Система для демонстраций и просмотра 3d изображений

Система для демонстраций и просмотра 3d изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уведомление об авторском праве

Часть раскрытия этого патентного документа содержит материал, который является объектом защиты авторского права. Владелец авторского права не имеет возражений на факсимильное воспроизведение кем-либо этого патентного документа или раскрытия патента, когда он имеется в файле или записи ведомства по патентам и товарным знакам, но в ином случае резервирует все права авторского права.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к системам просмотра и продуктам для проецирования и просмотра спектрально разделенных 3-мерных (3D) изображений. Изобретение также относится к системам просмотра, используемым в цифровом кинотеатре (D-Cinema), и совершенствует современные способы для проецирования и просмотра 3D стереоскопического кинофильма.

Уровень техники

Способы для 3D стереоскопического проецирования включают в себя Анаглиф, Линейную поляризацию, Круговую поляризацию, Очки с прерывателем, и Спектральное разделение. Анаглиф является самым старым способом и обеспечивает разделение для левого/правого глаза посредством фильтрации света через два цветных светофильтра, обычно красного для одного глаза и голубого для другого глаза. В проекторе изображение для левого глаза (обычно) фильтруют через красный фильтр, и изображение для правого фильтруют через голубой фильтр. Защитные очки включают в себя, например, красный фильтр для левого глаза и голубой фильтр для правого глаза. Этот способ работает лучше всего для черно-белых оригинальных изображений и не является удовлетворительным для цветных изображений.

Линейная 3D поляризация обеспечивает разделение в проекторе посредством выполнения фильтрации для левого глаза через линейный поляризатор, (обычно) ориентируемый вертикально, и посредством фильтрации изображения правого глаза через линейный поляризатор, ориентированный горизонтально. Очковая оптика включает в себя вертикально ориентированный линейный поляризатор для левого глаза и горизонтально ориентированный поляризатор для правого глаза. Экран проецирования должен быть сохраняющего поляризацию типа, обычно называемый "серебряным экраном" из-за его отличительного цвета. Линейная поляризация позволяет отобразить полноцветное изображение с небольшим искажением цвета. Она имеет несколько проблем, которые включают в себя потребность в серебряном экране, который дорог, хрупок и неоднороден. Другая проблема состоит в том, что зритель должен сохранять свою голову ориентированной вертикально, чтобы избежать помех от одного глаза другому.

Круговая 3D поляризация была изобретена, чтобы решить проблему необходимости для пользователя сохранять свою голову ориентированной вертикально. Круговая поляризация обеспечивает разделение в проекторе посредством фильтрации изображения левого глаза посредством (обычно) левого кругового поляризатора, и посредством фильтрации изображения правого глаза посредством правого кругового поляризатора. Очковая оптика включает в себя левый круговой поляризатор для левого глаза и правый круговой поляризатор для правого глаза. Серебряный экран также необходим для этого подхода.

Очки с прерывателем обеспечивают разделение посредством мультиплексирования левого и правого изображений во времени. Фильтр для разделения в проекторе не требуется. Очковая оптика включает в себя очки с прерывателем. Они являются активными очками, которые электронным образом закрывают линзу синхронно с частотой кадров проектора. Сначала отображается изображение левого глаза, с последующим изображением для правого глаза и т.д. Так как иметь прямое проводное соединение с очками в театре непрактично, используется беспроводный или инфракрасный способ сигнализации для обеспечения отсчета времени для закрывания левого/правого глаза. Этот способ требует ИК или РЧ передатчика в аудитории. Очки с прерывателем являются дорогими и трудными для очистки, требуют батареи, которые должны часто заменяться, и ограничены в частоте их переключения. Очки с прерывателем практичны только для использования с D-Cinema или другими электронными системами проецирования, так как очень немного пленочных проекторов обеспечивают сигнал, требуемый для синхронизации очков с прерывателем с частотой кадров. Способ не требует серебряного экрана.

