TWI542904B - 特定應用雙模式投影系統及方法 - Google Patents
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Description
本發明係關於特定應用投影系統,尤其是,涉及三維物體掃描系統。更具體地,本發明係有關結構化光掃描系統。
結構化光掃描系統目前正被用於測量物體的三維形貌。這種系統通常包括與投影機(例如,矽基液晶(a liquid crystal on silicon,LCOS)投影機)及照相機均相連的電腦。在操作期間,投影機在三維表面或物體上投射複數個窄光帶。從投影機的觀點來講,所述窄光帶呈現為均勻分佈的垂直及/或水平條紋。但是,從照相機的觀點來講,所述窄光帶呈現為扭曲的條紋。照相機擷取這些扭曲的條紋的影像,並將影像資料發送到電腦,用於進一步處理。然後,電腦利用一系列分析形變以產生表示三維表面形貌的資料的演算法。通常,這種資料為三維向量值的二維陣列的形式。
LCOS投影機通常包括LCOS驅動電路、LCOS面板(包含顯示像素陣列)、光源以及光學元件。該LCOS驅動電路接收來自電腦的視頻資料,並輸出表示窄條紋的像素資料。該LCOS面板接收像素資料,並將其載入至位於LCOS面板上的像素陣列中。該光源投射透過液晶層的光,反射離開該陣列的個別像素,並透過液晶層返回。一個以上偏光板根據液晶層所感應的極化旋轉的量,來調整被個別像素反射的光,而所述偏振旋轉的量取決於在像素電極上宣告的電壓。然後,受到照射的微顯示器通過光學元件聚焦到物體/表面上。結果,該物體/表面被一系列條紋照射。
儘管目前的結構化光掃描系統提供一種有效的方法來獲得三維形貌資料,但是它們也具有缺點。例如,目前的系統需要LCOS驅動電路來為LCOS面板提供表示所述窄光帶的像素資料。當然,LCOS驅動器是
比較複雜並且昂貴的電路。
因此,需要一種比目前的系統更簡單、製造上更具成本效益的LCOS結構化光掃描系統。
本發明藉由提供具有晶片上(on-chip)圖案產生器的積體電路顯示裝置,而克服了與先前技術有關的問題。本發明有助於將該晶片上圖案產生器配置成提供特定應用顯示圖案,從而能夠構建特定應用投影機,該特定應用投影機不需要單獨的驅動電路來處理來自外部資料源的視頻資料。除去該驅動電路使得成本及複雜度均顯著節約。
在一示例實施例中,一投影機面板包括一像素陣列、一圖案產生器以及一控制電路,均形成在同一積體電路晶片上。該像素陣列包括複數個排成列與行的像素。該圖案產生器運算以輸出表示至少一個預定圖案的像素資料。該控制電路運算以在該像素陣列的像素上宣告該像素資料,顯示該預定圖案。在該示例實施例中,該投影機面板為矽基液晶面板,且該積體電路晶片為反射式矽背板。
儘管圖案產生器輸出對應於單一預定影像的單一資料集,但是在所公開的該示例實施例中,該圖案產生器選擇性地輸出複數個像素資料集,每個像素資料集對應不同的預定顯示圖案。可選擇地,該圖案產生器包括非揮發性記憶體,該像素資料儲存於該非揮發性記憶體中。或者,該圖案產生器可為依據控制演算法及/或所儲存的運算參數輸出像素資料之位元的電路。例如,該圖案產生器可輸出預定數量的1(數位高),然後輸出相同預定數量的0(數位低),接下來輸出相同預定數量的1,以此類推,直到產生一整行資料。所述預定數量的1和0將決定顯示出的圖案中的條紋寬度(假設同一行的資料被寫入顯示器的每行)。在該示例中,表示該預定圖案(垂直條紋)的像素資料在該像素陣列中的每一行像素包括至多一個強度值。
本發明使用特定應用的一例子為光結構應用。在該實例中,至少一個預定圖案為一結構化光圖案。然後,該控制電路藉由將一連續之資料位元載入到像素陣列的第一行像素中以及在單一畫面期間將相同
連續之資料位元載入到像素陣列的其他列像素中,而運算以在顯示器的像素上宣告像素資料,從而產生垂直條紋的圖案。
在該示例實施例中,該控制電路在單一畫面時間內運算以將從該圖案產生器輸出的單行資料載入到每一列像素中。可選擇地,該控制電路在單一畫面期間運算,以將從該圖案產生器輸出的單行資料同時載入到該像素陣列的每一列像素中。或者,該控制電路在單一畫面期間運算,以將從該圖案產生器輸出的相同的單一列資料依序載入到每一列像素中。作為另一種選擇,該控制電路在單一畫面期間運算,以將從該圖案產生器輸出的相同的單一列資料依序載入到多組列之像素中,每一組的該等列被同時載入資料。
在一特定示例實施例中,該投影機面板包括一視頻資料輸入端裝置,用於從一外部資料源接收視頻像素資料。該控制電路運算以選擇性地提供第一模式與第二模式其中一者之功能。當以該第一模式運算時(例如,在特定應用投影機中),該控制電路運算以在該像素陣列的像素上宣告來自該圖案產生器的像素資料。當以該第二模式運算時(例如,在通用的視頻投影機中),該控制電路運算以顯示通過該視頻資料輸入端裝置接收的視頻像素資料。為了有助於在該第二模式中使用,該示例的投影機面板還包括一驅動介面,該驅動介面運算以從一單獨的矽基液晶驅動器接收像素資料。顯示器可在該第一模式與該第二模式之間選擇性地切換。
可選擇地,該投影機面板還包括一個或多個可編程暫存器,用於儲存運算參數。例如,一個運算參數至少部分確定該控制電路是以該第一模式運算還是以該第二模式運算。另一個運算參數至少部分確定該像素陣列顯示預定圖案的持續期間。另一個運算參數至少部分確定有多少不同的預定圖案可被該圖案產生器輸出及/或從該圖案產生器讀取。還有一個運算參數至少部分確定在一運算週期內所述像素陣列將顯示該預定圖案多少次。依據該顯示面板預留特殊應用程式的特定使用,附加的運算參數可包含在附加的可編程暫存器中。
