投影机的光源结构的制作方法

专利名称：投影机的光源结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种投影机的色轮，尤其是涉及一种可降低灰阶混色过程后所产生色标偏移的投影机的色轮。
背景技术：
随着科技发展，投影机的应用从以往的会议简报等场合，逐渐推广普及到一般家庭之中。近几年来，大尺寸平面显示器的需求大幅度成长，消费者对显示画面的尺寸与显像品质的要求也越来越严格，相关的投影技术也随之进步。投影机技术是利用光学投影方式将图像投射至屏幕上，借着光学的方法使画面尺寸放大，以突破平面显示器尺寸限制的口颈，使得机身厚度变薄且重量变轻。目前主要的投影技术有阴极射线管(CRT)投影技术、液晶显示(LCD)投影技术、数字光源处理(DLP)投影技术、单晶硅液晶显示面板(LCOS)投影技术等四种技术。其中，数字光源处理投影机是一种特殊光源调变方式的投影显示器，其是由德州仪器公司(Texas Instruments，TI)所发展出来的新型投影系统。其最大特点是本身为一全数字反射式投影机，不仅能使投影图像更为细致，同时能有效缩小投影机的体积和重量，达到轻薄短小的目的。
参照图1，图1为一数字光源处理投影机的示意图。图1中的数字光源处理投影机是由一光源5、一色轮20、一数字微镜组显示(DMD)芯片15，一第一聚光镜片11、一第二聚光镜片12及一投影镜头13构成。从光源5发出的光线在经过第一聚光镜片11的聚焦后通过色轮20，透过第二聚光镜片12后再入射至数字微镜组显示芯片15上。数字微镜组显示芯片15上每个图素的内存将记录该图素的数字信号值，并将数字信号送给驱动电极，由此操控微小反射镜的正负角度偏转和控制偏转时间，再通过投影镜头13将光线投射至一屏幕16上。色轮20一般为四节点的设计，由红，绿，蓝，白四色组成，利用四色的交错式技术达成全彩色效果。参照图2，图2为色轮20的示意图。色轮20采用四节点的设计，包含一红色区块(red segment)22，一绿色区块(green segment)24，一蓝色区块(blue segment)26以及一白色区块(white segment)28，而此四色区块在色轮上所占面积的比例则决定投影机的颜色表现。例如，白色区块28所占面积越大，投影机所投射的光亮度越强。现有技术的投影机一般采用镀膜技术，将色轮20上的白色区块28镀成全频谱穿透。
参照图3，图3为色轮20上白色区块28的频谱分布范围。由于现有技术采用的镀膜技术会将色轮20上的白色区块28镀成全频谱穿透，因此白色区块28的频谱范围将涵盖380-780nm的波长范围，由此达到最大发光效率。如图3所示，镀成全频谱穿透的白色区块28在波长380-780nm之间具有将近100％的穿透率。
人眼对色彩的感知是一种错综复杂的过程，为了将色彩的描述加以量化，国际照明协会(CIE)根据标准观测者的视觉实验，将人眼对不同波长的辐射能所引起的视觉感加以纪录，计算出红、绿、蓝三原色的配色函数(即所谓的CIE 1931 Color Matching Function)。而根据此配色函数，色彩的描述可被量化，并且可借助色坐标来表示。然而，现有技术中白色区块28镀成全频谱穿透的色轮20，由于光的频谱分布特性，使得白色区块色坐标和由红，绿，蓝三色区块所产生的混合白的色坐标差距过远，使得在灰阶混色过程中色标偏移过大。举例来说，现有技术中的色轮20的白色区块色坐标1(x，y，z)约为(0.299，0.309，0.392)，由红，绿，蓝三色区块所产生的混合白的色坐标2(x，y，z)约为(0.315，0.336，0.349)，在灰阶混色过程后红，绿，蓝，白四色区块所产生的颜色的色坐标3(x，y，z)约为(0.302，0.320，0.378)。因此，现有技术的色轮20在灰阶混色过程后，所产生的色坐标偏移(即色坐标3和色坐标2的差值)约为(-0.013，-0.016，0.029)。
现有技术中的投影机将色轮的白色区块镀成全频谱穿透，如此在灰阶混色过程后红，绿，蓝，白四色区块所产生的颜色的色坐标，和原先由红，绿，蓝三色区块所产生的混合白的色坐标差距过大，造成严重的色坐标偏移。

发明内容
