专利名称：图像显示设备和图像显示方法
技术领域：
本发明涉及实现立体图像的投影的图像显示设备和图像显示方法。
背景技术：
随着近年来图像数据的数字化，能投影立体图像的图像显示设备正变得普遍。图 像显示设备通过将考虑双眼视差的两个图像中的一个图像(用于左眼的图像)引向左眼以 及将另一图像(用于右眼的图像)引向右眼来实现立体图像的投影。投影这种立体图像的方法包括采用偏振滤光器的方法(例如参见下文所述的专 利文献1和专利文献2、和采用波分滤光器的方法(例如参见下文所述的专利文献3)。在采用偏振滤光器的上述方法中，从光源发出的光分成两个正交偏振光束的光。 由一个偏振光束形成左眼图像，以及由另一偏振光束形成右眼图像。在专利文献1或专利文献2中所述的图像显示设备包括波长选择滤光器，选择并 透射每一波长的光以形成对应于全色的图像。在采用上述偏振滤光器的形式的图像显示设备中，必须保持光的偏振状态以便将 偏振光束反射到屏幕上来显示图像。为此，将银幕主要用作屏幕。结果，用于投影立体图像 的装置的结构需要更换屏幕并产生增加成本的问题。另一方面，在采用波分滤光器的上述方法中，从光源发出的光通过波分滤光器并 分成属于两种不同波长范围的光。然后，通过属于一个波长范围的光形成左眼图像以及由 属于另一波长范围的光形成右眼图像。在采用这种波分滤光器的方法中，不需要注意光的偏振平面的变化，因此，立体图 像能被投影到为投影二维图像而安装的屏幕上。因此，采用波分滤光器的图像显示设备类 型具有经济优势。在例如专利文献3中所述的图像显示设备包括波长选择滤光器。该波长选择滤光 器通过将每一红频带、绿频带和蓝频带时分为第一频带和第二频带，选择并透射来自光源 的照明光。然而，在包括这种类型的波分滤光器的图像显示设备中，与普通二维图像的显示 相比，大大地降低图像的亮度。通过使用高功率光源提高亮度，但该解决方案产生了增加功 耗的问题。因此，在采用波分滤光器的图像显示设备中，要求提高光利用率。专利文献1 JP2006-058339A专利文献2 JP2007-017536A专利文献3 :JP2007-3^122A
发明内容
本发明的目的是提供一种图像显示设备和图像显示方法，对上述任一问题提供解 决方案。
本发明的一个方面涉及图像显示设备，由从光源发出的光形成和显示图像。该图 像显示设备包括波长选择装置，位于从光源发出的光的光路上，并且以预定周期，将属于第 一波长范围的光和属于与第一波长范围不同的第二波长范围的光反射作为该光的反射光。该发明的另一方面涉及图像显示方法，用于通过从光源发出的光，形成和显示图 像。该图像显示方法包括从光源发出光的步骤，和以预定周期将属于第一波长范围的光和 属于与第一波长范围不同的第二波长范围的光反射作为反射光。
图1是根据本发明的示例性实施例的图像显示设备的结构的示意性说明图；图2是示出波长选择装置的结构的示意图；图3是示出波长选择装置的另一结构的示意图；图4A是示出第一波长范围和第二波长范围的例子的示意图；图4B是示出由波长选择装置选择的第一波长范围的例子的示意图；图4C是示出由波长选择装置选择的第二波长范围的例子的示意图。参考标记列表1光源2波长选择装置3光学积分器4中继透镜系统5透镜6反射镜7光学偏转装置8分离/合成装9投影镜头10屏幕11第一反射面12第二反射面13旋转轴14第一波长范围15第二波长范围A入射区具体实施方式
接着，将参考附图，描述本发明的示例性实施例。根据本发明的图像显示设备是通过从光源发出的光来形成和显示图像，并且能投 影立体图像，诸如静态图像或动态图像的图像显示设备。参考图1，本示例性实施例的图像显示设备被设置有光源1，波长选择装置2，光 学积分器3，中继透镜系统4，光学偏转装置7和分离/合成装置8。从光源1发出的光由波长选择装置2反射，并由光学积分器3、中继透镜系统4和分离/合成装置8传送并照射在光学偏转装置7上。光学偏转装置7逐个像素地偏转从光 源发出的光的光路以形成将投影在屏幕10上的图像。