專利名稱：對投影系統(tǒng)中的發(fā)光器件進(jìn)行定序的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的本發(fā)明的實(shí)施方式涉及投影系統(tǒng)的領(lǐng)域，并且更加具體地涉及用作這些投影儀系統(tǒng)中的照明源的發(fā)光器件的定序。
背景技術(shù)：
多媒體投影系統(tǒng)對于諸如推銷演示、商務(wù)會議、課堂培訓(xùn)之類的用途以及家庭影院中的應(yīng)用已經(jīng)變得很普及了。在典型的操作中，多媒體投影系統(tǒng)從視頻單元接收視頻信號并且將視頻信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息，用以控制一個(gè)或更多個(gè)數(shù)字驅(qū)動的光閥。這些光閥可以具有與所投影的圖像像素相對應(yīng)的可選擇性切換的像元或像素。如果將光閥像素轉(zhuǎn)換成 “開”狀態(tài)，則它將使入射光作為圖像承載光繼續(xù)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(xué)系統(tǒng)，比如投影鏡頭。在任意一個(gè)時(shí)刻從光閥發(fā)射出的圖像將會是與此刻的所有‘開’像素相對應(yīng)的光的矩陣。這可以稱為位像。最近的研究重點(diǎn)已經(jīng)轉(zhuǎn)移到了在多媒體投影系統(tǒng)中使用諸如發(fā)光二極管(LED)之類的發(fā)光器件作為照明源來提供入射光。

發(fā)明內(nèi)容
一種設(shè)備，所述設(shè)備包括照明源，其包括一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件，所述發(fā)光器件中的至少一個(gè)將會按照幀周期內(nèi)的多個(gè)脈沖來產(chǎn)生入射光；和光閥，其與所述照明源在光學(xué)上相耦合，用于將所述入射光調(diào)制成所述幀周期內(nèi)的圖像承載光。優(yōu)選地，所述一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件包括一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光二極管。優(yōu)選地，所述一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件針對所述幀周期具有近似相等的占空比。優(yōu)選地，所述一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件包括第一發(fā)光器件，其用于發(fā)射第一顏色的光；第二發(fā)光器件，其用于發(fā)射第二顏色的光；第三發(fā)光器件，其用于發(fā)射第三顏色的光； 并且各個(gè)所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件按照所述幀周期內(nèi)的多個(gè)脈沖發(fā)射光。優(yōu)選地，各個(gè)所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件發(fā)射從包括紅色、 藍(lán)色和綠色的組中選取的一種顏色的光。優(yōu)選地，所述幀周期包括至少兩個(gè)子幀周期，所述至少兩個(gè)子幀周期中的每一個(gè)包括來自所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件中的每一個(gè)的至少一個(gè)脈沖。優(yōu)選地，在一個(gè)時(shí)間內(nèi)只有所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件中的一個(gè)發(fā)光。優(yōu)選地，所述設(shè)備還包括各自發(fā)射不同成分顏色的光的多個(gè)發(fā)光器件。優(yōu)選地，所述多個(gè)發(fā)光器件中的每一個(gè)具有與所述發(fā)光器件的數(shù)量近似成反比的占空比。優(yōu)選地，所述多個(gè)發(fā)光器件中具有額定電流的一個(gè)發(fā)光器件是以與所述發(fā)光器件的數(shù)量與所述額定電流的乘積近似成正比的電流以脈沖方式加以激勵的。優(yōu)選地，所述設(shè)備還包括控制器，其與光閥相接，適用于接收代表圖像幀的數(shù)據(jù)并且適用于按照所述幀周期內(nèi)的數(shù)據(jù)使所述光閥的操作與所述相應(yīng)的多個(gè)脈沖同步。一種方法，所述方法包括以下步驟將代表圖像幀的數(shù)據(jù)呈送給光閥，以幫助實(shí)現(xiàn)幀周期內(nèi)入射光向圖像承載光的調(diào)制；和通過在所述幀周期期間以脈沖方式激勵一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件多次，用所述入射光照射所述光閥。優(yōu)選地，所述以脈沖方式激勵一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件包括以脈沖方式激勵一個(gè)或
