CN101203792B - 光束的频率寻址矩阵路径头 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于带有辐射结构的设备，采用供应给数字视频投影仪的末级矩阵形状生成准直线性对应或者已引起的线性对应的光束组。准直线性对应光束是根据目标应用，从频谱光源和某个尺寸和形状的多个镜面或滤波器的组合来构建，将适当的频率滤波链接到镜面或滤波器配置。在其中心该设备包括几何排列的多个镜面或滤波器，指向不同光束并对其进行滤波以建立多光束矩阵元素或符号。该设备根据矩阵的每个构成元素或创建的符号的位置，用特定的频率编码，从输出矩阵同时寻址整个光束组。数字控制功能使每个光源根据特定矩阵或符号开始发光以在特定时刻获得，即在表面上扫描以生成复杂的视频序列。该设备应用于第二代高端数字影院、家庭影院和电信领域。

Description

光束的频率寻址矩阵路径头
技术领域
本发明涉及一种能够通过光束矩阵使用第二代数字影院的视频投影仪的末级，以便使用低/中功率的激光，或者由作为光源的强度非常高的氙气灯产生的白光，在宽屏上投影超高清RGB视频信号。这种光学设备的空间和频率灵活性使其能够应用于电信领域(即，路由器、波长多路复用器/多路信号分离器、光学开关、光耦合器、极化分析器……)。
背景技术
剧场中的投影仪通常是通过35mm或70mm电影放映机来进行放映的。现在可用的许多应用是基于支持2Kx1K像素分辨率的DLP或LCD技术，和基于支持2Kx4K像素分辨率的GLV技术的原型设备。将这种技术的使用应用到较高分辨率会导致成本关于基本元素(DLP、LCD或GLV分量)的发展而成指数上升。使用微小金属成分(用于DLP技术的DMD微镜和用于GLV技术的薄刀片)会引起残留磁场问题、谐振、过早老化(这是由于多次重复扭转而导致的)、氧化和能够达到的最大扫描/刷新频率方面的限制。在LCD水平，其主要问题是1)使用二向色滤光片所固有的，二向色滤光片引起基本色/RGB分量(RGB比、色域和色温)的透射损失和失真，在组合信号水平，主要问题是2)使用具有最大启动/解除频率(遮光周期)的LCD遮光器矩阵所固有的。这些成对的影响使色彩混合/色温/色域的优化处理不容易得到剧场用户所需的足够的对比度水平。一旦集成程度(扫描机构的尺寸缩小程度)和工业化成本都得到充分优化，其应用领域首先是高质量数字影院，其次将是应用于其它市场部分(即，“家庭影院”)。
发明内容
本发明的设备能够再现超高清(UHD)图像序列，借助于光束的频率寻址路径头，从光源透射到尺寸和形状可变的屏幕上。本发明的目标是保持原始信号(色域、频谱、分辨率、对比度……)的本质特性。由于仅涉及在镜面/滤波器上的一系列反射/透射，最终受到的机器磨损将非常有限，从而优化几乎整个光学设备(光束+微镜/滤波器)所执行的视频投影。
该设备能够使用低/中功率的光源(即，(2)、(3)和(4))的设计和“n”x“m”镜面(5)的设计，创建矩阵形式的光束(1)，这些光源支持来自于激光光源或者滤波后的白光的三基色(红绿蓝)，镜面设计是实现某种过滤，其尺寸和形状是通过镜面/滤波器构造来定义的。该设备包括某个数量的矩阵，矩阵由几何排列的镜面/滤波器组成，即，(6)、(7)、(8)和(9)，其对光束(10)进行调节和滤波，以生成矩阵元素或者投影(1)符号。该系统本身没有扫描功能，而是使用每个矩阵元素的序列编码。光源开启控制是通过数字命令来执行的，数字命令与配置显示矩阵的布置或者在特定时间“t”的符号有关。矩阵元素或符号将被扫描到投影表面上，以生成复杂的视频序列。
