專利名稱：由一光源投影成兩維或三維掃描調(diào)制光象的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由一光源投影成兩維或三維掃描調(diào)制光象的方法和設(shè)備。這種光象可以是陰極示波管視頻投影儀發(fā)出的圖象，本發(fā)明尤其適用于使背景光影響減弱的方法和設(shè)備中。
英國航天局GB1604375專利公開了一種用于將圖象和代表圖象各象素相應(yīng)的電信號之間互相轉(zhuǎn)換的電-光掃描設(shè)備。這種已公開的設(shè)備首先用來掃描一個圖象，但也可以改用于產(chǎn)生一個圖象，用于產(chǎn)生圖象的設(shè)備包括一個發(fā)光二極管線性陣列，其中每個二極管是獨立的可編址的;以及一批液晶器件。工作時，有一條液晶器件受到激發(fā)，而成為不透明，于是由于每個發(fā)光二極管是按陣列的各項工作制度方向依次編址的，所以在液晶的長度方向上就形成了圖象。這一行在退激發(fā)后再依次激發(fā)下一行，如此繼續(xù)下去直至形成整幅圖象。整幅圖象就是由發(fā)光二極管的光和各液晶器件行的激發(fā)和退激發(fā)用作電光快門而進行垂直掃描，這樣互相作用而形成的。
Hunt的EP0422號專利公開了一種專用于陰極示波管的光屏，該陰極示波管中電子束在顯示面上快速掃描成許多平行的行線，以便在顯示面上產(chǎn)生圖象。光屏由平行于電子束掃描方向的很多條帶組成，每根條帶由電光物質(zhì)構(gòu)成。當(dāng)有一根條帶被電子束照射時，就呈透明狀，而其它條帶則呈吸收或不反射狀。當(dāng)電子束掃到光屏下端時，在光屏后面的光發(fā)射就衰減，這種條帶可以隨意用開關(guān)切換成吸收狀或不反射狀。這種光屏能增強顯示面上所產(chǎn)生圖象的對比度。但是并沒有公開用這種光屏來產(chǎn)生投影成象。
本發(fā)明的目的就是提供一種由一光源投射成兩維或三維掃描調(diào)制光象的方法和設(shè)備。
本發(fā)明的第一部分是一種由一光源投影成由象素矩陣表示的兩維或三維掃描調(diào)制光象的方法。該方法包括如下步驟將圖象由一光源發(fā)出，并投影在限定的表面上，或限定的區(qū)域中用多個部件將光線在第一狀態(tài)或第二狀態(tài)之間進行調(diào)制，每個調(diào)制部件都是與很多象素相聯(lián)的，其中象素矩陣的掃描和所說的多個調(diào)制部件的切換是互相同步的，即(a)當(dāng)與相應(yīng)的調(diào)制部件相聯(lián)的象素被掃描時，該調(diào)整部件處于第一狀態(tài)，(b)當(dāng)調(diào)制部件處于第二狀態(tài)時，與之相聯(lián)的相應(yīng)的這一批象素不進行掃描。
處于第一狀態(tài)下的每個調(diào)制部件可以在所說的限定表面上配光，處于第二狀態(tài)下的每個調(diào)制部件可以使所說的限定表面上，或在所說的限定區(qū)域中的任何入射光產(chǎn)生的效應(yīng)減弱。
采用這種方法可以使產(chǎn)生圖象的投影光具有很強的對比度本發(fā)明的第二方面是一種由一光源投影成由象素矩陣表示的兩維或三維掃描調(diào)制光象的設(shè)備。該設(shè)備包括一個光源將由所說的光源發(fā)出的兩維或三維掃描調(diào)制光象投影到限定表面上或限定區(qū)域中的部件將光至少調(diào)制成第一狀態(tài)或第二狀態(tài)的各個部件，每個調(diào)制部件都和許多象素相聯(lián);
使每個所說的調(diào)制部件在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間作轉(zhuǎn)換的部件;使象素矩陣的掃描和多個所說的調(diào)制部件相同步的部件;即(a)當(dāng)與之相聯(lián)的象素被掃描時，該相應(yīng)的所說的調(diào)制部件處于第一狀態(tài)，(b)當(dāng)與之相聯(lián)的調(diào)制部件處于第二狀態(tài)時，相應(yīng)的這些象素并不進行掃描;
其中每個處于第一狀態(tài)的調(diào)制部件可以在限定的表面上進行配光，而每個處于第二狀態(tài)的調(diào)制部件可以使任何入射光在所說的限定表面上，或在所說的限定區(qū)域中產(chǎn)生的效應(yīng)減弱。