在一特定示例實施例中,該投影機面板為一矽基液晶投影機面板。該圖案產生器包括一非揮發性記憶體,且對應於預定圖案的像素資料係儲存於該非揮發性記憶體中。該控制電路在單一畫面期間運算以將
從該圖案產生器輸出的單列資料載入到每一列像素中。該投影機面板另外包括多個可編程暫存器、一視頻驅動程式介面以及一照相機介面。
另,公開一種製造投影機面板的方法的示例。該方法包括形成一反射式顯示器積體電路晶片,於該反射式顯示器積體電路晶片中形成一圖案產生器,以及於該反射式顯示器積體電路晶片中形成控制電路。該反射式顯示器積體電路晶片包括複數個像素,該等像素排列成行與列的陣列。該圖案產生器運算以輸出表示至少一個預定圖案的像素資料。該控制電路運算以在反射式顯示器的像素上宣告該像素資料。該方法進一步包括於該反射式顯示器積體電路晶片上塗佈一液晶層。
在該示例方法中,形成該圖案產生器的步驟包括於該反射式顯示器積體電路晶片上形成非揮發性記憶體以及將該像素資料儲存於該非揮發性記憶體中。在一特定方法中,表示該至少一個預定圖案的像素在該陣列中的每一行像素包括至多一個強度值。更特別地,該至少一個預定圖案為一結構化光圖案。另外,該控制電路被配置以藉由在單一畫面期間將連續之資料位元載入到像素陣列的第一列像素中、以及將相同連續之資料位元載入到像素陣列的其他列像素中,在顯示器的像素上宣告像素資料。
一示例方法包括配置該控制電路以在單一畫面期間將從該圖案產生器輸出的單一列資料載入到複數個像素列的每一列中。可選擇地,配置該控制電路以在單一畫面期間將從該圖案產生器輸出的單列資料同時載入到每一列像素中。或者,配置該控制電路以在單一畫面期間將從該圖案產生器輸出的相同的單一列之資料依序載入到每一列像素中。作為另一種選擇,在單一畫面期間該控制電路運算,以將從該圖案產生器輸出的相同的單列之資料依序載入到多組列之像素中,每一組的列被同時載入資料。
一特定的示例方法包括於該反射式顯示器積體電路晶片上形成一視頻資料輸入端裝置,用以接收來自一晶片外部資料源的視頻像素資料。該示例方法另外包括配置該控制電路運算,以於第一模式與第二模式之其中的一種模式中選擇性地運作,當以該第一模式運算時,配置該控制電路以自該圖案產生器宣告像素資料,以及當以該第二模式運算時,配置該控制電路以宣告通過該視頻資料輸入端裝置接收的該視頻像素資料。
該示例方法選擇性地包括於該反射式顯示器積體電路晶片上形成至少一個可編程暫存器,以及配置該控制電路以依據至少部分儲存於該至少一個可編程暫存器中的運算參數,確定該控制電路是否以該第一模式或該第二模式運算。
可選擇的方法還包括於該反射式顯示器積體電路晶片上形成一個或多個可編程暫存器,以及配置該控制電路以依據至少部分儲存於該等可編程暫存器中的運算參數運算。這樣一種方法包括配置該控制電路以依據至少部分儲存於該至少一個可編程暫存器中的運算參數,確定該至少一個預定圖案顯示在該反射式顯示器的像素上的持續時間。另外一種可選擇的方法包括配置該控制電路以依據至少部分儲存於至少一個該等可編程暫存器中的運算參數,確定從該圖案產生器中可讀取多少不同的預定圖案。還有一種方法包括配置該控制電路以依據至少部分儲存於該至少一個可編程暫存器中的運算參數,確定在一運算週期內該反射式顯示器的像素將顯示該預定圖案多少次。
所公開的方法選擇性地包括形成一晶片驅動介面,運算以接收來自獨立的矽基液晶驅動器的像素資料,及/或於該反射式顯示器積體電路晶片上形成一照相機介面。
另公開一種非暫時性電子可讀介質。該非暫時性電子可讀介質包括嵌入在其中的編碼,該編碼用以使電子裝置從一晶片上圖案產生器中讀取對應於一預定圖案的像素資料,以及在一晶片上顯示器的反射式像素電極上宣告該像素資料。
100‧‧‧結構化光系統
102‧‧‧罐子
104‧‧‧投影機
106‧‧‧照相機
108‧‧‧電腦
110‧‧‧第一通信連結
112‧‧‧第二通信連結
114‧‧‧第三通信連結
116‧‧‧結構化光圖案
200‧‧‧光源
202‧‧‧偏極分光鏡
204、500‧‧‧矽基液晶(LCOS)面板
206‧‧‧光學元件
208‧‧‧液晶層
300、504‧‧‧顯示控制器
302‧‧‧圖案產生器
304‧‧‧資料緩衝器
306‧‧‧像素閂鎖器陣列
308、508‧‧‧可編程暫存器
310‧‧‧控制線
312、314‧‧‧資料線
316‧‧‧通信線路
318‧‧‧參數緩衝器
402‧‧‧「條紋持續時間」暫存器
404‧‧‧「影像圖案數」暫存器
406‧‧‧「重複次數」暫存器
408‧‧‧「二進位/正弦曲線」暫存器
410‧‧‧「其他參數」暫存器
502‧‧‧資料線組
602‧‧‧「輸入模式」暫存器
700‧‧‧操作LCOS面板的方法
702、704、706、708、710、712‧‧‧步驟
800‧‧‧製造LCOS面板的方法
802、804、806、808、810‧‧‧步驟
本發明參考以下圖式描述,其中類似的參考數字標示實質上相似的元件:第1圖為顯示掃描罐子形貌的結構化光系統的示意圖;第2圖為第1圖的投影機的方塊圖;第3圖為第1圖投影機的顯示面板的電路方塊圖;第4圖為第3圖的顯示面板的可編程暫存器的方塊圖;第5圖為替代的顯示面板的電路方塊圖;
