CN100353770C - 用于生成投影图像的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于生成投影图像的设备，该设备包括光源、光源驱动单元、电-光光学调制装置，该装置包括用于同时生成不同颜色的滚动图像部分的颜色扫描装置，利用滚动图像部分投影图像的图像投影装置，和通过控制信号控制图像投影装置的投影驱动单元，该控制信号包括要投影的图像数据。在该设备中，通常将UHP灯用作光源。其中以某种方式将灯电流上的脉冲用于形成电极，使得灯电弧保持在稳定的位置。为了减少或完全避免由于使用该灯电流脉冲而生成的干扰图案，根据本发明提供了用于预校正所述控制信号的干扰消除电路，从而抑制了导致投影图像中可见干扰的光源和光学调制装置之间的干扰。

Description

用于生成投影图像的设备
本发明涉及一种用于生成投影图像的设备，该设备包括光源、光源驱动单元、电-光光学调制装置，该装置包括用于同时生成不同颜色的滚动图像部分的颜色扫描装置，用于利用所述滚动图像部分投影图像的图像投影装置，以及用于通过控制信号控制所述图像投影装置的投影驱动单元，该控制信号包括要被投影的图像数据。本发明还涉及相应的用于生成投影图像的方法。
这种设备和方法在US 5532763中进行了描述。这样的颜色扫描装置，其中三种主要颜色红、绿、蓝同时在显示面板上进行扫描，因此它们同时照亮面板上的不同区域，获得了低成本的投影方案，从而适于消费者使用。在这些应用中，小型化、低成本和长寿命是至关重要的。
通常使用诸如WO 00/38481A1中描述的超高压(UHP)投影灯作为光源。然而，当使用这种UHP灯时，以某种方式将灯电流上的脉冲用于形成电极，使得灯电弧仍保持在稳定的位置。这个灯脉冲干扰所述的颜色扫描装置并且在投影图像中产生可见的干扰图案。
因此，本发明的目的是提供一种针对上述问题的解决方案，即可以减少或者完全避免生成这种干扰图案的解决方案。
根据本发明，这个目的是通过一种设备来实现的，该设备的特征在于用于预校正所述控制信号的干扰消除电路，从而抑制了导致投影图像中可见干扰的所述光源和所述光学调制装置之间的干扰。
本发明的优选方案在实施例中作了阐述。
本发明的基本思想是，通过校正被写入图像投影装置的信息，特别是校正被写入图像投影装置内的显示面板的信息来抑制干扰图案。因此根据本发明，被提供到用于控制所述图像投影装置的投影驱动单元的数据流得到了预校正，从而使干扰图案至少变得不明显，或者完全避免了该图案的出现。
根据本发明的第一方面，提供了第一同步单元使所述光源驱动单元、所述投影驱动单元和所述图像投影装置同步。此外，所述干扰消除电路适于使位于相应颜色强度增加的位置上的颜色值降低。优选地，以某种方式匹配该同步，从而使干扰图案在显示器上是(可察觉地)静止的。然后，通过使显示器上其相应红、绿和蓝光强度增加的位置的色值(即红、绿、蓝的值)降低来校正控制信号，这是由于灯脉冲引起了更高的光源输出强度。这样，单个投影像素的光强度在时间上进行平均，因此补偿了干扰图案并且其可见度显著降低。
根据本发明的另一方面，提供了第二同步单元使所述光源驱动单元和所述电-光光学调制装置同步，从而生成干扰图案。此外，所述干扰消除电路适于在投影图像上生成附加的移动波形，选择附加波形以补偿所述干扰图案。该附加波形干扰了要被补偿的干扰图案。为了获得希望的补偿，恰当地选择附加波形，例如以某种方式进行选择，使得得到的光强度在时间上得到了平均。优选地对干扰图案的速度进行选择，从而使人眼跟不上移动的图案。
根据本发明的又一方面，提供了第三同步单元使所述干扰消除单元和所述光源驱动单元同步。可选择地，还可以提供检测器，以检测照明窗口中增长的强度并且对干扰消除单元进行适当设置。所述同步的优点在于可以使屏幕上的干扰图案保持静止，因此向显示器中的每个像素驱动一个预校正值就可以恰好补偿干扰图案。
根据一个优选实施例，所述图像投影装置包括由所述投影驱动单元驱动的单独显示器。该单独显示器优选地由单面板的硅上反射液晶(LCoS)显示器、单面板反射DMD显示器或者单面板透射液晶显示器实现。特别地，这种LCoS显示器在信息显示学会的2001年国际论文集中科技论文文摘第XXXII卷，加州圣何塞的圣何塞公约中心，2001年6月5-7日，第1072-1075页：40.1：Jeffrey A.Shimizu的特约论文《用于HDTV背投的滚动彩色LCOS(Scrolling Color LCOS forHDTV Rear Projection)》中进行了描述。这些显示器更加有效并易于生产，因此降低了投影设备的整体成本。
优选地，所述光源包括具有高照明度和长寿命的小型超高压投影灯。
现在将参照附图对本发明进行更加详细的阐述，其中
图1表示了根据本发明的用于生成投影图像的设备，
图2表示了具有脉冲电弧稳定性的UHP灯的典型波形，和
图3表示了脉冲稳定UHP灯的典型灯光通量输出。
根据本发明，图1所示的设备包括作为光源的UHP灯1，偏振转换系统(PCS)2，用于光束整形和平均的积分器3以及透镜4。UHP灯生成的高亮度白光，所述高亮度白光被提供给电-光光学调制装置25。所述光学调制装置25包括分色滤光器5、6，色融合滤光器7、8，偏转镜9、10以及旋转棱镜11、12、13，共同地形成了用于同时生成不同颜色的滚动图像部分，特别是滚动条的颜色扫描器。从所述颜色扫描器中输出的光，即图像部分其后被输入到偏振分束器(PBS)14，例如棱镜中，其用于将光反射到LCoS显示器15上。通过PBS14之后，被所述反射LCoS显示器15反射的光继而通过投影透镜16投影到屏幕17上或者墙壁上。
电-光光学调制装置25的颜色扫描器利用了三种颜色(即红、绿、蓝)同时在显示面板15上进行扫描的技术，因此它们同时照亮了面板15上的不同区域。优选地，在面板上的垂直方向上，同时扫描附图标记18所表示的具有不同颜色的矩形条。这样的优点在于在面板上同时具有红光、蓝光和绿光部分，而不是依次地形成整个单色的图像，面板中没有任何颜色的光被遮蔽掉，因此该系统理论上可以获得相当于三面板系统的亮度。通过高速扫描显示器上的颜色条，观察者对于颜色分离的感觉大大地减少，达到可接受的水平。
LCoS显示器15利用硅作为有源基底，在该基底上对铝像素进行构图。因此，硅芯片既用作有源矩阵也用作反射层。驱动图像形成的电路构建在该芯片中，其与平面反射表面相耦合。驱动器电子设备，即用于连接各个独立像素元件的布线隐藏在像素之后，以避免阻碍光。这样，反射表面占据了显示面积的大约95％。
为了驱动UHP灯1，提供了灯驱动单元19。类似地，为了驱动LCoS显示器15，提供了投影驱动单元20，其用于向显示器15提供要被投影的图像信息。为了稳定UHP灯1的电弧位置，将附加脉冲用在灯电流上。在图2中表示了用于该UHP灯1的典型灯电流，该电流包括用于稳定电弧位置的电流脉冲。图3表示了该投影灯相应的灯光通量。
已经注意到，这个灯脉冲干扰了颜色扫描器，因此干扰图案在投影图像中变为可见的。为了校正这些干扰图案，提供了干扰消除电路21。所述干扰消除电路21接收数据流D，其中包括要被投影的图像信息，预校正所述数据流D并且将预校正数据流提供到投影驱动单元20，在该投影驱动单元中进行预校正，因此该干扰图案变得不明显或者甚至完全得到了抑制。这种抑制可以通过不同的方法获得。在下文中将对优选的方式进行阐述。
根据第一种方法，提供了第一同步单元22使显示器15或其驱动单元20、颜色扫描器25和灯驱动单元19同步，因此干扰图案将在显示器15上(可察觉地)静止。接下来，干扰消除电路21通过降低显示器15上特定位置处的红、绿、蓝的色值来校正显示器15的控制信号，在该位置处增加了其相应的红光、绿光和蓝光的强度，这是由于灯脉冲引起了更高的灯输出强度。以这种方式，独立投影像素的光强度在时间上平均，从而使干扰图案得到补偿并且其可见性显著降低。一些残留的线可能仍保持可见。这些残留的线的可见性利用第二种方法可以进一步得到降低。
根据所述第二种更加改进的方法，其可以与上述第一种方法分开采用，也可以共同使用，提供了第二同步单元23使灯脉冲(即灯驱动单元19)和投影驱动单元20同步，从而使其干扰图案开始在图像平面上移动。干扰消除电路21用于在投影图像内引入额外的移动波形。这个额外的波形干扰要被补偿的干扰图案，以某种方式选择该波形，使得其通过在时间上平均所得到的光强度来补偿所述干扰图案。以某种方式选择干扰图案的速度，使得人眼不能跟上该移动的图案。
优选地，通过第三同步单元24使灯驱动单元19与干扰消除单元21同步，特别用于与附加的灯电流脉冲相同步。然而也可以提供检测器，用于检测照明窗口中增加的强度并且对干扰消除单元进行适当设置。

