專利名稱：使用原色色彩的分級(jí)時(shí)間復(fù)用的投影顯示器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示器系統(tǒng)的領(lǐng)域，并且更具體地涉及具有本(native)色域的基于固態(tài)光源的顯示器系統(tǒng)，該顯示器系統(tǒng)將根據(jù)具有目標(biāo)色域的圖像數(shù)據(jù)來(lái)顯示圖像。
背景技術(shù)：
圖Ia圖示了典型的空間調(diào)制投影系統(tǒng)。諸如微鏡或硅上液晶單元(LCOS)投影儀的大多數(shù)空間調(diào)制彩色投影系統(tǒng)(參見(jiàn)1999年John Wiley and Sons Ltd.的Ε. H. Stupp 等人的“!Projection Displays")的核心是光管，該光管包括白光燈110和色輪120。色輪 120通常包含用于選擇性地通過(guò)紅色、綠色和藍(lán)色{R、G、B}原色的光譜的三種不同類型的濾波器。最近，該色輪還提供選擇性地用于重現(xiàn)預(yù)先定義的色彩集合、特別是針對(duì)灰色的第四透明濾波器(clear filter)(參見(jiàn)美國(guó)專利第6，910，777號(hào))。該四色原色系統(tǒng)類似于打印機(jī)的CMYK色彩系統(tǒng)，且導(dǎo)致更高的亮度和對(duì)比度規(guī)范。此概念已被一般化以提供五個(gè)或更多個(gè)原色來(lái)增強(qiáng)所重現(xiàn)的色彩色域(參見(jiàn)美國(guó)專利第5，526，063號(hào)和第6，769，772號(hào))。然而，在所有這些顯示器系統(tǒng)中，在任何特定時(shí)間實(shí)例時(shí)，僅可以接通這些色彩原色中的一個(gè)(例如，紅色、綠色或藍(lán)色)。因此，該顯示器系統(tǒng)的色彩性質(zhì)完全由色輪120中使用的色彩濾波器的色度和照度性質(zhì)指定(參見(jiàn)Jansen等人的“Visible Laser and Laser Array Sources for Projection Displays，，，Proc. of SPIE Vol. 6135,2006)。例如，不能改變顯示器系統(tǒng)的色彩色域以匹配預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)色域。結(jié)果，顯示器設(shè)備性能極大地取決于色輪120上使用的色彩原色濾波器的質(zhì)量和這些原色在它們的色度方面如何接近于預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)或目標(biāo)色域色彩原色。這可能是嚴(yán)重的限制，特別是由于當(dāng)今以快得多的速率定義和重新定義如此數(shù)量的標(biāo)準(zhǔn)。最近，投影工業(yè)，如同任何其他顯示工業(yè)，已被驅(qū)使在不犧牲顯示質(zhì)量的情況下生產(chǎn)緊湊型、低功率、高壽命投影儀。這見(jiàn)證了由諸如發(fā)光二極管(LED)和激光二極管 (LD)的固態(tài)光(SSL)源照明的投影儀的到來(lái)(參見(jiàn)美國(guó)專利第7，101，049號(hào)和美國(guó)專利第 7，334，901號(hào)，這些專利的公開內(nèi)容以引用方式并入本文中)。SSL源可以提供具有更高數(shù)量級(jí)壽命的明亮和飽和的色彩。圖Ib圖示了使用SSL源140的空間調(diào)制投影系統(tǒng)。圖Ib 中圖示的投影系統(tǒng)的光管中的每個(gè)色彩原色由包括特定色彩的單個(gè)SSL設(shè)備或SSL設(shè)備陣列的SSL 140生成(參見(jiàn)美國(guó)專利第7，101，049號(hào)、第7，210，806號(hào)和第7，334，901號(hào)以及 Jansen 等人的“Visible Laser and Laser Array Sources for Projection Displays，，， Proc. of SPIE Vol. 6135,2006)。此外，因?yàn)槎鄠€(gè)原色由多個(gè)光源提供，因此該光管不需要包括任何色輪。圖Ib中圖示的投影系統(tǒng)架構(gòu)在本發(fā)明的上下文中的最重要特征在于不同于具有燈泡和色輪的投影儀，在諸如圖Ib中圖示的投影系統(tǒng)架構(gòu)的具有多個(gè)SSL的投影儀中，如現(xiàn)有技術(shù)中描述的，可以同時(shí)接通不止一個(gè)色彩原色(參見(jiàn)美國(guó)專利第7，334，901 號(hào))。此外，不同于諸如圖Ia中圖示的大多數(shù)常見(jiàn)投影系統(tǒng)中使用的、典型地需要數(shù)十秒來(lái)接通的弧光燈，SSL可以在比一微秒少得多的時(shí)間內(nèi)打開和關(guān)閉。在諸如圖Ia中圖示的常規(guī)空間調(diào)制投影儀中，因?yàn)樵擄@示器的色彩性質(zhì)完全由色彩濾波器的物理性質(zhì)指定，因此僅可以以受限方式操控色彩性質(zhì)。例如，為使顯示器系統(tǒng)色彩色域與諸如圖2 (其示出了繪制于(u’，v’)色度色彩空間中的各種色彩色域)中圖示的 NTSC 210或HDTV 220的預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)匹配，對(duì)于顯示器市場(chǎng)中的任何基于投影的產(chǎn)品， 白點(diǎn)或亮度是重要性能參數(shù)。然而，由諸如圖Ia中圖示的常規(guī)空間調(diào)制投影儀生成的色彩色域由其紅色、綠色和藍(lán)色濾波器的色度坐標(biāo)定義，并且在不改變色彩濾波器120或燈泡 110的情況下不能改變。典型地，諸如圖Ia中圖示的常規(guī)空間調(diào)制投影儀的白點(diǎn)可以通過(guò)以減小對(duì)比度、動(dòng)態(tài)范圍、電能轉(zhuǎn)換效率(wall-plug efficiency)和總實(shí)現(xiàn)亮度為代價(jià)來(lái)偏置每個(gè)色彩原色的所顯示圖像像素灰度值而僅以受限的方式改變。此外，對(duì)改變這些性質(zhì)的控制常常彼此不獨(dú)立，導(dǎo)致將遭受會(huì)聚問(wèn)題的非常困難的校準(zhǔn)過(guò)程，特別是在正在對(duì)諸如亮度和白點(diǎn)的多個(gè)性質(zhì)一起進(jìn)行最優(yōu)化的情況下。為了確保顯示器系統(tǒng)符合色彩性質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)(諸如色彩色域、亮度和白點(diǎn))，顯示工業(yè)在制造光源110和色彩濾波器120時(shí)必須遵照嚴(yán)格的質(zhì)量測(cè)量。例如，如果由色彩濾波器120得到的色彩色域不涵蓋NTSC色域210，則精密的色域映射方法需要被利用并且可能當(dāng)如圖2中圖示的那樣使用諸如SSL源140的較寬色彩色域光源時(shí)仍沒(méi)有提供所需的視覺(jué)質(zhì)量。如圖2中所圖示的，SSL源140所提供的色彩色域250和沈0典型地比諸如NTSC 210或HDTV 220的典型商業(yè)顯示器系統(tǒng)色彩色域?qū)挼枚?。?dāng)該顯示器系統(tǒng)的本色域比目標(biāo)色域?qū)挼枚鄷r(shí)，諸如當(dāng)以諸如NTSC 210和HDTV 220的商業(yè)顯示器色彩色域?yàn)槟繕?biāo)來(lái)使用圖Ib中圖示的基于SSL的投影顯示器系統(tǒng)架構(gòu)時(shí)，利用特殊色彩映射技術(shù)以將該顯示器系統(tǒng)的本色域限制到該目標(biāo)色域。