专利名称：数字反射镜装置投影机及校正其视频信号的方法
技术领域：
本发明涉及一种采用具有多个反射镜元件的数字反射镜装置(下文中简称为“DMD”)的投影机装置，以及用于校正在数字反射镜装置投影机中使用的视频信号的方法，更具体地涉及一种可在各反射镜元件断开时有效地利用反射光的DMD投影机，以及用于校正在数字反射镜装置投影机中使用的视频信号的方法。
本发明要求享有2002年3月22日提交的日本专利申请No.2002-080853的优先权，这些专利通过引用结合于本文中。
在这种所公开的DMD投影机中，光源发出的光设置成可聚集为色盘上的一个点，色盘由可选择性地让红色光、绿色光和蓝色光中的一种通过的多种滤色器构成，在DMD面板上以平行光通量的形式施加从任一滤色器中通过的光，作为被DMD面板反射出的光的图像光通过可变焦投影透镜投影到屏幕上。
然而，传统的DMD投影机存在着问题。也就是说，在上述传统的DMD投影机中，采用通过构成了色盘的滤色器且被DMD面板的表面朝向屏幕反射的光作为图像光。结果，用作图像光光源的各彩色光的波长分量根据构成色盘的滤色器的性能差异而发生变化。而且，即便在不同滤色器之间的滤色器性能相同时，如果由光源发出的光本身在波长或强度上具有差异，各彩色光的波长分量也会不同，即使图像光由相同视频信号构成，也很难校准图像光以在不同装置中得到相同的色度(色调)。
本发明的另一目的是提供一种用于校正在DMD投影机中使用的视频信号的方法。
根据本发明的第一方面，提供了一种数字反射镜装置投影机，包括光源；由多种滤色器组合而构成的色盘，用于形成多种颜色的图像光；具有多个反射镜元件的数字反射镜装置面板，各反射镜元件均可被控制以处于第一倾斜状态和第二倾斜状态，当反射镜元件处于第一倾斜状态时，其可沿第一方向反射由光源输送且通过构成色盘的任一滤色器的光并将其作为图像光，当反射镜元件处于第二倾斜状态时，其可沿不同于第一方向的第二方向反射由光源输送且通过构成色盘的任一滤色器的光；驱动单元，其可根据相应的视频信号和色盘的旋转状态进行控制，以使数字反射镜装置面板中的各反射镜元件处于第一倾斜状态或第二倾斜状态；光电转换装置，其作为光电传感器设置在当至少一个反射镜元件处于第二倾斜状态时从所述至少一个反射镜元件上反射出的光所入射的位置处，因而光电转换装置可接收反射光并将所接收的光转化成电压；校正单元，其可接收视频信号和由光电转换装置所得到的电压，从而可根据所接收的电压来校正视频信号并将校正后的视频信号输出给驱动单元，其中，驱动单元根据校正后的视频信号和色盘的旋转状态进行控制，使数字反射镜装置面板中的所述至少一个反射镜元件处于第一倾斜状态或第二倾斜状态，校正单元还根据在数字反射镜装置面板中的所述至少一个反射镜元件处于第二状态时从光电转换装置中输出的电压来计算通过构成色盘的各滤色器的彩色光的相对强度，确定通过各滤色器的彩色光的加权值以使彩色光的相对强度与预定的基准值相匹配，采用加权值来校正视频信号中各颜色的亮度信号，并将校正后的亮度信号输出给驱动单元。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于校正在数字反射镜装置投影机中使用的视频信号的方法，数字反射镜装置投影机包括光源；由多种滤色器组合而形成的色盘，用于形成多种颜色的图像光；具有多个反射镜元件的数字反射镜装置面板，各反射镜元件均可被控制以处于第一倾斜状态和第二倾斜状态，当反射镜元件处于第一倾斜状态时，其可沿第一方向反射由光源输送且通过构成色盘的任一滤色器的光并将其作为图像光，当反射镜元件处于第二倾斜状态时，其可沿不同于第一方向的第二方向反射由光源输送且通过构成色盘的任一滤色器的光；以及驱动单元，其可进行控制以使数字反射镜装置面板中的各反射镜元件处于第一倾斜状态或第二倾斜状态，所述方法包括放置作为光电传感器的光电转换装置的步骤，其设置在当至少一个反射镜元件处于第二倾斜状态时从所述至少一个反射镜元件上反射出的光所入射的位置处，因而光电转换装置可接收反射光并将所接收的光转化成电压；使校正单元接收视频信号和由光电转换装置所得到的电压、从而根据所接收的电压来校正视频信号并将校正后的视频信号输出给驱动单元的步骤；和使驱动单元进行控制、并根据校正后的视频信号和色盘的旋转状态使数字反射镜装置面板中的所述至少一个反射镜元件处于第一倾斜状态或第二倾斜状态的步骤，其中，校正单元根据在数字反射镜装置面板中的所述至少一个反射镜元件处于第二状态时从光电转换装置中输出的电压来计算已通过构成了色盘的各滤色器的彩色光的相对强度，确定已通过各滤色器的彩色光的加权值以使彩色光的相对强度与预定的基准值相匹配，采用此加权值来校正视频信号中各颜色的亮度信号并将校正后的亮度信号输出给驱动单元。