因此，這樣的設(shè)備就可以用于實施本發(fā)明的第一方面所述的方法。
現(xiàn)在，參照下列附圖用實例來敘述本發(fā)明。


圖1表示產(chǎn)生投影圖象的第一方法;
圖2表示圖1所示方法中所用的調(diào)制部件;
圖3表示圖1所示方法中采用的方向反射器;
圖4和5表示產(chǎn)生投影圖象的第二和第三方法;
圖6表示圖5所示方法中所采用的調(diào)制部件;
圖7和圖8表示圖1，4和5所示方法的改型;
圖9表示采用陰極示波管作光柵掃描產(chǎn)生投影圖象的方法;
圖10表示圖9所示方法中采用的調(diào)制部件;
圖11表示用圖4方法的改型產(chǎn)生背部照明的光屏;
圖12表示在印刷品上產(chǎn)生疊加的投影圖象方法;
圖13和14表示應(yīng)用于產(chǎn)生“單程”窗的方法。
為了加強由第一光源在限定的平面上，即光屏上投影而成的圖象，和由第二光源的背景光所產(chǎn)生的噪聲之間的對比度而建立的第一方法，在第一實施例中對圖1所示方法加以敘述。
一個源圖2，諸如常規(guī)的液晶二極管(即一種激發(fā)矩陣，一種多重扭曲的向列相液晶或一種鐵電彩色電視液晶二極管)，攝有圖象的幻燈片，或電影分格膠片被采用的頻閃氙燈4或其它光強可變的光源的投影儀3投影出來。這種投影儀不同于普通的投影儀，也可以是一種無棱鏡的陰影投影儀，例如Linneback型的投影儀(即采用“點”光源將放大的彩色陰影圖象投射到屏幕上的一類投影儀)。
氙燈4按給定的頻率作閃光，通常是50赫，每次閃光的滯留時間是在1微秒到幾個毫秒的范圍內(nèi)，為了產(chǎn)生一個連續(xù)的，沒有閃爍的圖象，給定的頻率應(yīng)等于或大于臨界停閃頻率，該臨界停閃頻率與亮度和圖象的尺寸這兩者都有關(guān)。由此而得以連續(xù)圖象的亮度是閃爍圖象的亮度的平均值。
從閃光燈4發(fā)出的光通過光準(zhǔn)直系統(tǒng)6和投影透鏡8聚焦在平面P1上，該平面上布有光調(diào)制部件10，它們被限定在一定的面積內(nèi)，并可轉(zhuǎn)換成第一狀態(tài)或第二狀態(tài)，而且和光的強度變化相同步，即當(dāng)調(diào)制部件10處在第一狀態(tài)時，可使更強的光發(fā)射出來將圖象投影到平面上。
調(diào)制部件10包括一個含有液晶的電光層，如膽甾相轉(zhuǎn)為向列相的電池，或最好是如圖2所示的一片包含有密封向列相液晶的微型液滴的塑料片12(由美國、加州Sunnyvale的Talig公司以NCAP為名制造)。在薄片12的一個面上有一層塑料箔14，在其另一表面上有一層透明的銦錫氧化物電極16。這樣形成了一個例如1米×3米的大面積電光快門，當(dāng)在其上加電壓時，即可使其呈透明或半透明狀。而且，這種材料還可以用電路在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間快速切換(其響應(yīng)速度達1毫秒到5毫秒)，第一狀態(tài)時，調(diào)制部件呈半透明狀，第二狀態(tài)時，調(diào)制部件呈透明狀。
處于第一狀態(tài)的調(diào)制部件10形成半透明屏，圖象(即所要求的視頻信號)就從該半透明屏上反射而使觀察者(用17標(biāo)志)在調(diào)制部件的同一側(cè)，如投影儀的方向上觀察到，(即前投影)。當(dāng)調(diào)制部件10處在第二狀態(tài)時，則呈透明狀，以致沒有光線，或只有極少光線能從屏P1上漫反射到觀察者處。這樣，背景光射到調(diào)制部件限定表面上所產(chǎn)生的效應(yīng)就減弱了。在調(diào)制部件10后面還有一層或多層材料18，20以便在調(diào)制部件10呈透明狀時，可以阻檔背景光透過調(diào)制部件10后再被觀察者看到。其中，18這一層的材料適于用黑色材料，以便吸收透過調(diào)制部件10之后照在其上的光。而20這一層，則可以用百葉窗式的固定柵條板放在調(diào)制部件10的后面進一步阻檔背景光被觀察到。在最佳實施例中，前面涂銀的鏡子作為層18和百葉窗式的層20聯(lián)合在一起使用。當(dāng)調(diào)制部件10處于第二狀態(tài)時，前面涂銀的鏡子18將反射出一個黑墻狀圖象，而當(dāng)調(diào)制部件10處于第一狀態(tài)時，圖象光主要向前方出射，而獲得一個較為明亮的反射象。