CN1655049B - 发光器件投影方法和系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于使发光器件的集合(306)对准像素位置(804)以形成图像的方法。在给定的帧期间像素位置至少两次是发光器件的目标(102，104)，而在所述帧期间所述集合中的每一个发光器件对准(202)至少两个不同的像素位置。相邻的发光器件可以对准相邻的像素位置(206)或对准非相邻的像素位置(208)。

Description

发光器件投影方法和系统

本申请是美国专利申请序列号No.10.10/419321的部分继续申请，2003年4月19日提交，题为＂具有扫描光学装置的放映机″，发明人Winthrop D.Childers等人。本申请也是美国专利申请序列号No.10/349047的部分继续申请，2003年1月21日提交，题为″具有校准光学装置和电子电路的放映机″，发明人WinthropD.Childers，后者是以下美国专利申请的部分继续申请：美国专利申请序列号No.10/309425,2002年12月3日提交，题为″具有校准光学装置和电子电路的放映机″，发明人Winthrop D.Childers；以及美国专利申请序列号No.10/138765，题为″具有扫描光学装置的放映机″，发明人Winthrop Childers，2002年5月3日提交。

技术领域

本发明涉及用于使发光器件的集合对准像素位置以便形成图像的方法和系统

背景技术

传统的数字放映机一般是把光源、光调制器、光学系统、电子电路和/或显示器集成在一起，用以利用来自计算机或视频装置的数据信号把图像投影在墙壁或投影屏上，观看大图像。在一帧(持续约1/60秒的标准NTSC帧或某些其它持续时间的帧)期间，调制由所述光源发射的光，然后投影在观看面上指定的像素位置上，以形成显示的图像。传统的放映机受到取决于它们的体系结构和实现方案的限制。

例如某些系统，诸如Texas Instruments公司的基于DLP的系统，利用与微镜面光调制器串联的色轮。采用DLP系统可能出现的问题包括顺序颜色失真、微镜面的成本和由色轮引起的光损失。

诸如LCD放映机等其它的系统利用分色镜把光分为原色，在所述光重新结合以前用LCD面板调制每一种颜色。尽管这些系统往往比色轮的光效率更高，但仍旧存在由偏振引起的光损失。光学装置也往往是复杂和昂贵的。

发明内容

本发明的某些实施例提供一种投影系统，它包括帧缓冲块、重新排序块、冗余分离块、发光器件阵列和光学装置。所述帧缓冲块存储为图像中像素位置指定所需的像素值的像素数据。重新排序块从所述帧缓冲块读取选定的像素数据，并把选定的像素数据分配给发光器件阵列中相应的发光器件；按照把发光器件阵列映射到所述发光器件所对准的目标像素位置的映射选定像素数据，使得每帧每个像素位置至少两次成为发光器件目标，并且每帧每个发光器件对准至少两个像素位置。冗余分离块从重新排序块接收像素数据和相应的发光器件分配，所述相应的发光器件分配规定在一帧期间每个分配的发光器件的总的预期发射光量，并且冗余分离块在所述帧的子帧之间分配所述总发光量。按照帧缓冲块、重新排序块和冗余分离块提供的信号对准所述发光器件阵列。光学装置把来自发光器件的光导向像素位置。

通过以下的描述将更加全面地了解本发明的其它方面。

附图说明

为了举例说明获得本发明的优点和特征的方法，现将参照附图对本发明给出更具体的描述，这些附图只举例说明本发明的选定方面，因而并不完全确定本发明的范围。

图1是按照本发明至少一个实施例的投影方法的流程图；

图2是进一步举例说明图1所示的方法可以使用的某些步骤的流程图；

图3是举例说明按照本发明至少一个实施例的投影系统的示意图；

图4是举例说明投影系统的示意图，其中进一步举例说明图3所示系统的实施例；

图5是举例说明按照本发明一个实施例的投影系统中超像素(superpixel)中的发光器件的示意图；

图6是举例说明按照本发明至少一个实施例的投影系统组件块的示意图；

图7是举例说明一个颜色数据通路中的投影系统组件块的示意图，它进一步举例说明图6所示系统的一个实施例；

图8是举例说明按照本发明一个实施例的显示器中的目标像素位置的示意图；

图9是举例说明诸如带有四个子帧和水平扫描幅的SVGA系统的显示器的示意图，说明按照本发明一个实施例把发光器件阵列映射到显示器中目标像素位置的一种映射的细节；

图10是举例说明诸如带有四个子帧和对角线扫描幅的SVGA系统的显示器的示意图，说明按照本发明一个实施例把发光器件阵列映射到显示器中目标像素位置的一种映射的细节；

图11是举例说明诸如带有两个子帧和对角线扫描幅的UXGA系统的显示器的示意图，说明按照本发明一个实施例把发光器件阵列映射到显示器中目标像素位置的一种映射的细节；

图12是一个表，举例说明在按照本发明一个实施例的诸如带有10个子帧和来自交错的发光器件的扫描带条的SVGA系统的显示器中，把发光器件阵列映射到显示器中目标像素位置的一种映射的细节；以及

图13是一个表，举例说明在诸如带有10个子帧和来自交错的发光器件的扫描带条的UXGA系统的显示器中，按照本发明一个实施例把发光器件阵列映射到显示器中目标像素位置的一种映射的细节。

具体实施方式

现将参照诸如在附图中举例说明的示例性实施例，并在这里用具体的语言对其进行描述。但是本专业的技术人员在掌握本公开之后会想出的对这里举例说明的本发明的特征的变化和其他修改和本发明的原理的其他应用，均应认为是在本发明的范围之内。

