專利名稱：光調(diào)制器的雙線芯片設(shè)計(jì)的制作方法
專利說(shuō)明光調(diào)制器的雙線芯片設(shè)計(jì) 本發(fā)明涉及掃描線(line)彩色顯示系統(tǒng)，尤其涉及一種用于單一路徑彩色投影系統(tǒng)中的調(diào)制器設(shè)備，該系統(tǒng)包括提供要顯示的第一線(1st line)的第一像素陣列和布置在調(diào)制器基板上的第二附加像素陣列，該第二附加像素陣列相對(duì)所述第一像素陣列垂直移位1/2像素，并且相對(duì)于第一線發(fā)生時(shí)間移位(timeshifted with 1st line)，以在投影圖像中實(shí)現(xiàn)二維像素移位。
投影顯示系統(tǒng)最近變得越來(lái)越廣泛用于多個(gè)應(yīng)用，這些應(yīng)用包括從例如背投的用戶電視到用于展示目的的前投式投影儀產(chǎn)品。對(duì)于投影顯示存在幾種不同的光調(diào)制器技術(shù)，并且光調(diào)制器目前通?；跀?shù)字微鏡器件(DMD)、硅基液晶(LCOS)或者液晶顯示(LCD)技術(shù)。最近也提出了一些新技術(shù)，其基于用于利用激光照明的行掃描投影的一維光調(diào)制器陣列，例如，光柵光閥(GLV)，光柵電機(jī)系統(tǒng)(GEMS)，和DxP。
在顯示器市場(chǎng)有一種趨勢(shì)是朝著更高的分辨率，這種趨勢(shì)由例如對(duì)較大屏幕尺寸和新的高清晰度電視標(biāo)準(zhǔn)的需求而推動(dòng)。所有投影技術(shù)的共同點(diǎn)在于，更高的分辨率使得部件和系統(tǒng)成本都在增加，因?yàn)樾枰恼{(diào)制器尺寸增加，以及該需求要求光調(diào)制器在例如響應(yīng)速度和均勻性上的表現(xiàn)更好。
在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)前的一些投影系統(tǒng)，在光鏈中采用高速掃描(投影)系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)在屏幕上的半像素移位，以便增加分辨率，而不增加顯示器本身上的實(shí)際像素?cái)?shù)。這種技術(shù)的例子有來(lái)自HP的使用Texas Instruments HD3 DMD的產(chǎn)品。在這樣的投影儀中，對(duì)于接收到的每幀圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生多個(gè)數(shù)據(jù)子幀。每個(gè)子幀包含唯一的圖像信息，并通過(guò)光機(jī)械圖像移位器(shifter)以略微不同的位置投影到屏幕上。這導(dǎo)致來(lái)自不同子幀的像素與來(lái)自原始幀的像素重疊，造成分辨率增加。在這種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中的光調(diào)制器必須具有足夠快的開關(guān)速度，以支持子幀顯示率。子幀以與電影中創(chuàng)建連續(xù)不閃爍圖像的單獨(dú)幀相似地被快速連續(xù)投影。

圖1是這種使用現(xiàn)有技術(shù)增加像素分辨率的圖示。通過(guò)將二維(2D)顯示調(diào)制器投影在屏幕上產(chǎn)生子幀的圖像1。隨后，以同樣的方式產(chǎn)生第二子幀的圖像2，但該圖像在屏幕上移位了1/2像素。得到的圖像3比單獨(dú)的子幀和顯示調(diào)制器具有更高的分辨率。
GB475,971A公開了一種用于電視的光孔(light vent)。該光孔基于衍射元件，其中可以通過(guò)使用例如壓電元件的電機(jī)元件而改變衍射，其中可以實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)排列方式(staggered pattern)。
US2005/0078056公開了一種具有色輪(color wheel)的顯示系統(tǒng)，其中各幀可以相對(duì)于彼此移位1/2像素。
EP0606136公開了一種用于打印系統(tǒng)的微機(jī)械光調(diào)制器。微反射鏡的排列提供了線間半幀的移位。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)有技術(shù)解決方案相同的分辨率增倍的效果，而不要求增加響應(yīng)速度也不需要在系統(tǒng)中移動(dòng)部件。提出的觀點(diǎn)是在調(diào)制器上制作附加像素陣列，該附加像素陣列垂直移位1/2像素，并且相對(duì)于第一線發(fā)生時(shí)間移位，以在掃描的圖像中實(shí)現(xiàn)二維像素移位。由于這兩個(gè)像素線(陣列)可以被分開處理，并根據(jù)線掃描速度與偏移(offset)同步，因此該解決方案不需要增加響應(yīng)速度。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例有效地將在像素線(陣列)方向所需的調(diào)制器的尺寸至少減二。
