MXPA05005804A

MXPA05005804A - Arquitectura de proyector de dos etapas.

Info

Publication number: MXPA05005804A
Application number: MXPA05005804A
Authority: MX
Inventors: Murphy O'donnell Eugene
Original assignee: Thomson Licensing Sa
Priority date: 2002-12-04
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-08-16
Also published as: BR0316819A; EP1576829A2; AU2003295989A8; US20060158619A1; CN1711778A; KR101031988B1; JP2006509243A; TW200424738A; WO2004051363A2; AU2003295989A1; US7431460B2; WO2004051363A3; TWI251715B; EP1576829B1; KR20050085372A

Abstract

Un sistema de proyeccion de luz proyecta una imagen que comprende una matriz de pixeles de luz que tiene luminancia modulada. El sistema de proyeccion incluye un primer formador de imagen configurado para modular una banda de luz en una base de pixel por pixel proporcional a los valores de la escala de grises provista para cada pixel de la imagen para proporcionar una primera matriz de salida. Un segundo formador de imagen se coloca y configura para recibir la primera matriz de salida de pixeles modulados de luz y modular los pixeles modulados individuales de luz desde el primer formador de imagen en una base de pixel por pixel proporcional a un segundo valor en la escala de grises provisto para cada pixel de la imagen.

Description

Fortwo-letter codes and other abbreviaúons, refer to the "G id-ance Notes on Codes and Abbreviations" appearing at the begin-ning of each regular issue ofthe PCT Gazette.

ARQUITECTURA DE PROYECTOR DE DOS ETAPAS REFERENCIA CRUZADA CON SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la Solicitud provisional de Patente de Estados Unidos 60/430,997 (referencia del abogado No. PU020471), titulada "TWO-STAGE PROJECTOR ARCHITECTURE" (ARQUITECTURA DE PROYECTOR DE DOS ETAPAS), presentada el 4 de diciembre de 2002, que se incorpora en su totalidad como referencia. Esta solicitud también reclama el beneficio de la Solicitud Provisional de Patente de Estados Unidos No. 60/430,819 (referencia del abogado No. PU020475), titulada "QUAD TO QUAD RELAY SYSTEM" (SISTEMA DE RELAY DE CUAD A CUAD), la cual se incorpora como referencia en su totalidad.

CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con un sistema de despliegue que tiene una arquitectura de proyector de dos etapas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las pantallas de cristal líquido (LCD) y en particular los sistemas de cristal líquido en silicio (LCOS) que utilizan un motor o formador de imagen de luz reflectora, se han vuelto muy importantes en los dispositivos formadores de imagen como la televisión de proyección trasera (RPTV). En un sistema LCOS, la luz proyectada 2 se polariza por un divisor de rayo polarizante (PBS) y se dirige a un formador de imagen LCOS o a un motor de luz que comprende una matriz de píxeles. A través de la especificación, y consistente con la práctica de la técnica relevante, el término píxel se utiliza para designar una pequeña área o punto de una imagen, la porción correspondiente de una transmisión de luz y la porción de un formador de imagen que produce esa transmisión de luz. Cada píxel del formador de imagen modula la luz incidente en él de acuerdo con una entrada de factor de escala de grises al formador de imagen o al motor de luz para formar una matriz de señales de luz moduladas separadas o píxeles. La matriz de las señales de luz moduladas se reflejan o se emiten desde el formador de imagen y se dirigen a un sistema de lentes de proyección que proyecta la luz modulada sobre una pantalla de despliegue, combinando los píxeles de luz para formar una imagen visible. En este sistema, la variación en la escala de grises de píxel a píxel está limitada por el número de bits utilizados para procesar la señal de imagen. La proporción de contraste del estado brillante (es decir, luz máxima) al estado oscuro (luz mínima) se limita por la fuga de luz en el formador de imagen. Una de las desventajas principales de los sistemas LCOS existentes es la dificultad para reducir la cantidad de luz en el estado oscuro y la dificultad resultante para ofrecer proporciones de contraste importantes. Esto es, en parte, debido a la fuga de luz, inherente para los sistemas LCOS. 3 Además, ya que la entrada es un número fijo de bits (por ejemplo, 8, 10, etc.) que debe describir la escala completa de luz, tiende a haber pocos bits disponibles para describir diferencias sutiles en las áreas más oscuras de la imagen. Esto puede llevar a defectos de contorno. Una medida para mejorar el contraste en LCOS en el estado oscuro es utilizar un COLORSWITCH™ o un dispositivo similar para escalar la imagen completa con base en el valor máximo en ese cuadro en particular. Esto mejora algunas imágenes, pero no hace mucho por las imágenes que contienen niveles altos y bajos de luz. Otras medidas para resolver el problema se han dirigido a formar mejores formadores de imágenes, etc., pero estas son mejoras increméntales. Lo que es necesario es un sistema de proyección que mejore la proporción de contraste para imágenes de video, en particular, en el estado oscuro, y que reduzca los defectos de contorno.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un sistema de proyección que proporciona un contraste mejorado y el contorno de una señal de luz en base de píxel por píxel con el -uso de una arquitectura de proyección de dos etapas, lo cual mejora todas las imágenes de video. En una modalidad ejemplificativa de la presente invención, este sistema de proyección incluye un primer formador de imagen configurado para modular una banda de luz en base de píxel por 4 píxel proporcional a los valores de la escala de grises provista para cada píxel de la imagen para proporcionar una primera matriz de salida. Un segundo formador de imagen se coloca y configura para recibir la primera matriz de salida de píxeles modulados de luz y modula los píxeles modulados individuales de luz desde el primer formador de imagen en base de píxel por píxel, proporcional a un segundo valor de la escala de grises provista para cada píxel de la imagen. Cada píxel del segundo formador de imagen proporciona una salida de luz de intensidad proporcional a la salida de luz modulada de un píxel correspondiente en el primer formador de imagen y un valor seleccionado de la escala de grises para ese píxel en el segundo formador de imagen.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención será descrita con referencia a los dibujos acompañantes, en los cuales: La Figura 1 muestra un diagrama en bloque de un sistema de proyección LCOS con una arquitectura de proyección de dos etapas de conformidad con una modalidad ejemplificativa de la presente invención. La Figura 2 muestra un sistema de relé de lentes para el sistema de proyección de la Figura 1. La Figura 3 muestra la fuga de luz en el sistema de proyección de la Figura 1. La Figura 4 muestra un diagrama en bloque de un sistema de 5 proyección LCOS con una arquitectura de proyección de dos etapas de conformidad con una modalidad ejemplificativa alternativa de la invención. La Figura 5 muestra un sistema de lentes de relé ejemplificativo para el sistema de proyección de la Figura 4. La Figura 6 muestra una energía cuadrada calculada para el sistema de lentes en relé de la Figura 5; y La Figura 7 muestra la distorsión debida a la curvatura de campo para el sistema de lentes en relé de la Figura 5.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención proporciona un sistema de proyección, como para un despliegue de televisión, con una proporción de contraste mejorada y un contorno reducido. En un sistema LCOS ejemplificativo, ilustrado en la Figura 1, la luz blanca 1 se genera por una lámpara 10. La lámpara 10 puede ser cualquier lámpara apropiada para usarse en un sistema LCOS. Por ejemplo, se puede utilizar una lámpara de mercurio de arco corto. La luz blanca 1 entra en un integrador 20, el cual dirige un rayo telecéntrico de luz blanca 1 hacia el sistema 30 de proyección. La luz blanca 1 entonces se separa en sus bandas de luz 2 del componente rojo, verde y azul (RGB). La luz 2 RGB se puede separar por espejos dicróicos (no mostrados) y se dirige hacia los sistemas 30 de proyección rojo, verde y azul para su modulación. La luz RGB 2 modulada entonces se recombina por una unidad de prisma (no mostrada) y se proyecta 6 por una unidad 40 de lentes de proyección sobre una pantalla de despliegue (no mostrada). De manera alternativa, la luz blanca 1 se separa en bandas de luz 2 RGB en el dominio de tiempo, por ejemplo, por una rueda cromática (no mostrada) y así se dirige una por vez hacia un único 30 de proyección LCOS. Un sistema 30 de proyección LCOS ejemplif ¡cativo se ilustra en la Figura 1, con el uso de una arquitectura de proyección de dos etapas de conformidad con la presente invención. Las bandas RGB monocromáticas de luz 2 se modulan en forma secuencial por dos diferentes formadores de imagen 50, 60 en base de píxel por píxel. Las bandas de luz 2 RGB comprenden un componente 3 p-polarizado y un componente s-polarizado 4 (mostrados en la Figura 3). Estas bandas de luz 2 RGB entra en una primera superficie 71a del un primer PBS 71 y se polarizan por la superficie 71p de polarización dentro del primer PBS 71. La superficie de polarización 71p permite que ei componente 3 p-polarizado de las bandas de luz 2 RGB pasen a través del primer PBS 71 a una segunda superficie 71b, mientras refleja el componente s-polarizado a un ángulo, lejos del trayecto de proyección en donde pasa fuera del primer PBS 71 a través de la cuarta superficie 71d. Un primer formador de imagen 50 está dispuesto más allá de la segunda superficie 71b del primer PBS 71 opuesto a la primera cara 71a, en donde las bandas de luz RGB entran en el primer PBS 71. El componente 3 p-polarizado que pasa a través del PBS 71, por lo tanto es incidente en el primer formador 7 de imagen 50. En una modalidad ejemplificativa, ilustrada en la Figura 2, el primer formador de imagen 50 es un formador de imagen LCOS que comprende una matriz de cristales líquidos polarizados correspondientes a los píxeles de la imagen de despliegue (no mostrada). Estos cristales transmiten la luz de acuerdo a su orientación, que a su vez, varía con la fuerza de un campo eléctrico creado por una señal provista al primer formador de imagen 50. Los píxeles del formador de imagen modulan la luz 3 p-polarizada en base de píxel por píxel proporcional al valor de la escala de grises provista al primer formador de imagen 50 para cada píxel individual. Como resultado de la modulación de píxeles individuales, el primer formador de imagen 50 proporciona la primera matriz 5 de luz, que comprende una matriz de píxeles o de puntos de luz discontinuos. La primera matriz 5 de luz es una salida de la luz s-polarizada modulada reflejada desde el primer formador de imagen 50 de regreso a una segunda superficie 71b del primer PBS 71, en donde se refleja por una superficie 71p de polarización a un ángulo fuera del primer PBS 71 a través de la tercera superficie 71c. Cada píxel de la primera matriz 5 de luz tiene una intensidad o luminancia proporcional al valor de escala de grises individual provista para ese píxel en el primer formador de imagen 50. La primera matriz 5 de luz de luz s-polarizada se refleja por el PBS 71 a través de un sistema 80 de lentes de relé, el cual proporciona una transmisión 1-1 de la primera matriz 5 de luz. En 8 una modalidad ejemplificativa, ilustrada en la Figura 2, el sistema 80 de lentes de relé comprende una serie de lentes esféricos y acromáticos configurados para proporcionar una baja distorsión de la imagen a ser transmitida con la magnificación de 1, para que la salida de cada píxel en el primer formador de imagen 50 se proyecte sobre un píxel correspondiente del segundo formador de imagen 60.

