CN1829303A - 投影型视频再现设备 - Google Patents

Abstract

一种投影型视频再现设备，包括：视频显示元件，可视化视频信号；视频显示元件驱动电路，驱动视频显示元件；高速响应光源，将投影光施加到视频显示元件上；光源驱动电路，开启光源；和视频信号转换部分，其执行：峰值检测处理，用于以单位时间的间隔检测视频信号的亮度峰值；转换系数计算处理，用于基于每个所检测的峰值与亮度上限的比率或基于每个所检测的峰值和亮度上限之间的差值，计算转换系数；视频信号转换处理，用于基于转换系数而转换单位时间内视频信号的亮度值，以增加亮度值，并将亮度值提供给视频显示元件驱动电路；和光强度控制处理，用于基于转换系数设置控制值，以减小光源的光强度，并根据控制值来控制光源驱动电路。

Description

投影型视频再现设备

技术领域

本发明涉及一种用于放大并将视频投影到屏幕上的投影型视频再现设备。

背景技术

作为用于放大并再现视频的设备，投影仪是公知的。投影仪是装备有光学***的设备，其中通过该光学***将视频投影到设置在墙壁表面上的屏幕上。背投型设备也已被实现。也就是，背投型设备装备有外壳，其具有提供屏幕的前表面，以便从外壳内部的背面将视频投影到屏幕上。

由于需要强投影光，因此迄今为止在这样的投影型视频再现设备中使用了诸如水银灯或卤素灯的光源(例如，JP-A-2004-264668)。

然而，诸如水银灯或卤素灯的光源具有以下缺点。也就是，因为刚开启光源之后的光发射是不稳定的，所以光源必须被预热。因为光源产生大量的热(自身发热和辐射热)，所以必须使用散热风扇。在视频再现期间，风扇的驱动噪声引起麻烦。即使在关断光源之后，因为光源在使用之后必须被冷却，所以也不能立刻停止风扇。

因此可以考虑，使用高亮度LED作为光源。也就是，因为LED具有良好的响应，LED在开启之后立刻可以被使用，并且从LED发射的光具有没有辐射热的纯光谱，所以与水银灯或卤素灯相比较，LED优选地用作投影型视频再现设备的光源。

然而，因为即使在LED是高亮度LED的情况下，一个LED也没有大于几个流明的光强度，所以必需大量地使用数百或数千个LED。存在这样的问题，即在对从LED发射的光进行聚光的阶段，效率降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用LED的高速响应来实现节能的投影型视频再现设备。

(1)本发明提供了一种投影型视频再现设备，包括：视频显示元件，用于可视化视频信号；视频显示元件驱动电路，用于驱动视频显示元件；高速响应光源，用于将投影光施加到视频显示元件上；光源驱动电路，用于开启光源；以及视频信号转换部分，其执行：峰值检测处理，用于以单位时间的间隔检测视频信号的亮度峰值；转换系数计算处理，用于基于每个所检测的峰值与亮度上限的比率或基于每个所检测的峰值和亮度上限之间的差值，计算转换系数；视频信号转换处理，用于基于转换系数而转换单位时间内视频信号的亮度值，以增加亮度值，并且将亮度值提供给视频显示元件驱动电路；以及光强度控制处理，用于基于转换系数而设置控制值，以减小光源的光强度，并且根据控制值来控制光源驱动电路。

本发明的主题是一种投影型视频再现设备，其中使用诸如高亮度LED的高速响应装置作为用于将投影光施加到视频显示元件上的光源。在一般投影型视频再现设备(投影仪)中，光源总是以预定光强度发光。在本发明中，利用光源的高速响应特性，使得当光源变暗时，根据视频转换将暗场景中的视频转换成亮视频。结果，可以显示与在直接再现暗视频信号的情况下相同的视频，使得可以基于光源的变暗而实现节能。

例如，单位时间是视频帧或水平扫描周期。该周期中的视频信号的最高亮度值被设置为峰值。转换系数被确定成使得峰值等于限值。基于转换系数转换视频信号的亮度值。转换系数是单位时间内的最大转换系数。以这种方式，可以最大化视频信号的转换宽度，使得可以相应地最小化光源的光强度。

附带地，在单***的情况下，可以每单位时间一次地对亮度信号执行该处理。在彩***的情况下，每单位时间按照颜色数同时或连续地重复该处理。例如，在三原色R、G和B的情况下，每个颜色执行一次该处理，也就是，在一个单位时间内执行三次该处理。在这种情况下，本发明中的亮度值是每个R、G和B颜色分量信号的分量值。

(2)在本发明中，当由转换系数计算处理计算的转换系数小于预定阈值时，视频信号转换部分改为将该阈值设置为转换系数，并且执行视频信号转换处理和光强度控制处理。

当转换系数大时，执行转换，以增加视频信号的亮度值和光源的光强度。也就是，当光源的光强度变得非常低(暗)时，执行转换，使得视频信号变得非常亮。然而，例如，在诸如LED的光源中，存在使光源稳定工作所需的最低电压/电流。如果电流/电压低于最低值，则不能稳定地开启光源。因此，在本发明中，转换系数的阈值被设置成使得不执行转换，直至施加了造成工作不稳定的电流/电压的区域。即使在转换系数大于该阈值的情况下，也以阈值作为限值来执行转换。以这种方式，即使在执行转换以减小光源光强度的情况下，也可以在光源稳定地工作的范围内执行转换。

(3)在本发明中，在转换系数计算处理中，基于在针对当前单位时间和至少一个过去单位时间进行处理时所计算的比率或差值，计算转换系数。

在本发明中，当在每个单位时间内转换视频信号的亮度值时，控制光源的光强度。如果视频信号的亮度值和光源的光强度根据单位时间而大大地改变，则存在这样的可能性，即屏幕将由于量化误差、线性误差等而闪烁。因此，平均当前值和过去值，以缓和极端的改变，从而防止屏幕闪烁。

(4)在本发明中，在转换系数计算处理中，通过对在针对当前单位时间和至少一个过去单位时间进行处理时所计算的比率或差值取加权平均来计算转换系数，使得在当前单位时间的比率大于先前单位时间的比率时，增加在加权平均中用于当前单位时间的比率的权重，或者在当前单位时间的差值小于先前单位时间的差值时，增加在加权平均中用于当前单位时间的差值的权重。

