對投影系統中的發光器件進行定序的方法和設備的製作方法

2023-09-23 05:01:55 3

專利名稱：對投影系統中的發光器件進行定序的方法和設備的製作方法
技術領域：
所公開的本發明的實施方式涉及投影系統的領域，並且更加具體地涉及用作這些投影儀系統中的照明源的發光器件的定序。
背景技術：
多媒體投影系統對於諸如推銷演示、商務會議、課堂培訓之類的用途以及家庭影院中的應用已經變得很普及了。在典型的操作中，多媒體投影系統從視頻單元接收視頻信號並且將視頻信號轉換成數字信息，用以控制一個或更多個數字驅動的光閥。這些光閥可以具有與所投影的圖像像素相對應的可選擇性切換的像元或像素。如果將光閥像素轉換成 「開」狀態，則它將使入射光作為圖像承載光繼續前行(以反射方式或透射方式)，在典型情況下，圖像承載光要穿過額外的光學系統，比如投影鏡頭。在任意一個時刻從光閥發射出的圖像將會是與此刻的所有『開』像素相對應的光的矩陣。這可以稱為位像。最近的研究重點已經轉移到了在多媒體投影系統中使用諸如發光二極體(LED)之類的發光器件作為照明源來提供入射光。

發明內容
一種設備，所述設備包括照明源，其包括一個或更多個發光器件，所述發光器件中的至少一個將會按照幀周期內的多個脈衝來產生入射光；和光閥，其與所述照明源在光學上相耦合，用於將所述入射光調製成所述幀周期內的圖像承載光。優選地，所述一個或更多個發光器件包括一個或更多個發光二極體。優選地，所述一個或更多個發光器件針對所述幀周期具有近似相等的佔空比。優選地，所述一個或更多個發光器件包括第一發光器件，其用於發射第一顏色的光；第二發光器件，其用於發射第二顏色的光；第三發光器件，其用於發射第三顏色的光； 並且各個所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件按照所述幀周期內的多個脈衝發射光。優選地，各個所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件發射從包括紅色、 藍色和綠色的組中選取的一種顏色的光。優選地，所述幀周期包括至少兩個子幀周期，所述至少兩個子幀周期中的每一個包括來自所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件中的每一個的至少一個脈衝。優選地，在一個時間內只有所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件中的一個發光。優選地，所述設備還包括各自發射不同成分顏色的光的多個發光器件。優選地，所述多個發光器件中的每一個具有與所述發光器件的數量近似成反比的佔空比。優選地，所述多個發光器件中具有額定電流的一個發光器件是以與所述發光器件的數量與所述額定電流的乘積近似成正比的電流以脈衝方式加以激勵的。優選地，所述設備還包括控制器，其與光閥相接，適用於接收代表圖像幀的數據並且適用於按照所述幀周期內的數據使所述光閥的操作與所述相應的多個脈衝同步。一種方法，所述方法包括以下步驟將代表圖像幀的數據呈送給光閥，以幫助實現幀周期內入射光向圖像承載光的調製；和通過在所述幀周期期間以脈衝方式激勵一個或更多個發光器件多次，用所述入射光照射所述光閥。優選地，所述以脈衝方式激勵一個或更多個發光器件包括以脈衝方式激勵一個或
更多個發光二極體。優選地，用所述入射光照射所述光閥還包括在所述幀周期期間的至少兩個子幀周期內，相繼以脈衝方式激勵至少第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件，所述至少第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件中的每一個發射從紅色、綠色和藍色中選取的一種顏色的光。優選地，在至少兩個子幀周期內以脈衝方式激勵所述至少第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件包括在給定的子幀周期內，以脈衝方式激勵各個所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件達相類似的持續時間和幅度這二者中選取的至少一種。