CN1101197A

CN1101197A - 电视投影系统

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Publication number: CN1101197A
Application number: CN94102233A
Authority: CN
Inventors: C·迪特; D·勒夫勒
Original assignee: Schneider Elektronik Rundfunkwerke GmbH
Current assignee: Schneider Elektronik Rundfunkwerke GmbH
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1994-03-03
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: HU212690B; CA2115728C; US5440352A; SK23994A3; CZ285006B6; HU9400457D0; AU5500394A; BR9400550A; TR27696A; FI941018A; IL108656A0; FI941018A0; RU2115264C1; JPH0775117A; AU669247B2; SK280667B6; PL302443A1; CA2115728A1; CZ39494A3; HUT69369A

Abstract

一种电视投影系统，用于形成电视图象的象点；它具有至少三个可按不同波长的光信号的强度进行控制的光源，其中各象点的色彩借助第一基本系统中的色值信号确定，这些色值信号在CIE图中可用由荧光粉的波长确定的色彩区域的角点表示。光信号的波长决定了一个与第一基本系统拥有公共色彩区域的第二基本系统。另外，设有一个输入电路，用于产生至少三个与色值信号成比例的或者包含其混合信号的电信号，还设有一个控制装置，用于控制光源。

Description

本发明涉及一种形成电视图象的彩色象素的方法，这些象素是用不同波长的光信号照射形成的，且其色彩借助第一基本系统中的色值信号确定，此第一基本系统在CIE图中可由通过荧光粉的波长确定的色彩区域的角点表示，还设有第二基本系统，其中光信号的波长不同于第一基本系统，但它与第一基本系统有公共的色彩范围，光信号是由至少三个信号产生的，这至少三个信号为色值信号或通过由第一基本系统经一矩阵转换至第二基本系统交换而包含色值信号。本发明还涉及一种电视投影系统，此系统借助至少三个光源来形成电视图象的彩色象素，光源的不同波长的光信号的强度可得到控制，各象素的色彩由第一基本系统中的色值信号确定，此色值信号在CIE图中可由通过荧光粉的波长限定的色彩区域的角点表示，光信号的波长确定了一个第二基本系统，后者不同于第一基本系统，且与第一基本系统有公共的色彩范围，并具有用于产生至少三个电信号的输入电路-这些电信号与色值信号成比例或包含其混合信号-以及用于控制光源的控制装置，此控制装置由输入电路的信号触发，并具有可将各色彩由第一基本系统通过一矩阵转换至第二基本系统的电路，更具体地讲，此矩阵用于实现上述方法。

采用这种方法的电视投影系统已由Yachiko Yamada、Manabu Yamamoto和Sadao Nomura以题目为“Large Screen laser Color TVProjector”的文章记载于1970年的第六届国际量子学会议论文集中（“Procedings of 6th International Quantum Electronics Conference”，1970）。三个不同颜色的激光器被用作光源并借助DKDP（重氢化原酸性磷酸钾）晶体调制，而且借助一分色镜系统组合形成一公共光束。此光束通过偏转装置投影于屏幕上。此偏转装置使此光束根据帧频和行频进行光栅扫描，以便在屏幕上形成彩色电视图象。

但是，这类投影图象非常不同于由传统的彩色电视接收机的电视显象管中得知的彩色图象，因为彩色电视显象管是借助能发射较宽光谱的荧光粉形成色彩的，而激光器为单色光源。在传统电视技术中，为了色彩的正确再现，电视摄象机的色灵敏度与荧光粉是一致的。但在采用激光系统的投影技术中，这会导致显著的彩色失真。导致显著和彩色失真的另一原因是无法获得对应于所有需要的波长的激光光源，因此，即使精心选择激光器，也无法产生全部所希望的色彩。

上述的Yamada等人的文章描述了一种电视投影系统，其中，视频图象是借助波长为488nm、514nm和647nm的三个激光器形成的。因此，激光器的色彩与NTSC视频信号的色彩不一致。所以，上述文章的作者建议：通过一个矩阵电路，将可由激光器实现的色彩校正为按NTSC标准发送的色彩。但是，很显然，这仅仅能实现有限的色彩校正。