在本发明中，当屏幕变亮时，增加用于当前单位时间内的值的权重，以提高关于当前单位时间内的值的跟踪特性。以这种方式，可以提高用于将视频从暗场景改变到亮场景的视频方法中的可再现性(场景的切换或者有效的视频效果)。

(5)在本发明中，视频信号转换部分以数字方式执行相应的处理，使得在转换系数计算处理中，仅仅将转换系数的最高有效位计算为二进制数字″1″，并且按照转换系数中的数字″0″的数目，对视频信号的每个像素的亮度值进行移位，以便在视频信号转换处理中增加它。

当以数字方式执行诸如视频信号转换的处理时，可以用对应于像素的二进制数据表示视频信号。因为转换单位时间内全部像素的亮度值的处理需要庞大的算术操作，所以施加到处理部分上的负载较大。因此，用以二进制数字″1″表示的最高有效位、以二进制数，例如″10000″(＝16)表示转换系数。用转换系数乘以每个亮度值，从而转换视频信号的亮度值。因为可以通过简单的移位实现与具有最高有效位″1″的系数的相乘，所以该处理如此容易，以致于可以减轻施加到处理部分上的负载。

(6)在本发明中，视频显示元件驱动电路通过以对应于视频信号的亮度值的定时放电率(time rate)驱动视频显示元件，来可视化视频信号；并且光源驱动电路通过控制被提供给光源的电流值，控制光源的光强度。

在本发明中，当使用以PWM的导通时间宽度表示亮度的装置，如数字镜像装置作为视频显示元件时，视频显示元件驱动电路以PWM控制方式控制每个像素的亮度。根据亮度控制，光源驱动电路通过控制电流值来控制光强度，使得光源在单位时间内恒定地发射具有受控光强度的光。以这种方式，当一方面使用PWM控制时，另一方面使用静态控制，使得这两种控制可以有效地协同工作。

(7)在本发明中，视频显示元件驱动电路通过驱动视频显示元件来可视化视频信号，以获得对应于视频信号的亮度值的透射率或反射率；并且光源驱动电路通过控制将电流提供给光源的定时放电率，来控制光源的光强度。

在本发明中，当使用模拟/静态装置如LCD作为视频显示元件时，视频显示元件驱动电路基于被提供给视频显示元件的电压，控制每个像素的亮度，使得可以在像素显示周期内静态地控制亮度。光源驱动电路由于PWM等，基于定时放电率而控制光源的光强度。当基于定时放电率而控制光源的光强度时，线性(工作量(光强度控制数据)与受控量(实际光强度)的正比)可以变得准确。

(8)在本发明中，视频信号转换部分存储表明被提供给光源的电流值和光强度之间的关系的表(关系数据)；并且在光强度控制处理中，基于转换系数而确定光源的光强度，通过基于所确定的光强度而搜索表来确定电流值，并且向光源驱动电路表明所确定的电流值。

当基于电流值而控制诸如LED的光源元件的光强度时，因为光输出不与控制信号成正比，所以出现偏移，如图4B所示。为了补偿偏移，基于表而确定被提供给光源的电流值，从而保持线性。

(9)本发明提供了一种投影型视频再现设备，包括：视频显示元件，用于可视化视频信号；视频显示元件驱动电路，用于驱动视频显示元件；高速响应光源，用于将投影光施加到视频显示元件上；光源驱动电路，用于开启光源并且通过控制被提供给光源的电流值来控制光源的光强度；表存储部分(数据存储部分)，用于存储表明被提供给光源的电流值和光强度之间的关系的表；光强度传感器，安设在光源附近；以及视频信号转换部分，其执行：表生成处理(数据生成处理)，用于指示光源驱动电路将被提供给光源的电流从最小改变到最大，通过使用光强度传感器，在每个电流值测量光源的光强度，基于测量结果而生成表并且将表存储到表存储部分中；峰值检测处理，用于以单位时间的间隔检测视频信号的亮度峰值；转换系数计算处理，用于基于每个所检测的峰值与亮度上限的比率或基于每个所检测的峰值和亮度上限之间的差值来计算转换系数；视频信号转换处理，用于基于转换系数而执行转换，以增加单位时间内的视频信号的亮度值，并且将亮度值提供给视频显示元件驱动电路；以及光强度控制处理，用于基于转换系数而确定光源的光强度，通过基于所确定的光强度而参考所述表来确定被提供给光源的电流值，并且向光源驱动电路表明所确定的电流值。

(10)本发明提供了一种投影型视频再现设备，包括：视频显示元件，用于可视化视频信号；视频显示元件驱动电路，用于驱动视频显示元件；高速响应光源，用于将投影光施加到视频显示元件上；光源驱动电路，用于开启光源，并且通过控制被提供给光源的电流值来控制光源的光强度；表存储部分，用于存储表明被提供给光源的电流值和光强度之间的关系的表；光强度传感器，安设在光源附近；以及视频信号转换部分，其执行：表生成处理，用于指示光源驱动电路将被提供给光源的电流从最小改变到最大，通过使用光强度传感器在每个电流值测量光源的光强度，基于测量结果而生成所述表并且将所述表存储到表存储部分中；峰值检测处理，用于以单位时间的间隔检测视频信号的亮度峰值；转换系数计算处理，用于基于每个所检测的峰值与亮度上限的比率或基于每个所检测的峰值和亮度上限之间的差值来计算转换系数；光强度控制处理，用于基于转换系数而确定被提供给光源的电流值并且向光源驱动电路表明所确定的电流值；以及视频信号转换处理，用于基于转换系数而转换单位时间内的视频信号的亮度值，通过参考所述表来校正亮度值，并将校正后的亮度值提供给视频显示元件驱动电路。

(11)在本发明中，当投影型视频再现设备被通电时，执行表生成处理。

(12)在本发明中，提供一个装置作为视频显示元件、视频显示元件驱动电路、光源、光源驱动电路、表存储部分和光强度传感器中的每一个；并且视频信号转换部分关于光源执行表生成处理，并且关于具有多个颜色通道的视频信号，连续地执行峰值检测处理、转换系数计算处理、视频信号转换处理和光强度控制处理。

