CN101233752A - 用于产生图像的系统和方法 - Google Patents

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CN101233752A CNA2006800274147A CN200680027414A CN101233752A CN 101233752 A CN101233752 A CN 101233752A CN A2006800274147 A CNA2006800274147 A CN A2006800274147A CN 200680027414 A CN200680027414 A CN 200680027414A CN 101233752 A CN101233752 A CN 101233752A
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Abstract

公开的实施例涉及用于产生图像的系统和方法。提供了一种方法，包括：使光通过投射透镜(28)指向屏幕(32)上的第一像素位置(60a)；以及移动投射透镜(28)，以使光指向屏幕(32)上的第二像素位置(66)，其中，第二像素位置(66)与第一像素位置(60a)沿对角线错开。

Description

用于产生图像的系统和方法
技术领域
本发明大体涉及产生图像。更具体地，本发明涉及用于增加所产生的图像的分辨率的系统和方法。
背景技术
这部分旨在向读者介绍本领域的各个方面，其可以涉及以下所描述的和/或要求的本发明的多个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以利于更好地理解本发明的多个方面。因此，应该理解，将被读到的这些综述是就此而论的，并不认为是现有技术。
投影系统通过改变所投射的光的颜色和色调(shade)来产生视频图像。投射系统的一个实例是数字光处理(“DLP”)系统。DLP系统采用被称为数字微镜器件(“DMD”)的光半导体来将视频投射到屏幕上。DMD典型的包括安装在微型枢纽(hinge)上的一排至少五十万或更多的微镜。这些微镜中的每一个均与屏幕上的一个被称为像素的点相关联。通过改变从这些微镜中的每一个所反射的光的总量，将视频图像投射到屏幕上是可能的。
电驱动这些枢纽安装的微镜中的每一个，或者照亮屏幕上的一点(即，“接通”特定的微镜)，或者通过将光发射至屏幕旁边的某处来使该特定的点变暗(即，“断开”该微镜)是可能的。进一步地，通过改变特定微镜被接通的时间总量，产生多种灰色色调是可能的。例如，如果微镜被接通的时间比其被断开的时间长，则与那个特定微镜相关联的像素将具有浅灰色；然而，如果特定微镜被断开比其被接通更加频繁，则那个特定像素将具有较深的灰色。以这种方式，通过每秒将每个微镜接通或断开几千次来产生视频。此外，通过在多个微镜上连续闪耀红色、绿色、及蓝色而不是白光，产生数以百万计的色调或颜色而不是灰色色调。
随着技术改进，对高分辨率成像的需求会增加。当前存在许多成像格式，例如，1080p、1080i、720p、480p、或480i。这些标准中的每一种的分辨率均不同。例如，1080i标准采用了多于两百万的像素来显示图像。利用足够多数目的微镜来生产DMD以支持更高分辨率的图像(例如，2百万个微镜)会是昂贵的。由于这个原因，已经开发了几种技术来帮助超过指定DMD上的微镜的数目的像素分辨率的显示(下面会更详细地描述)。
在传统系统中，DMD包括以行和列安排的正交的微镜栅格。屏幕上所显示的像素的总数是DMD上微镜的行数乘以列数。(即，DMD上微镜的数目和所显示的像素的数目之间是一一对应的)。
然而，由于投影系统中的DMD的成本是和DMD上微镜的数目成正比的，所以对于一个DMD而在屏幕上显示多于一个的像素是有利的。用于使其可行的一种技术是将从DMD反射的光的改变方向至显示屏幕上的多于一个的点。典型地，这通过机械地驱动可以在两个或更多投射位置之间移动的投射透镜来完成。例如，投射透镜可以首先将来自DMD上的微镜之一的光指向第一像素位置的显示屏幕。在显示了第一像素指定时间之后，可以驱动投射透镜以将来自同一个DMD微镜的光照射在第二像素位置上。该投射透镜在两个位置之间快速交替以显示各个像素。结果是在显示屏幕上的单独的位置中显示的第一和第二像素。
例如，可以将驱动器(actuator)配置为使光改变方向以在第一像素的右边或左边的位置上显示第二像素。类似地，还可以将驱动器配置为使光改变方向以在第一像素位置的上边或下边的点上显示第二像素。此外，通过添加第二驱动器，投射透镜组件在水平和垂直方向上均能够移动。换句话说，利用两个驱动器使DMD上的一个微镜在水平和垂直方向上均显示附加的像素，使可能来自一个驱动器的分辨率加倍。然而，第二驱动器的添加比一个驱动器的系统更加昂贵。增加来自一个驱动器的显示分辨率是所期望的。