還有另一種方法，就是采用定向反射器，即依某一個或幾個預(yù)定角度范圍內(nèi)的入射光受到反射，而在這些角度范圍之外的入射光則予以吸收。在此方案中，固定安放的投射器將光線依某一個或幾個預(yù)定角度范圍內(nèi)投射到調(diào)制部件10和方向反射器上，而觀看調(diào)制部件10的觀看者的位置則處在該個或該幾個預(yù)定角度范圍之外。這樣，當(dāng)調(diào)制部件10處在第一(散射)狀態(tài)時，從調(diào)制部件10反射出來的圖象因為光線被調(diào)制部件10散射在定向反射器上再到達觀看者17處，而得到了加強;而當(dāng)調(diào)制部件10處在第二(透明)狀態(tài)時，入射在方向反射器上的光線或者被吸收，或者被反射而到達不了觀看者17處。美國專利US 4726662(Cromack)公開了一種類型的定向反射器。另一種定向反射器21如圖3a所示。反射器21包括一塑料片22，在該塑料片22的一個面上模壓出一系列凸出的，大小一樣的平行的棱鏡，而在這棱柱狀塑料片22的另一表面上與之相分隔地設(shè)置一層吸收層23。在有凸棱的這一面上，每隔一個棱面上鍍有一層反射層24a和一層吸收層24b。就如圖所示，依預(yù)定角度范圍內(nèi)照在反射器21上的入射光的分布即按反射率極坐標(biāo)圖所示(其中軸23′表示吸收層23)，而在預(yù)定范圍之外的入射光則被吸收。
圖1也表示了放在調(diào)制部件10前面的消反射膜25也可以減弱射向調(diào)制部件10上的背景光的反射作用。于是，閃光圖象可以在調(diào)制部件10處于第一狀態(tài)時，最大程度地投向觀看17的眼睛中，而在圖象閃光的間隔時間中任何背景光都受到衰減。因此，投影圖象(即視頻信號)和由第二光源的背景光散射形成的噪聲之間對比度就改善了。
這樣，具有與已有技術(shù)相同對比度的投影圖象可以因本發(fā)明的方法而采用較低平均功率的光源。或者換言之，采用相同平均功率的光源則可以得到具有較好對比度的圖象。
圖1還表示了本方法所采用的電路框圖，由電源26給出的波形經(jīng)過部件28整形后控制一個脈沖發(fā)生器30。電源26可以是50周的交流主電源，也可以是電視中的場同步脈沖(例如，電視液晶二極管2處引出的信號)，其波形經(jīng)過諸如全波整流器和比較器這樣的部件28進行整形，或者電源26也可以是一個檢測閃動背景光的光檢測器。它與比較器這樣的部件28的輸入端相連，當(dāng)背景光的強度處于最亮的時候，該比較器即觸發(fā)閃光燈4和調(diào)制部件10。
采用光檢測器作為光源26還能進一步改進由背景光所產(chǎn)生的噪聲和圖象之間的對比度。光檢測器可以測量熒光管或放電管發(fā)出的背景光，并且可以檢測出熒光管輸出光是最弱的那個瞬間。這個信息送入比較器28，并使脈沖發(fā)生器30產(chǎn)生脈沖，使調(diào)制部件10處在第一狀態(tài)中，即使之成為光屏，而此時熒光管的輸出光是最弱的。這樣，從調(diào)制部件反射出來的背景光可得到進一步的衰減。
本發(fā)明還可以采用調(diào)制部件10在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間互相轉(zhuǎn)換和背景光的強度變化進行同步的辦法使對比度得到改進，即當(dāng)調(diào)部件處于第二狀態(tài)時的背景光比當(dāng)調(diào)制部件處于第一狀態(tài)時的背景光為強。只要當(dāng)背景光的光源是由交流主電源供電的熒光管或放電管時，這種光強的變化就是固有的?；蛘?，當(dāng)背景光是連續(xù)光，例如從窗戶進來的日光，那么窗子應(yīng)采用NCAP或染色的NCAP以便切換成產(chǎn)品最小的背景光。
上述方法也可采用那種具有別的轉(zhuǎn)換第一狀態(tài)和第二狀態(tài)特性的調(diào)制部件。其基本特點在于調(diào)制部件處在第一狀態(tài)時是一個很有效的反光屏，而在第二狀態(tài)時，只反射相對于第一狀態(tài)來說很少量的光。因此，被觀看者看到的從處于第一狀態(tài)下的調(diào)制部件反射出來的圖象，即所需的視頻信號就是大部分直接投向觀看者眼中的閃光圖象的整體效果了。而當(dāng)調(diào)制部件因在閃光間隙而處于第二狀態(tài)時，使其正反兩面上的任何入射光都受到了衰減。