優選地，所述方法還包括對包括紅色數據、綠色數據和藍色數據的光閥控制信號進行同步，以致分別與所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件的脈衝對應。優選地，對光閥控制信號進行同步包括將紅色數據、綠色數據和藍色數據中的每一種數據的位值呈送給所述光閥，所述呈送是在按照與該特定位值最緊密對應的脈衝值以脈衝方式激勵所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件中相應的一個的同時進行的。優選地，對光閥控制信號進行同步包括在最早出現所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件的相應脈衝的時候將所述紅色數據、綠色數據和藍色數據呈送給所述光閥。一種系統，該系統包括控制器，其適用於接收視頻信號和輸出代表與幀對應的圖像的光閥控制信號；照明源，其包括一個或更多個發光器件，所述一個或更多個發光器件中的至少一個將會按照對應於所述幀的多個脈衝產生入射光；和光閥，其與所述控制器相接並且與所述照明源在光學上耦合，用來根據所述光閥控制信號將所述入射光調製成圖像承載光。優選地，所述系統還包括投影光學系統，其與所述光閥光耦合，用於接收所述圖像承載光和投影所述圖像。優選地，其中所述一個或更多個發光器件包括一個或更多個發光二極體。優選地，所述系統還包括視頻單元，其與所述控制器相接，用於輸出所述視頻信號。優選地，所述系統以視頻影片的形式投影一系列圖像。優選地，所述視頻單元包括由數字通用盤(DVD)、集成電視調諧器和機頂盒組成的組中的一種。


在附圖的圖形中為了舉例而不是為了限定而圖解說明了本發明的實施方式，在這些附圖中，類似的附圖標記指代類似的單元，其中圖1例示了根據本發明的實施方式的使用照明源的投影系統；圖2a_2b畫出了代表根據本發明的實施方式的具有相應像素控制數據的發光器件脈衝序列的波形圖；圖3a_;3b畫出了代表根據本發明的實施方式的具有相應像素控制數據的多個子幀的發光器件脈衝序列的波形圖；圖4a_4b畫出了代表根據本發明的另一種實施方式的具有相應像素控制數據的基本周期發光器件脈衝序列的波形圖；圖畫出了代表根據本發明的另一種實施方式的具有在相繼子幀中隨同相應的像素控制數據變化的脈衝持續時間的發光器件脈衝序列的波形圖；圖6畫出了根據本發明的實施方式的將發光器件脈衝值設計成反映出成分顏色位深度的位值的方法；和圖7a_7b畫出了根據本發明的另一種實施方式的代表具有在相繼子幀中隨同相應像素控制數據變化的脈衝幅度的發光器件脈衝序列的波形圖。
具體實施例方式在下面的詳細說明中，將會對構成該詳細說明一部分的附圖加以參照，在這些附圖中，類似的附圖標記通篇指代類似的部分，並且在這些附圖中以圖解說明的方式示出了可以實施本發明的具體實施方式
。要理解的是，也可以採用其它的實施方式，並且可以進行結構上或邏輯上的改變，而不會超出本發明實施方式的範圍。因此，不要從限定的層面上領會下面的詳細說明，本發明實施方式的範圍是由所附的權利要求及其等價內容來定義的。圖1例示了根據本發明的實施方式的多媒體投影系統100的簡化示圖，該多媒體投影系統100使用基於發光器件的照明源104並且該多媒體投影系統100與視頻單元116 接通。照明源104可以與電源106相接並且與光閥設備108在光學上耦合。光閥設備108 可以代表一個或更多個顯示器，這些顯示器包括但不局限於數字微反射鏡器件(DMD)、液晶顯示器(LCD)和矽載液晶(LC0Q顯示器。光閥設備108可以具有可選擇性切換的像素(不管是以機械方式還是以電子方式限定的)，這些可選擇性切換的像素對應於一個或更多個圖像像素。取決於具體投影系統的成本、亮度和圖像質量要求，光閥設備108可以具有不同的尺寸和解析度、可以是透射型的或反射型的並且可以用在單顯示器結構中或多顯示器結構中。照明源104可以通過以脈衝方式激活各成分顏色的一個或更多個發光器件來為光閥108相繼提供多種成分顏色的入射光120。