图像数据显示系统、装置和方法与流程

本发明涉及一种用于显示图像数据的显示系统，尤其是投影显示系统。本发明还涉及一种用于显示图像数据的显示系统中的系统控制器，以及一种图像数据显示方法。

背景技术：

随着光场显示技术的发展，投影显示系统相比于以前需要更短的显示延迟和更大的显示带宽。具体而言，对于增强现实/虚拟现实(augmentedreality/virtualreality，ar/vr)应用，需要投影显示系统的高帧率来减少显示延迟。此外，光场显示器能够显示多个深度(焦点)层，尤其是6个或6个以上深度(焦点)层，以获得舒适的用户体验。为了满足期望要求，考虑到深度层的数量和图像分辨率，设备的带宽需要能够支持期望的帧率。例如，在帧率为90fps(每秒帧数)、分辨率为1920×1080、深度层数量为6和色深为8位的系统中，所需带宽为2.7×10¹⁰位/秒或27g位/秒(90fps×1920×1080(分辨率)×6(深度层数量)×3(rgb)×8(色深))。

通常，传统的投影显示系统使用空间光调制器(spatiallightmodulator，slm)中的各个元件反射或传输的光来生成显示图像。其中一种空间光调制器是数字微镜器件(digitalmicro-mirrordevice，dmd)。传统的dmd设备通过在不同的持续时间内反射来自光源的具有恒定预定功率的光来实现灰度电平。例如，在4位色深(＝2⁴灰度电平)的情况下，通过反射光1×δt秒来获得或累积与最低有效位对应的照明功率，而通过反射光8×δt秒来获得或累积与最高有效位对应的照明功率，其中δt为预定义的时间间隔。

但是，如上所述的传统的投影显示系统仅支持60fps或更低，并且带宽为10⁹位/秒(对于6个深度层以及8位的色深)。因此，这种投影显示系统很难满足新应用的要求，例如ar/vr应用的3d投影。相应地，对于ar/vr应用等光场应用，改进所使用的投影显示系统的设计是一个挑战。

技术实现要素：

鉴于上述问题和缺点，本发明旨在提高传统投影显示系统的帧率和带宽。本发明的具体目的是提供一种投影显示系统和一种图像数据显示方法，从而支持光场应用中的高帧率和高带宽。本发明的另一个目的是提供一种用于显示图像数据的显示系统中的系统控制器，使得所述系统控制器能够用于符合高帧率和高带宽要求的光场应用。

本发明的目的是通过所附独立权利要求中分别提供的解决方案来实现。本发明的有利实施方式在各个从属权利要求中进一步定义。

本发明的第一方面提供一种用于显示图像数据，尤其是n位色深图像，的显示系统，其中所述显示系统包括：

光源；

包括多个可控反射元件的空间光调制器；

光源控制器，用于控制所述光源在多个时间间隔中的每个时间间隔内发射具有不同照明功率电平的光，其中所述时间间隔的长度(持续时间)相同；

空间光调制器控制器，用于基于接收到的图像数据在至少一个所述时间间隔内激活所述多个可控元件以引导来自所述光源的所述光来显示所述图像数据。

具体而言，n个照明功率电平对应于n个色深位；时间间隔表示控制空间光调制器的最短持续时间。具体而言，时间间隔表示可控反射元件的最短持续时间，可控反射元件在最短持续时间过去之后可改变其状态。换言之，时间间隔表示可控反射元件保持开启或关闭状态的最短持续时间。具体而言，可以在每个时间间隔内激活多个可控反射元件，以引导来自光源的具有对应于每个色深位的照明功率电平的光来显示n位色深图像。

通过调制光源的照明功率，空间光调制器可以在一个时间间隔内反射具有对应于每个色深位的照明功率电平的光。因此，以n位色深图像为例，本发明耗费n个时间间隔来实现2ⁿ灰度电平，而传统方法耗费(2ⁿ–1)个时间间隔。相应地，帧率增加了(2ⁿ–1)/n，并且显示系统的帧率和带宽可显著提高，以适合于光场应用。

