專利名稱：便攜式lcos/lcd/dlp投影系統(tǒng)中的功率耗散的減少的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及投影系統(tǒng)，具體地涉及用于減少投影系統(tǒng)的功率耗散的方法和裝置。
背景技術(shù)：
基于顯示系統(tǒng)的投影是一種流行且廣泛使用的用于將圖像投影在大屏幕上以供單人或多人觀看的方法。與封閉系統(tǒng)相比，投影系統(tǒng)具有眾多優(yōu)點(diǎn)，其中包括與投影系統(tǒng)尺寸相比更大的圖像尺寸、便攜性及成本。然而，當(dāng)前的投影系統(tǒng)仍可被改進(jìn)。一種改進(jìn)形式可以是降低功耗。在掃描投影系統(tǒng)中，通過(guò)紅色、綠色和藍(lán)色光源束的逐像素的激活和隨后光束通過(guò)MEMS反射鏡掃過(guò)所投影的圖像來(lái)產(chǎn)生圖像。在其它投影系統(tǒng)中，諸如在LCD/LCos便攜式投影系統(tǒng)中，光由紅光源、綠光源和藍(lán)光源(激光器、LED或任何其它光源)這三種光源提供。有時(shí)，光源為單個(gè)LED，不同的顏色通過(guò)色輪或類似方法獲得。通過(guò)將這些光源激發(fā)成滿功率且將所產(chǎn)生的光照射到或通過(guò) IXD/LCos屏幕或DLP引擎來(lái)形成圖像。IXD/LCoS被構(gòu)造成像素陣列，其中每個(gè)像素可形成為透光的、不透光的或者具有一定的不透明度。通過(guò)(選擇性地針對(duì)每個(gè)像素)控制來(lái)自光源的光穿過(guò)LCD/LCoS形成圖像的量來(lái)形成所投影的圖像?，F(xiàn)有技術(shù)的投影系統(tǒng)的缺陷在于經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后或者是在不同的溫度下，由于光源的老化率不同或者光源的溫度不同(其會(huì)影響白平衡性能、色彩保真度和圖像質(zhì)量)，投影系統(tǒng)會(huì)表現(xiàn)出不同光源的強(qiáng)度不一致。目前現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)會(huì)采用開環(huán)或查詢表法來(lái)處理這些不一致。開環(huán)法是目前普遍采用的。在開環(huán)結(jié)構(gòu)中沒(méi)有用于光源控制的反饋機(jī)構(gòu)。這種方法的缺陷是當(dāng)在工廠中組裝系統(tǒng)時(shí)，白平衡和對(duì)比度是關(guān)于特定溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)的。然而，當(dāng)溫度變化時(shí)，假定光源隨溫度變化可能表現(xiàn)出不同性能，白平衡和對(duì)比度偏離最優(yōu)值，其繼而使圖像質(zhì)量退化。光源還會(huì)出現(xiàn)老化，且三種不同光源的老化可能不同，這將對(duì)圖像質(zhì)量產(chǎn)生類似的不希望的影響。在這些系統(tǒng)中，通常設(shè)有一組風(fēng)扇、散熱片和/或TE冷卻器來(lái)盡量維持操作溫度穩(wěn)定，將這些影響最小化，然而，啟動(dòng)(冷)狀態(tài)可能需要加熱時(shí)間，并且 TE冷卻器和風(fēng)扇消耗額外的功率。這兩個(gè)方面和變差的圖像質(zhì)量使得該方案并不吸引人。另一種選擇是建立和利用查詢表。在查詢表法中，系統(tǒng)中存在溫度傳感器，并且在系統(tǒng)的EEPROM中存有用于各個(gè)光源的查詢表。邏輯電路(logic)或微控制器讀取溫度，并且針對(duì)需要的光源光學(xué)功率在光源驅(qū)動(dòng)器中設(shè)計(jì)正確的電流。應(yīng)注意在目前的系統(tǒng)中，光源是以滿功率開啟的，因此對(duì)于每個(gè)光源都需要一套查詢表。如果光源使用多個(gè)功率水平， 如下面作為該創(chuàng)新的一部分提出的那樣，會(huì)需要多個(gè)查詢表，需要的EEPROM的數(shù)量將與需要的光源功率水平成正比地增長(zhǎng)。這種方法的主要缺點(diǎn)來(lái)自以下事實(shí)光源特性在賣家與賣家之間變化明顯，甚至是對(duì)于同一賣家提供的來(lái)自不同批次的光源，光源特性也存在明顯變化。這對(duì)生產(chǎn)造成巨大負(fù)擔(dān)，因?yàn)樾枰槍?duì)每個(gè)光源和不同的溫度建立查詢表。這是極其費(fèi)時(shí)和昂貴的(從設(shè)備成本和生產(chǎn)測(cè)試時(shí)間這兩個(gè)角度來(lái)看)。下列公開內(nèi)容提供了用于在降低功耗和當(dāng)時(shí)間和溫度變化時(shí)維持圖片質(zhì)量的同時(shí)產(chǎn)生投影圖像的方法和裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和提供其它有益效果，公開了一種降低功耗的投影系統(tǒng)及操作方法。如文中所公開的那樣，在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種用于產(chǎn)生投影圖像的方法， 其中該圖像包括多個(gè)圖像像素，并且對(duì)于每種顏色，該方法包括接收和處理圖像數(shù)據(jù)以形成像素陣列控制數(shù)據(jù)和光源控制數(shù)據(jù)。該方法還包括向一個(gè)或多個(gè)光源提供光源控制數(shù)據(jù)以逐幀選擇性地控制光源輸出強(qiáng)度的步驟。然后向一個(gè)或多個(gè)像素陣列提供像素陣列控制數(shù)據(jù)以逐幀選擇性地控制該一個(gè)或多個(gè)像素陣列的像素的不透明度。該方法還包括對(duì)于特定一幀，通過(guò)幅度、脈寬調(diào)制或兩者設(shè)定一個(gè)或多個(gè)光源之一的輸出強(qiáng)度水平。這將產(chǎn)生具有最高顏色強(qiáng)度的圖像像素所需要的顏色強(qiáng)度，并且設(shè)置像素陣列中的相應(yīng)像素使得通過(guò)該像素的光強(qiáng)不降低。在一個(gè)實(shí)施例中，像素陣列包括IXD/LCoS/DLP屏幕或其它逐像素地濾光的工具。 設(shè)想該像素陣列可以包括比圖像少的像素。另外，像素陣列中的至少一個(gè)像素被控制成是透明的。在該方法中，光源輸出來(lái)自一個(gè)或多個(gè)光源的光能以生成圖像。本文中還公開一種用于控制一個(gè)或多個(gè)光源和一個(gè)或多個(gè)像素屏幕以生成圖像幀的方法，其包括接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)和處理該圖像數(shù)據(jù)。該圖像數(shù)據(jù)代表要投影的圖像，并且在圖像幀內(nèi)，一個(gè)或多個(gè)像素具有用于該圖像幀的最高光強(qiáng)。對(duì)于該圖像幀，該方法處理圖像數(shù)據(jù)以確定該圖像幀中哪一個(gè)或多個(gè)像素具有最高光強(qiáng)。同樣，該方法生成一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)以設(shè)定該像素屏幕中的該一個(gè)或多個(gè)像素的透明度。在這種構(gòu)造中，將該一個(gè)或多個(gè)具有最大光強(qiáng)的像素設(shè)成是半透明(translucent)的。然后，該方法確定為生成該圖像幀的最大光強(qiáng)所需要的光學(xué)信號(hào)功率水平，并且基于生成最大光強(qiáng)所需要的光學(xué)信號(hào)功率水平生成一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)。此后，該方法向像素屏幕輸出該一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)，并且向一個(gè)或多個(gè)光源輸出一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)光源包括一個(gè)或多個(gè)激光器。