CN101682789A - 用于图像投影的方法，图像投影装置和图像投影屏幕 - Google Patents

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Abstract

一种用于图像投影在屏幕上的方法，其包括提供图像以投影在屏幕上；确定呈现所述图像的激发光；用所述激发光照射至少一个设置在所述屏幕上的光可激发层，其中配置所述光可激发层以被激励用于发出基于所述激发光的可见光。

Description

用于图像投影的方法，图像投影装置和图像投影屏幕
技术领域
本发明涉及一种用于图像投影(image projection)的方法，涉及一种图像投影装置，并且涉及一种图像投影屏幕。
背景技术
今天，出现了各种应用场景，其中图像将被投影在屏幕上。例如，出现有电视机(television set)或类似器件，其中图像被投影在电视屏幕上。在这样的应用中，图像从屏幕的后侧投影在所述屏幕上，该后侧与使用者观看的屏幕的前侧是相对的。
在另一方面，出现有具有前侧投影的屏幕，其中图像被投影在屏幕上，并被屏幕反射使用者将观看该屏幕。在这样的应用中，投影器件(投影仪)与观看图像的使用者在屏幕的相同侧。
发明内容
提供一种用于图像投影在屏幕上的方法和装置获得高图像质量是本发明的一个目标。
这个目标通过分别根据权利要求1、18和37的用于图像投影的方法，图像投影装置和图像投影屏幕来解决。
本发明的进一步详情从对附图和伴随的具体实施方式的考虑将变得明显。
附图说明
图1示出根据本发明的一个实施例的方法的步骤；
图2示出光可激发层的示例；
图3示出基于后投影(rear projection)的本发明的一个实施例；
图4示出基于前投影(front projection)的本发明的一个实施例；
图5示出其中采用包括光激发部件的掩罩(mask)的本发明的一个实施例；
图6示出包括彩色滤光片(filter)的本发明进一步实施例；和
图7示出其中采用微透镜和/或由反射层反射可见光的本发明的进一步的实施例。
具体实施方式
以下描述本发明的多个实施例。应该重要指出的是，以下所有描述的实施例可以以任意方式组合，即没有限制说特定被描述的实施例不可以与其它的相组合。
图1示出根据本发明一个实施例的用于图像投影的方法的步骤。在第一步骤S100中，提供将被投影在屏幕上的图像。该图像可以，例如，对应静止图像/图片或移动图像/图片。
在第二步骤S102中，确定激发光，其中该激发光呈现该图像。该激发光可以具有适合激发该激发层的特定波长。进一步地，为了呈现该图像，该激发层可以对应于调制光。
在第三步骤S103中，至少一个光可激发层用所述激发光照射，该光可激发层设置于该屏幕上。该光可激发层可以被激励用于发出基于该激发光的可见光。
该光可激发层可以可能的是，例如包括荧光和/或磷光材料的荧光和/或磷光层，配置以用如紫外光激励以用于发出可见光。
在步骤S102中当确定呈现图像的激发光时，可以可能的是确定该激发光作为按行方式(line-wise)呈现该图象的扫描光束。换句话说，为了在屏幕上产生图像，扫描光束可以用以激发该光可激发层的不同像素、行和/或区域。
该激发光还可以呈现完整的图像。因此，在步骤S102中，该激发光可以是呈现一个完整图像，其可以，例如，通过液晶显示器而提供。
该激发光还可以通过激光提供。该激发光可以是可见光或不可见光。该可以可能的是采用其它类型的光线以激发该激发层。当与采用激光在没有光可激发层的屏幕上投影图像相比，该光可激发层可以中断激光的干涉，其可以导致斑点减少。因此，在所述屏幕上的图像可以非常清晰没有任何干扰斑点。
图2示出包括第一较低能级(基态)202、较高能级(中间级)204和第二较低能级206的光可激发层200的一个实例。
当所述光可激发层200用紫外光208照射，光可激发层200的分子和/或原子的电子被激发到所述较高能级204。当该激发电子落到该第二较低能级206时，发出可见光210。
因此，在紫外范围的光子hv1被例如分子吸收，并激发来自基态202的电子进入不稳定的中间态204。随后，在可见光(VIS)范围内的较低能量的光子hvs通过电子跃迁而被发出。因此，发出可见光210。