第6圖為第5圖的顯示面板的可編程暫存器的方塊圖;第7圖為概括投影機面板的操作方法的流程圖;以及第8圖為概括投影機面板的製造方法的流程圖。
本發明藉由提供具有顯示面板的投影機,而克服了與先前技術有關的問題,該顯示面板包括其上具有特定應用顯示圖案產生器的積體電路背板。在以下描述中,為了提供本發明的全面理解,闡述了許多具體的細節(例如,結構化光應用圖案)。然而,本領域技術人員將意識到可脫離這些具體的細節而實踐本發明。在其他例子中,已省略熟知的顯示面板操作與製造規範的細節(例如,液晶、數位資料發送、電路時序等的應用)以及元件,以防止不必要地使本發明含糊不清。
第1圖顯示了掃描三維物體形貌的結構化光系統100,所述三維物件在該示例中為罐子102。結構化光系統100包括投影機104、照相機106以及電腦108。投影機104通過第一通信連結110與電腦108通信。更進一步地,投影機104通過第二通信連結112與照相機106通信。照相機106通過第三通信連結114與電腦108通信。第一、第二及第三通信連結110、112及114可分別為任意適當類型的連接,例如有線連接、無線連接等。
結構化光系統100的運算概述如下。投影機104通過第一通信連結110接收來自電腦108的指令,所述指令指示投影機104在罐子102上投射結構化光圖案116。如圖所示,結構化光圖案116為複數條垂直條紋的形式。從投影機104的觀點來講,結構化光圖案116的條紋大小一致、間距相等。當結構化光圖案116投射到罐子102上時,照相機106通過第二通信連結112及/或第三通信連結114接收影像擷取指令。在照相機106擷取到結構化光圖案116的影像之後,影像資料通過第三通信連結114發送到電腦108。從照相機106的觀點來講,結構化光圖案116在所擷取的影像中呈現出扭曲。電腦108利用不同演算法分析所擷取的影像資料中的形變,並產生表示罐子102三維形貌的資料。
在實際的結構化光系統中,投影機104隨著經過的時間將一系列不同條紋的圖案投射到罐子102上,以及照相機106擷取每一個所述圖
案的影像。例如,投影機104可投射一系列影像,各影像均具有2n道條紋:影像1(2道條紋);影像2(4道條紋);影像3(8道條紋);......;影像n(2n道條紋)。然後,電腦108分析所有這些不同的影像,以提供罐子102表面形貌之更詳細模型。
第2圖為更詳細地顯示投影機104的示意圖。在該示例實施例中,投影機104包括光源200、偏極分光鏡202、矽基液晶(LCOS)面板204以及光學元件206。在系統100運作期間,LCOS面板204通過第一通信連結110及/或第二通信連結112接收指令,所述指令指示投影機104在罐子102上投射結構化光圖案116。光源200照射偏極分光鏡202。由於偏極分光鏡202被照亮,因而其將偏極光再導向到LCOS面板204。所述偏極光穿過LCOS面板204的液晶層208,反映LCOS面板204的像素,經過液晶層208反射回來、經過偏極分光鏡202、然後經過光學元件206。偏極分光鏡202根據液晶層208感應到的偏極旋轉來調節所述光。光學元件206聚焦調節後的光,以使結構化光圖案116投射在罐子102上(第1圖)。
上述投影機104的組成元件及配置僅僅是作為示例。圍繞顯示器面板有很多組成投影機的可能元件及配置,且所有這些可能均視為在本發明的範圍內。
第3圖描繪了依據本發明一實施例的LCOS面板204。LCOS面板204的一個區別特徵在於其沒有任何視頻資料輸入線。換言之,LCOS面板沒有任何用於在運算時接收來自外部晶片驅動器的視頻資料流的資料線。在該示例實施例中,LCOS面板204運算以根據儲存及/或儲存在晶片上之特定應用的圖案,調節入射光產生圖案(例如,結構化光圖案116)。
LCOS面板204包括顯示器控制器300、圖案產生器302、資料緩衝器304、排成陣列的像素閂鎖器306(1280行×720列)以及一組可編程暫存器308。顯示器控制器300有利於LCOS面板204之協調及控制。顯示器控制器300分別通過第二通信連結112及第一通信連結110與照相機106及投影機108通信耦結。此外,顯示器控制器300通過一組控制線310與圖案產生器302、資料緩衝器304及像素閂鎖器306耦結。圖案產生器302運算以產生像素資料,當像素資料載入到像素閂鎖器306中時,顯示一個或多個特定應用之光圖案。在該示例實施例中,所述特定應用光圖案為結構化光圖案
116。資料緩衝器304運算以通過資料線312接收來自圖案產生器302的像素資料,並保持該像素資料,直到其被載入到像素閂鎖器306中。
資料線312顯示為兩組分開的資料線,說明像素資料可串聯或並聯從圖案產生器302發送至資料緩衝器304。特別是,一列像素資料可通過單條資料線一次一位元移動至資料緩衝器304中,或者可通過一組(例如1280條)資料線並聯鎖存至資料緩衝器304中。當然,對於兩組資料線(單條或1280條),並不一定要設置在單一個裝置中。
每個像素閂鎖器306為包含反射式電極(未顯示)的像素單元的一部分。通過資料線314耦合像素閂鎖器306,以接收來自資料緩衝器304的像素資料,並在其中一個相關的反射式電極上宣告像素資料。在反射式電極上宣告的像素資料產生上述入射光的調節。
