CN105378560B - 多屏幕放映机装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括至少第一屏幕(14)和第二屏幕(10)的投影组装件。第一屏幕(14)与第二屏幕(10)成一角度。第一屏幕(14)被适配成主要地或专门地在与第二屏幕(10)不相交的一个或多个角度范围中反射投影到第一屏幕(14)上的光。本发明还涉及一种用于用此类投影组装件来投影图像的方法，包括用第一放映机(16B)在第一屏幕(14)上投影第一图像，以及用第二放映机(16A)在第二屏幕(10)上投影第二图像。

Description

多屏幕放映机装置
发明领域
本申请涉及具有多个适用于观看投影图像的屏幕的投影组装件，并且可任选地涉及被恰适地安排成将投影图像投影到这些屏幕上的一个或多个放映机以及构造和操作此类组装件、控制器及用于此类组装件的软件的方法。
发明背景
在US 5,964,064“Theater with multiple screen three dimensional filmprojection system(具有多屏幕三维电影投影系统的剧院)”中公开了包括观众座位区、舞台和至少三个投影屏幕的剧院。右侧和左侧的投影屏幕被安置成与中央投影屏幕成一角度。多个电影放映机同时将三维电影投影到这三个投影屏幕上。三维电影元素看起来从一个投影屏幕无缝地移动到下一个投影屏幕。在真人表演节目中，演员、舞台布景和节目表演装备看起来与三维电影交互。影片化布景与舞台布景融合以向观看的观众给予维度和纵深感。观众无法容易地区分真实元素和影片化元素，由此加强剧院体验。
在所提议的装置中，由例如左侧屏幕反射的光将不仅到达观众，而且还将到达中央屏幕和右侧屏幕。对于由中央屏幕和右侧屏幕反射的光同样如此，加以必要的变更。这通常会导致将不利地影响观众体验的视觉伪象。
对于在图像可由两个或更多个放映机投影的情况下投影到穹顶形屏幕上的图像也存在类似的问题。
在US 6,909,543“Foveated Display System(小凹显示系统)”中公开了改进的剧院几何形状，其能够提供与现有系统相比改进的图像分辨率和改进的图像对比度。这是用独特的投影几何和图像重映射技术来达成的。投影图像是用在要接收图像的表面(优选为穹顶形屏幕)上连续可变的图像分辨率和亮度来提供的，从而将图像的分辨率和亮度集中在单向地坐在剧院中的观众的中心视野内，并且牺牲朝向观众视野外边缘的分辨率和亮度。结果是，由于减少了从图像元素散射到侧面以及到屏幕背面的光，故而更高效地使用了可用放映机分辨率和亮度、增加了剧院中可用的优质座位数量、以及增强了图像对比度。
如果应用于如US 5,964,064中描述的剧院，则对比度和分辨率将在中央屏幕上最高并将在侧面屏幕上降低。随着三维电影元素看起来从一个投影屏幕无缝地移动到下一个屏幕，观众的注意力可从一个屏幕被吸引到另一个屏幕，从而观众的中心视野可从一个屏幕快速地移动到另一个屏幕。在未经适配的情况下，US 6,909,543中提议的方法将导致观众将经历与所投影的图像的内容无关但与图像被投影到的屏幕有关的亮度变化的情形。
US 8,149,508“System for providing an enhanced immersive displayenvironment(用于提供增强型沉浸式显示环境的系统)”公开了包括设计成相比于其他沉浸式穹顶环境增强了沉浸式穹顶的性能的数个新颖特征的沉浸式穹顶。放映机被安设在观看台底下看不见的多层塔内，观看台被安置成提供最佳环绕观看。投影表面由开孔泡沫构成，开孔泡沫允许表面后方的声音穿过以进入穹顶，同时允许穹顶内不想要的环境噪声逃逸。视觉反射涂层结合开孔结构提供了充当微挡板并抑制所投影影像的交叉反射的纹理化表面。屏幕的表面构造有限定从投影表面延伸到屏幕中的垂直壁的多个腔；其中所述多个腔在延伸穿过屏幕之前终止，并且其中该多个腔形成微挡板；并且其中近法线入射的光被反射而其中以斜入射角的光被所述用于抑制可见的交叉反射的腔捕捉并吸收。由于必须垂直于屏幕进行投影，所提议的解决方案不能被转移到其中一个或多个放映机不能被放置成向屏幕垂直投影的剧院装置而不损失发光度且不产生视觉伪像。
如同所描述的其他解决方案的情形一样，US 8,149,508中描述的解决方案在观众分散在大区域上且远离中心位置或“最有效点(sweet spot)”时将没有效果。