本发明提供了一种光学矩阵头设备，根据自由图案，以矩阵或同中心的形状的准直线性对应或者已线性对应矩阵组的光束，该光束来自辐射状排列的某个数量的光源，并根据几何排列，在空间中组织的镜面、滤波器、或镜面和滤波器上寻址光学频率梳，以便通过连续的反射或透射执行区域的多光束扫描，以用于视频投影或电信应用。
其工作原理包括，通过插入与矩阵排列的微镜反射若干次的特定部分频谱相关的频率梳，在作为视频屏幕的部分的特定区域上的光束矩阵扫描。在投影子系统的末级处，光束的直径在0.03mm至10mm的范围内，这取决于目标应用。频率扫描方法是通过使用覆盖有金属薄层的镜面/滤波器，使光束能够在金属显示表面上进行反射和/或透射，而不是使用通常的时间和空间屏幕扫描。每个频率梳由不同频率组成，这取决于目标矩阵结构(nxm)，频率梳执行投影系统末级中的矩阵符号编码。频率梳的脉冲频率代表所有矩阵元素的同时重新生成时间间隔。每个频率的强度调制对应于每个像素的重新生成时间间隔。
在设备的第一级，频率梳根据其规格通过一连串微镜，透过一部分频率并反射其余部分。微镜的连续性使得能够对入射光束进行矩阵几何形状的分配。
根据具体配置模式：
设备(图1)通过连续的或者分散的光谱来照明。微镜/滤波器可表示相同规格也可表示不同规格，这取决于目标应用。
一组具有相同频率规格但是反射率/透射率为逐级可变的镜面/滤波器能够产生从精确光源发出的《n》x《m》的光束矩阵。
附图说明
图1是本发明的完整设备的示意图；
图2是单个镜面/滤波器的截面图；
图3是来自由一连串单个镜面/滤波器组成的矩阵水平的部分光线或光柱的截面图；
图4示出了较低矩阵水平的示意图；
图5示出了较高矩阵水平之一的示意图；
图6示出了来自能够对每个像素进行频率和空间分割及重新组合的矩阵的较高水平部分的截面图；
图7示出了设备的一种变形配置的截面图，这种变形配置的特征在于光源被设置成分散于轴的周围，由一个或多个重叠的尺寸增长的光环组成，光环中安装有一些镜面/滤波器；
图8示出了设备的变形配置的正视图，这种变形配置的特征在于光源被设置成分散于轴的周围，由若干个镜面/滤波器光环组成；
图9示出了图8所示的光环的正视图，其被安装有镜面/滤波器；
图10示出了镜面/滤波器矩阵的一个变形例的正视图，其排列成具有三个递增的表面级的金字塔形状，即，每级分别被安装有4个、12个和20个镜面/滤波器；
图11示出了从入射设备(即，以45度斜角)观察的镜面/滤波器中的一个的示意图。
具体实施方式
参考附图，在图1中，根据预见应用定义的设备包括由某个数量的镜面/滤波器连续组成的较高级和较低级。
覆盖有金属层的棱镜或薄片被用来制造基本组件：镜面/滤波器(图2)。根据预见应用，该处理使得一部分输入光束规格(即，强度、频谱、极化等)能够进行透射或者反射。根据技术处理，基本组件镜面/滤波器被集成到设备中或者放置在设备表面上。
《m》个镜面/滤波器连成(图3)波长选择性镜面链，使得能够将输入光束(10)空间分区成《m》个不同的光束，得到特定不同分量(12)、(13)和(14)。每个频谱分量是由其构造期间的镜面/滤波器特性决定的。
较低级(图4)由沿《p》条线(即，对应于三基色RGB的三条线)排列的《m》个基本镜面/滤波器链组成。每个排成直线的表面使得能够在矩阵较高级上空间寻址每个由《n》个排成直线的表面所组成的《m》列(图5)。在该上下文中，较低矩阵寻址一列设备输出光束矩阵。
