專利名稱：投影顯示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種投影顯示系統(tǒng)。
投影顯示系統(tǒng)用于在視頻系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)中投射圖像信息。
在視頻系統(tǒng)和監(jiān)視系統(tǒng)中許多不同的色彩被指定為“白色”。例如在電影院行業(yè)中5400K被指定為“白色”，而在電視行業(yè)中6550K被指定為“白色”。在其它應用中采用從3800K到9300K的范圍來作為“白色”。因此，為了使終端用戶能準確地判斷出在監(jiān)視器上出現(xiàn)的最終圖像的色彩，必須將監(jiān)視器的“白色”點調(diào)節(jié)到為那個特定應用所指定的“白色”點。
在陰極射線管(CRT)監(jiān)視器中，可通過調(diào)節(jié)紅、綠和藍視頻放大器的相對增益來得到指定的“白色”點，這樣當所有三個視頻信號(紅、綠和藍)相等時，就能顯示出所需的目標“白色”。可以通過改變紅、綠和藍放大器的相對增益來在這種系統(tǒng)中改變“白色”點。然而這種得到指定“白色”點的方式在液晶顯示器(LCD)中進行時存在一些缺點。如果所需增益在模擬域中實現(xiàn)，那么這種改變不但會影響“白色”點，而且會影響所有其它的色彩。因此，需要用于各個目標“白色”點的修正的圖像灰度校正曲線。如果增益調(diào)節(jié)在數(shù)字域中實現(xiàn)，那么一些動態(tài)范圍必須被忽略和不使用。由于八位通常被視為有效彩色顯示所需的最小位數(shù)，因此忽略動態(tài)范圍的一些部分通常將導致嚴重的色彩失真。即使基本的分辨率更高，為十位或十二位，在將視頻信號插補到更小的動態(tài)范圍中時也會出現(xiàn)色彩失真。
因此，雖然這些上述方法適用于在例如CRT監(jiān)視器的裝置中進行彩色校正，然而這些方法并不適用于調(diào)節(jié)投影顯示系統(tǒng)的色彩。
采用稱為一維校正的一個固定且可變的延遲線圈來校正色溫會導致光在光照路徑上發(fā)生色彩變化。這并不能允許對“白色”點進行完全的調(diào)節(jié)，而是將調(diào)節(jié)限制在沿黑體線的一維范圍內(nèi)。因此，如果起始或目標“白色”點不在黑體線上，那么就不可能對“白色”點進行完全的調(diào)節(jié)。
例如通過使用ColorLink偏振鏡來改變紅、綠和藍彩色通道的相對強度以控制全部三個紅、綠和藍彩色通道中的光量從而達到目標“白色”點會對“白色”點產(chǎn)生過度的控制。彩色空間是一個兩維空間，通常以x-y色彩坐標來表示。此系統(tǒng)中的第三坐標為亮度坐標。亮度在“白色”點校正中并不起作用。因此，只需要一個兩維的彩色校正系統(tǒng)就可以完全地控制LCD顯示器中的“白色”點。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有改進的色彩調(diào)節(jié)的投影顯示系統(tǒng)。
此目的通過如權利要求1所述的本發(fā)明的投影顯示系統(tǒng)來實現(xiàn)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，無須在模擬域或數(shù)字域中改變輸入視頻信號就可以調(diào)節(jié)液晶投影顯示系統(tǒng)的色彩。因此，色彩調(diào)節(jié)可以最優(yōu)地實現(xiàn)并在投影機操作時進行控制。通過這種方式，可以得到可完全調(diào)節(jié)的“白色”點，其并不限于沿黑體線的調(diào)節(jié)。在優(yōu)選實施例中，采用兩個不同的彩色通道的輸出來控制投影顯示的“白色”點，從而進行兩維的彩色校正。還采用了由一個積分/偏振變換系統(tǒng)組合和兩個非變異(non-pixilated)扭曲向列型液晶顯示盒(TN-LCD)或其它光調(diào)制器所產(chǎn)生的部分偏振光。通過調(diào)節(jié)TN-LCD盒上的電壓，可以調(diào)節(jié)顯示器所用色彩即紅色、綠色和藍色中最大供應量的兩種顏色的相對量，而無須改變最少供應量的顏色的光。由于所有調(diào)節(jié)均通過電壓控制來電子式而非機械式地完成，因此這種“白色”點校正系統(tǒng)簡單可靠。電子調(diào)節(jié)還可以容易地適應終端用戶對“白色”點要求的變化。
在從屬權利要求中定義了其它的有利實施例。
參考下面介紹的實施例可以清楚并了解本發(fā)明的這些和其它方面。在附圖中
