專利名稱：使用單個投影儀的投影型3d圖像顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體構(gòu)思涉及一種投影型3維(3D)圖像顯示器，更具體地講，涉及一種通過使用單個投影儀來實(shí)現(xiàn)3D圖像以獲得小尺寸并能提高3D圖像的分辨率的投影型3D顯示器。
背景技術(shù)：
通常，利用立體視覺原理通過人類的兩只眼睛來實(shí)現(xiàn)3D圖像。由于左眼和右眼彼此間隔開大約65mm而產(chǎn)生的雙目視差是產(chǎn)生立體效果的主要因素。3D圖像顯示器被分為使用眼鏡的顯示器和非眼鏡顯示器。非眼鏡顯示器在不使用眼鏡的情況下通過將左/右圖像分開來獲得3D圖像。非眼鏡顯示器分為視差屏障(parallax barrier)型顯示器和微粒透鏡(lenticular)型顯示器。
視差屏障型顯示器交替地印出垂直圖樣或照片形式的分別應(yīng)被左眼和右眼看到的圖像(為了看到印出的圖像，使用非常薄的垂直柵列，即屏障)。這樣，提供給左眼的垂直圖樣圖像和提供給右眼的垂直圖樣圖像被屏障分配，并且位于不同視點(diǎn)的圖像分別被左眼和右眼看到，從而立體圖像被感知。
投影型圖像顯示器使用投影透鏡單元將由顯示元件形成的圖像放大，將放大的圖像投影到屏幕單元上，并使用設(shè)置到屏幕單元的左/右眼圖像分離單元來實(shí)現(xiàn)3D圖像。圖1A是示出傳統(tǒng)的投影型圖像顯示器的示意性示圖。傳統(tǒng)的投影型圖像顯示器包括第一投影儀10和第二投影儀20，并通過將圖像分為來自第一投影儀10的第一圖像和來自第二投影儀20的第二圖像并使用屏幕單元S將第一圖像和第二圖像分別發(fā)送到右眼(RE)和左眼(LE)，來生成3D圖像。
為了分別為RE和LE分離由第一投影儀10和第二投影儀20生成的第一圖像和第二圖像，屏幕單元S具有視差屏障25。如圖1A所示，視差屏障25具有以交替形式布置的狹縫26和屏障27。狹縫26將來自第一投影儀10和第二投影儀20的圖像分為適合于RE的第一圖像和適合于LE的第二圖像，以形成3D圖像。
圖1B示出由圖1A的傳統(tǒng)的投影型圖像顯示器形成的第一圖像R和第二圖像L。如圖1B所示，由于第一圖像R和第二圖像L分別通過狹縫26和屏障27被形成和被阻擋，因此第二圖像L僅形成于奇數(shù)行并被屏障27阻擋，從而黑色行K形成于偶數(shù)行。同樣，第一圖像R僅形成于偶數(shù)行并被屏障27阻擋，從而黑色行K形成于奇數(shù)行。
因此，顯示器的整體分辨率以及3D圖像的亮度降低。另外，由于為了生成第一圖像R和第二圖像L而使用兩個投影儀，因此該裝置的體積較大，不能滿足用戶對小尺寸裝置的需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明總體構(gòu)思提供一種通過使用單個投影儀實(shí)現(xiàn)3D圖像而提高3D圖像的分辨率并獲得小尺寸的投影型3D圖像顯示器。
本發(fā)明總體構(gòu)思的另外的方面將部分地在下面的描述中被闡述，并部分地從該描述變得明顯，或可以通過本發(fā)明總體構(gòu)思的實(shí)踐而了解。
本發(fā)明總體構(gòu)思的前述和/或其他方面可通過提供一種投影型3D圖像顯示器來實(shí)現(xiàn)，該投影型3D圖像顯示器包括光源；單個顯示元件，用于利用從所述光源發(fā)射的光來產(chǎn)生圖像；圖像移位構(gòu)件，用于使由所述顯示元件產(chǎn)生的圖像時間上順次移位；投影透鏡單元，用于將時間上順次移位的圖像放大并投影；和屏幕單元，具有圖像分離單元，該圖像分離單元用于將投影的時間上順次移位的圖像分離為將由左眼觀看的第一圖像和將由右眼觀看的第二圖像。
所述圖像分離單元可包括微粒透鏡、復(fù)眼透鏡和視差屏障中之一。
所述圖像分離單元可包括選擇性地在2D圖像和3D圖像之間進(jìn)行切換的液晶(LC)屏障。
所述顯示元件可以是液晶顯示器(LCD)或可動反射鏡裝置。
所述圖像移位構(gòu)件可以是可旋轉(zhuǎn)反射鏡。
所述圖像移位構(gòu)件可以以與輸入到所述顯示元件的圖像信號的頻率相同的頻率運(yùn)行。
用于選擇性地切換由所述顯示元件產(chǎn)生的圖像的偏振方向的偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)可被置于所述顯示元件和圖像移位構(gòu)件之間。所述圖像移位構(gòu)件可包括雙折射元件，所述雙折射元件的折射率根據(jù)已通過所述偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖像的偏振方向而變化以透射或折射該圖像。