在描述本发明时，对重要术语的含意作了澄清，所以在阅读权利要求书时必须仔细注意这些澄清。给出具体的例子是要举例说明本发明的各个方面，但是本专业的技术人员将会明白，其它的例子也可能落在所使用的术语的含意之内和在一个或多个权利要求所需的范围之内。在这里使用的词与日常用法未必具有同样的含意。这里在详细说明和/或本申请文件的其他地方，对术语可能明确地或隐含地进行了定义。在给定的定义或示例中指出的每一种装置或方面，不一定要出现在本发明的每一个实施例中或在其中利用。投影方法

图1是按照本发明的投影方法100的流程图。本发明提供一种投影方法，用以在一帧期间，把单个光发生器或可单独寻址的光源或其它″发光器件″的集合对准各像素位置，以形成图像，所述图像的像素至少部分地被所对准的发光器件发射的光照亮。发光器件306(图3)可以是可单独寻址的器件，诸如发光二极管或激光或其它能够把小光点投射在观看投影屏上的固态器件。发光二极管是可单独控制的发光器件的具体的示例。在到达投影屏以前，来自特定的发光器件的光一般在到达观看面以前往往通过各种各样的光学装置。在本发明中，这包括扫描光学装置，用以使光横跨投影屏进行扫描，在所述投影屏上寻址不同的像素位置。

仅仅投影系统中的特定的发光器件不按照所描述的发明操作这一事实，并不能使投影系统和/或其操作超出本发明的范围。例如，通过简单地在本应按照在这里描述的方法对准的LED阵列中，增加一个不对准的LED，并不能避免侵权。如果在所考虑的系统或方法内，在LED和/或其它发光器件的任何集合中，按照所述方法对准光，并且如果符合其他权利要求的限制，则便是体现了本发明。

类似地，帧可以是持续约1/60秒的NTSC帧，或它可以具有某些其它的帧时间长度。像素位置804(图8)是显示器802(图8)屏幕和/或诸如墙壁等其他观看面上的位置。

举例说明的方法100包括对准步骤102、104。在所述帧的一个子帧期间步骤102把至少一个发光器件对准像素位置。在同一帧的另一个子帧期间，步骤104把至少一个发光器件对准同一像素位置，以此在所述帧期间使所述像素位置至少两次成为一个发光器件的目标。正如流程图路径106所表明的，步骤104可以按照本发明的某些方法重复。

当我们说把一个发光器件对准观看面上的同一像素位置时，这未必意味着在所述观看面上精确的同一位置，至少并非每个实施例都是如此。所述发光器件可以对准与所述像素重叠的位置或离所述像素非常接近的(在一个像素的距离之内)位置。换种说法就是，所述位置是在所述像素的子像素附近之内。在实际系统中，从光学装置的一次扫描扫描到所述扫描光学装置的下一次扫描(还要概略地论述)发光器件的对准往往是不完善的。此外，可能有理由通过从一帧到下一帧或从一个子帧到下一个子帧使数据偏移来提高分辨率。例如，每一子帧可以具有SVGA分辨率(800×600)，但是在这样的偏移的情况下顺序的四个子帧可以形成UXGA分辨率(1600×1200)。

当发光器件寻址像素位置时，它不是与特定的点对中，而实际上是扫过一个很小的区域，因为射在观看面上的光束总是在不断运动的。我们可以称之为所形成的光点的质心(类似于关于能量剂量的质量计算的中心)。在像素位置的子像素附近的光点位置可以是其质心离开目标像素的距离小于两个像素之间中心到中心的距离的光点。

当我们说子帧时，我们是指帧周期的一部份，在该子帧期间发光器件的集合用至少一种颜色盖写所照亮的观看面的至少一部份。子帧一般是顺序的，一帧从子帧1开始，子帧2等等，子帧之间时间重叠最小。在特定的子帧期间，一般利用所有原色(确定子帧和＂彩色子帧＂之间的差别)。一般在照亮的观看面上同时产生红、绿和蓝光点。

″照亮的观看面″是指观看面被放映机系统照亮的观看区域。当然，这会受变焦镜头、放映机和观看面之间距离和输入的视频信号格式的影响。在RPTV(背投电视)的特殊情况下，所述变焦镜头和距离是固定的。

可以把发光器件＂对准＂像素位置，而不管发光器件是否发光。也就是说，确定给定的发光器件是否对准给定的位置，不限于观察来自所述发光器件的光是否实际上达到所述位置。例如，变弱的或烧坏的LED可能对准指定的像素位置，即使没有来自所述LED的光达到所述目标位置。

当我们说发光器件对准给定的像素位置时，是说中间的光学装置配置成使来自所述发光器件的光在所述观看面的具体的像素位置上形成光点，假若所述发光器件输出光。当然，正如以前指出的，所述＂同一像素位置＂并非准确的，而可能离同一位置超过一个像素。观看面或投影屏上的像素位置是投影系统定义的位置，并且一般每一个像素位置通过形成来自发光器件的光点来寻址。假定所述发光器件处于接通(ON)状态和/或正在输出光并且所述光学装置正在工作，那么，发光器件寻址像素位置，其含意一般与将所述发光器件对准所述像素位置的含意相同，并且意味着在所述像素位置上形成光点。

理解本发明的一种途径是考虑从所述发光器件映射到所述像素位置。例如，在图8到13中以及在图2中举例说明映射。在某些实施例中，如在图2的步骤202中指出的，在同一帧期间把本发明所关心的发光器件集合中的每一个发光器件对准至少两个不同的像素位置。也就是说，给定的发光器件每帧映射到至少两个像素位置。在某些实施例中，如步骤204所指出的，本发明所关心的每个像素位置在一帧期间是一种给定颜色的至少两个不同发光器件的目标。也就是说，所考虑的颜色的至少两个发光器件每帧被映射到给定的像素位置。在本发明的各种不同的实施例中，在给定子帧期间，可以用横跨各子帧的串行的方式和/或用并行的方式进行发光器件的一对多，多对一和多对多的映射。