Спектральное разделение обеспечивает разделение в проекторе посредством фильтрования для левого и правого глаза спектральным образом. Эта система отличается от анаглифа тем, что фильтры для левого и правого глаза каждый пропускают часть красного, зеленого и синего спектра, обеспечивая полноцветное изображение. Спектр полосы пропускания фильтра левого глаза является комплементарным к спектру полосы пропускания фильтра правого глаза. Очковая оптика включает в себя фильтры с такими же общими спектральными характеристиками, что используются в проекторе. В то время как этот способ обеспечивает полноцветное изображение, он требует компенсации цвета, чтобы заставить цвета в левом и правом глазу соответствовать цветам, которые присутствовали в оригинальном изображении, и имеется небольшое уменьшение цветовой палитры по сравнению с палитрой проектора.

Все вышеупомянутые способы для обеспечения разделения для левого/правого глаза для 3D стереоскопической демонстрации могут использоваться с любыми двумя проекторами (один для левого глаза и один для правого глаза) или могут использоваться в однопроекторной системе D-Cinema. В системе двойного проецирования проекционный фильтр является обычно статическим, и располагается перед проекционной линзой. В системе D-Cinema с одним проектором левое и правое изображения являются мультиплексированными во времени. За исключением случая очков с прерывателем, где проекционные фильтры не требуются, это означает, что проекционные фильтры должны изменяться с частотой мультиплексирования L/R. Это может быть сделано или с помощью сменных фильтров в проекторе, синхронизированном с частотой мультиплексирования, или с помощью электронным образом переключаемого фильтра.

Раскрытие изобретения

Изобретатели настоящего изобретения реализовали потребность в усовершенствованиях спектрально разделенных устройств и систем просмотра. Изобретение обеспечивает несколько методик, чтобы удалить и скомпенсировать фиолетовое смещение, которое имеет место при просмотре изображений через фильтры при внеосевых (отличных от нормального) углах. Фиолетовое смещение нежелательно, потому что оно может привести к помехам между левым и правым изображениями в представлении 3D изображения.

Изобретатели настоящего изобретения также реализовали потребность в усовершенствованиях спектральных разделительных фильтров, и особенно тех, что используются в 3D применениях D-Cinema. Одна реализованная проблема состоит в том, что типичные проекционные 3D системы имеют низкую эффективность по яркости, в том, что цветовые пространства, цветовая палитра и эффективная яркость являются неадекватными. Другая реализованная проблема состоит в том, что несоответствие между уровнями яркости в каналах 3D проекций уменьшает световую эффективность. Соответственно, как описано более подробно ниже, настоящее изобретение также обеспечивает методики, чтобы увеличить цветовое пространство и световую эффективность спроецированных изображений, которые могут использоваться по одному или в комбинации с методиками компенсации фиолетового смещения.

Настоящее изобретение включает в себя одну или более методик, чтобы увеличить цветовое пространство спектрально разделенных изображений, которые могут быть объединены с одной или более методиками, чтобы компенсировать фиолетовое смещение, которое имеет место при просмотре спектрально разделенных изображений через фильтры при углах, отличных от нормали. Отдельные методики описываются ниже. При совместном использовании изобретением является система, содержащая устройство 3D проецирования, использующая асимметричные проекционные фильтры и очки для просмотра, содержащие неплоские линзы со спектрально комплементарными фильтрами.

Описывая вкратце, в одном варианте осуществления настоящее изобретение предоставляет пару 3D спектральных разделительных фильтров (глазные фильтры), расположенных на левой и правой линзах пары очков для просмотра, причем глазной фильтр содержит комбинацию увеличенных (и пропорциональных длине волны) защитных полос, и соответствующим образом искривленных линз, чтобы уменьшить помехи, цветовой сдвиг и отражения по краю поля зрения. Может также использоваться цветовой фильтр с фиолетовым смещением в проекторе, который проецирует изображения для просмотра через очки. Хотя настоящее изобретение охватывает комбинацию усовершенствований очков для просмотра и подготовки изображений для просмотра (например, проецирование изображения), изобретение может быть осуществлено с менее чем всеми усовершенствованиями в комбинации.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение содержит фильтры просмотра, содержащие неплоскую подложку (основу) и спектрально комплементарные фильтры.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение обеспечивает очки для просмотра со спектральным разделением, содержащие первую линзу, имеющую первый спектральный фильтр, и вторую линзу, имеющую второй спектральный фильтр, комплементарный к первому спектральному фильтру, при этом первая линза и вторая линза каждая искривлены, чтобы уменьшить смещение длины волны, которое происходит при просмотре изображения под отличным от нормального углом для фильтра, через который просматривается изображение. Величина искривления линз (и, следовательно, фильтров) вычисляется таким образом, что углы обзора по экрану просмотра находятся ближе к нормальным углам через линзы. Искривление реализуется, например, как сферическая кривая.

