投影多幅圖像的投影系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明部分涉及用于在諸如玻璃之類的透明基板上打印任意灰度圖像的方法。本發(fā)明使用能夠以連續(xù)灰色調(diào)打印的打印機。被打印的材料應(yīng)當(dāng)是透明的，并且應(yīng)當(dāng)耐受投影系統(tǒng)中穿過它的光。本發(fā)明還提供通過使用液體墨水或調(diào)色劑的打印技術(shù)得到的連續(xù)灰度濾波器。這樣的連續(xù)灰度濾波器可被用于混合多通道投影儀系統(tǒng)中的多個圖像。本發(fā)明還提供使用連續(xù)灰度濾波器的多通道投影儀系統(tǒng)。
【專利說明】投影多幅圖像的投影系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及投影多幅圖像的投影系統(tǒng)和方法以及用于多通道投影系統(tǒng)中的連續(xù)色調(diào)濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]光閥投影儀的一項缺陷是在黑色狀態(tài)下有一定量的光漏泄，即全黑圖像不是黑色的，而是非常深的灰色，這表明在對比度方面受到的限制。這在利用至少兩個投影儀來構(gòu)成圖像的顯示系統(tǒng)中尤其成問題。圖1中給出了一個示例。在圖1中，左邊的投影儀(proj)l被示出為正將第一圖像背投在顯示屏的一半上。圖像的另一半由右邊的投影儀投影。
[0003]第一種辦法是將兩個圖像拼接成一個單個圖像，但由于投影儀的未對齊以及投影透鏡誤差，這將總是會導(dǎo)致圖像中有令人煩擾的暗的或亮的縫，如圖2即示出了兩個圖像之間的黑色或褪色的區(qū)域的正視圖所示意的。在圖2中，第一投影儀(projl)將一半圖像投影到投影屏幕上，而第二投影儀(proj2)投影另一半圖像。嘗試將兩個圖像精準(zhǔn)對齊，使得沒有交疊以及沒有縫隙。一種替代方法是放置投影儀使得它們的圖像將部分交疊。然而，在沒有校正動作的情況下，這會導(dǎo)致圖像中的亮度基本翻倍的區(qū)域，參見圖3?？梢钥紤]降低交疊區(qū)域中的亮度，例如電子補償就是一種爭取糾正這類問題的方法。然而，對于暗圖像，這一調(diào)整是不可能的，因為在整幅圖像中像素已經(jīng)處于它們的最小值。因此，在暗圖像的交疊區(qū)域中，亮度會被翻倍(圖4)。這一翻倍的黑色偽像是電子混合所固有的，而獲取均一黑色狀態(tài)的唯一途徑是通過提高交疊區(qū)域之外的黑色等級。然而，使暗狀態(tài)的亮度翻倍意味著圖像的對比度減半。
[0004]另一種辦法是在靠近圖像平面的某處(例如，在投影透鏡和圖像之間)使用一種二元掩模(圖5)。圖5顯示了多個投影儀中的一個，其中圖像透過二元光學(xué)掩模來被投影。該掩模要么讓光通過，要么擋住光。簡單的金屬板可被用作這一掩模。亮圖像和暗圖像之間的過渡區(qū)域由透鏡孔徑的大小、位置和填充、以及硬濾波器相對于這一透鏡孔徑的位置來決定。這一亮度過渡通常是非線性的，并且僅存在有限的調(diào)整可能性來控制混合區(qū)域的形狀和寬度。因此，這種技術(shù)將幾乎總是需要電子清掃方法來消除亮度偽像。不過，在一些簡單的顯示配置中，這可以得到可接受的結(jié)果。對于諸如飛行模擬器之類的更具挑戰(zhàn)的顯示系統(tǒng)(其中使用了彎曲屏幕以及多個投影儀)，這種技術(shù)幾乎不能得到高質(zhì)量圖像。
[0005]又一種辦法是使用具有多個灰階的光學(xué)濾波器(圖6)。在這一示例中，在每個投影儀(Proj)I和投影儀(proj) 2之間使用具有一定范圍的灰階的光學(xué)混合濾波器。這種辦法的問題是，灰階如果被打印則是通過抖動圖案得到的。抖動圖案越密集，灰度級越暗(圖7)。這些抖動圖案由點組成——點越多，圖像越暗。在投影儀的光閥與圖像之間的光路中插入帶有抖動圖案的光學(xué)濾波器會引發(fā)無法接受的偽像，諸如該抖動圖案在此圖像中的衍射或可見。抖動圖案分辨率越高，衍射就會變得越大。因此，可進(jìn)而通過使用隨機化的抖動圖像來使衍射最小化。然而，隨機化圖案會將傳入光展布到所有可能的衍射級上，即它會在所有方向上散射光，這導(dǎo)致不良的圖像ANSI對比。除此以外，圖像的銳度(即，調(diào)制深度(或調(diào)制傳遞函數(shù)MTF))會變差。
[0006]US 5，077，154公開了一種在將攝影圖像投影到觀看屏幕上的過程中使用的軟邊掩模，并且包括:面板；由所述面板的基本不透明區(qū)域形成并且由第一大小的并且具有預(yù)定的矩形、三角形、正方形或星形形狀的清楚聚焦的邊所限定的連續(xù)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預(yù)定形狀但具有與所述第一大小不同的第二大小的清楚聚焦的邊所限定的連續(xù)通透部分；以及在所述掩模部分和所述通透部分之間延伸的邊際部分，所述邊際部分具有從所述透明部分到所述掩模部分逐漸降低的透光性，并且在所述透明部分和所述掩模部分之間的所有位置，所述邊際部分均被清楚聚焦并且具有與所述預(yù)定形狀相同的形狀但大小相對于第一和第二大小成比例縮放并在所述第一和第二大小之間，由此，當(dāng)所述軟邊掩模被用于投影攝影圖像時，這一攝影圖像的第一部分被投影到這一屏幕上，這一圖像的第二部分被遮掩而無法到達(dá)屏幕，而這一攝影圖像的在所述第一和第二部分之間的邊際部分被逐漸衰減，而不帶來顯著的分辨率損失也不帶來所述預(yù)定形狀的顯著失真。US 5，077，154還公開了所述邊際部分優(yōu)選地包括多個條帶，每個條帶由相同的所述預(yù)定形狀的邊所限定，并且所述條帶具有漸變的透光性，并且這些掩模可被用于第一(幻燈片)投影儀前面以使得允許第二(幻燈片)投影儀將其圖像混合到第一個中。