如至少联系图8至13所讨论和图解说明的，映射也可以保持或不保持相邻性。在某些实施例中，相邻的发光器件以扫描幅的形式映射到相邻的像素位置(206)，而在某些实施例中，相邻的发光器件以扫描条带的形式映射到不相邻的像素位置(208)。扫描带条和扫描幅在某些实施例中可以是混合的。扫描带条和扫描幅可以是水平的、垂直的或对角线的，并且它们可以是重叠的或不重叠的。可以以非规则水平扫描带条的图案，例如通过既在垂直轴又在水平轴上的扩展，而不是只在平行线上扩展，来进行不保持相邻性的映射。

因而，在某些实施例中，在所述帧期间像素位置两次以上成为发光器件的目标。在某些实施例中，在所述帧期间，给定的一种颜色的至少两个不同的发光器件被对准到同一像素位置。在某些实施例中，在一个子帧期间，发光器件被对准到各行内的像素位置，使得相邻的发光器件被对准到相邻的像素位置。在某些实施例中，发光器件被对准到扫描带条内的像素位置，使得在一个子帧期间相邻发光器件被对准到不相邻的像素位置。

在某些实施例(210)中，子帧具有同样的时间长度；而在其他实施例中，它们具有不同的时间长度，但是，在这里提供的具体的例子中，除非专门指出，否则假定子帧是基本上具有同样的长度的。若最长的子帧的长度不超过最短子帧的长度的1.5倍，则说一帧的子帧具有基本上同样的长度。

在某些实施例中，在帧期间从发光器件到达像素位置总照明度在所述帧的所有子帧之间基本上是相等摊分(212)的。例如，若有两个子帧并且到达所述像素位置的总能量或其它照明量度用x标示，并且若用t表示允差，则每一个子帧接收在x/2±t范围内的值作为它在总照明度中占的份额。也就是说，照明度在这些子帧之间均匀摊分。本专业的技术人员都能决定适当的允差t；建议的开始值是把t设置等于所述值x/n的15％，10％或5％，其中x是拟在所述帧期间到达像素位置的总照明度，而n是所述帧的同样长度的子帧数。还可以把在子帧之间大致相等地分割照明度的途径描述为把照明度的最高有效位(MSB)分布一个替代方案是，在给定的帧中，给一个或多个子帧加上比其他子帧重的权重，以便使一个或多个子帧提供(或试图提供(发光器件可能是弱的和/或缺失的))比其他子帧大得多的照明。

在某些实施例中，在发光器件的活动之间包括消隐间隔(214)。也就是说，发光器件即使在它们对准完全照明的像素时也不是连续地发光的。这将联系图9到11进一步举例说明和论述。

可以以各种不同方法组合这里描述的步骤和其他特征，以便形成本发明的实施例。在本发明的方法中，步骤可以被省略、重复、重新定名、补充、串行或平行地进行，和/或以各种不同的方法组合，以提供可操作的实施例，各权利要求所要求的除外。具体地说，不是图2举例说明的每一个步骤都需要按照本发明给定的方法进行。

举例来说，按照本发明的一种投影方法包括以下步骤：在一帧的一个子帧期间使发光器件对准(102)像素位置；以及在同一帧的另一个子帧期间，使发光器件对准(104)同一个像素位置，从而在所述帧期间使所述像素位置至少两次成为发光器件的目标，其中，在同一帧期间，使发光器件集合中每一个发光器件对准(102)至少两个不同的像素位置，而不管发光器件是否发光，并且使发光器件对准(206)扫描幅中的像素位置，使得在子帧期间相邻发光器件对准相邻像素位置。在一个这样的实施例中，在所述帧至少四个子帧中的每一个子帧期间，使发光器件对准像素位置，因此，至少两次沿着路径106而行。一次，在所述帧期间，每一个像素位置是给定的颜色的至少两个不同的发光器件的目标。一次，扫描幅是对角线的，使得一行发光器件对准在子帧期间线性改变的选择的像素行。

作为另一个示例，按照本发明的一种投影方法包括以下步骤：在一帧的一个子帧期间，使发光器件对准(102)像素位置；以及在同一帧的另一帧期间，使发光器件对准(104)同一个像素位置，从而在所述帧期间，使(204)所述像素位置至少两次成为发光器件的目标，其中，在同一帧期间，发光器件集合中每一个发光器件对准(202)至少两个不同的像素位置，而不管发光器件是否发光，并且发光器件对准(208)扫描带条中的像素位置，使得在一个子帧期间相邻发光器件对准非相邻的像素位置。在一个这样的实施例中，在所述帧至少10个子帧中每一个子帧期间，使发光器件对准(102、104)像素位置，因此，至少8次沿着路径106而行。

尽管在这里清楚地举例说明和单独地描述了本发明的特定的实施例和使用，但会认识到，一个类型的实施例及其使用的讨论一般都延伸到其它的实施例类型和它们的使用。例如，本发明方法的上述描述，也有助于描述本发明系统和系统组件的结构和操作，反之亦然。

投影系统组件和系统

图3是举例说明本发明的投影系统300的示意图。在一个实施例中，RGB输入视频信号302包括彩色帧，诸如速率为约60帧/秒的帧。本发明有助于从具有给定的分辨率的给定的数据帧生成图像。所述图像可以从彩色映射中产生，其中每一种彩色映射具有以给定的颜色，诸如红、绿和蓝寻址的所有像素。通过把彩色映射分为给定原色的时间上顺序出现的子帧，本发明可以减少缺失或弱的LED造成的误差或视觉失真。还可以通过具有多个子帧来减少雪花。

