(57)【要約】  表示システムの光学装置のアクチュエータに関連する推移帯の実施方法およびシステムにおいて、好適な実施例は、サブフレームの推移時間を決定し（６１０）、サブフレームの推移時間がスポーク状態の継続期間に実質的に等しいか、それより短い場合（６１５）、カラーフィルタのスポーク状態の開始と一致させて、サブフレームの推移状態を開始し（６２０）、サブフレームの推移時間が継続期間よりも長い場合には（６３０）、カラーフィルタのスポーク状態とカラー状態にかけてサブフレームの推移状態をまたがせることから成る。表示システムは、スポーク状態中には画像を表示していないので、少なくとも一部分のサブフレームの推移状態をスポーク状態の継続期間とオーバラップさせることによりサブフレームの推移が表示システムの画質へ与える影響を低減できる。
2009503621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サブフレームの推移時間を決定する段階と、
サブフレームの推移時間がスポーク状態の継続期間に実質的に等しいか又はそれより短いという決定に応答してカラーフィルタのスポーク状態の開始と一致させてサブフレームの推移状態を開始する段階と、
サブフレームの推移時間が継続期間よりも長いという決定に応答してカラーフィルタのスポーク状態とカラー状態にかけてサブフレームの推移状態をまたがせる段階と、
から成る方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記またがせる段階は、百分率値を計算する段階を有し、百分率値が次式で表わされることを特徴とする方法。
百分率値＝（サブフレームの推移時間−スポーク時間の持続時間）／
（カラー状態の持続時間）
【請求項３】
請求項２記載の方法において、前記またがせる段階は、さらに、百分率値が所定のしきい値よりも小さいか又は実質的に等しいという決定に応答してカラーフィルタのスポーク状態の開始と一致させてサブフレームの推移状態を開始する段階を有することを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、前記またがせる段階は、さらに、百分率値が所定のしきい値よりも大きいという決定に応答してスポーク状態直前のカラー状態においてサブフレームの推移状態を開始する段階を有し、サブフレームの推移状態が初期化され、スポーク状態の終了と実質的に同時にサブフレームの推移状態が完了することを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項２記載の方法において、前記またがせる段階は、百分率値が所定のしきい値よりも大きいという決定に応答してスポーク状態直前のカラー状態中にサブフレームの推移状態を開始する段階を有し、サブフレームの推移状態は、スポーク状態に続いてすぐにカラー状態に引き継ぎ、スポーク状態直前のカラー状態またはスポーク状態直後のカラー状態は、人間の目にはほとんど視認されないことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法において、サブフレームの推移状態は、カラー状態のカラーが人間の目にはほとんど視認されないカラー状態の大部分とオーバラップしていることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項２記載の方法において、カラー状態時間は、単一フレーム内に生ずる単一カラー状態のカラー状態時間の合計に等しいことを特徴とする方法。
【請求項８】
光変調器によって複数のサブフレームから構成されるフレーム内に表示される光度を取り込む段階と、
光度がフレームの最小表示可能光量よりも小さいか又は実質的に等しいという決定に応答して光度を単一のサブフレームに割り当てる段階と、
光度がフレームの最小表示可能光量よりも大きいという決定に応答して光度を複数のサブフレーム内のサブフレーム数によって分割する段階と、
分割された光度を複数のサブフレーム内の各サブフレームに割り当てる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、最初の前記割り当て段階は、
光度が単一サブフレームの最小表示可能光量よりも小さいか又は実質的に等しいという決定に応答して光度を単一のサブフレームに割り当てる段階と、
光度が単一サブフレームの最小表示可能光量よりも大きいという決定に応答して光度を複数のサブフレーム内のサブフレーム数によって分割する段階と、
分割された光度を複数のサブフレーム内の各サブフレームに割り当てる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、
分割された光度が最小表示可能光量よりも小さい場合、最小表示可能光量を割り当てる段階と、
一旦すべての光度が割り当てられると、ゼロ光度を残りのサブフレームに割り当てる段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
シーケンス・コントローラおよびメモリに接続され、メモリに記憶された画像データを表示する表示装置と、
シーケンス・コントローラおよびメモリに接続され、実質的に均等にフレーム内の複数のサブフレームにわたってフレーム内で表示される光値を配分するように構成された配光器と、
から成る表示システム。
【請求項１２】
請求項１１記載の表示システムにおいて、前記表示装置は、複数の光変調器を備え、表示装置内の各光変調器に対して前記表示装置において使用される複数のカラー成分の光値が存在し、
前記配光器は、各光変調器の各カラー成分の光値を配分することを特徴とする表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示システム用のシステムおよび方法に係り、特に表示システムの光学装置のアクチュエータと関連する推移帯を実施する装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
