CN110753880A

CN110753880A - 激光投影仪中的激光功率管理

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Publication number: CN110753880A
Application number: CN201880037443.4A
Authority: CN
Inventors: P·希克尔; M·N·恩戈
Original assignee: Bako SA
Current assignee: Bako SA
Priority date: 2017-06-09
Filing date: 2018-06-11
Publication date: 2020-02-04
Anticipated expiration: 2038-06-11
Also published as: WO2018224692A1; CN110753880B

Abstract

描述了一种用于在基于激光的投影显示器中提供和维持图像质量、特别是彩色图像质量的投影仪或方法，该基于激光的投影显示器使用在有限参数范围内可操作的多个PWM激光器，以用于在激光投影仪的至少一个彩色通道中进行照射。描述了一种被配置成按顺序投射图像帧的投影仪的激光光源，包括发射相同色彩或相似色彩的光的N个发光子单元，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元可以彼此独立地被驱动。当光源必须被调暗时，至少一个发光子单元在投射图像帧的时间的至少1/N的时间区间期间被关闭或中断或转向。

Description

激光投影仪中的激光功率管理

本发明涉及投影仪、投影仪子系统、投影仪控制器、操作和构造投影仪的方法以及用于实现方法的软件。

背景

与通常以CW输出(连续波输出)操作的灯源相比，激光源在结构和操作上更复杂。激光源通常通过被脉冲调制或时间调制而关于寿命和效率受益。在一些情形中，这对于系统效率会是有利的，这是因为不需要在通常发生在图像帧或子帧之间的投影仪暗时间期间产生和浪费激光。然而，在许多情形中，可用的激光器仅能在关于频率和占空比的脉宽调制(PWM)参数的有限范围内可靠地操作。这是重要的，因为当脉冲式激光(来自一个脉冲式激光器或多个激光源)照射空间光调制光阀(诸如硅上液晶(LCOS)器件或数字微镜阵列器件(DMD)设备)时会出现各种问题。作为第一示例，由于来自脉冲式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，会出现图像伪像，以使得如果个体或聚集激光脉冲在每个给定帧的图像内容投射期间提供的光线不足，则图像代码值或灰度级可能不会如实地再现。其次，激光源的个体或聚集脉冲特性也会由于操作波动或降级而改变，这则会使激光器与SLM的时间或脉冲相互作用不稳定。最后，此类激光源问题会影响显示器的色彩平衡或白点，并且还会影响色彩再现的准确性。因此，提供一种其中激光脉冲调制与和空间光调制器的时间调制最兼容的值(频率和占空比)偏离得尽可能少的激光投影显示器将是有价值的。

已经开发了其中使用一个或多个脉冲式光源来照射调制器阵列器件的电子成像系统。作为一个示例，授予Akimoto等人的题为“Image displaying apparatus and method(图像显示装置和方法)”的美国专利6,008,929描述了一种投影仪，其中经调制光源照射空间光调制器阵列(铁电LCD)，随后将其成像到屏幕上。在该系统中，调制器阵列速度快，但提供二进制(仅“on(开)”或“off(关)”状态)而不是灰度级运算。为了补偿，使用脉冲式光源，该脉冲式光源相对于上升或下降时间更快，并且能够以可变占空比周期性地调制。由此，脉冲式光源提供短、中和长的光脉冲，其可以被用于提供所需的位深(即，色调级别)。在逐像素的基础上，调制器阵列确定哪些脉冲用于与给定帧时间关联的图像内容。

作为另一示例，授予B.Kruschwitz等人的题为“Method and system for imagedisplay(用于图像显示的方法和系统)”的共同转让的美国专利6,621,615描述了一种投影显示器，其中使用脉冲式激光源来照射空间光调制器阵列，该图像对光进行调制，随后将其投射到屏幕上。施加到SLM阵列像素的图像调制信号由控制器提供作为脉宽调制。通过将像素切换到“on(开)”状态达一段受控时间(该时间是最低有效位(LSB)时间的倍数)来控制像素的灰度级。该系统可以使用脉冲数调制，其中周期性脉冲激光器提供光的照射脉冲，并且SLM的像素级调制确定传递到屏幕的激光脉冲的数目。然而，Kruschwitz等人观察到，在激光脉冲重复率大于LSB时间的情况下，则LSB可能会丢失，并且无法如实地再现图像。为了对抗这种情况，Kruschwitz等人的调制控制器可以将可变宽度的切换曲线应用于每个像素，以使得LSB的上升时间和/或下降时间被扩展以超过脉冲重复率。

J.Jeong等人的题为“Light source driving apparatus,display devicehaving the same,and driving method thereof(光源驱动装置，具有光源驱动装置的显示设备及其驱动方法”的美国专利公开2008/0185978描述了一种基于激光的投影显示器，其中使用多个激光器件来照射空间光调制器(DMD)。该多个激光器件被划分成块，其中每一块具有一个或多个激光器件，并且随后通过开关元件以时分或相位偏移的方式驱动这些激光器件。激光驱动器向激光器件块提供输入，以高频(200kHz)和低占空比(20％)来驱动它们，以提供名义上等效的输出脉冲强度。结果，对激光驱动器上的瞬时电流负载进行时间平均，并且可以向DMD设备提供合成CW照明的连续光脉冲，以基于给定时间点的图像内容进行因像素而异的PWM。Jeong等人假设根据激光器件的规范，根据最佳频率、占空比、驱动电流和光强度来驱动激光光源，并且由各个激光器件提供的光强度的输出相等。没有规定对个体激光器件或激光器组进行光学或电气监视或反馈控制，以校正激光器件行为的变化。另外，Jeong等人关于提供图像内容的如实再现未考虑激光脉冲与DMD阵列的PWM的相互作用。Jeong等人也没有考虑同时操作多个色彩通道(每一者包括脉冲式激光源的阵列)的相互作用，以提供彩色图像内容，包括在各个彩色通道中激光器件的性能随时间变化时维持彩色图像质量。

WO2012021567描述了如何使用不同的脉冲调制参数来操作各种激光器阵列，以使得来自个体激光器阵列的光束以相互异步的方式聚集以形成彩色通道。以此方式，可以大大减小帧内聚集光束的光强度波动。通过组合来自个体激光器阵列的光束而形成的聚集光束的光强度将等于该组激光器阵列的激光脉冲串的总和。可以看出(参见图11D的'567)，特定激光器阵列的激光脉冲串中的激光脉冲消隐时间将被来自其他激光器阵列的激光脉冲串中的激光脉冲所填充，以使得聚集光束的光强度波动相对于激光脉冲串全部同步的情形将大大减小。然而，如果激光器和/或激光器阵列的数目减少，则会减轻所提出的解决方案的优点。实现所提出的解决方案还需要反馈回路，以根据聚集光强度信号来控制脉冲调制以减少光强度波动，该反馈回路必须足够快以在单个帧时间区间内调适脉冲调制。

现有技术需要改进。

发明概述

例如，本发明的各实施例的一方面是一种用于在基于激光的投影显示器中提供并维持图像质量、特别是彩色图像质量的投影仪或方法，该投影显示器将在有限参数范围内可操作的多个PWM激光器用于在激光投影仪的至少一个色彩通道中的照射。

在一个方面，本发明涉及一种使用一个光源(诸如蓝色激光源和荧光体)来利用激光生成RGB色彩通道的投影仪。光源具有两个或更多个用于发射光的子单元。例如，光源(诸如蓝色激光器)可以具有N个子单元。子单元可以发射与光源的其他子单元相同或相似的光。例如，如果子单元中的激光波长位于相同的色带内，则它们的波长可以相似，诸如“绿色”可以在范围520-570nm中，“红色”可以在范围570-700nm中，而“蓝色”可以在范围425-500nm中。由于激光具有窄的波长范围，因此蓝色激光可以例如在425nm至500nm范围中的任何地方、以及上面针对红色和绿色的范围发射光。

