BE1024121B1

BE1024121B1 - Controle-eenheid voor het aanpassen van een witpunt in een projectiesysteem

Info

Publication number: BE1024121B1
Application number: BE2016/5090A
Authority: BE
Inventors: Mihaela TARPAN; Allel CHEDAD; Bart Maximus; Nico Coulier
Original assignee: Barco Nv
Priority date: 2016-01-26
Filing date: 2016-02-04
Publication date: 2017-11-17
Also published as: BE1024124A1; BE1024121A1; BE1023412B1; BE1024124B1

Abstract

Een lichtprojectiesysteem voor het genereren van een beeld met drie primaire kleuren. Het systeem omvat een eerste blauwelaserbron die een eerste bundel in een vierde golfband uitzendt, waarbij de eerste blauwelaserbron een eerste laserbesturing heeft, een tweede blauwelaserbron die een tweede bundel met een centrale golflengte en een vijfde golfgebied uitzendt, waarbij de tweede blauwelaserbron een tweede laserbesturing heeft, een substraat met een golflengteconversie-element voor het uitzenden van licht bij een veelvoud van golflengten na absorptie van een lichtbundel bij een excitatiegolflengte in een vijfde golfband van de tweede blauwelaserbron, een bundelcombineermiddel voor het combineren van de gecombineerde eerste bundel en de geconverteerde bundel, welke combinatie resulteert in een witte bundel. Het projectiesysteem omvat een optische controle-eenheid voor het meten van de relatieve intensiteit van de eerste, tweede en derde golfbanden van de witte bundel.

Description

Controle-eenheid voor het aanpassen van een witpunt in een projectiesysteem

De onderhavige uitv inding heeft betrekking op een optisch sub-samenstel, een projector en werkwijze voor het bedienen van een projector, een regelaar voor het regelen van een projector en een werkwijze voor het regelen van een projector.

Achtergrond

Projectietechnologie maakt steeds meer gebruik van solid state lichtbronnen in plaats van de conventionele lampen, bijvoorbeeld het gebruik van lasers in een enkele-chip DLP-projector, drie-chip DLP-projectoren of andere projectoren met drie beeldsensoren (LCD, LCoS,...).

Op laser gebaseerde solid state projectoren kunnen worden ingedeeld in twee hoofdcategorieën: • Volledige laserprojectoren (gebruikmakende van directe rode, groene en blauwe lasers) • Laserfosforprojectoren (gebruikmakende van de blauwe laser om een golflengte-conversiemateriaal te exciteren om de drie primaire kleuren te genereren)

Momenteel zijn de volledige laserprojectoren meestal ultra heldere projectoren die gericht zijn op de nichemarkt van digitale cinema (DC). Laserfosforprojectoren hebben vooral een lagere lichtopbrengst, dat wil zeggen onder 12.000 lumen en worden daarom in de markten buiten digitale cinema verkocht. Recente verbeteringen in de fosfortechnologie stellen laserfosforprojectoren echter in staat om zelfs helderheidsniveaus van tot 20.000 lumen, en mogelijk hoger, te bereiken.

Hoge helderheid en kleurprestatie zijn belangrijk omdat een digitale cinemaprojector beelden moet projecteren volgens de DCI-norm, waaronder bijvoorbeeld een typisch bredere kleurengamma.

In markten buiten digitale cinema kan een ander kleurengamma van de projector als het REC709-kleurengamma worden ingesteld. Maar het is heel belangrijk te vermelden dat REC709 slechts een aanbeveling is, geen norm. Daarom kunnen de kleurprestaties van de projectoren sterk variëren zowel voor de kleurpunt van de primaire kleuren als voor de kleur-tot-wit-verhouding en de witte kleurpunt. De DCI-norm is veel strenger en definieert het kleurengamma en de witpunt van een Digitale Cinema projectiesysteem. Sommige toleranties zijn toegestaan via lage tolerantievakken uitgedrukt in een kleurenschema voor de witte kleurpunt en de kleurpunten van de primaire kleuren.

Een vergelijking tussen het REC709-kleurengamma en het DCI-kleurengamma wordt weergegeven in figuur 1.

Huidige laser-fosfor-3-chipprojectoren genereren rode, groene en blauwe primaire kleuren met gebruik van blauwe lasers om een fosfor-golflengteomzetter te exciteren en om geel licht te genereren. Direct blauw laserlicht wordt toegevoegd aan het fosforgeel licht om een witte bron te creëren. Blauwe lasers hebben de voorkeur in plaats van blauwe LED's voor de fosforexcitatie vanwege de kleinere étendue van laserlicht. Soms worden aanvullende rode lasers of rode LED's toegevoegd om het roodgehalte te verbeteren. Het typische optische spectrum van een dergelijke witlichtbron die uit directe blauwe lasers en gele fosforescerende stof bestaat wordt in figuur 2 weergegeven.

De kleurpunt voor de witte laser + fosforlichtbron zal variëren afhankelijk van een aantal ontwerpkeuzes. Bovendien kan, met betrekking tot de blauwe primaire kleurpunt, de golflengte variëren in het interval 440 nm en 470 nm voor directe blauwe lasers en kan één golflengte of een combinatie van verschillende golflengtes in dit interval worden gebruikt. De golflengte van de blauwe lasers kan enige invloed hebben op de witpunt, hoewel hun intensiteit of vermogensniveau een veel grotere impact heeft. De selectie van de blauwe laser heeft een impact op de locatie van de blauwe primairekleurpunt, met andere woorden, de linker benedenhoek van het kleurengamma.

De blauwe laser + gele fosforarchitectuur is zeer populair geworden voor projectoren in de markten buiten digitale cinema als gevolg van haar verminderde complexiteit en de juiste balans tussen prestatie en kosten. De golflengteomzetter bijvoorbeeld is slechts één type fosforescerende stof die gebruikt wordt om zowel de rode als de groene component te maken. Bovendien zijn gele fosforescerende stoffen met zeer goede prestaties (bijvoorbeeld hoge omzettingsefficiëntie, chemisch stabiel, goede doofprestaties enz.) direct beschikbaar en het meest populaire voorbeeld is de YAG:Ce-fosfor die in witte LED’s gebruikt wordt voor verlichtings- en achtergrondverlichtingstoepassingen. Het is echter een bekend feit dat de toepassing van rode fosforescerende stoffen niet eenvoudig is, vooral vanwege het feit dat rode fosforescerende stoffen een slecht thermisch gedrag hebben en zi j bi j temperaturen doven die veel lager zijn dan die waargenomen zijn voor goede gele fosforescerende stoffen. Ook is de omzettingsefficiëntie van de rode fosforescerende stoffen veel lager dan die van een gele fosforescerende stof (bijvoorbeeld 30-35% in vergelijking met 60-65%). Vandaar dat het hebben van een goed presterende gele fosforescerende stof met een significant roodgehalte in veel gevallen de voorkeursoplossing is geworden.

Voor DCI-compatibele projectoren bleek deze zeer populaire oplossing van het slechts gebruiken van blauwe lasers en een gele fosforescerende stof echter eerder beperkend en zijn aanvullende verbeteringen nodig.

Om een DCI-compatibele projector te hebben bij het gebruik van een dergelijke witte directe blauwe laser + gele fosforbron moeten een aantal stappen worden uitgevoerd.

De eerste stap is om de oorspronkelijke rode, groene en blauwe primaire kleuren te hebben volgens de DCI-spec. Voor de meeste van de 3-chipprojectoren wordt het splitsen van het licht gegenereerd door de lichtbron in de drie primaire kleuren, wat plaatsvindt in de beeldvormende module van de projector, uitgevoerd door het Philips-prisma zoals te zien is in figuur 3. Het Philips-prisma is ook verantwoordelijk voor de initiële filtering van het licht. Deze filtering is het resultaat van het typische verschil van invalshoek (AOI) op de Philips-prismacoatings voor inkomend en uitgaand licht. De precies beïnvloede golflengtegebieden zijn afhankelijk van het coatmgontwerp, maar een typisch geval is dat bijvoorbeeld een dip rond 490-500nm (minder zichtbaar in figuur 3) en rond 575 - 600 nm wordt gecreëerd.

De rode en groene primaire kleuren die op deze wijze zijn verkregen zijn echter nog steeds te breed om DCI-compitabel te zijn. De kleurpunten zijn niet in de overeenkomstige DCI-tolerantievakken. Een aanvullende filtering in het groen-rode overgangsinterval die is uitgevoerd met een scherpfilter is nodig met het effect dat schematisch wordt weergegeven in figuur 4.

Het golflengte-interval tussen de groene en rode golflengten (derhalve gele golflengten) waar de beeldprocessor de afsplitsing maakt tussen rood en groen, resulteert in een aanzienlijke hoeveelheid lichtverlies.

Het scherpfiltereffect dat getoond wordt in figuur 4 is slechts een voorbeeld. In werkelijkheid zullen de kenmerken van het filter moeten worden aangepast aan het exacte fosforspectrum en de exacte specificaties van de dichroïsche filters in het prisma om de kleurpunten van de primaire kleuren zo te corrigeren dat ze DCI-compatibel zijn.

Vanwege het grote verschil tussen het optische spectrum van een Xenonlamp en een gele fosforescerende stof, zijn de lichtverliezen door het gebruik van een scherpfilter met een Xenonlamp zeer verschillend van die van een blauwe laser + gele fosforescerende stof witte bron. In het geval van de Xenonlamp is dit meestal 8% (in lumen). Terwijl in het geval van blauwe laser + gele fosforescerende stof witte bron dit ongeveer 18% (in lumen) is.

Naast deze aanzienlijke vermindering van helderheid door het scherpfilter voor het specifieke geval van een laserfosforlichtbron, is het gebrek aan rood licht en de overmaat van groen licht in het spectrum een andere bron van helderheidreductie.

Als gevolg daarvan, is het grootste probleem bi j het gebruik van de blauwe laser + gele fosforarchitectuur voor een DCI-compatibele projector (naast de aanzienlijke afname van de helderheid door het scherpfilter) het gebrek aan rood licht en de overmaat van groen licht in het typische spectrum van een gele fosforescerende stof. Hoewel dit geen probleem hoeft te zijn voor projectoren waar de kleur-tot-wit-verhouding niet een kritische parameter is, is het een groot probleem voor DCI-compatibele projectoren waar de witte kleurpunt (en dus de rood-tot-wit-verhouding) zeer goed gedefinieerd is in de DCI-norm.

Om dit probleem op te lossen en de witte kleurpunt op de DCI-streefwaarde te krijgen, moet het overmaat van groen licht (en eventueel ook blauw) elektronisch worden verwijderd. Dezelfde procedure wordt ook gebruikt in de huidige op Xenon en Kwiklamp gebaseerde projectoren. Maar de verliezen als gevolg van deze elektronische correcties in de op laser-fosforescerende stof gebaseerde projectoren zijn veel hoger dan wat gewoonlijk het geval is voor een op Xenon of Kwiklamp gebaseerde projector. Met typische waarden van 30% afname van de helderheid als een gevolg van de elektronische correctie, blijkt het hebben van een fosforescerende stof met een dergelijk beperkt roodgehalte een zeer ernstig probleem.

Om het gebrek aan rood in het gele fosforspectrum aan te pakken is een oplossing, die typisch "rood-geassisteerde laserfosforbron" wordt genoemd, voorgesteld. In dit geval wordt een aanvullende lichtbron (direct rode laser of rode LED's) gebruikt om de rode kleur die geproduceerd wordt te verhogen. Deze aanvullende lichtbron wordt toegevoegd aan de bestaande blauwe laser + gele fosforoplossing zonder typisch het soort fosforescerende stof dat wordt gebruikt te veranderen.

Dit is een zeer goede oplossing om het roodgehalte te verhogen en de verliezen als een gevolg van kleurcorrectie te verminderen, maar het minimaliseert nog steeds niet de mogelijke helderheidverliezen die nodig zijn om de DCI-specificatie of andere kleurengammaspecificaties of ander standaard w itpunt, of een combinatie hiervan, te bereiken.

Samenvatting van de uitvinding

Een doel van de onderhavige uitvinding is om een optisch sub-samenstel te verschaffen voor een projector die ontworpen is om samen te werken met een rode laser en een fosforbron met het voordeel dat verliezen verminderd of geminimaliseerd worden. Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verminderen of minimaliseren de lichtverliezen die optreden als bijvoorbeeld een gele fosforescerende stof wordt gebruikt. Deze verliezen kunnen in verschillende stadia in de lichtbaan optreden, zoals in het Philips-prisma, vanwege elektronische correctie, vanwege een scherpfilter en/of enige combinatie hiervan. Gelijkaardige problemen kunnen optreden met andere kleursplitsing- en recombinatiemotoren voor 3-chipprojectoren, DLP of ook LCOS of LCD, bijvoorbeeld met een kleursplitsende dichroïsche spiegel en een recombinatie X-kubus.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verschaffen het voordeel van een kleinere, compactere, goedkopere projector met een lagere behoefte aan koeling, in het bijzonder voor een breedgamma-kleurprestatie. Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn bijzonder geschikt voor een specifieke gestandaardiseerde witte kleurpunt zoals een DCI-witte kleurpunt.

Een voordeel van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding is om de kleurprestatie van het proj ectiesysteem aan een kleurengammadoel te koppelen zoals gegeven door DCI of groter met laag of minimaal lichtverlies.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zijn bijzonder voordelig indien toegepast als een 3-chipprojectorarchitectuur met een continue witlicht-belichting, dat wil zeggen één verlichting per projector, maar een combinatie van 2 of meer is opgenomen binnen de reikwijdte van de onderhavige uitvinding.

In een eerste aspect verschaft de onderhavige uitvinding een lichtprojectiesysteem voor het genereren van een beeld met drie primaire kleuren, in het bijzonder blauw, groen en rood, waarbij elke primaire kleur respectievelijk gedefinieerd is door een eerste, tweede en derde golfband, waarbij het lichtprojectiesysteem het volgende omvat: een eerste blauwelaserbron die een eerste bundel in een vierde golfband uitzendt, waarbij de eerste blauwelaserbron een eerste laserbesturing heeft, - een tweede blauwelaserbron die een tweede bundel uitzendt met een centrale golflengte en een vijfde golfband, waarbij de tweede blauwelaserbron een tweede laserbesturing heeft, een substraat met een golflengteconversie-element voor het uitzenden van licht op meerdere golflengten na absorptie van een lichtbundel bij een excitatiegolflengte binnen een vijfde golfband van de tweede blauwelaserbron, waarbij het substraat zodanig in een optische baan van de tweede bundel is gepositioneerd dat licht dat door het golflengteconversie-element uitgezonden of erdoor gereflecteerd wordt, resulteert in emissie van een geconverteerde bundel met een golfband die ten minste de tweede en derde golfbanden omvat, een bundelcombineermiddel voor het combineren van de gecombineerde eerste bundel en de geconverteerde bundel, welke combinatie resulteert in een witte bundel; met het kenmerk, dat het projectiesysteem verder een optische controle-eenheid omvat voor het meten van de relatieve intensiteit van de eerste, tweede en derde golfbanden van de witte bundel.

