(57)【要約】【課題】一連の画像フレームを生成する方法および表示システムを提供する。【解決手段】本発明の一実施形態によれば、複数の色の光が生成される（６８）。複数の色の光は、固有シーケンシャルカラー時間周期に伴って周期的に変化する色の順番を有する。複数の色の光は変調されて（７０）、複数のサブフレーム画像を一連の各画像フレームについて提供する。複数のサブフレーム画像は、フレーム周期中に各画像フレームに投影される（７２）。各画像フレーム毎に、各サブフレーム画像は他のサブフレーム画像に対して変位して投影される（７２）。複数の色の光の周期的な変化と、複数のサブフレーム画像の投影とは同期されて（７４）、カラー時間周期とフレーム周期の間に整数関係が確保される。【選択図】図１３
2005208649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一連の画像フレームを生成する方法であって、
固有シーケンシャルカラー時間周期に伴って周期的に変化する色の順番を有する複数の色の光を生成するステップと、
前記複数の色の光を変調して、前記画像フレームのそれぞれについて複数のサブフレーム画像を提供するステップと、
前記画像フレームのそれぞれに対する前記複数のサブフレーム画像を、フレーム周期中に投影するステップであって、各画像フレームについて、投影される前記サブフレーム画像の各々は、他の各サブフレーム画像に対して変位される、ステップと、
前記複数の色の光の周期的変更と前記複数のサブフレーム画像の投影とを同期させて、前記カラー時間周期と前記フレーム周期の間に整数の関係を確保するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記複数の色の光を生成するステップが、光ビームを、回転するカラーフィルタホイールに通すステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記複数の色の光の周期的変更と前記複数のサブフレーム画像の投影とを同期させるステップが、
前記カラー時間周期を見いだすステップと、
前記フレーム周期を前記カラー時間周期と整数の関係になるように同期させるステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
一連の画像フレームを生成する表示システムであって、
光を変調して、フレーム周期中に、前記画像フレームのそれぞれについて複数のサブフレーム画像を提供するように構成された空間光変調器と、
固有シーケンシャルカラー時間周期に伴って周期的に変化する色の順番を有する複数の色の光を生成するように構成された周期的発光器であって、前記複数の色の光が前記空間光変調器を通るように配置された周期的発光器と、
各画像フレームに対して前記サブフレーム画像の相対的な変位を提供するように構成された周期的揺動装置と、
前記周期的発光器と前記周期的揺動装置とを同期させて、前記カラー時間周期と前記フレーム周期の間に整数の関係を確保するように構成されたシステムタイミングユニットと、
を備えている、表示システム。
【請求項５】
表示画像を生成する方法であって、
第１の画像サブフレーム時間周期中に、第１の配列の原色を伝達する第１の光ビームを生成するステップと、
前記第１の画像サブフレーム時間周期中に前記第１の光ビームを変調して、第１の変調光ビームを生成するステップと、
前記第１の変調光ビームを観察面上に投影するステップと、
第２の画像サブフレーム時間周期中に、第２の配列の原色を伝達する第２の光ビームを生成するステップと、
前記第２のサブフレーム周期中に前記第２の光ビームを変調して、第２の変調光ビームを生成するステップと、
前記表示画像の実効解像度が上がるように、前記第２の変調光ビームを前記観察面上の、前記第１の変調光ビームに対して変位した位置に投影するステップと、
を含む、方法。
【請求項６】
前記第１および第２の配列の原色が完全な一連の原色である、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
表示システムであって、
フレーム周期中に少なくとも２つのデータアレイを生成するように構成された画像処理ユニットであって、各データアレイは画像サブフレーム時間周期中に表示されるサブフレーム画像を規定する、画像処理ユニットと、
前記画像サブフレーム時間周期の少なくとも２つのそれぞれの間に、一連の原色を生成するように構成された周期的色発光器と、
前記周期的発光器から光を受け取り、各画像サブフレーム時間周期中に変調光ビームを生成するように構成された光変調器と、
前記変調光ビームを受け取り、前記フレーム周期中に前記サブフレーム画像間に相対的な変位を提供するように構成された揺動装置と、
を備えている、表示システム。
【請求項８】
前記周期的発光器を前記揺動装置に同期させるように構成されたシステムタイミングユニットをさらに備えている、請求項７に記載の表示システム。
【請求項９】
前記光変調器が、前記画像サブフレームのデータアレイの各アレイに基づいて、前記光ビームを変調するようにさらに構成されている、請求項７に記載の表示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には一連の画像フレームの生成に関し、より詳細には、一連の画像フレームの生成中に複数の色の光の周期的な変化と複数のサブフレーム画像の投影を同期させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの表示システムは、複数の色の光を順次生成し、色光を空間的に変調し、空間的に変調された色光を投影して画像フレームを生成することによってカラー画像フレームを生成する。色光は通常、カラーフィルタホイール、プリズム、または他の或るカラーフィルタを通る白色光源から導き出される。
