CN109814323A - 不对称斑点区域轮辐减小 - Google Patents

不对称斑点区域轮辐减小 Download PDF

Info

Publication number
CN109814323A
CN109814323A CN201811351061.7A CN201811351061A CN109814323A CN 109814323 A CN109814323 A CN 109814323A CN 201811351061 A CN201811351061 A CN 201811351061A CN 109814323 A CN109814323 A CN 109814323A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
colour wheel
width
light beam
hot spot
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811351061.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109814323B (zh
Inventor
V·R·巴克达
S·P·克里乔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Texas Instruments Inc
Original Assignee
Texas Instruments Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Texas Instruments Inc filed Critical Texas Instruments Inc
Publication of CN109814323A publication Critical patent/CN109814323A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109814323B publication Critical patent/CN109814323B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V11/00—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00
    • F21V11/08—Screens not covered by groups F21V1/00, F21V3/00, F21V7/00 or F21V9/00 using diaphragms containing one or more apertures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V14/00—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements
    • F21V14/08—Controlling the distribution of the light emitted by adjustment of elements by movement of the screens or filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
    • G03B21/2033—LED or laser light sources
    • G03B21/204—LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/04—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for filtering out infrared radiation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/06—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for filtering out ultraviolet radiation
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/005—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto
    • G03B21/008—Projectors using an electronic spatial light modulator but not peculiar thereto using micromirror devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

本申请公开了不对称斑点区域轮辐减小，在所描述的示例中，一个或更多个设备包括：光源，其生成光束；以及光学器件，其响应于光束生成光斑(310)。色轮(300)在围绕轴(340)的旋转方向上转动，因此光斑(310)照射色轮(300)的区域(例如，320的一部分)。光斑具有：第一宽度；以及第二宽度，该第二宽度比第一宽度宽并且与第一宽度正交。第一宽度与旋转方向相切地对齐。