De optische controle-eenheid ontvangt waarden van ten minste één lichtsensor. De controle-eenheid heeft verschillende voordelen zoals het assisteren bij het instellen en aanpassen van het witpunt, compensatie voor veroudering enz.

De lichtsensor is bij voorkeur een multibandsensor of een veelvoud van sensoren voor verschillende golfbanden, waarbij de sensor geconfigureerd is om de intensiteit van golflengten te meten die omvat zijn in de eerste, tweede en derde golfbanden. De multibandsensor is bi j voorkeur geconfigureerd om een of gelijk welk verschil in het lichtspectrum tussen een laserlicht en een geconverteerde bundel te detecteren.

De optische controle-eenheid kan door middel van een opvouwbare spiegel, die in de optische baan van de witte bundel geplaatst is, zodanig licht ontvangen dat ongeveer 0,5% van het licht naar de lichtsensor gereflecteerd wordt. Het lage niveau van lichtverlies is een voordeel. De lichtsensor kan ten minste één zijn van een fotodiodesensor, fotoweerstand, organische fotoreceptor, spectrometer, fotoversterkers, CCD- of CMOS-sensoren.

Het projectiesysteem omvat bij voorkeur een verwerkingseenheid die geconfigureerd is om met de optische meeteenheid te communiceren. De verwerkingseenheid heeft een verwerkingseenheid zoals een microprocessor of een FPGA en kan derhalve rekenkundige berekeningen uitvoeren.

Bi j voorkeur is de opvouwbare spiegel geconfigureerd om in en uit de witte bundel te worden teruggetrokken en bij voorkeur is de opvouwbare spiegel op een actuator gemonteerd die door de verwerkingseenheid gereguleerd wordt.

Het golflengteconversie-element zendt licht uit op een zwaartepuntgolflengte <560 nm - een GRTZC < 16%.

Licht dat wordt uitgezonden door het golflengteconversie-element kan een groengehalte hebben van > 65%.

Het groengehalte kan bijvoorbeeld < 75% zijn, optioneel < 80%.

Het kan voordelig zijn om een derde rodelaserbron te hebben die een derde bundel in de derde golfband uitzendt, waarbij de derde rodelaserbron een derde laserbesturing heeft daar dit meer controle geeft over het kleurengamma.

De onderhavige uitvinding is erg geschikt voor een 3-chipprojectorarchitectuur.

De eerste of derde golfband is breder dan de golfband van gelijk welke individuele laserbron, daar de lasers een smallere bandbreedte hebben.

Blauw of blauwachtig licht kan uitgezonden worden van het golflengteconversie-element in de golfband 480-500 nm en de blauwe laser kan in de golfband 440-470 nm golflengte liggen.

Een roodgehalte is bij voorkeur < 30% en optioneel > 20%, waarbij de percentagewaarden betrekking hebben op relatieve energiebijdragen van het geconverteerde licht van het golflengteconversie-element in een bepaald golflengtebereik in vergelijking met het hele lichtspectrum van het golflengteconversie-element dat als 100% wordt genomen. Een groengehalte is een gedeelte van lichtspectrum van het licht dat van het golflengteconversie-element wordt uitgezonden dat in de groene golfband gaal.

De derde groene golfband kan in het bereik 495 - 575 nm zijn.

Het GRTZC verwijst naar licht dat kleuren onverzadigd maakt en het kleurengamma kleiner maakt.

Een roodgehalte in een lichtbundel is het relatieve gedeelte van het golflengteconversie-element-spectrum dat in de rode golfband gaat. De rode golfband heeft licht van de rode laser en een toegevoegde hoeveelheid rood of roodachtig licht van het golflengteconversie-element voor het ontspikkelen, een bovenste limiet van het roodachtige licht wordt bereikt indien het kleurpunt van rood naar een kleiner kleurengamma beweegt.

Het rode of roodachtige licht kan oranje licht in het bereik van 595 - 620 nm zijn.

Het Blauwe licht + Groene licht + Rode licht bedraagt tot 100% van het licht van het golfl engte convers i e-el ement.

Een scherpfilter kan verschaft worden voor het verminderen van lichtintensiteit van golflengtes in de golfband 570 - 600 nm. Het scherpfilter (370) kan geselecteerd worden om lichtintensiteit in het bereik van 10 - 15% of 10 - 20% te verminderen.

Ten minste één variabel golfbandreductiefilter dat op een actuator gemonteerd is kan in de optische baan van de witte bundel verschaft worden, en waarbij een beweging van het variabele golfbandreductiefilter tussen een eerste en een tweede positie resulteert in een verandering van de uitgezonden golfband van de witte bundel van een eerste naar een tweede uitgezonden intensiteit, om zo een projectorwitpunt aan te passen.

Het variabele golfbandreductiefilter kan een eerste golfbandreductiefilter, een tweede golfbandreductiefilter of een derde golfbandreductiefilter zijn, zodanig dat het geconfigureerd is om de intensiteit van golflengtes te veranderen die respectievelijk in de eerste, tweede of derde golfbanden omvat zijn.

Het of gelijk welk scherpfilter en het variabele golfbandreductiefilter kunnen gecombineerd zijn m gecombineerd variabel filter.

Een eerste zijde van het variabele filter kan bekleed zijn met een smallebandscherpfilter en een tweede zijde van het filter is bekleed met een variabele golfbandreductiefilter.

Het variabele tweede golfbandreductiefilter kan geconfigureerd zijn om de intensiteit te verminderen van golflengtes die in het bereik van 510-570 nm omvat zijn.

De actuator kan bestuurd worden door een verwerkingseenheid. De actuator kan een rotatieplatform voor het roteren van het variabele tweede golfbandreductiefilter om de optische as of ten minste één translatieplatform voor het bewegen van het variabele tweede golfbandreductiefilter in een richting loodrecht op de optische as omvatten.

Het variabele tweede golfbandreductiefilter kan een bekleding omvatten die voorzien is van een patroon met een toegenomen dichtheid van groenreducerende patronen, waarbij de richting van de dichtheidstoename zodanig aan de bewegingsrichting van de actuator is aangepast dat de intensiteit van de tweede groene spectrale band aangepast kan worden.

Het variabele tweede golfbandreductiefilter kan ten minste één van een rechthoekige continue groenreductiebekleding die een lineaire, regelbare afname in het beklede gebied via translatie verschaft, een filter met een rechthoekige stapsgewi j/ereductiebekleding die een in stappen regelbare afname in het beklede gebied via translatie verschaft, een rondfilter dat lineaire, regelbare afname in het beklede gebied via rotatie verschaft of een rondfilter dat lineaire afname in stappen in het beklede gebied via een rotatie van het filter verschaft, omvatten.

Het golflengteconversie-element is een fosfor aangezien fosforescerende stoffen een hoge vermogensklasse hebben, die bijvoorbeeld kan werken op 50 W/mnr. De fosforescerende stof kan bijvoorbeeld van het type YAG:Ce zijn voor een gele fosfor. Alternatief kan de fosfor van het type LUAG:Ce zijn voor een groen fosfor. Voor lagere vermogensklassen kunnen, bijvoorbeeld, Quantumdots (kwantumstippen) gebruikt worden voor het golfl engte convers i e-el ement.

De verwerkingseenheid is bij voorkeur geconfigureerd om te communiceren met de optische controle-eenheid voor het meten van de relatieve intensiteit van eerste, tweede en derde golflengtebanden van een witte bundel, waarbij de verwerkingseenheid verder geconfigureerd is om een verandering te berekenen in de besturingsniveaus van ten minste een van de eerste tot derde laserbundels en de besturingsniveaus van het ten minste ene variabele golfbandreductiefilter volgens de relatieve intensiteit van de eerste, tweede en derde golfbanden van de witte bundel om een witpuntverschuiving te regelen, en waarbij de eerste tot derde laserbesturingen onafhankelijk gereguleerd worden om zo de lichtintensiteit aan te passen van elk van een eerste en tweede blauwelaserbron onafhankelijk van de lichtintensiteit van een rodelaserbron.

De optische controle-eenheid is bij voorkeur ingericht om verschillende bijdragen in enige, sommige of alle golfbanden te bewaken. De optische controle-eenheid kan ingericht zijn om zowel het laserlicht als de golflengteconversie-elementlichtbijdrage in de blauwe golfband te bewaken.

Een variabel blauw- en roodreductiefilter kan nog een verdere aanpasbaarheid verschaffen. Het variabele blauw- en roodreductiefilter reduceert verder het roodachtige en blauwachtige licht van het golflengteconversie-element dat in het rode en blauwe kanaal gaat. Het blauwen roodreductiefdter kunnen een actuator omvatten zodanig dat de hoeveelheid blauw en rood licht dat door het filter verzonden wordt, kan worden aangepast door de positie van het filter te bewegen.

Elke laserbron omvat een reeks individuele lasers, waarbij de intensiteit van elke individuele laser geregeld wordt door zijn laserbesturing en waarbij elke laser geconfigureerd is om gepulseerd te worden door zijn geassocieerde laserbesturing. Bundelhomogeniseringoptica kan verschaft worden alsook een ontspikkelingsmiddel.

De onderhavige uitvinding verschaft ook een optisch samenstel voor een lichtprojectiesysteem voor het genereren van een beeld met drie primaire kleuren, in het bijzonder blauw, groen, en rood, waarbij elke primaire kleur respectievelijk gedefinieerd wordt door een eerste, tweede en derde golfband, waarbij het optische samenstel voor gebruik met een eerste blauwelaserbron die een eerste bundel in een vierde golfband uitzendt, waarbij de eerste blauwelaserbron een eerste laserbesturing heeft, waarbij een tweede blauwelaserbron een tweede bundel met een centrale golflengte en een vijfde golfband uitzendt, waarbi j de tweede blauwelaserbron een tweede laserbesturing heeft, waarbij het samenstel het volgende omvat, een substraat met een golflengteconversie-element voor het uitzenden van licht op meerdere golflengten na absorptie van een lichtbundel bij een excitatiegolflengte binnen de vijfde golfband van de tweede blauwelaserbron, waarbi j het substraat in een optische baan van de tweede bundel is gepositioneerd zodanig dat licht dat door het golflengteconversie-element verzonden of erdoor gereflecteerd wordt, resulteert in emissie van een geconverteerde bundel met een golfband die ten minste de tweede en derde golfbanden omvat, - een bundelcombineermiddel voor het combineren van de gecombineerde eerste bundel en de geconverteerde bundel, welke combinatie resulteert in een witte bundel; met het kenmerk, dat het optische samenstel verder een optische controle-eenheid omvat voor het meten van de relatieve intensiteit van de eerste, tweede en derde golfbanden van de witte bundel.

Laserlicht van een derde rodelaserbron kan verschaft worden om een derde bundel van de derde golfband uit te zenden, waarbij de derde rodelaserbron een derde laserbesturing heeft. De onderhavige uitvinding verschaft een werkwijze voor het genereren van een beeld met een lichtprojectiesysteem met drie primaire kleuren, in het bijzonder blauw, groen, en rood, waarbij elke primaire kleur respectievelijk gedefinieerd is door een eerste, tweede en derde golfband, waarbi j de werkwijze het volgende omvat: - het genereren van laserlicht van een eerste blauwelaserbron die een eerste bundel van een vierde golfband uitzendt, waarbij de eerste blauwelaserbron een eerste laserbesturing heeft, - het genereren van laserlicht van een tweede blauwelaserbron die een tweede bundel uitzendt met een centrale golflengte en een vijfde golfband, waarbij de tweede blauwelaserbron een tweede laserbesturing heeft, - het genereren van een geconverteerde lichtbundel van een substraat met een golflengteconversie-element dat licht uitzendt op meerdere golflengten na absorptie van een lichtbundel bij een excitatiegolflengte binnen de vijfde golfband van de tweede blauwelaserbron, waarbij het substraat zodanig in een optische baan van de tweede bundel is gepositioneerd dat licht dat door het golflengteconversie-element uitgezonden of erdoor gereflecteerd wordt, leidt tot emissie van een geconverteerde bundel met een golfband die ten minste de tweede en derde golfbanden omvat, - het combineren van de gecombineerde eerste en derde bundel en de geconverteerde bundel, welke combinatie resulteert in een witte bundel; - gekenmerkt door het meten van de relatieve intensiteit van de eerste, tweede en derde golfbanden van de witte bundel.

Laserlicht kan uit een derde rodelaserbron gegenereerd worden die een derde bundel van de derde golfband uitzendt, waarbi j de derde rodelaserbron een derde laserbesturing heeft. Gelijk welke van de laserbronnen kan een meervoudige individuele laser zijn die samen gecombineerd zijn en zi j kunnen door groepen laserbesturingen zodanig worden aangedreven dat bijvoorbeeld elke laserbesturing een verscheidenheid aan lasers kan aandrijven.

De tweede blauwelaserbron kan een UV- of een bi jna-UV-laserbron zijn en derhalve in de UV- of bi jna-UV-golflengtebereiken liggen. Dit laserlicht wordt door het golflengteconversie-element omgezet, zodat het specifieke golflengtebereik van het excitatielicht niet zo belangrijk is. Blauwe lasers van 440-470 nm golflengte zijn op dit moment een economische keuze.

Korte beschrijving van de tekeningen

Figuur 1 toont een vergelijking tussen het REC709~kleurenspectrum en het DCI-kleurenspectrum.

Figuur 2 toont een gekend optisch spectrum van een witlichtbron die bestaat uit directe blauwe lasers en geel fosforescerende stof.

Figuur 3 toont het effect van een Philips-prisma.

Figuur 4 toont schematisch het effect van een aanvullende filtering in het groen-rode overgangsinterval uitgevoerd met een scherpfilter.

Figuur 5 illustreert een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding van optische sub-samenstellen en een lichtbron die in een projector geïntegreerd is.

Figuur 6 illustreert een uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding van optische sub-samenstellen en een lichtbron die in een projector geïntegreerd is.

Figuur 7 toont een vergelijking tussen het opüsche spectrum van een typische groene fosforescerende stof die gebruikt wordt in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, zoals getoond in figuren 5 en 6, en een typische gele fosforescerende stof. Figuur 8 toont de spectrale kenmerken van een typische gele fosforescerende stof en een typische groene fosforescerende stof in het 575-600 nm interval volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Figuur 9 toont het spectrum van een systeem 1) (blauwe lasers + gele fosforescerende stof + rode lasers).