通过采用上述DMD面板来设置投影机，通过色盘的光可入射在DMD面板上。根据视频信号来控制DMD面板上各反射镜元件的倾斜状态。光被反射的角度根据接通或断开状态而变化，在接通状态下反射光朝向投影透镜传送，而在断开状态下反射的光输入到光电转换装置中，并转换为表示了将从光电转换装置中输出的光强度的电信号。
在这一点上，例如作为一个特定的投影图形，通过投影红光100％地投影在屏幕上且0％地施加在光电转换装置上、绿光100％地投影在屏幕上且0％地施加在光电转换装置上以及蓝光0％地投影在屏幕上且100％地施加在光电转换装置上的图像，可以测出蓝光的相对强度。通过采用如上述的相同方法，可顺序地测出红光或绿光的强度。因此，在采用红光、绿光和蓝光的强度数据作为校正单元的校正数据来对各视频信号的电平进行校正之后，通过用面板驱动单元来控制DMD面板，就可以在将投影到屏幕上的图像中提供相同的色度。
通过上述设置，由于可以容易地匹配图像的红光、绿光和蓝光的亮度，因此可以提供相同水平的色度。不再需要通过单独地采用更换了光源的光学器件来进行校正。
从下述介绍中并结合附图，可以更清楚本发明的上述和其它目的、优点和特征，在附图中
图1是显示了采用了根据本发明一个实施例的DMD(数字反射镜装置)面板的单芯片式投影机的主要部件的图；图2是在本发明实施例中使用的色盘的正视图；图3是显示了用于控制在本发明实施例中使用的反射镜元件的倾斜状态的驱动脉冲的波形的图；和图4A是显示了在校正前的红色、绿色、蓝色的亮度和视频信号电平之间的关系的图，图4B是显示了在进行了根据本发明实施例的校正后的亮度和视频信号电平之间的关系的图。
图1是显示了采用了根据本发明一个实施例的DMD(数字反射镜装置)面板的单芯片式投影机的主要部件的图。
如图1所示的此实施例的DMD投影机包括光源1、聚光透镜2、色盘3、中继透镜4、DMD面板5、投影透镜6、屏幕7、光电传感器(光电转换装置)40、I/V(电流到电压)转换器41、校正部分42和驱动部分43。
在此实施例中，由多个反射镜元件(未示出)构成的DMD面板5的操作由驱动部分43来控制。驱动部分43根据色盘3的旋转状态来对从校正部分42所输送的校正后的视频信号和构成DMD面板5的各反射镜元件(未示出)的倾斜状态进行控制，从而产生将投影在屏幕7上的图像光。由校正部分42进行的视频信号的校正将在下文中详细介绍。
光源1所发出的光由聚光透镜2聚光，然后入射在色盘3上，因而光在色盘3上聚焦。光源1所发出的光的聚光和应用的一个目的是缩短通过减小光的光通量的光点直径来转换色盘3上的颜色所需的时间。因此，如上所述，色盘3定位成使得光源1所发出的光被聚光透镜2聚光，并且光在色盘3上聚焦。
图2是在本发明实施例中使用的色盘的正视图。
如图1和2所示的色盘3由具有多种滤色器12的盘构成，因此其可对例如红色、绿色和蓝色等进行滤光。色盘3由置于其中心轴线上的电动机13带动而高速旋转。由于光源1所发出的光被聚光透镜2聚光且聚光后的光被施加到色盘3上，因此色盘3的旋转使得所施加的光按红色、蓝色和绿色的顺序被滤光，滤后光输出给中继透镜4。
以光具有色盘3的红色、蓝色和绿色中的任一种的方式进行滤光的光朝向DMD面板5传送，同时如图1所示地展开，并且其光通量被中继透镜4校准，因而光可以有效地施加在DMD面板5上。施加在DMD面板5上的光入射在构成DMD面板5的各反射镜元件(未示出)上。上述驱动部分43输出灰度值信号，其用于根据由视频信号所代表的红色、蓝色和绿色中的每一种的灰度值来控制各反射镜元件(未示出)到DMD面板5的倾斜度，并采用被各反射镜元件(未示出)朝向投影透镜6反射的光作为投影到屏幕7上的图像光。