Como se muestra en la Figura 2, el sistema 80 de lentes de relé ejemplificativo comprende un primer lente 81 esférico y un primer lente 82 acromático entre el primer PBS 71 y el punto focal del sistema de lentes o el retén 83 del sistema. Entre el retén 83 del sistema y el segundo formador de imagen 72, el sistema 80 de lentes comprende un segundo lente 84 acromático y un segundo lente 85 esférico. El primer lente 81 esférico tiene una primera superficie 81a y una segunda superficie 81b que se doblan por un patrón de luz divergente desde el primer PBS 71 sobre un patrón de luz que converge hacia el eje óptico del sistema 80 de lentes. El primer lente 82 acromático tiene una primera superficie 82a, una segunda superficie 82b y una tercera superficie 82c, que se enfocan en el patrón de luz convergente desde el primer lente 81 esférico sobre el retén 83 del sistema. En el retén 83 del sistema, el patrón de luz se invierte y diverge. El segundo lente 84 acromático, que tiene una primera superficie 84a, una segunda superficie 84b y una tercera superficie 84c, es una imagen de espejo del primer lente 82 acromático (es decir, el mismo lente volteado hacia atrás, de modo que la primera superficie 84a del segundo lente 84 acromático es 9 equivalente a la tercera superficie 82c del primer lente 82 acromático y la tercera superficie 84c del segundo lente 84 acromático es equivalente a la primera superficie 82a del primer lente 82 acromático). Las primeras superficies 84a, 84b y 84c del segundo lente 84 acromático distribuye el patrón de luz divergente sobre el segundo lente 85 esférico. El segundo lente 85 esférico, que tiene una primera superficie 85a y una segunda superficie 85b, es una imagen de espejo del primer lente 81 esférico. Las superficies 85a y 85b doblan el patrón de luz para convergir para formar una imagen invertida en el segundo formador de imagen 72 que tiene una correspondencia uno a uno del objeto o matriz de píxeles desde el primer formador de imágenes 50. Las superficies del sistema 80 de lentes de relé se configuran para funcionar con los formadores de imagen 50, 60 y los PBS 71, 72 para alcanzar la correspondencia uno a uno de los píxeles del primer formador de imagen 50 y el segundo formador de imagen 60. Una síntesis de las superficies de un sistema 30 de proyección de dos etapas ejemplificativo se proporciona en la tabla 1, y los coeficientes esféricos para las superficies 81a, 81b, 85a y 85b son provistos en la Tabla 2. Se pueden realizar varias modificaciones en este sistema de proyección ejemplificativo con base en tales factores como: costo, tamaño, niveles de luminancia, y otros factores de diseño. En el sistema 80 de lentes de relé, los lentes 82 y 84 acromáticos son equivalentes y los lentes esféricos 81 y 85 son equivalentes. Por lo tanto, se requieren menos partes únicas para proporcionar una optimización 10 en la fabricación y un costo reducido.