已经通过光学偏转装置7的光由分 离/合成装置8和投影镜头9传送并投影在屏幕10上。波长选择装置2位于从光源发出的光的光路上。波长选择装置2以预定周期将属 于第一波长范围的光和属于与第一波长范围不同的第二波长范围的光反射为反射光。接着，将描述波长选择装置2的实际结构的例子。图2是表示在本示例性实施例 中，波长选择装置2的结构的示意图。波长选择装置2具有圆形平面。该平面上的半圆区是有选择地反射属于第一波长 范围的光的第一反射面11，以及剩余半圆区是有选择地反射属于第二波长范围的光的第二 反射面12。波长选择装置2具有在盘的中心部的旋转轴13并用来可绕旋转轴13旋转。从光 源发出的光入射到以预定周期旋转的波长选择装置2的一部分的区域(图2的入射区A)。实质上，波长选择装置2将第一反射面11和第二反射面12交替地放置在从光源1 发出的光的光路中。用这种方式，波长选择装置2以预定周期交替地反射属于第一波长范 围的光和属于第二波长范围的光。通过涂敷介电多层膜，能制造具有该反射特性的波长选择装置2。通过使波长选择装置2位于光的光路必须被弯曲的位置，该结构的波长选择装置 2用作反射镜，用于弯曲从光源1发出的光的光路。用这种方式，能从该图像显示设备除去 多余的反射镜，因而与在专利文献3中所述的具有透射波长选择滤光器的图像显示设备相 比，能消除透射光的一个光学部件。因此，能与由于该光的透射引起的损耗成正比地提高图像显示设备的光的利用 率。因此，该图像显示设备能在屏幕10上显示更亮的图像。此外，消除光学部件减小了图 像显示设备的制造成本。波长选择装置2最好进一步包括透射红外线的能力。以这种方式，能防止由包括 在从光源1发出的光中的红外线加热图像显示设备的组成元件，以及能控制设备内的温度 增加。图3是示出波长选择装置2的另一结构的示意图。在图3中，波长选择装置2具 有圆形平面。波长选择装置2进一步具有在盘的中心部的旋转轴13并构造成能绕旋转轴 13旋转。盘的平面分成四个相等部分，相对于盘的旋转方向的这些部分的顺序是第一反 射面11、第二反射面12、第一反射面11和第二反射面12。从光源1发出的光入射在如下的 区域(图3中的入射区A)上，即，该区域是以预定周期旋转的波长选择装置2的一部分。当以与图2中所示的波长选择装置相同的周期，反射属于第一波长范围和第二波 长范围的光时，图3中所示的波长选择装置的旋转速度会慢于图2中所示的波长选择装置 的旋转速度。在本示例性实施例中，假定属于第一波长范围的光是引向观众的左眼的光，以及 属于第二波长范围的光是引向观众的右眼的光。为将属于不同波长的光引向观众的双眼并 使观众感知立体图像，透射第一波长范围的滤光器应当安置在左眼的前面以及透射第二波 长范围的光的滤光器应当安置在右眼的前面。6
为将不同的图像引向左右眼，最好能移位包含在第一波长范围和第二波长范围的 每一个中的每一颜色的光的波长范围以便不重叠。通过在由属于第一波长范围的光形成的 图像(左眼图像)和由属于第二波长范围的光形成的图像(右眼图像)之间设置视差，图 像显示设备能使观众感知立体图像。在本示例性实施例中，作为一个例子，如下所述，指定第一波长范围和第二波长范 围。图4A-4C是用于说明第一波长范围和第二波长范围的示意图。图4B是表示由波长选 择装置选择的第一波长范围的示意图，以及图4C是表示第二波长范围的示意图。如图4A所示，红光的波长范围、蓝光的波长范围和绿光的波长范围均被划分成两 个波长范围。在本说明书中，红光是指感知为光学中的红光的单一波长的光。类似地，蓝光和绿 光是在光学中，分别感知为蓝光和绿光的光。如图4B所示，每一颜色的光所分成的两个波长范围的一个属于第一波长范围14。 此外，如图4C所示，每一颜色的光分成的两种波长范围的另一个属于第二波长范围15。用这种方式，第一和第二波长范围14和15包括感知为红光、蓝光和绿光的每一个 颜色的光的波长范围。因此，对应于全色的图像能显示在屏幕10上。为使观众感知立体图像，在屏幕10，必须以预定周期交替地显示左眼图像和右眼 图像。