根据所述第一方面，在所述显示系统的第一实施形式中，所述光源控制器用于通过对所述光源执行脉冲计数调制来控制所述光源，其中每个照明功率电平对应于预定义数量的脉冲扇区。

这是一种有效的方法，其通过调制光源的照明功率，使得空间光调制器可以在单个时间间隔内反射具有对应于每个色深位的照明功率电平的光。具体而言，在相应n个时间间隔内，通过反射具有n个照明功率电平的光可获得或累积对应于n个色深位的照明功率，其中n个时间间隔的持续时间相等。

根据所述第一方面的所述第一实施形式，在所述显示系统的第二实施形式中，每个时间间隔进一步细分为所述预定义数量的脉冲扇区，通过在所述预定义数量的脉冲扇区中的至少一个对应脉冲扇区中激活至少一个脉冲来获得每个时间间隔内的所述照明功率电平。

这是一种灵活的方法，其通过调制光源的照明功率，使得空间光调制器可以在单个时间间隔内反射具有对应于每个色深位的照明功率电平的光。具体而言，在相应n个时间间隔内，通过反射具有n个照明功率电平的光，获得或累积与n个色深位对应的照明功率，其中n个时间间隔的持续时间相等。具体而言，色深位电平越高，激活的脉冲越多，并且该位表示的光照功率越大。

根据所述第一方面的所述第一或第二实施形式，在所述显示系统的第三实施形式中，所述预定义的脉冲扇区数为2^(n–1)，其中n表示所述图像数据的所述色深。

根据所述第一方面，在所述显示系统的第四种实施形式中，所述光源控制器用于通过对所述光源进行振幅调制来控制所述光源，其中每个照明功率电平对应于所述光源发出的所述光的不同振幅电平。

这是一种有效的方法，其通过调制光源的照明功率，使得空间光调制器可以在单个时间间隔内反射具有对应于每个色深位的照明功率电平的光。

根据所述第一方面的所述第四实施形式，在所述显示系统的第五实施形式中，照明功率电平的数量为n，

第n个时间间隔内的所述照明功率电平的光振幅为其中，n∈[0,1,2,...,n-1]，c为常数，以及

n表示所述图像数据的所述色深。

这是一种灵活的方法，其通过调制光源的照明功率，使得空间光调制器可以在单个时间间隔内反射具有对应于每个色深位的照明功率电平的光。具体而言，可以根据光振幅的相应电平通过调制电压电源来改变光源的照明功率。

根据所述第一方面或所述第一方面的任何实施形式，在所述显示系统的第六实施形式中，所述时间间隔的数量对应于所述色深位的数量n，每个时间间隔的长度对应于所述显示系统的时钟周期的相同数量，尤其是所述显示系统的一个时钟周期。

因此，允许支持光场显示的不同应用，具体而言，支持显示系统的帧率范围内的不同色深图像。例如，可允许支持显示带宽为90fps×(1920×1080)(分辨率)×6层×3(rgb)×8(色深)＝2.7×10¹⁰位/秒＝27g位/秒。

根据所述第一方面或所述第一方面的任何实施形式，在第七实施形式中，所述多个可控反射元件包括数字微镜器件：dmd镜阵列。

本发明的第二方面提供一种用于显示图像数据，尤其是n位色深图像，并具有空间光调制器和光源的显示系统的系统控制器，所述系统控制器包括：

光源控制器，用于控制所述光源在多个时间间隔中的每一个时间间隔内发射具有不同照明功率电平的光，其中所述时间间隔的长度相同；具体而言，n个照明功率电平对应于n个色深位；以及

空间光调制器控制器，用于基于接收到的图像数据在至少一个时间间隔(δtf)内激活所述多个可控元件以引导来自所述光源的所述光来显示所述图像数据，其中所述多个可控反射元件包含在所述空间光调制器中。具体而言，可以在每个时间间隔内激活所述多个可控反射元件，以引导来自所述光源的具有对应于每个色深位对应的照明功率电平的光来显示n位色深图像。