[0007]用于制作軟邊掩模的常規(guī)方法可能是非常冗長且勞動密集的。第一種用于施加這些墨水的技術(shù)是通過絲網(wǎng)印刷。這些墨水不是液體墨水，而是漿糊(paste)。兩個重要缺點是，每個灰度級需要另一個屏幕打印掩模(圖10)，以及難以控制墨水的層厚度。以下的式(I)示出了厚度變化會引起傳輸變化:
[0008]I = 10.exp (_k.d)
[0009]其中I。是在層的入口(在表面反射之后)處的光強度，I是在層的出口(在表面反射之前)處的光強度，k是吸收常數(shù)，而d是層厚度。吸收常數(shù)k取決于所議的墨水。第二種技術(shù)是常規(guī)的使用數(shù)字曝光技術(shù)在玻璃板上的黑白攝影。常規(guī)攝影膠片是不適宜的，因為凝膠不能耐受高溫和高光強度而不降低性能。
[0010]已知的打印技術(shù)一般有兩個重要的缺陷，即當(dāng)前染料有限的最大光學(xué)密度以及當(dāng)前染料對于所涉的高光強的有限耐受。另外，不能簡單地直接在玻璃上打印。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的一個目的是提供投影多幅圖像的替代投影系統(tǒng)和方法、以及用于多通道投影系統(tǒng)中的連續(xù)色調(diào)濾波器。
[0012]本發(fā)明部分涉及打印方法，用于將任意灰階圖像打印在透明基板(諸如玻璃)上，該打印方法消除了絲網(wǎng)印刷的至少一個缺點，諸如不需要不同的掩模。本發(fā)明利用能夠以連續(xù)灰色調(diào)打印的打印機。被打印的材料應(yīng)當(dāng)是透明的，并且能耐受投影系統(tǒng)中穿過它的光。一種這樣的打印機是染料升華打印機，其中載體上的染料被升華并且遷移到基板上(圖8)。然而，這樣的打印機和打印方法在根據(jù)本發(fā)明使用時是與適合用于投影儀的耐光的墨水一起使用的。而且，該打印機和打印方法應(yīng)當(dāng)被適配成打印在玻璃或其它透明基板上。另一種這類打印機是使用液體調(diào)色劑的靜電打印機。優(yōu)選的打印機是噴墨打印機并且噴墨打印方法(其具有至少一個優(yōu)點就是相對便宜)適用于打印在玻璃上并且有耐光的噴墨墨水可用，并且能夠不那么勞動密集。本發(fā)明的實施例包括被修改成用于在玻璃上進(jìn)行連續(xù)色調(diào)打印的數(shù)字打印技術(shù)。
[0013]在本發(fā)明的特定實施例中，避免了使用抖動的數(shù)字打印技術(shù)。對于具有液體墨水或調(diào)色劑(例如噴墨或靜電)的打印機和打印方法，一個選項是使打印的圖像模糊以得到連續(xù)的灰階。
[0014]本發(fā)明還提供通過使用如上所述的液體墨水或調(diào)色劑的打印技術(shù)制成的連續(xù)灰階濾波器。這樣的連續(xù)灰階濾波器可被用于在多通道投影儀系統(tǒng)中混合多個圖像。濾波器的連續(xù)色調(diào)可從O變化到透明支承物上的至少1.5或2.0或大于3的光學(xué)密度。
[0015]具有不同光學(xué)密度的兩種或更多種墨水(例如，最多達(dá)12種)可被用于制作具有連續(xù)色調(diào)的圖像。液體調(diào)色劑或墨水可包括具有中性色的顆粒。這種顆?？砂◣в幸恍?金屬)藍(lán)的碳黑顆粒以重獲這一色彩中性。本發(fā)明的實施例包括與透明墨水和/或液體調(diào)色劑進(jìn)行混和以組合具有不同光學(xué)密度的兩種(或可能更多種)墨水?？稍谝粋€基板上沉積不止一層。在干燥之后，用類似技術(shù)沉積一新的層可能是為獲得所要求的灰階所必需的，例如以防與透明墨水的混和沒有得到很好的成效。
[0016]令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，將由抖動圖案獲得的灰階替換為具有連續(xù)色調(diào)(即，具有模擬或真灰階)的光學(xué)濾波器，便實現(xiàn)了沒有不良圖像NASI對比而具有改善的圖像銳度的投影儀系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)了鑒于所涉的高光強以及結(jié)果由濾波器所達(dá)到的高溫、以及為了提供不失真的圖像而要具有恒定厚度的連續(xù)濾波器的要求，具有連續(xù)色調(diào)(即，具有模擬或真灰階)且具有必需的耐熱性和耐光性長達(dá)可接受的生命期(例如，至少1000小時以及優(yōu)選地至少10000小時)的光學(xué)濾波器難以使用常規(guī)技術(shù)來實現(xiàn)。
[0017]已發(fā)現(xiàn)通過有色和無色墨水或液體調(diào)色劑的組合，提供具有恒定厚度以及耐熱性和耐光性的連續(xù)色調(diào)濾波器是可能的。連續(xù)色調(diào)是通過數(shù)個耐溫及耐光的透明墨水或調(diào)色劑來得到的，即它們不散射傳入光，但應(yīng)吸收或反射一定量的光(圖9)并且優(yōu)選地在寬的波長范圍上(即高于400nm或低于950nm或者在諸如從400nm到950nm或者400nm - 700nm或700nm- 950nm之類的范圍內(nèi))是色中性的。此外，為了實現(xiàn)灰色調(diào)中必要的均質(zhì)性，優(yōu)選的是所使用的液體墨水和調(diào)色劑一個滲到另一個中，結(jié)果產(chǎn)生的分辨率上的損失，這對于常規(guī)的高分辨率打印來說是不容許的。這是通過修改液體墨水或調(diào)色劑以確保一個被沉積的液滴在被覆以另一液滴時沒有完全干透，從而使得這些液滴可彌散到彼此中去來實現(xiàn)的。透明墨水或調(diào)色劑與有色墨水或調(diào)色劑的比例隨光學(xué)密度而變化，以維持跨連續(xù)色調(diào)濾波器恒定的層厚度。
[0018]本發(fā)明的一目的是實現(xiàn)具有至少兩個投影儀的能夠提供全黑圖像而同時無縫地合并圖像的投影系統(tǒng)。
