(57)【要約】  電力消費を低減した１つ以上の光源と任意の走査能力を備える投影システムが開示される。コントローラーは画像データを処理して光源制御信号およびピクセル画面制御信号を発生させ、それらを統合することにより画像を生成する。特定のフレーム用に、光源からの光出力をピクセル画面中の最も明るいピクセルに合わせることにより、電力消費は低減される。画像フレームに対応する最大レベルにだけ合致する強度または持続時間に光出力レベルを設定することにより、光源出力を最大レベルまたは最大持続時間に設定した実施形態と比較して、電力消費が低減される。ＬＣＤ画面などのピクセル画面は最も明るいピクセルに対応するピクセル領域を透明に設定し、ピクセル画面上の明るさの少ない他のピクセルは適切なレベルにまで低減させた透明性に設定される。
2011522280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像ピクセルを含む投影された画像を生成する方法であって、各色について、
画像データを受信および処理して、ピクセルマトリックス制御データおよび光源制御データを生成するステップと、
前記光源制御データを１つ以上の光源に供給し、フレーム毎に前記光源の出力強度を選択的に制御するステップと、
前記ピクセルマトリックス制御データを１つ以上のピクセルマトリックスへ供給し、フレーム毎に前記１つ以上のピクセルマトリックスのピクセルの不透明性を選択的に制御するステップとを含み、
特定のフレームについて、振幅またはパルス幅変調またはその両方の手段で、最高の色強度を持つ前記画像ピクセルに望ましい色強度を与えるレベルに、前記１つ以上の光源のうちの１つの出力強度を設定し、前記ピクセルマトリックス中の対応するピクセルを、それを通過する光強度が低減することのないように設定する、方法。
【請求項２】
前記ピクセルマトリックスは、ＬＣＤ／ＬＣｏＳ／ＤＬＰ画面またはピクセル毎に光をフィルタリングする他の手段を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ピクセルマトリックスは、画像を構成するのよりも少ないピクセルを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記画像データを受信および処理するステップはコントローラーにより実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記ピクセルマトリックスの中の少なくとも１つのピクセルが透明になるように制御される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１つ以上の光源から光エネルギーを出力して画像を作成するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
１つ以上の光源および１つ以上のピクセル画面を制御して画像フレームを生成する方法であって、
画像データを受け取るステップであり、前記画像データは投影される画像に対応しており、前記画像フレーム内で、１つ以上のピクセルが前記画像フレームのために最高の光強度を有しているステップと、
前記画像データを処理して、前記画像フレーム内の１つ以上のピクセルのうち、いずれが最高の光強度を有しているかを、前記フレームのために決定するステップと、
１つ以上のピクセル画面制御信号を発生させて、前記ピクセル画面の１つ以上のピクセルのために透明性のレベルを設定するステップであり、最高の光強度を有する１つ以上のピクセルを透明に設定するステップと、
前記画像フレームのために最高の光強度を生成するのに必要な光信号電力レベルを決定するステップと、
前記最高の光強度を生成するのに必要な光信号電力レベルに基づいて、１つ以上の光源制御信号を発生させるステップと、
前記１つ以上のピクセル画面制御信号を前記ピクセル画面に出力するステップと、
前記１つ以上の光源制御信号を前記１つ以上の光源に出力するステップとを含む方法。
【請求項８】
前記１つ以上の光源は１つ以上のレーザーを含んでいる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記１つ以上のピクセル画面は個別に制御可能なピクセル領域を有する１つ以上のＬＣＤ画面を含み、前記ピクセル領域は、一般的に透明な状態と一般的に不透明な状態との間で制御可能である、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記１つ以上のピクセル画面制御信号は、最高未満の光強度を有する前記画像フレーム内のピクセルに対応するピクセル画像を対応するレベルの透明性に制御して、適切な光量を通過させる、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記１つ以上の光源は、前記画像フレームのために、最高光強度に対応する強度を有する光を出力する、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記１つ以上の光源制御信号は、前記１つ以上の光源が発生する光の強度を制御する、
請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
投影システムであって、
１つ以上の光源制御信号によって決定される強度で光出力を生成するように構成された１つ以上の光源と、
１つ以上のピクセル画面制御信号に基づいて種々のレベルの透明性へ制御可能な、１つ以上のピクセル領域を有する１つ以上のピクセル画面と、
コントローラーであり、画像データを受け取るように構成されている１つ以上の入力と、前記画像データを処理して、前記光源制御信号および前記ピクセル画面制御信号を生成するように構成されているプロセッサーと、で構成されるコントローラーと、
前記１つ以上の光源制御信号を前記１つ以上の光源へ出力し、前記１つ以上のピクセル画面制御信号を前記１つ以上のピクセル画面へ出力するように構成されている、１つ以上の出力とを含み、
電源消費を低減させるため、前記光出力は、フレーム毎に、特定のフレームの最高光強度に合致する強度または持続時間を有する、投影システム。
【請求項１４】
前記１つ以上の光源は赤光源、緑光源および青光源を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記１つ以上の光源は１つ以上のレーザーを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
光を焦点に集めて画像を形成する１つ以上の鏡およびレンズを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
あるフレームに関して、最高の光強度を有する画像のピクセルに対応するピクセル画面中のピクセルを透明に設定することにより、前記１つ以上の光源が発生する光が前記ピクセル画面中の対応するピクセルを通過できるようにする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記ピクセル画面は、形成される画像よりも少ないピクセルを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