在所述第二方面的第一实施形式中，所述光源控制器用于通过对所述光源执行脉冲计数调制来控制所述光源，其中每个照明功率电平对应于脉冲扇区的预定义数量。

根据所述第二方面的所述第一实施形式，在第二实施形式中，每个时间间隔进一步细分为所述预定义数量的脉冲扇区，通过在所述预定义数量的脉冲扇区中的至少一个对应脉冲扇区中激活至少一个脉冲来获得每个时间间隔内的所述照明功率电平。

在所述第二方面的第三实施形式中，所述光源控制器用于通过对所述光源进行振幅调制来控制所述光源，其中每个照明功率电平对应于所述光源发射出的所述光的不同振幅电平。

根据所述第二方面的所述第三实施形式，在第四实施形式中，照明功率电平的数量为n，

第n个时间间隔内的所述照明功率电平的光振幅为其中，n∈[0,1,2,...,n-1]，c为常数，以及

n表示所述图像数据的所述色深。

根据所述第二方面或所述第二方面的任何实施形式，在第五实施形式中，所述多个可控反射元件包括数字微镜器件：dmd镜阵列。

本发明的第三方面提供一种显示系统，包括根据所述第二方面或所述第二方面的任何实施形式的系统控制器。

本发明的第四方面提供一种显示图像数据的方法，包括：接收图像数据，控制光源在多个时间间隔中的每个时间间隔内发射具有不同照明功率电平的光，其中所述时间间隔的长度相同，以及基于所述图像数据，在至少一个时间间隔内激活所述多个可控反射元件以引导来自所述光源的所述光来显示所述图像数据。

在所述第四方面的第一实施形式中，所述控制所述光源的步骤包括：通过对所述光源执行脉冲计数调制来控制所述光源，其中每个照明功率电平对应于预定义数量的脉冲扇区。

根据所述第四方面的第一实施形式，在第二实施形式中，每个时间间隔进一步细分为所述预定义数量的脉冲扇区，通过在所述预定义数量的脉冲扇区中的至少一个对应脉冲扇区中激活至少一个脉冲来获得每个时间间隔内的所述照明功率电平。所述预定义的脉冲扇区数为2^(n-1)，其中n表示所述图像数据的所述色深。

在所述第四方面的第三实施形式中，所述控制所述光源的步骤包括：通过对所述光源进行振幅调制来控制所述光源，其中每个照明功率电平对应于所述光源发出的所述光的不同振幅电平。

根据所述第四方面的所述第三实施形式，在第四实施形式中，照明功率电平的数量为n，第n个时间间隔内的所述照明功率电平的光振幅为其中，n∈[0,1,2,...,n-1]，c为常数，以及n表示所述图像数据的所述色深。

根据所述第四方面的任何实施形式或所述第四方面，在第五实施形式中，所述时间间隔的数量对应于所述色深位的数量n，每个时间间隔的长度对应于所述显示系统的时钟周期的相同数量，尤其是所述显示系统的一个时钟周期。

所述第二方面及其实施形式值的所述方法实现了所述第一方面及其相应实施形式的所述设备的上述所有优点。

须注意，本申请中描述的所有设备、元件、单元和装置都可以以软件或硬件元件或其任何形式的组合来实现。本申请中描述的各种实体执行的所有步骤和所描述的将由各种实体执行的功能旨在表明各个实体适于或用于执行各自的步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，由外部实体执行的特定功能或步骤没有在执行特定步骤或功能的该实体的具体元件的描述中反映，但是技术人员应该清楚的是这些方法和功能可以在各自的硬件或软件元件或其任意组合中实现。