类似的问题存在于US 7,548,369“Projection-receiving surface comprisinga single sheet formed into a plurality of catenoid-like mirrorlettes(包括形成为多个类悬链面镜片的单片的投影接收面)”中提议的解决方案，其中最有效点沿每个屏幕元素的垂线。视野可被调谐但总是以屏幕元素的法线为中心。因此，这个问题没有得到解决：通过减小屏幕的截止率来增大视野是可能的，但随后投影到一个屏幕元素上的图像的对比度被其他屏幕元素上反射的光减小了。此外，放映机的光轴必须与屏幕的法线对准，这对放映机相对于其投影的屏幕可采取的位置施加了限制。
在题为“Method and system for projecting audio and video in an outdoortheater(用于在户外剧院中投影音频和视频的方法和系统)”的US 7,221,506中公开的系统中，图像被投影到两个毗邻的屏幕上，藉此一个屏幕可相对于第二个屏幕移动。一般布置在两个屏幕前面的投影系统当两个屏幕处在“分开”位置时能够在每个屏幕上独立地显示图像或当两个屏幕被配置为“合拢”位置时在两个屏幕上一起显示图像。在第一“分开”配置中，在一个屏幕上可观看的图像对于毗邻屏幕上的图像的观众来说是不可见的，并且在第二“合拢”配置中，图像被一起显示在两个屏幕上(形成单个平坦观看表面)以使得可由所有观众成员观看。另外，在一个屏幕的观看区域与另一个屏幕的观看区域之间配置狭道以在这两个屏幕之间制造音频和视觉障碍。
在JP 2008-175960中公开的安排中，在投影设备与屏幕之间安装镜子以使得从投影设备到屏幕的距离可以与从观察者座位到屏幕的距离相同，目的是提供用来获得在场感的投影视频而没有如从观察者座位看到的违和感。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种投影组装件，包括至少第一屏幕和第二屏幕；其中第一屏幕与第二屏幕成一角度；并且其中第一屏幕被适配成主要地或专门地在与第二屏幕不相交的一个或多个角度范围中反射投影到第一屏幕上的光。
如本文中所使用的术语“投影组装件”指代适合于观看投影图像的多个屏幕，以及可任选地指代被恰适地安排成将投影图像投影到这些屏幕上的一个或多个放映机。“投影组装件”还可被称为“投影装置”或“剧院装置”。
术语“主要地”在本文中用于标示大部分反射光位于与第二屏幕不相交的角度范围中。该大部分优选地为反射光能量的至少80％，更优选地为反射光能量的至少90％，甚至更优选地为反射光能量的至少95％，以及最优选地为反射光能量的至少99％。
术语“成一角度”用于指示第一屏幕与第二屏幕不是共面或平行的。具体而言，其用于指示由第一屏幕与第二屏幕形成的内角在预期观众所处的一侧小于180°。在该几何结构中，投影到第一屏幕上并由所述第一屏幕全向地反射的光将到达第二屏幕，该光将在第二屏幕上产生视觉伪像。本发明旨在避免这种现象。由第一屏幕与第二屏幕形成的内角可例如在90°(例如，沿着矩形观看区域的角落)到135°(例如，在矩形观看区域的角落形成过渡的前半部分，需要在相同角度的另一个屏幕来完成该角落)之间。
所描述的由第一屏幕进行的方向选择性光反射在光从对应于期望的剧院设置的投影方向被投影到第一屏幕上时发生。可任选地，所描述的由第一屏幕进行的方向选择性光反射无论照射到第一屏幕上的光的入射角如何皆发生。
根据本发明的投影组装件的优点在于到达第一屏幕上的入射光将不被反射到第二屏幕上，以使得可避免第一屏幕上的图像与第二屏幕上的图像之间的干扰。优选地，屏幕之间的非干扰关系是互易的，以使得第二屏幕向第一屏幕呈现相同属性。
在根据本发明的投影组装件的一实施例中，第一屏幕是柱镜屏幕。
柱镜屏幕可用经济的方式来制造，并且有利地提供对反射角度范围的期望限制。
在根据本发明的投影组装件的一实施例中，第一屏幕的厚度在跨该屏幕的至少一个方向上不是恒定的。
通过调整屏幕的厚度，屏幕将呈现具有不同取向的部分表面。这些部分表面将根据其各自相应的取向来反射入射光。相对于具有朝向第二屏幕反射入射光的取向的部分表面(例如，其可被赋予黑色涂层)，可向具有朝向观众反射入射光的取向的部分表面赋予更好的反射率属性(例如，白色涂层)。厚度变化的幅度可根据应用在数十毫米到数厘米之间变化。
在根据本发明的投影组装件的一实施例中，第一屏幕的厚度在跨该屏幕的至少一个方向上以锯齿方式变化。
该实施例的优点在于这是提供以上所讨论的部分表面的几何简单方式，因为锯齿自然地具有两组具有不同相应取向的部分。
