Sistemas de conversión de polarización para proyección estereoscópica.

Un sistema de conversión de polarización que comprende:

una placa o un cubo del divisor del haz de polarización (PBS) (112,

212, 312, 412, 712) configurados para recibir haces de luz polarizada aleatoriamente que comprenden una imagen de una lente proyectora (122, 722) y que dirigen los primeros haces de luz que tienen un primer estado de polarización (POS) a lo largo de una primera trayectoria de luz y que dirigen los segundos haces de luz que tienen un segundo POS a lo largo de una segunda trayectoria de luz;

un rotador de polarización (114, 214, 648, 714), en donde el rotador de polarización está localizado en la primera trayectoria de luz y puede funcionar para trasladar el primer POS al segundo POS, o el rotador de polarización está localizado en la segunda trayectoria de luz y puede funcionar para trasladar el segundo POS al primer POS;

caracterizado por

un conmutador de polarización (120, 220, 320, 520, 620, 720) que puede funcionar para recibir un primer y UN segundo haces de luz desde la primera y la segunda trayectorias de luz, respectivamente, y trasladar selectivamente los estados de polarización del primer y del segundo haces de luz a uno de un primer POS de salida y un segundo POS de salida; y

un elemento reflector (116, 216, 316, 516, 616, 716) localizado en la segunda trayectoria de luz,

en donde, para dirigir la segunda trayectoria de luz hacia localizaciones sustancialmente similares en una pantalla de proyección, como la primera trayectoria de luz, se aplica al menos uno de los siguientes:

(i) el elemento reflector es inclinable;

(ii) el divisor del haz de polarización es inclinable; y

(iii) el sistema de conversión de polarización incluye adicionalmente una lente o un elemento con potencia óptica, en donde dicha lente o dicho elemento con potencia óptica pueden descentrarse mecánicamente.

Sistemas de conversión de polarización para proyección estereoscópica Referencia cruzada a solicitudes relacionadas Esta solicitud de patente provisional se refiere a y reivindica prioridad respecto a: (a) la solicitud de patente provisional número 60/827.657, titulada "Polarization Conversion System for Cinematic Projection", el 29/9/2006; (b) la solicitud de patente provisional número 60/911.043, titulada "Polarization conversion system for 3-D projection", presentada el 10/4/2007; y (c) la solicitud de patente provisional número 60/950.652, titulada "Polarization conversión system for 3-D projection", presentada el 19/7/2007.

Campo técnico Esta divulgación se refiere a un sistema de proyección para proyectar imágenes para una experiencia de visualización tridimensional y, más en particular, a un sistema de conversión de polarización que utiliza luz polarizada para codificar imágenes estereoscópicas.

Antecedentes La formación de imágenes tridimensionales (3D) puede sintetizarse usando control de polarización siguiendo el proyector y gafas de control de polarización (véase por ejemplo la Patente de Estados Unidos Nº 4.792.850 de Lipton) .

En la Figura 1 se muestra una implementación convencional de control de polarización en el proyector. En esta implementación, casi todos los rayos paralelos emergen de la salida de la lente 10, pareciendo originarse de una pupila 12 dentro de la lente 10, y convergen para formar puntos en una pantalla 14. Los haces de rayos A, B y C en la Figura 1 son haces que forman puntos en el fondo, en el centro y en la parte superior de una pantalla 14, respectivamente. La luz 20 que emerge de la lente de proyección se polariza aleatoriamente, representado en la Figura 1 como luz polarizada s y p [la luz polarizada s se representa convencionalmente como "o"; la luz polarizada p se representa con una línea terminada en doble flecha]. La luz 20 pasa a través de un polarizador lineal 22, que da como resultado un único estado de polarización después del polarizador 22. El estado de polarización ortogonal es absorbido (o reflejado) y el flujo de luz después del polarizador 22 normalmente es menor que la mitad del flujo original, dando como resultado, de esta manera, una imagen final dimérica. El conmutador de polarización 30 está

sincronizado con el fotograma de la imagen, y el estado de polarización 24 que emerge del conmutador de polarización se alterna, produciendo imágenes de polarización ortogonal alternativamente en la pantalla. Las gafas selectivas de polarización permiten que las imágenes de una polarización pasen al ojo izquierdo y las imágenes de la polarización ortogonal pasen al ojo derecho. Presentando diferentes imágenes a cada ojo puede sintetizarse una imagen 3D.

