振器。屏幕還包括第五層，其包括光吸收元件。屏幕還包括第六層，其包括基板。

在第三方面的一些實(shí)施例中，屏幕包括粘合層。在第三方面的一些實(shí)施例中，第一層與第二層相鄰，第二層與第三層相鄰，第三層與第四層相鄰，第四層與第五層相鄰，并且第五層與第六層相鄰。在第三方面的一些實(shí)施例中，第一波長范圍包括波長635nm，第二波長范圍包括波長537nm，并且第三波長范圍包括波長450nm。在第三方面的一些實(shí)施例中，第一波長范圍包括波長655nm，第二波長范圍包括波長557nm，并且第三波長范圍包括波長470nm。在第三方面的一些實(shí)施例中，第一波長范圍、第二波長范圍和第三波長范圍內(nèi)的每個(gè)覆蓋約15nm。

還提供了一種沉浸式顯示系統(tǒng)，其包括第三方面的屏幕以及被定位成與屏幕第三方面相鄰的第二屏幕。第二屏幕包括第一層，其包括被配置為抑制入射在屏幕上的光的鏡面反射的抗反射或眩光抑制元件；第二層，其包括用于在不同于所述第一波長范圍、第二波長范圍和第三波長范圍的第四波長范圍內(nèi)的右旋圓偏振光的膽甾型漫反射偏振器；第三層，其包括用于在不同于所述第一波長范圍、第二波長范圍、第三波長范圍和第四波長范圍的第五波長范圍內(nèi)的右旋圓偏振光的膽甾型漫反射偏振器；第四層，其包括用于在不同于第一波長范圍、第二波長范圍、第三波長范圍、第四波長范圍和第五波長范圍的第三波長范圍內(nèi)的右旋圓偏振光的膽甾型漫反射偏振器；第五層，其包括光吸收元件；以及第六層，其包括基板。

附圖說明

為了說明的目的，在附圖中描繪了各種實(shí)施例，并且不應(yīng)以任何方式被解釋為限制本發(fā)明的范圍。另外，不同公開的實(shí)施例的各種特征可以被組合以形成為本公開的一部分的另外的實(shí)施例?？梢匀コ蚴÷匀魏翁卣骰蚪Y(jié)構(gòu)。在整個(gè)附圖中，附圖標(biāo)記可以被重復(fù)使用以指示參考元件之間的對(duì)應(yīng)。

圖1a和圖1b示出了用于提供沉浸式顯示體驗(yàn)的示例沉浸式顯示系統(tǒng)。

圖2a和圖2b示出了包括三個(gè)屏幕的沉浸式顯示系統(tǒng)的示例，并且示出了這種沉浸式顯示系統(tǒng)中的串?dāng)_的示例。

圖3a-圖3d在概念上示出了沉浸式顯示系統(tǒng)中的屏幕的反射屬性的各種示例配置。

圖4示出了具有被裁制以反射處于第一偏振態(tài)的光的多層結(jié)構(gòu)的示例性屏幕的橫截面圖。

圖5示出了具有被裁制以反射處于第二偏振態(tài)的光的多層結(jié)構(gòu)的另一示例性屏幕的橫截面圖。

圖6示出了三個(gè)屏幕的反射特性的概念表示，其中l(wèi)hc表示處于左旋圓偏振態(tài)的光，rhc表示右旋圓偏振態(tài)，并且下標(biāo)表示光譜內(nèi)容。

圖7示出了由入射角從0°到大約18.9°的變化引起的屏幕1和屏幕3的反射光譜(在藍(lán)色通道中)的偏移的圖。

圖8示出了針對(duì)三個(gè)屏幕的入射角為0°的反射率作為波長的函數(shù)的圖。

圖9示出了包括多層結(jié)構(gòu)的屏幕的示例性實(shí)施例的橫截面圖，該多層結(jié)構(gòu)被配置為選擇性地反射在裁制的光譜帶內(nèi)的并且具有裁制的偏振態(tài)的光。

具體實(shí)施方式

雖然本文公開了某些實(shí)施例和示例，但是發(fā)明主題延伸超出具體公開的實(shí)施例到其它替代實(shí)施例和/或用途，以及其修改和等同物。因此，所附權(quán)利要求的范圍不受下面描述的任何特定實(shí)施例的限制。為了比較各種實(shí)施例的目的，描述了這些實(shí)施例的某些方面和優(yōu)點(diǎn)。不一定所有這些方面或優(yōu)點(diǎn)都通過任何特定實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。因此，例如，可以以實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化如本文教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)的方式來執(zhí)行各種實(shí)施例，而不必實(shí)現(xiàn)如本文中還教導(dǎo)或建議的其它方面或優(yōu)點(diǎn)。

沉浸式顯示系統(tǒng)能夠生成具有高水平的真實(shí)性的圖像，這是因?yàn)閳D像在多個(gè)方向上同時(shí)被呈現(xiàn)給觀看者。典型的沉浸式顯示系統(tǒng)可能至少部分地由于串?dāng)_或交叉反射而遭受低對(duì)比度和低動(dòng)態(tài)范圍。如本文所使用的，串?dāng)_和/或交叉反射通常是指從沉浸式顯示系統(tǒng)的屏幕的一部分發(fā)射的光入射在沉浸式顯示系統(tǒng)的屏幕的其它部分上、并且這些發(fā)射的光線然后在漫反射之后部分地反射回至一個(gè)或多個(gè)觀看者的情況。這種串?dāng)_或交叉反射可以在典型的沉浸式顯示系統(tǒng)中出現(xiàn)，這至少部分地由于屏幕反射基本上所有入射在其上的光。通常，將入射在顯示屏上并且未被顯示屏吸收的周邊光(例如，與被投影在屏幕上或由顯示器提供的局部圖像無關(guān)的光)疊加在顯示的圖像上導(dǎo)致圖像對(duì)比度降低。周邊光或照明可以強(qiáng)烈地劣化圖像的對(duì)比度。類似地，周邊光可以惡化圖像的色彩飽和度，并因此惡化圖像的動(dòng)態(tài)范圍。因此，期望和有利的是大體地減小或最小化周邊光的反射，并且特別是減小或最小化串?dāng)_。

因此，本文公開了用于提高周邊光在前投影屏幕上的排斥從而增強(qiáng)由前投影生成的圖像的對(duì)比度的系統(tǒng)和方法。特別地，本文公開了用于沉浸式顯示系統(tǒng)中的偏振反射屏幕，沉浸式顯示系統(tǒng)的屏幕被配置為減小或最小化串?dāng)_對(duì)投影圖像的影響。

