DE112013000390T5

DE112013000390T5 - Projektor für dreidimensionale Bilder mit zweifarbiger Bildgebung

Info

Publication number: DE112013000390T5
Application number: DE112013000390.2T
Authority: DE
Inventors: c/o IBM Corporation Decusatis Casimer M.
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 2012-01-25
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-09-04
Anticipated expiration: 2033-01-24
Also published as: CN104081278A; WO2013110238A1; US8960913B2; DE112013000390B4; US20130188152A1; US20130188147A1; GB2514038B; GB201414320D0; US8950869B2; CN104081278B; GB2514038A

Abstract

Es werden ein System und ein Verfahren zum Projizieren eines dreidimensionalen Bildes bereitgestellt. Das System beinhaltet eine erste Lichtquelle (30), die Licht in einer ersten Richtung emittiert, und eine zweite Lichtquelle, die Licht in einer zweiten Richtung emittiert. Die erste Lichtquelle (30) und die zweite Lichtquelle (40) emittieren jeweils Licht einer einzigen Farbe, und durch Mischen wird ein weißes Licht erzeugt. Eine Strahlteilereinheit (50) ist zwischen der ersten Lichtquelle (30) und der zweiten Lichtquelle (40) angeordnet. Eine bildgebende Einheit (60) ist der Strahlteilereinheit (50) benachbart angeordnet.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft einen stereoskopischen Projektor für dreidimensionale Bilder und insbesondere einen kleinen Projektor für dreidimensionale Bilder, der mit Passivbrillen verwendbar ist.
Dreidimensionale (3D) Filme und Bilder haben aufgrund der realistischeren Wiedergabe der Bilder in der Unterhaltung an Beliebtheit gewonnen. 3D-Bilder nutzen den physikalischen Vorgang des binokularen Sehens beim Menschen. Der Abstand der menschlichen Augen voneinander beträgt ungefähr 5 Zentimeter (2 Zoll). Das Gehirn empfängt beide Bilder und weist eine Funktion für binokulares Sehen auf, die den Unterschied zwischen den Bildern beider Augen nutzt, um den Abstand zu ermitteln. Die Abstandsermittlung bewirkt den durch eine Person wahrgenommenen dreidimensionalen Effekt.
Zum Erzeugen eines binokularen Bildes auf der Leinwand für einen Kinofilm oder ein Fernsehbild trägt der Benutzer üblicherweise eine Brille. Durch die Brille nimmt der Benutzer die Bilder anders wahr, und es entsteht der scheinbare 3D-Effekt. Üblicherweise gibt es zwei Typen von Brillen: Passiv- und Aktivbrillen. Der Typ der Brille hängt vom Typ des verwendeten Bildprojektionssystems ab.
Passivbrillen beruhen auf einem optischen Effekt, der durch Verwenden verschiedener Gläser für jedes Auge entsteht. Das Projektionssystem emittiert nacheinander eine Folge von Bildern, wobei aufeinanderfolgende Bilder ein wenig gegeneinander versetzt sind. Die Bilder sind so angeordnet, dass der Benutzer das erste Bild durch ein erstes Glas der Brille (z. B. mit dem rechten Auge) und das zweite Bild durch das andere Glas (z. B. mit dem linken Auge) sieht. Da die Bilder rasch nacheinander projiziert werden, nimmt der Benutzer nicht die mehreren Bilder, sondern einen dreidimensionalen Effekt wahr. Ursprünglich wurden für Passivbrillen unterschiedlich farbige Gläser verwendet, um Bilder herauszufiltern, jedoch wird dadurch die Verwendung von 3D-Bildern eingeschränkt, wenn Farbbilder gewünscht sind. Zum Beheben dieses Problems wurden Polarisationsgläser entwickelt, wobei jedes Glas der Brille für verschieden polarisiertes Licht durchlässig ist. Die Polarisationsgläser von Passivbrillen sind für ein Betrachten von 3D-Farbbildern geeignet. Gläser von Passivbrillen eignen sich eher für Projektorsysteme wie beispielsweise in Kinos, wo zum Projizieren des Bildes auf einen Bildschirm mehrere Projektoren eingesetzt werden können.