(13)在本发明中，根据每个颜色通道提供视频显示元件、视频显示元件驱动电路、光源、光源驱动电路、表存储部分和光强度传感器；以及视频信号转换部分在每个颜色通道中关于光源执行表生成处理，并且关于多个颜色通道中的视频信号，执行峰值检测处理、转换系数计算处理、视频信号转换处理和光强度控制处理。

(14)在本发明中，提供一个装置作为光源、光源驱动电路、表存储部分和光强度传感器中的每一个；根据每个颜色通道提供视频显示元件和视频显示元件驱动电路；以及视频信号转换部分关于光源执行表生成处理，并且关于具有多个颜色通道的视频信号，执行峰值检测处理、转换系数计算处理、视频信号转换处理和光强度控制处理。

(操作)

如在段落(9)到(14)中所述的本发明的主题是一种投影型视频再现设备，其中使用诸如高亮度LED的高速响应装置作为用于将投影光施加到视频显示元件上的光源。在一般投影型视频再现设备(投影仪)中，光源总是以预定光强度发光。在本发明中，利用了光源的高速响应特性，使得当光源变暗时，根据视频转换将暗场景中的视频转换成亮视频。结果，可以显示与直接再现暗视频信号的情况相同的视频，使得可以基于光源的变暗而实现节能。

例如，单位时间是视频帧或水平扫描周期。该周期中的视频信号的最高亮度值被设置为峰值。转换系数被确定成使得峰值等于限值。基于转换系数而转换视频信号的亮度值。转换系数是单位时间内的最大转换系数。以这种方式，可以最大化视频信号的转换宽度，使得可以相应地最小化光源的光强度。

附带地，在单***的情况下，可以每单位时间一次地对亮度信号执行该处理。在彩***的情况下，每单位时间按照颜色数同时或连续地重复该处理。例如，在三原色R、G和B的情况下，每个颜色执行一次该处理，也就是，在一个单位时间内执行三次该处理。在这种情况下，本发明中的亮度值是R、G和B颜色分量信号中的每个的分量值。

光源驱动电路通过控制电流值来控制光强度，使得光源在单位时间内恒定地发射具有受控光强度的光。当基于电流值而控制诸如LED的光源元件的光强度时，因为光输出不与控制信号成正比，所以出现偏移，如图4B所示。为了补偿偏移，基于所述表而确定被提供给光源的电流值，从而保持线性。

如上所述，根据本发明，当要再现和显示亮度值低的视频信号(暗视频)时，迄今为止通常变暗以由视频显示元件可视化的视频被变亮，使得根据视频的变亮来减小光源的光强度，以再现和显示暗视频。结果，可以将光源的光强度减小到所需的最小值，使得在可以延长光源寿命的同时，可以抑制由光源耗费的电能。

另外，根据光强度比率校正被提供给光源的电流值，使得可以保持光强度的线性。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的优选示例性实施例，本发明的上述目的和优点将会变得更清楚，其中：

图1是作为本发明实施例的投影型视频再现设备的配置图；

图2A和2B是示出投影型视频再现设备中的显示装置和光源的其它配置的视图；

图3是投影型视频再现设备中的视频信号处理部分的方框图；

图4A和4B是投影型视频再现设备中的光源驱动器的电路配置图；

图5是用于说明投影型视频再现设备中的视频信号的转换和光源的光强度控制的模式的视图；

图6是示出视频信号处理部分的操作的流程图；以及

图7是示出视频信号处理部分的操作的流程图。

具体实施方式

I.设备配置的描述

将参考附图描述根据本发明实施例的投影型视频再现设备(投影仪)。投影型视频再现设备使诸如数字镜像装置的显示装置显示视频，并且使LED光源将光施加到视频上，以便将视频投影到屏幕上。

图1是投影型视频再现设备的方框图。投影型视频再现设备包括：显示装置5，用于可视化视频信号；光源4，用于将投影光施加到显示装置5上；聚光光学***6，用于将光源4的光引导到显示装置5；以及投影光学***7，通过其将显示在显示装置上的视频投影到屏幕上。投影型视频再现设备还包括：显示装置驱动器2，用于驱动显示装置5；光源驱动器3，用于控制光源4；以及视频信号处理部分1，用于处理输入视频信号，并且当将光源控制信号提供给光源驱动器时，将转换后的视频信号提供给显示装置驱动器2。附带地，如图4A所示，光源4具有光电二极管25。

聚光光学***6具有聚光透镜、棒状积分器(rod integrator)、分色镜等。投影光学***7具有分色镜、投影透镜等。

在根据本实施例的投影型视频再现设备中，使用具有高速响应特性的发光元件作为光源4。典型地，可以使用高亮度LED。下面将描述使用高亮度LED的示例。

虽然图1示出了这样类型的投影仪，其中在投影仪的对面提供了屏幕8，以便将从投影光学***7发射的视频投影到屏幕8上，但是本发明还可以应用于背投型视频再现设备，其装备有外壳，以便从外壳内部的背面将视频投影到在外壳的前表面提供的屏幕上。

虽然图1示出了三个装置一个光源的配置，其中：提供了对应于三原色R(红)、G(绿)和B(蓝)的三个显示装置5；并且由分色镜将从一个光源4发射的光在光谱上分离成光分量，以便将光分量分别施加到显示装置5上，本发明还可以应用于一个装置一个光源的配置、以及三个装置三个光源的配置，其中在一个装置一个光源的配置中，如图2A所示，使用一个显示装置5以时分方式再现三原色R、G和B，并且在三个装置三个光源的配置中，如图2B所示，分别为三个显示装置5提供了三个光源4。

附带地，用于显示彩***的分量颜色不局限于三原色R、G和B。可以用更多颜色(例如六种颜色)显示彩***。在以下描述中，将代表性地描述三原色R、G和B。

在以时分方式显示三原色的一个装置一个光源的配置的情况下，使用多色LED作为光源4，以便用与由显示装置5再现的通道(R、G和B中的任一个)相对应的颜色发射光。在三个装置一个光源配置的情况下，使用白色LED作为光源4，以便通过分色或者滤光器将R、G和B的光分量提供给显示装置5。在三个装置三个光源配置的情况下，可以使用发射具有对应于各自通道的颜色的光的LED。也就是，红色LED用于R通道，绿色LED用于G通道，并且蓝色LED用于B通道。

