(57)【要約】  画像表示装置(102)が、プロジェクタ手段(112)と、光源(104)と、光を変調するための少なくとも１つの一次変調器(106)と、一次変調器により変調された光を変調するための補助変調器(110)と、一次変調器により変調された光を補助変調器に中継するための光学手段(108)と、一次変調器および補助変調器を制御するための制御手段(118, 120)とを備え、一次変調器は、第１のピクセルアレイを具備し、補助変調器は、第２のピクセルアレイを具備し、一次変調器の第１のピクセルアレイにおける各々のピクセルは、制御手段により、第１のピクセルアレイにおける各々のピクセルに対するビデオ入力データの関数として制御され、補助変調器の第２のピクセルアレイにおける各々のピクセルは、制御手段により、第２のピクセルアレイにおける各々の対応するピクセルと第２のピクセルアレイにおける各々の隣接するピクセルに対するビデオ入力データの関数として制御される。
2011502272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロジェクタ手段と、光源と、光を変調するための少なくとも１つの一次変調器と、前記一次変調器によって変調された光を変調するための補助変調器と、前記一次変調器によって変調された光を前記補助変調器に中継するための光学手段と、前記一次変調器および前記補助変調器を制御するための制御手段とを備える画像表示装置であって、
前記一次変調器は、第１のピクセルアレイを具備し、且つ、前記補助変調器は、第２のピクセルアレイを具備し、
前記一次変調器の前記第１のピクセルアレイにおける各々のピクセルは、前記制御手段によって、前記第１のピクセルアレイにおける各々のピクセルに対するビデオ入力データの関数として制御され、
前記補助変調器の前記第２のピクセルアレイにおける各々のピクセルは、前記制御手段によって、前記第２のピクセルアレイにおける各々の対応するピクセルに対するビデオ入力データの関数、および、前記第２のピクセルアレイにおける各々の隣接するピクセルに対するビデオ入力データの関数として制御されることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記一次変調器および前記補助変調器は、透過型の空間光変調器である請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記一次変調器および前記補助変調器は、反射型の空間光変調器である請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記一次変調器および前記補助変調器は、同じタイプの空間変調器である請求項１記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記一次変調器および前記補助変調器は、異なるタイプの空間変調器である請求項１記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記画像表示装置が、第１の波長の光を変調するための第１の一次変調器と、第２の波長の光を変調するための第２の一次変調器と、第３の波長の光を変調するための第３の一次変調器とを備える請求項１から５のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
１つの前記一次変調器または複数の前記一次変調器は、前記補助手段に対する選択手段によって結果的に引き起こされる画像における任意の異常を修正するように補償される請求項１から６のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記光学手段は、屈折性の光学リレーである請求項１から７のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記光学手段は、反射型の光学リレーである請求項１から７のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記補助変調器の前記第２のピクセルアレイにおける前記ピクセルが、完全なオン状態になるか、または、完全なオフ状態になるように制御される請求項１から９のいずれか一項に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関し、より特定的にいえば、光を変調するための少なくとも２つの変調器を備える画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光を変調するための少なくとも２つの変調器を備える画像表示装置は周知である。周知の画像表示装置は、画像の複数の画素を変調するための一次変調器および補助変調器を使用している。このような周知の画像表示装置においては、真の黒色より上の最小の画像の輝度が低減される結果として、投影された画像のコントラストの範囲が拡大され得る。英国特許出願公開第２３１７２９０号公報（特許文献１）は、どのようにして画像のコントラストを改善することができるかを示している。
【０００３】
フルカラー画像を生成するために、単独のモノクロ用の一次変調器が、カラーシーケンシャル照明（ｃｏｌｏｒ  ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ  ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）方式で使用され得る。しかしながら、このようなタイプのカラーシーケンシャル照明方式は、補助変調器を使用しない限り低減され得ないような時間的なアーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）を発生させるおそれがある。
【０００４】
英国特許出願公開第２３９６０７２号公報（特許文献２）においては、赤色光を変調するための第１の一次変調器、緑色光を変調するための第２の一次変調器、および、青色光を変調するための第３の一次変調器が、光学的に補助変調器に中継され、この補助変調器は、画像のコントラストを高めたり画像表示装置のダイナミックレンジを増大させたりするために、上記光をさらに変調するようにした装置が記述されている。さらに、英国特許出願公開第２３９６０７２号公報においては、画像のコントラストの増強および画像表示装置のダイナミックレンジの増大が達成されるようにするべく、一次変調器および補助変調器の動作を制御するための方法も記述されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】英国特許出願公開第２３１７２９０号公報
