DE60315446T2 - Farbmanagementsystem mit einer feldlinse - Google Patents

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Michael Dr. Santa Rosa NEWELL
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
    • H04N9/3105—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying all colours simultaneously, e.g. by using two or more electronic spatial light modulators
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/315—Modulator illumination systems
    • H04N9/3167—Modulator illumination systems for polarizing the light beam

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Farbmanagementsysteme für Projektionsanzeigen und insbesondere Systeme und Verfahren zum Einbeziehen einer Feldlinse in ein System zum Trennen einer eingegebenen Beleuchtung in separate Farbkanäle, Überlagern einer räumlichen Information auf jeden der separaten Kanäle, Fokussieren eines Lichtstrahls, Beseitigen oder Verringern von unerwünschtem Rauschen und Rekombinieren der separaten Farbkanäle, um eine Projektion eines Vollfarbbilds mit hohem Kontrast zu erleichtern.
  • Hintergrund der Erfindung
  • In Verbindung mit einer Projektionsanzeige ist es wünschenswert, ein Farbmanagementsystem einzusetzen, und es ist weiterhin wünschenswert, dass ein derartiges Farbmanagementsystem die Erzeugung eines Bilds mit hohem Kontrast erleichtert, während es für einen verhältnismäßig hohen Beleuchtungsflusspegel angepasst ist und eine effiziente Unterbringung bietet. Unglücklicherweise sind momentan existierende Farbmanagementsysteme nur unter Verwendung von hochspezialisierten Materialien in der Lage, einen erhöhten Kontrast bei geeigneten Beleuchtungsflusspegeln zu erreichen, was zu unangemessenen Kostenzunahmen führt.
  • Ein Farbmanagementsystem funktioniert typischerweise, indem zuerst ein eingegebenes Licht (beispielsweise weißes Licht) in eine Mehrzahl von Farbkanälen, welche sich über das sichtbare Spektrum erstrecken (z.B. rot, grün und blau) aufgeteilt wird, dann die separaten Farbkanäle verwendet werden, um eine Mehrzahl von entsprechenden Mikroanzeigen (z.B. LCoS-Mikroanzeigen) zu beleuchten, und die Farbkanäle zu rekombi nieren, um ein Ausgabelicht (beispielsweise weißes Licht) zu erzeugen. Wo in Verbindung mit dem Ausgabelichtstrahl ein Bild projiziert werden soll, kann in jedem der Farbkanäle durch die Mikrodisplays vor der Rekombinierung eine räumliche Information überlagert werden. Als Ergebnis kann ein Vollfarbbild in Verbindung mit dem Ausgabelichtstrahl projiziert werden. Wie sie hier verwendet werden, beziehen sich die Begriffe „Mikrodisplay", „Panel" bzw. „Paneel", „Anzeige", „Anzeigepanel" und „Lichtventil" auf einen Mechanismus, welcher eingerichtet ist, um einen anfänglichen Lichtstrahl zu empfangen, räumliche Information in dem Lichtstrahl zu übermitteln und einen modifizierten Lichtstrahl auszustrahlen, welcher den anfänglichen Lichtstrahl und die räumliche Information umfasst. Ein Beispiel für ein derartiges Mikrodisplay ist die Modellnummer DILA SX-070, welches von der Firma JVC, Japan, hergestellt wird.
  • Es sollte beachtet werden, dass ein Mikrodisplay als ein im Wesentlichen reflektierendes Anzeigepanel oder als ein im Wesentlichen lichtdurchlässiges Anzeigepanel ausgestaltet sein kann. Ein im Wesentlichen reflektierendes Anzeigepanel ist eingerichtet, um einen modifizierten Lichtstrahl in einer Richtung auszustrahlen, welche im Wesentlichen in der Richtung ausgerichtet ist, von der der anfängliche Lichtstrahl kam (d.h. zurück zu reflektieren). Ein im Wesentlichen lichtdurchlässiges Anzeigepanel ist eingerichtet, um einen modifizierten Lichtstrahl in einer Richtung auszustrahlen, welche im Wesentlichen zu der Richtung ähnlich ist, in der sich der anfängliche Lichtstrahl bewegt (d.h. einen modifizierten Lichtstrahl durch das Panel zu transmittieren). Beispielsweise kann ein reflektierendes Panel eingerichtet sein, um einen anfänglichen Lichtstrahl zu empfangen, der sich in einer ersten Richtung bewegt, dem Lichtstrahl eine räumliche Informa tion zu verleihen und einen modifizierten Lichtstrahl in der Richtung auszustrahlen, aus der der anfängliche Lichtstrahl herkam (d.h. um 180° von der Richtung des anfänglichen Lichtstrahls reflektiert). Alternativ kann ein lichtdurchlässiges Panel eingerichtet sein, um einen anfänglichen Lichtstrahl zu empfangen, eine räumliche Information in dem Lichtstrahl zu übermitteln und einen modifizierten Lichtstrahl in im Wesentlichen der gleichen Richtung auszustrahlen wie derjenigen, in der sich der anfängliche Lichtstrahl bewegt.
  • Farbmanagementsysteme im Stand der Technik haben bislang nicht ausreichend bewiesen, dass sie in der Lage sind, Bilder mit einem hohen Kontrast zu niedrigen Kosten zu erzeugen, ohne ihre Fähigkeit zu beeinträchtigen, sinnvolle Beleuchtungsflussmengen aufrecht zu erhalten oder effizient verpackt bzw. untergebracht zu werden. Dies ist teilweise durch Bildrauschen begründet, welches von optischen Eigenschaften verursacht wird, die in allen reellen optischen Elementen inhärent sind. Dies ist teilweise auch in der Unfähigkeit momentan existierender Farbmanagementsysteme begründet, derartiges Rauschen effizient von dem Lichtstrahl zu trennen und zu entfernen, bevor er auf eine Anzeige projiziert wird.
  • Beispielsweise verwenden viele Farbmanagementsysteme nach dem Stand der Technik volle „würfelartige" polarisierende Strahlteiler zur Farbtrennung und -rekombinierung. Diese polarisierenden Strahlteiler werden anders auch als MacNeille-Prismen oder polarisierende Würfelstrahlteiler bezeichnet. Polarisierende Strahlteiler von der Würfelart sind inhärent empfänglich für thermische Gradienten, die typischerweise bei hohen Flusspegeln entstehen, wobei sie häufig Spannungsdoppelbrechung verursachen, was zu einer Depolarisation des Lichts und einem Kontrastverlust führt. Wo Bilder mit hohem Kontrast er wünscht werden, war es demzufolge nötig, teures Glas mit hohem Index und niedriger Doppelbrechung zu verwenden. Obwohl sich diese Lösung als effektiv erwiesen hat, um Doppelbrechung bei niedrigen Flusspegeln zu verbringen, ist sie teuer und zeigt eine verringerte Effizienz bei der Beseitigung oder Verringerung von thermisch induzierter Doppelbrechung bei hohen Flusspegeln (beispielsweise von mehr als näherungsweise 500 Lumen).
  • Beispielsweise zeigt 1 ein Farbmanagementsystem nach dem Stand der Technik, welches herkömmlich als das ColorQuadTM von Colorlink bekannt ist, bei dem vier polarisierende Würfelstrahlteiler und fünf farbselektive Verzögerungselemente verwendet werden, um eine Farbtrennung und -rekombinierung bereitzustellen. Gemäß diesem System empfängt der polarisierende Eingangswürfelstrahlteiler einen Eingabelichtstrahl 120 und trennt ihn in drei Komponenten, eine grüne Komponente 121, eine blaue Komponente 122 und eine rote Komponente 123. Die rote Komponente 123 empfängt eine räumliche Information von einem reflektierenden roten Panel 133; die blaue Komponente 122 empfängt eine räumliche Information von einem reflektierenden blauen Panel 132; und die grüne Komponente 121 empfängt eine räumliche Information von einem reflektierenden grünen Panel 131. Schließlich rekombiniert der polarisierende Ausgangswürfelstrahlteiler die rote Komponente 123 und die blaue Komponente 122 mit der grünen Komponente 121, um ein Vollfarbbild 140 zu bilden, das in Abhängigkeit von dem Zweck des Systems von einer Projektionslinse oder anderen optischen Elementen empfangen werden kann.
  • Es sollte beachtet werden, dass bei hohen Lichtflusspegeln der polarisierende Würfelstrahlteiler 110 typischerweise thermisch belastet wird und sich notwendigerweise physisch verbiegt, was eine Spannungsdoppelbrechung verursacht, die häufig zu einer Depolarisation des Lichts und einer Kontrastabnahme führt. Weiterhin empfangen, zusätzlich zu einem Empfang von räumlicher Information von den roten, grünen und blauen Panels, in dem würfelförmigen polarisierenden Strahlteiler 110 die roten, grünen und blauen Lichtkomponenten typischerweise auch unerwünschte räumliche Information als ein Ergebnis von Doppelbrechung in den Materialien der optischen Komponenten in den roten, grünen und blauen Lichtwegen. Diese unerwünschte räumliche Information neigt dazu, den Bildkontrast weiter zu verringern.
  • In einem Versuch, die negativen Effekte der Verwendung von polarisierenden Würfelstrahlteilern zu verringern, sind verschiedene Versuche unternommen worden, in Farbmanagementsystemen polarisierende Plattenstrahlteiler anstelle von Würfelkonfigurationen zu realisieren. Diese Versuche haben jedoch häufig zu anderen optischen Aberrationen geführt, welche mit den polarisierenden Plattenstrahlteilern verknüpft sind, beispielsweise zu Astigmatismus. Somit ist es wohl verstanden, dass die meisten, wenn nicht alle optischen Elemente, die in heutigen Farbmangementsystemen verwendet werden, jedem Lichtstrahl Rauschen hinzufügen und/oder diesen anderweitig verschlechtern, welcher durch das optische Element geht oder von diesem beeinflusst wird. Es sollte beachtet werden, dass die Begriffe „Rauschen" und/oder „Verschlechterung eines Lichtstrahls" bzw. „verschlechterter Lichtstrahl", wie sie hier verwendet werden, sich auf optische Effekte beziehen, die beispielsweise verknüpft sind mit und/oder umfassen Streuung, Polarisationsdrehung (beispielsweise nicht homogen polarisiertes Licht, welches von einem polarisierenden Strahlteiler ausgestrahlt wird, das Komponenten umfassen kann, die unerwünscht gedrehte Polarisationsrichtungen aufweisen), Materi aldoppelbrechung und/oder andere unerwünschte Eigenschaften, die mit Geometrien und/oder Beschichtungen optischer Elemente und ähnlichem verknüpft sind.
  • Entsprechend umfassen viele Farbmanagementsysteme auch optische Filter, beispielsweise Analysatoren oder Polarisatoren, die eingerichtet sind, um eine Beseitigung von dem gesamten oder dem meisten derartigen Rauschen von dem Lichtstrahl zu versuchen, so dass ein wesentlicher Teil" des Kontrasts des Bilds wieder hergestellt werden könnte. Diese Filter können versuchen, derartiges Rauschen beispielsweise durch ein Trennen von Licht nach seiner Polarisation zu beseitigen. Dies wird durch die Tatsache ermöglicht, dass die erwünschten Lichtkomponenten des Lichtstrahls mit einer ersten Polarisation ausgerichtet sein können, während das Rauschen anders ausgerichtet sein kann oder andernfalls nicht wesentlich polarisiert sein kann.
