多调制投影中的相位调制器的时间建模制造技术

双调制投影系统(100)包括光源(102)、相位调制器(104)、幅度调制器(106)和具有时间光场模拟能力(114)的控制器(110)。相位调制器(104)在空间上对来自光源(102)的光场进行调制，以在幅度调制器(106)上生成中间图像。幅度调制器(106)在空间上对中间图像进行调制，以形成最终图像。控制器(110)对相位调制器(104)在相位调制器帧之间的转换期间的相位状态进行建模，并且生成中间图像在转换期间的光场模拟。控制器(110)利用光场模拟以比相位调制器(104)能够切换的速率更快的速率生成幅度驱动值集并将幅度驱动值集提供给幅度调制器(106)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多调制投影中的相位调制器的时间建模相关申请的交叉引用本申请要求于2017年12月22日提交的美国临时专利申请62/609,635以及于2018年4月12日提交的欧洲专利申请18166944.1的优先权的权益，这两份申请通过引用整体并入本文。
本专利技术总体涉及多调制投影系统，并且更具体地涉及用于提高多调制投影系统中的图像质量的系统和方法。
技术介绍
多调制投影系统是已知的。典型的系统使用两个(或更多个)幅度调制空间光调制器(SLM)来产生高动态范围图像。第一SLM(预调制器)在第二SLM(主调制器)上创建低分辨率图像。这两个图像在光学上相乘以创建非常高的对比度。在双调制投影系统中，通过阻挡在两个调制器中的光来实现图像的暗区域。然而，由于某些SLM只能衰减幅度，所以小图像部分的最大亮度与完整图像的最大亮度相同(即，漫反射白色)。另一方法利用光束调向而不是幅度调制以在第二SLM上生成低分辨率图像。使用光束调向SLM(例如，相位调制SLM，倾斜俯仰镜设备等)作为预调制器，将光调向至需要更大强度的位置，而不是导向光转储(lightdump)。例如，如果在暗背景上需要小的高光区域，则光束调向预调制器可以将未使用的光从暗背景调向到高光区域中。因此，可以以比漫反射白色强度级更亮的强度级来显示高亮区域。由于大部分图像仅在小区域中使用高亮度，所以光束调向预调制器有助于减少成本(减少对于相同有效峰亮度的光通量需求)和/或改善性能(例如，动态范围，色彩深度等)，从而创建更明亮，并因此更引人注目的图像。然而，当与大部分幅度预调制器和主调制器相比时，光束调向SLM往往以相对缓慢的频率切换。光束调向SLM通常以比幅度调制器更低的帧速率运行，并且光束调向SLM可以在发送给其的图像(即，空间相位分布)之间相对缓慢地改变状态。此外，由于光束调向SLM使用光学相位调制以及导致的干涉来对光进行调向，所以两个图像之间的转换可能无法表现出到达主调制器的两个图像之间的平滑的交叉渐变。某些双调制系统使用光场模拟来对到达主调制器上的图像进行建模并确定如何驱动主调制器以实现预期的图像。在光束调向系统中，光场模拟涉及对离开相位调制器的光的行为进行建模。由于到达主调制器的物理图像在预调制器帧之间显著变化，并且由于光场模拟是基于驱动预调制器的相位图像(以及导致的复杂干涉图样)的，所以在转换期间的光场模拟是不准确的并可能导致视觉伪像。
技术实现思路
本专利技术由独立权利要求限定。从属权利要求限定优选的实施例。本专利技术通过提供用于使用光束调向(例如，相位调制)空间光调制器(SLM)的时间模型来生成光场模拟的系统和方法，克服了与现有技术相关联的问题。本专利技术的方面促进了以比将相位调制数据加载到光束调向SLM中的速率更高的帧速率生成光场模拟。作为结果，可以以比光束调向SLM的最大帧速率高得多的数据帧速率来驱动主调制器。示例方法(例如，在投影系统中)包括利用第一驱动值集来驱动光束调向空间光调制器(SLM)，以将光束调向SLM放置在第一时间处的第一状态中。该示例方法另外包括利用第二驱动值集来驱动光束调向SLM，该第二驱动值集使得光束调向SLM从光束调向SLM的第一状态转换为光束调向SLM在第二时间处的第二状态。对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模，并且该方法另外包括至少部分地基于光束调向SLM的转换的模型，确定光束调向SLM在第三时间处的第三状态。第三时间在第一时间和第二时间之间发生。然后，生成光场模拟。光场模拟是至少部分地基于光束调向SLM的第三状态，由光束调向SLM在第三时间处生成的光场。任选地，该示例方法另外包括至少部分地基于光束调向SLM的转换的模型确定光束调向SLM在多个时间处的多个状态，多个时间中的每个时间在第一时间和第二时间之间发生。