系统控制电子电路304可以操纵和/或建立输入视频信号，以实现本发明的方法。所述控制电子电路304可以以组件的形式实现、制造和/或销售。在本专业的技术人员考虑时，相信硬件、软件和固件实现可以部分地或完全地可交换的，它们可以用于实施本发明时，尽管这里论述的具体的例子用不同的方法实现。

在一个实施例中，彩色映射块602(图6)接收NTSC RGB信息302，并将所述信息转换为发光器件的RGB彩色空间。所述发光器件RGB彩色空间首先取决于所述LED或其它的发光器件306的波长。

在一个实施例中，在控制电子电路之内的投影系统组件包括帧缓冲区块604(图6)，存储指定图像中像素位置所需的像素值的像素数据；和重新排序块606，从帧缓冲区块读取选定的像素数据并把选定的像素数据指定给发光器件阵列中相应的发光器件。所述像素数据可以按照这样的映射选定，即，把发光器件阵列映射到所述发光器件将要对准的目标像素位置。例如，映射可以使得每个像素位置在每帧中都是至少两个发光器件的目标，并且每帧中每个发光器件都对准至少两个像素位置。

在一个实施例中，帧缓冲区块至少存储两帧的像素数据。数据从帧缓冲区重复地读出，以支持多个子帧，也就是说，多次扫描扫过像素位置。帧缓冲区块的一个实现方案包括外部SRAM(静态随机存取存储器)702(图7)。所述特定的实现方案支持800×600像素/帧×4字节/像素×2帧＝3.67兆字节的存储器。R、G、B值存储在相邻字节中，32位/像素。在本发明的范围之内还可能实现其它的帧缓冲区。

在一个实施例中，重新排序块从帧缓冲区获取所需要的数据，以便用光学方法寻址对发光器件阵列(诸如4×120的LED阵列)的发光器件定序所需的数据。重新排序块606的一个实现方案包括两个内部SRAM 706和逻辑电路708(图7)。在所述特定的实现方案中，每块SRAM 706都支持16位/颜色/写×2写/脉冲列宽度×120高×4摆动＝1920字节的存储器。逻辑电路708包括32个8∶1多路开关，以便从8字节选择4个相邻LED用的4字节。在本发明的范围之内还可能实现其它的重新排序块。

在某些实施例中，投影系统组件包括冗余分离块608，冗余分离块608从重新排序块接收像素数据和相应的发光器件分配，在一帧期间为每个被指定的发光器件指定总的预期发射光量。冗余分离块在所述帧的子帧中间把总光量分配给那些发光器件。例如，在某些实施例中，冗余分离块在特定的帧期间分配寻址像素的LED的能量贡献，使得四子帧中的每一个子帧都接收大致相等的能量；根据所述能量的最低有效位某些像素可以接收略多或略少一些能量。

冗余分离块可以使用查表技术来分配多个发光器件的强度和每个像素位置的扫描次数。冗余分离块608的一个实现方案包括内部SRAM 712(图7)中的四个查阅表。在所述特定的实现方案中，每一个SRAM 712都支持2K字节的存储器。在本发明的范围之内还可能实现其它的冗余分离块。

在某些实施例中，投影系统300包括发光器件强度补偿电路610和发光器件控制电路612。一个实现方案，如图7所示，包括2块SRAM714(123×4LED×16位/LED＝984字节)、4个乘法器716和一组脉宽调制降值计数器718。在所述特定的实现方案中，乘法器用所示嵌入逻辑实现，如图所示，有492个降值计数器，以支持每个LED的脉宽调制，配置为4个LED宽和123个LED高。在本发明的范围之内还可能实现其它的电路610、612。

应当指出，图7表示单一颜色的数据路径，例如，红色发光器件数据路径的细节，在一个具有三种颜色的系统组件中：绿数据路径和蓝数据路径一般是举例说明的红数据路径的重复。纵向通过信号线710连接到所有三个数据路径，正如信号线704从帧缓冲区SRAM702所做那样。本发明也可以用于单色的系统和利用非RGB彩色空间的系统。

正如所表明的，在某些实施例中，本发明提供一种投影系统组件，其中发光器件总光量的分配是部分地由发光器件的脉宽调制决定的。在某些实施例中，发光器件总光量的分配部分地由发光器件的强度决定。在某些实施例中，发光器件总光量的分配规定，在每个子帧期间，对于每个发光器件，从所述发光器件发出的能量将是大致相等的，而在其他实施例中某些子帧中分配比其它的子帧多得多的能量。

只要系统总体上是可操作的并且符合至少一个权利要求，不同的实施例可以省略、重复、重新组合、补充或重新排列所举例说明的块和组件。作为示例，本发明提供一种投影系统300，类似于图4所示，它包括：控制电子电路304，它具有帧缓冲区块，存储为图像中的像素位置指定所需像素值的像素数据；重新排序块，它从帧缓冲区块读取选定的像素数据，并把选定的像素数据指定给发光器件阵列中相应的发光器件，所述像素数据按照这样一种映射选定，即，它把发光器件阵列映射到所述发光器件将要对准的目标像素位置，使得每帧每个像素位置至少两次成为一个发光器件的目标，并且每帧每个发光器件至少对准两个像素位置；以及冗余分离块，它从重新排序块接收像素数据和相应的发光器件的分配，后者在一帧期间指定每个被指定的发光器件预期的总发光量，并且所述冗余分离块在所述帧的各子帧之间分配那些总光量。

