DE102005057041A1

DE102005057041A1 - Zwei-Panel-Farbmanagementsystem

Info

Publication number: DE102005057041A1
Application number: DE102005057041A
Authority: DE
Inventors: Georg J. Santa Rosa Ockenfuss
Original assignee: JDS Uniphase Corp
Current assignee: Viavi Solutions Inc
Priority date: 2004-12-06
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2006-07-13
Also published as: US7429111B2; US20060119797A1; TW200627052A; CN1800912A; CN100483185C

Abstract

Die Erfindung sieht ein Zwei-Panel-Farbmanagementsystem (10) für Projektionsanzeigeanwendungen vor, wobei eine Farbsequenzierung unter Verwendung einer achromatischen Strahlumschaltung und statischen Farbtrennung bewerkstelligt wird. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wechselt ein Flüssigkristall-Polarisationsschalter (15) eine Polarisation eines Eingangslichtstrahls (17) zwischen zwei orthogonalen Zuständen. Ein Polarisationsstrahlteiler (25) leitet den Strahl (20), welcher drei Primärfarbkomponenten umfasst, wechselweise entlang eines ersten und zweiten Pfads (23, 24), wobei ein unterschiedlicher erster und zweiter Sekundärfarbfilter (30, 26) dazu angeordnet sind, einen ersten und einen zweiten sekundärfarbigen Strahl (31, 32) auszubilden, welche jeweils zwei unterschiedliche Primärfarbkomponenten aufweisen. Ein dichroitischer Farbseparator (40) nimmt wechselweise den ersten und zweiten sekundärfarbigen Strahl (31, 32) auf, trennt ihre Primärfarbkomponenten und leitet sie auf ein erstes und zweites Bildgeber-Panel (38, 36). Ein Strahlkombinierer (50) kombiniert den ersten polarisierten Primärfarbstrahl (45) von dem ersten Bildgeber (38) und den zweiten polarisierten Primärfarbstrahl (47) von dem zweiten Bildgeber (36), um einen Projektionsstrahl (51) zu bilden.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Farb-Projektionsanzeigesystem und insbesondere ein Farb-Anzeigesystem, welches zum Farbmanagement mehrere Bildgeber-Panels und eine achromatische Polarisationsumschaltung verwendet.

Optische Bildgebungssysteme beinhalten typischerweise ein transmissives oder ein reflektives Bildgebungspanel, welche auch als ein Lichtventil (Light Valve) oder ein Lichtventil-Array (Light Valve Array) bezeichnet werden, welches einen Lichtstrahl mit einem Bild beaufschlagt. Transmissive Bildgebungspanels sind typischerweise durchscheinend und ermöglichen es dem Licht durchzutreten. Reflektive Bildgebungspanels hingegen reflektieren nur ausgewählte Anteile des Eingangsstrahls, um ein Bild auszubilden. Reflektive Bildgebungspanels, wie zum Beispiel Flüssigkristall-auf-Silizium-Mikrodisplays (Liquid-Crystal-on-Silicon oder LCoS-Mikrodisplays) bieten einige Vorteile, da Steuerungsschaltkreise hinter der reflektiven Fläche angeordnet werden können und fortgeschrittenere integrierte Schaltungstechnologie verfügbar wird, wenn die Substratmaterialien nicht durch ihre Lichtundurchlässigkeit eingeschränkt sind.

LCoS-basierte Bildgebungspanels sowie andere Typen von auf Flüssigkristallanzeigen (Liquid Crystal Display, LCD) basierenden Bildgebungspanels drehen die Polarisation von eintreffendem Licht. Typischerweise wird entweder für den dunkelsten Zustand polarisiertes Licht mit seinem Polarisationszustand im Wesentlichen unverändert oder, um einen gewünschten Grauwert bereitzustellen, mit einem Grad an Polarisationsdrehung von dem Bildgebungspanel reflektiert. Eine Drehung von 90° liefert bei diesen Systemen den hellsten Zustand. Folglich wird als der Eingangsstrahl für reflektive LCD-Bildgeber allgemein ein polarisierter Lichtstrahl verwendet.

Projektionsanzeigesysteme, welche auf der LCD-Technologie basieren, setzen gewöhnlich ein, zwei oder drei LCD-Bildgebungspanels ein, um ein vollfarbiges projiziertes Bild zu erzeugen. Wenn drei Panels verwendet werden, wird jedes Panel mit einer der drei Primärfarben beleuchtet. Jedes Panel wird mit Videodaten angesteuert, welche dem Farbkanal für das an diesem Bildgeber empfangene Beleuchtungslicht entsprechen. Schließlich werden diese drei monochromen Bilder gleichzeitig auf den Schirm projiziert, was zu einem Bild mit hoher Helligkeit führt, welches keine mit einer zeitlichen Farbsequenzierung der Bilddaten verknüpften Artefakte aufweist.

Bei Ein-Panel-Systemen, wie zum Beispiel denjenigen, welche in den US-Patenten Nr. 6,702,446 und 6,707,516 offenbart sind, werden bestimmte Mittel eingesetzt, um den einzigen Bildgeber sequenziell mit allen drei Primärfarben zu beleuchten, typischerweise entweder eine Farbsequenzierung oder ein Abrollen eines Musters aus mit den drei Primärfarben gefärbten Lichtstreifen über den Bildgeber, z. B. unter Verwendung eines Farbrades, um ein Vollfarbbild zu erzeugen. Der Bildgeber wird mit einem zeitsequenziellen (und möglicherweise abrollenden) Video-Bilddatenstrom angesteuert, welcher synchron mit der zeitlich (und unter Umständen räumlich) variierenden mehrfarbigen Beleuchtungsquelle ist.

Ein Bildgebungssystem projiziert ein vergrößertes Bild dieses farbsequenziellen (oder farbabrollenden) Bildes auf eine Betrachtungsfläche, wo der Betrachter als Folge der langsameren Reaktionszeit des menschlichen Auges im Vergleich zu der Geschwindigkeit der Farbmodulation in dem Bildgebungssystem ein Vollfarbbild wahrnimmt. Aufgrund der farbsequenziellen Beschaffenheit des Ein-Panel-Displays resultiert im Vergleich zu Drei-Panel-Anzeigen ein Bild mit einer geringeren Helligkeit. Aufgrund der zeitlichen Beschaffenheit des Farbsequenzierungssystems kann das Bild auch Farbtrennungsartefakte enthalten.

Eine Zwei-Panel-Architektur ist ein attraktiver Kompromiss zwischen diesen zwei Extremen. Typischerweise fällt das Farbmanagement bei einer Zwei-Panel-Architektur in eines von mehreren allgemeinen Schemas. Bei einem ersten Schema wird Licht aus der Beleuchtungsquelle in zwei Strahlen aufgeteilt, indem das unverarbeitete Licht in seine zwei einzelnen orthogonalen Polarisationszustände aufgespalten wird, wodurch zwei durchgängige, d. h. nicht modulierte, polarisierte Strahlen gebildet werden. Jeder dieser Strahlen wird zu einem der zwei Bildgeber weitergeleitet. Diese zwei polarisierten Strahlen werden farbgefiltert und ähnlich den Systemen mit nur einem einzigen Bildgeber mit Farbsequenzierungs- oder Farbabrollmitteln, z. B. einem Farbrad, moduliert.

Die zwei resultierenden farbmodulierten Bilder werden unter Verwendung eines Polarisationsstrahlkombinierers wieder kombiniert, so dass ein einziges farbsequenzielles Vollfarbbild erzeugt wird. Der Vorteil dieses Ansatzes im Vergleich zu einem Ein-Panel-System ist ein helleres Bild als dasjenige, welches unter Verwendung nur eines Bildgebers erreicht wird. Jedoch ist dieses System nach wie vor nicht so hell wie ein Drei-Panel-System, da nach wie vor eine gewisse Art von zeitlicher Farbsequenzierung benötigt wird.