本文提供的系統(tǒng)和方法被配置為針對(duì)包括具有多個(gè)投影儀系統(tǒng)的多個(gè)投影表面的沉浸式顯示系統(tǒng)而提高對(duì)比度和/或動(dòng)態(tài)范圍?？梢源嬖诙喾N用于提高對(duì)比度和/或動(dòng)態(tài)范圍的系統(tǒng)和方法，其可以與所公開的系統(tǒng)和方法組合以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)具體優(yōu)點(diǎn)。在一些實(shí)施方式中，這些系統(tǒng)和方法可能具有所公開的系統(tǒng)和方法獨(dú)自克服或與其它系統(tǒng)和方法組合克服的某些缺點(diǎn)。例如，用于提高沉浸式圓頂劇院的對(duì)比度的方法將圖像的亮度集中在單向就座在劇院中的觀看者的中心視場(chǎng)內(nèi)。然而，這可能不利地犧牲朝向觀看者視場(chǎng)的外邊緣的亮度。提高對(duì)比度的另一種方法包括使用提供紋理化表面并且用作微型擋板以抑制投影圖像的交叉反射的視覺反射涂層來涂覆屏幕。提高曲面背投影屏幕或沉浸式顯示器的對(duì)比度的另一種方法包括使用特定裁制或優(yōu)化的后屏幕涂層。

可以通過分布在主體材料中的金屬薄片和光吸收粒子的使用來提高前投影屏幕的對(duì)比度。類似地，反射型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的薄片的透明樹脂，并且透明光漫射層包括具有分散在其中的方解石和非彩色染料或顏料的微晶顆粒的透明樹脂。這種屏幕可以提高亮度和圖像對(duì)比度，同時(shí)基本上保持相同的漫射角或基本上不減小漫射角。

可以通過在圖像顯示光的波長范圍內(nèi)的光的選擇性反射和通過吸收環(huán)境光來提高前投影屏幕的對(duì)比度。例如，用于前投影系統(tǒng)中的屏幕可以包括被配置為反射目標(biāo)波長或目標(biāo)波長范圍的光的區(qū)部，其中反射大于非目標(biāo)波長或非目標(biāo)波長范圍。這種屏幕可以增強(qiáng)入射投射光和環(huán)境光之間的對(duì)比度。作為另一示例，選擇性反射投影屏幕可以包括被配置為選擇性地反射多個(gè)相對(duì)窄帶的光波長范圍的入射光能量并吸收波長落在窄帶之間和/或外部的光的結(jié)構(gòu)。投影屏幕可以包括聚焦入射光的微透鏡結(jié)構(gòu)，使得當(dāng)光從屏幕反射時(shí)，其穿過具有高漫射或光束傳播的相對(duì)小的光斑。

通過將屏幕配置為對(duì)于不同的入射角和/或偏振具有不同的反射率，可以在投影屏幕中改善環(huán)境光的排斥。例如，可以通過將屏幕配置為對(duì)于具有相對(duì)低的入射角以及與投影儀的偏振平行的偏振的光具有相對(duì)高的反射率，對(duì)于具有相對(duì)高的入射角以及與投影儀的偏振平行的偏振的光具有相對(duì)低的反射率，并且對(duì)于具有垂直于投影儀的偏振(具有低或高入射角)的偏振的光具有相對(duì)低的反射率，來改善環(huán)境光排斥。反射前投影屏幕可以被配置為，通過包括與漫射元件和/或眩光抑制元件組合的反射偏振元件，在存在相對(duì)高水平的環(huán)境光的情況下以增強(qiáng)的對(duì)比度和相對(duì)寬的視角而投影圖像。投影屏幕可以包括膽甾型液晶偏振光選擇性反射層，以選擇性地和漫反射目標(biāo)或已知的偏振光分量。前投影屏幕也可以被覆蓋有偏振片。

高對(duì)比度前投影屏幕可以包括多個(gè)微元件，所述多個(gè)微元件包括被配置為通過打開和關(guān)閉被布置在基板上的適當(dāng)結(jié)構(gòu)而從低反射率狀態(tài)改變到高反射率狀態(tài)的表面。微元件的表面對(duì)于投影圖像或視頻的黑色段處于低反射率狀態(tài)，并且對(duì)于處于投影圖像或視頻的黑色段之外的段處于高反射率狀態(tài)。

前投影屏幕可以包括覆蓋偏振旋轉(zhuǎn)板的柱狀透鏡片、覆蓋反射表面的偏振板以及覆蓋柱狀透鏡片的偏振膜。偏振膜可以在每個(gè)柱狀透鏡的焦點(diǎn)處包括非偏振段，使得來自投影儀的光被偏振膜相對(duì)地未衰減，而來自其它源的光被衰減。來自投影儀的光通常以與柱狀透鏡片中的透鏡的視角相等的視角的縱橫比分布。

前投影屏幕可以使用填充有聚合物分散液晶的塑料片覆蓋，并且在塑料片的兩側(cè)上具有透明電極。塑料片在第一狀態(tài)下是透明的，并且可以通過跨塑料片施加電壓而變成白色。塑料片可以在一側(cè)涂覆黑色，使得當(dāng)沒有電壓被施加到電極時(shí)，至少部分由于來自透明塑料片背面的反射光而導(dǎo)致屏幕是黑色的。當(dāng)電壓被施加到電極時(shí)，屏幕可以在施加電壓的時(shí)間期間變白。屏幕可以接收與投影儀的脈沖同步的電壓脈沖。在這種情況下，屏幕可以被配置為在投影儀活動(dòng)的時(shí)間期間是白色或者具有相對(duì)高的反射率，并且當(dāng)投影儀不活動(dòng)時(shí)是黑色的或者具有相對(duì)低的反射率。

一些屏幕可以具有被施加到開孔泡沫的內(nèi)表面的視覺反射層。反射涂層可以足夠薄地被施加以不填充和/或阻塞開孔泡沫結(jié)構(gòu)。反射涂層可以涂覆開孔的內(nèi)部。這可以產(chǎn)生在接近法線入射角處反射大多數(shù)光的投影表面，并且對(duì)來自更傾斜的入射角的光在開孔中進(jìn)行捕獲，從而減少交叉反射。所得到的屏幕包括具有相對(duì)高程度的方向性和相對(duì)快速的角度截止的帶微型擋板屏幕表面。然而，這種設(shè)計(jì)在期望或優(yōu)選具有相同或幾乎相同亮度的寬范圍視角的沉浸式顯示系統(tǒng)中可能是不期望的和/或不利的。這在其中期望或優(yōu)選取決于視角的亮度的平滑和逐漸減小的沉浸式顯示系統(tǒng)中也是不期望的和/或不利的。

