CN103069806B - 用于投影的光源调制 - Google Patents

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Abstract

一种彩色投影显示器，其中，至少一个颜色通道包括：光源组件，包括提供集合光束的多个脉冲调制光源；光调制控制子系统；照明光学器件，用以将所述集合光束引导到图像调制平面；以及在所述图像调制平面中的空间光调制器。光调制控制子系统感测所述集合光束的合计光强度信号，并响应于所感测的合计光强度信号来控制用于所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数，以减小成像时间间隔内的所述集合光束的光强度波动。

Description

用于投影的光源调制
技术领域
本发明涉及光学投影系统，尤其涉及来自多个光源的调制光在图像-数据描绘空间光调制器阵列上的调制、控制和时间叠加。
背景技术
投影和电子显示系统广泛用于显示图像内容。在投影系统的情况下，不管是传统的基于胶片的系统还是较新的电子系统，都将来自单一光源(通常是灯)的光引导到将图像数据给予经过的光的图像调制元件(例如胶片或一个或多个空间光调制器)。通常，随后将胶片或光调制器阵列成像到显示表面或屏幕。
出于各种原因，包括光效率、扩展的色域、增大寿命和减小持续的替换成本，一直存在以固态光源(诸如激光器或LED)代替传统的灯(诸如氙弧灯、钨卤素灯、荧光灯或UHP)的压力。然而，迄今为止，对基于激光器的投影系统的巨大期望仍未实现，因为紧凑、鲁棒、中低成本、高功率、可见波长的激光器技术还没有以商业化形式出现，尤其是对于绿光和蓝光而言。最近，这一阻碍开始消失，因为诸如LaserLightEngines(Salem,NH)和NECSEL(Milpitas,CA)之类的公司已经展示了原型或早期产品激光器装置。例如，NECSEL提供了绿光(535nm)和蓝光(465nm)Novalux激光器阵列，均提供3-5瓦的光学输出功率。在这些功率级下，并且考虑到系统效率损失，对于每个颜色使用单一紧凑式激光器装置可以实现用于大会议室或家庭影院的适度大小的投影仪(～1500流明输出)。然而，在电影影院的情况下，取决于屏幕尺寸和屏幕增益，屏幕上的亮度要求10,000-40,000流明或者40-170瓦的组合光学功率。目前，这些功率级只能通过在每一个颜色通道中光学组合多个激光器阵列的输出来实现，尽管最终紧凑式激光器技术可以发展到可以从每一个颜色的单一激光器装置获得40-120瓦的光学功率的程度。相对于简单性、成本和对激光器故障的敏感度平衡考虑，每一个方案潜在地都具有其优点和缺点。然而目前，对于每个颜色使用单一激光器装置的方案在商业上是不切实际的。
与通常是运行的CW(连续波输出)的灯源相比，激光源在结构和操作上更为复杂。借助脉冲化或时间调制，激光源常常在寿命和效率方面是有益的。在一些情况下，当通常出现在图像帧或子帧之间的黑暗时间期间无需产生和浪费激光时，这对于系统效率而言是有利的。然而，在许多情况下，相对于频率和占空比，可用的激光器能够可靠地操作在仅仅PWM参数的有限范围内。这是重要的，因为在脉冲化激光(从一个脉冲激光器，或各种激光源)照亮光调制光阀(诸如硅基液晶(LCOS)器件或数字微镜阵列器件(DMD)器件)时会出现各种问题。作为第一个示例，由于来自脉冲激光源的激光脉冲调制与空间光调制器(SLM)阵列像素的时间调制的相互作用，图像伪影会出现，使得如果单个或合计的激光脉冲在用于每一个给定帧的图像内容的投影期间提供不足的光，则不能如实再现图像码值或灰度级。其次，由于运行波动或老化，激光源的单独或总体脉冲特性也可以改变，这又使得激光器到SLM的时间或脉冲相互作用不稳定。最后，这种激光源问题可以影响显示色彩(color)平衡或白点，还可以影响色彩还原准确性。因此，在保持总体脉冲激光器性能和相对于图像伪影的低影响的同时，提供可以响应于单独激光器的性能变化而适应性修改激光脉冲调制的激光投影显示器是有价值的。
用于图像显示的激光器及其他光源的脉冲化在成像领域中是已知的。例如，可以在光栅(raster)扫描图像投影系统中或行扫描打印系统中直接调制激光源，以将图像数据给予扫描光束。使用脉冲宽度调制(PWM)和脉幅调制(PAM)的可变组合已经开发出多个直接激光调制电路。例如，Inoue等的题为“Lightmodulationmethod”的美国专利5,270,736描述了用于激光打印机的一系列调制方法，其中，提供梯形脉冲形状(时间上的)的光脉冲，以使得脉冲从低于阈值上升到峰值电流，有可能一段时间中保持在该电平，随后再次下降到低于激光阈值。
作为其他示例，共同授予Dhurjaty的题为“Directmodulationoflaserdiodesforradiographicprinters”的美国专利5,081,631和共同授予Yip等的题为“Directmodulationmethodforlaserdiodeinalaserfilmprinter”的美国专利5,764,664也描述了可应用于激光打印的直接激光调制的方案。通常，这些激光调制电路还可以包括至少在逐行基础上的校正技术，用以通过改变脉冲调制参数来补偿激光器特性变化。然而，尽管这种技术为直接激光调制提供了基础材料，但在这些系统中，单独激光器直接写图像数据，而不是总体上用作对于空间光调制器阵列装置的照明源。结果，这个技术没有预料到在照明中或光阀或面板中使用多个脉冲化激光源时发生的问题。
还认识到已经开发了电子成像系统，其中，一个或多个脉冲化光源用于照亮调制器阵列器件。作为一个示例，Akimoto等的题为“Imagedisplayingapparatusandmethod”的美国专利6,008,929描述了一种投影仪，其中，调制光源照亮空间光调制器阵列(铁电LCD)，其随后成像到屏幕。在这个系统中，调制器阵列速度快，但提供二进制(仅“开”或“关”状态)，而不是灰度级运算。为了补偿，使用脉冲化光源，其相对于上升或下降时间更快，且其可以以可变占空比进行周期性调制。因此，脉冲化光源提供可以用于提供所需的位深度(即色调级)的短、中和长光脉冲。在像素式的基础上，调制器阵列确定哪些脉冲用于与给定帧时间相关联的图像内容。
作为另一个示例，共同授予B.Kruschwitz等的题为“Methodandsystemforimagedisplay”的美国专利6,621,615描述了一种投影显示器，其中，脉冲化激光源用于照亮空间光调制器阵列，其图像对随后投影到屏幕的光进行调制。由控制器将施加到SLM阵列的像素的图像调制信号提供作为脉冲宽度调制。通过在受控时间中将像素转换到“开”状态中来控制像素的灰度级，该受控时间是最低有效位(LSB)时间的倍数。这个系统可以使用脉冲数调制，其中，周期性脉冲化的激光器提供光的照明脉冲，SLM的逐像素式调制确定传送到屏幕的激光脉冲的数量。然而，Kruschwitz等观察到在激光脉冲重复率长于LSB时间的情况下，LSB会丢失，不能如实再现图像。对此，Kruschwitz等的调制控制器可以向每一个像素施加可变宽度转换属性，以便用于LSB的上升时间和/或下降时间扩展以超过脉冲重复率。
还提供了成像设备，其中，组合光源的阵列以照亮调制器阵列。例如，共同授予S.Ramanujan等的题为“Reflectiveliquidcrystalmodulatorbasedprintingsystem”的美国专利6,215,547描述了一种使用反射式液晶调制器和LED阵列照明的打印机。在这个例子中，光源包括在表示红、蓝和绿发射的三个不同波长的LED的二维阵列。LED可以布置为混合色阵列，阵列中具有不同数量的RGBLED，数量与介质灵敏度有关。收集来自LED的光，使其均匀化，并引导到SLM(偏振开关LCD)上。随后以色序型方式激活LED。组合使用颜色通道的LED和LCD的PWM提供灰度级打印电平。按组激活颜色通道的LED，激活周期由持续时间或幅度可以改变的一系列脉冲组成。脉冲的长度和持续时间由用以定义灰度级的每个图像所需的照明级别和介质对光级别和照明时间的灵敏度来确定。
J.Jeong等的题为“Lightsourcedrivingapparatus,displaydevicehavingthesame,anddrivingmethodthereof”的美国专利申请公开2008/0185978描述了一种基于激光器的投影显示器，其中，多个激光器装置用于照亮空间光调制器(DMD)。将多个激光器装置分为块，每块有一个或多个激光器装置，并且随后以时分或相位偏移方式由开关元件进行驱动。激光驱动器向激光器装置的块提供输入，以高频(200kHz)和低占空比(20％)驱动它们，以提供名义上相等的输出脉冲强度。结果，激光驱动器上的瞬时电流负载是时间平均的，合成CW照明的光的连续脉冲可以提供给DMD装置，用于基于给定时间点的图像内容的像素特定PWM。J.Jeong等假设按照根据激光器装置的规格的最佳频率、占空比、驱动电流和光学强度来驱动激光光源，并且由多个激光器装置提供的光学强度在输出上相等。没有考虑到单独的激光器装置或激光器组的光学或电气监控或反馈控制，以校正激光器装置特性的变化。另外，Jeong等没有考虑相对于提供图像内容的如实再现的激光脉冲与DMD阵列的PWM的相互作用。Jeong等也没有考虑同时操作多个颜色通道的相互作用，每一颜色通道都包括脉冲化激光源的阵列，用以提供彩色图像内容，包括在多个颜色通道中的激光器装置的性能随时间改变时保持彩色图像质量。
因此，可以发现现有技术不管是单独地考虑还是合并地考虑，都没有预料或教导用于在基于激光器的投影显示器中提供和保持图像质量，尤其是彩色图像质量的方法，该投影显示器使用多个PWM激光器，可在有限参数范围内工作，用于激光投影仪的至少一个颜色通道中的照明。
发明内容
一种彩色投影显示器，包括：
多个颜色通道，其中，至少一个颜色通道包括：
光源组件，包括提供集合光束的多个脉冲调制光源；