除了浪費(fèi)SSL源的典型較寬色域250和260提供的潛在較高光通量以外，這些技術(shù)還常常是嚴(yán)重非線性的且常常需要對(duì)每個(gè)特定SSL設(shè)備的定制適配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的分級(jí)多色原色復(fù)用系統(tǒng)利用由基于SSL的投影顯示器系統(tǒng)提供的多個(gè)色彩原色運(yùn)轉(zhuǎn)(on-cycle)同時(shí)性的能力(參見(jiàn)美國(guó)專利第7，334，901號(hào))以移除所有這些僵化性。使用本發(fā)明的分級(jí)色彩原色復(fù)用系統(tǒng)，對(duì)于可能不嚴(yán)格遵循預(yù)先定義的標(biāo)準(zhǔn)的多種SSL源，可以容易地提供符合標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)色域、白點(diǎn)和亮度的顯示器系統(tǒng)。此外，本發(fā)明的分級(jí)色彩原色復(fù)用系統(tǒng)還可以用于使顯示器系統(tǒng)能力最大化，特別是亮度和電能轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)完全遵循所需的目標(biāo)色域和白點(diǎn)規(guī)范。許多投影顯示器系統(tǒng)的核心是空間光調(diào)制器(SLM)，諸如微鏡和LCOS設(shè)備(參見(jiàn)美國(guó)專利第5，535，047號(hào)和第4，596，992號(hào))。在使用諸如微鏡或LCOS設(shè)備的反射類型 SLM設(shè)備的、諸如圖Ia和Ib中圖示的這些投影系統(tǒng)中，可以基于形成數(shù)字圖像的每個(gè)SLM 設(shè)備像素的期望接通/關(guān)斷狀態(tài)數(shù)字地設(shè)置每個(gè)所述像素的反射狀態(tài)。投影圖像是通過(guò)使用具有每個(gè)色彩原色的圖像像素灰度數(shù)據(jù)的SLM設(shè)備空間上順序調(diào)制每個(gè)顯示器系統(tǒng)色彩原色而形成的。典型地使用脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)將每個(gè)色彩原色的像素灰度數(shù)據(jù)(其典型地被表達(dá)為多位字)轉(zhuǎn)換成串行位流。這些PWM位用于設(shè)置SLM設(shè)備像素的接通/關(guān)斷狀態(tài)。典型地，與每個(gè)色彩原色相關(guān)聯(lián)的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)由SLM設(shè)備順序地以時(shí)間復(fù)用方式調(diào)制。這種結(jié)合PWM技術(shù)的每個(gè)原色的時(shí)間復(fù)用用于針對(duì)每個(gè)色彩原色創(chuàng)建空間調(diào)制1-位平面，該空間調(diào)制1-位平面被加載至該SLM設(shè)備中以設(shè)置其每個(gè)像素的接通/關(guān)斷狀態(tài)來(lái)表達(dá)每個(gè)圖像像素色彩原色的不同灰度值(參見(jiàn)美國(guó)專利第5，280, 277號(hào))。然而，當(dāng)在諸如圖Ib中所示的架構(gòu)中使用SSL源時(shí)，該SSL源所生成的色彩原色典型地將具有與如圖2中圖示的大多數(shù)商業(yè)顯示器系統(tǒng)所需的色彩色域不同的色度特性。結(jié)果，不能使用這些顯示器系統(tǒng)的本色彩原色(意指SSL設(shè)備所生成的本色彩原色)的常規(guī)時(shí)間復(fù)用。此外，如先前解釋的，當(dāng)前用在基于SSL的投影系統(tǒng)中的色彩色域映射方案是不靈活的且低效率的。因此本發(fā)明的目的在于，描述一種可以在基于SSL的投影系統(tǒng)中用于改進(jìn)顯示器系統(tǒng)的色彩質(zhì)量和穩(wěn)定性以及效率的分級(jí)多色時(shí)間復(fù)用系統(tǒng)。


在附圖的各圖中通過(guò)示例而非通過(guò)限制圖示了本發(fā)明，在附圖中相似的附圖標(biāo)記指代類似的元件。圖Ia圖示了基于色輪的SLM投影儀的光路徑。圖Ib圖示了基于SSL的SLM投影儀的光路徑。圖2圖示了與SSL設(shè)備的色彩色域能力有關(guān)的典型目標(biāo)色域。圖3圖示了并入本發(fā)明的分級(jí)時(shí)間復(fù)用的基于SSL的SLM投影儀的框圖。圖4圖示了并入本發(fā)明的分級(jí)時(shí)間復(fù)用的基于SSL的SLM投影儀的操作時(shí)間線。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例提供了用于分級(jí)地復(fù)用基于SSL的顯示器系統(tǒng)的本色彩原色以便改進(jìn)該顯示器系統(tǒng)的色彩質(zhì)量和穩(wěn)定性以及效率的裝置、方法和系統(tǒng)。此目標(biāo)是通過(guò)經(jīng)過(guò)以下步驟來(lái)利用該SSL設(shè)備的高速接通/關(guān)斷切換能力和不同SSL原色的可能運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)性而實(shí)現(xiàn)的分級(jí)地復(fù)用SSL設(shè)備的本色彩原色以合成新色彩原色集合，然后時(shí)間復(fù)用新合成色彩原色以創(chuàng)建將由該SLM設(shè)備調(diào)制以創(chuàng)建投影圖像的空間色彩字段。在該分級(jí)的第一層級(jí)中，將SSL設(shè)備本原色同時(shí)時(shí)間復(fù)用以分配不同SSL本原色的適當(dāng)比例來(lái)創(chuàng)建合成色彩原色集合。因此每個(gè)合成色彩原色由SSL本色彩原色的高速同時(shí)時(shí)間復(fù)用的圖案生成。在該分級(jí)的第二層級(jí)中，將這些同時(shí)復(fù)用的圖案中的每個(gè)視為意味著新合成色彩原色的SSL本色彩原色中的單個(gè)時(shí)間復(fù)用塊。然后將SSL本色彩原色的這些同時(shí)時(shí)間復(fù)用塊進(jìn)一步一起進(jìn)行時(shí)間復(fù)用以創(chuàng)建特定白點(diǎn)，將使用該合成色彩原色來(lái)代表相對(duì)于該特定白點(diǎn)的數(shù)字圖像像素的灰度值。然后，可以在該分級(jí)的第三層級(jí)中按比例調(diào)整(scale)SSL本色彩原色的因此在第二層級(jí)中創(chuàng)建的時(shí)間復(fù)用塊，以利用由于本SSL原色的同時(shí)性而增加的光通量來(lái)增加顯示器系統(tǒng)的亮度。根據(jù)參照附圖進(jìn)行的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，本發(fā)明的各種方面的附加目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。在這一點(diǎn)上，本發(fā)明的以下詳細(xì)描述中對(duì)“一個(gè)實(shí)施例”或 “實(shí)施例”的引用意指結(jié)合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在該詳細(xì)描述中各處的用語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”的出現(xiàn)不必均指代相同的實(shí)施例。這里描述了用在基于SSL的投影顯示器系統(tǒng)中的分級(jí)多色原色時(shí)間復(fù)用系統(tǒng)。在以下描述中，出于解釋的目的列舉了許多特定細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明的透徹理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員明顯的是，本發(fā)明可以在具有不同的特定細(xì)節(jié)的情形下實(shí)踐。在其他實(shí)例中，以框圖形式示出結(jié)構(gòu)和設(shè)備以便避免使本發(fā)明晦澀難懂。
