用快速响应光源提高对比度制造技术

本发明专利技术实施例一般涉及空间光调制器装置，更具体地，涉及一种显示系统和方法，其使用诸如固态光源的一个或者多个快速响应光源和一个或者多个空间光调制器装置来提高显示系统的对比度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例一般地涉及空间光调制器，更具体而言，涉及一种显示 系统和方法，其使用一个或者多个诸如固态光源的快速响应光源和一个或 者多个空间光调制器来改进显示系统的对比度。
技术介绍
空间光调制器(SLM)装置在光信息处理、投影显示、视频和图形监 视器、三维视频显示、全息存储、显微镜、分光镜、医学成像和电子照相 印刷领域有许多应用。微镜装置(MMD)是SLM装置的一个示例。 MMD显示器通常包括镜子阵列，其中可以将每个镜子电气控制成具有两 个位置——"开通"状态和"关闭"状态。处于开通状态的镜子将入射到 投影镜头的光投影到屏幕而形成图像。处于关闭状态的镜子将入射光反射 到束收集器(dump)，而不将入射光反射到投影镜头。通过控制图像帧期 间镜子处于开通状态和处于关闭状态的时间来操纵MMD显示器的亮度或 者强度。脉宽调制(PWM)是控制在每个帧期间每个镜子处于开通状态的 时间的技术。图1是二进制加权PWM方案一个示例的比特块(bit-block)示意 图，该方案通过将帧分成八个二进制加权时间段(B7-B0)来控制帧的光 强度。每块的长度表示该比特在SLM上维持(assert)的时间量，诸如 MMD显示器的镜子处于开通状态的时间量。与块B0对应的时间段的长度 还称为最低比特(LSB)，并设定为预定值。与Bl对应的时间段长度， 即下一个有效比特，是与LSB对应的长度的两倍。与B2对应的时间段长 度是与B1对应的长度的两倍，以此类推。因而，与B7对应的时间段的长 度(还称为最高比特(MSB))是LSB时间长度的128倍。这样，从零强 度或者全黑(其中MMD显示器中的镜子在整个帧时间保持处于关闭状态)到全强度或者全亮(其中MMD显示器中的镜子在整个帧时间保持开 通状态)总共有256个可能的强度级。美国专利6,326,980和美国专利 6,151,011公开了其它PWM方案，每个专利的全部内容通过引用而包含于 此。由于光的泄漏，MMD显示存在的一个问题是如何产生良好的黑水 平。因而，难以提供真实的"黑"；或者说，黑色调趋于呈现灰色。使该 问题恶化的一个问题是许多MMD显示器试图通过提供更亮的光源而增大 总的最大亮度。结果，更多光能趋于从标准化强度为零的显示漏出来，从 而更加限制了产生真实"黑"的能力。因而，这些MMD显示器提供的对 比度和黑水平都较差。为了解决此问题，已经在光路中使用光圈削弱光，从而提高对比度。 然而，由于机械式光圈的速度较慢，仅能在整个帧(包括帧中每个基色 域)上削弱光。此技术的一个问题是如果任何一个基色要求光的强度较 高，则不能在其它色域削弱光。如前所述，在现有技术中需要改进的空间光调制器装置和操作空间光 调制器以提高显示系统对比度的方法。
技术实现思路
本专利技术实施例涉及使用诸如固态光源的一个或者多个快速响应光源以 及一个或者多个空间光调制器装置来提高显示系统的对比度的显示系统和 方法。操作微镜阵列的方法的一个实施例包括提供适于将光导向到微镜阵列 的快速响应光源。如果在时间段期间微镜阵列的镜子都不会处于开通状 态，则为该时间段提供来自快速响应光源的低强度光。操作微镜阵列的方法的另一实施例包括在帧的色域的时间段期间提供 从快速响应光源导向到微镜阵列的高强度光，并在同一帧的其他色域的其 他时间段期间提供来自快速响应光源的低强度光。显示系统的一个实施例包括一个或者多个空间光调制器装置。 一个或 者多个快速响应光源导向到一个或者多个空间光调制器装置。控制器耦合到一个或者多个快速响应光源以在高强度光模式和低强度光模式下操作每 个快速响应光源。附图说明以以上所述的本专利技术的特征可以得到详细理解的方式，参照实施例对 以上简要概括的本专利技术进行更具体的描述， 一些实施例图示在附图中。