CN102804058B - 宽视场立体投影系统 - Google Patents

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Abstract

所公开的实施方案涉及一种立体投影系统和方法。示例性的被公开的投影系统包括光学组件,所述光学组件设置在透镜装置的所述透镜之间。示例性的透镜装置包括第一光焦度透镜组、第二光焦度透镜组以及孔径光阑。在实施方案中,所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组和所述孔径光阑之间。在示例性的实施方案中,所述光学组件靠近所述孔径光阑。通过将所述光学组件设置于更接近或靠近所述透镜装置中的所述孔径光阑,可以实现各种益处,包括改进的对比度均匀性。

Description

宽视场立体投影系统
相关申请的交叉引用:本申请要求2010年1月20日递交、题为“宽视场立体投影系统(Widefield-of-viewstereoscopicprojectionsystem)”的美国临时专利申请序号No.61/296,764的优先权,出于所有目的,该美国临时申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总地涉及投影系统,并且更具体地,涉及立体投影系统。
背景技术
立体系统通过给观看者呈现两个不同的图像来进行操作。可以利用滤光来给一只眼睛呈现一个图像,而给另一只眼睛呈现第二个图像。滤光可以采用偏振或光谱分割方法来分离两个图像。
广泛实施的立体投影系统的一个例子是ZScreen(由受让人瑞尔D公司制造)。ZScreen包括基于液晶的偏振开关,所述偏振开关位于投影透镜的输出端。与投影面板处的左眼图像和右眼图像的显示同步,所述Zscreen在两个正交偏振态之间交替所发出的光的偏振态。护目镜(或眼镜)将正交偏振态传送至每个眼睛并且完成滤光功能。
发明内容
根据本公开的实施方案包括一种投影系统,所述投影系统可操作来提供立体图像。所述投影系统可以包括透镜装置,所述透镜装置包括第一光焦度透镜组、第二光焦度透镜组以及孔径光阑,所述孔径光阑设置在所述第一光焦度透镜组和第二光焦度透镜组之间。所述投影还可以包括光学组件,所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组的第一透镜和所述第二光焦度透镜组的第二透镜之间。
根据本公开的另一实施方案包括一种投影系统,所述投影系统可操作来提供立体图像。所述投影系统可以包括面板以及透镜装置,所述面板可操作来沿光路输出光,所述透镜装置设置在所述光路上。所述透镜装置可以包括第一光焦度透镜组、第二光焦度透镜组以及孔径光阑,所述孔径光阑设置在所述第一光焦度透镜组和第二光焦度透镜组之间。
所述投影系统还可以包括光学组件。所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组的第一透镜和所述第二光焦度透镜组的第二透镜之间的所述光路上。所述投影系统还可以包括投影屏幕,所述投影屏幕可操作来沿所述光路接收由所述透镜装置提供的光。
在一些实施方案中,所述投影系统可以具有第二面板以及第二透镜装置,所述第二面板可操作来沿第二光路输出光,所述第二透镜装置设置在所述第二光路上。所述第二透镜装置还可以包括第一光焦度透镜组、第二光焦度透镜组以及孔径光阑,所述孔径光阑设置在所述第二透镜装置的所述第一光焦度透镜组和第二光焦度透镜组之间。
所述投影系统可以包括第二光学组件。所述第二光学组件设置在所述第二透镜装置的所述第一光焦度透镜组的第一透镜和所述第二透镜装置的所述第二光焦度透镜组的第二透镜之间的所述第二光路上。所述投影屏幕可操作来沿所述第二光路接收从所述第二透镜装置提供的光。
根据本公开的示例性实施方案包括一种将立体图像投影在屏幕上的方法。所述方法可以包括提供光面板,引导来自所述光面板的光通过透镜装置和光学组件,以及引导离开所述透镜装置的光朝向所述屏幕。在实施方案中,所述透镜装置包括第一光焦度透镜组、第二光焦度透镜组以及孔径光阑,所述孔径光阑设置在所述第一光焦度透镜组和第二光焦度透镜组之间。所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组的第一透镜和所述第二光焦度透镜组的第二透镜之间。
附图简要说明
