CN100345451C - 色彩管理系统 - Google Patents

Abstract

一种用于投射显示器的色彩管理系统包括，例如，两个或更多分析器，该分析器被定位，用于接收从色彩管理系统的面板发出的光束。在光穿过如光复合器这样的另外的光学元件之前，所述分析器被定位，以直接接收来自图像吸收器的光束。所述分析器被配置以产生过滤光输出，该过滤光输出相比入射光束具有改良的对比度。通过将所述分析器定位来直接从所述图像吸收器接收光束，即在光束穿过其它光学元件之前，所述分析器就能够基于偏振，从包含所希望的图像的光中，在所有杂讯变得不可辨别之前，将所有的杂讯充分地排除。相应地，与现有技术的系统相比，该实施例产生具有显著提高的对比度水平的图像。

Description

色彩管理系统

发明领域

本发明主要涉及用于投射显示器的色彩管理系统，具体来讲，涉及系统和方法，所述系统和方法用于将输入照明分离成为分离的色彩信道，在每个分离的色彩信道叠加空间信息，消除不必要的杂讯，并重新组合所述分离的色彩信道，以便于一个高对比度全色彩图像的投射。

发明背景

对于投射显示器，人们希望结合使用一种色彩管理系统，并且还希望这样的色彩管理系统有利于产生高对比度图像，并同时能够容纳相对高水平的照明通量和提供有效的包装。但令人遗憾的是，现有的色彩管理系统仅能够通过使用高度专业化的材料，来达到实际的照明通量水平上的对比度增加，这样就导致了成本的不合理增加。

色彩管理系统一般首先将入射光(如白光)分成穿过可见光谱(如红、绿和蓝)的多个色彩信道，然后利用所述分离的色彩信道来照明相应的多个微显示器(如LCoS微显示器)，并将所述色彩信道重新组合以产生输出光(如白光)。由于人们希望将图像与输出光束一起投射，所以可在重新组合之前，用所述微显示器将空间信息叠加到每个所述色彩信道中。这样，全色图像就可以与所述输出光束一起投射。本文所使用的术语“微显示器”、“面板”、“显示器”、“显示板”和“光阀”是指一种机械装置，这种机械装置被配置用来接收初始光束，分配空间信息给该光束，并且发出包括所述初始光束和所述空间信息的修正光束。这样的微显示器的一个例子是型号为DILA SX-070由日本JVC公司生产的。

现有技术中的色彩管理系统从而远没有足够的证据表明，其能够在不损害其保持有效数量的照明通量或提供有效包装的能力下，而可以低成本产生高对比度图像。造成这种情况的部分原因是所有的实光学元件所固有的光学特征所导致的图像杂讯。造成这种情况还有一个原因是，现有的色彩管理系统不能够在所述光束投射到显示器之前有效地将这样的杂讯分离并排除。

例如，许多现有技术中的色彩管理系统采用实体“立方体型”偏振光束分离器来进行色彩分离和重新组合。这些偏振光束分离器还被称为MacNeille棱镜或立方体偏振光束分离器。“立方体型”偏振光束分离器所固有的特性是易受热梯度的影响，热梯度一般在高的通量水平时产生，并往往会引起应力双折射，而这种双折射会导致光的去偏振和对比度的降低。因此，当希望得到高对比度图像时，就必须采用昂贵的高指数低双折射玻璃。虽然已经证明这种方法对降低在低水平通量时的双折射有效，但这样做花费很高，而且消除在高通量水平下(如大于约500流明)的由热引起的的双折射的有效性会降低。

例如，图1示出了一种现有技术中的色彩管理系统110，人们所熟知的这种色彩管理系统为由Colorlink公司所生产的ColorQuad^TM，在这种系统中采用四个立方体偏振光束分离器和五个色彩选择延迟元件来提供色彩的分离和重新组合。根据这个系统，入射立方体偏振光束分离器接收入射光束120并将其分成三个成分，一个绿色成分121，一个蓝色成分122和一个红色成分123。所述红色成分123从红色面板133接收空间信息；所述蓝色成分122从蓝色面板132接收空间信息；所述绿色成分121从绿色面板131接收空间信息。最后，输出立方体偏振光束分离器将红色成分123和蓝色成分122与绿色成分121重新组合以形成全色图像140。

应注意到在高水平的光通量时，立方体偏振光束分离器一般变成热负荷并且必然发生物理扭曲而引起应力双折射，这种应力双折射往往会导致光的去偏振和对比度的降低。另外，所述红色、绿色和蓝色光成分除了从立方体偏振光束分离器中的红色、绿色和蓝色面板接收空间信息之外，一般还接收并不希望得到的由所述红色、绿色和蓝色光路的光学元件材料中的双折射所产生的空间信息。这种并不希望得到的空间信息往往还降低图像的对比度。

为了降低使用立方体偏振光束分离器时的反作用，已做了各种各样的尝试以在色彩管理系统中用平板偏振光束分离器来替代立方体结构。不过，这些尝试往往产生与平板偏振光束分离器有关的其它光学像差，如像散。因此，人们就能够很好地理解在目前的色彩管理系统中所使用的绝大多数光学元件都会对所穿过的光束产生杂讯，和/或以其它形式破坏所穿过的光束，或所穿过的光束会受到这些光学元件的影响。应注意到本文所使用的术语“杂讯(noise)”和/或“光束的破坏(corrupt[ion of a]light beam)”是指包括，例如，散射，偏振旋转(即，从偏振光束分离器发出的，可能包括具有并不希望的旋转偏振方向的成分的非同源偏振光)，材料双折射，和/或其它的并不希望得到的，与光学元件和其类似的部件有关的几何的和/或与涂层有关的特性。

