專利名稱：同步多色光的周期性變化和多個子幀圖像的投影的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及生成圖像幀序列，尤其涉及在生成圖像幀序列期間使多色光的周期性變化和多個子幀圖像的投影同步的技術(shù)。
背景技術(shù)：
許多顯示系統(tǒng)通過依次產(chǎn)生多色光、對這些顏色的光進(jìn)行空間調(diào)制并且投影調(diào)制后的多色光以形成圖像幀，從而生成彩色圖像幀。這些顏色的光通常通過使白光源發(fā)出的光通過濾色輪、棱鏡或其他濾光器得到。
為了提高投影圖像幀的分辨率，可以將圖像幀在時(shí)間上分成若干個子幀圖像。將這些子幀圖像相對于該圖像幀中的其它子幀圖像空間偏移地投影。
發(fā)明概要按照本發(fā)明的原理，在一個實(shí)施例中，產(chǎn)生多色光。該多色光具有按特征順序顏色周期周期性改變的顏色序列。對多色光進(jìn)行調(diào)制，從而為每個圖像幀序列提供多個子幀圖像。在幀周期期間投影每個圖像幀的多個子幀圖像。對于每個圖像幀而言，將每個子幀圖像相對于其它子幀圖像彼此偏移地投影。使多色光的周期性變化和多個子幀圖像的投影同步，以確保顏色周期與幀周期之間的整數(shù)倍關(guān)系。


圖1為表示本發(fā)明顯示系統(tǒng)的一個實(shí)施例的方框圖。
圖2-5為配合圖1的顯示系統(tǒng)使用的濾色輪的一些例子。
圖6表示了圖3和4所示濾色輪的示范性時(shí)序圖。
圖7表示了圖5和6所示濾色輪的示范性時(shí)序圖。
圖8為表示圖1所示顯示系統(tǒng)的方框圖，其中詳細(xì)示出了圖像處理單元的一個實(shí)施例。
圖9A-C表示了按照一個示范性實(shí)施例為特定圖像而產(chǎn)生的若干圖像子幀。
圖10A-B表示了按照一個示范性實(shí)施例在第一圖像子幀位置顯示第一子幀中的一個像素而在第二圖像子幀位置顯示第二子幀中的一個像素。
圖11A-D表示了按照一個示范性實(shí)施例，子幀產(chǎn)生功能可以為一個圖像幀限定四個圖像子幀。
圖12A-D表示了按照一個示范性實(shí)施例，在第一圖像子幀位置顯示第一子幀中的一個像素、在第二圖像子幀位置顯示第二子幀中的一個像素、在第三圖像子幀位置顯示第三子幀中的一個像素和在第四圖像子幀位置顯示第四子幀中的一個像素。
圖13為表示本發(fā)明的生成彩色子幀圖像的方法的一個實(shí)施例的流程圖。
圖14為表示本發(fā)明的生成彩色子幀圖像的方法的另一個實(shí)施例的流程圖。
發(fā)明詳細(xì)說明圖1所例示的是本發(fā)明的顯示系統(tǒng)2的一個實(shí)施例。本文中和所附權(quán)利要求書中使用的術(shù)語“顯示系統(tǒng)”除特別指出以外是指投影器、投影系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)、電視系統(tǒng)、視頻監(jiān)視器、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器系統(tǒng)或配置用于生成圖像幀序列的任何其他系統(tǒng)。圖像幀序列產(chǎn)生圖像，該圖像可以是靜止圖像、一系列圖像或運(yùn)動圖像視頻。本文中和所附權(quán)利要求書中使用的短語“圖像幀序列”和術(shù)語“圖像”除特別指出以外一般是指靜止圖像、圖像系列、運(yùn)動圖像視頻或其它由顯示系統(tǒng)顯示的任何圖像。
在圖1所示的實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)2包括圖像處理單元4、周期性光產(chǎn)生器6、空間光調(diào)制器(SLM)8、擺動裝置10和顯示光學(xué)裝置12。顯示系統(tǒng)2接收圖像數(shù)據(jù)14。圖像數(shù)據(jù)14限定了將要顯示的圖像16，顯示系統(tǒng)2利用圖像數(shù)據(jù)14產(chǎn)生顯示圖像16。圖像數(shù)據(jù)14的例子包括數(shù)字圖像數(shù)據(jù)、模擬圖像數(shù)據(jù)以及模擬和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的組合。雖然表示和說明的是顯示系統(tǒng)2處理一個圖像16的情況，但本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，顯示系統(tǒng)2也可以處理多個或系列圖像16或者運(yùn)動圖像視頻顯示16。