Figuur 10 toont het spectrum van een systeem 2) (blauwe lasers + groene fosforescerende stof + rode lasers) volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Figuur 11 toont DCI-kleurengamma en REC709-kleurengamma in de kleurruimte en respectievelijke tolerantievakken van primaire kleuren waarin het gamma van de groene fosforescerende stof met blauwe en rode laser in overeenstemming is met een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Figuur 12 toont de groeneprimairekleurgolfband die gegenereerd is door groene en gele fosforescerende stoffen, waarbij het groene fosforspectrum in overeenstemming is met een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Figuur 13 toont het lichtspectrum van het licht dat is uitgezonden door de gele en groene fosforescerende stof volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Figuur 14 toont de rodeprimairekleurgolfband die gegenereerd is door gele en groene fosforescerende stof volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Figuur 15 toont het spectrum van de witte bundel in de projector stroomopwaarts voorafgaand aan het binnentreden van de beeldvormer.

Figuur 16 toont een gekend systeem met op bundel-étendue gebaseerde werkwijze voor gebruik met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

Figuur 17 toont de toevoeging van een sensor en regelaar die terugkoppelcontrole verschaften van de besturingen naar de uitvoeringsvorm getoond in figuur 5.

Figuur 18 toont een voorbeeld van de gevoeligheidsbereiken van de multibandsensor zoals beschreven onder verwijzing naar figuur 17 volgens een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

Figuur 19a - 19e illustreren verschillende uitvoeringsvormen van een variabele golfbandreductiefilter.

Figuur 20 toont de uitzending van een groen variabelereductiefilter die gecombineerd is met een scherpfilter in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

Definities

In deze beschrijving wordt een onderscheid gemaakt tussen de primaire kleuren van een standaard kleurengamma zoals REC 709 en een breder kleurengamma zoals DCI. DCI is echter slechts één voorbeeld van een breder kleurengamma. De uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen worden gebruikt voor andere bredere kleurengamma’s, bijvoorbeeld voor een nieuw en veranderd DCI-kleurengamma, of, in een ander voorbeeld, naar kleurengamma's die dichter naar Rec-2020 bewegen, hetgeen op zich schijnbaar onbereikbaar is in zijn strikte definitie omdat het monochromatische primaire kleuren vereist die momenteel alleen mogelijk zijn met enkel lasers in elke primaire kleur.

In een projectiesysteem, is de definitie van een primaire kleur ingewikkeld omdat het afhankeli jk is van waar in de optische baan de primaire kleur gedefinieerd wordt, dat wil zeggen in elk kleurkanaal, ter hoogte van de lichtmodulatorinrichtingen, stroomopwaarts van de lichtmodulatorinrichtingen of bij de uitgang van de projector. Het is vaak zo in projectiesysternen dat de drie primaire kleuren rood, groen en blauw zijn.

In optische termen wordt een primaire kleur gedefinieerd als "Eén kleurelement van drie kleuren, in een additief beeldvormingssysteem, die in verschillende verhoudingen gecombineerd kunnen worden om enige andere kleur te produceren." Elke primaire kleur wordt verder gedefinieerd, volgens een standaard, bijvoorbeeld DCI-standaard, door een golfbandbereik.

Het is belangrijk op te merken dat een primaire kleur ook gedefinieerd is in een standaard via haar kleurcoördinaten. Een bepaalde golfband en een bepaalde spectrale distributie binnen deze golfband kan een bepaalde groep kleurcoördinaten creëren die gelijk is aan die welke gedefinieerd is in een standaard. Bijvoorbeeld kan de groep twee kleurcoördinaten omvatten zoals (x,y), die de kleurpunt bepalen.

Er bestaan echter verschillende oplossingen met verschillen in golfband en spectrale distributies die dezelfde kleurcoördinaten kunnen creëren, die soms een “metamerisme” genoemd worden.

Witpunt wordt, in additieve beeldvormingssystemen, gedefinieerd als "de kleur (of kleurcoördinaten en luminantie) die wordt geproduceerd wanneer aan het systeem de maximale RGB-codewaarden worden gestuurd die het kan accepteren", zoals gedefinieerd in Color and Mastenng for Digital Cinema door Glenn Kennel, 2006, ISBN-10: 0240808746. Verder specificeert het boek "DCI-specificaties en SMPTE-standaard voor schermluminantie en -chromaticiteit”, dat de witpunt gedefinieerd wordt als hebbende kleurcoördinaten [0,314 0,351], Deze definitie van witpunt is echter optioneel en de definitie is verder afhankelijk van de gebruikte standaard.

De definitie van witpunt is afhankelijk van de toepassing. Daarom maken we onderscheid tussen de witpunt van de projector (of oorspronkelijke witpunt), en de streefwitpunt. We definiëren de witpunt van de projector (oorspronkelijke witpunt), als de streefwitpunt wanneer alle drie de kleurkanalen hun maximale niveau verschaffen. De streefwitpunt is de standaard die de projector zou moeten bereiken.

De witpunt verschuift als de verschuiving van de witpunt van de projector met de tijd of met het dimmen van de verlichtingsniveaus.

Op soortgelijke wijze definiëren we streef primaire kleuren als de primaire kleuren die door de standaard gedefinieerd worden, dat wil zeggen DCI-standaard, en de primaire kleuren (of oorspronkelijke primaire kleuren) van de projector als de primaire kleuren die aan elk kleurkanaal of lichtmodulatorinrichting verschaft worden. Oorspronkelijke primaire kleuren hebben dus geen elektronische correctie.

Het is duidelijk dat de primaire kleuren van de projector de witpunt van de projector definiëren, alhoewel de streef primaire kleuren echter niet per se de streefwitpunt definiëren.

Een spectraal zwaartepunt is een maatregel die in digitale signaalverwerking gebruikt wordt om een spectrum te karakteriseren. Het geeft aan waar het "zwaartepunt" van het spectrum ligt.

Het wordt berekend als het gewogen gemiddelde van de frequenties die in het signaal aanwezig zijn, bepaald met een Fourier-transformatie, met hun grootte als de gewichten.

Zwaartepuntgolflengte verschilt van de piekgolflengte, vooral omdat fosforspectra zich vaak asymmetrisch rond de piek met een langere staart in hogere golflengten bevinden.

Het zwaartepunt is nuttiger dan de piek omdat het groene golfbandkanaal een zeker breed interval van het fosforspectrum inneemt, zodat de gerealiseerde "dominante golflengte", die de desbetreffende kleurpunt, dat wil zeggen voor DCI-compatibiliteit. bepaalt, meer gekoppeld zou moeten worden aan de zwaartepuntgolflengte dan aan de piekgolflengte.

Het zwaartepunt van een fosforspectrum is nauwkeurig te voorspellen hoe de kleurpunt zou verplaatsen op een CIE-kleurdiagram en of deze bijvoorbeeld het DCI-punt overschrijdt. En over het algemeen zijn groene fosforescerende stoffen zijn beter dan deze dan gele fosforescerende stoffen vanwege de lagere zwaartepuntgolflengte.

Een "golflengteconversie-element" ontvangt licht van een lichtbron, zoals een blauwe laser en zendt licht uit bij verschillende golflengten. Dergelijke elementen kunnen worden gemaakt met een fosforescerende stof, met quantumdots of fluorescente kleurstoffen. Quantumdotsplaten/-films kunnen rond 5 W/cm2 laservermogenverlichting doorstaan.

Quantum Dots worden bij voorkeur gekoeld, bijvoorbeeld door een fluïdum zoals lucht of een vloeistof. Quantumdots kunnen in een aanzienlijk kleinere band uitzenden dan fosforescerende stoffen. Dit maakt bijvoorbeeld 3D~projectoren mogelijk. Zo kan men "6P"-kleinebandquantumdots gebruiken, bijvoorbeeld met 100% groene inhoud. Maar zelfs met dergelijke quantumdots kan het belangrijk zijn om witpunt in te stellen of aan te passen en om een multibandsensor met een controle- en regelaar en/of verwerkingseenheid te gebruiken.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verschaffen een laser + golflengte converter die fosfor of iets anders is met de voorwaarde dat het emissiespectrum van de golflengteconverter dezelfde is als die welke gespecificeerd is in het octrooi.

Kleurafstemming in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het verwijderen van overtollig groen licht dat wordt gegenereerd door een blauwe laser en geel fluorescerende verlichting voordat het licht in de inrichting gaat, voor een betere koeling en minder verlies van de contrastverhouding en bitniveaus. Een geel scherpfilter kan nodig zijn om een wittekleurgamma zoals een DCI-kleurengammate maken.

Groene golflengteconversie-elementen, zoals op basis van een fosforescerende stof, verschaften onmiddellijk een verlichting met een breed kleurengamma zoals DCI en met een gebalanceerde witpunt, zoals de DCI-witpunt door het voorzien van de juiste laservermogens. Dit heeft dezelfde voordelen als de Kleurafstemming met de toevoeging dat het efficiënter is.

Uitbreiding van beide concepten naar meerkanaalsprojectoren verschaft een voordeel dat verlichtingsuitlijning van de witpunt bijvoorbeeld, kan worden uitgevoerd.

Beschrijving van de uitvoeringsvoorbeelden

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding hebben als doel om de kleurprestatie van een projectiesysteem te koppelen aan een streefkleurengamma zoals gegeven door DCI, of groter met lage of minimale lichtverliezen.

In één uitvoeringsvorm wordt een laserfosforlichtbron voorgesteld voor een 3-chipprojector bestaande uit, of omvattende: • Eén of meer directe blauwe lasers • Eén of meer blauwe lasers, waaronder optioneel UV- of ultra-UV-laser om een groenegolflengteconversie-element zoals een groene fosforescerende stof te exciteren • Eén of meer optionele directe rode lasers • Eén of meer bundel combi neermiddelen om de verschillende kleurbij dragen te combineren tot een witte lichtbundel die aan een beeldvormingsprocessor wordt verschaft. • Optioneel ten minste een primair beweegbaar golfbandreductiefilter, bij voorkeur blauw of rood.

In een andere uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding, wordt een laserfosfor voorgesteld voor een 3-chipprojector, omvattende: • Eén of meer directe blauwe lasers • Eén of meer blauwe lasers, waaronder optioneel UV- of ultra-UV-laser om een golflengteconversie-element zoals een fosforescerende stof te exciteren om een lichtstraal te generen met een golfbandconversie-element dat ten minste één primaire kleur omvat, zoals gele fosfor • Optioneel één of meer directe rode lasers • Eén of meer bundelcombineermiddelen om de verschillende kleurbij dragen te combineren tot een witte lichtbundel die aan een beeldvormingsprocessor wordt verschaft. • Eventueel ten minste een primair beweegbaar kleurgolfbandreductiefilter, in het bijzonder groen, blauw of rood.

Deze tweede uitvoeringsvorm zal na de beschrijving van de eerste uitvoeringsvorm worden beschreven.

Figuren 5 en 6 illustreren twee uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding van optische sub-samenstellen en een lichtbron die in een projector geïntegreerd is, met gebruik van dichroïsche spiegelcomponenten als bundelcombineermiddelen in de verlichtingsbron, waarbij andere voorbeelden van soortgelijke inrichtingen begrepen kunnen worden begrepen door de vakman.

Figuur 5 toont besturingen 2, 4, 6 verschaft respectievelijk voor een blauwe laser 3, een blauwe laser 5 en rode laser 7. Elke laser kan gemaakt worden van een groep lasers waarvan de bundels gecombineerd worden in een uitgangsbundel. De blauwe laser 2 zendt licht 2' in het golflengtebereik 440 - 470 nm invallend op een golflengteconversie-element 8, ofwel in transmissie (niet getoond) of reflectie. Voor de golflengteconversie-elementexcitatie kan dit bereik worden uitgebreid om UV-golflengtebereiken te omvatten. De rode laser kan uitzenden in het bereik 630-650 nm hoewel langere golflengten eveneens geschikt zijn. Eventueel worden verzameloptica 9 verschaft voor het verzamelen van het uitgezonden golflengteconversie-elementlicht, bijvoorbeeld fosforlicht. Het golflengteconversie-element 8 kan een groene fosforescerende stof zijn zoals hieronder beschreven. De op basis van een golf omgezette lichtbundel 2" uitgezonden door het golflengteconversie-element 8 wordt, bijvoorbeeld door middel van dichroïsche spiegels 10 en 11, gericht op homogeniseeroptica 12 die dient om een uniform rechthoekige witte bundel te creëren met een bepaalde halve kegelhoek die wordt afgebeeld op de ene of meer lichtventielen in de beeldvormingsprocessor. Voorbeelden van homogeniseeroptica zijn groepen van vlieg-ooglenzen ("fly-eye lenses”) of ook wel lichtstaven. Blauwe laser 5 en rode laser 7 zenden bundels 5' en 7' uit die gericht zijn op het ontspikkelen van optica 13 via een dichroïsche spiegel 30. De gecombineerde bundels 5’ en T worden gericht naar de homogeniseeroptica 12, bijvoorbeeld via dichroïsche spiegel 11. De uitvoer van de homogeniseeroptica 12 is een witte bundel 14 die invalt op een beeldvormingsprocessor met inbegrip van een TIR-prisma- en Philips-prismastructuur, 16 bijvoorbeeld, die het witte licht in drie primaire kleuren splitst zoals rode, groene en blauwe bundels die elk invallen op een lichtventiel 18a, 18b, 18C zoals een DMD. Gereflecteerde licht van de DMD's dat gemoduleerd is overeenkomstig een beeld zoals een video, wordt hervormd door de TIR-prisma- en Philips-prismastructuur 16 om de projectiebundel 19 te vormen die wordt gericht door een projectielens 20.