可以將這些成分顏色認為是單色，當以適當的量把這些單色合成起來時，會創造出圖像像素的目標顏色。在一種實施方式中，成分顏色可以包括紅色、綠色和藍色，不過，其它可選實施方式可以額外地或另外地採用很多其它顏色，包括白色和其它顏色組合。在一種實施方式中，如果為一種成分顏色使用不止一個發光器件，則平均發射波長可以是與期望的光顏色對應的中心波長。例如，一種實施方式可以採用中心波長為520nm 的綠色光。這種綠色光可以是多個發射例如500nm波長的發光器件與等數量的發射MOnm 波長的發光器件相組合的產物。在證明由於成本很高或者可獲得性很低而造成獲得某一波長的發光器件很難的時候，這種實施方式是很可取的。在一種實施方式中，照明源104的發光器件可以包括能夠以下面將詳細介紹的方式被脈衝激活的固態光源。這些固態光源的例子可以包括，但不局限於，發光二極體(LED)
和雷射二極體。在一種實施方式中，第一成分顏色(例如，紅色)可以在預定時間段內持續照射光閥設備108。在光閥設備108受到紅色光照射的同時，可以取決於這一圖像幀的這一像素的期望的紅色的強度，將特定的光閥像素持續轉換到『開』狀態或激活一定的時間量。光閥像素開啟的時間量越大，紅色的色調越明亮。可以對剩餘的成分顏色(例如，綠色和藍色)重複進行這種照明處理。得以作為圖像承載光1 通過的各個成分顏色的量通常決定了這一圖像幀的圖像像素的投影顏色。光閥設備108可以與控制器112接通。控制器112可以與電源106相接並且可以適合於從視頻單元116接收視頻信號(模擬的或者數字的)和向光閥設備108傳送光閥控制信號。視頻單元116可以包括但是不局限於，個人或膝上型計算機、DVD、機頂盒(STB)、 集成電視調諧器、攝像機或者向投影系統100傳送視頻信號的任何其它適當裝置。可以將投影系統100實施在多種不同的應用中，包括但不局限於，遊戲、電影、電視、廣告和數據顯
7J\ ο控制器112可以基於期望的幀頻(典型地是以每秒幀數(fps)衡量的)由模擬視頻信號產生圖像幀。如果流入視頻信號是數位訊號，則可以省去這一處理，因為圖像幀應當已經限定過了。不過，可能還是有某些情況期望進行源視頻信號的幀頻轉換。在這樣的情況下，可以採用本領域中的其它方面公知的幀頻轉換技術。可以對圖像幀進行像素映射，以使各個圖像像素與該圖像幀的目標顏色關聯起來。可能的目標顏色的選擇可能與多種成分顏色中的各個成分顏色的量化(或強度)等級有關。投影系統100能夠產生的目標顏色的數量可以由該系統100的色深(color depth) 決定。色深或位深(bit depth)是控制器112的幀緩衝存儲器中每像素所分配的位數， 它決定幀中給定像素的目標顏色。較大的色深意味著系統100可以供應較大數量的目標顏色。不過，較大的色深也對應於系統100所要求的資源量增大，例如，存儲器、處理器能力等。通常的色深值是16位和M位，不過也可以使用其它的色深值。M位色深(也稱為 「真彩色」)可以具有例如每幀每像素三字節的存儲空間。對於使用三種成分顏色的實施方式，這會造成1位元組的數據代表各個成分顏色的256種不同強度的結果。在不同的實施方式中，可以使用結果造成不同數量的位代表各成分顏色的不同位分配。將不同強度等級的三種成分顏色合成起來，可以得到超過160萬種可能顏色的選擇。為了舉例說明，所示的並且下面將要討論的簡化實施方式涉及9位色深，並且將會為三種成分顏色中的每一種分配三位，用來決定這種成分顏色對於這一圖像幀的強度等級。對於所圖解說明的實施方式，3位應該能夠為各個成分顏色實現八種強度等級，這八種強度等級進而又會造成圖像像素具有 512種目標顏色中的一種的結果(例如，8種紅色強度X8種綠色強度X8種藍色強度)。CN 102547305 A根據各個圖像像素的期望目標顏色，控制器112可以產生並且送出針對各光閥像素的像素控制數據，以便幫助實現來自照明源104的入射光120向圖像承載光124的調製。 可以使像素控制數據與將在下面進行討論的根據本發明的實施方式產生的發光器件脈衝序列同步。