上述系統(tǒng)和方法可用于通過減少交叉反射來增強(qiáng)沉浸式顯示系統(tǒng)的對(duì)比度，但可能遭受由本文描述的系統(tǒng)和方法克服的一些缺點(diǎn)。特別地，本文公開的一些實(shí)施例提供抑制交叉反射并且具有取決于視角的目標(biāo)或期望亮度(例如，取決于視角的亮度的平滑和逐漸減小)的沉浸式顯示系統(tǒng)。

上述屏幕設(shè)計(jì)中的一些假設(shè)觀看者使用相同或類似的中心視場(chǎng)。這可能是不利的，這是因?yàn)樗拗屏顺两斤@示系統(tǒng)的使用。上述問題中的一些可以通過本文公開的系統(tǒng)和方法來解決。特別地，描述了沉浸式顯示系統(tǒng)，其抑制交叉反射，同時(shí)對(duì)允許觀看方向展開超過公共中心視場(chǎng)下的對(duì)比度提供實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。這種沉浸式顯示系統(tǒng)可以在更多的情況和配置中被使用，這是因?yàn)樗鼮楦蟮挠^眾提供改進(jìn)的觀看體驗(yàn)。

被配置為增強(qiáng)前投影系統(tǒng)的對(duì)比度的上述系統(tǒng)和方法的一些旨在排斥與單獨(dú)的前投影儀一起使用的環(huán)境光。這樣的系統(tǒng)和方法可能不能針對(duì)被配置為在多個(gè)前投影屏幕和/或后投影屏幕上投影圖像的投影儀總成而有效地抑制交叉反射和提高對(duì)比度。在具有多個(gè)投影儀和/或屏幕的這種沉浸式顯示系統(tǒng)中，相對(duì)屏幕取向和光學(xué)屏幕特性可產(chǎn)生降低投影圖像的對(duì)比度和/或色彩飽和度的交叉反射。因此，本文公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例包括有效地抑制交叉反射的沉浸式顯示系統(tǒng)。

沉浸式顯示系統(tǒng)

圖1a和圖1b示出了示例沉浸式顯示系統(tǒng)100a、100b，其包括被配置為將圖像投影到對(duì)應(yīng)的屏幕105a、105b、105c上的多個(gè)投影儀200a、200b、200c，以用于提供沉浸式顯示體驗(yàn)。屏幕105a-105c可以是平面前投影顯示器，如圖1a示出的，或者曲面前投影顯示器，如圖1b示出的。在相鄰的顯示器之間可以存在間隙。例如，屏幕105a-c可以在它們之間具有間隙，如圖1a和圖1b示出的。在一些實(shí)施例中，間隙可以為相對(duì)較小、接近零或零。沉浸式顯示系統(tǒng)100a、100b可以包括多個(gè)平面或曲面顯示器或屏幕，或者它可以包括單個(gè)曲面顯示器或屏幕。屏幕可以相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)。屏幕105a-c也可以具有相對(duì)于彼此的相應(yīng)傾斜度。沉浸式顯示系統(tǒng)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。

示例沉浸式顯示系統(tǒng)100a、100b包括三個(gè)前投影屏幕105a-c，其中每個(gè)屏幕上的圖像由投影儀系統(tǒng)提供。投影儀系統(tǒng)200a被配置為將視頻投影到屏幕105a上，投影儀系統(tǒng)200b被配置為將視頻投影到屏幕105b上，并且投影儀系統(tǒng)200c被配置為將視頻投影到屏幕105c上。聲音系統(tǒng)可以被安裝在屏幕105a、屏幕105b和/或屏幕105c后面。

在一些實(shí)施例中，屏幕105a-c可以是曲面屏幕，其示例在圖1b中被示出。所考慮的曲率可以在紙平面中、在垂直于紙平面的平面中、或者在紙平面中和在垂直于紙的平面中。該沉浸式顯示系統(tǒng)100b例如包括三個(gè)曲面前投影屏幕105a-c，并且每個(gè)屏幕上的圖像從一個(gè)或多個(gè)投影儀被投影。例如，投影儀系統(tǒng)p1200a可以是在屏幕1105a上投影圖像的一個(gè)或多個(gè)投影儀，投影儀系統(tǒng)p2200b可以是在屏幕2105b上投影圖像的一個(gè)或多個(gè)投影儀，并且投影儀系統(tǒng)p3200c可以是在屏幕3105c上投影圖像的一個(gè)或多個(gè)投影儀。

從投影儀系統(tǒng)200a-c出現(xiàn)的光可以每個(gè)具有不同的光譜。這可能導(dǎo)致由這些投影儀系統(tǒng)提供的圖像之間的色差。這些色差可以被電子補(bǔ)償。用于補(bǔ)償兩個(gè)投影儀之間的色差的示例方法在b.maxusus等人的美國專利公開no.2007/0127121中公開，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。投影儀系統(tǒng)200a-c的光譜可以被配置為在電子補(bǔ)償之后投影具有根據(jù)例如rec.709或dcip3的色域的彩色圖像。

投影儀系統(tǒng)200a-c指的是被配置為在屏幕150a-c上投影視頻的裝置。這些投影儀系統(tǒng)200a-c可以包括媒體服務(wù)器和投影儀。在一些實(shí)施例中，媒體服務(wù)器在物理上與投影儀分離并且可通信地耦接(例如，通過有線或無線連接)到投影儀。在一些實(shí)施例中，投影儀系統(tǒng)包括集成的媒體服務(wù)器和投影儀。投影儀系統(tǒng)的媒體服務(wù)器部分可以包括被配置為接收、存儲(chǔ)和解碼媒體內(nèi)容的硬件和軟件組件。媒體服務(wù)器可以包括被配置為攝取和解碼數(shù)字內(nèi)容文件以產(chǎn)生媒體流(例如，視頻和音頻)以將圖像數(shù)據(jù)發(fā)送到投影儀的硬件和軟件。媒體服務(wù)器可以包括用于攝取數(shù)字內(nèi)容、解碼攝取的內(nèi)容、從解碼的內(nèi)容生成視頻、從解碼的內(nèi)容生成音頻、提供安全憑證以訪問安全內(nèi)容、以及生成或解釋同步信號(hào)以提供同步展示等的模塊。投影儀可以包括光學(xué)引擎、調(diào)制元件和光學(xué)器件等，以使得投影儀能夠產(chǎn)生、調(diào)制和投影圖像。例如，可以使用陰極射線管(crt)、液晶顯示器(lcd)、數(shù)字光處理(dlp)、數(shù)字微鏡器件(dmd)等來實(shí)現(xiàn)投影儀。

