CN104040421A - 投影多幅图像的投影系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明部分涉及用于在诸如玻璃之类的透明基板上打印任意灰度图像的方法。本发明使用能够以连续灰色调打印的打印机。被打印的材料应当是透明的，并且应当耐受投影系统中穿过它的光。本发明还提供通过使用液体墨水或调色剂的打印技术得到的连续灰度滤波器。这样的连续灰度滤波器可被用于混合多通道投影仪系统中的多个图像。本发明还提供使用连续灰度滤波器的多通道投影仪系统。

Description

投影多幅图像的投影系统和方法

技术领域

本发明涉及投影多幅图像的投影系统和方法以及用于多通道投影系统中的连续色调滤波器。

背景技术

光阀投影仪的一项缺陷是在黑色状态下有一定量的光漏泄，即全黑图像不是黑色的，而是非常深的灰色，这表明在对比度方面受到的限制。这在利用至少两个投影仪来构成图像的显示系统中尤其成问题。图1中给出了一个示例。在图1中，左边的投影仪(proj)1被示出为正将第一图像背投在显示屏的一半上。图像的另一半由右边的投影仪投影。

第一种办法是将两个图像拼接成一个单个图像，但由于投影仪的未对齐以及投影透镜误差，这将总是会导致图像中有令人烦扰的暗的或亮的缝，如图2即示出了两个图像之间的黑色或褪色的区域的正视图所示意的。在图2中，第一投影仪(proj1)将一半图像投影到投影屏幕上，而第二投影仪(proj2)投影另一半图像。尝试将两个图像精准对齐，使得没有交叠以及没有缝隙。一种替代方法是放置投影仪使得它们的图像将部分交叠。然而，在没有校正动作的情况下，这会导致图像中的亮度基本翻倍的区域，参见图3。可以考虑降低交叠区域中的亮度，例如电子补偿就是一种争取纠正这类问题的方法。然而，对于暗图像，这一调整是不可能的，因为在整幅图像中像素已经处于它们的最小值。因此，在暗图像的交叠区域中，亮度会被翻倍(图4)。这一翻倍的黑色伪像是电子混合所固有的，而获取均一黑色状态的唯一途径是通过提高交叠区域之外的黑色等级。然而，使暗状态的亮度翻倍意味着图像的对比度减半。

另一种办法是在靠近图像平面的某处(例如，在投影透镜和图像之间)使用一种二元掩模(图5)。图5显示了多个投影仪中的一个，其中图像透过二元光学掩模来被投影。该掩模要么让光通过，要么挡住光。简单的金属板可被用作这一掩模。亮图像和暗图像之间的过渡区域由透镜孔径的大小、位置和填充、以及硬滤波器相对于这一透镜孔径的位置来决定。这一亮度过渡通常是非线性的，并且仅存在有限的调整可能性来控制混合区域的形状和宽度。因此，这种技术将几乎总是需要电子清扫方法来消除亮度伪像。不过，在一些简单的显示配置中，这可以得到可接受的结果。对于诸如飞行模拟器之类的更具挑战的显示系统(其中使用了弯曲屏幕以及多个投影仪)，这种技术几乎不能得到高质量图像。

又一种办法是使用具有多个灰阶的光学滤波器(图6)。在这一示例中，在每个投影仪(proj)1和投影仪(proj)2之间使用具有一定范围的灰阶的光学混合滤波器。这种办法的问题是，灰阶如果被打印则是通过抖动图案得到的。抖动图案越密集，灰度级越暗(图7)。这些抖动图案由点组成——点越多，图像越暗。在投影仪的光阀与图像之间的光路中插入带有抖动图案的光学滤波器会引发无法接受的伪像，诸如该抖动图案在此图像中的衍射或可见。抖动图案分辨率越高，衍射就会变得越大。因此，可进而通过使用随机化的抖动图像来使衍射最小化。然而，随机化图案会将传入光展布到所有可能的衍射级上，即它会在所有方向上散射光，这导致不良的图像ANSI对比。除此以外，图像的锐度(即，调制深度(或调制传递函数MTF))会变差。