画像の投影を制御するための投影システム・コントローラーであって、前記画像は２つ以上のピクセルを含み、
画像データを受け取るように構成された入力と、
１つ以上の光源制御信号を出力するように構成された光源制御信号出力と、
１つ以上のピクセルマトリックス制御信号を出力するように構成されたピクセルマトリックス制御信号出力と、
前記１つ以上の光源からの光強度出力、光出力持続時間またはその両方を、前記画像中の１つ以上の最も明るいピクセルのいずれか１つの光強度に合わせることにより、画像データを処理して前記１つ以上のピクセルマトリックス制御信号を発生させ、それを前記１つ以上の光源制御信号と同期化させ、１つ以上の光源の電力消費を低減させるように構成されたプロセッサーとを有するコントローラー。
【請求項２０】
前記コントローラーは、機械読み取り可能なコードを実行するように構成されているマイクロプロセッサーを含む、請求項１９に記載のコントローラー。
【請求項２１】
前記光源制御信号出力を受け取り、出力信号を発生させて光源を駆動するように構成された駆動装置を更に含む、請求項１９に記載のコントローラー。
【請求項２２】
前記ピクセルマトリックス制御信号は、ＬＣＤ画面の１つ以上のピクセルの透明性レベルを、種々のレベルの透明性および不透明性に制御する、請求項１９に記載のコントローラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（優先権主張）
本出願は、携帯用投影システムにおける電力損と題される２００８年３月３１日に出願された米国特許仮出願第６１／０７２，４４６号、およびスキャニング装置を備えた携帯用投影システムにおける電力損と題される２００８年９月３日に出願された米国特許仮出願第６１／１９０，９７８号の優先権と利益を主張する。
【０００２】
本発明は、投影システムに関するものであり、特に、投影システムの電力消費を低減させる方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
投影ベースの表示システムは、１人以上の人が見る大型画面上に画像を投影する方法として、広範に使用されている人気の高い方法である。投影システムは、当該投影システムと比較して、大型画像サイズ、携帯性およびコストなどの面を含め、密閉システムと比べて数多くの利点を有している。しかし、現在の投影システムには改善の余地がある。かかる改善の１つは、電力消費の低減である。
【０００４】
走査投影システムでは、画像をピクセル毎に赤、緑および青の光源を起動する手段によって生成し、次に１つまたは複数のＭＥＭＳミラーによってその投影画像全体を走査する。
【０００５】
ＬＣＤ／ＬＣｏＳ携帯用投影機システムなどの他の投影システムでは、光は３つの光源すなわち赤、緑および青の光源（レーザー、ＬＥＤまたは他の光源）によって供給される。光源は単一のＬＥＤである場合もあるし、異なる色がカラーホイールまたは類似の方法によって得られる場合もある。画像は、かかる光源をフルパワーまで起動し、次にその結果得られる光をＬＣＤ／ＬＣｏＳ画面またはＤＬＰエンジン上、およびそれを通して輝かせることにより生成する。ＬＣＤ／ＬＣｏＳは、ピクセルのマトリックスとして構成され、各ピクセルは、光に対して透明、不透明またはあるレベルの不透明さにすることができる。投影される画像は、光源から出てＬＣＤ／ＬＣｏＳを通過する光の量を（各ピクセル毎に選択的に）制御することにより作成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の投影システムの１つの欠点は、時間が経つと、あるいは異なる温度では、ホワイトバランス行動、色忠実度および画質に影響を与える、光源の異なる経時変化率または異なる温度の故に、投影システムが種々の光源間で不統一な強度を示す場合があることである。従来のシステムでは、かかる不統一性に対処するため、オープンループまたはルックアップ表の方法を採用する場合がある。
【０００７】
現在、オープンループ方法が一般的に使用されている。オープンループ構成では、光源制御のためのフィードバック機構は存在しない。この方法の欠点は、システムを工場で組み立てる際に、ホワイトバランスとコントラストが特定の温度に調整されることである。しかし、光源の行動は温度によって異なる可能性が高いので、温度が変化すると、ホワイトバランスとコントラストが最適値から外れ、その結果、画質が低下する。光源の経時変化も生じ、３つの異なる光源毎にそれが異なる場合があるので、好ましくない影響が同様に画質に及ぼされる。これらのシステムでは、一般的に、１揃えの扇風機、ヒートシンクおよび／またはＴＥクーラーを用いて操作温度を一定に保ち、かかる影響を最小化しようと試みられるが、初期の（冷たい）条件はウォームアップの時間を必要とするし、ＴＥクーラーおよび扇風機は追加電力を消費する。かかる２つの欠点および画質の低下が、この解決方法をあまり魅力のないものにしている。
【０００８】
別の選択方法は、ルックアップ表を作成しそれを活用することである。ルックアップ表の方法では、システムには温度センサーが存在し、光源毎のルックアップ表がシステムのＥＥＰＲＯＭに記憶される。ロジックまたはマイクロコントローラーが温度を読み取り、光源の好ましい光強度用の適切な電流を光源駆動装置にプログラムする。ここで注意しなければならないのは、今日のシステムでは光源はフルパワーの状態にあるので、あらゆる光源に、１揃えのルックアップ表が必要になることである。本発明の一環として以下に提案されているような複数の電力レベルが光源に使用される場合、複数のルックアップ表が必要になり、ＥＥＰＲＯＭの要求量も光源の好ましい電力レベルに応じて比例的に増大する。この方法の主な欠点は、光源の特性が製造販売業者毎に大きく異なっており、同じ製造販売元が提供する光源であっても、それらの光源が異なるバッチ由来であれば、光源毎に大きく異なることである。ルックアップ表は光源毎および異なる温度毎に作成しなければならないので、この方法は製造面での大きな負担となる。これは（装置のコストおよび製造試験の時間の観点から）ひどい時間の浪費であると同時に高価な方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以下の開示は、投影画像を生成するのと同時に、時間の経過および温度の変化に対して電力消費を低減し、画質を維持する方法および装置を提供する。
【００１０】
従来技術の欠点を克服し、追加の利点を提供するため、電力消費を低減する投影システムおよび操作方法が開示される。本明細書に記載されるように、１つの実施形態では、複数の画像ピクセルを含む投影された画像を生成する方法であって、各色について、画像データを受信および処理して、ピクセルマトリックス制御データおよび光源制御データを生成する方法が提供される。この方法の一部は、光源制御データを１つ以上の光源に供給し、フレーム毎に光源の出力強度を選択的に制御するステップである。次に、ピクセルマトリックス制御データを１つ以上のピクセルマトリックスへ供給し、フレーム毎に１つ以上のピクセルマトリックスのピクセルの不透明性を選択的に制御するステップが含まれる。この方法の一環として、特定のフレームについて、振幅またはパルス幅変調またはその両方の手段で、前記１つ以上の光源のうちの１つの出力強度があるレベルに設定される。次に、このレベルは最高の色強度を持つ前記画像ピクセルに望ましい色強度を与え、ピクセルマトリックスの中の対応するピクセルは、それを通過する光強度が低減することのないように設定される。
