一種固態(tài)體積式真三維立體顯示灰度級實現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種固態(tài)體積式真三維立體顯示灰度級實現(xiàn)方法，光源發(fā)出的光經(jīng)過前置光路匯聚之后投射到DMD上，DMD在3D圖像控制電路的驅(qū)動下使微鏡產(chǎn)生與圖像對應(yīng)的翻轉(zhuǎn)，將光線反射，出射光線經(jīng)過成像光路后投射到液晶光閥上成像；對于一幅n位灰度級的圖像，其顯示周期根據(jù)bit位被劃分為n個顯示子場，每個顯示子場顯示一個bit位的圖像，每個顯示子場在光閥兩端加載不同的驅(qū)動電壓，使得每個顯示子場時光閥透過率不同，通過視覺的時間積分效果，就會感知為n位的灰度圖像。本發(fā)明在高灰度級下大大縮短了灰度圖像的顯示時間，從而可以顯著提高固態(tài)體積式真三維立體顯示的灰度級，提升真三維立體顯示的色彩等級。
【專利說明】一種固態(tài)體積式真三維立體顯示灰度級實現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及固態(tài)體積式真三維立體顯示器，尤其涉及一種固態(tài)體積式真三維立體顯示灰度級實現(xiàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在固態(tài)體積式真三維立體顯示器中使用數(shù)字微鏡器件(Digital MirrorDevice，DMD)為空間光調(diào)制器，DMD的一般灰度控制方法是時間調(diào)制法。這種方法通過控制圖像每個bit位的點亮?xí)r間的長短，來實現(xiàn)不同的灰度等級。該種方法將一幅灰度級圖像數(shù)據(jù)根據(jù)bit位劃分為幾個子場，每個子場的顯示時間對應(yīng)于該bit位的權(quán)值，這幾個子場的顯示疊加在一起就可以組成不同的灰度。由于圖像以二進(jìn)制存儲，因此權(quán)值與二進(jìn)制數(shù)的每一 bit位的權(quán)相對應(yīng)。按照此種方法，顯示一幅灰度等級為η位灰度級的圖像，就可以按照bit位將圖像數(shù)據(jù)劃分為η個子場，比特位m (m=0，l，2...，n_l)對應(yīng)的子場顯示時間為2mT，其中T為最低有效位(LSB: Least Significant Bit)對應(yīng)子場的顯示時間。完成該幅圖像所有子場所需的總顯示時間是(2n-l) T。
[0003]在常規(guī)的DMD投影顯示中，因為圖像刷新頻率要求不高(通常為60Hz)，時間調(diào)制法是一種比較理想的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)Sbits真彩色等較高的灰度等級。但是在固態(tài)體積式真三維立體顯示中，圖像刷新頻率要求非常高(常達(dá)IKHz以上)，一幅灰度圖像的顯示時間極短。對于時間調(diào)制法，一幅灰度圖像的顯示時間是隨圖像灰度bit位數(shù)的增加成指數(shù)增長的，越高bit位的子場顯示付出的時間代價越大。此外，由于硬件上的限制，DMD顯示時有一個最小響應(yīng)時間(記為Tmin)，最低有效位(LSB: Least Significant Bit)對應(yīng)子場的顯示時間T必須滿足T=>Tmin。所以，時間調(diào)制法在固態(tài)體積式真三維立體顯示極高的刷新率要求下難以達(dá)到較高的顯示灰度級，導(dǎo)致目前固態(tài)體積式真三維立體顯示的灰度級較低，色彩不夠豐富。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種固態(tài)體積式真三維立體顯示灰度級實現(xiàn)方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)在真三維立體顯示極高的刷新率下難以達(dá)到較高的顯示灰度級的局限性，提升真三維立體顯示的色彩等級。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
