專利名稱：用于顯示系統(tǒng)中動態(tài)對比度操縱的基于衍射技術(shù)的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在掃描行(scanning line)彩色顯示系統(tǒng)中提供動態(tài)對比度 的方法和系統(tǒng)，并且尤 及一種包括至少兩個調(diào)制器單元的方法和系統(tǒng)，其 中一個調(diào)制器單元用于調(diào)制所要顯示的一行中的像素信息，而另一個則提供對 要顯示的所述相同圖像行(imageline)的不同像素區(qū)域或像素群(duster)的照 明弓，控制。
背景駄
彩色顯示系統(tǒng)必須提供高對比度和灰度分辨率。當?shù)陀谝欢ǖ幕叶鹊燃壷?下，低對比度會造成圖像細節(jié)彼此之間不能辨別。低的灰度分辨率還會導致圖 像細節(jié)、諸如輪廓等的人工偽像(artifact)丟失。另外，低的總^f,率限制了 彩色再現(xiàn)的精度，尤其是在低亮度水平時。
圖像中單個像素的最低黑色水平亮度(black level brightness)和由此最^t 比度魏示器的動態(tài)范圍、系 比度和串擾效應(yīng)的齢控制。
顯示器的動態(tài)范圍通常是圖像對比度柳艮制因素。有限的動態(tài)范圍對〗頓 光調(diào)制器和具有恒定亮度水平的照明源的非發(fā)射顯示器來說尤其是一個問題。 在這種情況下，光調(diào)制器必須調(diào)整單個像素相對于圖像中其他像素亮度的亮度 7jC平，并且^(M個圖像場景亮度適應(yīng)于正確7K平(conectlevel)。
顯示器的灰度分辨率其中受限于調(diào)制器的響應(yīng)速度和驅(qū)動電子器件分辨 率。尤其對于數(shù)字式的脈沖寬度調(diào)制的顯示器來講，要求，場景亮度適應(yīng)于 正確水平會導致留給用于在圖像中相對于彼此調(diào)節(jié)各個像素的灰度的動態(tài)范圍 縮小。
相比較基于諸如CRT技術(shù)的目標技術(shù)發(fā)展水平的發(fā)射系統(tǒng)而言，使用光調(diào) 制器和恒定水平照明源的顯示系統(tǒng)通常會產(chǎn)生較低的對比率、較亮的暗水平和 較小的灰度^f辛率。這陶氐了圖像質(zhì)量并且MI，了這種顯示技術(shù)的競爭力。
在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了幾種解決顯示系統(tǒng)的這些問題的方法。然而，例 如直接燈調(diào)制(lampmodulation)目前具有有限的潛九因為可用的調(diào)整范圍小并且對光輸出穩(wěn)定性和燈的壽命具有消極影響。而在采用激光照明時，由于穩(wěn) 定性的問題，禾擁當前技術(shù)似乎還不可能實ltt接激光光源調(diào)制。
在照明或投影路徑中，使用可變機械孔徑(aperture)意 成*/可靠性問 題， 一致性問題，并且只育旨提供有限的調(diào)整步^f辛率(adjustmentstepresolution)。 對于基于激光的顯示器，光路中的可變機械孔徑意味著更復雜的光學系統(tǒng)并且 會出現(xiàn)邊緣衍射效應(yīng)而斷氐照明光束的質(zhì)量。
WO2005/022925中公開了一種用于根據(jù)輸入信號(158， 160， 162)顯示圖 片(picture)的顯示系統(tǒng)(100)的動態(tài)對比度控制的方法和系統(tǒng)。顯示系統(tǒng)(100) 可分成圖片處理部分(104)和光學顯示系統(tǒng)(102)。圖片處理部分(104)主 要包括控制單元(154)。光學顯示系統(tǒng)(102)包括用于生成光束的光源(106)、 用于收集和聚焦光束的收集光學器件(110， 112)，和用于調(diào)制來自該光束上的 輸入信號(158， 160， 162)的信息的光調(diào)制器(148a， 148b， 148c)?？刂茊?元(154)根據(jù)輸入信號(158， 160， 162)中的光信息和對比度控制入射到光 調(diào)制器(148a， 148b， 148c)上的光。然而，該發(fā)明的教導記載了光閘(shutter) 和光闌解決方法，可以使用光源的直接功率控制，然而，在基于行掃描的系統(tǒng) 中實現(xiàn)動態(tài)對比度需要更大的時間間隔。
