專利名稱：用于圖像投影的方法，圖像投影裝置和圖像投影屏幕的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于圖像投影(image projection)的方法，涉及 一種圖像投影裝置，并且涉及一種圖像投影屏幕。
背景技術：
今天，出現了各種應用場景，其中圖像將被投影在屏幕上。例如， 出現有電視機(televisionset)或類似器件，其中圖像被投影在電視屏 幕上。在這樣的應用中，圖像從屏幕的后側投影在所述屏幕上，該后 側與使用者觀看的屏幕的前側是相對的。
在另一方面，出現有具有前側投影的屏幕，其中圖像被投影在屏 幕上，并被屏幕反射使用者將觀看該屏幕。在這樣的應用中，投影器 件(投影儀)與觀看圖像的使用者在屏幕的相同側。

發明內容
提供一種用于圖像投影在屏幕上的方法和裝置獲得高圖像質量 是本發明的一個目標。
這個目標通過分別根據權利要求1、 18和37的用于圖像投影的 方法，圖像投影裝置和圖像投影屏幕來解決。
本發明的進一 步詳情從對附圖和伴隨的具體實施方式
的考慮將 變得明顯。


圖r示出根據本發明的一個實施例的方法的步驟；
圖2示出光可激發層的示例；
圖3示出基于后^:影(rearprojection)的本發明的一個實施例；
7圖4示出基于前投影(frontprojection)的本發明的一個實施例； 圖5示出其中采用包括光激發部件的掩罩(mask)的本發明的一 個實施例；
圖6示出包括彩色濾光片(filter)的本發明進一步實施例；和 圖7示出其中采用微透鏡和/或由反射層反射可見光的本發明的 進一步的實施例。
具體實施例方式
以下描述本發明的多個實施例。應該重要指出的是，以下所有描
述的實施例可以以任意方式組合，即沒有限制說特定被描述的實施例 不可以與其它的相組合。
圖1示出根據本發明一個實施例的用于圖像投影的方法的步驟。 在第一步驟S100中，提供將被投影在屏幕上的圖像。該圖像可以，
例如，對應靜止圖像/圖片或移動圖像/圖片。
在第二步驟S102中，確定激發光，其中該激發光呈現該圖像。 該激發光可以具有適合激發該激發層的特定波長。進一步地，為了呈 現該圖像，該激發層可以對應于調制光。
在第三步驟S103中，至少一個光可激發層用所述激發光照射， 該光可激發層設置于該屏幕上。該光可激發層可以被激勵用于發出基 于該激發光的可見光。
該光可激發層可以可能的是，例如包括熒光和/或磷光材料的熒光 和/或磷光層，配置以用如紫外光激勵以用于發出可見光。
在步驟S102中當確定呈現圖像的激發光時，可以可能的是確定 該激發光作為按行方式(line-wise)呈現該圖象的掃描光束。換句話 說，為了在屏幕上產生圖像，掃描光束可以用以激發該光可激發層的 不同像素、行和/或區域。
該激發光還可以呈現完整的圖像。因此，在步驟S102中，該激 發光可以是呈現一個完整圖像，其可以，例如，通過液晶顯示器而提供。
該激發光還可以通過激光提供。該激發光可以是可見光或不可見 光。該可以可能的是采用其它類型的光線以激發該激發層。當與采用 激光在沒有光可激發層的屏幕上投影圖像相比，該光可激發層可以中 斷激光的干涉，其可以導致斑點減少。因此，在所述屏幕上的圖像可 以非常清晰沒有任何干擾斑點。
圖2示出包括第一較低能級(基態)202、較高能級(中間級) 204和第二較低能級206的光可激發層200的一個實例。
當所述光可激發層200用紫外光208照射，光可激發層200的分 子和/或原子的電子被激發到所述較高能級204。當該激發電子落到該 第二較低能級206時，發出可見光210。
因此，在紫外范圍的光子hVi被例如分子吸收，并激發來自基態 202的電子進入不穩定的中間態204。隨后，在可見光(VIS)范圍內 的較低能量的光子hVs通過電子躍遷而^X出。因此，發出可見光210。
根據本發明一個的實施例的圖像投影裝置和/或屏幕可以包括至 少一個這樣設置在屏幕上的光可激發層。然而，投影器件可以用以產 生紫外光(激發光)，其中該激發光呈現圖像以待顯示在屏幕上。
可以配置該投影器件以產生激發光，該激發光采用掃描光束的形 式，該掃描光束按行方式呈現將顯示的圖像。該光可激發層可以，例 如是熒光層。