【００１１】
１つの実施形態では、ピクセルマトリックスは、ＬＣＤ／ＬＣｏＳ／ＤＬＰ画面またはピクセル毎に光をフィルタリングする他の手段を含む。ピクセルマトリックスは画像を構成するのよりも少ないピクセルを含むことが、ここでは意図されている。更に、ピクセルマトリックスの中の少なくとも１つのピクセルが透明になるように制御される。この方法では、光源は１つ以上の光源から光エネルギーを出力して画像を作成する。
【００１２】
本明細書では、１つ以上の光源および１つ以上のピクセル画面を制御して画像フレームを生成する方法であって、画像データを受信し処理するステップを含む方法も開示される。画像データは投影される画像に対応しており、画像フレーム内で、１つ以上のピクセルが画像フレームのために最高の光強度を有している。この方法は、画像データを処理して、画像フレーム内の１つ以上のピクセルのうち、いずれが最高の光強度を有しているかを、フレームのために決定する。同様に、この方法は、１つ以上のピクセル画面制御信号を発生させて、ピクセル画面の１つ以上のピクセルのために透明性のレベルを設定する。この構成では、最高の光強度を有する１つ以上のピクセルが透明に設定される。次に、この方法は、画像フレームのために最高の光強度を生成するのに必要な光信号電力レベルを決定し、最高の光強度を生成するのに必要な光信号電力レベルに基づいて、１つ以上の光源制御信号を発生させる。その後、この方法は、１つ以上のピクセル画面制御信号をピクセル画面に出力し、１つ以上の光源制御信号を１つ以上の光源に出力する。
【００１３】
１つの実施形態では、１つ以上の光源は１つ以上のレーザーを含んでいる。更に、１つ以上のピクセル画面は個別に制御可能なピクセル領域を有する１つ以上のＬＣＤ画面を含み、ピクセル領域は、一般的に透明な状態と一般的に不透明な状態との間で制御可能である。１つ以上のピクセル画面制御信号は、最高未満の光強度を有する画像フレーム内のピクセルに対応するピクセル画像を対応するレベルの透明性に制御して、適切な光量を通過させることが、ここでは意図されている。例えば、１つ以上の光源は、画像フレームのために、最高光強度に対応する強度を有する光を出力する。これは、１つ以上の光源によって発生される光の強度を決定する、１つ以上の光源制御信号に基づいて行われる。
【００１４】
１つ以上の光源制御信号によって決定される強度で光出力を生成するように構成された１つ以上の光源と、１つ以上のピクセル画面制御信号に基づいて種々のレベルの透明性へ制御可能な、１つ以上のピクセル領域を有する１つ以上のピクセル画面とを含む投影システムも開示される。画像データを受け取るように構成されている１つ以上の入力と、画像データを処理して、光源制御信号およびピクセル画面制御信号を生成するように構成されているプロセッサーとで構成されるコントローラーも、このシステムの一部である。１つ以上の出力は、１つ以上の光源制御信号を１つ以上の光源へ出力し、１つ以上のピクセル画面制御信号を１つ以上のピクセル画面へ出力するように構成されている。従って、電源消費を低減させるため、光出力は、フレーム毎に、特定のフレームの最高光強度に合致する強度または持続時間を有する。
【００１５】
１つの実施形態では、１つ以上の光源は赤光源、緑光源および青光源を含む。１つ以上の光源は１つ以上のレーザーを含んでいてもよい。１つの変形では、システムは、光を焦点に集めて画像を形成する１つ以上の鏡およびレンズを更に含む。更に、１つの実施形態では、あるフレームに関して、最高の光強度を有する画像のピクセルに対応するピクセル画面中のピクセルを透明に設定することにより、１つ以上の光源が発生する光がピクセル画面中の対応するピクセルを通過できるようにする。本明細書に記載する場合、１つ以上の光源は１つ以上のレーザーを含んでいてもよい。
【００１６】
更に別の実施形態では、画像の投影を制御するための投影システム・コントローラーが開示される。このシステムでは、コントローラーは、画像データを受け取るように構成された入力と、１つ以上の光源制御信号を出力するように構成された光源制御信号出力とを有する。ピクセルマトリックス制御信号出力は、１つ以上のピクセルマトリックス制御信号を出力するように構成され、プロセッサーは、画像データを処理して前記１つ以上のピクセルマトリックス制御信号を発生させ、それを１つ以上の光源制御信号と同期化させ、１つ以上の光源の電力消費を低減させるように構成され、提供されている。これは、１つ以上の光源からの光強度出力、光出力持続時間またはその両方を、画像中の１つ以上の最も明るいピクセルのいずれか１つの光強度に合わせることにより行われる。
【００１７】
１つの実施形態では、コントローラーは、機械読み取り可能なコードを実行するように構成されているマイクロプロセッサーを含む。このシステムは、光源制御信号出力を受け取り、出力信号を発生させて光源を駆動するように構成された駆動装置を含んでもよい。１つの構成では、ピクセルマトリックス制御信号は、ＬＣＤ画面の１つ以上のピクセルの透明性レベルを、種々のレベルの透明性および不透明性に制御する。
【００１８】
本発明の他のシステム、方法、特徴および利点は、以下の図面および詳細な説明を調べれば、当業者には明白であろう。かかる追加のシステム、方法、特徴および利点の全てが本明細書に含まれ、本発明の範囲内であり、添付の特許請求の範囲によって保護されていることが、ここでは意図されている。
【００１９】
図面の構成部分は必ずしも一定の比例に応じて図示されているのではなく、本発明の原理を説明するため、ある部分が強調されている。図中では、対応する構成部分には全ての図面で同じ符号が用いられている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】例示的な使用環境、光源、およびピクセルマトリックスコントローラーを示したブロック図である。
【図１Ｂ】例示的な使用環境、光源、およびピクセルマトリックスコントローラーを示したブロック図である。
【図２】光信号電力と光源電流消費の関係を示すプロットである。
【図３Ａ】従来の方法、振幅変調、パルス幅変調および負荷サイクル変調によって生成された光出力強度および持続時間のプロットを示す。
【図３Ｂ】従来の方法、振幅変調、パルス幅変調および負荷サイクル変調によって生成された光出力強度および持続時間のプロットを示す。
【図３Ｃ】従来の方法、振幅変調、パルス幅変調および負荷サイクル変調によって生成された光出力強度および持続時間のプロットを示す。
【図３Ｄ】従来の方法、振幅変調、パルス幅変調および負荷サイクル変調によって生成された光出力強度および持続時間のプロットを示す。
【図４】温度または経時変化の増大に関連した、光信号電力と光源電流の関係を示すプロットである。
【図５】本技術革新によるディジタル実施の例示的な実施形態を示すブロック図である。