可編程暫存器308包括例如記憶體,其中儲存及/或改變資訊,例如運算設定/參數。可編程暫存器308通過通信線路316與顯示器控制器300耦合,顯示器控制器300依據至少部分儲存於可編程暫存器308中的運算設定/參數運算。可編程暫存器308另外通過第一通信連結110與電腦108耦合,從而有利於在初始化過程中載入及/或修正其中儲存的運算設定/參數。可選擇地,可編程暫存器308可包括非揮發性記憶體,這樣初始化就不是必須的。
作為另一種選擇,可編程暫存器308可從位於資料緩衝器304中的參數緩衝器318中檢索設定。該特徵有助於在運算時改變儲存於可編程暫存器308中的參數。例如,當新的像素資料載入至資料緩衝器304中時,新的參數值可從圖案產生器302提供至參數緩衝器318。然後,當所述新的參數值從參數緩衝器318傳送至可編程暫存器308時,顯示器控制器300將依據新的參數繼續運算。這樣,預編程的一系列圖案可包括顯示器控制器300的運算模式的改變。
第3圖中的虛線箭頭顯示的是參數設定發送至參數緩衝器318以及從參數緩衝器318發送出。所述參數可通過特定應用通信線路或通過現有的控制線路及元件發送。例如,顯示器控制器300可配置成定期通過控制線310從參數緩衝器318讀取參數,並通過通信線路316將參數寫入可編程暫存器308。
下面描述LCOS面板204的運算。首先,顯示器控制器300在控制線310上宣告指令,使圖案產生器302通過資料線312與一預定確認圖案相對應地輸出連續的像素資料位元至緩衝器304。在該特定實施例中,由於所述圖案為垂直的條紋,所以從圖案產生器302輸出的資料位元的數量等於像素閂鎖器306的行數。例如,因為在顯示器中有1280行像素閂鎖器306,所以從圖案產生器302輸出的資料位元的數量為1280。然後,顯示器控制器306指示閂鎖器306之每一列像素閂鎖該連續之資料位元元,從而閂鎖器306之每一列像素都將具有載入到其中的相同連續的資料位元。因此,當照亮LCOS面板204時,其顯示出垂直條紋之圖案。該圖案在本示例中為結構化光圖案116。最後,顯示器控制器300通過第二通信連結112或第一通信連結110向照相機106及/或電腦108發送信號,告知正在投射一個特定的光結構圖案116。該信號有助於投影機104的圖案投影與照相機106的影像擷取的協調。
圖案產生器302可藉任何適當的手段產生圖案資料。例如,圖案產生器302可簡單地包括非揮發性記憶體,該非揮發性記憶體具有儲存於其中的預定連續之資料位元。作為另一示例,圖案產生器302可包括啟動時輸出交替序列的位元值的電路。換言之,圖案產生器302每次輸出預定數量的位元,該等位元的值將會反相。例如,圖案產生器302可輸出64高位元,然後64低位元,再64高位元,再然後輸出64低位元,以此類推,以產生64個像素寬度的條紋。作為另一示例,圖案產生器302可利用演算法來輸出對應於將要顯示的預定圖案的任意預定連續之資料位元。作為又另一個示例,圖案產生器可包括揮發性記憶體,該揮發性記憶體是在啟動/初始化過程中從外部非揮發性記憶體載入的。
在本示例實施例中,資料緩衝器304的容量為1280×720×4位元。然而,取決於特定應用,資料緩衝器304可能更小。例如,對於結構化光應用而言,資料緩衝器可小到一列資料(例如,1280×1)。作為另一種選擇,資料緩衝器304與圖案產生器302可合併為單一記憶裝置。例如,在投射十個不同條紋圖案的結構化光應用中,資料緩衝器304與圖案產生器302可被單一區塊的記憶體(1280×10)取代,該單一區塊記憶體為所述十個預定條紋圖案的每一個提供一列記憶。
在大多數或所有像素資料儲存於資料緩衝器304中的實施例中,顯示器控制器300控制從資料緩衝器304至像素閂鎖器306之傳輸連續的像素資料。例如,顯示器控制器300可包括資料緩衝器304中該顯示資料起始位置的指標。然後,該指標隨著顯示器控制器300促使像素資料從資料緩衝器304發送至像素閂鎖器306時遞增。在顯示器控制器300完成整個連續的像素資料之發送以後,該指標重置到資料緩衝器304中所述顯示資料的起始位置,以便能夠重複整個圖案。
對於像素資料可怎樣從資料緩衝器304寫入像素閂鎖器306,另有選擇方式。要注意的是,提供控制信號至像素閂鎖器306的控制線310的部分被標註為具有720條線或者1條線。這些線路表示列致能線,其攜帶使一列像素閂鎖在資料線314上被宣告的資料的信號。在所有列的像素閂鎖器306寫入同一列之像素資料的情況下,如在本示例實施例中,單一信號足以將資料同時閂鎖至顯示器的每一列中。或者,可以為顯示器的每一列提供單獨的列致能線,以便能夠將資料依序閂鎖至顯示器的每一列中。作為又一種選擇,可提供一些中間數量的致能線,以依序致能列之群組。
第3圖中以方塊形式顯示的電路實施在一積體電路晶片中。特別是,顯示器控制器300、圖案產生器302、資料緩衝器304、像素閂鎖器306、可編程暫存器308、控制線310、資料線312、資料線314以及通信線路316均形成在矽反射式顯示器背板中。另外,像素鏡陣列(未顯示)形成在所述積體電路上。每個像素鏡與各個像素閂鎖器306耦合。藉由貼附墊片(未顯示)、液晶層208(第2圖)以及透明的公共電極(未顯示)來完成LCOS面板204。