【特許文献２】英国特許出願公開第２３９６０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また一方で、画像表示装置内で使用され、且つ、単一または複数の一次変調器から補助変調器へ画像を中継する機能を有する光学手段に関しても、検討することが必要である。ここで、単一または複数の一次変調器と補助変調器とが同じサイズを有している場合、１の倍率でもって画像が中継されなければならない。好ましくは、この画像は、一次変調器内の各々のピクセルが、補助変調器内の対応するピクセル上に形成されるような形式で中継されるべきである。代替的に、一次変調器内の各々のピクセルが、補助変調器内の対応するピクセルのグループ上に形成されることが可能である。このような構成は、反射型の変調器および透過型の変調器のいずれにも適用される。画像を中継するための屈折システムが使用され得る。そして、これらの屈折システムを設計する際に、分解能、散乱および色補正の観点から当該屈折システムの性能を考慮する必要がある。これらの屈折システムに関しては、妥協がなされなければならない。散乱を減少させ、それゆえに、画像表示装置内の画像のコントラストを低減させるために、屈折素子の数は、最小値のままにしておくことが必要である。しかしながら、一方で、満足のいく分解能および色補正を提供するために、より多くのレンズが必要になる。これによって、何らかの散乱が増大する。さらに、レンズの数を増加させた結果として、満足のいく分解能および色補正を提供するための屈折システムの長さが比較的長くなる。このため、これらの屈折システムは、より高価になる。反射型の光学手段もまた、一次変調器から補助変調器へ光を中継するために使用され得る。反射型の光学手段は、屈折性の光学部品と組み合わせて使用されるカーブミラー（ｃｕｒｖｅｄ  ｍｉｒｒｏｒ）を有する。屈折性の光学部品の数はまた、一次変調器から補助変調器へ画像を中継する際に要求される性能に依存する。それゆえに、屈折性の光学部品の数は、性能の向上に伴って増加する。
【０００７】
たとえ、反射型の光学中継手段または透過型の光学中継手段であり得るような光学中継手段が、望ましい性能を付与するように設計された場合であっても、他の要因が、画像表示装置の特性に影響を与えるおそれがある。所定の環境における製造方法および許容誤差によって、望ましい性能を付与することができない。これらの製造方法および許容誤差は、画像表示装置において、例えば、異なる変調器間のミスアラインメント（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）または倍率の誤差として現れる可能性がある。さらに、コストの制限が、光学手段等の設計に影響を与えるおそれがある。これによって、性能が低下するようになる。このため、要求される精度でもって、画像が一次変調器から補助変調器へ中継されないという結果になり得る。これによって、最終的に投影された画像において、干渉縞、ピンぼけ、および光点のぼやけ（ｌｉｇｈｔ  ｐｏｉｎｔ  ｄｉｍｍｉｎｇ）等の望ましくない画像アーチファクトが発生するおそれが生じてくる。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、前述のような従来技術の問題点を取り除くかまたは軽減させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の１つの非限定的な実施態様において、プロジェクタ手段と、光源と、光を変調するための少なくとも１つの一次変調器と、上記一次変調器によって変調された光を変調するための補助変調器と、上記一次変調器によって変調された光を上記補助変調器に中継するための光学手段と、上記一次変調器および上記補助変調器を制御するための制御手段とを備える画像表示装置が提供される。
この画像表示装置において、
上記一次変調器は、第１のピクセルアレイを具備し、且つ、上記補助変調器は、第２のピクセルアレイを具備し、
上記一次変調器の上記第１のピクセルアレイにおける各々のピクセルは、上記制御手段によって、上記第１のピクセルアレイにおける各々のピクセルに対するビデオ入力データの関数として制御され、
上記補助変調器の上記第２のピクセルアレイにおける各々のピクセルは、上記制御手段によって、上記第２のピクセルアレイにおける各々の対応するピクセルに対するビデオ入力データの関数、および、上記第２のピクセルアレイにおける各々の隣接するピクセルに対するビデオ入力データの関数として制御されることを特徴としている。
【００１０】
上記のように、第１のピクセルアレイにおける各々のピクセルの関数として一次変調器を制御すると共に、第２のピクセルアレイにおける各々のピクセルの関数、および、第２のピクセルアレイにて選択されたピクセルに隣接するピクセルの関数として補助変調器を制御することは、周知の技術に比べて顕著な改善がなされていることを示している。より特定的にいえば、特に、全体のピクセルアレイの中でほんのわずかなピクセルのみが、明るい完全なオン状態のレベル、または、ほぼ完全にオン状態に近いレベルにて表示されている場合、本発明では、表示される画像の局部的な輝度に関して改善がなされている。これに対し、周知の技術では、何らかのわずかなミスアラインメントによって、輝度が低下した状態で明るい点または明るいピクセルが表示されるという結果が生ずるであろう。このような結果は、フライト・シミュレーション等の幾つかの応用分野において、重要な意味を持つことが可能である。また一方で、このようなミスアラインメントによって、色縁（ｃｏｌｏｒ  ｆｒｉｎｇｅ）効果や画像のぶれ（ｂｌｕｒｒｉｎｇ）等の他の結果が生ずる可能性がある。本発明では、達成されるべきアラインメント（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）の精度が、もはや、製造プロセスにおいて重要な要因とはならないので、本発明はまた、プロジェクタ手段を作製する際に含まれる製造プロセスに有利に貢献する。干渉縞は、その他の目に見えるアーチファクトであって、ここでは著しく軽減されている。
