ПРОЕКЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ И СПОСОБ ОТОБРАЖЕНИЯ ПОЛНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ ПРОЕКЦИОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ПРОИЗВОЛЬНОЙ ФОРМЫ ИЛИ НАКЛОННЫХ ПРОЕКЦИОННЫХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
PROJECTION DISPLAY DEVICE AND METHOD OF DISPLAYING FULL IMAGE FOR PROJECTION SURFACES OF ARBITRARY SHAPE OR INCLINED PROJECTION SURFACES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Варианты осуществления изобретения относятся к проекционному устройству отображения и способу для отображения полного изображения.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Проецирование динамического контента изображения на экран или в виде виртуального изображения с помощью цифровой жидкокристаллической системы формирования изображений основано согласно известному уровню техники на использовании проекционных устройств, имеющих отображающий оптический канал или три канала, чьи оптические пути объединяются перед проекционной оптикой для реализации смешения цветов.
В частности, в Патенте США 2009 323 028 А1 показаны проекторы, подсвечиваемые светодиодами (LED), основанные на принципе последовательной передачи цветов. Кроме того, в Патенте США 2009 237 616 А1 описано проекционное устройство отображения, имеющее три цветовых канала, объединяемых перед проекционной оптикой.
Однако, если попытаться уменьшить размеры известных на сегодняшний день систем с целью реализации миниатюрных «пико-проекторов», то неизбежна потеря яркости проецируемого изображения. Миниатюризация известных проекционных систем возможна только в ограниченной степени из-за ограничения светового потока, пропускаемого через небольшую поверхность системы формирования изображения, существующей в указанных системах. Эта взаимосвязь определяется оптическим принципом сохранения протяженности. Протяженность или охват источника света
зависит от поглощательной способности поверхности А, половинного угла сходимости Θ и коэффициента n преломления и остается постоянной при идеальном оптическом изображении. Реальная оптика увеличивает протяженность, то есть, уменьшает светопропускание системы. Таким образом, для источника, имеющего заданную яркость, для минимального пропускаемого светового потока в проекционной оптической системе потребуется минимальная поверхность объекта.
Общая проблема одноканальных проекционных систем состоит в том, что из-за законов оптики (например, естественное виньетирование, ошибки отображения) вместе с увеличением отображаемой поверхности в той же степени увеличивается установочная длина системы, что затрудняет ее миниатюризацию.
Одно из решений этой проблемы описано в Патенте DE 102009024894. В нем описано проекционное устройство отображения, имеющее источник света и регулярно расположенные оптические каналы. Из-за чуть уменьшенного центрального шага проекционных линз относительно конструкций для формирования изображения появляется смещение соответствующей конструкции для формирования изображения и соответствующей проекционной оптики, увеличивающееся в направлении наружу от центра матрицы, так что наложение отдельных реальных отображений, или изображений, происходит на конечном расстоянии. Благодаря разделению на несколько каналов, появляется возможность сократить расстояние между конструкцией для формирования изображения и проекционной оптикой, то есть, уменьшить высоту установки, в результате чего достигается миниатюризация одновременно с рядом других преимуществ.
Однако при использовании вышеупомянутых систем вместе с искривленными или наклонными проекционными поверхностями возникают проблемы. Все вышеописанные системы реализуются только вместе с использованием плоских проекционных поверхностей. В общем случае, данная проблема состоит в обеспечении высокой контрастности и резкости передней проекции изображения при значительно изменяющихся расстояниях проецирования или при использовании наклонных, искривленных поверхностей и экрана с произвольными геометрическими характеристиками. Формирование резкого изображения можно обеспечить для наклонного плоского экрана путем сильного изменения наклона объекта и проекционной оптики согласно принципу Шеймпфлюга. Однако этот известный подход не годится для искривленных проекционных поверхностей. Увеличение наклона вновь приводит к необходимости увеличения пространства, необходимого для размещения установки. Если даже можно будет обеспечить адаптивность к наклону разной степени, это потребует обеспечения механических устройств для реализации управления наклоном между конструкцией, формирующей изображение, и проекционной оптикой, что станет препятствием для желаемой миниатюризации и снижения производственных затрат, а также отрицательным образом скажется на надежности системы. Увеличение диафрагменного числа могло бы решить эту проблему в результате увеличения глубины фокуса, но такое повышение диафрагменного числа также сопровождается снижением интенсивности света, что порождает другие проблемы и дополнительно препятствует миниатюризации, поскольку эта проблема будет тогда перенесена на источник света.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Таким образом, целью настоящего изобретения является обеспечение проекционного устройства отображения и способа отображения полного изображения, которые по меньшей мере частично решают вышеописанные проблемы, то есть позволяют получить повышенное качество проецирования при том же самом или сравнимом уровне миниатюризации и тех же или подобных аппаратных издержках при использовании поверхностей проецирования произвольной формы или наклонных поверхностей проецирования.
Эта цель достигается с помощью проекционного устройства отображения по п. 1 или 28 формулы изобретения и способа по п. 27 или 33 формулы изобретения.
Варианты настоящего изобретения обеспечивают проекционное устройство отображения, имеющее систему формирования изображения, которая выполнена с возможностью генерации отдельных изображений в распределении (например, двумерном распределении) подобластей плоскости формирования изображения системы формирования изображения, и многоканальную оптику, которая сконфигурирована для отображения одного выделенного отдельного изображения или выделенной подобласти системы формирования изображения на канал, так что отображения отдельных изображений по меньшей мере частично накладываются до полного изображения на проекционной поверхности, где проекционная поверхность представляет собой неплоскую поверхность произвольной формы, такую как искривленная поверхность, и/или поверхность, наклонную по отношению к плоскости формирования изображения, и система формирования изображения реализована так, что совокупности точек в субизображениях, каждая из которых наложена в соответствующей общей точке в полном изображении с помощью многоканальной оптики, отличаются в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики.
Основная идея настоящего изобретения заключается в том, что более высокое качество проецирования можно получить даже при использовании поверхностей проецирования произвольной формы и наклонных поверхностей проецирования, при сравнимой миниатюризации и сравнимых аппаратных издержках, когда система формирования изображения реализована так, что совокупности точек в субизображениях, каждая из которых наложена в соответствующей общей точке в общем изображении благодаря многоканальной оптике, отличаются в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики. Тем самым можно корректировать изменяющееся расстояние точек на проекционной поверхности до многоканальной оптики или проекционного устройства отображения. Это не приводит к увеличению высоты установки и аппаратных издержек. Просто реализация системы формирования изображения изменяется по сравнению с реализацией, где проекционное устройство отображения реализовано для проецирования на плоскопараллельную проекционную поверхность. В качестве альтернативы, данная цель может быть достигнута путем реализации системы формирования изображения и многоканальной оптики таким образом, что характеристика вклада каждого канала в полное изображение локально изменяется по всему полному изображению в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики, поскольку каналы можно будет настроить на различные расстояния и объединить подходящим образом для наложения.
В качестве системы формирования изображения можно использовать пассивную систему формирования изображения, такую как теневая маска, либо использовать активную систему формирования изображения, такую как цифровая система формирования изображения, в которой также возможна динамическая адаптация проекционного устройства отображения к различным проекционным плоскостям путем изменения подобластей в плоскости формирования изображения и отдельных изображений, сгенерированных на ней.
Проекционная оптика многоканальной оптики проекционного устройства отображения может быть децентрирована по отношению к выделенным подобластям системы формирования изображения, так что полное изображение, наложенное на проекционную поверхность, оказывается реальным или виртуальным. Путем децентрирования или центрального сжатия или расширения расстояния между проекционной оптикой и выделенными подобластями системы формирования изображения можно, в частности, регулировать проекционное расстояние полного изображения на проекционной поверхности.
Кроме того, многоканальная оптика может содержать на выходе общую линзу, взаимодействующую с проекционной оптикой отдельных каналов, которая выполнена с возможностью рефокусировки коллимированных пучков из проекционной оптики.
В дополнительных вариантах настоящего изобретения общая линза на выходе может быть реализована в виде оптического элемента, имеющего переменное фокусное расстояние, что открывает возможность регулировки среднего проекционного расстояния.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее более подробно обсуждаются варианты осуществления настоящего изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, где одинаковые или сходные элементы показаны с использованием одинаковых ссылочных позиций. На чертежах:
фиг. 1 - схема проекционного устройства отображения согласно варианту настоящего изобретения;
фиг. 2а-2b - схематические виды сбоку проекционных устройств отображения согласно разным вариантам;
фиг. 3 - вид сбоку проекционного устройства отображения согласно дополнительному варианту;
фиг. 4 - вид сбоку проекционного устройства отображения согласно дополнительному варианту;
фиг. 5 - вид сбоку проекционного устройства отображения, где вершина линзы децентрирована по отношению к апертуре соответствующей проекционной оптики;
фиг. 6 - вид сбоку проекционного устройства отображения с комплектом источников света в виде решетки;
фиг. 7 - вид сбоку проекционного устройства отображения с двумерным комплектом коллективных линз;
фиг. 8 - вид сбоку проекционного устройства отображения, имеющий два расщепителя пучка и противолежащие источники света для подсветки отражательной системы формирования изображения с двух сторон;
фиг. 9 - вид сбоку проекционного устройства отображения, имеющий два расщепителя пучка и полуволновую пластину, установленную на пути луча подсветки;
фиг. 10 - вид сбоку проекционного устройства отображения, имеющий отражательную систему формирования изображения и источник света с цветами RGB, синхронизированный согласно последовательной передаче цветов;
фиг. 11 - вид сбоку проекционного устройства отображения, имеющий комплект фильтров для генерации смешения цветов;
фиг. 12 - вид сбоку проекционного устройства отображения, в котором отображения отдельных изображений накладываются до полного изображения с более высоким разрешением;
фиг. 13 - схематическая иллюстрация наложения пикселей до полного изображения;
фиг. 14 - схематическая иллюстрация наложения двоичных черно-белых субизображений до полного изображения;
фиг. 15 - схематическая иллюстрация дополнительного варианта наложения двоичных черно-белых субизображений до полного изображения;
фиг. 16 - схематическая иллюстрация проекции на проекционную поверхность, наклоненную под углом 40°, при наличии проекционного устройства отображения согласно одному варианту изобретения;
фиг. 17 - схематическая иллюстрация обработки, выполняемой в цифровой системе формирования изображения согласно одному варианту изобретения; и
фиг. 18 - схематическая иллюстрация проекции на проекционную поверхность, наклоненную под углом 40°, при наличии проекционного устройства отображения согласно дополнительному варианту изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Прежде чем перейти к более подробному обсуждению настоящего изобретения на основе перечисленных фигур, следует заметить, что в последовательно иллюстрируемых вариантах одинаковые или функционально подобные элементы на всех фигурах снабжены одинаковыми ссылочными позициями. Таким образом, описание элементов, имеющих одинаковые ссылочные позиции, можно использовать на взаимозаменяемой основе и/или применять к другим вариантам.
На фиг. 1 показано проекционное устройство 100 отображения согласно варианту настоящего изобретения. Проекционное устройство 100 отображения содержит систему 120 формирования изображения и многоканальную оптику 130. Система 120 формирования изображения выполнена с возможностью генерации или отображения отдельных изображений в распределении подобластей 124 плоскости 129 формирования изображения системы 120 формирования изображения. Многоканальная оптика 130 сконфигурирована для отображения по одной распределенной подобласти 124 системы 120 формирования изображения на каждый канал, так что при отображении отдельные изображения частично накладываясь, образуют полное изображение 160 на проекционной поверхности 150.
На фиг. 1 в качестве примера показана конструкция проекционного устройства 100 отображения в четырехканальном варианте, то есть, система 120 формирования изображения генерирует отдельные изображения в четырех подобластях 124, а многоканальная оптика 130 соответственно имеет четырехканальную конструкцию, например, с одной соответствующей проекционной оптикой 134 на каждый канал. Однако указанное количество является лишь примером. Двумерное распределение подобластей 124 и проекционной оптики 134 также является лишь примером. Указанное распределение также может быть реализовано вдоль линии. Вдобавок, это распределение не сводится к регулярным двумерным распределениям. Как более подробно описывается ниже, центральный шаг проекционной оптической оптики 134, уменьшен, например, по сравнению с центральным шагом подобластей 124 в плоскости 129 формирования изображения. Подробности этого будут изложены ниже.