Description

不对称斑点区域轮辐减小
背景技术
在一些电子图像投影仪中，用于由图像投影仪投影的光来源于灯或激光器的光的发射。在被调制和投影之前，发射的光通常被反射并聚焦在投影仪的光隧道(或光杆)上。发射的光可以具有接近白色的相关色温，使得可以从其获得具有不同波长的光，用于以颜色投影光学图像。通常选择原色红色、蓝色和绿色作为不同的波长。通过将来自灯的光照射通过旋转色轮(color wheel)来获得原色。色轮通常介于聚焦光的源和光隧道的入口之间。色轮经布置以旋转，使得在不同时间通过色轮过滤不同颜色的光(不同的原色)。然而，当来自光源的未过滤的光同时照射在色轮的两个不同颜色部分上时(例如，使得生成色轮轮辐(spoke))，获得混合色。当在轮辐时间期间从色轮获得的颜色是混合色调时，它与同时照射的两个不同颜色部分中的任一个的颜色不同。如果在轮辐时间期间投影仪被遮蔽(shutter)(例如，为了不投影“混合的”轮辐颜色)，则它降低了亮度或者需要复杂且昂贵的电子器件解决方案来快速脉冲光源。
发明内容
在所描述的示例中，一个或更多个设备包括：光源，其生成光束；以及光学器件，其响应于光束生成光斑(spot of light)。色轮在围绕轴的旋转方向上转动，因此光斑照射色轮的区域。光斑具有：第一宽度；以及第二宽度，该第二宽度比第一宽度宽。第一宽度与旋转方向相切地对齐。
附图说明
图1是用于不对称光圈引起的减小的色轮轮辐大小的图像投影系统的正交视图。
图2是用于像散地引起的减小的色轮轮辐大小的图像投影系统的正交视图。
图3是照射在色轮的面上的不对称光圈生成的不对称斑点的俯视图。
图4是在色轮的面上的像散地生成的不对称斑点的俯视图。
图5是用于减小的轮辐大小照射的磷光体的激光激发架构的侧视图。
图6是用于减小的轮辐大小照射的磷光体的像散激发的亮度的曲线图。
图7是作为轮辐大小减小的函数的改进的红色与白色比率的曲线图。
图8是用于投影光调制图像的投影仪的透视图。
具体实施方式
在该说明书中：(a)术语“部分”可意味着整个部分或小于整个部分的部分；(b)术语“封装”可意味着衬底或密封的容器，其可以包括从外部环境密封的局部环境中的管芯、晶片或微机械设备；(c)术语“锥形”可以意味着通过在横截面中投影形状而照射的空间体积，其中投影的形状不一定是正圆形(例如，不一定是完美锥形的基部)；以及(d)术语“光学器件”可以意味着用于生成、传播、反射、折射、掩蔽、过滤、调制和投影光中的至少一种的任何组件或组件集。
在一些投影仪中，来自光源的光被反射并且被聚焦为被照射区域(斑点)。当沿聚焦光的行进轴观察时，该斑点显现为正圆形(例如，具有恒定的半径)。被照射斑点的焦点被聚焦在隧道的入口处。相反，所描述的示例将来自灯的光聚焦为不对称斑点。如本文所描述的，来自光源(例如灯或激光二极管和/或磷光体)的光被聚焦为通过色轮或在色轮上的不对称斑点，使得不对称斑点减小了色轮的轮辐大小/持续时间。
图1是用于不对称光圈引起的减小的色轮轮辐大小的图像投影系统的正交视图。图像投影系统100通常包括光源110、反射器120、滤光器130、色轮140、光隧道150、可选的不对称光圈160、调制器170、处理器180和投影透镜190。
光源110可以是白炽灯(例如，灯泡)或一个或更多个二极管(包括激光二极管)。光源110经布置以产生用于由反射器120沿第一轴定向聚焦的光。反射器120包括反射表面，用于将光112反射为朝向滤光器130和色轮140的光束(例如，锥形)。反射器120经布置以将光聚焦在光隧道150的入口上。聚焦光112通常由滤光器130过滤以为了安全移除紫外(UV)和/或红外波长的光并避免色轮140中的色素降解。
可选的不对称光圈160被布置用于对光束进行再成形以形成聚焦光112的再成形光束(例如，在通过滤光器130过滤之后)。聚焦光112的锥形的外部被遮挡(例如，掩蔽)，使得光圈160的不对称内部边缘的形状控制照射光隧道150的入口的不对称斑点的形状。光圈160通过掩蔽(例如，遮挡)聚焦光112的锥形的选定部分来控制不对称斑点的形状。
在一些实施例中，光圈160的内部边缘是非正圆形形状(例如，除了正圆形之外的任意形状)，用于在色轮的表面上形成不对称照射的斑点。在一些示例中，光圈160的内部边缘包括用于反射光线的反射(例如，反射镜化(mirrored))表面，因此光不被光圈160吸收(否则会降低光学效率并增加热生成)。
光圈160的内部边缘的不对称形状阻挡聚焦光112的部分从第一轴径向向外，从而创建形状类似于光圈160的内部边缘的成形的斑点。相应地，聚焦光112的锥形沿第一方向不对称地变窄(例如，其中第一方向与聚焦光112的行进方向的轴正交)。例如，下面相对于图3示出不对称光圈引起的成形斑点的俯视图。
聚焦光112的不对称变窄的锥形被投影通过色轮140，使得例如具有不对称周边(不对称斑点)的被照射区域在色轮140的表面上是可见的。例如，不对称斑点通常是椭圆形的，而不是正圆形的。
在一些实施例中，光圈160是不规则的环形物或环面160a。环面160a包括在由椭圆形边缘160b勾勒的区域内的椭圆成形的空隙，其是非圆形的。光圈160经布置以接收反射光112的锥形光束并选择性地通过不对称成形的光束(例如，成形的光锥)。光锥包括(例如，在横截面中)成形的椭圆形的照射区域。成形的光锥被投影通过色轮140，因此，例如，时间复用的色变斑点被聚焦在光隧道150的入口的表面上。
