專利名稱：產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種利用角度編碼并復(fù)合圖像的顯 示系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
幾乎所有的顯示芯片本質(zhì)上都是單色的。為了實(shí)現(xiàn)彩色顯示，它們都需 要采用某種方法實(shí)現(xiàn)彩色化。目前有許多產(chǎn)生色彩的方法，主要是在空域和 時(shí)域分別顯示不同彩色，再合成在一起
(1) 微濾光鏡方法廣泛被應(yīng)用在直視顯示和投影系統(tǒng)。覆蓋有紅綠藍(lán) 濾色鏡的三個(gè)子像素形成一像素。在投射系統(tǒng)中，濾色鏡的微顯示芯片有許 多缺點(diǎn)。首先，光能的利用效率很低，因?yàn)楣饽艿娜种?huì)被濾色鏡所吸 收。其次，把濾色鏡很構(gòu)建在微顯示芯片底板上的工藝復(fù)雜。
(2) 三片芯片式結(jié)構(gòu)是一種利用三片芯片分別產(chǎn)生紅綠藍(lán)三原基色圖 像的方法。 一個(gè)合光棱鏡被用以將三原基色圖像合并成一個(gè)彩色圖像。由于 三片式結(jié)構(gòu)釆用了三片微型顯示芯片，成本很高。幾乎所有的HTPS微型顯 示系統(tǒng)和很多LCOS微型顯示系統(tǒng)都采用這種方法。
(3) 時(shí)序色彩方法是一種讓時(shí)序彩色光線投射到一個(gè)顯示芯片，從而 產(chǎn)生彩色圖像的方法。這種方法比上述的三片芯片式的原理簡(jiǎn)單，同時(shí)也比 三片芯片式結(jié)構(gòu)的成本低，但是這種方法必須以采用高數(shù)據(jù)帶寬的電子系統(tǒng) 和具有快速相應(yīng)時(shí)間的顯示芯片為代價(jià)。最終看來(lái)，釆用這種方法的系統(tǒng)的 成本同樣也會(huì)很高。而且，這種方法會(huì)損失2/3的白光，因此它的出光效率 很低。色彩缺陷也是一個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，它利用不同色彩光的 角度編碼和解碼，通過(guò)單一芯片就能實(shí)現(xiàn)彩色圖像顯示；此外，該系統(tǒng)還能 用于通過(guò)對(duì)不同偏振光的角度編碼和解碼，以單一芯片實(shí)現(xiàn)立體圖像顯示。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于它沿光 路依次包含設(shè)置有， 一可以產(chǎn)生兩種以上不同性質(zhì)光的照明區(qū)域的，且各照 明區(qū)域空間彼此分離的照明系統(tǒng)；一顯示芯片，所述顯示芯片具有至少兩個(gè) 顯示不同性質(zhì)光的信息的區(qū)域；一可以把不同性質(zhì)光的空間信息在角度上進(jìn) 行編碼的第一透鏡系統(tǒng)； 一可以把不同性質(zhì)光偏轉(zhuǎn)不同角度的偏轉(zhuǎn)元件；以 及第二透鏡系統(tǒng)。
下面對(duì)上述技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步解釋
所述不同性質(zhì)光是指不同顏色的光，所述產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)可產(chǎn)生彩 色圖像。所述不同性質(zhì)光還可以是指不同偏振的光，所述產(chǎn)生合成圖像的系 統(tǒng)可產(chǎn)生立體圖像。
本發(fā)明系統(tǒng)被用以產(chǎn)生彩色圖像時(shí)，所述照明系統(tǒng)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)顯示芯 片，經(jīng)過(guò)角度編碼的第一透鏡系統(tǒng)，彩色信息在角度上被編碼，偏轉(zhuǎn)元件把 不同角度的彩色光合成在一起，經(jīng)過(guò)第二透鏡系統(tǒng)把彩色圖像投射到屏幕或 人眼。
所述照明系統(tǒng)的光源可以釆用高亮度光源技術(shù)的任一種，包括但并不限 于高亮度投影光源、白熾燈、弧光燈、LED、激光。
照明系統(tǒng)采用白熾燈、弧光燈等寬帶光源時(shí)，所述照明系統(tǒng)還包含兩個(gè) 以上的級(jí)聯(lián)分色系統(tǒng)，由光源發(fā)出的光以接近100%的效率被分為紅綠藍(lán)照 明區(qū)域。所述照明系統(tǒng)還包含有兩個(gè)以上的光棒，所述光棒之間存在低折射 率介質(zhì)，形成光波導(dǎo)，每一個(gè)光波導(dǎo)形成一種彩色光的通道，將彩色光傳輸 至顯示芯片上相對(duì)應(yīng)的區(qū)域。
