TWI251090B - Color management system - Google Patents

Description

1251090 五、發明說明（1) 一、【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種投影顯示的色彩處理系統，特 ^ 種將輸入照明（i n P u t i 1 1 u m i n a t i ο η)分離成分離 、:& 通道（SeParate color channels)，在每個分離通 色q、宜王間資訊，消除不必要雜訊，以及再結合分離的 办通逼以促進高對比全彩影像之投影的系統及方法。 一、【先前技術】 佳的ΐ關投影顯示器，一般希望其使用色彩處理系統。更 fl、情況是，當容許相對較高的照明通量（i numinati〇n 對比)旦與提供有效封裝時’這樣的色彩處理系統能促成高 照y影，的產生。不幸的是，現存的色彩處理系統在若干 到通塁的貫際應用中，只能利用非常特定的材料才能達 曰力σ對比的目的。如此造成成本的增加。 色彩處理系統的作用，首先將輸入光（也就是白光）分 後右干橫跨可見光譜（也就是紅、綠與藍）的色彩通道。之 型^用這些分離的色彩通道，照射（i 1 1 um丨na te )對應的微 及巧示為（microdisplay)上（也就是LCoS微型顯示器）。以 再結合這些色彩通道以產生輸出光（也就是白光）。希望 之1輪出光投影出一影像時，在再結合（rec〇mbinati〇n) 利別’由微型顯示器重疊每個色彩通道上的空間資訊。則 曰”用輪出光投影出一全彩影像。此處於機構上所使用的項 U型顯示為、”平面,’（pane 1)、π光閥n (1 i gh t

1251090 五、發明說明

valve)，其作用是接受起始光束（incipient light beam)、傳遞（i mpart i ng)閥中的空間資訊、以及發射包人 起始光束與空間資訊的修正光束（modified light *

beam)。例如，由日本JVC公司所製造的型號DILA 的系統。 已經證實，先前低成本的色彩處理系統無法在維持可 罪知、明通3：或有效地封裝的同時，又能夠產生高對比的$ 像。部分的原因在於所有實際光學元件與生倶來的光學特 性造成影像雜訊。部分的原因也在於，現存的色彩處理产、 統在投影顯示之前，不能將此些雜訊從光束中有效地分离^ 舉例來說，許多色彩處理系統使用固態立方形（cub卜 type)的偏振分光器（p〇larizing beamspi i tter)。其他的 偏振分光器，例如MacNei丨稜鏡或立方形偏振分光 裔。”立方形’’偏振分光器，本身容易受到高通量時所引起 之熱梯度（thermal gradients)的影響，發生應力雙折射 Cstiress bi]：efringence)。應力雙折射會導致光的去偏振 (depolarization)與對比的喪失。結果，對於高對比的影 像’就需要使用昂貴高折射率（high—index)與低雙折射$ 玻璃雖然這樣的方法，在低通量時有效地減少了雙折 射，但在兩通量時（也就是大於5 0 0流明時）無法有效降低 熱所導致的雙折射，而且花費昂貴。

1251090 五、發明說明（3) 如第1圖所示，習知的色彩處理系統丨〇 〇，一般是

Color 1 ink的Co l〇rQUadTM，利用四個立方形偏振分光哭盥 五個色彩選擇位相差元件（color selectlve retardaHn components)，以提供色彩分離與再結合之用。根據本系 統，輸入立方形偏振分光器接收輸入光束12〇，將其分成 二個成分，一綠光成分121、一藍光成分122、與一紅光成 分123。紅光成分丨23從紅光片I”接收空間資訊，藍光成 分122從藍光片132接收空間資訊，而綠光成分121從綠光 片1 3 1接收空間資訊。輸出立方形偏振分光器再結合紅光 成分1 2 3、藍光成分1 2 2與綠光成分1 2 1以形成一全彩影像 14 0。 … —值得注意的是，在高的光通量時，立方形偏振分光器 0會有熱效應（thermal ly loaded)而必需產生物理上的 ^曲（distort)，造成應力雙折射。其導致光的去偏振與 '比的喪失。再者，除了接收從立方形偏振分光器丨丨〇中 ^紅、綠、藍光而來的空間資訊外，紅、綠、藍&成分一 般$會接收不受歡迎的空間資訊。這些不受歡迎的空間資 ί i由於在紅、綠、藍光路徑上，若干光學組件之材質二 又斤射所造成的，其更傾向於降低影像的對比。

為了降低因使用立方形偏振分光器所帶來 在色彩處理系統上，企圖利用平面（plate 的負面影 )偏振分光

第8頁 1251090 五、發明說明（4) 器取代立方形的配置。然而這些方法使得若干與使用平面 偏振分光器有關的光學像差（optical aberrati〇n)產生， 例如像散（as tigmat ism)。因此很容易瞭解，即使不是所 有現今色彩處理系統所使用的組件，還是有大多數組件合 二成雜訊與/或以其他方式，對經過其或受到光學組件影曰 之鱼任ΐ光束，造成訊誤。要注意的是，此處所謂”雜 Τ與/或光束的訛誤”是指與下列相關或 ^應。舉例來說，散射（scatter)、偏振旋轉下列之先干 二振了:: Votation)(例如從一可能包含不受歡迎旋 雙折射振分光器所發出的非均一偏振光）、物質 歡迎的㈣與幾何形狀與…學鑛膜相關之不受 j狩性，啫如此類等等。 根據上述，兮车夕~^ 如檢偏振器或偏二:形處理糸統也包含光學濾、鏡，例 來，可以恢ii::，用以消除從光束來的— 振，舉例來說“匕，基本部分。這些濾鏡根據其偏 於以下事實是二分離光來消除如此雜訊。上述做法基 用不同方法不偏：：。亦即基於當雜訊可被定位不同或利 第一偏振定位的事^光束所想得到的光成份便可藉由一 然而，不幸的9 ， 響時，光的偏振性：：：光束經過或受到-光學元件影 欲影像之光而來“m结如此-來’以至少包含所 偏振性為基礎，一部份雜訊會變成難

