使用液晶显示面板的立体显示装置的制作方法

专利名称：使用液晶显示面板的立体显示装置的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及电子投影，且更特别地涉及使用一个或多个液晶 (LC )调制器面板来形成全色立体投影图像的立体电子投影装置。
背景技术：
液晶(LC)技术已被成功地开发用以许多显示器应用，范围从单色 字母数字显示面板到膝上型电脑，且甚至到大规模全色显示器。如所熟 知的，LC器件通过为每一对应像素选择性地调制入射光的偏振状态而 将图像形成为一阵列的像素。LC技术的不断改良已产生降低成本、提 高生产率及可靠性，及减少功率消耗的利益，且具有稳定改进的成像特 性(诸如解析度、速度及色彩)。
通常用于膝上型电脑及较大显示器件的一种类型的LC显示组件为 所谓的"直接观看"LCD面板，其中一液晶层夹在玻璃或其他透明材料 的两个薄片之间。薄膜晶体管(TFT)技术的不断改良已证实有益于直 接观看LCD面板，允许将晶体管愈加密集地封装到单个玻璃窗的区域 中。另外，已开发了实现更薄层及更快响应时间的新LC材料。这又有 助于提供具有改进的解析度及增加的速度的直接观看LCD面板。因此， 具有改进的解析度及色彩的更大、更快LCD面板正被设计及成功地用 于全动态成i象。
另一方面，小型化及微光刻技术的利用已使得能够研发不同类型的 LC器件。硅上液晶(LCOS)技术已通过将液晶材料密封在硅电路的结 构化背板上使得能够研发高度密集的空间光调制器。实质上，LCOS制 造结合LC设计技术与互补金属氧化物半导体(CMOS)制造工艺。
使用LCOS技术，成像面积通常小于一平方英寸的LC芯片能够形成具有几百万像素的图像。相对成熟程度的硅蚀刻技术已证实有利于快
速研发呈现高速度及卓越解析度的LCOS器件。LCOS器件已在诸如背 投电视及商业投影装置的应用中用作空间光调制器。
随着数字影院及相关电子成像机会的到来，相当多的注意力已针对 研发电子投影装置。为了提供传统电影品质影片放映机的竟争性替代 物，数字投影装置必须满足高性能标准，提供高解析度、宽色域、高亮 度及超过1000:1的连续帧画面(frame-sequential)对比度。LCOS LCD 表现出具有作为高品质数字影院投影系统的空间光调制器的优势。这些 优势包括相对大的器件尺寸、像素之间小的间隙及良好的器件成品率。
参看图1，显示了使用LCOS LCD器件的传统电子投影装置10的 简化方块图。每一色彩路径(产红色，『绿色，b-蓝色)使用形成一调 制光束的类似组件。每一路径内的个别组件以附加的r、 g或b来适当地 标注。追随红色路径， 一红色光源20r提供未调制的光，该光通过均匀 化元件22r调节以提供均匀光照。 一偏振光束分光器24r导引具有适当 偏振状态的光至一空间光调制器30r，该空间光调制器30r在一阵列的 像素点上选择性地调制入射红色光的偏振状态。空间光调制器30r的作 用形成一全色图像的红色分量。沿一光轴Or传输经由偏振光束分光器 24r的来自该图像的调制光被导向至二向色组合器26,其通常为一 X棱 镜或一 Philips棱镜。二向色组合器26组合来自单独光轴Or/Og/Ob的红 色、绿色及蓝色调制图像以形成用于沿一公共光轴O的投影透镜32的、 组合的多色图像，以便投影至一显示器表面40 (诸如一投影屏幕)上。 蓝色及绿色光调制的光学路径类似。通过均匀化元件22g调节的来自绿 色光源20g的绿色光被导向经由 一偏振光束分光器24g至一 空间光调制 器30g。沿一光轴Og传输的来自该图像的调制光被导向至二向色组合器 26。类似地，通过均匀化学器件22b调节的来自蓝色光源20b的蓝色光 被导向经由一偏振光束分光器24b至一空间光调制器30b。沿一光轴Ob 传输的来自该图像的调制光被导向至二向色组合器26。
在利用具有与图1相类似的配置的LCOS LCD空间光调制器的电子 投影装置的实例中有在美国专利第5808795号(Shimomura等人)；第 5798819号(Hattori等人)；第5918961号(Ueda);第6010221号(Maki 等人);第6062694号(Oikawa等人);第6113239号(Sampsell等人); 及第6231192号(Konno等人)中所揭示的实例。如上文引用的专利中的每一个所示，电影品质投影装置的研发者已将其注意力及精力主要贯注在LCOS LCD技术上，而不是贯注在使用基 于TFT的直接观看LC面板的解决办法上。对于此做法存在许多非常明 显的理由。举例而言，使投影装置尽可能紧凑的要求支持应用小型组件， 包括小型化的空间光调制器，诸如LCOS LCD或其他类型的紧凑器件 (诸如数字微镜)。高度紧凑的像素配置(其中像素大小通常在10至 20微米范围中)允许单个LCOS LCD为大投影屏幕提供足够的解析度， 该大投影屏幕需要在2048x1024或4096x2048像素或更好的范围中的图 像，如由数字影院投影的电影与电视工程师协会(SMPTE)规范所要求。 对LCOS LCD的兴趣优于其直接观看LCD面板对应物的其他理由与当 前可用LCOS组件的性能属性、诸如响应速度、色彩及对比度的属性相 关。倾向于使投影仪研制工作偏向小型器件的又 一 因素与待被替代的 胶片的尺寸特征相关。亦即，LCOS LCD空间光调制器或其数字微镜器 件(DMD)对应物的成像面积的大小与从电影印片用胶片投影的图像画 面的面积相当。这可在一定程度上简化一些投影光学器件设计。然而，假设以较小i寸成像二最有利的。因此，、由于有意识的;里由，l;符 合传统推理及期望，研发者已假定小型化的LCOS LCD或DMD提供用 于高品质数字影院的最可行的图像形成组件。使用小型化LCOS及DMD空间光调制器的 一 内在问题与亮度及效 率相关。如成像技术领域的技术人员所熟知，任何光学系统受拉格朗日 (Lagrange)不变量约束。拉格朗日不变量(发光器件的面积与发射光 的数值孔径的乘积)为将一光学系统的输出与另 一光学系统的输入匹配 的重要考虑且决定光学系统的输出亮度。简言之，从特定大小的面积仅 能提供这么多的光。如拉格朗日不变量所示，当发射面积很小时，需要 发射光很大的角度来实现特定的亮度等级。处理较大角度的光照的要求 导致增加的复杂性及成本。共同转让的美国专利第6758565号(Cobb 等人)；第6808269号(Cobb);及第6676,260号(Cobb等人)中提 到并且致力于该问题。这些专利揭示在空间光调制器上使用更高数值孔 径的电子投影装置设计以用于获取必需的光同时减少在系统中别处的 角度要求。一相关的考虑是图像形成组件还对能量密度具有限制。利用小型空间光调制器，特别是利用LCOSLCD，在该组件等级下仅可承受这么多 的能量密度。即，超过某一阈值等级的亮度等级可损害该器件自身。通 常，高于约15 W/cn^的能量密度对于LCOS LCD而言将为过多的。这 在使用直径为1.3英寸的LCOS LCD时，将可用亮度限于不超过约15000 流明。还必须防止热提升，因为这将导致图像失真、色像差，且可缩短 光调制器及其支持组件的使用寿命。特别是，使用的吸收型偏振组件的 表现可显著地受到热提升的危害。这需要用于空间光调制器自身的充分 的冷却机构及对于支持光学组件的谨慎工程考虑。再次地，这增加了光 学系统设计的成本及复杂性。与LCOS LCD相关的还有其他问题是关于所需的调制光的高角度。 当入射光照为高角度时，用于在LCD器件中形成图像的机构及LCD自提供适合等级的对比度:ixx)s系统°1必;页使用 一个l多个补偿器器件。然而，这进一步增加投影系统的复杂性及成本。