另外，該一個(gè)或多個(gè)像素屏幕可以包括一個(gè)或多個(gè)具有能夠在基本透明狀態(tài)和基本不透明狀態(tài)之間受控的單獨(dú)可控的像素區(qū)域的LCD屏幕。設(shè)想該一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)將像素屏幕上與圖像幀上光強(qiáng)小于最大光強(qiáng)的像素相對(duì)應(yīng)的像素控制成具有相應(yīng)的半透明度以便讓合適數(shù)量的光通過(guò)。例如，該一個(gè)或多個(gè)光源輸出其光強(qiáng)對(duì)應(yīng)于該圖像幀的最大光強(qiáng)的光。這是基于用于確定該一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的光的強(qiáng)度的一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)進(jìn)行的。還公開了一種投影系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)光源，所述光源被配置成生成具有由一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)和一個(gè)或多個(gè)像素屏幕確定的強(qiáng)度的光輸出，所述屏幕具有一個(gè)或多個(gè)可控制以基于一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)變化其半透明度的像素區(qū)域。該系統(tǒng)還包括控制器，其被配置成具有一個(gè)或多個(gè)被配置成接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)的輸入端；以及處理器， 其被配置成處理圖像數(shù)據(jù)以形成一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)和一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)。一個(gè)或多個(gè)輸出端被配置成向一個(gè)或多個(gè)光源輸出一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)和向一個(gè)或多個(gè)像素屏幕輸出一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)。因此，以逐幀的方式，光輸出具有與特定幀的最大光強(qiáng)匹配的強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間，從而降低了功耗。在一個(gè)實(shí)施例中，該一個(gè)或多個(gè)光源包括紅光源、綠光源和藍(lán)光源。該一個(gè)或多個(gè)光源可以包括一個(gè)或多個(gè)激光器。在一種變型中，該系統(tǒng)還包括一個(gè)或多個(gè)被配置成聚光以形成圖像的反射鏡和透鏡。另外，在一個(gè)實(shí)施例中，像素屏幕中與圖像中具有幀中的最大光強(qiáng)的像素對(duì)應(yīng)的像素被設(shè)置成是透明的，從而允許由一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的所有光通過(guò)像素屏幕中的對(duì)應(yīng)像素。如文中討論的那樣，像素屏幕可以包括比要形成的圖像少的像素。在又一實(shí)施例中公開了用于控制圖像投影的投影系統(tǒng)控制器。在該系統(tǒng)中，控制器具有配置成接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)的輸入端和配置成輸出一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)的光源控制信號(hào)輸出端。像素陣列控制信號(hào)輸出端被配置成輸出一個(gè)或多個(gè)像素陣列控制信號(hào)，處理器被提供和配置成處理圖像數(shù)據(jù)以生成一個(gè)或多個(gè)像素陣列控制信號(hào)并且使其與一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)同步，從而降低一個(gè)或多個(gè)光源的功耗。這通過(guò)使得來(lái)自一個(gè)或多個(gè)光源的光強(qiáng)輸出、光輸出持續(xù)時(shí)間或兩者與圖像中一個(gè)或多個(gè)最亮的像素中的任何一個(gè)的光強(qiáng)匹配來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器包括微處理器，其被配置成執(zhí)行機(jī)器可讀代碼。該系統(tǒng)還可以包括驅(qū)動(dòng)器，其被配置成接收光源控制信號(hào)輸出和生成輸出信號(hào)以驅(qū)動(dòng)光源。在一種構(gòu)造中，像素陣列控制信號(hào)在不同的透明度和不透明度之間控制LCD屏幕的一個(gè)或多個(gè)像素的透明度。本發(fā)明的其它系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)將在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員檢查這些附圖及該詳細(xì)說(shuō)明書之后顯而易見或變得顯而易見。希望所有這些額外的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)均包括在該說(shuō)明書中，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且受到所附權(quán)利要求書保護(hù)。


附圖中的部件并不是成比例的，重點(diǎn)放在示出發(fā)明原理。在附圖中，相同的參考數(shù)字在不同視圖中指示相應(yīng)部件。圖IA和IB是示出示例性使用環(huán)境和光源及像素陣列控制器的方框圖；圖2是光學(xué)信號(hào)功率關(guān)于光源電流消耗的視圖；圖3A-3D示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法、幅度調(diào)制、脈寬調(diào)制和占空比調(diào)制形成的光輸出強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間的視圖；圖4是關(guān)于溫度升高或老化的光輸出功率與光源電流的視圖；圖5是本發(fā)明的數(shù)字實(shí)施方式的示例性實(shí)施例的方框圖；圖6示出了功率控制環(huán)路的可能的實(shí)施方式；圖7是本發(fā)明的模擬實(shí)施方式的示例性實(shí)施例的方框圖；圖8是示出關(guān)于脈沖寬度、功率目標(biāo)和增益設(shè)置的功率水平映射的各種示例性期望功率水平的表格；
