(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投影システムであって、
光パターンサブセット群を複数の時間区間中に光路に供給するように構成される２つの後方変調器であって、各光パターンサブセットが、可視光スペクトルの波長範囲サブセットを有する低解像度の入力画像を表わす、前記２つの後方変調器と、
前記光路に配置される前方変調器と、を備え、
該前方変調器は、
複数のピクセルを含み、各ピクセルは、前記光路に沿って重畳を用いて、前記光パターン群の複数部分に対応する前記波長範囲群のうちの１つ以上の波長範囲を変化させ、前記光パターン群の前記複数部分に対応する輝度値を前記入力画像に基づいて変更するように構成され、
前記前方変調器は、前記光パターン群よりも高い解像度を有し、かつ前記可視光スペクトルの波長群を有する投影可能画像を生成するように構成される、投影システム。
【請求項２】
前記光パターンサブセット群は、第１及び第２照明光に基づいて生成される、請求項１に記載の投影システム。
【請求項３】
前記第１及び第２照明光は、ブルーとイエロー、シアンとイエロー、グリーンとマゼンタ、シアンとマゼンタ、レッドとシアン、及びマゼンタとイエローを含むグループから色ペアとして選択される、請求項２に記載の投影システム。
【請求項４】
前記光路の一方の端部で、第１照明光及び第２照明光を、光源から受光される光スペクトルを使用して生成するように構成される時間的色分離手段を備える、請求項１に記載の投影システム。
【請求項５】
前記光路を形成するように構成されるスペクトル光学アセンブリを備え、該スペクトル光学アセンブリの一部が、前記２つの後方変調器と前記前方変調器との間に配置される、請求項１に記載の投影システム。
【請求項６】
前記光パターンサブセット群は、
前記光路に沿って第１時間フィールド中に第１照明光を使用して供給される第１光パターンサブセットと、
前記光路に沿って第２時間フィールド中に第２照明光を使用して供給される第２光パターンサブセットと、を含み、
前記２つの後方変調器は、前記第１光パターンサブセット及び前記第２光パターンサブセットを、前記前方変調器に交互に照射して時間的色合成を容易にするように構成される、請求項１に記載の投影システム。
【請求項７】
前記前方変調器は、
前記光パターン群の前記複数部分を受光し、可視光スペクトルの前記波長範囲群のうちの１つ以上の波長範囲を、それぞれ第１時間フィールド中及び第２時間フィールド中に変化させて前記投影可能画像を形成するように構成されるカラー素子アレイを含む、請求項１に記載の投影システム。
【請求項８】
前記カラー素子群の各々は、２サブピクセル素子を含む、請求項７に記載の投影システム。
【請求項９】
前記２サブピクセル素子は、
第１サブピクセルカラーフィルタサブセットと、
第２サブピクセルカラーフィルタサブセットと、
を含む、請求項８に記載の投影システム。
【請求項１０】
前記複数のピクセルの各々は、
前記光パターン群の前記複数部分が前記第１サブピクセルカラーフィルタサブセットを透過するように構成可能な第１サブピクセルサブセットと、
前記光パターン群の前記複数部分が前記第２サブピクセルカラーフィルタサブセットを透過するように構成可能な第２サブピクセルサブセットと、を含み、
前記第１サブピクセルサブセット及び前記第２サブピクセルサブセットの各サブピクセルは、個々に制御可能である、請求項９に記載の投影システム。
【請求項１１】
前記２サブピクセル素子は、マゼンタとグリーン、シアンとマゼンタ、シアンとイエロー、ブルーとイエロー、マゼンタとイエロー、及びレッドとシアンを含むグループから色ペアとして選択される、請求項８に記載の投影システム。
【請求項１２】
前記２サブピクセル素子は、前記光パターン群の前記複数部分を、第１照明光及び第２照明光に基づいて空間的に合成して、前記投影可能画像に対応する原色群を含む可視光スペクトルを可視化するように構成される、請求項８に記載の投影システム。
【請求項１３】
前記２つの後方変調器は、
第１後方変調器であって、前記可視光スペクトルの第１波長範囲を第１時間フィールド中に受光して第１光パターンを生成し、前記可視光スペクトルの第２波長範囲を第２時間フィールド中に受光して第２光パターンを生成するように構成される変調素子群を含む、前記第１後方変調器と、
第２後方変調器であって、前記可視光スペクトルの少なくとも第３波長範囲を前記第１時間フィールド及び前記第２時間フィールド中に受光して第３光パターンを生成するように構成される変調素子群を含む、前記第２後方変調器とを備え、
前記変調素子群の数量は前記ピクセル群の数量よりも少ない、請求項１に記載の投影システム。
【請求項１４】
ピクセルに対応する第１輝度値を前記第１時間フィールド中に、前記第１輝度値が、前記第１光パターン及び前記第３光パターンのうちの前記ピクセルに関連する部分に対応する第１合成輝度値に基づくように予測し、前記ピクセルに対応する第２輝度値を前記第２時間フィールド中に、前記第２輝度値が、前記第２光パターン及び前記第３光パターンのうちの前記ピクセルに関連する部分に対応する第２合成輝度値に基づくように予測するように構成されるコントローラを備え、
前記コントローラは更に、前記ピクセルに対応する前記入力画像のピクセルデータを、前記第１合成輝度値及び第２合成輝度値で、前記第１時間フィールド及び前記第２時間フィールド中にそれぞれスケーリングするように構成される、請求項１３に記載の投影システム。
【請求項１５】
第１及び第２照明光の生成を行なって、これらの照明光を前記２つの後方変調器に、それぞれの第１及び第２時間区間中に照射するように構成される同期手段を備え、前記同期手段は、前記前方変調器と連携して動作することにより、前記光パターンサブセット群の時間的色合成を可能にするように適合させる、請求項１に記載の投影システム。
【請求項１６】
前記複数のピクセルを動作させて、空間的色合成をカラー素子群と前記光パターン群の前記複数部分との間で可能にするように構成されるコントローラを備える、請求項１に記載の投影システム。
【請求項１７】
前記２つの後方変調器の動作を、前記前方変調器の動作に整合させて、前記光パターン群の前記複数部分を、前記複数のピクセルを動作させることにより生成される光パターンで、カラー素子群で空間的かつ時間的に色合成することができるように構成されるコントローラを備える、請求項１に記載の投影システム。
【請求項１８】
前記前方変調器は、透過液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）型デバイスを含み、前記２つの後方変調器は、２つの透過型変調器及び２つの反射型変調器を含むグループから選択される、請求項１に記載の投影システム。
【請求項１９】
前記２つの後方変調器は、
２つの透過液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）型変調器を含む、請求項１に記載の投影システム。
【請求項２０】
前記２つの後方変調器は、
２つの反射型液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）変調器を含む、請求項１に記載の投影システム。
【請求項２１】
前記２つの後方変調器は、
２つのデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）変調器を含む、請求項１に記載の投影システム。
【請求項２２】
前記前方変調器は、
前記入力画像と前記低解像度の入力画像との色差を、前記光パターンサブセット群に加算して、前記投影可能画像を生成するように構成される高解像度変調器を含む、請求項１に記載の投影システム。
【請求項２３】
前記前方変調器は、高温ポリシリコン（ＨＴＰ）透過型パネル、及び液晶ディスプレイデバイス（ＬＣＤ）型変調器を含むグループから選択される、請求項１に記載の投影システム。
【請求項２４】
別の光路上に配置される別の前方変調器を備え、
前記前方変調器及び前記別の前方変調器は、前記光路及び前記別の光路を組み合わせて前記投影可能画像を生成するように構成される、請求項１に記載の投影システム。
【請求項２５】
前記別の前方変調器は、
別の複数のピクセルを含み、各ピクセルは、前記１つ以上の波長範囲のうちの少なくとも１つの波長範囲を変化させるように構成される、請求項２４に記載の投影システム。
【請求項２６】
第１及び第２光パターンサブセットを生成するように構成される２つの後方変調器であって、各サブセットが低解像度の入力画像を表わし、前記第１光パターンサブセットが第１スペクトルパワー分布を有し、前記第２光パターンサブセットが第２スペクトルパワー分布を有し、前記第１スペクトルパワー分布と前記第２スペクトルパワー分布との輝度差が、３原色の最も明るいチャネルと最も暗いチャネルとの輝度差よりも小さい、前記２つの後方変調器と、
複数のピクセルと、１つのフィルタと、を有する前方変調器と、
前記２つの後方変調器を選択的に動作させて、前記第１及び第２光パターンサブセットを案内することにより、前記前方変調器に、それぞれ第１及び第２時間フィールド中に照射して、時間合成画像セットを生成するように構成されるコントローラと、を備え、
前記コントローラは更に、前記時間合成画像セットを、高解像度光パターン及び前記フィルタで、前記第１及び第２時間フィールドに亘って空間的に合成することにより、前記前方変調器に投影可能画像を生成させるように構成される、投影システム。
【請求項２７】
前記コントローラは更に、前記前方変調器に、前記複数のピクセルの透過率を調整させて、選択可能な量の前記第１及び第２光パターンサブセットが前記フィルタを透過して前記投影可能画像を形成することができるようにするように構成される、請求項２６に記載の投影システム。
【請求項２８】
前記フィルタは、マゼンタとグリーン、シアンとマゼンタ、シアンとイエロー、ブルーとイエロー、マゼンタとイエロー、及びレッドとシアンを含む色ペア群から選択される複数の２サブピクセル素子を含む、請求項２７に記載の投影システム。
【請求項２９】
第１及び第２スペクトルパワー分布をそれぞれ有する第１及び第２照明光を供給して、前記２つの後方変調器に照射するように構成される時間的色分離手段を備え、前記第１及び第２照明光は、照明光エンジンから受光する光スペクトルから成る、請求項２６に記載の投影システム。
【請求項３０】
前記第１及び第２照明光は、ブルーとイエロー、シアンとイエロー、グリーンとマゼンタ、シアンとマゼンタ、レッドとシアン、及びマゼンタとイエローを含む色ペア群から選択される、請求項２６に記載の投影システム。
【請求項３１】
各後方変調器は、変調素子グループを含み、各変調素子は、前記複数のピクセルの非重なり部分に対応する、請求項２６に記載の投影システム。
【請求項３２】
前記２つの後方変調器は、２つの透過型変調器及び２つの反射型変調器を含むグループから選択される、請求項２６に記載の投影システム。
【請求項３３】
前記２つの後方変調器、及び前記前方変調器はそれぞれ、透過液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）型変調器を含む、請求項２６に記載の投影システム。
【請求項３４】
前記２つの後方変調器は、２つの反射型液晶オンシリコン（ＬＣｏｓ）変調器を含み、前記前方変調器は、透過液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）型変調器を含む、請求項２６に記載の投影システム。
【請求項３５】
前記２つの後方変調器は、２つのデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）変調器を含み、前記前方変調器は、透過液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）型変調器を含む、請求項２６に記載の投影システム。
【請求項３６】
第１コントラスト比を有し、かつ低解像度の入力画像を表わす第１及び第２部分画像サブセットを生成するように構成される２つの後方変調器と、
第１及び第２照明光を、前記第１及び第２部分画像サブセットにそれぞれ供給するように構成される時間的色分離手段と、
前記第１及び第２部分画像サブセットで第１及び第２時間フィールド中にそれぞれ照射されて、時間合成画像セットを生成するように適合させた前方変調器であって、前記入力画像から生成され、かつ第２コントラスト比を有する高解像度部分画像を生成するように構成される前記前方変調器と、を備え、
前記２つの後方変調器は、前記第１及び第２部分画像サブセットを光路に沿って案内して、前記前方変調器に照射するように構成される２つの低解像度変調器を含み、
前記前方変調器は、前記時間合成画像セットを前記高解像度部分画像及びカラーフィルタ群で、前記第１及び第２時間フィールドに亘って空間的に色合成することにより、投影可能画像を形成するように動作し、
前記投影可能画像は、前記第１コントラスト比を前記第２コントラスト比と乗算的に合成することにより導出されるコントラスト比を含む、
投影システム。
【請求項３７】
前記カラーフィルタ群は、複数の２サブピクセル素子を含む、請求項３６に記載の投影システム。
【請求項３８】
前記第１及び第２照明光は、照明光エンジンから供給される光スペクトルから成る、請求項３６に記載の投影システム。
【請求項３９】
前記２つの後方変調器に、前記第１及び第２部分画像サブセットを案内させて、前記前方変調器に照射させるように構成され、かつ前記前方変調器に、前記第１及び第２部分画像サブセットを、前記高解像度部分画像及び前記カラーフィルタ群で時間的かつ空間的に色合成して、前記投影可能画像を形成させるように構成されるコントローラを備える、請求項３６に記載の投影システム。
【請求項４０】
前記前方変調器は、前記２つの後方変調器の各々よりも高い解像度に設定される、請求項３６に記載の投影システム。
【請求項４１】
投影システムを動作させる方法であって、
第１及び第２時間フィールドにおいて、第１及び第２照明光を時間的に供給して、該第１及び第２照明光をそれぞれ用いて低解像度の入力画像を表わす第１及び第２光パターンサブセットを生成し、該第１及び第２光パターンサブセットを光路に供給すること、
前記第１及び第２光パターンサブセットを、高解像度部分画像及びカラーフィルタ群で、前記第１及び第２時間フィールドに亘って空間的に合成して、投影可能画像を生成することを備え、
前記投影可能画像は、第１及び第２時間フィールドに亘って前記第１及び第２照明光を用いて作り出される原色群を含む可視光スペクトルを含む、方法。
【請求項４２】
照明光エンジンから受光する光スペクトルを前記第１及び第２照明光に分離すること、を備える、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
投影システムを動作させるコンピュータ可読媒体であって、
前記コンピュータ可読媒体は、
第１及び第２時間フィールドにおいて、第１及び第２照明光を時間的に供給して、該第１及び第２照明光をそれぞれ用いて低解像度の入力画像を表わす第１及び第２光パターンサブセットを生成し、該第１及び第２光パターンサブセットを光路に供給させること、
前記第１及び第２光パターンサブセットを、高解像度部分画像及びカラーフィルタ群で、前記第１及び第２時間フィールドに亘って空間的に合成して投影可能画像を生成させることをプロセッサ上で実行可能な実行命令を備え、
前記投影可能画像は、前記第１及び第２時間フィールドに亘って前記第１及び第２照明光を用いて作り出される原色群を含む可視光スペクトルを含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項４４】
照明光エンジンから受光する光スペクトルを前記第１及び第２照明光に分離させること、
を前記プロセッサ上で実行可能な実行命令を備える、請求項４３に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は概して、画像の表示に関するものであり、更に具体的には、投影画像のダイナミックレンジを向上させるデジタル投影システムを動作させるシステム、装置、集積回路、コンピュータ可読媒体、及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投影デバイスは、１つの光学構造集合体を使用して、光源からの光を画像変調器に案内し、この画像変調器が今度は、各ピクセルに対応する入射光の強度を調整する。一旦、変調されると、光は別の画像生成光学構造集合体からスクリーンのような表面に投影される。このような投影デバイスの１つの不具合は、これらの投影デバイスが通常、画像を投影して、例えばアナログフィルムのダイナミックレンジと比べて相対的に狭い出力輝度ダイナミックレンジで表示することである。従来の投影デバイスの他の不具合は、色を合成する方法及び構造に関連する。例えば、幾つかの代表的な投影デバイスは、３つの変調器を使用して、個々の画像を３原色の各原色で同時に合成する。別の例として、幾つかの従来の投影デバイスは、３つの時間フィールドを、例えば単一の変調器を用いて具体化される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
更に、幾つかの従来の投影デバイスは、色出力画像を、フルカラーピクセル群を使用して判定し、各フルカラーピクセルには、個々にアドレス指定可能なサブピクセル群を設けて、全ての色を色空間（例えば、ＲＧＢ色空間）で生成する。例えば、３つのサブピクセルは、通常、レッド、グリーン、及びブルーに対応する３つのサブピクセルのような１つのフルカラーピクセルを形成するように使用される。カラー画像を形成するための３つの個々にアドレス指定可能なサブピクセルの具体化には、通常、３つのサブピクセル素子の各々を制御する構成要素群及び駆動電子構成要素群のような追加のリソース及び製造コストが必要になる。
【０００４】
更に、幾つかの従来の３サブピクセル構成は、他の不具合を有する。１つの例では、ブルー画像の表示では、ブルーサブピクセルを色制御に利用するのに対し、レッドサブピクセル及びグリーンサブピクセルを「オフ」状態にする、すなわちアイドル状態にする。従って、レッドサブピクセル及びグリーンサブピクセルの各々からの輝度は、出力画像の明るさには略影響しない。
【０００５】