所述偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)可以是LC偏振轉(zhuǎn)換器。
所述偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)可以與輸入到所述顯示元件的圖像信號同步地打開或關(guān)閉。
所述雙折射元件可以由方解石或向列型液晶構(gòu)成。
所述顯示元件可以具有依賴于圖像的視點(diǎn)的數(shù)量的填充因子。
所述顯示元件可以具有0.5的填充因子。
本發(fā)明總體構(gòu)思的前述和/或其他方面還可通過提供一種投影型3D(3維)圖像顯示設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，該投影型3D圖像顯示設(shè)備包括顯示單元，用于根據(jù)輸入的光和輸入的圖像信號來形成圖像；圖像移位單元，用于順次控制由顯示單元形成的圖像使其沿著第一路徑和第二路徑傳播；投影單元，用于將沿著第一路徑和第二路徑傳播的圖像放大并投影；和屏幕單元，用于分別將投影的沿著第一路徑和第二路徑傳播的圖像聚焦到第一預(yù)定點(diǎn)和第二預(yù)定點(diǎn)。
本發(fā)明總體構(gòu)思的前述和/或其他方面還可通過提供一種顯示3D(3維)圖像的方法來實(shí)現(xiàn)，該方法包括以下步驟使用從光源發(fā)射的光和輸入的圖像信號來產(chǎn)生圖像；將所述圖像順次移位以沿著第一路徑和第二路徑引導(dǎo)該圖像；和將沿著第一路徑引導(dǎo)的圖像聚焦向第一預(yù)定觀察位置，并將沿著第二路徑引導(dǎo)的圖像聚焦向第二預(yù)定觀察位置。
從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述，本發(fā)明總體構(gòu)思的這些和/或方面將變得清楚并更容易理解，附圖中圖1A是示出傳統(tǒng)的視差屏障型投影型3D圖像顯示器的示意性示圖；圖1B是示出由圖1A中所示的傳統(tǒng)的3D圖像顯示器顯示的第一圖像R和第二圖像L的示圖；圖2A是示出根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的實(shí)施例的投影型3D圖像顯示器的示圖；
圖2B是示出圖2A中所示的投影型3D圖像顯示器的圖像移位構(gòu)件的示圖；圖3A和圖3B是示出根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的各種實(shí)施例的圖2A的投影型3D圖像顯示器的屏幕單元的圖像分離單元的示例性示圖；圖4A和圖4B是示出根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的另一實(shí)施例被設(shè)置為圖2A的投影型3D圖像顯示器的屏幕單元的圖像分離單元的LC屏障；圖5A和圖5B分別是示出顯示元件的填充因子為1.0的狀態(tài)和顯示元件的填充因子為0.5的狀態(tài)的示圖；圖6A和圖6B分別是示出由圖2A的投影型3D圖像顯示器的圖像移位構(gòu)件將圖像移位之前和移位之后的狀態(tài)的示圖；圖7是示出由圖2A的投影型3D圖像顯示器顯示3D圖像的過程；和圖8是示出根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的另一實(shí)施例的投影型3D圖像顯示器的示意性示圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將詳細(xì)描述本發(fā)明總體構(gòu)思的實(shí)施例，其例子示于附圖中，附圖中相同的標(biāo)號始終表示相同的部件。下面，參照附圖描述這些實(shí)施例以解釋本發(fā)明總體構(gòu)思。
根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的各種實(shí)施例的投影型3D圖像顯示器通過使用單個投影儀來時間上順次顯示將被右眼(RE)觀看的第一圖像R和將被左眼(LE)觀看的第二圖像L，來實(shí)現(xiàn)立體圖像。