相应地，许多色彩管理系统也包含了光学过滤器，如分析器或偏振器，这些分析器或偏振器被配置，试图从所述光束中排除大部分或全部这种杂讯，以使图像的对比度的实质性部分能够恢复。这些过滤器可以试图通过，例如，根据其偏振将光分离，来排除这样的杂讯。这样做是可能的，因为所希望得到的光束的光组成部分可用一个第一偏振定向，而杂讯可以以不同方向定向或者不偏振。

不过，令人遗憾的是，当光束穿过光学元件或受光学元件影响的时候，光的偏振往往会受到干扰。因此，来自包括所希望的图像的光的杂讯的一部分，至少是基于偏振，往往会变得无法辨别。因此，在受到破坏的光束穿过每个连续的光学元件时，或受到每个连续的光学元件影响时，全部并有效地从基于偏振的光束中排除杂讯的机会就会变小。不过，在现有技术的系统中，直到被破坏的光束已穿过之后，或者被破坏的光束已被另外的光学元件，如光复合器、棱镜和/或类似的元件影响之后，另外的光成分才被排除。

因此，如果有一个这样的色彩管理系统会很有好处，这种系统能够用在高通量投射系统，并同时能够在热环境的广泛范围下运行，在产生高对比度图像的同时，降低双折射的敏感度并改良其稳定性。如果有一个这样的色彩管理系统还会有进一步的好处，这种系统能够实现这些目的而并不要求昂贵的、高指数的、低双折射的玻璃，或不会特别易受到平面构形中偏振光束分离器所产生的光学像差的影响。

发明简述

本发明的方法和装置指出了现有技术中的很多缺点。本发明的不同方面提出了有利于投射显示系统的色彩管理的改进方法和装置。本发明的有效色彩管理适用于具有改进的对比度、双折射敏感度和稳定性的高通量投射系统，并能够极大地降低成本。此外，本发明提供一种色彩管理，其适用于不利的热环境而并不要求昂贵的、高指数、低双折射率的玻璃。

根据本发明的一个示范性实施例，色彩管理系统包括两个或多个的分析器，这些分析器被定位，以接收从所述色彩管理系统的面板发出的光束。所述分析器被定位以在所述光已穿过另外的光学元件，如，光复合器之前直接从图像吸收器(assimilator)接收所述光束。所述分析器被配置，以产生经过滤的光输出，所述光输出相对于入射光束具有改良的对比度。通过将所述分析器定位来直接从所述图像吸收器接收光束，即在光束穿过其它光学元件之前，所述分析器就能够基于偏振，从包含所希望的图像的光中，在所有杂讯变得不可辨别之前，将所有的杂讯充分地排除。相应地，该实施例产生与现有技术的系统相比，对比度水平和暗态均匀度显著提高的图像。

根据本发明的另一个示范性实施例，每个分析器还可以包括一个过滤器(如，光学延迟器元件，如半波长延迟器或四分之一波长延迟器)。如果过滤器包括光学延迟器元件，那么光学延迟器元件可以被配置成可以有选择地对从所述图像吸收器发出的光的偏振进行修正，以使所发出的光实质上被线性偏振，并且每个色带的偏振轴大体上与其它的每个色带的偏振轴相同。应注意到这样的过滤器可以选择用来显示特定的光学延迟，例如，在15纳米到350纳米之间的光学延迟，视所希望的旋转与所述图像吸收器中所剩余的延迟的匹配程度而定，例如，实质上补偿所述面板中的光学延迟。根据光学延迟器元件的特点，可选择地对所述分析器进行配置，以从所述光输出中排除预定波长的光或波长带的光。

在一个示范性实施例中，色彩管理系统可以包括两个或多个面板，每个面板接收和发射一个分离的光成分。根据该实施例，所述分离的光成分可由一个光源所产生，来自该光源的光束由一个或多个光分离器接收。将每个这样的光分离器定位以接收由两个或更多成分所组成的光输入，并且每个这样的光分离器被配置成用来将光成分彼此分离开，并发射两个或多个光束，每个光束包括一个或多个光成分。

在一个示范性实施例中，色彩管理系统还可以包括一个第三面板来接收和发射第三光成分。在此实施例中，定位另一个光分离器来从第一光分离器接收一个或多个光束，而且所述另一个光分离器被配置成将所述第一光分离器所发射的光进一步分离成两个另外的光成分。每个光分离器可以包括一个二向色光束分离器、配有光学延迟器的二向色棱镜、平板二向色光束分离器，和/或偏振光束分离器，该偏振光束分离器还可以包括线栅偏振光镜。每个光分离器可以被配置成用来产生红光输出、绿光输出和蓝光输出，或由绿光和蓝光所组成的青光输出。