在H.Lang.R.Oldenbourg Verlag所著的名为“Farbmetrikund Farbfermsehen”（色度法与彩色电视）的书（H.Lang.R.Oldenbourg Verlag，Munich/Vienna，1978）中描述到：通过矩阵运算可将色彩由一个基本系统转换到另一基本系统。实现这种转换的先决条件主要是色彩的基本系统和分量的存在以及在x、y和z坐标系中以矢量表示它们的能力。然而，业已表明，对于在矢量空间中有些分量为负的光谱色彩，可能会出现困难。负的色彩分量无法实际地实现。因此，当负分量出现时，色彩矢量本身不转换，但添设有附加正矢量的另一色彩矢量被转换了。

随着电视投影系统的进一步发展，色彩转换也不再被采用。因此，Teiichi Taneda等人在名为“High Quality Laser Cokor Television Display”（高质量激光彩色电视显示器）的文章（此文章载于NHK Laboratories Note（1972）的总第152期）中描述了一种采用477nm、515nm和633nm波长的激光投影系统，除绿色外，这些波长位于NTSC标准的色彩附近。尽管所产生的色彩与NTSC色彩不一致，但可省去色彩转换。

此后（1973），此作者在“Journal of the SMPTE”82卷470页再次描述了此系统，但在色匹配方面毫无改进。

在大图象投影装置的此后的发展中也未采用色彩转换，（比如）这可由下列文献中看出：WO A-88/01823、“大屏幕高清晰度激光视频投影系统的发展”（Tony Clinic，SPIE，Vol.1456）、“大屏幕投影”（Avionic and Helmet Mounted Displays，1991，pp51-57）、以及“海军海洋系统中心（NOSC）中以激光为基础的显示技术的研制”（Thomas Phillips et al.，SPIE，Vol.1454，Beam Deflection and Scanning Technologies（束偏转和扫描技术），1991，pp290-298）。在研制中采用的路线却是以尽可能准确地再现荧光粉色彩的方式选择光源的色彩。

为了使激光色彩尽可能准确地与荧光粉的色彩匹配，可采用染料激光器，借助于此激光器可改变所产生的激光的波长，且其色彩与荧光粉的色彩匹配。然而，染料激光器具有很有限的效率，且此技术大大降低了激光输出。要提供较高输出会使系统极为昂贵。以合适的成本实现很高输出也是不可能的（参见“Fernseh-und Kino-Technik”1974，No.6，p169）。激光激活物质的毒性导致染料激光器有另一缺点，即，它会产生严重的处置问题，这主要是因为商售染料激光器的使用寿命是很有限的。尽管如此，染料激光器在激光投影系统中仍被用于色偏移（例如EP-A-O，084，434）。

在上述的Tony Clinic的文章中，所述的激光波长的选择也是借助于染料激光器实现的，600至620nm之间的波长被选作红色光，514.5nm的波长被选作绿色光，457至488nm之间的波长被选作兰色光。色彩通过一电路而匹配于荧光粉，在此电路中，为获得对于HDTV可以接受的色彩范围，红、绿和兰色的控制信号通过-γ（灰度）校正器转换。但是，完全不清楚的是，一个实质上为非线性的γ校正器怎样才可以实现改进的色彩再现，这样就只能认为由此系统所实现的色彩也不能再现自然色。

在名为“高分辨电视介绍”（“Die Einfurhrung deshochauslosenden Fernsehens”，A.Felsenberg，Verlag Gerhard Spiehs，Kottgeisering，1990年10月，第26页）的书中，其作者认为，对于HDTV而言，色彩再现必须显著改善。为此研究了多种方案，其中包括采用假想基色的方案，此假想基色在接收机中通过计算还原为真实色彩。但是，这种方案，即由矩阵转换实现改进的色彩，也受到了批评，因为存在由于干扰而降低质量的危险。

以此为基础，本发明的目的是以如此方式进一步发展一种通用的方法，即对于电视图象的观视者而言，本发明容许进一步改善在第一基本系统中确定的色彩的再现。另外，本发明提供了一种特别适于实现这种方法的电视投影系统。

在本文开始部分所提及的那类方法中，此目的是如此根据本发明来实现的，即光信号的波长这样确定：最短波长为470nm或更小、公共色彩区域至少包含第一基本系统的色彩范围的角点，该第一基本系统的波长大于由荧光粉确定的最短波长，且在第二基本系统的公共色彩范围内由矩阵转换形成的每个色彩与第一基本系统中由色值信号确定的色彩相同。

在本发明的方法中，光信号的波长按下列方式相应地选择：基色包含由红、绿和浅兰至兰及其混合色所给出的整个色彩区域。所容许的不一致仅在于小于470nm波长的CIE图的深兰区。但是，正好是在此范围中，人眼的分辨能力较差。日常经验表明，人眼分辨很深的兰色与另一种深兰色的能力是较差的，并且往往将其感觉为黑色。