圖4中表示了加強光屏上投影圖象相對于背景光產(chǎn)生的噪聲的對比度的第二個實施例。第二個實施例與第一個的不同之處在于采用了背投影系統(tǒng)，其設(shè)備與第一方法中所采用的相似，因此類似另部件的標(biāo)號采用同樣的數(shù)字。
第二個方法與第一個的不同之處在于采用了背投影系統(tǒng)，形成圖象的光線是聚焦在平面P2上，平面P2上置有光調(diào)制部件50，調(diào)制部件50處在一個限定表面上，并包括有一種染料NCAP材料和一種半透明片的組合物，處于第一狀態(tài)下的調(diào)制部件50是半透明的，并形成一個散射屏，將光線散射出來而產(chǎn)生圖象，觀看者51可以在調(diào)制部件50的另一側(cè)看到它。處在第二狀態(tài)下的調(diào)制部件50則是不透明的，吸收光的，使入射光不被散射或反射到觀看者51處。這樣，如同第一方法那樣，閃光圖象的大部分是當(dāng)調(diào)制部件50處于第一狀態(tài)時投向觀看者51的眼睛，而當(dāng)處在閃光的間隙期內(nèi)任何背景光都不會散射到觀看者51的眼睛中去。因此，投影圖象亦即所需要的視頻信號和由背景光產(chǎn)生的噪聲的對比度就改進了。在調(diào)制部件50的前面有一層消反射膜52，使入射在調(diào)制部件50前表面上的背景光得以減弱。
如同第一方法一樣，也可以看到采用調(diào)制部件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換和由第二光源所產(chǎn)生的背景光的強度變化相同步的方法，或者再加上和投影儀的光強度化相同步的方法，則可以改進投影圖象的對比度。
此外，還有一種(未圖示)實施例，即調(diào)制部件處在第一狀態(tài)時是透明的，而處于第二狀態(tài)的則是不透明的。這種組件包括一個費 爾透鏡和一個雙透鏡屏(即常用于已有技術(shù)的背投影系統(tǒng)中)放置在投影儀和調(diào)制部件之間，調(diào)制部件和這個組件的結(jié)合使調(diào)制部件處在第一狀態(tài)時，將其上的入射光分散開，而使調(diào)制部件處在第二狀態(tài)時，阻檔入射光散射在該表面上。
本發(fā)明的使投射在屏上的圖象和由背景光所產(chǎn)生的噪聲間的對比度得到加強的第三種方法的實施例現(xiàn)舉例表示在圖5和圖6中。這種方法采用一種類似于圖1或圖2那樣的設(shè)備，所以相應(yīng)部件的標(biāo)號采用相同的數(shù)字。
第三種方法是適用于前投影系統(tǒng)中的。成象的光線是聚焦在平面P3上，平面P3上有一半透明材料，或不透明材料，或反射性材料制成的反射屏60，材料可以是鋁粉涂料、玻璃球或棱柱。反射屏60限定一個表面，光調(diào)制部件61放在投影儀3和光屏60之間，調(diào)制部件61起電光快門的作用，可以從第一狀態(tài)透明狀切換成第二狀態(tài)吸收狀或不透明狀。處在第一狀態(tài)時，調(diào)制部件61允許閃光燈4發(fā)出的光線投向反射屏而成象，為觀看者62在調(diào)制部件61的前方看到。處于第二狀態(tài)時，調(diào)制部件61呈吸收狀，并阻擋了背景光投向調(diào)制部件61的前表面上以免反射到觀看者62處，而且也阻擋了背景光到達調(diào)制部件61的后表面上以免射向觀看者62處。這樣，在調(diào)制部件限定表面上的入射光效應(yīng)就減弱了。
如圖6所示，調(diào)制部件包括一個含有溶有分色染料的向列相液晶材料的密封微滴所組成的塑料層63，(染色NCAP由美國、加州、Sunnyvale，Talig公司制造)。這種材料的兩個透明電極14和16上加上電位差后即可使之由吸收轉(zhuǎn)為透明。
圖5也表示了一種消反射膜22放在調(diào)制部件61的前面以減弱投射在調(diào)制部件61前表面上背景入射光的反射，另有一種不透明層64，其材料可以阻擋背景光照到光屏60的后表面上去。適用于層64的材料包括表面鍍銀的黑色吸收材料。于是，如同第一和第二方法那樣，第三方法也改善了投影圖象(即所需視頻信號)和背景光噪聲之間的對比度。
