CN1417637A - 具有提高的灰度级的图象形成系统 - Google Patents

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Abstract

一种具有提高的灰度级的图象形成系统，包括：具有主强度值的主光束；具有显著小于所述主强度值的次强度值的次光束；接收所述主光束并且产生具有粗略灰度级输出的分立装置的第一调制器阵列；接收所述次光束并且产生具有精细灰度级的分立装置的第二调制器阵列；用于同步控制所述第一和第二调制器阵列的控制器；以及将具有精细灰度级的输出与具有粗略灰度级的输出相结合以形成具有提高的灰度级图象的光学装置。

Description

具有提高的灰度级的图象形成系统
技术领域
本发明涉及一种包含空间光调制器的图象形成系统，所述空间光调制器从电子信号中产生一个可见图象。更具体而言，本发明涉及一种图象中每个象素均具有提高的灰度级的投影显示系统。
技术背景
包括投影和视频类型显示系统的许多显示系统应用一种被均匀照亮的空间光调制器来将电子图象信息转换成一个输出图象。目前在这样的系统中，光源典型地是一个白光灯并且所述空间光调制器典型地是一个包含液晶装置或微镜装置的区域阵列。具有一个或多个激光源以及身为机电光栅装置线性阵列的空间光调制器的另一可供选择显示系统显示出更具有未来前途。为了显示高质量的运动图象，这些不同空间调制器的单独装置应该优选地具有在图象中快速产生大量灰度级的能力。对可能的灰度级数量的限制通常或者受装置动态学或者受电子设备的速度控制。
以前的发明已经公开了用于提高的图象中灰度级数量而不增加调制元件或相关电子设备速度的方案。这些方案改变了在一个帧期间入射到空间光调制器的照明。更具体而言，根据1998年9月22日Hewlett等人发布的题为“LIGHT AMPLITUDE MODULATION WITH NEUTRALDENSITY FILTERS”(具有中密度滤光片的光振幅调制)的美国专利No.5,812,303，借助微镜装置通过利用可变化的中密度滤光片来产生粗略和精细的灰度级可以获得附加的灰度级。通过在帧显示期间将照明衰减一段时间可获得精细的灰度等级。粗略的灰度等级没有衰减。实际上，通过与数据流同步地旋转具有多段中密度滤光片的滤光轮，本发明得以实施。
如在1997年9月16日Ernstoff等人发布的题为“FULL COLORSEQUENTIAL IMAGE PROJECTION SYSTEM INCORPORATIONG PULSE RATEMODULATED ILLUMINATION”(结合有脉冲率调制照明的全色顺序图象投影系统)的美国专利No.5,668,611中所说明的那样，另一可供选择的方法采用一种脉动光源如一个脉冲激光器来减少对电子设备的速度要求。通过改变脉冲率或脉冲计数来调节在空间光调制器上的照明。此外，光源的平均亮度由脉冲数量来决定。如在Ernstoff等人于1999年5月11日题为“FULL COLOR SEQUENTIAL IMAGE PROJECTIONSYSTEM INCORPORATING TIME MODULATED ILLUMINATION”(结合有时间调制照明的全色顺序图象投影系统)的美国专利号5,903,323中所说明，一个补充方法采用对光源的直接强度调制来获取多级亮度。美国专利号5,668,611和美国专利号5,903,323提出了拥有电子设备足够大的时间窗以向空间调制器加载新图象数据位的专门问题。
每个上述所说明的发明利用光源效率换取改善的灰度级或降低的电子的速度要求。然而，剧院类型的投影显示器要求光源的有效使用，以便于使亮度和所投影图象的色彩饱合度最大化。
在现有技术中所说明的显示系统通过将入射到空间光调制器的平均光功率降低一段时间获得精细的灰度级控制，因此产生对应于所减小强度的多个照明级。所述多个照明级降低了空间光调制器和其相关电子设备的速度要求。然而，这个方法的严重技术缺陷是它浪费了在较低的照明间隔期间从光源可获得的光功率。因此，需要显示系统具有精细的灰度控制，而同时能够有效地使用现有的光功率。