Este sistema convencional se ha usado en teatros. Sin embargo, el sistema convencional requiere que más del 50 % de la luz sea absorbida por el polarizador, y la imagen resultante es más del 50 % dimérica que la de un teatro 2D típico. La imagen dimérica puede limitar el tamaño del teatro usado para aplicaciones 3D y/o proporciona una experiencia de visualización menos deseable para la audiencia.

El documento US 6.203.532 desvela un proyector donde la luz no polarizada de una fuente de luz se divide mediante un divisor de haz en dos polarizaciones. La polarización de uno de los haces se transforma, los haces se combinan y después se suministran a un modulador de luz espacial, de manera que se forma una imagen.

El documento US 4.792.850 desvela la colocación de un modulador de empuje-tracción en una trayectoria de imagen para codificar la imagen para visualización estereoscópica.

Sumario 55 De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona un sistema de conversión de polarización de acuerdo con la reivindicación 1.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un método de acuerdo con la reivindicación 12.

Abordando los problemas mencionados anteriormente se describen diversas realizaciones de los sistemas de conversión de polarización que reciben luz de un proyector. Los sistemas de conversión de polarización presentan una imagen de pantalla más brillante en aplicaciones cinemáticas utilizando luz polarizada para visualización tridimensional.

En una realización, un sistema de conversión de polarización incluye un divisor del haz de polarización (PBS) , un rotador de polarización y un conmutador de polarización. El PBS puede funcionar para recibir haces de luz polarizada aleatoriamente desde una lente del proyector, y dirige los primeros haces de luz que tienen un primer estado de polarización (POS) a lo largo de una primera trayectoria de luz. El PBS también puede funcionar para dirigir segundos haces de luz que tienen un segundo POS a lo largo de una segunda trayectoria de luz. El rotador de polarización está localizado en la segunda trayectoria de luz y funciona para trasladar el segundo POS al primer POS. El conmutador de polarización puede funcionar para recibir el primer y segundo haces de luz desde la primera y segunda trayectorias de luz, respectivamente, y para trasladar selectivamente los estados de polarización del primer y segundo haces de luz a uno del primer POS de salida y un segundo POS de salida. Los primeros haces de luz se trasmiten hacia una pantalla de proyección. Un elemento de reflexión puede estar localizado en la segunda trayectoria de luz para dirigir los segundos haces de luz hacia una pantalla de proyección, de manera que el primer y segundo haces de luz sustancialmente solapan para forman una imagen de pantalla más brillante.

En la descripción detallada a continuación se describen otros aspectos y realizaciones.

Breve descripción de los dibujos La Figura 1 es un diagrama esquemático de un conmutador de polarización convencional para proyección estereoscópica; La Figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema de conversión de polarización (PCS) para proyección cinemática de acuerdo con la presente divulgación; La Figura 3 es un diagrama esquemático de otra realización de un PCS para proyección cinemática de acuerdo con la presente divulgación; La Figura 4 es un diagrama esquemático de otra realización de un PCS para proyección cinemática, que incluye una lente de telefoto a lo largo de una trayectoria óptica y con el campo de visión centrado en el eje óptico, de acuerdo con la presente divulgación; La Figura 5 es un diagrama esquemático de otra realización de un PCS para proyección cinemática, que incluye una lente de telefoto a lo largo de una trayectoria óptica y con el campo de visión no centrado en el eje óptico, de acuerdo con la presente divulgación; La Figura 6 es un diagrama esquemático de otra realización de un PCS para proyección cinemática para proporcionar una salida polarizada circularmente, que incluye una lente de telefoto a lo largo de una trayectoria óptica y con el campo de visión centrado en un eje óptico, de acuerdo con la presente divulgación; La Figura 7 es un diagrama esquemático de otra realización de un PCS para proyección cinemática para proporcionar una salida polarizada linealmente, que incluye una lente de telefoto a lo largo de una trayectoria óptica y con el campo de visión centrado en un eje óptico, de acuerdo con la presente divulgación; y La Figura 8 es un diagrama esquemático de otra realización de un PCS para proyección cinemática, de acuerdo con la presente divulgación.

