AT518845B1 - Projektor und verfahren zum projizieren eines bildes - Google Patents

Abstract

Projektor zum Projizieren eines Bildes, mit einem mit Licht beaufschlagten Beleuchtungsmodulator (3) mit mehreren Beleuchtungspixeln, die in Spalten und Zeilen angeordnet und voneinander unabhängig ansteuerbar sind, einer dem Beleuchtungsmodulator (3) nachgeordneten Abbildungsoptik (4), die das pixelindividuell modulierte Licht auf einen Bildmodulator (5) so abbildet, dass entweder jedem Beleuchtungspixel genau ein Bildpixel zugeordnet ist oder jedes Beleuchtungspixel mehreren Bildpixeln zugeordnet ist, sowie einer Steuereinheit (7), der Bilddaten (BD) des zu erzeugenden Bildes zugeführt sind und die daraus Beleuchtungssteuerdaten (MS) für den Beleuchtungsmodulator (3) erzeugt und an diesen zur Modulation des Lichtes anlegt sowie Bildsteuerdaten (BS) für den Bildmodulator (5) erzeugt und an diesen zur Bilderzeugung anlegt.

Description

Beschreibung

PROJEKTOR UND VERFAHREN ZUM PROJIZIEREN EINES BILDES [0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Projektor und ein Verfahren zum Projizieren eines Bildes.

[0002] Insbesondere betrifft die Erfindung einen Projektor zum Projizieren eines Bildes mit einem ersten und zweiten räumlichen Modulator mit mehreren (z.B. mit jeweils n x m) Modulatorpixeln, die mittels einer Abbildungsoptik (insbesondere pixelgenau) aufeinander abgebildet werden, wobei der erste Modulator mit Licht beaufschlagt wird und das Bild mittels des zweiten Modulators erzeugt wird. Ein solcher Projektor ist beispielsweise aus dem US 7,050,122 B2 bekannt.

[0003] Mit einer solchen Anordnung kann der Schwarzlichtpegel im erzeugten Bild reduziert werden. Jedoch tritt die Schwierigkeit auf, dass eine absolut exakte pixelgenaue Abbildung in der Praxis quasi nicht realisierbar ist. Dies führt z.B. bei einer gewünschten, pixelgenauen Abbildung dazu, dass die Modulatorpixel des zweiten Modulators, die eine vorbestimmte Helligkeit im Bild darstellen sollen und zu Modulatorpixeln benachbart sind, die Schwarz darstellen sollen und daher z.B. nicht beleuchtet werden, mit geringerer Intensität beleuchtet werden als Modulatorpixel, die nur von Modulatorpixeln umgeben sind, die auch helle Bildpunkte darstellen sollen. Dies führt zu unerwünschten Helligkeitsschwankungen in solchen Bereichen.

[0004] Dieser Effekt kann aufgrund chromatischer Fehler der Abbildungsoptik wellenlängenabhängig sein, so dass bei der Darstellung von mehrfarbigen Bildern, wenn Farbteilbilder zeitlich nacheinander so schnell erzeugt werden, dass für ein Benutzer die Farbteilbilder nicht einzeln erfassbar sind, sondern nur in zeitliche Überlagerung, die Farbanteile der einzelnen Farbbilder in unerwünschter Weise schwanken, was zu Farbfehlern im zu projizierenden Bild führt. Die gleiche Schwierigkeit tritt auf, wenn die Farbteilbilder mit mehreren Modulatoren gleichzeitig erzeugt und auf den zweiten Modulator abgebildet werden.

[0005] Erfindungsgemäß soll ein Projektor zum Projizieren eines Bildes bereitgestellt werden, mit dem diese Schwierigkeiten gelöst werden können. Ferner soll ein entsprechendes Verfahren zum Projizieren eines Bildes bereitgestellt werden.

[0006] Die Aufgabe wird gelöst durch einen Projektor zum Projizieren eines Bildes gemäß Anspruch 1.

[0007] Da bei dem erfindungsgemäßen Projektor gemäß einer ersten Alternative aufgrund der Abbildungsoptik jedem Beleuchtungspixel genau ein Bildpixel zugeordnet ist und die Beleuchtungssteuerdaten derart erzeugt werden, dass sie für jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, den Ein-Wert und für alle anderen Beleuchtungspixel den Aus-Wert mit der Ausnahme aufweisen, dass die Beleuchtungssteuerdaten für zumindest ein der anderen Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel von einem Bildpixel, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen sollen, um nicht mehr als eine vorbestimmte Pixelanzahl beabstandet ist, den Ein-Wert aufweisen, werden helle Randbildpixel, mit denen helle Randbildpunkte neben dunklen Bildpunkten im zu projizierenden Bild erzeugt werden sollen, in gleicher Weise beleuchtet wie helle Bildpixel, die ausschließlich von hellen Bildpixeln umgeben sind. Damit wird eine sehr gleichmäßige Beleuchtung auch der Randbildpixel erreicht, wodurch die eingangs beschriebenen Schwierigkeiten überwunden werden können.

[0008] Gemäß einer zweiten Alternative des erfindungsgemäßen Projektors ist jedes Beleuchtungspixel mehreren Bildpixeln zugeordnet. Da die Beleuchtungssteuerdaten für jedes Beleuchtungspixel, das zumindest einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, den Ein-Wert und für alle anderen Beleuchtungspixel den Aus-Wert mit der Ausnahme aufweisen, dass die /49

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Beleuchtungssteuerdaten für zumindest ein der anderen Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines von einem Bildpixel, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, um nicht mehr als eine vorbestimmte Pixelanzahl beabstandet ist, den Ein-Wert aufweisen, werden helle Randbildpixel, mit denen helle Randbildpunkte neben dunklen Bildpunkten im zu projizierenden Bild erzeugt werden sollen, in gleicher Weise beleuchtet wie helle Bildpixel, die ausschließlich von hellen Bildpixeln umgeben sind. Damit wird eine sehr gleichmäßige Beleuchtung auch der Randbildpixel erreicht, wodurch die eingangs beschriebenen Schwierigkeiten überwunden werden können.

[0009] Insbesondere kann die Steuereinheit die Beleuchtungssteuerdaten so erzeugen, dass sie für jedes der anderen Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel bzw. von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines von einem Bildpixel, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, um nicht mehr als eine vorbestimmte Pixelanzahl beabstandet ist, dem Ein-Wert aufweisen. Damit kann sichergestellt werden, dass alle Randbildpixel in gleicher Weise beleuchtete werden.

[0010] Die vorbestimmte Pixelanzahl kann 0 sein, so dass die Beleuchtungssteuerdaten für jedes andere Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel bzw. von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines direkt zu einem Bildpixel benachbart ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, den EinWert aufweisen. Wenn die vorbestimmte Pixelanzahl 0 ist, werden nur die schwarzen Bildpixel beleuchtet die direkt zu einem Bildpixel benachbart sind, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll.

[0011] Wenn nicht nur direkt benachbarte schwarze Bildpixel sondern weiter beabstandete schwarze Bildpixel auch beleuchtet werden sollen, kann die Pixelanzahl einen entsprechenden höheren Wert als 0 aufweisen.

[0012] So kann die vorbestimmte Pixelanzahl 1, 2,3 oder einen anderen Wert aufweisen. Ein Wert von größer oder gleich 1 kann gewählt werden, wenn z.B. die Abbildungsoptik unerwünschte Pixelverschiebungen erzeugt. Auch kann dadurch das sogenannte räumliche Dithering berücksichtigt werden, bei dem die Steuereinheit zur Bildverbesserung auch Bildpixel hell schaltet, die gemäß den Bilddaten eigentlich keine über dem vorbestimmten Schwellwert liegende Helligkeit darstellen sollen.

[0013] Bei dem Projektor können die Beleuchtungspixel jeweils in einen ersten Zustand, in dem das von dem Beleuchtungspixel kommende Licht auf das zugeordnete Bildpixel abgebildet wird, und in einem zweiten Zustand geschaltet werden, in dem kein Licht vom Beleuchtungspixel auf das zugeordnete Bildpixel abgebildet wird, und die Bildpixel können jeweils in einen ersten Zustand, in dem das von dem Bildpixel kommende Licht zur Bilderzeugung verwendet wird, und in einen zweiten Zustand geschaltet werden, in dem kein Licht vom Bildpixel zur Bilderzeugung verwendet wird. Damit ist eine digitale Ansteuerung der beiden Modulatoren möglich. Insbesondere können beispielsweise LCD-, LCoS-Modulatoren oder Kippspiegelmatrizen als Modulatoren eingesetzt werden. Die Modulatoren können reflektiv oder transmissiv sein. Der erfindungsgemäße Projektor kann Modulatoren des gleichen Typs oder unterschiedlichen Typs enthalten. Bevorzugt enthält sie Modulatoren des gleichen Typs, beispielsweise zwei Kippspiegelmatrizen.

[0014] In den Beleuchtungssteuerdaten kann der Ein-Wert für die Beleuchtungspixel durch die Steuereinheit so gewählt werden, dass jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet ist, wenn das zugeordnete Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet ist. Damit wird sichergestellt, dass der gewünschte Helligkeitswert des Bildpixels erreicht werden kann, wobei gleichzeitig eine Reduzierung des Schwarzpegels erreichbar ist.

[0015] Die Steuereinheit kann den Ein-Wert für die Beleuchtungspixel in den Beleuchtungssteuerdaten so wählen, dass jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das

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AT518 845 B1 2018-01-15 österreichisches patentamt gemäß den Bilddaten einen Helligkeitswert darstellen soll, der über dem vorbestimmten Schwellwert und unter einem vorbestimmten Maximalwert liegt, während den Zeiten, wenn das zugeordnete Bildpixel in den zweiten Zustand geschaltet ist, zumindest zeitweise auch in den zweiten Zustand geschaltet ist. Damit wird eine an die Schaltzustände der Bildpixel angepasste Beleuchtung ermöglicht, wodurch störende Hintergrundhelligkeit reduziert werden kann.