Sttll 11^· 第9頁 1251090 五、發明說明（5) 辨別0根據上述，基於低士£ α ^ 漏振性’當受污染的光束（tainted light b e a m )經過或受德綠 乂又傻績光學元件影響時，會減少全 並有效消除從光束而來之崦％从八 π证/ 中，於受訛誤的光束經i晶+ ☆ 的 于、、、此 k或叉到附加光學凡件，例如光重 、、且。cy(light recombiner、 你处 μ ,. 、， ）、矛夂鏡、與/或諸如此類的影塑 之後，並不移除額外的光成分。 Μ 0〜曰 因此 量投影系 時，其同 增強的耐 作用。更 玻螭的情 中不會特 下，就可 二、【發 本發 本發明的 善的方法 低成本時 適用於高 折射率、 可使用的 具有下述的色彩處理系統是不錯的。即一在 ί : ί :的色彩處理系、统，當產生-高對比影像 τ月b八較低的雙折射靈敏度（s e n s丨t i v i t y )與 曰durability)，並且能在大範圍的熱環境下 二.疋’、在不需高成本、高折射率、低雙折射的 ί 疋在平面配置（Plate C〇nf igUration) 、谷易党到偏振分光器所導致之光學像差的影響 以達到上述優點的色彩處理系統。 明内容】 法與裝置克服習知技術的許多缺點。根據 與：：面2供投影顯示系統一種色彩處理之改 Ί古。本&明之有效色彩處理系統，當顯著降 、上!:文善的對比、雙折射靈敏度、㈣久性： i i二r糸統。此外，本發明在不需高成本、高 低雙折射玻璃的情形下，袒 適當色彩處理。下&供在冑害的熱環境下

第10頁 1251090 五、發明說明（6) 根 一或多 出的光 光學元 入光束 直接從 光束。 辨別之 述，相 (dark 據本發明 個檢偏振 束。設置 件之前接 ，有改善 影像同化 基於偏振 前，檢偏 對於習知 state)的 ’-色 收從一 以在光 置檢偏 輸出。 在通過 所欲影 除實質 施例產 的一實施例 & ’用以接 檢偏振器用 收光束。設 對比的濾光 器’也就是 性，從包含 振器能夠移 系統，本實 影像。 彩處理系统 色彩處理系 通過如光組 振器用以產 藉由設置檢 其他光學元 像之光在雜 上所有的雜 生具有改善 可包含設置 統的平面發 合器等其他 生相對於進 偏振器，可 件之前接收 訊變成難以 訊。根據上 對比與暗態 根據本务明的另一實施例，每個檢偏椐5¾ ^ ^ 鏡^是諸如半波長或四分之—波長^^可包含—渡 遲元：r!er)的—光學延遲元件）。當濾鏡包含-光段 遲兀件蚪，延遲元件可用以選擇性地修正 先予延 = 致於發出光實質上為線偏•二 5 “勺偏振軸實質上與每一其他色帶相同 = 疋’選擇濾鏡以顯示一特定光學延遲性。兴：而的 15至3 50奈米（nanometer)的光學延遲性，視可匹 /丨於 :匕器中殘留延遲性所需之旋轉程度而像同 償：面的光學延遲性。_延遲元件的質士補 振為可隨意地移除一預設波長或波長帶的光。 松偏

1251090 —-------- 五、發明說明（7) 在—實施例中，色彩處 每個接收與發出一分 糸統可包含一或多個平面， 個光分離器所接收的光束處二5據一實施例白從—或多 設置每個這樣的光分離器；=光成分可”-光源。 入，而每個這樣的光分欠匕含一或多個成/刀的光輸 發出包含—或多個成分二从將這些成分彼此分離，並 或多個光束。 在 貫施例中，多势飧/ 接收與發出—第三八处系统可包含〆第三平面用以 分雒态以從_第一光分Ζ ，一實施例中，設置_附加光 加光分離器用以進—步將=j收一或多個光束，以及此附 附加成分。每個光分二一光分離器發出的光分成兩個 延遲板的〜雙色稜鏡、二=含-雙色分光器 '連接一光 一步包含一有線閘偏振器雙色分光器、與/或可更進 可用以產生一紅光輪出:一—偏振分光器。每個光分離器 或包含綠光與藍光的—青綠輪出、一藍光輸出、與/ 在貧施例中，一岛〜+ 化器，每個影像同 衫處理系統包含一或多個影像同 同化器可包含一反、=與—光成分有關。每個這樣的影像 正進入光東i偏振空間光調變器，用以以一預定方式修 產生包含空間資1 亚且重疊光束上的空間資訊’藉此 實質上傳送—祐L j —光束。每個這樣的影像同化器用以 接收一修正弁秦頌不平面接收的進入光束，從顯示平