在圖3中在投影顯示器系統(tǒng)的上下文內(nèi)以功能框圖的形式圖示了這里描述的分級(jí)多色原色時(shí)間復(fù)用系統(tǒng)。與圖Ib中圖示的基于SSL的投影系統(tǒng)類似，并入本發(fā)明的分級(jí)多色原色時(shí)間復(fù)用系統(tǒng)的投影系統(tǒng)300包括由SSL設(shè)備322、3M和326的集合照明的SLM 設(shè)備310，每個(gè)SSL設(shè)備322、3M和幻6提供投影系統(tǒng)300的本色彩原色中的一個(gè)。由SSL 設(shè)備322、3M和326的集合生成的光通過(guò)照明光學(xué)設(shè)備330準(zhǔn)直、組合然后轉(zhuǎn)發(fā)和耦合至 SLM設(shè)備310的光學(xué)表面上。然后該耦合光由SLM設(shè)備310進(jìn)行空間調(diào)制并且然后被放大以由投影光學(xué)設(shè)備340形成顯示器投影圖像350。并入本發(fā)明的分級(jí)多色原色時(shí)間復(fù)用系統(tǒng)的投影系統(tǒng)300的操作核心是分級(jí)復(fù)用功能塊360，該分級(jí)復(fù)用功能塊360生成控制SSL 設(shè)備322、3M和326的接通/關(guān)斷工作周期的高速接通/關(guān)斷信號(hào)365并且向PWM調(diào)制功能塊390提供被表達(dá)為合成色彩原色的顯示器圖像數(shù)據(jù)。PWM調(diào)制功能塊390將分級(jí)復(fù)用功能塊360提供的顯示器圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成空間調(diào)制1-位平面，該空間調(diào)制1-位平面然后被耦合至SLM設(shè)備310中以控制其每個(gè)像素的接通狀態(tài)。在圖4中圖示了分級(jí)復(fù)用功能塊360的操作的時(shí)間線。依據(jù)諸如圖2中圖示的 NTSC 210或HDTV 220的目標(biāo)色域色彩原色表達(dá)的圖像數(shù)據(jù)將作為圖像數(shù)據(jù)輸入361提供給分級(jí)復(fù)用功能塊360，該圖像數(shù)據(jù)輸入361典型地將并入圖像幀周期信號(hào)加上大量多位字，每個(gè)多位字表達(dá)針對(duì)目標(biāo)色域的每個(gè)色彩原色的灰度值。數(shù)字輸入362和363也作為一個(gè)時(shí)間輸入被提供給分級(jí)復(fù)用功能塊360，數(shù)字輸入362和363分別指定SSL設(shè)備322、 324和326的在(U’，ν’)或(x，y)色彩空間中的色彩坐標(biāo)以及目標(biāo)色域色彩原色的色彩坐標(biāo)?；跀?shù)字輸入362和363的值，分級(jí)復(fù)用功能塊360將計(jì)算為合成如外部輸入363指定的目標(biāo)色域色彩原色所需的每個(gè)SSL設(shè)備322、3M和326的同時(shí)工作周期。SSL設(shè)備322、 324和326的所計(jì)算的同時(shí)工作周期代表為合成目標(biāo)色域色彩原色所需的SSL設(shè)備同時(shí)性的水平。所計(jì)算的同時(shí)工作周期用于創(chuàng)建時(shí)序信號(hào)365，該時(shí)序信號(hào)365被提供給SSL設(shè)備 322,324和326以在圖4中圖示的每個(gè)合成色彩時(shí)隙周期420期間控制每個(gè)SSL設(shè)備322、 324和326的同時(shí)工作周期操作。參照?qǐng)D4，典型地將把在大多數(shù)顯示器系統(tǒng)中將以60Hz或120Hz操作的圖像幀 410劃分成合成色彩時(shí)隙周期420，該合成色彩時(shí)隙周期420代表其間將把空間調(diào)制1_位字段加載至SLM設(shè)備310中的持續(xù)時(shí)間。典型地，在圖像幀410的持續(xù)時(shí)間內(nèi)的合成色彩時(shí)隙周期420的數(shù)目將等于合成原色的數(shù)目乘以PWM位的數(shù)目(2N-1)，其中N表示包括代表圖像像素灰度值的每個(gè)多位字的位的數(shù)目。使用諸如圖2中圖示的NTSC 210或HDTV 220 的以三個(gè)色彩原色表達(dá)的目標(biāo)色域來(lái)格式化大多數(shù)數(shù)字圖像數(shù)據(jù)，其中以8-位字表達(dá)圖像像素灰度值，這將使圖4中圖示的典型圖像幀周期420包括765個(gè)色彩時(shí)隙周期420。例如，當(dāng)并入本發(fā)明的分級(jí)多色原色時(shí)間復(fù)用的投影系統(tǒng)300以60Hz圖像幀周期420進(jìn)行操作時(shí)，合成色彩時(shí)隙周期420的典型持續(xù)時(shí)間將為約21. 8微秒。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解如何針對(duì)使用較大數(shù)目的色彩原色、較高圖像幀周期率和/或較高數(shù)目的代表圖像像素灰度值的位的顯示器系統(tǒng)300得到圖像幀周期420的設(shè)計(jì)參數(shù)。參照?qǐng)D4，將合成色彩時(shí)隙周期420進(jìn)一步劃分成大量SSL工作周期430，其中后者代表SSL設(shè)備322、3M和326的接通/關(guān)斷狀態(tài)持續(xù)時(shí)間。每個(gè)色彩時(shí)隙周期420內(nèi)的 SSL工作周期430的數(shù)目由在使用SSL設(shè)備322、3 和326的本色彩原色440來(lái)合成目標(biāo)色域色彩原色460中所需的精確度確定，并且由SSL設(shè)備322、3M和326的接通/關(guān)斷切換速度的最大值限定上限。例如，如果SSL設(shè)備322、3M和326的接通/關(guān)斷切換速度的最大值是1-MHz，其等于一微秒的最小SSL工作周期430，則合成色彩時(shí)隙周期420可以并入最大數(shù)目為21個(gè)SSL工作周期430，這將允許使用SSL設(shè)備322、3M和326的本色彩原色440以小于2. 4%的準(zhǔn)確度來(lái)表達(dá)合成目標(biāo)色域色彩原色460的能力。在實(shí)踐中，為了便于分級(jí)復(fù)用功能塊360的數(shù)字邏輯實(shí)現(xiàn)，SSL工作周期430的數(shù)目將約為2n，并且在先前示例的情況中，每個(gè)色彩時(shí)隙周期420內(nèi)的SSL工作周期430的數(shù)目將是16個(gè)周期。盡管圖4的圖示示出了當(dāng)使用三個(gè)SSL色彩原色來(lái)合成三個(gè)目標(biāo)色域色彩原色時(shí)的分級(jí)復(fù)用功能塊360的操作的時(shí)間線，但是當(dāng)多于三個(gè)SSL色彩原色被使用并且還可以用于合成多于三個(gè)目標(biāo)色域色彩原色時(shí)，分級(jí)復(fù)用功能塊360的操作原理同樣適用。分級(jí)復(fù)用功能塊360的操作的最重要方面在于，目標(biāo)色域色彩原色將不得不完全包含在SSL色彩原色所形成的色域內(nèi)。例如，若干個(gè)應(yīng)用中特別關(guān)注的是除了紅色、綠色和藍(lán)色之外還使用諸如青色(C)、黃色(Y)、品紅色(M)的多個(gè)色彩原色并且還添加白色(K)作為色彩原色以便調(diào)整主色彩原色的飽和度水平，所有這些可以通過(guò)分級(jí)復(fù)用功能塊360的實(shí)施例來(lái)完成。