US 5,077,154公开了一种在将摄影图像投影到观看屏幕上的过程中使用的软边掩模，并且包括：面板；由所述面板的基本不透明区域形成并且由第一大小的并且具有预定的矩形、三角形、正方形或星形形状的清楚聚焦的边所限定的连续掩模部分；由所述面板的基本透明部分形成并且由具有相同的所述预定形状但具有与所述第一大小不同的第二大小的清楚聚焦的边所限定的连续通透部分；以及在所述掩模部分和所述通透部分之间延伸的边际部分，所述边际部分具有从所述透明部分到所述掩模部分逐渐降低的透光性，并且在所述透明部分和所述掩模部分之间的所有位置，所述边际部分均被清楚聚焦并且具有与所述预定形状相同的形状但大小相对于第一和第二大小成比例缩放并在所述第一和第二大小之间，由此，当所述软边掩模被用于投影摄影图像时，这一摄影图像的第一部分被投影到这一屏幕上，这一图像的第二部分被遮掩而无法到达屏幕，而这一摄影图像的在所述第一和第二部分之间的边际部分被逐渐衰减，而不带来显著的分辨率损失也不带来所述预定形状的显著失真。US 5,077,154还公开了所述边际部分优选地包括多个条带，每个条带由相同的所述预定形状的边所限定，并且所述条带具有渐变的透光性，并且这些掩模可被用于第一(幻灯片)投影仪前面以使得允许第二(幻灯片)投影仪将其图像混合到第一个中。

用于制作软边掩模的常规方法可能是非常冗长且劳动密集的。第一种用于施加这些墨水的技术是通过丝网印刷。这些墨水不是液体墨水，而是浆糊(paste)。两个重要缺点是，每个灰度级需要另一个屏幕打印掩模(图10)，以及难以控制墨水的层厚度。以下的式(1)示出了厚度变化会引起传输变化：

I＝I₀.exp(-k.d)

其中I₀是在层的入口(在表面反射之后)处的光强度，I是在层的出口(在表面反射之前)处的光强度，k是吸收常数，而d是层厚度。吸收常数k取决于所议的墨水。第二种技术是常规的使用数字曝光技术在玻璃板上的黑白摄影。常规摄影胶片是不适宜的，因为凝胶不能耐受高温和高光强度而不降低性能。

已知的打印技术一般有两个重要的缺陷，即当前染料有限的最大光学密度以及当前染料对于所涉的高光强的有限耐受。另外，不能简单地直接在玻璃上打印。

发明内容

本发明的一个目的是提供投影多幅图像的替代投影系统和方法、以及用于多通道投影系统中的连续色调滤波器。

本发明部分涉及打印方法，用于将任意灰阶图像打印在透明基板(诸如玻璃)上，该打印方法消除了丝网印刷的至少一个缺点，诸如不需要不同的掩模。本发明利用能够以连续灰色调打印的打印机。被打印的材料应当是透明的，并且能耐受投影系统中穿过它的光。一种这样的打印机是染料升华打印机，其中载体上的染料被升华并且迁移到基板上(图8)。然而，这样的打印机和打印方法在根据本发明使用时是与适合用于投影仪的耐光的墨水一起使用的。而且，该打印机和打印方法应当被适配成打印在玻璃或其它透明基板上。另一种这类打印机是使用液体调色剂的静电打印机。优选的打印机是喷墨打印机并且喷墨打印方法(其具有至少一个优点就是相对便宜)适用于打印在玻璃上并且有耐光的喷墨墨水可用，并且能够不那么劳动密集。本发明的实施例包括被修改成用于在玻璃上进行连续色调打印的数字打印技术。

在本发明的特定实施例中，避免了使用抖动的数字打印技术。对于具有液体墨水或调色剂(例如喷墨或静电)的打印机和打印方法，一个选项是使打印的图像模糊以得到连续的灰阶。

本发明还提供通过使用如上所述的液体墨水或调色剂的打印技术制成的连续灰阶滤波器。这样的连续灰阶滤波器可被用于在多通道投影仪系统中混合多个图像。滤波器的连续色调可从0变化到透明支承物上的至少1.5或2.0或大于3的光学密度。

具有不同光学密度的两种或更多种墨水(例如，最多达12种)可被用于制作具有连续色调的图像。液体调色剂或墨水可包括具有中性色的颗粒。这种颗粒可包括带有一些(金属)蓝的碳黑颗粒以重获这一色彩中性。本发明的实施例包括与透明墨水和/或液体调色剂进行混和以组合具有不同光学密度的两种(或可能更多种)墨水。可在一个基板上沉积不止一层。在干燥之后，用类似技术沉积一新的层可能是为获得所要求的灰阶所必需的，例如以防与透明墨水的混和没有得到很好的成效。

令人惊奇地发现，将由抖动图案获得的灰阶替换为具有连续色调(即，具有模拟或真灰阶)的光学滤波器，便实现了没有不良图像NASI对比而具有改善的图像锐度的投影仪系统。发现了鉴于所涉的高光强以及结果由滤波器所达到的高温、以及为了提供不失真的图像而要具有恒定厚度的连续滤波器的要求，具有连续色调(即，具有模拟或真灰阶)且具有必需的耐热性和耐光性长达可接受的生命期(例如，至少1000小时以及优选地至少10000小时)的光学滤波器难以使用常规技术来实现。

