多半色調(diào)成像和雙調(diào)制投影/雙調(diào)制激光投影的制作方法
【專利說明】
[0001] 版權(quán)聲明
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技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及顯示設(shè)備，更具體地說，涉及（包括激光投影儀的）雙調(diào)制投影儀以及 投影儀的預(yù)調(diào)制器中的半色調(diào)圖像的創(chuàng)建。
【背景技術(shù)】
[0004] 雙調(diào)制投影儀和顯示器包括顯示設(shè)備（例如，Whitehead US7403332和Daly US7064740)以及投影儀（例如 Sayag US7002533)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到，需要改進(jìn)的預(yù)調(diào)制器圖像的半色調(diào)化。本發(fā)明允許在雙調(diào) 制投影系統(tǒng)的第一調(diào)制器上使用較小的半色調(diào)片塊。該技術(shù)使用與初級(jí)調(diào)制器中的所修改 的比特序列同步的預(yù)調(diào)制器中的每幀多個(gè)半色調(diào)，以有效地增加半色調(diào)調(diào)制器中的由給定 片塊大小所提供的等級(jí)的數(shù)量。其解決了關(guān)于小片塊大小在低亮度等級(jí)處的減少的對(duì)比度 比率的問題，并且允許使用更小的PSF，這樣減少了所投影的圖像中的光暈贗像。也可以利 用半色調(diào)化來改進(jìn)彩色或偏振分離的3D影像的投影。
[0006] 該設(shè)備和方法的各部分都可以方便地通過通用計(jì)算機(jī)或聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上的編程 而得以實(shí)現(xiàn)，并且結(jié)果可以顯示在連接到任何通用計(jì)算機(jī)、聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)的輸出設(shè)備上，或 發(fā)送到遠(yuǎn)程設(shè)備，以用于輸出或顯示。此外，計(jì)算機(jī)程序、數(shù)據(jù)序列和/或控制信號(hào)中所表 示的本發(fā)明的任何組件可以實(shí)施為在任何介質(zhì)中的任何頻率處的電子信號(hào)廣播（或得以 發(fā)送），所述介質(zhì)包括但不限于無線廣播以及在銅線、光纖纜線和同軸纜線上的傳輸?shù)取?br>【附圖說明】
[0007] 當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過對(duì)以下詳細(xì)描述的參照，本發(fā)明的更完整的理解及其很 多附帶優(yōu)點(diǎn)因其變得更好理解而將是更容易地獲得的，其中：
[0008] 圖1是局部對(duì)比度上的離散預(yù)調(diào)制等級(jí)的數(shù)量的效果的說明；
[0009] 圖2是當(dāng)半色調(diào)圖像分布跨過4個(gè)子幀時(shí)所獲得的改進(jìn)的結(jié)果的說明；
[0010] 圖3是示例PSF和校正后的PSF的說明；以及
[0011] 圖4是示例比特序列的示圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 當(dāng)前雙調(diào)制POC EDR投影儀在預(yù)調(diào)制器上使用每幀單個(gè)半色調(diào)圖像。為了限制小 亮度特征上的光暈大小并且實(shí)現(xiàn)高局部對(duì)比度，小PSF是期望的。通過疊加PSF的場(chǎng)以實(shí) 現(xiàn)相對(duì)平坦的光場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)第一非零預(yù)調(diào)等級(jí)。對(duì)于給定的（小的）PSF大小，半色調(diào)非零像 素的間隔必須小于PSF，并且小得足以實(shí)現(xiàn)這種平坦的場(chǎng)。這樣將必須為非零的像素的百分 比限制為特定等級(jí)，并且這樣確定第一非零平均等級(jí)以及離散線性預(yù)調(diào)制等級(jí)的數(shù)量。例 如，必須在5X5網(wǎng)格上重復(fù)的PSF將要求打開25個(gè)預(yù)調(diào)制器像素中的1個(gè)，從而產(chǎn)生最小 1/25非零等級(jí)以及25個(gè)離散預(yù)調(diào)等級(jí)。
