[发明专利]用于显示系统中动态对比度操纵的基于衍射技术的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种在扫描行(scanning line)彩色显示系统中提供动态对比度的方法和系统，并且尤其涉及一种包括至少两个调制器单元的方法和系统，其中一个调制器单元用于调制所要显示的一行中的像素信息，而另一个则提供对要显示的所述相同图像行(image line)的不同像素区域或像素群(cluster)的照明强度控制。

背景技术

彩色显示系统必须提供高对比度和灰度分辨率。当低于一定的灰度等级之下，低对比度会造成图像细节彼此之间不能辨别。低的灰度分辨率还会导致图像细节、诸如轮廓等的人工伪像(artifact)丢失。另外，低的灰度分辨率限制了彩色再现的精度，尤其是在低亮度水平时。

图像中单个像素的最低黑色水平亮度(black level brightness)和由此最大对比度受显示器的动态范围、系统对比度和串扰效应的联合控制。

显示器的动态范围通常是图像对比度的限制因素。有限的动态范围对使用光调制器和具有恒定亮度水平的照明源的非发射显示器来说尤其是一个问题。在这种情况下，光调制器必须调整单个像素相对于图像中其他像素亮度的亮度水平，并且使整个图像场景亮度适应于正确水平(correct level)。

显示器的灰度分辨率其中受限于调制器的响应速度和驱动电子器件分辨率。尤其对于数字式的脉冲宽度调制的显示器来讲，要求整个场景亮度适应于正确水平会导致留给用于在图像中相对于彼此调节各个像素的灰度的动态范围缩小。

相比较基于诸如CRT技术的目标技术发展水平的发射系统而言，使用光调制器和恒定水平照明源的显示系统通常会产生较低的对比率、较亮的暗水平和较小的灰度分辨率。这降低了图像质量并且减弱了这种显示技术的竞争力。

在现有技术中已经提出了几种解决显示系统的这些问题的方法。然而，例如直接灯调制(lamp modulation)目前具有有限的潜力，因为可用的调整范围小并且对光输出稳定性和灯的寿命具有消极影响。而在采用激光照明时，由于稳定性的问题，利用当前技术似乎还不可能实现直接激光光源调制。

在照明或投影路径中，使用可变机械孔径(aperture)意味着成本/可靠性问题，一致性问题，并且只能提供有限的调整步分辨率(adjustment step resolution)。对于基于激光的显示器，光路中的可变机械孔径意味着更复杂的光学系统并且会出现边缘衍射效应而降低照明光束的质量。

WO2005/022925中公开了一种用于根据输入信号(158，160，162)显示图片(picture)的显示系统(100)的动态对比度控制的方法和系统。显示系统(100)可分成图片处理部分(104)和光学显示系统(102)。图片处理部分(104)主要包括控制单元(154)。光学显示系统(102)包括用于生成光束的光源(106)、用于收集和聚焦光束的收集光学器件(110，112)，和用于调制来自该光束上的输入信号(158，160，162)的信息的光调制器(148a，148b，148c)。控制单元(154)根据输入信号(158，160，162)中的光信息和对比度控制入射到光调制器(148a，148b，148c)上的光。然而，该发明的教导记载了光闸(shutter)和光阑解决方法，可以使用光源的直接功率控制，然而，在基于行扫描的系统中实现动态对比度需要更大的时间间隔。

US5724456A公开了一种基于数字图片分析调整图片(201)中光效应的方法。计算机(18)接收图片(201)中的图片信息，该图片信息包括强度信息和色度信息，然后将计算后的图片信息传送到存储单元(226)、监视器(20)、打印机(14)或远程显示器(26)。将图片信息从记录器(200)传送到输入缓冲器(202)，该输入缓冲器将图片信息传送至图片计算电路(205)。图片计算电路(205)在分割电路(204)中将图片信息分割成若干图片元素，图片元素大小为1×1至m×n(图片大小)，优选为8×8。在区段电路(sector circuitry)(206)中将图片元素分组成区段。在每个区段中的图片元素的平均光功率在元素电路(element circuit)(208)中确定。识别不同区段的阈值，并且计算信息，导致调整传送至存储单元的图片信息。