如果使用上述波长选择装置2，在从图1的光源1到投影镜头9的光路上，能以预定 周期生成属于第一波长范围的光和属于第二波长范围的光。因此，确定波长选择装置2的旋转速率对应于左眼图像和右眼图像的显示的周 期。第一和第二波长范围14和15可以是如在上述例子中划分的多个波长范围的集 合。此外，第一波长范围14和第二波长范围15不限于上述例子，可以是波长范围的任意组I=I O提供光学积分器3，用于均衡通过光学积分器13传送的光的光量分布。如果需要， 安装光学积分器3。能将以杆形状形成的杆积分器用作光学积分器3。光学积分器3能安置在任何位置，只要在从光源1发出的光的光路上并且光源1 和光学偏转装置7之间。为通过分离/合成装置8将已经通过光学积分器3的光引向光学偏转装置7，提供 中继透镜系统4。中继透镜系统4可以是单个透镜或可以由多个透镜构成。如果必要，安装 中继透镜系统4。在本示例性实施例中，中继透镜系统包括用于将已经通过光学积分器3的光变成 平行光束的透镜5和用于将光引向分离/合成装置8的反射镜6。当构造用于彩色显示的图像显示设备时，安装分离/合成装置8。分离/合成装置 8对于每一波长范围分离入射到光学偏转装置7中的光的光路。因为由此分离属于不同波 长范围的光的光路，所以光学偏转装置7对于每一不同波长范围能偏转光的方向。光学偏转装置7包括能偏转光的前进方向的多个偏转元件。由多个独立的偏转元 件偏转光的前进方向使得形成所期望图像。能控制偏转元件的ON状态和OFF状态。ON状态中的偏转元件在放置用于投影光 的投影镜头9的方向中偏转光。OFF状态中的偏转元件在未放置投影镜头9的方向中偏转7光。在本示例性实施例中，偏转元件是反射光的反射面，以及光学偏转装置7能独立 地偏转照射到每一反射面的光的方向。每一反射面被数字化地控制并被用来在ON状态和OFF状态之间切换。ON状态和 OFF状态之间的切换能通过控制反射面的角度来实现。控制每一偏转元件的ON状态的时间使得调整由偏转元件传送的光的强度。能以 低功率和高速度控制光的数字微镜器件(DMD)是理想的，诸如上述的光学偏转装置7。另 外，可以将透射液晶面板用作成像装置，代替诸如DMD这样的光学偏转装置7。由ON状态中的偏转元件传送的光再次照射到分离/合成装置8中。分离/合成 装置8合成对应于同一像素的三种光(红光、蓝光和绿光)，由此图像显示设备能显示全色 图像。通过投影镜头9，通过分离/合成装置8的光投影在屏幕10上。能将棱镜，诸如菲 利普斯棱镜(Philips prism)或二向色棱镜用作上述分离/合成装置。用这种方式，图像 显示设备能显示立体图像。根据上述示例性实施例的波长选择装置2最好构造成能与反射可见光的反射镜 互换。用这种方式，图像显示设备不仅能投影立体图像，而且还能投影普通二维图像。可以调换根据本发明的图像显示设备的组成元件的布置，只要这种调换是可能 的。例如，波长选择装置2可以安装在包括于中继透镜系统4中的反射镜6的位置。此外， 波长选择装置2可以被安置在光学偏转装置7和投影镜头9之间。本示例性实施例通过将波长选择装置2安装在从光源1发出的光的光路必须被弯 曲的位置，减少反射镜的数量。因此，降低光损耗并提高光的利用率。本发明的图像显示设备不限于上述结构。本发明可以被适当地用在如下的任何结 构的设备中，即，该设备是具有选择性地使用特定波长的装置的图像显示设备。通过使用上述示例性实施例的图像显示设备，能适当地实现本发明的图像显示方 法。根据本发明的一个示例性实施例的图像显示方法，如通过以上描述是清楚的，由从光源 发出的光形成图像，用于显示在屏幕上。本发明的图像显示方法包括从光源发出光的步骤，和然后以预定周期，将属于第 一波长范围的光和属于与第一波长范围不同的第二波长范围的光反射为反射光的步骤。此外，当反射从光源发出的光时，可以透射包括在该光中的紫外线。尽管已经详细地示出和描述了本发明的优选示例性实施例，但应当理解到，本发 明对不脱离所附权利要求的范围或范围要点的各种改进和修正是开放性的。