光调制控制子系统，用以控制用于所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数；
照明光学器件，用以将所述集合光束引导到图像调制平面；以及
空间光调制器，位于所述图像调制平面中并具有可寻址的像素元件的阵列，每一个可寻址的像素元件在成像时间间隔期间被脉冲宽度调制，以将图像数据给予所经过的集合光束来提供图像光；
光学组合器，用以将来自所述多个颜色通道的图像光重定向到公共光路上；以及
投影光学器件，用以接收穿过所述公共光路的所组合的图像光，并将所组合的图像光投影到显示表面上；
其中，所述光调制控制子系统感测所述集合光束的合计光强度信号，并响应于所感测的合计光强度信号来控制用于所述多个脉冲调制光源的所述脉冲调制参数，以减小所述成像时间间隔内的所述集合光束的光强度波动，并且其中，所述脉冲调制参数包括用于所述多个脉冲调制光源的脉冲相位延迟参数，所述脉冲相位延迟参数受到控制以使得来自所述多个脉冲调制光源的脉冲序列以异步方式重叠，并且所述脉冲相位延迟参数受到控制以随机地分布相位。
本发明优点在于将减小空间光调制器的像素元件的脉冲调制与光源的脉冲调制之间的相互作用，从而减小诸如量化(quantization)之类的图像伪影(artifact)。
另外的优点是本发明可以自动补偿在一个或多个脉冲调制光源的性能降级。
附图说明
图1示出结合有本发明的脉冲光源的投影仪的总体系统架构；
图2描绘图1中成像透镜的可替换实施例；
图3A-3C示出用于组合来自可以根据本发明的多个实施例使用的多个脉冲激光器装置的光的示例性激光器组合组件；
图3D示出示例性照明组件，其包括具有可以根据本发明的多个实施例使用的一对激光器组合组件的光源组件；
图4示出根据本发明的一些实施例的单独的光源、颜色通道和白点控制回路系统的分级(hierarchy)结构；
图5示出包括由光源控制子系统控制的激光器阵列的激光器组合组件的示例性实施例；
图6示出光强度源子系统的示例性实施例；
图7示出投影仪的一部分，包括用于两个颜色通道的颜色通道控制子系统和白点控制子系统；
图8A和8B分别描绘了帧和子帧时序图；
图9描绘了DMD调制器装置的结构的一部分；
图10A和10B描绘了与DMD调制器装置一起使用的位调制方案；
图11A和11B描绘了激光脉冲宽度调制时序图；
图11C描绘了结合帧和DMD时序的激光脉冲宽度调制的时序图；以及
图11D描绘了示出从激光阵列组产生的合计光强度的时序图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，说明本发明的装置和方法可于其中操作的总体环境是有益的。图1的示意图示出投影仪100的基本布置，其用于本发明的多个实施例中。投影仪100包括照明子系统，其具有三个照明组件110r、110g和110b，每一个照明组件使用对应的光源组件115r、115g和115b来提供原色红、绿和蓝(RGB)中的一个。每一个光源组件115r、115g和115b都包括多个光源(未示出)，其在优选实施例中是激光光源。每一个光源组件115r、115g和115b还包括光学组合器(未示出)，用以引导来自多个光源的光以得到有效的单个光源。
每一个照明组件110r、110g和110b通常都包括一个或多个照明透镜150和光学积分器155(例如蝇眼积分器或积分条)以及一个或多个镜子160，用以将经过的光束成形并引导到相关空间光调制器170上。例如，可以使用照明透镜150将来自光源组件115的输入光引导到积分条中。得到的均匀光填充积分条的输出孔径。输出孔径随后由另一个照明透镜150再成像到光学平面中的、空间光调制器170对准的区域。每一个照明组件110r、110g和110b内的光路通常遵循相同的基本模式，尽管可能存在差别以适应来自一个颜色通道的相比于另一个的光源(激光)特性中的差别。照明组件110r、110g和110b以及相关空间光调制器170一起提供红、绿或蓝的颜色通道的光学部分。诸如光调制控制子系统105内的颜色通道控制子系统之类的随后论述的其它相关联元件提供颜色通道的电气部分。
投影仪100还包括图像形成子系统，其包括用于每一个颜色通道的空间光调制器170，以及组合来自每一个颜色通道的光束的束组合器165。空间光调制器170提供用于图像调制的像素单元的阵列，其可以是微机电系统(MEMS)器件，诸如DMD或其它类型的反射式MEMS器件，包括借助反射或衍射调制光的任意类型的MEMS调制器，例如光栅光阀(GLV)装置或光栅机电系统(GEMS)装置。空间光调制器170还可以是液晶装置，例如LCOS面板，尽管本发明在与借助用以提供位深度或灰度级的时间调制而操作的调制器一起使用时是特别适用的。以下的论述将假定空间光调制器170是DMD器件，例如德州仪器(TexasInstruments)的DLP空间光调制器，尽管本领域普通技术人员明白其可以同样适用于任何其它类型的空间光调制器。
调制器驱动器电子设备(未示出)用于使用本领域中已知的技术和设备，以与从数据路径(未示出)接收的图像数据相一致的方式控制每一个空间光调制器170的光调制。通常，图像数据由数据处理系统(未示出)提供，数据处理系统执行多种图像处理操作(例如锐化和色彩校正)，以根据投影仪100的特性调整图像数据。
通常，空间光调制器170包括成像元件的阵列，每一个可以被控制以根据所接收的图像数据提供引导到显示表面的“开”状态光(或“图像光”)，或者引导到束收集器(beamdump)(未示出)的“关”状态光。详细说明：如果图像数据表明特定像素为全亮(即，具有最大亮度级)，空间光调制器170使与该像素相关联的光全部沿图像路径通过。另一方面，如果图像数据表明特定像素为全关(即，无光亮度)，空间光调制器170使与该像素相关联的光全部沿光收集器路径通过。在图像数据表明特定像素具有中等强度(即，非全开或全关)的情况下，空间光调制器170使与该像素相关联的一些光沿图像路径通过，而一些光沿光收集器路径通过。这通常通过调整用于位调制的占空比来完成，以便控制沿图像路径引导的光的时间分数。
在优选实施例中，投影仪100是电影投影仪，其用于投影数字影院内容。在此情况下，从数据路径接收的图像数据将对应于用于电影的图像帧的时间序列。空间光调制器170用于顺序调制图像路径光，以形成投影图像帧的时间序列。在其它实施例中，投影仪100可以用于投影静止图像。在此情况下，空间光调制器170用于重复投影用于单一图像帧的图像数据。
在一些实施例中，使用诸如由Real-D,BeverlyHills,CA提供的ZScreenTM的外部偏振调制单元可以实现3-D投影。在此情况下，偏振调制单元以交替的顺序转换偏振光的取向，以提供立体图像投影。观众则佩戴偏振相关型眼镜，以使得一个偏振取向的光到达观看者的左眼，正交偏振取向的光到达观看者的右眼。这意味着“偏振状态中性的”空间光调制器170是优选的，其通过调制像素的偏振状态而不调制在每个像素的光，以使得无需注意对任何像素的入射光的偏振状态的任何变化。这意味着不管入射光的偏振状态如何，空间光调制器170都会优选地在逐像素的基础上同等地调制入射光。还应理解，投影仪100可以通过保持单一偏振状态或者通过在两个偏振状态中提供相同的图像数据来提供感觉为二维的传统图像。
在其它实施例中，可以从投影仪100自身提供可转换的偏振光，以使得无需外部偏振调制器，从而改进了系统光效率和3D图像质量，同时减小了系统成本。为此，优选地偏振来自照明组件110r、110g和110b的照明光。具体地，布置光源以提供公共偏振状态，本领域术语中称为“s”偏振的或“p”偏振的。照明组件110r、110g和110b可以包括各种光学器件，包括波片或偏振器(未示出)，用以对准、保持或加重光源(例如激光器)的原有偏振状态。照明组件110r、110g和110b还可以包括偏振转换或调制器件(未示出)，其可以是电－光或电－机械致动的，以将照射空间光调制器170的光的偏振状态改变为“s”偏振的，“p”偏振的，或对于3D图像投影有用的其它偏振状态(例如，左旋或右旋圆偏振状态)。结果，优选地，包括照明透镜150和光积分器155的各种照明组件是偏振保持的。
携带通过空间光调制器170的可寻址像素给予经过的光的图像数据的图像光由束组合器165组合，以穿过通过成像透镜180的公共光路，并到达诸如屏幕(未示出)的远端显示表面上。在所示结构中，束组合器165包括第一二向色元件166和第二二向色元件167，每一个均具有根据光的波长选择性地透射或反射光的适合的薄膜光学涂层。对于投影仪100设计为使用光学偏振状态的内部调制来提供3D图像内容的实施例，束组合器165和成像透镜180还应是偏振中性的，以使得由这些元件引入的效率、偏振对比度或图像质量中的差别很小或没有。
应理解，镜子160无需位于光学系统的平面中。因此，用于绿色通道的光路中的镜子不阻碍传送到成像透镜180的光，如由图1暗示的，图1是用于投影仪100的一个结构的顶视图。另外，尽管将束组合器165示为一对倾斜的玻璃片，但可以使用其它示例性结构，包括X-棱镜、V-棱镜或Philips(或Plumbicon)型棱镜。还可以以棱镜形式提供镜子160，例如广泛使用的TIR(全内反射)棱镜，TIR(全内反射)棱镜常常结合Philips棱镜和DMD器件一起使用。
投影仪100还包括光学投影子系统，包括以高放大率(通常是50-400×)将空间光调制器170成像到显示表面的成像透镜180。在图1中的示例性实施例中，将成像透镜180描绘为将空间光调制器170直接成像到显示表面的多元件组件。
图2示出包括中继透镜190和投影透镜185的成像透镜180的可替换实施例。中继透镜190以低放大率(1-2×)将空间光调制器170成像到中间图像平面，以产生真实的、在空中的、彩色中间图像195。投影透镜185将中间图像195成像到显示表面(屏幕80)。图2的成像透镜结构中的中间图像平面在基于激光器的投影系统中是有用的，用于向位置斑点减少元件(例如，去斑点器200)提供平面。此外，成像透镜180的设计明显容易，因为单一透镜组件没有在成像到屏幕的同时通过束组合器165(出于说明性目的示为单一元件)成像的工作距离约束的负担。分开的透镜组件(即中继透镜190和投影透镜185)相对更容易设计和构造。这些益处超过了补偿提供两个分开的透镜组件的额外负担。