Проекционное устройство 100 отображения по фиг. 1 реализовано таким образом, что проекционная поверхность не обязательно должна представлять собой плоскую проекционную поверхность, параллельную плоскости 129 формирования изображения. Проекционная поверхность, на которой генерируется полное изображение путем наложения резко сфокусированных отдельных изображений, может быть поверхностью произвольной формы или проекционной поверхностью 150, наклонной по отношению к плоскости 129 формирования изображения, как в качестве примера показано на фиг. 1.
Для компенсации отклонения плоскопараллельной ориентации проекционной поверхности 150 относительно плоскости 129 формирования изображения, система 120 формирования изображения реализована так, что совокупности точек в отдельных изображениях, каждая из которых накладывается на соответствующую общую точку в полном изображении 16 благодаря многоканальной оптике 130, отличаются в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики 130. На фиг. 1 в качестве примера показаны две такие общие точки на полном изображении 160, а именно, одна точка, обозначенная как x и другая, обозначенная как o. Эти точки на отдельных изображениях подобластей 124, соответствующих этим точкам через многоканальную оптику 130, соответственно также указаны как x или o. Положение точек o или положение точек x на плоскости 129 формирования изображения образуют вместе ту или иную совокупность.
Совокупность точек o и совокупность точек x отличаются друг от друга, чтобы компенсировать то обстоятельство, что расстояние общей точки x по оптической оси проекционного устройства отображения (на фиг. 1 в нормальном направлении или по оси z к плоскости 129 формирования изображения), до проекционного устройства 100 отображения или многоканальной оптики 130 меньше, чем аналогичное расстояние для общей точки o. Как более подробно обсуждается ниже, это различие, обусловленное разными расстояниями в указанных совокупностях точек, приводит в основном к большему расширению в смысле концентрического расширения совокупности точек x по сравнению с совокупностью точек o. Однако эти совокупности также могут отличаться друг от друга в зависимости от того, в какой зоне пространственного угла, видимой многоканальной оптикой 130, например, относительно оптической оси (здесь в качестве примера это ось z) лежит соответствующая общая точка o или x, чтобы компенсировать ошибки отображения многоканальной оптики 130 или отдельной проекционной оптики 134. В частности, различия зон пространственного угла могут быть реализованы так, чтобы можно было скомпенсировать ошибки формирования изображения, обусловленные многоканальной оптикой 130, отдельно для каждого канала. Точные взаимосвязи более подробно описаны ниже.
Другими словами, вариант по фиг. 1 будет обсуждаться снова на основе конкретной реализации, где детальные изображения по всем четырем каналам наложены полностью или конгруэнтно. Как упоминалось выше, это не является абсолютно необходимым. Также возможно другое наложение отдельных изображений для генерации полного изображения 160.
Таким образом, отдельные изображения в подобластях 124 имеют по существу одинаковый контент. Все они представляют одну версию полного изображения 160. Возможно, что отдельные изображения в подобластях 124 или сами эти подобласти искажены по сравнению, например, с прямоугольным полным изображением 160, причем это предварительное искажение может быть одинаковым для всех отдельных изображений. Предыскажение корректирует, например, искажение, обусловленное схождением оптического пути отображений, индивидуальных для каждого канала, или оптическим увеличением, обусловленным отображениями, индивидуальными для каждого канала в зависимости от фокусного расстояния и расстояния до проекционной поверхности, и результирующим изменением размеров полного изображения 160 из-за отклонения проекционной поверхности 150 от действительной плоскости изображения к многоканальной оптике 130, которое может быть, например, неопределенным. Предыскажение может быть неодинаковым для всех каналов. Чтобы разрешить вопрос с искажением (3-го порядка), превышающего аберрации первого порядка (трапециевидное искажение), можно добиться предварительного различного искажения отдельных изображений или подобластей 124, поскольку у соответствующих каналов имеет место разная децентрирование. Затем, как обсуждается ниже, можно изменить состав упомянутых совокупностей по всей матрице для наклонных проекционных поверхностей.
Отдельные изображения в подобластях 124, предварительно искаженные относительно полного изображения 160, делают отличными друг от друга, чтобы реализовать вышеупомянутые совокупности точек в субизображениях 124 в соответствии с общей точкой в полном изображении 160 поддержания резкости полного изображения 160 по всему поперечному расширению, несмотря на изменение глубины проекционной поверхности 150 вдоль оптической оси z проекционного устройства 100 отображения.
Дополнительные различия отдельных изображений в подобластях 124 могут быть вызваны вышеупомянутой коррекцией ошибок отображения многоканальной оптики 130 по каждому каналу, которая однако не зависит от изменения расстояния в поперечном направлении от проекционной поверхности до проекционного устройства 100 отображения.
Таким путем полное изображение может быть спроецировано на проекционную поверхность 150 таким образом, что полное изображение окажется не искаженным и четким при рассмотрении с конкретного направления, такого как направление, перпендикулярное проекционной поверхности 150.
Проекционное устройство 100 отображения по фиг. 1 может служить для различных целей и может использоваться в разных прикладных областях. Например, проекционное устройство отображения по фиг. 1 предназначено для проецирования с высокой резкостью заранее определенного полного изображения на заранее определенную проекционную поверхность 150, которая имеет постоянное и стационарное положение относительно проекционного устройства 100 отображения. Проекционное устройство 100 отображения может, например, использоваться для проецирования полного изображения 160, представляющего, например, надпись или другой контент на скульптуру, чья внешняя поверхность образует проекционную поверхность 150, и тогда при применении такого типа проекционное устройство 100 отображения должно быть установлено и зафиксировано в определенном положении относительно скульптуры. В этом случае система 120 формирования изображения может представлять собой теневую маску или другую мелко структурированную маску, которая подсвечивается, например, со стороны, противоположной многоканальной оптике 130, например, с помощью подсветки Кехлера. Отдельные изображения могут быть реализованы в подобластях 124, подвергнутых двоичному кодированию, кодированию яркости по шкале серого или цветовому кодированию, в аналоговом или непрерывном, либо пиксельном виде. Маска 120, в частности, может представлять собой слайд или в подобластях 124 отдельные слайды. Кодирование информации об изображении можно реализовать, в частности, путем отображения информации изображения на шкале пропускания. Пример задней подсветки более подробно обсуждается ниже. Однако системы 120 формирования изображения в виде маски также работают по принципу отражения для генерации отдельных статических изображений в подобластях 124. Примеры отражательных систем также будут представлены ниже.
Вместо пассивной или статической системы 120 формирования изображения можно использовать активную систему формирования изображения, такую как цифровая система 120 формирования изображения. Эта система формирования изображения может работать на пропускание или на отражение света. Однако также возможна реализация самосветящейся системы формирования изображения, например, как в устройстве отображения на органических светоизлучающих диодах (OLED) или устройстве отображения на светоизлучающих диодах (LED). В этих случаях возможно, что, как это более подробно обсуждается ниже, система формирования изображения реализуется, например, внутри для выполнения вышеупомянутых процессов, которые, исходя из поступающих данных от матрицы пикселей, представляющих полное изображение 160, обеспечивают положение и контент, а именно, отдельные изображения подобластей 124 сначала для того, чтобы отобразить их системой 120 формирования изображения, адаптированной к специфическому относительному положению проекционной поверхности 150 относительно проекционного устройства 100 отображения, которое также позволяет, в частности, обеспечить адаптацию к другим геометрическим характеристикам проекционной поверхности, возможно путем соответствующей адаптации или повторного выполнения предварительной обработки.
Наконец, следует заметить, что система 120 формирования изображения и многоканальная оптика 130 могут быть стационарными по отношению друг к другу, например, установлены в одном корпусе. В частности, проекционное устройство 100 отображения может быть установлено в мобильном устройстве, таком как мобильный телефон, PDA, ноутбук или любой другой портативный компьютер и т.п.
После описания варианта проекционного устройства отображения в целом далее со ссылками на фиг. 2а-d обсуждаются другие дополнительной функции относительно того, каким образом можно сформировать оптическую или аппаратную часть проекционного устройства 100. Варианты, показанные на фиг. 2а-d, не следует рассматривать как ограничение, но они представляют преимущественные варианты реализации.
На фиг. 2а показана реализация проекционного устройства отображения согласно фиг. 1, где система 120 формирования изображения работает на просвет либо отображает отдельные изображения в подобластях 124 путем отображения или кодирования изменения яркости или изменения цвета в отдельных изображениях, изменяя пропускание в поперечном направлении. Как показано на фиг. 2а, для реализации задней подсветки, то есть, подсветки со стороны системы 120 формирования изображения, обращенной в сторону от многоканальной оптики, проекционное устройство может содержать источник 110 света и коллективную линзу 115. Предпочтительно, чтобы расстояние между субизображениями 124 и коллективной линзой 115 было выбрано небольшим, чтобы реализовать полную подсветку системы 120 формирования изображения. Вдобавок или в качестве альтернативы, предпочтительно реализовать подсветку Кехлера многоканальной оптики 134 согласно которой коллективная линза 115 отображает источник 110 света в отверстие зрачка проекционной оптики 130.
На фиг. 2b показано, что вместо одной коллективной линзы можно использовать матрицу 116 коллективных линз, и что, вдобавок или в качестве альтернативы вместо точечного источника 110 света для подсветки можно поместить плоский источник 111 света сзади, то есть, так, что матрица 116 коллективных линз или коллективная линза 115 окажутся между источником 111 света и системой формирования изображения. Здесь также можно реализовать подсветку Кехлера. Плоский источник света может представлять собой, например, матрицу светодиодов (LED) с распределенной коллимированной оптикой для реализации блоков подсветки, также с очень плоской конструкцией.
На фиг. 2с показано, что в качестве системы 120 формирования изображения также можно использовать самосветящуюся систему формирования изображения, такую как цифровая система формирования изображения. Технология подсветки может быть основана на использовании OLED, LED, TFT или реализована каким либо иным образом.
На фиг. 2d показана отражательная конструкция проекционного устройства отображения, в соответствии с которой система 120 формирования изображения является отражательной системой формирования изображения, в которой подсветка с передней стороны реализуется расщепителем 140 пучка, скомпонованным между многоканальной оптикой 130 и системой 120 формирования изображения, которая подсвечивается в поперечном направлении, например, через комбинацию конденсорной оптики и источника 110 света для подсветки подобластей 124 системы 120 формирования изображения. Соответствующие подробности станут очевидными из последующего описания.
Система 120 формирования изображения может представлять собой, например, отражательную жидкокристаллическую систему 120 формирования изображения; с не меньшим успехом датчик системы формирования изображения по вариантам согласно фиг. 2а и 2b может представлять собой жидкокристаллическую систему формирования изображения, работающую на просвет.
После описания дополнительных функций базовой реализации варианта по фиг. 1 на основе последующих фигур обсуждаются возможные детали оптического комплекта проекционного устройства отображения. Для объяснения оптической конструкции предположим сначала, что проекционная поверхность 150 является плоской и параллельна плоскости формирования изображения системы формирования изображения. Однако из этих положений также вытекает, что оптическая конструкция проекционного устройства отображения удовлетворяет требованию проецирования с высокой резкостью на проекционную поверхность произвольной формы, или поверхность, находящуюся в произвольном положении в том смысле, что благодаря многоканальной оптической конструкции во всяком случае существует глубина фокусировки. Из-за обычно очень короткого фокусного расстояния, составляющего, например, несколько миллиметров, диапазон глубины фокусировки каждого отдельного проектора или каждого канала в матрице 132 очень велик, по сравнению с традиционным многоканальным комплектом. Эти обстоятельства используются в соответствии с вариантами настоящего изобретения для окончательной генерации реальной резкости проекции на наклонной проекционной поверхности или на проекционной поверхности произвольной формы путем соответствующего изменения отдельных изображений или подобластей в соответствии с плоскопараллельной ориентацией проекционной поверхности, что в случае цифровой системы формирования изображения просто необходимо, например, для цифровой предварительной обработки изображения. После этого описания обсуждается случай, когда проекционная поверхность не ориентирована плоскопараллельно по отношению к плоскости формирования изображения, либо не является обязательной, а также дополнительные меры, необходимые для реакции на упомянутое отклонение согласно вариантам настоящего изобретения.
