用于佩珀尔虚像幻影的投影设备和方法技术

本发明专利技术提供用于佩珀尔虚像幻影的投影设备和方法。图像投影设备（100），包括投影仪（106）、框架（108）、以及部分透明的屏幕（110）。框架（108）保持屏幕（110）受张力，使得屏幕（110）相对于来自投影仪（106）的光的发射平面以一定角度倾斜。屏幕（110）具有前表面，被布置成使得从投影仪（106）发射的光从所述前表面上反射。投影仪（106）投影图像，使得形成图像的光入射到屏幕（11）上，从而由从屏幕（110）反射的光形成虚像，所述虚像看上去似乎位于屏幕（110）后方。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种投影设备和方法。本专利技术更具体但并非排他性地涉及一种被布置成将物体的图像投影到倾斜的、部分反射的屏幕上从而给出对纵深的错误感知的投影设备以及用于构造这种设备的方法。
技术介绍
将图像投影到部分反射的屏幕上使得位于屏幕前方的观察者可以观察到该投影是公知的，这称为所谓的〃佩拍尔幻象(peppers ghost)〃布置,在游乐场(fairground)演出中是已知形式。这种图像投影已经应用于宣传和推广显示，其中主持人(presenter)位于倾斜的、部分反射屏幕后方，该屏幕典型地为拉紧箔片(tensioned foil )，例如汽车的图像通过至少一个反射表面被投影到该屏幕上，例如见EP 0799436。主持人位于投影图像后方的位置与主持人站在屏幕前方的系统相比有着许多固有的优点，其中相当重要的是当主持人行走跨越该投影图像时不会阻挡该投影图像。另外，使用倾斜屏幕使得图像观察者感到该图像具有纵深而不仅仅是二维图像，例如汽车看上去在转盘上旋转。然而，目前的图像投影设备存在许多与其相关的问题，例如，箔片的安装证明是困难的，这反过来导致箔片的不均匀拉紧以及箔片上的褶皱，这削弱了投影到箔片上的图像的观看质量。此外，在 该箔片安装中，该箔片必须铺设在比箔片大的清洁无尘的布或塑料薄层(sheet)上，以防止颗粒贴附到该箔片上，这些颗粒会划伤箔片表面并削弱投影图像的观看质量或者会作为非相干散射投影光的散射中心，从而由于这种散射光对观看到的图像没有贡献而降低了图像的观看质量。此外，由于佩拍尔虚像幻影(illusion of peppers’ ghost)依赖于由光与其紧邻的环境和背景的对比而形成的反射图像。因此反射图像越强，反射图像看上去越立体，颜色振动越严重，对于观众能反射图像越清晰。在主持人可能无法控制箔片的高亮度(highlevel)的环境光，例如贸易展上来自观众席的环境光时，高亮度的环境光导致显著亮度的环境光从屏幕的反射，降低了背景上反射图像的强度。在这些环境中，明亮的投影仪(8000流明以上)是期望的。然而，使用明亮的投影仪导致不需要的光照射投影表面并穿过该箔片反射，从而在舞台上以及该反射图像出现的区域周围产生乳白色色调。目前图像投影设备的另一个问题在于，这些设备使用的投影仪功率非常强大，典型地为8000至27000流明，因此将大量的光投影到图像内没有物体的图像区域。这是投影的一个固有特征并导致低的对比度(contrast ratio)，这导致在投影仪接通时形成乳白色色调，其遍布投影仪形成图像的薄膜部分。该乳白色色调显然是不期望的，因为它降低了观察者对屏幕不存在的感知。乳白色色调相对于图像亮度的程度至少部分地由该投影仪所提供的对比度程度确定。对比度越高，则相对于该乳白色色调的亮度程度而言该图像更亮。即使是对比度高达3000:1的投影仪，当在“佩珀尔幻象”布置中使用时仍发射乳白色的光色调。与一些投影仪相关的另一个问题为梯形畸变效应(Keystone effect),其中由于倾角投影而出现畸形的通常是拉长的(沿向上和向下方向)图像。当纵深感知重要时，这一点尤其关键。现代昂贵的投影仪中采用的解决方法是，采用对梯形畸变失真的数字校正。然而，较老的、不那么昂贵的或者甚至是一些专用高清晰度投影仪并未采用这种数字梯形畸变校正，因此难以配置以用于当前的图像投影设备。高清晰度(HD)投影仪并未提供梯形畸变调整，是因为当连同图像边缘周围的像素数目增大尝试梯形畸变校正时，导致图像边缘周围的这些像素看上去象“经过处理(crunched)”。此外，当处理移动的图像时，HD投影仪折衷了投影仪处理速度。当该处理能力用于同时执行梯形畸变校正和运动处理时，在移动时看到图像在跳动，这就是“扼流效应(choking effect)”。通常可以说，为改变视频图像而使用电子梯形畸变校正，与未经过这种处理的图像相比，将导致图像质量降低。此外，当前系统并不允许投影图像表观地消失和从置于舞台上的立体3D物体后重现，这是因为屏幕位于主持人的前 方并最靠近观众。
