用于投影的光源调制制造技术

一种彩色投影显示器，其中，至少一个颜色通道包括：光源组件，包括提供集合光束的多个脉冲调制光源；光调制控制子系统；照明光学器件，用以将所述集合光束引导到图像调制平面；以及在所述图像调制平面中的空间光调制器。光调制控制子系统感测所述集合光束的合计光强度信号，并响应于所感测的合计光强度信号来控制用于所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数，以减小成像时间间隔内的所述集合光束的光强度波动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光学投影系统，尤其涉及来自多个光源的调制光在图像-数据描绘空间光调制器阵列上的调制、控制和时间叠加。
技术介绍
投影和电子显示系统广泛用于显示图像内容。在投影系统的情况下，不管是传统的基于胶片的系统还是较新的电子系统，都将来自单一光源(通常是灯)的光引导到将图像数据给予经过的光的图像调制元件(例如胶片或一个或多个空间光调制器)。通常，随后将胶片或光调制器阵列成像到显示表面或屏幕。出于各种原因，包括光效率、扩展的色域、增大寿命和减小持续的替换成本，一直存在以固态光源(诸如激光器或LED)代替传统的灯(诸如氙弧灯、钨齒素灯、荧光灯或UHP)的压力。然而，迄今为止·，对基于激光器的投影系统的巨大期望仍未实现，因为紧凑、鲁棒、中低成本、高功率、可见波长的激光器技术还没有以商业化形式出现，尤其是对于绿光和蓝光而言。最近，这一阻碍开始消失，因为诸如Laser Light Engines (Salem, NH)和NECSEL(Milpitas，CA)之类的公司已经展示了原型或早期产品激光器装置。例如，NECSEL提供了绿光(535nm)和蓝光(465nm) Novalux激光器阵列，均提供3-5瓦的光学输出功率。在这些功率级下，并且考虑到系统效率损失，对于每个颜色使用单一紧凑式激光器装置可以实现用于大会议室或家庭影院的适度大小的投影仪( 1500流明输出)。然而，在电影影院的情况下，取决于屏幕尺寸和屏幕增益，屏幕上的亮度要求10，000-40，000流明或者40-170瓦的组合光学功率。目前，这些功率级只能通过在每一个颜色通道中光学组合多个激光器阵列的输出来实现，尽管最终紧凑式激光器技术可以发展到可以从每一个颜色的单一激光器装置获得40-120瓦的光学功率的程度。相对于简单性、成本和对激光器故障的敏感度平衡考虑，每一个方案潜在地都具有其优点和缺点。然而目前，对于每个颜色使用单一激光器装置的方案在商业上是不切实际的。与通常是运行的CW (连续波输出)的灯源相比，激光源在结构和操作上更为复杂。借助脉冲化或时间调制，激光源常常在寿命和效率方面是有益的。在一些情况下，当通常出现在图像帧或子帧之间的黑暗时间期间无需产生和浪费激光时，这对于系统效率而言是有利的。然而，在许多情况下，相对于频率和占空比，可用的激光器能够可靠地操作在仅仅PWM参数的有限范围内。这是重要的，因为在脉冲化激光(从一个脉冲激光器，或各种激光源)照亮光调制光阀(诸如硅基液晶(LCOS)器件或数字微镜阵列器件(DMD)器件)时会出现各种问题。作为第一个示例，由于来自脉冲激光源的激光脉冲调制与空间光调制器(SLM)阵列像素的时间调制的相互作用，图像伪影会出现，使得如果单个或合计的激光脉冲在用于每一个给定帧的图像内容的投影期间提供不足的光，则不能如实再现图像码值或灰度级。其次，由于运行波动或老化，激光源的单独或总体脉冲特性也可以改变，这又使得激光器到SLM的时间或脉冲相互作用不稳定。最后，这种激光源问题可以影响显示色彩(color)平衡或白点，还可以影响色彩还原准确性。因此，在保持总体脉冲激光器性能和相对于图像伪影的低影响的同时，提供可以响应于单独激光器的性能变化而适应性修改激光脉冲调制的激光投影显示器是有价值的。用于图像显示的激光器及其他光源的脉冲化在成像领域中是已知的。例如，可以在光栅(raster)扫描图像投影系统中或行扫描打印系统中直接调制激光源，以将图像数据给予扫描光束。使用脉冲宽度调制(PWM)和脉幅调制(PAM)的可变组合已经开发出多个直接激光调制电路。例如，Inoue等的题为“Light modulation method”的美国专利5，270, 736描述了用于激光打印机的一系列调制方法，其中，提供梯形脉冲形状(时间上的)的光脉冲，以使得脉冲从低于阈值上升到峰值电流，有可能一段时间中保持在该电平，随后再次下降到低于激光阈值。作为其他不例，共同授予Dhurjaty的题为“Direct modulation of laser diodesfor radiographic printers” 的美国专利 5, 081, 631 和共同授予 Yip 等的题为 “Directmodulation method for laser diode in a laser film printer，，的美国专利 5，764，664也描述了可应用于激光打印的直接激光调制的方案。通常，这些激光调制电路还可以包括至少在逐行基础上的校正技术，用以通过改变脉冲调制参数来补偿激光器特性变化。然而，尽管这种技术为直接激光调制提供了基础材料，但在这些系统中，单独激光器直接写图像数据，而不是总体上用作对于空间光调制器阵列装置的照明源。结果，这个技术没有预料到在照明中或光阀或面板中使用多个脉冲化激光源时发生的问题。还认识到已经开发了电子成像系统，其中，一个或多个脉冲化光源用于照亮调制器阵列器件。作为一个不例，Akimoto等的题为“Image displaying apparatus andmethod”的美国专利6，008, 929描述了一种投影仪，其中，调制光源照亮空间光调制器阵列(铁电LCD)，其随后成像到屏幕。在这个系统中，调制器阵列速度快，但提供二进制(仅“开”或“关”状态)，而不是灰度级运算。为了补偿，使用脉冲化光源，其相对于上升或下降时间更快，且其可以以可变占空比进行周期性调制。因此，脉冲化光源提供可以用于提供所需的位深度(即色调级)的短、中和长光脉冲。