DE112013000441B4

DE112013000441B4 - Projektor für dreidimensionale Bilder und Verfahren zum Bereitstellen eines Projektors

Info

Publication number: DE112013000441B4
Application number: DE112013000441.0T
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: 2013-01-22
Publication date: 2022-02-17
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: GB2513783B; US8944604B2; DE112013000441T5; GB2513783A; CN104081275A; CN104081275B; US8960912B2; WO2013110235A1; GB201414681D0; US20140176911A1; US20130188153A1; US20130188149A1

Abstract

System, das aufweist:- eine erste Lichtquelle (22), die Licht mit einer ersten Polarisation emittiert;- eine zweite Lichtquelle (24), die Licht mit einer zweiten Polarisation emittiert;- eine erste Polarisationsstrahlteilereinheit (54), die der ersten Lichtquelle benachbart ist;- eine zweite Polarisationsstrahlteilereinheit (58), die der zweiten Lichtquelle benachbart ist;- eine erste bildgebende Einheit (60), die der ersten Polarisationsstrahlteilereinheit benachbart ist;- eine zweite bildgebende Einheit (64), die der zweiten Polarisationsstrahlteilereinheit benachbart ist;- eine dritte Polarisationsstrahlteilereinheit (56), die zwischen der ersten Polarisationsstrahlteilereinheit und der zweiten Polarisationsstrahlteilereinheit angeordnet ist;- eine Projektionslinsenbaugruppe (70), die der dritten Polarisationsstrahlteilereinheit benachbart angeordnet ist; und- einen Spiegel (68), der auf der der Projektionslinsenbaugruppe entgegengesetzten Seite der dritten Polarisationsstrahlteilereinheit angeordnet ist.

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 Gläser 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 der Bilder 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.
Aus WO 2008 / 003 163 A1 ist eine Bildüberlagerungs- und Projektorvorrichtung bekannt, die einen Polarisationsstrahlteiler, zwei Verzögerungsplatten und zwei mikromechanische Spiegelvorrichtungen umfasst. Die Vorrichtung findet Verwendung bei der Projektion von zwei- oder dreidimensionalen Bildern mit orthogonal polarisiertem Licht.
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein System mit einem Einzelprojektor bereitzustellen, mit dem Bilder projiziert werden können, die mit Passivbrillen betrachtbar sind.
KURZDARSTELLUNG
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das System nach Anspruch 1 und durch das Verfahren nach Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Die Erfindung offenbart ein Verfahren und ein System, das eine erste Lichtquelle und eine zweite Lichtquelle aufweist. Ein erster Polarisationsstrahlteiler (polarizing beam splitter, 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, und eine zweite bildgebende Einheit ist dem zweiten PBS benachbart. Außerdem ist zwischen dem ersten PBS und dem zweiten PBS ein dritter PBS angeordnet. Die erste Lichtquelle emittiert ein erstes Licht. Das erste Licht wird von dem ersten PBS auf die erste bildgebende Einheit reflektiert. Das Bild wird von der ersten bildgebenden Einheit auf den dritten PBS reflektiert.