これまでの記載を鑑みるに、投影デバイスを、出力画像に対応する向上させた効果的な高いダイナミックレンジで動作させるシステム、装置、集積回路、コンピュータ可読媒体、及び方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態は概して、コンピュータ利用画像処理に関するものであり、特に、比較的高いダイナミックレンジを有する投影システムの動作を、例えば光パターンサブセット群を光路に沿って、第１及び第２照明光のそれぞれに関連するそれぞれ第１及び第２時間フィールド中に供給することにより容易にするシステム、コンピュータ可読媒体、方法、集積回路、及び装置に関するものである。当該投影システムは、投影可能画像群に対応する色を、光パターンサブセット群をカラー素子群で合成するか、またはそれ以外には、光パターンサブセット群をカラー素子群に使用して、少なくとも可視スペクトルの色を含む投影可能画像群を生成することにより合成することができる。各カラー素子は、光パターン群の色を変化させて（例えば、フィルタリングすることにより）投影可能画像を生成するように構成することができる。少なくとも幾つかの実施形態では、投影システムは、投影可能画像に対応する色を、光パターンサブセット群に基づく複数組み合わせを時間的かつ空間的にフィルタリングすることにより合成することができる。幾つかの実施形態では、投影可能画像は、高輝度レベル範囲に対応する高コントラスト比で生成することができる。更に、第１及び第２照明光を使用して、原色群を含む可視光スペクトルを含む投影可能画像を生成することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明、及び本発明の種々の実施形態は、添付の図面を参照して考察される以下の詳細な記述に関連付けながら更に完全に理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムを動作させる例を示す図である。
【図２Ａ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による２つの後方変調器、及び１つの前方変調器を有する高ダイナミックレンジ投影システムを動作させる例を表わす機能ブロック図を示している。
【図２Ｂ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による２つの後方変調器、及び１つの前方変調器を有する高ダイナミックレンジ投影システムを動作させる例を表わす機能ブロック図を示している。
【図３】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムを動作させるように構成されるコントローラを示す模式図である。
【図４Ａ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラの例の機能ブロック図を示している。
【図４Ｂ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラの例の機能ブロック図を示している。
【図５Ａ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの幾つかの例を示している。
【図５Ｂ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの幾つかの例を示している。
【図５Ｃ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの幾つかの例を示している。
【図６Ａ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの他の例を示している。
【図６Ｂ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの他の例を示している。
【図７Ａ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの更に他の例を示している。
【図７Ｂ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの更に他の例を示している。
【図８Ａ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの更に別の例を示している。
【図８Ｂ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの更に別の例を示している。
【図９】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムを動作させる例を表わす別の機能ブロック図を示している。
【図１０Ａ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による例示的なハイブリッドカラー合成を行なう２つの後方変調器、及び１つの前方変調器の分解斜視図を示している。
【図１０Ｂ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による例示的なハイブリッドカラー合成を行なう２つの後方変調器、及び１つの前方変調器の分解斜視図を示している。
【図１０Ｃ】本発明の少なくとも幾つかの実施形態による例示的なハイブリッドカラー合成を行なう２つの後方変調器、及び１つの前方変調器の分解斜視図を示している。
【図１１】本発明の少なくとも幾つかの実施形態によるハイブリッドカラー合成の例の図表を示している。
【図１２】種々の実施形態による例示的なハイブリッドカラー合成の組み合わせの表を一例として示している。
【図１３】本発明の少なくとも幾つかの実施形態によるスペクトル分布の例を示している。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
同様の参照番号は対応する構成要素群を、これらの図面の幾つかの図全体を通じて指している。これらの参照番号のほとんどが、当該参照番号が初めて現われる図を一般的に特定する１つ、または２つの最も左側の桁を含んでいることに留意されたい。
【００１０】
図１は、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムを動作させる例を示す図である。図示のように、システム１００は、発光同期手段１３０及びハイブリッド合成コントローラ１４０を有する投影エンジン１２０を含み、発光同期手段１３０及びハイブリッド合成コントローラ１４０の両方は、構成要素１５０，１６０，１７０，及び１７１の動作を制御するように構成される。投影エンジン１２０は、構成要素１５０，１６０，及び１７０を、入力画像１１０の関数として制御して、投影可能画像１８０を生成するように構成可能である。例えば、構成要素１５０及び１６０は、低解像度の入力画像１１０（例えば、入力画像１０４）を表わす光パターン１５２，１６２，１６３を光路１５４及び１６４に沿って透過し、そして光パターン群１６９を構成要素１７０の表面に重畳する。構成要素１７０は、重畳光パターン群１６９を使用して、吹き出し１０２に描かれている入力画像の高解像度部分画像１７２を生成するように構成される。構成要素１７２は、光路１７３上の光を、光パターン群１６９が重畳された状態の高解像度部分画像１７２の変調に伴って変化させて、原色群を含む可視光スペクトル（例えば、可視光の波長群の全て、またはほぼ全て）を含み、かつ輝度ダイナミックレンジが広がった投影可能画像１８０を生成するように構成される。１つの例では、投影可能画像１８４は、入力画像１０４の高ダイナミックレンジ投影可能画像である。幾つかの実施形態では、構成要素１５０及び１６０が後方変調器群を構成し、構成要素１７０及び１７１が前方変調器を構成する。
【００１１】
幾つかの例では、投影エンジン１２０は、複数、例えば２つの照明光を受光し、これらの照明光の各々は、異なるスペクトルパワー分布に対応し、かつ１つの波長範囲に関連付けられる。他の例では、照明光エンジン１１２は、発光スペクトルを生成するように構成され、当該発光スペクトルを投影エンジン１２０が受光する。今度は、投影エンジン１２０が、複数の照明光、例えば２つの照明光を生成するように構成され、これらの照明光の各々は、１つの時間フィールドに対応する期間（例えば、時間区間）中に生成される。このような例では、発光同期手段１３０は、２つの時間フィールドのそれぞれにおいて２つの照明光を生成する状態の間を切り替える。図示の例では、第１時間フィールドを「ｔ１」で示し、そして第２時間フィールドを「ｔ２」で示す。各照明光（図示せず）は、特定のスペクトルパワー分布に対応することができ、投影エンジン１２０によってこのスペクトルパワー分布の組み合わせが用いられて、原色群を含む可視光スペクトルを含む投影可能画像１８０を生成する。第１時間フィールド（例えば、時間区間）ｔ１中、構成要素１５０及び１６０は、光パターン１５２及び光パターン１６２を含む第１光パターンサブセットを生成し、各光パターンは、第１照明光による低解像度の入力画像１０４を表わし、当該第１照明光は、例えばシアン色光により構成される。第２時間フィールド（例えば、時間区間）ｔ２中、構成要素１５０及び１６０は、光パターン１５２及び光パターン１６３を含む第２光パターンサブセットを生成し、各光パターンは、第２照明光による低解像度の入力画像１０４を表わし、当該第２照明光は、例えばイエロー色光により構成可能である。「部分画像」という用語は、（例えば、空間的に、または時間的に、或いは空間的かつ時間的に）他の部分画像と合成することにより出力画像１８４のような画像を構成することができる入力画像の一部または一部分、或いは入力画像の複製を含み得ることに留意されたい。部分画像は、構成要素１５０及び１６０に関連して低解像度とすることができるか、或いは例えば、構成要素１７０に関連して高解像度（すなわち、「高解像度部分画像」）とすることができる。更に、低解像度部分画像は、「光パターン」及び「光フィールド」のうちの少なくとも一方として形成されてもよく、「発光パターン」及び「光照射野」と同じ意味を指してもよいことに留意されたい。
【００１２】
ハイブリッド合成コントローラ１４０は、構成要素１５０及び１６０を制御して、第１及び第２光パターンサブセットの生成を調整し、構成要素１７０の変調素子群を制御するように構成可能である。動作状態では、ハイブリッド合成コントローラ１４０は、構成要素１５０及び１６０を制御して、構成要素１７０に照射する低解像度バックライト照明光(群)（すなわち、１つ以上のピンボケ光フィールド（optically blurred fields））を生成し、この構成要素１７０は、高解像度部分画像１７２を生成する変調素子群を含む。ハイブリッド合成コントローラ１４０は、ピンボケを除去して補正する、構成要素１７０で生成される透過率値を決定する。構成要素１７０を制御するためにバックライト照射量値及び画像透過率値を光学的に乗算することによって、出力画像１８４が生成される。幾つかの実施形態では、構成要素１７０は変調素子群を含み、これらの変調素子はそれぞれ、変調素子に入射する光の強度を変調するように構成され、この変調素子は、変調光を、構成要素１７０内の対応するカラー素子に送光して、変調光の色を変化させる。例えば、変調素子１７７ａはカラー素子１７７ｂに対応する。本明細書において使用されるように、「サブピクセル」という用語は、少なくとも幾つかの実施形態では、１つのカラー素子に対応することができる個々にアドレス指定可能な変調素子を示す。幾つかの実施形態では、サブピクセルは、画像内の最小単位の情報を示し、この最小単位の情報に関して、関連する強度を変調する。少なくとも幾つかの実施形態では、変調素子グループ（例えば、サブピクセルグループ）は、カラー素子グループに一致し、これらのカラー素子の機能を組み合わせることによって、フルカラーを提供することができる１つのピクセル（例えば、ＸＹ平面内のサブピクセル群によって生成される色、及びＺ方向の光を空間的に合成することにより、複数色を原色群から生成するピクセル）を実現する。本明細書において使用されるように、「ピクセル」という用語は、少なくとも幾つかの実施形態では、画像の一部分を示し、かつサブピクセルグループを含み、これらのサブピクセルの各々が、当該画像の当該部分の一部を構成する。例えば、ピクセル１９０は、サブピクセル１９２及び１９４を含み、この場合、サブピクセル群１９２は、グリーン（「Ｇ」）カラー素子群（または、カラーフィルタ群）を含むように構成され、そしてサブピクセル群１９４は、マゼンタ（「Ｍ」）カラー素子群を含むように構成される。本明細書において使用されるように、「変調素子」という用語は、少なくとも幾つかの実施形態では、個々にアドレス指定可能なサブピクセル、または個々にアドレス指定可能なピクセルを示し、そして幾つかの場合には、「サブピクセル」という用語は、「ピクセル」という用語と同じ意味で使用される。例えば、「ピクセル」という用語は、関連する強度を変調するための（サブピクセルではなく）最小単位の情報を表わすように用いられる場合がある。本明細書において使用されるように、「ピクセルモザイク」という用語は、少なくとも幾つかの実施形態では、変調素子グループに対応するカラーフィルタグループを示す。例えば、カラーフィルタ群のピクセルモザイク���、１つのピクセルを構成するサブピクセル群に対応することができる。幾つかの実施形態では、構成要素１７１内のカラー素子群がバックライトを受光し、光を構成要素１７０内の変調素子群に送光し、当該構成要素１７０が出力画像１８４を生成するように、構成要素１７１及び１７０の位置は入れ替え可能である。
【００１３】
構成要素１５０及び１６０は、構成要素１７０を照射し、光パターン群を構成要素１７０に重畳するように動作する。例えば、第１時間フィールドｔ１中に、光パターン１５２及び１６２を構成要素１７０の位置で合成して、（光パターン群の）第１重畳部分画像１６９を形成するのに対し、第２時間フィールドｔ２中に、光パターン１５２及び１６３を構成要素１７０の位置で合成して、第２重畳部分画像（図示せず）を形成することについて考察する。種々の実施形態では、構成要素１７０の表面に照射される第１及び第２重畳部分画像（例えば、時間合成画像セット）は、時間フィールドｔ１及びｔ２から成るフレーム中に時間的に合成される（例えば、色合成される）。ハイブリッド合成コントローラ１４０は更に、時間的に生成される光パターンサブセットを高解像度の入力画像で空間的に色合成する処理を構成要素１７０及び１７１で調整するように構成される。幾つかの実施形態では、入力画像１０４の高解像度部分画像１７２は、構成要素１７０の位置で生成され、この場合、高解像度部分画像１７２は、（例えば、低解像度部分画像のような）重畳部分画像１６９のような時間合成画像セットを第１時間フィールド中に空間的に合成して光フィールドを光路１７３上に形成することにより生成され、この光フィールドを構成要素１７１の表面に伝送して、照射部分画像１７４を生成する。第２時間フィールド中、高解像度部分画像１７２は、重畳部分画像１５２及び１６３（例えば、低解像度部分画像のような）のような時間合成画像セットを空間的に合成して別の光フィールドを光路１７３上に形成することにより生成され、この光フィールドを今度は、構成要素１７１の表面に伝送して、照射部分画像１７４を生成する。少なくとも幾つかの実施形態では、構成要素１７１は、入力画像から生成される追加の詳細を供給して投影可能画像を形成するカラー素子アレイであり、そして高解像度部分画像１７２は、多数のピクセル（または、サブピクセル群のような他のいずれかの分割単位）を制御することにより形成され、この場合、１つのピクセル１９０が、１つ以上のカラー素子１９２及び１９４に対応する。幾つかの実施形態によれば、ピクセル１９０は、カラー素子群が、光路１７３上の光フィールドを色に関して空間的に変化させて、高ダイナミックレンジコントラスト比を有し、かつ原色群を含む可視光スペクトルを含む投影可能画像１８０を、第１及び第２時間フィールドに亘って生成するように構成可能である。幾つかの例では、カラー素子アレイは、可視光スペクトル内の１つ以上の波長範囲を、１つ以上の時間区間中に変化させるように構成される。
【００１４】
これまでの記載を鑑みるに、構成要素１５０及び１６０が、システム１００の後方変調器を構成している。２つの後方変調器は、第１及び第２光パターンサブセットを低解像度（すなわち、空間解像度が低下した状態）で、かつ第１コントラスト比が低い状態で生成する。従って、モノクローム変調器を含む、低空間解像度及び低コントラスト比（すなわち、コントラスト比が低下した状態）の後方変調器を幾つかの実施形態に従って利用することができるので、投影システムの製造コスト低減を達成することができる。少なくとも幾つかの例では、より低い解像度の変調器は、より高い解像度の変調器よりもコストが比較的低い。図示の例では、構成要素１７０は、システム１００の構成要素として前方変調器に対応する。前方変調器は、入力画像から抽出され、且つ第１及び第２部分画像サブセットに含まれていなかった情報（すなわち、変調素子群を変調するための情報）に基づいて、より高い解像度（すなわち、後方変調器の空間解像度よりも高い空間解像度）の部分画像をフレーム中に生成する。前方変調器は、輝度を有する高解像度部分画像を、第１及び第２光パターンサブセットに関連するコントラスト比よりも相対的に高いコントラスト比で生成する。少なくとも幾つかの実施形態では、（１．）後方変調器群からの第１及び第２光パターンサブセット、及び（２．）前方変調器により生成される高解像度部分画像に基づく空間的かつ時間的色合成によって、効果的なダイナミックレンジの投影可能画像１８０が生成される。画像１８０は、第１及び第２光パターンサブセットに関連するコントラスト比、及び高解像度部分画像に関連するコントラスト比を乗算的に合成したものであるので、投影可能画像は、個々のコントラスト比の各々を超えるダイナミックレンジを有する。前方変調器は後方変調器群よりも高いコントラストを生成するが、幾つかの実施形態によれば、こうである必要はない。他の実施形態では、前方変調器は後方変調器群と同じか、または後方変調器群よりも低いコントラストを生成する。種々の実施形態では、１つ以上の後方変調器のうちのいずれかが、１つ以上の前方変調器のうちのいずれかよりも低いか、またはいずれかと等しい解像度を有する。
【００１５】
幾つかの例では、システム１００は、２つの照明光を利用して動作する。他の例では、システム１００は、２つの照明光を生成して、構成要素１５０及び１６０で表わされる後方変調器に照射する。従って、３原色は、フィルタ群によって個々に生成されて、例えば少なくとも原色群を含む可視光スペクトルを含む投影可能画像を生成する必要がない。このようにして、本明細書において説明される３次元色合成方法と組み合わせた２つの照明光の使用により、製造コストは低減され得る。幾つかの実施形態によれば、２つの照明光の間のより小さい輝度差は、３原色の最も明るいチャネル（例えば、グリーン）と最も暗いチャネル（例えば、ブルー）との輝度差よりも小さいマグニチュードを有する。従って、２つの時間フィールドに対応する２つの照明光の間のより小さな輝度差は、アーチファクトを減らすこと、フリッカを減らす、または無くすこと、及び色割れを減らすことのうちの少なくとも一方ができる。従って、投影可能画像は、比較的平滑な輝度強度分布で生成することができる。幾つかの実施形態では、構成要素１７１は、複数の２サブピクセル素子を有するカラー素子アレイを含むのに対し、他の実施形態では、構成要素１７１は、１つ以上のフィルタを含む。