发明内容
以下阐述了与公开的实施例的范围匹配的一些方面。应该理解，提出这些方面仅用于向读者提供本发明可能采用的一些形式的简短概要，这些方面并不用于限制本发明的范围。实际上，本发明可以包括在以下没有阐述的多个方面。
所公开的实施例涉及用于产生图像的系统和方法。图像显示单元可以包括：数字微镜器件，被配置为将通过投射透镜的光指向屏幕上的第一像素位置；以及投射透镜组件，被配置为移动投射透镜，从而将光指向屏幕上的第二像素位置，其中，第二像素位置与第一像素位置沿对角线错开(offset)。
附图说明
在阅读以下详细的描述并参考以下如图时，本发明的多个优点会变得显而易见，在附图中：
图1是根据本发明的实施例的图像显示单元的框图；
图2是根据本发明的实施例的像素阵列图案的示意图；以及
图3是示出根据本发明的实施例的用于产生图像的示例性技术的流程图。
具体实施方式
下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。致力于提供这些实施方式的简明扼要的描述，而并不在本说明书中描述实际实现的所有特性。应当意识到，在这种实际实施的任一开发中，如在任一工程或设计项目中，必须作出许多针对实施的决定以实现开发者的特定目的，例如，遵照与系统相关的和与商业相关的限制，从一个实现到另一个这些限制可以改变。此外，应当意识到，这种开发的努力可能是复杂且费时的，但对受益于本公开的那些普通技术人员来说，仍将是设计、制造以及生产的例行程序。
首先，转向图1，示出了根据一个实施例的被配置为显示图像的图像显示单元的框图，并且通常用参考标号10来表示该视频单元。在一个实施例中，图像显示单元10可以包括数字光处理(“DLP”)投影电视机。在另一个实施例中，图像显示单元10可以包括另一种形式的投影电视机或投影显示器。在又一个实施例中，以下描述的关于图像显示单元10的原理还可以用在打印机或用于产生图像的图像产生系统中。
图像显示单元10可以包括光源12。光源12可以包括一般被配置为将有色光38投射、照射、或指向数字微镜器件(“DMD”)18的任意适当形式的灯、灯泡、或有色LED。在一个实施例中，光源12可以包括诸如超高性能(“UHP”)灯的金属卤化物灯，其被配置为通过色轮照射白光以产生有色光38。在一个替代的实施例中，光源12可以包括能够投射有色光38的不同颜色的多个LED。
如所示，光源12将有色光38投射、照射、或指向DMD18。DMD18可以位于排列在光源12的光学视线内的数字光处理(“DLP”)电路板16上。DLP电路板16可以包括DMD18和处理器20。如上所述，DMD18可以包括多达五十万个或更多安装在微型电驱动枢纽上的微镜22，枢纽使得微镜22在接通位置和断开位置之间倾斜。
DMD18可通信(communicatively)地连接至处理器20。在一个实施例中，处理器20接收视频输入，并指示DMD18上的微镜接通或断开，以适合于产生视频图像。在替代的实施例中，处理器20可以位于图像显示单元10中的其他地方。处理器20可以通信连接至投射透镜组件30，从而处理器20可以使投射透镜组件30的操作与DMD18的操作同步。另外，处理器20还可以被配置为检测输入图像的格式，并相应地协调DMD18和投射透镜组件30的动作，这些在以下进一步描述。
返回到DMD18，将处于断开位置中的微镜(22)所反射的有色光38(以参考标号40标记)指向图像显示单元10中除了屏幕32之外的其他地方，例如，光吸收器14。同样地，在微镜22断开的同时，对应于断开的微镜22的屏幕32上的像素位置不接收所投射的有色光38。另一个方面，将处于接通位置中的微镜22所反射的有色光38(以参考标号36标记)反射到投射透镜组件30，然后将其投射到屏幕32上的像素位置。
投射透镜组件30可以包括投射透镜28，该投射透镜使反射的光36改变方向至屏幕32上。在一个实施例中，投射透镜28可以包括折镜(folded mirror)。投射透镜28还可以连接到能够关于轴移动投射透镜28的驱动器26。如上所述，处理器20可以调整和/或控制该驱动器移动。
转向图2，示出了根据一个实施例的关于DMD18和屏幕32的像素显示图案50的示意图。图2包括表示在显示器上的像素列和像素行的水平和垂直布置的正交栅格52。此外，旋转的(rotated)栅格54可以表示位于DMD18上的微镜22的各个行和列的子集。如前所述，处于接通位置中的微镜22反射的有色光38可以在被投射在屏幕32上作为像素用于观看之前，被反射到投射透镜30(以参考标号36标记)。点60a-60i可以表示在反射光36被DMD18改变方向并被投射透镜组件30指向第一位置中时所产生的屏幕32上的像素。