【０００３】
投影画像フレームの解像度品質を向上させるために、画像フレームは時間的に複数のサブフレーム画像に分割することができる。サブフレーム画像は、画像フレームのその他のサブフレーム画像に対して空間的に変位して投影される。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の原理によれば、一実施形態では、複数の色の光が生成される。複数の色の光は、固有シーケンシャルカラー時間周期（characteristic sequential color time period）に伴って周期的に変化する色の順番を有する。複数の色の光は変調されて、複数のサブフレーム画像を一連の各画像フレームについて提供する。複数のサブフレーム画像は、フレーム周期中に各画像フレームに投影される。各画像フレーム毎に、各サブフレーム画像は他のサブフレーム画像に対して変位して投影される。複数の色の光の周期的な変化と、複数のサブフレーム画像の投影とは同期されて、カラー時間周期とフレーム周期の間に整数関係が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１に、本発明の表示システム２の一実施形態を示す。本明細書および添付の特許請求の範囲では、別記されない限り、「表示システム」なる用語を用いてプロジェクタ、投影システム、画像表示システム、テレビジョンシステム、ビデオモニタ、コンピュータモニタシステム、または一連の画像フレームを生成するように構成された他の任意のシステムを指す。一連の画像フレームは、静止画像、一連の画像、または動画ビデオであり得る画像を生成する。本明細書および添付の特許請求の範囲では、別記されない限り、「一連の画像フレーム」なる語句および「画像」なる用語を用いて、静止画像、一連の画像、動画ビデオ、または表示システムによって表示される他のあらゆるものを広く指す。
【０００６】
図１に示す実施形態では、表示システム２は画像処理ユニット４、周期的発光器６、空間光変調器（ＳＬＭ）８、揺動装置（wobbling device）１０、および表示光学系１２を備える。表示システム２は画像データ１４を受け取る。画像データ１４は表示すべき画像１６を規定し（define）、表示システム２は画像データ１４を使用して表示画像１６を生成する。画像データ１４の例としては、デジタル画像データ、アナログ画像データ、およびアナログデータとデジタルデータの組み合わせが挙げられる。１つの画像１６が表示システム２によって処理されるものとして図示し説明されるが、複数の、または一連の画像１６、または動画ビデオ表示１６も表示システム２によって処理することが可能であることが当業者に理解されよう。
【０００７】
周期的発光器６は、固有シーケンシャルカラー時間周期に伴って周期的に変化する色の順番を有する複数の色の光を生成するように構成された任意の装置またはシステムである。周期的発光器６は表示装置２内に配置されて、複数の色の光がＳＬＭ８を通るようにする。一実施形態では、周期的発光器６は光源１８およびシーケンシャルカラーデバイス２０を備える。
【０００８】
一実施形態では、周期的発光器６は、一連の原色と任意の白色光を伝達する光ビームを生成する。言い換えれば、周期的発光器６は、時間に伴って周期的に変化する空間分布を有するビームを出力する。たとえば、周期的発光器６は、原色の赤、緑、および青、ならびに白色に変化するビームを生成することができる。別法として、周期的発光器６は、シアン、イエロー、およびマゼンタ、または任意の他の色等の色をさらに出力することができる。特定の色の光ビームの参照は、光ビームのスペクトル分布が、その色の可視光として特徴付けることができるピーク波長を有することを示す。カラーフィルタ要素は、白色光源を変化させてこのようなスペクトルピークを提供する一般的な方法である。
【０００９】
光源１８は、プロジェクタで使用するのに適した任意の光源である。このような適した光源１８の一例は超高圧水銀灯である。図１に示すように、光源１８は光ビームをシーケンシャルカラーデバイス２０に提供する。
【００１０】
シーケンシャルカラーデバイス２０は、光源１８からの光を複数の色または波長に順次変調するように構成された任意の装置またはシステムである。一実施形態では、カラー時間周期設定点を設定して、シーケンシャルカラーデバイス２０のカラー時間周期を制御することができる。シーケンシャルカラーデバイス２０の例としては、カラーフィルタホイール２２（図２〜図５）および回転プリズムのセットが挙げられる。
【００１１】
図２〜図５はカラーフィルタホイール２２のいくつかの例を示す。各カラーフィルタホイール２２は複数のカラーフィルタ２４を備える。カラーフィルタホイール２２の各色は、カラーフィルタ要素２４である。各色に等しいサイズのカラーフィルタ要素２４があるものとして示しているが、カラーフィルタ要素２４が異なるサイズを有することは珍しくない。カラーフィルタ要素２４の相対的なサイズ決めを利用して、不安定な光源１８に対応する場合が多い。たとえば、光源１８に赤が不足している場合、赤色カラーフィルタ要素２４をその他のカラーフィルタ要素２４よりも相対的に大きくすることができる。
【００１２】