Insbesondere wird ein Verfahren und ein System zum Projizieren eines dreidimensionalen Bildes bereitgestellt, das eine erste Lichtquelle mit einer ersten Polarisation und eine zweite Lichtquelle mit einer zweiten Polarisation aufweist, wobei die erste Polarisation senkrecht zu der zweiten Polarisation ausgerichtet ist. Von der ersten Lichtquelle wird für das erste Auge ein Bild mit einer ersten Farbe projiziert. Von der zweiten Lichtquelle wird für das zweite Auge ein Bild mit derselben ersten Farbe projiziert. Von der ersten Lichtquelle wird für das erste Auge ein Bild mit einer zweiten Farbe projiziert. Von der zweiten Lichtquelle wird für das zweite Auge ein Bild mit derselben zweiten Farbe projiziert. Von der ersten Lichtquelle wird für das erste Auge ein Bild mit einer dritten Farbe projiziert. Von der zweiten Lichtquelle wird für das zweite Auge ein Bild mit einer dritten Farbe projiziert.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Projektorsystem für eine tragbare elektronische Einheit mit einer ersten Lichtquelle bereitgestellt, die Licht mit einer ersten Polarisation emittiert. Eine zweite Lichtquelle emittiert ein Licht mit einer zweiten Polarisation. Eine erste Polarisationsstrahlteilereinheit (PBS) ist der ersten Lichtquelle benachbart, und ein zweiter PBS ist dem zweiten PBS benachbart. Eine erste bildgebende Einheit ist dem ersten PBS benachbart, und eine zweite bildgebende Einheit ist dem zweiten PBS benachbart. Ein dritter PBS ist zwischen dem ersten PBS und dem zweiten PBS angeordnet. Eine Projektionslinsenbaugruppe ist auf einer Seite des dritten PBS angeordnet, und ein Spiegel ist auf der entgegengesetzten Seite des dritten PBS angeordnet.
Figurenliste
Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:

1 eine schematische Ansicht eines Projektors für dreidimensionale Bilder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist;
2 ein Ablaufplan für ein Verfahren zum Betreiben eines Projektors für dreidimensionale Bilder gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist; und
3 ein anderer Ablaufplan für ein Verfahren zum Betreiben eines Projektors für dreidimensionale Bilder gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Moderne Projektoren für dreidimensionale (3D) Bilder, die Passivgläser verwenden, verwenden üblicherweise zwei Projektoren. Frühere Bemühungen, nur einen einzigen Projektor zu verwenden, gehen davon aus, eine aktive Linse innerhalb des Projektors zu verwenden, die zwischen aufeinander folgenden Bildern umschaltet. Die Verwendung redundanter Projektoren oder einer kostspieligen Aktivlinse kann mit hohen Kosten verbunden sein. 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-Linse verwendet, die im Einklang mit dem Projektor (üblicherweise einem Fernsehprojektor) gesteuert wird. Die Aktivbrille sperrt abwechselnd eine der Linsen, sodass der Benutzer aufeinander folgende Bilder abwechselnd durch verschiedene Linsen wahrnimmt. 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 verlorengehen. Aufgrund der Komplexität des Systems sind die Aktivbrillen recht teuer.
1 zeigt einen Projektor für dreidimensionale Bilder zum Projizieren eines dreidimensionalen (3D) Bildes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Der Projektor 20 beinhaltet eine erste Lichtquelle 22 und eine zweite Lichtquelle 24, die so angeordnet sind, dass sie Licht in entgegengesetzten Richtungen emittieren. Die durch den Pfeil 26 angezeigte Richtung des Lichts von der ersten Lichtquelle 22 weicht um einen Winkel von im Wesentlichen 180 Grad von der durch den Pfeil 28 angezeigten Richtung des Lichts von der zweiten Lichtquelle 24 ab. Die erste und die zweite Lichtquelle 22, 24 können an entgegengesetzten Seiten der Mittellinie 23 angeordnet sein. Gemäß einer Ausführungsform sind die erste und die zweite Lichtquelle 22, 24 gegeneinander versetzt. Die erste Lichtquelle 22 ist in einem Abstand D1 von einer Mittellinie 23 des Projektors und die zweite Lichtquelle 24 in einem Abstand D2 von der Mittellinie 23 angeordnet. Die erste und die zweite Lichtquelle 22, 24 können in gleichem Abstand von der Mittellinie 23 angeordnet sein, sodass der Abstand D1 gleich dem Abstand D2 ist. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform enthält jede Lichtquelle drei monochromatische Leuchtdioden (light emitting diodes, LEDs), eine rote LED 30, eine grüne LED 32 und eine blaue LED 34. Die LEDs 30, 32, 34 sind so angeordnet, dass sie drei Seiten eines Quadrats bilden und Licht in die Mitte der ersten und der zweiten Lichtquelle 22, 24 lenken. Jede LED 30, 32, 34 kann so gekoppelt sein, dass sie Licht in eine Lichtsammeloptik 36 lenkt.