在附图中以举例的方式图示说明了实施方案,在附图中,相同的参考标号指代类似的部分,并且其中:
图1是图示说明传统的投影透镜的示意图;
图2是图示说明另一传统的投影系统的示意图;
图3是图示说明根据本公开的投影系统的示例性实施方案的示意图;以及
图4是图示说明根据本公开的投影系统的再另一示例性实施方案的示意图;以及
图5是图示说明根据本公开的双投影仪系统的实施方案的示意图。
具体实施方式
图1是图示说明如在美国专利No.5,914,818中所描述的投影系统100的侧视图的示意图,所述美国专利通过引用被并入本文。投影系统100包括透镜装置110,所述透镜装置包括接近屏幕(未示出)的负光焦度透镜组101和接近面板103的正光焦度透镜组102。透镜装置110是以反向望远(reverse-telephoto)结构的形式,所述反向望远结构允许长的后焦距以容纳照明、偏振和/或色彩管理组件。在实施方案中,所述投影透镜在面板103处可以是远心的,以确保对比度和照明的均匀性。孔径光阑104可以被实施来控制杂散光并且维持高对比度。
图2是图示说明另一传统的投影系统200的侧视图的示意图。投影系统200包括滤光元件211,所述滤光元件设置在透镜装置210之外。在示例性的实施方案中,滤光元件211可以包括偏振开关ZScreen,所述偏振开关ZScreen包括预偏振器211A和一个或多个液晶开关元件211B。如示出的,预偏振器211A位于透镜装置210的所述投影透镜和一个或多个液晶开关元件211B之间。在ZScreen211处,从面板203的边缘处的像素发出的主光线的入射角220是大入射角。相比于穿过ZScreen211的中心(具有0°入射角(AOI))的光线,针对非常大的入射角(AOI)的所述液晶单元延迟(或在正交偏振态之间的相位差)是不同的。
随AOI的这种延迟变化意味着立体对比度从所述图像的所述中心至所述图像的所述边缘是不均匀的,所述立体对比度可以由相对于所述正交偏振态的泄露亮度的被传送的偏振态的亮度来限定。随着所述入射角变得更大(例如,随着所述系统视场的增大),所述非均匀性增大。
此外,所述图像中的总体立体对比度可以随着视场的增大而减小。随着对比度非均匀性的增大,整体的(或总体的)立体对比度可以减小。
可以降低具有更宽的视场的立体对比度非均匀性的一个实施方案可以包括在所述投影透镜中的一面处设置光学组件,比如开关元件,在所述投影透镜中的所述面处,所述入射角小于所述透镜之外的入射角。在示例性的实施方案中,合适的位置是在透镜装置210之内。在一些实施方案中,合适的位置是接近所述投影透镜的孔径光阑204。
图3是图示说明根据本公开的投影系统300的示例性实施方案的示意图,所述投影系统300可操作来提供立体图像。投影系统300包括透镜装置310,所述透镜装置具有第一光焦度透镜组301、第二光焦度透镜组302以及孔径光阑304,所述孔径光阑设置在第一光焦度透镜组301和第二光焦度透镜组302之间。投影系统300还可以包括光学组件321,所述光学组件设置在第一光焦度透镜组301的第一透镜306和第二光焦度透镜组302的第二透镜308之间。透镜装置310可以以各种各样的方式来配置。在图示说明的实施方案中,第一光焦度透镜组301可以是负光焦度透镜组,而第二光焦度透镜组302可以是正光焦度透镜组。
要理解的是,通过将光学组件321设置在透镜装置310之内,所述入射角可以被减小。在所述透镜之内的光学组件321的位置可以依赖于可能存在的非均匀性的量以及在透镜装置310之内可获得的内部空间而被改变。在实施方案中,第一光焦度透镜组301还包括第二透镜312,所述第二透镜设置在孔径光阑304和第一光焦度透镜组301的第一透镜306之间,并且光学组件321设置在第一光焦度透镜组301的第一透镜和第二透镜306,312之间。在另一实施方案中(图3中示出),光学组件321设置在第一光焦度透镜组302和孔径光阑304之间。在另一实施方案中,光学组件321可以设置在靠近或直接邻近孔径光阑304,以使入射角322和从其可能导致的所述非均匀性最小化。
可以进一步理解的是,多于一个的光学组件可以设置在透镜装置310之内。在实施方案中,所述系统还可以包括第二光学组件333。所述第二光学组件333可以设置在第二光焦度透镜组302和孔径光阑304之间(未示出)。