Die Entwicklung von 3D-Fernsehsystemen hat ein neues Problem mit sich gebracht, da hier der Platz für mehrere Projektoren üblicherweise begrenzt ist. Um dem Rechnung zu tragen, wurden Aktivgläser entwickelt. Bei einem Aktivglas tauscht die Brille drahtlos Daten mit dem Projektor aus, um die Funktion der Brille mit den abgebildeten Bildern zu synchronisieren. Bei Aktivbrillen handelt es sich bei den Gläsern üblicherweise um Flüssigkristallbildschirme, die zwischen dem Durchlassen und Sperren von Licht umgeschaltet werden können. Auf diese Weise kann die Brille das linke und das rechte Glas schnell zwischen durchsichtig und undurchsichtig umschalten. Während die Brille umschaltet, wird durch das Fernsehgerät nacheinander eine Folge von Bildern projiziert. Wenn dieses Umschalten zwischen dem Fernsehgerät und der Brille synchronisiert ist, nimmt der Benutzer einen dreidimensionalen Effekt wahr.
Zwar sind vorhandene Projektoren für dreidimensionale Bilder für deren vorgesehenen Zweck geeignet, jedoch besteht noch ein Bedarf an Verbesserungen, insbesondere zum Bereitstellen eines Systems mit einem Einzelprojektor, der durch Passivbrillen betrachtbare Bilder projizieren kann.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, das eine erste Lichtquelle und eine zweite Lichtquelle aufweist. Ein Polarisationsstrahlteiler (polarizing beam splitter, PBS) ist der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle benachbart angeordnet. Eine bildgebende Einheit ist dem PBS benachbart. Ein Polarisationsdrehelement ist gegenüber der bildgebenden Einheit dem PBS benachbart angeordnet, und ein Spiegel ist dem Polarisationsdrehelement benachbart angeordnet. Ein erstes Licht wird von der ersten Lichtquelle emittiert. Das erste Licht so polarisiert, dass es durch den PBS auf ein Polarisationsdrehelement reflektiert wird. Das erste Licht durchläuft das Polarisationsdrehelement zweimal, sodass es die Oberfläche der bildgebenden Einheit erreicht. Das zweite Licht wird von der zweiten Lichtquelle emittiert, nachdem das erste Licht emittiert worden ist. Das zweite Licht ist so polarisiert, dass das Licht den PBS zu der bildgebenden Einheit durchläuft.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Projizieren eines Bildes bereitgestellt, wobei das Verfahren eine erste Lichtquelle und eine zweite Lichtquelle aufweist. Ein erster PBS ist der ersten Lichtquelle benachbart angeordnet, und ein zweiter PBS ist der zweiten Lichtquelle benachbart angeordnet. Eine erste bildgebende Einheit ist dem ersten PBS benachbart angeordnet, und eine zweite bildgebende Einheit ist dem zweiten PBS benachbart angeordnet. Ein Polarisationsdrehelement ist zwischen dem ersten PBS und dem zweiten PBS angeordnet, und mindestens eine Projektionsoptikeinheit ist dem ersten PBS und dem zweiten PBS benachbart angeordnet. Die erste Lichtquelle emittiert ein erstes Licht derart, dass es von dem ersten PBS zu der ersten bildgebenden Einheit reflektiert wird. Das erste Licht wird von der ersten bildgebenden Einheit reflektiert und durchläuft den ersten PBS bis zu dem Polarisationsdrehelement. Das Polarisationsdrehelement dreht die Polarisation des ersten Lichts, sodass dieses von dem zweiten PBS nach außen zu einer Projektionsoptikeinheit reflektiert wird. Ein zweites Licht wird von der zweiten Lichtquelle emittiert, nachdem das erste Licht emittiert worden ist, sodass das zweite Licht von dem zweiten PBS zu der zweiten bildgebenden Einheit reflektiert wird. Das zweite Licht wird von der zweiten bildgebenden Einheit reflektiert und durchläuft den zweiten PBS bis zu dem Polarisationsdrehelement. Das Polarisationsdrehelement dreht die Polarisation des zweiten Lichts, sodass dieses von dem ersten PBS nach außen zu einer Projektionsoptikeinheit reflektiert wird.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt. Das System beinhaltet eine erste Lichtquelle, die ein Licht einer ersten Farbe emittiert, und eine Lichtquelle, die ein Licht einer zweiten Farbe emittiert. Mindestens ein PBS ist der ersten und der zweiten Lichtquelle benachbart angeordnet, und mindestens eine bildgebende Einheit ist dem mindestens einen PBS benachbart angeordnet.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Projektorsystem für eine tragbare elektronische Einheit bereitgestellt, wobei das Projektorsystem eine erste Lichtquelle, die Licht einer ersten Farbe emittiert, und eine zweite Lichtquelle aufweist, die Licht einer zweiten Farbe emittiert. Die zweite Farbe ist von der ersten Farbe verschieden, und durch Mischen des Lichts von der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle wird ein weißes Licht erzeugt. Mindestens ein PBS ist der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle benachbart angeordnet. Mindestens eine bildgebende Einheit ist dem mindestens einen PBS benachbart angeordnet.