已发现通过有色和无色墨水或液体调色剂的组合，提供具有恒定厚度以及耐热性和耐光性的连续色调滤波器是可能的。连续色调是通过数个耐温及耐光的透明墨水或调色剂来得到的，即它们不散射传入光，但应吸收或反射一定量的光(图9)并且优选地在宽的波长范围上(即高于400nm或低于950nm或者在诸如从400nm到950nm或者400nm–700nm或700nm–950nm之类的范围内)是色中性的。此外，为了实现灰色调中必要的均质性，优选的是所使用的液体墨水和调色剂一个渗到另一个中，结果产生的分辨率上的损失，这对于常规的高分辨率打印来说是不容许的。这是通过修改液体墨水或调色剂以确保一个被沉积的液滴在被覆以另一液滴时没有完全干透，从而使得这些液滴可弥散到彼此中去来实现的。透明墨水或调色剂与有色墨水或调色剂的比例随光学密度而变化，以维持跨连续色调滤波器恒定的层厚度。

本发明的一目的是实现具有至少两个投影仪的能够提供全黑图像而同时无缝地合并图像的投影系统。

本发明的又一目的是实现用在投影系统中的连续混合滤波器以及用于实现该连续混合滤波器的过程，所述投影系统具有至少两个投影仪以实现这一目标。

本发明的优点是使用液体的着色剂、墨水或调色剂(即不是使用厚的颜料或浆糊或者干性调色剂)来通过打印过程制作连续色调混合滤波器。这一制造方法是方便、经济的，而同时在多通道投影系统中获得等同于其它已知方法的性能的连续色调混合滤波器的性能。

上述目的由根据如所请求保护的本发明的方法和设备来实现。

在所附独立和从属权利要求中陈述了本发明的具体和优选方面。来自从属权利要求的特征在适当时可与独立权利要求的特征组合，且可与其他从属权利要求的特征组合，而不仅如权利要求中显式陈述的那样。

尽管本领域中的设备在不断地改进、改变和发展，但是相信本发明概念代表了包括偏离先前实践的充分新颖且独创的进步，从而提供了更高效、稳定和可靠的具有此性质的设备。

本发明的以上及其他特性、特征和优点将在结合作为示例示出本发明原理的附图考虑以下详细描述时变得显而易见。给出本描述仅仅是出于示例的目的，而并不限制本发明的范围。以下引用的参考数字涉及附图。

附图简述

图1示出了可与本发明的实施例一起使用的多通道显示系统的示例。

图2示出了可与本发明的实施例一起使用的拼接式多通道显示系统的示例。

图3示出了可与本发明的实施例一起使用的具有交叠图像的投影仪。

图4示出了可与本发明的实施例一起使用的具有交叠的图像的两个投影仪，其中左边的是亮状态，右边的是暗状态。

图5示出了可与本发明的实施例一起使用的外部二元光学掩模及其工作原理。

图6示出了可与本发明的实施例一起使用的具有多个灰阶的外部光学滤波器及其工作原理。

图7示出了最好不与本发明的实施例一起使用的用于获得特定灰度级的抖动图案。

图8显示了根据本发明的实施例的抖动喷墨与连续色调打印的对比。

图9示出了根据本发明的实施例的具有透明墨水的透射式滤波器。

图10示出了本发明的一个实施例，该实施例是具有使用11种液体着色剂(诸如墨水)得到的11个灰度级的连续色调灰阶滤波器的布局。

在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或类似的元素。

具体实施方式

将针对具体实施例且参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此而仅由权利要求书定义。所描述的附图只是示意性的和非限制性的。在附图中，出于说明的目的，一些元件的尺寸可被夸大且不按比例地绘制。尺寸和相对尺寸并不对应于为实践本发明的实际还原。

此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二和第三等用于区别类似的元件，而不一定用于描述时间、空间、排名或任何其他方式的顺序。应理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，且本文中所描述的本发明的实施例能以不同于本文所描述或示出的其它顺序操作。

此外，本说明书和权利要求书中的术语顶部、底部、上方、下方等用于描述性目的，而不一定用于描述相对位置。应理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，且本文中所描述的本发明的实施例能以不同于本文所描述或示出的其它取向操作。

应注意，在权利要求中使用的术语“包括”不应当被解释为受限于其后所列出的装置/手段；它不排除其它元件或步骤。因此它应当被解读为指定所述特征、整数、步骤或部件如所述及的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤或部件或其群组的存在或添加。因此，措词“一种设备，包括装置A和B的设备”的范围不应当被限定于仅由组件A和B构成的设备。这意味着该设备与本发明有关的组件是A和B。