US5724456A公開了一禾中基于數(shù)字圖片分析調(diào)整圖片(201)中光效應(yīng)的方 法。計算機(18)接收圖片(201)中的圖片信息，該圖片信息包括強度信息和 色度信息，然后將計算后的圖片信息傳送到存儲單元(226)、監(jiān)視器(20)、打 印機(14)或遠程顯示器(26)。將圖片信息從記錄器(200)傳送到輸入緩沖 器(202)，該輸入緩沖器將圖片信息傳送至圖片計算電路(205)。圖片計算電 路(205)在分割電路(204)中將圖片信息分割成若干圖片元素，圖片元素大 小為lxl至mxn (圖片大小)，，為8x8。在區(qū)段電路(sectorcircuitiy) (206) 中將圖片元素分組成區(qū)段。在每個區(qū)段中的圖片元素的平均光功率在元素電路 (elementcircuit) (208)中確定。識別不同區(qū)段的閾值，并且計算信息，導致調(diào) 整傳送至存儲單元的圖片信息。
RU2080C41公開了一種TV投影儀，在實施例的實例中，該，儀包括三 個光源(13)，該光源ffi51準直透鏡(14)將光朝著安裝在釋放調(diào)制器(relief modulator) (1)上的三個棱鏡(17)傳輸，釋放調(diào)制器(1)包括多個接地的線 電極(8)和透明電極層(3)，其中在這些電極之間施加參考電壓。在SH個公開的組合中有重要內(nèi)容。RU2080641C使用脈沖光，因此沒有 涉及關(guān)于如何控制光源的問題。在這些出版物的任何一個中都沒能給出關(guān)于如 何實現(xiàn)這種控串啲教導。例如，將RU2080641C與動態(tài)對比度相結(jié)合，得到良 好的結(jié)果，有必要設(shè)計帶有調(diào)制器技術(shù)的光學器件，這并不是微不足道的。因 此，在現(xiàn)有技術(shù)中仍然存在一個問題，即找到在基于行掃描的系統(tǒng)中實現(xiàn)動態(tài) 對比度的解決方案。例如，這三個出版物中都沒有描述如何可能實現(xiàn)正確的光 學質(zhì)量和驗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的又一方面是使用可調(diào)衍射光柵技術(shù)(TDG)，可能將圖片分割成很 小的區(qū)段，其可以提供ti^力過渡(transkion)。早先建立的解決方案的共同點是 在區(qū)段之間是離散的過渡，這提供負的視覺結(jié)果。此外，本發(fā)明的另一個方面 是線性陣列和時間同步可以在投影的圖片中提供二維區(qū)段分害U。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面， 一種新穎的方法和系統(tǒng)在基于激光的投影顯示系 統(tǒng)中提供了光源強度的動態(tài)調(diào)整，相比現(xiàn)有技術(shù)的解決方案，其益處在于對顯 示的圖像的不同像素區(qū)域的單獨的照明強度控制，較低的成本和系統(tǒng)復雜度， 高光學效率，增加的調(diào)整步分辨率，以及不存在結(jié)合激光照明的機械孔徑解決 方案所固有的光學偽像。
根據(jù)本發(fā)明的動態(tài)照明控制的方法和系統(tǒng)允許顯示器利用較大部分的顯示 器動態(tài)范圍，這導致圖像中增加的最大位深度，提高的彩色分辨率和改進的黑 M平。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，動態(tài)控制也可以用作行掃描投影系統(tǒng)中的光閘， 與顯示電子器件和掃描鏡同步，以在像素一像素過渡時間和鏡馳返(fly-back) 或多iiS支(polygondrum)過渡時間期間，最小化照明強度，并因此在圖像中降 低黑色7夂平 高圖像對比度。
