專(zhuān)利名稱(chēng)：用于有分割復(fù)位尋址的空間光調(diào)制器的非二進(jìn)制脈寬調(diào)制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于圖像顯示系統(tǒng)的空間光調(diào)制器，特別涉及將圖像數(shù)據(jù)裝入空間光調(diào)制器。
基于空間光調(diào)制器(SLM)的視頻顯示系統(tǒng)越來(lái)越多地用來(lái)替代用陰極射線管(CRT)的顯示系統(tǒng)。SLM系統(tǒng)提供高分辨率顯示而沒(méi)有CRT系統(tǒng)那樣大的體積和功率消耗。
數(shù)字式微鏡器件(DMD)是一種SLM，并可用于直接觀察或投影顯示。一DMD具有微型機(jī)械像素單元的陣列，每個(gè)像素單元都具有一個(gè)極小的鏡子，它可以用電子信號(hào)個(gè)別尋址。根據(jù)其尋址信號(hào)的狀態(tài)，每個(gè)鏡子單元發(fā)生傾斜，從而使它反射或不反射光至成像平面。其他的SLM以類(lèi)似的原理工作，它有一個(gè)像素單元陣列，每個(gè)單元可同時(shí)地與其他的像素單元發(fā)射或反射光，從而由對(duì)像素單元尋址而不是對(duì)顯示屏掃描來(lái)產(chǎn)生一完整圖像。SLM的另一個(gè)例子是具有個(gè)別驅(qū)動(dòng)像素單元的液晶顯示器(LCD)。典型地，用裝入存儲(chǔ)單元從而可同時(shí)對(duì)像素單元進(jìn)行尋址的辦法可以顯示像素?cái)?shù)據(jù)的每一幀。
為了能在白(接通)和黑(斷開(kāi))之間得到當(dāng)中的照度值，可采用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)。基本的PWM方案包括首先確定將圖像呈現(xiàn)給觀察者的速率。這就得出了幀速率和相應(yīng)的幀周期。舉例來(lái)說(shuō)，在一標(biāo)準(zhǔn)的電視系統(tǒng)中，圖像以每秒30幀的速率發(fā)送，而每幀持續(xù)約33.3毫秒。其次，得出每個(gè)像素單元的強(qiáng)度分辨率。在一個(gè)簡(jiǎn)單的例子中，并假設(shè)分辨率是n位的，把幀周期分為2n-1個(gè)相等的時(shí)間片。對(duì)于33.3毫秒的幀周期和n位強(qiáng)度值，時(shí)間片是33.3/2n-1毫秒。
在得出了這些時(shí)間以后，對(duì)于每一幀的每個(gè)像素，量化像素強(qiáng)度，從而黑色是0個(gè)時(shí)間片，由最低有效位(LSB)所代表的強(qiáng)度值是一個(gè)時(shí)間片，而最大亮度是2n-1個(gè)時(shí)間片。每個(gè)像素的量化強(qiáng)度確定了在一個(gè)幀周期內(nèi)該單元的接通時(shí)間。這樣，在一個(gè)幀周期中，每個(gè)具有大于0的量化值的像素要在與其強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的一些時(shí)間片內(nèi)接通。觀察者的眼睛對(duì)像素亮度進(jìn)行積累，從而使呈現(xiàn)的圖像如同以光的模擬值產(chǎn)生的圖像。
為對(duì)SLM尋址，PWM要求將數(shù)據(jù)格式化進(jìn)入“位平面”，每個(gè)位平面相應(yīng)于強(qiáng)度值的一個(gè)位權(quán)重。這樣，如果強(qiáng)度用一個(gè)n位值來(lái)表示，則每一數(shù)據(jù)幀有n個(gè)位平面。每個(gè)位平面對(duì)于每個(gè)像素單元具有0或1值，在前幾個(gè)段落所描寫(xiě)的簡(jiǎn)單的PWM例子中，在一幀中，根據(jù)它們相關(guān)的位平面值，對(duì)每個(gè)位平面分別裝入并對(duì)像素單元進(jìn)行尋址。舉例來(lái)說(shuō)，代表每個(gè)像素的LSB的位平面在一個(gè)時(shí)間片內(nèi)顯示，而代表最高有效位(MSB)的位平面要在2n-1個(gè)時(shí)間片內(nèi)顯示。由于一個(gè)時(shí)間片僅為33.3/255毫秒，因此，SLM必須能夠在該時(shí)間內(nèi)裝入LSB位平面。裝入LSB位平面的時(shí)間是“峰值數(shù)據(jù)率”。
高的峰值數(shù)據(jù)率對(duì)SLM的設(shè)計(jì)提出了高處理能力的要求。為減小峰值數(shù)據(jù)率，已設(shè)想出對(duì)上述裝入方案的改進(jìn)。這些裝入方案只在減小顯示圖像的可見(jiàn)假象方面還可接受。