В другом варианте осуществления изобретение воплощается как очки для просмотра со спектральным разделением, содержащие первую линзу, содержащую первый спектральный фильтр, и вторую линзу, содержащую второй спектральный фильтр, комплементарный к первому спектральному фильтру, причем первый спектральный фильтр и второй спектральный фильтр имеют по меньшей мере одну защитную полосу между смежными частями спектра спектральных фильтров. Защитная полоса имеет ширину полосы, достаточную, чтобы удалить помехи спектрально разделенных изображений, просматриваемых через очки, и, например, вычисляется на основании величины сдвига длин волн, имеющего место при просмотре частей спектрально разделенных изображений под углом через эти фильтры.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение обеспечивает систему просмотра со спектральным разделением, содержащую очки для просмотра, имеющие как искривленные линзы, так и увеличенные защитные полосы, и проекционную систему, сконфигурированную, чтобы проецировать первое и второе спектрально разделенные изображения, причем изображения являются изображениями с предварительно смещенной длиной волны, чтобы компенсировать сдвиги длин волн, происходящие во время отображения и/или просмотра изображений. Такие системы предпочтительно реализуются в коммерческом кинотеатре, но также применимы к большим телевизионным экранам, компьютерам, системам виртуальной реальности и другим устройствам отображения.

Настоящее изобретение включает в себя способ, содержащий этапы проецирования первого и второго спектрально разделенных изображений на экран дисплея, просмотр спроецированных изображений через пару очков, имеющих первую линзу, имеющую первый спектральный фильтр, согласованный с первым спектрально разделенным изображением, и вторую линзу, имеющую второй спектральный фильтр, согласованный со вторым спектрально разделенным изображением, причем спектральные фильтры конфигурируются, чтобы иметь изменяющуюся величину эффекта сдвига длин волн в зависимости от угла обзора через линзу.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение является системой просмотра 3D, содержащей средство для проецирования спектрально разделенных изображений, средство для просмотра спектрально разделенных изображений через различные окулярные каналы и средство для компенсации сдвигов длин волн, происходящих из-за углов обзора для частей изображений. Средство для компенсации может включать в себя, например, средство для корректировки степени спектральной фильтрации, выполняемой в отношении различных частей изображения, на основании угла обзора. Средство для компенсации включает в себя, например, средство для получения несоответствия длины волны между фильтрами проектора и фильтрами для глаз, которое компенсирует величину сдвига длин волн, который происходит в фильтре для глаза из-за угла обзора.

Настоящее изобретение может быть также описано как очки сложной формы, содержащие пару спектрально комплементарных фильтров, расположенных на искривленных линзах очков. Спектрально комплементарные фильтры могут включать в себя защитные полосы между смежными спектрами спектрально комплементарных фильтров. В одном варианте осуществления толщина диэлектрических слоев спектрально комплементарных фильтров увеличивается к краям линз.

Настоящее изобретение включает в себя способ, содержащий этапы: распределение очков сложной формы зрителям аудитории и проецирование первого и второго спектрально комплементарных изображений на экран отображения в пределах видимости участников аудитории, причем очки сложной формы содержат первую и вторую линзы сложной формы, имеющие первый и второй спектрально комплементарные фильтры, соответственно расположенные на них. В одном варианте осуществления первый и второй спектрально комплементарные фильтры соответствуют по ширине полосы спроецированным первому и второму спектрально комплементарным изображениям. Однако не требуется, чтобы фильтры точно соответствовали спроецированным изображениям фильтров. Очки сложной формы содержат, например, имеющие сферическую форму линзы.