カラーフィルタホイール２２は、回転して、選択される色または波長の光のみが順次各カラーフィルタ要素２４を通るようにすることによって動作する。回転するカラーフィルタホイール２２は、周期的発光器６の固有シーケンシャルカラー時間周期の整数倍である回転時間周期を有する。たとえば、各カラーフィルタホイール２２が単一のセットのカラーフィルタ要素２４を有するため、図２および図４に示すカラーフィルタホイール２２の回転時間周期は、周期的発光器６の固有シーケンシャルカラー時間周期に等しい。同様に、各カラーフィルタホイール２２が各カラーフィルタホイール２２上に２つのセットのカラーフィルタ要素２４を有するため、図３および図５に示すカラーフィルタホイール２２の回転時間周期は、周期的発光器６の固有シーケンシャルカラー時間周期の２倍に等しい。
【００１３】
図６および図７は、フレーム周期Ｔとカラーフィルタホイール２２の回転の間の関係を示す。これら図では、Ｒ、Ｇ、ＢおよびＷが赤、緑、青、および白色のカラーサブフレームを指す。
【００１４】
各フレームが出力される時間がフレーム周期Ｔである。空間的または画像サブフレーム周期は、各空間的または画像サブフレームが出力される、フレーム周期Ｔの一部である。カラーサブフレームは、周期的発光器が特定の色または原色を出力している、フレーム周期Ｔの一部である。フレーム周期Ｔは任意の適したフレーム周期Ｔである。一般的なフレーム周期Ｔは１／６０秒である。図６および図７に示すように、完全なセットのカラーサブフレームが、各空間的または画像サブフレーム毎に少なくとも１回生成される。言い換えれば、周期的発光器６は、単一の空間的または画像サブフレーム中に少なくとも１回完全なセットの原色を生成する。
【００１５】
図６は、フレーム周期Ｔと、図２および図３に示すカラーフィルタホイール２２の回転との間の関係の一例を示す。この例では、図２のカラーフィルタホイール２２は、フレーム周期Ｔの半分に等しい周期で回転する。たとえば、フレーム周期Ｔが１／６０秒である場合、カラーフィルタホイール２２は７２００ＲＰＭで回転し、フレーム周期Ｔ中に２回完全に回転する。
【００１６】
図３のカラーフィルタホイール２２はフレーム周期Ｔに等しい周期で回転するが、ＲＧＢＷＲＧＢＷホイールであるため、２倍速で回転する図２のカラーフィルタホイール２２と同じ効果を有する。フレーム周期Ｔが同じ１／６０秒である場合、図３のカラーフィルタホイール２２は３６００ＲＰＭで回転する。
【００１７】
図７は、フレーム周期Ｔと、図４および図５に示すカラーフィルタホイール２２の回転との間の関係の一例を示す。この例では、図４のカラーフィルタホイール２２は、フレーム周期Ｔの半分に等しい周期で回転する。たとえば、フレーム周期Ｔが１／６０秒である場合、カラーフィルタホイール２２は７２００ＲＰＭで回転し、フレーム周期Ｔ中に２回完全に回転する。
【００１８】
図５のカラーフィルタホイール２２は、フレーム周期Ｔに等しい周期で回転するが、ＲＧＢＲＧＢホイールであるため、２倍速で回転する図４のカラーフィルタホイール２２と同じ効果を有する。フレーム周期Ｔが同じ１／６０秒である場合、図５のカラーフィルタホイール２２は３６００ＲＰＭで回転する。
【００１９】
再び図１を参照すると、ＳＬＭ８は、光を変調して、フレーム周期Ｔ中に各画像フレームについて複数のサブフレーム画像を提供するように構成された任意の装置またはシステムである。ＳＬＭは、電気的または光学的な入力に対応する空間パターンで入射光を変調する。入射光は位相、強度、偏光、または方向においてＳＬＭ８により変調することができる。
【００２０】
ＳＬＭ８は、周期的発光器６からの光を空間的に変調するために配置される。周期的発光器６により送られる光はＳＬＭ８に渡される。一実施形態では、光はレンズまたは他の或る装置を通してＳＬＭ８上で合焦される。ＳＬＭ８は、画像処理ユニット４からの入力に基づいて周期的発光器６によって出力された光を変調し、画像を伝達する光ビームを形成する。
【００２１】
ＳＬＭ８の例は、反射型液晶素子（ＬＣＯＳ：liquid crystal on silicon）アレイおよびマイクロミラーアレイである。ＬＣＯＳアレイおよびマイクロミラーアレイは、当該技術分野において知られており、本明細書では詳細に説明されない。ＬＣＯＳアレイの一例は、Ｐｈｉｌｉｐｓ（商標）のＬＣＯＳ変調器である。マイクロミラーアレイの一例は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ（商標）Ｉｎｃ．から入手可能なデジタル光処理（ＤＬＰ）チップである。
【００２２】
一実施形態では、ＳＬＭ８からの変調光が最終的に、表示光学系１２により観察面（図示せず）上に表示される。表示光学系１２は、画像を表示または投影するように構成された任意の装置またはシステムである。表示システム２が表示画像１６を表示するのに、表示光学系１２は、必要な場合に焦点合わせおよび他の光学的な調整を施す。表示光学系１２の一例としては、表示画像１６を観察面上に投影し焦点合わせするように構成されたレンズが挙げられる。観察面の例としては、スクリーン、テレビジョン、壁、またはコンピュータモニタが挙げられる。別法として、表示光学系１２は表示画像１６が投影される観察面を備えることができる。
【００２３】
周期的揺動装置１０は、各画像フレームに対してサブフレーム画像の相対的な変位を提供するように構成された任意の装置またはシステムである。一実施形態では、表示光学系１２が表示画像１６を表示する前に、変調光は揺動装置１０を通過する。揺動装置１０の一例はガルバノミラーである。代替の実施形態では、揺動装置１０はＳＬＭ８または表示システム２の他の或る構成要素に一体化される。
