使用白光照明的光投影系统的制作方法

本申请总体上涉及投影系统，并且更具体地涉及一种包括单个照明组件的投影系统，所述照明组件结合分色反射棱镜和滤光器来传递白光，以增加由所述棱镜提供的图像的对比度。

背景技术：

1、投影仪的对比度表明投影仪的最亮输出相对于投影仪的最暗输出。对比度比率是对比度的量化度量，被定义为投影仪的最亮输出的亮度与投影仪的最暗输出的亮度之比。对比度比率的这种定义又称为“静态”或“原生”对比度比率。

2、由于人类视觉系统的视觉适应性，观看者可检测到的亮度范围对应于大约1,000,000,000:1的对比度比率，即使在任何时刻，可检测的亮度范围对应于小于这个值的对比度比率。例如，在暗视觉中，仅由人眼的视杆细胞介导，对于某些观看者而言，在任何时刻，可检测到的对比度比率可能高达1,000,000:1，这取决于观察的场景、用户的适应状态和生物学因素。

3、电影院环境中的观看者随时可能处于不同的适应状态，并因此可能观看到同一场景有不同的对比度比率。观看者之间的适应状态的变化可能是由于相对于屏幕的座位位置不同、每个观看者在屏幕上聚焦的位置以及每个观看者何时以及多久闭一次眼。当多个观看者使用电影院时，理想的投影仪的对比度比率足够高以为所有观看者准确地再现图像。

4、一些符合数字电影倡导组织(dci)规范的投影仪的对比度比率为2,000:1或更小。对于这些数字投影仪，可以以足够高的亮度投影图像的暗区域和/或黑区域，以使这些区域显得比预期的更亮。

5、另外，许多数字光处理(dlp)投影仪使用具有双向穿过彩色棱镜的公共光路的三通道棱镜组件。彩色棱镜接收每个颜色通道(红色、绿色和蓝色)的光，将每个颜色通道传输到调制器，并且将调制器通道组合成白光输出。这样的投影仪可以包括双调制器和/或多调制器投影仪显示系统。

技术实现思路

1、接收并单独地调制多个颜色通道的投影仪显示系统能够实现高对比度，例如70k:1。然而，在一些投影仪显示系统中，也可以接受较低的对比度，诸如30k:1。当可接受较低的对比度时，每个颜色通道不需要独立的照明角度调整。因此，本文所述的实施例提供了一种将白光传递到白光棱镜的单个照明组件。在用白光棱镜拆分白光之后，每个颜色通道被提供给调制颜色通道的调制器。由于每个颜色通道是从相同的白光输入中分离的，因此每个颜色通道具有相同的照明角度。然后，将经调制的颜色通道在白光棱镜内重新组合为白光输出。将白光输出提供给滤光器，所述滤光器被配置为对来自白光棱镜的白光输出进行空间傅里叶变换。

2、本公开的各个方面涉及用于投影仪系统中的白光照明的设备、系统和方法。一个实施例提供了一种使用白光照明的投影系统。所述投影系统包括被配置为接收白光输入的照明组件。棱镜被配置为将所述白光输入分离成单独的色光输入，将所述色光输入重新引导到相应的调制器，并且将来自所述相应的调制器的经调制的色光输入组合成白光输出。滤光器被配置为对所述白光输出进行空间傅里叶变换以生成经过滤的白光输出。投影透镜组件被配置为投影所述经过滤的白光输出。

3、另一个实施例提供了一种用于在投影仪系统中调制白光的方法。所述方法包括：用棱镜组件接收白光输入；以及用所述棱镜组件将所述白光分离成多个单独的色光输入，每个色光输入以照明角度被提供给单独的棱镜路径。所述方法包括：在每个单独的棱镜路径中用色光调制器调制每个色光输入；以及在所述棱镜组件内，将每个经调制的色光输入组合成白光输出。所述方法包括：将所述白光输出提供给投影透镜组件；在所述投影透镜组件内对所述白光输出进行过滤；以及投影经过滤的白光输出。

4、另一个实施例提供了一种使用白光照明的投影系统。所述投影系统包括棱镜，所述棱镜被配置为将白光分离成多个颜色通道，将所述颜色通道重新引导到相应的调制器，并且将来自所述相应的调制器的经调制的颜色通道组合成白光输出。所述投影系统包括投影透镜组件，所述投影透镜组件被配置为投影所述白光输出，所述投影透镜组件包括滤光器，所述滤光器被配置为对所述白光输出进行空间傅里叶变换。

