CN102177720B - 使用原色色彩的分级时间复用的投影显示器系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述了用于高速分级复用基于SSL的显示器系统的本色彩原色以便改进该显示器系统的色彩质量和稳定性以及亮度和效率的装置、方法和系统。

Description

使用原色色彩的分级时间复用的投影显示器系统

技术领域

本发明涉及显示器系统的领域，并且更具体地涉及具有本（native）色域的基于固态光源的显示器系统，该显示器系统将根据具有目标色域的图像数据来显示图像。 

背景技术

图1a图示了典型的空间调制投影系统。诸如微镜或硅上液晶单元（LCOS）投影仪的大多数空间调制彩色投影系统（参见1999年John Wiley and Sons Ltd.的E.H. Stupp等人的“Projection Displays”）的核心是光管，该光管包括白光灯110和色轮120。色轮120通常包含用于选择性地通过红色、绿色和蓝色{R、G、B}原色的光谱的三种不同类型的滤波器。最近，该色轮还提供选择性地用于重现预先定义的色彩集合、特别是针对灰色的第四透明滤波器（clear filter）（参见美国专利第6,910,777号）。该四色原色系统类似于打印机的CMYK色彩系统，且导致更高的亮度和对比度规范。此概念已被一般化以提供五个或更多个原色来增强所重现的色彩色域（参见美国专利第5,526,063号和第6,769,772号）。 

然而，在所有这些显示器系统中，在任何特定时间实例时，仅可以接通这些色彩原色中的一个（例如，红色、绿色或蓝色）。因此，该显示器系统的色彩性质完全由色轮120中使用的色彩滤波器的色度和照度性质指定（参见Jansen等人的“Visible Laser and Laser Array Sources for Projection Displays”，Proc. of SPIE Vol. 6135，2006）。例如，不能改变显示器系统的色彩色域以匹配预先定义的标准色域。结果，显示器设备性能极大地取决于色轮120上使用的色彩原色滤波器的质量和这些原色在它们的色度方面如何接近于预先定义的标准或目标色域色彩原色。这可能是严重的限制，特别是由于当今以快得多的速率定义和重新定义如此数量的标准。 

最近，投影工业，如同任何其他显示工业，已被驱使在不牺牲显示质量的情况下生产紧凑型、低功率、高寿命投影仪。这见证了由诸如发光二极管（LED）和激光二极管（LD）的固态光（SSL）源照明的投影仪的到来（参见美国专利第7,101,049号和美国专利第7,334,901号，这些专利的公开内容以引用方式并入本文中）。SSL源可以提供具有更高数量级寿命的明亮和饱和的色彩。图1b图示了使用SSL源140的空间调制投影系统。图1b中图示的投影系统的光管中的每个色彩原色由包括特定色彩的单个SSL设备或SSL设备阵列的SSL 140生成（参见美国专利第7,101,049号、第7,210,806号和第7,334,901号以及Jansen等人的“Visible Laser and Laser Array Sources for Projection Displays”，Proc. of SPIE Vol. 6135，2006）。此外，因为多个原色由多个光源提供，因此该光管不需要包括任何色轮。图1b中图示的投影系统架构在本发明的上下文中的最重要特征在于：不同于具有灯泡和色轮的投影仪，在诸如图1b中图示的投影系统架构的具有多个SSL的投影仪中，如现有技术中描述的，可以同时接通不止一个色彩原色（参见美国专利第7,334,901号）。此外，不同于诸如图1a中图示的大多数常见投影系统中使用的、典型地需要数十秒来接通的弧光灯，SSL可以在比一微秒少得多的时间内打开和关闭。 

在诸如图1a中图示的常规空间调制投影仪中，因为该显示器的色彩性质完全由色彩滤波器的物理性质指定，因此仅可以以受限方式操控色彩性质。例如，为使显示器系统色彩色域与诸如图2（其示出了绘制于(u',v')色度色彩空间中的各种色彩色域）中图示的NTSC 210或HDTV 220的预先定义的标准匹配，对于显示器市场中的任何基于投影的产品，白点或亮度是重要性能参数。然而，由诸如图1a中图示的常规空间调制投影仪生成的色彩色域由其红色、绿色和蓝色滤波器的色度坐标定义，并且在不改变色彩滤波器120或灯泡110的情况下不能改变。典型地，诸如图1a中图示的常规空间调制投影仪的白点可以通过以减小对比度、动态范围、电能转换效率（wall-plug efficiency）和总实现亮度为代价来偏置每个色彩原色的所显示图像像素灰度值而仅以受限的方式改变。此外，对改变这些性质的控制常常彼此不独立，导致将遭受会聚问题的非常困难的校准过程，特别是在正在对诸如亮度和白点的多个性质一起进行最优化的情况下。 

为了确保显示器系统符合色彩性质标准参数（诸如色彩色域、亮度和白点），显示工业在制造光源110和色彩滤波器120时必须遵照严格的质量测量。例如，如果由色彩滤波器120得到的色彩色域不涵盖NTSC色域210，则精密的色域映射方法需要被利用并且可能当如图2中图示的那样使用诸如SSL源140的较宽色彩色域光源时仍没有提供所需的视觉质量。如图2中所图示的，SSL源140所提供的色彩色域250和260典型地比诸如NTSC 210或HDTV 220的典型商业显示器系统色彩色域宽得多。当该显示器系统的本色域比目标色域宽得多时，诸如当以诸如NTSC 210和HDTV 220的商业显示器色彩色域为目标来使用图1b中图示的基于SSL的投影显示器系统架构时，利用特殊色彩映射技术以将该显示器系统的本色域限制到该目标色域。除了浪费SSL源的典型较宽色域250和260提供的潜在较高光通量以外，这些技术还常常是严重非线性的且常常需要对每个特定SSL设备的定制适配。 

发明内容

本发明的分级多色原色复用系统利用由基于SSL的投影显示器系统提供的多个色彩原色运转（on-cycle）同时性的能力（参见美国专利第7,334,901号）以移除所有这些僵化性。使用本发明的分级色彩原色复用系统，对于可能不严格遵循预先定义的标准的多种SSL源，可以容易地提供符合标准的目标色域、白点和亮度的显示器系统。此外，本发明的分级色彩原色复用系统还可以用于使显示器系统能力最大化，特别是亮度和电能转换效率，同时完全遵循所需的目标色域和白点规范。 

