專利名稱：使用機電光柵裝置的寬色域彩色顯示設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及形成二維圖象的顯示系統(tǒng)，更具體地涉及使用機電光柵裝置生成具有加寬的彩色色域的圖象的彩色顯示設備和方法。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字技術(shù)的到來和全數(shù)字投影系統(tǒng)的演示，在增加可被顯示的彩色的范圍或色域方面有很大的興趣，以便提供比起由于膠卷染料或熒光體的色域限制可能得到的圖象更逼真更鮮艷的圖象。由國際照射委員會開發(fā)的熟悉的三色激勵的CIE彩色模型表示由標準的觀察者感知的彩色空間。圖1a顯示CIE彩色模型，它把可見的色域200表示成為熟悉的“馬蹄形”曲線。在可見的色域200內(nèi)，傳統(tǒng)的顯示裝置的色域例如可由諸如標準SWPTE(活動圖象和電視工程師協(xié)會)熒光體的三邊裝置色域202來表示。正如在彩色投影技術(shù)中熟知的，希望顯示裝置提供盡可能大的可見的色域200，以便忠實地表示圖象的實際的彩色。
參照圖1a，純的飽和的光譜彩色被變換到可見的色城200的“馬蹄”形狀的周界。顯示器的分量彩色(典型地是紅色，綠色，和藍色(RGB))規(guī)定用于彩色色域的多邊形的角頂，由此規(guī)定裝置色域202的形狀和限制。理想地，這些分量彩色盡可能接近可見的色域200的周界?！榜R蹄形”的內(nèi)部然后包含彩色的混合體的所有的變換，例如，包括純彩色與白色的混合體，諸如光譜紅色與加上的白色的混合體，它變?yōu)榉奂t色。
增大該裝置色域202的尺寸的一個簡單的策略是使用具有純光譜或至少具有良好光譜純度的光源。激光器，由于它們的固有的光譜純度，特別有利于使得裝置色域202最大化。用于擴展彩色色域的第二個策略是從裝置色域202的傳統(tǒng)的三角形區(qū)域(如圖1a所示)移到多邊形區(qū)域，如圖1b的擴展的裝置色域204所示。為了做到這一點，優(yōu)選地，應當加上一個或多個附加的分量彩色。
已經(jīng)提出可采用來自各種彩色光源的3個以上的分量彩色的投影設備解決方案。然而，對于大多數(shù)情況，所提出的解決方案并沒有使之沿著彩色色域擴展；在某些情形下，附加上的彩色不是針對光譜純度進行選擇的，而是針對某些其他特性進行選擇的。使用三個以上的分量彩色源的投影儀的揭示內(nèi)容包括以下內(nèi)容美國專利No.6,256,073，2001年7月3日(Pettitt)揭示了使用濾色旋輪裝置的投影設備，它提供四種彩色，以便保持亮度和白色點純度。然而，在這種結(jié)構(gòu)中附加上的第四種彩色在光譜上不是純的，而是白色的，以便增加顯示器的亮度，以及使得任何不合適的彩色色調(diào)最小化。應當指出，白色是“色城內(nèi)”彩色添加；根據(jù)彩色理論，加上白色實際上會減小彩色色域。同樣地，Raj等人在2001年4月24日授權(quán)的美國專利No.6,220,710揭示了在投影設備中把白色光通道附加到標準的R、G、B光通道。正如剛才指出的，加上白色光可以提供加上的發(fā)光度，但限制彩色色域。美國專利No.6,191,826，2001年2月20日(Murakami等)揭示了使用從單個白色光源得到的四種彩色的投影設備，其中附加上第四種彩色，橙色，補償影響主要的綠色路徑的光譜分布的不想要的影響。在美國專利No.6,191,826的設備中，所使用的特定的白色光源正巧包含不同的橙色光譜分量。為了補償這一點，使用濾色來衰減來自綠色光分量的不想要的橙色光譜內(nèi)容，以便得到具有改進的光譜純度的綠色光。然后，為了補償最后得到的亮度損失，加上單獨的橙色光作為第四彩色。該揭示內(nèi)容表示，彩色范圍的某些擴展作為邊緣效應被感受到。然而，對于彩色色域，重要的是觀察到在美國專利No.6,191,826中揭示的解決方案沒有適當?shù)財U展投影設備的彩色色域。根據(jù)以上參照圖1a和1b描述的彩色色域多邊形，橙色光的添加可以加上第四個角頂；然而，任何加上的橙色角頂非常接近于在紅色和綠色角頂之間已經(jīng)形成的直線。因此，新形成的色域多邊形，比起使用三個分量彩色形成的三角形，最好也只呈現(xiàn)非常少量的面積增加。而且，除非提供接近純的波長的橙色，使用美國專利No.6,191,826中揭示的方法，在彩色色域上甚至還有小的減小。
值得指出的是，以上列出的解決方案中沒有一個瞄準擴展彩色色域作為目標或沒有揭示用于得到擴展的彩色色域的方法。事實上，對于以上列出的每個解決方案，加上第四彩色后彩色色域甚至有某些損失。
與以上的專利揭示內(nèi)容相對照，專利申請WO 01/95544 A2(Ben-David等)揭示了使用具有4種或4種以上的基本飽和彩色的空間光調(diào)制器的、如圖1b所示的用于彩色色域擴展的顯示設備和方法。在一個實施例中，專利申請WO 01/95544教導使用彩色旋輪，用于提供四個或多個基本上飽和的彩色的每個彩色給單個空間光調(diào)制器。在替換的實施例中，這個專利申請教導把來自單個光源的光分裂成四個或多個分量彩色，并部署對于每個分量彩色的專用空間光調(diào)制器。然而，雖然專利申請WO 01/95544可能顯示提供改進的彩色色域的裝置，但對于在那里揭示的傳統(tǒng)的設計解決方案有若干缺點。當復用單個空間光調(diào)制器以便操縱三個以上的彩色時，主要的關(guān)心涉及到顯示數(shù)據(jù)的定時。所采用的空間光調(diào)制器，優(yōu)選地，應當以在數(shù)據(jù)處理路徑上的高速支持部件提供非常高速的刷新性能。圖象數(shù)據(jù)的并行處理很可能是必要的，以便以對于保持無閃爍的活動圖象顯示所需要的速率來把象素數(shù)據(jù)裝載到空間光調(diào)制器。還應當指出，傳統(tǒng)的LCD調(diào)制器的建立時間，典型地對于每個彩色在10-20毫秒的范圍內(nèi)，這進一步縮短了可供使用的投影時間，因此，抑制了亮度。亮度的損失早已是三色彩色旋輪解決方案的公認的缺點，它成為隨著添加每個附加的彩色而帶來的越來越大的問題，因為對于任何一個彩色，可供使用成比例的更小的光量。而且，把濾色旋輪用于以足夠高的速率提供接連的分量彩色具有進一步的缺點。這樣的濾色旋輪優(yōu)選地應當以非常高的速度旋轉(zhuǎn)，它需要精確的控制反饋環(huán)，以便保持與數(shù)據(jù)裝載和裝置調(diào)制時序精確同步。在濾色過渡期間的附加的“停滯時間”在使用三色濾色旋輪的裝置中已經(jīng)很大，它將進一步減小亮度和使得時序同步復雜化。濾色旋輪與中性密度濾色器耦合并且在光的路徑中旋轉(zhuǎn)，這將會引入附加的花費和復雜性。雖然旋轉(zhuǎn)濾色旋輪早已被采用用于彩色投影設備，但這樣的機械解決方案的固有的缺點是大家公認的。使用專用于每個彩色的空間光調(diào)制器的另一個解決方案引入其他令人關(guān)注的問題，包括對于分量彩色的正確的使之沿著。專利申請WO 01/95544的揭示內(nèi)容教導對于每個彩色部署單獨的投影系統(tǒng)，這將是昂貴的以及需要對于每個顯示屏幕尺寸和距離分開的使之沿著程序過程。從單個光源提供照射導致減小的亮度和對比度。因此，雖然專利申請WO 01/95544的揭示內(nèi)容在理論上教導色域擴展，但實際上所建議的設計解決方案有多個重大的缺點。正如專利申請WO 01/95544的研究清楚地表明的那樣，對于三色投影很難解決的問題(諸如時序同步、彩色使之沿著、保持亮度和對比度，空間光調(diào)制器的花費和總的復雜性)，在試圖使用四個或更多個分量角頂彩色時，甚至是更具挑戰(zhàn)性的。
