CN1053312C - 图象投影设备及其中使用的灯控制系统 - Google Patents

Abstract

投影电视显示器用的一种彩色控制系统(10)，具有一个投影灯(12)、一个光阀(24)和改变投影灯光颜色的装置，例如彩色转盘(16)。彩色转盘激励器(18)提供表示处在灯的光束(21)中的彩色转盘的位置(即彩色转盘的颜色)的输出信号(20)。灯激励装置(36)根据处在光束中的彩色转盘的具体颜色(R，G，B)改变用以激励该灯的输出功率。投影灯缺乏某种颜色时，本系统就在有滤色片的情况下提高提供给投影灯的输出功率。使用者的输入控制器(42)可以根据使用者的爱好和/或滤色片或投影灯出现的任何变化改变系统的色调。

Description

图象投影设备及其中使用的灯控制系统

本发明涉及一种图象投影设备，该设备包括：一个灯，供发出白光束之用；一个光阀，供根据视频信号调制逐象素从所述灯照射到光阀上的光；转换白光束装置，用于将所述灯发出的白光束转换成依时间顺序不同的彩色的光束，所述转换装置配置在所述灯与所述光阀之间。本发明还涉及用于图象投影设备之中的灯控制系统。

大多数市销的图象投影设备(例如视频投影设备)，其三种基色各个都采用独立的彩色通道。因此这种系统需要有红、绿、蓝三种光阀和必须能准确会聚到屏幕上的光路。最近，有人研制出只采用单一光阀的投影电视设备。其中一种这类系统是彩色场顺序系统。这种系统中的正常视频场(一秒的1/60，即16毫秒)分成三个部分或彩色场。这些部分的长度通常都相等，因而每一个子彩色场为1秒的1/180，即5.33毫秒。注：1/60秒的视频场是供60赫的NTSC制式用的，50赫的非NTSC制式其视频场应为1/50秒，即20毫秒。

在三个子彩色场期间，光阀依次受到红绿蓝三色光的照射。光阀受到任何已知颜色的光的照射时，该颜色相应的视频数据就显示在光阀上。这时人眼就将三个子彩色场融合为单一的全色彩色场。人眼还将连续的视频场和画幅融合为全动作、金色的影像。这种系统需要有一个顺次用每一种三色光照射光阀表面的装置。最简单的这类装置是彩色转盘，用来改变白色投影灯转动时的颜色。这种转盘就构成了用于将白光束转换成彩色光束的装置，这种装置也可被称作改变颜色的装置。

最近已经可以得到特别适用于图象投影系统经改进的光阀。其中一种的这类器件叫做可变形的反射器，这种反射器在美国专利5,079,544(这里把该专利的公开内容包括进来引作参考，就象在本说明书中全面提出似的)和该专利中提到的一些专利中有介绍。该反射器中的光阀由一系列小小的活动镜片组成，用以将光束折射到投影透镜上或从投影透镜折射出去。快速切换镜面上各象素的状态使其忽而受到忽而受不到光的照射可以产生一定的灰度级。镜片的实际体积比起相应的液晶显示元件来是小得多。这种器件要求投影灯的全部光聚焦到其较小的表面上，可用在这类系统的投影灯，其类型会受到该较小表面的限制。而适用的其它不同的灯有很多可能在色谱方面不足。这类灯老化时其色温可能漂移。

改变投影灯颜色的彩色转盘通常是由二向色滤光片制成的。这类滤光片有某些缺点。二向色滤光片是成批制造的，不同样品的这些滤光片，其色度测量值也不同。此外，受到投影灯强光的照射时，二向色滤光片会褪色。本发明的目的在于提供任何色谱上的不足均已得到补偿的一种图象投影装置。该装置的特征在于：

所述转换装置具有代表加到光束上的颜色的输出；

灯激励装置能根据输入信号改变所述灯的亮度；且

灯激励控制装置适用于与由所述转换装置的输出提供的灯的颜色同步改变所述灯的输出功率。

彩色转盘激励器给灯激励器提供表示彩色转盘位置(即彩色转盘颜色)的输出信号。灯激励器能根据彩色转盘目前使用的特定颜色改变用来激励灯的输出功率。举例说，投影灯缺某种颜色时，则现系统就在存在该颜色的滤光片时增加提供给投射灯的输出功率。此外还可以配备用户输入控制器，供根据使用者的爱好和/或二向色滤光片或投影灯中出现的任何变化改变系统的彩色平衡。这里还可采用闭路技术，即由检测器检测出发出的光色，并自动调节彩色平衡。

