專利名稱：具有包括多色段子集式色輪的成像器的投影系統(tǒng)及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于順序照明在某些圖像投影和/或觀看系統(tǒng)中所使用的成像器或者空間光調(diào)制器(SLM)的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
公知的作為投影儀或背投影儀的用于投影和/或觀看圖像的系統(tǒng)的工作原理是相同的，其中依據(jù)投影儀是從屏幕的前方投影，而背投影儀是從屏幕的后方投影來確定所述系統(tǒng)是投影儀還是背投影儀。一照明系統(tǒng)均勻照明例如硅基液晶(LCOS)或數(shù)字微鏡器件/顯示器(DMD)或透射式高溫多晶硅(HTPS)類型的包括像素陣列的一個或幾個成像器，所述像素陣列例如成行成列地設(shè)置在特別是由硅制成的形成有效矩陣(active matrix)的基板上。在透射式成像器的情況下來自照明系統(tǒng)的光通過成像器，而在反射式成像器(例如LCOS或者DMD類型的)的情況下來自照明系統(tǒng)的光被反射離開成像器，由此而被調(diào)制。被調(diào)制的光隨后通過投影透鏡投影到屏幕上。為了產(chǎn)生彩色圖像，利用一束或者多束通常為紅、綠和藍(lán)(RGB)三色的彩色光束照射該成像器。
一些圖像投影和/或觀看系統(tǒng)包括三個成像器，每個成像器由對應(yīng)于三原色RGB之一的彩色光束照射。由于通過成像器或者被反射離開成像器的三種彩色光束必須被合成以形成可投影在屏幕上的經(jīng)過調(diào)制的單束光，使得這些三成像器的圖像觀看系統(tǒng)很復(fù)雜。除了所使用的成像器的數(shù)量以外，這些圖像觀看系統(tǒng)還需要使用大量昂貴的光學(xué)元件?，F(xiàn)有一種包括兩個成像器的圖像投影和/或觀看系統(tǒng)，如在IBM的專利US5863125中描述的圖像投影系統(tǒng)。在該文獻(xiàn)中，以彩色光束交替照射每個成像器，使得可在沒有被照射的圖像器中進(jìn)行用于寫像素的幀(frame)數(shù)據(jù)的電子尋址以及與液晶響應(yīng)時間相關(guān)的所述像素的穩(wěn)定處理。成像器沒有被照射的周期，幾毫秒的量級，被稱為停滯時間(dead time)。在IBM文獻(xiàn)中描述的圖像投影系統(tǒng)具有控制停滯時間的優(yōu)點(diǎn)，雖然由于采用兩個成像器使得它復(fù)雜而且昂貴。另外，例如硅基液晶(LCOS)或者數(shù)字微鏡器件/顯示器(DMD)類型的成像器所展現(xiàn)的停滯時間沒有它們以前那么長，并且DMD類型的成像器可在實(shí)際應(yīng)用中以例如超過400Hz的高頻工作。
由此，近年來，技術(shù)發(fā)展趨于采用僅包括一個透射式或者反射式成像器的圖像投影系統(tǒng)，即單閥系統(tǒng)，該系統(tǒng)比包括幾個成像器的圖像投影系統(tǒng)體積小而且成本更低。
為了生成彩色圖像，這種類型的投影系統(tǒng)在屏幕中順序顯示不同顏色的圖像，通常為紅、綠和藍(lán)RGB三原色。這些圖像投影系統(tǒng)通常包括照明裝置，該裝置通過使用例如色輪而以在紅光、綠光和藍(lán)光之間交替變換的光照射單個成像器。這些色輪通常包括紅色段(segment)、綠色段以及藍(lán)色段，RGB，其是通過使用濾色器進(jìn)行透射或者進(jìn)行反射的。指令(commanding)寫成像器的像素的視頻數(shù)據(jù)與成像器的彩色照明同步，以便形成對觀看者呈現(xiàn)最小可能數(shù)量瑕疵的圖像。然而，與多個成像器的系統(tǒng)相比，使用這種類型的成像器的圖像投影和/或觀看系統(tǒng)存在一些缺點(diǎn)。例如，成像器需要在高頻下工作，一般是采用具有三原色色段的色輪進(jìn)行成像的成像頻率的三倍，即至少150至180Hz，并且更一般的情況是當(dāng)使用具有n個原色色段的色輪進(jìn)行成像的成像頻率的n倍。另外，設(shè)定一次僅顯示一種顏色會使得來自光源的光通量很大一部分被損耗。由此，為了提高所投影的圖像的亮度，一些色輪包括白色色段，例如，德州儀器的專利US5233385中所述的裝置。該裝置可顯示更亮的圖像，代價是圖像質(zhì)量因?yàn)橛捎诙嗌?polychromatic)的白光的顯現(xiàn)，使得顏色不飽和(變暗)。這種在屏幕上順序顯示不同顏色的圖像的另一個缺點(diǎn)是，當(dāng)例如圖像中的物體快速移動或者當(dāng)眼睛突然移動，發(fā)生閃爍、視覺位移或者其他觀看條件的尖銳的變化時，觀看者會觀察到原色RGB分解或者分割。這種色亂現(xiàn)象(color break-up phenomenon)也在靜態(tài)圖像中存在，例如當(dāng)觀看者的眼睛快速掃描屏幕或者當(dāng)圖像相對于靜止的觀看者快速移動時。減少這種色亂現(xiàn)象的一種方法是增加成像器的顯示和/或順序照明的頻率。一些色輪包括六個色段，例如形成三色段RGB的兩個共面的子集，如德州儀器的美國專利US5448314中所述。據(jù)此，成像器的顯示和/或順序照明的頻率被加倍，然而從紅光照明到綠光及隨后的藍(lán)光照明的變換仍然突兀，并且色亂現(xiàn)象雖減弱但對于某些對這種現(xiàn)象比其他人更敏感的觀看者來說仍很明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是避免上述缺點(diǎn)。
