一种使用过激励水平照射光阀的方法

专利名称：一种使用过激励水平照射光阀的方法
技术领域：
本发明总体涉及光学显示领域，具体地说，本发明涉及一种照射光阀的方法及系统。
背景技术：
需要具有更高性能和更低价位的各种的视频和图形显示装置。例如，需要这样一种微型视频和图形显示装置这种装置足够小，从而可以将其集成到头盔或一副眼镜中，以便由用户佩戴。这样的可佩戴显示装置将会取代计算机或其它装置的常规显示器，或者对这些常规显示器构成补充。另外，还存在这样一种需要取代用于多种显示装置中的常规阴极射线管，其中这些显示装置包括计算机监视器、常规的和高分辨率电视接收机以及大屏幕显示器。利用包含光阀的显示装置就可以满足以上这两种需求，并且其中该光阀将空间光调制器用作它的光控制元件。光空间调制器典型地基于液晶材料，但是也可以基于可移动反射镜阵列。
基于液晶的空间光调制器通常具有两种形式，即透射式和反射式。透射式空间光调制器包含夹在两个透明电极之间的液晶材料层。该液晶材料既可以是铁电式的，也可以是向列式的。典型地，两个电极以正交的形式被分成多个段，从而形成了二维像素阵列。
施加在每个像素电极和另一个电极之间的电场的方向决定了透射式空间光调制器中的相应像素是否使投射到该像素上的光的偏振方向发生旋转。以半波片形式构成该透射式空间光调制器并且该空间光调制器使得偏振方向旋转90°，从而透射通过空间光调制器的像素的偏振光要么通过检偏器，要么被该检偏器吸收，而这取决于施加到每个像素上的电场的方向。
基于液晶的反射式空间光调制器在构造上类似于基于液晶的透射式空间光调制器，但是使用了反射式像素电极并且优势在于这些电极不需要透明基底。所以，可以将反射式空间光调制器构建在硅基底上，而在该硅基底上还可以容纳从输入视频信号中获得用于像素电极的驱动信号的驱动电路。反射式光阀的优势在于，它的像素电极驱动电路并不部分阻断受到像素调制的光。这使得反射式光阀与具有类似尺寸的透射式光阀相比可以具有更大的光通过量，并且允许包含更大和更复杂的驱动电路。
与透射式空间光调制器一样，电场的方向(在这种情况下为在透明电极和反射式电极之间的电场)决定了反射式空间光调制器中的相应像素是否使投射到该像素上(并且受到该像素的反射)的光的偏振方向旋转90°。所以，受到反射式空间光调制器反射的偏振光要么通过检偏器，要么被该检偏器吸收，而这取决于施加到每个像素上的电场的方向。因此，所得到的透射式和反射式空间光调制器的每个像素的光学特性都是二元的每个像素要么使光透射通过(它的1状态)，要么吸收光(它的0状态)，并且因此表现为亮或暗，而这些都取决于电场的方向。
为了产生常规显示装置所需的灰度级，可以通过在时间上对透射通过每个像素或受到每个像素反射的光进行调制从而改变每个像素的表观亮度。通过规定一个基础时间周期从而对光进行调制，其中将该基础时间周期称作空间光调制器的照射周期。像素电极受到驱动信号的驱动，而该驱动信号使得像素从它的1状态切换到它的0状态。1状态的持续时间与照射周期的持续时间之间的相对关系决定了像素的表观亮度。
基于液晶的光阀通常具有一种固有的灰度级能力。典型地，基于所施加的电压从而获得灰度级。但是典型地，它们的速度太慢，以至于不能使用脉冲宽度调制来实现灰度级。典型地，微反射镜式光阀以一种二元的方式和时间调制工作以实现灰度级。
基于液晶的铁电式空间光调制器具有这样一种劣势每次在将驱动信号施加到像素电极从而使得像素对受到该像素透射/反射的光进行调制之后，必须恢复像素的直流平衡。典型地，通过下述方法完成上述的直流平衡恢复规定一个称作平衡周期的第二基础时间周期，而该平衡周期的持续时间等于照射周期，并且在照射周期内使用具有与驱动信号(正显示)的1状态和0状态互补的1状态和0状态持续时间的互补驱动信号(逆显示)对像素电极进行驱动。该照射周期和平衡周期共同组成了一个显示周期。
为了防止该互补驱动信号造成显示装置显示基本上一致的灰色图像，需要直接地或者利用光闸对照射该光阀的光源进行调制，从而光阀仅在照射周期期间才被照射，并且在平衡周期期间不被照射，如图1中描述的那样。但是，如果按照上述方法对光源进行调制，那么会使光阀的光通过量下降到不必采用直流平衡恢复的情况时光阀的光通过量的一半。这意味着为了使基于液晶的铁电式空间光调制器实现给定的显示亮度，必须使用强度约为二倍的光源，而这也因此会导致成本上升。另外或者可替换的，为了实现给定的亮度，必须使用具有更大孔径的投影光学系统，而这也会导致成本相应地上升。
为了产生常规显示装置所需的彩色输出，可以使用单个空间光调制器或多个空间光调制器。为了通过单个空间光调制器产生彩色输出，需要依次采用具有不同颜色的光，典型地为红色、蓝色以及绿色，来对该空间光调制器进行照射。可以使用多个光源来实现该有序照射，其中每个光源具有希望得到的照射颜色中的一种颜色，或者使用一个“白”光源并且通过有序颜色滤波来实现该有序照射。对于本描述来说，“白”光源是这样一种光源它所发出的光位于可见光频谱上的一个宽范围内。在上述两种情况的任意一种中，由空间光调制器对每个有序颜色单独进行调制，从而产生三种有序单色图像。如果单色图像的序列以足够快的速度进行，那么这些有序单色图像的观察者就不能从全彩色图像中分辨出这些有序单色图像。
如果用于产生彩色输出的单个空间光调制器是一种基于液晶的铁电式空间光调制器，那么就必须恢复直流平衡，如前面所述的那样。典型地，在每个有序颜色照射之后都要进行直流恢复，如图2中所示。按照这种方式对光源进行调制会使光阀的光通过量下降到不必采用直流平衡恢复的情况时光阀的光通过量的一半。
为了使用多个空间光调制器来产生彩色输出，需要使用不同颜色的光同时对每个空间光调制器进行照射。可以使用多个光源来实现上述目的，其中每个光源具有希望得到的照射颜色中的一种颜色，或者使用“白”光源和颜色隔离器来实现上述目的。典型地，使用三个空间光调制器，一个使用红光对其进行照射，另一个使用蓝光对其进行照射，还有一个采用绿光对其进行照射。每个空间光调制器对照射它的彩色光进行调制，从而形成单色图像，并且将来自每个空间光调制器的单色图像合并成单个的全彩色图像。
如果用于产生彩色输出的三个空间光调制器是基于液晶的铁电式空间光调制器，那么就必须恢复每个空间光调制器的直流平衡。典型地，在一个同时照射周期之后都要对每个空间光调制器(SLM)进行直流恢复，如图3中所示。按照这种方式对光源进行调制也会使光阀的光通过量下降到不必采用直流平衡恢复的情况时光阀的光通过量的一半。

发明内容
提供了一种使用光源对光阀进行照射的方法，其中该光源具有标称功率消耗水平。该光阀包含光输入端、光输出端、具有像素阵列的空间光调制器、用于依次选择第一、第二以及第三颜色波段的光的颜色次序器。在该方法中，向该光源提供能量，以用于产生光并且通过光输入端照射该空间光调制器。在每个颜色波段周期的照射周期的初始部分期间，使提供给该光源的功率增加到高于标称功率消耗水平的过激励水平。另外，在照射周期中的每个颜色波段周期的初始部分之后，使提供给该光源的功率下降，从而由此增加每个颜色波段周期的照射周期的初始部分期间光源的强度，并且在整个颜色波段周期内保持基本上均匀的光输出。


