高动态范围显示装置制造方法及图纸

一种显示器具有并入一个光调制器的显示屏。该显示屏可以是前投射显示屏或背投射显示屏。可以控制该光调制器的元件，以调节从显示屏上的对应区域发出的光的强度。该显示器可以提供高动态范围。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于显示数字图像的显示器。
技术介绍
动态范围是景物的最高亮度部分与景物的最低亮度部分的强度之比。例如，一个视频投射系统投射的图像可以具有300∶1的最大动态范围。人的视觉系统能够识别具有极高动态范围的景物的特征。例如，一个人可以在明亮日照的白天观察无灯光的车库的阴影，并且看见阴影中的物体的细节，即使相邻的日照区域的亮度比景物的阴影部分的亮度大几千倍。创造这种景物的逼真重现可能要求显示器的动态范围超过1000∶1。名词“高动态范围”是指800∶1或以上的动态范围。现代数字成像系统能够捕捉和记录景物的数字表示，其中保持了景物的动态范围。计算机成像系统能够合成具有高动态范围的图像。但是，目前的显示技术不能以如实复制高动态范围的方式重现图像。Blackham等人的美国专利号5,978,142公开了一种系统，用于投射图像到显示屏上。该系统具有第一和第二光调制器，都对来自光源的光进行调制。每个光调制器在像素的水平上调制来自光源的光。被这两个光调制器调制的光投射到显示屏上。Gibbon等人的PCT申请号PCT/US01/21367公开了一种投射系统，包含一个预调制器。该预调制器控制入射到一个可变形反射镜显示装置上的光的量。可以使用一个单独的预调制器使选定区域(例如一个象限)变暗。存在一种需要使得成本有效的显示器能够复制被显示图像中的宽范围的光强度。
技术实现思路
本专利技术提供了用于显示图像的显示器以及用于显示图像的方法。本专利技术的一个方面是提供一种显示器，包括光源；第一空间光调制器，用于调制来自光源的光；显示屏，包括第二空间光调制器；以及，一个光学系统，被配置用于使被第一空间光调制器调制的光成像到显示屏的第一面上。本专利技术的另一个方面是提供一种显示器，包括光源；第一空间光调制器，用于调制来自光源的光，该第一空间光调制器包括一个可控制的像素阵列；以及，第二空间光调制器，用于调制被第一空间光调制器调制的光，该第二空间光调制器包括一个可控制的像素阵列；其中第一和第二空间光调制器的其中一个的每个像素对应第一和第二空间光调制器的另一个调制器的多个像素。本专利技术的另一个方面是提供一种显示装置，包括第一空间调制装置，用于提供以第一空间分辨率被空间调制的光；第二空间调制装置，用于以不同于第一空间分辨率的第二空间分辨率对该光进行进一步空间调制；以及，用于控制第一和第二空间调制装置以显示由图像数据定义的图像的装置。本专利技术的又一个方面是提供用于显示具有高动态范围的图像的一种方法。该方法包括产生光；在第一光调制步骤中根据图像数据对该光进行空间调制；以及，使该空间调制的光成像到包括光调制器的一个显示屏上。以下描述了本专利技术的另一些方面以及本专利技术的特定实施例的特征。附图说明在表示本专利技术的非限制性的实施例的附图中，图1是根据本专利技术的一个实施例的显示器的示意图；图1A是图1的显示器的特定实施的示意图；图2是根据本专利技术的一个替换性实施例的包括四个空间光调制器的显示器的示意图；图3是根据本专利技术的另一个实施例的背投射型显示器的示意图；图4是根据本专利技术的又一个实施例的前投射型显示器的示意图；图5是表示在根据本专利技术的一个显示器中，较高分辨率的空间光调制器中的像素与较低分辨率的空间光调制器中的像素之间的一种可能的关系；图5A表示提供一个光调制器其分辨率比另一个光调制器低的效果；图6是具有一个替换性投射器构造的前投射型彩色显示器的示意图；图6A和6B是图6的彩色显示器的前投射显示屏的部分放大剖视图；图7是表示从一个较低分辨率的光调制器的像素被成像到一个较高分辨率的光调制器上的光如何能够重叠以产生光强度关于位置的平滑变化的曲线图；以及图7A是表示一个光调制器的像素的图像的光强度关于位置的变化如何能够表示为一个方形曲线与一个扩展函数的卷积。