【図６】電力制御ループの可能な実施を示す。
【図７】本技術革新によるアナログ実施の例示的な実施形態を示すブロック図である。
【図８】Ｐｕｌｓｅ＿ｗｉｄｔｈ、Ｐｏｗｅｒ＿ｔａｒｇｅｔおよびＧａｉｎ＿ｓｅｔの電力レベルマッピングのための、種々の例示的な好ましい電力レベルを示す表である。
【図９Ａ】全画像ピクセルセットのサブセットであるＬＣＤマトリックスを備えた走査システムの例示的な実施形態を示す。
【図９Ｂ】ＬＣＤマトリックスの例示的な実施形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１Ａおよび１Ｂに例示される環境では、光１０４が３つの光源１０８、例えば赤光源、緑光源および青光源などによって提供される投影システムが開示される。別の実施形態では、別の数の光源が利用されてもよい。光源１０８にはレーザー、ＬＥＤ，あるいは他の光源を含んでもよい。光源の出力は光システム１３６に供給される。この実施形態では、光システム１３６は１つ以上のレンズまたは鏡、あるいはその両方を含んでもよい。光システム１３６は光をピクセルマトリックス１２０に向ける、あるいは集中させる。光システム１３６は受動的でも能動的でもよい。画像１１２は、これらの色をピクセルマトリックス１２０上で輝かせ、フィルタリングすることにより作成される。１つの実施形態では、ピクセルマトリックス１２０はＬＣＤ／ＬＣｏＳシステムである。別の実施形態では、それはＤＬＰエンジンであってもよい。ピクセルマトリックス１２０はピクセル１２４のマトリックスであり、各ピクセルは光に対して透明、不透明、あるいは透明と不透明の間のあるレベルの不透明性に作成することができる。投影された画像１１２は、光源１０８からの光を（ピクセル毎に選択的に）輝かせたりブロックしたりして作成する。その結果得られる画像１１２は、表示画面１１６上に投影してもよい。いくつかの実施形態では、（例えば、色毎に）複数のピクセルマトリックス（ＬＣＤ／ＬＣｏＳ画面）を用いてもよい。
【００２２】
コントローラー１３０は制御信号または低電力出力を１つ以上の駆動装置１３４に供給する。１つ以上の駆動装置１３４は、光源１０８へ動力供給するのに適したレベルにまでコントローラー１３０からの信号を増幅する。コントローラー１３０は、１つ以上の制御信号をかかる装置に供給するため、ピクセルマトリックス１２０にも接続されている。この実施形態では、コントローラー１３０は画像データを受け取るが、他の実施形態では、別のタイプのデータがコントローラーへ送信されることが、ここでは意図されている。１つ以上の制御信号が、異なる期間および／またはフレームで各ピクセルの不透明性を制御するために、ピクセルマトリックス１２０へ送信される。不透明性と言う用語は、ピクセルマトリックス１２０内のピクセル１２４を通過することが許される光量を意味すると定義される。
【００２３】
ピクセルは１００％の光（マトリックス自体内の損失可能性は無視）が透過できるほどに透明であってもよいし、光を全く（または、ほとんど）透過させないほどに不透明であってもよいし、ピクセルマトリックス１２０内の各ピクセル１２４を通過する光量が様々なレベルになるように、あらゆるレベルの不透明性であってもよいことが、ここでは意図されている。
【００２４】
光源１０８へ送られる１つ以上の制御信号が、１つ以上の光源から放射される光の強度、持続時間または他の要因を制御してもよい。ここで注意すべきことは、この実施形態では、全ての光源が同時にオンにはなっていないことである。従って、３つの光源は各々フレームの持続時間の１／３だけオンである。人の眼の反応はとても緩慢なので、色（光源）が連続的にオンになっていても、各フレームはフルカラーであると感じられる。
【００２５】
本明細書に記載されているのと類似の原理を走査システムに適用してもよい。「レーザー投影表示でレーザーを制御可能に変調する方法および装置」と題された特許出願公開第２００８００５５５５７号は、レーザーまたは他の光源、画像を走査する投影システムについて論じており、参照としてその全体を本明細書に援用する。この出版物は、走査タイプの投影システムについて論じている。
【００２６】
図１Ａの上部には２つのピクセルマトリックス１２０Ａと１２０Ｂが例示してあり、いずれも利用可能である。これらのピクセルマトリックスは、光源１０８と画面１１６の間の光路にある。図１Ａの上部に示したピクセルマトリックス１２０は、ピクセル画面の理解を助けるため、９０度回転してある。説明用のこの具体的な実施形態では、目視可能な画像１１２の第１のピクセルに対応するピクセルマトリックス内のピクセル１２４には、「１」と印が付してある。目視可能な画像１１２の第２のピクセルに対応するピクセルには、「２」と印が付してある。この実施形態では、ピクセルマトリックス１２０Ａは目視可能な画像の各ピクセルに３つのピクセル１２４を有していることが、理解できるであろう。この実施形態では、各ピクセル１２４は赤、緑、青などの光源色に割り当てられており、従ってその光源が光を放射している間、制御される。他の期間は、光が通過するのを妨げるため、不透明にしておいてもよい。
【００２７】
１つの実施形態では、ピクセルマトリックス１２０Ｂに示すように、ピクセルマトリックス１２０上のピクセルと画像１１２のピクセルの間には、１対１の対応関係が存在する。各ピクセル１２４は、フレームの各期間、別個に制御される。例えば、フレーム時間が３つの時間ウインドウに分けられ、１つのウインドウが赤、緑、青の各々に割り当てられる場合、各ピクセル１２４の不透明さは、３つの時間ウインドウの各々で、そのフレームのそのピクセルの強度および色次第で異なる可能性が高い。従って、各ピクセル１２４の不透明さは、各色の所望の光量が通過できるように、そのフレームの期間、制御される。眼は、この光をブレンドし、所望の色を実際に作り出す傾向にある。本出願の特許請求の範囲から逸脱しない範囲で、光がピクセルマトリックス１２０を選択的に通過できる他の方法を開発してもよいことが、ここでは意図されている。
【００２８】
図１Ｂは、光源およびピクセルマトリックスコントローラーの代替の実施形態を例示している。しかし、これは可能な使用環境の一例にすぎない。この実施形態では、ビデオプロセッサー１５０が、画像を形成するのに使用される画像データを生成、処理、または受信する。ビデオプロセッサー１５０は、図示されている光源駆動装置１５４に画像データを出力する。この実施形態では、電力レベル情報を含む通信インターフェースを通して、移転が行われる。光源駆動装置１５４は、（以下に詳細に説明される）光検知器１６６からもフィードバック入力を受け取る。
【００２９】
光源駆動装置１５４は、図示されている光源１５８に駆動信号を出力する。この実施形態では、赤、緑および青の３つの光源が存在する。他の実施形態では、光源の数はそれより多くても少なくてもよい。光源１５８は光出力を生成し、図示されるように、光出力は１つ以上の鏡１６２に送られるか、あるいはレンズまたはビーム成形装置に直接送信される。
【００３０】
レンズまたはビーム形成装置は、ＬＣＤ１７４または他の光強度制御ユニットを通して鏡１６２からの光を焦点に集める。ＬＣＤ１７４を通過した光は、画像１７８を形成する前に、追加のレンズまたはビーム成形機１７０を通過してもよい。
