CN101233764A

CN101233764A - 用于补偿轮辐光的系统和方法

Info

Publication number: CN101233764A
Application number: CNA2006800274202A
Authority: CN
Inventors: 布伦特·威廉·霍夫曼
Original assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd; TTE Technology Inc
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: EP1915873A1; US20070035703A1; EP1915873B1; US20080291341A1; WO2007014792A1; US7762675B2; US7410262B2; CN101233764B

Abstract

公开的实施例涉及用于补偿视频单元(10)中的轮辐光的系统和方法。更具体地，提供了一种方法，包括：测量色轮(14)的非轮辐时间期间的第一光水平以产生非轮辐光水平；以及基于所测量的非轮辐光水平来设置轮辐光补偿值。还提供了一种视频单元(10)，包括：光源(12)，被配置为在色轮(14)的非轮辐时间期间产生第一光水平；光电二极管组件(26)，被配置为测量第一光水平，以产生非轮辐光水平；以及处理器(20)，被配置为基于非轮辐光水平来设置轮辐光补偿值。

Description

用于补偿轮辐光的系统和方法

技术领域

本发明大体涉及将视频图像投射到屏幕上。更具体地，本发明涉及视频投射单元中的一种轮辐光恢复技术(spoke light recoverytechnique)。

背景技术

这部分旨在向读者介绍本领域的各个方面，其可以涉及以下所描述的和/或要求的本发明的多个方面。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以利于更好地理解本发明的多个方面。因此，应该理解，将被读到的这些综述是就此而论的，并不认为是现有技术。数字光处理(“DLP”)是一种采用光学半导体的显示技术，通常被称为数字微镜器件(“DMD”)，其用于将视频投射到屏幕上。DMD通常包含安装在微型枢纽(hinge)上的一排至少一百万或更多的微镜(microscopic mirror)。这些微镜中的每一个均与屏幕上的一个被称为像素的点相关联。通过改变这些微镜中的每一个所反射的光的总量，有可能将视频投射到屏幕上。特别地，通过电驱动这些枢纽安装的微镜中的每一个，或者照亮屏幕上的一点(即，“接通”特定的微镜)，或者通过将光发射至屏幕旁边的某处来使该特定的点变暗(即，“断开”该微镜)是可能的。进一步地，通过改变特定微镜被接通的时间总量，产生多种灰色色调是可能的。例如，如果微镜被接通的时间比其被断开的时间长，则与那个特定微镜相关联的像素将具有浅灰色；然而，如果特定微镜被断开比其被接通更加频繁，则那个特定像素将具有较深的灰色。以这种方式，通过每秒将每个微镜接通或断开几千次来产生视频。此外，通过在多个微镜上连续闪耀红色、绿色、及蓝色而不是白光，产生数以百万计的色调(shade)或颜色而不是灰色色调。

如上所述，特定像素的色调可以部分地由对应于那个像素的微镜或者被接通或者被断开的时间长度来决定。可以利用被称作最低有效位(“LSB”)的测量结果来使色调量化。例如，通常将DMD配置为利用连续变得更亮的0和255之间的每个色调显示从断开(0LSB)到全部接通(256LSB)的256个色调。通过组合红光、绿光、及蓝光(即，光的原色)的各个LSB，产生各种不同的颜色色调是可能的。例如，一种颜色色调可以由30LSB的红光、150LSB的绿光、及85LSB的蓝光形成，另一种色调可以由212LSB的红光、156LSB的绿光、及194LSB的蓝光形成，等等。由于连续并快速地闪耀三种颜色的光，所以观看者看见由三种不同颜色的光形成的单一的光色调。

一种用于产生有色光的连续流的技术是利用色轮。色轮通常包括围绕轮子的圆周排列的红色、绿色、蓝色、红色、绿色、蓝色的6个滤色器。通过在色轮的圆周照耀白光并旋转色轮，产生红光、绿光、及蓝光的连续流是可能的。然而，当有色光在多个原色之间转变时，有色光会变得暂时不一致。由于颜色中的这种变化，在这些转变(被称为轮辐(spoke)时间)期间产生的光不能被采用。

