CN101044766A

CN101044766A - 用于图像调节器的光学校准系统和方法

Info

Publication number: CN101044766A
Application number: CNA2005800303022A
Authority: CN
Inventors: 尤金·墨菲·奥唐奈
Original assignee: TTE Technology Inc
Current assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Priority date: 2004-09-24
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2025-09-21
Also published as: WO2006036727A1; EP1800496A1; CN101044766B; US7946718B2; US20070279537A1

Abstract

所披露的实施例涉及用于图像调节器的光学校准的系统和方法。更具体地，提供了视频单元(10)，包括：调节器(18)，用于在第一位置和第二位置之间调节投影透镜组件(16)；光电二极管组件(22)，用于成生成对应于当投影透镜组件(16)处于第一位置时产生的第一像素图案的第一电压，以及生成对应于当投影透镜组件(16)处于第二位置时的第二像素图案的第二点压；以及视频控制系统(26)，用于基于第一和第二电压调整第二位置的定位。

Description

用于图像调节器的光学校准系统和方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2004年9月24日提交的第60/613,068号临时美国申请的优先权

技术领域

本发明大体上涉及将视频图像投影到屏幕上。更具体地，本发明涉及用于光学校准视频显示单元中的像素偏移调节器的系统。

背景技术

本部分旨在引导读者了解可能涉及以下所述和/或要求的本发明的各个方面的技术的各个方面。在此的论述被认为有助于为读者提供背景信息以便于更好地理解本发明的各个方面。从而，应该明白，这些描述是就此而论，而不作为现有技术的范围。

基于投影的视频单元通过改变投射光的颜色和色调创建视频图像。基于投影的视频单元的一个实例是数字光处理(“DLP”)系统，其采用被称为数字微镜器件“DMD”的光半导体创建视频图像。基于投影的视频单元的另一个实例是液晶显示(“LCD”)投影系统，其将光投射通过一个或多个LCD面板来创建视频图像。多个第一代DLP和LCD系统都采用成像系统的分辨率和显示分辨率之间的1∶1对应关系。但是，生产保持该1∶1对应关系同时提供更高分辨率程序设计(programming)(诸如高清晰度电视“HDTV”)的DMD面板和LCD面板是很昂贵的。鉴于该原因，已经开发出了多种技术，有助于以高于从DMD或LCD面板本来可得到的分辨率的分辨率来显示视频图像。

像素偏移是一种这样的分辨率增强技术。在像素偏移中，使视频单元(诸如DMD或/和LCD)中的视频成像系统产生的光偏移，以聚焦在屏幕上的一个以上的像素位置。例如，在DLP系统中，可以将偏离微镜之一的反射的光对准第一像素位置，然后对准第二像素位置，然后回到第一像素位置等等，来增加DLP系统的分辨率以超过从DMD本来可得到的分辨率。典型地，可以通过机械调节的投影透镜或反射镜(可以在两个或多个不同位置之间偏移)来执行像素偏移。例如，在基于DLP的系统中，投影透镜组件首先将从DMD上的微镜中的一个到显示屏幕的光对准在第一像素位置。在显示了第一像素给定的一段时间后，可以启动投影透镜组件将来自同一DMD微镜的光投射到第二像素位置。投影透镜组件可以在两个位置之间快速地改变，以显示每个相应的像素。结果是第一和第二像素显示在显示屏上的不同位置中。

应该意识到，设计像素偏移系统的一个挑战是校准机械调节器，使得偏移后的像素显示在合适的位置。传统的校准系统采用其中用户利用测试图案调整像素偏移的开环系统或采用测量调节器的物理位移的闭环系统。不利的是，这些传统系统或者不可靠或者相对较贵。

本发明的实施例涉及用于校准视频单元中的像素偏移调节器的改进的系统和方法。

发明内容

以下描述与所披露的实施例的范围相当的一些方面。应该明白，这些方面仅用于为读者提供本发明可采用的一些形式的简要概括，且这些方面不用于限定本发明的范围。事实上，本发明可以包括以下没有描述的多个方面。

所披露的实施例涉及用于图像调节器的光学校准的系统和方法。更具体地，提供了一种视频单元，包括：调节器，用于在第一位置和第二位置之间调节投影透镜；光电二极管组件，用于生成对应于在投影透镜处于第一位置时产生的第一像素图案的第一电压，以及生成对应于在投影透镜处于第二位置时的第二像素图案的第二电压；以及视频控制系统，用于基于第一和第二电压调节第二位置的定位。