【００３１】
レンズまたはビーム成形機１７０は光の一部を光検出器１６６へ向けてもよいことが、ここでは意図されている。光検出器１６６は光エネルギーを電気信号に変換して、図示されている光源駆動装置１５４またはビデオプロセッサーに閉ループフィードバックを提供する。
【００３２】
投影機は携帯できるので、電力効率を改善するため、でき得る限りの技術を利用するのが重要であるかもしれない。本出願の開示は、光源および／またはシステム全体の電力効率を大幅に改善するための技術を詳細に記載する。電源を最高強度に維持する代わりに、フレーム毎に電源の光強度出力を調整するのが、本出願の基本的な考えである。特定のフレームに関して、最大要求されるその色の明るさに対応するように光源の電流を増減することにより、これは達成できる。各光源の色がこの方法で増減または調整される。
【００３３】
図２に示されるように、光電力出力は入力電流の関数である。光電力出力は縦軸２０４で示され、光源への電流入力は横軸２０８で示される。光電力出力を低減することにより、光源の電力消費が削減される。従って、電力消費を削減する１つの方法は、光源からの光出力の光強度を低減することである。更に、電源の電圧低下は、他の入力電流についても大体一定に保たれる。従って、光電力出力を低減させることにより、光源の電流消費は削減され、その結果、電力損も削減される。従って、光出力強度をレベルＰ２からＰ１に低減することにより、電流入力も同様にＩ２からＩ１へ低減することができる。その結果、電力消費が削減される。
【００３４】
更に、フレームの一部に関して電源を完全にオフにする場合もあるので、その程度に応じて、電源の使用は更に低減される。これは、低電力消費モードの間でさえ、半導体レーザーやＬＥＤなどの電源には閾値電流（Ｉｔｈ）とも呼ばれるターンオン電流が流れているからである。電源をオフにすることにより、閾値電流に起因する電力消費が回避される。従って、Ｉｔｈは排除できる。ここで注目すべき点は、（図２に示されているのとは異なる伝送特性を有している場合がある）どのような光発生システムでも、光の出力電圧は必ず入力電圧の関数であり、転換効率は１未満（通常１よりもはるかに小さい）である。本発明はどのような光源にも応用できる。更に、電源の如何を問わず、光電力の節減は更に大きな電力節減につながる。
【００３５】
電力消費を削減するため、光源からの光の強度または起動持続時間（パルス幅）、あるいはその両方が低減される。その結果、フレーム毎に光強度を最大に設定している従来の実施形態と比較して、電力消費が削減される。
【００３６】
電源の強度を調整する際に、ピクセルマトリックス１２０の各ピクセルの透明レベルも調整される。例えば、フレーム中のあるピクセルが特定の強度で、光源がフルパワーの場合、ピクセルマトリックスのピクセル透明性は、逆比例関係、またはフルスケールで使用される光強度関連の他の逆比例関係に従って増減する。
【００３７】
図３Ａ−３Ｄは光信号強度または光強度出力のプロットを例示している。本明細書で説明される場合、各色はフレーム毎に時間の一部だけオンである。図３Ａは電源が全期間オンである従来のシステムを例示しており、節電モードは振幅変調による解決手段およびパルス幅による解決手段を有している。図３Ａは、ＬＣＤまたは他の画面に示される光強度に関する従来の方法を例示している。この２つの例のプロットで観察できるように、光強度はフレームの持続時間中（すなわちフレームの各色の部分）ずっと最大である。従って、電力は最大定格で消費される。
【００３８】
図３Ｂのプロットは、光の振幅変調を例示したものである。この実施例のプロットでは、光強度は、対応する時間分だけ画面領域が必要とする最大強度に設定される。従って、電源による光出力の強度は、色毎にそのピクセルのその色に関する最大強度に設定される。故に、従来技術とは異なり、電源は全期間にわたって最大レベルで電力供給されるわけではない。
【００３９】
図３Ｃのプロットは、光のパルス幅変調を例示したものである。この実施例のプロットでは、光パルス持続時間は、かかるフレームについて、対応する時間分だけ画面領域が必要とする持続時間に設定される。従って、電源による光出力の持続時間は、フレーム中の画面領域を通過した後の色について、その特定の色の明るさを確立できる持続時間に設定される。故に、従来技術とは異なり、電源は全フレーム色周期にわたって最大レベルで電力供給されるわけではない。
【００４０】
図３Ｂに示されるように、電源の振幅変調を用いた１つの実施形態では、各電源の色強度（光度）は、そのフレーム内で最大色強度を有するピクセルの色「強度」以上である。眼の反応時間は限定されている（眼は光用のローパスフィルタとして効果的に機能する）ので、色強度の低減は、光強度を低減させることにより、あるいはフレーム持続時間より短い時間だけ電源をオンにし、マトリックス画面の対応するピクセルの不透明性を低減させることにより達成できる。
【００４１】
１つの実施形態では、ピクセルのフレームを色毎に解析して、その色の最大強度（明るさ）を持ったピクセル、および要求される光源出力レベルとの関係でその強度がどのレベルにあるかが決定される。次に特定されたピクセルを透明な状態（すなわち不透明性が全くない状態）に設定し、光源をその光出力電源レベルに設定する。その結果、光源出力レベルは、そのフレームのその色に関して可能な限り最低の光出力レベルに設定される。これは電流消費の削減につながり、光源の耐用年数の長期化も可能である。この方法は、コントラスト比の改善と言う追加利点も提供するかもしれない。
【００４２】
画像フレーム中で、以前に特定したピクセルよりも光強度が低い他のピクセルの各々に関しては、ピクセルマトリックス中のピクセルの不透明性を増大させ、画像中のそのピクセルに関して、ピクセルマトリックス全体の光強度を低下させる。特定の色部分を有しないピクセルに関しては、ピクセルマトリックス中のピクセルを不透明に設定し、その色がピクセルマトリックスを全く通過しないようにする。
【００４３】
更に、上述した如く、ピクセルマトリックス中のピクセルの不透明性に関連して、光源の振幅を変調する代わりに、光のパルスの持続時間を短くすることも、ここでは意図されている。これは図３Ｃとの関係で上述されている。電源は特定の色各々について短い時間オンになっているので、この方法も電力消費を削減できる。上述したとおり、特定の色に関して最大の色強度を有する画像ピクセルが特定され、電源の持続時間がそのレベルの光強度を提供するように設定されることも、ここでは意図されている。ピクセルマトリックス中の対応するピクセルは、透明になるように、すなわち光の最大強度が通過するように制御される。画像中の他のピクセルに関しては、その画像ピクセルのその色強度に対応するように、ピクセルマトリックス中のピクセルの不透明性を増大させる。この方法は、電源（レーザー、ＬＥＤ、その他の電源）が完全にオフになっている時間、閾値電流に対応する電力を節約できると言う追加の利点をもたらす。
【００４４】