相比于目前的在例如DMD投影儀中的“wobulated”掃描技術(shù)，本發(fā)明也減少了在某些移動(dòng)圖像中看到的時(shí)間序列偽像(time sequential artifacts)。
對(duì)于線掃描投影儀，在現(xiàn)有技術(shù)中，單個(gè)像素行(pixel row)被直接或間接地成像在觀看屏幕上，并用旋轉(zhuǎn)鏡投影以實(shí)現(xiàn)二維圖像。
為了增加這種現(xiàn)有技術(shù)裝置的像素分辨率，可能縮減像素大小或者增加調(diào)制器像素陣列的長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在調(diào)制器基板上接近于原像素(陣列)線的、在像素陣列方向移位1/2像素的附加像素陣列(線)提供了圖像分辨率的增加。當(dāng)來(lái)自每個(gè)像素陣列的輸出光束通過(guò)光學(xué)系統(tǒng)時(shí)，他們?cè)诟盗⑷~平面上相交，其中不需要的衍射級(jí)被過(guò)濾掉。接著用環(huán)形光學(xué)器件(toroidaloptics)將該平面成像在屏幕上，即只聚焦在掃描方向上。因此，對(duì)于原始像素陣列及毗鄰的附加像素陣列，在屏幕上提供了掃描方向上的重疊圖像，使得該附加像素陣列在陣列方向上移位了與在調(diào)制器基板上提供的相同的1/2像素偏移。此外，當(dāng)投影線以獲得二維圖像時(shí)，電子控制可以用偏移來(lái)對(duì)這兩個(gè)像素陣列的尋址進(jìn)行計(jì)時(shí)(time)，因此可以在屏幕上將來(lái)自這兩行的圖像也在掃描(投影)方向上移位例如1/2像素。
在本發(fā)明實(shí)施例的示例中，包括如上所述的移位1/2像素的兩個(gè)相鄰像素行的光調(diào)制器，還包括提供到兩個(gè)相鄰像素行的輸入信號(hào)之間的時(shí)間延遲的延遲元件。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，圖像處理算法可用于分析要顯示的圖像的內(nèi)容，并提供將由調(diào)制器中兩個(gè)相鄰像素陣列調(diào)制的正確的移位圖像信息。圖像信號(hào)處理器(ISP)可以執(zhí)行如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的這種算法。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例，ISP單元用如上所述的正確時(shí)間移位信號(hào)控制調(diào)制器中的調(diào)制，。
圖1示出了用于提高分辨率的現(xiàn)有技術(shù)。
圖2描繪了本發(fā)明實(shí)施例的示例。
圖3描繪了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的實(shí)施例的示例。
圖4是示出包括圖像顯示系統(tǒng)的本發(fā)明實(shí)施例的示例的框圖。
圖5是采用本發(fā)明實(shí)施例的示例實(shí)現(xiàn)圖像的提高的分辨率的圖示。
圖2是本發(fā)明實(shí)施例的示例的圖示。調(diào)制器芯片4具有兩行平行的單個(gè)像素。該放大圖表明，在兩個(gè)調(diào)制器行5a和5b之間有1/2像素的偏移。
圖3示出了在投影系統(tǒng)中使用的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。光源6引導(dǎo)光通過(guò)源光學(xué)器件系統(tǒng)7到達(dá)光調(diào)制器8。投影光學(xué)器件9通過(guò)去除不需要的衍射級(jí)的過(guò)濾平面(filter plane)10將調(diào)制器行成像到屏幕上的單個(gè)線，并且掃描裝置11掃描(投影)屏幕上的該線來(lái)形成二維圖像12。
圖4是示出本發(fā)明實(shí)施例的示例的框圖，其包括使用本發(fā)明以提高分辨率的圖像顯示系統(tǒng)。光源6引導(dǎo)光通過(guò)源光學(xué)器件系統(tǒng)7到達(dá)光調(diào)制器8。調(diào)制經(jīng)由圖像信號(hào)13來(lái)實(shí)現(xiàn)，該圖像信號(hào)13通過(guò)圖像處理單元ISP14進(jìn)行處理，圖像處理單元ISP14處理圖像并引導(dǎo)控制信號(hào)分別到達(dá)各用于調(diào)制器中每個(gè)像素行的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電子單元15a和15b。