  • Beispielsweise offenbart das europäische Patent EP-A-0658794 eine Flüssigkristallprojektionsvorrichtung, welche eine polarisierende Platte an wenigstens einer Seite eines polymerdispergierten Flüssigkristallpanels einsetzt, um eine Kontrastverringerung in einer hellen Umgebung zu unterdrücken. Die internationale Patentanmeldungsveröffentlichung WO-A-01/72048 und ein entsprechendes US-Patent 6,661,475 offenbart ein Farbvideoprojektionssystem, das eine spektralselektive Wellenplatte, die einen ersten Lichtwellenlängenbereich zu P-polarisierten Lichtstrahlen ändert und S-polarisierte zweite und dritte Lichtwellenlängenbereiche durchlässt, und eine Kombination aus einem transflektiven polarisierenden Strahlteiler und einem pleochroitischen Filter umfasst, um zuerst das Licht in drei verschiedenfarbige Strahlen aufzuteilen, welche auf drei reflektierende LCD-Lichtventile auftreffen, und um anschließend die reflektierten Strahlen zu einem räumlich modulierten Strahl zu rekombinieren. Das System umfasst auch einen „Säuberungs"-Polarisator, welcher zwischen einer spektralselektiven Ausgangswellenplatte und einer Projektionslinse positioniert ist, um nicht ideale Lichttransmissions- und -reflexionsantworten von transflektiven Polarisationsstrahlteilern zu korrigieren und um unerwünschte Polarisationskomponenten des rekombinierten modulierten Strahls zu unterdrücken.
  • Wenn ein Lichtstrahl durch ein optisches Element geht oder von diesem beeinflusst wird, gibt es jedoch leider die Tendenz, dass die Polarisation des Lichts gestört wird. Somit wird, wenigstens auf der Basis der Polarisation, ein Teil des Rauschens häufig von dem Licht ununterscheidbar, welches das gewünschte Bild umfasst. Entsprechend nimmt die Möglichkeit, Rauschen aus dem Lichtstrahl auf der Basis der Polarisation vollständig und effektiv zu beseitigen, ab, während der verschlechterte Lichtstrahl durch jedes aufeinanderfolgende optische Element geht oder von diesem beeinflusst wird. Dennoch werden in Systemen im Stand der Technik die zusätzlichen Lichtbestandteile nicht entfernt, bis der verschlechterte Lichtstrahl durch zusätzliche optische Elemente gegangen oder von diesen beeinflusst worden ist, beispielsweise durch einen Lichtrekombinierer, ein Prisma und/oder ähnliches.
  • Zusätzlich zu diesen und anderen Schwierigkeiten sind Systeme aus dem Stand der Technik häufig empfänglich für Effekte von Streulicht, welches die optischen Komponenten unerwünscht erreichen kann und unbeabsichtigt mit dem gewünschten Bild, welches dem modifizierten Lichtstrahl von dem Panel verliehen worden ist, kombiniert wird oder dieses anderweitig verschlechtert. Beispielsweise kann bei vielen herkömmlichen Systemen, bei denen ein Ausgabelichtstrahl zu einer Projektionslinse oder einer anderen optischen Komponente transmittiert wird, ein Teil des derartigen Lichts leider von der Komponente reflektiert werden und in Richtung anderer Systemkomponenten zurücktransmittiert werden (d.h. zurückreflektiert werden) und von diesen empfangen werden. Das reflektierte Licht kann dann unerwünschterweise mit dem gewünschten Licht rekombiniert werden, um einen zusammengesetzten Lichtstrahl zu erzeugen, der sowohl das gewünschte Bild als auch beispielsweise ein Geistbild des gewünschten Bilds enthält. Entsprechend kann das kombinierte, ein Geistbild tragende Bild unerwünscht zu der Anzeige transmittiert werden.
  • Zusätzlich begegnen Farbmanagementsysteme nach dem Stand der Technik, die lichtdurchlässige Panels einsetzen, häufig extremen thermischen Bedingungen in den optischen Komponenten, die stromabwärts von dem lichtdurchlässigen Panel positioniert sind. Dieses verbreitete Problem wird durch die Notwendigkeit verursacht, dass ungenutztes Licht bzw. „Ausschusslicht“ von dem modifizierten Lichtstrahl ausgesondert wird, und kann dort auftreten, wo das Panel die Beseitigung von derartigem ungenutzten Licht nicht ausführt. Solche Situationen sind leider bei lichtdurchlässigen Panels viel weiter verbreitet als bei reflektierenden Panels. Genauer hat bei typischen Farbmanagementsystemen der anfängliche Lichtstrahl, der von einem Panel empfangen wird, eine feste Intensität oder Helligkeit. Nach einem Empfangen des anfänglichen Lichtstrahls verleiht das Panel dem Lichtstrahl eine räumliche Information (d.h. ändert diesen), indem es die Lichtintensität an jeder einer großen Anzahl von diskreten Stellen (beispielsweise Pixeln) moduliert. Typischerweise erreichen Systeme mit einem reflektierenden Panel dies, indem sie nur das Licht reflektieren (d.h. ausstrahlen), das das gewünschte Bild umfasst, indem sie das ungenutzte Licht absorbieren und die erzeugte Wärme abstrahlen. Andererseits transmittieren lichtdurchlässige Panels typischerweise im Wesentlichen das gesamte anfängliche Licht, das sie empfangen, aber verleihen ihm eine räumliche Information, indem sie ausgewählte Eigenschaften (beispielsweise eine Polarisation) des Lichtstrahls räumlich modifizieren. Entsprechend müssen sich Systeme, die lichtdurchlässige Panels einsetzen, häufig auf eine stromabwärtige optische Komponente stützen, um das ungenutzte Licht (und Wärme) basierend auf den räumlich modifizierten Eigenschaften (beispielsweise der Polarisation) auszusondern. Entsprechend wird Wärme erzeugt, wenn das ungenutzte Licht ausgesondert wird. Die Anforderung, dass eine spezielle Komponente eingerichtet ist, um eine Aussonderung großer Lichtmengen zu leisten, erlegt häufig schwierige Designbedingungen für diese optischen Komponenten auf.
  • Es ist auch häufig bemerkt worden, dass es typischerweise wünschenswert ist, die Größen der optischen Komponenten, welche von dem Farbmanagementsystem umfasst sind, zu verringern, um so die Gesamtgröße von Farbmanagementsystemen zu verringern und ebenfalls die Schwierigkeiten und Kosten zu minimieren, die mit großen optischen Komponenten verbunden sind. Entsprechend wäre es vorteilhaft, in der Lage zu sein, ein System und ein Verfahren zu haben, welche ein Farbmanagementsystem mit einer verringerten Größe im Hinblick auf optische Komponenten und vollständige Farbmanagementsysteme bereitstellen.
  • Entsprechend wäre es vorteilhaft, ein Farbmanagementsystem zu haben, das in Projektionssystemen mit einem hohen Fluss verwendet werden könnte, während es gleichzeitig in einem weiten Bereich thermischer Umgebungen mit einer verringerten Doppel brechungsempfindlichkeit und einer verbesserten Dauerbeständigkeit funktionieren würde, während es ein Bild mit hohem Kontrast erzeugt. Es wäre weiterhin vorteilhaft, ein Farbmanagementsystem zu haben, das diese Aufgaben lösen könnte, ohne ein teures Glas mit einem hohen Index und niedriger Doppelbrechung zu benötigen, oder ohne eine spezielle Empfindlichkeit für optische Aberrationen, welche von polarisierenden Strahlteilern in Plattenkonfigurationen erzeugt werden. Es wäre weiterhin vorteilhaft, ein Farbmanagementsystem zu haben, das diese Aufgaben lösen könnte, während es Geistbilder oder andere unerwünschte, von Streulicht verursachte Bilder beseitigt oder verringert. Es wäre weiterhin vorteilhaft, ein Farbmanagementsystem zu haben, das diese Aufgaben in Systemen mit lichtdurchlässigen Panels erreichen könnte, während es die Schwierigkeiten mit einer Umgebung mit extremer Temperatur erleichtern könnte, die mit derartigen lichtdurchlässigen Panels verknüpft sind.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Nach der vorliegenden Erfindung befasst sich ein Farbmanagementsystem nach Anspruch 1 mit vielen dieser Probleme. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung befassen sich mit vielen Nachteilen des Stands der Technik. Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung erleichtern verbesserte Verfahren und Vorrichtungen ein Farbmanagement für Projektionsanzeigensysteme. Das effektive Farbmanagement der vorliegenden Erfindung ist für die Verwendung in Projektionssystemen mit hohem Fluss mit verbessertem Kontrast, verbesserter Doppelbrechungsempfindlichkeit und ver besserter Dauerbeständigkeit geeignet, während es Kosten wesentlich verringert. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung ein Farbmanagement zur Verfügung, welches zur Verwendung in ungünstigen thermischen Umgebungen geeignet ist, ohne teures Glas mit hohem Index und niedriger Doppelbrechung zu benötigen.
  • Nach einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Farbmanagementsystem zwei oder mehr Panels, welche zur Erzeugung von Lichtstrahlen mit räumlicher Information eingerichtet sind, und zwei oder mehr entsprechende Analysatoren, welche positioniert sind, um Lichtstrahlen zu empfangen, wenn sie von den Panelsn ausgestrahlt werden. Die Bildanpasseinrichtungen umfassen jeweils eine Feldlinse, welche positioniert ist, um einen Lichtstrahl zu einem reflektierenden Panel durchzulassen, und um einen von dem Panel reflektierten modifizierten Lichtstrahl zu empfangen. Jede Feldlinse ist eingerichtet, um den modifizierten Lichtstrahl zu fokussieren, um einen zusammenlaufenden Lichtkegel zu erzeugen, der dann von einer stromabwärtigen Komponente mit einem kleineren Durchmesser empfangen werden kann. Die Analysatoren sind positioniert, um die Lichtstrahlen direkt von den Bildanpasseinrichtungen zu empfangen, bevor das Licht durch ein anderes optisches Element durchgegangen ist, wie beispielsweise einen Lichtkombinierer. Die Analysatoren sind zur Erzeugung von gefilterten Lichtausgaben mit einem relativ zu den einfallenden Lichtstrahlen verbesserten Kontrast eingerichtet. Indem die Analysatoren so positioniert werden, dass sie die Lichtstrahlen direkt von den Bildanpasseinrichtungen empfangen, d.h. vor einem Durchgang durch andere optische Elemente, sind die Analysatoren in der Lage, im Wesentlichen das gesamte Rauschen zu entfernen, bevor das Rauschen auf der Basis der Polarisation von dem Licht, das das ge wünschte Bild umfasst, ununterscheidbar geworden ist. Entsprechend erzeugt dieses Ausführungsbeispiel Bilder mit drastisch verbessertem Kontrastniveau und einer verbesserten Homogenität des Dunkelzustands relativ zu herkömmlichen Systemen.