更多個(gè)發(fā)光二極管。優(yōu)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(gè)子幀周期內(nèi)，相繼以脈沖方式激勵至少第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件，所述至少第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件中的每一個(gè)發(fā)射從紅色、綠色和藍(lán)色中選取的一種顏色的光。優(yōu)選地，在至少兩個(gè)子幀周期內(nèi)以脈沖方式激勵所述至少第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件包括在給定的子幀周期內(nèi)，以脈沖方式激勵各個(gè)所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件達(dá)相類似的持續(xù)時(shí)間和幅度這二者中選取的至少一種。優(yōu)選地，所述方法還包括對包括紅色數(shù)據(jù)、綠色數(shù)據(jù)和藍(lán)色數(shù)據(jù)的光閥控制信號進(jìn)行同步，以致分別與所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件的脈沖對應(yīng)。優(yōu)選地，對光閥控制信號進(jìn)行同步包括將紅色數(shù)據(jù)、綠色數(shù)據(jù)和藍(lán)色數(shù)據(jù)中的每一種數(shù)據(jù)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(yīng)的脈沖值以脈沖方式激勵所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件中相應(yīng)的一個(gè)的同時(shí)進(jìn)行的。優(yōu)選地，對光閥控制信號進(jìn)行同步包括在最早出現(xiàn)所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件的相應(yīng)脈沖的時(shí)候?qū)⑺黾t色數(shù)據(jù)、綠色數(shù)據(jù)和藍(lán)色數(shù)據(jù)呈送給所述光閥。一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括控制器，其適用于接收視頻信號和輸出代表與幀對應(yīng)的圖像的光閥控制信號；照明源，其包括一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件，所述一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件中的至少一個(gè)將會按照對應(yīng)于所述幀的多個(gè)脈沖產(chǎn)生入射光；和光閥，其與所述控制器相接并且與所述照明源在光學(xué)上耦合，用來根據(jù)所述光閥控制信號將所述入射光調(diào)制成圖像承載光。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括投影光學(xué)系統(tǒng)，其與所述光閥光耦合，用于接收所述圖像承載光和投影所述圖像。優(yōu)選地，其中所述一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件包括一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光二極管。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括視頻單元，其與所述控制器相接，用于輸出所述視頻信號。優(yōu)選地，所述系統(tǒng)以視頻影片的形式投影一系列圖像。優(yōu)選地，所述視頻單元包括由數(shù)字通用盤(DVD)、集成電視調(diào)諧器和機(jī)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(fā)明的實(shí)施方式，在這些附圖中，類似的附圖標(biāo)記指代類似的單元，其中圖1例示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的使用照明源的投影系統(tǒng)；圖2a_2b畫出了代表根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有相應(yīng)像素控制數(shù)據(jù)的發(fā)光器件脈沖序列的波形圖；圖3a_;3b畫出了代表根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的具有相應(yīng)像素控制數(shù)據(jù)的多個(gè)子幀的發(fā)光器件脈沖序列的波形圖；圖4a_4b畫出了代表根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的具有相應(yīng)像素控制數(shù)據(jù)的基本周期發(fā)光器件脈沖序列的波形圖；圖畫出了代表根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的具有在相繼子幀中隨同相應(yīng)的像素控制數(shù)據(jù)變化的脈沖持續(xù)時(shí)間的發(fā)光器件脈沖序列的波形圖；圖6畫出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的將發(fā)光器件脈沖值設(shè)計(jì)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(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式的代表具有在相繼子幀中隨同相應(yīng)像素控制數(shù)據(jù)變化的脈沖幅度的發(fā)光器件脈沖序列的波形圖。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)說明中，將會對構(gòu)成該詳細(xì)說明一部分的附圖加以參照，在這些附圖中，類似的附圖標(biāo)記通篇指代類似的部分，并且在這些附圖中以圖解說明的方式示出了可以實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。要理解的是，也可以采用其它的實(shí)施方式，并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)上或邏輯上的改變，而不會超出本發(fā)明實(shí)施方式的范圍。因此，不要從限定的層面上領(lǐng)會下面的詳細(xì)說明，本發(fā)明實(shí)施方式的范圍是由所附的權(quán)利要求及其等價(jià)內(nèi)容來定義的。