根據(jù)本發(fā)明中的實施例的實例，在激光投影系統(tǒng)中調(diào)制照明強度的系統(tǒng)包 括將照射光傳輸ffiil可調(diào)衍射光柵(TDG)。調(diào)整驅(qū)動電壓會在O和更高衍射級 之間改變光輸出纟m的分布。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已知不同類型的可調(diào)衍射光柵。根據(jù)本發(fā)明實施例的 實例，1頓基于由于在具有相等的光學禾呦能特性的薄凝膠層或膜(彈性體) 中的表面調(diào)制而引起的光衍射的TDG單元。圖2中所示的是現(xiàn)有技術(shù)中這種調(diào)制器的實例。該調(diào)制器包括; (或彈性體)薄層(ii)，其鄰ffit明調(diào)制器棱
鏡12。 lii^膜與棱鏡玻璃指數(shù)匹配(index matoh)，并且7鵬具剤氐的光吸收(典 型系統(tǒng)中小于2%)。典型地，凝膠層厚度為15-30拜。在平襯底層上加工 (process)電極13，該襯底層與凝膠表面被薄空氣間隙(5—10拜厚)分開。該 間距可以不同設(shè)置，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的。ITO (銦錫氧化物)層14用 于在凝膠和空氣間隙兩端施加偏置電壓。結(jié)果，由于電場一個凈力作用在凝膠 表面。另外，可以^^蟲地鵬^H言號電極。Mil施加局部信號電壓(local signal voltage),作用力被施加到^鵬表面，結(jié)果形戯面調(diào)制。例如，可以將幾個電 極分組在一起，使得施加這些電極上的信號電壓導致凝膠的局部表面調(diào)制，從 而實現(xiàn)了對單個調(diào)制像素的控制。
根據(jù)本發(fā)明實施例的實例，顯示系統(tǒng)包括至少兩個不同的TDG單元。設(shè)置 一個TDG單元，其中電極提供要顯示的行的像素調(diào)制。在實施例的實例中，所 述像素TDG單元具有一列(row)像素，且像素的數(shù)量與顯示的行的分辨率相 等。在實施例的另一個實例中，像素列(pixelrow)可以包括兩個鄰近的平行像 素陣列。所述TDG單元的另一個通過使電極分組成部分而提供圖片元素調(diào)制， 該部分的數(shù)量與圖片元素的數(shù)量相同，其可以根據(jù)對比度考慮進行操縱。根據(jù) 本發(fā)明的實施例，圖片元素的數(shù)量是100，而在實施例的另一個實例中，圖片元 素數(shù)量為3。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，M31控制施加在像素調(diào)制TDG單元和對比度控制 TDG單元的電極上的電壓，能夠控制圖像幀的亮度等級和彩色內(nèi)容(color content)、幀內(nèi)的亮度和彩色分布、連續(xù)圖像幀之間的亮度和彩色變化。
根據(jù)本發(fā)明中實施例的實例，圖像信號艦單元(ISP)同步并控制所述至 少兩個TDG部件的光調(diào)制。根據(jù)實施例的實例，所述ISP計算用于每一幀的強 度等級，并且控制TDG部件生成相應(yīng)的照明強度。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，使用的所述強度等級與幀的所選區(qū)域的實際強度 等級和實現(xiàn)所述幀的正確對比度等級所需強度等級之間的相對度量相關(guān)。例如， 圖像中明亮閃耀的太陽的實際亮度遠低于顯示系統(tǒng)的可能亮度。通過識別這種 實際強度與最大可能強度之間的差，系統(tǒng)識別一縮放因子，該縮放因子可用于 相對于這種增強的強度等級對所有圖片元素進行縮放，而不會在圖片元素之間 的相對強度上強加誤差。在另一實例中，樹的陰影可能太暗而無法展現(xiàn)顯示在陰影里的物體的細節(jié)。通過觀糧陰影區(qū)域中的強度和提供物體細節(jié)的強度等級 之間的差值，系統(tǒng)識另,于,圖像的強度的正確縮放。
