DE112013000441T5

DE112013000441T5 - Projektor für dreidimensionale Bilder

Info

Publication number: DE112013000441T5
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: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: GB2513783A; WO2013110235A1; CN104081275A; GB2513783B; US8960912B2; GB201414681D0; DE112013000441B4; US8944604B2; US20130188153A1; US20130188149A1; CN104081275B; US20140176911A1

Abstract

Es werden ein System und ein Verfahren zum Projizieren eines dreidimensionalen Bildes bereitgestellt. Das System beinhaltet eine erste Lichtquelle (22), wobei die erste Lichtquelle (22) Licht in einer ersten Richtung emittiert, und eine zweite Lichtquelle (24), die Licht in einer zweiten Richtung emittiert. Eine erste Strahlteilereinheit (54) ist der ersten Lichtquelle (22) benachbart angeordnet, und eine zweite Strahlteilereinheit (58) ist der zweiten Lichtquelle (24) benachbart angeordnet. Eine erste bildgebende Einheit (60) ist der ersten Strahlteilereinheit (54) benachbart angeordnet, und eine zweite bildgebende Einheit (64) ist der zweiten Strahlteilereinheit (58) benachbart angeordnet. Licht von der ersten Lichtquelle (22) und der zweiten Lichtquelle (24) wandert auf einem gemeinsamen optischen Weg zu einer Projektorlinsenbaugruppe (70).