【００１１】
本発明の画像表示装置は、一次変調器および前記補助変調器が、透過型の空間光変調器であるような画像表示装置であってよい。代替的に、本発明の画像表示装置は、一次変調器および補助変調器が、反射型の空間光変調器であるような画像表示装置であってよい。
【００１２】
本発明の画像表示装置は、一次変調器および補助変調器が、同じタイプの空間変調器であるような画像表示装置であってよい。代替的に、本発明の画像表示装置は、異なるタイプの空間変調器であってよい。
【００１３】
本発明の画像表示装置は、第１の波長の光を変調するための第１の一次変調器と、第２の波長の光を変調するための第２の一次変調器と、第３の波長の光を変調するための第３の一次変調器とを備えていてよい。
【００１４】
本発明の画像表示装置は、１つの一次変調器または複数の一次変調器が、補助手段に対する選択手段によって結果的に引き起こされる画像における任意の異常を修正するように補償されるような画像表示装置であってよい。
【００１５】
本発明に係る光学手段は、屈折性の光学リレーであってよい。代替的に、本発明に係る光学手段は、反射型の光学リレーであってよい。
【００１６】
補助変調器の第２のピクセルアレイにおけるピクセルは、完全なオン状態になるか、または、完全なオフ状態になるように制御されることが可能である。
【００１７】
以下、幾つかの例に基づいてのみ、且つ、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態（実施例）を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】横方向のコンバージェンス（ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）誤差を生じさせるような発生し得る特定のタイプのミスアラインメントを示す図である。
【図２】コンバージェンス誤差を生じさせるような過度の倍率のタイプのミスアラインメントを示す図である。
【図３】コンバージェンス誤差を生じさせるような不足している倍率のタイプのミスアラインメントを示す図である。
【図４】コンバージェンス誤差を生じさせるような回転に関するミスアラインメントを示す図である。
【図５】コンバージェンス誤差のない単一のピクセルを示す図である。
【図６】横方向のコンバージェンス誤差を有する単一のピクセルを示す図である。
【図７】隣接するピクセルと共に単一のピクセルを示す図である。
【図８】隣接するピクセルを示すと共に、横方向のコンバージェンス誤差を有する単一のピクセルを示す図である。
【図９】第１および第２の隣接するピクセルと共に単一のピクセルを示す図である。
【図１０】第１および第２の隣接するピクセルを示すと共に、横方向のコンバージェンス誤差を有する単一のピクセルを示す図である。
【図１１】各々がコンバージェンス誤差を有する複数のピクセルを示す図である。
【図１２】各々がコンバージェンス誤差を有する複数のピクセル、および、隣接するピクセルを示す図である。
【図１３】光を変調するための２つ以上の変調器を有する周知の装置を概略的に示すブロック図である。
【図１４】光を変調するための１つまたは２つ以上の変調器を有する光変調用の本発明の装置を概略的に示すブロック図である。
【図１５】補助変調器を示すと共に、どのピクセルが制御されているかを示す図である。
【図１６】補助変調器のピクセルの明度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）を示す図である。
【図１７】代替的なピクセルの明度を示す図である。
【図１８】別の代替的なピクセルの明度を示す図である。
【図１９】コンバージェンス誤差を有する１つのピクセルを詳細に示す図である。
【図２０】本発明の装置を概略的に示すと共に、１つの一次変調器により一次変調器および補助変調器を制御する様子を示す図である。
【図２１】本発明の装置を概略的に示すと共に、２つ以上の一次変調器により一次変調器および補助変調器を制御する様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
図１は、一次変調器の画像が光学的に補助変調器に中継される際に発生し得るようなピクセルのミスアラインメントを有する装置２の概略的な出力を示す図である。実線のグリッド４は、１つのアレイ内の補助変調器の複数のピクセルを示している。点線６は、光学的に補助変調器上に中継されている一次変調器のピクセルアレイの画像を示している。図１に示す誤差は、「ｘ」方向および「ｙ」方向の両方向における横方向のシフトである。画像のコンバージェンスが正確である場合には、点線のグリッド６は、実線のグリッド４に完全に合致するであろう。
【００２０】
図２は、一次変調器の画像が光学的に補助変調器に中継される際に発生し得るようなピクセルのミスアラインメントを有する装置８の概略的な出力を示す図である。実線のグリッド１０は、１つのアレイ内の補助変調器の複数のピクセルを示している。点線１２は、光学的に補助変調器上に中継されている一次変調器のピクセルアレイの画像を示している。図２に示す誤差は、倍率に関する誤差である。一次変調器の画像は、補助変調器の画像より大きい。画像のコンバージェンスが正確である場合には、点線のグリッド１２は、実線のグリッド１０に完全に合致するであろう。
【００２１】
図３は、一次変調器の画像が光学的に補助変調器に中継される際に発生し得るようなピクセルのミスアラインメントを有する装置１４の概略的な出力を示す図である。実線のグリッド１６は、１つのアレイ内の補助変調器の複数のピクセルを示している。点線１８は、光学的に補助変調器上に中継されている一次変調器のピクセルアレイの画像を示している。図２に示す誤差は、倍率に関する誤差である。この場合、一次変調器の画像は、補助変調器の画像より小さい。画像のコンバージェンスが正確である場合には、点線のグリッド１８は、実線のグリッド１６に完全に合致するであろう。
【００２２】