根据本发明一个的实施例的图像投影装置和/或屏幕可以包括至少一个这样设置在屏幕上的光可激发层。然而，投影器件可以用以产生紫外光(激发光)，其中该激发光呈现图像以待显示在屏幕上。
可以配置该投影器件以产生激发光，该激发光采用扫描光束的形式，该扫描光束按行方式呈现将显示的图像。该光可激发层可以，例如是荧光层。
图3A示出根据后投影的一个示范性实施例，其中当从使用者303的观看方向301看时，投影仪300位于屏幕304后面。
该投影仪300发出由至少一个紫外光激光器产生的紫外光302，将该紫外光302发出到设置在屏幕304的基底308上的荧光层306上。该荧光层306吸收紫外光302，由此激发荧光层分子的电子进入中间态。随后，可见光范围内的散射光310通过电子跃迁而发出。
图3B示出在图3A中的区域311放大图。正如看到的，该紫外光302包括第一波长λUV1的第一紫外光302-1、波长λUV2的第二紫外光302-2，并且可以包括波长λUV3的第三紫外光(在图3B中未示出)。选择该波长λUV1、λUV2和λUV3以分别在第一荧光层306-1、第二荧光层306-2和第三荧光层306-3中激发电子。换句话来说，荧光层306-1、306-2和306-3中的每个通过不同波长的紫外光是可激发的。在激发时，该荧光层306-1、306-2、306-3发出波长在可见光范围内的第一到第三散射光310-1、310-2、310-3。第一散射光301-1可以具有第一波长λVIS1，第二散射光301-2可以具有波长λVIS2和第三散射光301-3可以具有波长λVIS3。该波长λVIS1、λVIS2和λVIS3可以对应于各自颜色的光。例如，第一散射光310-1可以对应于基色“红”(RGB色空间的R)。进一步地，第二散射光310-2可以对应于该RGB色空间的绿色光，并且第三散射光310-3可以对应于该RGB色空间的蓝色光。
因此，根据图3的实施例，基于混合/控制该第一至第三荧光层306-1、306-2、306-3的光发出而产生真实彩色图像是可能的。
如所提及地，该第一至第三紫外光302-1、302-2、302-3可以通过紫外激光器扫描屏幕304的后表面而提供。换句话说，为了在所述屏幕304上产生图像，第一至第三荧光层306-1、306-2、306-3的不同像素、行和/或区域分别通过该第一至第三紫外光302-1、302-2、302-3来激发。
至少第二荧光层306-2和第三荧光层306-3可以是至少部分透明，以使在该第一荧光层306-1中产生的第一散射光310-1可以朝向使用者303观看的屏幕304的前表面而透射穿过第二和第三荧光层306-2、306-3。
应当注意的，投影仪300还可以产生紫外光302以呈现完整图像，这与按行方式的呈现相反。在这个情况中，投影仪300可以包括光源、微快门和/或液晶显示器。因此，投影仪300可以以与已知的来自基于如微镜显示器(micro-mirror display)的射束装置(beamer)相似的方式产生完整图像。
图4A示出前投影的一个示例，其中使用者401位于屏幕404的与投影仪400(例如射束装置类型器件)相同侧。投影仪400发出不同波长的紫外光402到屏幕404基底405上的荧光层407上。紫外光402激发荧光层407中的电子，以为了发出可见光406。可见光406可以例如是散射光，以使舒适的图画显示给使用者401而没有任何斑点或其它扭曲。
图4B示出图4A的区域408的放大图。发出波长λUV的光束402-1至包括第一至第三荧光层407-1、407-2和407-3的荧光层407上。该光束402的波长λUV被配置以激发该第二荧光层407-2的电子，而第一和第三荧光层407-1、407-3的电子不被激发。通过光束402-1激发第二荧光层407-2中的电子导致具有在可见光范围中的波长λVIS的可见光406的发出。
为了提高照射强度，在屏幕404的基底405上提供反射涂层409可以是可能的。反射涂层409可以反射(镜面的的或漫射的)全部或部分的可见光406使其返回一个半球中，即朝向使用者401。换句话说，反射涂层409可以反射至少一部分可见光406(在朝向基底405方向上发出的)。
在涂荧光层4B的实施例中，第一到第三荧光层407-1、407-2、407-3可以是至少部分透明的，以为了允许透射紫外光402以及可见光406。
