專利名稱：投影引擎的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及用于投影顯示設(shè)備的光學(xué)引擎，特別涉及利用顏色轉(zhuǎn)換和/或由其光源產(chǎn)生的光的兩種偏振的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
圖1說(shuō)明了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)引擎核心。它包括四個(gè)偏振分束器(PBS)101-104和三個(gè)空間光調(diào)制器(SLM)，以及大量所需要的偏振器和濾波器。PBS典型被構(gòu)成為由兩個(gè)棱鏡形成的立方形玻璃，該兩個(gè)棱鏡在它們的配合面上具有光學(xué)涂層，它反射入射的“S”偏振光并傳遞入射的“P”偏振光。SLM是多像素的光電子器件，其通過(guò)在每一個(gè)像素處獨(dú)立地反射(或者在一些實(shí)施例中通過(guò)透射)可控?cái)?shù)量的光，調(diào)制成像到像素的光的強(qiáng)度。SLM的一個(gè)實(shí)施例是被構(gòu)成為在硅上液晶(LCOS)微顯示。其它實(shí)施例可以是被構(gòu)成為液晶顯示器(LCD)，數(shù)字鏡器件(DMD)，光柵光閥(GLV)，或其它適合的技術(shù)。
圖1的光學(xué)引擎核心100接收入射光束Lr，該光束已經(jīng)被預(yù)偏振和預(yù)濾波為例如適合用在紅-綠-藍(lán)(RGB)色空間中的色帶濾波。用符號(hào)“Xy”表示顏色(X)和偏振(y)。預(yù)偏振的作用是把入射光(Ls)的s偏振反射回到光源(或?qū)τ赑BS偏振器重新引導(dǎo)其進(jìn)入吸收器)。GM濾波器用于將綠波段光的偏振態(tài)Gp旋轉(zhuǎn)至s偏振態(tài)Gs，同時(shí)保留藍(lán)波段和紅波段的光的偏振Bp、Rp不變。入射光到達(dá)第一PBS101，該第一PBS101向上反射Gs分量并且傳遞入射光的Bp和Rp分量。綠色Gs光到達(dá)第二PBS102，該第二PBS102反射Gs光到綠色SLM上，它調(diào)制該Gs光以便插入將要顯示的圖像的綠色分量。在每一方向中一次通過(guò)四分之一波片之后，Gs光將被再偏振到Gp，第二PBS102將傳遞給第四PBS104。
Bp和Rp分量從第一PBS被傳遞到第三PBS103，該第三PBS103傳遞Bp光通過(guò)到藍(lán)色SLM并反射Rp光到紅色SLM。在由四分之一波片再偏振之后，藍(lán)色光被反射并且紅色光被傳遞到第四PBS。
第四PBS104把綠色光束與紅色/藍(lán)色光束重新組合，以形成輸出光束。
該系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是它要求放棄輸入光束的一個(gè)偏振。通常，要放棄光源輸出的一半。這減少了輸出光束的強(qiáng)度和由此的在屏幕上的圖像的亮度。


通過(guò)下文給出的詳細(xì)描述并參考本發(fā)明實(shí)施例的附圖，可以更全面地理解本發(fā)明，然而，這并不意味著將本發(fā)明限制在所描述的具體實(shí)施例中，而是僅僅出于解釋和理解的目的。
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)引擎核心。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的投影引擎。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的投影引擎的另一個(gè)實(shí)施例。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的顯示系統(tǒng)。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的3D顯示系統(tǒng)。
圖6示出了本發(fā)明的投影引擎的邏輯圖。
圖7-12示出了本發(fā)明的各種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
圖2說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明的原理來(lái)構(gòu)成的兩核心雙偏振投影引擎5的一個(gè)實(shí)施例。投影引擎包括偏振分離器6，第一光學(xué)引擎核心8(核心A)，第二光學(xué)引擎核心10(核心B)，和偏振組合器12。在一個(gè)實(shí)施例中，使用第一平板偏振器建立偏振分離器，分別使用第一和第二PBS32、48建立第一和第二核心，并使用第三PBS13構(gòu)建偏振組合器。
來(lái)自光源的輸入光14可以被預(yù)濾波(借助未示出的常規(guī)裝置)以基本消除紅外線和紫外線，但是光譜的可見部分中的所有光基本上可以保留在輸入光束中而不被放棄。因此，輸入光束Lr可以包括任意的偏振分量Gr，Rr和Br(未示出)。偏振分離器反射S分量Ls至第一核心并且傳遞P分量Lp至第二核心。技術(shù)人員將理解其它排列是可行的。