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.
Obwohl Projektoren für dreidimensionale Bilder für deren vorgesehenen Zweck geeignet sind, besteht demgemäß ein Bedarf an Verbesserungen, insbesondere daran, ein System mit einem Einzelprojektor bereitzustellen, mit dem Bilder projiziert werden können, die mit Passivbrillen betrachtbar sind.
KURZDARSTELLUNG
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, 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.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren 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 weiteren 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.
Weitere Merkmale und Vorteile werden durch Techniken der vorliegenden Erfindung realisiert. Hierin werden weitere Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung 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 Ansprüche verwiesen.
KURZBESCHREIBUNG DER VERSCHIEDENEN ZEICHNUNGSANSICHTEN
Der Gegenstand, der als Erfindung angesehen wird, wird ausführlich dargelegt und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung eindeutig beansprucht. Das oben Gesagte sowie weitere Merkmale und Vorteile 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 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. 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-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 Flache 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 Rückkoplungsschaltung 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 Farbrmischeinheit 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.
Die hierin verwendeten Begriffe dienen lediglich zum Beschreiben bestimmter Ausführungsformen und sollen die Erfindung nicht einschränken. Die hierin verwendeten 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 Vollstädigkeit 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 die 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, das aufweist: Bereitstellen einer ersten Lichtquelle und einer zweiten Lichtquelle; Bereitstellen einer ersten Polarisationsstrahleinheit (polarizing beam device, PBS), die der ersten Lichtquelle benachbart ist, und einer PBS, die der zweiten Lichtquelle benachbart ist; Bereitstellen einer ersten bildgebenden Einheit, die der ersten PBS benachbart ist, und einer zweiten bildgebenden Einheit, die der zweiten PBS benachbart ist; Bereitstellen einer dritten PBS, die zwischen der ersten PBS und der zweiten PBS angeordnet ist; Bereitstellen eines Spiegels, der der dritten PBS benachbart ist; Emittieren eines ersten Lichts aus der ersten Lichtquelle; Reflektieren des ersten Lichts mittels der ersten PBS auf die erste bildgebende Einheit; und Reflektieren des ersten Lichts von der bildgebenden Einheit zu der dritten PBS.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der ersten bildgebenden Einheit und der zweiten bildgebenden Einheit um LCoS-Einheiten handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner aufweist: Emittieren eines zweiten Lichts aus der zweiten Lichtquelle, nachdem das erste Licht emittiert worden ist; Reflektieren des zweiten Lichts mittels der zweiten PBS auf die zweite bildgebende Einheit; Reflektieren des zweiten Lichts von der zweiten bildgebenden Einheit zu der dritten PBS; Reflektieren des zweiten Lichts zu dem Spiegel; und Reflektieren des zweiten Lichts von dem Spiegel zurück zu der dritten PBS.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei das durch die erste Lichtquelle emittierte erste Licht eine erste Polarisation aufweist und das durch die zweite Lichtquelle emittierte zweite Licht eine zweite Polarisation aufweist und wobei die erste Polarisation und die zweite Polarisation senkrecht zueinander sind.
Verfahren nach Anspruch 3, 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 3, das ferner aufweist: Bereitstellen einer Projektionslinsenbaugruppe auf der dem Spiegel entgegengesetzten Seite der dritten PBS; Reflektieren des ersten Lichts von der dritten PBS zu der Projektionslinsenbaugruppe; und Emittieren des zweiten Lichts, das von dem Spiegel reflektiert wurde, durch die dritte PBS zu der Projektionslinsenbaugruppe.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das erste Licht und das zweite Licht zwischen der dritten PBS und der Projektionslinsenbaugruppe demselben optischen Weg folgen.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner aufweist: Bereitstellen einer ersten Facettenlinse zwischen der ersten Lichtquelle und der ersten PBS; Bereitstellen einer ersten Vorpolarisatorlinse zwischen der ersten Facettenlinse und der ersten PBS; Bereitstellen einer zweiten Facettenlinse zwischen der zweiten Lichtquelle und der zweiten PBS; und Bereitstellen einer zweiten Vorpolarisatorlinse zwischen der zweiten Facettenlinse und der zweiten PBS.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei: die erste Lichtquelle eine Vielzahl erster LEDs enthält und die Vielzahl erster LEDs eine erste rote Leuchtdiode (LED), eine erste grüne LED und eine erste blaue LED aufweist; das erste Licht aus Licht besteht, das von der ersten LED, der ersten grünen LED und der ersten blauen LED emittiert wird. die zweite Lichtquelle eine Vielzahl zweiter LEDs enthält und die Vielzahl zweiter LEDs eine zweite rote LED, eine zweite grüne LED und eine zweite blaue LED aufweist; und das zweite Licht aus Licht besteht, das von der zweiten roten LED, der zweiten grünen LED und der zweiten blauen LED emittiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das durch die erste Lichtquelle emittierte erste Licht ein Licht, das von einer ersten LED aus der Vielzahl erster LEDs emittiert wird, und das durch die zweite Lichtquelle emittierte zweite Licht ein Licht aufweist, das von der ersten LED aus der Vielzahl zweiter LEDs aufweist und wobei das erste Licht und das zweite Licht dieselbe erste Farbe aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 10, 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 LED aus der Vielzahl erster LEDs emittiert wurde, und wobei das durch die zweite Lichtquelle emittierte zweite Licht ein Licht aufweist, das von einer zweiten LED aus der Vielzahl zweiter LEDs emittiert wurde, und wobei das erste Licht und das zweite Licht dieselbe zweite Farbe aufweisen.