Durch die Techniken der vorliegenden Erfindung werden zusätzliche Merkmale und Vorteile realisiert. Weitere Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung werden hierin ausführlich beschrieben und als Teil der beanspruchten Erfindung angesehen. Zum besseren Verständnis der Erfindung mit ihren Vorteilen und Merkmalen wird auf die Beschreibung und die Zeichnungen verwiesen.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ZEICHNUNGSANSICHTEN
Der Gegenstand, der als die Erfindung angesehen wird, wird in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung eingehend dargelegt und eindeutig beansprucht. Das oben Gesagte und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen klar, wobei:
1 eine schematische Ansicht eines Projektors für dreidimensionale Bilder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
2 eine schematische Ansicht eines Projektors für dreidimensionale Bilder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
3 ein Ablaufplan ist, der das Verfahren zum Betreiben eines Projektors für dreidimensionale Bilder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschreibt; und
4 ein anderer Ablaufplan für ein Verfahren zum Betreiben eines Projektors für dreidimensionale Bilder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Moderne Projektoren für dreidimensionale (3D) Bilder, die Passivgläser verwenden, verwenden üblicherweise zwei Projektoren. Bei früheren Ansätzen, nur einen einzigen Projektor zu verwenden, wurde eine aktive Linse innerhalb des Projektors vorgesehen, die zwischen aufeinander folgenden Bildern umschaltet. Es sollte einsichtig sein, dass die Verwendung redundanter Projektoren oder einer kostspieligen Aktivlinse mit hohen Kosten verbunden sein kann. Ferner lassen sich diese Techniken nicht wie gewünscht an verschiedene Größenordnungen anpassen, wenn Benutzer mit zunehmend kleineren Projektorsystemen vergleichbare Leistungsparameter erreichen wollen.
Bei einem zweiten Projektortyp werden Aktivgläser mit einer LCD-(Flüssigkristalldioden-)Linse verwendet, die im Einklang mit dem Projektor (üblicherweise einem Fernsehprojektor) gesteuert wird. Eine Aktivbrille sperrt abwechselnd eine der Linsen, sodass der Benutzer aufeinander folgende Bilder abwechselnd durch verschiedene Linsen sieht. Eine Aktivbrille bietet dem Benutzer zwar einen guten 3D-Effekt, weist jedoch einige unerwünschte Eigenschaften auf. Die Aktivbrille benötigt eine Energiequelle wie beispielsweise einen Akku, der periodisch wiederaufgeladen oder ausgetauscht werden muss. Wenn die Datenübertragung zwischen dem Fernseher und der Brille unterbrochen wird, kann der 3D-Effekt verloren gehen. Aufgrund der Komplexität des Systems sind die Aktivbrillen recht teuer.
1 zeigt ein Projektor 20 für dreidimensionale Bilder zum Projizieren eines dreidimensionalen (3D) Bildes von einer einzigen Projektionslinse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Projektor 20 beinhaltet eine erste Lichtquelle 30, die so angeordnet ist, dass sie Licht in eine durch den Pfeil 31 angezeigte erste Richtung lenkt, und eine zweite Lichtquelle 40, die so angeordnet ist, dass sie Licht in eine durch den Pfeil 41 angezeigte Richtung lenkt. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Richtung der ersten Lichtquelle und die Richtung der zweiten Lichtquelle im Wesentlichen senkrecht zueinander. Jede Lichtquelle kann eine Vielzahl nichtpolarisierender Leuchtdioden (LED) enthalten. Eine herkömmliche Lichtquelle weist üblicherweise rote, grüne und blaue LEDs auf und emittiert ein Licht, das alle drei Farben in sich vereint. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung emittiert die erste Lichtquelle ein Licht einer ersten Farbe, und die zweite Lichtquelle emittiert ein Licht einer zweiten Farbe, sodass durch Mischen oder Überlagern von Licht aus der ersten und der zweiten Lichtquelle ein weißes Licht erzeugt wird. Die Vielzahl von LEDs in der ersten und der zweiten Lichtquelle 30, 40 kann entweder eine einheitliche Farbe oder veränderliche Farben aufweisen, um eine einzelne emittierte Farbe zu erzeugen. Zum Beispiel können alle LEDs der ersten Lichtquelle die Farbe grün aufweisen, sodass das durch die erste Lichtquelle 30 emittierte Licht grün ist. Die LEDs der zweiten Lichtquelle 40 können zwischen rot und blau wechseln, sodass die zweite Lichtquelle eine Farbe magenta emittiert. Dies führt zu einer wünschenswerten Farbkombination, da die Farben grün und magenta gemeinsam ein weißes Licht erzeugen.
