CN1726722A - 对投影型视频图像显示设备进行颜色调整的设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可用于颜色调整的投影型视频图像显示设备和进行这样的颜色调整的方法的领域。这种设备包括：用于发射白光光通量的光源(1)，用于将白光分离为红、蓝和绿光的三个颜色光的颜色光分离装置(2a，2b)，用来对在来自所述颜色光分离装置(2a，2b)的光通量内包含的光进行调制从而产生视频图像的光阀(3R，3G，3B)，用来将经调制的光通量合并在一起的颜色光合并装置(4)，以及用来将合并的光通量投射到屏幕上的投影光学装置(5)。至少一个具有有选择地通过和有选择地反射红、蓝或绿光中的任意一个的特性的分色滤光器(10，10a，10b，10c)被配置成至少可部分地***所述白光光通量的光学路径中和从中取出，从而提供了用于调整合并的光通量的颜色的装置。
Description
发明领域
本专利申请涉及投影型视频图像显示设备领域，具体地说，涉及可以进行颜色调整的投影型视频图像显示设备和进行这样的颜色调整的方法。
发明背景
今天，许多具有三个分别调制红光、蓝光和绿光的液晶光阀的投影型视频图像显示设备不能执行遵从欧洲广播联盟(EBU)提出的标准的颜色再现。这尤其适用于再现标准D65白点，一个原因是所得的视频图像经常远远不是最佳的。
一种现有技术的方法公开于JP 2001174774，其中提出了一种可以在高亮度显示模式与高质量颜色再现模式之间切换的投影型视频图像显示设备。按照这种现有技术的方法，来自光源的光线由一些积分器透镜和一个透镜聚光后由分色镜在光谱上分成三个基色来照射三个液晶板，经调制的光线由分色棱镜合成在一起后由一个投影透镜投影到屏幕上。为了高质量地再现颜色，将一个具有截除三原色各色波长范围的边缘部分的特性的滤光器***分色前的光学路径内，以便用高纯度的颜色光照射液晶板。在高亮度的图像显示时，从光学路径中取出滤光器，以便用各色光的整个波长范围内的光线照射液晶板。
然而，这种现有技术的方法只允许一种预定的色纯度校正。
发明目的及概要
因此，本发明的一个目的是提供一种得到改善的可以有选择地进行颜色调整的投影型视频图像显示设备。
这个目的是通过将至少一个具有有选择地通过和有选择地反射红、蓝或绿光中任意一个的特性的分色滤光器配置成使其可以至少部分地***所述投影型视频图像显示设备内白光光通量的光学路径和从中取出来达到的。
本发明的另一个目的是提供一种得到改善的在一个投影型视频图像显示中有选择地进行颜色调整的方法。
这个目的是通过一种将至少一个具有有选择地通过和有选择地反射红、蓝或绿光中任意一个的特性的分色滤光器配置成使其可以至少部分地***所述投影型视频图像显示设备内白光光通量的光学路径和从中取出的方法来达到的。
从以下结合附图所作的详细说明中可以清楚地看到本发明的其他目的和特色。然而，应理解的是，这些附图只是用来例示而不是作为本发明的限制给出的，本发明的范围应参见所附权利要求书。还应理解的是，这些附图并没有按比例绘制，除非另有说明，它们只是用来在原理上例示在这里所说明的结构和方法。
附图简要说明
在这些附图中，同样的参考标记表示这几个附图中类似的元件，其中：
图1示出按照本发明的一个通用实施例的投影型视频图像显示设备的原理图；
图2示出按照图1的本发明的通用实施例的投影型视频图像显示设备的滤光器设置的第一实施例的原理图；
图3示出按照图1的本发明的通用实施例的投影型视频图像显示设备的滤光器设置的第二实施例的原理图；
图4示出按照图1的本发明的通用实施例的投影型视频图像显示设备的滤光器设置的第三实施例的原理图；以及
图5示出按照图1的本发明的通用实施例的投影型视频图像显示设备的滤光器设置的第四实施例的原理图。