Bei einem zweiten Schema, welches in den US-Patenten Nr. 6,280,034 und 6,388,718 offenbart ist, wird Licht aus der Quelle zunächst derart spektral in zwei Strahlen aufgeteilt, dass einer der Strahlen aus Licht aus einem einzigen Primärfarbkanal (zum Beispiel nur rotem Licht) besteht, und der zweite Strahl aus Licht aus den verbleibenden zwei Primärfarbkanälen (zum Beispiel grünem und blauem Licht) besteht. Licht aus dem ersten Strahl wird zu einem der Panels weitergeleitet, so dass dieses Panel durchgängig eine Primärbeleuchtungsfarbe empfängt und Bilddaten anzeigt, welche dieser einen Primärfarbe entsprechen. Der zweite Strahl, welcher aus Licht aus den zwei verbleibenden Primärfarben besteht, wird auf das zweite Bildgebungspanel geleitet. Dynamische Farbsequenzierungs- oder Farbabrollmittel werden verwendet, um die zwei Primärfarben des zweiten Strahls in einer zeitlichen Sequenz auf das Bildgebungspanel zu geben.

Das Bildgebungspanel wird mit einem zeitsequenziellen Video-Bilddatenstrom elektronisch angesteuert, welcher synchron mit der zeitlich variierenden (und unter Umständen räumlich variierenden, z. B. abrollenden) zweifarbigen Beleuchtungsquelle moduliert ist.

Die Bilder von den zwei Bildgebungspanels werden unter Verwendung eines dichroitischen Strahlkombinierungselements optisch kombiniert und werden auf einen Schirm oder eine Betrachtungsfläche projiziert, so dass ein Vollfarbbild erzeugt wird. Dieses System kann optional in dem Beleuchtungssubsystem ein Polarisationsrückgewinnungssubsystem beinhalten, um die Gesamtanzeigehelligkeit zu erhöhen. Dennoch ist das resultierende Bild aufgrund der zeitlichen Farbsequenzierung in dem zweifarbigen Bildgeber weniger hell als bei einem vollständigen Drei-Panel-System. Jedoch ist es typischerweise heller als bei einem Ein-Panel-System, weil es in der Lage ist, gleichzeitig zwei überlappende Vollrahmen-Farbbilder zu projizieren, während das System mit einem einzigen Panel zu jedem Zeitpunkt nur ein Vollrahmen-Farbbild anzeigt.

Alle dieser Zwei-Panel-Projektionssysteme gemäß dem Stand der Technik erfordern dynamische Farbtrennungsmittel, typischerweise entweder mechanische oder elektrische Farbshutter, um die Farbsequenzierung auf eines der Bildgebungspanels zu gewährleisten. Unter ihnen sind mechanische Farbräder derzeit am weitesten verbreitet. Zum Beispiel offenbaren die US-Patente Nr. 5,517,340 und 5,863,125 Zwei-Panel-Schemas, bei welchen Farbräder verwendet werden, um sequenziell eine der Primärfarben zur Projektion einem Polarisationsstrahlteilerwürfel zuzuführen. Die Farbräder als Mittel zur dynamischen Farbtrennung haben jedoch einige Nachteile, wie zum Beispiel ein festes Farbverhältnis, welches eine Weißabgleicheinstellung verkompliziert, vergleichsweise große Abmessungen und mechanische Abnutzung.

Die US-Patente 6,568,815 und 6,650,377 offenbaren Zwei-Panel-Systeme, welche eine farbselektive dynamische Polarisationssteuerung des Beleuchtungslichtstrahls zur Farbsequenzierung verwenden. Diese Zwei-Panel-Projektionssysteme beinhalten einen farbselektiven Eingangspolarisationsmodulator oder -schalter, um zunächst die Polarisation einer Farbkomponente anders als die Polarisation einer zweiten Farbkomponente des Strahls dynamisch zu drehen, und verwenden dann Polarisationsstrahlteiler, um zu steuern, welche Primär- und/oder Sekundärfarben den Panels zugeführt werden. Diese dynamischen farbselektiven Polarisationsschalter, welche ausgeführt sind als ein verzögerungsbasierter Polarisationsstapelfilter, der einen Stapel aus doppelbrechenden Schichten und wenigstens eine aktive Flüssigkristallzelle umfasst, haben ebenfalls bestimmte Nachteile; sie haben keine scharfen Übergänge von einem Farbband zu dem nächsten und können unter Verwendung technologischer Standardprozesse schwierig herzustellen sein, und können daher vergleichsweise teuer sein.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden, indem ein Zwei-Panel-LCD-System geschaffen wird, welches eine dynamische achromatische Polarisationsumschaltung und eine statische Farbtrennung einsetzt, um eine zeitliche Farbsequenzierung zu gewährleisten.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Zwei-Panel-LCD-System zu schaffen, welches einen einfachen LC-Eingangspolarisationsschalter und statische Farbseparatoren verwendet, und bei welchem beide Bildgebungspanels für zwei Farben zeitlich verteilt genutzt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Aufgaben gelöst durch ein Farbmanagementsystem, wie es in Anspruch 1 oder Anspruch 20 definiert ist. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

In Übereinstimmung mit der Erfindung wird ein Farbmanagementsystem bereitgestellt, welches umfasst: Schaltmittel zum achromatischen Schalten eines Lichtstrahls, so dass er zwischen einem ersten Pfad und einem zweiten Pfad wechselt, wobei der Lichtstrahl eine erste, eine zweite und eine dritte Farbkomponente umfasst, welche sich unterscheiden; erste Farbtrennungsmittel, welche in dem ersten Pfad angeordnet sind, um die dritte Farbkomponente abzutrennen und um die erste Farbkomponente und die zweite Farbkomponente entlang separater Pfade zu leiten; zweite Farbtrennungs- und Farbführungsmittel, welche in dem zweiten Pfad angeordnet sind, um die zweite Farbkomponente abzutrennen und um die erste Farbkomponente und die dritte Farbkomponente entlang separater Pfade zu leiten; einen ersten Bildgeber zum räumlichen Modulieren wenigstens der ersten Farbkomponente und zum Ausgeben eines ersten räumlich modulierten farbigen Strahls mit einer einzigen Farbkomponente oder wechselnden Farbkomponenten; einen zweiten Bildgeber zum räumlichen Modulieren von zwei von der ersten, zweiten und dritten Farbkomponente und zum Ausgeben eines zweiten räumlich modulierten farbigen Strahls, welcher wechselnde Farbkomponenten aufweist, wobei der erste und zweite räumlich modulierte farbige Strahl zusammen alle drei Farbkomponenten beinhalten; einen Strahlkombinierer zum Kombinieren des ersten räumlich modulierten farbigen Strahls mit dem zweiten räumlich modulierten farbigen Strahl, um einen Projektionsstrahl zu bilden.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt dieser Erfindung umfassen die Schaltmittel einen Polarisationsschalter zum achromatischen Schalten einer Polarisation des Lichtstrahls, so dass sie zwischen einem ersten und zweiten Polarisationszustand wechselt, und einen polarisierenden Strahlteiler, um den Lichtstrahl entlang des ersten Pfades zu leiten, wenn der Lichtstrahl den ersten Polarisationszustand hat, und um den Lichtstrahl entlang des zweiten Pfades zu leiten, wenn der Lichtstrahl den zweiten Polarisationszustand hat.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt dieser Erfindung beinhalten die ersten Farbtrennungs- und Farbführungsmittel einen ersten chromatischen Filter, um die dritte Primärfarbkomponente im Wesentlichen aus dem Lichtstrahl zu entfernen und einen ersten sekundärfarbigen Strahl auszugeben, welcher die erste und zweite Primärfarbkomponente umfasst, und die zweiten Farbtrennungs- und Farbführungsmittel beinhalten einen zweiten chromatischen Filter, um die zweite Primärfarbkomponente im Wesentlichen aus dem Lichtstrahl zu entfernen und um einen zweiten sekundärfarbigen Strahl auszugeben, welcher die erste und dritte Primärfarbkomponente umfasst, wobei die ersten und zweiten Farbtrennungsmittel ferner einen gemeinsamen chromatischen Strahlteiler umfassen, welcher dazu angeordnet ist, wechselweise den ersten und zweiten sekundärfarbigen Strahl um jeden von dem ersten und zweiten sekundärfarbigen Strahl in zwei primärfarbige Strahlen aufzuspalten und um jeden der zwei primärfarbigen Strahlen auf einen anderen von dem ersten und zweiten Bildgeber zu leiten.