【００２４】
画像処理ユニット４は、光源１８の照明の制御およびＳＬＭ８の制御を含む様々な機能を行う。画像処理ユニット４は、デジタル画像データ、アナログ画像データ、またはアナログデータとデジタルデータの組み合わせを受け取り処理するように構成することができる。一実施形態では、図８に示すように、画像処理ユニット４はフレームレート変換ユニット２６、解像度調整ユニット２８、サブフレーム生成ユニット３０、フレームバッファ３２、およびシステムタイミングユニット３４を備える。
【００２５】
フレームレート変換ユニット２６および画像フレームバッファ３２は、画像データ１４を受け取ってバッファリングし、画像データ１４に対応する画像フレームを生成する。解像度調整ユニット２８は、表示システム２の解像度能力に合うようにフレームの解像度を調整する。サブフレーム生成ユニット３０は、画像フレームデータを処理して、画像フレームに対応する２つ以上の画像サブフレームを規定する。サブフレームは表示システム２によって表示されて表示画像１６を生成する。システムタイミングユニット３４は、表示システム２の様々な構成要素のタイミングを同期させる。
【００２６】
画像処理ユニット４は、フレームレート変換ユニット２６、解像度調整ユニット２８、サブフレーム生成ユニット３０、およびシステムタイミングユニット３４を含み、ハードウェア、実行可能コード、またはこれらの組み合わせを備える。一実施形態では、画像処理ユニット４の１つまたは複数の構成要素はコンピュータ、コンピュータサーバ、または一連の論理演算を行うことが可能な他のマイクロプロセッサベースのシステム内に含まれる。さらに、画像処理は表示システム２全体に分散されて、画像処理ユニット４の個々の部分が別個のシステム構成要素に実装されてもよい。
【００２７】
システムタイミングユニット３４は、カラーフィルタホイール２２、揺動装置１０、およびフレーム生成の同期を確保するために使用される。システムタイミングユニット３４は、周期的発光器６および周期的揺動装置１０を同期させて、カラー時間周期とフレーム周期Ｔの間に整数の関係を確保するように構成される。一実施形態では、カラー時間周期はフレーム周期Ｔに等しい。代替の実施形態では、カラー時間周期はフレーム周期Ｔの整数分の１倍に等しい。別の実施形態では、カラー時間周期はフレーム周期Ｔの整数倍に等しい。
【００２８】
フレームレート変換ユニット２６は、表示システム２によって表示される画像に対応する画像データ１４を受け取り、画像データ１４を画像フレームバッファ３２にバッファリングすなわち記憶する。より具体的には、フレームレート変換ユニット２６は、画像の個々のラインまたはフィールドを表す画像データ１４を受け取り、画像データ１４を画像フレームバッファ３２にバッファリングして、表示システム２によって表示すべき画像に対応する画像フレームを生成する。画像フレームバッファ３２は、画像フレームに対応する画像データ１４のすべてを受け取り記憶することによって、画像データ１４をバッファリングしてもよい。フレームレート変換ユニット２６は、画像フレームバッファ３２から画像フレームの画像データ１４のすべてを続けて検索または抽出することによって、画像フレームを生成することができる。したがって、画像フレームは、表示システム２によって表示すべき画像全体を表す画像データ１４の複数の個々のラインまたはフィールドを含むように規定される。したがって、画像フレームは、表示システム２によって表示すべき画像１６を表す個々のピクセルの複数の列および複数の行を含む。
【００２９】
フレームレート変換ユニット２６および画像フレームバッファ３２は、プログレッシブ画像データ、インタレース画像データ、またはプログレッシブ画像データおよびインタレース画像データの両方としての画像データ１４を受け取り、処理することができる。プログレッシブ画像データの場合、フレームレート変換ユニット２６および画像フレームバッファ３２は、画像の画像データ１４のシーケンシャルフィールドを受け取り記憶する。フレームレート変換ユニット２６は、画像の画像データ１４のシーケンシャルフィールドを検索することによって画像フレームを生成する。インタレース画像データの場合、フレームレート変換ユニット２６および画像フレームバッファ３２は、画像の画像データ１４の奇数フィールドを受け取り記憶し、そして偶数フィールドを受け取り記憶する。たとえば、画像データ１４のすべての奇数フィールドが受け取られて記憶され、画像データ１４のすべての偶数フィールドが受け取られて記憶される。したがって、フレームレート変換ユニット２６は、画像の画像データ１４の奇数フィールドおよび偶数フィールドを検索することによって画像データ１４をデインタレースし、画像フレームを生成する。
【００３０】
画像フレームバッファ３２は、各画像の１つまたは複数の画像フレームの画像データ１４を記憶するメモリを備える。たとえば、画像フレームバッファ３２は、ハードディスクドライブまたは他の永久的な記憶装置等の不揮発性メモリ、またはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等の揮発性メモリを含むことができる。
【００３１】