圖1例示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的多媒體投影系統(tǒng)100的簡化示圖，該多媒體投影系統(tǒng)100使用基于發(fā)光器件的照明源104并且該多媒體投影系統(tǒng)100與視頻單元116 接通。照明源104可以與電源106相接并且與光閥設(shè)備108在光學(xué)上耦合。光閥設(shè)備108 可以代表一個(gè)或更多個(gè)顯示器，這些顯示器包括但不局限于數(shù)字微反射鏡器件(DMD)、液晶顯示器(LCD)和硅載液晶(LC0Q顯示器。光閥設(shè)備108可以具有可選擇性切換的像素(不管是以機(jī)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(yīng)于一個(gè)或更多個(gè)圖像像素。取決于具體投影系統(tǒng)的成本、亮度和圖像質(zhì)量要求，光閥設(shè)備108可以具有不同的尺寸和分辨率、可以是透射型的或反射型的并且可以用在單顯示器結(jié)構(gòu)中或多顯示器結(jié)構(gòu)中。照明源104可以通過以脈沖方式激活各成分顏色的一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件來為光閥108相繼提供多種成分顏色的入射光120?？梢詫⑦@些成分顏色認(rèn)為是單色，當(dāng)以適當(dāng)?shù)牧堪堰@些單色合成起來時(shí)，會創(chuàng)造出圖像像素的目標(biāo)顏色。在一種實(shí)施方式中，成分顏色可以包括紅色、綠色和藍(lán)色，不過，其它可選實(shí)施方式可以額外地或另外地采用很多其它顏色，包括白色和其它顏色組合。在一種實(shí)施方式中，如果為一種成分顏色使用不止一個(gè)發(fā)光器件，則平均發(fā)射波長可以是與期望的光顏色對應(yīng)的中心波長。例如，一種實(shí)施方式可以采用中心波長為520nm 的綠色光。這種綠色光可以是多個(gè)發(fā)射例如500nm波長的發(fā)光器件與等數(shù)量的發(fā)射MOnm 波長的發(fā)光器件相組合的產(chǎn)物。在證明由于成本很高或者可獲得性很低而造成獲得某一波長的發(fā)光器件很難的時(shí)候，這種實(shí)施方式是很可取的。在一種實(shí)施方式中，照明源104的發(fā)光器件可以包括能夠以下面將詳細(xì)介紹的方式被脈沖激活的固態(tài)光源。這些固態(tài)光源的例子可以包括，但不局限于，發(fā)光二極管(LED)
和激光二極管。在一種實(shí)施方式中，第一成分顏色(例如，紅色)可以在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)持續(xù)照射光閥設(shè)備108。在光閥設(shè)備108受到紅色光照射的同時(shí)，可以取決于這一圖像幀的這一像素的期望的紅色的強(qiáng)度，將特定的光閥像素持續(xù)轉(zhuǎn)換到‘開’狀態(tài)或激活一定的時(shí)間量。光閥像素開啟的時(shí)間量越大，紅色的色調(diào)越明亮。可以對剩余的成分顏色(例如，綠色和藍(lán)色)重復(fù)進(jìn)行這種照明處理。得以作為圖像承載光1 通過的各個(gè)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(shè)備108可以與控制器112接通?？刂破?12可以與電源106相接并且可以適合于從視頻單元116接收視頻信號(模擬的或者數(shù)字的)和向光閥設(shè)備108傳送光閥控制信號。視頻單元116可以包括但是不局限于，個(gè)人或膝上型計(jì)算機(jī)、DVD、機(jī)頂盒(STB)、 集成電視調(diào)諧器、攝像機(jī)或者向投影系統(tǒng)100傳送視頻信號的任何其它適當(dāng)裝置?？梢詫⑼队跋到y(tǒng)100實(shí)施在多種不同的應(yīng)用中，包括但不局限于，游戲、電影、電視、廣告和數(shù)據(jù)顯
7J\ ο控制器112可以基于期望的幀頻(典型地是以每秒幀數(shù)(fps)衡量的)由模擬視頻信號產(chǎn)生圖像幀。如果流入視頻信號是數(shù)字信號，則可以省去這一處理，因?yàn)閳D像幀應(yīng)當(dāng)已經(jīng)限定過了。不過，可能還是有某些情況期望進(jìn)行源視頻信號的幀頻轉(zhuǎn)換。在這樣的情況下，可以采用本領(lǐng)域中的其它方面公知的幀頻轉(zhuǎn)換技術(shù)?？梢詫D像幀進(jìn)行像素映射，以使各個(gè)圖像像素與該圖像幀的目標(biāo)顏色關(guān)聯(lián)起來?？赡艿哪繕?biāo)顏色的選擇可能與多種成分顏色中的各個(gè)成分顏色的量化(或強(qiáng)度)等級有關(guān)。投影系統(tǒng)100能夠產(chǎn)生的目標(biāo)顏色的數(shù)量可以由該系統(tǒng)100的色深(color depth) 決定。色深或位深(bit depth)是控制器112的幀緩沖存儲器中每像素所分配的位數(shù)， 它決定幀中給定像素的目標(biāo)顏色。較大的色深意味著系統(tǒng)100可以供應(yīng)較大數(shù)量的目標(biāo)顏色。不過，較大的色深也對應(yīng)于系統(tǒng)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(jié)的存儲空間。對于使用三種成分顏色的實(shí)施方式，這會造成1字節(jié)的數(shù)據(jù)代表各個(gè)成分顏色的256種不同強(qiáng)度的結(jié)果。在不同的實(shí)施方式中，可以使用結(jié)果造成不同數(shù)量的位代表各成分顏色的不同位分配。將不同強(qiáng)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，所示的并且下面將要討論的簡化實(shí)施方式涉及9位色深，并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于這一圖像幀的強(qiáng)度等級。