对于本领域的技术人员来说，通过参考下述附图所进行的描述可以清楚地掌握本发明的特征，其中图1显示了在常规的基于液晶的铁电式光阀中对光源的调制；图2显示了在常规的基于液晶的铁电式光阀中对光源的调制，其中对所述光阀进行有序颜色照射并且所述光阀例如图4A-6中显示的那些；图3显示了在常规的基于液晶的铁电式光阀中对光源的调制，其中所述光阀具有三个空间光调制器并且所述光阀例如图7-9中显示的那些；图4A是一种显示装置的一部分的示意图，其中所述显示装置包含带有单个空间光调制器的透射式光阀；图4B是如图4A中描述的颜色次序器的正面视图；图5是一种显示装置的一部分的示意图，其中所述显示装置包含带有单个空间光调制器的反射式光阀；
图6是一种显示装置的一部分的示意图，其中所述显示装置包含带有单个空间光调制器和分束器的反射式光阀；图7是一种显示装置的一部分的示意图，其中所述显示装置包含带有三个空间光调制器和二向色平板的反射式光阀；图8是一种显示装置的一部分的示意图，其中所述显示装置包含带有三个空间光调制器和分色立方体的反射式光阀；图9是一种显示装置的一部分的示意图，其中所述显示装置包含带有三个空间光调制器和三棱镜颜色分离器的反射式光阀；图10A显示了提供给基于液晶的铁电式光阀中的光源的调制功率、电流或电压，其中所述光阀进行有序颜色照射并且所述光阀例如图4A-6中显示的那些；图10B显示了与图10中提供的调制功率相关的光输出；图11显示了对光阀的照射，其中所述光阀具有三个空间光调制器和颜色分离器并且所述光阀例如图7-9中显示的那些；图12显示了根据一个实施例的一种工作模式的流程图，其中所述工作模式用于在一个颜色波带显示周期内照射光阀；图13A显示了根据一个实施例的提供给光源的调制功率、电流或电压的波形的例子，其中所述光源采用有序颜色照射并且例如图4A-6中显示的那些；图13B显示了与图13A中提供的调制功率相关的光输出；图14A显示了提供给光源的调制功率、电流或电压的波形，其中所述光源采用有序颜色照射并且例如图4A-6中显示的那些，并且所提供的调制功率、电流或电压与图13A中是不同的；图14B显示了与图14A中提供的调制功率相关的光输出；图15显示了根据一个实施例的例子，在该例子中对具有一种基于液晶的铁电式空间光调制器的光阀进行照射从而改善光通过量；图16显示了根据一个实施例的例子，在该例子中对具有另一种空间光调制器的光阀进行照射从而改善光通过量；图17显示了根据一个实施例的例子，在该例子中对具有空间光调制器和颜色次序器的光阀进行照射从而改善光通过量和颜色平衡；图18A显示了根据一个实施例的例子，在该例子中对具有基于液晶的铁电式空间光调制器和颜色次序器的光阀进行照射从而改善光通过量和颜色平衡；图18B显示了与图18A中提供的调制功率相关的光输出；图19A显示了根据一个实施例的例子，在该例子中对具有基于液晶的铁电式空间光调制器和颜色次序器的光阀进行照射从而改善光通过量和颜色平衡；图19B显示了与图19A中提供的调制功率相关的光输出；图20显示了一种计算机系统，并且可以通过所述系统实施本文中所述的全部方法或部分方法。
具体实施例方式
为了简化并且起到举例说明的作用，主要通过本发明的示例性实施例对本发明进行描述。为了使该者可以充分理解本发明，在下面的描述中提出了很多特定的细节。但是，对于本领域的技术人员来说很明显的一点是，本发明的实施并不限于这些特定的细节。另外，并未对公知的方法和结构进行详细描述，以防止使本发明不必要地变得模糊。
本发明部分地基于这样一个概念可以使光源按照一种受控的方式以超出它的标称功率消耗水平的强度进行工作，从而通常使光源的光输出相对较快地达到标称光输出水平。也就是说，可以按照一种方式向光源提供调制功率、电压或电流，从而通常使光源的光输出几乎在显示周期的开始阶段就可以达到标称光输出。通过实施多个例子，基本上可以避免在常规显示装置中出现的在时间上滞后到达标称光输出水平。就此而言，与常规显示装置相比，在本发明的显示装置中可以更精确地实现颜色平衡。
如将在下面讨论的那样，通过使用本文中所描述的对光阀进行照射的方法，包含所有类型空间光调制器(例如基于液晶的铁电式空间光调制器)的光阀都可以获得改善了的通过量和颜色平衡。
图4A显示了一种显示装置的一部分，其中对所述显示装置实施了根据多种实施例的照射方法，如下面将要描述的那样。该显示装置包含透射式光阀2，而该光阀包含单个的基于液晶的透射式空间光调制器4，并且对该显示装置实施了根据多种实施例的照射方法，如下面将要描述的那样。该显示装置的其它主要器件包含起偏器6、检偏器8以及颜色次序器9。利用来自“白”光源10的光对光阀进行照射，并且使用使光向起偏器6集中的反射器12和收集器光学系统14可以使照射效率得到改善。光阀的光输出传递到输出光学系统16，而该光学系统使光发生会聚从而形成图像(未示出)。可以将该光阀、光源(包含反射器和收集器光学系统)和输出光学系统包含到各种类型的显示装置中，并且这些显示装置包含微型装置、可佩戴装置、阴极射线管的替代装置以及投影显示装置。
光源10产生的光通过起偏器6。该起偏器使得光源输出的光起偏。然后，偏振光传输到颜色次序器9。该颜色次序器仅允许特定颜色波段中的部分光通过，而滤除掉其余的光波长。
图4B是图4A中显示的特殊类型的颜色次序器的正面视图。该类型的颜色次序器9是一个轮子18，该轮子可以绕着受到步进电机22驱动的轴20旋转。该轮子包含几个仅允许特定光波段的光通过而阻断其余光的滤波器窗口24。在该图中描述了蓝、绿和红滤波器窗口，它们分别仅允许蓝光波段、绿光波段或红光波段通过。将颜色次序控制器26连接到步进电机。该控制器26对步进电机进行控制，使得步进电机带动轮子按照箭头28所指示的方向绕轴旋转，而在下一个窗口24与空间光调制器4对准时使得轮子停止旋转，以及在给定的时间周期过后使轮子重新开始转动。因此，空间光调制器依次受到蓝光波段、绿光波段以及红光波段的偏振光的照射。
颜色次序器9还可以按照恒定的速度进行旋转。此时，当颜色次序器9进行旋转时光依次通过它。通常，与上述的步进和停止工作方式相比，颜色次序器9按照恒定速度旋转这种工作方式更加便宜并且更易于实施。
将空间光调制器4分成了一个阵列中的图像元素(像素)的二维阵列30，而该阵列规定了光阀的空间分辨率。空间光调制器12的每个像素中的电场方向确定了受到该像素反射的光的偏振方向是否相对于入射光的偏振方向旋转了90°。为了简化附图，仅显示了阵列30中的少量像素。例如，在用于大屏幕计算机监视器的光阀中，可以将光调制器分成1600×1200像素的二维阵列。
再一次参考图4A，透射通过空间光调制器的阵列30中的每个像素的光传递到检偏器8并且根据其偏振方向是否受到空间光调制器的旋转而从光阀2中输出。从光阀2输出的光传递到输出光学系统16从而形成图像(未示出)。如果颜色次序器9位于图4B中所示的位置，那么该图像将会包含绿像素。接下来由光阀2输出的两个图像将会分别包含蓝像素和红像素。如果这些图像依次以足够高的速度出现，那么观察者可以看到全色图像。