図４は、一次変調器の画像が光学的に補助変調器に中継される際に発生し得るようなピクセルのミスアラインメントを有する装置２０の概略的な出力を示す図である。実線のグリッド２２は、１つのアレイ内の補助変調器の複数のピクセルを示している。点線２４は、光学的に補助変調器上に中継されている一次変調器のピクセルアレイの画像を示している。図２に示す誤差は、回転に関する誤差である。一次変調器の画像は、補助変調器の画像に対して回転している。画像のコンバージェンスが正確である場合には、点線のグリッド２４は、実線のグリッド２２に完全に合致するであろう。
【００２３】
図５は、一次変調器から送出される単一のピクセル２８の画像が正確に形成され、且つ、補助変調器のピクセルアレイ３０に正確に合致する場合の装置２６の概略的な出力を示す図である。この場合、一次変調器から送出される単一のピクセル２８の画像は、オン状態（“ｏｎ”ｓｔａｔｅ）になっており、且つ、光学的に補助変調器上に中継されている。図５の斜線部分は、当該斜線部分が、隣接するピクセルのいずれとも重なり合わないような形でグリッドに合致する。
【００２４】
図６は、一次変調器から送出される単一のピクセル３４の画像が、補助変調器のピクセルアレイ３６に正確に合致しない場合の装置３２の概略的な出力を示す図である。この場合も、一次変調器から送出される単一のピクセル３４の画像は、オン状態になっており、且つ、光学的に補助変調器上に中継されている。図６の斜線部分の大きさは、補助変調器の対応するピクセルに合致しているが、当該斜線部分の中で、隣接するピクセルと重なり合う部分が存在する。
【００２５】
図７は、一次変調器から光学的に中継される単一のピクセル４０の画像のエッジが補助変調器のピクセルアレイ４２のエッジに合致している状態で、単一のピクセル４０の画像が、補助変調器のピクセルアレイ４２に正確に合致する場合の装置３８の概略的な出力を示す図である。さらに、図７は、一次変調器の単一の選択されたピクセルが補助変調器上に形成される際に、この単一の選択されたピクセルの位置を示している。正確なアラインメント（単一のピクセルの画像が、補助変調器のピクセルアレイに正確に合致すること）は、単一のピクセルの画像が、補助変調器上の対応するピクセルを完全にカバーすることを意味している。図７の斜線部分４４は、図示されている一次変調器の単一のピクセル４０に対応する補助変調器内のピクセルに直接的に隣接するような補助変調器上の複数のピクセルを示している。
【００２６】
図８は、一次変調器から補助変調器のピクセルアレイ５０上に形成される単一のピクセル４８の画像が、「ｘ」方向および「ｙ」方向の両方向において横方向のミスアラインメントを有する状態で形成されている場合の装置４６の概略的な出力を示す図である。単一のピクセル４８は、補助変調器内の対応するピクセルに合致しておらず、他のピクセルと重なり合うことが理解されるであろう。補助変調器内の対応するピクセル、および、当該ピクセルに最も近い位置で隣接するピクセルが、斜線部分５２によって示されている。単一のピクセル４８は、斜線部分５２と完全に重なり合うことが理解されるであろう。このような状態は、一次変調器の画像が光学的に補助変調器上に中継される際に、一次変調器の画像のミスアラインメントが、「ｘ」方向または「ｙ」方向において最大で１つのピクセルの大きさに相当する場合に当てはまるであろう。
【００２７】
図９は、一次変調器から光学的に中継される単一のピクセル４０の画像のエッジが補助変調器のピクセルアレイ５８のエッジに合致している状態で、単一のピクセル５６の画像が、補助変調器のピクセルアレイ５８に正確に合致する場合の装置５４の概略的な出力を示す図である。さらに、図９は、一次変調器の単一の選択されたピクセルが補助変調器上に形成される際に、この単一の選択されたピクセルの位置を示している。正確なアラインメントは、単一のピクセルの画像が、補助変調器上の対応するピクセルを完全にカバーすることを意味している。図９の斜線部分６０は、補助変調器上に形成され且つ一次変調器の単一のピクセル５６に対応する補助変調器内のピクセルに最も近い位置で隣接するような補助変調器上の複数のピクセルと、上記単一のピクセル５６に対応する補助変調器内のピクセルに２番目に近い位置で隣接するような補助変調器上の複数のピクセルとを示している。この場合、「ｘ」方向または「ｙ」方向のいずれかの方向における２つのピクセルのミスアラインメントは、単一のピクセル５６が、斜線部分６０と重なり合うことを意味しているであろう。補助変調器上の比較的大きな領域が、保証されるべき重なり合いが存在することを確実に保証するように選択され得ることは明らかである。ここで選択されるような隣接するピクセルは、特定の方向において隣接する任意のピクセルの数を含むように拡大され得る。
【００２８】
図１０は、一次変調器から補助変調器のピクセルアレイ６６上に形成される単一のピクセル６４の画像が、「ｘ」方向および「ｙ」方向の両方向において横方向のミスアラインメントを有する状態で形成されている場合の装置６２の概略的な出力を示す図である。単一のピクセル６４は、補助変調器内の対応するピクセルに合致しておらず、他のピクセルと重なり合うことが理解されるであろう。このような重なり合いは、斜線部分６８により示されるような補助変調器内のピクセル６６に最も近い位置で隣接するピクセル、および、補助変調器内のピクセル６６に２番目に近い位置で隣接するピクセルによって、完全にカバーされる。このような状態は、一次変調器の画像が光学的に補助変調器上に中継される際に、一次変調器の画像のミスアラインメントが、「ｘ」方向または「ｙ」方向において最大で２つのピクセルの大きさに相当する場合に当てはまるであろう。
【００２９】
このミスアラインメントが、２つのピクセルの大きさより大きい場合、一次変調器から形成される単一のピクセルと当該ピクセルに隣接するピクセルとが補助変調器上で完全に重なり合うことを保証するために、その次に近い位置で隣接するピクセルが、補助変調器上のウィンドウまたは斜線部分に付加され得る。
【００３０】
図１１は、一次変調器から補助変調器上に形成される複数のピクセルが、斜線部分７２によって示される場合の装置７０の概略的な出力を示す図である。一次変調器から光学的に補助変調器上に中継される複数のピクセルの画像は、補助変調器のピクセルアレイ７４上の対応する複数のピクセルに合致していない。ここでは、「ｘ」方向および「ｙ」方向の両方向における横方向のミスアラインメントが示されている。
