專利名稱：用于投影顯示的使用led光源的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像投影顯示器，尤其涉及一種在顯示器的光通道中使用的LED光源。
背景技術：
投影系統(tǒng)已經被用于將移動圖像和靜止圖片投影到屏幕上來觀看很多年了。尤其最近，使用多媒體投影系統(tǒng)在實施銷售演示、商業(yè)會議和課堂教學中來展示已經變得流行起來。
在普通操作模式中，多媒體投影系統(tǒng)從個人計算機(“PC”)上接收模擬視頻信號。該視頻信號可以展現(xiàn)由PC再現(xiàn)的類型的靜止、部分或者全部移動顯示圖像。該模擬視頻信號在投影系統(tǒng)中典型地被轉換成數(shù)字視頻信號，這些信號被電子設定并處理以控制一個例如液晶顯示器或者數(shù)字微鏡裝置(“DMD”)之類的圖像形成裝置。
普通類型的多媒體投影系統(tǒng)采用寬頻譜光源和圖像形成裝置的上行流和下行流的光通道組件用于將圖像投影到顯示屏上。基于DMD的多媒體投影儀的一個例子是由聚焦系統(tǒng)公司(Focus Systems，Inc)，即本申請的受讓人Wilsonville，Oregon有限公司制造的模型LP420。
投入重大努力以發(fā)展產生高亮度、高質量、彩色圖像的投影儀。然而，傳統(tǒng)投影儀的光性能經常不近人意。例如，獲得合適的投影圖像亮度，尤其當在亮度好的房間里使用小型便攜彩色投影儀時，是很困難的。投影儀一般使用高亮度弧光燈作它們的光源，接著將除了藍、綠、紅光之外的所有光濾除，并采用三個分離光通道或者采用一些形式的順序彩色調制器以協(xié)調彩色圖像數(shù)據(jù)。
因為具有顯著光衰減和三通道彩色光通道的LCD顯示器重而大，便攜多媒體投影儀典型的采用單色光通道配置的DMD顯示器。使用這一配置產生一個投影的彩色圖像典型的需要通過諸如彩色輪之類的順序彩色調制器來投影幀順序圖像。


圖1顯示了一種典型的現(xiàn)有技術中的幀順序彩色(FSC)顯示系統(tǒng)10，其中傳感器12傳感定時標記14以檢測發(fā)動機16的預定的彩色標記位置，該發(fā)動機16分別旋轉具有紅、綠和藍色濾波段R、G和B的彩色輪18。光源20通過彩色輪18和中繼透鏡24將光波束投影到例如基于LCD的光閥或者DMD之類的顯示裝置26。顯示控制器(未示出)驅動帶有順序的紅、綠和藍色圖像數(shù)據(jù)的顯示裝置26，上述數(shù)據(jù)分別通過彩色輪18的濾波段R、G和B來被安排與光束22的傳播相符合。一個DC發(fā)動機以大約6650轉/分鐘到7500轉/分鐘的轉速旋轉彩色輪18。很明顯，F(xiàn)SC顯示系統(tǒng)的連續(xù)操作取決于將紅、綠和藍色圖像數(shù)據(jù)與彩色輪18的角度位置適當?shù)赝健?br> 傳感器12典型地采用光電或者機電旋轉軸位置監(jiān)測器或者電樞位置檢測器中任何一種裝置且通常需要一些用于將定時標記14校準到其中一個濾波器段的起始位置的裝置。該校準典型地是用于解決在發(fā)動機16和濾波段R、G和B的機械裝置之間的角度差的一種代價高且有誤差傾向的機械校準。當然，和傳感器12相關的電或者機械延遲更將導致校準誤差。
積累的角度誤差使得出現(xiàn)了對于彩色輪18的角度位置的在紅、綠和藍圖像數(shù)據(jù)之間的同步誤差的可能性，這種可能性將通過現(xiàn)有操作工人在顯示控制電子設備內建立定時任務循環(huán)來避免。定時任務循環(huán)僅僅在當光束22通過每個相應的濾波段R、G和B傳播的時間段里，為驅動顯示裝置26提供紅，綠和藍圖像數(shù)據(jù)以防止顯示器件26呈現(xiàn)不合適的顏色。不幸的是，定時任務循環(huán)降低可用于顯示每個顏色的亮度總量，因此，降低了合成的顯示彩色圖像的亮度。此外，彩色輪18和它們相連的發(fā)動機沉重而有噪聲。
因此需要一種消除對于彩色輪系統(tǒng)敏感的固有的任何機械、光和電子旋轉的定時誤差的可替換技術。
發(fā)明概述因此本發(fā)明的目的在于，提供一種在投影顯示系統(tǒng)中使用LED光源的裝置和方法。