將晶片上圖案產生器整合到LCOS面板204中有數個重要優點。一個優點在於圖案產生器302無需從外部驅動器接收結構化光圖案像素資料。因此,LCOS面板204可用作結構化光圖案投影機,無需使用單獨的LCOS驅動器,因此其比習知的LCOS面板更簡單、更便宜。另一個優點在於像素資料能夠載入到像素閂鎖器306的速度比能夠載入到習知LCOS面板的顯示器記憶體的速度快得多。這是因為像素資料直接在LCOS面板204上產生,而不是在外部驅動器,從而不必通過晶片外介面。
第4圖為更詳細顯示可編程暫存器308的方塊圖。如上所
述,儲存於可編程暫存器308中的運算參數至少部分地控制顯示器控制器300的運算。在該特定示例中,可編程暫存器包括「條紋持續時間」暫存器402、「影像圖案數」暫存器404、「重複次數」暫存器406、「二進位/正弦曲線」暫存器408以及「其他參數」暫存器410。「條紋持續時間」暫存器402保存表示資料位元持續被載入於像素閂鎖器306中的一畫面次數的值(例如,顯示多長時間)。「影像圖案數」暫存器404保存表示可由圖案產生器302提供的不同圖案的數量的值。「重複次數」暫存器406保存表示一特定圖案在一運算週期內重複次數的值。「二進位/正弦曲線」暫存器408保存表示一特定圖案是二進位(例如,具有鮮明的邊緣的黑白條紋)還是正弦曲線(條紋的強度隨著鎖顯示的影像而變化)的值。「其他參數」暫存器410在本質上是有代表性的,其顯示出對特定顯示器應用有用的任何設定都可以利用可編程暫存器308的其中之一來設定及/或修改。
第5圖為依據本發明替代實施例的LCOS面板500的方塊圖。LCOS面板500大體上類似於LCOS面板204,除了LCOS面板500進一步適於從驅動器接收像素資料之外。因此,任何與LCOS面板204的組件大體上相同的LCOS面板500的組件均由類似的參考數字標示,並且再對其詳加描述以避免贅言。
在該特定實施例中,LCOS面板500呈現連接至資料線組502。如圖所示,因為在該示例中像素閂鎖器306排列成1280行,所以資料線組502為1280資料線組。因而,整列資料可平行載入至資料緩衝器304中。此外,資料線312顯示為單一線路。然而,如上面所闡釋的,資料線312可為單一串連線或者為一組1280條平行資料線。
因為LCOS面板500適於從外部資料源(例如,單獨的LCOS驅動器)接收視頻資料,且包含圖案產生器302,所以其可在兩種不同的方式中使用。在第一運算模式中,LCOS面板500僅能用作為結構化光圖案投影機(或其他特定應用投影機),例如LCOS面板204。在第二運算模式中,LCOS面板500可用作通過資料線組502從單獨的晶片外(off-chip)LCOS驅動器接收像素資料的傳統LCOS面板。
顯示控制器504相容兩種運算模式。在第一運算模式中,如上所述參考第3圖之顯示控制器504運算,使來自圖案產生器302的顯示資料
寫入像素閂鎖器306中。在第二運算模式中,顯示控制器接收來自LCOS驅動器(未顯示)的控制信號,且使宣告在資料線組502上像素資料能閂鎖至資料緩衝器304中,並且隨後發送至像素閂鎖器306。
第3圖與第5圖中所示的功能區塊的大小並不代表它們所表示的電路的相對大小。事實上,像素閂鎖器306的陣列、上面的像素鏡(未顯示)以及資料緩衝器304將佔據積體電路晶片的大部分面積與電路。對照下,圖案產生器302、顯示控制器504以及可編程暫存器508佔據相對較小的積體電路晶片。因此,可修改傳統LCOS背板以提供本發明在大小及/或複雜度上具有實質上不顯著增加之功能性。如上所述,LCOS面板204及/或LCOS面板500的功能能夠製造特定應用之投影機,而不需單獨的LCOS驅動器。本發明以極低成本提供這樣顯著的節約。
第6圖為可編程暫存器508的方塊圖。除了可編程暫存器508包括「輸入模式」暫存器602之外,可編程暫存器508與可編程暫存器308大體上類似。「輸入模式」暫存器602保存表示所選擇的LCOS面板500運算模式的值。回應第一值,顯示控制器504以所述第一模式運算,如上所述參考第5圖。回應一第二值,顯示控制器504以所述第二模式運算,如上所述參考第5圖。
第7圖為概括用於操作LCOS面板的方法700的流程圖。在第一步驟702中,確定是否要顯示來自晶片上資料源的資料。如果是,那麼然後在第二步驟704中,從晶片上圖案產生器讀取像素資料。否則,在第三步驟706中,從來自晶片外資料源的視頻資料輸入端裝置讀取的像素資料。在第二步驟704或第三步驟706之後,進入第四步驟708,在該步驟中像素資料被宣告到晶片上顯示器的第一像素列的像素上。接下來,在第五步驟710中,在該晶片上顯示器的其他列的像素上宣告相同的像素資料。然後,在第六步驟712中,提供一信號,以表明該顯示是有效的(例如,所期望的圖案正在被顯示)。
依據特定應用,第五步驟710中在顯示的其他列宣告的資料可不同於第四步驟708中在顯示的第一列宣告的資料。然而,在上述藉由示例描述的結構化光應用中,相同的資料將載入至該顯示的每一列中。
第8圖為概括用於製作LCOS面板的方法800的流程圖。在第
一步驟802中,形成包含像素陣列的反射式顯示器矽背板。然後,在第二步驟804中,於該反射式顯示器背板上形成晶片上圖案產生器。接下來,在第三步驟806中,於該反射式顯示器背板上形成晶片上可編程暫存器。然後,在第四步驟808中,於該反射式顯示器背板上形成晶片上控制電路。最後,在第五步驟810中,於該反射式顯示器背板上形成晶片上視頻資料輸入端裝置。