附图说明

结合所附附图，下面具体实施例的描述将阐述上述本发明的各方面及其实施形式，其中：

图1示出了根据本发明实施例的投影显示系统。

图2示出了具有镜元件1020的dmd镜阵列102a的一部分。

图3示出了描述如何在图1的投影显示系统中执行光源和dmd调制的第一示例性实施例。

图4示出了根据图3的本发明第一实施例在图2所示的具有m个可控反射元件的阵列的情况下如何将4位色深的图像分解为dmd图案序列和照明功率电平序列。

图5示出了根据传统的投影显示系统在图2所示的具有m个可控反射元件的阵列的情况下如何将4位色深的图像分解为dmd图案序列和恒定预定义功率电平序列。

图6示出了描述如何在图1的投影显示系统中执行光源和dmd调制的第二示例性实施例。

图7示出了根据图6的本发明第二实施例在图2所示的具有m个可控反射元件的阵列的情况下如何将4位色深的图像分解为dmd图案序列和照明功率电平序列。

图8示出了图1所示的显示系统中的系统控制器的实施例的方框图。

图9示出了根据本发明实施例的图像数据显示过程的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明实施例的显示系统100，该系统适合于光场应用，例如ar/vr应用。显示系统100包括光源101、空间光调制器102、光源控制器103和空间光调制器控制器104。

此外，显示系统100还可包括投影面105，例如屏幕或显示器。在某个应用中，显示系统可以将图像直接投影到用户的眼睛上。在这种情况下，投影面可以是人眼。

显示系统100还可包括图像源106。图像源106可包括传输图像(视频)信号的许多设备中的任何一个，包括计算机、有线电视或卫星电视使用的机顶盒或许多其它图像源。

光源101和空间光调制器102被配置为分别由光源控制器103和空间光调制器控制器104控制，下文将详细论述。可以理解，光源控制器103可以向光源101发出光控制信号，以控制光源101的强度或照明功率。空间光调制器控制器104还可以向空间光调制器102发出调制控制信号，以便在不同的时间间隔或多个时间间隔中的每个时间间隔内控制反射元件的状态。例如，可以通过调制控制信号来控制反射元件反射光进行显示。下文将给出如何控制光源和反射元件的示例。

光源101可包括一个或多个光源，例如，可包括第一光源、第二光源和第三光源。在一些实施方式中，每个光源可以发射三种原色中的一种。在一个示例中，第一光源包括用于发射蓝光的led阵列，第二光源包括用于发射绿光的led阵列，第三光源包括用于发射红光的led阵列。但是，可使用其它颜色和颜色排列。

空间光调制器102用于接收来自光源101的光，并且可以包括多个可控反射元件。每个可控反射元件用于使来自光源101的入射光到达投影面105进行投影或不进行投影。每个可控反射元件，可处于两种不同的状态下，表示投影后图像中的一个或多个像素。可控反射元件的数量与投影后图像的分辨率有关。通过控制可控反射元件的状态，可控制到达投影面的光的量。例如，可根据写入到关联存储单元(未示出)中的图像数据来设置可控反射元件的状态。从可控制反射元件反射出的光可通过聚焦透镜(未示出)等聚焦元件聚焦在投影面上。

具体地，空间光调制器102可以是反射式空间光调制器。在示例中，空间光调制器102可以是dmd102，dmd包括镜元件组成的阵列102a。在另一示例中，空间光调制器102可以是使用液晶而不使用单独镜子的硅基液晶(liquidcrystalonsilicon，lcos)102。在lcos中，液晶应用于反射镜基板。当根据空间光调制器控制器104发出的调制控制信号对液晶施加不同的电压时，液晶可以开启和关闭，并且液晶允许将光反射到聚焦元件上或者阻挡光。

图2示出了具有镜元件1020的dmd镜阵列102a的一部分。dmd镜阵列102a中的每个镜元件都可处于两种不同的镜像素状态中一种状态下，即处于开启状态(例如1＝开启)下或关闭状态(例如0＝关闭)下。配置dmd102使得只有处于开启状态下的镜元件才能将照明光反射到显示系统中的聚焦元件(图1中未示出)上。因此，处于开启状态下的镜元件反射的照明光部分通过聚焦元件(图1中未示出)，从而在投影面105上形成显示图像。

