CN1610413A - 具有摆动设备的隔行图像帧显示系统 - Google Patents

具有摆动设备的隔行图像帧显示系统 Download PDF

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CN1610413A CNA2004100576934A CN200410057693A CN1610413A CN 1610413 A CN1610413 A CN 1610413A CN A2004100576934 A CNA2004100576934 A CN A2004100576934A CN 200410057693 A CN200410057693 A CN 200410057693A CN 1610413 A CN1610413 A CN 1610413A
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D·C·科林斯
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Abstract

一种用于显示其有一顶部场(120)和一底部场(121)的隔行图像帧(122)的显示系统(100)，包括图像处理单元(106)，用于处理对应于顶部和底部场(120，121)的像素数据流并产生多个图像子帧，一调制器(103)，用于产生具有多个图像子帧的光束，和一摆动设备(104)，用于移动光束从而多个子帧中每个在与其他图像子帧的图像子帧位置偏移的图像子帧位置空间显示。图像处理单元(106)处理对应于顶部场(120)的像素数据，以产生多个图像子帧中的至少一个，和处理对应于底部场(121)的像素数据，以产生多个图像子帧中的至少一个。

Description

具有摆动设备的隔行图像帧显示系统
技术领域
本发明涉及用于显示隔行图像帧的显示系统，更具体地涉及具有摆动设备的隔行图像帧显示系统。
发明背景
诸如显示器、投影仪或其他成像系统的传统的用于显示图像的系统或设备经常用于显示静止或视频图像。观众根据很多标准评价显示系统，比如图像尺寸、对比度、色纯度、亮度、像素彩色精确度和分辨率。很多显示器市场中像素彩色精确度和分辨率是特别重要的指标，因为像素彩色精确度和分辨率能够限制显示图像的清晰度和尺寸。
传统的显示系统通过对以水平行和垂直列排列的像素的阵列寻址产生显示图像。由于像素是矩形的，所以想要不用阶梯状或锯齿状的边缘形状，在显示的图像中表示物体的斜或弯曲的物体边缘是困难的。而且，如果显示系统的一个或多个像素有缺陷，显示图像会复制该缺陷。例如，如果显示系统的一个像素只表现一个“关”位置，该像素会在显示图像中产生一个实心黑方块。
通常，输入到显示系统的信号是隔行视频信号。在隔行视频中，各个隔行的图像帧用两个顺序的场表示。每一场包含该帧中每隔一个水平线。一个顶部场包括帧中的奇数水平线，一个底部场包括帧中的偶数水平线。这样，图像帧通过以任意次序顺序显示顶部和底部场进行显示。例如，一台电视可以通过在整个屏幕上首先显示顶部场，接着在整个屏幕上显示底部场，在它的屏幕上显示一幅图像。隔行视频的使用通常要求显示系统具有大存储容量缓冲器来保存输入的隔行视频数据。
发明内容
根据本发明，提供一种用于显示隔行图像帧(122)的显示系统(100)，所述的隔行图像帧(122)包括一顶部场(120)和一底部场(121)，所述顶部和底部场(120，121)每个具有多行像素，所述系统包括：图像处理单元(106)，用于顺序处理对应于所述顶部和底部场(120，121)中所述像素的像素数据单元流并产生多个图像子帧；调制器(103)，用于产生具有所述多个图像子帧的光束；和摆动设备(104)，用于移动所述光束，从而所述图像子帧每个与在前图像子帧偏移地空间上显示；其中所述图像子帧中至少一个只用所述顶部场(120)中的所述像素数据单元产生，所述图像子帧中至少一个只用所述底部场(121)中的所述像素数据单元产生。
根据本发明，提供一种显示隔行图像帧(122)的方法，所述隔行图像帧(122)包括一顶部场(120)和一底部场(121)，所述顶部和底部场(120，121)分别具有多行像素，所述方法包括：顺序处理对应于所述顶部和底部场(120，121)中所述像素的像素数据单元流，并产生对应于所述顶部和底部场(120；121)的多个图像子帧；和显示与在前图像子帧偏移的每个所述图像子帧。
附图说明
附图说明了本发明的各个实施例并且是说明书的一部分。说明的实施例仅仅是本发明的例子，并不限制本发明的范围。
图1说明了根据一个示例性实施例的示例的显示系统。
图2说明了根据一个示例性实施例的两场和它们对应的隔行图像帧之间的关系，该图像帧将由显示系统显示。
图3说明了根据一个示例性实施例的可以输入到显示系统中示例性的隔行视频数据序列。
图4说明了根据一个示例性实施例的示意性的显示系统，它具有在图像处理单元内的示例性功能的扩展图。
图5A-C说明了根据一个示例性实施例可以对特定图像产生许多图像子帧。
图6A-B说明了根据一个示例性实施例，在第一图像子帧位置显示来自第一子帧的一个像素并在第二图像子帧位置显示来自第二子帧的一个像素。
图7A-D说明了根据一个示例性实施例，子帧产生功能可以对一个图像帧确定四个图像子帧。
