DE112005002615B4

DE112005002615B4 - Pixel-Farbwobulation

Info

Publication number: DE112005002615B4
Application number: DE112005002615T
Authority: DE
Inventors: Winthrop D. San Diego Childers; David C. Corvallis Collins; William J. Corvallis Allen
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2004-10-20
Filing date: 2005-09-12
Publication date: 2010-12-30
Anticipated expiration: 2025-09-13
Also published as: GB2434273B; TW200617423A; US20060082562A1; US20070268459A1; GB0707920D0; WO2006044065A1; GB2434273A; JP2008517346A; DE112005002615T5; US7600874B2; US7267442B2

Abstract

Ein Verfahren zum Erzeugen von Farbanzeigebildern, das folgende Schritte aufweist:
Leiten von im Wesentlichen weißem Licht auf einen Licht-Raum-Modulator (16) mit einer Mehrzahl von Pixelelementen, wobei jedes Pixelelement eines ersten Satzes von Pixelelementen konfiguriert ist, um eine Primärfarbe zu definieren, und wobei jedes Pixelelement eines benachbarten zweiten Satzes von Pixelelementen konfiguriert ist, um wenigstens zwei Primärfarben zu definieren;
Modulieren des Lichts mit dem Licht-Raum-Modulator (16), das durch jedes der Pixel auf der pixelierten Platte gefiltert wird;
Abbilden des modulierten Lichts auf eine Betrachtungsoberfläche (20); und
Anpassen der Position (18) des abgebildeten modulierten Lichts relativ zu der Betrachtungsoberfläche (20), um so zu bewirken, dass durch eine Mehrzahl von Pixeln auf dem Licht-Raum-Modulator (16) gefiltertes Licht sequentiell auf zumindest einen Ort der Betrachtungsoberfläche (20) auftrifft.

Description

Hintergrund der Erfindung
Ein herkömmliches System oder eine herkömmliche Vorrichtung zum Anzeigen eines Bildes, wie z. B. eine Anzeige, ein Projektor oder ein anderes digitales Abbildungssystem, wird häufig verwendet, um ein Stand- oder Videobild auf einer Anzeigeoberfläche, wie z. B. einem Anzeigeschirm, anzuzeigen. Betrachter bewerten Anzeigesysteme basierend auf vielen Kriterien, wie z. B. Bildgröße, Farbpalette, Kontrastverhältnis, Helligkeit und Auflösung. Bildhelligkeit, Pixelfarbgenauigkeit und Auflösung sind besonders wichtige Maße in vielen Anzeigemärkten, da die verfügbare Helligkeit, Farbpalette und Auflösung die Größe eines angezeigten Bildes begrenzen können und steuern, wie gut das Bild an Schauplätzen mit hohen Pegeln an Umgebungslicht zu sehen ist.
Viele digitale Anzeigesysteme erzeugen eine Vollfarbanzeige mit einem einzelnen Lichtmodulator durch Erzeugen von drei oder mehr modulierten Bildern in Primärfarben (Rot, Grün und Blau) pro Videorahmen oder -bild. Die Primärfarben werden typischerweise durch Leiten von weißem Licht durch ein Farbrad, Prisma oder bestimmtes anderes Farbfilter, bevor bewirkt wird, dass das Licht auf den Modulator auftrifft, hergeleitet. Manchmal wird das weiße Licht nach dem Farbrad durch einen Licht-Raum-Homogenisator geleitet, um die Intensität des Lichts über der Fläche auszugleichen, das auf den Modulator auftrifft. Die modulierten Bilder werden sequentiell mit einer hohen Rate angezeigt, um so in dem menschlichen Sehsystem ein Vollfarbbild zu erzeugen. So wird dieses Verfahren zum Erzeugen einer Vollfarbanzeige „sequentielle Farbe” („sequential color”) genannt.
Farbräder fügen aus einer Vielzahl von Gründen Rauschen, Dicke, Kosten und Komplexität zu einem Anzeigesystem hinzu, einschließlich der inhärenten Langzeitzuverlässigkeitsprobleme, die sich bewegenden mechanischen Teilen zugeordnet sind. Die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden angesichts dieser und anderer Nachteile, die bekannten Anzeigesystemen zugeordnet sind, entwickelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Projektionsvorrichtung zu schaffen, durch die alle drei Primärfarben eines anzuzeigenden Bildes an jedem Ort der Anzeige dargestellt werden können.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie durch eine Projektionsvorrichtung nach Anspruch 5 gelöst.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen besser verständlich. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander. Vielmehr wird stattdessen eine klare Darstellung der Erfindung hervorgehoben. Ferner bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den mehreren Ansichten ähnliche Teile.
1 ist ein exemplarisches Blockdiagramm eines Anzeigesystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 ist eine exemplarische Teilansicht eines Licht-Raum-Modulators, die ein Farbschema auf Dreiecksbasis darstellt, das bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
3 ist ein exemplarisches Diagramm eines dreieckigen, einem Wobbeln unterzogenen Verschiebungsmusters bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm einer Rahmenperiode für einen Pixelort auf einer Betrachtungsoberfläche, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
5 ist eine exemplarische Teilansicht eines Licht-Raum-Modulators, die ein Farbschema auf Angrenzender-Nachbar-Basis darstellt, das bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
6 ist ein exemplarisches Diagramm eines einem Wobbeln unterzogenen Angrenzender-Nachbar-Verschiebungsmusters bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
7 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm einer Rahmenperiode für einen Pixelort auf einer Betrachtungsoberfläche, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
8 ist eine exemplarische Teilansicht eines Licht-Raum-Modulators, die ein Farbschema auf Rechteckbasis darstellt, das bei einem Ausführungsbei spiel der Erfindung verwendet wird.
9 ist ein exemplarisches Diagramm eines rechteckigen, einem Wobbeln unterzogenen Verschiebungsmusters bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
10 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm einer Rahmenperiode für einen Pixelort auf einer Betrachtungsoberfläche, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
11 ist eine exemplarische Teilansicht eines Licht-Raum-Modulators, die ein alternatives Farbschema auf Dreieckbasis darstellt, das bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
12 ist ein exemplarisches Diagramm eines alternativen dreieckigen, einem Wobbeln unterzogenen Verschiebungsmusters bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
13 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm einer Rahmenperiode für einen Pixelort auf einer Betrachtungsoberfläche, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
14 ist eine exemplarische Teilansicht eines Licht-Raum-Modulators, die ein alternatives Farbschema auf Rechteckbasis mit Auflösungsverbesserung darstellt, das bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
15 ist ein exemplarisches Diagramm eines alternativen rechteckigen, einem Wobbeln unterzogenen Verschiebungsmusters mit Auflösungsverbesserung bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
16 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm einer Rahmenperiode für einen Pixelort auf einer Betrachtungsoberfläche, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
17 ist eine exemplarische Teilansicht eines Licht-Raum-Modulators, die ein alternatives Farbschema auf Rechteckbasis darstellt, das bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
18 ist ein exemplarisches Diagramm eines alternativen dreieckigen, einem Wobbeln unterzogenen Ver schiebungsmusters bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
19 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm einer Rahmenperiode für einen Pixelort einer Betrachtungsoberfläche, die bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird.