然而，在一些情况下，可以采用一种被称为轮辐光恢复(“SLR”)的技术，以利用在轮辐时间期间产生的光。具体地，如果像素的红光、绿光、及蓝光成分的色调均高于阈值LSB值(例如，150)，则可以采用在轮辐时间期间产生的光。尽管SLR可以提高对于一些光色调的光输出，但是，在视频显示从非SLR色调切换到SLR色调时，光输出上的这种提高会在光输出中产生突然增加。传统的SLR系统在采用SLR时，通过将非轮辐光减少固定量来补偿光输出中的这种提高。然而，由于光源老化，光源产生的光量会改变，固定的补偿不能对这些变化进行适应。

用于轮辐光补偿的改进的方法和系统是所期望的。

发明内容

以下阐述了与公开的实施例的范围匹配的一些方面。应该理解，提出这些方面仅用于向读者提供本发明可能采用的一些形式的简短概要，这些方面并不用于限制本发明的范围。实际上，本发明可以包括在以下没有阐述的多个方面。

所公开的实施例涉及用于补偿视频单元中的轮辐光的系统和方法。更具体地，提供了一种方法，包括：测量色轮的非轮辐时间期间的第一光水平(level)以产生非轮辐光水平；以及基于所测量的非轮辐光水平来设置轮辐光补偿值。还提供了一种视频单元，包括：光源，被配置为在色轮的非轮辐时间期间产生第一光水平；光电二极管组件，被配置为测量第一光水平以产生非轮辐光水平；以及处理器，被配置为基于非轮辐光水平来设置轮辐光补偿值。

附图说明

在阅读以下详细的描述并参考以下如图时，本发明的多个优点会变得显而易见，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的被配置为用于计算轮辐光补偿值的视频单元的框图；

图2是根据本发明的实施例的色轮的示意图；

图3是根据本发明的实施例的被配置为用于计算轮辐光补偿的光电二极管组件的示意图；以及

图4是示出根据本发明的实施例的用于计算轮辐光补偿的一个示例性的程序的流程图。

具体实施方式

下面将描述本发明的一个或多个具体实施例。致力于提供这些实施方式的简明扼要的描述，而并不在本说明书中描述实际实现的所有特性。应当意识到，在这种实际实施的任一开发中，如在任一工程或设计项目中，必须作出许多针对实施的决定以实现开发者的特定目的，例如，遵照与系统相关的和与商业相关的限制，从一个实现到另一个这些限制可以改变。此外，应当意识到，这种开发的努力可能是复杂且费时的，但对受益于本公开的那些普通技术人员来说，仍将是设计、制造以及生产的例行程序。

首先，转向图1，示出了根据本发明的实施例的被配置为用于计算轮辐光补偿值的视频单元的框图，并且通常用参考标号10来表示该视频单元。在一个实施例中，该视频单元10可以包括数字光处理(“DLP”)投影电视机。在另一个实施例中，该视频单元10可以包括基于DLP的视频投影机或放映机。在又一个实施例中，视频单元10(具有改进)可以是液晶二极管(“LCD”)投影电视机或其他形式的投影显示器。

视频单元10可以包括光源12。光源12可以包括能够投射白光或大体白光28的任意适当形式的灯或灯泡。在一个实施例中，光源12可以包括金属卤化物、水银蒸汽、或超高性能(“UHP”)灯。在一个实施例中，光源12被配置为将白光28投射、照射、或聚焦到如下面将进一步描述的一个静止的位置中。

如图1所示，示例性的视频单元10还包括在光学视线上与光源12对准的色轮14。图2是根据本发明的实施例的色轮14的示意图。色轮14可以包括在以色轮14上的弓形区域排列的多个滤色器40a、40b、42a、42b、44a、及44b。具体地，在示出的实施例中，色轮14包括被配置为将白光28转换为光的三原色中的一种(红色、绿色、或蓝色)的滤色器40a、40b、42a、42b、44a、及44b。具体地，示出的色轮14的实施例包括两个红色滤色器40a和40b、两个绿色滤色器42a和42b、以及两个蓝色滤色器44a和44b。

应该理解，在替代的实施例中，可以改变滤色器40a、40a、42a、42b、44a、及44b的具体颜色，或者可以改变滤色器的数目。例如，在一个替代实施例中，色轮14可以仅包括一个红色滤色器40a、一个绿色滤色器42b、及一个蓝色滤色器44a。在该实施例中，被滤色器44a、44b、及44c占据的弓形区域可以是图2所示的滤色器40a、42b、及44a的大约两倍长(沿着色轮14的圆周所测量的)。在又一个实施例中，依赖于视频单元10的配置和功能，滤色器40a、40b、42a、42b、44a、及44b可以占据或多或少的色轮表面积。