镜元件1020可以根据空间光调制器控制器104发出的调制控制信号进行倾斜以进入开启状态或关闭状态的微镜。例如，微镜相对于dmd垂直轴倾斜第一角度(例如+12°)可表示开启状态，而微镜相对于dmd垂直轴倾斜第二角度(例如-12°)可表示关闭状态。dmd垂直轴是垂直于安装了微镜的dmd镜阵列的表面区域的轴。镜元件1020的状态可以根据写入到关联存储单元(未示出)中的图像数据进行更改。每个镜元件1020可表示一个或多个像素。具体而言，从倾斜以进入开启状态的镜元件(表面)反射出的照明光通过聚焦元素投射到投影面105来显示图像。换言之，dmd102可表示包含各个像素的阵列，其中阵列尺寸决定了特定dmd的分辨率。例如，阵列102a可包含mr行和mc列(m＝mr×mc镜元件)，对应于m＝mr×mc图像像素的分辨率。下文将参考图4和图7进行详细论述。

为了简单起见，以下描述涉及dmd镜阵列。然而，所述描述明显适用于包括lcos等可控反射元件的空间光调制器的任何实施方式。在这种情况下，必须将dmd帧或空间光调制器(spatiallightmodulator，slm)帧解释为一个时间间隔，可控反射元件在该时间间隔过去之后会改变其状态。换言之，dmd帧是可控反射元件保持其状态的时间间隔。

光源控制器103用于控制光源101在多个时间间隔中的每个时间间隔内发射具有不同照明功率电平的光，其中时间间隔的长度相同。在一些实施例中，时间间隔的数量对应于色深位的数量n，并且每个时间间隔的长度对应于投影显示系统100的时钟周期的相同(最小)数量，尤其是显示系统100的一个时钟周期。例如，时间间隔可以是0.25毫秒。n个照明功率电平对应于n个色深位。

空间光调制器控制器104用于接收来自图像源106的图像数据，并基于该图像数据在至少一个时间间隔内激活多个可控反射元件1020以引导来自光源101的光来显示该图像数据，例如为每个图像像素生成预期色深。

具体而言，如果图像数据是n位色深图像，则可在每个时间间隔内激活多个可控反射元件，以引导来自光源的具有对应于每个色深位的照明功率电平的光来显示n位色深图像。可控反射元件反射出的光可通过聚焦元件(图1中未示出)引导到投影面105。可以理解，在本发明中，每个时间间隔用于获得或累积对应于每个色深位的照明功率。时间间隔表示dmd等空间光调制器的最短持续时间。例如，最短持续时间可以是1个单位的持续时间或空间光调制器的1个帧，或者在一个实施方式中，可以为1个dmd帧。具体而言，时间间隔表示可控反射元件的最短持续时间，可控反射元件在最短持续时间过去之后会改变其状态。换言之，时间间隔表示可控反射元件(dmd镜)保持开启或关闭状态的最短持续时间。在一些示例中，使用n个dmd帧组成2ⁿ个灰度电平像素，其中所有n个dmd帧的持续时间相同，并且n表示图像数据的色深。例如，8个时间间隔或dmd帧可以组成0到255之间的任何灰度电平，总共得到256(＝2⁸)个灰度电平。

由上可见，通过调制光源的照明功率(即在每个dmd帧中照明的不同照明功率电平)，空间光调制器(例如dmd)可在单个dmd帧内反射具有对应于每个色深位的照明功率电平的光。因此，空间光调制器仅使用n个dmd帧(通常为n个时间间隔)来实现2ⁿ个灰度电平，而传统方法使用(2ⁿ–1)个dmd帧(稍后参考图5进行解释)。相应地，在本发明实施例中，帧率提高了(2ⁿ–1)/n，并且显示系统的帧率和带宽显著增加，因此本发明的显示系统适合于光场应用。

照明功率电平可在每个时间间隔内调制成预定义数量的功率电平中的一个。例如，功率电平的预定义数量为n，其中n表示图像数据的色深。相应地，n个照明功率电平对应于n个色深位。

