專利名稱：滾動彩色型投影系統中的光源強度脈沖的補償的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種滾動彩色投影系統，它包括脈沖燈和用于產生具有多個滾動彩色域的光束的彩色掃描器，將其設置為可以照射顯示設備，以便對該顯示設備所產生的圖象產生投影。
這種投影系統特別之處在于來自光源的光被分為多個束光，這些光束在顯示設備例如反射型LCD上依次滾動，然后通過透鏡投影。通常，設置三束光(R，G，B)以形成其總高度大到足以蓋住該反射型顯示器的三個水平條。這些條例如從頂部向底部滾動，并且與顯示器同步，以便在一個像幀(picture frame)內完成一個滾動序列。
在這種投影系統中，使用例如來自飛利浦的UHP(超高性能)燈的光源是有利的，它具有用來穩定弧位置的疊加的電流脈沖。在一個滾動彩色型投影系統中，這樣的電流脈沖可能會干擾彩色掃描器，并且導致在投影的圖象中出現可見干擾圖案。原則上，該脈沖構成閃頻儀，它使得掃描器的瞬時圖象高亮，并且該脈沖可以產生彩色條形式的干擾圖案或者屏幕上可見的中間區域(輻條(spoke))。如果該脈沖頻率是該幀速的分諧頻率(sub-frequency)，那么該干擾圖案就會固定不動，而如果該燈頻率與該幀速不同步，那么這些條將會跨過屏幕滾動。
本發明的目的是提供一個具有減少了圖象干擾的滾動彩色投影系統。
該目的通過采用權利要求1所規定的本發明所述的投影儀而實現。
這樣，濾波元件有效地消除該光強度中的電流脈沖的影響，使得在投影的圖象中產生恒定強度。因此，所提及的干擾圖案不會出現。
該濾波元件可以設在光路的任何位置，例如在投影透鏡的后面，或者在彩色掃描器的前面。為了經受住更高的光強度，設在燈附近的濾波元件必須具有良好的抵抗性。靠近顯示器設置的濾波元件必須沒有變形(例如在表面上的顆粒)，因為這樣的變形在投影的圖象中可能是可見的。另一個因素是濾波元件的尺寸，它沿光路改變。
根據一個實施例，該濾波元件是液晶(LC)元件。控制該元件的透射率，使之與燈電流同步，并且根據光強度中的峰值的大小對透射率調整，以實現恒定強度。為了保證長壽命，最好將該LC元件放在投影透鏡的后面，那里光強度較低。
根據另一個實施例，該濾波元件是一個具有減小透射率的區域的轉盤。使所述轉輪的頻率與燈電流同步，以便當強度中的峰值出現的時候該區域穿過光路。通過根據峰值大小來調整該區域的透射率，能夠得到恒定光強度。
本發明的這些和其它方面可以從這些參照附圖更清楚地描述的優選實施例中凸現出來。


圖1是現有技術中的滾動彩色投影系統的示意圖。
圖2示出圖1中的投影系統的掃描器輸出。
圖3是帶有脈沖弧穩定的UHP燈的電流波形圖。
圖4是對應于圖3中的電流的燈通量輸出圖。
圖5是本發明第一個實施例中的滾動彩色投影系統的示意圖。
圖6是本發明第二個實施例中的滾動彩色投影系統的示意圖。
圖7示出圖6所示實施例的旋轉強度濾波器。
圖1示出現有技術中一種具備滾動彩色掃描的投影系統，也稱之為滾動彩色序列(SCS)系統。該系統包括顯示驅動器1，其設置為可以從例如個人計算機或者盒式磁帶錄像機(未示出)接收數據輸入流2，并且可以驅動例如反射型LCD這樣的顯示設備3。光源4由燈驅動器12控制，以產生通過彩色掃描器(6，8a，8b，8c，9)的光束5a，該光源最好是UHP燈，其后挨著積分器。彩色掃描器將來自燈4的光束5a轉換為具有多個不同彩色域的光束5b，該彩色域一般是三個彩色條(R，G，B)，不斷地從頂部向底部滾動(見圖2)。
在圖1所示的實例中，第一組鏡子6將光束5a分為三束光7a，7b，7c。這些光束被引導通過三個掃描棱鏡8a，8b，8c(紅，綠，藍)，第二組鏡子9將這些光束重組成一束光5b，如上所述。鏡子6，9和棱鏡8a，8b，8c一起形成彩色掃描器。
將帶有滾動彩色條23的光束5b導入顯示設備3上，并且顯示設備3所產生的圖象反射回偏振光束分光器(PBS)10中。PBS 10將反射的圖象導入向適當屏幕(未示出)投影的投影透鏡11。
將彩色掃描器8a，8b，8c所進行的掃描與視頻數據2的幀速同步，使得光束5b的彩色條23在一幀時間TF內完成一個滾動序列(返回到初始位置)。圖2示出了這一點。
圖3中的曲線圖示出了包括用于穩定弧位置的脈沖21的UHP燈4的典型的電流波形20，其周期為TL。圖4中的曲線圖示出了來自投影燈4的對應的燈通量(lamp flux)22，它基本上是整流過的圖3中的波形20。從圖4可以清楚看出，燈通量22包括直流通量以及一個由該穩定脈沖21所產生的疊加的交流光通量。作為整流的結果，交流分量的周期TAC僅僅是TL的一半，也即脈沖頻率是燈頻率的兩倍。