Die Lichtsammeloptik 36 lenkt das Licht von den LEDs 30, 32, 34 auf eine dichroitische Farbmischeinheit 38. Die dichroitische Farbmischeinheit 38 vereinigt Licht von den LEDs, um eine gewünschte Lichtfarbe zu erzeugen. Das Licht von der ersten Lichtquelle 22 tritt über eine offene Seite 40 aus und tritt durch eine erste Facettenlinse 42 und eine erste Vorpolarisatorlinse 44. Die erste Facettenlinse 42 besteht aus einer Anordnung von Mikrolinsen, die das durchgelassene Licht in viele Komponenten aufspalten und diese gleichmäßig auf das Gesichtsfeld projizieren. Dadurch wird eine gleichmäßig helle Ausleuchtung ohne verringerte Lichtintensität an den Rändern des projizierten Lichts erreicht. Die erste Vorpolarisatorlinse 44 ändert die Polarisation des austretenden Lichts so, dass dieses für die verwendete bildgebende Einheit geeignete gewünschte Polarisationseigenschaften aufweist. Nach dem Austreten aus der ersten Vorpolarisatorlinse 44 tritt das Licht durch eine erste Polarisationsstrahlteilereinheit 54 (PBS).
Ähnlich wie bei der ersten Lichtquelle 22 tritt das Licht von der zweiten Lichtquelle 24 über eine offene Seite 46 aus und tritt in eine zweite Facettenlinse 48 und eine zweite Vorpolarisatorlinse 50 ein. Nach dem Umformen durch diese Linsen 48, 50 tritt das zweite Licht in einen zweiten PBS 58 ein.
Bei einem PBS 54, 56, 58 handelt es sich um eine optische Komponente, die einfallende Lichtstrahlen in eine erste (durchgelassene) Polarisationskomponente und eine zweite (reflektierte) Polarisationskomponente aufspaltet. Ein erster PBS 54 ist der Vorpolarisatorlinse 44 benachbart angeordnet, und ein zweiter PBS 58 ist der Vorpolarisatorlinse 50 benachbart angeordnet. Eine erste und eine zweite bildgebende Einheit 60, 64 sind jeweils dem ersten bzw. dem zweiten PBS 54, 58 benachbart angeordnet. Gemäß einer Ausführungsform sind der erste PBS 54 und die erste bildgebende Einheit 60 auf einer Seite angeordnet, die dem zweiten PBS 58 und der zweiten bildgebenden Einheit 64 jenseits der Mittellinie 23 gegenüberliegt. Die erste bildgebende Einheit 60 und die zweite bildgebende Einheit 64 können so angeordnet sein, dass sich die Bildflächen 62, 66 auf entgegengesetzten Seiten der Mittellinie 23 befinden. Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform sind die Bildflächen so angeordnet, dass sie Licht in einer Richtung reflektieren, die im Wesentlichen senkrecht zu den Pfeilen 26 und 28 steht. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann es sich bei den bildgebenden Einheiten 60, 64 um LCoS- (liquid crystal on silicon, Flüssigkristall-auf-Silicium-) Einheiten handeln, deren Bildfläche 62, 66 jeweils einem PBS 54, 58 benachbart ist. Im Betrieb wird das Licht von jeder Lichtquelle 22, 24 von der Fläche 62, 66 der jeweiligen bildgebenden Einheit 60, 64 und von dort durch den entsprechenden PBS 54, 58 zu einem mittleren oder dritten PBS 56 reflektiert. Wenn zum Beispiel das Licht durch die erste Lichtquelle 22 emittiert wurde, tritt das von der Fläche 62 der ersten bildgebenden Einheit 60 reflektierte Licht durch den ersten PBS 54 und gelangt zu dem dritten PBS 56, wo das erste Licht wiederum in eine Projektionslinsenbaugruppe 70 reflektiert wird und dann die Einheit 20 verlässt. Wenn das