许多投影显示器系统的核心是空间光调制器（SLM），诸如微镜和LCOS设备（参见美国专利第5,535,047号和第4,596,992号）。在使用诸如微镜或LCOS设备的反射类型SLM设备的、诸如图1a和1b中图示的这些投影系统中，可以基于形成数字图像的每个SLM设备像素的期望接通/关断状态数字地设置每个所述像素的反射状态。投影图像是通过使用具有每个色彩原色的图像像素灰度数据的SLM设备空间上顺序调制每个显示器系统色彩原色而形成的。典型地使用脉宽调制（PWM）技术将每个色彩原色的像素灰度数据（其典型地被表达为多位字）转换成串行位流。这些PWM位用于设置SLM设备像素的接通/关断状态。典型地，与每个色彩原色相关联的数字图像数据由SLM设备顺序地以时间复用方式调制。这种结合PWM技术的每个原色的时间复用用于针对每个色彩原色创建空间调制1-位平面，该空间调制1-位平面被加载至该SLM设备中以设置其每个像素的接通/关断状态来表达每个图像像素色彩原色的不同灰度值（参见美国专利第5,280,277号）。然而，当在诸如图1b中所示的架构中使用SSL源时，该SSL源所生成的色彩原色典型地将具有与如图2中图示的大多数商业显示器系统所需的色彩色域不同的色度特性。结果，不能使用这些显示器系统的本色彩原色（意指SSL设备所生成的本色彩原色）的常规时间复用。此外，如先前解释的，当前用在基于SSL的投影系统中的色彩色域映射方案是不灵活的且低效率的。因此本发明的目的在于，描述一种可以在基于SSL的投影系统中用于改进显示器系统的色彩质量和稳定性以及效率的分级多色时间复用系统。 

附图说明

在附图的各图中通过示例而非通过限制图示了本发明，在附图中相似的附图标记指代类似的元件。 

图1a图示了基于色轮的SLM投影仪的光路径。 

图1b图示了基于SSL的SLM投影仪的光路径。 

图2图示了与SSL设备的色彩色域能力有关的典型目标色域。 

图3图示了并入本发明的分级时间复用的基于SSL的SLM投影仪的框图。 

图4图示了并入本发明的分级时间复用的基于SSL的SLM投影仪的操作时间线。 

具体实施方式

本发明的优选实施例提供了用于分级地复用基于SSL的显示器系统的本色彩原色以便改进该显示器系统的色彩质量和稳定性以及效率的装置、方法和系统。此目标是通过经过以下步骤来利用该SSL设备的高速接通/关断切换能力和不同SSL原色的可能运转同时性而实现的：分级地复用SSL设备的本色彩原色以合成新色彩原色集合，然后时间复用新合成色彩原色以创建将由该SLM设备调制以创建投影图像的空间色彩字段。在该分级的第一层级中，将SSL设备本原色同时时间复用以分配不同SSL本原色的适当比例来创建合成色彩原色集合。因此每个合成色彩原色由SSL本色彩原色的高速同时时间复用的图案生成。在该分级的第二层级中，将这些同时复用的图案中的每个视为意味着新合成色彩原色的SSL本色彩原色中的单个时间复用块。然后将SSL本色彩原色的这些同时时间复用块进一步一起进行时间复用以创建特定白点，将使用该合成色彩原色来代表相对于该特定白点的数字图像像素的灰度值。然后，可以在该分级的第三层级中按比例调整（scale）SSL本色彩原色的因此在第二层级中创建的时间复用块，以利用由于本SSL原色的同时性而增加的光通量来增加显示器系统的亮度。 

根据参照附图进行的本发明的优选实施例的以下详细描述，本发明的各种方面的附加目的和优点将变得明显。在这一点上，本发明的以下详细描述中对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。在该详细描述中各处的用语“在一个实施例中”的出现不必均指代相同的实施例。 

这里描述了用在基于SSL的投影显示器系统中的分级多色原色时间复用系统。在以下描述中，出于解释的目的列举了许多特定细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员明显的是，本发明可以在具有不同的特定细节的情形下实践。在其他实例中，以框图形式示出结构和设备以便避免使本发明晦涩难懂。 

在图3中在投影显示器系统的上下文内以功能框图的形式图示了这里描述的分级多色原色时间复用系统。与图1b中图示的基于SSL的投影系统类似，并入本发明的分级多色原色时间复用系统的投影系统300包括由SSL设备322、324和326的集合照明的SLM设备310，每个SSL设备322、324和326提供投影系统300的本色彩原色中的一个。由SSL设备322、324和326的集合生成的光通过照明光学设备330准直、组合然后转发和耦合至SLM设备310的光学表面上。然后该耦合光由SLM设备310进行空间调制并且然后被放大以由投影光学设备340形成显示器投影图像350。并入本发明的分级多色原色时间复用系统的投影系统300的操作核心是分级复用功能块360，该分级复用功能块360生成控制SSL设备322、324和326的接通/关断工作周期的高速接通/关断信号365并且向PWM调制功能块390提供被表达为合成色彩原色的显示器图像数据。PWM 调制功能块390将分级复用功能块360提供的显示器图像数据转换成空间调制1-位平面，该空间调制1-位平面然后被耦合至SLM设备310中以控制其每个像素的接通状态。 

在图4中图示了分级复用功能块360的操作的时间线。依据诸如图2中图示的NTSC 210或HDTV 220的目标色域色彩原色表达的图像数据将作为图像数据输入361提供给分级复用功能块360，该图像数据输入361典型地将并入图像帧周期信号加上大量多位字，每个多位字表达针对目标色域的每个色彩原色的灰度值。数字输入362和363也作为一个时间输入被提供给分级复用功能块360，数字输入362和363分别指定SSL设备322、324和326的在(u',v')或(x,y)色彩空间中的色彩坐标以及目标色域色彩原色的色彩坐标。基于数字输入362和363的值，分级复用功能块360将计算为合成如外部输入363指定的目标色域色彩原色所需的每个SSL设备322、324和326的同时工作周期。SSL设备322、324和326的所计算的同时工作周期代表为合成目标色域色彩原色所需的SSL设备同时性的水平。所计算的同时工作周期用于创建时序信号365，该时序信号365被提供给SSL设备322、324和326以在图4中图示的每个合成色彩时隙周期420期间控制每个SSL设备322、324和326的同时工作周期操作。 

参照图4，典型地将把在大多数显示器系统中将以60Hz或120Hz操作的图像帧410划分成合成色彩时隙周期420，该合成色彩时隙周期420代表其间将把空间调制1-位字段加载至SLM设备310中的持续时间。典型地，在图像帧410的持续时间内的合成色彩时隙周期420的数目将等于合成原色的数目乘以PWM位的数目（2^N-1），其中N表示包括代表图像像素灰度值的每个多位字的位的数目。使用诸如图2中图示的NTSC 210或HDTV 220的以三个色彩原色表达的目标色域来格式化大多数数字图像数据，其中以8-位字表达图像像素灰度值，这将使图4中图示的典型图像帧周期420包括765个色彩时隙周期420。例如，当并入本发明的分级多色原色时间复用的投影系统300以60Hz图像帧周期420进行操作时，合成色彩时隙周期420的典型持续时间将为约21.8微秒。本领域的技术人员将了解如何针对使用较大数目的色彩原色、较高图像帧周期率和/或较高数目的代表图像像素灰度值的位的显示器系统300得到图像帧周期420的设计参数。 