本發(fā)明采用發(fā)射例如想要的如原色的波長的例如LED或者二極管激光器的光源，而不是以寬帶光源開始發(fā)射并且濾掉不想要的波長。本發(fā)明消除了彩色輪、彩色輪發(fā)動機或者光束分離器的需要。
此外，LED比HID燈提供更長壽命、更少熱量散發(fā)，提供更好原色、缺陷像素的冗余、用于更好顏色深度的彩色電子(加速)順序、和通過直接控制所產生的藍、綠和紅光的量動態(tài)地校準色溫。
一種設計約束包括充分地將單個LED定位接近到有效地照亮當前使用的小的顯示圖像的裝置、一定的顯示圖像的裝置或者其他的敏感的系統(tǒng)組件，特別是并不出現(xiàn)產生LED熱量的問題。一種解決途徑包括一起安裝無遮蔽的LED硬模到熱導體襯底上，例如更好熱導體鋁質襯底并且使用光纖將光有效地傳輸?shù)斤@示圖像裝置。每一個LED，LED硬?；蛘週ED陣列能夠被耦合到單獨的光纖上，他們的末端能夠形成適合于類似蠅眼的陣列的透鏡表面的形狀，并且光纖能夠接著被捆扎在一起形成一個小的簇，以至于LED陣列的表面區(qū)域能夠比用于熱量管理的顯示圖像裝置的表面區(qū)域更大，卻看起來明顯的更小。該束光纖接著被耦合到一個積分光學管中以有效地混合光和均勻地照亮顯示圖像裝置。這種類型的LED-發(fā)光顯示投影儀將提供更輕的重量，更簡單，更高亮度，和更廉價的多媒體投影系統(tǒng)。
本發(fā)明具有一個單通道的實施例中，由藍色，綠色和紅色的單色LED或者LED陣列的發(fā)出的光通常地通過光纖傳輸，然后在一個光學積分器內部混合起來。一個顯示器控制器從諸如個人計算機一個圖像數(shù)據(jù)源接收圖像數(shù)據(jù)并將這些數(shù)據(jù)轉換成發(fā)送到一個通用顯示裝置的顏色幀順序數(shù)據(jù)。該控制器將數(shù)據(jù)與輸送到LED電源的開/關信號同步。因為同步是完全電子化的，幀順序信息能夠被比彩色輪系統(tǒng)所實現(xiàn)的更快地和更加精確地循環(huán)。
本發(fā)明具有三通道的實施例中，由藍色，綠色和紅色的單色LED或者LED陣列的發(fā)出的光通常分別地通過光纖沿著分離的光通道傳輸，然后優(yōu)選地通過一個光積分器使其實際上空間地均勻起來。一個顯示控制器從例如個人計算機的圖像數(shù)據(jù)源接收圖像數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉換成發(fā)送到各自地分離的顯示裝置的顏色數(shù)據(jù)，顯示控制器的輸出耦合到一個合并器。顯示控制器同步分離的顯示裝置之間的數(shù)據(jù)以形成一個合成圖像。在本實施例中，所有的這三組LED能夠被不間斷的使其處于導通狀態(tài)。
附圖的簡要說明圖1是一個簡單的圖示圖表示例了一個現(xiàn)有技術中采用一個具有光電傳感定時標記的彩色輪的FSC顯示裝置的操作原則。
圖2是簡單圖示和一個多媒體投影儀的電子方框圖表示了一個采用一個符合本發(fā)明的一個實施例的LED光源的光通道。
圖3是符合本發(fā)明實施例的一個通過一個蓋板光學地連接到光纖的LED陣列的光源正交投影部分方框圖。
圖4是一個在圖3所示的LED陣列蓋板的一個可替換的實施例的俯視圖。
圖5A和5B是光學地將一個單個光纖連接到一個單獨的平坦的LED可替換的實施例的側面正視圖。
圖6是一個通過具有一個聚光器透鏡的光纖光學耦合到一個光管積分器的具有一個反射器的LED實施例的側面正視圖。
圖7是一個通過一個光纖將具有一個反射器的LED光學耦合到一個具有一個聚光器透鏡的光管積分器的實施例的側面正視圖。
圖8是一個采用具有不同發(fā)射波長的多LED陣列分別通過多束的光纖束連接到一個普遍的光管積分器的實施例的部分方案的側面正視圖。
圖9是一個采用多個具有不同發(fā)射波長的LED陣列分別通過多束光纖束光學連接到一個分離的光管積分器的實施例部分示意性或計劃的側面正視圖。
優(yōu)選實施例的詳細描述附圖2示例了一個一般的本發(fā)明的采用具有2種或更多不同波長的多個相對單色光源32多媒體投影儀30的“單通道”實施例。光源32優(yōu)選的為LED或LED陣列并由電源34供電。