На фиг. 3 показан вид сбоку проекционного устройства 100 отображения согласно варианту настоящего изобретения. Проекционное устройство 100 отображения, показанный на фиг. 1, содержит источник 110 света, систему 120 формирования изображения, реализованную в этом примере согласно в виде отражательной системы, двумерную матрицу или комплект 132 проекционной оптики 134 в качестве многоканальной оптики 130 и расщепитель 140 пучка. Здесь система 120 формирования изображения выполнена с возможностью отображения отдельных изображений в двумерном распределении 122 подобластей 124. Кроме того, двумерный комплект 132 проекционной оптики 134 сконфигурирован для отображения распределенной подобласти 125 системы 120 формирования изображения вдоль оптической оси 103, так что отображения отдельных изображений накладываются до полного изображения 160 на проекционной поверхности 150. Наконец, расщепитель 140 пучка скомпонован, с одной стороны, на оптическом пути между системой 120 формирования изображения и двумерным комплектом 132 проекционной оптики, а с другой стороны, на оптическом пути между источником 110 света и системой 120 формирования изображения.
В частности, в дополнительных вариантах расщепитель 140 пучка может осуществлять поляризацию, и отражательная система 120 формирования изображения может быть выполнена с возможностью отображения отдельных изображений с поляризационным воздействием.
Проекционное устройство отображения может содержать: регулярный двумерный комплект из областей формирования изображения в системе 120 формирования изображения, которая реализована, например, в виде жидкокристаллической системы 121 формирования изображения; расщепитель 140 пучка, который реализован, например, в виде поляризационного расщепителя 142 пучка; и двумерный комплект 132 проекционной оптики 134. Как показано на фиг. 3, свет от источника 110 света, реализованного, например, в виде LED 112, сначала проходит через конденсорную оптику 115, а затем снова направляется в поляризационный расщепитель 142 пучка. Оттуда он окончательно отражается в поляризованном виде в направлении отражательной системы 120 формирования изображения, которая представляет собой, например, систему формирования изображения на жидких кристаллах на основе кремния (LCoS).
В зависимости от уровня шкалы серого точки отображаемого изображения цифровая система формирования изображения поворачивает направление поляризации отраженного света, и тем самым управляет пропусканием во время второго прохода света через поляризационный расщепитель пучка. Быстрое переключение напряжений или повороты кристаллов для каждого пикселя позволяют обеспечить отображение динамического контента изображения.
Проекционная оптика 134, показанная на фиг. 3, может представлять собой, например, микролинзы реализованные в регулярной двумерной конструкции в качестве проекционных объективов, каждый из которых отображает на проекционную поверхность 150 или экран подобласть 125 системы 120 формирования изображения. Благодаря использованию указанной проекционной конструкции открывается возможность существенного сокращения установочной длины всей системы в целом по сравнению с традиционными одноканальными проекторами с таким же размером изображения. Хотя небольшая установочная длина проекционного устройства отображения или проекционной системы проистекает из используемых фокусных расстояний проекционной оптики или линз (например, несколько миллиметров), где фокусные расстояния опять же зависят от размеров расщепителя пучка, мультипликация поверхностей объекта или расширения в поперечном направлении обеспечивает пропорциональное увеличение яркости изображения. Таким образом, по сравнению с миниатюризованными одноканальными проекторами получается длина установки, превышающая толщину расщепителя пучка всего лишь на несколько миллиметров, что сравнимо с расширениями в поперечном направлении и проекционными расстояниями.
В дополнительных вариантах проекционное изображение может генерироваться путем наложения, сложения или перемежения отображений отдельных каналов оптического комплекта.
В дополнительных вариантах проекционная оптика 134, как показано на примере на фиг. 3, имеет децентрирование 135 относительно распределенных подобластей 124.
В общем случае децентрирование можно рассматривать как центральное сжатие или расширение относительно центральной оптической оси 101 или как смещение в поперечном направлении проекционной оптики 134 относительно распределенных подобластей 124 системы 120 формирования изображения. Децентрирование проекционной оптики относительно распределенных отдельных изображений в системе формирования изображений имеет решающее значение для проекционного расстояния. Из-за большой глубины фокусировки субизображений фокус или резкость на проекционном расстоянии зависит только в ограниченной степени от фокусировки отдельной проекционной оптики на стороне экрана. Как уже было сказано, фокусировка проекционной оптики 134 на стороне объекта, например, в соответствии с малым фокусным расстоянием проекционной оптики может быть точно отрегулирована, так чтобы плоскость 129 формирования изображения оказалась в пределах фокусного расстояния проекционной оптики 130. Однако это не является обязательным. Как упоминалось выше, для виртуальных изображений или очень близких проекционных расстояний плоскость 129 формирования изображения может быть укорочена спереди или сзади. В зависимости от этого фокусировка на стороне экрана будет, например, в бесконечно удаленной точке, но глубина зоны фокусировки отдельных каналов будет велика из-за относительно коротких фокусных расстояний. Это обстоятельство используется согласно фиг. 1, а также в последующем описании, когда изображение или проекционная поверхность 150 не являются плоскопараллельными по отношению к плоскости 129 формирования изображения, а имеют наклон или изменяются иным образом, следуя изгибам поверхности произвольной формы.
Незначительное уменьшение центрального шага проекционной оптики или проекционных линз относительно конструкций формирования изображения приводит к смещению 135 соответствующей конструкции формирования изображения и соответствующей проекционной оптики, которое увеличивается в направлении наружу от центральной оптической оси 101 двумерного комплекта 132 проекционной оптики 134 или центра матрицы (центра решетки). Небольшой результирующий наклон оптической оси внешней проекционной оптики 134 или проекторов относительно центральной оптической оси 101 или центрального канала приводит к наложению отдельных отображений в плоскости изображения или проекционной поверхности 150 до полного изображение 160. Здесь плоскость изображения или проекционная поверхность может быть бесконечной или находиться на конечном расстоянии до проекционной оптики перед системой формирования изображения или за системой формирования изображения. Как показано на фиг. 1, область перед системой формирования изображения определена как область 102 справа или на оптическом пути после двумерного комплекта 132 проекционной оптики 134, в то время как область за системой формирования изображения определена как область 104 слева от системы 120 формирования изображения или на стороне системы 120 формирования изображения, повернутой от расщепителя 140 пучка. Отдельные отображения могут накладываться, образуя полное изображение, например, на экране.
PL
OBJ
На оптическом пути нет необходимости иметь дополнительные макроскопические оптические элементы для проецирования. Проекционное расстояние L матричного проекционного устройства отображения (то есть, среднее расстояние L проекционной поверхности 150 до двумерного комплекта 132 проекционной оптики 134, перпендикулярное ей), которое в случае не плоскопараллельной проекционной поверхности 150 представляет собой среднее проекционное расстояние, получают исходя из фокусного расстояния f проекционной оптики, центрального шага p проекционной оптики и центрального шага p изображений. Увеличение M отображений обусловлено отношением проекционного расстояния L к фокусному расстоянию F проекционной линзы. Здесь применимы следующие соотношения:
.
OBJ
Таким образом, отношение центральных шагов конструкций объекта к проекционной оптике или их различие регулирует проекционное расстояние. Здесь необходимо заметить, что в случае, когда проекционная поверхность 150 не является плоскопараллельной, центральный шаг p подобластей 124 представляет, например, среднее значение по всем соответствующим точкам в отдельных изображениях или среднее значение расстояний центров подобластей 124, которые, например, могут быть искажены, с одной стороны, для компенсации оптического искажения, как было описано выше, со ссылками на фиг. 1, а, с другой стороны, для перенастройки локальной резкости. Подробности этого обсуждаются ниже.
PL
OBJ
Если центральный шаг проекционной оптики меньше, чем у конструкций формирования изображения, то реальное изображение получится на определенном расстоянии. В случае, показанном на фиг. 1, центральный шаг p проекционной оптики 134 меньше, чем центральный шаг p распределенных подобластей 124. Таким образом, в варианте на фиг. 1 полное изображение 152, полученное путем наложения на проекционной поверхности 150, является реальным. Фиг. 1 также базируется на этом примере.
L
PL
На фиг. 4 показан вид сбоку проекционного устройства отображения согласно дополнительному варианту изобретения. В варианте, показанном на фиг. 4, многоканальная оптика 134 кроме того содержит общую линзу 310, которая расположена за двумерным комплектом 132 проекционной оптики 134 и взаимодействует с двумерным комплектом 132 проекционной оптики 134. В этом контексте термин «за» означает, что общая линза 310 установлена на оптическом пути после двумерного комплекта 132 проекционной оптики 134. На фиг. 5 общая линза 310 реализована, в частности, для рефокусировки коллимированных лучей 315 из проекционной оптики 134, так что плоскость изображения или проекционная поверхность 150 полного изображения лежит в фокальной плоскости общей линзы 310, или проекционная поверхность 150, локально отклоняющаяся от плоскопараллельной компоновки, находится на глубине зоны фокусировки. Эти обстоятельства показаны на фиг. 4 для многоканальной оптики 150, которая имеет среднее расстояние f до общей линзы 310, где отдельные отображения накладываются до полного изображения 302. Кроме того, расстояние d двумерного комплекта 132 проекционной оптики 134 до системы 120 формирования изображения может регулироваться системой 120 формирования изображения, так что это расстояние приблизительно соответствует фокусному расстоянию проекционной оптики 134.
PL
OBJ
На фиг. 4 можно видеть, что проекционная оптика 134 центрирована и действует коллимированным образом в отношении распределенных подобластей 124. Это означает, что в данном варианте центральный шаг p проекционной оптики 134 равен центральному наклону p распределенных подобластей 124.
PL
Если данная конструкция модифицирована соответствующим образом, как в качестве примера показано на фиг. 4, путем регулировки расстояния d проекционной оптики до системы формирования изображения, так что отдельные изображения формируются в бесконечности, наклон субизображений соответствует наклону проекционной оптики, и, если общая линза 310 скомпонована, например, в виде конвергирующей линзы 312 на оптическом пути после двумерного комплекта проекционной оптики или матричной оптики, полное изображение 302 формируется в фокальной плоскости линзы 310. При использовании конвергирующей линзы на экран проецируется реальное изображение. Преимущество варианта, показанного на фиг. 4, состоит в уменьшении виньетирования проекционных каналов 103, удаленных от оси, по сравнению с конструкцией, показанной на фиг.3, и в наличии дополнительной функции регулировки разных средних проекционных расстояний путем использования конвергирующей или рассеивающей линзы, например, в виде объектива с масштабированием или жидкостной линзы.
L
В частности, общая линза 310 на выходе, показанная на фиг. 4, может быть реализована в виде оптического прибора, имеющего переменное фокусное расстояние, так что можно будет регулировать проекционное расстояние. Из фиг. 4 видно, что проекционное расстояние L, если не считать расширение в продольном направлении комплекта 130 проекционной оптики, фактически задается фокусным расстоянием f общей линзы 310.
Оптический эффект от конвергирующей или рассеивающей линзы на выходе также можно получить путем конкретной реализации проекционной матрицы, как в качестве примера показано на фиг. 5. В частности, на этой фигуре показан вид сбоку изобретательского проекционного устройства 400 отображения. В варианте, показанном на фиг. 5, двумерный комплект 132 проекционной оптики 134 реализован в виде проекционной матрицы 410 или двумерного комплекта, где каждая проекционная оптика 414 проекционной матрицы 410 имеет вершину 415 линзы, смещенную относительно апертуры соответствующей проекционной оптической оптики.
LS
OBJ
Проекционная оптика 414 двумерного комплекта 410, показанного на фиг. 5, по существу соответствует проекционной оптике 134 двумерного комплекта 132, показанного на фигурах 3 и 4. В увеличенном виде (в круге Z) вершины 415 отдельных линз проекционной оптики 414 можно видеть более отчетливо. Децентрирование вершины 415 линзы может быть реализовано, например, таким образом, что проекционная оптика двумерного комплекта 410 вместе обеспечивают такой же эффект, как комплект 130 проекционной оптики, показанный на фиг. 4 с общей линзой 310 на выходе. Как в качестве примера показано на фиг. 5, центральный шаг pвершины 415 линзы меньше, чем центральный шаг pраспределенных подобластей 124. Таким образом, каждая линза может влиять на проецирование отдельного изображения соответствующей подобласти 125 на проекционную поверхность 150. Здесь отображения отдельных изображений накладываются до полного изображения 160.
Если использовать проекционные линзы, имеющие вершину, все больше смещающуюся с увеличением расстояния до центральной оптической оси 101 или системной оси относительно апертуры, оптическая функция общей линзы, такой как конвергирующая линза, может быть переложена на проекционную матрицу или матрицу линз. Преимущество варианта, показанного на фиг. 5, состоит в том, что можно сэкономить на оптической компоненте, поддерживая пониженное виньетирование каналов, удаленных от оси.