其中准确的色彩转换是最不必要的深兰区域，可从国际照明委员会认定的光谱亮度灵敏度曲线（CIE1924，CIE1951）上得到。光谱灵敏度曲线近似于具有40nm的高斯宽度的高斯曲线。此曲线的峰值对夜视而言位于约510nm处，对昼视而言560nm处。因此，观视者仅对510±40nm范围内的夜视图象的色彩有良好感觉。不过，在本发明中，由于所有大于470nm的波长均用于显示视频图象，因此在本发明的方法中由于省去较小波长而导致的色彩变化，即使在很暗的图象中也是很难觉察到的。在与大多数视频图象相关的白天，小于470nm的波长甚至只有小于10%的灵敏度为人眼所感觉到，因此，即使在将小于470nm波长的色彩范围全部省去的情况下，观视者实际上也不会觉察到本发明中色彩的非准确再现。

与上述的现有技术（其中，绿色区域未由所用的激光器波长所包含，虽然人眼对绿色特别敏感）相比，本发明正好在此范围中保证了完全的色匹配。从整体上讲，本发明中实现了一种对光信号波长的很有益的选择，从而实现了对于观察者眼睛而言的真正的色匹配。

本发明的方法采用了色彩转换，其中，色彩通过矩阵准确地转换至公共色彩区域。相应的形式上的方面可从Lang的著作中得知，虽然其中并未说明如何选择基色，因为形式上的数学（运算）本身不需涉及负光强在转换中是否起作用的问题。

在本发明中，色值信号R（红）、G（绿）和B（兰）通过矩阵的转换和光信号的控制是这样进行的，即除了由基色的最短波长给出的深兰色区域外，它们可再现正确的色彩。通过采用简单的矩阵转换，本发明的方法省去了为产生与荧光粉相同的色彩而采用的昂贵的染料激光器。为产生光束所用的光源因此可被直接运用，以致于没有功率损失。用于矩阵转换的电路更为可靠，其维护也比染料激光器简单，而且不良元件的处置也只是小问题。

尽管在“HDTV-一种新型媒介”（“HDTV-Ein neues Medium，1990年Constance大学学科间学术会议论文第30页）的文章中已预言，具有良好的色彩及图象再现性的大屏幕终端用户装置在2000年前不能得到，但是，今天这种具有高色彩精度的装置已可以令人吃惊地采用本发明的方法制成。

在本发明的有益的进一步改进中，对于由公共色彩区域之外的色彩的色信号的矩阵转换引生的负强度，光信号可按由相应负强度通过一趋于零的对数渐近函数得到的强度产生。

本发明还涉及用于实施本发明的方法的上述类型的电视投影系统，此系统的特征在于光源的最短波长为470nm或更小，且光源的其它波长如此确定，即，公共色彩区域至少包含第一基本系统的色彩区域的角点，第一基本系统的波长大于由荧光粉确定的最短波长。按这种做法，用于将各色彩由第一转换至第二基本系统的电路是这样设计的，即，公共色彩区域内的象素之色彩与由色值信号确定的色彩相同。

本发明的电视投影系统能有益的实现本发明的方法，输入级的信号被馈送至一控制装置并由一矩阵电路如此处理，即，除深兰色区域外，真实的色彩得以形成。

此电路的输入信号可以是色值信号R、G和B，这些色值信号通过矩阵转换为所需的用于控制光源的色值信号R′、G′和B′。这具有如下的优点：输入电路可由商业上可得到的元件构成，且色匹配可借助简单结构的附加电路而简单地实现，此附加电路和实现信号的线性转换。

当然，在现行采用的PAL、NTSC和SECAM标准的电视技术中，发射端的色值不是直接发射的，而是这些色值的线性组合方式得到了发射，并且在接收装置中由另一电路转换成色值信号，此另一电路的输出信号可表示为与输入信号的矩阵乘积。因此，实现由R、G、B信号向R′、G′、B′信号的转换的电视投影系统，必须设有用于与矩阵乘积相应的转换的两个电路。

当根据电路的矩阵乘积包括用于产生R、G、B信号和将此R、G、B信号变换为R′、G′、B′信号的矩阵的系数时，耗费可以降低，因而根据本发明的进一步改进，输入电路的电信号包括与三个色值信号之和成比例的亮度信号和与色差信号成比例的两个不同信号。亮度信号和分别发射的色差信号U、V或I、Q因此直接施加于控制装置的输入端，用于控制光源的信号是从亮度信号和色差信号U、V或I、Q获得的。