图8A-D说明了根据一个示例性实施例，在第一图像子帧位置显示来自第一子帧的一个像素，在第二图像子帧位置显示来自第二子帧的一个像素，在第三图像子帧位置显示来自第三子帧的一个像素，并在第四图像子帧位置显示来自第四子帧的一个像素。
图9说明了根据一个示例性实施例的产生对应于示例性的隔行视频数据序列的顶部和底部场的第一和第二图像子帧的示例性方法。
图10说明了根据一个示例性实施例，可以用于产生将输入到调制器中的第一和第二图像子帧的示例性方法，它包括由隔行视频数据序列确定的图像帧一半数量的像素列和行。
图11说明了根据一个示例性实施例，产生将在四个图像子帧位置中显示的第一、第二、第三和第四图像子帧的示例性方法。
图12说明的说明了根据一个示例性实施例，产生将在四个图像子帧位置中显示的第一、第二、第三和第四图像子帧的另一个示例性方法。
整个附图中相同的参考数字指类似的但不必是相同的元件。
具体实施方式
在接下来的说明中，为了解释的目的，提出几种特定的细节，从而提供本发明的全面理解。但是，很明显对本领域技术人员来说本显示系统可以不使用这些特定细节实现。说明书中对“一个实施例”的参考或者“一个实施例”意味着与实施例结合在一起说明的特定的特征、结构或特性包括在至少一个实施例中。在说明书中很多地方出现的短语“一个实施例中”的出现不需要都指相同的实施例。
术语“显示系统”将用在这里和权利要求中，除非另外有特殊的说明，是指投影仪、投影系统、图像显示系统、电视系统、计算机系统或用于显示图像的任意其他系统。图像可以是静止图像、一系列图像或视频。术语“图像”将用在这里和权利要求中，除非另外有特殊的说明，是指静止图像，一系列图像、视频或任意其他由显示系统显示的图像。
图1说明了根据一个示例性实施例的示例性的显示系统(100)。图1的部件仅仅是示例性的，可以进行修改或变化从而更好的服务于特定应用。如图1所示，图像数据输入到一个图像处理单元(106)。图像数据确定将由显示系统(100)显示的图像。在一个实施例中，图像数据是隔行视频数据。尽管接下来的示例性实施例用隔行视频数据的图像数据来说明，但本领域技术人员将能理解图像数据也可以是逐行视频数据或一些其他类型的图像数据。与交替数据行的场相反，逐行视频数据用包括数据帧的视频数据来定义。尽管解释和说明了由图像处理单元(106)处理一幅图像，但本领域技术人员将能理解图像处理单元(106)可处理多个或序列图像。图像处理单元(106)执行包括控制光源(101)的照度和控制空间光调制器(SLM)(103)的各种功能。图像处理单元(106)将在下文中更详细地说明。
如图1所示，光源(101)向彩色设备(102)提供一束光。光源(101)可以是但不限于是高压汞灯。彩色设备(102)是任选的，使显示系统(100)显示彩色图像。彩色设备(102)可以例如是顺序彩色设备或滚动的彩色设备。
由彩色设备(102)发出的光通过镜头或通过一些其他设备(未示出)聚焦在空间光调制器(SLM)(103)上。SLM是对应于电或光学输入把入射光调节为空间图案的设备。术语“SLM”和“调制器”将在这里可交替地使用，用于指空间光调制器。入射光可以在它的相位、强度、偏振或方向上进行调制。因此，图1的SLM(103)根据从图像处理单元(106)的输入调制彩色设备(102)输出的光以形成承载光束的图像，最终由显示光学系统(105)显示在观看表面上(未示出)。显示光学系统(105)可以包括配置用于显示图像的任何器件。显示光学系统(105)可以是但不限于是用于把图像投影并聚焦在观看表面上的透镜。观看表面可以是但不限于是屏幕、电视、墙、液晶显示器(LCD)或计算机监视器。
SLM(103)可以是但不限于是硅上液晶(LCOS)阵列或微镜阵列。LCOS和微镜阵列是本技术领域公知的，在本说明书中将不再详细解释。一个示例性但不是唯一的LCOS阵列是PhilipsTMLCOS调制器。一个示例性但不是唯一的微镜阵列是可从Texas Instruments IncTM获得的数字光学处理(DLP)芯片。
回到图1，根据示例性的实施例，在显示光学系统(105)显示图像之前，调制光可以通过一“摆动”设备(104)。摆动设备将在下文中详细说明，它是用于增强图像分辨率和隐藏像素不精确度的设备。一个示例性但不是唯一的摆动设备(104)是检流计镜。在替换的实施例中摆动设备(104)可以实施为SLM(103)或显示系统(100)的任意其他部件。
图2说明了两个场和将由显示系统(100；图1)显示的它们对应的隔行图像帧之间的关系。图2示出了两个示例的场——一个顶部场(120)和一个底部场(121)。如图2所示，顶部场和底部场(120，121)都包括定义为排为六乘二的阵列或矩阵的十二个像素的数据。这样，顶部和底部场(120，121)包括像素数据的六个垂直列和像素数据的两个水平行或线。在图2的每一场中有六列和两行像素数据仅仅是为了说明的目的。能够意识到场中像素的列和行数将改变，从而更好地服务于特殊应用。
如图2所示，顶部场(120)包括两行像素数据。顶部场(120)的第一行包括像素A1、B1、C1、D1、E1和F1的像素数据。顶部场(120)的第二行包括像素G1、H1、I1、J1、K1和L1的像素数据。同样，底部场(121)也包括两行像素数据。底部场(121)的第一行包括像素A2、B2、C2、D2、E2和F2的像素数据。底部场(121)的第二行包括像素G2、H2、I2、J2、K2和L2的像素数据。