例如，對于暗圖像幀，計算的最大幀強度等級只有顯示系統(tǒng)的最大亮度輸
出的50%， ISP控制對比度TDG單元以將照明強度調(diào)整至50。/。，饋入顯示調(diào)制 器的像素數(shù)據(jù)的亮度等級相應(yīng)增加。
如果原始源信號定義像素亮度等級為50%, ISP就會控制顯示調(diào)制器用 100%的亮度等級顯示同一像素，因為已經(jīng)由對比度TDG單元實現(xiàn)了 50%的系 統(tǒng)亮度。對跟也，20X的原始像素亮度也會被顯^i周制器調(diào)制至40X的亮度等 級。
根據(jù)本發(fā)明，使用TDG單元的顯示系統(tǒng)的實例進一步包括阻擋濾光器15， 其設(shè)計為邀寸從TDG動態(tài)芯片(TDGDC)輸出的零階衍射光，而高階光被吸 收或RI寸。經(jīng)由中繼光學器件(relayoptics)將透射的光成像在顯示調(diào)制器上， 該光又經(jīng)由投影光學器件被成像在例如屏幕上以供觀看。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述屏幕不僅是畫布(canvas)類型的屏幕。該屏 幕也可以是人眼的視網(wǎng)膜，并且本發(fā)明可以用于視網(wǎng)膜顯示系統(tǒng)中。其他的屏 型可以是提供成像可能性的任何，或材料。
相比目前技術(shù)發(fā)展水平的用于實現(xiàn)動態(tài)照明等級控制的解決方案，根據(jù)本 發(fā)明的方法和系統(tǒng)的主要優(yōu)點在于顯示圖像的不同部分(圖片元素)的單獨可 尋址、可調(diào)整的照明強度上，較小的形狀因子，沒有外部移動部分的固態(tài)器件， 改進的耐久性，免除熱管理，改進的系統(tǒng)響應(yīng)速度和動態(tài)范圍，以及較低的生 產(chǎn)成本。另外，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)激光束的強度控制，而不會像采用機械孔徑解 決方案那樣弓I Aii^衍射效應(yīng)。


圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的機械照明纟賊控帝啲實例。 圖2示出了 TDG單元的工作原理。 圖3描述了本發(fā)明實施例的實例。 圖4描述了本發(fā)明實施例的實例。 圖5描述了本發(fā)明實施例的實例。
圖6示出了像素群動態(tài)照明強度控制的照明強度與圖像信息之間的關(guān)系。 圖7示出了像素4養(yǎng)力態(tài)照明強度控制的照明強度與圖像信息之間的關(guān)系。圖8示出了全幀動態(tài)照明強度控制的照明強度與圖像信息之間的關(guān)系。
圖9示出了動態(tài)控制的照明強度對顯示器動態(tài)范圍和圖像M分辨率的影響。
圖10描述了本發(fā)明實施例的實例的具有動態(tài)控制的照明強度的系統(tǒng)流程圖。
具體實施例方式
圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中典型的使用可調(diào)整的機械 L徑器件的系統(tǒng)。光源1 發(fā)射的光fflM鏡陣列2，透鏡陣列2與機械可調(diào) L徑3光學接觸。在 L徑3 之后，光穿過偏振咴復元件5，然后投影到LCD (液晶顯示器)設(shè)備上，LCD 提供圖像的調(diào)制，然后經(jīng)由投影光學器件9將圖像投影到屏幕(未圖示)上。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于像素群控帝啲顯示系統(tǒng)的實施例的實例，其 中顯示系統(tǒng)包括激光光源，該激光光源被分成紅、綠、藍激光的三個光源，如 本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。