在像素式的基础上，调制器阵列确定哪些脉冲用于与给定帧时间相关联的图像内容。作为另一个不例，共同授予B. Kruschwitz等的题为“Method and system forimage display”的美国专利6，621，615描述了一种投影显示器，其中，脉冲化激光源用于照亮空间光调制器阵列，其图像对随后投影到屏幕的光进行调制。由控制器将施加到SLM阵列的像素的图像调制信号提供作为脉冲宽度调制。通过在受控时间中将像素转换到“开”状态中来控制像素的灰度级，该受控时间是最低有效位(LSB)时间的倍数。这个系统可以使用脉冲数调制，其中，周期性脉冲化的激光器提供光的照明脉冲，SLM的逐像素式调制确定传送到屏幕的激光脉冲的数量。然而,Kruschwitz等观察到在激光脉冲重复率长于LSB时间的情况下，LSB会丢失,不能如实再现图像。对此，Kruschwitz等的调制控制器可以向每一个像素施加可变宽度转换属性，以便用于LSB的上升时间和/或下降时间扩展以超过脉冲重复率。还提供了成像设备，其中，组合光源的阵列以照亮调制器阵列。例如，共同授予S.Ramanujan等的题为“Reflective liquid crystal modulator based printing system，，的美国专利6，215，547描述了一种 使用反射式液晶调制器和LED阵列照明的打印机。在这个例子中，光源包括在表示红、蓝和绿发射的三个不同波长的LED的二维阵列。LED可以布置为混合色阵列，阵列中具有不同数量的RGB LED，数量与介质灵敏度有关。收集来自LED的光，使其均匀化，并引导到SLM (偏振开关LCD)上。随本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.12 US 12/854,9191.一种彩色投影显示器，包括 多个颜色通道，其中，至少一个颜色通道包括 光源组件，包括提供集合光束的多个脉冲调制光源； 光调制控制子系统，用以控制用于所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数； 照明光学器件，用以将所述集合光束引导到图像调制平面；以及 空间光调制器，位于所述图像调制平面中并具有可寻址的像素元件的阵列，每一个所述可寻址的像素元件在成像时间间隔期间被脉冲宽度调制，以将图像数据给予所经过的集合光束来提供图像光； 光学组合器，用以将来自所述多个颜色通道的图像光重定向到公共光路上；以及 投影光学器件，用以接收穿过所述公共光路的所组合的图像光，并将所组合的图像光投影到显示表面上； 其中，所述光调制控制子系统感测所述集合光束的合计光强度信号，并响应于所感测的合计光强度信号来控制用于所述多个脉冲调制光源的所述脉冲调制参数，以减小在所述成像时间间隔内所述集合光束的光强度波动。2.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述脉冲调制参数包括脉冲占空比参数、脉冲相位延迟参数、脉冲频率参数或脉冲幅度参数。3.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述光调制控制子系统还控制所述脉冲调制参数，以使得所述集合光束的平均合计光强度基本上等于目标合计光强度水平。4.根据权利要求3所述的彩色投影显示器，其中，指定每一个颜色通道的所述目标合计光强度水平，以实现期望的系统白点。5.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，分析所感测的合计光强度信号，以确定一个脉冲调制光源的性能何时降级，并且作为响应，修改用于其它脉冲调制光源的脉冲相位延迟参数，以减小由所述脉冲调制光源的性能降级引入的所述集合光束的光强度波动。6.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，分析所感测的合计光强度信号，以估计所述多个脉冲调制光源之间的光强度的差异，并且作为响应，修改用于一个或多个所述脉冲调制光源的脉冲调制参数。7.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述光调制控制子系统响应于感测的多个颜色通道的合计光强度信号，控制用于一个颜色通道中的所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数。8.根据权利要求7所述的彩色投影显示器，其中，控制所述脉冲调制参数以产生期望的系统白点。9.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述光调制控制子系统响应于在所组合的图像光中感测的白点，控制用于一个颜色通道中的所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数。10.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，控制用于所述多个脉冲调制光源的脉冲相位延迟参数，以使得来自所述多个脉冲调制光源的脉冲序列以异步方式重叠。11.根据权利要求10所述的彩色投影显示器，其中，控制用于所述多个脉冲调制光源的所述脉冲相位延迟参数，以基本上均勻地分布相位。12.根据权利要求10所述的彩色投影显示器，其中，控制用于所述多个脉冲调制光源的所述脉冲相位延迟参数，以随机地分布相位。13.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述空间光调制器是具有微镜阵列的数字微镜阵列装置，每一个微镜与图像像素相关联，并且其中，在成像时间间隔期间，以脉冲宽度方式调整所述微镜的取向，以将所述图像数据给予所经过的集合光束。14.根据权利要求13所述的彩色投影显示器，其中，控...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·F·库尔茨，R·P·科里，A·D·贝林格，
申请(专利权)人：伊斯曼柯达公司，
类型：
国别省市：