系统300还包括按照帧缓冲区块、重新排序块和冗余分离块提供的信号对准的发光器件阵列306；在图4举例说明的实施例中，发光器件阵列306包括红发光器件402、绿发光器件404和蓝发光器件406。适当的发光器件例如包括发光二极管(LED)、半导体激光器和/或垂直空腔表面发射激光器。

若所述投影系统的发光器件阵列包括形成RGB发光器件彩色空间的红发光器件、绿发光器件和蓝发光器件，则所述系统彩色映射器块602把输入数据(诸如RGB数据或YCbCr数据)从其他彩色空间转换为RGB发光器件彩色空间。例如，在某些实施例中，彩色映射器块把NTSC RGB数据转换为RGB发光器件的彩色空间。在其他实施例中，所述系统利用多于三种颜色的发光器件，诸如RGBCY(红、绿、蓝、青色和黄色)并使彩色映射器适合于所述彩色空间。

在某些实施例中，在子帧期间以所有原色对像素位置的区域寻址(可能是，但是不一定是每一个像素位置，在子帧之间任选，在各投影光点之间漂移)。对于单色的投影器，只有一种原色。某些投影器使用RGB，但是其他投影器可以使用四种、五种或更多种原色来增强彩色空间。

所述系统300的某些实施例包括用于把光从发光器件射到像素位置的光学装置。对LED发出的光一般进行准直和聚焦，使之可以通过扫描光学装置，后者使所得的发光器件的输出通过投影光学装置在两个轴上以及在观看屏幕上进行扫描。

在某些实施例中，所述光学装置包括聚能光学装置408、水平扫描光学装置308、纵向扫描光学装置310和投影光学装置312。扫描光学装置可以利用诸如图4中的多边形反射镜410和412等旋转多边形反射镜实现。所述光学装置可以包括旋转多边形反射镜，用于发光器件发射的光的纵向控制；和另一个旋转多边形反射镜，用于发光器件发射的光的水平控制。

在可供选择的实施例中，可以借助于倾斜的反射镜，例如利用检流计的可编程倾斜的反射镜来产生纵向(或水平)扫描。在某些实施例中，在对应于旋转多边形反射镜的顶点的消隐时间间隔期间断开发光器件，从而为检流计反射镜移动和设定作好准备。还可以使用系统光学装置的其它实现方案，诸如用于纵向和/或水平扫描的其它类型的光学装置。

所述投影系统还可以包括具有发光器件所对准的像素位置804的屏幕或其它显示器802(图8)。

某些实施例使用一个或多个超像素，诸如在图5举例说明的。产生光信号的超像素500阵列并横过观看面802对其进行扫描。图5描写红、绿和蓝发光器件。每一种颜色的发光器件502是可由控制电子电路304单独寻址的。使对准像素位置的发光器件接通和断开，以协助确定所述像素位置处颜色的强度。超像素可以聚焦在一个小的区域，诸如示于图8的区域806，或者它可以宽范围地分散在屏幕802上。

其他例子

图形8至13举例说明发光器件和作为所述发光器件的目标的像素位置之间按照本发明的映射，本发明的实施例不限于这些具体的例子，特定的实施例不必符合任何的、某些或所有这些例子。

图8举例说明的实施例之一具有以下细节特性：约每秒60帧的NTSC帧速率，此速率是每帧约16.67毫秒；SVGA分辨率或阵列中800水平像素位置×600垂直像素位置804的屏幕802分辨率；作为发光器件的LED，R、G、B中每一种颜色480个LED，对于每一种颜色，排列成8×60阵列，对于RGB，总计排列成24×60阵列；用于水平和垂直控制的旋转反射镜，每个反射镜10个面，提供72度位移；在单一帧中进行20次水平扫描，两次覆盖屏幕；水平反射镜以7200RPM(120帧/秒)速度自旋；以及垂直反射镜以720RPM速度自旋。这样在所述实施例中，在每一种彩色帧期间，每个垂直反射镜412有两个面，每个水平反射镜410有20面(两圈)，如图8所示，采用10个水平非重叠扫描幅。每个子帧由屏幕(观看区域)的完全覆盖定义，如此在所述示例中每帧有两个子帧。应当指出，在所述示例中，为简单起见，图8中的扫描幅显示为水平的，但是它们实际上以类似于图10描绘中的方式倾斜，因为使用垂直多边(多面)反射镜。如果选择垂直移动的检流计反射镜，而不是垂直多边反射镜，则扫描幅将是水平的。

图8还显示扫描超像素阵列806，在所述实施例中，它是一组发光器件的目标，每一种颜色60个发光器件高和8个发光器件宽，每扫描一次，每一个像素位置被每种原色的8个发光器件寻址。

在所述实施例中，每帧每个像素16次成为目标。对于24-位颜色(R、G、B每个8位)有256个颜色电平，于是脉宽调制和/或像素强度控制用以产生约16种其他颜色电平，以提供每种原色的完全的8-位颜色。

在所述实施例中，每个发光器件要在单一次扫描期间，也就是说，在多边形反射镜水平扫描的单个面期间，产生800个像素。1/2400秒，亦即约0.833毫秒扫描一次。这样对于单个发光器件，像素照明的产生速率是60Hz×20×800＝0.96MHz。每个像素在约1微秒中产生。每一个应产生16个灰度电平，若使用脉宽调制，则形成约65纳秒的最低有效位时间。否则，可以把发光器件的强度或脉宽调制和强度变动的结合用来完成像素的高速产生。像素照明最低有效位还可以通过空间混色(dithering)和/或时间混色产生。这会使最低有效位时间延长约为2至约16倍，根据进行何种混色而定。