當前，對于數(shù)字電影投影和家庭影院系統(tǒng)的具有前景的解決方案，作為圖象形成裝置，采用兩種類型的區(qū)域空間光調(diào)制器(SLM)中的一種。區(qū)域空間光調(diào)制器具有光閥元件的二維陣列，其中每個元件相應于圖象象素。每個陣列元件是分開地可尋址和被數(shù)字地控制來調(diào)制來自光源的發(fā)射的或反射的光。有兩種突出的區(qū)域空間光調(diào)制器在數(shù)字投影和印刷設備中被傳統(tǒng)地采用來形成圖象，它們是數(shù)字微反射鏡器件(DMD)和液晶器件(LCD)。
使用一個或多個DMD的原型投影儀早已被演示。DMD器件在許多專利中被描述，例如，1984年4月10日授權(quán)給Hornbeck的美國專利No.4,441,791；1996年7月9日授權(quán)給Hornbeck的美國專利No.5,535,047；1997年2月4日授權(quán)給Hornbeck的美國專利No.5,600,383；1998年2月17日授權(quán)給Heimbuch的美國專利No.5,719,695。采用DMD的投影設備的光學設計在以下專利中被揭示1999年6月22日授權(quán)給Tejada等的美國專利No.5,914,818；1999年7月27日授權(quán)給Dewald的美國專利No.5,930,050；1999年12月28日授權(quán)給Anderson的美國專利No.6,008,951；以及2000年7月18日授權(quán)給Iwai的美國專利No.6,089,717。LCD設備在以下專利中部分地被描述1996年10月29日授權(quán)給Ruiz等的美國專利No.5,570,213；和1997年4月15日授權(quán)給Smith，Jr等的美國專利No.5,620,755。
雖然對于使用區(qū)域空間光調(diào)制器的RGB彩色代表已取得某些成功，但有很大的限制。例如，裝置時序和刷新周期可造成對于使用三源彩色的顯示設備的限制。使單個LCD器件適配于操縱附加的彩色需要更快速的圖象數(shù)據(jù)處理，允許甚至更少的刷新時間，以及減小總的亮度。使用多個LCD會是花費的以及引入使之沿著問題。LCD呈現(xiàn)出由于在結(jié)合激光源使用時的干擾造成的多個均勻性問題。LCD也給出對于圖象對比度的特定的挑戰(zhàn)；它很難達到需要的亮度水平，以及阻止來自光路徑的雜散光。雜散光阻止這樣的器件達到傳統(tǒng)的基于膠卷的顯示設備可提供的、高質(zhì)量的黑色。總之，使用LCD和其他二維空間光調(diào)制器的傳統(tǒng)方法似乎不能提供用來提供具有從現(xiàn)有的三色模型擴展的彩色色域的顯示設備的最好的解決方案。
線陣列，也可被看作為一維空間光調(diào)制器，比起以上描述的、二維LCD和DMD區(qū)域空間光調(diào)制器來說具有某些優(yōu)點。線陣列的固有的性能和優(yōu)點包括更高的分辨率的能力、減小的花費、和簡化的照射光學器件。特別感興趣的是線陣列比起它們的二維的對應物來說，是更適用于激光的調(diào)制器。例如，如在1994年5月10日發(fā)布的、授權(quán)給Bloom等的美國專利No.5,311,360中描述的，光柵光閥(GLV)線陣列是較早的線陣列類型，它提供使用激光源的高的亮度成像的可工作的解決方案。
最近，在2001年10月23日授權(quán)給Kowarz的、題目為“SpatialLight Modulator With Conformal Grating Device(具有保形的光柵裝置的空間光調(diào)制器)”的美國專利No.6,307,663中揭示了，機電保形光柵裝置，它包含在基片上由周期性的一系列中間支撐懸吊的帶狀元件。機電保形光柵裝置通過靜電激發(fā)被運行，它使得帶狀元件與支撐子結(jié)構(gòu)相一致，由此產(chǎn)生柵格。美國專利6,307,663的器件最近已被稱為保形GEMS器件，GEMS代表光柵機電系統(tǒng)。保形GEMS器件擁有多個吸引人的特性。它提供具有高的對比度和良好的效率的高速數(shù)字光調(diào)制。另外，在保形GEMS器件的線陣列中，工作區(qū)域是相對較大的，以及光柵周期的取向垂直于陣列方向。光柵周期的這個取向使得衍射的光束在緊靠線陣列的附近分開的，以及在大多數(shù)光學系統(tǒng)中保持空間分開的。當結(jié)合激光源使用時，GEMS器件提供卓越的亮度，速度和對比度。
2002年6月25日授權(quán)給Kowarz等的美國專利No.6,411,425揭示了在多個印刷和顯示實施例中采用GEMS裝置的成像系統(tǒng)。正如對于它的GLV對應物，GEMS裝置一次調(diào)制圖象的一個單個彩色和單個行。因此，形成彩色圖象效應適當?shù)募夹g(shù)，或者對于單個線調(diào)制器的每個彩色的照度和調(diào)制數(shù)據(jù)定次序，或者組合分開地調(diào)制的彩色圖象。對于傳統(tǒng)的RGB彩色系統(tǒng)，已開發(fā)了各種技術(shù)，以及被使用于使用三種彩色的彩色順序圖象形成，以及用于組合三種分開地調(diào)制的圖象。然而，將會看到，在使這些裝置適配到用于使用三個以上的彩色提供圖象的彩色顯示設備以產(chǎn)生擴展的彩色色域方面有重大的挑戰(zhàn)。
不管現(xiàn)有技術(shù)解決方案的缺點，將會看到，在提供具有擴展的彩色色域的圖象顯示方面有重大的優(yōu)點。自然的彩色可以更逼真地重現(xiàn)。同時，計算機生成的圖象，不限于自然發(fā)現(xiàn)的彩色和色調(diào)，可以更鮮明地被顯示。因此，需要有用于觀看具有擴展的彩色色域的圖象的改進的成像的解決方案，其中該解決方案提供結(jié)構(gòu)簡單的設備，使得色差和圖象失真最小化，以及滿足所要求的、對于高對比度，高亮度，高速度，靈活的操作，和降低的成本的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，通過提供具有由三個以上的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的、用于在顯示面上形成彩色圖象的、改進的成像設備而克服以上闡述的一個或多個問題，該設備包括(a)光源，包括至少一個二色組合器，用于傳輸?shù)谝唤琼敳噬头瓷涞诙琼敳噬讲噬M合單元，彩色組合單元引導在任何一個時間具有至少四個不同的角頂彩色中的任何一個角頂彩色的彩色的照射光束使之沿著照射軸；(b)機電光柵裝置的線陣列，用于接收沿著照射軸的彩色照射光束；(c)阻擋元件，用于阻擋從機電光柵裝置的線陣列反射的零階光束到達顯示面；(d)與掃描元件共同工作的投影透鏡，用于引導來自機電光柵裝置的線陣列的至少一個衍射的光束射向顯示面，由此在顯示面上形成線陣列的行圖象；以及(e)邏輯控制處理器，用于控制光源的時序和用于提供圖象數(shù)據(jù)到機電光柵裝置的線陣列。