一種這樣的改進(jìn)采用一特別構(gòu)造SLM，把它的像素單元分為一些復(fù)位組，對(duì)這些組進(jìn)行分別裝入和尋址。這樣做減小了任何一次裝入的數(shù)據(jù)量，并允許在一幀周期內(nèi)的不同時(shí)刻顯示每個(gè)復(fù)位組的LSB數(shù)據(jù)。這一結(jié)構(gòu)在第＿＿號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(代理人文件編號(hào)TI-17333)(該項(xiàng)申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給德克薩斯儀器股份有限公司)中作了描述。
本發(fā)明的一個(gè)方面是對(duì)于脈寬調(diào)制的顯示在具有可個(gè)別尋址的像素單元的空間光調(diào)制器(SLM)上顯示像素?cái)?shù)據(jù)幀的一種方法。本發(fā)明對(duì)于任何的SLM都有用，只要它的數(shù)據(jù)是按照位權(quán)重的幀周期的被指派的部分。然而，本發(fā)明對(duì)于使用諸如分割復(fù)位尋址等分割裝入的SLM特別有用，對(duì)于分割復(fù)位尋址來(lái)說(shuō)，每幀的裝入數(shù)隨復(fù)位組數(shù)的增加而增加，而使每幀的時(shí)間片數(shù)減少。對(duì)于典型的分割復(fù)位SLM，把每幀的像素?cái)?shù)據(jù)格式化進(jìn)入位平面，每個(gè)位平面具有每個(gè)所述像素單元的一位數(shù)據(jù)，每個(gè)位平面代表所述像素?cái)?shù)據(jù)的一個(gè)位權(quán)重，并且每個(gè)位平面具有一顯示長(zhǎng)度，該顯示長(zhǎng)度是一個(gè)幀周期的一部分。把位平面作子格式化(sub-format)進(jìn)入復(fù)位組，每個(gè)復(fù)位組具有一組像素單元的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)要在不同的時(shí)刻從其他的像素單元送至所述的SLM，但要在大體相同的幀周期內(nèi)顯示。位權(quán)重的一個(gè)或數(shù)個(gè)較高有效位的顯示時(shí)間段具有不遵守二進(jìn)制方案的顯示長(zhǎng)度。當(dāng)裝入位平面的每一段或未分割的位平面時(shí)，它將在一段顯示時(shí)間內(nèi)顯示，該段時(shí)間是從這些非二進(jìn)制顯示長(zhǎng)度之和得出的。
本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)上的優(yōu)點(diǎn)在于它對(duì)于具有分割裝入結(jié)構(gòu)的SLM成功地實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)裝入。由于比用先前方法有更長(zhǎng)裝入時(shí)間間隔因而每幀裝入數(shù)將增加。較長(zhǎng)的裝入時(shí)間間隔放寬了設(shè)計(jì)SLM的約束。


圖1和圖2是圖像顯示系統(tǒng)的方框圖，每個(gè)系統(tǒng)具有一個(gè)SLM，該SLM是用按照本發(fā)明的分割復(fù)位PWM數(shù)據(jù)裝入方法尋址的。
圖3表示圖1和圖2的用于分割復(fù)位尋址的SLM。
圖4表示按照本發(fā)明顯示像素?cái)?shù)據(jù)的一個(gè)例子。
圖5表示按照本發(fā)明顯示像素?cái)?shù)據(jù)的另一個(gè)例子。
在名為“標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立數(shù)字化視頻系統(tǒng)”的第5,079,544號(hào)美國(guó)專(zhuān)利、在名為“數(shù)字電視系統(tǒng)”的第＿＿號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(代理人文件編號(hào)為T(mén)I-17855)、以及在名為“DMD顯示系統(tǒng)”的第＿＿號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(代理人文件編號(hào)為T(mén)I-17671)中，對(duì)于基于DMD的數(shù)字顯示系統(tǒng)作了詳盡的描述。這些專(zhuān)利或?qū)＠暾?qǐng)都轉(zhuǎn)讓給德克薩斯儀器股份有限公司，它們都被包括在這里作為參考。下面結(jié)合圖1和圖2對(duì)這些系統(tǒng)加以討論。