根据本发明的进一步的改进，上述类型的电路可以特别简单的方式实现，即，它包含确定矩阵转换的电阻器网络。电阻网络的优点是它非常经济，尤其是在仅需实现正的矩阵元的情况下。在这种情况下，不需要另外供给电压，也不必特别重视与频率相关的误差。

在本发明的另一优选实施例中，在控制装置的电路中，对应其每一输出信号设有一运算放大器，它产生了电流之和，这些电流是由电信号产生的并流过由矩阵的系数决定的输入电阻器。虽然与简单电阻网络相比，形成和的运算放大器增加了电路的成本，但它可防止输入信号间的不希望的耦合。另外，运算放大器的现行成本是如此之低，以致于电路方面的耗费与电路的输入信号不耦合的优点相比已不重要。

矩阵和电阻器可根据用作此装置的输入信号的是色值信号还是亮度信号和色差信号U、V（PAL标准）或I、Q（NTSC，SECAM）来改变。若采用其它光源，尤其是不同波长的激光器，还可采用不同的矩阵和不同的电阻器。为此，本发明的再一个优选实施例为子组件和元件包中的运算放大器或前述网络的输入电阻器提供了设置，这种组件或元件包通过（例如）插头连接至电视投影系统的电路的其它部分，以便能够转换。由于这通常是几个电阻器的问题（在本实施例中有三个输入信号和三个输出信号，因此总共九个电阻器），因此它最好被设定在一个简单的集成电路中。由于此集成电路仅包括电阻器，因此它最好以厚膜电路的方式构成，这样，即使在小批量制造的情况下，也可以经济的方式实现精确的电阻值。

通常，本发明可采用这样的光源，即，它能容易地被聚焦于屏幕上，且其强度在MHz的范围内能足够容易地改变。根据现有技术，从光学角度讲，最经济实用的光源是激光器。鉴于输出和成本方面的原因，优选的是稀有气体激光器，如氩混合气体激光器或氪混合气体激光器。它们是静态运行的，并且光强的高频调制是用分离的光调制器实现的。不过，根据本发明的有益的进一步改进，当采用半导体激光器或LEDs作为光源时，附加的光调制器的耗费可以省去，因为它们快得足以进行直接电控制。

下面借助附图以举例的方式从原理上对本发明进行更详细的描述。

图1示意地示出了本发明的电视投影系统;

图2示出具有不同基色三角形的CIE曲线图;

图3示出可用于本发明的电视投影系统中的一装置的电路图。

在图1所示的电视投影系统中，三个信号K、L和M产生于输入电路10的输出端12、14和16，此输入电路10（例如）可包含一个用于电视接收的调谐器并具有用于对彩色信号或彩色载波信号进行解码的电路。按照上述现有技术，这些信号K、L和M是色值信号R、G和B，它们是在电视显象管中共同发出的，以便控制三种颜色的亮度。

输出端12、14和16连接至控制装置20的输入端21、22和23，此控制装置20起混色器作用并产生输出信号R′、G′和B′，这些输出信号源于输入信号K、L和M并被加至控制装置20的输出端26、27和28。下面将参照图3详细解释输出信号R′、G′和B′是如何由输入信号K、L和M形成的。

控制装置20的输出端26、27和28上的输出信号R′、G′和B′控制由光源30、40和50产生的光束36、46和56的强度。在本实施例中，光源30、40和50包含以连续运行激光器32、42和52。由激光器32、42和52产生的激光的强度借助于电信号R′、G′和B′并通过调制器34、44和54而改变。如现有技术中公知的，DKDP（重氢化原酸性磷酸钾）晶体可用于调制。

三条激光束36、46和56随后被引至光学装置60，后者能实现几种功能。第一种功能是，将三根分离的激光束36、46和56组合形成一条集中的或共同的激光束。这可通过分色镜以公知方式实现。光学装置60还包含用于电视图象的光栅扫描的偏转装置。正如从显象管中所公知的那样，偏转装置使集中的激光束逐行扫描。光栅扫描激光束66射至屏幕70上，在入射点处成象出象点74。在图1中，在屏幕70上的电视图象的光栅扫描最好是以较细的线进行的。