这里将参考图3来介绍采用被DMD面板5的各反射镜元件(未示出)所反射的光来表达灰度值的方法。图3是显示了用于控制在此实施例中使用的各反射镜元件(未示出)的倾斜状态的驱动脉冲的波形的图。在图3中，水平方向表示时间。
如图3所示，假定灰度值信号例如由8位构成，各位在预定的单位时间内在信号处于高(H)状态下具有不同周期的波形。在如图3所示的示例中，最高位“位7”提供了在信号处于高(H)状态下最长的周期，而最低位“位0”提供了在信号处于高(H)状态下最短的周期。随着“位7”顺序地向“位0”变化，信号处于高(H)状态下的周期也变短。当将“位7”到“位0”中的各位的在信号处于高(H)状态下的周期全部相加时，在预定时间中给出的所有周期内信号为高(H)。
当用于选择各位的信号为“1”时，输出为各位准备的相应波形。只有当波形处于高(H)状态时反射镜元件(未示出)才倾斜，并且反射镜元件(未示出)使入射光沿投影透镜6的方向反射。当对应于各位的波形处于低(L)状态时，反射镜元件(未示出)将入射光朝向光电传感器40反射。图像的灰度值由各位的选择来确定。
通过对DMD面板5的所有反射镜元件(未示出)进行上述操作且在施加了红色、蓝色和绿色中的任一种时，就可以得到作为反射光的各图像光，因此所得到的图像光投影在屏幕7上的一个像素上。由于色盘3的旋转足够快，因此前面的光作为人眼所检测到的余像而停留，几乎不会发生一种颜色看上去被分解的情况。
下面将介绍此实施例的特征设置。
如上所述，将投影在屏幕7上的图像光是根据投影图像的灰影而从DMD面板5上反射出的图像光。在此实施例中，通过不用作图像光和不投影在屏幕7上的光，可以控制光源1所发出的光的量。在此实施例中，将经中继透镜4入射但不投影到屏幕7上的光输入到光电传感器40中。光电传感器40输出与入射光的强度相对应的电流，此电流被I/V转换器41转换成电压，然后输出给校正部分42。校正部分42接收视频信号以及由I/V转换器41输出的电压，并根据此实施例对从投影机外部所输送的视频信号进行校正，并将校正后的信号输送给驱动部分43。
下面将介绍由校正部分42进行的视频信号的校正方法。首先，DMD面板5的各反射镜元件(未示出)处于特定的状态，即反射光输入到光电转换装置中的断开状态，在此时，从在各彩色光通过相应的滤色器12时由I/V转换器41输出的电压中计算出通过相应滤色器12的红光、绿光和蓝光中的任一种光的相对强度。接着，确定通过各滤色器12的光的加权值，使得此相对强度与预定的基准值相匹配，采用此加权值来校正由视频信号所代表的各颜色的亮度信号，并将校正后的视频信号输出给驱动部分43。通过操作DMD面板以与驱动部分43中的信号电平相对应，可以在所有时间均显示出相同的色度(色调)。
当通过校正部分42进行校正时，通过相应滤色器12的红光、绿光和蓝光中的各种光的相对强度计算在使用此实施例的投影机的最初时间进行，之后根据通过相应滤色器12的红光、绿光和蓝光中的各种光的所计算出的相对强度来校正视频信号。
下面将参考图4A和4B来介绍视频信号的校正效果。图4A是显示了在上述校正前的各红色、绿色、蓝色的亮度和视频信号电平之间的关系的图，图4B是显示了在进行了根据本发明实施例的校正后的各红色、绿色、蓝色的亮度和视频信号电平的图。图4A和4B中显示了各项特征的线是出于说明的目的而提供的，本发明的效果并不限于所示的这些。如图4A所示，在校正前红色光、绿色光和蓝色光在视频信号的任意电平处其亮度均不同。然而根据本发明的实施例，如图4B所示，在进行了校正后，红色光、绿色光和蓝色光之间的亮度的相对差异被校正部分42所校正，因此红色光、绿色光和蓝色光在视频信号的任意电平处其亮度均相同。
很明显，本发明并不限于上述实施例，而是在不脱离本发明的范围和精神实质的前提下可进行变更和修改。
例如，光电传感器可设置在当至少一个反射镜元件处于第二倾斜状态时从至少一个反射镜元件反射出的光所入射的位置处，因此光电传感器接收反射光并将反射光转换成电压。可用至少一个反射镜元件来表示另一反射镜元件或反射镜元件的特定组。
权利要求