[0016] Ferner kann in den Beleuchtungssteuerdaten der Ein-Wert für die anderen Beleuchtungspixel so gewählt werden, dass die anderen Beleuchtungspixel immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet sind, wenn zumindest eines von den von dem zugeordneten Bildpixel um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixel in den erste Zustand geschaltet ist. Dabei kann der Ein-Wert für die anderen Beleuchtungspixel insbesondere so gewählt sein, dass jedes andere Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel von zumindest einem anderen Bildpixel, das einen Helligkeitswert darstellen soll, der über dem vorbestimmten Schwellwert und unter einem Maximalwert liegt, um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandet ist, während der Zeiten, wenn das zumindest eine andere Bildpixel in den zweiten Zustand geschaltet ist, zumindest zeitweise auch in den zweiten Zustand geschaltet ist. Damit wird die an die Schaltzeiten angepasste Beleuchtung auch für die anderen Bildpixel, denen der Ein-Wert zugeordnet ist, durchgeführt. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung der unerwünschten Hintergrundhelligkeit.

[0017] Bei dem Projektor kann die Steuereinheit den Ein-Wert für die Beleuchtungspixel in den Beleuchtungssteuerdaten auch so wählen, dass jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet ist, wenn das zugeordnete Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet ist. Damit wird eine absolut an die Zeiten des ersten Zustands angepasste Beleuchtung erreicht.

[0018] Insbesondere kann der Ein-Wert für die anderen Beleuchtungspixel auch so gewählt sein, dass die anderen Beleuchtungspixel immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet sind, wenn zumindest eines von den von dem zugeordneten Bildpixel um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln in den ersten Zustand geschaltet ist.

[0019] Die Beleuchtungs- und Bildsteuerdaten können jeweils pulsweitenmodulierte Steuerdaten sein. Insbesondere können die Steuerdaten für jedes Beleuchtungs- und Bildpixel jeweils einen Binärdatenwert gleicher Bittiefe enthalten, wobei der Ein-Wert für jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, so gewählt ist, dass zumindest die gleichen Bits gesetzt sind wie bei Binärdatenwert des zugeordneten Bildpixels. Damit kann eine an die Bitschaltzeiten angepasste Beleuchtung des Bildpixels realisiert werden.

[0020] Insbesondere kann der Ein-Wert für die Beleuchtungspixel so gewählt sein, dass alle Bits gesetzt sind, die im Binärdatenwert des zugeordneten Pixels und in den Binärdatenwerten aller von den vom zugeordneten Bildpixel um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln gesetzt sind.

[0021] Die Aufgabe wird ferner gelöst durch einen Projektor zum Projizieren eines Bildes gemäß Anspruch 27. Bei diesem Projektor erzeugt die Steuereinheit die Beleuchtungssteuerdaten so, dass sie für jedes Beleuchtungspixel, das zumindest einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, den Ein-Wert und für alle anderen Beleuchtungspixel den Aus-Wert aufweisen, so dass mit diesen Beleuchtungssteuerdaten ebenfalls eine gleichmäßige Beleuchtung auch von Randbildpixeln erreicht wird, da jedes (Rand)Bildpixel durch die mehreren zugeordneten Beleuchtungspixel beleuchtet wird.

[0022] Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Projektoren sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

[0023] Der Beleuchtungsmodulator und/oder der Bildmodulator kann bzw. können insbesonde3/49

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[0024] Der vorbestimmte Schwellwert ist bevorzugt so gewählt, dass die geringste noch darstellbare Helligkeit im Bild bereits über dem Schwellwert liegt. Damit wird vorteilhaft erreicht, dass nur für Bildpixel, die einen schwarzen Bildpunkt darstellen sollen, die Beleuchtungspixel den Aus-Wert aufweisen können.

[0025] Der erfindungsgemäße Projektor kann insbesondere als Projektor für Anwendungen in einem Planetarium so ausgebildet sein, dass das zu projizierende Bild auf eine gekrümmte Projektionsfläche projiziert wird. Die gekrümmte Projektionsfläche kann Teil einer Planetariumskuppel sein. Bei dieser Ausbildung erfolgt die Projektion in der Regel im Dunklen, so dass die erreichte Schwarzpegelreduzierung eine deutliche Bildverbesserung mit sich bringt.

[0026] Der Projektor kann ferner als Projektor für die Frontprojektion oder als Projektor für die Rückprojektion ausgebildet sein. Die Projektionsfläche kann Bestandteil des Projektors sein.

[0027] Die Abbildungsoptik kann als 1:1-Abbildungsoptik, als vergrößernde oder als verkleinernde Abbildungsoptik ausgebildet sein. Die Ausbildung als vergrößernde oder als verkleinernde Abbildungsoptik wird z.B. gewählt, wenn die beiden Modulatoren unterschiedliche Größe aufweisen. Wesentlich ist dabei insbesondere, dass die gewünschte Zuordnung der Beleuchtungs- und Bildpixel verwirklicht wird.

[0028] Ferner wird ein Verfahren gemäß Anspruch 14 und 33 bereitgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sind in den abhängigen Verfahrensansprüchen angegeben.

[0029] Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

[0030] Nachfolgend wird die Erfindung beispielsweise anhand der beigefügten Zeichnungen, die auch erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Es zeigen:

[0031] Fig. 1 [0032] Fig. 2 [0033] Fig. 3 [0034] Fig. 4 [0035] Fig. 5 [0036] Fig. 6-9 [0037] Fig. 10 [0038] Fig. 11 [0039] Fig. 12 [0040] Fig. 13 [0041] Fig. 14 [0042] Fig. 15 eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Projektors;

eine schematische Ansicht der Steuereinheit 7 des Projektors 1 von Fig. 1;

eine Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;

eine Darstellung zur Erläuterung der pulsweitenmodulierten Mustersteuerdaten MS für den Wert 255;

eine Darstellung zur Erläuterung der pulsweitenmodulierten Bildsteuerdaten BS für den Wert 20;

schematische Darstellungen des Lichteinfalls auf den Bildmodulator 5;

eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;

eine Darstellung zur Erläuterung der Steuerdaten MS für den Wert 20;

eine Darstellung zur Erläuterung der Steuerdaten BS für den Wert 20;

eine Darstellung zur Erläuterung zur Erzeugung der Muster- und Bilddaten;

eine Darstellung zur Erläuterung der Steuerdaten MS für den Wert 52;

eine Darstellung zur Erläuterung der Steuerdaten BS für den Wert 20;

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[0043] Fig. 16	eine Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;
[0044] Fig. 17	eine Darstellung zur Erläuterung der Steuerdaten MS für den Wert 23;
[0045] Fig. 18a-18e	Darstellungen zur Erläuterung der Steuerdaten BS für die Werte 1822;
[0046] Fig. 19	eine Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;
[0047] Fig. 20	eine Darstellung zur Erläuterung der Steuerdaten MS für den Wert 63;
[0048] Fig. 21	eine Darstellung zur Erläuterung der Steuerdaten BS für den Wert 19;
[0049] Fig. 22	eine Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;
[0050] Fig. 23a und 23b	Darstellungen zur Erläuterung der Steuerdaten MS für die Werte 63 und 127;
[0051] Fig. 24a und 24b	Darstellungen zur Erläuterung der Steuerdaten BS für die Werte 20 und 52;
[0052] Fig. 25	eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Projektors;
[0053] Fig. 26	eine schematische Ansicht des erfindungsgemäßen Projektors gemäß einer weiteren Ausführungsform;
[0054] Fig. 27	eine schematische Ansicht des ersten Modulators 3;
[0055] Fig. 28	eine schematische Ansicht des zweiten Modulators 5;
[0056] Fig. 29	eine schematische Ansicht der Pixelzuordnung der beiden Modulatoren 3, 5;
[0057] Fig. 30	eine schematische Ansicht der Steuereinheit 7 des Projektors 1 von Fig. 26;
[0058] Fig. 31	eine Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;
[0059] Fig. 32	eine Darstellung zur Erläuterung der pulsweitenmodulierten Mustersteuerdaten MS für den Wert 255;
[0060] Fig. 33	eine Darstellung zur Erläuterung der pulsweitenmodulierten Bildsteuerdaten BS für einen Wert 20;
[0061] Fig. 34-37	schematische Darstellungen des Bildmodulators 5;
[0062] Fig. 38	eine schematische Darstellung zu Erläuterung der Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;
[0063] Fig. 39	eine Darstellung zur Erläuterung der Mustersteuerdaten MS für den Wert 20;
[0064] Fig. 40	eine Darstellung zur Erläuterung der Bildsteuerdaten BS für den Wert 20;
[0065] Fig. 41	eine Darstellung zur Erläuterung zur Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;
[0066] Fig. 42	eine Darstellung zur Erläuterung der Mustersteuerdaten MS für den Wert 52;

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AT518 845 B1 2018-01-15 österreichisches patentamt [0067] Fig. 43 [0068] Fig. 44 [0069] Fig. 45 [0070] Fig. 46a-46e [0071] Fig. 47 [0072] Fig. 48 [0073] Fig. 49 [0074] Fig. 50 [0075] Fig. 51a und 51b [0076] Fig. 52a und 52b [0077] Fig. 53 [0078] Fig. 54 [0079] Fig. 55 eine Darstellung zur Erläuterung der Bildsteuerdaten BS für den Wert

20;

eine Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;

eine Darstellung zur Erläuterung der Mustersteuerdaten MS für den Wert 23;

Darstellungen zur Erläuterung der Bildsteuerdaten BS für die Werte 18-22;

eine Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;

eine Darstellung zur Erläuterung der Mustersteuerdaten MS für den Wert 63;

eine Darstellung zur Erläuterung der Bildsteuerdaten BS für den Wert 19;

eine Darstellung zur Erläuterung der Erzeugung der Muster- und Bilddaten Μ, B;

Darstellungen zur Erläuterung der Mustersteuerdaten MS für die Werte 63 und 127;

Darstellungen zur Erläuterung der Bildsteuerdaten BS für die Werte 20 und 52;

eine Darstellung zur Erläuterung der Zuordnung der Pixel der beiden Modulatoren 3, 5 gemäß einer Variante;

eine Darstellung zur Erläuterung der Zuordnung der Pixel der beiden Modulatoren 3, 5 gemäß einer weiteren Variante, und eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Projektors.