Das von der ersten Lichtquelle 30 emittierte nichtpolarisierte erste Licht einer ersten Farbe tritt durch einen linearen Polarisator 32, der die Polarisation des Lichts so ändert, dass es eine wünschenswerte Polarisationseigenschaft annimmt, die für die verwendete bildgebende Einheit geeignet ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Vielzahl von LEDs innerhalb der ersten oder der zweiten Lichtquelle 30, 40 so polarisiert sein, dass für die Erfindung kein linearer Polarisator benötigt wird. Nach dem Durchlaufen des linearen Polarisators 32 tritt das erste Licht in einen Polarisationsstrahlteiler (PBS) 50 ein. Bei einem PBS handelt es sich um eine optische Komponente, die einfallende Lichtstrahlen in eine erste (durchgelassene) Polarisationskomponente und eine zweite (reflektierte) Polarisationskomponente aufspaltet. Das von der ersten Lichtquelle emittierte Licht wird durch den linearen Polarisator 32 so polarisiert, dass es von dem PBS 50 in Richtung der zweiten Lichtquelle 40 reflektiert wird. Vor dem Erreichen der zweiten Lichtquelle 40 durchläuft das Licht ein Polarisationsdrehelement 52, das eine Phasenverschiebung zwischen zwei senkrechten Polarisationskomponenten der Lichtwelle erzeugt. Mit anderen Worten, das Polarisationsdrehelement 52 ändert die Polarisationsachse der Lichtwelle. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann es sich bei dem Polarisationsdrehelement um eine λ/4-Wellenplatte handeln. Dann wird das erste Licht von einem dichroitischen Spiegel 54 reflektiert und seine Richtung wieder auf dem ursprünglichen Weg umgekehrt, sodass es das Polarisationsdrehelement 52 erneut durchläuft. Da das Licht das Polarisationsdrehelement 52 jetzt ein zweites Mal durchlaufen hat, hat sich die Polarisation des ersten Lichts erneut geändert und ist nunmehr senkrecht zu der Polarisation des ursprünglich von der ersten Lichtquelle 30 emittierten Lichts. Die Polarisation des ersten Lichts ist so beschaffen, dass dieses durch den PBS 50 auf dem Weg zu der bildgebenden Einheit 60 durchgelassen wird. Nachdem das erste Licht von der bildgebenden Einheit 60 reflektiert worden ist, wird es durch den PBS 50 nicht durchgelassen und wird in der durch den Pfeil 51 angezeigten Richtung zu der Projektoroptik 62 gelenkt, um ein erstes Bild einer ersten Farbe zu projizieren.
Das nichtpolarisierte Licht von der zweiten Lichtquelle 40 mit einer zweiten Farbe durchläuft gleichermaßen einen linearen Polarisator 34, der das Licht so polarisiert, dass es senkrecht zu dem von der ersten Lichtquelle 30 emittierten Licht polarisiert ist. Wegen seiner Polarisation durchläuft das zweite Licht dann einen dichroitischen Spiegel 54 und ein Polarisationsdrehelement 52, das die Polarisation des Lichts so dreht, das das Licht durch den PBS 50 zu der bildgebenden Einheit 60 durchgelassen werden kann. Anschließend wird das zweite Licht von der bildgebenden Einheit 60 wieder zurück zu dem PBS 50 reflektiert, wo das Licht dann entlang derselben Projektionsachse wie das Licht von der ersten Lichtquelle 30 nach außen gelenkt wird, um ein zweites Bild einer zweiten Farbe zu projizieren. Durch abwechselnde Emissionen von der ersten und der zweiten Lichtquelle, die mit dem Bildinhalt der bildgebenden Einheit 60 synchronisiert sind, werden nacheinander Projektionen für das linke und das rechte Auge mit wechselnden Polarisationen in der ersten und der zweiten Farbe der ersten und der zweiten Lichtquelle erzeugt.