对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模的步骤可以基于若干因素。例如，可以至少部分地基于光束调向SLM的龄值来对光束调向SLM的转换进行建模。作为另一示例，对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模的步骤可以包括至少部分地基于光束调向SLM的第一状态(和/或甚至更早的状态)和第二状态来对光束调向SLM的转换进行建模。作为另一示例，对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模的步骤可以包括至少部分地基于光束调向SLM的液晶层的物理特性来对光束调向SLM的转换进行建模。在又一示例方法中，对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模的步骤可以包括至少部分地基于光束调向SLM的温度来对光束调向SLM的转换进行建模。在特定的示例方法中，光束调向SLM包括多个像素，并且对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模的步骤包括逐像素地对光束调向SLM的转换进行建模。在更特定的示例方法中，光束调向SLM包括多个像素，并且对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模的步骤包括至少部分地基于多个像素中的像素之间的串扰(crosstalk)来对光束调向SLM的转换进行建模。对光束调向SLM的转换进行建模的步骤还可以取决于入射在SLM上的照明场。在示例方法中，对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模的步骤包括至少部分地基于入射在光束调向SLM上的光场的强度来对光束调向SLM的转换进行建模。在另一示例方法中，对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模的步骤包括至少部分地基于入射在光束调向SLM上的光场的物理属性来对光束调向SLM的转换进行建模。在又一示例方法中，对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模的步骤包括至少部分地基于在光束调向SLM的寿命期内入射在光束调向SLM上的光的总量来对光束调向SLM的转换进行建模。在另一示例方法中，对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模的步骤包括生成转换函数。转换函数指示时间和由光束调向SLM的像素赋予(impart)入射光场的相位延迟之间的关系。然后，确定转换函数在第三时间处的值。任选地，确定转换函数在第三时间处的值的步骤包括确定转换函数在包括第三时间的时间段内的平均值。还公开了用于控制投影系统的示例控制器。示例控制器包括被配置为执行代码的处理单元，耦接以接收指示要显示的至少一个图像的图像数据的接口，以及电耦接以存储数据和代码的存储器。数据和代码包括光束调向驱动模块。光束调向驱动模块被配置为利用第一驱动值集来驱动光束调向空间光调制器(SLM)，以将光束调向SLM放置在第一时间处的第一状态中，并且利用第二驱动值集来驱动光束调向SLM，该第二驱动值集使得光束调向SLM从光束调向SLM的第一状态转换为光束调向SLM在第二时间处的第二状态。数据和代码另外包括时间光场模拟模块，该时间光场模拟模块被配置为对光束调向SLM从第一状态到第二状态的转换进行建模并且至少部分地基于光束调向SLM的转换的模型来确定光束调向SLM在第三时间处的第三状态。第三时间在第一时间和第二时间之间发生。时间光场模拟模块另外被配置为至少部分地基于光束调向SLM的第三状态来生成由光束调向SLM在第三时间处生成的光场的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生成光场模拟的方法，所述方法在用于控制投影系统的控制器中实施，所述方法包括：/n利用第一驱动值集来驱动相位调制空间光调制器(SLM)，以将所述相位调制SLM置于在第一时间处的第一相位状态；/n至少部分地基于所述相位调制SLM的所述第一相位状态来生成由所述相位调制SLM在所述第一时间处生成的光场的光场模拟；/n利用第二驱动值集来驱动所述相位调制SLM，所述第二驱动值集使得所述相位调制SLM进行从所述相位调制SLM的所述第一相位状态到所述相位调制SLM在第二时间处的第二相位状态的转换；/n至少部分地基于所述相位调制SLM的所述第二相位状态来生成由所述相位调制SLM在所述第二时间处生成的光场的光场模拟；/n通过生成转换函数来对所述相位调制SLM从所述第一相位状态到所述第二相位状态的所述转换进行建模并确定所述转换函数在所述第三时间处的值，所述转换函数指示时间和由所述相位调制SLM的像素赋予入射光场的相位延迟之间的关系；/n至少部分地基于所述相位调制SLM的所述转换的所述模型来确定所述相位调制SLM在第三时间处的第三相位状态，所述第三时间在所述第一时间和所述第二时间之间发生；并且/n至少部分地基于所述相位调制SLM的所述第三相位状态来生成由所述相位调制SLM在所述第三时间处生成的光场的光场模拟。