在該情況示例中，將通過(guò)調(diào)整SSL設(shè)備322、3M和326的同時(shí)工作周期來(lái)合成該目標(biāo)原色；例如，合成的C-原色時(shí)隙將并入最少的綠色SSL原色貢獻(xiàn)，并且類似地，合成的K-原色時(shí)隙將并入來(lái)自為生成K-原色的所需白色所需的所有三個(gè)SSL設(shè)備322、3M和326的適當(dāng)同時(shí)貢獻(xiàn)。在并入本發(fā)明的分級(jí)多色原色時(shí)間復(fù)用的投影系統(tǒng)300的一個(gè)實(shí)施例中，除了生成支配SSL設(shè)備322、3M和3 的時(shí)間復(fù)用和同時(shí)操作的控制信號(hào)365以外，分級(jí)復(fù)用功能塊360還使SSL設(shè)備322、3M和326的操作與PWM轉(zhuǎn)換功能塊390的操作同步。具體地， 分級(jí)復(fù)用功能塊360將向PWM轉(zhuǎn)換功能塊390提供輸入366，該輸入366并入(1)代表色彩時(shí)隙周期420的時(shí)序的SYNC信號(hào)；(2)對(duì)于數(shù)字圖像的每個(gè)像素，針對(duì)每個(gè)合成目標(biāo)色域色彩原色的灰度多位字的每個(gè)位的1-位值(1-位平面)；以及(3)針對(duì)該1-位平面分配的色彩時(shí)隙周期420的數(shù)目。在分級(jí)復(fù)用功能塊360的一個(gè)實(shí)施例中，代表特定色彩原色的多位灰度值的第η個(gè)有效位的輸入366將并入每個(gè)數(shù)字圖像像素的該位的1-位值(0或 1)加上2"個(gè)色彩時(shí)隙周期420的分配(指定色彩時(shí)隙周期的數(shù)目以應(yīng)用所傳送的圖像像素接通/關(guān)斷狀態(tài)的1-位字段來(lái)控制每個(gè)像素的反射狀態(tài)的數(shù)字控制字)。響應(yīng)于輸入366， PWM功能塊390將在所指派數(shù)目的色彩時(shí)隙周期420持續(xù)時(shí)間期間將分級(jí)復(fù)用功能塊360 輸出的1-位字段值同步轉(zhuǎn)發(fā)至SLM設(shè)備310。在圖4中將與合成的目標(biāo)色域綠色(G)原色的灰度多位字中的至少兩個(gè)有效位相關(guān)聯(lián)的1-位平面分別圖示為472和474。如圖4中所圖示的，該灰度值的最低有效位將需要一個(gè)色彩時(shí)隙周期420，在該色彩時(shí)隙周期420期間分級(jí)復(fù)用功能塊360將向每個(gè)SSL設(shè)備322、3Μ和3 分配和命令為了合成目標(biāo)色域G-原色所需的工作周期430的適當(dāng)數(shù)目并且經(jīng)由接口信號(hào)365將這些值輸出至SSL設(shè)備322、3M和326，并且將同時(shí)把與命令相關(guān)聯(lián)的1-位字段值472 (圖4中圖示)輸出至PWM功能塊390，以在所指派數(shù)目的色彩時(shí)隙周期420持續(xù)時(shí)間期間將所輸出的1-位字段值同步轉(zhuǎn)發(fā)至SLM設(shè)備310，在該情況中所指派數(shù)目的色彩時(shí)隙周期420持續(xù)時(shí)間將等于僅一個(gè)色彩時(shí)隙周期420持續(xù)時(shí)間。圖4還圖示了合成的目標(biāo)色域紅色(R)原色的灰度多位字的第二最低有效位的示例情況，在該情況中分級(jí)復(fù)用功能塊360將向每個(gè)SSL設(shè)備322、324和3 分配和命令為了合成目標(biāo)色域R-原色所需的工作周期420的適當(dāng)數(shù)目并且經(jīng)由接口信號(hào)365將這些值輸出至SSL設(shè)備322、 3M和326，并且將同時(shí)將與命令相關(guān)聯(lián)的1-位字段值474 (圖4中圖示)輸出至PWM功能塊390，以在所指派數(shù)目的色彩時(shí)隙周期420持續(xù)時(shí)間期間將所輸出的1-位字段值同步轉(zhuǎn)發(fā)至SLM設(shè)備310，在該情況中所指派數(shù)目的色彩時(shí)隙周期420持續(xù)時(shí)間將等于兩個(gè)色彩時(shí)隙周期420持續(xù)時(shí)間。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解如何針對(duì)每個(gè)目標(biāo)色域色彩原色的灰度值的較高有效位來(lái)實(shí)現(xiàn)在以上示例中概括的規(guī)范。在本發(fā)明的投影系統(tǒng)300的另一實(shí)施例中，分級(jí)復(fù)用功能塊360將并入用以減少通過(guò)對(duì)分配給像素灰度值的較高有效位的色彩時(shí)隙周期420聚簇而可能引起的可能時(shí)間散斑(spackle)的構(gòu)件。在諸如圖Ia中圖示的使用色輪的當(dāng)前投影顯示器系統(tǒng)中，特定色彩原色的ι-位平面典型地在該色彩濾波器的持續(xù)時(shí)間內(nèi)聚簇，這常常引起顯著的投影圖像散斑和偽像，特別是在高亮度圖像中。該類型的圖像散斑典型地由與色輪相關(guān)聯(lián)的色彩順序性質(zhì)的時(shí)間復(fù)用方面以及與每個(gè)色彩原色的灰度位相關(guān)聯(lián)的ι-位平面的聚簇引起。 在該實(shí)施例中，本發(fā)明的并入分級(jí)復(fù)用功能塊360的投影系統(tǒng)300將通過(guò)把最大數(shù)目的鄰接色彩時(shí)隙周期420分配給每個(gè)色彩原色來(lái)避免該類型的色彩時(shí)隙聚簇，并且還將在時(shí)間上交織所分配的色彩時(shí)隙周期420以防止分配給相同合成色彩原色的色彩時(shí)隙周期420的過(guò)度接近。例如，當(dāng)鄰接色彩時(shí)隙周期420的最大數(shù)目被限制到16個(gè)時(shí)隙時(shí)，分級(jí)復(fù)用功能塊360將把比第四最低有效位高的灰度字位所需的色彩時(shí)隙周期420的數(shù)目劃分到16 個(gè)時(shí)隙的聚簇中并且然后交織不同合成色彩原色460的16個(gè)時(shí)隙的聚簇，使得針對(duì)任何單個(gè)合成色彩原色所得到的分配不大于16個(gè)時(shí)隙。在該示例中，分級(jí)復(fù)用功能塊360將基于前面段落中論述的標(biāo)準(zhǔn)而把色彩時(shí)隙周期420的數(shù)目分配給高達(dá)第四最低有效位的所有灰度字位，但是將為每個(gè)合成色彩原色460的灰度字位的第五最低有效位分配2個(gè)16-時(shí)隙組，為每個(gè)合成色彩原色460的灰度字位的第六最低有效位分配4個(gè)16-時(shí)隙組并且為每個(gè)合成色彩原色460的灰度字位的最高有效位分配8個(gè)16-時(shí)隙組，并且然后將交織這些16-時(shí)隙分配，使得針對(duì)每個(gè)合成色彩原色460的鄰接色彩時(shí)隙分配不超過(guò)16個(gè)時(shí)隙。 針對(duì)每個(gè)合成色彩原色的鄰接色彩時(shí)隙分配的數(shù)目的該限制加上使不同合成色彩原色460 的所分配的最大尺寸組(在以上示例的情況中是16-時(shí)隙)交織將由于通過(guò)合成色彩原色 460時(shí)間復(fù)用的速率增加而實(shí)現(xiàn)的時(shí)間色彩均勻性增加而大大地減少時(shí)間圖像散斑。在另一實(shí)施例中，為了利用SSL設(shè)備322、3M和326的高速切換能力以進(jìn)一步改進(jìn)投影系統(tǒng)300的對(duì)比度，本發(fā)明的并入分級(jí)復(fù)用功能塊360的投影系統(tǒng)300將檢查與每個(gè)色彩時(shí)隙周期420相關(guān)聯(lián)的1-位字段并且將在與它們相關(guān)聯(lián)的1-位字段的所有1-位像素值是零值的情況下在這些色彩時(shí)隙周期420期間插入黑色原色(BLK-原色)。