投影仪100还包括控制光源组件115r、115g和115b的调制的光调制控制子系统105。根据本发明的优选实施例，光调制控制子系统105响应于感测用于每一个光源组件115r、115g和115b的合计光强度信号，控制用于光源组件115r、115g和115b中单独光源的脉冲调制参数。
用于组合本领域中已知的多个激光器装置的任何方法都可以用于光源组件115r、115g和115b。图3A-3C示出了多个示例性激光器组合组件125，其可以用于根据本发明的照明子系统的多个实施例组合来自多个脉冲化激光器装置的光。在每一个情况下，激光器组合组件125都组合来自多个激光器阵列120(和120’)的光，并沿公共光轴引导组合光。每一个激光器阵列120都包括可以以脉冲调制方式驱动的多个激光发射器122。在每一个颜色通道中使用多个激光器装置提供了所需的光学输出(瓦或流明)以及相对于单独激光器装置的老化或故障的备份。
在一些实施例中，前述的来自NECSEL的Novalux激光器阵列可以用于激光器阵列120。这些激光器阵列利用一种IR泵浦的、频率加倍的VECSEL(垂直扩展腔面发射激光器)激光发射器122。主要由于关键组件的热和封装问题，当前商业化前的Novalux激光器装置具有受约束的架构，其提供两行平行的激光发射器122(每行24个发射器)。传统VECSEL设计易于存在功率连接和散热的困难，这些装置产生的3-6瓦使情况更糟。源于未使用的电流会存在显著的电流需求和热负载。因此，装置寿命和束质量高度依赖于稳定的装置温度。为此，用于本发明的激光器组合组件125通常应包括冷却子系统，用以将激光器装置的温度保持在特定操作温度。
N个激光器阵列120与投影仪100的耦合存在传统的基于灯的投影仪或者现有技术的激光投影仪未遇到过的各种困难。例如，为了提供大多数电影院所需的屏幕上约10,000-12,000流明，对于每一个颜色通道，在激光器组合组件125中需要N＝9到12个激光器阵列120。尽管靠近地布置来自组成激光器阵列的输出光束在光学上是有益的，但还希望激光器阵列120彼此机械上分开，以减小热串扰和负载。还希望分离光源组件115r、115g和115b，以及来自主要的热敏感的光学投影系统的电子传送和连接及相关的热，以实现投影引擎的最佳性能。
各种光-机械架构都可以用于组合颜色通道的照明部分内的激光束。在图3A中，一个或多个散布的镜子160可以用于与激光器阵列120对准地设置附加激光器阵列120’的光轴，以提供共同引导通过照明组件110r、110g和110b中的剩余光学部件的大量光束140。外壳(未示出)可以封围多个部件，包括激光器装置、束控制接口、镜子、和光电二极管，以构成鲁棒的光学洁净的模块化照明子组件。
图3B示出激光器组合组件125的可替换实施例，其中，小平面棱镜127具有接受在发射方向D1上的从激光器阵列120中的激光发射器122发出的光的入射面133。光被重定向通过输出面131，以提供在输出方向D2上的光束140，输出方向D2基本上垂直于发射方向D1。小平面棱镜127具有重定向面130，其具有多个光重定向小平面129。光重定向小平面129存在相对于发射方向D1的斜角，并对从激光发射器122发出的光提供全内反射(TIR)。在交错布置的情况下，这些特征有助于缩窄用于该照明的光路，从而提供更窄的组合光束。
可以扩展图3B中所示的光束组合方案以使用双侧小平面棱镜128，如图3C中激光器组合组件125所示的。在这个示例中，在双侧小平面棱镜128的相对侧上的光重定向小平面129之间以交替方式布置一系列光输入小平面132。这使得具有激光发射器122的激光器阵列120能够定位于双侧小平面棱镜128的两侧。借助这个方案，来自给定激光器阵列120上的两行激光发射器的光束140与来自不同激光器阵列120的光束140交织，从而提供照明光的初始空间混合。
图3D描绘了照明组件110的一部分，包括光源组件115，该光源组件115包括图3C中所示类型的两个激光器组合组件125，每一个都包括双侧小平面棱镜128。这个结构组合了总共N＝16个激光器阵列120，每一个都具有多个激光发射器122，从而提供更多的光，以支持具有更高屏幕流明要求的更大的屏幕。来自两个激光器组合组件125的输出光束140由照明束组合器135沿着公共光路引导向其他照明光学器件(例如，照明透镜150和光积分器155)。照明束组合器135可以借助各种方案组合光束，包括光谱的、空间的或借助偏振。一个路径可以具有可任选的半波片137，以旋转光束140的偏振。
图4-6中示出示例性光调制控制子系统105(图1)的设计和功能。图4示出控制回路的示例性分级结构或嵌套集合(L1回路220、L2回路215和L3回路210)，提供三级强度控制：L1回路220控制单独的光源，L2回路215控制单个颜色通道，L3回路210通过控制各个颜色通道的相对响应来控制系统白点。在特定实施例中，可以仅使用控制回路的子集。例如，一些实施例可以仅使用一个控制回路(例如，L2控制回路)。其他实施例可以使用两个控制回路(例如，L2和L3控制回路)。
更具体地，每一个颜色通道中的每个光源一个，可以提供一系列L1回路220，以监控单独激光器阵列120的性能。L1回路220提供来自单独光源的发射光的反馈控制，以相对于恒定光强度输出或L1设定点改变或保持性能。在优选实施例中，单独光源是激光器阵列120(图1)，包括多个脉冲调制激光发射器122(图1)。在此情况下，最精细级别的反馈控制控制作为一个单元的特定激光器阵列120中的全部激光发射器122的发射光。可替换地，单独光源可以是单个激光发射器122，以便在单独激光器基础上提供反馈控制。在其他实施例中，单独光源可以是其他类型的光源，例如脉冲调制的LED光源。
在特定L1回路220中，感测来自单独光源的发射光的光级别，感测的光级别用于控制单独光源，以便产生目标响应(L1设定点)。以此方式，有可能稳定输出强度，并补偿老化影响。在优选实施例中，单独光源是脉冲调制激光器装置，具有相关联的激光器驱动器230。通过调整激光器驱动器230中的诸如脉冲占空比参数或脉冲幅度参数的一个或多个脉冲调制参数来控制单独光源。例如，如果检测到单独光源的光强度随光源老化而下降，则可以增大脉冲占空比或者可以增大脉冲幅度来补偿。
L2回路215用于在颜色通道基础上提供发射光的反馈控制。在此情况下，感测来自完整光源组件115r、115g和115b(图1)的合计颜色通道光强度，并用于为光源组件中的单独光源提供反馈控制。L2回路215可以用于通过感测平均合计颜色通道光强度并调整脉冲调制参数来控制由光源组件产生的总光强度，以将合计光强度保持在预定合计设定点(L2设定点)。例如，如果L2回路215确定平均合计颜色通道光强度已经从L2设定点漂移，就可以相应地增大单独光源的光强度(例如，通过向L1回路220提供指令，以改变它们各自的设定点)。此外，随着N个光源中的一些数量(m)的光源会退化或故障，L2回路215可以为剩余的N-m个光源调整L1设定点，以增大它们的光强度，以使得可以保持或控制平均合计颜色通道强度，其中潜在地更努力地驱动剩余的N-m个光源。L1设定点可以改变相同或可相比的百分比，或者不同的百分比，以便为较弱或较不稳定的激光器阵列120提供保持增强的性能的有利的设定点。可替换地，不是调整L1设定点，L2回路215可以直接调整用于单独光源的脉冲调制参数。
另外，L2回路215还可以用于监控并校正帧时间内的集合光束中的光强度波动。为此，可以感测合计光强度的时间变化特性，并可以相应地调整单独光源的脉冲调制参数。为了实现这个目的，调整用于单独光源的控制脉冲彼此重叠的方式的各种脉冲调制参数是有用的。这种脉冲调制参数的示例包括脉冲相位延迟参数和脉冲频率参数，以及脉冲占空比参数和脉冲幅度参数。
对于立体成像应用，L2回路215也可以用于相对于左眼与右眼光路之间的差异来控制或均衡合计光强度。如果内偏振转换子系统引入左眼偏振光相对于右眼偏振光的光学效率差异，则会出现两个偏振状态中的光强度之间的差异。
L3回路210用于提供对于整组光源组件115r、115g和115b的反馈控制。L3回路210感测单独颜色通道的相对光强度，并相应地调整它们，以便实现目标系统白点(L3设定点)。如果例如给定颜色通道相对于其他的正在减弱(例如，产生较低的合计光强度)，L3回路210就可以向用于其他两个通道的L2回路215提供指令，以便可以调整它们的合计强度级以保持目标白点或白点范围。白点是用于定义由投影仪100产生的“白”色的一组三刺激值或色度坐标。白平衡则意味着调整红、绿和蓝光的最大强度，以使得它们组合以产生指定白点。类似地，通常用色彩平衡表示中间灰度级在整个非彩色色阶都是非彩色的，没有量化着色。对于RGB投影系统，白点通常在以最大输出级驱动红、绿和蓝颜色通道中的一个时出现。减小剩余颜色通道的输出级以实现指定白点。
在一些实施例中，在连续的基础上自动执行所有控制回路(L1、L2和L3)。在其他情况下，可以自动和连续地执行一些控制回路，同时可以从不执行其他回路，或者可以在按需的基础上执行。例如，可以自动和连续地执行L1回路220和L2回路215，同时可以在按需的基础上或者根据有规律的维持周期(例如，每天一次或每周一次)手动执行L3回路210。
即使特定控制回路(例如，L3回路210)不提供自动和连续的校正，系统也可以被配置为感测光强度，并在性能下降到指定范围以外时，向系统操作者提供警告。本文有时将这种系统称为“测量”系统或“监控”系统，而不是“控制”系统。例如，可以监控颜色通道的相对强度，如果感测的白点与目标系统白点显著偏离，就可以向操作者显示消息，指示他在下一个方便的时机执行手动白点校正操作。