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圖9A示出了具有為整個(gè)圖像像素組的子集的IXD陣列的掃描系統(tǒng)的示例性實(shí)施例；以及圖9B示出了 IXD陣列的示例性實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在圖IA和IB所示的示例性環(huán)境中公開了一種投影系統(tǒng)，其中由三個(gè)光源108(諸如紅光源、綠光源和藍(lán)光源)提供光104。在其它實(shí)施例中可以采用不同數(shù)量的光源。光源 108可以包括激光器、LED或任何其它光源。光源的輸出被提供給光學(xué)系統(tǒng)136。在該實(shí)施例中，光學(xué)系統(tǒng)136包括一個(gè)或多個(gè)透鏡、反射鏡或兩者。光學(xué)系統(tǒng)136將光引導(dǎo)或聚焦到像素陣列120上。光學(xué)系統(tǒng)136可以是無(wú)源或有源的。通過(guò)讓這些顏色照射并透過(guò)像素陣列120來(lái)形成圖像112。在一個(gè)實(shí)施例中，像素陣列120為IXD/LCoS系統(tǒng)。在其它實(shí)施例中，它可以是DLP引擎。像素陣列120是像素124的陣列，其中每個(gè)像素均可成為透光或不透光的、或者介于透光和不透光之間具有一定不透光性。通過(guò)(關(guān)于每個(gè)像素選擇性地) 讓來(lái)自光源108的光透過(guò)或?qū)⑵鋼踝?lái)形成投影圖像112。所形成的圖像112可被投射到觀看屏116上。在一些實(shí)施例中，也可以采用多個(gè)(例如一種顏色一個(gè))像素陣列OXD/ LCOs 屏)?？刂破?30向一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器134提供控制信號(hào)或低功率的輸出。該一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)器134將來(lái)自控制器130的信號(hào)放大至適于驅(qū)動(dòng)光源108的水平?？刂破?30還連接像素陣列120以給這些設(shè)備提供一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)。在該示例性實(shí)施例中，控制器130 接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，然而在其它實(shí)施例中可以給控制器發(fā)送其它類型的數(shù)據(jù)。該一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)被發(fā)送給像素陣列120以控制各個(gè)像素在不同時(shí)期和/或幀中的不透明度。術(shù)語(yǔ) “不透明度”被定義成指允許通過(guò)像素陣列120中的像素124的光量。設(shè)想像素可以是透明的，從而允許光100%地通過(guò)(忽略可能在陣列自身中的損失)，或者是不透明的，從而不允許(或允許非常少量的)光通過(guò)，或者介于它們之間具有一定不透明度，從而允許光不同程度地通過(guò)像素陣列120的每個(gè)像素124。提供給光源108的一個(gè)或多個(gè)控制信號(hào)可以控制從該一個(gè)或多個(gè)光源中發(fā)出的光的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間或其它因子。應(yīng)注意在該示例性實(shí)施例中，光源不是同時(shí)全部開啟的， 因此3個(gè)光源中的每一個(gè)的開啟時(shí)間為一幀的持續(xù)時(shí)間的1/3。人眼的緩慢反應(yīng)時(shí)間使得即使這些顏色(光源)是依次打開的，看到的每幀都還是彩色的。本文中描述的類似原理可用于掃描系統(tǒng)。下面的文獻(xiàn)論及激光器，或任意光源，掃描圖像的投影系統(tǒng)，因此它以參考的方式全文并入本文中名為“用于可控地調(diào)制激光投影顯示器中的激光器的方法和裝置”的、第20080055557號(hào)申請(qǐng)的公開文本。圖IA上部是兩個(gè)示例性的像素陣列120A和120B，其中任何一個(gè)均可采用。這些像素陣列位于光源108和屏幕116之間的光路上。在圖IA上部示出的像素陣列120中，部件120已被旋轉(zhuǎn)90度以幫助理解像素屏。在用于討論目的的該示例性實(shí)施例中，與可視圖像112上的第一像素對(duì)應(yīng)的像素陣列中的像素124被標(biāo)記為“1”。與可視圖像112上的第二像素相關(guān)的像素被標(biāo)記為“2”?？梢韵氲降氖?，在該實(shí)施例中，關(guān)于可視圖像中的每個(gè)像素，像素陣列120A具有三個(gè)像素124。在該實(shí)施例中，每個(gè)像素IM被指定一種光源顏色， 諸如紅色、綠色和藍(lán)色，且因此在該光源發(fā)光期間受到控制。在其它時(shí)間上，它可以是不透明的，以阻止或防止光通過(guò)。在一個(gè)實(shí)施例中，如像素陣列120B中所示，在像素陣列120上的像素和圖像112 的像素之間存在一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。各個(gè)像素1 在一幀的各個(gè)時(shí)期單獨(dú)受到控制。例如，如果一幀時(shí)間被分成3個(gè)時(shí)間窗，一個(gè)窗口對(duì)應(yīng)于紅色、綠色和藍(lán)色中的一個(gè)，則在這三個(gè)時(shí)間窗中的每一個(gè)期間，各個(gè)像素124的不透明度均可能不同，其取決于該幀中該像素的強(qiáng)度和顏色。因此，各個(gè)像素124的不透明度在該幀期間受到控制以允許各種顏色的光通過(guò)需要的量。眼睛會(huì)將光混合從而形成實(shí)際需要的顏色。設(shè)想可以開發(fā)其它選擇性地允許光通過(guò)像素陣列120的方法，而這并不脫離權(quán)利要求書。圖IB示出了光源和像素陣列控制器的可選實(shí)施例。但這只是一個(gè)可能的、示例性的使用環(huán)境。在該實(shí)施例中，視頻處理器150產(chǎn)生、處理或接收用于形成圖像的圖像數(shù)據(jù)。 視頻處理器150將圖像數(shù)據(jù)輸出給光源驅(qū)動(dòng)器154，如圖所示。在該實(shí)施例中，這種傳輸通過(guò)通信接口來(lái)進(jìn)行，其中包括功率水平信息。光源驅(qū)動(dòng)器巧4還從光電檢測(cè)器166(其將在下面更詳細(xì)地討論)處接收反饋輸入。光源驅(qū)動(dòng)器154向光源158輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，如圖所示。在該實(shí)施例中具有三個(gè)光源，其被調(diào)成紅色、綠色和藍(lán)色。在其它實(shí)施例中可以采用更多或更少的光源。光源158產(chǎn)生光輸出，其被引向一個(gè)或多個(gè)反射鏡162(如圖所示)，或者直接被引向透鏡或光束成形
直ο透鏡或光束成形器170將來(lái)自反射鏡162的光聚焦通過(guò)IXD174或其它光強(qiáng)控制單元。通過(guò)IXD174的光在形成圖像178之前可以通過(guò)額外的透鏡或光束成形器170。其它實(shí)施例可以不包括反射鏡(其是可選的)。設(shè)想透鏡或光束成形器170可以將部分光引至光電檢測(cè)器166。光電檢測(cè)器166 將光能轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的電信號(hào)，從而給光源驅(qū)動(dòng)器154(如圖所示)或視頻處理器提供閉環(huán)反饋。設(shè)想圖IA和IB的實(shí)施例可以被構(gòu)造成處理圖像或視頻。假定投影儀是便攜式的，則不可避免地要采用任何可能的技術(shù)來(lái)改善功率效率。 該公開文本詳述了用于顯著改善光源和/或系統(tǒng)總體功率效率的技術(shù)?；靖拍钍且粠粠卣{(diào)節(jié)光源輸出的光強(qiáng)，而不是使光源保持滿強(qiáng)度地開啟。這可以通過(guò)縮放光源的電流以使其與特定一幀所需要的顏色的最大亮度相對(duì)應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。每種光源的顏色均可通過(guò)這種方式來(lái)縮放或調(diào)節(jié)。如圖2所示，光學(xué)功率輸出為輸入電流的函數(shù)。垂直軸204示出光學(xué)功率輸出，水平軸208示出光源的輸入電流。通過(guò)降低光學(xué)功率輸出，光源的功耗將被降低。因此，一種降低功耗的方法是降低光源輸出的光的光強(qiáng)。另外，對(duì)于不同的輸入電流，光源的壓降一般保持不變。通過(guò)這種方式，通過(guò)降低光學(xué)功率輸出，光源的電流消耗被降低，因此功率耗散也被降低。因此，要求將光輸出強(qiáng)度從P2水平降至Pl水平允許輸入電流同樣從12降至 II。