[0019]本發(fā)明的又一目的是實現(xiàn)用在投影系統(tǒng)中的連續(xù)混合濾波器以及用于實現(xiàn)該連續(xù)混合濾波器的過程，所述投影系統(tǒng)具有至少兩個投影儀以實現(xiàn)這一目標(biāo)。
[0020]本發(fā)明的優(yōu)點是使用液體的著色劑、墨水或調(diào)色劑(即不是使用厚的顏料或漿糊或者干性調(diào)色劑)來通過打印過程制作連續(xù)色調(diào)混合濾波器。這一制造方法是方便、經(jīng)濟(jì)的，而同時在多通道投影系統(tǒng)中獲得等同于其它已知方法的性能的連續(xù)色調(diào)混合濾波器的性能。
[0021]上述目的由根據(jù)如所請求保護(hù)的本發(fā)明的方法和設(shè)備來實現(xiàn)。[0022]在所附獨立和從屬權(quán)利要求中陳述了本發(fā)明的具體和優(yōu)選方面。來自從屬權(quán)利要求的特征在適當(dāng)時可與獨立權(quán)利要求的特征組合，且可與其他從屬權(quán)利要求的特征組合，而不僅如權(quán)利要求中顯式陳述的那樣。
[0023]盡管本領(lǐng)域中的設(shè)備在不斷地改進(jìn)、改變和發(fā)展，但是相信本發(fā)明概念代表了包括偏離先前實踐的充分新穎且獨創(chuàng)的進(jìn)步，從而提供了更高效、穩(wěn)定和可靠的具有此性質(zhì)的設(shè)備。
[0024]本發(fā)明的以上及其他特性、特征和優(yōu)點將在結(jié)合作為示例示出本發(fā)明原理的附圖考慮以下詳細(xì)描述時變得顯而易見。給出本描述僅僅是出于示例的目的，而并不限制本發(fā)明的范圍。以下引用的參考數(shù)字涉及附圖。
[0025]附圖簡述
[0026]圖1示出了可與本發(fā)明的實施例一起使用的多通道顯示系統(tǒng)的示例。
[0027]圖2示出了可與本發(fā)明的實施例一起使用的拼接式多通道顯示系統(tǒng)的示例。
[0028]圖3示出了可與本發(fā)明的實施例一起使用的具有交疊圖像的投影儀。
[0029]圖4示出了可與本發(fā)明的實施例一起使用的具有交疊的圖像的兩個投影儀，其中左邊的是亮狀態(tài)，右邊的是暗狀態(tài)。
[0030]圖5示出了可與本發(fā)明的實施例一起使用的外部二元光學(xué)掩模及其工作原理。
[0031]圖6示出了可與本發(fā)明的實施例一起使用的具有多個灰階的外部光學(xué)濾波器及其工作原理。
[0032]圖7示出了最好不與本發(fā)明的實施例一起使用的用于獲得特定灰度級的抖動圖案。
[0033]圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的實施例的抖動噴墨與連續(xù)色調(diào)打印的對比。
[0034]圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的具有透明墨水的透射式濾波器。
[0035]圖10示出了本發(fā)明的一個實施例，該實施例是具有使用11種液體著色劑(諸如墨水)得到的11個灰度級的連續(xù)色調(diào)灰階濾波器的布局。
[0036]在不同的附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同或類似的元素。
【具體實施方式】
[0037]將針對具體實施例且參考特定附圖來描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此而僅由權(quán)利要求書定義。所描述的附圖只是示意性的和非限制性的。在附圖中，出于說明的目的，一些元件的尺寸可被夸大且不按比例地繪制。尺寸和相對尺寸并不對應(yīng)于為實踐本發(fā)明的實際還原。
[0038]此外，說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語第一、第二和第三等用于區(qū)別類似的元件，而不一定用于描述時間、空間、排名或任何其他方式的順序。應(yīng)理解，如此使用的術(shù)語在適當(dāng)情況下是可互換的，且本文中所描述的本發(fā)明的實施例能以不同于本文所描述或示出的其它順序操作。
[0039]此外，本說明書和權(quán)利要求書中的術(shù)語頂部、底部、上方、下方等用于描述性目的，而不一定用于描述相對位置。應(yīng)理解，如此使用的術(shù)語在適當(dāng)情況下是可互換的，且本文中所描述的本發(fā)明的實施例能以不同于本文所描述或示出的其它取向操作。
[0040]應(yīng)注意，在權(quán)利要求中使用的術(shù)語“包括”不應(yīng)當(dāng)被解釋為受限于其后所列出的裝置/手段；它不排除其它元件或步驟。因此它應(yīng)當(dāng)被解讀為指定所述特征、整數(shù)、步驟或部件如所述及的存在，但不排除一個或多個其它特征、整數(shù)、步驟或部件或其群組的存在或添力口。因此，措詞“一種設(shè)備，包括裝置A和B的設(shè)備”的范圍不應(yīng)當(dāng)被限定于僅由組件A和B構(gòu)成的設(shè)備。這意味著該設(shè)備與本發(fā)明有關(guān)的組件是A和B。
[0041]在本說明書通篇中對“一個實施例”或“一實施例”的引用意味著結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，在本說明書通篇中的各個位置中短語“在一個實施例中”或“在一實施例中”的出現(xiàn)不一定全都指的是同一實施例，但是可以是指同一實施例。此外，在一個或多個實施例中，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)本公開內(nèi)容顯而易見的是，特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可以任何適當(dāng)?shù)姆绞浇M合。
