用于投影儀以及包括電影院、娛樂系統(tǒng)和顯示器的其它照明裝置的激光光源的局部調光的制作方法
【專利摘要】來自激光光源的陣列的光被擴展以便覆蓋DMD或者其它調制器的調制面。該擴展可以例如通過變化的曲率陣列的小透鏡來被執(zhí)行，每個激光對準到小透鏡之一。來自相鄰和/或附近的光源的光在調制器處交迭。激光器以不同的能量/亮度水平被通電使得照射調制器的光本身被調制（局部地調光）。調制器然后進一步調制局部調光的光以便產生期望的圖像。根據本發(fā)明的投影儀可以利用例如順序地照射的單個調制器或者同時照射的分離的原色調制器。
【專利說明】用于投影儀以及包括電影院、娛樂系統(tǒng)和顯示器的其它照明裝置的激光光源的局部調光
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年3月14日提交的美國臨時專利申請N0.61/452，641的優(yōu)先權，其整體通過參考被并入于此。
【背景技術】
[0003]本發(fā)明涉及激光成像系統(tǒng)并且更特別地涉及激光投影系統(tǒng)及其局部調光(dimming)。
[0004]各種投影系統(tǒng)是已知的，包括電影投影儀和家庭影院。已知各種樣式的其它投影用于在例如LCD顯示器中照射調制器。這些投影系統(tǒng)通常是2D系統(tǒng)，但是逐漸變得流行的是實現3D立體投影儀的各種配置。
[0005]3D立體投影包括補色立體法(Anaglyph)、線偏振、圓偏振、快門眼鏡和光譜分離。補色立體法是最老的技術，并且通過將光通過2個濾色器(通常對于一個眼睛為紅色并且對于另一個眼睛為青色)過濾，來提供左/右眼分離。在投影儀處，左眼圖像(通常)被過濾通過紅色濾光片，并且右邊圖像被過濾通過青色濾光片。眼鏡(eyewear)由用于左眼的紅色濾光片和用于右眼的青色濾光片組成。這個方法對于黑白原始圖像工作的最好，而不太適合于彩色圖像。
[0006]線偏振3D通過將左眼過濾通過(通常)垂直取向的線偏振器并且將右眼圖像過濾通過水平取向的線偏振器來在投影儀處提供分離。眼鏡由用于左眼的垂直取向的線偏振器和用于右眼的水平取向的偏振器組成。投影屏必須為偏振保持(preserving)類型，由于它的有區(qū)別性的顏色，因此一般被稱為“銀幕(silver screen)”。線偏振允許在很少的顏色失真的情況下顯示全色圖像。它具有若干問題，這些問題包括對昂貴的、脆弱的、且不均勻的銀幕的需要。另一個問題在于觀看者必須保持他的頭垂直地取向以避免從一個眼睛到另一個眼睛的串擾。
[0007]圓偏振3D被發(fā)明以解決要求觀看者保持他的頭垂直地取向的問題。圓偏振通過使左眼圖像過濾通過(通常)左旋圓偏振器并且使右眼圖像過濾通過右旋圓偏振器來提供投影儀處的分離。眼鏡由用于左眼的左旋圓偏振器和用于右眼的右旋圓偏振器組成。這個方法也需要銀幕。
[0008]快門眼鏡通過在時間上多路復用左圖像和右圖像來提供分離。不需要用于在投影儀處的分離的濾波器。眼鏡由快門眼鏡組成。這些是主動式眼鏡，其與投影儀幀率同步地電子地遮蔽透鏡。左眼圖像被首先顯示，繼之以右眼圖像等。由于在劇場中具有與眼鏡的直接有線連接是不切實際的，因此無線或者紅外發(fā)信號方法被用來提供用于左/右眼睛遮蔽的定時基準。這個方法要求IR或者RF發(fā)送器在觀眾席(auditorium)中?？扉T眼鏡是昂貴的并且難以清潔，要求必須頻繁地更換電池，并且在它們的切換速率方面是受限的?？扉T眼鏡僅僅在供D電影或者其它電子投影系統(tǒng)使用時是實際的，因為非常少的電影放映機提供為使快門眼鏡與幀率同步所需的信號。該方法不要求銀幕。[0009]光譜分離通過光譜地過濾左眼和右眼來提供投影儀處的分離。該系統(tǒng)與補色立體法的不同之處在于，用于左眼和右眼的濾波器中的每個通過紅色、綠色和藍色譜的一部分，以提供全色圖像。左眼濾波器的帶通譜與右眼濾波器的帶通譜互補。眼鏡由具有與投影儀中使用的相同的通用的光譜特性的濾波器組成。雖然這個方法提供全色圖像，但是它要求顏色補償來使得左眼和右眼中的顏色匹配存在于原始圖像中的顏色，并且與投影儀的色域(gamut)相比,可能有色域的較小的減少。