视频帧被细分成N个子帧。彩色光源的每个子单元可以被关闭达一帧的一部分，以将从投影仪发射的光调暗。这相对于改变驱动光源(诸如激光器)的电流是有利的。本发明的各实施例不需要改变驱动光源的电流的幅值，仅需要打开和关闭。

在另一方面，本发明涉及一种针对个体色彩通道(诸如RGB色彩通道)使用至少3个单独光源(诸如激光光源)的投影仪。每个光源(例如，每个彩色光源)可以具有两个或更多个用于发射光的子单元。例如，光源(诸如激光器)可以具有N个子单元。子单元可以发射与光源的其他子单元相同或相似的光。例如，如果子单元中的激光波长位于相同的色带内，则它们的波长可以相似，诸如“绿色”可以在范围520-570nm中，“红色”可以在范围570-700nm中，而“蓝色”可以在范围425-500nm中。每个子单元可以被关闭达一帧的一部分，以将从投影仪发射的光调暗。帧被细分成子帧，存在N个子帧。可以对每个子单元进行脉冲调制，以将整个光源输出调暗。这相对于改变驱动光源(诸如激光器)的电流是有利的。本发明的各实施例不需要改变驱动光源的电流的幅值，仅需要打开和关闭。

例如，对于每个色彩通道，可以存在三个子单元，诸如相同色彩的激光器，并且仅一部分子单元被关闭以进行调光。整个脉冲包络由此可以保持不变。例如，如果3个子单元(诸如激光器)中仅两个子单元被脉冲调制(在它们之间轮转)，则在相同脉冲包络的情况下输出将降低1/3。对于彩色顺序投影仪，如果每种色彩存在三个子单元，则一个子单元可以被关闭三分之一的时间或者三分之二的时间。

光源子单元可包括照明元件，诸如个体激光器。如果所有照明元件被一起驱动，则它们将整体上形成一个子单元。如果一个子单元的各组照明元件可以被单独驱动，则每一组是一个子单元。

在本发明的第一方面，一种用于与投影仪联用的激光光源，该投影仪被配置成按顺序投射图像帧，该激光光源包括一种色彩的至少一个光源、发射该一种色彩或相似色彩的光的N个发光子单元，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元可以彼此独立地驱动，每一帧被分成子帧，每一子帧的时间区间是投射图像帧的时间区间的至少1/N，其中，当光源必须被调暗时，至少一个发光子单元被关闭达等于每一帧中的子帧历时的累积时间区间。

因此，调暗是通过关闭子单元达帧的一部分来实现的。

提供了用于进行切换的多个开关。

子单元可以发射与光源的其他子单元相同或相似的光。例如，如果子单元中的激光波长位于相同的色带内，则它们的波长可以相似，例如“绿色”可以在范围520-570nm中，“红色”可以在范围570-700nm中，而“蓝色”可以在范围425-500nm中。

在另一方面是一种投影仪的激光光源，该投影仪被配置成按顺序投射图像帧，该激光光源包括发射相同或相似色彩的光的N个发光子单元，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元可以彼此独立地被驱动。当光源必须被调暗时，至少一个发光子单元在投射图像帧的时间的至少1/N的时间区间期间被关闭或中断或转向。

本发明的该方面的优点在于，不需要修改PWM频率和/或占空比或者在发射激光的光源的发光子单元中在任何时间循环的正向电流的幅值。

一帧在1/120秒至1/24秒之间变动的时间区间期间被投射。预期帧率不会限制本发明的各实施例。

在本发明的另一方面，激光光源可以照射通常被称为“荧光体”的波长转换器件。激光光源的每个发光子单元可以照射不同的波长转换器件或荧光体或者相同的波长转换器件或荧光体。

在本发明的特定实现中，投影仪或投影仪的光学子系统具有光源，该光源包括可以发射例如蓝色激光的两个激光器子单元，但其他光色也被包括在本发明的范围内。例如，一部分蓝光激发黄色波长转换器件或荧光体。由波长转换器件或荧光体发射的黄光与由激光器子单元发射的蓝光组合，并且所得到的白光可以照射例如投影仪的空间光阀调制器。

黄色波长转换器件或荧光体可以被分成两个波长转换器件或荧光体，其中这两个波长转换器件或荧光体中的每一者均由光源的单个子单元照射。本发明的实现的优点在于，每个子单元激发单独的波长转换器件或荧光体，从而避免了由波长转换器件或荧光体的非线性引起的对色点的影响。当激发波长转换器件或荧光体的光强度诱发非线性效应时，会发生非线性。在本发明的各实施例中，N个激光器子单元可以照射单个波长转换器件或荧光体元件，其中N是两个或更多个。使用N个荧光体或波长转换器件可能会对图像性能、特别是均匀性具有负面影响。

为了将光源的光学输出功率调暗，第一激光器子单元例如可以在投射图像帧的时间区间的整个前半部分期间被关闭或中断或转向并在投射该图像帧的时间区间的后半部分期间发射光，而第二激光器子单元在投射图像帧的时间区间的前半部分期间发射光并在投射该图像帧的时间区间的整个后半部分期间被关闭或中断或转向。

在本发明的另一方面，光源包括可以发射例如蓝光的三个激光器子单元，但本发明不限于蓝光，而是还包括其他色彩。在该情形中，投射图像帧的时间区间可以被分成相等历时的三个时间区间或子帧。为了将光源调暗1/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比，这三个子单元中的仅两个子单元在这三个子帧中的任何子帧期间发射光。

为了将光源调暗2/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比，这三个子单元中的仅一个子单元在这三个子帧中的任何子帧期间发射光。

在本发明的另一实现中，光源包括至少六个子单元。该至少六个子单元可以被分成包括至少两个子单元的三组，每一组发射一种基色。

例如，包括至少两个子单元的第一组发射红光；包括至少两个子单元的第二组发射绿光，而包括至少两个子单元的第三组发射蓝光。

正向电流对于每组子单元可以不同。

在每一组中，子单元可以发射具有不同光谱的光。例如在能够投射3D或立体图像的投影仪中可以是这种情况。本发明的该方面的优点在于，投影仪在投射2D图像时可以被调暗而不修改用于驱动子单元的信号的特性(例如，正向电流的幅值，PWM信号的频率和/或占空比等等...)。

本发明的各实施例的优点在于，可以减小投影仪的流明输出，而不必减小在仍在工作的任何个体光源(诸如激光二极管)中循环的正向电流的幅值。可以减少功率使用而不会影响效率。效率与实际用于生成光的功率相对于所耗散的总功率有关。这可以通过使在光源(诸如激光二极管)中循环的电流保持在阈值电流之上足够高来实现。

在本发明的各实施例的特定方面，由空间光调制器的控制电子器件(例如数字镜管理芯片组)生成的选通信号被用于确定打开和关闭光源的顺序以及持续多长时间。优点是不需要减小电流，并且激光器在最有效的范围中工作，因此功耗最小，并且无需担心阈值。

在本发明的另一方面，提供了一种用于与投影仪联用的操作激光光源的方法，该投影仪被配置成按顺序投射图像帧，该方法包括：从N个发光子单元发射相同色彩或相似色彩的光，其中N大于或等于2，并且彼此独立地驱动每个发光子单元，以及通过在要投射图像帧的时间的至少1/N的时间区间期间关闭至少一个发光子单元来将光源调暗。子单元可以发射与光源的其他子单元相同或相似的光。例如，如果子单元中的激光波长位于相同的色带内，则它们的波长可以相似，诸如“绿色”可以在范围520-570nm中，“红色”可以在范围570-700nm中，而“蓝色”可以在范围425-500nm中。

在本发明的另一方面，提供了一种用于与投影仪联用的用于操作激光光源的方法，该投影仪被配置成按顺序投射图像帧，该激光光源包括一种色彩的至少一个光源、发射该一种色彩的光的N个发光子单元，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元可以彼此独立地被驱动，该方法包括：将每一帧分成子帧，每一子帧的时间区间是投射图像帧的时间区间的至少1/N，该方法进一步包括：通过使至少一个发光子单元关闭达等于每一帧中的子帧的历时的累积时间区间来将光源调暗。