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先束，以及發出—修正光束以直接被檢偏G 1251090 7^；⑻ 所接收。除了空間光調變器外’每個影像同化器可包含一 平面雙色分光器、連接一光延遲板的—雙色稜鏡、與/或 可更進V包含一有線閘偏振益的—偏振分光器。 在一實施例中，一色彩處理系統也包含設置一光组人 m發自檢偏振器的遽光束。光組合器用以實質地二 二”束以產生單一濾光輸出。光組合器可包含； 先益或一X-稜鏡。當光組合器為一稜鏡時，豆二 多個雙色濾鏡，以及可包含一偏振分光器'。^::或 理系統可包含一投影透鏡用以投影— ς & #衫處 之空間資訊的輸出光束。 一〜-影像所需 根據本發明的另一實施例，提供—種 色彩處理的方法，包含以下步驟。接收直接從、：：：統之 ?器而來，具有空間資訊與雜訊的二或多個輪入：：像同 母一光束中的雜訊與空間資訊分離。以及發出 $。將 汛的濾光輸出，藉此使輸出光束相對於輸入 3二間資 改善的對比。 ’具有一 此處所使用的成分"component "，所指的是光_ (1 i gh t t r a n s m i s s i ο η)的一部份。舉例來說，在可輪， (也就是藍、紅與綠）中，光傳輸包含各種波長的1見光譜 輸可分成若干的成分，每個成分對應至一波長範圍（光傳 是色帶（col or band))，每個成分接近一色帶，例如也就 Μ

第13頁 1251090 五、發明說明（11) 改進對比、降低雙折射靈敏度、增進暗態一致性（dark state uniformity)與增進的耐久性，適用於高流明投影 系統。此外’本發明在不需高成本、高折射率、低雙折射 玻璃的情形下，提供在有害的熱環境下可使用的適當色彩 處理。 參考第2圖的一實施例，一為例色彩處理系統2〇〇包含 光分離器22 0 (light separator)、一第一影像同化器230 (image assimilator)、一第二影像同化器 240、一 第一檢 偏振器2 3 5、一第二檢偏振器2 4 5、與一光重組器2 5 0 (light combiner)。根據此一實施例，光分離器2 2 0從一 來源接收一光束210，將光束210分成二或多個成分212、 214、216 ’以及發出母個包含一或多個成分之二或多個光 束。舉例來說，如第2圖所示，一光分離器2 2 0置於接收包 含一第一成分與一第二成分的一光輸入210之處。光分離 器220用以分成第一成分與第二成分，以及發射包含第一 成分2 12之一第一光束222與包含第二成分2 14與一第三成 分216之一第二光束224。值得注意的是，光分離器220可 以包含一偏振分光器’其用以分成定向於一第一面之光與 定向於一第二面之光，以及發射第一成分2 12之一第一光 束2 22與包含第二成分214之一第二光束224。要注意的 疋’光分離器220可包含一雙色鏡（dichroic mirror)、雙 色分光器（dichroic beamsplitter)、與一光延遲板 (optical retarder)連接的一雙色棱鏡（dichroic

第16頁 1251090 五、發明說明（12) prism)、一平面雙色分光器，或一偏振分光器，其可進一 有線柵偏振器（Wire grid polarizer)。光分離 ^ 可用以產生一紅光輸出、一綠光輸出、一藍光輸 出、與/或包含綠光與藍光的一青綠光輸出。如第2圖所 ：：離器22 0是-平面雙色分光器，用以接收一調變 C第與發出兩輸出光束222、224。在-實施例 224勺人―-輸Λ光束222包含—紅光成分212、第二輸出光束 匕3監光成分214與一綠光成分216。 正光^ ί :::沾ί分離器22◦也可用以產生藉由暫時修 kI刀離的光瑨帶所形成之彩色影像的光。其包含 ：之與藍’或其他可重組以產生一所 ，例 任何結合。如第2圖所示，光分離器22〇是」平面 輪心束2:’：接㈡變輸入光束210 ’以及發出兩 212。第二輸出光束224包：出==一偏振光成分 正交％楚 认 匕5 一偏振光成分214，其實質上 …-輸出光束222的偏振光成分212。 貝 言，光分離器220是一平面雙色 $注意的是，一般而¥ 刀九态，用以將一入射光击ο，λ 222、224。如⑯，偏振分突現線偏振光束 色鏡，心將光21G分成;vr 鑛膜之一雙 說，典型的鍵膜可以是二色人彩成分2 1 2、2 1 4。舉例來 中，偏振分光器22〇可以是専I層/電鑛膜。在另一實施例 疋具有鍍膜之一介電分光器，用

1251090 五、發明說明（13) 以基於例如色彩或偏振性，將光分成不同成分212、214。 根據本發明，偏振分光器22 0用以分成定向於第一面 之偏振光與定向於第二面之偏振光。在此一實施例中，偏 振分光為220可用以在一第一方向上發射定向於第一面212 之偏振光，以及在一第二方向上發射定向於第二面214之 偏振光。其中第=方向實質上正交（〇rth〇g〇nal t0)於第 一方向。在另一貫施例中，如第2圖中所示，偏振分光器 220可用以實質上傳送定向於第二面214之偏振光，以及實 質上反射定向於第一面2 1 2之偏振光。 、 在另一實施例中，偏振分光器2 2 〇可用以實質上反射 定向·於第二面之偏振光與實質上傳送定向於第一面之偏振 光。根據此一實施例，在色彩處理系統的元件間，可利用 若干折鏡（f 〇 1 d m i r r or )導引各種光束。此處所提到的折 鏡，是能夠反射光的任何反射表面。舉例來說，折鏡可以 是 Unaxis company of Liechtenstein 所生產的鋁鏡 (aluminized mirror)或是強化銀鏡（enhanced silver mirror)。偏振分光器220可包含一對旋光表面實質上相互 运#之偏振分光器’或是單一個兩面皆有旋光表面的偏振 分光器元件。 進一步參照第2圖，第一影像同化器230，包含第一偏 振刀光杰232與第一微型顯示器234(micr〇 display)，置以