[0042]類似地，應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明的示例實施例的描述中，本發(fā)明的各個特征有時在單個實施例、附圖及其描述中被組合到一起，以將本公開內(nèi)容連成整體，并幫助理解各個發(fā)明方面中的一個或多個方面。然而，本公開的方法不應(yīng)被解讀為反映所要求保護(hù)的發(fā)明需要比在每一權(quán)利要求中明確表述的特征更多的特征的意圖。相反，如所附權(quán)利要求書所反映的，各發(fā)明性方面在于比以上公開的單個實施例的所有特征要少的特征。因此，隨詳細(xì)描述所附的權(quán)利要求在此明確地被納入到此詳細(xì)描述中，其中每個權(quán)利要求自行作為本發(fā)明的單獨實施例。
[0043]此外，盡管此處描述的一些實施例包括其他實施例中所包括的一些特征但沒有其他實施例中包括的其他特征，但是不同實施例的特征的組合意圖落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且形成如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的不同實施例。例如，在所附的權(quán)利要求書中，所要求保護(hù)的實施例中的任何實施例均可以任何組合來使用。
[0044]在本文提供的描述中，陳述了眾多具體細(xì)節(jié)。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以在不具有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實施本發(fā)明的各實施例。在其它實例中，未詳細(xì)示出眾所周知的方法、結(jié)構(gòu)以及技術(shù)，以免混淆對本描述的理解。
[0045]提供以下術(shù)語僅僅是為了幫助理解本發(fā)明。
[0046]定義
[0047]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語光學(xué)密度(OD)或吸收率指的是光學(xué)介質(zhì)對于給定波長的透射率。OD越高，透射率越低，OD = 1glO (1/T)，其中T是相對濾波器透射。
[0048]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語“連續(xù)色調(diào)”指的是由色調(diào)和顏色的連續(xù)的平滑過渡構(gòu)成的打印，而不是由個體的點構(gòu)成的打印(參見“Photo Finish:the digitalphotographer’ s guide to printing, showing, and Selling Images，，(照片潤飾:數(shù)字?jǐn)z影師打印、顯示以及銷售圖像的指南)，Sybex出版,作者J.Canfield、Tim Grey)。連續(xù)色調(diào)與使用抖動來獲得灰色調(diào)的連續(xù)調(diào)(用在激光打印機中)以及半色調(diào)(用在噴墨打印機中)從根本上不同。
[0049]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語“透明墨水或調(diào)色劑”指的是在打印時使用的、允許層疊在其下的其它墨水或調(diào)色劑的顏色能夠透視出來的墨水或調(diào)色劑。透明墨水或調(diào)色劑被用于四色工藝打印，這種工藝通過分層打印兩種或三種原色來產(chǎn)生原始圖像的全部顏色。透明墨水或調(diào)色劑與不透明墨水或調(diào)色劑(也稱非透明墨水或調(diào)色劑)從根本上不同。
[0050]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語“交疊的液滴”指的是一個液滴的有限部分與另一液滴的有限部分接觸。
[0051]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語“多輪加工”指的是基板的相同部分上的至少兩輪加工。
[0052]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語“染料”指的是有色的物質(zhì)，其在載體介質(zhì)中是完全可溶解的。
[0053]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語“色素”指的是有色物質(zhì)的小的、不可溶解的顆粒。超過一特定大小的色素顆粒散射光，這導(dǎo)致非透明成分，但小于一特定顆粒大小(例如，納米顆粒)，則獲得完全透明的成分。
[0054]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語“靜電攝影打印”包括電子照相打印以及優(yōu)選地使用液體調(diào)色劑的帶有電子照相打印(即電泳打印)。
[0055]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語“滲色”指的是使兩個毗鄰的打印點中的兩個墨水或調(diào)色劑點在它們干掉前混和起來。這導(dǎo)致降低的分辨率并且因此得到變差的印刷質(zhì)量，但提供了連續(xù)色調(diào)變化。
[0056]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語“點增益”指的是在印刷前及打印過程期間半色調(diào)點的直徑的增大。
[0057]如在本發(fā)明的公開中所使用的，術(shù)語光閥指的是一設(shè)備，可使該設(shè)備的光透過根據(jù)外部施加的電量(諸如電壓、電流或電場)；磁場或電子束而改變。