另外，色轮14可以包括每个滤色器40a、40b、42a、42b、44a、及44b之间的边界。这些边界由于其相似于轮子的轮辐而被称为轮辐46a、46b、48a、48b、50a、及50b。例如，图2示出了三种轮辐：黄色(即，红色-绿色)轮辐46a和46b、青色(即，绿色-蓝色)轮辐48a和48b、以及品红色(即，蓝色-红色)轮辐50a和50b。

接下来，转向色轮14的操作，滤色器40a、40b、42a、42b、44a、及44b中的每一个均被设计为将由光源12产生的白光28转换为有色光30。具体地，色轮14可以被配置为绕其中心点52沿着逆时针方向51快速旋转。在一个实施例中，色轮14每秒旋转60次。如上所述，光源12可以被配置为将白光28聚焦在色轮14上。在远离光源12的色轮的相反侧上，可以有积分器(integrator)15，积分器还被称为光隧道(light tunnel)。在一个实施例中，积分器15被配置为将有色光30均匀地分散在数字微镜器件(“DMD”)18的表面上。同样地，本领域的技术人员将理解，将被DMD18反射以产生视频的大部分以及可能全部的光都将经过积分器15。

由于积分器15是固定的而色轮14旋转，因此将要进入积分器15的光就可以被示为绕着色轮14沿着与色轮旋转的方向相反的方向旋转的固定区域54。例如，在色轮14沿着逆时针方向51旋转时，固定区域54沿着顺时针方向53旋转经过每个滤色器40a、40b、42a、42b、44a、及44b。同样地，本领域的技术人员将认识到，在固定区域54经过每个滤色器40a、40b、42a、42b、44a、及44b时，进入积分器15的有色光30将随着色轮14每旋转一圈而快速地从红色变到绿色变到蓝色变到红色变到绿色变到蓝色。换句话说，由于光源12是静止的，因此色轮14的逆时针旋转会使固定区域54沿着顺时针方向53旋转经过色轮的这些颜色。在替代的实施例中，色轮14本身可以沿着顺时针方向53旋转。本领域的技术人员会理解固定区域54的大小和形状仅是说明性的。在替代的实施例中，固定区域54的大小和形状可以根据系统的光学设计而不同。

然而，在固定区域54经过轮辐46a、46b、48a、48b、50a、及50b中的每一个时，进入积分器15的有色光30的颜色是不一致的。具体地，在固定区域54跨过轮辐46a、46b、48a、48b、50a、及50b中的一个特定轮辐的边缘时，进入积分器15的有色光30将包括两种不同颜色的光。这些时间(在两种不同颜色的光进入积分器15时)被称为轮辐时间。在另一个实例中，在固定区域54跨过轮辐46a而移动到绿色滤色器42a中时，红光的百分比将降低，而绿光的百分比将增加，直到进入积分器15的有色光30全部由绿光组成(即，固定区域54彻底离开了红色滤色器40a，而完全进入到绿色滤色器42a中)。则有色光30的颜色将保持一直保持绿色，直到固定区域54跨过轮辐48a。

因为在轮辐时间期间进入积分器15的有色光30的颜色不一致，所以传统的DLP系统可以被配置为在这些轮辐时间中断开DMD 18上的所有微镜。但是，视频单元10可以被配置为在适当的情况下通过采用轮辐光恢复(“SLR”)技术来利用在轮辐时间期间产生的有色光。如果特定像素的色调包括均高于阈值最低有效位(“LSB”)水平的红光、绿光、及蓝光水平，则SLR使得视频单元10能够对该特定像素采用在轮辐时间期间产生的光。在一个实施例中，如果对应于特定像素的红光、绿光、及蓝光均大于或等于150 LSB，则视频单元10被配置为对该特定像素采用SLR。进一步地，为了有利于从非SLR更平滑地过渡到SLR(反之亦然)，视频单元可以被配置为减去在非轮辐时间期间产生的光的一些部分，以补偿轮辐时间期间的附加光输出。该补偿因数被称为轮辐光补偿值。以下将参考图3和图4进行进一步的描述，视频单元10可以被配置为用于动态校准其轮辐光补偿值。