  • Nach anderen Ausführungsbeispielen, welche für das Verständnis der vorliegenden Erfindung nützlich sind, kann jeder Analysator auch ein optisches Verzögerungselement umfassen, beispielsweise ein Lambda-halbe-Verzögerungselement oder ein Lambda-viertel-Verzögerungselement. Wo die Filter ein optisches Verzögerungselement umfassen, kann das Verzögerungselement eingerichtet sein, um selektiv die Polarisation des von der Bildanpasseinrichtung austretenden Lichts zu modifizieren, so dass das austretende Licht im Wesentlichen linear polarisiert ist, und weiterhin so, dass die Polarisationsachse für jedes Farbband im Wesentlichen die gleiche wie diejenige jedes anderen Farbbands ist. Es sollte beachtet werden, dass ein derartiges optisches Verzögerungselement so ausgewählt sein kann, dass es eine bestimmte optische Verzögerung zeigt, beispielsweise zwischen 15 nm und 350 nm optische Verzögerung, in Abhängigkeit von dem Umfang, in dem die Drehung mit der verbleibenden Verzögerung in der Bildanpasseinrichtung übereinstimmen soll, z.B. um im Wesentlichen die optische Verzögerung des Panels zu kompensieren. In Abhängigkeit von den Eigenschaften des optischen Verzögerungselements kann der Analysator wahlweise eingerichtet sein, um Licht einer vorherbestimmten Wellenlänge oder eines Wellenlängenbandes von der Lichtausgabe zu entfernen.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst ein Farbmanagementsystem ein einziges Panel oder kann zwei oder mehr Panels umfassen, wobei jedes Panel eine separate Lichtkompo nente empfängt und ausstrahlt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel können die separaten Lichtkomponenten von einer Lichtquelle her stammen, von der ein Lichtstrahl von einer oder mehreren Lichttrenneinrichtungen empfangen wurde. Jede derartige Lichttrenneinrichtung ist positioniert, um eine Lichteingabe zu empfangen, die zwei oder mehr Komponenten umfasst, und jede derartige Lichttrenneinrichtung ist eingerichtet, um die Komponenten voneinander zu trennen und um zwei oder mehr Lichtstrahlen auszustrahlen, von denen jeder eine oder mehrere der Komponenten umfasst.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann ein Farbmanagementsystem weiterhin ein drittes Panel zum Empfangen und Ausstrahlen einer dritten Lichtkomponente umfassen. In diesem Ausführungsbeispiel ist eine zusätzliche Lichttrenneinrichtung positioniert, um einen oder mehrere der Lichtstrahlen von einer ersten Lichttrenneinrichtung zu empfangen, und die zusätzlich Lichttrenneinrichtung ist eingerichtet, um das von der ersten Lichttrenneinrichtung ausgestrahlte Licht weiter in zwei zusätzliche Komponenten zu trennen. Jede Lichttrenneinrichtung kann einen dichroitischen Strahlteiler, ein mit einem optischen Verzögerungselement gekoppeltes dichroitisches Prisma, einen dichroitischen Plattenstrahlteiler und/oder einen polarisierenden Strahlteiler umfassen, welche weiterhin einen Drahtgitter-Polarisator umfassen können. Jede Lichttrenneinrichtung kann eingerichtet sein, um eine rote Lichtausgabe, eine grüne Lichtausgabe, eine blaue Lichtausgabe oder eine blaugrüne Lichtausgabe, welches grünes Licht und blaues Licht umfasst, zu erzeugen.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann ein Farbmanagementsystem eine oder mehrere Bildanpasseinrichtungen umfassen, von welchen jede einer Lichtkomponente zugeordnet ist. Jede derartige Bildanpasseinrichtung kann einen reflektierenden räumlichen Lichtmodulator umfassen, der eingerichtet ist, um die Polarisation des einfallenden Lichtstrahls auf eine vorherbestimmte Weise zu ändern und um dem Lichtstrahl räumliche Information zu überlagern, um so einen Lichtstrahl zu erzeugen, der räumliche Information umfasst. Jede derartige reflektierende Bildanpasseinrichtung ist eingerichtet, um einen einfallenden Lichtstrahl im Wesentlichen durchzulassen, so dass er von einem reflektierenden Anzeigepanel empfangen wird, um einen modifizierten Lichtstrahl von dem reflektierenden Anzeigepanel zu empfangen und um den modifizierten Lichtstrahl auszustrahlen, so dass er direkt von einem Analysator empfangen wird. Da das reflektierende Panel einen modifizierten Lichtstrahl erzeugt, der räumliche Information umfasst, filtert in einer derartigen Konfiguration das Panel auch das ungenutzte Licht und sondert dieses aus.
  • Alternativ kann jede Bildanpasseinrichtung einen lichtdurchlässigen räumlichen Lichtmodulator umfassen, der auf ähnliche Weise eingerichtet sein kann, um die Polarisation des einfallenden Lichtstrahls auf eine vorherbestimmte Weise zu ändern und um dem Lichtstrahl räumliche Information zu überlagern, um so einen Lichtstrahl zu erzeugen, der räumliche Information umfasst. Jede derartige lichtdurchlässige Bildanpasseinrichtung ist eingerichtet, um einen einfallenden Lichtstrahl zu empfangen, dem Lichtstrahl räumliche Information zu überlagern, optional ungenutztes Licht auszusondern oder zu filtern, um einen modifizierten Lichtstrahl zu erzeugen, und den modifizierten Lichtstrahl auszustrahlen, so dass er direkt von einem Analysator empfangen wird.
  • Zusätzlich zu einem räumlichen Lichtmodulator kann jede Bildanpasseinrichtung einen dichroitischen Plattenstrahlteiler, ein mit einem optischen Verzögerungselement gekoppeltes dichroitisches Prisma und/oder einen polarisierenden Strahlteiler umfassen, welcher weiterhin einen Drahtgitter-Polarisator umfassen kann. Wie oben kurz erörtert wurde, kann bei einem reflektierenden Panel das Panel eingerichtet sein, um ungenutztes Licht auszusondern. Bei einer Konfiguration mit einem lichtdurchlässigen Panel kann jedoch. das Panel nicht eingerichtet sein, um das ungenutzte Licht zu filtern und auszusondern, sondern es kann eingerichtet sein, um nur seine Polarisation zu ändern. Entsprechend können Bildanpasseinrichtungen, welche derartige nicht filternde lichtdurchlässige Panels umfassen, auch eine Trenneinrichtung für ungenutztes Licht umfassen. Beispielsweise kann in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Trenneinrichtung für ungenutztes Licht einen Drahtgitter-Polarisator umfassen, der positioniert ist, um den von dem lichtdurchlässigen Anzeigepanel ausgestrahlten modulierten Lichtstrahl zu empfangen, und um das ungewünschte ungenutzte Licht auf der Basis der Polarisation selektiv auszusondern.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst ein Farbmanagementsystem auch einen Lichtkombinierer, der positioniert ist, um die gefilterten Lichtstrahlen zu empfangen, die von den Analysatoren ausgestrahlt wurden, welche Licht direkt von den Bildanpasseinrichtungen empfangen. Der Lichtkombinierer ist eingerichtet, um die gefilterten Lichtausgaben zu kombinieren, um eine einzige gefilterte Lichtausgabe zu erzeugen. Der Lichtkombinierer kann einen dichroitischen Strahlteiler oder ein x-Prisma umfassen. Falls der Lichtkombinierer ein x-Prisma ist, kann er einen oder mehrere dichroitische Filter umfassen und kann auch einen polarisierenden Strahlteiler umfassen. Wie oben kurz erörtert wurde, müssen in Farbmanagementsystemen, in denen die Bildanpasseinrichtungen lichtdurchlässige Panels umfassen, aber ungenutztes Licht vor einer Weiterleitung zu stromabwärtigen Komponenten, wie beispielsweise dem Analysator oder dem Lichtkombinierer nicht vollständig oder effektiv trennen oder aussondern, derartige Komponenten eingerichtet sein, um eine erhöhte thermische Belastung aufzunehmen, die mit dem zusätzlichen durchgelassenen ungenutzten Licht verknüpft ist. In Systemen mit einem lichtdurchlässigen Panel, bei denen die Bildanpasseinrichtungen einen effektiven Mechanismus zum Trennen und Aussondern von ungenutztem Licht umfassen, wie beispielsweise einen polarisierenden Strahlteiler, können stromabwärtige Komponenten, beispielsweise der Analysator oder der Lichtkombinierer eingerichtet sein, um eine verringerte thermische Belastung aufzunehmen.
  • Das Farbmanagementsystem kann zum Projizieren eines Bilds auch eine Projektionslinse zum Projizieren eines Ausgabelichtstrahls umfassen, welcher räumliche Information enthält. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das Farbmanagementsystem einen optischen Isolator umfassen, der positioniert ist, um alles Licht zu isolieren, das von der Projektionslinse oder einer anderen optischen Komponente reflektiert werden kann, und um zu verhindern, dass derartiges Streulicht von dem Lichtkombinierer oder einer anderen optischen Komponente des Systems empfangen und mit dem modifizierten Lichtstrahl rekombiniert wird. Entsprechend kann der optische Isolator wirksam bei der Beseitigung oder Verringerung von unerwünschten Geistbildern und anderen unerwünschten Streulichteffekten sein.
  • Der Begriff „Komponente", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf einen Teil einer Lichttransmission. Beispielsweise kann, wo eine Lichttransmission Licht verschiedener Wellen längen in dem sichtbaren Spektrum (z.B. blau, rot und grün) enthält, die Lichttransmission in eine Mehrzahl von Komponenten getrennt werden, von denen jede einem Wellenlängenbereich (d.h. Farbbändern) in dem sichtbaren Spektrum, beispielsweise blau, rot oder grün entspricht. Als ein weiteres Beispiel kann eine Lichttransmission polarisiertes Licht umfassen, das in einer oder mehreren Ebenen ausgerichtet ist.
  • Entsprechend ermöglicht die Verwendung von eng gekoppelten Analysatoren, die positioniert sind, um Lichtstrahlen direkt von zugehörigen Bildanpasseinrichtungen zu empfangen, dem Farbmanagementsystem, effektiv einen wesentlichen Teil des Rauschens zu beseitigen, welches dem Lichtstrahl von jeder der Bildanpasseinrichtungen verliehen wurde, und Ausgangsstrahlen mit einem besseren Kontrast relativ zum Stand der Technik zu erzeugen. Darüber hinaus kann die vorliegende Erfindung sowohl polarisationsabhängige Elemente als auch dichroitische Elemente verwenden, um einen Eingabelichtstrahl in eine Mehrzahl von Farbbändern zu trennen, denen von einer entsprechenden Mehrzahl von Mikroanzeigen räumliche Information überlagert werden kann, wobei die modifizierten Farbbänder rekombiniert werden, um ein projiziertes Vollfarbbild mit hohem Kontrast zu erzeugen.
  • Kurze Beschreibung der Figuren
  • Die oben erwähnten Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung können aus der folgenden detaillierten Beschreibung deutlicher verstanden werden, wenn sie in Verbindung mit den folgenden Figuren betrachtet wird, in denen ähnliche Ziffern ähnliche Elemente bezeichnen, wobei:
  • 1 ein Farbmanagementsystem nach dem Stand der Technik darstellt;
  • 2 ein Farbmanagementsystem darstellt, das nützlich ist, um die vorliegende Erfindung zu verstehen;
  • 3 ein Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren darstellt, das nützlich ist, um die vorliegende Erfindung zu verstehen;
  • 4 ein Farbmanagementsystem darstellt, das nützlich ist, um die vorliegende Erfindung zu verstehen;
  • 5 ein Farbmanagementsystem darstellt, das nützlich ist, um die vorliegende Erfindung zu verstehen; und
  • 6 ein Farbmanagementsystem mit einer Bildanpasseinrichtung mit einer eng gekoppelten Feldlinse nach einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Die vorliegende Erfindung kann hier im Hinblick auf verschiedene funktionale Elemente und/oder verschiedene Verarbeitungsschritte beschrieben werden. Es sollte verstanden werden, dass derartige funktionale Elemente durch jede Anzahl von Software-, Hardware-, elektrischen, optischen und/oder strukturellen Elementen implementiert werden können, die zum Ausführen der angegebenen Funktionen eingerichtet sind. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung verschiedene optische und/oder digitale elektrische Elemente einsetzen, deren Werte geeignet für verschiedene beabsichtigte Zwecke einge richtet sein können. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung in jeder optischen Anwendung ausgeübt werden. Jedoch werden nur zu Illustrationszwecken beispielhafte Ausführungsbeispiele, die nützlich sind, um die vorliegende Erfindung zu verstehen, und beispielhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung hier in Verbindung mit Projektionsanzeigen beschrieben werden. Weiterhin sollte beachtet werden, dass, während verschiedene Elemente geeignet mit anderen Elementen in beispielhaften optischen Systemen gekoppelt oder verbunden sein können, derartige Verbindungen und Kopplungen durch eine direkte Verbindung zwischen den Elementen oder durch eine Verbindung über andere Elemente und Einrichtungen, die dazwischen angeordnet sind, implementiert werden können.