本發(fā)明也提供一種用于為在顯示面上形成彩色圖象的成像設備提供由三個以上的基本上單色的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的方法，包括(a)提供沿著照射軸的、在任何一個時間具有至少四個不同的角頂彩色中的任何一個角頂彩色的彩色的照射光束；(b)放置機電光柵裝置的線陣列，以便接收沿著照射軸的彩色照射光束；(c)阻擋從機電光柵裝置的線陣列反射的零階光束到達顯示面；(d)使多階衍射的光束射向掃描元件，以便引導該多階衍射光束射向顯示面；以及(e)控制彩色的照射光束的時序和被提供到機電光柵裝置的線陣列的圖象數(shù)據(jù)。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是，它利用GLV和保形GEMS裝置的固有的高分辨率、高效率、和高對比度的能力。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，它采用能夠達到對于大尺度顯示和投影應用所需要的、高的亮度水平的圖象成形裝置。
本發(fā)明的再一個優(yōu)點是，它通過選擇地使用四個或多個光源彩色而允許彩色色域的擴展。本發(fā)明也允許顯示設備，通過適當?shù)臅r序改變，例如取決于場景內(nèi)容，在所使用的多個彩色之間進行切換的任選項。本發(fā)明也通過選擇可提供的角頂彩色的子集而允許改變彩色色域的范圍的任選項。
當結(jié)合附圖閱讀以下詳細的說明時，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白本發(fā)明的這些和其他特性與優(yōu)點，在附圖上顯示和描述本發(fā)明的說明性當結(jié)合附圖閱讀以下的說明時，將更好地了解本發(fā)明。


圖1a是顯示傳統(tǒng)地由三個分量角頂彩色規(guī)定的典型的彩色空間的現(xiàn)有技術(shù)的圖形；圖1b是顯示使用四個分量角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色空間的現(xiàn)有技術(shù)的圖形；圖2a是顯示使用用于圖象調(diào)制的保形GEMS裝置的顯示設備的基本部件的示意圖；圖2b是顯示可被使用于圖2a的裝置的五彩色光源的示意圖；圖3是使用機電光柵裝置的四彩色顯示設備的光學部件的示意圖；圖4是顯示使用三個機電光柵裝置的四彩色顯示設備的光學部件的示意圖；圖5是顯示使用四個機電光柵裝置的四彩色顯示設備的光學部件的示意圖；圖6是顯示具有用于每個彩色的可變的光源亮度水平的四彩色顯示設備的光學部件的示意圖；以及圖7是顯示被利用于圖6的結(jié)構(gòu)的、在窄的波長范圍上的特征濾色器響應的圖形。
具體實施例方式
本說明具體地針對形成按照本發(fā)明的設備的部件的元件，或更直接地與按照本發(fā)明的設備共同協(xié)作的元件。將會看到，沒有具體地顯示或描述的元件可以取本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的各種形式。
本發(fā)明的特性是使用一個或多個機電光柵裝置來調(diào)制具有四個或多個基本上單色的角頂彩色的光，以提供具有擴展的彩色色域的顯示設備。
對于下面的說明，對于單個彩色路徑特定的分量可以用附著到零件號上的字母更具體地表示。在使用的場合下，字母相應于彩色路徑；例如，“r”是對于紅色所附著的，“b”是對于藍色，“g”是對于綠色，“y”是對于黃色，“yg”是對于黃綠色，以及“bg”是對于藍綠色。
在本專利申請中使用的術(shù)語“角頂彩色”是指規(guī)定用于顯示設備的彩色色域多邊形的角頂?shù)?、從光源發(fā)射的分量彩色?；剡^來參照圖1b，例如，用于成像設備的擴展的裝置色域204的四個角頂彩色規(guī)定角頂203a、203b、203c、和203d。在本專利申請中使用的術(shù)語“基本上單色角頂彩色”是指具有高度的光譜純度的角頂彩色。理想地，基本上單色角頂彩色，諸如來自激光器的，具有單個波長。也就是，對于基本上單色角頂彩色，它的角頂203a、203b、203c、和203d直接位于可見的色域200的曲線上，如圖1b所示。這將使得彩色色域最大化。然而，實際上，不是所有的激光源都是在頻譜上純的，呈現(xiàn)這個“理想的”單色性；例如，對于某些類型的激光器件，諸如短脈沖激光器，可以有某些不想要的光譜發(fā)射量。實際上，在最大的彩色色域與斑點的減小之間有一個折衷。對于基本上單色激光源，不想要的斑點被最大化。對于不太完美的激光發(fā)射，斑點被相應地減小。所以，對于具有最小的斑點的高質(zhì)量顯示性能，基本上單色角頂彩色由非常接近于單色的激光器適當?shù)靥峁@樣，對于圖1b，它的相應的角頂203a、203b、203c、或203d非常接近于可見的色域200的曲線。通過比較，由CRT熒光體發(fā)射的、和呈現(xiàn)寬的光譜內(nèi)容的彩色，正如在圖1a上三角形裝置色域202的角頂處表示的，在本專利申請的上下文中不被看作為是基本上單色角頂彩色。
單個機電光柵光調(diào)制器85裝置的實施例參照圖2a，顯示設備10顯示使用機電光柵光調(diào)制器85，在優(yōu)選實施例中的保形GEMS裝置的線陣列，從而形成和投影一個圖象的部件的基本結(jié)構(gòu)。光源20提供照射，它通過球形透鏡72和柱形透鏡74被調(diào)節(jié)，以及被引導而射向轉(zhuǎn)動反射鏡82。從轉(zhuǎn)動反射鏡82反射的光通過在機電光柵光調(diào)制器85處的衍射被調(diào)制。來自機電光柵光調(diào)制器85的已調(diào)制的衍射光被衍射通過轉(zhuǎn)動反射鏡82，以及被透鏡75引導到掃描反射鏡77。轉(zhuǎn)動反射鏡82用作為阻擋元件，用于來自機電光柵光調(diào)制器85的零階反射光。
當掃描反射鏡77旋轉(zhuǎn)時，來自機電光柵光調(diào)制器85的各個已調(diào)制的行圖象在顯示面上形成二維圖象?？刂七壿嬏幚砥?0根據(jù)掃描反射鏡77的位置逐行地提供圖象調(diào)制數(shù)據(jù)到機電光柵光調(diào)制器85?？扇芜x地，光源20的控制也可由控制邏輯處理器80提供。對于在一個實施例中的高的光效率和高對比度，在顯示面90上形成的圖象的投射的行優(yōu)選地從來自機電光柵光調(diào)制器85的已調(diào)制光的兩個或多個衍射階數(shù)中被形成。在一個實施例中，顯示面90是前投影屏幕；然而，對于后投影面，諸如背光顯示板或其他觀看的表面，將使用類似的結(jié)構(gòu)和運行。
可任選的交叉階(cross-order)濾色器110可被放置在靠近透鏡75的傅立葉(焦點的)面，以減小在已調(diào)制的光中的不想要的衍射的交叉階的投影。掃描反射鏡77可被適當?shù)囟ǔ叽?，使得已調(diào)制的光的衍射的交叉階分量被引導到它的工作區(qū)域以外；這允許掃描反射鏡77在功能上等價于用于抑制特定的衍射的階的交叉階濾色器110。