這降低了功耗。并且，在光源可以在一幀的一部分時(shí)期內(nèi)完全關(guān)閉的情況下將進(jìn)一步降低功率的使用，因?yàn)榧词乖诘凸哪Ｊ狡陂g，類似半導(dǎo)體激光器或LED的光源也具有一個(gè)開啟電流 (也稱做閾值電流Ith)。通過(guò)關(guān)閉光源，由閾值電流引起的功耗被避免。因此，Ith可被消除。應(yīng)注意在任何光發(fā)生系統(tǒng)(其可能具有與圖2所示不同的傳輸特性)中，光學(xué)輸出功率始終是輸入功率的函數(shù)，并且轉(zhuǎn)換率小于1 (通常遠(yuǎn)小于1)。本發(fā)明顯然適用于任何光源，此外無(wú)論采用何種光源，光學(xué)功率的節(jié)省都將轉(zhuǎn)變成更大的電能節(jié)省。為降低功耗，從光源發(fā)出的光的強(qiáng)度、激活時(shí)間(脈沖寬度)或兩者被降低。與對(duì)于每一幀都將光強(qiáng)設(shè)在最大值上的現(xiàn)有技術(shù)的實(shí)施例相比，這又降低了功耗。在調(diào)節(jié)光源的強(qiáng)度時(shí)，還調(diào)節(jié)像素陣列120的各個(gè)像素的透明度。例如，如果一幀上的像素在光源為全功率時(shí)處于某一強(qiáng)度下，則以用于滿刻度的光強(qiáng)的反比或其它一些反比關(guān)系來(lái)標(biāo)定像素陣列的該像素透明度。圖3A-3D示出了光學(xué)信號(hào)強(qiáng)度或光強(qiáng)輸出的示例性視圖。如本文中討論的那樣， 在各幀期間，各種顏色可以只開啟一部分時(shí)間。圖3A示出了其中光源在整個(gè)周期中都處于開啟狀態(tài)的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)，以及具有幅度調(diào)制方案和脈寬調(diào)制方案的功率節(jié)省模式。圖 3A示出了用于提供給LCD或其它類型屏幕的光強(qiáng)的示例性的現(xiàn)有技術(shù)的方法。正如在這兩個(gè)示例性視圖中能夠看到的那樣，在整幀或該幀的各個(gè)顏色部分的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，光強(qiáng)均為滿強(qiáng)度。這以最大的速度消耗功率。圖;3B的示例性視圖示出了光的幅度調(diào)制的示例。在該示例性視圖中，光強(qiáng)只形成為屏幕陣列在相應(yīng)時(shí)期內(nèi)需要的最大強(qiáng)度。因此對(duì)于每種顏色，光源輸出的光強(qiáng)被設(shè)定為該像素上該種顏色的最大強(qiáng)度水平。因此，不同于現(xiàn)有技術(shù)，不是在每個(gè)時(shí)間周期內(nèi)都最大水平地驅(qū)動(dòng)光源。圖3C的示例性視圖示出了光的示例性脈寬調(diào)制。在該示例性視圖中，光脈沖持續(xù)時(shí)間只形成為L(zhǎng)CD屏幕陣列在相應(yīng)時(shí)期(諸如一幀)內(nèi)需要的持續(xù)時(shí)間。因此，對(duì)于每種顏色，光源輸出光的持續(xù)時(shí)間被設(shè)定為將形成一幀期間該特定顏色通過(guò)屏幕陣列之后的亮度的持續(xù)時(shí)間。因此，不同于現(xiàn)有技術(shù)，光源不是在整個(gè)幀顏色期間都被驅(qū)動(dòng)的。在一個(gè)實(shí)施例(諸如采用圖:3B所示的光源幅度調(diào)制的實(shí)施例)中，各個(gè)光源的顏色強(qiáng)度(發(fā)光度)等于或高于該幀內(nèi)具有最大顏色強(qiáng)度的像素的顏色“強(qiáng)度”?？紤]到眼睛 (其有效充當(dāng)光的低通濾波器)的有限的響應(yīng)時(shí)間，降低的顏色強(qiáng)度可以通過(guò)降低光強(qiáng)或使光源開啟時(shí)間小于幀持續(xù)時(shí)間和降低陣列屏幕的相應(yīng)像素的不透明度來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)每種顏色對(duì)像素幀進(jìn)行分析以確定具有該種顏色的最大強(qiáng)度(亮度)的像素和該強(qiáng)度水平與需要的光源輸出水平的相對(duì)關(guān)系。然而將所識(shí)別的像素設(shè)成透明的(即無(wú)不透光的)，并將光源設(shè)成該光輸出功率水平。因此，光源輸出水平被設(shè)成在這種顏色上用于該幀的可能的最小光輸出水平。從而降低了電流損耗，并可能延長(zhǎng)了光源的使用壽命。這種方法還可以額外具有改善對(duì)比度的好處。對(duì)于圖像幀中的其它像素(其具有比先前識(shí)別的像素低的光強(qiáng))中的每一個(gè)，像素陣列中的像素的不透明度被提高以降低用于圖像中的這個(gè)像素的通過(guò)像素陣列的光強(qiáng)。 對(duì)于不具有該特定顏色分量的像素，將像素陣列中的像素設(shè)成不透明的，以阻止這種顏色通過(guò)像素陣列。此外且如上所述，還設(shè)想可以降低光脈沖的持續(xù)時(shí)間，而不是結(jié)合像素陣列中的像素的不透明度對(duì)光源輸出幅度進(jìn)行修改。這在上文中結(jié)合附圖3C示出。這也將使功耗降低，因?yàn)楦鞣N特定顏色的光源將被開啟更短時(shí)間。設(shè)想如上述那樣，識(shí)別關(guān)于特定顏色具有最大顏色強(qiáng)度的圖像像素，并且設(shè)置光源的開啟持續(xù)時(shí)間以提供該光強(qiáng)水平。將像素陣列中的相應(yīng)像素控制為透明的，即讓光滿強(qiáng)度地通過(guò)。對(duì)于圖像中的所有其它像素，像素陣列中的像素的不透明度被提高成與該圖像像素上該種顏色的強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)。這種方法的額外好處是節(jié)省了與光源(激光器、LED或任何其它光源)完全關(guān)閉時(shí)那段時(shí)間內(nèi)的閾值電流對(duì)應(yīng)的那部分功率。圖3D示出了示例性的關(guān)于脈寬調(diào)制上的變化的光輸出。在該示例性的調(diào)制技術(shù)中，通過(guò)調(diào)整各種顏色的脈沖的占空比來(lái)降低光源功耗。雖然滿強(qiáng)度地形成脈沖，但脈沖的占空比被調(diào)節(jié)成與該幀的最大光強(qiáng)相匹配。這通過(guò)減小光源開啟時(shí)間來(lái)降低功耗，并且降低了閾值電流的消耗。另一優(yōu)點(diǎn)是這種調(diào)制技術(shù)對(duì)主時(shí)鐘的變化不敏感。這種調(diào)制技術(shù)還可以消除或減小所生成的圖像上的假象。還可以想到，這三種方法(幅度調(diào)制和脈寬調(diào)制)與像素不透明度控制的組合還能夠在顏色強(qiáng)度選擇上獲得更好的分辨率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)功率的節(jié)省。另一種方法是利用某種形式的閉環(huán)功率控制，使得光電檢測(cè)器或光電檢測(cè)器陣列提供與由紅色、綠色和藍(lán)色光源提供的功率成正比的反饋。該信號(hào)可以被數(shù)字化以提供與輸出功率水平有關(guān)的信息，控制器能夠相應(yīng)調(diào)節(jié)光源的增益電流設(shè)置?；蛘撸梢栽诒纫粠L(zhǎng)的時(shí)間上對(duì)信號(hào)進(jìn)行積分以提供平均功率的反饋和控制。然而，由于這些控制方法中存在的長(zhǎng)時(shí)間積分或反饋時(shí)間，該方法將可能不允許逐幀地對(duì)輸出功率進(jìn)行有效控制。這種想法的一個(gè)好處是節(jié)省功率，但是也存在其它好處。在典型的電影或顯示圖像中，平均顏色強(qiáng)度約為40%。因此，如果通過(guò)脈寬調(diào)制或光強(qiáng)(幅度)調(diào)制逐幀地對(duì)光源顏色進(jìn)行“調(diào)制”，則理論上最多應(yīng)當(dāng)能夠節(jié)省光源功耗的60%。