[发明专利]3D 显示系统和3D 观看眼镜

说明书

本申请为2008年5月9日提交的、申请号为200880008737.0、发明名称为“用于3D图像投影和观看的系统”的申请的分案申请。版权公告

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技术领域

本发明涉及用于投影并观看光谱分离的3维（3D）图像的系统和产品。本发明还涉及用在数字影院（D-影院）剧场中的观看系统，并改进了用于投影和观看3D立体电影的现有方法。

背景技术

用于3D立体投影的方法包括立体影片、线性偏光、圆偏光、快门眼镜（Shutter Glasses）和光谱分离。立体影片是最古老的技术，通过对穿过两色滤色器的光进行滤色来提供左/右眼分离，通常为一只眼睛提供红色，为另一只眼睛提供青色。在投影器处，（通常）通过红色滤色器对左眼图像进行滤色，以及通过青色滤色器对右侧图像进行滤色。例如，眼镜包括用于左眼的红色滤色器和用于右眼的青色滤色器。该方法对于黑白原始图像来说效果最好，但不太适合彩色图像。

线性偏光3D通过利用（通常）垂直定向的线性偏光器对左眼图像进行滤色以及利用水平定向的线性偏光器对右眼图像进行滤色来在投影器处提供分离。眼镜包括用于左眼的垂直定相的线性偏光器和用于右眼的水平定向的线性偏光器。投影屏幕必须是保偏型，通常由于其区别颜色而被称为“银幕”。线性偏光使得以少量的色彩失真来显示全色图像。其具有若干问题，包括对昂贵、易坏且不均匀的银幕的需求。另一个问题在于观看者必须使他的头保持垂直定向，以避免一个眼睛对另一眼睛的串扰。

圆偏光3D被发明，以解决要求观看者使他的头保持垂直定向的问题。圆偏光通过利用（通常）左手圆偏光器对左眼图像进行滤色以及利用右手圆偏光器对右眼图像进行滤色来在投影器处提供分离。眼镜包括用于左眼的左手圆偏光器和用于右眼的右手圆偏光器。该方法也需要银幕。

快门眼镜通过及时复用左图像和右图像来提供分离。不需要在投影器处的用于分离的滤色器。眼镜包括快门眼镜。存在与投影器帧频同步电关闭透镜的主动眼镜。首先显示左眼图像，然后显示右眼图像。由于在剧场中具有对眼镜的直接有线连接是不实际的，所以使用无线或红外信令方法来提供对于左/右眼快门的定时参考。该方法需要在观众席中的IR或RF传输器。快门眼镜昂贵且难以清洁，需要必须频繁更换的电池，并且其切换速率受到限制。快门眼镜仅对于D-影院或其他电子投影系统的使用是实用的，这是因为非常少的电影投影器提供需要使快门眼镜与帧频同步的信号。该方法不需要银幕。

光谱分离通过对左眼和右眼进行滤色来在投影器处光谱地提供分离。该系统与立体影片的区别在于用于左眼和右眼的滤色器中的每一个均通过为全色图像提供的红色、绿色和蓝色光谱的一部分。左眼滤色器的通带光谱与右眼滤色器的通带光谱互补。眼镜包括具有与用在投影器中相同的一般光谱特性的滤色器。虽然该方法提供了全色图像，但其需要颜色补偿以使左眼和右眼中的颜色与原始图像中存在的颜色相匹配，并且与投影器的整个范围相比存在色域的小幅下降。

用于提供用于3D立体呈现的左/右眼分离的上述所有方法均可以使用任意两个投影器（一个用于左眼，一个用于右眼），或者可以使用单个D-影院投影系统。在双投影系统中，投影滤色器通常是静态的，并位于投影透镜的前方。在单个D-影院投影系统中，左图像和右图像被分时复用。除不需要投影滤色器的快门眼镜的情况之外，这意味着投影滤色器必须在L/R复用频率处进行变化。这可以利用与复用频率同步的投影器中的滤色器轮或利用电切换滤色器来实现。

发明内容

发明人已了解到对光谱分离的观看装置和系统改进的需求。本发明提供了几项技术来去除并补偿在以偏轴（非垂直）角通过滤色器观看图像时发生的蓝移。不期望发生蓝移，这是因为其会导致3D图像呈现中左图像和右图像之间的串扰。

发明人还了解到对光谱分离滤色器，特别是对用在3D D-影院应用中的光谱分离滤色器改进的需求。所了解的一个问题是典型的3D投影系统具有低亮度效率，使得颜色空间、色域和有效明亮度不足。所了解的另一个问题是3D投影通道中的亮度等级之间的不平衡降低了照明效率。因此，如以下所详细描述的，本发明还提供了可单独使用或与蓝移补偿技术相结合使用的、增加投影图像的颜色空间和照明效率的技术。