CN101208948B - 高对比度透射式lcd成像器 - Google Patents

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Abstract

描述了一种投影系统，该系统使用两级投影结构，使光信号的对比度和轮廓逐像素地得以改善，从而改善了所有视频图像。微透镜阵列位于第一透射式LCD成像器和第二投影LCD成像器之间，以便逐像素地成像。使用所述透射式LCD成像器使得光引擎所需的空间最小化，提供了高对比度且低成本的投影仪。

Description

高对比度透射式LCD成像器
技术领域
本发明大体涉及一种光投影系统，具体涉及一种两级投影结构。
背景技术
液晶显示器(LCDs)，尤其是使用反射式光引擎或成像器的硅上液晶(LCOS)系统，在例如背投电视(RPTV)的成像设备中越来越流行。在LCOS系统中，所投影的光通过偏振分光器(PBS)而发生偏振，并被引向包括像素矩阵的LCOS成像器或光引擎。在本说明书中，与相关技术领域中的实践相一致，术语像素用于表示图像中的小区域或点、相应的光透射部分、以及成像器中产生该光透射的部分。
成像器中每一个像素根据输入成像器或光引擎的灰度因数对所入射的光进行调制，以形成离散的调制光信号或像素的矩阵。这个调制光信号的矩阵从该成像器反射或输出，并且到达投影透镜系统，该系统把调制后的光投影到显示屏幕上，把光的像素进行组合以形成可观看的图像。在这个系统中，像素之间的灰度变化受到用于处理图像信号的比特数的限制。从亮状态(即最大光)到暗状态(最小光)的对比率受到成像器中的光泄露的限制。
现有LCOS系统的一个主要缺点是，难以减少暗状态下的光量，导致难以提供出色的对比率。这部分是由于LCOS系统中固有的光泄露所造成的。
另外，由于输入是必须描述整个光范围的固定个数的比特(例如8、10等)，因此很少的比特可以用于描述图像中较暗区域中的微小差别。这会导致轮廓假象(contouring artifact)。
一种增强LCOS在暗状态下的对比度的方法是，使用COLORSWITCHTM或类似的设备，基于特定帧中的最大值对整个图像进行定标。这改善了某些图像，但对于包含高和低亮度级的图像没有多少作用。试图解决该问题的其他尝试包括制造更好的成像器等，但这些充其量只会带来部分改进，而且成本昂贵。
需要一种低成本的投影系统，其能够增强视频图像、尤其是暗状态下的对比率，并能够减小轮廓假象。
发明内容
本发明提供了一种投影系统，该系统使用两级投影结构，使光信号的对比度和轮廓逐像素地得以改善，从而改善了所有视频图像。
根据本发明的一方面，提供一种用于投影图像的投影系统，包括：第一透射式成像器；第二透射式成像器；以及微透镜阵列，被设置在第一透射式成像器和第二透射式成像器之间，并被配置为把第一透射式成像器输出的光逐像素地成像到第二透射式成像器上。
根据本发明的另一方面，提供一种显示器，包括：照明源；投影系统，所述投影系统包括第一透射式成像器、第二透射式成像器以及微透镜阵列，所述第一透射式成像器用于接收照明源输出的光，所述第二透射式成像器用于提供投影系统的光输出，所述微透镜阵列被设置在第一透射式成像器和第二透射式成像器之间，并被配置为把第一透射式成像器输出的光逐像素地成像到第二透射式成像器上；以及用于显示所述投影系统输出的光的屏幕。
使用所述透射式LCD成像器使得光引擎所需的空间最小化，提供了高对比度且低成本的投影仪。
附图说明
参考附图来描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明典型实施例的具有两级投影结构的LCD投影系统的框图；以及
图2示出了根据本发明的典型的两级投影系统。
具体实施方式
本发明提供了一种具有增强的对比率和减小的轮廓的低成本的投影系统(例如用于电视显示)。在典型的透射式LCD-LCD投影系统中，如图1所示，灯10产生白光1。灯10可以是适用于LCD系统中的任何灯。例如，可以使用短弧水银灯。白光1进入积分器20，积分器20把白光1的远心束引向投影系统30。然后，把白光1分为红、绿和蓝(RGB)光谱带分量的光2。RGB光2可以由分色镜(未示出)所分离，并被引入单独的红、绿和蓝投影系统30以进行调制。调制后的光6由棱镜组件(未示出)重新组合，并由投影透镜组件40投影到显示屏(未示出)上。
备选地，白光1可以按时域被分为RGB光谱带的光2，例如通过色轮(未示出)，由此每次一个地被引入单个LCD至LCD投影系统30。
图2所示的典型的LCD至LCD投影系统30使用根据本发明的两级投影结构。单色RGB光谱带的光2逐像素地由投影系统30依次调制。这些RGB光谱带的光2进入投影系统30，并由第一偏振器100进行偏振。偏振器100允许特定偏振的光(例如P偏振光)穿过偏振器而到达第一透射式LCD成像器110，同时把例如s偏振的分量以某个角度从投影路径中反射出去。第一透射式LCD成像器110与第一偏振器100相邻地放置。因此，穿过偏振器100的p偏振光入射到第一透射式LCD成像器110上。第一偏振器100把具有高对比度的光提供给第一透射式LCD成像器110。
第一透射式LCD成像器110输出的光被提供给微透镜阵列140，以便以像素到像素的方式成像。在光离开微透镜阵列140后，其进入第二偏振器150。偏振器150允许特定偏振的光(例如P偏振光)穿过偏振器而到达第二透射式LCD成像器160，同时把例如s偏振的分量以某个角度从投影路径中反射出去。第二透射式LCD成像器160与第二偏振器150相邻地放置。因此，穿过偏振器150的p偏振光入射到第二透射式LCD成像器160上。第二偏振器150把具有高对比度的光提供给第二透射式LCD成像器160。
在光6离开第二透射式LCD成像器160后，其进入投影透镜组件40，该组件把显示图像7投影到屏幕(未示出)上以便进行观看。
因此，使用两个均具有400∶1对比率的透射式LCD成像器的两级投影系统将会提供(400)2∶1的对比率，而使用具有500∶1比率的昂贵得多的成像器的单级投影系统仅提供500∶1的对比度。
第一和第二检偏器120、170可选地分别位于第一和第二透射式LCD成像器110、160的输出处。第一和第二检偏器120、170分别使来自第一和第二透射式LCD成像器110、160的不希望的光透射最小化。
上文示出了用于实践本发明的一些可能。本发明的范围和精神内可能存在多个其他的实施例。因此，上文描述将被看作是示意性而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求及其等同物的全部范围而给出。