在根据本发明的投影组装件的一实施例中，所述锯齿图案的第一多个部分按5°到30°之间的角度旋转远离所述第二屏幕。
如将在下文更详细解释的，发明人已发现，令人惊讶的是，最大达30°的旋转角度显著地减少了朝向第二屏幕的反射而不会显著地影响如由观众看到的图像亮度。
在根据本发明的投影组装件的一实施例中，所述锯齿图案的第二多个部分旋转朝向所述第二屏幕，所述第二多个部分具有反射率降低的表面。
锯齿图案的“背部”可被涂成黑色，或以其他方式被赋予低反射率属性。
在根据本发明的投影组装件的一实施例中，第一屏幕的厚度周期性地变化。
在一实施例中，根据本发明的投影组装件进一步包括被安排成与第二屏幕成一角度的第三屏幕。在一特定实施例中，第二屏幕在第一屏幕与第三屏幕之间。
在一实施例中，根据本发明的投影组装件进一步包括被安排成将第一图像投影到第一屏幕上的第一放映机和被安排成将第二图像投影到第二屏幕上的第二放映机。
在一具体实施例中，该投影组装件进一步包括控制装置，该控制装置被配置成按投影到第一屏幕上的图像的亮度是投影到第二屏幕上的图像的亮度的函数的方式来控制第一放映机。
在一具体实施例中，该投影组装件进一步包括控制装置，该控制装置被配置成按投影到第一屏幕上的图像的至少一部分的亮度是投影到第二屏幕上的图像的至少一部分的亮度的函数的方式来控制第一放映机。
在一具体实施例中，该投影组装件进一步包括控制装置，该控制装置被配置成按投影到第一屏幕上的图像的至少一个像素的亮度是投影到第二屏幕上的图像的至少一个像素的亮度的函数的方式来控制第一放映机。
在一具体实施例中，该放映组装件进一步包括控制装置，该控制装置被配置成按投影到第一屏幕上的图像的至少一个像素的亮度是投影到第二屏幕上的图像的像素群集的亮度的函数的方式来控制第一放映机，该像素群集具有少于投影到第二屏幕上的像素数量的像素。
该实施例的优点在于所需要的计算功率量降低。
在一具体实施例中，该放映组装件进一步包括控制装置，该控制装置被配置成按投影到第一屏幕上的图像的至少一个像素群集的亮度是投影到第二屏幕上的图像的像素群集的亮度的函数的方式来控制第一放映机，第一屏幕上的该像素群集具有少于投影到第二屏幕上的像素群集的像素。
该实施例将进一步降低为了将第二屏幕上的图像亮度纳入考虑而要评估的功能的所需计算量和复杂度。
根据本发明的一方面，提供了一种用于用投影组装件来投影图像的方法，该方法包括用第一放映机在第一屏幕上投影第一图像，以及用第二放映机在第二屏幕上投影第二图像。该投影组装件可以是根据如上所述的本发明的第一方面的实施例的组装件，藉此第一屏幕主要地或专门地在与第二屏幕不相交的一个或多个角度范围中反射由第一放映机投影到第一屏幕上的光。该方法可进一步包括设置第一屏幕与第二屏幕成一角度以使得第一屏幕主要地或专门地在与第二屏幕不相交的一个或多个角度范围中反射由第一放映机投影到第一屏幕上的光。
在一实施例中，根据本发明的方法进一步包括以第二图像的亮度的函数来调整第一图像的亮度。
在一实施例中，根据本发明的方法进一步包括以第二图像的至少一部分的亮度的函数来调整第一图像的至少一部分的亮度。
在一实施例中，根据本发明的方法进一步包括以第二图像的至少一个像素的亮度的函数来调整第一图像的至少一个像素的亮度。
在一实施例中，根据本发明的方法进一步包括以第二图像的像素群集的亮度的函数来调整第一图像的至少一个像素的亮度，该像素群集具有少于第二图像中的像素数量的像素。
在一实施例中，根据本发明的方法进一步包括以第二图像的像素群集的亮度的函数来调整第一图像的至少一个像素群集的亮度，第一图像的该像素群集具有少于第一图像中的像素数量的像素。
根据本发明的一方面，提供了一种控制器，其被配置成用作根据本发明的投影组装件的实施例的控制装置和/或执行根据本发明的方法的实施例的调整。
根据本发明的一方面，提供了一种包括代码装置的计算机程序产品，该代码装置被配置成使得处理器执行根据本发明的投影组装件的实施例的控制装置的功能和/或执行根据本发明的方法的实施例的调整。
根据本发明的方法、控制器和计算机程序产品的实施例的技术效果和优点对应于根据本发明的投影组装件的相应实施例的那些技术效果和优点，加以必要的变更。
附图简述
现在将参照附图来更详细地描述本发明的实施例的这些和其他特征及优点，其中：
‐图1解说了根据本发明一实施例的投影组装件；
‐图2a示意性地解说了多屏幕投影装置中的重影图像的原因；
‐图2b解说了可能对在多屏幕投影装置中生成伪像敏感的示例性场景；