表示システムによって表示される画像を発生するために使用される光変調器アレーをシフトさせることによって、光変調器の実効解像度を増すことができる。光変調器アレーの構成に依存して、実効解像度を２倍にするために、１回以上のシフトが必要になる。例えば、光変調器アレーがダイアモンド構造に配列されている場合、アレーの１回のシフトで実効解像度が２倍になる。ダイアモンド構造に配列された大きさが１０２４ｘ３８４のアレーは、１回のシフトによって１０２４ｘ７６８のアレーと同一の実効解像度を持つ。アレーが直線状構造に配列されている場合、実効解像度を２倍にするためには３回のシフトが必要になる。光変調器アレーの実効解像度を増すことにより、より小さく、かつ、より安価なアレーを使用して、より大きなアレーの持つ画質を得ることが可能になる。
【０００３】
位置決めマイクロ・ミラー（デジタル・マイクロ・ミラー装置（ＤＭＤ））、変形ミラー、液晶などの技術を使用している光変調器アレーなどの表示装置用の光変調器アレーは、工学的にシフトされる。光学レンズ（またはミラー）は、光変調器アレーによって形成される画像をシフトさせるために、機械的に移動させられる。光変調器アレーは、表示される各フレームに対してシフトされる必要がある。フレームの表示に関連する時間は、普通、フレーム時間と言われる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来技術の１つの欠点は、光学レンズのシフト動作が限られた時間を要することである。この時間中、光学レンズが適切な配置にないため、表示装置は、画像を適切に表示していない。したがって、シフト時間が長すぎると、表示装置の画質が低下する。
【０００５】
従来技術の第２の欠点は、光学レンズのシフト動作が表示されるカラーの重み付けを考慮することなく、フレーム時間内のどのような時でも起こり得ることである。この結果、光学レンズが移動させられている間、表示される画像にカラーボケが起こる。人間の目は、あるカラーに対してより敏感であるので、敏感なカラーが表示されている時に光学レンズのシフト動作が起った場合、画像劣化が視聴者に一層容易に感知されることになる。
（要約）
【０００６】
表示システム内の光学アクチュエータと関連する推移帯を実施するシステムおよび方法を提供する本発明の実施例によって、一般に、これらの問題および他の問題が解決または回避され、技術的な利点が得られる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好適な実施例によって、１つの方法が与えられる。その方法は、サブフレームの推移時間を決定し、サブフレームの推移時間がスポーク状態の継続期間に実質的に等しいか、それより短い場合、カラーフィルタのスポーク状態の開始と一致させて、サブフレームの推移状態を開始させる段階を含んでいる。また、その方法は、サブフレームの推移時間がスポーク状態の継続期間よりも長い場合、カラーフィルタのスポーク状態とカラー状態にわたってサブフレームの推移状態をまたがせる段階から構成される。
【０００８】
本発明の他の好適な実施例によって、１つの方法が与えられる。その方法は、光変調器によって複数のサブフレームから構成されるフレーム内に表示され、光度を取り込み、光度がフレームの最小表示可能光量よりも小さいか又は実質的に等しい場合、光度を単一のサブフレームに割り当てる段階を含む。また、その方法は、光度がフレームの最小表示可能光量よりも大きい場合、光度を複数のサブフレーム内のサブフレーム数によって分割し、分割された光度を複数のサブフレーム内の各サブフレームに割り当てる段階を含む。
【０００９】
本発明の他の好適な実施例によって、表示システムが提供される。その表示システムは、表示装置および配光器を含む。表示装置は、シーケンス・コントローラおよびメモリに接続され、メモリに記憶された画像データを表示する。また、配光器は、シーケンス・コントローラおよびメモリに接続され、実質的に均等にフレーム内の複数のサブフレームにわたってフレーム内で表示される光値を配分する。
【００１０】
本発明の好適な実施例の利点は、光学レンズの推移動作が表示装置によってカラーが投影されていないフレーム時間の部分とオーバラップされることである。したがって、表示システムの画質が劣化しない。
【００１１】
本発明の好適な実施例のさらなる利点は、光学レンズのシフト動作が光伝送の行われていない期間よりも多くの時間を要する場合、人間の目がそれほど敏感ではないカラーが表示されようとするフレーム時間の部分で、光学レンズのシフト動作が行われるように時間決めされることである。
【００１２】
本発明の好適な実施例のさらに別の利点は、フレーム時間内のカラーの表示が画像の平滑さを強調し、フリッカを低減することができる限り、フレーム時間を通じて均等に配分されることである。この結果、表示システムの画質を全体的に増大させることができる。
【実施例】
【００１３】
本発明について、特定の内容で与えられる好適な実施例、すなわち、デジタル・マイクロ・ミラー素子（ＤＭＤ）光変調器アレーを利用している２値空間光変調器（ＳＬＭ）表示システムに関して説明する。しかし、本発明は、液晶、シリコン液晶、変形マイクロ・ミラー、さらにそのような光変調器アレーなどを利用する他のＳＬＭ表示システムにも適用可能である。
【００１４】
図１ａおよび図１ｂを参照する。これらの図は、光変調器１００のアレーおよび単一シフトにより増大した光変調器アレーの実効解像度が表されている。図１ａに示されるような光変調器アレー１００は、大きさが８ｘ３のダイアモンド構造で配列されている。光変調器アレー１００の各光変調器、例えば、光変調器１０５は、円形物として表されている。光変調器アレー１００内の光変調器はそれぞれ、例えば、ＤＭＤにおける位置ミラーの典型である。
