專利名稱：用于生成投影圖像的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于生成投影圖像的設(shè)備，該設(shè)備包括光源、光源驅(qū)動單元、電-光光學(xué)調(diào)制裝置，該裝置包括用于同時生成不同顏色的滾動圖像部分的顏色掃描裝置，用于利用所述滾動圖像部分投影圖像的圖像投影裝置，以及用于通過控制信號控制所述圖像投影裝置的投影驅(qū)動單元，該控制信號包括要被投影的圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的用于生成投影圖像的方法。
這種設(shè)備和方法在US5532763中進行了描述。這樣的顏色掃描裝置，其中三種主要顏色紅、綠、藍同時在顯示面板上進行掃描，因此它們同時照亮面板上的不同區(qū)域，獲得了低成本的投影方案，從而適于消費者使用。在這些應(yīng)用中，小型化、低成本和長壽命是至關(guān)重要的。
通常使用諸如WO00/38481A1中描述的超高壓(UHP)投影燈作為光源。然而，當使用這種UHP燈時，以某種方式將燈電流上的脈沖用于形成電極，使得燈電弧仍保持在穩(wěn)定的位置。這個燈脈沖干擾所述的顏色掃描裝置并且在投影圖像中產(chǎn)生可見的干擾圖案。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種針對上述問題的解決方案，即可以減少或者完全避免生成這種干擾圖案的解決方案。
根據(jù)本發(fā)明，這個目的是通過如權(quán)利要求1中限定的設(shè)備來實現(xiàn)的，該設(shè)備的特征在于用于預(yù)校正所述控制信號的干擾消除電路，從而抑制了導(dǎo)致投影圖像中可見干擾的所述光源和所述光學(xué)調(diào)制裝置之間的干擾。
在權(quán)利要求10中限定了達到上述目的的相應(yīng)方法。本發(fā)明的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求中進行限定。
本發(fā)明的基本思想是，通過校正被寫入圖像投影裝置的信息，特別是校正被寫入圖像投影裝置內(nèi)的顯示面板的信息來抑制干擾圖案。因此根據(jù)本發(fā)明，被提供到用于控制所述圖像投影裝置的投影驅(qū)動單元的數(shù)據(jù)流得到了預(yù)校正，從而使干擾圖案至少變得不明顯，或者完全避免了該圖案的出現(xiàn)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了第一同步單元使所述光源驅(qū)動單元、所述投影驅(qū)動單元和所述圖像投影裝置同步。此外，所述干擾消除電路適于使位于相應(yīng)顏色強度增加的位置上的顏色值降低。優(yōu)選地，以某種方式匹配該同步，從而使干擾圖案在顯示器上是(可察覺地)靜止的。然后，通過使顯示器上其相應(yīng)紅、綠和藍光強度增加的位置的色值(即紅、綠、藍的值)降低來校正控制信號，這是由于燈脈沖引起了更高的光源輸出強度。這樣，單個投影像素的光強度在時間上進行平均，因此補償了干擾圖案并且其可見度顯著降低。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了第二同步單元使所述光源驅(qū)動單元和所述電-光光學(xué)調(diào)制裝置同步，從而生成干擾圖案。此外，所述干擾消除電路適于在投影圖像上生成附加的移動波形，選擇附加波形以補償所述干擾圖案。該附加波形干擾了要被補償?shù)母蓴_圖案。為了獲得希望的補償，恰當?shù)剡x擇附加波形，例如以某種方式進行選擇，使得得到的光強度在時間上得到了平均。優(yōu)選地對干擾圖案的速度進行選擇，從而使人眼跟不上移動的圖案。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了第三同步單元使所述干擾消除單元和所述光源驅(qū)動單元同步?？蛇x擇地，還可以提供檢測器，以檢測照明窗口中增長的強度并且對干擾消除單元進行適當設(shè)置。所述同步的優(yōu)點在于可以使屏幕上的干擾圖案保持靜止，因此向顯示器中的每個像素驅(qū)動一個預(yù)校正值就可以恰好補償干擾圖案。
根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述圖像投影裝置包括由所述投影驅(qū)動單元驅(qū)動的單獨顯示器。這種單獨顯示器的優(yōu)選實施例在從屬權(quán)利要求6-8中進行限定。因此，該單獨顯示器優(yōu)選地由單面板的硅上反射液晶(LCoS)顯示器、單面板反射DMD顯示器或者單面板透射液晶顯示器實現(xiàn)。特別地，這種LCoS顯示器在信息顯示學(xué)會的2001年國際論文集中科技論文文摘第XXXII卷，加州圣何塞的圣何塞公約中心，2001年6月5-7日，第1072-1075頁40.1Jeffrey A.Shimizu的特約論文《用于HDTV背投的滾動彩色LCOS(Scrolling Color LCOS forHDTV Rear Projection)》中進行了描述。這些顯示器更加有效并易于生產(chǎn)，因此降低了投影設(shè)備的整體成本。