在所述实施例中，在不同的子帧之间以及在以给定的像素位置为目标的不同发光器件之间尽可能基本上均等地分割所述像素照明度的最高有效位(212)。这有助于减少缺失LED的影响，并有助于减少雪花。

类似于图8举例说明的另一个实施例(只是那里只有5条扫描幅以及它们是倾斜的，使图10也许是更接近的表示)具有以下细节特性：约60Hz的NTSC帧速率；SVGA或800×600的屏幕分辨率；发光器件阵列120高4宽；两个10面反射镜；每帧利用20个水平面和4个纵向面，在单一帧中20次水平扫描覆盖屏幕四次；水平反射镜以7200RPM、垂直反射镜以1440RPM速度自旋。若我们把子帧定义为一个垂直面，则在所述实施例中，每帧有四个子帧。在给定子帧期间，每个像素位置成为四个发光器件的目标。这样，由于覆盖的冗余，所述系统产生16个颜色电平(4-位)。其余四位可以利用脉宽调制和/或强度变动和/或利用混色产生。

这些及其他实施例的某些特性包括以下。扫描原色(诸如RGB)发光器件产生图像。在单一帧期间，屏幕上相同像素位置被给定的原色多次寻址，提供冗余的覆盖。可以至少部分地通过使对于给定的待扫描的行同时存在多个发光器件来提供冗余的覆盖。可以至少部分地通过使扫描光学装置在同一观看区域提供多次扫描来提供冗余覆盖；这可以在一帧期间按照子帧的定义利用垂直反射镜的一个以上的面来完成。可以在子帧(不同的扫描)之间拆分所述最高有效位，这有助于减少雪花。可以通过子帧和冗余发光器件的结合来提供冗余覆盖。可以通过像素产生和多次扫描像素产生时施加的积分能量的组合来产生各种颜色电平。在某些实施例中，施加的积分能量由脉宽调制决定。在某些实施例中，施加的积分能量部分地由光源的强度决定。

图9是一个示意图，举例说明包括映射的细节的显示器，按照本发明一个实施例把发光器件阵列映射到显示器上目标像素位置，诸如用于带有四个子帧和水平扫描幅的SVGA系统。在所述实施例中，LED发光器件排列成阵列，123个LED高(与显示器的垂直轴对准)4个LED宽(与水平轴对准)。LED行从顶部的行1依次编号至底部的行123。观看区域行是从顶部的行1至底部底部的行600编号的。

垂直和水平扫描光学装置用于该实施例中。垂直反射镜是检流计反射镜，它以五个水平扫描幅902覆盖观看区域，并且每帧四次覆盖整个区域。这样每帧有20个水平扫描幅。垂直反射镜以60×20＝1200Hz的频率改变位置。扫描图案一次沿观看区域向下步进一扫描幅，然后再次从顶部开始。水平反射镜是10面反射镜，以1200Hz/10＝120Hz＝7200RPM的速度自旋。检流计反射镜要花费可确定的时间量，以便在两次位置改变之间稳定。因此，引入(214)消隐时间间隔，在消隐时间间隔期间断开发光器件。所述消隐时间间隔对应于观看区域每一端的区域904，而它与发光器件发出的光束碰到多边形反射镜顶点时同步。

在给定帧期间，观看区域四次成为发光器件的目标。发光器件阵列的每一次这样的完全覆盖发生在一个子帧内，于是在所述示例中每帧有四个子帧。第一子帧包括第1至5次扫描(水平扫描)，并且在第一子帧期间，利用发光器件行1-120，而同时发光器件行121-123不使用。在第1次扫描期间，发光器件行1-120分别与观看区域行1-120对准。在第2次扫描，发光器件行1-120与观看区域行121-240对准。在第3次扫描，发光器件行1-120与观看区域行241-360对准。在第4次扫描，行1-120与观看区域行361-480对准。在第5次扫描，发光器件行1-120与观看区域行481-600对准。

第二子帧包括第6-10次扫描，并在第二子帧期间利用发光器件行2-121，而同时发光器件行1，122和123不使用。在第6次扫描，发光器件行2-121与观看区域行1-120对准。应当指出，在第6次扫描相对于第1次扫描期间，在已寻址的观看区域行1-120之间可以有小的子像素位移。这可能是由于第6次扫描和第1次扫描之间对准准确性的略微变动造成的，或者它可以是想要的位移，以便使分辨率增强功能起作用。但是，为了便于讨论，我们将认为子帧之间的像素位置是相同的。在第7次扫描，发光器件行2-121与观看区域行121-240对准。在第8次扫描，发光器件行2-121与观看区域行241-360对准。在第9次扫描，发光器件行2-121与观看区域行361-480对准。在第10次扫描，发光器件行2-121与观看区域行481-600对准。还应当指出，第1-5次扫描相对于第6-10次扫描观看区域像素位置之间可以有一个垂直的和/或水平的子像素位移。

第三个子帧包括第11-15次扫描，并且在第三子帧期间，利用发光器件行3-122，而同时不使用发光器件行1，2和123。在第11次扫描，发光器件行3-122与发光器件行1-120对准。在第12次扫描，发光器件行3-122与观看区域行121-240对准。在第13次扫描，发光器件行3-122与观看区域行241-360对准。在第14次扫描，发光器件行3-122与观看区域行361-480对准。在第15次扫描，发光器件行3-122与观看区域行481-600对准。应当指出，在第6-10次扫描相对于第11-15次扫描的观看区域像素位置之间可能会有一个垂直和/或水平子像素位移。