図３Ｄは、パルス幅変調の変形に関する光出力を例示する。この例示の変調技術においては、各色についてパルスの負荷サイクルを調整することにより、光源電力消費が削減される。パルスは最大強度に設定されているが、そのフレームの最大光強度に合致するように、パルスの負荷サイクルが調整される。この方法は、光源がオンになっている時間を短縮し、閾値電流消費を少なくすることにより、電力消費を削減する。更に、マスタークロック変動への感度が低いことも、この変調技術の利点である。この変調技術は、作成された画像中のアーチファクトを除去または低減する場合もある。
【００４５】
色強度の選択の面でより良い解決方法を見出しながら、同時に節電も実現するという意味で、ピクセル不透明性の制御に関連して、３つの方法（すなわち振幅変調およびパルス幅変調）を組み合わせることも可能であることが、ここでは意図されている。
【００４６】
別の方法は、ある形態の閉ループ電力制御を利用し、赤、緑および青の光源からの電力に比例したフィードバックを光検出器または光検出器アレイが提供できるようにすることである。出力レベルに関する情報を提供できるように、信号はディジタル化してもよい。コントローラーは、それに従って、光源の電流ゲイン設定を調整できる。あるいは、平均電力のフィードバックおよび制御を提供するために、フレームよりも長い時間にわたって信号を統合してもよい。しかし、これらの制御方法には長い統合時間またはフィードバック時間が必要なので、この方法では、フレーム毎に出力を効果的に制御できない場合がある。
【００４７】
このアイデアの１つの利点は節電であるが、他にも利点が存在する。通常の映画または表示画像では、平均色強度は約４０％である。従って、パルス幅変調または光強度（振幅）変調によるフレーム毎の光源色「変調」が使用された場合、理想的には、電力損を最高６０％節約できるはずである。振幅変調を使用する場合は、光源の有限閾値電流の故に、理論的な節電はわずかに低下するであろう。更に、低電力および／または短時間の操作を行えば、光源の耐用年数が延びるかもしれない。同様に、平均電力を低くして操作するように投影システムを設計できれば、経費節約にもつながるかもしれない。
【００４８】
経時および／または温度の故に生じる画質の不統一性を克服するため、本明細書に開示されている革新技術は、光信号強度フィードバック構造も含んでいる。
【００４９】
初めに、図４は、光源光出力の典型的な増幅特性曲線を電流の関数として示してある。この例示のプロットでは、光出力は縦軸４０４に示してあり、光源の電流は横軸４０８に示してある。このプロットは、装置の行動に及ぼす温度または経時変化の影響を示している。このプロットでは、温度が上昇すると、光源の閾値電流Ｉｔｈが増大し、転換効率（曲線の傾斜）が減少する。同じような影響が光源経時変化としても観察される。
【００５０】
投影システムでは、重要な構成部分の１つは光電力出力である。従って、１つの実施形態では、システムの観点から言って、特定の操作条件（温度および経時変化状態）下で光源が要求する電流よりも、むしろビデオ情報（すなわち、フレームが要求する色の量）だけをビデオプロセッサーが光源駆動装置に通信できるのが理想的である。図４から、同じ光出力電力であっても、電流はかなり異なっているのが明白である。
【００５１】
本革新技術の１つの態様は、光源が放射する電力（光強度）の量をモニターし、その情報を使って電流を適切なレベルに自動的に調整する、モニター光検出器を使用することである。
【００５２】
１つ以上の光源用のモニター光検出器（ＰＤ）は、１つ以上の光源からの光によって照明されるように配置されてもよい。これは背面モニターＰＤまたは光学機器の手段により実現できるので、当業者は過度の実験をすることなく、かかるシステムを構築できるであろう。
【００５３】
ここで注目すべき点は、モニターＰＤの特性は、温度の変化または長期使用の結果（経時変化）によって大して変化しないことであり、光から電流への転換効率は、温度変化および経時変化があっても一定で、予想可能なことである。ＰＤ転換効率の構成部分毎の違いは、最初の生産試験中の単一温度で容易に較正可能である。
【００５４】
図５のブロック図は、可能な解決方法の実施形態を示している。図５はディジタル方式を例示してある。
【００５５】
図５が示すように、アナログフロントエンド５０４はモニターＰＤ（図５には図示しない）から電流値を受け取る。アナログフロントエンド（ＡＦＥ）５０４の前には（あるいはＡＦＥの一部として）、ＴＩＡ（トランスインピーダンス増幅器）、ＶＧＡ（入力を適切に増減させるための可変ゲイン増幅器）、およびエイリアス除去フィルタ（ＡＡＦ）があってもよい。ＡＦＥ５０４の出力は、アナログ信号をＡＤＣ５０８に供給し、そこでデータがディジタル領域に変換される。モジュール５１６を含む自動電力制御ループ（ＡＰＣ）はＰＷＭ発生器５１２が発生する情報を用いて、（どの期間にどの光源がオンであるかによって）ＡＤＣ５０８からのサンプルのうちいずれを考慮すべきかを決定する。ＰＷＭ発生器５１２は、パルス幅信号、および本実施形態でＲｅｄ＿ＯＮ／Ｇｒｅｅｎ＿ＯＮ／Ｂｌｕｅ＿ＯＮによって示される光色オン信号も受け取り、入力する。図示されるように、ＡＰＣモジュール５１６は、電力標的信号およびゲイン設定信号を受け取る。
【００５６】
例えば、ＰＷＭ発生器５１２からの情報が光源はオフであることを示している場合には、ＡＰＣモジュール５１６フィードバックは凍結してもよい。ＡＰＣモジュール５１６はディジタル積算器を含んでいてもよい。ディジタル積算器は、特定のフレームのサンプルと標的値を比較し、適切な増減の後、ＤＡＣ出力用のディジタルコードを調整する。ＤＡＣ出力は、ディジタルコードを電源駆動装置に送られる電流に変換する。ＡＰＣモジュール５１６の出力は、ディジタル／アナログ変換器へ送られ、その出力が光源駆動装置５２４に接続される。周知のように、ディジタル／アナログ変換器はディジタル信号をアナログ方式へ変換する。光源駆動装置５２４は光源を駆動するのに適した電力レベルまで信号を増幅する。この実施形態では、光源駆動装置５２４の出力はレーザー駆動装置へ出力されるが、その他どのような光源を用いても構わない。
【００５７】
図６は、電力制御ループの実施可能性を示している。これは実施可能性の１つに過ぎず、従って、本出願の特許請求の範囲はこの特定の実施形態によって限定されるものではない。この実施形態では、光検知器信号はＡＤＣ６０４へ入力され、ゲイン設定ＤＡＣ６０８から出力される。このＡＰＣモジュール（図５の要素５１６）の実施例は当業者には周知であるので、この実施はこれ以上詳細には説明しない。
【００５８】