第18頁 1251090 五、發明說明（14) - 接收第一輸出光束222。第二影像同化器240，包含第二偏 振分光器242與第二微型顯示器244，置以接收第二輪出光 束224。每個這樣的影像同化器23 0、240，可包含一反射 空間光調變器2 3 4、2 4 4，用以以一預設方式修正進入光束 的偏振性，以及重疊光束上的空間資訊，如此以產生—包 含空間資訊的光束。每個這樣的影像同化器2 3 0、2 4 〇，^ 以實質上傳送一被顯示平面2 3 4、2 4 4接收的進入光束，接 收一來自顯示平面的修正光束，以及發出一被檢偏振器 2 3 5、245接收的修正光束2 3 6、246。每個這樣的影像^ 器230、240，可包含一平面雙色分光器、一與或沒有與^ 光延遲板連接的雙色稜鏡、或一更包含有線柵偏振哭= 振分光器。 偏 根據此一實施例，第一影像同化器2 3 0接收—第一輸 出光束222，旋轉其偏振方向，傳遞（impart)其上的第」 空間貧訊，以及發出包含第一空間資訊與雜訊的一第一修 jE光束236。第二影像同化器24〇接收一第二輸出光束 ^ 224 ’旋轉其偏振方向，傳遞其上的第二空間資訊，以及 發出包含第二空間資訊與雜訊的一第二修正光束246。 在一實施例中，影像同化器2 3 〇、2 4 0包含一雙色稜 鏡。，另一實施例中，影像同化器2 3 0、240實質上可以是 /相荨光程長度稜鏡。在另一實施例中，影像同化器 23 0、240可包含一偏振濾鏡，用以產生一包含第二成分

第19頁 1251090 五、發明說明（15) ---— 214與第二成分216之微分光輸出，其中將第二八 方向旋轉以正交於第三成分216之方向。根據一另一刀 例，影像同化器2 3 0、2 4 0進一步包含一筮—μ上、、， ^ ^ + ^ 第一偏振分光器， 其置於接收來自偏振濾鏡之微分光輸出之處。 二 分光器=以在實質上傳送為第二微型顯示器所接收的第二 成分之W、以及在傳送為第三微型顯示器所 分之前，分成第二成分214與第三成分216。 弟一成 根據上述，纟一實施例中，配置檢偏振器奶、⑽用 以接收從影像同化器2 3 0、2 4 0而來之修正光輸出，以及進 一步用以修正此光，以產生定向於一可旋轉一或多光束之 偏振軸之單一平面（就是實質上線偏振光）的一偏振光，可 增加影像的對比。在另一實施例中，檢偏振器23 5、245可 用以視慮鏡（也就是選色延遲元件）的特性而定，從光束中 移除一預設波長的光。 曰匕這裡所使用的丨丨濾鏡filter”與”檢偏振器analyzer丨丨， 是指一用以辨識（discriminate)的光學濾鏡（也就是根據 光的物理特性，例如波長、方向（01^6111：&1：丨〇11)、偏振 (polarization)、閃動（flash)或向場（field)速率，阻止 或允坪通過或改變光通量的偏振性質）。其可利用任何習 知的技術所構建。例如在另一透明基材内或基材上埋入一 光學活性物質，如一光譜靈敏的光位相差膜（spectrally sensitive optical retardation film)。或是放置若干

第20頁 m 1251090 五、發明說明06) 相互平行的細線，其預留細縫可供光通過後產生偏振光。 根據光的物理特性而辨識光的濾鏡，包含*Santa R〇sa，

California 及 Unaxis 〇f Liechtenstein 的 0CLI 所製造的 雙色板、由Boulder，C〇l〇rado的c〇1〇rLink所製造的 ColorSelect濾鏡、以及由0rem 所製造的

ProF lux偏振器與偏振分光器。 器W用以V收直=第二J ^ :，配置第二檢偏振 ^ ^ * 2 3 6 ? 11 ^ ^ ^ 7if $ 施例，第-檢偏振器= 非偏振光貝=少雜訊的傳送。•訊實質上包含 的偏振光。類似：，心欲JJf資訊-樣之方式定向 從第二影像同化器2 4 0而來之一第2 ^ 根據偏振性將第修正光輸出246，並用以 :卜第二檢偏振器245用以V、質上值分離。也根據此一實施 免或減少雜邙从你、、， 員貝上傳送第二空間資訊與避 法以和所欲办、送^ Λ貫質上包含非偏振光，以及無 任何其他光風:^訊一 Ϊ之方式定向的偏振光。因為在 二檢偏振哭=疋4修正之刖，配置第一檢偏振器2 3 5與第 240而來的第：接收直接從第-與第二影像同化器⑽、 —與第二檢偏:光輸出236與第二修正光輸出，所以第 所傳遞之實= = 或減少由影像同―