  • Wie oben erörtert, leiden Farbmanagementsysteme nach dem Stand der Technik an Unzulänglichkeiten, wie beispielsweise einer Beschränkung der Lichtintensität, hohen Kosten, schlechtem Bildkontrast, übermäßiger Doppelbrechungsempfindlichkeit und mangelnder Dauerbeständigkeit. Versuche im Stand der Technik, diese Unzulänglichkeiten zu überwinden, haben die Verwendung von teurem Glas mit einem hohen Index und niedriger Doppelbrechung beinhaltet. Trotz der Verwendung dieser teuren Materialien bleiben ein schlechter Bildkontrast und thermisch induzierte Doppelbrechung Probleme bei Lichtintensitätspegeln von mehr als näherungsweise 500 Lumen.
  • Nach verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung wird ein verbessertes Farbmanagementsystem bereitgestellt, das den Bildkontrast verbessert und ein Farbmanagement ermöglicht, das zur Verwendung in ungünstigen thermischen Umgebungen geeignet ist, ohne teures Glas mit einem hohen Index und niedriger Doppelbrechung zu erfordern. Nach einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird Eingangs beleuchtungslicht in eine Mehrzahl von verschiedenen Farbbändern aufgeteilt und dann nach der Überlagerung von räumlicher Information durch eine entsprechende Mehrzahl von Mikroanzeigen und einer Verringerung von Rauschen, wie es durch entsprechende Filter bereitgestellt wird, rekombiniert, wodurch ein im Wesentlichen vollfarbiges Bild mit einem hohen Kontrast erzeugt wird. Demzufolge ist ein effektives Farbmanagement nach der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in Projektionssystemen mit hohen Lumenzahlen mit verringerten Kosten, verbessertem Kontrast, verringerter Doppelbrechungsempfindlichkeit, verbesserter Dunkelzustandshomogenität und verbesserter Dauerbeständigkeit geeignet. Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung ein Farbmanagement zur Verfügung, das zur Verwendung in ungünstigen thermischen Umgebungen geeignet ist, ohne teures Glas mit einem hohen Index und niedriger Doppelbrechung zu erfordern.
  • In einem Ausführungsbeispiel umfasst, unter Bezugnahme auf 2, ein beispielhaftes Farbmanagementsystem 200 eine Lichttrenneinrichtung 220, eine erste Bildanpasseinrichtung 230, eine zweite Bildanpasseinrichtung 240, einen ersten Analysator 235, einen zweiten Analysator 245 und einen Lichtkombinierer 250. Nach diesem Ausführungsbeispiel empfängt die Lichttrenneinrichtung 220 einen Lichtstrahl 210 von einer Quelle, trennt den Lichtstrahl 210 in zwei oder mehr Komponenten 212, 214, 216 und strahlt zwei oder mehr Lichtstrahlen 222, 224 aus, von denen jeder eine oder mehrere der Komponenten umfasst. Beispielsweise ist, wie in 2 gezeigt, die Lichttrenneinrichtung 220 positioniert, um eine Lichteingabe 210 zu empfangen, die eine erste Komponente und eine zweite Komponente umfasst. Die Lichttrenneinrichtung 220 ist eingerichtet, um die erste Komponente von der zweiten Komponente zu trennen und einen ersten Lichtstrahl 222, der die erste Komponente 212 umfasst, und einen zweiten Lichtstrahl 224, der die zweite Komponente 214 und eine dritte Komponente 216 umfasst, auszustrahlen. Es sollte beachtet werden, dass die Lichttrenneinrichtung 220 einen polarisierenden Strahlteiler umfassen kann, welcher eingerichtet ist, um in einer ersten Ebene ausgerichtetes Licht von in einer zweiten Ebene ausgerichtetem Licht zu trennen und einen ersten Lichtstrahl 222, der in der ersten Ebene ausgerichtetes Licht 212 umfasst, und einen zweiten Lichtstrahl 224, der in der zweiten Ebene ausgerichtetes Licht 214 umfasst, auszustrahlen. Es sollte beachtet werden, dass die Lichttrenneinrichtung 220 einen dichroitischen Spiegel, einen dichroitischen Strahlteiler, ein mit einem optischen Verzögerungselement gekoppeltes dichroitisches Prisma, einen dichroitischen Plattenstrahlteiler oder einen polarisierenden Strahlteiler, der weiterhin einen Drahtgitter-Polarisator umfassen kann, umfassen kann. Die Lichttrenneinrichtung 220 kann eingerichtet sein, um eine rote Lichtausgabe, eine grüne Lichtausgabe, eine blaue Lichtausgabe und/oder eine blaugrüne Lichtausgabe, die grünes Licht und blaues Licht umfasst, zu erzeugen. Wie in 2 gezeigt, ist die Lichttrenneinrichtung 220 ein dichroitischer Plattenstrahlteiler, der eingerichtet ist, um einen modulierten Eingabelichtstrahl 210 zu empfangen und um zwei Ausgabelichtstrahlen 222, 224 auszustrahlen. In einem Ausführungsbeispiel umfasst der erste Ausgabelichtstrahl 222 eine rote Komponente 212 und der zweite Ausgabelichtstrahl 224 umfasst eine blaue Komponente 214 und eine grüne Komponente 216.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Lichttrenneinrichtung 220 auch zur Erzeugung von Licht eingerichtet sein kann, wobei Farbbilder durch eine zeitliche Modulierung der Lichtfarbe in getrennte Spektralbänder erzeugt werden, die aus rot, grün und blau oder jeder anderen Kombination bestehen können, wel che rekombiniert werden könnte, um eine gewünschte Ausgabe zu erzeugen, beispielsweise eine weiße Lichtausgabe. Wie in 2 gezeigt, ist die Lichttrenneinrichtung 220 ein polarisierender Plattenstrahlteiler, welcher eingerichtet ist, um einen modulierten Eingabelichtstrahl 210 zu empfangen und um zwei Ausgabelichtstrahlen 222, 224 auszustrahlen. Der erste Ausgabelichtstrahl 222 umfasst eine polarisierte Lichtkomponente 212. Der zweite Ausgabelichtstrahl 224 umfasst eine polarisierte Lichtkomponente 214, welche im Wesentlichen senkrecht zu der polarisierten Lichtkomponente 212 des ersten Lichtstrahls 222 ist.
  • Es sollte beachtet werden, dass im Allgemeinen ein polarisierender Strahlteiler 220 eine Einrichtung ist, die eingerichtet ist, um einen anfänglichen Lichtstrahl 210 in zwei austretende, linear polarisierte Lichtstrahlen 222, 224 zu trennen. Somit kann der polarisierende Strahlteiler 220 einen dichroitischen Spiegel mit einer Beschichtung umfassen, der eingerichtet ist, um Licht 210 in Komponenten mit verschiedenen Farben 212, 214 zu trennen. Beispielsweise kann eine typische Beschichtung eine dielektrische Dünnfilmbeschichtung sein. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der polarisierende Strahlteiler 220 ein dielektrischer Strahlteiler mit einer Beschichtung sein, welcher eingerichtet ist, um Licht basierend beispielsweise auf einer Farbe oder Polarisation in verschiedene Komponenten 212, 214 zu trennen.
  • Erfindungsgemäß ist der polarisierende Strahlteiler 220 eingerichtet, um in einer ersten Ebene ausgerichtetes polarisiertes Licht von in einer zweiten Ebene ausgerichtetem polarisierten Licht zu trennen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der polarisierende Strahlteiler 220 eingerichtet sein, um das in der ersten Ebene ausgerichtete pola risierte Licht 212 in einer ersten Richtung und das in einer zweiten Ebene 214 ausgerichtete polarisierte Licht in einer zweiten Richtung auszustrahlen, wobei die zweite Richtung im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Richtung ist. In einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der polarisierende Strahlteiler 220 eingerichtet sein, um, wie in 2 gezeigt, im Wesentlichen das in der zweiten Ebene 214 ausgerichtete polarisierte Licht durchzulassen und um das in der ersten Ebene 212 ausgerichtete polarisierte Licht im Wesentlichen zu reflektieren.
  • In einem anderen Ausführungsbeispiel kann der polarisierende Strahlteiler 220 eingerichtet sein, um das in der zweiten Ebene ausgerichtete polarisierte Licht im Wesentlichen zu reflektieren und das in der ersten Ebene ausgerichtete polarisierte Licht im Wesentlichen durchzulassen. Nach diesem Ausführungsbeispiel kann eine Mehrzahl von Umlenkspiegeln eingesetzt werden, um die verschiedenen Lichtstrahlen zwischen den Elementen des Farbmanagementsystems zu lenken. Ein Umlenkspiegel, wie hier verwendet, bezieht sich auf jede reflektierende Fläche, die in der Lage ist, Licht zu reflektieren. Beispielsweise kann ein Umlenkspiegel ein aluminisierter Spiegel oder ein verbesserter Silberspiegel sein, beispielsweise der von der Firma Unaxis, Liechtenstein hergestellte Siflex-Spiegel. Der polarisierende Strahlteiler 220 kann ein Paar von polarisierenden Strahlteilern mit im Wesentlichen voneinander wegweisenden aktiven Flächen aufweisen, oder ein einziges polarisierendes Strahlteilerelement mit aktiven Flächen an beiden Seiten.
  • Weiter auf 2 Bezug nehmend ist die erste Bildanpasseinrichtung 230, welche einen ersten polarisierenden Strahlteiler 232 und eine erste Mikroanzeige 234 umfasst, positio niert, um den ersten Ausgabelichtstrahl 222 zu empfangen. Eine zweite Bildanpasseinrichtung 240, welche einen zweiten polarisierenden Strahlteiler 242 und eine zweite Mikroanzeige 244 umfasst, ist positioniert, um einen zweiten Ausgabelichtstrahl 224 zu empfangen. Jede derartige Bildanpasseinrichtung 230, 240 kann einen reflektierenden räumlichen Lichtmodulator 234, 244 umfassen, der eingerichtet ist, um die Polarisation des einfallenden Lichtstrahls auf eine vorherbestimmte Weise zu ändern und um dem Lichtstrahl räumliche Information zu überlagern, um so einen Lichtstrahl zu erzeugen, der räumliche Information umfasst. Jede derartige Bildanpasseinrichtung 230, 240 ist eingerichtet, um einen einfallenden Lichtstrahl im Wesentlichen durchzulassen, so dass er von einem Anzeigepanel 234, 244 empfangen wird, um einen modifizierten Lichtstrahl von dem Anzeigepanel zu empfangen und um den modifizierten Lichtstrahl 236, 246 auszustrahlen, so dass er direkt von einem Analysator 235, 245 empfangen wird. Jede Bildanpasseinrichtung 230, 240 kann einen dichroitischen Plattenstrahlteiler, ein mit einem optischen Verzögerungselement gekoppeltes dichroitisches Prisma oder ein dichroitisches Prisma ohne optisches Verzögerungselement umfassen, und umfasst erfindungsgemäß einen polarisierenden Strahlteiler, der weiterhin einen Drahtgitter-Polarisator umfassen kann.
  • Nach diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel empfängt die erste Bildanpasseinrichtung 230 einen ersten Ausgabelichtstrahl 222, dreht seine Polarisationsrichtung, verleiht ihm erste räumliche Information und strahlt einen ersten modifizierten Lichtstrahl 236 aus, der die erste räumliche Information und Rauschen umfasst. Die zweite Bildanpasseinrichtung 240 empfängt einen zweiten Ausgabelichtstrahl 224, dreht seine Polarisationsrichtung, verleiht ihm zweite räumliche Information und strahlt einen zweiten modifizierten Lichtstrahl 246 aus, der die zweite räumliche Information und Rauschen umfasst. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst die erste und zweite räumliche Information polarisiertes Licht.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die Bildanpasseinrichtung 230, 240 ein dichroitisches Prisma umfassen. In einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel kann die Bildanpasseinrichtung 230, 240 einen polarisierenden Filter umfassen, um eine differenzierte Lichtausgabe zu erzeugen, die die zweite Komponente 214 und die dritte Komponente 216 umfasst, wobei die Ausrichtung der zweiten Komponente 214 so gedreht ist, dass sie senkrecht zu der Ausrichtung der dritten Komponente 216 ist. Gemäß diesem alternativen Ausführungsbeispiel umfasst die Bildanpasseinrichtung 230, 240 weiterhin einen zweiten polarisierenden Strahlteiler, der positioniert ist, um von dem polarisierenden Filter die differenzierte Lichtausgabe zu empfangen. Dieser zweite polarisierende Strahlteiler ist eingerichtet, um die zweite Komponente 214 von der dritten Komponente 216 zu trennen, bevor die zweite Komponente im Wesentlichen durchgelassen wird, um von der zweiten Mikroanzeige empfangen zu werden, und bevor die dritte Komponente im Wesentlichen durchgelassen wird, so dass sie von einer dritten Mikroanzeige empfangen wird.