在圖4中圖示了該能力，圖4示出了分配給合成R-原色的四個(gè)時(shí)隙，其中當(dāng)對(duì)于所有圖像像素，SSL 設(shè)備322、3M和326的相關(guān)聯(lián)的1_位平面475包含零值時(shí)將這些SSL設(shè)備關(guān)閉。在沒(méi)有該能力的情況下，在分配給該合成R-原色的4個(gè)時(shí)隙期間，SSL設(shè)備322、3M和3 將以適當(dāng)?shù)墓ぷ髦芷诮油?諸如在圖Ia和Ib中分別圖示的基于燈的投影系統(tǒng)和基于SSL的投影系統(tǒng)的情況中)，但是在該4-時(shí)隙持續(xù)時(shí)間期間所有SLM設(shè)備310像素將處于關(guān)斷狀態(tài)中，這典型地將使與SLM設(shè)備310相關(guān)聯(lián)的光子泄漏通過(guò)投影光學(xué)設(shè)備透射在投影圖像350 上，這將使最大黑色水平劣化，該劣化進(jìn)而將使投影圖像350的對(duì)比度水平劣化。實(shí)際上， 當(dāng)空間1-位字段對(duì)于所有像素是零值時(shí)分級(jí)復(fù)用功能塊360自適應(yīng)地插入BLK-原色的能力將在該類型的1-位字段期間降低光子泄漏水平，并且結(jié)果將顯著改進(jìn)顯示器系統(tǒng)300的黑色水平和對(duì)比度。實(shí)際上，分級(jí)復(fù)用功能塊360的該自適應(yīng)RLK-原色插入能力將使顯示器系統(tǒng)300的最大黑色水平高到足以實(shí)現(xiàn)高達(dá)100，000:1的順序?qū)Ρ榷人剑慈魏萎?dāng)前投影系統(tǒng)都不能實(shí)現(xiàn)的順序?qū)Ρ榷人?。描述了并入本發(fā)明的分級(jí)多色原色時(shí)間復(fù)用系統(tǒng)的投影系統(tǒng)300的功能操作，下面的討論提供了該設(shè)計(jì)規(guī)范的附加細(xì)節(jié)及其主功能塊(即分級(jí)復(fù)用功能塊360)的操作。為了實(shí)現(xiàn)前述實(shí)施例中概括的能力，分級(jí)復(fù)用功能塊360實(shí)現(xiàn)以下性質(zhì)
a)層級(jí)獨(dú)立性一在該分級(jí)的每個(gè)層級(jí)中，獨(dú)立地控制顯示器系統(tǒng)300的僅一個(gè)性質(zhì) (例如，色彩色域、白點(diǎn)或亮度)。在該分級(jí)的層級(jí)1中，修改從SSL設(shè)備322、3M和326的本色域到合成目標(biāo)色域色彩原色的色度映射。在層級(jí)2中，修改合成目標(biāo)色域的白點(diǎn)。在層級(jí)3中，修改從SSL設(shè)備322、3M和326的本色域到合成目標(biāo)色域的照度映射。b)層級(jí)不變性一當(dāng)處置該分級(jí)的上層級(jí)處的性質(zhì)時(shí)，將不改變已在下層級(jí)中固定的性質(zhì)。例如，當(dāng)在層級(jí)2中改變白點(diǎn)時(shí)，不改變?cè)趯蛹?jí)1中實(shí)現(xiàn)的色彩色域。C)處理不變性一在該分級(jí)的每個(gè)層級(jí)中使用相同的處理模塊，但是具有不同的輸入以影響顯示器系統(tǒng)300的不同性質(zhì)。每個(gè)層級(jí)包括時(shí)間調(diào)制和亮度處理模塊。分級(jí)復(fù)用功能塊360的這些性質(zhì)提供了朝向目標(biāo)參數(shù)(例如目標(biāo)色域、白點(diǎn)或亮度)的所期望線性收斂以及在不影響其他參數(shù)的情況下每次僅處置一個(gè)參數(shù)，這會(huì)大大地簡(jiǎn)化顯示器系統(tǒng)300的校準(zhǔn)。參照?qǐng)D3，分級(jí)復(fù)用功能塊360的處理模塊利用由以下標(biāo)號(hào)代表的以下參數(shù) (a)r=(rx,r^)、g=(§v，&)和 b=(‘力,)表示 SSL 設(shè)備 322、324 和 3 的色彩原色 440 的
色度坐標(biāo)(輸入362)；
ib)Lr,Lg和忍表示SSL設(shè)備322、3 和326的全工作周期亮度(輸入362)； (C)R=(KhG=^A)和B=(^，i ,)表示目標(biāo)色域色彩原色460的色度坐標(biāo)(輸入 364)；
(A~)LR、Le和4表示目標(biāo)色域色彩原色460的所需亮度；
(e)W= (rx, Wy)表示顯示器系統(tǒng)300的目標(biāo)白點(diǎn)的色度坐標(biāo)(輸入364)；
(f)^表示顯示器系統(tǒng)300的目標(biāo)白點(diǎn)的所需亮度(輸入364)；以及
(g)σ、A和r表示分配給每個(gè)SSL設(shè)備322、3M和326以實(shí)現(xiàn)顯示器系統(tǒng)300的所期望的目標(biāo)色域(輸入363)和白點(diǎn)亮度(輸入364)所需的色彩時(shí)隙周期420的分?jǐn)?shù)。注意，小寫字母指代SSL設(shè)備的色彩，大寫字母指代合成色彩，并且所有色彩的亮度由用色彩名稱做下標(biāo)的Z表示。層級(jí)0 ；校準(zhǔn)和初始化
在顯示器系統(tǒng)300的初始校準(zhǔn)期間將測(cè)量SSL設(shè)備322、324和3 色彩原色440( SSL 色域)的色度坐標(biāo)r、g和力以及亮度4、Z,和、，并且在顯示器系統(tǒng)300的初始化期間將該色度坐標(biāo)和亮度作為輸入362提供給分級(jí)復(fù)用功能塊360。在顯示器系統(tǒng)300的初始化期間還將輸入363和輸入364提供給分級(jí)復(fù)用功能塊360，其中輸入363傳送目標(biāo)色域色彩原色的色度坐標(biāo)/P、G和i 以及亮度Lr、Lg和Lb,輸入364傳送所期望的白點(diǎn)色度坐標(biāo)W和亮度1『在顯示器系統(tǒng)300的初始化期間將把輸入362、363和364的值存儲(chǔ)到分級(jí)復(fù)用功能塊360內(nèi)部以在后續(xù)操作期間使用。
層級(jí)1處理色域控制
使用SSL設(shè)備322、3M和3 色彩原色440的外部提供的色度坐標(biāo)值r、g和力(輸入362)，分級(jí)復(fù)用功能塊360確定每個(gè)色彩時(shí)隙周期420內(nèi)將接通每個(gè)SSL設(shè)備322、 3 和326以合成目標(biāo)色域色彩原色和i (輸入363)的SSL工作周期430的數(shù)目
φ&β、if'"和f1^。基于每個(gè)色彩時(shí)隙周期420內(nèi)的SSL工作周期430的總數(shù)目以及分
數(shù)值〃、々和r來(lái)確定每個(gè)色彩時(shí)隙周期420的值、<ff’3和f。例如，如果每個(gè)
色彩時(shí)隙周期420包括16個(gè)SSL工作周期430并且值a ,=0. 1875 (其表示分配給所合成綠色原色的、在其期間接通紅色SSL以便合成目標(biāo)色域綠色原色的色彩時(shí)隙周期420的分
數(shù))，則< =3。在該示例中，如果/^=0.875 (其表示分配給所合成綠色原色的、在其期間
接通綠色SSL以便合成目標(biāo)色域綠色原色的色彩時(shí)隙周期420的分?jǐn)?shù))，則< =14。類似
地，如果在該示例中re=0.0625 (其表示分配給所合成綠色原色的、在其期間接通藍(lán)色SSL
以便合成目標(biāo)色域綠色原色的色彩時(shí)隙周期420的分?jǐn)?shù))，則< 二1。因此在該示例中，通過(guò)
在分配給所合成綠色(O色彩原色的色彩時(shí)隙周期420期間同時(shí)在三(3)個(gè)SSL工作周期 430期間接通紅色SSL設(shè)備322，在十四(14)個(gè)SSL工作周期430期間接通綠色SSL設(shè)備 324并且在一(1)個(gè)SSL工作周期430期間接通藍(lán)色SSL設(shè)備3 來(lái)合成目標(biāo)色域綠色W) 原色。可替選地，諸如在其中每個(gè)色彩時(shí)隙周期420包括16個(gè)SSL工作周期430的先前示例中，給定每個(gè)色彩時(shí)隙周期420的SSL工作周期430數(shù)目的指定值，可以使用4-位脈寬調(diào)制(PWM)技術(shù)分別直接根據(jù)同時(shí)的時(shí)間復(fù)用比率a G、和的二進(jìn)制值來(lái)確定值
