激光投影系统中的色彩和亮度补偿技术方案

提供了一种多色激光投影系统，其包括多色激光源、激光投影光学器件、光强监测器以及投影控制器。该多色激光源被配置成产生频率经转换光束λ１和固有频率光束λ２等。该激光投影光学器件被配置成利用该频率经转换光束λ１和固有频率激光束λ２等产生扫描激光图像。该激光投影光学器件被配置成将频率经转换光束λ１的一部分引导至光强监测器。该投影控制器被编程为因变于频率经转换光束λ１的强度改变固有频率光束λ２的强度。公开并要求保护其它实施例。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】激光投影系统中的色彩和亮度补偿优先权本申请要求2007年11月26日提交的美国专利申请No. 11/986, 733的优先权，且 基于其内容并通过弓丨用将其内容整体结合于此。背景本专利技术涉及多色激光投影系统，更具体地涉及其中激光源所产生的至少一个光束 是频率经转换光束的激光投影系统中的色彩校正和亮度平衡。作为示例而非限制，扫描激 光投影系统通常采用红色、绿色以及蓝色光束来产生扫描激光图像。红色和蓝色光束通常 利用固有波长激光源来产生。相反，绿色光束通常通过将诸如分布式反馈(DFB)激光器、分 布式布拉格反射镜(DBR)激光器、法布里-珀罗激光器、垂直腔面发射(VCSEL)激光器等等 之类的红色或红外固有半导体激光器与诸如二次谐波发生(SHG)晶体之类的光波长转换 器件组合而产生。通过将例如1060nm的DBR或DFB激光器调谐至SHG晶体的光谱中心——这将波 长转换成530nm，可将SHG晶体配置成产生基波激光信号的较高次谐波。然而，诸如MgO掺 杂的周期性极化铌酸锂(PPLN)之类的SHG晶体的波长转换效率极大地依赖于激光二极管 与SHG器件之间的波长匹配。PPLN SHG器件的带宽通常非常小——对于典型的PPLN SHG 波长转换器件，半最大值全带宽(FWHM)波长转换带宽仅在0. 16到0. 2nm范围内，且主要取 决于该晶体的长度。激光器腔中的模式跳变或不受控的大波长变化会导致半导体激光器的 输出波长在工作期间移出该允许带宽。一旦半导体激光器波长偏移出PPLN SHG器件的最 优转换波长，该转换器件在目标波长下的输出功率就降低。例如，在激光投影系统中，模式 跳变尤其是个问题，因为它们会产生功率的即时变化，这些即时变化容易被视为图像中的 特定位置处的缺陷。这些可视缺陷通常呈现为图像上的有组织的、图案化的图像缺陷，因为 所产生的图像就是激光器的不同区域的温度演变的标志。简述已知在开发用于激光投影系统的半导体激光源时的与波长匹配和稳定化相关联 的挑战的情况下，本专利技术人已经认识到用于其中光源所产生的至少一个光束是频率经转换 光束的激光投影系统中的色彩校正和亮度平衡的有利方案。根据本专利技术的一个实施例，提供了一种多色激光投影系统，其包括多色激光源、激 光投影光学器件、光强监测器以及投影控制器。该多色激光源被配置成产生频率经转换光 束X1和一个或多个固有频率光束λ2、λ3等。该激光投影光学器件被配置成利用该频率 经转换光束X1和固有频率激光束λ2、λ 3等产生扫描激光图像。该激光投影光学器件被 配置成将频率经转换光束λ工的一部分引导至光强监测器。投影控制器被编程为补偿频率 经转换光束λ i中出现的强度误差，以使_9] M ^= f{AI J 其中表示频率经转换光束λ i中偏离基准数据强度信号的变化，Δ/；^表示固有 频率光束λ2中偏离基准数据强度信号的变化，以及f是至少部分取决于投影仪设计的函 数。 虽然主要在图像投影的背景下描述本专利技术的概念，但可构想的是，本专利技术的多个 概念也可应用于其中激光波长的可重复波动会成为问题的任何激光器应用。附图简述本专利技术的特定实施例的以下详细描述可在结合以下附图阅读时被最好地理解，在 附图中相同的结构使用相同的附图标记指示，而且在附图中附图说明图1是多色激光投影系统的示图；图2是需要色彩校正的扫描激光图像的示图；图3是色彩经校正的扫描激光图像的示图；图4是需要亮度平衡的扫描激光图像的示图；以及图5是亮度经平衡的扫描激光图像的示图。详细描述首先参照图1，本专利技术的具体实施例可在多色激光投影系统100的情境下进行描 述，该系统100包括多色激光源10、激光投影光学器件20、光强监测器30以及投影控制器 40。如图1所示，该多色激光源可被配置成作为RGB扫描投影仪工作，其产生频率经转换 光束X1(例如绿色激光束)以及一个或多个固有频率光束λ2、λ 3(例如红色和蓝色激光 束)。