  • Entsprechend wird bei einem beispielhaften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel der Bildkontrast durch einen derartigen Analysator 235, 245 verbessert, der positioniert ist, um die modifizierten Lichtausgaben von der Bildanpasseinrichtung 230, 240 zu empfangen und um weiterhin das Licht zu ändern, um in einer einzigen Ebene ausgerichtetes polarisiertes Licht (d.h. im Wesentlichen linear polarisiertes Licht) zu erzeugen, was erreicht werden kann, indem die Polarisationsachse von einem oder mehreren der Lichtstrahlen gedreht wird. In noch einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel kann der Analysator 235, 245 eingerichtet sein, um in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Filter (d.h. der farbselektiven Verzögerungselemente) Licht mit einer vorherbestimmten Wellenlänge aus dem Lichtstrahl zu entfernen.
  • Die Begriffe „Filter" und „Analysator", wie sie hier verwendet werden, beziehen sich auf optische Filter und Kombinationen von optischen Elementen, welche für eine Unterscheidung eingerichtet sind (d.h. um basierend auf physikalischen Eigenschaften des Lichts, wie beispielsweise einer Wellenlänge, Ausrichtung, Polarisation, einem Aufleuchten und/oder einer Bildfrequenz einen Lichtfluss zu blockieren, durchzulassen und/oder die Polarisationseigenschaften des Lichtflusses zu ändern), und sie können unter Verwendung jeder in der Technik bekannten Methode ausgestaltet sein, wie beispielsweise eine Einbettung eines optisch aktiven Materials, z.B. eines spektralempfindlichen optischen Verzögerungsfilms, in oder auf einem anderweitig lichtdurchlässigen Substrat oder eine Platzierung einer Mehrzahl von sehr dünnen Drähten in einer parallelen Ausrichtung zueinander, wobei dünne Zwischenräume gelassen werden, durch die Licht passieren kann, um polarisiertes Licht zu erzeugen. Beispiele für Filter, die zur Unterscheidung von Licht basierend auf seinen physikalischen Eigenschaften eingerichtet sind, umfassen dichroitische Platten, die von OCLI, Santa Rosa, Kalifornien, und Unaxis, Liechtenstein, hergestellt werden; ColorSelect-Filter, die von ColorLink, Boulder, Colorado, hergestellt werden; absorbierende Folienpolarisatoren, die von Polaroid hergestellt werden, und ProFlux-Polarisatoren und polarisierende Strahlteiler, die von MoxTec, Orem, Utah, hergestellt werden.
  • Weiter auf 2 Bezug nehmend ist in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der erste Analysator 235 positioniert, um die erste modifizierte Lichtausgabe 236 direkt von der ersten Bildanpasseinrichtung 230 zu empfangen, und ist eingerichtet, um basierend auf der Polarisation die erste räumliche Information von Rauschen zu trennen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist der erste Analysator 235 eingerichtet, um die erste räumliche Information im Wesentlichen durchzulassen und um eine Weiterleitung von Rauschen zu verhindern oder zu minimieren, das im Wesentlichen nicht polarisiertes Licht oder polarisiertes Licht, das nicht auf dieselbe Weise wie die gewünschte räumliche Information ausgerichtet ist, umfasst. Es sollte beachtet werden, dass der erste Analysator 235 einen Polarisator umfassen kann und eingerichtet sein kann, um Licht mit einer vorherbestimmten Polarisation zu absorbieren (beispielsweise ein absorbierender Polarisator, z.B. einen Polarisator mit langgestreckten Polymeren), eingerichtet sein kann, um Licht mit einer vorherbestimmten Polarisation zu reflektieren (beispielsweise ein reflektierender Polarisator, z.B. ein dichroitischer oder Drahtgitter-Polarisator), oder eingerichtet sein kann, um Licht mit einer ersten Polarisation zu absorbieren und Licht mit einer unterschiedlichen zweiten Polarisation zu reflektieren (z.B. ein gemischter Polarisator). Es sollte auch beachtet werden, dass der erste Analysator 235 auch einen Farbfilter, beispielsweise einen dichroitischen Filter oder einen volumenmäßigen absorbierenden Filter umfassen kann.
  • Ähnlich ist der zweite Analysator 245 positioniert, um die zweite modifizierte Lichtausgabe 246 direkt von der zweiten Bildanpasseinrichtung 240 zu empfangen, und ist eingerichtet, um im Wesentlichen die zweite räumliche Information basierend auf der Polarisation von Rauschen zu trennen. Wie bei dem ersten Analysator 235 sollte ebenfalls beachtet werden, dass der zweite Analysator 245 einen Polarisator umfassen kann und eingerichtet sein kann, um Licht einer vorherbestimmten Polarisation zu absorbieren (beispielsweise ein absorbierender Polarisator, z.B. ein Polarisator mit langgestreckten Polymeren), um Licht mit einer vorherbestimmten Polarisation zu reflektieren (beispielsweise ein reflektierender Polarisator, z.B. ein dichroitischer Polarisator oder Drahtgitter-Polarisator) oder um Licht mit einer ersten Polarisation zu absorbieren und Licht mit einer unterschiedlichen zweiten Polarisation zu reflektieren (beispielsweise ein gemischter Polarisator). Es sollte auch beachtet werden, dass der zweite Analysator 245 auch einen Farbfilter, beispielsweise einen dichroitischen Filter oder einen volumenmäßigen absorbierenden Filter umfassen kann.
  • Auch ist nach diesem Ausführungsbeispiel der zweite Analysator 245 eingerichtet, um im Wesentlichen die zweite räumliche Information durchzulassen und um eine Weiterleitung von Rauschen zu verhindern oder zu minimieren, welches wiederum im Wesentlichen nicht polarisiertes Licht oder polarisiertes Licht umfasst, das nicht auf dieselbe Weise wie die gewünschte räumliche Information ausgerichtet ist. Da der erste Analysator 235 und der zweite Polarisator 245 positioniert sind, um die erste modifizierte Lichtausgabe 236 und die zweite modifizierte Lichtausgabe 246 direkt von den ersten und zweiten Bildanpasseinrichtungen 230, 240 vor einer Änderung durch irgendein anderes optisches Element zu empfangen, sind die Analysatoren 235, 245 in der Lage, im Wesentlichen das gesamte von den Bildanpasseinrichtungen 230, 240 vermittelte Rauschen zu beseitigen oder zu verringern oder zu minimieren.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Analysatoren 235, 245 positioniert sind, um die Lichtstrahlen direkt von den Bildanpasseinrichtungen 230, 240 zu empfangen, bevor das Licht durch ein anderes optisches Element, wie beispielsweise einen Lichtkombinierer 250 hindurchgegangen ist. Es sollte auch beachtet werden, dass die Analysatoren 235, 245 allgemein eingerichtet sind, um gefilterte Lichtausgaben mit einem. relativ zu den einfallenden Lichtstrahlen verbesserten Kontrast zu erzeugen. Durch eine Positionierung der Analysatoren 235, 245, so dass sie die Lichtstrahlen direkt von den Bildanpasseinrichtungen 230, 240 empfangen, d.h. vor einem Durchgang oder eine Änderung durch optische Elemente, die von den von den Bildanpasseinrichtungen umfassten verschieden sind, sind die Analysatoren 235, 245 in der Lage, im Wesentlichen das gesamte Rauschen zu entfernen, bevor das Rauschen auf der Basis der Polarisation von dem Licht ununterscheidbar wird, das das gewünschte Bild umfasst. Entsprechend erzeugt dieses Ausführungsbeispiel Bilder mit einem deutlich verbesserten Kontrastniveau relativ zu Systemen aus dem Stand der Technik.
  • Nach einem anderen beispielhaften Ausführungsbeispiel kann jeder Analysator 235, 245 auch ein optisches Verzögerungselement umfassen, beispielsweise ein Lambda-halbe-Verzögerungselement oder ein Lambda-viertel-Verzögerungselement. Wenn der Filter ein optisches Verzögerungselement umfasst, kann das Verzögerungselement eingerichtet sein, um die Polarisation des Lichts selektiv zu ändern, das von der Bildanpasseinrichtung austritt, so dass das austretende Licht im Wesentlichen linear polarisiert ist, und weiterhin so, dass die Polarisationsachse für jedes Farbband im Wesentlichen dieselbe wie diejenige jedes anderen Farbbands ist. Wie oben erwähnt, sollte bemerkt werden, dass derartige Filter so ausgewählt werden können, dass sie eine be stimmte optische Verzögerung zeigen, beispielsweise zwischen 15 nm und 350 nm optische Verzögerung, in Abhängigkeit von dem Umfang, in dem die Drehung mit der verbleibenden Verzögerung in der Bildanpasseinrichtung übereinstimmen soll, beispielsweise um im Wesentlichen die optische Verzögerung des Panels zu kompensieren. Wahlweise kann in Abhängigkeit von den Eigenschaften des optischen Verzögerungselements der Analysator 235, 245 Licht einer vorherbestimmten Wellenlänge oder eines vorherbestimmten Wellenlängenbands aus dem Lichtstrahl 236, 246 entfernen.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst ein Farbmanagementsystem auch einen Lichtkombinierer 250, der positioniert ist, um die von den Analysatoren 235, 245 ausgestrahlten gefilterten Lichtstrahlen 237, 247 zu empfangen. Der Lichtkombinierer 250 ist eingerichtet, um im Wesentlichen die gefilterten Lichtstrahlen 237, 247 zu kombinieren, um eine einzige gefilterte Lichtausgabe 255 zu erzeugen. Beispielsweise umfasst, wie in 2 gezeigt, in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel die Erfindung auch einen Lichtkombinierer 250, der aus den einzelnen Lichtausgaben 237, 247 eine vollständige Lichtausgabe 255 bildet. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel umfasst der Lichtkombinierer 250 einen polarisierenden Strahlteiler, der dasselbe Element sein kann und im Wesentlichen dieselbe Funktion erfüllen kann wie die Lichttrenneinrichtung 220. Der Lichtkombinierer 250 kann einem dichroitischen Strahlteiler oder ein x-Prisma umfassen. Wenn der Lichtkombinierer 250 ein x-Prisma ist, kann er einen oder mehrere dichroitische Filter umfassen und kann auch einen polarisierenden Strahlteiler beinhalten. Es sollte beachtet werden, dass, wenn der Lichtkombinierer 250 ein x-Prisma umfasst, das x-Prisma für einen Betrieb unter jeder von einer Vielzahl von Polarisationsrichtungen optimiert sein kann.
  • Beispielsweise kann ein x-Prisma für einen Betrieb unter s-s-s-Polarisation, p-p-p-Polarisation, s-p-s-Polarisation oder p-s-p-Polarisation optimiert sein. Weiterhin kann das x-Prisma, wenn es unter der p-s-p-Polarisation optimiert ist, eingerichtet sein, um Lichttransmissionen zu isolieren und/oder zu rekombinieren, die im Wesentlichen rote, grüne und blaue Komponenten umfassen.