实施例详细说明
在以下说明中，将参照一个三光阀投影型显示设备对本发明进行说明和例示。然而，本发明也适用于单光阀投影型显示设备。这些单光阀投影型显示设备包括但不局限于：含有单个带马赛克滤色器图案的透射液晶显示(LCD)光阀的投影***；含有一个可顺序产生颜色例如带有色盘的反射数字微镜设备(DMD)光阀的投影***；含有一个可顺序产生颜色例如带有色盘或滚动条的反射半导体上液晶(LCOS)光阀的投影***；包括一个含有微透镜阵列或微型彩色滤色器图案的透射光阀的投影***；包括一个配置成用不同颜色的光在时间上连续照射或用扫过光阀的各色光点照射的光阀的投影***；以及包括一个含有一个被配置成将不同颜色的光聚焦到光阀的不同像素上的光学元件阵列的光阀的投影***。本发明也适用于单色投影***，例如黑白投影***，用来改变白色。
图1为示出按照一个适合应用本发明的通用实施例的一个投影型显示设备的基本组成的概念图。这个投影型显示设备主要包括光源1，例如卤素灯、金属卤化物灯、超高压汞蒸汽灯或类似的灯。此外，它还包括诸如分色镜之类的颜色光分离装置2a、2b，用来将光源发射的白色光通量分离成红、蓝和绿三原色的颜色光通量。三个液晶光阀3R、3G、3B用来对经分离的各个相应颜色光通量进行光调制。颜色光合并装置4，例如为一个分色棱镜，用来将经这些液晶光阀3R、3G、3B光调制的调制光通量合并在一起。投影透镜5将所合并的经调制的光通量放大后投射到投影屏(未示出)上。在图1中用细实线例示了这些光通量的光学路径。
在下面将对图像放大和投影到投影屏上以前的过程进行说明。
光源1发射的白光光通量通过由第一透镜6组成的照明光学***投向第一分色镜2a，第一分色镜2a使红光通过而使绿光和蓝光反射。
通过第一个分色镜2a的红光由第一反射镜7a反射，并到达液晶光阀调制装置3R。由反射绿光和通过蓝光的第二分色镜2b反射的绿光到达液晶光阀调制装置3G。
通过第二分色镜2b的蓝光由第二反射镜7b反射后通过第一中继透镜8再由第三反射镜7c反射，并到达液晶光阀调制装置3B。在此，经液晶光阀调制装置3R、3G、3B按照与颜色相应的视频信号调制的颜色光进入分色棱镜颜色光合并装置4。
经液晶光阀调制装置3R、3G和3B按照与颜色相应的视频信号调制的颜色光由分色棱镜颜色光合并装置4合并后，通过作为一个投影光学装置的投影透镜5投影到投影屏(未示出)上。
为了便于对投影型显示设备进行颜色调整，将至少一个具有有选择地通过和有选择地反射红、蓝或绿光中的任意一个的特性的在空间上限定的对颜色有选择性的分色滤光器配置成至少部分可***所述白光光通量的光学路径和从中取出，优选的是在图1中虚线所示方框9限定的区域内。
通过***这样一个滤光器，可以减小任何一种颜色的光瞳大小，使得在所关联的液晶光阀调制装置3R、3G、3B上的对于这种颜色的照射角减小。例如，如果一个滤光器或一对滤光器部分***使得对于蓝和绿光的光瞳尺寸减小，也就是说滤光器部分反射在所述白色光通量内的蓝和绿光的成分，则颜色通常将被调整成使得所得到的白色向所希望的D65白点移动。
图2例示滤光器设置的第一实施例，其中如所例示的一个或者几个独立的反射红、蓝和绿光中任何一个或每个光的滤光器10被配置成至少可从一侧部分地***所述白色光通量的光学路径和从中取出，例如在水平或垂直方向或者在这之间的任意方向上可***所述白色光通量的光学路径。图2中所示的滤光器优选的是一个反射蓝和绿光的滤光器。因此，在对于蓝光和绿光的液晶光阀调制装置3B、3G上的照射角将减小，如图2中例示这些颜色光通量的光学路径的虚线所示。
图3例示滤光器设置的一个替代实施例，其中这里示为一个滤光器的每个滤光器包括至少两个构件10a、10b，其被配置成可从不同侧同时***所述白光光通量的光学路径和从中取出。因此，通过将每个滤光器的相应滤光器构件10a、10b调整成相互更为靠近，即调整滤光器构件10a与10b之间的缺口，可以对于红、蓝或绿光中任意一个或它们的任何组合减小投向液晶光阀调制装置3R、3G、3B的光通量。同样，图3中所示的滤光器优选的是一个反射蓝和绿光的滤光器。因此，在对于蓝光和绿光的液晶光阀调制装置3B、3G上的照射角将减小，如图3中例示这些颜色光通量的光学路径的虚线所示。
图4例示滤光器设置的另一替代实施例，其中这里用一个滤光器10c例示的每个滤光器被配置成可以完全***所述白光光通量的光学路径。按照这个实施例，每个滤光器10c包括一个中央的白光透射区域10c1，其被一个反射红、蓝或绿光中任意一个或者这些颜色光中的两个或更多个的任何组合的区域10c2包围。因此，通过将一个相应的滤光器10c或滤光器组合完全***所述白色光通量通路，在提供一个通过白光的开口的同时对于红、蓝或绿光中任意一个或者它们的任何组合可以减小投向液晶光阀调制装置3R、3G、3B的光通量。中央的白光透射区域10c1与周围的反射区域10c2之间的关系优选的是修改成使颜色成分表现为一个等于标准D65白点的白点。然而，正如对本领域技术人员来说显而易见的，这种配置还可以用来将投影型显示设备的白点调成其他值。通过将几个滤光器堆叠起来，就可以精确地调整每个颜色的影响，并且可以使照射角对于每个颜色通道朝一个优选的***白点而最佳化。同样，图4中所示的滤光器优选的是一个反射蓝和绿光的滤光器。因此，在对于蓝和绿光的液晶光阀调制装置3B、3G上的照射角将如图4中例示这些颜色光通量的光学路径的虚线所示那样地减小。
图5例示滤光器设置的又一个替代实施例，其中投影型视频图像显示设备还包括光学积分器11，例如一个平透镜积分器或棒状积分器，其被配置在所述白光光通量的光学路径内。按照这个实施例，所述一个或多个滤光器被配置在所述光学积分器11附近，优选的是在由图5中虚线所示的方框9所限定的区域内。在平透镜积分器的情况下，所述一个或多个滤光器可以被配置紧接在所述平透镜积分器的前面或后面，或者甚至就所述白色光通量方向来看将一个或多个滤光器配置在所述平透镜积分器的上游和将一个或多个滤光器配置在所述平透镜积分器的下游。或者，在棒状积分器的情况下，所述一个或多个滤光器可以配置在所述棒状积分器的入口处。
以下将说明对一个投影型视频图像显示设备进行颜色调整的方法，这个投影型视频图像显示设备包括：在一个方向上发射白光光通量的光源1，将来自所述光源1的白光分离为红、蓝和绿光的三个颜色光的颜色光分离装置2a、2b，用来对在来自所述颜色光分离装置2a、2b的光通量内包含的光进行调制从而产生视频图像的包括液晶光阀的调制装置3R、3G、3B，将经所述调制装置3R、3G、3B调制的光通量合并在一起的颜色光合并装置4，以及将所述颜色光合并装置4得到的合并光通量投射到投影屏上的投影光学装置5。按照上述中的任何一个实施例，这种方法包括下列步骤：提供至少一个具有有选择地通过和有选择地反射红、蓝或绿光中任意一个的特性的、在空间上限定的对颜色有选择性的分色滤光器，使得它至少可部分***所述白光光通量的光学路径和从中取出。
在另一个实施例中，这种方法还包括下列步骤：在所述白光光通量的路径内提供一个光学积分器11，并将所述滤光器配置在所述光学积分器附近。
在又一个实施例中，这种方法包括下列步骤：提供一个有选择地通过和有选择地反射红、蓝和绿光中任意一个的独立滤光器。
在又一个实施例中，这种方法包括下列步骤：提供一些各包括至少两个配置成可从不同侧同时***所述白光光通量的光学路径和从中取出的构件10a、10b的滤光器。
在又一个实施例中，这种方法包括下列步骤：提供一个或多个配置成可完全***所述白光光通量的光学路径的滤光器，其中每个滤光器包括一个中央的白光透射区域10c1，其被一个反射红、蓝或绿光中的任意一个或者这些颜色光中的两个或更多个的任何组合的区域10c2所包围。
在另一些实施例中，这种方法包括下列步骤：提供包括两个或三个光阀的调制装置。
在又一些实施例中，这种方法包括下列步骤：提供包括一个含有微透镜阵列或微型彩色图案的透射光阀的调制装置。
在又一些实施例中，这种方法包括下列步骤：提供用不同颜色的光在时间上连续照射所述光阀或用扫过所述光阀的带色光点照射所述光阀的装置。
在又一个实施例中，这种方法包括下列步骤：提供包括一个含有光学元件阵列的光阀的调制装置，这些光学元件被配置成将不同颜色的光聚焦到所述光阀的不同像素上。
如上所例示，已经描述了一种可方便地实现有选择的颜色调整的投影型视频图像显示设备和对投影型视频图像显示设备进行颜色调整的方法。由于在所述一个或多个滤光器完全从光学路径中取出时没有光被阻挡且液晶光阀调制装置受到全部光通量的照射，提供了高亮度的显示，因此在很大程度上保持了投影型视频图像显示设备的一般优点。与前面讨论的通过将波长限制滤光器全部***而仅允许预定的色纯度校正的现有技术的方法相比，按照本发明所设计的方法是更为有益的。本发明通过在投影型视频图像显示设备内提供有选择的颜色调整消除了这种现有技术方法的这些限制。
因此，虽然以上就本发明的优选实施例示出、说明和指出了本发明的基本新颖特征，但可以理解，本领域的技术人员在不背离本发明的精神的条件下可以对所例示的这些设备在形式和细节上和在它们的操作上进行各种省略、替换和改变。例如，以基本上相同的方式执行基本上相同的功能来获得相同的结果的那些元件和/或方法步骤的所有组合明显都在本发明的范围之内。此外，应该看到，结合本发明的任何所公开的形式或实施例示出和/或说明的结构和/或元件和/或方法步骤也可以并入在作为设计选择的一般问题所公开或说明或建议的任何其他形式或实施例中。因此，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (26)
1.一种投影型视频图像显示设备，包括：在一个方向上发射白光光通量的光源(1)，包括至少一个光阀(3R，3G，3B)以用来对在所述光通量内包含的光进行调制从而产生视频图像的调制装置，以及用于将所述经调制的光通量投射到屏幕上的投影光学装置(5)，其中将至少一个具有有选择地通过和有选择地反射红、蓝或绿光中任意一个的特性的分色滤光器(10，10a，10b，10c)配置成使其至少可部分地***所述白光光通量的光学路径中和从中取出。
2.权利要求1的投影型视频图像显示设备，还包括：用于将来自所述光源的白光分离为红、蓝和绿光的三个颜色光的颜色光分离装置(2a，2b)，而所述调制装置包括光阀(3R，3G，3B)，用来对在来自所述颜色光分离装置(2a，2b)的光通量内包含的光进行调制从而产生视频图像；以及用来将经所述调制装置调制的光通量合并在一起的颜色光合并装置(4)，而所述投影光学装置(5)用来将由所述颜色光合并装置(4)得到的合并的光通量投射到所述屏幕上。
3.权利要求1的投影型视频图像显示设备，还包括被配置在所述白光光通量的光学路径内的光学积分器(11)，其中所述的一个或多个滤光器(10，10a，10b，10c)被配置在所述光学积分器(11)附近。
4.权利要求1的投影型视频图像显示设备，其中提供了一个滤光器(10)，用来分别有选择地通过和有选择地反射红、蓝或绿光中的任意一个。
5.权利要求1的投影型视频图像显示设备，其中每个滤光器包括至少两个构件(10a，10b)，其被配置成可在所述白光光通量的光学路径的不同侧同时***和取出。
6.权利要求1的投影型视频图像显示设备，其中每个滤光器(10c)被配置成可完全***所述白光光通量的光学路径，以及每个滤光器(10c)包括一个中央的白光透射区域(10c1)，其被一个反射红、蓝或绿光中任意一个或者这些颜色光中的两个或更多个的任何组合的区域(10c2)所包围。
7.权利要求1的投影型视频图像显示设备，其中所述调制装置包括两个光阀。
8.权利要求1的投影型视频图像显示设备，其中所述调制装置包括三个光阀。
9.权利要求1的投影型视频图像显示设备，其中所述调制装置包括一个含有微透镜阵列的透射光阀。
10.权利要求1的投影型视频图像显示设备，其中所述调制装置包括一个含有微型彩色滤光器图案的透射光阀。
11.权利要求1的投影型视频图像显示设备，其中所述调制装置包括一个被配置成用不同颜色的光在时间上连续照射的光阀。
12.权利要求1的投影型视频图像显示设备，其中所述调制装置包括一个光阀，其被配置成用扫过所述光阀的带色光点照射。
13.权利要求1的投影型视频图像显示设备，其中所述调制装置包括一个含有光学元件阵列的光阀，这些光学元件被配置成将不同颜色的光聚焦到所述光阀的不同像素上。
14.一种对一个投影型视频图像显示设备进行颜色调整的方法，所述投影型视频图像显示设备包括：在一个方向上发射白光光通量的光源、包括至少一个光阀以用来对在所述光通量内包含的光进行调制从而产生视频图像的调制装置、以及用来将所述经调制的光通量投射到屏幕上的投影光学装置，其中所述方法包括下列步骤：
提供至少一个具有有选择地通过和有选择地反射红、蓝或绿光中任意一个的特性的分色滤光器，使其至少可部分地***所述白光光通量的光学路径中和从中取出。
15.权利要求14的方法，还包括提供下列装置的步骤：用于将来自所述光源的白光分离为红光、蓝光和绿光的三个颜色光的颜色光分离装置、包括光阀以用来对在来自所述颜色光分离装置的光通量内包含的光进行调制从而产生视频图像的调制装置、用来将经所述调制装置调制的光通量合并在一起的颜色光合并装置和用来将所述颜色光合并装置得到的合并的光通量投射到屏幕上的投影光学装置。
16.权利要求14的方法，还包括下列步骤：在所述白光光通量的路径内提供光学积分器，以及将所述一个或多个滤光器配置在所述光学积分器附近。
17.权利要求14的方法，还包括下列步骤：提供一个有选择地通过和有选择地反射红、蓝或绿光中任意一个的滤光器。
18.权利要求14的方法，还包括下列步骤：提供各包括至少两个配置成可从所述白光光通量的光学路径的不同侧同时***和取出的构件的滤光器。
19.权利要求14的方法，还包括下列步骤：提供配置成可完全***所述白光光通量的光学路径的滤光器，其中每个滤光器包括一个中央的白光透射区域，其被一个反射红、蓝或绿光中任意一个或这些颜色光中的两个或更多个的任何组合的区域所包围。
20.权利要求14的方法，还包括下列步骤：提供包括两个光阀的调制装置。
21.权利要求14的方法，还包括下列步骤：提供包括三个光阀的调制装置。
22.权利要求14的方法，还包括下列步骤：提供包括一个含有微透镜阵列的透射光阀的调制装置。
23.权利要求14的方法，还包括下列步骤：提供包括一个含有微型彩色滤光器图案的透射光阀的调制装置。
24.权利要求14的方法，还包括下列步骤：提供用不同颜色的光在时间上连续照射所述光阀的装置。
25.权利要求14的方法，还包括下列步骤：提供用扫过所述光阀的带色光点照射所述光阀的装置。
26.权利要求14的方法，还包括下列步骤：提供包括一个含有光学元件阵列的光阀的调制装置，这些光学元件被配置成将不同颜色的光聚焦到所述光阀的不同像素上。
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