Detaillierte Beschreibung
Die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen ein voll ausgefülltes projiziertes Bild auf einer Betrachtungsoberfläche unter Verwendung einer Farbe oder eines Interferometermodulators, dessen einzelne Pixelelemente keinen vollen Bereich von Primärfarben bereitstellen können, bereit. Die folgenden Ausführungsbeispiele ermöglichen ein billiges, robustes Anzeigesystem mit einem einzelnen Modulator ohne den Bedarf nach einem Farbrad. Bei einem Ausführungsbeispiel verwendet ein Projektionssystem einen Lichtmodulator auf Interferometerbasis zur Erzeugung von Farbpixeln auf einer Betrachtungsoberfläche. Der Lichtmodulator ist in dem Sinn „digital”, dass jedes Pixelelement auf dem Modulator eine oder zwei Farben, die nicht Schwarz sind, erzeugt. Angrenzende Pixelelemente jedoch weisen komplementäre Primärfarben auf. Das Modulatorbild ist „wobuliert” bzw. einem Wobbeln unterzogen oder anderweitig räumlich verschoben, derart, dass die projizierten modulierten Pixel in einer Überlappungsweise auf der Betrachtungsoberfläche angezeigt werden, was es ermöglicht, dass jeder Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche einen vollen Bereich von Primärfarben besitzt, derart, dass jeder in der Lage ist, ein wahrgenommenes weißes Pixel zu erzeugen. Anders ausgedrückt steuert eine Wobulationssteuerschaltung die Verschiebung der durch den Modulator auf der Betrachtungsoberfläche erzeugten Pixel derart, dass jeder Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche die Erzeugung aller Primärfarben ermöglicht.
Zu Zwecken dieser Anmeldung ist ein wahrgenommenes Pixel als ein Punkt von Licht, der auf der Betrachtungsoberfläche gebildet ist, definiert. Der Ort eines Pixels ist durch die Koordinaten des Flächenschwerpunkts des Pixelumrisses definiert. Ein Pixelelement ist ein Element auf dem Lichtmodulator, das Licht von der Lichtquelle empfängt, die Spektralverteilung (z. B. Wellenlänge, Frequenz und wahlweise beinhaltende Intensität) des Lichts moduliert und zumindest ein wahrgenommenes Pixel auf der Betrachtungsoberfläche definiert. Eine Primärfarbe ist durch einen eingeschränkten Spektralbereich innerhalb des sichtbaren Lichtspektrums der Lichtquelle definiert. Ein wahrgenommenes Pixel mit einer Primärfarbe ist ein Punkt von Licht, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Pixel eine schmale Spektralverteilung aufweist, die die Primärfarbe des Punkts definiert. Ein Pixelarray mit verschachtelten Mehrzahlen von Pixeln ist ein Array von Punkten, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Array eine erste Mehrzahl von Punkten mit einer ersten Primärfarbe und eine zweite Mehrzahl von Punkten mit einer zweiten Primärfarbe umfasst, und dadurch, dass die Punkte mit der ersten Primärfarbe und die Punkte mit der zweiten Primärfarbe ein bekanntes, vorzugsweise sich wiederholendes Muster bilden. Spektral zu modulieren ist Breitbandwellenlängen von Licht von einer Lichtquelle zu empfangen und die Spektralverteilung der Lichtquelle auf schmale Bänder von Wellenlängen zu verändern.
1 ist ein exemplarisches Blockdiagramm eines Anzeigesystems 10, das eine pixelierte bzw. Pixel-Farbverwaltungsvorrichtung beinhaltet, die unterschiedliche Aspekte der Erfindung beinhaltet. Das Anzeigesystem 10 umfasst z. B. eine Bildverarbeitungseinheit 12, die Bilddaten 11 in analoger oder digitaler Form empfängt und die Daten entsprechend zur Verarbeitung umwandelt. Die Bildverarbeitungseinheit 12 könnte als eine Mikrosteuerung, ein Digitalsignalprozessor oder eine Universal-CPU unter Verwendung einer Kombination aus Logik und Software oder Firmware implementiert sein. Alternativ kann die Bildverarbeitungseinheit eine hart codierte Logik sein, die in diskreten oder integrierten Schaltungen implementiert ist. Das Anzeigesystem 10 umfasst eine Lichtquelle 14, die einen Farbpixel-Licht-Raum-Modulator (Farbpixel-SLM; SLM = spatial light modulator) 16 beleuchtet. Die Lichtquelle 14 könnte eine Hochdruck-Lichtbogenquelle, wie z. B. Quecksilberdampf oder Xenon, umfassen oder könnte eine Festkörpervorrichtung umfassen, die eine oder mehrere halbleitende oder organische LEDs umfasst. Alternativ könnte die Lichtquelle 14 eine oder mehrere Laserquellen umfassen. Die Lichtquelle 14 umfasst allgemein einen Mechanismus oder Optik zum räumlichen Homogenisieren des Lichts, derart, dass es in einer Strahlung einheitlich ist, wenn es auf den Farbpixel-SLM 16 projiziert wird. Der Farbpixel-SLM 16 weist eine Mehrzahl einzelner Pixel auf, die in einem Array gebildet sind, derart, dass jedes Pixel in der Lage ist, das Licht von der Lichtquelle zu filtern oder anderweitig spektralmäßig zu modulieren, um eine oder mehrere Primärfarben bereitzustellen. Bei diesem Beispiel sind die einzelnen Pixel derart räumlich auf den Farbpixel-SLM 16 verteilt, dass ein Farbschema gebildet wird, durch das angrenzende Pixel komplementäre Primärfarben bereitstellen. Bei einem weiteren Beispiel ist den einzelnen Pixeln dadurch eine Farbe zugewiesen, wie diese gesteuert werden.
Das Licht, das von dem Farbpixel-SLM 16 abgeht, wird durch eine Wobulationsvorrichtung 18 gesteuert, bevor es auf eine Betrachtungsoberfläche 20 durchgelassen oder projiziert wird. Die Wobulationsvorrichtung 18 wird durch die Bildverarbeitungsschaltung 12 gesteuert, um eine Wobulationssteuerschaltung zu erzeugen. Die Bildverarbeitungseinheit 12 steuert die Lichtquelle 14, den Farbpixel-SLM 16 und die Wobulationsvorrichtung 18 in Verbindung, um einen oder mehrere Rahmen der empfangenen Bilddaten 11 auf der Betrachtungsoberfläche 20 zu platzieren. Die Wobulationsvorrichtung 18 ist in der Lage, das Bild oder Array von Pixeln von dem Farbpixel-SLM 16 in einer oder mehreren Richtungen in entweder vollen oder Teilinkrementen (wie z. B. halbes Pixel) räumlich zu verschieben, um es zu ermöglichen, dass die einzelnen Pixel des Farbpixel-SLM 16 sich auf der Betrachtungsoberfläche 20 vollständig oder teilweise überlappen.
Der Farbpixel-SLM 16 ist dadurch gekennzeichnet, dass jedes seiner einzelnen Pixelelemente in der Lage ist, das empfangene Licht von der Lichtquelle 14 spektralmäßig zu modulieren und zumindest eines, vielleicht zwei oder mehr schmale Bänder von Licht zu erzeugen.