发明内容
根据本发明，通过提供一个具有提高的灰度级的图象形成系统，上述要求得到满足，其中所述的图象形成系统包括：可以发射具有主强度值的主光束的第一光源；可以发射具有显著小于主强度值的次强度值的次光束；接收所述主光束并且产生具有粗略灰度级输出的分立设备的第一调制器阵列；接收所述次光束并且产生具有精细灰度级的分立设备的第二调制器阵列；用于同步控制所述第一和第二调制器阵列的控制器；以及将具有精细灰度级的输出与具有粗略灰度级的输出相结合以形成具有提高的灰度级图象的光学装置。
附图说明
图1是具有两个空间光调制器的图象形成系统的方框图，所述两个空间光调制器由两个不同强度级IC和IF所照明；
图2A示例出当来自阵列C的粗略级和来自阵列F的精细级之间没有重叠时，通过将粗略光输出级与精细级相组合，图象灰度级Iimage(p，q)的形成；
图2B示例出当来自阵列C的粗略光输出级和来自阵列F的精细级之间有重叠时，图象灰度级Iimage(p，q)的形成；
图3A示例出借助于脉冲宽度调制通过阵列C粗略光输出级Cout(p)的产生。
图3B示例出借助于脉冲宽度调制通过阵列F精细光输出级Fout(q)的产生。
图4示例出用于非相等地照明两个空间光调制器并且将所调制的光输出重新组合的光学子系统的示意图；
图5示例出一个具有两个机电光栅装置的线性阵列的线扫描显示系统的示意图，所述的机电光栅装置由两个不同的强度级来照明；
图6示出由一线光所照明的机电光栅装置的线性阵列；
图7是一个投影屏幕的视图，通过沿着所述屏幕扫描一个线图象，所述视图示例出一个两维图象的形成；
图8示例出一个彩色线扫描显示系统的示意图，所述彩色线扫描系统具有用于每个颜色的两个机电光栅装置线性阵列；以及
图9示例出具有在相同基片上由两个不同强度级照明的两个机电光栅装置的线性阵列的线扫描显示系统。
优选实施例描述
图1示出用于形成具有非常精细强度级或灰度级图象的系统方框图。这个图象形成系统可以是例如数字电影放映机、后投影HDTV或卤化银打印机。该系统包括两个空间光调制器：调制器阵列C16；以及调制器阵列F18。所述两个调制器阵列16、18分别由具有强度IC和IF的主及次光束进行不相等地照明。作为惯例，如果将IC选择成大于IF，则调制器阵列C16产生粗略灰度级且调制器阵列F18产生精细灰度级。为了产生主和次照明束，从光源12产生的源射束13被束分割器14不相等地分割，所述束分割器可以是一个简单的束分裂器或光栅。束分割器14也可以包括一个波片及随后的一个偏振束分裂器。如同随后所要说明的那样，基于偏振的分割允许两个强度IC和IF的比率被调到一个所要求值。各种不同的空间光调制器技术可以被用于两个调制器阵列，例如液晶面板、微镜阵列如来自Texas Instruments的数字镜装置(DMD)或机电光栅阵列。空间光调制器通过脉冲宽度调制、振幅调制或任何其它用于将入射照明衰减的方法可以对光进行调制以在图象中产生灰度级。控制器20将代码值发送到两个空间光调制器(调制器阵列C16及调制器阵列F18)中的每一个上以产生所要求的象素灰度级。然后，来自粗略和精细调制器的光输出Cout(p)和Fout(q)由成象光学装置22所收集并且被导引向图象平面24，在此平面上形成一个具有强度Iimage(p，q)＝Cout(p)+Fout(q)的图象。所述代码值p和q被用来选择图象中一个给定象素的强度。(在这个表示法中，Iimage(p，q)、Cout(p)和Fou(q)的空间依赖性是明显的。)应该提出：对于相干光源，可能在图象中的两束之间出现干涉。在所优选的实施例中，通过使来自两个调制器的光输出正交地偏振来避免干涉效应。
