[发明专利]具有改善的数据装入的空间光调制器及其数据装入的方法

说明书

本发明涉及空间光调制器，特别涉及到支持空间光调制器阵列的存储器方案。

空间光调制器的一种形式是由独立可寻址元件阵列组成，例如液晶显示板或数字微镜器件。调制器阵列的这些例子有许多用途，例如打印机、显示器和光学处理。本讨论将集中于显示系统。

在某些应用中，这些阵列以二进制模式工作，其中每个独立的元件接收一个ON(通)或OFF(断)信号。典型地，阵列的这些接收ON信号的元件或像素构成了观察者从屏幕或通过光学装置接收图像或直接来自屏幕或通过光学装置的图像。

为独立寻址每个像素，每个调制器阵列必须有允许信号到达每个像素的电路并使它以一定的方式作出响应。一种方法是每个像素需要一个存储器单元，该存储器单元接收像素下一个状态的信息，该信息起源于用于产生显示图像的方案。

一种称为脉冲宽度调制的图像生成技术是在一个图帧时间内反复对每个像素切换ON和OFF。这种方法通过在一帧中像素ON的次数或传送到最终图像的光来控制每个给定像素的强度。在数字上，通过使用带权重的数据位达到灰度级。

例如，为达到16个灰度级，每个像素在一帧的时间间隔内接收4位数据。帧时间分成1-15的15个时间片。最高位(MSB)接收8个时间片用于显示其数据。次高位接收4个时间片，等等。存在允许把这些时间片以非连接段方式分配到数据位的技术。例如，MSB可在某一时刻显示2个时间片，然后在其它时刻显示另外6个时间片，或者再进一步划分。作为用DMD的这种方法详细描述的一个例子，是在美国专利5278652，“用于脉冲宽度调制显示系统的DMD结构和定时”中。

前述技术需要保存被显示数据和在适当的时刻将其送到像素的存储器。一种方法是每个像素使用一个存储单元。存储单元接收像素数据，像素得到允许对锁存于其新状态的新数据起作用的控制信号。同时，存储单元接收像素下一个状态的数据。当有像素传送信号时，像素就对其新的数据起作用。

前述方法集中在某一时刻接收像素传送信号的整个阵列。然而，技术允许任一像素通过其自身接收传送信号的技术是存在的。这允许用很低的数据率对系统作更有效的管理。在美国专利申请08/002627号，”空间光调制器的像素控制电路”中讨论了这一方法。

通常称为分裂复位的这种特殊技术，每个像素使用少于一个存储器单元，而每个存储单元的像素个数称为“扇出”。这种结构更准确地称为多重存储器结构。存储器单元接收一组像素的数据，而不是仅仅一个像素。为使峰值数据率最接近地与平均数据率匹配，扇出由下式算出：扇出_max=(2ⁿ-1)/n，其中n=强度的位数。因而，如果强度是4位，那么扇出是2⁴-1(或15)除以4，等于3.75个像素。因为不可能有小于1的像素，所以每个存储器单元有4个像素。

前述方法的一个问题是强度级的个数与每个存储器单元的像素个数相连系。每个存储器单元的像素个数必须在器件制造前确定。对于不同的强度位数用带有设定扇出的器件增加了数据率，这将抵消使用多重存储器结构的主要优点。

因此，如果强度级数不同，则为了保持系统的费用下降，需要制造不同的器件。为此，需要有一种方法使多重存储器结构方案更具适应性而消除特殊地制造器件的需要。

本发明的一个方面是带有独立可寻址像素阵列的空间光调制器。每个像素可以响应于传送到它的相应的一个信号而被置位和复位。一个像素是由一个反射或传输作用区域和驱动电路组成。信号通过存储器单元传送到像素，且从任一存储单元接收到的像素多于一个。与一存储器单元相连系的像素个数在器件制造前确定且依赖于强度的位数。

本发明的一个方面是对若干应用，允许用一按每存储器单元在设定个数的像素制造的器件，同时使峰值数据率的增加降至最小。相同的器件能用于这样两个系统，其中每个系统使用不同的强度位数，而与该器件的固定扇出无关。

为更充分地理解本发明及其优点，下面参照附图进行详细说明。

图1是表示多重存储器结构存储单元及其分配到的像素元素一例的方框图。

图2表示带有屏蔽单元的多重存储器结构存储单元及其分配到的像素元素一例的方框图。

图3表示带有屏蔽单元的多重存储器结构存储单元及其分配到的像素元素的定时图。