5、以这种方式，本公开的各个方面提供了对具有高动态范围和高分辨率的图像的显示，并且至少在图像投影、全息术、信号处理等技术领域中提供了有效改进。

技术特征：

1.一种使用白光照明的投影系统，所述投影系统包括：

2.根据权利要求1所述的投影系统，其中，所述色光输入包括红光、绿光和蓝光，并且其中，所述相应的调制器包括被配置为调制所述红光的第一调制器、被配置为调制所述绿光的第二调制器和被配置为调制所述蓝光的第三调制器。

3.根据权利要求1至权利要求2中任一项所述的投影系统，其中，所述滤光器包括透镜，所述透镜被配置为将所述白光输出聚焦到傅里叶平面上，其中，所述傅里叶平面与所述透镜的焦平面重合。

4.根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的投影系统，还包括：光学地安置在所述多个调制器中的至少一个调制器与所述投影透镜组件之间的摆频振荡器。

5.根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的投影系统，其中，所述滤光器被配置为阻挡所述白光输出的一个或多个衍射级。

6.根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的投影系统，其中，所述滤光器集成在所述投影透镜组件内。

7.根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的投影系统，其中，所述棱镜包括全内反射(tir)棱镜段，所述tir棱镜段被配置为将所述白光分离成所述色光输入。

8.根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的投影系统，其中，所述色光输入中的每一个具有相同的照明角度。

9.根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的投影系统，其中，宽带抗反射涂层被施加到所述棱镜。

10.根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的投影系统，其中，当所述多个调制器中的第一调制器处于off状态时，由所述第一调制器调制的相应色光输入被引导朝向光捕集器。

11.根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的投影系统，还包括：

12.根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的投影系统，其中，所述相应的调制器中的每一个是选自由以下各项组成的组的调制器：数字微镜设备、微机电系统阵列和硅基液晶阵列。

13.一种用于在投影仪系统中使用白光的方法，所述方法包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述色光输入包括红光、绿光和蓝光，并且其中，在每个单独的棱镜路径中用色光调制器调制每个色光输入包括：用第一色光调制器调制所述红光；用第二色光调制器调制所述绿光；以及用第三色光调制器调制所述蓝光。

15.根据权利要求13至权利要求14中任一项所述的方法，还包括：

16.根据权利要求13至权利要求15中任一项所述的方法，其中，在所述投影透镜组件内对所述白光输出进行过滤包括阻挡所述白光输出的一个或多个衍射级。

17.一种使用白光照明的投影系统，所述投影系统包括：

18.根据权利要求17所述的投影系统，其中，所述多个颜色通道包括红色通道、绿色通道和蓝色通道，并且其中，所述相应的调制器包括被配置为调制所述红色通道的第一调制器、被配置为调制所述绿色通道的第二调制器和被配置为调制所述蓝色通道的第三调制器。

19.根据权利要求17至权利要求18中任一项所述的投影系统，其中，所述棱镜包括全内反射(tir)棱镜段，所述tir棱镜段被配置为将所述白光分离成所述多个颜色通道。

20.根据权利要求17至权利要求19中任一项所述的投影系统，其中，所述颜色通道中的每一个具有相同的照明角度。

技术总结公开了使用白光照明的光投影系统。一个实施例提供了一种使用白光照明的投影系统。所述投影系统包括被配置为接收白光输入的照明组件。棱镜被配置为将所述白光输入分离成色光输入，将所述色光输入重新引导到相应的调制器，并且将来自所述相应的调制器的经调制的色光输入组合成白光输出。滤光器被配置为对所述白光输出进行空间傅里叶变换以生成经过滤的白光输出。投影透镜组件被配置为投影所述经过滤的白光输出。技术研发人员：J·D·杰克逊,N·S·温赖特,F·J·波拉迪什,D·亨尼根,D·S·德瓦尔德,J·P·佩蒂埃拉,M·J·理查兹,B·利佩伊,J·S·米勒,T·戴维斯,P·F·范凯塞尔,D·R·B·坎贝尔受保护的技术使用者：杜比实验室特许公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29