圖2A示出根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的實(shí)施例的投影型3D圖像顯示器。參照圖2A，該投影型3D圖像顯示器包括光源100；彩色濾光器105，用于根據(jù)從光源100發(fā)射的光的顏色來分離這些光；顯示元件110，用于根據(jù)輸入信號來處理由彩色濾光器105分離的光以產(chǎn)生彩色圖像；圖像移位構(gòu)件115，用于使所述彩色圖像移位；和投影透鏡單元117，用于將所述彩色圖像放大并將放大的圖像投影在屏幕單元S上。
光源100包括產(chǎn)生光的燈101和反射由燈101產(chǎn)生的光以引導(dǎo)所述光的傳播路徑的反射鏡102。反射鏡102可以是橢圓反射鏡，燈101被置于該橢圓反射鏡的一個焦點(diǎn)處并且由燈101產(chǎn)生的光會聚的點(diǎn)位于該橢圓反射鏡的另一焦點(diǎn)?；蛘撸瓷溏R102可以是將由燈101產(chǎn)生并被反射鏡102反射的光轉(zhuǎn)換為平行光束的拋物線反射鏡。
第一中繼透鏡108可被置于彩色濾光器105和顯示元件110之間的光路上，用于使由彩色濾光器105分離的光成為平行光并入射到顯示元件110上。另外，孔徑107可被置于彩色濾光器105和第一中繼透鏡108之間，用于調(diào)整從光源100發(fā)射的光的截面。孔徑107使所述光的截面形狀與顯示元件110的形狀相匹配。
第二中繼透鏡112可被置于顯示元件110和圖像移位構(gòu)件115之間，用于使由顯示元件110產(chǎn)生的彩色圖像以預(yù)定的角度會聚向圖像移位構(gòu)件115。
由顯示元件110反射的光的第一軸線和從圖像移位構(gòu)件115到投影透鏡單元117的光的第二軸線位于彼此不同的平面，從而沿著第一軸線傳播的光不與沿著第二軸線傳播的光干涉。顯示元件110可以是液晶顯示器(LCD)、鐵電(ferro)LCD或可動反射鏡裝置。LCD通過在象素單元中形成薄膜晶體管(TFT)和電極并對其液晶施加電場來產(chǎn)生彩色圖像?？蓜臃瓷溏R裝置包括二維布置的多個微鏡，每個所述微鏡可獨(dú)立地旋轉(zhuǎn)。根據(jù)微鏡的旋轉(zhuǎn)方向入射光束向著投影透鏡單元傳播或與投影透鏡單元偏離，其結(jié)果是以象素為單位微鏡被打開或關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)彩色圖像。
如圖2B所示，在根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的這一實(shí)施例的圖像顯示器中，圖像移位構(gòu)件115可以是可相對于光軸旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度的反射鏡。致動器116可被設(shè)置用于使圖像移位構(gòu)件115旋轉(zhuǎn)。當(dāng)圖像移位構(gòu)件115旋轉(zhuǎn)時，入射光Li的反射角改變。即，如果圖像移位構(gòu)件115定位在第一位置p1，則入射光Li入射到圖像移位構(gòu)件115上并沿第一方向Lo1出射。相反，如果圖像移位構(gòu)件115從第一位置p1旋轉(zhuǎn)并定位在第二位置p2，則入射光Li入射到圖像移位構(gòu)件115上并沿第二方向Lo2出射。如上所述，根據(jù)圖像移位構(gòu)件115的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，由顯示元件110產(chǎn)生的彩色圖像被發(fā)射到不同的方向，即不同的角度。
屏幕單元S包括屏幕120和圖像分離單元122，圖像分離單元122用于將由投影透鏡單元117放大并投影的彩色圖像分離為將由RE觀看的第一圖像和將由LE觀看的第二圖像，以產(chǎn)生3D圖像。圖像分離單元122可以是微粒透鏡、復(fù)眼透鏡或視差屏障。或者，圖像分離單元122可以是能夠在2D圖像和3D圖像之間切換的液晶(LC)屏障。