在一个示范性实施例中，色彩管理系统可以包括一个或多个图像吸收器，每个图像吸收器与一个光成分有关。每个这样的图像吸收器可以包括一个反射空间光调制器，这种反射空间光调制器被配置成用来以一预定的方式修正进来光束的偏振，并在所述光束上叠加空间信息以产生包括空间信息的光束。每个这样的图像吸收器被配置成用来实质上透射要被显示板所接收的进来的光束，以从所述显示板接收修正的光束，并发射要被分析器所直接接收的所述修正后的光束。除了空间光调制器之外，每个图像吸收器可包括一个平板二向色光束分离器、配有光学延迟器的二向色棱镜，和/或偏振光束分离器，该偏振光束分离器还可以包括线栅偏振光镜。

在一个示范性实施例中，色彩管理系统还包括一个光复合器，将该光复合器定位以接收所述分析器发射的经过过滤的光束。所述光复合器被配置成用来组合所述过滤后的光输出，以产生分离的过滤光输出。所述光复合器可以包括一个二向色光束分离器或者一个合光棱镜(x-prism)。如果所述光复合器是一个合光棱镜，那么它可以包括一个或多个二向色滤光片而且还可以包括一个偏振光束分离器。最后，所述色彩管理系统可包括一个投射透镜，用来投射含有用于投射图像的空间信息的输出光束。

根据本发明的一个示范性实施例，提供一种有利于用于投射系统的色彩管理的方法，该方法包括以下步骤：接收直接来自相关图像吸收器的、含有空间信息和杂讯的两个或多个入射光束；将所述每个光束中的杂讯与空间信息分离；发射包括所述空间信息的过滤过的光输出，所述输出光束与所述入射的光束相比具有改进的对比度。

本文所使用的术语“成分(component)”是指光传播的一部分。例如，在含有可见光谱(即蓝色、红色和绿色)中的不同波长的光透射中，所述光传播可以分成多个成分，每种成分对应于可见光谱中的一个波长范围(即色带)，如蓝色、红色或绿色。另一个例子是，光传播可以包括以一个或多个平面定向的偏振光。

因此，使用被定位以直接从有关的图像吸收器接收光束的紧密耦合的分析器，能够使所述色彩管理系统有效地消除由所述图像吸收器中的每一个分配在所述光束上的杂讯实质性部分，并能够产生具有比现有技术要好得多的对比度的输出光束。而且，本发明可以使用基于偏振的元件和二向色元件来将入射光分成多个色带，对应的多个微显示器可以将空间信息叠加在这些色带上，所述修正的色带能够重新组合以产生高对比度全色投射图像。

附图简述

通过下面的详细描述并参考附图就能够更清楚地理解本发明的上述目的和特征，附图中相同的数字代表相同的元件，在这些附图中：

图1示出了现有技术中的色彩管理系统；

图2示出了根据本发明的一个示范性实施例的色彩管理系统；

图3是根据本发明的一个示范性方法的流程图；

图4示出了根据本发明的一个示范性实施例的色彩管理系统；

发明详细描述

本发明的不同功能性元件和/或不同的处理步骤会在此进行描述。应该能够理解，这样的功能性元件可以通过被配置用来完成特定功能的任何数量的软件、硬件、电、光和/或结构性元件而实现。例如，本发明可以利用不同的光学和/或数字电气元件，这些元件的值可以被适当配置来实现不同的预期的目的。此外，本发明可以在任何光学应用中实现。不过，仅仅为了说明的目的，本发明的示范性实施例将在这里结合投射显示器进行描述。再者，应注意到，虽然不同的元件可以以适当的方式耦合或连接到示范性的光学系统中的其它元件上，但这些连接和耦合可以通过元件之间的直接连接，或通过它们之间的其它元件和装置的连接来实现。

如上所述，现有技术中的色彩管理系统具有光强度限制、高成本、低图像对比度、过多的双折射敏感度以及稳定性低等缺点。现有技术在尝试克服这些缺点时采用了昂贵的高指数、低双折射玻璃。但是，尽管使用了这些昂贵的材料，较低的图像对比度和由热所产生的在约500流明以上的光强度水平的双折射问题仍然存在。

根据本发明的不同方面，提供一种改进的色彩管理系统，这种系统改进了图像对比度并且有利于色彩管理在不利的热环境中的适当应用，而并不要求昂贵的高指数、低双折射玻璃。本发明包括任何用于将分析器紧密耦合到图像吸收器的适当的系统或方法。本发明还包括任何适当的系统或方法，用于使所述分析器从所述图像吸收器直接接收光束，并且在某些实施例中，使分析器从所述图像吸收器直接接收两个或多个光束。根据本发明的一个示范性实施例，入射照明光被分成多个不同的色带，然后在相应的多个微显示器叠加空间信息之后被重新组合，并且通过相应的过滤器，杂讯也降低了，因此产生了实质上的全色高对比度图像。因此，本发明的有效色彩管理适用于具有降低的成本、改进的对比度、降低的双折射敏感度、改进的暗态均匀度和提高的稳定性的高流明投射系统中。此外，本发明提供一种适用于不利的热环境下，而并不要求昂贵的、高指数、低双折射玻璃的色彩管理。

