用于创建３Ｄ图像的多段光学延迟器制造技术

本发明专利技术涉及一种多段光学延迟器，所述多段光学延迟器可与用于创建３Ｄ图像的单个投影仪一起使用或在单个投影仪内使用。多段光学延迟器耦合到用于实现多段光学延迟器的某个预定的线性、旋转或振荡运动的致动器，使得每段的快轴方向随着时间变化并在给定入射区域内相对于自身基本上是恒定的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及多段光学延迟器，尤其是涉及用于创建3D图像的多段光学延迟器。
技术介绍
提出了创建观看者所感觉到的逼真的三维(3D)图像的各种技术。通常，这些技术 中的大多数涉及使用图像投影仪来将立体图像投影在远程显示屏上。例如，来源于分离开 小角度的两个电影摄像机的原始电影内容可用于产生立体效应。当观看者使用不同的眼睛 处理来自每个摄像机的图像时，观看者将这两个相关的视点解释为对应场景的3D图像。如 本领域中公知的，当观看者使用3D眼镜观看图像时，可识别对应于这两个视点的3D图像。在有源3D图像技术中，眼镜一般被供电并包括移动或可转换的元件。不幸的是， 这些系统可能非常昂贵。此外，因为眼镜必须精确地与将图像发送到显示器的投影仪同步， 实现眼镜和信号源之间的必要的同步是具有挑战性的。在无源3D图像技术中，观看者一般佩带低成本眼镜，其没有任何有源或被供电的 部件，而是提供可区分开投影在屏幕上的两个图像的某种光学效应。例如，包括公知的红蓝 眼镜的立体电影眼镜可用于区分由两个颜色层组成的、重叠的但相对于彼此偏移的图像。 不幸的是，这种技术有严重的限制，包括由于使用带色彩的眼镜而产生的差的颜色保真度。 因此，在基于偏振的无源3D图像技术方面有持续的兴趣。传统上，基于偏振的3D图像技术需要两个投影仪，其中每个投影仪用于重叠显示 屏上的不同视点。更具体地，每个投影仪包括或耦合到偏振器/延迟器，使得对应于两个不 同视点的图像以不同的偏振状态被投影。例如，在一个实施例中，每个投影仪包括线偏振 器，使得这两个视点使用具有正交偏振状态的光被投影。更一般地，每个投影仪包括圆偏振 器，使得这两个视点使用左和右圆偏振光被投影(例如，圆偏振技术具有优于线偏振方法 的优点，因为观看者能够倾斜他们的头并自然地看周围，而不妨碍3D感觉)。在每种情况 下，显示屏一般被处理以保持偏振状态(例如，是例如涂有银或铝的偏振维持平幕)。对应 的无源3D眼镜一般包括两个偏振滤波器，其中每个只允许具有某个偏振的光通过(例如， 一个透镜是允许右圆偏振光通过的圆偏振器，而另一透镜是允许左圆偏振光通过的圆偏振 器)。不幸的是，这个投影系统也是昂贵的，因为它一般需要两个投影仪。而且，如果使用两 个投影仪，它们必须非常精确地对齐，使得两个图像在显示屏上正确地对齐。最近得到更多的注意的另一基于偏振的3D图像技术使用单个投影仪，并包括布 置在投影仪透镜前方的推拉式电光液晶调制器。推拉式调制器的左和右透视场以足够快的 速率交替地产生左和右(或右和左)旋圆偏振光，以对观看者产生通常无闪烁的立体效应。 例如，在专利号为4，792，850和7，477，206的美国专利中讨论了用在投影系统中的推拉式 电光液晶调制器的一些例子。虽然这些系统的成本由于使用单个投影仪而减小，推拉式调 制器的使用与不足的图像清晰度、低动态范围、慢过渡时间、差的透射特征和其它性能问题 相关，特别是当用在剧场环境中时。在美国专利申请号200502374487中，结合色轮组件使用单个投影仪，以提供立体成像。色轮组件包括能够使光在第一方向上偏振的第一部分和能够使光在第二方向上偏振 的第二部分。色轮旋转过不同的颜色和偏振方向，以提供立体图像。虽然该成像系统的成 本也相对于双投影仪系统减小了，该系统的成功被预期由色轮的两个偏振部分的旋转所限 制。特别是，注意，当每个偏振部分绕着公共旋转轴旋转时，每个偏振器的一致的快轴方向 对于特定的照明场将随着时间改变。更具体地，入射在色轮上的预定斑点上的光将以带有 随时间变化的偏振的形式被透射，包括不是上面讨论的所期望的第一和第二方向之一的偏 振。
技术实现思路