圖5和圖6實施例的改型中，反射屏是采用6層含有膽甾基液晶材料的分色層所組成，它們是液晶聚酯層或是乳化或彌散膽甾基液滴的刷涂層。由于膽甾基材料的特性，可以使反射屏的各層安排得使反射光的譜帶很窄，而分成紅、綠、蘭等色，(對于每種所需的色譜帶來說都用了兩層，各具有相反方向的波長靈敏度，這就使對右側(cè)或左側(cè)的圓偏振光都得以反射)。于是，像日光或普通的人工光那樣的具有很寬譜帶的背景光射在屏上時，大部分光能不是被反射而是被光屏所透射了。只有相對來說很少一部分背景光才被反射出來。這種光屏是和具有窄波譜帶光源的投影儀聯(lián)合使用的，因為投影圖象的亮度可以被投影儀所控制，而背景光效應(yīng)也就得以減弱。采用這種光屏進一步加強了投影圖象相對噪聲的對比度。
如同第一和第二方法一樣，可以看到，運用調(diào)制部件切換狀態(tài)和由第二光源產(chǎn)生的背景光的強度變化相同步的辦法，或再加上與投影儀的光強度變化相同步的辦法可以改進投影成象的對比度。
本方法的改型就是將調(diào)制部件做成一付可被觀看者戴的眼鏡或風(fēng)鏡。
上面敘述的本發(fā)明的實施例都是采用單個光源將一個圖象投射到單個調(diào)制部件上的。從制造和操作方便起見，調(diào)制部件可以用一片NCAP材料制成，其中有一個面上帶有多層電極，每層電極都有單獨的驅(qū)動電子線路。
采用多個投影儀在調(diào)制部件上形成很多交叉的或毗鄰的平均亮度相匹配的圖象。圖7就表示了一個源圖70，它被分成若干部分投影成一個M×N矩陣，如圖7中就是4×3的投影儀。每個投影儀把源圖70中相應(yīng)的部分投影到調(diào)制部件上成象，所成的組合象是一個沒有接縫的矩陣象。
上述諸方法的第一種改型就是使用這種矩陣投影儀的產(chǎn)生組合圖象。這樣在第一狀態(tài)或第二狀態(tài)間可互相切換的調(diào)制部件上即可產(chǎn)生一個處于第一狀態(tài)的光屏。多個投影儀的光源同時閃動，并且和調(diào)制部件的切換相同步使投影在調(diào)制部件上的圖象處于第一狀態(tài)。
圖8是第二種改型，源圖76被分成76a，76ab，……76mn等多個部分，并被一組M×N矩陣投影儀投影成象。成象的光屏78也由一組M×N矩陣調(diào)制部件78aa，78ab，…78mn所組成。每一個調(diào)制部件(標(biāo)號為78xy)是與相對應(yīng)的投影儀和閃光燈相聯(lián)的，以便當(dāng)相應(yīng)投影儀的光源合上時，相對應(yīng)的調(diào)制部件78×y處在第一狀態(tài)，以起到光屏的作用而成象。
調(diào)制部件78xy可以各個獨立切換，這時，各個調(diào)制部件的透射特性可以調(diào)整，以便和相應(yīng)的投影儀所成象的亮度相匹配，或者還可以使調(diào)制部件78xy和相對應(yīng)的投影儀的閃光燈按序切換。這樣，就可以減少圖象的閃爍，并使閃光功率的分配在時間上更為均勻。
圖8表示了圖源76的每個部分與各有一個調(diào)制部件78xy?；蚣?，投影成象光屏是由多個在屏上排成行列的調(diào)制部件所組成的。
圖9表示的另一種改型，它是由一個光源投影成一個兩維或三維掃描調(diào)制光象，并由一矩陣象素組成一個被投影的圖象，這種圖象可以采用掃描激光器、彩色電視投影儀或電視投影儀的陰極示波管來產(chǎn)生(圖9中未示)。例如用電視投影儀的陰極示波管〔諸如束標(biāo)型彩色顯象管(beam-indextypeofColourCRT)〕由電子束快速移動而成光柵(在顯示面上掃描成大量的平行線)。顯示面上涂有一層或多層磷光物質(zhì)，受電子束激發(fā)而發(fā)光。這種光象由一象素矩陣所構(gòu)成，并投射到調(diào)制部件和所限定的表面上。
調(diào)制部件80是由一片NCAP材料82(見圖10)組成，該材料可因在其上加電位差而由半透明轉(zhuǎn)換成透明狀。在NCAP片的一個面上是由多個水平的氧化銦錫條組成的電極86，于是調(diào)制部件80就被分成多個由很多象素組成的水平調(diào)制部件條88，每條都可獨立地在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間相互轉(zhuǎn)換。
調(diào)制部件條88的切轉(zhuǎn)和使投影儀顯示面上的每個象素成為閃光源的光柵掃描運動是互相同步的。這種同步方式是如此安排的(a)當(dāng)與之相聯(lián)的許多象素被掃描時，相對應(yīng)的調(diào)制部件88是處于第一狀態(tài)中，(b)當(dāng)與之相聯(lián)的調(diào)制部件88是處于第一狀態(tài)時，相對應(yīng)的許多象素均不被掃描。