На фиг. 6 показана дополнительная функция использования матричных источников света. На фиг. 6 показано изобретательское проекционное устройство отображения 500, имеющее комплект 510 источников света в виде решетки. Здесь комплект 510, показанный на фиг.6, фактически соответствует источнику 110 света на фигурах 3-5. Кроме того, на фиг. 6 показан конденсорный оптический комплект 515. Конденсорный оптический комплект 515 по фиг. 6 по существу соответствует конденсорной оптике 115 на фигурах 3-5. Как показано на фиг. 6, решетчатая комплект 510 содержит множество источников 510-1, 510-2, …, 510-5 света, где для каждого источника света выделена конденсорная оптика из конденсорного оптического комплекта 515. В частности, комплект 510 источников света и конденсорный оптический комплект 515 могут быть реализованы таким образом, чтобы свет от отдельных источников 510-1, 510-2, …, 510-5 света направлялся соответственно на выделенные подобласти 124 системы 120 формирования изображения, как показано на фиг. 6, путем подсветки путей 501. Преимущество варианта, показанного на фиг. 6, состоит в том, что путем наложения множества отдельных изображений (также как в случае вышеописанного комплекта) обычно нет необходимости применения конкретных мер для гомогенизации подсветки. Дополнительное преимущество использования матричных источников света, например, коллимированных матриц на основе LED, состоит в том, что в умеренном расширения всего комплекта в поперечном направлении.
На фиг. 7 показан вид сбоку проекционного устройства 600 отображения, имеющего двумерный комплект 610 коллективных линз 612. В варианте, показанном на фиг. 7, двумерный комплект 610 коллективных линз 612 скомпонован по меньшей мере на оптическом пути между системой 120 формирования изображения и расщепителем 140 пучка. Здесь каждая из коллективных линз 612 в двумерном комплекте 610 выделена для одной проекционной оптики 134 в двумерном комплекте 132 проекционной оптики 134. Благодаря использованию двумерного комплекта 610 коллективных линз 612 можно обеспечить подсветку Кехлера для каждой проекционного оптики 134 в двумерном комплекте 132.
PL
PL
В частности, в проекционном устройстве 600 отображения фокусное расстояние f коллективных линз 612 может находиться в диапазоне значений от 1,5-кратного до 2,5-кратного фокусного расстояния f проекционной оптики 134.
Другими словами, использование двумерного комплекта коллективных линз или матрицы коллективных линз между расщепителем пучка и системой формирования изображения, показанной на фиг. 7, позволяет обеспечить подсветку Кехлера для проекционной оптики, в результате чего можно увеличить яркость изображения одновременно с более эффективным подавлением рассеянного света.
В дополнительных вариантах можно дополнительно повысить эффективность подавления рассеянного света путем использования поглощающих апертур (на фиг. 7 не показаны) в плоскости матриц коллективных линз, покрывающих зоны между линзами. В общем случае использование указанной матрицы апертур между системой формирования изображения и поляризующим расщепителем пучка полезно и в отсутствие матрицы коллективных линз для подавления рассеянного света.
В дополнительных вариантах настоящего изобретения также может использоваться подсветка с нескольких сторон с помощью соответствующих, например, коллимированных источников света. На фиг. 8 показан вид сбоку проекционного устройства отображения 700, имеющего два расщепителя 730, 740 пучка и противолежащие источники 710, 720 света для двухсторонней подсветки отражательной системы формирования изображения. На фиг. 8 проекционное устройство отображения 700, в частности имеет первый и второй источники 710, 720 света и первый и второй расщепители 730, 740 пучка, скомпонованные между системой 120 формирования изображения и двумерным комплектом 132 проекционной оптики. Здесь первый расщепитель 730 пучка скомпонован на оптическом пути между первым источником 710 света и набором 750 подобластей системы 120 формирования изображения, а второй расщепитель 740 пучка скомпонован на оптическом пути между вторым источником 720 света и вторым набором 760 подобластей системы 120 формирования изображения.
Как показано на фиг. 8, первая поперечная область 750 системы 120 формирования изображения подсвечивается по существу первым источником 710 света и выделенной первой конденсорной оптикой 715, в то время как вторая поперечная область 760 системы 120 формирования изображения подсвечивается по существу вторым источником 720 света и выделенной второй конденсорной оптикой 725. Здесь первый и второй источники 710, 720 света и первая и вторая выделенная конденсорная оптика 715 и 725 по существу соответствуют источнику 110 света или конденсорной оптике 115 в выше описанных вариантах изобретения. В отличие от использования одного расщепителя пучка, двухсторонняя подсветка двумя источниками 710, 720 света и двумя поляризующими расщепителями 730, 740 пучка на фиг. 8 позволяет примерно вдвое уменьшить установочную длину проектора.
В дополнительных вариантах изобретения проекционная оптика также может отличаться тем, что корректировка в большей степени направлена на искажения соответствующего цветового спектра подсветки подобласти, отображаемой соответствующей проекционной оптикой, чем на искажения одного из других цветовых спектров.
В дополнительных вариантах изобретения в двумерном комплекте 132 проекционной оптики проекционная оптика 134 может быть скорректирована с целью устранения дефокусировки и/или астигматизма, и/или комы, вероятность присутствия которых возрастает с увеличением расстояния до оптической оси 101 системы 120 формирования изображения и проекционного оптического комплекта.
Наконец, в дополнительных вариантах изобретения система 120 формирования изображения может быть реализована так, что размер подобластей 124 непрерывно изменяется с увеличением расстояния до оптической оси 101 системы 120 формирования изображения и комплекта 130 проекционной оптики, так что отдельные изображения на проекционной плоскости будут иметь одинаковый размер.
Благодаря указанному непрерывному изменению размера подобластей по мере увеличения расстояния до центральной оптической оси 101 или центрального канала, можно скомпенсировать увеличивающееся расстояние до объекта и, следовательно, меньшее увеличение внешней проекционной оптики 103 по отношению к центральному каналу в случае децентрирования (как в качестве примера показано на фиг. 1) во время проецирования отдельных изображений на проекционную поверхность 150.
На фиг. 9 показан вид сбоку проекционного устройства отображения 800, имеющего два расщепителя 810, 820 пучка и полуволновую пластину 830, расположенную между ними на пути подсветки. Кроме первого расщепителя 810 пучка проекционное устройство отображения по фиг. 9 содержит, в частности, второй расщепитель 820 пучка, который скомпонован, с одной стороны, на оптическом пути между отражательной системой 120 формирования изображения и двумерным комплектом проекционной оптики, а, с другой стороны, на оптическом пути между источником 110 света и отражательной системой 120 формирования изображения, и полуволновой пластиной 830, скомпонованной между первым расщепителем 810 пучка и вторым расщепителем 820 пучка. Таким образом, направление поляризации (например, p) поляризационной компоненты, пропускаемой первым расщепителем 810 пучка света (поляризационные компоненты p, s), излучаемого источником 110 света, можно повернуть на 90° при прохождении через полуволновую пластину 830. Здесь первый расщепитель 810 пучка и второй расщепитель 820 пучка реализованы для отражения света, поступающего от источника 110 света в направлении системы 120 формирования изображения по направлению поляризации (например, s), развернутом на 90°. Примерный путь подсветки с соответствующей поляризационной компонентой показана на фиг. 9 стрелками, обозначенными как s, p.
Другими словами, при использовании двух поляризующих расщепителей пучка (как в качестве примера показано на фиг. 9), которые соединены последовательно через полуволновую пластину 830 (или λ/2 пластину) на пути подсветки, можно использовать обе поляризационные компоненты (p,s) неполяризованного источника света, такого как LED. Здесь полуволновая пластина поворачивает поляризационную компоненту (p), пропущенную первым расщепителем пучка, на 90°, так что она отражается в следующем расщепителе пучка на выделенную половину системы формирования изображения со скорректированным направлением (s) поляризации.
Полное использование неполяризованного источника света вышеописанным комплектом, содержащим два поляризующих расщепителя пучка или два поляризационных делителя и полуволновую пластину (λ/2 пластину), может быть дополнено вышеописанной двухсторонней подсветкой, что позволяет еще раз вдвое уменьшить установочную длину.
Если обратиться к вышеописанным вариантам, то проекция внешних краев первого (730, 810) и второго (740, 820) расщепителей пучков в отражательной системе 120 формирования изображения может быть сформирована таким образом, что она не будет проходить через подобласти 124 системы 120 формирования изображения. Благодаря этому можно будет избежать ложного эффекта при проецировании внешних краев в полном изображении.
В дополнительных вариантах проекцию полноцветного RGB изображения (как показано в качестве примера на фиг. 10) можно реализовать с помощью источника 905 RGB света. Это можно сделать, например, с помощью трех LED 910, 920, 930 с выделенной коллимированной оптикой 915, 925, 935 и цветовым сумматором 940. Источник 905 RGB света в варианте на фиг. 10 фактически соответствует источнику 110 света в предыдущих вариантах. В частности, в варианте, показанном на фиг. 10, источник 905 RGB света и система 950 формирования изображения работают синхронно с последовательной передачей цветов для получения полноцветной проекции.
На фиг. 10 отражательная система 950 формирования изображения, по существу соответствующая системе 120 формирования изображения по вышеописанным вариантам, может быть выполнена с возможностью представления идентичных отдельных изображений 904 подобластей 124 системы 950 формирования изображения с достаточно высокой частотой кадров. Кроме того, источник 905 света может быть реализован для последовательного прохождения разных цветовых компонент (например, красная, зеленая, синяя) для каждого кадра. Используя режим работы с последовательной передачей цветов в системе 950 формирования изображения и отдельные источники 910, 920, 930 света, можно реализовать полноцветную проекцию, где контент изображения, например, в цифровой системе формирования изображения одинаков для всех проекционных каналов.
В дополнительных вариантах источник 110 света, расщепитель 140 пучка, проекционный оптический комплект 130 и отражательная система 120 формирования изображения могут быть реализованы таким образом, что отраженный свет по меньшей мере от двух подобластей системы 120 формирования изображения будет содержать одинаковый цветовой спектр.
Кроме того, в других вариантах источник 110 света может быть скомпонован так, что разные подобласти системы 120 формирования изображения будут подсвечиваться с использованием разных цветовых компонент. Обратимся к фиг. 8, где, например, первый источник 710 света может излучать свет с первой цветовой компонентной, которая отражается первым расщепителем 730 пучка на первую подобласть 750 системы 120 формирования изображения после прохождения через конденсорную оптику 715, в то время как второй источник 720 света может излучать свет со второй цветовой компонентой, который отражается вторым расщепителем 740 пучка на вторую подобласть 760 системы 120 формирования изображения после прохождения через конденсорную оптику 725. Таким образом, разные подобласти 750, 760 системы 120 формирования изображения могут подсвечиваться первой и второй цветовой компонентой, которые могут отличаться друг от друга.
На фиг. 11 показан вид сбоку проекционного устройства 1000 отображения с комплектом 1020 цветовых фильтров для генерации смешения цветов на проекционной поверхности 150. На фиг. 11 система 1030 формирования изображения, по существу соответствующая системе 120 формирования изображения по предыдущим вариантам, выполнена с возможностью отображения групп 1032-1, 1032-2, 1032-3 отдельных изображений, каждая из которых представляет серую шкалу цветовой компоненты контента изображения. Здесь для каждой группы 1032-1, 1032-2, 1032-3 отдельных изображений может быть выделен соответствующий цветовой фильтр 1022-1, 1022-2, 1022-3 из комплекта 1020 фильтров. Таким путем может выполняться фильтрация групп 1032-1, 1032-2, 1032-3 отдельных изображений в согласно соответствующей цветовой компоненте, так что в полном изображении 160, наложенном в проекционной плоскости 150 будет представлено цветовое смешение.
Другими словами, на фиг. 11 представлена другая дополнительная функция для генерации RGB изображений. Путем подсветки источником 1010 белого света и размещения цветовых RGB фильтров 1022-1, 1022-2, 1022-3 на пути отображающего света в каждом из нескольких проекционных каналов генерируется базовое цветное изображение. Обычно один проекционный канал соответствует отображению одной подобласти системы формирования изображения с помощью выделенной проекционной оптики на проекционной поверхности. В результате выделения соответствующего контента базового цветного изображения для соответствующих проекционных каналов генерируется RGB проекция. Преимущества такого подхода к генерации цветных изображений состоит в возможности обеспечения баланса белого несколькими проекционными каналами для соответствующего базовой цвета, настраиваемого по спектральной характеристике источника света и цветовых фильтров.
