專利名稱：具有交流光源的卷色系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種彩色投影系統(tǒng)，包括一個用于依照要顯示的圖像信息調(diào)制入射到其上面的光線的光閥裝置，一個用于產(chǎn)生至少兩種不同色光的交流光源和一個可利用產(chǎn)生的不同色光以連續(xù)方式照明該光閥裝置的照明裝置，其中該光閥裝置被與該照明裝置同步地控制以產(chǎn)生彩色輸出圖像。本發(fā)明還涉及一種操作這種投影系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
由于與基于非投影的顯示相比，投影方法可以提供更亮、更廉價、在許多情況下亮度和對比度更優(yōu)質(zhì)的顯示，投影電視(PTV)和電視彩色顯示系統(tǒng)，特別是背投顯示系統(tǒng)，是產(chǎn)生大屏幕顯示的通用方法。
本領(lǐng)域中，眾所周知有各種不同的以連續(xù)方式獲得不同顏色的方法。例如，據(jù)知使用一種特殊光源順序地以脈沖方式發(fā)出基色光束(參見GB-A-2172733)。此外，EP0492721和US6,097,352揭示了在光閥裝置上面連續(xù)卷動不同顏色的條形光束的系統(tǒng)，其中，為依照要顯示的圖像信息調(diào)制光線而對該光閥裝置進行操作，并且與順序卷動的顏色同步操作。據(jù)知，還有使用色輪(color wheel)提供不同顏色的方法。US5,967,636就揭示了這種方法。
也可以使用直流光源作為光源。然而，這種光源存在幾個缺點。例如，這種光源對溫度應(yīng)力(temperature stress)很敏感，因而使用壽命有限。這使得這種光源不可靠、使用成本高。由于這個原因，通常最好使用交流光源。然而，即使是交流光源也附帶有某些問題，例如實現(xiàn)光源電流與序列色循環(huán)(sequential color cycle)的適當同步的問題。
另外一個問題是穩(wěn)定電弧以防止電弧跳動的影響，該影響在投影圖像成為可見的光閃爍。在交流光源領(lǐng)域，該問題通過在光源電流上引入額外的光源穩(wěn)定脈沖得到解決。此外，交流光源的時間周期與序列色循環(huán)被同步以獲得穩(wěn)定的色再現(xiàn)。然而，在使用卷色結(jié)構(gòu)的情況下，這會導(dǎo)致顯示圖像中的明顯可見的缺陷和贗像，例如可見的色條。贗像的成因是交流光源的光輸出中存在與光閥上的色序列相干擾的交流成分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以減少可見的缺陷及贗像的本文第一段所定義的彩色投影系統(tǒng)，以及一種可以減少可見的缺陷以及贗像的本文第一段所定義的操作該彩色投影系統(tǒng)的方法。
可以通過如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)和如權(quán)利要求7所述的方法實現(xiàn)這個目的。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一個彩色投影裝置，包括一個用于依照需要顯示的圖像信息調(diào)制入射到其上面光線的光閥裝置，一個用于產(chǎn)生至少兩種不同色光的交流光源和一個可利用該不同色光以順序方式照明該光閥裝置的照明裝置，其中該光閥裝置被與該照明裝置同步控制以產(chǎn)生彩色輸出圖像，其中該光閥裝置的序列色循環(huán)與該照明裝置的交流循環(huán)之間被調(diào)整為彼此不同相。
本發(fā)明涉及一種與卷色式投影系統(tǒng)的光閥驅(qū)動方法相關(guān)的以使卷色與光源驅(qū)動脈沖之間的干擾最小化的光源驅(qū)動方法。利用本發(fā)明的系統(tǒng)，卷動顏色與光源驅(qū)動脈沖之間的干擾可以明顯減小。
在本申請中，序列色循環(huán)可以理解為各種顏色卷動一周的時間。也稱作顯示幀時間。
光閥最好是透射式或反射式液晶顯示器。
在一個較佳實施例中，照明裝置可以進一步以空間復(fù)用方式產(chǎn)生不同顏色。在任意的確定時刻，至少兩種顏色(最好所有顏色)投射到光閥裝置上。這樣，色再現(xiàn)也依靠光閥的空間尋址(spatialaddressing，可使彩色圖像再現(xiàn)更加有效。另外，最好照明裝置可用于提供卷色投射，其中色光設(shè)置成帶狀截面。