Die Erfindung wird nun nachfolgend genauer unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, welche bevorzugte Ausführungsbeispiele davon darstellen, wobei:

1 eine Darstellung des Farbmanagementsystems der vorliegenden Erfindung ist;

2 eine Darstellung ist, welche die Strahl- und Farbführung bei einer ersten Betriebsweise des in 1 dargestellten Farbmanagementsystems veranschaulicht;

3 eine Darstellung ist, welche die Strahl- und Farbführung bei einer zweiten Betriebsweise des in 1 dargestellten Farbmanagementsystems veranschaulicht;

4 eine Darstellung ist, welche ein Polarisationsschalt- und Farbsequenzierungsschema des in 1–3 dargestellten Farbmanagementsystems veranschaulicht.

Sofern nicht anderweitig angedeutet, einschließlich Andeutung durch Verwendung im Kontext, ist das Farbsystem hierin das additive Farbsystem. Bei dem additiven Farbsystem sind rot, blau und grün die Primärfarben und Magenta (rot + blau), Cyan (blau + grün) und Gelb (rot + grün) sind die Sekundärfarben. Für diejenigen mit Kenntnissen der Technik versteht es sich, dass Magenta, Cyan und Gelb bei dem subtraktiven Farbsystem, welches beispielsweise häufig zur Beschreibung von Drucksystemen verwendet wird, als Primärfarben bezeichnet werden.
Eine beispielhafte Ausführungsform eines Zwei-Panel-Farbmanagementsystems, welches eine dynamische achromatische Polarisationsumschaltung mit einer statischen räumlichen Farbtrennung zur Farbsequenzierung kombiniert, ist in 1–3 dargestellt und wird nachstehend beschrieben.
Sich zuerst 1 zuwendend, beinhaltet das Zwei-Panel-Farbmanagementsystem 10 eine Lichtquelle in Form einer Lampe 12 mit einem Bogen 14, welche im Betrieb einen Strahl aus im Wesentlichen weißem Licht 16 erzeugt, das mehr als einen Polarisationszustand aufweist, z. B. unpolarisiert ist. Alternativ kann die Lampe 12 eine leuchtdrahtbasierte Lampe sein. Ein lichtintegrierendes Lichtrohr 18 mit einem ersten Polarisationswandler 19 an seinem Eingangsende wird verwendet, um aus dem unpolarisierten Strahl 16 einen polarisierten, homogenisierten Beleuchtungsstrahl 17 zu erzeugen. Mit anderen Worten ist der polarisierte Strahl 17 in im Wesentlichen einen einzigen Polarisationszustand umgewandelt worden, wie es durch den doppelendigen Pfeil 21 angedeutet ist, welcher einen Polarisationszustand vom „p-Typ" kennzeichnet. Der p-Typ-Polarisationszustand ist für Diskussionszwecke willkürlich ausgewählt und diejenigen mit Kenntnissen der Technik verstehen, dass die p-Typ-Polarisation und eine dazu orthogonale Polarisation vom „s-Typ" mit Bezug auf eine ausgewählte Ebene definiert sind und bei alternativen Ausführungsformen der s-Typ-Zustand gewählt wird, mit einer geeigneten Modifikation von in 1–3 dargestellten polarisationsabhängigen Blöcken und Elementen, wie es denjenigen mit Kenntnissen der Technik bekannt wäre.
Vorzugsweise umfasst der Polarisationswandler 19 an dem Eingangsende des Lichtrohrs 18 eine Vielzahl von Polarisationswandlern vom Corner-Cube-Typ, z. B. polarisierende Strahlteilerwürfel. Bei einer alternativen Ausführungsform ist die Lampe 12 eine polarisierende Lampe, welche einen Lichtstrahl mit im Wesentlichen einem einzigen Polarisationszustand liefert, und der Polarisationswandler 19 ist nicht erforderlich. Optional kann nach der Lampe 12 eine Relaislinse 29 verwendet werden, um einen kompakten Strahlengang zu gewährleisten.
Ein Bereiningungspolarisierer, nicht dargestellt, kann optional an dem Ausgangsende des Lichtrohrs 18 angeordnet sein, um Licht zu entfernen, welches nicht den ausgewählten Polarisationszustand aufweist. Nachdem der Polarisationswandler 19 das Licht 17 aus der Lampe 12 in den ausgewählten Polarisationszustand gewandelt hat, drehen Reflexionen an den Wänden des Lichtrohres 18 den Polarisationszustand von einem gewissen Teil des Lichts. Das Verhältnis von p-polarisiertem zu s-polarisiertem Licht, welches das Lichtrohr 18 verlässt, ist typischerweise zwischen 3:1 und 5:1. Ein reflektiver Polarisator, wie zum Beispiel ein Polarisator vom Drahtgitter-Typ, wird allgemein als der Bereinigungspolarisator bevorzugt, wenn der Lichtfluss derart ist, dass ein absorbierender Polarisator zu viel Wärme erzeugen würde. Wenn das Licht, welches das Lichtrohr 18 verlässt, stark polarisiert ist, wird alternativ ein absorbierender Bereinigungspolarisator verwendet, oder er kann bei einigen Ausführungsformen vollständig weggelassen werden. Bei noch weiteren Ausführungsformen wird ein Corner-Cube-Polarisator, z. B. vom MacNielle-Typ, oder ein Polarisator vom Typ mit frustrierter interner Totalreflexion (Frustrated Total-Internal-Reflection, FTIR) mit geeigneter Anpassung des dargestellten Strahlengangs (der dargestellten Strahlengänge) als der Bereinigungspolarisator verwendet.
Wie es für jemanden mit Kenntnissen der Technik ersichtlich wäre, können die Lampe 12, der Polarisationswandler 19 und das lichtintegrierende Rohr 18 durch eine alternative Quelle für den polarisierten Strahl 17 aus im Wesentlichen weißem Licht ersetzt werden und bei dem Farbmanagementsystem der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Der polarisierte Strahl 17, welcher in dieser Beschreibung auch als der Eingangsstrahl oder der Beleuchtungsstrahl bezeichnet wird, ist ein Strahl aus im Wesentlichen weißem Licht und beinhaltet als solcher wenigstens drei Farbkomponenten, welche gemeinsam in der Lage sind, im Wesentlichen weißes Licht zu erzeugen, und welche hierin als eine erste, zweite und dritte Farbkomponente bezeichnet werden. Bei den nachstehend beschriebenen Ausführungsformen sind diese drei Farbkomponenten die Primärfarbkomponenten, d. h. rot, grün und blau. Lediglich beispielhaft werden in der nachfolgenden Beschreibung die erste, zweite und dritte Farbkomponente der roten, grünen bzw. blauen Farbe zugeordnet. Jedoch ist diese spezielle Zuordnung nur zur Einfachheit der Beschreibung gewählt und andere Farbzuordnungen für die erste, zweite und dritte Farbkomponente sind innerhalb des Umfangs der Erfindung gleichermaßen möglich. Zum Beispiel kann bei alternativen Ausführungsformen die erste Farbkomponente blau, die zweite grün und die dritte rot sein, usw.