如果采用幅度調(diào)制，則由于有限的光源閾值電流，理論上的功率節(jié)省量會(huì)略微小一些。另外，如果以較低功率工作和 /或工作較短時(shí)間，則可以提高光源的使用壽命。同樣，如果投影系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成在較低平均功率下工作，則可以節(jié)約成本。為克服與時(shí)間和/或溫度有關(guān)的圖片質(zhì)量不一致性，本文所公開的創(chuàng)新包括光學(xué)信號(hào)強(qiáng)度反饋結(jié)構(gòu)。圖4中示意出了光源光學(xué)輸出功率作為電流的函數(shù)的典型傳輸曲線。在該示例性的視圖中，在垂直軸404上示出光學(xué)輸出功率，在水平軸408上示出光源電流。該視圖示出了溫度或老化對(duì)設(shè)備性能的影響。在該視圖中，隨著溫度升高，光源的閾值電流Ith變大， 轉(zhuǎn)變效率(曲線斜率)降低。隨著光源的老化也能夠觀察到類似結(jié)果。在投影系統(tǒng)中，一個(gè)重要分量是光學(xué)功率輸出，因此在一個(gè)實(shí)施例中，從系統(tǒng)角度來(lái)看，視頻處理器在理想情況下可以與光源驅(qū)動(dòng)器只通信視頻信息(即，一幀所需要的顏色的量)，而不是在特定工作條件(溫度和老化狀態(tài))下光源需要的電流。從圖4中可以明顯看到，相同的光學(xué)輸出功率可能需要明顯不同的電流。創(chuàng)新的一個(gè)方面是利用監(jiān)測(cè)光電檢測(cè)器來(lái)監(jiān)視光源發(fā)出的功率量(光強(qiáng))和利用該信息自動(dòng)將電流調(diào)節(jié)至適當(dāng)水平。用于一個(gè)或多個(gè)光源的監(jiān)測(cè)光電檢測(cè)器(PD)可以被放置成被從一個(gè)或多個(gè)光源中發(fā)出的光照射。這可以通過(guò)背面(back facet)監(jiān)測(cè)PD或光學(xué)件來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過(guò)有限次實(shí)驗(yàn)就能夠?qū)崿F(xiàn)這樣的系統(tǒng)。應(yīng)注意監(jiān)測(cè)PD的特性不隨溫度或因長(zhǎng)期使用(老化)而變化，從光到電流的轉(zhuǎn)換效率保持不變且在一定溫度范圍內(nèi)和系統(tǒng)老化時(shí)可以預(yù)見。不同部件之間的PD轉(zhuǎn)換效率的變化可以在初始生產(chǎn)測(cè)試過(guò)程中在單個(gè)溫度下輕易地得到校準(zhǔn)。圖5中的方框圖給出了這種解決方案的一個(gè)可能實(shí)施例。在圖5中已示出了一種數(shù)字方法。如圖5所示，模擬前端504從監(jiān)測(cè)光電檢測(cè)器(未在圖5中示出)處接收電流值。 TIA(跨阻抗放大器)、VGA(可變?cè)鲆娣糯笃?，用于適當(dāng)縮放輸入)和抗混淆濾波器(AAF)可置于模擬前端(AFE) 504之前(或成為AFE的一部分)。AFE504的輸出向ADC508提供模擬信號(hào)，數(shù)據(jù)在ADC中轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。包括模塊516的自動(dòng)功率控制環(huán)路(APC)利用PWM發(fā)生器512產(chǎn)生的信息(關(guān)于在什么時(shí)期開啟什么光源)來(lái)確定ADC508的哪個(gè)采樣需要被考慮。PWM發(fā)生器512還接收脈沖寬度信號(hào)和顏色光開啟信號(hào)，其在該實(shí)施例中描述成紅色開啟/綠色開啟/藍(lán)色開啟。APC模塊516接收功率目標(biāo)信號(hào)和增益設(shè)定信號(hào)，如圖所示。例如，如果來(lái)自PWM發(fā)生器512的信息表明光源被關(guān)閉，則可以凍結(jié)APC模塊516 的反饋。APC模塊516可以包括數(shù)字積分器，該積分器將采樣與特定幀的目標(biāo)值進(jìn)行比較， 并且在適當(dāng)進(jìn)行縮放之后調(diào)節(jié)用于DAC輸出的數(shù)字代碼，其接著將數(shù)字代碼轉(zhuǎn)變成提供給光源驅(qū)動(dòng)器的電流。APC模塊516的輸出提供給數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器520，其輸出連接光源驅(qū)動(dòng)器524。眾所周知，數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)變器將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M格式。光源驅(qū)動(dòng)器5M將信號(hào)放大成適于驅(qū)動(dòng)光源的功率水平。在該實(shí)施例中，光源驅(qū)動(dòng)器524的輸出被輸出給激光器驅(qū)動(dòng)器，然而也可以采用任何一種光源。圖6示出了功率控制環(huán)路的一種可能的實(shí)施方式。這只是一種可能的示例性的實(shí)施方式，因此下面給出的權(quán)利要求并不限于該特定實(shí)施例。在該實(shí)施例中，光電檢測(cè)器信號(hào)被輸入給ADC604，而輸出來(lái)自增益設(shè)置DAC608。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將能理解APC模塊 (圖5中的元件516)的該示例性實(shí)施方式，因此不對(duì)該實(shí)施方式作詳細(xì)討論。圖7示出了一種模擬實(shí)施方式，其中目標(biāo)值被轉(zhuǎn)變成模擬信號(hào)，并且由模擬比較器和模擬積分器來(lái)完成目標(biāo)和監(jiān)測(cè)PD信號(hào)之間的比較。在該示例性實(shí)施例中，來(lái)自監(jiān)測(cè)光電檢測(cè)器的反饋信號(hào)輸入模擬前端704。功率目標(biāo)信號(hào)被輸入給數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)變器 (DAC) 708，同時(shí)脈沖寬度信號(hào)和紅色開啟/綠色開啟/藍(lán)色開啟信號(hào)被提供給PWM發(fā)生器 712。AFE704的輸出提供給差分放大器716，其還從DAC708處接收功率目標(biāo)值的模擬信號(hào)。 差分放大器716的輸出包括它的兩個(gè)輸入值之間的差值的放大信號(hào)。差分放大器716的輸出提供給具有保持功能的積分器。從PWM發(fā)生器712處接收老的信號(hào)。積分器720的輸出連接電壓-電流轉(zhuǎn)變器724。所形成的電流信號(hào)被輸出給可編程的電流定標(biāo)器728，其接收包括增益設(shè)定信號(hào)的控制輸入，如圖所示。經(jīng)幅度調(diào)節(jié)的電流定標(biāo)器728的輸出被輸入給驅(qū)動(dòng)器732。驅(qū)動(dòng)器732產(chǎn)生并且輸出其功率水平適于驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)光源的信號(hào)。PWM 發(fā)生器712也向驅(qū)動(dòng)器732提供輸入，如圖所示。在該實(shí)施例中，模擬積分器優(yōu)選能夠保持從一幀到另一幀的信息(保持功能)。在一個(gè)實(shí)施例中，保持時(shí)間可以約為0. IkHz (刷新率為100幀/秒)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠認(rèn)識(shí)到這可以通過(guò)合適的結(jié)構(gòu)選擇和仔細(xì)的設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。由于電流可以合適地被縮放， 該前端與數(shù)字實(shí)施例方式相似。