投影儀系統(tǒng)200a-c可以被配置為提供具有符合多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的任何一個(gè)的縱橫比和分辨率的視頻，這些標(biāo)準(zhǔn)包括例如但不限于4k(例如，3636x2664、3996x2160、3840x2160、4096x2160等)、2k(例如，1828x1332、1998x1080)或hd(例如，1920x1080、1280x720)等。投影儀系統(tǒng)200a-c可以被配置為提供具有各種幀速率的視頻，包括例如但不限于24fps、30fps、60fps、120fps等。投影儀系統(tǒng)200a-c可以被配置為在兩個(gè)或更多個(gè)屏幕上顯示同步的3d內(nèi)容(例如，立體視頻)。

作為示例，沉浸式顯示系統(tǒng)100a、100b可以包括被配置為在電影院內(nèi)播放dci兼容的內(nèi)容的dci兼容的投影儀系統(tǒng)200a-c。dci兼容內(nèi)容可以包括媒體流(例如，從數(shù)字內(nèi)容提取的視頻數(shù)據(jù)或視頻和音頻數(shù)據(jù))。在一些實(shí)施方式中，例如，媒體流被提供為包括用于分發(fā)到電影院的壓縮、加密和打包的數(shù)據(jù)的數(shù)字電影包(“dcp”)。數(shù)據(jù)可以包括數(shù)字電影發(fā)行母版(“dcdm”)，其包括映射到數(shù)據(jù)文件格式的圖像結(jié)構(gòu)、音頻結(jié)構(gòu)和字幕結(jié)構(gòu)等。數(shù)據(jù)可以包括構(gòu)成dcp中的視聽展示的圖片要素文件和音頻要素文件。dcp可以包括以下組合物，其包括特征、預(yù)告片、廣告或標(biāo)志等的單個(gè)數(shù)字展示所需的所有要素和元數(shù)據(jù)。投影儀系統(tǒng)200a-c可以被配置為攝取dcp并生成dcdm的視覺上不可區(qū)分的副本，并且然后使用dcdm的副本來生成圖像和聲音以展示給觀眾。

圖1a和圖1b示出了三個(gè)投影儀系統(tǒng)200a-c和三個(gè)屏幕105a-c。然而，沉浸式顯示系統(tǒng)可以包括不同數(shù)量的投影儀系統(tǒng)和/或屏幕。例如，沉浸式顯示系統(tǒng)100a、100b可以包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或多于10個(gè)投影儀系統(tǒng)。沉浸式顯示系統(tǒng)100a、100b可以包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或多于10個(gè)屏幕。沉浸式顯示系統(tǒng)100a、100b可以被配置為使得多于一個(gè)投影儀系統(tǒng)在單個(gè)屏幕上提供視頻，使得圖像基本上重疊。沉浸式顯示系統(tǒng)100a、100b可以被配置為使得投影儀系統(tǒng)在單個(gè)屏幕上提供視頻，其中來自投影儀系統(tǒng)的視頻最低化地重疊、彼此相鄰或彼此靠近以提供基本上單一的視頻展示。

沉浸式顯示系統(tǒng)中的聲音可以是重要的，并且可以具有與視覺信息相當(dāng)?shù)闹匾?。典型的沉浸式顯示系統(tǒng)可能至少部分地基于充當(dāng)聲學(xué)反射器的觀看表面而經(jīng)歷音頻或聲學(xué)的問題。這可能導(dǎo)致沉浸式環(huán)境內(nèi)的不期望的和/或不需要的回聲和聲音的混響。在一些實(shí)施方式中，沉浸式顯示系統(tǒng)100a、100b包括帶孔的顯示屏105a、105b和/或105c以減少這個(gè)問題。帶孔顯示屏可以被配置為允許沉浸式環(huán)境內(nèi)的聲音逃離環(huán)境并且允許來自屏幕后面的揚(yáng)聲器的聲音進(jìn)入沉浸式環(huán)境。這可以減少或消除不需要的或不期望的回聲和混響，同時(shí)增加沉浸式環(huán)境內(nèi)的期望聲音。

聲音系統(tǒng)可以被安裝在前投影屏幕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)。屏幕中的穿孔可以被布置成使得孔的中心例如但不限于在交錯(cuò)或直孔布置中等距離。每單位面積的等距圓孔的數(shù)量、孔直徑和/或屏幕厚度是可以被調(diào)諧以在大于約1khz的頻率下實(shí)現(xiàn)可接受或合適的傳輸損耗的參數(shù)。

示例沉浸式顯示系統(tǒng)屏幕

圖2a和圖2b示出了包括三個(gè)屏幕的沉浸式顯示系統(tǒng)100的示例，并且示出了這種沉浸式顯示系統(tǒng)中的串?dāng)_的示例。沉浸式顯示系統(tǒng)100可以包括多個(gè)屏幕。屏幕可以布置成使得在相鄰顯示器之間存在間隙。例如，圖2a中示出的沉浸式顯示系統(tǒng)100可以具有間隙b1、b2、b3和b4，圖2b中示出的沉浸式顯示系統(tǒng)100可以具有間隙d1和d2。在一些實(shí)施例中，間隙可以為相對(duì)較小，接近零或零。屏幕可以具有例如由角度γ1和γ2表征的相對(duì)取向。屏幕1、2和3還可以具有對(duì)應(yīng)于角度γ3、γ4和γ5的相應(yīng)傾斜度，其中，相對(duì)于垂直于紙平面的方向測(cè)量該角度。

參考圖2a，光線1表示來自被投影到屏幕1上的圖像的反射光，光線1從區(qū)域1反射并入射在屏幕2的區(qū)域2上。光線3表示到達(dá)觀看者的來自在區(qū)域2處被投影到屏幕2上的圖像的反射光。光線2表示來自屏幕2上區(qū)域2處的光線1的反射光。在沒有光線1的情況下，光線3由屏幕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(qū)域1到區(qū)域2的串?dāng)_的情況下，觀看者也察覺到光線2。光線2和光線3的混合被稱為串?dāng)_，并且可以顯著降低原始圖像的對(duì)比度和顏色飽和度，從而減小原始圖像的動(dòng)態(tài)范圍。