照明系統(tǒng)除了采用上述通過(guò)白熾燈、弧光燈等光源，并經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián)分色系 統(tǒng)進(jìn)行分色的方式外，還可直接采用包含兩種顏色以上的LED作為光源， 此時(shí)無(wú)需要級(jí)聯(lián)分色系統(tǒng)進(jìn)行分色。所述LED光源和顯示芯片之間可以以 下方式之一連接光棒、透鏡、或直接接觸。當(dāng)所述LED光源和顯示芯片 之間以光棒方式連接時(shí)，所述的LED光源和顯示芯片之間的連接光棒之間 存在著用以避免彩色竄擾的低折射率介質(zhì)的間隙。所述LED光源和顯示芯 片之間以光棒方式連接時(shí)，可以在下述的至少一個(gè)界面上膠合LED光源 和光棒之間、光棒的出口端和芯片之間、或芯片和第一透鏡系統(tǒng)的第一面透 鏡之間，使得整個(gè)系統(tǒng)稱為一個(gè)有機(jī)的整體。所述顯示芯片可以采用現(xiàn)有微型顯示器技術(shù)的任一種，包括但并不限于 液晶芯片LCD、微機(jī)械MEMS、硅上液晶LCOS器件。所述顯示芯片可以 是反射式、透射式或是自發(fā)光式的。上述技術(shù)方案中的顯示芯片也可以由 LED或是OLED等自發(fā)光顯芯片組成，這樣照明系統(tǒng)和顯示芯片將合為一 個(gè)整體。上述技術(shù)方案中的顯示芯片可以是兩片以上相互充分接近的芯片陣 列，以替代在單個(gè)芯片上顯示多個(gè)色域的單芯片結(jié)構(gòu)。以上所述的所有技術(shù) 方案中都可以用兩片以上相互充分接近的芯片陣列代替單芯片作為顯示芯 片。由于本發(fā)明具有廣泛的結(jié)構(gòu)形式，這些等價(jià)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有脫離本發(fā)明的范 疇。
所述可以把不同性質(zhì)光的空間信息在角度上進(jìn)行編碼的第一透鏡系統(tǒng)， 其中第一面透鏡和顯示芯片足夠接近，起到為場(chǎng)鏡的作用。
所述可以把不同性質(zhì)光偏轉(zhuǎn)不同角度的偏轉(zhuǎn)元件可以是二向色鏡系統(tǒng)， 或者可以采用可以選擇性反射彩色光的全息元件系統(tǒng)。
當(dāng)偏轉(zhuǎn)元件采用二向色鏡系統(tǒng)時(shí)，所述二向色鏡系統(tǒng)至少包含有兩面二 向色鏡以分別反射不同彩色的光。所述二向色鏡反射某一種彩色的光，透射 其它彩色的光；所述二向色鏡厚度很薄，以減小引入的像差，其厚度在0.01 毫米到100毫米之間。相鄰兩個(gè)二向色鏡的鍍膜之間只有空氣隔開(kāi)，沒(méi)有玻 璃基板。所述角度編碼的第一透鏡系統(tǒng)，可以特殊設(shè)計(jì)使得經(jīng)過(guò)所述第一透 鏡系統(tǒng)的兩種色光在光路中某一個(gè)位置基本分開(kāi)，基本無(wú)交疊，所述二向色 鏡被設(shè)置在該位置。這樣每一面二向色鏡構(gòu)成一個(gè)整體，不被其它的二向色 鏡所分開(kāi)。
上述第一透鏡系統(tǒng)、偏轉(zhuǎn)元件、第二透鏡系統(tǒng)構(gòu)成了合光系統(tǒng)，其合光 系統(tǒng)可有多種形式。其中至少插入兩片二向色鏡用于將不同顏色的圖片合成 全彩色圖片，二向色鏡可由多層鍍膜制成或是其他合適的反射材料制成。二 向色鏡的位置可以是在第一組透鏡的前面、第一組與第二組透鏡之間或是第 二組透鏡后面。二向色鏡的位置的不同決定了合光系統(tǒng)具有多種不同的結(jié) 構(gòu)。由于本發(fā)明具有廣泛的結(jié)構(gòu)形式，這些等價(jià)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有脫離本發(fā)明的范
崎o
所述產(chǎn)生復(fù)合圖像的系統(tǒng)還包含一個(gè)電子系統(tǒng)，所述電子系統(tǒng)依次包括 有輸入數(shù)字或模擬視頻信號(hào)的單元、利用軟件或硬件把其中的不同性質(zhì)的信號(hào)提取出來(lái)的單元、把各種不同性質(zhì)的信號(hào)分別送到顯示屏的不同特定部分 的單元。所述電子系統(tǒng)還包括有把圖像進(jìn)行預(yù)畸變，以補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)畸變的 單元。
本發(fā)明的所述不同性質(zhì)光還可以是指不同偏振的光，用于產(chǎn)生立體圖 像。此時(shí)，本發(fā)明系統(tǒng)具體結(jié)構(gòu)為沿光路依次包含設(shè)置有， 一個(gè)可以產(chǎn)生空 間分離偏振照明的照明系統(tǒng)； 一個(gè)顯示芯片或兩個(gè)緊密排列的顯示芯片，其 中出射不同偏振的圖像；一個(gè)把可以偏振光的空間信息在角度上進(jìn)行編碼的 第一透鏡系統(tǒng)；兩個(gè)把不同偏振光偏轉(zhuǎn)不同角度的偏振反射鏡；一個(gè)第二透 鏡系統(tǒng)，以及兩個(gè)偏振鏡片。照明系統(tǒng)發(fā)出的光經(jīng)過(guò)顯示芯片的上下兩部分， 發(fā)出不同偏振的光，經(jīng)過(guò)角度編碼的第一透鏡系統(tǒng)，偏振信息在角度上被編 碼，然后偏振反射鏡把不同角度的偏振光合成在一起，經(jīng)過(guò)第二透鏡系統(tǒng)把 兩種偏振的圖像投射到屏幕或人眼中，分置于兩眼之前的偏振鏡片使得左眼 僅看到顯示芯片一半的光，右眼僅看到顯示芯片另一半的光，形成立體圖像。