圖1是一投影顯示系統(tǒng)10的方框圖，該系統(tǒng)采用一SLM15以從一諸如廣播電視信號(hào)的模擬視頻信號(hào)產(chǎn)生實(shí)時(shí)圖像。圖2是一類(lèi)似的系統(tǒng)20的方框圖，在該系統(tǒng)中，輸入信號(hào)已經(jīng)是數(shù)字信號(hào)。在圖1和圖2中，只顯示出對(duì)主屏幕像素?cái)?shù)據(jù)處理有用的那些部件。而另一些部件，諸如可用來(lái)處理同步和音頻信號(hào)或次要屏幕特性(諸如字幕等)的部件均未示出。
信號(hào)接口裝置11接收一模擬視頻信號(hào)并將視頻、同步和音頻信號(hào)加以分離。信號(hào)接口裝置將視頻信號(hào)送至模數(shù)轉(zhuǎn)換器12a和亮度/色度(Y/C)分離器12b，該分離器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為像素?cái)?shù)據(jù)樣本，并分別將亮度(“Y”)數(shù)據(jù)與色度(“C”)數(shù)據(jù)分離。在圖1中，在Y/C分離之前，信號(hào)就轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，但在其他實(shí)施例中，Y/C分離可用模擬濾波器在A/D轉(zhuǎn)換之前完成。
處理器系統(tǒng)13由執(zhí)行各種像素?cái)?shù)據(jù)處理任務(wù)而為顯示準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。處理器系統(tǒng)13包括諸如場(chǎng)緩沖器和行緩沖器等對(duì)完成這些任務(wù)有用的任何處理存儲(chǔ)器。由處理器系統(tǒng)13完成的任務(wù)可以包括線性化(用以對(duì)伽馬校正進(jìn)行補(bǔ)償)、色空間轉(zhuǎn)換以及行產(chǎn)生。完成這些任務(wù)的先后次序可以改變。
顯示存儲(chǔ)器14從處理器系統(tǒng)13接收經(jīng)處理的像素?cái)?shù)據(jù)。在輸入或在輸出處把數(shù)據(jù)格式化為“位平面”格式，并將位平面每次一幅傳送至SLM15。位平面格式允許SLM15的每個(gè)像素單元在某一時(shí)刻響應(yīng)于一位數(shù)據(jù)的值而被接通或斷開(kāi)。在一典型的顯示系統(tǒng)10中，顯示存儲(chǔ)器14是一“雙緩沖”存儲(chǔ)器，這意味著它具有的容量至少可顯示二幀。對(duì)于一顯示幀的緩沖可被讀至SLM15，而同時(shí)寫(xiě)另一顯示幀的緩沖。二個(gè)緩沖是以“乒乓”方式加以控制的，從而SLM可連續(xù)得到數(shù)據(jù)。
如在背景部分討論的，由顯示存儲(chǔ)器來(lái)的數(shù)據(jù)是以位平面的方式送至SLM15的。雖然是用DMD型的SLM業(yè)作此描述的，但也可以用其他類(lèi)型的SLM來(lái)替代顯示系統(tǒng)10中的DMD而用于這里描述的本發(fā)明。舉例來(lái)說(shuō)，SLM15可以是LCD型的SLM。在名為“空間光調(diào)制器”的第4,956,619號(hào)美國(guó)專(zhuān)利(它已轉(zhuǎn)讓給德克薩斯儀器股份有限公司，并包括在此作為參考)中介紹了合適的SLM的詳細(xì)情況。實(shí)質(zhì)上，DMD15用來(lái)自顯示存儲(chǔ)器14的數(shù)據(jù)來(lái)對(duì)它的像素單元進(jìn)行尋址。DMD15陣列中的每個(gè)像素單元的“通”或“斷”狀態(tài)形成了圖像。
在名為“用于脈寬調(diào)制顯示系統(tǒng)的DMD構(gòu)造和定時(shí)”的第5,278,652號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中描述了一種在采用基于DMD的顯示系統(tǒng)時(shí)對(duì)視頻數(shù)據(jù)格式化的方法以及一種在PWM顯示時(shí)的尋址方法。這一專(zhuān)利申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給德克薩斯儀器股份有限公司，并包括在這里作為參考。在那里所討論的某些技術(shù)，包括對(duì)像素單元塊的清除、對(duì)于數(shù)據(jù)裝入采用額外的“斷開(kāi)”時(shí)間以及對(duì)較高有效位以較短的段來(lái)顯示的時(shí)間加以分割。這些技術(shù)可用于采用PWM的任何SLM。