[0080] Bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Projektor 1 zum Projizieren eines Bildes eine Lichtquelle 2, einen Beleuchtungsmodulator 3, eine Abbildungsoptik 4, einen Bildmodulator 5, eine Projektionsoptik 6 sowie eine Steuereinheit 7.

[0081] Die beiden Modulatoren 3, 5 sind jeweils als Kippspiegelmatrix ausgebildet, die n x m Kippspiegel in Spalten und Zeilen aufweisen, wobei die Kippspiegel voneinander unabhängig in eine erste und in eine zweite Kippstellung gebracht werden können.

[0082] Die Abbildungsoptik 4 ist als 1:1-Abbildungsoptik mit einer Linse 8 und einem Spiegel 9 ausgebildet und bildet jeden Kippspiegel des Beleuchtungsmodulators 3 genau auf einen Kippspiegel des Bildmodulators 5 ab, so dass zu jedem Kippspiegel (nachfolgend auch Beleuchtungspixel genannt) des Beleuchtungsmodulators 3 genau ein Kippspiegel (nachfolgend auch Bildpixel genannt) des Bildmodulators 5 zugeordnet ist.

[0083] Die beiden Modulatoren 3 und 5 werden von der Steuereinheit 7 basierend auf zugeführten Bilddaten BD so angesteuert, dass der Beleuchtungsmodulator 3, der mit dem Licht (z.B. weißem Licht) der Lichtquelle 2 beaufschlagt wird, eine flächig modulierte Lichtquelle für den Bildmodulator 5 ist, mit dem das zu projizierende Bild erzeugt bzw. moduliert wird, das dann mittels der Projektionsoptik 6 auf eine Projektionsfläche 10 projiziert wird.

[0084] Um die flächig modulierte Lichtquelle bereitzustellen, ist der Projektor 1 so ausgebildet, dass nur das Licht, das von den sich in der ersten Kippstellung befindenden Kippspiegeln des Beleuchtungsmodulators 3 reflektiert wird, auf die zugeordneten Kippspiegel des Bildmodulators 5 abgebildet wird. Das von den in der zweiten Kippstellung stehenden Kippspiegeln des Beleuchtungsmodulators 3 kommende Licht wird von einer (nicht gezeigten) Strahlfalle aufge6/49

AT518 845 B1 2018-01-15 österreichisches patentamt nommen und wird somit nicht auf den Bildmodulator 5 abgebildet. Die Bilderzeugung bzw. modulation erfolgt dann mittels der Kippstellung der Bildpixel (= Kippspiegel des Bildmodulators 5), da nur das von den in der ersten Kippstellung stehenden Bildpixeln kommende Licht über die Projektionsoptik 6 auf die Projektionsfläche 10 projiziert wird. Das von den sich in der zweiten Kippstellung befindenden Bildpixeln reflektierte Licht wird nicht auf die Projektionsfläche 10 projiziert, sondern z.B. in einer (nicht gezeigten) Strahlfalle aufgenommen. Durch die Kippstellungen der Bildpixel wird somit das zu projizierende Bild moduliert bzw. erzeugt, das mittels der Projektionsoptik 6 projiziert wird.

[0085] Um im projizierten Bild den Schwarzlichtpegel (also die unerwünschte Resthelligkeit die ein schwarzer Bildpunkt noch aufweist) zu reduzieren, erzeugt die Steuereinheit 7 aus den zugeführten Bilddaten BD Beleuchtungssteuerdaten MS für den Beleuchtungsmodulator 3 und Bildsteuerdaten BS für den Bildmodulator 5 in der nachfolgend in Verbindung mit Fig. 2-5 beschriebenen Art und Weise. Bei dieser Beschreibung wird davon ausgegangen, dass bei beiden Modulatoren 3, 5 jeweils eine Pulsweitenmodulation bezüglich der ersten und zweiten Kippstellung der Kippspiegel zur Intensitätsmodulation des auf sie fallenden Lichtes durchgeführt wird.

[0086] Die Bilddaten BD liegen bereits in digitaler Form mit der geeigneten Pixelauflösung vor (jedes Bild weist somit n x m Bildpunkte auf) und werden in der Steuereinheit 7 gleichzeitig an einen Mustergenerator 11 sowie an ein Verzögerungselement 12 angelegt. Der Mustergenerator 11 erzeugt anhand der zugeführten Bilddaten BD Musterdaten M, die an eine erste Ansteuerelektronik 13 angelegt werden. Die erste Ansteuerelektronik 13 erzeugt basierend auf den Musterdaten M die pulsweitenmodulierten Beleuchtungssteuerdaten MS und legt diese an den Beleuchtungsmodulator 3 an.

[0087] Das Verzögerungselement 12 verzögert die zugeführten Bilddaten BD so, dass sie gleichzeitig mit dem Anlegen der Musterdaten M an die erste Ansteuerelektronik 13 als Bilddaten B an eine zweite Ansteuerelektronik 14 für den Bildmodulator 4 angelegt werden. Die zweite Ansteuerelektronik 14 erzeugt die pulsweitenmodulierten Bildsteuerdaten BS und legt diese an den Bildmodulator 5 an.

[0088] Gemäß den Beleuchtungs- und Bildsteuerdaten MS, BS werden während der Einzelbilddauer T zur Erzeugung des Bildes die Beleuchtungs- und Bildpixel so in die erste und zweite Kippstellung gebracht, dass das gewünschte Bild erzeugt und projiziert wird. Die Einzelbilddauer T ist die Dauer, während der ein einzelnes Bild dargestellt wird. Bei Filmen beträgt sie z.B. 1/24 Sekunden, wenn 24 Bilder pro Sekunde dargestellt werden. Dies gilt für den hier beschriebenen Fall der Darstellung von einfarbigen Bildern. Bei mehrfarbigen Bildern werden häufig für jedes Bild ein rotes, ein grünes und ein blaues Teilbild nacheinander erzeugt. Dann beträgt die Einzelbilddauer z.B. 1/3 1/24 Sekunden. Um diese Teilbilder zu erzeugen, erzeugt die Lichtquelle 2 z.B. zeitlich nacheinander rotes, grünes und blaues Licht, mit dem der Beleuchtungsmodulator 3 beleuchtet wird. Für nachfolgende Beschreibung wird zunächst angenommen, dass einfarbige Bilder erzeugt und projiziert werden.

[0089] Die erste und zweite Ansteuerelektronik 13 und 14 kann z.B. die vom Hersteller der Modulatoren 3 und 5 mitgelieferte Ansteuerelektronik sein. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um Modulatoren 3, 5 und Ansteuerelektroniken 13, 14 von Texas Instruments.

[0090] Sowohl das Anlegen der Daten Μ, B an die beiden Steuerelektroniken 13, 14 sowie die Steuerelektroniken 13 und 14 selbst sind bevorzugt synchronisiert, wie durch die Pfeile F1 und F2 angedeutet ist.

[0091] Nachfolgend wird ein Beispiel der Erzeugung der Steuerdaten MS, BS aus den zugeführten Bilddaten BD angegeben, wobei zur Vereinfachung angenommen wird, dass das Bild 7 x 6 Bildpunkte aufweist und die beiden Modulatoren ebenfalls jeweils 7x6 Kippspiegel umfassen. Ferner wird angenommen, dass jeder Bildpunkt mit einer Bittiefe von 8 (und somit mit einem Helligkeitswert von 0 - 255) dargestellt werden kann, wobei 0 die geringste Helligkeit (also schwarz) und 255 die höchste Helligkeit sein soll.

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Patentamt [0092] Bei den zugeführten Bilddaten BD in Fig. 3 sind alle Bildpunkte BD(n,m) (n = Spaltennummer, m = Zeilennummer) bis auf einen schwarze Bildpunkte (Wert 0). Der Bildpunkt BD(5,3) in der fünften Spalte (m=5) und dritten Zeile (n=3) ist nicht schwarz, sondern ist mit einer Helligkeit von 20 darzustellen. Die Steuereinheit 7 generiert aus den zugeführten Bilddaten BD wie folgt die Musterdaten M für die erste Ansteuerelektronik 13 und die Bilddaten B für die zweite Ansteuerelektronik 14.

[0093] Die Musterdaten M weisen n x m Musterpunkte M(n,m) auf, von denen jeder einem Beleuchtungspixel zugeordnet ist. Die Bilddaten weisen n x m Bildpunkte B(n,m) auf, von denen jeder einem Bildpixel zugeordnet ist. Die Werte der Musterpunkte M(n,m) und die Werte der Bildpunkte B(n,m) werden jeweils mit einer Bittiefe von 8 angegeben. Wenn der Wert = 0 ist, wird er auch als Aus-Wert bezeichnet und wenn der Wert > 0 ist, wird er auch als Ein-Wert bezeichnet.