驅(qū)動(dòng)電子信號(hào)通過(guò)同步單元16進(jìn)行處理，該同步單元16確保在兩個(gè)像素行的激活(activation)之間的對(duì)應(yīng)于掃描方向上1/2像素的時(shí)間延遲。投影光學(xué)器件9將調(diào)制器行成像到屏幕上的單一線上，并且掃描裝置11掃描屏幕上的該線創(chuàng)建二維圖像12。
圖5是本發(fā)明如何在投影圖像中產(chǎn)生提高的分辨率的圖示。在第一調(diào)制器像素行17a中的像素相對(duì)于第二像素行17b中的像素在一個(gè)方向上被物理位移(displace)1/2。此外，在所述驅(qū)動(dòng)電子元件的幫助下它們?cè)谂c第一方向正交的方向上被在時(shí)間上位移1/2像素。當(dāng)在屏幕上掃描線圖以生成二維圖像18時(shí)，就得到了相比使用單線調(diào)制器的圖像具有兩倍分辨率的圖像。
本發(fā)明的像素?cái)?shù)目是具有相同長(zhǎng)度、相同像素大小的單線調(diào)制器的兩倍，因此可以預(yù)期分辨率的提高。然而，產(chǎn)生的圖像是來(lái)自每個(gè)像素行的兩個(gè)圖像的疊加。這意味著對(duì)調(diào)制器的響應(yīng)速度的要求，與在掃描方向上產(chǎn)生具有一半像素?cái)?shù)目的圖像的單線調(diào)制器是一樣的。此外，由于雙線調(diào)制器的長(zhǎng)度是具有相同像素大小的單線調(diào)制器的一半，可以使用更小和更便宜的投影光學(xué)器件用于圖像生成。
權(quán)利要求
1、用于在線掃描投影儀系統(tǒng)中提高圖像分辨率的方法，其中該方法包括如下步驟
在基板上排列兩個(gè)鄰近像素行，該基板在所述投影儀系統(tǒng)中構(gòu)成光調(diào)制器，使得這兩個(gè)像素行的其中一個(gè)像素行在該行的方向上相對(duì)于另一個(gè)像素行移位1/2像素，
分析要在包括光調(diào)制器的投影儀系統(tǒng)中投影的圖像，使得可以在兩個(gè)鄰近像素行中調(diào)制圖像信息，使得所產(chǎn)生的圖像是來(lái)自這兩個(gè)像素行的每一個(gè)的兩個(gè)圖像的疊加，
其中，分析圖像包括識(shí)別這兩個(gè)像素行中的其中一個(gè)像素行相對(duì)于另一個(gè)像素行的激活之間的時(shí)間延遲。
2、線掃描投影系統(tǒng)，包括光源(6)，其傳送光通過(guò)系統(tǒng)源光學(xué)器件(7)到達(dá)接收?qǐng)D像信號(hào)(13)的光調(diào)制器(8)，其中光調(diào)制器(8)包括兩個(gè)鄰近像素行(15a，15b)，使得這些像素行(15a，15b)的其中一個(gè)像素行在該行的方向上相對(duì)于這兩個(gè)像素行(15a，15b)的另一個(gè)被移位1/2像素，
其中處理單元ISP(14)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法的在將控制信號(hào)傳送給這兩個(gè)像素行(15a，15b)的ISP中的內(nèi)嵌程序。
3、根據(jù)權(quán)利要求2的線掃描投影系統(tǒng)，進(jìn)一步包括同步單元(16)，該同步單元在從ISP傳送到這兩個(gè)像素行(15a，15b)的控制信號(hào)之間插入時(shí)間延遲。
4、光調(diào)制器，包括兩個(gè)鄰近的像素行，其中這兩個(gè)像素行(15a，15b)中的其中一個(gè)像素行在該行的方向上相對(duì)于另一個(gè)像素行移位1/2像素，
其中延遲元件在分別用于這兩個(gè)鄰近像素行的每一個(gè)的輸入信號(hào)之間提供時(shí)間延遲。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，在線掃描投影系統(tǒng)中使圖像的分辨率加倍而不用使調(diào)制器的長(zhǎng)度增倍或者改變像素的大小是可以實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)在調(diào)制器中布置附加像素行，并在投影圖像中兩個(gè)方向上均將這些與半像素偏移合并在一起，分辨率幾乎加倍，而不會(huì)顯著地增加對(duì)調(diào)制器本身的尺寸或速度上的要求。
文檔編號(hào)G02BGK101292511SQ200680038800
公開日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者B·斯瓦達(dá)爾 申請(qǐng)人:珀萊特公司