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本发明揭示一种可降低灰阶混色过程后所产生色标偏移的色轮，其包含一色温约为6500K的白色区块，一全频谱穿透的红色区块，一全频谱穿透的绿色区块以及一全频谱穿透的蓝色区块。白色区块与红色区块的面积比值约为0.46，绿色区块与红色区块的面积比值介于0.51和0.71之间，蓝色区块与红色区块的面积比值介于0.4和0.6之间。
本发明还揭示一种可降低灰阶混色过程后所产生色标偏移的色轮，其包含一色温约为7000K的白色区块，一全频谱穿透的红色区块，一全频谱穿透的绿色区块，以及一全频谱穿透的蓝色区块。白色区块与红色区块的面积比值约为0.47，绿色区块与红色区块的面积比值介于0.48和0.68之间，蓝色区块与红色区块的面积比值介于0.42和0.62之间。


图1为现有数字光源处理投影机的示意图；图2为图1数字光源处理投影机的色轮的示意图；图3为图2色轮上白色区块的频谱分布图；图4为本发明中一色轮的示意图；图5为图4色轮上白色区块的频谱分布范围；图6为本发明中另一色轮的示意图；图7为图6色轮上白色区块的频谱分布范围。
具体实施例方式
在此更进一步说明CIE 1931表色系统。显示器的显示采用的是色光加色法，色光三原色是红、绿、蓝三种色光。国际标准照明委员会于1931年规定这三种色光的波长是红色光(R)700nm；绿色光(G)546.1nm；蓝色光(B)435.8nm。
在以上定义的基础上，自然界中各种原色都能由这三种原色光按一定比例混合而成，由X，Y，Z分别代表某种颜色中所含R，G，B成分，某一种颜色的色坐标(x，y，z)定义如下x＝X/(X+Y+Z)；y＝Y/(X+Y+Z)；z＝Z/(X+Y+Z)。
由于x+y+z＝1，所以只要给出x和y的值，就能唯一地定义一种颜色，如此可将光谱中的所有颜色表示在一个二维的平面内。此外，国际标准照明委员会更针对不同应用领域，以标准黑体为基准来定义不同发光体。发光体用色温来表示，色温的度数以K做单位，色温度数的计算方式，是将标准黑体加热至发出某一色光所需的摄氏温度加273，就是该色光的色温，例如色温为6500K的发光体D65即代表标准黑体加热到摄氏6227度时所发的光，而色温为7000K的发光体D70即代表标准黑体加热到摄氏6727度时所发的光。根据国际标准照明委员会的定义，D65的色坐标约为(0.3127，0.329，0.3582)，而D70的色坐标约为(0.3064，0.3166，0.377)。
针对高分辨率显示器，在国际性一般采用假想色彩空间(Default RGBColor Space)，即所谓的标准色彩空间(standard RGB，sRGB)为规格，并采用高清电视信源标(ITU-R BT.709)将红、绿、蓝三色光的的色坐标定义为红色光R(x，y，z)＝(0.61，0.33，0.03)；绿色光G(x，y，z)＝(0.3，0.6，0.1)；蓝色光B(x，y，z)＝(0.15，0.06，0.79)。
参照图4，图4为本发明中一色轮40的示意图。色轮40采用四节点的设计，包含一红色区块42、一绿色区块44、一蓝色区块46以及一白色区块48。红色区块42、绿色区块44、蓝色区块46以及白色区块48在色轮40上所占面积分别由A1，A2，A3以及A4来表示。在此实施例中，红色区块42、绿色区块44、蓝色区块46以及白色区块48在色轮40上呈连续相邻的扇型，由从色轮40中心点延伸出去的直线来界定各色区块的范围，如此红色区块42、绿色区块44、蓝色区块46以及白色区块48的两侧分别和色轮40中心点呈现θ1，θ2，θ3和θ4的角度。在此实施例中，θ1为140度，θ2为85度，θ3为70度且θ4为65度。即如以红色区块42的面积A1为基准，则绿色区块44，蓝色区块46以及白色区块48在色轮40上所占面积A2，A3以及A4有下列关系A2/A10.607；A3/A1＝0.5；A4/A10.464。
此外，不同于现有技术中将白色区块28镀成全频谱穿透的色轮20，本发明利用镀膜技术，使得色轮40的红色区块42，绿色区块44以及蓝色区块46符合高清电视信源标准，并且将白色区块48镀成6500K色温。换句话说，色轮40上各色区的色坐标(x，y，z)的目标值如下红色区块42约为(0.61，0.33，0.03)；
绿色区块44约为(0.3，0.6，0.1)；蓝色区块46约为(0.15，0.06，0.79)；白色区块48约为(0.3127，0.329，0.3583)。