本發明的特定實施例的描述至此已完成。在不脫離本發明的範圍的情況下,很多描述過的特徵均可替代、改變或省略。例如,替代的結構化光圖案(例如,水平條紋、正弦波條紋等)可替代垂直條紋。作為另一示例,替代的投影機類型(例如,穿透式投影系統)可替代LCOS投影機。作為又另一示例,可使用除了結構化光投影機之外的特定應用投影機的預定圖案。對本領域技術人員而言,尤其是考慮到前述的公開,這些及其它偏離特定實施例的特徵將是顯而易見的。
110‧‧‧第一通信連結
112‧‧‧第二通信連結
204‧‧‧矽基液晶(LCOS)面板
300‧‧‧顯示控制器
302‧‧‧圖案產生器
304‧‧‧資料緩衝器
306‧‧‧像素閂鎖器陣列
308‧‧‧可編程暫存器
310‧‧‧控制線
312、314‧‧‧資料線
316‧‧‧通信線路
318‧‧‧參數緩衝器
Claims (42)
- 一種投影機面板,包括:一像素陣列,形成於一積體電路中,該像素陣列包括複數個排成行與列的像素;一圖案產生器,形成於該積體電路中,且運算以輸出表示至少一個預定圖案的一像素資料;一視頻資料輸入端裝置,用於從一外部資料源接收視頻像素資料;以及一控制電路,形成在該積體電路中,且運算以在該像素陣列的該等像素上宣告來自該圖案產生器的該像素資料,來顯示該預定圖案,其中,該控制電路係運算以於一第一模式與一第二模式的其中一種模式中選擇性地運作,其中,當以該第一模式運算時,該控制電路運算以宣告來自該圖案產生器的該像素資料,以及其中,當以該第二模式運算時,該控制電路運算以顯示通過該視頻資料輸入端裝置接收的該視頻像素資料。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,其中:該投影機面板為一矽基液晶面板;以及該積體電路為一反射式矽背板。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,其中該圖案產生器包括非揮發性記憶體,表示該至少一個預定圖案的該像素資料儲存於該非揮發性記憶體中。
- 依據申請專利範圍第3項所述的投影機面板,其中表示該至少一個預定圖案的該像素資料在該像素陣列中的每一行像素包括至多一個強度值。
- 依據申請專利範圍第4項所述的投影機面板,其中:該至少一個預定圖案為一結構化光圖案;以及該控制電路藉由將連續的資料位元載入到該像素陣列的第一列之該等像素中、以及在一單一畫面期間將該相同連續的資料位元載入到該像素 陣列的其他列之像素中,而運算以在顯示器的該等像素上宣告來自該圖案產生器的該像素資料。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,其中在一單一畫面期間,該控制電路運算以將從該圖案產生器輸出的單一列資料載入到每一列之像素中。
- 依據申請專利範圍第6項所述的投影機面板,其中在一單一畫面期間,該控制電路運算以將從該圖案產生器輸出的單一列資料同時載入到該像素陣列的每一列之像素中。
- 依據申請專利範圍第6項所述的投影機面板,其中在一單一畫面期間,該控制電路運算以將從該圖案產生器輸出的相同的單一列之資料依序載入到每一列之該等像素中。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,進一步包括至少一個可編程暫存器,該可編程暫存器儲存一運算參數,該運算參數至少部分確定該控制電路是以該第一模式運算還是以該第二模式運算。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,進一步包括至少一個可編程暫存器,該可編程暫存器儲存一運算參數,該運算參數至少部分確定該像素陣列顯示該至少一個預定圖案的一持續時間。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,進一步包括至少一個可編程暫存器,該可編程暫存器儲存一運算參數,該運算參數至少部分確定該圖案產生器可輸出多少不同的預定圖案。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,進一步包括至少一個可編程暫存器,該可編程暫存器儲存一運算參數,該運算參數至少部分確定 在一運算週期內該像素陣列將顯示該預定圖案多少次。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,其中該外部資料源包括一單獨的矽基液晶驅動器。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,其中該圖案產生器選擇性地輸出複數個像素資料集,每一該像素資料集對應於一不同的預定顯示圖案。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,進一步包括一照相機介面,該照相機介面運算以促使該至少一個預定圖案的顯示與一照相機的影像擷取的協調。
- 依據申請專利範圍第1項所述的投影機面板,其中:該投影機面板為一矽基液晶投影機面板;該圖案產生器包括一非揮發性記憶體,表示該至少一個預定圖案的該像素資料儲存於該非揮發性記憶體中;該控制電路運算以在一單一畫面期間將一從該圖案產生器輸出的單列資料載入至每一列像素中;該投影機面板另外包含多個可編程暫存器;該視頻資料輸入端裝置包含一視頻驅動器介面;以及該投影機面板另外包含一照相機介面。