‐图3示意性地表示了多屏幕剧院装置中的投影和观看角度；
‐图4示意性地表示了由屏幕的厚度变化形成的简化柱镜的示例；
‐图5示意性地表示了具有柱镜的示例性屏幕表面；
‐图6示意性地表示了具有柱镜的示例性屏幕表面，其中毗邻柱镜群具有相同的斜率；
‐图7示意性地表示了具有柱镜和附连至柱镜的挡板的示例性屏幕表面；
‐图8示意性地表示了具有柱镜的示例性屏幕表面，其中柱镜群在三个不同角度范围中反射光；
‐图9解说了用于结构化涂料的方法，其中喷嘴通过放置于该喷嘴与被喷涂屏幕之间的丝网来喷洒涂料；
‐图10A示出了示例性柱镜的俯视图；
‐图10B示出了沿图10A上所指示的轴A–B的柱镜截面；
‐图11A示出了具有变化的横截面的示例性柱镜的俯视图；
‐图11B示出了沿图11A上所指示的轴A–B的柱镜截面；以及
‐图12是以屏幕表面上的锯齿图案的角度的函数的仿真光反射示图(上面一条线：“朝向观众”，下面一条线：“朝向主屏幕”)。
实施例详细描述
本发明考虑的放映机装置的第一实施例如图1所示。剧院5具有面向具有座位9的观众座位区8的屏幕，即中央投影屏幕10、右侧投影屏幕12、以及左侧投影屏幕14。右侧和左侧投影屏幕(12、14)被安置成与中央投影屏幕10成一角度。在典型设置中，各侧面屏幕12、14与中央投影屏幕10之间的角度大约为90°，以使得投影区划可沿着基本为矩形的剧院的一侧的轮廓。一些座位可在三面被屏幕围绕。投影屏幕可以是平的或凹的。优选地，屏幕是平的。
屏幕可以是接合的或非接合的(即在屏幕之间有从数毫米到若干米或更大的间隙)。屏幕之间的间隙可填充有一个或多个物体(例如圆柱或柱子18和19)或为空的。
剧院5的后部是三间放映室20。每间放映室20中有多个电影放映机16A、16B、16C。如图1所示，电影放映机16A将电影的一部分投影到中央投影屏幕10上。电影放映机16B将电影的另一部分投影到左侧投影屏幕14上。电影放映机16C将电影的第三部分投影到右侧投影屏幕12上。来自中央放映机16A的投影图像可与来自侧面放映机16B和16C的投影图像邻接或者甚至交叠。以此方式，电影以全景呈现给观众。电影元素可从一个屏幕无缝地移动到下一屏幕，从而使得电影更加真实。
对于常规屏幕，在接近朗伯(Lambertian)投影屏幕的漫射特性下，由侧面放映机16B投影到左侧投影屏幕14上的一些光将到达中央投影屏幕10(见图2A)和右侧投影屏幕12。类似地，由侧面放映机16C投影到右侧投影屏幕12上的一些光将到达中央投影屏幕10和左侧投影屏幕14。这将创建视觉伪像，即由放映机投影到对应的一个屏幕上的视觉内容将看起来已被修改：观众在屏幕之一上观看到的色彩和光强将不是预期的那些色彩和光强；图像可能看起来模糊和/或被冲蚀。
如果做出关于屏幕的某些假定，则可估计从一个屏幕(“主屏幕”)反射到另一个屏幕(“副屏幕”)的光量。在以下示例中，假定屏幕表面是朗伯屏幕表面且主屏幕与每个侧面屏幕之间存在90°角。
主屏幕上的入射光(其可被认为是等于放映机的发光功率F除以图像表面S)将以亮度在所有观看方向上相同的方式被反射。在具有单位增益的朗伯类型反射率的情形中，可用F的函数来确定亮度L：
L＝F/(πS)
其中L以cd/m2来表达，F以流明来表达，而S以m2来表达。
对于投影到主屏幕上的大小为dS的某个(小)白色对象，由反射光入射到副屏幕上所导致的该副屏幕上的面积dA中的发光功率Fm由下式给出：
其中光从主屏幕以与主屏幕的法线呈角度θ被反射到副屏幕，并且以与副屏幕的法线呈角度Φ到达副屏幕。
在具有垂直屏幕的设置中，如果a是投影区域离角落的距离，且b是副屏幕离其相交角落的距离，则能推导出主屏幕上的发光度与下式成比例：
这意味着由主屏幕到副屏幕上的发光度将在离角落区域不远的区域中达到最大值。如果副屏幕也是朗伯屏幕，则朝向观众的反射也将在接近角落的该区域中达到最高值。
虽然投影到主屏幕上的图像朝向副屏幕的反射不会在后者上产生镜面图像，但从上文可以清楚看出，该反射的主要影响将在副屏幕的梯度地界定的区域中发生。
干扰最大的伪像发生在投影到这些屏幕中的至少两个屏幕上的图像的亮度存在很大差异时。例如，如果投影到中央屏幕上的图像大部分是暗的(例如夜空；见图2B)而投影到侧面屏幕之一上的图像包含一个或多个明亮区域21(例如满月；见图2B)，则那些明亮区域在中央屏幕上的反射22将看起来像是“重影”或“眩光”。
通过使用在与中央屏幕10或右侧屏幕12不相交的一个或多个有利角度范围中反射光的侧面屏幕14，上文讨论的视觉伪像被消去或至少被减少。