本發(fā)明的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其應(yīng)用領(lǐng)域包括近眼顯示系統(tǒng)、投影顯 示系統(tǒng)、立體顯示系統(tǒng)。
本發(fā)明的顯示芯片也可以由LED或是OLED等自發(fā)光顯芯片組成，這 樣照明系統(tǒng)和顯示芯片將合為一個(gè)整體。當(dāng)本發(fā)明的系統(tǒng)采用OLED時(shí)， 其具體結(jié)構(gòu)為沿光路依次包含設(shè)置有， 一有機(jī)電致發(fā)光顯示芯片OLED，其 中具有至少兩個(gè)含有不同顏色信息的顯示區(qū)域；一把可以彩色的空間信息在 角度上進(jìn)行編碼的第一透鏡系統(tǒng)；一可以把不同色光偏轉(zhuǎn)不同角度的偏轉(zhuǎn)元 件；以及第二透鏡系統(tǒng)。OLED發(fā)出的光經(jīng)過(guò)顯示芯片，經(jīng)過(guò)角度編碼的第 一透鏡系統(tǒng)，彩色信息在角度上被編碼，然后偏轉(zhuǎn)元件把不同角度的彩色光 合成在一起，經(jīng)過(guò)第二透鏡系統(tǒng)把彩色圖像投射到屏幕或人眼中。此時(shí)，該 系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域包括近眼顯示系統(tǒng)，投影顯示系統(tǒng)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)
1. 和三片式結(jié)構(gòu)相比，因?yàn)橹皇褂昧艘黄@示芯片，所以大大減少了 顯示芯片成本。取消了昂貴的合光元件，降低了系統(tǒng)成本。
2. 和現(xiàn)有的單片式結(jié)構(gòu)相比，提高了出光效率，消除了彩色缺陷，降 低了驅(qū)動(dòng)電子系統(tǒng)的帶寬要求和顯示芯片的響應(yīng)時(shí)間。3.和現(xiàn)有的彩色濾光片技術(shù)相比，去除了芯片中的濾色鏡，這樣降低 了芯片的成本，提高了芯片的壽命和可靠性。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的合光系統(tǒng)的一種示意圖3為本發(fā)明中三面二向色鏡的安排方式；
圖4為本發(fā)明中三面二向色鏡的簡(jiǎn)化安排方式；
圖5為以LED為照明光源的實(shí)施例；
圖6為以O(shè)LED為自發(fā)光顯示芯片的一個(gè)實(shí)施例；
圖7為以O(shè)LED為自發(fā)光顯示芯片的另一個(gè)實(shí)施例；
圖8為本發(fā)明中三面二向色鏡的安排實(shí)例；
圖9為以全息元件為合光系統(tǒng)中偏轉(zhuǎn)元件的一個(gè)實(shí)施例；
圖IO為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，立體顯示系統(tǒng)；
圖11為本發(fā)明電子圖像處理系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的處理功能框圖12為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，基于反射式顯示芯片。
其中101為投影燈；103為分光棱鏡；107為光棒；109為顯示芯片； 111為合光系統(tǒng)的第一組透鏡；113、 115、 117為三面二向色鏡；118為合光 系統(tǒng)的第二組透鏡；119為投影屏幕或人眼。
201為合光系統(tǒng)的第二組透鏡；203、 205、 207為三面二向色鏡；209 至221為合光系統(tǒng)的第一組透鏡的各個(gè)部分；223為顯示芯片；a、 b、 c為 顯示芯片上的不同色域。
301和311為第一個(gè)二向色鏡的兩個(gè)部分；303和309為第二個(gè)二向色 鏡的兩個(gè)部分；305和307為第三個(gè)二向色鏡的兩個(gè)部分；313為轉(zhuǎn)軸。
401為第一個(gè)二向色鏡；403為第二個(gè)二向色鏡；405為第三個(gè)二向色
鏡o
501、 502、 503為不同彩色LED光源；505為勻光光棒；509為具有三 個(gè)顯示區(qū)域的一個(gè)顯示芯片；511為合光系統(tǒng)的第一組透鏡；517為合光系 統(tǒng)的第二組透鏡；513為三面二向色鏡。601、 603、 605為不同彩色OLED自發(fā)光顯示芯片；607為合光棱鏡； 609為成像系統(tǒng)。
701為OLED自發(fā)光顯示芯片，其中有三個(gè)區(qū)域顯示不同顏色的光703、 705、 707; 713為合光系統(tǒng)；709為三面二向色鏡；715為屏幕或人眼。
801、 802和803為二向色鏡；805、 807、 809為二向色鏡的多層反射膜。