Ein weiterer Farbpixel-SLM-Modulator ist 4 eine LCD-Tafel, die ein Farbfilter beinhaltet, derart, dass ein Farbschema über das SLM-Array definiert ist. Derartige LCD-Tafeln sind von mehreren Lieferanten, die Fachleuten auf dem Gebiet bekamt sind, erhältlich. Ein weiterer Farbpixel-SLM-Modulator ist Flüssigkristall-auf-Silizium (LCOS; LCOS = liquid crystal on silicon), das von mehreren Lieferanten, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, erhältlich ist. Ein Modulator auf Beugungsbasis, wie z. B. derjenige, der in dem gemeinschaftlich zugewiesenen U.S.-Patent Nr. 6,747,785 B2 beschrieben ist, könnte auch als Farbpixel-SLM 16 eingesetzt werden. Alternativ kann ein aktiver Farbpixel-SLM verwendet werden, wie z. B. mit einem Array von LEDs oder Laserdioden. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Lichtquelle 14 und der Farbpixel-SLM 16 kombiniert, um den aktiven Farbpixel-SLM zu bilden.
Ein „Pixelgenerator” 15 ist eine Funktionskombination der Lichtquelle 14 und des SLM 16. Ohne den Betrieb der Wobulationsvorrichtung 18 erzeugt der Pixelgenerator 15 ein Array von Pixeln (farbige Punkte von Licht) auf der Betrachtungsoberfläche 20. Die Arraypixel umfassen Pixel mit zwei oder mehr Primärfarben, die gleichzeitig angezeigt werden und ein sich wiederholendes Muster besitzen. Beispiele derarti ger sich wiederholender Muster sind in der Erläuterung bezüglich der 2 bis 19 zu erkennen. Bei einem Beispiel könnte das sich wiederholende Muster Rot (R), Grün (G), Blau (B), Rot, Grün, Blau, usw., das in einer bestimmten Richtung läuft, sein. Ohne Betrieb der Wobulationsvorrichtung 18 kann der Pixelgenerator nicht alle Primärfarben an jedem Pixelort erzeugen und so weist jede Primärfarbe ein „verarmtes Muster” oder ein Pixelmuster mit unvollständiger Abdeckung der Betrachtungsoberfläche 20 auf. Bei diesem einen Beispiel bedeckt Rot nur etwa ein Drittel der Fläche der Betrachtungsoberfläche 20. Dies könnte einen ernsten „Gittertür”-Effekt erzeugen sowie nur ein Drittel der Flächenauflösung des Gesamtpixelarrays für diese Primärfarbe bereitstellen. Die Wobulationsvorrichtung 18 verschiebt die Pixel während einer Betrachtungsperiode, wie z. B. einer Rahmenperiode, so dass jede Primärfarbe die Betrachtungsoberfläche 20 wirksamer bedecken kann oder die Orte auf der Betrachtungsoberfläche 20 wirksamer adressieren kann.
Die Wobulationsvorrichtung 18 könnte aus einem oder mehreren optischen Verschiebungselementen in einer Projektionslinse oder als ein einstellbares Brechungselement gebildet sein. Alternativ könnte die Wobulationsvorrichtung 18 eine reflektierende Komponente sein, wie z. B. eine drehbare, sich neigende oder bewegbare Spiegeloberfläche. Allgemein kann die Wobulationsvorrichtung eine beliebige Komponente sein, die in der Lage ist, den optischen Weg des Bildes, das von dem Farbpixel-SLM 16 projiziert wird, zu bewegen oder zu biegen, um eine Wobbel- bzw. Wackeloptik zu erzeugen. Eine weitere Wobulationsvorrichtung ist ein mechanischer Verschieber, der den Farbpixel-SLM 16 hält und physisch den Farbpixel-SLM 16 in einer oder mehreren Richtungen verschiebt, und nicht sein projiziertes Bild. Wenn der Farbpixel-SLM 16 physisch verschoben ist, muss die Lichtquelle 14 unter Umständen entworfen sein, um das Array von Pixeln auf dem Farbpixel-SLM 16 leicht zu überfüllen, um eine derartige Bewegung zu berücksichtigen. Mehrere unter schiedliche Formen von Wobulationsvorrichtungen sind in der U.S.-Patentanmeldung 2.004-0027313 A1 der gleichen Anmelderin, Seriennummer 10/242,545, eingereicht am 11. September 2002 gezeigt und beschrieben.
Die Betrachtungsoberfläche 20 könnte einer/eine mehrerer unterschiedlicher Typen und Technologien sein. Die Betrachtungsoberfläche 20 z. B. könnte ein Frontprojektionsbildschirm, ein Rückprojektionsbildschirm, ein Videobildschirm oder eine geeignete reflektierende oder durchlässige Oberfläche, wie z. B. eine Wand oder Papier, sein.
2 ist ein exemplarisches Diagramm eines Abschnitts eines Farbpixel-SLM 16A, in dem die Pixelelemente 22, 24 und 26 räumlich in einem Farbschema verteilt sind, das in einer dreieckigen Weise ausgelegt ist, die sich über das Pixelarray wiederholt. Bei diesem Beispiel definiert das erste Pixelelement 22 eine rote (R) Pixelfarbprimärfarbe, das zweite Pixelelement 24 definiert eine grüne (G) Pixelfarbprimärfarbe und das dritte Pixelelement 26 definiert eine blaue (B) Pixelfarbprimärfarbe. Jedes der Pixel könnte in einen schwarzen (K-)Zustand abgeschaltet werden. Unterschiedliche Intensitätspegel der Farben können durch Variieren der Menge einer Zeit, in der ein Pixel in dem An- oder Aus-Zustand ist, bereitgestellt werden, wie z. B. durch Pulsbreitenmodulation.
Ohne eine Wobulationsvorrichtung 18 erzeugt der Farbpixel-SLM 16A ein Pixelmuster auf dem Bildschirm, das in etwa mit dem in 2 dargestellten Muster übereinstimmt. Wie zu sehen ist, ist jede Primärfarbe auf etwa ein Drittel der Vollflächenabdeckung verarmt (und abhängig von der Größe jedes Pixels relativ zu Ortspixelgrenzen weniger oder mehr).
3 ist ein exemplarisches Diagramm der Bewegung eines Pixelelements, wenn dasselbe auf die Betrachtungsoberfläche 20 projiziert wird. Das erste Pixelelement 22 würde z. B. während eines Abschnitts einer Bildrahmenperiode an einem ersten Pixelort an einer ersten Position 30 auf der Betrachtungsoberfläche 20 angezeigt werden. Für eine Rahmenperiode von 1/60 einer Sekunde wäre die erste Position 30 für etwa 1/180 einer Sekunde durch das erste Pixelelement 22 eingenommen. Während des nächsten Abschnitts der Bildrahmenperiode würde das erste Pixelelement 22 durch die Wobulationssteuerschaltung 18 verschoben, um die zweite Position 32 einzunehmen, die ein zweiter Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche 20 ist. Diese Position würde für etwa 1/180 einer Sekunde gehalten werden, bevor die Wobulationssteuerschaltung 18 das erste Pixelelement 22 an einen dritten Pixelort 34 auf der Betrachtungsoberfläche 20 verschiebt. Die Position würde für 1/180 einer Sekunde gehalten werden, bevor sie durch die Wobulationssteuerschaltung 18 zurück in die erste Position 30 verschoben wird. Die Intensität des wahrgenommenen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche kann durch Einstellen der Menge an Zeit, in der das erste Pixelelement 22 tatsächlich aktiviert oder freigegeben ist, während dasselbe einen bestimmten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche einnimmt, gesteuert werden. Das erste Pixelelement 22 kann z. B. pulsbreitenmoduliert sein, um ein Tastverhältnis von 50% zu besitzen, um eine Hälfte der vollen Intensität zu besitzen, während es an der ersten Position 30 positioniert ist. Um eine Farbtiefe von acht Bits zu besitzen, müsste das erste Pixelelement 22 steuerbar sein, um einen Aus-/An-Zustand von 1/256 von 1/180 einer Sekunde oder 1/46.080 einer Sekunde (etwa 21 Mikrosekunden) für Video mit 60 Rahmen pro Sekunde (fps; fps = frames per second) zu besitzen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein räumliches und/oder zeitliches Zittern der Pixelelemente verwendet werden, um die Bildqualität in derartigen Ausführungsbeispielen zu verbessern, in denen die Bittiefe der Daten, die das Pixel steuern, nicht so groß wie erwünscht ist. Alter nativ können die Pixelelemente einem Jitter unterzogen oder gedreht werden und nicht nur statisch fixiert sein, nachdem sie in eine Position verschoben werden. Ein weiteres Ausführungsbeispiel ermöglicht es, dass die Pixelelemente kontinuierlich basierend auf ihrer Position selbst zwischen den unterschiedlichen Positionen moduliert werden können.