通过使用基本上在与中央屏幕10和相对的侧面屏幕(分别为14和12)不相交的一个或多个角度范围中反射分别由放映机16C和16B投影到其上的光的侧面屏幕12和14，本发明允许观众无论他们在座位区8中的位置如何皆以基本相同的方式来感知侧面屏幕，通过优先在观众的方向上引导由侧面屏幕反射的光来提高投影装置的总体效率，以及减少或消去从一个屏幕溢出到另一个屏幕的光引起的视觉伪像。
本发明通过使用在与第二屏幕不相交的一个或多个角度范围中反射光的第一屏幕解决了包括至少第一屏幕和第二屏幕且其中第一屏幕与第二屏幕成一角度的投影装置的问题。
第一屏幕可以是柱镜屏幕，其中柱镜的几何形状使得几乎没有任何投影到第一屏幕上的光将被反射到第二屏幕上。
更一般地，合适的第一屏幕具有在跨该屏幕的至少一个方向上不是恒定的厚度。厚度变动至少与投影到该屏幕上的光的波长相当。可从参考表面(例如投影屏幕的背面)测量屏幕的厚度。参考表面可被认为是屏幕的大致表面，即在表面结构(比如柱镜)已被平滑掉时获得的表面。
具体而言，厚度变动给第一屏幕的表面以锯齿形的外观，即屏幕沿与屏幕的大致表面垂直的平面的截面将看上去像如例如图4中可见的锯齿状的三角波形。
具体而言，第一屏幕的厚度变动在该屏幕上的至少一个方向上以规律的空间间隔重复。如上文，可在屏幕的垂直截面上评估厚度变动的周期性。结果所得的图案可具有锯齿形外观。
本发明不仅涉及单个放映机在第一和第二屏幕上投影图像的投影装置，而且还涉及第一放映机在第一屏幕上投影图像且第二放映机在第二屏幕上投影图像的投影装置。
更一般地，本发明适用于M个放映机在N个屏幕上投影图像的投影装置(M和N是自然数)。
具体而言，可由一个、两个或三个放映机在三个屏幕上投影图像。
现在参照图1和图2A更详细地描述示例性实施例。第一放映机被放置于如普通剧院中的中央屏幕的前面，例如在剧院的后部、在观众的后上方。第二放映机如图1中放置或替换地放置在右侧屏幕前面且在左侧屏幕下面(或上面)。第三放映机如图1中放置或替换地放置在左侧屏幕前面且在右侧屏幕下面(或上面)。右侧和左侧屏幕是定向屏幕。定向屏幕的意思是将在优选的光锥或角度范围中反射光的屏幕，如以上所描述的。那些角度范围可显著不同于预期来自普通的各向同性投影屏幕的角度范围。
定向屏幕可以是如例如US 1,279,262“Projection screen(投影屏幕)”和US 4,338,165“Method of making a high-gain projection screen(制作高增益投影屏幕的方法)”中描述的柱镜屏幕。柱镜被设计成在排除相对屏幕(即右侧屏幕或左侧屏幕)和中央屏幕的有利角度范围中反射光。这是通过形成带有在有利角度范围内的异常小的垂直或水平曲率的柱镜来完成的。该减小的曲率自动地增大了对应于光束的每个角增量的柱镜部分的线性维度。更高比例的可用光由此被集中到有利光束扇形中。柱镜曲率随后以足够将反射光束散布在整个观看区域上的速率逐渐增大(通常贯穿柱镜表面的其余部分)。仅针对左侧屏幕在图3上表示了总体结果。在第二优选实施例中，中央屏幕是具有排除左侧和右侧屏幕的至少一部分的有利角度范围的柱镜屏幕。
在一些情形中，可能期望简化柱镜的形状和制造。一般来说，通过改变投影屏幕的厚度来获得简化的柱镜。如图2B中可见，合适的第一屏幕可具有在跨该屏幕的至少一个方向上不是恒定的厚度。图2B中放大的椭圆形示出了左侧屏幕14的垂直横截面。该部分的平面在此情形中是水平面，而屏幕是基本竖直的。厚度变动至少与投影到该屏幕上的光的波长相当。可从参考表面(例如投影屏幕的背面)测量屏幕的厚度。参考表面可被认为是屏幕的大致表面，或换言之，在表面结构(比如柱镜)已被平滑掉时获得的表面。
图4上表示了简化柱镜的第一示例。图4示出了屏幕40的一部分的截面。屏幕通常保持竖直，该截面处于与局部垂线垂直的平面中。柱镜看起来像是屏幕上的锯齿。该锯齿在放映机在其上投影光的屏幕侧上。柱镜41、42、43、44和45是平面的，并且与屏幕40的平面46成一角度。柱镜的大小和/或其与屏幕平面形成的角度可随柱镜而变化。例如，在图4中，柱镜41与屏幕平面之间的角度为α1。
本发明的实施例是基于发明人洞察了对锯齿图案角度的明智选择会非常高效地减少不期望反射，而同时维持期望图像的非常好的亮度。如果锯齿图案被用在具有对准观众的白色(反射)区段和对准副屏幕的黑色区段的主屏幕上，则仅在足够小的旋转角α1(这是锯齿的反射部分相对于屏幕的主表面的角度)上对如由观众看到的该屏幕的发光度有很小的影响。发光度仅在锯齿角度变得太大以至于个体突起阻挡了屏幕上的一些白色照亮区域的情况下开始降低。