[0094] Die Bilddaten B für die zweite Ansteuerelektronik 14 werden von der Steuereinheit 7 im Vergleich zu den ursprünglich zugeführten Bilddaten BD nicht verändert, sondern nur zeitlich verzögert synchron mit den Musterdaten M ausgegeben. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist nur der Wert des Bildpunktes B(5,3) der Bilddaten B 20, die Werte der restlichen Bildpunkte sind 0.

[0095] In den Musterdaten M werden zunächst alle Musterpunkte M(n,m) auf 0 gesetzt. Dann werden die Musterpunkte M(n,m) für die Beleuchtungspixel, die einem Bildpixel zugeordnet sind, das einen Intensitätswert von ungleich 0 darstellen soll, auf 255 gesetzt. Dies kann auch so beschrieben werden, dass der Ein-Wert Musterpunkten für die Beleuchtungspixel zugewiesen wird, denen jeweils ein Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten BD einen über einem vorbestimmten Schwellwert (hier gleich 0) liegenden Helligkeitswert darstellen soll. Somit wird in diesem Schritt nur der Musterpunkt M(5,3) auf 255 gesetzt.

[0096] Dann werden alle zu diesem Musterpunkt M(5,3), der auf 255 gesetzt wurde, unmittelbar benachbarten Musterpunkte ebenfalls auf 255 gesetzt. Dies trifft hier für die acht umgebenden Musterpunkte M(4,2), M(4,3), M(4,4), M(5,2), M(5,4), M(6,2), M(6,3) und M(6,4) zu. Diese acht Musterpunkte werden nachfolgend auch Nachbarmusterpunkte zum Bildpunkt B(5,3) genannt.

[0097] Das Setzen der Nachbarmusterpunkte auf 255 entspricht dem Zuweisen des Ein-Wertes zu Musterpunkten für die Beleuchtungspixel, deren zugeordnete Bildpixel zwar den Helligkeitswert 0 darstellen sollen, von einem Bildpixel, das einen Helligkeitswert größer als 0 darstellen soll, aber um nicht mehr als eine vorbestimmte Pixelanzahl (hier gleich Null, was den direkten Nachbarpixeln entspricht) beabstandet ist.

[0098] Mit diesen Schritten werden die Musterdaten gemäß Fig. 3 erzeugt.

[0099] Alle neun auf 255 gesetzten Musterpunkte werden nachfolgend auch als mit dem einem Bildpunkt B(5,3) verknüpfte Musterpunkte bezeichnet.

[00100] In Fig. 4 sind schematisch die Pulsweitenansteuerdaten MS der ersten Ansteuerelektronik 13 für die Einzelbilddauer T (Zeit von t = 0 bis t = t1) für den Wert 255 des Musterpunktes M(5,3) dargestellt. In Fig. 5 sind die Pulsweitenmodulationsdaten BS der zweiten Ansteuerelektronik 14 für den Bildpunkt B(5,3) mit der Intensität 20 schematisch dargestellt. Dabei entspricht ein BS- bzw. MS-Wert von 1 einem in der ersten Kippstellung stehenden Kippspiegel und ein BS- bzw. MS-Wert von 0 einem in der zweiten Kippstellung stehenden Kippspiegel.

[00101] Wie Fig. 4 und 5 entnommen werden kann, wird der Kippspiegel des Bildmodulators 5 für den Bildpunkt B(5,3) während der gesamten Einzelbilddauer und somit auch während den Bitschaltzeiten P3 und P5, zu denen der Kippspiegel für den Bildpunkt B(5,3) in seine erste Stellung gebracht ist, beleucht. Da auch die Nachbarmusterpunkte M(4,2), M(4,3), M(4,4), M(5,2), M(5,4), M(6,2), M(6,3), M(6,4) auf 255 gesetzt sind, werden nicht zu vermeidende Abbildungsfehler der Optik 4, die z.B. dazu führen, dass das Licht eines Beleuchtungspixels nicht exakt auf den zugeordneten Bildpixel sondern zum Teil auch auf benachbarte Bildpixel abgebildet wird, kompensiert. Dieser Effekt wird in Verbindung mit den schematischen Darstellungen in Fig. 6 und 7 beschrieben.

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[00102] Fig. 6 zeigt die Anordnung von n x m Kippspiegeln K(n,m) des Bildmodulators 5 sowie die vorliegende Beleuchtung (schraffierte Ellipse) des Kippspiegels K(5,3), wenn nur dieser beleuchtet werden würde (also wenn in den Musterdaten nur der Musterpunkt M(5,3) den Wert 255 und alle anderen Musterpunkte den Wert 0 aufweisen würden). Wie Fig. 6 zu entnehmen ist, wird der Kippspiegel K(5,3) nicht vollständig beleuchtet.

[00103] Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtung werden jedoch, wie in Fig. 7 dargestellt ist, nicht nur der Kippspiegel K(5,3) beleuchtet, sondern auch alle angrenzenden Kippspiegel K(4,2), K(4,3), K(4,5), K(5,2), K(5,4), K(6,2), K(6,3) und K(6,4). Im Ergebnis wird der Kippspiegel K(5,3), der der einzige Kippspiegel des Bildmodulators 5 ist der in der ersten Stellung steht, flächig äußerst gleichmäßig beleuchtet. Damit kann der gewünschte Intensitätswert mit hoher Genauigkeit dargestellt werden. Da ferner Bereiche des Bildmodulators 5, in denen mehrere benachbarte Bildpixel die Helligkeit 0 darstellen sollen, aufgrund der räumlich modulierten Beleuchtung über den Beleuchtungsmodulator 3 nicht beleuchtet werden, kann auch wirksam der Schwarzlichtpegel in diesen Bereichen verringert werden. Bei dem beschriebenen Beispiel trifft dies auf die Bereiche zu, in denen die Kippspiegel K(n,m) mit n=1,2 und 7 sowie m=1 bis 6 und mit n=3 bis 6 und m=1 und 6 sind.

[00104] Bei der Projektion mehrfarbiger Bilder kann die Schwierigkeit auftreten, dass die tatsächliche Beleuchtung von der Wellenlänge (also des Farb-Teilbildes) abhängt. In Fig. 8 (Beleuchtung durch nur ein Beleuchtungspixel) und Fig. 9 (Beleuchtung durch neun Beleuchtungspixel gemäß Fig. 3) ist schematisch die Beleuchtung (schraffierte Ellipse(n)) des Kippspiegels K(5,3) für eine andere Wellenlänge im Vergleich zu Fig. 6 und 7 dargestellt. Wie ein Vergleich mit Fig. 6 und 7 zeigt, werden in Abhängigkeit der Wellenlänge unterschiedlich große Anteile der Kippspiegelfläche des Kippspiegels K(5,3) beleuchtet. Dies führt zu Farbartefakten bei der Bilddarstellung, da dann die Farbanteile nicht wie gewünscht im projizierten Bild vorliegen.

[00105] Durch die erfindungsgemäße Ansteuerung kann dies vermieden werden, da aufgrund der Nachbarmusterpunkte die tatsächliche Beleuchtung auf dem Bildmodulator 5 schematisch der Darstellung von Fig. 7 und 9 entspricht. Ein Vergleich der Darstellungen in Fig. 7 und 9 zeigt, dass jeweils in etwa die gleiche Beleuchtungsintensität des Kippspiegels K(5,3) unabhängig von der Beleuchtungswellenlänge vorliegt. Damit werden die unerwünschten Farbartefakte vermieden.

[00106] Wie in Fig. 5 gezeigt ist, weisen die Bildsteuerdaten BS Bitschaltzeiten P3 und P5 auf. Die Bitschaltzeit P3 entspricht dem dritt-niedrigsten Bit und die Bitschaltzeit P5 dem fünf- niedrigsten Bit für die vorliegende Acht-Bit-Kodierung, da 20 als Binärzahl als 00010100 zu schreiben ist.

[00107] Die Bitschaltzeiten P1 - P8 für alle acht möglichen Bits sind innerhalb der Einzelbilddauer immer gleich und in Fig. 4 schematisch mit gestrichelten Linien eingezeichnet. Wie bei der Pulsweitenmodulation üblich, ist die Bitschaltzeit P2 doppelt so lang wie die Bitschaltzeit P1, ist P3 doppelt so lang wie P2 und so weiter, wobei die Summe aller Bitschaltzeiten P1 bis P8 der Einzelbilddauer T entspricht. Die kürzeste Bitschaltzeit P1 beträgt

2^?-l , wobei T die Einzelbilddauer und q die Bittiefe (hier 8) ist.

[00108] Die einzelnen Bitschaltzeiten P1 - P8 können, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, jeweils ein zusammenhängender Zeitabschnitt innerhalb der Einzelbilddauer T sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die eine oder andere Bitschaltzeit (z.B. P8) in kleinere Zeitscheiben aufgeteilt ist die über die Einzelbilddauer T verteilt sind. Wesentlich ist hier nur, dass die Bitschaltzeiten immer die gleiche zeitliche Verteilung bezogen auf die Einzelbilddauer aufweisen. Daher ist es möglich, in den Musterdaten die mit dem Bildpunkt (5,3) verknüpften Musterpunkte M(4,2), M(4,3), M(4,4), M(5,2), M(5,3), M(5,4), M(6,2), M(6,3) und M(6,4) nicht auf den Intensitätswert 255 zu setzen, sondern auf 20, wie in Fig. 10 dargestellt ist.