Durch ein Verwenden der Verschiebung der Pixelelemente, wie in Bezug auf 3 dargestellt und erläutert ist, wird eine im Wesentlichen vollflächige Abdeckung der Betrachtungsfläche für jede Primärfarbe bereitgestellt. Anders ausgedrückt kann jedes von Pixelelementen 22, 24 und 26, die Rot, Grün bzw. Blau anzeigen, mehrere Pixelorte auf dem Betrachtungsbildschirm adressieren, um eine Primärfarbverarmung zu reduzieren oder zu beseitigen.
4 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm, das die Zeitgebung eines jeweiligen wahrgenommenen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche zeigt, um ein weißes Voll-An-Pixel während einer einzelnen Bildrahmenperiode zu erzeugen. Die Modulatorpixel können natürlich zwischen der angegebenen Farbe und Schwarz moduliert werden, um ein wahrgenommenes Pixel vieler unterschiedlicher Farben zu erzeugen. Während der ersten Teilperiode 36 weist der wahrgenommene Pixelort ein rotes Pixel auf, wie z. B. ein erstes Pixel 22, das auf den Pixelort projiziert ist. Das erste Pixel 22 kann während dieser Teilperiode 36 geeignet moduliert werden, um eine erwünschte Intensität zu erzielen. Während der zweiten Teilperiode 38 wird das zweite Pixelelement 24, ein grünes Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Wieder kann während dieser Teilperiode 38 das zweite Pixelelement 24 geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Grün-Intensitätspegel bereitzustellen. Während der dritten Teilperiode 40 wird ein drittes Pixelelement 26, ein blaues Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Das dritte Pixelelement 24 kann geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Blau-Intensitätspegel bereitzustellen, indem die Farbe an- oder ausgeschaltet wird (d. h. aus ist ein Schwarz-Zustand).
Durch die Verwendung der Verschiebung des Pixelarrays können Orte auf der Betrachtungsoberfläche vollständiger mit allen drei Primärfarben adressiert werden. Dies beseitigt eine Tendenz eines bestimmten einzelnen wahrgenommenen Pixelorts, nur z. B. Rot oder Schwarz anzeigen zu können. Bei dem in Bezug auf 4 erläuterten Beispiel wird ein weißes Pixel wahrgenommen, wenn alle drei Primärfarben richtig der Reihe nach für einen bestimmten Pixelort aktiviert werden.
5 ist ein exemplarischer Pixelelemententwurf, der ein alternatives Farbschema eines Farbpixel-SLM 16B unter Verwendung eines Angrenzendes-Pixel-Ansatzes zur Bereitstellung von Farben zeigt, bei dem zumindest eines der angrenzenden Pixel die Erzeugung zweier nicht schwarzer Primärfarben unterstützen kann. Ein erstes Pixelelement 42 z. B. kann einen roten (R) oder schwarzen (K) Zustand erzeugen, während das zweite Pixelelement 44 in der Lage ist, einen grünen (G), blauen (B) oder schwarzen (K) Zustand zu erzeugen.
6 ist ein exemplarisches Diagramm der Bewegung eines Pixelelementes, wenn dasselbe auf die Betrachtungsoberfläche 20 für den Farbpixel-SLM 16B aus 5 projiziert wird. Das erste Pixelelement 42 z. B. würde während eines Abschnitts einer Bildrahmenperiode an einem ersten Pixelort an einer ersten Position 46 auf der Betrachtungsoberfläche 20 angezeigt werden. Bei einem Beispiel (siehe 7) würde für eine Rahmenperiode von 1/60 einer Sekunde die erste Position 46 für etwa 1/120 einer Sekunde durch das erste Pixelelement 42 eingenommen werden. Während des nächsten Abschnitts der Bildrahmenperiode würde das erste Pixelelement 42 durch die Wobulationssteuerschaltung 18 verschoben werden, um die zweite Position 48 einzunehmen, die ein zweiter Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche 20 ist. Diese Position würde für etwa 1/120 einer Sekunde gehalten werden, bevor die Wobulationssteuerschaltung 18 das erste Pixelelement 42 zurück zu dem ersten Pixelort 46 auf der Betrachtungsoberfläche 20 verschiebt. Die Intensität des wahrgenommenen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche kann durch Einstellen der Menge an Zeit, in der das erste Pixelelement 42 tatsächlich aktiviert ist, während es einen bestimmten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche einnimmt, gesteuert werden. Das erste Pixelelement 42 z. B. kann mit einem Tastverhältnis von 25% pulsbreitenmoduliert werden, um ein Viertel der vollen Intensität zu besitzen, während es an der ersten Position 46 positioniert ist. Um eine Farbtiefe von acht Bits zu besitzen, müsste das erste Pixelelement 42 steuerbar sein, um einen Aus-/An-Zustand von 1/256 von 1/120 einer Sekunde oder 1/30.720 einer Sekunde (etwa 32 Mikrosekunden) für ein Video mit 60 fps zu besitzen.
Für das zweite Pixelelement 44 arbeitet, da es zwei Primärfarben während dem 120stel eines Sekundenintervalls erzeugt, in dem es an entweder der ersten Position 46 oder der zweiten Position 48 gehalten wird, es mit der doppelten Geschwindigkeit des ersten Elements 42, das nur eine rote Farbe unterstützt, um gleiche Farbbittiefen für ein volles weißes wahrgenommenes Pixel zu unterstützen. So könnte das zweite Pixelelement 44 eine grüne Farbe während des ersten 1/240 einer Sekunde eines Teilperiodenintervalls anzeigen und eine blaue Farbe während es zweiten 1/240 einer Sekunde des Teilperiodenintervalls.