905為一個(gè)全息合光器件；901為顯示芯片；909為合光系統(tǒng)；903和 907為其它光學(xué)元件；911為屏幕或人眼。
IOOI為顯示芯片；1003為出射一個(gè)偏振方向光的上半部分；1005為出 射一個(gè)偏振方向光的下半部分；1009為兩面反射不同偏振光的偏振反射鏡； 1013為偏振合光系統(tǒng)；1021和1023分別為左右兩個(gè)人眼；1017和1019 分別為只通過(guò)一個(gè)偏振光的鏡片；1025和1027為合光系統(tǒng)中的透鏡。
1201為反射式芯片；1203、 1205、 1207為芯片1201上不同彩色的顯示 區(qū)域；1202為分為三個(gè)不同彩色光的照明光；1211為DLP系統(tǒng)中通常使用 的全內(nèi)反射棱鏡；1214為合光系統(tǒng)的第一組透鏡；1209為三面二向色鏡； 1213為合光系統(tǒng)的第二組透鏡，1215為屏幕或人眼。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一
如圖1所示， 一個(gè)白光光源101分別通過(guò)一個(gè)級(jí)聯(lián)的分色系統(tǒng)103，分 成紅、綠、藍(lán)三個(gè)尺寸大致相同的并列的單色照明區(qū)域，三色光分別進(jìn)入三 個(gè)光棒107，把照明光均勻化。光源101，分色系統(tǒng)103和光棒107構(gòu)成照 明系統(tǒng)。在一片微顯示芯片109有三個(gè)區(qū)域，同時(shí)顯示三幅尺寸與照明區(qū)域 彩色相對(duì)應(yīng)的圖像，該圖像內(nèi)容為一幅彩色圖像的紅、綠、藍(lán)三個(gè)分量，將 三單色照明區(qū)域貼近這三幅圖像，光線透過(guò)圖像后形成紅、綠、藍(lán)三幅單色 圖像，不同顏色的圖像在不同的高度，高度差為d，也就是彩色的信息在高 度上被編碼。從顯示芯片109發(fā)出的光穿過(guò)有效焦距為f的第一透鏡組111， 第一透鏡組包含至少一個(gè)鏡片。顯示芯片109上面不同色域的間隔為d。在 第一透鏡組的焦平面處，不同顏色的光以一個(gè)角度彼此分離，角度由數(shù)學(xué)式 atan(d/f)確定。由于不同顏色的圖象位于不同高度，這些圖象將會(huì)以角度 進(jìn)行編碼。第一透鏡組111就是一個(gè)把可以彩色的空間信息在角度上進(jìn)行編碼的第一透鏡系統(tǒng)。二向色鏡113， 115， 117構(gòu)成偏轉(zhuǎn)元件，它們以不同角 度傾斜。二向色鏡之間相互傾斜角度在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)確定，因此不同顏色圖象 被偏轉(zhuǎn)不同方向。最后，至少含有一片透鏡的第二透鏡組118將圖片投射到 屏幕或人眼119上，形成全彩色圖像。偏轉(zhuǎn)元件，第一透鏡組，和第二透鏡 組構(gòu)成合光系統(tǒng)。
對(duì)于上述技術(shù)方案中的照明系統(tǒng)光源，可從以下種類中選取白熾燈， 弧光燈，LED光源，激光光源，并不限定于某種光源技術(shù)。上述顯示芯片 可以為現(xiàn)有微型顯示器技術(shù)的任一種，包括但并不限于液晶芯片LCD，微 機(jī)械MEMS，和硅上液晶LCOS器件。上述技術(shù)方案中的顯示芯片可以是 反射式、透射式或是自發(fā)光式的。上述技術(shù)方案中的顯示芯片也可以由LED 或是OLED等自發(fā)光顯芯片組成，這樣照明系統(tǒng)和顯示芯片將合為一個(gè)整 體。上述技術(shù)方案中的顯示芯片可以是兩片以上相互充分接近的芯片陣列， 以替代在單個(gè)芯片上顯示多個(gè)色域的單芯片結(jié)構(gòu)。以上所述的所有技術(shù)方案 中都可以用兩片以上相互充分接近的芯片陣列代替單芯片作為顯示芯片。由 于本發(fā)明具有廣泛的結(jié)構(gòu)形式，這些等價(jià)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有脫離本發(fā)明的范疇。
上述技術(shù)方案中第一透鏡組111，三片二向色鏡113、 115、 117，以及 第二透鏡組U8構(gòu)成一個(gè)合光系統(tǒng)。所述合光學(xué)系統(tǒng)由透鏡組和多片二向色 鏡組成；透鏡組由1片或1片以上的透鏡組成；二向色鏡組由三片組成，二 向色鏡組位于第一組透鏡與第二組透鏡之間。圖2給出了合光系統(tǒng)的一種設(shè) 計(jì)方案，這一方案的特點(diǎn)在于二向色鏡的設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單。若三個(gè)并列的視場(chǎng) 區(qū)域以a、 b、 c編號(hào)，b位于中間；a， b, c區(qū)域分別出射一種顏色的光， 第一組透鏡的設(shè)計(jì)使得從a和c出射的光在二向色鏡的位置上基本分離，這 樣二向色鏡205僅反射來(lái)自視場(chǎng)e的色光，二向色鏡207僅反射來(lái)自視場(chǎng)a 的色光。這樣二向色鏡205和207就不需要交叉，可以減低工藝難度。三片 反射鏡之間的夾角取值范圍為1° 44° ;其中兩片反射鏡厚度應(yīng)該足夠的 薄，以降低像差，取值范圍為0.01mm 100mm。 二向色鏡的鍍膜面可以有 不同的組合，其中一種組合為二向色鏡205和二向色鏡207鍍后表面，二 向色鏡203鍍前表面。