周期性光產(chǎn)生器6是任何配置用于產(chǎn)生具有按特征順序顏色周期周期性改變的顏色序列的多色光的設(shè)備或系統(tǒng)。周期性光產(chǎn)生器6設(shè)置在顯示設(shè)備2內(nèi)，以將多色光傳過SLM 8。在一個實(shí)施例中，周期性光產(chǎn)生器6包括光源18和順序顏色裝置20。
在一個實(shí)施例中，周期性光產(chǎn)生器6產(chǎn)生承載基色序列和可選的白光的光束。也就是說，周期性光產(chǎn)生器6輸出的光束的光譜分布隨時(shí)間周期性改變。例如，周期性光產(chǎn)生器6可以產(chǎn)生的光束的顏色在紅、綠、藍(lán)基色和白色之間周期性改變。或者，周期性光產(chǎn)生器6還可以輸出諸如青色、黃色和洋紅之類的顏色或者任何其他的顏色。所謂具有特定顏色的光束是指該光束的光譜分布具有能夠表征這種顏色的可見光的峰值波長。采用濾色元是使白光源變?yōu)樘峁┻@樣的光譜峰值的常用方式。
光源18是適用于投影儀的任意光源。這種適當(dāng)光源18的一個例子是超高壓汞燈。如圖1所示，光源18向順序顏色裝置20提供光束。
順序顏色裝置20是任何配置用于將光源18發(fā)出的光順序地調(diào)制成若干顏色或波長的光的裝置或系統(tǒng)。在一個實(shí)施例中，可以設(shè)置顏色周期設(shè)置點(diǎn)來控制順序顏色裝置20的顏色周期。順序顏色裝置20的例子包括濾色輪22(圖2-5)和旋轉(zhuǎn)棱鏡組。
圖2-5例示了濾色輪22的一些例子。每個濾色輪22包括多個濾色鏡24。每種顏色的濾色輪22是一個濾色元24。雖然表示為對于每種顏色都具有同樣大小的濾色元24，但濾色元24大小不同的也不少見。通常，將各個濾色元24的相對大小用于適應(yīng)光源18的不平衡。例如，如果光源18紅色不足，就可以使紅濾色元24比其他濾色元24大一些。
濾色輪22工作時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而只允許所選顏色或波長的光通過相應(yīng)濾色元24。旋轉(zhuǎn)的濾色輪22的旋轉(zhuǎn)周期為周期性光產(chǎn)生器6的特征順序顏色周期的整數(shù)倍。例如，圖2和4中所例示的濾色輪22的旋轉(zhuǎn)周期等于周期性光產(chǎn)生器6的特征順序顏色周期，這是因?yàn)槊總€濾色輪22都只有一組濾色元24。類似的是，圖3和5中所例示的濾色輪22的旋轉(zhuǎn)周期等于周期性光產(chǎn)生器6的特征順序顏色周期的兩倍，這是因?yàn)槊總€濾色輪22都有兩組濾色元24。
圖6和7表示了幀周期T與濾色輪22的旋轉(zhuǎn)之間的關(guān)系。在這些圖中，R、G、B和W分別指紅、綠、藍(lán)和白色子幀。
輸出每個幀所經(jīng)歷的時(shí)間就是幀周期T?？臻g或圖像子幀周期是幀周期T的一部分，在這段時(shí)間內(nèi)輸出每個空間或圖像子幀。顏色子幀是幀周期T的一部分，在這段時(shí)間內(nèi)該周期性光產(chǎn)生器輸出特定顏色或基色。幀周期T是任何適當(dāng)?shù)膸芷赥。典型的幀周期T為1/60秒。如圖6和7所示，對于每個空間或圖像子幀至少產(chǎn)生一次整套的顏色子幀。也就是說，周期性光產(chǎn)生器6在單獨(dú)一個空間或圖像子幀期間至少產(chǎn)生一次整套的基色。
圖6示出了幀周期T與圖2和3中所示的濾色輪22的旋轉(zhuǎn)之間的關(guān)系的一個實(shí)施例。在這個實(shí)施例中，圖2的濾色輪22的旋轉(zhuǎn)周期等于幀周期T的1/2。例如，幀周期T為1/60秒，則濾色輪22的轉(zhuǎn)速就為7200RPM，也就是在幀周期T內(nèi)完整地轉(zhuǎn)兩周。
圖3所示的濾色輪22的旋轉(zhuǎn)周期等于幀周期T，但由于圖3的濾色輪22是RGBWRGBW輪，因此與圖2的濾色輪22以兩倍的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的效果相同。如果幀周期T也為1/60秒，則圖3的濾色輪22的轉(zhuǎn)速就應(yīng)為3600RPM。
圖7示出了幀周期T與圖4和5中所示的濾色輪22的旋轉(zhuǎn)之間的關(guān)系的一個實(shí)施例。在這個實(shí)施例中，圖4的濾色輪22的旋轉(zhuǎn)周期等于幀周期T的1/2。例如，幀周期T為1/60秒，則濾色輪22的轉(zhuǎn)速就為7200RPM，也就是在幀周期T內(nèi)完整轉(zhuǎn)兩周。