在一個(gè)實(shí)施例中，假如信號(hào)將不被轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字形式，則AAF 是不必要的，然而會(huì)進(jìn)行一定量的過(guò)濾以降低信號(hào)帶寬和輸入相關(guān)噪聲。應(yīng)注意在提出的所有實(shí)施方式中，只示出了三個(gè)信道(每種顏色一個(gè))中的一個(gè)。完整的系統(tǒng)可以包括三個(gè)并行的信道或系統(tǒng)以在信號(hào)鏈中多路傳輸一部分或所有的塊。在該實(shí)施例中，對(duì)于每個(gè)需要的功率水平，脈沖寬度、功率目標(biāo)值和增益設(shè)定可以被關(guān)聯(lián)，如圖8所示。圖8示出了示例性的功率水平映射表。這些參數(shù)可以在投影儀生產(chǎn)階段在單個(gè)溫度下一次性得到校準(zhǔn)，該部分將針對(duì)溫度變化和光源老化自動(dòng)進(jìn)行校正。在這兩種實(shí)施方式下，光源驅(qū)動(dòng)器被構(gòu)造成基于由PWM控制器提供的信息將遞送給光源的電流快速(在一些實(shí)施例中為幾十納秒)降至0。這種快速的響應(yīng)時(shí)間導(dǎo)致獲得鮮明的圖像和精確的亮度，特別是及時(shí)受到調(diào)節(jié)的光輸出。返回圖7，PWM控制器可利用高速時(shí)鐘(例如IOMHz)和可編程的計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得各個(gè)光源的開啟信號(hào)的脈沖寬度可以通過(guò)由計(jì)數(shù)器確定的時(shí)鐘周期數(shù)來(lái)減小。假定刷新率為100Hz，則每幀的持續(xù)時(shí)間為10ms，并且在IOMHz的時(shí)鐘(周期為100ns)下，分辨率將為IOppm(百萬(wàn)分之一)。顯然，為了防止PWM且因此光輸出的調(diào)制，時(shí)鐘優(yōu)選不受溫度供應(yīng)和部件影響。多種廉價(jià)且非常穩(wěn)定的MHz范圍的時(shí)鐘源可以輕易獲得(例如19. 44MHz的石英振蕩器)，并且很有可能已存在于系統(tǒng)中。這種實(shí)施例或環(huán)境是其中多脈沖調(diào)制技術(shù)將提供優(yōu)勢(shì)、而非利用單脈沖調(diào)制的示例。產(chǎn)生優(yōu)勢(shì)的原因是，如果利用不穩(wěn)定的時(shí)鐘產(chǎn)生多個(gè)脈沖，功率開啟和功率關(guān)閉時(shí)時(shí)鐘周期之間的比值是不變的，使得光學(xué)功率輸出將是準(zhǔn)確的，因?yàn)檎伎毡葘⑹菧?zhǔn)確的，其與時(shí)鐘變化無(wú)關(guān)。設(shè)想一個(gè)周期內(nèi)的全循環(huán)數(shù)足夠高，使得如果最后一個(gè)循環(huán)因一幀的中斷而變短，它將不會(huì)明顯影響到平均占空比且因此功率。PWM發(fā)生器的其它實(shí)施方式將利用多級(jí)延遲鎖定環(huán)路。在這種實(shí)施例中，該環(huán)路可以關(guān)于周期性的光源開啟信號(hào)被鎖定，并且脈寬調(diào)制可以通過(guò)在開啟信號(hào)被實(shí)際遞送給光源驅(qū)動(dòng)器時(shí)選擇多級(jí)DLL的不同支線(tap)來(lái)實(shí)現(xiàn)。還設(shè)想紅色開啟、綠色開啟和藍(lán)色開啟信號(hào)可以被用于在外部對(duì)信號(hào)進(jìn)行PWM。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，具有1/3開啟時(shí)間的普通紅色開啟、綠色開啟和藍(lán)色開啟信號(hào)被提供給系統(tǒng)，然后控制器通過(guò)PWM發(fā)生器方框編程光源開啟時(shí)間量。因此，系統(tǒng)將根據(jù)用于該幀的顏色光強(qiáng)(功率)在內(nèi)部產(chǎn)生脈沖寬度。提供給系統(tǒng)的紅色開啟、綠色開啟和藍(lán)色開啟信號(hào)的長(zhǎng)度可以發(fā)生變化，使得能夠利用外部視頻數(shù)據(jù)來(lái)控制PWM。因此，可以利用紅色開啟、綠色開啟和藍(lán)色開啟信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)功率水平。PWM可以在所示方框內(nèi)執(zhí)行，或者提供給系統(tǒng)的紅色開啟、綠色開啟和藍(lán)色開啟信號(hào)的持續(xù)時(shí)間可以發(fā)生變化。此外，還設(shè)想IXD陣列或其它像素陣列可以包括陣列方塊，其為圖像中的像素總數(shù)的子集。LCD陣列或其它光強(qiáng)控制過(guò)濾器可以包括任何形狀或陣列，使得經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后和通過(guò)使用掃描反射鏡，通過(guò)該LCD陣列的光形成圖像。圖9示出了這樣一個(gè)實(shí)施例。 圖9的系統(tǒng)和方法與圖1的系統(tǒng)類似。因此，只討論圖9的與圖1的系統(tǒng)不同的方面。與圖1相比，圖9的IXD陣列900包括圖像116中的像素總數(shù)的子集。在該示例性實(shí)施例中，IXD陣列900被構(gòu)造成與圖像的一排相對(duì)應(yīng)。IXD陣列像素的數(shù)量可以是任意的，但在該實(shí)施例中為水平排上的像素?cái)?shù)。在其它實(shí)施例中，LCD陣列900可以包括任何形狀，諸如垂直列、排或列的一部分、方塊或任何其它形狀或設(shè)計(jì)。還設(shè)想可以采用濾光器而非IXD陣列。如上所述，控制器130控制IXD陣列900中的哪個(gè)像素是透明的、不透明的以及哪個(gè)像素具有變化的透明度。圖9B示出了 N個(gè)像素的LCD陣列的示例性實(shí)施例，其中N 為一排像素的數(shù)量。掃描反射鏡904與IXD陣列900對(duì)準(zhǔn)，所述反射鏡904也受控制器130的輸出的位置控制。掃描反射鏡904被控制成將LCD陣列900輸出的光反射至屏幕116并且對(duì)其進(jìn)
12行掃描。掃描反射鏡904可以包括任何類型的掃描反射器，其能夠受到控制以基于控制系統(tǒng)定時(shí)機(jī)構(gòu)(control timing)選擇性地掃描從IXD陣列900輸出至屏幕116上的光。在操作過(guò)程中，光源108產(chǎn)生光輸出，其被聚焦在IXD陣列900上。在一個(gè)實(shí)施例中，三個(gè)光源中的每一個(gè)的開啟時(shí)間為L(zhǎng)CD陣列在圖像的一個(gè)位置上被掃描的時(shí)間的1/3。 為降低功耗，光源可以在比最大強(qiáng)度低的水平下被驅(qū)動(dòng)，或者可以只被開啟有限的通常為一幀持續(xù)時(shí)間的1/3的時(shí)間。例如，光源照亮IXD陣列900，IXD陣列選擇性地(逐像素地)， 但一次一整排地濾光以降低傳至掃描反射鏡904和最后到達(dá)屏幕116的光的強(qiáng)度。如上所述，對(duì)于要生成的圖像的特定像素線，對(duì)該像素線上的像素進(jìn)行估算以確定(總體上或基于顏色)具有最大強(qiáng)度的像素。然后，控制LCD陣列900以將LCD陣列上的相應(yīng)像素設(shè)成透明的，將產(chǎn)生的所有光傳至掃描反射鏡904。該排的光強(qiáng)也被設(shè)成此最大水平，使得對(duì)于該排上的一個(gè)或多個(gè)透明的像素，光源的強(qiáng)度被設(shè)置成產(chǎn)生在這些一個(gè)或多個(gè)像素上具有需要亮度的圖像。屏幕上的將為黑色的像素(如果有的話)將具有對(duì)應(yīng)的完全不透光的IXD陣列像素，從而阻止光通過(guò)IXD陣列。對(duì)于IXD陣列900上的其它像素， 控制IXD陣列上的像素的透明度以調(diào)節(jié)通過(guò)IXD陣列傳至掃描反射鏡904的光強(qiáng)，其基于該一個(gè)或多個(gè)最亮像素的光強(qiáng)。