光圈160包括大致平行于色轮140的面的一个面，其中光圈160包括延伸通过光圈160面的开口。在一些实施例中，开口是椭圆，其具有：第一轴；和第二轴，该第二轴比第一轴长。椭圆的第二轴与色轮半径对齐(平行)，色轮半径从色轮140的旋转中心延伸通过被照射的斑点。环面160a可以包括可选的反射表面，使得聚焦光112的被阻挡部分作为反射光被再循环(例如，这有助于恢复聚焦光112的一些强度，否则由于椭圆边缘160b的插入而丢失或被吸收)。本来被阻挡的光的再循环增加了投影光束强度，减少了散热并提高了效率。
色轮140包括不同颜色(例如，红色、绿色和蓝色)的半透明区域或扇形(例如，饼片形区域)。色轮140经布置以围绕旋转轴(例如，围绕色轮140的质心)旋转，使得轮的不同颜色区域连续地穿过由不对称斑点照射的区域。相应地，色轮140通过光学地过滤穿过不对称光圈160的不规则成形的光束，生成时间调制的色变颜色光束。
时间调制的色变颜色光束被引导通过光隧道150以进行准直。准直的时间调制的色变光束被投影到光调制器170上。光调制器170响应于电子图像调制入射光(例如，准直的时间调制的色变光束)并将调制的光导向投影透镜190以投影视觉图像以供显示。处理器180将图像信号(例如，电子图像的视频流)输出到光调制器170，使得光调制器170的光调制的定时相对于以下因素被控制：帧速率；色轮的(一个或更多个)自旋速率；以及轮辐定时。光调制可以遮蔽(例如，关闭)(例如，准直的时间调制的色变光束的)光，否则在不对称斑点同时照射色轮140的两个不同颜色区域的时间期间投影该光。
光调制器170选择性地反射各个部分(例如，像素)，使得在适当的表面上投影和显示的图像的正确色调的颜色被人类观察者感知。例如，光调制器170可以是空间光调制器(SLM)，诸如液晶显示器或可变形微镜设备(DMD)，其也可以称为数字微镜设备。相应地，在一个实施例中，光调制器170是包装在封装中的DMD，该封装包括用于透射入射光和反射光的光学透明窗口。DMD包括以行和列布置的反射元件(例如，微镜)的二维阵列，其中每个这样的反射元件生成要在图像中显示的相应像素。反射元件选择性地使入射光(例如，准直的时间调制的色变光束)反射通过投影透镜190。响应于来自处理器180的信号和响应于准直的时间调制的色变光束，反射元件通过投影透镜190发出(beam)选择的图像，以用于在任何合适的表面上显示。
图2是用于像散地引起的减小的色轮轮辐大小的图像投影系统的正交视图。图像投影系统200通常包括光源210、反射器220、像散滤光器230、色轮240、光隧道250、调制器270、处理器280和投影透镜290。
光源210可以是白炽灯(例如，灯泡)或一个或更多个二极管(包括激光二极管)。光源210经布置以产生用于通过反射器220进行定向聚焦的光。反射器220包括反射表面，用于将光212反射为朝向像散滤光器230和色轮240的光锥或光柱。
聚焦光212被像散滤光器230过滤以为了安全移除紫外(UV)和/或红外波长并避免色轮240中的色素降解。像散滤光器230包括一个或更多个透镜表面，其用于像散地生成用于照射色轮240的不对称斑点。像散滤光器230的透镜将聚焦光212引导到色轮240的表面上。例如，像散滤光器230的透镜表面(或透镜表面的组合)可以是圆柱形、椭圆形(例如但不是球形)或其组合。另外，例如，像散滤光器230可以包括第一焦距(例如，沿着第一轴)，其比第二焦距(例如，沿着与第一轴正交的第二轴)长。不同的焦距不规则地折射入射光以透射(例如，通过)照射的非圆形斑点(例如，不对称和/或椭圆斑点)以用于成像(例如，聚焦)在色轮240的表面上。
像散滤光器230折射光212的入射锥形光束(例如，完美地锥形光束)以形成再成形的聚焦光束。像散折射照射色轮240的表面以形成不对称斑点(例如，图4的410)。不对称斑点通常可以是椭圆形的，因此它具有第一宽度和第二宽度，其中第一宽度比第二宽度短并且与色轮的边缘点相切地对齐(与色轮的边缘点相切的线平行)，并且其中第二宽度比第一宽度长并且与第一宽度正交。色轮240旋转(例如，自旋)，因此光隧道250的入口的表面由时间复用的色变光锥(例如，不对称光锥)进行斑点照射(spot-illuminated)。
在各种实施例中，像散滤光器230可以是中性密度滤光器(使得所有光的频率逐渐被相等地减弱)或UV滤光器用于通过可见光频率并过滤(例如，减弱)UV光频率。在一些示例中，像散滤光器的透镜和过滤功能可以被分布在若干组件之间，使得通过图像投影系统200的单独的组件执行透镜和过滤的功能。
像散透镜(例如，变形、圆柱形、椭圆形或非球形透镜)生成不对称斑点而不是掩蔽光的部分，从而避免(光的)吸收，否则发生吸收，因为插入光圈160作为成形掩膜。相应地，保存投影的光束强度，同时避免由光圈掩蔽引起的散热，并且同时提高效率。
响应于穿过像散滤光器230的不规则的成形的光束，旋转色轮240生成时间调制的色变颜色光束。时间调制的色变颜色光束被引导到光隧道250上并且被引导通过光隧道250以进行准直。不对称斑点生成更小的轮辐大小(例如，与照射的斑点的正圆形相比)。投影光学器件被布置用于保存光学扩展量(etendue)，其有助于在色轮240面上生成更小的轮辐大小时减少亮度的损失。