为了进一步扩展，图5描绘了在产生光束140的示例性激光器组合组件125的环境中的示例性L1回路220。光源控制子系统225通过调整提供给相关激光器驱动器230的多个脉冲调制参数来控制从相应激光器阵列120产生的光。(出于举例说明的目的，L1回路220在图5中示为用于两个激光器阵列120，分别使用内部和外部感测。然而，应理解，通常为每一个激光器阵列120都提供L1回路。)
在一些实施例中，光源控制子系统225调整脉冲幅度参数，其增大或减小提供给激光器阵列120的电压或电流的幅度，从而增大或减小由激光器阵列产生的光脉冲的强度。在可替换的实施例中，光源控制子系统225可以调整其他脉冲调制参数，例如脉冲占空比参数，其可以用于增大或减小由激光器阵列产生的光脉冲的持续时间，从而增大或减小由激光器阵列120产生的时间平均光强度。
在这个示例中，激光器驱动器230具有在组或整体的基础上控制激光器阵列120的激光发射器122的相关联电路(未示出)。即，激光器驱动器230不在单独的基础上寻址、调制或控制每一个激光发射器122，而成组地控制激光器阵列120的激光发射器122的输出。然而，在可替换的实施例中，如果激光器阵列装置被配置为允许单独发射器寻址，光源控制子系统225可以为单独激光发射器122提供控制。
监控来自每一个激光器阵列120的输出光强度可以以多种方式进行。例如，可以使用诸如光电二极管240的光强度传感器监控单独激光器阵列的输出光强度，定位其以接收并测量源自激光器阵列的泄漏光142。例如，可以在泄漏少量(例如，0.2到0.5％)入射光的镜子160后面设置光电二极管240。这样的泄漏光142可以源自用于给定激光器阵列120的单独激光发射器122或一组激光发射器，不管是否得益于漫射器或光积分腔以在光电二极管前在空间上平均这个光。在其他实施例中，激光器阵列120可以使用内部反馈监控(见图5)提供光强度信号226。内部反馈监控可以使用内部光感测组件，或者可以通过评价电信号电平来推测光强度。
图6示出了光源控制子系统225的示例性实现方式的另外细节，光源控制子系统225是用于控制激光器阵列120的L1回路220的一部分。激光器驱动器230根据控制信号258来驱动激光器阵列120。激光器驱动器230通常包括激光器电流源(未示出)，其向激光器阵列120中的激光二极管(激光发射器122)提供电流。在多个实施例中，激光器电流源可以是电压受控电流源、具有直接模拟电流反馈和内部模拟控制回路的电压受控电压源，或者具有由内部数字控制回路和间接电流反馈提供的数字控制的电压受控电压源。激光器电流源可以包括具有用于产生电流输出的适当的放大器和电路的数模转换器，在该方案中，控制电压(在控制信号258中)作为经由一个或多个二进制信号传送到电流源的数学概念而存在。激光器电流源可以可替换地包括模拟和数字电路，以直接响应于控制信号258的模拟电压产生电流输出。
光电二极管240对由激光器阵列120发射的光进行采样，以确定该光的强度。通过光电二极管240的电流向跨阻(电流到电压)放大器253提供输入。放大器253的输出是电压信号259，其与由光电二极管240采样的光的功率(强度)成比例。求和装置254提供误差信号260，其等于目标电压257与来自放大器253的电压信号259之间的差异。在此，目标电压257用作预定目标激光强度的指示。在一些实施例中，目标电压257依据从L2回路215接收的指令得到。控制电路251接收误差信号260，如果误差信号260的绝对值大于预定阈值量，控制电路251以使该差异在阈值量内的方式调整控制信号258。在一些实施例中，控制电路251是如比例积分微分控制器/脉冲宽度调制(PWM)运算电路的本领域中已知的类型。
求和装置254可以对电压信号259和目标电压257的数字表示进行运算，并可以是控制电路251的部件，而不是分离的物理实体。取决于实现的实施例，控制电路251可以接收控制数据，并经由总线262向光调制控制子系统105(图1)的其它部件报告状态信息。例如，控制电路251可以经由总线262从L2回路215或L3回路210接收强度控制数据，为激光器阵列120提供目标光强度值。此外，控制电路251可以经由总线262向L2回路215报告是否未达到请求的(预定的)激光器输出。在立体的实施例中，可以从控制回路分级结构的上层提供左/右信号261，并由控制电路251用于修改控制信号258，以与左右图像数据同步地改变由激光器阵列120产生光强度。
图7描绘了投影仪100的示例性部分，具有两个颜色通道245，每一个颜色通道都包括照明组件110和空间光调制器170。(注意典型彩色投影仪通常会包括三个颜色通道，但为了说明目的，在此仅示出两个。)每一个照明组件110都包括光源组件115，连同多个光学部件(即，照明透镜150、光积分器155和镜子160)，它们将光束140引导到空间光调制器170上。投影仪100还包括组合来自两个颜色通道245的光的束组合器165和将图像光175沿光路50引导到屏幕80上的成像透镜180。
图7还描绘了存在可任选的遮光器205，用以阻挡到屏幕80的光，以及去斑点器(despeckler)200。去斑点器200可以利用本领域中已知的任何类型的去斑点机构，例如电-光调制器、光学漫射器、透镜阵列或改变激光的相对相位或相干性，或者增大激光的角分集，具有通过时间平均来减小屏幕上斑点的可感知性的效果的一些其它的元件。如前相对于图2所述的，在一些实施例中，去斑点器200位于成像透镜180的中间图像平面处或者其附近是有利的。在其它实施例中，可以在空间光调制器170之前的照明光路中提供去斑点装置，或者可以使屏幕80的表面振动，以减小斑点可感知性。
图7还包括光调制控制子系统105的多个部件，即用于每一个颜色通道245的颜色通道控制子系统216，其是L2回路215的部件，和白点控制子系统211，其是L3控制回路210的部件。显示光电二极管240用于感测从光束140或图像光175之一采样的光强度，向光调制控制子系统105提供输入。
每一个颜色通道控制子系统216都使用来自测量集合光束140中的光强度的一个或多个光电二极管240的输入。优选地，将光电二极管240定位在光积分器155混合并均匀化集合光束140之后，但在空间光调制器170将图像数据给予光束之前的成像链中的点以测量光强度。颜色通道控制子系统216使用所感测的光强度来控制相应光源组件115中的光源，以使得集合光束实现指定光强度特性。通常，指定光强度特性将包括指定平均光强度。在一些实施例中，指定光强度特性还可以包括有关集合光束中可允许的时间性光强度波动的规格。可以通过调整用于单独光源(例如，激光器阵列120)的多个脉冲调制参数，包括脉冲占空比参数、脉冲相位延迟参数、脉冲频率参数或脉冲幅度参数，来控制时间性光强度波动。
白点控制子系统211使用来自测量集合光束140中的光强度的一个或多个光电二极管140的输入。优选地，将光电二极管240定位在束组合器165之后的成像链中的点，以便解决束组合器165内会出现的任何与颜色通道相关的衰减。在一些实施例中，分开的光电二极管240用于感测每一个不同颜色通道245。在其它实施例中，可以使用单个光电二极管240通过一次仅激励一个颜色通道，或者通过一组滤色镜排序，来确定单独颜色通道中的光强度。通常希望以具有全开白图像信号的图像帧来评价组合光束中的光强度。结果，优选地，在观众没有观看到投影图像时仅执行白点校正操作(例如，作为在关断时间期间执行的常规维护过程的部分)。白点控制子系统211评价不同颜色通道的相对光强度，并对单独颜色通道的目标光强度做出任何必要的调整，以便达到指定的白点。在优选实施例中，传递由L3回路210确定的光强度，以用作用于各自颜色通道的L2回路215的目标强度值。
通常通过顺序脉冲化单独激光发射器以获得激光脉冲的时间序列而调制的脉冲操作光源组件115中的激光器阵列120。通过调整脉冲幅度和占空比来控制光束的强度。空间光调制器170通常还操作以使用脉冲宽度调制方案控制特定图像像素的所感知的光强度。适当地解决激光器阵列120的脉冲宽度调制与空间光调制器170之间的相互作用，并且为了包括诸如起因于投影图像中的位深度丢失的量化之类的不希望出现的伪影是重要的。
基本电影投影帧速率通常是24fps(或24Hz)，其对应于41.67ms的帧时间。在胶片投影仪中，遮光器有效地加倍了帧速率，以减小闪烁感知。数字或电子投影仪具有类似的帧复制效果。考虑图8A的时序图，其中，帧340具有帧时间350，包括消隐(blanking)时间355和帧“开”时间345。消隐时间355是关状态，此时光名义上没有发送到屏幕80。帧“开”时间345是部分帧时间350，此时投影仪100向屏幕提供图像光，并具有在空间和时间上根据图像内容的光强度。
当前，为了实现3-D呈现，DMD投影仪利用“三倍快闪”投影，其中，每个帧时间350呈现具有子帧“开”时间365的6个子帧360，如图8B所示。在3-D投影的情况下，左眼和右眼图像均在每一帧三次呈现到眼睛，用于144Hz的有效帧速率(其对应于6.94ms子帧时间)。在2-D投影的情况下，在6个子帧的每一个中呈现相同的帧内容。不管用于2D还是3D，在每一个子帧360内DMD投影都使用逐像素基础上的基于时间或脉冲宽度的调制方案，以根据相应的像素码值呈现图像内容。子帧360以高占空比(～95％)出现，具有子帧360之间的短消隐时间355。在消隐时间355期间，可以进行诸如偏振转换或DMD全局复位功能之类的多个周期定时事件，而不会导致屏幕上图像伪影。帧“开”时间345或子帧“开”时间365表示将一组特定的图像数据投影到屏幕80，并且共同称为“成像时间间隔”的时间。