图2A示例出图象中精细灰度级的形成。为了简化起见，在这个示例中，图象Iimage(p，q)中的象素强度具有8个线性位或256级，而图1中的调制器阵列F18和C16每个仅有4个线性位或16级。粗略和精细调制器阵列的光输出分别线性地取决于代码值p和q。在这个实例中，p和q可以在0和15之间取值。实际上，在高质量图象中要求12个或更多个线性位，并且调制可以是代码值的非线性函数。在其中线性位数量等于4的图2a中的精细和粗略照明的比率被选择成IF/IC＝1/16，这样对于代码p和q的任何组合，在两个数值范围之间没有重叠或在Iimage(p，q)中没有冗余。
更通常地，通过采用两个非相等照明的调制器来产生粗略和精细级，有可能将灰度级的数量从2N增加到22N，N是单调制器的线性位数量。然后，照明率被选择成IF/IC＝1/2N。在实际的实施中，取得并且维持这个精确率是困难的。因此，更佳的选择是IF/IC＞1/2N，这将允许粗略和精细等级上的象素强度之间的一些重叠。所述重叠也提供用于两个灰度等级之间校准的一些净空。
除了精细和粗略照明率被选择成IF/IC＝1/2N-1＝1/8、N＝4以外，图2B是与图2相类似的实例，这样对于代码p和q的组合在Iimage(p，q)中既存在重叠又存在冗余。例如，Iimage(0，8)＝Iimage(1，0)并且，更通常地，Iimage(p，q)＝Iimage(p+1，q-8)。因为所述冗余，在图象Iimage(p，q)中的象素强度具有7个线性位或128个可能的灰度级。
图3A和3B示例出通过一对空间光调制器，粗略和精细输出Cout(p)和Fout(q)的形成，其中所述的空间光调制器采用中心加权的脉冲宽度调制来产生灰度级。对于一个由代码值p和q所确定的最低有效位时间(T)整数倍(integer multiple)，所述调制器开启。p和q的上限由调制窗来确定。对于区域阵列，所述调制窗仅仅简单地是显示一个单帧可利用的时间。对于线性阵列，它是在扫描多个顺序行来产生一个单帧期间产生图象的单行可利用的时间。输出Cout(p)和Fout(q)等于调制窗内所对应的积分强度。
图4示出可以被用来实施束分割、照明所述两个调制器阵列并且对调制器阵列的输出进行重新组合的一个光学子系统60。在这个实施例中，优选地源70为一个发射窄光谱(通常被称为光束71)的线性偏振激光器。所述光束71分别由第一和第二调节透镜72和74来调节，并且经过可以被旋转来调节偏振状态的半波片92。偏振束分裂器96将束分裂成其水平及垂直偏振的分量。这些正交偏振的分量是分别被用于照明所述两个相应调制器阵列16和18的具有强度IC和IF的粗略光束26和精细光束28。用在这个实施例中的调制器阵列16和18是机电光栅装置，当所述装置被激励并且包括足够的阵列元件来产生图象时其增加衍射级中的光。所述比率IF/IC由半波片92的取向来决定。四分之一波片95被插入在偏振束分裂器96和两个调制器阵列16和18之间的光学子系统60的每个臂中。正如在光学工程设计中的公知的那样，具有放在反射表面前面的四分之一波片的偏振束分裂器起到一个光隔离器的作用。如果偏振被旋转90度，则由偏振束分裂器96的界面所透射(反射)的线性偏振光将被所述界面所反射(透射)。通过四分之一波片95的双光通道产生所需要的90度偏振旋转。在图4中，这个方法被用来在偏振束分裂器96的界面处将粗略和精细调制器16和18的输出组合。取决于每个阵列元件的状态，从偏振束分裂器96离去的光或者被光阑97所阻挡，或者当阵列元件被激活时通过成象光学装置被传递到图象平面(未显出)上。因为分别来自粗略和精细调制器16和18的粗略光束26和精细光束28被正交偏振，所以干涉伪影得以避免。
图4的调制器可以是微镜阵列、机电光栅阵列或任何基本上不改变偏振的空间光调制器。