顯示光學(xué)裝置16具有從SLM15接收?qǐng)D像和對(duì)諸如顯示屏等成像平面加以照明的光學(xué)部件。對(duì)于彩色顯示，可對(duì)每種顏色的位平面加以排序并與一色輪同步，該色輪是顯示光學(xué)裝置16的一部分。或者，可以把不同顏色的數(shù)據(jù)同時(shí)顯示在三個(gè)SLM上，再用顯示光學(xué)裝置16加以合并。主定時(shí)裝置17提供各種系統(tǒng)控制功能。
圖3示出作分割復(fù)位尋址SLM15的像素單元陣列。雖然圖中只明確示出一小部分像素單元31及其相關(guān)的存儲(chǔ)單元32，但如指出的那樣，SLM15有像素單元31和存儲(chǔ)單元32的更多的行和列。一典型的SLM15可以有數(shù)百或數(shù)千個(gè)這樣的像素單元31。
在圖3的例中，以四個(gè)像素單元31為一組共享一個(gè)存儲(chǔ)單元32。如下面所說(shuō)明的那樣，這樣做將SLM15分成四個(gè)像素單元31復(fù)位組。這些復(fù)位組的數(shù)據(jù)被格式化為復(fù)位組數(shù)據(jù)。這樣，如果p是像素?cái)?shù)目而q是復(fù)位組的數(shù)目，則一具有p個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位平面被格式化為具有p/q個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)的復(fù)位組。這些復(fù)位組將被“水平地”劃分，其意思是指每隔四行的像素單元31屬于同一個(gè)復(fù)位組。
名為“用于空間光調(diào)制器的像素控制電路”的第＿＿號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(代理人文件編號(hào)為T(mén)I-17333)已轉(zhuǎn)讓給德克薩斯儀器股份有限公司，并列在這里作為參考。在該項(xiàng)申請(qǐng)中，描述了用于DMD的分割復(fù)位數(shù)據(jù)裝入和尋址。這些概念通常也可用于SLM。
圖3示出單個(gè)存儲(chǔ)單元32如何為多個(gè)像素單元31服務(wù)。像素單元31以雙穩(wěn)態(tài)方式工作。將像素的狀態(tài)由“通”切換至“斷”是這樣控制的，即將一位數(shù)據(jù)裝入其存儲(chǔ)單元32，并通過(guò)地址線33將一由該位指明的電壓加至連于像素單元的地址電極。接著，采用經(jīng)復(fù)位線34的復(fù)位信號(hào)，根據(jù)加至每個(gè)像素單元的電壓，來(lái)切換像素單元31的狀態(tài)。換言之，對(duì)于每組四個(gè)像素單元31，送至它們的存儲(chǔ)單元32的數(shù)據(jù)值是1或0，即對(duì)這些像素單元31加上“+”或“-”電壓。在復(fù)位線34上的信號(hào)決定該組中的哪個(gè)像素單元將改變狀態(tài)。
分割復(fù)位尋址的一個(gè)方面在于，每一時(shí)刻只有整個(gè)SLM陣列的一個(gè)子集被裝入。換言之，不是立刻裝入整個(gè)數(shù)據(jù)位平面，而是在一個(gè)幀周期內(nèi)在不同時(shí)刻來(lái)對(duì)復(fù)位組裝入該位平面數(shù)據(jù)。復(fù)位信號(hào)決定了與一存儲(chǔ)單元32相關(guān)的哪一個(gè)像素單元31將被接通或切斷。
諸像素單元31被分成以四個(gè)像素單元31為一組的各個(gè)組，其中的每個(gè)單元來(lái)自不同的復(fù)位組。每一組與一個(gè)存儲(chǔ)單元通信。在水平分割復(fù)位實(shí)施例中，來(lái)自頭四行(每一行屬于一不同的復(fù)位組)中每一行的像素單元31共享同一個(gè)存儲(chǔ)單元32。來(lái)自下四行中每一行的像素單元31亦共享一個(gè)存儲(chǔ)單元32。與單個(gè)存儲(chǔ)單元32相關(guān)的像素單元31的數(shù)目稱(chēng)為該存儲(chǔ)單元32的“扇出”。扇出可以是另外的某個(gè)數(shù)目。較大的扇出導(dǎo)致可用較少的存儲(chǔ)單元32和減少在每個(gè)時(shí)間間隔中的裝入數(shù)據(jù)量，但需在每一幀中進(jìn)行較多次的復(fù)位。
