[发明专利]二轴反射镜选色微反射镜成像器

说明书

技术领域

本发明总体上涉及投影系统，更具体地，涉及用于包括微型显示器的投 影系统的滤色器。

背景技术

采用如数字光处理器(DLP^TM)(Texas Instruments)成像器的反射光引 擎或成像器的微型显示器投影系统，日益应用在彩色成像或视频投影装置 (例如，背投电视(RPTV)、家庭影院正面投影TV和影院系统)中。在现 有的投影系统中，如图1所示，提供光源10，在这里是UHP灯，并产生白 光(即全彩色光谱)。来自光源10的光通过色轮(color wheel)20，该色轮 20具有多个二向色滤光元件(dichroic filtering elements)，每个二向色滤光 元件允许蓝、绿或红之一的光带通过，并反射其它颜色的光。旋转色轮20 以使得蓝、绿或红的光带的时间图案(temporal pattern)通过色轮。通常， 色轮旋转得足够快，以在视频图像的每帧期间对每个原色产生至少一个原色 周期。

积分仪30接收来自光源10的被允许通过色轮20的光带，并通过中继 光学器件40将该光带引入全内反射(TIR)棱镜50。TIR棱镜50反射该光 带到诸如DLP成像器的成像器60上。成像器调制光束的各像素的强度，并 将它们反射回去通过TIR棱镜50进入投影透镜系统70。在DLP中，只有闪 光频率(flash rate)和闪光宽度(flash width)被调制以给出强度调制的效果。 在LCD和LCOS中，直接调制强度。投影透镜系统70将光像素聚焦在屏幕 (未示出)上，以形成可观看的图像。由每个都为三色(蓝、绿和红)的快 速连贯的像素矩阵形成彩色视频图像，由观看者的眼睛混合而形成全色图 像。

本说明书通篇与现有技术的实践一样，术语像素用于表示图像、光传输 所对应的部分以及成像器产生光传输的部分的小的区域或者点。

DLP成像器60包括微反射镜矩阵，其在反射光通过TIR棱镜50并进入 投影透镜系统70的角度和使光偏转而不被投影透镜系统70投射的角度之间 可移动。每个微反射镜都根据特定微反射镜的连续闪光而反射期望强度的光 的像素，该特定微反射镜的连续闪光依次响应于写入DLP成像器60的视频 信号。因此，在DLP成像器60中，成像器的每个微反射镜或者像素都根据 输入给成像器或者光引擎的灰度级因子(gray-scale factor)调制入射其上的 光，以形成不连续调制的光信号或者像素的矩阵。

迄今，对于投影图像的每个像素采用一个微反射镜，并且方形镜的阵列 栅格平行于图像的边缘排列。然而，采用Smooth Picture^TM(平滑图像)(德 州仪器，Texas Instruments)技术，微反射镜阵列的栅格相对于图像边缘旋转 45度，并且各像素呈现为菱形。于是，通过可移动的光学组件(反射镜或透 镜)偏移通过这样阵列所形成的图像，以呈现在以方形像素对角线的一半偏 移的两个连续位置处。在每个连续图像中显示图片细节的一半。这使得分辨 率两倍于微反射镜的数量。可以减少微反射镜的数量，以使低成本成像器用 于低端投影仪而保持分辨率。对于高端产品(数字影院或者高端电视产品)， 反射镜的数量可以保持很高，并且分辨率可以加倍。

使用色轮引入了称为“彩虹效应(Rainbow Effect)”的视觉伪影(visual artifact)。因为颜色依次闪光，所以在高达每秒800度的速率的快速眼动(眼 球快速转动)期间，静止物体在显示器上的颜色将在人眼的视网膜上分离。 大脑将该分离感知为物体的具有不同亮度的多原色图像。视觉系统的亮度带 宽很宽，但是也有低通特性(low pass characteristic)。随着颜色闪光速度的 增加，视网膜成像的角度分离降低，并且对亮度变化的敏感性降低。当颜色 闪光在约每秒3000次以上时，呈现为同化现象并且彩虹图像融合。当前的 单一成像器DLP^TM系统以低于每秒1000颜色闪光而运行，从而可见彩虹效 应。