在附圖中相似的標號表示相對應的部件。


圖1是采用了雙通道彩色偏振鏡裝置以本發(fā)明的方式來控制“白色”點的反射式彩色鏡鼓投影機的光路的示意圖；和圖2是采用本發(fā)明的彩色校正方法的三面板透射式液晶顯示投影機的光路的示意圖。
現(xiàn)在參考附圖，在下文中介紹了在反射式即單面板反射式液晶顯示(LCD)投影機和三面板透射式LCD投影機中采用彩色校正方法的本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
首先參考圖1，圖中顯示了單面板反射式彩色鏡鼓投影機的光路的示意圖，投影機帶有兩個ECB單元，用于控制最大供應量的兩種顏色如紅色和綠色或藍色與綠色以校正“白色”點，而無須分別調(diào)節(jié)最少供應量的顏色如藍色或紅色。這種光強調(diào)制器可獨立地控制紅色、綠色和藍色色帶的偏振，并通過調(diào)節(jié)最大富余量的兩種顏色來提供令人滿意的色彩控制。
此方法最好通過在如圖1所示的光照路徑上設置一個雙色的ColorLink彩色偏振鏡來實施，彩色偏振鏡可從美國科羅拉多州的Boulder的第55大街第2925號的ColorLink公司(郵編80301)中買到，其在美國專利No.5751384中有介紹。為說明方便，此雙色偏振鏡10為紅色/綠色，為說明目的假定這兩種顏色為最大供應量，而藍色是最少供應量的顏色。此積分/偏振變換系統(tǒng)組合和兩個非變異扭曲向列型LCD盒提供了一種系統(tǒng)，用于通過電控制彩色偏振鏡10的電壓來調(diào)制在顯示器中使用的三種顏色中的最大供應量的兩種色彩即在此示例中為紅色/綠色的光強，以便調(diào)節(jié)投影機的“白色”點。
在圖1所示的實施例中，顯示了燈和反射器2，以及第一光學積分板3，其與第二光學積分板4光學對準，以在位于通向第一中繼鏡8的光路上的光偏振變換系統(tǒng)(PCS)5上提供清晰均勻的光分布。兩個彩色通道即紅/綠ColorLink快門或濾光器10位于第一偏振分束鏡(PBS)15的附近，以便控制從ColorLink快門10穿過而到達PBS的紅/綠光。來自ColorLink偏振鏡10的藍光直接穿過PBS15、四分之一波長板12和圓柱形透鏡13而到達彩色鏡鼓14，彩色鏡鼓14將藍光反射回而穿過透鏡13和四分之一波長板12。由于兩次穿過四分之一波長板12會發(fā)生光偏振而被旋轉(zhuǎn)90°，因此光現(xiàn)在在第一PBS15處被反射而穿過第二中繼鏡16。
當ColorLink裝置的綠、紅通道均被停用時，ColorLink裝置不會改變這兩種色彩的偏振，它們遵循與藍光相同的路徑。在這種情況下，所有三種色彩在第二PBS25處被反射到反射式LCD30上，在此處色彩被單獨地調(diào)制。然后，這些調(diào)制后的色彩通過第二PBS25和投影透鏡35發(fā)射出，在投影屏幕(未示出)上形成彩色圖像。由于在此示例中假定在此投影機中綠色和紅色的量相對于藍色的量來說過多，因此與目標“白色”點的色彩相比，觀眾所看到的圖像是“黃色”的。
當ColorLink偏振鏡10中的一個通道例如綠色通道被部分地激活時，一些綠光發(fā)生偏振而旋轉(zhuǎn)90°，一些光因原始偏振而留了下來。發(fā)生偏振旋轉(zhuǎn)的光在PBS15處被反射，對于系統(tǒng)來說這些光已損失。未發(fā)生偏振旋轉(zhuǎn)的綠光通過PBS15發(fā)送，最終如上所述地到達LCD30和投影屏幕。由于在PBS15處將損失一些綠光，因此現(xiàn)在在圖像中綠光會更少。
類似地，當ColorLink裝置中的紅色通道被部分地激活時，到達LCD30和投影屏幕的紅光更少，這就減少了圖像中的紅光量。通過控制ColorLink裝置中的綠色和紅色通道的激活程度，可以在投影屏幕上實現(xiàn)較寬范圍的目標“白色”點。
在采用了本發(fā)明方法的三面板投影機例如三面板單偏振分束鏡反射式LCD投影機中，通過用三面板光學裝置代替所示鏡鼓光學裝置來改進圖1所示的投影系統(tǒng)。
然而在三面板透射式投影機和三面板三偏振分束鏡反射式LCD投影機中，本發(fā)明的方法可由圖2所示的方式來實現(xiàn)。在這種三面板透射式LCD投影機中，控制三個彩色通道中的二個通道中的光量。如上所述，控制二個彩色通道中的光量，這些通道具有最大的色彩供應量，其取決于所用的特定燈、所應用的分色濾光器和系統(tǒng)中的其它光學裝置，對本領域的技術人員來說這是已知的。出于說明的目的，最大供應量的彩色通道為紅色/綠色通道，可以通過采用位于光路中的非變異扭曲向列型LCD來對紅色/綠色通道中的兩種光進行控制。