對于所圖解說明的實(shí)施方式，3位應(yīng)該能夠?yàn)楦鱾€(gè)成分顏色實(shí)現(xiàn)八種強(qiáng)度等級，這八種強(qiáng)度等級進(jìn)而又會造成圖像像素具有 512種目標(biāo)顏色中的一種的結(jié)果(例如，8種紅色強(qiáng)度X8種綠色強(qiáng)度X8種藍(lán)色強(qiáng)度)。CN 102547305 A根據(jù)各個(gè)圖像像素的期望目標(biāo)顏色，控制器112可以產(chǎn)生并且送出針對各光閥像素的像素控制數(shù)據(jù)，以便幫助實(shí)現(xiàn)來自照明源104的入射光120向圖像承載光124的調(diào)制。 可以使像素控制數(shù)據(jù)與將在下面進(jìn)行討論的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式產(chǎn)生的發(fā)光器件脈沖序列同步。于是可以將圖像承載光1 傳遞到投影光學(xué)系統(tǒng)128，投影光學(xué)系統(tǒng)1 可以幫助實(shí)現(xiàn)在屏幕、顯示器或某種其它機(jī)構(gòu)上的最終成像。投影光學(xué)系統(tǒng)1 可以包括投影鏡頭、成像透鏡和很多其它的本領(lǐng)域公知的光學(xué)組件。在一種實(shí)施方式中，在入射光120照射到光閥設(shè)備108的(多個(gè))光閥之前，成分顏色的光路應(yīng)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(tǒng)100的光學(xué)擴(kuò)展量(6tendUe)或光通量守恒。各種成分顏色的光路可以借助分光合色棱鏡(X-cube)、一個(gè)或更多個(gè)二向色鏡或者借助某種其它機(jī)構(gòu)來加以合并。根據(jù)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(gè))光閥之前沿著不同的路徑行進(jìn)。一種具體應(yīng)用的實(shí)施方式可以包括額外的光學(xué)組件，用來調(diào)整光路，以便幫助實(shí)現(xiàn)來自發(fā)光器件的光向光閥呈送。這樣的組件的例子包括但不局限于，準(zhǔn)直器、積分器、反射鏡和成像透鏡。圖加畫出了代表根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式產(chǎn)生的發(fā)光器件脈沖序列的波形圖。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(lán)色)的發(fā)光器件脈沖序列的波形圖1四、130和131是一個(gè)幀周期152內(nèi)的波形圖。各個(gè)成分顏色可以由來自一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件的光組成，如前面所討論的那樣。幀周期152可以相當(dāng)于控制器發(fā)送或者光閥接收包括很多相繼圖像幀(當(dāng)這些相繼圖像幀組合在一起時(shí)，會給出象視頻影片一樣的運(yùn)動感覺)中的一個(gè)靜止圖像幀的數(shù)據(jù)所占用的時(shí)間段。在各種實(shí)施方式中，每秒鐘刷新30幀或更多幀。在圖加的實(shí)施方式中，各個(gè)發(fā)光器件具有相等的三分之一占空比，包括一個(gè)持續(xù)時(shí)間為幀周期152的三分之一的脈沖136α、2 η3)。占空比用來代表在給定時(shí)間段(例如，幀周期15 內(nèi)激活發(fā)光器件的時(shí)間所占的份額。在一種成分顏色開啟時(shí)，可以關(guān)閉其它的成分顏色，這可以使得發(fā)光器件能夠在為下一個(gè)序列而得到激活之前被冷卻。在采用固態(tài)光源的實(shí)施方式中，結(jié)型二極管在激活時(shí)會發(fā)熱，這可能會造成光輸出在激活周期內(nèi)逐漸減少。在激活周期之間有‘關(guān)閉’時(shí)間可以防止結(jié)型二極管由于所產(chǎn)生的熱量而經(jīng)歷嚴(yán)重的光輸出減少。使得光輸出減少可接受的脈沖持續(xù)時(shí)間是根據(jù)應(yīng)用情況專門設(shè)定的，并且可以以符合本發(fā)明范圍的多種不同方式來進(jìn)行操縱。下面討論的其它一些實(shí)施方式會指明可以根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)加以實(shí)施的其它一些可選用的脈沖序列。在對于各個(gè)成分顏色希望有8個(gè)量化等級的實(shí)施方式中，可以將各個(gè)脈沖136(1、 2f 3)分成7個(gè)基本周期。因此，來自控制器112的像素控制數(shù)據(jù)可以在這些基本周期中的 0-7個(gè)基本周期內(nèi)持續(xù)激活光閥像素，為各個(gè)成分顏色得出總共8種不同的強(qiáng)度等級。在使用60fps幀頻的多媒體投影系統(tǒng)的實(shí)施方式中，幀周期152應(yīng)該是(1秒/60幀=)16. 7 毫秒(ms)，并且基本周期應(yīng)該是((16. 7ms/3個(gè)顏色周期)X 1個(gè)顏色周期/7個(gè)基本周期 =)0. 8ms ο在這種實(shí)施方式中，假設(shè)標(biāo)稱幅度為1，則在一個(gè)基本周期內(nèi)持續(xù)激活的光閥像素可以使得1個(gè)光單位作為圖像承載光通過，這可以相當(dāng)于這一成分顏色的1個(gè)強(qiáng)度等級?？梢詫⒈疚闹惺褂玫姆壤斫鉃槭┘咏o有色發(fā)光器件的電流的乘數(shù)。所以雖然各個(gè)有色發(fā)光器件可以具有相同的幅度，但是并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(gè)脈沖期間可得到的光單位的數(shù)量也可以稱為脈沖值。例如，本實(shí)施方式中的各個(gè)脈沖136(1、2_)具有(7個(gè)基本周期Xl個(gè)幅度=)7個(gè)光單位的脈沖值?？梢宰⒁獾?，光單位并非必須與所發(fā)射的光通量或光子相對應(yīng)，它們僅僅用于幫助發(fā)光器件時(shí)序序列和不同顏色的量化的討論。為了實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)纳胶?，可能需要各個(gè)幀包含不同流明量的各種成分顏色。例如，在一種實(shí)施方式中為了實(shí)現(xiàn)白色光，可能希望使接近60%的光通量為綠色、30%的光通量為紅色并且10%的光通量為藍(lán)色。因此，取決于各個(gè)發(fā)光器件的效率，可以將各個(gè)發(fā)光器件的驅(qū)動功率調(diào)節(jié)成能夠?qū)崿F(xiàn)這種比例。對于具體實(shí)施方式