ξ、《和if。層級(jí)1中創(chuàng)建的時(shí)間復(fù)用色彩時(shí)隙420將形成合成原色460 {R, Rifl，參見(jiàn)圖4的圖示，在這些時(shí)間復(fù)用色彩時(shí)隙420期間將同時(shí)接通SSL設(shè)備322、3M和326的色彩原色
440 {r,g,b}達(dá)到時(shí)間持續(xù)時(shí)間亡At7、if^和f^。同時(shí)的時(shí)間持續(xù)時(shí)間<AS、<^和
Φ°·Β將由分級(jí)復(fù)用功能塊360的色彩處理模塊確定，并且所得到的合成原色460 {R, G,B]
的亮度將在分級(jí)復(fù)用功能塊360的亮度模塊中確定。下文給出了對(duì)分級(jí)復(fù)用功能塊360的時(shí)間調(diào)制模塊和亮度模塊的詳細(xì)功能描述。這兩個(gè)模塊典型地將實(shí)現(xiàn)為作為分級(jí)復(fù)用功能塊360的一部分的高速邏輯。時(shí)間調(diào)制樽塊如前面解釋的，為了合成目標(biāo)色域色彩原色460 {R, G,瀏，將以比率{>，β，Y }在時(shí)間上組合SSL設(shè)備322、3Μ和326的色彩原色440 \r,g, b}，從而它們的組合光通量產(chǎn)生所需的目標(biāo)色域色彩色度坐標(biāo)。下面的等式(1)中示出了用于該時(shí)間調(diào)制合成的等式
R = CC^r+ β ^g + ^jjb(1.1)
G = aeT + fisg + rs^(1. 2)
B = K3T+ ^g+ ^b(1. 3)對(duì)于每個(gè)合成色彩原色460 {R,G,B}的未知比率{>，/ ，r}，獨(dú)立地求解這些等式中的每個(gè)。為了找到針對(duì)特定色彩原色(例如，綠色目標(biāo)色域原色們的比率1>，凡r}，基于SSL設(shè)備322、3M和幻6的色彩原色440 \r,g,b)的色度坐標(biāo)來(lái)使用等式(1. 2)。SSL設(shè)備322、3M和3 所生成的色彩原色440 {r,g,b}將不得不以該方式組合以產(chǎn)生目標(biāo)合成原色460 \R,G,B)的色度坐標(biāo)。例如，為了合成綠色目標(biāo)色域原色仏由表示的SSL設(shè)備322、3M和326的χ-坐標(biāo)的比率必須相加為綠色目標(biāo)色域χ-坐標(biāo)&。同樣，y_坐標(biāo) /> ~}的比率必須相加為目標(biāo)色域y_坐標(biāo)&。找到這些比率需要求解關(guān)于1>。β& rj的等式組(2)。
權(quán)利要求
1.一種基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，包括多個(gè)像素照明設(shè)備，用于在多個(gè)色彩時(shí)隙中的每個(gè)中照明多個(gè)像素，每個(gè)像素具有數(shù)字可控的接通/關(guān)斷狀態(tài)，所述像素照明設(shè)備使用固態(tài)光源；投影光學(xué)設(shè)備，被光學(xué)地耦合以放大由所述多個(gè)數(shù)字可控像素生成的圖像；脈寬調(diào)制(PWM)塊，被耦合到所述像素照明設(shè)備以控制每個(gè)數(shù)字可控像素的接通/關(guān)斷狀態(tài)；以及分級(jí)復(fù)用塊，被耦合以接收數(shù)字圖像數(shù)據(jù)和大量其它外部輸入并且以將控制和同步信號(hào)提供給所述多個(gè)像素照明設(shè)備和所述PWM調(diào)制功能塊以使所述多個(gè)數(shù)字可控像素響應(yīng)于所述圖像數(shù)據(jù)而生成圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固態(tài)光的投影顯示器，其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊被耦合以接受外部提供的圖像幀周期信號(hào)并且生成兩個(gè)較低等級(jí)的同步信號(hào)，第一同步信號(hào)傳送包括所述圖像幀周期的色彩時(shí)隙的時(shí)序，而第二同步信號(hào)傳送在所述多個(gè)色彩時(shí)隙中的每個(gè)中數(shù)字可控像素的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期的時(shí)序。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述多個(gè)像素照明設(shè)備為每個(gè)像素提供大量光色彩原色，每個(gè)像素照明設(shè)備被電耦合以接收時(shí)間控制信號(hào)以用于在每個(gè)色彩時(shí)隙中與各自的接通/關(guān)斷工作周期的時(shí)序同步地在時(shí)間上控制所述像素照明設(shè)備的每個(gè)像素的所述接通/關(guān)斷狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述像素照明設(shè)備針對(duì)不同的光色彩原色并且在不同的色彩時(shí)隙周期期間以不同的接通/關(guān)斷工作周期同時(shí)操作。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊在每個(gè)像素照明設(shè)備光色彩原色的所述多個(gè)色彩時(shí)隙中的每個(gè)期間計(jì)算為合成目標(biāo)白點(diǎn)所需的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述脈寬調(diào)制(PWM)塊被耦合以接收指定每個(gè)圖像像素接通/關(guān)斷狀態(tài)的1-位字段、色彩時(shí)隙同步信號(hào)和指定色彩時(shí)隙周期的數(shù)目以應(yīng)用于該圖像像素接通/關(guān)斷狀態(tài)1-位字段來(lái)控制數(shù)字可控像素的數(shù)字控制字。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述多個(gè)像素照明設(shè)備每個(gè)均提供大量光色彩原色中的一個(gè)，每個(gè)像素照明設(shè)備被電耦合以接收時(shí)間控制信號(hào)以用于在每個(gè)色彩時(shí)隙中與各自的接通/關(guān)斷工作周期的時(shí)序同步地在時(shí)間上控制每個(gè)像素照明設(shè)備的接通/關(guān)斷狀態(tài)；以及所述分級(jí)復(fù)用功能塊被耦合以與向所述脈寬調(diào)制(PWM)功能塊提供指定每個(gè)數(shù)字圖像像素的所述接通/關(guān)斷狀態(tài)的1-位字段以及指定色彩時(shí)隙周期的數(shù)目以應(yīng)用所傳送的 1-位字段數(shù)據(jù)的所述數(shù)字控制字同步地向所述像素照明設(shè)備提供所述接通/關(guān)斷狀態(tài)時(shí)間控制信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述多個(gè)像素照明設(shè)備提供大量光色彩原色，每個(gè)像素照明設(shè)備被電耦合以允許在每個(gè)色彩時(shí)隙中與各自的接通/關(guān)斷工作周期的時(shí)序同步地在時(shí)間上控制所述像素照明設(shè)備的接通/關(guān)斷工作周期；其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊被耦合以接受指定由所述多個(gè)像素照明設(shè)備生成的每個(gè)光色彩原色的亮度和色度(固態(tài)光源色域)的外部信號(hào)；以接受指定定義所述顯示器系統(tǒng)的目標(biāo)色域的色彩原色的亮度和色度的外部信號(hào)；以及以接受指定所述顯示器系統(tǒng)的目標(biāo)白點(diǎn)的亮度和色度的外部信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述固態(tài)光源具有固態(tài)光源色域，并且其中所述目標(biāo)色域完全包含在所述固態(tài)光源色域內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述目標(biāo)色域是NTSC 