圖2b示出了串?dāng)_的另一示例，其中強(qiáng)度可以取決于相互照明的區(qū)域之間的距離。例如，沉浸式顯示系統(tǒng)100包括多個(gè)相鄰或幾乎相鄰的屏幕，串?dāng)_可以在屏幕的可從相對(duì)短的距離彼此照明的部分上發(fā)音，以及對(duì)于屏幕之間的角度相對(duì)較小的屏幕配置發(fā)音。當(dāng)所考慮的屏幕區(qū)域之間的距離增加時(shí)，由串?dāng)_引起的照度減小(例如，由平方反比定律近似)，并且當(dāng)屏幕之間的角度增加時(shí)，照度也減小(例如，由照明的余弦定律近似)。例如，對(duì)于沉浸式顯示系統(tǒng)100，區(qū)域1和區(qū)域2之間或區(qū)域3和區(qū)域4之間的串?dāng)_將比區(qū)域2和區(qū)域5之間、區(qū)域3和區(qū)域6之間或區(qū)域5和區(qū)域6之間更激烈。

為了說明串?dāng)_對(duì)對(duì)比度的影響，將提供簡單的示例。對(duì)比度與顯示系統(tǒng)的質(zhì)量有關(guān)。全開/全閉對(duì)比度(例如，順序?qū)Ρ榷?可以被定義為最大亮度與最小亮度的比率。最大亮度lmax可以是由以100％白信號(hào)驅(qū)動(dòng)的顯示器輸出的亮度值，并且最小亮度lmin可以是由以0％白水平(例如，黑色水平)驅(qū)動(dòng)的顯示器輸出的亮度值。

測(cè)量的亮度通常取決于觀察角度，并且對(duì)比度一般是觀察角度的函數(shù)。在存在入射在顯示器的屏幕上的周邊照明的情況下，其可以部分地朝向觀看者反射并且被添加到來自顯示器的亮度。使用非零周邊照明，全開/全關(guān)對(duì)比度為：

其中l(wèi)a對(duì)應(yīng)于顯示屏的周邊照明和反射特性。

表征顯示器的對(duì)比度的另一種方法有時(shí)被稱為“棋盤方法”，并且在ansi1992，iec2002中被規(guī)定。在該方法中，使用黑白矩形的4×4棋盤圖案，其覆蓋了顯示器的整個(gè)圖像區(qū)域。測(cè)量每個(gè)矩形中心處的亮度。八個(gè)白值被平均<lcb,max>，并且八個(gè)黑值被平均<lcb,min>。則對(duì)比度、有時(shí)被稱為ansi對(duì)比度為：

ansi對(duì)比度一般可以取決于觀察角度；并且如果周邊照明不為零，則非零照明也可以影響測(cè)量出的ansi對(duì)比度：

提供投影顯示器的值以給出對(duì)比度的一些示例值(例如，conoff和cansi)。如這些值所示，對(duì)比度可以在存在周邊照明的情況下大大減少。第一示例投影顯示器具有在正交于屏幕的方向上測(cè)量出的500cd/m²的最大亮度以及0.25cd/m²的最小亮度，以給出在當(dāng)周邊光為零時(shí)2000：1的全開/全閉對(duì)比度。相反，如果存在被反射到觀察者的入射周邊光，并且反射的周邊光增加5cd/m²，則全開/全閉對(duì)比度降低到～96:1。對(duì)于典型的投影顯示器，ansi對(duì)比度低于全開/全閉對(duì)比度，并且可以是例如～200:1。對(duì)于在該段落中描述的周邊光的相同反射，ansi對(duì)比度被降低到～67:1。

示例偏振反射屏

參考圖1a和圖1b，來自投影儀系統(tǒng)p2200b的光可以被配置為具有第一偏振態(tài)，并且來自投影儀系統(tǒng)p1200a和p3200c的光可以被配置為具有與第一偏振態(tài)正交的第二偏振態(tài)。屏幕2105b可以被配置為對(duì)于第一偏振態(tài)具有相對(duì)高的反射率，而對(duì)于第二偏振態(tài)具有相對(duì)低的反射率。屏幕1105a和屏幕3105c可以被配置為對(duì)于第二偏振態(tài)具有相對(duì)高的反射率，而對(duì)于第一偏振態(tài)具有相對(duì)低的反射率。如本文使用的，具有相對(duì)低反射率的屏幕基本上吸收入射光。投影儀系統(tǒng)200a-c中的每個(gè)可以被配置為使得投影儀不阻擋由另一個(gè)投影儀提供的光。

圖3a-圖3d在概念上示出了屏幕1-3的反射特性的各種示例配置。如示出的，屏幕1和屏幕3可以被配置為具有相似的反射特性(例如，被配置為分別反射和吸收具有相同偏振的光)，而屏幕2可以被配置為反射具有與由屏幕1和屏幕3反射的光正交偏振的光，并且吸收具有與由屏幕1和屏幕3吸收的光正交偏振的光。以不同的方式表示，屏幕2可以被配置為反射具有與由屏幕1和屏幕3吸收的光相同偏振的光，并且吸收具有與由屏幕1和屏幕3反射的光相同偏振的光。適合于沉浸式顯示系統(tǒng)的第一偏振態(tài)和第二偏振態(tài)的正交組合的示例包括線性偏振和右旋圓偏振和左旋圓偏振。例如，圖3b示出了在其中第一偏振態(tài)是線性偏振光并且第二偏振態(tài)是與第一偏振態(tài)正交的線性偏振光的情況下的屏幕1、屏幕2和屏幕3的反射特性。兩個(gè)線性偏振方向不一定垂直于紙平面和與紙平面平行，并且可以相對(duì)于其中偏振方向相互正交的入射平面具有角度。作為另一示例，圖3c示出了其中第一偏振態(tài)是右旋圓偏振光(rhc)并且第二偏振態(tài)是左旋圓偏振光(lhc)的情況下的屏幕1、屏幕2和屏幕3的反射特性。作為另一示例，圖3d示出了在第一偏振態(tài)是左旋圓偏振光(lhc)并且第二偏振態(tài)是右旋圓偏振光(rhc)的情況下的屏幕1、屏幕2和屏幕3的反射特性。