参照图4，将合成色彩时隙周期420进一步划分成大量SSL工作周期430，其中后者代表SSL设备322、324和326的接通/关断状态持续时间。每个色彩时隙周期420内的SSL工作周期430的数目由在使用SSL设备322、324和326的本色彩原色440来合成目标色域色彩原色460中所需的精确度确定，并且由SSL设备322、324和326的接通/关断切换速度的最大值限定上限。例如，如果SSL设备322、324和326的接通/关断切换速度的最大值是1-MHz，其等于一微秒的最小SSL工作周期430，则合成色彩时隙周期420可以并入最大数目为21个SSL工作周期430，这将允许使用SSL设备322、324和326的本色彩原色440以小于2.4%的准确度来表达合成目标色域色彩原色460的能力。在实践中，为了便于分级复用功能块360的数字逻辑实现，SSL工作周期430的数目将约为2ⁿ，并且在先前示例的情况中，每个色彩时隙周期420内的SSL工作周期430的数目将是16个周期。 

尽管图4的图示示出了当使用三个SSL色彩原色来合成三个目标色域色彩原色时的分级复用功能块360的操作的时间线，但是当多于三个SSL色彩原色被使用并且还可以用于合成多于三个目标色域色彩原色时，分级复用功能块360的操作原理同样适用。分级复用功能块360的操作的最重要方面在于，目标色域色彩原色将不得不完全包含在SSL色彩原色所形成的色域内。例如，若干个应用中特别关注的是除了红色、绿色和蓝色之外还使用诸如青色（C）、黄色（Y）、品红色（M）的多个色彩原色并且还添加白色（K）作为色彩原色以便调整主色彩原色的饱和度水平，所有这些可以通过分级复用功能块360的实施例来完成。在该情况示例中，将通过调整SSL设备322、324和326的同时工作周期来合成该目标原色；例如，合成的C-原色时隙将并入最少的绿色SSL原色贡献，并且类似地，合成的K-原色时隙将并入来自为生成K-原色的所需白色所需的所有三个SSL设备322、324和326的适当同时贡献。 

在并入本发明的分级多色原色时间复用的投影系统300的一个实施例中，除了生成支配SSL设备322、324和326的时间复用和同时操作的控制信号365以外，分级复用功能块360还使SSL设备322、324和326的操作与PWM转换功能块390的操作同步。具体地，分级复用功能块360将向PWM转换功能块390提供输入366，该输入366并入：（1）代表色彩时隙周期420的时序的SYNC信号；（2）对于数字图像的每个像素，针对每个合成目标色域色彩原色的灰度多位字的每个位的1-位值（1-位平面）；以及（3）针对该1-位平面分配的色彩时隙周期420的数目。在分级复用功能块360的一个实施例中，代表特定色彩原色的多位灰度值的第n个有效位的输入366将并入每个数字图像像素的该位的1-位值（0或1）加上2ⁿ个色彩时隙周期420的分配（指定色彩时隙周期的数目以应用所传送的图像像素接通/关断状态的1-位字段来控制每个像素的反射状态的数字控制字）。响应于输入366，PWM功能块390将在所指派数目的色彩时隙周期420持续时间期间将分级复用功能块360输出的1-位字段值同步转发至SLM设备310。 

在图4中将与合成的目标色域绿色（G）原色的灰度多位字中的至少两个有效位相关联的1-位平面分别图示为472和474。如图4中所图示的，该灰度值的最低有效位将需要一个色彩时隙周期420，在该色彩时隙周期420期间分级复用功能块360将向每个SSL设备322、324和326分配和命令为了合成目标色域G-原色所需的工作周期430的适当数目并且经由接口信号365将这些值输出至SSL设备322、324和326，并且将同时把与命令相关联的1-位字段值472（图4中图示）输出至PWM功能块390，以在所指派数目的色彩时隙周期420持续时间期间将所输出的1-位字段值同步转发至SLM设备310，在该情况中所指派数目的色彩时隙周期420持续时间将等于仅一个色彩时隙周期420持续时间。图4还图示了合成的目标色域红色（R）原色的灰度多位字的第二最低有效位的示例情况，在该情况中分级复用功能块360将向每个SSL设备322、324和326分配和命令为了合成目标色域R-原色所需的工作周期420的适当数目并且经由接口信号365将这些值输出至SSL设备322、324和326，并且将同时将与命令相关联的1-位字段值474（图4中图示）输出至PWM功能块390，以在所指派数目的色彩时隙周期420持续时间期间将所输出的1-位字段值同步转发至SLM设备310，在该情况中所指派数目的色彩时隙周期420持续时间将等于两个色彩时隙周期420持续时间。本领域的技术人员将了解如何针对每个目标色域色彩原色的灰度值的较高有效位来实现在以上示例中概括的规范。 

在本发明的投影系统300的另一实施例中，分级复用功能块360将并入用以减少通过对分配给像素灰度值的较高有效位的色彩时隙周期420聚簇而可能引起的可能时间散斑的构件。在诸如图1a中图示的使用色轮的当前投影显示器系统中，特定色彩原色的1-位平面典型地在该色彩滤波器的持续时间内聚簇，这常常引起显著的投影图像散斑和伪像，特别是在高亮度图像中。该类型的图像散斑典型地由与色轮相关联的色彩顺序性质的时间复用方面以及与每个色彩原色的灰度位相关联的1-位平面的聚簇引起。在该实施例中，本发明的并入分级复用功能块360的投影系统300将通过把最大数目的邻接色彩时隙周期420分配给每个色彩原色来避免该类型的色彩时隙聚簇，并且还将在时间上交织所分配的色彩时隙周期420以防止分配给相同合成色彩原色的色彩时隙周期420的过度接近。例如，当邻接色彩时隙周期420的最大数目被限制到16个时隙时，分级复用功能块360将把比第四最低有效位高的灰度字位所需的色彩时隙周期420的数目划分到16个时隙的聚簇中并且然后交织不同合成色彩原色460的16个时隙的聚簇，使得针对任何单个合成色彩原色所得到的分配不大于16个时隙。在该示例中，分级复用功能块360将基于前面段落中论述的标准而把色彩时隙周期420的数目分配给高达第四最低有效位的所有灰度字位，但是将为每个合成色彩原色460的灰度字位的第五最低有效位分配2个16-时隙组，为每个合成色彩原色460的灰度字位的第六最低有效位分配4个16-时隙组并且为每个合成色彩原色460的灰度字位的最高有效位分配8个16-时隙组，并且然后将交织这些16-时隙分配，使得针对每个合成色彩原色460的邻接色彩时隙分配不超过16个时隙。针对每个合成色彩原色的邻接色彩时隙分配的数目的该限制加上使不同合成色彩原色460的所分配的最大尺寸组（在以上示例的情况中是16-时隙）交织将由于通过合成色彩原色460时间复用的速率增加而实现的时间色彩均匀性增加而大大地减少时间图像散斑。 