或者HDTV顯示器系統(tǒng)色域標(biāo)準(zhǔn)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述多個(gè)像素照明設(shè)備提供大量光色彩原色，每個(gè)像素照明設(shè)備被電耦合以允許在多個(gè)色彩時(shí)隙中的每個(gè)中與各自的接通/關(guān)斷工作周期的時(shí)序同步地在時(shí)間上控制每個(gè)像素照明設(shè)備的接通/關(guān)斷狀態(tài)；以及其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊被耦合以在由所述多個(gè)像素照明設(shè)備生成的每個(gè)光色彩原色的每個(gè)色彩時(shí)隙期間計(jì)算為合成定義所述目標(biāo)色域的每個(gè)色彩原色所需的同時(shí)接通/ 關(guān)斷工作周期。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊在每個(gè)圖像幀周期內(nèi)將許多色彩時(shí)隙分配給每個(gè)合成色彩原色。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中其中所述脈寬調(diào)制(PWM)塊被耦合以接收指定每個(gè)圖像像素接通/關(guān)斷狀態(tài)的1-位字段、色彩時(shí)隙同步信號(hào)以及指定色彩時(shí)隙周期數(shù)目以應(yīng)用圖像像素接通/關(guān)斷狀態(tài)ι-位字段來(lái)控制每個(gè)像素的狀態(tài)的數(shù)字控制字；以及其中所分配數(shù)目的色彩時(shí)隙傳送所述數(shù)字圖像數(shù)據(jù)中的使用所述1-位字段的每個(gè)圖像像素的灰度值的多位字的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述色彩時(shí)隙包括許多像素照明設(shè)備接通/關(guān)斷工作周期以合成所述目標(biāo)色域色彩原色。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊使分配給目標(biāo)色域色彩原色的色彩時(shí)隙交織以減少將由分配給相同合成色彩原色的色彩時(shí)隙的過(guò)度時(shí)間鄰接所引起的時(shí)間散斑。
16.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述脈寬調(diào)制(PWM)塊被耦合以接收指定每個(gè)圖像像素接通/關(guān)斷狀態(tài)的1-位字段、 色彩時(shí)隙同步信號(hào)以及指定色彩時(shí)隙周期的數(shù)目以應(yīng)用圖像像素接通/關(guān)斷狀態(tài)ι-位字段來(lái)控制每個(gè)像素的反射狀態(tài)的數(shù)字控制字；以及所述分級(jí)復(fù)用功能塊通過(guò)在分配給與包括每個(gè)圖像像素的零值的1-位字段相關(guān)聯(lián)的任何合成色彩原色的色彩時(shí)隙期間關(guān)斷所有像素照明設(shè)備來(lái)插入黑色原色。
17.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊執(zhí)行三個(gè)層級(jí)的處理，由此在被稱為色域控制層級(jí)的第一處理層級(jí)中，通過(guò)將由外部輸入提供的像素照明設(shè)備的本色彩原色的色度和亮度值映射到由外部輸入提供的目標(biāo)色域色彩原色的色度和亮度值來(lái)計(jì)算每個(gè)像素照明設(shè)備的為合成目標(biāo)色域所需的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期；在被稱為白點(diǎn)控制層級(jí)的第二處理層級(jí)中，修改所述第一處理層級(jí)中計(jì)算的像素照明設(shè)備的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期以并入由外部輸入提供的所需白點(diǎn)的色度和亮度值；以及在被稱為亮度控制層級(jí)的第三處理層級(jí)中，進(jìn)一步修改在所述第二處理層級(jí)中計(jì)算的像素照明設(shè)備的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期以并入由外部輸入提供的顯示器系統(tǒng)白點(diǎn)的亮度調(diào)整。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊包括兩個(gè)處理模塊，由此在每個(gè)層級(jí)的被稱為時(shí)間調(diào)制模塊的第一處理模塊中，計(jì)算像素照明設(shè)備的為合成目標(biāo)色域所需的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期；以及在被稱為亮度模塊的第二處理模塊中，修改像素照明設(shè)備的所計(jì)算的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期以合成顯示器系統(tǒng)白點(diǎn)亮度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊執(zhí)行三個(gè)處理層級(jí)，每個(gè)處理層級(jí)在控制所述顯示器系統(tǒng)的僅一個(gè)性質(zhì)即目標(biāo)色域、白點(diǎn)或亮度方面是層級(jí)獨(dú)立的；通過(guò)不更改所述顯示器系統(tǒng)的已設(shè)置于較高處理層級(jí)處的性質(zhì)，第二和第三處理層級(jí)中的每個(gè)是層級(jí)不變的以及每個(gè)處理層級(jí)是處理不變的，其中每個(gè)處理層級(jí)使用相同的兩個(gè)處理模塊，但是其中不同的輸入用于影響所述顯示器系統(tǒng)的不同性質(zhì)。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊執(zhí)行三個(gè)處理層級(jí)，其中所述色域控制和白點(diǎn)控制層級(jí)每個(gè)均通過(guò)按比例增加像素照明設(shè)備的所計(jì)算的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期使得這些接通/關(guān)斷工作周期中的最大者被設(shè)置為所述基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)的最大值，而使所述顯示器系統(tǒng)的亮度最大化。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述處理層級(jí)僅通過(guò)調(diào)整像素照明設(shè)備的接通/關(guān)斷工作周期并且不偏置或更改圖像數(shù)據(jù)灰度值來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)顯示器系統(tǒng)色域和白點(diǎn)亮度以及色度的控制。