Настоящее изобретение включает в себя носитель данных, имеющий по меньшей мере визуальное представление, сохраненное на нем, который при загрузке в медиаплеер, подсоединенный к устройству отображения, заставляет медиаплеер передавать визуальное представление для отображения к устройству отображения; при этом визуальное представление, которое отображается на устройстве отображения, конфигурируется для просмотра через пару очков сложной формы. Носитель данных, например, предварительно упаковывается по меньшей мере с одной парой очков сложной формы и доступен для покупки через розничную точку продаж.

В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение является системой для просмотра 3D изображения, содержащей этапы подачи 3D контента по сети на принимающее электронное устройство и отображения 3D контента, причем 3D контент содержит спектрально комплементарные изображения, предназначенные для просмотра со спектрально разделенными очками сложной формы. Принимающее электронное устройство является, например, системой отображения, расположенной в кинотеатре.

Настоящее изобретение решает некоторые из проблем со способом спектрального разделения для проецирования 3D изображений, в частности усовершенствование эффективности, увеличение цветовой палитры и уменьшение степени требуемой цветовой компенсации. В некоторых случаях компенсация цвета может не требоваться. Настоящее изобретение направлено на решение вопросов эффективности и цветового пространства посредством разбиения основных цветов проектора на подчасти. Разбиение основных цветов на подчасти достигается частично посредством фильтра, установленного в проекторе, который является главным управляющим фактором в цветовом пространстве упомянутой системы. Эффективность и цветовая палитра спроецированного изображения увеличиваются, используя эти дополнительные подчасти разделенных основных цветов.

В одном варианте осуществления настоящее изобретение обеспечивает фильтр проектора, содержащий первый фильтр, имеющий первый набор основных полос пропускания, и второй фильтр, имеющий второй набор основных полос пропускания, причем первый набор основных полос пропускания имеет отличное количество основных полос пропускания, чем второй фильтр. Первый фильтр имеет, например, по меньшей мере две синие основные полосы пропускания, и второй фильтр имеет по меньшей мере одну синюю основную полосу пропускания. Первый фильтр может также иметь, например, по меньшей мере две зеленые основные полосы пропускания, и второй фильтр имеет по меньшей мере одну зеленую полосу пропускания. Например, первый фильтр может иметь длины волн полосы пропускания приблизительно 400-440 нм и 484-498 нм, 514-528 нм, 567-581 нм и 610-623 нм, и второй фильтр может иметь длины волн полосы пропускания приблизительно 455-471 нм, 539-556 нм и 634-700 нм. Полосы пропускания первого фильтра и второго фильтра, например, выбираются, чтобы максимизировать воспроизведение цветового пространства проектора D-Cinema.

Настоящее изобретение может быть также реализовано как система для проецирования спектрально разделенных 3D изображений, содержащая систему проецирования, сконфигурированную, чтобы проецировать изображения левого и правого каналов для отображения зрителем, фильтр, помещенный по меньшей мере в один световой тракт системы проецирования, содержащий фильтр левого канала и фильтр правого канала, при этом по меньшей мере один из фильтров левого и правого каналов имеет больше чем 3 основные полосы пропускания. В одном варианте осуществления один из фильтров левого и правого канала имеет по меньшей мере 2 основные полосы пропускания в длинах волн синего, и один из фильтров левого и правого канала имеет по меньшей мере 2 основные полосы пропускания в длинах волн зеленого. Снова, основные полосы пропускания фильтров выбираются, чтобы максимизировать воспроизведение цветового пространства системы проецирования в изображениях, спроецированных системой проецирования. Эта система может включать в себя, например, модуль коррекции цвета, конфигурированный для цветовой коррекции изображений, спроецированных системой проецирования согласно цветовому пространству фильтров.

Изобретение может быть также воплощено как ряд фильтров, содержащий первый фильтр, имеющий первый набор полос пропускания основных цветов, второй фильтр, имеющий второй набор полос пропускания основных цветов с отличными длинами волн по сравнению с первым набором основных цветов, при этом первый фильтр имеет более одного основного цвета по меньшей мере в одном цветовом диапазоне.

