專(zhuān)利名稱(chēng)：寬色域投影儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及圖像投影。具體而言，本發(fā)明涉及寬色域的圖像投影。
背景技術(shù)：
眾所周知，可以通過(guò)將投影圖像轉(zhuǎn)換成所謂的三維圖像而以深度外觀來(lái) 增強(qiáng)該投影圖像。這一般通過(guò)對(duì)觀察者左眼看到的圖像與觀察者右眼看到的 圖像進(jìn)行不同的光學(xué)偏振來(lái)達(dá)成。當(dāng)觀察者經(jīng)由使用通常配置為以一偏振濾 光器供觀察者的左眼使用而以一不同偏振的濾光器供觀察者的右眼使用的
"三維觀察鏡，，的偏振濾光器透鏡來(lái)觀察偏振圖像時(shí)，觀察者感覺(jué)到三維效 果。當(dāng)使用三維觀察鏡來(lái)觀察三維圖像時(shí)，觀察者的左眼僅看到被適當(dāng)?shù)仄?振而透過(guò)與左眼相關(guān)聯(lián)的偏振濾光器的光，而觀察者的右眼僅看到被適當(dāng)?shù)?偏振而透過(guò)與觀察者的右眼相關(guān)聯(lián)的偏振濾光器的光。上述顯示三維圖像的 方法被稱(chēng)為無(wú)源三維觀察，其中投影儀以典型幀速率的兩倍來(lái)使左眼信息與 右眼信息交變，并且位于投影儀的透鏡前方的屏/濾光器/偏振遮擋件
(polarizing blocker)使投影圖像的偏振交變，使得每只眼睛的圖像透過(guò)上 述一對(duì)無(wú)源立體眼鏡的相應(yīng)偏振濾光器。無(wú)源三維觀察的一種替代方式是有 源三維觀察，在有源三維觀察中，每個(gè)觀察者佩戴具有LCD光快門(mén)的眼鏡， 所述LCD光快門(mén)與投影儀同步工作，使得投影儀顯示左眼圖像時(shí)，有源立 體眼鏡的右眼快門(mén)關(guān)閉，反之亦然。提供三維圖像的現(xiàn)有系統(tǒng)的一個(gè)問(wèn)題是 放映員必須對(duì)標(biāo)準(zhǔn)投影儀連接并配置一外部專(zhuān)用裝置，花費(fèi)高且費(fèi)時(shí)間，而 且還導(dǎo)致技術(shù)故障。此外，當(dāng)放映員再次希望僅僅投影二維圖像時(shí)，必須手 動(dòng)移除或關(guān)閉所述專(zhuān)用裝置。另外，將這樣一種裝置平行于投影透鏡表面連 接到投影儀會(huì)帶來(lái)以下風(fēng)險(xiǎn)，即光會(huì)被反射回到發(fā)出光的成像器，在生成彩 色時(shí)經(jīng)常導(dǎo)致圖像質(zhì)量低下，而在生成黑白色時(shí)經(jīng)常導(dǎo)致不希望發(fā)生的對(duì)比 度變化。
現(xiàn)有二維/三維投影儀的另 一個(gè)問(wèn)題是，由典型的單投影儀系統(tǒng)所獲得的 色域并不象電影導(dǎo)演所希望的那么廣泛?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1 (現(xiàn)有技術(shù))，其中示出了典型的三色棱鏡100。棱鏡100 —般與三芯片(three-chip )數(shù)字微反射 鏡裝置投影儀一起使用。如所示，光束102進(jìn)入棱鏡100，并根據(jù)已知的光 學(xué)涂層方法，而基于光的波長(zhǎng)^L選擇性地反射或透射。此外，已知的全內(nèi)反 射技術(shù)，例如在棱鏡100部件之間提供小空氣間隙(如在棱鏡100的頂部使 用已知類(lèi)型的全內(nèi)反射棱鏡所示)，可以用來(lái)控制光束100的分離出的分量 的反射。在被分為三色分量之后，光束102的每個(gè)顏色分量被導(dǎo)向數(shù)字微反 射鏡裝置，并被數(shù)字微反射鏡裝置選擇性地反射出棱鏡100。具體而言，數(shù) 字微反射鏡裝置104反射光束102的藍(lán)色分量，數(shù)字微反射鏡裝置106反射 光束102的綠色分量，而數(shù)字微反射鏡裝置108反射光束102的紅色分量。 可以以已知方式獨(dú)立地控制每個(gè)數(shù)字微反射鏡裝置104、 106和108,以生成 從棱鏡100投射出的合成彩色圖像。