三組圖像行生成驢16R、 16G和16B被用于生成三 個由三種不同顏色顯示的圖像行。每個要顯示的圖像行入射到可調(diào)衍射光柵動 態(tài)芯片(TDG)對比度控制器17R、 17G和17B上，該可調(diào)衍射光柵動態(tài)芯片 對比度控制器單獨地對要顯示的圖像行的不同部分(圖片元素或像素群)進行 調(diào)制。將齡要顯示的調(diào)制的圖像行鵬頓湘應(yīng)的顯示調(diào)制器8R、 8G和8B上， 顯示調(diào)制器利用單獨的光學中繼系統(tǒng)l服、18G和18B提供要顯示的圖像行的 與像素有關(guān)的灰度控制。中繼光學器件也用作濾光器，用來阻擋從TDG對比度 控制^t行射的光。分別根據(jù)動態(tài)對比度的期望的分辨率，TDG對比度控制器 17R、 17G和17B上的每一個圖片元素可以被映射到顯示i周制器服、8G和犯 上的一個或幾個(一群)像素上。
利用例如X—棱鏡19將調(diào)制的激光光束同軸對準到單個路，處，X—棱鏡 19后面跟著投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)包括投影光學器件20、紋影光闌(schlieren stop) 21、和旋轉(zhuǎn)鏡22，期每調(diào)制的組合單路徑線投影到屏幕表面23上以生成 彩色2D圖像。
圖像信號處理單元(ISP) 24控制TDG對比度控制器和顯示調(diào)制器在照明 路徑上的光調(diào)制。ISP還))射專送給生成2D圖像的掃描鏡的控制信號與傳送給這 些調(diào)制器的信號同步。
對全亮度吞吐量(M brightness throughput), TDG對比度控制器17R、 17G和17B M光束上引入最小衍射，允許大多數(shù)能量在零階透射。當圖片幀主要 由低亮度等級數(shù)據(jù)組成并且希望照明等級降低時，衍射部件將更多的能量往較 高衍射階轉(zhuǎn)移。光學中繼系統(tǒng)18R、 18G和18B包括阻攔這些較高階的孔徑， 限制了到顯禍雕螺8R、 8G和犯上的照明等級，從而在圖像中生成有很大改 進的對比度等級以^M示器的增加的動態(tài)范圍(位深度)。
圖4示出了本發(fā)明實施例的另一個實例，其包括用于像素群控制的單芯片、 多通道彩色解決方案。借助于兩個二向色濾光器(其它部件，例如也可以使用 X—棱鏡執(zhí)行這種對準)24R和24G將不同的激光顏色R、 G和B (紅、綠和藍) 同軸校準，并將其導向通過行生成光學器件(所有顏色共用)16而到達TDG 對比度控制器17，該TDG對比度控制器將在三個調(diào)制器部分中判蟲地調(diào)制不 同光束。調(diào)制后的光 31光學中繼系統(tǒng)18被鵬到相應(yīng)的單芯片、多鵬顯 示調(diào)制器8上，并被導向至啦影光學器件20上，其中光學中繼系統(tǒng)18還阻擋 TDG對比度控制^lt行射的光。使用紋影光闌21過濾掉不想要的衍射階，并且 4頓投影(掃描)鏡22在屏幕23上生成2D圖像。圖像信號處理單元(ISP) 24控制TDG對比度控制器和顯示調(diào)制器的光調(diào)制。ISP榭專送給生成2D圖像 的掃描鏡的控制信號與傳燈合這些調(diào)制器的信號同步。
圖5示出了用于像素行控制的本發(fā)明實施例的實例。三個不同的激光顏色 R、 G和B (紅、綠和藍)被導向到相應(yīng)的TDG對比度控制器17R、 17G和17B。 4OT單獨的光學中繼系統(tǒng)18R、 18G和l犯過濾掉衍射光并且將剩余的光導向 至行生成光學器件16R、 16G和16B。每個調(diào)制的激光行入射到相應(yīng)的顯示調(diào) 制器8R、 8G和8B上。利用例如X—棱鏡19將調(diào)制的光束同軸對準到單個路 徑中，X—棱鏡19后面跟著投影系統(tǒng)，該投影系統(tǒng)包括投影光學器件20、紋影 光闌21和旋轉(zhuǎn)鏡22，其將調(diào)制的要顯示的圖像行投影(掃描)到屏幕表面23 上以生成2D圖像。