[0010]上述所有用于提供左/右眼分離以用于3D立體顯示的方法可以和兩個投影儀(一個用于左眼而一個用于右眼)一起使用，或者可以和單個D電影投影儀系統(tǒng)一起使用。在典型的投影系統(tǒng)中，左和右圖像被時間多路復用。除其中不要求投影濾波器的快門眼鏡情況之外，這意味著投影濾波器必須以L/R多路復用頻率變化。這可以利用與多路傳輸頻率同步的投影儀中的濾光輪或者利用電子地切換的濾波器來完成。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明人已經實現了提高投影系統(tǒng)中的性能(包括對比度)的需要。本發(fā)明包括實現局部調光并且增大投影儀或者照明系統(tǒng)的性能的發(fā)光和光學組件的具體布置。
[0012]在一個實施例中，本發(fā)明提供顯示裝置，其包括:多個激光光源，對準到擴展器，所述擴展器被配置為將來自每個光源的光在一次調制器上擴展成交迭圖案；以及處理裝置，被配置為基于圖像信號來計算每個激光光源的通電水平，使得交迭圖案被局部地調光。該顯示器可以還包括二次調制器，所述二次調制器被配置為在照射一次調制器之前調制激光。
[0013]局部調光的交迭圖案可以被配置為使得調制器的與圖像信號承載的圖像的較暗區(qū)域對應的區(qū)域具有比調制器的與較亮區(qū)域對應的區(qū)域更少的照明。
[0014]局部調光的交迭圖案可以被配置為平均起來使得調制器的與圖像信號承載的圖像的較暗區(qū)域對應的區(qū)域具有比調制器的與較亮區(qū)域對應的區(qū)域更少的照明。
[0015]局部調光的交迭圖案包括結合的原色光的交迭情形和/或多于3個原色光顏色的交迭情形。交迭圖案可以包括紅色、綠色、藍色和青色光顏色的交迭情形。交迭圖案可以包括利用原色光對調制器的順序的照明，使得交迭圖案包括第一時間段中的第一原色光、第二時間段中的第二原色光和第三時間段中的第三原色光的交迭情形。原色光可以包括紅色、綠色、藍色、以及黃色、品紅色、青色中的至少一個。
[0016]處理器可以還被配置為基于圖像信號和光源的通電水平來計算對于調制器的每個像素的通電水平。對于調制器的像素的通電水平可以至少部分基于交迭圖案的光場仿真(LFS)。
[0017]顯示器可以包括光學模塊，所述光學模塊被配置為將來自光源的光束引導通過被配置為擴展和致使相鄰的和/或附近的光束之間的交迭的擴展器，并且隨后到調制器上。
[0018]顯示器可以還包括:第二多個激光光源，對準到第二擴展器，所述第二擴展器被配置為將來自第二多個激光光源中的每個光源的光在第二調制器上擴展成交迭圖案；以及第三多個激光光源，對準到第三擴展器，所述第三擴展器被配置為將來自第三多個激光光源中的每個光源的光在第三調制器上擴展成交迭圖案。多個光源可以包括多個僅僅第一原色光源，第二多個激光光源可以包括多個僅僅第二原色光源，并且第三多個光源可以包括僅僅第三原色光源。
[0019]本發(fā)明被具體實現為裝置、設備、方法、系統(tǒng)或者其它與在這里提供的一致的形式。本發(fā)明的裝置、方法、系統(tǒng)或者其它形式的部分可以被方便地實現在通用計算機或者連網的計算機上的編程中，并且結果可以被顯示在與通用計算機或者連網的計算機中的任意一個連接的輸出裝置上，或者被發(fā)送到用于輸出或者顯示的遠程裝置。另外，以計算機程序、數據序列和/或控制信號方式表示的本發(fā)明的任何組件可以被具體實現為以任意頻率以包括但不限于無線廣播的任意介質進行的電子信號廣播(或者被傳輸)，以及在一個或更多個銅線、一個或更多個光纖線纜和一個或更多個同軸線纜之上的傳輸，等等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]因為通過參考以下結合附圖考慮的詳細描述，本發(fā)明的更完整的理解和其許多伴隨的優(yōu)點變得更好理解，所以本發(fā)明的更完整的理解和其許多伴隨的優(yōu)點將被容易獲得，在附圖中:
[0021]圖1是根據本發(fā)明實施例的照射調制器的激光光源的圖；
[0022]圖2是根據本發(fā)明實施例的照射調制器的激光光源束(bundle)的圖；
[0023]圖3是根據本發(fā)明實施例的光源束和多重改變方向模塊(a multipleredirection block)的圖；
[0024]圖4是示出根據本發(fā)明實施例的擴展器(spreader)和照明圖案的圖；