為此，本發(fā)明涉及一種用于順序照明成像器的系統(tǒng)，包括一光源，其向所述圖像器射出在包括至少紅、綠和藍(lán)波長范圍內(nèi)的多色光光束；光學(xué)裝置，其用于將來自所述光源的光在所述成像器的工作部位上均勻分布；一色輪，其包括至少兩個透射色段共面子集，并且定位使得這些段中的至少一個與所述光束相切，安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上使得所述段順序通過所述光束相切區(qū)域，每個色段的共面子集包括三個不同顏色的共面色段，其色相、飽和度、透射性以及尺寸設(shè)置成使得當(dāng)它們順序通過所述相切區(qū)域時相配成參考白，所述色輪包括至少一個原色色段子集，其中包括在對應(yīng)于紅的波長范圍內(nèi)透射的色段，在對應(yīng)于綠的波長范圍內(nèi)透射的色段，以及在對應(yīng)于藍(lán)的波長范圍內(nèi)透射的色段，其中，所述色輪包括至少一個合成色共面色段子集，其中包括至少部分在對應(yīng)于紅和對應(yīng)于綠的波長范圍內(nèi)透射的色段，至少部分在對應(yīng)于綠和對應(yīng)于藍(lán)的波長范圍內(nèi)透射的色段，至少部分在對應(yīng)于藍(lán)和對應(yīng)于紅的波長范圍內(nèi)透射的色段，所述一個及相同的色段中的合成色無一生成白色。設(shè)置合成色色段的優(yōu)點(diǎn)在于每個合成色色段等同于同樣大小的兩個原色色段。由此，該色輪包括例如三個原色色段以及三個合成色色段，所有的色段尺寸相同，等同于包括同樣大小的九個原色色段的色輪。這使得亮度級增加50％。另外，該照明系統(tǒng)的色輪包括，例如，六個不同顏色的色段，當(dāng)所述色輪旋轉(zhuǎn)時，其順序截切由光源發(fā)出的多色光光束，使得以兩倍于包括具有三個色段的色輪的裝置的照明頻率照明成像器。成像器的照明頻率的增加有助于減小色亂現(xiàn)象。
IBM專利US5863125描述了一種包括兩個色段子集的色亂。然而，與本發(fā)明不同，該照明系統(tǒng)利用空間色分(spatiochromatic splitting)來照明兩個成像器，并且色輪上的色段不共面(圖4)。
根據(jù)本發(fā)明的變型，所述光源射出的多色光光束的波長范圍也包括黃和/或青。這包括利用在圖像投影儀(視頻)領(lǐng)域公知的光源，其費(fèi)用低而且使用壽命得以延長，而不受特定種類的限制。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，在至少一個合成色色段共面子集中，所述至少部分在對應(yīng)于紅和對應(yīng)于綠的波長范圍內(nèi)透射的色段)也至少部分在等同于黃色色調(diào)的波長范圍內(nèi)透射，和/或至少部分在對應(yīng)于綠和對應(yīng)于藍(lán)的波長范圍內(nèi)透射的色段)也至少部分在等同于青色色調(diào)的波長范圍內(nèi)透射，至少部分在對應(yīng)于藍(lán)和對應(yīng)于紅的波長范圍內(nèi)透射的色段)也至少部分在等同于洋紅色色調(diào)的波長范圍內(nèi)透射。除了合成色色段，使用在對應(yīng)于青和/或黃和/或洋紅的波長范圍內(nèi)透射的濾色器使得當(dāng)光源發(fā)出這些波長的光時，可透射這些波長范圍內(nèi)的光。由此，根據(jù)本發(fā)明的除了原色子集外還包括合成色色段子集的色輪透射的光通量，在色輪的一次旋轉(zhuǎn)中平均而得的光通量，大于現(xiàn)有技術(shù)中所述的包括兩個常規(guī)原色子集的色輪所透射的光通量。這有助于增加圖像的光通量，換句話說，即亮度。根據(jù)本發(fā)明的其它特征，所述每個共面子集色段定位成每個合成色色段定位于該合成色色段所透射的兩個原色的色段之間。合成色色段相對于原色色段的特定定位方式使得可極大地減小色亂現(xiàn)象。特別的，由于在兩個原色色段之間設(shè)置了透射至少部分在對應(yīng)于紅和對應(yīng)于綠和/或?qū)?yīng)于黃的波長范圍的光的合成色色段，使得現(xiàn)有技術(shù)中所述的從原色紅色段，例如，突然切換到原色綠色段的情況有利地緩和了。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述色輪包括至少一個不飽和色色段共面子集，其中包括在對應(yīng)的相對于原色色段共面子集中的紅色段中的紅色不飽和的紅色的波長范圍內(nèi)透射的色段，在對應(yīng)的相對于原色色段共面子集中的綠色段中的綠色不飽和的綠色的波長范圍內(nèi)透射的色段，在對應(yīng)的相對于原色色段共面子集中的藍(lán)色段中的藍(lán)色不飽和的藍(lán)色的波長范圍內(nèi)透射的色段。由于，由于不飽和色色段使得比非不飽和原色色段更多地通過來自光源的光通量，提高了所述成像器在色輪一次旋轉(zhuǎn)中平均而得的亮度。另外，在該實(shí)施例中，不飽和色色段定位成在色輪旋轉(zhuǎn)方向上每個不飽和色色段與同等色相的原色色段相鄰，兩個原色色段之間的切換由于通過中間的不飽和色色段而變得緩和了，也減小了色亂現(xiàn)象。