这样的一个实例在共同 转让的美国专利第6831722号(Ishikawa等人)中有所揭示，该专利揭 示了用于线栅偏振片及LCD器件的角偏振效应(angular polarization ) 的补偿器的使用。由于这些理由，应了解LCOS LCD及DMD解决办法 面临与组件尺寸及光路几何结构相关的内在限制。已提出使用替代的直接观看TFT LC面板的各种投影装置解决方 法。然而，在许多状况下，这些装置被提出为用于专门的应用，而不意 欲用于高端数字影院应用中。举例而言，美国专利第5889614号(Cobben 等人)揭示将TFT LC面板器件用作高架投影装置的图像源。美国专利 第6637888号(Haven)揭示了使用具有红色、绿色及蓝色色彩源的单 个再划分的TFT LC面板的背屏幕TV显示器，对于每一色彩通道使用 独立投影光学器件。共同转让的美国专利第6505940号(Gotham等人) 揭示一低成本数字投影仪，其具有嵌置于亭结构(kiosk arrangement) 中以减少垂直空间要求的大面板LC器件。尽管这些实例的每一个都使 用用于图像调制的较大LC面板，但这些设计都不意欲用于高解析度、 具有良好亮度等级、与传统电影胶片相当的色彩、可接受的对比度及高 等级的整体图像品质的电影投影。用以提供使用TFT LC面板的投影装置的一尝试在美国专利第5758940号(Ogino等人)中予以揭示。在Ogino等人的'940装置中， 一个或多个费涅(Fresnel)透镜用以将平行的光照提供至LC面板；接 着，另一费涅透镜充当聚光器以将光提供至投影光学器件。因为其提供 在一个大面积上的成像光束，所以基于上文所描述的拉格朗日不变量， Ogino等人的'940装置具有高的光输出。然而，尽管Ogino等人的'940 揭示提出的解决办法提供了 TV投影装置及小规模投影仪的潜在应用， 但其缺少高解析度投影系统所需的性能等级，所迷高解析度投影系统调 制光且提供具有高强度(10000流明以上等级)的成像光输出。因此，可看到尽管数字影院投影装置解决办法已集中于为了图像形 成而使用LCOSLCD,但在出于此目的而使用LCOSLCD组件时，存在 亮度及效率的内在限制。同时，TFTLC面板解决办法将提供优于LCOS 解决办法的增强的亮度等级。尽管已揭示使用TFTLC面板的投影装置， 但这些装置尚未很好地适合于高性能数字影院投影的苛求的亮度要求。在电影应用中，投影仪将调制图像投影至一显示屏幕或表面上，该 显示屏幕或表面可能位于距离该投影仪的可变的距离处。这需要投影仪 提供某种类型的聚焦调整以及色彩对准调整。利用传统LCOS装置(诸 如图l中所示的装置)，色彩对准由色彩组合光学器件执行，以使得三 色复合的RGB色彩沿同一轴投影。然而，对于使用TFT器件的解决办 法而言，为红色、绿色及蓝色路径提供独立的投影光学器件将有益处。 这些利处中的一些包括更简单及更小成本的透镜，在每一透镜处带有用 于窄波长带的色彩校正。利用这种方案，接着必须提供某种对准方法以 从正确叠加的红色、绿色及蓝色图像形成彩色图像，由此允许在距离显 示屏幕的 一定范围的距离上使用该投影仪。其他问题涉及通过TFT LC器件进行的光调制的本性，且涉及要求 高级别图像品质的高亮度应用所需的支持组件。传统解决办法将约束光 输出等级与整体图像品质两者，排除了由用于投影应用的TFT使用所提 供的优势。举例而言，直接附着至TFT面板的吸收型偏振器的使用(因 为通常提供这些器件)不利于图像品质。自这些膜的热吸收(通常超过 20%的光能)引起LCD材料随之变热，进而导致对比度及对比度均匀性 的损失。立体或"3D"成像技术已用以提供投影影象的改进的视觉深度。在 传统立体投影中，将两个重叠的图像投影至一显示表面上，其中每一图200680046871.0说明书第6/23页像具有不同的光学特性。在使用偏振以区分左图像与右图像的立体成像 系统中，存在一用于右眼的处于一种偏振的图像， 一用于左眼的处于正 交偏振的图像。为观看者提供一副偏振护目镜或眼镜，其中左側部分与 右側部分关于偏振轴的取向不同。举例而言，为左眼图像投影的光可为 S-偏振而为右眼图像投影的光可为p-偏振。其他立体系统可以使用色彩 以区分左眼图像与右眼图像，对应的色彩选择滤光器位于观看眼镜中。亮度等级。因此，可以了解，利用TFTLC器件的内在的与拉格朗日不 变量相关的优点且提供改进的图像品质的全色立体投影装置将有优势。发明内容简要地，根据本发明的一方面，提供一种立体成像装置，其具有a) 光照源，提供用于左眼成像通道的第一偏振光照光束及用于右眼 成像通道的第二偏振光照光束，其中该光照源包含用于使笫一光照光束 及第二光照光束均匀的至少 一个均匀化元件；b) 左通道调制装置，用于调制第 一偏振光照光束以提供立体图像的 左眼部分；及右通道调制装置，用于调制第二偏振光照光束以提供立体 图像的右眼部分，其中每一通道调制装置进一步包含i) 色彩分离器，用于将偏振光照光束分离为至少第一分量波长 光照及第二分量波长光照；ii) 至少两个分量波长调制部，每一分量波长调制部接受对应 的分量波长光照且调制该分量波长光照以提供经调制的分量波长 光束，每一分量波长调制部包含单色透射液晶调制器面板的一部分，已被划分为至少第一 部分及第二部分，且其中每一部分与每一其它部分在空间上分开；光照路径透镜，用于聚焦对应的分量波长光照通过该单色 透射液晶调制器面板的对应部分；分析器，用于进一步调节经调制的分量波长光束的偏振；c) 至少一个投影透镜，用于在显示表面上形成合成图像，该合成图 像将由左通道调制装置的经调制的分量波长光束形成的图像与由右通 道调制装置的经调制的分量波长光束形成的图像相加；及d)通道区分器器件，提供给观看者以用于区分立体图像的左眼部分 与右眼部分。本发明的一特征为不同于使用小型LCOSLCD的当前方案，本发 明的装置在意图供高端电子成像应用使用的投影装置中使用 一个或多 个LCD面板以用于立体成《象。本发明的一个优势为允许投影的立体图像的增加的亮度。可使用各 种类型的光源。结合附图阅读以下详细描述，本发明的这些及其他目标、特征及优 势对本领域技术人员而言将变得清楚，在附图中示出并描述了本发明的 示例性实施例。


尽管本说明书以特定地指出并清楚地请求本发明的主题的权利要 求作为总结，相信从与附图 一起阅读的下列描述中将更好地理解本发 明，附图中图1为示出使用LCOSLCD器件的传统投影装置的方块图；图2为根据本发明的立体成像装置的方块图；图3为示出偏振光提供装置的方块图；图4为示出左通道调制装置或右通道调制装置的方块图；图5为根据本发明划分的TFT LC器件的平面图，该TFT LC器件被再划分为分量色彩调制部；图6A为传统大面板LC器件的橫截面；图6B为根据本发明的简化大面板LC器件的横截面；图7为根据本发明的投影装置的透视图；图8为示出一实施例中的色彩分离器的方块图；图9为示出具有用于对准的控制回路的投影装置的方块图；图10为在每一色彩通道中4吏用多个光源及两个费涅透镜的一实施例的方块图；图11为示出在一双面板装置中使用色彩巻动的一替代实施例的示 意方块图；图12为示出在每一色彩通道中使用偏振光束分光器的一替代实施 例的透一见示意图；图13为示出将V-棱镜用作调制光的色彩组合器的彩色投影装置的 一部分的一替代实施例的示意方块图；图14为示出使用高频振动以增强像素填充系数的一实施例的示意 方块图；图15为示出使用模糊滤光器以增强像素填充系数的一实施例的示 意方块图；及图16为示出可切换偏振旋转元件的一替代实施例中的成像装置的 示意方块图。
具体实施方式