【００１５】
光変調器アレー１００内の光変調器のダイアモンド型構造によって、単一のシフトで光変調器アレー１００の解像度を効果的に２倍にすることが可能である。図１ｂは、単一の光変調器の大きさの半分、下方にシフトしたときの効果を表わしている。ここでは、シフト前の光変調器アレー１００の光変調器は、陰影のない円として示され、シフト後の光変調器アレー１００の光変調器は、陰影のある円として示されている。例えば、光変調器１０５は、新しい光変調器１１０になる。シフトが十分早い速度で生ずる場合には、人間の目は、シフトに気付かず、画像シフト動作を利用する光変調器アレー１００を備えた表示システムによって生成される結果像は、画像シフト動作を利用しない光変調器アレー１００を備えた表示システムの２倍の実効解像度を持つことになる。図１ｂに示されるように、光変調器アレー１００から成る光変調器アレーおよびシフトした光変調器アレーは、８ｘ６の解像度を持つ。シフトは、下方向へのシフトであるように示されているが、実際には、光変調器アレー１００をいかなる方向へもシフトさせることができ、所望の結果を得ることができる。したがって、下方向シフトの説明は、本発明の広さおよび範囲に制限を与えるように解釈されるべきではない。
【００１６】
前述したように、光変調器アレーの実効解像度を２倍にするために必要とされる光変調器アレーのシフト数は、アレーの構造に依存している。例えば、光変調器が直線（直交）構造に配列されている場合、アレーの実効解像度を２倍にするために３回のシフトが必要となる。
【００１７】
光変調器アレーの実効解像度、したがって、表示システムの実効表示を増すために、光変調器アレーのすべての必要なシフト動作は、単一のフレーム時間内に起こる必要がある。フレーム時間は、単一フレームの表示に対して割り当てられる時間量であり、例えば、典型的なフレーム時間は、１秒の６０分の１、すなわち、１６．６７ミリ秒である。実効解像度を増すために必要とされるアレーの最小シフト数があるが、フレーム時間内にアレーの追加シフトが実効されれば、ちらつきの低減と平滑さの増大によって、画質は、さらに改善される。例えば、ダイアモンド構造を備えたアレーにおいては、実効解像度を２倍にするために単一のシフトが必要であるが、光学レンズの位置１に２つのサブフレームおよび光学レンズの位置２に２つのサブフレームを作り、単一フレーム時間内に３回のシフトが実効されたならば（シフト周波数の２倍化）、得られる画像は、（実効解像度は同じであるが）より優れた平滑さと、より少ないちらつきとすることができる。
【００１８】
しかし、シフトは、光学レンズを動かしている機械的アクチュエータによって行われるので、シフトを瞬時に行うことはできない。各シフトでは、アクチュエータや光学レンズの物理特性に依存する有限な時間が費される。機械的アクチュエータが光学レンズを移動させている間、表示システムは、画像の一部を表示している。光学レンズは、動いているので、画像は、適切に表示されることなく、ボケが生ずる。したがって、推移のタイミング、推移状態の継続期間および単一フレーム時間内での推移数のすべては、表示システムの画質に影響を与える。
【００１９】
図２ａおよび図２ｂを参照する。これらの図には、本発明の好適な実施例にかかる２つの異なる光学レンズ移動周波数を持つ表示システムに対するカラーフィルタ・シーケンスとフレーム・タイミングに関連する光学レンズ位置（状態）を表わしているタイミング図が示されている。図２ａに示されるように、表示システムの光学レンズは、単一のフレーム時間内に２度、位置をシフトする。光学レンズのシフト動作は、機械的アクチュエータを使用して行われる。光学レンズの各シフトは、位置変化をもたらし、光学レンズの各自の位置は、サブフレームと呼ばれ、アレーの実効解像度を２倍にするために単一シフトが要求される表示システムでは、サブフレームＡまたはサブフレームＢのいずれかである。表示装置がアレーの実効解像度を２倍にするために３回のシフトを要求する場合には、単一のフレーム時間内に４つの独自のサブフレームがあることになる。
【００２０】
第１のトレース２０５は、フレームの開始（または終了）を示す同期パルスを与えるために使用されるフレーム同期信号を表示する。周期的に、同期パルス、例えば、同期パルス２０６がフレーム同期信号に存在し、新たなフレームの開始のマーカとして使用される。第２のトレース２１０は、サブフレームの開始（または終了）を示す情報を与えるために使用されるサブフレーム同期信号を表示する。表示システムは、アレーの実効解像度を２倍にするために単一シフトを必要とする光変調器アレーを利用するので、各フレーム期間内に２つのサブフレームがあり、その開始は、サブフレーム同期パルス２１１、２１２によって示される。
【００２１】
第３のトレース２１５は、時間の関数として光学レンズの位置を表示する。サブフレーム同期パルス２１１などのサブフレーム同期パルスがサブフレーム同期信号に現れると、光学レンズを移動させる役割を担う機械的アクチュエータは、光学レンズをその現在の位置からその次の位置に動かし始める。光学レンズに存在する摩擦（機械的アクチュエータ自体においても同様）と共に慣性があるので、光学レンズが次の位置に移動する前に時間を必要とする。光学レンズの移動は、推移状態２１６として示されている。別の推移状態２１７は、サブフレーム同期パルス２１がサブフレーム同期信号に現れた後の光学レンズの移動を表わしている。第３のトレース２１５は、光学レンズ位置の理想的状態のみを表わしており、リンギング、振動、オーバシュートのようなものの振る舞いを表わしていない。
【００２２】
