CN101297558A

CN101297558A - 显示装置中的位权重调整

Info

Publication number: CN101297558A
Application number: CNA2005800519116A
Authority: CN
Inventors: 布伦特·霍夫曼
Original assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Priority date: 2005-11-09
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2025-11-09
Also published as: DE602005023075D1; US20080316318A1; WO2007055694A1; US7887200B2; EP1952642A1; EP1952642B1; CN101297558B

Abstract

所公开的实施例涉及在显示装置(10)中调整位权重的方法和设备。本发明提出一种用于在显示装置(10)中校准光输出的方法，该方法包括：显示第一视频图案(34)，第一视频图案(34)包括第一像素集合，第一像素集合被划分为第一像素子集(36a)和第二像素子集(36b)，第一像素子集(36a)具有第一强度水平，第二像素子集(36b)具有对应于全断开状态的强度水平；测量与第一视频图案(34)相关联的第一光输出值；显示第二视频图案(38)，第二视频图案(38)包括第二像素集合，第二像素集合中的每一个均具有对应于第一强度水平的一部分的第二强度水平，第二强度水平的分数值被确定为使得与第二视频图案(38)相关联的第二光输出值等于第一光输出值；测量第二光输出值；以及调节LSB的分数值以使第二光输出值与第一光输出值一致。

Description

显示装置中的位权重调整

技术领域

本发明整体涉及数字成像系统。更具体地，本发明涉及一种用于在实现像素偏移技术的数字成像系统中调整位权重(aligning bitweight)的系统和方法。

背景技术

这部分用于向读者介绍可能与以下所描述和/或所要求的本发明的各个方面有关的技术的各个方面。相信这部分讨论有助于向读者提供有利于更好的理解本发明的各个方面的背景信息。因此，应当理解，将读到的这些综述是就此而论的，并不认为是现有技术。

数字成像系统所固有的共同问题在于它们限于能够被显示的位的数量。换句话说，它们的位数是有限的。位数上的这种限制会引起对图像轮廓分辨率的限制。这在本质上限制了可以显示的颜色数目和光强范围，妨碍了显示更平滑的图像。为了增大图像显示系统的分辨率，需要增加位数。

在利用像素偏移技术的数字微镜器件(“DMD”)中，限制位深度的一个参数是最低有效位(“LSB”)的值。LSB表示对于给定视频帧可以接通像素的最小时间量。获得更好的位深度或增大可以被显示的位数的一种方法是生成分数位(fractional bit)。例如，通过在显示LSB的间隔(interval)期间衰减光源，可以在比由LSB表示的时间更短的时间间隔上来控制诸如光强的参数。然而，一旦实现这些分数位，必须将它们定标(scale)为LSB，以获得符合光传输曲线的视频。在没有对分数位进行适当的定标或校准的情况下，即使通过增加位深度，所显示的图像内的取轮廓也可能持续。因此，需要将这些分数位校准或适当地定标为希望的LSB(natural LSB)的系统和方法。

发明内容

下面给出与所公开的实施例的范围相当的一些方面。应当理解，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，这些方面不用于限制本发明的范围。实际上，本发明可以包括下面可能没有给出的多个方面。

所公开的实施例涉及一种用于在显示装置中进行位权重调整的系统和方法。一种用于校准光的方法包括：显示第一视频图案，第一视频图案包括第一像素集合，第一像素集合被划分为第一像素子集和第二像素子集，第一像素子集具有第一强度水平，第二像素子集具有对应于全断开状态(fully off state)的强度水平；测量与第一视频图案相关联的第一光输出值；显示第二视频图案，第二视频图案包括第二像素集合，第二像素集合中的每一个都具有对应于第一强度水平的一小部分的第二强度水平，第二强度水平的分数值被确定为使得与第二视频图案相关联的第二光输出值将(intend to)等于第一光输出值；测量第二光输出值；以及调节LSB的分数值以使第二光输出值与第一光输出值一致(converge)。

附图说明

在阅读以下的详细描述时以及参考附图时，本发明的优点可以变得显而易见，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的示例性数字成像系统的框图；

图2是根据本发明的实施例的光输出的示例性表示；

图3是根据本发明的实施例的示例性像素偏移视频图案；

图4是根据本发明的实施例的示例性像素偏移视频图案；以及

图5是示出根据本发明的实施例的用于进行位加权的示例性方法的流程图。

具体实施方式

下面将描述本发明的一个或多个特定实施例。为了提供这些实施例的简明描述，在本说明书中没有描述实际实施的所有特征。应当了解，在任何这种实际实施的开发过程中，与在任何的工程或设计项目中一样，必须进行许多实施所特定的判决，以达到开发者的特定目标(诸如，符合随着实施而变的系统相关和行业相关的限制)。另外，应当了解，这种开发工作可能复杂且费时，但对受益于本公开的普通技术人员来说，仍然是设计、生产、及制造的常规工作。