當(dāng)某一象素發(fā)光時，即被投射到某一調(diào)制部件條88上，該條是處于第一狀態(tài)，即半透明狀，以形成反射光屏。每個調(diào)制部件條88的切換是由相對應(yīng)的與該條上的電極86相聯(lián)接的電子驅(qū)動電路90來進行的。用一個驅(qū)動波形發(fā)生器和選擇器92來控制，即由激光器或投影儀的陰極示波管輸入(例如通過紅外遙控器)。一個同步信號94，也可以是由隨調(diào)制部件80和投影儀之間距離而變化的尺寸/距離控制信號95來控制。這種尺寸/距離控制可以是手動的，也可以采用超聲或紅外測距儀作自動控制;這種測距儀可調(diào)節(jié)調(diào)制部件條88的切換時間來補償調(diào)制部件80與投影儀之間的不同距離所產(chǎn)生的圖象的不同尺寸?；蛘撸队皟x上安置變焦鏡頭，則不同距離也可得到相同的圖象。紅外遙控還可以用來將投影儀的音頻信號傳遞到光屏的揚聲器中。
絕大多數(shù)未被投影儀的陰極示波管發(fā)出的光線照射著的調(diào)制部件條88都處在第一狀態(tài)中，所以是透明的。于是就不會有光線從調(diào)制部件條88上反射到位于和投影儀在同一側(cè)的觀看者那里去(即前投影情況)。就如同上述第一實施例所述，較優(yōu)的實施例中，在調(diào)制部件80背面的那層材料是吸收射在調(diào)制部件80正面的入射背景光的，而且也阻擋背景光從調(diào)制部件背面射出而再通過這些透明的調(diào)制部件條而被觀看者看到。這樣，調(diào)制部件80中的大部分面積并未被投影儀的陰極示波管的光線所利用而不會反射任何光線到觀看者處。于是背景光所產(chǎn)生的噪聲也被減弱，而所需的視頻信號，即投影成象和噪聲間的對比度得以改善。
這種改型已參照與實施例1中相類同的調(diào)制部件而加以敘述。顯然，這種改型也可以用在上述其它的實施例中。
本發(fā)明的方法對于產(chǎn)生不同于下述的投影成象的視頻信號來說也是有效的。
第二方法可以用來產(chǎn)生一種視頻信號，它是由一層透明狀或半透明狀的材料顯現(xiàn)出來的，例如，背示廣告板上的訊息，液晶板或路標(biāo)。如圖8所示。這種設(shè)備和圖4中的相類似，所以其中的標(biāo)號也用相同的數(shù)字。訊息是出現(xiàn)在光屏60的限定的表面上。處于第一狀態(tài)的調(diào)制部件50可使從閃光燈4射出的光線被半透明層102所漫射而射到光屏100上以放光而成訊息，處在第二狀態(tài)的調(diào)制部件則是吸收光線的。因此，就阻擋了射在調(diào)制部件正反面上的背景光反射和透射到觀看者處。這樣的發(fā)光訊息，亦即所需的視頻信號和由背景光所產(chǎn)生的噪聲之間的對比度就得以改善。
采用第三方法，從前面照亮光屏，也可以產(chǎn)生相似的效果，尤其是需要改變照明光的顏色時更是如此。
與實施例1相關(guān)的一種應(yīng)用是將印刷信息，例如地圖，投影成象而產(chǎn)生視頻信號。目前，這種信號的產(chǎn)生都是利用墨水或印墨水用的材料的反射性取得的。本發(fā)明的方法提供了一種調(diào)制部件，它在第一狀態(tài)時一面是半透明，另一面是不透明或反射的，而在第二狀態(tài)時是透明的。這種調(diào)制部件疊置在不透明的帶有所需印刷訊息的材料上。
這種方法表示在圖12中，在圖12a中，表示了處在第一狀態(tài)的調(diào)制部件106作為光屏，并提供一個在上面投影有圖象107的限定的表面。圖12b表示處于第二狀態(tài)的調(diào)制部件，它是透明的，所以印刷在不透明材料109上的圖文可以被觀看者看到。當(dāng)調(diào)制部件108在第一和第二狀態(tài)間互相切換時，則投影圖象107和印刷圖文都能被觀看者同樣看到，其結(jié)果如圖12c所示，觀看者看到一個組合的圖象。不透明屏和印刷圖文108的反射性并不能影響投影圖象107的顯現(xiàn)，因為圖象并不直接投射在不透明屏109上，而是投影在處于第一狀態(tài)的調(diào)制部件的光屏上。
本發(fā)明的另一種應(yīng)用可以根據(jù)“單程”窗的概念來構(gòu)成。