在四像素單元31的每一組中，當(dāng)像素單元31改變狀態(tài)時(shí)由四根復(fù)位線34來(lái)控制時(shí)刻。把在這一組中的每個(gè)像素單元31連至不同的復(fù)位線34。這就允許在一組中的像素單元31在與該組中的其他像素單元31不同的時(shí)刻改變其狀態(tài)。這也允許以復(fù)位線34上的一個(gè)共用信號(hào)來(lái)控制整個(gè)復(fù)位組。
一旦特定復(fù)位組諸像素單元31的所有存儲(chǔ)單元32已裝入，復(fù)位線34就提供一復(fù)位信號(hào)使得那些像素單元31根據(jù)與它們相關(guān)的存儲(chǔ)單元32中的數(shù)據(jù)而改變狀態(tài)。換言之，雖然加至像素單元31的數(shù)據(jù)改變了，但在像素單元31接收到某一復(fù)位信號(hào)之前，它們?nèi)詫⒈３制潆娏鳡顟B(tài)。
按照各種正在不斷探索的規(guī)則，設(shè)計(jì)出用于分割復(fù)位SLM的PWM尋址序列。一條規(guī)則是，在同一時(shí)刻不得對(duì)多個(gè)一個(gè)復(fù)位組裝入數(shù)據(jù)。換言之，對(duì)不同復(fù)位組的裝入不得互相沖突。其他的“可選”規(guī)則在第＿＿號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(代理人文件編號(hào)為T(mén)I-17333)中有描述，該項(xiàng)申請(qǐng)已轉(zhuǎn)讓給德克薩斯儀器股份有限公司，并包括在這里作為參考。
本發(fā)明的一個(gè)特色是認(rèn)為用于SLM的PWM不必受二進(jìn)制約束。換言之，對(duì)于一個(gè)像素分辨率為每個(gè)像素n位的系統(tǒng)，不必像通常的PWM方法的情形那樣，在顯示可變位權(quán)重的位平面時(shí)所分配的時(shí)間片數(shù)要遵照2n-1，2n-2，…，2n-n方案。而是，位平面的時(shí)間片數(shù)可由其它的系統(tǒng)要求來(lái)確定。每個(gè)幀周期的時(shí)間片數(shù)也不必是2n-1。
在確定時(shí)間片的分配時(shí)，像素分辨率只是幾個(gè)系統(tǒng)要求中的一個(gè)。另一個(gè)需考慮的系統(tǒng)要求是分割復(fù)位扇出。為描述本實(shí)施例起見(jiàn)，假設(shè)16個(gè)復(fù)位組的扇出。這樣，如上面所說(shuō)明的，對(duì)于每個(gè)位平面的數(shù)據(jù)是這樣格式化的，從而使之能被裝入16個(gè)不同的組中。
第三個(gè)應(yīng)考慮的系統(tǒng)要求是每幀裝入數(shù)。在上面提到的第5,278,652號(hào)美國(guó)專(zhuān)利以及名為“具有分割復(fù)位尋址的空間光調(diào)制器脈寬調(diào)制”的第＿＿號(hào)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(代理人文件編號(hào)為T(mén)I-18384)(它已轉(zhuǎn)讓給德克薩斯器股份有限公司，并包括在這里作為參考)中，都描述了一種把較高有效位的位平面的顯示時(shí)間劃分成段的方法。分割選用的位平面可以是除了最低有效位(LSB)的位平面之外的任何一個(gè)或數(shù)個(gè)位平面。一般，各個(gè)段具有相同的持續(xù)時(shí)間，但這并非必要條件。對(duì)于每個(gè)被分割的位平面，其各段的顯示可以分布在整個(gè)幀周期內(nèi)。當(dāng)SLM具有分割復(fù)位尋址時(shí)，典型地，每個(gè)復(fù)位組以相同的方式被分割，而其各段按與其他復(fù)位組的那些段相同的基本方式顯示。
每幀的裝入數(shù)是分割成段的數(shù)目加上未分割的位平面數(shù)，再乘以復(fù)位組數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，如果把8位像素?cái)?shù)據(jù)的4個(gè)較高有效位被分別分割成8、4、2和1段，則每幀的裝入數(shù)是(8＋4＋2＋1＋1＋1＋1)*16＝304。
每幀的裝入數(shù)不能超過(guò)每幀時(shí)間片數(shù)。還有，為允許最高位權(quán)重代表半強(qiáng)度，則裝入數(shù)必須可以以像素分辨率編碼。這樣，對(duì)于8位像素?cái)?shù)據(jù)，如果每幀用通常的2n－1個(gè)時(shí)間片，則因?yàn)?04大于28－1＝255，而上一段文章所述的分割方案無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