合光系統(tǒng)可有多種形式。其中至少插入兩片二向色鏡用于將不同顏色的 圖片合成全彩色圖片，二向色鏡可由多層鍍膜制成或是其他合適的反射材料制成。二向色鏡的位置可以是在第一組透鏡的前面、第一組與第二組透鏡之 間或是第二組透鏡后面。二向色鏡的位置的不同決定了合光系統(tǒng)具有多種不
同的結(jié)構(gòu)。由于本發(fā)明具有廣泛的結(jié)構(gòu)形式，這些等價(jià)結(jié)構(gòu)并沒(méi)有脫離本發(fā) 明的范疇。
實(shí)施例二
本實(shí)施例是本發(fā)明三面二向色鏡的安排方式。如圖3所示，301和311 為第一個(gè)二向色鏡的兩個(gè)部分，303和309為第二個(gè)二向色鏡的兩個(gè)部分， 305和307為第三個(gè)二向色鏡的兩個(gè)部分，兩個(gè)同一彩色的二向色鏡的反射 面基本在一個(gè)平面內(nèi)構(gòu)成一個(gè)完整的二向色鏡。313為轉(zhuǎn)軸。每個(gè)二向色鏡 可以圍繞轉(zhuǎn)軸313轉(zhuǎn)動(dòng)，以達(dá)到各個(gè)彩色像重合的效果。注意轉(zhuǎn)軸313可以 為一個(gè)實(shí)際的轉(zhuǎn)軸，也可以為一個(gè)虛擬的轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)軸部分的光不能被利用， 所以其空間尺寸應(yīng)該盡量小，以提高光能利用率。而且采取減少雜散光的措 施，比如把二向色鏡的端面涂黑。
實(shí)施例三
本實(shí)施例是本發(fā)明三面二向色鏡的另一種安排方式。如圖4所示，401 為第一個(gè)二向色鏡，反射彩色光l, 403為第二個(gè)二向色鏡，反射彩色光2， 405為第三個(gè)二向色鏡，反射彩色光3。其中二向色鏡405和二向色鏡403 的一端和二向色鏡401緊密接觸。第一組透鏡的設(shè)計(jì)使得彩色光2和彩色光 3在二向色鏡的位置上基本分離，即彩色光2大部分為二向色鏡403所反射， 即彩色光3大部分為二向色鏡405所反射。這樣三面二向色鏡的安排可以簡(jiǎn) 化。接觸部分的光不能被利用，所以其空間尺寸應(yīng)該盡量小，以提高光能利 用率。而且采取減少雜散光的措施，比如把二向色鏡的端面涂黑。
實(shí)施例四
本實(shí)施例是本發(fā)明的另一種基于LED光源的實(shí)施方案。如圖5所示， 501至503為不同彩色LED光源。他們發(fā)出的彩色光進(jìn)入勻光光棒505,三 個(gè)光棒中間存在光隙以免彩色竄擾，勻光光棒505的出口端的尺寸應(yīng)和顯示 芯片509的尺寸匹配，其中每一個(gè)光棒的出口端和顯示芯片509上的一個(gè)顯示區(qū)域匹配。三個(gè)光棒的入口端和LED的發(fā)光面積相應(yīng)，三個(gè)光棒的出口 端和入口端大小可以相同，也可以不同，511為合光系統(tǒng)的第一組透鏡，513 為三面二向色鏡，把彩色光偏轉(zhuǎn)不同的角度，517為合光系統(tǒng)的第二組透鏡， 把重合后的圖像投射到屏幕或人眼中。光棒505在有些系統(tǒng)中可以省略。這 樣系統(tǒng)的體積可以非常小。
實(shí)施例五
本實(shí)施例是本發(fā)明的另一種基于有機(jī)電致發(fā)光OLED器件的實(shí)施方案。 如圖6所示，601至603為不同彩色OLED顯示芯片。他們發(fā)出的彩色光進(jìn) 入合光棱鏡607，彩色圖像重合在一起，光學(xué)系統(tǒng)609把彩色圖像投射到屏 幕或人眼中。
實(shí)施例六
本實(shí)施例是本發(fā)明的另一種基于有機(jī)電致發(fā)光OLED器件的實(shí)施方案。 如圖7所示，701為OLED顯示芯片，它可以為單一顯示芯片或緊密排列 的三個(gè)芯片。703至707為OLED顯示芯片上的不同彩色區(qū)域。他們發(fā)出的 彩色光進(jìn)入合光系統(tǒng)713,三面二向色鏡709把彩色圖像重合在一起，合光 系統(tǒng)713把彩色圖像投射到屏幕或人眼中。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該能夠注意到在其它實(shí)施例中所公開(kāi)的關(guān)于角 度編碼透鏡系統(tǒng)，合光系統(tǒng)等的思路在本實(shí)施例中同樣適用。
實(shí)施例七
