图像投影方法技术

本发明专利技术描述了一种用于将图像（１）投影到显示器（２）上的图像投影方法，该方法包括步骤：ａ）获得用于待投影的图像的图像像素阵列（Ａ，Ａ′）；ｂ）获得用于图像像素阵列（Ａ，Ａ′）的多个像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３），其中每个像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３）包括占用的元素和未占用的元素；ｃ）依照像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３）产生用于激光光源（ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ）的触发脉冲串（Ｔ２，Ｔ３），其中对于像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３）的每个占用的元素产生触发脉冲；ｄ）基于图像像素阵列（Ａ，Ａ）产生用于激光光源（ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ）的调制信号（Ｍ２，Ｍ２Ｒ，Ｍ２Ｇ，Ｍ２Ｂ，Ｍ３）；ｅ）利用触发脉冲串（Ｔ２，Ｔ３）开关激光光源（ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ）并且利用调制信号（Ｍ２，Ｍ２Ｒ，Ｍ２Ｇ，Ｍ２Ｂ，Ｍ３）调制激光光源（ＬＲ，ＬＧ，ＬＢ）以便产生用于子帧图像（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３）的激光脉冲序列；ｆ）以及扫描该激光脉冲序列以便横越显示器（２），从而将子帧图像（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ３１，Ｓ３２，Ｓ３３）投影到显示器（２）上；由此，对于所述多个像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３）中的每个像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３），执行步骤ｃ）－ｆ），使得图像（１）在显示器（２）上显现。本发明专利技术还描述了一种图像投影系统（３）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术描述了图像投影方法以及投影系统。
技术介绍
投影显示器提供了平板显示器(例如等离子体和TFT显示器)的一种可替换方案，其中图像直接在显示器表面上产生。在一种类型的图像投影系统中，视频信号经过处理以便在小的显示面板上创建图像，并且该图像被放大和投影到投影显示器或屏幕上。另一方面，在一种扫描投影系统中，图像以逐像素或逐行的方式扫描到投影显示器上。在前投影系统的情况下，屏幕可以是背景幕(backdrop)——投影仪或者“射束器(beamer)”位于屏幕的前面并且通常置于观看者之后，例如悬挂在天花板上，以便将图像投影到屏幕的前面；或者在背投影系统的情况下，屏幕可以是电视屏幕，其中所有部件包含在单个设备中，并且图像从后面投影到屏幕上。最新技术的投影显示器经常利用高强度放电(HID)灯或者超高压(UHP)灯以便产生需要的明亮白色光束。然后，该白色光借助于二向色滤波器分裂成光基色红色、蓝色和绿色，或者穿过具有红色、蓝色和绿色滤波器的色轮，并且然后这些基色被定向到二维显示面板以便产生基色的“子图像”序列。显示面板可以是例如像在(数字光处)中的微镜阵列或者LCD或LCoS(硅上液晶)阵列。显示面板也可以称为“微显示器”，因为图像在投影到屏幕或背景幕上以便用户观看之前首先在该非常小的元件上再现。例如，在DLP系统中，所述光基色快速连续地被定向到显示面板以便创建投影到显示器上并且被观看者感知为组合的图像的红色、蓝色和绿色子图像。使用了UHP灯的这种最新技术的投影系统具有需要非常复杂的光学系统以便从白色光源获得基色的缺点。这些系统共有的另一缺陷是，如果灯未依照特定标准来驱动则可能失效。此外，随着这种灯变得更旧，这种灯可能经历变黑，使得投影的图像最终遭受质量的下降。从消费者的观点来看，替换灯也是相当昂贵的。代替使用单个白色UHP光源的是，有可能使用三基色光源，例如红色、绿色和蓝色激光器。直到最近，可用于基于激光的投影系统中的激光器相对较大且昂贵，特别是用于产生绿色和蓝色光的那些激光器，因为绿色或蓝色激光必须利用附加的频率转换来产生。然而，使用倍频以便从红外激光器获得蓝色或绿色光的负担得起的紧凑型半导体二极管激光器正进入市场。这种半导体激光源的一个实例是电泵垂直外部腔表面发射激光器或VECSEL。