[0058]US 6，183，071通過援引納入于此。它公開了一種噴墨記錄設(shè)備，其在考慮了以下的說明書正文中的評論的情況下可與本發(fā)明一起使用(可能需要修改)。該設(shè)備通過多個記錄頭來執(zhí)行記錄，每個所述記錄頭具有至少一個放電開口，該設(shè)備包括:用于存儲墨水的墨水存儲裝置，其中所述墨水包含染料。也可使用澄清墨水存儲裝置來存儲澄清墨水，其中澄清墨水不包含染料。還提供混和率設(shè)置裝置，用于設(shè)置要提供給所述記錄頭的所述墨水和所述澄清墨水的比例。還提供墨水供應(yīng)裝置，用于按照基于所設(shè)置的混和比例的比例將存儲在所述墨水存儲裝置中的墨水供應(yīng)給所述多個記錄頭的中的第一記錄頭，并且將存儲在所述墨水存儲裝置中的墨水以及存儲在所述澄清墨水存儲裝置中的澄清墨水提供給所述多個記錄頭的中的第二記錄頭。
[0059]US 6，183，071中所公開的澄清墨水與有色墨水的預(yù)混和使用混和裝置來滿足O和至少2.0 (優(yōu)選地至少3.0)之間的所有的光學(xué)密度，而不改變墨水沉積屬性，以便確保恒定的沉積層厚度。
[0060]詳細(xì)描述
[0061]現(xiàn)在將通過對本發(fā)明若干實施例的詳細(xì)描述來描述本發(fā)明。顯然，根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的知識能夠配置本發(fā)明的其它實施例而不背離本發(fā)明的真實精神和技術(shù)示教，本發(fā)明僅受限于所附權(quán)利要求書的各條款。
[0062]可以理解，盡管本文針對根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備討論了優(yōu)選實施例、具體結(jié)構(gòu)和配置以及材料，但是可做出形式和細(xì)節(jié)上的各種改變或更改而不背離本發(fā)明的范圍和精神。在本發(fā)明范圍內(nèi)可對所述方法增刪步驟。
[0063]本發(fā)明涉及多通道投影系統(tǒng)或投影多個圖像的方法，以及連續(xù)色調(diào)混合濾波器。對于兩個毗鄰的投影圖像的交疊區(qū)域中的光，可使用連續(xù)色調(diào)混合濾波器。除此以外，將以上描述的現(xiàn)有技術(shù)的混合技術(shù)控制與本發(fā)明的那些混合技術(shù)控制相組合也是可能的。例如，如果最暗狀態(tài)的光學(xué)密度不足，則使用機械遮擋來消除光漏泄是可能的。同樣，除了本發(fā)明的連續(xù)色調(diào)混合濾波器之外，執(zhí)行電子微調(diào)諧以提高交疊區(qū)域的質(zhì)量是可能的。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的實施例，具有連續(xù)色調(diào)灰階的恒定厚度的連續(xù)色調(diào)混合濾波器可以通過多個打印過程來制造。本發(fā)明將主要結(jié)合噴墨打印來描述，但使用液體調(diào)色劑或墨水的其它打印方法也包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0065]在本發(fā)明的實施例中，使用液體著色劑、墨水或調(diào)色劑，即不是使用厚的顏料或漿糊、或干性調(diào)色劑。本發(fā)明的第一實施例要求在透明基板(諸如玻璃)上進(jìn)行噴墨打印。該打印過程以以下方式調(diào)節(jié)以使得:被打印的濾波器上的每個單個像素完全被墨水覆蓋或者完全不被墨水覆蓋。圖8和10中圖示地示出本發(fā)明的一個方面。如圖8中所示，如果使用了抖動圖案，則著色劑或墨水的點被施加到基板上。每單位正方施加的點越多，色澤越暗。根據(jù)本發(fā)明的各實施例，如圖8的上面的圖像中圖示地示出的，獲得了連續(xù)色調(diào)。可獲得不同的灰階值并且它們在透明基板(諸如玻璃)上被組合成有坡度的色調(diào)表示以獲得連續(xù)色調(diào)混合濾波器。通過控制液體墨水的屬性(諸如粘度以及開放時間(即在墨水被沉積到基板上之后干掉之前的時間)，這是可能的。連續(xù)色調(diào)可從O變化到透明支承物上的至少1.5或2.0或大于3的光學(xué)密度。替換地或附加地，可適配此打印過程(諸如例如光柵圖像處理RIP)以使得以設(shè)計成促進(jìn)液滴的合并的方式放下液滴。噴墨打印技術(shù)非常適合于這樣的應(yīng)用。例如，計算出的灰階位圖圖像可被發(fā)送給打印機，并且快速地制造光學(xué)濾波器。基板可以是透明玻璃板。被打印的玻璃板可具有其他層，諸如一面或兩面上有防反射AR涂層之類以提高最大透射率。
[0066]使用的墨水的數(shù)目取決于制造方法。在第一實施例中，可使用數(shù)個透明墨水，每個灰度級一個。對于具有11個灰度級的濾波器(參見圖10),使用11種墨水。連續(xù)色調(diào)可從O變化到透明支承物 上的至少1.5或2.0或大于3的光學(xué)密度。
[0067]在第二實施例中，開發(fā)出一種接近于(但不是完全)澄清的墨水。通過例如打印頭的多輪加工，用不同打印圖像對玻璃板打印多次以在每個像素中建立想要的透射(或光學(xué)密度)。這一制造方法導(dǎo)致玻璃板具有隨表面上的厚度而變化的墨水涂覆。可能需要通過與折射率匹配的粘膠來在其上層積一第二透明基板，以便補償厚度變化。
[0068]在第三實施例中，開發(fā)出有限數(shù)目的墨水，這些墨水可在打印過程期間經(jīng)由多顏色打印機頭被同時使用。每種顏色調(diào)色劑包含具有不同光學(xué)密度的墨水。因此，在一個單個的打印步驟中，可應(yīng)用若干個灰階。不同墨水的不同組合得到不同的灰階。假設(shè)有η種墨水并且要沉積k層?？赡艿慕M合的數(shù)量由下式給出:
KT(k + η^?) (k +n ^1)1