在本说明书通篇中对“一个实施例”或“一实施例”的引用意味着结合该实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在本说明书通篇中的各个位置中短语“在一个实施例中”或“在一实施例中”的出现不一定全都指的是同一实施例，但是可以是指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如本领域普通技术人员根据本公开内容显而易见的是，特定特征、结构或特性可以任何适当的方式组合。

类似地，应当理解的是，在本发明的示例实施例的描述中，本发明的各个特征有时在单个实施例、附图及其描述中被组合到一起，以将本公开内容连成整体，并帮助理解各个发明方面中的一个或多个方面。然而，本公开的方法不应被解读为反映所要求保护的发明需要比在每一权利要求中明确表述的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求书所反映的，各发明性方面在于比以上公开的单个实施例的所有特征要少的特征。因此，随详细描述所附的权利要求在此明确地被纳入到此详细描述中，其中每个权利要求自行作为本发明的单独实施例。

此外，尽管此处描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但没有其他实施例中包括的其他特征，但是不同实施例的特征的组合意图落在本发明的范围内，并且形成如本领域技术人员所理解的不同实施例。例如，在所附的权利要求书中，所要求保护的实施例中的任何实施例均可以任何组合来使用。

在本文提供的描述中，陈述了众多具体细节。然而，应当理解，可以在不具有这些具体细节的情况下实施本发明的各实施例。在其它实例中，未详细示出众所周知的方法、结构以及技术，以免混淆对本描述的理解。

提供以下术语仅仅是为了帮助理解本发明。

定义

如在本发明的公开中所使用的，术语光学密度(OD)或吸收率指的是光学介质对于给定波长的透射率。OD越高，透射率越低，OD＝log10(1/T)，其中T是相对滤波器透射。

如在本发明的公开中所使用的，术语“连续色调”指的是由色调和颜色的连续的平滑过渡构成的打印，而不是由个体的点构成的打印(参见“Photo Finish:the digitalphotographer’s guide to printing,showing,and Selling Images”(照片润饰：数字摄影师打印、显示以及销售图像的指南)，Sybex出版，作者J.Canfield、Tim Grey)。连续色调与使用抖动来获得灰色调的连续调(用在激光打印机中)以及半色调(用在喷墨打印机中)从根本上不同。

如在本发明的公开中所使用的，术语“透明墨水或调色剂”指的是在打印时使用的、允许层叠在其下的其它墨水或调色剂的颜色能够透视出来的墨水或调色剂。透明墨水或调色剂被用于四色工艺打印，这种工艺通过分层打印两种或三种原色来产生原始图像的全部颜色。透明墨水或调色剂与不透明墨水或调色剂(也称非透明墨水或调色剂)从根本上不同。

如在本发明的公开中所使用的，术语“交叠的液滴”指的是一个液滴的有限部分与另一液滴的有限部分接触。

如在本发明的公开中所使用的，术语“多轮加工”指的是基板的相同部分上的至少两轮加工。

如在本发明的公开中所使用的，术语“染料”指的是有色的物质，其在载体介质中是完全可溶解的。

如在本发明的公开中所使用的，术语“色素”指的是有色物质的小的、不可溶解的颗粒。超过一特定大小的色素颗粒散射光，这导致非透明成分，但小于一特定颗粒大小(例如，纳米颗粒)，则获得完全透明的成分。

如在本发明的公开中所使用的，术语“静电摄影打印”包括电子照相打印以及优选地使用液体调色剂的带有电子照相打印(即电泳打印)。

如在本发明的公开中所使用的，术语“渗色”指的是使两个毗邻的打印点中的两个墨水或调色剂点在它们干掉前混和起来。这导致降低的分辨率并且因此得到变差的印刷质量，但提供了连续色调变化。

如在本发明的公开中所使用的，术语“点增益”指的是在印刷前及打印过程期间半色调点的直径的增大。

如在本发明的公开中所使用的，术语光阀指的是一设备，可使该设备的光透过根据外部施加的电量(诸如电压、电流或电场)；磁场或电子束而改变。

US 6,183,071通过援引纳入于此。它公开了一种喷墨记录设备，其在考虑了以下的说明书正文中的评论的情况下可与本发明一起使用(可能需要修改)。该设备通过多个记录头来执行记录，每个所述记录头具有至少一个放电开口，该设备包括：用于存储墨水的墨水存储装置，其中所述墨水包含染料。也可使用澄清墨水存储装置来存储澄清墨水，其中澄清墨水不包含染料。还提供混和率设置装置，用于设置要提供给所述记录头的所述墨水和所述澄清墨水的比例。还提供墨水供应装置，用于按照基于所设置的混和比例的比例将存储在所述墨水存储装置中的墨水供应给所述多个记录头的中的第一记录头，并且将存储在所述墨水存储装置中的墨水以及存储在所述澄清墨水存储装置中的澄清墨水提供给所述多个记录头的中的第二记录头。