一種固態(tài)體積式真三維立體顯示灰度級實現(xiàn)方法，其特征在于，包括有固態(tài)體積式真三維立體顯示成像系統(tǒng)，固態(tài)體積式真三維立體顯示成像系統(tǒng)包括有依次設(shè)置的光源、前置光路、DMD、3D圖像控制電路、成像光路和液晶光閥，DMD連接有3D圖像控制電路；光源發(fā)出的光經(jīng)過前置光路匯聚之后投射到DMD上，DMD在3D圖像控制電路的驅(qū)動下使微鏡產(chǎn)生與圖像對應(yīng)的翻轉(zhuǎn)，將光線反射，出射光線經(jīng)過成像光路后投射到液晶光閥上成像；對于一幅η位灰度級的圖像，其顯示周期根據(jù)bit位被劃分為η個顯示子場，每個顯示子場顯示一個bit位的圖像，每個顯示子場在光閥兩端加載不同的驅(qū)動電壓，使得每個顯示子場時光閥透過率不同，通過視覺的時間積分效果，就會感知為η位的灰度圖像。
[0006]上述一幅η位灰度級的圖像的顯示周期根據(jù)比特位被劃分為η個顯示子場，η個顯示子場的顯示時間相等。
[0007]上述每個顯示子場在光閥兩端加載不同的驅(qū)動電壓，對于η位灰度級的真三維顯示器，記bitO (LSB)對應(yīng)的顯示子場為子場0，bitl對應(yīng)的顯示子場為子場1，…，bit(n-1)對應(yīng)的顯示子場為子場η-1 ;子場O時在光閥兩端加載電壓Utl，此時光閥的透過率為P0 ;子場I時在光閥兩端加載電壓U1，此時光閥的透過率為P1 ;子場2時在光閥兩端加電壓U2，此時光閥的透過率為P2，以此類推，子場η-1時在光閥兩端加電壓Ulri，此時光閥的透過率為 Pm。P0^ Pi^ P2^ …，Pn-Ji足條件:4=2^=2?=…=Sn-1Plri。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:
本發(fā)明中，為了克服時間調(diào)制法在高灰度級下所需顯示時間過長，使得固態(tài)體積式真三維立體顯示在極高的刷新頻率下灰度級難以提高的問題，采用不同顯示子場在液晶光閥兩端施加不同的驅(qū)動電壓以實現(xiàn)屏的不同透過率，利用視覺的時間積分效果實現(xiàn)灰度級的方法；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在高灰度級下大大縮短了灰度圖像的顯示時間，從而可以顯著提高固態(tài)體積式真三維立體顯示的灰度級，提升真三維立體顯示的色彩等級。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明中固態(tài)體積式真三維立體顯示成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖2是本發(fā)明中DMD顯示最小響應(yīng)時間原理圖。
[0011]圖3是本發(fā)明灰度級形成原理圖。
[0012]圖4是本發(fā)明方法與傳統(tǒng)時間調(diào)制法灰度特性對比圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖1所示，真三維立體顯示器成像引擎包含有光源1、前置光路2、DMD3、3D圖像控制電路4、成像光路5和液晶光閥6六部分。光源I發(fā)出的光經(jīng)過前置光路2匯聚之后投射到DMD3上，DMD3在3D圖像控制電路4的驅(qū)動下使微鏡產(chǎn)生與圖像對應(yīng)的翻轉(zhuǎn)，將光線反射。出射光線經(jīng)過成像光路5后投射到液晶光閥6上成像。投影成像時，液晶光閥6的透過率越高，成像亮度就越低；液晶光閥6的透過率越低，成像亮度就越高。
[0014]如圖2所示，DMD3在顯示子場圖像前首先要進(jìn)行對應(yīng)bit位的數(shù)據(jù)加載(Load)，二進(jìn)制bit位數(shù)據(jù)通過3D圖像控制電路4傳輸?shù)紻MD微鏡下方的數(shù)據(jù)存儲單元。數(shù)據(jù)加載完畢后，需要再給DMD —個復(fù)位命令(Reset)微鏡才會發(fā)生翻轉(zhuǎn)從而顯示圖像。兩次數(shù)據(jù)加載(Load)操作之間必須間隔一個約8us的穩(wěn)定期(Settle Time)。因此,DMD3兩次圖像顯示之間，由于硬件上的速率限制，會有一個最小響應(yīng)時間，記為Tmin，該最小響應(yīng)時間限制了固態(tài)體積式真三維立體顯示的每一子場的最短顯示時間。