Descripción Se describen diversas realizaciones de los sistemas de conversión de polarización que reciben luz de un proyector. Los sistemas de conversión de polarización presentan una imagen en pantalla más brillante en aplicaciones cinemáticas utilizando luz polarizada para visualización tridimensional.

La Figura 2 es un diagrama esquemático que muestra un sistema de conversión de polarización (PCS) 100 para proyección cinemática. Una realización del sistema de conversión de polarización 100 incluye un divisor del haz de polarización (PBS) 112, un rotador de polarización 114 (por ejemplo, una placa de semionda) , un elemento de reflexión 116 (por ejemplo, un espejo plegable) y un conmutador de polarización 120, dispuestos como se muestra. El sistema de conversión de polarización 100 puede recibir imágenes de un proyector convencional con una lente de proyección 122.

Durante el funcionamiento, los haces de rayos A, B, y C emergen aleatoriamente polarizados de la lente 122 y se proyectan hacia una pantalla 130 para formar una imagen. En esta realización, se inserta un PBS en lugar del polarizador 22 mostrado en la Figura 1. El PBS 112 transmite la luz polarizada P 124 y refleja la luz polarizada S

126. La luz polarizada P 124... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de conversión de polarización que comprende:

una placa o un cubo del divisor del haz de polarización (PBS) (112, 212, 312, 412, 712) configurados para recibir haces de luz polarizada aleatoriamente que comprenden una imagen de una lente proyectora (122, 722) y que dirigen los primeros haces de luz que tienen un primer estado de polarización (POS) a lo largo de una primera trayectoria de luz y que dirigen los segundos haces de luz que tienen un segundo POS a lo largo de una segunda trayectoria de luz; un rotador de polarización (114, 214, 648, 714) , en donde el rotador de polarización está localizado en la primera trayectoria de luz y puede funcionar para trasladar el primer POS al segundo POS, o el rotador de polarización está localizado en la segunda trayectoria de luz y puede funcionar para trasladar el segundo POS al primer POS;

caracterizado por un conmutador de polarización (120, 220, 320, 520, 620, 720) que puede funcionar para recibir un primer y UN segundo haces de luz desde la primera y la segunda trayectorias de luz, respectivamente, y trasladar selectivamente los estados de polarización del primer y del segundo haces de luz a uno de un primer POS de salida y un segundo POS de salida; y un elemento reflector (116, 216, 316, 516, 616, 716) localizado en la segunda trayectoria de luz, en donde, para dirigir la segunda trayectoria de luz hacia localizaciones sustancialmente similares en una pantalla de proyección, como la primera trayectoria de luz, se aplica al menos uno de los siguientes:

(i) el elemento reflector es inclinable;

(ii) el divisor del haz de polarización es inclinable; y

(iii) el sistema de conversión de polarización incluye adicionalmente una lente o un elemento con potencia óptica, en donde dicha lente o dicho elemento con potencia óptica pueden descentrarse mecánicamente.

2. El sistema de conversión de polarización de la reivindicación 1, en el que el primer POS de salida es ortogonal al segundo POS de salida.

3. El sistema de conversión de polarización de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente un par de espejos localizados en la primera trayectoria de luz después del conmutador de polarización, funcionando el par de espejos para ecualizar sustancialmente la longitud de la trayectoria óptica entre la primera trayectoria de luz y la segunda trayectoria de luz.

4. El sistema de conversión de polarización de la reivindicación 1, en el que el rotador de polarización comprende un bloque retardador.

5. El sistema de conversión de polarización de la reivindicación 1, en el que el conmutador de polarización comprende un único panel que recibe la luz de la primera trayectoria de luz y de la segunda trayectoria de luz.

6. El sistema de conversión de polarización de la reivindicación 1, en el que el conmutador de polarización comprende un primer y un segundo paneles de conmutador de polarización, recibiendo el primer panel de conmutador de polarización luz de la primera trayectoria de luz y recibiendo el segundo panel de conmutador de polarización luz de la segunda trayectoria de luz.

7. El sistema de conversión de polarización de la reivindicación 6, que comprende adicionalmente un par de lentes de telefoto localizadas en la primera trayectoria de luz, después del primer conmutador de polarización.