Figuur 6 toont een verdere uitvoeringsvorm met besturingen 2, 4, 6 verschaft respectievelijk voor een blauwe laser 3, een blauwe laser 5 en rode laser 7. De rode laser kan uitzenden in het bereik 630 - 650 nm hoewel langere golflengten eveneens geschikt zijn. De blauwe laser 2 zendt licht 2' uit in het golflengtebereik 440-470 nm invallend op een golflengteconversie-element 8, ofwel in transmissie (niet getoond) of reflectie. Voor de golflengteconversie-elementexcitatie kan dit bereik worden uitgebreid om UV-golflengtebereiken te omvatten. Eventueel worden verzameloptica 9 verschaft voor het verzamelen van het uitgezonden golflengteconversie-elementlicht, bijvoorbeeld fosforlicht. Het golflengteconversie-element 8 kan een groene fosforescerende stof zijn zoals hieronder beschreven is. De op basis van een golf omgezette lichtbundel 2" die uitgezonden wordt door het golflengteconversie-element 8, wordt gericht, bijvoorbeeld door middel van dichroïsche spiegels 9 en 11 op homogeniseeroptica 12 die dient om een uniform rechthoekige witte bundel te creëren met een bepaalde halve kegelhoek die wordt afgebeeld op de ene of meer lichtventielen in de beeldprocessor. Voorbeelden van homogeniseeroptica zijn groepen van vlieg-ooglenzen (“fly-eye lenses”) of ook wel lichtstaven. Blauwe laser 5 in het golflengtebereik 440 - 470 nm en rode laser 7 in het golflengtebereik 630 - 650 nm zenden bundels 5’ en 7’ uit, die zijn gericht op het ontspikkelen van optica 13 via een dichroïsche spiegel 9. De gecombineerde bundels 5’ en 7' zijn gericht op de homogeniseeroptica 12, bijvoorbeeld via dichroïsche spiegel 11. De uitvoer van de homogeniseeroptica 12 is een witte bundel 14 die invalt op een beeldprocessor met inbegrip van een TIR-prisma en Philips-prismastructuur, 16 bijvoorbeeld, die het witte licht in drie primaire kleuren splitst zoals rode, groene en blauwe bundels die elk invallen op een lichtventiel 18a, 18b, 18C zoals een DMD. Gereflecteerd licht van de DMD's dat gemoduleerd is overeenkomstig een beeld zoals een video wordt hervormd door de TIR-prisma- en Philips-prismastructuur 16 om de projectiebundel 19 te vormen die wordt gericht door een projectielens 20.

Merk op dat er in figuren 5 en 6 geen bijkomend scherpfilter getoond is in of in de buurt van de beeldprocessor, omdat het een van de doelen is van uitvoeringsvormen van deze uitvinding om de verliezen te minimaliseren door het vermijden van de aanwezigheid van een scherpfilter in geval van DCI-compatibiliteit. Een scherpfilter kan echter worden gebruikt in sommige uitvoeringsvormen, hoewel dit minder voorkeur heeft.

In geval van vereisten van zelfs een breder kleurengamma, kan het bijkomende scherpfilter echter nog steeds worden geïntroduceerd, bijvoorbeeld bij de ingang van de TIR- en Philips-prismastructuur, echter opnieuw met lagere filterverliezen dan voor een geval uit de stand van de techniek.

De eerste stap die kan worden gebruikt met elk van de uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zoals getoond in figuren 5 en 6, is om een fosforescerende stof met een specifiek spectrum te gebruiken, anders dan het zogenaamde gelefosforspectrum, zoals van een YAG:Ce-fosfor, in combinatie met directe blauwe lasers en directe rode lasers teneinde de lichtverliezen tot een minimum te beperken. De spectrale vermogensverdeling van het door de fosforescerende stof uitgezonden licht onder 440 - 470 nm excitatie van de blauwe laser 2 van figuur 5 of 6, heeft een piekgolflengte die verschoven is naar lagere golflengten vergeleken met wat gewoonlijk "gele fosforescerende stof' genoemd is en dat beschreven was ten opzichte van de stand van de techniek. Aangezien de piekgolflengte hiervan verschoven is naar lagere golflengten, zal dit type fosforescerende stof een "groene fosforescerende stof' genoemd worden.

Een geschikte "groene fosforescerende stof' voor het verminderen of minimaliseren van verliezen in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding zoals een belichtingssysteem zoals hierboven beschreven met betrekking tot figuren 5 of 6, moet de volgende voorwaarden bereiken met betrekking tot het spectrum: • Zwaartepuntgolflengte < 560 nm • Groengehalte > 65% • GRTZC < 16%

De eerste golfband kan - optioneel - breder zijn dan de golfband van gelijk welke individuele laserbron. Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding staan bovendien het toevoegen toe van blauwachtig licht van een golflengteconversie-element, zoals een fosforescerende stof of quantumdots, die een bredere golfband toestaat. Een dergelijke golfband kan bijvoorbeeld 480 - 500 nm zijn. Een aantal lasergolflengten kan gecombineerd worden wanneer een reeks lasers gebruikt wordt. Ten tweede kan cyaan fosforlicht van 480-500 nm worden toegevoegd.

Voorbeelden van geschikt groene fosforescerende stoffen die voldoen aan de vereisten die hierboven beschreven zi jn omvatten:

LuAG:Ce type fosforescerende stoffen zoals: de Lu3A15012:Ce uit het artikel hieronder: http://www.chemistryviews.org/details/ezine/7897011/The Future_of_Lighting.html • De GNYAG3557 uit de Intematix-portefeuille http : //www.intematix. com/ uploads/Phosphor%20F amily %20S heets/NY AGS ingleSheet. pdf

De tweede blauwelaserbron kan zich ook in de UV- of bijna-UV-golflengtebereiken bevinden. Dit laserlicht wordt omgezet door het golflengteconversie-element, zodat het specifieke golflengtebereik van het excitatielicht niet zo belangrijk is. Blauwe lasers van 440 - 470 nm golflengte zijn op dit moment een economische keuze.

Het roodgehalte is bij voorkeur < 30% en optioneel > 20%.

De percentagewaarden hebben betrekking op de relatieve energiebijdragen van het middels fosforescerende stof omgezette licht in een bepaald golflengtebereik vergeleken met het gehele fosforlichtspectrum dat als 100% genomen is.

Het groengehalte is het deel van het golflengteconversie-element-lichtspectrum, bijvoorbeeld fosfor- of quantumdots-lichtspectrum voor gebruik ik de groene golfband, vandaar dat dit bij voorkeur een aanzienlijk percentage is zoals > 65%. Een grotere hoeveelheid betekent een hogere lichtopbrengst aan het einde. De groene golfband is optioneel 495 - 575 nm als een voorbeeld. Dit licht is vooral bedoeld om te worden gemoduleerd door het lichtventiel in het groene kleurkanaal. GRTZC is het “Groen-Rode-Transitiezone-Gehalte ("Green-Red Transition Zone Content”), dat licht van een golflengtebereik is waarvan veel verliezen optreden in het Philips-prisma en/of enig aanvullend scherpfilter. Dit licht behoort niet erg goed tot noch de groene noch rode golfband omdat het typischerwijze de kleuren onverzadigd maakt en het kleurengamma kleiner maakt. Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding gebruiken een groenegolflengteconversie-element, zoals een groene fosforescerende stof of groene quantumdots op een zodanige wi jze dat er minder hoeveelheid van dit soort licht is dan de gele fosforescerende stof van de stand van de techniek.

Roodgehalte ("Red Content”) is het relatieve gedeelte van het golflengteconversie-elementspectrum, zoals een groene fosforescerende stof of groene quantumdots van het licht dat de rode golfband in gaat. De rode golfband wordt meestal bediend door de directe rode lasers, en het heeft de voorkeur om een hoeveelheid roodachtig licht van het golflengteconversie-element toe te voegen zoals een fosforescerende stof of quantumdots ten behoeve van het ontspikkelen. Een bovengrens van dit type roodachtig licht treedt op als de kleurpunt van rood naar een te kleine kleurengamma beweegt, bijvoorbeeld als het vooral oranje licht rond 600 nm is. Daarom heeft het de voorkeur dat het roodgehalte binnen een dergelijke bovengrens wordt gehouden. Een geschikte ondergrens zou ontspikkel-gerelateerd zijn maar kan van ondergeschikt belang zijn wanneer een rodelaser-ontspikkelproces wordt toegepast. Vandaar dat de >20%-voorwaarde optioneel is. Opgemerkt moet worden dat BlauwGehalte + GroenGehalte + RoodGehalte (“Blue Content + Green Content + Red Content”) tot 100% bedraagt voor het golflengteconversie-element zoals een fosforescerende stof of quantumdots die gebruikt worden.

Dienovereenkomstig, heeft het spectrum van het golflengteconversie-element licht hoofdzakelijk in het groene kanaal, en gaat bij voorkeur slechts een kleine fractie naar rode en blauwe kanalen voor beperkte kleurafstemming en laserontspikkeling.

Bovendien is het, vooral wanneer het combineren van de bundel in het verlichtingsmiddel wordt uitgevoerd met behulp van een op een dichroïsche spiegel gebaseerd systeem (zoals getoond in de uitvoeringsvormen van figuren 5 en 6 hierboven), ook gunstig om het volgende criterium toe te voegen: • Roodgehalte <30%

Waarbij de parameters die gebruikt worden om de groene fosforescerende stof te beschrijven worden gedefinieerd als: • Zwaartepuntgolflengte zijnde de golflengte die de integraal van een spectrum (waarbij S(k) de spectrale energieverdeling is) verdeelt in twee gelijke delen volgens de volgende formule:

• Groengehalte wordt gedefinieerd als

• Roodgehalte wordt gedefinieerd als

• Blauw gehalte wordt gedefinieerd als

• Groen-rood overgangszone gehalte (GRTZC) wordt gedefinieerd als

In bovenstaande beschrijvingen, vertegenwoordigt S(X) het spectrum van het golflengte-geconverteerde licht van de golflengteconversie-elementen zoals fosforescerende stof, die binnen de gespecificeerde grenzen in de integralen hierboven geïntegreerd is. Merk op dat de spectrale integratie-intervallen zoals vermeld op de integrale grenswaarden 575 - 600 nm zijn voor GRTZC.

De golflengte-intervallen die in de voorgaande formules gebruikt zijn, zijn gebaseerd op typische waarden voor een halve golflengte voor dichroïsche coatings in het Philips-prisma.

Piekgolflengte is de golflengte bij de maximale intensiteit van het spectrum. Dit wordt dikwijls gebruikt als een parameter in fosforinformatiebladen omdat het zeer gemakkelijk uit de spectrale energieverdeling te bepalen is. Het heeft echter weinig betekenis voor praktische doeleinden omdat twee fosforescerende stoffen met exact dezelfde piekgolflengte een compleet verschillende kleurwaarneming kunnen hebben. Het heeft de voorkeur om zwaartepuntgolflengte en blauw-, groen- en roodgehalte te gebruiken om nauwkeuriger de spectrale karakteristieken van een fosforescerende stof te beschrijven.

Een vergeli jking tussen het optische spectrum van een typische groene fosforescerende stof en een typische gele fosforescerende stof die gebruikt worden in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding met 3-chiplaserfosforbelichtingssysteem zoals getoond in figuren 5 en 6, is weergegeven in figuur 7.

Het verschil tussen het groenefosforspectrum en het gelefosforspectrum hoeft niet erg groot te zijn (bijvoorbeeld een 19 nm verschuiving in piekgolflengte en zwaartepuntgolflengte maar dit verschil kan groter of kleiner zijn afhankelijk van de exacte te vergelijken fosforescerende stoffen). Dil verschil beïnvloedt echter aanzienlijk de projectorprestaties zoals hieronder in detail zal worden beschreven. Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen verminderde helderheidverliezen verschaffen als een specifieke groene fosforescerende stof in combinatie met directe blauwe lasers en directe rode lasers wordt gebruikt.

De verbeteringen verschijnen op verschillende niveaus in het projectieontwerp:

Minder dichroïsche verliezen in het Philips-prisma of een soortgelijk dichroïsch systeem dat wordt gebruikt om het witte licht te scheiden in de drie primaire kleuren.

Een typisch verschil van invalshoek (“Angle Of Incidence”, AOI) op de Philips-prisma-coatings voor inkomend en uitgaand licht, dat specifiek in 3-chip-DLP-projectiemiddelen gebruikt wordt, genereert een "dip" rond 490 - 500 nm (minder zichtbaar in figuur 3) en een meer prominente rond 575 - 600 nm (zie figuur 3). De exacte positie en vorm van de dip is uiteraard afhankelijk van het coatingontwerp en dit kan invloed hebben op de eindwaarde van de helderheidsverbetering die gebruikmaakt van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, maar de algemene conclusie blijft hetzelfde.

De spectrale karakteristieken van een typische gele fosforescerende stof en een typische groene fosforescerende stof in het 575-600nm-interval zijn getoond in figuur 8, waarbij het interval wordt aangegeven door twee verticale lijnen. Deze lijnen zijn ook de randvoorwaarden in de integraal hierboven voor de GRTZC. De groene fosforescerende stof zal beter presteren omdat het een lagere energie heeft ten opzichte van het gele spectrum in dat specifieke golflengte-interval. Daarom zullen de verhezen lager zijn, vooral omdat het Philips-prisma een dip heeft in het gebied dat getoond wordt door de twee verticale lijnen die zijn weergegeven in figuur 8 en de groene fosforescerende stof naar lagere golflengtes van die specifieke golflengteband verschoven wordt.

Deze vaststelling wordt zelfs duidelijker indien het optische spectrum op drie verschillende posities wordt geëvalueerd:

Systeem 1): blauwe lasers + gele fosforescerende stof + rode lasers (zie figuur 9)

Systeem 2): blauwe lasers + groene fosforescerende stof + rode lasers (uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, zie figuur 10):

Positie 1 - dit is het fosforspectrum zonder enige filtering zoals opgenomen net nadat de golflengteconversie heeft plaatsgevonden;

Positie 2 - dit is het spectrum nadat de kleurbundelcombinatie dichroïsch in het belichtingsdeel waarbij deze prestaties en energieverliezen enigszins kunnen variëren in afhankelijkheid van de bundelcombinatiewerkwijze die gebruikt is in het ontwerp -dichroïsch-gebaseerd of étendue-gebaseerd zoals hieronder uiteengezet.

Positie 3 - gemeten na de projectielens en dit toont het effect van het Phillips-prisma

Door het uitvoeren van vermogens- en helderheidsmetingen op verschillende posities, kan een typische waarde worden verkregen die uitdrukt dat gemiddeld een systeem dat gebruikmaakt van een gele fosforescerende stof, ongeveer 9% minder helder is dan een systeem dat gebruikmaakt van een groene fosforescerende stof in overeenstemming met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, vanwege dichroïsche verliezen alleen al in de prima's.

Minder verliezen als gevolg van het scherpfilter

Door het meten van de kleurpunten van de primaire kleuren voor beide systemen 1) en 2), worden bijkomende problemen en bronnen van verliezen voor de gelefosforsystemen onthuld.

Systeem 2) dat gebruikmaakt van de groene fosforescerende stof plus directe blauwe en rode lasers kan heel dicht bi j het absolute DCI-compatibiliteit worden gemaakt. Ten eerste met betrekking tot het kleurengamma gemaakt van primaire kleuren door toepassing van de belichting op de Philips-prisma met geschikte coatings, en zonder het gebruikmaken van enig bijkomend scherpfilter. Ten tweede, met betrekking tot de witpunt, door gebruik te maken van de geschikte vermogensniveaus van de drie typen laserbronnen zoals weergegeven in figuren 5 en 6, zonder enig gebruik - of slechts minimaal gebruik - van kleurcorrectie via de beeldvormers.