图5描述了一种显示装置的一部分，其中可以对所述显示装置实施根据多种实施例的照射方法，如下面所述。图5中描述的显示装置包含反射式光阀39，该光阀包含单个的反射式空间光调制器40，而且可以对所述显示装置实施根据多种实施例的照射方法，如下面所述。应该注意到，在接下来的整个描述中，如果在前面已经对一个元件进行了描述，那么当与该元件相同的元件出现时将使用与前面相同的附图标记，以后不再进行描述。反射式光阀39的工作方式基本上与透射式光阀2的工作方式相同，不同之处在于透射通过颜色次序器9的光会受到空间光调制器40的反射，而不是透射通过空间光调制器40。反射式空间光调制器40类似于前面描述过的透射式空间光调制器4，这是因为反射式空间光调制器40也被分成了图像元素(像素)的二维阵列30，而该阵列规定了光阀39的空间分辨率。另外，反射式空间光调制器40的每个像素中的电场方向确定了受到空间光调制器40的该像素反射的光的偏振方向是否相对于入射光的偏振方向旋转了90°。
在图5中描述的结构中，对光阀39进行配置，其中来自光源10的光按照与垂线所成的入射角度照射反射式空间光调制器40。受到空间光调制器反射的光也按照与垂线所成的角度沿与入射光相反的方向受到反射。因此，照射空间光调制器的光和受到空间光调制器反射的光之间的夹角为2。该角度允许受到空间光调制器40反射的光不受阻挡地传输到检偏器8并且可以实现紧凑的整体设计。
图6描述了另一种显示装置的一部分，其中将对所述显示装置实施根据多种实施例的照射方法，如下面所述。与图5中所示的显示装置类似，图6中所示的显示装置包含反射式光阀39，该光阀包含单个的反射式空间光调制器40。该显示装置与前面所述的显示装置的不同之处在于它使用了分束器44。在由起偏器6使来自光源10的光起偏之后，该分束器将该来自光源10的光反射到反射式空间光调制器40。同时，该分束器还起到使受到反射式空间光调制器反射的光传输到检偏器8的作用。可替换地，可以对这些器件重新进行安排(未示出)，从而分束器使得来自光源的光传输到反射式空间光调制器，而将受到空间光调制器反射的光反射到检偏器。
按照上述的方式使用分束器可以提供这样一些优势空间光调制器40可以受到垂直于空间光调制器的光的照射，也可以沿着垂直于空间光调制器的路径反射光。这就消除了图5中所示的按照角度对反射式空间光调制器进行照射所导致的畸变。
图7-9中的每个图都描述了一种显示装置的一部分，其中将对所述显示装置实施根据多种实施例的照射方法，如下面所述。图7-9中所示的显示装置包含一种三重反射式光阀46，该光阀包含三个基于液晶的反射式空间光调制器40。所述的三重反射式光阀中的每个光阀都按照与上述显示装置类似的方式进行工作。首先，来自“白”光源10的光照射光阀46，而通过使光向起偏器6集中的反射器12和收集器光学系统14可以提高该光的照射效率。然后，分束器44将偏振光反射到颜色分离器。
在图7中，该颜色分离器是一系列三个二向色平板48、50和52，而每个二向色平板都具有相关的反射式空间光调制器40。对每个二向色平板进行配置，从而该二向色平板反射它所对应的特定波长带(颜色波段)的光而使其余的光波长通过。因此在同一时间中，每个二向色平板都会将“白”光源10产生的光的颜色频谱中的特定部分反射到与该二向色平板相关的反射式空间光调制器40。这使得不再需要前面所述的有序照射，并且提高了通过检偏器8的彩色像素的可视亮度。
例如，距离分束器44最近的二向色平板48可以将红色光反射到与其相关的空间光调制器40，而位于中间的二向色平板50将绿色光反射到与其相关的空间光调制器，并且距离分束器最远的二向色平板52将蓝色光反射到与其相关的空间光调制器。当光源10打开时，如图所示，受到二向色平板反射的具有某种颜色光到达三个反射式空间光调制器40中各自的一个反射式空间光调制器。这三个反射式空间光调制器中的每个都可以按照与上述反射式空间光调制器相同的工作方式，将像素的具有某种颜色的光反射回到它所对应的相关二向色平板。
受到每个空间调制器40反射的像素光完全包含首先受到与其相关的二向色平板反射的颜色波段中的波长。因此，受到每个空间调制器40反射的绝大多数像素光都会受到与其相关的二向色平板48、50、52的反射并且返回到分束器44。该分束器使这些像素光传输到检偏器8并且根据这些光的偏振方向是否受到空间光调制器的旋转而使这些光从光阀46中输出。从光阀46输出的光通过输出光学系统16从而形成图像(未示出)。该图像是一种彩色图像，它包含了来自所有三个空间光调制器并且通过了检偏器的红、蓝以及绿色像素的组合。
在图8中，颜色分离器是分色立方体54，有时也将其称作x立方体或交叉二向色立方体。与图7中的三个二向色平板一样，分色立方体可以从光源10产生的“白”光中分离出三种不同的颜色波段，并且将每个颜色波段导引到特定的空间光调制器40。分色立方体54还将每个空间光调制器40所反射的光重新组合到一起并且将组合后的光导引到检偏器分束器44。与通过使用三个单独的二向色平板48、50、52所能实现的设计相比，使用分色立方体可以实现更为紧凑的设计，其中这种设计使用了三个空间光调制器。
在图9中，颜色分离器是一种三棱镜颜色分离器56(有时也将其称作Phi1ips立方体或者Phi1ips棱镜)。美国专利No.5644432对三棱镜颜色分离器的设计和使用进行了详细描述，这里将其引入作为参考。与前面描述的颜色分离器类似，该三棱镜颜色分离器从光源10产生的“白”光中分离出三种不同的颜色波段，并且将每个颜色波段导引到特定的空间光调制器40。该三棱镜颜色分离器56还将每个空间光调制器40所反射的光重新组合到一起并且将组合后的光导引到分束器44。与三个二向色平板48、50、52和分色立方体54相比，三棱镜颜色分离器的优势在于它典型地在将受到每个空间光调制器反射的光重新组合成单个彩色图像方面具有更好的性能。
在上述每种光阀中，为了准确再现所显示图像中的色彩，很关键的一点是在三种颜色(红、蓝和绿)像素图像之间保持适当的平衡。保持适当的颜色平衡是非常困难的，这是因为很多“白”光源具有固有的不平衡特性并且它们所产生的光的特性会随着时间发生变化。例如，某些类型的弧光灯在给定的“白”光强度水平下所产生的绿光比它们所产生的红光或蓝光要多得多。“白”光源所产生的绿光、蓝光和红光的相对水平也会随着工作条件而发生变化，并且这些工作条件包含如工作温度、工作电压、光源的使用时间、污染情况等等。
一种用于补偿非平衡“白”光源的技术是使得受到最高强度的颜色照射的空间光调制器的调制发生衰减。因此，在单个空间光调制器系统中，其中绿光的强度高于蓝光和红光的强度，该空间光调制器使得对绿光的调制发生衰减。这是通过下面的方法实现的在时间上对每个像素透射/反射的光进行调制，从而相对于照射周期的持续时间延长了0状态的持续时间，以便降低像素的表观亮度。还可以将类似的技术用于三空间光调制器系统中受到绿色光照射的空间光调制器。
通过使空间光调制器衰减从而降低光输出端处具有较高强度的颜色的光的强度具有一个劣势，也就是这会降低光阀的通过量并且会降低光阀的颜色分辨率。例如，如果“白”光的绿色成分的强度是红光成分和蓝光成分的强度的两倍，并且空间光调制器在照射周期内通常可以产生256个灰度级，那么128个灰度级将会用于使绿光衰减。这实际上将可以用于显示图像的灰度级的数量降低到128。
缓解这一问题的一种方法是添加一个用于绿色成分或其它颜色成分的衰减器。但是，使用衰减器通常会导致光功率的显著降低。