权利要求
1.一种图像显示设备，由从光源发出的光形成并显示图像，所述图像显示设备包括波长选择装置，安置在从所述光源发出的光的光路上，并且以预定周期，将属于第一波长范围的光和属于与所述第一波长范围不同的第二波长范围的光反射作为该光的反射光。
2.如权利要求1所述的图像显示设备，其中，所述波长选择装置还用作弯曲从所述光 源发出的光的光路的反射镜。
3.如权利要求1或2所述的图像显示设备，其中所述波长选择装置包括反射属于所述第一波长范围的光的第一反射面和反射属于所 述第二波长范围的光的第二反射面；以及所述波长选择装置设置有所述第一反射面和所述第二反射面，所述第一反射面和所述 第二反射面被安装成允许交替地放置在从所述光源发出的光的光路上。
4.如权利要求3所述的图像显示设备，其中，所述第一反射面和所述第二反射面均被分成多个反射面；以及所述第一反射面的分割面和所述第二反射面的分割面均被安装成允许交替地放置在 从所述光源发出的光的光路上。
5.如权利要求1至4的任何一个所述的图像显示设备，其中，所述波长选择装置具有透 射包含在从所述光源发出的光中的红外光的能力。
6.如权利要求1至5的任何一个所述的图像显示设备，其中，所述波长选择装置构造成 允许与反射可见光的反射镜互换。
7.如权利要求1至6的任何一个所述的图像显示设备，进一步包括光学偏转装置，所述 光学偏转装置是通过从所述光源发出的光形成图像并偏转由所述波长选择装置反射的光 的方向的装置。
8.如权利要求7所述的图像显示设备，其中，所述光学偏转装置是数字微镜器件。
9.如权利要求7或8所述的图像显示设备，进一步包括分离/合成装置，所述分离/合 成装置将照射到所述光学偏转装置中的光的光路分离成属于每一波长范围的光的光路，以 及进一步，合成已经通过所述光学偏转装置的、属于每一波长范围的光的光路。
10.如权利要求9所述的图像显示设备，其中，所述分离/合成装置是菲利普斯棱镜或 二向色棱镜。
11.如权利要求7至10的任何一个所述的图像显示设备，进一步包括光学积分器，所述 光学积分器位于从所述光源发出的光的光路上并均衡在所述光源和所述光学偏转装置之 间的光的光量分布。
12.如权利要求1至11的任何一个所述的图像显示设备，其中，所述图像显示设备通过 以所述预定周期显示由属于所述第一波长范围的光和属于所述第二波长范围的光形成的 图像而显示立体图像。
13.如权利要求1至12的任何一个所述的图像显示设备，其中感知为光学中的红光、蓝光和绿光的光的每一个颜色的波长范围被包括在所述第一波 长范围中；感知为光学中的红光、蓝光和绿光的光的每一个颜色的波长范围被包括在所述第二波 长范围中；以及包含在所述第一波长范围和所述第二波长范围中的各色光的波长范围的每一个被移位以便不重叠。
14.一种图像显示方法，由从光源发出的光形成和显示图像，其中，所述图像显示方法 包括步骤从所述光源发出光；以及以预定周期将属于第一波长范围的光和属于与所述第一波长范围不同的第二波长范 围的光反射作为反射光。
15.如权利要求14所述的图像显示方法，其中，当在所述步骤中反射从所述光源发出 的光时，透射包含在所述光中的紫外光。
16.如权利要求14或15所述的图像显示方法，其中，所述图像显示方法通过以所述预 定周期显示由属于所述第一波长范围的光和属于所述第二波长范围的光形成的图像而显 示立体图像。
全文摘要
本发明的图像显示设备通过从光源发出的光形成和显示图像。图像显示设备包括波长选择装置(2)，该波长选择装置(2)布置在从光源发出的光的光路上并以预定周期将属于第一波长范围的光和属于与第一波长范围不同的第二波长范围的光反射作为该光的反射光。
文档编号G03B21/00GK102057327SQ200880129700
公开日2011年5月11日 申请日期2008年6月13日 优先权日2008年6月13日
发明者竹内胜幸 申请人:Nec显示器解决方案株式会社