TABLA 1 (dimensiones en mm) TABLA 2 Coeficiente en: Superficies 81a, 85b Superficies 81b, 85a r2 -2.5672672e-005 -2.5672 39e-005 r4 -3.6464646e-007 -4.6458644e-007 r6 -1.3360629T-009 -5.3232556e-010 r8 2.2079531e-012 9.3458426e-013 4.0274312e-019 -2.9875722e-019 r12 3.2408025e-022 8.6192792e-022 r14 -4.2302691e-024 5.022829e-024 r16 -1.3350215e-026 1.9281194e-026 11 Después de que la primera matriz 5 de luz deja el sistema 80 de lentes de relé, entra en un segundo PBS 72 a través de la primera superficie 72a. El segundo PBS 72 tiene una superficie 72p de polarización que refleja la primera matriz 5 de luz s-polar¡zada a través de una segunda superficie 72b sobre un segundo formador de imagen 60. En la modalidad ejemplificativa, ilustrada en la Figura 2, el segundo formador de imagen 60 es un formador de imagen LCOS que modula la primera matriz 5 de luz modulada previamente en una base de píxel por plxel proporcional al valor de la escala de grises provista al segundo formador de imagen 60 para cada píxel individual. Los píxeles del segundo formador de imagen 60 corresponden a una base de uno por uno con los píxeles del primer formador de imagen 50 y con los píxeles de la imagen de despliegue. De este modo, la entrada de un píxel particular (i,j) al segundo formador de imagen 60 es la salida del píxel (i, j) correspondiente del primer formador de imagen 50. El segundo formador de imagen 60 entonces produce una matriz 6 de salida de luz p-polarizada. Cada píxel de luz en la matriz 6 de salida se modula en intensidad por un valor de escala de grises provisto al formador de imagen para ese píxel del segundo formador de imagen 60. De este modo, un píxel específico de la matriz 6 de salida (i,j) tendrá una intensidad proporcional al valor de escala de grises para su píxel correspondiente (¡,j)i en el primer formador de imagen y su píxel correspondiente (i,j)2 en el segundo 12 formador de imagen 60. La salida L de luz de un píxel particular (i,j) es determinada por el producto de la luz incidente en el píxel determinado del primer formador de imagen 50, el valor de escala de grises seleccionado para un píxel determinado en el primer formador de imagen 50, y el valor de escala de grises seleccionado en el segundo formador de imágenes 60: L=L0xG1xG2 LO es una constante para un píxel determinado (que es una función de la lámpara 10 y el sistema de iluminación). De este modo, la salida L de luz, en realidad se determina principalmente por los valores de la escala de grises seleccionada para este píxel en cada formador de imagen 50, 60. Por ejemplo, al normalizar las escalas de grises a 1 máximo y suponiendo que cada formador de imagen tiene una proporción de contraste muy modesta de 200:1, entonces el estado brillante de un píxel (i,j) es 1 y el estado oscuro de píxel (i,j) es 1/200 (no cero, debido a la fuga). De este modo, la arquitectura del proyector de dos etapas tiene un intervalo de luminancia de 40,000:1. Lmax = 1 x 1 = 1; Lmin = .005 x .005 =.000025 El rango de luminancia definidas por estos límites ofrece una proporción de contraste de 1/.000025:1 ó 40,000:1. De manera importante, la luminancia del estado oscuro para la arquitectura del proyector de dos etapas ejemplificativo será solamente cuarenta- 13 milésimos de la luminancia del estado brillante, mejor que un dos centésimos del estado brillante cuando el formador de imagen hipotético será utilizado en un único arquitectura del formador de imagen existente. Como lo entenderán las personas experimentadas en la técnica, un formador de imagen con una proporción más baja de contraste puede ser provista para obtener menores costos que un formador de imagen con una proporción de alto contraste. De este modo, un sistema de proyección de dos etapas que utiliza dos formadores de imagen con una proporción de contraste de 200:1 proporcionará una proporción de contraste de 40,000:1, mientras que un sistema de proyección de única etapa utiliza un formador de imagen más caro con una proporción de 500:1 que solamente proporcionará un contraste de 500:1. También, un sistema de proyección de dos etapas con un formador de imagen de imágenes que tiene una proporción de contraste de 500:1 y un formador de imagen económico con una proporción de 200:1 tendrá una proporción de contraste de 100,000:1. De conformidad con esto, se puede llevar a cabo un intercambio entre costo/desempeño para crear un sistema de proyección óptimo. La matriz 6 de salida entra en el segundo PBS 72 a través de la segunda superficie 72b, y ya que comprende la luz p-polarizada, pasa a través de la superficie 72p de polarización y fuera del segundo PBS 72 a través de la tercera superficie 72c. Después de que la matriz 6 de salida deja el segundo PBS 72, entra en la unidad 40 de lentes de proyección, la cual proyecta una imagen 7 de 14 despliegue sobre una pantalla (no mostrada) para su visual ización.