[0069]N tot==............................................................................................................L 」 -KkJ
[0070]對于8種墨水和2層，存在36種理論組合。在現(xiàn)實中，這些組合中的一些是無用的，因為例如所有與黑色的組合得到相同的黑色。因此，這些組合在上式中被計了雙倍。還有，當(dāng)定義8種墨水時，應(yīng)當(dāng)嘗試得到由從暗到亮的灰度級范圍上的所有可能的墨水組合導(dǎo)致的所有灰色等級的平衡分布。
[0071]在第四優(yōu)選的實施例中，只使用兩種墨水，黑色或基本上黑色的墨水、以及澄清或基本澄清的墨水。通過控制被沉積的黑和澄清墨水的比例來得到不同的灰階。黑色和澄清的墨水應(yīng)當(dāng)在干燥之前混合，以使得結(jié)果得到特定灰色等級的同質(zhì)像素。為了實現(xiàn)這一目的，打印機可被修改使得兩個液滴要么被同時要么被基本同時(即在500ms以及優(yōu)化地10ms以內(nèi))沉積，并且彼此靠近，即在玻璃基板的同一點上、交疊或至少彼此毗連。這應(yīng)當(dāng)會促進(jìn)液滴在干燥之前的混合。在這一技術(shù)中，灰階的數(shù)量由打印工藝的位深來決定。
[0072]這與其中墨水不被沉積在同一點上并且其中僅當(dāng)?shù)谝晃恢蒙系哪旱胃闪藭r墨水才被沉積在相鄰位置上的通常的打印過程從根本上不同。在通常的打印應(yīng)用中，目的是盡可能地減少滲色。在根據(jù)本發(fā)明的任何實施例的打印中，分辨率不是非常重要，例如，100DPI的分辨率已足夠高。通常的噴墨打印機一般將目標(biāo)定在更高的DPI范圍，300 -600DPI。經(jīng)修改的打印規(guī)程被適配為鼓勵滲色效果，因為其目標(biāo)是消除或降低點在顯微鏡下的可見性。具有特異的點會導(dǎo)致散射，尤其是在將使用正常的抖動規(guī)程時。這些修改的結(jié)果是絕大多數(shù)或全部的點都將被彼此鏈接；因此將沉積得到具有均質(zhì)厚度的層。該層在某一位置處的透射性受到在該特定位置處的澄清墨水與暗墨水的混和比例的控制。這與其中灰階是通過使用抖動來獲得的通常的數(shù)字打印方法從根本上不同。
[0073]這些修改可包括機械和軟件改變。一種機械改變可以是在干燥過程中。在常規(guī)打印機中，目的是使被沉積的墨水盡可能快地變干以便減少滲色，而本發(fā)明的實施例的目的是增加滲色?？赡芤蠼没驕p少該干燥(/加熱)過程來鼓勵這一目的，例如增加打印機周圍的空氣中的濕度或水壓蒸汽、在打印之前避免對基板加熱、或冷卻基板。一種軟件改變可以是在光柵圖像處理器(RIP)中，其產(chǎn)生成被發(fā)送給打印設(shè)備的光柵圖像(或位圖)。在正常打印規(guī)程中，像素I和k在同時被打印，像素2、像素k-Ι、像素k+Ι在不同時間被打印。在根據(jù)本發(fā)明的任何實施例的打印過程中，相鄰的像素在非常小的時間差內(nèi)被打印。
[0074]當(dāng)然，以上的不同實施例中描述的技術(shù)可被組合。
[0075]在第四實施例的優(yōu)選實施例中，使用噴墨打印設(shè)備來制造光學(xué)濾波器，該噴墨打印設(shè)備具有使用兩種墨水(有色墨水和無色墨水)的記錄頭；該打印設(shè)備被設(shè)計為在玻璃上打印。
[0076]如這一優(yōu)選實施例中所描述的，本發(fā)明的經(jīng)修改的噴墨打印設(shè)備可被視為低分辨率的模擬(或連續(xù)色調(diào))灰階打印機。
[0077]以上的描述是描述了混合濾波器，但這一技術(shù)也可被用于制造各種各樣類型的光學(xué)濾波器，例如用于改善直視型顯示器的照明均勻度的光學(xué)濾波器。濾波器的分辨率是由噴墨打印機的分辨率決定的。光學(xué)濾波器的最大尺寸是由噴墨打印機決定的。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的打印過程的一個優(yōu)選實施例，對被沉積的成分的固化是熱固化。
[0079]根據(jù)本發(fā)明的打印過程的又一個優(yōu)選實施例，沉積有色和無色成分組件使得它們至少部分與彼此交疊。
[0080]根據(jù)本發(fā)明的打印過程的又一個優(yōu)選實施例，透明基板是基本上平坦的。
[0081]根據(jù)本發(fā)明的打印過程的又一個優(yōu)選實施例，連續(xù)色調(diào)從零變化到至少3.0的光
學(xué)密度。
[0082]根據(jù)本發(fā)明的打印過程的又一個優(yōu)選實施例，打印過程是從下組中選擇的:具有液體調(diào)色劑的靜電打印、任何液體墨水打印技術(shù)(例如噴射、噴霧、擴散轉(zhuǎn)印打印、或噴墨打印)。
[0083]根據(jù)本發(fā)明的打印過程的又一個優(yōu)選實施例，打印過程是噴墨打印，并且所述至少一個有色成分和所述至少一個無色成分是噴墨液滴。[0084]根據(jù)本發(fā)明的打印過程的又一個優(yōu)選實施例，打印過程是噴墨打印，并且所述至少一個有色成分和所述至少一個無色成分是噴墨液滴，并且有色和無色噴墨液滴被同時或基本同時沉積。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的打印過程的又一個優(yōu)選實施例，打印過程是噴墨打印，并且所述至少一個有色成分和所述至少一個無色成分是噴墨液滴，并且有色和無色噴墨液滴具有至少10秒的開放時間(其中優(yōu)選的是至少100秒的開放時間)。