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180412 EP 18166944.1;20171222 US 62/609,6351.一种用于生成光场模拟的方法，所述方法在用于控制投影系统的控制器中实施，所述方法包括：
利用第一驱动值集来驱动相位调制空间光调制器(SLM)，以将所述相位调制SLM置于在第一时间处的第一相位状态；
至少部分地基于所述相位调制SLM的所述第一相位状态来生成由所述相位调制SLM在所述第一时间处生成的光场的光场模拟；
利用第二驱动值集来驱动所述相位调制SLM，所述第二驱动值集使得所述相位调制SLM进行从所述相位调制SLM的所述第一相位状态到所述相位调制SLM在第二时间处的第二相位状态的转换；
至少部分地基于所述相位调制SLM的所述第二相位状态来生成由所述相位调制SLM在所述第二时间处生成的光场的光场模拟；
通过生成转换函数来对所述相位调制SLM从所述第一相位状态到所述第二相位状态的所述转换进行建模并确定所述转换函数在所述第三时间处的值，所述转换函数指示时间和由所述相位调制SLM的像素赋予入射光场的相位延迟之间的关系；
至少部分地基于所述相位调制SLM的所述转换的所述模型来确定所述相位调制SLM在第三时间处的第三相位状态，所述第三时间在所述第一时间和所述第二时间之间发生；并且
至少部分地基于所述相位调制SLM的所述第三相位状态来生成由所述相位调制SLM在所述第三时间处生成的光场的光场模拟。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述相位调制SLM从所述第一相位状态到所述第二相位状态的所述转换进行建模的所述步骤包括：至少部分地基于所述相位调制SLM的龄值来对所述相位调制SLM的所述转换进行建模。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对所述相位调制SLM从所述第一相位状态到所述第二相位状态的所述转换进行建模的所述步骤包括：至少部分地基于所述相位调制SLM的所述第一相位状态和所述第二相位状态来对所述相位调制SLM的所述转换进行建模。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，对所述相位调制SLM从所述第一相位状态到所述第二相位状态的所述转换进行建模的所述步骤包括：至少部分地基于所述相位调制SLM的液晶层的物理特性来对所述相位调制SLM的所述转换进行建模。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，
所述相位调制SLM包括多个像素；并且
对所述相位调制SLM从所述第一相位状态到所述第二相位状态的所述转换进行建模的所述步骤包括：以逐像素的方式对所述相位调制SLM的所述转换进行建模。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，
所述相位调制SLM包括多个像素；并且
对所述相位调制SLM从所述第一相位状态到所述第二相位状态的所述转换进行建模的所述步骤包括：至少部分地基于所述多个像素中的像素之间的串扰来对所述相位调制SLM的所述转换进行建模。


7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中，对所述相位调制SLM从所述第一相位状态到所述第二相位状态的所述转换进行建模的所述步骤包括：至少部分地基于所述相位调制SLM的温度来对所述相位调制SLM的所述转换进行建模。
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【专利技术属性】
技术研发人员：T·戴维斯，M·J·理查兹，B·利佩伊，J·P·佩蒂耶拉，C·J·奥利克，P·F·范凯塞尔，
申请(专利权)人：杜比实验室特许公司，
类型：发明
国别省市：美国;US