Gemäß der beispielhaften Ausführungsform handelt es sich bei der bildgebenden Einheit 60 um eine LCoS-(liquid crystal an silicon, Flüssigkristall-auf-Silicium-)Einheit, deren Bildfläche dem PBS 50 benachbart ist. Die Verwendung einer abbildenden LCoS-Einheit ist insofern von Vorteil, als die LCoS-Einheit von Natur aus das reflektierte Licht polarisiert.
Gemäß einer anderen in 2 dargestellten Ausführungsform weist der Projektor eine erste Lichtquelle 30 und eine zweite Lichtquelle 40 auf, die beide so angeordnet sind, dass sie Licht in durch die Pfeile 33, 43 angezeigten, im Wesentlichen parallelen Richtungen lenken. Gemäß einer Ausführungsform können sowohl die erste als auch die zweite Lichtquelle so angeordnet sein, dass sie ihr Licht jeweils in eine erste Richtung lenken. Nichtpolarisiertes Licht von einer ersten Lichtquelle 30 durchläuft einen ersten linearen Polarisator 32 und gelangt in einen ersten PBS 50, sodass das erste Licht zu einer ersten bildgebenden Einheit 60 reflektiert wird. Das erste Licht beleuchtet die erste bildgebende Einheit 60 und wird durch den ersten PBS 50 hindurch zu einem Polarisationsdrehelement 52 reflektiert. Gemäß dieser Ausführungsform kann es sich bei dem Polarisationsdrehelement 52 um eine λ/2-Wellenplatte handeln. Das erste Licht durchläuft das Polarisationsdrehelement 52, das die Polarisation des Lichts verschiebt, und bewirkt, dass das erste Licht dann in den zweiten PBS 55 gelangt und nach außen zu der Projektoroptik 62 reflektiert wird. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist der Projektor symmetrisch zu einem Polarisationsdrehelement 52 angeordnet, sodass das nichtpolarisierte Licht von der zweiten Lichtquelle 40 einem Weg folgt, der zu dem Licht von der ersten Lichtquelle 30 symmetrisch ist. Das nichtpolarisierte zweite Licht von der zweiten Lichtquelle 40 wird polarisiert, wenn es eine zweite Polarisationseinheit 34 durchläuft, sodass es von einem zweiten PBS 55 zu einer zweiten bildgebenden Einheit 65 reflektiert wird. Das zweite Licht beleuchtet die zweite bildgebende Einheit 65 und wird durch den zweiten PBS 55 zurück zu dem Polarisationsdrehelement 52 reflektiert. Das Polarisationsdrehelement 52 ändert die Polarisation des Lichts derart, dass das Licht beim Durchlaufen des ersten PBS 50 gleichermaßen nach außen zu der Projektionsoptik 62 reflektiert wird. Die bildgebenden Einheiten 60, 65 können entweder eine LCoS-Einheit oder alternativ eine Kombination eines Polarisationsdrehelements und eines Spiegels aufweisen, sodass die Polarisation des Lichts geändert und das Licht wieder zurück durch den benachbarten PBS reflektiert wird.
Gemäß einer Ausführungsform kann es sich bei der Projektionsoptik 62 um eine einzelne integrierte Linsenbaugruppe handeln, die Licht von den beiden Lichtquellen 30, 40 empfängt und projiziert. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Projektionsoptik 62 zwei getrennte Linsenbaugruppen beinhalten, die jeweils so angeordnet sind, dass sie Licht von einer der Lichtquellen empfangen und auf eine gemeinsame Bildfläche projizieren.
3 zeigt ein Verfahren 70 zum Betreiben eines Projektors für dreidimensionale Bilder wie beispielsweise den Projektor 20. In Block 73 emittiert eine erste Lichtquelle 30 ein erstes Licht einer ersten Farbe. Dieses Licht durchläuft die Komponenten innerhalb des Projektors, sodass in Block 80 ein Bild dieser ersten Farbe von dem Projektor projiziert wird. In Block 83 wird von der zweiten Lichtquelle 40 eine zweite Farbe emittiert. In Block 87 durchläuft dieses Licht die Komponenten innerhalb des Projektors, sodass ein Bild der zweiten Farbe projiziert wird. Durch wechselndes Aufleuchten von Bildern einer ersten und einer zweiten Farbe können stereoskopische Farbbilder mit 3D-Effekt erzeugt werden.