核心A作為一個(gè)完整的、兩個(gè)面板的系統(tǒng)被說(shuō)明，意味著將其裝配為調(diào)制所有的三種顏色。色開關(guān)20交替阻擋其中兩種顏色中的每一種，并且在一些實(shí)施例中可以以至少120Hz的頻率轉(zhuǎn)換。在所示的模式中，色開關(guān)20轉(zhuǎn)換紅色和綠色分量，同時(shí)藍(lán)色分量不被轉(zhuǎn)換。為易于說(shuō)明，被轉(zhuǎn)換的光分量由虛線表示，而未轉(zhuǎn)換的光分量由實(shí)線表示。在經(jīng)過(guò)該開關(guān)之后，光可以通過(guò)一個(gè)濾波器并且凈化偏振器26、28。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將很容易的理解，可以選擇各種濾波器和偏振器來(lái)根據(jù)在PBS和SLM中的選擇優(yōu)化光學(xué)引擎核心性能。
從偏振分離器反射的S偏振光Ls進(jìn)入第一核心的PBS32，其中由PBS反射未轉(zhuǎn)換(藍(lán)色)分量Bs通過(guò)四分之一波片33到達(dá)第一SLM34(藍(lán)色SLM)。第一SLM調(diào)制該未轉(zhuǎn)換分量以便插入該顏色圖像內(nèi)容并且將其向回反射經(jīng)過(guò)四分之一波片回到PBS。藍(lán)色分量經(jīng)過(guò)四分之一波片的兩次通行將其從S轉(zhuǎn)變?yōu)镻偏振。然后經(jīng)調(diào)制的藍(lán)色光Bp經(jīng)過(guò)PBS傳遞回偏振組合器12。轉(zhuǎn)換的分量(紅色和綠色)Rp，Gp在它們各自的轉(zhuǎn)換期間通過(guò)PBS32，經(jīng)過(guò)四分之一波片35，然后到達(dá)第二SLM36(紅色/綠色SLM)。第二SLM是與該開關(guān)相協(xié)同，以便在顏色轉(zhuǎn)換期間，調(diào)制經(jīng)該開關(guān)傳遞的光顏色并且插入該顏色圖像內(nèi)容。來(lái)自第二SLM的已調(diào)制的光被SLM反射，經(jīng)過(guò)四分之一波片進(jìn)入PBS。紅色或綠色光經(jīng)過(guò)四分之一波片的兩次通行將它們的偏振從P轉(zhuǎn)變成S，產(chǎn)生Rs和Gs。PBS反射已調(diào)制和多路傳輸?shù)腞s和Gs分量朝向偏振組合器。因此，在任一給定時(shí)刻，核心A的輸出包括第一顏色(藍(lán)色)的已調(diào)制、未轉(zhuǎn)換的分量，和其它顏色(紅色或綠色)的其中一個(gè)的已調(diào)制、轉(zhuǎn)換的分量。該光束可以根據(jù)需要經(jīng)過(guò)濾波器和偏振器，如38總體說(shuō)明的那樣。
技術(shù)人員將理解，可以根據(jù)特殊應(yīng)用的需要來(lái)選擇色空間、顏色的數(shù)量和未轉(zhuǎn)換顏色(如果有的話)的選擇，這里描述的特殊顏色等僅僅是為了講授。
回到偏振分離器6處，傳遞P分量到達(dá)第二核心10(核心B)，其中它們通過(guò)第二開關(guān)22。該開關(guān)的工作與核心A的第一開關(guān)非常相似。但是，同一顏色不必須是兩個(gè)核心中的未轉(zhuǎn)換顏色。如圖所示，紅色在核心B中是未轉(zhuǎn)換顏色，并且經(jīng)過(guò)第二PBS48到達(dá)四分之一波片49，然后到達(dá)第三SLM50(紅色SLM)，該第三SLM50調(diào)制紅色光。轉(zhuǎn)換的顏色分量(綠色和藍(lán)色)被第二PBS反射，經(jīng)過(guò)四分之一波片51，到達(dá)第四SLM52(綠色/藍(lán)色SLM)，該第四SLM52調(diào)制該光以便在它們的各自轉(zhuǎn)換期間插入綠色圖像內(nèi)容和藍(lán)色圖像內(nèi)容。已調(diào)制的綠色和藍(lán)色光經(jīng)過(guò)PBS以便再結(jié)合未調(diào)制的紅色光。第二核心包括所需要的濾波器和偏振器，通常如42、44，54所述，技術(shù)人員將很容易的理解如何選擇和放置它們以便滿足特殊應(yīng)用的需要。
來(lái)自第一和第二核心的已調(diào)制的光到達(dá)偏振組合器12，這里將它們組合以便作為包含兩個(gè)偏振的光分量的已調(diào)制輸出光束16出現(xiàn)。
圖3說(shuō)明了兩核心雙極性投影引擎的另一個(gè)實(shí)施例，它不同于圖2的實(shí)施例，其中它使用了三色開關(guān)60和62而不是兩色開關(guān)，并且它在其兩個(gè)核心的每一個(gè)中分別只使用單個(gè)SLM66和70。在一些應(yīng)用中，三色開關(guān)和單個(gè)SLM通?？梢砸愿哂?80Hz的頻率工作。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，圖2的四平板(四個(gè)SLM)的投影引擎和圖3的兩平板的投影引擎可以組合，產(chǎn)生三平板的投影引擎。在這樣的實(shí)施例中，一個(gè)平板核心可以在一種顏色上以未轉(zhuǎn)換的方式工作，或者對(duì)于兩種或三種顏色以轉(zhuǎn)換的方式工作。
