采用偏振反射屏幕的显示系统和方法与流程

本申请要求于2014年7月22日提交的、标题为“displaysystemsandmethodsemployingpolarizingreflectivescreens”的美国专利申请no.62/027,687的优先权，通过引用将其全部内容并入本文。

本公开一般涉及具有被布置用于沉浸式观看图像的一个或多个显示器的显示系统和方法，并且包括用于至少部分地基于偏振反射屏幕的使用来增强图像的至少动态范围和对比度的系统和方法。

背景技术：

数字电影服务器和投影仪用于在剧院或其它场所中接收投影的数字内容。该内容可以被封装在一个或多个数字文件中以用于在媒体服务器上递送和存储。然后，媒体服务器可以从一个或多个数字文件中提取数字内容，以便使用一个或多个投影仪进行显示。在一些情况下，内容可以是被投影到屏幕上的3d视频，其中略微不同的视觉内容被投影以在观看者的右眼和左眼中同时观察，以产生深度的幻觉。多投影系统可以被用于在诸如剧院或礼堂中的场所中的多个屏幕上显示视频，以便于观看者的沉浸式体验。

技术实现要素：

本文描述的示例性实施例具有创新特征，其中没有单个特征是不可缺少的或仅负责其期望的属性。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将总结一些有利的特征。

沉浸式显示系统可以包括被布置成提供视频的沉浸式观看的多个投影系统。这种沉浸式显示系统可以包括多个投影仪系统，每个投影仪系统投影了被配置为彼此互补的视频，以为观看者提供沉浸式观看体验。每个投影仪系统可以被配置为将其视频投影到被放置在观众周围的投影表面上。以这种方式，观众可以体验到在视频中描绘的环境的沉浸感。由多个投影仪系统提供的视频可以被投影在多个投影表面上，从而创建统一的视频展示。这种沉浸式显示系统能够至少部分地由于被提供在多个投影表面上的图像的质量而生成具有相对高水平的真实性的视听展示。

然而，具有多个投影表面可以导致光从第一投影表面反射到第二投影表面，并且然后反射到观看者。该光与从第一投影表面直接反射到观看者的光混合。光在多个投影表面上的这种混合可以降低投影表面的对比度和/或动态范围，从而降低在沉浸式显示系统中提供的图像的质量。光的这种混合可以被称为串扰或交叉反射，并且可以是沉浸式显示系统中的挑战。这种挑战对于为相对大群体的人设计的沉浸式显示系统甚至可能更难以克服，诸如在电影院中，这至少部分地是由于观众中的观看者的宽范围视角。

因此，本文提供了用于包括多个投影表面(例如，屏幕)的沉浸式显示系统的系统和方法，所述投影表面可在宽范围视角上使用，并且针对其由多个投影表面的不同部分之间的串扰或交叉反射引起的对比度和/或动态范围的降低被大幅减少。在一些实施例中，本文公开的系统和方法使用两个或更多个曲面或平面屏幕来提供相对高对比度、高动态范围的沉浸式图像观看，其中投影仪的成像光的偏振态与偏振反射屏幕的反射特性匹配，并且相邻屏幕上的成像光的偏振态相互正交。至少部分地基于屏幕相对于非相邻屏幕的位置和/或取向和/或通过光在屏幕上的波长选择性反射，可以减轻由于来自非相邻屏幕的光而引起的屏幕的对比度或动态范围的降级，反射的波长不同于由不相邻的屏幕反射的波长。

在第一方面，提供了一种沉浸式显示系统，其包括第一屏幕，该第一屏幕包括被配置为选择性地反射处于第一偏振态的光的多层结构。系统还包括第二屏幕，其包括被配置为选择性地反射处于与第一偏振态正交的第二偏振态的光的多层结构。系统还包括第一投影仪系统，其被配置为使用处于第一偏振态的光将第一视频投影到第一屏幕上。系统还包括第二投影仪系统，其被配置为使用处于第二偏振态的光将第二视频投影到第二屏幕上。第一屏幕被定位成与第二屏幕相邻，使得第一视频和第二视频被配置为由沉浸式观看环境中的多个观看者同时观看。

在第一方面的一些实施例中，第一屏幕进一步被配置为选择性地反射至少三个不重叠波长带中的光。在进一步的实施例中，第二屏幕进一步被配置为选择性地反射至少三个不重叠波长带中的光，三个不重叠波长带中的每个还与第一屏幕的至少三个不重叠波长带不重叠。

在第一方面的一些实施例中，系统包括被定位在第一屏幕后面的声音系统。在进一步的实施例中，第一屏幕进一步包括被配置为允许来自声音系统的声音到达沉浸式观看环境的多个孔。

在第一方面的一些实施例中，第一屏幕是曲面的。

在第二方面，提供了一种用于沉浸式显示系统的偏振反射屏幕。屏幕包括第一层，其包括被配置为抑制入射在屏幕上的光的镜面反射的抗反射元件或眩光抑制元件。屏幕还包括第二层，其包括被配置为透射处于第一偏振态的光并吸收处于与第一偏振态正交的第二偏振态的光的透射偏振元件。屏幕还包括第三层，其包括被配置为在多个方向上散射光的偏振保持光漫射元件。屏幕还包括第四层，其包括被配置为反射处于第二偏振态的光并且透射处于第一偏振态的光的反射偏振元件。屏幕还包括第五层，其包括用于可见光的光吸收元件，该光吸收元件被配置为吸收处于第一偏振态和第二偏振态的光。屏幕还包括第六层，其包括基板。

在第二方面的一些实施例中，屏幕包括粘合层。在第二方面的一些实施例中，第一层与第二层相邻，第二层与第三层相邻，第三层与第四层相邻，第四层与第五层相邻，并且第五层与第六层相邻。在第二方面的一些实施例中，第一偏振态是右旋圆偏振。在第二方面的一些实施例中，第一偏振态是线性偏振。在第二方面的一些实施例中，第一偏振态是右旋圆偏振。