然 而，还要注意附图仅仅图示本专利技术的典型的实施例，因而不能认为是对本 专利技术的限制，因为本专利技术可以容许其它相同效果的实施例。图1是二进制加权PWM方案的一个示例的比特块表示。图2是根据本专利技术一个实施例包括快速响应光源和单个微镜阵列的 MMD显示系统的示意图。图3是根据本专利技术一个实施例包括三个快速响应光源和一个微镜阵列 的MMD显示系统的示意图。图4是根据本专利技术一个实施例包括快速响应光源和三个微镜阵列的 MMD显示系统的示意图。图5是根据本专利技术一个实施例包括三个快速响应光源和三个微镜阵列 的MMD显示系统的示意图。图6的时间图概念性图示了根据本专利技术一个实施例在具有滤色器轮的 MMD显示系统中如何将帧分成色域。图7的时间图概念性图示了根据本专利技术一个实施例在没有滤色器轮的 MMD中如何将帧分成色域。图8的时间图概念性图示了根据本专利技术一个实施例针对每个颜色有单 独的微镜阵列的MMD显示器中如何控制帧。图9图示了根据本专利技术一个实施例用于控制色域和快速响应光源的调 制序列。图10是根据本专利技术一个实施例， 一组成像器区域的二进制加权段 (诸如图9的一组成像器区域中的二进制加权序列之一)的比特块表示。 图11是用于根据本专利技术一个实施例控制色域的快速响应光源以提供 更高对比度的方法步骤的流程图。具体实施方式本专利技术的实施例涉及使用一个或者多个快速响应光源(如多个快速响 应光源)和一个或者多个空间光调制器装置以提高显示系统的对比度的显 示系统和方法。例如，在某个实施例中，使用一个或者多个快速响应光 源，其能够在镜子不处于开通状态的调制时间单元期间被快速关闭或者快 速改变到较低强度。因而，提高了对比度或者黑水平。如此处使用，术语"快速响应光源"包括激光器、发光二极管、超高 性能灯或者对于改变光强度具有比较快的响应时间(诸如约40微秒或者 更小的响应时间)的任何其它光源。快速响应光源具有的改变光强度的响 应时间一般应该比调制时间单元小。响应时间越快，将固态光源关闭或者 将其改变到较低强度的机会就越多。能够从高强度改变到低强度的任何快 速响应光源都可以有利地用作本专利技术的一部分。如此处所使用，术语"低强度光"包括从暗的快速响应光源提供的 光，包括被关闭时的快速响应光源。在某些实施例中，优选地，可以仅使 该光源变暗的。在某些实施例中，可以优选地关闭该光源以提供最大的对 比度可能提高量。如此处使用，术语"高强度光"是指从强度比低强度光高的快速响应 光源提供的光。如此处所使用，术语"对比度"是指显示器屏幕针对处于全开通状态 的色域所输出的光与该显示器屏幕针对处于全关闭状态的该色域所输出的 光的比率。在"全关闭"水平中非常小的变化也会显著降低所测量的对比度。例如，如果全开通被测量为750单位(流明、尼特等)并且全关闭是 0.5单位，则对比度是1500:1。如果能将全关闭状态降低到0.4单位，则对 比度将增大到1875:1。此处所用的对比度不是指通过黑色矩形和白色矩形 交替的图案(用从白色矩形输出的平均光除以从黑色矩形输出的平均光) 测量的ANSI对比度。图2是根据本专利技术一个实施例的MMD显示系统30的示意图，该系统 包括快速响应光源31和单个微镜阵列33。快速响应光源31布置成使来自快速响应光源的光束被导向为穿过旋转滤色器轮32，旋转滤色器轮32具 有一个或者多个红色、绿色和蓝色部分。滤色器轮32还可以具有白色或 者透明部分以增大所显示的白光量。红色、绿色、蓝色光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作微镜阵列的方法，包括：　　　　提供适于将光导向到微镜阵列的快速响应光源；以及　　　　如果在时间段期间所述微镜阵列没有镜子会处于开通状态，则为所述时间段提供来自所述快速响应光源的低强度光。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：威廉托马斯威特赫尔福德，
申请(专利权)人：明锐有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]