参看图2，在一个实施例中，一个示范性的色彩管理系统200包括一个光分离器220、一个第一图像吸收器230、一个第二图像吸收器240、一个第一分析器235、一个第二分析器245和一个光复合器250。根据此实施例，光分离器220从一个光源接收光束210，将所述光束210分成两个或多个成分212、214和216，并发射两个或多个光束222和224，每个光束包括一个或多个所述成分。例如，如图2所示，光分离器220被定位以接收包括第一成分和第二成分的入射光210。光分离器220被配置成用来将所述第一成分与所述第二成分相分离，并发射包括所述第一成分212的第一光束222，和包括所述第二成分214和第三成分216的第二光束224。应注意到，光分离器220可以包括一个偏振光束分离器，该偏振光束分离器被配置成用于将定向于第一平面的光与定向于第二平面的光相分离，并且发射包括定向于第一平面的光212的光束222，和包括定向于第二平面的光214的光束224。应注意到，光分离器220可以包括一个二向色镜、一个二向色光束分离器、一个配有光学延迟器的二向色棱镜、一个平板二向色光束分离器，或一个偏振光束分离器，该偏振光束分离器还可以包括一个线栅偏振光镜。光分离器220可以被配置成用来产生一个红光输出、一个绿光输出、一个蓝光输出，和/或一个包括绿光和蓝光的青光输出。如图2所示，光分离器220是一个二向色平板光束分离器，它被配置成用来接收一个经过调制的入射光束210并发射两个输出光束222和224。在一个实施例中，第一输出光束222包括一个红色成分212，第二输出光束224包括一个蓝色成分214和一个绿色成分216。

应注意到光分离器220还可以被配置成用来产生光，其中，彩色图像是将所述光的色彩通过时间调制成为分离的光谱带而产生，这种光谱带可以由红色、绿色和蓝色组成，或者是任何其它的能够重新组合以产生所希望的输出(如白光输出)的组合。如图2所示，光分离器220是一个偏振平板光束分离器，它被配置成用来接收经过调制的入射光束210并发射两个输出光束222和224。第一输出光束222包括偏振光成分212。第二输出光束224包括偏振光成分214，该偏振光成分214与所述第一输出光束222的偏振光成分212大体上是垂直的。

应注意到，偏振光束分离器220一般来讲是一种被配置成用来将初始光束210分成两个初始线性偏振光束222和224的装置。这样，偏振光束分离器220可以包括一个二向色镜，该二向色镜具有一个被配置成用来将光210分成不同色彩的成分212和214的镀膜。例如，一种典型的镀膜可以是一种薄膜电介质膜。在另一个实施例中，偏振光束分离器220可以是一种电介质光束分离器，这种电介质光束分离器有一个镀膜，并被配置成用来将光分成(例如，以色彩或偏振为基础的)不同的成分212和214。

根据本发明，偏振光束分离器220被配置成用来将定向于第一平面的偏振光与定向于第二平面的偏振光相分离。在一个示范性实施例中，偏振光束分离器220可以被配置成用来以第一方向发射所述的定向于第一平面的偏振光212，和以第二方向发射所述的定向于第二平面的偏振光214，其中所述第二方向与所述第一方向大体上是垂直的。在另一个示范性实施例中，如图2所示，偏振光束分离器220可以被配置成用来实质上透射所述的定向于第二平面的偏振光214，并实质上反射所述的定向于第一平面的偏振光212。

在另一个实施例中，偏振光束分离器220可以被配置成用来实质上反射所述的定向于第二平面的偏振光，并实质上透射所述的定向于第一平面的偏振光。根据这个实施例，可以使用多个折叠镜来引导所述色彩管理系统中的元件之间的不同光束。本文所使用的折叠镜指能够反射光的任何反射表面。例如，一种折叠镜可以是一种铝化镜或强化的银镜，如由列支敦士登的Unaxis公司生产的Siflex镜。偏振光束分离器220可以包括一对偏振光束分离器，这一对偏振光束分离器的作用面大体上反向并分离，或包括一个单独的偏振光束分离器，该单独的偏振光束分离器的两侧都有作用面。

再参看图2，包括第一偏振光束分离器232和第一显示板234的第一图像吸收器230被定位，以接收第一输出光束222。包括第二偏振光束分离器242和第二显示板244的第二图像吸收器240被定位，以接收第二输出光束224。这样的图像吸收器230和240中的每一个可以包括一个反射空间光调制器，被配置成用来以预定的方式对入射光束的偏振进行修正，并在所述光束上叠加空间信息，以产生一个包括空间信息的光束。这样的图像吸收器230和240中的每一个被配置成用来实质上透射由显示板234和244所接收的进来光束，从所述显示板接收修正的光束，并发射由分析器235和245所直接接收的修正的光束236和246。这样的图像吸收器230和240中的每一个可以包括一个平板二向色光束分离器，配有光学延迟器或没有光学延迟器的二向色棱镜，或偏振光束分离器，该偏振光束分离器还可以包括一个线栅偏振光镜。

根据这个示范性实施例，第一图像吸收器230接收第一输出光束222，旋转其偏振方向，给其分配第一空间信息，并发射包括第一空间信息和杂讯的第一修正光束236。第二图像吸收器240接收第二输出光束224，旋转其偏振方向，给其分配第二空间信息，并发射包括第二空间信息和杂讯的第二修正光束246。根据这个实施例，第一和第二空间信息包括偏振光。