本说明书是特别地针对形成根据本发明的装置的部分或更直接地 与根据本发明的装置合作的元件。应理解，未具体示出或描述的元件可 采用本领域技术人员所熟知的各种形式。本发明使一个或多个TFT LC器件适合用于立体投影。立体成像装 置200的主要组件示出于图2的方块图中。光照源210根据特征性质(诸 如偏振或光谱含量)将光分入两个通道(左通道及右通道)。每一通道 被提供用于调制左通道提供至调制装置2201,右通道提供至调制装置 220r。调制装置2201及220r操作以形成图像64，诸如图2中所示的中 间图像，由投影透镜62将该图像64投影至显示表面40上。根据左通 道及右通道如何被调制和提供于显示表面40上，为观看者提供通道区 分器器件230,诸如一副偏光眼镜或滤光眼镜。图2示出一般地适用于本发明的实施例的基本模型。具体实施例接 着使用该模型不同的变体，利用不同的方法区分左观看通道与右观看通 道；调节提供给每一通道的光；调制每一通道内的光；将图像投影至显 示表面40上；及为观看者提供装备来区分左通道与右通道且由此获得 立体效果。还有其他替代实施例使用图2的基本配置，以形成可以不为 立体的高解析度图像。区分左通道与右通道的一种选择为使用具有不同偏振状态的光。参 看图3,示出可用作一实施例中的光照源210的偏振光提供装置110, 该光照源210提供立体成像装置200的左通道及右通道。来自光源20 的光是由均匀化元件22予以均匀化，该均匀化元件22在空间上分散光 或使光均质化以提供更均匀的光照场。被均匀化的光被导向至快门(shutter) U6及偏振器96，该偏振器96将具有一种偏振(诸如在一实 施例中为p-偏振)的光传送至一个调制通道(在图2及图3中标注为R 的右通道)，作为基本上偏振的光照光束66。偏振器96为另一调制通 道反射具有正交偏振(在该实例中为s-偏振)的光。接着，镜98或反 射偏振敏感涂层将具有正交偏振的光导向至在图2及图3中标注为L的 另 一调制通道。透镜34将偏振光导向至适当的调制通道中。图3中的光源20可为许多类型的灯或其他发光组件中的任何一种。 应了解，选择市售组件作为光源20,以便利用由于高制造量获得的低成 本及可用性将是特别有利的。在一实施例中，使用可购自PerkinElmer Inc. (Wellesley, MA)的传统CERMAX⑧氣气弧光灯。与使用由于如较早在背 景技术部分中所述的拉格朗日限制而不能够使用可用光的相当多部分 的较小LCOS组件相反，当使用较大尺寸的TFT LC器件时有效使用这 些买来就可用的器件的光的能力是一个特别的优点。其他替代光源包括 高功率LED，其可在使用均匀化光学器件时以阵列分布。另一选择为例 如使用超高压汞灯。传统氙气灯泡灯提供又一选择且提供比汞灯更好的 色域。在所有这些状况下，通常从光源提供基本上非偏振的光。在一实施例中，偏振器96为线栅偏振器，诸如在美国专利第 6452724号(Hansen等人)中所揭示的偏振器类型。各种类型的线栅偏 净展器可购自Moxtek, Inc. (Orem, Utah)。不同于传统类型的吸收型偏净展 器，线栅类型的偏振器特别有利于处理高等级的光强度。在一实施例中， 线栅偏振器被放置为使得其线表面侧上的线元件面向LCD面板。该配 置减少热致双折射，如共同转让的美国专利第6585378号(Kurtz等人) 中所揭示。偏振器96可或者为电子成像技术领域的技术人员所熟悉的 传统棱镜偏振器，诸如MacNeille偏振器。参看图4，示出用于左眼的通道调制装置2201;将类似地构造用于 右眼的通道调制装置220r。此处，LC调制器面板60被划分为三部分， 每一部分用于每一分量色彩红色(R)、绿色(G)及蓝色(B)，如 随后所描述。接着，聚光透镜38将经均匀化的偏振光束76导向至色彩 分离器78,该色彩分离器78将多个波长分离为分量色彩波长，传统地 为沿独立的光照路径44r (红色)、44g (绿色)及44b (蓝色)的红色、 绿色及蓝色(RGB)。如图4中所示，存在至少三个分量波长调制部114r、 U4g、 114b,每一个沿对应的光照路径44r、 44g、 44b排列。在每一分量波长调制部 114r、 114g、 U4b中，聚光透镜42r、 42g、 42b导引对应的分量波长光 照通过可选的偏振器48r、 48g、 48b。接着，透镜52r、 52g及52b (诸 如费涅透镜)聚焦该光照通过单色透射液晶调制器面板60，该单色透射 液晶调制器面板60经过划分以处理用于调制的每一分量色彩，如随后 所描述。液晶调制器面板60形成红色、绿色及蓝色分量波长光束54r、 54g及54b。分量波长光束54r、 54g及54b为经过调制的光束，将这些 光束组合以形成彩色图像。分析器56r、 56g及56b调节红色、绿色及蓝 色分量波长光束54r、 54g及54b的偏振。在该实施例中，透4竟61r、 61g 及61b形成图像64作为用于投影的中间图像。此处，将经调制的分量 波长光束54r、 54g及54b叠加以形成用于投影的彩色图像64。必须注 意，图像64可为中间图像(如上文所描迷)，或可为投影平面中的图 像。调制器面板60的配置本发明的一方面是关于单色液晶调制器面板60的划分，如图5的 平面图中所示。在各个红色、绿色及蓝色光照路径44r、 44g及44b(图 4)中的红色、绿色及蓝色分量色彩分别由红色分量调制部80r、绿色分 量调制部80g及蓝色分量调制部80b调制。在一实施例中，其中LC调 制器面板60具有2048 x 3240像素解析度，每一分量色彩调制部80r、 80g及80b具有2048 x 1080像素解析度。较高解析度面板替代物将有利 于用于诸如数字影院的应用。每一调制部80r、 80g、 80b具有对应的边界部分82r、 82g、 82b。 边界部分82r、 82g、 82b包括一定数量的像素，这些像素没有祐 使用但 可用于作为调制部80r、 80g、 80b的部分使用。边界部分82r、 82g、 82b 用于方便分量色彩调制光的对准，如随后所描述。每一调制部80r、 80g、 80b由光阻隔部84a、 84b与其相邻的调制部 80r、 80g、 80b分开。光阻隔部84a、 84b由暗的或黑色状态的^f象素组成， 充当用于反射来自相邻的红色、绿色及蓝色光照路径44r、 44g及44b 的重叠光的遮蔽物。除这些暗状态像素外或替代这些暗状态像素，可使 用实体阻隔元件。对于图4的实施例，LC调制器面板60经修改及简化以用于投影应 用中。首先参看图6A,示出由制造商提供的用于显示用途的传统LC调制器面板U8。在该传统配置中，LC材料120 (其控制电极位于ITO层 124及薄膜晶体管122上)与色彩滤光器阵列132 —起夹于玻璃板126 之间。前和后偏振器128为吸收型薄片，其性能受高热量等级的损害， 进而导致在投影图像中可变的热不均匀性。还提供补偿膜130以用于增 强对比度。在许多器件中，使用(但未图示)其他增强膜，诸如散射层。图6B示出用于本发明中的LC调制器面板60的简化配置。可去除 补偿膜130;即使要保留，也显著减少了补偿膜130的性能要求及成本。 还从LC调制器面板60自身去除前和后偏振器128;独立的线栅偏振器 用于偏振器48r、 48g、 48b及分析器56r、 56g、 56b。偏振器48r、 48g、 48b及分析器56r、 56g、 56b与玻璃片126的表面间隔开。能够处理高 光等级而不吸收相当多数量的光能的线栅偏振器尤其适于立体显示装 置200中的高光强应用。将它们与LC材料120间隔开防止了将负面地 影响图像的均匀度的热传导。不再需要色彩滤光器阵列132。可选抗反 射涂层134、 136可被提供于玻璃126的两个外表面上。