图3是示出视频信号处理部分1的配置的图。视频信号处理部分1具有：输入缓冲器11，用于缓冲输入视频信号的一帧；峰值检测部分12，用于从一帧视频数据的像素中检测最大亮度值；系数计算部分13，用于基于由峰值检测部分12检测的峰值而计算亮度值转换系数 b和光强度控制系数 a，其中亮度值转换系数 b用于将视频信号转换成亮信号，并且光强度控制系数 a用于减小光源的光强度；亮度值转换部分14，用于基于亮度值转换系数 b而转换存储在输入缓冲器11中的视频信号的亮度值；输出缓冲器17，用于缓冲由亮度值转换部分14转换的视频信号；光强度决定部分15，用于基于光强度控制系数 a而决定光强度控制数据；光强度控制数据表16，由光强度决定部分15使用；以及光强度控制数据缓冲器18，用于缓冲由光强度决定部分15决定的光强度控制数据。

附带地，在图3中，根据三原色R、G和B，并行提供多个输入缓冲器11，并行提供多个输出缓冲器17，并且并行提供多个光强度控制数据缓冲器18。在该配置中，为一个或三个显示装置5和一个或三个光源4提供一个视频信号处理部分1。在分别为R、G和B提供视频信号处理部分1的情况下，可以形成每个视频信号处理部分1，以便为对应的通道提供一个输入缓冲器11、一个输出缓冲器17和一个光强度控制数据缓冲器18。

附带地，关于是为R、G和B共同提供一个视频信号处理部分1、还是分别为R、G和B提供视频信号处理部分1的选择，和关于是为R、G和B共同提供一个显示装置5和一个光源4还是分别为R、G和B提供显示装置5和光源4的选择是相互独立的。可以使用任意组合。

输入缓冲器11缓冲视频信号(数字视频信号)的一帧(单位时间)。峰值检测部分12扫描由输入缓冲器11缓冲的视频信号的像素(亮度值)，检测该帧中的最大亮度值，并且将所检测的亮度值作为峰值输出到系数计算部分13。

系数计算部分13基于输入的峰值P，计算亮度值转换系数 b和光强度控制系数 a，其中亮度值转换系数 b用于转换所缓冲的一帧像素数据的亮度值(像素值)，并且光强度控制系数 a用于控制LED光源的光强度。后面将详细地描述该计算方法。简而言之，当视频为暗时，增加视频信号的亮度值，并且根据亮度值的增加来减小光源的光强度，从而减小被提供给光源的电能。

将由系数计算部分13计算的亮度值转换系数b输入到亮度值转换部分14。亮度值转换部分14从输入缓冲器11取得一帧视频信号，并且用亮度值转换系数 b乘以每个像素数据，从而改变每个像素的亮度值。结果，将视频信号转换成比原始视频更亮的信号。将转换后的视频信号写入到输出缓冲器17中。

在显示下一帧的定时由显示装置驱动器2读取写入到输出缓冲器17中的视频信号，并且将其显示在显示装置5上。

另一方面，将由系数计算部分13计算的光强度控制系数 a输入到光强度决定部分15中。光强度决定部分15通过参考图4B所示的光强度控制数据表16，将输入光强度控制系数 a转换成光强度控制数据(表明被提供给光源4的电流值的数据)。

光强度控制数据表16是存储了被提供给光源4(LED)的电流值和光源4(LED)的光强度(光输出)之间的关系的表。当基于光强度控制系数 a而搜索表16时，可以读取要被提供给光源4的电流值(相对于最大功率电流的电流比率)，其中光强度控制系数 a表示相对于最大功率的光强度的光强度比率。

附带地，图4B示出了两种光强度控制数据表。图4B的上部示出了光强度-电流转换表，其表明光强度和电流值之间的关系，并且通过其从相对于最大功率光强度的光强度比率(光强度控制系数 a)推导相对于最大功率电流值的电流比率。图4B的下部示出了误差表，其表明对应于光强度比率的电流比率的误差(根据正比)，并且当用光强度比率乘以误差时，可以通过其计算电流比率。

以这种方式生成光强度控制数据表16，使得在光源4中提供作为光强度检测传感器的光电二极管25(参见图4A)的条件下，在连续改变被提供给光源4的LED的电流时，执行实际测量。

虽然可以随时生成光强度控制数据表16，但是更适当的是，在对设备通电的时候或者在停止视频信号输入的间隔内，生成光强度控制数据表16。

测试模式下的操作是这样的操作，其中：执行控制，以便线性地改变被提供给LED 22的电流；根据每个电流值，由光电二极管25实际测量光强度输出；并且将光强度的测量值制成表。如果输入黑色作为视频信号，则根本不将视频投影到屏幕8上。

附带地，因为LED的特性是相对均匀的，所以可以直接使用从LED制造商提供的平均特性数据。

图4a是示出光源驱动器3的图。在光源驱动器3中，D/A转换器20从视频信号处理部分1的光强度决定部分15接收光强度控制数据，将光强度控制数据转换成模拟电流控制电压Vi，并且将模拟电流控制电压Vi输入到恒定电流电路21。

恒定电流电路21将基于电流控制电压Vi而决定的电流If提供给安装在光源(光源单元)4的LED装置22，从而使LED装置22发射具有预定光强度的光。附带地，恒定电流电路21具有比较器210、电流控制晶体管211、以及参考电阻212(电阻值Ri)。电源电流If由Vi/Ri决定。

如上所述，在光源单元4中提供用于检测发射光的强度的光电二极管25。基于光电二极管25的电阻值的改变而检测从LED装置22发射的光强度。也就是，光电二极管25的一端被施加检测电压Vdd，并且其另一端通过电阻Rd接地。与从LED 22发射的光强度相对应的电流Ip流入光电二极管25和电阻Rd，从而在电阻器Rd的两端之间产生检测电压Vp(＝Ip×Rd)。

在用于通过实际测量来生成光强度控制数据表的测试模式中，A/D转换器27将电压Vp转换成数字数据，并且将数字数据输入到视频信号处理部分1。视频信号处理部分1基于通过D/A转换器20和恒定电流电路21提供给LED 22的电流值和从A/D转换器27给定的光强度检测数据，生成具有图4B所示内容的光强度控制数据表。