盡管已經(jīng)有很多以寬色域顯示圖像的先進(jìn)方法，但仍有改進(jìn)的余地。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出 一種具有多個(gè)二向色棱鏡的寬色域投影儀，所述多個(gè)二向色 棱鏡配置成將光束分為六個(gè)原色分量并將六個(gè)原色分量中的每一個(gè)引導(dǎo)到 分開(kāi)的數(shù)字微反射鏡裝置。


圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于將光束分為三色分量的棱鏡的正交示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的偏振鼓或偏振空心圓筒的傾斜示意圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的三維投影儀的正交示意圖；以及 圖4是根據(jù)本發(fā)明的寬色域三維投影儀的正交示意圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖中的圖2，其中示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的偏振鼓(或 者稱(chēng)為偏振空心圓筒)。偏振鼓200是由半透明(translucent)材料形成的可 旋轉(zhuǎn)鼓狀結(jié)構(gòu)。鼓200被示為靠近定向光透射裝置(或光管)202的扁平材 料帶，所述定向光透射裝置202用于使光透過(guò)鼓200，通過(guò)大致正交于鼓200 的內(nèi)表面204對(duì)光進(jìn)行引導(dǎo)，使得光透過(guò)半透明材料并經(jīng)由鼓200的外表面 206 (經(jīng)由鼓壁)離開(kāi)鼓200。如圖所示，鼓被分為徑向交變的P偏振分區(qū)
5208 (或順時(shí)針圓偏振分區(qū))和S偏振分區(qū)210 (或逆時(shí)針圓偏振分區(qū))。操 作中，通過(guò)在鼓200繞其中心軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，使二維圖像透射通過(guò)定向光透 射裝置202并隨后通過(guò)偏振鼓200， 二維圖像可以被轉(zhuǎn)換成三維圖像。鼓200 以受控速度旋轉(zhuǎn)，以通過(guò)使圖像分別透過(guò)分區(qū)208、 210而使每幀圖像適當(dāng)
:地偏l展為P偏#展或S偏寺展。
現(xiàn)在參照附圖中的圖3，其中示出根據(jù)本發(fā)明的三維投影儀。投影儀300 包括具有反射器304的光源302、類(lèi)似于裝置202的定向光透射裝置306、 類(lèi)似于鼓200的偏振鼓308、中繼光學(xué)元件310、類(lèi)似于棱鏡100的棱鏡312、 和分別類(lèi)似于數(shù)字微反射鏡裝置104、 106、 108的數(shù)字微反射鏡裝置314、 316、 318。操作中，光源302將光束320發(fā)射到定向光透射裝置306中，然 后，在偏振鼓308繞其中心軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，定向光透射裝置306引導(dǎo)光通過(guò) 偏振鼓308。光束320然后行進(jìn)通過(guò)中繼光學(xué)元件310，該中繼光學(xué)元件310 將光束320引導(dǎo)到棱鏡312中。