最好采用時間和空間序列彩色照明組合的方式?？偟哪康氖切纬梢粋€僅用單一光閥的投影系統(tǒng)，以減少所述系統(tǒng)的成本。然后，通過一種色序列方法得到色再現(xiàn)，其中每個單一像素時間序列地產(chǎn)生具有適當強度的紅、綠、藍光。這類裝置的標準結(jié)構(gòu)是使用色輪產(chǎn)生這些色閃。該色輪具有時間序列地讓照明光束通過的過濾元件，以使整個顯示器被一種基色照明，并時間序列地被所有基色照明。例如，當面板被綠光照明時，紅光和藍光被色輪所阻擋。然而，這樣的顯示器系統(tǒng)效率有限。由于兩種三原色光被排除，系統(tǒng)效率僅為了顏色生成就降低了66％。
卷色系統(tǒng)解決了這種由顏色生成導(dǎo)致的主要光損失。在卷色系統(tǒng)中，光源發(fā)出的白光被分成不同顏色的色帶，通常是紅、綠、藍色帶。這種系統(tǒng)以所有三種色帶都入射到同一顯示面板上，但是以位于不同位置的方式進行設(shè)置。這三種色帶在屏幕上時間序列地掃過。各像素依然時間序列地控制光穿過屏幕，但是在這種情況下不同的像素在每一時刻控制不同的顏色。
本發(fā)明的另一個方面是，提供了一種控制上面所定義的投影系統(tǒng)的方法。利用這種方法可以得到與上面討論相類似的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，AC電流循環(huán)的時間周期比序列色循環(huán)的時間周期長。然而根據(jù)一個更佳的實施例，AC電流循環(huán)的時間周期比序列色循環(huán)的時間周期短。這可以同通過讓AC電流循環(huán)的時間周期短于普通顯示的幀周期來實現(xiàn)?；蛘?，在序列色循環(huán)中引入至少一個白色段，增加在普通的顯示幀周期上，其中AC電流循環(huán)的時間周期變成短于上述的序列色循環(huán)的合計時間周期。


現(xiàn)在以參照

的實施例，對本發(fā)明進行更詳細的描述，其中圖1是本發(fā)明一實施例的投影系統(tǒng)的示意圖。
圖2是說明光輸出、光源電流、光源電壓以及它們的相互關(guān)系的時間圖。
圖3是光輸出循環(huán)和序列色循環(huán)之間的不同的相互關(guān)系狀況的時間圖。
圖4是光輸出循環(huán)和序列色循環(huán)之間的不同的相互關(guān)系狀況的時間圖。
具體實施例方式
參考圖1，根據(jù)本發(fā)明一個實施例的彩色投影系統(tǒng)包括一個交流光源1和一個分束器2。該光源1最好包括白光光源(例如氙弧燈和高壓水銀氣體放電管)以及用于集聚和對準光的反射罩等。該分束器2用來將發(fā)射的白光分離成紅、綠、藍光。該分束器2可以使用將光分離成基色(例如紅、綠、藍)分色濾光片或反射鏡。
該光源最好由方波電流驅(qū)動。該光源具有較長的壽命，這是因為方波電流不斷改變極性、給光源提供恒定功率以及在改變極性前每一次都提供一個電流脈沖來驅(qū)動該方波電流達到大于該電流脈沖之間的電流強度的預(yù)定強度。在該時間過程中，電流脈沖中的功率相對于電流脈沖之間的電流中的功率增加。來自這種光源的光輸出與光源消耗的功率成正比。因此，這種光源可通過功率控制來控制其光輸出。該功率控制可保證光源消耗的功率隨時間保持恒定。
圖2顯示了光源1兩端之間的電壓、通過光源1的電流以及光源1所輸出的光L的能量分別對時間的函數(shù)關(guān)系，并進一步說明它們之間的相互依賴關(guān)系。如本領(lǐng)域所公知，通過光源1的電流和光源1兩端之間的電壓不斷的改變極性(如圖所示)是很有利的。眾所周知，為了提高光源1的電弧的穩(wěn)定性，通過光源1的電流應(yīng)該在任一極性改變以前增加到一個峰值Ipeak(或者簡稱Ipk)在公知技術(shù)中，設(shè)置了對光源電壓和電流的控制，使得電流脈沖Ipulse(或者簡稱Ip)與序列色循環(huán)同步。
此外，該投影裝置包括一個用以依照要顯示的圖像信息調(diào)制入射到其上面的光的光閥4和一個用生成的不同色光以順序方式照明該光閥4的照明裝置3。該光閥裝置4被與該照明裝置3同步地控制以產(chǎn)生彩色輸出圖像。
該光閥最好由具有多種像素的單光閥構(gòu)成，每一個像素依照輸入的圖像信號調(diào)制入射到其上面的光。例如，該光閥可以是透射或反射面板，例如LCD面板、LCoS(Liquid Crystal on Sillion硅上液晶)或DMD(Digital(micro-)Mirror Device數(shù)字微鏡器件)。然而，許多具有可單獨尋址像素的其它類型的二維矩陣裝置均可用作光閥裝置。
