非相干光全譜域調(diào)制方法及其視頻投影光機(jī)技術(shù)

非相干光全譜域調(diào)制技術(shù)及其視頻投影光機(jī)，屬應(yīng)用光學(xué)領(lǐng)域。非相干光全譜域調(diào)制（ＴＭＰ：ＴｕｒｅＣｏｌｏｒＭｉｃｒｏ－ｍｉｒｒｏｒＰｉｃｔｕｒｅ）方式是目前唯一實(shí)現(xiàn)真實(shí)光譜的調(diào)色技術(shù)，具有能表現(xiàn)任意真實(shí)色彩的能力，光效率有增加１０倍以上的潛力，綜合性能將大大超出目前的行業(yè)水平（ＬＣＯＳ／ＬＣＤ／ＤＬＰ光機(jī)），可廣泛應(yīng)用于投影視頻領(lǐng)域。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬光學(xué)領(lǐng)域，確切的講是一種對非相干光實(shí)現(xiàn)視頻速率響應(yīng)的亮度及色調(diào)的調(diào)控方法及用此方法所制的光機(jī)。目前先進(jìn)投影技術(shù)的代表是LCOS及DLP光機(jī)，單片方式的分時(shí)的代價(jià)是將光效率折損至少70％。無論是單片還是三片其混色原理都是一樣的。選取的R、G、B的光譜寬度越窄，R，B越靠近光譜(可見光)的端區(qū)，才更能混合逼近真實(shí)的色域。但事實(shí)上人們不得不在效果與效率上折中，這就是該類投影技術(shù)難以表現(xiàn)真實(shí)色彩的原因。本專利技術(shù)的目的就在于解決已有技術(shù)的不足之處，采用實(shí)現(xiàn)非相干光全譜域調(diào)制技術(shù)(TMPTure Color Micro-mirror Picture)，來取代現(xiàn)有光機(jī)中的分色技術(shù)，制造出性能大大超出全行業(yè)水平的光機(jī)，光效率有提高10倍以上的潛力(有極佳的白峰表現(xiàn))，色彩還原性獲質(zhì)的改善。由于采用機(jī)械掃描方式，因而細(xì)部畫質(zhì)也較優(yōu)良，可廣泛應(yīng)用于投影視頻領(lǐng)域。本專利技術(shù)的突出特點(diǎn)是；用DMD(或LCD/LCOS)象調(diào)色板一樣用占空比調(diào)控方式實(shí)現(xiàn)視頻信號(hào)的亮度及色度調(diào)制，在極大的提高效率的同時(shí)，具有表現(xiàn)任意真實(shí)色彩的能力。具體的講在同樣256級(jí)灰度的顯示方式下(經(jīng)色彩校正模式校正)可實(shí)現(xiàn)比2563色多幾個(gè)數(shù)量級(jí)的色彩數(shù)目，因而可得到更接近的真彩色。本專利技術(shù)的技術(shù)關(guān)鍵為該技術(shù)的主要構(gòu)成光源(包括反光拋物面)、光纖準(zhǔn)直器、衍射光柵或棱鏡、DMD調(diào)色板、集束透鏡組、光瀾、機(jī)械掃描系統(tǒng)、投射物鏡、DMD驅(qū)動(dòng)電路、其基本工作原理為由光源所發(fā)出的全色光被光纖準(zhǔn)直器準(zhǔn)直后再經(jīng)集束后，再由光瀾濾去雜光，投射到衍射光柵(或棱鏡)上；被擴(kuò)展成一個(gè)全色光譜，將該光譜投射到DMD調(diào)色板上，將亮度及色調(diào)調(diào)控信號(hào)送入DMD調(diào)色板的控制電路上后，DMD調(diào)色板上的每一個(gè)微鏡的轉(zhuǎn)向及保持的狀態(tài)將被控制，因而DMD調(diào)色板上的整體及局部的微鏡轉(zhuǎn)向與否的比例關(guān)系將被控制，不同波長的光進(jìn)入光通道的量將被控制，DMD調(diào)色板上的反射的光的疊加結(jié)果將被調(diào)制成不同的亮度及色度；因而經(jīng)DMD調(diào)色板反射而進(jìn)入有效光路通道的反射光的亮度及色調(diào)將被調(diào)制而獲得與視頻信號(hào)一致的亮度及色度；再經(jīng)準(zhǔn)直、集束后由機(jī)械掃描系統(tǒng)完成掃描后再由投射物鏡聚焦于焦平面；其技術(shù)特征就是，在本技術(shù)中使用了衍射光柵(或棱鏡)來使混合光(帶一定色溫的白光)展開成光譜；并投射到DMD調(diào)色板上，使用光纖準(zhǔn)直器進(jìn)行準(zhǔn)直光束；用亮度及色度的分布式占空比調(diào)控方式來控制DMD調(diào)色板；用光纖準(zhǔn)直器對DMD調(diào)色板的反射光再進(jìn)行準(zhǔn)直；經(jīng)集束后得到一個(gè)直接表現(xiàn)視頻信號(hào)的色度及亮度的細(xì)小光束。