[0025]圖5是示出根據本發(fā)明的各個示例照明圖案的圖；
[0026]圖6是示出與本發(fā)明的各個實施例關聯的系統(tǒng)和處理的圖；以及
[0027]圖7是示出根據本發(fā)明實施例的投影裝置的改型(retrofit)的圖。
【具體實施方式】
[0028]現在參考附圖，其中相似的附圖標記指示相同的或者對應的部分，并且更特別地參考其圖1，示出了根據本發(fā)明實施例的照射調制器120的激光光源105。激光被傳遞通過擴展器110以使得光擴展(115)。擴展的光115然后照射調制器120的區(qū)域，該區(qū)域大于由激光光源產生的光以及在不存在擴展器的情況下可能已經出現在光源和調制器之間的光路中的任何“天然的(native)”擴展的區(qū)域。由單個光源照射的增大的區(qū)域允許使用多個和/或多個交迭的激光光源來照射整個調制器。
[0029]圖2是根據本發(fā)明實施例的照射調制器225的激光光源束205的圖。這里，成束的激光光源205中的若干激光光源被通電并且產生光。光被使得光擴展的擴展器210擴展
(220)。擴展光220然后照射調制器225。如所示出的，在額外的激光通電的情況下，整個調制器225被照射。以不同的通電/亮度水平，調制器的照明被局部地調光。
[0030]在一個實施例中，由示出的光源提供的光中的兩個或更多個可以作為分離的源的替代可以由共同的光源以及分裂器或者其它分離的一個或更多個光學元件產生。在一個實施例中，一系列的光源中的每個被分離多次，以便提供全陣列的光束。在一個實施例中，可以借助于液晶面板以及單獨的光束入射的特定液晶單元的通電來單獨地調制由共同的光源提供的光束。單獨的光束的調制可以伴隨有例如該光或者其部分入射在其上的液晶單元的通電水平和光源的通電水平的結合。[0031]轉回去圖2的示例性實施例，附加光源也可以被通電。例如，所有光源可以被同時通電。成束的激光光源205可以是例如投影系統(tǒng)中的任意原色。成束的光源205可以是例如一組單色的激光光源，諸如在RGB系統(tǒng)中的紅色、綠色或者藍色中的任意一個，或者黃色、品紅色或者青色中的任意一個，或者其它原色。
[0032]成束的光源也可以是混合的一組原色，諸如一組紅色、綠色和藍色激光光源。依賴于投影儀設計的其它因素，紅色、綠色和藍色激光器可以被編程來同時開啟，或者以時間序列交替的通電(例如，Tl使紅光激光器通電，T2使綠光激光器通電，以及T3使藍色激光器通電)。時間段可以是順序的、重復的、或者穿插有其它間隔，諸如消隱間隔(blankinginterval)0時間段可以被調節(jié)，使得顏色之一可以具有比其它顏色更長的時間段，并且對于一個顏色、更多個顏色或者所有顏色的時間段可以是可變的。
[0033]在一個實施例中，基于圖像數據確定對于每個顏色的時間段(或者時間段的數量)。例如，在較暗的場景中，可以減少時間段。在具有特定顏色要求的場景中，主導(predominate)顏色可以被增大(例如，藍天場景可以利用增大的藍色時間段)。與這種時間段調節(jié)一致，閃光時段(flash periods)可以被對應地調節(jié)。
[0034]在另一實施例中，時間段也可以基于投影儀或者光源自身的特性而被調節(jié)。例如，具有在特定的顏色中更高光損失的投影儀可以增大對于該顏色的時間段。故障的激光器或者激光器組也可以通過調節(jié)激光器通電的時間段或者其它參數被補償。相同顏色的單獨的激光器的通電的定時也可以在對應的通電時間段內改變。這種定時可以例如要匹配一個或更多個調制器的通電圖案或者其它要素(例如，濾波器、快門(shutter)、偏振器等)，包括圖像鏈內的機械運動。
[0035]可以利用任意形式的脈寬調制(PWM)。然而，必須考慮出現PWM的頻率。在DMD調制器實現方式的情況下，PWM頻率不可以匹配DMD調制器頻率，這會使得沒有好處(只有當反射鏡反射到圖像鏈中時激光器才開啟)或者沒有照明(在定位為反射到圖像鏈中時激光器未開啟)。在一個實施例中，激光器的PWM以比投影儀或者顯示器中的一個或更多個調制器的切換頻率高得多的頻率(例如，對于DMD大于400MHz，或者一般的IXD上的大于60FPS)被實現。
[0036]還可以利用激光器的幅度調制。