本實(shí)施例是本發(fā)明的三面二向色鏡的安排實(shí)例。如圖8所示，二向色鏡 為本發(fā)明中的一個(gè)關(guān)鍵器件，如何減小二向色鏡引入的各種像差畸變非常重 要。801為二向色鏡，由于其它兩色光不通過(guò)801，所以它可以用厚基片來(lái) 作，厚度在O.lmm至100mm。注意二向色鏡的多層反射膜805應(yīng)該鍍?cè)诙?向色鏡801的前表面，以減少厚度的影響。802和803為另外兩個(gè)二向色鏡， 其基片不可太厚，在O.Olmm至10mm之間。注意二向色鏡的多層反射膜807 和809鍍?cè)诙蛏R802和二向色鏡803的后表面，在光學(xué)系統(tǒng)中沒(méi)有任何 玻璃介質(zhì)，引入的光程為O。如果基片很薄，也可以鍍?cè)谇氨砻妗Ｉ踔羶擅驽兡?，以平衡鍍膜產(chǎn)生的應(yīng)力。 實(shí)施例八
如圖9所示，本實(shí)施例和其它實(shí)例不同的是，其中二向色鏡為一個(gè)全息
合光器件905所代替。901為顯示芯片，它可以為單一顯示芯片或緊密排列 的三個(gè)芯片。其上面有三個(gè)不同區(qū)域顯示不同彩色的圖像。圖中省略了照明 光學(xué)部分，此部分可參考其他實(shí)施例。他們發(fā)出的彩色光進(jìn)入合光系統(tǒng)909， 合光系統(tǒng)909包括一個(gè)可以把不同角度的不同彩色光合成在一起的全息元 件905，以及其它光學(xué)元件903和907。合光系統(tǒng)909把彩色圖像重合在一 起，光學(xué)系統(tǒng)907把彩色圖像投射到屏幕或人眼中。全息元件可以為投射式 或反射式。
實(shí)施例九:
圖10為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施實(shí)例。和其它實(shí)例不同的是，該實(shí)例并不 是把彩色光合成在一起，而是把不同偏振的光合成在一起，觀察者經(jīng)過(guò)一幅 偏振眼鏡或視差擋板，左眼看到在一個(gè)方向上偏振的光，右眼看到在另一個(gè) 方向上偏振的光，兩眼的圖像合成為一幅立體圖像。其中IOOI為顯示芯片， 其中上半部分1003出射一個(gè)偏振方向的光，下半部分1005出射一個(gè)偏振方 向的光。(系統(tǒng)的照明部分省略，沒(méi)有在圖中畫(huà)出)。他們發(fā)出的偏振光進(jìn)入 合光系統(tǒng)1013，合光系統(tǒng)1013包括兩面反射不同偏振光的偏振反射鏡，它 們把來(lái)自為顯示芯片上半部分1003的偏振光和來(lái)自為顯示芯片下半部分 1005的偏振光反射不同角度，把他們的圖像重合在一起，光學(xué)系統(tǒng)1013把 彩色圖像投射到屏幕或人眼中。1021和1023分別為左右兩個(gè)人眼，1017 和1019分別為只通過(guò)一個(gè)偏振光的鏡片，這樣左眼1021只能看到來(lái)自顯示 芯片上半部分1003的圖像，右眼只能看到來(lái)自顯示芯片下半部分1005的圖 像，二者合成為一個(gè)立體圖像。注意偏振眼鏡1017和1019可以被一個(gè)視差 擋板所代替。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該能夠注意到本實(shí)例中的偏振光和其它實(shí)例中 的彩色光等價(jià)，在其它實(shí)例中所公開(kāi)的關(guān)于照明系統(tǒng)技術(shù)，角度編碼透鏡系 統(tǒng)，合光系統(tǒng)等的思想在本實(shí)例中同樣適用。實(shí)施例十
圖11為本發(fā)明電子圖像處理系統(tǒng)的的一個(gè)處理功能框圖的實(shí)施實(shí)例。 輸入視頻信號(hào)為通行的數(shù)字或模擬視頻信號(hào)，其中包含了紅綠藍(lán)的信號(hào)，這 一信號(hào)首先被存儲(chǔ)在一個(gè)視頻寄存器中，然后其中紅綠藍(lán)的信息被分離出 來(lái)，分離出來(lái)的圖像可以按照預(yù)定的方式進(jìn)行預(yù)畸變處理，預(yù)畸變的方式按 照實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的畸變確定。然后紅綠藍(lán)的信息被分別送到顯示器的不 同部分顯示。紅綠藍(lán)的信息在顯示器上的分布，和光學(xué)系統(tǒng)產(chǎn)生的紅綠藍(lán)光 照明需要對(duì)應(yīng)。實(shí)施例十中的處理功能框圖僅為一個(gè)實(shí)現(xiàn)此處理功能的實(shí) 例，其它的處理順序，只要功能相同，仍在本發(fā)明的范圍以內(nèi)。
實(shí)施例十一
圖12為本發(fā)吸的另一種基于反射式顯示芯片的的實(shí)施方案示意圖。 1201為反射式芯片，1203至1207為芯片1201上不同彩色的顯示區(qū)域。1202 為分為三個(gè)不同彩色光的照明光，1211為DLP系統(tǒng)中通常使用的全內(nèi)反射 棱鏡，1214為合光系統(tǒng)的第一組透鏡，1209為三面二向色鏡，把彩色光偏 轉(zhuǎn)不同的角度，1213為合光系統(tǒng)的第二組透鏡，把重合后的圖像投射到屏 幕或人眼中。其合光原理和上述實(shí)例基本相同，反射式顯示芯片可以為微鏡 陣列(DMD/DLP)，也可以為L(zhǎng)COS。
