专利名称：用于将视频投射至屏幕上的系统和方法
技术领域：
本发明主要涉及将视频图像投射至屏幕上。更具体地，本发明 涉及一种在视频投射单元中用于降低高频振动(dither )的噪声的系 统，以及一种在投射视频时呈现降低高频振动的噪声的视频单元的
制造方法。
背景技术：
这部分想要向读者介绍本领域的多个方面，其可能涉及到下面 描述的和/或要求的本发明的多个方面。相信这个讨i仑在向读者才是供 方〈更更好地理解本发明的多个方面的背景信息是有帮助的。因此， 应当理解，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，，)是一种利用光半导体的显示技术，被称 为数字微镜设备("DMD")用于将视频投射至屏幕上。DMD典型 地包含在精微型枢纽(hinge )上安装的一排至少一百万或者更多的 微镜。这些微镜中的每一个都和屏幕上的一个被称为Y象素的点相关 联。通过改变这些微镜中的每一个所反射的光的总量，将视频投射
至屏幕上是可能的。特别是，通过电驱动安装微镜的这些枢纽中的 每一个，或者照亮屏幕上的一个点(即，"接通"特定的孩M竟)，或 者通过将光反射至屏幕旁边的某处来让那个特定的点变暗(即， "断开"樣"竟)是可能的。更进一步，通过改变特定孩"竟^^妾通的 时间总量，产生多种灰色色调是有可能的。举例来说，如果孩史镜被 4妻通比其^皮断开的时间要长，和那个特定孩"竟相关联的 <象素将具有
浅灰色；然而，如果特定微镜被断开的频率比其被接通的频率要高， 那个特定的像素将具有较深的灰色。以这种方式，可以通过每秒钟 将每个;f效4t接通或者断开几千次来产生纟见频。此外，通过在孩"竟上 闪烁色光而不是白光，生成数以百万计的彩色色调而不是灰色色调
是有可能的。
如上述提到的，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。然而，如上所述， 微镜可以是以枢纽进行安装的。这样，就存在对于接通或断开特定 微镜所固有的电的和机械的限制。例如，在当前一代DMD中，一 个微镜可以被接通的最小时间总量是大约15微秒。这个最小的时 间总量被称为最低有效位("LSB")。然而，后 一代DMD ^支术可以 降低这个最小时间阈值，其不能被消除，并且存在对应于将樣i镜接 通0秒至这个最小时间阈值(当前为15微秒)之间的某处的多个 色调。这些特定的色调对于基于DLP的视频单元提出了特定挑战。
高频振动(dithering)是一种克服上述挑战的方法。高频振动 包括通过快速地将孩i镜接通然后断开来混淆观众的视线，以致于观 众的头脑同时模糊了接通的色调和断开的色调(即，黑色)来形成 对应于将一个孩"急接通少于15微秒的色调。然而，高频才展动确实 增加了 DLP系统可以显示的色调的凄t量，其可以导致额外的p喿声， 被称为或者高频振动的噪声或者错误扩散噪声。这个高频振动的噪
声降〗氐电一见图片的质量并且在某些情况下甚至可以一皮 见众明显地 看到。降低这种高频振动的噪声正是所希望的。
发明内容
所才皮露的实施例涉及一种用于将一见频投射至屏幕上的系统和
方法。 一种一见频单元(10)可以包括色彩盘(14)、光源(12), #皮 配置用于在轮辐时间(spoke time)将光投射至色彩盘(14)、以及 数字微镜设备(18)，被配置用于将所投射的光(30)反射至屏幕 (26)上。该方法可以包括过禾呈将一l殳的白光(28)照射至色彩 盘(14)上的区域以产生带有色彩的光(30)(又称色光)，该区域 包括两个滤色器；将色光(30)从在数字微镜设备(18)上安排的 微镜反射出来；以及将所反射的色光(34)投射至屏幕(26)上。
在附图中
图1是根据本发明实施例被配置用于降低高频振动噪声的视频 单元的才匡图；以及
图2是才艮据本发明实施例一皮配置用于降低高频振动p喿声的色彩 盘的示意图。
具体实施例方式
下面将描述本发明的一个或多个具体实施方式