在实施方案中,第二光焦度透镜组302还可以包括第二透镜314,所述第二透镜设置在孔径光阑304和第二光焦度透镜组302的第一透镜308之间,并且投影系统300还可以包括第二光学组件(未示出),所述第二光学组件设置在第二光焦度透镜组302的第一透镜和第二透镜314,308之间。在另一实施方案中,投影系统300可以包括第二光学组件(未示出),所述第二光学组件在第二光焦度透镜组302和孔径光阑304之间。例如,所述第二光学组件(未示出)可以邻近孔径光阑304。
要理解的是,投影系统300的光学组件321或333可以是在其性能上具有角相关性或是易受缺陷(例如灰尘、刮痕、空隙和其他不规则性)影响的任何光学组件。这样的光学组件的一些实施例包括调制器、偏振开关、色彩调制器以及分色滤光器。进一步的实施例包括:消色差偏振开关(achromaticpolarizationswitches)、偏振色轮和偏振调制器;所述消色差偏振开关在共同拥有的美国专利No.7,528,906中被描述,所述美国专利通过引用被并入本文;所述偏振色轮在共同拥有的美国专利申请No.11/732,302和No.11/732,303中被描述,所述美国专利申请通过引用被并入本文;所述偏振调制器在共同拥有的美国专利申请No.11/583,243和No.12/118,640中被描述,所述美国专利申请通过引用被并入本文。其他实施例可以包括下面描述的所述光学组件,所有所述光学组件在其性能上遭受其角度相关性的困扰。
随着视场的增大,光谱分割方法可能遭受立体对比度非均匀性的问题。电介质膜堆的一个或多个带通位置可以随着入射角而转移,允许光从所述左眼图像向所述右眼图像泄露(以及相反情况)。大多数电介质膜堆的实现方式是将所述滤光放置在照明路径上(而不是在所述投影透镜之外)来减少这个问题。如果光谱分割由延迟器膜堆完成,立体对比度均匀性可以随着视场的增大而减小。类似于液晶单元,在大入射角(AOI)和穿过所述ZScreen的所述中心(0°AOI)的光线之间的延迟是不同的。放置在投影透镜装置310之外的光谱分割延迟器膜堆对所述图像中的非均匀性和较低对比度敏感。
再者,如通过引用被并入本文的美国专利公开申请No.2009/0128780中所描述的延迟器膜堆和偏振器膜堆,可以在旋转轮上被实施以产生交替正交偏振态。随着视场的增大,这种“轮”偏振开关还可能遭受一些立体对比度非均匀性。又,所述膜延迟可以从垂直入射角变化到大入射角。如果所述轮位于投影透镜装置310之外,非均匀性在生成的立体图像中是可见的。此外,所述轮的尺寸可能需要是大的,以捕获从所述投影透镜发出的光范围。
在传统的系统(例如,图1和图2)中,其中从投影仪至屏幕的距离短(也称作“短投”(shortthrow)),从所述投影透镜发出的光线束比从针对“长投”(longthrow)聚焦的投影透镜发出的光线束更加会聚。随着所述光束会聚性增加,由于光学滤光器在所述光束中的插入引起的像差增大。在系统中,所述滤光器被倾斜,以避免从所述滤光器反射的光作为噪声重新出现在所述图像中,所述像差将随着片(plate)处的更大的入射角而增大。
在适于小投射比(例如,家庭影院或更身临其境的现代剧院观众席)的系统中,装置310中的所述投影透镜的输出可以高度发散,并且最靠近装置310的所述光路经常性相当大。因此,除性能的角度相关性之外,所述偏振开关变得结构上笨重的并且相对昂贵。
如上所讨论的,所述图像中的总体的立体对比度可以随着视场的增大而减小。随着所述对比度非均匀性的增大,整体的(或总体的)立体对比度可以减小。具有宽视场的立体对比度非均匀性的这种降低还可以与多重液晶单元堆和膜补偿的液晶系统一起发生。所述Zscreen是多液晶单元系统的一实施例。在所述图示说明的实施方案中,光学组件321可以是偏振调制器,例如Zscreen。Zscreen321可以包括预偏振器321A,在所述光路上,预偏振器321A在一个或多个液晶(LC)开关元件321B之前。在实施方案中,预偏振器321A和LC开关元件321B可以每个包括多个子组件,并且可以被配置为一个一体的组件或两个模块化组件。在实施方案中,预偏振器321A和LC开关元件321B可以彼此分隔开来避免在Zscreen321的所述子组件之间的热传递。
通过将Zscreen321或任何其他合适的光学组件放置在透镜装置310之内(例如,靠近孔径光阑304),从面板的边缘(面板未示出)发出的所述主光线的入射角322可以被减小。在一些实施方案中,结果是从所述生成的图像中心至边缘产生更好的对比度均匀性,以及所述图像中更好的整体对比度。将光学组件321或333放置于接近孔径光阑304的附加好处是可以减少由光学组件321或333的物理缺陷或变化生成的图像假象。