Vergelijkingssysteem 1) dat gebruik maakt van de gele fosforescerende stof is niet DCI-compatibel, vooral met betrekking tot de groene primaire kleur. Een scherpfilter zal nodig zijn om de kleurpunten van sommige van de primaire kleuren zoals voornamelijk de groene primaire kleur in de desbetreffende DCI-tolerantievakken te brengen. DCI-tolerantievakken duiden variaties aan voor, bijvoorbeeld, de primaire kleuren, zodat ze nog steeds "binnen de specificaties" vallen. Met de gelefosforoplossing van de stand van de techniek en geen scherpfilter toegepast, valt de groene primaire kleur typischerwijze buiten het groenetolerantievak. Dit wordt getoond in figuren 11 en 12.

En zoals eerder genoemd, is een dergelijk extra scherpfilter, zoals nodig in een configuratie op basis van een geel spectrum, typischerwijze verantwoordelijk voor een extra 18% afname in helderheid.

Minder verliezen in een dichroïsch systeem om de directe rode lasers te combineren met het rode licht van de fosforescerende stof

In een rood-geassisteerde-laserfosforlichtbron worden bijkomende rode lasers of rode LED's gebruikt om de rood-staat-tot-wit-verhouding te verbeteren en om de primaire kleur rood in het haalbare kleurengamma te verbreden.

Verschillende werkwijzen voor het combineren van rood licht van de rode lasers met de rode component van de gele fosforescerende stof kunnen worden gebruikt: étendue en op golflengte gebaseerde systemen zijn het meest gangbaar. Ook op polarisatie gebaseerde combinatie is mogelijk, maar dit vereist speciale maatregelen van het optische ontwerp en dit is minder gangbaar. Dezelfde werkwijzen kunnen worden gebruikt met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding die de groene fosforescerende stof gebruikt.

Wanneer de op golflengte gebaseerde recombinatiewerkwijze wordt toegepast, wordt een deel van het licht van de fosforescerende stof gebruikt omdat het dezelfde golflengte heeft als de directe lasers.

In figuur 13 is een voorbeeld het geval van een enkele golflengte van 635 nm.

Minder licht hoeft gefilterd te worden in het geval van de groene fosforescerende stof (uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding) om ruimte te maken voor de toevoeging van directe rode lasers. Voor het geval van de twee verschillende ("gele" en "groene") fosforescerende stoffen die in deze berekeningen gebruikt worden, is de opbrengst in helderheid weer ongeveer 9% in het voordeel van de groene fosforescerende stof die wordt gebruikt in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

In het geval van de golflengterecombinatie voor rode lasers - rood licht van de fosforescerende stof heeft het de voorkeur om bijkomende beperking toe te voegen aan de spectrakarakteristiek van de groene fosforescerende stof in de zin dat het Roodgehalte bij voorkeur lager dan 30% is.

Verbeteringen door hogere efficiëntie van de groene fosforescerende stof

Theoretisch zal een groene fosforescerende stof een hogere conversie-efficiëntie hebben vanwege een lagere Stokes-verschuiving wanneer die vergeleken wordt met een gele fosforescerende stof. Dit betekent dat hetzelfde excitatieniveau door blauwe lasers op groene of gele fosforescerende stoffen, een hoger energieniveau zal creëren van geconverteerd licht in het geval van de groene fosforescerende stof, die dan bovendien meer gebruikt wordt in het groene kanaal (hoger Groengehalte), en minder verspild wordt in de Groen-rood-overgangsfiltering die plaatsvindt in de beeldvormingsprocessor (punt 1 en 2 hierboven), en minder verlies in het rode kanaal wanneer het bijkomend roodlaserlicht wordt toegevoegd via een dichroïsche (golflengte gebaseerde) werkwijze (punt 3 hierboven).

Alle drie de soorten verbeteringen die hierboven beschreven zijn bij elkaar samengevoegd, zullen de uitvoeringsvormen van deze uitvinding die gebruikmaken van een groene fosforescerende stof gegenereerd door blauwe lasers, met bijkomende blauwe lasers en rode lasers ongeveer 32% efficiënter in het gebruik zijn van het fosforlicht dan hetzelfde systeem dat gebruikmaakt van een gele fosforescerende stof zoals weergegeven in tabel 1:

Totaal 32%

Verliezen als gevolg van het dichroïsche dat wordt gebruikt 9% om ruimte te maken voor de rodelasertoevoeging

Verliezen als gevolg van het scherpfilter: 18%

Verliezen in het prisma: 9%

Tabel 1

Uitvoeringsvormen met bijkomende verbeteringen

In de eerste uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding maken de kenmerken van het groene fosforescerende stof het mogelijk om de verliezen in een rood-geassisteerde configuratie te verminderen of te minimaliseren. Voor de tweede stap van de uitvinding zijn uitvoeringsvormen met bijkomende beperkingen beschreven die bijkomende verbeteringen kunnen brengen: 1. Minimum blauwgehalte > 1,5%

Als 445- of 455-nm-lasers worden gebruikt voor het directeblauwelaserpad in plaats van de duurdere 465-nm-lasers, is het voordelig dat een klein deel van het fosforlicht lekt in het blauwe kanaal. De blauwe primaire kleur die verkregen is met directe 445-455-nm-lasers is niet DCI-compatibel. Echter, het toevoegen van cyaan licht voor de fosforescerende stof in de juiste hoeveelheid zal de blauwe kleurpunt in het DCI-tolerantievak brengen. Dit wordt bereikt in het systeem dat gebruikmaakt van de beschreven groene fosforescerende stof. Typischerwijze is er met gele fosforescerende stoffen minder cyaan licht beschikbaar als het spectrum naar hogere golflengten verschoven is zoals te zien is in figuur 13. 2. Minimum roodgehalte > 20%

In de eerste uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding die hierboven beschreven zijn, is het, wanneer de golflengterecombinatie wordt gebruikt voor het toevoegen van de directe rode lasers aan het rode licht van het groene, voordelig om een klein roodgehalte (bijvoorbeeld minder dan 30%) te hebben. Het heeft echter ten behoeve van het ontspikkelen de voorkeur om zoveel als mogelijk roodbijdrage te hebben van de fosforescerende stof, aangezien dit een volledig spikkelvrije bijdrage verschaft. Daarom is in uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding de minimale-roodgehalte-doelstelling ingesteld op 20%. Vandaar dat een voorkeurstraject 20 - 30% is.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verschaffen een 3-chipprojectorarchitectuur die gebruikmaakt van fosforlicht van een groene fosforescerende stof (bijvoorbeeld met specifieke spectrale eigenschappen) en combineren het met aanvullend blauw en rood laserlicht zodanig dat de projector een hogere lichtopbrengstefficiëntie heeft in het geval van breder-kleurgamma-toepassingen zoals DCI.

Voor het toevoegen van het rood laserlicht en de fractie fosforlicht dat naar de beeldvormer in het rode kanaal van de beeldvormende module gaat, zijn er twee conceptueel verschillende werkwijzen. - Dichroïsch-gebaseerde combinatie - Bundel-étendue-gebaseerde combinatie.

De dichroïsch-gebaseerde combinatiewerkwijze gebruikt, indien toegepast in de uitvoeringsvormen die getoond zijn in figuren 5 en 6, typischerwijze een dichroïsche spiegel om het laserlicht en het fosforlicht te combineren. Dit betekent bijvoorbeeld, zoals te zien is op spiegel 11 in figuren 5 en 6, dat het rode laserlicht dat typischerwijze een grotere golflengte heeft, naar de beeldvormingsprocessor wordt uitgezonden, en de lagere golflengten van het fosforlicht naar de beeldvormingsprocessor worden gereflecteerd.

Deze combinatiewerkwijze omvat enkele verliezen in de overgangsgolflengten, en als gevolg van de hogere bijdrage van de kleineband-lasergolflengte, heeft het de voorkeur om het overgangsgolflengtebereik (tussen reflectie en transmissie van het licht) iets lager te plaatsen dan de lasergolflengte, met een resultaat dat de hogere golflengtebijdragen van het fosforlicht verloren gaan. Zie figuur 15.

De bundel-étendue-gebaseerde werkwijze is bekend uit US2013/0100644, zie figuur 16. US2013/0100644 is in zijn geheel opgenomen door verwijzing. US2013/0100644 beschrijft een excitatielichtbron, een aanvullende lichtbron, een lichtcombinatie-inrichting, een lichtverzamelinrichting, een lichtreflectie-inrichting, een golflengteconversie-inrichting, een reflectiesubstraat en een lichthomogenisatie-inrichting. Het excitatielicht en het aanvullende licht worden gecombineerd door de lichtcombinatie-inrichting, vervolgens is het gecombineerde licht invallend op de lichtverzamelinrichting. Na te zijn verzameld en doorgegeven door de lichtverzamelinrichting, valt het gecombineerde licht op de golflengteconversie-inrichting. De golflengteconversie-inrichting absorbeert het invallende excitatielicht en converteert het om naar een geconverteerd licht waarvan de golflengte verschilt van die van het excitatielicht. Het geconverteerde licht gegenereerd door de golflengteconversie-inrichüng is isotroop, zodat een deel van het geconverteerde licht zich zal voortplanten in de tegengestelde richting van het excitatielicht terwijl een ander deel van het geconverteerde licht zich zal voortplanten in de voorwaartse richüng. Ondertussen zal een deel van het excitatielicht dat door de golflengteconversie-inrichting verzonden is, worden gereflecteerd door het reflectiesubstraat dat zich aan de zijkant van de golflengteconversie-inrichüng bevindt afgekeerd van de excitatielichtbron. Het invallende bijkomend licht wordt verder verstrooid door de golflengteconversie-inrichting. Een deel van het verstrooide bijkomend licht wordt gereflecteerd direct door de golflengteconversie-inrichting en plant zich voort naar de lichtreflectie-inrichting, terwijl een ander deel van het verstrooide bijkomend licht door de golflengteconversie-inrichting passeert en gereflecteerd wordt door het reflectiesubstraat terug naar de golflengteconversie-inrichting en er doorheen gaat. Het merendeel van het geconverteerde licht en het merendeel van het bijkomend licht worden verzameld en naar de lichthomogenisatie-inrichting gericht voor homogenisering.

In dit geval is de lichtverzameloptica gemaakt die het gereflecteerde licht afvangt dat door de fosforescerende stof geconverteerd is van een eerste laserbron die de fosforescerende stof exciteert, en het gereflecteerde van de bijkomende laserbron van een andere kleur. Er zijn geen verliezen uit oogpunt van golflengte. Het spectrum van de rode laser zal over het spectrum van het fosforlicht heen worden gelegd, zonder overgangszone en spectrale dip voor golflengtes die iets kleiner zijn dan de rodelasergolflengte.

In dit geval echter zullen er uit het gereflecteerde laserlicht nog een paar geometrisch gebaseerde verliezen zijn die terug kunnen komen naar de toegangsopening in dit systeem, zelfs wanneer het aanvullende idee van een reflecterend filter voor het fosforlicht wordt toegevoegd zoals beschreven is in US2013/0194551. Het op bundel-étendue gebaseerd combinatiesysteem lijdt aan de geometrische verliezen die gevormd worden door de toegangsopening in de verzameloptica, en is, derhalve, in het algemeen minder efficiënt voor deze functie.

Het idee om de groene fosforescerende stof met zijn specifieke spectrale kenmerken te gebruiken zal niet door deze combinatiewerkw i j ze beïnvloed worden, met betrekking tot de volgende aspecten: - De hoeveelheid geel licht die verloren gaat in het Philips-prisma en/of aanvullend scherpfdter. - De lagere dominante golflengte van het licht dat binnenkomt in het groene kanaal van de 3-chipbeeldvormer. - De hoeveelheid cyaan licht van de groene fosforescerende stof.

Toepassing van een groene fosforescerende stof in plaats van een gele fosforescerende stof is voordelig voor het geval waarin de dichroïschgebaseerde combinaliewerkwijze toegepast wordt, en waarbij de hoeveelheid doorrodefosfor-geconverteerd lichtverlies lager zal zijn in het geval van de groene fosforescerende stof in plaats van de gele fosforescerende stof.

Zoals verder in een tweede uitvoeringsvorm zal worden beschreven, zijn de uitvoeringsvormen volgens de onderhavige uitvinding niet beperkt tot een groene fosforescerende stof.

Tweede uitvoeringsvorm

Volgens een tweede uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding, kan het golflengteconversie-element 8 dat getoond is in figuur 5 of figuur 6 een gele fosforescerende stof zijn, in welk geval het licht dat uitgezonden is door het conversie-element een spectrum heeft dat gelijkaardig is aan projectoren uit de stand van de techniek, zoals die welke in figuur 3 geïllustreerd is.

De gele fosforescerende stof is verantwoordelijk voor het genereren van het primaire rood en groen, echter met een overmaat aan groen en tussenliggende golflengtes die zich bevinden tussen het primaire groen en rood, dat leidt tot het onverzadigd zijn van primaire kleuren zoals eerder beschreven. Een belangrijk verschil echter ten opzichte van projectoren uit de stand van de techniek, heeft betrekking op het gebruik van twee onafhankelijke lasers voor het genereren van de blauwe primaire kleur en voor het exciteren van het golflengteconversie-element, waardoor het aantal vrijheidsgraden voor het regelen van de witpunt van het projector toeneemt.

Omdat de rode primaire kleur door het golflengteconversie-element wordt verschaft, wordt de rode laser optioneel. Het kan worden gebruikt om de rode bijdrage te verhogen of het kan worden verwijderd in welk geval de rode primaire kleur enkel verschaft zal worden door middel van het golflengteconversie-element.

Ervan uitgaande dat de rode laser niet wordt gebruikt, kan in deze tweede uitvoeringsvorm volgens de onderhavige uitvinding de overmaat van de groene golfband niet onafhankelijk van de rode golfband worden verminderd. Het is daarbij gewenst verdere middelen te verschaffen om de bijdrage van de groene golfband te verminderen onafhankelijk van de rode. Dergelijke middelen kunnen worden verschaft door een variabele groene golfbandreductiefilter.

Vermindering van de bijdrage van gelijk welke golfband die verantwoordelijk is voor het genereren van een primaire kleur waarvan de bijdrage in overmaat is voordat de overeenkomstige lichtmodulator wordt binnengetreden, heeft het voordeel van vermindering van de opwarming, en daarbij van de verliezen, die gegenereerd worden door de lichtmodulator maar ook van het verbeteren van de contrastverhouding en de bitdiepte van de primaire kleur die overeenkomt met de lichtmodulator.