。致力于l是供这 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 —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,示出了根据本发明实施方式而被配置用于降 j氐高频振动噪声的碎见频单元的框图，并且通常用参考号10标明。
以一个实施方式，视频单元10可以包括数字光处理("DLP")投影 电详见。以另 一种实施方式，— 见频单元10可以包4舌基于DLP的—见频
才殳影4几或^:映才几。
-现频单元10可以包括光源12。光源12可以包括能够4殳射白色 或者是一般白色光28的灯或灯泡的任何合适的形式。在本领域内， 这种类型的灯或灯泡是为大家所熟知的，就不需要再进一步地详细 描述。以某一实施方式，光源12被配置用于将白光28投射、照射、 或者聚焦到如下面进一步所描述的一个静态位置中。
如图1中示出的，示例性—见频单元10还包4舌在光—见线上和光 源12对准的色彩盘14。图2是根据本发明实施方式而被配置用于 降^^高频-振动噪声的色彩盘14的示意图。色彩盘14可以包4舌在以 色彩盘14上的弓形区域排列的多个滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a以及44b。具体来说，以图示的实施方式，色彩盘14包括纟皮配 置用于将白光28转化成光的三原色中的一种(红、乡录或蓝)的滤 色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a以及44b。尤其是，色津j盘14的图 示的实施方式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。本4页i或普iii支术人员 一夸 意识到，以#齐4乂的实施方式，可以更4奐滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a和44b中的特定色彩或更换滤色器的数量。例如，以一个替代 的实施方式，色彩盘14可以仅包括一个红色滤色器40a， 一个绿色 滤色器42b，以及一个蓝色滤色器44a。以此实施方式，由滤色器 44a、 44b和44c所占用的弓形区i或比图2中4翁述的滤色器40a、 42b
以及44a大约长两倍(沿色彩盘14的圆周所测量的)。以另一个实 施例中，滤色器40a、杨、42a、 42b、 44a以及44b,由视频单元 10的配置和功能而定，可以占用色彩盘的或多或少的表面积。
止匕夕卜，色彩盘14可以包4舌每个滤色器40a、 40b、 42a、 42b、
44a以及44b之间的边界。由于这些边界类似于專仑(盘)的辐条， 古文它4门;f尤泮皮一尔为寿仑净畐46a、 46b、 48a、 48b、 50a以、及50b。侈'J^口， 图2示出了三种專仑辐黄色(即，红-纟录)4仑辐46a和46b、青色 (即，纟录-蓝)4仑辐48a详口 48b,以及品红色(即，蓝-纟工)4仑辐 50a和50b。
接下来转到滤色器14的操作，每个滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a以及44b都被设计用于将由光源12所生成的白光28转化成色 光30。尤其，色彩盘14可以一皮配置用于环绕其中心点52以逆时4十 方向快速地旋转。以某一个实施方式，色彩盘14每秒钟S走4争60次。 如上所述，光源12可以一皮配置用于在色彩盘14处聚焦白光28。在 背离光源12的色彩盘14的相反面上，可存有集成器(integrator) 15，它也—皮称作光隧道(light tunnel )。以一个实施方式，集成器15 被配置用于均匀地延伸穿过数字微镜设备("DMD") 18表面的色 光30。这样，本4页i或才支术人员将会意识到，4寺一皮DMD 18所反射以 产生纟见频的大部分光和可能所有的光都将传输穿过集成器15。