US 6,183,071中所公开的澄清墨水与有色墨水的预混和使用混和装置来满足0和至少2.0(优选地至少3.0)之间的所有的光学密度，而不改变墨水沉积属性，以便确保恒定的沉积层厚度。

详细描述

现在将通过对本发明若干实施例的详细描述来描述本发明。显然，根据本领域技术人员的知识能够配置本发明的其它实施例而不背离本发明的真实精神和技术示教，本发明仅受限于所附权利要求书的各条款。

可以理解，尽管本文针对根据本发明的设备讨论了优选实施例、具体结构和配置以及材料，但是可做出形式和细节上的各种改变或更改而不背离本发明的范围和精神。在本发明范围内可对所述方法增删步骤。

本发明涉及多通道投影系统或投影多个图像的方法，以及连续色调混合滤波器。对于两个毗邻的投影图像的交叠区域中的光，可使用连续色调混合滤波器。除此以外，将以上描述的现有技术的混合技术控制与本发明的那些混合技术控制相组合也是可能的。例如，如果最暗状态的光学密度不足，则使用机械遮挡来消除光漏泄是可能的。同样，除了本发明的连续色调混合滤波器之外，执行电子微调谐以提高交叠区域的质量是可能的。

根据本发明的实施例，具有连续色调灰阶的恒定厚度的连续色调混合滤波器可以通过多个打印过程来制造。本发明将主要结合喷墨打印来描述，但使用液体调色剂或墨水的其它打印方法也包括在本发明的范围内。

在本发明的实施例中，使用液体着色剂、墨水或调色剂，即不是使用厚的颜料或浆糊、或干性调色剂。本发明的第一实施例要求在透明基板(诸如玻璃)上进行喷墨打印。该打印过程以以下方式调节以使得：被打印的滤波器上的每个单个像素完全被墨水覆盖或者完全不被墨水覆盖。图8和10中图示地示出本发明的一个方面。如图8中所示，如果使用了抖动图案，则着色剂或墨水的点被施加到基板上。每单位正方施加的点越多，色泽越暗。根据本发明的各实施例，如图8的上面的图像中图示地示出的，获得了连续色调。可获得不同的灰阶值并且它们在透明基板(诸如玻璃)上被组合成有坡度的色调表示以获得连续色调混合滤波器。通过控制液体墨水的属性(诸如粘度以及开放时间(即在墨水被沉积到基板上之后干掉之前的时间)，这是可能的。连续色调可从0变化到透明支承物上的至少1.5或2.0或大于3的光学密度。替换地或附加地，可适配此打印过程(诸如例如光栅图像处理RIP)以使得以设计成促进液滴的合并的方式放下液滴。喷墨打印技术非常适合于这样的应用。例如，计算出的灰阶位图图像可被发送给打印机，并且快速地制造光学滤波器。基板可以是透明玻璃板。被打印的玻璃板可具有其他层，诸如一面或两面上有防反射AR涂层之类以提高最大透射率。

使用的墨水的数目取决于制造方法。在第一实施例中，可使用数个透明墨水，每个灰度级一个。对于具有11个灰度级的滤波器(参见图10)，使用11种墨水。连续色调可从0变化到透明支承物上的至少1.5或2.0或大于3的光学密度。

在第二实施例中，开发出一种接近于(但不是完全)澄清的墨水。通过例如打印头的多轮加工，用不同打印图像对玻璃板打印多次以在每个像素中建立想要的透射(或光学密度)。这一制造方法导致玻璃板具有随表面上的厚度而变化的墨水涂覆。可能需要通过与折射率匹配的粘胶来在其上层积一第二透明基板，以便补偿厚度变化。

在第三实施例中，开发出有限数目的墨水，这些墨水可在打印过程期间经由多颜色打印机头被同时使用。每种颜色调色剂包含具有不同光学密度的墨水。因此，在一个单个的打印步骤中，可应用若干个灰阶。不同墨水的不同组合得到不同的灰阶。假设有n种墨水并且要沉积k层。可能的组合的数量由下式给出：

$N\_\mathrm{tot}=\left(\begin{array}{c}k+n-1\\ k\end{array}\right)=\frac{(k+n-1)!}{k!(n-1)!}$

对于8种墨水和2层，存在36种理论组合。在现实中，这些组合中的一些是无用的，因为例如所有与黑色的组合得到相同的黑色。因此，这些组合在上式中被计了双倍。还有，当定义8种墨水时，应当尝试得到由从暗到亮的灰度级范围上的所有可能的墨水组合导致的所有灰色等级的平衡分布。