【００１６】
幾つかの例では、２サブピクセル素子（すなわち、２つのタイプのカラー素子）は、グリーン光を透過する１つ以上のサブピクセルグリーンフィルタ、及びマゼンタ光（例えば、ブルー及びレッド）を透過する１つ以上のサブピクセルマゼンタフィルタを含むことができる。原色群は、これらのサブピクセルグリーンフィルタ、及びこれらのサブピクセルマゼンタフィルタを使用することにより生成することができる。ピクセル当たり３つのサブピクセル（例えば、レッド、グリーン、及びブルーの各々に対応する１つのサブピクセル）からピクセル当たり２つのサブピクセル（例えば、マゼンタ及びグリーンの各々に対応する１つのサブピクセル）に減らして、サブピクセルの品質を低下させることにより、（例えば、３つのドライバではなく２つのドライバのように）各ピクセルを制御するために使用される構成要素の数を減らすことができる。これにより、少なくとも幾つかの場合において、別な方法で液晶駆動電子構成要素によって吸収され得る（または、阻止され得る）光の透過性（すなわち、透過効率）を高めることができる。例えば、１９２０×１０８０×２個のピクセルを有する液晶ディスプレイ前方変調器は、３サブピクセル素子（１９２０×１０８０×３個のピクセル）のための駆動電子構成要素よりも、２サブピクセル素子のためのより少ない駆動電子構成要素を必要する。幾つかの実施形態では、サブピクセル群を制御する構成要素数の削減は、このような構成要素群を別な方法で含み得る領域を小さくして、有効使用領域の割合（fill factor）を大きくすることができる（すなわち、通常、駆動電子構成要素を含む有効領域間領域のような、非有効領域または非光生成空間を含む領域の広さに対して、画像部分に対応する光の有効生成領域の広さを大きくすることができる）。少なくとも１つの実施形態では、構成要素数の減少、及び有効使用領域の割合の増大によって、表示領域の解像度の向上が容易になる。幾つかの実施形態では、２つのタイプのサブピクセル（１つの色に関連する２サブピクセル、及び別の色に関連する２サブピクセル）は、１つのカラーピクセル（例えば、いずれかの色を有する光を生成するように構成されるピクセル）を形成するように使用される。
【００１７】
本明細書において提供される説明から、投影可能画像の取得、処理、及び生成は、高コントラスト比のダイナミックレンジを実現するようにして行なうことができる。
幾つかの実施形態では、光路１５４及び１６４は、同じ光路に一致し、更に、光路１７３だけでなく光路１８０にも一致する。幾つかの実施形態では、構成要素１５０及び１６０は、入射光を変化させて、入力画像１０４を表わす低解像度部分画像（例えば、光パターン、光フィールド）を、光源からの射光を使用して透過するか、または反射する。幾つかの実施形態では、１つの照明光はシアン色光であり、そして別の照明光はイエロー色光である。投影エンジン１２０は、原色群（例えば、レッド、ブルー、またはグリーン）をシアン色光及びイエロー色光から生成して、レッド、ブルー、またはグリーンの光パターンを生成する光学スペクトル構造（図示せず）を含む。１つの例では、投影エンジン１２０は、時間フィールドｔ１中に、緑味が強い光を使用する光パターン１５２と、青味が強い光を使用する光パターン１６２とを生成するのに対し、投影エンジン１２０は、時間フィールドｔ２中に、緑味が強い光を使用する光パターン１５２と、赤味が強い光を使用する光パターン１６３とを生成する。従って、時間フィールドｔ１では、（すなわち、部分画像１５２及び１６２の）重畳光パターン群１６９が構成要素１７０をシアン光で照射するのに対し、時間フィールドｔ２では、部分画像１５２及び１６３から生成される重畳光パターン群は、構成要素１７０をイエロー光で照射する。構成要素１７０は、シアン色低解像度部分画像及びイエロー色低解像度部分画像を、シアン色高解像度画像及びイエロー色高解像度画像に変換するように構成可能であり、これらの高解像度画像が今度は、構成要素１７１によってフィルタリングされて、投影可能画像１８０を生成する。幾つかの実施形態では、投影エンジン１２０から、原色群（例えば、レッド、ブルー、またはグリーン）をシアン色光及びイエロー色光から生成して、レッド、ブルー、またはグリーンの光パターン群を生成する光学スペクトル構造を取り除いていることに注目されたい。
【００１８】
幾つかの例では、投影エンジン１２０は、時間フィールドｔ１中に、シアン味が強い光を使用する光パターン１５２を生成するのに対し、投影エンジン１２０は、時間フィールドｔ２中に、イエロー味が強い光を使用する光パターン１６２を生成する。このような例では、光パターン１６３は生成する必要がない。従って、時間フィールドｔ１及びｔ２の１フレームでは、重畳光パターン１５２及び１６２は、構成要素１７０によって、より高い解像度の画像群に変換可能であり、これらの高解像度画像が今度は、構成要素１７１によってフィルタリングされて、投影可能画像１８０を生成する。他の例では、投影エンジン１２０は、同じ時間フィールド中に、シアン味が強い光を使用する光パターン１５２と、イエロー味が強い光を使用する光パターン１６２とを、適切な設計仕様及び構成要素に適合するように生成する。このような例では、光パターン１６３は生成する必要がない。
【００１９】
別の実施形態では、システム１００は、別セットの構成要素１７０’及び１７１’（図示せず）を含み、これらの構成要素は、構成要素１７０及び１７１と並列に配置されて出力画像１８０を生成する。この例では、光フィールド１５４及び１６４のうちの一方は、構成要素１７０に入射するように構成されるのに対し、光フィールド１５４及び１６４のうちの他方は、構成要素１７０’ （図示せず）に入射するように構成される。従って、一方の光フィールドが、構成要素１７０（例えば、第１変調素子アレイ）から構成要素１７１（例えば、第１カラー素子アレイ）の方向に沿って通過し、そして他方の光フィールドは、構成要素１７０’（例えば、第２変調素子アレイ）から構成要素１７１’（例えば、第２カラー素子アレイ）の方向に沿って通過する。普通、システム１００は、構成要素１７１及び１７１’から結果的に得られる画像群（例えば、高解像度部分画像群）を重畳して投影可能画像１８０を生成する。少なくとも１つの実施形態では、これらのカラー素子アレイの各々は、ピクセルモザイク群（例えば、２つのタイプのカラー素子）を設けるのではなく、１つのタイプのカラーフィルタである（例えば、一方のカラー素子アレイは、緑色素子群を含み、他方のカラー素子アレイは、マゼンタ色素子群を含む）。これにより、変調素子群をモノクロームとすることができるので、幾つかの実施形態によれば、透過効率を高めることができ、この高い透過効率によって今度は、比較的高い効率の高ダイナミックレンジシステム１００が、より少ない変調器（例えば、３つよりも少ない後方変調器のような３つよりも少ない変調器）で構成される。特定の実施形態では、システム１００は、構成要素１７０と並列に配置される構成要素１７０’を含むので、前方変調器としての構成要素１７０’及び１７０は、共通のカラー素子アレイである構成要素１７１を共有して投影可能画像１８０を生成するように構成される。
【００２０】
図２Ａ〜２Ｂは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による、２つの後方変調器及び１つの前方変調器を有する高ダイナミックレンジ投影システムを動作させる例を表わす機能ブロック図を示している。図２Ａは、例示的な投影システム２００を描いており、この投影システム２００は、発光同期手段２３０と、ハイブリッド合成コントローラ２４０と、２つの後方変調器２５０及び２６０と、前方変調器２７０と、データベース２１８と、を含む。発光同期手段２３０は、光スペクトルを光路２０３に沿って、照明光エンジン２１２から受光するように構成される。幾つかの例では、発光同期手段２３０は更に、光源の存在を、投影システムの動作中に検出するように機能する。ハイブリッド合成コントローラ２４０は、発光同期手段２３０に光路２０８を介して結合され、入力画像２１０を表わすデータを光路２０２を介して受光するように構成される。
【００２１】
後方変調器２５０及び２６０は、変調素子群２５１及び変調素子群２２６６のそれぞれから成るグループを含む。幾つかの実施形態では、変調素子２５１及び２６６は、互いに類似する構造群及び機能群のうちの少なくとも一方を有する。後方変調器２５０は、光路２０４を介して発光同期手段２３０に結合され、光路２０９を介してハイブリッド合成コントローラ２４０に結合される。後方変調器２６０は、光路２０５を介して発光同期手段２３０に結合され、光路２１１を介してハイブリッド合成コントローラ２４０に結合される。幾つかの例において、第１時間フィールドｔ１中、後方変調器２５０及び２６０には、時間的色分離手段から第１照明光が供給され、第２時間フィールドｔ２中に、後方変調器２５０及び２６０には、第２照明光が供給される。第２時間フィールドｔ２中、後方変調器２６０は、説明部分を辿り易くするために後方変調器２６１として構成されて、変調素子群２６７を含む。第１時間フィールドｔ１中、発光同期手段２３０は、制御信号を後方変調器２６０に、光路線分２０５及び光路線分２０６を含む光路を介して供給する。第２時間フィールドｔ２を通知するために、発光同期手段２３０は、制御信号を後方変調器２６１に、光路線分２０５及び光路線分２０７を含む光路を介して供給する。このように、光路線分２０７及び後方変調器２６１は単なる例示に過ぎない。同様に、光路線分２１３も、異なる信号を第２時間フィールド中に伝送して後方変調器２６０を制御する光路２１１の例示に過ぎない。幾つかの実施形態では、変調素子２５１，２６６，及び２６７を有する後方変調器２５０，２６０（ｔ２中の２６１）の空間解像度は、前方変調器２７０における複数のピクセル（例えば、ピクセル群２７１のうちの１つ以上のピクセル２７１）の一部（例えば、非重畳ピクセルグループ）に対応することに注目されたい。幾つかの実施形態によれば、後方変調器２５０，２６０（ｔ２中の２６１）は、入力画像の比較的ボケた画像（すなわち、部分画像）、すなわち高い空間周波数情報を入力画像の成分に含まない画像を生成するのに対し、前方変調器２７０は、入力画像のより高い解像度画像を生成する必要がある。
【００２２】
図２Ａをさらに参照すると、データベース２１８は、光路２１９を介してハイブリッド合成コントローラ２４０に結合され、このハイブリッド合成コントローラ２４０が、光路２２０を介して前方変調器２７０に結合される。前方変調器２７０は、光路２０１を介して発光同期手段２３０に結合される。第１時間フィールド中、２つの後方変調器２５０及び２６０は、低解像度部分画像サブセット（「光パターン群」と同じ意味として表記される）を生成するように構成され、これらの低解像度部分画像を、光路２１５及び２１７を介して案内して前方変調器２７０に照射する。第２時間フィールド中、２つの後方変調器２５０及び２６１は、別の低解像度部分画像サブセット（「光パターン群」と同じ意味として表記される）を生成するように構成され、これらの低解像度部分画像を、光路２１５及び２１６を介して案内して変調器２７０に照射する。前方変調器２７０は、複数のピクセル２７１を含み、かつ複数のカラー素子２７２を有するフィルタを含む。幾つかの例において、カラー素子２７２は、サブピクセル素子２７５及びサブピクセル素子２７７のような２つのサブピクセル素子を含み、これらのサブピクセル素子のいずれかによって、または両方によって、色合成の制御を行なう。他の例では、４サブピクセル２７３の各々を個々に制御して、ピクセル２７１の色合成の制御を行なう。このような例では、サブピクセル群２７３に対する個々の制御を行なうために、前方変調器２７０は、光パターン群の一部を、対応するカラーフィルタ群２７２及びサブピクセル２７３，２７５，２７７、または或る組み合わせのこのようなカラーフィルタ及びサブピクセルを透過するように構成可能な対応するサブピクセル群(図示せず)を含む。更に別の例では、サブピクセル素子２７５及び２７７は、第１及び第２サブピクセルカラーフィルタサブセットと同じ意味として表記する。マゼンタ（Ｍ）及びグリーン（Ｇ）をサブピクセル素子２７５及び２７７にそれぞれ使用することができるが、カラー素子２７２に対応する他の色ペア群を、図１２の表の第１列に示すように用いることができ、図１２は、一例として、例示的なハイブリッドカラー合成の組み合わせの表を示している。
【００２３】
例えば、図２Ｂを参照すると、光路２１５及び２１６は、前方変調器２７０に照射されるレッド低解像度部分画像及びグリーン低解像度部分画像は、イエロー色光として時間フィールドｔ２中に検出され、マゼンタサブピクセル又はグリーンサブピクセルを通過する場合、図１１に示すように、レッド出力サブピクセル及びグリーン出力サブピクセルで表示されることになることを示している。このような例を更に参照すると、図２Ｂは更に、光路２１５及び２１７を示し、光路２１５及び２１７は、前方変調器２７０に照射されるグリーン低解像度部分画像及びブルー低解像度部分画像がシアン色光として時間フィールドｔ２中に検出され、そしてマゼンタサブピクセル／グリーンサブピクセルを通過する場合、図１１に示すように、ブルー出力サブピクセル及びグリーン出力サブピクセルで表示されることになることを示している。
【００２４】
図２Ｂは、幾つかの実施形態による低解像度部分画像を生成するために使用されるデータまたは複数タイプのデータを表わしている。幾つかの例では、後方変調器２５０及び２６０はそれぞれ、第１時間フィールドｔ１に対応する第１低解像度部分画像サブセットを示している。第１時間フィールドｔ１中、第１照明光は、グリーン低解像度部分画像のうちのグラフ２２１に対応する部分２２２を生成するように使用される。部分２２２は、グリーン色光の輝度インパルス２２４により表わされ、かつ点広がり関数（または、光分布関数）に基づく輝度強度の空間分布２２６に対応する。同様に、グリーン低解像度部分画像の部分２２３もグラフ２２１に対応し、この場合、部分２２３は、グリーン色光の輝度インパルス２２５として描かれ、かつ点広がり関数に基づく輝度強度の空間分布２２７に対応する。輝度強度の空間分布２２６及び２２７を加算して、輝度強度のグリーン空間分布２２８を求め、グリーン空間分布２２８は、光学的ぼけの度合いに対応し、この光学的ぼけの度合いは、低解像度変調素子群（例えば、２５１）を制御する画像処理方法で測定するか、または明らかにし、この光学的ぼけの度合いを次に、より高い空間解像度を有する前方変調器の対応するピクセル群２７１で表現する。少なくとも幾つかの実施形態では、ハイブリッド合成コントローラ２４０は、輝度強度のグリーン空間分布２２８に関連する輝度値に応じて、後方変調器２５０の変調素子群２５１を制御する。図２Ｂは、部分２２３が、部分２２２よりも小さいグリーン光輝度絶対値を有することを示しているので、それに応じて、ハイブリッド合成コントローラ２４０は、変調素子群２５１を制御して、変調器２５０から出力されるグリーン光フィールドの明るさを変化させる。また、第１時間フィールドｔ１中、部分２４２及び２４３は、ブルー色光の輝度インパルス２４４及び２４５としてグラフ２４１で表わされ、かつ点広がり関数に基づく輝度強度のそれぞれの空間分布２４６及び２４７に対応する。輝度強度のブルー空間分布２４８は、分布２４６及び２４７に基づいて求められ、部分２４２及び２４３に対応する変調素子群２６６を制御するように使用される（例えば、変調素子群２６６を透過するか、または変調素子群２６６に反射されるブルー光の輝度を変化させる）。
【００２５】
第２時間フィールドｔ２中、かつ第２照明光を用いる場合、グリーン低解像度部分画像の部分２２２及び２２３は、第１時間フィールドに関して同様に記載されているように、グラフ２２１に対応する。しかしながら、第２時間フィールドｔ２中、レッド低解像度部分画像の部分２３２及び２３３は、グラフ２３１におけるレッド色光の輝度インパルス２３４及び２３５によりそれぞれ表わす。点広がり関数は、輝度インパルス２３４及び２３５に適用されて、輝度強度の空間分布２３６及び２３７を生成し、両方を合わせた空間分布が、輝度強度の分布２３８であり、この分布２３８は、部分２３２及び２３３に対応する変調素子群２６７により生成される。
【００２６】
図１３を参照すると、本発明の少なくとも幾つかの実施形態によるスペクトル分布の例が示される。図１３は、可視光スペクトル内の特定部分の波長範囲を描いており、この可視光スペクトルは、レッド、グリーン、及びブルーのような色スペクトル成分を組み合わせることにより生成される。幾つかの例では、シアン、マゼンタ、及びイエローは、Ｒ、Ｇ、及びＢ可視スペクトルの異なる部分の波長範囲を有するものとして示される。他の例では、異なる可視スペクトルの他の部分の波長範囲を設定してもよい。第１及び第２時間フィールドに亘って、変調素子２５１，２６６，及び２６７は、供給されている照明光に対応する可視光スペクトル内のそれぞれの波長範囲を受光するように構成される。
【００２７】
図２Ｂに戻ってこの図を参照すると、後方変調器２５０及び２６０に関して説明した点広がり関数は、光学的にぼけているピクセルの強度分布の空間的な広がりを表わし、点広がり関数によって、低解像度部分画像が、このような部分画像が投影システムによって光学的にぼけているときに後方変調器群により形成される場合にどのような画像になるのかについて数学的に予測することができる。幾つかの例では、数学的予測によって、特定の投影システムに対する固有の空間的な光分布を正確にシミュレートして、後方変調器、及び当該後方変調器の後ろに続いている前方変調器から成るパイプラインによって、それぞれの部分画像を適切に合成して、高ダイナミックレンジコントラスト比を有する投影可能画像を生成する。後方変調器及び前方変調器に関する他のパラメータ群を、異なる設計仕様、光学的にぼけていると判断されるときの基準、及びぼけ補正処理を加える対象に関して考えることができることに留意されたい。幾つかの例では、このようなパラメータ群は、これらには限定されないが、後方変調器群と前方変調器との間の光路距離、後方変調器群における所望の出力画像をぼけ画像で除算した値のみならず、前方変調器において高空間解像度で表示される補正マスクを含む。更に、別の例では、後方変調器群に対応する駆動値を次に、局所的に大きくして、十分大きな光フィールドを放出するように飽和領域の補正画像を分析する方法についても必要に応じて考察することができ、この場合、モデル化パラメータ群を後方変調器群に実装することにより、アーチファクトの影響を軽減して、ヒト視覚系に関連する散乱方法及び適応化方法によって生じる光幕輝度よりも低く抑えることができる。