圖5所示的濾色輪22的旋轉(zhuǎn)周期等于幀周期T，但由于圖5的濾色輪22是RGBRGB輪，因此與圖4的濾色輪22以兩倍的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)的效果相同。如果幀周期T也為1/60秒，則圖5的濾色輪22的轉(zhuǎn)速就應(yīng)為3600RPM。
再來看圖1，SLM 8為配置用于對光進(jìn)行調(diào)制，從而在幀周期T期間為每個圖像幀提供多個子幀圖像的任意裝置或系統(tǒng)。SLM以對應(yīng)于電或光輸入的空間圖形對入射光進(jìn)行調(diào)制。入射光可以由SLM 8對它的相位、強(qiáng)度、偏振或方向進(jìn)行調(diào)制。
SLM 8設(shè)置為用于對周期性光產(chǎn)生器6發(fā)出的光進(jìn)行空間調(diào)制。周期性光產(chǎn)生器6發(fā)出的光投射到SLM 8上。在一個實(shí)施例中，光通過透鏡或其他裝置聚焦到SLM 8上。SLM 8根據(jù)來自圖像處理單元4的輸入對周期性光產(chǎn)生器6輸出的光進(jìn)行調(diào)制，從而形成了承載圖像的光束。
SLM 8的實(shí)施例有硅上液晶(LCOS)陣列和微反射鏡陣列。LCOS和微反射鏡陣列是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知的，在本說明書中不再詳細(xì)說明。LCOS陣列的一個實(shí)施例是PhilipsTMLCOS調(diào)制器。微反射鏡陣列的實(shí)施例是數(shù)字光處理(DLP)芯片，可以從Texas InstrumentsTM公司得到。
在一個實(shí)施例中，來自SLM 8的已調(diào)光最終由顯示光學(xué)裝置12顯示到觀察表面(未示出)上。顯示光學(xué)裝置12是配置用于顯示或投射圖像的任意設(shè)備或系統(tǒng)。顯示光學(xué)裝置12提供聚焦及其他光學(xué)調(diào)整(如果需要的話)，以便顯示系統(tǒng)2顯示顯示圖像16。顯示光學(xué)裝置12的實(shí)施例包括配置用于將顯示圖像16投射和聚焦到顯示屏上的透鏡。觀察表面的實(shí)施例包括屏幕、電視、墻壁或計(jì)算機(jī)監(jiān)視器?；蛘?，顯示光學(xué)裝置12也可以包括顯示圖像16所投射的觀察表面。
周期性擺動裝置10是配置用于使每個圖像幀的子幀圖像產(chǎn)生相對位移的任意設(shè)備或系統(tǒng)。在一個實(shí)施例中，在顯示光學(xué)裝置12顯示顯示圖像16前，使已調(diào)光通過擺動裝置10。擺動裝置10的一個實(shí)施例是檢流鏡。在可選實(shí)施例中，擺動裝置10集成入SLM 8或顯示系統(tǒng)2的其他部件內(nèi)。
圖像處理單元4執(zhí)行各種功能，包括控制光源18的照度和控制SLM8。圖像處理單元4可以配置用于接收并處理數(shù)字圖像數(shù)據(jù)、模擬圖像數(shù)據(jù)或模擬和數(shù)字組合數(shù)據(jù)。在一個實(shí)施例中，如圖8所例示的，圖像處理單元4包括幀頻轉(zhuǎn)換單元26、分辨率調(diào)整單元28、子幀產(chǎn)生單元30、幀緩沖器32和系統(tǒng)定時(shí)單元34。
幀頻轉(zhuǎn)換單元26和圖像幀緩沖器32接收并緩沖圖像數(shù)據(jù)14，以生成與圖像數(shù)據(jù)14相對應(yīng)的圖像幀。分辨率調(diào)整單元28調(diào)整幀的分辨率以匹配顯示系統(tǒng)2的分辯性能。子幀產(chǎn)生單元30處理圖像幀數(shù)據(jù)，以限定與圖像幀相對應(yīng)的兩個或多個圖像子幀。這些子幀由顯示系統(tǒng)2顯示，以產(chǎn)生顯示圖像16。系統(tǒng)定時(shí)單元34使顯示系統(tǒng)2的各個部件的定時(shí)相同步。
包括幀頻轉(zhuǎn)換單元26、分辨率調(diào)整單元28、子幀產(chǎn)生單元30和系統(tǒng)定時(shí)單元34的圖像處理單元4包括硬件、可執(zhí)行代碼或它們的組合。在一個實(shí)施例中，圖像處理單元4的一個或多個部件包含在計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)服務(wù)器或其他能執(zhí)行一系列邏輯運(yùn)算的基于微處理器的系統(tǒng)內(nèi)。此外，如果使圖像處理單元4的各個部分在一些獨(dú)立的系統(tǒng)部件內(nèi)實(shí)現(xiàn)，則可以將圖像處理分布到整個顯示系統(tǒng)2中。