[00109] Die Pulsweitenmodulationsdaten MS für den Intensitätswert 20 der Musterdaten M sind in Fig. 11 gezeigt. Die Pulsweitenmodulationsdaten BS für den Intensitätswert 20 der Bilddaten

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B sind in Fig. 12 gezeigt Diesen Darstellungen kann entnommen werden, dass die verknüpften Beleuchtungspixel (= Beleuchtungspixel, die gemäß den mit dem Bildpunkt (5,3) verknüpften Musterpunkten angesteuert werden) immer nur dann eingeschaltet (erste Kippstellung) sind, wenn das zugeordnete Bildpixel (= Bildpixel zum Bildpunkt B(5,3)) eingeschaltet (erste Kippstellung) ist. Wenn das zugeordnete Bildpixel ausgeschaltet (zweite Kippstellung) ist, sind auch die verknüpften Beleuchtungspixel ausgeschaltet (zweite Kippstellung). Damit kann eine optimal an die Bitschaltzeiten angepasste Beleuchtung der Bildpixel (mit maximaler Intensität) durchgeführt werden. Störende Hintergrundhelligkeit von den Bildpixeln, die zu dem Bildpixel des Bildpunktes B(5,3) unmittelbar benachbart sind und aufgrund der Musterdaten der Musterpunkte M(4,2), M(4,3), M(4,4), M(5,2), M(5,4), M(6,2), M(6,3) und M(6,4) beleuchtet werden, wird stark unterdrückt, da auch diese Bildpixel nur während der Bitschaltzeit P3 und P5 beleuchtet werden.

[00110] In Fig. 13 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem zwei Bildpunkte in den Bilddaten BD einen Intensitätswert von ungleich 0 aufweisen, nämlich den Intensitätswert 20 (Bildpunkt BD(5,3)) und 52 (Bildpunkt BD(4,3)).

[00111] In diesem Fall werden die Musterdaten M Musterpunkte M(n,m) aufweisen, die mit zwei Bildpunkten 8(n,m) verknüpft sind (so ist z.B. der Musterpunkt M(5,3) dem Bildpunkt B(5,3) durch die Abbildungsoptik 4 zugeordnet und aufgrund der Nachbarschaft zum Bildpunkt B(4,3) mit diesem als Nachbarmusterpunkt verknüpft). In diesem Fall werden die Musterdaten M so erzeugt, dass stets der höhere der beiden Intensitätswerte, die sich aus der Verknüpfung zu zwei Bildpunkten mit Helligkeitswerten ungleich 0 ergeben, als Musterpunktwert erzeugt wird, wie in Fig. 13 schematisch dargestellt ist. In Fig. 14 und 15 sind die Pulsweitenmodulationsdaten MS, BS für die Intensitätswerte 52 und 20 gezeigt.

[00112] Natürlich ist es auch möglich, alle verknüpften Musterpunkte M(n,m) auf 255 zu setzen (nicht gezeigt). Dies lässt sich leicht in der Steuereinheit 7 implementieren und benötigt nur geringen Rechenaufwand.

[00113] In Fig. 16 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem bei der Erzeugung der Musterdaten M das sogenannte zeitliche Dithering der zweiten Ansteuerelektronik 14 berücksichtigt wird. Bei dem zeitlichen Dithering erzeugt die Ansteuerelektronik 14 zufällig Pulsweitenmodulationsdaten, die einen etwas abgewandelten Intensitätswert darstellen. Beispielsweise kann die zweite Ansteuerelektronik 14 so ausgelegt sein, dass sie einen Intensitätswert im Bereich von ± 2 zu dem gewünschten Intensitätswert erzeugt. Bei dem hier beschriebenen Beispiel kann somit ein Intensitätswert von 18-22 erzeugt werden. Die Pulsweitenmodulationsdaten BS für die Werte 18 bis 22 sind in Fig. 18a bis 18e dargestellt. Die Figuren zeigen, dass bei diesem Pulsweiten modulationswerten die Bitschaltzeiten P1, P2, P3 und P5 auftreten.

[00114] Daher erzeugt die Steuereinheit 7 als Wert für die verknüpften Musterpunkte den Wert 23 (=10111). Damit ist sichergestellt, dass bei jedem möglichen Pulsweitenmodulationswert BS das entsprechende Bildpixel zu allen Bitschaltzeiten beleuchtet wird, wie z.B. ein Vergleich der pulsweitenmodulierten Beleuchtungssteuerdaten MS für den Wert 23 in Fig. 17 mit den Pulsweitenmodulationsdaten in Fig. 18a- 18e zeigt.

[00115] Diese Art der Erzeugung der Musterdaten M liefert die kürzest mögliche Beleuchtungsdauer, bei der für jeden aufgrund des zeitlichen Dithering möglichen Pulsweitenbildsteuerwert BS sichergestellt ist, dass das Bildpixel beleuchtet wird, wenn es eingeschaltet ist. Damit wird die unerwünschte Hintergrundhelligkeit der umgebenden Bildpixel, die während der gesamten Einzelbilddauer T ausgeschaltet sind, minimiert.

[00116] Um den Rechenaufwand für die Erzeugung der Musterdaten zu verringern, können sie auch wie folgt erzeugt werden.

[00117] Die Steuereinheit 7 ermittelt den Musterpunktwert dadurch, dass sie mit dem Wert des Bildpunktes auf eine Tabelle zugreift, in der für jeden möglichen Bildpunktwert ein Musterdatenwert hinterlegt ist, der das zeitliche Dithering in der beschriebenen Art und Weise berücksichtigt. Dieser Musterdatenwert wird dann in den Musterdaten verwendet.

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Patentamt [00118] Alternativ kann das zeitliche Dithering auch wie folgt bei der Erzeugung der Musterdaten M berücksichtigt werden. Die Steuereinheit 7 ermittelt das höchstwertige Bit des Bildpunktes B(5,3), das in der Binärdarstellung des Intensitätswertes 20 auf 1 gesetzt ist, und setzt dann alle niedrigwertigeren Bits sowie das nächsthöherwertige Bit auf 1. Bei dem hier beschriebenen Beispiel (Fig. 19) von 20 (= 00010100) führt dies zu der Binärzahl 00111111, was dezimal dem Wert 63 entspricht. Daher weisen die Musterdaten in den Musterpunkten M(4,2), M(4,3), M(4,4), M(5,2), M(5,3), M(5,4), M(6,2), M(6,3), M(6,4) jeweils den Wert 63 auf und sind alle restlichen Musterpunkte auf 0 gesetzt. In Fig. 20 sind die pulsweitenmodulierten Steuerdaten MS für 63 und in Fig. 21 für 19 als Beispiel gezeigt [00119] Damit wird zwar auch die Bitschaltzeiten P6 und P4 auf 1 gesetzt, so dass etwas länger als unbedingt notwendig beleuchtet wird. Im Vergleich mit den Musterdaten von Fig. 3, in der der Wert 255 gewählt wurde, jedoch immer noch deutlich kürzer.

[00120] Die Bestimmung der Musterdaten kann wie folgt vereinfacht werden. Die Steuereinheit ermittelt das höchstwertige Bit und verwendet dann den Wert, der in einer Tabelle für diese Bit hinterlegt ist. Die Tabelle kann z.B. wie folgt vorliegen:

höchstwertiges Bit n	Wert
1	00000011
2	00000111
3	00001111
4	00011111
5	00111111
6	01111111
7	11111111
8	11111111

[00121] Alternativ kann die Bestimmung in der Steuereinheit 7 so erfolgen, dass der Binärwert 00010100 des Bildpunktes B(5,3) um eine Stelle nach links verschoben wird, was zu 00101000 führt, und dann von rechts mit 1 aufgefüllt wird, wodurch man wiederum zu dem Wert 00111111 (=63) kommt.

[00122] In Fig. 22 ist das Beispiel von Fig. 13 mit zwei Werten ungleich 0 in den Bilddaten BD dargestellt. Wenn bei diesem Beispiel auch das zeitliche Dithering berücksichtigt wird, wird bei Musterpunkten M(n,m) der Musterdaten M, die mit beiden Bildpunkten mit Intensitätswerten ungleich 0 in den Bilddaten B verknüpft sind, zuerst eine ODER-Verknüpfung der Intensitätswerte der Bilddaten durchgeführt.

[00123] Hier wird also eine ODER-Verknüpfung von 00010100 (= 20) mit 00110100 (= 52) durchgeführt, die zu dem Wert 00111111 führt. Dieser ODER-Wert ist dann die Basis für eine der beschriebenen Varianten zur Berücksichtigung des zeitlichen Ditherings. So kann z.B. das höchstwertige Bit, das auf 1 gesetzt ist, ermittelt, alle Bits rechts daneben auf 1 gesetzt (hier schon der Fall) sowie das nächsthöhere Bit auf 1 gesetzt werden, so dass man zu dem Wert 01111111 (= 127) gelangt.

[00124] Die entsprechenden Pulsweitenmodulationsdaten der Musterdatenwerte 63 und 127 sind in Fig. 23a und 23b dargestellt. Die Pulsweitenmodulationsdaten der Bilddatenwerte B(4,3)=52 und B(5,3)=20 sind in Fig. 24a und 24b dargestellt.

[00125] Aus diesen Darstellungen lässt sich entnehmen, dass sichergestellt ist, dass die Bildpixel immer dann beleuchtet werden, wenn sie in die erste Kippstellung gebracht werden.

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AT518 845 B1 2018-01-15 österreichisches patentamt [00126] Die beschriebenen Möglichkeiten der Erzeugung der Muster- und Bilddaten kann auch bei der Erzeugung und Projektion von mehrfarbigen Bildern eingesetzt werden. Wenn die mehrfarbigen Bilder zeitsequentiell dadurch erzeugt werden, dass z.B. ein rotes, ein grünes und ein blaues Farbteilbild nacheinander erzeugt werden, kann für die Erzeugung jedes Farbteilbildes eine der oben beschriebenen Möglichkeiten eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, für alle Farbteilbilder eines Bildes die gleichen Musterdaten zu erzeugen und zu verwenden. Die gleichen Musterdaten werden insbesondere auch dann verwendet, wenn die Farbteilbilder gleichzeitig mittels mehrerer Bildmodulatoren erzeugt werden.