图2说明了顶部和底部场(102，121)和将由显示系统(100；图1)显示的对应的隔行图像帧(122)之间的关系。图2显示隔行图像帧(122)包括四行像素数据(123-126)。每行像素数据对应于顶部场(120)或底部场(121)中的一行。在一个实施例中，隔行图像帧(122)的第一行(123)是顶部场(120)的第一行，隔行图像帧(122)的第二行(124)是底部场(121)的第一行，隔行图像帧(122)的第三行(125)是顶部场(120)的第二行，隔行图像帧(122)的第四行(126)是底部场(121)的第二行。通常，隔行图像帧(122)的奇数行对应于顶部场(120)中的行，隔行图像帧(122)的偶数行对应于底部场(121)中的行。但是，本领域技术人员将能理解，隔行图像帧(122)的奇数行可以对应于底部场(121)中的行，隔行图像帧(122)的偶数行可以对应于顶部场(120)中的行。
图3说明了一个示例性的可以输入到显示系统(100；图1)的隔行视频数据序列(127)或数据流。隔行视频数据序列确定图2的隔行图像帧(122；图2)。如图3所示，隔行视频数据序列包括一个一维数据序列，确定隔行图像帧(122；图2)中的像素。在一个实施例中，在底部场(121)中所有行的像素数据被顺序输入到显示系统(100；图1)之前，顶部场(120)中所有行的像素数据被顺序输入到显示系统(100；图1)。例如，如图3所示，像素数据的第一和第三行(123，125)首先输入到显示系统(100；图1)。顶部场(120)的第一行(123)中的第一个像素数据单元对应于图3中的像素A1。同样，顶部场(120)的下一行(即图像帧(122)的第三行(125))中的第一个像素数据单元对应于像素G1。顶部场(120)的对应像素数据输入到显示系统(100；图1)之后，像素数据的第二和第四行(124，126)输入到显示系统(100；图1)。底部场(121)的第一行(即图像帧(122)的第二行(124))中的第一个像素数据单元对应于图3中的像素A2。同样，底部场(121)的下一行(即图像帧(122)的第四行(126))的第一个像素数据单元对应于像素G2。在替换的实施例中，在对应于顶部场(120)的像素数据行之前，对应于底部场(121)的像素数据行输入到显示系统(100；图1)。
根据一个实施例，隔行视频数据可以包括数字图像数据，模拟图像数据或模拟和数字数据的组合。图像处理单元(106)可以用于接收和处理数字图像数据和/或模拟图像数据。
图4说明了图1的同一个显示系统(100)，为图像处理单元(106)内部示例功能的扩展图。如图4所示，在一个实施例中，图像处理单元(106)包括子帧产生功能(141)和一个缓存器(142)。如下文所述，子帧产生功能(141)处理隔行视频数据并产生多个图像子帧。如以下所解释的，子帧由显示系统(100)显示，产生显示的图像。缓存器(142)可以用于缓存图像子帧的信息中的隔行视频数据。缓存器包括用于存储各个图像的一个或多个图像帧的图像数据的存储器。例如，缓存器(142)可以包括诸如硬盘驱动器或其他持久存储装置的非易失存储器或包括诸如随机存取存储器(RAM)的易失存储器。但是，缓冲器(142)可能不是一些显示系统的必要部件。
包括图像子帧产生功能(141)和缓存器(142)的图像处理单元(106)包括硬件、软件、固件或它们的组合。在一个实施例中，图像处理单元(106)的一个或多个部件包括在计算机、计算机服务器或其他能够执行一系列逻辑操作的基于微处理器的系统中。另外，图像处理器可以分布在整个显示系统(100)中，图像处理单元(106)的各个部分以分离的系统部件实现。
在一个实施例中，子帧产生功能(141)接收并处理对应于将被显示的隔行图像帧的隔行视频数据，并产生许多对应于图像帧的图像子帧。每个图像子帧包括一数据阵列或矩阵，表示对应于将被显示的图像帧的图像数据子集。当显示图像子帧时，显示由图像子帧的数据阵列确定的图像。因为，如下文将描述的，每个图像子帧显示在空间不同的图像子帧位置，每个图像子帧的数据阵列包括不同的像素数据。
在一个实施例中，对应于一个隔行图像帧的每个图像子帧被输入到SLM(103)。SLM(103)根据子帧调制光束并产生具有子帧的光束。具有单独图像子帧的光束最终由显示光学系统(105)显示以产生显示图像。但是，在对应于一组子帧中的每个图像子帧的光由SLM(103)调制后并在每个图像子帧由显示光学系统(105)显示前，摆动设备(104)使SLM(103)和显示光学系统(105)之间的光路位置发生偏移。换句话说，摆动设备使像素发生偏移，从而，每个图像子帧由显示光学系统(105)显示在与在前显示的图像子帧稍稍不同的空间位置上。如下文所述，摆动设备(104)可以使像素偏移，从而图像子帧能够互相偏离一个垂直距离和/或一个水平距离。
根据一个实施例，对应于一幅图像的一组子帧中的每个图像子帧以高速率由显示光学系统(105)显示，从而人眼不能发现图像子帧之间的快速连续性。相反，图像子帧的快速连续显现为单个显示图像。如现在将要详细说明的，通过在不同的空间位置顺序显示图像子帧，最后显示的图像视在清晰度增强。