[0013] 來自所描述的系統(tǒng)的圖像可以具有大約25X的初級(jí)調(diào)制器的對(duì)比度比率（CR);如 果初級(jí)調(diào)制器的初始CR是1800,則最終圖像可能具有45000:1的CR。這假設(shè)25個(gè)像素中 的1個(gè)總是打開。由于預(yù)調(diào)DMD能夠>1800:1CR，因此在預(yù)調(diào)像素關(guān)閉的情況下，黑等級(jí)可 以遠(yuǎn)好于峰值白色的1/45000 ;然而，關(guān)閉所有預(yù)調(diào)像素可能具有不利效果。甚至在一些像 素打開的情況下，這些效果也出現(xiàn)在處于低亮度等級(jí)處的圖像中。例如，一些圖像特征隨著 超過可由預(yù)調(diào)光場(chǎng)表示的空間頻率的空間頻率一起變化。對(duì)于這些圖像特征，預(yù)調(diào)光場(chǎng)將 是恒定的，不受調(diào)制的。預(yù)調(diào)光場(chǎng)的等級(jí)將由圖像特征的局部最大值確定。初級(jí)DMD必須 減少預(yù)調(diào)光場(chǎng)，以產(chǎn)生局部圖像特征的所有等級(jí)。取決于第一非零預(yù)調(diào)等級(jí)，初級(jí)DMD可能 沒有足夠的對(duì)比度以產(chǎn)生最低等級(jí)，從而將該圖像特征的局部對(duì)比度限制得足以影響其外 觀。這在關(guān)閉預(yù)調(diào)片塊上的最后像素的區(qū)域周圍是尤其關(guān)鍵的。在該區(qū)域中，局部對(duì)比度 下跌到20左右?？梢酝ㄟ^增加PSF和片塊的大小來解決這些問題，但這將增加光暈大小， 因此也可能產(chǎn)生可視贗像。
[0014] 圖1幫助示出這些問題。（始于10E-6與10E-5之間的橫軸上的）藍(lán)線表示可以 通過理想無限對(duì)比度比率100尼特投影儀在該特定聽眾席中實(shí)現(xiàn)的最佳對(duì)比度比率。因?yàn)?房間具有在屏幕處所測(cè)量的0.0005尼特的暗等級(jí)，所以產(chǎn)生這種限制。其來自到達(dá)屏幕并 且從屏幕反射到觀看者的房間中的周圍房間光。（始于10E-4至10E-3之間的水平軸上的） 紅線表示單調(diào)制投影儀。投影儀具有1800:1對(duì)比度比率（同時(shí)的并且依次的）。隨著局部 圖像的峰值等級(jí)隨著該投影儀而變得更暗，局部圖像中的對(duì)比度比率成比例地下降，這是 因?yàn)榘档燃?jí)是恒定的。這是正常的并且預(yù)期的表現(xiàn)。
[0015] 淡綠線（更細(xì)的線）表示在使用具有高空間頻率分量的雙調(diào)制投影儀（其中，預(yù) 調(diào)是局部恒定的）的情況下的可能對(duì)比度比率。隨著所投影的圖像恰在峰值白色外部變得 局部更暗，對(duì)比度比率曲線精確地匹配前一種情況。然而，當(dāng)?shù)燃?jí)達(dá)到（在該示例中）峰值 白色的大約24/25時(shí)，預(yù)調(diào)可以將其值從25/25改變?yōu)?4/25像素打開，并且初級(jí)調(diào)制器可 以再次使用其整個(gè)范圍。
[0016] 因此，對(duì)于這種較低亮度等級(jí)，我們?nèi)跃哂姓麄€(gè)1800:1局部對(duì)比度比率。對(duì)于恰 在預(yù)調(diào)改變其值（為23/25)之前的情形，局部對(duì)比度比率可以減少到24/25*1800。這種 情形通過預(yù)調(diào)的每個(gè)改變而繼續(xù)，其中，在每個(gè)改變之后，可能的CR重置回到1800。例如， 當(dāng)2個(gè)像素是有效的時(shí)，CR下跌到144(2/25*1800)。當(dāng)僅單個(gè)像素是有效的時(shí)，預(yù)調(diào)不能 改變，直到通過預(yù)模塊化的泄漏光高得足以單獨(dú)使用初級(jí)調(diào)制器實(shí)現(xiàn)期望的輸出等級(jí)（完 全打開）。在說明性示例中，該等級(jí)是輸出峰值的1/1800。在1/25處的半色調(diào)所實(shí)現(xiàn)的最 低調(diào)制等級(jí)與1/1800之間存在大空隙，并且在該區(qū)帶中，預(yù)調(diào)必須保持在1/25等級(jí)處。初 級(jí)調(diào)制器是用于該區(qū)塊的單一調(diào)制器，并且在預(yù)調(diào)半色調(diào)可以設(shè)置為零之前，對(duì)比度比率 落到大約1/25的等級(jí)。該等級(jí)明顯比通過理想投影儀在該房間中所獲得的等級(jí)更低（低 于藍(lán)線達(dá)大約4倍）。 rnni7i
[0018] 本發(fā)明的一個(gè)目的是通過增加預(yù)調(diào)制器中的等級(jí)的數(shù)量來減少這些贗像的影響， 但并不增加片塊大小或PSF大小。該構(gòu)思是相對(duì)簡(jiǎn)單的；使用每幀多于單個(gè)半色調(diào)圖像。 在先前描述中，檢查5X5片塊。以下描述使用5X5