第４のトレース２３０は、超高圧（ＵＨＰ）アーク・ランプなどの広域スペクトル光源の前面に置かれ、狭域スペクトル光を与えるカラーフィルタの状態を示している。表示用としては、（赤、緑および青などの）成分に分解された光が望ましいが、そのＵＨＰアークランプは、実質的に白色光を与える。ＤＭＤを持つ表示システム用に径方向にスピンする着カラーウェッジを持つホイールであるカラーフィルタは、カラー成分を通して回転し、現に光源の前面にあるカラー成分の光を与える。図２ａに示されるように、カラーフィルタは、３つのカラー成分である赤２２１、緑２２２および青２２３を通して回転する。カラーフィルタは、各カラー成分に対して実質的に等しい時間を持つ有限の時間の間、各状態に留まる。しかし、カラーホイールの各状態に対して、必ずしも同一の時間を与える必要はない。図２ａに示されるように、例えば、推移状態２１６、２１７などの光学レンズの推移状態は、カラー状態がある状態、例えば、青２２３、２２４にあるときに生ずるように時間設定される。人間の目は、青色に対してあまり敏感ではないことがわかっているので、典型的には青が選択される。しかし、カラーフィルタがどの状態にあっても、推移状態が発生する。したがって、光学レンズの推移状態が生ずる間、カラーフィルタが青色状態にあるという説明は、本発明の広さおよび範囲に制限を与えるように解釈されるべきではない。
【００２３】
図２ａに示されたタイミング図は、単一の光源を持つ表示システムに基づいている。カラー成分のそれぞれに対して別の光源が存在する表示システムがある。例えば、表示システムに、赤色成分、緑色成分および青色成分のそれぞれに対して別の光源を持たせることができる。典型的には、そのようなシステムでは、個別の光源が所望のカラー成分の光を生成するので、カラーフィルタを利用しない。しかし、図２ａに示されたタイミング図の残りは、まだ表示システムの動作を正確に表わしている。
【００２４】
図２ｂは、表示システムのカラーフィルタ・シーケンスとフレーム・タイミングに関連して、光学レンズ位置を示すタイミング図である。図２ａは、光学レンズが単一フレーム期間内に２回位置を変える表示システムのタイミング関係を表わしているが、ここでは、光学レンズは、２つの状態の１つにあって、単一フレーム期間内に４回位置を変えるものとする。２つの表示システムの間で各フレーム期間に対して実質的に等しい時間内で、かつ、単一のフレーム期間内のさらに多くの光学レンズ位置変化に関しては、図２ｂに示された表示システムの光学レンズは、より短い時間所定の位置に留まる。より多くの光学レンズ位置変化に関して、ちらつきを低減し、より優れた平滑さを持つより良い表示システム画質を得ることが可能である。しかし、位置変化の数の増加に関しては、適切に取り扱われない場合に表示システムの画質に悪影響を与える対応推移数の増加がある。
【００２５】
第１のトレース２０５は、フレームの開始（または終了）を示す同期信号を与えるフレーム同期信号を表示する。周期的に、同期パルス、例えば、同期パルス２０６は、フレーム同期信号に現れ、新たなフレームの開始のマーカとして使用される。第５のトレース２２５は、サブフレームの開始を示す情報を与えるために使用されるサブフレーム同期信号を表示する。フレーム期間ごとにより多くのサブフレームがあるので、サブフレーム同期信号は、より能動的であり、単一フレーム期間内に４つのサブフレーム同期パルス２２６、２２７、２２８、２２９を示す。第６のトレース２３０は、各サブフレーム同期パルスで光学レンズの移動を開始させる機械的アクチュエータに関して、光学レンズ位置を時間関数として表示する。光学レンズを光学レンズの第１の位置と光学レンズの第２の位置の間で推移状態２３１、２３２、２３３、２３４などの推移状態として示される第１の位置から第２の位置に移動させるために、有限の時間が必要とされる。
【００２６】
第７のトレース２３５は、表示システムのカラーフィルタの状態を表示する。図２ａにおけるように、表示システムは、狭域スペクトル光を与えるために、３つの状態（赤、緑および青）を持つカラーフィルタを利用する。第７のトレース２３５は、赤２３６で始まり、その後、緑２３７、そして青２３８と続くカラーフィルタの状態のシーケンス順序を表示する。推移状態２３２、２３３、２３４などの光学レンズの推移状態は、青状態２３９、２４０、２４１などカラーフィルタの青状態と揃えられる。
【００２７】
光学レンズ推移状態を人間の目にあまり敏感ではない光を生成している状態にある時と揃えることにより、光学レンズの推移状態による表示システムにおける可視画質の低下を低減できるが、カラーフィルタ状態と関連付けられたカラーの画像ボケは、カラーフィルタ状態時間のほとんどがミラー推移回数によって占有される場合には今なお要注意である。本発明の好適な実施例によれば、光学レンズ推移時間のカラーフィルタ状態の継続期間に対する百分率は、許容できない画像ボケを防止するために４０％より少なくあるべきである。したがって、例えば、フレーム期間毎に１回の推移状態とは対照的に、フレーム毎に３回の推移状態などのように、より少ない推移状態を伴う表示装置よりもより多くの推移状態を伴う表示装置においては、光学レンズ推移回数をもっと短縮する必要がある。しかし、推移時間は、機械的アクチュエータの物理的能力や光学レンズの物理的特性に依存しているので、推移時間を適切に短縮することは可能ではない。
【００２８】
図３を参照する。ここには、本発明の好適な実施例に係るカラーフィルタのカラーホイール３００の実施を説明する図が示されている。カラーホイール３００は、光源と（ＤＭＤなどの）光変調器の間に配置される。カラーホイール３００は、赤フィルタ３０５および緑フィルタ３０７などの複数の着カラーフィルタから構成されている。カラーホイール３００は、各カラー成分に対して少なくとも１つのカラー化フィルタを持ち、例えば、３つのカラー成分、赤、緑および青を生成することが望ましい場合には、カラーホイールは、カラー成分のそれぞれに１つの少なくとも３つのカラーフィルタを持つ必要がある。カラー化フィルタは、カラー化区画３０５と３０７を分離しているスポーク３１０や、スポーク３１２などのスポークで分離されている。スポークは、例えば、カラーフィルタの推移状態の正確な位置などのタイミングの不確実さを補償するために用いられる。