图5示出结合有图4的光学子系统60的数字投影显示器。现在所述的两个调制器阵列是机电光栅装置的线性阵列(此后被称为第一调制器阵列85和第二调制器阵列86)，如由Eastman Kodak Company(Eastman Kodak公司)所生产的适形光栅机电系统(GEMS)(见由Kowarz于2001年10月23日发布的题为“SPATIAL LIGHTMODULATOR WITH CONFORMAL GRATING ELEMENTS”(具有适形光栅元件的空间光调制器)的美国专利号6,307,663和由Kowarz等人于2001年1月15日提出申请的题为“METHOD FOR MANUFACTURING AMECHANICAL CONFORMING GRAING DEVICE”(用于制造机械适形光栅装置的方法)的欧洲专利申请号01200128.5)、或者是由SiliconLight Machines所制造的光栅光阀(见由Bloom等人于1999年9月9日发布的题为“DISPLAY DEVICE INCORPORAING ONE-DIMENSIONAL GRATING LIGHT-VALVE ARRAY”(结合有一维光栅光阀阵列的显示装置)的美国专利号5,982,553)。调制器阵列85和86可以是适形类型的并且可以是线性的。在图5中的控制器20激励第一调制器阵列85和第二调制器阵列86以获得一个两维图象给定线的所要求象素图案。在图2A、2B、3A和3B中所示例的方案可以被用来在屏幕90上获取被设计用于脉冲宽度调制的适形GEMS装置所要求的灰度级。如果某一适形GEMS装置没有被激励，则它将入射光束初步衍射成0级光束(即反射入射光束78)，所述0级光束被光阑97所阻挡。如果上述装置被激励，则它将入射光束78初步衍射成+2nd、+1st、-1st和-2nd级光束。这些经衍射的光束79经过光阑97的周围并且被投影透镜系统75投影到屏幕90上。扫描镜77在屏幕90上扫描线图象以形成两维图象。控制器20提供扫描镜77的扫描与每个线的数据之间的同步。优选地所述扫描镜77被放置在靠近投影透镜系统75的傅立叶平面处以将其尺寸和质量最小化。
图6图示出由光88的一道线所照明的适形GEMS装置5的第一调制器阵列85。实际上，将存在几百个或上千个这样的装置。图7是朝向屏幕90示出从1,920个顺序线扫描的序列中形成两维图象的视图。
在图5中的显示系统既可以是单色也可以是彩色顺序。在彩色顺序系统中，控制器20也将照明第一调制器阵列85和第二调制器阵列86的颜色和每个线相关的数据同步，通过将三个光学子系统60r、60g和60b组合成能够同时显示RGB的系统，可以获得可用光功率的更佳利用及更佳的图象质量。这个方法被示于图8中，在图8中颜色组合立方体100(X-立方体)被采用以通过投影透镜系统75分别导引红、绿和蓝输出81、83和84并且到达屏幕(未示出)上。
将用于数字相机系统的一个实施例的含意与图8中所示产生粗略和精细灰度级且每个颜色具有一对线性阵列的系统相比较是有益的，其中所述的数字相机系统包含对应每个颜色的一个适形GEMS装置的单线性阵列。在这个实例中，所述系统被选择成具有带有1,920个扫描线(1,080乘以1,920个象素)的HDTV分辨率、60Hz的帧频及每帧每颜色13个线性位的灰度等级能力(8,192个灰度级)。如图3A和3B的说明中所解释，通过脉冲宽度调制可以获得灰度等级。对于每个颜色的单线性阵列的情况，优选地最低有效位应该稍微小于1/(1,920*60*8,192)秒＝1.06纳秒以允许一些扫描开销。因此在控制器中的数字电子装置应该能够产生用于脉冲宽度调制操作约为1GHz的时钟。通过实施具有每个颜色两个线性阵列的系统，同时维持最终的系统技术要求，则这个时钟频率可以被降低。更具体而言，利用其中每个阵列具有每帧每颜色7个线性位的两个线性阵列，可以获得具有每帧每颜色13个线性位的系统。精细与粗略照明的比率被选择为IF/IC＝1/27-1＝1/64，以便于在图象灰度级上既有重叠又有冗余。对T的要求增加到1/(1,920*60*128)秒＝67.8纳秒且用于脉冲宽度调制操作的时钟要求降低到非常合理的14.7MHz。因此，图8中显示系统所增加的光学复杂性显著降低了数字电子装置的时钟速度。