在上述的每个光阀中，用于实现调制的功率、电压或电流的形状都是如图10A中所示的礼帽式波形。图11中显示了一种类似的礼帽式波形，这种波形用于采用三个空间光调制器(S.L.M)的结构。当将功率提供到光源10时，光源的光输出滞后于驱动电压或电流，如图10B和11中所示。更特别的，如图10B和11中所示，当将功率提供到光源10时，光源的光输出并不立即达到标称光输出60。相反，光输出逐渐增加到标称光输出60，如曲线段62所示。在某些情况下，光输出在到达平衡周期之前并不达到标称光输出60。这种光输出的滞后通常会导致不准确的颜色再现，这是因为在显示周期期间，光输出在一段时间内会比希望得到的光输出低。试图补偿光输出的滞后问题的常规方法依赖于信号处理技术，这些技术相对比较复杂并且通常会使得与设计和操作显示装置相关的费用增加。
用于照射光阀的方法的最基本的形式是该方法提供了对包含单个空间光调制器的简单光阀的照射。该方法的第一步是提供光阀。该光阀可以类似于图4A中描述的透射式有序颜色光阀2，或者它可以类似于图5或6中描述的反射式有序颜色光阀39。可替换的，该光阀可以是单色光阀，并且在这种情况下该光阀的结构类似于有序颜色光阀2、39，但是其中并没有颜色次序器9。所提供的光阀可以包含光输入端103、光输出端105，以及透射式或反射式空间光调制器4、40，这些调制器具有像素阵列30并且每个像素可以对沿着光路19传播的光进行调制，其中光路19横穿光输入端和光输出端之间的像素。尽管所描述的空间光调制器是一种基于液晶的铁电式空间光调制器，还可以使用基于液晶的或非基于液晶的其它类型的空间光调制器。
然后，由光源10产生的光通过光输入端103对透射式或反射式空间光调制器4、40进行照射。该光源可以是这样一种“白”光源它所发出的光占据可见光谱中的宽范围。“白”光源包含白炽灯、荧光灯以及弧光灯等类型的光源。光源应该具有标称功率消耗水平，而该光源在该水平上可以连续工作相对较长的时间并且不会损坏。光源还能以位于“关闭”状态和高于标称功率消耗水平的“明亮”状态之间的多个强度水平进行照射。另外，光源在光源控制输入端(典型地为电压或电流水平)的调制和相应的光源产生的光强度的调制之间具有相对较快的反应时间。
接下来，将图像数据(未示出)提供给空间光调制器。典型地，图像数据是从数字或模拟视频信号中提取的并且当将其用于驱动空间光调制器时该图像数据通常是单色的(例如提供黑白、“灰度级”图像)或者是全色图像的颜色成分(通常是蓝色、绿色或红色)。典型地，将会以每秒大约30到150次的“帧速率”提供新的图像数据。但是，通过如图4A、5和6中显示的颜色有序光阀，依次提供单个颜色成分数据的速率是原来的三倍，从而可以在维持为每秒30到150全色图像的全色“帧速率”的情况下依次显示所有三种颜色图像。
然后，基于图像数据对空间光调制器4、40的像素阵列30进行配置。来自光源10的光通过配置后的光调制器阵列30传输到输出端105。光输出端105进一步传输通过投影光学系统16从而在一定距离之外形成对原始光学图像的忠实还原光学图像(未示出)。
将基于图像数据对空间光调制器进行配置并且在该空间光调制器为新图像数据进行重新配置之前的这段时间周期称作“显示周期”。在某些类型的使用“模拟”调制方案的空间光调制器中(例如基于液晶向列的空间光调制器)，对像素阵列30进行配置可以是一个“静态的”过程。在模拟调制方案中，将每个像素都设置为这样一种条件允许由该像素从光输入端103接收到的光的一部分到达光输出端105。在这些类型的空间光调制器中，在接收到新图像数据才会将像素阵列30重设到一个新条件。
但是，其它空间光调制器，包含基于液晶的铁电式空间光调制器和德州仪器的数字光处理(TEXAS IINSTRUMENT’Digital LightProcessingTM(DLPTM))，使用了一种“数字”调制方案。在该数字调制方案中，可以将每个像素设置为1状态或0状态，并且在1状态中像素30从光输入端103接收到的光到达光输出端105，而在0状态中该像素从输入端接收到的光并不到达光输出端。对每个像素进行“动态”配置，从而在时间上在状态1和状态0之间进行调制，以便使该像素从光输入端接收到的光的一部分到达光输出端。
另外，当空间光调制器为基于液晶的铁电式空间光调制器时，在显示周期期间对像素进行配置的步骤包含恢复空间光调制器的DC平衡。这通常是通过下述方法实现的在半个显示周期内(照射部分)基于图像数据在时间上在状态1和状态0之间对像素进行调制，并且然后在后半个显示周期(平衡部分)内反转状态1和状态0之间的比例。因此，在照射周期期间在光输出端105处接收到的来自光源10的光中形成了对图像数据的正显示，而在平衡部分期间形成了图像数据的逆显示。这会导致在光输出端处得到均匀的灰色图像，前提是未对来自光源10的照射进行调制。
参考图12，其中显示了工作模式80的流程图，并且该工作模式用于在一个颜色波段显示周期内照射光阀从而增加光源10的强度并且在整个颜色波段周期内保持基本上均匀的光输出。应该理解，下述的工作模式80仅是光阀的多种工作模式中的一种。对本领域的技术人员来说还应该很明显的是，工作模式80是一种概括性的举例说明，并且可以向其中加入其它步骤，或者移除或修改现有步骤，而并不偏离工作模式80的范围。
通常，光阀包含光输入端、光输出端、具有像素阵列的特殊光调制器、用于依次选择第一、第二以及第三颜色波段中的一个颜色波段的光的颜色次序器。此时，可以向光源10提供调制功率、电压或电流，从而通常导致光输出或强度在照射周期以短于常规显示装置中所用的时间达到标称输出水平。
可以在步骤822响应多种激励开始工作模式80。例如，可以响应接收到图像数据开始工作模式80。一旦开始了，就可以将功率提供到光源10，如步骤84中所指示的。另外，在步骤86，使得提供给光源10的功率在照射周期的初始部分过程中增加到高于标称功率消耗水平的水平。而且，在照射周期中每个颜色波段周期的初始部分之后，使得提供给光源的功率降低，如步骤88中所指示的。例如，当已经显示了全部图像数据时，工作模式80可以在步骤90处结束。在随后的照射周期中或者响应接收到新图像数据，可以重复执行工作模式80。
参考下面的图，更加详细地描述了在图12中概括的步骤。例如，图13A描述了提供给例如图4A-6中所示的光源的调制功率、电压或电流的波形，其中该光源采用有序颜色照射。如图13A中所示，在不同的颜色波段照射周期的初始部分期间提供增加了的功率水平。
进一步参考图13A，该图显示了对应于增加了的调制功率水平或过激励部分106a-106c的波形。如图13A中所示，在第一颜色波段的照射周期中的一段时间周期内(t)，最初是按照过激励水平107a向光源10提供功率。另外，在第二和第三颜色波段的时间周期内(t)，分别是按照过激励水平107b和107c向光源10提供功率。对于每个颜色波段而言，所描述的该时间周期(t)要短于照射周期。对于每个照射周期而言，在各自的时间周期(t)之后，按照标称功率消耗水平提供功率。
可以选择在过激励部分106a-106c期间所提供的过激励水平107a-107c，从而通常导致光源10的光输出以短于常规显示装置中所用的时间周期达到标称光输出水平108。另外，过激励部分106a-106c还可以具有这样的持续时间(时间周期t)，其中在这些持续时间内通常也可以使得光输出在相对较短的时间周期内达到标称光输出水平108。如图13B中所示，每个颜色波段的光输出都以快于图10B中描述的光输出的速度达到标称光输出水平108。更特别地，曲线段109比图10B中的曲线段62更短并且具有更小的斜率，其中该曲线段109涉及照射周期内在光输出到达标称光输出水平108之前的时间周期。因此，光输出在各自的整个照射周期内会比较均匀。因此，通过图13A中描述的功率调制技术，可以实现更高精度的颜色平衡再现。