La Figura 3 ilustra la fuga reducida de la arquitectura de proyector de dos etapas de la presente invención. Como se describe antes, la superficie 71 p de polarización del primer PBS 71 transmite la luz 3 p-polarizada, la cual deja el primer PBS a través de la segunda superficie 71b. La superficie 71p de polarización del primer PBS 71 refleja la luz 4 s-polarizada a través de la cuarta superficie 71d. Aunque el mejor PBS tendrá cierta fuga, sin embargo, una pequeña porción de la luz s-polarizada, la primera fuga 4', será transmitida o se fugará a través de la superficie 71p de polarización del primer PBS 71 y fuera de una segunda superficie 71b al primer formador de imagen 50. La mayoría de la primera fuga 4' será invertida por el primer formador de imagen 50 para la luz p-polarizada y pasará a través de la superficie 71p de polarización y fuera de la primera superficie 71a del primer PBS 71 hacia la luz 10. De manera similar, una pequeña porción de la luz 3 p-polarizada se reflejará por el primer formador de imagen 50, al igual que la segunda fuga 3' p-polarizada. Ya que la segunda fuga 3' es luz p-polarizada, la mayoría de ella pasará a través de la superficie 71 p de polarización del primer PBS 71 y fuera de la primera superficie 71a hacia la luz 10. Una pequeña porción de la primera fuga 3' de p-polarizada y la segunda fuga 4" p-polarizada se reflejarán por la superficie 71p de polarización del PBS 1 hacia el segundo PBS 72, como la cuarta fuga 3" y 4'". La mayoría de esta tercera fuga 3", 4'" pasará a través de 15 la superficie 72p de polarización del segundo PBS 72 y lejos del trayecto de imagen a través de la cuarta superficie 72d, ya que es luz p-polarizada. Una pequeña porción de la tercera fuga 3", 4"' se reflejará sobre el segundo formador de imagen 60 como la cuarta fuga 3"'. 4"". La mayoría de la cuarta fuga 3"', 4"" se invertirá en luz s-polarizada y se reflejará otra vez hacia el primer PBS 71. Las personas experimentadas en la técnica entenderán que cada vez posterior que se transmita una fuga de luz a través del PBS o su reflexión a través de un PBS 71, 72, la mayoría de la fuga de luz se diverge del trayecto de la imagen, de modo que solamente una porción de la porción previa continúa a lo largo del trayecto de imagen. De esta manera, cada vez que una señal de luz pasa a través del PBS, se reduce la fuga polarizada invertida. Al igual que con el PBS, ningún formador de imagen es perfecto, y una pequeña porción de luz se reflejará como la quinta fuga 8 s-polarizada por los píxeles del primer formador de imagen 50 con un valor de escala de grises ajustado al estado oscuro. En un contraste nítido para la cuarta fuga p-polarizada, la mayoría que la quinta fuga 8 s-polarizada se reflejará por la superficie 71p de polarización y la superficie 72p de polarización sobre el segundo formador de imagen 60, ya que tiene la misma polarización que la primera matriz 5 de luz. Cuando el píxel correspondiente del segundo formador de imagen 60 se ajusta en el estado oscuro, la quinta fuga 8 se reduce más por la proporción de contraste del segundo formador de imagen 60 como se describe antes, lo cual 16 reduce la luz en el estado oscuro para la sexta fuga 8' y mejora la proporción de contraste. La fuga 9 de luz adicional ocurre en el segundo formador de imagen 60 de imagen. Esta fuga 9 de luz adicional, sin embargo, es desde la primera matriz 5 de luz, previamente modulada por el primer formador de imagen 71, y por io tanto, será una porción de una señal de luz mucho más pequeña que las bandas 3 RGB incidentes en el primer formador de imagen 71. De conformidad con esto, la arquitectura de proyección de dos etapas de la presente invención reduce la fuga, tanto a través de un filtrado polarizado adicional como a través de unas proporciones de contraste acumulativas de los formadores de imagen 50, 60 en serie. Otra ventaja del sistema de proyector de dos etapas de conformidad con la presente invención es que un número mayor de bits queda disponible para describir las sutiles diferencias en el sombreado en las áreas oscuras de la imagen, lo cual reduce el contorno. Por ejemplo, cuando se utilizan ocho bits para producir un valor de la escala de grises para cada píxel de un formador de imagen, entonces se pueden definir 28 o 256 sombras de gris. Debido a que los dos formadores de imagen 50, 60 modulan el mismo píxel de una imagen en forma secuencia! en la presente invención, sin embargo, se pueden definir 216 o 65,536 sombras de gris. Este contorno se puede reducir en forma importante. En una modalidad alternativa de la invención, como se muestra en las Figuras 4 y 5, un