  • Es sollte beachtet werden, dass ein x-Prisma ein optisches Element mit zwei Ebenen ist, die im Wesentlichen senkrecht zueinander liegen. In einem beispielhaften x-Prisma ist eine erste Ebene ein dichroitischer Filter, der eingerichtet ist, um Licht mit einer ersten Wellenlänge im Wesentlichen durchzulassen und Licht mit einer zweiten Wellenlänge im Wesentlichen zu reflektieren. Bei einem derartigen beispielhaften x-Prisma weist eine zweite Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Ebene liegt, einen dichroitischen Filter auf, der eingerichtet ist, um Licht mit der ersten Wellenlänge im Wesentlichen zu reflektieren und um Licht mit der zweiten Wellenlänge im Wesentlichen durchzulassen. Bei einem anderen beispielhaften x-Prisma ist eine erste Ebene ein dichroitischer Filter, der eingerichtet ist, um Licht mit einer ersten Wellenlänge im Wesentlichen durchzulassen und um Licht mit einer zweiten Wellenlänge im Wesentlichen zu reflektieren. Bei diesem beispielhaften x-Prisma weist eine zweite Ebene, die im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Ebene liegt, einen polarisierenden Strahlteiler auf, der eingerichtet ist, um Licht, das mit einer ersten Polarisation ausgerichtet ist, im Wesentlichen zu reflektieren und um Licht, das mit einer zweiten Polarisation ausgerichtet ist, im Wesentlichen durchzulassen.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel, beispielsweise dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem der erste Ausgabelichtstrahl 222 im Wesentlichen senkrecht zu dem zweiten Ausgabelichtstrahl 224 ausgerichtet ist, können der erste polarisierende Strahlteiler 232 und der zweite polarisierende Strahlteiler 242 denselben polarisierenden Strahlteiler umfassen, der so ausgerichtet ist, dass er sowohl den ersten Ausgabelichtstrahl 222 als auch den zweiten Ausgabelichtstrahl 224 im Wesentlichen bei einem Winkel von 45° von der Oberfläche des polarisierenden Strahlteilers 232, 242 empfängt. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist der polarisierende Strahlteiler 232, 242 eingerichtet, um den ersten Ausgabelichtstrahl 222, der von der ersten Mikroanzeige 234 empfangen wird, im Wesentlichen durchzulassen, und den zweiten Ausgabelichtstrahl 224, der von der zweiten Mikroanzeige 244 empfangen wird, im Wesentlichen durchzulassen. Der polarisierende Strahlteiler 232, 242 ist auch positioniert, um modifizierte erste und zweite Lichtstrahlen 236, 246 im Wesentlichen in einem 45°-Winkel zu empfangen. Da die Polarisation der modifizierten Lichtstrahlen 236, 246 von der Ausrichtung der Lichtstrahlen 222, 224 weggedreht ist, ist jedoch der polarisierende Strahlteiler 232, 242 eingerichtet, um die modifizierten Lichtstrahlen 236, 246 im Wesentlichen zu reflektieren. Daher können nach diesem Ausführungsbeispiel beide modifizierten Lichtstrahlen 236, 246 direkt in Richtung des Lichtkombinierers 250 gelenkt werden. Die Möglichkeit, einen einzigen polarisierenden Strahlteiler 232, 242 zu verwenden und die modifizierten Lichtstrahlen 236, 246 direkt in Richtung eines Lichtkombinierers 250 zu lenken, ohne andere Elemente zu verwenden, um die Lichtstrahlen umzulenken, verringert wesentlich die Kosten, die Komplexität und die Größe relativ zu anderen Farbmanagementsystemen. Schließlich kann das Farbmanagementsystem eine Projektionslinse 270 zum Projizie ren eines Ausgabelichtstrahls umfassen, der räumliche Information zum Projizieren eines Bilds enthält.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann, wie in 4 gezeigt, ein Farbmanagementsystem 400 zusätzlich zu einer ersten Bildanpasseinrichtung 430 und einer zweiten Bildanpasseinrichtung 440 eine dritte Bildanpasseinrichtung 480 umfassen. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Bildanpasseinrichtung 430, die einen grünen räumlichen Lichtmodulator 434 umfasst, positioniert, um einen ersten Lichtstrahl 422 zu empfangen. Die zweite Bildanpasseinrichtung 440, die eine rote Mikroanzeige 444 umfasst, ist positioniert, um einen zweiten Lichtstrahl 424 zu empfangen. Die dritte Bildanpasseinrichtung 480, die ein blaues Panel 484 umfasst, ist positioniert, um einen dritten Lichtstrahl 426 zu empfangen. Jede Bildanpasseinrichtung 430, 440 und 480 ist eingerichtet, um die Polarisation des einfallenden Lichtstrahls auf eine vorherbestimmte Weise zu ändern und um dem Lichtstrahl räumliche Information zu überlagern, um so einen Lichtstrahl zu erzeugen, der eine räumliche Information umfasst. Jede derartige Bildanpasseinrichtung 430, 440 und 480 ist eingerichtet, um einen einfallenden Lichtstrahl im Wesentlichen durchzulassen, so dass er von einem Anzeigepanel 434, 444 und 484 empfangen wird, um einen modifizierten Lichtstrahl von dem Anzeigepanel zu empfangen und um den modifizierten Lichtstrahl 436, 446 und 486, der direkt von einem Analysator 435, 445, 485 zu empfangen ist, auszustrahlen.
  • Nach diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel empfängt die erste Bildanpasseinrichtung 430 einen ersten Lichtstrahl 422, dreht seine Polarisationsrichtung, verleiht ihm eine erste räumliche Information und strahlt einen ersten modifizierten Lichtstrahl 436 aus, der die erste räumliche Information und Rauschen umfasst. Zusätzlich kann die erste Bildanpasseinrichtung Mittel zum Aussondern oder Verringern von ungenutztem Licht und zugehöriger Wärme umfassen, wenn das Licht von dem ersten Lichtstrahl 422 entfernt wird, um den ersten modifizierten Lichtstrahl 436 zu erzeugen. Die zweite Bildanpasseinrichtung 440 empfängt den zweiten Lichtstrahl 424, dreht seine Polarisationsrichtung, verleiht ihm eine zweite räumliche Information und strahlt einen zweiten modifizierten Lichtstrahl 446 aus, der die zweite räumliche Information und Rauschen umfasst. Zusätzlich kann die zweite Bildanpasseinrichtung Mittel zum Aussondern oder Verringern von ungenutztem Licht und zugehöriger Wärme umfassen, wenn Licht von dem zweiten Lichtstrahl 424 entfernt wird, um den zweiten modifizierten Lichtstrahl 446 zu erzeugen. Die dritte Bildanpasseinrichtung 480 empfängt den dritten Lichtstrahl 484, dreht seine Polarisationsrichtung, verleiht ihm eine dritte räumliche Information und strahlt einen dritten modifizierten Lichtstrahl 486 aus, der die dritte räumliche Information und Rauschen umfasst. Zusätzlich kann die dritte Bildanpasseinrichtung Mittel zum Aussondern oder Verringern von ungenutztem Licht und zugehöriger Wärme umfassen, wenn Licht von dem dritten Lichtstrahl 484 entfernt wird, um den dritten modifizierten Lichtstrahl 486 zu erzeugen. Nach diesem Ausführungsbeispiel umfassen die erste, zweite und dritte räumliche Information polarisiertes Licht. Es sollte beachtet werden, dass die oben beschriebenen Mittel zum Aussondern oder Verringern von ungenutztem Licht und zugehöriger Wärme in einem Panel inhärent sein können (beispielsweise ein reflektierendes/absorbierendes Panel) oder ein separates optisches Element umfassen können, beispielsweise einen polarisierenden Strahlteiler, der zum Trennen und Aussondern oder Verringern von ungenutztem Licht eingerichtet ist.
  • Entsprechend kann bei diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel der Bildkontrast durch derartige Analysatoren 435, 445 und 485 verbessert werden, die positioniert sind, um die modifizierten Lichtausgaben von den Bildanpassseinrichtungen 430, 440 und 480 zu empfangen und um weiterhin das Licht zu ändern, um polarisiertes Licht zu erzeugen, das in einer einzigen Ebene ausgerichtet ist (d.h. im Wesentlichen linear polarisiertes Licht), was durch ein Drehen der Polarisationsachse von einem oder mehreren der Lichtstrahlen erreicht werden kann. Auch können, wie in Verbindung mit der Beschreibung eines anderen beispielhaften Ausführungsbeispiels erwähnt, die Analysatoren 435, 445 und 485 eingerichtet sein, um Licht einer vorherbestimmten Wellenlänge aus dem Lichtstrahl zu entfernen, abhängig von den Eigenschaften der Filter (d.h. der farbselektiven Verzögerungselemente).
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst, wie in 6 gezeigt, eine Bildanpasseinrichtung 630, die einen Strahlteiler 632 umfasst, weiterhin eine Feldlinse 633, die benachbart zu einem reflektierenden Panel 634 positioniert ist. Nach diesem Ausführungsbeispiel ist die Feldlinse 633 positioniert, um einen Lichtstrahl 612 zu empfangen, und ist eingerichtet, um den Lichtstrahl, der von dem reflektierenden Panel 634 empfangen werden soll, durchzulassen. Die Feldlinse 633 ist auch positioniert, um einen von dem Panel 634 ausgestrahlten modifizierten Lichtstrahl 622 zu empfangen, und ist eingerichtet, um den modifizierten Lichtstrahl 622 zu fokussieren und um wenigstens teilweise basierend auf dem modifizierten Lichtstrahl 622 einen Lichtstrahl 623 auszustrahlen. Es sollte beachtet werden, dass der modifizierte Lichtstrahl 622 eine Querschnittsfläche aufweisen kann, die mit einem Abstand von dem Panel 634 konstant ist, abnimmt oder zunimmt. Wenn die Querschnittsfläche des modifizierten Lichtstrahls 622 als Funktion des Abstands von dem Panel 634 konstant ist, ist die Feldlinse 633 eingerichtet, um den modifizierten Lichtstrahl 622 zu fokussieren, um so einen Lichtstrahl mit einer Querschnittsfläche zu erzeugen, die mit einem Abstand von der Feldlinse 633 abnimmt. Ähnlich ist, wenn die Querschnittsfläche des modifizierten Lichtstrahls 622 mit einem Abstand von dem Panel 634 abnimmt, die Feldlinse 633 eingerichtet, um den modifizierten Lichtstrahl 622 zu fokussieren, um so einen Lichtstrahl mit einer Querschnittsfläche zu erzeugen, deren Abnahmerate mit dem Abstand von der Feldlinse 633 größer als die Abnahmerate der Querschnittsfläche des modifizierten Lichtstrahls 622 mit dem Abstand von dem Panel 634 ist. Weiterhin ist, wenn die Querschnittsfläche des modifizierten Lichtstrahls 622 mit dem Abstand von dem Panel 634 zunimmt, die Feldlinse 633 eingerichtet, um den modifizierten Lichtstrahl 622 zu fokussieren, um so einen Lichtstrahl mit einer Querschnittsfläche zu erzeugen, deren Zunahmerate mit dem Abstand von der Feldlinse 633 kleiner als die Zunahmerate der Querschnittsfläche des modifizierten Lichtstrahls 622 mit dem Abstand von dem Panel 634 ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel ist die Feldlinse 633 eingerichtet, um den von dem Panel 634 ausgestrahlten modifizierten Lichtstrahl 622 zu fokussieren, wobei der Lichtstrahl 622 einen zylinderförmigen Lichtstrahl, einen konvergierenden Lichtstrahl oder einen divergierenden Lichtstrahl umfassen kann, so dass das von der Feldlinse 633 austretende Licht einen konvergierenden Lichtkegel 623 umfasst, dessen elliptische (beispielsweise kreisförmige) Querschnittsfläche mit dem Abstand von der Feldlinse 633 abnimmt. Nach diesem Ausführungsbeispiel kann der konvergierende Lichtkegel von dem Analysator 635 empfangen werden, der eine verringerte Quer schnittsfläche (d.h. eine verringerte Diagonalabmessung) relativ zu Analysatoren oder anderen stromabwärtigen Licht empfangenden Komponenten aufweisen kann, die andernfalls eingerichtet werden müssten, um im Wesentlichen zylinderförmiges Licht zu empfangen, das von dem Panel 634 ausgestrahlt wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist die Feldlinse 633 eingerichtet, um den von dem Panel 634 ausgestrahlten modifizierten Lichtstrahl 622 zu fokussieren, wobei der Lichtstrahl 622 divergierend sein kann (d.h. eine zunehmende Querschnittsfläche haben kann), so dass das von der Feldlinse 623 ausstrahlende Licht einen Lichtzylinder umfasst, dessen elliptische (beispielsweise kreisförmige) Querschnittsfläche mit dem Abstand von der Feldlinse 633 konstant ist, oder so, dass das von der Feldlinse 623 ausstrahlende Licht einen konvergierenden Lichtkegel umfasst, dessen elliptische (beispielsweise kreisförmige) Querschnittsfläche mit dem Abstand von der Feldlinse 633 abnimmt, oder so, dass das von der Feldlinse 623 ausstrahlende Licht einen divergierenden Lichtkegel umfasst, dessen elliptische (beispielsweise kreisförmige) Querschnittsfläche mit dem Abstand von der Feldlinse 633 mit einer Rate zunimmt, die kleiner als die Rate ist, mit der die Querschnittsfläche des modifizierten Lichtstrahls 622 mit dem Abstand von dem Panel 634 zunimmt.