除上述功能外，光学装置60中还可包含附加的聚焦装置，以便改善图象质量。

光学装置60中的偏转装置包括诸如快速旋转镜，后者接收从输入电路10的输出端18经过一同步线和光学装置60的输入端62传入的同步信号，以便光栅扫描通过此镜与视频信号同步。

图象以公知方式形成于屏幕70上，即，激光束66在屏幕70上的扫描对应于发射器中的扫描。按此方式，象点74的色彩由激光束36、46和56的组合强度决定。由于本实施例中使用的激光器，在此情况下即具有470nm的兰光波长、545nm的绿光波长和620nm的红光波长的氩混合气体激光器或氪混合气体激光器，发射出与电视机中使用的常规荧光粉不同的波长，将可在输入电路中产生的R、G和B信号直接加至对应于红光、绿光和兰光激光器的调制器会导致彩色失真。这种彩色失真借助控制装置20校正，后者产生彩色误差得到校正的新信号R′、G′和B′。

色彩可由CIE矢量空间中的矢量表示，此矢量空间在x和y轴上的投影示于图2所示的CIE曲线图中。因此，由第一基本系统的色值信号R、G和B向第二基本系统中的用于本发明的信号R′、G′和B′的转换可由矢量空间中的旋转和延伸来表示，并可数学表示为矩阵乘积。如果控制装置20的输入信号量值表示为R、G和B，控制装置20的输出信号量值表示为R′、G′和B′，而系数a_ij表示转换矩阵a的矩阵元，那么可给出下列矩阵乘积：

R′＝a₁₁R+a₁₂G+a₁₃B

G′＝a₂₁R+a₂₂G+a₂₃B

B′＝a₃₁R+a₃₂G+a₃₃B

或者：

用于620nm、545nm和470nm的激光波长的R、G和B信号的转换矩阵系数值由下面的表1a给出。

表1a：

a₁₁=1.24; a₁₂=-0.15; a₁₃=-0.09

a₂₁=-0.09; a₂₂=1.05; a₂₃=0.03

a₃₁=-0.02; a₃₂=-0.14; a₃₃=1.16

具有647.1nm的红光波长、514.5nm的绿光波长和458.0nm的兰光波长的激光器光源被用于另一实施例中。相应的矩阵系数列于下面的表1b。

表1b：

a₁₁=0.5677; a₁₂=0.416; a₁₃=0.0144;

a₂₁=0.0868; a₂₂=0.8597; a₂₃=0.0543;

a₃₁=0.0091; a₃₂=0.016; a₃₃=0.9753.

至于这种由R、G和B系统向R′、G′和B′系统的转换如何由电路来实现，将参照附图3详细阐述。

在所述的实施例中，信号K、L和M为色值信号R、G和B。但是，在输入端21、22和23处可不采用信号R、G和B，而是可将亮度信号Y和色差信号U和V或I和Q直接转换为彩色信号R′、G′和B′。这可在PAL系统中举例说明。对于NTSC和SECAM系统，情况也是相似的。

在PAL系统中，R、G和B信号是基于下面的矩阵乘积产生的：

这里L_R、L_G和L_B是亮度系数，通过这些系数可将亮度信号Y用彩色量值信号R、G和B表示为Y＝L_R·R+L_G·G+L_B·B，其中L_R+L_G+L_B＝1。

这可给出方程：

这里b也表示转换矩阵。

因此，可通过与从R、G和B信号产生R′、G′和B′信号时所用的矩阵乘积相似的矩阵乘积，由所发射的亮度信号Y和色差信号U和V得到R、G和B信号。现在所述方程可具有如下关系式：

此方程表明，可不象参照图1所讨论的实施例中那样采用两个电路来产生可由矩阵乘积表示的信号转换，而是可用单一矩阵乘积。但所采用的矩阵的系数必须取自乘积a·b。如果控制装置20中的矩阵的系数根据矩阵a·b确定，也可将此装置直接连至输入电路的信号Y、U和V，或在NTSC或SECAM系统中直接连至信号Y、I和Q。按此方式可降低用于电视投影系统的电路的成本。

图2示出电视投影系统的另外一些问题。图2所示的是CIE图中的平面基色三角形。降低的彩色量值比例x和y示于纵坐标410和横坐标420上。曲线400包含了所有可视测到的色质（I.C.I.三角形）。较大的点用作定位点并分别属于波长700nm、550nm和380nm。

在图2的CIE图中示出一个带角点R、G和B的带有阴影线的基色三角形440。这代表由EBU（欧洲广播联盟）标准的彩色显象管的常规屏幕产生的色彩的范围。色彩（主波长）由白色至标准源D65的直连线和光谱曲线400中的角点R、G和B给出。直连线在相应波长处与此曲线相交。