投影仪400可以用紫外激光器产生紫外光402。进一步地，该紫外光402可以呈现图像以按行方式或完全地投影在屏幕404上。
图5示出包括还被称作为次像素(sub-pixel)的不同荧光层的掩罩。根据本申请，三个次像素可以形成图像(待投影在屏幕上的)的一个像素。掩罩500可以，例如是狭缝掩罩(slit mask)或点掩罩(pointmask)。不同荧光层，例如安置在掩罩的孔中。
因此，掩罩500包括非光透射区域499和荧光区域503。掩罩500设置在基底501上。在图5的示例中，示出三个荧光区域503-1、503-2、503-3，每个分别由通过特定波长的紫外光可激发的荧光材料形成。在图5的示例中，第一荧光区域503-1通过波长λUV1的紫外光502-1可激发。第二荧光区域503-2通过波长λUV2的紫外光502-2可激发，并且第三荧光区域503-3通过波长λUV3的紫外光502-3可激发。因此，根据这个实施例，不同波长的紫外光可以，例如通过三个发出紫外激光器来提供，该三个紫外激光器发出具有不同波长λUV1、λUV2、λUV3的不同紫外光的光。
第一至第三荧光区域503-1、503-2、503-3发出不同波长的可见光504。第一荧光区域503-1发出波长λVIS1的第一可见光504。第二荧光区域503-2发出波长λVIS2的第二可见光504-2，以及第三荧光区域503-3发出波长λVIS3的可见光504-3。
第一至第三可见光504-1、504-2、504-3可以分别对应于红、绿和蓝色的光，例如，呈现RGB色空间的那些基色。
掩罩500可以同样地用在前或后投影中。
图6示出本发明的进一步实施例、根据该实施例，屏幕600包括荧光层602。荧光层602可以是唯一荧光层并且可以通过波长λUV的紫外光601是可激发的。图6描述相同波长的三个紫外光束601，其中每个所述光束可以激发荧光层602的不同像素、行和/或区域。该光束601可以通过投影仪的单个激光器而产生，其中该光束601扫描荧光层602的表面，从而产生按行方式的图像。
屏幕600进一步包括设置在基底607上的掩罩604。如在图6中看到的，荧光层602和基底607把掩罩604夹在其中。
掩罩604包括非光透射区域606和彩色滤光片608。该彩色滤光片608被配置以用于产生红、绿和蓝色的可见光，例如，呈现RGB色空间的那些基色。在图6的示例中，第一彩色滤光片608-1被配置以过滤可见白光，并且因此产生可见红光610-1。进一步地，第二彩色滤光片608-2被配置以过滤可见白光以产生可见绿光610-2。更进一步地，第三彩色滤光片608-3被配置以过滤可见白光以产生可见蓝光610-3。
因此，根据图6的实施例，为了产生图像的次像素和/或像素以在屏幕600上产生图像，在荧光层602的激发时产生的可见白光可以用所述掩罩604的不同彩色滤光片608进行过滤。
应该注意的是，根据图6的实施例，投影仪可以仅需要包括提供单个(共同)波长λUV的紫外光的一个紫外激光器。
该可见白光603可以，例如对应于散射的白光。
根据本申请，该三个彩色滤光片608-1、608-2和608-3可以形成将在屏幕600上显示的图像的一个图像像素。
掩罩600可以同样地用在前或后投影中。
图7示出屏幕700的进一步的实施例，其中，微透镜703形成在在基底702的表面或前方。屏幕700进一步包括设置在基底702上的反射层705。反射层705包括孔706，例如针孔或狭缝。微透镜703被安置以使平行的紫外光701聚焦在孔706中。因此，屏幕700的效率和/或照明强度可以被改善。而且，可以避免光的360度发射。
在反射层705上，安置荧光层707。荧光层707在用聚焦的紫外光701’的激发时发出可见光710。
可见光710可以包括反射部分710-1和剩余部分710-2。该反射部分710-1对应于以反射层705的方向发出的光。反射部分710-1被反射层705而反射而朝向观看者699的观看方向。
为了保护屏幕700，保护层709可以设置在荧光层707上。
应该注意的是(在图7中还未示出)微透镜的排列可以与以上描述的实施例相组合，即在掩罩705的孔706后面安置荧光区域可以是可能的，其中配置各个区域以产生对应于RGB色空间的基色之一的红、绿或蓝色的光。而且，为了产生红、绿或蓝色的光，各个彩色滤光片被安置在保护层709和荧光层707之间以过滤可见光710是可能的。