[00127] Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen wurden die Musterdaten so erzeugt, dass neben den Bildpixeln, die einen Helligkeitswert größer als 0 darstellen sollen, nur die Bildpixel, die einen Helligkeitswert von 0 darstellen sollen, zusätzlich beleuchtet werden, die dazu unmittelbar benachbart angeordnet sind. Natürlich ist es möglich, nicht nur unmittelbar benachbarte Bildpixel, die den Helligkeitswert 0 darstellen sollen, zusätzlich zu beleuchten, sondern auch weiter entfernte Bildpixel. Man kann z.B. von den Bildpixeln, die einen Helligkeitswert 0 darstellen sollen, die beleuchten, die zu einem Bildpixel, das einen Helligkeitswert von ungleich 0 darstellen soll, um nicht mehr als ein, zwei oder z.B. drei Bildpixel (also eine vorbestimmte Pixelanzahl) beabstandet ist Dadurch kann ein sogenanntes räumliches Dithering der zweiten Steuerelektronik 14 berücksichtigt werden, bei dem die Steuerelektronik 14 in den Bildsteuerdaten BS z.B. zufällig einem zu einem Ein-Bildpixel benachbarten Aus-Bildpixel einen Ein-Wert zuweist.

[00128] In Fig. 25 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Projektors 1 gezeigt, bei der die Modulatoren 3, 5 als transmissive Modulatoren (beispielsweise LCD-Module) ausgebildet sind. Die Ansteuerung der Modulatoren erfolgt in gleicher Weise wie dies im Zusammenhang mit dem Projektor von Fig. 1 beschrieben wurde.

[00129] Bei der in Fig. 26 gezeigten Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Projektor 1 zum Projizieren eines Bildes eine Lichtquelle 2, einen Beleuchtungsmodulator 3, eine Abbildungsoptik 4, einen Bildmodulator 5, eine Projektionsoptik 6 sowie eine Steuereinheit 7.

[00130] Die beiden Modulatoren 3, 5 sind jeweils als Kippspiegelmatrix ausgebildet, die mehrere Kippspiegel in Spalten und Zeilen aufweisen, wobei die Kippspiegel voneinander unabhängig in eine erste und in eine zweite Kippstellung gebracht werden können.

[00131] In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel weist der erste Modulator 3 8x7 Kippspiegel K1 (nachfolgend auch Beleuchtungspixel genannt) und weist der zweite Modulator 5 7x6 Kippspiegel K2 (nachfolgend auch Bildpixel genannt) auf, wie schematisch in Fig. 27 und 28 dargestellt ist. Die Kippspiegel K1 und K2 weisen hier die gleichen Abmessungen auf. Diese geringe Anzahl der Kippspiegel K1 und K2 ist zur Vereinfachung der Beschreibung angenommen. Natürlich können die Modulatoren 3, 5 sehr viel mehr Kippspiegel K1, K2 enthalten. Insbesondere können sie jeweils die gleiche Anzahl von Kippspiegeln enthalten.

[00132] Die Abbildungsoptik 4 ist als 1:1 -Abbildungsoptik mit einer Linse 8 und einem Spiegel 9 ausgebildet und bildet jeden Kippspiegel des Beleuchtungsmodulators 3 genau um die halbe Abmessung eines Kippspiegels K2 des zweiten Modulators 5 in der Spalten- und in der Zeilenrichtung versetzt auf den zweiten Modulator 5 ab, so dass jedem Kippspiegel K2 des zweiten Modulators 5 genau vier Kippspiegel K1 des ersten Modulators 3 zugeordnet sind. Wenn die beiden Modulatoren 3, 5 die gleiche Anzahl von Kippspiegeln K1, K2 aufweisen, kann diese Zuordnung z.B. dadurch erreicht werden, dass nicht alle Kippspiegel K2 des zweiten Modulators 5 genutzt werden.

[00133] Wie in der Darstellung von Fig. 29 ersichtlich ist, deckt jeder einem Kippspiegel K2 des zweiten Modulators 5 zugeordneten Kippspiegel K1 des ersten Modulators 3 genau ein Viertel der Pixelfläche des Kippspiegels K2 ab.

[00134] Die beiden Modulatoren 3 und 5 werden von der Steuereinheit 7 basierend auf zugeführten Bilddaten BD so angesteuert, dass der Beleuchtungsmodulator 3, der mit dem Licht (z.B. weißem Licht) der Lichtquelle 2 beaufschlagt wird, eine flächig modulierte Lichtquelle für

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AT518 845 B1 2018-01-15 österreichisches patentamt den Bildmodulator 5 ist, mit dem das zu projizierende Bild erzeugt bzw. moduliert wird, das dann mittels der Projektionsoptik 6 auf eine Projektionsfläche 10 projiziert wird.

[00135] Um die flächig modulierte Lichtquelle bereitzustellen, ist der Projektor 1 so ausgebildet, dass nur das Licht, das von den sich in der ersten Kippstellung befindenden Kippspiegeln des Beleuchtungsmodulators 3 reflektiert wird, auf die zugeordneten Kippspiegel des Bildmodulators 5 abgebildet wird. Das von den in der zweiten Kippstellung stehenden Kippspiegeln des Beleuchtungsmodulators 3 kommende Licht wird von einer (nicht gezeigten) Strahlfalle aufgenommen und wird somit nicht auf den Bildmodulator 5 abgebildet. Die Bilderzeugung bzw. modulation erfolgt dann mittels der Kippstellung der Bildpixel (= Kippspiegel des Bildmodulators 5), da nur das von den in der ersten Kippstellung stehenden Bildpixeln kommende Licht über die Projektionsoptik 6 auf die Projektionsfläche 10 projiziert wird. Das von den sich in der zweiten Kippstellung befindenden Bildpixeln reflektierte Licht wird nicht auf die Projektionsfläche 10 projiziert, sondern z.B. in einer (nicht gezeigten) Strahlfalle aufgenommen. Durch die Kippstellungen der Bildpixel wird somit das zu projizierende Bild moduliert bzw. erzeugt, das mittels der Projektionsoptik 6 projiziert wird.

[00136] Um im projizierten Bild den Schwarzlichtpegel (also die unerwünschte Resthelligkeit, die ein schwarzer Bildpunkt noch aufweist) zu reduzieren, erzeugt die Steuereinheit 7 aus den zugeführten Bilddaten BD Beleuchtungssteuerdaten MS für den Beleuchtungsmodulator 3 und Bildsteuerdaten BS für den Bildmodulator 5 in der nachfolgend in Verbindung mit Fig. 30 - 35 beschriebenen Art und Weise. Bei dieser Beschreibung wird davon ausgegangen, dass bei beiden Modulatoren 3, 5 jeweils eine Pulsweitenmodulation bezüglich der ersten und zweiten Kippstellung der Kippspiegel zur Intensitätsmodulation des auf sie fallenden Lichtes durchgeführt wird.

[00137] Die Bilddaten BD liegen bereits in digitaler Form mit der geeigneten Pixelauflösung für den Bildmodulator 5 mit 7 x 6 Kippspiegeln K2 vor (jedes Bild weist somit 7x6 Bildpunkte auf) und werden in der Steuereinheit 7, wie in Fig. 30 schematisch gezeigt ist, gleichzeitig an einen Mustergenerator 11 sowie an ein Verzögerungselement 12 angelegt. Der Mustergenerator 11 erzeugt anhand der zugeführten Bilddaten BD Musterdaten M, die an eine erste Ansteuerelektronik 13 angelegt werden. Die erste Ansteuerelektronik 13 erzeugt basierend auf den Musterdaten M die pulsweitenmodulierten Beleuchtungssteuerdaten MS und legt diese an den Beleuchtungsmodulator 3 an.

[00138] Das Verzögerungselement 12 verzögert die zugeführten Bilddaten BD so, dass sie gleichzeitig mit dem Anlegen der Musterdaten M an die erste Ansteuerelektronik 13 als Bilddaten B an eine zweite Ansteuerelektronik 14 für den Bildmodulator 4 angelegt werden. Die zweite Ansteuerelektronik 14 erzeugt die pulsweitenmodulierten Bildsteuerdaten BS und legt diese an den Bildmodulator 5 an.

[00139] Gemäß den Beleuchtungs- und Bildsteuerdaten MS, BS werden während der Einzelbilddauer T zur Erzeugung des Bildes die Beleuchtungs- und Bildpixel K1, K2 so in die erste und zweite Kippstellung gebracht, dass das gewünschte Bild erzeugt und projiziert wird. Die Einzelbilddauer T ist die Dauer, während der ein einzelnes Bild dargestellt wird. Bei Filmen beträgt sie z.B. 1/24 Sekunden, wenn 24 Bilder pro Sekunde dargestellt werden. Dies gilt für den hier beschriebenen Fall der Darstellung von einfarbigen Bildern. Bei mehrfarbigen Bildern werden häufig für jedes Bild ein rotes, ein grünes und ein blaues Teilbild nacheinander erzeugt. Dann beträgt die Einzelbilddauer z.B. 1/3 · 1/24 Sekunden. Um diese Teilbilder zu erzeugen, erzeugt die Lichtquelle 2 z.B. zeitlich nacheinander rotes, grünes und blaues Licht, mit dem der Beleuchtungsmodulator 3 beleuchtet wird. Für nachfolgende Beschreibung wird zunächst angenommen, dass einfarbige Bilder erzeugt und projiziert werden.