如圖2所示，來自燈和反射器2的光以圖1所示實施例中的方式穿過一對積分板3和4以及偏振變換系統(tǒng)5。穿過PCS5的光穿過第一分色鏡41，其將藍光和綠光反射到第二分色鏡51。紅光穿過第一分色鏡41，并被鏡43反射而穿過紅光彩色通道控制器45如非變異扭曲向列型液晶顯示(TN-LCD)盒以及帶有相連的偏振鏡的LCD46，然后來到位于光路中的色彩合成的X形管50，從而使受控的紅光穿過投影透鏡60而到達未示出的投影屏幕。
藍光和綠光被第一分色鏡41反射到第二分色鏡51。第二分色鏡51將綠光反射到綠色通道控制器55如非變異TN-LCD盒以及帶有相連的偏振鏡的LCD56，其使受控的綠光穿過X形管50和投影透鏡60而到達投影屏幕。藍光穿過第二分色鏡51發(fā)送出，并被一對鏡子57和58反射，穿過藍色LCD59而進入到色彩合成的X形管50和投影透鏡60，最后到達投影屏幕。
在此實施例中，通過偏振控制器45和55就可在它們各自的彩色通道中控制最大供應量的紅光和綠光的量，從而分別控制投影機的“白色”點。
在操作中，可完全調(diào)節(jié)的“白色”點控制可以通過電壓控制來電子式地完成，無須任何機械部件。在通向投影機35和60的光路中對用于兩種色帶的偏振控制器10或一對45與55進行定位，可允許選擇性地控制系統(tǒng)中最大富余量的兩種色彩。這些富余色彩的受控減少可與最少供應量的色彩的光強相匹配，從而提供可完全調(diào)節(jié)的“白色”點校正系統(tǒng)。
從對附圖、公開內(nèi)容和所附權利要求的研究中可以得到本發(fā)明的其它方面和特征。
權利要求
1.一種投影顯示系統(tǒng)，包括用于提供光束的燈(2)；用于接收所述光束并使其部分偏振的預偏振鏡(3，4和5)；所述部分偏振光束具有更少供應量的第一原色以及供應量比所述第一原色的供應量更大的兩種原色；用于接收所述部分偏振光束的偏振調(diào)制器(10)；所述偏振調(diào)制器使更少供應量的所述第一原色從中穿過，并可被操作以控制更大供應量的所述兩種原色的偏振程度，而無須實質(zhì)上改變更少供應量的所述第一原色的偏振以平衡所述原色的供應量；和定位成可接收來自所述偏振調(diào)制器(10)的輸出以提供色彩平衡的圖像的第二偏振鏡(15)。
2.如權利要求1所述的投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述預偏振鏡為偏振變換系統(tǒng)(5)。
3.一種投影顯示系統(tǒng)，包括可提供需要進行彩色校正的光束的燈(2)；定位成可接收所述光束并使其部分偏振的預偏振鏡(3，4和5)；用于接收所述部分偏振光束并將其分成至少三種互不相容的原色子光束的裝置(41，51)；所述子光束中的至少一個為供應量比其它兩種原色的供應量更少的第一原色；其它所述子光束中的至少兩個為供應量比所述第一原色的供應量更大的單獨的原色；定位成可接收供應量大于所述第一原色供應量的所述原色的部分偏振子光束的偏振調(diào)制裝置(45，55)，從而可獨立地選擇性改變所述子光束的偏振程度以平衡色彩供應量；和定位成可接收來自所述偏振調(diào)制裝置(45，55)的輸出的第二偏振鏡(50)，用于對更大供應量的所述原色的子光束與更少供應量的所述第一原色的子光束進行彩色平衡。
4.根據(jù)權利要求3所述的投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述預偏振鏡為偏振變換系統(tǒng)(5)。
5.根據(jù)權利要求3所述的投影顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述LCD投影機包括三個透射式LCD面板(46，56和59)。
全文摘要
采用了由一個積分/偏振變換系統(tǒng)組合和兩個非變異扭曲向列型液晶顯示盒(TN－LCD)或其它光調(diào)制器所產(chǎn)生的部分偏振光。通過調(diào)節(jié)TN－LCD盒上的電壓，可以調(diào)節(jié)顯示器所用色彩即紅色、綠色和藍色中最大供應量的兩種顏色的相對量，而無須改變最少供應量的顏色的光。由于所有調(diào)節(jié)均通過電壓控制來電子式而非機械式地完成，因此這種“白色”點校正系統(tǒng)簡單可靠。
文檔編號G02F1/13GK101019438SQ02800881
公開日2007年8月15日 申請日期2002年3月15日 優(yōu)先權日2002年3月15日
發(fā)明者M·S·布倫內(nèi)肖爾茨 申請人:皇家菲利浦電子有限公司