【００３１】
図１２は、一次変調器から補助変調器上に形成される複数のピクセル７８が、太い斜線部分によって示される場合の装置７６の概略的な出力を示す図である。補助変調器のピクセルアレイ８０上の対応する複数のピクセル、および、当該複数のピクセルに最も近い位置で隣接するピクセルが、斜線部分８２によって示されている。この例においては、「ｘ」方向および「ｙ」方向における１つのピクセルの大きさのミスアラインメントを許容し、且つ、一次変調器上の選択された複数のピクセルが補助変調器上に形成される際に、この選択された複数のピクセルと当該複数のピクセルに最も近い位置で隣接するピクセルとの完全な重なり合いを持たせるために、図示されているような最も近い位置で隣接するピクセルが、選択された複数のピクセルの周囲で１つのピクセルの大きさの境界を形成することが理解されるであろう。
【００３２】
図１３は、光源８６が、光を変調するための一次変調器８８を照明する場合の周知の装置８４を概略的に示すブロック図である。図１３の装置では、一次変調器８８によって変調された光は、リレー光学手段９０を介して補助変調器９２に中継される。補助変調器９２に中継された光は、投影レンズ９４によってスクリーン９６上に投影される前に、さらに変調される。このスクリーンは、フロントプロジェクション方式またはリアプロジェクション方式のスクリーンであってよい。ここでは、ビデオ画像データが、ビデオ入力９８からコントローラ１００に供給される。コントローラ１００は、一次変調器８８および補助変調器９２を制御する。この場合、一次変調器８８における各々のピクセルが、当該一次変調器における各々のピクセルに対するビデオ入力データ９８の関数として制御され、且つ、補助変調器９２における各々のピクセルが、当該補助変調器における各々のピクセルのみに対するビデオ入力データ９８の関数として制御されるような形式で、一次変調器８８および補助変調器９２が制御される。
【００３３】
図１３のような配置によって得られる結果は、一次変調器の各々のピクセルの画像が光学的に補助変調器上に中継される際に、一次変調器の各々のピクセルの画像が補助変調器の各々の画像と正確に重なり合うことを保証するために、一次変調器８８により変調された光が、非常に高精度で補助変調器９２に光学的に中継されなければならないということである。このような応用分野にて使用されるマイクロディスプレイ（ｍｉｃｒｏ−ｄｉｓｐｌａｙ）の分解能が増大するにつれて、ピクセルのサイズが減少し、この結果として、アラインメントに対する要求も厳しくなる。このような事態は、液晶およびディジタルのマイクロミラーデバイス（ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  ｄｅｖｉｃｅ）等のディスプレイを含む全てのタイプのマイクロディスプレイに当てはまる。小さなサイズのピクセル、例えば、約２５μｍ（ミクロン）より小さなサイズのピクセルを有する任意のマイクロディスプレイに関しても、同じことがいえるであろう。現時点で、ピクセルは、通常、８μｍより小さなサイズを有する。
【００３４】
図１４は、本発明の実施例である装置１０２を示すブロック図である。図１４においては、光源１０４が、一次変調器１０６を照明する。この一次変調器１０６は、透過型もしくは反射型の空間光変調器であってよいし、または、任意の周知の空間光変調器であってよい。図１４の一次変調器１０６は、透過型の変調器として示されている。一次変調器１０６によって変調された光は、リレー光学手段１０８を介して補助変調器１１０に中継される。さらに、補助変調器１１０によって変調された光は、投影レンズ１１２を介してスクリーン１１４に投影される。このスクリーン１１４は、フロントプロジェクション方式またはリアプロジェクション方式のスクリーンであってよいし、平面状または曲線状であってよい。ここでは、ビデオ入力データ１１６が、一次変調器１０６を制御するための制御手段１１８に入力される。一次変調器１０６は、ビデオデータ入力の関数として制御される。この関数は、ビデオデータ入力の倍率の関数であってよい。この倍率の倍数は、１、または、１より大きな値、または、１より大きな値であってよい。この倍率はまた、ビデオデータ入力の逆関数であってよい。補助変調器１１０は、コントローラ１２０によって制御される。コントローラ１２０は、補助変調器１１０の制御に関する情報を供給するためのコントローラ（制御手段）１１８からビデオ画像データを受け取る。コントローラ１２０は、一次変調器１０６内の各々のピクセルに送られる画像データの関数、および、当該ピクセルに隣接する各々のピクセルに送られる画像データの関数として、補助変調器１１０を制御する。上記のような隣接するピクセルは、最も近い位置で隣接する複数のピクセルを含むことが可能である。これらの複数のピクセルは、上記関数が適用されるピクセルのすぐそばに位置する複数のピクセルである。あるいは、上記のような隣接するピクセルは、全ての方向において幾つかのピクセルを含み得るような２番目に近い位置で隣接する複数のピクセルを含むことが可能である。これらのピクセルは、図７および図９に示されており、明らかに、図示されている範囲を越えて拡大され得る。コントローラ１１８、１２０は、一次変調器１０６および補助変調器１１０を制御するための制御手段を形成する。
【００３５】
本実施例に対して特定され得る最も簡単な例は、一次変調器が、１の倍率の関数であるような１つの関数によって駆動されると共に、補助変調器の対応するピクセルおよび当該ピクセルに隣接するピクセルが、完全なオン状態のレベルにて駆動される場合の例である。前述のように、一次変調器および／または補助変調器は、ディジタルのマイクロミラーデバイスまたはその他の任意のディジタルの光変調器等を含むようなディジタルの光変調器であってよい。ディジタルのマイクロミラーデバイスは、光を変調し且つグレースケールを生成するために、時間的スイッチング技術を使用する。一次変調器および補助変調器のいずれもディジタルのマイクロミラーデバイスであるような画像表示装置においては、通常、対応するピクセルまたはピクセルのグループのタイミングを同期化することが要求されるであろう。しかしながら、前述のような例では、一次変調器がディジタルのマイクロミラーデバイスであり、且つ、補助変調器もディジタルのマイクロミラーデバイスである場合に発生し得る問題点を解消することが可能である。なぜならば、前述のような例では、一次変調器および補助変調器の両方のタイミングを正確に合致させることが要求されないからである。ただし、両方のディジタルの光変調器が、光に対する「ゲート」として動作し、且つ、光が通過すると同時に両方の「ゲート」が開くことを必要とする場合に、正確なアラインメントが要求されるであろう。