本发明的另一目的在于提供一种灯控系统，它包括：

供发白光束用的灯；

转换白光束装置，用于将所述灯发出的白光束转换成依时间顺序不同的彩色的光束。

为了使色谱上的不足得到补偿，本发明的灯控系统的特征是：

转换装置具有代表加到光束上的颜色的输出；

灯激励装置能根据输入信号改变灯的亮度；

灯激励控制装置用于与由转换装置输出提供的灯的颜色同步改变灯的输出功率。

美国专利5,079,544的公开内容提到了利用可变中性密度滤光片在用光照射单个象素的过程中改变投影灯的输出功率。该专利没有公开在整个色谱下改变提供给投影灯的功率的作法。这样，美国专利5,079,544是在微秒级下改变灯的输出，而本发明的设备则是在毫秒级下工作。

为了更好地理解本发明的内容，结合下面的附图详细说明。

图1是彩色投影电视系统经改进的彩色控制系统的原理图；

图2a-2f是用以给本发明的投影灯提供激励功率的各种输出波形的示意图；

图3a和3b示出了包括带有在不激励时亮度补偿的消隐期的各种激励波形。

图1示出了彩色电视投影系统的彩色控制系统10，该控制系统有一个灯12，其光输出由反射器14投射到彩色转盘16上。彩色转盘16由三个成120度角的不同颜色的二向色滤光片扇形区组成，在此情况下，三种不同的颜色为红色、绿色和蓝色。彩色转盘16围绕其转轴转动，由转盘传动系统18驱动，传动系统18的输出20表示彩色转盘16的位置，从而表示出位于灯12输出光束21中的具体颜色。例如，转盘的输出光束22顺次为红色、绿色和蓝色。分光镜23将输出的光束22传送到光阀24的表面，在本实例中，光阀24是个可变形的反射器。进来的有色光束22根据光阀激励器26提供给光阀24的视频信息加以调制，光阀激励器26则从视频输入端28接收其视频信息。从光阀24表面反射出来的有色光束经投影透镜30聚焦到镜片32上后，反射到观看屏34上。工作时，各色光依次投射到光阀上，经光阀24用该光色的特定视频信息调制后，投射到屏幕34上。彩色图象顺次出现的过程快得使各分立图象经人眼一综合，形成全彩色的画面。

本发明的灯激励系统能补充灯12所欠缺的任何光色，而且能均衡彩色转盘16中使用的二向色滤光片的颜色，这在下面将详细讨论。灯激励系统使提供给灯的平均功率保持恒定，且使加到灯上的正脉冲中的功率等于负脉冲中的功率。这可避免灯的使用寿命因颜色补充激励方案而缩短。

给灯12提供激励电流可以有许多不同的线路接法。图1示出了一种采用耦合到电流放大器的电压输出方波发生器的线路接法，电流放大器的电流输出随着电压的输入进行。从图1中可以看到，灯激励系统36有一个信号发生器38，该信号发生器能提供用来激励给灯12提供输出功率的电流(功率)放大器的电压波形。转盘激励器18使彩色转盘16的位置(因而也使彩色转盘16位于光束中的彩色扇区)与灯激励信号同步，其控制信号20输入信号发生器38中。信号发生器38上还连接有用户的输入控制器42R、42B、42G，使用者即用这些控制器调节输出信号中红蓝绿三色信号的相对量。

图2示出了灯12的各种脉冲激励状态。在各种情况下，信号是由信号发生器38产生加到电流放大器40上的，放大器40提供的输出电流，其波形仿效信号发生器38的波形。灯的亮度追随电流输出，所以电流输出增加时，亮度提高。图2a画出了一般的(未经彩色校正的)输出波形。图2a中，第一正向脉冲在彩色转盘16的红色扇区处在光束21中时加到灯12上。转盘激励器18的输出信号20表明彩色转盘16处在应有的位置时，稍后就有负脉冲产生，当蓝扇区处在光束21中时，就有正脉冲产生。从图2a中可以看到，各色的脉冲，无论是正脉冲还是负脉冲，其振幅都相等。各视频场由红绿蓝三种脉冲组成，历时1/60秒(16毫秒)，各彩色场为1/180秒。在这种工作状态下，若灯12缺乏某种颜色，则显示出来的画面也会缺乏那某种颜色。此外，只要所有脉冲的振幅保持相等就不能在系统老化时就色温对灯进行电气上的调节。

图2b、2c和2d中示出的波形示范了补充欠缺彩色的方法和调节白场色温的方法。图26中示出了另一种工作状态，在这种工作状态下，各脉冲的极性随各色场而转变。可以看到，红色脉冲(正脉冲和负脉冲)的振幅大于蓝色脉冲的振幅，蓝色脉冲的振幅又大于绿色脉冲的振幅。这样会对缺红的灯起补充作用(通过彩色转盘16的红色部分处在光束21中时提高亮度)，并使显示系统的输出达到白色平衡。借助于使用者的输入控制器42R、42G和42B，可以分别调节红、绿、蓝脉冲的振幅，同样可以调节该周期的各正负部分。

