[發(fā)明專(zhuān)利]雙軸反射鏡的選色微反射鏡成像器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200780052543.6
• 申請(qǐng)日: 2007-04-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101647291A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約翰·B·喬治
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湯姆森特許公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04N9/31
• 分類(lèi)號(hào): H04N9/31;G02B26/08
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 彭久云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及投影系統(tǒng)，更具體地涉及用于包括微型顯示器的投影系統(tǒng)的彩色濾光器。?

背景技術(shù)

采用反射光引擎(reflective?light?engine)或成像器(例如，諸如數(shù)字光處理器(DLP^TM)(Texas?Instruments)成像器)的微型顯示器投影系統(tǒng)被逐漸地應(yīng)用于彩色成像或視頻投影裝置(例如，背投電視(RPTV)、家庭影院正投電視和影院系統(tǒng))。在圖1所示的現(xiàn)有投影系統(tǒng)中，提供了光源10(在此情況下為UHP燈)，該光源10產(chǎn)生白光(即，全色光譜)。來(lái)自光源10的光通過(guò)色輪(color?wheel)20，色輪20具有多個(gè)分色元件(dichroic?filteringelement)，每個(gè)分色元件允許藍(lán)色、綠色或紅色中的一種顏色的光帶通過(guò)并且反射其它顏色的光。色輪20被旋轉(zhuǎn)使得藍(lán)色、綠色或紅色光帶的瞬時(shí)圖案(temporal?pattern)通過(guò)色輪。通常，色輪被足夠快地旋轉(zhuǎn)，以在視頻圖像的每幀期間對(duì)于每個(gè)基色(primary?color)產(chǎn)生至少一個(gè)基色周期。?

積分器30接收來(lái)自光源10且允許通過(guò)色輪20的光帶，并引導(dǎo)該光帶經(jīng)由中繼光學(xué)器件(relay?optics)40進(jìn)入全內(nèi)反射(TIR：total?internalreflection)棱鏡50。TIR棱鏡50使該光帶偏轉(zhuǎn)到成像器60(諸如DLP成像器)上。成像器調(diào)制光束的各像素的強(qiáng)度，并將它們反射回去經(jīng)由TIR棱鏡50進(jìn)入投影透鏡系統(tǒng)70。在DLP中，只有閃光速率(flash?rate)和閃光寬度(flash?width)被調(diào)制，以給出強(qiáng)度調(diào)制的效果。在LCD和LCOS中，強(qiáng)度被直接調(diào)制。投影透鏡系統(tǒng)70將光像素聚焦在屏幕(未示出)上，以形成看得見(jiàn)的圖像。彩色視頻圖像通過(guò)三種顏色(藍(lán)色、綠色和紅色)中每個(gè)顏色的快速連續(xù)的像素矩陣來(lái)形成，這些像素矩陣被觀看者的眼睛混合而形成彩色圖像。?

整個(gè)說(shuō)明書(shū)通篇與現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)踐一致，術(shù)語(yǔ)“像素”用于表示圖像、光傳輸?shù)膶?duì)應(yīng)部分以及成像器產(chǎn)生該光傳輸?shù)牟糠值男^(qū)域或者點(diǎn)。?

DLP成像器60包括微反射鏡矩陣，該微反射鏡矩陣可在使光反射經(jīng)由TIR棱鏡50進(jìn)入投影透鏡系統(tǒng)70的角度和使光偏轉(zhuǎn)從而不被投影透鏡系統(tǒng)70投影的角度之間運(yùn)動(dòng)。每個(gè)微反射鏡根據(jù)該特定微反射鏡的連續(xù)閃光來(lái)反射期望強(qiáng)度的光像素，該特定微反射鏡的連續(xù)閃光依次響應(yīng)于寫(xiě)入DLP成像器60的視頻信號(hào)。因此，在DLP成像器60中，每個(gè)微反射鏡或者成像器的像素根據(jù)輸入給成像器或者光引擎的灰度級(jí)因子來(lái)調(diào)制入射到其上的光，以形成分離的調(diào)制光信號(hào)或像素的矩陣。?

迄今，為投影圖像的每個(gè)像素采用一個(gè)微反射鏡，并且方形反射鏡的陣列的柵格平行于圖像邊緣對(duì)準(zhǔn)。然而，當(dāng)采用Smooth?Picture^TM(平滑圖像)(德州儀器，Texas?Instruments)技術(shù)時(shí)，微反射鏡陣列的柵格相對(duì)于圖像邊緣旋轉(zhuǎn)45度，各像素呈現(xiàn)為菱形。然后，由該陣列形成的圖像通過(guò)可移動(dòng)的光學(xué)部件(反射鏡或透鏡)而偏移，以呈現(xiàn)在以方形像素對(duì)角線(xiàn)的一半偏移的兩個(gè)連續(xù)位置處。在每個(gè)連續(xù)圖像中顯示一半的圖片細(xì)節(jié)。這使得分辨率是微反射鏡數(shù)目的兩倍。微反射鏡數(shù)目可以被減少以允許用于低端投影儀的低成本成像器并保持分辨率。對(duì)于高端產(chǎn)品(數(shù)字影院或者高端電視產(chǎn)品)，可以保持高的反射鏡數(shù)目并可以使分辨率加倍。?

色輪的使用引入了稱(chēng)為“彩虹效應(yīng)(Rainbow?Effect)”的視覺(jué)偽影。因?yàn)轭伾来伍W光，所以在人眼快速運(yùn)動(dòng)(眼睛快速轉(zhuǎn)動(dòng)(eye?dart))的過(guò)程中，靜止物體在顯示器上的顏色將會(huì)在人眼的視網(wǎng)膜上分離，其中人眼的快速運(yùn)動(dòng)可以達(dá)到每秒800度的速度。大腦將此分離感知為物體的具有不同亮度的多個(gè)基色圖像。視覺(jué)系統(tǒng)的亮度帶寬很寬，但它也具有低通特性。隨著顏色閃光速度的增大，視網(wǎng)膜成像的角度分離降低，并且對(duì)亮度變化的敏感性降低。當(dāng)顏色每秒閃光3000次以上時(shí)，發(fā)生同化并且彩虹圖像出現(xiàn)合并。當(dāng)前的單一成像器DLP^TM系統(tǒng)以每秒顏色閃光小于1000次運(yùn)行，從而見(jiàn)到彩虹效應(yīng)。?