圖像信號處理單元(ISP) 24控制TDG對比度控制器和顯示調(diào)制器的光調(diào) 制。ISP還榭專送給生成2D圖像的掃描(SS)鏡的控制信號與傳邀合這些調(diào) 制器的信號同步。
TDG對比度控制器用于均勻地降低顯示調(diào)制器上的照明等級。因此，圖5 中的這個，在像素行的基礎(chǔ)上控制動態(tài)對比度。當生成圖像時，根據(jù)所期望 的動態(tài)對比度的5^,率，TDG對比度控制器生成的照明強度可以用于一個或幾個所要顯示的連續(xù)像素圖像行。
根據(jù)本發(fā)明實施例的另一個實例，在所述實施例中動態(tài)控制用作光閘，與 顯示電子器件和掃描鏡同步，以在像素到像素過渡時間和鏡馳返或多邊鼓過渡 時間期間最小化照明強度，并且因此降低黑色7K平并提高圖像中的圖像對比度。
圖6描述了像素群動態(tài)照明纟販控制的照明纟艘與圖像信息之間的關(guān)系。 ^E側(cè)的示出了一個簡單的圖像6a。為簡單起見，該圖像被分成幾個區(qū)域，其 中顯示所述區(qū)域內(nèi)的最大相對強度。相對值為0對應(yīng)于黑色，而相對值100則 對應(yīng)于白色。右手側(cè)的圖6b描述了不同像素群中由TDG對比度控制器生成的 照明強度。
圖7示出了像素^^力態(tài)照明纟驢控律啲照明 販與圖像信息之間的關(guān)系。 te側(cè)示出了一個簡單的圖像圖6a。為簡單起見，該圖像被分成幾個區(qū)域，其 中顯示了所述區(qū)域中的最大相對強度。相對值為0對應(yīng)于黑色，而相對值為100 對應(yīng)于白色。右手側(cè)的圖像7b示出了不同像素行內(nèi)由TDG對比度控制器生成 的照明強度。
圖8示出了全幀動態(tài)照明強度控制的照明纟販與圖像信息之間的關(guān)系。圖 左ii^出了一個簡單的圖像圖8a。為簡單起見，該圖像被分成幾個區(qū)域，其中 顯示了所述區(qū)域內(nèi)的最大相對強度。相對值為0對應(yīng)于黑色，而相對值為100 則對應(yīng)于白色。右手邊的圖8b示出了不同像素行內(nèi)由TDG對比度控制器生成 的照明強度。
圖9是本發(fā)明實現(xiàn)的動態(tài)控制的照明強度對顯示器動態(tài)范圍和圖像灰度分 辨率的影響的圖示。圖9的左手邊部分圖9a描述了對于具有一個調(diào)制器的常規(guī) 系統(tǒng)作為位值的圖像內(nèi)容。位值范圍從0至57，對應(yīng)于相當暗的圖像，此時只 有一部分調(diào)制器的動態(tài)范圍被利用。如果將本發(fā)明的所述方法中的TDG對比度 控制器弓l入到照明路徑中并且將所述部件的相對照明等級設(shè)置為57/255=22%， 顯示調(diào)制器的全動態(tài)范圍就可以被禾傭。在圖9的右手邊的圖9b中可以看至l蹄 放之后的得到的顯示調(diào)制器的圖像內(nèi)落其中對比度提高。
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的顯示系統(tǒng)。典型地，在如圖10中所示的顯示系統(tǒng) 中，幾個參數(shù)對正確的亮度和對比度的調(diào)整作出了貢獻。 一些參數(shù)是用戶調(diào)整 的，例如顏色強度。其它參數(shù)是根據(jù)用戶經(jīng)驗獲得的。例如，如果顯示系統(tǒng)是 要用在起居室、家庭影院等地方，這由用戶傳送給ISP控制器，如圖10中所示。可育膨響系統(tǒng)的性能的其它參數(shù)例如是屏幕鄉(xiāng)。
在圖10中，這些參數(shù)選擇被示出為輸入到ISP控制器。對應(yīng)于圖像幀的實
例的R、 G和B值的M集也在圖中示出。得到的縮放值被示出在傳送給顯示 調(diào)制器的輸出幀中。得到的顯示幀的值的操縱被示出為投影在屏幕上的R、 G 和B值。