系統(tǒng)定時(shí)單元34用來保證濾色輪22、擺動裝置10和幀的產(chǎn)生同步。系統(tǒng)定時(shí)單元34配置用于使周期性光產(chǎn)生器6和周期性擺動裝置10同步，從而保證顏色周期與幀周期T之間的整數(shù)倍關(guān)系。在一個實(shí)施例中，顏色周期等于幀周期T。在另一個實(shí)施例中，顏色周期等于幀周期T整數(shù)倍的倒數(shù)。在又一個實(shí)施例中，顏色周期等于幀周期T的整數(shù)倍。
幀頻轉(zhuǎn)換單元26接收與將要由顯示系統(tǒng)2顯示的圖像相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)14，并且將圖像數(shù)據(jù)14緩沖或存儲在圖像幀緩沖器32內(nèi)。具體地說，幀頻轉(zhuǎn)換單元26接收表示圖像的各行或各場的圖像數(shù)據(jù)14，并且將圖像數(shù)據(jù)14緩沖到圖像幀緩沖器32內(nèi)，以生成與將要由顯示系統(tǒng)2顯示的圖像相對應(yīng)的圖像幀。圖像幀緩沖器32可以通過接收并存儲與圖像幀相對應(yīng)的所有圖像數(shù)據(jù)14來緩沖圖像數(shù)據(jù)14。幀頻轉(zhuǎn)換單元26可以通過其后從圖像幀緩沖器32中恢復(fù)或提取圖像幀的所有圖像數(shù)據(jù)14來產(chǎn)生圖像幀。這樣，圖像幀定義為包括表示將要由顯示系統(tǒng)2顯示的全部圖像的圖像數(shù)據(jù)14的多個獨(dú)立行或場。因此，圖像幀包括表示將要由顯示系統(tǒng)2顯示的圖像16的多個列和多個行的獨(dú)立像素。
幀頻轉(zhuǎn)換單元26和圖像幀緩沖器32可以接收并處理作為逐行掃描制圖像數(shù)據(jù)、隔行掃描制圖像數(shù)據(jù)或逐行掃描制圖像數(shù)據(jù)和隔行掃描制圖像數(shù)據(jù)兩者的圖像數(shù)據(jù)14。如果是逐行掃描制圖像數(shù)據(jù)，則幀頻轉(zhuǎn)換單元26和圖像幀緩沖器32接收并存儲圖像的連續(xù)場的圖像數(shù)據(jù)14。幀頻轉(zhuǎn)換單元26通過恢復(fù)圖像的連續(xù)場的圖像數(shù)據(jù)14來生成圖像幀。如果是隔行掃描制圖像數(shù)據(jù)，則幀頻轉(zhuǎn)換單元26和圖像幀緩沖器32接收并存儲圖像的奇場和偶場的圖像數(shù)據(jù)14。例如，接收并存儲所有奇場圖像數(shù)據(jù)14，以及接收并存儲所有偶場圖像數(shù)據(jù)14。因此，幀頻轉(zhuǎn)換單元26對圖像數(shù)據(jù)14進(jìn)行去隔行處理，并且通過恢復(fù)圖像的奇、偶場圖像數(shù)據(jù)14來生成圖像幀。
圖像幀緩沖器32包括用于存儲各個圖像的一個或多個圖像幀的圖像數(shù)據(jù)14的存儲器。例如，圖像幀緩沖器32可以包括諸如硬盤驅(qū)動器或其他持久性存儲裝置之類的非易失性存儲器，也可以包括諸如隨機(jī)存取存儲器(RAM)之類的易失性存儲器。
通過幀頻轉(zhuǎn)換單元26接收圖像數(shù)據(jù)14和在圖像幀緩存器32內(nèi)緩沖圖像數(shù)據(jù)14，可以將圖像數(shù)據(jù)14的輸入定時(shí)與該顯示系統(tǒng)2內(nèi)的其余部件(例如SLM 8、擺動裝置10、以及顯示光學(xué)裝置12)的定時(shí)要求分開。具體地說，由于由圖像幀緩沖器32接收并存儲圖像幀的圖像數(shù)據(jù)14，因此可以以任何輸入速率接收圖像數(shù)據(jù)14。這樣，該圖像幀的幀頻可以轉(zhuǎn)換成顯示系統(tǒng)2內(nèi)其余部件的定時(shí)要求。例如，圖像數(shù)據(jù)14可以由圖像處理單元4以每秒30幀的速率接收，而SLM 8可以配置成以每秒60幀的速率工作。在這種情況下，幀頻轉(zhuǎn)換單元26將幀頻從每秒30幀轉(zhuǎn)換成每秒60幀。
分辨率調(diào)整單元28接收圖像幀的圖像數(shù)據(jù)14，并且調(diào)整圖像數(shù)據(jù)14的分辨率。具體地說，圖像處理單元4接收該圖像幀的具有原始分辨率的圖像數(shù)據(jù)14并且對其進(jìn)行處理，以匹配顯示系統(tǒng)2顯示的分辨率。圖像處理單元4增大、減小或保持圖像數(shù)據(jù)14的分辨率，以匹配顯示系統(tǒng)2顯示的分辨率。