这可使用在以上数学推导中引入的假定来解释。对于至副屏幕的反射，上式将改变为：
对于来自副屏幕并照到主屏幕的任何光，显然通过锯齿减少了反射，因为已有来自这个方向的大部分光将照到锯齿的黑色部分。
图12以锯齿角度的函数示出了对于此设置中的整个主屏幕的照明而言定向至观众的光总量和定向至副屏幕的光的仿真。该示图表明，朝向副屏幕的反射随着锯齿图案的角度增大而急剧减少，而反射到观众的光在从0°到30°的整个角度范围上基本保持恒定。基于此分析，发明人已得出了令人惊讶的结果，即具有最大达30°的角度α1的锯齿图案是高度优选的。
具体而言，在另一实施例中，在侧面屏幕上，柱镜与其上形成该柱镜的屏幕的平面之间的角度随柱镜与中央屏幕之间的距离增加而减小。这在图5中解说。注意，柱镜的维度可能在图5中被夸大了。柱镜55比柱镜54等更接近中央屏幕。柱镜55与屏幕50的平面56形成的角度大于柱镜54与屏幕50的平面56形成的角度。如果柱镜的一侧很可能在投影装置的另一屏幕的方向上反射光，则可用抗反射涂层56(比如，例如黑色涂料)来覆盖那一侧。
在图6描绘的另一实施例中，屏幕60上的柱镜与屏幕60的平面66形成的角度对于毗邻柱镜群(例如柱镜65、64和63)将相同，并且对于屏幕60上的后续柱镜群(例如62和61)将减小到共同值。
在另一实施例中，粘附于至少一些柱镜的挡板76将减小由屏幕70反射或接收的杂散光的影响。在图7中，给出了挡板76的定位的示例。挡板76可由吸光材料制成或在其两面涂敷有吸光涂料。在此情形中，挡板76将带来抗反射涂层56的益处。
在另一实施例中，柱镜在屏幕上实现周期性结构。该周期性结构旨在反射在两个或更多个有利角度范围中投影的图像。柱镜按K来分群，其中K是在其内投影到屏幕上的光必须被反射的有利角度范围的数量。这些群以K个柱镜的周期性在屏幕上重复。
图8示出了其中K被取为等于3的屏幕的截面。柱镜81、82和83形成了在三个不同的有利角度范围中反射光的第一柱镜群。柱镜84、85和86形成了在同样的三个有利角度范围中反射光的第二柱镜群。柱镜81和84是相同的，如同柱镜82和85以及83和86分别是相同的。柱镜群从屏幕80的一端到另一端重复。其表面将与屏幕80的大致表面86一致的屏幕将与屏幕80不同地反射光。柱镜的周期P有利地与屏幕上的像素大小保持在相同的数量级。柱镜的周期P有利地被取为等于或小于屏幕上的像素大小。具体而言，周期P和屏幕上的像素大小SP有利地使得R×P≈SP，其中R是自然数。
可将那些实施例中提议的柱镜镌刻在屏幕50中。由一个或多个硬化聚合物(比如例如丙烯酸树脂)面板制成的屏幕50尤其属于这种情形。用于镌刻的技术类似于镌刻菲涅耳透镜所依赖的那些技术。
还可通过在屏幕50上沉积树脂薄膜、继之以将凹模压在所沉积树脂上的模塑步骤来形成柱镜。
通过模塑来实现精细结构的技术的示例在例如US 2010/0226022“Fresnel lens,the apparatus and the method of manufacturing thereof(菲涅耳透镜及其制造装置和方法)”中给出。
结构化散布在屏幕上的涂料是实现有不同形状和形式的柱镜的另一种技术。这种技术可被应用于广泛的现有墙壁，使得期望改造现有的投影装置(比如剧院)并将其转变成多屏幕投影装置。涂料可通过喷墨印刷来结构化。
在第一方法中，打印机的喷嘴小于结构化涂料层中需要的较小特征。喷嘴将在相同点上喷洒涂料的时间越长，该点上的涂料层就越厚。通过调整喷嘴跨屏幕扫描的速度，有可能实现柱镜的不同外形。在第一近似中，喷嘴将扫描屏幕的第一区域的速度越慢，该区域上的涂料层就将越厚。相反，喷嘴将扫描屏幕的第二区域的速度越快，该第二区域上的涂料层就将越薄。
在用于结构化涂料的第二方法中，喷嘴90将通过放置于该喷嘴与被喷涂的屏幕93之间的丝网92来喷洒涂料91，如图9中例示的。
如此获得的结构化涂料层最佳地用吸光材料(比如黑色涂料)来实现。这将有助于缓解早先提及的眩光问题。必须在一个或多个优选方向上反射光的柱镜区域涂敷有反光涂层。反射涂层例如可以是明亮的涂料且尤其是白色涂料。
反射涂层可用上文描述的两种方法之一来沉积。
为了避免屏幕上的视觉伪像(比如，例如可见条纹)，特征大小(例如图4中的两个柱镜之间的距离)应当小于投影到屏幕上的像素的大小。
以上绘出的基本结构最佳地使用吸光材料(比如，例如黑色涂料)来形成。