フレームレート変換ユニット２６において画像データ１４を受け取り、画像データ１４を画像フレームバッファ３２にバッファリングすることにより、画像データ１４の入力タイミングを、表示システム２の残りの構成要素（たとえば、ＳＬＭ８、揺動装置１０、および表示光学系１２）のタイミング要件から切り離すことができる。より具体的には、画像フレームの画像データ１４は画像フレームバッファ３２に受け取られて記憶されるため、任意の入力レートで受け取ることができる。したがって、画像フレームのフレームレートを、表示システム２の残りの構成要素のタイミング要件に変換することができる。たとえば、画像処理ユニット４は画像データ１４を３０フレーム／秒のレートで受け取ることができ、その一方でＳＬＭ８は６０フレーム／秒で動作するように構成することができる。この場合、フレームレート変換ユニット２６は、フレームレートを３０フレーム／秒から６０フレーム／秒に変換する。
【００３２】
解像度調整ユニット２８は、画像フレームの画像データ１４を受け取り、画像データ１４の解像度を調整する。より具体的には、画像処理ユニット４は、元々の解像度で画像フレームの画像データ１４を受け取り、画像データ１４を処理して、表示システム２が表示するように構成されている解像度に合わせる。画像処理ユニット４は、画像データ１４の解像度を増減、または変更しないままにして、表示システム２が表示するように構成されている解像度に合わせる。
【００３３】
一実施形態では、サブフレーム生成ユニット３０は、画像フレームの画像データ１４を受け取って処理し、画像フレームに対応する複数の画像サブフレームを規定する。解像度調整ユニット２８が画像データ１４の解像度を調整した場合、サブフレーム生成ユニット３０は調整された解像度で画像データ１４を受け取る。各画像サブフレームは、表示すべき画像に対応する画像データ１４のサブセットを表すデータアレイまたは行列を含む。データアレイは、対応する画像フレームのピクセルエリアに等しいピクセルエリアでのピクセルの内容を規定するピクセルデータを含む。各画像サブフレームは空間的に異なる画像サブフレームの位置に表示されるため、各画像サブフレームのデータアレイはわずかに異なるピクセルデータを含む。一実施形態では、画像処理ユニット４は、画像フレームおよび対応する画像サブフレームの両方を生成するのではなく、表示すべき画像に対応する画像サブフレームのみを生成することができる。
【００３４】
述べたように、画像フレームに対応する画像サブフレーム群内の各画像サブフレームは、表示すべき画像に対応するピクセルデータの行列またはアレイを含む。一実施形態では、各画像サブフレームはＳＬＭ８に入力される。ＳＬＭ８はサブフレームに従って光ビームを変調し、サブフレームを伝達する光ビームを生成する。個々の画像サブフレームを伝達する光ビームは最終的に、表示光学系１２によって表示され、表示画像を生成する。しかし、サブフレーム群内の各画像サブフレームに対応する光がＳＬＭ８によって変調された後、かつ各画像サブフレームが表示光学系１２によって表示される前に、揺動装置１０がＳＬＭ８と表示光学系１２の間の光路の位置をシフトする。言い換えれば、揺動装置は、各画像サブフレームが、前に表示された画像サブフレームよりもわずかに異なる空間位置に表示光学系１２によって表示されるようにピクセルをシフトする。したがって、所与の画像に対応する画像サブフレームは互いに空間的にずれるため、異なるピクセルまたはピクセル部分を含む。揺動装置１０は、画像サブフレームが垂直距離、水平距離、または垂直距離および水平距離の両方だけ互いにずれるようにピクセルをシフトすることができる。
【００３５】
一実施形態では、画像に対応するサブフレーム群内の各画像サブフレームは、人間の目で画像サブフレームが高速に連続していることを検出することができないような高速で表示光学系１２によって表示される。画像サブフレームが高速に連続すると、単一の表示画像として見える。画像サブフレームを空間的に異なる位置に順次表示することにより、最終的に表示される画像の見掛けの解像度が向上する。
【００３６】
図９〜図１２は、例示的な揺動装置による画像サブフレームの例示的な空間的変位を示す。シーケンシャルカラーが画像サブフレームの空間的変位と組み合わせられて、表示カラー画像が生成される。
【００３７】
図９Ａ〜図９Ｃは、複数の画像サブフレームが特定の画像に生成される例示的な実施形態を示す。図９Ａ〜図９Ｃに示すように、例示的な画像処理ユニット４は特定の画像について２つの画像サブフレームを生成する。より具体的には、画像処理ユニット４は画像フレームに対して第１のサブフレーム３６および第２のサブフレーム３８を生成する。この例およびこれに続く例での画像サブフレームは、画像処理ユニット４によって生成されるが、画像サブフレームはサブフレーム生成ユニット３０または表示システム２の別の構成要素によって生成してもよいことが理解されよう。第１のサブフレーム３６および第２のサブフレーム３８はそれぞれ、対応する画像フレームの画像データ１４のサブセットのデータアレイを含む。例示的な画像処理ユニット４は、図９Ａ〜図９Ｃの例において２つの画像サブフレームを生成するが、２つの画像サブフレームは、画像処理ユニット４により生成することができる例示的な数の画像サブフレームであり、他の実施形態では、任意の数の画像サブフレームを生成することが可能であることが理解されよう。
【００３８】