虽然形成光源驱动器3以控制被提供给光源单元4(LED 22)的电流，从而控制光源的光强度，但是可以将从D/A转换器20输出的电压Vi输入到PWM信号生成电路(其是用于将电压Vi和锯齿电压输入到比较器并且在锯齿电压不大于Vi的周期内生成脉冲的电路)，从而如果光源需要通过PWM控制而被开启，则基于从PWM信号生成电路输出的PWM信号执行LED的开启-关断控制，以便可以用基于光强度控制数据的脉冲宽度开启光源。

在PWM控制的情况下，因为脉冲宽度和光强度具有理想的线性相关(它们彼此成正比)，所以不必使用用于生成表或校正线性的光电二极管25。

显示装置5的亮度控制也被分类成静态控制和时分(PWM)控制。在静态控制中，基于对应于亮度的预定透射率或反射率而驱动显示装置。在时分(PWM)控制中，仅仅在对应于亮度的时间宽度中基于100％透射率或反射率而驱动显示装置。当通过时分控制来驱动显示装置5时，通过静态控制来驱动光源4。当通过静态控制来驱动显示装置5时，通过时分控制来驱动光源4。

如上所述，可以形成光强度决定部分15，以便基于图4B的下部所示的误差表(其是表明与在电流值和光强度彼此成正比的情况下的线的误差的表)，而非图4B的上部所示的光强度-电流转换表(其是光源4(LED)的光强度(光输出)与被提供给光源4(LED)的电流值的关系的表)，执行校正并存储该校正。

还可以将误差表提供给亮度值转换部分14，以便可以在每个像素的亮度值上反映误差分量，从而用亮度值补偿光强度的误差。

也就是，基于通过由光强度控制系数 a表示的比率直接控制的电流，控制光源4被开启和关断。基于误差表而计算由于该控制引起的光强度的误差分量。增大/减小视频信号的亮度值，以便补偿误差分量。

附带地，可以基于从LED制造商提供的数据生成表(光强度控制数据表或误差表)。

II.转换过程的描述

将描述以下这样的过程，其用于在具有前述配置的投影型视频再现设备中基于视频信号的亮度值(峰值)而决定转换系数，转换视频信号的亮度值，并且控制光源的光强度。

(1)首先，将一帧的所有像素中具有最高亮度的像素的亮度值设置为峰值。

(2)将峰值除以亮度限值(在全色(R、G和B分量的每一个中的8位量化)的情况下为255)，从而计算亮度比率A。

(3-1)将亮度比率A确定为光强度控制系数 a，并且将强度控制系数 a的倒数确定为亮度值转换系数(1/a＝b)并将其输入到亮度值转换部分14。

(3-2)如果亮度比率A不小于阈值(0.1)(当通过基于所提供的电流值而控制光强度的静态控制来控制光源4时)，则将亮度值A直接确定为光强度控制系数 a，并且将光强度控制系数 a的倒数确定为亮度值转换系数(1/a＝b)，并将其输入到亮度值转换部分14。

如果亮度值A小于该阈值，则将光强度控制系数 a设置为该阈值，并且将光强度控制系数 a的倒数设置为亮度值转换系数并将其输入到亮度值转换部分14。

这是因为在被提供给LED 22的电流小(在所施加的电压低的区域中)的状态下，LED 22的工作变得不稳定，使得难以保持LED 22的开启状态稳定。因此，将补偿稳定工作所需的最小值设置为阈值，从而即使在亮度比率A小于该阈值的情况下，也以该阈值作为限值而执行转换/控制。

(4)如果峰值是零，则将亮度值转换系数 b设成1。当将为1的亮度值转换系数 b输入到亮度值转换部分14时，亮度值转换部分14将输入缓冲器11的视频信号直接传输到输出缓冲器17，而不作任何处理。

(5)(当通过静态控制来控制光源4时)，如果峰值是零，则将光强度控制系数 a设置为阈值(0.1)，但是如果峰值零持续，则从阈值开始逐渐地减小值a。提供减小的斜率使得光强度控制系数 a在大约一秒内变得等于零(关断)。结果，可以实现近似黑状态(全黑)，还可以进行节能。

(6)不仅可以基于当前亮度比率A而且可以以平均方式基于当前的亮度比率A和过去的亮度比率或过去的光强度控制系数，确定光强度控制系数 a。例如，当要以平均方式基于当前的亮度比率A和先前的亮度比率Aold而确定光强度控制系数 a时，根据a＝αA+βAold(其中α和β是加权系数)计算当前光强度控制系数 a。例如，当要以平均方式基于当前的亮度比率A和先前的光强度控制系数aold而确定光强度控制系数 a时，根据a＝αA+βaold(其中α和β是加权系数)计算当前光强度控制系数 a。

如果根据每帧极大地改变光源的光强度和视频信号的转换量，则存在例如由于量化误差、线性偏移等而将导致视频闪烁的可能性。因此，为了防止极大地改变光强度控制系数 a和亮度值转换系数 b，以平均的方式基于当前的亮度比率和过去的亮度比率或过去的光强度控制系数而计算当前的光强度控制系数 a和亮度值转换系数 b。

(7)在前述控制中，当视频变亮时(即在当前亮度比率A(或当前峰值P)不小于先前亮度比率Aold(或先前峰值Pold)时)，增加用于当前值的加权系数α，并且当视频变暗时(即在当前亮度比率A(或当前峰值P)小于先前亮度比率Aold(或先前的峰值Pold)时)，将用于当前值的加权系数α设置成基本上等于用于先前值的加权系数β。

这是基于对以下事实的考虑，即，当屏幕变亮时，频繁地发生较大的情形改变，如渐隐之后的场景切换，或者存在为了引起注意而将暗情形快速地改变成亮情形的视频效果。因此，增加用于当前值的加权系数，以正确地跟随视频变亮时的改变。

在前述处理中，步骤(1)、(2)以及(3-1)是基本的，但是步骤(3-2)到(7)是可选的。可以适当地组合从这些步骤中选择的步骤。任何情况都在本发明的技术范围之内。

图5是示出各个视频、以及根据每个视频转换视频信号和控制光强度的示例的视图。在图5中示出了七个视频(帧1到7)。

帧1到7如下：

帧1：纯黑视频(峰值零)