如图6所示，较高级通过镜面/滤波器链(15)、(16)和(17)，使用波长选择镜面/滤波器，执行该列上的光束位置选择。该《p》个较高级重叠使得每个光束(18)和(19)能够进行频谱重新组合，即，每个输出矩阵像素的每个RGB分量，以定义设备的输出矩阵。
根据预见应用的配置和相反模式的可能性，该设备不仅可以用于获取具有一个或多个入射光束的单一光束矩阵(即，通过对信息进行频率编码，同时生成代表图片的RGB像素矩阵)，而且可以作为基于输入光束矩阵的单个或者多光束发生器(即，图片的频率编码)。
图7所示的设备表示执行矩阵激光束发生器功能以提供数字视频投影仪的末级的设备的另一种布置，使用携带基色(红绿蓝)的低/中功率激光光源和棱镜镜面的组合设计。该设备包括某个数量的环(20)，在那里激光头指向每个环的中心(图8)，在每个环的中心处，镜面/滤波器(图11)排列起每个激光束，以便创建投影矩阵元素/符号(22)。镜面/滤波器被放置在某个数量的静态或旋转光环上(图9)，以便生成所需要的光束矩阵。数字命令根据在特定的时间“t”所请求的矩阵/符号配置使激光头点亮。该系统的应用范围将首先面向高端数字影院，其次面向其他市场，如“家庭影院”。

Claims (15)

1.一种光学矩阵头设备，其特征在于，根据自由图案，以矩阵或同中心的形状的准直线性对应或者已线性对应矩阵组的光束，该光束来自辐射状排列的某个数量的光源，并根据几何排列，在空间中组织的镜面、滤波器、或镜面和滤波器上寻址光学频率梳，以便通过连续的反射或透射执行区域的多光束扫描，以用于视频投影或电信应用。
2.如权利要求1所述的光学矩阵头设备，其特征在于，呈辐射结构分布，环的组合形式，多级金字塔或圆锥，该环结合了指向每个环的中心的某个数量的光源，该金字塔或圆锥可布置成旋转形式，在该金字塔或圆锥上分布有以能够根据输出平面进行正常反射的角度倾斜的某个数量的镜面元素或者滤波器。
3.如权利要求1所述的光学矩阵头设备，其特征在于，具有辐射结构的中心，镜面或滤波器排列的被动元件的结构，在频谱频率水平上的极端选择，在某个数量的级上的倾斜和分布，能够通过一系列反射或透射、并对矩阵光束内的每个基本像素的频率和空间编码，从输入频率梳，对光束的准直线性对应组同时进行扫描或空间寻址，其中输出矩阵上的每个位置对应于输入端上的具体频率信号。
4.如权利要求2所述的光学矩阵头设备，其特征在于，具有辐射结构的中心，镜面或滤波器排列的被动元件的结构，在频谱频率水平上的极端选择，在某个数量的级上的倾斜和分布，能够通过一系列反射或透射、并对矩阵光束内的每个基本像素的频率和空间编码，从输入频率梳，对光束的准直线性对应组同时进行扫描或空间寻址，其中输出矩阵上的每个位置对应于输入端上的具体频率信号。
5.如权利要求1所述的光学矩阵头设备，其特征在于，通过光源寻址设备生成的离散的或者连续频率梳的脉冲使得能够进行符号编码，其中每个连续频率由预见应用决定，在能够进行视频序列投影或多光束数据传输的周期内，输出矩阵上的每个点对应于与来自点矩阵的像素之一相关联的光束中的调幅后的频谱的特定部分。
6.如权利要求2所述的光学矩阵头设备，其特征在于，通过光源寻址设备生成的离散的或者连续频率梳的脉冲使得能够进行符号编码，其中每个连续频率由预见应用决定，在能够进行视频序列投影或多光束数据传输的周期内，输出矩阵上的每个点对应于与来自点矩阵的像素之一相关联的光束中的调幅后的频谱的特定部分。
7.如权利要求3所述的光学矩阵头设备，其特征在于，通过光源寻址设备生成的离散的或者连续频率梳的脉冲使得能够进行符号编码，其中每个连续频率由预见应用决定，在能够进行视频序列投影或多光束数据传输的周期内，输出矩阵上的每个点对应于与来自点矩阵的像素之一相关联的光束中的调幅后的频谱的特定部分。