優(yōu)選地，所述光源包括具有高照明度和長壽命的小型超高壓投影燈。
現(xiàn)在將參照附圖對本發(fā)明進行更加詳細的闡述，其中

圖1表示了根據(jù)本發(fā)明的用于生成投影圖像的設(shè)備，圖2表示了具有脈沖電弧穩(wěn)定性的UHP燈的典型波形，和圖3表示了脈沖穩(wěn)定UHP燈的典型燈光通量輸出。
根據(jù)本發(fā)明，圖1所示的設(shè)備包括作為光源的UHP燈1，偏振轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(PCS)2，用于光束整形和平均的積分器以及透鏡4。UHP燈生成的高亮度白光，所述高亮度白光被提供給電-光光學(xué)調(diào)制裝置25。所述光學(xué)調(diào)制裝置25包括分色濾光器5、6，色融合濾光器7、8，偏轉(zhuǎn)鏡9、10以及旋轉(zhuǎn)棱鏡11、12、13，共同地形成了用于同時生成不同顏色的滾動圖像部分，特別是滾動條的顏色掃描器。從所述顏色掃描器中輸出的光，即圖像部分其后被輸入到偏振分束器(PBS)14，例如棱鏡中，其用于將光反射到LCoS顯示器15上。通過PBS14之后，被所述反射LCoS顯示器15反射的光繼而通過投影透鏡16投影到屏幕17上或者墻壁上。
電-光光學(xué)調(diào)制裝置25的顏色掃描器利用了三種顏色(即紅、綠、藍)同時在顯示面板15上進行掃描的技術(shù)，因此它們同時照亮了面板15上的不同區(qū)域。優(yōu)選地，在面板上的垂直方向上，同時掃描附圖標記18所表示的具有不同顏色的矩形條。這樣的優(yōu)點在于在面板上同時具有紅光、藍光和綠光部分，而不是依次地形成整個單色的圖像，面板中沒有任何顏色的光被遮蔽掉，因此該系統(tǒng)理論上可以獲得相當于三面板系統(tǒng)的亮度。通過高速掃描顯示器上的顏色條，觀察者對于顏色分離的感覺大大地減少，達到可接受的水平。
LCoS顯示器15利用硅作為有源基底，在該基底上對鋁像素進行構(gòu)圖。因此，硅芯片既用作有源矩陣也用作反射層。驅(qū)動圖像形成的電路構(gòu)建在該芯片中，其與平面反射表面相耦合。驅(qū)動器電子設(shè)備，即用于連接各個獨立像素元件的布線隱藏在像素之后，以避免阻礙光。這樣，反射表面占據(jù)了顯示面積的大約95％。
為了驅(qū)動UHP燈1，提供了燈驅(qū)動單元19。類似地，為了驅(qū)動LCoS顯示器15，提供了投影驅(qū)動單元20，其用于向顯示器15提供要被投影的圖像信息。為了穩(wěn)定UHP燈1的電弧位置，將附加脈沖用在燈電流上。在圖2中表示了用于該UHP燈1的典型燈電流，該電流包括用于穩(wěn)定電弧位置的電流脈沖。圖3表示了該投影燈相應(yīng)的燈光通量。
已經(jīng)注意到，這個燈脈沖干擾了顏色掃描器，因此干擾圖案在投影圖像中變?yōu)榭梢姷摹榱诵Ｕ@些干擾圖案，提供了干擾消除電路21。所述干擾消除電路21接收數(shù)據(jù)流D，其中包括要被投影的圖像信息，預(yù)校正所述數(shù)據(jù)流D并且將預(yù)校正數(shù)據(jù)流提供到投影驅(qū)動單元20，在該投影驅(qū)動單元中進行預(yù)校正，因此該干擾圖案變得不明顯或者甚至完全得到了抑制。這種抑制可以通過不同的方法獲得。在下文中將對優(yōu)選的方式進行闡述。
根據(jù)第一種方法，提供了第一同步單元22使顯示器15或其驅(qū)動單元20、顏色掃描器25和燈驅(qū)動單元19同步，因此干擾圖案將在顯示器15上(可察覺地)靜止。接下來，干擾消除電路21通過降低顯示器15上特定位置處的紅、綠、藍的色值來校正顯示器15的控制信號，在該位置處增加了其相應(yīng)的紅光、綠光和藍光的強度，這是由于燈脈沖引起了更高的燈輸出強度。以這種方式，獨立投影像素的光強度在時間上平均，從而使干擾圖案得到補償并且其可見性顯著降低。一些殘留的線可能仍保持可見。這些殘留的線的可見性利用第二種方法可以進一步得到降低。
根據(jù)所述第二種更加改進的方法，其可以與上述第一種方法分開采用，也可以共同使用，提供了第二同步單元23使燈脈沖(即燈驅(qū)動單元19)和投影驅(qū)動單元20同步，從而使其干擾圖案開始在圖像平面上移動。干擾消除電路21用于在投影圖像內(nèi)引入額外的移動波形。這個額外的波形干擾要被補償?shù)母蓴_圖案，以某種方式選擇該波形，使得其通過在時間上平均所得到的光強度來補償所述干擾圖案。以某種方式選擇干擾圖案的速度，使得人眼不能跟上該移動的圖案。