圖2b以示意圖的形式顯示在圖2a的傳統(tǒng)模型中的光源20可如何改變，以允許使用多個角頂彩色。在圖2b的例子中，來自綠色光源20g、藍色光源20b、黃色光源20y、藍綠色光源20bg、或紅色光源20r的任何的光源的光，可作為沿著照射軸O的源照射被提供。彩色組合元件73，諸如X立方體、X棱鏡、或Philips棱鏡可被使用來引導彩色使之沿著照射軸O。因為X立方體可接受來自多到三個方向的輸入光，故到X立方體的一個或多個輸入路徑優(yōu)選地還應當被多個彩色共享，正如所顯示的。例如，二色組合器94把來自藍色光源20b和藍綠色光源20bg的角頂彩色光組合到輸入路徑I1。同樣地，輸入路徑I3是通過使用第二個二色組合器94對于來自黃色光源20y和紅色光源20r的角頂彩色光被共享的。在這個例子中的輸入路徑I2只具有來自綠色光源20g的光。應當強調(diào)，這個五彩色組只是一個例子；可以采用通過使用諸如用于提供改進的彩色代表的想要的結(jié)果的光譜純度和適用性的準則選擇的、其他角頂彩色。
多個機電光柵光調(diào)制器85裝置的實施例雖然圖2b的光源20的安排可被使用于圖2a的調(diào)制和投影部件，但有某些明顯的困難。因為機電光柵光調(diào)制器85一次調(diào)制一個彩色，故控制邏輯處理器80優(yōu)選地應該使任何單獨的光源20b、20y、20g、20bg或20r的啟動與被提供到機電光柵光調(diào)制器85的圖象數(shù)據(jù)以及與掃描反射鏡77的旋轉(zhuǎn)相同步。在彩色之間進行足夠快速的切換，以便有效地使用附加的角頂彩色和保持對于給定的顯示或?qū)τ谕队靶枰牧炼人娇赡苁遣粚嶋H的。其他復雜性包括保持足夠的幀速率和總的動態(tài)范圍的考慮。
參照圖3，圖上顯示本發(fā)明的、對于使用四個GEMS裝置的顯示設備70的實施例，一個GEMS裝置專用于每個角頂彩色機電光柵光調(diào)制器85r調(diào)制在打到轉(zhuǎn)動反射鏡82后的、來自紅色光源20r的光；機電光柵光調(diào)制器85y調(diào)制來自黃色光源20y的光；機電光柵光調(diào)制器85g調(diào)制來自綠色光源20g的光；機電光柵光調(diào)制器85b調(diào)制在打到轉(zhuǎn)動反射鏡82后的、來自藍色光源20b的光。再次地，彩色路徑在彩色組合元件73處(諸如使用X立方體)被組合。綠色和黃色彩色路徑通過使用二色組合器92被組合。綠色光源20g(在圖3所示的實施例中)具有p偏振，正如雙箭頭符號表示的，以及黃色光源20y具有s偏振。這些角頂彩色藉助于二色組合器92被引導而射向偏振光束分離器93。替換地，根據(jù)黃色光源20y和綠色光源20g的偏振狀態(tài)，可以采用第二偏振光束分離器來代替二色組合器92。偏振光束分離器93傳輸p偏振的光和反射s偏振的光。具有p偏振的綠色光通過偏振光束分離器93和通過波板91g被發(fā)送到機電光柵光調(diào)制器85g。來自機電光柵光調(diào)制器85g的已調(diào)制的綠色光，在再次傳送通過波板91g后具有s偏振，然后從偏振光束分離器93被反射，該偏振光束分離器93引導該已調(diào)制的光通過彩色組合元件73。黃色光首先在二色組合器92處被反射，以及被引導到偏振光束分離器93。具有s偏振的黃色光從偏振光束分離器93被反射，從而通過波板91y傳輸，以及被黃色機電光柵光調(diào)制器85y調(diào)制。已調(diào)制的黃色光再次通過波板91y，以及通過偏振光束分離器93和被發(fā)送到彩色組合元件73。波板91g和91y(優(yōu)選地四分之一波長波板)分別旋轉(zhuǎn)入射的(進入的)綠色和黃色光的偏振和已調(diào)制的(外出的)綠色和黃色光的偏振。結(jié)果，已調(diào)制的黃色光被發(fā)送通過偏振光束分離器93，被彩色組合元件73引導而射向透鏡75和掃描反射鏡77。多階波板97校正從偏振光束分離器93發(fā)出的已調(diào)制的光的偏振，這樣，已調(diào)制的綠色和黃色光都具有對于得到由彩色組合元件73進行的有效的操縱所需要的偏振狀態(tài)。
圖3上給出的安排利用四個機電光柵光調(diào)制器85r，85y，85g，和85b，每個調(diào)制器專使用于單個彩色，它們可同時運行。光闌95用作為阻擋元件，阻擋對于任何組合兩個或多個彩色的彩色路徑的零階反射。在它的最簡單的形式中，光闌95是不反射的。
共享的機電光柵光調(diào)制器85裝置的實施例可以看到，可以有減小顯示設備70的復雜性和花費而不犧牲圖象質(zhì)量的優(yōu)點。參照圖4，圖上顯示另一種四色顯示設備70，它通過只使用三個機電光柵光調(diào)制器85r、85b、和85gy而降低成本。相對于彩色組合元件73的表面對角線地放置的這三個機電光柵光調(diào)制器85r、85b、和85gy不需要轉(zhuǎn)動反射鏡82；僅僅需要光闌95來阻擋零階反射。機電光柵光調(diào)制器85r和85b分別調(diào)制來自光源20r20b的紅色和藍色光，以及引導已調(diào)制的光作為衍射的階射向彩色組合元件73。彩色組合元件73又引導已調(diào)制的紅色和藍色光通過透鏡75，并射向掃描反射鏡77用于投影。然而，黃色和綠色彩色調(diào)制不同地被操縱。機電光柵光調(diào)制器85gy接收來自光源20g的入射綠色光，它是通過二色組合器92傳輸?shù)摹Ｌ鎿Q地，來自光源20y的黃色光從二色組合器92被反射，以及射到機電光柵光調(diào)制器85gy。因為機電光柵光調(diào)制器85gy一次只能調(diào)制一個彩色，控制邏輯處理器111被提供給交替地照射的光源20y和20g，用于這兩個彩色的接連的調(diào)制(否則被稱為交替的彩色已調(diào)制光束)，例如，以人的觀察者不能感知的速率交替，諸如60Hz。控制邏輯處理器111把這種彩色控制與它呈現(xiàn)彩色圖象數(shù)據(jù)到機電光柵光調(diào)制器85gy相同步。在綠色和黃色光源20g和20y是激光器的場合下，控制邏輯處理器111能夠通過使激光器功率直接循環(huán)變化從而以對于這種復用操作而言是足夠快速的速率來控制照射?？扇芜x地，在用于這個用途的照射路徑上可以采用光閥(未示出)。
仍舊參照圖4，應當指出，通過復制對于黃色和綠色彩色路徑顯示的圖案，有可能進一步減小花費，這樣，對于四個彩色只需要兩個機電光柵光調(diào)制器。也就是，紅色和藍色光源20r和20b也可被引導而射向單獨的二色組合器92，以及分別用于紅色和藍色光的、單個機電光柵光調(diào)制器85r和85b可被控制邏輯處理器111控制，以形成包括交替的彩色已調(diào)制的光束的復用的彩色圖象，它然后被引導而射向彩色組合元件73。圖4的安排適合于使用GLV或GEMS裝置作為機電光柵光調(diào)制器85。然而，對于GLV裝置，三個光闌95被位于透鏡75的傅立葉面的單個光闌95代替。
通過圖4的總的安排，可以采用通過使用偏振來分開光的技術(shù)，類似于對于圖3描述的那些技術(shù)，這樣，偏振光束分離器93可以替代二色組合器92。然而，再次地，這需要使用多階波板97，這樣，在兩個不同的彩色被同一個機電光柵光調(diào)制器85調(diào)制的場合下，每個已調(diào)制的彩色具有適合的偏振狀態(tài)。