棱鏡312將光束320分為分開(kāi)的顏色分量， 并將光束320的顏色分量引導(dǎo)到分別與藍(lán)色、綠色和紅色相關(guān)聯(lián)的數(shù)字微反 射鏡裝置314、 316、 318上。如上所述，然后光束320的顏色分量被數(shù)字微 反射鏡裝置314、 316、 318順序引導(dǎo)到棱鏡312的外部。當(dāng)觀察者戴上只允 許光的P偏振分部分和S偏振分部分之一進(jìn)入觀察者的每只眼睛的偏振濾光 器眼鏡(未示出)時(shí)，投影圖像的觀察者感覺(jué)到三維圖像。當(dāng)然，由于每只 眼睛僅看到隔一個(gè)的幀，所以與正常的二維模式相比，投影儀在三維模式下 每秒鐘應(yīng)該顯示大約兩倍數(shù)量的幀?；蛘?，通過(guò)投影僅包含要被觀察者的兩 只眼睛同時(shí)看到的幀的圖像數(shù)據(jù)、通過(guò)觀察者不佩戴偏振濾光器眼鏡、以及 通過(guò)可選地不旋轉(zhuǎn)偏振鼓306,所述投影儀可以被用作二維投影儀。可選地， 偏振鼓相對(duì)于投影儀300的旋轉(zhuǎn)和/或安裝可以通過(guò)軟件代碼來(lái)控制，而不需 要投影儀300的使用者的其它機(jī)械交互作用。
現(xiàn)在參照附圖中的圖4,其中示出了根據(jù)本發(fā)明的寬色域三維投影儀(或 色域三維投影儀)。投影儀400包括具有反射器404的光源402、類(lèi)似于裝置 202的定向光透射裝置406、類(lèi)似于鼓200的偏振鼓408、中繼光學(xué)元件410、 理論上類(lèi)似于棱鏡100的六原色棱鏡412、和類(lèi)似于棱鏡100的數(shù)字微反射 鏡裝置的數(shù)字微反射鏡裝置。棱鏡412與棱鏡100的不同之處在于，棱鏡412 將光束分為六個(gè)原色分量，而不僅是三個(gè)。這是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的，即對(duì) 每種原色(如棱鏡100的紅、綠和藍(lán))引入45度的二向色性元件414,以生成被傳送到六個(gè)數(shù)字微反射鏡裝置的六個(gè)原色分量，在給定刷新或幀速率下 提供更寬的色域和更好的顏色控制。在這種布置中，青色、藍(lán)色、黃色、綠
色、紅色和品紅色分量被分別引導(dǎo)至數(shù)字微反射鏡裝置416、 418、 420、 422、 424和426，并從這些數(shù)字微反射鏡裝置反射。操作中，光源402將光束428 發(fā)射到定向光透射裝置406中，然后在偏振鼓408繞其中心軸旋轉(zhuǎn)的同時(shí)， 定向光透射裝置406引導(dǎo)光通過(guò)偏振鼓408。然后，光束428行進(jìn)通過(guò)中繼 光學(xué)元件410，該中繼光學(xué)元件410將光束428引導(dǎo)到棱鏡412中。棱鏡412 將光束418分為六個(gè)分開(kāi)的顏色分量，并將青色、藍(lán)色、黃色、綠色、紅色 和品紅色顏色分量分別引導(dǎo)到數(shù)字微反射鏡裝置416、 418、 420、 422、 424 和426上。如上所述，然后光束428的顏色分量被數(shù)字微反射鏡裝置416、 418、 420、 422、 424和426順序引導(dǎo)到棱鏡412外部，并且最終^皮引導(dǎo)顯示 表面(未示出)上。當(dāng)觀察者佩戴僅允許光的P和S偏振部分中的一者通過(guò) 眼鏡到達(dá)觀察者的每只眼睛的偏振濾光器眼鏡(未示出)時(shí)，投影圖像的觀 察者感覺(jué)到三維圖像。當(dāng)然，由于每只眼睛僅看到隔一個(gè)的幀，所以與正常 的二維模式相比，投影儀在三維模式下每秒鐘應(yīng)該顯示大約兩倍數(shù)量的幀。 或者，通過(guò)投影僅包含要被觀察者的兩只眼睛同時(shí)看到的幀的圖像數(shù)據(jù)、通 過(guò)觀察者不佩戴偏振濾光器眼鏡、并且通過(guò)可選地不旋轉(zhuǎn)偏振鼓406，所述 投影儀可以被用作二維投影儀。此外，通過(guò)移除鼓或者使鼓上具有非偏振分 區(qū)并使光透過(guò)所述分區(qū)，可以實(shí)現(xiàn)二維模式，這將產(chǎn)生更大的亮度。