技术实现思路
根据本专利技术第一方面，提供了一种图像投影设备，包括投影仪、框架以及至少部分透明的屏幕: 该框架被布置成保持屏幕受张力，使得屏幕相对于来自投影仪的光的发射平面以一定角度倾斜； 该屏幕具有前表面，被布置成使得从投影仪发射的光从该前表面被反射；以及该投影仪被布置成投影图像，使得形成图像的光入射到该屏幕上，从而由从该屏幕反射的光形成虚像，该虚像看上去似乎位于屏幕后方。这种设备与当前系统相比的优点在于，屏幕无需涂敷昂贵的部分反射涂层，透明电介质材料的反射率的角度依赖关系可以用于引起投影图像的部分反射。因此，这种设备简化了这种系统的制造，并降低其生产成本。此外，使用框架使屏幕无需直接固定至天花板或地板，因此与现有技术的系统相比增加了设备了实用性。该屏幕可以是箔片。在不使用时该箔片可以绕圆筒(cylinder)卷起。该屏幕可与来自投影仪的光的发射平面倾斜约45°。该屏幕可在前表面上包括部分反射层。使用箔片屏幕降低了设备的重量，这允许在多个地点之间迅速地运输该设备。在不用时将箔片卷入圆筒可用于在运输时保护该箔片免受损伤，还可实现在多个地点之间迅速地运输该设备。使用部分反射屏幕可以增大从该屏幕反射的光的角度，并可以增加观众的虚像感知强度。该屏幕可以在屏幕的上部边缘和/或下部边缘贴附到框架。框架可包括被布置成将屏幕边缘区域夹在中间的第一和第二保持部件(retention member)。该第一和第二保持部件中至少其一可包括研磨涂层，典型地为砂纸，其被布置成接触该屏幕。第一和第二保持部件可包括各个的贯通开口，其可被布置成与贴附到拉紧带(tensioning strap)的夹持部件(clamping member)的各个钳口(jaw)搭配,这些开口可以被布置成接收固定装置，从而将该屏幕夹持在第一和第二保持部件之间。这些拉紧带可贴附到桁架配置(trussarrangement)，并且可以是可以调整的，以使得该桁架配置内屏幕的张力可以在屏幕外围附近改变。优选地，保持部件基本上与包括该桁架配置的桁架部件平行。使用可变的拉紧配置使得屏幕上的褶皱被最小化并理想地被根除，以提供用于将图像投影到其上的平滑表面。至少一个保持部件上的研磨表面增大了该保持部件和屏幕之间的夹持力(grip)，由此减小了屏幕由保持部件支持时滑动的可能性。该设备可包括介于投影仪和屏幕之间的光学路径内的着色(pigmented)反射部件。该着色部件仅反射光的部分可见光谱，典型地该着色部件相对于观察者呈现灰色或白色。已经发现，和使用白色反射部件相比，使用介于投影仪和屏幕之间的光学路径内的灰色反射部件减小了屏幕上该反射部件的轮廓，还降低了没有物体图像投影时与投影仪发射光相关的乳白色的白色调程度。该着色反射部件可以相对于来自投影仪的光的发射平面以一个角度倾斜。该部件相对于来自投影仪的光的发射平面的倾斜角度是可变的。该部件可包括多个部分，每个部分相对于来自投影仪的光的发射平面具有独立可变的倾斜角度。该反射部件的倾斜至少可以部分补偿梯形畸变效应，在一些情形中可以完全补偿梯形畸变效应。该反射部件的倾斜角度或距离的变化允许物体被投影到屏幕上时该物体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像投影设备（100），包括投影仪（106）、框架（102）、以及至少部分透明的屏幕（110）；所述框架被布置成保持所述屏幕受张力，使得所述屏幕（110）相对于来自投影仪的光的发射平面以一定角度倾斜；所述屏幕具有前表面，被布置成使得从所述投影仪发射的光从所述前表面上反射；以及所述投影仪被布置成投影图像，使得形成图像的光入射到所述屏幕（110）上，从而由从所述屏幕反射的光形成虚像，所述虚像看起来是位于所述屏幕后方，所述设备还包括多个光源，所述光源设置成照射舞台和/或舞台背景的至少一部分，所述设备还包括配备了增益调节器或选择装置的照明台，所述照明台设置成选择性地控制对各光源的供电，使得所述舞台和/或舞台背景的紧紧围绕佩珀尔幻象的区域的颜色和光线的等级能在使用时改变，以补偿投射在所述屏幕的投影面的不想要的光线的级别的改变。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：I·奥康奈尔，J·罗克，
申请(专利权)人：穆森系统有限公司，
类型：发明
国别省市：