参考图1，示出了根据本发明的一个实施例的示例性数字成像系统的框图，并通常用参考标号10来标明。数字成像系统10包括将光照射到或引导至成像系统14的光引擎12。在一个实施例中，光引擎12可以包括被配置为照射白光的诸如超高性能(“UHP”)灯的金属卤化物灯。

成像系统14可以是数字微镜器件(“DMD”)或液晶器件(“LCD”)。在DMD器件的情况下，成像系统可以包括高达五十万或更多的微镜。这些微镜安装在被电驱动以使微镜在“接通”位置和“断开”位置之间倾斜的微镜枢纽(hinge)上。每个微镜都代表显示在屏幕20上的一个像素。对于给定视频，帧像素可被接通的最小时间通常称为LSB。

由调节器18控制的投影透镜组件16接收经过成像系统14或从成像系统反射的光，并将其引导至(direct to)屏幕20。调节器18和投影透镜组件16使图像显示单元能够实现像素偏移技术。在像素偏移的过程中，通过调整调节器18以使投影透镜沿着轴轻微倾斜，可以将单个像素显示在屏幕20的多个位置上。由于视觉暂留，人眼察觉不到像素的移动。因此，单个像素看上去像是多个像素，且像素偏移有效地使数字成像系统10可利用的像素数目成倍增加。

为了执行像素偏移，视频控制系统24可以通过调节器18来调整(coordinate)透镜的运动。利用单个调节器18，对于一个像素，可以获得至少两个位置。例如，透镜可以将像素引导至屏幕20上的特定位置。然后，调节器18操纵透镜以将像素引导至屏幕20上的第二位置并随后回到初始位置。该过程重复得非常快，以致人眼不能察觉两个位置之间的运动，并且如之前所阐述的，像素偏移技术有效地增加了显示在屏幕上的图像的分辨率。

经过投影透镜组16的光被引导至屏幕20上作为观察者所观看的图像。图像显示单元10可以被设计为提供过扫描，其中，光被投射到比用户可在屏幕20上看到的区域更大的区域。例如，光可以被投射到屏幕的边框(未示出)后面的区域。光电二极管组件22可以被定位为接收光而不影响显示在屏幕20上的图像。

光电二极管组件22被配置为检测给定视频帧中的来自光源12的光输出量。在接收到来自投影透镜组件16的光时，光电二极管组件22产生对应于光输出的电压。电压被转换为相应的数字信号并被引导至视频控制系统24。

视频控制系统24控制显示在屏幕20上的图像。其中，如上面所描述的以及如所示出的，视频控制系统控制光源12、调节器、及成像系统14，以在屏幕20上产生图像。在控制光源12的过程中，视频控制系统24控制光输出强度。具体地，可以减小光输出强度以获得分数LSB值。另外，可以微调光源12的光输出以将分数LSB适当地定标为希望的LSB值。

返回到光电二极管组件22，它与视频控制系统24进行通信。具体地，光电二极管组件22以对应于给定视频帧中的光输出量的数字信号的形式向视频控制系统24提供反馈。在显示分数LSB时，视频控制系统24对所接收到的数字信号的值进行比较，然后确定增大或减小光引擎12的光输出量，这将在下面更加详细地讨论。

现在转向图2，示出了根据本发明的实施例的光输出的示例性表示，通常用参考标号26来标明。更具体地，所示出的完整LSB(full LSB)与光输出有关，完整LSB代表光引擎的100％输出。衰减完整LSB，以实现具有1/2和1/4 LSB光输出的分数LSB。由LSB 28示出完整LSB的光输出，其中，没有光的衰减。如所示出的，将光衰减一半以产生1/2 LSB 30，以及将光衰减四分之三以产生1/4 LSB 32。以这种方式衰减光输出以生成分数LSB实质上增加了显示图像可利用的位的数量。然而，在生成之后，相对于希望的LSB，必须对分数位适当地进行加权，以利于保证精确的光传输曲线。

参考图3，示出了示例性像素偏移视频图案，并通常用参考标号34来标明。具体地，像素偏移视频图案34包括金刚石状的像素阵列，其具有第一像素位置36a和从第一像素位置36a偏移并部分叠加在第一像素位置上的第二像素位置36b。