由于集成器15是固定的且色彩盘14旋转，将要进入集成器15 的光才尤可以—皮图示为固定区i或54,它环绕色彩盘14而以与其S走專争 方向相反的方向^走转。例如，当色彩盘14以逆时4十方向51 S走4争时， 固定区域54以顺时针方向53 ^走转穿过每个滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a以及44b。这才羊，本领域4支术人员 一夺iL识到，当固定区i或 54传输穿过每个滤色器40a、楊、42a、 42b、 44a以及44b日于，进 入集成器15的色光30将随着色彩盘14每旋转一圏而快速地进4亍 从红色到绿色到蓝色到红色到绿色到蓝色的改变。换句话说，因为
光源12是静止的，色彩盘14的逆时针旋转使得固定区域54以顺 时针方向53穿过色彩盘的这些颜色而旋转。以^,代的实施方式， 色彩盘14自身可以以顺时针方向53旋转。本领域技术人员将意识 到，固定区域54的大小和形状仅仅是示例性的。以替代的实施方 式，固定区i成54的大小和形爿犬可以依才居系统的光学i殳计而不同。
纟求而，当固定区i或54 4专车lT穿过每个寿仑寿畐46a、 46b、 48a、 48b、 50a以及50b时，进入集成器15的色光30的颜色将是不一致的。 尤其地，当固定区域54穿过46a、 46b、 48a、 48b、 50a以及50b
中的一个特定轮辐的边缘时，进入集成器15的色光30将包括两种 不同颜色的光。这些时刻(当两种不同颜色的光正进入集成器15 时) 一皮称为4仑辐时刻。在又一个实例中，当固定区i或54穿过4仑辐 46a而进入到绿色滤色器42a时，红光的百分比将降低，且绿光的 百分比将增加，直到进入集成器15的色光30全部由绿光(即，固 定区域54完全从红色滤色器40a进入到绿色滤色器42a中)所组 成。然后，色光30的颜色就将一直保持绿色，直到固定区域54穿 过4仑丰畐48a。
由于在这些l仑辐时间，进入集成器15的色光30的颜色是不一 致的，故，传统DLP处理器就一皮配置用于在这些4仑辐时间关闭DMD 18上的所有微镜。正如下面将要进一步描述的，本发明的实施方式 包括在一个轮辐时间接通DMD 18的一个或多个微镜以降低高频振 动的噪声。
现在回到图1，视频单元IO还包括在集成器的光学视线内排列 的数字光处理("DLP")电路板。DLP电路板可以包括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的、电 驱动的枢纽上的多至一百万或者更多的微镜，该枢纽使微镜能在接 通4立置,口断开^f立置之间进4亍倾杀牛。以图示的实施方式，DMD 18还 一皮井禹合至处理器20。以某一个实施方式，处理器20可以4矣4欠纟见频输入并且如下面更详细描述的，指引DMD 18上的孩M竟4妄通或断开， 以便适合于产生视频图像。以替代的实施方式，可以将处理器20 置于^L频单元10中的其它地方。
由接通的微镜所反射的色光30 (由引用号34标记)被反射至 冲更影透4竟24，然后，就一皮4殳射至屏幕26用于乂见看。另一方面，由 断开的微镜所反射的色光(由引用号32标记)则被指引到屏幕26 旁边的一见频中的其他地方，例如，光吸收器22。以这种方式，当微 镜被断开时，与此断开的微镜相对应的、屏幕26上的像素不接收 所投射的色光30。
如上所述，色光30每秒钟多次地快速从红色变化到绿色变化 到蓝色，然后再变回到红色。当DMD 18接收这一快速改变的色光 30的光束(流)时，DMD 18上的微镜被快速地指引到接通或断开 以产生#见频图{象。以某一个实施方式，这个方向由处理器20i殳置。 调整微镜这一快速接通和断开的过程，以匹配色光30中的颜色序 列。例如，当色光30是红色时，孩i4竟冲妄通或断开以^f更适合于生成 净争定浮见频帧的红色色调(shade )。举例来"i兌，3o果在那一帧期间:;殳 有红光一皮冲史射至一个特定的^象素，那么，某一个孩"竟就可开启25 微秒以将红色色调提供给其相关联的像素，而另一个微镜可接通30 微秒以将另一个红色色调提供给不同的像素，同时，由于色彩盘14 彻底旋转，还有另一个樣"竟则可完全关闭。以相似的方式，当色光 30是绿色或蓝色时(如果需要的话)，微镜分别生成绿色色调和蓝 色色调。