的實(shí)施，可以考慮包括發(fā)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(shù)。圖2b表示代表幀周期152內(nèi)的圖像像素的目標(biāo)顏色的像素控制數(shù)據(jù)132。幀周期152內(nèi)的圖像像素是由例如強(qiáng)度為5的紅色、強(qiáng)度為4的綠色和強(qiáng)度為7的藍(lán)色限定的目標(biāo)顏色?；谶@一信息，像素控制數(shù)據(jù)132將會通過在紅色脈沖136i期間持續(xù)激活光閥像素五個(gè)基本周期133來使得5個(gè)光單位的紅色光作為圖像承載光通過。類似地，在綠色脈沖13 期間，將會持續(xù)激活光閥像素四個(gè)基本周期134 ；并且在藍(lán)色脈沖13 期間將會在所有七個(gè)基本周期135內(nèi)持續(xù)激活光閥像素。雖然上面的實(shí)施方式將紅色、綠色和藍(lán)色作為成分顏色來進(jìn)行舉例說明，但是其它一些實(shí)施方式可以額外地或另外地采用其它顏色，比如，但是不局限于，青色、黃色和品紅色。此外，一種實(shí)施方式可以包括增補(bǔ)其它有色光源的白色發(fā)光器件，用以增加有效亮度。這可以通過在整個(gè)幀周期152內(nèi)持續(xù)激活白色發(fā)光器件來實(shí)現(xiàn)，或者，根據(jù)另外一種可選方案，可以隨同效率不足的器件或者期望產(chǎn)生較高光通量的器件一起以脈沖方式對白色發(fā)光器件進(jìn)行激活。圖3a畫出了代表根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式產(chǎn)生的發(fā)光器件脈沖序列的波形圖。具體來說，波形圖140、144和148表示在一個(gè)幀周期152期間以脈沖方式多次激活成分顏色發(fā)光器件，例如紅色、綠色和藍(lán)色發(fā)光器件。與前面的實(shí)施方式類似，各種成分顏色可以具有1/3占空比，以使各種成分顏色‘開啟’幀周期152的三分之一時(shí)間。幀周期152可以進(jìn)一步分為兩個(gè)子幀周期156和164，各個(gè)子幀周期包含來自各個(gè)成分顏色的一個(gè)脈沖。而且，與前面的實(shí)施方式類似，各個(gè)成分顏色的總激活時(shí)間可被分割為例如7個(gè)基本周期，以便為各種成分顏色供應(yīng)8個(gè)量化等級。在這種實(shí)施方式中，第一子幀156具有用于各種成分顏色的4個(gè)基本周期的脈沖序列160α、2 η3)。因此，第二子幀164具有包括剩下的3個(gè)基本周期的脈沖序列162(1、2和3)。如前面那些實(shí)施方式所畫出的那樣以脈沖方式激勵各種成分顏色幀周期152的三分之一時(shí)間并非必須的，而是有可能在這一時(shí)間內(nèi)從某一發(fā)光器件得到幀周期152內(nèi)全部的流明產(chǎn)量(lumen production)?？梢杂眠h(yuǎn)超出額定電流參數(shù)的電流來脈沖激勵發(fā)光器件而不會嚴(yán)重影響發(fā)光器件相對于產(chǎn)品的壽命，只要針對給定幀的平均施加電流不高于發(fā)光器件的額定電流(由制造廠家決定)。總光輸出(可以看作是發(fā)光器件發(fā)射的光子的數(shù)量)一般與所施加的電流成線性比例。因此，每發(fā)光器件每幀可以/能夠發(fā)射的光子的數(shù)量受到該幀的平均電流的限制。所以，假設(shè)有η個(gè)相繼脈沖激勵的成分顏色，能夠?qū)⑹┘咏o這些成分顏色的發(fā)光器件的電流增大到它們對應(yīng)于1/η占空比的額定電流的η倍。例如，在本實(shí)施方式具有三種成分顏色的情況下，用它們對應(yīng)于1/3占空比的額定電流的三倍對發(fā)光器件進(jìn)行脈沖激勵將會產(chǎn)生與在整個(gè)幀周期152內(nèi)以額定電流持續(xù)開啟各個(gè)發(fā)光器件相同的每幀周期152光子量。因此，因?yàn)楦鞣N成分顏色的發(fā)光器件可以在單獨(dú)的時(shí)間激活，所以它們可以分時(shí)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(nèi)圖像像素的目標(biāo)顏色的像素控制數(shù)據(jù)165。幀周期 152內(nèi)的圖像像素可以是與前面的實(shí)施方式類似的、由例如強(qiáng)度為5的紅色、強(qiáng)度為4的綠色和強(qiáng)度為7的藍(lán)色限定的目標(biāo)顏色。根據(jù)所示的實(shí)施方式，像素控制數(shù)據(jù)165可以使光閥像素的操作與第一和第二子幀156和164的成分顏色脈沖同步?？梢詫?qiáng)度等級為5的第一成分顏色(例如，紅色)168 的數(shù)據(jù)劃分為在不比第一子幀156的紅色脈沖Ieo1長的持續(xù)時(shí)間內(nèi)激勵光閥像素的第一信號172。在這個(gè)例子中，是在四個(gè)基本周期內(nèi)持續(xù)激勵光閥像素的。剩下的包括1個(gè)剩余光單位的紅色數(shù)據(jù)可以作為信號173來施加，以在第二子幀164的紅色脈沖16 期間在剩下的一個(gè)基本周期內(nèi)持續(xù)激勵光閥像素。