圖3A示出根據后投影的一個示范性實施例，其中當從使用者303 的觀看方向301看時，投影儀300位于屏幕304后面。
該投影儀300發出由至少一個紫外光激光器產生的紫外光302， 將該紫外光302發出到設置在屏幕304的基底308上的熒光層306上。 該熒光層306吸收紫外光302，由此激發熒光層分子的電子進入中間 態。隨后，可見光范圍內的散射光310通過電子躍遷而發出。
圖3B示出在圖3A中的區域311放大圖。正如看到的，該紫外光 302包括第一波長人mn的第一紫外光302- 1、波長;^V2的第二紫外光302-2,并且可以包括波長人uv3的第三紫外光(在圖3B中未示出)。 選擇該波長^vt、 Aw2和人uv3以分別在第一熒光層306 - 1、第二熒光 層306-2和第三熒光層306 - 3中激發電子。換句話來說，熒光層306 -1、 306 -2和306-3中的每個通過不同波長的紫外光是可激發的。 在激發時，該熒光層306 - 1、 306-2、 306 - 3發出波長在可見光范 圍內的第一到第三散射光310-1、 310-2、 310-3。第一散射光301 - 1可以具有第一波長XVIS1，第二散射光301-2可以具有波長Vts2 和第三散射光301 - 3可以具有波長Xvs3。該波長XV1S1 、 XVIS2和XVIS3 可以對應于各自顏色的光。例如，第一散射光310-1可以對應于基 色"紅，，(RGB色空間的R)。進一步地，第二散射光310-2可以 對應于該RGB色空間的綠色光，并且第三散射光310-3可以對應于 該RGB色空間的藍色光。
因此，根據圖3的實施例，基于混合/控制該第一至第三熒光層 306- 1、 306 -2、 306-3的光發出而產生真實彩色圖像是可能的。
如所提及地，該第一至第三紫外光302- 1、 302-2、 302-3可 以通過紫外激光器掃描屏幕304的后表面而提供。換句話說，為了在 所述屏幕304上產生圖像，第一至第三熒光層306- 1、 306-2、 306 -3的不同像素、行和/或區域分別通過該第 一至第三紫外光302 - 1 、 302-2、 302-3來激發。
至少第二熒光層306 - 2和第三熒光層306 - 3可以是至少部分透 明，以使在該第一熒光層306- 1中產生的第一散射光310-l可以朝 向使用者303觀看的屏幕304的前表面而透射穿過第二和第三熒光層 306-2、 306 - 3。
應當注意的，投影儀300還可以產生紫外光302以呈現完整圖像， 這與按行方式的呈現相反。在這個情況中，投影儀300可以包括光源、 微快門和/或液晶顯示器。因此，投影儀300可以以與已知的來自基于 如孩i鏡顯示器(micro-mirror display)的射束裝置(beamer)相似的方 式產生完整圖像。
10圖4A示出前投影的一個示例，其中使用者401位于屏幕404的 與投影儀400 (例如射束裝置類型器件)相同側。投影儀400發出不 同波長的紫外光402到屏幕404基底405上的熒光層407上。紫外光 402激發熒光層407中的電子，以為了發出可見光406。可見光406 可以例如是散射光，以使舒適的圖畫顯示給使用者401而沒有任何斑 點或其它4丑曲。
圖4B示出圖4A的區域408的放大圖。發出波長Xuv的光束402 - 1至包括第一至第三焚光層407 - 1 、407 - 2和407 - 3的熒光層407 上。該光束402的波長人uv被配置以激發該第二熒光層407 - 2的電子， 而第一和第三熒光層407- 1、 407-3的電子不被激發。通過光束402 -1激發第二熒光層407 - 2中的電子導致具有在可見光范圍中的波長 ;Ws的可見光406的發出。
為了提高照射強度，在屏幕404的基底405上提供反射涂層409 可以是可能的。反射涂層409可以反射(鏡面的的或漫射的)全部或 部分的可見光406使其返回一個半球中，即朝向使用者401。換句話 說，反射涂層409可以反射至少一部分可見光406 (在朝向基底405 方向上發出的)。
在涂熒光層4B的實施例中，第一到第三熒光層407- 1、 407-2、 407 - 3可以是至少部分透明的，以為了允許透射紫外光402以及可見 光406。