【００２８】
図２Ａ〜２Ｂでは、ハイブリッドカラー合成に、原色群を時間的かつ空間的に混合することにより行なう色合成方法を幾つかの実施形態において取り入れることにより、特定の知覚体験を、投影可能画像の閲覧者に対して、かつ入力画像の成分に忠実に実現することができる。色合成は、空間及び時間解像度処理能力が限定されたヒト視覚系に基づいて行なわれる。例えば、ヒトの眼の媒質の不完全性によって、光が眼の内部で散乱するようになり、そして光幕輝度が網膜残像として形成されるようになり、これにより、特定のコントラストを知覚する能力が低下する。従って、ヒトの眼は、解像度を特定の閾値を超えて積算し、特定の閾値を超える解像度を知覚することができない。ヒト視覚系は、ハードウェアまたはソフトウェア内で、或いはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ内で、モデル化し、実現される。このような例では、カラー素子群２７２及び対応するサブピクセル群２７３を個々に、またはサブピクセルサブセットとして制御して、加色混合法を用いることにより、本明細書において説明される部分画像群を使用して投影可能画像を、複数色の組み合わせである色フィールドが均一な状態で知覚することができ、これらの色は、混合されると（例えば、空間的に合成されると）、所望の均一な色として知覚することができる。更に、このような例では、本明細書において説明される変調部分画像群を、加色混合法と組み合わせて順番に、かつ連続して画像生成することにより、色フィールドが時間的に均一な状態で知覚される投影可能画像を生成する。少なくとも幾つかの実施形態では、ハイブリッドカラー合成は更に、本明細書において説明される３次元色合成方法を含み、この３次元色合成方法では、色フィールド群の組み合わせは、照明光を生成するように使用され、これにより、時間フィールド群の数、及び空間的にアドレス指定可能なサブピクセル群の数を減らして、高ダイナミックレンジコントラスト比を有する投影可能画像を生成することができる。
【００２９】
図３は、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムを動作させるように構成されるコントローラを示す模式図である。この場合、投影システム３００は、２つの後方変調器３５０及び３６０に、かつ前方変調器３７０に結合されるコントローラ３１６を含む。コントローラ３１６は、プロセッサ３１８と、メモリ３２２と、後方変調器３５０を制御するように構成される第１後方変調器インターフェース３５４と、後方変調器３６０を制御するように構成される第２後方変調器インターフェース３５５と、前方変調器３７０を制御するように構成される前方変調器インターフェース３５６と、入力画像群３１０及び照明光情報を照明光エンジン３１２から受信するように構成される入力／出力（Ｉ／Ｏ）モジュール３１７と、を含む。バス３１５は、コントローラ３１６のこれらのモジュール及び構成要素を、図示のように互いに結合する。
【００３０】
プロセッサ３１８は、入力画像群３１０を受信するように構成され、これらの入力画像から、投影可能画像群３８０が前方変調器３７０によって生成されて、送信される。幾つかの例では、入力画像群３１０は、ガンマ符号化ビデオ信号群（例えば、ビデオストリーム）であり、これらのガンマ符号化ビデオ信号から画像ピクセル群が生成される。メモリ３２２は、発光同期モジュール３３０と、ハイブリッド合成モジュール３４０と、オペレーティングシステム３２４と、コントローラ３１６の動作を容易にするために使用される付属アプリケーション群３２６と、図示の数よりも多いか、または少ないモジュール群と、を含む。幾つかの例では、照明光エンジン３１２は、複数の照明光の生成が行なわれ、当該生成を、コントローラ３１６が検出すること、及び当該生成を、コントローラ３１６が、投影可能画像群３８０を出力する時点に整合させることのうちの少なくとも一方を行なうことができる。
【００３１】
幾つかの例では、前方変調器３７０は、透過率がプログラム可能な光学フィルタであり、この光学フィルタによって、２つの後方変調器３５０，３６０から当該光学フィルタに入射する或る強度の光の透過率を調整する。前方変調器３７０は、光を後方変調器３５０及び３６０から液晶層３７６に伝送するように構成される光学構造３７４と、複数の２サブピクセル素子３７８を有するフィルタ３７２と、を含む。破線３５４及び点線３６４は、それぞれの後方変調器３５０及び３６０で生成される（低解像度）部分画像サブセットが前方変調器３７０に照射されるように構成されていることを示している。
【００３２】
図２Ａ〜３を参照すると、入力画像群３１０の成分に基づいて、コントローラ３１６は、インターフェース３５４〜３５５を介して、後方変調器駆動信号を供給して、変調素子群（例えば、図２Ａ〜Ｂの２５１，２６６，２６７）を制御し、インターフェース３５６を介して、前方変調器駆動信号を供給して、前方変調器２７０のピクセル群２７１及びサブピクセル群（例えば、２７２，２７３、及び２７５，２７７のうちの少なくとも一方）を制御するように構成される。図示しないが、コントローラ３１６は、適切にプログラムされたコンピュータに結合させてもよく、このコンピュータは、ソフトウェアインターフェース及びハードウェアインターフェースのうちの少なくとも一方を有することにより、後方変調器３５０，３６０、及び前方変調器３７０を制御して、投影可能画像群３８０を生成する。図３に示す構成要素群のうちのいずれかを、ハードウェア内で、ソフトウェア内で、またはハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ内で実現してもよいことに留意されたい。他の例では、前方変調器３７０は、反射率がプログラム可能な光反射体であり、当該光反射体は、後方変調器３５０，３６０からの照射によって当該光反射体により反射されることになる光の強度を調整することができる。
【００３３】
図４Ａ〜４Ｂは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラの例の機能ブロック図を示している。図４Ａは、発光同期手段４３０が、時間発光速度コントローラ４３２と、時間発光発生手段４３４と、を含むことを示している。時間発光発生手段４３４は、ライトバルブからの光のような照射光の光源を、投影システムが使用することができることを確認するように構成され、光を１つ以上の時間フィールド中に供給する。幾つかの例では、照射光源の光は、照明光エンジンからの光とする。他の例では、照射光源の光は、本明細書において説明される時間的色分離手段からの光とする。時間発光速度コントローラ４３２は、時間的色分離手段が第１及び第２照明光を供給するときの時間発光速度を決定し、投影システムの他の部分が当該時間発光速度を利用することができるように構成される。図４Ａの発光同期手段４３０及び図４Ｂのハイブリッド合成コントローラ４４０のうちの少なくとも一方は、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による集積回路（ＩＣ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）のようなソフトウェア及びハードウェアのうちの少なくとも一方で実現することができる。
【００３４】
図４Ｂは、ハイブリッド合成コントローラ４４０が、入力画像分析手段４４２と、時間的色合成同期手段４４３と、空間的色合成変調器４４４と、発光同期積分器４４５と、前方変調器駆動発生装置４４６と、後方変調器駆動発生装置４４７と、を含むことを示している。図１，２Ｂ，及び４Ｂを参照すると、入力画像分析手段４４２は、入力画像群２１０を受光して、投影可能画像群１８０に含まれている必要がある、各ピクセルの輝度及び色のようなピクセル特性及び関連情報を確認する。幾つかの例では、分析手段４４２は、入力ビデオ信号を受信し、当該ビデオ信号の個々の色成分部分を生成し、このような部分を特定の変調器群に関連付ける。このような例では、ビデオ信号の入力画像のグリーン部分は、分析手段４４２によって決定されることにより、図２Ａの後方変調器２５０に表示される。
【００３５】
時間的色合成同期手段４４３は、後方変調器群が部分画像を供給して前方変調器に照射する時点に関する制御、及び前方変調器がこのような部分画像を、第１及び第２時間フィールドに亘って変調する必要がある時点に関する制御を整合させる。この目的のために、同期手段４４３は、時間的色分離手段の動作に関する同期信号を、発光同期手段４３０から受信し、最初に後方変調器群において行なわれ、次に前方変調器において行なわれる変調の順番を管理するように構成される。
【００３６】
空間的色合成変調器４４４は、色合成画像生成分布を空間領域に亘って調整するように機能する。幾つかの例では、空間的色合成変調器４４４は、前方変調器におけるサブピクセルアレイのうち、低解像度部分画像群の適切な加色混合を行なって、高解像度部分画像を、複数の２サブピクセル素子として配列されるカラーフィルタ群を使用することにより生成するように制御される部分を決定する。発光同期積分器４４５は、時間的色分離手段が第１及び第２照明光を供給するときの時間発光速度に関する信号群を、発光同期手段４３０から受信し、同期手段４４３、空間的色合成変調器４４４、前方変調器駆動発生装置４４６、及び後方変調器駆動発生装置４４７と整合させる必要がある全てのタイミング情報を識別する。
【００３７】
前方変調器駆動発生装置４４６は、駆動信号群を供給するように構成され、これらの駆動信号によって、前方変調器におけるサブピクセル群が、これらのサブピクセルの透過率を変えることができるようになる。幾つかの例では、発生装置４４６は、入力画像（群）から生成され、かつモジュール４４２により分析される高周波数情報及び高空間解像度情報を供給して、前方変調器におけるサブピクセル群を制御する。他の例では、分析手段４４２は、入力画像群、及び画像処理方法から、前方変調器におけるサブピクセル群に関する輝度値に対応する予測値を求め、予測値を求める際に、時間的色合成同期手段４４３及び積分器４４５を整合して、第１及び第２時間フィールドに関連する同期信号を取得する。更に、これらの輝度値が、低解像度光パターン群を、時間フィールド群に亘って、かつ異なる照明光を用いて組み合わせることにより得られる場合、発生装置４４６は、モジュール４４２〜４４５と通信することにより、駆動信号群を生成して供給し、これらの予測値を求めたときの対象であるサブピクセル群を選択的に制御する。他の例では、モジュール４４２〜４４７の組み合わせは、制御機能を実現するように構成されても良く、この場合、入力画像から得られるピクセルデータ（例えば、サブピクセルデータを含む）は、前方変調器のピクセルまたはサブピクセルに関して予測される輝度値群によってスケーリングされ、これらの予測輝度値は、時間フィールド群に亘って異なる照明光を用いて変調される低解像度光パターン群に対応する輝度値群の組み合わせに基づいて導出される。更に別の例では、発生装置４４６は、入力をモジュール４４２〜４４５から受信し、信号群を前方変調器に供給してピクセルアレイを制御し、これらの信号によって、入力画像群から生成される暗または黒ピクセル群またはサブピクセル群に対応する画像内のピクセル群及びサブピクセル群を暗くすることができるように構成される。
【００３８】
後方変調器駆動発生装置４４７は、駆動信号群を供給し、これらの駆動信号によって、２つの後方変調器における変調素子群が、低解像度の入力画像である部分画像サブセットを生成するように構成される。幾つかの例では、発生装置４４７は、例えば後方変調器群の各変調素子に対応する画像領域群に関する所望の輝度値の平均または重み平均を求める。
【００３９】
ハイブリッド合成装置４４０のモジュール群は、他の機能を必要に応じて、特定の設計仕様に合わせて実行するように構成される。
図５Ａ〜５Ｂは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの幾つかの例を示している。図５Ａ〜５Ｂの投影システムは、２つの反射型低解像度後方変調器、及びより高い解像度の前方変調器により構成される。図５Ａでは、投影システム５００は、照明光エンジン５１２と、スペクトル光学アセンブリ５１３と、後方変調器５５０及び後方変調器５６０と、前方変調器５７０と、投影レンズアセンブリ５７４と、を含む。照明光エンジン５１２は、光源５０２と、光ホモジナイザー５０４Ｌ及び光ホモジナイザー５０４Ｒと、フィルタ５０６と、コリメート光学系５０８と、を含む。スペクトル光学アセンブリ５１３は、時間的色分離手段５１４と、位相差板スタックフィルタ５２２と、偏光ビームスプリッタ５２６と、を含む。
【００４０】
照明光エンジン５１２は、偏光白色光フィールド５０９（または、光スペクトル）を光路に沿って供給する。光源５０２は、ホモジナイザー５０４Ｌ及び５０４Ｒを通って、フィルタ５０６を通って入射する光フィールドを投影して、偏光光フィールドを生成する。当該光フィールドは、コリメート光学系５０８を通過することにより、当該光フィールドが略平行に伝搬して、光路に沿った次段に到達する。幾つかの実施形態では、「光フィールド」という用語は、「光」という用語、及び「光スペクトル」という用語と同じ意味に使用される。
【００４１】
光源５０２は、略均一な光出力またはスペクトルを、比較的小さいアークサイズを用いて供給するように機能し、点光源に近接したフィラメントとして機能する。最大量の光を均一に光路に誘導するために、光源５０２は、放物線状の反射体を含み、この反射体は、光源（黒点で示される）アークの中心を放物線の焦点とするように配置される。幾つかの例では、光源５０２には、フィリップスリサーチにより製造される放電ランプのような１つ以上の超高圧（ＵＨＰ）水銀放電ランプが使用され、この場合、ランプ電力は、１００ワット〜数百ワットの範囲である。他の例では、光源５０２は、これらには限定されないが、ハロゲンランプ、白熱灯、アークランプ、レーザ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、ＬＥＤアレイ、他の発光素子、または他の適切な高輝度ランプ(群)である。更に他の例では、光源５０２は、１つ以上のミラー、レンズ、または他の光学構成要素を有する光源系の一部であるか、または光源５０２は、多くの光源のうちの一つであり、これらの光源の全てが連動して、均一な光出力を供給する。
【００４２】
光ホモジナイザー５０４Ｌ及び５０４Ｒは、光源５０２から放出される光フィールドの光フィールド均一性を実現するように構成され、この均一な光フィールドを使用して１つ以上の後方変調器に照射して、これらの後方変調器が今度は、光を光路に沿って案内する（例えば、透過するか、または反射する）。入力データ（例えば、画像群、ビデオ）が、空間的にフラットなデータとして符号化されると、投影システム５００が空間的に均一に応答することにより、変調器群に入射する光の輝度を出来る限り均一にする。幾つかの例では、光ホモジナイザー５０４Ｌ及び５０４Ｒは、レンチキュラーペアレンズアレイとし、このレンチキュラーペアレンズアレイは、レンチキュラーレンズアレイまたは「ハエの眼状のレンズアレイ」のような微小レンズアレイを含む。これらの例により、２つの同じ矩形レンズアレイ（例えば、５０４Ｌ，５０４Ｒ）は、光源５０２の光路に、１焦点距離だけ離間させて配置される。第１レンズアレイ（例えば、アレイ５０４Ｌ）は、第２レンズアレイ（例えば、アレイ５０４Ｒ）の平面に集光される画像アレイを生成することにより、アークの重畳画像アレイを生成する。詳細には示していないが、組み合わせレンズを取り入れて、光フィールドを変調器に隣接する位置に、または変調器の位置にマッピングして、入力画像の照度の均一性を高めることができる。他の例では、光ホモジナイザー５０４Ｌ及び５０４Ｒは、インテグレータロッドまたはライトパイプとし、このインテグレータロッドまたはライトパイプは、光源５０２から受光する入力光を案内して、空間的に均一な光フィールドを出口アパーチャの位置に生成する。これらの例はそれぞれ、内部全反射を使用する固体ガラス導波路を含むか、またはとりわけ、中空ミラーアセンブリを含むことができ、この中空ミラーアセンブリによって、入力光を、光がインテグレータロッドの内側表面によってランダムに反射されるときに、当該入力光の出力方向に一様に束ねることができるので、例えば空間的に均一なフィールドを生成することができる。更に他の例では、光ホモジナイザーは、レンズアレイタイプの成形光学系を含むことができる。
【００４３】
フィルタ５０６は、入力光フィールドを偏光して一方向直線偏光光フィールドとすることにより、当該フィルタが、スペクトル光学アセンブリ５１３内の光路構成要素群（例えば、偏光ビームスプリッタ）と連携して動作するように機能する。幾つかの例では、フィルタ５０６は更に、赤外線（ＩＲ）または紫外線（ＵＶ）を光路内でフィルタリングすることにより、光を吸収する可能性のある構成要素群（例えば、偏光フィルタ）に加わる熱応力を軽減することができる。他の例では、フィルタ５０６は、光ホモジナイザー５０４Ｌまたは光ホモジナイザー５０４Ｒのいずれかの上のコーティングとして形成されるＩＲフィルタである。更に他の例では、ＵＶフィルタを光路のブルーチャネルに沿って挿入することができるので、ＵＶ光がダイクロイックミラー（すなわち、光路にほぼ沿って配置される）をブルー光とともに、色合成処理中に透過するようになる。別の例では、フィルタ５０６は、１つ以上のフィルタ構成要素を含み、これらのフィルタ構成要素は、光源５０２から供給されるｐ偏光光をｓ偏光光に変換し、これらの偏光光のうちのｐ偏光光は、スペクトル光学アセンブリ５１３を透過し、これらの偏光光のうちのｓ偏光光は、スペクトル光学アセンブリ５１３内で反射される。このような構成要素群は、図示しないが、これらには限定されることなく、偏光ビームスプリッタ、ミラー、１／２波長板、またはｐ偏光光をｓ偏光光に変換することができる全ての等価構造を含み得る。
【００４４】