现在返回到图1，视频单元10还可以包括安排在积分器的光学视线内的数字光处理(“DLP”)电路板16。DLP电路板16可以包括DMD 18和处理器20。如上所述，DMD 18可以包括安装在显微镜似的、电驱动枢纽上的多个微镜，枢纽使得多个微镜能够在接通位置和断开位置之间倾斜。在示出的实施例中，DMD 18还连接到处理器20。在一个实施例中，处理器20可以接收视频输入并(以下将进一步详细描述)指示DMD 18上的多个微镜接通或断开，以适合于产生视频图像。在替代的实施例中，处理器20可以位于视频单元10中的其他位置。

从接通的微镜反射的有色光30(以参考标号34标记)被反射到投影透镜组件24，然后被投射在屏幕28上用于观看。另一方面，被断开的微镜(标有参考标号32)反射的有色光被射向了除了屏幕26之外的视频中的其他地方，例如，光吸收器22。以这种方式，在断开微镜时，屏幕26上对应于断开的微镜的像素不接收投射的有色的光30。

如图1所示，视频单元10还可以包括光电二极管组件26。在一个实施例中，光电二极管组件26可以安装在视频单元10的过扫描区域中。然而，在替代的实施例中，光电二极管组件26可以位于视频单元10内的其他适合的位置。如图1所示，光电二极管组件26可通信(communicatively)地连接至处理器20。同样地，在以下更加详细描述的一个实施例中，处理器20可以被配置为发起和/或控制轮辐光补偿校准程序(见图4)，并被配置为接收和/或计算轮辐光补偿值。

图3是根据一个实施例中的光电二极管组件26的示意图。如以下将要进一步详细描述的，光电二极管组件26可以被配置为在采用SLR时执行轮辐光补偿校准程序，以计算用于供视频单元10使用的轮辐光补偿值。如图3所示，光电二极管组件26可以包括红色光电二极管68a、绿色光电二极管60b、及红蓝色光电二极管60c。可以理解，光电二极管60a、b、及c可以被配置为基于光的亮度将接收到的光转换为电压。具体地，红色光电二极管60a可以被配置为检测红光，并基于检测到的红光的亮度将检测到的红光转换为电压。类似地，光电二极管60b和60c可以被配置为分别将检测到的绿光和蓝光的水平转换为电压。

可以将由光电二极管60a、b、及c产生的电压传送到可以对电压进行放大的运算放大器62a、62b、及62c。然后可以将放大后的电压传送到模拟/数字变换器64，模拟/数字变换器将由光电二极管60a、b、及c产生的以及由运算放大器62a、b、及c放大的模拟电压变换为数字值。然后模拟/数字变换器64可以将数字值输出到比较电路66，比较电路被配置为基于以下将要参考图4所描述的内容确定用于红光、绿光、及蓝光的轮辐光补偿值68。

接下来，转向图4，示出了根据一个实施例的示例性的轮辐光补偿校准程序70的流程图。在一个实施例中，可以由视频单元10来执行程序70。如图4所示，如块72所示，可以通过利用红色、绿色、及蓝色轮辐光来照射光电二极管组件来开始程序70。接下来，如块74所示，光电二极管组件26可以从对应于红色、绿色、及蓝色轮辐光的亮度的光电二极管的读取电压。如块76所示，一旦读取，则视频单元10可以将对应于来自光电二极管的轮辐光的电压存储到位于DLP电路板16上的光电二极管组件26之中的存储器中，或者存储到位于视频单元10之内的另一个适合的位置中。

如块78所示，视频单元10还可以利用非轮辐光照射光电二极管组件26中的光电二极管。如块80所示，在照射光电二极管组件26中的光电二极管时，光电二极管组件26可以从光电二极管60a、60b、及60c读取相应的电压。接下来，如块82所示，比较电路66可以将对应于非轮辐光的电压与所存储的轮辐光的电压进行比较。

如果对应于非轮辐光的电压与所存储的对应于轮辐光的电压不匹配(块84)，则视频单元10可以对非轮辐光水平进行调整，并重复块78-84，直到对应于非轮辐光的电压与所存储的来自于轮辐光的电压匹配到误差裕度之内(如块86所示)。例如，如果非轮辐光电压大于轮辐光电压，则视频单元10可以降低轮辐光水平(即，降低非轮辐LSB)。类似地，如果轮辐光电压大于非轮辐光电压，则视频单元10可以增加非轮辐LSB以增加非轮辐光的量。

如块88所示，一旦两个电压匹配，则视频单元10可以将轮辐光补偿值设置为等于非轮辐光的光水平(例如，LSB)。一旦进行了设置，在视频单元10使用SLR时，就可以采用该轮辐光补偿值。