在第四优选的实施例中，只使用两种墨水，黑色或基本上黑色的墨水、以及澄清或基本澄清的墨水。通过控制被沉积的黑和澄清墨水的比例来得到不同的灰阶。黑色和澄清的墨水应当在干燥之前混合，以使得结果得到特定灰色等级的同质像素。为了实现这一目的，打印机可被修改使得两个液滴要么被同时要么被基本同时(即在500ms以及优化地100ms以内)沉积，并且彼此靠近，即在玻璃基板的同一点上、交叠或至少彼此毗连。这应当会促进液滴在干燥之前的混合。在这一技术中，灰阶的数量由打印工艺的位深来决定。

这与其中墨水不被沉积在同一点上并且其中仅当第一位置上的墨水液滴干了时墨水才被沉积在相邻位置上的通常的打印过程从根本上不同。在通常的打印应用中，目的是尽可能地减少渗色。在根据本发明的任何实施例的打印中，分辨率不是非常重要，例如，100DPI的分辨率已足够高。通常的喷墨打印机一般将目标定在更高的DPI范围，300–600DPI。经修改的打印规程被适配为鼓励渗色效果，因为其目标是消除或降低点在显微镜下的可见性。具有特异的点会导致散射，尤其是在将使用正常的抖动规程时。这些修改的结果是绝大多数或全部的点都将被彼此链接；因此将沉积得到具有均质厚度的层。该层在某一位置处的透射性受到在该特定位置处的澄清墨水与暗墨水的混和比例的控制。这与其中灰阶是通过使用抖动来获得的通常的数字打印方法从根本上不同。

这些修改可包括机械和软件改变。一种机械改变可以是在干燥过程中。在常规打印机中，目的是使被沉积的墨水尽可能快地变干以便减少渗色，而本发明的实施例的目的是增加渗色。可能要求禁用或减少该干燥(/加热)过程来鼓励这一目的，例如增加打印机周围的空气中的湿度或水压蒸汽、在打印之前避免对基板加热、或冷却基板。一种软件改变可以是在光栅图像处理器(RIP)中，其产生成被发送给打印设备的光栅图像(或位图)。在正常打印规程中，像素1和k在同时被打印，像素2、像素k-1、像素k+1在不同时间被打印。在根据本发明的任何实施例的打印过程中，相邻的像素在非常小的时间差内被打印。

当然，以上的不同实施例中描述的技术可被组合。

在第四实施例的优选实施例中，使用喷墨打印设备来制造光学滤波器，该喷墨打印设备具有使用两种墨水(有色墨水和无色墨水)的记录头；该打印设备被设计为在玻璃上打印。

如这一优选实施例中所描述的，本发明的经修改的喷墨打印设备可被视为低分辨率的模拟(或连续色调)灰阶打印机。

以上的描述是描述了混合滤波器，但这一技术也可被用于制造各种各样类型的光学滤波器，例如用于改善直视型显示器的照明均匀度的光学滤波器。滤波器的分辨率是由喷墨打印机的分辨率决定的。光学滤波器的最大尺寸是由喷墨打印机决定的。

根据本发明的打印过程的一个优选实施例，对被沉积的成分的固化是热固化。

根据本发明的打印过程的又一个优选实施例，沉积有色和无色成分组件使得它们至少部分与彼此交叠。

根据本发明的打印过程的又一个优选实施例，透明基板是基本上平坦的。

根据本发明的打印过程的又一个优选实施例，连续色调从零变化到至少3.0的光学密度。

根据本发明的打印过程的又一个优选实施例，打印过程是从下组中选择的：具有液体调色剂的静电打印、任何液体墨水打印技术(例如喷射、喷雾、扩散转印打印、或喷墨打印)。

根据本发明的打印过程的又一个优选实施例，打印过程是喷墨打印，并且所述至少一个有色成分和所述至少一个无色成分是喷墨液滴。

根据本发明的打印过程的又一个优选实施例，打印过程是喷墨打印，并且所述至少一个有色成分和所述至少一个无色成分是喷墨液滴，并且有色和无色喷墨液滴被同时或基本同时沉积。

根据本发明的打印过程的又一个优选实施例，打印过程是喷墨打印，并且所述至少一个有色成分和所述至少一个无色成分是喷墨液滴，并且有色和无色喷墨液滴具有至少10秒的开放时间(其中优选的是至少100秒的开放时间)。