在一個實(shí)施例中，子幀產(chǎn)生單元30接收并處理圖像幀的圖像數(shù)據(jù)14，而且限定與該圖像幀相對應(yīng)的圖像子幀數(shù)目。如果分辨率調(diào)整單元28已經(jīng)調(diào)整了圖像數(shù)據(jù)14的分辨率，則該子幀產(chǎn)生單元30接收到的就是具有經(jīng)過調(diào)整的分辨率的圖像數(shù)據(jù)14。每個圖像子幀都包括表示與將要顯示的圖像相對應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)14子集的數(shù)據(jù)陣列或者矩陣。該數(shù)據(jù)陣列包括限定了在一個等于相應(yīng)圖像幀的像素區(qū)域的像素區(qū)域內(nèi)的像素內(nèi)容的像素?cái)?shù)據(jù)。由于每個圖像子幀顯示在空間上不同的圖像子幀位置，因此圖像子幀的每個數(shù)據(jù)陣列包括稍有不同的像素?cái)?shù)據(jù)。在一個實(shí)施例中，圖像處理單元4可以只產(chǎn)生與將要顯示的圖像相對應(yīng)的圖像子幀，而不是產(chǎn)生圖像幀和相對應(yīng)的圖像子幀。
如所提到的那樣，在與圖像幀相對應(yīng)的一組圖像子幀內(nèi)的每個圖像子幀包括與將要顯示的圖像相對應(yīng)的一個像素?cái)?shù)據(jù)矩陣或陣列。在一個實(shí)施例中，每個圖像子幀輸入到SLM 8。SLM 8按照子幀調(diào)制光束，并產(chǎn)生承載該子幀的光束。承載各個圖像子幀的光束最終由顯示光學(xué)裝置12顯示，以生成顯示圖像。然而，在與一組子幀內(nèi)的每個圖像子幀相對應(yīng)的光由SLM 8調(diào)制之后而在由顯示光學(xué)裝置12顯示每個圖像子幀之前，擺動裝置10移動SLM 8與顯示光學(xué)裝置12之間的光路的位置。也就是說，擺動裝置移動像素，從而使每個圖像子幀被顯示光學(xué)裝置12顯示在與先前顯示的圖像子幀稍有不同的空間位置上。這樣，由于與給定的圖像相對應(yīng)的圖像子幀在空間上相互有所偏移，因此每個圖像子幀包括不同的像素或像素部分。擺動裝置10可以移動像素，從而使圖像子幀相互偏移一段垂直距離、一段水平距離或一段垂直距離和一段水平距離。
在一個實(shí)施例中，與圖像相對應(yīng)的一組子幀內(nèi)的每個圖像子幀由顯示光學(xué)裝置12高速顯示，使得人眼不能發(fā)覺這些圖像子幀之間的快速演替。這種快速演替圖像子幀顯現(xiàn)為單個顯示圖像。通過連續(xù)地將圖像子幀顯示在空間上不同的位置，就提高了最終顯示圖像的可視分辨率。
圖9-12表示了由示例性擺動裝置使圖像子幀出現(xiàn)的示例性空間位移。順序顏色與圖像子幀的空間位移相結(jié)合，從而產(chǎn)生了顯示彩色圖像。
圖9A-C表示了一種示例性實(shí)施例，其中為特定圖像產(chǎn)生了多個圖像子幀。如圖9A-C所示，示例性圖像處理單元4為特定圖像產(chǎn)生兩個圖像子幀。具體地說，圖像處理單元4為該圖像幀產(chǎn)生第一子幀36和第二子幀38。雖然在這個實(shí)施例中和在以后的實(shí)施例中圖像子幀是由圖像處理單元4產(chǎn)生的，但可以理解圖像子幀也可以由子幀產(chǎn)生單元30或顯示系統(tǒng)2的其他部件產(chǎn)生。第一子幀36和第二子幀38各包括相應(yīng)圖像幀的圖像數(shù)據(jù)14子集的數(shù)據(jù)陣列。雖然示例性圖像處理單元4在圖9A-C的這個實(shí)施例中產(chǎn)生了兩個圖像子幀，但可以理解兩個圖像子幀是可以由圖像處理單元4產(chǎn)生的圖像子幀的示例性數(shù)目，在其他實(shí)施例中可以產(chǎn)生任何數(shù)量的圖像子幀。
如圖9B所示，第一子幀36顯示在第一圖像子幀位置40。第二子幀38顯示在第二圖像子幀位置42，其偏離第一子幀位置40一段垂直距離44和一段水平距離46。因此，第二子幀38在空間上偏離第一子幀36一段預(yù)定距離。在一個示例性實(shí)施例中，如圖9C所示，垂直距離44和水平距離46都近似為一個像素的二分之一。然而，第一圖像子幀位置40與第二圖像子幀位置42之間的空間偏移距離可以按最適合具體用途而有所不同。在可選實(shí)施例中，第一子幀36與第二子幀38可以只在垂直方向上或者只在水平方向上有所偏移。在一個實(shí)施例中，擺動裝置10配置用于使SLM 8與顯示光學(xué)裝置12之間的光束偏移，從而使第一子幀36與第二子幀38在空間上相互偏離。