Licht durch die zweite Lichtquelle 24 emittiert wurde, wird das zweite Licht gleichermaßen von der Fläche 66 der zweiten bildgebenden Einheit 64 reflektiert und tritt durch den zweiten PBS 58 auf den dritten PBS 56. Da die Polarisation des zweiten Lichts senkrecht zur Polarisation des ersten Lichts ist, wird das Licht von dem dritten PBS 56 nach außen in einer Richtung, die der Projektionslinsenbaugruppe 70 gegenüberliegt, und zu einem Spiegel 68 reflektiert. Das zweite Licht wird von dem Spiegel 68 reflektiert und tritt erneut in den dritten PBS 56 ein. Da das zweite Licht unter einem anderen Winkel in den dritten PBS 56 eintritt, durchläuft das Licht den PBS 56 entlang desselben optischen Weges wie das erste Licht und weiter nach außen zu der Projektionslinsenbaugruppe 70. Somit verlässt das Licht von der ersten und der zweiten Lichtquelle 22, 24 den Projektor 20 und folgt einem gemeinsamen optischen Weg. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Verwendung einer bildgebenden LCoS-Einheit 60, 64 insofern von Vorteil, als die LCoS-Einheit grundsätzlich das reflektierte Licht polarisiert.
Zum Erzeugen eines 3D-Bildes müssen der Bildinhalt für das linke und der Bildinhalt für das rechte Auge unabhängig voneinander mit zueinander senkrechten Polarisationen des Lichts moduliert werden. Das von jeder Lichtquelle emittierte Licht weist eine Polarisation auf, die zu der Polarisation des von der anderen Lichtquelle emittierten Lichts senkrecht ist; demgemäß stellt die erste Lichtquelle den gesamten Bildinhalt für das erste Auge und die zweite Lichtquelle den gesamten Bildinhalt für das andere bzw. zweite Auge bereit. Gemäß dem Ablaufplan in 2 aktiviert die Projektoreinheit 20 nacheinander die erste und die zweite Lichtquelle derart, dass zuerst die Bilder sowohl für das linke als auch für das rechte Auge mit einer ersten Farbe projiziert werden und dann ein Bild mit einer zweiten Farbe für das linke oder für das rechte Auge projiziert wird. In Block 90 emittiert eine Lichtquelle wie beispielsweise die Lichtquelle 22 ein Licht derart, dass ein Bild für ein erstes Auge wie beispielsweise das linke Auge vom Projektor 20 projiziert wird. Dieses Bild weist eine erste Farbe der Vielzahl von LEDs innerhalb der Lichtquelle auf, beispielsweise die Farbe rot. In Block 110 emittiert eine andere Lichtquelle wie beispielsweise die Lichtquelle 24 gleichermaßen ein Licht derselben Farbe derart, dass ein Bild für ein zweites Auge wie beispielsweise das rechte Auge vom Projektor 20 projiziert wird. Nachdem beide Lichtquellen ein Bild mit einer ersten Farbe projiziert haben, projiziert in Block 130 die erste Lichtquelle 22 ein Bild mit einer zweiten Farbe, beispielsweise der Farbe blau. In Block 132 projiziert die zweite Lichtquelle ein Bild mit derselben zweiten Farbe. Diese Abfolge wird in Block 134 und 136 wiederholt, indem die erste und die zweite Lichtquelle 22, 24 nacheinander Bilder mit einer dritten Farbe, beispielsweise der Farbe grün, der Vielzahl von LEDs innerhalb beider Lichtquellen erzeugt. Zwar brauchen die Farben nicht in einer bestimmten Reihenfolge projiziert zu werden, jedoch emittieren herkömmliche Systeme üblicherweise zuerst ein rotes Licht, dann ein grünes Licht und zuletzt ein blaues Licht.