还提供了一种沉浸式显示系统，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侧上的第二屏幕和第三屏幕。第二屏幕和第三屏幕每个都包括：第一层，其包括被配置为抑制入射在屏幕上的光的镜面反射的抗反射元件或眩光抑制元件；第二层，其包括被配置为透射处于第二偏振态的光并吸收处于与第一偏振态正交的第一偏振态的光的透射偏振元件；第三层，其包括被配置为在多个方向上散射光的偏振保持光漫射元件；第四层，其包括被配置为反射处于第一偏振态的光并透射处于第二偏振态的光的反射偏振元件；第五层，其包括用于可见光的光吸收元件，该光吸收元件被配置为吸收处于第一偏振态和第二偏振态的光；以及第六层，其包括基板。

在第三方面，提供了一种用于沉浸式显示系统的偏振反射屏幕。屏幕包括第一层，其包括被配置为抑制入射在屏幕上的光的镜面反射的抗反射或眩光抑制元件。屏幕还包括第二层，其包括用于第一波长范围内的左旋圆偏振光的胆甾型漫反射偏振器。屏幕还包括第三层，其包括用于在不同于第一波长范围的第二波长范围内的左旋圆偏振光的胆甾型漫反射偏振器。屏幕还包括第四层，其包括用于在不同于第一波长范围和第二波长范围的第三波长范围内的左旋圆偏振光的胆甾型漫反射偏振器。屏幕还包括第五层，其包括光吸收元件。屏幕还包括第六层，其包括基板。

在第三方面的一些实施例中，屏幕包括粘合层。在第三方面的一些实施例中，第一层与第二层相邻，第二层与第三层相邻，第三层与第四层相邻，第四层与第五层相邻，并且第五层与第六层相邻。在第三方面的一些实施例中，第一波长范围包括波长635nm，第二波长范围包括波长537nm，并且第三波长范围包括波长450nm。在第三方面的一些实施例中，第一波长范围包括波长655nm，第二波长范围包括波长557nm，并且第三波长范围包括波长470nm。在第三方面的一些实施例中，第一波长范围、第二波长范围和第三波长范围内的每个覆盖约15nm。

还提供了一种沉浸式显示系统，其包括第三方面的屏幕以及被定位成与屏幕第三方面相邻的第二屏幕。第二屏幕包括第一层，其包括被配置为抑制入射在屏幕上的光的镜面反射的抗反射或眩光抑制元件；第二层，其包括用于在不同于所述第一波长范围、第二波长范围和第三波长范围的第四波长范围内的右旋圆偏振光的胆甾型漫反射偏振器；第三层，其包括用于在不同于所述第一波长范围、第二波长范围、第三波长范围和第四波长范围的第五波长范围内的右旋圆偏振光的胆甾型漫反射偏振器；第四层，其包括用于在不同于第一波长范围、第二波长范围、第三波长范围、第四波长范围和第五波长范围的第三波长范围内的右旋圆偏振光的胆甾型漫反射偏振器；第五层，其包括光吸收元件；以及第六层，其包括基板。

附图说明

为了说明的目的，在附图中描绘了各种实施例，并且不应以任何方式被解释为限制本发明的范围。另外，不同公开的实施例的各种特征可以被组合以形成为本公开的一部分的另外的实施例。可以去除或省略任何特征或结构。在整个附图中，附图标记可以被重复使用以指示参考元件之间的对应。

图1a和图1b示出了用于提供沉浸式显示体验的示例沉浸式显示系统。

图2a和图2b示出了包括三个屏幕的沉浸式显示系统的示例，并且示出了这种沉浸式显示系统中的串扰的示例。

图3a-图3d在概念上示出了沉浸式显示系统中的屏幕的反射属性的各种示例配置。

图4示出了具有被裁制以反射处于第一偏振态的光的多层结构的示例性屏幕的横截面图。

图5示出了具有被裁制以反射处于第二偏振态的光的多层结构的另一示例性屏幕的横截面图。

图6示出了三个屏幕的反射特性的概念表示，其中lhc表示处于左旋圆偏振态的光，rhc表示右旋圆偏振态，并且下标表示光谱内容。

图7示出了由入射角从0°到大约18.9°的变化引起的屏幕1和屏幕3的反射光谱(在蓝色通道中)的偏移的图。

图8示出了针对三个屏幕的入射角为0°的反射率作为波长的函数的图。

图9示出了包括多层结构的屏幕的示例性实施例的横截面图，该多层结构被配置为选择性地反射在裁制的光谱带内的并且具有裁制的偏振态的光。

具体实施方式

虽然本文公开了某些实施例和示例，但是发明主题延伸超出具体公开的实施例到其它替代实施例和/或用途，以及其修改和等同物。因此，所附权利要求的范围不受下面描述的任何特定实施例的限制。为了比较各种实施例的目的，描述了这些实施例的某些方面和优点。不一定所有这些方面或优点都通过任何特定实施例来实现。因此，例如，可以以实现或优化如本文教导的一个优点或一组优点的方式来执行各种实施例，而不必实现如本文中还教导或建议的其它方面或优点。

沉浸式显示系统能够生成具有高水平的真实性的图像，这是因为图像在多个方向上同时被呈现给观看者。典型的沉浸式显示系统可能至少部分地由于串扰或交叉反射而遭受低对比度和低动态范围。如本文所使用的，串扰和/或交叉反射通常是指从沉浸式显示系统的屏幕的一部分发射的光入射在沉浸式显示系统的屏幕的其它部分上、并且这些发射的光线然后在漫反射之后部分地反射回至一个或多个观看者的情况。这种串扰或交叉反射可以在典型的沉浸式显示系统中出现，这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，将入射在显示屏上并且未被显示屏吸收的周边光(例如，与被投影在屏幕上或由显示器提供的局部图像无关的光)叠加在显示的图像上导致图像对比度降低。周边光或照明可以强烈地劣化图像的对比度。类似地，周边光可以恶化图像的色彩饱和度，并因此恶化图像的动态范围。因此，期望和有利的是大体地减小或最小化周边光的反射，并且特别是减小或最小化串扰。