sistema de proyección de dos etapas 17 comprende una primera etapa 100 que tiene tres formadores de imagen 150R, 150B y 150G de primera etapa para modular la luz roja, verde y azul, respectivamente, en una base de píxel por píxel. Cada formador de imagen 150R, 150B, 150G de primera etapa proporciona una matriz de píxeles 151P de luz monocromáticos modulados. Los formadores de imagen de primera etapa giran la polarización de la luz para que las matrices 151P de salida sean luz p-polarizada. En la modalidad ilustrada, la primera etapa 100 se configura en una arquitectura COLORQUAD™, en donde se ponen a retén cuatro divisores 120 de rayo selectivos de color para formar un patrón cuadrado y arreglado de tal forma que pasen o reflejen, en forma selectiva varios colores de luz, de modo que cada color de luz que entra en la primera etapa 100 sea dirigido a un diferente formador de imagen 150R, 150B, 150G de primera etapa. La arquitectura COLORQUAD™ dirige solamente la luz roja sobre el formador de imagen 150R rojo, solamente la luz azul al formador de imagen 150B azul y solamente la luz verde al formador de imagen 150G verde. La arquitectura COLORQUAD™ entonces dirige las tres matrices 151P de píxeles de luz monocromáticos modulados fuera de la primera etapa 100 hacia una segunda etapa 200. Se debe observar que cada uno de los diferentes colores de luz viaja la misma distancia en la primera etapa 100. De esta forma, los tres colores se pueden modular y proyectar en forma simultánea. La modalidad ilustrada en la Figura 4, también comprende una segunda etapa 160 que tiene tres formadores de imagen 160R, 160B, 18 160G de segunda etapa arreglados en una arquitectura COLORQUAD™ que otra vez, divide la luz en tres diferentes colores: rojo, azul y verde y los dirige a los tres formadores de imagen 160R, 160B, 160G de segunda etapa. Los formadores de imagen 160R, 160B, 160G de segunda etapa modulan la salida de luz desde los primeros formadores de imagen 150R, 150B, 150G de primera etapa en una base de píxel por píxel, para formar matrices doble moduladas de píxeles 201 de luz monocromáticos. Estas matrices doble moduladas de los píxeles 201 de luz monocromáticos son dirigidas por la arquitectura COLORQUAD™ en un sistema de lentes de proyección (no mostrado), el cual los proyecta sobre una pantalla (no mostrada) para formar una imagen de color visible. Un sistema 380 de lentes de relé ejempiificativo, alternativo está dispuesto entre la primera etapa 150 y la segunda etapa 160 para proyectar la salida de los píxeles de los primeros formadores de imagen 150R, 150B, 150G de primera etapa sobre los píxeles correspondientes de los formadores de imagen 160R, 160B, 160G de segunda etapa, de modo que un píxel particular de la segunda de la segunda etapa comprenderá un píxel rojo, un píxel azul y un píxel verde, cada uno modulado dos veces (una vez por los formadores de imagen 150R, 150B, 150G de primera etapa y una vez por los formadores de imagen 160R, 160B, 160G de segunda etapa, correspondientes). La arquitectura COLORQUAD™ debe recibir solamente la luz s-polarizada. De conformidad con esto, la luz 101 s-polarizada se 19 introduce en la primera etapa 100, en donde la luz 101 s-polarizada se divide en tres colores, que se modulan en forma individual y simultánea por los tres formadores de imagen 150R, 150B, 150G. Ya que la arquitectura COLORQUAD™ de la segunda etapa 200 de be recibir la entrada s-polarizada, y las matrices de los píxeles monocromáticas moduladas de luz 151 desde la primera etapa 100 es luz p-polarizada, la polarización se debe girar entre la primera etapa 100 y la segunda etapa 200. De conformidad con esto, una placa 383 de media onda está dispuesta entre la primera etapa 100 y la segunda etapa 200 en la modalidad ilustrada en las Figuras 4 y 5. La ubicación más efectiva para la placa 383 de media onda en la abertura o en el retén del lente del sistema de lentes de relé. Como se muestra en la Figura 5, el sistema 380 de lentes de relé ejemplificativo, alternativo comprende un primer lente 381 esférico y un primer lente 382 acromático entre la primera etapa 100 y el retén de lente o el retén del sistema. Entre el retén del sistema y la segunda etapa 200, el sistema 380 de lentes ejemplificativo, alternativo comprende un segundo lente 384 acromático y un segundo 385 esférico. El primer lente 381 esférico tiene una primera superficie 381a y una segunda superficie 381b que doblan el patrón de luz divergente desde la primera etapa 100 en un patrón de luz convergente hacia el eje óptico del sistema 380 de lentes. El primer lente 382 acromático tiene una primera superficie 