本领域技术人员应当知道的是，直接发射蓝色激光器已经可用于诸如蓝和HD DVD(高清晰度数字多功能盘)之类的应用。紧凑型投影单元正被开发用于这样的小激光器。这种投影单元的一个实例使用了微扫描镜，其振荡以水平和竖直地偏转调制的激光束以便在背景幕上产生图像。基于激光的投影系统的明显优点是其紧凑的尺寸、能量效率以及低维护性。特别地，较小类型的激光投影系统(例如预期用于便携式/移动用途的那些激光投影系统)不需要任何复杂的滤波或聚焦光学器件。-->诸如上面所述激光器之类的激光器的光输出可以直接通过施加调制信号，例如通过根据需要调制激光器的输入电流来控制。由于高的内部转换效率仅在高的能量密度下获得，因而这些类型的激光设备工作于脉冲模式，其中将短的脉冲施加到激光器，从而导致短的光脉冲序列产生。本领域技术人员应当知道的是，输出能量因而是集中的，给出在特定平均水平下的增大的能量密度。为了获得其中脉冲式驱动方法对于观看者不可察觉的图像，必须在与像素频率相应的足够快的速率下向激光器施加脉冲。这在这样的激光器要用来投影具有高的分辨率和低的闪烁的图像(例如使用PAL或HD标准编码的电影)时引起带宽问题。PAL对于每幅图像编码720乘576像素，而高清晰度电视可以编码于1280乘720像素或者1920乘1080像素。投影的图像必须以大约90Hz的速率刷新以便避免闪烁。对于PAL图像，这导致至少20MHz的调制带宽。全HD图像的投影可能需要高达93MHz的带宽。显然，这样的高带宽要求导致昂贵的电子器件开销和控制软件。因此，本专利技术的目的是提供成本有效、直接且高效的图像投影方法。
技术实现思路
为此目的，本专利技术描述了一种图像投影方法，该方法包括步骤：a)获得用于待投影的图像的图像像素阵列；b)获得用于所述图像像素阵列的多个像素分配阵列，其中每个像素分配阵列包括占用的元素和未占用的(vacant)元素；c)依照像素分配阵列产生用于激光光源的触发脉冲串(train)，其中对于像素分配阵列的每个占用的元素产生触发脉冲；d)基于图像像素阵列产生用于激光光源的调制信号；e)利用触发脉冲串开关激光光源并且利用调制信号调制激光光源以便依照像素分配阵列产生用于子帧图像的激光脉冲序列；f)以及扫描该激光脉冲序列以便横越(traverse)显示器，从而将子帧图像投影到显示器上。因此，对于所述多个像素分配阵列中的每个像素分配阵列，执行步骤c)-f)，使得图像在显示器上显现。术语“图像像素阵列”用来表示描述单一图像或帧(例如电影中的图像或帧序列的一幅图像或帧)的像素信息。这样的图像像素阵列可以看作以行和列设置的二维元素或项目阵列，其中每个元素包含用于显示器上的像素的信息。投影的图像像素的颜色和强度最终由图像像素阵列中的相应元素的像素信息控制。例如，图像像素阵列元素可以包括用于为该像素投射的红色、绿色和蓝色光的量的RGB值。图像像素阵列也可以只包括属于单色图像的信息，例如仅仅绿色或仅仅红色像素信息。“像素分配阵列”是项目阵列，例如二维阵列，其中所述元素或项目中的一些是“占用的”，而其余是空的或未占用的，并且在下文中也可以称为“占用图案”。像素分配阵列的“占用的元素”是其相应的图像像素将依照关于该像素分配阵列的子图像中的像素信息而被投影的元素。换言之，只要像素信息不是无效的(null)，那么用于该图像像素的调制信号和触发脉冲将导致该像素被投影。另一方面，不管图像像素内容如何，像素分配阵列的未占-->用的元素将不被投影。在这一点上应当强调的是，像素分配阵列的未占用的或空的元素不同于其分配的像素信息无效的(即，对于不被照射的像素的)占用的元素。像素分配阵列的占用的和未占用的元素决定触发脉冲串的产生——对于占用的元素产生触发脉冲，而对于未占用的元素不产生触发脉冲。在依照本专利技术的方法中，图像像素阵列的每个图像像素与像素分配阵列中的至少一个的占用的元素关联。像素分配阵列的占用的元素的分配被实现，使得如果像素分配阵列(虚拟地)叠合(overlay)在彼此之上，那么它们将组合给出完全占用的元素阵列，即每个图像像素将依照其图像像素内容而被投影。由于在依照本专利技术的方法中，用于激光光源的触发脉冲串依照所述多个像素分配阵列中的每个像素分配阵列来产生，并且每个像素分配阵列相应于图像像素阵列的图像像素的不同子集，结果，对于每幅图像而言，子帧序列被投影到显示器上，使得观看者将结果感知为完整的图像。对于每个像素分配阵列，子帧图像被投影。实际上，图像是通过子帧图像的“交织”或“叠合”来产生的。依照本专利技术的方法的显而易见的优点在于，调制信号可以具有比最新技术解决方案中所需的低得多的频率。这是因为在每个刷新或图像周期内，不是图像的每个像素都需要被照射，相反地，对于每幅子帧图像仅仅照射一些像素。