圖4說(shuō)明了使用根據(jù)本發(fā)明講授的雙偏振投影引擎構(gòu)建的顯示系統(tǒng)。顯示系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)光源、雙偏振投影引擎和顯示器件。光源可以是任何適合形式的光源，如本申請(qǐng)所示。例如，光源可以是弧光燈或等離子體燈，激光器，發(fā)光二極管等。顯示器件可以是任何適合形式的顯示器，例如后置或前置投影屏幕，抬頭顯示器(head-updisplay)等。
圖5說(shuō)明了雙偏振、兩核心投影引擎的不同實(shí)施例，特別適用于3D成像。和其它實(shí)施例一樣，投影引擎可以任選地包括與投影引擎的其余部分集成構(gòu)建的光源，或者光源可以是分開的。來(lái)自光源的光被提供給偏振分離器。3D圖像通常包括左眼圖像和右眼圖像，它們?cè)趦H對(duì)相應(yīng)的眼睛顯示時(shí)由人的大腦合成為三維圖像。這可以是靜止圖像，或者它可以是活動(dòng)圖像。右眼圖像數(shù)據(jù)(圖像A)被提供給核心A，左眼圖像數(shù)據(jù)(圖像B)被提供給核心B。這兩個(gè)核心注入該內(nèi)容，例如通過(guò)SLM(未示出)，合成光束被提供給偏振復(fù)合器，該復(fù)合器將它們組合成包括兩個(gè)偏振的單一輸出光束。該輸出光束被發(fā)送給顯示器件。然后，通過(guò)合適的偏振濾波器分別觀看偏振器B和偏振器A，它們的其中一個(gè)是S偏振，另一個(gè)是P偏振，左眼和右眼僅接收3D圖像的這兩個(gè)圖像中的它們相應(yīng)的圖像。
技術(shù)人員將理解，這個(gè)3D實(shí)施例的各種排列都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，每一個(gè)核心可以是兩平板或單平板核心，如上所述。
圖6說(shuō)明了本發(fā)明的合成圖像應(yīng)用的另一個(gè)實(shí)施例，如雙偏振顯示引擎(DPDE)一樣。來(lái)自光源的光被提供給偏振分離器，它發(fā)送第一偏振L1的光給第一開關(guān)(開關(guān)A)和發(fā)送第二偏振L2的光給第二開關(guān)(開關(guān)B)。開關(guān)A將L1濾波為彩色波段C1-C3而開關(guān)B將L2濾波為彩色波段C4-C6。開關(guān)A接收第一開關(guān)控制信號(hào)(開關(guān)控制信號(hào)A)，控制它如何在其中至少兩種顏色(例如C1和C2)之間轉(zhuǎn)換。開關(guān)B接收第二開關(guān)控制信號(hào)(開關(guān)控制信號(hào)B)，控制它如何在其中至少兩種顏色(例如C4和C5)之間轉(zhuǎn)換。
來(lái)自第一開關(guān)的光被提供給第一核心(核心A)的一個(gè)或多個(gè)第一SLM(SLM A)，第一SLM被提供一個(gè)或多個(gè)圖像信號(hào)(圖像信號(hào)A)。來(lái)自第二開關(guān)的光被提供給第二核心(核心B)的一個(gè)或多個(gè)第二SLM(SLM B)，第二SLM被提供一個(gè)或多個(gè)圖像信號(hào)(圖像信號(hào)B)。如上所述，根據(jù)開關(guān)將入射光分離成的顏色的數(shù)量(比方說(shuō)，在核心A中的N和在核心B中的Q)和該開關(guān)所提供的SLM的數(shù)量(比方說(shuō)，在核心A中的M和在核心B中的P)，可以在任一給定開關(guān)中轉(zhuǎn)換多于兩種的顏色。
在一些實(shí)施例中，在第一核心中使用的顏色(C1-C3)可以和在第二核心中使用的顏色(C4-C6)一樣，但是處在不同的偏振中。在一些實(shí)施例中，可以僅有一個(gè)是相同的子集。在其它實(shí)施例中，都不相同。在一些實(shí)施例中，提供給各自核心的顏色集不在相同的色空間中。例如，顏色C1-C3可以在RGB色空間中，而顏色C4-C6可以在CMY色空間中。
在一些這樣的雙色空間實(shí)施例中，同時(shí)顯示這兩種是不希望的。在該實(shí)施例中，一個(gè)解決方案是運(yùn)行一個(gè)核心的開關(guān)和/或SLM以便有效阻擋在該色空間中的所有光。
技術(shù)人員將理解，可以以非二元方式運(yùn)行開關(guān)和/或SLM。也就是說(shuō)，給定顏色不必需是全有或全無(wú)建議。通過(guò)調(diào)整開關(guān)的工作以便選擇地減少每個(gè)彩色波段中允許通過(guò)的光量，顏色可以與其色空間中其他顏色相比是色彩均衡的。顏色均衡在顯示系統(tǒng)領(lǐng)域中是公知的。例如，多個(gè)基于CRT的監(jiān)視器允許選擇5000°絕對(duì)溫度，6500°絕對(duì)溫度，或9300°絕對(duì)溫度顏色溫度設(shè)置。