於是可以將圖像承載光1 傳遞到投影光學系統128，投影光學系統1 可以幫助實現在屏幕、顯示器或某種其它機構上的最終成像。投影光學系統1 可以包括投影鏡頭、成像透鏡和很多其它的本領域公知的光學組件。在一種實施方式中，在入射光120照射到光閥設備108的(多個)光閥之前，成分顏色的光路應該是相互重合的，從而(這些)光閥沿著相同的路徑接收到所有成分顏色的入射光120。這種光路的重疊可以幫助投影系統100的光學擴展量(6tendUe)或光通量守恆。各種成分顏色的光路可以藉助分光合色稜鏡(X-cube)、一個或更多個二向色鏡或者藉助某種其它機構來加以合併。根據另外一種可選方案，來自不同成分顏色的光可以在照射到(多個)光閥之前沿著不同的路逕行進。一種具體應用的實施方式可以包括額外的光學組件，用來調整光路，以便幫助實現來自發光器件的光向光閥呈送。這樣的組件的例子包括但不局限於，準直器、積分器、反射鏡和成像透鏡。圖加畫出了代表根據本發明的實施方式產生的發光器件脈衝序列的波形圖。具體來說，所給出的代表所得的三種成分顏色(例如，紅色、綠色和藍色)的發光器件脈衝序列的波形圖1四、130和131是一個幀周期152內的波形圖。各個成分顏色可以由來自一個或更多個發光器件的光組成，如前面所討論的那樣。幀周期152可以相當於控制器發送或者光閥接收包括很多相繼圖像幀(當這些相繼圖像幀組合在一起時，會給出象視頻影片一樣的運動感覺)中的一個靜止圖像幀的數據所佔用的時間段。在各種實施方式中，每秒鐘刷新30幀或更多幀。在圖加的實施方式中，各個發光器件具有相等的三分之一佔空比，包括一個持續時間為幀周期152的三分之一的脈衝136α、2 η3)。佔空比用來代表在給定時間段(例如，幀周期15 內激活發光器件的時間所佔的份額。在一種成分顏色開啟時，可以關閉其它的成分顏色，這可以使得發光器件能夠在為下一個序列而得到激活之前被冷卻。在採用固態光源的實施方式中，結型二極體在激活時會發熱，這可能會造成光輸出在激活周期內逐漸減少。在激活周期之間有『關閉』時間可以防止結型二極體由於所產生的熱量而經歷嚴重的光輸出減少。使得光輸出減少可接受的脈衝持續時間是根據應用情況專門設定的，並且可以以符合本發明範圍的多種不同方式來進行操縱。下面討論的其它一些實施方式會指明可以根據本發明的教導加以實施的其它一些可選用的脈衝序列。在對於各個成分顏色希望有8個量化等級的實施方式中，可以將各個脈衝136(1、 2f 3)分成7個基本周期。因此，來自控制器112的像素控制數據可以在這些基本周期中的 0-7個基本周期內持續激活光閥像素，為各個成分顏色得出總共8種不同的強度等級。在使用60fps幀頻的多媒體投影系統的實施方式中，幀周期152應該是(1秒/60幀=)16. 7 毫秒(ms)，並且基本周期應該是((16. 7ms/3個顏色周期)X 1個顏色周期/7個基本周期 =)0. 8ms ο在這種實施方式中，假設標稱幅度為1，則在一個基本周期內持續激活的光閥像素可以使得1個光單位作為圖像承載光通過，這可以相當於這一成分顏色的1個強度等級。可以將本文中使用的幅度理解為施加給有色發光器件的電流的乘數。所以雖然各個有色發光器件可以具有相同的幅度，但是並非必然表明它們具有相同的施加電流，僅僅意味著所施加的電流相互成比例。一個脈衝期間可得到的光單位的數量也可以稱為脈衝值。例如，本實施方式中的各個脈衝136(1、2_)具有(7個基本周期Xl個幅度=)7個光單位的脈衝值。可以注意到，光單位並非必須與所發射的光通量或光子相對應，它們僅僅用於幫助發光器件時序序列和不同顏色的量化的討論。為了實現適當的色平衡，可能需要各個幀包含不同流明量的各種成分顏色。例如，在一種實施方式中為了實現白色光，可能希望使接近60%的光通量為綠色、30%的光通量為紅色並且10%的光通量為藍色。因此，取決於各個發光器件的效率，可以將各個發光器件的驅動功率調節成能夠實現這種比例。對於具體實施方式