[00140] Die erste und zweite Ansteuerelektronik 13 und 14 kann z.B. die vom Hersteller der Modulatoren 3 und 5 mitgelieferte Ansteuerelektronik sein. In dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel handelt es sich um Modulatoren 3, 5 und Ansteuerelektroniken 13, 14 von Texas Instruments.

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AT518 845 B1 2018-01-15 österreichisches patentamt [00141] Sowohl das Anlegen der Daten Μ, B an die beiden Steuerelektroniken 13, 14 sowie die Steuerelektroniken 13 und 14 selbst sind bevorzugt synchronisiert, wie durch die Pfeile F1 und F2 angedeutet ist.

[00142] Nachfolgend wird ein Beispiel der Erzeugung der Steuerdaten MS, BS aus den zugeführten Bilddaten BD angegeben, wobei angenommen wird, dass jeder Bildpunkt mit einer Bittiefe von 8 (und somit mit einem Helligkeitswert von 0 - 255) dargestellt werden kann, wobei 0 die geringste Helligkeit (also schwarz) und 255 die höchste Helligkeit sein soll.

[00143] Bei den zugeführten Bilddaten BD in Fig. 31 sind alle Bildpunkte BD(n,m) (n = Spaltennummer, m = Zeilennummer) bis auf einen schwarze Bildpunkte (Wert 0). Der Bildpunkt BD(5,3) in der fünften Spalte (m=5) und dritten Zeile (n=3) ist nicht schwarz, sondern ist mit einer Helligkeit von 20 darzustellen. Die Steuereinheit 7 generiert aus den zugeführten Bilddaten BD wie folgt die Musterdaten M für die erste Ansteuerelektronik 13 und die Bilddaten B für die zweite Ansteuerelektronik 14.

[00144] Die Musterdaten M weisen 8x7 Musterpunkte M(n,m) auf, von denen jeder einem Beleuchtungspixel K1 zugeordnet ist. Die Bilddaten weisen 7x6 Bildpunkte B(n,m) auf, von denen jeder einem Bildpixel K2 zugeordnet ist Die Werte der Musterpunkte M(n,m) und die Werte der Bildpunkte B(n,m) werden jeweils mit einer Bittiefe von 8 angegeben. Wenn der Wert = 0 ist, wird er auch als Aus-Wert bezeichnet und wenn der Wert > 0 ist, wird er auch als EinWert bezeichnet.

[00145] Die Bilddaten B für die zweite Ansteuerelektronik 14 werden von der Steuereinheit 7 im Vergleich zu den ursprünglich zugeführten Bilddaten BD nicht verändert, sondern nur zeitlich verzögert synchron mit den Musterdaten M ausgegeben. Wie in Fig. 31 gezeigt ist, ist nur der Wert des Bildpunktes B(5,3) der Bilddaten B 20, die Werte der restlichen Bildpunkte sind 0.

[00146] In den Musterdaten M werden zunächst alle Musterpunkte M(n,m) auf 0 gesetzt. Dann werden die Musterpunkte M(n,m) für die Beleuchtungspixel, die einem Bildpixel zugeordnet sind, das einen Intensitätswert von ungleich 0 darstellen soll, auf 255 gesetzt Somit werden in diesem Schritt die Musterpunkt M(5,3), M(5,4), M(6,3), M(6,4) auf 255 gesetzt. Mit diesen Schritten werden die Musterdaten gemäß Fig. 31 erzeugt.

[00147] In Fig. 32 sind schematisch die Pulsweitenansteuerdaten MS der ersten Ansteuerelektronik 13 für die Einzelbilddauer T (Zeit von t = 0 bis t = t1) für den Wert 255 des Musterpunktes M(5,3) dargestellt. In Fig. 33 sind die Pulsweitenmodulationsdaten BS der zweiten Ansteuerelektronik 14 für den Bildpunkt B(5,3) mit der Intensität 20 schematisch dargestellt. Dabei entspricht ein BS- bzw. MS-Wert von 1 einem in der ersten Kippstellung stehenden Kippspiegel K1, K2 und ein BS- bzw. MS-Wert von 0 einem in der zweiten Kippstellung stehenden Kippspiegel K1, K2.

[00148] Wie Fig. 32 und 33 entnommen werden kann, wird der Kippspiegel des Bildmodulators 5 für den Bildpunkt B(5,3) während der gesamten Einzetbilddauer und somit auch während den Bitschaltzeiten P3 und P5, zu denen der Kippspiegel für den Bildpunkt B(5,3) in seine erste Stellung gebracht ist, beleucht. Da dazu die Musterpunkte M(5,3), M(5,4), M(6,3), M(6,4) auf 255 gesetzt sind, werden nicht zu vermeidende Abbildungsfehler der Optik 4 kompensiert. Dieser Effekt wird in Verbindung mit den schematischen Darstellungen in Fig. 34 und 35 beschrieben.

[00149] Fig. 34 zeigt die Anordnung der n x m (= 7 x 6) Kippspiegeln K2(n,m) des Bildmodulators 5 sowie die vorliegende Beleuchtung (schraffierte Ellipse) des Kippspiegels K(5,3), wenn nur, wie bisher üblich, die Abbildungsoptik 4 eine 1:1-Zuordnung von Beleuchtungs- und Bildpixel bewirkt und somit ein Kippspiegel K1 des ersten Modulators 3 genau auf einen Kippspiegel K2 des zweiten Modulators 5 abgebildet wird (also ohne Versatz in Spalten- und Zeilenrichtung). Wie Fig. 34 zu entnehmen ist, wird der Kippspiegel K(5,3) nicht vollständig beleuchtet.

[00150] Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtung liegt jedoch der Pixelversatz in Spalten- und Zeilenrichtung vor, wie in Verbindung mit Fig. 29 beschrieben wurde, und sind die vier dem

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Bildpixel K2(5,3) zugeordneten Beleuchtungspixel K1 eingeschaltet, so dass, wie in Fig. 35 dargestellt ist, der Kippspiegel K2(5,3) über alle vier zugeordneten Kippspiegel K1 des ersten Modulators 3 beleuchtet wird. Im Ergebnis wird der Kippspiegel K2(5,3), der der einzige Kippspiegel K2 des Bildmodulators 5 ist, der in der ersten Stellung steht, flächig äußerst gleichmäßig beleuchtet. Damit kann der gewünschte Intensitätswert mit hoher Genauigkeit dargestellt werden. Da ferner Bereiche des Bildmodulators 5, in denen mehrere benachbarte Bildpixel die Helligkeit 0 darstellen sollen, aufgrund der räumlich modulierten Beleuchtung über den Beleuchtungsmodulator 3 nicht beleuchtet werden, kann auch wirksam der Schwarzlichtpegel in diesen Bereichen verringert werden. Bei dem beschriebenen Beispiel trifft dies auf die Bereiche zu, in denen die Kippspiegel K2(n,m) mit n=1 bis 3 und 7 sowie m=1 bis 6 und mit n=4 bis 6 und m=1,5 und 6 sind. Auch die unmittelbar zum Kippspiegel K2(5,3) benachbarten Kippspiegel K2(4,2), K2(4,3), K2 (4,4), K(5,2), K(5,4), K(6,2), K(6,3) und K(6,4) werden flächig nur teilweise beleuchtet (Fig. 35).

[00151] Bei der Projektion mehrfarbiger Bilder kann die Schwierigkeit auftreten, dass die tatsächliche Beleuchtung von der Wellenlänge (also des Farb-Teilbildes) abhängt. In Fig. 36 (Beleuchtung durch nur ein Beleuchtungspixel in gleicher Weise wie in Fig. 34) und Fig. 37 (Beleuchtung durch vier Beleuchtungspixel gemäß Fig. 35) ist schematisch die Beleuchtung (schraffierte Ellipse(n)) des Kippspiegels K2(5,3) für eine andere Wellenlänge im Vergleich zu Fig. 34 und 35 dargestellt. Wie ein Vergleich mit Fig. 34 und 36 zeigt, werden in Abhängigkeit der Wellenlänge unterschiedlich große Anteile der Kippspiegelfläche des Kippspiegels K2(5,3) beleuchtet Dies führt zu Farbartefakten bei der Bilddarstellung, da dann die Farbanteile nicht wie gewünscht im projizierten Bild vorliegen.

[00152] Durch die erfindungsgemäße Ansteuerung kann dies vermieden werden, da aufgrund der zugeordneten Musterpunkte die tatsächliche Beleuchtung auf dem Bildmodulator 5 schematisch der Darstellung von Fig. 35 und 37 entspricht. Ein Vergleich der Darstellungen in Fig. 35 und 37 zeigt, dass jeweils in etwa die gleiche Beleuchtungsintensität des Kippspiegels K2(5,3) unabhängig von der Beleuchtungswellenlänge vorliegt. Damit werden die unerwünschten Farbartefakte vermieden.

[00153] Wie in Fig. 33 gezeigt ist, weisen die Bildsteuerdaten BS Bitschaltzeiten P3 und P5 auf. Die Bitschaltzeit P3 entspricht dem dritt-niedrigsten Bit und die Bitschaltzeit P5 dem fünfniedrigsten Bit für die vorliegende Acht-Bit-Kodierung, da 20 als Binärzahl als 00010100 zu schreiben ist.

[00154] Die Bitschaltzeiten P1 - P8 für alle acht möglichen Bits sind innerhalb der Einzelbilddauer immer gleich und in Fig. 32 schematisch mit gestrichelten Linien eingezeichnet. Wie bei der Pulsweitenmodulation üblich, ist die Bitschaltzeit P2 doppelt so lang wie die Bitschaltzeit P1, ist P3 doppelt so lang wie P2 und so weiter, wobei die Summe aller Bitschaltzeiten P1 bis P8 der Einzelbilddauer T entspricht. Die kürzeste Bitschaltzeit P1 beträgt

2^? -1 , wobei T die Einzelbilddauer und q die Bittiefe (hier 8) ist.