Ein Polarisationsmodulator 15, hierin auch als der Polarisationsschalter 15 bezeichnet, ist dazu angeordnet, den die drei Farbkomponenten umfassenden polarisierten Strahl 17 aufzunehmen. Der Polarisationsmodulator 15 arbeitet so, dass er abwechselnd die Polarisation des Strahls 17 zwischen zwei unterschiedlichen, vorzugsweise orthogonalen, Polarisationszuständen, z. B. den Polarisationszuständen „p" und „s", umschaltet, so dass ein polarisationsgeschalteter Strahl 20 gebildet wird. Der Polarisationsmodulator 15 ist vorzugsweise als ein elektrisch gesteuerter LC-Schalter ausgeführt, zum Beispiel ein ferroelektrischer LC-Schalter (FELC-Schalter), welcher zum Beispiel von Displaytech, Inc. kommerziell verfügbar ist. Beispielsweise dreht der elektrisch gesteuerte LC-Polarisationsschalter 15, wenn er in einem „AUS"-Zustand ist, die Polarisation des Eingangsstrahls 17 um 90° von dem p-Zustand in den dazu orthogonalen s-Zustand, und lässt in einem „AN"-Zustand den p-polarisierten Strahl 17 durch, ohne seine Polarisation zu ändern. Bei anderen Ausführungsformen können die Zustandsbezeichnungen AUS und AN umgekehrt sein. Im Betrieb wird der LC-Schalter 15 abwechselnd umgeschaltet zwischen dem „AUS"-Zustand, welcher für eine Dauer eines ersten Zeitintervalls T₁ beibehalten wird, und dem „AN"-Zustand, in welchem er für eine Dauer eines zweiten Zeitintervalls T₂ gehalten wird, so dass als die Ausgabe des Schalters 15 der polarisationsgeschaltete Strahl 20 gebildet wird. Die zwei abwechselnden Polarisationszustände des Strahls 20 mit Dauer T₁ und T₂ sind in 1 schematisch durch zwei Liniensegmente dargestellt, welche mit einem die s-Polarisation anzeigenden konzentrischen Kreis 22 bzw. die p-Polarisation anzeigenden Doppelpfeil 21 markiert sind. Mit Bezug auf eine Zeitskala betrachtet, welche Vielfache von (T₁ + T₂) beinhaltet, wird der polarisationsgeschaltete Lichtstrahl 20 hierin auch als der abwechselnd polarisierte Strahl 20 bezeichnet; im Kontext dieser Beschreibung bedeuten die Worte „abwechselnd polarisierter Strahl" oder „abwechselnd polarisierte Farbkomponente" einen Lichtstrahl mit einer Polarisation, welche zeitlich wechselt zwischen einem ersten Polarisationszustand, z. B. dem p-Zustand, und einem vorzugsweise zu dem ersten Zustand orthogonalen zweiten Polarisationszustand, z. B. dem s-Zustand.
Ein erster Polarisationsstrahlteiler (Polarization Beam Splitter, PBS) 25 in Form eines Drahtgitter-Polarisators (Wire-Grid- oder WG-Polarisators), welcher in einem spitzen Winkel, z. B. mit 45°, zu dem Strahl 20 positioniert ist, ist dazu angeordnet, den abwechselnd polarisierten Strahl 20 aufzunehmen, um die „s"- und „p"-Polarisation räumlich zu trennen. Spezieller wird der Strahl 20 durch den WG-Polarisator 25 durchgelassen, wenn der Strahl s-polarisiert ist, und wird von dem WG-Polarisator 25 reflektiert, wenn der Strahl p-polarisiert ist, so dass der Strahl 20 von dem WG-Polarisator 25 während des Zeitintervalls T₁ entlang eines ersten Pfads 23 und während des Zeitintervalls T₂ entlang eines zweiten Pfads 24 geleitet wird. Bei anderen Ausführungsformen kann ein anderer Typ von PBS, z. B. ein Würfel oder einer vom FTIR-Typ, anstelle des WG-Polarisators 25 verwendet werden. Der Polarisationsmodulator 15 und der PBS 25 bilden zusammen Strahlschaltmittel 70, um den Lichtstrahl 17 achromatisch zu schalten, so dass er zwischen dem ersten Pfad 23 und dem zweiten Pfad 24 wechselt.
Dem PBS 25 nachfolgend sind ein erster chromatischer Filter 30 und ein andersartiger zweiter chromatischer Filter 26 in dem ersten und zweiten Pfad 23 bzw. 24 angeordnet, um den Strahl 20 in Abhängigkeit von dessen Polarisation wechselweise aufzunehmen. Der erste und zweite chromatische Filter 30 und 26 werden nachstehend auch als der erste und zweite Sekundärfarbfilter oder als der erste und zweite Farbfilter bezeichnet.
Bedeutend ist, dass sowohl der Polarisationsmodulator 15 als auch der PBS 25 im Wesentlichen achromatisch sind, d. h. sie üben ihre jeweiligen Funktionen unter im Wesentlichen Beibehaltung der drei Primärfarbkomponenten des Eingangsstrahls 17 aus, so dass im Betrieb sowohl der erste 30 als auch der zweite 26 chromatische Filter wechselweise Licht empfangen, welches alle drei Farbkomponenten, d. h. blau, grün und rot, umfasst, und Licht unterschiedlicher Misch- oder Sekundärfarben ausgeben. Für jemanden mit Kenntnissen der Technik versteht es sich, dass der PBS 25 eine spektrale Transferfunktion haben kann, welche über den sichtbaren Spektralbereich nicht vollständig flach ist, und der Polarisationsmodulator 15 eine spektrale Transferfunktion haben kann, welche sich in dessen Zuständen „AN" und „AUS" etwas unterscheidet, und daher können die relativen Intensitäten der von den Filtern 26, 30 aufgenommenen drei Primärfarbkomponenten etwas unterschiedlich sein, ohne den im Wesentlichen achromatischen Charakter der durch den Modulator 15 und den PBS 25 gebildeten Strahlschaltmittel 70 zu verändern, solange jeder der Filter 30, 26 einen wesentlichen Anteil von jeder der drei Primärfarbkomponenten empfängt. Bei anderen Ausführungsformen können alternative Strahlschaltmittel zum achromatischen Schalten des Lichtstrahls 17, um zwischen zwei Strahlengängen zu wechseln, anstelle der Kombination des Polarisationsmodulators 15 und des PBS 25 verwendet werden, z. B. mit der Funktionalität eines gerichteten optischen 1 × 2-Strahlschalters.
Der erste chromatische Filter 30 und zweite chromatische Filter 26 sind unterschiedliche Sekundärfarbfilter, welche eine unterschiedliche Primärfarbkomponente aus eintreffendem Licht abspalten und einen ersten und zweiten sekundärfarbigen Strahl ausgeben. Sie bilden eine erste Stufe von ersten bzw. zweiten statischen Farbtrennungsmitteln des dynamischen Farbmanagementsystems der vorliegenden Erfindung, wobei jedes von den ersten und zweiten Farbtrennungsmitteln dazu dient, eine der drei Farbkomponenten abzutrennen und die anderen zwei Farbkomponenten entlang separater Pfade zu leiten. Bei der dargestellten Ausführungsform beinhaltet eine zweite Stufe der ersten und zweiten Farbtrennungsmittel einen gemeinsamen statischen chromatischen Strahlteiler 40, welcher wechselweise den ersten und zweiten sekundärfarbigen Strahl aufnimmt, zwei verbleibende Primärfarbkomponenten des aufgenommenen sekundärfarbigen Strahls trennt und sie entlang separater Pfade zu einem ersten bzw. zweiten Bildgeber 38, 36 leitet, so dass jeder der zwei primärfarbigen Strahlen auf einen anderen von dem ersten (38) und zweiten (36) Bildgeber geleitet wird, um Bildinformation durch räumliche Modulation zu vermitteln. Diese Farbführung, welche sich für die Zeitperioden T₁ und T₂ unterscheidet, ist in 2 und 3 veranschaulicht und wird nun im Zusammenhang mit einer Beschreibung des verbleibenden Teils des Farbmanagementsystems der vorliegenden Erfindung genauer beschrieben.