即使当最少的两个像素分配阵列用于图像像素阵列，在像素分配阵列上具有明智的图像内容分配时，调制信号必须以之驱动的频率也可以有效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将图像（１）投影到显示器（２）上的图像投影方法，该方法包括步骤：ａ）获得用于待投影的图像的图像像素阵列（Ａ，Ａ′）；ｂ）获得用于图像像素阵列（Ａ，Ａ′）的多个像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３），其中每个像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３）包括占用的元素和未占用的元素；ｃ）依照像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３）产生用于激光光源（Ｌ↓［Ｒ］，Ｌ↓［Ｇ］，Ｌ↓［Ｂ］）的触发脉冲串（Ｔ↓［２］，Ｔ↓［３］），其中对于像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３）的每个占用的元素产生触发脉冲；ｄ）基于图像像素阵列（Ａ，Ａ′）产生用于激光光源（Ｌ↓［Ｒ］，Ｌ↓［Ｇ］，Ｌ↓［Ｂ］）的调制信号（Ｍ↓［２］，Ｍ↓［２Ｒ］，Ｍ↓［２Ｇ］，Ｍ↓［２Ｂ］，Ｍ↓［３］）；ｅ）利用触发脉冲串（Ｔ↓［２］，Ｔ↓［３］）开关激光光源（Ｌ↓［Ｒ］，Ｌ↓［Ｇ］，Ｌ↓［Ｂ］）并且利用调制信号（Ｍ↓［２］，Ｍ↓［２Ｒ］，Ｍ↓［２Ｇ］，Ｍ↓［２Ｂ］，Ｍ↓［３］）调制激光光源（Ｌ↓［Ｒ］，Ｌ↓［Ｇ］，Ｌ↓［Ｂ］）以便产生用于子帧图像（Ｓ↓［２１］，Ｓ↓［２２］，Ｓ↓［３１］，Ｓ↓［３２］，Ｓ↓［３３］）的激光脉冲序列；ｆ）以及扫描该激光脉冲序列以便横越显示器（２），从而将子帧图像（Ｓ↓［２１］，Ｓ↓［２２］，Ｓ↓［３１］，Ｓ↓［３２］，Ｓ↓［３３］）投影到显示器（２）上；其中对于所述多个像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３）中的每个像素分配阵列（２１，２２，３１，３２，３３），执行步骤ｃ）－ｆ），使得图像（１）在显示器（２）上显现。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2007-10-5 07117947.71.一种用于将图像(1)投影到显示器(2)上的图像投影方法，该方法包括步骤：a)获得用于待投影的图像的图像像素阵列(A，A′)；b)获得用于图像像素阵列(A，A′)的多个像素分配阵列(21，22，31，32，33)，其中每个像素分配阵列(21，22，31，32，33)包括占用的元素和未占用的元素；c)依照像素分配阵列(21，22，31，32，33)产生用于激光光源(LR，LG，LB)的触发脉冲串(T2，T3)，其中对于像素分配阵列(21，22，31，32，33)的每个占用的元素产生触发脉冲；d)基于图像像素阵列(A，A′)产生用于激光光源(LR，LG，LB)的调制信号(M2，M2R，M2G，M2B，M3)；e)利用触发脉冲串(T2，T3)开关激光光源(LR，LG，LB)并且利用调制信号(M2，M2R，M2G，M2B，M3)调制激光光源(LR，LG，LB)以便产生用于子帧图像(S21，S22，S31，S32，S33)的激光脉冲序列；f)以及扫描该激光脉冲序列以便横越显示器(2)，从而将子帧图像(S21，S22，S31，S32，S33)投影到显示器(2)上；其中对于所述多个像素分配阵列(21，22，31，32，33)中的每个像素分配阵列(21，22，31，32，33)，执行步骤c)-f)，使得图像(1)在显示器(2)上显现。2.依照权利要求1的图像投影方法，其中用于激光光源(LR，LG，LB)的调制信号(M2，M2R，M2G，M2B，M3)基于像素分配阵列(21，22，31，32，33)而产生。3.依照权利要求1或2的图像投影方法，其中每个像素分配阵列(21，22，31，32，33)具有与图像像素阵列(A，A′)相同的维度。4.依照前面的权利要求中任何一项的图像投影方法，其中像素分配阵列(21，22，31，32，33)的占用的元素以基本上均匀的方式分布在像素分配阵列(21，22，31，32，33)上。5.依照前面的权利要求中任何一项的图像投影方法，其中像素分配阵列(21，22，31，32，33)的占用的元素以交错的方式设置在像素分配阵列(21，22，31，32，33)的未占用的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C德佩，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]