抗反射涂层134、 136将有助于减少散射光并增加ANSI对比度，进而最小化不想要的来 自邻近像素的光的千扰。光照源及光学器件优于传统TFT LC投影装置的显著改进为用于从光源20提供均匀光 照的均匀化元件22 (图3)的使用。均匀化元件22调节从光源20的输 出以提供均匀亮度的光照光束用于调制。在一实施例中， 一积光棒 (integrating bar)提供均匀化元件22。替代实施例包括微透镜阵列或微 透镜与其他积光组件(integrating component)的某种组合的4吏用。可在偏振光提供装置110内建构一可选快门116 (其位置可处于图 3中的虛线的位置处)以便暂时使显示变暗以允许适当的图像之间的转 换的时间。快门116可根据LC调制器面板60响应速度而被需要。尽管 对于传统视频显示，LC调制器面板60的响应速度已充分地改进，但仍 需确定是否将存在充分的改进以允许无重影运动的成像，特别是对于含 有相当多动作及转变的图像内容。快门116将用于在转变时间期间阻断 光到达LC调制器面^反60，进而有效:1也减少画面之间图#_的重叠。例如， 在共同转让的美国专利第6513932号(Ehrne等人)中揭示一种适合的 快门才几构。图7示出一实施例中的立体成像装置200的透^L图，该立体成像装置200使用图4的示意方块图中所示的整体配置。此处，单独的调制器 面板601及60r用于左通道调制装置2201及右通道调制装置220r中。每 一调制装置2201及220r具有对应的投影透镜621及62r。必须注意到其 他配置是可能的。举例而言，取代所示的两个调制器面板601及60r,单 个调制器面板60可被适当划分以提供左观看通道及右观看通道，诸如 对每一通道使用单独的色轮或色彩巻动(color scolling)配置。每一通 道的光学组件可合作以形成单个中间图像，从而允许使用单个投影透镜 62,如图2的基本模型中所示。或者，从每一通道调制装置2201、 220r 起每一色彩通道可存在单独的投影透镜。 色彩分离如图4中所示，经均匀化的偏振光束76前进到色彩分离器78。在 一替代实施例中，每一通道调制装置2201、 220r中可存在单独的均匀化 器22;然而，这可能导致左图像通道与右图像通道之间的某些不均匀性。图8更详细地示出用于一实施例的色彩分离器78的组件。交叉二 向色表面90a、 90b的一结构用于将经均勻化的偏振光束76的多个波长 光分为基调红色、绿色和蓝色分量波长，以分别调制为红色、绿色及蓝 色分量波长光束54r、 54g及54b。在图8的实施例中，转向镜92重定 向红色及蓝色分量波长光束54r及54b。替代实施例包括以使得分离三 个以上色带的方式的二向色分离组件的使用，进而得到4吏大的色域。通过使用大调制器面板60而提供的改进的光效率可用于提供明显 大于使用传统视频所提供的投影色域的投影色域，传统视频所提供的投 影色域诸如SMPTE "C"色彩空间或甚至提出的数字影院SMPTE色域， 其由(红色0.680 x， 0.320 y, 10.1 Y,绿色0.265 x， 0.690 y， 34.6 Y, 蓝色0.150 x, 0.060 y, 3.31 Y)定义。存在使该色域至少与电影胶片的 色域一样大或大于电影胶片的色域的兴趣。二向色滤光器可被选择并设 置到典型分量色带蓝色、绿色及红色之间的光语带的阻断部分，由此增 加立体成像装置200可提供的色彩空间。费涅透镜将费涅透镜用作如图4中所示的光照路径44r、44g及44b中的透镜 52r、 52g及52b尤其有利于将光导向至对应透镜61r、 61g及61b的入射 光瞳。通过将费涅透镜52r、 52g及52b置放于光照路径44r、 44g及44b 中，成像像差被最小化。费涅透镜通常被模制且可呈现不均匀性，该不均匀性在透镜用于图像调制的光时尤其明显。当然，其他适合类型的透镜可用于透镜52r、 52g及52b,较佳地为具有薄型尺寸轮廓的透镜。图10示出一替代实施例，其在每一分量波长调制部114r、 114g及 114b中使用一对透镜(诸如费涅透镜)，将一透镜置放为每一光照路径 44r、 44g、 44b中的光照路径透镜，将另 一透镜置放为每一调制分量波 长光束54r、 54g、 54b中的调制光束透镜。在蓝色通道中，透镜52b在 光照路径44b中；第二透镜53b在分量波长光束54b中。在绿色通道中， 透镜52g在光照路径44g中；第二透镜53g在调制分量波长光束54g中。 在红色通道中，透镜52r在光照路径44r中；第二透镜53r在调制分量 波长光束54r中。通过图10的配置，在每一分量波长调制部U4r、 114g、 U4b的光照光束中的第一透镜52r、 52g及52b减小被导向至调制器面 板60的光的角度，进而提供一种准直手段，由此改进对比度性能。第 二透镜53r、 53g及53b将被置放于从LC调制器面板60起的调制分量 波长光束54r、 54g、 54b中，以将光导向至对应透镜61r、 61g及61b的 入射光瞳。在一实施例中，透镜52r、 52g、 52b及53r、 53g、 53b中的 每一个都为费涅透镜。在一替代实施例中， 一对交叉圆柱形费涅透镜可用于分量波长调制 部114r、 114g、 1Mb中的一个或多个中，作为传统圆形对称费涅透镜类 型的替代。交叉圆柱形费涅透镜相对于彼此旋转且可进一步相对于LC 调制器面板60旋转成一角度以最小化或消除摩尔紋(moir6 )及混叠。在一实施例中，立体显示装置200使用抗重影费涅，诸如由制造商 (诸如Reflexite Corporation ( Rochester, NY))制造的费涅。作为另一 替代物，全息光学组件可用于替代费涅透镜作为透镜52r、 52g及52b 中的一个或多个。玻璃模制的费涅透镜将有助于最小化来自光吸收的应 力双折射的问题，诸如整个图像上降低的对比度均匀性。用于投影透镜62对准的控制回路图9示出在每一色彩通道中使用多个投影透镜63r、63g及63b的一 实施例中，配置用于自动对准的控制回路100。感测器104(诸如电子 相机)感测来自目标106的光，该目标106可为显示表面40上的图像 64的部分或可与图像64分离。目标106经设计以示出投影至显示表面 40上的经调制的分量色彩图像的适当的重叠。诸如在共同转让的美国专 利第6793351号(Nelson等人)中所揭示的方法可用于在控制逻辑处理器10 8处检测适当的重叠以及用于对抗由感测器10 4检测的色彩之间的 任何偏移。可使用方法的组合实现投影透镜63r、 63g及63b的调整。通 过使用类似于在美国专利第5729245号(Gove等人)中所揭示的方法移 动对应的红色、绿色或蓝色分量调制部80r、 80g及80b的位置，可电子 地完成以完全像素的单位的对准。对应的致动器102r、 102g及102b(诸 如步进马达或压电致动器)可用于通过移动投影透镜63r、 63g及63b 自身而实现完全像素或像素的部分的增量的微调对准调整。在一实施例 中，使用两种方法的组合，首先通过移动红色、绿色或蓝色分量调制部 80r、80g及80b中的一个或多个的相对位置，在需要时使用边界部分82r、 82g及82b中的像素而尝试对准。在红色、绿色或蓝色分量调制部80r、 80g及80b的此移动后，接着通过在需要时驱动致动器102r、 102g及102b 而执行微调调整。 替代实施例图4、图8及图9中所示的实施例示出使用红色、绿色及蓝色分量 色彩的传统集合的立体显示装置200。其他配置是可能的，包括使用额 外的色彩，以提供增强的色域。或者，不同的分量色彩可用于形成彩色 图像64。