В дальнейших вариантах отдельный источник света базовой цвета может быть выделен для каждого проекционного канала или группы проекционной оптики. Цветовое смешение выполняется во время наложения с генерацией полного изображения на экране или в виртуальном изображении.
Обратимся к фиг. 8, где источник 110 света в проекционной системе 700 реализован, например, в виде источников 710, 720 света для подсветки разных групп 750, 760 подобластей системы 120 формирования изображения с разным цветовым спектром через расщепители 730, 740 пучка. В двумерном комплекте проекционной оптики проекционная оптика 755, 765, которая отображает подобласти 750, 760, подсвечиваемые светом с разным цветовым спектром (например, красный, синий) источниками 710, 720 света, отличается одна от другой.
Кроме того, в дополнительных вариантах изобретения система 120 формирования изображения может быть реализована таким образом, что размер подобластей, которые могут подсвечиваться светом с первым цветовым спектром из числа различных цветовых спектров (например, красный), может отличаться от размера подобластей 760, которые могут подсвечиваться светом с другим цветовым спектром (например, синий), отличающимся от первого спектра. Таким образом, можно синхронизировать размеры отдельных изображений на проекционной поверхности.
Следует заметить, что с помощью комплекта цветовых фильтров, в качестве примера показанного на фиг. 11, также можно реализовать отображение цвета помимо вышеупомянутой прямой цветовой подсветки подобластей, так чтобы разные группы подобластей вносили свой вклад в полное изображение с различными цветовыми спектрами.
В дополнительных вариантах для всей проекционной оптики в двумерном комплекте проекционной оптики можно выбрать одинаковое фокусное расстояние для всех каналов разного цвета, то есть, для оптических каналов, выделенных для разных цветовых спектров, так что для всех каналов разного цвета будет установлено одинаковое увеличение. Кроме того, если по-разному отрегулировать геометрические расстояния проекционной оптики в системе формирования изображения, можно будет скомпенсировать разную длину оптических путей из-за дисперсии расщепителя пучка (например, первого или второго расщепителей 730, 740 пучка) для каналов разных цветов.
Однако в дополнительных вариантах возможно окажется нежелательным размещение проекционной оптики в двумерном комплекте проекционной оптики с разной установочной высотой. Таким образом, возможно реализовать преимущество, заключающееся в установке проекционной оптики на одинаковом геометрическом расстоянии до системы формирования изображения. В этом случае разную длину оптических путей из-за дисперсии расщепителя пучка можно скомпенсировать, выбрав разные фокусные расстояния проекционной оптики в соответствии с разной длиной оптического пути для разных цветовых каналов. Здесь разные фокусные расстояния приводят к эффекту, заключающемуся в том, что увеличение для разных цветовых каналов на проекционной поверхности будет разным. Однако соответствующее увеличение или соответствующую размерность отображения можно вновь адаптировать, используя разные размеры подобластей, выделенных для каналов разных цветов, например, с помощью программных средств (то есть, под компьютерным управлением).
Кроме того, в других вариантах расщепитель пучка может быть реализован по форме не в виде куба, а в виде пластины, так что различие в длине разных оптических путей из-за меньшей дисперсии будет незначительным.
Таким образом, в дополнительных вариантах изобретения благодаря адаптации фокусных расстояний проекционной оптики матрицы базовых цветов для каждой цветовой группы можно выполнить коррекцию продольных цветовых аберраций отображения. Кроме того, благодаря адаптации размеров субизображений базовых цветов для каждой цветовой группы можно выполнить коррекцию поперечной цветовой аберрации изображения. Таким образом, дополнительное преимущество настоящего изобретения состоит в возможности коррекции аберрации в форме коррекции цветовых аберраций, таких как продольные цветовые аберрации проекционной оптики по каждому каналу. Если имеются разные размерности отображения для базовых цветов, то также возможна коррекция результирующей поперечной цветовой аберрации в полном изображении, например, путем использования разных размеров субизображений базовых цветов.
В дополнительных вариантах благодаря предыскажению субизображений можно выполнить коррекцию искажений. Кроме того, в других вариантах можно выполнить коррекцию дефокусировки проекционных каналов, удаленных от упомянутой оси, изменяя фокусное расстояние проекционной оптики с адаптацией для каждого канала.
В дополнительных вариантах проекционное устройство отображения также может отличаться тем, что коррекция разных размеров отображения срединных каналов или каналов, удаленных от оси, обусловленная адаптацией фокусного расстояния, выполняется путем изменения размеров и предыскажения субизображений, удаленных от оси, для каждого канала. Кроме того, в других вариантах может выполняться коррекция астигматизма и комы с использованием разных сигиттальных и тангенциальных фокусных расстояний проекционной оптики, удаленной от оси, с адаптацией по каждому каналу.
По аналогии с ахроматизацией, коррекция монохроматических аберраций по каждому каналу, например, воздействие кривизны поля изображения при больших расстояниях от объекта для проекционных каналов, удаленных от оси (вместе с предыскажениями субизображений в зависимости от расстояния проекционной оптики от оси) позволяет обеспечить простые технические решения для улучшения качества изображения. В то время как при цветовой коррекции дифференциация выполняется в основном между тремя цветовыми группами и, следовательно, между тремя разными скорректированными блоками проекционной оптики, коррекция монохроматических аберраций обычно требует адаптации соответствующих проекционной оптики в зависимости от положения соответствующего проекционного канала относительно центра матрицы. Например, для коррекции астигматизма и комы полезны матрицы линз, имеющих фокусное расстояние, непрерывно изменяющееся от одного элемента матрицы к другому, в случае эллиптических микролинз, также разделенных на линзы с сагиттальным и меридианальным фокусными расстояниями.
Дополнительная функция для генерации цветных изображений заключается в использовании матричного источника света, такого как показан в качестве примера на фиг. 6, в виде источника 510 света, имеющего соответствующий конденсорный оптический комплект 515, например, со светодиодами (LED), излучающими свет разных цветов. Уникальное распределение отдельных источников света по группам субизображений и проекционной оптики выполняется преимущественно путем использования матрицы коллективных линз, показанных в качестве примера на фиг. 6. Здесь отсутствие цветовых фильтров позволяет обеспечить более высокое светопропускание системы по сравнению с вышеописанным подходом.
В дополнительных вариантах отражательная система 120 формирования изображения и проекционный оптический комплект 130 могут быть реализованы таким образом, что отдельные идентичные изображения из разных субобластей накладываются с точностью до пикселя.
Кроме того, система 120 формирования изображения или матрица системы формирования изображения может быть выполнена с возможностью отображения различных отдельных изображений. Их отображение выделенной проекционной оптикой дает в результате полное изображение или проекционное изображение.
На фиг. 12 показано проекционное устройство отображения, в котором отображения отдельных изображений накладываются в проекционной плоскости 150, образуя полное изображение 1130, имеющее более высокое разрешение или отображаемое множеством пикселей. В частности, в варианте, показанном на фиг. 12, отражательная система 1110 формирования изображения и проекционный оптический комплект 1120 могут быть реализованы так, что отображения отдельных изображений накладываются на проекционную поверхность 150 с субпиксельным смещением. Здесь проекционная оптика 1122 (в двумерном комплекте 1120) децентрирована относительно распределенных подобластей 124, показанных в качестве примера на фиг. 12. Это приводит, как в качестве примера показано на фиг. 12, к генерации полного изображения 1130, наложенного на проекционную поверхность 150, которое имеет более высокое разрешение или количество отображенных пикселей, превышающее их количество в отдельных изображениях.
За исключением полноцветного проецирования использование разных субизображений позволяет обеспечить дополнительные изменения в реализации системы. В частности, путем объединения субизображений, например, согласно фиг. 12, появляется возможность увеличения результирующего полного изображения, увеличения количества пикселей в результирующем полном изображении или и то, и другое. В случае, показанном в качестве примера на фиг. 11, полное изображение 1130 состоит из трех объединенных спроецированных субизображений 1132-1, 1132-2, 1132-3, каждое из которых отображается через два проекционных канала 1101.
На фиг. 13 схематически показано наложение 1200 пикселей до полного изображения 19. Реализация, показанная на фиг. 13, дает особенно хороший результат для систем формирования изображения, имеющих низкий коэффициент заполнения пикселей. Пиксель 16а, 16b, 16с или 16d системы формирования изображения обычно состоит из неактивной области 17а, 17b, 17 или 17d и активной области 168а, 18b, 18с или 18d. В последующем описании предполагается, что пиксель 16а является управляемым белым пикселем, пиксель 16b - светло серым, пиксель 16с - темно серым, а пиксель 16d - черным. Если сформированы четыре группы (f, b, c, d) проекционных каналов, каждая из которых включает в себя пиксели 16а, 16b, 16с или 16d в своих субизображениях на соответствующей одинаковой позиции, проецирующие пиксельную подобласть или активную область 18а, 18b, 18с или 18d с высоким разрешением, и при наличии децентрирования проекционной оптики, которое позволяет обеспечить проецирование с генерацией полного изображения, смещенного на половину пиксельного шага (субпиксельное смещение), то получается пиксельная конфигурация 11 в выделенной пиксельной позиции в полном изображении 19, которое представляет наложение четырех субизображений. Описанный комплект позволяет обеспечить количество пикселей в полном изображении, которое в 4 раза превышает количество пикселей в субизображениях.
На фиг. 14 схематически показано наложение 1300 двоичных черно-белых субизображений образующих полное изображение 21. Если система формирования изображения имеет высокий коэффициент заполнения, то наложение со смещением субпикселей в полном изображении 21 приведет к комбинации с увеличенным количеством уровне серого и увеличению количества отображаемых пикселей. Эти особенности показаны на фиг. 14 на примере полосковой конструкции. Чисто черно-белые двоичные субизображения 20а, 20b накладываются до полного изображения 21, имеющее увеличенное количество уровней серой шкалы и увеличенное количество отображаемых пикселей.
Кроме увеличения количества пикселей, возможно увеличение количества отображаемых уровней серого без смещения изображения. На фиг. 15 схематически показано еще одно изобретательское наложение 1400 двоичных черно-белых субизображений, образующих полное изображение 23. На фиг. 14 в качеств примера показаны чисто двоичные черно-белые субизображения 22а, 22b, наложение которых образует полное изображение 23 уже с тремя уровнями серого. Дополнительное увеличение количества разных двоичных изображений приводит еще большему увеличению количества отображаемых уровней серого. Этот подход, направленный на увеличение количества уровней серого, также можно использовать и для не чисто двоичных, то есть, обычных субизображений, имеющих меньше уровней серого. Сочетание этого подхода с вышеописанной процедурой для отображения полноцветных изображений позволяет увеличить глубину цвета.
Обратимся к фигурам 14, 15, где проекционное устройство отображения может быть реализовано для приема изображения, подлежащего проецированию и имеющего первую разрешающую способность по шкале серого/цветной шкале, где отражательная система 120 формирования изображения выполнена с возможностью отображения отдельных изображений (то есть, двоичных черно-белых субизображений 20а, 20b, 22а, 22b), имеющих вторую разрешающую способность по шкале серого/цветной шкале, которая меньше первой разрешающей способности по серой шкале/цветной шкале. В частности, проекционное устройство отображения может быть реализовано для управления субизображениями в зависимости от значения серой/цветной шкалы проецируемого изображения в пикселе проецируемого изображения, так что отдельные изображения в полном изображении 21, 23 достигают в итоге серой/цветной шкалы, соответствующей значению серой/цветной шкалы на позиции, соответствующей данному пикселю.