所述至少一个有色成分包括着色剂，着色剂可以是染料或色素，并且在沉积期间可以以固体或液体形式施加。如果有色成分以固体形式施加，则该有色成分将进一步包括至少一个粘合剂。如果有色成分在沉积期间以液体形式施加(例如，作为溶剂或作为悬浮物)，则该有色成分将进一步包括至少一个液体载体。如果该至少一个液体载体在沉积之后和期间完全蒸发，则该有色成分将进一步包括至少一个粘合剂。如果至少一个液体载体是在冷却之际变硬或稍后在固化过程中变硬的熔融粘合剂，则该有色成分将进一步包括至少一个粘合剂。固化过程优选地是热固化过程并且也可涉及这些粘合剂(如果存在的话)中的至少一个。该至少一个有色成分优选地作为液体在沉积期间施加。

该至少一个无色成分可在沉积期间以液体形式施加。当无色成分作为液体施加时，该无色成分将进一步包括至少一个粘合剂和/或至少一个液体，该粘合剂在冷却之际变硬，该至少一个液体稍后在固化过程中变硬。固化过程优选地是热固化过程并且也可涉及这些粘合剂(如果存在的话)中的至少一个。该至少一个无色成分优选地作为液体沉积。

连续色调是由多个耐久的透明成分(诸如墨水或液体调色剂)来获得的。这些成分必须是透明的，即它们不会散射传入光，但应当吸收或反射一定量的传入光(图9)。这些成分应当是耐久的(耐热和耐光)并且应当优选地在一宽波长范围(例如从400nm到950nm，或者高于400nm或者低于950nm或者在诸如从400nm–700nm或700nm–950nm之类的范围内)上是色中性的。

在有色成分(诸如墨水或调色剂)中，色素颗粒优选地是高度耐光的，例如是碳黑颗粒。使用合适的粘合剂，这些成分(诸如墨水或调色剂)可耐受高于200℃的温度以及UV光。为了优化色中性表现，可添加附加的色素，例如诸如亚铁氰化铜之类的蓝色色素。这一蓝色色素是非常稳定的，并且不会损害黑色成分的生命期。

这些需求可限制能被使用的染料和色素的数量。优选的色素是氧化铝和碳。添加其它色素来使墨水的颜色呈现色中性可能是必须的，就像印度墨水(烟黑和蓝色色素的组合)的情况一样。鉴于生命期的要求，各成分(例如墨水或调色剂)应当优选地是热固化的而不是UV固化的。每个成分可以其光学密度OD或吸收率来表征。

澄清墨水或调色剂不会引起雾霾(或散射)效果并且优选地包含色素纳米颗粒。

有色和无色成分两者都可包含特别的添加剂(例如鱼雷分子)以减轻在经染色的液体的液滴干掉时出现的“咖啡环效应”。可使用另一种添加剂来控制(例如，增加或减少)成分的“开放时间”。开放时间优选地为至少1秒，特别优选至少10秒，并且尤其优选至少100秒。虽然在常规的墨水或调色剂中开放时间被缩减至最小以避免墨水的相互混和，但此处在本发明的实施例中具有长的开放时间的墨水或调色剂会是有利的，即鼓励相互混和，即所谓的渗色。渗色是墨水或调色剂液滴向边缘淡出的效果。黑色像素在白纸上的带有渗色的强度曲线具有从高反射性向非常低反射性(以及反向)的S形过渡。在印刷行业，渗色被认为是不利的，然而在本发明中，为它有助于为光学滤波器提供连续色调(即，模拟或真灰阶)，该连续色调可被用于投影仪系统，它没有不良的图像ANSI对比，并且相对于使用通过数字打印生成的滤波器具有改善的图像锐度。

Ormo印刷股份有限公司已在染料和色素两者的基础上商品化了对玻璃具有良好附着性的颜料和喷墨墨水。

Claims (28)

1.一种投影系统，包括：至少两个投影仪，第一投影仪被适配为投影第一图像，第二投影仪被适配为投影第二图像，以及光学掩模，其特征在于，所述光学掩模是通过使用液体墨水或调色剂向透明基板上打印形成的连续色调混合滤波器。

2.如权利要求1所述的投影系统，其特征在于，所述连续色调混合滤波器包括所述透明基板和滤波器层，所述滤波器层包括至少一个有色成分以及至少一个无色成分，所述有色成分和所述无色成分任选地在透明的热硬化基质中。

3.如权利要求2所述的投影系统，其特征在于，所述至少一个有色成分和所述至少一个无色成分通过在热硬化之前在所述基板上混和/合并来形成所述滤波器层。

4.如权利要求3所述的投影系统，其特征在于，所述至少一个有色成分和所述至少一个无色成分包括具有在400nm到700nm或400到950nm或700到950nm的波长范围上具有中性色的颗粒的第一成分、和无色的第二成分。