【００３６】
添付の図面およびテキスト（明細書）は、光源から光を受け取る一次変調器を示しているが、画像表示装置内の一次変調器および補助変調器の位置を逆にして、補助変調器が光源からの光を受け取るようにし得ることも可能である。この場合、制御手段によって変調器に付与される関数は、同じであろう。
【００３７】
単一のピクセルにおいて、この単一のピクセルの領域の５０％のみが、補助変調器の対応するピクセルと重なり合うことを意味するようなミスアラインメントが生じている場合、ここで開示されている制御システムは、観測用のスクリーンに送信される光を顕著に増加させるであろう。図１４は、１つの一次変調器および１つの補助変調器を使用した白黒用の画像表示装置である。カラーホイール（ｃｏｌｏｒ  ｗｈｅｅｌ）を光の経路内に挿入するか、または、カラーシーケンシャル光源を使用した場合、この画像表示装置は、カラープロジェクタにも適しているであろう。
【００３８】
図１５は、補助変調器のピクセルアレイ１２４を含む装置１２２を示す図である。図１５の斜線部分１２６は、補助変調器の９個のピクセルを示している。斜線部分１２６の中央のピクセルは、ビデオ画像データが取り出される一次変調器のピクセルに対応するピクセルである。
【００３９】
その他の８個のピクセルは、基準ピクセル（例えば、中央のピクセル）に最も近い位置で隣接するピクセルである。コントローラは、ビデオ画像データの関数として、これらの９個のピクセルを駆動する。破線１２８は、ピクセルの明度を示すことが可能な変調器を横切る断面を示している。
【００４０】
図１６、図１７および図１８は、破線によって示されるような補助変調器を横切る断面におけるピクセルの強度を示す図である。
【００４１】
図１６は、８ビットの装置において、全てのピクセルが、最大限の駆動レベル２５５にて駆動されていることを示している。このような補助変調器に対する制御関数は、基準ピクセルおよび最も近い位置で隣接するピクセルを最高の駆動レベルにて駆動する。このときに、全てのピクセルは、完全なオン状態になる。ここで、基準レベルは、ビデオ画像データが取り出される一次変調器内のピクセルに対応する補助変調器内のピクセルである。
【００４２】
図１７は、代替的な制御関数を示している。この制御関数では、例えば８ビットの装置において、基準ピクセル、すなわち、一次変調器内のピクセルに対応するピクセルが、最大限の駆動レベル２５５にて駆動されており、８個の隣接するピクセルが、最高の駆動レベルより低いレベルにて駆動されている。このようなピクセルの駆動レベルは、中央で最高の駆動レベルを有する「シルクハット（ｔｏｐ  ｈａｔ）」形のプロフィールを示している。
【００４３】
図１８は、別の制御関数を示している。この制御関数では、例えば８ビットの装置において、基準ピクセルが、最高の駆動レベルより低いレベルにて駆動されており、８個の隣接するピクセルが、基準ピクセルの駆動レベルよりもさらに低いレベルにて駆動されている。このようなピクセルの駆動レベルもまた、「シルクハット」形のプロフィールを示しているが、中央のピーク値に関しては、最高値２５５より低いレベルを有している。
【００４４】
他の関数もまた、基準ピクセルおよび隣接するピクセルを制御するために使用可能である。各々の隣接するピクセルは、それ自身が基準ピクセルであり、これによって、フルサイズの画像が表示されるタイミング、および、補助変調器に対して計算される制御関数が考慮されなければならないことが理解されるであろう。この制御関数は、当該制御関数が全てのピクセルに付与されたときに生成される関数の積（ｐｒｏｄｕｃｔ）になるであろう。この関数の積は、補助変調器の任意のピクセル、すなわち、基準ピクセルおよび隣接するピクセルに影響を及ぼす。
【００４５】
図１９は、補助変調器上の３×３のピクセルアレイと、一次変調器の単一のピクセルが補助変調器上に形成される際の一次変調器の単一のピクセルの画像とを拡大して示す拡大図１４０である。ここでは、横方向のピクセルのミスアラインメントが存在する。正しいアラインメントは、陰影付きのピクセルが、３×３のピクセルアレイの中央のピクセル１４４に合致することを示すであろう。図示されているような補助変調器内の３×３のピクセルアレイの中央のピクセル１４４は、一次変調器内の対応するピクセル（この場合、陰影付きのピクセル）の関数、および、補助変調器内の隣接するピクセルの関数として制御される。上記の例において、８個の隣接するピクセルは、一次変調器において当該ピクセルに印加されるような０（ゼロ）のビデオレベルを有する。中央のピクセル１４４と重なり合う陰影付きのピクセルのほんの一部が、図示されている領域１４６であることが理解されるであろう。領域１４８の各々は、隣接するピクセルと重なり合う。隣接するピクセルが最大限のビデオレベル２５５にて駆動されるような前述の制御関数が使用される場合、一次変調器から送出される光の比較的多くの部分が、スクリーンに到達するという結果になるであろう。前述の記載から明らかなように、光を変調しない空間光変調器においては、複数のピクセル間の領域は小さいので、全ての光がスクリーンに送られることはないであろう。このような領域は、代表的に、変調器の全領域の約１０％であるが、１０％より大きくしたり小さくしたりすることも可能である。上記の制御方法は、多くの画像において、光のスループット（ｔｈｒｏｕｇｈｐｕｔ）が増加するという結果になり、且つ、ミスアラインメントおよびミスコンバージェンス（ｍｉｓｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ）によって発生する幾つかのアーチファクトを取り除くことができるであろう。したがって、ディスプレイにて表示される黒色レベルが、大幅に低減されたレベルのままになっており、この結果として、このディスプレイにて改善されたコントラストを維持することができるであろう。