投影儀400可以用紫外激光器產生紫外光402。進一步地，該紫 外光402可以呈現圖像以按行方式或完全地投影在屏幕404上。
圖5示出包括還被稱作為次像素(sub-pixel)的不同熒光層的掩 罩。根據本申請，三個次像素可以形成圖像(待投影在屏幕上的)的 一個像素。掩罩500可以，例如是狹縫掩罩(slitmask)或點掩罩(point mask)。不同熒光層，例如安置在掩罩的孔中。
因此，掩罩500包括非光透射區域499和熒光區域503。掩罩500 設置在基底501上。在圖5的示例中，示出三個熒光區域503 -l、 503形成。在圖5的示例中，第一熒光區域503 -l通過波長^jv，的紫外 光502- 1可激發。第二熒光區域503 -2通過波長人uv2的紫外光502 - 2可激發，并且第三熒光區域503 - 3通過波長Xuv3的紫外光502 -3可激發。因此，根據這個實施例，不同波長的紫外光可以，例如通 過三個發出紫外激光器來^是供，該三個紫外激光器發出具有不同波長
^JV,、 XUV2、 ^V3的不同紫外光的光。
第一至第三熒光區域503 - 1、 503 -2、 503 -3發出不同波長的 可見光504。第一熒光區域503 - 1發出波長Xvs的第一可見光504。 第二熒光區域503 - 2發出波長XVIS2的第二可見光504-2，以及第三 焚光區域503 - 3發出波長XVis3的可見光504-3。
第一至第三可見光504- 1、 504-2、 504-3可以分別對應于紅、 綠和藍色的光，例如，呈現RGB色空間的那些基色。
掩罩500可以同樣地用在前或后投影中。
圖6示出本發明的進一步實施例、根據該實施例，屏幕600包括 熒光層602。熒光層602可以是唯一熒光層并且可以通過波長人uv的 紫外光601是可激發的。圖6描述相同波長的三個紫外光束601，其 中每個所述光束可以激發熒光層602的不同像素、行和/或區域。該光 束601可以通過投影儀的單個激光器而產生，其中該光束601掃描熒 光層602的表面，從而產生按行方式的圖像。
屏幕600進一步包括設置在基底607上的掩罩604。如在圖6中 看到的，熒光層602和基底607把掩罩604夾在其中。
掩罩604包括非光透射區域606和彩色濾光片608。該彩色濾光 片608被配置以用于產生紅、綠和藍色的可見光，例如，呈現RGB 色空間的那些基色。在圖6的示例中，第一彩色濾光片608-1被配 置以過濾可見白光，并且因此產生可見紅光610-1。進一步地，第二 彩色濾光片608-2被配置以過濾可見白光以產生可見綠光610-2。 更進一步地，第三彩色濾光片608 -3被配置以過濾可見白光以產生
12可見藍光610-3。
因此，根據圖6的實施例，為了產生圖像的次像素和/或像素以在 屏幕600上產生圖像，在熒光層602的激發時產生的可見白光可以用 所述掩罩604的不同彩色濾光片608進行過濾。
應該注意的是，根據圖6的實施例，投影儀可以僅需要包括提供
單個(共同)波長Xuv的紫外光的一個紫外激光器。
該可見白光603可以，例如對應于散射的白光。 才艮據本申請，該三個彩色濾光片608 - 1、 608 -2和608 -3可以 形成將在屏幕600上顯示的圖像的 一個圖像像素。 掩罩600可以同樣地用在前或后^:影中。
圖7示出屏幕700的進一步的實施例，其中，微透鏡703形成在 在基底702的表面或前方。屏幕700進一步包括設置在基底702上的 反射層705。反射層705包括孔706，例如針孔或狹縫。微透鏡703 被安置以使平行的紫外光701聚焦在孔706中。因此，屏幕700的效 率和/或照明強度可以被改善。而且，可以避免光的360度發射。
在反射層705上，安置熒光層707。熒光層707在用聚焦的紫外 光701'的激發時發出可見光710。
可見光710可以包括反射部分710-1和剩余部分710-2。該反 射部分710-1對應于以反射層705的方向發出的光。反射部分710 -1凈皮反射層705而反射而朝向觀看者699的觀看方向。
為了保護屏幕700，保護層709可以設置在熒光層707上。