在一个示范性实施例中，图像吸收器230和240可以包括一个二向色棱镜。在一个可选的实施例中，图像吸收器230和240可以是一个大致上相等路径长度的棱镜。在另一个示范性实施例中，图像吸收器230和240可以包括一个偏振过滤器，该偏振过滤器用来产生包括第二成分214和第三成分216的差异光输出，其中，第二成分214的方向被旋转，使其与第三成分216的方向垂直。根据这个可选实施例，图像吸收器230和240还可以包括一个第二偏振光束分离器，所述第二偏振光束分离器被定位，以从所述偏振过滤器接收所述差异光输出。这个第二偏振光束分离器被配置成用来在实质上透射由所述第二微显示器接收的所述第二成分之前，和实质上透射由一个第三微显示器接收的所述第三成分之前，将所述第二成分214与所述第三成分216相分离。

相应地，在一个示范性实施例中，通过这样的分析器235和245就能够提高图像的对比度，该分析器235和245被定位，以接收来自图像吸收器230和240的修正后的光输出，并将所述光进一步修正以产生定向于一个单独的平面的偏振光(即实质上是线性的偏振光)，这种修正可通过对一个或多个这样的光束的偏振轴进行旋转来实现。在另一个示范性实施例中，所述分析器235和245可以被配置成用来根据所述过滤器的特性(即色彩选择性延迟元件)，从所述光束中将预定波长的光排除。

本文所使用的术语“过滤器(filter)”和“分析器(analyzer)”是指光学过滤器，和光学元件的组合，这些光学过滤器和光学元件的组合被配置成用来区分(即按照光的物理特征，如波长、方向、偏振、闪烁和/或场频，进行阻止、允许通过和/或改变光通量的偏振特性)，并可利用现有技术中的任何已知技术来制造，例如，将如光谱灵敏的光学延迟膜这样的光学活性材料嵌入或置于不同的透明基底上，或将多根非常细的金属丝互相平行设置，留下细微的供光线穿过的缺口来产生偏振光。被配置成用来根据其物理特征对光进行区分的过滤器的例子包括，由加利福尼亚圣罗斯市的OCLI公司和列支敦士登的Unaxis公司生产的二向色板；科罗拉多布尔德尔市的ColorLink公司生产的ColorSelect过滤器；Polaroid公司生产的吸收性片状偏振光镜，和犹他州奥勒姆市的Moxtek公司生产的ProFlux偏振光镜和偏振光束分离器。

再参看图2，在一个示范性实施例中，将第一分析器235定位以直接从第一图像吸收器230接收第一修正光输出236，该第一分析器235被配置成用来根据偏振将第一空间信息与杂讯相分离。根据这个实施例，第一分析器235被配置成用来实质上透射第一空间信息，并避免或将杂讯的透射减到最小，该杂讯包括大体上没有偏振的光或没有以与所希望得到的空间信息相同的方式定向的偏振光。类似地，第二分析器245被定位，以直接从第二图像吸收器240接收第二修正光输出246，该第二分析器245被配置成用来根据偏振将第二空间信息与杂讯相分离。也是根据这个实施例，第二分析器245被配置成用来实质上透射第二空间信息，并避免或将杂讯的透射减到最小，该杂讯同样也包括大体上没有偏振的光或没有以与所希望得到的空间信息相同的方式定向的偏振光。由于第一分析器235和第二分析器245被定位，使得在由任何其它光学元件修正之前，直接从第一和第二图像吸收器230和240接收第一修正光输出236和第二修正光输出246，所以，第一和第二分析器235和245能够消除或最小化由图像吸收器230和240所分配的大体上全部的杂讯。

应注意到，分析器235和245被定位，以便在光已经穿过另一个光学元件，如光复合器250之前，从图像吸收器230和240直接接收光束。还应注意到，分析器235和245一般被配置成用来产生对比度与进来的光束相比有提高的经过过滤的光输出。通过对分析器235和245定位以从所述图像吸收器230和240直接接收光束，即在光穿过或被其它光学元件修正之前，所述分析器235和245就能够基于偏振，从包含所希望的图像的光中，在杂讯变得不可辨别之前，大体上将所有的杂讯排除。相应地，该实施例产生与现有技术的系统相比，对比度显著提高的图像。

根据本发明的另一个示范性实施例，分析器235和245中的每一个还可以包括一个过滤器(例如，光学延迟元件，如半波长延迟器或四分之一波长延迟器)。如果过滤器包括光学延迟器元件，那么光学延时器元件可以被配置成可以有选择地对从所述图像吸收器发出的光的偏振进行修正，以使所发出的光实质上被线性偏振，并且进一步使得每个色带的偏振轴大体上与每个其它的色带的偏振轴相同。如上所述，应注意到，这样的过滤器可以被选择用来显示特定的光学延迟，例如，在15纳米到350纳米之间的光学延迟，视与所述图像吸收器中的剩余延迟相匹配所需要的旋转程度而定，例如，实质上补偿所述面板中的光学延迟。可选择地，根据光学延迟元件的特点，所述分析器235和245可以从所述光束236和246中排除预定波长或波长带的光。