波长转换可以通过激光光源照射波长转换器件来执行。

激光光源的每个发光子单元可以照射不同的波长转换器件或相同的波长转换器件。

可以从两个发光子单元发射蓝光。一部分蓝光可以激发黄色或绿色波长转换器件。

由黄色或绿色波长转换器件发射的黄光可以与由发光子单元发射的蓝光组合，并且所得到的白光用于照射投影仪的空间光阀调制器。

如果投影仪进一步包括两个波长转换器件，则该方法可以包括：由光源的单个发光子单元照射这两个波长转换器件中的每一者。

该方法可以包括通过以下操作来将光源的光学输出功率调暗：在投射图像帧的时间区间的整个第一部分期间中断来自第一发光子单元的光并在投射该图像帧的时间区间的第二部分期间发射光，而在投射该图像帧的时间区间的第一部分期间从第二激光器子单元发射光并在投射该图像帧的时间区间的整个第二部分期间中断光发射。

在该方法中，可以从三个发光子单元发射一种色彩的光，其中投射图像帧的第一时间区间被分成相等历时的三个第二时间区间，并且用于调暗的装置被配置成：优选地将激光光源调暗1/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；其中这三个发光子单元中的仅两个发光子单元在这三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

可以通过三个发光子单元在这三个第二时间区间中的任一者期间发射光来将激光光源调暗2/3，而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比。

可以提供至少六个发光子单元，其中该至少六个发光子单元可以被分成包括至少两个发光子单元的三组，每一组发射一种色彩。

包括至少两个发光子单元的第一组可以发射红光；包括至少两个发光子单元的第二组可以发射绿光，而包括至少两个发光子单元的第三组可以发射蓝光。

可以使正向电流针对每一组发光子单元而不同。对于每一组，发光子单元可以发射具有不同光谱的光。

该方法的优点在于，投影仪在投射2D图像时可以被调暗，而无需修改用于驱动发光子单元的信号的特性。这些特性可以是正向电流的幅值、PWM信号的频率和/或占空比中的任一者或任何组合或全部。

可以减小投影仪的流明输出，而不必减小在仍在工作的任何个体光源(诸如激光二极管)中循环的正向电流的幅值。

可以降低功率使用而不会影响效率，其中效率与实际用于生成光的功率相对于所耗散的总功率有关。

在光源(诸如激光二极管)中循环的电流可以保持在阈值电流之上。

该方法可以包括由空间光调制器的控制电子器件(诸如数字镜管理芯片组)来生成选通信号，该选通信号被用于确定打开和关闭光源的顺序以及持续多长时间。

在本发明的另一方面，提供了一种用于与投影仪联用的用于激光光源的控制器，该投影仪被配置成按顺序投射图像帧，该光源包括发射相同色彩或相似色彩的光的N个发光子单元以及多个开关，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元可以彼此独立地被驱动，其中，当光源必须被调暗时，在投射图像帧的时间的至少1/N的时间区间期间至少一个发光子单元被关闭。

在本发明的另一方面，提供了一种与投影仪联用的用于激光光源的控制器，该投影仪被配置成按顺序投射图像帧，该激光光源包括一种色彩的至少一个光源、发射该一种色彩的光的N个发光子单元，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元可以彼此独立地被驱动，每一帧被分成子帧，每一子帧的时间区间是投射图像帧的时间区间的至少1/N，其中，当光源必须被调暗时，至少一个发光子单元被关闭达等于每一帧中的子帧历时的累积时间区间。

在提供波长转换器件的情况下，激光光源被配置成照射该波长转换器件。激光光源的每个发光子单元可以照射不同的波长转换器件或相同的波长转换器件。光源可以具有发射蓝光的两个发光子单元。可以提供一部分蓝光以激发黄色或绿色波长转换器件。

在投影仪中提供组合器和空间光阀调制器的情况下，由黄色或绿色波长转换器件发射的黄光可以与由组合器中发光子单元发射的蓝光组合，并且所得到的白光可以照射投影仪的空间光阀调制器。

在提供两个波长转换器件的情况下，这两个波长转换器件中的每一者可以由光源的单个发光子单元照射。

控制器可以具有用于将光源的光学输出功率调暗的装置，第一发光子单元被配置成：在投射图像帧的时间区间的整个第一部分期间被关闭或中断或转向，并且在投射该图像帧的时间区间的第二部分期间发射光，而第二激光器子单元被配置成：在投射该图像帧的时间区间的第一部分期间发射光，并在投射该图像帧的时间区间的整个第二部分期间被关闭或中断或转向。

可以提供三个发光子单元以发射一种色彩的光，其中，投射图像帧的第一时间区间被分成相等历时的三个第二时间区间，并且控制器具有用于优选地将激光光源调暗1/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比的装置；其中，这三个发光子单元中的仅两个发光子单元被控制成在这三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

控制器中用于调暗的装置可以优选地将激光光源调暗2/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；该用于调暗的装置被配置成使得这三个发光子单元中的仅一个发光子单元在这三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

可以在激光光源中提供至少六个发光子单元。该至少六个发光子单元可以被分成包括至少两个发光子单元的三组，每一组发射一种色彩。

包括至少两个发光子单元的第一组可以被控制成发射红光；包括至少两个发光子单元的第二组被控制成发射绿光，而包括至少两个发光子单元的第三组被控制成发射蓝光。

控制器可以被适配成使正向电流对于每一组发光子单元不同。对于每一组，发光子单元可以发射具有不同光谱的光。

控制器可以在投影仪投射2D图像时将该投影仪调暗而无需修改用于驱动发光子单元的信号的特性。这些特性是正向电流的幅值、PWM信号的频率和/或占空比中的任一者或任何组合或全部。

控制器可以被适配成减小投影仪的流明输出，而不必减小在仍在工作的任何个体光源(诸如激光二极管)中循环的正向电流的幅值。

控制器可以被适配成降低功率使用而不会影响效率，其中效率与实际用于生成光的功率相对于所耗散的总功率有关。

控制器可以被配置成使在光源(诸如激光二极管)中循环的电流保持在阈值电流之上。

控制器可以使用由空间光调制器的控制电子器件(诸如数字镜管理芯片组)生成的选通信号来确定打开和关闭光源的顺序以及持续多长时间。

定义

色彩。在本发明的任何实施例中，当引用诸如激光器之类的光源时，则“绿色”可以在范围520-570nm中，“红色”可以在范围570-700nm中，而“蓝色”可以在范围425-500nm中。关于激光器，个体激光器的带宽非常小，因此激光器不会填充色彩范围，而是提供这些范围内的窄带宽。原色是可以被组合以构成有用色彩范围的色彩集。对于人类应用，通常使用三种原色，这是因为人类的色觉通常是三色的，但可以使用更多种色彩。

对于交叠投射光中的色彩加性组合，通常使用的原色是红色、绿色和蓝色。

在加性系统中，原色集的选择几乎是任意的，受制于每个人视锥光感受器的光谱灵敏度的弱约束，例如已经使用了橙原色、绿原色和紫原色。所获得的色域将由通过选择原色而定义的色彩三角形来定义。

激光照射的投影仪使用照射微显示器引擎的激光源阵列，该微显示器引擎包括例如空间光调制器，DMD是空间光调制器的一个示例。在最常见的激光荧光体办法中，蓝色激光被用于在最终图像中产生蓝色，但蓝色激光还被用于照射波长转换器件，诸如发射黄光的黄色荧光轮。该黄光随后被棱镜或色轮拆分成绿光和红光。例如，最大色彩空间受限于SMPTE标准。

如果以此方式使用荧光体，则红色或绿色的波长范围可能不会落入上述波长范围内。

也可以使用少于三种原色。优选仅选择一种原色或两种原色来适应眼睛的明视光度函数。当选择该至少一种原色时，重要的是要考虑到眼睛的明视光度函数，该函数描述了人类视觉对日光亮度的平均光谱灵敏度。明视光度函数的峰值位于550-570nm左右，这对应于绿原色。