附图说明

本发明的优点将通过阅读以下详细描述和参考附图变得明显，附图中：

图1是根据本发明的实施例的用于校准像素偏移调节器的视频单元的框图；

图2示出根据本发明的实施例的结合非偏移像素图案的调节器校准组件；

图3示出根据本发明的实施例的结合偏移像素图案的调节器校准组件；以及

图4是示出根据本发明的实施例的用于调节器的光学校准的典型技术的流程图。

具体实施方式

以下将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的更简明的描述，没有在说明书中描述实际实现的所有特征。应该理解，在任何这样的实际实现的开发中(如在任何工程或设计项目中)，必须作出大量具体实现的决定，以实现开发者的具体目标(诸如符合系统相关和商业相关的约束)，其可以从一种实现变为另一种实现。而且，应该理解，这样的开发努力是复杂和耗时的，但是对于本领域技术人员来说仍将是具有本公开的优点的设计、制造、和加工的常规任务。

参考图1，示出了根据一个实施例的用于校准像素偏移调节器的视频单元的框图，并且其通常由参考标号10标明。在一个实施例中，视频单元10可以包括数字光处理(“DLP”)投影电视或投影仪。在另一个实施例中，视频单元10可以包括液晶显示(“LCD”)投影电视或投影仪。在再一个实施例中，视频单元10可以包括另一种合适形式的投影电视或显示器。

视频单元10可以包括光源引擎12。光源引擎12用于生成可以由成像系统14采用来创建视频图像的白色或有色光。光源引擎12可以包括任何合适形式的灯或能够投射白色或主要为白色的光的灯泡。在一个实施例中，光源引擎12可以是高亮度光源，诸如金属卤化物灯或汞蒸气灯。例如，光源引擎12可以包括由菲利普电子(Philips Electronics)生产的超高性能(“UHP”)灯。光源引擎12还可以包括用于将投射的白光转换成有色光的部件，诸如色轮、分色镜、偏光器、以及滤光器。而且，在可选的实施例中，光源引擎12可以包括能够生成有色光的部件，诸如发光二极管。

如上所述，光源引擎12可以用于将有色光投射、照射、或聚焦在成像系统14。成像系统14可以用于利用有色光创建适于在屏幕24上显示的图像。如下进一步的描述，成像系统14可以用于生成可以校准视频单元10中的像素偏移的一个或多个像素图案。在一个实施例中，成像系统14包括采用一个或多个DMD以利用有色光生成视频图像的DLP成像系统。在另一个实施例中，成像系统可以采用LCD投影系统。但是，应该理解，上述典型实施例不是唯一的，在可选实施例中，可以在视频单元10中采用任何合适形式的成像系统14。

如图1所示，成像系统14可以用于将图像投射至投影透镜组件16中。投影透镜组件16可以包括将由成像系统14创建的图像投射到屏幕24上的一个或多个透镜和/或反射镜。在一个实施例中，投影透镜组件16包括折叠反射镜。在视频单元10中，投影透镜组件还可以连接至能够使投影透镜组件16在轴附近偏移以有助于像素偏移的调节器18。在一个实施例中，调节器18可以用于使投影透镜组件16在两个位置之间偏移。在可选实施例中，调节器18可以用于使投影透镜组件在三个、四个或更多不同位置之间偏移。

如所述，从投影透镜组件16输出的光可以被引导至屏幕24或引导至调节器校准组件19。在一个实施例中，调节器校准组件19可以定位于视频单元10的过扫描区域中。调节器校准组件19可以包括光学目标板20和光电二极管组件22。如以下将要描述的，光学目标板20用于过滤或阻挡由投影透镜组件投射的光，以有助于调节器18的校准。在一个实施例中，光学目标板包括光栅，光栅包括以成像系统14的像素间距的一半的间隔、与像素图案成45度角并且与调节器18的主轴成直角在光学目标板20上蚀刻的一系列透明和不透明条纹(见图2和图3)。但是，应该理解，在光学目标板20上的精确图案在可选实施例中可以不同。而且，在一些实施例中，可以从视频单元10中省略光学目标板，并且可以在没有光学目标板20的情况下，使用光电二极管组件22校准调节器18。

如图1所示，光学目标板20可以在投影透镜组件16和光电二极管组件22之间定向。光电二极管组件22可以包括可以用于将从投影透镜组件16投射的光转换为电压的一系列光电晶体管或其他光敏传感器。如以下进一步描述的，视频单元10可以使用由光电二极管组件22生成的电压校准调节器18。