作為一般性示例，參考圖1a和圖3a，來自投影到屏幕2105b上的投影儀系統(tǒng)p2200b的光具有第一偏振態(tài)，并且屏幕2105b朝向觀看者漫反射入射光，這是因?yàn)槠聊?105b對(duì)于處于第一偏振態(tài)的光具有相對(duì)高的反射率。屏幕2105b還在朝向屏幕1105a和屏幕3105b的方向上反射這些光中的一些。屏幕1105a和屏幕3105c對(duì)于第一偏振態(tài)的光具有相對(duì)低的反射率，使得從屏幕2105b反射的光可以基本上被屏幕1105a和屏幕3105c吸收，并且不朝向觀看者反射。類似地，來自投影儀系統(tǒng)p1200a和p3200b的光具有與第一偏振態(tài)正交的第二偏振態(tài)，并且屏幕1105a和屏幕3105c朝向觀看者漫反射入射光，這是因?yàn)槠聊?105a和屏幕3105c對(duì)于處于第二偏振態(tài)的光具有相對(duì)高的反射率。屏幕1105a和屏幕3105c上的圖像的對(duì)比度基本上或顯著地不被從屏幕2105b反射的光減少，這是因?yàn)樘幱诘谝黄駹顟B(tài)的光基本上被屏幕1105a和屏幕3105c吸收而不是朝向觀看者反射。屏幕2105b上的圖像的對(duì)比度基本上或顯著地不被從屏幕1105a和/或屏幕3105c反射的光減少，這是因?yàn)樘幱诘诙駹顟B(tài)的光基本上被屏幕2105b吸收而不是朝向觀看者被反射。

由屏幕1105a反射的擊中屏幕3105c的光將被屏幕3105c朝向觀看者漫反射，這是因?yàn)槠聊?105c對(duì)于處于第二偏振態(tài)的光具有相對(duì)高的反射率。然而，因?yàn)槠聊?105a和3105c之間的距離相對(duì)較大，所以由屏幕1105a反射的光引起的屏幕3105c上的照度將是低的，這至少部分地是由于由根據(jù)與源的距離而傳播的光的強(qiáng)度的平方反比定律所描述的強(qiáng)度減小。因此，由屏幕1105a反射的擊中屏幕3105c的光并不基本上或顯著地減少屏幕3105c上的圖像的對(duì)比度。

類似地，由屏幕3105c反射的擊中屏幕1105a的光將被屏幕1105a向觀看者漫反射，這是因?yàn)槠聊?105a對(duì)于處于第二偏振態(tài)的光具有相對(duì)高的反射率。然而，因?yàn)槠聊?105a和3105c之間的距離相對(duì)較大，所以由屏幕3105c反射的光引起的屏幕1105a上的照度將是低的，這至少部分地是由于由根據(jù)與源的距離傳播的光的強(qiáng)度的平方反比定律所描述的強(qiáng)度減小。因此，由屏幕3105c反射的擊中屏幕1105a的光并不基本上或顯著地減小屏幕1105a上的圖像的對(duì)比度。

偏振屏的示例結(jié)構(gòu)

圖4示出了具有多層結(jié)構(gòu)的示例性屏幕400(例如，屏幕1和屏幕3)的橫截面圖。屏幕400可以包括：抗反射元件401或眩光抑制元件，用于抑制入射在屏幕400上的光的鏡面反射；透射偏振元件402，用于透射第二偏振態(tài)并吸收第一偏振態(tài)；偏振保持光漫射元件403，用于將光線分布到期望的或目標(biāo)觀看方向；反射偏振元件404，用于反射第二偏振態(tài)偏振并透射第一偏振態(tài)的光的剩余部分；用于可見光的光吸收元件405，用于吸收由反射偏振元件透射的剩余光；基板406；以及可選的粘合層407。

圖4還示出了偏振屏400的功能，其中光線1表示處于第一偏振態(tài)的光，并且光線2表示處于第二偏振態(tài)的光。處于第一偏振態(tài)的光的相對(duì)大部分被透射偏振元件402吸收。光線1的一些剩余光由透射偏振元件402透射，這是因?yàn)橥干淦裨?02的消光比通常小于100％。剩余的光被光漫射元件403散射，但是可以再次被透射偏振元件402吸收。如果光線1的任何剩余光仍然沿光線1的方向傳播，則其可以被反射偏振元件404透射，并且最終被光吸收元件405吸收。表示處于第二偏振態(tài)的光的光線2將主要由透射偏振元件402透射并被光漫射元件403散射。沿光線2的方向傳播的剩余光被反射偏振元件404反射，并且當(dāng)其傳播通過光漫射層403時(shí)再次被光漫射元件403散射。如果光線2的任何光到達(dá)光吸收元件405，則其被該層吸收?？狗瓷湓蜓９庖种圃?01被配置為抑制光線1的光和光線2的光的鏡面反射。

圖5示出了被配置為與本文參考圖4描述的示例性屏幕400一起使用的示例性屏幕500的橫截面圖。屏幕500可以具有包括多層結(jié)構(gòu)，其包括：抗反射元件501或眩光抑制元件，用于抑制入射到屏幕上的光的鏡面反射；透射偏振元件502，用于透射處于第一偏振態(tài)的光并吸收處于第二偏振態(tài)的光；偏振保持光漫射元件503，用于將光線分布到期望的或目標(biāo)觀看方向；反射偏振元件504，用于反射處于第一偏振態(tài)的光并透射處于第二偏振態(tài)的光的剩余部分；用于可見光的光吸收元件505，用于吸收由反射偏振元件透射的光；基板506；以及可選的粘合層507。

偏振反射屏幕500的功能類似于本文參考圖4描述的屏幕400。然而，在屏幕500的情況下，基本上反射處于第一偏振態(tài)的光(光線1)，并且基本上吸收處于第二偏振態(tài)的光(光線2)。

例如，在線性偏振光的情況下，用于透射第二偏振態(tài)(第一偏振態(tài))并吸收第一偏振態(tài)(第二偏振態(tài))的透射偏振元件可以使用包括已經(jīng)被單向拉伸并摻雜有以聚合物形式的碘的聚乙烯醇片的片狀偏振器來實(shí)現(xiàn)。這些偏振器在從約400nm至約700nm的波長范圍內(nèi)具有高達(dá)約1000:1的消光比。在圓偏振光的情況下，這些線性吸收偏振器可以與四分之一波片組合以將圓偏振光轉(zhuǎn)換為線性偏振光。偏振保持光漫射元件的示例在美國專利no.6,381,068中公開，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。

例如，對(duì)于用于反射第二偏振態(tài)(第一偏振態(tài))和透射第一偏振態(tài)(第二偏振態(tài))的光的剩余部分的反射偏振元件，可以應(yīng)用雙折射多層反射型偏振器(bmrp)。