圖3A示例性地示出當(dāng)微粒透鏡123被用作圖像分離單元122時的圖2A的屏幕單元S。微粒透鏡123通過使以不同角度入射到屏幕單元S上的光聚焦到不同的點(diǎn)，來將入射到屏幕單元S上的彩色圖像分離為第一圖像R和第二圖像L。即，微粒透鏡123將從位于第一位置p1的圖像移位構(gòu)件115沿著第一方向Lo1發(fā)射的彩色圖像聚焦向RE，而將從位于第二位置p2的圖像移位構(gòu)件115沿著第二方向Lo2發(fā)射的彩色圖像聚焦向LE。圖3B示例性地示出當(dāng)視差屏障124被用作圖像分離單元122時的圖2A的屏幕單元S。視差屏障124包括以交替形式布置的狹縫124a和屏障124b，通過使用所述狹縫124a和屏障124b使以不同角度入射的光聚焦到不同的點(diǎn)來將彩色圖像分為第一圖像R和第二圖像L。即，視差屏障124將從位于第一位置p1的圖像移位構(gòu)件115沿著第一方向Lo1發(fā)射的彩色圖像聚焦向RE，而將從位于第二位置p2的圖像移位構(gòu)件115沿著第二方向Lo2發(fā)射的彩色圖像聚焦向LE。
微粒透鏡123、視差屏障124或復(fù)眼透鏡通過將從投影透鏡單元117入射的彩色圖像分離為第一圖像R和第二圖像L并分別將第一圖像R和第二圖像L會聚到RE和LE來產(chǎn)生3D圖像。當(dāng)圖像分離單元122被實(shí)施為微粒透鏡123、視差屏障124或復(fù)眼透鏡時，該圖像分離單元122僅能實(shí)現(xiàn)3D圖像，而不能從3D圖像切換到2D圖像。
然而，如圖4A所示，當(dāng)圖像分離單元122包括LC屏障126時，該圖像分離單元122可選擇性地在3D圖像和2D圖像之間切換。LC屏障126通過與LC連接的電極的打開操作/關(guān)閉操作，可以選擇性地形成狹縫126a或屏障126b。另外，如圖4B所示，通過將LC屏障126的所有電極關(guān)閉以使所有屏障126b起狹縫126a的作用，LC屏障126可以像沒有將投影的圖像分離為第一圖像R和第二圖像L一樣透射投影的圖像。通過這樣的處理，通過投影透鏡單元117的相同的圖像被提供給RE和LE，從而實(shí)現(xiàn)2D圖像。
顯示元件110的填充因子可以為0.5。該填充因子表示有效象素大小與整個象素大小之比。有效象素大小表示實(shí)際用于產(chǎn)生圖像的大小。圖5A和圖5B分別示出填充因子為1.0和0.5的情況。由于當(dāng)填充因子為1.0和0.5時相同的圖像信號被輸入到顯示元件，因此當(dāng)填充因子從1.0變?yōu)?.5時，亮度或多或少會降低，而分辨率不會降低。可通過增強(qiáng)光源來解決所述亮度的降低。顯示元件110的象素110a中的有效象素的排列可以與視差屏障的狹縫和屏障的排列相同。
如上所述，本發(fā)明總體構(gòu)思的本實(shí)施例可通過在實(shí)現(xiàn)3D圖像時控制顯示元件110的填充因子來防止分辨率的降低，并通過采用圖像移位構(gòu)件115來使用單個投影儀實(shí)現(xiàn)3D圖像。
在運(yùn)行中，從光源100發(fā)射的光通過彩色濾光器105，在彩色濾光器105處所述光被分為各種顏色的光束，例如紅光束、綠光束和藍(lán)光束，這些光束順次入射到顯示元件110上。顯示元件110通過使用輸入信號為每一象素110a對圖像進(jìn)行空間調(diào)制來產(chǎn)生圖像。如上所述，由顯示元件110產(chǎn)生的圖像的填充因子可以為0.5，相應(yīng)地，顯示元件110產(chǎn)生如圖5B所示的圖像。
由顯示元件110產(chǎn)生的圖像被圖像移位構(gòu)件115反射，被投影透鏡單元117放大并投影到屏幕單元S上，并且通過屏幕單元S被引導(dǎo)到觀察者的眼睛(即，RE和LE)。相應(yīng)地，由填充因子為0.5的顯示單元110產(chǎn)生的圖像被傳遞給屏幕單元S以產(chǎn)生第一圖像R。由于該圖像是由填充因子為0.5的顯示單元110產(chǎn)生的，所以第一圖像R的分辨率沒有降低?？僧a(chǎn)生如圖6A所示的第一圖像R。參照圖6A，1/T表示顯示單元110的運(yùn)行頻率。
然后，圖像移位構(gòu)件115旋轉(zhuǎn)以使由顯示元件110產(chǎn)生的圖像被移位并且移位的圖像(即，第二圖像L)被投影到屏幕單元S上?？尚纬扇鐖D6B所示的移位的第二圖像L。通過與顯示元件110的圖像信號同步地運(yùn)行，圖像移位構(gòu)件115以與顯示元件110的圖像信號的頻率相同的頻率運(yùn)行。假設(shè)顯示元件110的圖像信號處理周期為“T”，則圖像移位構(gòu)件115的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動周期T可以也為“T”并且旋轉(zhuǎn)速度為“1/T”。例如，如果顯示元件110的圖像信號處理速度為60Hz，則圖像移位構(gòu)件115以1/60秒為單位運(yùn)行。即，圖像移位構(gòu)件115對顯示元件110的一個圖像信號旋轉(zhuǎn)一次，從而對于一個圖像信號，第一圖像R和第二圖像L順次從圖像移位構(gòu)件115反射以產(chǎn)生一幀圖像。盡管上面將第一圖像R和第二圖像L描述為被分別引導(dǎo)向RE和LE，但是可選地，屏幕單元S可以將從位于第一位置p1的圖像移位構(gòu)件115發(fā)射的圖像引導(dǎo)向LE，而將從位于第二位置p2的圖像移位構(gòu)件115發(fā)射的圖像引導(dǎo)向RE。