在一使用四种色彩的替代实施例中，两个LC调制器面板60 可用于每一通道调制装置2201、 220r中，每一 LC调制器面板60被配置 为具有两个分量色彩调制部。在一替代实施例中，与巻动色彩滤光器器件组合使用单个LC调制 器面板60,该色彩滤光器器件将光分离为由光阻隔区域隔开的色带。可 使用棱镜光学器件或使用色轮或其他类型的色彩巻动机构在LC调制器 面板60上扫描色带。利用阻隔区域防止在色彩之间的转变时间期间内 的色彩模糊。随后与提供的特定色彩光同步地调制调制器以施加复合彩 色图像的适当部分。例如，在SID 00 Digest,第1-4页,D.Scott Dewald、 Steven M. Perm及Michael Davis的标题为"Sequential Color Recapture and Dynamic Filtering: A Method of Scrolling Color"的文章中描述了巻动 色彩背景及技术。如图11中所示，立体成像装置200的一色彩巻动实施例使用两个 调制器面板601及60r，每一调制器面板分别具有色彩巻动元件1401及 140r。使用数字投影仪技术领域的技术人员所熟悉的提供光谱分布的技 术，色彩巻动元件1401、 140r,诸如色彩巻动轮或例如包括具有扫描棱镜的色彩分离器的组件的某种组合，顺序地扫描各种波长的色彩光。LC 调制器面板601、 60r顺序地调制从色彩巻动元件1401、 140r提供的光的 每一入射色彩以提供用于投影的调制光。每一调制器面板601、 60r在其对应的光照路径1441、 144r中具有支 持光学组件(类似于参看图4所描述的组件)，且将作为分量波长光束 54c、 54d的调制光提供至投影透镜621、 62r。使用色彩巻动组件的光照 光学器件可使用色彩分离、色彩巻动及类似于例如在美国专利第 6280034号(Brennesholtz)中所揭示的技术的透光(light-directing)技 术。在色彩巻动元件1401或140r为色彩巻动轮的情况下，利用重复的 互补的色彩对的序列会特别有利。在这种配置中，提供左眼图像的光谱 分布的色彩巻动元件1401可为具有红色、绿色及蓝色滤光器以用于形成 其色彩集合的滤光轮。接着，提供右眼图像的不同光谱分布的色彩巻动 元件140r将为具有互补的青色、洋红色及黄色滤光器以用于形成其色彩 集合的滤光轮。这些滤光轮的先后顺序将被定时以使得从两个调制器面 板601、 60r形成的合成的图像在色彩上将为相加的，该合成的图像在巻 动序列的每一部分的期间内都显现为白色。例如，这将是同时投影与其 对应的互补色(青色、洋红色、黄色)成对的每一基色(红色、绿色、 蓝色)的情况。将这种方案与本发明所提供的增强的亮度及改进的成像 性能的优势相结合允许相对于较早的设计扩大的色域。在一替代实施例中，代替提供两个单独的调制器面板601、 60r,可 将单个调制器面板60再划分为两个部分。 一个部分将用于右通道，另 一部分将用于左通道。可在中间图像平面处组合来自两个色轮或来自使用三个色彩分量 波长调制部114r、 U4g及114b的通道的图像。通过该配置，中间图像 64可实际上小于调制器面板60,以使得中间图像64可由单个投影透镜 62放大至大屏幕尺寸。可在制造时完成光学会聚(optical convergence), 以使得对于操作者只需要单个投影透镜调整。已显示该方法具有价值， 如共同转让的美国专利第6808269号(Cobb)及第6676260号(Cobb 等人)中所i兌明。再次参看图10，示出在光照部分68中使用单独的红色、绿色及蓝 色光源46r、46g及46b的一替代实施例中的立体成像装置200的方块图。光源46r、 46g及46b可包括激光、LED或其他光源类型，且还可由光 调节组件(诸如均匀化器)支持，如参照图3所描述的。光源46r、 46g 和46b可为偏振的或具备偏振器。本发明的一优势为可不需要补偿器或至少可最小化对补偿器的需 要。如本领域中所熟知，存在两种基本类型的补偿器膜。光轴平行于膜 的平面的单轴膜称作A板(A-plate)。光轴垂直于膜的平面的单轴膜称 作C板(C-plate)。或者，可将A板描述为在补偿器的平面中提供XY 双折射(具有XY延迟的各向异性介质)，而C板在通过补偿器的光束 传播方向上提供沿光轴的Z双折射。ne大于n。的单轴材料称作正双折射 的。类似地，ne小于n。的单轴材料称作负双折射的。A板与C板根据它 们的ne及n。值可为正的或负的。如本领域中所熟知的，可通过使用单 轴压缩的聚合物或浇铸醋酸纤维素制造C板，而可通过拉伸的聚合物薄 膜(诸如聚乙烯醇或聚碳酸酯)制造A板。本发明最小化或消除对C板补偿器的需要，这是因为将较大LC面 板用作调制器面板60得到降低的角度敏感性。参看图4，虚线142指示 红色分量波长光束54r中可选的A板补偿器的可能位置。其他分量波长 调制部114r、 U4g及114b也可受益于处于类似位置的A板补偿器。或 者，可将补偿器设置于光照路径中，诸如在例如费涅透镜52r、 52g、 52b 之前。在其他实施例中，可用某种附加级别的C 4反补偿来补充A 4反补偿。 在还有其他实施例中，C板补偿器将是足够的。可使用许多类型的补偿 器中的任何一种，包括例如基于膜的补偿器、由多层薄膜介电质堆叠形 成的补偿器及使用形成的双折射结构的补偿器。在一替代实施例中，如图12中的投影装置的一部分的方块图中所 示(为了清楚起见以透视法示出)，提供偏振光束分光器148r、 148g、 148b作为用于来自调制器面板60的每一调制分量波长光束54r、 54g、 54b的分析器。偏振光束分光器148r、 148g、 148b (在一实施例中为线 栅偏振光束分光器)改变每一分量波长光束54r、 54g、 54b的光学路径。 在图12的实施例中，投影透镜62r、 62g及62b接着在显示表面40上形 成图像。在另一替代实施例中，如上文所描述可形成中间图像。参看图13,示出一替代实施例的示意方块图，其中来自每一色彩通 道的调制光由透镜63r、 63g、 63b导向至V-棱镜装配150。 V-棱镜装配 150将调制光组合至单个光学路径上以用于在投影透镜62的光瞳处形成中间图像146。 V-棱镜装配150为一种类型的色彩组合器，其使用二 向色表面且与镜152联合工作以将光导向至投影透镜62。共同转让的美 国专利第6676260号(Cobb等人)描述了投影装置中的V-棱镜使用。在图12中的偏振光束分光器148r、 148g、 148b为线^f册偏振光束分 光器(诸如由Moxtek, Inc.提供的线栅偏振光束分光器)的情况下，使 用在共同转让的美国专利第6805445号(Silverstein等人)中所揭示的 方法，这些器件中的一个绕光轴的旋转可用于提供一种补偿手段。通过与传统电子显示器件相比较，本发明的立体成像装置200提供 高亮度等级。在图1中的传统配置的空间光调制器30r、 30g及30b为小 型LCOS LC器件的情况下，拉格朗日不变量及这些器件的能量承载能 力将可用的亮度量限制在约5000至不超过约25000流明的范围。与此 不同，图4的实施例享有扩大的亮度范围，允许超过每通道30000流明 的投影。可优化LC调制器面板60的尺寸以适合立体成像装置200的性能要 求。与先前使用的小型LCOSLCD解决办法不同，LC调制器面板60可 为大于典型膝上型电脑显示器的大尺寸器件，其高达对角线17至20英 寸或更多。尽管早期LC面板令人失望地緩慢，但现正进行的工作已提 供100%和更好的速度改进，且表现出增加的速度是可能的。已报告了 8 毫秒或更短的改进的响应时间。