图5-8将用于说明由示例的摆动设备进行的示例的图像子帧的空间移位。图5A-C说明了示例的实施例，其中对特定的图像产生多个图像子帧。如图5A-C所示，示例的图像处理单元(106)对特定的图像帧产生两个图像子帧。更特别的是，图像处理单元(106)对图像帧产生一第一子帧(160)和一第二子帧(161)。尽管在该例子和接下来的例子中的图像子帧由图像处理单元(106)产生，但是应当理解图像子帧可以由子帧产生功能(142)或由显示系统(100)的不同部件产生。尽管示例的图像处理单元(106)在图5A-C的例子中产生两个图像子帧，应当理解两个图像子帧是可以由图像处理单元(106)产生的一个示例的图像子帧数，根据一个示例的实施例可以产生任意数量的图像子帧。
如图5B所示，在一个实施例中，第一图像子帧(160)显示在第一图像子帧位置(185)。第二子帧显示在第二图像子帧位置(186)，该位置与第一子帧位置(185)偏离一个垂直距离(163)和一个水平距离(164)。这样，第二子帧(161)与第一子帧(160)空间偏移一个预定的距离。在一个说明性的实施例中，如图5C所示，垂直距离(163)和水平距离(164)每个都是近似一个像素的一半。但是，第一图像子帧位置(185)和第二图像子帧位置(186)之间的空间偏移距离可以改变，以更好地服务于特殊应用。在一个替换的实施例中，第一子帧(160)和第二子帧(161)可以只在垂直方向或水平方向上偏移。在一个实施例中，摆动设备(104；图4)用于使SLM(103；图4)和显示光学系统(105；图4)之间的光束偏移，从而第一和第二子帧(160，161；图5)互相在空间上偏移。
如图5C所示，显示系统(100；图4)在第一图像子帧位置(185)显示第一子帧(160)和在与第一图像子帧位置(185)空间偏移的第二子帧位置(186)显示第二子帧(161)之间交替进行。更特别的是，摆动设备(104；图4)使第二子帧(161)的显示相对于第一子帧(160)的显示偏离垂直距离(163)和水平距离(164)。这样，第一子帧(160)的像素与第二子帧(161)的像素重叠。在一个实施例中，显示系统(100；图4)完成在第一图像子帧位置(185)显示第一子帧(160)和在第二图像子帧位置(186)显示第二子帧(161)的一个循环，产生具有增强的视在清晰度的显示图像。因此，第二子帧(161)相当于第一子帧(160)空间上和时间上进行显示。
图6A-B说明了完成在第一图像子帧位置(185)显示来自第一子帧的(160)一个像素(170)和在第二图像子帧位置(186)显示来自第二子帧(161)的一个像素(171)的一个循环的示例性实施例。图6A说明了在第一图像子帧位置(185)显示来自第一子帧(160)的像素(170)。图6B说明了在第二图像子帧位置(186)显示来自第二子帧(161)的像素(171)。在图6B中，第一图像子帧位置(185)用虚线表示。
这样，通过产生第一和第二子帧(160，161)并用图5A-C和图6A-B所述的空间偏移方式显示两个子帧，与不使用图像子帧产生最终显示图像所需像素数据量相比两倍的像素数据量用于产生最终显示图像。因此，用双位置处理，最终显示图像的分辨率增加到近似1.4倍或2的平方根倍。
在另一个实施例中，如图7A-D所示，图像处理单元(106)为一个图像帧确定四个图像子帧。更具体的是，图像处理单元(106)为图像帧确定一第一子帧(160)，一第二子帧(161)，一第三子帧(180)和一第四子帧(181)。
在一个实施例中，如图7B-D所示，第一图像子帧(160)显示在第一图像子帧位置(185)。第二图像子帧(161)显示在第二图像子帧位置(186)，该位置与第一子帧位置(185)偏移了一个垂直距离(163)和一个水平距离(164)。第三子帧(180)显示在第三图像子帧位置(187)，该位置与第一子帧位置(185)偏移一个水平距离(182)。该水平距离(182)可以与水平距离(164)相同。第四子帧(181)显示在第四子帧位置(188)，该位置与第一子帧位置(185)偏移一个垂直距离(183)。例如，该垂直距离(183)可以与垂直距离(163)相同。这样，第二子帧(161)、第三子帧(180)和第四子帧(181)互相空间上偏移并且与第一子帧(160)空间上偏移一个预定的距离。在一个说明性的实施例中，垂直距离(163)、水平距离(164)、水平距离(182)和垂直距离(183)每个都是近似一个像素的一半。但是，四个子帧之间的空间偏移距离可以改变，从而更好地服务于特殊应用。在一个实施例中，摆动设备(104；图4)用于偏移SLM(103；图4)和显示光学系统(105；图4)之间的光束，从而第一、第二、第三和第四子帧(160，161，180，181；图5)互相空间上偏移。
在一个实施例中，显示系统(100；图4)完成在第一图像子帧位置(185)显示第一子帧(160)，在第二图像子帧位置(186)显示第二子帧(161)，在第三图像子帧位置(187)显示第三子帧(180)和在第四图像子帧位置(188)显示第四子帧(181)的一个循环，最终显示的图像具有增强的视在清晰度。因而，第二子帧(161)、第三子帧(180)和第四子帧(181)彼此相互并且相对于第一子帧(160)空间上和时间上进行显示。