該照明裝置最好包括可以使彩色光束(最好設(shè)置為具有帶狀截面)連續(xù)掃過光閥裝置的掃描部件。該掃描部件最好包括一個用于在該光閥裝置的表面上移動該不同顏色的帶狀光束，以使所有不同顏色的光束部分同時出現(xiàn)在該光閥裝置上的機械-光學系統(tǒng)。因此，在三種色光連續(xù)掃過面板的過程中，當光帶通過面板有效區(qū)域的頂部時，這種顏色的光帶又出現(xiàn)在面板的底部。對于這種掃描操作，可以使用轉(zhuǎn)動棱鏡或類似裝置。也可以使用場序彩色照明或時間和空間復(fù)用的照明相組合的其它方式。
盡管本發(fā)明可以用于純色序列系統(tǒng)，但最好用于采用時間和空間復(fù)用彩色系統(tǒng)的組合系統(tǒng)。
在各色掃過光閥上的給定行之前，該行會被尋址，尋址由電子顯示設(shè)備用正在被顯示的圖像的該部分的適當彩色含量(colorcontent)進行。該圖像由投影透鏡5投射到觀看表面上，例如屏幕6或類似裝置上。光帶序列即序列色(RGB)循環(huán)快速出現(xiàn)，以至于觀看者在投影圖像中同時感覺到所有顏色。此外，循環(huán)頻率應(yīng)足夠高以使觀看者感受到穩(wěn)定、無閃爍的圖像，例如，美國電視的循環(huán)頻率是60Hz。
依照本發(fā)明，序列色循環(huán)與用于照明裝置的AC循環(huán)被調(diào)整為彼此不同相?，F(xiàn)在討論一些與圖3中描述的圖形相關(guān)的實施例。
我們假設(shè)由光源的電壓和電流得到以上討論的圖2所描述的光輸出。一般，本例中將由如下兩種方法實現(xiàn)色再現(xiàn)●顯示幀周期(即序列色循環(huán))的積分(人的感覺)。顯示幀頻率應(yīng)該足夠高以避免色中斷。
●連續(xù)的空間顏色分束。在任意的確定時刻，至少兩種顏色(最好所有顏色)投射到光閥。這樣，色再現(xiàn)還依靠光閥的空間尋址。
圖3中C所示的狀況是，光源電流和序列色循環(huán)/光閥尋址同相，這和現(xiàn)有技術(shù)中的解決方法相同。假設(shè)該系統(tǒng)將投射經(jīng)均勻的灰色。在這種情況下，在光輸出的脈沖期間，將會有過多的紅色被尋址到屏幕的上部，過多的綠色被尋址到屏幕中間，過多的藍色被尋址到屏幕下部。最后的視覺效果是在屏幕上出現(xiàn)三條水平R-G-B色帶。因而，同相同步不是首選的。作為這個問題的一個解決方法，本發(fā)明使用光源電流和色序列的異相驅(qū)動。
圖中描述的A和B所示的狀況是，光源電流與光閥尋址和序列色循環(huán)不同相。也就是，光輸出的AC分量的時間周期比顯示幀周期短(頻率高)。這樣設(shè)置的效果是，在光輸出的交流分量的三個時間周期內(nèi)的光脈沖被積分(人的感覺)。
圖中描述的D和E所示的狀況是，光源電流與序列色循環(huán)/光閥地址不同相。但是，光輸出的AC分量的時間周期比顯示幀周期長(頻率低)。這種設(shè)置的效果是，在光輸出的交流輸出的三個時間周期內(nèi)的光脈沖被積分(人的感覺)。
取決于最大允許的光源電流，盡管情況D，E也是可行的解決方法，但通常頻率狀況A，B是首選。
在上述實施例中，所有三種光脈沖合成，白光增加。另一種處理光源輸出脈沖的方法是插入白色段(如圖4所示的)，最好是三個白色段，這種方法導(dǎo)致顯示幀周期的延長，從而，光輸出的交流分量的時間周期與顯示幀周期相同。
上面所描述的發(fā)明可以用在許多不同的應(yīng)用中，例如光閥投影。本發(fā)明在LCD投影機和DMD投影機中特別有用。然而，本發(fā)明也可以用于使用投影透鏡的其它應(yīng)用中。
應(yīng)知，許多其他部件可用來代替上述的光學和機械系統(tǒng)。能夠在光閥表面上順序提供紅、綠、藍光帶的部件的其它設(shè)置可以結(jié)合本發(fā)明一起使用。例如，不使用單一的白光光源，而是三個紅、綠、藍光源與掃描機構(gòu)一起使用。類似地，顏色的分離或掃描可以通過例如彩色濾光片轉(zhuǎn)輪或者彩色濾光片轉(zhuǎn)鼓來實現(xiàn)。還要注意，本發(fā)明也可以與任意形式的已知電子光閥一起使用，例如透射或反射式LCD、鐵電裝置(ferroelectric device)、應(yīng)變反射鏡等。另外，光路可以是直的(如本申請所示)，在小型的裝置中也可以是彎折的。在特定的應(yīng)用中，使用二色光帶，而不是三色光帶?？梢詫ι厦嬗懻摰募夹g(shù)和部件進行任意組合。應(yīng)當認為，這種和其它顯然的修改屬于本發(fā)明的范圍，該范圍由所附的權(quán)利要求書加以規(guī)定。
權(quán)利要求
