多半色调成像和双调制投影/双调制激光投影的制作方法
【专利说明】
[0001] 版权声明
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技术领域
[0003] 本发明涉及显示设备，更具体地说，涉及（包括激光投影仪的）双调制投影仪以及 投影仪的预调制器中的半色调图像的创建。
【背景技术】
[0004] 双调制投影仪和显示器包括显示设备（例如，Whitehead US7403332和Daly US7064740)以及投影仪（例如 Sayag US7002533)。
【发明内容】
[0005] 本发明人已经意识到，需要改进的预调制器图像的半色调化。本发明允许在双调 制投影系统的第一调制器上使用较小的半色调片块。该技术使用与初级调制器中的所修改 的比特序列同步的预调制器中的每帧多个半色调，以有效地增加半色调调制器中的由给定 片块大小所提供的等级的数量。其解决了关于小片块大小在低亮度等级处的减少的对比度 比率的问题，并且允许使用更小的PSF，这样减少了所投影的图像中的光晕赝像。也可以利 用半色调化来改进彩色或偏振分离的3D影像的投影。
[0006] 该设备和方法的各部分都可以方便地通过通用计算机或联网的计算机上的编程 而得以实现，并且结果可以显示在连接到任何通用计算机、联网的计算机的输出设备上，或 发送到远程设备，以用于输出或显示。此外，计算机程序、数据序列和/或控制信号中所表 示的本发明的任何组件可以实施为在任何介质中的任何频率处的电子信号广播（或得以 发送），所述介质包括但不限于无线广播以及在铜线、光纤缆线和同轴缆线上的传输等。
【附图说明】
[0007] 当结合附图考虑时，通过对以下详细描述的参照，本发明的更完整的理解及其很 多附带优点因其变得更好理解而将是更容易地获得的，其中：
[0008] 图1是局部对比度上的离散预调制等级的数量的效果的说明；
[0009] 图2是当半色调图像分布跨过4个子帧时所获得的改进的结果的说明；
[0010] 图3是示例PSF和校正后的PSF的说明；以及
[0011] 图4是示例比特序列的示图。
【具体实施方式】
[0012] 当前双调制POC EDR投影仪在预调制器上使用每帧单个半色调图像。为了限制小 亮度特征上的光晕大小并且实现高局部对比度，小PSF是期望的。通过叠加PSF的场以实 现相对平坦的光场来实现第一非零预调等级。对于给定的（小的）PSF大小，半色调非零像 素的间隔必须小于PSF，并且小得足以实现这种平坦的场。这样将必须为非零的像素的百分 比限制为特定等级，并且这样确定第一非零平均等级以及离散线性预调制等级的数量。例 如，必须在5X5网格上重复的PSF将要求打开25个预调制器像素中的1个，从而产生最小 1/25非零等级以及25个离散预调等级。
[0013] 来自所描述的系统的图像可以具有大约25X的初级调制器的对比度比率（CR);如 果初级调制器的初始CR是1800,则最终图像可能具有45000:1的CR。这假设25个像素中 的1个总是打开。由于预调DMD能够>1800:1CR，因此在预调像素关闭的情况下，黑等级可 以远好于峰值白色的1/45000 ;然而，关闭所有预调像素可能具有不利效果。甚至在一些像 素打开的情况下，这些效果也出现在处于低亮度等级处的图像中。例如，一些图像特征随着 超过可由预调光场表示的空间频率的空间频率一起变化。对于这些图像特征，预调光场将 是恒定的，不受调制的。预调光场的等级将由图像特征的局部最大值确定。初级DMD必须 减少预调光场，以产生局部图像特征的所有等级。取决于第一非零预调等级，初级DMD可能 没有足够的对比度以产生最低等级，从而将该图像特征的局部对比度限制得足以影响其外 观。这在关闭预调片块上的最后像素的区域周围是尤其关键的。在该区域中，局部对比度 下跌到20左右。可以通过增加PSF和片块的大小来解决这些问题，但这将增加光晕大小， 因此也可能产生可视赝像。
[0014] 图1帮助示出这些问题。（始于10E-6与10E-5之间的横轴上的）蓝线表示可以 通过理想无限对比度比率100尼特投影仪在该特定听众席中实现的最佳对比度比率。因为 房间具有在屏幕处所测量的0.0005尼特的暗等级，所以产生这种限制。其来自到达屏幕并 且从屏幕反射到观看者的房间中的周围房间光。（始于10E-4至10E-3之间的水平轴上的） 红线表示单调制投影仪。投影仪具有1800:1对比度比率（同时的并且依次的）。随着局部 图像的峰值等级随着该投影仪而变得更暗，局部图像中的对比度比率成比例地下降，这是 因为暗等级是恒定的。这是正常的并且预期的表现。
[0015] 淡绿线（更细的线）表示在使用具有高空间频率分量的双调制投影仪（其中，预 调是局部恒定的）的情况下的可能对比度比率。随着所投影的图像恰在峰值白色外部变得 局部更暗，对比度比率曲线精确地匹配前一种情况。然而，当等级达到（在该示例中）峰值 白色的大约24/25时，预调可以将其值从25/25改变为24/25像素打开，并且初级调制器可 以再次使用其整个范围。
[0016] 因此，对于这种较低亮度等级，我们仍具有整个1800:1局部对比度比率。对于恰 在预调改变其值（为23/25)之前的情形，局部对比度比率可以减少到24/25*1800。这种 情形通过预调的每个改变而继续，其中，在每个改变之后，可能的CR重置回到1800。例如， 当2个像素是有效的时，CR下跌到144(2/25*1800)。当仅单个像素是有效的时，预调不能 改变，直到通过预模块化的泄漏光高得足以单独使用初级调制器实现期望的输出等级（完 全打开）。在说明性示例中，该等级是输出峰值的1/1800。在1/25处的半色调所实现的最 低调制等级与1/1800之间存在大空隙，并且在该区带中，预调必须保持在1/25等级处。初 级调制器是用于该区块的单一调制器，并且在预调半色调可以设置为零之前，对比度比率 落到大约1/25的等级。该等级明显比通过理想投影仪在该房间中所获得的等级更低（低 于蓝线达大约4倍）。 rnni7i
[0018] 本发明的一个目的是通过增加预调制器中的等级的数量来减少这些赝像的影响， 但并不增加片块大小或PSF大小。该构思是相对简单的；使用每帧多于单个半色调图像。 在先前描述中，检查5X5片块。以下描述使用5X5