Dergelijke middelen zijn echter niet onverenigbaar met het gebruik van de rode laser, omdat het variabele golfbandreductiefilter bijkomende vrijheidsgraden voor het regelen van de witpunt verschaft.

Blauwe laser 3 en blauwe laser 5 kunnen licht uitzenden in een golfband van [380, 495] nm. Merk op dat in de richting van de kortere golflengtes van het bereik, het menselijke oog het blauwe als violet ziet. Als de blauwe laser 5 licht produceert dat wordt gebruikt voor de blauwe primaire kleur (of de blauwe golfband van de beeldvormende module), bepaalt deze lichtbron de visuele perceptie van "blauwe beelden", in de praktijk is slechts een klein golfbandinterval geschikt, rond 465nm, zoals lasergolflengten van 450 tot 470nm. Onder de 450nm, wordt het blauwe wordt heel violet.

De blauwe laser 5 is bestemd voor de excitatie van het golflengteconversie-element. Theoretisch kan deze excitatie worden geïnduceerd door gelijk welke golflengte die de fosforescerende stof exciteert (zoals gegeven door het fosforabsorptiespectrum), dat dus wil zeggen het genoemde 380 tot 495nm interval. De vakman zal echter begrijpen dat lasers voor het exciteren van de fosforescerende stof niet beperkt zijn tot de golfband overeenkomstig met blauw licht, en lasers met een golflengte die lager is dan 380 rmj dat wil zeggen UV-lasers, zijn ook geschikt voor het exciteren van de fosforescerende stof.

In voorkeursuitvoeringsvormen heeft elke lichtbron een volle breedte op een half maximum (FWHM) van ongeveer 5 nm.

Bijvoorbeeld kan de laser 5 een lichtbundel 5' uitzenden met een centrale golflengte van 465 nm, met een golflengte van +/- 5 nm, en kan de laser 3 een lichtbundel uitzenden met een centrale golflengte van 445 nm, met een golfband van +/- 5 nm.

Elke laserbron kan een reeks van lasers omvatten. In een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding, omvat de laser 5 een reeks van 16 lasers en omvat de laser 3 een reeks van 48 lasers. Elke laser kan een laserdiode zijn. Laserreeksen gebruiken gewoonlijk een enkel laserdiodetype en verschaffen meerdere laserbundels.

Het golflengteconversie-element 8 zendt, na absorptie van een lichtbundel bij een excitatiegolflengte, een lichtbundel uit, door uitzending of reflectie, waarvan de golflengteband wordt veranderd ten opzichte van de golflengte van de geabsorbeerde lichtbundel.

Golflengteconversie-element 8 kan een fosforescerende stof zijn, die na absorptie van de blauwe bundel 2', een omgezette bundel uitzendt die, vanwege de fosforuitzending, groen, geel en rood licht omvat. De fosforescerende stof heeft de blauwe uitzending van de tweede lichtbundel die gecentreerd is op de 445 nm golflengte omgezet naar licht dat uitgezonden wordt in de golfband van 500 nm tot 700 nm met een piek rond 570 nm, zodat deze tegelijkertijd dient voor het genereren van groen licht en rood licht. Het spectrum toont echter ook een tekort aan rood licht en een overmaat van groen licht en van geel licht.

De overmaat van geel licht kan worden verwijderd door middel van een scherpfilter, zoals projectoren uit de stand van de techniek. Het gele scherpfilter kan het licht in de smalle golfband van 570-600 nm verzwakken, bij voorkeur met een uitzending die zo laag als mogelijk is, bijvoorbeeld rond 10-15%. Voor de gebruiker resulteert het gebruik van dit filter in een groen dat als zijnde minder gelig verschijnt en een rood dat als zijnde minder oranje verschijnt, en derhalve als zijnde een oorspronkelijke witpunt met minder geel.

Een lichtbundel die het gele scherpfilter 370 exciteert, vertoont echter nog steeds een overmaat groen licht.

Ter compensatie van de veroudering van lasers en/of van de veroudering van het golflengteconversie-element 8, en met het voordeel om verder de hoeveelheid blauw en/of groen licht inherent aan het laserfosforsysteem dat in de onderhavige uitvoeringsvorm beschreven is verder te verminderen, is het een voordeel van de onderhavige uitvinding om middelen te verschaffen om de relatieve bijdrage van elke golfband aan te passen om oorspronkelijke primaire kleuren te genereren die zoveel als mogelijk bij streef primaire kleuren passen. Hierdoor past elke oorspronkelijke primaire kleur die aan de beeldvormende module toegevoerd wordt, bij de gewenste groep kleurcoördinaten zoals die bijvoorbeeld bepaald is in het DCI-systeem en past daarmee bij de streef-witpunt zonder verlies van contrast of bitdiepte, zelfs wanneer de lasers of andere optische componenten verouderen.

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding verschaffen oplossingen voor de bovengenoemde problemen. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding omvat het groengolfbandreducliefilter een variabel groengolfbandreduchefilter om zo de hoeveelheid groen licht aan te passen dat door het filter uitgezonden wordt. Het is een voordeel dat de vermindering van het groene licht bi j draagt aan de primaire groene kleur stroomopwaarts van de beeldvormende module, de vermindering belemmert van groen licht door de bijbehorende DMD, waardoor het bewegingsbereik van de DMD’s tot zijn maximum gehouden wordt, en waardoor de bitdiepte die gekoppeld is aan het kleurkanaal behouden blijft.

Fig. 19a-19e illustreren verschillende uitvoeringsvormen van een variabel groengolfbandreductiefilter volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

De uitvoeringsvorm van Fig. 19a omvat een groenfiltercoating omvattende een patroon op één zijde van het filter met een verhoogde dichtheid van groenreducerende patronen.

In voorkeursuitvoeringsvormen omvat het groenlichtreductiefilter een actuator, zodanig dat de hoeveelheid groen licht dat door het filter uitgezonden wordt, kan worden aangepast door de positie van het fdter te verplaatsen. De actuator kan een rotatieplatform zijn voor het roteren van het afstembare filter of ten minste één translatieplatform voor het bewegen van het afstembare filter in een richting loodrecht op de optische as. Het coatingpatroon omvat ten voordele een patroon met een toegenomen dichtheid van groenreducerende patronen, waarbij de richting dichtheidstoename aangepast wordt aan de bewegingsrichting van de mechanische actuator zodanig dat de intensiteit van de groene spectrale band kan worden aangepast. In voorkeursuitvoeringsvormen kan de actuator worden aangestuurd door een regelaar.

Voorkeursuitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding combineren de variabele groenreductiefilter met de gele scherpfilter. Een voorbeeld van een dergelijk filter omvat de groenepatrooncoating aan één zijde, en de coating van het gele scherpfilter aan de andere zijde. Bijgevolg kan het projectiesysteem alleen het gele licht beperken om de beeldvormende module binnen te treden of om verder de hoeveelheid groen licht aan te passen, als een functie van de prestatie van het systeem (veroudering van de lasers, fosfor, golflengteconversie-element 8) en de gewenste optische uitvoer.

Andere uitvoeringsvormen van variabele groenegolfbandreductiefilters zijn geïllustreerd in Fig. 19b - 19e. Figuur 19b toont een filter met een rechthoekige continue groenreductiecoating die lineair, aanpasbare demping verschaft binnen het gecoate gebied via translatie, Fig. 19c toont een filter met een rechthoekige reductie in stap coaten die aanpasbare demping verschaft in stappen die zich binnen het gecoate gebied via translatie bevinden, Fig. 19d toont een rondfilter dat lineaire, aanpasbare demping binnen het gecoate gebied verschaft via rotatie en Fig. 19e toont een rondfilter dat lineaire demping in stappen verschaft binnen het gecoate gebied via rotatie van het filter. De filters die getoond zijn in Fig. 19 kunnen ten voordele worden gecombineerd met de gele scherpfilter om de hoeveelheid optische elementen in het projectiesysteem te verminderen.

Fig. 20 toont het effect van een verplaatsing van een variabele groengolfbandreductiefilter volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding op de uitzending die verschaft is door het filter.

Andere uitvoeringsvormen kunnen een filterwiel omvatten met meerdere groengolfbandreductiefilters, elk met een verschillende uitzending, zoals 8 filters met uitzendingen van respectievelijk 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90% voor de groene golfband. De groengolfbandscherpfilter kan worden gekoppeld aan het gele scherpfdter, zoals hierboven besproken. Het variabele groengolfbandscherpfilter kan golfgebieden reducren in het bereik 510-570 nm, en waarbij de reductiefactor zo constant als mogelijk is over dit spectrale bereik.

Een gevolg van de nieuwe fdterkarakteristiek volgens de onderhavige uitvinding, die een combinatie van het gele scherpfilter en het groengolfbandintensiteitreductiefilter omvat, is een reductie van de groene overmaat licht in de verlichting die naar de beeldvormende module 380 gaat, waardoor het haalbaar is dat finaal contrast, bitdiepte, en wilpunt verbeterd worden.

Een variabelegolfband-scherpfilter zoals getoond in figuur 19 kan worden aangepast aan gelijk welke golfband die het dimmen stroomopwaarts van de DMD’s vereist. In het bijzonder kan een variabele rode- of blauwegolfband-reductiefilter in de optische baan van de witte bundel worden geïmplementeerd of om het roodachtig en blauwachtig licht van het golflengteconversie-element verder te reduceren. In deze uitvoeringsvormen zijn het variabele blauw- en roodreductiefilter gelijkaardig aan het variabele groenreductiefilter dat getoond is in figuren 19 a - e. Het variabele blauwreductiefilter kan de intensiteit van golflengten in het blauwe golflengtebereik reduceren en het variabele roodreductiefilter kan de intensiteit van golflengten in het rode golflengtebereik reduceren, en waarbij de reductiefactor over dit spectrale bereik zo constant als mogelijk is. Evenals het variabele groenreductiefilter wordt de actuator bij voorkeur aangedreven door een regelaar.

Sensor

Uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen gebruik maken van een uitwendige multibandsensor of een geïntegreerde sensor. Een uitwendige sensor detecteert een verlichtingsniveau dat uitgezonden wordt vanaf de projectielens. Een uitwendige of inwendige sensor detecteert een verlichtingsniveau van het beeldvormende deel van de projector of licht dat respectievelijk uitgezonden wordt vanaf de projectielens, en de sensorwaarden worden teruggevoerd naar een controle- en/of direct naar een verwerkingseenheid van de regelaar. Een nieuw besturingsniveau wordt gekozen voor het besturen van de verlichtingscomponent(en) in overeenstemming met de waargenomen waarden zodat het lichtniveau wordt geregeld, dat wil zeggen een hoger besturingsniveau zodat het lichtuitvoerverlies gecompenseerd wordt, zoals beschreven is in de US2011/304659 voor op lamp gebaseerde projectoren.

In het geval van een verlichtingssysteem volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een kleurensensor worden toegevoegd die het mogelijk maakt om het lichtniveau te regelen, met behoud van de witpunt en de kleurpunten. Hiervoor is de kleursensor bij voorkeur uitgerust met multibanddetectiemogelijkheden. Een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding en een voorbeeld van de locatie van een multibandsensor, en een voorbeeld van de gevoeligheidsbereiken van de multibandsensor zijn beschreven onder verwijzing naar figuren 17 en 18. Figuur 17 toont de toevoeging van een sensor 22 en regelaar 24 die een terugkoppelregeling van de besturingen 2, 4, 6 verschaften, en waar van toepassing naar de aansturing van de actuator van een variabel golfbandreductiefilter (niet getoond) naar de uitvoeringsvorm die getoond is in figuur 5. Dezelfde sensor 22 en regelaar 24 kunnen op exact dezelfde manier worden toegevoegd aan de uitvoeringsvorm die getoond is in figuur 6 en die wordt opgenomen als een uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding.

De lichtsensor of -sensoren kan/kunnen ten minste één van een fotodiodesensor, lichtgevoelige weerstand, organische fotoreceptor, spectrometers, foto-versterkers, CCD-of CMOS-sensoren zijn.

De regelaar 24 neemt de terugkoppeling van de multibanddetectie van de kleurensensor 22, en leidt daaruit de juiste besturingniveaus af voor de besturingen 2, 4, 6 respectievelijk van de verschillende laserbronnen 3, 5, 7, en de aansturing van het variabele golfbandreductiefilter, wanneer toepasbaar, zodat het gewenste helderheidniveau wordt bereikt voor de projector op een zeker gewenst (en stabiel) witpunt. En op een tweede niveau kan deze benadering ook worden gebruikt om te corrigeren voor eventuele verschillen van de individuele primaire kleurpunten van de projector, bijvoorbeeld - om een voorbeeld te geven - om te compenseren voor een veranderende verhouding van rood laserlicht en rood licht van de fosforescerende stof, dat gevolgen zou hebben voor de kleurpunt van de rode primaire kleur die samengesteld is uit de twee bijdragen.

De onderhavige uitvinding verschaft een onafhankelijke uitvinding van een multiband kleurensensor voor het controleren van combinaties van fosforlicht en laserlicht. Deze onafhankelijke uitvinding verschaft een regelaar die de terugkoppeling neemt van multibanddetectie van een kleurensensor of kleurensensoren, en daaruit de juiste besturingniveaus afleidt voor ten minste één besturing van een of meer laserbronnen, en wanneer toepasbaar, het correcte besturingsniveau van een variabele golfbandreductiefilter zodat een gewenst helderheidsniveau wordt bereikt op een bepaald gewenst (en stabiel) witpunt. Deze uitvoeringsvorm kan worden gebruikt om verschillen van individuele primairekleurpunten te corrigeren, bijvoorbeeld ter compensatie van een veranderende verhouding van rood laserlicht en rood licht van een fosforescerende stof, die de kleurpunt van de rode primaire kleur zou beïnvloeden die samengesteld is uit twee roodbij dragen. Deze uitvoeringsvorm kan ook een verwerkingseenheid omvatten van de regelaar die geconfigureerd is om te communiceren met een multiband optische controle-eenheid die ingericht is voor het meten van de relatieve intensiteit van eerste, tweede en derde golflengtebanden van een witte bundel, waarbij de verwerkingseenheid van de regelaar verder een verandering berekent in de besturingniveaus van de eerste tot derde laserbundel en de besturingsposities van het variabele golfbandreductiefilter wanneer toepasbaar volgens de relatieve intensiteit van de eerste, tweede en derde golfbanden van de witte bundel om een witpuntverschuiving aan te passen, en waarbij de eerste tot derde laserbesturingen onafhankelijk geregeld zijn om zo de lichtintensiteit aan te passen van elk van een eerste en tweede blauwelaserbron onafhankelijk van de lichtintensiteit van een rodel as erbron.