图2C中所示的波形，其输出结果与图2b所示波形的相同。但图2c中灯的三个激励脉冲中，只有两个是同极性，且毗邻的两个视频场的极性都不同。图2b和图2c中所示的波形，在调节具三基色的系统白场色温的能力方面完全相同。在基色的数目为偶数(即青色和绛红色)的系统中，为了使正脉冲中的功率等于负脉冲中的功率，输出装置就得按图2c的波形工作。通常最好还是采用图2b所示的输出波形，因为这些脉冲的频率(用零交叉法测定)高于图2c的脉冲。这可避免看电视的人感到画面在“脉动”。

图2d、2e和2f示出了用三个分立的灯代替单一的灯12的图象投影系统的输出功率。在这种方案中，单一的灯12用三个灯代替，每一种基色一个灯。在这种形式下，每一个灯接收一系列脉冲，这些脉冲在时间上控制得使其只启动一个灯。脉冲的现行振幅可加以调节来调节彩色的输出，从而使使用者可随心所欲地进行彩色校正或进行调节。可以看出，这种控制方案可以改变各种灯的输出功率，从而使屏幕上达到白色平衡。

图3a和3b示出了投影灯12的光输出中有“消隐期”的波形。白色光束为彩色转盘所中断时，两种颜色可能会同时受到光的照射或不正确地交替着。这可以这样校正：在出差错期间(图3a和3b中的“消隐”期BP)将灯关掉，在灯亮着期间(图3a和3b中的亮度校正IC)增加灯12的亮度以补偿损失掉的功率。图3a示出了有亮度补偿的消隐期波形，其中各颜色之间有过零部分(+/-)，图3b则示出了在所有三色显示之前没有过零部分的波形。这个消隐期还可用以在数据正在装入光阀24中时“隐蔽”各周期。

上述诸实施例仅仅是举例说明本发明的原理而已。本技术领域的行家们都知道，在不脱离本发明的精神和范围的前提下是可以对上述诸实施例进行种种修改的。

Claims (13)

1.一种图象投影设备，包括：

一个发出白光束的灯；

一个光阀，供根据视频信号调制逐象素从所述灯照射到所述光阀上的光；

转换白光束装置，用于将所述灯发出的白光束转换成依时间顺序不同的彩色的光束，所述转换装置放置在所述灯与所述光阀之间；其特征在于：

所述转换装置具有代表加到光束上的颜色的输出；

所述灯激励装置能根据输入信号改变所述灯的亮度；且

灯激励控制装置用于与由所述转换装置的输出提供的灯的颜色同步改变所述灯的输出功率。

2.如权利要求1所述的图象投影设备，其特征在于，所述转换装置包括一个彩色转盘。

3.如权利要求1或2所述的图象投影设备，其特征在于，所述灯激励装置通过改变所述灯的电流来控制灯的亮度。

4.如权利要求2所述的图象投影设备，其特征在于，所述彩色转盘包括若干透光的二向色滤光片。

5.如权利要求1或2所述的图象投影设备，其特征在于，所述光阀包括有一族象素的一个可变形的镜装置，供调制照射到其上的光用。

6.如权利要求1或2所述的图象投影设备，其特征在于，灯激励装置通过改变供到灯上的电流来改变灯的亮度。

7.如权利要求6所述的图象投影设备，其特征在于，灯激励装置的输出是方波。

8.如权利要求7所述的图象投影设备，其特征在于，转换装置使光的颜色在三种颜色之间转换，且至少其中一种颜色的方波幅度与其它两种颜色的方波幅度不同。

9.如权利要求8所述的图象投影设备，其特征在于，方波的极性在各三种颜色之间转换。

10.如权利要求8所述的图象投影设备，其特征在于，方波的极性在由三色构成的各图象场期间保持不变。

11.如权利要求8所述的图象投影设备，其特征在于，在两种不同颜色之间转换的过程中，切断灯的供电。

12.如权利要求1或2所述的图象投影设备，其特征在于，所述灯激励控制装置包括一个用以进一步根据用户的爱好改变对灯的输入功率的装置。

13.一种灯控制系统，其特征在于包括：

发白光束的灯；

转换白光束装置，用将所述灯发出的白光束转换成依时间顺序不同的彩色的光束，其特征在于：

所述转换装置具有代表加到光束上的颜色的输出；

灯激励装置能根据输入信号改变所述灯的亮度；且

灯激励控制装置用于与由所述转换装置的输出提供的灯的颜色同步改变所述灯的输出功率。

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