激光投影光学器件20可包括多个光学元件，包括但不限于部分反射分束器22和 扫描反射镜24。这些光学元件协作以利用频率经转换光束X1和固有频率激光束λ2、λ3 在投影屏幕或像平面50上产生二维扫描激光图像。此外，根据所构想的用于监测频率经转 换光束X1的强度的一种装置，部分反射分束器22被配置成部分滤波光束λ” λ2、λ3，并 将频率经转换光束X1的一部分引导至光强监测器30。可构想多种替代配置可用于监测频 率经转换光束X1的强度，而不背离本专利技术的范围。光强监测器30被配置成产生表示频率经转换光束λ工的强度变化的电信号或光 信号。与光强监测器30连通的投影控制器40接收或取样频率经转换光束λ工的被引导至 光强监测器30的那部分，且被编程为补偿该频率经转换光束λ工中出现的强度误差，以使 =/( )Mxi其中表示频率经转换光束λ工中偏离基准数据强度信号的变化，Δ/；^表示固有 频率光束λ 2中偏离基准数据强度信号的变化，Δ/+表示附加固有频率光束λ 3中偏离基准 数据强度信号的变化，以及f和g是至少部分取决于投影仪设计的函数。通常，将表示所 投影图像的各个像素的期望强度与实际强度之差，如监测到的强度信号所表示。吣和 的值表示有意引入固有频率光束λ2、λ 3的信号中的校正。在本专利技术一实施例中，固有频率光束λ 2、λ 3相对于频率经转换光束λ工被延时。 例如，在激光扫描投影仪中，通过在投影屏幕上扫描与图像色彩对应的多个光斑来产生图 像。由于光束之间存在小的角度失准，每种色彩在略为不同的时刻致力于该图像的各个像 素。例如，三个光束λρλ2以及λ 3可被分开像平面50中的一条或两条线，且在沿这些线 的方向上分开一个或两个像素。通过提供延伸超出像平面50的边缘小但足够距离的扫描反射镜24的扫描模式，每个光束在整个像平面50上扫描，但每种色彩在略为不同的时刻开 始该帧，然后以同一顺序通过该帧。因此每个像素接收所有三个光束，但按照特定的时间顺 序。施加至后两个光束的信号因此被延迟适当的时间量，以使该图像在每个像素处对准。通 过安排光束的角度失准，以使频率经转换光束λ工是进入每帧的第一光束——即每个像素 中的第一色彩，可监测频率经转换光束X1的功率波动，并且事后可对其他色彩进行相应的 校正。应当注意，此处陈述的用于色彩校正和亮度平衡的方案在某种程度上比所陈述的 相对一般方程更完善。例如，优选通过对图像的低和高空间频率成分部分进行不同类型的 校正，以区分低和高空间频率成分图像。所构想的函数可包括使用低通或高通滤波函数，且 可应用于倍频信号Δ/+以达到最优校正。为描述和限定本专利技术，注意，根据本专利技术的投影系统不需要是三色投影系统，并且 例如它可仅采用固有频率光束λ 2、λ 3中的仅一个和频率经转换光束λ 10作为另一替代方 案，可构想可利用两个以上固有频率光束λ2、λ 3以及一个以上频率经转换光束λ1()还注 意，“基准”数据强度信号是表示对于要投影的特定波长的图像数据中表示要投影的图像的 强度成分的那部分。对于三色投影系统，函数f和g可以是等价函数，或可略有不同，这取决于影响所 投影图像的观看或外观的各种内部和外部条件。在任一种情况下，f和g应被选择成校正色 彩变化或平衡所投影图像上的亮度。例如，需要色彩校正的扫描激光图像在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多色激光投影系统，包括多色激光源、激光投影光学器件、光强监测器以及投影控制器，其特征在于：所述多色激光源被配置成产生频率经转换光束λ↓［１］和至少一个固有频率光束λ↓［２］；所述激光投影光学器件被配置成利用所述频率经转换光束λ↓［１］和所述固有频率光束λ↓［２］产生图像；所述激光投影光学器件被配置成将所述频率经转换光束λ↓［１］的一部分引导至所述光强监测器；所述光强监测器和所述投影控制器被配置成产生表示所述频率经转换光束λ↓［１］的强度误差的信号；以及所述投影控制器被编程为对所述固有频率光束λ↓［２］应用补偿信号，以补偿所述频率经转换光束λ↓［１］中出现的所述强度误差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J高里尔，JM哈里斯，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]