如圖9C所示，顯示系統(tǒng)2交替地在第一圖像子幀位置40顯示第一子幀36而在空間上偏離第一圖像子幀位置40的第二圖像子幀位置42顯示第二子幀38。具體地說，擺動裝置10使第二子幀38的顯示相對第一子幀36的顯示移動一段垂直距離44和一段水平距離46。這樣，第一子幀36的像素就與第二子幀38的像素交疊。在一個實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)2完成一個顯示處在第一圖像子幀位置40的第一子幀36和顯示處在第二圖像子幀位置42的第二子幀38的循環(huán)，從而獲得了可視分辨率得到增強(qiáng)的顯示圖像。因此，第二子幀38在空間上和時(shí)間上相對第一子幀36都發(fā)生移動。然而，觀看者會將這兩個子幀共同看作一幅增強(qiáng)了的單個圖像。
圖10A-B表示了完成一個顯示處在第一圖像子幀位置40的第一子幀36中的像素48和顯示處在第二圖像子幀位置42的第二子幀38中的像素50的循環(huán)的示例性實(shí)施例。圖10A表示了顯示處在第一圖像子幀位置40的第一子幀36中的像素48的情況。圖10B表示了顯示處在第二圖像子幀位置42的第二子幀38中的像素50的情況。在圖10B中，第一圖像子幀位置40用虛線示出。
通過產(chǎn)生第一子幀36和第二子幀38并且以如圖9A-C和圖10A-B所示的空間上偏移的方式顯示這兩個子幀36、38，與不用圖像子幀的方案相比，用來產(chǎn)生最終顯示圖像的像素?cái)?shù)據(jù)量增加了一倍。因此，采用2位置處理，最終顯示圖像的分辨率增加為近似1.4倍或2的平方根倍。
在另一個實(shí)施例中，如圖11A-D所示，圖像處理單元4為一個圖像幀限定了四個圖像子幀。具體地說，圖像處理單元4為該圖像幀限定了第一子幀36、第二子幀38、第三子幀52和第四子幀54。這樣，第一子幀36、第二子幀38、第三子幀52和第四子幀54各包括相應(yīng)圖像幀的圖像數(shù)據(jù)14子集的數(shù)據(jù)陣列。
在如圖11B-D所示的這個實(shí)施例中，第一子幀36顯示在第一圖像子幀位置40。第二圖像子幀38顯示在第二圖像子幀位置42，其偏離第一子幀位置40一段垂直距離44和一段水平距離46。第三子幀52顯示在第三圖像子幀位置56，其偏離第一子幀位置40一段水平距離58。水平距離58例如可以與水平距離46相同。第四子幀54顯示在第四圖像子幀位置60，其偏離第一子幀位置40一段垂直距離62。垂直距離62例如可以與垂直距離44相同。這樣，第二子幀35、第三子幀52和第四子幀54在空間上相互偏離而且各與第一子幀36在空間上偏離一段預(yù)定距離。在一個示例性的實(shí)施例中，垂直距離44、水平距離46、水平距離58和垂直距離62各近似為一個像素的二分之一。然而，四個子幀之間的空間偏移距離可以按最適合具體用途而改變。在一個實(shí)施例中，擺動裝置10配置用于將SLM 8與顯示光學(xué)裝置12之間的光束偏移，從而使第一子幀36、第二子幀38、第三子幀52和第四子幀54在空間上相互偏離。
在一個實(shí)施例中，顯示系統(tǒng)2完成一個顯示處在第一圖像子幀位置40的第一子幀36、顯示處在第二圖像子幀位置42的第二子幀38、顯示處在第三圖像子幀位置56的第三子幀52和顯示處在第四圖像子幀位置60的第四子幀54的循環(huán)，從而獲得了可視分辨率得到增強(qiáng)的顯示圖像。因此，第二子幀38、第三子幀52和第四子幀54相互之間和相對第一子幀38在空間上和時(shí)間上都發(fā)生移動。
圖12A-D表示了完成一個顯示處在第一圖像子幀位置40的第一子幀36中的像素48、顯示處在第二圖像子幀位置42的第二子幀38中的像素50、顯示處在第三圖像子幀位置56的第三子幀52中的像素64和顯示處在第四圖像子幀位置60的第四子幀54中的像素66的循環(huán)的示例性實(shí)施例。圖12A表示了顯示處在第一圖像子幀位置40的第一子幀36中的像素48的情況。圖12B表示了顯示處在第二圖像子幀位置42的第二子幀38中的像素50的情況，其中第一圖像子幀位置40用虛線示出。圖12C表示了顯示處在第三圖像子幀位置56的第三子幀52中的像素64的情況，其中第一圖像子幀位置40和第二圖像子幀位置42都用虛線示出。最后，圖12D表示了顯示處在第四圖像子幀位置60的第四子幀54中的像素66的情況，其中第一圖像子幀位置40、第二圖像子幀位置42和第三圖像子幀位置56都用虛線示出。
通過產(chǎn)生四個圖像子幀并且以圖11A-D和圖12A-D所示的空間偏移的方式顯示這四個子幀，與不用圖像子幀的方案相比，用來產(chǎn)生最終顯示圖像的像素?cái)?shù)據(jù)量增加了三倍。因此，采用4位置處理，最終顯示圖像的分辨率增加為兩倍或4的平方根倍。