理想地，调制器面板60的尺寸可刚好 足够大以使得可利用完全的灯系统效率，且足够小以给出最快的响应时 间，其中将使用标准TFT面板方法制造的像素结构及电子器件具有最佳 尺寸。较佳地，液晶调制器面板60具有至少5英寸的最小对角线。该 较大尺寸有助于最大化光通量且有助于最大化显示图^^的解析度。调整TFT面板的尺寸以使其最佳地适合于灯系统效率涉及许多考 虑。举例而言，为了利用具有2.0mm弧隙的氙型灯，测量示出灯的完全 效率可由具有约10的拉格朗日不变量(定义为数值孔径乘以调制器区 域的对角线的积)的系统获得。以f/10.0设计的系统具有等于0.05的数 值孔径(NA)。因此，器件对角线将需要为200 mm。将需要使该值加 倍以捕捉两种偏振状态。另外，该调制区域将是每一选择的波长带所需 的。因此，从系统效率立场，稍微大于1074x358 mm的面板将非常有效 且提供快速转变时间的最佳潜力。主要困难将为制造足够小以在所需的 高解析度下适合该尺寸的像素电子器件，所需的高解析度为用于调制的每一波长带的2048x1024或4096x2048。立体成像装置200的较佳实施 例可制作为使得每一正交偏振状态可被放置于制造至该最佳尺寸的单 独的调制器面板60上。利用其使用较亮光源的能力及大面积图像产生器的使用，如图4中 的使用TFT LC调制器面板60的立体成像装置200提供在40%至50% 的量级的总体效率。这与图1的较早LCOSLCD设计的典型效率不同， 其中不超过约5%至10%的效率为常见的。线栅偏振器特别有利，这是 因为它们呈现相对低的光吸收。通常，具有小于约20%的光吸收的偏振 器将为较佳的。在上文所描述的实施例中，还可通过使线栅表面自身朝 向调制器面板60而获得改进的性能。对于立体成像装置200,以及对于使用TFTLC调制器面板60的任 何成像装置，可能需要增加显示的图像中的输出像素的表观解析度，或 补偿像素之间的边缘效应。参看图14及图15，示出处理该问题的两种 不同的解决办法，不仅用于立体成像装置200，而且用于使用一个以上 LC调制器面板60的任何类型的成像装置50。在图14中，成像装置50 使用高频颤动(dithering)以改进像素填充系数并改进LC调制器面板 601及60r的表观解析度。每一 LC调制器面板601及60r机械地耦接至 提供高频颤动运动的致动器160。图15示出另一替代，其对从LC调制 器面板601及60r输出的调制光使用模糊滤光器162 (以虚线示出)。在图14及图15的实施例中的立体成像装置200可提供两倍于非立 体成像系统的像素数量。图14及图15的配置甚至可用于非立体图像显 示。举例而言，对于图14,有可能使TFTLC调制器面板601、 60r中的 一个或多个相对于彼此高频颤动，以便有效地提供较高解析度图像给观 看者。可与观看的时段及眼睛的响应时间 一起调节像素和像素重叠的相 对位置，以最小化由像素之间的间隙引起的假影且提供较高显示解析 度。可替代地使用反馈控制回路(诸如参照图9所描述的)以监测及校 正高频颤动问题。图16中示出立体成像系统200的另一替代实施例。此处，使用可 切换偏振旋转元件70以快速地切换偏振状态，其与调制器面板60上形替，而调制器面板60又与色彩巻动元件140合作。使用半波板72改变 来自光提供装置UO的光的一部分的偏振状态。举例而言，电致延迟器(诸如可切换液晶延迟器)可用作可切换偏振旋转元件70。或者，可使 用旋转半波板。当然，对于该实施例，调制器面板60的切换时间对于 眼睛响应必须足够快。与其他光调制配置以及与色彩巻动元件140—起 使用时，该相同类型的偏振切换可提供用于立体观看的交替的左眼图像 及右眼图像。举例而言，再参看图4，单个调制器面板60及色彩分离器 78 (诸如所示的二向色色彩分离器)可用于利用添加于图像64的位置 处或接近图像64的位置处的偏振旋转元件70提供立体成像。因此，在 图像64的位置处或接近图像64的位置处添加了偏振旋转元件70时， 可容易地调整图4中示出为左通道调制装置2201的调制组件，以便交替 地提供左眼图像及右眼图像给观看者。在图像64的位置处或接近图像 64的位置处添加偏振旋转元件70时，图10中的成像装置50的实施例(其中每一色彩通道具有单独的光源46r、 46g或46b)也可经调整用于 以类似方式的立体观看。已经以对于其某些较佳实施例的特别参照详细描述了本发明，但是 将理解，在如同上述以及如同所附权利要求中指出的本发明的范围内， 本领域的技术人员在不偏离本发明的范围的情况下可以实现各种变化 和修改。例如，上文所描述的实施例可用于形成中间图像或用于提供单 独地投影至显示表面40上的色彩调制光束。较新地引入的TFT组件的 替代类型为可能的，包括基于共轭聚合物、低聚物或其他分子的有机薄 膜晶体管(OTFT)及使用均匀分散的单壁碳纳米管的单层的薄膜晶体 管。因此，所提供的是用于一种立体显示装置的装置及方法，该立体显 示装置使用一或多个TFT LC面板以形成显示图像。主要元件符号说明10 投影装置20 光源20b 蓝色光源20g 绿色光源20r 红色光源22 均匀化元件22b 蓝色均匀化元件^绿色均匀化元件22r 红色均匀化元件24b 蓝色偏振光束分光器24g 绿色偏振光束分光器24r 红色偏振光束分光器26 二向色组合器30b 蓝色空间光调制器30g 绿色空间光调制器30r 红色空间光调制器32 投影透镜34 透镜38 透镜40 显示表面42b 蓝色聚光透镜42g 绿色聚光透镜42r 红色聚光透镜44b 蓝色光照路径44g 绿色光照路径44r 红色光照路径46b 蓝色光源46g 绿色光源46r 红色光源48b 蓝色偏振器48g 绿色偏振器48r 红色偏振器50 成像装置52b 蓝色费涅透镜52g 绿色费涅透镜52r 红色费涅透镜53b 蓝色费涅透镜53g 绿色费涅透镜53r 红色费涅透镇54c 分量波长光束54d 分量波长光束54b 蓝色分量波长光束54g 绿色分量波长光束54r 红色分量波长光束56b 蓝色分析器56g 绿色分析器56r 红色分析器60 调制器面板601 调制器面板60r 调制器面板61b 蓝色透镜61g 绿色透镜61r 红色透镜62 投影透镜621 投影透镜62r 投影透镜63b 蓝色透镜63g 绿色透镜63r 红色透镜64 图像66 偏振光照光束68 光照部分70 可切换偏振旋转元件72 半波板76 经均匀化的偏振光束78 色彩分离器80b 蓝色分量调制部80g 绿色分量调制部80r 红色分量调制部82b 蓝色边界部分82g 绿色边界部分82r红色边界部分84a光阻隔部分84b光阻隔部分90a二向色表面90b二向色表面92转向镜96偏振器98镜100控制回路102b蓝色致动器102g绿色致动器102r红色致动器104感测器106目标108控制逻辑处理器110偏振光提供装置114b蓝色分量波长调制部U4g绿色分量波长调制部114r红色分量波长调制部116快门118LC调制器面板120LC材料122薄膜晶体管(TFT)124ITO层126玻璃128偏振器130补偿膜132色彩滤光器阵列134抗反射涂层136抗反射涂层140色彩巻动元件1401色彩巻动元件140r色彩巻动元件142线1441光照路径144r光照路径146中间图像148偏振光束分光器148b蓝色偏振光束分光器148g绿色偏振光束分光器148r红色偏振光束分光器150V-棱镜装配152镜162模糊滤光器200立体成像装置210光照源2201通道调制装置220r通道调制装置230通道区分器器件
权利要求