図９Ｂに示すように、第１のサブフレーム３６は第１の画像サブフレームの位置４０に表示される。第２のサブフレーム３８は、第１のサブフレームの位置４０から垂直距離４４および水平距離４６だけずれた第２の画像サブフレームの位置４２に表示される。したがって、第２のサブフレーム３８は所定の距離だけ第１のサブフレーム３６から空間的にずれている。例示的な一実施形態では、図９Ｃに示すように、垂直距離４４および水平距離４６はそれぞれおよそピクセル１個の半分である。しかし、第１の画像サブフレームの位置４０と第２の画像サブフレームの位置４２の間の空間的なずれの距離は、特定の用途に最もよく合うように可変であり得る。代替の実施形態では、第１のサブフレーム３６および第２のサブフレーム３８は、垂直距離または水平距離のいずれか一方だけずれていてもよい。一実施形態では、揺動装置１０は、第１のサブフレーム３６および第２のサブフレーム３８が互いに空間的にずれるように、ＳＬＭ８と表示光学系１２の間で光ビームをずらすように構成される。
【００３９】
図９Ｃに示すように、表示システム２は交互に、第１の画像サブフレームの位置４０に第１のサブフレーム３６を表示し、第１の画像サブフレームの位置４０から空間的にずれた第２の画像サブフレームの位置４２に第２のサブフレーム３８を表示する。より具体的には、揺動装置１０は、第１のサブフレーム３６の表示に対して、第２のサブフレーム３８の表示を垂直距離４４および水平距離４６だけシフトする。したがって、第１のサブフレーム３６のピクセルは第２のサブフレーム３８のピクセルに重なる。一実施形態では、表示システム２は、第１の画像サブフレームの位置４０に第１のサブフレーム３６を表示し、第２の画像サブフレームの位置４２に第２のサブフレーム３８を表示する１サイクルを完了する結果、見掛けの解像度が向上した表示画像になる。かくして、第２のサブフレーム３８は、第１のサブフレーム３６に対して空間的および時間的に変位する。しかし、観察者は、２つのフレームを改良された単一の画像として一緒に見る。
【００４０】
図１０Ａ〜図１０Ｂは、第１のサブフレーム３６からのピクセル４８を第１の画像サブフレームの位置４０に表示し、第２のサブフレーム３８からのピクセル５０を第２の画像サブフレームの位置４２に表示する１サイクルを完了する例示的な実施形態を示す。図１０Ａは、第１の画像サブフレームの位置４０における第１のサブフレーム３６からのピクセル４８の表示を示す。図１０Ｂは、第２の画像サブフレームの位置４２における第２のサブフレーム３８からのピクセル５０の表示を示す。図１０Ｂでは、第１の画像サブフレームの位置４０は破線で示されている。
【００４１】
第１のサブフレーム３６および第２のサブフレーム３８を生成し、２つのサブフレーム３６、３８を図９Ａ〜図９Ｃおよび図１０Ａ〜図１０Ｂに示すように空間的にずらして表示することにより、最終的に表示される画像の生成に使用されるピクセルデータ量は、画像サブフレームを使用せずに最終的に表示される画像の生成に使用されるピクセルデータ量と比較して２倍である。したがって、２位置処理を使用することにより、最終的に表示される画像の解像度はおよそ１．４倍すなわち２の平方根倍になる。
【００４２】
別の実施形態では、図１１Ａ〜図１１Ｄに示すように、画像処理ユニット４は画像フレームに対して４つの画像サブフレームを規定する。より具体的には、画像処理ユニット４は、第１のサブフレーム３６、第２のサブフレーム３８、第３のサブフレーム５２、および第４のサブフレーム５４を画像フレームに対して規定する。したがって、第１のサブフレーム３６、第２のサブフレーム３８、第３のサブフレーム５２、および第４のサブフレーム５４はそれぞれ、対応する画像フレームの画像データ１４のサブセットのデータアレイを含む。
【００４３】
一実施形態では、図１１Ａ〜図１１Ｄに示すように、第１のサブフレーム３６は第１の画像サブフレームの位置４０に表示される。第２の画像サブフレーム３８は、第１のサブフレームの位置４０から垂直距離４４および水平距離４６だけずれた第２の画像サブフレームの位置４２に表示される。第３のサブフレーム５２は、第１のサブフレームの位置４０から水平距離５８だけずれた第３の画像サブフレームの位置５６に表示される。水平距離５８はたとえば、水平距離４６と同じ距離であることができる。第４のサブフレーム５４は、第１のサブフレームの位置４０から垂直距離６２だけずれた第４の画像サブフレームの位置６０に表示される。垂直距離６２はたとえば、垂直距離４４と同じ距離であることができる。したがって、第２のサブフレーム３８、第３のサブフレーム５２、および第４のサブフレーム５４はそれぞれ、所定の距離だけ互いに、また第１のサブフレーム３６から空間的にずれる。例示的な一実施形態では、垂直距離４４、水平距離４６、水平距離５８、および垂直距離６２はそれぞれ、およそピクセル１個の半分である。しかし、４つのサブフレーム間の空間的なずれの距離は、特定の用途に最もよく合うように可変である。一実施形態では、揺動装置１０は、第１のサブフレーム３６、第２のサブフレーム３８、第３のサブフレーム５２、および第４のサブフレーム５４が互いに空間的にずれるように、ＳＬＭ８と表示光学系１２の間で光ビームをずらすように構成される。
【００４４】
一実施形態では、表示システム２は、第１のサブフレーム３６を第１の画像サブフレームの位置４０に表示し、第２のサブフレーム３８を第２の画像サブフレームの位置４２に表示し、第３のサブフレーム５２を第３の画像サブフレームの位置５６に表示し、第４のサブフレーム５４を第４の画像サブフレームの位置６０に表示する１つのサイクルを完了する結果、見掛けの解像度が向上した表示画像になる。したがって、第２のサブフレーム３８、第３のサブフレーム５２、および第４のサブフレーム５４は、互いに、また第１のサブフレーム３６に対して空間的および時間的に変位する。
【００４５】