5.如前述任何一项权利要求所述的投影系统，其特征在于，所述连续色调混合滤波器是通过使用多个液体墨水或调色剂打印形成，其中所述多个液体墨水或调色剂在被打印时具有不同的灰阶或光学密度。

6.如前述任何一项权利要求所述的投影系统，其特征在于，所述连续色调混合滤波器被放置成在两个毗邻的投影图像的交叠区域中光学地进行控制。

7.如前述任何一项权利要求所述的投影系统，其特征在于，所述连续色调混合滤波器具有跨其表面区域恒定的厚度。

8.一种使用分别投影至少第一和第二图像的至少两个投影仪来投影多个图像的方法，所述方法包括：

投影具有交叠的所述至少第一和第二图像，以及

用通过以液体墨水或调色剂向透明基板上打印形成的连续色调混合滤波器来在所述交叠处过滤所述至少第一和第二图像。

9如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述连续色调混合滤波器包括所述透明基板和滤波器层，所述滤波器层包括至少一个有色成分以及至少一个无色成分，所述有色成分件和所述无色成分任选地处于透明的热硬化基质中。

9.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个有色成分和所述至少一个无色成分通过在热硬化之前在所述基板上混和/合并来形成所述滤波器层。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一个有色成分和所述至少一个无色成分包括具有在400nm到700nm或400到950nm或700到950nm的波长范围上具有中性色的颗粒的第一成分、和无色的第二成分。

11.如权利要求8到10中的任何一项所述的方法，其特征在于，所述连续色调混合滤波器是通过使用多个液体墨水或调色剂打印形成的，其中所述多个液体墨水或调色剂在被打印时具有不同的灰阶或光学密度。

12.如权利要求8到11中的任何一项所述的方法，其特征在于，所述连续色调混合滤波器被放置成在两个毗邻的投影图像的交叠区域中光学地进行控制。

13.如权利要求8到12中的任何一项所述的方法，其特征在于，所述连续色调混合滤波器具有跨其表面区域恒定的厚度。

14.一种用于产生供在诸如根据权利要求1的投影系统中使用的具有恒定厚度的连续色调混合滤波器的打印过程，包括以下步骤：添加地沉积至少彼此毗连的至少一个有色成分和至少一个无色成分以提供恒定的层厚度，其具有连续色调，所述连续色调从0变化到透明支承物上的至少1.5或2.0的光学密度；以及固化所述沉积的成分，由此提供连续色调滤波器。

15.如权利要求14所述的打印过程，其特征在于，所述沉积的组件的所述固化是热固化。

16.如权利要求14或15所述的打印过程，其特征在于，所述有色和无色成分被沉积以使得它们至少部分彼此交叠。

17.如权利要求14到16中的任何一项所述的打印过程，其特征在于，所述透明基板是基本上平坦的。

18.如权利要求14到17中的任何一项所述的打印过程，其特征在于，所述连续色调从0变化到至少3.0的光学密度。

19.如权利要求14到18中的任何一项所述的打印过程，其特征在于，所述打印过程是从下组中选择的：静电摄影打印、液体墨水打印、扩散转印打印以及喷墨打印。

20.如权利要求14到18中的任何一项所述的打印过程，其特征在于，所述打印过程是喷墨打印并且所述至少一个有色成分和所述至少一个无色成分是喷墨液滴。

21.如权利要求20所述的打印过程，其特征在于，所述有色和无色喷墨液滴是同时或基本同时沉积的。

22.如权利要求21所述的打印过程，其特征在于，所述有色和无色喷墨液滴具有至少10秒的开放时间。

23.如权利要求14到22中的任何一项所述的打印过程，其特征在于，所述固化所述沉积的成分由此提供连续色调滤波器包括禁用或减少干燥过程。

24.如权利要求23所述的打印过程，其特征在于，还包括提高空气中的湿度或水压蒸气，或者在打印之前进行冷却。

25.如权利要求14到24中的任何一项所述的打印过程，其特征在于，还包括光栅图像处理，其中相邻的像素以不允许所沉积的成分干燥的时间差来被打印。

26.一种供在多通道投影仪系统中用作光学掩模的连续色调混合滤波器，其特征在于，所述连续色调混合滤波器是通过使用液体调色剂或墨水向透明基板上打印来形成的。

27.一种根据权利要求14到25中任何一项的过程所制成的根据权利要求26的连续色调混合滤波器。

28.一种投影系统，包括：

至少两个投影仪，第一投影仪被适配为投影第一图像，并且第二投影仪被适配为投影第二图像，以及光学掩模，其特征在于，所述光学掩模是具有透明基板和滤波器层的连续色调混合滤波器，所述滤波器层由在所述透明基板上合并并且热硬化的至少一个有色成分和至少一个无色成分形成。