对到目前为止所讨论的柱镜的替换方案是例如全息结构。
可增加柱镜的复杂度。例如，可使用具有六边形截面的柱镜。
图10A示出了柱镜的俯视图，而图10B示出了沿图10A中的轴A–B的柱镜截面。
柱镜的内壁可取决于壁的取向而涂敷有不同的涂层。例如，旨在反射朝向观众的光的壁涂敷有反射涂层106，而最易于接收来自另一个屏幕的光的壁涂敷有吸光材料107。
柱镜底部的一些区域可涂敷有反射涂层106。
涂层可以是柱镜在屏幕上的位置的函数，并且尤其是柱镜到另一个屏幕(尤其是中央屏幕)的距离的函数。这在图10B中以柱镜105比柱镜101更接近例如中央屏幕来解说。
在优选实施例中，吸光涂层被涂敷在从观众中选取的点(例如图1中的点P)不可见的柱镜的内壁上。反光涂层被涂布于从观众中的点P可见的柱镜的内壁。
在另一优选实施例中，吸光或抗反射涂层被涂敷在从放映机不可见的柱镜的内壁上，例如抗反射涂层将被涂布于从放映机16B(例如放映机16B的投影透镜的中心)不可见的左侧投影屏幕14上的柱镜的内壁。反射涂层将被涂布于从放映机16B可见的左侧投影屏幕14上的柱镜的内壁。反射和抗反射涂层随后被类似地涂布在右侧投影屏幕12上的柱镜的内壁上，加以必要的变更。
可在使用或不使用网格的情况下通过以一角度喷洒涂料来选择性地将涂层喷洒在柱镜的内壁上。
图10中的柱镜具有恒定的六边形横截面，即内壁垂直于相同的表面(例如屏幕的大致表面)。为了避免过多地限制屏幕将在其内反射放映机的光的有利角度范围，可使内壁更有漫射性。例如，通过任何实用方法(例如通过调整以一角度在柱镜内壁上喷涂的涂料的粘度)来使内壁表面变得粗糙。
在另一优选实施例中，柱镜具有变化的横截面。柱镜基底处的横截面具有比柱镜顶部处的横截面更小的面积。图11A/B中给出了此类柱镜的示例。
上文讨论的技术将消去或至少减少由第一屏幕上的明亮区域到第二屏幕且尤其是第二屏幕的黑色区域的反射所导致的眩光。
如果通过上文提议的技术没有充分地减少眩光，则可通过以投影到第二屏幕上的图像亮度的函数来调整投影到第一屏幕上的图像亮度来进一步减少眩光。
第一屏幕上的像素亮度是两个主要分量之和。第一分量由对准第一屏幕的放映机投影到第一屏幕上的光来确定。第二分量由在第二屏幕上反射且在正考虑的像素的位置处照射到第一屏幕上的光来确定。
藉此提议了一种技术以减少第一屏幕上来自第二屏幕的眩光。
对于第一屏幕上必须显示目标亮度TB的任何给定像素P，评估来自第二屏幕的所有像素的眩光对像素P的贡献CG。
用经校正的亮度CB＝TB–CG来对投影到第一屏幕上的像素进行投影。第一屏幕上的像素的结果所得亮度将随后等于CB+CG＝TB–CG+CG＝TB，并且眩光被减少。从该公式直接清楚地看出，这种技术仅可被应用于目标亮度TB足够高以允许扣除校正值CG的像素。因此，这种方法在要从预期几乎黑色的图像中移除眩光时将没有效果。
可由控制装置来执行必需的计算，该控制装置可被实现为专用硬件设备、可配置的硬件逻辑(诸如FPGA)、或经适当编程的微控制器或微处理器。这种控制装置可以是被纳入到放映机中的控制器，并且被配置成基于这些计算的结果来控制该放映机的亮度。该控制装置还可作为分开的控制器模块来提供。存储有在被执行时使得处理器执行该控制装置的功能的程序的计算机可读介质以及该程序或软件本身也是本发明的实施例。
为了执行必需的计算，该控制装置必须可访问相应的CG项。该控制装置可经由数据通信接口来接收第二放映机的图像信号的副本，并且对该图像信号应用眩光分布的预编程模型以确定对各种像素的相关CG项。
为了降低计算复杂度，较粗略的办法是可能的。不是针对第一屏幕上的每个像素而是例如针对像素群(例如100个像素×100个像素的正方形)计算第二贡献CG。可通过基于第二屏幕上的像素群集的平均亮度来计算贡献CG以及评估所有这些群集到第一屏幕上的像素群集的眩光贡献来进一步降低复杂度。像素群集具有比投影到相应屏幕上的完整图像更少的像素。
即使在有以上简化的情况下，应用眩光消去技术所需要的计算数量对于给定硬件平台上的实时实现而言可能是不容许的。在该技术的变型中，预先执行必需的计算，并且将校正信息编码为供应给放映机的视频流中的元数据。该校正信息可能与整个视频节目有关，或者其可被限于预期或已知在未校正的情况下会导致干扰视觉伪像的明亮图像的任何数量的具体发生。
虽然本发明容许各种修改和替换形式，但具体示例将在附图中示出并详细描述。然而，应当理解，本发明不限于所公开的特定形式或方法。相反，本发明旨在覆盖落在权利要求范围内的所有修改、等效方案和替换方案。