光源32發(fā)出的光通常沿著一個光通道36單獨的和公共的部分傳輸，該光通道包括光發(fā)射波導38。一個光積分器40，一個或更多光通道透鏡42，一個顯示裝置44，一個投影透鏡組46和本領域的技術人員所公知的其他可以變換的其他光學組件。
顯示裝置44優(yōu)選的為一個DMD，但是也可替換的為半導體陣列裝置的反射液晶(“LCOS”)或一個LCD光閥。投影透鏡組46優(yōu)選地包括一個固定的焦距長度透鏡但也可包括一個變焦距或變焦透鏡。
這些光學組件優(yōu)選地在一個機械剛硬和耗散熱量的投影室(未示出)內部通過一個鎂壓鑄件的光學框架48(僅是顯示了一部分)結合起來。這些對于本領域的技術人員熟知的這些框架和室能夠適合用來容納一個用做冷卻這些光學組件的冷卻風扇50并便于冷卻空氣流52。電源34也能為電源冷卻風扇50和顯示控制器56供電。
包含一個微處理器的顯示控制器56從多媒體裝置58例如個人計算機或一個視頻裝置，接收彩色圖像數(shù)據(jù)并且處理圖像數(shù)據(jù)以形成幀順序的紅，綠，藍的圖像數(shù)據(jù)，幀順序以與發(fā)送到電源34以用做開啟發(fā)射相應顏色的光源32的信號的適當?shù)耐奖凰瓦_顯示裝置44。
當顯示裝置44為一個DMD時，顯示控制器56控制一個高聚集的位于顯示裝置44中的數(shù)字偏轉鏡陣列，以至于來自透鏡42的光傳輸被每一個陣列中的鏡子可選擇地反射，也可以向著投影透鏡46或向著位于上面的光吸收表面60或接近光學框架48。顯示裝置44的鏡朝向導通的方向，光反射后通過投影鏡頭46顯示在一個屏幕上(未示出)，顯示裝置44的鏡朝向關閉的方向，發(fā)射后的光將被光吸收表面60所吸收。
DMD44優(yōu)選的為由正方形陣列的鋁微型機械的鏡構成的一個Texas儀器公司的DMD1076型空間光調制器，每一個鏡子都能夠在一定的角度，如±10度或者更大地繞對角軸單獨偏轉。鏡子的偏轉角度(正向或反向)單獨地由通過改變潛在的地址回路的存儲器內容和鏡子復位信號來控制。
如果顯示裝置44是諸如一個能發(fā)光的液晶顯示器(LCD)，光通道36能夠通過它來傳輸并且無任何彎曲地直通過透鏡46。當在顯示裝置44是一個可發(fā)光的LCD44時，來自光傳送波導38的光是首先被一個可形成LCD44的部分的偏光器所偏振以產生可以選擇通過方向的光。偏振光然后通過一個LCD44中的像素模式的信息被調制。完全非激活的像素旋轉偏振光90°，并且完全激活的像素無旋轉地通過偏振光。調制光然后穿過一個阻擋完全激活像素的旋轉光的前偏光器(分析器)并通過一個完全非激活像素的非偏轉光。該調制光，特別是非激活像素的光，直接通過投影鏡頭46觀看。
熟練的人員將意識到多種的LCD面板在市面上是可得到的，一些使用不同的偏振方案能夠在本發(fā)明中采用。如圖2，LCD 44將是可以反射的LCD并且圖9中LCD 44將是可發(fā)光的LCD 44，例如由索尼電子公司LCX017AL型的XGA-分辨率LCD。
圖3展示了一個實施例，其中光源32包含多個位于一襯底74上的多個LED 72的LED陣列70以及包括光纖76的光傳輸波導38。參考圖3，光纖76的末端通過位于蓋板80上的孔78伸展并固定位置，并與LED 72以一對一的關系成對。在本實施例中，LED 72和孔78在行82和列84的位置對齊。
在一個實施例中，LED陣列70有一個大約16mm的長度62，大約12mm的寬度64，大約1mm的高度66。在此實施例中，蓋板80有20mm的長度68，大約17mm的寬度69，大約10mm的高度104。蓋板80優(yōu)選的由鋁、鎂和/或其他的散熱材料構造。蓋板80不僅能在蓋板80的頂部112和襯底74的表面114之間提供空間，也能夠適合于用來在LED陣列70的壁106和邊108之間提供空間以便于空氣流通來冷卻LED陣列70。
在一個實施例中，光纖76優(yōu)選的包含長和細的大約0.75-1.5mm直徑的聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸脂的波導，該光纖具有氟化聚合物的包層和表現(xiàn)出大約低于0.17dB/m的損耗。