コリメート光学系５０８は、光路内の光フィールドが焦点を通るように機能する。すなわち、コリメート光学系５０８によって、確実に、光フィールドが、投影システムの光路に沿って配置される光学構成要素群の光軸に略平行になり、かつ光フィールドが距離とともに広がる度合いを低減することができる。幾つかの例では、コリメート光学系５０８はコリメートレンズ群を含み、これらのコリメートレンズは、発散光を平行な（コリメートされた）光に変換し、かつ光路に沿って後方変調器群の手前に位置させることにより、発生する場合の光フィールドの不完全なコリメーションに関連する悪影響を低減する（すなわち、軽減する）ことができる。投影システムが、例えば特定の光導波路構成要素群（例えば、カラー合成キューブ）の構造に起因して、他のチャネル群に関するよりも長い光路を特定の光チャネル群に関して有する例では、複数のコリメートレンズを光路に沿って配置して、光フィールドを、当該光フィールドが光路に沿って伝搬するときに発散するようになるときに再コリメートすることにより、高いコリメーションを全ての３つの原色チャネル（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ）に亘って達成することができる。
【００４５】
スペクトル光学アセンブリ５１３は、白色光を時間的に分離（例えば、分割）し、光路を形成して後方変調器群及び前方変調器に照射する光学構成要素群を含む。時間的色分離手段５１４は、光スペクトル５０９を２つの個別光フィールドに分離するように機能し、各光フィールドは、特定のスペクトルパワー分布を含み、後方変調器５５０，５６０に向かう照明光である。時間的色分離手段５１４は、分割器５１５を第１カラーフィルタ５１６と第２カラーフィルタ５１７との間に含む。第１時間フィールド（ｔ１）中、時間的色分離手段５１４は、図５Ａに示すように、第１照明光５１８を供給する。第２時間フィールド（ｔ２）中、時間的色分離手段５１４は、図５Ｂに示すように、第２照明光５１９を供給する。照明光５１８及び５１９は、カラーフィルタ５１６及び５１７のそれぞれの一方に対応し、これらのカラーフィルタは、一例として、これらには限定されないが、シアン／イエロー、ブルー／イエロー、グリーン／マゼンタ、シアン／マゼンタ、レッド／シアン、及びマゼンタ／イエローを含むグループから選択されるカラー素子ペア群を含み得る。これらのカラー素子ペアは、図１２の表に列挙されている。
【００４６】
位相差板スタックフィルタ（retarder stack filter:ＲＳＦ）５２２は、偏光状態（state of polarization:ＳＯＰ）を、当該フィルタに入射する光の波長に基づいて選択的に変化させるように機能する光学構成要素である。幾つかの例では、ＲＳＲ５２２は、短波長及び長波長（例えば、それぞれＲ及びＢ）に対応するＳＯＰをｓ偏光状態に設定し、このｓ偏光状態は、偏光ビームスプリッタの一部で反射されるために適している。更に、ＲＳＲ５２２は、中間波長（例えば、Ｇ）に対応するＳＯＰをｐ偏光状態にして、ｐ偏光状態の光が偏光ビームスプリッタを透過することができるように決定するように構成される。種々の実施形態では、位相差板スタックフィルタ５２２は、１つ以上の波長範囲のうちのいずれかの波長範囲の波長を偏光して、ｐ偏光波長またはｓ偏光波長のいずれかとすることにより、種々の照明光及びカラーフィルタ方式に対応するように構成することができ、これらの照明光及びカラーフィルタ方式の例は、図１１及び１２に示される。図５Ａから分かるように、第１時間フィールドｔ１中、ＲＳＦ５２２は、第１スペクトルパワー分布を有する第１照明光５１８の偏光状態を、（第１及び第２）原色５３２及び５３４を含む第１色サブセットの偏光状態に選択的に変更する。第１照明光５１８がシアン光であるこのような例では、原色５３２はｓ偏光したブルーとすることができ、そして原色５３４はｐ偏光したグリーンとすることができる。「原色光フィールド」という用語は、幾つかの実施形態によれば、「原色」という用語と同じ意味で使用されて良いことに留意されたい。
【００４７】
図５Ｂから分かるように、第２時間フィールドｔ２中、ＲＳＦ５２２は、第２スペクトルパワー分布を有する第２照明光５１９の偏光状態を、原色５３４及び５３６を含む第２色サブセットの偏光状態に選択的に変更する。第２照明光５１９がイエロー光であるこれらの例では、（第３）原色５３６はｓ偏光したレッドとすることができ、そして原色５３４はｐ偏光したグリーンとすることができる。位相差板スタックフィルタを偏光ビームスプリッタと連動させて使用して、色管理及び偏光管理の両方を行なう他の例では、追加の光学構成要素を取り入れて（図示しないが）、例えばスキュー光線または軸外光線に対する系の感度が高くなる問題を解決することができる。更に他の例では、ＲＳＦ５２２は、色選択フィルタ、または米国コロラド州ボールダー市に位置するカラーリンク社（Color Link, Inc）が製造するカラーリンク（登録商標）の位相差板を使用して実装される。
【００４８】
偏光ビームスプリッタアレイ（ＰＢＳ）５２６は、反射型偏光光学構成要素であり、この反射型偏光光学構成要素に、複屈折層を使用して、無偏光光を直交偏光成分に分離することにより、例えばｓ偏光光の反射、及びｐ偏光光の透過を可能にする。ＰＢＳ５２６は、ランダム偏光光を複屈折表面５２８で、約４５度の入射角で受光するように構成され、この箇所で、ｓ偏光光を反射して隣接するアレイ素子に入射させることができるのに対し、ｐ偏光光は、邪魔にならない表面５２８を透過させることができる。幾つかの例では、ＰＢＳ５２６を使用して、偏光照射ビームを生成することができる。
【００４９】
後方変調器５５０及び５６０は、低解像度の入力画像を表わす部分画像サブセットを変調して供給するように機能する。例えば、後方変調器５５０及び５６０は、これらの変調器に入射する光の強度に対する制御をピクセルごとに（そしてまたはサブピクセルごとに）、コントローラから受信し、かつ入力画像に関する低解像度データを含む１つ以上の制御信号に従って行なう。後方変調器５５０及び５６０は、多くのタイプの構造を使用して実現される。幾つかの例では、変調器５５０及び５６０はＬＣＤ素子アレイを備え、各ＬＣＤ素子は、制御可能な透過率を有するように構成され、かつ反射性バッキングの光路に配置される。光路からの光フィールド群であって、後方変調器５５０及び５６０に照射される光フィールド群は、各ＬＣＤ素子を通過して、これらの光フィールドは、反射性バッキングによって、ＬＣＤ素子を通って戻る方向に反射される。後方変調器上の１つの箇所の輝度は、当該箇所で受光する光の強度、及び当該変調器上の当該箇所のＬＣＤ素子が当該ＬＣＤ素子を通って案内される光を吸収する度合いによって決定される。幾つかの例では、後方変調器５５０及び５６０は、反射型液晶オンシリコン（liquid on silicon:LCoS）変調器である。反射性バッキングを有する変調器の幾つかの例では、初期偏光状態を有する入射光を、同じ偏光状態を有するように、または９０度だけ回転した偏光状態を有するように、或いは０〜９０度の間の別の角度だけ回転した偏光状態を有するように、当該変調器に供給される駆動レベルに応じて反射する。変調器がオフしている状況では、入射光を、ＳＯＰ（偏光状態）をそのまま保持して反射することができる。このような例では、反射性バッキングは、当該反射性バッキングに入射する光フィールドのＳＯＰを変換するように機能する。幾つかの例では、反射性バッキングによって、ｓからｐへのＳＯＰ変換を生じさせ、この場合、ｓ偏光を有する入射光フィールドを、後方変調器群によって、ｐ偏光を有するように反射する。他の例では、反射性バッキングによって、ｐからｓへのＳＯＰ変換を生じさせ、この場合、ｐ偏光を有する入射光フィールドを、後方変調器群によって、ｓ偏光を有するように反射する。このような例では、変調器は、各ピクセルセル（または、サブピクセル）内のＳＯＰを変化させて、特定の色チャネル（例えば、レッド、グリーン、及びブルー）の光の強度を変調する。別の例では、後方変調器５５０が、ｐからｓへのＳＯＰ変換を生じさせる反射性バッキングを有するのに対し、後方変調器５６０は、ｓからｐへのＳＯＰ変換を必要に応じて、選択される光路に対応して生じさせる異なる反射性バッキングを有する。
【００５０】
前方変調器５７０は、低解像度の入力画像を表わす部分画像（例えば、重畳光パターン）サブセットを、光路に沿って後方変調器から受光するように適合させる。前方変調器５７０は、高（空間）解像度部分画像を生成するように構成され、この高解像度部分画像を、（重畳）部分画像サブセットで変調して、入力画像から抽出される高解像度情報及び高周波数情報を付与する。そのようにするために、前方変調器５７０は、高ダイナミックレンジ画像のコントラスト比を有する投影可能画像であって、（低解像度）部分画像のコントラスト比と、変調器５７０により生成される高い（より高い）空間解像度部分画像のコントラスト比との積（すなわち、乗算的合成）により形成される投影可能画像を生成するように構成される。変調器５７０は更に、幾つかの実施形態において、複数の２サブピクセル素子を有するフィルタを含む。２サブピクセル素子群に使用される例示的な色ペア群は、図１２の表に見出すことができる。他の実施形態では、どのような数のサブピクセル素子も１つのピクセルに関連して使用される。
【００５１】
投影レンズアセンブリ５７４は、前方変調器５７０により生成される画像を、図示されず、かつ投影システムの外部に在る対象平面に投影する機能を実現するように構成される。幾つかの例では、投影レンズアセンブリ５７４は、複数の個別レンズ素子を含む。他の例では、投影レンズアセンブリ５７４は、５０〜１００倍の間の倍率のような、比較的大きい拡大特性を有する。更に他の例では、投影レンズアセンブリ５７４は、１／２ピクセル（または、サブピクセル）変化量未満のような、低い色収差を有する。投影レンズアセンブリ５７４の他の例示的な特性は、これらには限定されないが、高空間周波数成分の出力画像のコントラスト比を保持する高解像度、広視野の出力光を収容する能力、特定の状況において、矩形画像のエッジがほんの僅かしかなまらないような低歪み特性、レンズアセンブリと対象平面との距離が十分長く、カラー合成キューブを特定の形態の投影システムに収容することができるような長い背面焦点距離、対象平面に投影されるために出力されるテレセントリック光の供給、ｆ値を相対的に小さくすることにより促進されて、レンズアセンブリに極端な角度で入射する光線が弱くなるような高い光学性能、及び黒レベルを、例えば液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）変調器を用いる場合のように、画像コントラストに悪影響するポイントにまで上げることをしなくて済むような収束性の低い背面反射を含む。
【００５２】
図５Ａ〜Ｂを参照すると、時間的色分離手段５１４がカラーホイールであり、このカラーホイールが、シアン色である第１カラーフィルタ５１６、及びイエロー色である第２カラーフィルタ５１７を有する例が示されている。このような例では、後方変調器５５０及び５６０は、反射型ＬＣｏＳ変調器であり、前方変調器５７０は、透過ＬＣＤ型変調器であり、そしてフィルタ５７２は、複数のグリーン／マゼンタサブピクセルを有する。詳細には示していないが、カラーホイールは、とりわけモータのような電気機械構成要素を含むことにより動作を容易にしていることに注目されたい。更に、他のタイプの時間的色分離装置を使用してもよく、これらの時間的色分離装置は、これらには限定されないが、カラードラムまたはカラーシリンダ、電子制御選択偏光フィルタ、ダイクロイック色分離装置、及び照明光を時間の関数として生成することができる他の色分離装置を含むことに注目されたい。更に別の例では、２つの後方変調器に対応するブルーカラーフィルタ及びイエローカラーフィルタのような、後方変調器群に対応するカラーフィルタは、画像処理回路及び方法とともに使用することができ、この画像処理回路及び方法によって、色エラーを防止し、そして高解像度制御を後方変調器群に取り込む。他の例では、他のタイプの反射型変調器及び透過型変調器を必要に応じて、光路を投影システムに特有の構成にした状態で使用してもよいことに留意されたい。
【００５３】
照明光エンジン５１２は、偏光白色光５０９を、光路に沿って供給し、そしてカラーホイールに入射させるように構成される。シアンカラーフィルタ及びイエローカラーフィルタは、光路に沿って、カラーホイールの回転の関数として経過する時間の長さに亘って順番に配置される。
【００５４】
図５Ａに示すように、第１時間フィールド中、シアンフィルタが光路に位置することにより、シアン色の第１照明光５１８が、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに、ＲＳＦ５２２に供給される。ＲＳＦ５２２は、シアン照明光を、原色５３２及び５３４を含む第１色サブセットに変換して、この第１色サブセットを今度は、ＰＢＳ５２６に供給する。第１原色５３２はブルーであり、かつｓ偏光しており、第２原色５３４はグリーンであり、かつｐ偏光している。第１ブルー／グリーン光フィールドサブセットがＰＢＳ５２６に入射すると、グリーン原色５３４は、複屈折表面５２８を通過し、後方変調器５５０を照射し、当該グリーン原色５３４は、変調されると、グリーン部分画像（例えば、図１の１５２）をグリーン色の低解像度の入力画像として生成する。後方変調器５５０の反射性バッキングは、ｐからｓへのＳＯＰ変換を生じさせて、ｓ偏光を有するグリーン低解像度部分画像を表わす原色光フィールド５３５が、後方変調器５５０によって反射されて複屈折表面５２８の方に光路に沿って進むように構成される。原色５３５により表わされるグリーン色の低解像度部分画像は今度は、表面５２８によって反射され、案内することにより、前方変調器５７０に照射する。
【００５５】
第１時間フィールド中に、かつＰＢＳ５２６内で同時に（または、ほぼ同時に）、ブルー原色５３２を複屈折表面５２８で反射して、前方変調器５６０に照射し、当該ブルー原色５３２は、変調されると、ブルー部分画像をブルー色の低解像度の入力画像として生成する。後方変調器５６０の反射性バッキングは、ｓからｐへのＰＯＳ変換を生じさせて、ｐ偏光を有し、かつ原色光フィールド５３３により表わされるブルー低解像度部分画像が、後方変調器５６０によって反射されて複屈折表面５２８の方に光路に沿って進むように構成される。原色５３３により表わされるブルー色の低解像度部分画像は、変調器５７０を照射することができる。それに応じて、第１時間フィールド中、原色光フィールド５３３及び５３５により表わされる部分画像サブセットが変調器５７０に重畳される。
【００５６】
図５Ｂに示すように、第２時間フィールド中、イエローフィルタが光路に配置されることにより、第２照明光５１９（イエロー色の）が、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに、ＲＳＦ５２２に供給される。ＲＳＦ５２２は、イエロー照明光を、（第２及び第３）原色５３４及び５３６を含む第２色サブセットに変換することができ、この第２色サブセットを今度は、ＰＢＳ５２６に供給する。これらの例では、第３原色５３６は、レッドとし、かつｓ偏光しており、第２原色５３４は、グリーンとし、かつｐ偏光している。第２レッド／グリーン光フィールドサブセットがＰＢＳ５２６に入射すると、グリーン原色５３４は、複屈折表面５２８を通過し、後方変調器５５０を照射し、当該グリーン原色５３４は、変調されると、グリーン色の低解像度の入力画像であるグリーン色部分画像を生成する。図５Ａにおいて前に説明したように、グリーン原色５３４は表面５２８を通過し、後方変調器５５０を照射して変調されて、ｓにＳＯＰ変換され、かつ原色光フィールド５３５により表わされるグリーン色の低解像度部分画像を生成し、変調器５５０の反射性バッキングにより、かつ表面５２８により誘導されて変調器５７０を照射する。
【００５７】
第２時間フィールド中に、かつＰＢＳ５２６内で同時に（または、ほぼ同時に）、レッド原色５３６が複屈折表面５２８で反射され、後方変調器５６０を照射し、当該レッド原色５３６は、変調されると、レッド色の低解像度の入力画像であるレッド部分画像を生成する。後方変調器５６０の反射性バッキングは、ｓからｐへのＳＯＰ変換を生じさせて、原色光フィールド５３７により表わされるｐ偏光のレッド部分画像が、変調器５６０によって反射されて複屈折表面５２８の方に、複屈折表面５２８を通って光路に沿って進んで変調器５７０を照射するように構成される。それに応じて、第２時間フィールド中、原色光フィールド５３５及び５３７により表わされる部分画像サブセットが変調器５７０に重畳される。
【００５８】
図５Ａを図５Ｂと比較することにより、ＲＳＦ５２２は、ｓ偏光ブルー光またはｓ偏光レッド光を後方変調器５６０に供給して、それぞれの時間区間において、すなわち第１時間フィールド及び第２時間フィールドにおいて、ブルー光またはレッド光が後方変調器５６０によって反射されるように構成される。このように、後方変調器５６０は、青色光変調器として、かつ赤色光変調器として動作するように構成され、当該後方変調器の役割を、時間軸で１フレームに亘って一方及び他方に切り替える。後方変調器５６０は、ブルーｓ偏光光またはレッドｓ偏光光をそれぞれの時間スライスで受光するように適合させて、ＳＯＰをｐ偏光に切り替えて、ブルー光またはレッド光が表面５２８を透過して、前方変調器５７０を照射するようにする。時間によって色を切り替える例は、図１１から分かり、この図１１は、本発明の少なくとも幾つかの実施形態によるハイブリッドカラー合成の一例の図表を示している。
【００５９】
第１時間フィールド中、前方変調器５７０は、グリーン／ブルー低解像度重畳部分画像を、入力画像から抽出されるデータに関連する高解像度部分画像で、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに変調して、フィルタ５７２のグリーンサブピクセル及びマゼンタサブピクセルに照射することにより、シアン（グリーン＋ブルー）色を有する第１出力部分画像５８２を生成するように構成される。第２時間フィールド中、前方変調器５７０は、グリーン／レッド低解像度重畳部分画像を、入力画像から抽出されるデータに関連する高解像度部分画像で変調して、フィルタ５７２のグリーンサブピクセル及びマゼンタサブピクセルに照射することにより、イエロー（グリーン＋レッド）色を有する第２出力部分画像５８４を生成するように構成される。第１及び第２時間フィールドの両方に亘って、ハイブリッドカラー合成を行なうことができる。まず、時間的色合成を、第１及び第２出力部分画像５８２及び５８４を順番に、かつ連続して、２つの時間フィールドに亘って前方変調器５７０において画像生成することにより行ない。そして次に、部分画像５８２及び５８４を、高解像度部分画像及びフィルタ５７２で変調器５７０において空間的かつ３次元的に色合成することにより、高ダイナミックレンジコントラスト比を有し、かつレンズアセンブリ５７４で投影されるように構成される投影可能画像を生成する。
【００６０】