Mit Bezug auf 2 entspricht eine erste zeitliche Betriebsart des Farbmanagementsystems der vorliegenden Erfindung dem Zeitintervall T₁, wenn der LC-Schalter 15 aus ist, so dass der Strahl 20 s-polarisiert ist und durch den PBS 25 entlang des ersten Pfads 23 in Richtung des ersten Sekundärfarbfilters 30 durchgelassen wird. Bei der in 1–3 dargestellten Ausführungsform ist der erste Sekundärfarbfilter 30 ein Gelbfilter, welcher die dritte, z. B. blaue, Farbkomponente des Strahls abtrennt, z. B. reflektiert, wobei die blaue Komponente dadurch entfernt wird und im Wesentlichen verloren geht, und einen ersten farbigen StrahL 31 ausgibt, z. B. durchlässt, welcher im Wesentlichen nur die erste, z. B. rote, und die zweite, z. B. grüne, Komponente aufweist, welche zusammen die erste Sekundärfarbe, in diesem speziellen Fall gelb, des farbigen Strahls 31 bilden. Eine polarisationsdrehende Halbwellenplatte 28 dreht die Polarisation des gelben Strahls 31 um 90°, wodurch sie zurück in die p-Polarisation konvertiert wird. Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Polarisationswandler 28 in dem zweiten Strahlengang 24, z. B. nach dem Filter 26, angeordnet, mit geeigneten Änderungen an der optischen Anordnung von weiteren polarisationsabhängigen optischen Elementen des Systems 10, welche für jemanden mit Kenntnissen der Technik nahe liegend wären.
Der statische chromatische Strahlteiler 40, hierin auch bezeichnet als der Farbseparator 40, in Form eines transflektiven dichroitischen Strahlteilers ist dazu angeordnet, den gelben Strahl 31 über eine seiner Seiten 40a in einem spitzen Winkel aufzunehmen, um die erste und zweite Primärfarbkomponente des gelben Strahls 31 räumlich zu trennen, so dass zwei primärfarbige Strahlen 41 und 42 gebildet werden, und um jeden der zwei primärfarbigen Strahlen 41, 42 auf einen anderen von dem ersten (38) und zweiten (36) Bildgeber zu leiten, z. B. um die erste Farbkomponente in Richtung des ersten Bildgebers 38 und die zweite Farbkomponente in Richtung des zweiten Bildgebers 36 zu leiten.
Spezieller ist bei der hierin beschriebenen Ausführungsform der statische Farbseparator 40 ein Rot/Cyan-Strahlteiler, welcher dazu ausgestaltet ist, die rote Komponente 41 des p-polarisierten gelben Strahls 31 zu reflektieren und dessen grüne Komponente 42 durchzulassen, wobei die rote und grüne Farbkomponente in 1–3 durch gepunktete bzw. gestrichelte Linien dargestellt sind. Diese rote und grüne Komponente 41, 42 werden dadurch von dem statischen dichroitischen Strahlteiler 40 in Richtung des ersten 38 bzw. zweiten 36 Bildgebers geleitet, welche vorzugsweise als reflektive LCoS-Bildgebungspanels ausgeführt sind. Bei einer anderen Ausführungsform kann der erste chromatische Filter 30 ein Cyan-Filter sein und der statische Farbseparator 40 kann ein Gelb/Blau-Strahlteiler zum Aufspalten von von dem Filter 30 empfangenem cyanfarbigen Licht in grüne und blaue Komponenten sein, wobei die Nummern 41, 42 in 2 sich bei dieser Ausführungsform auf die grüne bzw. blaue Komponente beziehen.
Der erste chromatische Filter 30 und der Farbseparator 40, zusammen mit den dazwischen angeordneten optionalen optischen Komponenten 27, 28, 29, bilden die ersten Farbtrennungs- und Farbführungsmittel 71 des Farbmanagementsystems gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei anderen Ausführungsformen können andere statische Farbtrennungs- und Farbführungsmittel in dem ersten Pfad angeordnet sein, welche dazu dienen, die dritte Farbkomponente abzutrennen und die erste Farbkomponente in Richtung des ersten Bildgebers und die zweite Farbkomponente entlang eines separaten Pfads in Richtung des zweiten Bildgebers zu leiten.
Sowohl die erste als auch die zweite Primärfarbkomponente, z. B. das rote und grüne Licht, sind p-polarisiert und werden daher durch reflektive Polarisatoren 46 bzw. 44 durchgelassen, welche in spitzen Winkeln, z. B. 45°, zu den Ausbreitungsrichtungen der jeweiligen Farbkomponenten 41 und 42 positioniert sind.
Vorzugsweise sind die reflektiven Polarisatoren 44 und 46 Drahtgitter-Polarisatoren (Wire-Grid- oder WG-Polarisatoren), jedoch können andere qualitativ hochwertige reflektive Polarisatoren verwendet werden, wie zum Beispiel vom Corner-Cube-Typ (MacNielle-Typ) oder vom Typ mit frustrierter interner Totalreflexion (Frustrated Total Internal Relexion, „FTIR"). Diejenigen mit Kenntnissen der Technik verstehen, dass FTIR-Polarisatoren Licht mit s-Typ-Polarisation durchlassen und Licht mit p-Typ-Polarisation reflektieren und dass die Komponenten und Darstellungen entsprechend modifiziert würden. Die reflektiven Polarisatoren 44 und 46 lassen Licht eines Polarisationszustands durch, bei diesem Beispiel p-polarisiertes Licht, und reflektieren Licht mit dem orthogonalen Polarisationszustand, z. B. s-polarisiertes Licht, und werden daher nachstehend als der zweite und dritte polarisierende Strahlteiler 46 bzw. 44 oder der zweite und dritte WG-PBS 46, 44 bezeichnet. Es ist wünschenswert, dass der zweite und dritte polarisierende Strahlteiler 46 und 44 von höherer Qualität sind, d. h. ausreichend optisch flach sind, um die Qualität des von den Bildgeber-Panels 36 und 38 reflektierten Bilds beizubehalten.
Die LCoS-Bildgebungspanels 36 und 38 modulieren räumlich darauf auftreffendes Licht und drehen den Polarisationszustand des reflektierten Lichts um 90°. Somit ist räumlich moduliertes rotes Licht 43, welches von dem ersten Bildgeber 38 reflektiert wird, s-polarisiert; dieses Licht 43 wird dann weg von dem dem ersten Bildgeber 38 zugeordneten reflektiven Polarisator 46 in Richtung eines Polarisationsstrahlteilerwürfels 50 reflektiert, welcher als ein Polarisationsstrahlkombinierer wirkt. Auf ähnliche Weise gibt der zweite Bildgeber 36 ein zweites s-polarisiertes räumlich moduliertes grünes Licht 48 aus, welches weg von dem reflektiven Polarisator 44 in Richtung eines Polarisationsstrahlkombinierers 50 reflektiert wird. Der Polarisationsstrahlkombinierer 50, in Form eines Polarisationsstrahlteilerwürfels, kombiniert es mit dem räumlich modulierten roten Licht, welches von dem ersten Bildgeber 38 ausgegeben wird, um einen Projektionsstrahl 51 zu bilden, wobei der Projektionsstrahl 51 während des Zeitintervalls T₁ im Wesentlichen aus der ersten und zweiten Farbkomponente, d. h. bei dieser speziellen Ausführungsform Rot und Grün, besteht.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind der erste und zweite Bildgeber 38, 36 transmissive LC-Panels, welche im Vergleich zu der in 1–3 dargestellten Ausführungsform in einer umgekehrten optischen Reihenfolge zu dem zweiten und dritten PBS 46 bzw. 44 positioniert sind.