图8A-D说明了一个示例性实施例，完成了在第一图像子帧位置(185)显示来自第一子帧(160)的一像素(170)，在第二图像子帧位置(186)显示来自第二子帧(161)的一像素(171)，在第三图像子帧位置(187)显示来自第三子帧(180)的一像素(190)并在第四图像子帧位置(188)显示来自第四子帧(170)的一像素(191)的一个循环。图8A说明了在第一图像子帧位置(185)显示来自第一子帧(160)的像素(170)。图8B说明了在第二图像子帧位置(186)显示来自第二子帧(161)的像素(171)(第一子帧位置用虚线表示)。图8C说明了在第三图像子帧位置(187)显示来自第三子帧(180)的像素(190)(第一位置和第二位置用虚线表示)。最后，图8D说明了在第四图像子帧位置(188)显示来自第四子帧(170)的像素(191)(第一位置、第二位置和第三位置用虚线表示)。
从而，通过产生四个图像子帧并以图7A-D和图8A-D所示的空间偏移方式显示四个子帧，与不使用图像子帧产生最终显示图像所使用的像素数据量相比四倍的像素数据量用于产生最终显示的图像。因此，用四位置处理，最终显示的图像的分辨率增加到2倍或4的平方根倍。
从而，如图像5-8中的例子所示，通过对图像帧产生多个图像子帧并彼此互相空间和时间上显示图像子帧，显示系统(100；图4)能够产生具有比用SLM(103；图4)来显示的清晰度更高的清晰度的显示图像。另外，通过把图像子帧的像素重叠，显示系统(100；图4)可以降低例如由不良像素引起的不理想的视觉效果。例如，如果四个子帧由图像处理单元(106；图4)产生并显示在互相偏移的位置上，四个子帧有效地传播了不良像素的不理想的效果，因为将被显示的图像的不同部分与每个子帧中的不良像素有关。一个不良像素被确定为包括异常或无效显示像素，比如一个只表现“开”或“关”位置的像素，一个产生比想要的更低或更高强度的像素和/或一个不合逻辑或随机操作的像素。
现在将说明示例的处理过程，图像子帧用输入到显示系统(100；图1)的隔行视频数据产生。在一个实施例中，图像处理单元(106；图4)不首先将隔行视频数据去隔行(即，把隔行视频数据转换为逐行视频数据)，直接处理隔行视频数据并产生一个或多个对应于一个顶部场的图像子帧和一个或多个对应于一个底部场的图像子帧。直接处理隔行视频数据大大降低了在产生图像子帧之首先把隔行视频数据转换为逐行视频数据情况下，图像处理的复杂性和缓存器(142；图4)需要的容量。
在一个实施例中，图像处理单元(106；图4)产生对应于隔行视频数据序列(127)中的像素数据的顶部场(120)的第一图像子帧(160)和对应于隔行视频数据序列(127)中的像素数据的底部场(121)的第二图像子帧(161)。如结合图5所述，第一和第二图像子帧(160；161)可以接着分别显示在第一和第二图像子帧位置(185，186)。对应于顶部和底部场(120，121)的第一和第二子帧(160，161)可以用许多不同的方法产生。现在将为了解释的目的说明几种示例的但不是唯一的方法。产生第一和第二图像子帧(160，161)的精确方法将可以改变，从而更好地服务于特殊应用。
图9说明了产生对应于示例的隔行视频数据序列(127)的顶部和底部场(120，121)的第一和第二图像子帧(160，161)的示例的方法。第一和第二图像子帧(160，161)可以显示在第一和第二图像子帧位置(185，186)，这将结合图5A-C举例进行说明。图3的隔行视频数据序列(127)将用于说明的目的。因此顶部场和底部场(120，121)中的每一行包括六个像素数据单元。但本领域技术人员将认识到，隔行视频数据序列(127)可以包括顶部和底部场(120，121)更多或更少的像素数据。例如，顶部和底部场(120，121)每个可以包括540行像素数据和1920列像素数据。
当想要产生将输入到调制器的第一和第二图像子帧(160，161)时，可以使用图9的方法，调制器包括由隔行视频数据序列(127)确定的图像帧的一半数量的像素行和列。例如，如果图像帧是四乘六的(即六列像素数据和四行像素数据)，调制器是三乘二像素的。在一个实施例中，如果调制器包括图像帧的一半数量的像素，则隔行视频数据序列(127)的每行中的像素数据元素数降到一半，从而两个图像子帧显示在交替的图像子帧位置后最终显示的图像为理想的清晰度。“像素数据单元”将用在这里和随附的权利要求中，用于指确定一个像素的像素数据。因而，如这里和随附的权利要求中使用的，“顶部场”的像素数据单元指确定位于隔行图像帧的顶部场中的像素的像素数据单元。同样，“底部场”中的像素数据单元指确定位于隔行图像帧的底部场中的像素的像素数据单元。
从而，如图9所示，第一和第二图像子帧(160，161)每个包括对应的图像帧的像素数据的一半数量的列和一半数量的行。例如，图9所示的第一和第二图像子帧每个包括三列和两行像素数据。因为每个整体隔行输入场都顺序进入显示系统(100；图4)，对于每个图像子帧(160，161)的像素数据行的产生自动完成。图9说明了降低每个像素数据行中像素数据单元数量为一半的示例性方法。在一个实施例中，如图9所示，图像处理单元(106；图4)可以使用或处理隔行视频数据序列(127)的顶部场(120)中从第一像素数据单元开始的每隔一个的像素数据单元，从而产生第一图像子帧(160)。因而，第一图像子帧(160)的第一行包括像素数据单元A1、C1和E1。第一图像子帧(160)的第二行包括像素数据单元G1、I1和K1。
如图9所示，在一个实施例中，图像处理单元(106，图4)可以使用或处理隔行视频数据序列的底部场(121)中从第二像素数据单元开始每隔一个的像素数据单元以产生第二图像子帧(161)。从而，第二图像子帧(161)的第一行包括像素数据单元B2、D2和F2。第二图像子帧(161)的第二行包括像素数据单元H2、J2和L2。