如圖9-12中的這些實(shí)施例所示，通過為一個圖像幀產(chǎn)生若干圖像子幀和在空間上和時(shí)間上相對彼此顯示這些圖像子幀，顯示系統(tǒng)2可以產(chǎn)生分辨率高比將SLM 8用來顯示的顯示圖像。在一個示例性實(shí)施例中，例如圖像數(shù)據(jù)14的分辨率為800×600個像素，SLM 8的分辨率也為800×600個像素，顯示系統(tǒng)2通過4位置處理而對圖像數(shù)據(jù)14的分辨率進(jìn)行調(diào)整，可以產(chǎn)生分辨率為1600×1200個像素的顯示圖像。
此外，通過交疊圖像子幀的像素，顯示系統(tǒng)2可以降低由于有缺陷像素引起的不良視覺效果。例如，如果圖像處理單元4產(chǎn)生四個子幀并且在相互有所偏移的位置顯示它們，則這四個子幀就有效地分散了有缺陷像素的不良效果，這是因?yàn)榕c每個子幀內(nèi)的有缺陷像素相關(guān)聯(lián)的是將要顯示的圖像的不同部分。有缺陷像素定義為包括異常或不能工作的顯示像素，諸如呈現(xiàn)為“打開”或“關(guān)閉”的像素、產(chǎn)生低于或高于預(yù)定的亮度的像素、不一致或隨機(jī)工作的像素。
圖13為表示本發(fā)明的一個實(shí)施例的各個步驟的流程圖。雖然圖13中的這些步驟以具體次序示出，但本發(fā)明也包括次序與此不同的步驟。此外，在不背離本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下，在圖13中所示的步驟之間也可執(zhí)行一些附加步驟。
在步驟68，產(chǎn)生多色光。該多色光具有按特征順序顏色周期周期性改變的顏色序列。在一個實(shí)施例中，步驟68是通過使光束通過旋轉(zhuǎn)的濾色輪的方式來產(chǎn)生多色光的。在一個實(shí)施例中，濾色輪的旋轉(zhuǎn)周期是該顏色周期的整數(shù)倍。
在步驟70，對多色光進(jìn)行調(diào)制，從而為每個圖像幀提供多個子幀圖像。在步驟72，在幀周期T期間投影每個圖像幀的多個子幀。對于每個圖像幀而言，步驟72投影的每個子幀圖像相對其他子幀圖像有所偏移。
在步驟74，使多色光的周期性變化和多個子幀圖像的投影同步，以保證顏色周期與幀周期T之間的整數(shù)倍關(guān)系。在一個實(shí)施例中，顏色周期等于幀周期T。在另一個實(shí)施例中，顏色周期等于幀周期T整數(shù)倍的倒數(shù)。在又一個實(shí)施例中，顏色周期等于幀周期T的整數(shù)倍。
在一個實(shí)施例中，使多色光的周期性變化和多個子幀圖像的投影同步的步驟74包括發(fā)現(xiàn)顏色周期并使幀周期T和顏色周期的整數(shù)倍同步。在一個實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)顏色周期的步驟包括跟蹤順序顏色裝置。在另一個實(shí)施例中，發(fā)現(xiàn)顏色周期的步驟包括監(jiān)視順序顏色裝置的頻率設(shè)定點(diǎn)。
圖14為表示本發(fā)明的另一個實(shí)施例的各個步驟的流程圖。雖然圖14中的這些步驟以具體次序示出，但本發(fā)明也包括次序與此不同的步驟。此外，在不背離本發(fā)明保護(hù)范圍的情況下，在圖14所示的步驟之間也可執(zhí)行一些附加步驟。
在步驟76，產(chǎn)生第一光束。第一光束在第一子幀周期期間承載了第一基色序列。在步驟78，在第一子幀周期期間調(diào)制第一光束，從而產(chǎn)生第一已調(diào)光束。在步驟80，將第一已調(diào)光束投射到觀察表面上。
在步驟82，產(chǎn)生第二光束。第二光束在第二子幀周期期間承載了第二基色序列。在步驟84，在第二子幀周期期間調(diào)制第二光束，從而產(chǎn)生第二已調(diào)光束。
在步驟86，以提高顯示圖像的有效分辨率的方式將第二已調(diào)光束投射到觀察表面上相對第一已調(diào)光束有所偏移的位置。
在一個實(shí)施例中，在步驟76、82中，至少利用一個濾色輪產(chǎn)生承載第一和第二基色序列的第一和第二光束?；蛘?，在步驟76、82中，利用其它產(chǎn)生顏色序列的裝置產(chǎn)生承載第一和第二基色序列的第一和第二光束。
在一個實(shí)施例中，第一和第二基色序列都是完整的基色序列。在另一個實(shí)施例中，第一和第二基色序列各包括紅、綠、藍(lán)、青、黃、洋紅和白色中的兩個或多個顏色。
以上說明只是對本發(fā)明的示例性說明。熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的精神設(shè)計(jì)出各種替換型、改型和變型。因此，本發(fā)明包括所有這樣的在所附權(quán)利要求書給出的本發(fā)明專利保護(hù)范圍之內(nèi)的替換型、改型和變型。
權(quán)利要求