這種實(shí)施方式的被縮短的脈沖可以使發(fā)光器件產(chǎn)生少于單獨(dú)一個(gè)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(lán)色數(shù)據(jù)169和170與第一和第二子幀156和164的相應(yīng)脈沖(1602和1603 ； 1622和 16 )同步。圖如表示根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式產(chǎn)生的發(fā)光器件脈沖序列。這種實(shí)施方式在色深、幀周期和目標(biāo)顏色方面類似于前面那些實(shí)施方式，不過，在該實(shí)施方式中，脈沖 174具有減小到與前面討論過的色深的最低有效位(LSB)相應(yīng)的程度的脈沖值。在這種實(shí)施方式中，不同成分顏色和不同子幀的所有脈沖174具有相等的脈沖值。在很多情況下， 并且如這種實(shí)施方式所示，LSB將會是持續(xù)單個(gè)基本周期的脈沖，但是可能并不總是這種情況。產(chǎn)生這種持續(xù)時(shí)間的脈沖完全處于現(xiàn)代固態(tài)光源的能力之內(nèi)，某些現(xiàn)代固態(tài)光源能夠產(chǎn)生納秒級別的脈沖。在所示的實(shí)施方式中，子幀176持續(xù)三個(gè)基本周期，其中幀周期152 內(nèi)總共有七個(gè)子幀176。參照圖4b，控制器可以產(chǎn)生可以幫助實(shí)現(xiàn)光閥像素與圖如中所描述的脈沖序列同步的像素控制數(shù)據(jù)179。如圖4b所示，不需要在幀周期152中盡可能早地激勵光閥像素。 例如，不必在前四個(gè)子幀176中將四個(gè)光單元的綠色數(shù)據(jù)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(gè)幀周期152內(nèi)。不過，在另一種可選的實(shí)施方式中，可以在幀周期152內(nèi)盡可能早(或晚)地將成分顏色數(shù)據(jù)呈送給光閥像素。圖如所畫出的實(shí)施方式例示了持續(xù)時(shí)間和幅度相等的相繼子幀176的脈沖。不過，可能并不總是這種情況。例如，可以將一種實(shí)施方式設(shè)計(jì)成這樣相繼子幀的脈沖的幅度和持續(xù)時(shí)間之一或二者可以改變。圖如畫出了這樣的實(shí)施方式的一個(gè)示例。在圖fe中，給出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括脈沖持續(xù)時(shí)間不同的脈沖的三個(gè)子幀177、180和184。各個(gè)子幀177、180和184包括某一脈沖值的脈沖，這一脈沖值可以反映出代表目標(biāo)顏色的各個(gè)成分顏色的位值。圖6畫出了用于按照與位值相應(yīng)的脈沖值以脈沖方式激勵成分顏色的實(shí)施方式的方法。首先，可以確定系統(tǒng)的色深，例如9位(步驟M0)。然后可以將這一色深除以該系統(tǒng)中使用的成分顏色的數(shù)量，例如3(紅色、綠色和藍(lán)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沖存儲器中的三個(gè)數(shù)據(jù)位來代表?？梢詾槌煞诸伾簧畹母鱾€(gè)位分配一個(gè)位值(步驟沈0)。例如，3位成分顏色位深的三個(gè)位可以具有位值4(MSB)、2和1 (LSB)。最后，可以按照與這些位值中的至少一個(gè)位值相應(yīng)的多個(gè)脈沖值以脈沖方式多次激勵各個(gè)成分顏色(步驟270)。例如，參照圖5a，第一子幀177的脈沖178(1、2 _可以具有與MSB相應(yīng)的脈沖值四(持續(xù)時(shí)間為四個(gè)基本周期并且幅度為1)，第二子幀180的脈沖182(1、2flS的脈沖值為二，而第三子幀184的脈沖 iOU(K2 和 3) 的脈沖值為一。并非必須要求脈沖具有從最高有效脈沖(MSP) 178(1、2 fn 3)到最低有效脈沖 (LSP)186(K2fn3)的順序，在其它一些實(shí)施方式中可以不按照這種順序。此外，并非必須要求一個(gè)脈沖容納一個(gè)位值。例如，在一種實(shí)施方式中，可以在分布在整個(gè)幀內(nèi)的數(shù)個(gè)子幀的脈沖內(nèi)施加MSB?？梢宰⒁獾?，前面的實(shí)施方式假設(shè)系統(tǒng)的色深是在成分顏色間等分的。另外一些可選用的實(shí)施方式可以采用不同的分配方案。在一種實(shí)施方式中，成分顏色的脈沖值可以具體對應(yīng)于該成分顏色的位值?？梢詫D恥中畫出的紅色數(shù)據(jù)187進(jìn)行如下劃分使4個(gè)光單位在第一子幀177 的MSP IiS1期間通過，而剩下的1個(gè)光單位在下一個(gè)子幀180的脈沖18 期間通過。不過，這1個(gè)剩余的光單位并非必定要在下一個(gè)連貫的脈沖周期中施加。例如，另一種可選的實(shí)施方式可以將這1個(gè)剩余的光單元與具有最緊密相關(guān)的脈沖值的脈沖關(guān)聯(lián)起來，這個(gè)脈沖在這一實(shí)施方式中應(yīng)該是第三子幀184的LSP 186。剩下的成分顏色數(shù)據(jù)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(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括幅度變化的脈沖的發(fā)光器件脈沖序列。與前面的實(shí)施方式類似，有包括具有不同脈沖值的脈沖201(1、2fl3)、202a、2flS和203(1、2 和幻的三個(gè)子中貞190、194和198。不過，本實(shí)施方式的脈沖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(xù)時(shí)間200。還類似于前面的實(shí)施方式，第一子幀190對應(yīng)于成分顏色位深MSB，第二子幀194對應(yīng)于中間位值，而第三子幀 198對應(yīng)于LSB。在圖7b中給出了本實(shí)施方式的相應(yīng)像素控制數(shù)據(jù)216。