帧2：相对于灰背景的红(R)带的视频

帧3：相对于灰背景的绿(G)带的视频

帧4：相对于灰背景的蓝(B)带的视频

帧5：相对于灰背景的黑带的视频

帧6：相对于灰背景的白带的视频

帧7：纯白视频

在图5中，根据每个颜色分量(R、G或B)执行前述处理。在每个颜色分量中，将视频转换成显示信号，使得将输入视频信号(输入信号)的峰值设置成等于亮度限值(例如255)。将显示信号输出到显示装置驱动器2。

例如，因为R通道具有100％亮度的部分(红带部分)，所以帧2中的视频信号的峰值是100％。因此，没有余地用于在很大程度上转换视频信号，使得保持亮度值转换系数 b和光强度控制系数 a等于1。另一方面，G通道具有40％亮度的灰区域，以及没有显示绿色的0％亮度的区域。因此，当亮度值转换系数被设成2.5时，转换亮度，以便将光强度控制系数 a设成0.4。以这种方式，在该帧的该通道中，可以节省60％的光强度。另外，在该帧的B通道中，可以节省60％的光强度。

可以将这一点应用于其它帧。总计下来，可以节省40％的光强度(电能)。附带地，当将该处理应用于单色(灰度等级)视频时，它是针对一个通道中的亮度值Y的处理。

附带地，在转换步骤(1)中，可以扫描存储在输入缓冲器11中的一帧数据，以检测亮度的峰值。可以实时地检查输入视频信号，以保存峰值，使得当输入一帧视频信号时，可以使用所保存的峰值。

III.视频信号处理部分的操作的描述

将参考图6描述系数计算处理。首先，从峰值检测部分12输入亮度峰值P(s1)。当峰值P为零时，判断屏幕(该颜色分量)为暗变化，使得使该例程的位置转到暗变化处理(步骤s20到s25)。

当峰值P不为零(大于零)时，重置表明峰值为零的暗变化标志Fz(s3)，并且将峰值P除以亮度限值(在8位的情况下为255)，以计算亮度比率A(s4)。亮度比率A是表明在该帧(该颜色分量)中的峰值与亮度限值的比率的值。

以加权平均的方式基于当前亮度比率A和(先前帧中的相同颜色分量的)先前亮度比率Aold来计算亮度值转换系数 b和光强度控制系数 a。在当前亮度高于先前亮度时，增加用于当前值的权重。在当前亮度低于先前亮度时，将用于当前值的权重设置成与用于先前值的权重相同的比率。

判断当前亮度比率A是否不小于(先前帧中的相同颜色分量的)先前亮度比率Aold(s5)。

在当前亮度比率A不小于先前亮度比率Aold时，将用于当前亮度比率A的加权系数α设置成0.8，同时将用于先前亮度比率Aold的加权系数β设置成0.2(s6)。另一方面，在当前亮度比率A小于先前亮度比率Aold时，将用于当前亮度比率A的加权系数α和用于先前亮度比率Aold的加权系数β都设置成0.5(s7)。然后通过算术运算α×A+β×Aold计算光强度控制系数 a。

虽然该示例示出了通过采用当前亮度比率A和先前亮度比率Aold的加权平均来计算光强度控制系数 a的情况，但是可以通过采用当前亮度比率A和先前光强度控制系数aold的加权平均来计算光强度控制系数 a。

下一步，判断这样算出的光强度控制系数 a是否大于0.1(s9)。当光强度控制系数 a大于0.1时，即使通过基于该系数的静态控制，光源4也仍然在正常工作的范围内，使得直接地使用光强度控制系数 a，并且将光强度控制系数a的倒数确定为亮度值转换系数 b(s10)。

另一方面，当通过操作s8算出的光强度控制系数 a小于0.1时，存在光源4(LED)不能正常工作的可能性，使得将光强度控制系数 a改写为用于保证正常工作的最小控制范围中的0.1，并且将亮度值转换系数 b设置成对应于0.1的10(s11)。

基于所确定的光强度控制系数 a推导光强度控制数据(s12)。在将光强度控制数据输出到光源驱动器3(s13)时，将亮度值转换系数 b输入到亮度值转换部分14(s14)。

下一步，将描述步骤s20到s25的暗变化处理。当在s2确定了峰值为零时，首先将亮度值转换系数 b设置成1(s20)。当亮度值转换系数 b为1时，亮度值转换部分14跳过亮度值转换处理，并且将从输入缓冲器11输入的视频信号直接传输到输出缓冲器17。

然后，判定是否设置了暗变化标志Fz(s21)。设置暗变化标志Fz的事实意味着从先前帧持续峰值零的事实。

当没有设置Fz(将要开始暗变化)时，将光强度控制系数 a设置成0.1(s22)，设置标志Fz(s23)，并且该例程的位置转到s12。当已经设置了Fz时，从 a中减去0.02，以逐渐地减小光强度(s25)。当 a已经为零时，跳过该处理(s24)。在该处理之后，该例程的位置转到s12。通过从 a中减去0.02，当峰值零持续50帧(大约1.7秒)时，光强度达到零。

该处理旨在当峰值零很长时，抑制光发射，以便实现近似黑状态(全黑)，并且节省电能。另外，当亮度比率A变得大于先前帧中的亮度比率Aold时，亮度比率A可以迅速地跟随该变化。因此，即使在峰值零中关断光源的情况下，也不存在对此后的视频再现的障碍。

图7示出了视频信号处理部分的系数计算操作的另一示例。在该操作中，以二进制数的形式处理所有系数。这是用于将亮度值转换系数 b确定为除了最高有效位″1″之外其余位为″0″的二进制数的操作。结果，可以仅仅通过移位来实现亮度值转换部分14的操作，使得可以极大地减轻算术运算量。

下面将描述该流程图。

在图7中，首先，从峰值检测部分12输入亮度的峰值P(s31)。当峰值P为零时，判断屏幕(该颜色分量)为暗变化，使得该例程的位置转到暗变化处理(步骤s50到s55)。

当峰值P不为零(大于零)时，重置表明峰值为零的暗变化标志Fz(s33)，并且将峰值P除以亮度限值(在8位的情况下为″11111111″(255))，以计算亮度比率A(s34)。