具体实施例方式在以下描述中，提出了特定细节，以提供对本专利技术的更彻底的理解。但是，没有这些细节也可以实施本专利技术。在其它例子中，没有显示或详细描述熟知的元件，以避免不必要地使本专利技术难以理解。因此，说明书和附图应视为示例性的，而非限制性的。本专利技术提供了能够重现高动态范围的图像的显示器。根据本专利技术的显示器包括两个光调制级。光连续通过两级，以提供具有增大的动态范围的图像。图1示意性地表示根据本专利技术的一个简单实施例的显示器10。图1中元件的尺寸以及它们之间的距离未按比例绘制。显示器10包括光源12。光源12可以例如包括一个投射灯例如白炽灯或弧光灯、激光，或另一个合适的光源。光源12可以包括一个光学系统，该光学系统包括一个或多个反射镜、透镜或其它光学元件，合作用于将光输送到显示器10的剩余部分。在该示例的实施例中，来自光源12的光指向第一光调制器16。光源12较好地提供第一光调制器16的完全均匀的照明。光调制器16包括一个可单独寻址的元件阵列。光调制器16可以包括例如LCD(液晶显示器)或DMD(可变形反射镜装置)，分别是透射型光调制器的例子和反射型光调制器的例子。显示器驱动电路(图1中未显示)根据定义被显示图像的数据控制光调制器16的元件。被第一光调制器16调制的光通过合适的光学系统17成像到背投射显示屏23上。来自第一光调制器16的小区域的光通过光学系统17指向背投射显示屏23上的对应区域。在所示实施例中，光学系统17包括焦距为f的一个透镜。通常，使被第一光调制器16调制的光成像到背投射显示屏23上的光学系统17可以包括一个或多个反射镜、透镜或其它光学元件。这种光学系统具有使被第一光调制器调制的光成像到第二光调制器上的功能。在所示实施例中，背投射显示屏包括第二光调制器20和准直仪18。准直仪18的主要功能是使通过背投射显示屏23的光优先指向观察区域。准直仪18可以包括菲涅耳透镜、全息透镜，或者，一个或多个透镜的另一种布置和/或使光导向观察区域的其它光学元件。在所示实施例中，准直仪18使光以通常垂直于显示屏23的方向通过第二光调制器20的元件。当从准直仪18入射的光通过第二光调制器20时，被进一步调制。然后该光通到漫射器22，漫射器22使出射光在一个方向范围内散射，使得位于漫射器22的与第一光调制器16对侧的观察者能够看到从显示屏23的整个区域发出的光。通常，漫射器22可以使光在水平和垂直平面被散射到不同的角度。应当选择漫射器22使得被第二光调制器20调制的光在一个角度范围内散射，使得当从所需观察位置观察时，最大散射角至少等于显示屏23所张的角度。背投射显示屏23的面积可以与第一光调制器16不同。例如，背投射显示屏23的面积可以比第一光调制器16大。在这种情况下，光学系统17使被第一光调制器16调制的光束扩展，以照明背投射显示屏23上的更大的对应面积。第二光调制器20可以与第一光调制器16的类型相同或者不同。在第一和第二光调制器16和20都是使光发生偏振的类型的情况下，第二光调制器20的定向在实际中应尽可能地使其偏振面与从第一光调制器16入射到其上的光的偏振面匹配。显示器10可以是一个彩色显示器。这可以用不同的方式实现，包含●使第一光调制器16和第二光调制器20的其中一个为彩色光调制器；●提供并行作用于不同颜色的多个不同的第一光调制器16；以及●提供一个机构，用于快速引导不同的彩色滤光片进入第二光调制器20之前的光路。作为以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种显示器，包括：光源；第一空间光调制器，用于调制来自光源的光；显示屏，包括第二空间光调制器；以及，一个光学系统，用于使被第一空间光调制器调制的光成像到显示屏的第一面上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：洛恩怀特海德，格利格沃德，沃尔夫冈斯图尔兹令格，海尔基斯特泽恩，
申请(专利权)人：不列颠哥伦比亚大学，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]