在一個實施例中，光源32包括多個由大約200W供電的LED陣列70，并且每一個以三個附加的原波長之一藍，綠，和紅以大約30-50％的效率發(fā)射。例如，藍色LED 72能夠是HPWL系列，由Hewlett Packard(HP)制造，在波長范圍為455-485nm內可發(fā)射每瓦特4.1流明(lumens)。類似的，綠色LED 72能夠是HRPWL系列，也由HP制造，在波長范圍為515-545nm內可發(fā)射每瓦特11.6流明；并且紅色LED 72能夠是HPWL系列，也由HP制造，在波長范圍為610-650nm內可發(fā)射每瓦特11流明。熟練的人員將意識到，當更好的具有增長的效率的LED發(fā)展和優(yōu)化時，將優(yōu)選更高亮度的LED。LED 72能夠按照愿望為了便于熱量的分散在空間上分開。熟練的人員也將意識到LED陣列70可以包含一個激光二極管的側面發(fā)射棒。
其他的LED發(fā)射波長，例如黃，青，或白能夠被附加地或可替換地采用。盡管品紅的LED當前并不存在，品紅也能夠根據(jù)紅和藍LED 72的合并來制成。方便地，白能夠被考慮用做單一的顏色或多種顏色的組合。
在一個實施例中，LED陣列70連在光纖76的18上，該陣列集中成一個或更多的可具有累積的不足56mm2輸出區(qū)域的光束86。這樣，LED陣列70分別具有一個光纖束86輸出區(qū)域更大區(qū)域的襯底表面114，因此出射于束輸出區(qū)域的光將比由LED陣列70的表面114發(fā)射出的光具有更高強度(和更低熱量)。
圖4示出了一個具有孔78上的行82a和82b以及列84a和84b偏移的蓋板80a可選擇的實施例。參照附圖4中提供的優(yōu)選的實施例，在行82a和行82b中央到中央的距離88是2.8mm；在連續(xù)的行82a和82a或者連續(xù)的行82b和行82b的中央到中央的距離90是5.6mm；在列84a和84b中央到中央的距離92是1.5mm；并且在連續(xù)的列84a和84a或者連續(xù)的列84b和84b之間中央到中央的距離94是3.0mm。然而，熟練的人員將意識到，許多配置的LED陣列70和各自的蓋板80是可能的，并且LED陣列70能夠有相同或不同的發(fā)射波長的不同的配置。例如，藍色或綠色LED陣列70b和70g也可分別具有LED 72b和72g比組合在紅色LED陣列70r中的紅色LED 72r更近地組合在一起。熟練的人員也將意識到單獨的LED陣列70能包含所有都發(fā)射相同波長或者具有行82、列84，或者不同波長LED 72b，72g的集合，和/或如附圖3中所示范的72r的LED。熟練的人員將更加意識到發(fā)射亮度，熱量分散特性，和制造成本也可以在決定LED 72空間和大小和/或采用的LED陣列70的大小和數(shù)量中發(fā)揮作用。
圖5A和5B示例了光學地連接一個單通道光纖76到一個單獨的平坦表面LED72的實施例。參照圖5A和5B，光纖76a或76b能夠以沒有或除了蓋板80而被采用。光纖76a具有凹的拋物線的末端表面90a和拋物線的朝向側壁92a的末端彎曲，當光纖76b具有凹的球形的末端表面90b和相對平的角度的側壁92a末端。在兩個實施例中，末端表面90a或90b的形狀和/或涂層(通常的或整體的末端表面90)和側壁92a或92b(通常的或整體的側壁92)末端的形狀和/或涂層可被修改或否則涂層易于在一個想要的傳輸?shù)慕嵌确瓷鋪碜杂贚ED72發(fā)射的光到光纖74中。類似的，空間94a和94b能夠被用一個具有想要的折射率的光學凝膠體或粘合劑填充。熟練的人員將意識到光纖76的平坦的末端表面90以或不以一個想要的光學凝膠體或粘合劑可以直接地對接耦合到LED 72。熟練的人員也將意識到光纖76能夠側面耦合到LED 72的行82或列84。熟練的人員將更加意識到一個更大的光纖或光管能被以與那些上述所描述的相似的方式適合于耦合到一個整個的LED陣列70而不是一個單獨的LED72。
