一種用于減輕在利用場(chǎng)序色彩生成原理的顯示系統(tǒng)中出現(xiàn)的不合需要的彩色圖像分離偽像的機(jī)構(gòu)。通過適當(dāng)減小圖像信息撞擊移動(dòng)視網(wǎng)膜的時(shí)間間隔，使得該圖像的相應(yīng)紅色、綠色和藍(lán)色成分落在移動(dòng)視網(wǎng)膜上的不同位置不再超過視網(wǎng)膜視錐或棒狀體的直徑，該分離的起因得以消除且圖像如期望地變得單一：眼睛觀看圖像如同所有成分同時(shí)到達(dá)一樣。將光發(fā)射截?cái)喑筛痰臅r(shí)間幀需要對(duì)成像光強(qiáng)的補(bǔ)償性增大，使得撞擊視網(wǎng)膜的凈光子通量隨時(shí)間的平均保持不變。該機(jī)構(gòu)可用于使用離散紅光源、綠光源和藍(lán)光源的系統(tǒng)以及基于色輪的系統(tǒng)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)一般涉及顯示
，尤其涉及在基于投影的系統(tǒng)或直觀式系統(tǒng)中利用場(chǎng)序色彩原理來生成色彩信息的顯示器。背景信息使用場(chǎng)序色彩技術(shù)來生成色彩的顯示系統(tǒng)(基于投影或直觀式)被認(rèn)為在某些特定環(huán)境下呈現(xiàn)容易被觀眾察覺的極不合需要的視覺偽像。場(chǎng)序彩色顯示器在快速的刷新周期時(shí)間內(nèi)順序而非同時(shí)發(fā)射(例如)圖像的紅色、綠色和藍(lán)色成分。如果幀速率足夠高，且觀眾的眼睛沒有(因目標(biāo)跟蹤或其它頭部/眼睛移動(dòng))相對(duì)屏幕移動(dòng)，則結(jié)果是令人滿意的，并且很難與由更常規(guī)的技術(shù)(即，使用紅色、綠色和藍(lán)色亞像素在空間上隔離色彩，而非與場(chǎng)序色彩技術(shù)一樣地在時(shí)間上隔離色彩)生成的視頻輸出區(qū)分開。然而，在許多顯示應(yīng)用中，觀眾眼睛相對(duì)于顯示屏幕確實(shí)發(fā)生運(yùn)動(dòng)(眼睛在眼窩中轉(zhuǎn)動(dòng)、掃視運(yùn)動(dòng)、頭部平移運(yùn)動(dòng)等)，這種運(yùn)動(dòng)通常與目標(biāo)跟蹤(當(dāng)顯示器上的圖像在顯示器表面上移動(dòng)時(shí)跟隨它)相關(guān)。在這種涉及當(dāng)觀眾跟隨顯示器屏幕上移動(dòng)的物體時(shí)由眼球運(yùn)動(dòng)而驅(qū)動(dòng)的眼睛在眼窩中轉(zhuǎn)動(dòng)的圖像跟蹤的情形中，物體的組成原色(例如紅色、 綠色和藍(lán)色)在不同時(shí)刻到達(dá)觀眾的視網(wǎng)膜。即使在每秒60幀的高幀速率下，來自顯示器的紅色、綠色和藍(lán)色信息也以5. 5毫秒的分離到達(dá)視網(wǎng)膜。如果視網(wǎng)膜正在轉(zhuǎn)動(dòng)(正如觀眾跟蹤在顯示器上移動(dòng)的圖像(下文稱為“目標(biāo)”)的情形一樣)，組成目標(biāo)的紅色、綠色和藍(lán)色信息會(huì)在不同位置處撞擊視網(wǎng)膜。實(shí)際色彩為灰色的目標(biāo)會(huì)分離成以交疊方式沿視網(wǎng)膜旋轉(zhuǎn)路徑分布的分離的紅色、綠色和藍(lán)色成分。眼睛移動(dòng)越快，“圖像分離(image breakup)”-即由于組成目標(biāo)的各種色彩的原色成分撞擊觀眾視網(wǎng)膜的位置而導(dǎo)致的這些色彩的分解越嚴(yán)重。這些視覺偽像已被證明是場(chǎng)序彩色顯示器在許多苛刻應(yīng)用中的采用的障礙，這些應(yīng)用包括用于使用飛行模擬來訓(xùn)練戰(zhàn)斗機(jī)飛行員的視頻系統(tǒng)。