該翻轉(zhuǎn)比例關(guān)系(占空比)是一個(gè)二維函數(shù)，函數(shù)的自變量是DMD微鏡的平面位置坐標(biāo)，該函數(shù)的獲得取決于某一瞬時(shí)視頻信號(hào)的亮度、色度及本技術(shù)專用的真實(shí)彩色的色溫修正。上述的衍射光柵既可以是反射光柵也可以是投射光柵，光柵的條紋可以是直紋也可以是曲線紋或閉合曲線紋。上述的光纖準(zhǔn)直器是由一束兩端直經(jīng)不一樣的光導(dǎo)纖維組成，各條光導(dǎo)纖維絲的直徑較大的一端束在一起，直徑較小的另一端也束在一起，所形成的光導(dǎo)纖維束的直經(jīng)一頭大另一頭小，在光導(dǎo)纖維絲的表面覆有一層折射率小于光導(dǎo)纖維絲的介質(zhì)。上述的DMD調(diào)色板的視頻信號(hào)的亮度及色度的分布式占空比調(diào)控是指DMD上的微鏡轉(zhuǎn)向及保持的比例關(guān)系及位置分布(不同的光路設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)向及保持狀態(tài)都有可能是該微鏡的反射光線被反射到光路的有效通道)；也就是說，照射到DMD上的光譜為全色光譜(白光光譜)，不同頻率的光照射到DMD上的不同的區(qū)域上，控制DMD上各顏色光的區(qū)域上微鏡轉(zhuǎn)向及保持的比例關(guān)系，就可以控制光路輸出光混合后的顏色及亮度。本技術(shù)及光機(jī)中的DMD晶片上所被投射的光譜的形成方式即可通過光柵及棱鏡來形成連續(xù)光譜；也可以通過三個(gè)獨(dú)立的紅、蘭、綠光源同時(shí)照射到DMD晶片的不同區(qū)域上所形成的彩條。以下結(jié)合附圖就本專利技術(shù)的較佳實(shí)施例對本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明非相干光全譜域調(diào)制技術(shù)及光機(jī)光路原理示意圖。DMD全譜域調(diào)制方式示圖。光導(dǎo)纖維準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)示圖。如所示，該光路的基本組成為由光源(2)、光纖準(zhǔn)直器(10)及(20)、衍射光柵(或棱鏡)(3)、DMD調(diào)制/調(diào)色板(1)、集束透鏡組(4)及(5)、光瀾(6)及(7)、掃描振鏡(9)、投射物鏡(11)、DMD驅(qū)動(dòng)電路(17)等組成；其基本工作過程為由光源(2)所發(fā)出的白光被光纖準(zhǔn)直器(20)進(jìn)行準(zhǔn)直(準(zhǔn)直的作用是將原來發(fā)散角大(平行度差)的一束光變得發(fā)散角小(平行度好))后再由集束投鏡組(4)進(jìn)行集束，由光瀾(6)濾去雜光后，投射到衍射光柵(或棱鏡)(3)上后被擴(kuò)展成一個(gè)全色光譜(按光的波長的不同所分離開的一束光，當(dāng)將其投射到屏幕上時(shí)便形成了按顏色排開的彩帶)展開成不同的區(qū)域，將該光譜投射到DMD調(diào)制/調(diào)色板(1)上(也將形成了按顏色排開的彩帶——光譜)。將亮度/色調(diào)調(diào)控信號(hào)送入DMD調(diào)色板(5)的引出電極后，DMD調(diào)色板(5)上的每一個(gè)微鏡的翻轉(zhuǎn)狀態(tài)將被控制，不同區(qū)域上的翻轉(zhuǎn)的比例關(guān)系被控制(局域占空比)，進(jìn)入有效光路通道的反射光的亮度及色調(diào)將被調(diào)制(故形象的稱為調(diào)色板)，再經(jīng)準(zhǔn)直器(10)準(zhǔn)直、集束透鏡組(5)集束后，由機(jī)械掃描系統(tǒng)——振鏡(9)完成掃描，再由投射物鏡(11)聚焦于焦平面。該系統(tǒng)的實(shí)用化的充要條件將限定兩個(gè)重要指標(biāo)DMD的翻轉(zhuǎn)速度要小于10-1微秒；(末級(jí))光纖準(zhǔn)直器(10)的準(zhǔn)直度要小于10-2度，前者——TI(美)已基本實(shí)現(xiàn)；后者只有本文準(zhǔn)直器才能達(dá)到。