第四子帧包括第16-20次扫描，并在第四子帧期间利用发光器件行4-123，而同时不使用发光器件行1-3。在第16次扫描，发光器件行4-123与观看区域行1-120对准。在第17次扫描，发光器件行4-123与观看区域行121-240对准。在第19次扫描，发光器件行4-123与观看区域行361-480对准。在第20次扫描，发光器件行4-123与观看区域行481-600对准。应当指出，在第11-15次扫描相对于第16-20次扫描的观看区域像素位置之间可能会有一个垂直和/或水平子像素位移。

这样，图9举例说明的示例的一些特性包括四个子帧、水平非重叠扫描幅的使用，每帧每个像素位置多次成为目标，在一帧期间每个像素位置成为多个发光器件的目标，并且在一帧期间每个发光器件对准多个像素位置。值得特别指出的是，在一帧期间，不同的发光器件行用于把同一观看区域行作为目标。例如，观看区域行1在第一子帧期间是发光器件行1的目标，在第二子帧期间是发光器件行2的目标，在第三子帧期间是发光器件行3的目标，在第四子帧期间是发光器件行4的目标。这减少个别弱的或缺失的发光器件的影响。

参照图9描述的方法的另一个方面是，在所述四个子帧之间在像素位置上引入某些小的位移的可能性。这可以利用来提高显示器的分辨率(例如从SVGA到UXGA)。由于对准上的变动，实际位置某些小量的移动几乎总是存在的。

图10是一个示意图，举例说明诸如带有四个子帧和对角线扫描幅的SVGA系统的显示器，包括映射的细节，说明按照本发明的一个实施例把发光器件阵列映射到的目标像素位置。所述实施例使用四个子帧和两个多边形反射镜，类似于图9中举例说明的实施例。发光器件再一次排列成垂直轴上的123个×水平轴上的4个投影发光器件，按照屏幕像素分辨率彼此隔开。垂直反射镜是多边形的，带有10个面，以(60Hz×4)/10＝24Hz的频率自旋。水平反射镜是多边形的，按照(60×20)/2＝120Hz的频率自旋。强制加上消隐时间间隔。

和前一个示例不同，图10所示的实施例中的扫描幅是对角线的。扫描幅1002对应于第1，6，11，16次扫描。扫描幅1004对应于第2，7，12，17次扫描。扫描幅1006对应于第3，8，13，18次扫描。扫描幅1008对应于第4，9，14，19次扫描。扫描幅1010对应于第5,10，15，20次扫描。在子帧1期间发生第1-5次扫描。在第1次扫描期间，发光器件行1-120覆盖一个扫描幅，它在所述扫描的一端以观看行1-120开始，并线性移动到所述扫描另一端的行121-240，如图10所描绘的。

于是，图10举例说明的示例的一些特性包括四个子帧、对角线非重叠扫描幅的使用，每帧每个像素位置多次成为目标，并且在一帧期间每个发光器件对准多个像素位置。若前进一个被对准的发光器件行，如图9示例所进行的，则在一帧期间图10中每一个像素位置还成为多个发光器件的目标。

图11是一个示意图，举例说明包括映射的细节的显示器，说明按照本发明一个实施例把发光器件阵列映射到诸如带有两个子帧和对角线扫描幅的UXGA系统的显示器上的目标像素位置。所述实施例使用两个子帧和两个多边形反射镜。发光器件排列成垂直轴上61行×水平轴上的8列。所述垂直反射镜具有M个面，自旋频率＝(60Hz×2)/M。所述水平反射镜具有N面，而自旋频率＝(60Hz×20)/N。如所显示的使用对应于区域904的消隐时间间隔。在该图和其他图中示出相对位置，这些示意图没有必要是按比例的。图11中对角线扫描幅和各次扫描之间的对应关系由下表给定：

扫描幅	各次扫描
		1102	1，11
1104	2，12
		1106	3，13
1108	4，14
		1110	5，15
1112	6，16

扫描幅	各次扫描
		1114	7，17
1116	8，18
		1118	9，19
1120	10，20

于是，图11举例说明的示例的一些特性包括两个子帧、对角线扫描幅的使用，每帧每个像素位置多次成为目标，并且在一帧期间每个发光器件对准多个像素位置。若前进一个被对准的发光器件行，诸如利用第1-10次扫描的发光器件行1-60，和第11-20次扫描的发光器件行2-61，则在一帧期间，图10中的每个像素位置也会成为多个发光器件的目标。

图12是一个表，举例说明在按照本发明一个实施例的诸如带有10个子帧和来自交错的发光器件的扫描带条的SVGA系统的显示器中，把发光器件阵列映射到显示器中目标像素位置的一种映射的细节。发光器件排列成每种颜色121个高×4个宽的阵列，工作期间它们相关的光点以扫描带条的形式散布在整个观看表面上。垂直反射镜是检流计反射镜，具有60Hz×10)＝600Hz的频率。水平反射镜是多边形的，带有N个面，用于每帧10次扫描，自旋频率＝(每秒60圈×10)/N。在多边形顶点上使用消隐时间间隔(214)，为检流计反射镜的移动和设定作好准备。发光器件产生在一帧中10次横过观看表面扫描的光点，因此每帧有10个子帧。扫描带条和各次扫描之间的对应关系由图12的表给出。

因此，图12举例说明的示例的一些特征包括：10个子帧、水平扫描带条的使用；每帧每个像素位置多次成为目标；在一帧期间每个发光器件对准多个像素位置；以及在一帧期间，每个像素位置成为多个发光器件的目标。