的實施，可以考慮包括發光器件的效率、期望的顏色比例、額定電流等的具體工作參數。圖2b表示代表幀周期152內的圖像像素的目標顏色的像素控制數據132。幀周期152內的圖像像素是由例如強度為5的紅色、強度為4的綠色和強度為7的藍色限定的目標顏色。基於這一信息，像素控制數據132將會通過在紅色脈衝136i期間持續激活光閥像素五個基本周期133來使得5個光單位的紅色光作為圖像承載光通過。類似地，在綠色脈衝13 期間，將會持續激活光閥像素四個基本周期134 ；並且在藍色脈衝13 期間將會在所有七個基本周期135內持續激活光閥像素。雖然上面的實施方式將紅色、綠色和藍色作為成分顏色來進行舉例說明，但是其它一些實施方式可以額外地或另外地採用其它顏色，比如，但是不局限於，青色、黃色和品紅色。此外，一種實施方式可以包括增補其它有色光源的白色發光器件，用以增加有效亮度。這可以通過在整個幀周期152內持續激活白色發光器件來實現，或者，根據另外一種可選方案，可以隨同效率不足的器件或者期望產生較高光通量的器件一起以脈衝方式對白色發光器件進行激活。圖3a畫出了代表根據本發明的實施方式產生的發光器件脈衝序列的波形圖。具體來說，波形圖140、144和148表示在一個幀周期152期間以脈衝方式多次激活成分顏色發光器件，例如紅色、綠色和藍色發光器件。與前面的實施方式類似，各種成分顏色可以具有1/3佔空比，以使各種成分顏色『開啟』幀周期152的三分之一時間。幀周期152可以進一步分為兩個子幀周期156和164，各個子幀周期包含來自各個成分顏色的一個脈衝。而且，與前面的實施方式類似，各個成分顏色的總激活時間可被分割為例如7個基本周期，以便為各種成分顏色供應8個量化等級。在這種實施方式中，第一子幀156具有用於各種成分顏色的4個基本周期的脈衝序列160α、2 η3)。因此，第二子幀164具有包括剩下的3個基本周期的脈衝序列162(1、2和3)。如前面那些實施方式所畫出的那樣以脈衝方式激勵各種成分顏色幀周期152的三分之一時間並非必須的，而是有可能在這一時間內從某一發光器件得到幀周期152內全部的流明產量(lumen production)。可以用遠超出額定電流參數的電流來脈衝激勵發光器件而不會嚴重影響發光器件相對於產品的壽命，只要針對給定幀的平均施加電流不高於發光器件的額定電流(由製造廠家決定)。總光輸出(可以看作是發光器件發射的光子的數量)一般與所施加的電流成線性比例。因此，每發光器件每幀可以/能夠發射的光子的數量受到該幀的平均電流的限制。所以，假設有η個相繼脈衝激勵的成分顏色，能夠將施加給這些成分顏色的發光器件的電流增大到它們對應於1/η佔空比的額定電流的η倍。例如，在本實施方式具有三種成分顏色的情況下，用它們對應於1/3佔空比的額定電流的三倍對發光器件進行脈衝激勵將會產生與在整個幀周期152內以額定電流持續開啟各個發光器件相同的每幀周期152光子量。因此，因為各種成分顏色的發光器件可以在單獨的時間激活，所以它們可以分時使用同一光閥118，而不會明顯減少光輸出。圖北示出了代表幀周期152內圖像像素的目標顏色的像素控制數據165。幀周期 152內的圖像像素可以是與前面的實施方式類似的、由例如強度為5的紅色、強度為4的綠色和強度為7的藍色限定的目標顏色。根據所示的實施方式，像素控制數據165可以使光閥像素的操作與第一和第二子幀156和164的成分顏色脈衝同步。可以將強度等級為5的第一成分顏色(例如，紅色)168 的數據劃分為在不比第一子幀156的紅色脈衝Ieo1長的持續時間內激勵光閥像素的第一信號172。在這個例子中，是在四個基本周期內持續激勵光閥像素的。剩下的包括1個剩餘光單位的紅色數據可以作為信號173來施加，以在第二子幀164的紅色脈衝16 期間在剩下的一個基本周期內持續激勵光閥像素。這種實施方式的被縮短的脈衝可以使發光器件產生少於單獨一個長激勵周期的熱量，從而有可能減小光輸出降低。可以以類似的方式使綠色和藍色數據169和170與第一和第二子幀156和164的相應脈衝(1602和1603 ； 1622和 16 )同步。圖如表示根據本發明的另一種實施方式產生的發光器件脈衝序列。這種實施方式在色深、幀周期和目標顏色方面類似於前面那些實施方式，不過，在該實施方式中，脈衝 174具有減小到與前面討論過的色深的最低有效位(LSB)相應的程度的脈衝值。