Claims (14)

1.一种投影组装件，包括至少第一屏幕(14)和第二屏幕(10)；其中所述第一屏幕(14)与所述第二屏幕(10)成一角度；并且其中所述第一屏幕(14)被适配成主要地或专门地在与所述第二屏幕(10)不相交的一个或多个角度范围中反射投影到所述第一屏幕(14)上的光；
所述投影组装件还包括：
被安排成将第一图像投影到所述第一屏幕(14)上的第一放映机(16B)和被安排成将第二图像投影到所述第二屏幕(12)上的第二放映机(16C)；以及
控制装置，所述控制装置被配置成按投影到所述第一屏幕(14)上的图像的亮度是投影到所述第二屏幕(10)上的图像的亮度的函数的方式来控制所述第一放映机(16B)。
2.根据权利要求1所述的投影组装件，其特征在于，所述控制装置被配置成按投影到所述第一屏幕(14)上的图像的至少一部分的亮度是投影到所述第二屏幕(10)上的图像的至少一部分的亮度的函数的方式来控制所述第一放映机(16B)。
3.根据权利要求1所述的投影组装件，其特征在于，所述控制装置被配置成按投影到所述第一屏幕(14)上的图像的至少一个像素的亮度是投影到所述第二屏幕(10)上的图像的至少一个像素的亮度的函数的方式来控制所述第一放映机(16B)。
4.根据权利要求1所述的投影组装件，其特征在于，所述控制装置被配置成按投影到所述第一屏幕(14)上的图像的至少一个像素的亮度是投影到所述第二屏幕(10)上的图像的像素群集的亮度的函数的方式来控制所述第一放映机(16B)，所述像素群集具有少于投影到所述第二屏幕(10)上的像素数量的像素。
5.根据权利要求1所述的投影组装件，其特征在于，所述控制装置被配置成按投影到所述第一屏幕(14)上的图像的至少一个像素群集的亮度是投影到所述第二屏幕(10)上的图像的像素群集的亮度的函数的方式来控制所述第一放映机(16B)，所述第一屏幕(14)上的所述像素群集具有少于投影到所述第一屏幕(14)上的像素数量的像素。
6.根据权利要求1所述的投影组装件，其特征在于，所述控制装置被配置成经由数据通信接口接收所述第二放映机(16C)的图像信号的副本，并且对所述图像信号应用眩光分布的预编程模型以确定投影到所述第二屏幕(10)上的图像对在投影到所述第一屏幕(14)上的图像的每个像素处的眩光的贡献。
7.一种用于用根据权利要求1所述的投影组装件来投影图像的方法，所述方法包括用所述第一放映机(16B)在所述第一屏幕(14)上投影第一图像，以及用所述第二放映机(16A)在所述第二屏幕(10)上投影第二图像，以及以所述第二图像的亮度的函数来调整所述第一图像的亮度。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括以所述第二图像的至少一部分的亮度的函数来调整所述第一图像的至少一部分的亮度。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括以所述第二图像的至少一个像素的亮度的函数来调整所述第一图像的至少一个像素的亮度。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括以所述第二图像的像素群集的亮度的函数来调整所述第一图像的至少一个像素的亮度，所述像素群集具有少于所述第二图像中的像素数量的像素。
11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括以所述第二图像的像素群集的亮度的函数来调整所述第一图像的至少一个像素群集的亮度，所述第一图像的所述像素群集具有少于所述第一图像中的像素数量的像素。
12.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括经由数据通信接口接收第二放映机(16C)的图像信号的副本以及对所述第二放映机(16C)的图像信号应用眩光分布的预编程模型以确定投影到所述第二屏幕(10)上的图像对在投影到所述第一屏幕(14)上的图像的每个像素处的眩光的贡献。
13.一种控制器，其被配置成用作如权利要求1-6中任一项所述的控制装置。
14.一种其上存储有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序被配置成使得处理器执行如权利要求1-6中任一项所述的控制装置的功能。
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