図５Ａ及び５Ｂの高ダイナミックレンジ投影システムは、種々の実施形態によるバックライトフィールド群（バックライト照射野）及びカラーフィルタ群（例えば、ピクセルモザイク状の）の他の色組み合わせを使用して実現することができる。このような組み合わせの例を図１１及び１２に示す。別の実施形態では、図５Ａ及び５Ｂの高ダイナミックレンジ投影システムは、変更することにより、追加の前方変調器５７０’、及び任意に追加されるフィルタ５７２’（図示せず）を取り入れることができ、これらの変調器及びフィルタは、前方変調器５７０及びフィルタ５７２と連動して、高解像度投影可能画像を生成するように構成される。幾つかの実施形態では、前方変調器５７０及び５７０’、及びフィルタ５７２及び５７２’は、図１の構成要素１７０及び１７０’、及び構成要素１７１及び１７１’と同様に動作するように配置される。幾つかの実施形態では、前方変調器５７０及び５７０’は、フィルタ５７２を共有するように構成される。
【００６１】
図５Ｃは、本発明の別の実施形態による、図５Ａ及び５Ｂの偏光ビームスプリッタの一部の別の例を描いている。図示のように、偏光ビームスプリッタ５２６は、偏光ビームスプリッタ（「ＰＢＳ１」）５２６ａと、そして偏光ビームスプリッタ（「ＰＢＳ２」）５２６ｂと、を含む。偏光ビームスプリッタ（「ＰＢＳ１」）５２６ａは、図５Ａ及び５Ｂに示されるものと同様または等価な構造及び機能のうちの少なくとも一方を含む。図５Ｃの偏光ビームスプリッタ５２６は、位相差板スタックフィルタ５２２ａを含むことにより、例えばグリーン色の低解像度部分画像、及びレッド色とブルー色との低解像度部分画像の偏光状態のうちの少なくとも一方を変えて、偏光グリーン部分画像５３２ａまたは偏光ブルー部分画像５３４ａ（または、レッド部分画像５３６ａ）を生成することができる。例えば、グリーン部分画像５３２ａ及び偏光ブルー部分画像５３４ａ（または、レッド部分画像５３６ａ）を偏光させて、等価な偏光状態（ＳＯＰ）を持つようにして、部分画像５３２ａ，５３４ａ，及び５３６ａが、複屈折表面５２８ａを通過して、前方変調器５７０ａを照射することができるようにする。図示の例では、前方変調器５７０ａは、本明細書において説明される変調器群のうちのいずれかのような反射型変調器であり、フィルタ５７２（例えば、カラー素子アレイ）と連携して動作する。幾つかの実施形態では、前方変調器５７０ａは、ＬＣｏＳ変調器のような、比較的高い解像度の反射型である。動作状態では、前方変調器５７０ａは、高解像度部分画像５８２及び５８４を生成し、これらの高解像度部分画像は、複屈折表面５３６ａで反射されてレンズアセンブリ５７４に到達することにより、部分画像群が重畳されて投影可能画像を生成する。
【００６２】
図６Ａ〜６Ｂは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの他の例を示している。図６Ａ〜６Ｂの投影システムは、反射型低解像度後方変調器群、及びより高い解像度の前方変調器により構成される。図６Ａは投影システム６００を描いており、この投影システム６００は、照明光エンジン６１２と、スペクトル光学アセンブリ６１３と、後方変調器６５０と、後方変調器６６０と、フィルタ６７２付き前方変調器６７０と、投影レンズアセンブリ６７４と、を含む。照明光エンジン６１２は、光源６０２と、光ホモジナイザー６０４Ｌと、光ホモジナイザー６０４Ｒと、フィルタ６０６と、コリメート光学系６０８と、を含み、これらの光学構成要素の全てが、図５Ａ〜５Ｂに関して既に説明した照明光エンジン５１２と同様に機能する。
【００６３】
スペクトル光学アセンブリ６１３は、時間的色分離手段６１４と、位相差板スタックフィルタ６２２と、複屈折表面６２８を有する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）６２８と、複屈折表面６４４を有するＰＢＳ６４２と、複屈折表面６４８を有するＰＢＳ６４６と、複屈折表面６５４を有するＰＢＳ６５２と、を含む。幾つかの例では、時間的色分離手段６１４は、分割器６１５を有するカラーホイールとし、この場合、第１カラーフィルタ６１６は、時間的色分離手段５１４と同様に、シアン光を放出するように構成され、第２カラーフィルタ６１７は、イエロー光を放出するように構成される。更に、後方変調器６５０及び６６０は反射型ＬＣｏＳ変調器であり、前方変調器６７０は、透過ＬＣＤ型変調器であり、フィルタ６７２は、グリーン／マゼンタサブピクセルアレイを有する。幾つかの実施形態では、他の時間的色分離装置及び／又は他のタイプの反射型変調器及び透過型変調器を必要に応じて使用して、光路を投影システムに特有の構成にすることができることに注目されたい。照明光エンジン６１２は、偏光白色光６０９を、光路に沿ってカラーホイールに供給するように構成される。カラーホイールのシアンカラーフィルタ及びイエローカラーフィルタは、光路に沿って、カラーホイールの回転の関数として経過する時間の長さに亘って順番に配置する。
【００６４】
図６Ａに示すように、シアンフィルタが光路に第１時間フィールド中に配置されることにより、シアン色の第１照明光６１８がＲＳＦ６２２に、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに供給される。ＲＳＦ６２２は、シアン色照明光を、原色６３２及び６３４を含む第１色サブセットに変換し、この第１色サブセットが今度は、ＰＢＳ６２６に供給される。第１原色６３２は、ブルーとし、かつｓ偏光とし、第２原色６３４は、グリーンとし、かつｐ偏光とする。第１ブルー／グリーン光パターンサブセットがＰＢＳ６２６に入射すると、グリーン原色６３４（例えば、グリーン光パターン）は、複屈折表面６２８を通過し、ＰＢＳ６５２に入射し、複屈折表面６５４を通過し、後方変調器６５０を照射する。後方変調器６５０は、グリーン部分画像をグリーン色の低解像度の入力画像として、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって制御されるときに生成する。後方変調器６５０の反射性バッキングは、ｐからｓへのＳＯＰ変換を生じさせて、ｓ偏光を有するグリーン部分画像を表わす原色光フィールド６３５が、後方変調器６５０によって反射されて複屈折表面６５４の方に進み、反射された原色光フィールド６３５が今度は、複屈折表面６５４により反射されてＰＢＳ６４６の方に光路に沿って進むように構成される。原色６３５により表わされるグリーン部分画像はＰＢＳ６４６に入射し、表面６４８によって反射されて、前方変調器６７０を照射する。
【００６５】
第１時間フィールド中に、かつＰＢＳ６２６内で同時に（または、ほぼ同時に）、ブルー原色６３２は複屈折表面６２８により反射され、ＰＢＳ６４２に入射し、表面６４４により反射され、後方変調器６６０を照射する。後方変調器６６０は、ブルー色の低解像度の入力画像であるブルー部分画像を、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって制御されるときに生成する。後方変調器６６０の反射性バッキングは、ｓからｐへのＳＯＰ変換を原色６３２に生じさせて、ｐ偏光を有するブルー部分画像を表わす原色光フィールド６３３を生成し、後方変調器６６０によって反射されて、複屈折表面６４４に向かって、かつ複屈折表面６４４を通って、ＰＢＳ６４６の方に光路に沿って進むように構成される。原色６３３はＰＢＳ６４６に入射し、表面６４８を通過し、高解像度変調器６７０を照射する。それに応じて、第１時間フィールド中、原色光フィールド６３３及び６３５により表わされる部分画像サブセットは変調器６７０に重畳される。
【００６６】
図６Ｂに示すように、第２時間フィールド中、イエローフィルタが光路に配置されることにより、第２照明光６１９（イエロー色の）をＲＳＦ６２２に、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに供給する。ＲＳＦ６２２は、イエロー照明光を、ＰＢＳ６２６に供給される原色６３４及び６３６を含む第２色サブセットに変換する。これらの例では、第３原色６３６は、ｓ偏光のレッド部分画像を表わし、第２原色６３４は、ｐ偏光のグリーン部分画像を表わす。第２レッド／グリーン光サブセットがＰＢＳ６２６に入射すると、グリーン部分画像を表わす原色６３４は、複屈折表面６２８を通過し、ＰＢＳ６５４に入射し、表面６５４を通過し、後方変調器６５０を照射する。次に、変調器６５０は、グリーン色の低解像度の入力画像であるグリーン部分画像を、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって整合される状態で生成する。後方変調器６５０の反射性バッキングは、ｐからｓへのＳＯＰ変換を生じさせて、ｓ偏光を有するグリーン部分画像で表わされる原色光フィールド６３５が後方変調器６５０により反射されて表面６５４に向かい、この表面６５４が今度は、第２原色６３５をＰＢＳ６４６に向かう方向に反射するように形成される。次に、原色光フィールド６３５はＰＢＳ６４６に入射し、表面６４８により反射されて前方変調器６７０を照射する。
【００６７】
第２時間フィールド中に、かつＰＢＳ６２６内で同時に（または、ほぼ同時に）、第３レッド光原色６３６を複屈折表面６２８により反射してＰＢＳ６４２に入射させる。次に、原色６３６を表面６４４により反射して後方変調器６６０に照射する。次に、後方変調器６６０は、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラの調整に応じて、レッド色の低解像度の入力画像であるレッド部分画像を生成する。後方変調器６６０の反射性バッキングは、ｓからｐへのＰＯＳ変換を生じさせて、ｐ偏光を有するレッド部分画像を表わす原色光フィールド６３７が、後方変調器６６０によって反射されて複屈折表面６４４を通過し、光路に沿ってＰＢＳ６４６に向かって進むように構成される。次に、原色６３７はＰＢＳ６４６に入射し、表面６４８を通過し、前方変調器６７０を照射する。それに応じて、第２時間フィールド中、原色光フィールド６３５及び６３７により表わされる部分画像サブセットが変調器６７０に重畳される。
【００６８】
第１時間フィールド中、前方変調器６７０は、グリーン／ブルー低解像度重畳部分画像を、入力画像から抽出されるデータに関連する高解像度部分画像で、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに変調して、フィルタ６７２のグリーンサブピクセル及びマゼンタサブピクセルに照射することにより、シアン（グリーン＋ブルー）色を有する第１出力部分画像６８２を生成するように構成される。第２時間フィールド中、前方変調器６７０は、グリーン／レッド低解像度重畳部分画像を、入力画像から受光されるデータに関連する高解像度部分画像で変調して、フィルタ６７２のグリーンサブピクセル及びマゼンタサブピクセルに照射することにより、イエロー（グリーン＋レッド）色を有する第２出力部分画像６８４を生成するように構成される。第１及び第２時間フィールドの両方に亘って、ハイブリッドカラー合成を行なう。まず、時間的色合成を、第１及び第２出力部分画像６８２及び６８４を順番に、かつ連続して、２つの時間フィールドに亘って前方変調器６７０において画像生成することにより行う。次に、部分画像６８２及び６８４を、高解像度部分画像及びフィルタ６７２で変調器６７０において空間的かつ３次元的に色合成することにより、高ダイナミックレンジコントラスト比を有し、かつレンズアセンブリ６７４で投影されるように構成される投影可能画像を生成する。
【００６９】
図６Ａ及び６Ｂの高ダイナミックレンジ投影システムは、種々の実施形態によるバックライトフィールド群及びカラーフィルタ群（例えば、ピクセルモザイク状の）の他のいずれかの色組み合わせを使用して実現される。このような組み合わせの例を図１１及び１２に示す。幾つかの実施形態では、前方変調器６７０は、例えば図５Ｃの変調器５７０ａと同様の反射型変調器として実現される。更に他の実施形態では、図６Ａ及び６Ｂの高ダイナミックレンジ投影システムは、追加の変調器６７０’、及び追加のフィルタ６７２’（図示せず）を含むように構成され、これらの変調器及びフィルタは、変調器６７０及びフィルタ６７２と連携して動作することにより、高解像度投影可能画像を生成するように構成される。例えば、変調器６７０及び６７０’、及びフィルタ６７２及び６７２’は、図１の構成要素１７０及び１７０’、及び構成要素１７１及び１７１’と同様に動作するように配置される。幾つかの実施形態では、前方変調器６７０及び６７０’は、フィルタ６７２を共有するように構成され、このフィルタ６７２は、例えばスペクトル光学アセンブリ６１３内の適切な位置に配置される。
【００７０】
図７Ａ〜７Ｂは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの更に他の例を示している。幾つかの実施形態では、ＨＤＲ投影システムは、透過型低解像度後方変調器群と、より高い解像度の前方変調器と、を有する状態で使用される。図７Ａでは、投影システム７００は、照明光エンジン７１２と、スペクトル光学アセンブリ７１３と、後方変調器７５０と、後方変調器７６０と、フィルタ７７２付き前方変調器７７０と、投影レンズアセンブリ７７４と、を含む。照明光エンジン７１２は、光源７０２と、光ホモジナイザー７０４Ｌと、光ホモジナイザー７０４Ｒと、フィルタ７０６と、コリメート光学系７０８と、を含み、これらの光学構成要素の全てが、図５Ａ〜５Ｂ及び図６Ａ〜６Ｂのそれぞれにおいて既に説明した照明光エンジン５１２及び６１２と同様に機能する。照明光エンジン７１２は、強くｓ偏光をした白色光７０９を光路に沿って、時間的色分離手段７１４に供給する。
【００７１】
スペクトル光学アセンブリ７１３は、時間的色分離手段７１４と、ミラー７２１，７２５，及び７４５と、ダイクロイックミラー７２３と、フィルタ７２６，７２７，７４６，及び７４７と、複屈折表面７５４を有する偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）７５２と、を含む。幾つかの例では、時間的色分離手段７１４は、分割器７１５を有するカラーホイールであり、この場合、第１カラーフィルタ７１６は、シアン光を放出するように構成され、そして第２カラーフィルタ７１７は、イエロー光を放出するように構成される。シアンカラーフィルタ及びイエローカラーフィルタは、光路に沿って、カラーホイールの回転で決まる時間の関数として、図５Ａ〜Ｂ，６Ａ〜Ｂにおいて既に説明した方法で順番に配置される。このような例では、後方変調器７５０及び７６０は透過ＬＣＤ型変調器であるか、またはＬＣＤマイクロディスプレイであり、前方変調器７７０は、透過ＬＣＤ型変調器であり、そしてフィルタ７７２は、複数のグリーン／マゼンタサブピクセルを有する。このような例では、ＰＢＳ７５２は、これらには限定されないが、Ｘキューブ、カラー合成キューブ、または分離されている複数の特定色の光を再合成するように機能する他のいずれかの色合成しステムとする。図示の例では、図７Ａ及び７Ｂは、偏光ビームスプリッタの使用を描いている。他の例では、カラー合成キューブは色合成を、異なる色の異なる光パターンを重畳することにより容易にする。更に他の例では、他の時間的色分離装置及び他のタイプの透過型変調器を使用して、スペクトル光学アセンブリを特有の構成にするか、または他の構成要素を使用して、投影システムの光路を決定することに留意されたい。ミラー７２１，７２５，及び７４５は、これらのミラーに入射する光を反射して、光路に適合する角度で案内し、ダイクロイックミラー７２３は、複数の特定色の光を空間的に分離するように機能する。一例として、ダイクロイックミラー７２３は薄膜カラーフィルタであり、この薄膜カラーフィルタは、特定波長（すなわち、特定の色範囲に対応する）の光を選択的に通過させ、かつ他の波長（すなわち、他の色に対応する）の光を反射する。ダイクロイックミラー７２３のフィルタ特性は、入射光フィールドが入射する角度に依存し得る。フィルタ７２６及び７４６は、これらのフィルタに入射するそれぞれの光フィールドの偏光状態（ＳＯＰ）をそれぞれ切り替えて、偏光状態が互いに直交する（すなわち、透過軸に対して直交する）ようにすることにより、光フィールドを光路に沿ってそれぞれ、他の光学構成要素群を透過させるか、または他の光学構成要素群により反射させるように機能する。幾つかの実施形態では、ＳＯＰをピクセルごとに（または、サブピクセルごとに）、０〜９０度変化させて、いずれの角度だけ変化させるかは、投影対象の画像に依存する。幾つかの例では、フィルタ７２６及び７４６は、クリーンアップフィルタ（clean-up filter）と表記され、これらには限定されないが、ワイヤグリッド（反射型）偏光板及び吸収型偏光板を含む。「アナライザー」と同じ意味として表記されるフィルタ７２７及び７４７は、後方変調器７５０及び後方変調器７６０の画像生成側に配置される。幾つかの例では、フィルタ７２６及び７４６は任意である。他の例では、フィルタ７２６及び７４６は、分離されている複数色の光を偏光させて、これらのフィルタが、特定タイプのＰＢＳ７５２と連携して動作するように機能する。更に、ＰＢＳ７５２は、カラー合成キューブとして実装され、フィルタ７２７及び７４７はそれぞれ、レッド／グリーン光を偏光させてｓ偏光を有するようになり、ブルー光を偏光させてｐ偏光を有するようになるように構成される。他の例では、フィルタ７２７及び７４７は、後方変調器７５０及び７６０と連携して動作することにより、光を透過させるか、または吸収することにより、所望の投影可能画像を実現する。
【００７２】
図７Ａに示すように、シアンフィルタが光路に第１時間フィールド中に位置することにより、第１シアン照明光７１８がミラー７２１に供給され、このミラー７２１がシアン光をダイクロイックミラー７２３に向かって反射する。次に、ダイクロイックミラー７２３は、当該シアン照明光を、原色７３２及び７３４を含む第１色サブセットに分離する。ダイクロイックミラー７２３は、原色７３４をグリーン光としてミラー７２５に向かって反射し、このミラー７２５が今度は、グリーン光をフィルタ７２６に向かって案内する。少なくとも幾つかの実施形態では、原色７３４に対応する光を生成して、照明光７１８の偏光状態に応じてｓ偏光する。この場合、フィルタ７２６は、原色７３４に対応する光をｓ偏光光として受光するように構成される。後方変調器７５０は、原色７３４に対応するグリーン光を変調して、グリーン色の低解像度の入力画像であるグリーン部分画像を、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに生成する。この場合、フィルタ７２７は、原色７３４に対応する光の偏光の向きを変えて（すなわち、偏光をフィルタリングして）、原色７３４に対応する光が、ＰＢＳ７５２に入射するｐ偏光光フィールド７３５（例えば、グリーン部分画像）になるように構成される。次に、光フィールド７３５（例えば、ｐ偏光グリーン部分画像）は、表面７５４を通過して前方変調器７７０を、原色７３５で示すようを照射する。