根據(jù)其它特征，所述色輪不包括黑色段。液晶成像器，例如LCOS成像器，由于液晶的響應(yīng)時間在當(dāng)一幀的寫像素數(shù)據(jù)被電子尋址時并且在該像素穩(wěn)定時具有幾微秒量級周期的停滯時間。這就是為什么，由于成像器在該周期內(nèi)不能被照明，一些色輪也包括黑色段以便阻擋光束的原因。由此該系統(tǒng)的整體亮度被減小了，最好使用不設(shè)置黑色段的色輪?，F(xiàn)在可使用DMD型的成像器，其不具有停滯時間周期，并且也可使用新一代的LCOS成像器，其在每個像素或者像素組處具有存儲器或者晶體管。由于色輪上的黑色段而使得黑色或者非常暗的元素出現(xiàn)在屏幕上的時間被減小或者完全消除，使得可減少可觀察到的由順序照明系統(tǒng)顯示的每個彩色圖像之間的色亂現(xiàn)象。
這特別有利于，根據(jù)黑色段出現(xiàn)的時間與幀時間的比例來提高圖像顯示系統(tǒng)的亮度。
由此，不包括黑色段的色輪構(gòu)成的成像器的亮度更好，也難以觀察到色亂現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，一種所述的包括在圖像投影和/或顯示系統(tǒng)中的照明系統(tǒng)，還包括包括成行成列排列的像素陣列的一成像器，將所述成像器的圖像投射到投影屏幕上的投影透鏡。
由此獲得的圖像觀看和/或投影系統(tǒng)特別具有高亮度等級以及觀看者難以覺察的色亂現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的另一特征，所述用于觀看和/或投影的系統(tǒng)，包括根據(jù)本發(fā)明的照明系統(tǒng)，包括視頻數(shù)據(jù)管理裝置，其用于管理所述成像器的視頻數(shù)據(jù)，以便指令寫成像器的像素；同步裝置，其用于根據(jù)照射在所述成像器上的顏色同步所述視頻輸出數(shù)據(jù)，所述視頻數(shù)據(jù)管理裝置包括用于接收原色對應(yīng)的視頻輸入數(shù)據(jù)的視頻輸入接口，用于發(fā)送視頻輸出數(shù)據(jù)以便寫所述成像器的視頻輸出接口，以及存儲器。所述視頻數(shù)據(jù)管理裝置在所述存儲器中包括用于將原色對應(yīng)的視頻輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為原色和/或合成色和/或不飽和色對應(yīng)的視頻輸出數(shù)據(jù)的系數(shù)和/或數(shù)值的至少一個表。
所述視頻數(shù)據(jù)管理裝置由此將來自三個RGB并聯(lián)總線的視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串聯(lián)得傳輸色輪的各個段對應(yīng)的數(shù)據(jù)的單個總線。
根據(jù)本發(fā)明的一個特征，將來自所述視頻數(shù)據(jù)管理裝置的原色和/或合成色和/或不飽和色對應(yīng)的視頻輸出數(shù)據(jù)與照射在成像器上的顏色同步。由此，觀看者看到高質(zhì)量的彩色圖像，而不會產(chǎn)生色混現(xiàn)象。
本發(fā)明也涉及一種用于順序照明成像器的系統(tǒng)，包括一光源，其向所述圖像器射出在包括至少紅、綠和藍(lán)的波長范圍內(nèi)的多色光光束；光學(xué)裝置，其用于將來自所述光源的光在所述成像器的工作部位上均勻分布；一色輪，其包括至少兩個反射色段共面子集，并且定位使得這些段中的至少一個與所述光束相切，安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上使得所述段順序通過所述光束相切區(qū)域，每個色段的共面子集包括三個不同顏色的共面色段，其色相、飽和度、反射性以及尺寸設(shè)置成使得當(dāng)它們順序通過所述相切區(qū)域時相配成參考白，所述色輪包括至少一個原色色段子集，其中包括在對應(yīng)于紅的波長范圍內(nèi)反射的色段，在對應(yīng)于綠的波長范圍內(nèi)反射的色段，以及在對應(yīng)于藍(lán)的波長范圍內(nèi)反射的色段。
特別的，所述色輪包括至少一個合成色共面色段子集，其中包括至少部分在對應(yīng)于紅和對應(yīng)于綠的波長范圍內(nèi)反射的色段，至少部分在對應(yīng)于綠和對應(yīng)于藍(lán)的波長范圍內(nèi)反射的色段，至少部分在對應(yīng)于藍(lán)和對應(yīng)于紅的波長范圍內(nèi)反射的色段，所述一個及相同的色段中的合成色無一生成白色。
另外，本發(fā)明還涉及一種投影儀，其包括至少一個成像器，用于順序照明每個所述成像器的系統(tǒng)，以及將所述成像器生成的圖像投影的裝置。
本發(fā)明將通過下面結(jié)合附圖、對非限制性實(shí)施例的說明中更好的理解。


圖1大概示出了具有單個成像器或者單閥系統(tǒng)的圖像投影系統(tǒng)的主要部件。
圖2a示出了現(xiàn)有技術(shù)中的包括三個色段以及白色相(white tint)段的色輪；圖2b示出了包括六個色段RGB的色輪。
圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的包括三個不同顏色的色段的兩個共面子集，一個是原色的子集，一個是合成色的子集；圖3b顯示根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的，除了圖3a中所示的色輪的兩個子集以外，包括三個不飽和原色的色段子集的色輪。
圖4顯示了特別包括原色色段子集以及不飽和原色的子集的色輪。
圖5a和5b均為曲線圖，其中圖5a是常用光源的發(fā)射光譜以及三原色RGB濾色器透射的波長的范圍，圖5b是同一個常用光源的發(fā)射光譜以及由合成色，即黃(R+G)、洋紅(B+R)以及青(G+B)濾色器透射的波長范圍。
圖6顯示了對于透射通過根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的包括合成色色段子集的色輪的顏色的CIE 1931(國際照明委員會)色度圖。
圖7顯示了對于透射通過根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的包括不飽和原色色段子集的色輪的顏色的CIE 1931(國際照明委員會)色度圖。
圖8和9顯示了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的視頻數(shù)據(jù)管理裝置。
為了更簡潔地描述本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別和優(yōu)點(diǎn)，相同的參考標(biāo)記指代具有相同功能的部件。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，說明包括一個成像器的這種類型的圖像顯示和/或投影系統(tǒng)的一般工作原理。
在圖1中描述了一種包括單個成像器或者單個閥系統(tǒng)的投影系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括照明系統(tǒng)1，該照明系統(tǒng)1包括特別是光源2，通過中間光學(xué)裝置3(通常為準(zhǔn)直裝置)將光照射到分色器10上，該分色器10例如用于以交替的紅、綠和藍(lán)(RGB)彩色光束順序照明單個成像器12，或者用于將來自光源2的光分成不同顏色的光帶(即已知的彩色滾動處理)。下文將不對彩色滾動照明系統(tǒng)進(jìn)行詳述。
來自照明系統(tǒng)1的光照明透射式或者反射式成像器12，該成像器12包括像素陣列，像素的寫是通過特別地與同步裝置11協(xié)作的視頻數(shù)據(jù)管理裝置111控制的，以將來自照明系統(tǒng)1的光與由所述視頻數(shù)據(jù)管理裝置產(chǎn)生的視頻數(shù)據(jù)同步，或者相反地，根據(jù)接收到的照明色彩來同步指令寫成像器12的像素的視頻數(shù)據(jù)以便調(diào)制入射光。當(dāng)在成像器12透射或者反射后，由此被調(diào)制的光經(jīng)由投影透鏡4投影到屏幕5上。裝置3和4，以及光源2是公知的并且不再詳述。
根據(jù)本發(fā)明的順序分光器10包括色輪6。色輪是一種軸安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上的一個盤狀物，其包括透射式的色段61，通常為紅61R、綠61G以及藍(lán)61B濾色器，當(dāng)色輪6旋轉(zhuǎn)時，該濾色器交替與白光光源2發(fā)出的多色光(通常為白光)光束相交。這樣，根據(jù)色段是透射式還是反射式的，通過色輪6或者被反射離開色輪6的光源2發(fā)出的光束為紅光光束R、綠光光束G以及藍(lán)光光束B交替的光束。參考圖2a和2b，圖2a示出了現(xiàn)有技術(shù)中的四段式的色輪6，即三個色段61R、61G以及61B和一個白色色段61W，而圖2b是現(xiàn)有技術(shù)中的具有六個RGB色段的色輪6。
圖3a 顯示了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的色輪6，61R-61Y(RG)-61G-61C(GB)-61B-61M(BR)，包括兩個共面的色段子集，一個是三色段子集，即在對應(yīng)于紅光的波長范圍內(nèi)透射的紅色段61R、在對應(yīng)于綠光的波長范圍內(nèi)透射的綠色段61G以及在對應(yīng)于藍(lán)光的波長范圍內(nèi)透射的藍(lán)色段61B，一個是在對應(yīng)于合成色的波長范圍內(nèi)透射的三個色段子集，即特別的在對應(yīng)于黃和/或紅、綠的波長范圍內(nèi)透射的合成色色段61Y(RG)、在對應(yīng)于青和/或綠、藍(lán)的波長范圍內(nèi)透射的合成色色段61C(GB)以及在對應(yīng)于洋紅和/或藍(lán)、紅的波長范圍內(nèi)透射的合成色色段61M(BR)。通常透射通過對應(yīng)黃色的合成色色段61Y(RG)、對應(yīng)青色的合成色色段61C(GB)以及對應(yīng)洋紅色的合成色色段61M(BR)的黃、洋紅及青光光通量可提高成像器上的亮度。合成色色段61Y(RG)、61C(GB)以及61M(BR)優(yōu)選設(shè)置成所述段中的每一個設(shè)置在兩個原色色段61R、61G及61B之間，使得在該波長范圍內(nèi)它至少部分同時透射。