要注意，在投射具有低亮度的场景(即，夜景)时，使用暗视光度函数来自选择原色可能是有用的，其中峰值移至约500nm。

阈值电流(例如，激光二极管的阈值电流)。这属于激光二极管的规范。在该电流下，发射从产生自发(类似LED)光变成受激且相干的光。该值取决于激光二极管的样式和激光二极管外壳的温度。

正向电流(例如，激光二极管的正向电流)。这属于激光二极管的规范。光学功率是用流经激光二极管的电流来产生的。一旦电流超过阈值，正向电流和光学功率就成正比。

帧。在电影制作、视频制作、动画和相关领域中，电影帧或视频帧是许多静止图像之一，当按顺序投射这些静止图像时，它们构成完整的运动图像。

帧彼此接续的速度以Hz或fps(每秒帧数)来表达。如果以24fs的速度或速率来投射电影，则每一帧将被投射在屏幕上达1/24秒的历时，之后被下一帧替代。

最大电流(例如，激光二极管的最大电流)。每个激光二极管数据表将指定最大工作电流。超过该电流会损坏激光二极管。

选通。用于帮助同步没有公共时钟的设备的辅助信号。在数字光处理的特定示例中，可以使用选通信号来同步微镜的状态(对给定色彩的像素强度进行编码)和光源的状态(该色彩必须照射微镜)。

子帧。一帧可以被细分成两个或更多个子帧。例如，一帧可以由三个相继子帧组成，每一子帧包含单个色彩分量(例如红色、绿色或蓝色)。

光源子单元是指某种色彩的光源的一部分，其可以被打开和关闭并且可以独立于任何其他子单元或光源进行切换。在本发明的任何实施例中，当引用诸如激光器之类的光源子单元时，则该子单元可以是“绿色”并且可以由例如在范围520-570nm中发射的激光器的光源元件组成，由诸如在范围570-700nm中发射光的激光器之类的光源元件组成的“红色”，以及由诸如在范围425-500nm中发射的激光器之类的光源元件组成的“蓝色”。

附图描述

图1是可以受益于本发明的投影仪的示意表示。

图2是可以与本发明的各实施例联用的光源的示意表示。

图3示出了可以在本发明的各实施例中的3D或立体投影中使用的红光、绿光和蓝光的光谱。

图4是根据本发明的各实施例的光源的简要示意图。

图5示出了当两个子单元被同时驱动并且光源的光学功率输出最大时因变于时间的驱动信号。

图6示出了当各子单元在一半时间期间被交替驱动并且光源的光学功率输出被除以二时因变于时间的驱动信号。

图7示出了用于将光源的光学功率调暗1/3的因变于时间的驱动信号。

图8示出了用于将光源的光学功率调暗2/3的因变于时间的驱动信号。

图9是根据本发明的光源的示意表示。

图10和11示出了本发明的用于将光输出调暗的各实施例。

解说性实施例的描述

将关于特定实施例并且参照某些附图来描述本发明，但是本发明不限于此，而仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性且非限制性的。在附图中，出于解说性目的，可将要素中的一些尺寸放大且不按比例绘制。当在本说明书和权利要求书中使用术语“包括”时，它不排除其他元素或步骤。此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等被用于在类似元素之间进行区分，而不一定用于描述顺序或时间次序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的并且本文中所描述的本发明的实施例与本文中所描述或图示的相比能够以其他顺序来进行操作。

图1示意性地示出了可以与本发明联用的投影系统5，该投影系统5包括投影仪10和在其上形成图像的显示表面20。显示表面可以是显示屏或某种其它表面，诸如建筑物或水的表面。投影仪10可以是任何合适的投影仪。例如，它可以包括光源装置12、光调制器14和投影透镜组件16。光源装置12生成光束13以照射光调制器14。光调制器14可以是空间光调制器或光阀，例如，它可以包括光调制元件(也被称为光阀元件)的二维阵列。每个光阀元件可以对应于待显示图像的像素，并且可以被单独控制以允许一定量的光穿过该元件或从该元件反射。在这种空间光调制器中，每个光阀元件可以对应于待显示图像的一个以上像素。例如，光调制器可以例如通过以下操作来控制：振荡像素元件的旋转以允许一定量的光朝向第一和第二方向通过像素元件/从像素元件反射，例如，以将像素投射在图像的一半中并且在不同时间投射在另一半中。通常，跨“开”和“关”之间的一定范围的强度值(例如，256)控制每个光阀元件，以提供一定范围的灰度值。这种控制可以包括脉宽调制(PWM)。光调制器14可以使用诸如液晶面板之类的透射技术，其中，取决于在该像素位置处需要透射的光量，各个元件被打开、关闭或介于打开和关闭之间的某个值。替换地，光调制器14可以使用反射技术，诸如数字光处理(DLP)中的数字微镜器件(DMD)或硅上液晶(LCOS)。

有利地，光束13跨光调制器14的表面具有均匀的强度分布。投影仪可以使用各种光源，但对于相干光束(诸如从激光器(诸如从激光二极管)获得的那些相干光束)特别有用。投影仪还包括控制器18，其控制光源12和光调制器14的操作。控制器可以作为单独的组件提供。

投影仪可以包括三个或更多个平行排列的光源和光阀—每一原色(例如，红色、绿色、蓝色或更多原色)一组，或者可以使用同一组光阀来顺序地发射各原色，即红色、之后绿色、之后蓝色或更多原色。为了获得特殊效果或提供扩展的色域，可以使用更多原色。原色的数目可以是三个、四个、五个或更多。

在各实施例中，提供了多芯片和单芯片实现。在多芯片实现中，各部件可以是共用的，并且各部件可以是每原色的。有用的组合例如：

·三个或更多个激光光源、一个集成器、一个调制器，并且各原色按时间顺序被投射，

·三个或更多个激光光源、三个或更多个集成器、三个或更多个调制器，

·三个或更多个激光光源、一个集成器、三个或更多个调制器。

例如，在本发明的优选实施例中，提供了具有三个芯片的架构，其中每个芯片或空间光调制器由单一原色照射。所获得的三个单色图像随后被合并成投射在屏幕上的一个三色图像。

图2示意性地示出了用于与本发明的各实施例联用的光源装置12，其中使用每原色一个集成器30。光源装置12还可以包括集成器30，每原色RGB一个，该集成器位于光源21、22、23...与光调制器14或调制器14R(用于红色)、14G(用于绿色)和14B(用于蓝色)之间。

如上面所指示的，同一组光阀可以被用于顺序地发射每一原色，即，红色、之后绿色、之后蓝色或更多原色。为了获得特殊效果或提供扩展的色域，可以使用更多原色。原色的数目可以是三个、四个、五个或更多。

如上面所指示的，本发明的各实施例提供了多芯片和单芯片实现。在多芯片实现中，各部件可以是共用的，并且各部件可以是每原色的。有用的组合例如：

·三个或更多个激光光源、一个集成器、一个调制器，并且原色按时间顺序被投射(未示出)，

·三个或更多个激光光源、三个或更多个集成器、三个或更多个调制器(如图2中所示)，

·三个或更多个激光光源、一个集成器、三个或更多个调制器(未示出)。

光源装置12提供三种或更多种原色，例如，来自用于不同原色(诸如红色、绿色和蓝色)的光源21、22、23...。在一些实施例中，对于每种原色，存在多个激光波长。例如，在本发明的优选实施例中，提供了具有三个芯片的架构，其中每个芯片或空间光调制器14由单一原色照射。所获得的三个单色图像随后被合并成投射在屏幕上的一个三色图像。照明装置12还可以包括一个或多个透镜，诸如位于产生光束25的光源21、22、23...与每原色的集成器30之间的组合透镜26。光源装置12生成光束13以照射空间光调制器14。空间光调制器14可以是空间光调制器或光阀，例如，它可以包括光调制元件(也被称为光阀元件)的二维阵列。每个光阀元件可以对应于待显示图像的像素，并且可以被单独控制以允许一定量的光穿过该元件或从该元件反射。在这种空间光调制器中，每个光阀元件可以对应于待显示图像的一个以上像素。例如，光调制器可以例如通过以下操作来控制：振荡像素元件的旋转以允许一定量的光朝向第一和第二方向通过像素元件/从像素元件反射，例如，以将像素投射在图像的一半中并且在不同时间投射在另一半中。通常，跨“开”和“关”之间的一定范围的强度值(例如，256)控制每个光阀元件，以提供一定范围的灰度值。这种控制可以包括脉宽调制(PWM)。光调制器14可以使用诸如液晶面板之类的透射技术，其中，取决于在该像素位置处需要透射的光量，各个元件被打开、关闭或介于打开和关闭之间的某个值。替换地，光调制器14可以使用反射技术，诸如数字光处理(DLP)中的数字微镜器件(DMD)或硅上液晶(LCOS)。