Es sollte einsichtig sein, dass gemäß bestimmten Ausführungsformen die Kombination der Lichtquellen 22, 24, der Polarisationsstrahlteiler (PBS) 54, 56, 58 und der LCoS-Einheiten 60, 64 insofern von Vorteil ist, als der Projektor bis auf die Abmessungen eines Picoprojektors oder eines Mikroprojektors verkleinert werden kann. Diese kleinen Projektoren können gegebenenfalls in einer tragbaren elektronischen Einheit verwendet werden, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Mobiltelefon, ein Tablet-Computer, ein Laptop-Computer und eine tragbare Spieleinheit. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch in stationären Einheiten verwendet werden, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, ein Arbeitsplatz-Computer oder ein Fernsehgerät.
Der Projektor 20 kann wahlweise auch eine Rückkopplungsschaltung 25 beinhalten. Die Rückkopplungsschaltung 25 ist elektrisch zum Austauschen von Daten mit der ersten Lichtquelle 22, der zweiten Lichtquelle 24, dem ersten und dem zweiten PBS 54, 58 und der ersten und der zweiten bildgebenden Einheit 62, 64 verbunden. Die Rückkopplungsschaltung 25 stellt ein Modulationssignal für die Lichtquellen 22, 24 bereit und sorgt dafür, dass die Lichtquellen und die LCoS-Einheiten während des Betriebs synchron bleiben. In der Rückkopplungsschaltung 25 können außerdem LED-Treiber sowohl für die erste als auch die zweite Lichtquelle 22, 24 enthalten sein, um die Reihenfolge der LED-Farben zu steuern, die in den durch jede Quelle emittierten Bildern verwendet werden. Die Rückkopplungsschaltung 25 stellt eine Funktionalität bereit, damit jede Lichtquelle 22, 24 das Licht mit der richtigen Farbe emittiert, das einem auf der Fläche 62, 66 der entsprechenden bildgebenden Einheiten angezeigten Bild entspricht.
3 zeigt ein weiteres Verfahren 80 zum Betreiben eines Projektors für dreidimensionale Bilder. Das Verfahren 80 synchronisiert zuerst in Block 84 die Lichtquellen und erzeugt in Block 90 ein Bild für ein erstes Auge. Um das erste Bild zu erzeugen, erzeugt in Block 92 eine Lichtquelle wie beispielsweise die erste Lichtquelle 22 ein erstes Licht mit einer ersten Farbe einer LED, zum Beispiel rot, aus der Vielzahl von LEDs innerhalb der ersten Lichtquelle. In Block 94 wird das Licht durch die dichroitische Farbmischeinheit 38 gemischt und tritt durch eine erste Facettenlinse 42, die das durchgelassene Licht gleichmäßig auf das Gesichtsfeld verteilt. Dann tritt das Licht in Block 96 durch die Vorpolarisatorlinse 44, wo das Licht derart polarisiert wird, dass es durch den ersten PBS 54 polarisiert wird. Das Licht von der ersten Lichtquelle wird von dem ersten PBS 54 auf eine erste bildgebende Einheit 60 wie beispielsweise eine bildgebende LCoS-Einheit reflektiert. In Block 98 wird das erste Licht von der ersten bildgebenden Einheit 60 durch den ersten PBS 54 zu einem mittleren oder dritten PBS 56 reflektiert, der zwischen dem ersten und dem zweiten PBS 54, 58 angeordnet ist. Das Licht wird aus dem dritten PBS 56 zu einer Projektionslinsenbaugruppe 70 reflektiert, um ein Bild mit einer ersten Farbe für ein erstes Auge zu projizieren, beispielsweise ein rotes Bild für das linke Auge. Nachdem das Bild mit einer ersten Farbe für das erste Auge projiziert wurde, wird in Block 110 ein Bild mit derselben ersten Farbe für ein zweites Auge projiziert. Um dieses Bild für das zweite Auge zu projizieren, emittiert in Block 112 eine Lichtquelle wie beispielsweise die zweite Lichtquelle 24 ein zweites Licht mit derselben Farbe wie das durch die erste Lichtquelle 22 emittierte Licht. Das zweite Licht wird gleichermaßen durch eine dichroitische Farbmischeinheit 38 gemischt und tritt durch eine zweite Facettenlinse 48, die das durchgelassene Licht gleichmäßig auf das Gesichtsfeld projiziert, das durch einen dichroitischen Spiegel erfasst wird. In Block 116 wird das zweite Licht durch die zweite Vorpolarisatorlinse 50 polarisiert, sodass es von dem zweiten PBS 58 auf die zweite bildgebende Einheit 64 reflektiert wird. Dann wird das Licht in Block 118 von der Fläche 66 der zweiten bildgebenden Einheit 64 reflektiert und gelangt durch den zweiten PBS 58 zu dem dritten PBS 56.