1.一种数字反射镜装置投影机，包括光源；由多种滤色器组合而形成的色盘，用于形成多种颜色的图像光；具有多个反射镜元件的数字反射镜装置面板，各所述反射镜元件均可被控制以处于第一倾斜状态和第二倾斜状态，当所述反射镜元件处于所述第一倾斜状态时，其可沿第一方向反射由所述光源输送且通过构成所述色盘的任一所述滤色器的光并将其作为图像光，当所述反射镜元件处于所述第二倾斜状态时，其可沿不同于所述第一方向的第二方向反射由所述光源输送且通过构成所述色盘的任一所述滤色器的光；驱动单元，其可根据相应的视频信号和所述色盘的旋转状态进行控制，以使所述数字反射镜装置面板中的各所述反射镜元件处于所述第一倾斜状态或所述第二倾斜状态；光电转换装置，其作为光电传感器设置在当至少一个所述反射镜元件处于所述第二倾斜状态时从所述至少一个反射镜元件上反射出的光所入射的位置处，因而所述光电转换装置可接收所述反射光并将所接收的光转化成电压；校正单元，其可接收视频信号和由所述光电转换装置所得到的所述电压，从而可根据所接收的电压来校正所述视频信号并将校正后的视频信号输出给所述驱动单元；其特征在于，所述驱动单元根据所述校正后的视频信号和所述色盘的旋转状态进行控制，使所述数字反射镜装置面板中的所述至少一个反射镜元件处于所述第一倾斜状态或所述第二倾斜状态，所述校正单元还根据在所述数字反射镜装置面板中的所述至少一个反射镜元件处于所述第二状态时从所述光电转换装置中输出的所述电压来计算通过构成所述色盘的各所述滤色器的彩色光的相对强度，确定通过各所述滤色器的所述彩色光的加权值，从而使所述彩色光的所述相对强度与预定的基准值相匹配，采用所述加权值来校正视频信号中各颜色的亮度信号，并将校正后的亮度信号输出给所述驱动单元。
2.一种用于校正在数字反射镜装置投影机中使用的视频信号的方法，所述投影机包括光源；由多种滤色器组合而形成的色盘，用于形成多种颜色的图像光；具有多个反射镜元件的数字反射镜装置面板，各所述反射镜元件均可被控制以处于第一倾斜状态和第二倾斜状态，当所述反射镜元件处于所述第一倾斜状态时，其可沿第一方向反射由所述光源输送且通过构成所述色盘的任一所述滤色器的光并将其作为图像光，当所述反射镜元件处于所述第二倾斜状态时，其可沿不同于所述第一方向的第二方向反射由所述光源输送且通过构成所述色盘的任一所述滤色器的光；以及驱动单元，其可进行控制以使所述数字反射镜装置面板中的各所述反射镜元件处于所述第一倾斜状态或所述第二倾斜状态，所述方法包括放置作为光电传感器的光电转换装置的步骤，所述光电转换装置放置在当至少一个所述反射镜元件处于所述第二倾斜状态时从所述至少一个反射镜元件上反射出的光所入射的位置处，因而所述光电转换装置可接收所述反射光并将所接收的光转化成电压；使校正单元接收视频信号和由所述光电转换装置所得到的所述电压、从而根据所接收的电压来校正所述视频信号并将校正后的视频信号输出给所述驱动单元的步骤；和使所述驱动单元进行控制、根据所述校正后的视频信号和所述色盘的旋转状态使所述数字反射镜装置面板中的所述至少一个反射镜元件处于所述第一倾斜状态或所述第二倾斜状态的步骤，其特征在于，所述校正单元根据在所述数字反射镜装置面板中的所述至少一个反射镜元件处于所述第二状态时从所述光电转换装置中输出的电压来计算通过构成所述色盘的各所述滤色器的彩色光的相对强度，确定通过各所述滤色器的所述彩色光的加权值，从而使所述彩色光的所述相对强度与预定的基准值相匹配，采用所述加权值来校正视频信号中各颜色的亮度信号，并将校正后的亮度信号输出给所述驱动单元。
全文摘要
提供了一种由具有成百上千个反射镜元件的数字反射镜装置(DMD)构成的投影机装置，其可以减小因滤色器或光源之间的性能/特性差异而引起的色度(色调)的不同。DMD投影机包括放置在由处于切断状态下的各反射镜元件反射的光所入射的位置处的光电传感器，以及用于接收视频信号和由光电传感器得到的电压以及将校正后的视频信号输出给驱动单元的校正单元，其中驱动单元根据校正后的视频信号和色盘的旋转状态来控制DMD面板的各反射镜元件的倾斜度，校正单元校正视频信号的各颜色的亮度信号，这是通过在DMD面板的各反射镜元件处于断开状态下时采用光电传感器的输出来计算通过构成色盘的各滤色器的光的相对强度来实现的。
文档编号G03B21/00GK1447148SQ0310833
公开日2003年10月8日 申请日期2003年3月24日 优先权日2002年3月22日
发明者富家修 申请人:日本电气视象技术株式会社