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中由于以較高的接通/ 關(guān)斷工作周期操作像素照明設(shè)備，因此所述處理層級(jí)使得所述基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)比直接以色彩順序方式使用固態(tài)光設(shè)備的顯示器系統(tǒng)更高水平的亮度和電能轉(zhuǎn)換效率。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述像素照明設(shè)備包括固態(tài)光源和反射類型的成像設(shè)備，所述成像設(shè)備包括被耦合用于在時(shí)間上控制其每個(gè)像素的反射狀態(tài)的多個(gè)微鏡或多個(gè)液晶單元。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中定義目標(biāo)色域的色彩原色包括至少紅色、綠色、藍(lán)青色、品紅色和黃色。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述多個(gè)像素照明設(shè)備提供大量光色彩原色，每個(gè)像素照明設(shè)備被電耦合以允許在多個(gè)色彩時(shí)隙中的每個(gè)中與各自的接通/關(guān)斷工作周期的時(shí)序同步地在時(shí)間上控制每個(gè)像素照明設(shè)備的接通/關(guān)斷狀態(tài)；以及所述分級(jí)復(fù)用功能塊被耦合以接受外部提供的圖像幀周期信號(hào)并且生成兩個(gè)較低等級(jí)的同步信號(hào)，第一同步信號(hào)傳送包括圖像幀周期的色彩時(shí)隙的時(shí)序而第二同步信號(hào)傳送在所述多個(gè)色彩時(shí)隙中的每個(gè)中像素照明設(shè)備的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期的時(shí)序，并且以在由所述多個(gè)像素照明設(shè)備生成的每個(gè)光色彩原色的每個(gè)色彩時(shí)隙期間計(jì)算為合成定義所述目標(biāo)色域的每個(gè)色彩原色所需的所述同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期；以及所述分級(jí)復(fù)用功能塊在每個(gè)像素照明設(shè)備光色彩原色的所述多個(gè)色彩時(shí)隙中的每個(gè)期間計(jì)算為合成目標(biāo)白點(diǎn)所需的所述同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期；以及所述分級(jí)復(fù)用功能塊在所述圖像幀周期期間將許多色彩時(shí)隙分配給合成目標(biāo)白點(diǎn)，該許多色彩時(shí)隙足以允許控制每個(gè)合成目標(biāo)色彩原色的飽和度水平。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，大量用于多投影儀陣列 (平鋪式)顯示器系統(tǒng)以跨越所顯示的圖像實(shí)現(xiàn)色彩和亮度均勻性。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)，其中所述分級(jí)復(fù)用功能塊響應(yīng)于外部輸入信號(hào)來(lái)補(bǔ)償與像素照明設(shè)備的操作溫度改變和老化相關(guān)聯(lián)的像素照明設(shè)備色彩和亮度偏移。
28.—種在基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)中使用的方法，所述基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)具有多個(gè)像素照明設(shè)備，用于在多個(gè)色彩時(shí)隙中的每個(gè)中照明多個(gè)像素，每個(gè)像素具有數(shù)字可控的接通/關(guān)斷狀態(tài)，所述像素照明設(shè)備使用固態(tài)光源；以及投影光學(xué)設(shè)備，被光學(xué)地耦合以放大由所述多個(gè)數(shù)字可控像素生成的圖像，所述方法包含在被稱為色域控制層級(jí)的第一處理層級(jí)中，通過(guò)將由外部輸入提供的像素照明設(shè)備的本色彩原色的色度和亮度值映射到由外部輸入提供的目標(biāo)色域色彩原色的色度和亮度值來(lái)計(jì)算每個(gè)像素照明設(shè)備的為合成目標(biāo)色域所需的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期；在被稱為白點(diǎn)控制層級(jí)的第二處理層級(jí)中，修改在所述第一處理層級(jí)中計(jì)算的像素照明設(shè)備的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期以并入由外部輸入提供的所需白點(diǎn)的色度和亮度值；以及在被稱為亮度控制層級(jí)的第三處理層級(jí)中，修改在所述第二處理層級(jí)中計(jì)算的像素照明設(shè)備的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期以并入由外部輸入提供的顯示器系統(tǒng)白點(diǎn)的亮度調(diào)整。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中每個(gè)處理層級(jí)在控制所述顯示器系統(tǒng)的僅一個(gè)性質(zhì)即目標(biāo)色域、白點(diǎn)或亮度方面是層級(jí)獨(dú)立的；通過(guò)不更改所述顯示器系統(tǒng)的已設(shè)置在較高處理層級(jí)處的性質(zhì)，第二和第三處理層級(jí)中的每個(gè)是層級(jí)不變的以及每個(gè)處理層級(jí)是處理不變的，其中每個(gè)處理層級(jí)使用相同的兩個(gè)處理模塊，但是其中不同的輸入用于影響所述顯示器系統(tǒng)的不同性質(zhì)。
30.根據(jù)權(quán)利要求四所述的方法，其中在每個(gè)層級(jí)的被稱為時(shí)間調(diào)制模塊的第一處理模塊中，計(jì)算像素照明設(shè)備的為合成所述目標(biāo)色域所需的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期；以及在被稱為亮度模塊的第二處理模塊中，修改像素照明設(shè)備的所計(jì)算的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期以合成顯示器系統(tǒng)白點(diǎn)亮度。
31.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的方法，其中色域控制和白點(diǎn)控制層級(jí)每個(gè)均通過(guò)按比例增加像素照明設(shè)備的所計(jì)算的同時(shí)接通/關(guān)斷工作周期使得將這些接通/關(guān)斷工作周期中的最大者設(shè)置為所述基于固態(tài)光的投影顯示器系統(tǒng)的最大值，而使所述顯示器系統(tǒng)的亮度最大化。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于高速分級(jí)復(fù)用基于SSL的顯示器系統(tǒng)的本色彩原色以便改進(jìn)該顯示器系統(tǒng)的色彩質(zhì)量和穩(wěn)定性以及亮度和效率的裝置、方法和系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H04N9/31GK102177720SQ200980140021
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月10日
發(fā)明者A·J·蘭宗, A·馬宗德, H·S·埃爾-古魯里, R·G·W·布朗 申請(qǐng)人:奧斯坦多科技公司