因此，本文公开了用于提高周边光在前投影屏幕上的排斥从而增强由前投影生成的图像的对比度的系统和方法。特别地，本文公开了用于沉浸式显示系统中的偏振反射屏幕，沉浸式显示系统的屏幕被配置为减小或最小化串扰对投影图像的影响。

本文提供的系统和方法被配置为针对包括具有多个投影仪系统的多个投影表面的沉浸式显示系统而提高对比度和/或动态范围。可以存在多种用于提高对比度和/或动态范围的系统和方法，其可以与所公开的系统和方法组合以实现一个或多个具体优点。在一些实施方式中，这些系统和方法可能具有所公开的系统和方法独自克服或与其它系统和方法组合克服的某些缺点。例如，用于提高沉浸式圆顶剧院的对比度的方法将图像的亮度集中在单向就座在剧院中的观看者的中心视场内。然而，这可能不利地牺牲朝向观看者视场的外边缘的亮度。提高对比度的另一种方法包括使用提供纹理化表面并且用作微型挡板以抑制投影图像的交叉反射的视觉反射涂层来涂覆屏幕。提高曲面背投影屏幕或沉浸式显示器的对比度的另一种方法包括使用特定裁制或优化的后屏幕涂层。

可以通过分布在主体材料中的金属薄片和光吸收粒子的使用来提高前投影屏幕的对比度。类似地，反射型投影屏幕可以包括光反射层和透明光漫射层，光反射层包括具有分散在其中的光反射材料的薄片的透明树脂，并且透明光漫射层包括具有分散在其中的方解石和非彩色染料或颜料的微晶颗粒的透明树脂。这种屏幕可以提高亮度和图像对比度，同时基本上保持相同的漫射角或基本上不减小漫射角。

可以通过在图像显示光的波长范围内的光的选择性反射和通过吸收环境光来提高前投影屏幕的对比度。例如，用于前投影系统中的屏幕可以包括被配置为反射目标波长或目标波长范围的光的区部，其中反射大于非目标波长或非目标波长范围。这种屏幕可以增强入射投射光和环境光之间的对比度。作为另一示例，选择性反射投影屏幕可以包括被配置为选择性地反射多个相对窄带的光波长范围的入射光能量并吸收波长落在窄带之间和/或外部的光的结构。投影屏幕可以包括聚焦入射光的微透镜结构，使得当光从屏幕反射时，其穿过具有高漫射或光束传播的相对小的光斑。

通过将屏幕配置为对于不同的入射角和/或偏振具有不同的反射率，可以在投影屏幕中改善环境光的排斥。例如，可以通过将屏幕配置为对于具有相对低的入射角以及与投影仪的偏振平行的偏振的光具有相对高的反射率，对于具有相对高的入射角以及与投影仪的偏振平行的偏振的光具有相对低的反射率，并且对于具有垂直于投影仪的偏振(具有低或高入射角)的偏振的光具有相对低的反射率，来改善环境光排斥。反射前投影屏幕可以被配置为，通过包括与漫射元件和/或眩光抑制元件组合的反射偏振元件，在存在相对高水平的环境光的情况下以增强的对比度和相对宽的视角而投影图像。投影屏幕可以包括胆甾型液晶偏振光选择性反射层，以选择性地和漫反射目标或已知的偏振光分量。前投影屏幕也可以被覆盖有偏振片。

高对比度前投影屏幕可以包括多个微元件，所述多个微元件包括被配置为通过打开和关闭被布置在基板上的适当结构而从低反射率状态改变到高反射率状态的表面。微元件的表面对于投影图像或视频的黑色段处于低反射率状态，并且对于处于投影图像或视频的黑色段之外的段处于高反射率状态。

前投影屏幕可以包括覆盖偏振旋转板的柱状透镜片、覆盖反射表面的偏振板以及覆盖柱状透镜片的偏振膜。偏振膜可以在每个柱状透镜的焦点处包括非偏振段，使得来自投影仪的光被偏振膜相对地未衰减，而来自其它源的光被衰减。来自投影仪的光通常以与柱状透镜片中的透镜的视角相等的视角的纵横比分布。

前投影屏幕可以使用填充有聚合物分散液晶的塑料片覆盖，并且在塑料片的两侧上具有透明电极。塑料片在第一状态下是透明的，并且可以通过跨塑料片施加电压而变成白色。塑料片可以在一侧涂覆黑色，使得当没有电压被施加到电极时，至少部分由于来自透明塑料片背面的反射光而导致屏幕是黑色的。当电压被施加到电极时，屏幕可以在施加电压的时间期间变白。屏幕可以接收与投影仪的脉冲同步的电压脉冲。在这种情况下，屏幕可以被配置为在投影仪活动的时间期间是白色或者具有相对高的反射率，并且当投影仪不活动时是黑色的或者具有相对低的反射率。

一些屏幕可以具有被施加到开孔泡沫的内表面的视觉反射层。反射涂层可以足够薄地被施加以不填充和/或阻塞开孔泡沫结构。反射涂层可以涂覆开孔的内部。这可以产生在接近法线入射角处反射大多数光的投影表面，并且对来自更倾斜的入射角的光在开孔中进行捕获，从而减少交叉反射。所得到的屏幕包括具有相对高程度的方向性和相对快速的角度截止的带微型挡板屏幕表面。然而，这种设计在期望或优选具有相同或几乎相同亮度的宽范围视角的沉浸式显示系统中可能是不期望的和/或不利的。这在其中期望或优选取决于视角的亮度的平滑和逐渐减小的沉浸式显示系统中也是不期望的和/或不利的。

上述系统和方法可用于通过减少交叉反射来增强沉浸式显示系统的对比度，但可能遭受由本文描述的系统和方法克服的一些缺点。特别地，本文公开的一些实施例提供抑制交叉反射并且具有取决于视角的目标或期望亮度(例如，取决于视角的亮度的平滑和逐渐减小)的沉浸式显示系统。