- 一種製造投影機面板的方法,該方法包括:形成一反射式顯示器積體電路晶片,該反射式顯示器積體電路晶片包括複數個像素,該等像素排列成行與列的陣列;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成一圖案產生器,該圖案產生器運算以輸出表示至少一個預定圖案的像素資料;於該反射式顯示器積體電路晶片上形成一視頻資料輸入端裝置,用以從晶片外資料源接收一視頻像素資料; 於該反射式顯示器積體電路晶片中形成控制電路,該控制電路運算以在該反射式顯示器的該等像素上宣告來自該圖案產生器的該像素資料,配置該控制電路選擇性地以一第一模式與一第二模式中的一種模式運算;當以該第一模式運算時,配置該控制電路以宣告來自該圖案產生器的像素資料;以及當以該第二模式運算時,配置該控制電路以宣告通過該視頻資料輸入端裝置接收的該視頻像素資料。
- 依據申請專利範圍第17項所述的方法,進一步包括於該反射式顯示器積體電路晶片上塗佈一液晶層。
- 依據申請專利範圍第18項所述的方法,其中形成該圖案產生器的步驟包括:於該反射式顯示器積體電路晶片上形成非揮發性記憶體;以及將表示該至少一個預定圖案的該像素資料儲存於該非揮發性記憶體中。
- 依據申請專利範圍第19項所述的方法,其中表示該至少一個預定圖案的該像素資料在該陣列中的每一行像素包括至多一個強度值。
- 依據申請專利範圍第20項所述的方法,其中:該至少一個頂定圖案為一結構化光圖案;以及配置該控制電路以藉由將連續的資料位元載入到該像素陣列的第一列像素中、以及在一單一畫面期間將該相同連續的資料位元載入到該像素陣列的其他列像素中,在該顯示器的該等像素上宣告來自該圖案產生器的該像素資料。
- 依據申請專利範圍第17項所述的方法,進一步包括配置該控制電路以在一單一畫面期間將從該圖案產生器輸出的一單列資料載入到該等像素列的每一列中。
- 依據申請專利範圍第22項所述的方法,進一步包括配置該控制電路以在單一畫面期間將從該圖案產生器輸出的單列資料同時載入到該等列之每一列的像素中。
- 依據申請專利範圍第22項所述的方法,進一步包括配置該控制電路以在一單一畫面期間將從該圖案產生器輸出之相同的單列資料依序載入到該等列之每一列的像素中。
- 依據申請專利範圍第17項所述的方法,進一步包括:於該反射式顯示器積體電路晶片上形成至少一個可編程暫存器;以及配置該控制電路以依據至少部分儲存於該至少一個可編程暫存器中的一運算參數,確定該控制電路是以該第一模式還是以該第二模式運算。
- 依據申請專利範圍第17項所述的方法,進一步包括:於該反射式顯示器積體電路晶片上形成至少一個可編程暫存器;以及配置該控制電路以依據至少部分儲存於該至少一個可編程暫存器中的一運算參數,確定該至少一個預定圖案顯示在該反射式顯示器的該等像素上的一持續時間。
- 依據申請專利範圍第17項所述的方法,進一步包括:於該反射式顯示器積體電路晶片上形成至少一個可編程暫存器;以及配置該控制電路以依據至少部分儲存於該至少一個可編程暫存器中的一運算參數,確定從該圖案產生器可讀取多少不同的預定圖案。
- 依據申請專利範圍第17項所述的方法,進一步包括:於該反射式顯示器積體電路晶片上形成至少一個可編程暫存器;以及配置該控制電路以依據至少部分儲存於該至少一個可編程暫存器中的一運算參數,確定在一運算週期內反射式顯示器的該等像素將顯示該預 定圖案多少次。
- 依據申請專利範圍第17項所述的方法,其中該外部資料源包括一單獨的矽基液晶驅動器。
- 依據申請專利範圍第17項所述的方法,進一步包括於該反射式顯示器積體電路晶片上形成一照相機介面。
- 一種投影機面板,包括:一像素陣列,形成於一積體電路中,該像素陣列包括複數個排成行與列的像素;一圖案產生器,形成於該積體電路中,且運算以輸出表示至少一個預定圖案的一像素資料;一控制電路,形成在該積體電路中,且運算以在該像素陣列的該等像素上宣告該像素資料,來顯示該預定圖案;以及至少一個可編程暫存器,該可編程暫存器儲存一運算參數,該運算參數至少部分確定該像素陣列顯示該至少一個預定圖案的一持續時間。
- 一種投影機面板,包括:一像素陣列,形成於一積體電路中,該像素陣列包括複數個排成行與列的像素;一圖案產生器,形成於該積體電路中,且運算以輸出表示至少一個預定圖案的一像素資料;一控制電路,形成在該積體電路中,且運算以在該像素陣列的該等像素上宣告該像素資料,來顯示該預定圖案;以及至少一個可編程暫存器,該可編程暫存器儲存一運算參數,該運算參數至少部分確定該圖案產生器可輸出多少不同的預定圖案。
- 一種投影機面板,包括:一像素陣列,形成於一積體電路中,該像素陣列包括複數個排成行與列 的像素;一圖案產生器,形成於該積體電路中,且運算以輸出表示至少一個預定圖案的一像素資料;一控制電路,形成在該積體電路中,且運算以在該像素陣列的該等像素上宣告該像素資料,來顯示該預定圖案;似及至少一個可編程暫存器,該可編程暫存器儲存一運算參數,該運算參數至少部分確定在一運算週期內該像素陣列將顯示該預定圖案多少次。
- 一種投影機面板,包括:一像素陣列,形成於一積體電路中,該像素陣列包括複數個排成行與列的像素;一圖案產生器,形成於該積體電路中,且運算以輸出表示至少一個預定圖案的一像素資料;一控制電路,形成在該積體電路中,且運算以在該像素陣列的該等像素上宣告該像素資料,來顯示該預定圖案;以及一驅動器介面,該驅動器介面運算以從一單獨的矽基液晶驅動器接收像素資料。