Claims (8)

1.一种用于生成投影图像的设备，该设备包括：
光源，
光源驱动单元；
电-光光学调制装置，包括用于同时生成不同颜色的滚动图像部分的颜色扫描装置；
图像投影装置，用于利用所述滚动图像部分来投影图像；以及
投影驱动单元，用于通过控制信号来控制所述图像投影装置，该控制信号包括要被投影的图像数据；
其特征在于，还设有第一同步单元，使所述光源驱动单元、所述投影驱动单元和所述图像投影装置同步，以及设有干扰消除电路，该干扰消除电路用于预校正所述控制信号，从而抑制导致投影图像中可见干扰的所述光源和所述光学调制装置之间的干扰，所述干扰消除电路适于使位于相应颜色强度增加的位置上的颜色值降低。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于提供了第二同步单元，使所述光源驱动单元和所述电-光光学调制装置同步，从而生成干扰图案，而且所述干扰消除电路适于在投影图像上生成附加的移动波形，选择附加波形以补偿所述干扰图案。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于该设备包括第三同步单元，用于使所述干扰消除电路与所述光源驱动单元相同步。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述图像投影装置包括由所述投影驱动单元驱动的单独显示器。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述单独显示器是单面板的硅上反射液晶显示器。
6.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述单独显示器是单面板的反射DMD显示器。
7.如权利要求4所述的设备，其特征在于所述单独显示器是单面板的透射液晶显示器。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于所述光源包括超高压投影灯。
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