图像数据显示系统、装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于显示图像数据的显示系统100。所述显示系统100包括：光源101；包括多个可控反射元件1020的空间光调制器102；光源控制器103，用于控制所述光源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，其中所述时间间隔的长度相同；以及空间光调制器控制器104，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。因此显著增加了显示系统100的帧率和带宽，从而适合于光场应用。

Image data display system, device and method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像数据显示系统、装置和方法
本专利技术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。本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
鉴于上述问题和缺点，本专利技术旨在提高传统投影显示系统的帧率和带宽。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术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。本专利技术的有利实施方式在各个从属权利要求中进一步定义。本专利技术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，本专利技术耗费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。本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于显示图像数据的显示系统，其特征在于，所述显示系统包括：/n光源；/n包括多个可控元件的空间光调制器；/n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相同；/n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。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于显示图像数据的显示系统，其特征在于，所述显示系统包括：
光源；
包括多个可控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。


2.根据权利要求1所述的用于显示图像数据的显示系统，其特征在于，
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。


3.根据权利要求2所述的用于显示图像数据的显示系统，其特征在于，
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。


4.根据权利要求2或3所述的用于显示图像数据的显示系统，其特征在于，
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。


5.根据权利要求1所述的用于显示图像数据的显示系统，其特征在于，
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，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。


6.根据权利要求5所述的显示系统，其特征在于，
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。


7.根据前述权利要求中任一项所述的显示系统，其特征在于，
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。


8.一种用于显示图像数据并具有空间光调制器和光源的显示系统中的系统控制器，其特征在于，所述系统控制器包括：
光源控制器，用于控制所述光源在...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈政锡，贾甲，初大平，张清，林涛，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，剑桥实业有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44