然而，如上所述，投射透镜组件可以使反射光36改变方向至屏幕32上的多个位置。如前所述，投射透镜组件30可以包括一个关于轴移动投射透镜17的驱动器26。投射透镜20移动时，该束反射光36可以移动到屏幕32上的第二像素。可以将第二像素显示在屏幕32上，其中，第二像素处于偏离第一像素位置60a一个偏移角56的位置处。例如，可以将第二像素显示在位置62、64、或66上。
将投射透镜组将30配置为使光沿对角线改变方向至屏幕32上的多个位置，使得将从一个微镜22显示多个像素。例如，为了产生第一像素，投射透镜组件30可以保持在其第一位置中，其中，反射光36被投射，以使投射在屏幕上的像素处于第一像素位置60a中。为了提供第二像素，可以沿着一个轴驱动投射透镜28以将反射光36对角移动到第二像素位置62，其中，第二像素位置与第一像素位置60a沿对角线错开。因此，可以将第二像素显示在屏幕32上与第一像素不同的行和不同的列中。在一个实施例中，可以将投射透镜组将30配置为沿着对角线路径58而以1.7倍于像素间距(pitch)的像素间隔以及63.43度的偏移角56来移动像素位置。然而，应该理解，图2中所示的像素位置是示例性的，在替代的实施例中，可以采用不同的偏移角50和/或像素间距。
在一个示例性的实施例中，可以将DMD18配置为显示多种HDTV图像格式(例如，720p和1080i)。因此，图3是示出根据实施例的用于产生图像720p或1080i图像的示例性的方法70的流程图。可以由显示单元10来执行方法70。如块72所示，方法70可以以视频单元10将一束反射光36指向屏幕32上的第一像素位置60a开始。接下来，如块74所示，投射透镜组件可以将投射透镜28驱动到第二位置，从而可以将该束反射光36(如果照射)从第一像素位置60a沿对角线移动到第二像素位置66。如块76所示，一旦已经驱动了投射透镜，则显示单元10就可以将光指向第二像素位置66。
如块78所示，在将光指向第二像素位置之后，处理器20可以确定显示格式是否为1080i。如块80所示，如果显示格式不是1080i(即，其为该示例性实施例中的720p)，则投射透镜组件30可以将投射透镜28驱动回第一位置，并循环返回块72。另一方面，如块82所示，如果显示格式是1080，则投射透镜组件30可以将投射透镜28驱动到第三位置，从而该束反射光36(如果照射)将从第一和第二像素位置60a和66沿对角线移动。如块84所示，一旦已经驱动了投射透镜，则显示单元10就可以将光指向第三像素位置62。类似地，接下来投射透镜组件可以将投射透镜28驱动到第四位置，从而该束反射光36(如果照射)将从第一、第二、及第三像素位置60a、62、及66沿对角线移动(块86)，然后显示单元10可以将光指向第四像素位置64。最后，如块80所示，投射透镜组件30可以将投射透镜28驱动回第一位置，并循环返回至块72。
应该理解，方法70仅仅是用于产生图像的一种示例性的方法。同样地，在替代的实施例中，像素位置或级数(progression)可以改变。例如，在一个替代的实施例中，可以将视频单元10配置为以那个顺序将像素位置60a、62、64、及66用于1080i，以及将像素位置60a和66用于720p。
上述方法可以使图像显示单元10显示多种视频格式(例如，1080i、720p、480i等)。在一个实施例中，处理器20可以翻译由图像显示单元10接收到的图像的图像格式。然后处理器20可以使DMD 18和投射透镜组件30的操作同步，以利用上述方法产生全分辨率图像。当接收到视频时，如果接收到的图像的视频格式具有比DMD 18上存在的微镜22更多的要显示的像素，则处理器20可以翻译输入格式，并自动使DMD 18和投射透镜组件30同步。
虽然已经通过附图中的实例示出了具体的实施例，并且将在本文进行详细的描述，但是本发明能允许各种各样的修改和替换形式。然而，应当理解，并不意味着本发明被限制为所披露的特定形式。相反地，本发明是覆盖落入由下面附加的权利要求所限定的本发明的范围和精神内的所有的修改、等同以及替换。

Claims (19)

1.一种方法，包括：
使光通过投射透镜(28)指向屏幕(32)上的第一像素位置(60a)；以及