7 z. B. stellt ein exemplarisches Zeitdiagramm eines jeweiligen wahrgenommenen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche 20 während einer einzelnen Bildrahmenperiode für dieses Ausführungsbeispiel dar. Während der ersten Teilperiode 50 weist der wahrgenommene Pixelort ein rotes Pixel auf, wie z. B. ein erstes Pixel 42, das auf den Pixelort projiziert wird. Das erste Pixel 42 kann während dieser ersten Teilperiode 50 geeignet moduliert werden, um eine erwünschte Intensität zu erzielen. Während der zweiten Teilperiode 52 erzeugt das zweite Pixelelement 44 ein grünes Pixel, das durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den wahrgenommenen Pixelort der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben wird. Wieder kann während dieser zweiten Teilperiode 52 das zweite Pixelelement 44 geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Grün-Intensitätspegel bereitzustellen. Während der dritten Teilperiode 54 erzeugt das zweite Pixelelement 44 ein blaues Pixel auf dem wahrgenommenen Pixelort der Betrachtungsoberfläche 20. Das zweite Pixelelement 44 kann geeignet moduliert werden, um durch An- oder Ausschalten der Farbe einen erwünschten Blau-Intensitätspegel bereitzustellen.
Die Zeitgebung der Wobulationsverschiebung, die in 4 gezeigt ist, ist besonders nützlich bei einer Lichtquelle mit Rotmangel, wie z. B. einer Hochdruck-Quecksilberdampf-Lichtbogenquellen-Lichtquelle. Diese erhöhte Zeitgebung für die rote Periode ermöglicht es, dass mehr rotes Licht von der Lichtquelle auf der Betrachtungsoberfläche platziert werden kann, was zu Lasten der Gesamthelligkeit geht.
Alternativ könnte, wenn die Farbpalette und die Helligkeit ausgeglichen werden sollen, ein Farbschema, das ein weißes Pixel beinhaltet, wie in 8 gezeigt ist, verwendet werden. 8 ist eine Teilansicht eines Arrays von Pixelelementen in einem Farbe-Pixel-SLM 160, der zumindest ein weißes Pixelelement neben den Primärfarbelementen aufweist. Zum Beispiel weist der Farbe-Pixel-SLM 16C ein erstes Pixelelement 60 auf, das in der Lage ist, eine schwarze (K) oder blaue Farbe zu erzeugen, ein zweites Pixelelement 62, das in der Lage ist, eine schwarze oder rote Farbe zu erzeugen, ein drittes Pixelelement 66, das in der Lage ist, ein schwarzes oder weißes (W) (wie z. B. ungefiltertes) Licht zu erzeugen, und ein viertes Pixelelement 64, das in der Lage ist, eine schwarze oder grüne Farbe zu erzeugen.
9 ist ein exemplarisches Diagramm der Bewegung eines Pixelelements des Farbe-Pixel-SLM 16C, wenn dasselbe auf die Betrachtungsoberfläche 20 projiziert wird. Das erste Pixelelement 60 würde z. B. während eines Abschnitts einer Bildrahmenperiode an einem ersten Pixelort an einer ersten Position 70 auf der Betrachtungsoberfläche 20 angezeigt werden. Für eine Rahmenperiode von 1/60 einer Sekunde würde die erste Position 70 für etwa 1/240 einer Sekunde durch das erste Pixelelement 60 eingenommen werden. Während des nächsten Abschnitts der Bildrahmenperiode würde das erste Pixelelement 60 durch die Wobulationssteuerschaltung 18 verschoben werden, um die zweite Position 72 einzunehmen, die ein zweiter Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche 20 ist. Diese Position würde für etwa 1/240 einer Sekunde gehalten werden, bevor die Wobulationssteuerschaltung 18 das erste Pixelelement 60 an einen dritten Pixelort 74 auf der Betrachtungsoberfläche 20 verschiebt. Diese Position würde für etwa 1/240 einer Sekunde gehalten werden, bevor sie durch die Wobulationssteuerschaltung 18 zu einem vierten Pixelort 76 verschoben würde. Diese Position würde für etwa 1/240 einer Sekunde gehalten werden, bevor die durch die Wobulationssteuerschaltung 18 zurück zu dem ersten Pixelort 70 verschoben würde. Die Intensität des wahrgenommenen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche kann an jeder Position durch Einstellen der Menge an Zeit, in der das erste Pixelelement 60 tatsächlich aktiviert ist, während es einen bestimmten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche einnimmt, gesteuert werden. Das erste Pixelelement 60 kann z. B. pulsbreitenmoduliert sein, um ein Tastverhältnis von 75% zu besitzen, um drei Viertel der vollen Intensität zu besitzen, während es an der ersten Position 70 positioniert ist. Um eine Farbtiefe von acht Bits zu besitzen, müsste das erste Pixelelement 60 steuerbar sein, um einen Aus-/An-Zustand von 1/256 von 1/240 einer Sekunde oder 1/61.440 einer Sekunde (etwa 16 Mikrosekunden) für ein Video mit 60 fps zu besitzen.
10 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm, das die Zeitgebung eines jeweiligen wahrgenommen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche 20 während einer einzelnen Bildrahmenperiode zeigt. Während der ersten Teilperiode 80 weist der wahrgenommene Pixelort ein blaues Pixel auf, wie z. B. ein erstes Pixel 60, das auf den Pixelort projiziert ist. Das erste Pixel 60 kann während dieser Teilperiode 80 geeignet moduliert werden, um eine erwünschte Intensität zu erzielen. Während der zweiten Teilperiode 82 wird ein zweites Pixelelement 62, ein rotes Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Wieder kann während dieser Teilperiode 82 das zweite Pixelelement 62 geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Rot-Intensitätspegel bereitzustellen. Während der dritten Teilperiode 84 wird ein drittes Pixelelement 66, ein weißes Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Das dritte Pixelelement 64 kann geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Weiß-Intensitätspegel bereitzustellen, indem das Pixel an- oder ausgeschaltet wird. Schließlich wird während der vierten Teilperiode 86 das vierte Pixelelement 66, ein grünes Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Das vierte Pixelelement 66 kann geeignet moduliert werden, um durch An- oder Ausschalten des Pixels einen erwünschten Grün-Pegel bereitzustellen. Die Wobulationssteuerschaltung 18 verschiebt dann das erste Pixelelement auf den wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche 20 für die nächste Bildrahmenperiode oder passt dasselbe derart an.
Alternativ kann bei einem weiteren Ausführungsbeispiel die Farbpalette durch Beinhaltung von mehr als drei Primärfarben erhöht werden. 11 z. B. ist ein exemplarisches Diagramm eines Abschnitts eines Farbpixel-SLM 16D, in dem die Pixelelemente 90, 92 und 94 räumlich in einem Farbschema verteilt sind, das in einer dreieckigen Weise ausgelegt ist, die sich über das Pixelarray wiederholt. Bei diesem Beispiel definiert das erste Pixelelement 90 eine rote Pixelfarbe-Primärfarbe, das zweite Pixelelement 92 definiert sowohl eine gelbe (Y) als auch grüne Pixelfarbe-Primärfarbe und das dritte Pixelelement 94 definiert sowohl eine cyanfarbige (C) als auch blaue Pixelfarbe-Primärfarbe.