在一些實(shí)施例中，合成圖像可以不是3D也不是兩色空間。相反，兩個(gè)圖像可以構(gòu)成單一、更大圖像的不同部分，例如左半部分和右半部分。如圖8所示，在該實(shí)施例中，偏振組合器沒有重疊光束，而是平鋪光束。
圖7-11說(shuō)明了投影引擎的各種分量的各種幾何構(gòu)成。它們中的公共方案是每一個(gè)核心基本上處理具有相同Etendu并在幾何構(gòu)成中的光的不同偏振，該幾何構(gòu)成允許基本一致的光學(xué)變換和復(fù)合或者平鋪成最終圖像。
圖7說(shuō)明了另一個(gè)實(shí)施例，其中用PBS取代偏振組合器，它被構(gòu)成為第二平板偏振器。
圖8說(shuō)明了另一個(gè)實(shí)施例，其中每一個(gè)核心處理所得圖像的一半并且把這些圖像中的每一個(gè)圖像都平鋪成最終的大圖像。在這種情況中，在每一個(gè)核心上的SLM有上述實(shí)施例中的圖像像素的一半。這將潛在地減少像素的尺寸、SLM的尺寸、PBS和平板偏振器的尺寸以及光學(xué)引擎的成本和復(fù)雜性。在該實(shí)施例中，沒有偏振組合器，例如平板偏振器(第二平板偏振器)的反射裝置被放置在第二核心的輸出的光程的外面。在這種配置中，來(lái)自第一核心的光被引導(dǎo)到第一顯示器上，來(lái)自第二核心的光被引導(dǎo)到第二顯示器上。在大多數(shù)實(shí)施例中，在第一和第二顯示器上的圖像之間基本上沒有重疊和間隙，這呈現(xiàn)了基本無(wú)縫的圖像。第一和第二顯示器可以是單個(gè)、單式顯示器區(qū)域。
圖9說(shuō)明幾何學(xué)固定格式形式的一個(gè)實(shí)施例，其中使用一對(duì)光源而不是偏振分離器。來(lái)自第一光源(光源A)的光具有第一偏振并且被引導(dǎo)給配備第一偏振開關(guān)的核心(核心A)。來(lái)自第二光源(光源B)的光具有第二不同的偏振并且被引導(dǎo)給配備第二偏振開關(guān)的核心(核心B)。來(lái)自這些核心的已調(diào)制的輸出光束被提供給偏振組合器的不同側(cè)，偏振組合器把它們合并成雙偏振輸出圖像。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，來(lái)自光源的光束在進(jìn)入它們各自的核心之前彼此交叉。而在其它實(shí)施例中，它們也可以不這樣。例如，核心中的一個(gè)或兩個(gè)將被構(gòu)成為在外表面而不是內(nèi)表面處接收它的輸入光。在這樣的實(shí)施例中，光源被放置在結(jié)構(gòu)的外面，其位置與圖9中所示其位置相對(duì)。
圖10說(shuō)明了另一個(gè)實(shí)施例的幾何圖形。整個(gè)結(jié)構(gòu)具有直線圍著的(并且優(yōu)選正方形)形狀，在斜對(duì)角處具有裝配第一和第二偏振開關(guān)的核心，在另一個(gè)對(duì)角處具有偏振分離器和偏振組合器。光源(未示出)在該結(jié)構(gòu)的外面。該結(jié)構(gòu)(包括各種開關(guān)、濾波器、偏振器等)可以被制造成單片整體單元。在一個(gè)這樣的模式中，全部的四個(gè)主要部件-偏振分離器、兩個(gè)核心和偏振復(fù)合器-被構(gòu)成為PBS。
圖11說(shuō)明了另一個(gè)實(shí)施例，其中僅其中一個(gè)核心被轉(zhuǎn)換(意味著僅其中一個(gè)核心具有比SLM多的顏色)，而另一個(gè)核心沒有被轉(zhuǎn)換。而且，該核心在大體直線圍著的(并且優(yōu)選正方形)整個(gè)形狀的斜對(duì)角處。未轉(zhuǎn)換的核心僅具有一個(gè)SLM并僅使用在已轉(zhuǎn)換的核心中使用的多種顏色之一。在一些這樣的實(shí)施例中，未轉(zhuǎn)換的核心可以工作在淡顏色，或者工作在通過(guò)在輸出處組合兩個(gè)偏振來(lái)期望提高其強(qiáng)度的顏色。
圖12說(shuō)明了另一個(gè)實(shí)施例，其中整個(gè)結(jié)構(gòu)沒有被構(gòu)成單片單元。這樣的實(shí)施例可以被期望在這樣的應(yīng)用中其中的四個(gè)基本塊(偏振分離器、兩個(gè)核心和偏振組合器)對(duì)于熱表現(xiàn)不同的行為。例如，在所示的實(shí)施例中，其中一個(gè)核心(熱相似核心)具有例如熱膨脹特性，該膨脹特性與偏振分離器和偏振組合器的熱膨脹特性充分匹配。而另一核心(熱不同核心)則沒有。如果這四個(gè)基本塊被結(jié)合在一起成為一個(gè)單片整體，則當(dāng)該結(jié)構(gòu)在使用中被加熱時(shí)可能有不想要的機(jī)械應(yīng)力，這種機(jī)械應(yīng)力能夠例如損傷PBS或SLM或開關(guān)的其中之一。為了機(jī)械隔離不同單元，不同單元被空氣隙圍住，允許它自身膨脹和收縮，同時(shí)用合適的粘接材料把其它單元接合起來(lái)用于機(jī)械強(qiáng)度和可靠對(duì)準(zhǔn)。閱讀者將理解，這些塊的任何一個(gè)或全部都可用空氣隙隔開，而不需要是多個(gè)核心之一。