DMD型空间光调制器170包括微小的方形微镜像素的阵列，每一个都包括构造在基底顶上的转轴(hinge)上的微镜。通常，基底包括CMOS静态随机存取存储器(SRAM)。为了更好地理解，图9描绘了包括两个DMD像素305的DMD型空间光调制器170的一部分。每一个DMD像素305都包括构造在基底306顶上的转轴307上的微镜310。微镜310通过在微镜310中心的通孔308连接到其相应的转轴307。转轴307是金属的柔顺带，其通过通孔309连接到每一端的固定金属。这个结构允许转轴307旋转并提供一些张力，以使得垂直方向上的下垂最小。转轴307允许微镜310完成交叉转变，其中它们在两个状态(或者角位置)之间倾斜，例如+10度用于“开”状态(如右手DMD像素305所示)，-10度用于“关”状态(如左手DMD像素305所示)。当微镜310不工作时，它们处于0度的“归位”状态。引导“开”状态光通过束组合器165和成像透镜180到达屏幕80，而将“关”状态光转向光束收集器或光阱。取决于技术的分代，用于微镜310在“开”或“关”状态之间转换的机械转换时间范围在8～15μs之间。
DLP器件是以位调制方案进行时间调制的，以使得当操作给定码值时，将位的组合呈现为像素时间内的光脉冲的序列。在图10A与10B中示出了两个不同位调制。码值表示为由一系列位(编号0到4)组成的二进制整数表示中的二进制码值320。出于说明目的，二进制码值320显示为5位码值，其可以用于表示32个不同强度级(0－31)。在实际实现方式中，通常使用8位到12位编码来表示码值。
在图10A中，将帧“开”时间345(或子帧“开”时间365)细分为PWM模式321。PWM模式321的每一部分都由二进制码值320的相应位控制。最低有效位(LSB)330标记为位0，最高有效位(MSB)335标记为位4。对应于每一个相继位的时间间隔名义上是用于在前位的时间间隔的两倍长。最高有效位(MSB)335于是使用时间上的半个像素，作为一个相邻的光脉冲，通常将其在帧时间或子帧时间中中心对齐。根据二进制码值320和PWM模式321将DMD微镜310(图9)保持在“开”状态或“关”状态中。人视觉系统有效地对该脉冲化的光进行积分，以形成预期强度的感知。所感知的强度与镜子在帧“开”时间345期间处于“开”的时间的百分比成比例。
为两个不同二进制码值320示出了示例的DMD启动模式325。在第一个情况下(二进制码值＝01111)，最高有效位是“关”，剩余的位是“开”。相应的DMD启动模式325表明在对应于位0-3的PWM模式322中的时间间隔期间，DMD是“开”(如阴影图案所示)，在对应于位4的时间间隔期间是“关”。这导致在～48％的帧“开”时间345中开启像素。类似地，在第二个情况下(二进制码值＝11010)，DMD启动模式325表明在对应于位1、3和4的PWM模式322中的时间间隔期间，DMD是“开”，在对应于位0和2的时间间隔期间是“关”。这导致在～84％的帧“开”时间345中开启像素。
然而，观察到图10A的位调制方案可以提供可感知的短暂闪光或闪烁，部分是由于光脉冲在帧时间期间被不均匀地分布。为了减小图像闪烁，可以使用替换的位调制方案，例如由图10B中所示的位分割PWM模式322所表示的。(这个位调制方案类似于D.Doherty和G.Hewlett在文献“PhasedResetTimingforImprovedDigitalMicromirrorDevice(DMD)Brightness”(SIDSymposiumDigestofTechnicalPapers,Vol.29,第125-128页，1998)中说明的。)代替较长的位，例如在帧“开”时间345(或子帧“开”时间365)内将MSB335“分段”或分割，以将开状态光更均匀地分布在帧时间内，从而产生DMD启动模式326。因此，在图10B中，将MSB335分为8个分离位，每一个都标记为“4”，将其均匀地分布在帧时间上，其每一个都具有与位“1”相同的名义持续时间。
图10A和10B所示的示例表示位调制方案的两个特定示例，然而，对于本领域技术人员，显然根据本发明各种位调制方案都可以用于调制图像光。
在支持10-12位码值的基于DMD的投影仪中，相等的位分割可以产生超过1000个分离位，具有镜子转换时间的数量级的持续时间(8-15μs)，这可以导致码值再现伪影。相对于出现在帧“开”时间345内的人感觉的时间平均，这种精细的位分割是过度的。此外，借助高分辨率DMD器件，存在非常多的像素，以至于它们不能全部同时加载。作为替代，可以分块加载它们。对于这种装置，可以使用介于图10A与10B的方案之间的替换的位分割方案(未示出)。在这个可替换的方案中，LSB330仍具有短持续时间，但将MSB335及其他高位分为超过～250μs的块加载时间的脉冲持续时间。例如，LSB330可以具有～10μs的脉冲持续时间，而其他低有效位可以具有～20、40、80或160μs的脉冲持续时间，只要它们小于250μs块加载时间。随后根据需要将MSB及其他长位分为接近但超过块加载时间的持续时间。例如，可以将MSB335分为48个脉冲，每一个都具有20.8ms/48或434μs的名义持续时间。如果将帧分为6个子帧360(图8B)，以支持三倍快闪投影，那么在用于帧的操作码值包括MSB335时，在给定子帧“开”时间365中可以提供8个位分割的MSB脉冲。
在这一背景下，更详细地考虑颜色通道中的激光器阵列120和集合激光器阵列(光源组件115)的时间或PWM操作，以及它们与空间光调制器PWM的相互作用。图11A描绘了单个脉冲化激光器阵列120(或激光发射器122)的操作，其中，一系列激光脉冲370以周期性时间顺序出现。如前所述，在投影仪100的一些实施例中，绿色和蓝色通道可以使用来自NECSEL的激光器阵列。当由PWM而不是CW驱动时，这些激光器阵列的运行可靠性、稳定性和寿命都得到增强。具体地，这些激光器阵列设计位以30-50％占空比驱动，具有300或500kHz的额定驱动频率。这对应于持续时间中～1.0-1.7μs的激光脉冲持续时间375和激光脉冲消隐时间380。尽管这些激光脉冲370对于眼睛的分辨来说太快了而无法解析，但它们在持续时间上相对接近DLP镜子转换时间(8-15μs)，或者脉冲宽度调制的DMD空间光调制器170的LSB的脉冲持续时间(～10μs)。此外，随着SLM和激光技术发展，持续时间可以进一步收敛。结果，如果光源组件115中的多个激光器阵列120在图像码值的显示期间同步(即同相)，由于在激光脉冲370与DMD启动模式之间的相互作用，量化伪影(quantization)会产生。这种伪影相对于仅横跨少量激光脉冲370，尤其对于低亮度或近黑色图像内容的LSB及其他短位(例如，位1)是最有影响的。在某些条件下，结果可以是颜色通道内的轮廓线伪影，或者由颜色通道之间的相互作用引起的颜色明暗误差。尽管这些影响看起来很小，但人视觉是对于低频颜色明暗伪影的感知比对于低频强度明暗伪影的感知大6倍。这会由于不同颜色通道常常利用不同的调制方案的事实而复杂化。在考虑后一点时，注意红色激光二极管阵列可以运行CW，而绿色和蓝色激光器具有不同的PWM参数。
因此，本发明提供了使用不同脉冲调制参数来操作多个激光器阵列120，以使得来自单独激光器阵列120的光束聚集，以相互异步的方式形成颜色通道。以此方式，可以极大地减小帧内集合光束的光强度波动。图11B中描绘了异步操作的一个示例，其示出了由3个不同激光器阵列120提供的脉冲序列372的示例性部分。(图11B类似于图11A，除了扩展了时间比例，以便可以更详细地看到激光脉冲370、激光脉冲持续时间375和激光脉冲消隐时间380。)相对于初始时间点t0，可以见到不同激光脉冲序列372具有不同激光脉冲时序偏移385，其对应于与特定激光器阵列120相关联的脉冲相位延迟参数。通过组合来自单独激光器阵列的光束形成的集合光束的光强度将等于用于激光器阵列120集合的激光脉冲序列372的总和。可以见到(见图11D)，用于特定激光器阵列的激光脉冲序列372中的激光脉冲消隐时间380会由来自其他激光器阵列的激光脉冲序列372中的激光脉冲填充，以使得相对于激光脉冲序列372全部同步的情况，将极大地减小集合光束中的光强度波动。
可以由多种方式提供激光器阵列120的异步操作，包括驱动具有不同时钟频率的单独激光器阵列120，或者通过激光器驱动器电路提供固定或随机变化的时间延迟(脉冲相位延迟)。可以调整用于N个激光器阵列120的激光脉冲序列372中的时序关系，用于固定移相，或者用于可调移相，它是手动地、自动地或随机地实现的。当它们的输出激光由照明光学器件在空间上重叠，并由异步脉冲发生在时间上重叠时，到空间光调制器170的集合照明光在光强度上可以是空间和时间均匀的。由于激光器数量(例如N＝12)相比于脉冲占空比(30-50％)而言较大，在时间中的每一时刻，大量激光器都对照明光有贡献。
这个异步操作可以由多种方法来完成。例如，L1回路220内的控制电路251可以包括用于PWM定时的内置时钟；确保可以控制每一个激光器，以具有单独的PWM信号，它们彼此是异相的。例如，借助多相位时钟发生器，到每一个激光器电流源的同步信号可以与每一个其它的在时间上一致地偏移。在此情况下，实时的激光器的相位由这一外部异步信号直接建立。作为另一个选项，借助产生具有随机或伪随机相位关系的多个单独时钟信号的时钟发生器，到每一个激光电流源的同步信号可以与每一个其它的在时间上随机偏移。如果在颜色通道中的激光器装置的占空比不相同，并且进一步是时间上可变的(例如，在28.5-31.5％之间)，时间平均也是有帮助的。
在其他实施例中，可以以不同脉冲调制频率操作激光器阵列120。例如，可以以550.0kHz操作一个激光器，另一个以501.2kHz操作，或者可以在激光器装置上施加阶梯式频率变化。由几kHz间隔开的操作频率不太可能在激光器操作中产生不期望的效果，但会确保激光器相位关系错开。当然，两个独立的振荡器f1和f2会暂时同相，具有等于f1与f2之间的差的拍频。由工作在由固定量间隔开的频率的12个独立振荡器组成的系统会以重复方式产生相位关系，具有等于固定间隔的循环时间。尽管例如由L2回路215仍可以控制激光器中的相对时间延迟，但具有固定的振荡器或时钟频率减少了可以调整以补偿激光器装置降级的可用脉冲参数。