12 ist ein exemplarisches Diagramm der Bewegung eines Pixelelements, wie dasselbe auf die Betrachtungsoberfläche 20 projiziert wird. Das erste Pixelelement 90 z. B. würde während eines Abschnitts einer Bildrahmenperiode an einem ersten Pixelort an einer ersten Position 96 auf der Betrachtungsoberfläche 20 angezeigt werden. Für eine Rahmenperiode von 1/60 einer Sekunde würde die erste Position 96 für etwa 1/180 einer Sekunde durch das erste Pixelelement 90 eingenommen werden. Während des nächsten Abschnitts der Bildrahmenperiode würde das erste Pixelelement 90 durch die Wobulationssteuerschaltung 18 verschoben werden, um die zweite Position 97 einzunehmen, die ein zweiter Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche 20 ist. Diese Position würde für etwa 1/180 einer Sekunde gehalten werden, bevor die Wobulationssteuerschaltung 18 das erste Pixelelement 90 an einen dritten Pixelort 98 auf der Betrachtungsoberfläche 20 verschiebt. Die Position würde für etwa 1/180 einer Sekunde gehalten werden, bevor sie durch die Wobulationssteuerschaltung 18 zurück in die erste Position 96 verschoben würde. Die Intensität des wahrgenommenen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche kann durch Einstellen der Menge einer Zeit, in der das erste Pixelelement 90 tatsächlich aktiviert ist, während es einen bestimmten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche einnimmt, gesteuert werden. Das erste Pixelelement 90 z. B. kann pulsbreitenmoduliert werden, um ein Tastverhältnis von 10% zu besitzen, um ein Zehntel einer vollen Intensität aufzuweisen, während es an der ersten Position 96 positioniert ist. Um eine Farbtiefe von acht Bits zu besitzen, müsste das erste Pixelelement 90 steuerbar sein, um einen Aus-/An-Zustand von 1/256 von 1/180 einer Sekunde oder 1/46.080 einer Sekunde (etwa 21 Mikrosekunden) für ein Video mit 60 fps zu besitzen. Für das zweite Pixelelement 92 und das dritte Pixelelement 94 müssten diese, da sie jeweils zwei Farben steuern, mit der doppelten Geschwindigkeit des ersten Pixelelements 96 arbeiten oder könnten alternativ kleinere Farbtiefen unterstützen.
13 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm, das die Zeitgebung eines jeweiligen wahrgenommenen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche während einer einzelnen Bildrahmenperiode zeigt. Während der ersten Teilperiode 100 weist der wahrgenommene Pixelort ein rotes Pixel auf, wie z. B. ein erstes Pixel 90, das auf den Pixelort projiziert wird. Das erste Pixel 90 kann während dieser Teilperiode 100 geeignet moduliert werden, um eine erwünschte Intensität zu erzielen. Während der zweiten Teilperiode 101 wird das zweite Pixelelement 92 durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Wieder kann während dieser Teilperiode 101 das zweite Pixelelement 24 geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Gelb-Intensitätspegel bereitzustellen, bevor das Licht während der dritten Teilperiode 102 spektralmäßig und intensitätsmäßig moduliert wird, um grünes Licht zu erzeugen. Während der vierten Teilperiode 103 wird das dritte Pixelelement 94 durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Das dritte Pixelelement 94 kann geeignet moduliert werden, um eine erwünschte Cyan-Intensität bereitzustellen, bevor das Licht während der fünften Teilperiode 104 spektralmäßig und intensitätsmäßig moduliert wird, um blaues Licht zu erzeugen.
Zusätzlich zu einer Farbwobulation kann die Wobulationssteuerschaltung 16 verwendet werden, um auch die wahrgenommene Auflösung des wahrgenommenen Bildes auf der Betrachtungsoberfläche 20 zu erhöhen, indem die Pixelelemente an den Pixelorten der Betrachtungsoberfläche 20 verschoben oder anderweitig positioniert werden, indem der Pixelelementort auf der Betrachtungsoberfläche 20 bewegt wird, wie in 15 dargestellt ist. So kann sowohl eine Farb- als auch eine Bildauflösungswobulation mit Ausführungsbeispielen dieser Erfindung erzielt werden, indem die Wobulationssteuerschaltung 18 nicht ganzzahlige Verschiebungen erlaubt.
14 ist eine Teilansicht eines Arrays von Pixelelementen in einem Farbe-Pixel-SLM 16E, der zumindest ein weißes Pixelelement gemeinsam mit den Primärfarbelementen aufweist, wie z. B. in 8 gezeigt ist. Der Farbe-Pixel-SLM 16E weist z. B. ein erstes Pixelelement 60, das in der Lage ist, eine schwarze (K) oder blaue Farbe zu erzeugen, ein zweites Pixelelement 62, das in der Lage ist, eine schwarze oder rote Farbe zu erzeugen, ein drittes Pixelelement 66, das in der Lage ist, ein schwarzes oder weißes (wie z. B. ungefiltertes) Licht zu erzeugen, und ein viertes Pixelelement 64, das in der Lage ist, eine schwarze oder grüne Farbe zu erzeugen, auf.
15 ist ein exemplarisches Diagramm der Bewegung eines Pixelelements des Farbe-Pixel-SLM 16E, wenn dasselbe auf die Betrachtungsoberfläche 20 projiziert wird. Ein erstes Pixelelement 60 z. B. würde während eines Abschnitts einer Bildrahmenperiode an einem ersten Pixelort an einer ersten Position 120 auf der Betrachtungsoberfläche 20 angezeigt werden. Für eine Rahmenperiode von 1/60 einer Sekunde würde die erste Position 120 für etwa 1/480 einer Sekunde durch das erste Pixelelement 60 eingenommen werden. Während des nächsten Abschnitts der Bildrahmenperiode würde das erste Pixelelement 60 durch die Wobulationssteuerschaltung 18 verschoben werden, um die zweite Position 122 einzunehmen, die ein zweiter Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche 20 ist. Diese Position würde für etwa 1/480 einer Sekunde gehalten werden, bevor die Wobulationssteuerschaltung 18 das erste Pixelelement 60 an einen dritten Pixelort 124 auf der Betrachtungsoberfläche 20 verschiebt. Diese Position würde für etwa 1/480 einer Sekunde gehalten werden, bevor sie durch die Wobulationssteuerschaltung 18 an den vierten Pixelort 126 verschoben wird. Diese Position würde für etwa 1/480 einer Sekunde gehalten werden, bevor sie durch die Wobulationssteuerschaltung 18 an einen fünften Pixelort 128 verschoben wird. Diese Position würde für etwa 1/480 einer Sekunde gehalten werden, bevor die Wobulationssteuerschaltung 18 das erste Pixelelement 60 an einen sechsten Pixelort 130 auf der Betrachtungsoberfläche 20 verschiebt. Diese Position würde für etwa 1/480 einer Sekunde gehalten werden, bevor sie durch die Wobulationssteuerschaltung 18 an einen siebten Pixelort 132 verschoben wird. Diese Position würde für etwa 1/480 einer Sekunde gehalten werden, bevor sie durch die Wobulationssteuerschaltung 18 an den achten Pixelort 134 verschoben wird, der ebenso für 1/480 einer Sekunde gehalten würde, bevor er zurück in die erste Position 120 verschoben wird. Die Intensität des wahrgenommenen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche kann an jeder Position durch Anpassen der Menge an Zeit, in der das erste Pixelelement 60 tatsächlich aktiviert ist, während es einen bestimmten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche einnimmt, gesteuert werden. Das erste Pixelelement 60 kann z. B. pulsbreitenmoduliert werden, um ein Tastverhältnis von 75% zu besitzen, um drei Viertel der vollen Intensität aufzuweisen, während es an der ersten Position 120 positioniert ist. Um eine Farbtiefe von 8 Bits aufzuweisen, müsste das erste Pixelelement 60 steuerbar sein, um einen Aus-/An-Zustand von 1/256 von 1/480 einer Sekunde oder 1/120.880 einer Sekunde (etwa 8 Mikrosekunden) für ein Video mit 60 fps aufzuweisen.