尽管在图13A中，对于第一、第二和第三颜色波段来说过激励部分106a-106c的过激励水平107a-107c和时间周期(t)都是相同的，但是对于一个或多个颜色波段来说，过激励水平107a-107c和时间周期(t)中的至少一个可以是不同的。因此，例如，第一颜色波段的过激励部分106a的过激励水平107a和时间周期(t)中的至少一个与第二或第三颜色波段的过激励部分106b或106c的过激励水平和时间周期不同。例如，可以根据光源10的频谱输出确定每个颜色波段的过激励部分106a-106c的特性。无论如何，总是可以通过选择每个颜色波段的过激励部分106a-106c的特性从而实现具有希望得到的水平的基本上均匀的光输出。
制造商可以基于包含在光阀中的空间光调制器的特性从而预先设置过激励部分106a-106c的特性，也就是过激励水平107a-107c和时间周期(t)。另外，可以使用颜色平衡反馈系统来设置或微调过激励部分106a-106c的特性。在颜色平衡反馈系统中，对第一、第二和第三颜色波段的光的实际强度进行测量，并且基于这些测量结果，对在第一、第二和第三颜色波段中的每个颜色波段期间提供给光源10的功率的特性进行调整，从而平衡第一、第二和第三波段的强度。
进一步，该方法还可以用于使得用户可以对其中具有光阀的显示器的颜色平衡进行控制。这种颜色平衡控制是通过提供颜色平衡用户接口来实现的，该接口允许用户选择希望得到的颜色平衡水平。该颜色平衡用户接口可以是本领域中任意一种公知的此类用户接口，包含一个或多个颜色平衡旋钮、数字屏上控制、或者一个或多个上/下按钮类型控制。然后，将在颜色平衡用户接口处接收到的用户输入用于设置过激励部分106a-106c的特性，这可以使得用户获得希望得到的颜色平衡。
在另一个例子中，过激励部分106a’-106c’可以按照图14A中那样倾斜。此时，与上述例子类似，可以向光源10提供调制功率、电压或电流，从而通常导致每个颜色波段期间的光输出以短于常规显示装置中所用的时间达到标称输出水平。另外，在每个照射周期期间以不同的速率提供调制功率，从而通常导致在照射周期期间光输出基本上等于标称光输出水平108。为了实现这一结果，使得提供给光源10的功率在初始阶段增加到高于标称功率消耗水平的过激励水平107a’而且在照射周期的一部分期间使得提供给光源的功率逐渐降低到标称功率消耗水平，如图14A中所示。
图14A描述了提供给图4A-6中所示的光源的调制功率、电压或电流的波形，其中该光源采用有序颜色照射并且实现了不同的调制功率、电压或电流。更特别地，图14A显示了对应于过激励部分106a’-106c’的波形。如图14A中所示，在第一颜色波段的照射周期期间最初是按照超过标称功率消耗水平的过激励水平107a’向光源10提供功率。另外，在第二和第三颜色波段的初始阶段，分别是按照过激励水平107b’和107c’向光源10提供功率。在初始阶段以过激励水平107a’-107c’提供功率之后，提供给光源10的功率分别逐渐降低到标称功率消耗水平。
可以选择在过激励部分106a-106c期间所提供的过激励水平107a’-107c’，从而通常导致光源10的光输出以短于常规显示装置中所用的时间周期达到标称光输出水平108。在这方面，对于一个或多个颜色波段的照射周期来说，过激励水平107a’-107c’可以是不同的。因此，例如，第一颜色波段的过激励水平107a’可以与第二或第三颜色波段的过激励水平107b’、107c’中的任意一个不同，或者与两个都不同。例如，可以根据光源10的频谱响应来确定每个颜色波段的过激励水平107a’-107c’。无论如何，总是可以通过选择每个颜色波段的过激励水平107a’-107c’来实现具有希望得到的水平的基本上均匀的光输出。
所描述的在过激励部分106a’-106c’期间提供的功率按照衰减函数降低。也就是说，指示所提供的功率量的线的斜率会在照射周期内逐渐降低。衰减函数可以包含公式、等式或查询表，而通过这些公式、等式或查询表可以控制光源10，从而实现具有希望得到的水平的基本上均匀的光输出。另外，每个过激励部分106a’-106c’的衰减函数在一个或多个过激励部分106a’-106c’之间可以不同。例如，可以根据光源10的频谱输出来确定每个过激励部分106a’-106c’的衰减函数。
如图14B中所示，每个颜色波段的光输出都以快于图10B中描述的光输出的速度达到标称光输出水平108。更特别地，图14B中显示的光输出包含一种礼帽式波形，该波形在照射周期内具有基本上水平的线。因此，光输出在整个的各自照射周期内相对较均匀。因此，通过图14A中描述的功率调制技术，可以实现具有较高精度的颜色平衡再现。
制造商可以基于包含在光阀中的空间光调制器的特性来预先设置过激励部分106a’-106c’的这些特性，也就是过激励水平107a’-107c’和衰减函数。另外，可以将一种颜色平衡反馈系统用于设置或微调过激励部分106a’-106c’的这些特性，也就是过激励水平107a’-107c’和时间周期(t)。在颜色平衡反馈系统中，对第一、第二和第三颜色波段的光的实际强度进行测量，并且基于这些测量结果，对在第一、第二和第三颜色波段中的每个颜色波段期间提供给光源10的功率的特性进行调整，从而平衡第一、第二和第三波段的强度。
进一步，该方法还可以用于使得用户可以对其中具有光阀的显示器的颜色平衡进行控制，如前面所述的那样。
一旦完成了这些步骤，就可以提供新的图像数据，并且可以重复执行上面刚刚提到的方法，而每次重复都是以提供图像数据的步骤作为开始。
尽管上面特别指出了采用图13A中的过激励部分106a-106c和图14A中的106a’-106c’，但是可以采用其它形式的过激励部分。例如，过激励部分可以包含从过激励水平107a-107c、107a’-107c’到标称功率消耗水平的恒定斜率。可替换的，过激励部分可以包含基本上为随机类型的调制。也就是说，过激励部分可以包含不遵循从过激励水平衰减到标称功率消耗水平的预定方式的形式。因此，实际上可以按照任意合理的适当方式实现过激励部分，这种方式可以使得在整个照射周期内保持基本上恒定的光输出水平。
现在参考图15，该图描述了光源10在显示周期内产生的光强度的例子。如图所示，使得光强度在显示周期的一部分时间内增加到高于标称灯功率消耗水平的高水平110而且在显示周期的另一部分时间内使得光强度降低到低于标称功率消耗水平的低水平112。尽管在图15中强度水平增加到高水平110发生在强度水平降低到低水平112之前，但是该顺序并不重要并且是可以颠倒的。进一步，尽管如图所示在显示周期内只表示了单个较长的高水平110和单个较长的低水平112，但是在显示周期内可以容易地用多个较短的高水平110和低水平112周期代替这些较长的周期。
在图15中，所显示的高水平和低水平用于包含基于液晶的铁电式空间光调制器的光阀。因此，在其中强度增加到高水平110的显示周期部分基本上对应于显示周期的照射周期。另外，在其中强度降低到低水平112的显示周期部分基本上对应于显示周期的平衡周期。而且，高水平110的幅度大约为标称功率消耗水平的200％，而低水平112对应于光源的“关闭”条件。