微透镜703可以安置在2D栅格中或根据圆柱透镜的线性阵列。
图7的排列可以同样地用在前或后投影中。

Claims (44)

1.一种用于图像投影在屏幕上的方法，其包括：
提供图像以投影在所述屏幕上；
确定呈现所述图像的激发光；
用所述激发光照射至少一个设置在所述屏幕上的光可激发层，其中所述光可激发层配置成被激励以用于发出基于所述激发光的可见光。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光可激发层是包括荧光和/或磷光材料的荧光和/或磷光层，所述荧光和/或磷光材料配置以用所述激发光来激励以发出所述可见光。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述激发光是按行方式呈现所述图像的扫描光束。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述激发光呈现完整图像。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述完整图像通过微镜显示器提供。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述完整图像通过液晶显示器提供。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，所述激发光通过至少一个激光器提供。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述激发光是通过紫外激光器提供的紫外(UV)光。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述可见光是白光，并且仅使用一个光可激发层，所述光可激发层被配置以在激发时发出所述白光，并且其中彩色滤光片的掩罩设置在所述一个光可激发层上，所述彩色滤光片的掩罩配置以过滤所述白光，并输出对应于RGB色空间的基色的基色光。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其中，使用三个光可激发层，它们设置在彼此顶部并且分别配置以发出对应于RGB色空间的基色的基色光。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述三个光可激发层的至少两个是至少部分透明的。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述三个光可激发层的每个通过具有预定波长的激光来激发，所述预定波长的激光配置以激发所述三个光可激发层中的相应一个光可激发层。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述激光通过三个提供不同预定波长的紫外光的激光器而提供。
14.根据权利要求1-13中任一项所述的方法，其中，微透镜设置在所述至少一个光可激发层上，其中所述微透镜配置以引导所述可见光至预定方向。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中，从所述屏幕的后面照射所述光可激发层，所述后面是使用者观看的前面的相对面。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，具有孔的反射层设置在所述后面上，所述反射层具有面对所述前面的反射表面。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中，所述激发光被聚焦以使所述激发光的聚焦部分照射相应孔。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光可激发层是包括共振散射材料的共振散射层，所述共振散射材料配置以通过所述激发光激励而发出可见光，其中所述激发光和所述可见光具有基本相同的波长。
19.一种图像投影装置，其包括：
配置以显示图像的屏幕；