图9说明了从顶部场(120)中的第一像素单元开始处理每隔一个的像素单元以产生第一图像子帧(160)，并且从底部场(121)中的第二像素单元开始处理每隔一个像素单元以产生第二图像子帧(161)。但是，在替换的实施例中，图9所述的方法可以使用或处理从顶部场(120)中的第二像素开始的每隔一个的像素单元以产生第一图像子帧(160)，并且使用或处理从底部场(121)中的第一像素单元开始每隔一个的像素单元以产生第二图像子帧(161)。
图9的示例性方法不需要使用缓存器(142；图4)。而且，所需的图像处理最少。因而，图9的示例性方法可以降低示例的显示系统的成本和尺寸。
图10说明了另一个示例的方法，它可以用于产生将输入到调制器的第一和第二图像子帧(160，161)，调制器包括由隔行视频数据序列(127)确定的图像帧的一半数量的像素列和行。
图10的第一和第二图像子帧(160，161)每个包括对应的图像帧的一半数量的列和一半数量的行的像素数据。例如，图10所示的第一和第二图像子帧(160，161)每个包括三列和两行像素数据。因为每个整体隔行输入场都顺序进入显示系统(100；图4)，每个图像子帧(160，161)的像素数据行的产生自动完成。图10说明了一种示例的方法，它不需要如图9所述跳过每隔一个的像素数据单元，就把每行像素数据中的像素数据单元数量降低一半。
如图10所示，在一个实施例中，图像处理单元(106；图4)可以把隔行视频数据序列(127)的顶部场(120)中从第一个像素数据单元开始的每对相邻的像素数据单元平均，以产生第一图像子帧(160)。例如，图像处理单元(160；图4)可以首先取像素数据单元A1和B1的平均值。产生的平均值是A1′。一个示例的但不是唯一的计算A1′的方法是把A1和B1的值相加，接着把产生的和除以2。换句话说，A1′＝(A1+B1)/2。如图10所示，图像处理单元(106；图4)把A1′放在第一图像子帧(160)的第一行的第一位置。同样，图像处理单元(106；图4)计算顶部场(120)的每行中其余的相邻像素数据单元对的平均值，产生C1′、E1′、G1′、11′和K1′。这些平均值接着放在第一图像帧(160)的其余位置。在图10的例子中，C1′是像素数据单元C1和D1的平均值。E1′是像素数据单元E1和F1的平均值。G1′是像素数据单元G1和H1的平均值。I1′是像素数据单元11和J1的平均值。K1′是像素数据单元K1和L1的平均值。
因而，第一图像子帧(160)的第一行包括像素数据单元A1′、C1′和E1′。第一图像子帧(160)的第二行包括像素数据单元G1′、I1′和K1′。
如图10所示，在一个实施例中，图像处理单元(106；图4)可以把隔行视频数据序列(127)的底部场(121)中从第二像素数据单元开始的每对相邻像素数据单元平均，产生第二图像子帧(161)。例如，图像处理单元(106；图4)可以首先取像素数据单元B2和C2的平均值。产生的平均值是B2′。计算B2′的一个示例的方法是把B2和C2的值相加，接着把产生的和除以2。换句话说，B2′＝(B2+C2)/2。如图10所示，图像处理单元(106；图4)把B2′放在第二图像子帧(161)的第一行的第一位置。同样，图像处理单元(106；图4)计算底部场(121)的每行中剩余相邻像素数据单元对的平均值。在一个实施例中，如果在底部场(121)的一行中有偶数个像素数据单元，该行最后的像素数据单元用作对应图像子帧的最后一个像素数据单元。这是因为最后的像素数据单元接下去没有相邻像素单元与最后一个像素数据单元取平均值。因而，在图10的例子中，图像处理单元(106)产生D2′、H2′和J2′。像素数据单元F2和L2不与任何其他像素数据单元平均，因为它们是底部场(121)的每行中的最后一个像素数据单元。在图10的例子中，D2′是像素数据单元D2和E2的平均值。H2′是像素数据单元H2和I2的平均值。J2′是像素数据单元J2和K2的平均值。
因而，第二图像子帧(161)的第一行包括像素数据单元B2′、D2′和F2。第二图像子帧(161)的第二行包括像素数据单元H2′、J2′和L2。
图10说明了从顶部场(120)中的第一像素单元开始的相邻的像素单元取平均值，以产生第一图像子帧(160)，从底部场(121)的第二像素单元开始的相邻的像素单元取平均值以产生第二图像子帧(161)。但是，在替换的实施例中，图10所述的方法可以取从顶部场(120)的第二个像素单元开始的相邻像素单元的平均值，以产生第一图像子帧(160)，并取从底部场(121)的第一像素单元开始的相邻像素单元的平均值，以产生第二图像子帧(161)。
与图9的示例方法一样，图10的示例方法不需要缓存器(142；图4)。而且，所需的图像处理最少。因而，图10的示例方法可以减少示例显示系统的成本和尺寸。
图9和10的第一和第二图像子帧(160，161)的图像子帧位置可以由摆动设备(104；图4)在两个或更多位置之间交替。