在一个示范性实施例中，色彩管理系统还包括一个光复合器250，该光复合器250被定位来接收由所述分析器235和245所发出的经过过滤的光束237和247。该光复合器250被配置成用来实质上组合经过过滤的光束237和247，以产生一个单独的经过过滤的光输出255。例如，如图2所示，在一个示范性实施例中，本发明也包括一个光复合器250，该光复合器250从所述分离的光输出237和247形成一个复合的光输出255。在一个示范性实施例中，所述光复合器250包括一个偏振光束分离器，该偏振光束分离器可以是与所述光分离器220相同的元件，并且具有与之大体上相同的功能。所述光复合器250可以包括一个二向色光束分离器或一个合光棱镜。当所述光复合器250是一个合光棱镜时，它可以包括一个或多个二向色滤光片并且也可以包括一个偏振光束分离器。

应注意到，合光棱镜是一种具有两个相互大致垂直的平面的光学元件。在一种示范性合光棱镜中，第一平面是一个二向色滤光片，该二向色滤光片被配置成用来实质上透射具有第一波长的光，并且实质上反射具有第二波长的光。在这种示范性合光棱镜中，一个大致与所述第一平面垂直的第二平面具有一个二向色滤光片，该二向色滤光片被配置成用来实质上反射具有所述第一波长的光，并且实质上透射具有所述第二波长的光。在另一个示范性合光棱镜中，第一平面是一个二向色滤光片，该二向色滤光片被配置成用来实质上透射具有第一波长的光，并且实质上反射具有第二波长的光。在这种示范性合光棱镜中，大致与所述第一平面垂直的一个第二平面有一个偏振光束分离器，该偏振光束分离器被配置成用来实质上反射第一偏振定向的光，并且实质上透射第二偏振定向的光。

在一个示范性实施例中，如在图2所示的实施例中，其中第一输出光束222被引导以使其大致垂直于第二输出光束224，第一偏振光束分离器232和第二偏振光束分离器242可以包括相同的偏振光束分离器，该偏振光束分离器被定向，以便接收与偏振光束分离器232和242的表面大致成45°的角的所述第一输出光束222和所述第二输出光束224。根据这个实施例，偏振光束分离器232和242被配置成用来实质上透射由第一显示板234接收的第一输出光束222，并且实质上透射由第二显示板244接收的第二输出光束224。偏振光束分离器232和242还被定位，以接收大致成45°的角的修正的第一和第二光束236和246。不过，由于修正后的光束236和246的偏振方向从光束222和224的方向旋转，所以，偏振光束分离器232和242被配置成用来实质上反射修正光束236和246。因此，根据这个实施例，所述修正后的光束236和246都可以被直接引导朝向光复合器250。能够利用分离的偏振光束分离器232和242，并能够将所述修正的光束236和246直接引导朝向光复合器250，而并不使用其它的元件来再次引导这些光束，从而极大地降低了成本、复杂性和与其它色彩管理系统相比的尺寸。最后，所述色彩管理系统可以包括一个用于投射输出光束的投射透镜270，该输出光束含有用于投射图像的空间信息。

在一个示范性实施例中，如图4所示，色彩管理系统400除了第一图像吸收器430和第二图像吸收器440之外，还可以包括一个第三图像吸收器480。根据这个实施例，包括绿色空间光调制器434的第一图像吸收器430被定位以接收第一光束422。包括红色微显示器444的第二图像吸收器440被定位以接收第二光束424。包括蓝色面板484的第三图像吸收器480被定位以接收第三光束426。图像吸收器430、440和480中的每一个都被配置成用来以一预定的方式修正进来的光束的偏振，并在进来的光束上叠加空间信息以产生包括空间信息的光束。图像吸收器430、440和480中的每一个都被配置成用来实质上透射由显示板434、444和484所接收的进来光束，并从这些显示板接收经过修正的光束，以及发射由分析器435、445和485所直接接收的经过修正的光束436、446和486。

根据这个示范性实施例，第一图像吸收器430接收第一光束422，旋转其偏振方向，在其上分配第一空间信息，并发射包括第一空间信息和杂讯的经过修正的第一光束436。第二图像吸收器440接收第二光束424，旋转其偏振方向，在其上分配第二空间信息，并发射包括第二空间信息和杂讯的经过修正的第二光束446。第三图像吸收器480接收第三光束484，旋转其偏振方向，在其上分配第三空间信息，并发射包括第三空间信息和杂讯的经过修正的第三光束486。根据这个实施例，第一、第二和第三空间信息包括偏振光。

相应地，在这个示范性实施例中，通过这些分析器435、445和485就能够提高图像的对比度，这些分析器被定位，以接收来自图像吸收器430、440和480的经过修正的光输出，并将所述光进一步修正以产生定向于一个单独的平面的偏振光(即大体上线性的偏振光)，这种定向可以通过对光束中的一个或多个的偏振轴进行旋转来实现。而且，如同在另一个示范性实施例中所描述的那样，分析器435、445和485可以被配置成用来根据过滤器(即所述色彩选择性延迟元件)的特点，从所述光束中将预定波长的光排除。