雖然，出于清楚和解釋的目的，已參考具體實(shí)施例描述和示出了本發(fā)明的各個(gè)方面，技術(shù)人員將理解，本發(fā)明的各種細(xì)節(jié)可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行修改。例如，在一些應(yīng)用中，期望具有兩個(gè)面板的核心，它轉(zhuǎn)換全部三種顏色，例如通過(guò)在藍(lán)色和紅色之間轉(zhuǎn)換一個(gè)SLM并在綠色和紅色之間轉(zhuǎn)換另一個(gè)，使得為提高紅色的亮度，依次在交替的SLM上連續(xù)成像紅色。
盡管本發(fā)明描述了可見光，但是本發(fā)明當(dāng)然在其它電磁波長(zhǎng)中可以實(shí)現(xiàn)。
盡管本發(fā)明描述了以50∶50的占空比在各種顏色之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換并使用其它裝置執(zhí)行顏色均衡，但是可以通過(guò)調(diào)整占空比來(lái)替代進(jìn)行顏色均衡。在這樣的實(shí)施例中，“未轉(zhuǎn)換”顏色實(shí)際上可能是被轉(zhuǎn)換發(fā)--不是對(duì)另一種顏色而言，而是對(duì)沒有顏色而言，僅用于減少它的SLM時(shí)間和觀察到的強(qiáng)度。
盡管上面描述了作為具有至少一個(gè)已轉(zhuǎn)換的核心的各種實(shí)施例，但是可以有至少一種不要求轉(zhuǎn)換的應(yīng)用。如果存在至少一種在兩個(gè)核心中以不同的偏振呈現(xiàn)的顏色，偏振組合器重疊核心的輸出光束，使該至少一種顏色的強(qiáng)度基本上加倍。相信，在現(xiàn)有技術(shù)中，沒有這樣的情況，即通過(guò)兩個(gè)“核心”處理同一顏色(包括偏振的路徑包括少于一個(gè)完整核心的情況)。
說(shuō)明書中的“實(shí)施例”、“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”或“其它實(shí)施例”意味著結(jié)合這些實(shí)施例描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在至少一些實(shí)施例中，而不需要是在本發(fā)明所有的實(shí)施例中。出現(xiàn)的“實(shí)施例”、“一個(gè)實(shí)施例”或“一些實(shí)施例”不需要全部涉及相同的實(shí)施例。
如果說(shuō)明書陳述了部件、特征、結(jié)構(gòu)或特性“可以”、“可能”或“能夠”被包括，不要求包含特定的部件、特征、結(jié)構(gòu)或特性。如果說(shuō)明書或權(quán)利要求書涉及“一個(gè)”部件，這并不意味著僅有其中一個(gè)部件。如果說(shuō)明書或權(quán)利要求書涉及“附加”部件，這不排除有多于一個(gè)的附加部件。
從本公開中受益的本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，根據(jù)前述的說(shuō)明書和附圖的多個(gè)其它變化都可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)產(chǎn)生。事實(shí)上，本發(fā)明不局限于上述的細(xì)節(jié)。相反，下面的權(quán)利要求書包括了限定本發(fā)明范圍的任何修改。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，包括偏振分離器；第一偏振分束器，被光耦合至偏振分離器的第一輸出光程；M≥1個(gè)第一空間光調(diào)制器，被光耦合至第一偏振分束器以便調(diào)制N≥1種顏色的光；第二偏振分束器，被光耦合至偏振分離器的第二輸出光程；P≥1個(gè)第二空間光調(diào)制器，被光耦合至第二偏振分束器以便接收Q≥1種顏色的光；其中N種顏色中的至少一種顏色和Q種顏色的至少一種顏色是相同的；和偏振組合器，被光耦合至第一和第二偏振分束器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中M＝2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其中p＝2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，進(jìn)一步包括第一色開關(guān)，其耦合在偏振分離器和第一偏振分束器之間，并且其中N＞M。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設(shè)備，還包括第二色開關(guān)，其耦合在偏振分離器和第二偏振分束器之間，并且其中Q＞P。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括用于阻止N種顏色的光和Q種顏色的光同時(shí)進(jìn)入偏振組合器的裝置；并且其中該N種顏色和Q種顏色在不同的色空間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，還包括用于給第一空間光調(diào)制器提供表示3D合成圖像的一個(gè)圖像的數(shù)據(jù)的裝置；和用于給第二空間光調(diào)制器提供表示3D合成圖像的另一個(gè)圖像的數(shù)據(jù)的裝置。