图3示出了描述如何在图1的投影显示系统中执行光源调制和dmd调制的第一示例性实施例。光源控制器103用于通过对光源101执行脉冲计数调制来控制光源101。在本实施方式中，每个时间间隔内的每个照明功率电平对应于预定义数量的脉冲扇区。具体地，每个时间间隔(即下文描述中的dmd帧)进一步细分为预定义数量的脉冲扇区，通过在预定义数量的脉冲扇区中的至少一个对应脉冲扇区中激活至少一个脉冲来获得每个dmd帧中的照明功率电平。这里，脉冲扇区可理解为时间间隔(dmd帧)的一部分，也可理解为在短的子时间间隔内。换言之，发射光的不同照明功率电平对应于在各自dmd帧中激活的脉冲的不同数量。此外，在实施例中，光源101的调制频率大于或等于空间光调制器102的调制频率。

在n位色深的情况下，每个时间间隔被细分为2^(n-1)个脉冲扇区。激活脉冲的数量随着相应时间间隔中所需的照明功率电平而增加，并随着具有色深位n的电平而增加。每个时间间隔中激活的脉冲的数量可以从第1个时间间隔(帧0)到最后一个时间间隔(帧n-1)依次增加。在这种情况下，在第n个时间间隔内，将有2ⁿ个激活脉冲，其中n∈[0,1,2,...,n-1]。色深位电平越高，激活的脉冲越多，并且该色深位表示的光照功率越大。或者，在每个时间间隔中激活的脉冲的数量可从第1个时间间隔到最后一个时间间隔减少。一般而言，每个时间间隔内的脉冲数可以按任何预定序列给出。在这种情况下，可基于图像数据和预定序列来激活相应的反射元件，获得对应于n个色深位的照明功率。

图3示出了4位色深的示例。每个dmd帧细分为2^(4–1)＝8个脉冲扇区。在第0个dmd帧内仅激活了1个脉冲，在第1个dmd帧内激活了2个脉冲，在第2个dmd帧内激活了4个脉冲，并且在第3个dmd帧内激活了8个脉冲。

图4示出了根据图3的本发明的第一实施例在图2中所示的具有m个可控反射元件的阵列的情况下如何将4位色深的图像分解为dmd图案序列和照明功率电平序列。光源控制器103可基于照明功率电平序列来控制光源101。空间光调制器控制器104可基于dmd图案序列来控制空间光调制器102。具体而言，矩阵11可表示用于显示的图像的m个像素，其中图像的色深为n＝4。矩阵21可表示dmd图案序列，即图2所示的m个可控反射元件在n个时间间隔中每个时间间隔内的状态，其中，元素wm,n在第n个时间间隔内代表第m个图像像素的表示第m个反射元件(第m个镜元件)的状态(简称为第m个反射元件的状态)，其中m∈[0,1,2,...,m-1]，n∈[0,1,2,...,n-1]。矩阵31可表示照明功率电平序列，即不同时间间隔内具有不同照明功率电平的调制光功率，其中第n个元素表示在第n个时间间隔内的照明功率电平。

具体地，在矩阵21中，位于第0行和第0列的元素表示第0个反射元件的状态w0,0，该反射元件在第0个时间间隔内保持其开启/关闭状态(值分别为w0,0＝1或w0,0＝0)，以便生成第0个图像像素g0的第0个色深位(即，为了累积对应于第0个图像像素g0的第0个色深位的照明功率)；位于第0行和第1列的元素表示第0个反射元件的状态w0,1，该反射元件在第1个时间间隔内保持其开启/关闭状态，以便生成第0个图像像素g0的第1个色深位；位于第0行和第2列的元素表示第0个反射元件的状态w0,2，该反射元件在第2个时间间隔内保持其开启/关闭状态，以便生成第0个图像像素g0的第2个色深位。最后，位于第0行和第3列的元素表示第0个反射元件的状态w0,3，该反射元件在第3个时间间隔内保持其开启/关闭状态，以便生成第0个图像像素g0的第3个色深位。