[0086]所述至少一個有色成分包括著色劑，著色劑可以是染料或色素，并且在沉積期間可以以固體或液體形式施加。如果有色成分以固體形式施加，則該有色成分將進(jìn)一步包括至少一個粘合劑。如果有色成分在沉積期間以液體形式施加(例如，作為溶劑或作為懸浮物)，則該有色成分將進(jìn)一步包括至少一個液體載體。如果該至少一個液體載體在沉積之后和期間完全蒸發(fā)，則該有色成分將進(jìn)一步包括至少一個粘合劑。如果至少一個液體載體是在冷卻之際變硬或稍后在固化過程中變硬的熔融粘合劑，則該有色成分將進(jìn)一步包括至少一個粘合劑。固化過程優(yōu)選地是熱固化過程并且也可涉及這些粘合劑(如果存在的話)中的至少一個。該至少一個有色成分優(yōu)選地作為液體在沉積期間施加。
[0087]該至少一個無色成分可在沉積期間以液體形式施加。當(dāng)無色成分作為液體施加時，該無色成分將進(jìn)一步包括至少一個粘合劑和/或至少一個液體，該粘合劑在冷卻之際變硬，該至少一個液體稍后在固化過程中變硬。固化過程優(yōu)選地是熱固化過程并且也可涉及這些粘合劑(如果存在的話)中的至少一個。該至少一個無色成分優(yōu)選地作為液體沉積。
[0088]連續(xù)色調(diào)是由多個耐久的透明成分(諸如墨水或液體調(diào)色劑)來獲得的。這些成分必須是透明的，即它們不會散射傳入光，但應(yīng)當(dāng)吸收或反射一定量的傳入光(圖9)。這些成分應(yīng)當(dāng)是耐久的(耐熱和耐光)并且應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地在一寬波長范圍(例如從400nm到950nm,或者高于400nm或者低于950nm或者在諸如從400nm - 700nm或700nm - 950nm之類的范圍內(nèi))上是色中性的。
[0089]在有色成分(諸如墨水或調(diào)色劑)中，色素顆粒優(yōu)選地是高度耐光的，例如是碳黑顆粒。使用合適的粘合劑，這些成分(諸如墨水或調(diào)色劑)可耐受高于200°C的溫度以及UV光。為了優(yōu)化色中性表現(xiàn)，可添加附加的色素，例如諸如亞鐵氰化銅之類的藍(lán)色色素。這一藍(lán)色色素是非常穩(wěn)定的，并且不會損害黑色成分的生命期。
[0090]這些需求可限制能被使用的染料和色素的數(shù)量。優(yōu)選的色素是氧化鋁和碳。添加其它色素來使墨水的顏色呈現(xiàn)色中性可能是必須的，就像印度墨水(煙黑和藍(lán)色色素的組合)的情況一樣。鑒于生命期的要求，各成分(例如墨水或調(diào)色劑)應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地是熱固化的而不是UV固化的。每個成分可以其光學(xué)密度OD或吸收率來表征。
[0091]澄清墨水或調(diào)色劑不會引起霧霾(或散射)效果并且優(yōu)選地包含色素納米顆粒。
[0092]有色和無色成分兩者都可包含特別的添加劑(例如魚雷分子)以減輕在經(jīng)染色的液體的液滴干掉時出現(xiàn)的“咖啡環(huán)效應(yīng)”?？墒褂昧硪环N添加劑來控制(例如，增加或減少)成分的“開放時間”。開放時間優(yōu)選地為至少I秒，特別優(yōu)選至少10秒，并且尤其優(yōu)選至少100秒。雖然在常規(guī)的墨水或調(diào)色劑中開放時間被縮減至最小以避免墨水的相互混和，但此處在本發(fā)明的實施例中具有長的開放時間的墨水或調(diào)色劑會是有利的，即鼓勵相互混和，即所謂的滲色。滲色是墨水或調(diào)色劑液滴向邊緣淡出的效果。黑色像素在白紙上的帶有滲色的強度曲線具有從高反射性向非常低反射性(以及反向)的S形過渡。在印刷行業(yè)，滲色被認(rèn)為是不利的，然而在本發(fā)明中，為它有助于為光學(xué)濾波器提供連續(xù)色調(diào)(即，模擬或真灰階)，該連續(xù)色調(diào)可被用于投影儀系統(tǒng)，它沒有不良的圖像ANSI對比，并且相對于使用通過數(shù)字打印生成的濾波器具有改善的圖像銳度。
[0093]Ormo印刷股份有限公司已在染料和色素兩者的基礎(chǔ)上商品化了對玻璃具有良好附著性的顏料和噴墨墨水。
【權(quán)利要求】
1.一種投影系統(tǒng)，包括:至少兩個投影儀，第一投影儀被適配為投影第一圖像，第二投影儀被適配為投影第二圖像，以及光學(xué)掩模，其特征在于，所述光學(xué)掩模是通過使用液體墨水或調(diào)色劑向透明基板上打印形成的連續(xù)色調(diào)混合濾波器。
2.如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述連續(xù)色調(diào)混合濾波器包括所述透明基板和濾波器層，所述濾波器層包括至少一個有色成分以及至少一個無色成分，所述有色成分和所述無色成分任選地在透明的熱硬化基質(zhì)中。
3.如權(quán)利要求2所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個有色成分和所述至少一個無色成分通過在熱硬化之前在所述基板上混和/合并來形成所述濾波器層。
4.如權(quán)利要求3所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個有色成分和所述至少一個無色成分包括具有在400nm到700nm或400到950nm或700到950nm的波長范圍上具有中性色的顆粒的第一成分、和無色的第二成分。
5.如前述任何一項權(quán)利要求所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述連續(xù)色調(diào)混合濾波器是通過使用多個液體墨水或調(diào)色劑打印形成，其中所述多個液體墨水或調(diào)色劑在被打印時具有不同的灰階或光學(xué)密度。
6.如前述任何一項權(quán)利要求所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述連續(xù)色調(diào)混合濾波器被放置成在兩個毗鄰的投影圖像的交疊區(qū)域中光學(xué)地進(jìn)行控制。