In andere uitvoeringsvormen kunnen de multibandsensoren op het scherm geplaatst worden en periodiek een klein gebied meten van gelijk welk van het geprojecteerde beeld (bijvoorbeeld op het projectiescherm van een bioscoop).

In uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan de multibandsensor in het projectorsysteem ingebed worden, kan een variabele blauw- en roodreductiefilter worden gebruikt om het roodachtige verder te verminderen en daardoor de primairekleurbesturingsmiddelen periodiek te kalibreren. Periodiek kan systematisch bij opstarten of afsluiten zijn, gedurende projectie, tijdens periodieke kalibraties van het systeem, bijvoorbeeld voorafgaand aan elke projectie of maandelijks enz.. Kalibratie kan ook worden uitgevoerd voor een projectie met een vooraf gedefinieerd testpatroon. De multibandsensor kan bij voorkeur licht ontvangen van de lichtbundel door een opvouwbare spiegel die in de optische baan geplaatst is. De opvouwbare spiegel is ingericht om bijvoorbeeld 0,5% van de lichtbundel te ontvangen. Vandaar dat 99,5% van het licht verzonden blijft worden aan de beeldvormende module. Het lichtverlies is verwaarloosbaar ten opzichte van de verschafte opbrengst. Het systeem kan worden aangepast om de vouwbare spiegel in en uil de lichtbundel te bewegen.

Laser uitvoeringsvormen

In de hier beschreven uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, zijn lichtbronnen 320, 330 voordeligerwijze laserlichtbronnen, die een reeks van lasers omvatten. Een voordeel dat verschaft wordt door laserlichtbronnen is dat een laser een gecollimeerde lichtbundel verschaft met een kleine étendue. De uitvinding is echter niet beperkt tot laserlichtbronnen, en kan ook LED-lichtbronnen of superluminescent diodes omvatten.

Voor laserbronnen die directe verlichting voor een bepaalde golfband van licht in de beeldvormende module verschaffen, zonder enig golflengteconversie-element (dat wil zeggen specifieke golflengtegebieden) dat in het rode en blauwe kanaal gaat, voor betere kleur afstemming.

In deze uitvoeringsvormen omvat het blauw- en roodreductiefilter een actuator, zodanig dat de hoeveelheid blauw en rood licht dat door het filter verzonden wordt, kan worden aangepast door de positie van het filter te verplaatsen. De actuator kan een rotatieplatform zijn voor het roteren van het afstembare filter of ten minste één translatieplatform voor het bewegen van het afstembare filter in een richting loodrecht op de optische as van het projectorsysteem. Het filter kan een coatingspatroon omvatten. Het patroon kan een verhoogde dichtheid van blauw- en roodreducerende patronen hebben, waarbij de richting van dichtheidstoename is aangepast aan de bewegingsrichting van de mechanische actuator zodanig dat de intensiteit van blauw en rood licht in de optische baan aangepast kan worden, het kan zijn gunstig om een ontspikkelingsmiddel toe te voegen om spikkels in het uiteindelijke beeld op het scherm te verminderen (in die primaire kleur). Dergelijke ontspikkelingstechnieken kunnen polarisatiediversiteit, golflengtediversiteit, ruimtelijke en hoekafhankelijke diversiteit omvatten, waarvan de voordelen een vermindering van spikkels in het geprojecteerde beeld verschaffen.

Omdat de multibandsensor bij voorkeur ten minste de relatieve intensiteit van de golfbanden meet overeenkomstig met de primaire kleuren van het projectiesysteem, kan een volledige spectrale meting nuttig zijn wanneer ingrijpende veranderingen in het spectrum optreden, aangezien dergelijke veranderingen een grote invloed op de witpunt kunnen hebben, zelfs ongeacht een verandering in glans of algemene intensiteit van de bundel. In dergelijke bijzondere gevallen kan een herkalibratie van het systeem met een spectrograaf gunstig voor zijn voor een witpuntreset.

De verschillende laserbesturingen en variabele golfbandreductiebesturingen verschaffen nieuwe vri jheidsgraden binnen de kleurruimte, en daarom kunnen bredere kleurengamma’s binnen de kleurruimte worden verschaft door het primairekleurbesturingsmiddel dat in de onderhavige octrooiaanvraag beschreven is. Omdat er nu een tendens is om ook voor andere toepassingen te bewegen naar een breder kleurengamma (in extremum het Rec2020-gamma), kan de beschreven uitvinding ook een toepassing hebben voor dergelijke Bredekleurengamma (“Wide Color Gamut”) -activiteiten op een meer generieke wijze dan DCI.

Er is behoefte aan het kalibreren van drie of meer projectoren voor gebruik op hetzelfde moment, zoals in overeenstemming met het Barco Escape™ -filmplatform. Volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kan een verwerkingseenheid worden aangesloten op de drie of meer projectoren via een kabel (bijvoorbeeld USB) of door een draadloze verbinding. De verwerkingseenheid is bij voorkeur verbonden met een controle-eenheid die zelf is verbonden met een multibandsensor voor elke projector. De controle-eenheid en/of de verwerkingseenheid kan/kunnen worden geïntegreerd in een projector of kan/kunnen een zelfstandig apparaat zijn. Dus drie of meer (N) projectoren kunnen worden voorzien van een controle-eenheid binnen elke projector en een multibandsensor die voor de projectielens geplaatst is of die in de projector geïntegreerd is.

De verwerkingseenheid kan een serie testbeelden initiëren en de resultaten van sensoren opnemen die voor de projectorlens geplaatst zijn. Voor inwendige sensoren zijn testpatronen niet vereist, waarbij de sensoren in de verlichtingsbundel geplaatst zijn, en heeft het de voorkeur om te werken met "relatieve waarden", dat wil zeggen met verschillen tussen de door de fabriek ingestelde waarden (slechts een initiële kalibratie in de fabriek met een externe kleurmeter is vereist) en de echte waarden in plaats van het werken met absolute waarden. De initiële meetresultaten voor de sensoren worden gebruikt in de fabriekuitlijning met de doelkleurprestaties op het scherm, en deze initiële meetresultaten kunnen worden opgeslagen in een projector, een lokale processorinrichting zoals een laptop of op afstand.

Een variabel golfbandreductiefilter kan in de optische baan worden geplaatst om licht te reduceren respectievelijk in de golfband van de blauwe beeldvormer en in de golfband van de rode beeldvormer, zonder de desbetreffende laserbi j dragen te beïnvloeden. Op deze wijze kunnen de kleurpunten van blauw en rood worden afgestemd tussen de laserpunt en de kleurpunt van de mengeling van laserlicht en licht van het golflengteconversiemiddel zoals bijvoorbeeld fosforlicht.

Hoewel een elektronisch correctiesysteem ontwikkeld is om primaire kleuren en witpunt elektronisch in te stellen, wordt met uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding elektronische correctie vermeden of verminderd. Dit kan gedaan worden door kleurafstemming bijvoorbeeld met werkwijzen en samenstellingen met een groene fosforescerende stof. Wittekleurbalans kan handmatig worden aangepast op de verwerkingseenheid door het regelen van laserdri vers en aanpasbare intensiteitfilters indien aanwezig alsmede een variabel of beweegbaar golfbandreductiefilter. Dit is een aanzienlijke verbetering ten opzichte van apparaten van de stand van de techniek.

Kleurgammagegevens, kleurcoördinaten en relatieve luminantiewaarden kunnen worden verkregen door deze controlewerkwijze en kunnen worden opgeslagen in de projectoren zelf in de verwerkingseenheid of elders zoals op een server in een LAN- of WAN-netwerk zoals het Internet. Dergeiijke waarden kunnen worden gemeten in de fabriek met behulp van testpatronen en goede kleurmeters, en worden opgeslagen in de projectoren.

Voor een uitlijning in een installatie in het veld, kunnen het gewenste gemeenschappelijke kleurengamma en witpunt ingesteld worden door te kijken naar de gegevens. Een toepassing kan worden uitgevoerd op een computer, PDA, smartphone enz., die de opgeslagen gammawaarden uitleest, optioneel via een netwerkverbinding, en het beste ingeschreven gamma en de beste ingeschreven witpunt worden gevonden. Of een dataverbinding kan zich tussen de projectoren en een server bevinden via het netwerk waar de berekeningen worden uilgevoerd in de server. Dit kan voordelig zijn omdat een dergelijke server krachtige microprocessoren kan hebben. De opgeslagen gegevens kunnen worden bijgewerkt om rekening te houden met verouderingseffecten gebruik makend van de multibandsensoren en testpatronen kunnen opnieuw worden gebruikt.

Een verwerkingseenheid met een processorinrichting zoals één of meer microprocessoren binnen de projector, lokaal op de projector of op afstand gelegen, kan de bovenstaande uitlijnprocedure automatisch uitvoeren. Dit kan worden bereikt door communicatie tussen een aantal projectoren, uitwisseling van sensorwaarden en instellingsstatus, die bijvoorbeeld nodig kunnen worden als een van de instellingen niet langer haalbaar is. Indien nodig, zou bijvoorbeeld een verlaging van de doelstellingen kunnen worden uitgevoerd.

Een soortgelijke kalibratieprocedure kan worden gemaakt wanneer meerdere projectoren worden gebruikt bij overlapping van de geprojecteerde beelden op verbindingsposilies. In de overlappende zone kan elektronisch mengen worden gebruikt. Als de projectoren echter verschillende kleuren uitzenden kunnen de gemengde gebieden zichtbaar worden. Dit kan storend zijn voor planetaria, simulatoren of andere Virtual Reality toepassingen. Voor simulatie, die bijvoorbeeld gebruikt wordt voor opleiding, zijn er verschillende soorten multikanaalsystemen die gebruik kunnen maken van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding, zoals veelzijdige displays, Gecollimeerde displays, Reality Centers, CAVE's',... De laatste multiprojectortoepassingen hoeven niet een bioscoopstandaard te bereiken zoals DCI, zodat de kleurengammagrootte minder relevant kan zijn dan kleurkoppeling.

Barco Escapeta is een multiprojector set-up voor bioscopen, bijvoorbeeld met een middenscherm en twee zijschermen. Voor de beste prestaties en acceptatie zouden de projectoren moeten voldoen aan de Digital Cinema specificaties, bijvoorbeeld ten aanzien van het DCI-kleurengamma. De uitvoeringsvormen die gebruik maken van een groenegolflengteconversie-element zoals een groene fosforescerende stof, zijn efficiënt voor het DCI of andere soortgelijke brede kleurengamma's.

De beelden bevinden zich op verschillende drie schennen onder verschillende hoeken, zodat wordt aangenomen dat de belangrijkste verstoring van de koppeling tussen de beelden, de verschillende kleurpunt zou zijn, meer dan wanneer er enige variatie in helderheid zou zijn. De uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding kunnen worden toegepast op Escape™ in dat het driekleurenprojectorsysteem kleurgekoppeld kan worden met DCI-kleurengammacompatibiliteit.

Voor een projector met een groenegolflengteconversie-element volgens uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding en zonder toevoeging van een variabele golfbandreductiefilter, drie verschillende aanpassingsinstellingen Si per projector van N projectoren: het directe blauwelaservermogensniveau, het blauwelaservermogensniveau voor de excitatie van het golflengteconversie-element, zoals een fosforescerende stof, en het vermogensniveau van de rode lasers. Voor de meerdere projectoren worden alle instellingen sy van het insteltype 1 en projector j zo ingesteld dat alle geprojecteerde witpunten zijn ingesteld op de gemeenschappelijke witpunt die het DCI-streefpunt is. Bijvoorbeeld, ervan uitgaande dat de projectoren op verschillende wijze verouderd zijn, zouden de intensiteitverhoudingen van de intensiteit indien die verouderd zijn tot een initiële waarde Iaged /Iinit, gelijk gemaakt moeten worden voor alle sub-golfbanden van alle projectoren, waarbij een algehele maximale streefwaarde voor deze verhouding genomen wordt zodat geen van de instellingen s,0 van elke van de projectoren de maximale waarde voor die instelling voorbij gaat (dat wil zeggen, dat alleen gelijk of lager aangehouden wordt).

Een andere manier waarop een DCI-compatibel systeem werkt is om alleen te streven naar een bepaalde lichtopbrengst die lager is dan die maximaal mogelijk is door de projector, bijvoorbeeld om zich strikt te houden aan de DCI-luminantiespec op het scherm. In dat geval zal het nodig zijn dat de instellingen Si aangepast worden totdat ook dat initiële verlichtingsniveau wordt bereikt. Ook kan de witpunt gedeeltelijk worden aangepast via het verlichtingsniveau en de si-instellingen, en gedeeltelijk via elektronische correctie. Een lage of lagere hoeveelheid elektronisch correctie kan maar worden getolereerd voor sommige toepassingen.

Voor uitvoeringsvormen met een golfbandreductiefilter kunnen de dezelfde instellingen sy worden aangepast om de projectoren aan de witpunt vast te zetten (zonder elektronische correctie). Als zodanig, voor zover de laserbijdrage versus de bijdrage van het golflengteconversie-element zoals een fosforescerende stof zowel in rood als in blauw verschillend geworden zijn, kan de extra capaciteit om de golfbandreductiefilters te regelen en in te stellen, worden gebruikt om ook de fosforstaartbij dragen te reduceren, zodat het kleurengamma weer groter kan zijn, terwijl voor het wit dit gecompenseerd kan worden door het opnieuw verhogen van de laserbijdrage. 3D projectie kan worden bereikt gebruikmakend van uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding. Ten eerste kunnen rode lasers en blauwe lasers van verschillende en niet-overlappende golflengten voor het linker- en rechteroog worden gebruikt. In een optisch kanaal, zoals het rechteroogkanaal, kunnen groene Quantumdots worden gebruikt en voor het andere oog een gele Quantumdots, die elk door laserlicht geëxciteerd worden. De kijkbril is voorzien van een filter dat zou filteren tussen linker en rechteroog optische signalen die door de projector worden uitgezonden.

Als alternatief kan een projector rode en blauwe laser omvatten met verschillende golflengten voor het linker- en rechteroog. Het licht van het gele of groene golflengteconversie-element, zoals fosforescerende stof kan worden gepolariseerd in verschillende richtingen. De kijker draagt een bnl, die de desbetreffende rechteroog- of linkeroog-golflengten filtert en in het geval van groene kleuren, heeft de bnl de juiste polariteit om het gemoduleerde groene licht te ontvangen.