Настоящее изобретение может быть также воплощено как способ, содержащий этапы подготовки 3D изображения, содержащего левое изображение и правое изображение, фильтрации левого изображения фильтром левого канала, фильтрации правого изображения фильтром правого канала и проецирования левого и правого фильтрованных изображений на экран, причем по меньшей мере один из фильтра левого канала и фильтра правого канала имеет более чем 3 основные полосы пропускания. Как во всех вышеупомянутых описанных вариантах осуществления, фильтры (например, фильтры, используемые при выполнении этапов фильтрования) могут самостоятельно быть воплощены в электронно переключаемом наборе фильтров, фиксированных фильтрах в двухпроекторной системе или сменном фильтре, в котором приблизительно 1/2 сменного фильтра имеет характеристики фильтра для фильтра левого канала согласно настоящему изобретению и приблизительно 1/2 сменного фильтра имеет характеристики фильтра для фильтра правого канала согласно настоящему изобретению.

Части изобретения могут быть легко реализованы посредством программирования на компьютере общего назначения или сетевых компьютерах, и результаты могут быть отображены на устройстве вывода, соединенном с любым из: компьютера общего назначения, сетевых компьютеров, или переданы на удаленное устройство для вывода или отображения. В частности, изобретение включает в себя использование программного обеспечения, которое реализует цветовую обработку отдельно в отношении каждого окулярного канала. Любые компоненты настоящего изобретения, представленного в виде компьютерной программы, последовательностей данных и/или управляющих сигналов, могут быть воплощены как электронный сигнал, вещаемый (или передаваемый) на любой частоте в любой среде, включая, но не ограничиваясь, беспроводное вещание и передачи по медному проводу(ам), волоконно-оптическому кабелю(ям) и коаксиальному кабелю(ям) и т.д.

Описание чертежей

Более полная оценка изобретения и многие из сопутствующих его преимуществ будут понятны при рассмотрении со ссылками на нижеследующее подробное описание совместно с сопроводительными чертежами, на которых:

Фиг.1A - иллюстрация углов просмотра.

Фиг.1B - график, иллюстрирующий спектр левого проекционного светофильтра и фильтра правого глаза;

Фиг.2 - график, иллюстрирующий спектр левого проекционного светофильтра в зависимости от фильтра правого глаза с фиолетовым смещением;

Фиг.3 - график, иллюстрирующий спектр левого проекционного светофильтра с фиолетовым смещением в зависимости от фильтра правого глаза с фиолетовым смещением;

Фиг.4A - диаграмма, иллюстрирующая геометрию искривленных линз, центрированных на зрачке зрителя;

Фиг.4B - иллюстрация очков со сферическими линзами;

Фиг.5 - диаграмма, иллюстрирующая геометрию искривленных линз и показывающая расстояния между зрачками у детей;

Фиг.6 - диаграмма, иллюстрирующая геометрию искривленных линз для 20 градусного угла на краю линз;

Фиг.7 - диаграмма, иллюстрирующая геометрию искривленных линз с несферической кривой;

Фиг.8A - диаграмма, иллюстрирующая эффект искривления линзы в отношении света, приходящего из-за зрителя;

Фиг.8B - чертеж образуемых двумя пересекающимися плоскостями углов для пары очков для просмотра

Фиг.9 - чертеж, иллюстрирующий оправу для очков, сконфигурированную для использования на головах различных размеров.

Фиг.10 - диаграмма, иллюстрирующая геометрию оптимизированных образуемых двумя пересекающимися плоскостями очков.

Фиг.11 - график обычных левого и правого спектральных разделительных фильтров.

Фиг.12 - диаграмма цветности CIE 1931, иллюстрирующая цветовое пространство типичного проектора цифрового кино (D-Cinema).

Фиг.13 - диаграмма цветности CIE 1931, иллюстрирующая цветовое пространство обычных спектральных разделительных фильтров.

Фиг.14 - график левого и правого фильтров проектора.

Фиг.15 - диаграмма цветности CIE 1931, иллюстрирующая цветовое пространство цветных фильтров.

Фиг.16 - график фильтров левой и правой линз очков, которые могут быть применены вместе с фильтрами проектора, описанными на Фиг.4.

Фиг.17A - блок-схема проецирования.

Фиг.17B - чертеж сменных фильтров; и

Фиг.18 - чертеж устройства фиксированного фильтра в двухпроекторной системе.