1.一种立体成像装置，包含a)光照源，提供用于左眼成像通道的第一偏振光照光束及用于右眼成像通道的第二偏振光照光束，其中该光照源包含用于使该第一光照光束及该第二光照光束均匀的至少一个均匀化元件；b)左通道调制装置，用于调制该第一偏振光照光束以提供一立体图像的左眼部分；及一右通道调制装置，用于调制该第二偏振光照光束以提供该立体图像的右眼部分，其中每一通道调制装置进一步包含i)色彩分离器，用于将偏振光照光束分离为至少第一分量波长光照及第二分量波长光照；ii)至少两个分量波长调制部，每一分量波长调制部接受对应的分量波长光照且调制该分量波长光照以提供经调制的分量波长光束，每一分量波长调制部包含单色透射液晶调制器面板的一部分，已被划分为至少第一部分及第二部分，且其中每一部分与每一其它部分在空间上分开；光照路径透镜，用于聚焦对应的分量波长光照通过该单色透射液晶调制器面板的对应部分；分析器，用于进一步调节经调制的分量波长光束的偏振；c)至少一个投影透镜，用于在显示表面上形成合成图像，该合成图像将由该左通道调制装置的经调制的分量波长光束形成的图像与由该右通道调制装置的经调制的分量波长光束形成的图像相加；及d)通道区分器器件，提供给观看者，以用于区分该立体图像的该左眼部分与该右眼部分。
2. 如权利要求1所述的投影装置，其中该至少两个分量波长调制部 进一步包含透镜，用于将由该左通道调制装置的经调制的分量波长光束 形成的图像及由该右通道调制装置的经调制的分量波长光束形成的图 像形成为中间图像，以用于由投影透镜投影。
3. 如权利要求1所述的投影装置，其中该光照路径透镜是选自费涅 透镜及全息透镜构成的组。
4. 如权利要求1所述的投影装置，其中该光照源包含光源，该光源 选自LED、 LED阵列、氤气灯及汞灯构成的组。
5. 如权利要求1所述的投影装置，其中该均匀化元件包含微透镜阵列。
6. 如权利要求1所述的投影装置，其中该均匀化元件包含积光棒。
7. 如权利要求1所述的投影装置，其中该透射液晶调制器包含薄膜 晶体管。
8. 如权利要求1所述的投影装置，其中该透射液晶调制器具有至少 5英寸的对角线尺寸。
9. 如权利要求7所述的投影装置，其中所述薄膜晶体管为有机薄膜 晶体管。
10. 如权利要求7所述的投影装置，其中所述薄膜晶体管包含碳纳 米管。
11. 如权利要求1所述的投影装置，其中至少一个分量波长偏振器 与该单色透射液晶调制器面板间隔开。
12. 如权利要求1所述的投影装置，其中该偏振器为线栅偏振器。
13. 如权利要求12所述的投影装置，其中该线栅偏振器器件的线表 面側取向为朝向该液晶调制器面板。
14. 如权利要求1所述的投影装置，其中至少一个分析器为线栅偏 振器器件。
15. 如权利要求14所述的投影装置，其中该线栅偏振器器件的线表 面侧取向为朝向该液晶调制器面板。
16. 如权利要求1所述的投影装置，其中至少一个光照路径透镜为 费涅透镜，该费涅透镜与该单色透射液晶调制器面板间隔开。
17. 如权利要求1所述的投影装置，其中至少一个光照路径透镜为 全息透镜，该全息透镜与该单色透射液晶调制器面板间隔开。
18. 如权利要求1所述的投影装置，进一步包含a) 感测器，用于检测相加的图像中由该左通道调制装置的经调制的 分量波长光束形成的图像与由该右通道调制装置的经调制的分量波长 光束形成的图像之间的偏移；及b) 成像控制处理器，用于移动该单色透射液晶调制器上的第一部分 或笫二部分中的至少一个的位置以补偿该偏移。
19. 如权利要求1所述的投影装置，进一步包含a)感测器，用于检测相加的图像中由该左通道调制装置的经调制的分量波长光束形成的图像与由该右通道调制装置的经调制的分量波长光束形成的图像之间的偏移；及b)致动器，与该至少一个投影透镜耦接以便调整透镜位置以补偿该 偏移。
20. 如权利要求19所述的投影装置，其中使用感测器信息以改进图 像解析度。
21. 如权利要求1所述的投影装置，其中所述分量波长调制部中的 至少 一个进一步包含调制光束费涅透镜。
22. 如权利要求1所述的投影装置，其中所述分量波长调制部中的 至少一个进一步包含调制光束全息透镜。
23. 如权利要求21所述的投影装置，其中该调制光束费涅透镜为玻璃。
24. 如权利要求21所述的投影装置，其中该调制光束费涅透镜包含 交叉圓柱形费涅透镜。
25. 如权利要求1所述的投影装置，其中至少一个分量波长调制部 中的分析器包含线栅偏振光束分光器。
26. 如权利要求1所述的投影装置，其中该光照源进一步包含快门。
27. 如权利要求1所述的投影装置，进一步包含补偿器。
28. 如权利要求27所述的投影装置，其中该补尝器置放于该调制器 面板与该至少 一个分量波长偏振器之间。
29. 如权利要求27所述的投影装置，其中该补偿器为基于膜的組件。
30. 如权利要求27所述的投影装置，其中该补偿器为基于多介电薄 膜堆叠的组件。
31. 如权利要求27所述的投影装置，其中该补偿器位于该笫一分量 波长光照的路径中。
32. 如权利要求27所述的投影装置，其中该补偿器位于经调制的分 量波长光束的路径中。
33. 如权利要求1所述的投影装置，其中该分析器与该液晶调制器 面斗反间隔开。
34. 如权利要求1所述的投影装置，其中至少一个分析器为反射偏 振光束分光器。
35. 如权利要求27所述的投影装置，其中该补偿器包含形成的双折 射结构。
36. 如权利要求1所述的投影装置，其中该第一分量波长光照及该 第二分量波长光照是选自红色、绿色及蓝色光照构成的组。
37. 如权利要求1所述的投影装置，其中该至少两个经调制的分量 波长光束形成中间图像以用于由投影透镜投影。
38. 如权利要求1所述的投影装置，其中该单色透射液晶调制器面 板具有在第一表面上的第一抗反射涂层及在第二表面上的第二抗反射 涂层。
39. 如权利要求1所述的投影装置，进一步包含色彩组合器，用于 组合经调制的分量波长光束以用于投影。
40. 如权利要求1所述的投影装置，其中该第一光照光束相对于该 第二光照光束正交偏振。
41. 如权利要求1所述的投影装置，其中该第一光照光束具有与该 第二光照光束不同的光谱分布。
42. 如权利要求1所述的投影装置，其中该通道区分器器件根椐它 们各自的透射光谱分布区分该左眼部分与该右眼部分。
43. 如权利要求41所述的投影装置，其中该第一光照光束的光谱分 布包含红色、绿色及蓝色波长，且该第二光照光束的光谱分布包含黄色、 洋红色及青色光谱分布。
44. 一种成像装置，包含a) 光照部分，包含i) 光源，提供多个波长的基本上未偏振的光照光束；ii) 多波长偏振器，用于偏振该基本上未偏振的光照光束，以 提供多个波长的基本上偏振的光照光束；iii) 均匀化器，用于调节该多个波长的基本上偏振的光照光束， 以提供多个波长的均匀的偏振光束；iv) 色彩分离器，用于将该多个波长的均匀的偏振光束分离为 至少第一分量波长光照及第二分量波长光照；b) 至少两个分量波长调制部，每一分量波长调制部接受对应的分量 波长光照且调制该分量波长光照，以提供经调制的分量波长光束，每一 分量波长调制部包含i) 单色透射液晶调制器面板的一部分，已被划分为至少第一部 分及第二部分，且其中每一部分与每一其它部分在空间上分开；ii) 分量波长光照的路径中的分量波长偏振器，用于将基本上 偏振的光导向至该单色透射液晶调制器面板的对应部分；iii) 光照路径透镜，用于聚焦来自分量波长偏振器的入射光照 通过该单色透射液晶调制器面板的对应部分；iv) 分析器，用于调节经调制的分量波长光束的偏振；v) 致动器，辆接至该单色透射液晶光调制器以用于提供高频颤 动移动；及vi) 透镜，用于形成图像以用于投影至显示表面上； 由此形成于该显示表面上的图像包含多个相加的分量波长光束。
45. 如权利要求44所述的成像装置，其中该光照路径透镜为费涅透镜。