【００２９】
スポークは、本質的に不透明なカラーホイール３００の一部であり、したがって、光源からの光の伝達を遮断する、あるいは、スポークは、本質的に論理的であり、ＤＶＤ内の位置ミラーをオフ位置にして、その後オン位置に戻すことによって作られる。例えば、カラー成分の各１つに対して別の光源が存在する表示装置では、（所望のカラー成分のそれぞれの光がすでに存在するので、）カラーホイールは、必ずしも必要ではない。しかし、まだ、光を散乱させずに光学レンズの移動を容易にするため、またはタイミングの不確実さを補償するために、位置ミラーをオン・オフさせることによってスポークを論理的に作る必要がある。さらに、スポークを作るために位置ミラーあるいはカラーホイールを使用するのではなく、発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光体被覆ＬＥＤ、レーザなどの高速スイッチング光源が表示システムに使用される場合には、高速スイッチング光源をオフさせ、その後オンに戻すことによってスポークを作ることができる。
【００３０】
図４ａから図４ｃを参照する。これらの図は、本発明の好適な実施例にかかる光学レンズ推移時間の表示システムの画質に与える影響を低減する技術を示している。光学レンズ推移時間が、スポーク継続時間よりも短いか又は実質的にそれに等しい場合には、表示システムは、カラーフィルタ（カラーホイール）がスポーク状態にある間に光学レンズの推移状態が生ずるように構成される。図４ａは、光学レンズの模範的な推移状態４０７を時間の関数として表している第１のトレース４０５と、（間隔４１２として示された継続期間を持つ）スポーク４１０および青状態４１５を含むカラーフィルタ状態のシーケンスの一部分を示す。模範的な推移状態４０７は、スポーク４１０の継続期間と実質的に等しい継続期間を持っている。したがって、模範的な推移状態４０７をスポーク４１０とオーバラップさせることが可能であり、表示装置の画質にいかなる悪影響も与えない。
【００３１】
図４ｂは、第２のトレース４２５が、（間隔４２９として示された継続期間を持つ）スポーク４１０の継続期間よりも長い継続期間を持つ光学レンズの推移状態４２７を表示している状態を示している。推移状態４２７の継続期間は、スポーク４１０の継続期間（間隔４２９）よりも大きいので、推移状態４２７をスポーク４１０と完全にオーバラップさせることはできない。しかし、推移状態４２７がスポーク４１０の開始と実質的に同時に始まるように、表示システムが構成されるのであれば、スポーク４１０の継続期間に実質的に等しい推移状態の継続期間をスポーク４１０とオーバラップさせることができる。（間隔４３１として示された）スポーク４１０とオーバラップしない推移状態４２７の一部分のみが表示システムの画質に悪影響を与えることになる。画質への悪影響は、カラーホイール３００が青状態４１５のような人間の目にあまり敏感ではない状態にある間に推移状態４２７を行わせることによって、かなり和らげられる。図４ｂに示された代替として、推移状態４２７が緑状態４１６のようにスポーク４１０に先行するカラー状態で開始され、スポーク４１０が終了する時とほぼ同じ時間に終了するように時間設定されるようにしても良い。
【００３２】
光学レンズの推移状態をカラーホイールのスポーク状態とオーバラップさせたとしても、カラー成分状態内で生ずる光学レンズの推移状態の部分がカラー成分状態の重要な部分から成る場合には、光学レンズの推移状態がカラーホイールのカラー成分状態に及ぼす影響は、いまだ表示システムの画質に悪影響を与える。例えば、間隔４３１が青状態４１５の重要な部分である場合には、青色において表示システムの画質が悪くなる。光学レンズの推移状態が単一のカラーホイール状態とオーバラップすることを低減させるため、オーバラップによって１つ以上のカラーフィルタ状態にまたがるようすることが可能である。
【００３３】
図４ｃは、第３のトレース４４５が（間隔４５２として示された継続期間を持つ）スポーク４１０の継続期間よりも長い継続期間を持つ光学レンズの推移状態４４７を表示している状態を表わしている。推移状態４４７の継続期間は、スポーク４１０の継続期間（間隔４５４）よりも大きいので、推移状態４４７をスポーク４１０と完全にオーバラップさせることはできない。表示システムは、推移状態４４７がスポーク４１０の開始よりも前の時間に始まるように構成される。図４ｃに示されるように、推移状態４４７は、スポーク４１０の開始よりも前でカラーフィルタが青状態４１５にある間に始まる。すなわち、間隔４５４として示される青状態４１５にあるカラーフィルタに関して、推移状態４４７が生ずる時間を持たせている。推移状態４２７の継続期間は、間隔４５２、４５４の合計期間よりも大きい。従って、推移状態４２７の一部は、カラーフィルタが間隔４５６で示される赤状態４５０にある間で発生することになる。すなわち、間隔４５６として示される赤状態４５０にあるカラーフィルタに関して、推移状態４４７が生ずる時間を持たせている。推移状態４４７は、２つのカラーフィルタの状態（青状態４４７および赤状態４５０）にまたがり、推移状態４４７がカラーフィルタが１つの状態にある間に生ずる場合よりも、各状態に対しての影響が小さい。
【００３４】