在一个实施例中，图像处理单元(106；图4)产生对应于隔行视频数据序列(127)中的像素数据的顶部场(120)的第一图像子帧(160)和第二图像子帧(161)，和对应于隔行视频数据序列(127)中的像素数据的底部场(121)的第三图像子帧(180)和第四图像子帧(181)。该四个图像子帧(160，161，180，181)可以接着显示在与结合图7所描述的不同的四个图像子帧位置上。图11说明一个示例的产生第一(160)、第二(161)、第三(180)和第四(181)图像子帧的方法，这四个子帧将显示在图7所述的四个图像子帧位置上。四个图像子帧将输入到一个调制器中，调制器包括由隔行视频数据序列(127)确定的图像帧的像素列和行数量的一半。例如，图11所示的四个图像子帧(160，161，180，181)每个包括三列和两行像素数据。
图11的示例的方法包括产生对应于顶部场(120)的两个图像子帧和对应于底部场(121)的两个图像子帧。由于每个整体隔行输入场顺序输入到显示系统中(100；图4)，每个图像子帧(160，161，180，181)像素数据行的产生自动完成。
图11说明了把每行像素数据中的像素数据单元数量降低为一半的方法。如图11所示，在一个实施例中，图像处理单元(106；图4)可以使用或处理隔行视频数据序列(127)的顶部场(120)中从第一个像素数据单元开始的每隔一个的像素数据单元，以产生第一图像子帧(160)。因而，第一图像子帧(160)的第一行包括像素数据单元A1、C1和E1。第一图像子帧(160)的第二行包括像素数据单元G1、I1和K1。
接着图像处理单元(106；图4)可以使用或处理隔行视频数据序列(127)的顶部场(120)中从第二像素数据单元开始的每隔一个的像素数据，以产生第二图像子帧(161)。从而，第二图像子帧(161)的第一行包括像素数据单元B1、D1和F1。第二图像子帧(161)的第二行包括像素数据单元H1、J1和L1。
图像处理单元(106；图4)接着可以使用或处理隔行视频数据序列(127)的底部场(121)中从第一像素数据单元开始的每隔一个的像素数据单元，以产生第三图像子帧(180)。从而，第三图像子帧(180)的第一行包括像素数据单元B2、D2和F2。第三图像子帧(180)的第二行包括像素数据单元H2，J2和L2。
图像处理单元(106；图4)接着可以使用或处理隔行视频数据序列(127)的底部场(121)中从第二像素数据单元开始的每隔一个的像素数据单元，以产生第四图像子帧(181)。从而，第四图像子帧(181)的第一行包括像素数据单元B2、D2和F2。第四图像子帧(181)的第二行包括像素数据单元H2，J2和L2。
结合图11描述的四个图像子帧(160，161，180，181)可以显示在图7所述的四个图像子帧位置中的任何一处。例如，在一个实施例中，第一图像子帧(160)可以显示在第一图像子帧位置(185；图7A)，第二图像子帧(161)可以显示在第三图像子帧位置(187；图7C)，第三图像子帧(180)可以显示在第二图像子帧位置(186；图7B)，并且第四图像子帧(181)可以显示在第四图像子帧位置(188；图7D)。
图12说明了产生将显示在图7所示的四个图像子帧位置的第一(160)、第二(161)、第三(180)和第四(181)图像子帧的另一个示例的方法。四个图像子帧将输入到一个调制器中，它包括由隔行视频数据序列(127)确定的图像子帧一半数量的像素列和行。例如，图12所示的四个图像子帧(160，161，180，181)每个包括三列和两行像素数据。
图12的示例方法包括产生对应于顶部场(120)的两个图像子帧和对应于底部场(121)的两个图像子帧。由于每个整体隔行输入场顺序进入显示系统(100；图4)，每个图像子帧(160，161，180，181)的像素数据行的产生自动完成。
图12说明了不需要如结合图11所述的跳过每隔一个图像数据单元，将每行像素数据中的像素数据单元数量降为一半的示例的方法。
在一个实施例中，如图12所示，图像处理单元(106；图4)可以把隔行视频数据序列(127)顶部场(120)中从第一像素数据单元开始的每对相邻像素数据单元取平均值，以产生第一图像子帧(160)。相邻像素数据单元的平均结合图10说明。从而，第一图像子帧(160)的第一行包括像素数据单元A1′，C1′和E1′。第一图像子帧(160)的第二行包括像素数据单元G1′，I1′和K1′。
图像处理单元(106；图4)可以接着把隔行视频数据序列(127)的顶部场(120)中从第二像素数据单元开始的每对相邻像素数据单元取平均值，产生第二图像子帧(161)。相邻像素的平均值结合图10进行说明。从而，第二图像子帧(161)的第一行包括像素数据单元B1′，D1′和F1。第二图像子帧(161)的第二行包括像素数据单元H1′，J1′和L1。F1和L1不进行平均，因为它们是它们各自行中的最后一个像素单元。B1′是像素数据单元B1和C1的平均值。D1′是像素数据单元D1和E1的平均值。
图像处理单元(106；图4)可以接着把隔行视频数据序列(127)的底部场(121)中从第一像素数据单元开始的每对相邻像素数据单元取平均值，以产生第三图像子帧(180)。相邻像素的平均结合图10进行说明。从而，第三图像子帧(180)的第一行包括像素数据单元A2′，C2′和E2′。第三图像子帧(180)的第二行包括像素数据单元G2′，I2′和K2′。A2′是像素数据单元A2和B2的平均值。C2′是像素数据单元C2和D2的平均值。E2′是像素数据单元E2和F2的平均值。G2′是像素数据单元G2和H2的平均值。I2′是像素数据单元I2和J2的平均值。K2′是像素数据单元K2和L2的平均值。
