TW319859B - - Google Patents

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經濟部中央標準局員工消費合作社印製 ^10859 Μ __Β7_ 五、發明説明（1 ) 發明技術領域 本發明係關於影像顯示系統，尤其是指使用彩色輪之數 位影像顯示系統。 發明背景 基於空間光調變器（SLMs)之影像顯示系统爲基於陰極射 線管（CRTs)之影像顯示系統的另一種選擇。SLM系統提供 高解析度而不具有CRT系统之大體積。 數位微鏡元件（DMDs)爲SLM之一種型式，可使用作爲直 接觀看或投影顯示。DMD具有數百或數仟個微傾斜鏡陣列 ，各微傾斜鏡可提供光以供影像之像素。爲容許鏡傾斜， 各鏡速揍於安裝在支#柱上之一或多個鉸鏈，並藉由在 下層控制電路上的流髏性（空氣或液體> 間睬分隔開。控 制電路提供靜電力而使各鏡選擇性傾斜。就顯示應用而言 ，影像資料予以載入DMD之記憶鱧胞元，並根據此資料， 鏡予以頜斜以將光反射至投影透鏡之入射光孔或使光自投 影透鏡之入射光孔偏離，而後至一影像平面。 於SLM顯示系统提供彩色影像之一方法係稱爲"順序彩色-(sequential color)"。一圈框影像之所有像素係以不同 顏色而順序定址。例如，各像素可具有一紅色，一綠色及 一藍色値》然後，於各闽框周期期間，該圖框之像素係以/ 其紅色、綠色接著藍色之資科而交替定址。一具有3區段 相同顏色之彩色輪係與該等資料同步，使得供各顏色之資 料由SLM類示時，入射於SLM之光係由彩色輪過濾。對標準 顯π速率而言，諸如每秒3〇圖框之NTSC速率，眼晴覺得此

本紙張尺度適财關^#?TCNS)A4^(2,0-^JT ----------^------、ΤΓ------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 必_59 A7 ___B7 五、發明説明（2 ) 影像具有適當的顏色。 現今彩色輪係由配置於一輪轂周固之玻璃分色遇據器组 成。這些彩色輪製造困難且需昂貴之塗層處理。 發明概要 本發明之一方向係供一顯示系統之彩色輪。該彩色輪基 本上爲一具有薄塑膠邊緣過濾器材料之剛性輪轂。於一實 施例，此輪轂具有一前片及一後片連接在一起以形成一般 爲圏形之輪轂。此輪轂係由諸如塑膠之剛性材料製成。許 多彩色過濾器區段亦由塑膠材料製成，但必須爲薄且可彎 曲4。這些過滅器區段實質爲派形（pie-shaped)，使得各 過濾器區段之圓形邊緣自輪轂之周邊延伸，具有相對邊緣 之遇濾器區段予以牢固於該輪轂之前片與後片之間。 與先前使用之分色玻瑞彩色輪比較，本發明之一項優點 爲一種低成本之彩色輪，其可順從大量生產且可完全由塑 膠材料製成。該彩色輪之重量較輊且較不易振動，其低慣 性容許於操作期間較快之旋轉次數。於實施例中具有兩片 之輪轂，内部夹緊的特徵可提供彩色輪連接至彩色輪電動， 機之轴》 圖式簡要説明 經濟部中央標準局員工消費合作社印聚 躅1係具有依據本發明構裝及操作之彩色輪之顯示系統 的方塊圖。 圖2係依據本發明之彩色輪的前視圖。 圖3係依據本發明之彩色輪的側視圈。 圖4係彩色輪之分解側視圖，説明用以將輪轂之兩片牢 -4 - 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS > A4規格（210X297公釐） ^-^0859 ^-^0859 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 固在一起之自連接機構。 圖5係彩色輪之替代實施例的前視圖，其具有單片之過 濾器。 發明詳細説明 顯示系统概要 下列説明係就顯示由SLM或其它像素陣列元件產生影像- 之顯示系统而言◊此"像素陣列顯示元件"術語係廣泛用以 包含任何使用個别定址之像素產生顯示之陣列型式。