上述屏幕设计中的一些假设观看者使用相同或类似的中心视场。这可能是不利的，这是因为它限制了沉浸式显示系统的使用。上述问题中的一些可以通过本文公开的系统和方法来解决。特别地，描述了沉浸式显示系统，其抑制交叉反射，同时对允许观看方向展开超过公共中心视场下的对比度提供实质性改进。这种沉浸式显示系统可以在更多的情况和配置中被使用，这是因为它为更大的观众提供改进的观看体验。

被配置为增强前投影系统的对比度的上述系统和方法的一些旨在排斥与单独的前投影仪一起使用的环境光。这样的系统和方法可能不能针对被配置为在多个前投影屏幕和/或后投影屏幕上投影图像的投影仪总成而有效地抑制交叉反射和提高对比度。在具有多个投影仪和/或屏幕的这种沉浸式显示系统中，相对屏幕取向和光学屏幕特性可产生降低投影图像的对比度和/或色彩饱和度的交叉反射。因此，本文公开的一个或多个实施例包括有效地抑制交叉反射的沉浸式显示系统。

沉浸式显示系统

图1a和图1b示出了示例沉浸式显示系统100a、100b，其包括被配置为将图像投影到对应的屏幕105a、105b、105c上的多个投影仪200a、200b、200c，以用于提供沉浸式显示体验。屏幕105a-105c可以是平面前投影显示器，如图1a示出的，或者曲面前投影显示器，如图1b示出的。在相邻的显示器之间可以存在间隙。例如，屏幕105a-c可以在它们之间具有间隙，如图1a和图1b示出的。在一些实施例中，间隙可以为相对较小、接近零或零。沉浸式显示系统100a、100b可以包括多个平面或曲面显示器或屏幕，或者它可以包括单个曲面显示器或屏幕。屏幕可以相对于彼此旋转。屏幕105a-c也可以具有相对于彼此的相应倾斜度。沉浸式显示系统100a、100b的屏幕105a-c可以包括平面屏幕、曲面屏幕或两者的组合。

示例沉浸式显示系统100a、100b包括三个前投影屏幕105a-c，其中每个屏幕上的图像由投影仪系统提供。投影仪系统200a被配置为将视频投影到屏幕105a上，投影仪系统200b被配置为将视频投影到屏幕105b上，并且投影仪系统200c被配置为将视频投影到屏幕105c上。声音系统可以被安装在屏幕105a、屏幕105b和/或屏幕105c后面。

在一些实施例中，屏幕105a-c可以是曲面屏幕，其示例在图1b中被示出。所考虑的曲率可以在纸平面中、在垂直于纸平面的平面中、或者在纸平面中和在垂直于纸的平面中。该沉浸式显示系统100b例如包括三个曲面前投影屏幕105a-c，并且每个屏幕上的图像从一个或多个投影仪被投影。例如，投影仪系统p1200a可以是在屏幕1105a上投影图像的一个或多个投影仪，投影仪系统p2200b可以是在屏幕2105b上投影图像的一个或多个投影仪，并且投影仪系统p3200c可以是在屏幕3105c上投影图像的一个或多个投影仪。

从投影仪系统200a-c出现的光可以每个具有不同的光谱。这可能导致由这些投影仪系统提供的图像之间的色差。这些色差可以被电子补偿。用于补偿两个投影仪之间的色差的示例方法在b.maxusus等人的美国专利公开no.2007/0127121中公开，通过引用将其全部内容并入本文。投影仪系统200a-c的光谱可以被配置为在电子补偿之后投影具有根据例如rec.709或dcip3的色域的彩色图像。

投影仪系统200a-c指的是被配置为在屏幕150a-c上投影视频的装置。这些投影仪系统200a-c可以包括媒体服务器和投影仪。在一些实施例中，媒体服务器在物理上与投影仪分离并且可通信地耦接(例如，通过有线或无线连接)到投影仪。在一些实施例中，投影仪系统包括集成的媒体服务器和投影仪。投影仪系统的媒体服务器部分可以包括被配置为接收、存储和解码媒体内容的硬件和软件组件。媒体服务器可以包括被配置为摄取和解码数字内容文件以产生媒体流(例如，视频和音频)以将图像数据发送到投影仪的硬件和软件。媒体服务器可以包括用于摄取数字内容、解码摄取的内容、从解码的内容生成视频、从解码的内容生成音频、提供安全凭证以访问安全内容、以及生成或解释同步信号以提供同步展示等的模块。投影仪可以包括光学引擎、调制元件和光学器件等，以使得投影仪能够产生、调制和投影图像。例如，可以使用阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)、数字光处理(dlp)、数字微镜器件(dmd)等来实现投影仪。

投影仪系统200a-c可以被配置为提供具有符合多个标准中的任何一个的纵横比和分辨率的视频，这些标准包括例如但不限于4k(例如，3636x2664、3996x2160、3840x2160、4096x2160等)、2k(例如，1828x1332、1998x1080)或hd(例如，1920x1080、1280x720)等。投影仪系统200a-c可以被配置为提供具有各种帧速率的视频，包括例如但不限于24fps、30fps、60fps、120fps等。投影仪系统200a-c可以被配置为在两个或更多个屏幕上显示同步的3d内容(例如，立体视频)。

作为示例，沉浸式显示系统100a、100b可以包括被配置为在电影院内播放dci兼容的内容的dci兼容的投影仪系统200a-c。dci兼容内容可以包括媒体流(例如，从数字内容提取的视频数据或视频和音频数据)。在一些实施方式中，例如，媒体流被提供为包括用于分发到电影院的压缩、加密和打包的数据的数字电影包(“dcp”)。数据可以包括数字电影发行母版(“dcdm”)，其包括映射到数据文件格式的图像结构、音频结构和字幕结构等。数据可以包括构成dcp中的视听展示的图片要素文件和音频要素文件。dcp可以包括以下组合物，其包括特征、预告片、广告或标志等的单个数字展示所需的所有要素和元数据。投影仪系统200a-c可以被配置为摄取dcp并生成dcdm的视觉上不可区分的副本，并且然后使用dcdm的副本来生成图像和声音以展示给观众。