図７はアナログ実施を示したもので、標的値はアナログ信号に変換され、標的とモニターＰＤ信号の比較はアナログ比較器およびアナログ積算器によって行われる。この具体的な実施形態では、モニター光検知器からのフィードバック信号はアナログフロントエンド７０４へ送られる。電力標的信号はディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）７０８に入力される一方、パルス幅信号およびＲｅｄ＿ＯＮ／Ｇｒｅｅｎ＿ＯＮ／Ｂｌｕｅ＿ＯＮ信号はＰＷＭ発生器７１２へ供給される。ＡＦＥ７０４の出力は差動増幅器７１６へ送られ、差動増幅器７１６は電力標的のアナログ版もＤＡＣ７０８から受け取る。差動増幅器７１６は、２つの入力間の差を含む増幅信号を出力する。差動増幅器７１６の出力は保持機能を有する積算器へ送られる。古い信号をＰＷＭ発生器７１２から受け取る。積算器７２０の出力は電力電流変換器に接続される。その結果得られる電流信号はプログラム可能電流スケーラー７２８へ出力され、図示されているように、プログラム可能電流スケーラー７２８はゲイン設定信号を含む制御入力を受け取る。電流スケーラー７２８の振幅調整出力は駆動装置７３２に入力される。駆動装置７３２は、１つ以上の光源を駆動するのに適した電力レベルを有する信号を生成し、出力する。図示されているように、ＰＷＭ発生器７１２も駆動装置７３２に入力を供給する。
【００５９】
この実施形態では、アナログ積算器は、フレーム間で情報を保持している（保持機能）のが好ましい。１つの実施形態では、保持時間は約０．１ｋＨｚ（１秒あたり１００フレームのリフレッシュ速度）であってよい。これは適切なアーキテクチャー上の選択と慎重な設計によって達成できることは、当業者には周知である。電流は適切に増減できるので、フロントエンドはディジタル実施の場合と類似である。１つの実施形態では、信号はディジタル領域では変換されないので、ＡＡＦは必要ではない。しかし、信号帯域幅と入力雑音を低減するため、ある程度のフィルタリングが必要な場合もある。
【００６０】
ここで注目すべき点は、全ての実施提案において、３つのチャンネル（１つの色に１つのチャンネル）中の１つだけが示されていることである。完全なシステムは、３つの平行チャンネルまたはシステムを採用して、信号チェーンのいくつかまたは全てのブロックを多重化してもよい。
【００６１】
この実施形態では、Ｐｕｌｓｅ＿ｗｉｄｔｈ、Ｐｏｗｅｒ＿ｔａｒｇｅｔおよびＧａｉｎ＿ｓｅｔは、あらゆる好ましい電力レベルに関して、図８に示すように関連付けられていてもよい。図８は典型的な電力レベルマッピングの表である。これらのパラメーターは、投影機の製造段階で単一の温度で一度だけ較正してもよく、光源の温度変化および経時変化については自動的に修正される。
【００６２】
両方の実施において、電源駆動装置は、パルス幅変調（ＰＷＭ）コントローラーによって供給される情報に基づいて、急速に（いくつかの実施形態では、数十ナノ秒）、光源に送られる電流をゼロに低減するように構成されている。急速な応答時間は、特に時間調整された光出力の場合には、シャープな画像形成および正確な明るさにつながる。
【００６３】
図７に戻って、ＰＷＭコントローラーは、高速クロック（例えば１０ＭＨｚ）およびプログラム可能カウンターを用いて、各光源のオン信号のパルス幅がカウンターが規定するクロックサイクルだけ低減するやり方で実施できる。リフレッシュ速度を１００Ｈｚとすると、フレームの持続時間は１０ｍｓであり、１０ＭＨｚクロック（１００ｎｓ周期）の場合、解像度は１０ｐｐｍ（１００万分の１）である。ＰＷＭの変調、従って光出力の変調を妨げるには、クロックが温度変化および構成部分に対して安定しているのが好ましいことは、明白である。複数の廉価できわめて安定したＭＨｚ範囲のクロックが容易に入手可能（例えば、１９．４４ＭＨｚ水晶発振器）であり、そのようなクロックは既にシステム内に利用されている可能性が高い。
【００６４】
かかる実施形態または環境は、単一のパルスで変調させるよりも、複数のパルス変調技術を使用した方が有利である例である。有利な理由は、不安定な１つのクロックを用いて複数のパルスを発生させるならば、電力がオンのときのクロックサイクルと電力がオフのときのクロックサイクルの比率は一定であり、従って、そのクロックにばらつきがあったとしても負荷サイクルは正確なので、光電力出力も正確だからである。従って、１つの周期内の全サイクル数は十分多いので、最後のサイクルがフレームの停止によって中断されたとしても、平均負荷サイクル、従って電力には重大な影響は及ばないと、想定される。
【００６５】
ＰＷＭ発生器の他の実施では、多段遅延ロックループが利用できる。かかる実施形態では、ループを光源用に周期性のオン信号にロックできる。パルス幅変調は、多段ＤＬＬの異なるタップを実際に光源駆動装置に送られるオン信号として選択することにより達成できる。
【００６６】
Ｒｅｄ＿Ｏｎ、Ｇｒｅｅｎ＿ＯｎおよびＢｌｕｅ＿Ｏｎ信号を用いて外的に信号をパルス幅変調することも、ここでは意図されている。従って、１つの実施形態では、１／３オンタイムを有する通常のＲｅｄ＿Ｏｎ、Ｇｒｅｅｎ＿ＯｎおよびＢｌｕｅ＿Ｏｎがシステムに供給され、次にコントローラーが、光源がオンになっている時間をＰＷＭ発生器ブロックを通してプログラムする。従って、システムは、フレームの色光強度（電力）に従って内的にパルス幅を発生させる。あるいは、システムに供給されるＲｅｄ＿Ｏｎ、Ｇｒｅｅｎ＿ＯｎおよびＢｌｕｅ＿Ｏｎ信号の長さを変化させ、外部のビデオデータを用いてパルス幅を制御する。従って、Ｒｅｄ＿Ｏｎ、Ｇｒｅｅｎ＿ＯｎおよびＢｌｕｅ＿Ｏｎ信号を用いてパルス幅変調を実施し、標的の電力レベルを達成できる。図示されているように一括してパルス幅変調を実行することもできるし、あるいはシステムに供給されるＲｅｄ＿Ｏｎ、Ｇｒｅｅｎ＿ＯｎおよびＢｌｕｅ＿Ｏｎ信号の持続時間を変化させることも可能である。
【００６７】
更に、ＬＣＤマトリックスまたは他のピクセルマスクが、画像の全ピクセル数のサブセットであるマトリックスブロックを含んでよいことも、ここでは意図されている。ＬＣＤマトリックスまたは他の光強度制御フィルタは、ＬＣＤマトリックスを通過した光が経時的に走査鏡を用いて画像を形成できる限り、どのような形態またはアレイを含んでもよい。図９はかかる実施形態を例示している。図９のシステムおよび方法は図１のシステムに類似している。従って、図１のシステムとは異なる部分だけを図９に関して以下に説明する。
【００６８】
図１とは対照的に、図９のＬＣＤマトリックス９００は、画像１１６の全ピクセル数のサブセットを含んでいる。この具体的な実施形態では、ＬＣＤマトリックス９００は画像の横列に対応するように構成されている。ＬＣＤマトリックスの数はいくつでもよいが、この実施形態では、横列のピクセル数と同じ数である。他の実施形態では、ＬＣＤマトリックス９００はどのような形態を含んでいてもよい。例えば、縦のカラム、横列または縦列の一部、ブロック、その他どのような形態またはデザインでもよい。ＬＣＤマトリックス以外の光フィルタを採用してもよいことが、ここでは意図されている。上述したとおり、コントローラー１３０は、ＬＣＤマトリックス９００中のどのピクセルが透明であるか、不透明であるか、あるいは種々のレベルの透明性を与えるかを制御する。図９ＢはＮピクセルのＬＣＤマトリックスの実施形態を例示するものであり、Ｎは横列のピクセル数を示す。
【００６９】
ＬＣＤマトリックス９００と整列状態にあるのが走査鏡９０４であり、走査鏡９０４もコントローラー１３０の出力により位置を制御されている。走査鏡９０４は、ＬＣＤマトリックス９００からの光出力を画面１１６全体に反射し、走査するように制御されている。走査鏡９０４は、ＬＣＤマトリックスからの光出力を制御タイミングに基づいて画面１１６上に選択的に走査する機能を制御できる限り、どのようなタイプの走査反射器を含んでいてもよい。