有利地，光束13跨光调制器14的表面具有均匀的强度分布。投影仪可以使用各种光源，但对于相干光束(诸如从激光器(诸如从激光二极管)获得的那些相干光束)特别有用。投影仪还包括控制器18(参见图1)，该控制器18控制光源12和光调制器14的操作。控制器18可以作为单独的组件提供。

在本发明的各实施例中，对于每一原色，各波长在波长上彼此偏移。尽管每个波长在图2的小插图261中被显示为一条垂直线，但实际上，如图3的示例中一样，它将在中心波长周围具有一定的光谱分布。在至少一些实施例中，对于所谓的具有6P(6原色激光)或甚至更少的投影仪，存在分隔开例如25至75nm或10至15nm的两个波长。在本描述的其余部分中，这些波长将由短和长指定。例如，对于红原色，具有最短波长的一束或多束红光将被称为红光短，而具有最长波长的一束或多束红光将被称为红光长。

图3示出了一个示例，在该示例中每一原色(红色(R)、绿色(G)和蓝色(B))包含两个波长：用于蓝原色的B1和B2，用于绿原色的G1和G2，用于红原色的R1和R2。如图3所示，B1、G1和R1分别是蓝原色、绿原色和红原色的“短”波长，而B2、G2和R2分别是蓝原色、绿原色和红原色的“长”波长。

给定色点是通过例如在kHz范围中的频率下对微镜移动进行PWM来实现的。在保持色点恒定的同时对图像进行电子调光(electronic dimming)将要求激光器以远高于1kHz的PWM频率工作。如此高的切换速度在投影仪中被认为是不切实际的。机械调光(mechanical dimming)(例如，使用虹膜)不是优选的解决方案：光被虹膜吸收，并且虹膜的温度以及投影仪内部的温度会升高超出可接受极限，并且浪费能量。

在给定极限以下，减小激光器中的电流是不切实际的。实际上，半导体激光器在能够开始发射激光之前具有一定的阈值电流。对于适合于投影的普通半导体激光器，该阈值电流接近最大电流的20％。在不同的二极管之间，阈值可以显著不同。随着寿命的增加，阈值电流也漂移到更高值。它还随温度波动。

因此，为了避免激光二极管在自发激发发射之外工作，应当以至少高于其阈值的25％来驱动激光二极管，以避免滑落至阈值以下。甚至有利的是变得更高以更加功率高效。

图4更详细地示出了根据本发明的实施例的光源的第一示例。该光源可以是投影仪的子系统。

光源400包括第一发光子单元401和第二发光子单元402。发光子单元是优选发射相干光的光源，诸如单个激光二极管，或者可以是激光二极管的阵列。

第一发光子单元401通过第一可控开关409连接到电源411。第一开关409由光源控制器410所生成的信号CS1来控制。

第二发光子单元402通过第二可控开关408连接到电源411。第二开关408由光源控制器410所生成的信号CS2来控制。

当第一开关409闭合时，正向电流I_fwd循环通过第一发光子单元401。当第二开关408闭合时，相同幅值的正向电流I_fwd循环通过第二发光子单元402。

当连接到电源411时，第一子单元401发射蓝光。该蓝光的第一部分405A激发发射黄光407A的黄色波长转换器件或荧光体403。由第一子单元401A发射的蓝光的第二部分406A与黄光407A集成，以生成照射光阀412(图4中未示出)的白光。绿色波长转换器件(诸如绿色荧光体)被包括在本发明的范围内。附加地或独立地，可以用蓝色激光和红色波长转换器件或荧光体来生成红光。这可以在没有有效的红色波长转换器件(诸如红色荧光体)可用的情况下使用。

当连接到电源411时，第二发光子单元402发射蓝光。蓝光的第一部分405B激发发射黄光407B的黄色波长转换器件，诸如黄色荧光体404。由第一发光子单元401A发射的蓝光的第二部分406B与黄光407B集成，以生成照射光阀412(图4中未示出)的白光。

正向电流I_fwd的幅值可以高于发光子单元401和402的电流阈值。正向电流的幅值例如是(1+α)I_Th0，其中I_Th0是参考温度下的阈值电流，并且α足够高以防止在工作条件改变时(例如当温度升高时)激光二极管滑出受激发射区域。参数α优选地被选择成足够高以补偿阈值电流从一个激光二极管到另一激光二极管的变化并优化功率效率。在投影仪中，α例如等于或大于0.25。

当以最大流明输出操作时，两个发光子单元401、402均连接到电源411。

当需要调光时(例如在减小屏幕尺寸的同时保持投射在屏幕上的图像的亮度恒定)，取代改变正向电流的幅值(例如，如果激光二极管以模拟模式驱动)或经调制信号的频率和/或占空比(例如，当激光二极管由脉宽调制电流驱动时)，激光器子单元401或402之一从电源411断开。

结果是，投影仪的流明输出降低了50％而不影响色点和/或光阀412的灰度级的分辨率和精度。

在该特定实施例中，照射诸如荧光体403之类的波长转换器件(当发光子单元402从电源411断开时)或诸如荧光体404之类的波长转换器件(当发光子单元401从电源411断开时)的蓝光的幅值保持不变，并且因此由波长转换器件(诸如荧光体)发射的光的幅值和光谱也保持不变。诸如荧光体之类的波长转换器件不一定是线性的，并且改变光量，例如，用非常高的功率激发这种波长转换器件(如荧光体)通常导致由波长转换器件(诸如荧光体)发射的光的变化，该变化与激发光的变化不成比例。因此，减小波长转换器件上的激发光的功率是有利的，例如，使用一个波长转换器件(诸如每个发光子单元一个荧光体)以防止非线性行为影响照射光阀412的光的色点。在非线性是由于热淬火而引起的情况下，非线性行为可以通过冷却波长转换器件(诸如荧光体)来控制。

图5示出了当投影仪的流明输出在其最大值时可以如何根据时间、帧和子帧来驱动发光子单元401、402。两个发光子单元401、402均被驱动。在图5的示例中，发光子单元(诸如激光二极管)由具有频率f_PWM和占空比D的脉宽调制(PWM)电流驱动。典型的频率f_PWM为1kHz。驱动发光子单元的PWM信号可以相同或者可以是相移的。

图6示出了当投影仪被调暗并且流明输出降低50％时如何根据时间、帧和子帧来驱动子单元。在图6的示例中，帧N(被投射在时刻t1与t2之间)的历时(t2-t1)分成2个部分。在第一时间区间中(在时刻t1与t3之间)，第一发光子单元401被驱动并发射光，而第二发光子单元402从电源断开并且不发射光。在第二时间区间中(在时刻t3与t2之间)，第二发光子单元402被驱动并发射光，而第一发光子单元401从电源断开并且不发射光。历时t2-t1从例如1/120秒变动到更典型的1/24秒，最典型的是1/60秒，其中t3-t1＝t2-t3＝(t2-t1)/2。已发现，1kHz的频率f_PWM足够高以避免诸如闪烁或色乱之类的视觉伪像。