然而，如果像素分辨率增加至9位，分割方案就能夠?qū)崿F(xiàn)。雖然每幀的裝入數(shù)以每個(gè)復(fù)位組增加一次裝入的方式增加，或(8＋4＋2＋1＋1＋1＋1＋1＋1)*16＝320，但這個(gè)數(shù)目可以以9位編碼。如下面將要說(shuō)明的，每幀的時(shí)間片數(shù)是從這個(gè)裝入數(shù)得出的，而不是由2n－1約束得出的。
如在技術(shù)背景中指明的，對(duì)SLM的PWM是以用每個(gè)幀周期的“時(shí)間片”來(lái)分配顯示時(shí)間為特征的。由于在單個(gè)時(shí)間片時(shí)所裝入和顯示的代表LSB的位平面，因此一個(gè)時(shí)間片通常稱(chēng)為一個(gè)“LSB時(shí)間間隔”。一個(gè)時(shí)間片的持續(xù)時(shí)間，以時(shí)間為單位，是由將幀周期除以時(shí)間片數(shù)確定的。這里“顯示長(zhǎng)度”是指分配給一個(gè)位平面特定段或者一個(gè)未分割的位平面的時(shí)間片數(shù)，而“顯示時(shí)間”是指時(shí)間片數(shù)與LSB時(shí)間間隔的乘積。
為確定每幀的時(shí)間片數(shù)，并從而確定一個(gè)LSB時(shí)間間隔的持續(xù)時(shí)間，就要確定每段的最小顯示長(zhǎng)度。這一最小顯示長(zhǎng)度可由每幀裝入數(shù)除以較高有效位的段數(shù)而確定如下段顯示長(zhǎng)度＝320/8＋4＋2＋1＝21.33去掉小數(shù)的結(jié)果，21，就是分配給每段的“LSB時(shí)間間隔”的最小數(shù)目。段的長(zhǎng)度可以比裝入數(shù)除以段數(shù)的數(shù)目更大些，但這里為了舉例起見(jiàn)，假設(shè)一段的顯示長(zhǎng)度是21個(gè)LSB時(shí)間間隔。
五個(gè)較低有效位的顯示長(zhǎng)度可以用任何的方式來(lái)分配，只要它們代表五個(gè)短于段顯示長(zhǎng)度的強(qiáng)度值即可。為獲得最佳發(fā)光效率，這五個(gè)較低有效位的顯示長(zhǎng)度之和應(yīng)等于段的長(zhǎng)度減法一個(gè)LSB時(shí)間間隔。在此實(shí)施例的描述中，對(duì)五個(gè)較低有效位在0與20之間加權(quán)。一種這樣的加權(quán)方式是8，5，4，2和1，它們分別代表了4—0位的LSB時(shí)間間隔。
每幀LSB時(shí)間間隔的最小數(shù)目現(xiàn)在可由所有的段的長(zhǎng)度與未分割的位平面長(zhǎng)度之和來(lái)確定。在這里的實(shí)施例中N＝(8*21)＋(4*21)＋(2*21)＋21＋8＋5＋4＋2＋1＝335LSB時(shí)間間隔現(xiàn)在可將幀周期劃分為時(shí)間片。典型地，為獲得最佳發(fā)光效率，時(shí)間片數(shù)要與總顯示長(zhǎng)度相同，即N個(gè)LSB時(shí)間間隔。這樣，在這里的實(shí)施例中，對(duì)于幀周期T，每個(gè)時(shí)間片是T/335。然而，可以為了各種目的，諸如在第5,278,652號(hào)美國(guó)專(zhuān)利中描述的“切斷LSB時(shí)間間隔”等，可以對(duì)每幀加上額外的時(shí)間片。在任何情形中，總顯示長(zhǎng)度(這里是335)是每幀時(shí)間片的最小數(shù)目。
圖4和圖5表示對(duì)一分割復(fù)位SLM作PWM時(shí)顯示數(shù)據(jù)的方法的二個(gè)例子。此方法包括按本發(fā)明將幀周期劃分為時(shí)間片。如上所述，LSB時(shí)間間隔的數(shù)目主要由每幀的裝入數(shù)來(lái)確定。在這些例子中，時(shí)間片數(shù)與LSB時(shí)間間隔數(shù)相等。
在圖4中，對(duì)于較高有效位(5—7位)的顯示長(zhǎng)度加以分割，而這些段分布在整個(gè)幀周期內(nèi)。較低有效位(0—4位)的顯示長(zhǎng)度未被分割，并在幀周期的中間被裝入和顯示。典型地，每個(gè)復(fù)位組都按這個(gè)相同的序列來(lái)顯示，而每個(gè)復(fù)位組的裝入用一個(gè)時(shí)間片錯(cuò)開(kāi)以免沖突。未分割顯示長(zhǎng)度(0—4位)是個(gè)例外，其裝入序列可隨復(fù)位組不同而改變，以避免沖突。然而，這不是本發(fā)明的一個(gè)要求，而裝入序列可以隨復(fù)位組的不同而改變。