【００４６】
さらに、ダイナミックレンジを改善すると共に、一次変調器から補助変調器上に形成される画像のミスアラインメントによって発生するアーチファクトを解消するために、より複雑な制御が使用され得る。
【００４７】
図２０は、１つの一次変調器および１つの補助変調器を備える本発明の装置１６０を概略的に示す図である。図２０においては、一次変調器および補助変調器を制御するための制御手段が、詳細に示されている。任意の色シフト、表示される画像に適用されることを必要とするガンマ（γ）補正、または、要求され得るタイミングの遅れを補正するために、付加的手段が含まれ得る。
【００４８】
本実施例においては、周知のカラーシーケンシャル技術を用いて、モノクロ用のビデオデータまたはカラー画像データのいずれか一方が、ルックアップテーブル（ＬＵＴ：ｌｏｏｋ  ｕｐ  ｔａｂｌｅ）１６２に入力される。このルックアップテーブル（ＬＵＴ）１６２は、ビデオデータ入力に対してガンマ補正を施すために使用され得る。補正されたビデオ画像データは、フィルタ制御手段１６４および時間遅延手段１７０に出力される。フィルタ制御手段１６４は、１つの関数をビデオ画像データに付与する。この関数は、各々のピクセルおよび各々の隣接するピクセルに対するビデオ画像データの関数である。さらに、フィルタ制御手段１６４は、フレーム保存手段１７６を用いて、隣接するピクセルに対するピクセルデータをアクセスして取得する。最も近い位置で隣接するピクセルが考慮されている場合、上記の関数は、各々のピクセルに対するビデオ入力の関数、および、８個の隣接するピクセルに対するビデオ入力の関数である。さらに、フィルタ制御手段１６４は、補助変調器に対する出力を決定する。この補助変調器に対する出力は、時間遅延手段１６６を介して出力される。この時間遅延手段１６６は、一次変調器および補助変調器の正しい同期化を可能にする。フィルタ制御手段１６４は、各々のピクセルおよび各々の隣接するピクセルの両方に依存する各々のピクセルに対して１つの関数を付与しているので、考慮の対象である隣接するピクセルの数に応じて、わずかな時間的遅れが生ずることが理解されるであろう。特定のピクセルに対する出力は、ビデオ情報の少なくとも次のラインが、フィルタ制御手段により受信されるまで待たなければならない。なぜならば、考慮の対象である各々の隣接するピクセルは、さらに、隣接するピクセルに依存しているからである。時間遅延手段１７０は、補助変調器１７２を制御することを目的として、ビデオ画像データを遅延させるために使用される。時間遅延手段１７０から送出される遅延されたビデオ画像データは、手段１６８から送出される各々のピクセルに対するピクセル出力画像データと結合され、一次変調器内の各々のピクセルに対する駆動レベルが決定されるようになる。ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１７４、１７８は、任意の必要なガンマ補正を行うために使用され得る。
【００４９】
前述の実施例は、たった１つの一次変調器と、１つの補助変調器とを有している。しかしながら、画像表示装置は、光源からの光を変調するための２つ以上の一次変調器を有することも可能である。例えば、第１の一次変調器は、赤色光を変調し、第２の一次変調器は、緑色光を変調し、そして、第３の一次変調器は、青色光を変調する。変調された赤色光、緑色光および青色光は、光学的に結合され、さらに、補助変調器によって変調される。カラー画像を生成するために、光を別々の色に分解してから変調し、再度結合することに関して、多くの周知の方法がある。本発明においては、再度結合された光は、補助変調器に中継される。この補助変調器によって、さらなる変調が行われる。１つまたは複数の一次変調器は、透過型または反射型の空間光変調器であってよい。さらに、１つまたは複数の補助変調器は、透過型または反射型の空間光変調器であってよい。１つまたは複数の一次変調器、および、１つまたは複数の補助変調器は、同じタイプの空間変調器であってよいし、あるいは、異なるタイプの空間変調器であってよい。
【００５０】
赤色光用の一次変調器、緑色光用の一次変調器および青色光用の一次変調器と、補助変調器とを有する周知の画像表示装置においては、満足のいく画像をスクリーン上に投影するために、個々の変調器を制御するための周知の方法がある。しかしながら、これらの周知の方法は、複数の一次変調器が、各々のピクセルに対するビデオ入力データの関数として制御され、１つの補助変調器が、各々のピクセルおよび隣接するピクセルに対するビデオ入力データの関数として制御されるとして開示されている本発明を含んでいない。
【００５１】
図２１は、複数の一次変調器および１つの補助変調器を備える本発明の装置１８０を概略的に示す図である。信号のマニピュレーション（ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｏｎ）および複数のビデオデータ入力上の数学的関数を実行するために、複数のルックアップテーブル（ＬＵＴ）が使用される。ロジックデバイスにて実行される関数のような代替的な手段が、使用され得る。しかしながら、上記の実施例においては、ＬＵＴのフレキシビリティ（ｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙ）によって、当該ＬＵＴを使用することが好ましい。
【００５２】
図２１の概略的な図は、第１のビデオ入力、第２のビデオ入力および第３のビデオ入力を示している。代表的に、これらの第１、第２および第３のビデオ入力は、それぞれ、赤色ビデオ入力、緑色ビデオ入力および青色ビデオ入力である。シアン、イエローおよびマゼンタ等の他のビデオ入力もよく知られている。さらに、４つ以上のビデオ入力および対応する一次変調器が使用されうる。スクリーン上に投影される最終的なカラー画像を形成するために、複数のビデオ入力が使用される。赤外線ビデオデータ入力チャネル等の他のビデオ入力もよく知られている。
【００５３】