图13是一个表，举例说明在诸如带有10个子帧和来自交错的LED的扫描带条的UXGA系统的显示器中，按照本发明一个实施例把发光器件阵列映射到显示器中目标像素位置的一种映射的细节。所述实施例使用10个子帧和两个反射镜，用于进行横过观看表面的光点扫描。发光器件排列成每种颜色120个高×4个宽的阵列，以带条的形式分布在整个观看表面上。垂直反射镜是小偏转检流计反射镜以(60Hz×10)＝600Hz频率颤动。水平反射镜是具有N个面的多边形，用于每帧(扫描)10次扫描，自旋频率＝(每秒60圈×10)/N。可以在多边形的顶点使用消隐时间间隔(214)，以便为检流计反射镜的移动和设定作好准备。在一帧中发光器件光点横过观看表面扫描10次，因此每帧有10个子帧；每个子帧覆盖像素位置的10％。扫描带条和各次扫描之间的对应关系由图13的表给出。在单一帧期间每个像素位置被每个光束寻址一次或四次(对于四个光束)。

因此，图13举例说明的示例的一些特征包括：10个子帧、水平扫描带条的使用；每帧每个像素位置至少两次成为发光器件的目标；以及每帧每个发光器件对准至少两个像素位置。

结论

尽管作为方法或装置在这里明确地举例说明和描述本发明的特定的实施例，但是应当指出，对一种类型的实施例的讨论，一般还会延伸到其它的实施例类型。例如，对投影方法的描述也有助于投影系统组件和投影系统的描述。不能得出结论说，来自一个实施例的限制必然适用于另一个。

标题只是为了方便；关于给定主题的信息可以在其标题表示所述主题的段落以外找到。提交的所有权利要求都是说明书的一部分，因此有助于描述本发明，而必要时可以把重复的权利要求语言插入权利要求书之外。

显然，以上引用的实施例是用来说明申请的，说明本发明的原理。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以设计出许多修改和替代实施例。尽管本发明已经示于附图并在上面联系本发明的示例性实施例进行了描述，但在不脱离权利要求书中所提出的本发明的原理和概念的情况下，本专业的普通技术人员显然可以设计出许多修改。

这里使用的诸如″a″和″the″等术语和诸如″发光器件″和″对准″等表示方法包括所表示的项目或步骤的一个或多个。具体地说，在权利要求书中，引用一个项目一般意指存在至少一个这样的项目，而引用一个步骤则意指进行所述步骤的至少一个事例。

本发明的范围由后附的权利要求书表示，而不是由上面的描述表示。在法律准许的最大可能的范围内，把落在权利要求书的等当物的意义和范围内的所有改变都包括在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种投影方法，用于在帧期间把发光器件的集合(306)对准多个像素位置(804)以便形成具有至少部分地由对准的发光器件发出的光照亮的像素的图像，所述方法包括以下步骤：

在所述帧的一个子帧期间，把所述发光器件中的至少一个发光器件对准一个像素位置(102)；以及

在所述帧的另一子帧期间，把所述发光器件中的至少一个发光器件对准所述一个像素位置邻近的子像素(104)，从而使所述一个像素位置邻近的所述子像素在所述帧期间至少两次成为发光器件的目标；

其中，在所述同一帧期间所述集合中至少一些发光器件中的每一个对准至少两个不同的像素位置(202)，并且发光器件能够与该发光器件是否发光无关地对准像素位置。

2.如权利要求1所述的方法，其中在所述帧期间给定的颜色的至少两个不同的发光器件对准所述一个像素位置邻近的所述子像素。

3.如权利要求1所述的方法，其中在所述帧期间从所述各发光器件到达所述一个像素位置总的照明度基本上均等地分配(212)在所述帧的所有子帧之间。

4.一种投影系统，它包括：

帧缓冲区块(604)，它存储规定图像中像素位置的所需像素值的像素数据；和

重新排序块(606)，它从所述帧缓冲区块读取选定的像素数据，并把所述选定的像素数据分配给发光器件阵列中相应的发光器件，所述像素数据是按照这样一种映射选定的，即，把发光器件阵列映射到所述发光器件将要对准的目标像素位置，使得每一帧中每个像素位置是至少两个发光器件的目标，并且在每一帧中每个发光器件对准至少两个像素位置。

5.如权利要求4所述的投影系统，其中还包括冗余分离块(608)，它从所述重新排序块接收像素数据和相应的发光器件分配结果，所述发光器件分配结果规定在帧期间每个被分配的发光器件预期的总发光量；并且所述冗余分离块把所述发光器件总发光量大致均等地在所述帧的所述各子帧之间分配。

6.如权利要求5所述的投影系统，其中发光器件的总发光量的分配部分地决定于以下因素中的至少一个因素：所述发光器件的脉宽调制；以及所述发光器件的强度。

7.如权利要求4所述的投影系统，其中还包括：冗余分离块(608)，它从所述重新排序块接收像素数据和相应的发光器件分配结果，所述发光器件分配结果规定每一个被分配的发光器件在一帧期间预期的总发光量，并且所述冗余分离块把所述总发光量在所述帧的所述各子帧之间分配；

发光器件阵列(306)，按照所述帧缓冲区块、所述重新排序块和所述冗余分离块提供的信号对准该发光器件阵列；和

光学装置(308-312，408-414)，用于把来自所述发光器件发出的光引导到所述像素位置。

8.如权利要求7所述的投影系统，其中红、绿和蓝发光器件形成RGB发光器件彩色空间，并且所述系统还包括彩色映射器块(602)，它把输入彩色空间数据从另一个彩色空间转换为所述RGB发光器件彩色空间。

9.如权利要求7所述的投影系统，其中所述发光器件阵列包括以下发光器件类型中的至少一种：发光二极管；半导体激光器；以及垂直空腔表面发射激光器。

10.如权利要求7所述的投影系统，其中在对应于旋转多边形反射镜(410，412)顶点的消隐时间间隔期间断开所述发光器件，从而为检流计反射镜的移动和设定作好准备。

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