本专利技术涉及可与用于创建3D图像的单个投影仪一起使用或用在单个投影仪中的 多段光学延迟器。多段光学延迟器耦合到用于实现多段光学延迟器的某个预定的线性、旋 转或振荡运动的致动器，使得每段的快轴方向随着时间变化并在给定的入射区域内相对于 自身基本上是恒定的。例如，在一个实施例中，多段光学延迟器是机械地旋转的分段四分之 一波片涡流延迟器，其结合静止的线偏振器或静止的方位角变化的偏振器被使用。有利地，本专利技术的多段光学延迟器为家庭娱乐中心或大规模影院提供产生3D图 像的节约成本的方法。通常，多段光学延迟器可为在市场上可买到的前投影仪的部分，或也 许被设置为售后市场3D转换工具箱的部分。根据本专利技术的一个方面，提供了一种投影系统，其包括用于连续发射左眼和右眼 图像的成像仪；具有包括第一段和第二段的多个段的光学延迟器，第一段用于将左眼图像 转换成第一偏振，第二段用于将右眼图像转换成第二另一偏振；以及致动器，其用于根据左 眼和右眼图像的发射的计时同步进行旋转和转换光学延迟器这两种操作之一，使得当光学 延迟器进行旋转和转换这两种操作之一时，入射在第一段上的偏振光束对随着时间的变化 基本上相对于自身恒定的第一快轴方向采样；并当光学延迟器进行旋转和转换这两种操作 之一时，入射在第二段上的偏振光束对随着时间的变化基本上相对于自身恒定的第二另一 快轴方向采样。根据本专利技术的另一方面，提供了一种光学轮延迟器，其包括具有中心和多个扇区 的透明圆盘，多个扇区包括第一扇区和第二扇区，第一扇区包括具有预定的延迟幅度的第 一波片，第二扇区包括具有预定的延迟幅度的第二波片，第一和第二波片中的每个具相对 于圆盘的中心随着方位角变化的快轴方向，其中预定的延迟幅度提供在预定的波长范围内 的四分之一波和半波延迟。根据本专利技术的另一方面，提供了一种投影系统，其包括用于连续发射左眼和右眼 图像的成像仪；具有多个段的光学延迟器，所述多个段包括第一段和第二段，第一和第二段 具有基本上相同和一致的延迟幅度，第一和第二段中的每个具有空间上变化的快轴方向， 第一段包括第一区域，当第一区域在光路中时，第一区域在第一时刻相对于入射偏振态具 有第一快轴方位角方向，第二段包括第二区域，当第二区域在光路中时，第二区域在第二时 刻相对于入射偏振态具有第二快轴方位角方向；以及致动器，其用于根据左眼和右眼图像 的发射的计时同步而旋转光学延迟器，其中第一快轴方位角方向相对于第二快轴方位角相 对方向成90度和45度之一。在一个实施例中，第一和第二段中的每个具有空间上变化的快轴方向。在一个实施例中，第一和第二段中的每个包括涡流延迟器的至少一段。 附图说明结合附图理解下面的详细描述，本专利技术进一步的特征和优点将变得明显，其中图1是示出根据本专利技术的实施例的投影系统的侧视图的示意图；图2a是示出根据本专利技术的另一实施例的投影系统的侧视图的示意图，其中右眼 和左眼图像使用线偏振光被投影；图2b是在图2a所示的投影系统中使用的静止线偏振器的前视图的示意图；图2c是在图2a所示的投影系统中使用的启动的半波光学延迟器的前视图的示意 图；图2d是示出图2c所示的启动的光学延迟器的快轴方向的示意图，该快轴方向在 轮逆时针旋转90度之前(左侧)和之后(右侧)由预定的照明场采样；图2e是示出图2c所示的启动的光学延迟器的快轴方向的示意图，该快轴方向在 轮逆时针旋转180度之前(左侧)和之后(右侧)由预定的照明场采样；图3a是示出在一个方位角位置φ处光学涡流延迟器的快轴方位角方向θ的示意 图；图3b是具有切向取向的快轴的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种投影系统，包括：成像仪，用于顺序发射左眼图像和右眼图像；光学延迟器，其具有包括第一段和第二段的多个段，所述第一段用于将所述左眼图像转换成第一偏振，所述第二段用于将所述右眼图像转换成第二另一偏振；以及致动器，其用于根据所述左眼图像和所述右眼图像的发射的计时同步，进行旋转和转换所述光学延迟器这两种操作之一，使得当所述光学延迟器进行所述旋转和所述转换这两种操作之一时，入射在所述第一段上的偏振光束对随着时间的变化相对于自身恒定的第一快轴方向采样；并当所述光学延迟器进行所述旋转和所述转换这两种操作之一时，入射在所述第二段上的偏振光束对随着时间的变化相对于自身恒定的第二另一快轴方向采样。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：柯蒂斯R鲁斯卡，大卫M西蒙，谭金龙，
申请(专利权)人：JDS尤尼弗思公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]