単一のフレーム期間内に多数のサブフレームが存在すると、表示されている画像の単一の部分に関連付けられた光が不連続に投射される。例えば、単一のフレーム期間毎に４つのサブフレームを持つ表示システムでは、１つのサブフレーム内に全フレーム期間に対して必要なすべての光を投射し、その後、残りのどのサブフレームに対しても光を与えないことがある。この結果、画像にちらつきが出る。さらに、光学レンズが単一の位置にある多重サブフレームにおいては、全フレーム期間に必要な光のすべてを与えてしまうことがある。例えば、位置１にある光学レンズによってサブフレーム１と３にのみ、必要な光が投射される。この結果、表示システムの利用可能な解像度の実質５０％が使用されないため、平滑さに欠けた画像になる場合がある。したがって、平滑さの欠如、ちらつき等を低減するためには、サブフレームへの光は、できる限り均等に配分されるべきである。
【００３５】
図５ａから図５ｃを参照する。これらの図は、本発明の好適な実施例にかかる単一のフレーム期間において起こり得る配光を説明する図である。図５ａから図５ｃは、単一フレーム期間における赤光の配分を説明している。しかし、他のカラー光の分配を説明するために、類似の図を用いることもできる。図５ａは、サブフレーム１（５０５）とサブフレーム２（５０６）に、赤光が等しく（または、実質的に等しく）配分されることを示している。すなわち、赤光の５０％がサブフレーム１（５０５）に投射され、赤光のほぼ５０％がサブフレーム２（５０６）に投射される。赤光は、サブフレーム３（５０７）とサブフレーム４（５０８）のいずれにも配分されない。フレームのほぼ半分は、いかなる赤光を投射するためにも使用されないので、特に、大量の赤光がサブフレーム１（５０５）と２（５０６）に投射される場合には、画像にちらつきを検出することがある。
【００３６】
図５ｂは、赤光をサブフレーム１（５０５）と、サブフレーム３（５０７）に等しく（または実質的に等しく）配分することを表わしている。光学レンズは、２つの位置（位置１および位置２）の１つであると仮定するので、赤光のすべては、光学レンズが１つの位置（位置１または位置２のいずれか）にある間に投影される。赤光を投影するために、ただ１つの光学レンズ位置が使用されているので、表示システムの実効解像度の半分が失われている。したがって、表示システム解像度の半分の喪失により「滑らかでない」画像が生ずる。
【００３７】
表示システムの利用可能な表示解像度を完全利用し、ちらつきを低減した状態で表示するために、単一のフレーム期間内の全てのサブフレームが利用されるべきである。例外として、単一のサブフレーム内で利用可能な光の最小量の桁にある最小量の光に関しては、単一のフレーム期間内に表示されるべき光を単一のフレーム期間内のサブフレーム間に等しく（または実質的に等しく）配分しても良い。図５ｃは、サブフレーム１（５０５）、サブフレーム２（５０６）、サブフレーム３（５０７）およびサブフレーム４（５０８）に等しく（または実質的に等しく）配分することを示している。単一のフレーム期間にある４つのサブフレームのそれぞれに実質的に同量の赤光が与えられることで、表示システムの全ての実効解像度が利用されると共に、ちらつきが低減される。
【００３８】
光変調器による場合を除き、光源によって生成される光を変調することは、一般的に容易ではないので、単一のフレーム期間のサブフレーム全体に実質的に均等に光を配分することは、ＵＨＰアークランプを用いる場合など、永久的にオンである光源を利用する表示システムに関しては困難である。しかし、表示システムがＬＥＤ、蛍光体被覆ＬＥＤ、レーザ、レーザ・ダイオードなどの高速スイッチング光源を使用する場合には、高速スイッチング光源によって生成される光を変調可能な度合いが永久的にオンの光源よりも飛躍的に大きいので、サブフレームにわたる光の配分が高速に実行される。例えば、光変調器によって光を変調することが可能かどうかだけでなく、光源によって作られる光の強度を変化させることに加えて、所望されるサブフレーム内で光をオン・オフさせることによって、高速スイッチング光源によって生成される光を変調することが可能である。
【００３９】
図６を参照する。ここには、本発明の好適な実施例にかかる画質への影響を最小化するための表示システムでの光学レンズ推移期間の実施時のイベント６００のシーケンスが表わされている。イベント６００のシーケンスは、表示システムの実効解像度を増すため、光変調器アレーを光学的にシフトするために使用される光学レンズを含む表示システムの設計でのイベントのシーケンスを説明している。イベント６００のシーケンスは、光学レンズの推移が表示システムの全体の画質に与える影響の最小化に焦点をあてている。光学レンズ推移の表示システムの全体の画質に与える影響の最小化は、表示システムの設計プロセス中に行われる。
【００４０】
イベント６００のシーケンスは、単一のフレーム期間毎のサブフレーム数の決定（すなわち、仕様）から始まる（ブロック６０５）。単一のフレーム期間毎のサブフレーム数は、表示システムの解像度を増すために必要とされる光学レンズのシフト数、所望量の画像平滑度、光学レンズを移動するために使用される機械的アクチュエータの動作特性などの様々なファクタに依存する。単一のフレーム期間毎のサブフレーム数を決定後、サブフレーム推移時間が決定される（ブロック６１０）。サブフレーム推移時間は、光学レンズを第１の位置から第２の位置に動かすために必要とされる時間量であり、光学レンズを適切に安定化させるために必要とされる時間を含む。サブフレーム推移時間は、光学レンズの物理的特性に加えて、機械的アクチュエータの物理的能力にも依存する。
【００４１】