Wegen der Polarisation des zweiten Lichts, die zu der Polarisation des durch die erste Lichtquelle emittierten Lichts senkrecht ist, wird das zweite Licht in Block 120 von dem dritten PBS 56 in einer Richtung, die der Projektionslinsenbaugruppe 70 entgegengesetzt ist, auf einen Spiegel 68 reflektiert. Das zweite Licht wird von dem Spiegel 68 wiederum entlang desselben optischen Weges wie das erste Licht zurück durch den dritten PBS 56 und nach außen zu der Projektionslinsenbaugruppe 70 reflektiert. Gemäß einem Beispiel kann es sich bei diesem zweiten Licht um das rote Bild für das rechte Auge handeln. Nachdem sowohl die erste als auch die zweite Lichtquelle Bilder unter Verwendung derselben LED mit der ersten Farbe emittiert haben, emittiert die erste Lichtquelle in Block 130 unter Verwendung einer zweiten LED mit einer zweiten Farbe aus der Vielzahl von LEDs innerhalb der ersten Lichtquelle ein weiteres Bild für das erste Auge. Nachdem das Bild mit der zweiten Farbe von der ersten Lichtquelle projiziert worden ist, erzeugt die zweite Lichtquelle gleichermaßen ein Bild unter Verwendung der LED mit derselben Farbe wie bei der vorhergehenden Emission der ersten Lichtquelle, jedoch mit einer LED mit einer anderen Farbe als bei dem vorhergehenden Bild der zweiten Lichtquelle. Wenn zum Beispiel das erste Paar von Bildern für das linke und das rechte Auge rot war, kann das nächste Paar von Bildern von der ersten und der zweiten Lichtquelle für das linke und das rechte Auge entweder von grüner oder blauer Farbe sein. Dieser Zyklus wird in Block 134 und 136 fortgesetzt, sodass für die beiden durch die erste und die zweite Lichtquelle erzeugten Bilder die verbleibende Farbe aus der Vielzahl von LEDs innerhalb der Lichtquelle verwendet wird. Durch die Projektion aller drei Paare von Bildern für das linke und das rechte Auge wird ein dreidimensionales Farbbild erzeugt, das durch einen Benutzer wahrgenommen wird, der eine Passivbrille trägt. Dann geht das Verfahren zu Block 90, um mit dem Projizieren von Bildern aus der Projektoreinheit 20 in der Farbreihenfolge fortzufahren.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen kleinen und zuverlässigen Projektor für dreidimensionale Bilder bereit. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bieten den Vorteil mehrerer Lichtquellen, die so angeordnet sind, dass sie zum Projizieren des Bildes dieselbe Weglänge aufweisen. Ausführungsformen bieten den Vorteil, dass sie ein dreidimensionales Bild emittieren, das mit einer Passivbrille betrachtet werden kann.