應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于經(jīng)充分說(shuō)明的本發(fā)明來(lái)說(shuō)，還可具有多種變換及改型的 實(shí)施方案，并不局限于上述實(shí)施方式的具體實(shí)施例。上述實(shí)施例僅僅作為本 發(fā)明的說(shuō)明，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明的實(shí)質(zhì)是一種復(fù)合合成圖像(如 彩色圖像、立體圖像)產(chǎn)生的方式，并不限定于特定的顯示技術(shù)和光源技術(shù)。 改變顯示技術(shù)和光源技術(shù)的組合，仍在本發(fā)明的范圍以內(nèi)?？傊?，本發(fā)明的 保護(hù)范圍應(yīng)包括那些對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的變換或替代 以及改型。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于它沿光路依次包含設(shè)置有，一可以產(chǎn)生兩種以上不同性質(zhì)光的照明區(qū)域的，且各照明區(qū)域空間彼此分離的照明系統(tǒng)；一顯示芯片，所述顯示芯片具有至少兩個(gè)顯示不同性質(zhì)光的信息的區(qū)域；一可以把不同性質(zhì)光的空間信息在角度上進(jìn)行編碼的第一透鏡系統(tǒng)；一可以把不同性質(zhì)光偏轉(zhuǎn)不同角度的偏轉(zhuǎn)元件；以及第二透鏡系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述不 同性質(zhì)光是指不同顏色的光，所述產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)可產(chǎn)生彩色圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述不 同性質(zhì)光是指不同偏振的光，所述產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)可產(chǎn)生立體圖像。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述照 明系統(tǒng)的光源可以采用高亮度光源技術(shù)的任一種，包括但并不限于高亮度投 影光源、LED、激光。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述照 明系統(tǒng)包含兩個(gè)以上的級(jí)聯(lián)分色系統(tǒng)，由光源發(fā)出的光以接近100%的效率 被分為紅綠藍(lán)照明區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述照 明系統(tǒng)包含有兩個(gè)以上的光棒，所述光棒之間存在低折射率介質(zhì)，形成光波 導(dǎo)，每一個(gè)光波導(dǎo)形成一種彩色光的通道，將彩色光傳輸至顯示芯片上相對(duì) 應(yīng)的區(qū)域。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述顯 示芯片可以采用現(xiàn)有微型顯示器技術(shù)的任一種，包括但并不限于液晶芯片 LCD、微機(jī)械MEMS、硅上液晶LCOS器件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述可以把不同性質(zhì)光的空間信息在角度上進(jìn)行編碼的第一透鏡系統(tǒng)，其中第一面 透鏡和顯示芯片足夠接近，起到為場(chǎng)鏡的作用。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述可以把不同性質(zhì)光傳偏轉(zhuǎn)不同角度的偏轉(zhuǎn)元件是二向色鏡，所述二向色鏡反射 某一種彩色的光，透射其它彩色的光。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于經(jīng)過(guò)所 述第一透鏡系統(tǒng)的兩種色光在光路中某一個(gè)位置基本分開(kāi)，基本無(wú)交疊，所 述二向色鏡被設(shè)置在該位置，所述二向色鏡構(gòu)成一個(gè)整體，不被其它的二向 色鏡所分開(kāi)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述二 向色鏡厚度很薄，以減小引入的像差，其厚度在0.01毫米到100毫米之間； 相鄰兩個(gè)二向色鏡的鍍膜之間只有空氣隔開(kāi)，沒(méi)有玻璃基板。