在另一实施例中，为了利用SSL设备322、324和326的高速切换能力以进一步改进投影系统300的对比度，本发明的并入分级复用功能块360的投影系统300将检查与每个色彩时隙周期420相关联的1-位字段并且将在与它们相关联的1-位字段的所有1-位像素值是零值的情况下在这些色彩时隙周期420期间插入黑色原色（BLK-原色）。在图4中图示了该能力，图4示出了分配给合成R-原色的四个时隙，其中当对于所有图像像素，SSL设备322、324和326的相关联的1-位平面475包含零值时将这些SSL设备关闭。在没有该能力的情况下，在分配给该合成R-原色的4个时隙期间，SSL设备322、324和326将以适当的工作周期接通（诸如在图1a和1b中分别图示的基于灯的投影系统和基于SSL的投影系统的情况中），但是在该4-时隙持续时间期间所有SLM设备310像素将处于关断状态中，这典型地将使与SLM设备310相关联的光子泄漏通过投影光学设备透射在投影图像350上，这将使最大黑色水平劣化，该劣化进而将使投影图像350的对比度水平劣化。实际上，当空间1-位字段对于所有像素是零值时分级复用功能块360自适应地插入BLK-原色的能力将在该类型的1-位字段期间降低光子泄漏水平，并且结果将显著改进显示器系统300的黑色水平和对比度。实际上，分级复用功能块360的该自适应RLK-原色插入能力将使显示器系统300的最大黑色水平高到足以实现高达100,000:1的顺序对比度水平，即任何当前投影系统都不能实现的顺序对比度水平。 

描述了并入本发明的分级多色原色时间复用系统的投影系统300的功能操作，下面的讨论提供了该设计规范的附加细节及其主功能块（即分级复用功能块360）的操作。为了实现前述实施例中概括的能力，分级复用功能块360实现以下性质： 

a）层级独立性--在该分级的每个层级中，独立地控制显示器系统300的仅一个性质（例如，色彩色域、白点或亮度）。在该分级的层级1中，修改从SSL设备322、324和326的本色域到合成目标色域色彩原色的色度映射。在层级2中，修改合成目标色域的白点。在层级3中，修改从SSL设备322、324和326的本色域到合成目标色域的照度映射。

b）层级不变性--当处置该分级的上层级处的性质时，将不改变已在下层级中固定的性质。例如，当在层级2中改变白点时，不改变在层级1中实现的色彩色域。 

c）处理不变性--在该分级的每个层级中使用相同的处理模块，但是具有不同的输入以影响显示器系统300的不同性质。每个层级包括时间调制和亮度处理模块。 

分级复用功能块360的这些性质提供了朝向目标参数（例如目标色域、白点或亮度）的所期望线性收敛以及在不影响其他参数的情况下每次仅处置一个参数，这会大大地简化显示器系统300的校准。 

参照图3，分级复用功能块360的处理模块利用由以下标号代表的以下参数： 

（a）r=(r _x ,r _y )、g=(g _x ,g _y )和b=(b _x ,b _y )表示SSL设备322、324和326的色彩原色440的色度坐标（输入362）；

（b）L _r 、L _g 和L _b 表示SSL设备322、324和326的全工作周期亮度（输入362）；

（c）R=(R _x ,R _y )、G=(G _x ,G _y )和B=(B _x ,B _y )表示目标色域色彩原色460的色度坐标（输入364）；

（d）L _R 、L _G 和L _B 表示目标色域色彩原色460的所需亮度；

（e）W=(W _x ,W _y )表示显示器系统300的目标白点的色度坐标（输入364）；

（f）L _W 表示显示器系统300的目标白点的所需亮度（输入364）；以及

（g）α、β和γ表示分配给每个SSL设备322、324和326以实现显示器系统300的所期望的目标色域（输入363）和白点亮度（输入364）所需的色彩时隙周期420的分数。 

注意，小写字母指代SSL设备的色彩，大写字母指代合成色彩，并且所有色彩的亮度由用色彩名称做下标的L表示。 

层级0；校准和初始化 

在显示器系统300的初始校准期间将测量SSL设备322、324和326色彩原色440（SSL色域）的色度坐标r、g和b以及亮度L _r 、L _g 和L _b ，并且在显示器系统300的初始化期间将该色度坐标和亮度作为输入362提供给分级复用功能块360。在显示器系统300的初始化期间还将输入363和输入364提供给分级复用功能块360，其中输入363传送目标色域色彩原色的色度坐标R、G和B以及亮度L _R 、L _G 和L _B ，输入364传送所期望的白点色度坐标W和亮度L _W 。在显示器系统300的初始化期间将把输入362、363和364的值存储到分级复用功能块360内部以在后续操作期间使用。 

层级1处理：色域控制 

使用SSL设备322、324和326色彩原色440的外部提供的色度坐标值r、g和b（输入362），分级复用功能块360确定每个色彩时隙周期420内将接通每个SSL设备322、324和326以合成目标色域色彩原色R、G和B（输入363）的SSL工作周期430的数目 

、

和。基于每个色彩时隙周期420内的SSL工作周期430的总数目以及分数值α、β和γ来确定每个色彩时隙周期420的值、

和

。例如，如果每个色彩时隙周期420包括16个SSL工作周期430并且值α _G =0.1875（其表示分配给所合成绿色原色的、在其期间接通红色SSL以便合成目标色域绿色原色的色彩时隙周期420的分数），则

。在该示例中，如果β _G =0.875（其表示分配给所合成绿色原色的、在其期间接通绿色SSL以便合成目标色域绿色原色的色彩时隙周期420的分数），则。类似地，如果在该示例中γ _G =0.0625（其表示分配给所合成绿色原色的、在其期间接通蓝色SSL以便合成目标色域绿色原色的色彩时隙周期420的分数），则

。因此在该示例中，通过在分配给所合成绿色（G）色彩原色的色彩时隙周期420期间同时在三（3）个SSL工作周期430期间接通红色SSL设备322，在十四（14）个SSL工作周期430期间接通绿色SSL设备324并且在一（1）个SSL工作周期430期间接通蓝色SSL设备326来合成目标色域绿色（G）原色。

可替选地，诸如在其中每个色彩时隙周期420包括16个SSL工作周期430的先前示例中，给定每个色彩时隙周期420的SSL工作周期430数目的指定值，可以使用4-位脉宽调制（PWM）技术分别直接根据同时的时间复用比率α _G 、β _G 和γ _G 的二进制值来确定值

、

和。 

层级1中创建的时间复用色彩时隙420将形成合成原色460 {R,G,B}，参见图4的图示，在这些时间复用色彩时隙420期间将同时接通SSL设备322、324和326的色彩原色440 {r,g,b}达到时间持续时间

、

和

。同时的时间持续时间、

和将由分级复用功能块360的色彩处理模块确定，并且所得到的合成原色460 {R,G,B}的亮度将在分级复用功能块360的亮度模块中确定。下文给出了对分级复用功能块360的时间调制模块和亮度模块的详细功能描述。这两个模块典型地将实现为作为分级复用功能块360的一部分的高速逻辑。 