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第23頁 1251090 五、發明說明（19) —^ 一實施例中，如第2圖所示，當第一輸出光束222指 貝上垂直第二輸出光束224時，第一偏振分光器232與 第一偏振分光器242可包含定向相同的偏振分光器，藉以 2偏振分光器232、242表面上實質上成45度處接收第一輸 光束22 2與第二偏振分光器242。根據一實施例，第一偏 ，分光器2 3 2與第二偏振分光器2 4 2用以實質上傳送被第一 认型，不器234所接收之第一輸出光束222，以及實質上傳 ^被第一彳政型頒示态2 4 4所接收之第二輸出光束2 2 4。因為 : 光束與第二光束2 3 6、2 4 6的偏振性可從光束2 2 2、2 2 4 从方向旋轉，故置以偏振分光器23 2、242以在45度角處接 Μ 正第光束與第二光束2 3 6、2 4 β。然而，偏振分光器 232、242係用以實質上反射修正光束236、246。因而，根 ^此一貫施例」修正光束236、246直接指向光重組器 。可使用單一偏振分光器2 3 2、242，以及指向修正光 230 x 24-fi $ l LV . ^ 尤直級器2 5 0的能力，無須使用其它元件 出盘二ί f光ί/相較其他色彩處理系統，大大地減少支 以二ΐ二2二Γ後，/色彩處理系統可包含一投影鏡270用 又如已3又衫一影像所需之空間資訊的一輸出光束。 在一實施例中，士给 — 43(1盥筮-少作m , 弟4圖所不，除了第一影像同化器 d U兵第一影像同化5¾ j π 笛一旦一 °°44〇外，色彩處理系統40 0可包含— 弟二影像同化器4 8 0。钿站 — 钢你抑/1 q /1 αα… 根據此一貫施例，包含綠光空間光 。周變态4 3 4的第一影偟a u 〜像同化器43 0置以接收第一光束422。

1251090 五、發明說明（20) 包含紅光微型顯示器444的第二影像同化器440置以接收第 =光束424。包含藍光平面484的第三影像同化器48〇接收 第三光束42 6。每一影像同化器43〇、44〇、48〇，用以以一 式修f進入光束的偏振性，並且用以重4光束上的 工間育訊，使能夠產生包含空間資訊的一光束。每一影像 同化器430、440、480，用以實質上傳送一被顯示平面 434、444、484接收的進入光束’從顯示平面接收一修正 光束，以及發出被檢偏器435、445、485接收的修 436 、 446 、 486 。 末 根據此一貫施例，弟一影像同化器430接收一第一光 束422，㈣其偏振定向，於其上傳遞—第― 以及發出一包含第一空間資訊與雜 & π ^ 、滩汛的一乐一修正弁圭。 弟二影像同化器4 4 0接收一第二光走4 #絲甘沾 / ^ ^ ^ 疋采4 2 4，$疋轉其偏振定 向，於其上傳遞一第二空間資邙，，、，^ a ， 疋 、飒，以及發出一包含第二介 間資訊與雜訊的一第二修正光束44 R 咕n 一工 匕木44b。第二影像同化哭 接收一第三光束484，旋轉其偏振定 ^ ^ σσ i疋向，於其上傳遞一篦 三空間資訊，以及發出一包含第—*日日一 t 乐 二修正光束486。 弟 根據上述’在此貫施例中’藉由如此 435、445與485置以接收來自影像同化器430、“〇盘:8〇的 修正光束’並用以進-步修正此光，藉以產生； 平面的偏振光（也就是貫質上線偏振光），可增進影像=對

1251090 五、發明說明（21) 比 其中偏振光可沐丨丨田# ά去 ,,f 」利用方疋轉一或多個弁击沾μ 成。也如& ’結合其它實施例 士的偏振軸來完 與485可用以從— 、例的描述，檢偏振器435、445 俨元件、十 束中視/慮鏡的特性而定（小1曰、阳名 遲70件^來移除一預設波長的光。 疋（也就疋選色延 ‘知此領域的人士應認知， 含白光的輸入光束有效分成若干成種=構以將包 空間貧訊。並且從其中，藉由通過 =傳遞 此^正成刀先束，可有效分離與移除雜訊 — 干對應的檢偏振器所接收。如此 1日以直接被右 央哭、而於A/ 如此的木構可安排包含偏振分 分：束ΐ且：匕場透鏡的組合’以將輸入光分成成 化。„所垃你2向此些成分光束，以使得它們可被影像同 化益所，收。舉例來說，如第4圖所示，在一實施例中， 可由一第一透鏡491所接收的輸入光束41 〇，其可傳送一光 束為雙色分光器4 9 2所接收。雙色分光器傳送第一成分4 2 2 與第二成分424，但反射第三成分426。設置透鏡4 93以接 收被反射成分426，並用以傳送成分42 6為面鏡494所接 收。設置面鏡494以從透鏡49 3接收成分426，並用以反射 成分426為透鏡495所接收。設置面鏡495以從透鏡494接收 成分426，並用以傳送成分426為影像同化器480所接收。 進一步參照第4圖所示’設置雙色分光器4 9 6，藉以從雙色 分光器4 92接收成分422與424，以及當傳送成分424為影像 同化器440所接收時，用以反射成分42 2為影像同化器430 所接收。最後，應該要注意的是，從影像同化器430、440