將會看到，當使用彩色復用的線調(diào)制器時，由于在形成二維圖象時各個彩色行的輕微的誤對準，會出現(xiàn)非故意的成象的畸形物。補償輕微的誤對準的技術(shù)包括周期地改變共享同一個機電光柵光調(diào)制器85的彩色的時序序列。對于圖4的安排和機電光柵光調(diào)制器85gy，例如，在圖象幀N中，首先投影綠色行。在顯示下一個圖象幀N+1時，時序序列被倒過來，這樣，黃色行首先被投影，而不是綠色行(1)，因此交替時序序列(2)。
參照圖5，圖上顯示由于組合顯示設備70內(nèi)的彩色路徑的另一個替換的安排。這里，二色組合器113被使用來組合用于彩色組合元件73的綠色和黃色彩色調(diào)制路徑。分開的機電光柵光調(diào)制器85然后被使用于每個角頂彩色。
圖5也包括可任選的補償元件89，用于均衡用于紅色和藍色彩色調(diào)制的光學路徑長度。補償元件89可以是位于光學路徑上的立方體或其他光學部件，以幫助減小由于路徑長度差引起的成像色差。具有比空氣更高的折射率，補償元件89有效地伸長相對于透鏡75的一個或多個彩色的光學路徑長度。
用于組合光源的進一步的技術(shù)可以知道，激光器功率可以通過組合沿單個光路徑的一個或多個激光光束而被提升。參照圖6，顯示設備70具有紅色、綠色、藍色、和黃色機電光柵光調(diào)制器85r、85g、85b、和85y。具體地參照紅色路徑，提供了多個紅色光源20r1、20r2、和20r3。二色濾色器40r1，40r2，和40r3被使用來組合沿著用于由機電光柵光調(diào)制器85r進行的調(diào)制的單個路徑的、來自多個紅色光源20r1、20r2、和20r3的光。為了提供這個功能，必須使得各個光源20r1、20r2、和20r3的輸出波長與相應的二色濾色器40r1、40r2、和40r3的濾色特性相匹配。參照圖7，圖上顯示分別對于二色濾色器40r1、40r2、和40r3的一系列代表性響應曲線240a、240b、240c。曲線240a、240b、240c畫出濾色器傳輸(作為百分數(shù))對波長的關(guān)系。通過使用這個原理，如圖6所示，二色濾色器40r1反射來自光源20r1的光以及傳輸來自光源20r2和20r3的光。同樣地，二色濾色器40r2反射來自光源20r2的光以及傳輸來自光源20r3的光。二色濾色器40r3反射來自光源20r3的光以及可被設計成傳輸來自一個或多個附加的紅色光源20r的光。在光源20r3是在序列中的最后的光源的場合下，反射鏡可以替代二色濾色器40r3，或光源20r3可被放置成直接通過二色濾色器40r2傳輸。這個圖案需要光源20r1、20r2、和20r3按照它們的不同的波長被分類，互相改變得足夠大，以允許由二色濾色器40r1、40r2、和40r3進行選擇性反射和傳輸。回過來參照圖7的示例的圖形，與光源20r1的輸出波長相匹配的二色濾色器40r1具有曲線240a的傳輸響應。這允許二色濾色器40r1以至少80％效率傳輸638nm和更高的紅色波長。與光源20r2的輸出波長相匹配的二色濾色器40r2具有曲線240b的傳輸響應。這允許二色濾色器40r2以至少80％效率傳輸648nm和更高的紅色波長。同樣地，與光源20r3的輸出波長相匹配的、并具有曲線240c的傳輸響應的二色濾色器40r3以至少80％效率傳輸658nm和更高的紅色波長。通過使用這個圖案，具有最低的波長響應的二色濾色器40r1傳送所有的更高的波長；每個接連的二色濾色器40可能是更有限的。
圖6的部件安排允許在每個彩色路徑內(nèi)選擇地加上附加的亮度。這種“聯(lián)接的”安排對于提升一個或多個分量角頂彩色的電平可能是有用的。然而，雖然這個解決方案提高亮度，但彩色色域必然有某些損失，因為復合的彩色的光譜純度被削減。
控制邏輯處理器111的作用如圖4所示，控制邏輯處理器111的作用可以以多種方式被擴展，用于引導光源20r、20g、20b、20y、20bg等的運行。例如，對于圖6的安排，控制邏輯處理器111(圖6上未示出)可以控制在一個或多個彩色調(diào)制路徑內(nèi)的源照射的強度?？刂七壿嬏幚砥?11可選擇地控制哪些激光器在哪個彩色通道上被激勵?？刂七壿嬏幚砥?11可交替地控制射向同一個機電光柵光調(diào)制器85的兩個不同地彩色光源20的排序，正如對于圖4描述的。
另外，如想要的那樣，控制邏輯處理器111可被編程來選擇或禁止任何彩色的顯示，以使得觀看經(jīng)驗最佳化。某些類型的場景內(nèi)容，例如，可以通過只使用三個角頂彩色被適當?shù)仫@示。例如，在傳統(tǒng)的活動圖象顯示投影中，標準室內(nèi)場景通過使用傳統(tǒng)的紅色、綠色、和藍色(RGB)彩色分量被真實地顯示。傳統(tǒng)的圖象數(shù)據(jù)代表提供對于每個象素分量的RGB數(shù)據(jù)值。當在三色模型下運行時，顯示設備70然后可忠實地顯示這樣的場景。然而，對于計算機生成的場景材料，傳統(tǒng)的RGB色域(如圖1a上顯示的)可能是有限的。正如在彩色代表技術(shù)領(lǐng)域中熟知的，計算機生成的彩色只通過使用RGB色素是不能忠實地表示的。因此，對于計算機生成的圖形，由顯示設備70從標準3色表示法切換到4色、5色或6色表示法是有利的。通常，顯示設備70可以根據(jù)場景內(nèi)容在顯示P個彩色與P+1個彩色之間進行切換，其中P是整數(shù)。替換地，不同類型的場景可以從由第四、第五、或第六角頂彩色提供的加上的彩色色域中獲得好處。例如，加上藍綠色彩色分量可豐富海底場景的顯示?；蛘撸由宵S色分量可增加沙漠或草地場景的彩色的呈現(xiàn)。
所以，控制邏輯處理器111可被使用來控制對于顯示每個單獨的象素或場景幀所允許并使用的彩色的數(shù)目，以允許顯示設備70，如有需要的話，甚至在同一個活動圖象呈現(xiàn)內(nèi)，甚至在幀之間，在3、4、5、6、或更多的光源彩色之間進行切換。可被使用來確定附加的角頂彩色是否應當被使用的因素，例如，包括激勵的彩色對于其是有用的象素的數(shù)目，以及在想要的彩色與傳統(tǒng)的RGB彩色色域之間的差值總量。
控制邏輯處理器111本身可以以多種方式被實施。在優(yōu)選實施例中，控制邏輯處理器111是放置在顯示設備70內(nèi)的專用PC工作站?？刂七壿嬏幚砥?11替換地可以通過使用，例如，專用微處理器、邏輯門陣列、或類似的可適配的邏輯器件被實施。
用于可選擇的彩色色域的角頂彩色選擇回過來參照圖1b，可以看到，顯示設備10(圖2a)如何簡單地通過構(gòu)建更大的多邊形，使用四個或更多個角頂彩色提供擴展的裝置色域204。作為替換例，顯示設備10也允許提供更多的角頂彩色的任選項，但如有需要的話，通過使用不同的具有三個角頂彩色的組而使用較小的裝置色域。例如，兩個替換的綠色波長可以是可提供的。例如，對于某些類型的成像，在角頂203c處的淺藍綠色可以提供最佳彩色色域，這樣，彩色色域是由在角頂(203a、203d、203c)處的彩色規(guī)定的三角形。其他類型的圖象可以通過使用在角頂203b處的更淺黃綠色更好地被表示，這樣，優(yōu)選的彩色色域?qū)⒂稍诮琼?203a、203d、203b)處的角頂彩色被規(guī)定。顯示設備10然后可在由不同的角頂彩色組(角頂203a、203d、203c)與(203a、203d、203b)規(guī)定的兩個稍微不同的色域之間進行切換，正如對于最有效的彩色呈現(xiàn)所需要的。通過這個安排，顯示設備10有效地提供可選擇的彩色色域，允許場景內(nèi)容變化、用戶色調(diào)標度喜好、圖象獲取條件、和其他變量。