在這種實施方式中，不同成分顏色和不同子幀的所有脈衝174具有相等的脈衝值。在很多情況下， 並且如這種實施方式所示，LSB將會是持續單個基本周期的脈衝，但是可能並不總是這種情況。產生這種持續時間的脈衝完全處於現代固態光源的能力之內，某些現代固態光源能夠產生納秒級別的脈衝。在所示的實施方式中，子幀176持續三個基本周期，其中幀周期152 內總共有七個子幀176。參照圖4b，控制器可以產生可以幫助實現光閥像素與圖如中所描述的脈衝序列同步的像素控制數據179。如圖4b所示，不需要在幀周期152中儘可能早地激勵光閥像素。 例如，不必在前四個子幀176中將四個光單元的綠色數據175都傳送給光閥像素。而是可以如圖所示那樣將它們散布在整個幀周期152內。不過，在另一種可選的實施方式中，可以在幀周期152內儘可能早(或晚)地將成分顏色數據呈送給光閥像素。圖如所畫出的實施方式例示了持續時間和幅度相等的相繼子幀176的脈衝。不過，可能並不總是這種情況。例如，可以將一種實施方式設計成這樣相繼子幀的脈衝的幅度和持續時間之一或二者可以改變。圖如畫出了這樣的實施方式的一個示例。在圖fe中，給出了根據本發明的實施方式的包括脈衝持續時間不同的脈衝的三個子幀177、180和184。各個子幀177、180和184包括某一脈衝值的脈衝，這一脈衝值可以反映出代表目標顏色的各個成分顏色的位值。圖6畫出了用於按照與位值相應的脈衝值以脈衝方式激勵成分顏色的實施方式的方法。首先，可以確定系統的色深，例如9位(步驟M0)。然後可以將這一色深除以該系統中使用的成分顏色的數量，例如3(紅色、綠色和藍色)(步驟250)。這得到成分顏色位深，例如，3位/成分顏色，或者量化等級。因此，各種成分顏色可以由幀緩衝存儲器中的三個數據位來代表。可以為成分顏色位深的各個位分配一個位值(步驟沈0)。例如，3位成分顏色位深的三個位可以具有位值4(MSB)、2和1 (LSB)。最後，可以按照與這些位值中的至少一個位值相應的多個脈衝值以脈衝方式多次激勵各個成分顏色(步驟270)。例如，參照圖5a，第一子幀177的脈衝178(1、2 _可以具有與MSB相應的脈衝值四(持續時間為四個基本周期並且幅度為1)，第二子幀180的脈衝182(1、2flS的脈衝值為二，而第三子幀184的脈衝 iOU(K2 和 3) 的脈衝值為一。並非必須要求脈衝具有從最高有效脈衝(MSP) 178(1、2 fn 3)到最低有效脈衝 (LSP)186(K2fn3)的順序，在其它一些實施方式中可以不按照這種順序。此外，並非必須要求一個脈衝容納一個位值。例如，在一種實施方式中，可以在分布在整個幀內的數個子幀的脈衝內施加MSB。可以注意到，前面的實施方式假設系統的色深是在成分顏色間等分的。另外一些可選用的實施方式可以採用不同的分配方案。在一種實施方式中，成分顏色的脈衝值可以具體對應於該成分顏色的位值。可以將圖恥中畫出的紅色數據187進行如下劃分使4個光單位在第一子幀177 的MSP IiS1期間通過，而剩下的1個光單位在下一個子幀180的脈衝18 期間通過。不過，這1個剩餘的光單位並非必定要在下一個連貫的脈衝周期中施加。例如，另一種可選的實施方式可以將這1個剩餘的光單元與具有最緊密相關的脈衝值的脈衝關聯起來，這個脈衝在這一實施方式中應該是第三子幀184的LSP 186。剩下的成分顏色數據188和189可以以類似的處理方式呈送給光閥像素。圖7a畫出了根據本發明的實施方式的包括幅度變化的脈衝的發光器件脈衝序列。與前面的實施方式類似，有包括具有不同脈衝值的脈衝201(1、2fl3)、202a、2flS和203(1、2 和幻的三個子中貞190、194和198。不過，本實施方式的脈衝201 (1、2 和 3)、202(1、2 和 3) 禾口 203(1、2和 3)雖然具有不同的幅度204、208和212，但是具有相等的持續時間200。還類似於前面的實施方式，第一子幀190對應於成分顏色位深MSB，第二子幀194對應於中間位值，而第三子幀 198對應於LSB。在圖7b中給出了本實施方式的相應像素控制數據216。