[0037]圖3是根據本發(fā)明實施例的光源束305和改變方向模塊335的圖。如所示出的，改變方向模塊335是一個多重改變方向模塊，其中它接收來自多個光源(光源束305)的光并且將光源的各個光束改變方向朝向調制器320。通過光學元件(例如，光學元件330和332)提供改變方向。光學元件可以是例如反射器或者分束器(例如，分離的光束的一部分指向調制器320，而另一個部分指向第二調制器)(例如分裂器，被配置為通過一個光束并且反射另一個光束到相同的或者類似的光路中)。光學元件可以是嵌入光學模塊中的鍍銀表面或者反射鏡。光學元件還可以是引起全內反射的光學模塊中的壓痕(impression)或者其它置換?？梢栽诿總€光路中利用多于一個光學元件(或者反射器)。
[0038]擴展器310也被示出并且意圖示出非擴展或者低擴展光源(例如，激光光源)的情況，該非擴展或者低擴展光源然后被擴展來照射調制器320。然而，如同在這里描述的所有這樣的示例性實施例一樣，這種配置不限于激光實現方式。并且，出于示例性的目的，通電的光源的選擇被示出。然而，如上面所討論的，所有光源可以被通電，或者選擇可以被通電，它們可以在不同的時間(例如脈寬調制PWM)被通電，和/或它們可以以不同的能量水平(例如，幅度調制)被通電。
[0039]在一個實施例中，改變方向光學裝置和擴展器/擴展功能被結合。例如，反射器還可以包括小透鏡(Ienslet)、擴散器(diffuser)(例如,全息(holographic))或者用于執(zhí)行擴展的其它光學裝置中的任意一個，其可以被用來代替擴展器310的功能。
[0040]典型地，如果需要亮度(例如，對于圖像的完全暗的或者黑色的部分，可以不需要照射調制器)，則所選擇的通電的光源將對于調制器320的整個調制表面提供足夠覆蓋。可選地，在圖像或者場景的完全暗區(qū)(例如，空間地或者時間地)挨近部分地或者完全地照射的一個區(qū)域的情況下，可以為暗區(qū)提供某個照明(其可以采取逐漸的淡出到黑色的形式)。在一個實施例中，基于圖像數據(諸如時間的圖像變化，附近的區(qū)域的相對亮度，或者其它因素(包括成像系統(tǒng)的一個或更多個組件的光學性能))，在“暗”區(qū)域內的區(qū)域中調節(jié)淡出到黑色的速率。
[0041]在一個實施例中，檢測破壞或者故障的光源并且識別失效的算法也調節(jié)內部參數(諸如淡出到黑色速率或者其它光源的亮度/調制)以便補償故障。圖像鏈中的傳感器可以被放置以便提供實時性能反饋，并且用于提高顯示性能或者補償故障的任意必需的調節(jié)可以在圖像顯示或者投影期間實時地即時地(on-the-fly)進行。
[0042]在一個實施例中光源的光學路徑長度匹配。例如，在使用諸如圖3中示出的那些的光學模塊時，光源可以基于光源和它們的對應的改變方向元件(例如，對于反射器330的光源可以相對于反射器332為下游)之間的相對距離相對于彼此移動到上游或者下游。光路也可以通過調節(jié)光路中的其它元件來均衡。
[0043]圖4是示出根據本發(fā)明實施例的擴展器410和照明圖案420的圖。擴展器410包括一系列的擴展器元件(例如，擴展器元件412)。擴展器元件例如被布置在襯底416上或中。擴展器元件可以例如使用透鏡材料、擴散器、414和可能地快門、光導和/或光分路器(optical dividers)(未示出)的層來被構造。在一個實施例中，擴展器元件包括一個或更多個光源/光束瞄準的透鏡子元件，繼之以擴散器子元件，以及擴散器子元件包括將光的擴展以填充下游調制器上的預定照明圖案的方式引導的反射光學壁。
[0044]在一個實施例中，通過使用全息的材料來構造擴展器。全息的材料以預定的角度或者利用預定的點擴展函數(PSF)將光擴散。與典型的擴散器相比，全息的擴散器以控制的角度和/或以有限的PSF發(fā)射光。在一個實施例中，擴展器是單層的全息的擴散器，而在其它實施例中，擴散器的子元件包括全息的材料。全息的擴散器或者材料可以與其它光學元件結合使用。
[0045]典型地，擴展器使得光以均勻分布方式擴展。然而，實施例包括子元件，其具有為了實現不是均質的或者各向同性的照射圖案而變化的特性。