图1a和图1b示出了三个投影仪系统200a-c和三个屏幕105a-c。然而，沉浸式显示系统可以包括不同数量的投影仪系统和/或屏幕。例如，沉浸式显示系统100a、100b可以包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或多于10个投影仪系统。沉浸式显示系统100a、100b可以包括2、3、4、5、6、7、8、9、10或多于10个屏幕。沉浸式显示系统100a、100b可以被配置为使得多于一个投影仪系统在单个屏幕上提供视频，使得图像基本上重叠。沉浸式显示系统100a、100b可以被配置为使得投影仪系统在单个屏幕上提供视频，其中来自投影仪系统的视频最低化地重叠、彼此相邻或彼此靠近以提供基本上单一的视频展示。

沉浸式显示系统中的声音可以是重要的，并且可以具有与视觉信息相当的重要性。典型的沉浸式显示系统可能至少部分地基于充当声学反射器的观看表面而经历音频或声学的问题。这可能导致沉浸式环境内的不期望的和/或不需要的回声和声音的混响。在一些实施方式中，沉浸式显示系统100a、100b包括带孔的显示屏105a、105b和/或105c以减少这个问题。带孔显示屏可以被配置为允许沉浸式环境内的声音逃离环境并且允许来自屏幕后面的扬声器的声音进入沉浸式环境。这可以减少或消除不需要的或不期望的回声和混响，同时增加沉浸式环境内的期望声音。

声音系统可以被安装在前投影屏幕1105a、屏幕2105b和/或屏幕3105c后面。为了减少高频声波的衰减，可以使用穿孔阵列(例如圆形孔)。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错或直孔布置中等距离。每单位面积的等距圆孔的数量、孔直径和/或屏幕厚度是可以被调谐以在大于约1khz的频率下实现可接受或合适的传输损耗的参数。

示例沉浸式显示系统屏幕

图2a和图2b示出了包括三个屏幕的沉浸式显示系统100的示例，并且示出了这种沉浸式显示系统中的串扰的示例。沉浸式显示系统100可以包括多个屏幕。屏幕可以布置成使得在相邻显示器之间存在间隙。例如，图2a中示出的沉浸式显示系统100可以具有间隙b1、b2、b3和b4，图2b中示出的沉浸式显示系统100可以具有间隙d1和d2。在一些实施例中，间隙可以为相对较小，接近零或零。屏幕可以具有例如由角度γ1和γ2表征的相对取向。屏幕1、2和3还可以具有对应于角度γ3、γ4和γ5的相应倾斜度，其中，相对于垂直于纸平面的方向测量该角度。

参考图2a，光线1表示来自被投影到屏幕1上的图像的反射光，光线1从区域1反射并入射在屏幕2的区域2上。光线3表示到达观看者的来自在区域2处被投影到屏幕2上的图像的反射光。光线2表示来自屏幕2上区域2处的光线1的反射光。在没有光线1的情况下，光线3由屏幕2反射到观看者，光线3是原始图像的一部分。然而，在存在从区域1到区域2的串扰的情况下，观看者也察觉到光线2。光线2和光线3的混合被称为串扰，并且可以显着降低原始图像的对比度和颜色饱和度，从而减小原始图像的动态范围。

图2b示出了串扰的另一示例，其中强度可以取决于相互照明的区域之间的距离。例如，沉浸式显示系统100包括多个相邻或几乎相邻的屏幕，串扰可以在屏幕的可从相对短的距离彼此照明的部分上发音，以及对于屏幕之间的角度相对较小的屏幕配置发音。当所考虑的屏幕区域之间的距离增加时，由串扰引起的照度减小(例如，由平方反比定律近似)，并且当屏幕之间的角度增加时，照度也减小(例如，由照明的余弦定律近似)。例如，对于沉浸式显示系统100，区域1和区域2之间或区域3和区域4之间的串扰将比区域2和区域5之间、区域3和区域6之间或区域5和区域6之间更激烈。

为了说明串扰对对比度的影响，将提供简单的示例。对比度与显示系统的质量有关。全开/全闭对比度(例如，顺序对比度)可以被定义为最大亮度与最小亮度的比率。最大亮度lmax可以是由以100％白信号驱动的显示器输出的亮度值，并且最小亮度lmin可以是由以0％白水平(例如，黑色水平)驱动的显示器输出的亮度值。

测量的亮度通常取决于观察角度，并且对比度一般是观察角度的函数。在存在入射在显示器的屏幕上的周边照明的情况下，其可以部分地朝向观看者反射并且被添加到来自显示器的亮度。使用非零周边照明，全开/全关对比度为：

其中la对应于显示屏的周边照明和反射特性。

表征显示器的对比度的另一种方法有时被称为“棋盘方法”，并且在ansi1992，iec2002中被规定。在该方法中，使用黑白矩形的4×4棋盘图案，其覆盖了显示器的整个图像区域。测量每个矩形中心处的亮度。八个白值被平均<lcb,max>，并且八个黑值被平均<lcb,min>。则对比度、有时被称为ansi对比度为：

ansi对比度一般可以取决于观察角度；并且如果周边照明不为零，则非零照明也可以影响测量出的ansi对比度：

提供投影显示器的值以给出对比度的一些示例值(例如，conoff和cansi)。如这些值所示，对比度可以在存在周边照明的情况下大大减少。第一示例投影显示器具有在正交于屏幕的方向上测量出的500cd/m²的最大亮度以及0.25cd/m²的最小亮度，以给出在当周边光为零时2000：1的全开/全闭对比度。相反，如果存在被反射到观察者的入射周边光，并且反射的周边光增加5cd/m²，则全开/全闭对比度降低到～96:1。对于典型的投影显示器，ansi对比度低于全开/全闭对比度，并且可以是例如～200:1。对于在该段落中描述的周边光的相同反射，ansi对比度被降低到～67:1。