圖3b顯示了根據(jù)本發(fā)明的變型的色輪6，其包括原色色段61R、61G及61B的子集，合成色色段61Y(RG)、61C(GB)以及61M(BR)的子集，以及不飽和紅色段61R′、不飽和綠色段61G′以及不飽和藍(lán)色段61B′的不飽和原色色段子集。
圖4顯示了包括原色色段61R、61G及61B的子集，以及不飽和原色色段61R′、61G′及61B′的第二子集的色輪6。
圖5a和5b顯示了對于在現(xiàn)今的采用例如汞的UHP(超高壓)類型的圖像投影和/或觀看系統(tǒng)中常用的光源2的發(fā)射光譜分布圖(profile)S，其中圖5a還對應(yīng)標(biāo)示了通過RGB原色過濾器或者段透射的波長的范圍的分布圖，圖5b中對應(yīng)標(biāo)示了通過青C、洋紅M以及黃Y合成色過濾器或者段透射的波長的范圍的分布圖。例如，對于所使用的濾色器，相對強(qiáng)度或者透射超出50％的波長范圍藍(lán)色濾色器B小于500納米(nm)，紅色濾色器R大于600nm，綠色濾色器G在520和564nm之間青色濾色器C小于564納米，洋紅色濾色器R大于600nm且小于520nm黃色濾色器G在530和684nm之間由此可知，所選的UHP類型的光源的發(fā)射光譜S對應(yīng)于特別是藍(lán)或青或者洋紅色的色段透射的近440納米的第一發(fā)射峰，綠或者青或者黃色色段透射的接近550納米的第二發(fā)射峰，以及黃色色段透射的接近580納米的第三發(fā)射峰。如前所述，由于設(shè)置了合成色色段以及濾色器，使得除了對應(yīng)于原色R、G和B的光通量以外，還透射對應(yīng)于青、洋紅和黃的光通量，其中例如，青色是由藍(lán)和綠組成，洋紅是由藍(lán)和紅組成，黃色是由紅和綠組成。由此，例如包括三原色色段R、G和B的子集以及三個合成色色段C(GB)、M(BR)和Y(RG)的子集的色輪，其中每個色段為盤的六分之一，即以盤的軸成60度角所對的色段，將與也以軸成60度角所對的九個段可比(comparable)，該九個段中除了透射對應(yīng)于青C，或洋紅M或黃Y的波長范圍的光的合成色色段以外，三個段透射對應(yīng)于藍(lán)色B的波長范圍的光，三個段透射對應(yīng)于綠色G的波長范圍的光，三個段透射對應(yīng)于紅色R的波長范圍的光。
圖6顯示了透射通過的顏色的CIE 1931色度圖(國際照明委員會)，一方面包括通過三原色色段R、G和B(即RGB三角)的子集的顏色，另一方面包括通過三個合成色色段C、M、Y(即CMY三角)的子集的顏色。每個色段的子集產(chǎn)生特定的白色。由合成色C、M、Y的子集產(chǎn)生的白色可由于UHP光源發(fā)射并且透射通過所述子集的高的黃色峰值而略偏黃。然而，可根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)格利用下游的軟件處理或者通過使得黃色過濾器61Y(RG)顏色飽和度降低來校正這種白色的色相。為示意，由原色色段子集和由復(fù)合色色段子集產(chǎn)生的白色W在圖上是可見的。根據(jù)本發(fā)明并且如圖3所示，色輪6上的原色色段和合成色色段的這種有規(guī)律的交替61R-61Y(RG)-61G-61C(GB)-61B-61M(BR)是以在CIE 1931色度圖上紅和洋紅、然后是洋紅和藍(lán)、然后是藍(lán)和青、然后是青和綠，然后是綠和黃、最后是黃和紅的坐標(biāo)接近為依據(jù)的。通過以RMBCGY的顏色順序過濾顏色較少產(chǎn)生突變并且減少色亂現(xiàn)象。
圖7顯示了透射通過的顏色的CIE 1931色度圖(國際照明委員會)，一方面包括通過三原色色段R、G和B(即RGB三角)的子集的顏色，另一方面包括通過三個不飽和色色段R′、G′、B′(即R′G′B′三角)的子集的顏色。通常，公知所顯示的圖像中的大部分顏色是處于一個相對狹小的范圍內(nèi)的。假定所顯示的圖像的顏色不總是飽和的，設(shè)置在色輪上的不飽和段使得可提高所顯示的圖像的亮度，而不影響圖像的質(zhì)量。
圖8描述了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的視頻數(shù)據(jù)管理裝置11，該裝置接收輸入的常規(guī)RGB視頻信號9并且將其轉(zhuǎn)換為R-M-B-C-G-Y視頻信號91，使得在如圖3所示的使得成像器由下述的顏色R、Y(RG)、G、C(GB)、B、M(BR)顏色的光交替照射的61R-61Y(RG)-61G-61C(GB)-61B-61M(BR)輪6的情況下，色輪之間進(jìn)行同步并且盡可能精確地進(jìn)行寫成像器的像素。
圖9更具體的描述了視頻數(shù)據(jù)管理裝置11，特別是在存儲器7中存儲的系數(shù)表71，使得將輸入的信號9R、9G和9B轉(zhuǎn)換成RGBCMY輸出信號91，以便寫成像器12。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的使用的色輪6包括紅、綠和藍(lán)(RGB)三原色色段子集，青、洋紅和黃(CMY)三合成色色段子集，如圖3a所示，并且其中每個色段占據(jù)色輪的總面積的六分之一。然而，每個色段的面積可不同并且變化以便獲得不同的彩色平衡和/或更高的屏幕亮度。光源2，例如UHP類型的光源發(fā)射出光束，圍繞其軸旋轉(zhuǎn)的色輪6順序在其所具有的色段61R、61Y(RG)、61G、61C(GB)、61B、61M(BR)處截切該光束。由于通過色輪6的色段所得到的彩色光束照射在包括像素的成像器12上。液晶(例如LCOS)類型或者微鏡(例如DMD)類型的成像器的所述像素可以平行六邊形等形狀交錯或者成菱形對準(zhǔn)。