准直的时间调制的色变光束通过光调制器270被调制到视觉图像中并且被导向投影透镜290以投影视觉图像以供显示。处理器280将图像信号(例如，视频流)输出到光调制器270，使得光调制的定时相对于以下因素被控制：帧速率；色轮的自旋速率；以及轮辐定时(例如，从轮辐时间开始到轮辐时间结束)。
图3是照射在色轮300的面上的不对称光圈生成的不对称斑点的俯视图，色轮300为图1的色轮140的一个示例并且被布置为在旋转方向上转动。例如，色轮300包括用于照射一个或两个相邻半透明颜色区域(例如，扇区)320的部分的不对称斑点310，其中颜色区域径向地围绕中心轮轴330被布置。不对称斑点310是通过不对称光圈160生成的光斑，并且其具有：第一宽度；以及第二宽度，该第二宽度比第一宽度宽。第一宽度与旋转方向相切地对齐(平行于与旋转方向相切的线)。例如，旋转方向包括光线与在旋转方向上的色轮的边缘上的光线起点相切地延伸，其中光线起点接近不对称斑点310。
在一个示例中，根据通过不对称斑点310(例如不对称地照射的区域或光斑)照射的相应的颜色区域320，六个颜色区域320是用于连续地透射红色、绿色和蓝色颜色光中的选择的颜色。在该示例中，两个颜色区域320针对每个颜色而存在，使得三个颜色中的每个以色轮300的每次转动被两次透射。另外，与每个颜色区域相关联的颜色与相邻颜色区域的颜色不同。在另一个示例中，颜色区域320可以选择地透射例如青色、黄色和品红色颜色光。
在各种实施例中，可以使用颜色区域320的任何适当组合、布置、数量或颜色。如下文相对于图5讨论的，磷光体550可以被布置在磷光体轮的“颜色区域”内，并且用来自激光器的光照射，使得光学活性磷光体贡献包括与入射的激光的(一个或更多个)波长不同的波长的颜色的光。
在操作中，色轮300围绕轮轴330旋转，使得不对称斑点310根据色轮300的旋转方向以旋转的顺序照射滤色器元件320中的每个的连续的部分。当两个相邻的半透明颜色区域320同时被照射时，存在轮辐时间。相应地，穿过色轮的光作为时间复用的色变(例如，锥形)光束被输出。色轮通常以恒定旋转速率(例如，通过耦合到轮轴330的轴340)被驱动，使得复用的色变光束以时间关系与相应颜色区域320中的每个相关联。
时间复用的色变光束由光隧道150进行准直，并且被导向包括光调制器170的封装的光学活性表面，使得连续的颜色以周期或“主要”间隔被聚焦到光调制器170上。根据准直的时间复用的色变光束的周期性，处理器280输出用于使光调制器170在轮辐间隔期间遮蔽的信号并且响应于准直的时间复用的色变光束的入射颜色生成单个颜色的部分图像。例如，人类眼睛视觉的持久性将投影的部分的单个颜色图像的每个投影的颜色整合为“真实颜色”图像。
轮辐间隔还在时间上与每个相对颜色区域320和色轮300的旋转速率相关。相应地，当不对称斑点310照射两个相邻颜色区域320的时变部分时，以及在只照射单个颜色区域320期间的之间(in-between)时间时，有时发生轮辐间隔。在每个轮辐间隔期间，时间复用的色变光束的颜色是混合的颜色，共享来自照射的颜色区域320中的两个的轮轴。在一个示例中，响应于指示轮辐间隔存在的(例如，由处理器180生成的)信号，由光调制器170遮蔽时间复用的色变光束(例如，偏离投影透镜290)。
轮辐间隔的持续时间与不对称的斑点310的窄的宽度(例如，第一尺寸)和色轮的旋转速度成比例。在恒定的旋转速率下，减小不对称斑点的高度还减少轮辐时间，从而增加由穿过色轮300的不对称斑点310的光照射的显示的图像的质量。
不对称斑点310包括比第二尺寸短的第一尺寸，使得由不对称斑点310所对的角度(角度的原点是旋转的中心)小于由照射的正圆区域所对的角度。相应地，可以减小遮蔽时间，并且可以投影增强的颜色(例如，如下文参考图7所讨论的)。
在一个示例中，不对称斑点310是椭圆形的(例如，非正圆形的)，其中长轴通常指向色轮300的旋转的中心。相应地，不对称斑点的特征在于较短的尺寸平行于由角度的光线和颜色的圆形边缘的交点限定的正割线(或弦)，其中，角度的原点是色轮旋转的中心，并且角度对着不对称斑点。如下文相对于不对称光圈160所讨论的，响应于不对称光圈160的内部空隙的横截面形状而生成不对称斑点310的形状。
图4是在色轮400的面上的像散地生成的不对称斑点的俯视图，色轮400为图1的色轮140的一个实施例。例如，色轮400包括用于照射一个或两个相邻半透明颜色区域420的部分的不对称斑点410，其中颜色区域围绕中心轮轴430被径向布置。使用位于灯和色轮400之间的变形/圆柱形光学元件(诸如像散滤光器230)来实现不对称斑点410。
不对称斑点410是由光学器件(例如像散滤光器230)生成的光斑，并且具有：第一宽度；以及第二宽度，其比第一宽度宽。第一宽度与旋转方向相切地对齐(平行于与旋转方向相切的线)。第二宽度与第一宽度正交并且与色轮半径对齐，该色轮半径从色轮400的旋转的中心延伸通过不对称斑点410。
