专利名称：宽色域投影仪的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及图像投影。具体而言，本发明涉及宽色域的图像投影。
背景技术：
众所周知，可以通过将投影图像转换成所谓的三维图像而以深度外观来 增强该投影图像。这一般通过对观察者左眼看到的图像与观察者右眼看到的 图像进行不同的光学偏振来达成。当观察者经由使用通常配置为以一偏振滤 光器供观察者的左眼使用而以一不同偏振的滤光器供观察者的右眼使用的
"三维观察镜，，的偏振滤光器透镜来观察偏振图像时，观察者感觉到三维效 果。当使用三维观察镜来观察三维图像时，观察者的左眼仅看到被适当地偏 振而透过与左眼相关联的偏振滤光器的光，而观察者的右眼仅看到被适当地 偏振而透过与观察者的右眼相关联的偏振滤光器的光。上述显示三维图像的 方法被称为无源三维观察，其中投影仪以典型帧速率的两倍来使左眼信息与 右眼信息交变，并且位于投影仪的透镜前方的屏/滤光器/偏振遮挡件
(polarizing blocker)使投影图像的偏振交变，使得每只眼睛的图像透过上 述一对无源立体眼镜的相应偏振滤光器。无源三维观察的一种替代方式是有 源三维观察，在有源三维观察中，每个观察者佩戴具有LCD光快门的眼镜， 所述LCD光快门与投影仪同步工作，使得投影仪显示左眼图像时，有源立 体眼镜的右眼快门关闭，反之亦然。提供三维图像的现有系统的一个问题是 放映员必须对标准投影仪连接并配置一外部专用装置，花费高且费时间，而 且还导致技术故障。此外，当放映员再次希望仅仅投影二维图像时，必须手 动移除或关闭所述专用装置。另外，将这样一种装置平行于投影透镜表面连 接到投影仪会带来以下风险，即光会被反射回到发出光的成像器，在生成彩 色时经常导致图像质量低下，而在生成黑白色时经常导致不希望发生的对比 度变化。
现有二维/三维投影仪的另 一个问题是，由典型的单投影仪系统所获得的 色域并不象电影导演所希望的那么广泛。现在参照图1 (现有技术)，其中示出了典型的三色棱镜100。棱镜100 —般与三芯片(three-chip )数字微反射 镜装置投影仪一起使用。如所示，光束102进入棱镜100，并根据已知的光 学涂层方法，而基于光的波长^L选择性地反射或透射。此外，已知的全内反 射技术，例如在棱镜100部件之间提供小空气间隙(如在棱镜100的顶部使 用已知类型的全内反射棱镜所示)，可以用来控制光束100的分离出的分量 的反射。在被分为三色分量之后，光束102的每个颜色分量被导向数字微反 射镜装置，并被数字微反射镜装置选择性地反射出棱镜100。具体而言，数 字微反射镜装置104反射光束102的蓝色分量，数字微反射镜装置106反射 光束102的绿色分量，而数字微反射镜装置108反射光束102的红色分量。 可以以已知方式独立地控制每个数字微反射镜装置104、 106和108,以生成 从棱镜100投射出的合成彩色图像。
尽管已经有很多以宽色域显示图像的先进方法，但仍有改进的余地。
发明内容
本发明提出 一种具有多个二向色棱镜的宽色域投影仪，所述多个二向色 棱镜配置成将光束分为六个原色分量并将六个原色分量中的每一个引导到 分开的数字微反射镜装置。
图1是根据现有技术的用于将光束分为三色分量的棱镜的正交示意图； 图2是根据本发明的偏振鼓或偏振空心圓筒的倾斜示意图； 图3是根据本发明的三维投影仪的正交示意图；以及 图4是根据本发明的宽色域三维投影仪的正交示意图。
具体实施例方式
现在参照附图中的图2，其中示出根据本发明第一实施例的偏振鼓(或 者称为偏振空心圆筒)。偏振鼓200是由半透明(translucent)材料形成的可 旋转鼓状结构。鼓200被示为靠近定向光透射装置(或光管)202的扁平材 料带，所述定向光透射装置202用于使光透过鼓200，通过大致正交于鼓200 的内表面204对光进行引导，使得光透过半透明材料并经由鼓200的外表面 206 (经由鼓壁)离开鼓200。如图所示，鼓被分为径向交变的P偏振分区
5208 (或顺时针圓偏振分区)和S偏振分区210 (或逆时针圓偏振分区)。操 作中，通过在鼓200绕其中心轴旋转的同时，使二维图像透射通过定向光透 射装置202并随后通过偏振鼓200， 二维图像可以被转换成三维图像。鼓200 以受控速度旋转，以通过使图像分别透过分区208、 210而使每帧图像适当
:地偏l展为P偏#展或S偏寺展。