光源引擎12、成像系统14、调节器18、以及光电二极管组件22每一个都可以可通信地连接至用于控制调节器18的校准的视频控制系统26。视频控制系统26还可以包括一个或多个处理器、相关存储器、和/或其他合适的控制系统部件。视频控制系统26还可以包括屏上显示(“OSD”)图案发生器，如下所述，其用于生成有助于调节器18的校准的一个或多个视频图像或像素图案。而且，视频控制系统26还可以包括模数(“A/D”)转换器或适于将光电二极管组件22生成的电压转换成数字信号的其他部件，其中，视频控制系统26可以使用模数转换器校准调节器18。在一个实施例中，视频控制系统26可以用于执行软件或指令来校准调节器18。

如以下将进一步描述的，视频单元10可以用于通过比较当调节器18在非偏移位置时由光电二极管组件22生成的电压和当调节器18在偏移位置时生成的电压来校准调节器。从而，图2示出了根据一个实施例的、结合来自投影透镜组件18的投影(perspective)的非偏移像素图案的调节器校准组件19。为了简单起见，使用相同的参考标号标明先前参照图1所描述的那些特征。图2示出了在光电二极管组件22前的光学目标板20(只有不透明条纹可见)。透射到光电二极管组件22上的是标示为行30和行32的四行像素(所示的菱形框)。当调节器处于非偏移位置时，行30中的像素(用对角线划上阴影)通过光学目标板20的不可见条纹大部分可见。当调节器处于非偏移位置时，行32中的像素(用水平线划上阴影)大部分被不透明条纹遮蔽。

另一方面，图3是出了根据一个实施例的、结合来自投影透镜组件18的投影的偏移像素图案的调节器校准组件19。与图2相同，使用相同的参考标号标明参照先前附图所描述的那些特征。图3示出了通过调节器18使行30和行32移动了半个像素的偏移。如所示的，当调节器18偏移半个像素时，像素行30变为大部分被遮蔽，而像素行32大部分通过光学目标板20可见。如以下进一步描述的，视频单元10可以利用调节器18在偏移和非偏移位置中的通过光学目标板的可见性的差异，来校准调节器18。

图4是示出根据一个实施例的调节器的光学校准的典型技术的流程图。在一个实施例中，视频控制系统26可以与光源引擎12、成像系统14、调节器18、以及光电二极管组件22结合来执行技术40，以校准调节器使像素偏移半个像素宽度。如框42所示，技术40可以从成像系统14将光对准当调节器处于非偏移位置时通过光学目标板20大部分可见的位置开始。在一个实施例中，将光对准在大部分可见的非偏移像素位置包括生成像素图案，其中，行30中的像素被照亮(例如，白色或另一种颜色)而行32未被照亮(即，黑色)。一旦行30中的像素已经被照亮，视频控制系统26就可以在照亮行30中的像素时测量由光电二极管组件22生成的电压。

接下来，视频控制系统26可以引导调节器18将投影透镜组件16移动至偏移位置，如框46所示。一旦调节器18已经移动，视频控制系统26可以引导成像系统14来照亮当调节器18处于偏移位置时应该大部分可见的像素位置。在一个实施例中，将光对准当调节器处于偏移位置时大部分可见的像素位置包括：照亮行32中的像素，不照亮行30中的像素位置。在照亮行32中的像素后，视频控制系统26可以如框50所示测量由光电二极管组件22生成的电压。如果在框44中所测量的电压和在框50中所测量的电压在预定误差等级内匹配，则如框54中所示，视频控制系统26可以确定适当地校准调节器18的偏移来使像素偏移半个像素。

但是，如果在框44中所测量的电压和在框50中所测量的电压在预定错误等级内不匹配，则表明调节器18没有被适当地校准。因而，视频控制系统26可以如框56所示调整调节器18的偏移值。在一个实施例中，调整调节器18的偏移值可以包括增加或减少投影透镜组件16的位移。在已经调整了调节器18的偏移值后，技术40可以循环回到框46，以确定调整后的偏移值是否是正确的校准。技术40继续以该方式执行，直到当调节器处于偏移位置时由光电二极管产生的电压与当调节器处于非偏移位置时由光电二极管产生的电压在预定误差范围内匹配。但是，应该理解，为了校准调节器18可以进行多次调整。

虽然以上根据以半个像素的一个偏移位置校准调节器18描述了技术40，但在可选实施例中，视频单元10还可以用于校准多个偏移位置。例如，一旦视频控制系统26已经确定了用于半个像素偏移的正确调节器位置，视频控制系统26就可以使用该位置来确定调节器18的中间位置。可选地，可以以对应于调节器18的多个位置的目标光电二极管电压对视频控制系统26进行编程，并且视频控制系统26校准调节器18的位移以在光电二极管组件中生成目标电压。此外，当使用光学目标板20描述技术40时，在可选实施例中，视频控制系统可以用于仅基于像素图案校准调节器18。