4 zeigt eine andere Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines 3D-Projektors. Von einer ersten Lichtquelle wie beispielsweise der Lichtquelle 30 wird ein erstes Licht einer ersten Farbe emittiert. In Block 74 wird dieses Licht gezielt polarisiert, sodass dieses von einer Einheit wie beispielsweise dem PBS 50 in Richtung einer zweiten Lichtquelle reflektiert wird. In den Blöcken 76 bis 78 wird die Polarisation des ersten Lichts zweimal geändert, bevor es zurück zum PBS 50 reflektiert wird. Dann wird das Licht von der ersten Lichtquelle 30 in Block 79 durch den PBS 50 durchgelassen und trifft auf eine bildgebende Einheit wie beispielsweise die bildgebende LCoS-Einheit 60. Das Licht wird in Block 79 von der abbildenden Einheit reflektiert und durchläuft eine oder mehrere Linsen einer Projektionslinsenbaugruppe 62, um in Block 80 ein Bild N aus dem Projektor 20 zu projizieren. Anschließend emittiert in Block 83 eine zweite Lichtquelle wie beispielsweise die Lichtquelle 40 ein Licht einer zweiten Farbe. In den Blöcken 84 und 85 durchläuft das Licht eine Polarisationseinheit 34, eine Polarisationsdreheinheit 52 und einen PBS 50, bevor es zu der bildgebenden Einheit 60 reflektiert wird. Das Licht wird von der bildgebenden Einheit reflektiert und in Block 87 aus dem Projektor 20 projiziert. Dann geht das Verfahren 70 zurück zu Block 72, um mit dem Projizieren von Bildern aus dem Projektor 20 fortzufahren. Es sollte einsichtig sein, dass es sich bei den Bildern N und N + 1 um abwechselnd projizierte Ansichten mit wechselnder Polarisation für das linke und das rechte Auge handelt, die einen dreidimensionalen Effekt für einen Benutzer erzeugen, der eine polarisierende Passivbrille trägt.
Es sollte einsichtig sein, dass die Verwendung einer ersten und einer zweiten Lichtquelle 30, 40, die jeweils eine einzige Farbe erzeugen und durch Mischen ein weißes Licht erzeugen, insofern von Vorteil ist, als sich die Abmessungen des Projektors verringern, während die Fähigkeit zum Erzeugen von Farbbildern erhalten bleibt. Ein solcher Projektor ist für sehr kleine Systeme wie beispielsweise tragbare elektronische Einheiten geeignet, darunter, ohne darauf beschränkt zu sein: zum Beispiel ein Mobiltelefon, ein Tablet-Computer, ein Laptop-Computer und eine mobile Spieleinheit. Ausführungsformen bieten den Vorteil, dass ein dreidimensionales Bild emittiert wird, das mit einer Passivbrille erkannt werden kann.
Die hierin verwendeten Begriffe dienen lediglich zum Beschreiben bestimmter Ausführungsformen und sollen die Erfindung nicht einschränken. Die hierin gebrauchten Einzahlformen „ein”, „eine” und „der, die, das” sollen gleichermaßen auch die Mehrzahlformen beinhalten, sofern aus dem Zusammenhang nicht eindeutig anderes hervorgeht. Ferner ist klar, dass die Begriffe „weist auf” und/oder „aufweisend” bei Verwendung in dieser Beschreibung das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten bedeuten, nicht jedoch das Vorhandensein oder Hinzukommen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder der Gruppen ausschließen.
Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Aktionen und gleichwertigen Mittel oder Schritte zuzüglich Funktionselementen in den folgenden Ansprüchen sollen alle Strukturen, Materialien oder Aktionen zum Ausführen der Funktion in Kombination mit anderen ausdrücklich beanspruchten Elementen beinhalten. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist zur Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt worden, erhebt jedoch nicht den Anspruch auf Vollständigkeit oder Beschränkung auf die Erfindung in der offenbarten Form. Dem Fachmann sind viele Modifikationen und Varianten offensichtlich, ohne vom Schutzumfang und Wesensgehalt der Erfindung abzuweichen. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Grundgedanken der Erfindung und die praktische Anwendung bestmöglich zu erläutern und anderen Fachleuten das Verständnis der Erfindung für verschiedene Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen zu erleichtern, die für die jeweils vorgesehene Anwendung geeignet sind.