现在参照附图中的图3，其中示出根据本发明的三维投影仪。投影仪300 包括具有反射器304的光源302、类似于装置202的定向光透射装置306、 类似于鼓200的偏振鼓308、中继光学元件310、类似于棱镜100的棱镜312、 和分别类似于数字微反射镜装置104、 106、 108的数字微反射镜装置314、 316、 318。操作中，光源302将光束320发射到定向光透射装置306中，然 后，在偏振鼓308绕其中心轴旋转的同时，定向光透射装置306引导光通过 偏振鼓308。光束320然后行进通过中继光学元件310，该中继光学元件310 将光束320引导到棱镜312中。棱镜312将光束320分为分开的颜色分量， 并将光束320的颜色分量引导到分别与蓝色、绿色和红色相关联的数字微反 射镜装置314、 316、 318上。如上所述，然后光束320的颜色分量被数字微 反射镜装置314、 316、 318顺序引导到棱镜312的外部。当观察者戴上只允 许光的P偏振分部分和S偏振分部分之一进入观察者的每只眼睛的偏振滤光 器眼镜(未示出)时，投影图像的观察者感觉到三维图像。当然，由于每只 眼睛仅看到隔一个的帧，所以与正常的二维模式相比，投影仪在三维模式下 每秒钟应该显示大约两倍数量的帧。或者，通过投影仅包含要被观察者的两 只眼睛同时看到的帧的图像数据、通过观察者不佩戴偏振滤光器眼镜、以及 通过可选地不旋转偏振鼓306,所述投影仪可以被用作二维投影仪。可选地， 偏振鼓相对于投影仪300的旋转和/或安装可以通过软件代码来控制，而不需 要投影仪300的使用者的其它机械交互作用。
现在参照附图中的图4,其中示出了根据本发明的宽色域三维投影仪(或 色域三维投影仪)。投影仪400包括具有反射器404的光源402、类似于装置 202的定向光透射装置406、类似于鼓200的偏振鼓408、中继光学元件410、 理论上类似于棱镜100的六原色棱镜412、和类似于棱镜100的数字微反射 镜装置的数字微反射镜装置。棱镜412与棱镜100的不同之处在于，棱镜412 将光束分为六个原色分量，而不仅是三个。这是通过以下方式实现的，即对 每种原色(如棱镜100的红、绿和蓝)引入45度的二向色性元件414,以生成被传送到六个数字微反射镜装置的六个原色分量，在给定刷新或帧速率下 提供更宽的色域和更好的颜色控制。在这种布置中，青色、蓝色、黄色、绿
色、红色和品红色分量被分别引导至数字微反射镜装置416、 418、 420、 422、 424和426，并从这些数字微反射镜装置反射。操作中，光源402将光束428 发射到定向光透射装置406中，然后在偏振鼓408绕其中心轴旋转的同时， 定向光透射装置406引导光通过偏振鼓408。然后，光束428行进通过中继 光学元件410，该中继光学元件410将光束428引导到棱镜412中。棱镜412 将光束418分为六个分开的颜色分量，并将青色、蓝色、黄色、绿色、红色 和品红色颜色分量分别引导到数字微反射镜装置416、 418、 420、 422、 424 和426上。如上所述，然后光束428的颜色分量被数字微反射镜装置416、 418、 420、 422、 424和426顺序引导到棱镜412外部，并且最终^皮引导显示 表面(未示出)上。当观察者佩戴仅允许光的P和S偏振部分中的一者通过 眼镜到达观察者的每只眼睛的偏振滤光器眼镜(未示出)时，投影图像的观 察者感觉到三维图像。当然，由于每只眼睛仅看到隔一个的帧，所以与正常 的二维模式相比，投影仪在三维模式下每秒钟应该显示大约两倍数量的帧。 或者，通过投影仅包含要被观察者的两只眼睛同时看到的帧的图像数据、通 过观察者不佩戴偏振滤光器眼镜、并且通过可选地不旋转偏振鼓406，所述 投影仪可以被用作二维投影仪。此外，通过移除鼓或者使鼓上具有非偏振分 区并使光透过所述分区，可以实现二维模式，这将产生更大的亮度。
应了解的是，在本发明的替代实施例中，可以不赋予宽色域投影仪生成 三维图像的能力。具体而言，本发明的替代实施例包括基本上类似于投影仪 400但是不包括旋转鼓的宽色域投影仪。此外，在宽色域投影仪不包括旋转 鼓的情况下，宽色域投影仪也可以不包括定向光透射装置。替代使用定向光 透射装置来将来自光源的光引导到中继光学元件，光源可以被配置成将光发 射到中继光学元件中，而不需要使用定向光透射装置。
