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Gebiet der Erfindung
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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.
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Hintergrund der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zusammenfassung der Erfindung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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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:
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1 ein
Farbmanagementsystem nach dem Stand der Technik darstellt;
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2 ein
Farbmanagementsystem darstellt, das nützlich ist, um die vorliegende
Erfindung zu verstehen;
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3 ein
Flussdiagramm ist, das ein beispielhaftes Verfahren darstellt, das
nützlich
ist, um die vorliegende Erfindung zu verstehen;
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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
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6 ein
Farbmanagementsystem mit einer Bildanpasseinrichtung mit einer eng
gekoppelten Feldlinse nach einem beispielhaften Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Detaillierte Beschreibung
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.