圖7示出第一圖像R和通過將第一圖像移位而形成的第二圖像的順次形成過程以及組合第一圖像R和第二圖像L以產(chǎn)生3D圖像的過程。
當(dāng)圖像移位構(gòu)件115位于第一位置p1時，由顯示元件110產(chǎn)生的圖像通過投影透鏡單元117被放大并投影到屏幕單元S上，并由圖像分離單元122傳遞給RE。隨后，圖像移位構(gòu)件115旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度到達(dá)第二位置p2以使由顯示元件110產(chǎn)生的圖像移位，以產(chǎn)生第二圖像L。移位的第二圖像L被投影透鏡單元117放大并投影到屏幕單元S上，并由圖像分離單元122傳遞給LE。如上所述，圖像被分離為第一圖像R和第二圖像L以產(chǎn)生3D圖像。
如上所述，圖像分離單元122可以是微粒透鏡123、復(fù)眼透鏡、視差屏障124或LC屏障126。在采用LC屏障作為圖像分離單元122的情況下，與LC屏障126連接的電極被打開/關(guān)閉，以使2D圖像或3D圖像可以被選擇性地切換。
圖8示出根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的另一實(shí)施例的投影型3D圖像顯示器。本實(shí)施例的投影型3D圖像顯示器包括顯示元件210，用于產(chǎn)生圖像；偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215，用于選擇性地切換由顯示單元210產(chǎn)生的圖像的偏振方向；和圖像移位構(gòu)件220，可根據(jù)圖像的偏振方法來改變其折射率以使圖像移位。
顯示元件210可以是偏振依賴型液晶顯示器(LCD)、FLCD、或者透射或反射型顯示器。偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215可以是LC偏振轉(zhuǎn)換器，并通過選擇性地為每一象素施加電能來切換入射光的偏振方向。
圖像移位構(gòu)件220包括棱鏡221和折射率根據(jù)入射光的偏振方向變化的雙折射元件222。棱鏡221和雙折射元件222可以每個都具有三棱鏡形狀并可以彼此結(jié)合。圖像移位構(gòu)件220可以包括以陣列形成布置的多個棱鏡221和雙折射元件222。另外，圖像移位構(gòu)件220可以包括一個棱鏡221和一個雙折射元件222。
雙折射元件222具有其折射率根據(jù)入射光的偏振方向而變化的特性。即，具有與該雙折射元件的晶體光軸平行的偏振方向的正常光束像根據(jù)雙折射元件的正常折射率一樣被透射，而具有與雙折射元件的晶體光軸正交的偏振方向的反常光束根據(jù)雙折射元件的反常折射率被折射。因此，當(dāng)P偏振光和S偏振光通過雙折射元件222時，所述光分別以不同的角度被折射。雙折射元件可以由例如方解石或向列型液晶構(gòu)成。
棱鏡221具有與雙折射元件的正常折射率相同的折射率。正常光束例如P偏振光無折射地通過棱鏡221和雙折射元件222之間的分界面，而反常光束例如S偏振光束在該分界面處被折射。
具有第一偏振的光的第一圖像和具有第二偏振的光的第二圖像通過偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215和圖像移位構(gòu)件220之間的相互作用而在時間上被順次產(chǎn)生，并通過投影透鏡單元225以不同的角度入射到屏幕單元S上。與圖2A的實(shí)施例類似，屏幕單元S包括屏幕227和圖像分離單元230。通過圖像移位構(gòu)件220以不同的角度入射到屏幕單元S上的第一圖像和第二圖像分別被圖像分離單元230引導(dǎo)到RE和LE，以產(chǎn)生立體圖像。由于圖像分離單元230具有與參照圖2A、3A、3B、4A和4B所描述的圖像分離單元122的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)，因此其詳細(xì)描述將被省略。在采用LC屏障作為圖像分離單元230的情況下，可以選擇性地顯示2D圖像或3D圖像。