正如本领域熟练的技术人员所能够理解的那样，可以进行不同的配置，以将包括白光的输入光束有效地分成多个成分光束，可以在这些成分光束中分配空间信息，而且通过使这样的经过修正的成分光束穿过所述图像吸收器，并由多个相应的分析器直接接收，来将杂讯从这些成分光束中有效分离和排除。这样的配置可以包括偏振光束分离器、镜子和/或场镜的组合，这个组合被设置用来将输入光分离成成分光束，并引导这些成分光束，使它们能够被相关的图像吸收器接收。例如，如图4所示，在一个示范性实施例中，输入光束410可以被第一透镜491所接收，该透镜491透射由二向色光束分离器492所接收的光束。二向色光束分离器透射第一成分422和第二成分424，但反射第三成分426。透镜493被定位以接收反射的成分426，并透射由镜子494所接收的成分426。镜子494被定位以接收来自透镜493的成分426，并反射由透镜495所接收的成分426。透镜495被定位以接收来自镜子494的成分426，并透射由图像吸收器所接收的成分426。再参看图4，二向色光束分离器496被定位，以从分色光束分离器492接收成分422和424，该分色光束分离器496被配置成用来反射由图像吸收器430所接收的成分422，同时透射由图像吸收器440所接收的成分424。最后，应注意到，利用现有技术中已知的不同装置，如一个或多个飞利浦棱镜、改进的飞利浦棱镜、氧化铅摄像管棱镜、合光棱镜、三信道棱镜、复合棱镜和类似的装置，就可以将由图像吸收器430和440所发出的光重新组合。例如，如图4所示，利用合光棱镜可以重新组合由图像吸收器430和440所发出的光。

参看图3，根据本发明的一个示范性实施例，提供一种方法，该方法用于为投射系统提供色彩管理，所述方法包括以下步骤：从相关的图像吸收器直接接收含有空间信息和杂讯的两个或多个输入光束(步骤320)；在每个所述光束中，将所述杂讯从所述空间信息中分离(步骤330)；和发射包括所述空间信息的经过过滤的光输出(步骤340)，因而，所述输出光束的对比度与输入光束的对比度相比有所改进。

相应地，使用被定位以从相关的图像吸收器直接接收光束的紧密耦合的分析器，能够使色彩管理系统有效地消除由所述的每个图像吸收器分配在所述光束上的杂讯的实质性部分，并且产生与现有技术相比对比度有了极大提高的输出光束。而且，应注意到，本发明既可以使用基于偏振的元件也可以使用二向色元件，来将输入光分成多个色带，而可以由相应的多个微显示器将空间信息叠加在这些色带上，这些经过修正的色带被重新组合以产生高对比度全色投影图像。本领域熟练的技术人员将会理解本发明中的色彩管理系统可以适用于多面板系统，如三面板系统以及在此所主要描述的双面板系统。

相应地，本发明既可以使用基于偏振的元件也可以使用二向色元件来将输入光分成(步骤310)多个色带，而可以由相应的多个微显示器将空间信息叠加(步骤315)在这些色带上，这些经过修正的色带能够被过滤以将杂讯从空间信息中排除(步骤330)，并因而改进对比度，这些高对比度光束然后被重新组合(步骤350)以产生全色投射图像。

通过参考不同的示范性实施例，已对本发明在此进行了描述。不过，本领域熟练的技术人员可以理解，对这些示范性实施例可以进行变化和修改，而并不会背离本发明的范围。例如，可以通过诸如提供其它光学配置或排列等可供选择的方式来实现不同的元件。可以根据具体的用途或对与所述系统的运行有关的任何数量的因素的考虑，而进行适当的选择。而且，这些和其它的变化或修改被包括在本发明的范围之内，本发明的范围如在下面的权利要求中所表述的那样。

Claims (35)

1.一种色彩管理系统包括：

一个第一图像吸收器，用来接收第一光束，并输出包括空间信息的经过修正的第一光束；

一个第二图像吸收器，用来接收第二光束，并输出包括空间信息的经过修正的第二光束；

一个第一分析器被定位以从所述第一图像吸收器接收包括空间信息的所述经过修正的第一光束，所述第一分析器被配置用来产生第一过滤光输出，所述第一过滤光输出具有相比所述第一光束的改进的对比度；和

一个不同于所述第一分析器的第二分析器被定位以从所述第二图像吸收器接收包括空间信息的所述经过修正的第二光束，所述第二分析器被配置用来产生第二过滤光输出，所述第二过滤光输出具有相比所述第二光束的改进的对比度，

其中所述第一图像吸收器包括一个第一偏振光束分离器，且所述第一偏振光束分离器被配置用来透射所述第一光束和反射所述经过修正的第一光束；以及，所述第二图像吸收器包括一个第二偏振光束分离器，且所述第二偏振光束分离器被配置用来透射所述第二光束和反射所述经过修正的第二光束。

2.如权利要求1所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一分析器包括一个偏振器。

3.如权利要求2所述的色彩管理系统，其特征在于，所述从所述第一图像吸收器发出的光显示出第一偏振，且其中所述偏振器被配置，用来实质上修正所述第一偏振以产生大体上线性偏振的光。

4.如权利要求2或3所述的色彩管理系统，其特征在于，所述偏振器是一个吸收性偏振器。

5.如权利要求1至3中任一权利要求所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一图像吸收器包括一个显示第一光学延迟的第一面板，而且所述第一图像吸收器和所述第一分析器中的一个包括一个光学延迟器，其中所述光学延迟器被配置用来在实质上补偿所述第一光学延迟。

6.如权利要求1至3中任一权利要求所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一分析器包括一个光学延迟器，并且所述第一分析器被配置，用来从所述第一图像吸收器发出的光中实质上排除预定波长的光。