在时刻t1与t2之间(即，在一帧期间)，空间光阀调制器可以独立于施加到光源的调光来操作。

虽然图5和图6示出了脉宽调制信号(例如，其中占空比和PWM频率保持恒定)，但是发光子单元(诸如激光二极管)也可以用连续电流来驱动。在该情形中，当流明输出降低50％时，在帧的前半部分期间电流在第一发光子单元中保持恒定，并且在帧的后半部分期间第一发光子单元被关闭，而在帧的前半部分期间第二发光子单元被关闭，并且在帧的后半部分期间电流在第二发光子单元中保持恒定。

子单元的数目可以增加到3个或更多个，以允许对光源的更精细调光，例如，以在一个子帧中分发N个子单元信号。

使用三个子单元，可以将光源调暗到2/3(在相同的时间区间期间仅两个发光子单元连接到电源，如图7所解说的)和1/3(在给定的时间区间期间仅一个发光子单元连接到电源，如图8所解说的)。使用三个发光子单元，将一帧的历时(即，在时刻t1与t2之间被投射)分成三部分。

为了将光源调暗到其最大光学输出功率的2/3(其他所有条件不变，例如，正向电流的幅值，PWM信号的占空比等等…)：

-在第一时间区间或子帧期间(在时刻t1与t3之间)，仅第一和第二发光子单元连接到电源(图7的子单元1和2)。

-在第二时间区间或子帧期间(在时刻t3与t4之间)，仅第一和第三发光子单元连接到电源(图7的子单元1和3)。

-在第三时间区间或子帧期间(在时刻t4与t2之间)，仅第二和第三发光子单元连接到电源(图7的子单元2和3)。

为了将光源调暗到其最大光学输出功率的1/3(其他所有条件不变，例如，正向电流的幅值，PWM信号的占空比等等…)：

-在第一时间区间或子帧期间(在时刻t1与t3之间)，仅第一发光子单元连接到电源(图8的子单元1)。

-在第二时间区间或子帧期间(在时刻t3与t4之间)，仅第二发光子单元连接到电源(图8的子单元2)。

-在第三时间区间或子帧期间(在时刻t4与t2之间)，仅第三发光子单元连接到电源(图8的子单元3)。

图9示出了根据本发明的光源的另一示例。

光源90包括红色激光光源90R、绿色激光光源90G和蓝色激光光源90B。

红色激光光源90R包括两个发光子单元91R和92R。由这两个发光子单元91R和92R发射的红光的光谱可以相同或者可以不同，如图3所解说的(光谱B1和B2)。子单元91R通过第一开关910连接到电源，而子单元92R通过第二开关920连接到电源。开关通过例如光源控制器93(其例如是控制器18的一部分)生成控制信号CS1和CS2来单独控制。

绿色激光光源90G包括两个发光子单元91G和92G。由这两个发光子单元91G和92G发射的绿光的光谱可以相同或者可以不同，如图3解说的(光谱G1和G2)。如同红色子单元的情况一样，子单元91G和92G通过开关连接到电源。这些开关由光源控制器93所生成的控制信号(未示出)来单独控制。

蓝色激光光源90B包括两个发光子单元91B和92B。由这两个子单元91B和92B发射的蓝光的光谱可以相同或者可以不同，如图3所解说的(光谱B1和B2)。如同红色和绿色子单元的情况一样，子单元91B和92B通过开关连接到电源。这些开关由光源控制器93所生成的控制信号(未示出)来单独控制。

针对每种基色(例如，原色)具有不同的光谱对于例如投射立体或3D图像是有用的。当投射2D图像时，可以关闭每种色彩的各个发光子单元之一以将光源90调暗。

由每个光源90R、90G和90B生成的光可以被分别集成，如图2中所表示的。每种基色的光照射相异的光阀：红光照射第一光阀，绿光照射第二光阀，而蓝光照射第三光阀。

可以如先前针对图4的光源所描述的那样完成将光源调暗。

图5和图6上的信号“子单元1”和“子单元2”对应于用于驱动每种色彩(R、G和B)的发光子单元91和92的信号。

为了将光源90调暗而不必修改例如正向电流I_Fwd的幅值和/或PWM信号的占空比，发光子单元之一从电源断开。如图6所解说的，投射图像或帧的时间区间(在时刻t1与t2之间)可以被分成数个部分，诸如两个区间或子帧：时刻t1与t3之间的第一时间区间或子帧，以及时刻t3与t2之间的第二时间区间或子帧。特别地，第一和第二时间区间的历时相等(即，t3-t1＝t2-t3＝(t2-t1)/2)。

在使用单个空间光阀调制器(对于所有色彩都相同的光阀)的投影仪中，由光源90R、90G和90B生成的光将按顺序照射该光阀。选通信号有助于在同一帧期间从一种色彩到其它色彩的转变。选通信号可以由用于高级光控制的数字设备生成，如美国德州仪器(TI)的DLPC900。

图10示出了用于以一种色彩、随后另一种色彩、依此类推来照射光阀的时序的示例。还示出了与原色(R、G或B)相关联的选通信号。

图10示出了调光的示例，其中仅第一光源在帧的前半部分(子帧1)期间被激活，而第二光源仅在帧的后半部分(子帧2)期间被激活。第一或第二光源仅在对应的选通信号例如为高(如图10所示)时才被激活。

替换地，如图11所解说的，第一光源和第二光源在两个子帧期间交替地被激活。例如，在第一子帧的开始，当红色选通信号为高时，第一红色光源被激活(并且第二红色光源保持关闭)，而在下一次红色选通信号为高时，第二红色光源被激活(并且第一红色光源保持关闭)。换言之，每次红色选通信号为高时，各红色光源就被交替地激活。

在优选实施例中，只要对应的选通信号为高，就在第一或第二光源中连续地驱动正向电流(即，在选通信号为高的时间区间中电流未被脉宽调制)。这具有电流保持在激光二极管的阈值电流之上的已知水平并且功率效率由此被优化的优点。

根据本发明的方法可以由图1中所示的控制单元18来执行，该控制单元可以是自立设备或嵌入在投影仪中或作为投影仪的光学子系统的一部分。本发明可以使用处理引擎来执行功能。处理引擎优选地具有处理能力，诸如由一个或多个微处理器、FPGA或中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)提供的处理能力，并且被适配成通过用软件(即，一个或多个计算机程序)编程来执行相应的功能。对软件的引用可涵盖以能由处理器直接或间接执行的任何语言(经由经编译或解释性语言)编写的任何类型的程序。本发明的任何方法的实现可以由逻辑电路、电子硬件、处理器或电路执行，其可以包括任何种类的逻辑或模拟电路，集成到任何程度，并且不限于通用处理器、数字信号处理器、ASIC、FPGA、分立组件或晶体管逻辑门等。

这种控制器18可以具有存储器(诸如非瞬态计算机可读介质、RAM和/或ROM)、操作系统、可任选地显示器(诸如固定格式显示器)、数据输入设备(诸如键盘)的端口、指针设备(诸如“鼠标”)、用于与其他设备通信的串行或并行端口、连接到任何网络的网卡和连接。

软件可被体现在计算机程序产品中，该计算机程序产品被适配成：在软件被加载到控制器上并且在一个或多个处理引擎(诸如微处理器、ASIC、FPGA等等)上执行时执行本发明的任何方法的例如下列功能。因此，用于与本发明的任何实施例联用的控制器18可以包含能够以计算机软件的形式运行一个或多个计算机应用的计算机系统。

上面参照本发明的各实施例描述的方法可以由一个或多个计算机应用程序来执行，该一个或多个计算机应用程序通过被加载到存储器中来在计算机系统上运行并且在诸如由美国微软公司提供的Windows^TM、Linux、Android等操作系统上运行或与之相关联地运行。计算机系统可以包括主存储器，优选为随机存取存储器(RAM)，并且还可以包括非瞬态硬盘驱动器和/或可移除非瞬态存储器和/或非瞬态固态存储器。非瞬态可移动存储器可以是由合适的读取器读取并写入的诸如压缩碟(CD-ROM或DVD-ROM)之类的光盘、磁带。可移动非瞬态存储器可以是其中存储有计算机软件和/或数据的计算机可读介质。非易失性储存存储器可被用于存储在计算机系统断电的情况下不会丢失的持久信息。应用程序可使用信息并将其存储在非易失性存储器中。