在操作中，色轮400围绕轮轴430旋转，使得不对称斑点410以旋转的顺序连续地照射滤色器元件420中的每个的部分。相应地，穿过色轮的光作为时间复用的色变(例如，锥形)光束被输出。色轮以恒定旋转速度(例如，通过耦合到轮轴430的轴440)被驱动，使得复用的色变光束以时间关系与颜色区域420中的每个相关联。
图5是用于减小的轮辐大小照射的磷光体的激光激发架构的侧视图。例如，激光二极管510的阵列可包括多模激光二极管，其用于引导相干光通过适于像散的透镜，以生成激光照射的椭圆形图案。例如，多模激光二极管中的每个经布置以通过相应像散透镜(例如，圆柱形、椭圆形、变形和/或非球面透镜)发射相干光。激光二极管510的阵列经布置以发射朝向二向色镜520被引导的相干光束。
二向色镜520经布置以朝向第一透镜530和第二透镜540反射相干光束。第一透镜530和第二透镜540经布置以将从二向色镜520反射的相干光朝向磷光体550的区域内部地折射。第一透镜530的光学器件和/或第二透镜540的光学器件可选地是像散的(例如，变形的)，使得磷光体550以在下文中参考图6所讨论的椭圆形图案被照射。
磷光体550经布置以响应于由第一透镜530和第二透镜540像散地折射的相干光而发磷光(例如，生成非相干光)。磷光体550被沉积在色轮的表面上，并且经布置以将不对称折射的相干光和磷光光朝向诸如调制器270的光学调制器反射以用于投影(例如，在响应于相邻磷光体而发生轮辐的时间期间，每个磷光体与不同的颜色相关联，同时被照射)。
磷光体550被布置在色轮的表面上，该色轮经布置以旋转。磷光体轮包括用于不同种类的磷光体的单独区域以发射不同波长的光，其中发射的光包括根据色轮的旋转程度的时变颜色。当由一个或更多个激光照射的不对称照射图案照射两个相邻磷光体区域的部分时，磷光体轮的旋转导致轮辐时间存在。在一个示例中，光源包括多模激光二极管的阵列，并且在每个轮辐时间期间关闭多模激光二极管。
图6是用于减小的轮辐大小照射的磷光体的像散激发的亮度的曲线图。例如，激光器生成用于穿过变形光学器件的相干光束以成形相干光束的轮廓。磷光体曲线图600显示激发磷光体表面的相干光束的成形的横截面的结果。
磷光体曲线图600指示响应于相关联的磷光体(例如，磷光体550)的像散激发在磷光体平面上方生成相对亮度。通常，磷光体的像散激发在磷光体上生成激光照射的斑点，用于使磷光体以椭圆图案610发磷光，椭圆图案610的较短的尺寸与磷光体轮的旋转方向相切地对齐。
图7是作为轮辐大小减小的函数的改进的红色与白色比率的曲线图。例如，曲线图700包括函数710，其显示改进的红色与白色比率和轮辐大小减小的关系。通过确定轮辐大小减小因子来(例如，部分地)确定改进的红色与白色比率：
ds＝1–SP1/SP0 (1)
其中，SP1是新的轮辐大小，并且SP0是原始轮辐大小。例如，如果新的轮辐大小SP1为12度，并且原始轮辐大小SP0为18度，则轮辐大小减小因子ds指示轮辐大小减小为原始轮辐大小SP0的三分之一(例如，百分之33)。
从减小色轮的红色区段上的轮辐大小而产生的红色与白色改进RWI为：
RWI＝ds*Sp0/(SRED–Sp0) (2)
其中，SRED为红色区段扇区大小(以度为单位)，Sp0为原始轮辐大小(以度为单位)，以及ds轮辐大小减小因子。如果红色区段大小SRED为60度，那么RWI近似等于0.14。
新的红色与白色比率RWnew为：
RWnew＝(1+RWI)*RWold (3)
如果原始颜色与红色比率RWold为百分之5.5，并且红色区段大小SRED为60度，那么新的红色与白色比率RWnew约为百分之6.27(例如，如由用于百分之33的输入值的函数710所显示的)。相应地，可以以最小的亮度损失来实现沿旋转方向的斑点大小减小约30％，诸如，通过保存光源的光学扩展量以用于生成不对称斑点。
红色与白色比率RWnew的特定颜色红色可以由其他颜色取代，以生成由于减小的轮辐时间而改进的红色与白色比率。例如，不对称光斑包括：在颜色区域的第一整体照射的部分上的第一平均亮度，以生成第一显示图像，第一显示图像包括第一颜色与白色比率。第一颜色与白色比率在参考图像的第二颜色与白色比率上得到改进，该参考图像由假想的圆形光斑生成(例如，其中，参考图像可以从相同光源、光学器件、色轮、光调制器和投影透镜中生成，并且其中示例圆形光斑具有恒定半径，第二平均亮度等于第一平均亮度和/或假想的圆形光斑的第二整体照射的部分等于不对称光斑的第一整体照射的部分)。
因为假想的(例如，原始的)圆形光斑的直径大于不对称光斑的较短(例如，短)轴，所以原始轮辐大小(例如，Sp0)大于相应光斑的新的轮辐大小(例如，Sp1)。相应地，当假想的圆形光斑同时照射色轮的两个相邻颜色区域的部分时，新的轮辐时间(例如，来自Sp1)短于第二轮辐时间(例如，来自Sp1)。
图8是用于投影光调制图像的投影仪的透视图。例如，光学投影系统800包括投影仪802，其用于通过投影透镜804将图像投影到显示表面(例如，屏幕810)上，以生成显示的图像808。所显示的图像808可以是通过由减少的轮辐颜色/磷光体轮用颜色调制的光投影的幻灯片演示或视频，如本文所描述的。系统800可包括摄像机或图像捕获设备806，诸如电荷耦合设备(CCD)摄像机或互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。在至少一个实施例中，图像捕获设备806(例如，用于系统颜色校准)被嵌入在投影仪802内。系统800包括一个或更多个控制按钮812以允许由人类用户进行菜单选择(例如，用于颜色或白色平衡调整的选择)。