1.一種用于生成圖像幀序列的方法，該方法包括產(chǎn)生具有按特征順序顏色周期發(fā)生周期性改變的顏色序列的多色光(68)；對該多色光進(jìn)行調(diào)制(70)，從而為每個圖像幀提供多個子幀圖像；在幀周期期間投影每個圖像幀的多個子幀圖像(72)；對于每個圖像幀，將每個子幀圖像相對于其它子幀圖像彼此偏移地投影(72)；以及使多色光的周期性變化和多個子幀圖像的投影同步，以保證顏色周期與幀周期之間的整數(shù)倍關(guān)系(74)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生多色光的步驟(68)包括使光束通過旋轉(zhuǎn)的濾色輪(22)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使多色光的周期性變化和多個子幀圖像的投影同步的步驟(74)包括發(fā)現(xiàn)顏色周期；以及使幀周期與顏色周期的整數(shù)倍同步(74)。
4.一種用于生成圖像幀序列的顯示系統(tǒng)(2)，該顯示系統(tǒng)(2)包括空間光調(diào)制器(8)，用來對光進(jìn)行調(diào)制，從而在幀周期期間為每個圖像幀提供多個子幀圖像；周期性光產(chǎn)生器(6)，用來產(chǎn)生具有按特征順序顏色周期發(fā)生周期性改變的顏色序列的多色光，所述周期性光產(chǎn)生器(6)設(shè)置用于使多色光通過空間光調(diào)制器(8)；周期性擺動裝置(10)，用來使每個圖像幀的各個子幀圖像有相對偏移；以及系統(tǒng)定時(shí)單元(34)，用來使周期性光產(chǎn)生器(6)與周期性擺動裝置(10)同步，以保證顏色周期與幀周期之間的整數(shù)倍關(guān)系。
5.一種用于生成顯示圖像的方法，該方法包括在第一圖像子幀周期期間產(chǎn)生承載第一基色序列的第一光束(76)；在第一圖像子幀周期期間對第一光束進(jìn)行調(diào)制(78)，從而產(chǎn)生第一已調(diào)光束；將第一已調(diào)光束投射到觀察表面上(80)；在第二圖像子幀周期期間產(chǎn)生承載第二基色序列的第二光束(82)；在第二子幀周期期間對第二光束進(jìn)行調(diào)制(84)，從而產(chǎn)生第二已調(diào)光束；以及以提高顯示圖像的有效分辨率的方式將第二已調(diào)光束投射到觀察表面上相對第一已調(diào)光束有所偏移的位置(86)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中第一和第二基色序列都是完整的基色序列。
7.一種顯示系統(tǒng)(2)，包括圖像處理單元(4)，用來在幀周期期間產(chǎn)生至少兩個數(shù)據(jù)陣列，每個數(shù)據(jù)陣列限定了將要在圖像子幀周期期間顯示的子幀圖像；周期性顏色光產(chǎn)生器(6)，用來在至少兩個圖像子幀周期中的每個圖像子幀周期期間產(chǎn)生基色序列；光調(diào)制器(8)，用來在每個圖像子幀周期期間接收來自周期性光產(chǎn)生器(6)的光并產(chǎn)生已調(diào)光束；以及擺動裝置(10)，用來在幀周期期間接收已調(diào)光束并使子幀圖像之間有相對偏移。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，還包括系統(tǒng)定時(shí)單元(34)，用來使周期性光產(chǎn)生器(6)與擺動裝置(10)同步。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中該光調(diào)制器(8)還用來根據(jù)每個圖像子幀數(shù)據(jù)陣列對光束進(jìn)行調(diào)制。
全文摘要
產(chǎn)生多色光(68)。該多色光具有按特征順序顏色周期發(fā)生周期性改變的顏色序列。對多色光進(jìn)行調(diào)制(70)，從而為圖像幀序列中的每個圖像幀提供多個子幀圖像。在幀周期期間對每個圖像幀的多個子幀圖像進(jìn)行投影(72)。對于每個圖像幀而言，將每個子幀圖像相對于其它子幀圖像彼此偏移地投影(72)。使多色光的周期性變化和多個子幀圖像的投影同步(74)，以保證顏色周期與幀周期之間的整數(shù)倍關(guān)系。
文檔編號H04N9/31GK1658024SQ20051000450
公開日2005年8月24日 申請日期2005年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月20日
發(fā)明者W·D·齊爾德斯 申請人:惠普開發(fā)有限公司