7.如权利要求1至3中任一权利要求所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一分析器被配置，用来从所述第一图像吸收器直接接收所述经过修正的第一光束。

8.如权利要求1至3中任一权利要求所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第二分析器被定位，以从所述第二图像吸收器直接接收所述经过修正的第二光束。

9.如权利要求1至3中任一权利要求所述的色彩管理系统，还包括一个光复合器，其特征在于，所述光复合器被定位，以接收所述第一过滤光输出和所述第二过滤光输出，并且所述光复合器被配置，用来产生一个包括所述第一过滤光输出和所述第二过滤光输出的复合输出光束。

10.如权利要求9所述的色彩管理系统，其特征在于，所述光复合器包括一个二向色光束分离器。

11.如权利要求9所述的色彩管理系统，其特征在于，所述光复合器包括一个飞利浦(Philips)棱镜。

12.如权利要求9所述的色彩管理系统，其特征在于，所述光复合器包括一个Plumbicon棱镜。

13.如权利要求9所述的色彩管理系统，其特征在于，所述光复合器包括一个改进的飞利浦棱镜。

14.如权利要求9所述的色彩管理系统，其特征在于，所述光复合器包括两个或更多信道。

15.如权利要求9所述的色彩管理系统，其特征在于，所述光复合器包括三个或更多信道。

16.如权利要求9所述的色彩管理系统，其特征在于，所述光复合器包括一个合光棱镜。

17.如权利要求16所述的色彩管理系统，其特征在于，所述合光棱镜包括一个或更多二向色光束分离器。

18.如权利要求17所述的色彩管理系统，其特征在于，所述合光棱镜包括两个或更多二向色光束分离器。

19.如权利要求16所述的色彩管理系统，其特征在于，所述合光棱镜还包括一个偏振光束分离器。

20.如权利要求1至3中任一权利要求所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一图像吸收器包括一个反射空间光调制器，其中所述第一光束有一个第一偏振，其中所述调制器被配置用来修正所述第一偏振，并且其中所述调制器被配置，用来在所述第一光束上叠加空间信息，以形成包括所述第一光束和所述空间信息的所述经过修正的第一光束。

21.如权利要求1所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一图像吸收器包括第一显示面板，并且其中所述第一偏振光束分离器被配置用来实质上透射由所述第一显示板所接收的所述第一光束；并且其中所述第一偏振光束分离器被配置，用来在反射所述经过修正的第一光束之前，从所述第一显示板接收所述经过修正的第一光束。

22.如权利要求1所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第二图像吸收器包括第二显示面板，并且其中所述第二偏振光束分离器被配置用来实质上透射由所述第二显示板所接收的所述第二光束，并用来在反射所述经过修正的第二光束之前，从所述第二显示板接收所述经过修正的第二光束。

23.如权利要求22所述的色彩管理系统，还包括一个第一光分离器，该分离器被定位以接收包括第一成分和第二成分的光输入；其中所述光分离器被配置用来将所述第一成分和所述第二成分分离，并发射所述第一光束和所述第二光束；其中所述第一光束包括所述第一成分；并且其中所述第二光束包括所述第二成分。

24.如权利要求23所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一光分离器包括一个二向色光束分离器。

25.如权利要求1所述的色彩管理系统，其特征在于，所述偏振光束分离器是一个线栅偏振光镜。

26.如权利要求2所述的色彩管理系统，还包括一个第一光分离器，该分离器被定位以接收包括第一成分和第二成分的双光输入；其中所述光分离器被配置，用来将所述第一成分和所述第二成分相分离，并发射所述第一光束；并且其中所述第一光束包括所述第一成分。

27.如权利要求26所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一光分离器包括一个二向色光束分离器。

28.如权利要求26所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一图像吸收器包括一个二向色棱镜和一个光学延迟器。

29.如权利要求26所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一光分离器包括一个平板二向色光束分离器。

30.如权利要求29所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一光分离器被配置用来产生一个红色光输出。

31.如权利要求29所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一光分离器被配置用来产生一个由绿色光和蓝色光组成的青色光输出。

32.如权利要求26所述的色彩管理系统，其特征在于，所述第一光分离器包括一个偏振光束分离器。

33.如权利要求32所述的色彩管理系统，其特征在于，所述偏振光束分离器是一个线栅偏振光镜。

34.如权利要求23至33中任一权利要求所述的色彩管理系统，还包括：

一个第二光分离器，该分离器被定位以在所述第一光分离器之前接收光输入；其中所述光输入包括所述第一成分、所述第二成分和所述第三成分，并且其中所述第二光分离器被配置，用来将所述第三成分从所述第一成分和所述第二成分中分离，并发射所述双光输入和一个包括所述第三成分的第三光束；

一个辅助图像吸收器，所述辅助图像吸收器被定位以接收一个第三光束；其中所述辅助图像吸收器还被配置用来发射经过修正的第三光束；并且其中所述经过修正的第三光束包括叠加在所述第三光束上的空间信息。

35.如权利要求34所述的色彩管理系统，其特征在于，所述辅助图像吸收器包括一个第三光束分离器，所述第三光束分离器被配置，用来实质上透射由一个第三显示板所接收的所述第三光束，并用来在发射所述经过修正的第三光束之前，从所述第三显示板接收所述经过修正的第三光束。

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