3 veranschaulicht die Funktionsweise des in 1 dargestellten Farbführungsschemas gemäß einer zweiten zeitlichen Betriebsart des Farbmanagementsystems der vorliegenden Erfindung; diese zweite Betriebsart entspricht dem Zeitintervall T₂, wenn der LC-Schalter 15 in dem „AN"-Zustand ist.
Während des Zeitintervalls T₂ ist der achromatische LC-Schalter 15 angeschaltet, der Strahl 20 ist p-polarisiert und wird weg von dem PBS 25 entlang des zweiten Pfads 24 in Richtung des zweiten chromatischen Filters 26 reflektiert, welcher bei der dargestellten Ausführungsform ein Magenta-Filter ist. Der Magenta-Filter 26 separiert oder entfernt, z. B. reflektiert, die zweite, z. B. grüne, Farbkomponente des Strahls 20, wobei die grüne Komponente dadurch im Wesentlichen verloren geht, und produziert, z. B. transmittiert, einen zweiten farbigen Strahl 32 mit im Wesentlichen nur der ersten, z. B. roten, und der dritten, z. B. blauen, Komponente, welche zusammen die zweite Sekundärfarbe, bei dieser Ausführungsform Magenta, des farbigen Strahls 32 bilden.
Der zweite farbige Strahl 32, welcher durch optionale optische Elemente, wie zum Beispiel einen Faltungsspiegel 27 und eine Relaislinse 29 geeignet geformt wird, wird entlang eines in 3 durch eine strichpunktierte Linie dargestellten Strahlengangs geleitet, um auf einer gegenüberliegenden Seite 40b des statischen Rot/Cyan-Farbseparators 40 aufzutreffen, um die erste und dritte Farbkomponente des Magenta-Strahls 32 räumlich zu trennen, so dass die erste, d. h. rote, Farbkomponente, welche wiederum von dem Rot/Cyan-Farbseparator 40 reflektiert wird, nun in Form eines rotfarbigen Strahls in Richtung des zweiten Bildgebers 36 und die dritte, d. h. blaue, Farbkomponente in Form eines blaufarbigen Strahls in Richtung des ersten Bildgebers 38 geleitet wird. Die räumlich getrennten roten und blauen Farbkomponenten sind in 1 und 3 durch gepunktete bzw. langgestrichelte Linien dargestellt.
Der zweite chromatische Filter 26 und der Farbseparator 40, zusammen mit den dazwischen angeordneten optionalen optischen Komponenten 27 und 29, bilden die zweiten Farbtrennungsmittel 72 des Farbmanagementsystems, welche gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem zweiten Pfad 24 angeordnet sind. Bei anderen Ausführungsformen können andere statische Farbtrennungsmittel eingesetzt werden, welche dazu dienen, die zweite Farbkomponente abzutrennen und die erste und dritte Farbkomponente entlang unterschiedlicher Pfade auf einen anderen von dem ersten und zweiten Bildgeber 38, 36 zu leiten, z. B. die erste Farbkomponente in Richtung des zweiten Bildgebers 36 und die dritte Farbkomponente in Richtung des ersten Bildgebers 38 zu leiten.
Sowohl die blauen als auch die roten Lichtkomponenten des zweiten farbigen Strahls 32, welche p-polarisiert sind, werden durch reflektive Polarisatoren 46 bzw. 44 transmittiert, bevor sie auf dem ersten und zweiten Bildgeber 38 und 36 auftreffen. Der erste Bildgeber 38 moduliert räumlich die darauf während der Zeitperiode T₂ auftreffende blaue Farbkomponente und gibt räumlich moduliertes s-polarisiertes blaues Licht 45 in Richtung des WG-PBS 46 aus, welcher es weiter in Richtung des Polarisationskombinierers 50 reflektiert. Auf ähnliche Weise moduliert der zweite Bildgeber 36 räumlich die darauf während der Zeitperiode T₂ auftreffende rote Farbkomponente und gibt räumlich moduliertes s-polarisiertes rotes Licht 47 in Richtung des WG-PBS 44 aus, um es weiter in Richtung des Polarisationskombinierers 50 zu reflektieren. Der Polarisationskombinierer 50 kombiniert das von dem ersten Bildgeber 39 empfangene räumlich modulierte blaue Licht 45 mit dem räumlich modulierten roten Licht 45, welches durch die Wellenplatte 54 in die p-Polarisation umgewandelt ist, um während des Zeitintervalls T₂ den Projektionsstrahl 51 zur Projektion durch die Projektionslinse 52 auf einen Anzeigeschirm (nicht dargestellt) auszubilden.
Im Betrieb wird der LC-Polarisationsschalter 15 angesteuert, um zwischen dem AUS- und AN-Zustand mit Dauer T₁ bzw. T₂ zu wechseln, so dass das Farbmanagementsystem der vorliegenden Erfindung zwischen der zuvor beschriebenen ersten und zweiten Betriebsart wechselt. Das dadurch bereitgestellte Farbsequenzierungsschema ist in 4 veranschaulicht, welche die zeitliche Arbeitsweise der zuvor beschriebenen Ausführungsform der Erfindung zusammenfasst. In dieser Figur zeigt eine Sequenz 8 der unteren Reihe die Polarisationszustände des abwechselnd polarisierten Strahls 20 mit Bezug auf eine Zeitachse 11, die oberen zwei Sequenzen 2 und 4 zeigen eine Farbsequenzierung des ersten bzw. zweiten Bildgebers, wobei die erste Farbkomponente, z. B. rot, mit offenen Rechtecken 102, 102' dargestellt ist, die zweite Farbkomponente, z. B. grün, mit schwarzen Rechtecken 101 dargestellt ist und die dritte Farbkomponente, z. B. blau, mit gestrichelten Rechtecken 103 dargestellt ist. Eine Zeitsequenz 6 stellt die Zeitdauern der entsprechenden durch die Sequenzen 2, 4 und 8 dargestellten Farb- und Polarisationszustände dar.
Wie vorstehend mit Bezug auf 1–3 beschrieben und in 4 dargestellt, arbeiten bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform des Farbmanagementsystems der vorliegenden Erfindung der erste und zweite Bildgeber 38, 36, indem jeweils zwei Farbkomponenten sequenziell moduliert werden. Dies wird erreicht, indem der dichroitische Strahlteiler 40 in den Strahlgängen des ersten und zweiten farbigen Strahls 31, 32 mit dazu spitzen Winkeln positioniert wird, siehe z. B. 1, so dass der dichroitische Strahlteiler 40 den ersten und zweiten farbigen Strahl 31, 32 über gegenüberliegende Seiten 40a bzw. 40b des Strahlteilers 40 aufnimmt. Als Ergebnis moduliert der erste Bildgeber 38 abwechselnd die erste und dritte Farbkomponente, z. B. bei der dargestellten Ausführungsform rot und blau, um den ersten räumlich modulierten farbigen Strahl 39 mit wechselnden oder zeitsequenzierten roten und blauen Komponenten auszugeben; dieser Bildgeber kann daher als ein Rot/Blau-Bildgeber bezeichnet werden. Auf ähnliche Weise moduliert der zweite Bildgeber 36 abwechselnd die zweite und erste Farbkomponente, z. B. bei der dargestellten Ausführungsform grün und rot, um den zweiten räumlich modulierten farbigen Strahl 56 mit wechselnden oder zeitsequenzierten grünen und roten Komponenten auszugeben; er kann daher als Grün/Rot-Bildgeber bezeichnet werden. Jedoch sind diese Farbzuweisungen frei wählbar und können bei anderen Ausführungsformen abweichen, abhängig von einer speziellen Auswahl des ersten und zweiten Sekundärfarbfilters 30, 26 und des Farbseparators 40; z. B. ist bei einer alternativen Ausführungsform ein Bildgeber ein Blau/Grün-Bildgeber und der andere ein Grün/Rot-Bildgeber; bei einer weiteren Ausführungsform ist ein Bildgeber ein Blau/Rot-Bildgeber und ein anderer ist ein Grün/Blau-Bildgeber; andere Farbkombinationen sind innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung ebenfalls möglich, mit Änderungen in der Anordnung von chromatischen Filtern, welche für diejenigen mit Kenntnissen der Technik offensichtlich wären.