由彩色光束，紅R，然后是洋紅M，然后是藍(lán)B，然后是青C，然后是綠G，然后是黃Y，順序照射的成像器12由視頻數(shù)據(jù)管理裝置111驅(qū)動，該裝置111的作用是與該成像器被照射的顏色同步地寫成像器12的每個像素或者像素組。為此，參考圖8，以與R、G、B數(shù)據(jù)對應(yīng)的三總線9R、9G、9B的形式接收RGB類型的視頻數(shù)據(jù)的視頻數(shù)據(jù)管理裝置111，順序處理輸出視頻信號并且用于寫成像器12，以便產(chǎn)生與包括與原色R、G和B對應(yīng)的視頻信號SR、SG和SB以及與合成色C、M和Y對應(yīng)的視頻信號SC、SM和SY的R-M-B-C-G-Y輸出數(shù)據(jù)相對應(yīng)的單個總線91，所述信號與利用例如測量色輪6的位置的測量裝置(未示出)來照射成像器12的顏色同步。利用一組各自對應(yīng)一個輸入總線9的三個乘法器8以及加法器13，基于9R、9G和9B輸入數(shù)據(jù)來計算R-M-B-C-G-Y視頻輸出數(shù)據(jù)91。SR、SG和SB視頻輸出信號91對應(yīng)于SR、SG和SB視頻輸入信號9(KRR＝KGG＝KBB＝1)，但是合成色CMY的視頻信號是根據(jù)存儲在存儲器7中的表71中的系數(shù)KRR、KRM、KRB、KRC、KRG、KRY、KGR、KGM、KGB、KGC、KGG、KGY、KBR、KBM、KBB、KBC、KBG、KBY計算而得的。
例如，利用SR、SG和SB計算SC、SM和SY的值如下SC＝KGC×SG+KBC×SB+KRC×SRSM＝KGM×SG+KBM×SB+KRM×SR
SY＝KGY×SG+KBY×SB+KRY×SR系數(shù)值可如下表

包括系數(shù)KRR、KRM、KRB、KRC、KRG、KRY、KGR、KGM、KGB、KGC、KGG、KG、KBR、KBM、KBB、KBC、KBG、KBY的表71優(yōu)選存儲在例如非易失性EEPROM類型的存儲器7中，并且根據(jù)色輪6的位置順序讀取該系數(shù)。
另一實(shí)施例中所用的色輪如圖3b所示。該色輪6包括三個共面的色段子集61，及原色色段RGB子集、合成色色段CMY子集以及不飽和原色色段61R′(在不飽和紅色段的情況下)、61G′(在不飽和綠色段的情況下)和61B′(在不飽和藍(lán)色段的情況下)子集。所述的不飽和色色段61R′、61G′和61B′優(yōu)選組織成不飽和原色色段61R′、61G或61B′分別與具有同等的色相(tint)的非不飽和原色色段61R、61G或61B相鄰。這將使得可例如交替原色色段、不飽和原色色段和合成色色段。
如圖4所示的另一實(shí)施例所使用的色輪包括兩個色段子集原色RGB子集以及不飽和原色R′、G′、B′子集。在該實(shí)施例中，如上述實(shí)施例中，色段的不飽和度以及尺寸可變，以便獲得所需的屏幕亮度。不飽和色色段優(yōu)選組織成不飽和原色色段與同等色相的非不飽和原色色段相鄰。
最后，無論哪個實(shí)施例中，視頻數(shù)據(jù)管理裝置111將在存儲器7中存儲至少一個系數(shù)表71，包括系數(shù)KRR、KRM、KRB、KRC、KRG、KRY、KGR、KGM、KGB、KGC、KGG、KGY、KBR、KBM、KBB、KBC、KBG、KBY，系數(shù)值可變，使得寫到成像器12中的輸出視頻數(shù)據(jù)91由于與成像器12被照射的顏色恰好一致。
當(dāng)然，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。
特別地，本領(lǐng)域技術(shù)人員可采用適合的色輪，以及其他色輪色段設(shè)置，特別是順序以及數(shù)量不同的。
如上所述，合成色色段可透射兩種顏色(綠-藍(lán)；綠-紅或者藍(lán)-紅)。根據(jù)本發(fā)明的變型，綠-藍(lán)和綠-紅色段也分別透射中間頻率的顏色，青和黃。由此，過濾后的光束的亮度提高并且可優(yōu)化使用發(fā)出對應(yīng)于這些彩色可見光波長范圍的光的光源。
根據(jù)本發(fā)明的變型，色輪的色段只用於反射而不透射，由此，在如圖1所示的投影系統(tǒng)中，光源2和中間光學(xué)裝置3反射照射成像器12。該色輪的軸優(yōu)選相對于成像器12的軸傾斜，使得所述照明系統(tǒng)的元件不妨礙由反射離開色輪而獲得的彩色光束的傳播。
根據(jù)本發(fā)明的該變型，該色輪包括兩個共面色段子集-三色段子集，其于紅色段R反射對應(yīng)于紅光的波長范圍內(nèi)的光，于綠色段G反射對應(yīng)于綠光的波長范圍內(nèi)的光，并且于藍(lán)色段B反射對應(yīng)于藍(lán)光的波長范圍內(nèi)的光；以及-三色段子集，其反射對應(yīng)于合成色的波長范圍內(nèi)的光，特別地，于合成色色段Y(RG)反射對應(yīng)于紅和綠以及可能為黃的波長范圍內(nèi)的光，于合成色色段C(GB)反射對應(yīng)于綠和藍(lán)以及可能為青的波長范圍內(nèi)的光，并且于合成色色段M(BR)反射對應(yīng)于藍(lán)和紅以及可能為洋紅的波長范圍內(nèi)的光，所述相同合成色色段中任何一個均不會產(chǎn)生白色。