使用圓偏振光的示例沉浸式顯示系統(tǒng)

沉浸式顯示系統(tǒng)可以包括三個(gè)平面前投影屏幕，其中每個(gè)屏幕上的圖像從一個(gè)或多個(gè)投影儀系統(tǒng)被投影，諸如本文參考圖1a描述的沉浸式顯示系統(tǒng)100a。例如，由投影儀系統(tǒng)p1提供的光可以具有以下特性：該光的偏振態(tài)可以是左旋圓偏振的，并且該光的波長可以在具有相應(yīng)的光譜寬度δλr1、δλg1和δλb1的以波長λr1、λg1和λb1為中心的三個(gè)不重疊的波長范圍之一內(nèi)?？梢赃x擇波長λr1、λg1和λb1以允許根據(jù)例如rec.709或dcip3的具有色域的彩色圖像的投影。中心波長的示例包括λr1＝630nm、λg1＝532nm和λb1＝445nm，其中光譜寬度δλr1≤5nm，δλg1≤5nm，δλb1≤5nm。其它中心波長以及其它光譜寬度也是可能的，本文呈現(xiàn)的數(shù)字僅旨在說明一個(gè)示例。

由投影儀系統(tǒng)p3提供的光可以具有以下特性：該光的偏振態(tài)可以是左旋圓偏振的，并且該光的波長可以在具有相應(yīng)的光譜寬度δλr3、δλg3和δλb3的以波長λr3、λg3和λb3為中心的三個(gè)不重疊的光譜范圍之一內(nèi)，此外投影儀系統(tǒng)p1和投影儀系統(tǒng)p3的光譜可以是不重疊的?？梢赃x擇波長λr3、λg3和λb3以允許根據(jù)例如rec.709或dcip3的具有色域的彩色圖像的投影。中心波長的示例包括λr3＝650nm、λg3＝552nm和λb3＝465nm，其中光譜寬度δλr3≤5nm，δλg3≤5nm，δλb3≤5nm。

投影儀系統(tǒng)p1、p3可以是例如具有紅色、綠色和藍(lán)色激光光源的投影儀。這些投影儀可以適于產(chǎn)生左旋圓偏振光。

由投影儀系統(tǒng)p2提供的光可以具有以下特性：該光的偏振態(tài)可以是右旋圓偏振的，并且該光的波長可以具有各種波長，并且在一些實(shí)施例中，可以與來自投影儀系統(tǒng)p1和p3的光的光譜重疊。來自投影儀系統(tǒng)p2的光的光譜內(nèi)容可以被配置為允許根據(jù)例如rec.709或dcip3的具有色域的彩色圖像的投影。投影儀系統(tǒng)p2的光譜內(nèi)容的一個(gè)示例包括λr2＝650nm、λg2＝552nm和λb2＝465nm，其中光譜寬度δλr2≤5nm，δλg2≤5nm，δλb2≤5nm。

投影儀系統(tǒng)p2可以包括例如具有紅色、綠色和藍(lán)色激光光源的投影儀。這些投影儀可以適于產(chǎn)生右旋圓偏振光。

至少部分地由于投影儀系統(tǒng)p1和p3的發(fā)射光譜的差異、潛在地也與投影儀系統(tǒng)p2的差異，所以在這些投影儀的圖像之間可能存在色差。這些色差可以被電子補(bǔ)償。用于補(bǔ)償兩個(gè)投影儀之間的色差的示例方法在美國專利公開no.2007/0127121中被描述，通過引用將其全部內(nèi)容并入本文。

圖6示出了屏幕1、屏幕2和屏幕3的反射特性的概念表示，其中l(wèi)hc表示處于左旋圓偏振態(tài)的光，rhc表示右旋圓偏振態(tài)，并且下標(biāo)表示光譜內(nèi)容。屏幕1可以是用于波長范圍λor1±7.5nm、λog1±7.5nm和λob1±7.5nm中的左旋圓偏振光的反射波長選擇屏。可以至少部分地基于由投影儀系統(tǒng)p1發(fā)射的光譜來選擇這些中心波長和帶寬。在這些波長范圍之外的左旋圓偏振光可以基本上被屏幕1的一個(gè)或多個(gè)層吸收。針對(duì)具有在選擇性波長范圍內(nèi)或不在選擇性波長范圍內(nèi)的波長的光，右旋圓偏振光可以被屏幕1的一個(gè)或多個(gè)層吸收。中心波長的示例包括λor1＝635nm、λog1＝537nm和λob1＝450nm。

屏幕3可以是用于波長范圍λor3±7.5nm、λog3±7.5nm和λob3±7.5nm中的左旋圓偏振光的反射波長選擇屏?？梢灾辽俨糠值鼗谕队皟x系統(tǒng)p3發(fā)射的光譜來選擇這些中心波長和帶寬。在這些波長范圍之外的左旋圓偏振光可以基本上被屏幕3的一個(gè)或多個(gè)層吸收。針對(duì)具有在選擇性波長范圍內(nèi)或不在選擇性波長范圍內(nèi)的波長的光，右旋圓偏振光可以屏幕3的被一個(gè)或多個(gè)層吸收。中心波長的示例包括λor3＝655nm、λog3＝557nm和λob3＝470nm。

屏幕2可以是用于波長范圍λor2±7.5nm、λog2±7.5nm和λob2±7.5nm中的右旋圓偏振光的反射波長選擇屏。可以至少部分地基于投影儀系統(tǒng)p2發(fā)射的光譜來選擇這些中心波長和帶寬。在這些波長范圍之外的右旋圓偏振光可基本上被屏幕2的一個(gè)或多個(gè)層吸收。針對(duì)具有在選擇性波長范圍內(nèi)或不在選擇性波長范圍內(nèi)的波長的光，左旋圓偏振光可被屏幕3的一個(gè)或多個(gè)層吸收。中心波長的示例包括λor3＝635nm、λog3＝537nm和λob3＝450nm。

這種頻率選擇性反射偏振屏可以例如使用多層膽甾型反射偏振器來實(shí)現(xiàn)。

如果光的波長在特定波長范圍δλ內(nèi)，則膽甾型反射偏振器反射具有與膽甾型材料的分子螺旋的螺旋結(jié)構(gòu)相同的旋向性的圓偏振光，并透射所有其它光。對(duì)于在角度α下的對(duì)稱光入射和反射，選擇性反射帶的中心波長λ(α)可以由下式給出：