虽然已经通过附图中的实例示出了具体实施例并将在本文中进行详细描述，但本发明允许有多种修改和可选形式。但是，应该明白，本发明不限于所披露的特定形式。相反，本发明覆盖所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等价物和替换。

Claims

1.一种视频单元(10)，包括：

调节器(18)，用于在第一位置和第二位置之间调节投影透镜组件(16)；

光电二极管组件(22)，用于生成对应于当所述投影透镜组件(16)处于所述第一位置时产生的第一像素图案的第一电压，以及生成对应于当所述投影透镜组件(16)处于所述第二位置时的第二像素图案的第二电压；以及

视频控制系统(26)，用于基于所述第一和第二电压调整所述第二位置的定位。

2.根据权利要求1所述的视频单元(10)，其中，所述视频控制系统(26)用于调节所述第二位置的定位，直到所述第二电压与所述第一电压大致匹配。

3.根据权利要求1所述的视频单元(10)，包括成像系统(14)，其中，所述成像系统用于产生所述第一像素图案和所述第二像素图案。

4.根据权利要求1所述的视频单元(10)，包括光学目标板(20)，其中，所述光学目标板(20)包括两个或多个不透明条纹，所述不透明条纹用于部分地遮蔽所述第一像素图案或所述第二像素图案。

5.根据权利要求1所述的视频单元(10)，其中，所述调节器(18)用于在所述第一位置、所述第二位置、和第三位置之间调节投影透镜组件(16)。

6.根据权利要求1所述的视频单元(10)，其中，所述视频控制系统(26)包括模数转换器，以将所述第一电压和所述第二电压转换成数字信号。

7.根据权利要求1所述的视频单元(10)，其中，所述视频单元(10)包括数字光处理系统。

8.根据权利要求1所述的视频单元(10)，其中，所述视频单元(10)包括液晶显示系统。

9.一种方法，包括：

(a)将透过投影透镜组件(16)的光对准光电二极管组件(22)上的第一位置；

(b)测量由所述光电二极管组件(22)产生的第一电压；

(c)将所述投影透镜组件(16)调节至第一偏移位置；

(d)将透过所述投影透镜组件(16)的光对准所述光电二极管(22)上的第二位置；

(e)测量由所述光电二极管(22)产生的第二电压；以及

(f)基于所述第一电压和所述第二电压调整所述第一偏移位置的定位。

10.根据权利要求9所述的方法，包括：

(g)将所述投影透镜组件(16)调节至调整后的第一偏移位置。

11.根据权利要求10所述的方法，包括重复步骤(d)-(g)，直到所述第一电压与所述第二电压大致匹配。

12.根据权利要求9所述的方法，其中，以所述的顺序执行所述步骤。

13.根据权利要求9所述的方法，其中，使透过所述投影透镜组件(16)的光对准所述第一位置包括：使光透过设置在所述投影透镜组件(16)和所述光电二极管组件(22)之间的光学目标板(20)对准所述第一像素图案中的像素。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，使光透过所述光学目标板(20)对准像素包括：引导光透过包括多个不透明条纹的光学目标板(20)。

15.根据权利要求9所述的方法，包括：

(g)将所述投影透镜组件(16)调节到第二偏移位置，其中，所述第二偏移位置在所述投影透镜组件(16)的初始位置和所述第一偏移位置之间。

16.一种视频单元(10)，包括：

用于使透过投影透镜组件(16)的光对准光电二极管组件(22)上的第一位置的装置；

用于测量由所述光电二极管组件(22)产生的第一电压的装置；

用于将所述投影透镜组件(16)调节到第一偏移位置的装置；

用于使透过所述投影透镜组件(16)的光对准所述光电二极管组件(22)上的第二位置的装置；

用于测量由所述光电二极管组件(22)产生的第二电压的装置；以及

用于基于所述第一电压和所述第二电压调整所述第一偏移位置的定位。

17.根据权利要求16所述的视频单元(10)，包括：

用于将所述投影透镜组件(16)调节至调整后的第一偏移位置的装置。

18.根据权利要求16所述的视频单元(10)，其中，用于使透过所述投影透镜组件(16)的光对准所述第一位置的装置用于使光透过设置在所述投影透镜组件(16)和所述光电二极管组件(22)之间的光学目标板(20)对准第一像素图案中的像素。

19.根据权利要求16所述的视频单元(10)，其中，用于使光透过所述光学目标板(20)对准像素的装置用于引导光透过包括多个不透明条纹的光学目标板(20)。

20.根据权利要求16所述的视频单元(10)，包括：

用于将所述投影透镜组件(16)调节至第二偏移位置的装置，其中，所述第二偏移位置位于所述投影透镜组件(16)和所述第一偏移位置之间。