這種飛行模擬器中的受訓(xùn)者需要遇到與現(xiàn)實(shí)非常接近的環(huán)境，并且當(dāng)受訓(xùn)者期望在瞄準(zhǔn)器中看見敵機(jī)的灰翼機(jī)身時(shí)，未恰當(dāng)交疊的紅色、綠色和藍(lán)色幻像的不連續(xù)拖影不能構(gòu)成可接受的模擬目標(biāo)。作為更大類的直觀式基于場(chǎng)序色彩的設(shè)備的代表，通過引用整體結(jié)合于此的美國(guó)專利No. 5，319，491中公開的顯示系統(tǒng)示出在這種設(shè)備中起作用的基本原理。這種設(shè)備能夠選擇性地抑制在(一般為)平面波導(dǎo)中經(jīng)受全內(nèi)反射的光。當(dāng)這種抑制發(fā)生時(shí)，受抑區(qū)域組成適于外部控制的像素。這種像素可被配置成MEMS器件，更具體地是在兩個(gè)不同位置和/或形狀之間推動(dòng)可變形膜的平行板電容器系統(tǒng)，這兩個(gè)不同位置和/或形狀中的一個(gè)對(duì)應(yīng)于其中因膜與波導(dǎo)沒有充分接近而不發(fā)生受抑的全內(nèi)反射(FTIR)的靜止的、不活動(dòng)的狀態(tài)，另一個(gè)對(duì)應(yīng)于其中因充分接近而發(fā)生FIlR的活動(dòng)的、耦合的狀態(tài)，上述兩種狀態(tài)對(duì)應(yīng)于該像素的關(guān)閉和打開狀態(tài)。這種通常由電氣/電子裝置控制的基于MEMS的像素區(qū)域的矩形陣列在平面波導(dǎo)的頂部活動(dòng)表面上制成。在適當(dāng)配置的情況下，這種聚集的基于 MEMS的結(jié)構(gòu)用作能夠通過充分利用場(chǎng)序色彩和脈寬調(diào)制技術(shù)來生成色彩的視頻顯示器。將紅光、綠光和藍(lán)光順序引入到平面波導(dǎo)的邊緣，并將像素適當(dāng)打開或關(guān)閉(激活或停用)， 使得像素打開(激活)的持續(xù)時(shí)間確定了從其發(fā)射的光的多少，其中灰度由脈寬調(diào)制來確定。其它直觀式顯示器可使用場(chǎng)序色彩技術(shù)，但是用幅度調(diào)制代替脈寬調(diào)制。例如，具有適當(dāng)快速開關(guān)時(shí)間的單色液晶顯示器可通過用可足夠快速地連續(xù)順序發(fā)射紅光、綠光和藍(lán)光的背光代替白色背光而變成場(chǎng)序彩色顯示器。液晶像素是通過幅度調(diào)制而非脈寬調(diào)制來調(diào)制從其透過的光量的可變不透光窗口。出于相同的原因圖像(目標(biāo))的各個(gè)原色成分落在移動(dòng)視網(wǎng)膜的不同位置上從而導(dǎo)致所覺察到的明顯的目標(biāo)分離，這些系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)不期望的視覺偽像，基于投影的系統(tǒng)也可使用場(chǎng)序色彩。由Texas Instruments公司開發(fā)的DLP (數(shù)字光處理器)使用了用于在紅光、綠光和藍(lán)光以快速連續(xù)的順序引向其上時(shí)創(chuàng)建圖像的可變形微鏡結(jié)構(gòu)的密集陣列。來自激活的微鏡像素的光穿過透鏡系統(tǒng)并聚焦在用于觀察的最終投影屏幕上，而撞擊非活動(dòng)像素的光未通過透鏡系統(tǒng)。這種系統(tǒng)往往使用脈寬調(diào)制來生成灰度。引向微鏡陣列的紅光、綠光和藍(lán)光可直接生成(以離散的紅色、綠色和藍(lán)色源)或者作為白光透過由紅色、綠色和藍(lán)色濾色器段組成的旋轉(zhuǎn)色輪(color wheel)的結(jié)果而生成。