在上述实施例中，用于产生粗略和精细灰度级的两个空间光调制器在系统中被物理性地隔开。一个更紧凑的系统具有在同一基片上的两个调制器。这个配置被示例于图9中与图5中所述显示系统相类似的显示系统中。这两个调制器分别是高速度装置如适形GEMS的线性调制器阵列85和86。调节透镜72和74产生一个会聚束。调谐镜82将所述束重新导引向束分裂器98。所述束分裂器98将来自激光器70的输入光束71分裂成略微隔开且具有所要求强度比的两个输出束73和76。所述束73和76分别照明产生粗略和精细灰度级的第一调制器阵列85和第二调制器阵列86。对于一个线性偏振的输出束，这个束分裂器98可以是一个由单轴晶体制成的偏振束分裂器板。然后，通过适当旋转输入光束71的线性偏振可获得所要求的强度比。来自调制器阵列85和86的衍射光束79返回通过束分裂器98并且变成共线的。因为来自调制器阵列85和86的衍射光束79被正交偏振，所以避免了可能因相干的光束组合导致的干涉伪影。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中第一和第二调制器阵列是微镜装置的阵列。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中图象形成系统在屏幕上显示一个图象。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中图象形成系统打印出一个图象。
具有提高的灰度级的图象形成系统，进一步包括一个发射偏振光的激光系统。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中通过选择一个波片的取向来选择所选择的偏振。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中偏振束分裂器将精细灰度级的输出与粗略灰度级的输出组合来产生提高的灰度级。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中控制器接收具有提高灰度级的图象数据且将图象数据适当地隔开以产生具有粗略灰度级的输出和具有精细灰度级的输出。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中所述第一和第二调制器阵列按照线性标度调制入射光，以便于相邻灰度级之间的间距是一个常数值。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中次强度值与主强度值之间的比率等于1/2N，其中N是单调制器线性位的数量。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中粗略及精细灰度级通过脉冲宽度调制而产生。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中第一和第二调制器阵列是机电光栅装置的阵列。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中第一和第二调制器阵列是微镜装置的阵列。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中图象形成系统在屏幕上显示出一个图象。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中图象形成系统打印出一个图象。
一个具有提高的灰度级的显示系统包括：一个偏振束分裂器，其接收所选择的偏振光并且基于所选择的偏振将偏振光非相等地分割成具有主强度值的主光束，以及具有显著小于所述主强度值的次强度值的次光束；机电光栅装置的第一调制器阵列，其接收所述主光束并且产生具有粗略灰度级输出；机电光栅装置的第二调制器阵列，其接收所述次光束并且产生具有精细灰度级；用于同步控制所述第一和第二调制器阵列的控制器；以及将具有精细灰度级的输出与具有粗略灰度级的输出相结合以形成具有提高的灰度级图象的光学装置。