【００７３】
第１時間フィールド中に同時に（または、ほぼ同時に）、ダイクロイックミラー７２３は、ブルーである第１原色７３２に対応する光を透過させて、ミラー７４５に向かって進ませ、このミラー７４５は、ブルー光をフィルタ７４６に向かって案内する。少なくとも１つの実施形態では、原色７３２に対応する光を生成して、照明光７１８の偏光状態に応じてｓ偏光する。この場合、フィルタ７４６は、原色７３２に対応する光をｓ偏光光として受光するように構成される。後方変調器７６０は、原色７３２に対応するブルー光を変調して、ブルー色の低解像度の入力画像である青色光部分画像７３３を、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに生成するように構成される。例えば、フィルタ７４７は、原色７３２をフィルタリングして、ｓ偏光光が通過してブルー光フィールド７３３を生成することにより、ブルー部分画像がＰＢＳ７５２に入射し、複屈折表面７５４により反射されて、前方変調器７７０を照射する。それに応じて、第１時間フィールド中、ｓ偏光である原色光フィールド７３３、及びｐ偏光である光フィールド７３５により表わされる部分画像サブセットが変調器７７０に重畳される。
【００７４】
幾つかの実施形態では、ｓ偏光ブルー光７３２（または、図６Ｂのｓ偏光レッド光７３６）をｐ偏光光に、例えば１／２波長板を使用するように、公知の光学技術を使用することにより変化させる。次に、フィルタ７４６は、ブルー光７３２及びレッド光７３６をｐ偏光光として受光するように構成される。少なくとも１つの実施形態では、フィルタ７４６は、ｐ配向クリーンアップ偏光板として構成される。次に、変調器７６０は、レッド光フィールドまたはブルー光フィールドを生成し、当該光フィールドは、ｓ偏光光にフィルタ７４７によって変化させ、このフィルタ７４７はｓ偏光板として動作するように構成される。従って、フィルタ７４６は、フィルタ７４７から出射する光に直交する偏光を有する光をフィルタリングする。同様に、この例では、グリーンｓ偏光光は、ｓ配向クリーンアップ偏光板として構成されるフィルタ７２６を通過して、変調器７５０に到達する。変調器７５０は、ｓ偏光光を有するグリーン光フィールドを生成し、このグリーン光フィールドが次に、ｐ偏光板であるフィルタ７２７を通過する。従って、当該グリーン光フィールドは、キューブにｐ偏光光として入射する。フィルタ７２６は、フィルタ７２７から出射する光に直交する偏光を有する光をフィルタリングすることに注目されたい。他の実施形態では、フィルタ７２６及び７４６は、フィルタ７２７及び７４７から出射する光に平行な偏光を有する光をフィルタリングする。
【００７５】
図７Ｂに示すように、第２時間フィールド中、イエローフィルタが光路に配置されることにより、第２イエロー照明光７１９をミラー７２１に供給し、このミラー７２１がイエロー光をダイクロイックミラー７２３に向かって反射する。次に、ダイクロイックミラー７２３は、当該イエロー照明光を、原色７３４及び７３６を含む第２色サブセットに分離する。図７Ａにおいて既に説明したように、ダイクロイックミラー７２３は、原色７３４をグリーン光としてミラー７２５に向かって反射し、このミラー７２５が、グリーン光をフィルタ７２６に向かって反射する。次に、グリーン光は、フィルタ７２６を通過し、後方変調器７５０により変調されることにより、グリーン部分画像７３９を生成する。グリーン部分画像７３９は幾つかの実施形態によれば、低解像度とし、次に、フィルタ７２７を通過し、ＰＢＳ７５２に入射し、表面７５４を通過し、前方変調器７７０を照射する。幾つかの実施形態では、フィルタ７２７は、グリーン部分画像７３９に対応するｐ偏光光を生成するように構成される。
【００７６】
第２時間フィールド中に同時に（または、ほぼ同時に）、ダイクロイックミラー７２３は、原色７３６をレッド光としてミラー７４５に向かって透過し、このミラー７４５がレッド光を図７Ａのフィルタ７４６に向かって案内するように構成される。後方変調器７６０は、レッド光を変調して、レッド色の低解像度の入力画像であるレッド部分画像７３７を、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに生成するように構成される。幾つかの実施形態では、フィルタ７４７（例えば、図７Ａのフィルタ７４７と同様）は、レッド部分画像７３７に対応するｓ偏光光を生成するように構成される。例えば、フィルタ７４７は、原色７３６に対応する光をフィルタリングして、ｓ偏光レッド光フィールド７３７を生成するように構成される。次に、レッド部分画像は、ＰＢＳ７５２にｓ偏光光として入射され、次に、複屈折表面７５４により反射されて、前方変調器７７０を照射する。それに応じて、第２時間フィールド中、原色光フィールド７３９及び７３７により表わされる部分画像サブセットを、前方変調器７７０に重畳する。
【００７７】
第１時間フィールド中、前方変調器７７０は、グリーン／ブルー低解像度重畳部分画像を、入力画像から抽出されるデータに関連する高解像度部分画像で、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに変調して、フィルタ７７２のグリーンサブピクセル／マゼンタサブピクセルに照射することにより、シアン（グリーン＋ブルー）色を有する第１出力部分画像７８２を生成するように構成される。第２時間フィールド中、前方変調器７７０は、グリーン／レッド低解像度重畳部分画像を、入力画像から受光されるデータに関連する高解像度部分画像で変調して、フィルタ７７２のグリーンサブピクセル／マゼンタサブピクセルに照射することにより、イエロー（グリーン＋レッド）色を有する第２出力部分画像７８４を生成するように構成される。第１及び第２時間フィールドの両方に亘って、ハイブリッドカラー合成を行なう。まず、時間的色合成を、第１及び第２出力部分画像７８２及び７８４を順番に、かつ連続して、２つの時間フィールドに亘って前方変調器７７０において画像生成することにより行う。次に、部分画像７８２及び７８４を、高解像度部分画像及びフィルタ７７２で変調器７７０において空間的かつ３次元的に色合成することにより、高ダイナミックレンジコントラスト比を有し、かつレンズアセンブリ７７４で投影されるように構成することができる投影可能画像を生成する。
【００７８】
図７Ａ及び７Ｂの高ダイナミックレンジ投影システムは、種々の実施形態によるバックライトフィールド群及びカラーフィルタ群（例えば、ピクセルモザイク状の）の他のいずれかの色組み合わせを使用して実現される。このような組み合わせの例を図１１及び１２に示す。幾つかの実施形態では、前方変調器７７０は、例えば図５Ｃの変調器５７０ａと同様の反射型変調器として実装される。更に別の他の実施形態では、図７Ａ〜７Ｂの高ダイナミックレンジ投影システムは、追加の変調器７７０’、及び追加のフィルタ７７２’（図示せず）を含むように構成することができ、これらの変調器及びフィルタは、変調器７７０及びフィルタ７７２と連携して動作することにより、高解像度投影可能画像を生成するように構成される。例えば、変調器７７０，７７０’、及びフィルタ７７２，７７２’は、図１の構成要素１７０，１７０’、及び構成要素１７１，１７１’と同様に動作するように配置される。別の実施形態では、後方変調器７５０及び７６０は、高解像度（例えば、変調器７７０と同様の解像度）の投影可能画像を供給するように構成される。幾つかの実施形態では、前方変調器７７０及び７７０’は、フィルタ７７２を共有するように構成され、このフィルタ７７２は、例えばスペクトル光学アセンブリ７１３内の適切な位置に配置される。
【００７９】
図８Ａ〜８Ｂは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による高ダイナミックレンジ投影システムの更に別の例を示している。幾つかの実施形態では、ＨＤＲ投影システムは、デジタルマイクロミラーデバイス（digital micromirror device：DMD）を有するように使用され、このシステムでは、後方変調器群は低解像度である。幾つかの実施形態では、後方変調器群は、ＬＣｏＳ技術またはＬＣＤ技術のような、反射技術または透過技術を使用して実装される。ＨＤＲ投影システムは、より高い解像度の１つ以上の前方変調器を含む。幾つかの実施形態では、後方変調器及び前方変調器は、同じ解像度であるか、または互いに等価な解像度である。図８Ａでは、投影システム８００は、照明光エンジン８１２と、スペクトル光学アセンブリ８１３と、後方変調器８５０と、後方変調器８６０と、フィルタ８７２付き前方変調器８７０と、投影レンズアセンブリ８７４と、を含む。照明光エンジン８１２は、これまでに説明してきた照明光エンジン５１２，６１２，７１２と機能的に同様であり、白色光（または、光スペクトル）８０９を光路に沿って供給し、時間的色分離手段８１４に入射させる。
【００８０】
スペクトル光学アセンブリ８１３は、時間的色分離手段８１４と、内部全反射（total internal reflection:TIR）プリズムアセンブリ８４０と、を含む。幾つかの例では、時間的色分離手段８１４は、分割器８１５を有するカラーホイールとし、この場合、第１カラーフィルタ８１６は、シアン光を放出するように構成され、第２カラーフィルタ８１７は、イエロー光を放出するように構成される。シアンカラーフィルタ及びイエローカラーフィルタは、光路に沿って、カラーホイールの回転で決まる時間の関数として、図５Ａ−５Ｂ〜図７Ａ−７Ｂにおいて既に説明したように、順番に配置される。このような例では、ＴＩＲプリズムアセンブリ８４０は、カラープリズム８４４，８４６，及び８４８に結合されるＴＩＲプリズム８４２を含む。ＴＩＲプリズムアセンブリ８４０は、照射光を、或る角度で入射する光として受光するように構成される表面８４３を含む。表面８４３は、光を通過させ、更には、当該表面８４３によって、内部全反射が、光がプリズムの画像生成経路に位置するときに生じる。これらの例では、カラープリズム８４４，８４６，及び８４８は、光が光路に沿って伝搬するように構成される。プリズム８４６はダイクロイック表面８４７を含み、このダイクロイック表面８４７を薄膜カラーフィルタとすることにより、特定波長（すなわち、特定の色範囲に対応する）の光を選択的に通過させ、他の波長（すなわち、他の色に対応する）の光を反射する。ダイクロイック表面８４７のフィルタ特性は、入射光フィールドが入射する角度に依存し得ることに注目されたい。他の例では、ＴＩＲプリズムアセンブリ８４０は、スリーエム社（登録商標）製のＴＩＲ型プリズムのようなＴＩＲプリズムを有する１つ以上のカラープリズムを使用して組み込む。
【００８１】
幾つかの例では、後方変調器８５０及び８６０はそれぞれ、低解像度の入力画像である部分画像を生成するように構成されるデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）変調器とする。他の実施形態では、後方変調器８５０及び８６０は、高解像度（例えば、前方変調器８７０と同様の解像度）である部分画像を生成するように構成される。図８Ａ及び８Ｂの高ダイナミックレンジ投影システムは、種々の実施形態によるバックライトフィールド群及びカラーフィルタ群（例えば、ピクセルモザイク状の）の他のいずれかの色組み合わせを使用して実現する。このような組み合わせの例を図１１及び１２に示す。他の例では、ＤＭＤ変調器は、テキサスインスツルメンツ社（登録商標）製の変調器としても良い。前方変調器群８７０は、透過ＬＣＤ型変調器とし、フィルタ８７２は、複数のグリーン／マゼンタサブピクセルを更に別の例として有する。ＬＣｏＳ、ＬＣＤ、または等価な技術を使用して、後方変調器８５０及び８６０を実装する実施形態では、光８０９は、ＨＤＲ投影システム８００に適する方向に偏光させた光とする。更に、偏光フィルタ群（図示せず）は、各後方変調器に対応して実装される。幾つかの実施形態では、前方変調器８７０は、ＤＭＤデバイスを１つ以上のカラー素子アレイと組み合わせて使用して実装される。１つの実施形態では、図８Ａ及び８ＢのＨＤＲ投影システムは、図１に構成要素１７０及び１７０’、及び構成要素１７１及び１７１’として示す配置と同様の、または等価な配置の複数の前方変調器及び複数のカラーフィルタアレイを実装するように構成される。例えば、２つの追加のＤＭＤデバイスは、例えば前方変調器群のうちの１つとして構成されるＤＭＤと連動するようにして使用する。幾つかの実施形態では、前方変調器８７０及び８７０’（図示せず）は、フィルタ８７２を共有するように構成され、このフィルタ８７２は、例えばスペクトル光学アセンブリ８１３内の適切な位置に配置される。
【００８２】
図８Ａに示すように、シアンフィルタが光路に第１時間フィールド中に配置されることにより、第１シアン照明光８１８をＴＩＲプリズムアセンブリ８４０に供給する。第１照明光８１８をＴＩＲプリズム８４２が受光し、界面８５２で反射することにより、表面８４３を通過し、そしてダイクロイック表面８４７に衝突する。次に、ダイクロイック表面８４７は、シアン照明光を、原色８３２及び８３４を含む第１色サブセットに分離する。次に、ダイクロイック表面８４７は、原色８３４をグリーン光として表面８５４を通って透過させて、後方変調器８５０に照射させる。後方変調器８５０は、グリーン光を変調して、グリーン色の低解像度の入力画像であるグリーン部分画像を、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに生成するように構成される。後方変調器８５０は、グリーン部分画像を反射して光フィールド８３５を生成し、この光フィールド８３５は、表面８５４，８４７，８４３，及び８５２を通過して、前方変調器８７０を照射する。
【００８３】
第１時間フィールド中に同時に（または、ほぼ同時に）、ダイクロイック表面８４７は、ブルー光である原色８３２の内部全反射を生じさせて原色８３２を表面８４３により反射して、後方変調器８６０に照射する。後方変調器８６０は、ブルー光を変調して、ブルー色の低解像度の入力画像であるブルー部分画像を、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに生成するように構成される。変調器８６０は、ブルー部分画像を反射して、表面８４３及び８４７による内部全反射を起こす光フィールド８３３を生成する。次に、色光フィールド８３３を、光路に沿って界面８５２を通過するように案内して、前方変調器８７０に照射する。それに応じて、第１時間フィールド中、原色光フィールド８３３及び８３５により表わされる部分画像サブセットを前方変調器８７０に重畳する。
【００８４】
図８Ｂに示すように、イエローフィルタを光路に第２時間フィールド中に配置することにより、第２イエロー照明光８１９をＴＩＲプリズムアセンブリ８４０に供給する。第２照明光８１９はＴＩＲプリズム８４２に入射し、第２照明光８１９を界面８５２より反射することにより、表面８４３を通過し、そしてダイクロイック表面８４７に衝突する。次に、ダイクロイック表面８４７は、イエロー照明光を、原色８３４及び８３６を含む第２色サブセットに分離する。ダイクロイック表面８４７は、原色８３４をグリーン光として界面８５４を透過させて、後方変調器８５０に照射する。後方変調器８５０は、グリーン光を変調して、光フィールド８３５により表わされるグリーン部分画像を生成し、このグリーン部分画像を反射して、界面８５４、表面８４７及び８４３、及び界面８５２を横切って伝搬させて前方変調器８７０に照射する。
【００８５】
第２時間フィールド中に同時に（または、ほぼ同時に）、ダイクロイック表面８４７は、レッド光としての原色８３６の内部全反射を生じさせて、原色８３６を表面８４３により反射して、後方変調器８６０に照射するように構成される。後方変調器８６０は、レッド光を変調して、レッド色の低解像度の入力画像であるレッド部分画像を、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに生成するように構成される。変調器８６０は、レッド部分画像を反射して、表面８４３及び８４７による内部全反射を起こすことができる光フィールド８３７を生成して、界面８５２を通過するように光路に沿って誘導することにより、前方変調器８７０に照射する。それに応じて、第２時間フィールド中、原色光フィールド８３５及び８３７により表わされる部分画像サブセットを前方変調器８７０に重畳する。
【００８６】
第１時間フィールド中、前方変調器８７０は、グリーン／ブルー低解像度重畳部分画像を、入力画像から抽出されるデータに関連する高解像度部分画像で、発光同期手段及びハイブリッド合成コントローラによって調整された通りに変調して、フィルタ８７２のグリーンサブピクセル／マゼンタサブピクセルに照射することにより、シアン（グリーン＋ブルー）色を有する第１出力部分画像８８２を生成するように構成される。第２時間フィールド中、前方変調器８７０は、グリーン／レッド低解像度重畳部分画像を、入力画像から受光されるデータに関連する高解像度部分画像で変調して、フィルタ８７２のグリーンサブピクセル／マゼンタサブピクセルに照射することにより、イエロー（グリーン＋レッド）色を有する第２出力部分画像８８４を生成するように構成される。第１及び第２時間フィールドの両方に亘って、ハイブリッドカラー合成が行なわれる。まず、時間的色合成を、第１及び第２出力部分画像８８２及び８８４を順番に、かつ連続して、２つの時間フィールドに亘って前方変調器８７０において画像生成することにより行う。次に、部分画像８８２及び８８４を、高解像度部分画像及びフィルタ８７２で変調器８７０において空間的かつ３次元的に色合成することにより、高ダイナミックレンジコントラスト比を有し、かつレンズアセンブリ８７４で投影されるように構成することができる投影可能画像を生成する。図８Ａ及び８Ｂの高ダイナミックレンジ投影システムは、種々の実施形態によるバックライトフィールド群及びカラーフィルタ群（例えば、ピクセルモザイク状の）の他のいずれかの色組み合わせを使用して実現する。このような組み合わせの例を図１１及び１２に示す。
【００８７】