体现在计算机程序产品中的软件被适配成在软件被加载到相应的一个或多个设备上并且在一个或多个处理引擎(诸如微处理器、ASIC、FPGA等)上执行时执行以下功能：

操作用于与投影仪联用的激光光源，该投影仪被配置成按顺序透射图像帧，

控制从相同或相似色彩的N个发光子单元发射光，其中N大于或等于2，并且彼此独立地驱动每个发光子单元，

通过在待投射图像帧的时间的至少1/N的时间区间期间中断、转向或关闭至少一个发光子单元来将光源调暗。

通过激光光源照射波长转换器件来控制波长转换，

控制激光光源的每个发光子单元照射不同的波长转换器件或相同的波长转换器件，

控制从两个发光子单元发射蓝光，

控制蓝光以使得一部分蓝光激发黄色或绿色波长转换器件。

控制由黄色或绿色波长转换器件发射的黄光与由发光子单元发射的蓝光的组合，并且所得到的白光用于照射投影仪的空间光阀调制器，

控制由光源的单个发光子单元来照射两个波长转换器件中的每一者。

通过以下操作来控制将光源的光学输出功率调暗：在投射图像帧的时间区间的整个第一部分期间中断或关闭或转向来自第一发光子单元的光，并且在投射该图像帧的时间区间的第二部分期间发射光，而在投射该图像帧的时间区间的第一部分期间从第二激光器子单元发射光，并且在投射该图像帧的时间区间的整个第二部分期间停止或转向或中断光发射。

控制从三个发光子单元发射一种色彩的光，其中，投射图像帧的第一时间区间被分为相等历时的三个第二时间区间，并且优选地将激光光源调暗1/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；其中，三个发光子单元中的仅两个发光子单元在三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

通过使三个发光子单元在三个第二时间区间中的任一者期间发射光来控制将激光光源调暗2/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比。

控制至少六个发光子单元，其中该至少六个发光子单元被分成包括至少两个发光子单元的三组，每一组发射一种色彩；

控制包括发射红光的至少两个发光子单元的第一组；包括发射绿光的至少两个发光子单元的第二组，以及包括发射蓝光的至少两个发光子单元的第二组；

控制正向电流以使其对于每组发光子单元是不同的。

对于每一组，控制发光子单元发射具有不同光谱的光。

控制投影仪以使其在投射2D图像时调暗而无需修改用于驱动发光子单元的信号的特性，

其中这些特性是正向电流的幅值、PWM信号的频率和/或占空比中的任一者或任何组合或全部。

控制投影仪的流明输出减小，而不必减小在仍在工作的任何个体光源(诸如激光二极管)中循环的正向电流的幅值。

控制功率使用减少而不影响效率，其中效率与实际用于生成光的功率相对于所耗散的总功率有关。

控制在光源(诸如激光二极管)中循环的电流，以使得其保持在阈值电流之上。

使用由空间光调制器的控制电子器件(诸如数字镜管理芯片组)生成的选通信号来确定打开和关闭光源的顺序以及持续多长时间。

控制发射一种色彩或相似色彩的光的N个发光子单元的发射，其中N大于或等于2，彼此独立地驱动每个发光子单元，

将每一帧划分成子帧，每一子帧的时间区间是投射图像帧的时间区间的至少1/N，其中当光源必须被调暗时，至少一个发光子单元关闭达等于每一帧中的子帧历时的累积时间区间。

上述软件中的任何软件可被实现为计算机程序产品，该计算机程序产品已被编译用于服务器或网络节点中的任何一者中的处理引擎。计算机程序产品可被存储在非瞬态信号存储介质上，诸如光盘(CD-ROM或DVD-ROM)、数字磁带、磁盘、固态存储器(诸如USB闪存存储器)、ROM等。

Claims

1.一种用于与投影仪联用的激光光源，所述投影仪被配置成按顺序投射图像帧，所述激光光源包括一种色彩的至少一个光源、发射所述一种色彩或类似色彩的光的N个发光子单元，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元能够独立于彼此被驱动，每一帧被分成子帧，每一子帧的时间区间是投射图像帧的时间区间的至少1/N，其中，当所述光源必须被调暗时，所述发光子单元中的至少一者被关闭达等于每一帧中的子帧历时的累积时间区间。

2.如权利要求1所述的激光光源，其特征在于，还包括波长转换器件，其中，所述激光光源被配置成使得所述激光光源照射所述波长转换器件。

3.如权利要求2所述的激光光源，其特征在于，所述激光光源的每个发光子单元照射不同的波长转换器件或相同的波长转换器件。

4.如任何前述权利要求所述的激光光源，其特征在于，所述激光光源具有发射蓝光的两个发光子单元。

5.如权利要求4所述的激光光源，其特征在于，所述蓝光的一部分被配置成激发黄色或绿色波长转换器件。

6.如权利要求5所述的激光光源，其特征在于，进一步包括组合器和所述投影仪的空间光阀调制器，其中，由所述黄色或绿色波长转换器件发射的黄光与由所述发光子单元发射的蓝光在所述组合器中被组合，并且所得到的白光照射所述投影仪的所述空间光阀调制器。

7.如任何前述权利要求所述的激光光源，其特征在于，进一步包括两个波长转换器件，其中，所述两个波长转换器件中的每一者由所述光源的单个发光子单元照射。

8.如任何前述权利要求所述的激光光源，其特征在于，进一步包括用于将所述光源的光学输出功率调暗的装置，所述发光子单元中的第一发光子单元被配置成：在投射图像帧的时间区间的整个第一部分期间被关闭，并在投射所述图像帧的所述时间区间的第二部分期间发射光，而所述激光器子单元中的第二激光器子单元被配置成：在投射所述图像帧的所述时间区间的所述第一部分期间发射光，并在投射所述图像帧的所述时间区间的整个所述第二部分期间被关闭。

9.如权利要求1至7中任一项所述的激光光源，其特征在于，进一步包括被配置成发射一种色彩的光的三个发光子单元，其中，投射图像帧的第一时间区间被分成相等历时的三个第二时间区间，并且用于调暗的装置被配置成：优选地将所述激光光源调暗1/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；其中，所述三个发光子单元中的仅两个发光子单元在所述三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

10.如权利要求9所述的激光光源，其特征在于，所述用于调暗的装置被配置成：优选地将所述激光光源调暗2/3而不修改所述正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；所述用于调暗的装置被配置成使得所述三个发光子单元中的仅一个发光子单元在所述三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

11.如任何前述权利要求所述的激光光源，其特征在于，包括至少六个发光子单元，其中，所述至少六个发光子单元被分成包括至少两个发光子单元的三组，每一组发射一种色彩，其中，包括至少两个发光子单元的第一组发射红光；包括至少两个发光子单元的第二组发射绿光，而包括至少两个发光子单元的第三组发射蓝光。

12.如权利要求11所述的激光光源，其特征在于，正向电流对于每一组发光子单元是不同的。

13.一种用于与投影仪联用的用于操作激光光源的方法，所述投影仪被配置成按顺序投射图像帧，所述激光光源包括一种色彩或相似色彩的至少一个光源、发射所述一种色彩的光的N个发光子单元，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元能够彼此独立地被驱动，所述方法包括：将每一帧分成子帧，每一子帧的时间区间是投射图像帧的时间区间的至少1/N，所述方法进一步包括：通过使所述发光子单元中的至少一者关闭达等于每一帧中的子帧历时的累积时间区间来将所述光源调暗。

14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法使用波长转换器件，其中，所述激光光源照射所述波长转换器件。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述激光光源的每个发光子单元照射不同的波长转换器件或相同的波长转换器件。