参照图5，图5为本发明中投影机色轮40上白色区块48的频谱分布范围。为了使白色区块48呈6500K色温，本发明将色轮40的白色区块48穿透率达50％的波长设计在430nm，可有正负4nm的误差。依据图5的白色区块48频谱分布范围，白色区块48的色坐标可由下列公式表示公式1(x’，y’，z’)＝(x，y，z)*T(λ)；公式2Wx＝Σx’/(Σx’+Σy’+Σz’)；公式3Wy＝Σy’/(Σx’+Σy’+Σz’)；公式4Wz＝Σz’/(Σx’+Σy’+Σz’)；其中(x，y，z)为某一波长的光线穿过白色区块48之前的色坐标；(x’，y’，z’)为某一波长的光线穿过白色区块48之后的色坐标；(Wx，Wy，Wz)为所有波长的光线穿过白色区块48之后的色坐标；T(λ)为波长为λ时白色区块48的穿透率。
因此，色轮40中白色区块48的色坐标4约为(0.309，0.331，0.36)。由红，绿，蓝三色区块所产生的混合白的色坐标5约为(0.316，0.329，0.355)，在灰阶混色过程后由红，绿，蓝以及白色区块所产生颜色的色坐标6约为(0.306，0.326，0.368)。因此，本发明的色轮40在灰阶混色过程后，所产生的色标偏移(即色坐标6和色坐标5的差值)约为(-0.01，-0.003，0.013)，远小于现有技术中色轮20所产生的色标偏移(-0.013，-0.016，0.029)。
在本发明图4的实施例中，红色区块42、绿色区块44、蓝色区块46以及白色区块48在色轮40上呈连续相邻的扇型，且θ1为140度，θ2为85度，θ3为70度而θ4为65度。然而，本发明并不限定于图4的实施例中各色区块的面积比例关系，各色区块也不限于连续相邻的扇型。在本发明将白色区块48镀成6500K色温的色轮40中，A2/A1的值可介于0.51和0.71之间，而A3/A1的值可介于0.4和0.6之间。
参照图6，图6为本发明中另一色轮60的示意图。色轮60采用四节点的设计，包含一红色区块62、一绿色区块64、一蓝色区块66以及一白色区块68。红色区块62、绿色区块64、蓝色区块66以及白色区块68在色轮60上所占面积分别由B1、B2、B3以及B4来表示。在此实施例中，红色区块62、绿色区块64、蓝色区块66以及白色区块68在色轮60上呈连续相邻的扇型，由从色轮60中心点延伸出去的直线来界定各色区块的范围，如此红色区块62、绿色区块64、蓝色区块66以及白色区块68的两侧分别和色轮60中心点呈现θ5、θ6、θ7和θ8的角度。在此实施例中，θ5为140度，θ6为81度，θ7为73度，θ8为66度。即如以红色区块62的面积B1为基准，绿色区块64、蓝色区块66以及白色区块68在色轮60上所占面积B2、B3和B4有下列关系B2/B10.579；B3/B10.521；B4/B10.471。
不同于现有技术中将白色区块28镀成全频谱穿透的色轮20，本发明利用镀膜技术，使得色轮60中的红色区块62、绿色区块64以及蓝色区块66符合高清电视信源标准，并且将白色区块68镀成7000K色温。换句话说，色轮60上各色区的色坐标(x，y，z)的目标值如下红色区块62约为(0.61，0.33，0.03)；绿色区块64约为(0.3，0.6，0.1)；蓝色区块66约为(0.15，0.06，0.79)；白色区块68约为(0.3064，0.3166，0.377)。
参照图7，图7为本发明中投影机色轮60上白色区块68的频谱分布范围。为了使白色区块68呈7000K色温，本发明将色轮60的白色区块68穿透率达50％的波长设计在423nm，可有正负4nm的误差。依据图7的白色区块68频谱分布范围以及公式1-4，色轮60中白色区块68的色坐标7约为(0.302，0.317，0.381)。由红，绿，蓝三色区块所产生的混合白的色坐标8约为(0.312，0.316，0.372)，在灰阶混色过程中由红，绿，蓝以及白色区块所产生颜色的色坐标9约为(0.302，0.314，0.384)。因此，本发明的色轮60在灰阶混色过程后，所产生的色标偏移(即色坐标9和色坐标8的差值)约为(-0.01，-0.002，0.012)，远小于现有技术中色轮20所产生的色标偏移(-0.013，-0.016，0.029)。