时间调制模块：如前面解释的，为了合成目标色域色彩原色460 {R,G,B}，将以比率{α,β,γ}在时间上组合SSL设备322、324和326的色彩原色440 {r,g,b}，从而它们的组合光通量产生所需的目标色域色彩色度坐标。下面的等式（1）中示出了用于该时间调制合成的等式： 

                                         （1.1） 

                                         （1.2） 

                                         （1.3） 

对于每个合成色彩原色460 {R,G,B}的未知比率{α,β,γ}，独立地求解这些等式中的每个。为了找到针对特定色彩原色（例如，绿色目标色域原色G）的比率{α,β,γ}，基于SSL设备322、324和326的色彩原色440 {r,g,b}的色度坐标来使用等式（1.2）。SSL设备322、324和326所生成的色彩原色440 {r,g,b}将不得不以该方式组合以产生目标合成原色460 {R,G,B}的色度(x,y)坐标。例如，为了合成绿色目标色域原色G，由{r _x ,g _x ,b _x }表示的SSL设备322、324和326的x-坐标的比率必须相加为绿色目标色域x-坐标G _x 。同样，y-坐标{r _y ,g _y ,b _y }的比率必须相加为目标色域y-坐标G _y 。找到这些比率需要求解关于{α _G ,β _G ,γ _G }的等式组（2）。 

                                      （2.1） 

                                      （2.2） 

                                            （2.3） 

可以使用类似的等式集合来分别找到针对红色和蓝色目标色域原色的比率{α _R ,β _R ,γ _R }和{α _B ,β _B ,γ _B }。 

当根据等式（1）给出的计算的{α,β,γ}比率在时间上组合具有相等亮度的SSL设备322、324和326的集合时，它们将产生目标色域原色色度点。由于每个SSL设备的亮度很可能不同，因此比率{α,β,γ}必须按比例调整以考虑由{L _r ,L _g ,L _b }表示的SSL设备322、324和326的亮度的差异。例如，为了考虑SSL设备322、324和326的亮度的差异，将不得不根据下面的式子（3）修改导致绿色目标色域原色的比率{α _G ,β _G ,γ _G }。 

                                       （3.1） 

                                       （3.2）

                                       （3.3）

可以针对红色和蓝色目标色域原色使用类似的等式集合。注意，为了生成绿色目标色域原色G，值β _G 通常将比α _G 和γ _G 大得多，这是因为G离g近得多而离r和b远得多。类似地，为了生成红色目标色域原色R，值α _R 通常将比β _R 和γ _R 大得多，这是因为R离r近得多而离g和b远得多。类似地，为了生成蓝色目标色域原色B，值γ _B 通常将比α _B 和β _B 大得多，这是因为B离b近得多而离r和g远得多。

如前面解释的，为了在实践中使用时间比率{α,β,γ}，必须将该比率转换成实际时间值。该转换将通过将比率{α,β,γ}归一化到这三个值中的最大值并且然后将得到的值乘以依据SSL工作周期430的数目表达的色彩时隙420的尺寸t _slot 来完成。结果是色彩时隙420内的将不得不接通每个SSL设备322、324和326以合成每个目标色域原色460 {R,G,B}的SSL工作周期430的数目。例如，为了合成绿色目标原色G，可以如下面的等式（4）中所示来计算SSL设备322、324和326的同时接通时间工作周期，其由{

, 

, 

}表示。 

                                   （4.1） 

                                   （4.2）

                                   （4.3）

红色R目标原色和蓝色B目标原色的合成所需的时间复用比率{α,β,γ}将通过类似的等式集合来指定。将同时时间复用比率{α,β,γ}归一化到如式（4）中指定的三个值中的最大值意在利用色彩原色440 {r,g,b}的同时性以便使显示器系统300的亮度最大化。等式（2.3）阐述的归一化约束典型地将设置时间复用比率{α,β,γ}，使得这三个比率的总和被设置为单位值，该单位值预先假定色彩原色440 {r,g,b}的顺序时间复用并且实际上不考虑色彩原色440 {r,g,b}的同时性。另一方面，等式（4）通过进步归一化时间复用比率{α,β,γ}来并入色彩原色440 {r,g,b}的同时性，以便将这些比率修改成同时时间复用比率。作为等式（4）的归一化结果，每个时间复用比率{α,β,γ}的相对值将按比例增加，使得这些比率的最大值被设置为单位值。等式（4）得到的效果在于，例如，在分配给合成绿色色彩原色G的色彩时隙420的持续时间内，将同时接通所有SSL设备322、324和326，尽管每个SSL设备处于不同的时间工作周期处，但是本绿色原色g将在色彩时隙420的整个持续时间中被接通。结果，所有SSL设备322、324和326的组合光通量将对所得到的每个合成原色的光通量有贡献。相比之下，如果直接以色彩顺序方式使用SSL设备322、324和326生成的本色彩原色440 {r,g,b}，如在图1b中所示的基于SSL的投影系统的情况中的那样，则仅个别SSL设备的光通量将对显示器系统的亮度有贡献。

除了增加显示器系统300的可实现的亮度以外，先前段落中描述的本色彩原色440 {r,g,b} 的同时时间复用将导致SSL设备322、324和326将以与较低水平的峰值功率组合的高水平的工作周期操作以便实现外部输入364所指定的所需水平的白点亮度，这进而将导致显示器系统300的电能转换效率的净增加（当以较高工作周期和较低峰值功率水平操作时，SSL设备特征性地展现较高效率）。 

等式（4）给出的SSL设备322、324和326的同时接通时间工作周期是临时值，并且如将在以下论述中解释的，将不得不进行调整以基于外部输入364所指定的值来考虑显示器系统300白点的所需亮度和色度。 

亮度模块：在分级复用功能块360的层级2中，将系统白点设置为外部输入364所指定的值。当亮度模块计算层级1中创建的每个合成目标原色460 {R,G,B}的亮度时，初始化层级2。如下面的等式（5）中所示，将使用式子（3）阐述的时间比率{α,β,γ}来计算层级1中创建的三个合成原色460 {R,G,B}中的每个的得到的亮度，其由{L _R 、L _G 、L _B }表示。 

                                    （5.1） 

                                      （5.2）

                                      （5.3）

层级2：白点控制

层级1中使用的相同时间调制模块将还用于层级2中，但是应用于合成目标色域原色460 {R,G,B}而不是SSL设备322、324和326的色彩原色440 {r,g,b}。在层级2中，将合成单个白色色域点而不是合成目标色域的三个个别色彩原色色域点。如前文所述，有必要确定新原色的所需时间持续时间的比例以创建所期望的白点。随后，使用相同的亮度计算来计算得到的白点的亮度并且因此计算显示器系统300的亮度。

时间调制：这与层级1中的时间调制类似，但是这次该模块使用合成目标原色460的色度坐标{R,G,B}和亮度{L _R ,L _G ,L _B }。在该层级处，将顺序地时间复用合成原色460以产生由外部输入364指定的目标白点色度和亮度。为了实现这一点，将不得不以将实现由外部输入364指定的白点色度W的方式修改SSL设备322、324和326的色彩原色440 {r,g,b}的贡献比例。 