當在例如第一子幀190的紅色脈衝201i期間將『開啟』信號發送到光閥像素時，由於紅色脈衝201i的相應脈衝值，該像素傳送四個光單位的紅色數據。由於僅剩下一個光單位的紅色數據，可以在具有脈衝值為1的脈衝203i (持續時間為1個基本周期並且幅度為1)的第三子幀198期間激活光閥像素。在這種實施方式中，在光閥像素的開啟/關閉狀態的作用下，可以在剩餘數據的光單位大於或等於脈衝的幅度的時候激活光閥像素。可以注意到，根據這種實施方式，照明源104可以用較少的時間產生等量的光，不過，如前面所討論的那樣，施加給發光器件的電流的平均量可以限制每幀光輸出的總量。所以，在這種實施方式中，可以將這些脈衝間隔開，以致在各個激活周期之間存在沒有發光器件工作的緩衝期。這種緩衝可以補償光閥像素與發光器件之間的輕微時序不對準。採用較大色深的實施方式可能需要特殊的幅度和/或持續時間調整，以便使這種特定的系統適合於所強加的約束條件。這些調整可能導致針對不同顏色、子幀等的非均一的脈衝。例如，一種實施方式可以包括綠色脈衝值為6、紅色脈衝值為3和藍色脈衝值為1 的子幀。
雖然本文為了說明的目的圖解和介紹了具體的實施方式，但是本領域技術人員會意識到，為實現相同目的而設計的多種多樣的備選和/或等效實現方式可以代替所示的和所介紹的實施方式，而不會超出本發明的範圍。本領域的技術人員將會很容易地認識到，本發明可以在種類非常繁多的實施方式中得到實現。本申請是用來涵蓋本文所討論的實施方式的任意改造或變型的。因此，顯然，意圖是本發明僅由權利要求及其等價內容限定。
權利要求
1.一種設備，所述設備包括照明源，其包括多個發光器件，各發光器件發射不同成分顏色的光，所述發光器件中的至少一個按照幀周期內的多個脈衝來產生入射光，所述多個發光器件中的具有額定電流的至少一個發光器件是以與所述發光器件的數量與所述額定電流的乘積近似成正比的電流來脈衝激勵的；和光閥，其與所述照明源在光學上相耦合，用於將所述入射光調調成所述幀周期內的圖像承載光；其中，所述多個發光器件分時使用同一所述光閥。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述多個發光器件包括一個或多個發光二極體。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述多個發光器件包括第一發光器件，其用於發射第一顏色的光；第二發光器件，其用於發射第二顏色的光；第三發光器件，其用於發射第三顏色的光；並且所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件中的每一個都按照所述幀周期內的多個脈衝發射光。
4.根據權利要求3所述的設備，其中各個所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件發射從包括紅色、藍色和綠色的組中選取的一種顏色的光。
5.根據權利要求3所述的設備，其中所述幀周期包括至少兩個子幀周期，所述兩個子幀周期中的每一個包括來自所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件中的每一個的至少一個脈衝。
6.根據權利要求5所述的設備，其中在一個時間內只有所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件中的一個發光。
7.根據權利要求1所述的設備，所述設備還包括控制器，其與所述光閥相接，適用於接收代表圖像幀的數據並且適用於按照所述幀周期內的數據使所述光閥的操作與所述入射光同步。
8.一種方法，所述方法包括以下步驟將代表圖像幀的數據呈送給光閥，以幫助實現幀周期內入射光向圖像承載光的調製；和通過在所述幀周期期間以脈衝方式激勵一個或多個發光器件多次，用所述入射光照射所述光閥，所述多個發光器件中的具有額定電流的至少一個發光器件是以與所述發光器件的數量與所述額定電流的乘積近似成正比的電流來脈衝激勵的；其中，所述多個發光器件分時使用同一所述光閥。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述以脈衝方式激勵一個或多個發光器件包括以脈衝方式激勵一個或多個發光二極體。