對(duì)于更暗的屏幕像素，使LCD陣列上的相應(yīng)像素的透光性更小些，從而使相應(yīng)的屏幕像素變暗。類似地，對(duì)于更亮的屏幕像素，使LCD陣列上的相應(yīng)像素的透光性更大些，從而使相應(yīng)的屏幕像素變亮。還設(shè)想陣列屏幕還可以被控制成與照到陣列上的光的顏色相對(duì)應(yīng)，使得對(duì)于圖像，各種顏色在一幀期間結(jié)合形成彩色圖像。本文所公開的創(chuàng)新還可以用于黑和白或灰度投影系統(tǒng)中。在IXD陣列對(duì)應(yīng)圖像上的一排像素且由掃描反射鏡904逐排掃描的實(shí)施例中，可按照下述內(nèi)容進(jìn)行定時(shí)。對(duì)于具有3個(gè)光源的系統(tǒng)，每個(gè)光源的開啟時(shí)間會(huì)是掃描該排所用時(shí)間的1/3。在一幀期間，掃描反射鏡將掃描整個(gè)圖像。因此，對(duì)于每一排，一組光源108 中的單個(gè)光源的開啟時(shí)間將等于1/3除以圖像上的排數(shù)?；蛘?，每個(gè)光源開啟一幀的持續(xù)時(shí)間的1/3，同時(shí)掃描反射鏡在繼續(xù)下一種顏色之前掃描圖像的每一排，關(guān)于該特定顏色構(gòu)造圖像。設(shè)想可以針對(duì)每一排改變激光的強(qiáng)度，即使激光器開啟該幀的持續(xù)時(shí)間的1/3。激光器功率的控制可以通過(guò)幅度調(diào)制、PWM或這些方法的任意結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。光在通過(guò)IXD陣列900，且一次一排地逐像素地受到選擇性衰減(如果完全地)之后入射至掃描反射鏡904。掃描反射鏡904與光源和IXD陣列900同步地在屏幕116上逐排掃描來(lái)自LCD陣列的光，從而形成圖像。為實(shí)現(xiàn)同步和適當(dāng)掃描，控制器130將控制或命令信號(hào)提供給掃描反射鏡904或反射鏡控制器(其在本次討論中被視為掃描反射鏡的一部分)和光源。以LCD陣列方塊為基礎(chǔ)在LCD陣列方塊900上進(jìn)行掃描，從而在屏幕116上形成圖像。在一幀圖像數(shù)據(jù)期間，掃描反射鏡904在屏幕116上掃描來(lái)自IXD陣列900的輸出，從而形成圖像。作為該實(shí)施例的有益效果，LCD陣列900(或除LCD以外的技術(shù))被制成更小型， 這可以減小投影系統(tǒng)的尺寸、費(fèi)用，或者提供其它有益效果。此外，利用該實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)功率的節(jié)約。功率節(jié)約的原因是光源輸出強(qiáng)度(其可以通過(guò)幅度調(diào)制、脈寬調(diào)制或兩者來(lái)改變)由LCD陣列900中最亮的像素(其為構(gòu)成屏幕圖像的整個(gè)像素陣列的子集)來(lái)設(shè)定。因此，對(duì)于下半部分亮、上半部分黑的屏幕圖像，當(dāng)掃過(guò)上半部分(黑的半邊)時(shí)，由光源108產(chǎn)生的光強(qiáng)可以被設(shè)為低水平(或沒(méi)有)。然后在掃描屏幕的下半部分(亮的半邊)時(shí)，則將光源108的光強(qiáng)提高。由于掃描屏幕圖像上半部分時(shí)的光強(qiáng)和相應(yīng)功耗降低了，因此實(shí)現(xiàn)了功率的節(jié)約。因此，對(duì)于該示例性圖像，光源可以在半幀上被關(guān)閉，不消耗電流。相反地，如果IXD陣列900的尺寸與圖像陣列相同，光源108將關(guān)于整幀輸出高強(qiáng)度， IXD陣列900將使IXD陣列的上半部分中的像素不透光。還應(yīng)注意即使采用全幀/圖像的LCD陣列，也能夠獲得同樣的節(jié)省功率的優(yōu)點(diǎn)。全圖像的LCD可以始終被用作較小的平面LCD。作為舉例而非限制性的方式，如果能夠?qū)D像分成2塊，則在這種情況下，全圖像的LCD必須有兩倍那么快。盡管該實(shí)施例顯然不提供任何面積上的有益效果，但是從光源的角度看，功率上的有益效果還是與其尺寸與使用的子圖像(在該示例中為圖像的1/2)相同的陣列LCD相同。還設(shè)想在其它實(shí)施例中可以將LCD分成任意塊。還設(shè)想本文所公開的實(shí)施例可以利用控制環(huán)路定時(shí)(其可以利用當(dāng)前的技術(shù)實(shí)現(xiàn))來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，掃描線的持續(xù)時(shí)間為5微秒，現(xiàn)有的光源驅(qū)動(dòng)器能夠滿足這種響應(yīng)速度。不管光源控制類型是脈沖寬度/占空比調(diào)制、幅度調(diào)制、或兩者的結(jié)合、或其它一些類型的光源強(qiáng)度控制，這種控制和控制速度都是可以實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的其它系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)將在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員檢查這些附圖及該詳細(xì)說(shuō)明書之后顯而易見或變得顯而易見。希望所有這些額外的系統(tǒng)、方法、特征和優(yōu)點(diǎn)均包括在該說(shuō)明書中，落在本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且受到所附權(quán)利要求書保護(hù)。雖然已描述了本發(fā)明的不同實(shí)施例，但對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言顯而易見的是還存在很多落在本發(fā)明范圍內(nèi)的實(shí)施例和實(shí)施方式。另外，在本文中描述的各種特征、元件和實(shí)施例可以以任意組合和配置被主張或組合。
權(quán)利要求
1.一種用于產(chǎn)生包括多個(gè)圖像像素的投影圖像的方法，其中對(duì)于每種顏色，該方法包括接收和處理圖像數(shù)據(jù)以形成像素陣列控制數(shù)據(jù)和光源控制數(shù)據(jù)； 向一個(gè)或多個(gè)光源提供光源控制數(shù)據(jù)，以逐幀選擇性地控制光源的輸出強(qiáng)度； 向一個(gè)或多個(gè)像素陣列提供像素陣列控制數(shù)據(jù)，以逐幀選擇性地控制該一個(gè)或多個(gè)像素陣列的像素的不透明度；其中，對(duì)于特定幀，通過(guò)幅度、脈寬調(diào)制或兩者設(shè)定一個(gè)或多個(gè)光源之一的輸出強(qiáng)度水平，其將產(chǎn)生具有最高顏色強(qiáng)度的圖像像素所需要的顏色強(qiáng)度，并且設(shè)置像素陣列中的相應(yīng)像素使得通過(guò)該像素的光強(qiáng)不降低。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述像素陣列包括IXD/LCoS/DLP屏幕或其它逐像素地濾光的工具。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述像素陣列包括比圖像少的像素。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中接收和處理圖像數(shù)據(jù)通過(guò)控制器來(lái)執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述像素陣列中的至少一個(gè)像素被控制成是透明的。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括從一個(gè)或多個(gè)光源輸出光能以生成圖像。