図９は、本発明の少なくとも幾つかの実施形態による、高ダイナミックレンジ投影システムを動作させる例を表わす別の機能ブロック図を示している。図９の特定の特徴は、図２Ａ〜２Ｂにおいて説明した特徴と同様とすることができることに注目されたい。しかしながら、図９では、２つの照明光（例えば、シアン及びイエロー）を後方変調器ペアに、このような照明光を光路に沿って透過するように構成される光スペクトル成分に応じて、かつ図２Ａ〜２Ｂにおいて説明したような原色成分に分離することなく照射する。更に、図９の機能は、１フレームに亘って、時間的に色分離して実行するか、または時間的に色分離することなく実行する。この場合、図９では、投影システム９００は、光路９０３を介して光スペクトルを照明光エンジン９１２から受光するように構成される発光同期手段９３０と、光路９０８を介して発光同期手段９３０に結合されるハイブリッド合成コントローラ９４０であって、光路９０２を介して入力画像９１０を受光するように構成されるハイブリッド合成コントローラ９４０と、後方変調器９５０と、後方変調器９６０と、前方変調器９７０と、そしてデータベース９１８と、を含む。後方変調器９５０は、光路９０９を介してハイブリッド合成コントローラ９４０に結合させ、変調素子グループ９５１を含む。後方変調器９５０は更に、光路９０４を介して発光同期手段９３０に結合させる。後方変調器９６０は、光路９１５を介してハイブリッド合成コントローラ９４０に結合させ、変調素子グループ９６１を含む。後方変調器９６０は更に、光路９０５を介して発光同期手段９３０に結合させる。データベース９１８は、光路９１９を介してハイブリッド合成コントローラ９４０に結合させ、このハイブリッド合成コントローラ９４０を今度は、光路９２０を介して前方変調器９７０に結合される。前方変調器９７０は、光路９０１を介して発光同期手段９３０に結合される。
【００８８】
２つの後方変調器９５０及び９６０は、低解像度部分画像サブセットを生成するように構成され、この低解像度部分画像サブセットを案内して前方変調器９７０に、光路９１５及び９１６をそれぞれ介して照射する。当該サブセットは、第１照明光で照射される第１低解像度の細部９２２及び９２３と、第２照明光で照射される第２低解像度の細部９３２及び９３３と、を含む。前方変調器９７０は、複数のピクセル９７１を含み、例えば、サブピクセル群９７３に対応することができる複数のカラー素子９７２を有するフィルタを含む。カラー素子９７２は、第１サブピクセル素子９７５と、第２サブピクセル素子９７７と、を含み、これらのサブピクセル素子の両方が、色制御を幾つかの例において可能にする。他の例では、４個のサブピクセル９７３の各々は、個々に制御されることによりピクセル９７１の色制御を可能にする。マゼンタ（Ｍ）及びグリーン（Ｇ）をサブピクセル９７５及び９７７のそれぞれに対応するように示しているが、カラー素子９７２に対応する他の色ペア群を、図１２の表の第１列に示すように用いる。
【００８９】
幾つかの例では、図９の後方変調器９５０及び後方変調器９６０はそれぞれ、第１低解像度部分画像の部分９２２及び９２３と、第２低解像度部分画像の部分９３２及び９３３と、を含む低解像度部分画像サブセットを表わすデータに応じて変調を行なうように構成される。第１照明光がシアン光から成る場合、シアン色の低解像度部分画像の部分９２２及び９２３は、グラフ９２１における空間分布輝度強度に対応し、これらの輝度強度の値は、データベース９１８に保存される。部分９２２及び９２３はそれぞれ、輝度インパルス９２４及び９２５により表わすことができるので、対応する点広がり関数で、当該輝度強度を空間的に分布させて、分布９２６及び９２７を、それぞれの変調素子９５１の位置にそれぞれ表わす。輝度強度９２６及び９２７の空間分布を合成して、輝度強度分布９２８を有するシアン色光パターンを形成する。第２照明光がイエロー光から成る場合、イエロー色の低解像度部分画像の部分９３２及び９３３は、グラフ９３１における空間分布輝度強度に対応し、これらの輝度強度の値は、データベース９１８に保存される。部分９３２及び９３３はそれぞれ、輝度インパルス９３４及び９３５により表わすことができるので、対応する点広がり関数で、当該輝度強度を空間的に分布させて、分布９３６及び９３７を、それぞれの変調素子９６１の位置にそれぞれ表わす。輝度強度９３６及び９３７の空間分布を合成して、輝度強度分布９３８を有するイエロー色光パターンを形成する。１フレームでは、シアン部分画像及びイエロー部分画像を前方変調器９７０に重畳して、照射する。前方変調器９７０は、高解像度画像を重畳部分画像群で変調して、カラー素子９７２を通過させてフィルタリングすることにより、投影可能画像を生成する。
【００９０】
幾つかの例では、後方変調器９５０及び９６０の低解像度部分画像セットは、物理的なずれが、後方変調器９５０及び９６０に、投影システム９００の焦点面において生じることにより光学的にぼける虞がある。後方変調器９５０，９６０と前方変調器９７０との間の解像度不一致を低解像度画像のわずかなぼけと組み合わせると、モアレパターンのような全ての妨害アーチファクトを除去することができる。他の例では、種々の画像生成方法を使用して、より高い解像度の前方変調器に関連する対応ピクセル群（または、サブピクセル群）において表現される光学的なぼけの程度の原因となり得る要素を含む、後方変調器９５０，９６０と前方変調器９７０との間の解像度の不一致を解消することができる。
【００９１】
シアン照明光とイエロー照明光との輝度差が小さいと、フリッカが回避されることによりアーチファクト軽減効果を高めることができる。更に、最小にすることができる輝度差を有する２つの照明光を使用すると、３原色空間（すなわち、ＲＧＢ）の最も明るいチャネル（例えば、グリーン）と最も暗いチャネル（例えば、ブルー）との輝度差の絶対値に基づく投影可能画像とは異なり、より平滑な投影可能画像（すなわち、より平滑な輝度強度分布を持つ投影可能画像）が得られる。
【００９２】
図１０Ａ〜１０Ｃは、本発明の少なくとも幾つかの実施形態によるハイブリッドカラー合成の例に用いられる２つの後方変調器、及び１つの前方変調器の分解斜視図を示している。この場合、図１０Ａは、後方変調器１０５０及び１０６０に対応する照明光の例を示しており、これらの照明光は、時間変化する均一な２つの全視野照明光を用いて供給する。幾つかの例では、照明光は、１つの時間フィールド（例えば、ｔ１）では、シアン照明光１０６２とし、別の時間フィールド（例えば、ｔ２）では、イエロー照明光１０５２とする。これらの例における前方変調器１０６９は、マゼンタサブピクセル素子及びグリーンサブピクセル素子から成る空間フィルタ１０７０を含む。
【００９３】
図１０Ｂ〜１０Ｃは、幾つかの実施形態による後方変調器１０６０に関する３次元色合成方法を示している。同様の方法を後方変調器１０５０に適用することができることに留意されたい。図１０Ｂでは、シアン照明光１０６２を第１時間フィールド（ｔ１）中に供給するので、後方変調器１０６０が、図１０Ｂに示すように、前方変調器１０６９に入射する光フィールド１０６４を放出し、前方変調器１０６９によって今度は、光フィールド１０６４の個々に制御される部分がフィルタ１０７０を選択的に透過するようになる。これらの例では、前方変調器１０６９は、ブルー（すなわち、マゼンタを通過してフィルタ処理されたシアン）色、及びグリーン（すなわち、イエローを通過してフィルタ処理されたシアン）色を、フィルタ１０７０を透過させて、ブルー／グリーン色情報１０７３を出力画像に表示するように構成される。ブルー／グリーン色情報１０７３は、ヒト視覚系によって、シアンとして知覚することができるが、その理由は、空間的色合成がフィルタ１０７０で行なわれるからである。
【００９４】
図１０Ｃでは、イエロー照明光１０６３を次の時間フィールド（ｔ２）中に供給し、後方変調器１０６０は、前方変調器１０６９に入射する光フィールド１０６５を放出し、この前方変調器１０６９によって今度は、光フィールド１０６５の個々に制御される部分、または全てがフィルタ１０７０を選択的に透過することができるようになる。これらの例では、前方変調器１０６９は、レッド（すなわち、マゼンタを通過してフィルタ処理されたイエロー）色、及びグリーン（すなわち、シアンを通過してフィルタ処理されたイエロー）色を、フィルタ１０７０を透過させて、レッド／グリーン色情報１０７４を出力画像に表示するように構成される。レッド／グリーン色情報１０７４は、ヒト視覚系によって、イエローとして知覚することができるが、その理由は、空間的色合成がフィルタ１０７０で行なわれるからである。
【００９５】
更に、３次元色合成は、空間領域及び時間領域で、変調低解像度重畳シアン照明光部分画像を第１時間フィールド中に、そして変調低解像度重畳イエロー照明光部分画像を第２時間フィールド中に受光するフィルタ１０７０のマゼンタサブピクセル素子及びグリーンサブピクセル素子を組み合わせることにより行なう。図１２は、例示的な３次元色合成の組み合わせの表を一例として示している。
【００９６】
「複屈折」という用語への参照は、幾つかの実施形態によれば、光の屈折率が、当該光の偏光状態に依存する特定の媒質を示す。複屈折表面は、例えば入射光の波長及びＳＯＰに依存する異なる反射率／透過率を有する。
【００９７】
「高ダイナミックレンジ」への参照は、幾つかの実施形態によれば、明るいパターンと暗いパターンとの非常に高い明度（輝度）比を表示する画像及び画像生成系を表わす。
「液晶オンシリコン（ＬＣｏＳ）」への参照は、直線偏光入射光を受光し、光を、０〜９０度（入射ビームに対する）の変化後のＳＯＰを有する反射光ビームとして、ピクセルごとに（または、サブピクセルごとに）反射することができる反射型光学構成要素を示す。
【００９８】
「液晶ディスプレイ」への参照は、幾つかの実施形態によれば、入射光の偏光状態を０〜９０度の範囲で（ピクセルごとに）変化させ、変化後の特性を有する光を透過することができる透過型光学構成要素を示す。
【００９９】
「光を案内する」という用語への参照は、幾つかの実施形態によれば、「反射させる光」及び「透過させる光」のうちの少なくとも一方を示す。
光学システムの光学系における焦点比または口径比としても知られる「ｆ値」への参照は、幾つかの実施形態によれば、レンズの焦点距離に関する入射瞳の直径を表わす。幾つかの例では、ｆ値は、  幾つかの実施形態によれば、焦点距離を「有効」口径で割った値である。
【０１００】
フィールド速度が６０Ｈｚから１２０Ｈｚに近づいて、本明細書において説明される投影システム、コンピュータ可読媒体、方法、集積回路、及び装置を動作させると、アーチファクト軽減効果を高め、フリッカを改善し、色割れを低減することができることに注目されたい。
【０１０１】
本明細書における「コントラスト比」に対する参照は、変調信号がフルオン状態の信号、及びフルオフ状態の信号になることにより得られる輝度により決まる比を示す。
本明細書において記載され、かつ説明される方法、技術、プロセス、装置、コンピュータ媒体、及びシステムは、多種多様な用途に適用することができる。幾つかの例では、１つ以上の実施形態は、動きのある画像（例えば、ビデオ）、動きの無い画像、絵入り画像、及びテキストのうちの少なくとも一方を表示するように構成されるデバイスの内部に実装される。他の例では、１つ以上の実施形態は、デバイス群に適用することができ、これらのデバイスとして、例えばこれらには限定されないが、電化製品、建築構造物、美的芸術作品、オーディオビジュアルデバイス、計算機、カムコーダー、カメラディスプレイ、時計、コンピュータモニタ、デジタル変調器内蔵投影システム、データプロジェクタ、デジタル映画、デジタル時計、電子写真、電光掲示板、電子デバイス、電子サイン、ゲームコンソール及びペリフェラルデバイス、グラフィックアート、高ダイナミックレンジ（ＨＤＲ）ディスプレイ、ホームシアターシステム及びメディアデバイス、フラットパネルディスプレイ、全地球測位センサ（ＧＰＳ）及びナビゲータ、ハンドヘルドコンピュータ、大型ディスプレイ、医用デバイス、医用撮像デバイスまたはシステム、ＭＰ３プレーヤ、携帯電話機、パッケージング、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ポータブルコンピュータ、ポータブルプロジェクタ、投影システム、ステレオスコピックディスプレイ、監視モニタ、テレビジョン、テレビディスプレイ、（例えば、コックピットディスプレイ、ウインドシールドディスプレイ、ダッシュボードディスプレイ、オートバイ用ヘルメットバイザーディスプレイ、乗物に設置されるリアビューカメラディスプレイなどの）輸送手段関連コントロール及びモニタリングディスプレイのうちの少なくとも一方、腕時計、及びワイヤレスデバイスを挙げることができる。
【０１０２】
幾つかの実施形態では、機能及びサブプロセスのうちの少なくとも一方は、本明細書において記載されるいずれの構造によっても実行することができる。
幾つかの例では、本明細書において記載される方法、技術、及びプロセスは、ソフトウェア命令により、コンピュータプロセッサで実施すること、及び実行することのうちの少なくとも一方を行うことができる。例えば、コンピュータ内の、または他のディスプレイコントローラ内の１つ以上のプロセッサは、図１，２Ａ〜２Ｂ，４Ａ〜４Ｂ，及び９〜１０Ｃの方法を、プロセッサからアクセスすることができるプログラムメモリ（例えば、図３のストレージ／メモリ３２２）内のソフトウェア命令を実行することにより実行することができる。更に、本明細書において記載される方法、技術、及びプロセスは、フルフレーム画像に対して、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）または制御コンピュータ、或いはディスプレイに接続されるフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を使用して実行することができる。これらの方法、技術、及びプロセスは、プログラム製品の形態で提供することもでき、プログラム製品は、コンピュータ可読命令セットを格納する全ての媒体及び媒体群のうちの少なくとも一方を含むことができ、当該コンピュータ可読命令セットがデータプロセッサにより実行されると、当該コンピュータ可読命令セットによって、当該データプロセッサが、このような方法、技術、及びプロセスのうちの少なくとも一方を実行するようになる。プログラム製品は、これらには限定されないが、フロッピーディスケット（登録商標）及びハードディスクドライブを含む磁気データストレージ媒体のような物理媒体、ＣＤ  ＲＯＭ、及びＤＶＤを含む光学データストレージ媒体、ＲＯＭ、フラッシュＲＡＭ、不揮発性メモリ、サムドライブなどを含む電子データストレージ媒体、及びデジタルまたはアナログ通信リンク、仮想メモリ、ネットワークまたはグローバルコンピュータネットワーク上のホストストレージ、及びネットワーク構成サーバのような透過型媒体を含むことができる。
【０１０３】
少なくとも幾つかの例では、上に説明した特徴群のうちのいずれかの特徴の構造群及び機能群のうちの少なくとも一方は、ソフトウェア、ハードウェア、ファームウェア、回路内で、またはこれらの組み合わせ内で実行することができる。上に挙げた構造群及び構成要素群のみならずこれらの構成要素の機能は、１つ以上の他の構造または要素と統合することができることに留意されたい。別の構成として、要素群及びこれらの要素の機能は、構成細部要素群に必要に応じて、細かく分割することができる。ソフトウェアとして、上に説明した技術は、Ｃ、オブジェクティブ  Ｃ（Objective C）、Ｃ＋＋、Ｃ＃、フレックス（登録商標、Flex），ファイアワークス（登録商標、Fireworks）、ジャバ（登録商標）、ジャバスクリプト（登録商標、Javascript）、アジャックス（AJAX）、コボル（COBOL）、フォートラン（Fortran）、ＡＤＡ、ＸＭＬ、ＨＴＭＬ、ＤＨＴＭＬ、ＸＨＴＭＬ、ＨＴＴＰ、ＸＭＰＰ、ルビーオンレイルズ（Ruby on Rails）などを含む種々のタイプのプログラミング言語またはフォーマット言語、フレームワーク、シンタックス、アプリケーション、プロトコル、オブジェクト、または技法を使用して実行することができる。これらは、変えることができ、かつ提供される例または記述に限定されない。
【０１０４】
本発明の種々の実施形態または例は、多くの方法で実行することができ、これらの方法では、システム、プロセス、装置として実行するか、またはコンピュータ可読ストレージ媒体のようなコンピュータ可読媒体群、及び／又はコンピュータ可読媒体に格納される一連のプログラム命令として、或いはプログラム命令が光、電子、または無線通信リンクを介して送信される構成のコンピュータネットワークから得られる一連のプログラム命令として実行することができる。一般的に、開示されるプロセスの動作は、請求項中に特に記載されていない限り、任意の順番で実行することができる。
【０１０５】
１つ以上の例に関する詳細な説明は、本明細書において添付の図を参照しながら行なわれる。詳細な説明は、このような例に関連して行なわれるが、いずれの特定の例にも限定されることはない。本発明の範囲は、請求項群によってのみ限定され、そして当該範囲には、多くの代替物、変更物、及び等価物が含まれる。多くの特定の詳細を説明の中に示すことにより、完全な理解を可能にしている。これらの詳細は、例として提供され、そして記載される方法は、これらの請求項に従って、添付の詳細の幾つか、または全てを用いることなく実施することができる。これらの詳細は、多くの代替物、変更物、等価物、及び変形物を上の示唆から想到することができるので、網羅的にはなっていない、または本発明を、開示される厳密な形態に限定するものではない。明瞭性のために、これらの例に関連する技術分野において公知になっている技術事項を詳細に記述するということをせず、説明を不必要に不明瞭にしてしまうことがないようにしている。
【０１０６】
説明では、説明を簡単にするために、特定の命名法を使用して、本発明に関する完全な理解を可能にしている。しかしながら、特定の詳細は、本発明を実施するためには必要ではない。実際、本記述は、本発明のいずれかの特徴または態様を、いずれかの実施形態に限定するものであると決して解釈されるべきではなく、１つの例の特徴及び態様は、他の例と容易に置き換えることができる。特に、本明細書において記述される全ての利点が、本発明の各例によって実現される必要がある訳ではなく、いずれかの特定の例が、上に説明した複数の利点のうちの１つ以上の利点を実現すればよい。特許請求の範囲では、要素及び動作のうちの少なくとも一方は、請求項において明示的に言及されていない限り、動作のいずれの特定の順番も意味するものではない。以下の請求項群、及びこれらの請求項の等価物によって本発明の範囲が定義されるものとする。
【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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