圖6示出了一個采用反射器100直接將由LED72(或LED陣列70)發(fā)射的光集中到一個耦合到光纖76的聚光器鏡頭102的實施例，它將緊接著耦合到一個或更多的光積分器40或更大光管。光纖76能夠被牢固地用合適的光學粘合劑聯(lián)結到光積分器40末端的輸入以減少在裝配和運行過程中的脆弱導致的斷裂或者能夠被光積分器40空間分離開來或者被安裝以容納不同的光積分器40的可選擇的運動。光積分器40用于均勻來自與許多LED 72或著LED陣列70的光。光積分器40能夠是一個伸長的管道類型和能夠是由一個固體玻璃棒組成，該棒依賴于完全的內部反射通過棒來傳輸光并且在其輸出的末端產生一個均勻的點亮域。光積分器40優(yōu)選的包括劃分為方格子的平坦表面并且也能夠包括一個敷層或可以保護內部反射的反射鏡側壁。
光積分器40的輸入和輸出末端能有不同的正交截面大小和形成易于收集或聚集想要的光的形狀。例如，光積分器40的輸出末端也可以形成形狀和/或形成到傾斜定位的圖像裝置44的最佳圖像均勻光的角度。一個這樣的光積分器40包括一個矩形的輸入末端和一個非對稱的在空間上將光會聚到空間上是均勻模式的出射管道孔徑的非矩形輸出的光積分管道。均勻點亮出射非矩形的輸出的孔徑能夠通過一個中繼的鏡頭重新形成圖像到一個傾斜地安裝于管道的縱向軸的反射光閥。出射于非矩形輸出孔徑到一個光閥的圖像能夠被安排有意地失真以補償任意的梯形(Keystone)失真，點亮充滿的區(qū)域，并且點亮衰落的區(qū)域，因此可以防止光的損耗，增加亮度和穿過光閥的亮度均勻性。熟練的人員將意識到數(shù)量多的光積分器的末端的輸入和輸出的形狀合并是可能的。
光積分器40優(yōu)選的包含有一個3∶4比例的正交部分以提供一個與SVGA和XGA分辨率相兼容的3/4顯示格式。在一個實施例中，光積分器40具有優(yōu)選的16.3mm∶21.7mm的大小。然而光積分器40可以包括例如9∶16比例正交部分(HDTV)或者5∶4比例正交部分(SXGA)的其他的格式。而且，多個不同正交部分的積分器和相關的收集和投影的光能夠被安排用于在光通道36中可選擇的運動以提供想要的清晰的投影顯示格式。
圖7也示出了一個采用反射器100直接將由LED72(或LED陣列70)發(fā)射的光集中到光纖76的實施例。通過多光纖76傳輸?shù)墓饨酉聛肀灰粋€大的耦合到一個光積分器40或一個更大光管的聚光器透鏡110收集。
參考圖2-7，在一個實施例中，大約200或更多光纖束86的末端輸出耦合到一個光積分器40的輸入末端。如果光度測定的正如上述所要描述的藍，綠和紅LED陣列70，然后是接近45的藍色LED 72，105的綠色LED 72和50的紅色LED 72的加權的強度(在最佳亮度的白平衡)將被采用以產生2000流明的白光。熟練的人員將意識到白平衡能夠通過調制每一個激活的不同的顏色的LED陣列70的定時量來實現(xiàn)或精密調諧。
圖8示例了一個采用分別具有藍，綠，和紅發(fā)光波長的單色LED陣列70b，70g和70r的單通道投影儀30的詳細的實施例。來自每個相似顏色LED72，LED陣列70或LED陣列70的簇的光纖76能被捆扎成一個通用的光纖束86，接下來耦合到一個光積分器40。熟練的人員將意識到不同通用顏色的光纖束86的簇能以相同或不同的角度耦合到積分器40。熟練人員也將意識到每一光纖束86能可替換地適用于包括收集來自不同顏色LED 72的一根或多根光纖76。這些光纖束將根據(jù)愿望能更好地均勻在光積分器40的進口和出口處的每一光波長的聚集的強度。再次參考圖1和8，其中，不同顏色的光在單通道系統(tǒng)中傳輸?shù)交蛲ㄟ^一個顯示裝置44之前聚集到一個通用的光積分器，顯示控制器56以幀順序的方式將相似顏色LED 72的簇的開啟和關閉與來自個人計算機58的彩色圖像數(shù)據(jù)同步。該LED點亮的單通道投影儀30提供一個重量輕、簡單、明亮和廉價的多媒體投影系統(tǒng)。
正如上面參考圖3所討論的，可采用不同顏色的LED選擇。此外，來自另外的LED陣列或其他例如HID或弧光燈的白色源的白光能夠在一個分離的顏色定時幀或可選擇地填加到采用其他顏色的幀中被采用。可選擇地或除此以外，LED陣列70b和70r能夠被同時采用以產生一個白色定時幀。
圖9示例了一個采用發(fā)射光分別沿著單獨的光通道36b，36g和36r傳輸?shù)膯紊獿ED陣列70b，70g和70r并且包括分別通過光纖束86b，86g和86r以及分別通過優(yōu)選的為LCD的顯示裝置44b，44g和44r分別傳輸?shù)椒蛛x的光管積分器40的一個三通道投影儀120實施例。發(fā)射一個合成圖像到透鏡42和46的光通道36b，36g和36r在一個光合并器122處相匯。
本實施例的一個優(yōu)點是LED陣列70b，70g和70r能夠連續(xù)地工作而不需要顏色幀同步。相反地，顯示控制器56同步提供到彼此有適當?shù)某虻娘@示裝置44b，44g和44r和合并器122以產生合成圖像的指令。這樣的一個圖像能大概比其中每一種顏色由僅僅每一圖像幀的定時的1/3來投影的單通道的實施例高出50％的亮度。另外的一個優(yōu)點是不同類型的LCD比其他的LCD更易于傳輸一些顏色或提供更好的顏色輸出。不必限制選擇單個的適度地很好地執(zhí)行所有三種顏色的LCD將是最好的優(yōu)點。
正如上面所討論的，可以采用不同的LED顏色的選擇。此外，來自另外的LED陣列或其他例如HID或弧光燈的白色光源的白色光能夠輸入，例如，到一個合并器122第4側面以增強亮度，并能夠在有或沒有顯示裝置44的情況下實施。
熟練的工員將認識到本發(fā)明的部分也可以以不同于上面描述的優(yōu)選實施例的實施方法來實施。例如，熟練的人員將意識到大量的這里描述的不同的LED72，陣列70，光纖76，光纖束86，反射器100，聚光器102和積分器40耦合的方案能既可在本發(fā)明的單通道又可在本發(fā)明的三通道的投影系統(tǒng)中被實施。另外，本發(fā)明適合用于在許多的不同的折疊的光通道，單獨波長光源和可選擇的顯示裝置，顯示控制器以及FSC數(shù)據(jù)格式中使用。
熟練的工員將更加認識到，許多可能的對上述描述的本發(fā)明實施例細節(jié)上的改變都沒有偏離屬于本發(fā)明根本的原則。相應地，人們也將意識到本發(fā)明除了在多媒體投影儀中采用以外，也采用到顏色同步的應用中。為此，本發(fā)明的范圍將僅由下述的權利要求來限定。
權利要求
1.一種用于顯示設備的圖像投影系統(tǒng)，包括用于在第一發(fā)光定時幀中產生具有第一波長的第一光的第一組第一LED；用于在第二發(fā)光定時幀中產生具有不同于第一波長的第二波長的第二光的第二組第二LED；第一組第一光纖，每一個第一光纖包括用于接收來自于第一LED中至少一個的第一光的第一輸入端的相對端和用于將第一光直接地或間接地傳輸?shù)揭粋€顯示圖像裝置的第一輸出端；第二組第二光纖，每一個第二光纖包括在相對端用于接收來自于第二LED中至少一個的第二光的第二輸入端和用于將第二光直接地或間接地傳輸?shù)揭粋€顯示圖像裝置的第二輸出端；和顯示控制器，適用于接收來自數(shù)據(jù)源的彩色圖像數(shù)據(jù)并將其轉換成至少第一和第二顏色幀順序數(shù)據(jù)來驅動顯示圖像裝置，顯示控制器也適用于控制第一組和第二組LED相應的第一和第二發(fā)光定時幀以便顯示圖像裝置在第一發(fā)射定時幀期間執(zhí)行第一顏色幀順序數(shù)據(jù)和顯示圖像裝置在第二發(fā)光定時幀期間執(zhí)行第二顏色幀順序數(shù)據(jù)。
2.如權利要求1的圖像投影系統(tǒng)，進一步包括用于產生具有不同于第一和第二波長的第三波長的第三光的第三組第三LED；和第三組第三光纖，每一第三光纖包括在其相對端用于接收來自于第三LED中至少一個的第三光的第三輸入端和用于將第三光直接地或間接地傳輸?shù)揭粋€顯示圖像裝置的第三輸出端，顯示控制器適用于將彩色圖像數(shù)據(jù)變換成第一，第二和第三顏色幀數(shù)據(jù)以驅動顯示圖像裝置，顯示控制器也將適于分別控制的第一，第二和第三組LED的第一，第二和第三發(fā)光定時幀以便顯示圖像裝置在第一，第二和第三發(fā)光定時幀期間分別執(zhí)行第一，第二和第三顏色幀順序數(shù)據(jù)。
3.如權利要求2的圖像投影系統(tǒng)，其中，第一，第二和第三LED分別發(fā)射藍，綠和紅光。
4.如權利要求1的圖像投影系統(tǒng)，其中，顯示圖像裝置包括一個DMD，LCOS或LCD。
5.如權利要求1的圖像投影系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)源包括一個個人計算機。
6.一種用于投影彩色顯示信息的方法，包括從一個數(shù)據(jù)源接收彩色圖像數(shù)據(jù)；將彩色圖像數(shù)據(jù)變換成至少第一和第二顏色幀順序數(shù)據(jù)以驅動一個顯示圖像裝置；在第一發(fā)光定時幀期間從第一LED的第一組產生具有第一波長的第一光；通過第一光纖的第一組傳輸?shù)谝还?，每一第一光纖包括在其相對端用于接收來自LED中至少一個的第一光的第一輸入端和用于將第一光直接地或間接地傳輸?shù)揭粋€顯示圖像裝置的第一輸出端；顯示圖像裝置在第一發(fā)光定時幀期間執(zhí)行第一顏色幀順序數(shù)據(jù)以形成第一顏色幀圖像；在第二發(fā)光定時幀期間產生從第二組第二LED產生的具有第二波長的第二光；通過第二組第二光纖傳輸?shù)诙?，每一第二光纖包括在相對端用于接收來自于LED中至少一個的第二光的第二輸入端和用于將第二光直接地或間接地傳輸?shù)揭粋€顯示圖像裝置的第二輸出端；和在顯示圖像裝置第二發(fā)光定時幀期間執(zhí)行第二顏色幀順序數(shù)據(jù)以形成第二顏色幀圖像。
7.如權利要求6的方法，進一步包括將顏色圖像數(shù)據(jù)轉換成第一，第二和第三顏色幀順序數(shù)據(jù)以驅動一個顯示圖像裝置；在第三發(fā)光定時幀期間從第三組第三LED產生具有第三波長的第三光；通過第三光纖的第三組傳輸?shù)谌猓恳坏谌饫w包括在其相對端用于接收來自LED中至少一個的第三光的第三輸入端和用于將第三光直接地或間接地傳輸?shù)揭粋€顯示圖像裝置的第三輸出端；和顯示圖像裝置在第三發(fā)光定時幀期間執(zhí)行第三顏色幀順序數(shù)據(jù)以形成第三顏色幀圖像。
8.如權利要求7的方法，進一步包括從第一，第二和第三LED分別發(fā)藍，綠和紅光。
9.如權利要求6的方法，其中顯示圖像裝置包括一個DMD，LCOS或LCD。
10.如權利要求9的方法，其中顯示圖像裝置包括不同類型的LCD。
11.一種用于彩色顯示裝置的圖像投影系統(tǒng)，包括用于產生具有第一波長的第一光的第一組第一LED；用于產生具有第二波長的第二光的第二組第二LED，第二波長與第一波長不相同；第一組第一光纖，每一個第一光纖包括在其相對端用于接收來自于第一LED中至少一個的第一光的第一輸入端和用于將第一光直接地或間接地傳輸?shù)降谝伙@示圖像裝置的第一輸出端；第二組第二光纖，每一個第二光纖包括在其相對端用于接收來自于第二LED中至少一個的第二光的第二輸入端和用于將第二光直接地或間接地傳輸?shù)降诙@示圖像裝置的第二輸出端；顯示控制器，適用于接收來自數(shù)據(jù)源的彩色圖像數(shù)據(jù)并將其轉換成至少第一和第二顏色幀順序數(shù)據(jù)來驅動相應的第一和第二顯示圖像裝置以投影相應的第一和第二圖像；和合并器，適合用于同時地接收分別來自第一和第二顯示圖像裝置的第一和第二圖像并將第一和第二圖像合并以形成一個合成的圖像。
12.如權利要求11的圖像投影系統(tǒng)，進一步包括用于產生具有不同于第一和第二波長的第三波長的第三光的第三組第三LED；和第三組第三光纖，每一第三光纖包括用于在相對端接收來自于第三LED中至少一個的第三光的第三輸入端和用于將第三光直接地或間接地傳輸?shù)降谌@示圖像裝置的第三輸出端，顯示控制器適用于將彩色圖像數(shù)據(jù)變換成第一，第二和第三顏色幀數(shù)據(jù)以驅動相應的第一，第二和第三顯示圖像裝置以分別地傳輸?shù)牡谝?，第二和第三圖像到合并器，合并器適用于同時地接收第一，第二和第三圖像并形成一個合成的圖像。
13.如權利要求12的圖像投影系統(tǒng)，其中，第一，第二和第三LED分別地發(fā)射藍，綠和紅光。
14.如權利要求11的圖像投影系統(tǒng)，其中，顯示圖像裝置包括LCD。