还可以通过包含其它类型空间光调制器的光阀从而实现照射的方法。在这种情况下，可以改变显示周期内的高水平110和低水平112的相对持续时间、高水平110和低水平112的幅度从而提供用于所使用的空间光调制器的特性的最佳光输出。例如，图16显示了对由光源产生的用于包含一种空间光调制器的光阀的光强度进行的调制，其中要求四分之一的显示周期用于从现有图像数据到新图像数据改变光阀的结构。因为不希望在光阀改变其结构时对该光阀进行照射，所以有可能提高光通过量。在这种情况下，在四分之三的显示周期内光源的强度都是增加到高水平110，而在对应于空间光调制器的配置时间的时间周期内，光源的强度降低到低水平112。假设当强度降低到低水平时光源将关闭，那么可以将高水平的幅度增加到大约为标称功率消耗水平的133％。
作为另一种可以使光阀的光通过量最大化的方法，该方法还可以用于使得用户可以对其中具有光阀的显示器的亮度进行控制。这种亮度控制是通过提供亮度用户接口来实现的，该接口允许用户选择希望得到的亮度水平。该亮度用户接口可以是本领域中任意一种公知的此类用户接口，包含亮度旋钮、数字屏上控制、或者上/下按钮类型控制。然后，将在亮度用户接口处接收到的用户输入用于将高水平110和/或低水平112设置到用户可以获得希望得到的亮度的水平。
一旦完成了这些步骤，就可以提供新图像数据，并且可以重复执行上面刚刚提到的方法，而每次重复都是以提供图像数据的步骤作为开始。
利用具有经调制的强度的光源对光阀进行照射的方法还可以使用有序颜色照射类型的光阀，如图4A、5和6中显示的那些(包含颜色次序器9)。这些光阀利用单个空间光调制器4、40进行工作，并且依次用三种或更多种颜色波段(典型地为红、绿、蓝等等)的光对这些空间光调制器进行照射。这些颜色波段的光中的每个都依次受到调制并且通过光输出端105从光阀输出。当该照射序列足够快时，观察者会将这三个单独的颜色波段图像看成单个的全色图像。如果使用的是每秒60帧的全色帧速率，那么每个颜色波段必须被显示大约1/180秒的周期。
当使用有序颜色照射光阀时，通过提供光阀2、39开始利用强度经过调制的光源对光阀进行照射的方法。所提供的光阀包含光输入端103、光输出端105、空间光调制器4和40以及颜色次序器9。该空间光调制器具有像素阵列，而该像素阵列中的每个像素30都可以对沿着光路19传播的光进行调制，其中光路19横穿光输入端和光输出端之间的像素。该颜色次序器依次选择可以到达光输出的第一、第二、第三以及其它光颜色波段中的一个。
与前面一样，通过光输入用光源产生的光照射空间光调制器，而该光源具有标称灯功率消耗水平。然后，将该颜色次序器设置为允许第一颜色波段的光通过从而到达光输出端，并且向空间光调制器提供该第一颜色波段图像数据。然后，在第一颜色波段周期内基于该第一颜色波段图像数据对像素阵列进行配置，从而在光输出端处接收到的第一颜色波段光中呈现该第一颜色波段图像数据。如前面所述，根据光阀中包含的空间光调制器的类型，对像素阵列进行配置可以包含模拟配置或数字配置，并且可以对第一颜色波段图像数据的正显示和逆显示进行编码。
然后，对光源在第一颜色波段周期内产生的光强度进行调制。该调制可以包含将光源10产生的光强度设置为第一高水平114，如图17中所示。可以将这种类型的调制用于改善包含不要求直流平衡的空间光调制器的光阀的颜色平衡和通过量。
可替换的，该调制可以包含在每个颜色波段周期的一段时间内将光源产生的光强度设置为各自的高水平114、116、118，并且在每个颜色波段周期的另一段时间内将产生的光强度设置为第一低水平120、122、124，如图18A中所示。可以将此类调制用于改善包含要求直流平衡工作的空间光调制器(例如基于液晶的铁电式空间光调制器)的光阀的颜色平衡和通过量。当该空间光调制器是基于液晶的铁电式空间光调制器时，可以将低水平120、122、124设置为大约是光源的关闭水平。如前面所讨论的，可以在颜色波段周期内对高水平114、116、118和低水平120、122、124的顺序、相对持续时间以及频率等进行调制，从而使之与其它类型的空间光调制器的特性相匹配。
可以调整对光源在第一、第二以及第三颜色波段周期内产生的光强度所进行的调制，从而调整在光输出端处的第一、第二以及第三光颜色波段的颜色平衡。例如，该第一、第二以及第三颜色波段可以分别是蓝色、红色和绿色颜色波段，并且一种特定的光源所具有的绿色颜色波段可能要强于它所具有的红色和蓝色颜色波段。进一步，该红色颜色波段可能强于该蓝色颜色波段。
另外，根据另一个例子，可以进一步控制提供给光源10的调制功率、电压或电流，从而通常导致照射周期内的光输出或强度以短于常规显示装置中的时间达到希望得到的输出水平。更特别的，在各自的照射部分期间可以在一段时间内(t)向光源10提供高于高水平114-118的调制功率，如图18A中所示。图18A描述了在不同颜色波段照射周期的初始部分，提供了高于高水平114-118的提高了的功率水平。
图18A描述了对应于增加了的调制功率水平或过激励部分117a-117c的波形的例子。如图18A中所示，在第一颜色波段的照射周期中的一段时间周期内(t)，最初是按照过激励水平119a向光源10提供功率。另外，在第二和第三颜色波段的时间周期内(t)，分别是按照过激励水平119b和119c向光源10提供功率。对于每个颜色波段而言，所描述的该时间周期(t)要短于照射周期。对于每个照射周期而言，在各自的时间周期(t)之后，按照高水平114-118提供功率。
可以选择在过激励部分117a-117c期间所提供的过激励功率水平119a-119c，从而通常导致光源10的光输出以短于常规显示装置中所用的时间周期达到希望得到的光输出水平。另外，过激励部分117a-117c还可以具有这样的持续时间(时间周期t)，其中在这些持续时间内通常可以使得光输出在相对较短的时间周期内达到希望得到的光输出水平。如图18B中所示，每个颜色波段的光输出都以快于例如图10B中描述的光输出的速度达到希望得到的光输出水平。因此，光输出在各自的整个照射周期内比较均匀。因此，通过图18A中描述的功率调制技术，可以实现具有较高精度的颜色平衡再现。
尽管在图18A中，对于第一、第二和第三颜色波段来说过激励部分117a-117c的过激励水平119a-119c和时间周期(t)都是相同的，但是对于一个或多个颜色波段来说，过激励水平119a-119c和时间周期(t)中的至少一个可以是不同的。因此，例如，第一颜色波段的过激励部分117a的过激励水平119a和时间周期(t)中的至少一个与第二或第三颜色波段的过激励部分117b或117c的过激励水平和时间周期不同。例如，可以根据光源10的频谱响应来确定每个颜色波段的过激励部分117a-117c的特性。无论如何，总是可以通过选择每个颜色波段的过激励部分117a-117c的特性来实现具有希望得到的水平的基本上均匀的光输出。
在另一个例子中，过激励部分117a’-117c’可以按照图19A中那样倾斜。在该例子中，与上述例子类似，可以向光源10提供调制功率、电压或电流，从而通常导致每个颜色波段期间的光输出以短于常规显示装置中所用的时间达到希望得到的输出水平。另外，在每个照射周期期间以不同的速率提供调制功率，从而通常导致在照射周期期间光输出基本上等于希望得到的光输出水平。为了实现这一结果，使得提供给光源10的功率在初始阶段增加到各自高于高水平114-118的过激励水平119a’-119c’，而且在照射周期的一部分期间使得提供给光源的功率逐渐降低到高水平114-118，如图19A中所示。