针对在基于偏振的系统中的高对比度,跟随光学组件321或333的所述光学元件可以被配置来具有非常低的双折射,从而不改变被投射到所述屏幕(屏幕未示出)的所述偏振态。在一些实施方案中,这意味着透镜装置310中的所述透镜可以具有减小穿过系统300的光线的双折射的材料、覆层和安装。
图4是图示说明根据本公开的投影系统400的再另一示例性实施方案的示意图,所述投影系统400可操作来提供立体图像。投影系统400包括面板403和透镜装置410,所述面板可操作来沿光路输出光,所述透镜装置设置在所述光路上。所述透镜装置可以包括第一光焦度透镜组401、第二光焦度透镜组402以及孔径光阑404,所述孔径光阑设置在第一光焦度透镜组401和第二光焦度透镜组402之间。投影系统400可以包括光学组件404,所述光学组件设置在第一光焦度透镜组401的第一透镜406和第二光焦度透镜组402的第二透镜408之间的所述光路上。投影系统400还可以包括投影屏幕450,所述投影屏幕可操作来沿所述光路接收由透镜装置410提供的光。
在图4中示出的所述实施方案中,远心光线束从面板403的中心403A和边缘403B发出,并且到达屏幕450的中心441A和边缘441B。所述光线束可以在孔径光阑404处重叠。如果开关元件444设置为如图4中指明的那样接近或靠近孔径光阑404,来自每个场点的所述光线束可以取样开关元件444的相同部分。开关元件444中的缺陷可以类似地由所述两个光线束整合,并且所述生成的假象可以表现为在整个屏幕450之上的亮度的均匀变化。
相比于传统的系统,在传统的系统中开关元件放置在所述透镜(未示出)之外,来自于所述面板的中心403A和边缘403B的光线束在明显不同位置处取样开关元件。在所述开关元件(未示出)的一个位置上的缺陷将改变一个光线束而不改变其他光线束。结果是在所述图像的一部分上产生假象,而所述假象在所述图像的其余部分上不可见。人类的眼睛对图像中的这样的非均匀性或假象非常敏感,导致使人不愉悦的观看体验。
将开关元件444放置在透镜装置410之内(特别是更接近或靠近孔径光阑404)的另一好处是所述总体的开关元件组件(package)可以更小,致使所述系统的更紧凑的组装结构和潜在地更低的系统成本。
图5是图示说明根据本公开的双投影仪系统500的示例性实施方案的示意图,所述双投影仪系统500可操作来提供立体图像。双投影仪系统500包括两个投影仪,每个投影仪具有面板503,503’和透镜装置510,510’,所述面板可操作来沿光路输出光,所述透镜装置设置在每个光路上。透镜装置510,510’可以包括第一光焦度透镜组501,501’,第二光焦度透镜组502,502’以及孔径光阑504,504’,所述孔径光阑设置在第一光焦度透镜组501,501’和第二光焦度透镜组502,502’之间。双投影仪系统500可以包括光学组件544,544’,所述光学组件544,544’设置在第一光焦度透镜组501,501’的第一透镜506,506’和第二光焦度透镜组502,502’的第二透镜508,508’之间的所述光路上。双投影仪系统500还可以包括投影屏幕550,所述投影屏幕可操作来沿所述光路接收由透镜装置510,510’提供的光。
在一些实施方案中,上面所描述的投影系统300,400和500可以针对2D和3D模式的操作被配置。针对3D模式,调制元件和/或其他可适用的光学组件可以位于所述光路上。针对2D模式中的更高的系统效率,所述调制元件和/或其他可适用的光学组件可以由致动机构(比如滑动器(slider))移出所述光路。所述致动机构可以是手动的、自动的或半自动的。由于所述投影透镜的设计补偿当其在适当位置时的所述调制元件和/或其他可适用的光学组件,在2D模式期间,虚设的玻璃平面可以被插入在所述光路中,或在正透镜组和负透镜组之间的所述空气间隔可以被增加来补偿所述调制元件的和/或其他可适用的光学组件的光路长度。在2D模式中移除所述光学组件还可以增加所述开关元件的产品寿命,因为当所述光学组件在所述光路的外部时,所述光学组件较少地被曝露于高能光。