382a, la segunda superficie 382b y una tercera superficie 382c, que se enfocan en el patrón de luz convergente desde el primer lente 381 esférico sobre el 20 retén del sistema. En el retén del sistema, el patrón de luz se. invierte y se diverge. El segundo lente 384 acromático, que tiene una primera superficie 384a, una segunda superficie 384b y una tercera superficie 384c tiene la misma configuración pero una orientación opuesta al primer lente 382 acromático (es decir, el mismo lente volteado hacia atrás, de tal modo que la primera superficie 384a del segundo lente 384 acromático es equivalente a la tercera superficie 382c del primer lente 382 acromático y la tercera superficie 384c del segundo lente 384 acromático es equivalente a la primera superficie 382a del primer lente 382 acromático). Las superficies 384a, 384b y 384c del segundo lente 384 acromático distribuyen el patrón de luz divergente sobre el segundo lente 385 esférico. El segundo lente 385 esférico, que tiene una primera superficie 385a y una segunda superficie 385b, tiene la misma configuración, pero una orientación opuesta al primer lente 381 esférico. Las superficies 385a y 385b doblan del patrón de luz para convergir para formar una imagen invertida en la segunda etapa 200 que tiene una correspondencia uno a uno del objeto o matriz de píxeles desde la primera etapa 100. Las superficies del sistema 380 de lentes de relé se configuran para funcionar con los formadores de imagen 150R, 150B, 150G, 160R, 160B, 160G y la arquitectura COLORQUAD™ para alcanzar la correspondencia uno a uno de píxeles de los formadores de imagen de primera etapa 150R, 150B, 150G y los segundos formadores de imagen 160R, 160B, 160G. Una síntesis de las superficies del sistema 380 del lente de relé 21 ejemplificativo, alternativo se proporciona en la tabla 3 y los coeficientes esféricos para las superficies 381a, 381b, 385a y 385b se proporciona en la Tabla 4. Mientras se muestran los formadores de imagen 150R y 160R rojos, el sistema de lentes de relé es el mismo para los formadores de imagen azul y verde. Se pueden hacer varias modificaciones a este sistema 380 de lentes de relé ejemplificativo, alternativo con base en algunos factores como: costo, tamaño, niveles de luminancia, y otros factores del diseño. En el sistema 380 de lentes de relé, ejemplificativo, alternativo los lentes 382 y 384 acromáticos son equivalentes y los lentes 381 y 385 esféricos son equivalentes. Por lo tanto, se requieren menos partes para proporcionar una optimización de fabricación y un costo reducido. TABLA 3 TABLA 1 (dimensiones en mm) S uper- Tipo Radio Espesor CrisDiámetro Cónico ficie tal 150R std infinito 5 20.4 0 120 std infinito 22 SF2 35.6 0 120 std infinito 2.01 B K7 35.6 0 120 std infinito 27 SF2 43.42 0 120 std Infinito 3.39 B 7 43.42 0 120 std Infinito 15.35734 34.44785 0 381a unif 54.31725 11.664581 BA 2 41.60527 -.300586 381b Unif -53.66137 16.97665 41.49939 2.189343 382a Std 16.10644 10.20515 BA 2 28.1681 0.032185 22 382b Std 51.12306 4.214673 SF15 23.92413 0 382c std 12.39 3 9.160193 16.74992 0.322608 4 STO std infinito 1.1 BK7 13.61922 0 383 std infinito 9.160193 14.0642 0 384a std -12.39113 4.2146763 SF15 16.74992 0.3226084 384b std -51.12306 10.20515 BAK2 23.92413 0 384c std -16.10644 16.97665 28.16813 0.032185 22 TABLA 4 La energía cuadrada y la distorsión de curvatura de campo se 23 calculan para el sistema 380 de lentes de relé ejemplif ¡cativo, alternativo con el uso de un software ZEMAX™. Como se muestra en la Figura 6, por lo menos aproximadamente cincuenta por ciento (50%) de la energía de luz desde un píxel particular en un formador de imagen 150R, 150B, 150G de primera etapa se enfoca en un cuadrado de doce mieras (por ejemplo, el píxel correspondiente de un formador de imagen 160R, 160B, 160G de segunda etapa). Como se muestra en al Figura 7, la distorsión debida a la curvatura de campo del sistema 380 de relé ejemplificativo, alternativo es menos que aproximadamente 0.5 por ciento. Lo anterior ilustra algunas de las posibilidades para practicar la invención. Son posibles muchas otras modalidades dentro del alcance y espíritu de la invención. Por ejemplo, la descripción anterior y las Figuras están dirigidas hacia un formador de imagen LCOS, un sistema similar que utiliza un formador de imagen de procesamiento de luz digital (DLP) también se contempla dentro del alcance de la invención. Por lo tanto, se tiene la intención de que la descripción anterior sea considerada como ilustrativa mejora que limitante, y el alcance de la invención es determinado por las reivindicaciones anexas junto con sus equivalentes.