图19A描述了提供给图4A-6中所示的光源的调制功率、电压或电流的波形，其中该光源采用有序颜色照射。更特别地，图19A显示了对应于过激励部分117a’-117c’的波形。如图19A中所示，在第一颜色波段的照射周期期间最初是按照超过高水平114的过激励水平119a’向光源10提供功率。另外，在第二和第三颜色波段的初始阶段，分别是按照过激励水平119b’和119c’向光源10提供功率。在初始阶段以过激励水平119a’-119c’提供功率之后，提供给光源10的功率分别逐渐降低到高水平114-118。
可以选择在过激励部分117a’-117c’期间所提供的过激励水平119a’-119c’，从而通常导致光源10的光输出以短于常规显示装置中所用的时间周期达到希望得到的光输出水平。在该例子中，对于一个或多个颜色波段的照射周期来说，过激励水平119a’-119c’可以是不同的。因此，例如，第一颜色波段的过激励水平119a’可以与第二或第三颜色波段的过激励水平119b’、119c’中的任意一个不同，或者与两个都不同。例如，可以根据光源10的频谱响应来确定每个颜色波段的过激励水平119a’-119c’。无论如何，总是可以通过选择每个颜色波段的过激励水平119a’-119c’来实现具有希望得到的水平的基本上均匀的光输出。
所描述的在过激励部分117a’-117c’期间提供的功率按照衰减函数降低。也就是说，指示所提供的功率量的线的斜率会在照射周期内逐渐降低。衰减函数可以包含公式或等式，而通过这些公式或等式可以控制光源10，从而实现具有希望得到的水平的基本上均匀的光输出。另外，每个过激励部分117a’-117c’的衰减函数在一个或多个过激励部分117a’-117c’之间可以不同。例如，可以根据光源10的频谱输出来确定每个过激励部分117a’-117c’的衰减函数。
如图19B中所示，每个颜色波段的光输出都以快于例如图10B中描述的光输出的速度达到希望得到的光输出水平。更特别地，图19B中显示的光输出包含一种礼帽式波形，该波形在照射周期内具有基本上水平的线。因此，光输出在整个各自的照射周期内相对较均匀。因此，通过图19A中描述的功率调制技术，可以实现具有较高精度的颜色平衡再现。
在上述两个例子中的任意一种中，制造商可以基于包含在光阀中的空间光调制器的特性预先设置过激励部分117a-117c、117a’-117c’的这些特性，也就是过激励水平119a-119c、119a’-119c’、时间周期(t)和衰减函数。另外，可以将一种颜色平衡反馈系统用于设置或微调过激励部分117a-117c、117a’-107c’的这些特性。在颜色平衡反馈系统中，对第一、第二和第三颜色波段中每一个颜色波段的光的实际强度进行测量，并且基于这些测量结果，对在第一、第二和第三颜色波段中的每个颜色波段期间提供给光源10的功率的特性进行调整，从而平衡第一、第二和第三颜色波段的强度。
进一步，该方法还可以使得用户可以对其中具有光阀的显示器的颜色平衡进行控制。这种颜色平衡控制是通过提供颜色平衡用户接口来实现的，该接口允许用户选择希望得到的颜色平衡水平。该颜色平衡用户接口可以是本领域中任意一种公知的此类用户接口，其包含一个或多个颜色平衡旋钮、数字屏上控制、或者一个或多个上/下按钮类型控制。然后，将在颜色平衡用户接口处接收到的用户输入用于设置过激励部分117a-117c、117a’-107c’的特性，这可以使得用户获得希望得到的颜色平衡。
进一步，该方法还可以用于使得用户可以对如上面所述的其中具有光阀的显示器的颜色平衡进行控制。
参考图17、18A和19A，显示了第一颜色波段周期的一个例子，其中对弱的蓝色颜色波段进行了调制。应该理解，下面的讨论涉及这种特殊类型的灯而其它类型的灯可以包含不同的颜色波段周期描述。另外，应该理解，这里所述的技术并不限于这种将弱的蓝色颜色波段作为第一颜色波段周期的特殊类型的灯。如图17、18A和19A中所示，第一颜色波段包括利用高于第二或第三高水平的第一高水平114进行的调制。这种最高的高水平对光源产生的弱的蓝色颜色波段进行了补偿，并且使光输出端处的蓝色颜色波段与红色颜色波段和绿色颜色波段之间得到了均衡。第二颜色波段周期(在此期间对红色颜色波段进行调制)包括利用高于第三高水平118，但是低于第一高水平114的第二高水平116进行的调制。该第二高水平对光源产生的略微有些弱的红色颜色波段进行了补偿，并且使光输出端处的红色颜色波段与蓝色颜色波段和绿色颜色波段之间得到了均衡。第三颜色波段周期(在此期间对强的绿色颜色波段进行调制)包括利用三个高水平中最低的第三高水平118进行的调制。该第三高水平对光源产生的强的绿色颜色波段进行了补偿，并且使光输出中的绿色颜色波段与红色颜色波段和蓝色颜色波段之间得到了均衡。
制造商可以基于包含在光阀中的空间光调制器的特性来预先设置第一高水平114、第二高水平116和第三高水平118的实际幅度。另外，可以将一种颜色平衡反馈系统用于设置或微调第一、第二和第三高水平的幅度。在颜色平衡反馈系统中，对第一、第二和第三颜色波段的实际强度进行测量，并且基于这些测量结果，对一、第二和第三光高水平的幅度进行调整，从而平衡第一、第二和第三光颜色波段的强度。
进一步，该方法还可以用于使得用户可以对其中具有光阀的显示器的颜色平衡进行控制。这种颜色平衡控制是通过提供颜色平衡用户接口来实现的，该接口允许用户选择希望得到的颜色平衡水平。该颜色平衡用户接口可以是本领域中任意一种公知的此类用户接口，包含一个或多个颜色平衡旋钮、数字屏上控制、或者一个或多个上/下按钮类型控制。然后，将在颜色平衡用户接口处接收到的用户输入用于设置第一高水平114、第二高水平116和第三高水平118和/或第一低水平120、第二低水平122和第三低水平124，将它们设置为向用户提供希望得到的颜色平衡的水平。
一旦完成了所有这三个颜色波段周期，就可以提供新的第一颜色波段图像数据，并且可以从该点开始重复执行上述过程。
尽管上面特别指出了采用图18A中的过激励部分117a-117c和图19A中的过激励部分117a’-117c’，但是可以采用其它形式的过激励部分。例如，过激励部分可以包含从过激励水平119a-119c、119a’-119c’到高水平114、116、118的恒定斜率。可替换的，过激励部分可以包含基本上为随机类型的调制。也就是说，过激励部分可以包含不遵循从过激励水平衰减到高水平114、116、118的预定方式的形式。因此，实际上可以按照任意合理的适当方式实现过激励部分，只要这种方式可以使得在整个照射周期内保持基本上恒定的光输出水平。
图20显示了计算机系统150，该计算机系统例如包含用于控制上述显示装置的工作的控制器。该控制器可以包含例如微处理器、微控制器、专用集成电路(ASIC)等等。另外，可以将计算机系统150用作执行一个或多个上述功能的平台。
