[发明专利]使用独立多波长光源的投影机

说明书

技术领域

本发明大体上涉及一种用于投影立体数字图像的设备，且更明确地说，涉及一种使用独立多波长来产生用于数字影院投影的立体图像的经改进设备和方法。

背景技术

为了被视为对常规胶片投影机的合适替代品，数字投影系统必须满足对图像质量的苛刻要求。对于多色影片投影系统来说情况尤其如此。对常规的影片质量投影机的竞争性数字投影替代品必须满足较高的性能标准，提供较高的分辨率、较宽的色域、较高的亮度以及超过1,000∶1的帧顺序对比率。

电影行业已日益地朝产生和显示3维(3D)或感知的立体内容发展，以便在大型场所为消费者提供增强的视觉体验。虽然例如迪斯尼(Disney)等娱乐公司已在其主题公园中提供此内容许多年了，且巨影(Imax)已为此内容建造了专业电影院，但在那两种情况下，胶片已是用于图像生成的主要媒介。为了产生立体图像，两组胶片和投影机同时投影正交的偏振，每只眼睛对应一组。观众佩戴对应的正交偏振眼镜，其为每只眼睛阻挡一个偏振光图像，同时透射正交偏振光图像。

在电影行业正在进行的向数字成像的转变中，一些厂商(例如，巨影)已继续利用双投影系统来提供高质量立体图像。然而更常见的是，常规的数字投影机已被修改以实现3D投影。

这些针对多色数字影院投影的常规投影解决方案中最有前途的解决方案使用两种基本类型的空间光调制器(SLM)中的一者作为图像形成装置。第一种类型的空间光调制器是数字光处理器(DLP)，一种由得克萨斯州达拉斯市的德州仪器公司(TexasInstruments，Inc.，Dallas，TX)开发的数字微镜装置(DMD)。DLP装置在许多专利中描述，例如第4,441,791号；第5,535,047号；第5,600,383号美国专利(全部颁予洪贝克(Hombeck))；以及第5,719,695号美国专利(西姆巴克(Heimbuch))。使用DLP的投影设备的光学设计在第5,914,818号(特哈达(Tejada)等人)；第5,930,050号(德瓦尔德(Dewald))；第6,008,951号(安德森(Anderson))和第6,089,717号(岩井(Iwai))美国专利中揭示。DLP已经成功用于数字投影系统中。

图1展示使用DLP空间光调制器的投影机设备10的简化框图。光源12将多色未偏振光提供到棱镜组合件(例如飞利浦棱镜(Philips prism))14中。棱镜组合件14将多色光分为红、绿和蓝分量波长带，且将每一带引导到对应的空间光调制器20r、20g或20b。棱镜组合件14随后重组来自每一SLM 20r、20g和20b的经调制的光，且将此未偏振光提供给投影透镜30，以供投影到显示屏幕或其它合适的表面上。

基于DLP的投影机展示了为从桌上型计算机到大型影院的大多数投影应用提供必要的光通过量、对比率和色域的能力。然而，存在固有的分辨率限制，其中现存的装置通常提供不超过2148×1080个像素。另外，较高的组件和系统成本已限制了DLP设计针对较高质量数字影院投影的适用性。而且，飞利浦或其它合适的组合棱镜的成本、大小、重量和复杂性是显著的约束条件。另外，因亮度要求而导致的对具有较长工作距离的相对较快的投影透镜的需要已对这些装置的可接受性和可使用性造成不利影响。

用于数字投影的第二种类型的空间光调制器是LCD(液晶装置)。LCD通过针对每一对应像素选择性地调制入射光的偏振状态来将图像形成为像素阵列。LCD看起来似乎具有作为用于高质量数字影院投影系统的空间光调制器的优点。这些优点包含相对较大的装置大小、有利的装置产率以及制造较高分辨率装置的能力，例如索尼(Sony)和JVC公司的4096×2160分辨率装置。利用LCD空间光调制器的电子投影设备的实例揭示于第5,808,795号美国专利(下村(Shimomura)等人)；第5,798,819号美国专利(服部(Hattori)等人)；第5,918,961号美国专利(上田(Ueda))；第6,010,121号美国专利(堀北(Maki)等人)；以及第6,062,694号美国专利(老川(Oikawa)等人)中。LCOS(硅基液晶)装置被视为针对大规模图像投影来说特别有前途。然而，LCD组件难以维持数字影院的高质量需求，尤其是在色彩、对比度方面，因为高亮度投影的高热负荷影响材料的偏振质量。