因此 ，舉例來説，此顯示元件可爲液晶陣列。然而，本發明並 不限於此元件，而可用於具有任何使用彩色輪以供順序彩 色顯示之顯示系统。例如，於此所述之資料可轉換成類比 信號以供白光CRT使用，該白光CRT之影像係由彩色輪過濾 〇 圖1係典型基於SLM影像顯示系統1〇之方塊圈，其依據 本發明使用彩色輪15。 於圖1之例子中，彩色輪15具有3個過濾器區段，一個 爲紅色、一個爲綠色、一個爲藍色。然而亦可使用其它顏-色，而且可使用少於或多於3種顏色。如下所解釋，本發 明係針對彩色輪，其遇濾器區段係由在輪轂之外部圓周的 薄塑膠薄膜製成。 下列顯示系統10之不同组件的概述提供有助於瞭解本發 明之細節。屬於基於DMD影像頬示系統及其它型式之彩色 輪的進一步細節係揭露於美國專利第5,079,544號專利， 名稱爲"標準獨立數位化影像系統"；美國專利申請案第〇8 -5 - 本纸張A度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------餐------tr------ (請先閱讀背面之注項再填寫本頁) A7

五、發明説明（ 經濟部4-央標準局員工消費合作社印製 /147,249號，名稱爲"數位電視系统"；及美國專利申請案 第08/146,385號，名稱爲"DMD類示系統。説明彩色輪的一 般操作以供基於SLM顯示系統的進一步細節係揭露於美國 專利第5,233,385號，名稱爲••白光增強之彩色圖場順序投 影·’；美國專利申請案第08/179,028號，名稱爲•，供順序彩 色成像之方法及裝置"；及美國專利申請案第08/339,373 號’名稱爲''供彩色輪之數位電動機控制器"。各專利及專 利申請案係讓渡予德州儀器公司，並於此合併參考。 信號介面Π接收某種輸入信號。爲此處例示目的，假定 輸入信號爲一具有水平及垂直同步成分之標準類比影像信 號。然而’於其它系統中，輸入信號可已爲數位形式之圖 形資料。 於影像輸入信號之情況中，介面11將影像信號與同步及 聲音信號分隔。介面11含有A/D轉換器及γ/c分隔器，其將 資料轉換成像素資料取樣並將亮度資料及色度資料分隔。 此信號可於Y/C分隔前轉換成數位資料，或Y/c分隔可於 數位化前發生。 像素資料處理器12藉由執行不同的處理工作製備供類示 之資料。處理器12含有處理記憶體供處理期間儲存像素資 料。處理器12執行之工作可包含線性化、彩色空間轉換及 線產生。線性化除去灰階校正之影響，灰階校正係執行於 廣播信號上以補償CRT顯示之非線性操作。彩色空間轉換 將資料轉換爲RGB資料。線產生藉由產生新資料塡入奇數 或偶數線而用以將交錯式圖場資料轉換爲完整之圏框。這 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐） ----------參------iT------i (請先閱讀背面之注$項再填寫本頁) 310659 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 B7 五、發明説明（5 ) 些工作執行之次序邛改變。 顯示記憶體13自處理器12接收已處理過之像素資料。顯 示記憶體13將輸入或輸出上之資料格式化爲位元平面格 式並將位元平面傳迭至SLM 14。位元平面格式一次提供一 位元供SLM 14之各像素並容許各像素依據該位元之權重 (weight)而導通或關閉。例如，當各像素係以8位元表示 以供各三種顏色，則每圖框將有3χ 8=24位元平面。含有 較少有效位元之位元平面較含有較多有效位元之位元平面 將導致較短的顯示次數。 於典型顯示系統1〇中’記憶體13係雙缓衝記憶體，其意 謂具有至少二顯示圈框之容量。供一顯示圈框之缓衝器可 讀出至SLM 14,同時供另一顯示圓枢之緩衝器則正被寫入 。