應該注意的是(在圖7中還未示出)微透鏡的排列可以與以上描 述的實施例相組合，即在掩罩705的孔706后面安置熒光區域可以是 可能的，其中配置各個區域以產生對應于RGB色空間的基色之一的 紅、綠或藍色的光。而且，為了產生紅、綠或藍色的光，各個彩色濾 光片被安置在保護層709和熒光層707之間以過濾可見光710是可能 的。
微透鏡703可以安置在2D柵格中或根據圓柱透鏡的線性陣列。 圖7的排列可以同樣地用在前或后投影中。
權利要求
1.一種用于圖像投影在屏幕上的方法，其包括提供圖像以投影在所述屏幕上；確定呈現所述圖像的激發光；用所述激發光照射至少一個設置在所述屏幕上的光可激發層，其中所述光可激發層配置成被激勵以用于發出基于所述激發光的可見光。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述光可激發層是包括熒 光和/或磷光材料的熒光和/或磷光層，所述熒光和/或磷光材料配置以 用所述激發光來激勵以發出所述可見光。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述激發光是按行方 式呈現所述圖像的掃描光束。
4. 根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述激發光呈現完整 圖像。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述完整圖像通過微鏡顯 示器提供。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中，所述完整圖像通過液晶顯 示器提供。
7. 根據權利要求1-6中任一項所述的方法，其中，所述激發光通 過至少一個激光器提供。
8. 才艮據權利要求7所述的方法，其中，所述激發光是通過紫外激 光器提供的紫外(UV)光。
9. 根據權利要求7或8所述的方法，其中，所述可見光是白光， 并且僅使用一個光可激發層，所述光可激發層被配置以在激發時發出 所述白光，并且其中彩色濾光片的掩罩設置在所述一個光可激發層 上，所述彩色濾光片的掩罩配置以過濾所述白光，并輸出對應于RGB 色空間的基色的基色光。
10. 根據權利要求7或8所述的方法，其中，使用三個光可激發 層，它們設置在;f皮此頂部并且分別配置以發出對應于RGB色空間的 基色的基色光。
11. 根據權利要求IO所述的方法，其中，所述三個光可激發層的 至少兩個是至少部分透明的。
12. 根據權利要求10或11所述的方法，其中，所述三個光可激 發層的每個通過具有預定波長的激光來激發，所述預定波長的激光配 置以激發所述三個光可激發層中的相應一個光可激發層。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中，所述激光通過三個4iL供 不同預定波長的紫外光的激光器而才是供。
14. 根據權利要求1-13中任一項所述的方法，其中，微透鏡設置 在所述至少一個光可激發層上，其中所述微透鏡配置以引導所述可見 光至預定方向。
15. 根據權利要求1-14中任一項所述的方法，其中，從所述屏幕 的后面照射所述光可激發層，所述后面是使用者觀看的前面的相對 面。
16. 根據權利要求15所述的方法，其中，具有孔的反射層設置在 所述后面上，所述反射層具有面對所述前面的反射表面。
17. 根據權利要求15或16所述的方法，其中，所述激發光被聚 焦以使所述激發光的聚焦部分照射相應孔。
18. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述光可激發層是包括 共振散射材料的共振散射層，所述共振散射材料配置以通過所述激發 光激勵而發出可見光，其中所述激發光和所述可見光具有基本相同的 波長。
19. 一種圖1象^:影裝置，其包括 配置以顯示圖像的屏幕；設置在所述屏幕上的至少一個光可激發層，其中所述光可激發層 配置以被激勵以發出基于激發光的可見光；配置以產生所述激發光的投影器件，其中所述激發光呈現所述圖像。
20. 根據權利要求19所述的圖像投影裝置，其中，所述光可激發 層是包括熒光和/或磷光材料的熒光和/或磷光層，所述熒光和/或磷光 材料配置以通過所述激發光激勵以發出所述可見光。
21. 根據權利要求19或20所述的圖像投影裝置，其中，所述投 影器件配置以采用按行方式呈現所述圖像的掃描光束的方式來產生 所述激發光。
22. 根據權利要求19或20所述的圖像投影裝置，其中，所述投 影器件配置以產生所述激發光以呈現完整圖像。
23. 根據權利要求22所述的圖像投影裝置，其中，所述投影器件 包括配置以提供所述完整圖像的微鏡顯示器。
24. 根據權利要求23所述的圖像投影裝置，其中，所述投影器件 包括配置以提供所述完整圖像的液晶顯示器。
25. 根據權利要求19-24所述的圖像投影裝置，其包括配置以提 供所述激發光的至少一個激光器。
26. 根據權利要求25所述的圖像投影裝置，其中，所述至少一個 激光器是紫外激光器。
27. 根據權利要求25或26所述的圖像投影裝置，其中，所述至 少 一個光可激發層是至少部分包括在掩罩中。
28. 根據權利要求27所述的圖像^:影裝置，其中，至少三個光可 激發層包括在所述掩罩中，并且其中所述三個光可激發層的每一個分 別配置以產生對應于RGB色空間的基色的紅、綠和藍色的可見光。
29. 根據權利要求28所述的圖像投影裝置，其中，所述至少三個 光可激發層的每一個形成待在所述屏幕上顯示的圖像的次像素。
30. 根據權利要求25或26所述的圖像投影裝置，其包括 僅一個光可激發層，配置以在用所迷激發光激發時發出白光；和 彩色濾光片，其設置在所述一個光可激發層上，所述彩色濾光片配置以過濾所述白光并輸出對應于RGB色空間的基色的基色光。
31. 根據權利要求25或26所述的圖像投影裝置，其包括 僅一個光可激發層，其配置以在用所述激發光激發時發出白光；和設置在所述一個光可激發層上的掩罩，所述掩罩包括配置以過濾 所述白光并輸出對應于RGB色空間的基色的基色光的彩色濾光片。
32. 根據權利要求25或26所述的圖像投影裝置，其包括 設置在彼此頂部的三個光可激發層，所述三個光可激發層被分別配置以發出對應于RGB色空間的基色的基色光。
33. 根據權利要求32所述的圖像投影裝置，其中，所述三個光可 激發層的至少兩個是至少部分透明的。
34. 根據權利要求32或33所述的圖傳4殳影裝置，其包括 三個激光器，每個被分別配置以發出適合激發所述三個光可激發層的相應一個的預定波長的光。
35. 根據權利要求34所述的圖像投影裝置，其中，所述三個激光 器是紫外激光器。
36. 根據權利要求19-35所述的圖像投影裝置，其中，所述至少 一個光可激發層包括光可激發材料的多個像素，其被分別配置以發出 對應于RGB色空間的基色的基色光。
37. 根據權利要求36所述的圖像投影裝置，其包括具有孔的掩 罩，其中所述多個像素安置在至少部分所述孔中或下面。
38. 根據權利要求19-37所述的圖像投影裝置，其中，所述投影 器件配置以從所述屏幕后面照射所述光可激發層，所述后面是使用者 )現看的前面的相對面。
39. 根據權利要求38所述的圖像投影裝置，其中，具有孔的反射 層設置在所述后面上，所述反射層具有面對所述前面的反射表面。
40. 根據權利要求38或39所述的圖像投影裝置，其包括配置以 用基本在相應孔中的焦點來聚焦所述激發光的微透鏡。
41. 根據權利要求19所述的圖像投影裝置，其中，所述光可激發 層是包括共振散射材料的共振散射層，所述共振散射材料配置以通過 所述激發光激勵以用于發出所述可見光，其中所述激發光和所述可見 光具有基本相同的波長。
42. —種圖像投影屏幕，其包括設置在所述屏幕上的至少一個光可激發層，其中所述光可激發層 被配置以被激勵以發出基于所述激發光的可見光。
43. 根據權利要求42所述的圖像投影屏幕，其中，所述激發光是 紫外光。
44. 根據權利要求42或43所述的圖像投影屏幕，其包括至少三 個光可激發層，其設置彼此的頂部且在所述屏幕上，并且其被分別配 置以發出對應于RGB色空間的基色的基色光。
全文摘要
一種用于圖像投影在屏幕上的方法，其包括提供圖像以投影在屏幕上；確定呈現所述圖像的激發光；用所述激發光照射至少一個設置在所述屏幕上的光可激發層，其中配置所述光可激發層以被激勵用于發出基于所述激發光的可見光。
文檔編號H04N9/31GK101682789SQ200880011122
公開日2010年3月24日 申請日期2008年3月5日 優先權日2007年3月31日
發明者M·卡姆, T·肯普 申請人:索尼德國有限責任公司