1.一種彩色投影系統(tǒng)，包括一個用于依照要顯示的圖像信息調(diào)制入射到其上的光的光閥裝置(4)；一個用于產(chǎn)生至少兩種不同色光的交流操作光源(1)；和一個可利用產(chǎn)生的不同色光以順序方式照明所述光閥裝置(4)的照明裝置(3)；其中所述光閥裝置(4)被與所述照明裝置(3)同步地控制，以產(chǎn)生彩色輸出圖像；其特征在于，所述光閥裝置(4)的順序色循環(huán)和所述照明裝置(3)的AC循環(huán)調(diào)整為彼此異相。
2.如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述光閥裝置(4)是一個透射式或反射式液晶顯示裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述照明裝置(3)以空間復(fù)用方式產(chǎn)生不同色光。
4.如權(quán)利要求3所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述照明裝置(3)可用來產(chǎn)生連續(xù)的空間色分束，從而在任意一個時刻所有色光都投射到所述光閥裝置(4)上。
5.如權(quán)利要求3所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述照明裝置(3)用來提供卷動彩色投影，其中所述色光設(shè)置成帶狀截面。
6.如權(quán)利要求1所述的投影系統(tǒng)，其特征在于，所述照明裝置(3)包括一個白光光源以及一個用以將所述白光光源的光分束成第一、第二、第三色光束的分束器。
7.一種控制投影系統(tǒng)的方法，該投影系統(tǒng)設(shè)有用以產(chǎn)生至少兩種不同色光的AC光源，所述不同色光以順序方式照射到光閥裝置(4)上，所述光閥裝置(4)受到控制，依照要顯示的圖像信息調(diào)制入射到其上的光，并與所述彩色連續(xù)照明裝置(3)同步，以產(chǎn)生彩色輸出圖像，其特征在于，所述光源的AC電流循環(huán)和順序色循環(huán)調(diào)整為彼此異相。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還對所述光閥裝置(4)的照明進行控制，以空間復(fù)用方式產(chǎn)生不同顏色。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述AC電流循環(huán)的時間周期比所述順序色循環(huán)的時間周期長。
10.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述AC電流循環(huán)的時間周期比所述順序色循環(huán)的時間周期短。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述AC電流循環(huán)的時間周期比所述順序色循環(huán)的顯示幀像周期短。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述順序色循環(huán)內(nèi)引入至少一個白光段，在常規(guī)的顯示幀周期上加一個增量，其中所述AC電流循環(huán)的時間周期比所述順序色循環(huán)的合計時間周期短。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述AC光源由一個方波電流驅(qū)動，不斷改變方波電流的極性，給光源提供恒定功率，并在每次改變極性前提供電流脈沖來驅(qū)動該方波電流達到大于所述電流脈沖之間的電流強度的預(yù)定強度。
全文摘要
公開了一種彩色投影系統(tǒng)，包括一個用于依照要顯示的圖像信息調(diào)制入射到其上的光的光閥裝置(4)，一個用于產(chǎn)生至少兩種不同色光的交流光源(1)和一個可利用產(chǎn)生的不同色光以順序方式照明所述光閥裝置的照明單元(3)。所述光閥裝置(4)被與所述照明裝置同步地控制以產(chǎn)生彩色輸出圖像。另外，所述光閥裝置(4)的順序色循環(huán)和所述照明單元(3)的AC循環(huán)調(diào)整為彼此異相。還公開了操作這種投影裝置的方法。
文檔編號G03B21/00GK1672430SQ03818195
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月1日
發(fā)明者G·J·J·范里爾, A·J·S·M·德萬 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司