圖5示出按照本發(fā)明的分割復(fù)位PWM尋址方法的第二個(gè)例子。如在圖4中那樣，對(duì)于每個(gè)復(fù)位組，以一預(yù)定數(shù)目的時(shí)間片來(lái)顯示那些段和未分割的顯示長(zhǎng)度。然而，較低有效位的數(shù)據(jù)顯示在整個(gè)幀周期內(nèi)發(fā)生而不是集中在幀的中間。
雖然結(jié)合了特殊的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了描述，但并不意味著可在局限的意義上解釋這一描述。對(duì)已描示的實(shí)施例作的各種變更以及其他的實(shí)施例，對(duì)于熟悉本領(lǐng)域的人來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。因此，打算以所附的權(quán)利要求來(lái)包羅屬于本發(fā)明實(shí)際范圍的所有變更。
權(quán)利要求
1.對(duì)于脈寬調(diào)制顯示，在具有個(gè)別尋址的像素單元的空間光調(diào)制器(SLM)上顯示像素?cái)?shù)據(jù)幀的方法，其特征在于，包括下述步驟在一幀接一幀的基礎(chǔ)上，將所述像素?cái)?shù)據(jù)的一些部分送至所述的SLM，所述的這些部分是按照所述像素?cái)?shù)據(jù)的位權(quán)重而進(jìn)行分配的，數(shù)據(jù)的每一部分都有一顯示長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度是最低有效位(LSB)時(shí)間間隔的某個(gè)數(shù)目，所述顯示長(zhǎng)度按非二進(jìn)制的方式改變，而其中每個(gè)LSB時(shí)間間隔是要顯示的強(qiáng)度最小值的顯示時(shí)間；對(duì)于每個(gè)所述幀，顯示像素?cái)?shù)據(jù)的所述部分，而每一部分的顯示時(shí)間是按下述方法計(jì)算的計(jì)算幀顯示長(zhǎng)度，它是所述各個(gè)部分的顯示長(zhǎng)度之和；把幀周期分成多個(gè)相同的時(shí)間片，每個(gè)時(shí)間片的持續(xù)時(shí)間是所述幀周期至少除以所述幀顯示長(zhǎng)度的商；再計(jì)算每一部分的顯示時(shí)間，它是該部分的顯示長(zhǎng)度與所述時(shí)間片的乘積。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一個(gè)時(shí)間片的持續(xù)時(shí)間是所述幀周期除以所述幀顯示長(zhǎng)度的商，從而時(shí)間片的數(shù)目與LSB時(shí)間間隔的數(shù)目相等。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一個(gè)時(shí)間片的持續(xù)時(shí)間是所述幀周期除以幀顯示長(zhǎng)度與多個(gè)附加的“斷開(kāi)”LSB時(shí)間間隔之和所得之商。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，每個(gè)所述部分代表一個(gè)位平面，每個(gè)位平面具有每個(gè)所述像素單元的一位數(shù)據(jù)，每個(gè)位平面代表所述像素?cái)?shù)據(jù)的一個(gè)位權(quán)重。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步用所述像素單元組來(lái)分配所述的部分，其數(shù)據(jù)要在不同時(shí)刻從其他的像素單元送至所述的SLM，但在大體相同的幀周期內(nèi)顯示。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)每個(gè)較高位權(quán)重加以分割，從而使每一個(gè)位權(quán)重有多于一個(gè)的所述部分。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，至少某些所述部分的最小顯示長(zhǎng)度是由在一個(gè)幀周期內(nèi)那些被送至所述SLM的部分的次數(shù)除以那些部分的數(shù)目之商得出的。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，把代表所述像素?cái)?shù)據(jù)較低有效位的所述部分在所述幀周期的中間顯示。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，一個(gè)時(shí)間片的持續(xù)時(shí)間是所述幀周期除以所述幀顯示長(zhǎng)度與預(yù)定的附加時(shí)間片的數(shù)目之和所得之商。