因为这些不同颜色的光正快速地改变着(例如，每秒钟60次)， 故，观众看到由屏幕26上的光的三原色形成的聚合图像。例如， 为特定的像素产生特定的色调，对应于那个特定像素的微镜可以接 通20微秒红光，22微秒绿光，以及17微秒蓝光。另外，^f敛镜可以 接通20微秒红光以及20微秒蓝光，但使绿光保持关闭。本领域技
术人员将意识到，通过改变微镜接通的时间长度，就能够投射数以 百万计的颜色组合。
然而，如上所述，如果特定色调对应于将微镜接通少于15微 秒(即，色调比等于15孩i秒的光要暗)，则，那个特定色调不能以 上面描述的方式进行冲更射。然而，有一种纟支术是通过高频4展动来产 生这些比4交暗的色调。
在高频振动的过程中，对应于较暗色调l象素的特定孩"竟可以l又 在色光30是特定颜色的一段时间被接通。举例来说，如果视频单 元10想用与8 -微秒红光相对应的色调来投射l象素，对应于那个特 定像素的微镜就可以被配置用于在一视频帧期间接通16樣i秒的红 光，并且在随后的^见频帧断开。这样，16樣i秒的红色色调与缺少红 色(自所断开的一,殳时间)就可以达到某一平均值，并且显现纟合只见 众似乎就是对应于8 ^:秒红光的单个红色色调。虽然这个4支术用于 仿真特定色调是有效的，但为获得较低的平均亮度，既按时间又以 空间来接通和断开像素就可能产生高频4展动的噪声。如上所述，这 种高频振动噪声可能降低图像的质量。
降低这种高频振动噪声的一种技术是使用在某一个轮辐时间 所产生的色光30以生成经高频4展动的颜色。本领域坤支术人员将意 识到，较高亮度的光比较低亮度的光产生更大的高频振动噪声。这 样，以某一实施方式，如果在4仑辐时间;陂转换后的颜色的亮度比净皮 转换前的颜色的亮度小，那么，为了高频振动，进入集成器15的 色光30在特定轮辐时间就代替穿过滤色器40a、 40b、 42a、 42b、 44a和44b之一单独进4亍才殳射的色光30而祐 使用。以这种方式，通 过将一定百分比的较低亮度的光混进用于高频振动的色光30中就 有可能降低这种高频振动噪声，这是因为用于高频振动的色光的平 均亮度比被转换前的色光的亮度要小。以另一实施方式，在轮辐时 间所生成的色光30仅被用于高频振动绿光的色调，因为绿光比红
光和蓝光这两者具有更大的亮度。尤其，如果想得到对应于将微镜
接通少于15微秒的绿光的色调，当固定区域54 (参见图2)正传 输穿过或者4仑辐48a或者48b时所产生的色光30就一皮用于高频振 动。以某一实施方式，被用于高频振动的色光30是包含大约70% 的绿光和3 0 %的蓝光的青色光。
再回到图1 ，视频单元10还可以包括才更影透4竟24以用于将/人 DMD 18所反射的光投射至屏幕26上。以某一实施方式，4殳影透镜 24通过延伸接通的光34来覆盖屏幕26的相当大的面积以便于所接 通的光34的投射。以替代的实施方式，屏幕26可以不是—见频单元 10的一部分。例如，屏幕26可以一皮安装在墙上，并且，碎见频单元 10可以包括被配置用于将视频穿过房间而投射至屏幕26上的投影 机。
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+务改和^齐换形 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。
权利要求
1.一种用于将图像投射至屏幕上的方法，包括将一般的白光(28)照射穿过色彩盘(14)上的一个区域以产生色光(30)，所述区域包括两个滤色器；从在数字微镜设备(18)上布置的微镜中将所述色光(30)反射出来；以及将所反射的色光(34)投射至屏幕(26)上。
2. 根据权利要求1所述的方法，包括生成一般的白光(28)。