Claims

24 REIVINDICACIONES

1. Un sistema de proyección para proyectar una Imagen que comprende una matriz de píxeles de luz que tienen una luminancia modulada, el sistema de proyección está caracterizado porque comprende: un primer formador de imagen configurado para modular una banda de iuz en base de píxel por píxel proporcional a los valores de escala de grises provistos para cada píxel de la imagen para proporcionar una primera matriz de salida; y un segundo formador de imagen colocado y configurado para recibir la primera matriz de salida de los píxeles modulados de luz y modular los píxeles modulados individuales de luz desde el primer formador de imagen en base de píxel por píxel proporcional al segundo valor de escala de grises provisto para cada píxeles de la imagen.

2. El sistema de proyección de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos uno del primer formador de imagen y del segundo formador de imagen es un formador de imagen LCOS.

3. El sistema de proyección de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque tanto el primer formador de imagen y el segundo formador de imagen son formadores de imagen LCOS.

4. El sistema de proyección de conformidad con la 25 reivindicación 3, caracterizado porque el primer formador de imagen y el segundo formador de imagen difieren en tamaño.

5. El sistema de proyección de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el primer formador de imagen y el segundo formador de imagen permiten diferente niveles de fuga.

6. El sistema de proyección de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque por lo menos uno de los formadores de imagen es un formador de imagen DLP.

7. El sistema de proyección de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque además comprende por lo menos un divisor de rayo de polarización para proporcionar la luz polarizada al formador de imagen LCOS.

8. El sistema de proyección de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende un sistema de lentes de relé para dirigir la salida de luz modulada desde cada píxel del primer formador de imagen a un píxel correspondiente del segundo formador de imagen.

9. El sistema de proyección de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende una unidad de lentes de proyección para proyectar la luz modulada desde el segundo formador de imagen sobre una pantalla de despliegue.

10. El sistema de proyección de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el sistema de lentes de relé es simétrico.

11. Un sistema de proyección de imagen caracterizado porque 26 comprende un primer formador de imagen y un segundo formador de imagen, cada uno del primer y segundo formadores de imagen comprende una matriz correspondiente de píxeles configurados para proporcionar una salida de luz modulada proporcional al valor de escala de grises provisto para ese píxel, el sistema de proyección está configurado de tal modo que la salida modulada del píxel particular del primer formador de imagen se proyecta sobre el píxel correspondiente del segundo formador de imagen, por lo cual la salida de luz de un píxel particular del segundo formador de imagen es proporcional a tanto el valor de escala de grises provisto para ese píxel como el valor de escala de grises provisto para el píxel correspondiente para el primer formador de imagen.

12. El sistema de proyección de imagen de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque por lo menos uno del primer formador de imagen y del segundo formador de imagen es un cristal líquido en un motor de luz de silicio.

13. El sistema de proyección de imagen de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende un sistema de lentes de relé para dirigir la luz emitida desde un píxel particular del primer formador de imagen sobre el píxel correspondiente del segundo formador de imagen.

14. Un sistema de proyección de luz, caracterizado porque comprende: un primer formador de imagen que tiene un arreglo de píxeles, cada píxel proporciona una salida de luz modulada de intensidad 27 proporcional a un valor seleccionado de la escala de grises para ese píxel; un segundo formador de imagen que tiene un arreglo de píxeles que corresponde al arreglo de píxeles en el primer formador de imagen, cada píxel proporcionar la salida de luz de intensidad proporcional a la salida de luz modulada de un píxel correspondiente en el primer formador de imagen y un valor seleccionado en la escala de grises para ese píxel; y un sistema de lentes de relé que dirige la luz modulada emitida desde cada píxel del primer formador de imagen a un píxel correspondiente del segundo formador de imagen.

15. El sistema de proyección de luz de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque por lo menos uno del primer formador de imagen y del segundo formador de imagen es un cristal líquido en un motor de luz reflexiva de silicio.

16. El sistema de proyección de luz de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque por lo menos uno del primer formador de imagen y del segundo formador de imagen es un formador de imagen de impulso de luz digital.

17. El sistema de proyección de luz de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende una unidad de lentes de proyección que proyectan la luz modulada desde el segundo formador de imagen sobre una pantalla de despliegue.

18. El sistema de proyección de luz de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema de lentes de relé 28 es simétrico.

19. El sistema de proyección de luz de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el primer formador de imagen y el segundo formador de imagen son equivalentes.

20. Un sistema de proyección de dos etapas, caracterizado porque comprende: una primera etapa que tiene uno o más formadores de imagen para modular luz en base píxel por píxel; una segunda etapa que tiene uno o más formadores de imagen para modular la luz en una base de píxel por píxel; y un sistema de lentes de relé que proyecta la salida de los píxeles en los formadores de imagen de primera etapa sobre los píxeles correspondientes de los formadores de imagen de segunda etapa.

21. El formador de imagen de dos etapas de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la primera etapa comprende tres formadores de imagen para modular la luz roja, azul y verde, respectivamente y una arquitectura configurada para dirigir la luz del color deseado a cada formador de imagen.

22. El formador de imagen de dos etapas de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la segunda etapa comprende tres formadores de imagen para modular la luz roja, azul y verde, respectivamente, y una arquitectura configurada para dirigir la luz del color deseado a cada formador de imagen.

23. El formador de imagen de dos etapas de conformidad con 29 la reivindicación 22, caracterizado porque además comprende una placa de media onda dispuesta entre la primera etapa y la segunda etapa.

24. El formador de imagen de dos etapas de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la placa de media onda está dispuesta en e! retén del sistema del sistema de lentes de relé.

25. El formador de imagen de dos etapas de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el sistema de lentes de relé cuadra por lo menos aproximadamente 50 por ciento de la energía de un píxel particular para el formador de imagen de primera etapa sobre el píxel correspondiente de un formador de imagen de segunda etapa.

26. El formador de imagen de dos etapas de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el sistema de lentes de relé proporciona una distorsión debida a la curvatura de campo de menos que aproximadamente 0.5 por ciento.