一旦、サブフレーム推移時間が決定されると、サブフレーム推移時間と、表示システムで使用されるカラーフィルタのスポーク状態の継続期間との間で比較が行われる（ブロック６１５）。前述されたように、カラーフィルタのスポーク状態は、カラーフィルタの正確な位置に関して、タイミングの不確かさを緩和するために使用される。サブフレーム推移時間がスポーク状態（スポーク時間）の継続期間よりも小さい（または実質的に等しい）場合には、サブフレーム推移時間は、単純にスポーク時間とオーバラップさせられ（ブロック６２０）、イベント６００のシーケンスは、終了する。サブフレーム推移時間がスポーク時間と完全に（または実質的に完全に）オーバラップされる場合には、光学レンズは、推移状態にある間、いかなる画像情報も表示していないので、サブフレームの推移が表示システムの画質に影響を及ぼすことはない。サブフレームの推移は、実質的に、カラーフィルタのスポーク状態が開始すると同時に開始される。サブフレームの推移時間は、スポーク状態の継続期間よりも短い（または実質的に等しい）ので、サブフレームの推移は、スポーク状態によって隠される。
【００４２】
サブフレーム推移時間がスポーク状態よりも大きい場合には（ブロック６１５）、サブフレーム推移時間とスポーク時間の差である単一カラー状態時間の百分率が決定される（ブロック６２５）。百分率の決定は、次のように表わされる。百分率＝サブフレーム推移時間−スポーク時間）／単一カラー状態時間。百分率は、サブフレーム推移時間とスポーク時間の差が単一カラー状態時間にどの程度占めるかの指標を与える。代替として、その百分率は、単一フレーム期間内で単一カラーの全ての状態時間の割合として計算される。例えば、単一期間内に４つの青のカラー状態がある場合、百分率は、すべての４つのカラー状態の合計に基づいて決定される。その後、百分率は、特定のしきい値に対して比較される（ブロック６３０）。百分率が特定のしきい値よりも小さいか実質的に等しい場合には、図４ａに示されるように、サブフレーム推移は、スポーク状態と単一のカラー状態にオーバラップさせられ（ブロック６３５）、イベント６００のシーケンスは、終了する。代替として、サブフレーム推移をスポーク状態の始まりとともに開始するのではなく、サブフレーム推移は、スポーク状態の直前のカラー状態において開始され、スポーク状態の終了とほぼ同時に終了させるように時間設定しても良い。百分率が特定のしきい値よりも小さい（または実質的に等しい）場合、サブフレーム推移は、表示されようとしている画像において、予め特定された量の単一カラーの光にだけ悪影響を与えるだけである。この予め特定された量は、受け入れ可能な画質を生成するように決定される。サブフレーム推移は、カラーホイールのスポーク状態の開始と実施的に同時に開始される。サブフレーム推移状態は、スポーク状態よりも長いので、サブフレーム推移状態の一部分は、スポーク状態直後のカラー状態において発生する。
【００４３】
百分率が特定のしきい値よりも大きい場合（ブロック６３０）、サブフレーム推移は、図４ａに示されるように、それがスポーク時間および２つのカラー状態にオーバラップするように構成される（ブロック６４０）。そして、イベント６００のシーケンスは、終了する。百分率が特定のしきい値よりも大きいと、サブフレーム推移は、予め特定された量の単一カラーの光を超えて悪い影響を与える。画像劣化を緩和させるため、サブフレーム推移状態は、２つのカラー状態の期間にかけて構成される必要がある。２つのカラー状態にかけての期間設定により画像劣化への影響が低減されるが、サブフレーム推移にあまり長い時間をかけると、まだ顕著な画像劣化がある。すなわち、この時間に２つのカラーにおいて、サブフレーム推移は、スポーク状態直前のカラー状態内のある点で開始される。サブフレーム推移状態は、スポーク状態直前のカラー状態とスポーク状態自体の両方において生ずることになる。サブフレーム推移状態の開始時間は、スポーク状態が終了したときに、サブフレーム推移状態がまだ発生している時点に選択される。したがって、サブフレーム推移状態は、スポーク状態直後のカラー状態においても生ずる。
【００４４】
図７を参照する。ここには、本発明の好適な実施例にかかる表示システムの単一フレームにおける表示に光を配分する際に用いられるアルゴリズム７００が示されている。本発明の好適な実施例によれば、アルゴリズム７００は、表示システムのシーケンス・コントローラにおいて実行される。そのシーケンス・コントローラは、表示装置のディスプレイに画像を表示するために使用されるデータ移動および操作命令に加えて、光命令および光変調器命令を発生させる役割を担っている。代替として、アルゴリズム７００を実行するため、コントローラ、汎用処理装置、専用処理装置、カスタム設計の集積回路などを使用しても良い。
【００４５】
シーケンス・コントローラは、最初に、単一の光変調器によって単一フレーム内で表示される光を取り込み（ブロック７０２）、表示される光が単一フレームで表示可能な最小量の光よりも大きいか、または実質的に等しいかどうかを決定する（ブロック７０５）。光が単一フレーム内での最小の表示可能な量よりも高い強度を持っている場合には、単一フレームのサブフレームに均等に（または実質的に均等に）光を配分することができる。その後、シーケンス・コントローラは、光をサブフレームの数によって分ける（ブロック７１０）。例えば、表示される光の量が９９単位の場合、４つのサブフレームに対して最初の３つのサブフレームでは、各表示２５単位の光を４番目のサブフレームでは２４単位の光が表示できる。各サブフレームにかけての光の分割に続いて、分割した光値がそれらのサブフレームに分配される（ブロック７１５）。これは、単一フレーム期間中に表示される異なる光値を表示メモリに記憶することによって行われる。表示メモリは、個別の光変調器に基づいて形成される。
【００４６】
