LCoS阵列中的闪烁消减制造技术

本发明专利技术提供了一种方法，用于减少沿液晶基阵列诸如LCoS阵列的轴的像素中出现的闪烁。沿该轴的像素呈现相同灰度级。根据该方法，选择多个数字数据命令序列来驱动该相同灰度级处的像素。多个数字数据命令序列中的第一个施加至沿该轴的第一像素。多个数字数据命令序列中的第二个施加至沿该轴的第二像素。第二像素毗邻第一像素。第一和第二数字命令序列引起施加至这两个像素的电压具有相位相反且量值相等的频率分量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】LCoS阵列中的闪烁消减
技术介绍
公知的是，在LCoS设备以数字驱动模式操作时，在LCoS设备中会发生闪烁。通过数字驱动，脉宽调制方案将灰度级编码为一系列二进制脉冲。在该实现方式中，脉宽不会变化而编码通过位序列实现。为了避免LCoS中的电荷迁移，对这些位数施加具有50％占空比的交流电压从而使得平均电压是零而RMS是非零。液晶分子，其具有有限的旋转粘性，响应电压的RMS。由于液晶分子的粘性限制了分子响应快速变化电压的能力，闪烁增加。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种方法，用于减少沿液晶基阵列诸如LCoS阵列的轴的像素中出现的闪烁。沿该轴的像素呈现相同的灰度级。根据该方法，选择多个数字数据命令序列来驱动该相同灰度级处的像素。多个数字数据命令序列中的第一个施加至沿该轴的第一像素。多个数字数据命令序列中的第二个施加至沿该轴的第二像素。第二像素与第一像素毗邻。第一和第二数字命令序列引起施加至这两个像素的电压具有相位相反且量值相等的频率分量。附图简要说明图1示出了用于获得液晶基阵列各个像素的灰度级的脉宽调制时域方案的简化示例。图2示出了具有10个时间片序列的帧的示例，其中分配至时间片的导通(ON)状态占用率从100％(针对5个时间片)变化至2％(针对一个时间片)。图3示出了具有10个时间片序列的帧的另一示例。图4示出了具有分别沿x和y轴在行和列上延伸的像素的LCoS阵列的平面图。图5示出了施加至图4的阵列中一个像素的电压随时间的变化(实线)以及施加至相邻像素的电压随时间的变化(虚线)。图6A和图6B分别是可以和本专利技术各实施方式结合使用的简化光学装置诸如自由空间WSS的一个示例的顶视图和侧视图。具体实施方式介绍——通过LCoS阵列获得灰度级液晶基阵列诸如硅基液晶(LCoS)阵列中任意给定像素的灰度级可通过控制每帧期间像素处于ON状态的时长来获得。每帧可分割为时间片序列。通过保持引导至LCoS阵列上的光线处于固定亮度以及通过在该序列的某些时间片期间导通(ON)或断开(OFF)特定像素以使得该序列期间像素处于ON的累积时间与该像素的期望灰度级成比例，能够实现给定灰度级。这针对阵列的每个像素针对每帧来实现。参照图1，示出了用于获得单个像素的灰度级的脉宽调制时域方案的简化示例。图1是示意单个像素的ON/OFF状态相对于单个帧的时间的图表。如上所述，每个像素的感知性灰度级随着每个完整帧期间像素处于ON状态的累积时间增加。如图1中所示，帧F1分割为时间上相同长度的时间片TS序列。在该示例中，帧F1分割为三个时间片序列，其中像素占据第一时间片TS1的1/7(即，整个帧F1长度的1/21)、第二时间片TS2的2/7(即，整个帧F1长度的2/21)、以及第三时间片TS1的4/7(即，整个帧F1长度的4/21)。针对这些时间片中的每个，单个二进制位用于确定像素在每个时间片期间是处于ON还是OFF状态。仅需要一个位数来确定像素的状态。因此，以零和一形式的数字数据命令可用于控制任意给定时间片期间的每个像素的ON/OFF状态。在该示例中，零(0)用于将像素从ON转向OFF状态或将该像素保持在OFF状态以及一(1)用于将像素从OFF转向ON状态或将该像素保持在ON状态。通过如上所述的将帧分割为其中每个像素占据每个时间片的特定分数时段的三个相同持续时间的时间片，实现了在灰度上级到级具有相等变化的八个灰度级。这些灰度级从对应于帧的全部三个时间片的像素处于OFF状态的等级0到对应于整个帧F1的最大7/21的像素处于ON状态的等级7。等级0和等级7之间的任意灰度级可通过在合适时间片期间像素转向ON来获得。如上所提及的，通过将帧的整个三个时间片TS1、TS2和TS3的像素转向OFF来获得灰度级0，使得对于该帧来说像素尽可能的黑。这是每个时间片TS1、TS2和TS3的传输数据命令零(0)的结果，这可表示为二进制位0-0-0的序列，其中该序列的第一或最高有效位对应于时间片TS1，第二位对应于时间片TS2，以及第三或最低有效位对应于时间片TS3。通过将时间片TS1期间整个帧时长的1/7的像素接通以及将针对时间片S2和S3的断开来获得灰度级1。因此，灰度级1对应于针对时间片TS1一(1)和针对时间片S2和S3零(0)的数据命令，这可表示为二进制数1-0-0的序列。通过仅接通帧长的2/7的时间片TS2期间的像素来获得灰度级2。这引起像素针对整个帧的2/7来说处于接通。灰度级2对应于数据命令0-1-0。通过使用这样的三位数据命令格式，灰度级3对应于数据命令1-1-0，等级4对应于命令0-0-1，等级5对应于1-0-1，等级6对应于0-1-1，以及灰度级对应于数据命令1-1-1，对此，像素针对整个帧F1的7/21来说处于接通。