Теперь, когда возможные детали аппаратных реализаций проекционного устройства отображения по фиг. 1 были описаны выше согласно отражательной версии, подобной фиг. 2d для разных вариантов, следует заметить, что некоторые из версий, описанных применительно к фигурам 3-15, без сомнения, можно также применить к другим общим реализациям согласно фигурам 2а-2с. Это применимо, в частности, по отношению к другим дополнительным функциям реализации цветного полного изображения 160. Для реализации цветного полного изображения 160 система 120 формирования изображения может быть, например, цифровой системой формирования изображения с пикселями разных цветовых каналов, которые скомпонованы, например, согласно конфигурации Байера. В частности, это применимо к самосветящимся системам 120 формирования изображения согласно фиг. 2с. Также можно скомбинировать источник 110 белого цвета с другими цветовыми фильтрами в каналах многоканальной оптики 134, где фильтр не может быть только позади системы 120 формирования изображения на оптическом пути, видимой от источника 110 света, но также и перед системой 120. Рассуждения относительно коррекций отображения отдельной проекционной оптики, например, для учета соответствующего осевого расстояния соответствующего отображающего канала до главной оптической оси проекционного устройства отображения применимы соответственно к реализациям согласно фигурам 2а-2с, где однако рассуждение о дисперсии от расщепителя 140 пучка может быт опущено в вариантах согласно фигурам 2а-2с. Приведенные выше рассуждения также применимы в отношении базовой дополнительной функции добавления общей линзы к многоканальной оптике. Таким образом, многоканальная оптика 130 может содержать общую линзу, аналогичную линзе 310, 312, расположенную на выходе по отношению к двумерному комплекту 132 проекционной оптики и взаимодействующую с двумерным комплектом 130 проекционной оптики 134, который реализован для повторной фокусировки коллимированных лучей 315 из проекционной оптики 134 в фокальной плоскости общей линзы 310, 312, где проекционную оптику 130 центрируют по отношению к выделенным подобластям 124, причем многоканальная оптика 130 работать как коллимирующая, либо фокусировать расходящиеся/сходящиеся лучи от проекционной оптики 134 в действующей фокальной плоскости в результате децентрирования, имеющего место между проекционной оптикой 104, с одной стороны, и подобластями 124, с другой стороны, и фокусировки с помощью общей линзы на выходе.
Что касается коллективной линзы 115, то следует заметить, что она может быть реализована в виде линзы Френеля для уменьшения установочной высоты. Упомянутые источник света и возможно коллимирующая оптика могут быть реализованы в многоканальной конфигурации для уменьшения длины конструкции, и тогда открывается возможность выполнения подсветки с R, G или B цветом по каждому каналу, чтобы генерировать на экране RGB изображение.
После этих разъяснений по поводу деталей аппаратной конструкции согласно некоторым вариантам, вновь обратимся далее к мерам, предпринимаемым согласно вариантам изобретения для компенсации отклонений проекционной поверхности от плоскопараллельной ориентации по отношению к плоскости 129 формирования изображения. Далее эти обстоятельства будут рассмотрены более подробно, чем в предшествующем описании.
Как стало ясно из приведенного выше описания, принцип многоканального проецирования дает возможность с помощью многоканальной оптики 130 получить увеличенную глубину фокуса в отдельных каналах. Таким образом, в основном нет проблемы для отдельных каналов, когда проекционная поверхность 150 имеет переменное расстояние в поперечном направлении до проекционного устройства отображения. Наоборот, из приведенного выше описания очевидно, что комплект подобластей 124 системы 120 формирования изображения имеет преимущество в отношении глубины фокуса. Обычно существует зависимость проекционного расстояния от различия в центральных шагах проекционной оптики многоканальной оптики 130 и соответствующих подобластях 124 в плоскости 129 формирования изображения. Как было описано выше, адаптация глубины фокуса к изменению глубины проекционной поверхности 150 в поперечном направлении реализуется в том, что конструкции объекта или отдельные изображения в подобластях 124 отличаются друг от друга определенной деформацией в зависимости от их положения по отношению к центру распределения подобластей 124, то есть, в зависимости от их расстояния до места контакта оптической оси проекционного устройства 100 отображения с плоскостью 129 формирования изображения. Из-за наличия расстояния до соответствующей точки в отдельных изображениях соседних проекционных каналов (расстояние шага), каждой точке в конструкции объекта или отдельного изображения выделяется точно определенное проекционное расстояние, которое имеет место согласно вышеописанным вариантам, причем это расстояние соответствует проекционному расстоянию до точки на проекционной поверхности 150, на которую многоканальная оптика 130 отображает соответствующую точку.
На фиг. 16 показана проекция на плоскость, наклоненную в качестве примера на 40° относительно нормального положения вокруг оси х. На фиг. 16 слева показана проекция по оси z, иллюстрирующей здесь оптическую ось проекционного устройства отображения, на плоскость 12 формирования изображения; из этой фигуры можно видеть, что по строкам и столбцам скомпонованы приведенные в качестве примера регулярно расположенные матрицы проекционной оптики 134. Как упоминалось выше, такой комплект оптики является лишь примером. Помимо этого на фиг. 16 справа показано поперечное сечение плоскости 129 формирования изображения, многоканальной оптики 130 и проекционной поверхности 150. На проекционной поверхности 150 в качестве примера выделены две точки в полном изображении, где одна точка изображена в виде кружка 1, а другая точка представлена в виде креста 2. В последующих вариантах выделенные параметры этих точек отмечаются соответствующими ссылочными позициями в виде индекса. В поперечном сечении справа на фиг. 16 показано, какие точки в плоскости 129 формирования изображения соответствуют точкам проекционной плоскости 150 в показанной плоскости поперечного сечения или в каналах, выделенных для этой плоскости поперечного сечения. В левой части, то есть, на виде сверху, также показаны соответствующей точки в плоскости 120 формирования изображения для других каналов. Здесь проекционное устройство отображения по фиг. 16 в качестве примера состоит из 11х11 проекционных каналов, скомпонованных в виде квадрата, но ни тип комплекта проекционной оптики, ни количество каналов не являются каким-либо ограничением.
Таким образом, согласно примеру на фиг. 16, изображение, подлежащее проецированию, состоит из креста 2 и кружка 1, соответствующих точкам изображения, имеющим разное положение на поверхности плоскости 129 формирования изображения. В примере, приведенном на фиг. 16, на каждую точку 1 или 2 проекции будет 11×11=121 соответствующих точек. Вместе они образуют совокупность точек, определенную, например, взаимными расстояниями между участвующими точками в плоскости 129 друг относительно друга.
1
2
1
2
Исходя из с угла α наклона проекционной поверхности 150 с учетом угла раскрытия проекционной оптики, получают максимальное или минимальное проекционное расстояние (L, L), которые можно вычислить на двух соответствующих значениях шага (p, p) этих точек объекта как:
.
1
2
1
2
В показанном примере из-за ориентации проекционной поверхности 150 получится, что L<L и p>p. Начиная с центра 3 матрицы, для указанных двух приведенных в качестве примера точек изображения, контент которых изменяется из-за различия значений шага по всем каналам 11х11, генерируются матрицы, каждая из которых имеет 11х11 отдельных изображений. В изображении, заполняющем всю поверхность подобласти, это соответствует деформации отдельных изображений в подобластях 124 определенных для каждого канала, согласно вышеописанной процедуре формирования изображения.
Что касается вышеупомянутых совокупностей точек в плоскости 129, то эти пространственные совокупности точек в субизображениях, наложенных многоканальной оптикой до соответствующей общей точки 1 или 2 в полном изображении, отличаются друг от друга в отношении расстояний между точками совокупности в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки 1 или 2 в полном изображении до многоканальной оптики 130. При непрерывно изменяющей или неизменяющейся проекционной поверхности это означает непрерывное локальное искажение, то есть, растяжение и/или сжатие отдельных изображений 124, в зависимости от того, где находится соответствующая проекционная точка на проекционной плоскости 150, с интенсивностью, возрастающей с увеличением расстояния от места контакта оптической оси проекционного устройства отображения с плоскостью 129. Если проекционная поверхность имеет разрывы в направлении глубины, то возможно, что локальные искажения соответствующих мест в отдельных изображениях, соответствующих местам разрыва, приведут к неопределенностям, которые могут быть разрешены соответствующими мерами, такими как усреднение или т.п.
Таким путем изображение, подлежащее проецированию, можно отобразить на экранные поверхности любой формы, сохраняя очень хорошее качество отображения в увеличенном диапазоне расстояний без потери яркости, обусловленной слишком большими диафрагменными числами. Это позволяет обеспечить высококонтрастный и яркий показ проекционных изображений с:
a) очень плоскими проекционными углами по отношению к плоским экранным поверхностям;
b) любыми углами к искривленным экранным поверхностям; или
с) любыми углами к экранным поверхностям произвольной формы.
Преимуществом, которое не следует недооценивать, является возможность избежать наклона между плоскостью объекта в проекционной оптике (которые в другом случае будут необходимы) для удовлетворения принципа Шеймпфлюга. Это позволяет существенно упростить конструкции системы.
Далее на основе фиг. 17 описывается вышеупомянутая предварительная обработка в системе 120 формирования изображения согласно одному варианту изобретения, где система 120 формирования изображения является цифровой системой формирования изображения. Начальной точкой предобработки является поступающее изображение, подлежащее отображению, в виде пиксельных матричных данных 1200. Пиксельные матричные данные 1200 представляют изображение, подлежащее отображению, например, в виде регулярной матрицы пикселей 1202 или значений отсчетов в столбцах и строках. Значениями 1202 отсчетов могут быть значения цвета, значения шкалы серого, значения черно-белого или т.п. На первом шаге 1204 обработки, например, пиксельные данные 1200 используют для формирования на выходе отдельных изображений 1206 для разных каналов многоканальной оптики 130. Как было описано выше со ссылками на фигуры 13, 14 и 15, разделение 1204 на каналы обеспечивает разделение информации в пиксельных матричных данных 1200 в соответствии с цветовыми каналами, так что, например, отдельные изображения 1206 на выходе соответствуют каждое только одному цветовому каналу пиксельных матричных данных 1200, и/или разделение 1204 каналов содержит пространственную субдискретизацию пиксельных матричных данных 1200 и т.д. Тогда отдельные изображения 1206 на выходе представляют начальную точку для последующих шагов обработки. В частности, на шаге 1208 отдельные изображения отдельных каналов компонуются в плоскости формирования изображения. Это означает, что отдельные изображения 1206 искажают и размещают в плоскости 129 формирования изображения таким образом, что резкая проекция изображения 1200 в результате приводит к неискаженному изображению на проекционной плоскости 150 благодаря многоканальной оптике 130. Как показано на фиг. 17, шаг 1208 может быть виртуально или действительно разделен на три подшага.
На первом подшаге 1208а отдельные изображения 1206 на выходе компонуют, например, сначала в первой плоскости 129 формирования изображения друг относительно друга, например, только путем поступательного сдвига, так что они компонуются относительно отдельных каналов многоканальной оптики 130, как было описано выше, причем с разным центральным шагом отдельных изображений 1306 в плоскости 129 формирования изображения, с одной стороны, и разным расстоянием многоканальной оптики 130, с другой стороны, что также было описано выше, так что можно выполнить адаптацию по отношению к усредненному проекционному расстоянию L, или отрегулировать среднее расстояние одного изображения в зависимости от последнего. После шага 1208а отдельные изображения 1206 будут накладываться с высокой точностью или резкостью, например, в плоскопараллельной области на усредненном проекционном расстоянии L, если пренебречь оптическими погрешностями, обусловленными например, вышеупомянутыми ошибками отображения многоканальной оптики либо разными телецентрическими характеристиками отдельных каналов.
На следующем шаге 1208b отдельные изображения 1206 подвергают предыскажению в подобластях 124 в плоскости 129 формирования изображения, которая, например, одинакова для всех отдельных изображений 1206. Конечно, эта обработка также может выполняться перед шагом 1208 и даже перед шагом 1204. В случае, показанном на фиг. 16, предыскажение 1208 корректирует, например, трапециевидные искажения отдельных изображений из-за наклона относительно плоскопараллельной ориентации. На фиг. 17 предыскажение отдельных изображений 2106 на плоскости 129 формирования изображения показано в увеличенном виде. Обычно предыскажение 1208b связано с коррекцией искажений, обусловленных тем обстоятельством, что масштаб формирования изображения, в котором отдельные изображения 1206 отображаются на проекционную поверхность 150 многоканальной оптикой, зависит от расстояния между соответствующим рассматриваемым местом на проекционной поверхности 150 до проекционного устройства отображения, которое соответствующим образом изменяется по всему полному изображению.