應(yīng)了解的是，在本發(fā)明的替代實(shí)施例中，可以不賦予寬色域投影儀生成 三維圖像的能力。具體而言，本發(fā)明的替代實(shí)施例包括基本上類(lèi)似于投影儀 400但是不包括旋轉(zhuǎn)鼓的寬色域投影儀。此外，在寬色域投影儀不包括旋轉(zhuǎn) 鼓的情況下，寬色域投影儀也可以不包括定向光透射裝置。替代使用定向光 透射裝置來(lái)將來(lái)自光源的光引導(dǎo)到中繼光學(xué)元件，光源可以被配置成將光發(fā) 射到中繼光學(xué)元件中，而不需要使用定向光透射裝置。
應(yīng)該理解的是，盡管圖2中示出了六個(gè)分開(kāi)的偏振部分，但也可采用更 少或更多數(shù)量的不同的分開(kāi)的偏振部分。此外，盡管偏振分區(qū)一般設(shè)計(jì)成不 是彩色濾光器，但是其中偏振分區(qū)同時(shí)作為彩色濾光器的實(shí)施例被認(rèn)為是本 發(fā)明的一個(gè)方面。此外，盡管本文提供了使用3個(gè)和6個(gè)數(shù)字微裝置的示例， 大于3的其它數(shù)量的數(shù)字微裝置也被認(rèn)為是本發(fā)明的實(shí)施例，其中每個(gè)數(shù)字 微裝置相對(duì)于其它數(shù)字微裝置被專(zhuān)用于光譜中的一個(gè)不同部分。這里，光譜
7中的每個(gè)不同部分被認(rèn)為是一個(gè)原色分量。
本發(fā)明的一個(gè)方面還包括顯示寬色域圖像的方法。該方法包括將光束引 導(dǎo)到多個(gè)二向色棱鏡中，將光束分為六個(gè)原色分量，以及將六個(gè)原色分量中
的每一個(gè)引導(dǎo)到分開(kāi)的數(shù)字微反射鏡裝置并引導(dǎo)到顯示表面上。或者，在將 光束引導(dǎo)到多個(gè)二向色棱鏡中之前，將光引導(dǎo)通過(guò)全內(nèi)反射棱鏡。
以上僅說(shuō)明了實(shí)施本發(fā)明的 一些可能的方式。在本發(fā)明的范圍和精神之 內(nèi)，很多其它的實(shí)施例都是可能的。因此，前述說(shuō)明被認(rèn)為是示例性的而不 是限制性的，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其全部等同方案來(lái)給出。
權(quán)利要求
1.一種色域投影儀，包括多個(gè)二向色棱鏡，所述多個(gè)二向色棱鏡配置成將光束分為多于三個(gè)的原色分量，并將所述原色分量的每一個(gè)引導(dǎo)到分開(kāi)的數(shù)字微反射鏡裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的色域投影儀，其中，所述多個(gè)二向色棱鏡配置成 將光束分為六個(gè)原色分量，并將所述六個(gè)原色分量中的每一個(gè)引導(dǎo)到所述分 開(kāi)的數(shù)字微反射鏡裝置。
3. 如權(quán)利要求2所述的色域投影儀，其中，所述六個(gè)原色分量包括青色 分量、藍(lán)色分量、黃色分量、綠色分量、紅色分量和品紅色分量。
4. 如權(quán)利要求2所述的色域投影儀，其中，所述顏色分量從所述數(shù)字微 反射鏡裝置反射到顯示表面上。
5. 如權(quán)利要求2所述的色域投影儀，其中，所述光束由單個(gè)光源發(fā)出。