7.如前述任何一項權(quán)利要求所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述連續(xù)色調(diào)混合濾波器具有跨其表面區(qū)域恒定的厚度。
8.一種使用分別投影至少第一和第二圖像的至少兩個投影儀來投影多個圖像的方法，所述方法包括: 投影具有交疊的所述至少第一和第二圖像，以及 用通過以液體墨水或調(diào)色劑向透明基板上打印形成的連續(xù)色調(diào)混合濾波器來在所述交疊處過濾所述至少第一和第二圖像。 9如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)色調(diào)混合濾波器包括所述透明基板和濾波器層，所述濾波器層包括至少一個有色成分以及至少一個無色成分，所述有色成分件和所述無色成分任選地處于透明的熱硬化基質(zhì)中。
9.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一個有色成分和所述至少一個無色成分通過在熱硬化之前在所述基板上混和/合并來形成所述濾波器層。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述至少一個有色成分和所述至少一個無色成分包括具有在400nm到700nm或400到950nm或700到950nm的波長范圍上具有中性色的顆粒的第一成分、和無色的第二成分。
11.如權(quán)利要求8到10中的任何一項所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)色調(diào)混合濾波器是通過使用多個液體墨水或調(diào)色劑打印形成的，其中所述多個液體墨水或調(diào)色劑在被打印時具有不同的灰階或光學(xué)密度。
12.如權(quán)利要求8到11中的任何一項所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)色調(diào)混合濾波器被放置成在兩個毗鄰的投影圖像的交疊區(qū)域中光學(xué)地進(jìn)行控制。
13.如權(quán)利要求8到12中的任何一項所述的方法，其特征在于，所述連續(xù)色調(diào)混合濾波器具有跨其表面區(qū)域恒定的厚度。
14.一種用于產(chǎn)生供在諸如根據(jù)權(quán)利要求1的投影系統(tǒng)中使用的具有恒定厚度的連續(xù)色調(diào)混合濾波器的打印過程，包括以下步驟:添加地沉積至少彼此毗連的至少一個有色成分和至少一個無色成分以提供恒定的層厚度，其具有連續(xù)色調(diào)，所述連續(xù)色調(diào)從O變化到透明支承物上的至少1.5或2.0的光學(xué)密度；以及固化所述沉積的成分，由此提供連續(xù)色調(diào)濾波器。
15.如權(quán)利要求14所述的打印過程，其特征在于，所述沉積的組件的所述固化是熱固化。
16.如權(quán)利要求14或15所述的打印過程，其特征在于，所述有色和無色成分被沉積以使得它們至少部分彼此交疊。
17.如權(quán)利要求14到16中的任何一項所述的打印過程，其特征在于，所述透明基板是基本上平坦的。
18.如權(quán)利要求14到17中的任何一項所述的打印過程，其特征在于，所述連續(xù)色調(diào)從O變化到至少3.0的光學(xué)密度。
19.如權(quán)利要求14到18中的任何一項所述的打印過程，其特征在于，所述打印過程是從下組中選擇的:靜電攝影打印、液體墨水打印、擴散轉(zhuǎn)印打印以及噴墨打印。
20.如權(quán)利要求14到18中的任何一項所述的打印過程，其特征在于，所述打印過程是噴墨打印并且所述至少一個有色成分和所述至少一個無色成分是噴墨液滴。
21.如權(quán)利要求20所述的打印過程，其特征在于，所述有色和無色噴墨液滴是同時或基本同時沉積的。
22.如權(quán)利要求21所述的打印過程，其特征在于，所述有色和無色噴墨液滴具有至少10秒的開放時間。
23.如權(quán)利要求14到22中的任何一項所述的打印過程，其特征在于，所述固化所述沉積的成分由此提供連續(xù)色調(diào)濾波器包括禁用或減少干燥過程。
24.如權(quán)利要求23所述的打印過程，其特征在于，還包括提高空氣中的濕度或水壓蒸氣，或者在打印之前進(jìn)行冷卻。
25.如權(quán)利要求14到24中的任何一項所述的打印過程，其特征在于，還包括光柵圖像處理，其中相鄰的像素以不允許所沉積的成分干燥的時間差來被打印。
26.一種供在多通道投影儀系統(tǒng)中用作光學(xué)掩模的連續(xù)色調(diào)混合濾波器，其特征在于，所述連續(xù)色調(diào)混合濾波器是通過使用液體調(diào)色劑或墨水向透明基板上打印來形成的。
27.一種根據(jù)權(quán)利要求14到25中任何一項的過程所制成的根據(jù)權(quán)利要求26的連續(xù)色調(diào)混合濾波器。
28.一種投影系統(tǒng)，包括: 至少兩個投影儀，第一投影儀被適配為投影第一圖像，并且第二投影儀被適配為投影第二圖像，以及光學(xué)掩模，其特征在于，所述光學(xué)掩模是具有透明基板和濾波器層的連續(xù)色調(diào)混合濾波器，所述濾波器層由在所述透明基板上合并并且熱硬化的至少一個有色成分和至少一個無色成分形成。
【文檔編號】G03B37/04GK104040421SQ201280067144
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年1月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月15日
【發(fā)明者】K·韋梅爾什 申請人:巴科股份有限公司