为了创建目标白点W，三个目标色域合成原色{R,G,B} 460将不得不以比率{α _W ,β _W ,γ _W }组合，从而当顺序地时间复用时，产生由外部输入364指定的所期望的白点。下面的等式（6）依据合成色域原色{R,G,B}表达目标白点色度。 

                                         （6） 

确定创建白点所需的比率{α _W ,β _W ,γ _W }需要针对三个未知量{α _W ,β _W ,γ _W }求解等式（6）。与前文类似，基于目标色域原色的色度坐标来使用三个等式。目标色域原色必须以它们产生白点的色度(x,y)坐标的方式组合。由{R _x ,G _x ,B _x }表示的目标色域原色的x-坐标的比率必须相加为白点的x-坐标W _x 。同样，y-坐标{R _y ,G _y ,B _y }的比率必须相加为白点的y-坐标W _y 。找到这些比率需要针对{α _W ,β _W ,γ _W }求解等式组（7）。 

                                     （7.1） 

                                     （7.2） 

                                           （7.3） 

在求解以上等式组（7）之后，所得到的比率{α _W ,β _W ,γ _W }将需要按比例调整以便考虑在层级1中合成以及由等式（5）给出的目标色域原色{R,G,B}的所实现的亮度{L _R ,L _G ,L _B }的差异，如式子（8）中所示。 

                                      （8.1） 

                                      （8.2）

                                       （8.3）

一旦使用式子组（7）和（8）确定了合成目标色域{R,G,B}的顺序时间复用比率{α _W ,β _W ,γ _W }以便创建所需的目标白点W（由外部输入364指定），则将需要通过修改在层级1处创建的SSL设备322、324和326的本色彩原色{r,g,b}的同时时间复用比率{α,β,γ}来实现这些比率。为了实现这一点，将不得不根据式子（9）至（11）按适当的白点比率{α _W ,β _W ,γ _W }对合成每个目标色域色彩原色{R,G,B}所需的同时时间复用比率{α,β,γ}集合按比例调整。 

                                    （9.1） 

                                    （9.2）

                                     （9.3）

                                   （10.1）

                                   （10.2）

                                    （10.3）

                                    （11.1）

                                   （11.2）

                                    （11.3）

由式子（9）至（11）指定的同时时间复用比率{α,β,γ}集合是合成由外部输入364指定的白点亮度和色度所需的最终经调整的时间比率。对于每个合成目标色域原色{R,G,B}，将同时时间复用比率{α,β,γ}的这些最终值转换成每个SSL设备322、324和326的同时接通时间工作周期，其由{, 

, 

}、{

, , 

}和{

, 

, 

}表示，如等式（4）图示的。 

亮度模块：与需要了解在层级1中合成的目标色域原色{R,G,B}的亮度L _R 、L _G 和L _B 的所实现的水平以便建立层级2的情况类似，将有必要了解在层级2中合成的白点W的亮度的所实现的水平以便建立层级3。如等式（12）中所示，将使用顺序时间比率{α _W ,β _W ,γ _W }和由{L _R ,L _G ,L _B }表示的目标色域原色的所实现的亮度来计算由L _W 表示的白点的亮度。 

                                     （12） 

层级3：亮度控制

在分级复用功能块360的层级3中，可以通过按比例调整顺序时间比率{α _W ,β _W ,γ _W }来连续调整显示器系统300的白点亮度。可以按比例调整在层级2的末端处计算的亮度L _W 以便将显示器系统300的亮度调整到任何期望的由L _Ref 表示的参考亮度，该参考亮度随后可以通过外部输入364指定。为了实现这一点，将不得不如等式（13）中所示计算比例因子S。 

                                                （13） 

使用等式（13）指定的比例因子S，将按比例调整来自层级1的同时时间复用比率{α _R ,β _R ,γ _R }、{α _G ,β _G ,γ _G }和{α _B ,β _B ,γ _B }以产生所需的目标亮度值L _Ref 。例如，式子（14）示出了将如何按比例调整绿色原色的同时时间复用比率以便产生所需的目标亮度值L _Ref 。针对红色目标色域原色和蓝色目标色域原色的式子是类似的。 

                                             （14.1） 

                                             （14.2） 

                                              （14.3） 

如根据对本发明的显示器系统300的分级复用功能块360的每个层级的功能细节的前文描述而明显的，分级复用功能块360通过改变SSL 设备322、324和326的同时时间复用参数并且不偏置或以任何方式更改图像数据的灰度值，实现了对显示器系统300的色域和白点亮度以及色度的严格实时控制。该能力对于实现在平铺式多投影仪显示器系统（参见美国专利第7,334,901号）中最高的色彩和亮度均匀性是关键的。在这些系统中，外部输入363和 364将由外部功能块提供给分级复用功能块360，外部功能块的功能是首先感测包括平铺式多投影仪显示器系统的多个投影仪中的每个的色彩和亮度，并且其次针对每个投影仪生成将跨越包括该平铺式多投影仪显示器系统的所有多个投影仪实现并维持所期望水平的色彩和亮度均匀性的输入363和364（参见美国专利第7,334,901号）。

由本发明的分级复用功能块360实现的实时控制显示器系统300的色域和白点亮度以及色度的前述能力还可以用于补偿典型地与操作温度改变和SSL设备老化相关联的色彩和亮度偏移（参见美国专利第7,334,901号）。在该类型的应用中，被耦合以检测由SSL设备322、324和326生成的色彩和亮度并且耦合到SLM设备310中（参见美国专利第7,334,901号）的光传感器将生成外部输入362，该外部输入362进而将由分级复用功能块360使用以便调整SSL设备322、324和326的同时时间复用参数，如先前段落中解释的那样，以便补偿SSL设备322、324和326的色彩和亮度的改变并且维持合成原色的亮度和色度。在该情况中，分级复用功能块360将通过更改同时时间复用比率{α,β,γ}的值（如前面解释的）来调整SSL设备322、324和326的本原色至由外部输入363指定的目标色域的原色的映射，以便将合成原色的亮度和色度维持在由外部输入362指定的值处。 

总之，本发明的基于SSL的投影显示器系统300并入分级复用功能块360，该分级复用功能块360通过与SLM设备310的时间操作同步的SSL设备操作工作周期的同时时间复用来实现以下操作和性能优点： 