此二緩衝器係以"乒乓（ping-pong)"方式控制，使得資 料可連續供應至SLM 14。 SLM 14可爲任何型式之SLM。爲例示目的，此説明係就 SLM爲數位微鏡元件（DMD)之顯示系统而言。然而，如上所 述者相同的概念可適用於使用其它SLM型式或其它影像產 生元件之類示系統。 入射於SLM 14之光係由光源16提供並經由旋轉彩色輪15 傳送。於圖1之系統中，SLM 14係一反射的SLM( —DMD)， 而彩色輪15係在反射前用以過濾光。另一種選擇爲可以放 置彩色輪於發射或反射後以過濾光。 如背景中所解釋者，供各顏色之資料爲順序的且資料之 顯示係同步，使得光經由彩色輪15之部分傳送至SLM 14與 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ------------^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 订 A7 B7 五、發明説明（6 ) 所顯示之資料一致。於此説明實例中，各像素係以RGB資 料表示，其意謂各像素具有一紅色值、一綠色值及—度色 値。當一圖框中所有像素各顏色値正顯示時，彩色輪15旋 轉使得光經由對應之紅、綠或藍過濾器而傳送。就各像素 而言，這三種値之组合可感知爲所欲之顏色。 彩色輪15由電動機15a經轴15b驅動。電動機i5a含有控 制彩色輪15速度及相位之控制器。例如，所欲速度可爲每 秒60轉以對應每秒60囷框之類示速率。相位予以調整使得 彩色輪15之適當過濾器區段（紅、綠或蓝 > 自SLM 14正傳 送光，而供該過滅器之資料正予以顯示。爲維持彩色輪15 與正顯示的資料之間正確的相位關係，彩色輪15可加速或 減慢，或資料可予以延遲或跳過。 對於基於DMD之系统而言，傳送至SLM 14之資料爲一種 供脈寬調變之特殊位元平面格式。一像素之各紅、綠及蓝 色値具有每圈框η位元。0 (黑色）之像素値導致於圖框期 間供該顏色之像素關閉。對各顏色而言，SLM 14之各鏡元 件可爲"導通"以供自1 LSB周期至2--1 LSB周期之任何一 段期間。亦即，各顏色具有2η-1個時間片（time-slices) ，在這期間任何像素可在0與2n-l間之任何時間片數導通 〇 當一圈框資料顯示T秒圖框周期時，彩色輪15具有T秒 之旋轉周期。假如各顏色予以顯示相等的時間，彩色輪15 將具有相等尺寸區段之各顏色且供各顏色之資料則顯示173 秒。KLSB周期將爲供各顏色之圈框時間，各顏色之圖框 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 装. ir 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 S859 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 時間係由供該色之LSB周期數分開。主計時單元18提供不 同系統控制功能。由主計時單元18所提供之一計時信號係 一界定供像素値之各位元權重之顯示次數的信號。 雖然於圖1未説明，但系統10亦含有投影透鏡及不同其 它光元件，用以聚集及投影來自SLM 14之影像至影像平面 (螢幕）。 圖2及圖3各爲彩色輪15之前視Η及側視圈。典型彩色 輪15之尺寸約爲4英寸直徑以供具有4-6毫米光點尺寸之 入射光。當入射光與輪輻24或遇濾器區段21間之轉換一致 時，此尺寸需足夠大俾使將時間減至最少。彩色輪15係由 剛性兩片輪轂23组成，其具有一前片23a及一後片23b。前 片23a及後片23b係以將過濾器區段21夾緊於適當位置之方 式連接。一適合作爲輪轂23之材料的實例爲塑膠，其可輊 易地製模以形成片23a及23b。 