Лучший режим выполнения изобретения

Настоящее изобретение решает некоторые из проблем способа спектрального разделения для проецирования 3D изображений, в частности, настоящее изобретение имеет целью улучшить внеосевые характеристики фильтра, когда тонкопленочные диэлектрические (интерференционные) фильтры (например, фильтры правого глаза и левого глаза) используются для реализации очковой оптики (например, очков) для просмотра спектрально разделенных изображений.

Когда свет проходит через интерференционный фильтр под углом, отличным от нормального, характеристики фильтра (формы отклика, не следует путать с физической формой фильтра) изменяются, и весь спектральный отклик фильтра смещается к более коротким длинам волн (в синий цвет). Формы отклика характеристик фильтра также неблагоприятным образом затрагиваются при больших углах. Это является фундаментальным атрибутом интерференционных фильтров, и может быть компенсировано посредством создания фильтра для конкретного угла, если все лучи параллельны. В случаях, когда световой пучок не параллелен, как в случае с использованием 3D очков, решения, использующие единственное решение для характеристик фильтра, менее практичны.

Очки, в настоящее время используемые для спектрального разделения, состоят из плоских интерференционных фильтров, расположенных приблизительно в 2 см перед глазами зрителя. В 3D кинотеатре (например, 3D D-Cinema) свет от экрана не проходит через интерференционные фильтры под одним углом. Для зрителя, расположенного в центре и на одну ширину экрана назад, при просмотре изображения в центре экрана свет от центра экрана может проходить через интерференционные фильтры очков под нормальным (перпендикулярным) углом (предполагая, что голова зрителя позиционирована таким образом, что плоскость интерференционных фильтров параллельна плоскости экрана). При аналогичных условиях свет от края экрана может проходить через интерференционные фильтры под углом приблизительно 26 градусов.

Эта позиция просмотра является разумно близкой к экрану, но не является неправильной; многие из мест в обычной аудитории располагаются ближе, и возможны углы 40 градусов. Угол в 26 градусов от края экрана может иметь эффект смещения отклика фильтра к синему цвету примерно на 14 нанометров (нм) и будет несколько искажать форму фильтра. У результирующего 3D изображения появятся заметный цветовой сдвиг и увеличенные помехи левого/правого глаза к краям экрана.

Изобретение использует комбинацию нескольких способов, чтобы уменьшить эффекты фиолетового смещения и уменьшить фиолетовое смещение, происходящее из-за не нормальных (не перпендикулярных) углов обзора. Нужно помнить, что фиолетовое смещение в интерференционных фильтрах (например, линзы очков, имеющие фильтры на них) является важным прежде всего потому, что это вызывает рассогласование между спектральными характеристиками проекционного светофильтра (например, сменный светофильтр или электронным образом переключаемый фильтр) и очков, или, более точно, рассогласование между спектрами света, формирующего изображения (из любого источника) и характеристиками очков при заданном угле обзора.

Со ссылками на чертежи, на которых подобные друг другу ссылочные позиции обозначает идентичные или соответствующие части, и более конкретно на Фиг.1A, имеются проиллюстрированные примерные углы обзора через очки 1110 для зрителя 1100 изображения, спроецированного на киноэкран 1120. Углы обзора изменяются от нормали до несколько наклонного (например, приблизительно Θ₁-Θ₃, соответственно). Очки 1110 включают в себя линзы с основанными на диэлектрике интерференционными фильтрами. Не нормальные углы обзора имеют величину фиолетового смещения, ассоциированную с просматриваемым изображением, которое увеличивается при более наклонном направлении через интерференционные фильтры. Например, свет, попадающий в глаза пользователя от углов Θ₂ и Θ₃ с большим наклоном, будет сдвинут к синим длинам волн, тогда как более нормальный угол Θ₁ будет иметь малое, если вообще будет иметь, фиолетовое смещение. Фиолетовое смещение, или сдвиг длин волн, описанное таким образом, получается в результате смещения в свойствах интерференционного фильтра так, что линии спектра, пропускаемого фильтром, смещаются к более коротким длинам волн.