根據(jù)本發(fā)明，幀中必要的縮放值的實際識別基于如由TDG對比度控制器能 夠處理的圖片元素的數(shù)量所定義的圖片元素的實際分割，并且執(zhí)行幀分析的實 際算法在ISP控制器中運行，諸如圖10中所示的ISP控制器。TDG對比度控制 器肯,處理的圖片元素的數(shù)量是由例如圖2中所示的基于凝膠的TDG調(diào)制器中 電極的分組來定義的。如果電極的分組提供了三個圖片元素，則在〗頓這種三 個分組的TDG部件的如圖10所示的系統(tǒng)中顯示的幀就可以被分成三個部分， 分析軟〗憐在例如ISP處理器中執(zhí)行戰(zhàn)劃分，確定相對縮放因子。例如，軟 ff^搜索這些部分以識別每個部分中顯示的最亮像素。例如，所有三個最亮像 素的平均值可以被用于識別平均值和該幀的最大可能亮度之間的差值，這將提 供縮放，如圖9中所示。在本發(fā)明實施例的另一個實例中，幀中用來識別縮放 的部分可以用戶可識別的。例如，系統(tǒng)可以在用戶和顯示的圖像之間提供光標 型的互動，其允許用戶例如畫出識別用來識別縮放因子的某部分的輪廓。如果 TDG對比度控制器育,處理的圖片元素的數(shù)量為例如100，可以用足夠的分辨 率識別任何輪廓以產(chǎn)生系統(tǒng)升或降的正確縮放。
根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)在如圖6所示的像素群控制，如圖7所示的像素行控制 或如圖8所示的^]J貞控制上的應(yīng)用主要由運行于ISP控制器中的應(yīng)用軟件來管 理。在ISP控制器中執(zhí)，豫些運算對本領(lǐng)域技術(shù)人員是公知的。在本發(fā)明實施 例的實例中，幾種不同的算法iMA在ISP控制器中。特定算法的選擇可以是用 戶可選擇的。
權(quán)利要求
1. 在掃描行顯示系統(tǒng)中提供動態(tài)對比度控制的方法，其包括可調(diào)衍射光柵(TDD)調(diào)制器技術(shù)，其中該方法包括以下步驟將要顯示的幀分割成一定數(shù)量的圖片元素，在每個圖片元素中，識別具有第一亮度值的參考像素，計算與所述顯示系統(tǒng)中成像質(zhì)量有關(guān)的第二亮度值和所述第一亮度值之間的差值，根據(jù)每個所述計算得到的差值，估計至少一個縮放因子，該縮放因子用于操縱所述圖片幀的像素的圖片元素對比度和灰度分辨率，在第一光調(diào)制器中，利用所述至少一個縮放因子控制所述圖片元素的調(diào)制，其中所述第一光調(diào)制器被分成若干部分，其數(shù)量與圖片元素的所述數(shù)量相等，且其中從所述第一光調(diào)制器輸出的所述調(diào)制的光與第二光調(diào)制器光接觸，該第二光調(diào)制器被分成若干部分，其數(shù)量與所述顯示系統(tǒng)中使用的像素數(shù)量相等。
2、 如權(quán)禾腰求1所述的方法，其中所述幀的分割和所超少一個縮放因子 的估計是用于動^f象素群照明^^控制。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述幀的分割和所腿少一個比例因子 的估計是用于動態(tài)像素行照明強度控制。
4、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述幀的分害訴卩所述至少一個比例因子 的估計是用于動鄉(xiāng)貞照明強度控制。
5、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述第一調(diào)制器中的所述光的調(diào)制包 括控制所述調(diào)制器作為光閘，阻擋與所述顯示系統(tǒng)中投影(掃描)鏡的移動有 關(guān)的照明誤差。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一亮度值與所述參考像素有關(guān)， 其中所述參考像素在所述圖片元素中具有最大亮度等級。