16 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm, das die jeweiligen Zeitgebungen eines jeweiligen wahrgenommenen Pixels an einem ersten Ort auf der Betrachtungsoberfläche 20 während einer einzelnen Bildrahmenperiode und einem zweiten (angrenzenden) versetzten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche 20 zeigt. Während der ersten Teilperiode 140 weist der erste Pixelort ein rotes Pixel auf, wie z. B. ein zweites Pixel 62, das auf den Pixelort projiziert wird. Das zweite Pixel 62 kann während dieser Teilperiode 140 geeignet moduliert werden, um eine erwünschte Intensität zu erzielen. Während der zweiten Teilperiode 142 wird das erste Pixelelement 60, ein blaues Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den ersten wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Wieder kann während dieser Teilperiode 142 das erste Pixelelement 60 geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Blau-Intensitätspegel bereitzustellen. Während der dritten Teilperiode 144 wird das erste Pixelelement 62, ein blaues Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den versetzten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Das erste Pixelelement 62 kann geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Blau-Intensitätspegel bereitzustellen, indem das Pixel an- oder ausgeschaltet wird. Während der vierten Teilperiode 146 wird das vierte Pixelelement 66, ein grünes Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den ersten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Das vierte Pixelelement 66 kann geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Grün-Pegel bereitzustellen, indem das Pixel an- oder ausgeschaltet wird. Die Wobulationssteuerschaltung 18 verschiebt dann das vierte Pixelelement 66 auf den versetzten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche 20 für die fünfte Bildrahmenperiode 150 oder passt dasselbe derart an. Wieder kann während dieser Teilperiode 150 das vierte Pixelelement 66 geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Grün-Intensitätspegel bereitzustellen. Während der sechsten Teilperiode 152 wird das dritte Pixelelement 64, ein weißes Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den versetzten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Das dritte Pixelelement 64 kann geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Weiß-Intensitätspegel bereitzustellen, indem das Pixel an- oder ausgeschaltet wird. Während der siebten Teilperiode 154 wird das dritte Pixelelement 64, ein weißes Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den ersten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Das dritte Pixelelement 64 kann geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Weiß-Pegel bereitzustellen, indem das Pixel an- oder ausgeschaltet wird. Die Wobulationssteuerschaltung 18 verschiebt dann das zweite Pixelelement 64 auf den versetzten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche 20 für die achte Bildrahmenperiode 156 oder passt dasselbe entsprechend an. Das zweite Pixelelement 62 kann geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Rot-Intensitätspegel bereitzustellen, indem das Pixel an- oder ausgeschaltet wird. Während der ersten Teilperiode 140 der nächsten Rahmenperiode wird das zweite Pixelelement 62, ein rotes Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 zurück auf den ersten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben.
Während vorherige Beispiele die Modulatorpixelfarbmuster und die Wobulationsverschiebungssequenzmuster als ähnlich gezeigt haben, ist es möglich, dass die Modulatorpixel in einem rechteckigen Muster verteilt sind und die Wobulationsverschiebungssequenz dreieckig ist. Diese Kombination würde dennoch die vollflächige Abdeckung der Pixelfarben ermöglichen. Die 17 bis 19 stellen ein derartiges Ausführungsbeispiel dar.
17 ist ein exemplarisches Diagramm eines Abschnitts eines Farbpixel-SLM 16F, in dem die Pixelelemente 160, 162 und 164 räumlich in einem Farbschema verteilt sind, das in einer rechteckigen Weise ausgelegt ist, die sich über das Pixelarray wiederholt. Bei diesem Beispiel definiert ein erstes Pixelelement 160 eine Rot-Pixelfarbe-Primärfarbe, ein zweites Pixelelement 162 definiert eine Grün-Pixelfarbe-Primärfarbe und ein drittes Pixelelement 164 definiert eine Blau-Pixelfarbe-Primärfarbe.
Ohne eine Wobulationsvorrichtung 18 erzeugt der Farbpixel-SLM 16F ein Pixelmuster auf dem Bildschirm, das in etwa mit dem in 17 dargestellten Muster übereinstimmt. Wie zu sehen ist, ist jede Primärfarbe auf etwa ein Drittel der vollflächigen Abdeckung verarmt.
18 ist ein exemplarisches Diagramm der Bewegung eines Pixelelements, wenn dasselbe auf die Betrachtungsoberfläche 20 projiziert wird. Das erste Pixelelement 160 z. B. würde während eines Abschnitts einer Bildrahmenperiode an einem ersten Pixelort an einer ersten Position 166 auf der Betrachtungsoberfläche 20 angezeigt werden. Für eine Rahmenperiode von 1/60 einer Sekunde würde die erste Position 166 für etwa 1/180 einer Sekunde durch das erste Pixelelement 160 eingenommen werden. Während des nächsten Abschnitts der Bildrahmenperiode würde das erste Pixelelement 160 durch die Wobulationssteuerschaltung 18 verschoben werden, um die zweite Position 168 einzunehmen, die ein zweiter Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche 20 ist. Diese Position würde für etwa 1/180 einer Sekunde gehalten werden, bevor die Wobulationssteuerschaltung 180 das erste Pixelelement 160 an einen dritten Pixelort 170 auf der Betrachtungsoberfläche 20 verschiebt. Die Position würde für 1/180 einer Sekunde gehalten werden, bevor sie durch die Wobulationssteuerschaltung 18 zurück in die erste Position 166 verschoben wird. Die Intensität des wahrgenommenen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche kann durch Anpassen der Menge an Zeit, in der das erste Pixelelement 160 tatsächlich aktiviert oder freigegeben ist, während es einen bestimmten Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche einnimmt, gesteuert werden. Das erste Pixelelement 160 kann z. B. pulsbreitenmoduliert werden, um ein Tastverhältnis von 50% zu besitzen, um eine Hälfte der vollen Intensität aufzuweisen, während es an der ersten Position 166 positioniert ist. Um eine Farbtiefe von acht Bits zu besitzen, müsste das erste Pixelelement 160 steuerbar sein, um einen Aus-/An-Zustand von 1/256 von 1/180 einer Sekunde oder 1/46.080 einer Sekunde (etwa 21 Mikrosekunden) für ein Video mit 60 Rahmen pro Sekunde (fps) aufzuweisen.
Durch die Verwendung der Verschiebung der Pixelelemente, wie in Bezug auf 18 dargestellt und erläutert ist, wird eine im Wesentlichen vollflächige Abdeckung des Betrachtungsbereichs für jede Primärfarbe geschaffen. Anders ausgedrückt kann jedes der Pixelelemente 160, 162 und 164, die Rot, Grün bzw. Blau anzeigen, mehrere Pixelorte auf dem Betrachtungsbildschirm adressieren, um eine Primärfarbverarmung zu reduzieren oder beseitigen.