Один эффект фиолетового смещения света, просматриваемого на краю экрана (например, света 1130), заключается в введении помех в изображение. Это может быть уменьшено посредством увеличения защитных интервалов между характеристиками фильтра левого глаза и правого глаза. Фиг.1B иллюстрирует примерные характеристики фильтров, используемых для 3D спектрального разделения. Как показано на фиг.1B, полосы частот для левого фильтра 100 проецирования и фильтра 110 правого глаза включают в себя защитные полосы 120, 122, 124, 126 и 128, которые проявляются как провалы между смежными линиями спектра (Фиг.1B иллюстрирует фильтр для правого глаза и левый проекционный фильтр; фильтр для правого глаза приблизительно представляет полосы частот правого проекционного фильтра, и левый проекционный фильтр приблизительно представляет полосы частот фильтра для левого глаза). Посредством увеличения ширины провала (или защитной полосы) между левыми и правыми спектрами как в фильтрах глаз, так и в соответствующих фильтрах проектора помехи могут быть уменьшены. Это также уменьшает воспринимаемый цветовой сдвиг. Этот способ также уменьшает оптическую эффективность системы, но этот компромисс может быть сделан.

Как может быть видно на фиг.1B, в качестве пары фильтры левого и правого глаз являются комплементарными в том, что свойства фильтра для фильтра левого глаза (приблизительно представленного левым проекционным фильтром 100) дополняют свойства фильтра для фильтра 110 правого глаза. Это не является полным дополнением в том, что защитные полосы предохраняют объединенные фильтры от передачи всей части спектра между самыми длинными и самыми короткими длинами волн, пропускаемыми фильтрами. Кроме того, дополнительные разности в полосах частот в пределах различных диапазонов, пропускаемых этими фильтрами, могут быть сделаны, чтобы обеспечить инженерные решения относительно вопросов цветового пространства, которые должны быть решены для конкретного применения.

Другой подход заключается в предваряющем фиолетовое смещение смещении характеристик проекционного светофильтра, или красном смещении фильтров для глаз таким образом, чтобы для просмотра при нормальном угле падения через фильтры для глаз характеристики фильтра оставались смещенными в красную часть относительно проекционного светофильтра. Это увеличивает помехи и цветовой сдвиг для нормального (осевого) просмотра, но может быть настроено таким образом, что для осевого просмотра помехи и цветовой сдвиг не являются нежелательными. Для неосевого случая эффективность повышается, так как разность между фильтрами проектора и фильтрами глаза с фиолетовым смещением (вне оси) является меньшей.

Фиг.2 и Фиг.3 описывают эту ситуацию. Как показано на фиг.2, левый фильтр 200 проектора и фильтр 210 правого глаза с фиолетовым смещением имеют защитные полосы, включая защитную полосу 220, разделяющую смежные световые диапазоны (линии спектра). Как показано на фиг.3, левый фильтр 300 проектора с фиолетовым смещением и фильтр 310 правого глаза с фиолетовым смещением имеют защитные полосы, включая защитную полосу 320, разделяющую смежные световые диапазоны. Как видно при сравнении Фиг.2 и Фиг.3, провал (защитные полосы 210 и 310), разделяющий смежные световые диапазоны (линии спектра), больше на фиг.3.

Применяя это к случаю, описанному выше, смещение в 14 нм на краях экрана может быть уменьшено до фактического сдвига 11 нм, если бы фильтр проектора был смещен в синюю часть спектра на 3 нм. Это может быть "красным сдвигом" на 3 нм в центре экрана.

Другой подход заключается в искривлении фильтров, что может быть реализовано, например, посредством расположения фильтров для глаз на искривленных линзах в очках просмотра. Это имеет то преимущество, что имеется потенциал фактического уменьшения фиолетового смещения.