Verfahren zum Projizieren eines Bildes in 3D, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen einer ersten Lichtquelle, die Bilder für ein erstes Auge emittiert, und eine zweite Lichtquelle, die Bilder für ein zweites Auge emittiert, wobei eine Polarisation der ersten Lichtquelle senkrecht zu einer Polarisation der zweiten Lichtquelle ist; Projizieren eines Bildes mit einer ersten Farbe für ein erstes Auge von der ersten Lichtquelle; Projizieren eines Bildes mit der ersten Farbe für ein zweites Auge von der zweiten Lichtquelle; Projizieren des Bildes mit einer zweiten Farbe für das erste Auge von der ersten Lichtquelle; Projizieren des Bildes mit einer zweiten Farbe für das zweite Auge von der zweiten Lichtquelle; Projizieren des Bildes mit einer dritten Farbe für das erste Auge von der ersten Lichtquelle; und Projizieren des Bildes mit der dritten Farbe für das zweite Auge von der zweiten Lichtquelle.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei: die erste Lichtquelle eine Vielzahl erster LEDs enthält, wobei die Vielzahl erster LEDs eine erste rote Leuchtdiode (LED), eine erste grüne LED und eine erste blaue LED aufweist; das Bild mit einer ersten Farbe für ein erstes Auge ein Licht aufweist, das von einer ersten LED aus der Vielzahl erster LEDs emittiert wird; die zweite Lichtquelle eine Vielzahl zweiter LEDs enthält, wobei die Vielzahl zweiter LEDs eine rote LED, eine grüne LED und eine blaue LED aufweist; und das Bild mit der ersten Farbe für ein zweites Auge ein Licht aufweist, das von der ersten LED aus der Vielzahl zweiter LEDs emittiert wird, sodass die erste LED aus der Vielzahl erster LEDs und die erste LED aus der Vielzahl zweiter LEDs dieselbe Farbe aufweisen.
System, das aufweist: eine erste Lichtquelle, die Licht mit einer ersten Polarisation emittiert; eine zweite Lichtquelle, die Licht mit einer zweiten Polarisation emittiert; eine erste Strahlteilereinheit (PBS), die der ersten Lichtquelle benachbart ist; eine zweite PBS, die der zweiten Lichtquelle benachbart ist; eine erste bildgebende Einheit, die der ersten PBS benachbart ist; eine zweite bildgebende Einheit, die der zweiten PBS benachbart ist; eine dritte PBS, die zwischen der ersten PBS und der zweiten PBS angeordnet ist; eine Projektionslinsenbaugruppe, die der dritten PBS benachbart angeordnet ist; und einen Spiegel, der auf der der Projektionslinsenbaugruppe entgegengesetzten Seite der dritten PBS angeordnet ist.
System nach Anspruch 14, wobei die erste Polarisation senkrecht zur zweiten Polarisation ist.
System nach Anspruch 14, 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 14, wobei es sich bei der ersten bildgebenden Einheit und der zweiten bildgebenden Einheit um LCoS-Einheiten handelt.
System nach Anspruch 14, wobei sich das durch die erste Lichtquelle emittierte Licht und das durch die zweite Lichtquelle emittierte Licht von der dritten PBS entlang desselben optischen Weges zu der Projektionslinsenbaugruppe ausbreitet.
System nach Anspruch 14, das ferner aufweist: eine erste Facettenlinse, die zwischen der ersten Lichtquelle und der ersten PBS angeordnet ist; und eine erste Vorpolarisatorlinse, die zwischen der ersten Facettenlinse und der ersten PBS angeordnet ist.
System nach Anspruch 19, das ferner aufweist: eine zweite Facettenlinse, die zwischen der zweiten Lichtquelle und der zweiten PBS angeordnet ist; und eine zweite Vorpolarisatorlinse, die zwischen der zweiten Facettenlinse und der zweiten PBS angeordnet ist.
System nach Anspruch 19, wobei die erste Lichtquelle aufweist: eine Vielzahl erster LED-Einheiten; eine Vielzahl erster Lichtsammeloptiken, wobei jede aus der Vielzahl erster Lichtsammeloptiken einer aus der Vielzahl erster LED-Einheiten zugehörig ist; und eine erste dichroitische Farbmischeinheit, die zwischen der Vielzahl erster Lichtsammeloptiken angeordnet ist, wobei die erste dichroitische Farbmischeinheit so angeordnet ist, dass sie Licht von der Vielzahl erster LED-Einheiten in die erste Facettenlinse lenkt.
System nach Anspruch 20, wobei die zweite Lichtquelle aufweist: eine Vielzahl zweiter LED-Einheiten; eine Vielzahl zweiter Lichtsammeloptiken, wobei jede aus der Vielzahl zweiter Lichtsammeloptiken einer aus der Vielzahl zweiter LED-Einheiten zugehörig ist; und eine zweite dichroitische Farbmischeinheit, die zwischen der Vielzahl zweiter Lichtsammeloptiken angeordnet ist, wobei die zweite dichroitische Farbmischeinheit so angeordnet ist, dass sie Licht von der Vielzahl zweiter LED-Einheiten in die zweite Facettenlinse lenkt.
System nach Anspruch 14, das ferner eine Rückkopplungsschaltung aufweist, die mit der ersten Lichtquelle, der zweiten Lichtquelle, der ersten PBS, der zweiten PBS, der ersten bildgebenden Einheit und der zweiten bildgebenden Einheit verbunden ist.