在本发明图6的实施例中，红色区块62、绿色区块64、蓝色区块66以及白色区块68在色轮60上呈连续相邻的扇型，且θ1为140度，θ2为81度，θ3为73度，θ4为66度。然而，本发明并不限定于图6的实施例中各色区块的比例关系，各色区块也不限于连续相邻的扇型。在本发明将白色区块68镀成7000K色温的色轮60中，B2/B1的值可介于0.479和0.679之间，而B3/B1的值可介于0.421和0.621之间。
现有技术中将色轮的白色区块镀成全频谱穿透，如此在灰阶混色过程后红，绿，蓝，白四色区块所产生的颜色的色坐标，和原先由红，绿，蓝三色区块所产生的混合白的色坐标差距过大，造成严重的色坐标偏移。与现有技术比较，本发明将色轮的白色区块镀成6500K色温或7000K色温，再依据白色区块的色温设计红，绿，蓝三色区块在色轮上所占的比率，如此可减少在灰阶混色过程后红，绿，蓝，白四色区块所产生的颜色的色坐标、与原先由红，绿，蓝三色区块所产生的混合白的色坐标之间的差异，本发明可解决现有技术中色坐标偏移过大的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依照本发明权利要求范围所做出的等同变化和修饰，都应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种可降低灰阶混色过程后所产生色标偏移的色轮，其包含一色温约为6500K的白色区块；一全频谱穿透的红色区块；一全频谱穿透的绿色区块；以及一全频谱穿透的蓝色区块；其中所述白色区块与所述红色区块的面积比值约为0.46，所述绿色区块与所述红色区块的面积比值介于0.51和0.71之间，所述蓝色区块与所述红色区块的面积比值介于0.4和0.6之间。
2.如权利要求1所述的色轮，其中所述红色区块在依据高清电视信源标准的标准色彩空间上的色坐标(x，y，z)约为(0.61，0.33，0.03)。
3.如权利要求1所述的色轮，其中所述绿色区块在依据高清电视信源标准的标准色彩空间上的色坐标(x，y，z)约为(0.3，0.6，0.1)。
4.如权利要求1所述的色轮，其中所述蓝色区块在依据高清电视信源标准的标准色彩空间上的色坐标(x，y，z)约为(0.15，0.06，0.79)。
5.如权利要求1所述的色轮，其中所述色轮为投影机的色轮。
6.如权利要求1所述的色轮，其中所述绿色区块与红色区块的面积比值约为0.61。
7.如权利要求1所述的色轮，其中所述蓝色区块与红色区块的面积比值约为0.5。
8.一种可降低灰阶混色过程后所产生色标偏移的色轮，其包含一色温约为7000K的白色区块；一全频谱穿透的红色区块；一全频谱穿透的绿色区块；以及一全频谱穿透的蓝色区块；其中所述白色区块与所述红色区块的面积比值约为0.47，所述绿色区块与所述红色区块的面积比值介于0.48和0.68之间，所述蓝色区块与所述红色区块的面积比值介于0.42和0.62之间。
9.如权利要求8所述的色轮，其中所述红色区块在依据高清电视信源标准的标准色彩空间上的色坐标(x，y，z)约为(0.61，0.33，0.03)。
10.如权利要求8所述的色轮，其中所述绿色区块在依据高清电视信源标准的标准色彩空间上的色坐标(x，y，z)约为(0.3，0.6，0.1)。
11.如权利要求8所述的色轮，其中所述蓝色区块在依据高清电视信源标准的标准色彩空间上的色坐标(x，y，z)约为(0.15，0.06，0.79)。
12.如权利要求8所述的色轮，其中所述色轮为投影机的色轮。
13.如权利要求8所述的色轮，其中所述绿色区块与红色区块的面积比值约为0.58。
14.如权利要求8所述的色轮，其中所述蓝色区块与红色区块的面积比值约为0.52。
全文摘要
一种投影机的色轮，包含一全频谱穿透的红色区块；一全频谱穿透的绿色区块；一全频谱穿透的蓝色区块以及一全频谱穿透的白色区块。白色区块的色温约为6500K或7000K，红色区块，绿色区块以及蓝色区块在色轮所占面积的比率依据白色区块的色温来设计，可降低灰阶混色过程后所产生的色标偏移。
文档编号G03B21/14GK1987634SQ20051013624
公开日2007年6月27日 申请日期2005年12月23日 优先权日2005年12月23日
发明者鲍昭汉 申请人:明基电通股份有限公司