1. 合成包括多个合成原色的任何期望的目标色域的能力，该多个合成原色完全包含在由SSL设备的色彩原色形成的本色域内；

2. 在合成色域内选择性地并入白色原色和/或黑色原色以便改进显示器系统的色彩饱和度和对比度水平的能力；

3. 选择性地使合成原色的时间时隙分配交织以便减少可能由相同色彩原色的邻近顺序时间时隙引起的投影图像散斑和伪像的能力；

4. 实时控制从SSL设备的本色域到目标合成色域的映射以便补偿SSL设备的本色域中的可能变化并且维持目标色域亮度和色度的稳定性的能力；

5. 在不偏置或更改图像数据灰度值的情况下合成任何期望的目标白点亮度和色度的能力；

6. 通过改变SSL设备操作工作周期的同时时间复用并且不偏置或更改图像数据灰度值来严格地实时控制显示器系统的白点亮度和色度的能力；

7. 实现具有比基于常规色彩顺序方案使用SSL的显示器系统更高水平的亮度和电能转换效率的能力；以及

8. 实现具有比取决于操控图像灰度值以调整其色域或色彩点特性的显示器系统（无论基于灯的显示器系统还是基于SSL的显示器系统）更高的对比度、动态范围、电能转换效率和总亮度的能力。

在以上详细描述中，已参照本发明的特定实施例描述了本发明。然而，将明显的是：可以在不偏离本发明的较宽的精神和范围的情况下对本发明进行各种修改和改变。因此，设计细节和附图应被视为说明性的而非限制性的。本领域的技术人员将认识到可以通过与针对优选实施例的上述实施方案不同的方式实现本发明的部分。例如，本领域的技术人员将认识到，本发明的并入分级复用功能块360的基于SSL的投影显示器系统300可以用针对下列的许多变化形式来实现：所使用的SSL设备的数目、与所使用的SSL设备相关联的色彩原色的数目、投影光学设备340的特定设计细节、照明光学设备330的特定细节、PWM转换块390及其与 SLM设备310的接口的特定设计细节、分级复用功能块360的特定实现细节以及外部接口362、363和364的耦合的特定设计细节。本领域的技术人员将进一步认识到，在不偏离本发明的基本原理的情况下可以对本发明的前述实施例的细节进行许多改变。因此本发明的范围应仅由所附权利要求确定。 

Claims (29)

1.一种基于固态光的投影显示器系统，包括：

多个像素照明设备，用于在多个色彩时隙中的每个中照明多个像素，每个像素具有数字可控的接通/关断状态，所述像素照明设备使用固态光源；

投影光学设备，被光学地耦合以放大由所述多个数字可控像素生成的图像；

脉宽调制（PWM）块，被耦合到所述像素照明设备以控制每个数字可控像素的接通/关断状态；以及

分级复用功能块，被耦合以接收数字图像数据和大量其它外部输入并且以将控制和同步信号提供给所述多个像素照明设备和所述脉宽调制（PWM）块，其响应于外部输入信号来补偿所述固态光源的本色域随着操作温度改变和老化的色彩和亮度偏移的变化，以使所述多个数字可控像素响应于所述图像数据而生成所述显示器系统的目标色域中的图像；

其中所述分级复用功能块执行三个层级的处理，由此：

在被称为色域控制层级的第一处理层级中，通过将由外部输入提供的像素照明设备的本色彩原色的色度和亮度值映射到由外部输入提供的目标色域色彩原色的色度和亮度值来计算每个像素照明设备的为合成目标色域所需的同时接通/关断工作周期；

在被称为白点控制层级的第二处理层级中，修改所述第一处理层级中计算的像素照明设备的同时接通/关断工作周期以并入由外部输入提供的所需白点的色度和亮度值；以及

在被称为亮度控制层级的第三处理层级中，进一步修改在所述第二处理层级中计算的像素照明设备的同时接通/关断工作周期以并入由外部输入提供的显示器系统白点的亮度调整。

2.根据权利要求1所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述分级复用功能块被耦合以接受外部提供的图像帧周期信号并且生成两个较低等级的同步信号，第一同步信号传送包括所述图像帧周期的色彩时隙的时序，而第二同步信号传送在所述多个色彩时隙中的每个中数字可控像素的同时接通/关断工作周期的时序。

3.根据权利要求2所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述多个像素照明设备为每个像素提供大量光色彩原色，每个像素照明设备被电耦合以接收时间控制信号以用于在每个色彩时隙中与各自的接通/关断工作周期的时序同步地在时间上控制所述像素照明设备的每个像素的所述接通/关断状态。

4.根据权利要求3所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述像素照明设备针对不同的光色彩原色并且在不同的色彩时隙周期期间以不同的接通/关断工作周期同时操作。

5.根据权利要求4所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述分级复用功能块在每个像素照明设备光色彩原色的所述多个色彩时隙中的每个期间计算为合成目标白点所需的同时接通/关断工作周期。

6.根据权利要求2所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述脉宽调制（PWM）块被耦合以接收指定每个图像像素接通/关断状态的1-位字段、色彩时隙同步信号和指定色彩时隙周期的数目以应用于该图像像素接通/关断状态1-位字段来控制数字可控像素的数字控制字。

7.根据权利要求6所述的基于固态光的投影显示器系统，其中：

所述多个像素照明设备每个均提供大量光色彩原色中的一个，每个像素照明设备被电耦合以接收时间控制信号以用于在每个色彩时隙中与各自的接通/关断工作周期的时序同步地在时间上控制每个像素照明设备的接通/关断状态；以及

所述分级复用功能块被耦合以与向所述脉宽调制（PWM）块提供指定每个数字图像像素的所述接通/关断状态的1-位字段以及指定色彩时隙周期的数目以应用所传送的1-位字段的数据的所述数字控制字同步地向所述像素照明设备提供所述接通/关断状态时间控制信号。

8.根据权利要求2所述的基于固态光的投影显示器系统，其中：

所述多个像素照明设备提供大量光色彩原色，每个像素照明设备被电耦合以允许在每个色彩时隙中与各自的接通/关断工作周期的时序同步地在时间上控制所述像素照明设备的接通/关断工作周期；

其中所述分级复用功能块被耦合以接受指定由所述多个像素照明设备生成的每个光色彩原色的固态光源色域中的亮度和色度的外部信号；

以接受指定定义所述显示器系统的目标色域的色彩原色的亮度和色度的外部信号；以及

以接受指定所述显示器系统的目标白点的亮度和色度的外部信号。

9.根据权利要求8所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述目标色域完全包含在所述固态光源色域内。

10.根据权利要求8所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述目标色域是NTSC或者HDTV显示器系统色域标准。

11.根据权利要求8所述的基于固态光的投影显示器系统，其中：

所述多个像素照明设备提供大量光色彩原色，每个像素照明设备被电耦合以允许在多个色彩时隙中的每个中与各自的接通/关断工作周期的时序同步地在时间上控制每个像素照明设备的接通/关断状态；以及

其中所述分级复用功能块被耦合以在由所述多个像素照明设备生成的每个光色彩原色的每个色彩时隙期间计算为合成定义所述目标色域的每个色彩原色所需的同时接通/关断工作周期。

12.根据权利要求11所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述分级复用功能块在每个图像帧周期内将许多色彩时隙分配给每个合成色彩原色。