當(dāng)在例如第一子幀190的紅色脈沖201i期間將‘開啟’信號發(fā)送到光閥像素時(shí)，由于紅色脈沖201i的相應(yīng)脈沖值，該像素傳送四個(gè)光單位的紅色數(shù)據(jù)。由于僅剩下一個(gè)光單位的紅色數(shù)據(jù)，可以在具有脈沖值為1的脈沖203i (持續(xù)時(shí)間為1個(gè)基本周期并且幅度為1)的第三子幀198期間激活光閥像素。在這種實(shí)施方式中，在光閥像素的開啟/關(guān)閉狀態(tài)的作用下，可以在剩余數(shù)據(jù)的光單位大于或等于脈沖的幅度的時(shí)候激活光閥像素。可以注意到，根據(jù)這種實(shí)施方式，照明源104可以用較少的時(shí)間產(chǎn)生等量的光，不過，如前面所討論的那樣，施加給發(fā)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(shí)施方式中，可以將這些脈沖間隔開，以致在各個(gè)激活周期之間存在沒有發(fā)光器件工作的緩沖期。這種緩沖可以補(bǔ)償光閥像素與發(fā)光器件之間的輕微時(shí)序不對準(zhǔn)。采用較大色深的實(shí)施方式可能需要特殊的幅度和/或持續(xù)時(shí)間調(diào)整，以便使這種特定的系統(tǒng)適合于所強(qiáng)加的約束條件。這些調(diào)整可能導(dǎo)致針對不同顏色、子幀等的非均一的脈沖。例如，一種實(shí)施方式可以包括綠色脈沖值為6、紅色脈沖值為3和藍(lán)色脈沖值為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(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，為實(shí)現(xiàn)相同目的而設(shè)計(jì)的多種多樣的備選和/或等效實(shí)現(xiàn)方式可以代替所示的和所介紹的實(shí)施方式，而不會超出本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會很容易地認(rèn)識到，本發(fā)明可以在種類非常繁多的實(shí)施方式中得到實(shí)現(xiàn)。本申請是用來涵蓋本文所討論的實(shí)施方式的任意改造或變型的。因此，顯然，意圖是本發(fā)明僅由權(quán)利要求及其等價(jià)內(nèi)容限定。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，所述設(shè)備包括照明源，其包括多個(gè)發(fā)光器件，各發(fā)光器件發(fā)射不同成分顏色的光，所述發(fā)光器件中的至少一個(gè)按照幀周期內(nèi)的多個(gè)脈沖來產(chǎn)生入射光，所述多個(gè)發(fā)光器件中的具有額定電流的至少一個(gè)發(fā)光器件是以與所述發(fā)光器件的數(shù)量與所述額定電流的乘積近似成正比的電流來脈沖激勵的；和光閥，其與所述照明源在光學(xué)上相耦合，用于將所述入射光調(diào)調(diào)成所述幀周期內(nèi)的圖像承載光；其中，所述多個(gè)發(fā)光器件分時(shí)使用同一所述光閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)發(fā)光器件包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)發(fā)光器件包括第一發(fā)光器件，其用于發(fā)射第一顏色的光；第二發(fā)光器件，其用于發(fā)射第二顏色的光；第三發(fā)光器件，其用于發(fā)射第三顏色的光；并且所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件中的每一個(gè)都按照所述幀周期內(nèi)的多個(gè)脈沖發(fā)射光。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中各個(gè)所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件發(fā)射從包括紅色、藍(lán)色和綠色的組中選取的一種顏色的光。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述幀周期包括至少兩個(gè)子幀周期，所述兩個(gè)子幀周期中的每一個(gè)包括來自所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件中的每一個(gè)的至少一個(gè)脈沖。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中在一個(gè)時(shí)間內(nèi)只有所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件中的一個(gè)發(fā)光。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，所述設(shè)備還包括控制器，其與所述光閥相接，適用于接收代表圖像幀的數(shù)據(jù)并且適用于按照所述幀周期內(nèi)的數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)呈送給光閥，以幫助實(shí)現(xiàn)幀周期內(nèi)入射光向圖像承載光的調(diào)制；和通過在所述幀周期期間以脈沖方式激勵一個(gè)或多個(gè)發(fā)光器件多次，用所述入射光照射所述光閥，所述多個(gè)發(fā)光器件中的具有額定電流的至少一個(gè)發(fā)光器件是以與所述發(fā)光器件的數(shù)量與所述額定電流的乘積近似成正比的電流來脈沖激勵的；其中，所述多個(gè)發(fā)光器件分時(shí)使用同一所述光閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述以脈沖方式激勵一個(gè)或多個(gè)發(fā)光器件包括以脈沖方式激勵一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。