在下面的公式(1)中，n表示色深，wm,n∈{0,1}表示第n位的代码值，m∈[0,1,2,...,m-1]，n∈[0,1,2,...,n-1]。

图5示出了根据传统的投影显示系统在具有m个可控反射元件的阵列的情况下如何将4位色深的图像分解为dmd图案序列和恒定预定义功率电平序列。传统的调制依赖不同的持续时间来实现灰度电平。具体而言，矩阵10可表示用于显示的图像的m个像素，其中图像像素的色深为n＝4。矩阵20可表示dmd图案序列，即m个可控反射元件在(2ⁿ–1)个时间间隔中每个时间间隔内的状态，其中，第m行表示代表第m个图像像素的第m个反射元件的状态(简称为第m个反射元件的状态)，第n列表示第n个时间间隔，其中m∈[0,1,2,...,m-1]，n∈[0,1,2,...,2ⁿ-2]。矩阵30可以表示恒定预定义功率电平序列，即在所有(2ⁿ–1)个时间间隔内的恒定光功率(全部示为1)。

例如，在矩阵20中，位于第0行和第7列到第14列的元素表示第0个反射元件的状态，该反射元件在8个时间间隔内保持其开启/关闭状态不变。在矩阵20中，可识别4组，其中每组中的元素表示反射元件的相同状态，例如，第4组(组#3)包括元素w0,7到w0,14，其中w0,7＝w0,8＝w0,9＝w0,10＝w0,11＝w0,12＝w0,13＝w0,14。这些元素跨8个时间间隔(从第7个时间间隔到第14个时间间隔)，以生成第0个图像像素g0的第3个色深位(即，为了累积第0个图像像素g0的第3个色深位对应的照明功率)。

图6示出了描述如何在图1的投影显示系统中执行光源和dmd调制的第二示例性实施例。光源控制器103用于通过对光源101进行振幅调制来控制光源101，其中每个照明功率电平对应于从光源101发射出来的光的不同振幅电平。具体地，可以通过调制光源101的光振幅，尤其是通过根据光振幅的相应电平改变电压电源，来获得多个照明功率电平。在本实现方式中，对应于不同时间间隔的光振幅有不同的值。

在n位色深的情况下，照明功率电平的数量为n，第n个时间间隔内的照明功率电平的光振幅为其中n∈[0,1,2,...,n-1]，并且c为常数。换言之，发射光的不同照明功率电平对应于相应时间间隔内发射光的不同振幅电平。n个照明功率电平对应于n个色深位。

图6示出了4位色深的示例。在这种情况下，发射出来的光具有4种不同的照明功率电平。如果将4个不同的功率电平表示为振幅单位，则在第0个时间间隔内，照明功率电平将对应于1个振幅单位；在第1个时间间隔内，照明功率电平将对应于2个振幅单位；在第2个时间间隔内，照明功率电平将对应于4个振幅单位；在第3个时间间隔内，照明功率电平将对应于8个振幅单位。

图7示出了根据图6的本发明第二实施例在图2所示的具有m个可控反射元件的阵列的情况下如何将4位色深的图像分解为dmd图案序列和照明功率电平序列。光源控制器103可基于照明功率电平序列来控制光源101。空间光调制器控制器104可基于dmd图案序列来控制空间光调制器102。具体而言，矩阵11可表示用于显示的图像的m个像素，其中图像的色深为n＝4。矩阵21可表示dmd图案序列，即图2所示的m个可控反射元件在n个时间间隔中每个时间间隔内的状态，其中，元素wm,n表示在第n个时间间隔内代表第m个图像像素的第m个反射元件(第m个镜元件)的状态(简而言之，第m个反射元件的状态)。矩阵31可表示照明功率电平序列，即不同时间间隔内具有不同振幅电平的调制光功率，其中第n个元素表示第n个时间间隔内的振幅电平，其中m∈[0,1,2,...,m-1]，n∈[0,1,2,...,n-1]。

具体地，在矩阵21中，位于第0行和第3列中的元素代表第0个反射元件的状态w0,3，该反射元件的状态在第3个时间间隔内保持不变(处于其开启/关闭状态)，以便生成第0个图像像素g0的第3个色深位(即，为了累积对应于第0个图像像素g0的第3个色深位的照明功率)。