16.如权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法具有发射蓝光的两个发光子单元。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述蓝光的一部分激发黄色或绿色波长转换器件。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，进一步包括组合器和所述投影仪的空间光阀调制器，其中，由所述黄色或绿色波长转换器件发射的黄光与由所述发光子单元发射的蓝光在所述组合器中被组合，并且所得到的白光照射所述投影仪的所述空间光阀调制器。

19.如权利要求13至18中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括两个波长转换器件，其中，所述两个波长转换器件中的每一者由所述光源的单个发光子单元照射。

20.如权利要求13至19中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括将所述光源的光学输出功率调暗，所述发光子单元中的第一发光子单元在投射图像帧的时间区间的整个第一部分期间被关闭，并在投射所述图像帧的所述时间区间的第二部分期间发射光，而所述激光器子单元中的第二激光器子单元在投射所述图像帧的所述时间区间的所述第一部分期间发射光，并在投射所述图像帧的所述时间区间的整个所述第二部分期间被关闭。

21.如权利要求13至20中任一项所述的方法，其特征在于，进一步包括被配置成发射一种色彩的光的三个发光子单元，其中，投射图像帧的第一时间区间被分成相等历时的三个第二时间区间，并且用于调暗的装置被配置成：优选地将所述激光光源调暗1/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；其中，所述三个发光子单元中的仅两个发光子单元在所述三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，进一步包括优选地将激光光源调暗2/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；所述调暗使得所述三个发光子单元中的仅一个发光子单元在所述三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

23.如权利要求13至22中任一项所述的方法，其特征在于，包括至少六个发光子单元，其中，所述至少六个发光子单元被分成包括至少两个发光子单元的三组，每一组发射一种色彩，其中，包括至少两个发光子单元的第一组发射红光；包括至少两个发光子单元的第二组发射绿光，而包括至少两个发光子单元的第三组发射蓝光。

24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，正向电流对于每一组发光子单元是不同的。

25.一种用于与投影仪联用的用于激光光源的控制器，所述投影仪被配置成按顺序投射图像帧，所述激光光源包括一种色彩的至少一个光源、发射所述一种色彩的光的N个发光子单元，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元能够独立于彼此被驱动，每一帧被分成子帧，每一子帧的时间区间是投射图像帧的时间区间的至少1/N，其中，当所述光源必须被调暗时，所述发光子单元中的至少一者被关闭达等于每一帧中的子帧历时的累积时间区间。

26.如权利要求25所述的控制器，其特征在于，所述控制器被适配成：将所述光源的光学输出功率调暗，所述发光子单元中的第一发光子单元被控制成：在投射图像帧的时间区间的整个第一部分期间被关闭，并在投射所述图像帧的所述时间区间的第二部分期间发射光，而所述激光器子单元中的第二激光器子单元被控制成：在投射所述图像帧的所述时间区间的所述第一部分期间发射光，并在投射所述图像帧的所述时间区间的整个所述第二部分期间被关闭。

27.如权利要求25或26所述的控制器，其特征在于，进一步包括被配置成发射一种色彩的光的三个发光子单元，其中，投射图像帧的第一时间区间被分成相等历时的三个第二时间区间，并且所述控制器被适配成：优选地将所述激光光源调暗1/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；其中，所述三个发光子单元中的仅两个发光子单元在所述三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

28.如权利要求27所述的控制器，其特征在于，所述控制器被适配成：优选地将所述激光光源调暗2/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；所述控制器被适配成使得所述三个发光子单元中的仅一个发光子单元在所述三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

29.一种计算机程序产品，当在处理引擎上执行时所述计算机程序产品实现权利要求13至24中任一项所述的方法。

30.一种非瞬态信号存储装置，所述非瞬态信号存储装置储存权利要求29所述的计算机程序产品。

31.一种用于与投影仪联用的激光光源，所述投影仪被配置成按顺序投射图像帧，所述激光光源包括发射相同色彩或相似色彩的光的N个发光子单元以及多个开关，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元能够彼此独立地被驱动，其中，当所述光源必须被调暗时，所述发光子单元中的至少一者在投射图像帧的时间的至少1/N的时间区间期间被关闭。

32.如权利要求31所述的激光光源，其特征在于，还包括波长转换器件，其中，所述激光光源被配置成使得所述激光光源照射所述波长转换器件。

33.如权利要求32所述的激光光源，其特征在于，所述激光光源的每个发光子单元照射不同的波长转换器件或相同的波长转换器件。

34.如权利要求31至33中任一项所述的激光光源，其特征在于，所述激光光源具有发射蓝光的两个发光子单元。

35.如权利要求34所述的激光光源，其特征在于，所述蓝光的一部分被配置成激发黄色或绿色波长转换器件。

36.如权利要求35所述的激光光源，其特征在于，进一步包括组合器和所述投影仪的空间光阀调制器，其中，由所述黄色或绿色波长转换器件发射的黄光与由所述发光子单元发射的蓝光在所述组合器中被组合，并且所得到的白光照射所述投影仪的所述空间光阀调制器。

37.如权利要求31至36中任一项所述的激光光源，其特征在于，进一步包括两个波长转换器件，其中，所述两个波长转换器件中的每一者由所述光源的单个发光子单元照射。

38.如权利要求31至37中任一项所述的激光光源，其特征在于，进一步包括用于将所述光源的光学输出功率调暗的装置，所述发光子单元中的第一发光子单元被配置成：在投射图像帧的时间区间的整个第一部分期间被关闭，并在投射所述图像帧的所述时间区间的第二部分期间发射光，而所述激光器子单元中的第二激光器子单元被配置成：在投射所述图像帧的所述时间区间的所述第一部分期间发射光，并在投射所述图像帧的所述时间区间的整个所述第二部分期间被关闭。

39.如权利要求31至37中任一项所述的激光光源，其特征在于，进一步包括被配置成发射一种色彩的光的三个发光子单元，其中，投射图像帧的第一时间区间被分成相等历时的三个第二时间区间，并且用于调暗的装置被配置成：优选地将所述激光光源调暗1/3而不修改正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；其中，所述三个发光子单元中的仅两个发光子单元在所述三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

40.如权利要求39所述的激光光源，其特征在于，所述用于调暗的装置被配置成：优选地将所述激光光源调暗2/3而不修改所述正向电流的幅值和/或PWM信号的频率和/或占空比；所述用于调暗的装置被配置成使得所述三个发光子单元中的仅一个发光子单元在所述三个第二时间区间中的任一者期间发射光。

41.如权利要求31至40中任一项所述的激光光源，其特征在于，包括至少六个发光子单元，其中，所述至少六个发光子单元被分成包括至少两个发光子单元的三组，每一组发射一种色彩，其中，包括至少两个发光子单元的第一组发射红光；包括至少两个发光子单元的第二组发射绿光，而包括至少两个发光子单元的第三组发射蓝光。

42.如权利要求41所述的激光光源，其特征在于，正向电流对于每一组发光子单元是不同的。

43.一种用于与投影仪联用的用于操作激光光源的方法，所述投影仪被配置成按顺序投射图像帧，所述方法包括：从N个发光子单元发射相同色彩或相似色彩的光，其中N大于或等于2，并且彼此独立地驱动每个发光子单元，以及通过在要投射图像帧的时间的至少1/N的时间区间期间关闭所述发光子单元中的至少一者来将所述光源调暗。

44.一种用于与投影仪联用的用于激光光源的控制器，所述投影仪被配置成按顺序投射图像帧，所述光源包括发射相同色彩或相似色彩的光的N个发光子单元以及多个开关，其中N大于或等于2，并且其中每个发光子单元能够彼此独立地被驱动，其中，当所述光源必须被调暗时，所述发光子单元中的至少一者在投射图像帧的时间的至少1/N的时间区间期间被关闭。

45.一种计算机程序产品，当在处理引擎上执行时所述计算机程序产品实现权利要求43所述的方法。

46.一种非瞬态信号存储装置，所述非瞬态信号存储装置储存权利要求45所述的计算机程序产品。