图像处理单元(106；图4)可以接着把隔行视频数据序列(127)的底部场(121)中从第二像素数据单元开始的每对相邻像素数据单元取平均值，以产生第四图像子帧(181)。相邻像素的平均结合图10进行说明。从而，第四图像子帧(181)的第一行包括像素数据单元B2′、D2′和F2。第四图像子帧(181)的第二行包括像素数据单元H2′，J2′和L2。F2和L2不进行平均，因为它们是它们各自行中的最后一个像素单元。
尽管前述的示例方法结合调制器(104；图4)进行说明，调制器包括将显示的图像帧一半数量的像素，但也可以使用很多其他大小的调制器。因而，方法可以根据图像子帧理想的清晰度进行修改。例如，如果调制器包括与图像帧相同数量的像素，则图像处理单元(106；图4)可以用每行中的每个像素数据单元产生图像子帧。
而且，本领域技术人员将意识到，上述处理顶部和底部场(120，121)中的像素数据单元产生图像子帧的方法决不是穷举的。而是有很多处理顶部和底部场(120，121)中的像素数据单元产生图像子帧的可能方法。
例如，特定图像子帧中的每个像素数据单元可以通过取顶部或底部场对应行中的一个或多个像素数据单元的一些函数来计算。例如，该函数可以是一个线性函数。该函数也可以是特定行中所有像素数据单元的函数。例如，如果将产生两个图像子帧，第一图像子帧(160)的顶部行中的每个像素数据单元可以是顶部场(120)中的像素数据单元的第一行(123)中的一些或全部像素数据单元的函数。同样，第一图像子帧(160)的底部行中每个像素数据单元可以是第三行(125)中的一些或全部像素数据单元的函数。第二图像子帧(121)的像素数据单元可以用同样的方式计算。
同样，如果将产生四个图像子帧，四个图像子帧的每行中每个像素数据单元可以是顶部和底部场中的对应行的像素数据单元中的一些或全部像素数据单元的函数。用于处理像素数据单元的确切函数将进行改变，从而更好的服务于特定应用。
前述的描述仅仅是为了说明和描述本发明的实施例。它不意图把本发明穷举或限制于公开的任意精确的形式。根据上述教导有可能进行很多修改和变化。本发明的范围意图用权利要求进行定义。

Claims (10)

1、一种用于显示隔行图像帧(122)的显示系统(100)，所述的隔行图像帧(122)包括一顶部场(120)和一底部场(121)，所述顶部和底部场(120，121)每个具有多行像素，所述系统包括：
图像处理单元(106)，用于顺序处理对应于所述顶部和底部场(120，121)中所述像素的像素数据单元流并产生多个图像子帧；
调制器(103)，用于产生具有所述多个图像子帧的光束；和
摆动设备(104)，用于移动所述光束，从而所述图像子帧每个与在前图像子帧偏移地空间上显示；
其中所述图像子帧中至少一个只用所述顶部场(120)中的所述像素数据单元产生，所述图像子帧中至少一个只用所述底部场(121)中的所述像素数据单元产生。
2、权利要求1的系统，其中所述图像处理单元(106)用于处理所述顶部场(120)中的所述像素数据单元，以产生第一图像子帧，并处理所述底部场(121)中的所述像素数据单元，以产生第二图像子帧。
3、权利要求2的系统，其中：
所述第一图像子帧显示在第一图像子帧位置；和
所述第二图像子帧显示在第二图像子帧位置；
其中所述第二图像子帧位置与所述第一图像子帧位置空间上偏移一偏移距离。
4、权利要求2的系统，其中所述图像处理单元(106)还用于：
处理从所述顶部场中第一像素数据单元开始的所述顶部场(120)中每隔一个像素数据单元，以产生所述第一图像子帧；和
处理从所述底部场中第二像素数据单元开始的所述底部场(121)中每隔一个像素数据单元，以产生所述第二图像子帧。
5、权利要求1的系统，其中所述图像处理单元(106)用于：
处理所述顶部场(120)中的所述像素数据单元，以产生一第一图像子帧和一第二图像子帧；和
处理所述底部场(121)中所述像素数据单元，以产生一第三图像子帧和一第四图像子帧。
6、权利要求1的系统，还包括用于在一个观看表面上显示所述光束的显示光学系统(105)。
7、一种显示隔行图像帧(122)的方法，所述隔行图像帧(122)包括一顶部场(120)和一底部场(121)，所述顶部和底部场(120，121)分别具有多行像素，所述方法包括：
顺序处理对应于所述顶部和底部场(120，121)中所述像素的像素数据单元流，并产生对应于所述顶部和底部场(120；121)的多个图像子帧；和
显示与在前图像子帧偏移的每个所述图像子帧。
8、权利要求18的方法，其中处理所述像素数据单元流的所述步骤包括处理所述顶部场(120)中的所述像素数据单元，以产生所述图像子帧中的至少一个，和处理所述底部场(121)中的所述像素数据单元，以产生所述图像子帧中的至少一个。
9、权利要求19的方法，其中处理所述像素数据单元流的所述步骤还包括处理所述顶部场(120)中的像素数据单元，以产生一第一图像子帧，和处理所述底部场(121)中的所述像素数据单元，以产生一第二图像子帧。
10、权利要求18的方法，还包括：
产生具有所述图像子帧的光束；和
移动所述光束，从而显示所述图像子帧。
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