因此，对于每个连续灰度级，像素对于整个帧时间的另外1/7来说处于接通并因此导致像素比先前灰度级亮1/7的最大亮度。因此，包括对应于全部三个时间片的像素处于断开的灰度级0，通过每个等级在灰度上级到级具有相等变化来实现八个灰度级。尽管上述示例描述了将帧分割为三个时间片以获得八个灰度级，应该理解的是相同的技术可应用于帧可分割的任意数量的时间片。通过增加时间片，灰度级的数量对于每增加1个时间片来说增加至两倍。因此，四个时间片序列将提供16个灰度级(0-15)，五个时间片将提供32级(0-31)，以此类推增加至更多或超过八个时间片，这将提供256灰度级(0-255)。另外，时间片由处于接通状态的像素占据的分数部分不限于如上所述的用于示意目的1/7的倍数。更一般而言，0-100％之间的任意百分比可分配至一个时间片中该时间片由接通状态的像素占据的期间。这些百分比通常由LCoS厂商来分配。例如，在一个情形中，为LCoS的像素分配每帧10个时间片序列(对应于10位数据命令，提供10240灰度级)。图2示出了具有10个时间片序列的帧，其中分配至时间片的导通(ON)状态占用率从100％(针对5个时间片)变化至2％(针对一个时间片)。闪烁因为LCoS分子仅能够响应以限定方式快速变化施加的电压，在LCoS中出现闪烁。也就是说，LCoS就像低通滤波器，因为分子不能够跟随高频电压的施加。闪烁反应量将因此依靠所施加的电压。因此，引起相同灰度级的不同时间片序列会呈现不同的闪烁量。例如，考虑下面两个可施加至LCoS的8位序列。为了简单起见，各时间片设定为在持续时间上相同，其中时间片的100％由处于接通状态的像素占用的(即，在1的数位施加至时间片时)。10101010(序列A)11110000(序列B)由两个序列A和B的数据命令驱动的像素产生相同灰度级，这是因为在这两种情形中，像素针对40％时间处于接通。然而，这两个序列将呈现不同的闪烁量。序列A的数据命令引起所施加的电压具有包括最低分量fA的频率分量。类似的，序列B的数据命令引起所施加的电压具有包括最低分量fB的频率分量。这两个序列的测试示出了序列A的最低频率分量fA大于序列B的最低频率分量fB。也就是说fA>fB。因此，根据序列A驱动的像素将通常呈现相比根据序列B驱动的像素来说更低的闪烁。通过该相同推理，不同时间片序列，其具有不同接通状态占用率(即由处于接通状态像素占用的时间片分数部分)分配至它本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于减少沿硅基液晶(LCoS)阵列的轴的像素中出现的闪烁的方法，沿该轴的像素呈现相同灰度级，该方法包括：选择多个数字数据命令序列来驱动所述相同灰度级处的像素；施加多个数字数据命令序列中的第一个至沿该轴的第一像素；以及施加多个数字数据命令序列中的第二个至沿该轴的第二像素，第二像素毗邻第一像素，其中第一和第二数字命令序列引起施加至这两个像素的电压具有相位相反且量值相等的频率分量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.14 US 14/686,1631.用于减少沿硅基液晶(LCoS)阵列的轴的像素中出现的闪烁的方法，沿该轴的像素呈现相同灰度级，该方法包括：选择多个数字数据命令序列来驱动所述相同灰度级处的像素；施加多个数字数据命令序列中的第一个至沿该轴的第一像素；以及施加多个数字数据命令序列中的第二个至沿该轴的第二像素，第二像素毗邻第一像素，其中第一和第二数字命令序列引起施加至这两个像素的电压具有相位相反且量值相等的频率分量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LCoS是结合在一波长选择开关(WSS)中的开关元件以及呈现相同灰度级的轴是色散轴，沿所述色散轴由WSS接收的WDM信号是空间分离的。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：从针对不同帧期间的像素可用的规定数量灰度级选择相同灰度级；选择每个帧分割的多个时间片，多个时间片中将被选择来产生灰度级数量的时间片的数量大于针对该像素可用的灰度级的规定数量，每个时间片具有其间像素可驱动处于接通状态的指定时间部分；以及选择第一组多个时间片序列，其间数字数据命令施加至第一像素以使得第一像素处于接通状态，第一组多个序列产生规定数量的灰度级，其中第一组多个序列是从每个帧分割的时间片数量中获得的所有可用序列的子组，其中所述选择包括针对第一组多个序列中的内含物从产生相同灰度级的所有可用序列中的两个或多个中选择给定序列，从而使得给定序列相比产生相同灰度级的两个或多个可用序列中的剩余序列呈现较少闪烁。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括选择施加至第一像素的第一数字数据命令序列以使得施加至第一像素的电压具有的最低频率分量大于由使得第一像素在相同灰度级下被驱动的任意其他数字数据命令序列产生的电压的最低频率分量。5.一种光学设备，其包括：一光学端口阵列，其具有用于接收光束的至少一个光学输入和至少一个光学输...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰斐逊·L·瓦格纳，
申请(专利权)人：尼斯迪卡有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US