回過來參照圖6，在任何彩色路徑上光源20的選擇性切換可被使用來服務于兩個用途的任一項。在第一種情形下，正如初始地參照圖6描述的，在彩色路徑上的多個光源可被激勵，以便提供該彩色的增加的亮度。例如，紅色光源20r1和20r2可被激勵，對紅色通道的亮度造成添加的影響。在第二種情形下，正如以上對于在色域之間進行的切換所描述的，在彩色路徑上的特定的光源可被激勵，以提供角頂彩色。例如，紅色光源20r2可被激勵，而不是紅色光源20r1，稍微改變最后得到的彩色色域。這種用于選擇多個或替換的光源的能力可以在顯示設備70的任何的、一個或多個彩色路徑上被使用。這個相同的原理可被應用于使用三個或多個彩色的、使用面或線空間光調(diào)制器的顯示設備。
光學部件任選項應當指出，圖3、4、5、和6只顯示了被使用于彩色調(diào)制的、顯示設備70的部件。掃描、投影、和顯示功能可以使用對于數(shù)字圖象顯示領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的部件。掃描反射鏡22是用于一次一行地對于顯示面90掃描圖象的、一組可能的裝置中最簡單的裝置。
圖3，4，5和6顯示優(yōu)選的彩色選擇，它允許寬的彩色色域紅色、綠色、藍色、和黃色。然而，應當強調(diào)，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，不同的彩色選擇可能適合于特定的類型的圖象或觀看條件。
因為它們的固有的亮度、窄的光束分布、和高光譜純度，故激光器是使用于優(yōu)選實施例的光源20。盡管比起激光器提供的滿意的結(jié)果較差，也可以使用亮的LED或替換的光源。
彩色組合元件典型地包括一個或多個二色表面，這些面被制作成反射或傳輸各種波長的光。圖2b、3、4、5、和6顯示X立方體或X棱鏡，它根據(jù)交叉的二色面運行，被使用于彩色組合。然而，彩色組合二色面的其他安排可替換地被使用于把多個輸入彩色引導到單個輸出彩色路徑中。
本發(fā)明是通過具體參照本發(fā)明的某些的優(yōu)選實施例詳細地描述的，但將會看到，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在如以上描述的和如在附屬權(quán)利要求中指出的、本發(fā)明的范圍內(nèi)實施變化和修正，而不背離本發(fā)明的范圍。例如，本發(fā)明的優(yōu)選實施例采用機電光柵光調(diào)制器8 5，由于它們的特定的優(yōu)點，諸如亮度和速度。然而，這里揭示的方法和設備可以更一般地應用于采用空間光調(diào)制器或其他類型的線調(diào)制器的顯示設備10。
具有由三個以上的角頂彩色規(guī)定的彩色色域的、用于在顯示面上形成彩色圖象的、成像設備，包括(a)用于提供第1彩色已調(diào)制的光束的二彩色調(diào)制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a1)第一角頂彩色光源和第二角頂彩色光源；(a2)組合器，用于引導來自第一角頂彩色光源和第二角頂彩色光源的光使之沿著公共照射軸，以提供彩色照射光束；(a3)機電光柵裝置的第一線陣列，用于按照圖象數(shù)據(jù)衍射沿公共照射軸接收的彩色照射光束，由此形成第一彩色已調(diào)制的光束；(a4)阻擋元件，用于阻擋來自第一彩色已調(diào)制光束的、反射的零階光束到達顯示面；(b)控制裝置，用于在任何一個時間，選擇地激勵第一角頂彩色光源或第二角頂彩色光源，以及把相應于激勵的第一或第二彩色光源的圖象數(shù)據(jù)提供到機電光柵裝置的第一線陣列；(c)第三角頂彩色光源，被引導而射向機電光柵裝置的第二線陣列，用于按照來自控制裝置的圖象數(shù)據(jù)衍射來自第三角頂彩色光源的光，以提供第二彩色已調(diào)制的光束；(d)第四角頂彩色光源，被引導而射向機電光柵裝置的第三線陣列，用于按照來自控制裝置的圖象數(shù)據(jù)衍射來自第四角頂彩色光源的光，以提供第三彩色已調(diào)制的光束；(e)組合器，用于沿著單個投影軸組合第一、第二、和第三彩色已調(diào)制光束，以形成多彩色已調(diào)制的光束；以及(f)與掃描元件共同工作的投影透鏡，用于引導來自多彩色已調(diào)制的光束的至少一個衍射的光束射向顯示面，由此在顯示面上形成行圖象。
在該成像設備中，機電光柵裝置的第一，第二，和第三線陣列是取自于包含GLV和保形GEMS裝置的組。
在該成像設備中，顯示面是從包含前投影屏幕和后投影面的組中選擇的。
在該成像設備中，第一角頂彩色光源包括激光器。
該成像設備還包括交叉階濾色器，用于阻擋多個衍射的交叉階光束到達顯示面。
在該成像設備中，阻擋元件也被使用來引導彩色照射光束射向機電光柵裝置的第一、第二、或第三線陣列。
在該成像設備中，第一角頂彩色光源基本上是單色的。
具有由三個以上的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的、用于在顯示面上形成作為一系列的行的彩色圖像的、成像設備，包括(a)用于提供第一個交替的彩色已調(diào)制的光束的第一個二彩色調(diào)制系統(tǒng)，該第一個二彩色調(diào)制系統(tǒng)包括(a1)第一角頂彩色光源和第二角頂彩色光源；(a2)第一組合器，用于引導來自第一角頂彩色光源和第二角頂彩色光源的光使之沿著第一公共照射軸，以提供第一照射光束；(a3)機電光柵裝置的第一線陣列，用于按照圖象數(shù)據(jù)衍射沿第一公共照射軸接收的第一照射光束；(a4)第一阻擋元件，用于阻擋從機電光柵裝置的第一線陣列反射的第一個零階光束到達顯示面；控制邏輯裝置在任何一個時間，選擇第一角頂彩色光源或第二角頂彩色光源，以及用于提供相應于第一或第二角頂彩色光源的圖象數(shù)據(jù)；(b)用于提供第二個交替的彩色已調(diào)制的光束的第二個二彩色調(diào)制系統(tǒng)，第二個二彩色調(diào)制系統(tǒng)包括(b1)第三角頂彩色光源和第四角頂彩色光源；(b2)第二組合器，用于引導來自第三角頂彩色光源和第四角頂彩色光源的光使之沿著第二公共照射軸，以提供第二照射光束；(b3)機電光柵裝置的第二線陣列，用于按照圖象數(shù)據(jù)衍射沿第二公共照射軸接收的第二照射光束；(b4)第二阻擋元件，用于阻擋從機電光柵裝置的第二線陣列反射的第二個零階光束到達顯示面；控制邏輯裝置在任何一個時間，允許第三角頂彩色光源或第四角頂彩色光源，以及用于提供相應于第三或第四角頂彩色光源的圖象數(shù)據(jù)；(c)成像光束組合器，用于組合第一和第二交替的彩色已調(diào)制的光束作為沿著單個投影軸的最后的輸出彩色光束；以及(d)與掃描元件共同工作的投影透鏡，用于引導來自最后的輸出彩色光束的至少一個衍射的光束射向顯示面，由此在顯示面上形成行圖象。
具有擴展的彩色色域的成像設備，其中機電光柵裝置的第一線陣列是取自于包含GLV和保形GEMS裝置的組。