8. El sistema de conversión de polarización de la reivindicación 1, en el que el conmutador de polarización está configurado para seleccionar entre el primer y el segundo estados de polarización de salida en sincronización con la transmisión de un fotograma de imagen mediante un proyector.

9. Un sistema de proyección que utiliza luz polarizada para codificar imágenes estereoscópicas que comprende:

un proyector que comprende una lente de proyección que puede funcionar para producir luz polarizada aleatoriamente que comprende una imagen; y un sistema de conversión de polarización que comprende:

un divisor del haz de polarización (PBS) configurado para recibir haces de luz polarizada aleatoriamente que comprende una imagen de una lente proyectora (122) y dirigir los primeros haces de luz que tienen un primer estado de polarización (POS) a lo largo de una primera trayectoria de luz y dirigir los segundos haces de luz que tienen un segundo POS a lo largo de una segunda trayectoria de luz; un rotador de polarización (114, 214, 320, 412, 512) , en el que el rotador de polarización está localizado en la primera trayectoria de luz y puede funcionar para trasladar el primer POS al segundo POS, o el rotador de polarización está localizado en la segunda trayectoria de luz y puede funcionar para trasladar el segundo POS al primer POS, caracterizado por 7 5

un conmutador de polarización (120, 220) que puede funcionar para recibir un primer y un segundo haces de luz desde la primera y la segunda trayectorias de luz respectivamente, y trasladar selectivamente los estados de polarización del primer y del segundo haces de luz a uno de un primer POS de salida y un segundo POS de salida; y un elemento reflector localizado en la segunda trayectoria de luz, en donde el elemento reflector puede funcionar para dirigir la segunda trayectoria de luz hacia localizaciones sustancialmente similares en una pantalla de proyección como la primera trayectoria de luz.

10. El sistema de proyección de la reivindicación 9, en el que el conmutador de polarización está localizado después del elemento reflectante en la segunda trayectoria de luz.

11. El sistema de proyección de la reivindicación 9, en el que el conmutador de polarización está localizado antes del elemento reflectante en la segunda trayectoria de luz.

12. Un método para proyección de imágenes estereoscópicas que comprende:

recibir luz polarizada aleatoriamente que comprende una imagen de un proyector; dirigir luz en un primer estado de polarización (POS) sobre una primera trayectoria de luz usando un divisor del haz de polarización; dirigir luz en un segundo POS sobre una segunda trayectoria de luz usando el divisor del haz de polarización; transformar la luz del primer POS en la primera trayectoria de luz a luz en el segundo POS o transformar la luz del segundo POS en la segunda trayectoria de luz a luz en el primer POS; trasladar selectivamente la luz del primer POS en ambas trayectorias de luz a uno de un primer POS de salida y un segundo POS de salida; y dirigir la primera y la segunda trayectorias de luz hacia localizaciones sustancialmente similares en una pantalla de proyección usando el divisor del haz de polarización que tiene un ángulo ajustado o un elemento reflector que tiene un ángulo ajustado o realizando al menos una de las siguientes etapas:

(i) inclinar un elemento reflector localizado en la segunda trayectoria de luz;

(ii) inclinar el divisor del haz de polarización; y

(iii) descentrar mecánicamente una lente o un elemento con potencia óptica.

13. El método para proyección de imágenes estereoscópicas de la reivindicación 12, que comprende adicionalmente sincronizar el primer POS de salida y el segundo POS de salida con la transmisión de un fotograma de imagen desde el proyector.

14. Un método para proyección de imágenes estereoscópicas que comprende:

producir una imagen que comprende luz polarizada aleatoriamente usando un proyector; dirigir luz en un primer estado de polarización (POS) de la luz polarizada aleatoriamente en una primera trayectoria de luz; dirigir luz de un segundo POS de la luz polarizada aleatoriamente en una segunda trayectoria de luz; transformar la luz del primer POS en la primera trayectoria de luz a luz en el segundo POS o transformar la luz del segundo POS en la segunda trayectoria de luz a luz en el primer POS; trasladar selectivamente la luz del primer POS en ambas trayectorias de luz a uno de un primer POS de salida y un segundo POS de salida; y dirigir la primera y la segunda trayectorias de luz hacia localizaciones sustancialmente similares en una pantalla de proyección.