[0046]照明圖案420示出來自各個光源的光的示例性混合，光包括在相鄰的光源的照明圖案的邊緣處的交迭。例如，照明區(qū)域422在它的東側與照明圖案422-E交迭，在它的南側與照明圖案422-S交迭，以及在它的東南角落與照明圖案422-SE交迭。照明圖案424與圍繞照明圖案424的八個照明圖案交迭。所有圖案一起形成調制器上的照明圖案。
[0047]優(yōu)選地，照明圖案與觀看期望或者所得到的圖像的裝置或者系統(tǒng)的顯示器或者屏幕尺寸成比例。在16:9屏幕中，示出的照明區(qū)域會本身為具有16:9比率的形狀。然而，可以利用其它尺寸、形狀或者相對比。
[0048]圖5是示出根據本發(fā)明的各個示例照明圖案的圖。示出的照明圖案包括黑點，該黑點指示來自光源的沒有擴展的會出現的近似照明圖案。照明圖案可以通過起源于每個光源附近的反射器的自然擴展、自然擴展僅僅、或者特別地在激光光源(獨立的光源或者分裂得到的光束)的情況下主要由于上游光路中的擴展器元件引起的擴展而產生。在每個情況中，黑點仍然被提供以作為基準。
[0049]照明圖案532通過光的圓型的擴展或者點擴展函數(PSF)而被提供。照明圖案534通過矩形狀的擴展函數(例如，光的擴展器和/或PSF)而被提供。照明圖案536示出混合的交迭，其中與邊緣處的照明區(qū)域相比，整個被照射區(qū)域的內部中的照明區(qū)域被更重地混合(更多交迭)。區(qū)域之間的相對混合可以在整個被照射區(qū)域上逐漸地變化，或者朝向中心區(qū)增大或減少。最終，這種混合被產生在調制器或者光學、顯示或者投影系統(tǒng)的其它組件的表面上。
[0050]雖然出于示例性的目的主要示出為相鄰的光源/PSF的邊緣交迭，但是本發(fā)明包括更寬的每個光源的PSF或者占地面積(footprint)，其可以例如包含預定數量的光源的照明圖案的中心區(qū)。例如光源可以具有如下的PSF，該PSF包含由9個或更多個其它光源照射的區(qū)域(例如，示例PSF533)(例如，不僅僅是相鄰的被照射區(qū)域交迭)。例如，第一光源的擴展完全地照射緊密地環(huán)繞第一光源的照明圖案的中心點的區(qū)域，并且完全地照射緊密地環(huán)繞相鄰光源的照明的中心點的區(qū)域。依賴于區(qū)域或者光源的數量，這可以繼續(xù)一個或更多個水平。第一光源然后還可以部分地照射緊密地環(huán)繞由與其照明圖案被第一光源完全地照射的那些光源相鄰的光源的照明的中心點的區(qū)域。
[0051]圖6是不出與本發(fā)明的各個實施例關聯的系統(tǒng)600和處理的圖。激光光源605的陣列提供窄帶照明光束608，該窄帶照明光束608對準到成陣列的擴展器，該擴展器操作以便擴展窄帶激光。擴展光615然后照射調制器620。
[0052]調制器620可以是IXD面板、數字反射鏡裝置(DMD)、硅上液晶(LCOS)芯片或者其它調制/光閥裝置?？梢曰跇嫿ǖ南到y(tǒng)的其它體系結構因素決定調制器選擇。調制器可以是透射的或者反射的，并且可以以一定角度被取向使得調制后的光以一定角度被反射離開上游路徑并且朝向圖像鏈的下游部分。
[0053]優(yōu)選地，調制器620的照明包括局部地調光的照明，該局部地調光的照明包括要顯示的期望圖像的近似。該近似例如根據攜帶期望圖像的表示的圖像信號640來確定。處理器650接收圖像信號并且確定該近似以及激光光源605的陣列的適當的通電水平以便產生調制器620上的近似(例如，近似模塊655-1)。該近似包括基于在圖像鏈中出現的光擴展的量的計算，這將依賴于擴展器610的光學特性以及系統(tǒng)的其它特性。每個單獨可控的光源(例如，M個光源)的通電水平被發(fā)信號到光源(并且可以包括額外的驅動器硬件(未示出))。
[0054]在其中光源被分組成顏色或者另一種派別的實施例中，對于每個組計算近似信號。對于每個組的信號可能包含某些類似的特性，并且該公共性可以被利用來增大對于每個組的處理的效率。
[0055]由調制器620執(zhí)行的調制被實現以便考慮入射在調制器上的照明圖案，包括來源于相鄰的或者附近的光源的照明的交迭(如果有的話)?？梢酝ㄟ^例如確定調制器處的照明場的仿真并且隨后使調制器通電來改變照明以使得在被投影和/或聚焦在觀看位置處時完全地調制光以包含期望圖像，來計算調制。還可以完全地基于圖像信號，通過計算激光器通電水平并且隨后通過使用原始圖像信號和激光器通電水平兩者應用查找表或者其它轉換(公式)，來計算調制。調制信號包括對于例如調制器620的N個像素的通電數據。