在权利要求的范围内，在所描述的实施例中，修改是可能的，并且其他实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种装置，包含：
光源，其生成光束；
光学器件，其响应于所述光束生成光斑；以及
色轮，其经布置在围绕轴的旋转方向上转动，其中所述光斑是所述色轮的被照射区域，并且所述光斑具有：第一宽度，其与所述旋转方向相切地对齐；以及第二宽度，其比所述第一宽度宽，并且与所述第一宽度正交。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学器件包括不对称光圈，所述不对称光圈生成所述第一宽度和所述第二宽度。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述不对称光圈的内部边缘包括用于反射入射光的反射镜化表面。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述光学器件经布置以将所述光束聚焦在光隧道的入口上，所述光隧道的入口经布置以接收由所述色轮过滤的光。
5.根据权利要求1所述的装置，其中所述光学器件经布置以像散地生成所述第一宽度和所述第二宽度。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述光学器件经布置以保存所述光源的光学扩展量。
7.根据权利要求5所述的装置，其中所述光学器件包括以下中的至少一个：紫外线滤光器；和红外线滤光器。
8.根据权利要求5所述的装置，其中所述光学器件经布置以将所述光束像散地聚焦在所述色轮的表面上。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述色轮包括用于响应于所述光斑发射光的磷光体，其中发射的光包括根据所述色轮的旋转的程度的时变颜色。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述光学器件经布置用于像散地用透镜作用于激光光束以生成所述光斑。
11.根据权利要求9所述的装置，其中所述光源包括多模激光二极管，所述多模激光二极管发射用于透射通过相应像散透镜的光。
12.根据权利要求1所述的装置，其中所述色轮的光的所述被照射区域是椭圆形图案。
13.一种系统，包含：
光源，其生成光束；
光学器件，其响应于所述光束生成光斑，其中所述光斑具有：第一宽度；以及第二宽度，其比所述第一宽度宽，并且与所述第一宽度正交；以及
色轮，其包括至少第一相邻颜色区域和第二相邻颜色区域以生成相应第一颜色和第二颜色，其中所述第一颜色与所述第二颜色不同，所述光斑是所述色轮的被照射部分，并且所述色轮可旋转到所述光斑的位置，以同时照射所述第一相邻颜色区域的部分和所述第二相邻颜色区域的部分。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一宽度与所述色轮的旋转方向相切地对齐。
15.根据权利要求14所述的系统，包含：
光调制器，其调制由所述色轮过滤或反射的光，其中所述光调制器经布置以在轮辐时间期间遮蔽由所述色轮过滤或反射的光；以及
投影透镜，其通过将所述调制的光投影和聚焦在显示表面上来生成显示的图像。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述光斑具有平均亮度，并且所述显示的图像具有颜色与白色比率。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述轮辐时间是当所述色轮旋转到所述光斑的位置以同时照射所述第一相邻颜色区域的部分和所述第二相邻颜色区域的部分的时间。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述光源包括多模激光二极管，所述多模激光二极管在所述轮辐时间期间关闭。
19.一种方法，包含：
生成光束；
对所述光束进行再成形以形成再成形光束；以及
响应于所述再成形光束，在色轮的区域上生成不对称光斑，所述色轮在旋转方向上旋转，其中所述光斑具有：第一宽度，其与所述旋转方向相切地对齐；以及第二宽度，其比所述第一宽度宽，并且与所述第一宽度正交。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述再成形光束由以下中的至少一个生成：不对称光圈；像散地折射所述光束；以及像散地反射所述光束。
CN201811351061.7A 2017-11-22 2018-11-14 不对称斑点区域轮辐减小 Active CN109814323B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/821,701 2017-11-22
US15/821,701 US10416547B2 (en) 2017-11-22 2017-11-22 Assymetric spot area spoke reduction