光が単一フレーム内での最小の表示可能な量よりも低い強度を持っている場合には（ブロック７０５）、多数のサブフレームに光を配分することはできない。そのときは、その光を単一のサブフレームで表示する必要がある（ブロック７２０）。これは、単一のサブフレームと関連する表示メモリにその光値を記憶し、他のサブフレームの表示メモリにはゼロの光値を記憶することによって行われる。代替として、光をさらに分配しても良い。光が単一のサブフレーム内での最小の表示可能な量よりも小さいか、または実質的に等しい強度を持っているかどうかを決定するため、２番目のチェックが行われる（図示せず）。光が単一のサブフレーム内での最小の表示可能な量よりも小さいか、または実質的に等しい強度を持っている場合には、光は単一のサブフレームに割り当てられる。光が単一のサブフレーム内での最小の表示可能な量よりも大きい強度を持っている場合には、単一のサブフレーム内での最小の表示可能な量に制限された配分で、光は、フレーム内のサブフレーム全体に配分される。例えば、表示される光は、９単位の強度で表示可能な光の最小量が４単位である場合には、４つのサブフレームに対して光が以下のようにして配分される。サブフレーム１は、４単位を、サブフレーム２は、５単位を、サブフレーム３とサブフレーム４は、０単位を表示する。光を投影する時点で、表示メモリの内容が取り込まれ、表示メモリの内容に基づいて個別の光変調器が特定の値に設定される。
【００４７】
図８を参照する。ここには、本発明の好適な実施例にかかる、配光によって画質を改善する表示システム８００の一例が示されている。表示システム８００は、ＵＨＰアークランプ、１以上のＬＥＤ、レーザなどから構成される光源８１０によって与えられる光を変調するための、デジタル・マイクロ・ミラー素子（ＤＭＤ）などの空間光変調器（ＳＬＭ）８０５を使用する。ＳＬＭ８０５から反射される光は、表示画面８１５に表示される。シーケンス・コントローラ８２０は、ＳＬＭ８０５、光源８１０およびメモリ８２５の動作を制御する。メモリ８２５は、ＳＬＭ８０５に与えられる（表示システムによって表示されるべき画像などの）画像データをバッファする。画像データは、ＳＬＭ内においてＤＭＤのマイクロ・ミラーなど光変調器の状態を設定するために使用される。
【００４８】
シーケンス・コントローラ８２０は、ちらつき、非平滑画像などの望ましくない視覚効果を低減するため、単一フレーム内のサブフレームに単一フレーム期間内に表示されるべき光を分配するために使用される配光器８２２を有する。配光器８２２は、メモリ８２５から表示される画像の画像データを取り込み、ＳＬＭ８０５の光変調器のそれぞれに対して単一フレーム内で表示される光量を決定する。表示される光に基づいて、配光器８２２は、単一フレームのサブフレームのそれぞれに光を均等に（または比較的均等に）配分しようとする。配光器８２２は、アルゴリズム７００（図７）などの配光アルゴリズムのソフトウエア手段である。代替として、配光器８２２は、ハードウエアやファームウエアで実現可能である。さらにまた、配光器８２２は、シーケンス・コントローラ８２０とメモリ８２５の間に接続され、シーケンス・コントローラ８２０の外部に分離されて設けられた集積回路として実現可能である。各フレームに対して、配光器８２２は、ＳＬＭ８０５内の各光変調器に対して各成分カラー（典型的には、赤、緑および青）の光の分配を行う。
【００４９】
本発明に関係する技術専門家は、特許請求の範囲に記載された本願発明を逸脱しない限り、ここに記載された実施例に対して様々な付加、削除、代替および他の変形を行い、しかも別の実施例を実施することができることを理解する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１ａ】光変調器アレーとアレーの実効解像度を増すため光変調器アレーを移動動作させた結果を示す図である。
【図１ｂ】光変調器アレーとアレーの実効解像度を増すため光変調器アレーを移動動作させた結果を示す図である。
【図２ａ】本発明の好適な実施例にかかる異なる光学レンズ移動周波数に対するカラーフィルタ・タイミングとフレームに関連する光学レンズ位置を示す図である。
【図２ｂ】本発明の好適な実施例にかかる異なる光学レンズ移動周波数に対するカラーフィルタ・タイミングとフレームに関連する光学レンズ位置を示す図である。
【図３】本発明の好適な実施例にかかるカラーホイールの図である。
【図４ａ】本発明の好適な実施例にかかる光学レンズ推移時間の表示システムの画質に与える影響を低減する技術を示す図である。
【図４ｂ】本発明の好適な実施例にかかる光学レンズ推移時間の表示システムの画質に与える影響を低減する技術を示す図である。
【図４ｃ】本発明の好適な実施例にかかる光学レンズ推移時間の表示システムの画質に与える影響を低減する技術を示す図である。
【図５ａ】本発明の好適な実施例にかかる単一のフレーム期間において起こり得る配光を説明する図である。
【図５ｂ】本発明の好適な実施例にかかる単一のフレーム期間において起こり得る配光を説明する図である。
【図５ｃ】本発明の好適な実施例にかかる単一のフレーム期間において起こり得る配光を説明する図である。
【図６】本発明の好適な実施例にかかる表示システムでの光学レンズ推移期間実施時のイベント・シーケンスの図である。
【図７】本発明の好適な実施例にかかる表示システムの単一フレームにおける表示に光を配分する際に用いられるアルゴリズムの図である。
【図８】本発明の好適な実施例にかかる表示システムの図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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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４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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