具有提高的灰度级的图象形成系统，进一步包括一个发射偏振光的激光系统。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中通过选择一个波片的取向来选择所选择的偏振。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中偏振束分裂器将精细灰度级的输出与粗略灰度级的输出组合来产生提高的灰度级。
具有提高的灰度级的显示系统，其中所述第一和第二调制器阵列按照线性刻度调制入射光，以便于相邻灰度级之间的间距是一个常数值。
具有提高的灰度级的显示系统，其中所述次强度值与所述主强度值之间的比率大于1/2N且小于1/2，其中N是单调制器线性位的数量；以便于粗略和精细灰度级之间存在重叠。
具有提高的灰度级的显示系统，其中粗略和精细灰度级通过脉冲宽度调制而产生。
用于提供提高的灰度级的彩色显示系统，其中彩色显示系统包括一个控制器及多个单颜色子系统，其中多个单颜色子系统中的每一个包括：一个束分裂器，其接收单颜色光并且将所述光非相等地分割成具有主强度值的主光束，以及具有显著小于所述主强度值的次强度值的次光束；分立装置的第一调制器阵列，其接收所述主光束并且产生具有粗略灰度级输出；分立装置的第二调制器阵列，其接收所述次光束并且产生具有精细灰度级；以及将具有精细灰度级的输出与具有粗略灰度级的输出相结合以形成具有提高的灰度级图象的光学装置。
用于提供提高的灰度级的彩色显示系统，其中多个单颜色子系统的每一个进一步包括一个发射单色光的激光系统。
用于提供提高的灰度级的彩色显示系统，其中所述的束分裂器是一个偏振束分裂器，其接收所选择的偏振光并且基于所选择的偏振将偏振光非相等地分割。
用于提供提高的灰度级的彩色显示系统，其中在多个单颜色子系统的每一个中所选择的偏振是通过选择一个波片的取向而被选择。
用于提供提高的灰度级的彩色显示系统，其中在多个单颜色子系统的每一个中的偏振束分裂器将精细灰度级的输出与粗略灰度级的输出相组合以产生提高的灰度级。
用于提供提高的灰度级的彩色显示系统，其中在多个单颜色子系统每一个中的所述第一和第二调制器阵列按照线性刻度调制入射光，以便于相邻灰度级之间的间距是一个常数值。
用于提供提高的灰度级的彩色显示系统，其中对于多个单颜色子系统的每一个，所述次强度值与所述主强度值之间的比率大于1/2N且小于1/2，其中N是单调制器线性位的数量，以便于粗略和精细灰度级之间存在重叠。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中所述的束分裂器是一个光学光栅，其接收源射束并且将所述源射束不相等地分割成主及次光束。
具有提高的灰度级的图象形成系统，其中所述的第一和第二调制器阵列位于一个单基片上。
一种用于构成具有增加灰度级图象的方法，其包括下述步骤：a)提供具有主强度值的主光束；b)提供具有显著小于所述主强度值的次强度值的次光束；c)在分立装置的所述第一调制器阵列接收所述主光束；d)利用分立装置的第一调制器阵列产生具有粗略灰度级的输出；e)在分立装置的所述第二调制器阵列接收所述次光束；f)利用分立装置的第二调制器阵列产生具有精细灰度级的输出；g)同步地控制所述第一和第二调制器阵列；以及h)将精细灰度级的输出与粗略灰度级的输出相组合以产生提高的灰度级。
用于构成具有提高的灰度级图象的方法，其中所述的同步地控制所述第一和第二调制器阵列这一步骤包括下述步骤：g1)接收具有提高的灰度级的图象数据；以及g2)将图象数据分离以产生具有粗略灰度级的输出以及具有精细灰度级的输出。
用于构成具有提高的灰度级图象的方法，其中所述第一和第二调制器阵列按照线性刻度调制入射光，以便于相邻灰度级之间的间距是一个常数值。