  • Demzufolge fokussiert die Feldlinse 633 den Lichtstrahl 623, um so zu ermöglichen, dass stromabwärtige Komponenten, beispielsweise der Analysator 635 und der Bildrekombinierer 650 wesentlich kleiner gemacht werden können, während sie immer noch im Wesentlichen den gesamten Lichtstrahl 623 empfangen. Weiterhin ist es möglich, dass alle anderen stromabwärtigen Komponenten kleiner bemessen werden, während sie immer noch dieselbe effektive Beleuchtungsflussmenge weitergeben. Es sollte beachtet werden, dass, während 6 eine Konfigura tion mit einem einzigen Panel und einer eng gekoppelten Feldlinse darstellt, ein oder mehrere eng gekoppelte Feldlinsen in jeden einzelnen oder mehrere Bildanpasseinrichtungen eines Farbmanagementsystems einbezogen werden können, das mehr als eine Bildanpasseinrichtung aufweist (beispielsweise Systeme mit zwei Panels, mit drei Panels, mit vier Panels etc.).
  • Wie ein Fachmann verstehen wird, kann eine Vielzahl von Konfigurationen ausgestaltet sein, um effektiv einen Eingabelichtstrahl, der weißes Licht umfasst, in eine Mehrzahl von Komponentenlichtstrahlen zu trennen, denen eine räumliche Information verliehen werden kann, und von denen Rauschen effektiv getrennt und entfernt werden kann, indem derartige modifizierte Komponentenlichtstrahlen von den Bildanpasseinrichtungen weitergeleitet werden, so dass sie direkt von einer Mehrzahl von entsprechenden Analysatoren empfangen werden. Derartige Konfigurationen können eine Kombination aus polarisierenden Strahlteilern, Spiegeln und/oder Feldlinsen umfassen, die angeordnet sind, um einen Eingabelichtstrahl in Komponentenlichtstrahlen zu trennen und um diese Komponentenlichtstrahlen so zu lenken, dass sie von zugehörigen Bildanpasseinrichtungen empfangen werden können. Beispielsweise kann, wie in 4 gezeigt, in einem beispielhaften Ausführungsbeispiel ein Eingabelichtstrahl 410 von einer ersten Linse 491 empfangen werden, die einen Lichtstrahl, der von einem dichroitischen Strahlteiler 492 zu empfangen ist, durchlässt. Der dichroitische Strahlteiler lässt eine erste Komponente 422 und eine zweite Komponente 424 durch, aber reflektiert eine dritte Komponente 426. Eine Linse 493 ist positioniert, um die reflektierte Komponente 426 zu empfangen und um die Komponente 426 durchzulassen, damit sie von einem Spiegel 494 empfangen wird. Der Spiegel 494 ist positioniert, um die Komponente 426 von der Linse 493 zu empfangen und um die Komponente 426 zu reflektieren, damit sie von einer Linse 495 empfangen wird. Die Linse 495 ist positioniert, um die Komponente 426 von dem Spiegel 494 zu empfangen und um die Komponente 426, die von einer Bildanpasseinrichtung 480 zu empfangen ist, durchzulassen. Unter weiterer Bezugnahme auf 4 ist der dichroitische Strahlteiler 496 positioniert, um die Komponenten 422 und 424 von dem dichroitischen Strahlteiler 492 zu empfangen, und ist eingerichtet, um die Komponente 422, die von einer Bildanpasseinrichtung 430 zu empfangen ist, zu reflektieren, während er die Komponente 424, die von einer Bildanpasseinrichtung 440 zu empfangen ist, durchlässt. Schließlich sollte beachtet werden, dass von den Bildanpasseinrichtungen 430, 440 ausgestrahltes Licht unter Verwendung einer Vielzahl von in der Technik bekannten Mechanismen rekombiniert werden kann, beispielsweise unter Verwendung von einem Philips-Prisma oder mehreren Philips-Prismen, einem modifizierten Philips-Prisma, einem Plumbicon-Prisma, einem x-Prisma, einem Dreikanalprisma, einem rekombinierenden Prisma und dergleichen. Beispielsweise kann, wie in 4 gezeigt, von den Bildanpasseinrichtungen 430, 440 ausgestrahltes Licht unter Verwendung eines x-Prismas rekombiniert werden.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel, wie es in 5 gezeigt ist, umfasst ein Farbmanagementsystem 500 eine Lichttrenneinrichtung 596, eine erste Bildanpasseinrichtung 530, eine zweite Bildanpasseinrichtung 540 und eine dritte Bildanpasseinrichtung 580. Zusätzlich umfasst das Farbmanagementsystem 500 weiterhin einen ersten Analysator 535, der positioniert ist, um einen modifizierten Lichtstrahl direkt von der ersten Bildanpasseinrichtung 530 zu empfangen, einen zweiten Analysator 545, der positioniert ist, um einen modifizierten Lichtstrahl direkt von der zweiten Bildanpasseinrichtung 540 zu empfangen, einen dritten Analysator 585, der positioniert ist, um einen modifizierten Lichtstrahl direkt von der dritten Bildanpasseinrichtung 580 zu empfangen, und einen Lichtkombinierer 550, der positioniert ist, um gefilterte Lichtstrahlen von den Analysatoren 535, 545, 585 zu empfangen. Nach diesem Ausführungsbeispiel empfängt die Lichttrenneinrichtung 596 einen Lichtstrahl 510 von einer Quelle, trennt den Lichtstrahl 510 in zwei oder mehr Komponenten und strahlt zwei oder mehr Lichtstrahlen 522, 524 aus, welche jeweils eine oder mehrere Komponenten umfassen. Separat kann ein dritter Lichtstrahl 526 von einer zweiten Quelle erzeugt werden, oder er kann alternativ weiter von einem der Lichtstrahlen 510, 522 oder 524 abgetrennt werden.
  • Weiter auf 5 Bezug nehmend ist die erste Bildanpasseinrichtung 530, die ein ersten lichtdurchlässiges Panel 534 umfasst, positioniert, um einen ersten Ausgabelichtstrahl 522 zu empfangen. Eine zweite Bildanpasseinrichtung 540, die ein zweites lichtdurchlässiges Panel 544 umfasst, ist positioniert, um den zweiten Lichtstrahl 524 zu empfangen. Weiterhin ist eine dritte Bildanpasseinrichtung 580, die ein drittes lichtdurchlässiges Panel 584 umfasst, positioniert, um einen dritten Ausgabelichtstrahl 526 zu empfangen. Ein lichtdurchlässiges Panel ist jede Hardware und/oder Software, die geeignet eingerichtet ist, um im Wesentlichen das gesamte anfängliche Licht, das sie empfängt, durchzulassen, aber um ihm eine räumliche Information zu verleihen, indem ausgewählte Eigenschaften (beispielsweise die Polarisation) des Lichtstrahls räumlich verändert werden. Jede derartige Bildanpasseinrichtung 530, 540, 580 kann einen lichtdurchlässigen räumlichen Lichtmodulator 534, 544, 584 umfassen, der eingerichtet ist, um die Polarisation des einfallenden Lichtstrahls auf eine vorherbestimmte Weise zu ändern und dem Lichtstrahl eine räumliche Information zu überlagern, um so einen Lichtstrahl zu erzeugen, der räumliche Information umfasst. Es sollte beachtet werden, dass eine derartige räumliche Information eine selektiv modulierte Polarisation einzelner Bereiche (d.h. Pixel) umfassen kann, die wegen ihrer räumlichen Ausrichtung auf einer Anzeige ausgewählt wurden. Jede derartige Bildanpasseinrichtung 530, 540, 580 ist eingerichtet, um einen einfallenden Lichtstrahl, der jeweils von einem lichtdurchlässigen Anzeigepanel 534, 544, 584 empfangen werden soll, zu empfangen, und um modifizierte Lichtstrahlen 536, 546, 586 auszustrahlen. Nach diesem beispielhaften Ausführungsbeispiel können die Bildanpasseinrichtungen 530, 540, 580 jeweils Trenneinrichtungen 539, 549, 589 für ungenutztes Licht umfassen. Die Trenneinrichtungen 539, 549, 589 sind positioniert, um jeweils die modifizierten Lichtstrahlen 536, 546, 586 zu empfangen, um nützliche Lichtstrahlen 537, 547, 587, die von den Analysatoren 535, 545, 585 zu empfangen sind, zu reflektieren. Zusätzlich sind die Trenneinrichtungen 539, 549, 589 eingerichtet, um ungenutzte Lichtkomponenten 538, 548, 588 jeweils von den modifizierten Lichtstrahlen 536, 546, 586 zu trennen und um derartiges ungenutztes Licht auszusondern. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel können die Trenneinrichtungen 539, 549, 589 für ungenutztes Licht einen Drahtgitter-Polarisator oder irgendeine andere derartige Lichttrenneinrichtung umfassen, die eingerichtet ist, um nützliches Licht von ungenutztem Licht auf der Basis optischer Eigenschaften zu trennen, die von den einzelnen räumlich verschiedenen Elementen (d.h. Pixeln) der lichtdurchlässigen Panels 534, 544, 584 moduliert werden. Da das ungenutzte Licht effektiv abgetrennt und ausgesondert worden ist, kann demzufolge eine thermische Belastung, die den Analysatoren 535, 545, 585 und/oder dem Bild- oder Lichtrekombinierer 550 auferlegt wurde, wesentlich verringert werden.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann das Farbmanagementsystem 500 auch eingerichtet sein, um einen Ausgabelichtstrahl 555, der von einer Projektionslinse oder einem anderen optischen Element 599 empfangen werden soll, auszustrahlen. In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann ein optischer Isolator 598 positioniert sein, um den Ausgabelichtstrahl 555 vor einem Empfang des Lichts 555 durch die Projektionslinse oder durch ein anderes optisches Element 599 zu empfangen. Der optische Isolator kann jede Hardware und/oder Software sein, die eingerichtet ist, um die Polarisationsachse des Lichts zu drehen. Nach diesem Ausführungsbeispiel wird Streulicht 597, das von dem optischen Element 599 zurück in Richtung des Systems 500 und/oder des Kombinierers 550 reflektiert (d.h. zurückreflektiert) werden kann und das andernfalls von dem Bildrekombinierer 550 empfangen werden kann und daher mit dem Ausgabelicht 555 rekombiniert werden kann, wodurch ein Geistbild erzeugt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist der optische Isolator 598 eingerichtet, um die Polarisationsachse des Lichts, das er durchlässt, um näherungsweise 45° zu drehen. Demzufolge wird die Polarisationsachse des Ausgabelichtstrahls 555 um 45° gedreht, während es durch den optischen Isolator 598 durchgeht, wodurch ein gedrehter Ausgabelichtstrahl 556 erzeugt wird. Wenn der gedrehte Ausgabelichtstrahl 556 von der Projektionslinse 599 empfangen wird, wird er als Streulichtstrahl 591 in Richtung des optischen Isolators 598 mit derselben Polarisationsrichtung wie der gedrehte Ausgabelichtstrahl 556 reflektiert. Nachdem jedoch der Streulichtstrahl 591 von dem optischen Isolator 598 empfangen wird und seine Polarisation um noch einmal 45° gedreht wird, wird der Streulichtstrahl 592 eine Polarisationsrichtung aufweisen, die im Wesentlichen um 90° zu derjenigen des Ausgabelichtstrahls 555 gedreht ist. Demzu folge wird die Polarisationsrichtung des zurückreflektierten Lichts um 90° gedreht worden sein und kann daher durch die Analysatoren 535, 545, 585 oder eine andere geeignet eingerichtete und positionierte optische Komponente abgetrennt werden. Entsprechend wird das von der stromabwärtigen Komponente reflektierte Geisterbild entfernt oder anderweitig im Wesentlichen oder vollständig so verändert. worden sein, dass es nicht in der Lage ist, die Erzeugung des gewünschten Bilds zu beeinflussen. Es sollte beachtet werden, dass der optische Isolator 598 ein Lambda-viertel-Verzögerungselement umfassen kann, das eingerichtet ist, um die Polarisationsachse eines anfänglichen Lichtstrahls um näherungsweise 45° zu drehen.