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109814323A true CN109814323A (zh) 2019-05-28
CN109814323B CN109814323B (zh) 2024-01-23

Family

ID=66532942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811351061.7A Active CN109814323B (zh) 2017-11-22 2018-11-14 不对称斑点区域轮辐减小

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10416547B2 (zh)
CN (1) CN109814323B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021121300A1 (zh) * 2019-12-19 2021-06-24 深圳光峰科技股份有限公司 电流控制电路、方法以及投影设备

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021024225A (ja) * 2019-08-07 2021-02-22 株式会社リコー 照射光学系および光照射装置および３次元造形装置
US11765325B2 (en) * 2019-11-01 2023-09-19 Texas Instruments Incorporated Digital display system and method
CN113253554B (zh) * 2020-02-13 2022-11-08 中强光电股份有限公司 照明系统、照明控制方法以及投影装置

Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030147052A1 (en) * 2001-12-28 2003-08-07 Penn Steven M. High contrast projection
CN1510392A (zh) * 2002-12-25 2004-07-07 合肥工业大学 并行像散三维光聚焦探测方法及装置
CN1658066A (zh) * 2004-02-20 2005-08-24 三星电子株式会社 投影仪系统的灯单元和显示装置
CN1720574A (zh) * 2002-12-06 2006-01-11 皇家飞利浦电子股份有限公司 使用椭圆形光斑在可记录的光学记录载体上记录信息的装置和方法
US20060158898A1 (en) * 2005-01-18 2006-07-20 Young Optics Inc. Projector
KR20080025878A (ko) * 2006-09-19 2008-03-24 엘지전자 주식회사 칼라휠 유닛 및 칼라휠 유닛에서 가용 면적을 최적화시키는방법
US20080158116A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 Texas Instruments Incorporated System and method for timing color presentaion of an image display system
CN101238505A (zh) * 2005-08-05 2008-08-06 德克萨斯仪器股份有限公司 显示系统中光学器件的跃迁区段实现
CN101592308A (zh) * 2008-05-30 2009-12-02 绎立锐光科技开发(深圳)有限公司 可提供变色光的光源及其方法
CN101604057A (zh) * 2008-06-13 2009-12-16 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 色轮及数字光处理投影仪
US20100118540A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-13 Texas Instruments Incorporated System and Method for Illuminating a Target
CN101813290A (zh) * 2009-02-20 2010-08-25 红蝶科技(深圳)有限公司 三基色半导体照明装置及使用其的微型投影光学引擎
CN101878652A (zh) * 2007-11-28 2010-11-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 控制在轮辐时间期间所发射光的照明系统、方法和投影设备
US20120242912A1 (en) * 2011-03-23 2012-09-27 Panasonic Corporation Light source apparatus and image display apparatus using the same
CN102854733A (zh) * 2012-08-06 2013-01-02 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 发光装置及相关投影系统
CN102914872A (zh) * 2012-11-20 2013-02-06 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 半导体激光器椭圆光斑的整形和准直装置
CN103076712A (zh) * 2011-10-26 2013-05-01 深圳市光峰光电技术有限公司 投影光源及应用该投影光源的投影装置
US20130107226A1 (en) * 2010-07-08 2013-05-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Projection system comprising a solid state light source and a luminsecent material
US20130114049A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-09 Appotronics (China) Corporation Light source device and projection display method
US20140063468A1 (en) * 2012-08-31 2014-03-06 Casio Computer Co., Ltd. Projection apparatus, projection method, and storage medium having program stored thereon, which provide high-quality image by effectively using spoke period
US20140253882A1 (en) * 2013-01-14 2014-09-11 Texas Instruments Incorporated Hybrid laser excited phosphor illumination apparatus and method
CN105607401A (zh) * 2015-11-04 2016-05-25 海信集团有限公司 光源的双色轮同步控制方法
CN106773481A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 海信集团有限公司 一种投影光源及投影设备

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2533735C (en) * 2003-08-18 2011-10-18 Gentex Corporation Optical elements, related manufacturing methods and assemblies incorporating optical elements