可替换地，借助产生具有随机或伪随机频率分布的多个单独稳定时钟信号的时钟发生器，到每一个激光器电流源的同步信号可以与每一个其它的在频率上随机偏移。类似地，借助产生具有指定频率分布的多个单独时钟信号的时钟发生器，到每一个激光器电流源的同步信号可以与每一个其它的在频率上偏移。调制的幅度和频率可以由L2回路215改变，以使得视觉效果最小，不管原因是由于人视觉响应还是与DLP的相互作用。在激光器装置中具有可变频率的这些情况下，不管是固定的还是可编程的，都有可能会出现可预测的“拍”频效应(PWM信号偏移同相和异相)，其随后可以通过适当选择指定频率来克服。
图11C是另一个示例性时序图，结合帧时序图(类似于图8A和8B)和DMDPWM时序图(类似于图10A和10B)描绘了图11B的颜色通道中的N个激光器的相控操作的一部分。用于帧340或子帧360(示出其一部分)的像素的图像内容的投影在对应于帧“开”时间345(或子帧“开”时间365)的开始的时间t0开始。此时，DMD启动模式325命令相应的DMD微镜像素转换到“开”状态。在这个示例中，N个激光器阵列发出激光脉冲序列370，其遭受到由脉冲相位延迟参数控制的激光脉冲时序偏移385。尽管在任何给定时间，给定颜色通道中的N个激光器中的一些关闭，但不论什么时候都可以提供集合光束中的激光的接近恒定的强度(见图11D)。例如，如果N＝12个脉冲调制的激光器阵列120以50％占空比工作，那么不论什么时候都合计有～6个激光器阵列开启。通过或者固定的或者主动的方式改变激光器阵列120的调制参数，本发明确保了与单独激光器阵列120相关联的消隐时间380不从DMD启动模式325去除相当数量的光。此外，激光器调制参数(时间延迟或频率)的随机或主动变化可以防止多个激光器在每一个场、帧或子帧中在给定时间局部同步，从而防止消隐时间锁定到每个场都重复的特定DMD位时间，否则就会导致可见的伪影。因此，不管码值如何，图像内容的再现可以更如实。
尽管时间延迟N个脉冲宽度调制的激光器以移相其激光脉冲序列372可以确保在帧“开”时间345(或子帧“开”时间365)期间提供接近恒定的光强度，但得到的时间强度分布(profile)仍会具有一些程度的波纹(ripple)。例如，图11D示出了用于具有11个激光器阵列120的光源组件115的激光脉冲序列372。即使每一个激光器阵列在光强度上都相等，并且相位均匀间隔开，但合计光强度特性图373可以包括剩余程度的波纹。波纹的幅度和频率取决于激光器阵列120的数量和激光器阵列性能的变化(例如，由每一个激光器阵列120产生的激光强度的差异)。注意，合计光强度中的峰峰波纹通常随着激光器阵列数量N减小而增大，并且这个波纹通常以等于激光器阵列的数量乘以调制频率的频率出现。
可以在每一帧的消隐时间355期间操作激光器阵列120，或者可以将它们变为关状态，这可以有助于感知的屏幕暗电平。在前一情况下，取决于如何异步地驱动N个激光器阵列120，图像伪影有可能出现在帧340或子帧360的开始附近。例如，如果以相同的时钟频率，但以随机相位(在时间t0后开始的时间延迟)驱动N个激光器，激光器装置可以在时间t0附近同步地启动，随后逐步变得更为不同步。取决于时序和灰度级，在时间t0附近出现的DMD启动模式325的部分会受影响，尽管影响是适度的。然而，优选地，时间LSB330及其它短位出现在除了帧340或子帧360的开始以外的时间。
如前提及的，红色激光器阵列120是可用的，其可以以CW或脉冲化操作来有效地驱动。在本发明的一个实施例中，以PWM驱动红色激光器装置，以便RGB通道可以有利地使用至少一些公共激光器驱动器电子器件，还使得在具有脉冲化激光操作的通道之间的潜在微分颜色误差最小。例如，红色激光器调制速率可以是～1008Hz(对应于992μs调制周期)，具有可变占空比选项。在此情况下，每帧340存在42个红色激光脉冲370(或者每子帧360存在7个激光脉冲370)。为了均衡颜色通道，相对于L2回路215和红色通道强度，可以使用PWM、脉幅调制(PAM)或二者的组合来调制红色激光器。相比于当前可用的蓝色和绿色激光器阵列装置，红色激光器阵列的PWM允许更大的自由度以控制脉冲调制参数，例如，不将占空比约束在30％-50％范围内。例如，对于具有90～95％的可变调制占空比的PWM，红色激光器关闭时间(每帧42个)是～49.6到99.2μs。通常，可以以有利的方式选择红色激光器PWM参数以增强激光器操作、伪影抑制或使得EMI最小，或者其它效果。可以基于诸如电路或部件限制的系统限制来建立用于驱动红色激光器的频率上限。作为另一个示例，如果以大于红色激光通道调制速率(在以上示例中是1008Hz)的频率驱动单独红色激光器阵列120，则可以类似地调节时间延迟(激光脉冲时序偏移385)，以确保N个激光器阵列彼此异步地操作。
注意，相对于监控用于除了仅仅强度以外的参数的激光器特性，可以使用L1回路220或L2回路215支持颜色通道中激光的相位或时间交错调制。例如，L1回路220可以单独追踪每一个相关联的激光器阵列120以正确的频率、占空比和相位延迟工作。L2回路215可以监控在帧340或子帧360期间提供的整体或合计颜色通道强度，以验证异步激光脉冲370总体上作为照明光的单个相邻脉冲出现。这可以包括相对于合计脉冲标准或可接受度阈值监控合计脉冲，以确定不存在剩余的间隙或者超过规定标准的间隙(例如，以μs为单位的间隙宽度，或间隙重现频率)。例如，持续时间超过LSB时间的三分之一的重现间隙的出现或强度下降到一半强度或更少可以促使通过L2回路215的校正操作。合计脉冲标准还可以包括相对于例如以每帧出现率测量的出现的频率的对于合计脉冲失败的度量。
类似地，当给定激光器阵列120的操作质量改变、降级或故障时，L2回路215还可以向L1回路220提供PWM时序控制。具体地，L2回路215可以改变对于该颜色通道中的任何或全部N个激光器阵列120的脉冲调制参数(例如，幅度、占空比、时序、相位或频率参数)，从而不仅补偿强度损失，还控制合计脉冲特性，以补偿对应于降级的激光器装置的强度级时序间隙。
例如，如果N个激光器阵列120之一的强度开始下降，由L2回路215感测的合计光强度信号将表现出平均光强度的略微减小，以及帧时间350内的略微增大的强度波动。颜色通道控制子系统216可以分析所感测的合计光强度信号，以检测在对应于用于该激光器阵列120的预期激光脉冲的时间间隔期间的强度的下降，以推断哪一个激光器阵列开始降级。可以增大用于该激光器阵列120的脉冲幅度(假定它还没有在其最大级)以进行补偿。如果用于该激光器阵列120的脉冲幅度已经在其最大值，则必需增大其它激光器阵列120的脉冲幅度，以便恢复目标强度级。如果特定激光器阵列120的性能降级到光强度下降到低于指定级的点，停用该激光器阵列并相应地调整用于剩余激光器阵列120的脉冲调制参数是适当的。
类似地，如果N个激光器阵列120之一出现故障，由L2回路215感测的合计光强度信号将表现出在平均光强度的适度减小，以及帧时间350内显著增大的强度波动。颜色通道控制子系统216可以分析所感测的合计光强度信号，以检测在对应于用于该激光器阵列120的预期激光脉冲的时间间隔期间的强度的下降，以推断哪一个激光器阵列故障。可以增大用于剩余激光器阵列120的脉冲幅度(假定它们还没有处于其最大级)，以补偿集合光束中平均光强度的总体减小。另外，可以调整脉冲相位延迟参数，以均匀地分布剩余激光器阵列120的相位。这会具有减小集合光束中光强度波动的效果，并因此减小了光强度的波动与DMD器件的PWM之间的任何潜在的相互作用。如果用于特定颜色通道的输出光强度已经处于其最大级，以致于L2回路215不能将集合光束的光强度恢复到其目标值，则L3回路210减小用于全部颜色通道的目标光强度值以保持预期白点是必要的。
注意，用于三个颜色通道的三个颜色通道控制子系统216彼此独立地工作。此外，每一个光源控制子系统225可以产生对应于不同功率级设定的脉冲调制参数，包括高功率左通道、高功率右通道、低功率左通道和低功率右通道。例如，左右功率选择可以由来自投影仪主电路的左/右信号261(图6)来控制。在校准期间确定各个功率设定的值，并在微处理器中的非易失性存储设备中存取。
可以以多种方式支持刚刚说明的本发明的功能，包括对图6的光源控制子系统225的改变。为了监控或控制激光器阵列120的PWM特性，大多数实际系统最低程度会具有至少一个闭合回路。存在增强的L1回路220的几个不同的可能实现方式，包括类型1，具有恒定电流源激光器驱动器；类型2，具有虚拟恒定电流源激光器驱动器；类型3，具有恒定电压源激光器驱动器；类型4，具有恒定光、电流源激光器驱动器；和类型5，具有恒定光、电压源激光器驱动器。这些变化对于本领域技术人员是已知的，区别主要在于测量并从而控制的数量。
类型4和5的L1回路220提供光强度的最直接控制和在分级结构中上报该光强度的潜在能力。类型1和2的L1回路220提供用于实际系统中的最佳时机，因为激光器阵列基本上是当前装置，并且通过激光器的电流的控制与任何光学测量困难或激光器效率考虑无关。必须经常监控激光器电压以确保操作在安全范围内。类型1、2和3的L1回路220不包括激光器的实际光输出的测量，所以必须实施一些辅助方法。在实现类型3、4或5的L1回路220时，仍需要激光器电流和电压的实时监控，以避免激光器和电路中的过度功率耗散。
可以使用数字控制系统、模拟伺服系统或二者的组合来物理实现任何这些回路。任何回路中的任何信号，除了通过激光器的实际电流或横跨其的电压以外，都可以作为物理电子信号而存在，例如电压、电流或脉冲序列，或者可以表示为计算机程序中的编号。
在一些实施例中，图6的L1回路220可以包括远程控制开关(未示出)，提供为允许激光消隐能力，并实现最佳利用一些激光器阵列类型所需的操作的PWM模式。远程控制开关表示诸如L2回路215的高阶功率控制系统的命令和通信机制。远程控制开关还可以用于提供PWM功率控制，尽管这一功率控制方法不是优选的。如前所述，PWM转换频率和占空比可以由激光器特性而不是系统关注点来确定。然而，这些PWM操作的相对相位延迟(时间延迟)优选地由较高级系统(例如，L2回路215)来控制，以提供交错的参考时钟信号或者单个固定时钟信号，用于能够调节相位的PWM发生器。相位的这一控制无需正好是L1回路220或L2回路215的一部分，因为可以将结果视为对回路的外部影响，其导致回路必须校正的光输出变化。为单个激光器的相位分配的细节可以受L1回路220或L2回路215影响，作为补偿激光器输出的损失所做的调整。
诸如L2回路215等控制系统可以经由颜色通道内的远程控制开关来设置激光器阵列120的相位关系，以确保光的连续应用。L1回路220可以提供与故障的或减弱的激光器有关的数据，而L2回路可以提供与总体激光器特性有关的数据，该数据是相对于总体脉冲标准而测量的。注意，如果没有对转换调节器的输出进行充分滤波，以防止激光二极管电流受这一转换活动的调制，不可预测的(及因此是极为不可控的)图像伪影会产生。另外，可以控制并调整多个转换调节器的相位，以使得系统电流瞬变过程最小，但这更多是确保电磁辐射(EMI)适应性，而不是控制图像伪影，并且不是直接包含在L1回路220或L2回路215中。
总之，本发明提供了一种用于驱动基于激光器的投影仪的方法，其中，至少一个颜色通道包括多个PWM激光器装置，其中，必须针对如使用总体PWM标准测量的给定颜色通道中激光器变化的PWM特性，相对于目标标准来控制投影仪的总体色彩平衡或白点目标。这些总体标准也用于减小残余波纹，并确保当可以运用图像调制位时，颜色通道中的合计激光输出在成像时间间隔期间从不为0。在图1和7的示例性投影仪中，在优选实施例中使用NECSEL激光器，额定以500kHz和30％的占空比驱动蓝色激光器，同时绿色激光器以300kHz和50％的占空比操作。尽管可以相当精密地控制频率，由于每一个NECSEL激光器驱动器都可以用其自身基于晶体的振荡器或时钟操作，激光器驱动器之间的相位关系在延长的时间期间内可以显得极为稳定，但仍随时间漂移。利用颜色通道中足够数量的独立激光器，例如8或12个，相位关系可以是足够随机的，以保持最小程度的视觉可辨别强度变化。
作为示例，对于具有以300kHz和50％的占空比操作的N个激光器的绿色通道，如果驱动任意2个激光器以180°相位差准确地同步，那么将提供相当于一个激光器的功率的连续无波纹输出。更普遍地，以50％的占空比调制和精确、均匀的相位分布，偶数个激光器将产生连续的、无波纹的输出。然而，具有均匀固定相位关系的奇数个激光器，例如具有相等强度输出的N＝11个激光器，产生的输出将具有11×调制频率的波纹频率和10个激光器功率上的1个峰峰激光器功率的幅度，如图11D所示。如果N个激光器的输出强度改变，波纹会更复杂。如果使各个激光器的相位关系可变或随机，或者以逐对的方式，波纹结构就不再具有图11D中所示的频率或幅度的规律性，这可以减小残余伪影与空间光调制器170(DMD)的PWM的相互作用。作为另一个示例，有关于蓝色通道，注意，借助以30％的占空比操作的等功率激光器装置，不能实现无波纹的性能，因为360°/(0.3×360°)不是整数。
由L2回路或等效级控制系统施加的总体脉冲标准例如以减小波纹为目标，可以在强弱激光器装置的输出强度中乘以系数。例如，输出强度都特别强的具有50％的占空比的一对激光器装置可以以180°相位差异步地驱动，以至于消除它们的开和关状态，以减小总体强度波纹。可以以完全随机的相位关系，或以相对于其他对是随机的逐对定相的关系，或者其组合来驱动剩余的N-2个激光器。一旦建立的初始相位关系，并通过远程控制开关传送，就可以保持这些关系，直到在一个或多个颜色通道中的一个或多个激光器的相位随后请求响应。例如，L1回路220可以报告激光器装置出现故障或经受相当大(例如30％)的功率损失。可替换地，L2回路215空调报告颜色通道的合计输出强度减小，导致白点或色彩平衡误差。L3回路210或者操作者于是可以确定新的相对颜色通道输出，以恢复白点或色彩平衡。随后，L2回路215可以确定新的脉冲调制参数，包括脉冲相位延迟参数或脉冲幅度参数，并将它们传送到相应的一个或多个激光器阵列120。
在颜色通道内，本发明的方法以有意的或随机化的控制来控制脉冲调制参数(例如，脉冲占空比(％)、脉冲相位延迟(秒或度)、脉冲频率(Hz)和脉冲幅度(伏或mW))，以避免脉冲同步，并如所感测的合计光强度所指导地减小残余波纹。本发明的方法还控制颜色通道之间的激光脉冲调制参数，以产生跨颜色通道的特性，其保持色彩平衡和白点目标，并减小颜色明暗伪影，因为各个激光器装置的特性以独立的方式改变。
还认识到，显示器白点不仅是颜色通道强度级的函数，还是颜色通道波长的函数。在激光器投影显示器的情况下，随着颜色通道中的N个激光器阵列120的一个或多个的性能随时间改变，整体光谱也可以改变。可以想到会影响色域和白点，L2回路220可以改变用于一个或多个光源或颜色通道的脉冲调制参数以进行补偿。然而，由于激光器装置通常具有较窄的光谱(0.5-1.0nm带宽)并属于窄光谱范围(2-7nm)内，在N个激光器阵列上去平均的情况下，这些影响通常会是无关紧要的。
如前所述，投影仪100可以使用L1回路220来提供各个激光器装置120的反馈控制，使得它们能够保持由L2回路215指定的预期特性。这一方案需要诸如光电二极管240之类的感测装置，用于监控每一个激光器阵列120的输出，以便可以实时控制器件性能。
在可替换的实施例中，可以去除用于各个激光器阵列120的光电二极管240，可以响应于与用于特定颜色通道245的L2回路215相关联的单个光电二极管240来确定激光器阵列120和相关脉冲调制参数。在一个结构中，通过在校准过程中一次顺序地启动一个激光器阵列120，以使得光电二极管240感测仅来自该单个激光器阵列120的光，可以将与L2回路215相关的光电二极管240有效地用作用于L1回路220的传感器。可以在不使用投影仪100时(例如，当电影院关闭或在长片放映之间的时间期间)运行校准过程。在此情况下，激光器装置120的状况或性能确定就不实时地进行。可替换地，为了更连续的监控和控制，可以在空间光调制器170不将图像光引导到屏幕80时的消隐时间355期间执行校准过程，以便提供更连续的监控。
作为这一方案的变型，在一些实施例中可以完全去除L1回路220，可以根据由与L2回路215相关联的光电二极管240感测的合计光强度信号直接确定用于激光器装置120的脉冲调制参数。在此情况下，颜色通道控制子系统216可以应用预期合计光强度信号的知识来检测用于特定激光器阵列的可疑的激光器特征。可以在消隐时间355期间或在帧“开”时间345(或子帧“开”时间365)期间测量这些合计光强度信号。
可以由多个方案来执行分析合计光强度信号以确定用于各个激光器阵列120的脉冲调制参数。L2回路215和颜色通道控制系统216可以使用可以从存储器(闪存驱动器或备选方案)存取的，并可以通过计算机或CPU处理的多种算法或程序，分析总体光脉冲调制特性，以确定单独光源或总体光源脉冲特性，随后必要时相对于目标总体脉冲标准确定校正操作。例如，可以计算在合计光强度信号与预期合计光强度信号之间的差异。随后可以识别差异信号中的周期模式，并与特定激光器阵列120相关联。在一些实施例中，可以使用傅立叶变换或其他光谱辨别计算方法来分析差异信号，以识别并量化总体波纹特征的任何变化。随后在必要时可以采取校正操作以校正检测到的任何缺陷。例如，如果检测到特定激光器阵列120的强度的下降，就可以增大该激光器阵列120的脉冲幅度以进行补偿。可替换地，如果检测到特定激光器阵列120出现故障，则可以调整用于剩余激光器阵列120的脉冲相位延迟参数，以在激光器阵列120之间提供适当的相位偏移，以便均匀分布脉冲，从而减小总体强度波纹的不规律性。本领域中已知用于在激光器之间提供适当相位偏移以确保期望均匀覆盖的多个系统。这种方法包括基本同步相位生成、固定同步相位生成、分布式同步相位生成和伪随机相位生成。可以使用组合相位生成方案，例如颜色通道245中弱光源与强光源的逐对同步的相位调整，同时对颜色通道中的其他光源应用伪随机相位生成。
在另一个实施例中，L2回路215没有用于直接感测合计光强度信号的专用光电二极管240。相反，组合来自用于L1回路220的光电二极管240的信号，以形成用于L2回路的综合合计光强度信号。在此情况下，颜色通道控制子系统216可以在算法上获得综合合计光强度信号，以确定是否需要改变用于任何特定脉冲调制光源的脉冲调制参数，以改进来自多个脉冲调制光源的总体特性。
应理解，本发明的用于多激光器、多通道PWM方法的方法可以用于除了仅是用于三色通道、前投影、基于激光器的数字影院放映系统以外的应用或系统中。例如，可以将方法扩展到具有多于三个通道的激光投影系统，例如具有用于扩展色域的第四通道(例如，黄色)。
本发明的方法还可以用于背投影系统中，例如用于RPTV。该方法还可扩展以与其他光源一起使用，例如光纤激光器、LED或超辐射发光二极管(SLED)，它们在性能上有所扩展(包括更高的功率和更窄的光谱)，其可以用于电子显示设备中。作为另一个变型，显示表面或屏幕80可以是打印介质所在的目标平面，本发明于是实现了以多个脉冲宽度调制光源驱动的光学打印机。
本发明的方法还可以更普遍地应用于照明系统，其使用多种脉冲调制光源来提供引导到照明平面上的集合照明光束。在一些实施例中，照明系统是多光谱照明系统，其中，不同光谱源包括脉冲调制激光器或LED阵列，包括紫外(UV)或红外(IR)辐射，需要保持在相对平衡中，即使该平衡没有被定义为色彩平衡或白点的保持。
提供本文所示和所述的附图以说明根据本发明的操作的原理，并非以意图显示实际尺寸或比例来绘制的。因为用于本发明的激光器装置和光学系统的部件的相对尺寸，一些放大是必要的，以便强调基本结构、形状和操作的原理。
部件列表：
50光路
80屏幕
100投影仪
105光调制控制子系统
110、110r、110g、110b照明组件
115、115r、115g、115b光源组件