Фиг.4A описывает геометрию искривленных линз с радиусом, центрированным в глазном зрачке. Показанные линзы (линза 405, имеющая оптическую ось 410A, и линза 405B, имеющая оптическую ось 410B) имеют ширину 50 мм, и хорда располагается в 20 мм от соответствующего зрачка (и центра кривизны) (например, 400A и 400B). Измерения были сделаны для глаз изобретателя, но являются представительными для общей ситуации, которая может быть реализована для любого носящего 3D-очки. Использование очков с линзами, имеющими сферическую секцию с радиусом, центрированным во входном зрачке глаза, фактически устраняет любое фиолетовое смещение в фильтрах, так как свет проходит через линзы (и, следовательно, фильтры) фактически по нормали к линзе/фильтру для просмотра всех частей экрана. Некоторое искажение происходит, когда зритель поворачивает свои глаза, чтобы посмотреть на различные части экрана, но для показанной геометрии это не является существенным. Фиг.4B иллюстрирует два вида пары очков 490, имеющих искривленные линзы 492A и 492B, которые являются и сферически сформированными и имеющими спектрально комплементарные диэлектрические фильтры, расположенные на них (фильтр 496A левого глаза и фильтр 496B правого глаза).

Искривления линз, реализованных таким образом, отличаются от прописанных очков в том, что реализованные искривления не должны корректировать зрение. Однако в одном варианте осуществления искривление согласно изобретению может быть реализовано кроме или в дополнение к другой характеристике линзы с намерением удовлетворить потребности в прописании (очков) зрителю.

Решение с искривленными линзами все еще имеет некоторые ограничения. Во-первых, радиус кривизны 30 мм, следующий из геометрии, описанной выше, кажется сильно «с глазами навыкате» и может быть эстетически неприятен. Во-вторых, это искривление может формировать очки, вес которых будет центрирован перед носовой частью, и они могут быть плохо сбалансированы. В-третьих, этот радиус может быть слишком коротким, чтобы обеспечить однородное покрытие интерференционного фильтра.

В-четвертых, расстояние между зрачками глаз изменяется значительно, и это может означать, что очки, предназначенные для среднего (расстояния), будут ненадлежащим образом искривлены для кого-то с расстоянием, отличным от среднего. Например, для ребенка эта ситуация может привести к углу приблизительно 10 градусов для просмотра центра экрана. Как показано на фиг.5, местоположение зрачков ребенка (510A и 510B) и результирующая оптическая ось глаза ребенка (530A и 530B) смещена от соответствующей оптической оси очков (520A и 520B соответственно центрированных в центрах кривизны 500A и 500B).

Даже рассматривая ограничения, ассоциированные с кривизной линз и/или фильтрами, эта методика является ценной. Хотя в общих случаях или продуктах для массовых зрителей может не иметь смысла пытаться иметь радиус кривизны, центрированный непосредственно во входном зрачке глаза. Посредством создания сферических линз, но с радиусом искривления, центрированным позади входа зрачка глаза, большая часть проблем устраняется (например, смещая центр тяжести назад к зрителю, и вид «с глазами навыкате» в меньшей степени) и преимущества значительно сохраняются.

В одной альтернативе линзы могут использовать несферическую кривизну, такую как цилиндрическая кривизна, где линзы только искривлены слева направо, а в вертикальном направлении искривления нет. Это возможно, потому что экраны всегда имеют соотношение сторон, так что протяженность по горизонтали (например, ширина) приблизительно вдвое больше протяженности по вертикали (например, высоты). Другая альтернатива заключается в использовании кривизны, которая не является сферической в любом направлении, такой как поверхность с множественными радиусами, или такой, которая следует конкретной математической функции. Это имеет преимущества для обеспечения большего изменения между зрачками. Дополнительное преимущество искривленных линз включает в себя уменьшение отражений от ярких поверхностей позади зрителя, так как эти отражения не направляются к глазу.

Заключительный подход вовлекает конструкцию интерференционных фильтров. Этот подход требует изменения толщины диэлектрических слоев как функции расстояния от центра фильтра каждого глаза. Если толщины диэлектрических слоев увеличиваются на краях фильтров таким образом, что они вызывают красное смещение в характеристиках фильтра, это может быть использовано для компенсации фиолетового смещения, вызванного изменением угла на краях поля зрения через фильтры.

Если фильтры реализуются на плоском стекле, утолщение диэлектрических слоев может увеличить производственные затраты из-за трудности воплощения увеличенных толщин в различных точках на плоском стекле. Однако при покрытии на искривленной поверхности некоторое утолщение происходит во время процесса покрытия. Этот п