10.根據(jù)權(quán)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(gè)子幀周期內(nèi)，相繼以脈沖方式激勵至少第一發(fā)光器件、 第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件，所述至少第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件中的每一個(gè)發(fā)射從紅色、綠色和藍(lán)色中選取的一種顏色的光，其中脈沖被間隔開，以致在子幀周期之間存在沒有發(fā)光器件工作的緩沖期。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中在至少兩個(gè)子幀周期內(nèi)以脈沖方式激勵所述至少第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件包括在給定的子幀周期內(nèi)，以脈沖方式激勵各個(gè)所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件達(dá)相類似的持續(xù)時(shí)間和幅度這二者中選取的至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述方法還包括對包括紅色數(shù)據(jù)、綠色數(shù)據(jù)和藍(lán)色數(shù)據(jù)的光閥控制信號進(jìn)行同步，以致分別與所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件的脈沖對應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中對光閥控制信號進(jìn)行同步包括將紅色數(shù)據(jù)、綠色數(shù)據(jù)和藍(lán)色數(shù)據(jù)中的每一種數(shù)據(jù)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(yīng)的脈沖值以脈沖方式激勵所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件中相應(yīng)的一個(gè)的同時(shí)進(jìn)行的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中對光閥控制信號進(jìn)行同步包括在最早出現(xiàn)所述第一發(fā)光器件、第二發(fā)光器件和第三發(fā)光器件的相應(yīng)脈沖的時(shí)候?qū)⑺黾t色數(shù)據(jù)、綠色數(shù)據(jù)和藍(lán)色數(shù)據(jù)呈送給所述光閥。
15.一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括控制器，其適用于接收視頻信號和輸出代表與幀對應(yīng)的圖像的光閥控制信號；照明源，其包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光器件，所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光器件中的至少一個(gè)將會按照對應(yīng)于所述幀的多個(gè)脈沖產(chǎn)生入射光，所述發(fā)光器件中的具有額定電流的至少一個(gè)發(fā)光器件是以與所述發(fā)光器件的數(shù)量與所述額定電流的乘積近似成正比的電流來脈沖激勵的； 和光閥，其與所述控制器相接并且與所述照明源在光學(xué)上耦合，用來根據(jù)所述光閥控制信號將所述入射光調(diào)制成圖像承載光；其中，所述多個(gè)發(fā)光器件分時(shí)使用同一所述光閥。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括投影光學(xué)系統(tǒng)，其與所述光閥光耦合，用于接收所述圖像承載光和投影所述圖像。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述一個(gè)或多個(gè)發(fā)光器件包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)還包括視頻單元，其與所述控制器相接，用于輸出所述視頻信號。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)以視頻影片的形式投影一系列圖像。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述視頻單元包括由數(shù)字通用盤、集成電視調(diào)諧器和機(jī)頂盒組成的組中的一種。
21.一種設(shè)備，所述設(shè)備包括包括多個(gè)發(fā)光器件的照明源，所述多個(gè)發(fā)光器件用于以多個(gè)顏色的多個(gè)脈沖來發(fā)射入射光，所述多個(gè)發(fā)光器件中的具有額定電流的至少一個(gè)發(fā)光器件是以與所述發(fā)光器件的數(shù)量與所述額定電流的乘積近似成正比的電流來脈沖激勵的；以及光閥，與所述照明源在光學(xué)上相耦合，用于在所述多個(gè)發(fā)光器件中的每一個(gè)發(fā)光器件的幀周期中調(diào)制所述入射光；其中，所述多個(gè)發(fā)光器件分時(shí)使用同一所述光閥。
全文摘要
本發(fā)明提供了對投影系統(tǒng)中的發(fā)光器件進(jìn)行定序的方法和設(shè)備。本發(fā)明的實(shí)施方式包括涉及每幀以脈沖方式激勵一個(gè)或更多個(gè)發(fā)光器件多次的投影照明源的設(shè)備、方法和系統(tǒng)。
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(yōu)先權(quán)日2004年4月30日
發(fā)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