下面描述圖8的實(shí)施例的3D圖像顯示器的操作。
從顯示元件210發(fā)射的圖像具有預(yù)定的第一偏振方向，例如P偏振方向，并入射到偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215。偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215被關(guān)閉，從而像沒有改變所述圖像的第一偏振方向一樣透射該圖像。假設(shè)所述第一偏振方向具有與雙折射元件222的晶體光軸平行的偏振方向，則具有第一偏振方向的第一圖像通過棱鏡221和雙折射元件222。例如，具有P偏振的第一圖像沿直線通過雙折射元件222，而具有S偏振的光被雙折射元件222折射。
具有第一偏振的第一圖像無折射地通過雙折射元件222，并被投影透鏡單元225放大并投影到屏幕單元S上，以通過圖像分離單元230將第一圖像引導(dǎo)到LE。隨后，當(dāng)具有第一偏振方向的圖像入射到偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215上時，偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215被打開以切換該圖像的偏振方向。因此，其偏振方向被偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215從第一偏振方向切換到第二偏振方向的第二圖像入射到圖像移位構(gòu)件220上。具有第二偏振方向，例如S偏振的第二圖像具有與雙折射元件222的晶體光軸正交的偏振方向，并被折射向與具有第一偏振的第一圖像的方向不同的方向。因此，第一圖像和第二圖像來源于同一圖像信息并根據(jù)其偏振方向被雙折射元件222移位。
具有第二偏振方向并被雙折射元件222移位的第二圖像被投影透鏡單元225以與第一圖像不同的角度入射到屏幕單元S上。從而，第二圖像通過圖像分離單元230被引導(dǎo)到RE。
偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215與顯示元件210的圖像信號同步地運(yùn)行。例如，如果顯示元件210的圖像信號處理速度為60Hz，則偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215以1/60秒為單位打開/關(guān)閉。即，偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215對顯示元件210的一個圖像信號運(yùn)行一次打開/關(guān)閉，從而為一個圖像信號順次輸出具有第一偏振方向的第一圖像和具有第二偏振方向的第二圖像。
如果偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)215處于關(guān)閉狀態(tài)，則由顯示元件210根據(jù)圖像信號產(chǎn)生的圖像在沒有偏振方向的改變的情況下通過雙折射元件222以產(chǎn)生第一圖像。如果雙折射元件222處于打開狀態(tài)，則由顯示元件210根據(jù)圖像信號產(chǎn)生的圖像的偏振方向被切換并且該圖像被雙折射元件222折射以產(chǎn)生相對于第一圖像移位的第二圖像。
相應(yīng)地，具有第一偏振方向的第一圖像和具有第二偏振方向的第二圖像被組合以產(chǎn)生一幀3D圖像。
本發(fā)明總體構(gòu)思可在采用液晶顯示器(LCD)、鐵電LCD(FLCD)或可動反射鏡裝置作為顯示元件的情況下利用如圖2A的實(shí)施例中所示的可旋轉(zhuǎn)反射鏡使用單個顯示元件，或者在采用LCD或FLCD作為顯示元件的情況下通過使用如圖8的實(shí)施例所示的偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)和雙折射元件移動圖像來實(shí)現(xiàn)3D圖像。