示例偏振反射屏

参考图1a和图1b，来自投影仪系统p2200b的光可以被配置为具有第一偏振态，并且来自投影仪系统p1200a和p3200c的光可以被配置为具有与第一偏振态正交的第二偏振态。屏幕2105b可以被配置为对于第一偏振态具有相对高的反射率，而对于第二偏振态具有相对低的反射率。屏幕1105a和屏幕3105c可以被配置为对于第二偏振态具有相对高的反射率，而对于第一偏振态具有相对低的反射率。如本文使用的，具有相对低反射率的屏幕基本上吸收入射光。投影仪系统200a-c中的每个可以被配置为使得投影仪不阻挡由另一个投影仪提供的光。

图3a-图3d在概念上示出了屏幕1-3的反射特性的各种示例配置。如示出的，屏幕1和屏幕3可以被配置为具有相似的反射特性(例如，被配置为分别反射和吸收具有相同偏振的光)，而屏幕2可以被配置为反射具有与由屏幕1和屏幕3反射的光正交偏振的光，并且吸收具有与由屏幕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可以被配置为反射具有与由屏幕1和屏幕3吸收的光相同偏振的光，并且吸收具有与由屏幕1和屏幕3反射的光相同偏振的光。适合于沉浸式显示系统的第一偏振态和第二偏振态的正交组合的示例包括线性偏振和右旋圆偏振和左旋圆偏振。例如，图3b示出了在其中第一偏振态是线性偏振光并且第二偏振态是与第一偏振态正交的线性偏振光的情况下的屏幕1、屏幕2和屏幕3的反射特性。两个线性偏振方向不一定垂直于纸平面和与纸平面平行，并且可以相对于其中偏振方向相互正交的入射平面具有角度。作为另一示例，图3c示出了其中第一偏振态是右旋圆偏振光(rhc)并且第二偏振态是左旋圆偏振光(lhc)的情况下的屏幕1、屏幕2和屏幕3的反射特性。作为另一示例，图3d示出了在第一偏振态是左旋圆偏振光(lhc)并且第二偏振态是右旋圆偏振光(rhc)的情况下的屏幕1、屏幕2和屏幕3的反射特性。

作为一般性示例，参考图1a和图3a，来自投影到屏幕2105b上的投影仪系统p2200b的光具有第一偏振态，并且屏幕2105b朝向观看者漫反射入射光，这是因为屏幕2105b对于处于第一偏振态的光具有相对高的反射率。屏幕2105b还在朝向屏幕1105a和屏幕3105b的方向上反射这些光中的一些。屏幕1105a和屏幕3105c对于第一偏振态的光具有相对低的反射率，使得从屏幕2105b反射的光可以基本上被屏幕1105a和屏幕3105c吸收，并且不朝向观看者反射。类似地，来自投影仪系统p1200a和p3200b的光具有与第一偏振态正交的第二偏振态，并且屏幕1105a和屏幕3105c朝向观看者漫反射入射光，这是因为屏幕1105a和屏幕3105c对于处于第二偏振态的光具有相对高的反射率。屏幕1105a和屏幕3105c上的图像的对比度基本上或显着地不被从屏幕2105b反射的光减少，这是因为处于第一偏振状态的光基本上被屏幕1105a和屏幕3105c吸收而不是朝向观看者反射。屏幕2105b上的图像的对比度基本上或显着地不被从屏幕1105a和/或屏幕3105c反射的光减少，这是因为处于第二偏振状态的光基本上被屏幕2105b吸收而不是朝向观看者被反射。

由屏幕1105a反射的击中屏幕3105c的光将被屏幕3105c朝向观看者漫反射，这是因为屏幕3105c对于处于第二偏振态的光具有相对高的反射率。然而，因为屏幕1105a和3105c之间的距离相对较大，所以由屏幕1105a反射的光引起的屏幕3105c上的照度将是低的，这至少部分地是由于由根据与源的距离而传播的光的强度的平方反比定律所描述的强度减小。因此，由屏幕1105a反射的击中屏幕3105c的光并不基本上或显着地减少屏幕3105c上的图像的对比度。

类似地，由屏幕3105c反射的击中屏幕1105a的光将被屏幕1105a向观看者漫反射，这是因为屏幕1105a对于处于第二偏振态的光具有相对高的反射率。然而，因为屏幕1105a和3105c之间的距离相对较大，所以由屏幕3105c反射的光引起的屏幕1105a上的照度将是低的，这至少部分地是由于由根据与源的距离传播的光的强度的平方反比定律所描述的强度减小。因此，由屏幕3105c反射的击中屏幕1105a的光并不基本上或显着地减小屏幕1105a上的图像的对比度。

偏振屏的示例结构

图4示出了具有多层结构的示例性屏幕400(例如，屏幕1和屏幕3)的横截面图。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上的光的镜面反射；透射偏振元件402，用于透射第二偏振态并吸收第一偏振态；偏振保持光漫射元件403，用于将光线分布到期望的或目标观看方向；反射偏振元件404，用于反射第二偏振态偏振并透射第一偏振态的光的剩余部分；用于可见光的光吸收元件405，用于吸收由反射偏振元件透射的剩余光；基板406；以及可选的粘合层407。

图4还示出了偏振屏400的功能，其中光线1表示处于第一偏振态的光，并且光线2表示处于第二偏振态的光。处于第一偏振态的光的相对大部分被透射偏振元件402吸收。光线1的一些剩余光由透射偏振元件402透射，这是因为透射偏振元件402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。如果光线1的任何剩余光仍然沿光线1的方向传播，则其可以被反射偏振元件404透射，并且最终被光吸收元件405吸收。表示处于第二偏振态的光的光线2将主要由透射偏振元件402透射并被光漫射元件403散射。沿光线2的方向传播的剩余光被反射偏振元件404反射，并且当其传播通过光漫射层403时再次被光漫射元件403散射。如果光线2的任何光到达光吸收元件405，则其被该层吸收。抗反射元件或眩光抑制元件401被配置为抑制光线1的光和光线2的光的镜面反射。