15.如權利要求11的圖像投影系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)源包括一個個人計算機。
16.一種用于投影彩色顯示信息的方法，包括從一個數(shù)據(jù)源接收彩色圖像數(shù)據(jù)；將彩色圖像數(shù)據(jù)轉換成至少第一和第二顏色幀順序數(shù)據(jù)以驅動相應的第一和第二顯示圖像裝置；從第一和第二LED的相應的第一組和第二組中產生具有第一和第二不同波長的第一光和第二光；分別通過第一和第二光纖的相應的第一和第二組傳輸?shù)谝缓偷诙?，每一第一光纖包括在其相對端用于接收來自第一LED中至少一個的第一光的第一輸入端和用于將第一光直接地或間接地傳輸?shù)降谝粓D像裝置的第一輸出端，和每一第二光纖包括在其相對端用于接收來自第二LED中至少一個的第二光的第二輸入端和用于將第二光直接地或間接地傳輸?shù)降诙D像裝置的第二輸出端；分別在第一和第二顯示圖像裝置執(zhí)行第一和第二顏色幀順序數(shù)據(jù)以形成相應的第一和第二彩色圖像；將第一和第二彩色圖像傳輸?shù)揭粋€合并器，以及，投影來自合并器的合成的彩色圖像。
17.如權利要求16的方法，進一步包括將顏色圖像數(shù)據(jù)轉換成第一，第二和第三顏色幀順序數(shù)據(jù)以驅動一個顯示圖像裝置；從第三組第三LED產生具有第三波長的第三光；通過第三組第三光纖傳輸?shù)谌?，每一第三光纖包括在其相對端用于接收來自第三LED中至少一個的第三光的第三輸入端和用于將第三光直接地或間接地傳輸?shù)降谌@示圖像裝置的第三輸出端；在第三顯示圖像裝置執(zhí)行第三顏色數(shù)據(jù)以形成第三顏色圖像；將第一，第二和第三顏色圖像傳輸?shù)胶喜⑵?，以及投影來自合并器的合成彩色圖像。
18.如權利要求17的方法，進一步包括分別從第一，第二和第三LED發(fā)射藍，綠和紅光。
19.如權利要求16的方法，其中，顯示圖像裝置包括LCD。
20.如權利要求19的方法，其中，顯示圖像裝置包括不同類型的LCD。
21.如權利要求8的方法，進一步包括在第四發(fā)光定時幀期間產生第一，第二和第三光。
22.如權利要求1的圖像投影系統(tǒng)，其中，數(shù)據(jù)源包括一個多媒體或視頻裝置。
23.如權利要求11的圖像投影系統(tǒng)，進一步包括產生白色光的白光源；和另外一組額外光纖，每一個額外光纖包括在其相對端用于接收來自于白光源的白光的額外的輸入端和用于將白光直接地或間接地傳輸?shù)胶喜⑵鞯囊粋€額外輸出端；
24.如權利要求13的圖像投影系統(tǒng)，進一步包括產生白色光的白光源；和另外一組額外光纖，每一個額外的光纖包括在其相對端用于接收來自于白光源的白光的額外的輸入端和用于將白光直接地或間接地傳輸?shù)胶喜⑵鞯囊粋€額外輸出端。
全文摘要
在單通道多媒體投影儀中，從藍色、綠色、紅色常用單色LED發(fā)出的光通過光纖(76)傳播，接著通過光積分器(40)積分。顯示控制器(56)從個人計算機(58)接收圖像數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)轉換為輸送到通用顯示裝置(44)的彩色幀順序數(shù)據(jù)。該控制器(56)使用傳送到LED電源(34)的ON/OFF信號使數(shù)據(jù)同步。該電同步幀順序信息被快速循環(huán)并比使用彩色輪系統(tǒng)(10)可獲得的更精確。在多通道投影儀(120)中，來自LED(72)的光可能是連續(xù)光，沿著分離的光通道(36)傳播，通過積分器(40)積分。彩色幀順序數(shù)據(jù)被傳送到控制同步控制器，分離顯示裝置(44)。該輸出被連入合并器(122)以形成合成圖像。
文檔編號H04N9/12GK1404699SQ01805171
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月1日 優(yōu)先權日2000年2月18日
發(fā)明者F·帕克, M·彼利森 申請人:因佛卡斯公司