根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的實(shí)施例的投影型3D圖像顯示器通過使用圖像移位構(gòu)件為一幀圖像信號使圖像移位，可提供不同視點(diǎn)的圖像。盡管在上述的實(shí)施例中，使用兩個視點(diǎn)的一組圖像來產(chǎn)生一幀圖像，但是通過調(diào)整圖像移位構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)角度，可使用三個或更多視點(diǎn)的圖像來產(chǎn)生一幀圖像。另外，顯示元件可以具有依賴于視點(diǎn)的數(shù)量的填充因子。顯示元件的填充因子可以是視點(diǎn)的數(shù)量的倒數(shù)。例如，如果視點(diǎn)的數(shù)量為2，則顯示元件的填充因子為1/2，如果視點(diǎn)的數(shù)量為3，則顯示元件的填充因子為1/3。圖像移位構(gòu)件可根據(jù)視點(diǎn)的數(shù)量來旋轉(zhuǎn)預(yù)定的角度以使圖像移位。
根據(jù)本發(fā)明總體構(gòu)思的實(shí)施例的投影型3D圖像顯示器可通過使用時間上順次使由顯示元件產(chǎn)生的圖像移位的圖像移位構(gòu)件來使用單個投影儀實(shí)現(xiàn)3D圖像。這樣，投影型3D圖像顯示器的體積可以較小并且制造成本可以降低。此外，通過將顯示元件的填充因子設(shè)置為0.5，可以防止當(dāng)顯示3D圖像時分辨率的降低。
另外，通過采用LC屏障作為圖像分離單元，可以如觀察者所期望的在2D圖像和3D圖像之間切換，并且通過將3D圖像放大并投影在屏幕單元上，還可以實(shí)現(xiàn)大比例3D圖像。
盡管已顯示和描述了本發(fā)明總體構(gòu)思的幾個實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明總體構(gòu)思的原則和范圍的情況下，可在這些實(shí)施例中進(jìn)行改變，本發(fā)明總體構(gòu)思的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種投影型3維圖像顯示裝置，包括光源；單個顯示元件，用于利用從所述光源發(fā)射的光來產(chǎn)生圖像；圖像移位構(gòu)件，用于使由所述顯示元件產(chǎn)生的圖像時間上順次移位；投影透鏡單元，用于將時間上順次移位的圖像放大并投影；和屏幕單元，具有圖像分離單元，該圖像分離單元用于將投影的時間上順次移位的圖像分離為用于左眼的圖像和用于右眼的圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述圖像分離單元包括微粒透鏡、復(fù)眼透鏡和視差屏障中之一。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述圖像分離單元包括選擇性地在2維圖像和3維圖像之間進(jìn)行切換的液晶屏障。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述顯示元件包括液晶顯示器、鐵電液晶顯示器和可動反射鏡裝置之一。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述圖像移位構(gòu)件包括可旋轉(zhuǎn)反射鏡。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中，所述圖像移位構(gòu)件以與輸入到所述顯示元件的圖像信號的頻率相同的頻率運(yùn)行。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)，被設(shè)置于所述顯示元件和圖像移位構(gòu)件之間，用于選擇性地切換由所述顯示元件產(chǎn)生的圖像的偏振方向，其中，所述圖像移位構(gòu)件包括一個或多個雙折射元件，所述一個或多個雙折射元件的折射率根據(jù)已通過所述偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)的圖像的偏振方向而變化以透射或折射該圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)是液晶偏振轉(zhuǎn)換器。
9.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述偏振轉(zhuǎn)換開關(guān)與輸入到所述顯示元件的圖像信號同步地打開或關(guān)閉。