7、 如禾又利要求1所述的方法，其中所述第一亮度值與所述參考像素有關(guān)， 其中所述參考像素在所述圖片元素中具有最小亮度等級。
8、 如t又利要求1所述的方法，其中所述成像質(zhì)量與在所述顯示系統(tǒng)中顯示 的圖像的最大強度等級有關(guān)。
9、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述成像質(zhì)量與在所述顯示系統(tǒng)中顯示 的圖像的最小強度等級有關(guān)。
10、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一亮度等級和所述第二亮度等 級是用戶可選擇的。
11、 掃描行投影顯示系統(tǒng)，包括可調(diào)衍射光柵技術(shù)調(diào)制器、光源、圖像信號鵬器asp)單元和與投影光學器件光接觸的旋轉(zhuǎn)投影(掃描)鏡，其具有 至少一個第一光調(diào)制器接收來自所述光源的入射光，所述至少第一調(diào)制器被分 害喊與蟲的調(diào)制部分，該單獨的調(diào)制部分對應(yīng)于在所述顯示系統(tǒng)中要顯示的圖 像行的單獨的圖片元素，并且其中來自所述至少一個第一調(diào)制器的調(diào)制的光與 至少一個第二光調(diào)制器光接觸，所述至少一個第二光調(diào)制器被分割成用在所述 顯示系統(tǒng)中的若干像素。
12、 如權(quán)禾腰求ll所述的掃描行投影顯示系統(tǒng)，其中所述ISP單元執(zhí)行程序，該程序根據(jù)如權(quán)利要求i中所述的方法 /^力態(tài)照明纟販控制。
13、 如權(quán)利要求ll所述的掃描行投影顯示系統(tǒng)，其中所超少一個第一光 調(diào)律螺和所,少一個第二光調(diào)制器是可調(diào)衍射光柵(TDG)型的調(diào)制器。
14、 如權(quán)利要求ll所述的掃描行投影顯示系統(tǒng)，其中所述光源是激光光源， 其包括三^fc源，分別用于紅光、綠光和藍光。
15、 如權(quán)利要求14所述的掃描行投影顯示系統(tǒng)，其中所述第一光調(diào)制器包 括三個調(diào)制器，分別用于紅光、綠光和藍光。
16、 如權(quán)利要求14所述的掃描行投影顯示系統(tǒng)，其中所述第二光調(diào)制器包 括三個調(diào)制器，分別用于紅光、綠光和藍光。
17、 如權(quán)利要求14所述的掃描行投影顯示系統(tǒng)，其中所述第一光調(diào)制器包 括被分割成三個分離的調(diào)制器的一個調(diào)制器，所臟個分離的調(diào)制器分別用于 紅光、綠光和藍光。
18、 如權(quán)利要求14所述的掃描行投影顯示系統(tǒng)，其中所述第二光調(diào)制器包 括被分割成三個分離的調(diào)制器的一個調(diào)制器，所臟個分離的調(diào)制器分另,于 紅光、綠光和藍光。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在掃描行彩色顯示系統(tǒng)中提供動態(tài)對比度控制的方法和系統(tǒng)，特別涉及一種包括至少兩個調(diào)制器單元的方法和系統(tǒng)，其中一個調(diào)制器單元用于調(diào)制要顯示的行中的像素信息，而另一個調(diào)制器單元用于對要顯示的所述相同行的不同像素區(qū)域或像素群提供照明強度控制。通過在照明路徑中利用可調(diào)衍射光柵元件(TDG)提供依賴于圖像源的主動亮度等級控制，即“動態(tài)對比度”，以及對離開過渡周期的像素提供光閘功能。
文檔編號H04N5/57GK101292541SQ200680038799
公開日2008年10月22日 申請日期2006年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月19日
發(fā)明者B·斯瓦達爾, G·赫丁, R·伯格林德, T·斯沃特達爾 申請人:珀萊特公司