[0056]在一個實施例中，L個額外的“中點(midpoint)”調制被執(zhí)行。“中點”調制可以例如通過中點調制器612來被實現。中點調制器可以是例如灰度級或者彩色LCD面板，或者光開關的陣列(例如，用于在光纖線纜之上通信的開關類型)。中點調制器是二次調制器，被配置為在照射調制器620之前調制激光.[0057]中點調制器612可以被定位在擴展器610之后但是光交迭之前的點處。在一個實施例中，中點調制器612被定位在交迭已經出現之后的點處。在一個實施例中，中點調制器被放置在擴展器之前(例如，在這位置處光開關實施例將具有高效率)。中點調制器612的通電可以包括例如使用光場仿真(LFS)或者用于確定中點調制器612的位置處的優(yōu)選的調制的其它算法。通過中點調制器提供的額外的調制被LFS或者其它計算考慮并且用于確定調制器620的通電。
[0058]在一個實施例中，中點調制器由光開關構造，所述光開關被配置為選擇性地將光從調制器上的它的原本區(qū)域改變方向到調制器上的另一個區(qū)域。開關可以具有在其中光可以被引導的2個或更多個方向，并且，在本實施例中，開關例如將光從調制器的與調制的圖像的暗的部分對應的“暗”區(qū)域改變方向到“亮”區(qū)域。調制器處的LFS (或者用于確定通電的其它方法)的對應變化與開關本身的編程一起被實現例如在處理器650中。
[0059]圖7是示出根據本發(fā)明實施例的投影裝置750的改型的圖。投影裝置包括具有用于分離和重新結合彩色光的棱鏡的核心(kernel)以及用于分別地調制彩色光的調制器。在一個實施例中，分離的多組激光器被提供用于每一個原色光。例如，激光器組705R產生調制的(局部地調光的)紅光，激光器組705G提供調制的綠光，并且激光器組705B產生調制的藍光。已調制光然后經由單獨的擴展器(例如，710R、710B和710G)被擴展(開始擴展)，被結合并且輸入(例如，經由光學裝置720)到投影儀核心中，在其中它們被分離、進一步調制、重新結合、并且隨后由投影透鏡投影到觀看屏上。
[0060]在其它實施例中，單組的激光器被設置有一組原色光和共同的擴展器。共同的擴展器可以包括分離的或者共用的使得光擴展的光學裝置(例如，小透鏡的陣列)。小透鏡可以被設計成把點擴展函數(PSF)給予每個光，使得與每個單獨的照明圖案的中心區(qū)相比，交迭的邊緣被淡出，使得混合光以預定的方式變化(例如，從一個照明區(qū)域平滑地變化到下一個照明區(qū)域)。還可以實現其它PSF。
[0061]其它實施例包括利用對應的紅色、綠色和藍色激光器組(束)和擴展器來直接照射分離的紅色、綠色和藍色調制器。
[0062]雖然在這里已經參考提供照明的激光描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明也可以通過使用寬帶或更寬帶的光源(例如，LED、基于納米管的光源等)來實踐。在描述在附圖中示出的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，為了清楚起見采用特定術語。然而，本發(fā)明不意圖限于如此選擇的特定術語，并且應當理解，每個特定要素包括以類似的方式操作的所有技術等同物。
[0063]例如，在描述本發(fā)明的任何部件時，無論是否在這里列出，任何其它等同的裝置或者具有等同的功能或能力的其它裝置都可以替代該部件。此外，本發(fā)明人認識到現在未知的新開發(fā)的技術也可以替代所描述的部件并且仍然不脫離本發(fā)明的范圍。所有其它描述的項目(包括但不限于光源、激光器、調制器、面板、處理裝置、光學元件等)也應該鑒于任何且所有可用的等同物被考慮。
[0064]本發(fā)明的部分可以通過使用根據本公開的教導編程的傳統(tǒng)的通用的或者專門的數字計算機或者微處理器來被方便地實現，如計算機領域中的技術人員會明白的那樣。
[0065]有經驗的程序員可以基于本公開的教導容易地準備適當的軟件編碼，如軟件領域中的技術人員會明白的那樣。本發(fā)明還可以通過制備專用集成電路或者通過將傳統(tǒng)的組件電路的適當的網絡互連來實現，如本領域技術人員基于本公開會容易地明白的那樣。