图2中还示出一个带角点R′、G′和B′的基色三角形450，这些角点R′、G′和B′对应于图1的实施例中采用的三个单色波长620nm、545nm和470nm。

带角点R′、G′和B′的基色三角形450表示可采用激光系统构成的图象的彩色范围。通过分别将带角点R、G、B和R′、G′、B′的两个基色三角形进行比较，可以看出它们不完全重叠。在此实施例中的公共色彩区域小于基色三角形440的色彩区域，此三角形440再现电视基色R、G和B的色彩区域。基色三角形440的无法由基色三角形450形成的小部分色彩区域位于B点附近。这部分区域包括深兰色，它的去除不会显著降低感色灵敏度，正如已讨论过的那样。

然而，感色灵敏度的降低可通过采用一个兰色激光光源来避免，此光源的波长如此小，以致于整个三角形R、G、B被所得到的三角形R′、G′和B′包围。R、G、B基色三角形440的所有色彩可由基色三角形R′、G′、B′模拟，而且在不需要兰色区域中的偏移部分的情况下，可实现所接收的彩色的准确再现。

兰色区域中的这种改进可通过采用Skylight 400系统激光器实现，这种激光器是由COHERENT公司生产的，其中激光波长借助德国的Schott，Mainz制造的滤色片BP558和BP514.5滤出。氪激光器被用于红光，氩激光器被用于兰光和绿光。波长647.1nm用于红光、514.5nm用于绿光和468nm用于兰光已实现。相应的基色三角形也以虚线示于图2中。可以看出，此基色三角形完全包围了EBU荧光粉R、G、B的色彩区域。

图3示出用于控制带输出端26、27和28以及输入端21、22和23的装置20的电路。信号K、L和M施加于输入端21、22和23。这些信号K、L和M可以是色值信号R、G、B，或者也可以是亮度信号Y和色差信号U和V或I和Q，这取决于电视标准。矩阵乘积在电路80中实现，在此图所示的实施例中，电路80的输入端81、82和83直接与控制装置20的输入端21、22和23相连。由矩阵相乘产生的输出信号从电路80的输出端86、87和88引出，并在作为信号R′、G′和B′施加于控制装置20的输出端26、27和28之前，通过调整器150、250和350被送至输出放大器160、260和360。调整器150、250和350用于补偿在电视投影系统的连续制造过程中可能引起的调制器特性的差异。

信号的实际的矩阵相乘是由运算放大器140、240和340实现的。后者通过以反馈电阻100、200和300从输出端负反馈性地耦合至放大器140、240、340倒相输入端。三个附加电阻器110、120、130;210、220、230;310、320、330分别连至运算放大器140、240、340的各负反馈性耦合的倒相输端。由于这种连接，每个运算放大器140、240和340均是作为一个加法器工作的，在进行加法运算之前，电阻110、120、130;210、220、230;310、320、330上的输入信号被乘以电阻值的比值系数。这些电阻比值与用于所述矩阵乘积的系数的绝对值相等，如下表Ⅱ所列。

表Ⅱ

电阻值100/电阻值110=|a₁₁|

电阻值100/电阻值120=|a₁₂|

电阻值100/电阻值130=|a₁₃|

电阻值200/电阻值210=|a₂₁|

电阻值200/电阻值220=|a₂₂|

电阻值200/电阻值230=|a₂₃|

电阻值300/电阻值310=|a₃₁|

电阻值300/电阻值320=|a₃₂|

电阻值300/电阻值330=|a₃₃|

不过，根据图1的实施例中所述的矩阵元的某些系数是负的。因此，并非所有电阻110、120、130、210、220、230、310、320、330均可直接耦合到输入端81、82、83。三个倒相器145、245和345被用于模拟数学符号变更。这些倒相器145、245和345使电路80的输入端81、82和83的信号在被送至由电阻器110、120、130、210、220、230、310、320和330根据上述矩阵元的符号与控制装置20的输入端21、22、23上的信号R、G、B相连。在此实施例中，负反馈电阻器100、200和300选取相同电阻值1KΩ。相应地，在本实施例中，下面所列电阻值可用于实现表1a的矩阵。

表Ⅲ

电阻器阻值

110 1kΩ

120 8.16kΩ

130 13.74kΩ

210 14.62kΩ

220 1.18kΩ

230 43.67kΩ

310 55.25kΩ

320 9.05kΩ

330 1.07kΩ.