120、120’激光器阵列
122激光发射器
125激光器组合组件
127小平面棱镜
128双侧小平面棱镜
129光重定向小平面
130重定向表面
131输出表面
132光输入小平面
133入射表面
135照明束组合器
137半波片
140光束
142泄漏光
150照明透镜
155光积分器
160镜子
165束组合器
166第一二向色元件
167第二二向色元件
170空间光调制器
175图像光
180成像透镜
185投影透镜
190中继透镜
195中间图像
200去斑点器
205遮光器
210L3回路
211白点控制子系统
215L2回路
216颜色通道控制子系统
220L1回路
225光源控制子系统
226光强度信号
230激光器驱动器
240光电二极管
245颜色通道
251控制电路
253放大器
254求和装置
257目标电压
258控制信号
259电压信号
260误差信号
261左/右信号
262总线
305DMD像素
306基底
307转轴
308、309通孔
310微镜
320二进制码值
321、322PWM模式
325、326DMD启动模式
330最低有效位(LSB)
335最高有效位(MSB)
340帧
345帧“开”时间
350帧时间
355消隐时间
360子帧
365子帧“开”时间
370激光脉冲
372激光脉冲序列
373合计光强度特性图
375激光脉冲持续时间
380激光脉冲消隐时间
385激光脉冲时序偏移

Claims (22)

1.一种彩色投影显示器，包括：
多个颜色通道，其中，至少一个颜色通道包括：
光源组件，包括提供集合光束的多个脉冲调制光源；
光调制控制子系统，用以控制用于所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数；
照明光学器件，用以将所述集合光束引导到图像调制平面；以及
空间光调制器，位于所述图像调制平面中并具有可寻址的像素元件的阵列，每一个所述可寻址的像素元件在成像时间间隔期间被脉冲宽度调制，以将图像数据给予所经过的集合光束来提供图像光；
光学组合器，用以将来自所述多个颜色通道的图像光重定向到公共光路上；以及
投影光学器件，用以接收穿过所述公共光路的所组合的图像光，并将所组合的图像光投影到显示表面上；
其中，所述光调制控制子系统感测所述集合光束的合计光强度信号，并响应于所感测的合计光强度信号来控制用于所述多个脉冲调制光源的所述脉冲调制参数，以减小在所述成像时间间隔内所述集合光束的光强度波动，并且其中，所述脉冲调制参数包括用于所述多个脉冲调制光源的脉冲相位延迟参数，所述脉冲相位延迟参数受到控制以使得来自所述多个脉冲调制光源的脉冲序列以异步方式重叠，并且所述脉冲相位延迟参数受到控制以随机地分布相位。
2.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述脉冲调制参数还包括脉冲占空比参数和脉冲频率参数之一或二者。
3.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述光调制控制子系统还控制所述脉冲调制参数，以使得所述集合光束的平均合计光强度基本上等于目标合计光强度水平。
4.根据权利要求3所述的彩色投影显示器，其中，指定每一个颜色通道的所述目标合计光强度水平，以实现期望的系统白点。
5.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，分析所感测的合计光强度信号，以确定一个脉冲调制光源的性能何时降级，并且作为响应，修改用于其它脉冲调制光源的脉冲相位延迟参数，以减小由所述脉冲调制光源的性能降级引入的所述集合光束的光强度波动。
6.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，分析所感测的合计光强度信号，以估计所述多个脉冲调制光源之间的光强度的差异，并且作为响应，修改用于一个或多个所述脉冲调制光源的脉冲调制参数。
7.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述光调制控制子系统响应于感测的多个颜色通道的合计光强度信号，控制用于一个颜色通道中的所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数。
8.根据权利要求7所述的彩色投影显示器，其中，控制所述脉冲调制参数以产生期望的系统白点。
9.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述光调制控制子系统响应于在所组合的图像光中感测的白点，控制用于一个颜色通道中的所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数。
10.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述空间光调制器是具有微镜阵列的数字微镜阵列装置，每一个微镜与图像像素相关联，并且其中，在成像时间间隔期间，以脉冲宽度方式调整所述微镜的取向，以将所述图像数据给予所经过的集合光束。
11.根据权利要求10所述的彩色投影显示器，其中，控制用于所述多个脉冲调制光源的所述脉冲调制参数，以减小在一时间间隔内所述集合光束的光强度波动，所述时间间隔对应于与所述图像数据的最低有效位相关联的微镜脉冲的脉冲宽度。
12.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述空间光调制器是液晶装置、光栅光阀装置或光栅机电系统装置。
13.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述脉冲调制光源是脉冲调制激光器装置。
14.根据权利要求13所述的彩色投影显示器，其中，所述脉冲调制激光器装置是脉冲调制激光器阵列装置。
15.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述脉冲调制光源是脉冲调制LED装置。
16.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述成像时间间隔是帧时间或子帧时间。
17.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，多个颜色通道包括光调制控制子系统。
18.根据权利要求1所述的彩色投影显示器，其中，所述光调制控制子系统还感测用于所述多个脉冲调制光源中的每一个脉冲调制光源的单独的光强度信号，并且其中，确定用于所述多个脉冲调制光源的所述脉冲调制参数的过程还响应于所述单独的光强度信号。
19.一种彩色投影显示器，包括：
多个颜色通道，其中，至少一个颜色通道包括：
光源组件，包括提供集合光束的多个脉冲调制光源；
光调制控制子系统，用以控制用于所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数；
照明光学器件，用以将所述集合光束引导到图像调制平面；以及
空间光调制器，位于所述图像调制平面中并具有可寻址的像素元件的阵列，每一个所述可寻址的像素元件在成像时间间隔期间被脉冲宽度调制，以将图像数据给予所经过的集合光束来提供图像光；
光学组合器，用以将来自所述多个颜色通道的图像光重定向到公共光路上；以及
投影光学器件，用以接收穿过所述公共光路的所组合的图像光，并将所组合的图像光投影到显示表面上；
其中，所述光调制控制子系统感测用于至少一个特定脉冲调制光源的光强度信号，并响应于所感测的光强度信号来控制用于多个脉冲调制光源的所述脉冲调制参数，以减小在所述成像时间间隔内所述集合光束的光强度波动，并且其中，所述脉冲调制参数包括用于所述多个脉冲调制光源的脉冲相位延迟参数，所述脉冲相位延迟参数受到控制以使得来自所述多个脉冲调制光源的脉冲序列以异步方式重叠，并且所述脉冲相位延迟参数受到控制以随机地分布相位。
20.根据权利要求19所述的彩色投影显示器，其中，分析所感测的集合光强度信号，以确定所述至少一个特定脉冲调制光源的性能何时降级或不稳定，并且作为响应，修改用于至少一个其它所述脉冲调制光源的脉冲相位延迟参数，以减小由性能降级或不稳定引入的所述集合光束的光强度波动。
21.一种用于在彩色投影系统的颜色通道中提供照明光的方法，所述颜色通道包括具有多个脉冲调制光源的光源组件，所述方法包括：
操作所述多个脉冲调制光源，以提供多个脉冲调制光束；
组合所述多个脉冲调制光束，以提供集合光束；
感测所述集合光束的光强度信号；
响应于所感测的光强度信号，确定用于所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数，以减小所述集合光束的光强度波动，其中，所述脉冲调制参数包括用于所述多个脉冲调制光源的脉冲相位延迟参数，所述脉冲相位延迟参数受到控制以使得来自所述多个脉冲调制光源的脉冲序列以异步方式重叠，并且所述脉冲相位延迟参数受到控制以随机地分布相位；以及
使用照明光学器件引导所述集合光束，以将照明光提供到空间光调制器上。
22.一种照明系统，包括：
光源组件，包括提供集合光束的多个脉冲调制光源；
光调制控制子系统，用以控制用于所述多个脉冲调制光源的脉冲调制参数；以及
照明光学器件，用以将所述集合光束引导到照明平面；
其中，所述光调制控制子系统感测所述集合光束的合计光强度信号，并响应于所感测的合计光强度信号来控制用于所述多个脉冲调制光源的所述脉冲调制参数，以减小所述集合光束的光强度波动，其中，所述脉冲调制参数包括用于所述多个脉冲调制光源的脉冲相位延迟参数，所述脉冲相位延迟参数受到控制以使得来自所述多个脉冲调制光源的脉冲序列以异步方式重叠，并且所述脉冲相位延迟参数受到控制以随机地分布相位。
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