Die hierin gezeigten Ablaufpläne stellen lediglich ein Beispiel dar. An den hierin beschriebenen Schaubildern oder Schritten (oder Operationen) können zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Wesensgehalt der Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel können die Schritte in einer veränderten Reihenfolge ausgeführt werden, oder es können Schritte hinzugefügt, entfernt oder geändert werden. Alle diese Änderungen werden als Bestandteil der beanspruchten Erfindung angesehen.
Es ist zwar eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben worden, jedoch ist klar, dass ein Fachmann gegenwärtig oder in Zukunft verschiedene Verbesserungen und Erweiterungen vornehmen kann, die innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Ansprüche liegen. Diese Ansprüche sind so auszulegen, dass der ordnungsgemäße Schutz der oben beschriebenen Erfindung gewährleistet ist.

Claims

Verfahren zum Projizieren eines Bildes, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer ersten Lichtquelle und einer zweiten Lichtquelle; Bereitstellen einer Strahlteilereinheit (beam splitter device, PBS), die der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle benachbart ist; Bereitstellen einer bildgebenden Einheit, die der PBS benachbart ist; Bereitstellen eines Polarisationsdrehelements, das der PBS benachbart ist, gegenüber der bildgebenden Einheit; Bereitstellen eines Spiegels, der dem Polarisationsdrehelement benachbart ist; Emittieren eines ersten Lichts von der ersten Lichtquelle; Polarisieren des ersten Lichts derart, dass es durch die PBS zu einem Polarisationsdrehelement reflektiert wird; zweimaliges Durchlaufen des ersten Lichts durch das Polarisationsdrehelement, sodass das Licht durch die PBS zu der bildgebenden Einheit durchgelassen wird; Emittieren eines zweiten Lichts von der zweiten Lichtquelle, nachdem das erste Licht emittiert worden ist; und Polarisieren des zweiten Lichts derart, dass es durch die PBS zu der bildgebenden Einheit durchgelassen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das von der ersten Lichtquelle emittierte erste Licht eine erste Farbe aufweist und das von der zweiten Lichtquelle emittierte zweite Licht eine zweite Farbe aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner ein Mischen des ersten und des zweiten Lichts aufweist, um ein weißes Licht zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der bildgebenden Einheit um eine LCoS-(liquid crystal an silicon, Flüssigkristall-auf-Silicium-)Einheit handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem Polarisationsdrehelement um eine λ/4-Wellenplatte handelt.
Verfahren zum Projizieren eines Bildes, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer ersten Lichtquelle und einer zweiten Lichtquelle; Bereitstellen einer ersten Strahlteilereinheit (PBS), die der ersten Lichtquelle benachbart ist; Bereitstellen einer zweiten PBS, die der zweiten Lichtquelle benachbart ist; Bereitstellen einer ersten bildgebenden Einheit, die der ersten PBS benachbart ist; Bereitstellen einer zweiten bildgebenden Einheit, die der zweiten PBS benachbart ist; Bereitstellen eines Polarisationsdrehelements, das zwischen der ersten PBS und der zweiten PBS angeordnet ist; Bereitstellen mindestens einer Projektionsoptikeinheit, die der ersten PBS und der zweiten PBS benachbart ist; Emittieren eines ersten Lichts von der ersten Lichtquelle derart, dass dieses durch die erste PBS zu der ersten bildgebenden Einheit reflektiert wird; Reflektieren des ersten Lichts von der ersten bildgebenden Einheit derart, dass dieses die erste PBS zu dem Polarisationsdrehelement durchläuft; Drehen einer Polarisation des ersten Lichts derart, dass dieses von der zweiten PBS zu der mindestens einen Projektionsoptikeinheit reflektiert wird; Emittieren eines zweiten Lichts von der zweiten Lichtquelle, nachdem das erste Licht emittiert worden ist, sodass es durch die zweite PBS zu der zweiten bildgebenden Einheit reflektiert wird; Reflektieren des zweiten Lichts derart, dass dieses die zweite PBS zu dem Polarisationsdrehelement durchläuft; und Drehen einer Polarisation des zweiten Lichts derart, dass es von der ersten PBS zu der mindestens einen Projektionsoptikeinheit reflektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das von der ersten Lichtquelle emittierte erste Licht eine erste Farbe und das von der zweiten Lichtquelle emittierte zweite Licht eine zweite Farbe aufweist.
Verfahren nach Anspruch 6, das ferner ein Mischen des ersten und des zweiten Lichts aufweist, um ein weißes Licht zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei die erste bildgebende Einheit eine LCoS-Einheit aufweist.