[0015]如圖3所示。對于一幅η位灰度級的圖像，其顯示周期被劃分為η個子場，這η個子場的顯示時間相等。子場O時在光閥兩端加載電壓Utl，此時光閥的透過率為Ptl ;子場I時在光閥兩端加載電壓U1，此時光閥的透過率為P1 ;子場2時在光閥兩端加載電壓U2，此時光閥的透過率為P2，以此類推，子場η-1時在光閥兩端加載電壓Ulri，此時光閥的透過率為Plri ；P。，P1, P2,…，Plri滿足條件:Pc^1P1=Z2Pf=ZlriPlrit5由于每個子場顯示時間相同，但光閥透過率不同，根據(jù)視覺的時間積分效果，人眼感知到的每一子場圖像的亮度不同:子場O時光閥透過率最高，在光閥上的成像最暗；子場I時光閥透過率是子場O時的1/2，在光閥上的成像亮度是子場O時的21倍，以此類推，子場η-1時，在光閥上的成像亮度是子場O時的211-1倍，其成像亮度剛好與每一子場的比特位權(quán)值相對應(yīng)，因此通過人眼視覺的時間累積效應(yīng)，就會感知為一幅η位的灰度圖像。如圖4所示為本發(fā)明方法與時間調(diào)制法的比較，以5位灰度級的真三維顯示器為例，本發(fā)明方法所需的每一子場的顯示時間相同，記bit O(LSB)對應(yīng)的子場顯示時間為T，則一幅灰度圖像所需的總顯示時間為5T ;而時間調(diào)制法所需的總顯示時間為31T。前者的顯示時間與灰度級呈倍數(shù)關(guān)系，后者的顯示時間與灰度級呈指數(shù)關(guān)系，可見本發(fā)明在高灰度級下大大縮短了灰度圖像的顯示時間，從而可以顯著提高固態(tài)體積式真三維立體顯示的灰度級，提升真三維立體顯示的色彩等級。
【權(quán)利要求】
1.一種固態(tài)體積式真三維立體顯示灰度級實現(xiàn)方法，其特征在于，包括有固態(tài)體積式真三維立體顯示成像系統(tǒng)，固態(tài)體積式真三維立體顯示成像系統(tǒng)包括有依次設(shè)置的光源、前置光路、DMD、3D圖像控制電路、成像光路和液晶光閥，DMD連接有3D圖像控制電路；光源發(fā)出的光經(jīng)過前置光路匯聚之后投射到DMD上，DMD在3D圖像控制電路的驅(qū)動下使微鏡產(chǎn)生與圖像對應(yīng)的翻轉(zhuǎn)，將光線反射，出射光線經(jīng)過成像光路后投射到液晶光閥上成像；對于一幅η位灰度級的圖像，其顯示周期根據(jù)bit位被劃分為η個顯示子場，每個顯示子場顯示一個bit位的圖像，每個顯示子場在光閥兩端加載不同的驅(qū)動電壓，使得每個顯示子場時光閥透過率不同，通過視覺的時間積分效果，就會感知為η位的灰度圖像。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的一種固態(tài)體積式真三維立體顯示灰度級實現(xiàn)方法，其特征在于，一幅η位灰度級的圖像的顯示周期根據(jù)比特位被劃分為η個顯示子場，η個顯示子場的顯示時間相等。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的一種固態(tài)體積式真三維立體顯示灰度級實現(xiàn)方法，其特征在于，每個顯示子場在光閥兩端加載不同的驅(qū)動電壓，對于η位灰度級的真三維顯示器，記bitO(LSB)對應(yīng)的顯示子場為子場0，bitl對應(yīng)的顯示子場為子場1，…，bit (n-1)對應(yīng)的顯示子場為子場η-1 ;子場O時在光閥兩端加載電壓U。，此時光閥的透過率為Ptl ;子場I時在光閥兩端加載電壓U1，此時光閥的透過率為P1 ；子場2時在光閥兩端加電壓U2，此時光閥的透過率為P2，以此類推，子場η-1時在光閥兩端加電壓Ulri，此時光閥的透過率為Plri ； P0, P2^ …，Pn-Ji足 條件:4=2^=2?=…=Sn-1Plrft5
【文檔編號】G09G5/02GK103700361SQ201310688649
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】方勇, 張應(yīng)松, 陸紅波 申請人:合肥工業(yè)大學(xué)