如上所述，由穩定脈沖產生的交流光通量起到虛擬光源的作用，并且在彩色掃描器8a，8b，8c上引起頻閃效應。當光通量的這個交流分量的頻率(稱作脈沖頻率)是該顯示幀速頻率的次諧波時，頻閃效應能夠‘捕獲’該彩色條23，這使得在投影圖象中產生可見的彩色條。如果鎖定了燈頻率和幀速頻率，該可見條就固定在一個位置。如果它們沒有鎖定(即異步)，該可見條就會因為燈和掃描器異步而在整個屏幕上滾動。燈頻率和幀速頻率之間的相位決定了屏幕上彩條的位置。
圖5示出第一個實施例。在燈和圖象的投影之間的光路上設置液晶(LC)元件31形式的濾波元件，這里是在投影透鏡11后面。LC元件受驅動電壓32控制，其通過同步單元33與燈電流20同步。換句話說，同步單元33與燈驅動器12以及LC元件31相連。
這樣設置同步單元33來控制LC元件，即在燈電流20中出現穩定脈沖21且在燈通量22中出現峰值時使得作為電壓32的函數的可變透射率減小。透射率的減小用來補償峰值期間存在的強度的增加，結果，峰值消去并且在投影圖象中不可見。這使得在投影圖象中產生恒定的強度，因而干擾圖案得以避免。
圖6和圖7示出了第二個實施例。這里，濾波元件是轉盤41，它由透明材料制成，并且在其表面上具有圖案化的中性密度灰色濾光片42。這里，盤41在彩色掃描鏡6的前面，但是發現其它位置可能也是有利的。如圖7所示，濾波區域42可以是盤41的一個扇區，但是也可以包括兩個或者多個扇區和/或具有不同的形狀。
同步單元43與燈驅動器12相連，并且與盤控制器44相連。同步單元43用來控制盤控制器44，以便以這樣的相位和頻率旋轉盤42，即使得陰影濾波區域42在燈通量22出現峰值時通過光路。此外，調整陰影區域43的透射率以補償峰值期間光強度的增加，結果，峰值消去并且在投影圖象中不可見。
很清楚，上面詳細的描述涉及本發明兩個具體的實施例，而且這些實施例并不限制所附權利要求的范圍。更具體地說，普通技術人員可以在不脫離本發明構思的前提下對該滾動投影系統進行修改。例如，彩色掃描器可以與附圖中所示意性示出的掃描器類型不同。此外，可以設想其它的濾波元件并且可以將其放在光路的其它位置。
權利要求
1.一種滾動彩色投影系統，包括具有脈沖驅動電流(20)的燈(4)，和用于產生具有多個滾動彩色域的光束(5b)的彩色掃描器(6，8a，8b，8c，9)，所述光束被設置成照射顯示設備(3)，以便對該顯示設備所產生的圖象產生投影，其特征在于，在該燈和該投影圖象之間的光路上設置濾波元件(31；41)，使所述濾波元件(31；41)的透射率與燈電流同步，以便消去燈通量中的強度峰值。
2.如權利要求1所述的滾動彩色投影系統，還包括同步單元(33；43)，用于使所述濾波元件(31；41)與該燈(4)同步。
3.如權利要求1所述的滾動彩色投影系統，包括用來投影所述圖象的投影透鏡(11)，其中所述濾波元件設在所述投影透鏡(11)的后面。
4.如權利要求1或者2所述的滾動彩色投影系統，其中所述濾波元件在所述彩色掃描器(6，8a，8b，8c，9)的前面。
5.如權利要求1到3所述的滾動彩色投影系統，其中所述濾波元件是液晶(LC)元件(31)。
6.如權利要求1到3所述的滾動彩色投影系統，其中所述濾波元件是轉盤(41)，它具有透射率減小的區域(42)。
7.如權利要求6所述的滾動彩色投影系統，所述盤(41)除了至少一個扇形區域(42)之外都是透明的。
全文摘要
一種滾動彩色投影系統，包括具有脈沖驅動電流(20)的燈(4)和用于產生具有多個滾動彩色域的光束(5)的彩色掃描器(6，8a，8b，8c，9)，將光束設置為可以照射顯示設備(3)，以便對該顯示設備所產生的圖象產生投影。該系統還包括設在位于燈和投影的圖象之間的光路上的濾波元件(31)，并且使該濾波元件(31)的透射率與燈電流同步，以便消去燈通量中的強度峰值。因而，該濾波元件有效地消除光強度中的電流脈沖的影響，這使得在投影的圖象中具有恒定的強度，因而避免了任何干擾圖案。
文檔編號H04N9/31GK1689338SQ03823605
公開日2005年10月26日 申請日期2003年9月17日 優先權日2002年10月4日
發明者A·J·S·M·德瓦安 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司