這個概念用圖13來表示，在第一區(qū)112和第二區(qū)114之間有一隔板110，它至少有一部分是用調(diào)制部件116所組成。調(diào)制部件116由一層NCAP材料構(gòu)成，并可在透明和不透明，例如半透明之間切換。第一光源117在第一區(qū)112中，發(fā)光照明第一區(qū)，第二光源118在第二區(qū)114中，用足夠的頻率進行閃光，以致不感到閃爍。
調(diào)制部件116的切換是和第二光源118的閃光頻率相同步的，以使第二光源118在切斷時，調(diào)制部件呈透明狀;使第二光源118在接通時，調(diào)制部件呈不透明狀。于是，位于第二區(qū)114中的觀看者就能看到第一區(qū)112的景象，因為當(dāng)觀看者在明亮的第二區(qū)114中時，調(diào)制部件是透明的。但當(dāng)一個處在第一區(qū)中的觀看者122，在調(diào)制部件116是不透明，并且第二光源118是接通時，則只能看到一個半透明的，亦即毛玻璃的窗，并且當(dāng)調(diào)制部件116是透明狀態(tài)時，看到的都是漆黑一團。因此，被觀看者112所看到的總的效果是一個毛玻璃窗。
這種“單程”窗的效應(yīng)還可以因加一層半透明鍍銀膜在調(diào)制部件上而得到增強?；蛘?，不透明狀態(tài)的調(diào)制部件可以是吸收的，也可以采用染色NCAP片和普通NCAP片的組合，這兩片在同一時間都是透明的。
這種“單程”窗可以在很多場合下得到應(yīng)用。一種場合是為了安全，即警衛(wèi)想從房間觀察而不被發(fā)覺。另一種場合是夜間行駛的汽車，乘客想有足夠的光線觀看，而駕駛員都希望看到一個暗淡的乘客區(qū)以便能看清楚后視窗外的一切。調(diào)制部件可以是不透明的和在不透明狀態(tài)下是吸收的，并安置在乘客區(qū)和駕駛員之間。同樣，這種調(diào)制部件也可用在汽車上裝有閃光燈的外窗上，以阻擋汽車?yán)锏墓鈹_亂別的汽車駕駛員。
這種構(gòu)思的另一種改型表示在圖14中，一條走廊用第一隔板132a和第二隔板132b相隔開，每一塊隔板至少有一部分是用相對應(yīng)的調(diào)制部件134a和134b所組成。在隔板132a，132b的相應(yīng)的外面部分136a，136b都用一閃光燈138a，138b進行照明，其閃光頻率高到足以消除閃爍感。每個調(diào)制部件134a，134b可以在透明和不透明狀態(tài)之間相切換。
每個調(diào)制部件134a，134b的切換都是和相應(yīng)閃光燈138a，138b的閃動相同步的，使得當(dāng)調(diào)制部件134a，134b是透明時，有光;而在不透明時，沒光。因此，136a，136b區(qū)內(nèi)是連續(xù)照明的。但是，兩個閃光燈138a，138b是反相的，即當(dāng)?shù)谝桓舭?32a上的調(diào)制部件134a是不透明時，第二隔板132b上的調(diào)制部件134b卻是透明的，反之亦然。這樣，走廊里的觀看者，如護士，就可以從走廊里觀察兩邊136a，136b區(qū)域里的情況。但是，在這兩個區(qū)域136a，136b里的人卻為兩個調(diào)制部件134a，134b并不是同時透明的，因而互相是看不見的。
本發(fā)明復(fù)蓋了很寬范圍的許多方法和構(gòu)思，對于本領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員來說，本發(fā)明范圍內(nèi)的許多實施例將是顯而易見的。
尤其可以預(yù)見到的是用于加強射在限定表面上，例如光屏上的投影圖象和由限定表面散射出來的背景光所產(chǎn)生的噪聲之間的對比度的三種已經(jīng)描述過的方法都可以改變成為在一個限定區(qū)域中產(chǎn)生一個三維圖象，即全息圖。
權(quán)利要求
1.一種由光源投影成由象素矩陣表示的兩維或三維掃描調(diào)制光象的方法，包括下列步驟將所說的圖象從光源發(fā)出投影到一個限定的表面上或一個限定的區(qū)域中用多個部件將光線至少在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間進行調(diào)制，各個調(diào)制部件都和許多象素相聯(lián)其中象素矩陣的掃描是和所說的多個調(diào)制部件的切換是同步的，以使(a)當(dāng)與相應(yīng)的調(diào)制部件相聯(lián)的象素正被掃描時，該調(diào)制部件就處于第一狀態(tài)，(b)當(dāng)與之相聯(lián)的調(diào)制部件處在第二狀態(tài)時，相應(yīng)的許多象素不在進行掃描。每個處在第一狀態(tài)下的調(diào)制部件可以在所說的限定表面上或所說的限定區(qū)域中配光，而每個處于第二狀態(tài)下的調(diào)制部件可以使落在所說的限定表面上或在限定區(qū)域中的任何入射光線所產(chǎn)生的效應(yīng)減弱。