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第26頁 1251090 五、發明說明（22) 所發出的光，可利用習知中夂福嫉生丨+ 土 T谷檀機制來重組。也就是一或 多個Philips稜鏡、改進的phili πηι 1 as稜鏡、含鉛稜鏡 (plumb icon prism)、X-稜鏡、二 工兄一通運棱鏡（three- channel prism)、重組稜镑笠笙 伽f 丄 一 ▼ 文規寻寻。舉例來說，如第4圖所 示’利用一 X -棱鏡，可將從影借n <〜像冋化為4 3 0、4 4 0所發出的 光重組。 參照第3圖’根據本發明之一奋a ^ 戶、施例，提供一種提供 投影系統之色彩處理的方法，包含以下步驟。才妾收直接從 結合影像同化器而來，具有空間資訊與雜㈣二或多個輸 入光束（步驟3 2 0 )。將每一光束中的雜訊與空間資訊分離 (步驟33 0 )。以及發出包含空間資訊的濾光輸出（步驟 340 )，藉此使輸出光束相對於輸入光束，具有一改善的對 比0 _根據上述，置以鄰近連接（closely-coupled)的檢偏 器，用以直接從結合的影像同化器接收光束的方式，能 使色彩處理系統藉由每個影像同化器，有效地消除光束i 所傳出之大部分雜訊，並且相較於先前技術產生具有較佳 對比的輸出光束。此外，要注意的是，本發明可以利^ ^ 偏振性元件（polarization dependent elements)，也可 利用雙色元件以將輸入光分成若干色帶。於色帶上藉由 應的若干微型顯示器重疊空間資訊。修正的色帶可再結人 以產生局對比全彩投影影像。熟悉此技術領域之人士將瞭

第27頁 1251090 五、發明說明（23) 解，本發明的色彩處理系統可適用於多平面系統，例如三 平面系統與起始時介紹之二平面系統。 根據上述，本發明同時利用偏振從屬元件與雙色元 件，將一輸入光分成若干色帶（步驟310)。在這些色帶 上，空間資訊可藉由對應的微型顯示器重疊（步驟3 1 5 )。 過濾調變後的色帶以從空間資訊中移除雜訊（步驟33 0 )， 藉此增進對比。高對比光束之後可再結合（步驟350)以產 生一全彩投影影像。 本發明藉由參考不同的實施例描述如上，然而習知此 領域的人士應認知，若干一般的替換無疑地亦不脫離本發 明的精神及範疇。例如各種元件可以其他可選用的方式替 換，或是提供其他的光學配置與排列。配合與系統操作有 關的特殊考量，適當修飾後可作特定的應用。然而，當不 能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之 精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範 圍内。

1251090 圖式簡單說明 五、【圖式簡早說明】 上述之本發明的特色與目的，可藉由具體實施例配合所附 的圖式詳加說明，其中類似編號表示類似元件： 第1圖說明一習知色彩處理系統； 第2圖說明根據本發明之一色彩處理系統； 第3圖說明根據本發明之一實施方法的流程示意圖；以及 第4圖說明根據本發明之一色彩處理系統。 元件符號說明 1 0 0色彩處理系統 1 2 0輸入光束 1 2 1綠光成分 1 2 2藍光成分 1 2 3紅光成分 1 3 1綠光片 132藍光片 1 3 3紅光片 1 4 0全彩影像 2 0 0色彩處理系統 2 1 0光輸入 2 1 2、2 1 4、2 1 6 成分 2 2 0光分離器 222 、 224 光束 2 3 0影像同化器 2 3 2第一偏振分光器 2 34第一微型顯示器 2 3 5檢偏振器 2 3 6修正光束 2 37濾光束 240第二影像同化器 2 42偏振分光器 244微型顯示器 245檢偏振器 2 4 6修正光束 247濾光束 2 5 0光重組器 2 55光輸出 2 7 0投影鏡 4 0 0色彩處理系統

I 圏圓

II

II ii lilll

第29頁 1251090 圖式簡單說明 410輸入光束 42 2光束 424 、 426 成分 4 3 0影像同化器 4 3 4空間光調變器 4 3 5檢偏器修正光束 4 3 6修正光束 440影像同化器 4 4 4微型顯示器 445檢偏器 4 4 6修正光束 4 8 0影像同4匕器 484平面 4 8 5檢偏器 4 8 6修正光束 491透鏡 4 9 2雙色分光器 493透鏡 4 9 4面鏡 4 9 5透鏡 4 9 6雙色分光器

第30頁

Claims (1)

1. 船· l 8 年〜 月 曰 修正 含： 牙色聋7 處理系統（color management system) 包 像同化器 送一第一 informat 一第 器接收該 該修正第 一第 面分光器 包含空間 一第 器接收該 該修正第 一第一影像同化 第一 供反射包含空 具有一 光束與 ion)之 一檢偏 修正第 一光束 —影像 ，該第二 資訊之— 器（image 平面分光 正第一光 ，該第一 振器 一光束，該第 具有一 同4匕器 改善對 二檢偏 修正第 二光束 2 ·如申請專利範 偏振器包含一偏 振器 二光 具有 圍第 振器 該第 面分光器 正第二光 ，該第二 束，該第 一改善對 assimilator)，該第一影 器5該第一平面分光器供傳 間資訊（s p a t i a 1 束； 檢偏振器從該第一影像同化 檢偏振器用以產生相較於 比之一第一濾光輸出； 一影像同化器具有一第二平 供傳送一第二光束與供反射 t ;及 檢偏振器從該第二影像同化 比2偏振器用以產生相較於 弟一遽光輸出。 1項之色彩處理系統 (polarizer) y ο 其中該第一檢 3.如申請專利範圍第2項之色彩产 ^ 影像同化器發出之該光束顯出一里系統，其中從該第— (polarization )，以及其中兮f〜偏振 修正該第一偏振以便產生實〜檢偏振器用以實 、、袭性偏振光。 、