  • Unter Bezugnahme auf 3 wird ein Verfahren zum Bereitstellen eines Farbmanagements für ein Projektionssystem bereitgestellt, das die Schritte eines Empfangens von einem, zwei oder mehreren Eingabelichtstrahlen mit räumlicher Information und Rauschen direkt von zugehörigen Bildanpasseinrichtungen (Schritt 320), eines Fokussierens der Lichtstrahlen, um so die Querschnittsfläche oder die Zunahmerate der Querschnittsfläche des von den Bildanpasseinrichtungen ausgestrahlten Lichtstrahls zu verringern (Schritt 325), eines Trennens des Rauschens von der räumlichen Information in jedem der Lichtstrahlen (Schritt 330) und eines Ausstrahlens von gefilterten Lichtausgaben, die die räumliche Information umfassen (Schritt 340), umfasst, wobei die Ausgabelichtstrahlen einen relativ zu den Eingabelichtstrahlen verbesserten Kontrast aufweisen.
  • Entsprechend ermöglicht es die Verwendung von eng gekoppelten Analysatoren, die positioniert sind, um Lichtstrahlen direkt von zugehörigen Bildanpasseinrichtungen zu empfangen, dem Farbmanagementsystem, effektiv einen wesentlichen Teil des Rauschens zu beseitigen, das dem Lichtstrahl von jeder der Bildanpasseinrichtungen verliehen wurde, und um Ausgabestrahlen zu erzeugen, die einen relativ zu dem Stand der Technik besseren Kontrast aufweisen. Darüber hinaus sollte beachtet werden, dass sowohl polarisationsabhängige Elemente als auch dichroitische Elemente eingesetzt werden können, um Eingangslicht in eine Mehrzahl von Farbbändern aufzuteilen, denen von einer entsprechenden Mehrzahl von Mikroanzeigen räumliche Information überlagert werden kann, wobei die modifizierten Farbbänder rekombiniert werden, um ein projiziertes Vollfarbbild mit hohem Kontrast zu erzeugen. Ein Fachmann wird verstehen, dass das Farbmanagementsystem nach der vorliegenden Erfindung zur Verwendung in Systemen mit mehreren Panels, beispielsweise Systemen mit drei Panels sowie den Systemen mit zwei Panels, die vorher hier beschrieben wurden, eingerichtet sein kann.
  • Entsprechend werden sowohl polarisationsabhängige Elemente als auch dichroitische Elemente genutzt, um ein Eingangslicht in eine Mehrzahl von Farbbändern aufzuteilen (Schritt 310), denen räumliche Information von einer entsprechenden Mehrzahl von Mikroanzeigen überlagert werden kann (Schritt 315), wobei die modifizierten Farbbänder gefiltert werden, um Rauschen von der räumlichen Information zu entfernen (Schritt 330) und um dadurch den Kontrast zu verbessern, wobei die Hochkontrast-Lichtstrahlen anschließend rekombiniert werden (Schritt 350), um ein projiziertes Vollfarbbild zu erzeugen.
  • In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel kann es nach dem Schritt eines Überlagerns von räumlicher Information (Schritt 315) und vor dem Schritt eines Entfernens von Rauschen von der räumlichen Information (Schritt 330) wünschenswert sein, den Schritt eines Änderns der Geometrie des Strahls (Schritt 328) auszuführen, der von dem reflektierenden Panel ausgestrahlt wird, um so einen konvergierenden kegelförmigen Lichtstrahl zu erzeugen (beispielsweise anstelle eines gebräuchlicheren telezentrischen Lichtstrahls). Nach diesen Ausführungsbeispielen, die diesen Schritt einsetzen oder anderweitig erleichtern, kann der Lichtstrahl von einer stromabwärtigen Komponente (beispielsweise einem Analysator) mit einer verringerten Querschnittsfläche empfangen werden.
  • Die vorliegende Erfindung ist oben unter Bezugnahme auf verschiedene beispielhafte Ausführungsbeispiele beschrieben worden. Jedoch werden Fachleute erkennen, dass Änderungen und Abwandlungen an den beispielhaften Ausführungsbeispielen vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, der in den folgenden Ansprüchen wiedergegeben ist.

Claims (12)

  1. Farbmanagementsystem, umfassend: eine erste Bildanpasseinrichtung (630) zum Empfangen eines ersten einfallenden Lichtstrahls (612) und zum Ausgeben eines ersten modifizierten Lichtstrahls (623), welcher eine räumliche Information umfasst, wobei die erste Bildanpasseinrichtung ein erstes Panel, das positioniert ist, um den ersten einfallenden Lichtstrahl zu empfangen und um daraus den ersten modifizierten Lichtstrahl und erstes ungenutztes Licht zu erzeugen, und einen ersten Strahlteiler (632) umfasst, welcher eingerichtet ist, um den ersten modifizierten Lichtstrahl (623) zu reflektieren; wobei die erste Bildanpasseinrichtung zum Aussondern des ersten ungenutzten Lichts eingerichtet ist, um den ersten modifizierten Lichtstrahl mit einem ersten Kontrast zu versehen, und weiterhin eine erste Feldlinse (633) umfasst, welche positioniert ist, um den ersten modifizierten Lichtstrahl vor dem Ausgeben desselben aus der ersten Bildanpasseinrichtung zu fokussieren; eine zweite Bildanpasseinrichtung (240) zum Empfangen eines zweiten einfallenden Lichtstrahls (224) und zum Ausgeben eines zweiten modifizierten Lichtstrahls (246), welcher eine räumliche Information umfasst, wobei die ersten und zweiten einfallenden Lichtstrahlen Komponenten mit verschiedenen Farben aufweisen, wobei die zweite Bildanpasseinrichtung ein zweites Panel (240), das positioniert ist, um den zweiten einfallenden Lichtstrahl zu empfangen und um daraus den zweiten modifizierten Lichtstrahl und zweites ungenutztes Licht zu erzeugen, und einen zweiten Strahlteiler (242) umfasst, welcher eingerichtet ist, um den zweiten modifizierten Lichtstrahl (246) zu reflektieren; wobei die zweite Bildanpasseinrichtung zum Aussondern des zweiten ungenutzten Lichts eingerichtet ist, um dem zweiten modifizierten Lichtstrahl einen zweiten Kontrast zu verleihen, und weiterhin eine zweite Feldlinse (633) umfasst, welche positioniert ist, um den zweiten modifizierten Lichtstrahl vor dem Ausgeben desselben aus der zweiten Bildanpasseinrichtung zu fokussieren; dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Strahlteiler polarisierende Strahlteiler sind, und dass das Farbmanagementsystem weiterhin einen ersten Analysator (635), welcher positioniert ist, um von der ersten Bildanpasseinrichtung den ersten modifizierten Lichtstrahl mit dem ersten Kontrast zu empfangen, wobei der erste Analysator eingerichtet ist, um eine erste gefilterte Lichtausgabe mit einem relativ zu dem ersten Kontrast des ersten modifizierten Lichtstrahls erhöhten Kontrast durch Aussondern einer Rauschkomponente des ersten modifizierten Lichtstrahls auf der Basis einer Polarisation zu erzeugen, und einen zweiten Analysator (245) umfasst, welcher positioniert ist, um von der zweiten Bildanpasseinrichtung den zweiten modifizierten Lichtstrahl mit dem zweiten Kontrast zu empfangen, wobei der zweite Analysator eingerichtet ist, um eine zweite gefilterte Lichtausgabe (247) mit einem relativ zu dem zweiten Kontrast des zweiten modifizierten Lichtstrahls erhöhten Kontrast durch Aussondern einer Rauschkomponente desselben auf der Basis einer Polarisation zu erzeugen.
  2. Farbmanagementsystem nach Anspruch 1, wobei der erste modifizierte Lichtstrahl eine Querschnittsfläche aufweist, welche mit einem Abstand von der ersten Feldlinse abnimmt.
  3. Farbmanagementsystem nach Anspruch 1, wobei der erste modifizierte Lichtstrahl eine Querschnittsfläche aufweist, welche mit einem Abstand von der ersten Feldlinse konstant ist.
  4. Farbmanagementsystem nach Anspruch 1, wobei der erste modifizierte Lichtstrahl eine Querschnittsfläche aufweist, welche mit einem Abstand von der ersten Feldlinse zunimmt.
  5. Farbmanagementsystem nach Anspruch 1, welches weiterhin eine dritte Bildanpasseinrichtung (430) und einen dritten Analysator (435) umfasst; wobei die dritte Bildanpasseinrichtung ein drittes Panel (434), welches zum Empfangen eines dritten einfallenden Lichtstrahls (422) positioniert ist, umfasst und zum Aussondern von ungenutztem Licht und zum Erzeugen eines dritten modifizierten Lichtstrahls (436), welcher eine räumliche Information umfasst, eingerichtet ist; wobei die dritte Bildanpasseinrichtung weiterhin eine dritte Feldlinse (633) umfasst, welche positioniert ist, um den dritten modifizierten Lichtstrahl vor dem Ausgeben desselben aus der dritten Bildanpasseinrichtung zu fokussieren, so dass der dritte modifizierte Lichtstrahl eine Querschnittsfläche aufweist, welche mit einem Abstand von der dritten Feldlinse abnimmt; wobei der dritte Analysator positioniert ist, um von der dritten Bildanpasseinrichtung den dritten modifizierten Lichtstrahl, welcher eine räumliche Information umfasst, zu empfangen, wobei der dritte Analysator zum Erzeugen einer dritten gefilterten Lichtausgabe eingerichtet ist.
  6. Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–5, wobei die erste Feldlinse benachbart zu dem ersten Panel positioniert ist.
  7. Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das erste Panel ein reflektierendes Panel ist.
  8. Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–6, wobei das erste Panel ein lichtdurchlässiges Panel ist.
  9. Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der erste modifizierte Lichtstrahl einen elliptischen Querschnitt aufweist.
  10. Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der erste modifizierte Lichtstrahl einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.
  11. Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–10, wobei der erste Analysator ein Drahtgitter-Polarisator ist.
  12. Farbmanagementsystem nach einem der Ansprüche 1–11, weiterhin umfassend: eine Lichttrenneinrichtung (220) zum Empfangen von Licht und zum Ausstrahlen des ersten einfallenden Lichtstrahls und des zweiten einfallenden Lichtstrahls; und einen Lichtkombinierer (250), welcher von der Lichttrenneinrichtung beabstandet ist, zum Kombinieren der ersten gefilterten Lichtausgabe und der zweiten gefilterten Lichtausgabe.
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