判定当前亮度比率A是否不小于先前亮度比率Aold(s35)。在当前亮度比率A不小于先前亮度比率Aold时，将用于当前亮度比率A的加权系数α设置成″0.11″(0.75)，同时将用于先前亮度比率Aold的加权系数β设置成″0.01″(0.25)(s36)。另一方面，在当前亮度比率A小于先前亮度比率Aold时，将用于当前亮度比率A的加权系数α和用于先前亮度比率Aold的加权系数β都设置成″0.1″(0.5)(s37)。然后，通过算术运算α×A+β×Aold计算光强度控制系数 a(s38)。

虽然该示例示出了通过采用当前亮度比率A和先前亮度比率Aold的加权平均来计算光强度控制系数 a的情况，但是可以通过采用当前亮度比率A和先前光强度控制系数aold的加权平均来计算光强度控制系数 a。

然后，基于算出的光强度控制系数 a中的数位，确定要被用于实际处理的光强度控制系数 a和亮度值转换系数 b(s39)。该确定为″在二进制小数点之后除了小数位的最低有效位’1’之外其余数字为’0’的二进制小数(例如，“0.001”)”，其不小于算出的光强度控制系数 a并最接近于算出的光强度控制系数 a。结果，可以仅仅使用移位来转换亮度值转换部分14中的每个像素的亮度值。将二进制小数的倒数(例如″1000″)设置为亮度值转换系数 b。无论算出的光强度控制系数 a多么小，光强度控制系数 a都被限制为″0.0001″，使得不会将小于″0.0001″的值设置为光强度控制系数 a。以这种方式，执行阈值限制处理。

基于所确定的光强度控制系数 a而推导光强度控制数据(s42)。当将光强度控制数据输出到光源驱动器3(s43)时，将亮度值转换系数 b输入到亮度值转换部分14(s44)。

接下来，将描述步骤s50到s55的暗变化处理。当在s32确定了峰值为零时，首先将亮度值转换系数 b设置成1(s50)。当亮度值转换系数 b为1时，亮度值转换部分14跳过亮度值转换处理，并且将从输入缓冲器11输入的视频信号直接传输到输出缓冲器17。

然后，判断是否设置了暗变化标志Fz(s51)。当没有设置Fz时，将光强度控制系数 a设置成″0.0001″(0.0625＝1/16)(s52)，设置标志Fz(s53)，并且该例程的位置转到s42。当已经设置了Fz时，从 a减去″0.00000001″(1/256)，以便逐渐地减小光强度(s55)。当 a已经为零时，跳过该处理(s54)。在该处理之后，该例程的位置转到s42。通过从 a减去″0.00000001″，当峰值零持续16帧(大约0.5秒)时，光强度达到零。

虽然关于在三个装置一个光源的***的情况下的控制描述了本实施例，但是该控制可以如下应用于一个装置一个光源的***，或者多个装置多个光源的***(例如，三个装置三个光源的***)。

在一个装置一个光源的***的情况下，以时分方式显示多个颜色(例如，三个颜色)。根据颜色的时分时隙，计算每个颜色中的最大亮度值，使得转换亮度值并且转换光强度。在转换的时候，基于光强度控制数据表校正光强度比率(光强度控制系数 a)和电流比率之间的误差。

在多个装置多个光源的***的情况下，根据每个颜色独立地计算最大亮度值，使得转换亮度值并且转换光强度。在转换的时候，基于光强度控制数据表校正光强度比率(光强度控制系数 a)和电流比率之间的误差。附带地，在该***的情况下，因为光源是根据颜色而独立的，所以通过根据每个颜色执行测试模式操作来生成光强度控制数据表。

虽然针对具体的优选实施例示出和描述了本发明，但是对于本领域的技术人员是清楚的，可以基于本发明的教导而进行各种改变和修改。显然地，这样的改变和修改处于由所附权利要求限定的本发明的精神、范围和意图内。

本申请基于在2005年2月28日提交的日本专利申请No.2005-054635、以及在2005年6月27日提交的日本专利申请No.2005-186373，在此将其全文并入引作参考。

Claims (18)

1.一种投影型视频再现设备，包括：

视频显示元件，可视化视频信号；

视频显示元件驱动电路，驱动视频显示元件；

高速响应光源，将投影光施加到视频显示元件上；

光源驱动电路，开启光源；以及

视频信号转换部分，执行：

峰值检测处理，用于以单位时间的间隔检测视频信号的亮度峰值；

转换系数计算处理，用于基于每个所检测的峰值与亮度上限的比率或基于每个所检测的峰值和亮度上限之间的差值，计算转换系数；

视频信号转换处理，用于基于转换系数而转换单位时间内的视频信号的亮度值，以便增加亮度值，并将亮度值提供给视频显示元件驱动电路；以及

光强度控制处理，用于基于转换系数而设置控制值，以减小光源的光强度，并且根据该控制值来控制光源驱动电路。

2.根据权利要求1所述的投影型视频再现设备，其中当由转换系数计算处理计算的转换系数小于预定阈值时，视频信号转换部分改为将阈值设置为转换系数，并且执行视频信号转换处理和光强度控制处理。

3.根据权利要求1所述的投影型视频再现设备，其中在转换系数计算处理中，基于在针对当前单位时间和至少一个过去单位时间执行转换系数计算处理时所计算的比率或差值，计算转换系数。

4.根据权利要求3所述的投影型视频再现设备，其中在转换系数计算处理中，通过对在针对当前单位时间和至少一个过去单位时间执行转换系数计算处理时所计算的比率或差值取加权平均来计算转换系数；以及

其中在当前单位时间的比率大于先前单位时间的比率时，增加在加权平均中用于当前单位时间的比率的权重，或者在当前单位时间的差值小于先前单位时间的差值时，增加在加权平均中用于当前单位时间的差值的权重。

5.根据权利要求1所述的投影型视频再现设备，其中视频信号转换部分以数字方式执行相应的处理，使得在转换系数计算处理中，仅仅将转换系数的最高有效位计算为二进制数字″1″，并且按照转换系数中的数字″0″的数目对视频信号的每个像素的亮度值进行移位，以便在视频信号转换处理中增加它。

