[发明专利]针对调制器衍射效应优化的投影仪

说明书

相关申请的交叉引用

本公开涉及与本申请同时提交的、名称为“ColorDependentApertureStop(颜色相关的孔径光阑)”的国际专利申请No.PCT/US2013/032067。

技术领域

本公开总体涉及数字图像投影，并且更具体地涉及为了与表现出衍射效应的微镜阵列空间光调制器一起使用而优化的相干光投影系统。

背景技术

目前，电影产业正从传统的基于胶片的投影仪向数字或电子电影转变。由于三维(3D)电影的流行，该趋势正在加速。正当主要基于数字光投影(DLP)技术的使用的数字电影投影已经成熟和成功时，光源和DMD调制器一直在演变。在激光器的情况下，大功率紧凑型可见光激光器变得日益成熟并且成本有竞争力，从而使激光器数字电影投影仪的发展成为可能。一种这样的系统在B.Silverstein等人的文章“ALaser-BasedDigitalCinemaProjector(基于激光器的数字电影投影仪)”(SIDSymposiumDigest，第42卷，326-329页，2011)中描述。

在由德州仪器开发的DLP技术的核心是数字微镜器件(DMD)，该器件是包括微镜阵列的空间光调制器。DMD空间光调制器已经成功地在包括满足DC2K数字电影分辨率标准的数字电影设备的数字投影系统中使用。已经在使用DC2K芯片的这种系统上进行了效率测量并且发现效率优化原理有效；然而，发现该原理对采用新DC4K芯片的系统不是也有效。

在DMD器件技术发展的早期，个体微镜55或者像素相对较大，在约30平方微米。随后，随着像素的逐渐更小，从20世纪90年代末期的约17平方微米演变到2K数字电影投影仪(2005)的13.8x13.8μm，并且最近利用DC4K器件(2011)达到7.5μmx7.5μm的像素，设备的分辨率已经改善。由Silverstein等人描述的投影仪使用2K分辨率的DMD器件以用于图像光调制，并且考虑了DMD器件行为的各个方面。作为另一个示例，在G.Zheng等人在显示技术杂志(JournalofDisplayTechnology)，第4卷(2008)发表的文章“LaserDigitalCinemaProjector(激光器数字电影投影仪)”中，也描述了使用DMD器件的DC2K版本然而具有包括TIR和飞利浦棱镜组件的常规DLP投影光学器件的激光器投影仪。值得注意的是，Silverstein等人和Zheng等人描述了使用DMD器件的DC2K版本的投影仪，意味着他们服从DCI数字电影投影规范并且提供“2K”水平分辨率。

然而，如上面所注意到的，最近发布的DC4K器件具有小多了的像素来支持更高的水平分辨率标准。随着微镜尺寸的减小，衍射效应变的越来越重要并且微镜阵列可以被视为可编程的闪耀光栅。当激光与这些小像素以及子像素特征相互作用时，衍射变成甚至更大的担忧。实质上，由于一些光被引向其他衍射阶(闪耀随后部分地还原这些衍射阶)，衍射效应会引起相对于平面镜面的效率损失。

DMD器件的衍射行为的一些方面已经在文献中考虑到。具体地，德州仪器在它们的出版物TITechNoteTIDN2509927，2008年9月的“UsingLaserswithDMDtechnology(和DMD技术一起使用激光器)”中提供了关于激光相互作用的一些指导。然而，还需要辅助投影仪设计的关于衍射行为的附加的实践指导。随后J.P.Rice等人在SPIEProc，第7210卷(2009)发表的文章“DMDdiffractionmeasurementstosupportdesignofprojectorsfortestandevaluationofmultispectralandhyperspectralimagingsensors(用于多光谱以及超光谱成像传感器的测试和评估以支持投影仪的设计的DMD衍射测量)”提供了用于IR优化的2K分辨率DMD器件的红外线(IR)光衍射效率测量。然而，该文章没有讨论无论是在IR或是在其他光谱范围内的衍射光的光学传播行为以及该行为如何可能影响投影仪设计。

总之，随着诸如DMD器件的微镜阵列空间调制器已经迁移到更小的像素尺寸并且激光器投影系统已经变的越来越可行，激光与作为动态衍射结构的微镜的相互作用的细节变的更加重要。因此，存在更好地理解微镜阵列衍射行为的细微之处并且相应地优化投影仪设计的机会。

发明内容