对于作为表1b的基础的激光波长而言，这些电阻值可以相应方法计算，但必须考虑到，在这种情况下输入信号是不倒相的，因为所有系数均是正的。

运算放大器140、240和340的输出信号通过输出电阻器142、242和342施加至电路80的输出端86、87和88。在此图所示的实施例中，输出电阻器142、242和342的阻值为51Ω，它们与50Ω的视频系统相匹配。另外，二极管144、244和344分别连至各输出端并反接0.7V的电位差。这些二极管144、244和344抑制可能产生的带不希望的极性（在这种情况下是正的）的运算放大器输出电压。二极管144、244和344连接-0.7V的电位，以便也能抑制二极管144、244和344的阈值以下的小电位。在此实施例中，二极管144、244和344为硅二极管，其阈值电压正好对应于0.7V的偏压。采用其它二极管，必须选择相应的电位。例如，在锗二极管中，应选择约为0.2V的电压作为反接电位，而不是选0.7V。

二极管通常具有指数性的I/U特性，并且在二极管上的信号小的情况下，所产生的压降相对于相应运算放大器的输出电压呈对数曲线关系。因此，若适当选择二极管144、244和344、降压电阻器142、242和342、以及（反接）电位，此压降随着具有不希望极性的输出电压以对数渐近线的形式趋于零。当被转换的色彩不位于公共色彩区域时，这种不希望的极性会产生。与Lang的分离点正好为零（参见本说明书的引言部分）的建议相比，对数式分离具有这样的优点，即，公共色彩区域之外的色彩变换也能再现，也就是说，对比度仍能分辨。

为了确定渐近线行为，所选电位必须等于二极管144、244、344的阈值电压。降压电阻142、242、342的值确定了作为输入电压的函数的对数曲线。当所选电阻142、242、342具有很低的阻抗（比如本实施例中的51Ω阻值）时，压降的对数曲线首先在电压很低时产生，且为相应运算放大器140、240、340的输出电压的函数，这样，色彩的转换在直至整个色彩区域的边界处均提供了可由荧光粉实际显现的真实色彩。

控制电路20可采用不同于本实施例中所用的R、G、B信号的信号来运行，例如，亮度信号Y和色差信号U、V或I、Q。然而，矩阵应相应改变，即，不仅是系数的量值，而且其各自的符号也应改变。这意味着，电阻器110、120、130、210、220、230、310、320、330必须按不同的相应方式选择，并且以与图3中不同的方式连接至倒相器145、245和345的输入和输出端。

在此实施例中，通过电路80中的简单改变，决定系数的电阻器110、120、130、210、220、230、310、320、330包括在一特定的元件包90中，此元件包可通过插头91、92、93、94、95、96、97、98、99插接在电路80上。插头97、98、99为元件包90的输出端，它们直接连至运算放大器140、240、340的负反馈式耦合输入端。插头91、92、93用于来自电路80的输出端81、82、83的信号的输入，插头94、95、96将相应的倒相信号引入元件包90。元件包90可相应地装备适用于不同系数的不同电阻器，这些电阻器以与矩阵乘积的系数的数学符号相应的不同方式连至输入插头91、92、93、94、95、96。元件包90可相应地在不同用途中转换。因此，可容易地校正三个光通道的色度坐标或色度特性的偏移。这种偏移是由激光器下游所连的光学结构元件部分的选择传输特性或其它激光器引起的。

为标准化起见，可将元件包90制成一集成电路，尤其是采用厚膜技术制成的集成电路，因为采用这种技术可实现足够高的阻值精度。

在上述实施例中，采用两台氩混合气体激光器和一台带滤光器的氪混合气体激光器或染料激光器来调整由三个光信号R_L′、G_L′、B_L′产生的所需波长。但是，氩或氪混合气体激光器的强度无法足够快速地直接控制，以形成电视图象。为此，这类激光光源32、42、52通常以连续波模式运行，而且强度分别由调制器34、44、54独立控制。不过，可以预料，具有可适当选择的波长的半导体激光器将很快可以得到，因此它们也可以被用于实现激光投影系统。这种半导体激光器将能够被直接控制。

但是，可以采用的光源并不局限于激光器。相反，原则上讲，所有容许良好聚焦并可进行电视图象的光栅扫描的光源均是可以采用的。即使根据权利要求1的教导的可通过其波长确定一个相应地大的基色三角形的任选光源也是可以采用的，这些光源的控制信号以保证彩色准确再现的方式组合。