在黃的情況下合成色色段Y(RG)，在青的情況下合成色色段C(GB)以及在洋紅的情況下合成色色段M(BR)所反射的黃光、洋紅光、以及青光的光通量有助于提高成像器的亮度。合成色色段C(GB)、M(BR)以及Y(RG)優(yōu)選定位成每個色段位于兩個原色色段RGB之間，由此在該波長范圍內(nèi)是至少部分反射的。
根據(jù)該變型的一個特定實(shí)施例，每個共面子集的色段定位成每個合成色色段位于該合成色色段反射的兩個原色的色段之間。由此，可極大地減小色亂現(xiàn)象。
根據(jù)該變型的另一特定實(shí)施例，色輪包括至少一個不飽和色反射色段共面子集，包括在對應(yīng)于紅色的波長范圍內(nèi)反射的相對于原色色段共面子集中的紅色不飽和的色段；在對應(yīng)于綠色的波長范圍內(nèi)反射的相對于原色色段共面子集中的綠色不飽和的色段；在對應(yīng)于藍(lán)色的波長范圍內(nèi)反射的相對于原色色段共面子集中的藍(lán)色不飽和的色段。由此，在色輪的一次旋轉(zhuǎn)中平均得到的圖像的亮度得到了改善。另外，在一實(shí)施例中，在色輪旋轉(zhuǎn)的方向上，每個不飽和色色段與同等色相的原色色段相鄰，也減小了色亂現(xiàn)象。
根據(jù)該變型(具有反射色段的色輪)的再一特定實(shí)施例，色輪沒有黑色段。由此，提高了亮度，并且色亂現(xiàn)象也不明顯了。
根據(jù)本發(fā)明的一變型，與根據(jù)前述實(shí)施例的包括透射色段的色輪相比，包括反射使用的色段的色輪可以兩種方式使用。由此相同的變型應(yīng)用于反射色段，并且得到相同的優(yōu)點(diǎn)。將不會對它們進(jìn)一步說明。
通常，分別設(shè)計為向成像器透射或者反射光通量的透射式和反射色段色可類似設(shè)計為向成像器傳播光通量的光學(xué)過濾色段。
本發(fā)明也涉及一種正投影或者背投影儀，該投影儀包括至少一個成像器，以透射式和反射式色段順序照明每個成像器的系統(tǒng)，以及用于投影由成像器產(chǎn)生的圖像的裝置，例如透鏡，一個或多個反射鏡(在緊湊或者非緊湊的背投影儀中)，以及屏幕(在背投影儀中)。
由此，根據(jù)本發(fā)明，該投影儀包括，例如，一或兩個成像器(每個成像器由傳播通過包括由三個原色和三個合成色色段組成的至少六個色段的色輪的光束照射；在這種情況下，一個及相同的色輪可用于兩個成像器(例如，在其中對兩個成像器使用反射式或者透射式的一個及相同的色輪的結(jié)構(gòu)中，或者在其中對兩個成像器一個使用反射式而另一個使用透射式的一個及相同的色輪的結(jié)構(gòu)中)，或者，使用兩個單獨(dú)的色輪)。
權(quán)利要求
1.一種用于順序照明成像器(12)的系統(tǒng)(1)，包括一光源(2)，其向所述圖像器(12)射出處于包括至少紅、綠和藍(lán)的波長范圍內(nèi)的多色光光束，光學(xué)裝置(3)，其用于將來自所述光源的光均勻分布在所述成像器(12)的工作區(qū)上，一色輪(6)，其包括至少兩個透射色段(61)的共面子集，并且所述色輪定位成使得這些色段(61)中的至少一個與所述光束相切，且安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上使得所述色段(61)順序通過所述光束相切區(qū)域，每個色段(61)的共面子集包括三個不同顏色的共面色段，其色相、飽和度、透射性以及尺寸設(shè)置成使得當(dāng)它們順序通過所述相切區(qū)域時相配成參考白，所述色輪(6)包括至少一個原色色段子集，所述原色色段包括在對應(yīng)于紅的波長范圍內(nèi)透射的色段(61R)，在對應(yīng)于綠的波長范圍內(nèi)透射的色段(61G)，以及在對應(yīng)于藍(lán)的波長范圍內(nèi)透射的色段(61B)，其中，所述色輪(6)包括至少一個合成色共面色段子集，其中包括至少部分在對應(yīng)于紅和對應(yīng)于綠的波長范圍內(nèi)透射的色段(61Y(RG))，至少部分在對應(yīng)于綠和對應(yīng)于藍(lán)的波長范圍內(nèi)透射的色段(61C(GB))，至少部分在對應(yīng)于藍(lán)和對應(yīng)于紅的波長范圍內(nèi)透射的色段(61M(BR))，所述一個及相同的色段中的合成色無一生成白色相。
2.如前述權(quán)利要求所述的用于順序照明成像器(12)的系統(tǒng)(1)，其中，所述光源(2)射出的多色光光束的波長范圍也包括黃和/或青。
3.如權(quán)利要求2所述的用于順序照明成像器(12)的系統(tǒng)(1)，其中，在至少一個合成色色段(61)共面子集中，所述至少部分在對應(yīng)于紅和對應(yīng)于綠的波長范圍內(nèi)透射的色段(61Y(RG))也至少部分在等同于黃色色調(diào)的波長范圍內(nèi)透射，和/或至少部分在對應(yīng)于綠和對應(yīng)于藍(lán)的波長范圍內(nèi)透射的色段(61C(GB))也至少部分在等同于青色色調(diào)的波長范圍內(nèi)透射，至少部分在對應(yīng)于藍(lán)和對應(yīng)于紅的波長范圍內(nèi)透射的色段(61M(BR))也至少部分在等同于洋紅色色調(diào)的波長范圍內(nèi)透射。
4.如權(quán)利要求1或3所述的用于順序照明成像器(12)的系統(tǒng)(1)，其中，所述每個共面子集的色段(61)定位成每個合成色色段定位于該合成色色段所透射的兩個原色的色段之間。
5.如權(quán)利要求1所述的用于順序照明成像器(12)的系統(tǒng)(1)，其中，所述色輪(6)包括至少一個不飽和色色段(61)的共面子集，其中包括在對應(yīng)的相對于原色色段共面子集中的紅色段(61R)中的紅色不飽和的紅色的波長范圍內(nèi)透射的色段(61R′)，在對應(yīng)的相對于原色色段共面子集中的綠色段(61G)中的綠色不飽和的綠色的波長范圍內(nèi)透射的色段(61G′)，在對應(yīng)的相對于原色色段共面子集中的藍(lán)色段(61B)中的藍(lán)色不飽和的藍(lán)色的波長范圍內(nèi)透射的色段(61B′)。
6.如前述權(quán)利要求所述的用于順序照明成像器(12)的系統(tǒng)(1)，其中，不飽和色色段(61)定位成每個不飽和色色段與同等色相的原色色段相鄰。
7.如前述權(quán)利要求所述的用于順序照明成像器(12)的系統(tǒng)(1)，其中，所述色輪(6)不包括黑色段。
8.一種用于觀看圖像的系統(tǒng)，包括如前述權(quán)利要求所述的照明系統(tǒng)(1)；由所述照明系統(tǒng)(1)照明并且包括成行成列排列的像素陣列的成像器(12)，將所述成像器的圖像投射到投影屏幕(5)上的投影透鏡(4)。
9.如權(quán)利要求7中所述的用于觀看圖像的系統(tǒng)，包括視頻數(shù)據(jù)管理裝置(111)，其用于管理所述成像器的視頻數(shù)據(jù)，以便指令寫成像器(12)的像素，所述視頻數(shù)據(jù)管理裝置(111)包括用于接收原色對應(yīng)的視頻輸入數(shù)據(jù)(9)的視頻輸入接口，用于發(fā)送視頻輸出數(shù)據(jù)以便寫所述成像器(12)的視頻輸出接口(91)，以及存儲器(7)，同步裝置(11)，其用于根據(jù)照射在所述成像器(12)上的顏色同步所述視頻輸出數(shù)據(jù)(91)，其中，所述視頻數(shù)據(jù)管理裝置(111)在所述存儲器(7)中包括用于將原色對應(yīng)的視頻輸入數(shù)據(jù)(9)轉(zhuǎn)換為原色和/或合成色和/或不飽和色對應(yīng)的視頻輸出數(shù)據(jù)(91)的系數(shù)和/或數(shù)值的至少一個表(71)。
10.一種順序照明成像器(12)的系統(tǒng)(1)，包括一光源(2)，其向所述圖像器(12)射出在包括至少紅、綠和藍(lán)的波長范圍內(nèi)的多色光光束，光學(xué)裝置(3)，其用于將來自所述光源的光在所述成像器(12)的工作部位上均勻分布，一色輪(6)，其包括至少兩個反射色段(61)共面子集，并且定位使得這些色段(61)中的至少一個與所述光束相切，且安裝在旋轉(zhuǎn)裝置上使得所述色段(61)順序通過所述光束相切區(qū)域，每個色段(61)的共面子集包括三個不同顏色的共面色段，其色相、飽和度、反射性以及尺寸設(shè)置成使得當(dāng)它們順序通過所述相切區(qū)域時相配成參考白，所述色輪(6)包括至少一個原色色段子集，其中包括在對應(yīng)于紅的波長范圍內(nèi)反射的色段(61R)，在對應(yīng)于綠的波長范圍內(nèi)反射的色段(61G)，以及在對應(yīng)于藍(lán)的波長范圍內(nèi)反射的色段(61B)，其中所述色輪(6)包括至少一個合成色共面色段子集，其中包括至少部分在對應(yīng)于紅和對應(yīng)于綠的波長范圍內(nèi)反射的色段(61Y(RG))，至少部分在對應(yīng)于綠和對應(yīng)于藍(lán)的波長范圍內(nèi)反射的色段(61C(GB))，至少部分在對應(yīng)于藍(lán)和對應(yīng)于紅的波長范圍內(nèi)反射的色段(61M(BR))，所述一個及相同的色段中的合成色無一生成白色相。
11.一種投影儀，其包括至少一個成像器，如權(quán)利要求1-10中任一項所述的用于順序照明每個所述成像器的系統(tǒng)(1)，以及將所述成像器生成的圖像投影的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種成像器(12)的順序照明系統(tǒng)(1)，其設(shè)置有包括至少兩個三色段(61)共面子集的色輪(6)。所述色輪(6)包括至少一個原色色段(61R、61G和61B)的子集以及次色色段子集。所述次色色段子集包括一個透射紅、綠波長范圍光的色段(61Y(RG))，一個透射綠、藍(lán)波長范圍光的色段(61C(GB))，一個透射藍(lán)、紅波長范圍光的色段(61M(BR))。如此，顯像系統(tǒng)的亮度得到提高，并且極大減小了色亂現(xiàn)象。本發(fā)明還涉及一種相應(yīng)的投影儀。
文檔編號H04N9/43GK1784622SQ200480012618
公開日2006年6月7日 申請日期2004年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月9日
發(fā)明者阿爾諾·舒伯特, 蒂里·博雷爾, 卡爾德·薩拉伊丁, 朱利安·索洛特 申請人:湯姆森特許公司