计算机系统150包含一个或多个控制器，例如处理器152。可以将处理器152用于执行上述步骤中的一些或全部步骤。来自处理器152的命令和数据通过通信总线154进行传输。计算机系统150还包含主存储器156和辅助存储器158，其中该主存储器例如随机存取存储器(RAM)，并且在系统运行时会执行存储在其中的用于例如控制器的程序代码。该辅助存储器158包含例如一个或多个硬盘驱动器160和/或可移动存储驱动器162，例如软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器等等，并且在其中存储了用于显示装置的程序代码的副本。
该可移动存储驱动器160按照公知的方式对可移动存储单元164进行读出/或写入。用户输入和输出装置可以包含键盘166、鼠标168以及显示器170。显示器适配器172与通信总线154和显示器170之间有接口，并且可以从处理器152接收显示数据并且将显示数据转换为用于显示器170的显示命令。另外，处理器152可以通过网络适配器174在例如互联网、局域网等等的网络上进行网络通信。
对于本领域的技术人员来说很明显的一点是，可以在计算机系统150中加入其它公知的电子器件，也可以用这些电子器件替代计算机系统150中原有的器件。另外，计算机系统150可以包含用于数据中心的机柜中的系统板或叶片、常规的“白盒”服务器或计算装置等等。另外，图20中的一个或多个器件是可选的(例如，用户输入装置、辅助存储器等等)。
尽管本发明公开对本发明的示例性实施例进行了详细描述，但是应该理解，本发明并不限于所述的特定实施例，并且可以对这些实施例进行修改而不偏离所附权利要求中规定的本发明的范围。
权利要求
1.一种使用光源(10)照射光阀(2、39、46)的方法(80)，该光源具有标称功率消耗水平，该光阀(2、39、46)包含光输入端(103)、光输出端(105)、具有像素阵列的空间光调制器(4、40)、用于依次选择第一、第二和第三颜色波段中一个颜色波段的光的颜色次序器(9)，并且该方法包含向光源(10)提供(84)功率，从而产生光并且通过光输入端(103)照射空间光调制器(4、40)；在每个颜色波段周期的照射周期的初始部分期间，将提供给光源(10)的功率增加(86)到高于标称功率消耗水平的过激励水平(107a-107c、107a’-107c’、119a-119c、119a’-119c’)；以及在照射周期中的每个颜色波段周期的初始部分之后，降低(88)提供给光源(10)的功率，从而由此增加每个颜色波段周期的照射周期的初始部分期间的光源(10)的强度并且在整个颜色波段周期内保持基本上均匀的光输出。
2.根据权利要求1所述的方法(80)，进一步包含使得向光源(10)的功率供应保持一段时间，而该段时间短于每个颜色波段周期的整个照射周期。
3.根据权利要求2所述的方法(80)，其中使得功率供应保持一段时间的步骤进一步包含使得该功率供应保持一段时间从而导致光输出(105)在最短时间内达到标称输出水平并且在每个颜色波段周期的照射周期内产生均匀的光输出。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法(80)，其中降低提供给光源(10)的功率的步骤(88)包含逐渐降低提供给光源(10)的功率。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法(80)，其中降低提供给光源(10)的功率的步骤(88)包含根据一种函数使得所提供的功率从过激励水平(107a-107c、107a’-107c’、119a-119c、119a’-119c’)降低到标称功率消耗水平，该函数用于在整个颜色波段周期内保持基本上均匀的光输出。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法(80)，其中降低提供给光源(10)的功率的步骤(88)包含根据一种函数使得所提供的功率从过激励水平(107a-107c、107a’-107c’、119a-119c、119a’-119c’)降低到高于标称功率消耗水平的一种高水平，该函数用于在整个颜色波段周期内保持基本上均匀的光输出。
7.一种显示装置，包含光阀(2、39、46)，包含具有标称功率消耗水平的光源(10)；光输入端(103)；光输出端(105)；具有像素阵列的空间光调制器(4、40)；用于依次选择第一、第二和第三颜色波段中一个颜色波段的光的颜色次序器(9)；以及用于向光源(10)提供功率的功率源，其中在每个颜色波段周期的照射周期的初始部分期间，将提供给光源(10)的功率增加到高于标称功率消耗水平的过激励水平(1078.-107c、107a’-107c’、119a-119c、119a’-119c’)，并且其中在照射周期中的每个颜色波段周期的初始部分之后，降低提供给光源(10)的功率，从而由此增加每个颜色波段周期的照射周期的初始部分期间的光源(10)的强度并且在整个颜色波段周期内保持基本上均匀的光输出。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中在照射周期中的每个颜色波段周期的初始部分之后，使得提供给光源(10)的功率从过激励水平(107a-107c、107a’-107c’、119a-119c、119a’-119c’)逐渐降低。
9.一种使用光源(10)照射光阀(2、39、46)的系统，其中该光源具有标称功率消耗水平，该光阀(2、39、46)包含光输入端(103)、光输出端(105)、具有像素阵列的空间光调制器(4、40)、用于依次选择第一、第二和第三颜色波段中一个颜色波段的光的颜色次序器(9)，该系统包含用于向光源(10)提供功率从而产生光并且通过光输入端(103)照射空间光调制器(4、40)的装置；用于在每个颜色波段周期的照射周期的初始部分期间，将提供给光源(10)的功率增加到高于标称功率消耗水平的过激励水平(107a-107c、107a’-107c’、119a-119c、119a’-119c’)的装置；以及用于在照射周期中的每个颜色波段周期的初始部分之后，降低提供给光源(10)的功率的装置，从而由此增加每个颜色波段周期的照射周期的初始部分期间的光源(10)的强度并且在整个颜色波段周期内保持基本上均匀的光输出。
10.根据权利要求9所述的系统，其中用于降低的装置包含用于将所提供的功率降低到高于标称功率消耗水平的一种高水平的装置。
全文摘要
一种使用光源(10)照射光阀(2、39、46)的方法(80)，其中该光源具有标称功率消耗水平。在该方法中，向光源(10)提供功率，从而产生光并且通过光输入端(103)照射空间光调制器(4、40)。在每个颜色波段周期的照射周期的初始部分期间，将提供给光源(10)的功率增加到高于标称功率消耗水平的过激励水平(107a－107c、107a’－107c’、119a－119c、119a’－119c’)。另外，在照射周期中的每个颜色波段周期的初始部分之后，降低提供给光源(10)的功率，从而由此增加每个颜色波段周期的照射周期的初始部分期间的光源(10)的强度并且在整个颜色波段周期内保持基本上均匀的光输出。
文档编号G02F1/137GK1766696SQ20051009249
公开日2006年5月3日 申请日期2005年8月23日 优先权日2004年8月23日
发明者H·P·扩, A·库拉莫托 申请人:惠普开发有限公司