13.根据权利要求12所述的基于固态光的投影显示器系统，其中：

其中所述脉宽调制（PWM）块被耦合以接收指定每个图像像素接通/关断状态的1-位字段、色彩时隙同步信号以及指定色彩时隙周期数目以应用图像像素接通/关断状态1-位字段来控制每个像素的状态的数字控制字；以及

其中所分配数目的色彩时隙传送所述数字图像数据中的使用所述1-位字段的每个图像像素的灰度值的多位字的值。

14.根据权利要求8所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述色彩时隙包括许多像素照明设备接通/关断工作周期以合成所述目标色域色彩原色。

15.根据权利要求8所述的基于固态光的投影显示器系统，其中：

所述分级复用功能块使分配给目标色域色彩原色的色彩时隙交织以减少将由分配给相同合成色彩原色的色彩时隙的过度时间邻接所引起的时间散斑。

16.根据权利要求8所述的基于固态光的投影显示器系统，其中：

所述脉宽调制（PWM）块被耦合以接收指定每个图像像素接通/关断状态的1-位字段、色彩时隙同步信号以及指定色彩时隙周期的数目以应用图像像素接通/关断状态1-位字段来控制每个像素的反射状态的数字控制字；以及

所述分级复用功能块通过在分配给与包括每个图像像素的零值的1-位字段相关联的任何合成色彩原色的色彩时隙期间关断所有像素照明设备来插入黑色原色。

17.根据权利要求1所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述分级复用功能块包括两个处理模块，由此：

在每个层级的被称为时间调制模块的第一处理模块中，计算像素照明设备的为合成目标色域所需的同时接通/关断工作周期；以及

在被称为亮度模块的第二处理模块中，修改像素照明设备的所计算的同时接通/关断工作周期以合成显示器系统白点亮度。

18.根据权利要求1所述的基于固态光的投影显示器系统，其中：

所述分级复用功能块执行三个处理层级，每个处理层级在控制所述显示器系统的仅一个性质即目标色域、白点或亮度方面是层级独立的；

通过不更改所述显示器系统的已设置于较高处理层级处的性质，第二和第三处理层级中的每个是层级不变的；以及

每个处理层级是处理不变的，其中每个处理层级使用相同的两个处理模块，但是其中不同的输入用于影响所述显示器系统的不同性质。

19.根据权利要求1所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述分级复用功能块执行三个处理层级，其中所述色域控制和白点控制层级每个均通过按比例增加像素照明设备的所计算的同时接通/关断工作周期使得这些接通/关断工作周期中的最大者被设置为所述基于固态光的投影显示器系统的最大值，而使所述显示器系统的亮度最大化。

20.根据权利要求1所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述处理层级仅通过调整像素照明设备的接通/关断工作周期并且不偏置或更改图像数据灰度值来实现对显示器系统色域和白点亮度以及色度的控制。

21.根据权利要求1所述的基于固态光的投影显示器系统，其中由于以较高的接通/关断工作周期操作像素照明设备，因此所述处理层级使得所述基于固态光的投影显示器系统能够实现比直接以色彩顺序方式使用固态光设备的显示器系统更高水平的亮度和电能转换效率。

22.根据权利要求1所述的基于固态光的投影显示器系统，其中所述像素照明设备包括固态光源和反射类型的成像设备，所述成像设备包括被耦合用于在时间上控制其每个像素的反射状态的多个微镜或多个液晶单元。

23.根据权利要求1所述的基于固态光的投影显示器系统，其中定义目标色域的色彩原色包括至少红色、绿色、蓝青色、品红色和黄色。

24.根据权利要求1所述的基于固态光的投影显示器系统，其中：

所述多个像素照明设备提供大量光色彩原色，每个像素照明设备被电耦合以允许在多个色彩时隙中的每个中与各自的接通/关断工作周期的时序同步地在时间上控制每个像素照明设备的接通/关断状态；以及

所述分级复用功能块被耦合以接受外部提供的图像帧周期信号并且生成两个较低等级的同步信号，第一同步信号传送包括图像帧周期的色彩时隙的时序而第二同步信号传送在所述多个色彩时隙中的每个中像素照明设备的同时接通/关断工作周期的时序，并且以在由所述多个像素照明设备生成的每个光色彩原色的每个色彩时隙期间计算为合成定义所述目标色域的每个色彩原色所需的所述同时接通/关断工作周期；以及

所述分级复用功能块在每个像素照明设备光色彩原色的所述多个色彩时隙中的每个期间计算为合成目标白点所需的所述同时接通/关断工作周期；以及

所述分级复用功能块在所述图像帧周期期间将许多色彩时隙分配给合成目标白点，该许多色彩时隙足以允许控制每个合成目标色彩原色的饱和度水平。

25.根据权利要求1所述的基于固态光的投影显示器系统，大量用于多投影仪阵列显示器系统以跨越所显示的图像实现色彩和亮度均匀性。

26.一种在基于固态光的投影显示器系统中使用的方法，所述基于固态光的投影显示器系统具有：多个像素照明设备，用于在多个色彩时隙中的每个中照明多个像素，每个像素具有数字可控的接通/关断状态，所述像素照明设备使用固态光源；以及投影光学设备，被光学地耦合以放大由所述多个数字可控像素生成的图像，所述方法包含：

在被称为色域控制层级的第一处理层级中，通过将由外部输入提供的像素照明设备的本色彩原色的色度和亮度值映射到由外部输入提供的、且响应于外部输入信号而针对与所述固态光源的操作温度改变和老化相关联的色彩和亮度偏移所校正的目标色域色彩原色的色度和亮度值来计算每个像素照明设备的为合成目标色域所需的同时接通/关断工作周期；

在被称为白点控制层级的第二处理层级中，修改在所述第一处理层级中计算的像素照明设备的同时接通/关断工作周期以并入由外部输入提供的所需白点的色度和亮度值；以及

在被称为亮度控制层级的第三处理层级中，修改在所述第二处理层级中计算的像素照明设备的同时接通/关断工作周期以并入由外部输入提供的显示器系统白点的亮度调整。

27.根据权利要求26所述的方法，其中：

每个处理层级在控制所述显示器系统的仅一个性质即目标色域、白点或亮度方面是层级独立的；

通过不更改所述显示器系统的已设置在较高处理层级处的性质，第二和第三处理层级中的每个是层级不变的；以及

每个处理层级是处理不变的，其中每个处理层级使用相同的两个处理模块，但是其中不同的输入用于影响所述显示器系统的不同性质。

28.根据权利要求27所述的方法，其中：

在每个层级的被称为时间调制模块的第一处理模块中，计算像素照明设备的为合成所述目标色域所需的同时接通/关断工作周期；以及

在被称为亮度模块的第二处理模块中，修改像素照明设备的所计算的同时接通/关断工作周期以合成显示器系统白点亮度。

29.根据权利要求26所述的方法，其中色域控制和白点控制层级每个均通过按比例增加像素照明设备的所计算的同时接通/关断工作周期使得将这些接通/关断工作周期中的最大者设置为所述基于固态光的投影显示器系统的最大值，而使所述显示器系统的亮度最大化。

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