[0066]本發(fā)明包括計算機程序產品，其是其上存儲有可以被用來控制或者致使計算機執(zhí)行本發(fā)明的處理中的任意一個的指令的存儲介質(介質)。存儲介質可以包括但不限于:任何類型的盤(包括軟盤、迷你盤(MD的)、光盤、DVD、HD-DVD、藍光、⑶-ROMS、⑶或者DVDRW+/-、微驅動(micro-drive)、以及磁光盤)、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、DRAM、VRAM、閃速存儲裝置(包括閃存卡、存儲棒)、磁性的或者光學的卡、SIM卡、MEMS、納米系統(tǒng)(包括分子記憶1C)、RAID裝置、遠程數據存儲/存檔/倉儲、或者適合于存儲指令和/或數據的任何類型的介質或者裝置(包括經由因特網或者其它網絡(諸如無線、蜂窩式、衛(wèi)星等)連接到執(zhí)行或者使用本發(fā)明的一個或更多個結果的裝置(例如，計算機顯示器、便攜式裝置、HDTV、或者電影院系統(tǒng)等))的遠程存儲或者運行的程序或者數據)。這種指令還可以在網絡服務器和終端用戶裝置之間分配，諸如由遠程服務器和數字電影服務器執(zhí)行的處理以產生為根據本發(fā)明的任何一個或更多個教導的在電影院處驅動光源和調制器所必需的信號。
[0067]這種信號可以進一步包括專門的處理和體系結構以便實現3D和/或寬的色域，如例如在相同發(fā)明人的授權的美國專利7，784，938和共同未決的美國申請11/804，602，12/530，379 (律師檔案號:D0L213US, D0L216US 和 D0L217US)、以及 2011 年3 月 14 日提交的序列號 61/452,638 的 “PRO JECTOR AND PROJECTION SYSTEMS USINGLASER LIGHT SOURCES AND RELATED METHODS F0R3D PROJECTION AND COLOR GAMUTMPR0VEMENTS”(律師檔案號:D10101USP1)中描述的。
[0068]存儲在任何一個的計算機可讀介質(介質)上，本發(fā)明包括用于控制通用的/專門的計算機或者微處理器的硬件、以及用于使得計算機或者微處理器能夠與人類用戶或者利用本發(fā)明的結果的其它機構交互兩者的軟件。這種軟件可以包括但不限于:裝置驅動器、操作系統(tǒng)以及用戶應用。最終，這種計算機可讀介質進一步包括用于執(zhí)行本發(fā)明的軟件，如上所述。
[0069]包括在通用的/專門的計算機或者微處理器的編程(軟件)內的是軟件模塊，該軟件模塊用于實現本發(fā)明的教導，包括但不限于，用于計算激光器通電水平以及在多調制系統(tǒng)中的后續(xù)的調制以及根據本發(fā)明的處理的結果的顯示、存儲或者通信。
[0070]本發(fā)明可以適當地包括如下、由如下組成或者基本上由如下組成:S卩，任何要素(本發(fā)明的各個部件或者特征，例如，光源、調制器、光學裝置以及處理)以及它們的等同物。此外，在本申請中示例性地公開的本發(fā)明可以在缺少任何元件的情況下被實現，不管在本申請中是否具體地公開。顯然，考慮到上述教導本發(fā)明的許多的修改和變化是可能的。因此要理解的是，在所附權利要求的范圍內，本發(fā)明可以除如在這里具體地描述的那樣之外被實現。
【權利要求】
1.一種顯示裝置，包括: 多個激光光源，對準到擴展器，所述擴展器被配置為將來自每個光源的光在調制器上擴展成交迭圖案；以及 處理裝置，被配置為基于圖像信號來計算每個激光光源的通電水平，使得交迭圖案被局部地調光。
2.根據權利要求1所述的顯示器，還包括二次調制器，所述二次調制器被配置為在照射調制器之前調制激光。
3.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中局部調光的交迭圖案使得調制器的與圖像信號承載的圖像的較暗區(qū)域對應的區(qū)域具有比調制器的與較亮區(qū)域對應的區(qū)域更少的照明。
4.根據權利要求1所述的顯示裝置，其中局部調光的交迭圖案平均起來使得調制器的與圖像信號承載的圖像的較暗區(qū)域對應的區(qū)域具有比調制器的與較亮區(qū)域對應的區(qū)域更少的照明。