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030147052A1 (en) * 2001-12-28 2003-08-07 Penn Steven M. High contrast projection
CN1720574A (zh) * 2002-12-06 2006-01-11 皇家飞利浦电子股份有限公司 使用椭圆形光斑在可记录的光学记录载体上记录信息的装置和方法
CN1510392A (zh) * 2002-12-25 2004-07-07 合肥工业大学 并行像散三维光聚焦探测方法及装置
CN1658066A (zh) * 2004-02-20 2005-08-24 三星电子株式会社 投影仪系统的灯单元和显示装置
US20060158898A1 (en) * 2005-01-18 2006-07-20 Young Optics Inc. Projector
CN101238505A (zh) * 2005-08-05 2008-08-06 德克萨斯仪器股份有限公司 显示系统中光学器件的跃迁区段实现
KR20080025878A (ko) * 2006-09-19 2008-03-24 엘지전자 주식회사 칼라휠 유닛 및 칼라휠 유닛에서 가용 면적을 최적화시키는방법
US20080158116A1 (en) * 2006-12-29 2008-07-03 Texas Instruments Incorporated System and method for timing color presentaion of an image display system
CN101878652A (zh) * 2007-11-28 2010-11-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 控制在轮辐时间期间所发射光的照明系统、方法和投影设备
CN101592308A (zh) * 2008-05-30 2009-12-02 绎立锐光科技开发(深圳)有限公司 可提供变色光的光源及其方法
CN101604057A (zh) * 2008-06-13 2009-12-16 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 色轮及数字光处理投影仪
US20100118540A1 (en) * 2008-11-10 2010-05-13 Texas Instruments Incorporated System and Method for Illuminating a Target
CN101813290A (zh) * 2009-02-20 2010-08-25 红蝶科技(深圳)有限公司 三基色半导体照明装置及使用其的微型投影光学引擎
US20130107226A1 (en) * 2010-07-08 2013-05-02 Koninklijke Philips Electronics N.V. Projection system comprising a solid state light source and a luminsecent material
US20120242912A1 (en) * 2011-03-23 2012-09-27 Panasonic Corporation Light source apparatus and image display apparatus using the same
CN104865784A (zh) * 2011-10-26 2015-08-26 深圳市光峰光电技术有限公司 投影光源及应用该投影光源的投影装置
CN103076712A (zh) * 2011-10-26 2013-05-01 深圳市光峰光电技术有限公司 投影光源及应用该投影光源的投影装置
US20130114049A1 (en) * 2011-11-04 2013-05-09 Appotronics (China) Corporation Light source device and projection display method
CN102854733A (zh) * 2012-08-06 2013-01-02 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 发光装置及相关投影系统
US20140063468A1 (en) * 2012-08-31 2014-03-06 Casio Computer Co., Ltd. Projection apparatus, projection method, and storage medium having program stored thereon, which provide high-quality image by effectively using spoke period
CN102914872A (zh) * 2012-11-20 2013-02-06 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 半导体激光器椭圆光斑的整形和准直装置
US20140253882A1 (en) * 2013-01-14 2014-09-11 Texas Instruments Incorporated Hybrid laser excited phosphor illumination apparatus and method
CN105607401A (zh) * 2015-11-04 2016-05-25 海信集团有限公司 光源的双色轮同步控制方法
CN106773481A (zh) * 2016-12-23 2017-05-31 海信集团有限公司 一种投影光源及投影设备

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021121300A1 (zh) * 2019-12-19 2021-06-24 深圳光峰科技股份有限公司 电流控制电路、方法以及投影设备

Also Published As

Publication number Publication date
US10416547B2 (en) 2019-09-17
US20190155136A1 (en) 2019-05-23
CN109814323B (zh) 2024-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109814323A (zh) 不对称斑点区域轮辐减小
JP6392934B2 (ja) 光源システム及び投影装置
JP6853862B2 (ja) 発光装置及び投影表示デバイス
US9325955B2 (en) Light source apparatus and projector apparatus with optical system having reduced color irregularity
CN108153093B (zh) 一种色轮
TWI506224B (zh) 照明裝置
KR20150123064A (ko) 조명장치 및 이를 구비한 투사형 영상표시장치
TWI448804B (zh) 光源系統及包含該光源系統之投影裝置
JP2010503886A (ja) 警告光を有するレーザ投影器
KR101179014B1 (ko) 화상 투사 장치 및 프리즘
TW201447363A (zh) 投射型顯示裝置
CN104870887B (zh) 光源装置
BR112020016998B1 (pt) Sistemas e métodos para projeção digital a laser com contraste aumentado usando filtro de fourier
TW201139937A (en) LED illumination system with recycled light
CN106371274B (zh) 一种混合光源装置及其发光控制方法、投影系统
CN108292088B (zh) 投射型显示装置和其设计方法
JP2004286785A (ja) 光学系及びその光学系を備えた投射型画像表示装置
US10416441B2 (en) Fluorescent color wheel and projector
JP2004252112A (ja) 映像投射装置及びこれに用いられる照明装置
JP6841274B2 (ja) 投射型表示装置
US11765325B2 (en) Digital display system and method
CN107885020A (zh) 一种激光光源及投影设备
JP2015052688A (ja) 光源装置及び投影装置
JP6575617B2 (ja) 光源装置及び投影装置
KR100813988B1 (ko) 조명 장치 및 이를 이용한 화상 투영 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant