DE60107041T2

DE60107041T2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausschalten eines räumlichen Lichtmodulators

Info

Publication number: DE60107041T2
Application number: DE60107041T
Authority: DE
Inventors: Donald B. Doherty
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2001-12-24
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2021-12-25
Also published as: JP2002251162A; US20020121588A1; EP1223766B1; EP1223766A1; US6683290B2; DE60107041D1

Description

QUERVERWEIS UND VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die folgenden US-Patente liefern den Hindergrund für die vorliegende Erfindung:
GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft das Gebiet der Anzeigesysteme und insbesondere Anzeigesysteme, die räumliche Lichtmodulatoren verwenden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei vielen modernen Anzeigeanwendungen werden räumliche Lichtmodulatoren wie etwa Mikrospiegelanordnungen und Flüssigkristall-auf-Silicium-Bildschirme (Liquid-Crystal-on-Silicon-Bildschirme) eingesetzt. Diese Modulatoren haben in Anzeigevorrichtungen Anwendung gefunden, die von sehr leichten, tragbaren Projektoren, die weniger als etwa drei Pfund wiegen, bis zu Kinoprojektoren, deren Leistungsfähigkeit diejenige der bisherigen Filmvorführungstechnologien übersteigen kann, reichen.
Trotz der sehr unterschiedlichen Leistungsfähigkeit der Projektoren ist der Modulator, der bei all diesen Anwendungen eingesetzt wird, jeweils sehr ähnlich. Die Gemeinsamkeit der Modulatoren ist ein wunderbarer Vorteil für den Herstellungsprozess, kann aber unbeabsichtigte negative Folgen haben, wenn die Modulatoren Anschlussstift für Anschlussstift kompatibel sind. Dies trifft insbesondere zu, wenn die Modulatoren zur Verwendung mit einem bestimmten Anzeigesystem besonders sortiert oder ausgewählt werden. Wenn beispielsweise ein Modulator eine ausgezeichnete Gleichmäßigkeit über der Modulatoranordnung aufweist, könnte er für den Einsatz in einer Kinoanwendung ausgewählt werden, bei der die Bildqualität das wichtigste Kriterium ist. Modulatoren mit einem schlechteren Betriebsverhalten sind für diesen Bildschirm nicht zulässig und werden Anzeigesystemen mit weniger strengen Bildqualitätsanforderungen zugeordnet.
Wenn ein Hersteller von Anzeigevorrichtungen oder ein Endverbraucher den Modulator eines Kinoprojektors durch einen Modulator ersetzen würde, der die Bildprojektionstests, die bei einem Kinoprojektor erforderlich sind, nicht bestand, würde sich die Leistungsfähigkeit des Anzeigesystems verschlechtern. Dies könnte dem guten Ruf sowohl des Anzeigevorrichtungsherstellers als auch des Modulatorherstellers schaden und in Abhängigkeit von den Intensitätspegeln, denen der Modulator ausgesetzt ist, diesen beschädigen. Deshalb muss der Modulatorhersteller die Verwendung von räumlichen Lichtmodulatoren überwachen, um zu verhindern, dass die Modulatoren in Projektoren verwendet werden, für die sie nicht ausgelegt sind.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Durch die vorliegende Erfindung, die ein Verfahren und ein System für die Beschränkung des Betriebs eines räumlichen Lichtmodulator auf eine bestimmte Klasse von Anzeigesystemen schafft, werden offensichtliche Aufgaben und Vorteile verwirklicht, die zum Teil nachfolgend deutlich werden. Ein erster Aspekt der beanspruchten Erfindung liefert ein Verfahren zum Betreiben eines räumlichen Lichtmodulators, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Spitzenpegels von Licht, das während einer Zeitdauer auf den Modulator auftrifftt, Setzen eines Schwellenpegels gleich einem Bruchteil des Spitzenpegels; Überwachen eines momentanen Pegels des Lichts, das auf den Modulator auftrifft, Vergleichen des momentanen Lichtpegels und des Schwellenpegels, um festzustellen, ob das auftreffende Licht in einer Weise schwankt, die mit der Verwendung in einem sequentiellen Farbsystem oder mit der Verwendung in einem parallelen Farbsystem konsistent ist; und Sperren des Modulators auf der Grundlage des Vergleichs.
Ein weiterer Aspekt der offenbarten Erfindung liefert einen räumlichen Lichtmodulator, der so beschaffen ist, dass in ihm das Verfahren des ersten Aspekts implementiert sein kann, wobei die Vorrichtung umfasst: Mittel zum Bestimmen eines Spitzenpegels von Licht, das während einer Zeitdauer auf den Modulator auftrifft; Mittel zum Festlegen eines Schwellenpegels, der gleich einem Bruchteil des Spitzenpegels ist; Mittel zum Überwachen eines momentanen Pegels des Lichts, das auf den Modulator auftrifft; Mittel, die den momentanen Lichtpegel und den Schwellenpegel vergleichen, um festzustellen, ob das auftreffende Licht in einer Weise schwankt, die mit der Verwendung in einem sequentiellen Farbsystem oder mit der Verwendung in einem parallelen Farbsystem konsistent ist; und Mittel, die den Modulator auf der Grundlage des Vergleichs sperren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Für ein umfassenderes Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgende Beschreibung verwiesen, die in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung gegeben ist, worin:
– 1 eine schematische Darstellung eines Anzeigesystems mit drei Modulatoren ist;
– 2 eine schematische Darstellung eines Anzeigesystems mit einem Modulator ist;
– 3 eine graphische Auswertung der Lichtintensität ist, die von einem Modulator in einem Anzeigesystem mit nur einem einzigen Modulator, wie etwa jenem, das in 2 gezeigt ist, empfangen wird;
– 4 ein Blockdiagramm des Gleichlicht-Sperrsystems ist;
– 5 eine Prinzipskizze einer Ausführungsform einer Schwellenwert-Erfassungsschaltung des Gleichlicht-Sperrsystems von 4 ist;
– 6 eine Prinzipskizze einer Ausführungsform einer Tastgrad-Erfassungsschaltung des Gleichlicht-Sperrsystems von 4 ist;
– 7 Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform einer Tastgrad-Erfassungsschaltung des Gleichlicht-Sperrsystems von 4 ist;
– 8 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform einer Tastgrad-Erfassungsschaltung des Gleichlicht-Sperrsystems von 4 ist;
– 9 eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform einer Tastgrad-Erfassungsschaltung des Gleichlicht-Sperrsystems von 4 ist;
– 10 eine Prinzipskizze noch einer weiteren Ausführungsform einer Tastgrad-Erfassungsschaltung des Gleichlicht-Sperrsystems von 4 ist;
– 11 ein Grundriss einer Modulatoranordnung ist, der einen Lichtmodulationsbereich, eine photoelektrische Schaltung, eine Schwellenwert-Erfassungsschaltung und eine Tastgrad-Erfassungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es sind ein neuartiges Verfahren und ein neuartiges System entwickelt worden, die einem räumlichen Lichtmodulator ermöglichen festzustellen, ob er in einem sequentiellen oder in einem parallelen Farbanzeigesystem ist. Da die Anzeigevorrichtungen mit Kinoqualität parallele Farbsysteme sind, wohingegen viele tragbare Systeme sequentielle Farbsysteme sind, kann der Lichtpegel über einer Rahmendauer benutzt werden, um festzustellen, in welchem Typ von System der Modulator eingebaut ist. Wenn ein Modulator, der für ein paralleles Farbsystem ausgelegt ist, in ein sequentielles Farbsystem eingebaut ist oder umgekehrt, kann der Modulator die fehlerhafte Lichtintensität erfassen und den Betrieb einstellen.
1 ist eine schematische Darstellung eines Anzeigesystems mit drei Modulatoren. In 1 wird ein Weißlichtstrahlenbündel 102 von einer Lichtquelle 104 durch den Lampenreflektor und eine Kondensoroptik 106 gesammelt und fokussiert. Obwohl die Kondensoroptik 106 nur als eine Einzellinse gezeigt ist, umfasst sie oftmals mehrere Linsen und kann integrierende Rundstäbe oder andere optische Bauelemente enthalten.
Das Lichtstrahlenbündel 102 tritt in ein erstes Prisma 108 in einer Totalreflexionsprismenbaueinheit 110 ein und wird an einer Grenzfläche zwischen zwei der Prismen reflektiert. Das reflektierte Licht tritt dann in eine Farbzerlegungsprismenbaueinheit 112 ein. Dichroitische Filter an den Grenzflächen zwischen verschiedenen Prismen in der Farbzerlegungsprismenbaueinheit 112 zerlegen das Weißlichtstrahlenbündel in drei Primärfarblichtstrahlenbündel. Diese Lichtstrahlenbündel sind, obwohl sie als Primärfarblichtstrahlenbündel beschrieben sind, nicht monochromatisch, sondern umfassen vielmehr Licht über einem Wellenlängenbereich, das als ein Primärfarblichtstrahlenbündel wahrgenommen wird. In 1 reflektiert ein dichroitisches Filter auf der Prismenfläche 114 rotes Licht zu einem ersten Modulator 116. Das restliche, cyanblaue Licht legt die Strecke zu einem zweiten dichroitischen Filter auf der Prismenfläche 118 zurück, das blaues Licht zu einem zweiten Modulator 120 reflektiert. Das restliche, grüne Licht durchquert beide dichroitischen Filter, um zu einem dritten Modulator 122 zu gelangen.
Jeder der drei Modulatoren empfängt Bilddaten, die der Farbe entsprechen, die von diesem Modulator empfangen wird, und moduliert das empfangene Primärfarblichtstrahlenbündel auf der Grundlage der empfangenen Bilddaten. Jedes der modulierten Lichtstrahlenbündel geht seinen Weg durch die Farbzerlegungsprismenbaueinheit 112 unter einem geringfügig verschiedenen Winkel wieder zurück, wenn ein Mikrospiegel verwendet wird, und wird zu einem einzigen modulierten Vollfarben-Lichtstrahlenbündel 124 vereinigt.
In die Totalreflexionsprismenbaueinheit 110 tritt das modulierte Vollfarben-Lichtstrahlenbündel unter einem Winkel ein, der bewirkt, dass das modulierte Licht durch die Grenzfläche zwischen den Prismen der Totalreflexionsprismenbaueinheit 110 hindurchgeht. Das modulierte Licht tritt aus dem Korrekturprisma 126 der Totalreflexionsprismenbaueinheit 110 aus und wird mittels des Projektionsobjektivs 128 auf eine Bildebene 130 fokussiert.
Die Intensität des auf jeden der Modulatoren 116, 122, 120 von 1 auftreffenden Lichts ist von der Intensität der bestimmten Primärfarbkomponente, die moduliert wird, abhängig. Die Lichtquelle 104 strahlt Licht mit gleich bleibendem Intensitätspegel und Spektrum ab. Das auf jeden Modulator auftreffende Licht ist typisch nicht gleich, da übliche Lichtquellen keine konstante Abstrahlungsintensität über dem sichtbaren Spektrum haben. Die einzelnen Modulatoren empfangen deshalb jeweils ein Primärfarblichtstrahlenbündel mit einem recht konstanten, jedoch ungleichen Intensitätspegel.
2 ist eine schematische Darstellung eines Anzeigesystems mit einem Modulator. Die Lichtquelle 202 erzeugt ein Weißlichtstrahlenbündel, das gesammelt und auf ein drehbares Farbrad 206 fokussiert wird. Das Farbrad 206 zerlegt das Weißlichtstrahlenbündel 204 zeitlich in eine Folge von Primärfarblichtstrahlenbündeln 208. Das sequentielle Farblichtstrahlenbündel 208 tritt in eine Totalreflexionsprismenbaueinheit 210 ein und wird an einer Grenzfläche zwischen den Prismen reflektiert. Das reflektierte Licht wird auf den räumlichen Lichtmodulator 212 gerichtet, der das Licht entsprechend den von einem Controller 214 empfangenen Bilddaten moduliert. Der Controller synchronisiert die Bilddaten mit der Farbe des Lichts, das durch das Farbrad 206 tritt. Das modulierte Licht wird mittels eines Projektionsobjektivs 216 auf eine Bildebene 218 fokussiert. Das Anzeigesystem 200 erzeugt sequentiell drei Primärfarbbilder, die vom Auge des Betrachters integriert werden, um ein einziges Vollfarbenbild entstehen zu lassen.
3 ist eine graphische Auswertung der Lichtintensität, die von einem Modulator in einem Anzeigesystem mit einem einzigen Modulator, wie etwa dem System von 2, empfangen wird. In 3 repräsentiert die x-Achse die Zeit, während die y-Achse die Intensität repräsentiert. Der in 3 gezeigte Kurvenverlauf gibt die Intensität über eine Periode an, die etwas länger als eine Bildrahmendauer ist. Das Farbrad, das den Kurvenverlauf 300 von 3 erzeugt, besitzt vier Segmente und führt während jeder Rahmendauer 302 zwei vollständige Umdrehungen aus.
Ein erster Abschnitt 304 der Rahmendauer 302, der während eines Grünfiltersegments auftritt, erzeugt ein Primärfarblichtstrahlenbündel mit einem Intensitätspegel 306. Ein zweiter Abschnitt 308 der Rahmendauer 302, der während eines Blaufiltersegments auftritt, erzeugt ein Primärfarblichtstrahlenbündel mit einem Intensitätspegel 310. Ein dritter Abschnitt 312 der Rahmendauer 302, der während eines Rotfiltersegments auftritt, erzeugt ein Primärfarblichtstrahlenbündel mit einem Intensitätspegel 314. Ein vierter Abschnitt 316 der Rahmendauer 302, der während eines Klarfiltersegments auftritt, erzeugt ein Weißlichtstrahlenbündel mit einem Intensitätspegel 318. Die Folge wiederholt sich während der zweiten Umdrehung des Farbrads mit einer weiteren Periode für Grün 320, Blau 322, Rot 324 und Weiß 324. Die in 3 gezeigten Intensitäten, Folgen und Perioden dienen nur zur Veranschaulichung und sind nicht dafür gedacht, die tatsächlichen Farbsequenzen oder die relativen Intensitäten irgendeines bestimmten Anzeigesystems zu präsentieren.
Wie anhand des Kurvenverlaufs 300 von 3 ersichtlich ist, "sieht" ein Modulator in einem sequentiellen Farbanzeigesystem einen breiten Bereich von Lichtintensitätspegeln. Wie weiter oben erörtert worden ist, "sieht" ein Modulator in einem parallelen Farbanzeigesystem einen verhältnismäßig konstanten Licht- intensitätspegel. Die vorliegende Erfindung nutzt dies, um dem räumlichen Lichtmodulator zu ermöglichen, zwischen parallelen Farbanzeigesystemen, die typisch sehr strenge Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Modulators stellen, und sequentiellen Farbanzeigesystemen, die typisch weniger strenge Anforderungen an die Leistungsfähigkeit des Modulators stellen, zu unterscheiden. Dies wird durch Abtasten des Lichtpegels und Erfassen, ob der Lichtpegel innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer um einen bestimmten Betrag schwankt, erreicht.
Verfahren zum Erfassen des Pegels auf einen Modulator auftreffenden Lichts sind wohl bekannt: US-Patent Nr. 5 179 274 mit dem Titel: "Method For Controlling Operation Of Optical Systems And Devices", erteilt am 12. Januar 1993, und US-Patent Nr. 5 481 118 mit dem Titel: "On-Chip Light Sensor both teach methods of detecting the light level", erteilt am 2. Januar 1996. Jedes dieser Verfahren nutzt die lichtelektrische Reaktion eines Schaltungselements oder des Silicium-Substrats, um ein Signal zu erzeugen, das auf die Intensität des auf den Modulator auftreffenden Lichts schließen lässt. Diese Verfahren haben typisch gelehrt, ein Signal, das den Pegel des auftreffenden Lichts repräsentiert, mit einem im Voraus festgelegten Schwellenwertsignal zu vergleichen. In Abhängigkeit von dem Vergleich wird der Modulator entweder abgeschaltet oder er kann seinen Betrieb fortsetzen.
4 ist ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Gleichlicht-Sperrsystems. In 4 wird ein Lichtintensitätssignal 402 von einem Lichtsensor in einen Schwellenwerterfassungsblock 400 eingegeben. Das Signal von dem Lichtsensor ist typisch eine Analogspannung, die proportional zur Intensität des auftreffenden Lichts ist. Optional ist eine Spitzen-Prozentsatzüberwachung 404 enthalten, um einen programmierbaren Schwellenwert zu ermöglichen. Es ist ein Schwellenwert-Sperrsignal 406 vorgesehen, um die Gleichlicht-Erfassungsfunktion freizugeben oder zu sperren.
Das Ausgangssignal des Schwellenwerterfassungsblocks 400 ist ein Unter-Schwellenwert-Signal 408, das angibt, ob das momentan erfasste Licht unter oder über dem Schwellenwert für das auftreffende Licht ist. Der Tastgrad-Erfassungsblock 410 bestimmt, ob das Zeitverhältnis des auftreffenden Lichts unter oder über dem Schwellenwert ist, was auf die Verwendung des Modulators in einem Gleichlichtsystem oder in einem sequentiellen Lichtsystem schließen lässt. Der Tastgrad-Erfassungsblock 410 von 4 verwendet ein periodisches Signal 412 als Takt, um in Abhängigkeit vom Zustand des Unter-Schwellenwert-Signals 408 entweder vorwärts oder rückwärts zu zählen. Optional werden ein Vorwärtszählschrittwert 414 und ein Rückwärtszählschrittwert 416 verwendet, um zu ermitteln, wie schnell die Tastgrad-Erfassungsschaltung auf das auftreffende Licht reagiert. Wenn ein im Voraus festgelegter Tastgrad überschritten wird, stellt die Gleichlicht-Sperrfunktion eine unsachgemäße Modulatorverwendung fest und erzeugt ein Sperrsignal 418, um die Modulatoranordnung zu sperren.
5 ist eine Prinzipskizze einer Ausführungsform einer Schwellenwert-Erfassungsschaltung 500 von 4. Das Intensitätssignal 502 wird in eine Reihe von Widerständen 504 eingegeben, die ein Spannungsteiler-Widerstandsnetzwerk bilden. Das Intensitätssignal oder eine der von dem Spannungsteilernetzwerk erzeugten Spannungen wird an einen Spitzenerfassungs- und Verstärkungssteuerungsblock 506 weitergeleitet. Der Verstärkungssteuerungsabschnitt des Blocks 506 bestimmt, welche Spannung übertragen wird.
Der Spitzenerfassungs- und Verstärkungssteuerungsblock 506 übt eine Verstärkungssteuerungsfunktion aus, um sicherzustellen, dass die Spitzenerfassungsfunktion nicht in der Sättigung ist. Wenn der Verstärkungssteuerungsblock 506 den Transistor 508 einschaltet, wird das Skalenendwert-Intensitätssignal 502 zu dem Spitzenerfassungs- und Verstärkungssteuerungsblock 506 hindurchgelassen. Wenn ein anderer Durchgangstransistor, wie etwa der Durchgangstransistor 510, angeschaltet ist, wird eine niedrigere Spannung übertragen.
Das den Spitzenerfassungs- und Verstärkungssteuerungsblock 506 erreichende Intensitätssignal wird bei seinem Spitzenwert zwischengespeichert und an einen zweiten Widerstandsteiler 512 ausgegeben. Der zweite Widerstandsteiler liefert ein Schwellenspannungssignal 514, das ein im Voraus festgelegter Prozentsatz der Spitzenspannung 516 ist, die von dem Spitzenerfassungs- und Verstärkungssteuerungsblock 506 gehalten wird. Weitere Ausführungen der Erfindung verwenden einen programmierbaren Schwellenwert.
Das Schwellenspannungssignal 514 und das skalierte Eingangsspannungssignal 516 werden in einen Komparator eingegeben. Der Komparator erzeugt ein hohes Ausgangssignal, wenn das skalierte Eingangsspannungssignal 516 unter das Schwellenspannungssignal 514 fällt, und ein niedriges Ausgangssignal, wenn das skalierte Eingangsspannungssignal 516 das Schwellenspannungssignal 514 übersteigt. Dieses Ausgangssignal wird durch das ODER-Gatter 518 geschickt. Das ODER-Gatter 518 ermöglicht, dass das Freigabesignal 520 ein Unter-Schwellenwert-Hinweissignal auslöst. Die Schaltung von 5 kann, wie auch die anderen hier beschriebenen Schaltungen, modifiziert werden, um die verschiedenen Polaritäten der Verfahren zum Bestimmen und Vergleichen von Signalen durch vielerlei erkannte Äquivalente zu ändern, ohne vom rechtmäßigen Geltungsbereich und vom Wesen der vorliegenden Erfindung abzukommen.
Das Unter-Schwellenwert-Ausgangssignal 522 von 5 wird in eine Tastgrad-Erfassungsschaltung 600 eingegeben, wovon eine Ausführungsform in 6 gezeigt ist. Die Tastgrad-Erfassungsschaltung 600 wird verwendet, um die relative Dauer der Perioden, in denen das skalierte Eingangsspannungssignal kleiner oder größer als das Schwellenspannungssignal ist, zu messen. Ein Zähler 602 wird benutzt, um die relativen Dauern durch Vorwärtszählen, wenn die skalierte Eingangsspannung den Schwellenwert überschreitet, und Rückwärtszählen, wenn sie den Schwellenwert nicht überschreitet, zu verfolgen. Das Unter-Schwellenwert-Ausgangssignal 522, das auf den hohen Pegel geschaltet ist, wenn die skalierte Eingangsspannung den Schwellenwert überschreitet, wird verwendet, um durch das UND-Gatter 606 mit einem Rückwärtszählfaktor 604 verknüpft zu werden.
Der Rückwärtszählfaktor 604 bestimmt, wie schnell der Addierer 608 überläuft und ein Übertragssignal 610 erzeugt. Das Ausgangssignal des Addierers 608 wird zwischengespeichert, 612, und in den Addierer 608 rückgekoppelt, so dass der aktuelle Zählstand 614 jedes Mal, wenn das Unter-Schwellenwert-Ausgangs signal 522 aktiv ist, wenn die Schaltung getaktet wird, um den Rückwärtszählfaktor 604 inkrementiert wird. Wenn die Schaltung getaktet wird, hat der Addierer 608 einen Überlauf, das Übertragssignal 610 wird am Rückwärtszähleingang des Zählers 602 aktiv und der Zähler 602 wird dekrementiert.
Eine gleichartige Schaltungsanordnung erzeugt ein Vorwärtszähl-Eingangssignal 618, um den Zähler 602 zu einem Inkrementieren zu veranlassen, wenn ein zweiter Addierer 620 überläuft. Die andere Schaltungsanordnung inkrementiert den zweiten Addierer 620 jedes Mal, wenn das Unter-Schwellenwert-Ausgangsignal 522 nicht aktiv ist, mit einem Aufwärts-Skalierungsfaktor 622.
Das Taktsignal 616 für die in 6 gezeigte Tastgrad-Erfassungsschaltung 600 kann irgendein periodisches Signal sein. Typisch wird ein Adresssignal für eine bestimmte Zeile für das Taktsignal 616 verwendet. Es können viele verschiedene periodische Signale genutzt werden. Das Taktsignal 616 sollte so aktiv sein, dass es die Tastgrad-Erfassungsschaltung wenigstens ein Mal während jeder Farbfilterperiode in einem sequentiellen Farbanzeigesystem taktet. Typisch ist das Taktsignal 616 während jeder Farbfilterperiode mehrmals aktiv. Im Allgemeinen gilt: Je öfter das Taktsignal 616 während jeder Farbfilterperiode aktiv ist, desto größer müssen die Zähler sein, da sie öfter inkrementiert werden.
Der Aufwärts-Skalierungsfaktor 622 und der Abwärts-Skalierungsfaktor 604 sind derart ausgewählt, dass sie dem Zähler 602 ermöglichen, während eines vorgegebenen Zeitraums erforderlichenfalls bis zu seiner oberen oder unteren Grenze zu zählen. Der gewählte Zeitraum ist lang genug, um den von den sequentiellen Farbsystemen erzeugten Kurvenverlauf zu erfassen, typisch eine vollständige Rahmendauer oder ein Vielfaches davon. Alternative Ausführungsformen inkrementieren oder dekrementieren den Zähler 602 vielmehr direkt, unter Verwendung einer angemessenen Schrittweite, in Abhängigkeit von dem Unter-Schwellenwert-Spannungssignal 522, als auf das Auftreten eines Übertrags im Zähler 608 oder 620 zu warten.
Der Zähler 602 hat keinen Überlauf wenn er seine obere oder seine untere Grenze erreicht. Wenn die obere Grenze erreicht wird, erzeugen die UND-verknüpften Ausgangssignale ein Sperrsignal 624. Das Sperrsignal verhindert einen normalen Betrieb des Modulators typisch dadurch, dass es verhindert, dass der Modulator weitere Daten empfängt.
Die Tastgrad-Erfassungsschaltung 600 von 6 ist so beschaffen, dass der Modulator gesperrt wird, wenn er eine im Voraus festgelegte Anzahl von Taktperioden betrieben wird, während der Intensitätspegel des auftreffenden Lichts über dem Schwellenwert ist, ohne dass er eine erhebliche Anzahl von Perioden betrieben wird, wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist. Mit anderen Worten: Die Tastgrad-Erfassungsschaltung sperrt den Modulator, sofern der Pegel des einfallenden Lichts nicht genug schwankt, um darauf schließen zu lassen, dass der Modulator in ein sequentielles Farbanzeigesystem eingebaut worden ist. Wenn der gemessene Pegel des auftreffenden Lichts stabil genug ist, um auf den Betrieb in einem parallelen Farbanzeigesystem schließen zu lassen, wird der Modulator außer Betrieb gesetzt.
7 ist eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform einer Tastgrad-Erfassungsschaltung des Gleichlicht-Sperrsystems von 4. In 7 werden der erste Zähler, der aus dem Addierer 620 und dem Zwischenspeicher 626 von 6 gebildet ist, und der zweite Zähler, der aus dem Addierer 608 und dem Zwischenspeicher 612 von 6 gebildet ist, nicht verwendet. Das Unter-Schwellenwert-Signal 522 wird direkt genutzt, um zu steuern, ob der Zähler 702 inkrementiert oder dekrementiert. Wie zuvor wird das Sperrsignal 624 erzeugt, wenn der Zähler 702 einen im Voraus festgelegten Wert erreicht. Wie in den anderen Ausführungsformen kann das Sperrsignal 624 erzeugt werden, wenn der Zähler 702 einen Überlauf hat. Die Tastgrad-Erfassungsschaltung 700 von 7 weist ein Rücksetzsignal 704 auf, um den Zähler 702 in einen bekannten Zustand zu versetzen. Einige Ausführungsformen setzen den Zähler beim Hochfahren zurück. Andere Ausführungsformen setzen den Zähler außerdem in periodischen Abständen, wie etwa in jeder Rahmendauer, zurück.
8 ist eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform einer Tastgrad-Erfassungsschaltung des Gleichlicht-Sperrsystems von 4. Die Tastgrad-Erfassungsschaltungsanordnung von 8 ist der Schaltung von 7 ähnlich. In 8 steuert das Unter-Schwellenwert-Signal 522, ob der Zähler 802 inkrementiert oder dekrementiert. Wie zuvor wird das Sperrsignal 624 erzeugt, wenn der Zähler 802 einen im Voraus festgelegten Wert erreicht. Wie in den anderen Ausführungsformen kann das Sperrsignal 624 erzeugt werden, wenn der Zähler 802 einen Überlauf hat. Die Tastgrad-Erfassungsschaltung 800 von 8 weist ein Ladesignal 804 auf, um den Zähler 802 in einen bekannten Zustand zu versetzen. Wenn das Ladesignal 804 aktiv ist, wird eine im Voraus festgelegte Zahl in den Zähler geladen. Das Laden bietet eine zusätzliche Möglichkeit zu steuern, wie viele Zählimpulse einer bestimmten Richtung erforderlich sind, um den Modulator zu sperren. In einigen Ausführungsformen könnte das Laden die Notwendigkeit, in einer von den zwei Richtungen zu zählen, beseitigen. Der Zähler wird typisch ein Mal pro Rahmendauer zu Beginn der Rahmendauer oder mit einer anderen zweckmäßigen Rate geladen.
Ein Vergleich der Tastgrad-Erfassungsschaltung 800 von 8 mit der Tastgrad-Erfassungsschaltung 700 von 7 zeigt, dass die beiden Ausführungsformen für eine bestimmte Polarität des Unter-Schwellenwert-Signals 522 in entgegengesetzte Richtungen zählen. Verschiedene Ausführungsformen der Tastgrad-Erfassungsschaltung können so ausgelegt sein, dass sie den Zähler ohne Präferenz in einer Richtung inkrementieren, solange geeignete Zählwerte ausgewählt werden, um den Modulator zu sperren. Die Wahl, nach welcher Methode für eine bestimmte Schwellenwertbedingung in irgendeiner der hier beschriebenen Ausführungsformen gezählt werden soll, wird dem Schaltungsentwickler überlassen.
9 ist eine Prinzipskizze einer weiteren Ausführungsform einer Tastgrad-Erfassungsschaltung 900 des Gleichlicht-Sperrsystems von 4. In 9 zählt der Zähler 902 nur in einer Richtung, wobei er mit jedem Taktsignal 616, bei dem das Unter-Schwellenwert-Signal 522 eine erste Polarität aufweist, inkrementiert wird. Der Zähler wird jedes Mal, wenn das Unter-Schwellenwert-Signal eine zweite Polarität erreicht, zurückgesetzt. Wenn der Zähler 902 einen vorgegebenen Wert erreicht, der gleich der Anzahl der Perioden des Taktes 616 ohne eine Änderung des Unter-Schwellenwert-Signals ist, wird das sperrende Ausgangssignal 624 aktiv.
10 ist eine Prinzipskizze noch einer weiteren Ausführungsform einer Tastgrad-Erfassungsschaltung 1000 des Gleichlicht-Sperrsystems von 4. Wie in 9 zählt der Zähler 1002 von 10 nur in einer Richtung und wird mit jedem Takt 616, bei dem das Schwellenwert-Signal 522 eine erste Polarität aufweist, inkrementiert und jedes Mal, wenn das Unter-Schwellenwert-Signal eine zweite Polarität aufweist, zurückgesetzt. Bei dem Zähler 1002 wird die Ausgabe eines ausgehenden Übertrags des Zählers als Sperrsignal 624 verwendet. Wie in 9 lässt sich, wenn der Zähler eine vorgegebene Anzahl von Malen inkrementiert worden ist, ohne zurückgesetzt zu werden, eine unsachgemäße Einsatzbedingung erkennen, und das Sperrsignal 624 wird aktiv.
Eine Anwendung der Tastgrad-Erfassungsschaltung von 10 zählt, wie oft hintereinander eine bestimmte Zeile geladen wird, während das auf die Modulatoranordnung auftreffende Licht den Schwellenwert überschreitet. Bei Verwendung eines bestimmten Zeilenadresssignals als Takt 616 wird unter der Voraussetzung, dass das Unter-Schwellenwert-Signal 522 logisch wahr ist, wenn das auftreffende Licht den Schwellenwert überschreitet, der Zähler 1002 jedes Mal, wenn die bestimmte Zeile der Modulatoranordnung geladen wird, vorwärts gezählt. Wenn das auftreffende Licht den Schwellenwert nicht überschreitet, ist das Unter-Schwellenwert-Signal 522 logisch falsch und der Zählwert 1002 wird zurückgesetzt.
Vorausgesetzt, ein sequentielles Farbanzeigesystem verwendet vier Farbsegmente, d. h. Rot, Blau, Grün und Weiß, und vorausgesetzt, das auftreffende Licht fällt nur während einer der vier Farbperioden unter den Schwellenwert, dann wird der Zähler 1002 für drei volle Farbperioden inkrementiert, bevor er zurückgesetzt wird. Wenn eine bestimmte Zeile der Modulatoranordnung während jeder Farbperiode achtzig Mal geladen wird, dann wird der Zähler bis 240 zählen, bevor er zurückgesetzt wird. Die Verwendung eines 8-Bit-Zählers verhindert die Erzeugung des Sperrsignals während eines Rahmens, wenn die Modulatoranordnung in ein sequentielles Farbanzeigesystem eingebaut ist, während ein Sperrsignal erzeugt wird, nachdem die Zeile 256 Mal geladen worden ist. Es könnte ein kleinerer Zähler verwendet werden, wenn sicher ist, dass das Licht während mehr als einer Farbperiode unter den Schwellenwert fällt und wenn die ausgewählte Zeile von Modulatorelementen weniger häufig als 80 Mal pro Rahmendauer geladen wird.
11 ist ein Grundriss einer Modulatoranordnung. In 11 enthält ein mittiger Bereich des Modulators eine Anordnung von Lichtmodulatorelementen. Rings um den aktiven Bereich 1102 des Modulators ist eine photoelektrische Schaltung 1104 verwirklicht, die das auf die Modulatoranordnung auftreffende Licht erfasst. Die photoelektrische Schaltung 1104 kann innerhalb oder unterhalb des aktiven Bereichs 1102 verwirklicht sein, vorausgesetzt, dort ist genügend Platz. Außerdem sind auf dem Modulator eine Schwellenwert-Erfassungsschaltung 1106 und eine Tastgrad-Erfassungsschaltung 1108 verwirklicht.
Alternative Ausführungsformen sperren den Modulator in dem Fall, in dem ein sequentieller Farbmodulator in einem parallelen Farbsystem verwendet wird, wenn der Lichtpegel über einen im Voraus festgelegten Zeitraum nicht unter den Schwellenwert fällt, oder in dem Fall, in dem ein paralleler Farbmodulator in einem sequentiellen Farbsystem verwendet wird, wenn der Lichtpegel über einen im Voraus festgelegten Zeitraum unter den Schwellenwert fällt. Obwohl eine einfache Schwellenwertschaltung viel weniger komplex als die zuvor erörterte auf einem Zähler basierende Tastgrad-Erfassungsschaltung ist, ist es viel weniger wahrscheinlich, dass die Tastgrad-Erfassungsschaltung versehentlich sperrt, was bei einer Leistungsspitze in Nur-Schwellenwert-Systemen erfolgen könnte.
Die oben beschriebene Schaltungsanordnung könnte in allen Modulatoren verwirklicht werden, ob sie nun für sequentielle oder parallele Farbanzeigen bestimmt sind, und unter Verwendung von programmierbaren Sicherungen, Bondout-Verbindungen durch das Gehäuse (package level bond-out connections) oder anderen Mitteln eingeschaltet oder außer Betrieb gesetzt werden. Bei allen der oben beschriebenen Ausführungsformen muss mit vielen offensichtlichen Veränderungen gerechnet werden. Beispielsweise zählen einige Ausführungsformen rückwärts statt vorwärts und umgekehrt. Andere Ausführungsformen invertieren bestimmte logische Signale.
Obwohl bis hierher ein bestimmtes Verfahren und ein bestimmtes System für die Beschränkung des Betriebs eines räumlichen Lichtmodulators offenbart worden sind, ist nicht beabsichtigt, dass solche speziellen Bezugnahmen als Einschränkungen des Geltungsbereichs dieser Erfindung angesehen werden, außer insoweit, als dies in den folgenden Ansprüchen dargelegt ist. Da die Erfindung in Verbindung mit bestimmten speziellen Ausführungsformen davon beschrieben worden ist, ist außerdem selbstverständlich, dass sich dem Fachmann auf dem Gebiet nun weitere Modifikationen aufdrängen, und es ist beabsichtigt, alle derartigen Modifikationen, die in den Geltungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen, abzudecken.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines räumlichen Lichtmodulators, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen eines Spitzenpegels von Licht, das während einer Zeitdauer auf den Modulator auftrifft; Setzen eines Schwellenpegels gleich einem Bruchteil des Spitzenpegels; Überwachen eines momentanen Pegels des Lichts, das auf den Modulator auftrifft; Vergleichen des momentanen Lichtpegels und des Schwellenpegels, um festzustellen, ob der Pegel des auftreffenden Lichts in einer vorgegebenen Zeitdauer in der Weise schwankt, die mit der Verwendung in einem sequentiellen Farbsystem (200) oder mit der Verwendung in einem parallelen Farbsystem (1) konsistent ist; und Sperren des Modulators auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen eines Spitzenpegels von Licht, das während einer Zeitdauer auf den Modulator auftrifft, umfasst: Erzeugen eines Signals (402), das den Pegel des auftreffenden Lichts repräsentiert; Erfassen einer Spitze des Signals, das den Pegel des auftreffenden Lichts repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Bestimmen eines Spitzenpegels von Licht, das während einer Zeitdauer auf den Modulator auftrifftt, umfasst: Erzeugen eines Spannungssignals (402), das den Pegel des auftreffenden Lichts repräsentiert; und Skalieren des Spannungssignals.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Vergleichen des momentanen Lichtpegels mit dem Schwellenpegel umfasst: Erzeugen eines Spannungssignals, wenn der momentane Pegel größer als der Schwellenpegel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Vergleichen des momentanen Lichtpegels mit dem Schwellenpegel umfasst: Erzeugen eines Spannungssignals, wenn der momentane Pegel kleiner als der Schwellenpegel ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Vergleichen des momentanen Lichtpegels mit dem Schwellenpegel umfasst: Erzeugen eines Spannungssignals (408), dessen Größe sich in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis ändert.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Vergleichen des momentanen Lichtpegels mit dem Schwellenpegel umfasst: Erzeugen eines Spannungssigals (408), das angibt, ob der momentane Pegel kleiner oder größer als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sperren des Modulators auf der Grundlage des Vergleichs umfasst: Sperren des Modulators, wenn der Vergleich zeigt, dass der momentane Pegel während einer vorgegebenen Zeitdauer unter dem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sperren des Modulators auf der Grundlage des Vergleichs umfasst: Sperren des Modulators, wenn der Vergleich ergibt, dass der momentane Pegel für die gesamte Zeitdauer über dem Schwellenwert liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sperren des Modulators auf der Grundlage des Vergleichs umfasst: Inkrementieren eines Zählers (702, 802, 902, 1002), wenn der momentane Pegel niedriger als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sperren des Modulators auf der Grundlage des Vergleichs umfasst: Inkrementieren eines Zählers (602), wenn der momentane Pegel größer als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sperren des Modulators auf der Grundlage des Vergleichs umfasst: Dekrementieren eines Zählers (702, 802), wenn der momentane Pegel niedriger als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sperren des Modulators auf der Grundlage des Vergleichs umfasst: Dekrementieren eines Zählers (702, 802), wenn der momentane Pegel größer als der Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sperren des Modulators auf der Grundlage des Vergleichs umfasst: Addieren eines ersten Skalierungsfaktors (604) zu einem ersten früheren Summenwert unter Verwendung eines ersten Addierers (608), wenn der momentane Pegel niedriger als der Schwellenwert ist; Addieren eines zweiten Skalierungsfaktors (622) zu einem zweiten früheren Summenwert unter Verwendung eines zweiten Addierers (620), wenn der momentane Pegel größer als der Schwellenwert ist; Inkrementieren eines Zählers bei einem Übertragzustand in dem ersten Addierer; Dekrementieren des Zählers bei einem Übertragzustand in dem zweiten Addierer; und Sperren des Modulators, wenn der Zähler eine Grenze erreicht.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Sperren des Modulators auf der Grundlage des Vergleichs umfasst: Addieren eines ersten Skalierungsfaktors (604) zu einem ersten früheren Summenwert unter Verwendung eines ersten Addierers (608), wenn der momentane Pegel niedriger als der Schwellenwert ist; Addieren eines zweiten Skalierungsfaktors (622) zu einem zweiten früheren Summenwert unter Verwendung eines zweiten Addierers (620), wenn der momentane Pegel größer als der Schwellenwert ist; Dekrementieren eines Zählers bei einem Übertragzustand in dem ersten Addierer; Inkrementieren des Zählers bei einem Übertragzustand in dem zweiten Addierer; und Sperren des Modulators, wenn der Zähler eine Grenze erreicht.
Räumlicher Lichtmodulator, der so beschaffen ist, dass in ihm das Verfahren nach einem vorhergehenden Anspruch implementiert sein kann, wobei die Vorrichtung umfasst: Mittel (506) zum Bestimmen eines Spitzenpegels von Licht, das während einer Zeitdauer auf den Modulator auftrifft; Mittel (512) zum Festlegen eines Schwellenpegels, der gleich einem Bruchteil des Spitzenpegels ist; Mittel zum Überwachen eines momentanen Pegels von Licht, das auf den Modulator auftrifft; Mittel (410, 600, 700, 800, 900, 1000), die den momentanen Lichtpegel und den Schwellenpegel vergleichen, um festzustellen, ob der Pegel auftreffenden Lichts innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer in einer Weise schwankt, die mit der Verwendung in einem sequentiellen Farbsystem (200) oder mit der Verwendung mit einem parallelem Farbsystem (1) konsistent ist; und Mittel, die den Modulator auf der Grundlage des Vergleichs sperren.