Claims

System, das aufweist: - eine erste Lichtquelle (22), die Licht mit einer ersten Polarisation emittiert; - eine zweite Lichtquelle (24), die Licht mit einer zweiten Polarisation emittiert; - eine erste Polarisationsstrahlteilereinheit (54), die der ersten Lichtquelle benachbart ist; - eine zweite Polarisationsstrahlteilereinheit (58), die der zweiten Lichtquelle benachbart ist; - eine erste bildgebende Einheit (60), die der ersten Polarisationsstrahlteilereinheit benachbart ist; - eine zweite bildgebende Einheit (64), die der zweiten Polarisationsstrahlteilereinheit benachbart ist; - eine dritte Polarisationsstrahlteilereinheit (56), die zwischen der ersten Polarisationsstrahlteilereinheit und der zweiten Polarisationsstrahlteilereinheit angeordnet ist; - eine Projektionslinsenbaugruppe (70), die der dritten Polarisationsstrahlteilereinheit benachbart angeordnet ist; und - einen Spiegel (68), der auf der der Projektionslinsenbaugruppe entgegengesetzten Seite der dritten Polarisationsstrahlteilereinheit angeordnet ist.
System nach Anspruch 1, wobei die erste Lichtquelle ein erstes Licht in einer ersten Richtung emittiert und die zweite Lichtquelle ein zweites Licht in einer zweiten Richtung emittiert, wobei die zweite Richtung der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
System nach Anspruch 1, wobei es sich bei der ersten bildgebenden Einheit und der zweiten bildgebenden Einheit um LCoS-Einheiten handelt.
System nach Anspruch 1, wobei sich das durch die erste Lichtquelle emittierte Licht und das durch die zweite Lichtquelle emittierte Licht von der dritten Polarisationsstrahlteilereinheit entlang desselben optischen Weges zu der Projektionslinsenbaugruppe ausbreitet.
System nach Anspruch 1, das ferner aufweist: - eine erste Facettenlinse (42), die zwischen der ersten Lichtquelle und der ersten Polarisationsstrahlteilereinheit angeordnet ist; und - eine erste Vorpolarisatorlinse (44), die zwischen der ersten Facettenlinse und der ersten Polarisationsstrahlteilereinheit angeordnet ist.
System nach Anspruch 5, das ferner aufweist: - eine zweite Facettenlinse (48), die zwischen der zweiten Lichtquelle und der zweiten Polarisationsstrahlteilereinheit angeordnet ist; und - eine zweite Vorpolarisatorlinse (50), die zwischen der zweiten Facettenlinse und der zweiten Polarisationsstrahlteilereinheit angeordnet ist.
System nach Anspruch 5, wobei die erste Lichtquelle aufweist: - eine Vielzahl erster Leuchtdioden-Einheiten (30, 32, 34); - eine Vielzahl erster Lichtsammeloptiken (36), wobei jede aus der Vielzahl erster Lichtsammeloptiken einer aus der Vielzahl erster Leuchtdioden-Einheiten zugehörig ist; und - eine erste dichroitische Farbmischeinheit (38), die zwischen der Vielzahl erster Lichtsammeloptiken angeordnet ist, wobei die erste dichroitische Farbmischeinheit so angeordnet ist, dass sie Licht von der Vielzahl erster Leuchtdioden-Einheiten in die erste Facettenlinse lenkt.
System nach Anspruch 6, wobei die zweite Lichtquelle aufweist: - eine Vielzahl zweiter Leuchtdioden-Einheiten (30, 32, 34); - eine Vielzahl zweiter Lichtsammeloptiken (36), wobei jede aus der Vielzahl zweiter Lichtsammeloptiken einer aus der Vielzahl zweiter Leuchtdioden-Einheiten zugehörig ist; und - eine zweite dichroitische Farbmischeinheit (38), die zwischen der Vielzahl zweiter Lichtsammeloptiken angeordnet ist, wobei die zweite dichroitische Farbmischeinheit so angeordnet ist, dass sie Licht von der Vielzahl zweiter Leuchtdioden-Einheiten in die zweite Facettenlinse lenkt.
System nach Anspruch 1, das ferner eine Rückkopplungsschaltung (25) aufweist, die mit der ersten Lichtquelle, der zweiten Lichtquelle, der ersten Polarisationsstrahlteilereinheit, der zweiten Polarisationsstrahlteilereinheit, der ersten bildgebenden Einheit und der zweiten bildgebenden Einheit verbunden ist.