6. 如權(quán)利要求2所述的色域投影儀，其中，還包括用于將所述光束引導(dǎo)到所述多個(gè)二向色棱鏡中的全內(nèi)反射棱鏡。
7. 如權(quán)利要求2所述的色域投影儀，其中，所述多個(gè)二向色棱鏡中的至 少一個(gè)是45度的二向色棱鏡。
8. 如權(quán)利要求2所述的色域投影儀，其中，還包括 具有不同地偏振的分區(qū)的半透明可旋轉(zhuǎn)鼓；其中所述光束能夠大致正交地透過(guò)所述鼓的壁。
9. 如權(quán)利要求8所述的色域投影儀，其中，所述光束在所述鼓繞該鼓的 中心軸^:轉(zhuǎn)的同時(shí)透過(guò)所述鼓的壁。
10. 如權(quán)利要求8所述的色域投影儀，其中，所述不同地偏振的分區(qū)被 偏4展為P偏l展或S偏4展。
11. 如權(quán)利要求10所述的色域投影儀，其中，每個(gè)P偏振分區(qū)被S偏 振分區(qū)大致徑向地界定出，并且每個(gè)S偏振分區(qū)被P偏振分區(qū)大致徑向地界 定出。
12. 如權(quán)利要求8所述的色域投影儀，其中，所述不同地偏振的分區(qū)被 偏振為順時(shí)針圓偏振或逆時(shí)針圓偏振。
13. 如權(quán)利要求12所述的色域投影儀，其中，每個(gè)順時(shí)針圓偏振分區(qū)被 逆時(shí)針圓偏振分區(qū)大致徑向地界定出，并且每個(gè)逆時(shí)針圓偏振分區(qū)^&順時(shí)針圓偏振分區(qū)大致徑向地界定出。
14. 一種用于色域投影儀的棱鏡組件，包括多個(gè)二向色棱鏡，配置成將光束分為六個(gè)原色分量，并將所述六個(gè)原色 分量中的每一個(gè)引導(dǎo)到分開(kāi)的數(shù)字微反射鏡裝置。
15. 如權(quán)利要求14所述的棱鏡組件，其中，所述六個(gè)原色分量包括青色 分量、藍(lán)色分量、黃色分量、綠色分量、紅色分量和品紅色分量。
16. 如權(quán)利要求14所述的棱鏡組件，其中，還包括用于將所述光束引導(dǎo)到所述多個(gè)二向色棱鏡中的全內(nèi)反射棱鏡。
17. 如權(quán)利要求14所述的棱鏡組件，其中，所述顏色分量從所述數(shù)字微 反射鏡裝置反射到顯示表面上。 '
18. 如權(quán)利要求14所述的棱鏡組件，其中，所述多個(gè)二向色棱鏡中的至 少一個(gè)為45度的二向色棱一統(tǒng)。
19. 一種色域圖^4殳影方法，包括以下步驟 將光束引導(dǎo)到多個(gè)二向色棱鏡； 將所述光束分為六個(gè)原色分量；以及將所述六個(gè)原色分量中的每一個(gè)引導(dǎo)到分開(kāi)的數(shù)字微反射鏡裝置。
20. 如權(quán)利要求19所述的色域圖像投影方法，其中，還包括以下步驟 將所述六個(gè)原色分量中的每一個(gè)從所述數(shù)字微反射鏡裝置引導(dǎo)到顯示表面。
21. 如權(quán)利要求19所述的色域圖像投影方法，其中，還包括以下步驟 在將光束引導(dǎo)到所述多個(gè)二向色棱鏡之前，引導(dǎo)光通過(guò)全內(nèi)反射棱鏡。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種具有多個(gè)二向色棱鏡的寬色域投影儀，所述多個(gè)二向色棱鏡配置成將光束分為六個(gè)原色分量并將六個(gè)原色分量中的每一個(gè)引導(dǎo)到分開(kāi)的數(shù)字微反射鏡裝置。所述投影儀還包括具有不同偏振分區(qū)的半透明可旋轉(zhuǎn)鼓，其中光束能夠正交地透過(guò)所述鼓的壁。
文檔編號(hào)G02B27/14GK101558349SQ200680056620
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者尹永實(shí) 申請(qǐng)人:湯姆森特許公司