(祥見、說明)如所示DMD調(diào)色板(1)的構(gòu)造是由大量微(反光)鏡組成(目前已大量用于DLP投影光機(jī)中(美國TI公司技術(shù)))，這些反射鏡可獨(dú)立的被驅(qū)動(dòng)電路(2)驅(qū)動(dòng)，微鏡轉(zhuǎn)向及保持的比例關(guān)系及位置分布都可由驅(qū)動(dòng)電路(2)驅(qū)動(dòng)，對于不同的光路設(shè)計(jì)來說，轉(zhuǎn)向及保持狀態(tài)都有可能是該微鏡將反射光線反射到有效光通道中。目前DMD的響應(yīng)時(shí)間約在10-1微秒的數(shù)量級(jí)，翻轉(zhuǎn)角度為+/-12°，開口寬度約為1-2微米。本專利技術(shù)的技術(shù)中，將需要10-2微秒的速度(可表現(xiàn)高清信號(hào))，但其它指標(biāo)則可弱化將使(翻轉(zhuǎn)角度減為+/-3°，開口寬度不重要，微鏡的尺寸也不重要，像素?cái)?shù)目幾萬便可這就意味著將節(jié)約更多的翻轉(zhuǎn)時(shí)間同時(shí)又減小動(dòng)力電極板之間的距離、增加動(dòng)力電極的面積及寬度；其結(jié)果是大大的增加極板電荷同時(shí)又縮減了距離，動(dòng)力學(xué)性能將大大的改善，其工藝及難度遠(yuǎn)低于目前的DMD的制造水平，只需70年代的水平！)達(dá)到這一速度并不困難！當(dāng)中的白光光譜照射到DMD微鏡陣列上時(shí)，不同頻率的光將落到不同的區(qū)域上，圖中的曲線則是代表分布在DMD調(diào)色板(1)上的光譜(條形光譜)的波長分布及相對強(qiáng)度(可見區(qū)光波的范圍是從4000埃到7600埃)，控制DMD調(diào)色板(1)上各光譜區(qū)域上的微鏡轉(zhuǎn)向及保持的比例關(guān)系，就可以控制光路輸出光混合后的顏色亮度。(3)是DMD調(diào)色板(1)的引出電極電纜，它控制著每一個(gè)微鏡的翻轉(zhuǎn)。如所示梳狀光導(dǎo)準(zhǔn)直器是由多根光導(dǎo)纖維組成，各纖維的側(cè)面互相緊密接觸且每一根纖維的兩個(gè)端面的面積(10)、(11)一個(gè)大一個(gè)小，纖維的較大截面積的一端排列在一側(cè)(12)，較小截面積的另一端(13)排列在另一側(cè)，所形成的光導(dǎo)纖維準(zhǔn)直器是一個(gè)臺(tái)拄，臺(tái)拄的兩個(gè)底面的面積不等，每一根光導(dǎo)纖維的兩個(gè)端面都構(gòu)成了該臺(tái)拄兩個(gè)底面(12)、(13)的一部分，較大截面積本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
非相干光全譜域調(diào)制技術(shù)（ＴＭＰ），由光源，光纖準(zhǔn)直器，衍射光柵或棱鏡，ＤＭＤ（數(shù)字微鏡裝置）調(diào)色板等組成，其基本工作原理為：由光源所發(fā)出的全色光（白光）被光纖準(zhǔn)直器準(zhǔn)直，再經(jīng)集束后，投射到衍射光柵（或棱鏡）上；光束被衍射光柵（或棱鏡）展開成一個(gè)光譜，該光譜投射到ＤＭＤ調(diào)色板上，當(dāng)用視頻調(diào)控信號(hào)來驅(qū)動(dòng)ＤＭＤ調(diào)色板時(shí)，ＤＭＤ上的每一個(gè)微鏡將被控制是否翻轉(zhuǎn)，這樣；不同波長的光進(jìn)入光通道的量將被控制，將ＤＭＤ調(diào)色板上的各微鏡有效反射的光疊加在一起（集聚在一個(gè)點(diǎn)上）將是代表視頻信號(hào)的亮度及色度；其特征就在于，在本技術(shù)中使用了衍射光柵（或棱鏡）來使混合光（帶一定色溫的白光）展開成光譜（或者是將紅、蘭、綠三基色光同時(shí)匯聚在同一ＤＭＤ晶片上）；使用光纖準(zhǔn)直器進(jìn)行準(zhǔn)直光束；用分布式占空比調(diào)控方式來驅(qū)動(dòng)ＤＭＤ調(diào)色板上的各個(gè)微反光鏡；將ＤＭＤ微反光鏡所有的有效反射光集束，可得到一個(gè)直接表現(xiàn)視頻信號(hào)的色度及亮度的細(xì)小光束。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姜牧，
申請(專利權(quán))人：深圳TCL新技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：94[中國|深圳]