为提高色彩的质量，也可使用四个或更多激光器。为此所需的附加信号也可根据矩阵相乘由控制装置20产生。电路80可通过对应于附加信号的附加的运算放大器和输入电阻器以与图3的实施例相似的方式改变。

Claims

1、一种用于产生电视图象的彩色象点(74)的方法，此象点是由不同波长的光信号(R_L′、G_L′、B_L′)照射形成的，其色彩是借助第一基本系统中的色值信号(R、G、B)确定的，此第一基本系统在CIE图中可由色彩区域(440)的角点表示，这些角点是通过荧光粉的波长确定的，且设定了第二基本系统，其中光信号(R_L′、G_L′、B_L′)的波长不同于第一基本系统的，且它与第一基本系统拥有一公共色彩区域，且光信号(R_L′、G_L′、B_L′)是由至少三个信号(K、L、M)产生的，这三个信号即是色值信号(R、G、B)或包含此色值信号，由第一基本系统向第二基本系统的转换是通过一矩阵实现的，其特征在于光信号(R_L′、G_L′、B_L′)的波长是这样确定的，即最短波长为470nm或更小，并且公共色彩区域至少包含第一基本系统的色彩区域(440)的角点，第一基本系统的波长大于由荧光粉确定的最短波长，在第二基本系统的公共色彩区域内由转换矩阵产生的每一色彩与在第一基本系统中由色值信号确定的色彩相同。

2、根据权利要求1的方法，其特征在于，对于由用于公共色彩区域之外的色彩信号的矩阵转换产生的负强度，光信号是按由相应的负强度通过趋于零的对数渐近函灵敏得到的强度产生的。

3、一种电视投影系统，用于借助至少三个光源（30、40、50）、一个输入电路（10）和一个控制装置（20）产生电视图象的彩色象点（74），此至少三个光源可按不同的波长的光信号（R_L′、G_L′、B_L′）的强度得以控制，其中各象点（74）的色彩借助于第一基本系统中的色值信号（R、G、B）确定，这些色值信号在CIE图中可由通过荧光粉的波长确定的色彩区域（440）的角点表示，且光信号（R_L′、G_L′、B_L′）的波长确定了一个与第一基本系统不同并与第一基本系统拥有公共的色彩区域的第二基本系统，输入电路（10）用于产生至少三个电信号（K、L、M），这些电信号与色值信号成比例或包含其混合信号，控制装置（20）用于控制光源（30、40、50），此控制装置（20）可由输入电路（10）的信号（K、L、M）触发并具有一电路（80），此电路（80）可将每一色彩由第一基本系统通过一矩阵转换至第二基本系统，尤其是用于实现权利要求1或2的方法，其特征在于，光源（30、40、50）最短波长为470nm或更小，光源（30、40、50）的其它波长是这样确定的，即公共色彩区域至少包含第一基本系统的色彩区域（440）的角点，第一基本系统的波长大于由荧光粉确定的最短波长，且电路（80）按这样的方式设计，即在公共色彩区域内象点（74）的色彩与由色值信号确定的色彩相同。

4、根据权利要求3的电视投影系统，其特征在于输入电路（10）的电信号包括与三个色值信号之和成比例的亮度信号（Y）和两个与色差信号（U，V;I，Q）成比例的不同信号。

5、根据权利要求3或4的电视投影系统，其特征在于控制装置（20）中的电路（80）包括一个由电阻器（110、120、130、210、220、230、310、320、330）组成的网络（90），此网络确定了矩阵转换。

6、根据权利要求3至5中任一项的电视投影系统，其特征在于控制装置（20）中的电路（80）为其输出信号的每一个提供了运算放大器（140、240、340），运算放大器（140、240、340）构成各电流的和值，这些电流是由电信号（K、L、M）产生的并流过由矩阵的系数决定的输入电阻器（110、120、130、210、220、230、310、320、330）。

7、根据权利要求6的电视投影系统，其特征在于，确定矩阵的系数的输入电阻器（110、120、130、210、220、230、310、320、330）如此排列，以便在装置（20）的电路（80）中能够互换。

8、根据权利要求3至7中任一项的电视投影系统，其特征在于光源（30、40、50）为带有光调制器（34、44、54）的激光器（32、42、52），且光源（30、40、50）的光强可由光调制器的电控制来改变。

9、根据权利要求3至7中任一项的电视投影系统，其特征在于光源（30、40、50）为半导体激光器或LED。