8.一種設(shè)備，包括第一光學(xué)引擎核心，用于將內(nèi)容插入第一色空間中的三種顏色的每一種顏色中；第二光學(xué)引擎核心，用于將內(nèi)容插入第二色空間中的三種顏色的每一種顏色中；和組合器，光耦合至第一和第二光學(xué)引擎核心的輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中第一和第二光學(xué)引擎核心每一個(gè)都包括一個(gè)空間光調(diào)制器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中第一和第二光學(xué)引擎核心每一個(gè)都包括兩個(gè)空間光調(diào)制器。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中第一光學(xué)引擎核心剛好包括一個(gè)空間光調(diào)制器；并且第二光學(xué)引擎核心剛好包括兩個(gè)空間光調(diào)制器。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中第一光學(xué)引擎核心包括偏振分束器；第一空間光調(diào)制器，光耦合至偏振分束器；第二空間光調(diào)制器，光耦合至偏振分束器；和第一光學(xué)開關(guān)，光耦合至偏振分束器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中第一光學(xué)引擎核心還包括用于操作第一光學(xué)開關(guān)以便使第一顏色的光在第一時(shí)間段期間通過(guò)并使第二顏色的光在第二時(shí)間段期間通過(guò)的裝置；和用于操作多個(gè)空間光調(diào)制器之一以便在第一時(shí)間段期間插入第一顏色的內(nèi)容并在第二時(shí)間段期間插入第二顏色的內(nèi)容的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，其中以未轉(zhuǎn)換的方式給空間光調(diào)制器的另一個(gè)提供第三顏色。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的設(shè)備，還包括用于操作第一光學(xué)開關(guān)以便允許選擇由多個(gè)空間光調(diào)制器之一接受的第一、第二和第三顏色中的至少一種顏色的光量的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備，其中第一和第二空間光調(diào)制器機(jī)械耦合至偏振分束器。
17.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，還包括偏振分離器，被耦合以便引導(dǎo)第一偏振的光至第一光學(xué)引擎核心和引導(dǎo)第二偏振的光至第二光學(xué)引擎核心。
18.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中第一和第二色空間是同一色空間。
19.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備，其中第一和第二色空間中的其中一個(gè)是RGB色空間；和第一和第二色空間中的另一個(gè)是CMY色空間。
20.一種用于接收輸入光和提供輸出光的設(shè)備，該設(shè)備包括用于在空間上把輸入光基本分離成具有第一偏振的第一光和具有不同于第一偏振的第二偏振的第二光的裝置；用于將內(nèi)容插入到第一光中的第一裝置，該用于插入的第一裝置包括用于轉(zhuǎn)換第一光的至少兩種顏色分量的裝置；用于將內(nèi)容插入到第二光中的第二裝置，該用于插入的第二裝置包括用于轉(zhuǎn)換第二光的至少兩種顏色分量的裝置；和用于組合插入內(nèi)容的第一和第二光以便產(chǎn)生輸出光的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，其中用于插入的第一和第二裝置分別包括第一和第二偏振分束器。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，其中用于插入的第一和第二裝置分別包括第一和第二平板偏振器。
23.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，其中用于轉(zhuǎn)換的第一裝置包括兩色開關(guān)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的設(shè)備，其中該兩色開關(guān)用于在綠色和藍(lán)色之間轉(zhuǎn)換。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的設(shè)備，其中該兩色開關(guān)用于在青色和黃色之間轉(zhuǎn)換。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的設(shè)備，其中用于轉(zhuǎn)換的第一裝置包括三色開關(guān)。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，其中該三色開關(guān)用于在紅色、綠色和藍(lán)色之間轉(zhuǎn)換。
28.根據(jù)權(quán)利要求26的設(shè)備，其中該三色開關(guān)用于在青色、品紅色和黃色之間轉(zhuǎn)換。
29.一種用于產(chǎn)生包含合成3D圖像的至少兩個(gè)2D圖像的光束的設(shè)備，該設(shè)備包括第一轉(zhuǎn)換光學(xué)引擎核心，用于提供第一光，該第一光具有第一偏振并且包含表示2D圖像的第一圖像的內(nèi)容；第二轉(zhuǎn)換光學(xué)引擎核心，用于提供第二光，該第二光具有第二偏振并且包含表示2D圖像的第二圖像的內(nèi)容，其中第二偏振不同于第一偏振；和偏振組合器，用于組合第一光和第二光以便產(chǎn)生光束。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的設(shè)備，還包括偏振分離器，用于把輸入光分離成第一光和第二光。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的設(shè)備，其中偏振分離器、第一和第二轉(zhuǎn)換光學(xué)引擎核心以及偏振復(fù)合器被耦合在基本平面的光徑上。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的設(shè)備，其中偏振分離器、第一和第二轉(zhuǎn)換光學(xué)引擎核心以及偏振組合器被耦合在基本正方形排布中，其中第一和第二轉(zhuǎn)換光學(xué)引擎核心在斜對(duì)角處。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的設(shè)備，其中偏振分離器、第一和第二轉(zhuǎn)換光學(xué)引擎核心以及偏振組合器的每一個(gè)在光徑中都是基本正方形輪廓，并且每一個(gè)都鄰近耦合至它們的鄰居。
34.一種將內(nèi)容插入到光束中的方法，該方法包括將光束基本分離成第一偏振光和第二偏振光，其中第二偏振不同于第一偏振；在第一偏振光中的至少兩種顏色之間轉(zhuǎn)換；將內(nèi)容插入到第一偏振光中；將內(nèi)容插入到第二偏振光中；和將第一偏振光和第二偏振光復(fù)合成輸出光束。
35.根據(jù)權(quán)利要求24的方法，還包括在第二偏振光中的至少兩種顏色之間轉(zhuǎn)換。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中將內(nèi)容插入到第一光的步驟包括插入合成3D圖像的第一2D圖像的內(nèi)容；將內(nèi)容插入到第二光的步驟包括插入合成3D圖像的第二2D圖像的內(nèi)容；復(fù)合的步驟包括將第一和第二2D圖像組合成輸出光束中的3D合成圖像。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的方法，其中將內(nèi)容插入到第一光的步驟包括在第一色空間中插入內(nèi)容；和將內(nèi)容插入到第二光的步驟包括在不同于第一色空間的第二色空間中插入內(nèi)容。
38.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，其中該轉(zhuǎn)換包括，交替通過(guò)第一顏色的光量和第二顏色的光量，和通過(guò)調(diào)整光量中的至少一個(gè)來(lái)執(zhí)行白點(diǎn)補(bǔ)償。
39.根據(jù)權(quán)利要求34的方法，還包括在光學(xué)通道上執(zhí)行基本所有的光透射和反射，該光學(xué)通道在基本平面的光徑上。
40.一種投影引擎，包括第一偏振分束器，被布置成在基本平面的光徑上透射和反射光，并且在基本平面的光徑上具有用于接收光的第一側(cè)、第二側(cè)、第三側(cè)、和用于輸出光的第四側(cè)；第一空間光調(diào)制器，光耦合至第一偏振分束器的第二側(cè)；第二空間光調(diào)制器，光耦合至第一偏振分束器的第三側(cè)；第二偏振分束器，被布置成在基本平面的光徑上透射和反射光，并且在基本平面的光徑上具有用于接收光的第一側(cè)、第二側(cè)、第三側(cè)、和用于輸出光的第四側(cè)；第三空間光調(diào)制器，光耦合至第二偏振分束器的第二側(cè)；第四空間光調(diào)制器，光耦合至第二偏振分束器的第三側(cè)；和組合器，被布置在基本平面的光徑上并且光耦合至第一偏振分束器的第四側(cè)和第二偏振分束器的第四側(cè)。