19 ist ein exemplarisches Zeitdiagramm, das die Zeitgebung eines jeweiligen wahrgenommenen Pixels auf der Betrachtungsoberfläche zeigt, um ein vollständig angeschaltetes weißes Pixel während einer einzelnen Bildrahmenperiode zu erzeugen. Die Modulatorpixel können natürlich zwischen der angegebenen Farbe und Schwarz moduliert werden, um ein wahrgenommenes Pixel vieler möglicher Farben zu erzeugen. Während der ersten Teilperiode 172 weist der wahrgenommene Pixelort ein rotes Pixel auf, wie z. B. ein erstes Pixel 160, das auf den Pixelort projiziert wird. Das erste Pixel 160 kann während dieser Teilperiode 172 geeignet moduliert werden, um eine erwünschte Intensität zu erzielen. Während der zweiten Teilperiode 174 wird das zweite Pixelelement 162, ein grünes Pixel, durch die Wobulationssteuerschaltung 18 auf den wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Wieder kann während dieser Teilperiode 174 das zweite Pixelelement 162 geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Grün-Intensitätspegel bereitzustellen. Während der dritten Teilperiode 176 wird ein drittes Pixelelement 164, ein blaues Pixel, durch die Wobulationssteuer schaltung 18 auf den wahrgenommenen Pixelort auf der Betrachtungsoberfläche positioniert oder anderweitig verschoben. Das dritte Pixelelement 164 kann geeignet moduliert werden, um einen erwünschten Blau-Intensitätspegel bereitzustellen, indem die Farbe an- oder ausgeschaltet wird (d. h. aus ist ein Schwarz-Zustand).
Durch die Verwendung der Verschiebung des Pixelarrays können Orte auf der Betrachtungsoberfläche vollständiger mit allen drei Primärfarben adressiert werden, während dennoch ein rechteckiges als Array gebildetes Muster verwendet wird. Dies beseitigt eine Tendenz eines bestimmten einzelnen wahrgenommenen Pixelorts, nur z. B. Rot oder Schwarz anzeigen zu können. In dem in Bezug auf 18 erläuterten Beispiel wird ein weißes Pixel wahrgenommen, wenn alle drei Primärfarben richtig in einer Sequenz für einen bestimmten Pixelort aktiviert werden.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die vorstehenden bevorzugten und alternativen Ausführungsbeispiele speziell gezeigt und beschrieben wurde, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass viele Variationen an denselben durchgeführt werden könnten, ohne von der Wesensart und dem Schutzbereich der Erfindung, wie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen. Diese Beschreibung der Erfindung soll aufgefasst werden, um alle neuartigen und nicht offensichtlichen Kombinationen von Elementen, die hierin beschrieben sind, zu umfassen, und Ansprüche könnten in dieser oder einer späteren Anmeldung auf eine beliebige neuartige und nicht offensichtliche Kombination dieser Elemente gestellt werden. Die vorstehenden Ausführungsbeispiele sind exemplarisch und kein einzelnes Merkmal oder kein einzelnes Element ist wesentlich für alle möglichen Kombinationen, die in dieser oder einer späteren Anmeldung beansprucht werden könnten. Wo die Ansprüche „ein” oder „ein erstes” Element des Äquivalents derselben nennen, sollen diese Ansprüche aufgefasst werden, um eine Beinhaltung eines oder mehrerer derartiger Elemente zu umfassen, wobei zwei oder mehr derartige Elemente weder erforderlich sind noch ausgeschlossen werden.

Claims

Ein Verfahren zum Erzeugen von Farbanzeigebildern, das folgende Schritte aufweist: Leiten von im Wesentlichen weißem Licht auf einen Licht-Raum-Modulator (16) mit einer Mehrzahl von Pixelelementen, wobei jedes Pixelelement eines ersten Satzes von Pixelelementen konfiguriert ist, um eine Primärfarbe zu definieren, und wobei jedes Pixelelement eines benachbarten zweiten Satzes von Pixelelementen konfiguriert ist, um wenigstens zwei Primärfarben zu definieren; Modulieren des Lichts mit dem Licht-Raum-Modulator (16), das durch jedes der Pixel auf der pixelierten Platte gefiltert wird; Abbilden des modulierten Lichts auf eine Betrachtungsoberfläche (20); und Anpassen der Position (18) des abgebildeten modulierten Lichts relativ zu der Betrachtungsoberfläche (20), um so zu bewirken, dass durch eine Mehrzahl von Pixeln auf dem Licht-Raum-Modulator (16) gefiltertes Licht sequentiell auf zumindest einen Ort der Betrachtungsoberfläche (20) auftrifft.
Das Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Anzahl der Pixelelemente des ersten Satzes gleich ist der Anzahl der Pixelelemente des zweiten Satzes.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Anpassen der Position des abgebildeten modulierten Lichts ein Verschieben der Position des Licht-Raum-Modulators umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das Abbilden des modulierten Lichts ein Projizieren des Lichts von dem Licht-Raum-Modulator (16), um ein angezeigtes Bild auf der Betrachtungsoberfläche (20) zu erzeugen, umfasst, und das ferner ein Anpassen der Position des angezeigten Bilds relativ zu einem zuvor angezeigten Bild von dem Licht-Raum-Modulator umfasst, um so zu bewirken, dass Licht, das durch die Mehrzahl von Pixeln auf dem Licht-Raum-Modulator (16) gefiltert wird, sequentiell auf einen zugeordneten Pixelort eines wahrgenommenen angezeigten Bilds auftrifft, wobei das wahrgenommene angezeigte Bild mehr adressierte Pixel aufweist als die Anzahl von Pixeln auf dem Licht-Raum-Modulator (16).
Eine Projektionsvorrichtung (10), die folgende Merkmale aufweist: einen Pixelgenerator (16), der konfiguriert ist, um ein Array von Farbpixeln auf einer Betrachtungsoberfläche (20) zu erzeugen, einschließlich einer ersten Mehrzahl von einzelnen Pixeln mit jeweils einer ersten Primärfarbe und einer zweiten Mehrzahl von einzelnen Pixeln mit einer zweiten und einer dritten Primärfarbe, wobei die erste Mehrzahl von Pixeln und die zweite Mehrzahl von Pixeln gleichzeitig an unterschiedlichen, jedoch verschachtelten Pixelorten angezeigt werden, wobei die Anzahl der Pixelelemente des ersten Satzes gleich ist der Anzahl der Pixelelemente des zweiten Satzes; und Wobbelverarbeitungsoptik (18), die konfiguriert ist, um die Positionen des Arrays von Farbpixeln zu variieren, um eine Flächenabdeckung für jede der ersten und zweiten Primärfarbe sicherzustellen.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 5, bei der das Array von Farbpixeln (16) ferner eine dritte Mehrzahl von Pixeln mit einer dritten Primärfarbe, die gleichzeitig an unterschiedlichen, jedoch verschachtelten Pixelorten relativ zu der ersten und der zweiten Mehrzahl von Pixeln angezeigt werden, aufweist.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 5, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Lichtquelle (14), wobei der Pixelgenerator (16) ein Array von Pixelelementen umfasst, wobei jedes Pixelelement konfiguriert ist, um Licht von der Lichtquelle zu empfangen und ein Pixel mit einer Spektralverteilung zu erzeugen, die relativ zu der Lichtquelle modifiziert ist.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 5, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Lichtquelle (14), wobei der Pixelgenerator (16) ein Array von Pixelelementen umfasst, wobei jedes Pixelelement konfiguriert ist, um Licht, das von der Lichtquelle empfangen wird, interferometermäßig zu modulieren.
Die Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 5, die ferner folgendes Merkmal aufweist: eine Lichtquelle (14), wobei der Pixelgenerator (16) ein Array von Pixelelementen umfasst, wobei jedes Pixelelement konfiguriert ist, um Licht, das von der Lichtquelle empfangen wird, zu filtern, um die Spektralverteilung von Licht, das von der Lichtquelle empfangen wird, zu verschmälern.