於此説明之實例中，彩色輪15具有3個過濾器區段21， 作爲各三種主要顏色之一：紅、綠及藍色。然而，於其它 實施例中，可有超過一區段以供各顏色。亦可有供較多顏 色或較少顏色之區段，及可有一透明的區段。各過滅器區 段21由薄塑膠材料製成。適合材料之實例可爲衆酯樹脂 (mylar)及聚酯薄膜（polyester film)。該塑聲可以染料 浸潰，或作成可產生吸收性的過滅器以獲得所欲之顏色。 本發明之特徵之一爲過遽器區段21不須爲剛性的且可由相 當彈性的材料製成。各過濾器區段21實質爲派形，使得其 内部區域可被夹緊於輪轂23内且其圓形的外部周邊可自輪 I I— II 裝 ^ II —訂—―. I 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

A7 五、發明説明—（8 轂23延伸出去。該輪轂23之兩片23a及23b咬接或連接在一 起’因而"夾於"（sandwiching)過濾器區段21之適當部位 之間。 如圖2所例示者，前片23a及後片23b具有輪輻24於各過 漓器區段21彼此間之接合處。此意欲過濾器區段21將由個 别之片组成。輪輻24結合鄰接遇濾器區段21之接合邊緣且 防止於操作期間在這些邊緣之風阻以及增加彩色輪15之過 濾器部分的硬度。 不同之機械特徵可輕易地製模至片23a及23b之内部表面 ’使得這些片當壓緊在一起時可自我牢 固（self-securing) 。例如，如圖4所例示者，片23a可具有一塑膠套管41自 其内部表面突出。另一片23b具有一對應之中心開口以接 收該套管，該開口具有之直徑爲提供套管41合適之尺寸。 套管41具有一楔塊41b，其咬接於片23b内之楔形擴展開口 。此允許片23a及23b可夹緊至轴l5b而無須额外元件。其 它内部的機械特徵可輊易地想到，具有連結之楔塊或其它 供輪轂23連接至彩色輪電動機轴151)之特徵。外部的栓牢 機構，諸如螺釘，亦可以使用。 經濟部中央標隼局員工消費合作社印裝 過濾器區段21之厚度須在足夠厚以提供硬度及足夠薄以 將光損耗減至最少之間取得平衡。對某些範園，於操作期 間之離心力可補償缺乏之硬度。典型過濾器區段21之厚度 在1及2毫米之間。 如圈3所例示者，輪轂23可在其中間部分製成較厚，其 中該中間部分係連接至彩色輪電動機之驅動轴。此導致輪 -10 - 本紙張尺度適用中國國家樣隼（CNS > Λ4規格（210X297公楚） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ---- -B7 五、發明説明（9 ) 殼23大量載重"（MASS LOADED)於彩色輪電動機之稻動軸 周固並增加適當平衡。 於一替代性實施例中，彩色輪15可具有僅由一片23a組 成之輪轂23。過濾器區段21藉由諸如膠黏劑連接至輪轂23 之一側於其周邊周圍。如上所討論，輪轂23可具有輪輻24 ，其中過濾器區段21係連接至該輪輻，以結合個别過濾器 區段21之邊緣或增加彩色輪之過濾器部分的硬度。 圖5例示彩色輪15之另一實施例，其中所有過滅器區段 21係由單片具有不同顏色區域之材料製成，各形成一不同 的過濾器區段21。過濾器區段21爲環形，並連接於輪轂23 之兩片23a及23b之間或連接於單片輪轂23之一侧。在此情 形，輪輻24可能不需要，其視過濾器材料之硬度而定。 操作時，彩色輪15須旋轉足夠快以引導輻射氣流，其使 過濾器區段21自吸收的輻射冷卻。旋轉速度約每分鐘3600 轉可獲得符合要求。 其它實施例 雖然本發明業己參照特定實施例予以説明，此説明不意 以限制意義闞釋。揭露實施例之不同修正及替代性實施例 對熟於此技藝之人士爲明顯的。因此，意欲以後附之申請 專利範園涵蓋所有之修正而落入本發明之眞實範圍。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐> ----------^— (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線