具有擴展的彩色色域的成像設備，其中顯示面是從包含前投影屏幕和后投影面的組中選擇的。
具有擴展的彩色色域的成像設備，其中第一角頂彩色光源包括激光器。
具有擴展的彩色色域的成像設備，其中第一阻擋元件也被使用來引導第一照射光束射向機電光柵裝置的第一線陣列。
具有擴展的彩色色域的成像設備，其中成像光束組合器是從包含X立方體和Philips棱鏡的組中選擇的。
具有擴展的彩色色域的成像設備，其中第一角頂彩色光源基本上是單色的。
具有由三個以上的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的、用于形成、作為在顯示面上掃描的一系列的行的彩色圖像的、成像設備，包括(a)第一角頂彩色光源，被引導而射向用于衍射光的機電光柵裝置的第一線陣列，以提供第一彩色已調(diào)制光束；(b)第二角頂彩色光源，被引導而射向用于衍射光的機電光柵裝置的第二線陣列，以提供第二彩色已調(diào)制光束；(c)第三角頂彩色光源，被引導而射向用于衍射光的機電光柵裝置的第三線陣列，以提供第三彩色已調(diào)制光束；(d)第四角頂彩色光源，被引導而射向用于衍射光的機電光柵裝置的第四線陣列，以提供第四彩色已調(diào)制光束；(e)第一組合器，用于組合第一和第二彩色已調(diào)制光束，以形成雙彩色已調(diào)制光束；(f)第二組合器，用于組合雙彩色已調(diào)制光束、第三彩色已調(diào)制光束和第四彩色已調(diào)制光束，以形成多彩色已調(diào)制光束；(g)與掃描元件共同工作的投影透鏡，用于引導來自多彩色已調(diào)制光束的至少一個衍射的光束射向顯示面，由此在顯示面上形成行圖象；以及(h)控制裝置，用于提供圖象數(shù)據(jù)到機電光柵裝置的第一、第二、第三、和第四線陣列。
在該成像設備中，第一組合器是偏振光束分離器。
在該成像設備中，第一組合器是二色組合器。
成像設備，其中第一角頂彩色光源包括(a)具有第一波長的第一激光器；(b)具有第二波長的第二激光器；和(c)二色反射鏡，用于反射來自第一激光器的光和傳輸來自第二激光器的光；由此第一激光器和第二激光器貢獻給第一角頂彩色光源。
在該成像設備中，第四角頂彩色光源包括(a)具有第一波長的第一激光器；(b)具有第二波長的第二激光器；和(c)二色反射鏡，用于反射來自第一激光器的光和傳輸來自第二激光器的光；由此第一激光器和第二激光器貢獻給第四角頂彩色光源。
該成像設備還包括補償器元件，用于補償光學路徑長度差。
具有擴展的彩色色域的成像設備，其中第二組合器是從包含X立方體和Philips棱鏡的組中選擇的。
具有至少三個彩色的顯示設備，包括(a)第一彩色光源，它包括(i)具有第一波長的第一激光器；(ii)具有第二波長的第二激光器；和(iii)二色反射鏡，用于反射來自第一激光器的光和傳輸來自第二激光器的光；(b)控制裝置，它選擇地激勵(i)第一激光器，以提供具有第一波長的第一角頂彩色；或(ii)第二激光器，以提供具有第二波長的該第一角頂彩色；或(iii)第一和第二激光器，以提供具有增加的亮度的第一角頂彩色；(c)第一調(diào)制器，用于調(diào)制第一角頂彩色，以提供第一彩色已調(diào)制的光束；(d)組合裝置，用于組合第一彩色已調(diào)制光束與一個或多個附加的彩色調(diào)制光束，以形成多彩色已調(diào)制光束；以及(e)投影透鏡，用于投影多彩色已調(diào)制光束到顯示面。
在該顯示設備中，第一調(diào)制器是機電光柵裝置的線陣列。
在該顯示設備中，與掃描元件共同工作的投影透鏡，用于引導多彩色已調(diào)制光束射向顯示面，由此在顯示面上形成行圖象。
用于在顯示面上形成作為象素陣列的彩色圖像的成像設備，其中每個象素可以通過使用P個彩色或P+1個彩色的組合被形成，其中P是整數(shù)，設備包括(a)P+1個彩色光源，用于提供源照射；(b)控制邏輯處理器，用于得到對于每個象素的圖象數(shù)據(jù)，以及根據(jù)圖象數(shù)據(jù)，提供控制信號，用于使能P個或P+1個彩色光源的每個彩色光源；以及(c)一個或多個光調(diào)制器，用于調(diào)制來自P個或P+1個彩色光源的源照射，以提供彩色圖象。
用于形成彩色圖象的成像設備，其中P等于三。
用于形成彩色圖象的成像設備，其中一個或多個光調(diào)制器是空間光調(diào)制器。
用于形成彩色圖象的成像設備，其中一個或多個光調(diào)制器是機電光柵光調(diào)制器。
一種用于為在顯示面上形成彩色圖象的成像設備提供由三個以上的基本上單色的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的方法，包括(a)提供沿著照射軸的、在任何一個時間具有至少四個不同的角頂彩色中的任何一個角頂彩色的彩色照射光束；(b)放置機電光柵裝置的線陣列，以便接收沿著照射軸的彩色照射光束；(c)阻擋從機電光柵裝置的線陣列反射的零階光束到達顯示面；(d)把光束的多個衍射階的光投射到掃描元件，以便引導該光束的多個衍射階的光射向顯示面；以及(e)控制彩色照射光束的時序和被提供到機電光柵裝置的線陣列的圖象數(shù)據(jù)。
用于提供具有由三個以上的基本上單色的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的、用于在顯示面上形成彩色圖象的、成像設備的方法，包括(a)提供用于形成沿著單個照射軸的第一彩色已調(diào)制光束的二彩色調(diào)制系統(tǒng)，通過(a1)提供第一角頂彩色光源和第二角頂彩色光源；(a2)交替地引導來自第一角頂彩色光源和第二角頂彩色光源的光使之沿著公共照射軸，以提供彩色照射光束；(a3)放置機電光柵裝置的第一線陣列，用于按照圖象數(shù)據(jù)衍射沿公共照射軸接收的彩色照射光束；以及(a4)阻擋從機電光柵裝置的第一線陣列反射的零階光束到達顯示面；(b)通過引導來自第三角頂彩色光源的光射向機電光柵裝置的第二線陣列用于按照圖象數(shù)據(jù)進行調(diào)制而提供第二彩色已調(diào)制光束；(c)通過引導來自第四角頂彩色光源的光射向機電光柵裝置的第三線陣列用于按照圖象數(shù)據(jù)進行調(diào)制而提供第三彩色已調(diào)制光束；(d)沿著單個投影軸組合第一彩色已調(diào)制光束、第二彩色已調(diào)制光束、和第三彩色已調(diào)制光束，以形成多彩色已調(diào)制光束；以及(e)使多彩色已調(diào)制光束射向掃描元件，以便在顯示面上形成彩色圖象的接連的行。
用于提供具有擴展的彩色色域的成像設備的方法，其中交替地引導來自第一角頂彩色光源和來自第二角頂彩色光源的光的步驟還包括周期地調(diào)節(jié)交替的時序序列的步驟。