System, das aufweist: eine erste Lichtquelle, die ein Licht einer ersten Farbe emittiert; eine zweite Lichtquelle, die ein Licht einer zweiten Farbe emittiert; mindestens eine Strahlteilereinheit (PBS), die der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle benachbart angeordnet ist; und mindestens eine bildgebende Einheit, die der mindestens einen PBS benachbart angeordnet ist.
System nach Anspruch 10, wobei durch ein Mischen der ersten Farbe und der zweiten Farbe ein weißes Licht erzeugt wird.
System nach Anspruch 10, wobei die erste Lichtquelle aus einer Vielzahl erster Leuchtdioden (light emitting diodes, LEDs) von im Wesentlichen derselben Farbe und die zweite Lichtquelle aus einer Vielzahl zweiter LEDs veränderlicher Farben besteht, die gemeinsam als Licht einer einzigen Farbe emittiert werden.
System nach Anspruch 10, wobei die erste Lichtquelle aus einer Vielzahl erster LEDs veränderlicher Farben besteht, die gemeinsam als Licht einer einzigen Farbe emittiert werden, und die zweite Lichtquelle eine Vielzahl zweiter LEDs veränderlicher Farben aufweist, die gemeinsam als Licht einer einzigen Farbe emittiert werden.
System nach Anspruch 10, wobei die erste Lichtquelle ein Licht in einer ersten Richtung und die zweite Lichtquelle ein Licht in einer zweiten Richtung emittiert, wobei die erste Richtung im Wesentlichen parallel zu der zweiten Richtung ist.
System nach Anspruch 10, wobei die erste Lichtquelle ein Licht in einer ersten Richtung und die zweite Lichtquelle ein Licht in einer zweiten Richtung emittiert, wobei die erste Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Richtung ist.
System nach Anspruch 10, wobei es sich bei der mindestens einen bildgebenden Einheit um eine LCoS-Einheit handelt.
System nach Anspruch 10, das ferner aufweist: eine erste PBS, die der ersten Lichtquelle benachbart ist; eine zweite PBS, die der zweiten Lichtquelle benachbart ist; und ein Polarisationsdrehelement, das zwischen der ersten PBS und der zweiten PBS angeordnet ist.
Projektor für eine tragbare elektronische Einheit, wobei der Projektor aufweist: eine erste Lichtquelle, die ein einer ersten Farbe emittiert; eine zweite Lichtquelle, die ein Licht einer zweiten Farbe emittiert, wobei die zweite Farbe von der ersten Farbe verschieden ist und durch Mischen des Lichts von der zweiten Lichtquelle und von der zweiten Lichtquelle ein weißes Licht erzeugt wird; mindestens eine Strahlteilereinheit (PBS), die der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle benachbart ist; und mindestens eine bildgebende Einheit, die der mindestens einen PBS benachbart angeordnet ist.
Projektor nach Anspruch 18, wobei die erste Lichtquelle eine Vielzahl erster LEDs im Wesentlichen derselben Farbe aufweist und die zweite Lichtquelle eine Vielzahl zweiter LEDs im Wesentlichen derselben Farbe aufweist.
Projektor nach Anspruch 18, wobei die erste Lichtquelle eine Vielzahl erster LEDs im Wesentlichen derselben Farbe aufweist und die zweite Lichtquelle eine Vielzahl zweiter LEDs veränderlicher Farben aufweist, die gemeinsam als Licht einer einzigen Farbe emittiert werden.
Projektor nach Anspruch 19, wobei die erste Lichtquelle ein Licht in einer ersten und die zweite Lichtquelle ein Licht in einer zweiten Richtung emittiert, die im Wesentlichen parallel zu der ersten Richtung ist.
Projektor nach Anspruch 18, wobei die erste Lichtquelle ein Licht in einer ersten und eine zweite Lichtquelle ein Licht in einer zweiten Richtung emittiert, wobei die erste Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Richtung ist.
Projektor nach Anspruch 18, wobei die mindestens eine bildgebende Einheit eine LCoS-Einheit aufweist.
Projektor nach Anspruch 18, der ferner aufweist: eine erste PBS, die der ersten Lichtquelle benachbart angeordnet ist; eine zweite PBS, die der zweiten Lichtquelle benachbart angeordnet ist; und ein Polarisationsdrehelement, das zwischen einer ersten und einer zweiten PBS angeordnet ist.