2.一種由一光源發(fā)出投影成由一象素矩陣表示的兩維或三維掃描調(diào)制光象的設(shè)備，其特征在于包括一個光源;將由光源發(fā)出的兩維或三維掃描調(diào)制光象投影到限定表面上或限定區(qū)域中去的部件;將光線至少調(diào)制成第一狀態(tài)和第二狀態(tài)的幾個部件，每個部件都和許多象素相聯(lián)。使每個所說的調(diào)制部件在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)中作切換的部件使象素矩陣的掃描和所說的多個調(diào)制部件相同步的部件，以使(a)當(dāng)與之相聯(lián)的許多象素正在掃描時，相應(yīng)的所說的調(diào)制部件就處在第一狀態(tài)，(b)當(dāng)與之相聯(lián)的調(diào)制部件正處在第二狀態(tài)時，相應(yīng)的許多象素就不在進行掃描。其中每個處于第一狀態(tài)的調(diào)制部件可以在所說的限定的表面上或所說的限定區(qū)域中進行配光，而每個處在第二狀態(tài)的調(diào)制部件則可以使任何入射光在所說限定表面上或限定區(qū)域中所產(chǎn)生的效應(yīng)減弱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的一種設(shè)備，其特征在于其中每個處在所說第一狀態(tài)的所說調(diào)制部件形成一個散射光屏以提供所說的限定表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的一種設(shè)備，其特征在于其中處于所說第一狀態(tài)的所說調(diào)制部件形成一個反射光屏
5.根據(jù)權(quán)利要求4的一種設(shè)備，其特征在于在具有象素矩陣的所說多個調(diào)制部件的另一面上包括一個薄層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的一種設(shè)備，其特征在于其中的一個薄層是當(dāng)由一個方向觀看時是反射的，而當(dāng)由另一個方向觀看時是吸收的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的一種設(shè)備，其特征在于這一薄層包括一個百葉窗式柵條層和一個反射層。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的一種設(shè)備，其特征在于其中還包括一個用于在所說限定表面上配光的光屏，每個所說的調(diào)制部件成為一個快門，處于第一狀態(tài)時可以透光，處于第二狀態(tài)時不透光。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任何一項所說的設(shè)備，其特征在于所說的調(diào)制部件是含有液晶材料所組成的一薄層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于所說的調(diào)制部件包括一含有液晶材料微滴的聚酯薄膜。
全文摘要
用于調(diào)制光線的多個部件(88)是可以在至少第一狀態(tài)和第二狀態(tài)中切換，這種切換是和象素矩陣的掃描相同步的，使得(a)當(dāng)與之相聯(lián)的許多象素正在掃描時，相應(yīng)的調(diào)制部件(88)正處在第一狀態(tài)；和(b)當(dāng)與之相聯(lián)的調(diào)制部件(88)正處在第二狀態(tài)時，相應(yīng)的許多象素則并不進行掃描。當(dāng)調(diào)制部件(88)處于第二狀態(tài)時，它可以使限定表面或限定區(qū)域上配光。
文檔編號H04N9/31GK1045300SQ8910851
公開日1990年9月12日 申請日期1989年10月6日 優(yōu)先權(quán)日1988年10月6日
發(fā)明者安娜·阿列克旦·沙克 申請人:桑埃米公司