Claims (1)

1. 9 5 C0 Co ABCD 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種供顯示系統之彩色輪，包含： 一具有一般爲圓形且由剛性材料製成之輪轂；及 由塑膠材料製成2或更多彩色過濾器區段，該過濾器 區段實質爲派形（pie-shaped)並連接至該檢轂，使得該 過濾器區段之圓形邊緣自該輪殼延伸且該過濾器區段之 相對邊緣予以牢固至該輪轂。 2. 如申請專利範囲第i項之彩色輪，其中該輪轂具有一前 片及一後片連接在一起，及該過滅器區段予以牢固於該 前片及該後片之間。 3. 如申請專利範園第2項之彩色輪，其中該前片及該後片 具有自我牢固機構以將該前片連接至該後片。 4. 如申請專利範固第2項之彩色輪，其中該前片或該後片 之一具有一套管自其内部t心表面延伸以連接於該彩色輪 之抽的周園，且另一該前片或該後片具有對應之開口於其 内部中心表面以接收該套管。 5‘如申請專利範团第1項之彩色輪，其中該過濾器區段連 接至該輪較之一側。 6. 如申請專利範園第1項之彩色輪，其中該過濾器區段爲 吸收性的彩色過濾器區段。 7. 如申請專利範固第i項之彩色輪，其中該輪轂係由塑膠 材料製成。 8. 如申請專利範固第1項之彩色輪，其中該過濾器區段係 由塑膠材料製成。 9. 如申請專利範園第1項之彩色輪，其中該過濾器區段爲 本紙張;^適用中國國家標準（CNS U4祕gx297公 ---^------tr------0 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 ____a 六、申請專利範圍 "一 ~·— 1毫米厚之等級。 10. 如申請專利範固第i項之彩色輪，其中該輪轂在其 心之厚度較其周邊爲厚。 ' 11. 一種供顯示系統之彩色輪，包含： 一具有一般爲圓形且由剛性材料製成之輪轂；及 一由塑膠材料製成之彩色過濾器，該過濾器實質爲環 形且連接於該輪轂之周邊周固，使得該過濾器之外部圓 形邊緣自該輪轂延伸且該過濾器之内部圓形邊緣連接至 該輪轂。 12. 如申請專利範固第11項之彩色輪，其中該輪轂具有一 前片及一後片連接在一起，及該過濾器予以牢固於該前 片及該後片之間。 13. 如申請專利範圍第項之彩色輪，其中該前片及該後 片具有自我牢固機構以將該前片連接至該後片。 14. 如申請專利範圍第12項之彩色輪，其中該前片或該後 片之一具有一套管自其内部中心表面延伸以連接於彩色 輪之轴的周園，且另一該前片或該後片具有對應之開口於· 其内部中心表面以接收該套管。 15. 如申請專利範園第項之彩色輪，其中該過濾器連接 經濟部中央標準局員工消費合作社印袋 至該輪較之一側。 16. 如申請專利範圍第1〗項之彩色輪，其中該過濾器爲吸 收性的彩色過濾器。 17. 如申請專利範園第u項之彩色輪，其中該輪轂係由塑 膠材料製成。 -13 - 本紙張尺度適用中國國家棟準（CNS) A4规格（210χ297公釐） ABCD 319859 •申請專利範圍 18. 如申請專利範園第11項之彩色輪，其中該過濾器係由 塑膠材料製成。 19. 如申請專利範園第11項之彩色輪，其中該過濾器爲1 毫米厚之等級。 20. 如申請專利範園第11項之彩色輪，其中該輪轂在其中 心之厚度較其周邊爲厚。 I I I裝*訂 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 14 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）