在图3中，当像素位于第一像素位置36a中时，其具有为1的值，1代表一个完整LSB的值。可替换地，当像素位于第二像素位置36b中时，像素具有为0的值，0代表0 LSB或者没有光被引导至屏幕。像素偏移视频图案34的结果是组成视频帧的全部像素的一半具有为1的LSB值，而另一半具有为0的值。因此，像素偏移视频图案34的总光输出是一半LSB。因此，通过光电二极管组件22可以测量视频图案的总光输出。如下面所讨论的，可以将这个希望的LSB值与分数像素的分数位权重值进行比较。

图4是根据本发明的实施例的示例性像素偏移视频图案，通常用参考标号38来标明。除了组成视频帧的所有像素均具有一半LSB的光输出值之外，无论从哪方面来看，像素偏移视频图案38均与图3的像素偏移视频图案34一样。具体地，第一像素位置36a上的像素具有一半LSB的值，同时第二像素位置36b上的所有像素也具有一半LSB的值。像素偏移视频图案38的总光输出应等于视频图案34的一半LSB。可以由光电二极管组件22来测量来自像素偏移视频图案38的总光输出，光电二极管组件产生对应于其接收到的光量的电压电平。电压电平被转换为数字信号并被发送到视频控制系统24。

视频控制系统24将由视频图案38产生的一半LSB值与从图3所示的像素偏移视频图案34获得的普通的一半LSB值进行比较。这两个像素偏移视频图案的比较使得视频控制系统24能够调节来自光源12的光输出，以利用希望的LSB校准分数位。校准需要使视频图案38的值与像素偏移视频图案34的值一致。这种将分数位加权为希望的LSB利于保证更平滑的图像并减少取轮廓。

一旦一半LSB光输出水平被校准并利用希望的LSB被适当定标，则可以重复该过程以适当定标诸如四分之一LSB的其他分数LSB。例如，为了定标四分之一LSB，将使用校准的一半LSB来替代图3的视频图案34中的一个LSB，并使用四分之一LSB来替代图4的视频图案38的一半LSB。所有其他过程保持和上述的一样。

转向图5，示出了说明根据本发明的实施例的用于位加权的示例性方法的流程图，通常用参考标号40来标明。具体地，该流程图示出了利用像素偏移技术在图像显示装置中保证分数位的适当位加权的步骤。在一个实施例中，该方法40可以在图像显示单元10的启动时执行。可替换地，视频控制系统24和发动机12结合光电二极管组件22可以即时(on the fly)或者在操作时执行方法40以保证连续适当的分数位定标。

如框42所示，方法40可以在器件接通时开始。最初，形成视频图案34，其中，利用1LSB的光输出将像素显示在第一像素位置36a中，而利用0 LSB或在全断开状态将像素显示在第二像素位置36b中。如框48所示，此时可以从光电二极管读取电压输出。该电压输出代表像素偏移视频图案34的总光输出。

接下来，形成视频图案38，其中，可以利用一半LSB将像素显示在其第一像素位置36a中，然后再次利用一半LSB将像素偏移并将其显示在其第二像素位置36b中。如框54所示，可以从光电二极管组件22读取电压。该电压表示像素偏移视频图案38的总光输出，其中，所有像素都显示一半LSB。将该电压电平与之前获得的像素偏移视频图案34的电压电平进行比较。如果电压电平不匹配，则视频控制系统24调节光引擎12的光输出，以使框54中表示的电压电平与框48中表示的电压电平一致。例如，如果视频图案38相比于视频图案34产生更高的电压电平，则在显示分数LSB时，进一步衰减光源12的光输出。重复该方法，直到电压电平匹配以及分数位的位权重被定标为希望的LSB。当电压电平足够接近时，校准结束。

如之前所描述的，可以在最初启动时或在使用期间执行方法40。另外，在将图像显示单元发货给消费者之前，可以在工厂中执行分数位的校准或定标。

虽然已经通过附图中的实例和本文中进行的详细描述示出了具体的实施例，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，这并不意味着本发明限于所公开的特定形式。相反地，本发明覆盖落入由以下所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有的修改、等价物、以及替换。

Claims

1.一种用于校准显示装置(10)中的光输出的方法，所述方法包括：

显示第一视频图案(34)，所述第一视频图案(34)包括第一像素集合，所述第一像素集合被划分为第一像素子集(36a)和第二像素子集(36b)，所述第一像素子集(36a)具有第一强度水平，所述第二像素子集(36b)具有对应于全断开状态的强度水平；

测量与所述第一视频图案(34)相关联的第一光输出值；

显示第二视频图案(38)，所述第二视频图案(38)包括第二像素集合，所述第二像素集合中的每一个都具有对应于所述第一强度水平的一部分的第二强度水平，所述第二强度水平的分数值被确定为使得与所述第二视频图案(38)相关联的第二光输出值等于所述第一光输出值；