5.根據權利要求1所述的顯示器，其中交迭圖案包括結合的原色光的交迭情形。
6.根據權利要求1所述的顯示器，其中交迭圖案包括多于3個原色光顏色的交迭情形。
7.根據權利要求6所述的顯示器，其中交迭圖案包括紅色、綠色、藍色和青色光顏色的交迭情形。
8.根據權利要求1所述的顯示器，其中交迭圖案包括利用原色光對調制器的順序的照明，使得交迭圖案包括第一時間段中的第一原色光、第二時間段中的第二原色光和第三時間段中的第三原色光的交迭情形。
9.根據權利要求8所述的`顯示器，其中原色光包括紅色、綠色、藍色、以及黃色、品紅色、青色中的至少一個。
10.根據權利要求1所述的顯示器，其中處理器還被配置為基于圖像信號和光源的通電水平來計算對于調制器的每個像素的通電水平。
11.根據權利要求10所述的顯示器，其中對于調制器的像素的通電水平至少部分基于交迭圖案的光場仿真(LFS )。
12.根據權利要求1所述的顯示器，還包括光學模塊，所述光學模塊被配置為將來自光源的光束引導通過被配置為擴展和致使相鄰的和/或附近的光束之間的交迭的擴展器，并且隨后到調制器上。
13.根據權利要求1所述的顯示器，還包括: 第二多個激光光源，對準到第二擴展器，所述第二擴展器被配置為將來自第二多個激光光源中的每個光源的光在第二調制器上擴展成交迭圖案；以及 第三多個激光光源，對準到第三擴展器，所述第三擴展器被配置為將來自第三多個激光光源中的每個光源的光在第三調制器上擴展成交迭圖案。
14.根據權利要求13所述的顯示器，其中多個光源包括多個僅僅第一原色光源，第二多個激光光源包括多個僅僅第二原色光源，并且第三多個光源包括僅僅第三原色光源。
15.一種方法，包括以下步驟: 根據圖像的區(qū)域以多個能量亮度水平使第一系列的激光光源通電； 擴展激光為使得每個激光照射與圖像區(qū)域(或者區(qū)域部分)對應的調制器上的區(qū)域；以及使調制器通電以使得調制器上的照射光被進一步調制以產生圖像。
16.根據權利要求15所述的方法，其中擴展使得相鄰的被照射區(qū)域交迭。
17.根據權利要求15所述的方法，其中通過擴展使超出相鄰的區(qū)域交迭。
18.根據權利要求15所述的方法，其中該系列的激光光源包括NXM陣列的激光裝置。
19.根據權利要求15所述的方法，還包含以下步驟:根據圖像的區(qū)域以第二多個能量亮度水平使第二系列的激光光源通電，擴展來自第二系列的激光使得每個激光照射與圖像區(qū)域(或者區(qū)域部分)對應的第二調制器上的區(qū)域；根據圖像的區(qū)域以第三多個能量亮度水平使第三系列的激光光源通電，以及擴展來自第三系列的激光使得每個激光照射與圖像區(qū)域(或者區(qū)域部分)對應的第三調制器上的區(qū)域；以及 使第二和第三調制器通電以使得調制器上的照射光根據圖像被進一步調制。
20.根據權利要求19所述的方法，還包含以下步驟:將來自第一、第二和第三系列的激光的進一步調制的光結合并且將結合得到的激光投影到觀看屏上。
21.根據權利要求19所述的方法，其中第一、第二和第三系列的激光分別包括紅色、綠色和藍色激光。
22.根據權利要求19所述的方法，其中使一系列的激光器通電的步驟包括計算對于每個圖像區(qū)域的照度水平并且根據所計算的照度水平使每個系列的激光器通電。
23.根據權利要求22所述的方法，其中使調制器通電的步驟包括根據所計算的照度水平、激光器的能力、來自相鄰的和附近的光源的光的擴展/混合、以及圖像數據來使調制器通電以使得在產生圖像中使激光 被進一步調制。
24.一種計算機可讀介質以及由計算機可讀介質存儲的一組指令，該指令在被加載到計算機中時使得計算機指引權利要求23的通電步驟。
25.根據權利要求23所述的方法，其中: 所述方法的所述通電步驟被具體實現為存儲在計算機可讀介質上的一組計算機指令; 所述計算機指令在被加載到計算機中時使得計算機執(zhí)行所述方法的步驟。
26.根據權利要求25所述的方法，其中所述計算機位于遠程位置處并且將通電步驟發(fā)送到電影院。
【文檔編號】H04N9/31GK103430553SQ201280013117
【公開日】2013年12月4日 申請日期:2012年3月14日 優(yōu)先權日:2011年3月14日
【發(fā)明者】馬丁·J·理查茲 申請人:杜比實驗室特許公司