用于构成具有提高的灰度级图象的方法，其中粗略和精细灰度级源自脉冲宽度调制。
用于构成具有提高的灰度级图象的方法，其包括下述步骤：a)选择偏振光束的一个偏振状态；b)基于所选择的偏振将偏振光束非相等地分割成具有主强度值的主光束，以及具有显著小于所述主强度值的次强度值的次光束；c)在分立装置的所述第一调制器阵列接收所述主光束；d)利用分立装置的第一调制器阵列产生具有粗略灰度级的输出；e)在分立装置的所述第二调制器阵列接收所述次光束；f)利用分立装置的第二调制器阵列产生具有精细灰度级的输出；g)同步地控制所述第一和第二调制器阵列；以及h)将精细灰度级的输出与粗略灰度级的输出相组合以构成具有提高的灰度级的图象。
用于构成具有提高的灰度级图象的方法，其中选择偏振光束的一个偏振状态这一步骤进一步包括：a1)选择波片的一个取向。
用于构成具有提高的灰度级图象的方法，其中所述的同步地控制所述第一和第二调制器阵列这一步骤包括下述步骤：g1)接收具有提高的灰度级的图象数据；以及g2)将图象数据分离以产生具有粗略灰度级的输出以及具有精细灰度级的输出。
用于构成具有提高的灰度级图象的方法，其中所述第一和第二调制器阵列按照线性刻度调制入射光，以便于相邻灰度级之间的间距是一个常数值。
用于构成具有提高的灰度级图象的方法，其中粗略和精细灰度级源自脉冲宽度调制。

Claims (10)

1.一种具有提高的灰度级的图象形成系统，包括：
第一光源，其可以发射具有主强度值的主光束；
第二光源，其可以发射具有显著小于所述主强度值的次强度值的次光束；
分立装置的第一调制器阵列，其接收所述主光束并且产生具有粗略灰度级输出；
分立装置的第二调制器阵列，其接收所述次光束并且产生具有精细灰度级；
控制器，其用于同步控制所述第一和第二调制器阵列；以及
光学装置，其将具有精细灰度级的输出与具有粗略灰度级的输出相结合以形成具有提高的灰度级图象。
2.根据权利要求1的图象形成系统，其中所述第一和第二光源被组合成一个可以发射源射束的单光源；以及其中一个束分裂器接收所述源射束并且将所述源射束不相等地分割成主及次光束。
3.根据权利要求1的图象形成系统，其中所述的控制器接收具有提高的灰度级的图象数据并且将所述图象数据适当地分离以产生具有粗略灰度级的输出和具有精细灰度级的输出。
4.根据权利要求1的图象形成系统，其中所述第一和第二调制器阵列按照线性刻度调制入射光，以便于相邻灰度级之间的间距是一个常数值。
5.根据权利要求1的图象形成系统，其中所述次强度值与主强度值之间的比率等于1/2N，其中N是单调制器线性位的数量。
6.根据权利要求1的图象形成系统，其中所述次强度值与所述主强度值之间的比率大于1/2N且小于1/2，其中N是单调制器线性位的数量，以便于粗略和精细灰度级之间存在重叠。
7.根据权利要求1的图象形成系统，其中粗略和精细灰度级通过脉冲宽度调制而产生。
8.根据权利要求1的图象形成系统，其中所述和第一和第二调制器阵列是机电光栅装置的阵列。
9.一种具有提高的灰度级的图象形成系统，包括：
一个偏振束分裂器，其接收所选择的偏振光并且基于所选择的偏振将所述偏振光非相等地分割成具有主强度值的主光束，以及具有显著小于所述主强度值的次强度值的次光束；
分立装置的第一调制器阵列，其接收所述主光束并且产生具有粗略灰度级输出；
分立装置的第二调制器阵列，其接收所述次光束并且产生具有精细灰度级输出；
用于同步控制所述第一和第二调制器阵列的控制器；以及
将具有精细灰度级的输出与具有粗略灰度级的输出相结合以形成具有提高的灰度级图象的光学装置。
10.根据权利要求9的图象形成系统，其中所述次强度值与所述主强度值之间的比率大于1/2N且小于1/2，其中N是单调制器线性位的数量；以便于粗略和精细灰度级之间存在重叠。
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