8.如权利要求4所述的光学矩阵头设备，其特征在于，通过光源寻址设备生成的离散的或者连续频率梳的脉冲使得能够进行符号编码，其中每个连续频率由预见应用决定，在能够进行视频序列投影或多光束数据传输的周期内，输出矩阵上的每个点对应于与来自点矩阵的像素之一相关联的光束中的调幅后的频谱的特定部分。
9.如权利要求1至8其中之一所述的光学矩阵头设备，其特征在于，输出矩阵上的每个光束的单频谱信号是来自较高级和较低级所执行的频谱分解和重组，生成特定被动光学元件的矩阵分布，使得能够根据其物理规格中的一个或多个波长截止缩小步长，对输入光束进行反射、透射或极端选择滤波，从而在输出矩阵的每个位置上创建红绿蓝中的不同分量。
10.如权利要求1至8其中之一所述的光学矩阵头设备，其特征在于，作为双向设备的反向使用模式，其中双向设备能够对频率梳进行空间信息编码，这是以被动方式执行的，并且来自输入光束矩阵的输出信号或光束通过频率梳形式进行重组以执行频分多址功能，即，所述频率梳作为空间分布的不同输入光束基本频率同时执行多光束数据传输功能，所述输出信号或光束根据输入矩阵的每个光束的物理位置对波长进行了单独幅度和时间调制。
11.如权利要求9所述的光学矩阵头设备，其特征在于，作为双向设备的反向使用模式，其中双向设备能够对频率梳进行空间信息编码，这是以被动方式执行的，并且来自输入光束矩阵的输出信号或光束通过频率梳形式进行重组以执行频分多址功能，即，所述频率梳作为空间分布的不同输入光束基本频率同时执行多光束数据传输功能，所述输出信号或光束根据输入矩阵的每个光束的物理位置对波长进行了单独幅度和时间调制。
12.如权利要求1至8其中之一所述的光学矩阵头设备，其特征在于，基本组成部分镜面或滤波器的表面能够根据预见应用来实现每个基本组成部分的结构，该基本组成部分能够以连续交叉方式在设备输出端根据光束的方向和倾斜度、输入端入射光束的反射或者极端选择、和输入端入射光束的逐级频谱滤波创建准直线性对应多光束符号，这种设备能够进行频率梳处理，以便执行特定空间和频率寻址。
13.如权利要求9所述的光学矩阵头设备，其特征在于，基本组成部分镜面或滤波器的表面能够根据预见应用来实现每个基本组成部分的结构，该基本组成部分能够以连续交叉方式在设备输出端根据光束的方向和倾斜度、输入端入射光束的反射或者极端选择、和输入端入射光束的逐级频谱滤波创建准直线性对应多光束符号，这种设备能够进行频率梳处理，以便执行特定空间和频率寻址。
14.如权利要求10所述的光学矩阵头设备，其特征在于，基本组成部分镜面或滤波器的表面能够根据预见应用来实现每个基本组成部分的结构，该基本组成部分能够以连续交叉方式在设备输出端根据光束的方向和倾斜度、输入端入射光束的反射或者极端选择、和输入端入射光束的逐级频谱滤波创建准直线性对应多光束符号，这种设备能够进行频率梳处理，以便执行特定空间和频率寻址。
15.如权利要求11所述的光学矩阵头设备，其特征在于，基本组成部分镜面或滤波器的表面能够根据预见应用来实现每个基本组成部分的结构，该基本组成部分能够以连续交叉方式在设备输出端根据光束的方向和倾斜度、输入端入射光束的反射或者极端选择、和输入端入射光束的逐级频谱滤波创建准直线性对应多光束符号，这种设备能够进行频率梳处理，以便执行特定空间和频率寻址。
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