図１２Ａ〜図１２Ｄは、第１のサブフレーム３６からのピクセル４８を第１の画像サブフレームの位置４０に表示し、第２のサブフレーム３８からのピクセル５０を第２の画像サブフレームの位置４２に表示し、第３のサブフレーム５２からのピクセル６４を第３の画像サブフレームの位置５６に表示し、第４のサブフレーム５４からのピクセル６６を第４の画像サブフレームの位置６０に表示する１つのサイクルを完了する例示的な実施形態を示す。図１２Ａは、第１の画像サブフレームの位置４０における第１のサブフレーム３６からのピクセル４８の表示を示す。図１２Ｂは、第２の画像サブフレームの位置４２における第２のサブフレーム３８からのピクセル５０の表示を示し、第１の画像サブフレームの位置４０は破線で示されている。図１２Ｃは、第３の画像サブフレームの位置５６における第３のサブフレーム５２からのピクセル６４の表示を示し、第１の画像サブフレームの位置４０および第２の画像サブフレームの位置４２は破線で示されている。最後に、図１２Ｄは、第４の画像サブフレームの位置６０における第４のサブフレーム５４からのピクセル６６の表示を示し、第１の画像サブフレームの位置４０、第２の画像サブフレームの位置４２、および第３の画像サブフレームの位置５６は破線で示されている。
【００４６】
４つの画像サブフレームを生成し、図１１Ａ〜図１１Ｄおよび図１２Ａ〜図１２Ｄに示すように４つのサブフレームを空間的にずらして表示することにより、最終的に表示される画像の生成に使用されるピクセルデータ量は、画像サブフレームを使用せずに最終的に表示される画像の生成に使用されるピクセルデータ量と比較して４倍である。したがって、４位置処理を使用することにより、最終的に表示される画像の解像度は２倍、すなわち４の平方根倍になる。
【００４７】
図９〜図１２の例に示すように、画像フレームについて複数の画像サブフレームを生成し、画像サブフレームを互いに対して空間的および時間的に表示することにより、表示システム２は、ＳＬＭ８が表示するように構成されている解像度よりも高い解像度で表示画像を生成することができる。例示的な一実施形態では、たとえば、８００ピクセル×６００ピクセルの解像度を有する画像データ１４および８００ピクセル×６００ピクセルの解像度を有するＳＬＭ８の場合、画像データ１４の解像度を調整する表示システム２による４位置処理により、１６００ピクセル×１２００ピクセルの解像度を有する表示画像が生成される。
【００４８】
さらに、画像サブフレームのピクセルを重複させることにより、表示システム２は欠陥ピクセルに起因する望ましくない視覚的影響を低減することができる。たとえば、４つのサブフレームが画像処理ユニット４により生成され、互いにずれた位置に表示される場合、４つのサブフレームは事実上、表示されるべき画像の異なる部分が各サブフレームの欠陥ピクセルに関連するため、欠陥ピクセルの望ましくない影響を拡散する。欠陥ピクセルとしては、「オン」位置または「オフ」位置のみを示すピクセル等の異常な、または動作不能な表示ピクセル、意図する強度よりも高いまたは低い強度を生成するピクセル、または動作が一貫しない、またはランダムに動作するピクセルが含まれる。
【００４９】
図１３は、本発明の一実施形態のステップを表すフローチャートである。図１３に表すステップは特定の順序で提示されているが、本発明はステップの順序の変形も包含する。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、追加ステップを図１３に示すステップの間で実行してもよい。
【００５０】
複数の色の光が生成される（６８）。複数の色の光は、固有シーケンシャルカラー時間周期に伴って周期的に変化する色の順番を有する。一実施形態では、複数の色の光は、光ビームを回転するカラーフィルタホイールに通すことによって生成される（６８）。一実施形態では、フィルタホイールは、カラー時間周期の整数倍である周期で回転する。
【００５１】
複数の色の光は変調され（７０）、各画像フレームについて複数のサブフレーム画像を提供する。フレーム周期Ｔ中の各画像フレームの複数のサブフレーム画像が投影される（７２）。各画像フレーム毎に、各サブフレーム画像は他のサブフレーム画像に対して変位して投影される（７２）。
【００５２】
複数の色の光の周期的な変更および複数のサブフレーム画像の投影は同期され（７４）、カラー時間周期とフレーム周期Ｔの間に整数の関係が確保される。一実施形態では、カラー時間周期はフレーム周期Ｔに等しい。代替の実施形態では、カラー時間周期はフレーム周期Ｔの整数分の１倍に等しい。別の実施形態では、カラー時間周期はフレーム周期Ｔの整数倍に等しい。
【００５３】
一実施形態では、複数の色の光の周期的変化と複数のサブフレーム画像の投影との同期をとること（７４）は、カラー時間周期を見いだし、フレーム周期Ｔをカラー時間周期と整数の関係を有するように同期させることを含む。一実施形態では、カラー時間周期を見いだすことは、シーケンシャルカラーデバイスを追跡することを含む。代替の実施形態では、カラー時間周期を見いだすことは、シーケンシャルカラーデバイスの周波数設定点（frequency set point）を監視することを含む。
【００５４】
図１４は、本発明の別の実施形態のステップを表すフローチャートである。図１４に表すステップは特定の順序で提示されているが、本発明はステップの順序の変形を包含する。さらに、本発明の範囲から逸脱することなく、追加ステップを図１４に示すステップの間で実行してもよい。
【００５５】