優(yōu)選地，通過第三同步單元24使燈驅(qū)動單元19與干擾消除單元21同步，特別用于與附加的燈電流脈沖相同步。然而也可以提供檢測器，用于檢測照明窗口中增加的強度并且對干擾消除單元進行適當設(shè)置。
權(quán)利要求
1.一種用于生成投影圖像的設(shè)備，該設(shè)備包括光源，光源驅(qū)動單元，電-光光學(xué)調(diào)制裝置，包括用于同時生成不同顏色的滾動圖像部分的顏色掃描裝置，圖像投影裝置，用于利用所述滾動圖像部分來投影圖像，以及投影驅(qū)動單元，用于通過控制信號來控制所述圖像投影裝置，該控制信號包括要被投影的圖像數(shù)據(jù)，其特征在于一種干擾消除電路，該干擾消除電路用于預(yù)校正所述控制信號，從而抑制導(dǎo)致投影圖像中可見干擾的所述光源和所述光學(xué)調(diào)制裝置之間的干擾。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于提供了第一同步單元，使所述光源驅(qū)動單元、所述投影驅(qū)動單元和所述圖像投影裝置同步，而且所述干擾消除電路適于使位于相應(yīng)顏色強度增加的位置上的顏色值降低。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于提供了第二同步單元，使所述光源驅(qū)動單元和所述電-光光學(xué)調(diào)制裝置同步，從而生成干擾圖案，而且所述干擾消除電路適于在投影圖像上生成附加的移動波形，選擇附加波形以補償所述干擾圖案。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于該設(shè)備包括第三同步單元，用于使所述干擾消除電路與所述光源驅(qū)動單元相同步。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述圖像投影裝置包括由所述投影驅(qū)動單元驅(qū)動的單獨顯示器。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述單獨顯示器是單面板的硅上反射液晶顯示器。
7.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述單獨顯示器是單面板的反射DMD顯示器。
8.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于所述單獨顯示器是單面板的透射液晶顯示器。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述光源包括超高壓投影燈。
10.一種生成投影圖像的方法，生成所述圖像的設(shè)備包括光源，光源驅(qū)動單元，電-光光學(xué)調(diào)制裝置，包括用于同時生成不同顏色的滾動圖像部分的顏色掃描裝置，圖像投影裝置，用于利用所述滾動圖像部分來投影圖像，以及投影驅(qū)動單元，用于通過控制信號來控制所述圖像投影裝置，該控制信號包括要被投影的圖像數(shù)據(jù)，其特征在于利用干擾消除電路預(yù)校正所述控制信號，從而抑制了導(dǎo)致投影圖像中可見干擾的所述光源和所述光學(xué)調(diào)制裝置之間的干擾。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于生成投影圖像的設(shè)備，該設(shè)備包括光源、光源驅(qū)動單元、電－光光學(xué)調(diào)制裝置，該裝置包括用于同時生成不同顏色的滾動圖像部分的顏色掃描裝置，利用滾動圖像部分投影圖像的圖像投影裝置，和通過控制信號控制圖像投影裝置的投影驅(qū)動單元，該控制信號包括要投影的圖像數(shù)據(jù)。在該設(shè)備中，通常將UHP燈用作光源。其中以某種方式將燈電流上的脈沖用于形成電極，使得燈電弧保持在穩(wěn)定的位置。為了減少或完全避免由于使用該燈電流脈沖而生成的干擾圖案，根據(jù)本發(fā)明提供了用于預(yù)校正所述控制信號的干擾消除電路，從而抑制了導(dǎo)致投影圖像中可見干擾的光源和光學(xué)調(diào)制裝置之間的干擾。
文檔編號G09G3/36GK1628467SQ03803247
公開日2005年6月15日 申請日期2003年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月5日
發(fā)明者A·J·S·M·德瓦安, P·魯爾肯斯, G·J·J·范里爾, A·J·弗倫斯奇, H·W·J·范登維爾登伯格 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司