46. 如权利要求44所述的成像装置，其中该光照路径透镜为全息透镜。
47. —种成像装置，包含a) 光照部分，包含i) 光源，提供多个波长的基本上未偏振的光照光束；ii) 多波长偏振器，用于偏振该基本上未偏振的光照光束，以 提供多个波长的基本上偏振的光照光束；iii) 均匀化器，用于调节该多个波长的基本上偏振的光照光束， 以提供多个波长的均匀的偏振光束；iv) 色彩分离器，用于将该多个波长的均匀的偏振光束分离为 至少第一分量波长光照及第二分量波长光照；b) 至少两个分量波长调制部，每一分量波长调制部接受对应的分量 波长光照且调制该分量波长光照以提供经调制的分量波长光束，每一分 量波长调制部包含i) 单色透射液晶调制器面板的一部分，已被划分为至少第一部 分及第二部分，且其中每一部分与每一其它部分在空间上分开；ii) 光照路径透镜，用于聚焦来自该分量波长偏振器的入射光 照通过该单色透射液晶调制器面板的对应部分；模糊滤光器，提供于至少一个经调制的分量波长光束的路径中；及iv)透镜，用于形成图像以用于投影至显示表面上； 由此形成于该显示表面上的图像包含多个相加的分量波长光束。
48. 如权利要求47所述的成像装置，其中所述分量波长调制部中的至少一个进一步包含i) 分量波长光照的路径中的分量波长偏振器，用于将基本上偏振的 光导向至该单色透射液晶调制器面板的对应部分；及ii) 分析器，用于调节经调制的分量波长光束的偏振；
49. 一种成像装置，包含a) 光照部分，提供多个波长的第一均匀、偏振光照光束及多个波长 的第二均勻、偏振光照光束；b) 第一分量波长调制部，用于调制多个波长的第一均匀、偏振光照 光束；及第二分量波长调制部，用于调制多个波长的第二均匀、偏振光 照光束，每一分量波长调制部包含i) 色彩分离器，用于将对应的多个波长的均匀、偏振光束分离 为至少第 一分量波长光照及第二分量波长光照；ii) 单色透射液晶调制器面板的至少一部分，用于从入射光形 成经调制的光束；iii) 光照路径透镜，用于将至少该第一及第二分量波长光照导 向至该单色透射液晶调制器面板的该部分作为入射光；iv) 透镜，用于将来自该单色透射液晶调制器面板的经调制的 光束朝至少 一 个投影透镜导向； 由此该至少一个投影透镜在显示表面上形成图像。
50. 如权利要求49所述的成像装置，其中该第一分量波长调制部及 该第二分量波长调制部中的至少一个进一步包含高频颤动致动器，用于 增加形成于该显示表面上的图像的解析度。
51. —种在显示表面上形成图像的方法，包含a) 提供多个波长的第一均匀、偏振光照光束及多个波长的第二均 勻、偏振光照光束；b) 在第 一分量波长调制部调制多个波长的第 一均匀、偏振光照光束 且在第二分量波长调制部调制多个波长的第二均匀、偏振光照光束，每 一分量波长调制部包含i) 色彩分离器，用于将对应的多个波长的均匀、偏振光束分离为至少第一分量波长光照及第二分量波长光照；ii) 单色透射液晶调制器面板的至少一部分，用于从入射光形 成经调制的光束；iii) 光照路径透镜，用于将至少该第一及第二分量波长光照导 向至该单色透射液晶调制器面板的该部分作为入射光；iv) 透镜，用于将来自该单色透射液晶调制器面板的经调制的 光束朝至少一个投影透镜导向；及c)由来自该第 一分量波长调制部及该第二分量波长调制部的所述 经调制的光束在显示表面上形成图像。
52. —种立体成像装置，包含a) 光照源，提供均匀、偏振光照光束；b) 色彩巻动元件，用于调节该均匀、偏振光照光束，以提供至少两 个色彩光照光束的重复序列；c) 透射空间光调制器，用于调制该至少两个色彩光照光束以提供对 应的经调制的色彩光束；d) 所述经调制的色彩光束的路径中的可切换偏振旋转器，用于在两 种偏振状态之间重复地切换偏振透射轴的取向，以提供交替偏振状态的 所述经调制的色彩光束；e) 投影透镜，用于将所述经调制的色彩光束导向至显示表面，以形 成具有交替偏振状态的投影图像；及f) 通道区分器器件，提供给观看者，以用于区分所述交替偏振状态， 以提供由左眼观看的 一偏振状态及由右眼观看的另 一偏振状态。
53. —种立体成像装置，包含a) 光照源，提供至少两个均匀、偏振色彩光照光束；b) 透射空间光调制器，用于调制该至少两个色彩光照光束，以提供 对应的经调制的色彩光束；c) 所述经调制的色彩光束的路径中的可切换偏振旋转器，用于在两 种偏振状态之间重复地切换偏振透射轴的取向，以提供交替偏振状态的 所述经调制的色彩光束；d) 投影透镜，用于将所述经调制的色彩光束导向至显示表面，以形 成具有交替偏振状态的投影图像；及e)通道区分器器件，提供给观看者，以用于区分所述交替偏振状态， 以提供由左眼观看的 一偏振状态及由右眼观看的另 一偏振状态。
54. —种立体成像装置，包含a) 光照源，提供用于左眼成像通道的第一光照光束及用于右眼成像 通道的第二光照光束；b) 左通道调制装置，用于调制该第一光照光束以提供立体图像的左 眼部分；及右通道调制装置，用于调制该第二光照光束以提供该立体图 像的右眼部分，其中每一通道调制装置进一步包含i) 均匀化元件，用于调节光照光束以提供均匀光束；ii) 色彩分离器，用于将均匀光束分离为至少第一分量波长光 照及第二分量波长光照；至少两个分量波长调制部，每一分量波长调制部接受对应 的分量波长光照且调制该分量波长光照，以提供经调制的分量波长 光束，每一分量波长调制部包含单色透射液晶调制器面板的一部分，已被划分为至少第一 部分及第二部分，且其中每一部分与每一其它部分在空间上分开；分量波长光照的路径中的分量波长偏振器，用于将基本上 偏振的光导向至该单色透射液晶调制器面板的对应部分；光照路径透镜，用于聚焦来自分量波长偏振器的入射光照 通过该单色透射液晶调制器面板的对应部分；分析器，用于调节经调制的分量波长光束的偏振；及，透镜，用于从经调制的光形成中间图像；c) 投影透镜，用于在显示表面上形成合成图像，该合成图像将由该 左通道调制装置形成的中间图像与由该右通道调制装置形成的中间图 <象相加；及d) 通道区分器器件，提供给每一观看者，以用于区分该立体图像的 该左眼部分与该右眼部分。
55. —种显示立体图像的方法，包含a) 提供均匀、偏振光照光束；b) 调节该均匀、偏振光照光束以提供至少两个色彩光照光束的重复 序列；C)调制该至少两个色彩光照光束，以提供对应的经调制的色彩光束；d) 在两个偏振状态之间重复地切换偏振透射轴的取向，以提供交替 偏振状态的所述经调制的色彩光束；e) 将所述经调制的色彩光束导向至显示表面，以形成具有交替偏振 状态的投影图像；及f) 将通道区分器器件提供给观看者以用于区分所述交替偏振状态， 以提供由左眼观看的 一偏振状态及由右眼观看的另 一偏振状态。
全文摘要
本发明是关于一种立体成像装置(200)，该立体成像装置具有提供偏振光照光束的光照源(110)及用于使第一光照光束及第二光照光束均匀的至少一个均匀化元件(22)。左通道调制装置(2201)调制该第一偏振光照光束以提供立体图像的左眼部分，右通道调制装置(220r)调制该第二偏振光照光束以提供右眼部分。每一通道调制装置具有色彩分离器(78)，用于将偏振光照光束分离为至少第一分量波长光照及第二分量波长光照。每一通道调制装置还具有至少两个分量波长调制部，每一分量波长调制部为单色透射液晶调制器面板(60)的一部分，其接受对应的分量波长光照且调制该分量波长光照以提供经调制的分量波长光束。
文档编号H04N13/00GK101331775SQ200680046871
公开日2008年12月24日 申请日期2006年11月29日 优先权日2005年12月14日
发明者B·D·席渥斯坦 申请人:伊斯曼柯达公司