7.一種用于控制一個(gè)或多個(gè)光源和一個(gè)或多個(gè)像素屏幕以生成圖像幀的方法，其包括接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)，該圖像數(shù)據(jù)代表要投影的圖像，其中在所述圖像幀內(nèi)，一個(gè)或多個(gè)像素具有用于該圖像幀的最高光強(qiáng)；對(duì)于該圖像幀，處理所述圖像數(shù)據(jù)以確定該圖像幀中哪一個(gè)或多個(gè)像素具有最高光強(qiáng)；生成一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)，以設(shè)定所述像素屏幕中的所述一個(gè)或多個(gè)像素的半透明度，其中將一個(gè)或多個(gè)具有最大光強(qiáng)的像素設(shè)成是半透明的； 確定為生成所述圖像幀的最大光強(qiáng)所需要的光學(xué)信號(hào)功率水平； 基于生成最大光強(qiáng)所需要的光學(xué)信號(hào)功率水平生成一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)； 向所述像素屏幕輸出所述一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)； 向所述一個(gè)或多個(gè)光源輸出所述一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)光源包括一個(gè)或多個(gè)激光器。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)像素屏幕包括一個(gè)或多個(gè)LCD屏幕， 所述LCD屏幕具有能夠在基本透明狀態(tài)和基本不透明狀態(tài)之間受控的單獨(dú)可控的像素區(qū)域。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)將像素屏幕上的與圖像幀上光強(qiáng)小于最大光強(qiáng)的像素相對(duì)應(yīng)的像素控制成具有相應(yīng)的半透明度以便讓合適量的光通過(guò)。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)光源輸出其光強(qiáng)對(duì)應(yīng)于該圖像幀的最大光強(qiáng)的光。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)控制由所述一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的光強(qiáng)。
13.一種投影系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)光源，所述光源被配置成生成具有由一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)確定的強(qiáng)度的光輸出；一個(gè)或多個(gè)像素屏幕，所述屏幕具有一個(gè)或多個(gè)像素區(qū)域，所述一個(gè)或多個(gè)像素區(qū)域可控制以基于一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)改變半透明度；控制器，其被配置成具有一個(gè)或多個(gè)被配置成接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)的輸入端；處理器，其被配置成處理圖像數(shù)據(jù)以形成一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)和一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)；一個(gè)或多個(gè)輸出端，其被配置成向所述一個(gè)或多個(gè)光源輸出所述一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)以及向所述一個(gè)或多個(gè)像素屏幕輸出所述一個(gè)或多個(gè)像素屏幕控制信號(hào)，其中，以逐幀的方式，光輸出具有與特定幀的最大光強(qiáng)匹配的強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間，從而降低功耗。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)光源包括紅光源、綠光源和藍(lán)光源。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)光源包括一個(gè)或多個(gè)激光器。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其還包括一個(gè)或多個(gè)反射鏡和被配置成聚焦光以形成圖像的透鏡。
17.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述像素屏幕中與圖像中的具有幀中的最大光強(qiáng)的像素對(duì)應(yīng)的像素被設(shè)置成是透明的，從而允許由一個(gè)或多個(gè)光源產(chǎn)生的所有光通過(guò)像素屏幕中的對(duì)應(yīng)像素。
18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述像素屏幕包括比要形成的圖像少的像素。
19.一種用于控制圖像的投影的投影系統(tǒng)控制器，其中所述圖像包括兩個(gè)或更多像素， 該系統(tǒng)包括控制器，其具有配置成接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)的輸入端；配置成輸出一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)的光源控制信號(hào)輸出端；像素陣列控制信號(hào)輸出端，其被配置成輸出一個(gè)或多個(gè)像素陣列控制信號(hào)；處理器，其被配置成處理圖像數(shù)據(jù)以生成一個(gè)或多個(gè)像素陣列控制信號(hào)并且使其與一個(gè)或多個(gè)光源控制信號(hào)同步，從而通過(guò)使一個(gè)或多個(gè)光源的光強(qiáng)輸出、光輸出持續(xù)時(shí)間或兩者與圖像中一個(gè)或多個(gè)最亮的像素中的任何一個(gè)的光強(qiáng)匹配來(lái)降低一個(gè)或多個(gè)光源的功耗。
20.如權(quán)利要求19所述的控制器，其中所述控制器包括微處理器，其被配置成執(zhí)行機(jī)器可讀代碼。
21.如權(quán)利要求19所述的控制器，其還包括驅(qū)動(dòng)器，其被配置成接收光源控制信號(hào)輸出和生成輸出信號(hào)以驅(qū)動(dòng)光源。
22.如權(quán)利要求19所述的控制器，其中所述像素陣列控制信號(hào)在不同的透明度和不透明度之間控制LCD屏幕的一個(gè)或多個(gè)像素的透明度。
全文摘要
公開了一種投影系統(tǒng)，其具有功耗降低的一個(gè)或多個(gè)光源和可選的掃描能力?？刂破魈幚韴D像數(shù)據(jù)以生成光源控制信號(hào)和像素屏幕控制信號(hào)，其被協(xié)調(diào)以生成圖像。通過(guò)使光源輸出的光與特定幀在像素屏幕上的最亮像素相匹配來(lái)降低功耗。通過(guò)將光輸出水平設(shè)成只與對(duì)應(yīng)于圖像幀的最大水平相匹配的強(qiáng)度或持續(xù)時(shí)間，相比于將光源輸出設(shè)成其最大水平或最大持續(xù)時(shí)間的實(shí)施例降低了功耗?？梢允荓CD屏幕的像素屏幕將對(duì)應(yīng)于最亮像素的像素區(qū)域設(shè)成是透明的，像素屏幕上的其它亮度較低的像素被設(shè)成具有降低的合適的透明度。
文檔編號(hào)G03B21/00GK102318338SQ200980119836
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者C·巴扎尼, D·德雷珀 申請(qǐng)人:曼德斯必德技術(shù)公司