CN1689338A - 滚动彩色型投影系统中的光源强度脉冲的补偿 - Google Patents
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Abstract
一种滚动彩色投影系统，包括具有脉冲驱动电流(20)的灯(4)和用于产生具有多个滚动彩色域的光束(5)的彩色扫描器(6，8a，8b，8c，9)，将光束设置为可以照射显示设备(3)，以便对该显示设备所产生的图象产生投影。该系统还包括设在位于灯和投影的图象之间的光路上的滤波元件(31)，并且使该滤波元件(31)的透射率与灯电流同步，以便消去灯通量中的强度峰值。因而，该滤波元件有效地消除光强度中的电流脉冲的影响，这使得在投影的图象中具有恒定的强度，因而避免了任何干扰图案。
Description
本发明涉及一种滚动彩色投影系统，它包括脉冲灯和用于产生具有多个滚动彩色域的光束的彩色扫描器，将其设置为可以照射显示设备，以便对该显示设备所产生的图象产生投影。
这种投影系统特别之处在于来自光源的光被分为多个束光，这些光束在显示设备例如反射型LCD上依次滚动，然后通过透镜投影。通常，设置三束光(R，G，B)以形成其总高度大到足以盖住该反射型显示器的三个水平条。这些条例如从顶部向底部滚动，并且与显示器同步，以便在一个像帧(picture frame)内完成一个滚动序列。
在这种投影系统中，使用例如来自飞利浦的UHP(超高性能)灯的光源是有利的，它具有用来稳定弧位置的叠加的电流脉冲。在一个滚动彩色型投影系统中，这样的电流脉冲可能会干扰彩色扫描器，并且导致在投影的图象中出现可见干扰图案。原则上，该脉冲构成闪频仪，它使得扫描器的瞬时图象高亮，并且该脉冲可以产生彩色条形式的干扰图案或者屏幕上可见的中间区域(辐条(spoke))。如果该脉冲频率是该帧速的分谐频率(sub-frequency)，那么该干扰图案就会固定不动，而如果该灯频率与该帧速不同步，那么这些条将会跨过屏幕滚动。
本发明的目的是提供一个具有减少了图象干扰的滚动彩色投影系统。
该目的通过采用权利要求1所规定的本发明所述的投影仪而实现。
这样，滤波元件有效地消除该光强度中的电流脉冲的影响，使得在投影的图象中产生恒定强度。因此，所提及的干扰图案不会出现。
该滤波元件可以设在光路的任何位置，例如在投影透镜的后面，或者在彩色扫描器的前面。为了经受住更高的光强度，设在灯附近的滤波元件必须具有良好的抵抗性。靠近显示器设置的滤波元件必须没有变形(例如在表面上的颗粒)，因为这样的变形在投影的图象中可能是可见的。另一个因素是滤波元件的尺寸，它沿光路改变。
根据一个实施例，该滤波元件是液晶(LC)元件。控制该元件的透射率，使之与灯电流同步，并且根据光强度中的峰值的大小对透射率调整，以实现恒定强度。为了保证长寿命，最好将该LC元件放在投影透镜的后面，那里光强度较低。
根据另一个实施例，该滤波元件是一个具有减小透射率的区域的转盘。使所述转轮的频率与灯电流同步，以便当强度中的峰值出现的时候该区域穿过光路。通过根据峰值大小来调整该区域的透射率，能够得到恒定光强度。
本发明的这些和其它方面可以从这些参照附图更清楚地描述的优选实施例中凸现出来。
图1是现有技术中的滚动彩色投影系统的示意图。
图2示出图1中的投影系统的扫描器输出。
图3是带有脉冲弧稳定的UHP灯的电流波形图。
图4是对应于图3中的电流的灯通量输出图。
图5是本发明第一个实施例中的滚动彩色投影系统的示意图。
图6是本发明第二个实施例中的滚动彩色投影系统的示意图。
图7示出图6所示实施例的旋转强度滤波器。
图1示出现有技术中一种具备滚动彩色扫描的投影系统，也称之为滚动彩色序列(SCS)系统。该系统包括显示驱动器1，其设置为可以从例如个人计算机或者盒式磁带录像机(未示出)接收数据输入流2，并且可以驱动例如反射型LCD这样的显示设备3。光源4由灯驱动器12控制，以产生通过彩色扫描器(6，8a，8b，8c，9)的光束5a，该光源最好是UHP灯，其后挨着积分器。彩色扫描器将来自灯4的光束5a转换为具有多个不同彩色域的光束5b，该彩色域一般是三个彩色条(R，G，B)，不断地从顶部向底部滚动(见图2)。
在图1所示的实例中，第一组镜子6将光束5a分为三束光7a，7b，7c。这些光束被引导通过三个扫描棱镜8a，8b，8c(红，绿，蓝)，第二组镜子9将这些光束重组成一束光5b，如上所述。镜子6，9和棱镜8a，8b，8c一起形成彩色扫描器。