虽然已经通过附图中的实例示出了具体的实施例，并且将在本文进行详细的描述，但是本发明能允许各种各样的修改和替换形式。然而，应当理解，并不意味着本发明被限制为所披露的特定形式。相反地，本发明是覆盖落入由下面附加的权利要求所限定的本发明的范围和精神内的所有的修改、等同以及替换。

Claims

1.一种方法，包括：

测量色轮(14)的非轮辐时间期间的第一光水平，以产生非轮辐光水平；以及

基于测量的所述非轮辐光水平设置轮辐光补偿值。

2.根据权利要求1所述的方法，包括：

在所述色轮(1 4)的所述非轮辐时间期间利用光照射光电二极管(62)。

3.根据权利要求1所述的方法，包括：

测量所述色轮(14)的轮辐时间期间的第二光水平以产生轮辐光水平，其中，设置所述轮辐光补偿值包括基于测量的所述轮辐光水平来设置所述轮辐光补偿值。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，设置所述轮辐光补偿值包括将测量的所述非轮辐光水平调整为与测量的所述轮辐光水平近似匹配。

5.根据权利要求1所述的方法，包括照射红色光电二极管(60a)、绿色光电二极管(60b)、及蓝色光电二极管(60c)，其中，设置所述轮辐光补偿值包括设置红色轮辐光补偿值、绿色轮辐光补偿值、及蓝色轮辐光补偿值。

6.根据权利要求1所述的方法，包括基于所述轮辐光补偿值来减少所述色轮(14)的非轮辐时间期间产生的光。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，测量第一光水平包括测量在所述非轮辐时间期间由光电二极管(62)产生的电压。

8.根据权利要求1所述的方法，包括基于所述轮辐光补偿值来减少投射到屏幕(28)上的图像的亮度。

9.一种视频单元(10)，包括：

光源(12)，被配置为在色轮(14)的非轮辐时间期间产生第一光水平；

光电二极管组件(26)，被配置为测量所述第一光水平以

产生非轮辐光水平；以及

处理器(20)，被配置为基于所述非轮辐光水平来设置轮辐光补偿值。

10.根据权利要求9所述的视频单元(10)，其中，所述光电二极

管组件包括光电二极管(60a)。

11.根据权利要求9所述的视频单元(10)，其中，所述光电二极管组件(26)被配置为测量所述色轮(14)的轮辐时间期间的第二光水平以产生轮辐光水平，以及其中，所述处理器(20)被配置为基于测量的所述轮辐光水平来设置所述轮辐光补偿值。

12.根据权利要求11所述的视频单元(10)，其中，所述处理器(20)被配置为将测量的所述非轮辐光水平调整为与测量的所述轮辐光水平近似匹配。

13.根据权利要求9所述的视频单元(10)，其中，所述光电二极

管组件(24)包括红色光电二极管(60a)、绿色光电二极管

(60b)、及蓝色光电二极管(60c)。

14.根据权利要求9所述的视频单元(10)，包括被配置为反射所述第一光水平的数字微镜器件(18)。

15.根据权利要求9所述的视频单元(10)，其中，所述数字微镜器件被配置为：

减少所述第一光水平的亮度；以及

将减少后的所述第一光水平投射到屏幕(28)上。

16.一种视频单元(10)，包括：

用于测量色轮(14)的非轮辐时间期间的第一光水平以产生非轮辐光水平的装置；以及

用于基于测量的所述非轮辐光水平来设置轮辐光补偿值的装置。

17.根据权利要求16所述的视频单元(10)，包括：

用于测量所述色轮(14)的轮辐时间期间的第二光水平以产生轮辐光水平的装置，其中，设置所述轮辐光补偿值包括基于测量的所述轮辐光水平来设置所述轮辐光补偿值。

18.根据权利要求17所述的视频单元(10)，包括用于将测量的所述非轮辐光水平设置为与测量的所述轮辐光水平近似匹配的装置。

19.根据权利要求16所述的视频单元(10)，包括用于照射红色光电二极管(60a)、绿色光电二极管(60b)、及蓝色光电二极管(60c)的装置，其中，设置所述轮辐光补偿值包括：设置红色轮辐光补偿值、绿色轮辐光补偿值、及蓝色轮辐光补偿值。

20.根据权利要求16所述的视频单元(10)，其中，用于测量所述第一光水平的装置包括用于测量在所述非轮辐时间期间由光电二极管(62)产生的电压的装置。