Claims (10)

1.一种用于投影图像的投影系统，包括：
第一透射式成像器；
第二透射式成像器；以及
微透镜阵列，被设置在第一透射式成像器和第二透射式成像器之间，并被配置为把第一透射式成像器输出的光逐像素地成像到第二透射式成像器上。
2.根据权利要求1所述的投影系统，还包括与第一和第二透射式成像器中每一个成像器的输入相邻地放置的偏振器。
3.根据权利要求2所述的投影系统，还包括与第一和第二透射式成像器中每一个成像器的输出相邻地放置的检偏器。
4.根据权利要求2所述的投影系统，其中，第一偏振器被布置在第一透射式成像器之前。
5.根据权利要求1所述的投影系统，其中，第一和第二透射式成像器均为液晶显示成像器。
6.一种显示器，包括：
照明源；
投影系统，所述投影系统包括第一透射式成像器、第二透射式成像器以及微透镜阵列，所述第一透射式成像器用于接收照明源输出的光，所述第二透射式成像器用于提供投影系统的光输出，所述微透镜阵列被设置在第一透射式成像器和第二透射式成像器之间，并被配置为把第一透射式成像器输出的光逐像素地成像到第二透射式成像器上；以及
用于显示所述投影系统输出的光的屏幕。
7.根据权利要求6所述的显示器，还包括与所述投影系统的第一和第二透射式成像器中每一个成像器的输入相邻地放置的偏振器。
8.根据权利要求7所述的显示器，还包括与所述投影系统的第一和第二透射式成像器中每一个成像器的输出相邻地放置的检偏器。
9.根据权利要求7所述的显示器，其中，第一偏振器被布置在照明源和所述投影系统的第一透射式成像器之间。
10.根据权利要求6所述的显示器，其中，所述投影系统的第一和第二透射式成像器均为液晶显示成像器。
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