   1251090 案號 91136211 六、申請專利範圍 其中5亥偏振器 4. 如申請專利範圍第2項之色彩處理 係一吸收式（absorptive)偏振器。 、、 5. 如申請專利範圍第2項之色彩 像同化器包含—第一平面（panel)#，、、充出、一中第？； ;第2 =延遲板鄰近於該第-平面…質上補？ =申請專利範圍第i項之色彩處理系統，其中該第一檢 偏振為包含一偏振器與一選頻延遲 selective retarder)，且該第一拾值把 影像同化器發出之該修正第一弟光束檢^ 長的光。 |地焉貝上移除一預設波 7·如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，其中該第一檢 偏振器直接從該第一影像同化器接收該修正第一^光束。欢 8·如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，其中該第二檢 偏振器直接從該第二影像同化器接收該修正第二光束。 9·如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，進一步包含一 光結合器（1 ight combiner )，其中該光結合器接收該第 滤光輸出與该弟二遽光輸出’以及該光結合哭用以產生 包含該第一濾光輸出與該第二濾光輸出的一結合輸出束 4S&W0217TW ADO-替換頁-090804.ptc 第32頁 1251090 93. 9. ~8 案號 91136211_年月日_ί±±_ 六、申請專利範圍 (output beam) 〇 1 0.如申請專利範圍第9項之色彩處理系統，其中該光結合 器包含一雙色分光器（dichroic beamsplitter)。 1 1.如申請專利範圍第9項之色彩處理系統，其中該光結合 器包含一 Philips 棱鏡（Philips prism)。 1 2.如申請專利範圍第9項之色彩處理系統，其中該光結合 器包含一Plumbicon 棱鏡（Plumbicon prism)。 1 3.如申請專利範圍第9項之色彩處理系統，其中該光結合 器包含一修改過的Ph i 1 i ps稜鏡（mod i f i ed Ph i 1 i ps prism) o 1 4.如申請專利範圍第9項之色彩處理系統，其中該光結合 器包含二或多個通道。 1 5.如申請專利範圍第9項之色彩處理系統，其中該光結合 器包含三或多個通道。 1 6.如申請專利範圍第9項之色彩處理系統，其中該光結合 器包含一 X -稜鏡。

   4S&W0217TWADO-替換頁-090804.ptc 第33頁 93. 9. -8 1251090 _案號91136211_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 1 7.如申請專利範圍第1 6項之色彩處理系統，其中該光結 合器包含一或多個雙色濾鏡。 1 8.如申請專利範圍第1 7項之色彩處理系統，其中該X-稜 鏡包含二或多個雙色濾鏡。 1 9.如申請專利範圍第1 6項之色彩處理系統，其中該X-稜 鏡進一步包含一偏振分光器（polarizing beamsplitter) ° 2 0.如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，其中該第一影 像同化器包含一反射空間光調節器（r e f 1 e c t i v e s p a t i a 1 light modulator)，其中該第一光束具有一第一偏振，該 調節器用以疊加（superimpose)於該第一光束上之空間資 訊以產生包含該第一光束與該空間資訊的該修正第一光 束。 2 1.如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，其中該第一影 像同化器用以發出該修正第一光束，以及其中該修正第一 光束包含疊加於該第一光束上的空間資訊。 2 2.如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，其中該第一影 像同化器用以實質上傳送該第一光束以被一第一顯示平面 (d i s p 1 a y p a n e 1 ) 接收，以及其中該第一影像同化器用以

   43&\¥02171\¥八00-替換頁-09080知忙 第34頁 1251090 93.9· -8 _案號91136211_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 在發出該修正第一光束之前，從該第一顯示平面反射該修 正第一光束。 2 3.如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，其中該第一平 面分光器係一平面雙色分光器。 2 4.如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，其中該第一影 像同化器包含一雙色稜鏡與一光延遲板。 2 5.如申請專利範圍第2 1項之色彩處理系統，其中該第二 影像同化器用以發出該修正第二光束，以及其中該修正第 二光束包含疊加於該第二光束上的該空間資訊。 2 6.如申請專利範圍第2 5項之色彩處理系統，其中該第二 影像同化器進一步用以實質上傳送該第二光束以被一第二 顯示平面接收，以及用以在發出該修正第二光束之前，從 該第二顯示平面反射該修正第二光束。 2 7.如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，進一步包含一 第一光分離器（light separator) 接收包含一第一組成 與一第二組成的一光輸入，其中該第一光分離器用以分離 該第一組成與該第二組成，以及發出該第一光束與該第二 光束，其中該第一光束包含該第一組成，以及其中該第二 光束包含該第二組成。

   43&\¥0217丁〜八0〇-替換頁-090804必。 第35頁 1251090 93.9 一8 _案號91136211_年月日__ 六、申請專利範圍 2 8.如申請專利範圍第2 7項之色彩處理系統，其中該第一 光分離器包含一平面雙色分光器。 2 9.如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，其中該第一平 面分光器為一偏振分光器。 3 0.如申請專利範圍第2 9項之色彩處理系統，其中該偏振 分光器為一有線柵偏振器（wire grid polarizer)。 3 1.如申請專利範圍第1項之色彩處理系統，進一步包含置 以一第一光分離器接收包含一第一組成與一第二組成的一 雙光輸入（dual light input)，其中該第一光分離器用 以分離該第一組成與該第二組成，以及發出該第一光束， 其中該第一光束包含該第一組成。 3 2.如申請專利範圍第3 1項之色彩處理系統，其中該第一 光分離器包含一雙色分光器。 3 3.如申請專利範圍第3 1項之色彩處理系統，其中該第一 光分離器包含一雙色棱鏡與一光延遲板。 3 4.如申請專利範圍第3 1項之色彩處理系統，其中該第一 光分離器包含一平面雙色分光器。