调制元件还可以被实施为无源偏振调制器转换器,所述无源偏振调制器转换器与所述面板(例如,上面所描述的“轮”)上的所述左眼图像和右眼图像同步转动。通过将所述轮安置于接近或靠近所述投影透镜的所述孔径光阑,在最终的图像中实现更好的对比度和对比度均匀性以及实现更紧凑的系统是可能的。此外,所述照明光斑的尺寸可以被配置为在所述孔径光阑处更小(相对于所述透镜的外部),允许以更小的轮尺寸在偏振态之间的更敏捷的转变。示例性的偏振开关元件在共同拥有的美国专利公开申请No.2009/0128780中被描述。在示例性的实施方案中,当在2D和3D模式之间转换时,所述轮不需要从所述光束移除。恰恰相反,针对2D操作,可以仅仅移除所述护目镜,并且如果期望增加2D亮度,所述输入偏振器可以被放置在滑动器上。
本公开的一些实施方案可以包括输入偏振器,所述输入偏振器可以被修改来避免热负荷的影响。例如,可以使用线栅(反射)偏振器,所述线栅被物理地从所述开关的所述其他元件分开。由于偏振器吸收的所述非均匀性加热可以以其他方式诱发玻璃元件中的双折射,降低系统对比度。所述线栅偏振器还可以被倾斜以消除(dump)所述正交偏振并且避免进入所述被投射图像的反射光的耦合。还可以用风扇来维持可接受的热状况。针对耐久性和防止杂散光,还可以利用吸收性网栅偏振。
考虑到这个位置上的强光,还可以利用附加的措施来实现足够的产品寿命。液晶开关包括在高照度和/或高热量环境中退化的有机材料。根据本公开的实施方案中,LC装置利用不易在这样的环境中退化的无机定向材料、低应力光学玻璃和LC流体。
同样地,分色系统可以得益于将所述电介质或延迟器膜元件安置在接近或靠近所述投影透镜孔径光阑(相对于所述投影透镜的外部)。所述好处是更好的对比度和对比度均匀性、更敏捷的状态转变和更紧凑的系统。然而,可以理解的是,大多数分色系统将所述滤光元件放置在所述照明路径上。
最后,在典型的投影透镜设计中,来自于所述面板的光线作为基本上准直的光线束出现在所述孔径光阑处。将光学元件放置在准直光线空间中意味着几乎没有或没有附加的像差会由所述光学元件而产生,并且所述元件可以被倾斜(以减少杂散光反射)而没有附加像差的后果。
尽管根据所公开的原理的各个实施方案已在上面被描述,应当理解的是,各个实施方案仅已通过实施例的方式被提出,但不限于此。因此,本发明的宽度和范围不应当由任何上述的示例性实施方案限制,而是应当仅根据任何权利要求及从本公开得知的等同物来限定。再者,上面的优点和特征在被描述的实施方案中被提供,但不应将这样发布的权利要求的应用限制到实现任何或所有上述优点的工艺和结构。
此外,本文的段落标题是被提供来与37CFR1.77的建议一致,或者用于提供本文的结构线索。这些标题不应限制或特征化可以从该公开公布的任何权利要求中所阐述的一个或多个发明。具体地并且以举例的方式,尽管标题指“技术领域”,这样的权利要求书不应被该标题下所选择的语言限制为描述所谓的技术领域。进一步,“背景”中的技术的描述不是要被解读为承认某项技术是该公开中的任意一个或多个发明的现有技术。“发明内容”也不是要被认为是在公布的权利要求书中所阐述的一个或多个发明的特征描述。另外,该公开中对单数的“发明”的任何引用不应被用于证明在该公开中仅有一个新颖点。根据从该公开公布的多个权利要求的限定,可以阐述多个发明,并且这些权利要求相应地定义了由其保护的一个或多个发明,以及它们的等同物。在所有例子中,这些权利要求的范围根据该公开按照这些权利要求本身的实质来理解,而不应被本文所陈述的标题限制。

Claims (16)

1.一种用于投影立体图像的光学系统,所述光学系统包括:
透镜装置,所述透镜装置包括:
第一光焦度透镜组;
第二光焦度透镜组;以及
孔径光阑,所述孔径光阑设置在所述第一光焦度透镜组和第二光焦度透镜组之间;以及
光学组件,所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组的第一透镜和所述第二光焦度透镜组的第二透镜之间;
其中所述光学组件包括偏振开关。
2.如权利要求1所述的光学系统,其中所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组和所述孔径光阑之间。
3.如权利要求2所述的光学系统,其中所述光学组件邻近所述孔径光阑。
4.如权利要求2所述的光学系统,所述光学系统还包括第二光学组件,所述第二光学组件设置在所述第二光焦度透镜组和所述孔径光阑之间。