10.根據權利要求8所述的方法，其中用所述入射光照射所述光閥還包括在所述幀周期期間的至少兩個子幀周期內，相繼以脈衝方式激勵至少第一發光器件、 第二發光器件和第三發光器件，所述至少第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件中的每一個發射從紅色、綠色和藍色中選取的一種顏色的光，其中脈衝被間隔開，以致在子幀周期之間存在沒有發光器件工作的緩衝期。
11.根據權利要求10所述的方法，其中在至少兩個子幀周期內以脈衝方式激勵所述至少第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件包括在給定的子幀周期內，以脈衝方式激勵各個所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件達相類似的持續時間和幅度這二者中選取的至少一種。
12.根據權利要求10所述的方法，所述方法還包括對包括紅色數據、綠色數據和藍色數據的光閥控制信號進行同步，以致分別與所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件的脈衝對應。
13.根據權利要求12所述的方法，其中對光閥控制信號進行同步包括將紅色數據、綠色數據和藍色數據中的每一種數據的位值呈送給所述光閥，所述呈送是在按照與該特定位值最緊密對應的脈衝值以脈衝方式激勵所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件中相應的一個的同時進行的。
14.根據權利要求12所述的方法，其中對光閥控制信號進行同步包括在最早出現所述第一發光器件、第二發光器件和第三發光器件的相應脈衝的時候將所述紅色數據、綠色數據和藍色數據呈送給所述光閥。
15.一種系統，該系統包括控制器，其適用於接收視頻信號和輸出代表與幀對應的圖像的光閥控制信號；照明源，其包括一個或多個發光器件，所述一個或多個發光器件中的至少一個將會按照對應於所述幀的多個脈衝產生入射光，所述發光器件中的具有額定電流的至少一個發光器件是以與所述發光器件的數量與所述額定電流的乘積近似成正比的電流來脈衝激勵的； 和光閥，其與所述控制器相接並且與所述照明源在光學上耦合，用來根據所述光閥控制信號將所述入射光調製成圖像承載光；其中，所述多個發光器件分時使用同一所述光閥。
16.根據權利要求15所述的系統，所述系統還包括投影光學系統，其與所述光閥光耦合，用於接收所述圖像承載光和投影所述圖像。
17.根據權利要求16所述的系統，其中所述一個或多個發光器件包括一個或多個發光二極體。
18.根據權利要求16所述的系統，所述系統還包括視頻單元，其與所述控制器相接，用於輸出所述視頻信號。
19.根據權利要求16所述的系統，其中所述系統以視頻影片的形式投影一系列圖像。
20.根據權利要求16所述的系統，其中所述視頻單元包括由數字通用盤、集成電視調諧器和機頂盒組成的組中的一種。
21.一種設備，所述設備包括包括多個發光器件的照明源，所述多個發光器件用於以多個顏色的多個脈衝來發射入射光，所述多個發光器件中的具有額定電流的至少一個發光器件是以與所述發光器件的數量與所述額定電流的乘積近似成正比的電流來脈衝激勵的；以及光閥，與所述照明源在光學上相耦合，用於在所述多個發光器件中的每一個發光器件的幀周期中調製所述入射光；其中，所述多個發光器件分時使用同一所述光閥。
全文摘要
本發明提供了對投影系統中的發光器件進行定序的方法和設備。本發明的實施方式包括涉及每幀以脈衝方式激勵一個或更多個發光器件多次的投影照明源的設備、方法和系統。
文檔編號H04N9/31GK102547305SQ20111042484
公開日2012年7月4日 申請日期2005年4月27日 優先權日2004年4月30日
發明者T·斯科特·恩格爾, 馬克·D·彼得森 申請人:精工愛普生株式會社