应该理解的是，尽管图2中示出了六个分开的偏振部分，但也可采用更 少或更多数量的不同的分开的偏振部分。此外，尽管偏振分区一般设计成不 是彩色滤光器，但是其中偏振分区同时作为彩色滤光器的实施例被认为是本 发明的一个方面。此外，尽管本文提供了使用3个和6个数字微装置的示例， 大于3的其它数量的数字微装置也被认为是本发明的实施例，其中每个数字 微装置相对于其它数字微装置被专用于光谱中的一个不同部分。这里，光谱
7中的每个不同部分被认为是一个原色分量。
本发明的一个方面还包括显示宽色域图像的方法。该方法包括将光束引 导到多个二向色棱镜中，将光束分为六个原色分量，以及将六个原色分量中
的每一个引导到分开的数字微反射镜装置并引导到显示表面上。或者，在将 光束引导到多个二向色棱镜中之前，将光引导通过全内反射棱镜。
以上仅说明了实施本发明的 一些可能的方式。在本发明的范围和精神之 内，很多其它的实施例都是可能的。因此，前述说明被认为是示例性的而不 是限制性的，并且本发明的范围由所附权利要求及其全部等同方案来给出。
权利要求
1.一种色域投影仪，包括多个二向色棱镜，所述多个二向色棱镜配置成将光束分为多于三个的原色分量，并将所述原色分量的每一个引导到分开的数字微反射镜装置。
2. 如权利要求1所述的色域投影仪，其中，所述多个二向色棱镜配置成 将光束分为六个原色分量，并将所述六个原色分量中的每一个引导到所述分 开的数字微反射镜装置。
3. 如权利要求2所述的色域投影仪，其中，所述六个原色分量包括青色 分量、蓝色分量、黄色分量、绿色分量、红色分量和品红色分量。
4. 如权利要求2所述的色域投影仪，其中，所述颜色分量从所述数字微 反射镜装置反射到显示表面上。
5. 如权利要求2所述的色域投影仪，其中，所述光束由单个光源发出。
6. 如权利要求2所述的色域投影仪，其中，还包括用于将所述光束引导到所述多个二向色棱镜中的全内反射棱镜。
7. 如权利要求2所述的色域投影仪，其中，所述多个二向色棱镜中的至 少一个是45度的二向色棱镜。
8. 如权利要求2所述的色域投影仪，其中，还包括 具有不同地偏振的分区的半透明可旋转鼓；其中所述光束能够大致正交地透过所述鼓的壁。
9. 如权利要求8所述的色域投影仪，其中，所述光束在所述鼓绕该鼓的 中心轴^:转的同时透过所述鼓的壁。
10. 如权利要求8所述的色域投影仪，其中，所述不同地偏振的分区被 偏4展为P偏l展或S偏4展。
11. 如权利要求10所述的色域投影仪，其中，每个P偏振分区被S偏 振分区大致径向地界定出，并且每个S偏振分区被P偏振分区大致径向地界 定出。
12. 如权利要求8所述的色域投影仪，其中，所述不同地偏振的分区被 偏振为顺时针圓偏振或逆时针圆偏振。
13. 如权利要求12所述的色域投影仪，其中，每个顺时针圓偏振分区被 逆时针圆偏振分区大致径向地界定出，并且每个逆时针圆偏振分区^&顺时针圓偏振分区大致径向地界定出。
14. 一种用于色域投影仪的棱镜组件，包括多个二向色棱镜，配置成将光束分为六个原色分量，并将所述六个原色 分量中的每一个引导到分开的数字微反射镜装置。
15. 如权利要求14所述的棱镜组件，其中，所述六个原色分量包括青色 分量、蓝色分量、黄色分量、绿色分量、红色分量和品红色分量。
16. 如权利要求14所述的棱镜组件，其中，还包括用于将所述光束引导到所述多个二向色棱镜中的全内反射棱镜。
17. 如权利要求14所述的棱镜组件，其中，所述颜色分量从所述数字微 反射镜装置反射到显示表面上。 '
18. 如权利要求14所述的棱镜组件，其中，所述多个二向色棱镜中的至 少一个为45度的二向色棱一统。
19. 一种色域图^4殳影方法，包括以下步骤 将光束引导到多个二向色棱镜； 将所述光束分为六个原色分量；以及将所述六个原色分量中的每一个引导到分开的数字微反射镜装置。
20. 如权利要求19所述的色域图像投影方法，其中，还包括以下步骤 将所述六个原色分量中的每一个从所述数字微反射镜装置引导到显示表面。
21. 如权利要求19所述的色域图像投影方法，其中，还包括以下步骤 在将光束引导到所述多个二向色棱镜之前，引导光通过全内反射棱镜。
全文摘要
本发明公开了一种具有多个二向色棱镜的宽色域投影仪，所述多个二向色棱镜配置成将光束分为六个原色分量并将六个原色分量中的每一个引导到分开的数字微反射镜装置。所述投影仪还包括具有不同偏振分区的半透明可旋转鼓，其中光束能够正交地透过所述鼓的壁。
文档编号G02B27/14GK101558349SQ200680056620
公开日2009年10月14日 申请日期2006年12月18日 优先权日2006年12月18日
发明者尹永实 申请人:汤姆森特许公司