【００７０】
操作にあたって、光源１０８は光出力を発生させ、光出力はＬＣＤマトリックス９００上に焦点を結ぶ。１つの実施形態では、３つの光源は各々、画像の一箇所にＬＣＤマトリックスを走査する時間の１／３ずつオンになる。電力消費を削減するため、光源には最大強度未満レベルの電力を供給してもよいし、通常の１／３フレーム持続時間という限られた期間だけオンにしてもよい。例えば、光源はＬＣＤマトリックス９００に光を放射し、ＬＣＤマトリックス９００は、ピクセル毎ではあるが一度に横一列全体にわたって光を選択的に濾過し、走査鏡９０４ひいては画面１１６に向かって進む光の強度を低減させる。
【００７１】
上述したとおり、生成される画像の特定のピクセルラインのピクセルを評価し、（全体的または色に基づいて）最高の強度のピクセルを決定する。次に、ＬＣＤマトリックス９００を制御し、ＬＣＤマトリックスの対応するピクセルを透明に設定し、発生させた全ての光を走査鏡９０４に向けて通過させる。その横列の透明な１つ以上のピクセルに所望の明るさを有する画像を生成できる強度に光源が設定されるように、その横列の光強度もこの最高レベルに設定する。画面上に黒があった場合、その黒であるピクセルは、完全に不透明な対応するＬＣＤマトリックスピクセルを有し、従って光はＬＣＤマトリックスを通過できない。ＬＣＤマトリックス９００の他のピクセルに関しては、ＬＣＤマトリックス中のピクセルの透明レベルが制御され、ＬＣＤマトリックスを通過して走査鏡９０４へ向かう光の強度が調整されるが、この操作は１つ以上の最も明るいピクセルの光強度に基づいて行われる。黒っぽい色の画面ピクセルに関しては、ＬＣＤマトリックス中の対応するピクセルの透明性が下げられる。その結果、対応する画面ピクセルが黒っぽい色になる。同様に、明るい色の画面ピクセルに関しては、ＬＣＤマトリックス中の対応するピクセルの透明性が上げられる。その結果、対応する画面ピクセルが明るい色になる。マトリックスの画面もマトリックスに到達する光の色に対応するように制御され、色画像を形成するフレームの間、その画像で種々の色を組み合わせられるようにすることも、ここでは意図されている。本明細書記載の技術革新は、白黒または濃淡諧調の投影システムに使用してもよい。
【００７２】
ＬＣＤマトリックスが画像中の１つの横列のピクセルに対応し、横列毎に走査鏡９０４を通して走査される実施形態では、タイミングは以下のとおりであってもよい。３つの光源を有するシステムでは、各光源は横列走査期間の１／３ずつオンである。フレーム中、走査鏡は画像全体を走査する。一群の光源１０８中の個々の光源は、横列毎に、１／３を画像の横列数で割った期間に等しい期間だけオンになる。あるいは、各光源は、走査鏡が画像の各横列を走査して特定の色の画像を構築する間、つまり次の色に移行する前に、フレームの１／３の持続時間だけオンになってもよい。レーザーはフレームの１／３の持続時間だけオンではあるが、レーザー光の強度は横列毎に変化し得ることが、ここでは意図されている。レーザー電力は、振幅変調、ＰＷＭ、またはこれらの方法の組み合わせで制御可能である。
【００７３】
光は、ＬＣＤマトリックス９００を通過し、ピクセル毎に横一列ずつ選択的に減衰した後、走査鏡９０４に到達する。走査鏡９０４は、横列毎に、光源およびＬＣＤマトリックス９００と同期化しながら、ＬＣＤマトリックスからの光を画面１１６全体にわたって走査し、画像を作成する。同期化および適切な走査を達成するため、コントローラー１３０は、制御信号またはコマンド信号を走査鏡９０４または鏡コントローラー（ここでは、走査鏡の一部とみなされる）および光源に供給する。走査はＬＣＤマトリックスブロック毎に行われ、画面１１６上に画像が形成される。画像データの１フレーム中、操作鏡９０４は画面１１６全体にわたってＬＣＤマトリックス９００からの出力を走査し、画像を作成する。
【００７４】
この実施形態の利点として、ＬＣＤマトリックス９００（またはＬＣＤ以外の技術）は小型化できるので、投影システムのサイズが縮小され、出費が減少し、その他追加の利点が提供される。更に、この実施形態を用いれば、節電が実現できる。光源の強度出力（振幅変調、パルス幅変調、またはその両方によって異なる場合がある）が、画面画像を形成するピクセルマトリックス全体のサブセットであるＬＣＤマトリックス９００中の最も明るいピクセルに基づいて設定されるので、節電が実現できる。従って、下半分が明るくて上半分が暗い画面画像に関しては、上半分（暗い半分）を走査する場合、光源１０８が発生する光の強度は低く（またはオフに）設定してもよい。下半分（明るい半分）を走査する場合は、光源１０８の光強度を上げる。画面画像の上半分を走査する際に光強度が低減され、対応する電力消費が削減されるので、節電が実現される。従って、この例の画像では、フレームの半分に関して光源はオフであり、電流は消費されない。これと対照的に、ＬＣＤマトリックス９００が画像マトリックスと同じサイズならば、光源１０８はフレーム全体にわたって高い強度を出力し、ＬＣＤマトリックス９００は不透明になるようにＬＣＤマトリックスの上半分のピクセルを強要することになる。ここで注目すべき点は、同じ節電効果が、フルフレーム／画像ＬＣＤマトリックスでも実現できることである。フル画像ＬＣＤはいつでも小型パネルＬＣＤとして使用できる。例えば、限定されないが、画像を２つの部分に分割する場合、フル画像ＬＣＤは２倍の速さでなければならない。この実施形態は面積面の利点を提供しないのは明らかであるが、光源の観点から見た電力の利点は、使用される小さい画像（この例では画像の１／２）と同じ大きさのマトリックスＬＣＤにおける電力の利点と同じである。別の実施形態では、ＬＣＤは任意の数の部分に分離できることも、ここでは意図されている。
【００７５】
本明細書記載の実施形態は、現在の技術を用いて達成可能な制御ループタイミングを用いて実施してよいことも、ここでは意図されている。１つの実施形態では、走査線の持続時間は５マイクロ秒であり、既存の光源駆動装置はこの応答率が可能である。パルス幅／負荷サイクル変調、振幅変調、その両方の組み合わせ、他のタイプの光源強度制御などの光源制御のタイプとは無関係に、かかる制御および制御率は達成可能である。
【００７６】
本発明の他のシステム、方法、特徴および利点は、図面およびこの詳細な説明を調べるならば当業者には明白である、あるいは明白になるであろう。かかる追加のシステム、方法、特徴および利点の全てが、本明細書に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されていることが、ここでは意図されている。本発明の種々の実施形態が記載されているが、本発明の範囲内にあるその他数多くの実施形態および実施が可能であることは、当業者には明白であろう。更に、本明細書に記載の種々の特徴、要素および実施形態をあらゆる組み合わせまたはアレンジメントで特許請求したり、組み合わせたりすることも可能である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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