Claims

Aangepaste conclusies voor BE2016/5090

1. Lichtproj ectiesysteem voor het genereren van een beeld met drie primaire kleuren, zijnde blauw, groen en rood, waarbij elke primaire kleur respectievelijk gedefinieerd is door een eerste, tweede en derde golfband, waarbij het lichtproj ectiesysteem het volgende omvat: een eerste blauwelaserbron die een eerste bundel in een vierde golfband uitzendt, waarbij de eerste blauwelaserbron een eerste laserbesturing heeft, - een tweede blauwelaserbron die een tweede bundel uitzendt met een centrale golflengte en een vijfde golfband, waarbij de tweede blauwelaserbron een tweede laserbesturing heeft, een substraat met een golflengteconversie-element voor het uitzenden van licht op meerdere golflengtes na absorptie van een lichtbundel bij een excitatiegolflengte binnen de vijfde golfband van de tweede blauwelaserbron, waarbij het substraat zodanig in een optische baan van de tweede bundel is gepositioneerd dat licht dat door het golflengteconversie-element verzonden of erdoor gereflecteerd wordt, resulteert in emissie van een geconverteerde bundel met een golfband die ten minste de tweede en derde golfbanden omvat, en - een bundelcombineermiddel voor het combineren van de eerste bundel en de geconverteerde bundel, met het kenmerk dat de combinatie resulteert in een witte bundel; en het projectiesysteem verder een optische controle-eenheid omvat voor het meten van de relatieve intensiteit van de eerste, tweede en derde golfbanden van de witte bundel.
2. Lichtproj ectiesysteem volgens conclusie 1, waarbij de optische controle-eenheid ten minste één lichtsensor omvat.
3. Lichtproj ectiesysteem volgens conclusie 2, waarbij de tenminste één lichtsensor een multibandsensor is die geconfigureerd is om de intensiteit van golflengtes omvat in de eerste, tweede en derde golfbanden te meten.
4. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 3, waarbij de multibandsensor geconfigureerd is om een of gelijk welk verschil in het lichtspectrum tussen een laserlicht en een geconverteerde bundel te detecteren.
5. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de conclusies 2-4, waarbij de optische controle-eenheid door middel van een opvouwbare spiegel die in de optische baan van de witte bundel geplaatst is, licht ontvangt zodanig dat ongeveer 0,5% van het licht naar de tenminste één lichtsensor gereflecteerd wordt.
6. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de conclusies 2-5, waarbij de tenminste één lichtsensor ten minste één is van een fotodiodesensor, fotoweerstand, organische fotoreceptor, spectrometer, fotoversterkers, CCD- of CMOS-sensoren.
7. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij het projectiesysteem verder een verwerkingseenheid omvat die geconfigureerd is om met de optische controle-eenheid te communiceren.
8. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 7, dat ingericht is om sensorwaarden terug te koppelen van de teminste één sensor naar de optische controle-eenheid en/of rechtstreeks naar de verwerkingseenheid om een nieuw aansturingsniveau voor aansturingsbronnen in overeenstemming met de sensorwaarden te bepalen zodat het lichtniveau geregeld wordt.
9. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de conclusies 5-8, waarbij de opvouwbare spiegel geconfigureerd is om in en uit de witte bundel te worden teruggetrokken.
10. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 9, waarbij de opvouwbare spiegel op een actuator gemonteerd is die bestuurd wordt door de verwerkingseenheid.
11. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij het golflengteconversie-element geconverteerd licht uitzendt op: - een zwaartepuntgolflengte < 560 nm - een GRTZC < 16%.
12. Lichtprojectiesystem volgens conclusie 11 waarbij het groengehalte gedefinieerd is als een deel van het lichtspectrum van het licht uitgezonden vanuit het golflengteconversie-element dat in de groene golfband gaat, waarbij de groene golfband zich in het bereik 495-575nm bevindt, en een “Groen-Rode-Transitiezone- Gehalte (GRTZC), gedefinieerd is als
13. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 11 of 12, waarbij het golflengteconversie-element licht uitzendt met een groengehalte > 65%.
14. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 12 of 13, waarbij het groengehalte < 75%, optioneel < 80% is.
15. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, verder omvattende een derde rodelaserbron die een derde bundel in de derde golfband uitzendt, waarbij de derde rodelaserbron een derde laserbesturing heeft.
16. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, dat als een 3-chipprojectorarchitectuur geïmplementeerd is.
17. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, waarbij de eerste of derde golfband breder is dan de golfband van gelijk welke individuele laserbron.
18. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, dat blauwachtig licht van het golflengteconversie-element toevoegt in de golfband 480-500 nm.
19. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, waarbij de eerste of tweede blauwe laser in de golfband 400-495 nm 440-470 nm golflengte is.
20. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, waarbij een roodgehalte bij voorkeur < 30% en optioneel > 20% is, waarbij de percentagewaarden betrekking hebben op relatieve energiebijdragen van het geconverteerde licht van het golflengteconversie-element in een bepaald golflengtebereik in vergelijking met het hele lichtspectrum van het golflengteconversie-element dat als 100% wordt genomen.
21. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, waarbij de groene golfband in het bereik 495 - 575 nm is.
22. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de conclusies 11-21, waarbij het GRTZC naar licht verwijst dat kleuren onverzadigd maakt en het kleurengamma kleiner maakt.
23. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, waarbij een roodgehalte in een lichtbundel het relatieve gedeelte van het golflengteconversie-element-spectrum is dat in de rode golfband gaat.
24. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de conclusies 14 tot 23, waarbij de rode golfband licht heeft van de rode laser, en een toegevoegde hoeveelheid roodachtig licht van het golflengteconversie-element voor het ontspikkelen.
25. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 24, waarbij een bovenste limiet van het roodachtige licht wordt bereikt wanneer het kleurpunt van rood naar een kleiner kleurengamma beweegt.
26. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 24 of 25, waarbij het roodachtige licht oranje licht in het bereik van 595 - 620 nm is.
27. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, waarbij het Blauwe licht + Groene licht + Rode licht tot 100% van het licht van het golflengteconversie-element bedraagt.
28. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, verder omvattende een scherpfdter dat lichtintensiteit van golflengtes in de golfband 570 - 600 nm reduceert.
29. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 28, waarbij het scherpfilter lichtintensiteit reduceert in het bereik van 10 - 15% of 10 - 20%.
30. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, dat verder ten minste één variabel golfbandreductiefilter omvat dat op een actuator gemonteerd is en in de optische baan van de witte bundel verschaft is, en waarbij een beweging van het variabele golfbandreductiefilter tussen een eerste en een tweede positie resulteert in een verandering van de uitgezonden golfband van de witte bundel van een eerste naar een tweede uitgezonden intensiteit, om zo een projectorwitpunt aan te passen.
31. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 30, waarbij het variabele golfbandreductiefilter een eerste golfbandreductiefilter, een tweede golfbandreductiefilter of een derde golfbandreductiefilter is, zodanig dat het geconfigureerd is om de intensiteit van golflengtes te veranderen die respectievelijk in de eerste, tweede of derde golfbanden omvat zijn.
32. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 31, waarbij het scherpfilter en het variabele golfbandreductiefilter gecombineerd zijn in eenzelfde variabele filter.
33. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 32, waarbij een eerste zijde van het variabele filter bekleed is met een smallebandscherpfilter en een tweede zijde van het filter bekleed is met een variabele golfbandreductiefilter.
34. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de conclusies 31 - 33, waarbij het variabele tweede golfbandreductiefilter geconfigureerd is om de intensiteit te reduceren van golflengtes die in het bereik van 510-570 nm omvat zijn.
35. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de conclusies 30 - 34, waarbij de actuator bestuurd wordt door de verwerkingseenheid.
36. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 35, waarbij de actuator een rotatieplatform voor het roteren van het variabele tweede golfbandreductiefilter om de optische as of ten minste één translatieplatform voor het bewegen van het variabele tweede golfbandreductiefilter (371) in een richting loodrecht op de optische as omvat.
37. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de conclusies 31-36, waarbij het variabele tweede golfbandreductiefilter een bekleding omvat die voorzien is van een patroon met een toegenomen dichtheid van groenreducerendepatronen, waarbij de richting van dichtheidstoename aan de bewegingsrichting van de actuator is aangepast zodanig dat de intensiteit van de tweede groene spectrale band aangepast kan worden.
38. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 37, waarbij het variabele tweede golfbandreductiefilter ten minste één omvat van een rechthoekige continu groenreductiebekleding die een lineaire, regelbare afname binnen het beklede gebied via translatie verschaft, een filter met een rechthoekige stapsgewijzereductiebekleding die een in stappen regelbare afname binnen het beklede gebied via translatie verschaft, een rondfilter dat lineaire, regelbare afname binnen het beklede gebied via rotatie verschaft of een rondfilter dat lineaire afname in stappen binnen het beklede gebied via rotatie van het filter verschaft.
39. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij het golflengteconversie-element een fosfor is.
40. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 39, waarbij de fosfor van het type YAG:Ce is. 4L Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 39, waarbij de fosfor van het type LU AG: Ce is.
42. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de conclusies 1-38, waarbij het golflengteconversie-element quantumdots omvat.
43. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de conclusies 7 - 42, waarbij de verwerkingseenheid geconfigureerd is om te communiceren met de optische controle-eenheid voor het meten van de relatieve intensiteit van eerste, tweede en derde golflengtebanden van een witte bundel, waarbij de verwerkingseenheid verder geconfigureerd is om een verandering te berekenen in de besturingsniveaus van ten minste één van de eerste tot derde laserbundels en de besturingsniveaus van het ten minste ene variabele golfbandreductiefilter volgens de relatieve intensiteit van de eerste, tweede en derde golfbanden van de witte bundel om een witpuntverschuiving te regelen, en waarbij de eerste tot derde laserbesturingen onafhankelijk bestuurd worden om zo de lichtintensiteit aan te passen van elk van een eerste en tweede blauwelaserbron onafhankelijk van de lichtintensiteit van een rodelaserbron.
44. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, waarbij de optische controle-eenheid is ingericht om verschillende bijdragen in enige, sommige of alle golfbanden te controleren.
45. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, waarbij de optische controle-eenheid is ingericht om zowel het laserlicht als de golflengteconversie-elementlichtbijdrage in de blauwe golfband te bewaken.
46. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke voorgaande conclusie, verder omvattende een variabel blauw- en roodreductiefilter.
47. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 46, waarbij het variabele blauw- en roodreductiefilter verder het roodachtige en blauwachtige licht reduceert van het golflengteconversie-element dat in het rode en blauwe kanaal gaat.
48. Lichtprojectiesysteem volgens conclusie 46 of 47, waarbij het blauw- en roodreductiefilter zodanig een actuator kan omvatten dat de hoeveelheid blauw en rood licht dat door het filter verzonden wordt, kan worden aangepast door de positie van het filter te bewegen.
49. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, waarbij elke laserbron een reeks individuele lasers omvat, waarbij de intensiteit van elke individuele laser bestuurd wordt door zijn laserbesturing en waarbij elke laser geconfigureerd is om gepulseerd te worden door zijn geassocieerde laserbesturing.
50. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, verder omvattende bundelhomogeniseringoptica.
51. Lichtprojectiesysteem volgens om het even welke van de voorgaande conclusies, verder omvattende een ontspikkelingsmiddel.
52. Optisch samenstel voor een lichtprojectiesysteem voor het genereren van een beeld met drie primaire kleuren, zijnde blauw, groen, en rood, waarbij elke primaire kleur respectievelijk gedefinieerd wordt door een eerste, tweede en derde golfband, waarbij het optische samenstel voor gebruik met een eerste blauwelaserbron die een eerste bundel in een vierde golfband uitzendt, waarbij de eerste blauwelaserbron een eerste laserbesturing heeft, waarbij een tweede blauwelaserbron een tweede bundel met een centrale golflengte en een vijfde golfband uitzendt, waarbij de tweede blauwelaserbron een tweede laserbesturing heeft, waarbij het samenstel het volgende omvat: - een substraat met een golflengteconversie-element voor het uitzenden van licht op meerdere golflengtes na absorptie van een lichtbundel bij een excitatiegolflengte binnen de vijfde golfband van de tweede blauwelaserbron, waarbij het substraat in een optische baan van de tweede bundel is gepositioneerd zodanig dat licht dat door het golflengteconversie-element verzonden of erdoor gereflecteerd wordt, resulteert in emissie van een geconverteerde bundel met een golfband die ten minste de tweede en derde golfbanden omvat, en een bundelcombineermiddel voor het combineren van de eerste bundel en de geconverteerde bundel, met het kenmerk dat de combinatie resulteert in een witte bundel; en het optische samenstel verder een optische controle-eenheid omvat voor het meten van de relatieve intensiteit van de eerste, tweede en derde golfbanden van de witte bundel.
53. Optisch samenstel volgens conclusie 52, verder omvattende het generen van laserlicht van een derde rodelaserbron die een derde bundel van de derde golfband uitzendt, waarbij de derde rodelaserbron een derde laserbesturing heeft.
54. Werkwijze voor het genereren van een beeld met een lichtprojectiesysteem met drie primaire kleuren, zijnde blauw, groen, en rood, waarbij elke primaire kleur respectievelijk gedefinieerd is door een eerste, tweede en derde golfband, waarbij de werkwijze het volgende omvat: het genereren van laserlicht van een eerste blauwelaserbron die een eerste bundel van een vierde golfband uitzendt, waarbij de eerste blauwelaserbron een eerste laserbesturing heeft, het genereren van laserlicht van een tweede blauwelaserbron die een tweede bundel uitzendt met een centrale golflengte en een vijfde golfband, waarbij de tweede blauwelaserbron een tweede laserbesturing heeft, het genereren van een geconverteerde lichtbundel van een substraat met een golflengteconversie-element dat licht uitzendt op meerdere golflengtes na absorptie van een lichtbundel bij een excitatiegolflengte binnen de vijfde golfband van de tweede blauwelaserbron, waarbij het substraat zodanig in een optische baan van de tweede bundel is gepositioneerd dat licht dat door het golflengteconversie-element uitgezonden of erdoor gereflecteerd wordt, resulteert in emissie van een geconverteerde bundel met een golfband die ten minste de tweede en derde golfbanden omvat, en - het combineren van de eerste en de geconverteerde bundel, met het kenmerk dat de combinatie resulteert in een witte bundel; en het meten van de relatieve intensiteit van de eerste, tweede en derde golfbanden van de witte bundel.
55. Werkwijze volgens conclusie 54, verder omvattende het genereren van laserlicht uit een derde rodelaserbron die een derde bundel van de derde golfband uitzendt, waarbij de derde rodelaserbron een derde laserbesturing heeft.