   4S&W0217TWADO-替換頁-090804.ptc 第36頁 1251090 93 9 8 _案號91136211_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 3 5.如申請專利範圍第3 1項之色彩處理系統，其中該第一 光分離器用以產生一紅光輸出。 3 6.如申請專利範圍第3 1項之色彩處理系統，其中該第一 光分離器用以產生包含綠光與藍光的一青綠光（cyan)輸 出。 3 7.如申請專利範圍第3 1項之色彩處理系統，其中該第一 光分離器為一偏振分光器。 3 8.如申請專利範圍第37項之色彩處理系統，其中該偏振 分光器為一有線栅偏振器。 3 9.如申請專利範圍第3 1項之色彩處理系統，進一步包 含·· 一第二光分離器，於該第一光分離器之前接收一光輸 入，其中該光輸入包含一第一組成、一第二組成與一第三 組成，以及其中該第二光分離器用以分離該第三組成、該 第一組成與該第二組成，以及用以發出一雙光輸入與包含 該第三組成的一第三光束；及 一輔助影像同化器（auxiliary image assimilator) 接收該第三光束，其中該輔助影像同化器進一步用以發出 一修正第三光束，以及其中該修正第三光束包含疊加於該

   4S&W0217TWADO-替換頁-090804.ptc 第37頁 1251090 93.9. -8 _案號91136211_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 第三光束上的空間資訊。 4 0.如申請專利範圍第3 9項之色彩處理系統，其中該輔助 影像同化器進一步用以實質上傳送該第三光束以被一第三 顯示平面接收，以及用以在發出該修正第三光束之前，從 該第三顯示平面反射該修正第三光束。 4 1. 一種促進一投影系統之色彩處理的方法，包含下列各 步驟： 從在一第一位置之一第一影像同化器，接收包含一第 一空間資訊（spatial information)與一第一雜訊的一第 一光束； 從在一第二位置之一第二影像同化器，接收包含一第 二空間資訊與一第二雜訊的一第二光束； 於該第一位置分離該第一空間資訊與該第一雜訊； 於該第二位置分離該第二空間資訊與該第二雜訊； 從該第一位置發出包含該該第一空間資訊的一第一濾 光輸出，其中該第一濾光輸出相較於該第一光束具有一改 善對比；及 從該第二位置發出包含該該第二空間資訊的一第二濾 光輸出，其中該第二濾光輸出相較於該第二光束具有一改 善對比。 4 2. —種色彩處理系統，包含：

   4S&W0217TWADO-替換頁-090804.ptc 第38頁 1251090 犯 9.-s _案號91136211_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 一第一光分離器接收包含一第一組成與一第二組成的 一光輸入，其中該第一光分離器用以分離該第一組成與該 第二組成，以及發出包含該第一組成之一第一光束與包含 該第二組成之一第二光束； 一影像同化器接收該第一光束與該第二光束，其中該 影像同化器用以實質上傳送該第一光束以被一第一顯示平 面接收，以及用以從該第一顯示平面接收一修正第一光 束，以及其中該影像同化器進一步用以實質上傳送該第二 光束以被一第二顯示平面接收，以及用以從該第二顯示平 面接收一修正第二光束； 一第一檢偏振器（analyzer)接收該修正第一光束，其 中該第一檢偏振器用以產生相較於該第一光束具有一改善 對比之一第一濾光輸出；及 一第二檢偏振器接收該修正第二光束，其中該第二檢 偏振器用以產生相較於該第二光束具有一改善對比之一第 二濾光輸出。 4 3. —種促進一投影系統之色彩處理的方法，包含下列各 步驟： 在一第一位置接收包含一第一組成與一第二組成的一 光輸入；在該第一位置分離該第一組成與該第二組成；以 及從該第一位置發出包含該第一組成之一第一光束與包含 該第二組成之一第二光束； 在一第二位置接收該第一光束；從該第二位置實質上

   43&\¥02丨71\¥八00-替換頁-09080切11： 第39頁 1251090 m _案號91136211_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 傳送該第一光束以被一第一顯示平面接收，在該第二位置 從一第一顯示平面接收一修正第一光束；以及從該第二位 置發出該修正第一光束； 在一第三位置接收該第二光束；從該第三位置實質上 傳送該第二光束以被一或多個顯示平面接收，在該第三位 置從該一或多個顯示平面接收一或多個修正第二光束；以 及從該第三位置發出該一或多個修正第二光束； 在一第四位置接收該修正第一光束；從該第四位置傳 送該修正第一光束；及 在一第五位置接收該一或多個修正第二光束；從該第 五位置發出相較於該一或多個修正第二光束，具有一改善 對比之一或多個濾光輸出。 44. 一種色彩處理系統，包含·· 一第一平面分光器，供傳送一第一光束與供反射包含 空間資訊之一修正第一光束； 一第一偏振器，從該第一平面分光器接收該修正第一 光束，該第一偏振器用以產生相較於該修正第一光束具有 一改善對比之一第一濾、光輸出； 一第二平面分光器，供傳送一第二光束與供反射包含 空間資訊之一修正第二光束；及 一第二偏振器，從該第二平面分光器接收該修正第二 光束，該第二偏振器用以產生相較於該修正第二光束具有 一改善對比之一第二濾光輸出。

   4S&W0217TWADO-替換頁-090804.ptc 第40頁