- 一種投影機面板,包括:一像素陣列,形成於一積體電路中,該像素陣列包括複數個排成行與列的像素;一圖案產生器,形成於該積體電路中,且運算以輸出表示至少一個預定圖案的一像素資料;以及一控制電路,形成在該積體電路中,且運算以在該像素陣列的該等像素上宣告該像素資料,來顯示該預定圖案,其中,該圖案產生器選擇性地輸出複數個像素資料集,每一該像素資料集對應於一不同的預定顯示圖案。
- 一種投影機面板,包括:一像素陣列,形成於一積體電路中,該像素陣列包括複數個排成行與列 的像素;一圖案產生器,形成於該積體電路中,且運算以輸出表示至少一個預定圖案的一像素資料;一控制電路,形成在該積體電路中,且運算以在該像素陣列的該等像素上宣告該像素資料,來顯示該預定圖案;以及一照相機介面,該照相機介面運算以促使該至少一個預定圖案的顯示與一照相機的影像擷取的協調。
- 一種投影機面板,包括:一像素陣列,形成於一積體電路中,該像素陣列包括複數個排成行與列的像素;一圖案產生器,形成於該積體電路中,且運算以輸出表示至少一個預定圖案的一像素資料;一控制電路,形成在該積體電路中,且運算以在該像素陣列的該等像素上宣告該像素資料,來顯示該預定圖案;多個可編程暫存器;一視頻驅動器介面;以及一照相機介面,其中,該投影機面板為一矽基液晶投影機面板,其中,該圖案產生器包括一非揮發性記憶體,該像素資料儲存於該非揮發性記憶體中,以及其中,該控制電路運算以在一單一畫面期間將一從該圖案產生器輸出的單列資料載入至每一列像素中。
- 一種製造投影機面板的方法,該方法包括:形成一反射式顯示器積體電路晶片,該反射式顯示器積體電路晶片包括複數個像素,該等像素排列成行與列的陣列;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成一圖案產生器,該圖案產生器運算以輸出表示至少一個預定圖案的像素資料;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成控制電路,該控制電路運算以在 該反射式顯示器的該等像素上宣告該像素資料;於該反射式顯示器積體電路晶片上形成至少一個可編程暫存器;以及配置該控制電路以依據至少部分儲存於該至少一個可編程暫存器中的一運算參數,確定該至少一個預定圖案顯示在該反射式顯示器的該等像素上的一持續時間。
- 一種製造投影機面板的方法,該方法包括:形成一反射式顯示器積體電路晶片,該反射式顯示器積體電路晶片包括複數個像素,該等像素排列成行與列的陣列;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成一圖案產生器,該圖案產生器運算以輸出表示至少一個預定圖案的像素資料;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成控制電路,該控制電路運算以在該反射式顯示器的該等像素上宣告該像素資料;於該反射式顯示器積體電路晶片上形成至少一個可編程暫存器;以及配置該控制電路以依據至少部分儲存於該至少一個可編程暫存器中的一運算參數,確定從該圖案產生器可讀取多少不同的預定圖案。
- 一種製造投影機面板的方法,該方法包括:形成一反射式顯示器積體電路晶片,該反射式顯示器積體電路晶片包括複數個像素,該等像素排列成行與列的陣列;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成一圖案產生器,該圖案產生器運算以輸出表示至少一個預定圖案的像素資料;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成控制電路,該控制電路運算以在該反射式顯示器的該等像素上宣告該像素資料;於該反射式顯示器積體電路晶片上形成至少一個可編程暫存器;以及配置該控制電路以依據至少部分儲存於該至少一個可編程暫存器中的一運算參數,確定在一運算週期內反射式顯示器的該等像素將顯示該預定圖案多少次。
- 一種製造投影機面板的方法,該方法包括: 形成一反射式顯示器積體電路晶片,該反射式顯示器積體電路晶片包括複數個像素,該等像素排列成行與列的陣列;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成一圖案產生器,該圖案產生器運算以輸出表示至少一個預定圖案的像素資料;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成控制電路,該控制電路運算以在該反射式顯示器的該等像素上宣告該像素資料;以及形成一晶片上驅動器介面,該晶片上驅動器介面運算以從一單獨的矽基液晶驅動器接收像素資料。
- 一種製造投影機面板的方法,該方法包括:形成一反射式顯示器積體電路晶片,該反射式顯示器積體電路晶片包括複數個像素,該等像素排列成行與列的陣列;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成一圖案產生器,該圖案產生器運算以輸出表示至少一個預定圖案的像素資料;於該反射式顯示器積體電路晶片中形成控制電路,該控制電路運算以在該反射式顯示器的該等像素上宣告該像素資料;以及於該反射式顯示器積體電路晶片上形成一照相機介面。
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