用于提供具有由三個以上的基本上單色的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的、用于在顯示面上形成作為一系列的行的彩色圖像的、成像設備的方法，方法包括(a)通過以下步驟提供第一個交替的彩色已調(diào)制的光束(a1)通過交替地引導來自第一角頂彩色光源和第二角頂彩色光源的光使之沿著第一公共照射軸而提供第一照射光束；(a2)按照第一照射光束的彩色提供彩色圖象數(shù)據(jù)到機電光柵裝置的第一線陣列，用于衍射沿第一公共照射軸接收的第一照射光束；以及(a3)阻擋從機電光柵裝置的第一線陣列反射的零階光束到達顯示面；(b)通過以下步驟提供第二個交替的彩色已調(diào)制的光束(b1)通過交替地引導來自第三角頂彩色光源和第四角頂彩色光源的光使之沿著第二公共照射軸而提供第二照射光束；(b2)按照第二照射光束的彩色提供彩色圖象數(shù)據(jù)到機電光柵裝置的第二線陣列，用于衍射沿第二公共照射軸接收的第二照射光束；以及(b3)阻擋從機電光柵裝置的第二線陣列反射的零階光束到達顯示面；(c)組合第一和第二交替的彩色已調(diào)制光束作為沿著單個投影軸的最后輸出的彩色光束；以及(d)把來自最后輸出的彩色光束的至少一個衍射的光束投射到掃描元件，以引導最后輸出的彩色光束射向顯示面成為一行圖象象素。
用于提供具有擴展的彩色色域的成像設備的方法，其中提供第一照射光束的步驟還包括周期地調(diào)節(jié)交替的時序序列的步驟。
用于提供具有由三個以上的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的、用于在顯示面上形成作為一系列的行的彩色圖像的、成像設備的方法，方法包括(a)通過引導第一角頂彩色光源射向用于按照第一彩色圖象數(shù)據(jù)衍射的機電光柵裝置的第一線陣列，而形成第一彩色已調(diào)制光束；(b)通過引導第二角頂彩色光源射向用于按照第二彩色圖象數(shù)據(jù)衍射的機電光柵裝置的第二線陣列，而形成第二彩色已調(diào)制光束；(c)通過引導第三角頂彩色光源射向用于按照第三彩色圖象數(shù)據(jù)衍射的機電光柵裝置的第三線陣列，而形成第三彩色已調(diào)制光束；(d)通過引導第四角頂彩色光源射向用于按照第四彩色圖象數(shù)據(jù)衍射的機電光柵裝置的第四線陣列，而形成第四彩色已調(diào)制光束；(e)組合第一和第二彩色已調(diào)制光束，以形成雙彩色已調(diào)制光束；(f)組合雙彩色已調(diào)制光束、第三彩色已調(diào)制光束和第四彩色已調(diào)制光束，以形成多彩色已調(diào)制光束；和(g)把來自多彩色調(diào)制光束的至少一個衍射的光束投射到掃描元件，以引導該至少一個衍射的光束射向顯示面作為一行圖象象素。
用于通過使用P個角頂彩色光源或P+1個角頂彩色光源而選擇地形成彩色象素的方法，方法包括以下步驟(a)根據(jù)用于彩色象素的圖象數(shù)據(jù)值，提供控制信號，用于使得P個或P+1個角頂彩色光源的每個彩色光源能夠作為源照射；以及(b)提供圖象調(diào)制數(shù)據(jù)到一個或多個光調(diào)制器，用于調(diào)制來自P個或P+1個角頂彩色光源的源照射，以提供彩色圖象。
用于選擇包括第一、第二、和第三角頂彩色的彩色色域的方法，包括以下步驟(a)從第一彩色光源選擇第一角頂彩色；(b)從第二彩色光源選擇第二角頂彩色；以及(c)從第三彩色光源和第四彩色光源選擇第三角頂彩色。
在該方法中，第三角頂彩包含從第三和第四彩色光源同時發(fā)射的光。
在該方法中，第三角頂彩包含從第三彩色光源或從第四彩色光源發(fā)射的光。
在成像設備中用于增加角頂彩色的亮度的方法，該方法包括(a)提供具有第一波長的第一激光器；(b)提供具有第二波長的第二激光器；和(c)提供二色表面，用于反射具有第一波長的光和傳輸具有第二波長的光，由此來自第一激光器的光和來自第二激光器的光相組合，以形成角頂彩色。
在使用至少三個角頂彩色的顯示設備中，用于提供第一角頂彩色的方法包括(a)提供具有第一波長的第一激光器；(b)提供具有第二波長的第二激光器；(c)提供二色表面，用于反射具有第一波長的光和傳輸具有第二波長的光；以及(d)響應于控制命令，或者(i)激勵使用第一波長作為第一角頂彩色的第一激光器；或(ii)激勵使用第二波長作為第一角頂彩色的第二激光器；或(iii)激勵第一和第二激光器，以提供具有增加的亮度的第一角頂彩色。
因此，所提供的是，用于使用機電光柵裝置和具有由三個以上的、基本上單色的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的、用于在顯示面上形成二維彩色圖象的顯示設備的設備和方法。
權(quán)利要求
1.具有由三個以上的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的、用于在顯示面上形成彩色圖象的成像設備，包括(a)光源，該光源包括至少一個二色組合器，用于傳輸?shù)谝唤琼敳噬拖虿噬M合單元反射第二角頂彩色，該彩色組合單元沿著照射軸引導在任何一個時間具有至少四個不同的角頂彩色中的任何一個角頂彩色的彩色照射光束；(b)機電光柵裝置的線陣列，用于接收沿著照射軸的彩色照射光束；(c)阻擋元件，用于阻擋從機電光柵裝置的線陣列反射的零階光束到達顯示面；(d)與掃描元件共同工作的投影透鏡，用于引導來自機電光柵裝置的線陣列的至少一個衍射的光束射向顯示面，由此在顯示面上形成線陣列的行圖象；以及(e)邏輯控制處理器，用于控制光源的時序和用于把圖象數(shù)據(jù)提供到機電光柵裝置的線陣列。
2.按照權(quán)利要求1的具有擴展的彩色色域的成像設備，其中機電光柵裝置的線陣列是取自于包含GLV和保形GEMS裝置的組。
3.按照權(quán)利要求1的具有擴展的彩色色域的成像設備，其中顯示面是從包含前投影屏幕和后投影面的組中選擇的。
4.按照權(quán)利要求1的具有擴展的彩色色域的成像設備，其中光源包括激光器。
5.按照權(quán)利要求1的成像設備，還包括交叉階濾色器，用于阻擋多個衍射的交叉階光束到達顯示面。
6.按照權(quán)利要求1的成像設備，其中阻擋元件也被使用來引導彩色照射光束射向機電光柵裝置的線陣列。
7.按照權(quán)利要求1的成像設備，其中彩色組合元件是取自于包含X立方體和Philips棱鏡的組。
8.按照權(quán)利要求1的成像設備，其中光源還包括第二二色組合器，用于傳輸?shù)谌琼敳噬头瓷涞谒慕琼敳噬皆摬噬M合元件，以形成彩色照射光束。
9.按照權(quán)利要求1的成像設備，其中光源包括彩色組合裝置，用于形成具有至少四個不同的角頂彩色的任何的角頂彩色的照射光束。
10.按照權(quán)利要求1的成像設備，其中彩色照射光束基本上是單色的。
全文摘要
具有由三個以上的角頂彩色規(guī)定的擴展的彩色色域的、用于在顯示面上形成彩色圖象的改進了的成像設備，它包括光源，包括至少一個二色組合器，用于傳輸?shù)谝唤琼敳噬头瓷涞诙琼敳噬讲噬M合單元，彩色組合單元引導在任何一個時間，具有至少四個不同的角頂彩色中的任何一個角頂彩色的彩色照射光束使之沿著照射軸；機電光柵裝置的線陣列，用于接收沿著照射軸的彩色照射光束；阻擋元件，用于阻擋從機電光柵裝置的線陣列反射的零階光束到達顯示面；與掃描元件共同工作的投影透鏡；以及邏輯控制處理器。
文檔編號G03B21/00GK1497292SQ20031010133
公開日2004年5月19日 申請日期2003年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月16日
發(fā)明者J·A·阿戈斯蒂內(nèi)利, M·W·科瓦滋, L·S·霍瓦思, J A 阿戈斯蒂內(nèi)利, 科瓦滋, 霍瓦思 申請人:伊斯曼柯達公司