移动所述投射透镜(28)，以使所述光指向所述屏幕(32)上的第二像素位置(66)，其中，所述第二像素位置(66)与所述第一像素位置(60a)沿对角线错开。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，移动所述投射透镜(28)包括驱动驱动器(26)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，移动所述投射透镜(28)包括移动所述投射透镜(28)，以使光指向第二像素位置(66)，所述第二像素位置与所述第一像素位置偏离大约63度的偏移角(56)。
4.据权利要求1所述的方法，其中，移动所述投射透镜(28)包括移动所述投射透镜(28)以使所述第一像素位置(60a)和所述第二像素位置(66)之间的间隔是所述第一像素的像素间距的大约1.7倍。
5.根据权利要求1所述的方法，包括移动所述投射透镜(28)以将光指向第三像素位置(62)，其中，所述第三像素位置(64)与所述第一像素位置(60a)沿对角线错开。
6.根据权利要求5所述的方法，包括移动所述投射透镜(28)以使光指向第四像素位置(64)，其中，所述第四像素位置(62)与所述第三像素位置(62)沿对角线错开。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，移动所述投射透镜(28)以使光指向第四像素位置包括将所述光移动所述第一像素的间距的大约0.4倍。
8.一种图像显示单元(10)，包括：
数字微镜器件(18)，被配置为使光通过投射透镜(28)指向屏幕(32)上的第一像素位置(60a)；以及
投射透镜组件(30)，被配置为移动所述投射透镜(28)以使光指向所述屏幕(32)上的第二像素位置(66)，其中，所述第二像素位置(66)与所述第一像素位置(60a)沿对角线错开。
9.根据权利要求8所述的图像显示单元(1 0)，其中，所述投射透镜组件包括：驱动器(26)，被配置为驱动所述投射透镜组件(30)以移动所述投射透镜(28)。
10.根据权利要求8所述的图像显示单元(10)，其中，所述投射透镜组件(30)被配置为移动所述投射透镜(28)，以使所述第二像素位置(66)沿着与所述第一像素位置(60a)相交的路径(58)，所述第二像素位置(66)与正交栅格(52)沿对角线错开偏移角(56)。
11.根据权利要求8所述的图像显示单元(10)，其中，所述投射透镜组件(30)被配置为以大约63度的偏移角(56)移动像素位置。
12.根据权利要求8所述的图像显示单元(10)，其中，所述投射透镜组件(30)被配置为以所述第一像素位置(60a)和所述第二像素位置(66)之间的间隔移动像素位置，其中，所述间隔是像素间距的大约1.7倍。
13.根据权利要求8所述的图像显示单元(10)，其中，所述投射透镜组件(30)被配置为以所述第一像素位置(60a)和所述第二像素位置(66)之间的间隔移动像素位置，其中，所述间隔是像素间距的大约0.4倍。
14.根据权利要求8所述的图像显示单元(10)，包括：处理器(20)，连接至所述数字微镜器件(18)和所述投射透镜组件(30)，其中，所述处理器(20)被配置为翻译输入视频格式，所述处理器(20)被配置为使所述数字微镜器件(18)与所述投射透镜组件(30)同步，以显示所述输入视频格式。
15.一种图像显示单元(10)，包括：
用于通过投射透镜(28)使光指向屏幕(32)上的第一像素位置(28)的装置；以及
用于移动所述投射透镜(28)，以使所述光指向所述屏幕
(32)上的第二像素位置(66)的装置，其中，所述第二像素位置(66)与所述第一像素位置(60a)沿对角线错开。
16.根据权利要求15所述的图像显示单元(10)，其中，用于移动所述投射透镜(28)的所述装置包括：用于移动所述投射透镜(28)以使所述第二像素位置(66)沿着与所述第一像素位置(60a)相交的路径、以及与正交栅格(52)沿对角线错开的装置。
17.根据权利要求15所述的图像显示单元(10)，其中，用于移动的所述装置包括：用于以大约63度的偏移角(56)移动所述屏幕(32)上的像素位置的装置。
18.根据权利要求15所述的图像显示单元(10)，包括用于移动屏幕(32)上的像素位置的装置，其中，所述第一像素位置(60a)和所述第二像素位置(66)之间的间隔为像素间距的大约1.7倍。
19.根据权利要求15所述的图像显示单元(10)，包括用于移动所述投射透镜(28)以使所述光指向第三像素位置(62)的装置，其中，所述第三像素位置(62)与所述第一像素位置(60a)根据权利要求15所述的图像显示单元(10)，包括用于移动所述投射透镜(28)以使所述光指向第四像素位置(64)的装置，其中，所述第四像素位置(62)与所述第一像素位置(60a)沿对角线错开。
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