设置在所述屏幕上的至少一个光可激发层，其中所述光可激发层配置以被激励以发出基于激发光的可见光；
配置以产生所述激发光的投影器件，其中所述激发光呈现所述图像。
20.根据权利要求19所述的图像投影装置，其中，所述光可激发层是包括荧光和/或磷光材料的荧光和/或磷光层，所述荧光和/或磷光材料配置以通过所述激发光激励以发出所述可见光。
21.根据权利要求19或20所述的图像投影装置，其中，所述投影器件配置以采用按行方式呈现所述图像的扫描光束的方式来产生所述激发光。
22.根据权利要求19或20所述的图像投影装置，其中，所述投影器件配置以产生所述激发光以呈现完整图像。
23.根据权利要求22所述的图像投影装置，其中，所述投影器件包括配置以提供所述完整图像的微镜显示器。
24.根据权利要求23所述的图像投影装置，其中，所述投影器件包括配置以提供所述完整图像的液晶显示器。
25.根据权利要求19-24所述的图像投影装置，其包括配置以提供所述激发光的至少一个激光器。
26.根据权利要求25所述的图像投影装置，其中，所述至少一个激光器是紫外激光器。
27.根据权利要求25或26所述的图像投影装置，其中，所述至少一个光可激发层是至少部分包括在掩罩中。
28.根据权利要求27所述的图像投影装置，其中，至少三个光可激发层包括在所述掩罩中，并且其中所述三个光可激发层的每一个分别配置以产生对应于RGB色空间的基色的红、绿和蓝色的可见光。
29.根据权利要求28所述的图像投影装置，其中，所述至少三个光可激发层的每一个形成待在所述屏幕上显示的图像的次像素。
30.根据权利要求25或26所述的图像投影装置，其包括：
仅一个光可激发层，配置以在用所述激发光激发时发出白光；和
彩色滤光片，其设置在所述一个光可激发层上，所述彩色滤光片配置以过滤所述白光并输出对应于RGB色空间的基色的基色光。
31.根据权利要求25或26所述的图像投影装置，其包括：
仅一个光可激发层，其配置以在用所述激发光激发时发出白光；和
设置在所述一个光可激发层上的掩罩，所述掩罩包括配置以过滤所述白光并输出对应于RGB色空间的基色的基色光的彩色滤光片。
32.根据权利要求25或26所述的图像投影装置，其包括：
设置在彼此顶部的三个光可激发层，所述三个光可激发层被分别配置以发出对应于RGB色空间的基色的基色光。
33.根据权利要求32所述的图像投影装置，其中，所述三个光可激发层的至少两个是至少部分透明的。
34.根据权利要求32或33所述的图像投影装置，其包括：
三个激光器，每个被分别配置以发出适合激发所述三个光可激发层的相应一个的预定波长的光。
35.根据权利要求34所述的图像投影装置，其中，所述三个激光器是紫外激光器。
36.根据权利要求19-35所述的图像投影装置，其中，所述至少一个光可激发层包括光可激发材料的多个像素，其被分别配置以发出对应于RGB色空间的基色的基色光。
37.根据权利要求36所述的图像投影装置，其包括具有孔的掩罩，其中所述多个像素安置在至少部分所述孔中或下面。
38.根据权利要求19-37所述的图像投影装置，其中，所述投影器件配置以从所述屏幕后面照射所述光可激发层，所述后面是使用者观看的前面的相对面。
39.根据权利要求38所述的图像投影装置，其中，具有孔的反射层设置在所述后面上，所述反射层具有面对所述前面的反射表面。
40.根据权利要求38或39所述的图像投影装置，其包括配置以用基本在相应孔中的焦点来聚焦所述激发光的微透镜。
41.根据权利要求19所述的图像投影装置，其中，所述光可激发层是包括共振散射材料的共振散射层，所述共振散射材料配置以通过所述激发光激励以用于发出所述可见光，其中所述激发光和所述可见光具有基本相同的波长。
42.一种图像投影屏幕，其包括：
设置在所述屏幕上的至少一个光可激发层，其中所述光可激发层被配置以被激励以发出基于所述激发光的可见光。
43.根据权利要求42所述的图像投影屏幕，其中，所述激发光是紫外光。
44.根据权利要求42或43所述的图像投影屏幕，其包括至少三个光可激发层，其设置彼此的顶部且在所述屏幕上，并且其被分别配置以发出对应于RGB色空间的基色的基色光。
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