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述可 以把不同性質(zhì)光偏轉(zhuǎn)不同角度的偏轉(zhuǎn)元件是可以選擇性反射彩色光的全息 元件系統(tǒng)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于照明系統(tǒng)采用包含兩種顏色以上的LED光源。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述 LED光源和顯示芯片之間以以下方式之一連接光棒、透鏡、或直接接觸。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述LED光源和顯示芯片之間以光棒方式連接時(shí)，所述的LED光源和顯示芯片 之間的連接光棒之間存在著用以避免彩色竄擾的低折射率介質(zhì)的間隙。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述 LED光源和顯示芯片之間以光棒方式連接時(shí)，在下述的至少一個(gè)界面上膠 合LED光源和光棒之間、光棒的出口端和芯片之間、或芯片和第一透鏡 系統(tǒng)的第一面透鏡之間。
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述產(chǎn)生復(fù)合圖像的系統(tǒng)還包含一個(gè)電子系統(tǒng)，所述電子系統(tǒng)依次包括有輸入數(shù)字 或模擬視頻信號(hào)的單元、利用軟件或硬件把其中的不同性質(zhì)的信號(hào)提取出來(lái) 的單元、把各種不同性質(zhì)的信號(hào)分別送到顯示屏的不同特定部分的單元。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于所述電子系統(tǒng)還包括有把圖像進(jìn)行預(yù)畸變，以補(bǔ)償光學(xué)系統(tǒng)畸變的單元。
19. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于可產(chǎn)生立體圖像，它沿光路依次包含設(shè)置有，一個(gè)可以產(chǎn)生空間分離偏振照明的照明系統(tǒng)；一個(gè)顯示芯片或兩個(gè)緊密排列的顯示芯片，其中出射不同偏振的圖像；一個(gè)把可以偏振光的空間信息在角度上進(jìn)行編碼的第一透鏡系統(tǒng)；兩個(gè)把不同偏振光偏轉(zhuǎn)不同角度的偏振反射鏡；第二透鏡系統(tǒng)；以及兩個(gè)偏振鏡片。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其應(yīng)用領(lǐng)域包括近眼 顯示系統(tǒng)、投影顯示系統(tǒng)、立體顯示系統(tǒng)。
21. —種產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，其特征在于可產(chǎn)生彩色圖像，它沿光 路依次包含設(shè)置有，一有機(jī)電致發(fā)光顯示芯片OLED，其中具有至少兩個(gè)含有不同顏色信息 的顯示區(qū)域；一把可以彩色的空間信息在角度上進(jìn)行編碼的第一透鏡系統(tǒng)； 一可以把不同色光偏轉(zhuǎn)不同角度的偏轉(zhuǎn)元件；以及 第二透鏡系統(tǒng)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的產(chǎn)生合成圖像的方法其應(yīng)用領(lǐng)域包括近眼 顯示系統(tǒng)，投影顯示系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種產(chǎn)生合成圖像的系統(tǒng)，它沿光路依次包含設(shè)置有，一可以產(chǎn)生兩種以上不同性質(zhì)光的照明區(qū)域的，且各照明區(qū)域空間彼此分離的照明系統(tǒng)；一顯示芯片，該顯示芯片具有至少兩個(gè)顯示不同性質(zhì)光的信息的區(qū)域；一可以把不同性質(zhì)光的空間信息在角度上進(jìn)行編碼的第一透鏡系統(tǒng)；一可以把不同性質(zhì)光偏轉(zhuǎn)不同角度的偏轉(zhuǎn)元件；以及第二透鏡系統(tǒng)。不同性質(zhì)光可指不同顏色的光，也可指不同偏振的光，則系統(tǒng)可對(duì)應(yīng)產(chǎn)生彩色圖像、立體圖像。本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，利用不同性質(zhì)光的角度編碼和解碼，通過(guò)單一芯片就能實(shí)現(xiàn)彩色或立體圖像的顯示，其應(yīng)用領(lǐng)域包括近眼顯示系統(tǒng)、投影顯示系統(tǒng)、立體顯示系統(tǒng)。
文檔編號(hào)G02B27/46GK101308257SQ20081012315
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月7日
發(fā)明者王勇競(jìng) 申請(qǐng)人:王勇競(jìng)