将带有滚动彩色条23的光束5b导入显示设备3上，并且显示设备3所产生的图象反射回偏振光束分光器(PBS)10中。PBS 10将反射的图象导入向适当屏幕(未示出)投影的投影透镜11。
将彩色扫描器8a，8b，8c所进行的扫描与视频数据2的帧速同步，使得光束5b的彩色条23在一帧时间TF内完成一个滚动序列(返回到初始位置)。图2示出了这一点。
图3中的曲线图示出了包括用于稳定弧位置的脉冲21的UHP灯4的典型的电流波形20，其周期为TL。图4中的曲线图示出了来自投影灯4的对应的灯通量(lamp flux)22，它基本上是整流过的图3中的波形20。从图4可以清楚看出，灯通量22包括直流通量以及一个由该稳定脉冲21所产生的叠加的交流光通量。作为整流的结果，交流分量的周期TAC仅仅是TL的一半，也即脉冲频率是灯频率的两倍。
如上所述，由稳定脉冲产生的交流光通量起到虚拟光源的作用，并且在彩色扫描器8a，8b，8c上引起频闪效应。当光通量的这个交流分量的频率(称作脉冲频率)是该显示帧速频率的次谐波时，频闪效应能够‘捕获’该彩色条23，这使得在投影图象中产生可见的彩色条。如果锁定了灯频率和帧速频率，该可见条就固定在一个位置。如果它们没有锁定(即异步)，该可见条就会因为灯和扫描器异步而在整个屏幕上滚动。灯频率和帧速频率之间的相位决定了屏幕上彩条的位置。
图5示出第一个实施例。在灯和图象的投影之间的光路上设置液晶(LC)元件31形式的滤波元件，这里是在投影透镜11后面。LC元件受驱动电压32控制，其通过同步单元33与灯电流20同步。换句话说，同步单元33与灯驱动器12以及LC元件31相连。
这样设置同步单元33来控制LC元件，即在灯电流20中出现稳定脉冲21且在灯通量22中出现峰值时使得作为电压32的函数的可变透射率减小。透射率的减小用来补偿峰值期间存在的强度的增加，结果，峰值消去并且在投影图象中不可见。这使得在投影图象中产生恒定的强度，因而干扰图案得以避免。
图6和图7示出了第二个实施例。这里，滤波元件是转盘41，它由透明材料制成，并且在其表面上具有图案化的中性密度灰色滤光片42。这里，盘41在彩色扫描镜6的前面，但是发现其它位置可能也是有利的。如图7所示，滤波区域42可以是盘41的一个扇区，但是也可以包括两个或者多个扇区和/或具有不同的形状。
同步单元43与灯驱动器12相连，并且与盘控制器44相连。同步单元43用来控制盘控制器44，以便以这样的相位和频率旋转盘42，即使得阴影滤波区域42在灯通量22出现峰值时通过光路。此外，调整阴影区域43的透射率以补偿峰值期间光强度的增加，结果，峰值消去并且在投影图象中不可见。
很清楚，上面详细的描述涉及本发明两个具体的实施例，而且这些实施例并不限制所附权利要求的范围。更具体地说，普通技术人员可以在不脱离本发明构思的前提下对该滚动投影系统进行修改。例如，彩色扫描器可以与附图中所示意性示出的扫描器类型不同。此外，可以设想其它的滤波元件并且可以将其放在光路的其它位置。
Claims (7)
1.一种滚动彩色投影系统，包括：
具有脉冲驱动电流(20)的灯(4)，和
用于产生具有多个滚动彩色域的光束(5b)的彩色扫描器(6，8a，8b，8c，9)，
所述光束被设置成照射显示设备(3)，以便对该显示设备所产生的图象产生投影，
其特征在于，在该灯和该投影图象之间的光路上设置滤波元件(31；41)，使所述滤波元件(31；41)的透射率与灯电流同步，以便消去灯通量中的强度峰值。
2.如权利要求1所述的滚动彩色投影系统，还包括同步单元(33；43)，用于使所述滤波元件(31；41)与该灯(4)同步。
3.如权利要求1所述的滚动彩色投影系统，包括用来投影所述图象的投影透镜(11)，其中所述滤波元件设在所述投影透镜(11)的后面。
4.如权利要求1或者2所述的滚动彩色投影系统，其中所述滤波元件在所述彩色扫描器(6，8a，8b，8c，9)的前面。
5.如权利要求1到3所述的滚动彩色投影系统，其中所述滤波元件是液晶(LC)元件(31)。
6.如权利要求1到3所述的滚动彩色投影系统，其中所述滤波元件是转盘(41)，它具有透射率减小的区域(42)。
7.如权利要求6所述的滚动彩色投影系统，所述盘(41)除了至少一个扇形区域(42)之外都是透明的。
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