第１の光ビームが生成される（７６）。第１の光ビームは、第１のサブフレーム時間周期中に第１の配列の原色を伝達する。第１の光ビームは、第１のサブフレーム時間周期中に変調され（７８）、第１の変調光ビームが生成される。第１の変調光ビームは観察面上に投影される（８０）。
【００５６】
第２の光ビームが生成される（８２）。第２の光ビームは、第２のサブフレーム時間周期中に第２の配列の原色を伝達する。第２の光ビームは第２のサブフレーム時間周期中に変調され（８４）、第２の変調光ビームが生成される。
【００５７】
第２の変調光ビームは、表示画像の実効解像度を上げるように、観察面上の、第１の変調光ビームに対して変位した位置に投影される（８６）。
【００５８】
一実施形態では、第１および第２の配列の原色を伝達する第１および第２の光ビームは、少なくとも１つのカラーホイールを使用して生成される（７６、８２）。別法として、第１および第２の配列の原色を伝達する第１および第２の光ビームは、一連の色を生成する他の任意の装置を使用して生成される（７６、８２）。
【００５９】
一実施形態では、第１および第２の配列の原色は、完全な一連の原色である。代替の実施形態では、第１および第２の配列の原色はそれぞれ、赤、緑、青、シアン、イエロー、マゼンタ、および白のうちの２つ以上を含む。
【００６０】
上記説明は本発明の例示にすぎない。本発明から逸脱することなく、当業者は様々な代替形態、変更形態、および変形形態を考案することができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲内にあるこのような代替形態、変更形態、および変形形態をすべて包含する。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の表示システムの一実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１の表示システムと併せて使用されるカラーフィルタホイールの例を示す図である。
【図３】図１の表示システムと併せて使用されるカラーフィルタホイールの例を示す図である。
【図４】図１の表示システムと併せて使用されるカラーフィルタホイールの例を示す図である。
【図５】図１の表示システムと併せて使用されるカラーフィルタホイールの例を示す図である。
【図６】図３および図４に示すカラーフィルタホイールの例示的なタイミング図である。
【図７】図５および図６に示すカラーフィルタホイールの例示的なタイミング図である。
【図８】図１の表示システムにおける画像処理ユニットの一実施形態をより詳細に示すブロック図である。
【図９Ａ】例示的な一実施形態により特定の画像について複数の画像サブフレームを生成することができることを示す図である。
【図９Ｂ】例示的な一実施形態により特定の画像について複数の画像サブフレームを生成することができることを示す図である。
【図９Ｃ】例示的な一実施形態により特定の画像について複数の画像サブフレームを生成することができることを示す図である。
【図１０Ａ】例示的な一実施形態により、第１のサブフレームからのピクセルを第１の画像サブフレームの位置に表示することを示す図である。
【図１０Ｂ】例示的な一実施形態により、第２のサブフレームからのピクセルを第２の画像サブフレームの位置に表示することを示す図である。
【図１１Ａ】例示的な一実施形態により、サブフレーム生成機能によって画像フレームについて４つの画像サブフレームを規定することができることを示す図である。
【図１１Ｂ】例示的な一実施形態により、サブフレーム生成機能によって画像フレームについて４つの画像サブフレームを規定することができることを示す図である。
【図１１Ｃ】例示的な一実施形態により、サブフレーム生成機能によって画像フレームについて４つの画像サブフレームを規定することができることを示す図である。
【図１１Ｄ】例示的な一実施形態により、サブフレーム生成機能によって画像フレームについて４つの画像サブフレームを規定することができることを示す図である。
【図１２Ａ】例示的な一実施形態により、第１のサブフレームからのピクセルを第１の画像サブフレームの位置に表示することを示す図である。
【図１２Ｂ】例示的な一実施形態により、第２のサブフレームからのピクセルを第２の画像サブフレームの位置に表示することを示す図である。
【図１２Ｃ】例示的な一実施形態により、第３のサブフレームからのピクセルを第３の画像サブフレームの位置に表示することを示す図である。
【図１２Ｄ】例示的な一実施形態により、第４のサブフレームからのピクセルを第４の画像サブフレームの位置に表示することを示す図である。
【図１３】本発明のカラーサブフレーム画像を生成する方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図１４】本発明のカラーサブフレーム画像を生成する方法の別の実施形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６２】
２：表示システム
４：画像処理ユニット
６：周期的発光器
８：空間光変調器
１０：揺動装置
１２：表示光学系
１４：画像データ
１６：表示画像
１８：光源
２０：シーケンシャルカラーデバイス
【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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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