在任一情形中，不合需要的偽像在投影到顯示屏幕的圖像上清晰可見，出于以下相同的原因，它們也出現(xiàn)在直觀式設(shè)備上相應(yīng)的紅色、綠色和藍(lán)色圖像并不落在移動(dòng)視網(wǎng)膜的同一位置上，從而導(dǎo)致空間分解以及因此引起的色分離偽像(color breakup artifact) 0無論是考慮直觀式顯示器(諸如平板顯示系統(tǒng))還是基于投影的系統(tǒng)，場(chǎng)序彩色顯示器都為顯示領(lǐng)域帶來許多優(yōu)點(diǎn)。例如，在使用具有組成單個(gè)像素的紅色、綠色和藍(lán)色亞像素的常規(guī)空間調(diào)制彩色的平板顯示器中，需要三個(gè)控制元件(通常為薄膜晶體管)來單獨(dú)控制像素的紅色、綠色和藍(lán)色強(qiáng)度。具有一百萬像素的顯示器需要三百萬個(gè)晶體管來以彩色驅(qū)動(dòng)它。對(duì)應(yīng)的使用時(shí)間調(diào)制色彩(場(chǎng)序色彩)的顯示器只需要每個(gè)像素一個(gè)薄膜晶體管，從而將顯示器表面上分布的晶體管數(shù)量從三百萬減少到一百萬-對(duì)產(chǎn)率和生產(chǎn)成本影響顯著的改進(jìn)。此外，場(chǎng)序色彩像素可以大得多，因?yàn)樗m合通常由三個(gè)亞像素(紅色、 綠色和藍(lán)色)占據(jù)的面積，從而進(jìn)一步提高產(chǎn)率并減小開口消耗(aperture drain)(顯示器上未用于發(fā)光的表面積)。相反，這種幾何優(yōu)點(diǎn)可用于提高像素密度而無需與標(biāo)準(zhǔn)的基于亞像素的架構(gòu)相關(guān)聯(lián)的巨大的控制開銷，從而提供出眾的分辨率而無價(jià)格的指數(shù)上升。因此，場(chǎng)序彩色顯示器非常有前景。但是它們?cè)诓噬珗D像分離不可接受的應(yīng)用中的使用急劇減少。因此，無論對(duì)于直觀式或基于投影的系統(tǒng)，本領(lǐng)域都需要一種減輕并抑制通常與使用場(chǎng)序色彩生成的原理的顯示器相關(guān)聯(lián)的彩色圖像分離偽影的裝置。得益于場(chǎng)序色彩操作而不生成不可接受的運(yùn)動(dòng)偽影的顯示設(shè)備將使(直觀式和基于投影的)場(chǎng)序架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)能夠用于最需要這些優(yōu)點(diǎn)的應(yīng)用，例如苛刻的飛行模擬顯示系統(tǒng)。概述以上列舉的問題可至少部分地由若干方法之一解決，取決于討論中的場(chǎng)序彩色顯示系統(tǒng)的固有特性(無論是直觀式設(shè)備還是基于投影的設(shè)備)以及其灰度生成方法(像素級(jí)的脈寬調(diào)制或幅度調(diào)制)。對(duì)給定系統(tǒng)可產(chǎn)生進(jìn)一步的差別(例如基于投影的系統(tǒng)可使用離散、單獨(dú)可控的照明源來向投影系統(tǒng)提供原色光，或者可利用白光從其通過的旋轉(zhuǎn)色輪，其中該輪上的相應(yīng)濾色器提供待調(diào)制和投影的所需原色)。一種優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的偽像抑制技術(shù)涉及制造對(duì)觀眾的頭部和/或眼睛進(jìn)行位置跟蹤，以及對(duì)順序顯示的原色(通常為紅色、綠色和藍(lán)色)進(jìn)行補(bǔ)償調(diào)節(jié)使得彩色圖像的子成分全部落在視網(wǎng)膜的同一區(qū)域的反饋機(jī)構(gòu)。這種系統(tǒng)顯然不是獨(dú)立的，而是受頭部/眼睛跟蹤技術(shù)的準(zhǔn)確度以及計(jì)算機(jī)軟件適當(dāng)預(yù)測(cè)下一原子幀應(yīng)顯示在移動(dòng)目標(biāo)(觀眾視網(wǎng)膜)上何處的能力的限制。