5.如权利要求1所述的光学系统,其中所述第一光焦度透镜组还包括第二透镜,所述第二透镜设置在所述孔径光阑和所述第一光焦度透镜组的所述第一透镜之间,并且所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组的所述第一透镜和第二透镜之间。
6.如权利要求5所述的光学系统,其中所述第二光焦度透镜组还包括第二透镜,所述第二透镜设置在所述孔径光阑和所述第二光焦度透镜组的所述第一透镜之间,所述光学系统还包括第二光学组件,所述第二光学组件设置在所述第二光焦度透镜组的所述第一透镜和第二透镜之间。
7.如权利要求6所述的光学系统,所述光学系统还包括第二光学组件,所述第二光学组件在所述第二光焦度透镜组和所述孔径光阑之间。
8.如权利要求7所述的光学系统,其中所述第二光学组件邻近所述孔径光阑。
9.如权利要求1所述的光学系统,其中所述第一光焦度透镜组是负光焦度透镜组,而所述第二光焦度透镜组是正光焦度透镜组。
10.一种可操作来提供立体图像的投影系统,所述投影系统包括:
面板,所述面板可操作来沿光路输出光;
透镜装置,所述透镜装置设置在所述光路上,所述透镜装置包括:
第一光焦度透镜组;
第二光焦度透镜组;以及
孔径光阑,所述孔径光阑设置在所述第一光焦度透镜组和第二光焦度透镜组之间;
光学组件,所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组的第一透镜和所述第二光焦度透镜组的第二透镜之间的所述光路上,其中所述光学组件包括偏振开关;以及
投影屏幕,所述投影屏幕可操作来沿所述光路接收由所述透镜装置提供的光。
11.如权利要求10所述的投影系统,其中所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组和所述孔径光阑之间。
12.如权利要求11所述的投影系统,其中所述光学组件邻近所述孔径光阑。
13.如权利要求10所述的投影系统,所述系统还包括:
第二面板,所述第二面板可操作来沿第二光路输出光;
第二透镜装置,所述第二透镜装置设置在所述第二光路上,所述第二透镜装置包括:
第一光焦度透镜组;
第二光焦度透镜组;以及
孔径光阑,所述孔径光阑设置在所述第二透镜装置的所述第一光焦度透镜组和第二光焦度透镜组之间;
第二光学组件,所述第二光学组件设置在所述第二透镜组装置的所述第一光焦度透镜组的第一透镜和所述第二透镜装置的所述第二光焦度透镜组的第二透镜之间的所述第二光路上;
其中所述投影屏幕可操作来沿所述第二光路接收从所述第二透镜装置提供的光。
14.一种将立体图像投影在屏幕上的方法,所述方法包括:
提供光面板;
引导来自所述光面板的光通过透镜装置和光学组件;以及
引导离开所述透镜装置的光朝向所述屏幕;
其中所述光学组件包括偏振开关;并且
其中所述透镜装置包括
第一光焦度透镜组;
第二光焦度透镜组;以及
孔径光阑,所述孔径光阑设置在所述第一光焦度透镜组和第二光焦度透镜组之间;并且
其中所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组的第一透镜和所述第二光焦度透镜组的第二透镜之间。
15.如权利要求14所述的将立体图像投影在屏幕上的方法,其中所述光学组件设置在所述第一光焦度透镜组和所述孔径光阑之间。
16.如权利要求15所述的将立体图像投影在屏幕上的方法,其中所述光学组件邻近所述孔径光阑。
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8820944B2 (en) * 2011-10-25 2014-09-02 Texas Instruments Incorporated Selectable throw ratio image projection device
US10768449B2 (en) 2012-01-17 2020-09-08 Imax Theatres International Limited Stereoscopic glasses using tilted filters
KR20130116740A (ko) * 2012-04-16 2013-10-24 엘지전자 주식회사 영상투사장치
KR102135345B1 (ko) * 2013-01-22 2020-07-17 엘지전자 주식회사 영상투사장치