10.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述一個或多個雙折射元件包括方解石和向列型液晶之一。
11.如權(quán)利要求7所述的裝置，其中，所述圖像移位構(gòu)件還包括一個或多個與所述一個或多個雙折射元件結(jié)合的棱鏡。
12.如權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述一個或多個雙折射元件和所述一個或多個棱鏡以陣列形式布置。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述顯示元件具有依賴于圖像的視點(diǎn)的數(shù)量的填充因子。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述顯示元件具有0.5的填充因子。
15.一種投影型3維圖像顯示設(shè)備，包括顯示單元，用于根據(jù)輸入的光和輸入的圖像信號來形成圖像；圖像移位單元，用于順次控制由所述顯示單元形成的圖像使其沿著第一路徑和第二路徑傳播；投影單元，用于將沿著第一路徑和第二路徑傳播的圖像放大并投影；和屏幕單元，用于分別將投影的沿著第一路徑和第二路徑傳播的圖像聚焦到第一預(yù)定點(diǎn)和第二預(yù)定點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述第一預(yù)定點(diǎn)與觀察者的右眼和左眼之一相對應(yīng)，所述第二預(yù)定點(diǎn)與該觀察者的右眼和左眼的另一個相對應(yīng)。
17.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，所述圖像移位單元包括可動反射鏡，用于周期性地在第一位置和第二位置之間運(yùn)動，在所述第一位置該可動反射鏡反射圖像以使該圖像沿著所述第一路徑傳播，在所述第二位置該可動反射鏡反射圖像以使該圖像沿著所述第二路徑傳播。
18.一種顯示3維圖像的方法，包括以下步驟使用從光源發(fā)射的光和輸入的圖像信號來產(chǎn)生圖像；將所述圖像順次移位以沿著第一路徑和第二路徑引導(dǎo)該圖像；和將沿著第一路徑引導(dǎo)的圖像聚焦向第一預(yù)定觀察位置，并將沿著第二路徑引導(dǎo)的圖像聚焦向第二預(yù)定觀察位置。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述將圖像順次移位的步驟包括使反射鏡在第一位置和第二位置之間周期性地旋轉(zhuǎn)以沿著所述第一路徑和第二路徑引導(dǎo)該圖像。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述將圖像順次移位的步驟包括順次控制該圖像使其具有第一偏振方向和第二偏振方向；和根據(jù)該圖像的偏振方向來沿著所述第一路徑和第二路徑引導(dǎo)該圖像。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述將沿著第一路徑引導(dǎo)的圖像聚焦向第一預(yù)定觀察位置，并將沿著第二路徑引導(dǎo)的圖像聚焦向第二預(yù)定觀察位置的步驟包括將沿著所述第一路徑和第二路徑被引導(dǎo)的圖像放大并投影以使該圖像分別以第一角度和第二角度入射到屏幕上；和將以所述第一角度和第二角度入射到屏幕上的圖像分別會聚到第一預(yù)定觀察位置和第二預(yù)定觀察位置。
全文摘要
一種投影型3D圖像顯示器包括光源、單個顯示元件、圖像移位構(gòu)件、投影透鏡單元和屏幕單元。所述顯示元件利用從所述光源發(fā)射的光來產(chǎn)生圖像。所述圖像移位構(gòu)件使所述圖像時間上順次移位。所述投影透鏡單元將時間上順次移位的圖像放大并投影。所述屏幕單元包括圖像分離單元。所述圖像分離單元將時間上順次移位的圖像分離為用于左眼的圖像和用于右眼的圖像。所述投影型3D圖像顯示器通過具有使由所述顯示元件產(chǎn)生的圖像順次移位的圖像移位構(gòu)件，可以使用單個投影儀實(shí)現(xiàn)3D圖像。
文檔編號G02B27/22GK1797175SQ200510125829
公開日2006年7月5日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者金兌熙, 丁晟用, 趙虔皓 申請人:三星電子株式會社