6.根据权利要求1所述的投影型视频再现设备，其中视频显示元件驱动电路通过以对应于视频信号的亮度值的定时放电率驱动视频显示元件，来可视化视频信号；以及

其中光源驱动电路通过控制被提供给光源的电流值，控制光源的光强度。

7.根据权利要求1所述的投影型视频再现设备，其中视频显示元件驱动电路通过驱动视频显示元件来可视化视频信号，以获得对应于视频信号的亮度值的透射率或反射率；以及

其中光源驱动电路通过控制将电流提供给光源的定时放电率，控制光源的光强度。

8.根据权利要求6所述的投影型视频再现设备，其中视频信号转换部分存储表明被提供给光源的电流值和光强度之间的关系的关系数据；以及

其中在光强度控制处理中，基于转换系数而确定光源的光强度，通过基于所确定的光强度搜索关系数据来确定电流值，并且向光源驱动电路表明所确定的电流值。

9.一种投影型视频再现设备，包括：

视频显示元件，可视化视频信号；

视频显示元件驱动电路，驱动视频显示元件；

高速响应光源，将投影光施加到视频显示元件上；

光源驱动电路，开启光源，并通过控制被提供给光源的电流值来控制光源的光强度；

存储部分，存储表明被提供给光源的电流值和光强度之间的关系的关系数据；

光强度传感器，安设在光源的附近；以及

视频信号转换部分，执行：

数据生成处理，用于指示光源驱动电路将被提供给光源的电流从最小改变到最大，通过使用光强度传感器，在每个电流值测量光源的光强度，基于测量结果生成关系数据，并将关系数据存储到存储部分中；

峰值检测处理，用于以单位时间的间隔检测视频信号的亮度峰值；

转换系数计算处理，用于基于每个所检测的峰值与亮度上限的比率或基于每个所检测的峰值和亮度上限之间的差值来计算转换系数；

视频信号转换处理，用于基于转换系数而执行转换，以增加单位时间内视频信号的亮度值，并且将亮度值提供给视频显示元件驱动电路；以及

光强度控制处理，用于基于转换系数而确定光源的光强度，通过基于所确定的光强度、参考关系数据来确定被提供给光源的电流值，并向光源驱动电路表明所确定的电流值。

10.一种投影型视频再现设备，包括：

视频显示元件，可视化视频信号；

视频显示元件驱动电路，驱动视频显示元件；

高速响应光源，将投影光施加到视频显示元件上；

光源驱动电路，开启光源，并通过控制被提供给光源的电流值来控制光源的光强度；

存储部分，存储表明被提供给光源的电流值和光强度之间的关系的关系数据；

光强度传感器，安设在光源附近；以及

视频信号转换部分，执行：

数据生成处理，用于指示光源驱动电路将被提供给光源的电流从最小改变到最大，通过使用光强度传感器在每个电流值测量光源的光强度，基于测量结果生成所述关系数据，并且将所述关系数据存储到存储部分中；

峰值检测处理，用于以单位时间的间隔检测视频信号的亮度峰值；

转换系数计算处理，用于基于每个所检测的峰值与亮度上限的比率或基于每个所检测的峰值和亮度上限之间的差值来计算转换系数；

光强度控制处理，用于基于所述转换系数而确定被提供给光源的电流值，并且向光源驱动电路表明所确定的电流值；以及

视频信号转换处理，用于基于所述转换系数而转换单位时间内视频信号的亮度值，通过参考所述关系数据来校正亮度值，并且将校正后的亮度值提供给视频显示元件驱动电路。

11.根据权利要求9所述的投影型视频再现设备，其中当所述投影型视频再现设备被通电时，执行数据生成处理。

12.根据权利要求9所述的投影型视频再现设备，其中一个装置被提供作为视频显示元件、视频显示元件驱动电路、光源、光源驱动电路、存储部分和光强度传感器中的每一个；以及

其中视频信号转换部分关于光源执行数据生成处理，并且关于具有多个颜色通道的视频信号，连续地执行峰值检测处理、转换系数计算处理、视频信号转换处理和光强度控制处理。

13.根据权利要求9所述的投影型视频再现设备，其中根据每个颜色通道提供视频显示元件、视频显示元件驱动电路、光源、光源驱动电路、存储部分和光强度传感器；以及

其中视频信号转换部分在每个颜色通道中关于光源执行数据生成处理，并且关于多个颜色通道中的视频信号，执行峰值检测处理、转换系数计算处理、视频信号转换处理和光强度控制处理。

14.根据权利要求9所述的投影型视频再现设备，其中提供一个装置被提供作为光源、光源驱动电路、存储部分和光强度传感器中的每一个；

其中根据每个颜色通道提供视频显示元件和视频显示元件驱动电路；和

其中视频信号转换部分关于光源执行数据生成处理，并且关于具有多个颜色通道的视频信号，执行峰值检测处理、转换系数计算处理、视频信号转换处理和光强度控制处理。

15.根据权利要求10所述的投影型视频再现设备，其中当所述投影型视频再现设备被通电时，执行数据生成处理。

16.根据权利要求10所述的投影型视频再现设备，其中一个装置被提供作为视频显示元件、视频显示元件驱动电路、光源、光源驱动电路、存储部分和光强度传感器中的每一个；以及

其中视频信号转换部分关于光源执行数据生成处理，并且关于具有多个颜色通道的视频信号，连续地执行峰值检测处理、转换系数计算处理、视频信号转换处理和光强度控制处理。

17.根据权利要求10所述的投影型视频再现设备，其中根据每个颜色通道提供视频显示元件、视频显示元件驱动电路、光源、光源驱动电路、存储部分和光强度传感器；以及

其中视频信号转换部分在每个颜色通道中关于光源执行数据生成处理，并且关于多个颜色通道中的视频信号，执行峰值检测处理、转换系数计算处理、视频信号转换处理和光强度控制处理。

18.根据权利要求10所述的投影型视频再现设备，其中一个装置被提供作为光源、光源驱动电路、存储部分和光强度传感器中的每一个；

其中根据每个颜色通道提供视频显示元件和视频显示元件驱动电路；和

其中视频信号转换部分关于光源执行数据生成处理，并且关于具有多个颜色通道的视频信号，执行峰值检测处理、转换系数计算处理、视频信号转换处理和光强度控制处理。

Images