图5示出了被配置为与本文参考图4描述的示例性屏幕400一起使用的示例性屏幕500的横截面图。屏幕500可以具有包括多层结构，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镜面反射；透射偏振元件502，用于透射处于第一偏振态的光并吸收处于第二偏振态的光；偏振保持光漫射元件503，用于将光线分布到期望的或目标观看方向；反射偏振元件504，用于反射处于第一偏振态的光并透射处于第二偏振态的光的剩余部分；用于可见光的光吸收元件505，用于吸收由反射偏振元件透射的光；基板506；以及可选的粘合层507。

偏振反射屏幕500的功能类似于本文参考图4描述的屏幕400。然而，在屏幕500的情况下，基本上反射处于第一偏振态的光(光线1)，并且基本上吸收处于第二偏振态的光(光线2)。

例如，在线性偏振光的情况下，用于透射第二偏振态(第一偏振态)并吸收第一偏振态(第二偏振态)的透射偏振元件可以使用包括已经被单向拉伸并掺杂有以聚合物形式的碘的聚乙烯醇片的片状偏振器来实现。这些偏振器在从约400nm至约700nm的波长范围内具有高达约1000:1的消光比。在圆偏振光的情况下，这些线性吸收偏振器可以与四分之一波片组合以将圆偏振光转换为线性偏振光。偏振保持光漫射元件的示例在美国专利no.6,381,068中公开，通过引用将其全部内容并入本文。

例如，对于用于反射第二偏振态(第一偏振态)和透射第一偏振态(第二偏振态)的光的剩余部分的反射偏振元件，可以应用双折射多层反射型偏振器(bmrp)。

使用圆偏振光的示例沉浸式显示系统

沉浸式显示系统可以包括三个平面前投影屏幕，其中每个屏幕上的图像从一个或多个投影仪系统被投影，诸如本文参考图1a描述的沉浸式显示系统100a。例如，由投影仪系统p1提供的光可以具有以下特性：该光的偏振态可以是左旋圆偏振的，并且该光的波长可以在具有相应的光谱宽度δλr1、δλg1和δλb1的以波长λr1、λg1和λb1为中心的三个不重叠的波长范围之一内。可以选择波长λr1、λg1和λb1以允许根据例如rec.709或dcip3的具有色域的彩色图像的投影。中心波长的示例包括λr1＝630nm、λg1＝532nm和λb1＝445nm，其中光谱宽度δλr1≤5nm，δλg1≤5nm，δλb1≤5nm。其它中心波长以及其它光谱宽度也是可能的，本文呈现的数字仅旨在说明一个示例。

由投影仪系统p3提供的光可以具有以下特性：该光的偏振态可以是左旋圆偏振的，并且该光的波长可以在具有相应的光谱宽度δλr3、δλg3和δλb3的以波长λr3、λg3和λb3为中心的三个不重叠的光谱范围之一内，此外投影仪系统p1和投影仪系统p3的光谱可以是不重叠的。可以选择波长λr3、λg3和λb3以允许根据例如rec.709或dcip3的具有色域的彩色图像的投影。中心波长的示例包括λr3＝650nm、λg3＝552nm和λb3＝465nm，其中光谱宽度δλr3≤5nm，δλg3≤5nm，δλb3≤5nm。

投影仪系统p1、p3可以是例如具有红色、绿色和蓝色激光光源的投影仪。这些投影仪可以适于产生左旋圆偏振光。

由投影仪系统p2提供的光可以具有以下特性：该光的偏振态可以是右旋圆偏振的，并且该光的波长可以具有各种波长，并且在一些实施例中，可以与来自投影仪系统p1和p3的光的光谱重叠。来自投影仪系统p2的光的光谱内容可以被配置为允许根据例如rec.709或dcip3的具有色域的彩色图像的投影。投影仪系统p2的光谱内容的一个示例包括λr2＝650nm、λg2＝552nm和λb2＝465nm，其中光谱宽度δλr2≤5nm，δλg2≤5nm，δλb2≤5nm。

投影仪系统p2可以包括例如具有红色、绿色和蓝色激光光源的投影仪。这些投影仪可以适于产生右旋圆偏振光。

至少部分地由于投影仪系统p1和p3的发射光谱的差异、潜在地也与投影仪系统p2的差异，所以在这些投影仪的图像之间可能存在色差。这些色差可以被电子补偿。用于补偿两个投影仪之间的色差的示例方法在美国专利公开no.2007/0127121中被描述，通过引用将其全部内容并入本文。

图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lhc表示处于左旋圆偏振态的光，rhc表示右旋圆偏振态，并且下标表示光谱内容。屏幕1可以是用于波长范围λor1±7.5nm、λog1±7.5nm和λob1±7.5nm中的左旋圆偏振光的反射波长选择屏。可以至少部分地基于由投影仪系统p1发射的光谱来选择这些中心波长和带宽。在这些波长范围之外的左旋圆偏振光可以基本上被屏幕1的一个或多个层吸收。针对具有在选择性波长范围内或不在选择性波长范围内的波长的光，右旋圆偏振光可以被屏幕1的一个或多个层吸收。中心波长的示例包括λor1＝635nm、λog1＝537nm和λob1＝450nm。

屏幕3可以是用于波长范围λor3±7.5nm、λog3±7.5nm和λob3±7.5nm中的左旋圆偏振光的反射波长选择屏。可以至少部分地基于投影仪系统p3发射的光谱来选择这些中心波长和带宽。在这些波长范围之外的左旋圆偏振光可以基本上被屏幕3的一个或多个层吸收。针对具有在选择性波长范围内或不在选择性波长范围内的波长的光，右旋圆偏振光可以屏幕3的被一个或多个层吸收。中心波长的示例包括λor3＝655nm、λog3＝557nm和λob3＝470nm。

屏幕2可以是用于波长范围λor2±7.5nm、λog2±7.5nm和λob2±7.5nm中的右旋圆偏振光的反射波长选择屏。可以至少部分地基于投影仪系统p2发射的光谱来选择这些中心波长和带宽。在这些波长范围之外的右旋圆偏振光可基本上被屏幕2的一个或多个层吸收。针对具有在选择性波长范围内或不在选择性波长范围内的波长的光，左旋圆偏振光可被屏幕3的一个或多个层吸收。中心波长的示例包括λor3＝635nm、λog3＝537nm和λob3＝450nm。