3. 才艮据权利要求1所述的方法，其中，照射所述一般的白光(28) 包括将所述一般的白光(28 )照射穿过所述包含绿色滤色器(42a 或42b )禾口蓝色滤色器(44a或44b )的区i或。
4. 根据权利要求1所述的方法，包括高频振动所述色光(30)。
5. 根据权利要求1所述的方法，包括将所反射的色光(34)投射 至所述屏幕(26)上的像素。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中，从所述微镜中将所述色光(30)反射出来包括从所述微镜中将青色色光反射出来。
7. —种视频单元(10 ),包括色彩盘(14);光源(12),被配置用于在轮辐时间将光投射穿过所述色 彩盘(14);以及 数字微镜设备(18),被配置用于将所投射的光(30)反 射至屏幕(26)上。
8. 根据权利要求7所述的视频单元(10)，包括透镜(24)，用于将 所反射的光(34)投射至所述屏幕(26)上。
9. 根据权利要求7所述的视频单元(10)，包括处理器(20)，被配 置用于指引所述数字微镜设备(18)上的微镜以将所投射的光(30)反射至所述屏幕(26)上。
10. 根据权利要求7所述的视频单元(10 )，其中，所述视频单元(10 ) 包括数字光处理电视。
11.根据权利要求7所述的视频单元(10 ),其中，所述^见频单元(10 ) 包括lt字光处理冲更影才几。
12. 才艮据纟又利要求7所述的一见频单元(10 )，包括集成器(15 )。
13. 根据权利要求7所述的视频单元(10),其中，所述数字微镜设 备(18 )被配置用于反射基本为绿的光，其中，通过将所述一般 的白光(28)传输穿过含有绿色滤色器(42a或42b)和蓝色滤 色器(44a或44b)的所述色彩盘(14)的一部分，来生成所述 基本为绿的光。
14. 根据权利要求7所述的视频单元(10),包括光吸收器(22)， 一皮配置用于吸收未一皮才殳射至所述屏幕(26)上的光(32)。
15. —种一见频单元(10 )，包括照射装置，用于将一^L的白光(28 )照射穿过色彩盘(14 ) 上的一个区域以产生色光(30)，其中，所述区域包括两个滤 色器；反射装置，用于将所述色光(30 )从在数字微镜i殳备(18 ) 上布置的微镜中反射出来；以及投射装置，用于将所反射的色光(34)投射至屏幕(26)上。
16. 根据权利要求15所述的视频单元(10)，包括生成装置，用于 生成所述一^1的白光(28)。
17. 根据权利要求15所述的视频单元(10)，其中，用于照射所述一 i&的白光(28)的所述照射装置适配于将所述一^:的白光(28) 照射穿过绿色滤色器(42a或42b )和蓝色滤色器(44a或44b )。
18. 根据权利要求15所述的视频单元(10)，包括高频振动装置， 用于高频才展动所述色光(30)。
19. 根据权利要求15所述的视频单元(10),包括投射装置，用于 将所反射的色光(34)投射至所述屏幕(26)上的像素。
20. 根据权利要求15所述的视频单元(10)，其中，所述色光(30)包括青色光。
全文摘要
所披露的实施例涉及一种用于将视频投射至屏幕上的系统和方法。一种视频单元(10)可以包括色彩盘(14)、光源(12)，被配置用于在轮辐时间将光投射至色彩盘(14)、以及数字微镜设备(18)，被配置用于将所投射的光(30)反射至屏幕(26)上。该方法可以包括过程将一般的白光(28)照射至色彩盘(14)上的区域以产生带有色彩的光(30)(又称“色光”)，该区域包括两个滤色器；将色光(30)反射出在数字微镜设备(18)上所安排的微镜；以及将所反射的色光(34)投射至屏幕(26)上。
文档编号H04N9/31GK101180890SQ200680018007
公开日2008年5月14日 申请日期2006年1月9日 优先权日2005年3月24日
发明者布伦特·威廉·霍夫曼 申请人:深圳Tcl新技术有限公司