После предыскажения 1208b отдельные изображения 1206в подобластях 124 плоскости 129 формирования изображения по отдельности искажают для каждого канала (шаг 1208с). На этом шаге также выполняется адаптация глубины фокуса в соответствии с проекционной поверхностью 150, отклоняющейся от плоскопараллельной ориентации. Если бы можно было взглянуть на результат проецирования отдельных изображений 1206 после предыскажения 1208b, то полное изображение, то есть, изображение, спроецированное согласно данным 1200, выглядело бы не искаженным на проекционной поверхности 150, но резким только, например, на среднем проекционном расстоянии. После выполнения поканального искажения 1208с отдельные изображения 1206” оказываются уникально искаженными для каждого канала, так что они реализуют изменения точек совокупностей, соответствующих друг другу в подобластях 124, обсужденных в соответствии с фиг. 16, из-за разных значений глубины вдоль оптической оси проекционного устройства отображения на проекционной поверхности 150. Таким образом, положение проекционной поверхности 150 или ее отклонение от плоскопараллельной ориентации на усредненном проекционном расстоянии (например, угол α на фиг. 16) является оказывающим влияние параметром на обоих шагах 1208b и 1208c: в предыскажении на шаге 1208b для всех каналов, а на шаге 1208с индивидуально для каждого канала.
Вдобавок к вышесказанному, искажение 1208с, индивидуальное для каждого канала, также может реализовать вышеупомянутые искажения по каждому каналу, назначением которых является коррекция других отклонений, существующих среди различных каналов, например, отклонений, обусловленных уже упомянутыми разными периферийными расстояниями каналов, то есть, разными расстояниями подобластей 124 до оптической оси проекционного устройства отображения, исходя из возможных ошибок отдельной проекционной оптики и возможных отклонений из-за разного распределения подобластей для разных цветовых каналов проекционного устройства отображения (например, красный, зеленый и синий) из-за соответствующих интенсивностей преломления проекционной оптики отдельных каналов многоканальной оптики 130.
Что касается шага 1208а то следует заметить, что здесь предполагается одинаковая вероятность того, что яркость полного изображения может изменяться видимым образом из-за локально изменяющегося масштаба изображения по всей проекционной поверхности. Таким образом, система формирования изображения может быть реализована так, чтобы обеспечить адаптацию подсветки в наложенном изображении путем изменения пропускания соответствующих точек изображения, входящих в совокупность точек, или путем регулирования их числа. Другими словами, можно изменять количество точек изображения или каналов, вносящих вклад в формирование изображения, например, так, чтобы их количество было меньше для проекционных точек в более близких областях на проекционной поверхности, чем для более дальних областей. Предпочтительно, чтобы вклад от каналов, удаленных от оси был затем исключен, чтобы минимизировать оптические недостатки этих каналов, сказывающиеся на качестве полного изображения. Однако для совокупностей, чьи точки лежат в более близких областях проекционной плоскости, используется только уменьшение яркости точек таких совокупностей. Это уменьшение яркости может также быть более значительным для каналов, удаленных от оси, чем для каналов, близких к указанной оси. Другими словами система 120 формирования изображения может быть реализована таким образом, чтобы в целях гомогенизации подсветки сумма яркостей точек упомянутых совокупностей в плоскости 129 формирования изображения изменялась по всему полному изображению в зависимости от расстояния соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики 130, где точки соответствующих совокупностей накладываются с помощью многоканальной оптики, путем изменения яркости точек и/или изменения количества субизображений 124, вносящих соответствующую точку в соответствующую совокупность. Изменение яркости точек и/или изменение количества субизображений 124, вносящих соответствующую точку в соответствующую совокупность, может быть таким, что точки субизображений 124 каналов, удаленных от оси будут вносить меньший вклад в полное изображение 160.
Следует заметить, что процесс согласно фиг. 17 можно также рассматривать как процесс, касающийся того, как из заранее определенного изображения может быть сгенерирована маска для системы формирования изображения с целью генерации отдельных изображений в подобластях 124. Это применимо также для вышеупомянутого рассмотрения изменения уровней яркости. Адаптация размера точки изображения объекта по каждому каналу по всем отдельным изображениям, в частности, в случае использования процесса согласно фиг. 17 для генерации маски, может выполняться на шаге 1208с, чтобы воспрепятствовать наложению по-разному растянутых точек изображения, что обусловлено возможными расширениями субизображений, и, следовательно, избежать размывания изображения.
Как стало очевидным из вышеприведенного описания, рассмотренные выше варианты изобретения можно использовать для реализации проецирования на разные проекционные поверхности 150. Обычно в качестве проекционной поверхности 150 можно использовать любую поверхность произвольной формы. Проекционная поверхность 150 также может содержать места с разрывами.
Кроме того следует заметить, что проекционное устройство отображения можно реализовать таким образом, чтобы проекционная поверхность 150 была регулируемой, например, с помощью входных сигналов от пользователя или автоматически, так чтобы проекционная поверхность 150, на которую проекционное устройство отображения отображает изображение 1200, подлежащее проецированию, с высокой резкостью, аппроксимирует действительную форму экрана или стены, на которую сориентировано проекционное устройство отображения для проецирования изображения.
Одна дополнительная функция регулирования относится, например, к среднему расстоянию L проекционной поверхности 1150 до проекционного устройства отображения, где среднее проекционное расстояние L влияет на шаг 1208а. Это расстояние также можно определить с помощью проекционного устройства отображения посредством соответствующего датчика расстояния (не показан). Кроме того, возможно определение среднего проекционного расстояния L, используя итеративный процесс, в котором известное тестовое изображение проецируют с использованием разных усредненных проекционных расстояний, где затем оценивают результат проецирования на реальном экране в отношении резкости или контрастности посредством камеры (не показана) проекционного устройства отображения, чтобы выбрать в качестве используемой регулировки ту регулировку, которая обеспечивает максимум последнего показателя качества.
Другой дополнительной функцией регулировки может быть регулировка угла α наклона. Угол α наклона может быть введен пользователем или определен автоматически. Автоматическое определение можно обеспечить для разных регулировок угла α, подлежащих тестированию, определению и оценке вышеупомянутой камерой для использования этой регулировки с наиболее сбалансированной контрастностью по всему изображению. Точно такую же процедуру можно использовать для угла наклона относительно оси y. Итеративное проецирование тестового изображения с разными углами наклона может выполняться в сочетании с изменением среднего проекционного расстояния.
Еще одной дополнительной функцией регулировки может быть регулировка радиуса кривизны проекционной поверхности 150 для адаптации проекционной поверхности 150 к проекционным поверхностям, искривленным вдали от проекционного устройства отображения или искривленных в направлении проекционного устройства отображения. В этом случае можно использовать аналогичную процедуру, а именно, проецирование тестового изображения с разными радиусами кривизны и запись изображения с помощью ранее упомянутой необязательной камеры с соответствующими настройками для оценки того, какой радиус кривизны даст наилучший результат с точки зрения качества проецирования.
Регулировки могут также выполняться под управлением пользователя. Для вышеупомянутых дополнительных функций регулировки пользователем может быть использована, например, клавиатура устройства, в котором установлено проекционное устройство отображения, например, такая клавиатура, как на мобильном телефоне, компьютере типа лэптоп или т.п.
Таким образом, система (120) формирования изображения может быть реализована так, чтобы предоставить одну или несколько дополнительных функций регулировок под управлением пользователя или дополнительных функций автоматических регулировок, независимых друг от друга:
а) изменение субизображений таким образом, чтобы в результате изменилось среднее проекционное расстояние проекционной поверхности до многоканальной оптики с соответствующим поступательным сдвигом положения проекционной поверхности;
b) изменение субизображений, с тем чтобы это привело к изменению наклона проекционной поверхности относительно плоскости формирования изображения;
с) изменение субизображений таким образом, чтобы изменился наклон проекционной поверхности относительно плоскости формирования изображения, путем одновременной адаптации коррекции трапециевидного искажения для компенсации искажения полного изображения на проекционной поверхности из-за ее наклона относительно плоскости формирования изображения;
d) изменение субизображений таким образом, чтобы изменился изгиб проекционной поверхности относительно плоскопараллельной ориентации к плоскости формирования изображения; и
е) изменение субизображений таким образом, чтобы изменился изгиб проекционной поверхности относительно плоскости формирования изображения, путем одновременной адаптации коррекции искажения для компенсации искажения полного изображения на проекционной плоскости из-за локальных изменений отображения из-за изгиба проекционной поверхности относительно плоскопараллельной ориентации к плоскости формирования изображения.
Очевидно, что аналогичные процедуры можно использовать для любых геометрических характеристик проекционной поверхности, например, путем использования соответствующей параметризации, аналогичной той, которая обсуждалась выше. Например, центр кривизны можно реализовать таким образом, чтобы была возможность его смещения в поперечном направлении. Например, в качестве тестового изображения можно использовать линейную решетку. Однако для другой регулировки или настройки параметров можно также использовать другие тестовые изображения.
Таким образом, подводя итог, можно сказать, что в вышеупомянутых вариантах описано решение проблемы передней проекции изображения в условиях сильно изменяющихся проекционных расстояний или проецирования на наклонные, искривленные поверхности с произвольными геометрическими характеристиками экрана или т.п., с тем, чтобы можно было обеспечить высокую контрастность и резкость отображения.
Вышеописанные варианты отличаются небольшим пространством, необходимым для установки, большой глубиной фокусировки и значительной яркостью. В частности, в этих вариантах не требуется наклонная оптика. Возможна гомогенизация источника света с тем, чтобы свет был равномерно распределен от источника света до экрана или в изображении на проекции, что предотвращает виньетирование изображения без использования дополнительных оптических компонент. Гомогенизация также может означать перемешивание входного распределения источника света, например, угла и пространственной переменной яркости и цветовых значений. Вдобавок, при использовании вышеупомянутых вариантов большая глубина фокусировки становится возможной даже при маленьком диафрагменном числе или при очень открытой апертуре. Таким образом, вышеизложенные варианты представляют простую и компактную систему, способную проецировать изображение с высокой резкостью и яркостью на экран с произвольной геометрией, который может быть наклонен или иметь любую форму.
Следует снова заметить, что на шаге 1208с (фиг. 17) изменяют отдельные изображения в подобластях, так что они изменяются по всей матрице, начиная с центра матрицы, в результате чего получается высококонтрастная резкая проекция на нескольких дискретных расстояниях или в непрерывном диапазоне расстояний. В каждой точке выделяется конкретное проекционное расстояние в отдельном изображении подобласти, что позволяет получить четко сфокусированную проекцию на наклонных и, но не обязательно, искривленных поверхностях. Это достигается с помощью выбора определенной длины шага между точками, накладываемыми на экран в распределении подобластей. Результатом этого является не зависящее от положения искажение отдельных изображений или подобластей либо поперечный сдвиг субчастей отдельных изображений или подобластей.
Что касается вышеупомянутой дополнительной функции, состоящей в том, что система формирования изображения также может быть реализована в виде стационарной статической маски, то следует заметить, что последнее может быть реализовано, например, литографическим способом. Кроме того, следует заметить, что оптическая ось проекционного устройства отображения, как предполагается в большинстве случаев, проходит перпендикулярно плоскости 129 формирования изображения, но это не должно быть аргументом за. Наоборот, можно, например, использовать несколько проекционных устройств отображения согласно фиг. 1 вместе для формирования более крупной проекционной системы отображения. Проекционные устройства отображения смогут проецировать свои индивидуальные полные изображения, например, привязанные друг к другу, возможно без перекрытия, на общую расширенную. проекционную поверхность, чтобы в результате получить более крупное полное изображение при их объединении. В этом случае оптические оси проекционных устройств отображения могут, например, сходиться.
В вышеописанных вариантах разные проекционные расстояния закодированы в отдельных изображениях в проекционной плоскости 150. Согласно обсуждаемым далее альтернативным вариантам также возможно выполнение такого декодирования через линзы или проекционную многоканальную оптику, например, для реализации дискретных проекционных расстояний. Согласно указанным вариантам предпочтительно, чтобы каждый канал не проецировал информацию обо всем изображении, что приводит к уменьшению светопропускания или яркости, а только информацию, относящуюся к соответствующему расстоянию до экрана или проекционной поверхности 150. Таким образом, это означает перемежение матричных проекторов или каналов, где каждая субматрица выделена для одного расстояния. Здесь также можно адаптировать фокусировку оптики, например, адаптировать фокусное расстояние отдельной проекционной оптики по всей матрице, если оптика находится в плоскопараллельной плоскости по отношению к системе формирования изображения.