其中λ0是垂直入射(α＝0°)的中心波長，并且可以由下式給出：

其中p為分子螺旋的螺距，并且為膽甾型材料的平均折射率。變量ne和no分別是膽甾型材料的非尋常和尋常折射率。

當(dāng)|α|增加時(shí)，膽甾型反射層的反射范圍因此被移位到較短的波長，這可以被稱為“藍(lán)移(blueshift)”。

用于選擇性反射的光譜帶寬可以由下式給出：

其中δn＝ne–no為膽甾型材料的雙折射。

因此，在反射帶內(nèi)，針對(duì)左旋膽甾層，左旋圓偏振光被反射并且右旋圓偏振光被透射。在選擇性反射帶之外，透射所有偏振態(tài)。

可以通過選擇分子螺旋線的螺距p和膽甾型材料的非尋常和尋常折射率(分別為ne和no)來選擇垂直入射的中心反射波長λ0和選擇性反射帶的光譜寬度δλ?？梢允褂么蠹s4至8個(gè)螺旋匝數(shù)以獲得大約100％的反射率(然后反射率可以是飽和的)。

在表1中，對(duì)于具有1.6的平均折射率和不同的雙折射率和螺距值的膽甾型材料計(jì)算中心反射波長和光譜寬度：

藍(lán)移現(xiàn)象可能影響屏幕上的最大入射角。例如，大約470nm到大約460nm的移位可以由入射角從約0°到約18.9°(0.33rad)的改變引起。

圖7示出了由入射角從0°到大約18.9°的改變引起的屏幕1和屏幕3的反射光譜(在藍(lán)色通道中)的移位的圖。屏幕上的最大入射角至少部分地取決于投射比，或投影距離b與屏幕寬度a的比率。圖8示出了分別針對(duì)屏幕1、屏幕3和屏幕2的入射角為0°的反射率作為波長的函數(shù)的曲線圖。

圖9示出了包括多層結(jié)構(gòu)的屏幕900的示例性實(shí)施例的橫截面圖。屏幕900可以包括：抗反射或眩光抑制元件901，用于抑制入射在屏幕上的光的鏡面反射；膽甾型漫反射偏振器902，用于波長范圍λor±7.5nm(以垂直入射)內(nèi)的左旋圓偏振光；膽甾型漫反射偏振器903，用于在波長范圍λog±7.5nm(以垂直入射)內(nèi)的左旋圓偏振光；膽甾型漫反射偏振器904，用于波長范圍λob±7.5nm(以垂直入射)內(nèi)的左旋圓偏振光；光吸收元件905；基板906；以及可選的粘合層907。對(duì)于相鄰的屏幕，膽甾型漫反射偏振層可以從左旋圓偏振光切換到右旋圓偏振光。例如，屏幕1和屏幕3可以包括用于左旋圓偏振光的膽甾型漫反射偏振層，而屏幕2可以具有用于右旋圓偏振光的膽甾型漫反射偏振層，反之亦然。此外，如本文更詳細(xì)描述的，波長范圍λor、λog和λob可以針對(duì)沉浸式顯示系統(tǒng)中的各個(gè)屏幕被裁制，以便基本上反射來自目標(biāo)投影儀系統(tǒng)的入射光，同時(shí)基本上吸收來自其他屏幕、其他投影儀系統(tǒng)和/或環(huán)境光的入射光。

圖9還示出了用于圓偏振光的波長選擇性漫反射前投影屏900的功能。光線1表示在由膽甾層902反射的波長范圍內(nèi)的rhc(lhc)偏振紅光。光線2表示由膽甾層903反射的波長范圍內(nèi)的rhc(lhc)偏振綠光。光線3表示由膽甾層904反射的波長范圍內(nèi)的rhc(lhc)偏振光。繼續(xù)在屏幕900中更深地傳播的光線1、2或3的剩余光可以被層905、用于可見光的吸收元件吸收。層901是抗反射或眩光抑制元件，層906是基板層，并且層907是可選的粘合層。

結(jié)論

上述各種特征可以彼此獨(dú)立地使用，或者可以以各種方式組合。所有可能的組合和子組合旨在落入本公開的范圍內(nèi)。本文描述的示例系統(tǒng)和組件可以與所描述的不同地配置。例如，與所公開的示例性實(shí)施例相比，元件可以被添加、移除或重新布置。

本文使用的條件語言、諸如“可以”、“能夠”、“可能”、“可以”和“例如”等通常不旨在暗示特征、元件和/或步驟對(duì)于一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例是必需的，或者一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例必然包括用于在有或沒有作者輸入或提示的情況下決定這些特征、元件和/或步驟是否被包括或?qū)⒃谌魏翁囟▽?shí)施例中被執(zhí)行的邏輯。術(shù)語“包括”、“包含”和“具有”等是同義的，并且以開放式的方式被包含使用，并且不排除額外的元件、特征、動(dòng)作、操作等。此外，術(shù)語“或”以其包括的含義被使用(而不是以其排他的含義)，使得當(dāng)例如被用于連接元件列表時(shí)，術(shù)語“或”表示列表中的一個(gè)、一些或所有的元件。除非另有特別說明，否則諸如短語“x、y和z中的至少一個(gè)”的連接語言另外以通常使用的上下文來理解，以表達(dá)條目、術(shù)語等可以是x、y或z。因此，這種連接語言通常不旨在暗示某些實(shí)施例需要x的至少一個(gè)、y的至少一個(gè)和z的至少一個(gè)每個(gè)都存在。術(shù)語“約”或“大約”等是同義的，并且被用于表示由該術(shù)語修飾的值具有與其相關(guān)的理解范圍，其中該范圍可以是±20％、±15％、±10％、±5％或±1％。術(shù)語“基本上”用于指示結(jié)果(例如，測(cè)量值)接近目標(biāo)值，其中接近可以意味著例如結(jié)果在該值的80％內(nèi)、在該值的90％內(nèi)、在該值的95％內(nèi)、或在該值的99％內(nèi)。

雖然已經(jīng)描述了某些示例性實(shí)施例，但是這些實(shí)施例僅借由示例的方式呈現(xiàn)，并且不旨在限制本文公開的發(fā)明的范圍。因此，在前述描述中沒有旨在暗示任何特定特征或特性是必要或不可缺少的。實(shí)際上，本文描述的新穎方法和系統(tǒng)可以以各種其它形式實(shí)施；此外，在不脫離本文公開的本發(fā)明的精神的情況下，可以進(jìn)行本文所述的方法和系統(tǒng)的形式的各種省略、替換和改變。