Bei noch weiteren Ausführungsformen nimmt einer der Bildgeber während sowohl der ersten als auch der zweiten zeitlichen Betriebsart, welche den Zeitintervallen T₁ und T₂ entsprechen, dieselbe Farbkomponente auf, während der andere Bildgeber wechselweise die anderen beiden der drei Farbkomponenten aufnimmt. Dies kann beispielsweise erreicht werden, indem der chromatische Strahlteiler 40 so positioniert wird, dass er sowohl den ersten als auch den zweiten farbigen Strahl 31, 32 über die gleiche Seite davon aufnimmt, wobei ihre Strahlengänge geeignet umgestaltet werden. Zum Beispiel ist bei einer solchen Ausführungsform der chromatische Strahlteiler 40 dazu angeordnet, die erste und zweite Farbkomponente des ersten farbigen Strahls 31 in Richtung des ersten 38 bzw. zweiten 36 Bildgebers zu führen und die erste und dritte Farbkomponente des zweiten farbigen Strahls 32 in Richtung des ersten 38 bzw. zweiten 36 Bildgebers zu führen, so dass der erste Bildgeber z. B. ein Rot/Rot-Bildgeber ist und der zweite Bildgeber z. B. ein Grün/Blau-Bildgeber ist.
Herkömmliche Farbmanagementsysteme, welche festgelegte, d. h. einfarbige, Bildgeber aufweisen, können dichroitische Filter verwenden, um die Lichtstrahlen von mehreren Bildgebern zu kombinieren. Bei dieser Ausführungsform bilden die Bildgebeber-Panels 36 und 38 Licht unterschiedlicher Farben ab, d. h. vermitteln ein Bild durch räumliche Modulation, z. B. beide Bildgeber-Panels bilden rotes Licht zu unterschiedlichen Zeiten ab, so dass das Kombinationselement, nämlich eine optische Beschichtungslage 60, mit dem Prinzip von Polarisationszuständen und nicht von Farbe arbeitet.
In diesem Fall ist s-Polarisation und p-Polarisation auf die optische Beschichtungslage 60 bezogen, welche typischerweise ein Stapel von optischen Dünnfilmschichten ist, die eine polarisierende Strahlteilerschicht vom FTIR- oder MacNielle-Typ bilden, oder alternativ ein qualitativ hochwertiger Metallgitter-Polarisator ist. Wie in 1 dargestellt, kombiniert der polarisierende Strahlteilerwürfel 50 den räumlich modulierten farbigen Strahl 56 mit zeitlich wechselnden Farbkomponenten, z. B. grün und rot, von dem zweiten Grün/Rot-Bildgeber 36, nachdem er durch die Wellenplatte 54 in die p-Polarisation gewandelt wurde, mit dem s-polarisierten räumlich modulierten farbigen Strahl 39, mit wechselweise roten und blauen Komponenten von dem Rot/Blau-Bildgeber 38, um ein Vollfarb-Projektionsbild zu erzeugen, welches von der Projektionslinse 52 auf den Anzeigeschirm abgebildet wird. Ein Weg, einen Weißpunktabgleich zu bewerkstelligen ist, die relative Dauer der Zeitintervalle T₁ und T₂ anzupassen.
Es ist von Bedeutung, dass das Farbmanagementsystem der vorliegenden Erfindung ein dynamisches achromatisches Strahlschalten mit einer statischen Farbtrennung- und -führung kombiniert. Dieses vorteilhafte neue Merkmal der vorliegenden Erfindung unterscheidet sie von anderen bekannten Zwei-Panel-Farbmanagementsystemen, welche typischerweise dynamische, entweder mechanische oder elektrische, Farbtrennungsmittel verwenden, und vermeidet wenigstens einige der Nachteile der Systeme gemäß dem Stand der Technik. Verwendung des elektrisch gesteuerten LC-Schalters 15 zur dynamischen Farbsequenzierung von beiden Bildgebern ermöglicht es einem, jegliche mechanisch bewegliche Teile zu vermeiden und bietet einen einfachen Weg, den Weißabgleich des aufgebauten Systems elektrisch anzupassen, indem die relativen Zeitdauern der Zeitintervalle T₁ und T₂ angepasst werden. Dies kann nützlich sein, wenn die Leistung der Lichtquelle 14 sich mit der Zeit ändert, und ermöglicht es, eine Variation der Eigenschaften von chromatischen Filtern 26, 30, 40 in unterschiedlichen Systemen zu kompensieren. Indem darüber hinaus die Farbfilterungs- und Farbführungsfunktionen von der dynamischen Schaltfunktion getrennt werden und nur statische Farbfilter eingesetzt werden, welche standardmäßige dichroitische Beschichtungen verwenden, können erheblich schärfere Übergänge zwischen unterschiedlichen Farbbändern realisiert werden als es typischerweise unter Verwendung von aktiven doppelbrechenden Stapeln für ein farb-selektives Polarisationsschalten möglich ist.
Die vorangegangenen Ausführungsformen und Vorteile sind lediglich beispielhaft und sind nicht als die vorliegende Erfindung einschränkend zu verstehen. Die vorliegende Lehre kann einfach auf andere Vorrichtungstypen angewendet werden. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist als veranschaulichend und nicht zur Einschränkung des Umfangs der Ansprüche gedacht. Viele Alternativen, Modifikationen und Variationen werden denjenigen mit Kenntnissen der Technik ersichtlich sein. Zum Beispiel könnten zusätzliche chromatische Filter und Polarisationsfilter verwendet werden, um die Leistung der zuvor beschriebenen Ausführungsformen zu verbessern. Ein Beispiel wäre, Sperrfilter zu verwenden, um scharfe Emissionslinien aus der Lampe zu eliminieren. Ein anderes Beispiel wäre es, einen Polarisationsfilter hinzuzufügen, z. B. in dem Strahlengang zwischen den Bildgebern und dem Polarisationskombinierer, um das Kontrastverhältnis zu erhöhen. Selbstverständlich sind zahlreiche andere Ausführungsformen vorstellbar, ohne von dem Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
In den Ansprüchen sind Ausdrücke mit Mittel und Funktion dazu gedacht, die Strukturen abzudecken, welche hierin als die genannte Funktion ausführend beschrieben sind, und nicht nur bauliche Äquivalente, sondern auch äquivalente Strukturen.