测量所述第二光输出值；以及

调节最低有效位的所述分数值以使所述第二光输出值与所述第一光输出值一致。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一强度水平对应于数字微镜器件阵列(28)的最低有效位(“LSB”)，以及所述第二强度水平对应于一半最低有效位值(30)。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二像素子集(36b)相对于所述第一像素子集(36a)在位置上被偏移。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一强度水平对应于数字微镜器件阵列(30)的一半最低有效位值，以及所述第二强度水平对应于四分之一最低有效位值(32)。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，光源(12)适于被衰减以实现多个强度水平。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一和第二值光输出值对应于由光电二极管(22)产生的电压。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法的实施周期性地发生，以利于保证连续适当的光传输曲线。

8.一种视频单元(10)，包括：

光引擎(12)，用于产生光输出；

成像系统(14)，用于接收所述光输出并对所述光输出进行处理以生成经处理的光输出；

投影透镜组件(16)，用于接收所述经处理的光输出并将所述经处理的光输出引导至屏幕(20)；

调节器(18)，使得所述投影透镜组件(16)能够沿着轴倾斜；

光电二极管组件(22)，被配置为接收朝屏幕(20)引导的光，并根据第一视频图案(34)产生第一电压以及根据第二视频图案(38)产生第二电压；以及

视频控制系统(24)，被配置为调节所述光引擎(12)的光输出，以使所述第二电压与所述第一电压一致。

9.根据权利要求8所述的视频单元(10)，其中，所述成像系统(14)是数字微镜器件。

10.根据权利要求8所述的视频单元(10)，其中，所述调节器(18)使得所述视频单元能够偏移所述屏幕(20)上的像素位置以生成用于所述第一视频图案(34)和第二视频图案(38)的像素子集。

11.根据权利要求8所述的视频单元(10)，

其中，所述第一视频图案(34)包括具有数字微镜器件阵列(28)的一个最低有效位的强度水平的第一像素子集(36a)和具有对应于全断开状态的强度水平的第二像素子集(36b)；以及

其中，所述第二视频图案(38)包括具有数字微镜器件阵列(30)的一半最低有效位的强度水平的像素。

12.根据权利要求8所述的视频单元(10)，

其中，所述第一视频图案(34)包括具有数字微镜器件阵列(30)的一半最低有效位的强度水平的第一像素子集(36a)和具有对应于全断开状态的强度水平的第二像素子集(36b)；以及

其中，所述第二视频图案(38)包括具有数字微镜器件阵列(32)的四分之一最低有效位的强度水平的像素。

13.根据权利要求8所述的视频单元(10)，其中，所述光电二极管组件(22)邻近所述屏幕(20)，但观察者看不见。

14.根据权利要求8所述的视频单元(10)，其中，所述第一电压电平和第二电压电平被转换为对应于其各自电压电平的数字信号。

15.根据权利要求8所述的视频单元(10)，其中，所述光引擎(12)适于产生对应于控制信号的衰减光输出。

16.一种视频单元(10)，包括：

用于生成第一视频图案(34)的装置，所述第一视频图案包括在第一位置(36a)中具有第一强度水平的像素，并相对于所述第一位置(36a)将所述像素偏移至第二位置(36b)，并具有对应于所述第二位置(36b)上的全断开状态的强度水平；

用于生成第二视频图案(38)的装置，所述第二视频图案具有第一和第二位置上的像素，其中，所述第二视频图案(38)的像素的值具有对应于所述第一强度水平的一部分的强度水平；

用于测量对应于所述第一视频图案(34)和所述第二视频图案(38)的所述光输出的值的装置；

用于将所述第二视频图案(38)的值与所述第一视频图案的值(34)进行比较的装置；以及

用于调节所述第二视频图案(38)，使得对应于所述第二视频图案(38)的所述光输出的值与所述第一视频图案(34)的值一致的装置。

17.根据权利要求16所述的视频单元(10)，还包括用于产生具有等于数字微镜器件阵列(28)的最低有效位值的光强度的像素的装置。

18.根据权利要求16所述的视频单元(10)，还包括用于产生具有等于数字微镜器件阵列(30)的一半最低有效位值的光强度的像素的装置。

19.根据权利要求16所述的视频单元(10)，还包括用于产生具有等于数字微镜器件阵列(32)的四分之一最低有效位值的光强度的像素的装置。

20.根据权利要求16所述的视频单元(10)，还包括用于微调光引擎(12)的所述光输出以适当定标分数位的装置。