10.對(duì)于脈寬調(diào)制顯示，在具有個(gè)別尋址的像素單元的空間調(diào)制器(SLM)上顯示像素?cái)?shù)據(jù)幀的方法，其特征在于，包括下述步驟將每個(gè)所述像素?cái)?shù)據(jù)幀格式化進(jìn)入位平面，每個(gè)位平面具有每個(gè)所述像素單元的一位數(shù)據(jù)，每個(gè)位平面代表所述像素?cái)?shù)據(jù)的一個(gè)位權(quán)重，并且每個(gè)位平面具有一顯示長(zhǎng)度，該顯示長(zhǎng)度是若干個(gè)最低有效位(LSB)時(shí)間間隔的數(shù)目，其中每個(gè)LSB時(shí)間間隔是要顯示的強(qiáng)度最小值的顯示時(shí)間；對(duì)所述位平面作子格式化進(jìn)入復(fù)位組，每個(gè)復(fù)位組具有一組像素單元的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)要在不同時(shí)刻從其他像素單元送至所述SLM，但要在大體相同的幀周期內(nèi)顯示；裝入所述位權(quán)重的一個(gè)或多個(gè)較高有效位的顯示長(zhǎng)度的段，其中不同位平面的段的顯示長(zhǎng)度是按非二進(jìn)制方式改變的；裝入所述未分割的位平面；以及對(duì)于每個(gè)所述幀，以及對(duì)于每個(gè)所述復(fù)位組，顯示所述段和所述未分割位平面的序列，其顯示時(shí)間是按下述方法計(jì)算的；計(jì)算幀顯示長(zhǎng)度，它是所述段和未分割位平面的時(shí)間片之和；把幀周期分成多個(gè)相等的時(shí)間片，一個(gè)時(shí)間片的持續(xù)時(shí)間是所述幀周期除以所述幀顯示長(zhǎng)度的商；再計(jì)算每段顯示時(shí)間，它是該段或該未分割位平面的顯示長(zhǎng)度與所述時(shí)間片的乘積。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，一個(gè)時(shí)間片的持續(xù)時(shí)間是所述幀周期除以所述幀顯示長(zhǎng)度的商，從而時(shí)間片數(shù)與LSB時(shí)間間隔數(shù)相等。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述時(shí)間片的持續(xù)時(shí)間是所述幀周期除以所述幀顯示長(zhǎng)度與預(yù)定附加“斷開(kāi)”LSB時(shí)間間隔數(shù)之和所得之商。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述段的顯示長(zhǎng)度用下述方法確定確定每幀的裝入次數(shù)，它是在每幀中將這些段或未分割位平面送至所述SLM的次數(shù)；對(duì)于每個(gè)所述段確定顯示長(zhǎng)度，它至少是裝入次數(shù)除以所述的段數(shù)。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述段具有相等的顯示長(zhǎng)度。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述未分割位平面具有的總顯示長(zhǎng)度小于一所述段的顯示長(zhǎng)度。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，把所述未分割位平面在整個(gè)所述幀周期內(nèi)顯示。
17.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，把所述未分割位平面在所述幀周期的中間顯示。
全文摘要
提供用分割復(fù)位尋址的空間光調(diào)制器(SLM)做成脈寬調(diào)制圖像顯示系統(tǒng)的一種方法。如在通常的PWM方法中那樣，把幀周期分為多個(gè)時(shí)間片。然而，時(shí)間片的總數(shù)以及時(shí)間片在圖像數(shù)據(jù)之間的分配由把像素?cái)?shù)據(jù)送至SLM的次數(shù)確定，而不由二進(jìn)制方案確定。
文檔編號(hào)G02B26/08GK1117625SQ95105640
公開(kāi)日1996年2月28日 申請(qǐng)日期1995年5月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月2日
發(fā)明者唐納德·B·多爾蒂 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司