这种频率选择性反射偏振屏可以例如使用多层胆甾型反射偏振器来实现。

如果光的波长在特定波长范围δλ内，则胆甾型反射偏振器反射具有与胆甾型材料的分子螺旋的螺旋结构相同的旋向性的圆偏振光，并透射所有其它光。对于在角度α下的对称光入射和反射，选择性反射带的中心波长λ(α)可以由下式给出：

其中λ0是垂直入射(α＝0°)的中心波长，并且可以由下式给出：

其中p为分子螺旋的螺距，并且为胆甾型材料的平均折射率。变量ne和no分别是胆甾型材料的非寻常和寻常折射率。

当|α|增加时，胆甾型反射层的反射范围因此被移位到较短的波长，这可以被称为“蓝移(blueshift)”。

用于选择性反射的光谱带宽可以由下式给出：

其中δn＝ne–no为胆甾型材料的双折射。

因此，在反射带内，针对左旋胆甾层，左旋圆偏振光被反射并且右旋圆偏振光被透射。在选择性反射带之外，透射所有偏振态。

可以通过选择分子螺旋线的螺距p和胆甾型材料的非寻常和寻常折射率(分别为ne和no)来选择垂直入射的中心反射波长λ0和选择性反射带的光谱宽度δλ。可以使用大约4至8个螺旋匝数以获得大约100％的反射率(然后反射率可以是饱和的)。

在表1中，对于具有1.6的平均折射率和不同的双折射率和螺距值的胆甾型材料计算中心反射波长和光谱宽度：

蓝移现象可能影响屏幕上的最大入射角。例如，大约470nm到大约460nm的移位可以由入射角从约0°到约18.9°(0.33rad)的改变引起。

图7示出了由入射角从0°到大约18.9°的改变引起的屏幕1和屏幕3的反射光谱(在蓝色通道中)的移位的图。屏幕上的最大入射角至少部分地取决于投射比，或投影距离b与屏幕宽度a的比率。图8示出了分别针对屏幕1、屏幕3和屏幕2的入射角为0°的反射率作为波长的函数的曲线图。

图9示出了包括多层结构的屏幕900的示例性实施例的横截面图。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镜面反射；胆甾型漫反射偏振器902，用于波长范围λor±7.5nm(以垂直入射)内的左旋圆偏振光；胆甾型漫反射偏振器903，用于在波长范围λog±7.5nm(以垂直入射)内的左旋圆偏振光；胆甾型漫反射偏振器904，用于波长范围λob±7.5nm(以垂直入射)内的左旋圆偏振光；光吸收元件905；基板906；以及可选的粘合层907。对于相邻的屏幕，胆甾型漫反射偏振层可以从左旋圆偏振光切换到右旋圆偏振光。例如，屏幕1和屏幕3可以包括用于左旋圆偏振光的胆甾型漫反射偏振层，而屏幕2可以具有用于右旋圆偏振光的胆甾型漫反射偏振层，反之亦然。此外，如本文更详细描述的，波长范围λor、λog和λob可以针对沉浸式显示系统中的各个屏幕被裁制，以便基本上反射来自目标投影仪系统的入射光，同时基本上吸收来自其他屏幕、其他投影仪系统和/或环境光的入射光。

图9还示出了用于圆偏振光的波长选择性漫反射前投影屏900的功能。光线1表示在由胆甾层902反射的波长范围内的rhc(lhc)偏振红光。光线2表示由胆甾层903反射的波长范围内的rhc(lhc)偏振绿光。光线3表示由胆甾层904反射的波长范围内的rhc(lhc)偏振光。继续在屏幕900中更深地传播的光线1、2或3的剩余光可以被层905、用于可见光的吸收元件吸收。层901是抗反射或眩光抑制元件，层906是基板层，并且层907是可选的粘合层。

结论

上述各种特征可以彼此独立地使用，或者可以以各种方式组合。所有可能的组合和子组合旨在落入本公开的范围内。本文描述的示例系统和组件可以与所描述的不同地配置。例如，与所公开的示例性实施例相比，元件可以被添加、移除或重新布置。

本文使用的条件语言、诸如“可以”、“能够”、“可能”、“可以”和“例如”等通常不旨在暗示特征、元件和/或步骤对于一个或多个实施例是必需的，或者一个或多个实施例必然包括用于在有或没有作者输入或提示的情况下决定这些特征、元件和/或步骤是否被包括或将在任何特定实施例中被执行的逻辑。术语“包括”、“包含”和“具有”等是同义的，并且以开放式的方式被包含使用，并且不排除额外的元件、特征、动作、操作等。此外，术语“或”以其包括的含义被使用(而不是以其排他的含义)，使得当例如被用于连接元件列表时，术语“或”表示列表中的一个、一些或所有的元件。除非另有特别说明，否则诸如短语“x、y和z中的至少一个”的连接语言另外以通常使用的上下文来理解，以表达条目、术语等可以是x、y或z。因此，这种连接语言通常不旨在暗示某些实施例需要x的至少一个、y的至少一个和z的至少一个每个都存在。术语“约”或“大约”等是同义的，并且被用于表示由该术语修饰的值具有与其相关的理解范围，其中该范围可以是±20％、±15％、±10％、±5％或±1％。术语“基本上”用于指示结果(例如，测量值)接近目标值，其中接近可以意味着例如结果在该值的80％内、在该值的90％内、在该值的95％内、或在该值的99％内。

虽然已经描述了某些示例性实施例，但是这些实施例仅借由示例的方式呈现，并且不旨在限制本文公开的发明的范围。因此，在前述描述中没有旨在暗示任何特定特征或特性是必要或不可缺少的。实际上，本文描述的新颖方法和系统可以以各种其它形式实施；此外，在不脱离本文公开的本发明的精神的情况下，可以进行本文所述的方法和系统的形式的各种省略、替换和改变。