41.根據(jù)權(quán)利要求40的投影引擎，還包括偏振分離器，被布置在基本平面的光徑上并且光耦合至第一偏振分束器的第一側(cè)和第二偏振分束器的第一側(cè)。
42.根據(jù)權(quán)利要求40的投影引擎，還包括第一開關(guān)，被布置在基本平面的光徑上并且光耦合至第一偏振分束器的第一側(cè)；和第二開關(guān)，被布置在基本平面的光徑上并且光耦合至第二偏振分束器的第一側(cè)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的投影引擎，還包括第一裝置，耦合至第一開關(guān)以及第一和第二空間光調(diào)制器之一，用于使第一開關(guān)基本阻擋第一顏色的光同時(shí)第一和第二空間光調(diào)制器之一插入第二顏色的內(nèi)容，和基本阻擋第二顏色的光同時(shí)第一和第二空間光調(diào)制器之一插入第一顏色的內(nèi)容。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的投影引擎，還包括第二裝置，耦合至第二開關(guān)以及第三和第四空間光調(diào)制器之一，用于使第二開關(guān)基本阻擋第三顏色的光同時(shí)第三和第四空間光調(diào)制器之一插入第四顏色的內(nèi)容，和基本阻擋第四顏色的光同時(shí)第三和第四空間光調(diào)制器之一插入第三顏色的內(nèi)容。
45.根據(jù)權(quán)利要求44的投影引擎，其中第一、第二、第三和第四顏色分別是唯一的。
46.根據(jù)權(quán)利要求40的投影引擎，還包括偏振分束器，被布置在基本平面的光徑中并且光耦合至第一偏振分束器的第一側(cè)和第二偏振分束器的第一側(cè)；多個(gè)濾波器，被布置在基本平面的光徑上；多個(gè)四分之一波片，被布置在基本平面的光徑上；和至少一個(gè)開關(guān)，被布置在基本平面的光徑上。
47.根據(jù)權(quán)利要求46的投影引擎，其中投影引擎被機(jī)械耦合至單片結(jié)構(gòu)中。
48.一種設(shè)備，包括偏振分離器；第一光學(xué)引擎核心，被光耦合以便從該偏振分離器接收第一偏振的光；第二光學(xué)引擎核心，被光耦合以便從該偏振分離器接收第二偏振的光，其中第二偏振不同于第一偏振；和反射器，被光耦合以便從第一光學(xué)引擎核心接收已調(diào)制內(nèi)容的光并且在空間上被定位成使用從第二光學(xué)引擎核心輸出的光平鋪該接收的光。
49.根據(jù)權(quán)利要求48的設(shè)備，其中偏振分離器包括平板偏振器。
50.根據(jù)權(quán)利要求49的設(shè)備，其中反射器包括平板偏振器。
51.一種設(shè)備，包括第一平板偏振器，用于接收來(lái)自光源的光，將該光基本分離成第一偏振光和第二偏振光，基本反射第一偏振光和第二偏振光的其中一個(gè)和基本反射第一偏振光和第二偏振光的另一個(gè)；第一色開關(guān)，被光耦合以便接收來(lái)自第一平板偏振器的第一偏振光和第二偏振光的其中一個(gè)(Lx)；第一偏振分束器，被光耦合以便接收來(lái)自第一色開關(guān)的已轉(zhuǎn)換的光；第一空間光調(diào)制器，被光耦合以便接收和調(diào)制來(lái)自第一偏振分束器的已轉(zhuǎn)換的光，和將該被調(diào)制轉(zhuǎn)換的光反射回至第一偏振分束器；第二偏振分束器，被光耦合以便接收來(lái)自第一平板偏振器的第一偏振光和第二偏振光的其中另一個(gè)(Ly)；第二空間光調(diào)制器，被光耦合以便接收和調(diào)制來(lái)自第二偏振分束器的光，和將該被調(diào)制的光反射回至第二偏振分束器；和第二平板偏振器，被光耦合以便接收來(lái)自第一偏振分束器的被調(diào)制光和來(lái)自第二偏振分束器的被調(diào)制光以及將這些被調(diào)制的光組合成輸出光束。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的設(shè)備，還包括第二色開關(guān)，光耦合在第一平板偏振器和第二偏振分束器之間。
53.根據(jù)權(quán)利要求52的設(shè)備，還包括第三空間光調(diào)制器，光耦合至第一偏振分束器。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的設(shè)備，還包括第四空間光調(diào)制器，光耦合至第二偏振分束器。
全文摘要
一種投影引擎，具有用于調(diào)制第一偏振的光的第一核心，和用于調(diào)制第二偏振的光的第二核心，以及用于將來(lái)自這些核心的光合并成雙偏振已調(diào)制輸出光束的偏振組合器。
文檔編號(hào)G02B27/26GK1579100SQ02812383
公開日2005年2月9日 申請(qǐng)日期2002年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月19日
發(fā)明者S·魯特曼, M·奧康諾, K·薩爾斯曼 申請(qǐng)人:英特爾公司