其中不需要外來硬件或跟蹤機(jī)構(gòu)的獨(dú)立系統(tǒng)更有價(jià)值并且更容易實(shí)現(xiàn)。本專利技術(shù)剛好提供這種獨(dú)立系統(tǒng)，其中偽像抑制在顯示系統(tǒng)自身中實(shí)現(xiàn)。人眼的視網(wǎng)膜實(shí)際上不提供無限小的連續(xù)成像(雖然主觀感覺相反)。眼睛自身具有受其多個(gè)高度調(diào)諧的光接收器(視網(wǎng)膜的視錐和棒狀體)中任一個(gè)占據(jù)的面積限制的有限分辨能力。如果彩色圖像被分解成其順序顯示的原色成分(例如紅色、綠色本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種用于響應(yīng)于場(chǎng)序視頻信號(hào)的每一幀顯示視頻圖像的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：背光，包括第一原色光源、第二原色光源和第三原色光源，所述背光用于在每一幀的至多５．５６毫秒（打開時(shí)間）中發(fā)射光，并且在每一幀的剩余時(shí)間（關(guān)閉時(shí)間）期間不發(fā)射光，其中：在所述打開時(shí)間的一部分期間，原色光源中的至少兩個(gè)同時(shí)打開，并且在所述打開時(shí)間的另一部分中，原色光源順序打開。
【技術(shù)特征摘要】
2005.08.02 US 60/704,6051.一種用于響應(yīng)于場(chǎng)序視頻信號(hào)的每一幀顯示視頻圖像的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 背光，包括第一原色光源、第二原色光源和第三原色光源，所述背光用于在每一幀的至多5. 56毫秒(打開時(shí)間)中發(fā)射光，并且在每一幀的剩余時(shí)間(關(guān)閉時(shí)間)期間不發(fā)射光，其中在所述打開時(shí)間的一部分期間，原色光源中的至少兩個(gè)同時(shí)打開，并且在所述打開時(shí)間的另一部分中，原色光源順序打開。2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)是基于投影的基于場(chǎng)序色彩的顯示系統(tǒng)。3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)是直觀式基于場(chǎng)序色彩的顯示系統(tǒng)。4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，原色光源中的至少兩個(gè)以固定間隔同步地循環(huán)而不管節(jié)目?jī)?nèi)容。5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，原色光源中的至少兩個(gè)根據(jù)節(jié)目?jī)?nèi)容在每一幀期間異步地循環(huán)。6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，原色光源被獨(dú)立地控制。7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：M·G·塞爾布萊迪，R·澤曼，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：單方圖素顯示股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：US
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