Claims

Farbmanagementsystem, umfassend: Schaltmittel (70) zum achromatischen Schalten eines Lichtstrahls, so dass er zwischen einem ersten Pfad (23) und einem zweiten Pfad (24) wechselt, wobei der Lichtstrahl eine erste, zweite und dritte Primärfarbkomponente umfasst, welche sich unterscheiden; erste Farbtrennungsmittel (71), welche in dem ersten Pfad (23) angeordnet sind, um die dritte Primärfarbkomponente abzutrennen und um die erste Primärfarbkomponente und die zweite Primärfarbkomponente entlang separater Pfade zu leiten; zweite Farbtrennungs- und Farbführungsmittel (72), welche in dem zweiten Pfad (24) angeordnet sind, um die zweite Primärfarbkomponente abzutrennen und um die erste Primärfarbkomponente und die dritte Primärfarbkomponente entlang separater Pfade zu leiten; einen ersten Bildgeber (38) zum räumlichen Modulieren wenigstens der ersten Primärfarbkomponente und zum Ausgeben eines ersten räumlich modulierten farbigen Strahls (43, 45) mit einer einzigen Primärfarbkomponente oder wechselnden Primärfarbkomponenten; einen zweiten Bildgeber (36) zum räumlichen Modulieren von zwei von der ersten, zweiten und dritten Primärfarbkomponente und zum Ausgeben eines zweiten räumlich modulierten farbigen Strahls (47, 48) mit wechselnden Primärfarbkomponenten, wobei der erste und zweite räumlich modulierte farbige Strahl zusammen alle drei Primärfarbkomponenten beinhalten; einen Strahlkombinierer (50) zum Kombinieren des ersten räumlich modulierten farbigen Stahls (43, 45, 47, 48) mit dem zweiten räumlich modulierten farbigen Strahl, um einen Projektionsstrahl (51) zu bilden.
Farbmanagementsystem nach Anspruch 1, darüber hinaus umfassend einen ersten Polarisationswandler (19), welcher zwischen der Lichtquelle (12) und dem Schaltmittel (70) angeordnet ist, um den Lichtstrahl zu polarisieren, wobei das Schaltmittel (70) umfasst: einen Polarisationsschalter (15) zum achromatischen Schalten einer Polarisation des Lichtstrahls, so dass sie zwischen einem ersten und zweiten Polarisationszustand wechselt; und einen ersten polarisierenden Strahlteiler (25), um den Lichtstrahl entlang des ersten Pfads (23) zu leiten, wenn der Lichtstrahl den ersten Polarisationszustand hat, und um den Lichtstrahl entlang des zweiten Pfads (24) zu leiten, wenn der Lichtstrahl den zweiten Polarisationszustand hat.
Farbmanagementsystem nach Anspruch 2, darüber hinaus umfassend einen zweiten Polarisationswandler (28), welcher in einem von dem ersten (23) und zweiten Pfad (24) angeordnet ist, um einen von dem ersten und zweiten Polarisationszustand in den anderen umzuwandeln.
Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Strahlkombinierer (50) ein Polarisationsstrahlkombinierer ist.
Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–4, wobei die ersten Farbtrennungs- und Farbführungsmittel (71) einen ersten chromatischen Filter (30) beinhalten, um im Wesentlichen die dritte Primärfarbkomponente aus dem Lichtstrahl zu entfernen und um einen ersten sekundärfarbigen Strahl (31) auszugeben, welcher die erste und zweite Primärfarbkomponente umfasst.
Farbmanagementsystem nach Anspruch 5, wobei die ersten Farbtrennungsmittel (71) darüber hinaus einen chromatischen Strahlteiler (40) umfassen, welcher dazu angeordnet ist, den ersten sekundärfarbigen Strahl (31) aufzunehmen, um die erste Primärfarbkomponente in Richtung des ersten Bildgebers (38) und die zweite Primärfarbkomponente in Richtung des zweiten Bildgebers (36) zu leiten.
Farbmanagementsystem nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, wobei die zweiten Farbtrennungs- und Farbführungsmittel (72) einen zweiten chromatischen Filter (26) beinhalten, um im Wesentlichen die zweite Primärfarbkomponente aus dem Lichtstrahl zu entfernen und um einen zweiten sekundärfarbigen Strahl (32) auszugeben, welcher die erste und dritte Primärfarbkomponente umfasst.
Farbmanagementsystem nach Anspruch 7, wobei der chromatische Strahlteiler (40) dazu positioniert ist, den zweiten sekundärfarbigen Strahl (32) aufzunehmen und die erste Farbkomponente in Richtung des zweiten Bildgebers (36) und die dritte Farbkomponente in Richtung des ersten Bildgebers (38) zu führen.
Farbmanagementsystem nach Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei der chromatische Strahlteiler (40) dazu positioniert ist, den zweiten sekundärfarbigen Strahl (32) aufzunehmen und die erste Farbkomponente in Richtung des ersten Bildgebers (38) und die dritte Farbkomponente in Richtung des zweiten Bildgebers (36) zu führen.
Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 7–9, wobei der chromatische Strahlteiler (40) einen statischen transflektiven dichroitischen Strahlteiler umfasst, welcher in den Strahlengängen des ersten und zweiten sekundärfarbigen Strahls (31, 32) mit spitzen Winkeln zu den Strahlengängen angeordnet ist.
Farbmanagementsystem nach Anspruch 10, wobei der statische transflektive dichroitische Strahlteiler dazu angeordnet ist, wechselweise den ersten und zweiten sekundärfarbigen Strahl (31, 32) über gegenüberliegende Seiten (40a, 40b) davon aufzunehmen.
Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–11, darüber hinaus umfassend einen zweiten polarisierenden Strahlteiler (46), welcher dazu angeordnet ist, den ersten räumlich modulierten farbigen Strahl (43, 45) in Richtung des Strahlkombinierers (50) zu reflektieren, und einen dritten polarisierenden Strahlteiler (44), welcher dazu angeordnet ist, den zweiten räumlich modulierten farbigen Strahl (47, 48) in Richtung des Strahlkombinierers (50) zu reflektieren.
Farbmanagementsystem nach Anspruch 12, wobei wenigstens einer von dem ersten, zweiten und dritten polarisierenden Strahlteiler (40, 46, 44) ein Drahtgitter-Polaristor ist.
Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–13, wobei wenigstens einer von dem ersten und zweiten Bildgeber (38, 36) ein reflektives Bildgebungspanel umfasst.
Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–14, wobei wenigstens einer von dem ersten und zweiten Bildgeber (38, 36) ein transmissives Bildgebungspanel umfasst.
Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–15, wobei wenigstens einer von dem ersten und zweiten Bildgeber (38, 36) ein Flüssigkristall-Mikrodisplaypanel umfasst.
Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–16, wobei die erste, zweite und dritte Primärfarbkomponente im wesentlichen die rote, grüne und blaue Primärfarbkomponente sind.
Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–17, darüber hinaus umfassend eine Lichtquelle (12) zum Aussenden des Lichtstrahls und eine Ausgangsprojektionslinse (52) zum Formen des Projektionsstrahls.
Farbmanagementsystem nach Anspruch 18, darüber hinaus umfassend ein lichtintegrierendes Lichtrohr (18), welches in einem Strahlengang zwischen der Lichtquelle (12) und dem Schaltmittel (70) angeordnet ist.
Farbmanagementsystem, umfassend: eine Lichtquelle (12) zum Bereitstellen eines polarisierten Lichtstrahls, welcher eine erste, zweite und dritte Primärfarbkomponente umfasst; einen Polarisationsmodulator (70) zum achromatischen Modulieren der Polarisation des Lichtstrahls, um einen polarisationsgeschalteten Lichtstrahl (20) auszugeben, welcher während eines ersten Zeitintervalls T₁ einen ersten Polarisationszustand und während eines zweiten Zeitintervalls T₂ einen zweiten Polarisationszustand aufweist; einen polarisierenden Strahlteiler (25), um den polarisationsgeschalteten Lichtstrahl (20) während des ersten Zeitintervalls T₁ entlang eines ersten Pfads (23) und während des zweiten Zeitintervalls T₂ entlang eines zweiten Pfads (24) zu leiten, wobei der polarisationsgeschaltete Lichtstrahl (20), welcher entlang des ersten und zweiten Pfads (23, 24) geleitet wird, die drei Primärfarbkomponenten beibehält; einen ersten Farbfilter (30), welcher in dem ersten Pfad (23) angeordnet ist, um die dritte Primärfarbkomponente abzutrennen und um während des ersten Intervalls T₁ einen ersten sekundärfarbigen Strahl (31) auszugeben, welcher die erste und zweite Primärfarbkomponente umfasst; einen zweiten Farbfilter (26), welcher in dem zweiten Pfad (24) angeordnet ist, um die zweite Primärfarbkomponente abzutrennen und um während des zweiten Zeitintervalls T₂ einen zweiten sekundärfarbigen Strahl (32) auszugeben, welcher die erste und dritte Primärfarbkomponente umfasst; einen statischen Farbseparator (40), welcher dazu angeordnet ist, sequenziell den ersten und zweiten sekundärfarbigen Lichtstrahl (31, 32) aufzunehmen, um während des ersten Zeitintervalls T₁ die erste und zweite Primärfarbkomponente und während des zweiten Zeitintervalls T₂ die erste und dritte Primärfarbkomponente räumlich zu trennen; einen ersten und einen zweiten Bildgeber (38, 36), jeweils um während des ersten Zeitintervalls T₁ eine andere von der ersten und zweiten Primärfarbkomponente und während des zweiten Zeitintervalls T₂ eine andere von der ersten und dritten Primärfarbkomponente aufzunehmen und um einen ersten bzw. einen zweiten räumlich modulierten farbigen Lichtstrahl (43, 45, 47, 48) auszugeben, wobei wenigstens einer von dem ersten und zweiten räumlich modulierten Lichtstrahl (43, 45, 47, 48) zeitsequenzierte Primärfarbkomponenten aufweist; und einen Strahlkombinierer (50), um den ersten und zweiten räumlich modulierten farbigen Strahl (43, 45, 47, 48) zu kombinieren, um einen Projektionsstrahl (51) zu bilden.
Farbmanagementsystem nach Anspruch 20, wobei der erste und zweite Bildgeber (38, 36) während des ersten Zeitintervalls T₁ die erste bzw. zweite Farbkomponente aufnehmen und während des zweiten Zeitintervalls T₂ die dritte bzw. erste Farbkomponente aufnehmen, so dass jeder von dem ersten und zweiten räumlich modulierten farbigen Strahl (43, 45, 47, 48) zwei zeitsequenzierte Primärfarbkomponenten aufweist.