第１のビデオデータ入力は、ＬＵＴ２００に入力される。このＬＵＴ２００は、ビデオ信号内に存在する任意のガンマを調整するために使用され得る。第１のビデオデータ入力はまた、ＬＵＴ２０２に入力される。このＬＵＴ２０２もまた、ビデオ信号内に存在する任意のガンマを調整する。これらの個別のＬＵＴを使用することによって、必要に応じてＬＵＴ２００およびＬＵＴ２０２にて様々な機能が付与されることを可能にするための設計におけるフレキシビリティを提供することが可能になる。ＬＵＴ２００、２０２の各々に対して、同じ機能を付与することも可能である。ＬＵＴ２２０、２２２は、第２のビデオデータ入力に対して、前述のＬＵＴ２００、２０２の場合と同様の動作を行う。ＬＵＴ２４０、２４２は、第３のビデオデータ入力に対して、前述のＬＵＴの場合と同様の動作を繰り返す。ＬＵＴ２０２、２２２および２４２はまた、第１、第２および第３のビデオデータ入力に対して補正関数を付与するために使用され得る。選択手段１８２は、第１、第２および第３のビデオデータ入力から有力な信号（ｄｏｍｉｎａｎｔ  ｓｉｇｎａｌ）を選択するために使用され得る。有力な信号は、通常、数値入力の要求が最も高い信号である。しかしながら、視覚感度または色基準等の他の基準を用いた代替的なスキームが使用され得る。有力な信号は、補助変調器に対する駆動信号を決定するために使用される。制御手段１８４は、各々のピクセルおよび隣接するピクセルの関数として、制御データを補助変調器に出力する。さらに、制御手段１８４は、ライン保存手段１８６を使用して、隣接するピクセルに対するピクセルデータをアクセスして取得する。時間遅延手段１９６が、制御手段１８４と補助変調器との間に配置されている。さらに、ＬＵＴ１９８が、補助変調器の前段部に配置されている。このＬＵＴ１９８は、必要に応じて補助変調器への出力に対してガンマ補正を施すために使用され得る。
【００５４】
制御手段１８４はまた、ＬＵＴ２０４、２２４および２４４に対する出力を提供する。これらのＬＵＴは、制御手段１８４により補助変調器に付与されている任意の関数を補償するために、各々の一次変調器に施されるべき補償を決定する。
【００５５】
投影スクリーンに送信される光の量は、一次変調器および補助変調器の両方に依存している。送信された光に対する複数の変調器の効果は、掛け算の効果である。それゆえに、補助変調器は、第１、第２および第３の一次変調器に対する有力な信号の関数として駆動されるので、例えば、表示される画像の輝度および色の観点から正しい特性を維持するために、何らかの補償が必要であり、さらに、引き起こされている可能性がある何らかの異常を補正することが必要である。このような補償は、制御手段１８４から一次変調器への出力側に配置されている付加的な複数のＬＵＴによって達成される。
【００５６】
ＬＵＴ２０４、２２２および２４４は、それぞれ、第１、第２および第３の一次変調器に対する駆動信号を補償するために使用される。これらのＬＵＴは、制御手段１８４から出力される駆動関数に逆関数を付与する。ＬＵＴ２０４は、乗数手段２０６に供給される駆動信号に逆関数を付与する。さらに、ＬＵＴ２００によって必要とされる所定のガンマ補正が施されているビデオ入力データは、時間遅延手段２１０を介して乗数手段２０６に供給される。この時間遅延手段は、制御手段１８４によって生ずるような起こり得る時間的遅れを補償するために必要とされる。この制御手段１８４は、ライン保存手段１８６から送出されるデータをアクセスしなければならない。乗数手段２０６は、付加的なＬＵＴ２０８に対する出力を提供する。このＬＵＴ２０８は、必要に応じてビデオデータ出力に対するガンマ補正のためにも使用される。この乗数手段は、ビデオ駆動信号における任意の変動を有効に補償する。このような変動は、逆関数を付与することによって、選択手段１８２および制御手段１８４により引き起こされる可能性がある。ここで、逆関数は、補助変調器に対する駆動信号、および、一次変調器に対する駆動信号に付与される関数の逆数である。
【００５７】
制御手段はまた、ＬＵＴ２２４に対する出力を提供する。このＬＵＴ２２４は、乗数手段２２６に入力される駆動信号に逆関数を付与する。装置に対する第２のビデオデータ入力は、ＬＵＴ２２０にて必要とされる所定のガンマ補正を受ける。さらに、第２のビデオデータ入力は、ライン保存手段１８６をアクセスする制御手段により引き起こされる任意の時間的遅れを補償するために、必要に応じて時間遅延手段２３０により付与される時間的遅れを有する。乗数手段２２６は、ＬＵＴ２２４からの出力によって上記の第２のビデオデータ入力を乗算するために使用される。このＬＵＴ２２４はまた、選択手段１８２および制御手段１８４により引き起こされる任意の変動を補償する。
【００５８】
制御手段はまた、ＬＵＴ２４４に対する出力を提供する。このＬＵＴ２４４は、乗数手段２４６に入力される駆動信号に逆関数を付与する。装置に対する第３のビデオデータ入力は、ＬＵＴ２４０にて必要とされる所定のガンマ補正を受ける。さらに、第３のビデオデータ入力は、ライン保存手段１８６をアクセスする制御手段により引き起こされる任意の時間的遅れを補償するために、必要に応じて時間遅延手段２５０により付与される時間的遅れを有する。乗数手段２４６は、ＬＵＴ２４４からの出力によって上記の第３のビデオデータ入力を乗算するために使用される。このＬＵＴ２４４はまた、選択手段１８２および制御手段１８４により引き起こされる任意の変動を補償する。
【００５９】
本実施例では、一次変調器に対する有力な信号を選択する選択手段１８６によって引き起こされる何らかの異常を補正するための補償手段が設けられているので、複数の一次変調器（ここでは、第１、第２および第３の一次変調器）を有するプロジェクタ手段において、一次変調器が、各々のピクセルに対するビデオ入力の関数として制御され、且つ、補助変調器が、各々のピクセルおよび各々の隣接するピクセルに対するビデオ入力の関数として制御されるような方法が、依然として満足のいく画像を提供することが可能であることが示されている。
【００６０】
添付の図面に基づいてこれまで述べた本発明の実施例は、幾つかの例によってのみ説明されているにすぎず、種々の変更がなされ得ることが認識されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【国際調査報告】
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