Verfahren, das aufweist Bereitstellen: - einer ersten Lichtquelle (22), die Licht mit einer ersten Polarisation emittiert; - einer zweiten Lichtquelle (24), die Licht mit einer zweiten Polarisation emittiert; - einer ersten Polarisationsstrahlteilereinheit (54), die der ersten Lichtquelle benachbart ist; - einer zweiten Polarisationsstrahlteilereinheit (58), die der zweiten Lichtquelle benachbart ist; - einer ersten bildgebende Einheit (60), die der ersten Polarisationsstrahlteilereinheit benachbart ist; - einer zweiten bildgebende Einheit (64), die der zweiten Polarisationsstrahlteilereinheit benachbart ist; - einer dritten Polarisationsstrahlteilereinheit (56), die zwischen der ersten Polarisationsstrahlteilereinheit und der zweiten Polarisationsstrahlteilereinheit angeordnet ist; - einer Projektionslinsenbaugruppe (70), die der dritten Polarisationsstrahlteilereinheit benachbart angeordnet ist; und - eines Spiegels (68), der auf der der Projektionslinsenbaugruppe entgegengesetzten Seite der dritten Polarisationsstrahlteilereinheit angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei es sich bei der ersten bildgebenden Einheit (60) und der zweiten bildgebenden Einheit (64) um LCoS-Einheiten handelt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei sich das durch die erste Lichtquelle emittierte erste Licht in einer ersten Richtung ausbreitet und sich das durch die zweite Lichtquelle emittierte zweite Licht in einer zweiten Richtung ausbreitet, und wobei die erste Richtung und die zweite Richtung einander entgegengesetzt sind.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das erste Licht und das zweite Licht zwischen der dritten Polarisationsstrahlteilereinheit (56) und der Projektionslinsenbaugruppe (70) demselben optischen Weg folgen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei: - die erste Lichtquelle (22) eine Vielzahl erster Leuchtdioden (30, 32, 34) enthält und die Vielzahl erster Leuchtdioden eine erste rote Leuchtdiode(30), eine erste grüne Leuchtdiode (32) und eine erste blaue Leuchtdiode (34) aufweist; - das erste Licht aus Licht besteht, das von der ersten Leuchtdiode, der ersten grünen Leuchtdiode und der ersten blauen Leuchtdiode emittiert wird. - die zweite Lichtquelle eine Vielzahl zweiter Leuchtdioden (30, 32, 34) enthält und die Vielzahl zweiter Leuchtdioden eine zweite rote Leuchtdiode (30), eine zweite grüne Leuchtdiode (32) und eine zweite blaue Leuchtdiode (34) aufweist; und - das zweite Licht aus Licht besteht, das von der zweiten roten Leuchtdiode, der zweiten grünen Leuchtdiode und der zweiten blauen Leuchtdiode emittiert wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das durch die erste Lichtquelle emittierte erste Licht ein Licht, das von einer ersten Leuchtdiode aus der Vielzahl erster Leuchtdioden emittiert wird, und das durch die zweite Lichtquelle emittierte zweite Licht ein Licht aufweist, das von der ersten Leuchtdiode aus der Vielzahl zweiter Leuchtdioden aufweist und wobei das erste Licht und das zweite Licht dieselbe erste Farbe aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei nach dem anfänglichen Emittieren des ersten Lichts und des zweiten Lichts mit derselben ersten Farbe das durch die erste Lichtquelle emittierte erste Licht ein Licht aufweist, das von einer zweiten Leuchtdiode aus der Vielzahl erster Leuchtdioden emittiert wurde, und wobei das durch die zweite Lichtquelle emittierte zweite Licht ein Licht aufweist, das von einer zweiten Leuchtdiode aus der Vielzahl zweiter Leuchtdioden emittiert wurde, und wobei das erste Licht und das zweite Licht dieselbe zweite Farbe aufweisen.