如图5所示，4位色深在2⁴–1＝15个时间间隔内调制，第n个色深位在2ⁿ个时间间隔内调制，其中n∈[0,1,2,...,n-1](n＝4)。与此相反，在本发明中，如图3、图4、图6和图7所示，4位的色深只能在4个时间间隔内调制。换言之，可以在一个时间间隔内对每个色深位执行空间光调制器的调制或本发明中的dmd调制。相应地，本发明实施例将n位色深帧率提高了(2ⁿ–1)/n倍，也就是将4位色深帧率提高了3.75倍，或将8位色深帧率提高了31.875倍。

图8示出了系统控制器800的框图。系统控制器800包括上文描述的光源控制器103和上文描述的空间光调制器控制器104。在又一实施例中，光源控制器103还用于启动(激活)从多个光源中选择的光源。

图9示出了根据本发明实施例的图像数据显示方法。优选地，方法900由图3、图4和图8中之一所示的设备800来实施。方法900可包括：

步骤901，接收图像数据，具体而言，图像数据可以从图像源106处接收；

步骤902，控制光源在多个时间间隔中的每个时间间隔内发射具有不同照明功率电平的光，其中这些时间间隔的长度相同；以及

步骤903，基于该图像数据在至少一个所述时间间隔内激活多个可控元件，以引导来自光源的光来显示该图像数据。

可选地，方法900还包括以下步骤：控制从多个光源中选择的光源来选择性地发射光。

综上所述，与仅在照明功率恒定的情况下对空间光调制器进行调制的传统方法相比，本发明的方法不仅对空间光调制器102进行调制，而且还同时对光源101的照明功率进行调制。相应地，传统方法和设备需要用(2ⁿ–1)个时间间隔来产生n位色深图像，第n位在2ⁿ个时间间隔内进行调制，其中n∈[0,1,2,...,n-1]，与此结果相反，本发明的方法产生的技术效果是只需要n个时间间隔来产生图像的n位色深(即，每位色深需要一个时间间隔)。因此，本发明的方法将n位色深帧率提高了(2ⁿ–1)/n倍。

此外，在本发明中，至少有两种调制光源101的照明功率的方法：脉冲计数调制和振幅调制。

参考图3，步骤902可包括以下步骤：通过对光源101进行脉冲计数调制来控制光源101，其中每个照明功率电平对应于预定义数量的脉冲扇区；其中每个dmd帧(时间间隔)进一步细分为预定义数量的脉冲扇区，并且每个时间间隔内的照明功率电平是通过在预定义数量的脉冲扇区中的至少一个对应的脉冲扇区中激活至少一个脉冲来获得的。

参考图4，步骤902可包括以下步骤：通过对光源101进行振幅调制来控制光源101，其中每个照明功率电平对应于光源101发射出来的光的不同振幅电平。

在任何描述的实现方式中(例如，参考图2、图4和图7)，将多个可控反射元件激活每个时间间隔，以引导来自光源的具有对应于每个色深位的照明功率的光来显示n位色深图像。可以理解，在本发明中，时间间隔表示空间光调制器(例如dmd)的最短持续时间(即，1个单位持续时间或1个dmd/slm帧)。具体而言，时间间隔表示可控反射元件的最短持续时间，可控反射元件在最短持续时间过去之后可改变其状态。换言之，时间间隔表示可控反射元件保持开启或关闭状态的最短持续时间。

可以理解，本实施例的方法可根据上述实施例具体实现；可参考其它实施例的相关描述，此处不重复。

已经结合作为示例的不同实施例以及实施方式描述了本发明。但本领域技术人员通过实践所请发明，研究附图、本公开以及独立权项，能够理解并获得其它变体。在权利要求以及描述中，术语“包括”不排除其它元件或步骤，且“一个”并不排除复数可能。单个元件或其它单元可满足权利要求书中所叙述的若干实体或项目的功能。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能在有利的实现方式中使用。