EP3409014B1 (en) * 2016-01-26 2020-10-28 Imax Corporation Stereo image projection with high intra-frame contrast
EP4227728A1 (en) 2017-03-08 2023-08-16 Meta Platforms Technologies, LLC Wide angle variable neutral density filter
EP3642666A4 (en) 2017-07-17 2021-04-14 Gary Sharp Innovations, LLC WIDE ANGLE COMPENSATION FOR UNIAXIAL DELAY TIMERS
CN117192791A (zh) 2017-11-14 2023-12-08 图像影院国际有限公司 针对影院的直视型显示器的光调节
WO2019148176A1 (en) 2018-01-29 2019-08-01 Sharp Gary D Hollow triple-pass optical elements
US11249355B2 (en) 2018-01-29 2022-02-15 Gary Sharp Innovations, Llc Color switch for reduced color cross-talk
EP3759531A4 (en) 2018-03-02 2021-12-15 Gary Sharp Innovations, LLC RETARDER STACKING PAIRS FOR POLARIZATION BASE VECTOR TRANSFORMATION

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5619381A (en) * 1995-06-02 1997-04-08 Texas Instruments Incorporated Offset zoom lens for reflective light modulators
GB2317524A (en) * 1996-09-19 1998-03-25 Sharp Kk Three dimensional stereoscopic projection display
US5914818A (en) 1996-11-29 1999-06-22 Texas Instruments Incorporated Offset projection lens for use with reflective spatial light modulators
JP2001045521A (ja) * 1999-07-30 2001-02-16 Canon Inc 立体画像撮影光学系及びそれを用いた立体画像撮影装置
JP2002323652A (ja) * 2001-02-23 2002-11-08 Nikon Corp 投影光学系,該投影光学系を備えた投影露光装置および投影露光方法
WO2006038744A1 (en) * 2004-10-07 2006-04-13 Dong-Yoon Kim Digital image projection system and method for 3-dimensional stereoscopic display
JP2007034082A (ja) * 2005-07-28 2007-02-08 Fujinon Corp 投写レンズおよびこれを用いた投写型表示装置
US7528906B2 (en) 2006-01-23 2009-05-05 Real D Achromatic polarization switches
JP4866630B2 (ja) 2006-03-02 2012-02-01 アルプス電気株式会社 光学装置
US7670004B2 (en) * 2006-10-18 2010-03-02 Real D Dual ZScreen® projection
AU2008251353B2 (en) 2007-05-09 2014-05-22 Reald Inc. Polarization conversion system and method for stereoscopic projection

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