Согласно вариантам, обсужденным в предыдущем разделе, проекционное устройство отображения по фиг. 1 реализовано с отклонениями от вышеуказанных вариантов, например, нижеописанным образом; однако следует заметить, что помимо этих отклонений все дополнительной функции, описанные выше применительно к вышеуказанным вариантам, также применимы для вариантов, описанных ниже. Таким образом, согласно альтернативным вариантам, описанным ниже, проекционное устройство отображения также содержит систему 120 формирования изображения, которая выполнена с возможностью генерации отдельных изображений в распределении подобластей 124 плоскости 129 формирования изображения системы 120 формирования изображения, а также многоканальную оптику 130, которая сконфигурирована для отображения одной выделенной подобласти системы 120 формирования изображения для каждого канала, так что отображение отдельных изображений накладывается на полное изображение на проекционной поверхности. Однако, упомянутые совокупности точек не обязательно должны зависеть, как упоминалось ранее, от проекционного расстояния выделенных точек проецируемого изображения на поверхности 150. Опять же проекционная поверхность 150 может быть неплоской поверхностью произвольной формы или может быть наклонена относительно плоскости отображения, но в качестве компенсации этого и для получения требуемой резкости проекции система 110 формирования изображения и многоканальная оптика 130 реализованы таким образом, что вклад каждого канала в полное изображение локально изменяется по всему полному изображению в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики 130. Например, система 110 формирования изображения и многоканальная оптика 130 могут быть реализованы таким образом, что проявление вклада каждого канала в полное изображение локально изменяется по полному изображению в зависимости от расстояния соответствующей общей точки в полном изображении до многоканальной оптики.
2
1
2
1
2
1
2
1
2
В частности, система 110 и многоканальная оптика 130 могут содержать отдельные наборы каналов для разных расстояний до проекционной поверхности. Это обсуждается ниже на основе фиг. 18, которая подобна фиг. 16, но на ней ясно показаны отличия от вышеописанных вариантов. Согласно этому альтернативному варианту не все 11х11 каналов, то есть, подобласти 124 с выделенной проекционной оптикой, отвечают за полное изображение. Например, первый набор каналов, а именно 6х11 каналов в нижней части реализован для ограничения наложения до полного изображения, которое состоит в том, что этими каналами генерируется только первая часть полного изображения, которая расположена с первым интервалом I расстояний до многоканальной оптики 130. Второй набор каналов, отделенный от первого (здесь это нижняя половина из 5х11 каналов), реализован для ограничения наложения до полного изображения, которое состоит в том, что этими каналами генерируется только вторая часть полного изображения, которая расположена со вторым интервалом I расстояний до многоканальной оптики 130, содержащим расстояния, превышающее все расстояния первого интервала I. Интервалы I и I здесь не перекрываются, но это не обязательно имеет место. В случае поверхности произвольной формы с разрывами, имеющей, например, только два разных диапазона расстояний. а именно, LиL, эти интервалы не должны касаться друг друга и могут быть сведены до отдельных расстояний. Таким образом, здесь отдельные изображения в подобластях 124 покрывают отдельные, но не все части полного изображения. Отдельные изображения в верхних подобластях между выделенными примерными точками 1 и 2 содержат только соответствующие точи для точки 1, поскольку она лежит в интервале I, а отдельные изображения в нижних подобластях между выделенными примерными точками 1 и 2 содержат только соответствующие точки для точки 2, поскольку она находится в интервале I.
2
1
Для фокусировки отдельного канала в соответствии с интервалом расстояний каналы конфигурируют таким образом, что совокупности точек в отдельных изображениях, каждое из которых накладывается первым (нижним) набором каналов многоканальной оптики 130 в соответствующей общей точке 2 в соответствующей части I в полном изображении 160, в результате претерпевают центрическое расширение с первым коэффициентом расширения из совокупности мест, где скомпонована проекция центров апертур каналов указанного первого набора (а именно, центры нижних 6х11 кружков на фиг. 18), в то время как совокупности точек в отдельных изображениях, каждая из которых накладывается вторым набором каналов многоканальной оптики (130) в соответствующей общей точке 1 во второй части I, в результате претерпевает центрическое расширение со вторым коэффициентом расширения из совокупности мест, где скомпонована проекция центров апертур каналов второго набора (а именно, центры 6х11 кружков на фиг. 18), причем первый коэффициент расширения больше, чем второй коэффициент расширения. Это означает, что по сравнению с совокупностью центров канальной проекционной оптики нижних каналов совокупность точек, соответствующих точке 2, расширяется в большей степени, чем совокупность точек, соответствующих точке 1, по отношению к совокупности центров канальной проекционной оптики верхних каналов. Этого можно достичь разными способами: путем адаптации отдельных изображений или подобластей 124 и/или путем обеспечения разного шага размещения центров канальной проекционной оптики верхних каналов по сравнению с шагом размещения центров канальной проекционной оптики нижних каналов.
Многоканальная оптика 130 может быть реализована так, чтобы каналы первого набора были сфокусированы на меньшие расстояния до многоканальной оптики 130, чем каналы второго набора. Тогда открывается возможность покрытия областей глубины фокусировки, которые превышают оптическую глубину фокусировки отдельных каналов.
Теперь вышеуказанные варианты можно объединить с версией согласно фиг. 18 так, чтобы каждый набор каналов обеспечивал резкость в соответствующем выделенном интервале по всей расширенной области расстояний. Другими словами, для дополнительного повышения качества изображения можно использовать комбинацию с кодированием проекционного расстояния по всем объектам. Это может дать преимущество, например, для экранов с особыми геометрическими свойствами, если глубина фокусировки отдельных каналов оказывается недостаточной, например, из-за больших фокусных расстояний или диафрагменного числа, слишком малого для покрытия всего диапазона расстояний, то есть, становится необходимой фокусировка по каждому каналу. Таким образом, система 120 формирования изображения может быть реализована так, что совокупности точек в отдельных изображениях, каждая из которых накладывается каналами из первого набора многоканальной оптики 130 в соответствующей общей точке 1 в полном изображении 160, или совокупности точек в отдельных изображениях, накладываемых соответственно каналами из второго набора в многоканальной оптике 130 в соответствующей общей точке 1 в полном изображении 160, отличаются в зависимости от того, каково расстояние соответствующей общей точки 1 или 2 в полном изображении до многоканальной оптики 130.
Кроме того следует заметить, что кодирование проекционного расстояния по всем объектам 124 не обязательно выполнять непрерывным образом, а можно реализовать в дискретном виде. Таким образом, изменение совокупностей точек также можно осуществлять на дискретных шагах, что значительно упрощает систему, в частности для соответствующих проекционных объектов. В одном примере в качестве проецируемого контента можно видеть клавиатуру, а если более точно, то проекцию статической клавиатуры под очень плоским углом. Здесь для каждого ряда букв, например, строки клавиш F, строки от «`» до «=», строки от «A» до «'», строки от «Z» до «M», и т.д., или для каждой клавиши вычисляется проекционное расстояние, и учитываются только дискретные отличия совокупности. Тот же подход можно применить для проецируемых линейчатых рисунков или в общем случае для объектов, которые можно дискретизировать, то есть, которые не являются непрерывными.
Что касается приведенного выше описания, то следует заметить, что в общем случае удлинение проектора по сравнению с проекционным расстоянием не имеет большого значения. Это значит, что можно вычислить отдельно расстояние от экрана до центра матрицы. Однако в особых случаях возможно изменение расстояния до экрана для каждого канала, что можно затем скорректировать снова применительно к каждому каналу.
Возможные приложения вышеописанных вариантов лежат в области персональной связи и рекламы, а также визуализации данных в домашних условиях и в области мобильных систем. Дополнительной областью применения являются автомобили и самолеты, где изобретение можно применить в виде устройства отображения на лобовом стекле для проецирования информации в цвете, навигационной информации, информации о параметрах окружающей среды в качестве систем поддержки водителя, или для развлечения пассажиров. Также возможно применение вариантов изобретения в метрологии и медицинских технологиях, а также в системах отображения информации на промышленных предприятиях. Также возможно использование вышеописанных проекционных устройств отображения в качестве блоков подсветки, передних фар, для подсветки с генерацией спецэффектов, например, для автомобилей.
Дополнительные области применения связаны с реализацией систем проецирования и освещения на наклонных и возможно искривленных поверхностях для систем машинного зрения, автотранспорта, домашних развлекательных систем (например, проектор для кухни), освещения, а также в сфере офтальмологии и общей медицины (например, подсветка искривленной сетчатки глаза).
Хотя некоторые аспекты изобретения были описаны здесь в контексте устройства, очевидно, что эти аспекты представляют также описание соответствующего способа, так что блок или узел устройства также можно рассматривать как соответствующий шаг способа или как отличительный признак шага способа. Аналогичным образом, аспекты, которые были описаны в контексте устройства или как шаг способа также представляют описание соответствующего блока или детали либо отличительного признака соответствующего устройства. Некоторые либо все шаги способа могут выполняться аппаратным устройством (или с использованием аппаратного устройства), таким как микропроцессор, программируемый компьютер или электронная схема. В некоторых вариантах часть или некоторые из самых важных шагов способа могут выполняться указанным устройством.
В зависимости от конкретных требований к реализации варианты настоящего изобретения могут быть реализованы аппаратными средствами или программными средствами. Такая реализация может быть осуществлена путем использования цифрового запоминающего носителя, например, гибкого диска, DVD диска, диска типа Blu-ray, CD диска, памяти ROM, PROM, EPROM, EEPROM или FLASH памяти, жесткого диска или любой другой магнитной или оптической памяти, в которой запоминаются считываемые электронным путем управляющие сигналы, которые могут работать совместно или действовать вместе с программируемой компьютерной системой для выполнения соответствующего способа. Таким образом, цифровой запоминающий носитель может быть считываемым компьютером.
Таким образом, некоторые варианты согласно настоящему изобретению содержат носитель данных, содержащий считываемые электронным путем управляющие сигналы, способные действовать с программируемой компьютерной системой для выполнения одного из описанных здесь способов.
В общем случае варианты настоящего изобретения можно реализовать в виде компьютерного программного продукта с программным кодом, где программный код предназначен для выполнения одного из способов при запуске на компьютере упомянутого компьютерного программного продукта.
Программный код может, например, хранится на машино-считываемом носителе.
Другие варианты содержат компьютерную программу для выполнения одного из описанных здесь способов, где компьютерная программа хранится на машинно-считываемом носителе.
Другими словами, один вариант изобретательского способа представляет собой компьютерную программу, содержащую программный код для выполнения одного из описанных здесь способов при запуске компьютерной программы на компьютере.
Таким образом, дополнительный вариант изобретательского способа представляет собой носитель данных (или цифровой запоминающий носитель или считываемый компьютером носитель), в который записана компьютерная программа для выполнения одного из описанных здесь способов.
Таким образом, дополнительный вариант изобретательского способа представляет собой поток данных или последовательность сигналов, представляющих компьютерную программу для выполнения одного из описанных здесь способов. Поток данных или последовательность сигналов могут быть реализованы так, что их можно будет пересылать через соединение для передачи данных, например, через Интернет.
Дополнительный вариант изобретения содержит средства обработки, например, компьютер или программируемое логическое устройство, сконфигурированное или адаптированное для выполнения одного из описанных здесь способов.
Дополнительный вариант изобретения одержит компьютер, на котором установлена компьютерная программа для выполнения одного из описанных здесь способов.
Дополнительный вариант согласно настоящего изобретения содержит устройство или систему, реализованную для передачи на приемник компьютерной программы с целью выполнения по меньшей мере одного из описанных здесь способов. Передача может быть выполнена, например, электронным или оптическим способом. Приемником может быть, например компьютер, мобильное устройство, запоминающее устройство или подобное устройство. Устройство или система может, например, содержать сервер для передачи компьютерной программы на приемник.
В некоторых вариантах для выполнения некоторых или всех функциональных возможностей обсужденных здесь способов можно использовать программируемое логическое устройство, например, вентильную матрицу, программируемую пользователем (FPGA). В некоторых вариантах вентильная матрица, программируемая пользователем, может совместно работать с микропроцессором для выполнения одного из описанных здесь способов. В общем случае в некоторых вариантах способы выполняются с помощью любого аппаратного устройства. Оно может быть универсально используемым аппаратным средством, таким как компьютерный процессор (CPU) или специализированным аппаратным средством для данного способа (например, ASIC).
Вышеописанные варианты представляют лишь иллюстрацию принципов настоящего изобретения. Очевидно, что специалисты в данной области техники без труда предложат модификации и другие варианты описанных здесь компоновок и их деталей. Таким образом, изобретение ограничено лишь объемом нижеследующей формулы изобретения, но не конкретными деталями, представленными вместе с данным описанием и обсуждением описанных вариантов изобретения.