[00155] Die einzelnen Bitschaltzeiten P1 - P8 können, wie es in Fig. 32 gezeigt ist, jeweils ein zusammenhängender Zeitabschnitt innerhalb der Einzelbilddauer T sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die eine oder andere Bitschaltzeit (z.B. P8) in kleinere Zeitscheiben aufgeteilt ist, die über die Einzelbilddauer T verteilt sind. Wesentlich ist hier nur, dass die Bitschaltzeiten immer die gleiche zeitliche Verteilung bezogen auf die Einzelbilddauer aufweisen. Daher ist es möglich, in den Musterdaten die Musterpunkte M(5,3), M(5,4), M(6,3) und M(6,4) nicht auf den Intensitätswert 255 zu setzen, sondern auf 20, wie in Fig. 38 dargestellt ist.

[00156] Die Pulsweitenmodulationsdaten MS für den Intensitätswert 20 der Musterdaten M sind in Fig. 39 gezeigt. Die Pulsweitenmodulationsdaten BS für den Intensitätswert 20 der Bilddaten B sind in Fig. 40 gezeigt. Diesen Darstellungen kann entnommen werden, dass die dem Bildpixel K2(5,3) zugeordneten Beleuchtungspixel immer nur dann eingeschaltet (erste Kippstellung) sind, wenn das zugeordnete Bildpixel K2(5,3) eingeschaltet (erste Kippstellung) ist. Wenn das zugeordnete Bildpixel K2(5,3) ausgeschaltet (zweite Kippstellung) ist, sind auch die zugeordne15/49

AT518 845 B1 2018-01-15 österreichisches patentamt ten bzw. verknüpften Beleuchtungspixel ausgeschaltet (zweite Kippstellung). Damit kann eine optimal an die Bitschaltzeiten angepasste Beleuchtung der Bildpixel (mit maximaler Intensität) durchgeführt werden. Störende Hintergrundhelligkeit von den Bildpixeln, die zu dem Bildpixel des Bildpunktes B(5,3) unmittelbar benachbart sind und aufgrund der Musterdaten der Musterpunkte M(5,3), M(5,4), M(6,3) und M(6,4) beleuchtet werden, wird stark unterdrückt, da auch diese Bildpixel nur während der Bitschaltzeit P3 und P5 beleuchtet werden.

[00157] In Fig. 41 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem zwei Bildpunkte in den Bilddaten BD einen Intensitätswert von ungleich 0 aufweisen, nämlich den Intensitätswert 20 (Bildpunkt BD(5,3)) und 52 (Bildpunkt BD(4,3)).

[00158] In diesem Fall werden die Musterdaten M Musterpunkte M(n,m) aufweisen, die mit zwei Bildpunkten B(n,m) verknüpft sind, die einen Intensitätswert von größer als Null aufweisen (so ist z.B. der Musterpunkt M(5,3) den Bildpunkten B(4,3) und B(5,3) durch die Abbildungsoptik 4 zugeordnet). Die Musterdaten M werden dann so erzeugt, dass stets der höhere der beiden Intensitätswerte, die sich aus der Zuordnung zu zwei Bildpunkten mit Helligkeitswerten ungleich 0 ergeben, als Musterpunktwert erzeugt wird, wie in Fig. 41 schematisch dargestellt ist. In Fig. 42 und 43 sind die Pulsweitenmodulationsdaten MS, BS für die Intensitätswerte 52 und 20 gezeigt.

[00159] Natürlich ist es auch möglich, alle den Bildpunkten mit Werten größer als 0 zugeordnete Musterpunkte auf 255 zu setzen (nicht gezeigt). Dies lässt sich leicht in der Steuereinheit implementieren und benötigt nur geringen Rechenaufwand.

[00160] In Fig. 44 ist ein Beispiel gezeigt, bei dem bei der Erzeugung der Musterdaten M das sogenannte zeitliche Dithering der zweiten Ansteuerelektronik 14 berücksichtigt wird. Bei dem zeitlichen Dithering erzeugt die Ansteuerelektronik 14 zufällig Pulsweitenmodulationsdaten, die einen etwas abgewandelten Intensitätswert darstellen. Beispielsweise kann die zweite Ansteuerelektronik 14 so ausgelegt sein, dass sie einen Intensitätswert im Bereich von ± 2 zu dem gewünschten Intensitätswert erzeugt. Bei dem hier beschriebenen Beispiel kann somit ein Intensitätswert von 18-22 erzeugt werden. Die Pulsweitenmodulationsdaten BS für die Werte 18 bis 22 sind in Fig. 46a bis 46e dargestellt. Die Figuren zeigen, dass bei diesem Pulsweitenmodulationswerten die Bitschaltzeiten P1, P2, P3 und P5 auftreten.

[00161] Daher erzeugt die Steuereinheit 7 als Wert für die zugeordneten Musterpunkte den Wert 23 (=10111). Damit ist sichergestellt, dass bei jedem möglichen Pulsweitenmodulationswert BS das entsprechende Bildpixel zu allen Bitschaltzeiten beleuchtet wird, wie z.B. ein Vergleich der pulsweitenmodulierten Beleuchtungssteuerdaten MS für den Wert 23 in Fig. 45 mit den Pulsweitenmodulationsdaten in Fig. 46a - 46e zeigt.

[00162] Diese Art der Erzeugung der Musterdaten M liefert die kürzest mögliche Beleuchtungsdauer, bei der für jeden aufgrund des zeitlichen Dithering möglichen Pulsweitenbildsteuerwert BS sichergestellt ist, dass das Bildpixel beleuchtet wird, wenn es eingeschaltet ist. Damit wird die unerwünschte Hintergrundhelligkeit der umgebenden Bildpixel, die während der gesamten Einzelbilddauer T ausgeschaltet sind, minimiert.

[00163] Um den Rechenaufwand für die Erzeugung der Musterdaten zu verringern, können sie auch wie folgt erzeugt werden.

[00164] Die Steuereinheit 7 ermittelt den Musterpunktwert dadurch, dass sie mit dem Wert des Bildpunktes auf eine Tabelle zugreift, in der für jeden möglichen Bildpunktwert ein Musterdatenwert hinterlegt ist, der das zeitliche Dithering in der beschriebenen Art und Weise berücksichtigt. Dieser Musterdatenwert wird dann in den Musterdaten verwendet.

[00165] Alternativ kann das zeitliche Dithering auch wie folgt bei der Erzeugung der Musterdaten M berücksichtigt werden. Die Steuereinheit 7 ermittelt das höchstwertige Bit des Bildpunktes B(5,3), das in der Binärdarstellung des Intensitätswertes 20 auf 1 gesetzt ist, und setzt dann alle niedrigwertigeren Bits sowie das nächsthöherwertige Bit auf 1. Bei dem hier beschriebenen Beispiel (Fig. 47) von 20 (= 00010100) führt dies zu der Binärzahl 00111111, was dezimal dem

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Wert 63 entspricht. Daher weisen die Musterdaten in den Musterpunkten M(5,3), M(5,4), M(6,3) und M(6,4) jeweils den Wert 63 auf und sind alle restlichen Musterpunkte auf 0 gesetzt. In Fig. 48 sind die pulsweitenmodulierten Steuerdaten MS für 63 und in Fig. 49 für 19 als Beispiel gezeigt.

[00166] Damit wird zwar auch die Bitschaltzeiten P6 und P4 auf 1 gesetzt, so dass etwas länger als unbedingt notwendig beleuchtet wird. Im Vergleich mit den Musterdaten von Fig. 31, in der der Wert 255 gewählt wurde, jedoch immer noch deutlich kürzer.

[00167] Die Bestimmung der Musterdaten kann wie folgt vereinfacht werden. Die Steuereinheit ermittelt das höchstwertige Bit und verwendet dann den Wert, der in einer Tabelle für diese Bit hinterlegt ist. Die Tabelle kann z.B. wie folgt vorliegen:

höchstwertiges Bit n	Wert
1	00000011
2	00000111
3	00001111
4	00011111
5	00111111
6	01111111
7	11111111
8	11111111

[00168] Alternativ kann die Bestimmung in der Steuereinheit 7 so erfolgen, dass der Binärwert 00010100 des Bildpunktes B(5,3) um eine Stelle nach links verschoben wird, was zu 00101000 führt, und dann von rechts mit 1 aufgefüllt wird, wodurch man wiederum zu dem Wert 00111111 (=63) kommt.

[00169] In Fig. 50 ist das Beispiel von Fig. 41 mit zwei Werten ungleich 0 in den Bilddaten BD dargestellt. Wenn bei diesem Beispiel auch das zeitliche Dithering berücksichtigt wird, wird bei Musterpunkten M(n,m) der Musterdaten M, die mit beiden Bildpunkten mit Intensitätswerten ungleich 0 in den Bilddaten B verknüpft sind, zuerst eine ODER-Verknüpfung der Intensitätswerte der Bilddaten durchgeführt.

[00170] Hier wird also eine ODER-Verknüpfung von 00010100 (= 20) mit 00110100 (= 52) durchgeführt, die zu dem Wert 00111111 führt. Dieser ODER-Wert ist dann die Basis für eine der beschriebenen Varianten zur Berücksichtigung des zeitlichen Ditherings. So kann z.B. das höchstwertige Bit, das auf 1 gesetzt ist, ermittelt, alle Bits rechts daneben auf 1 gesetzt (hier schon der Fall) sowie das nächsthöhere Bit auf 1 gesetzt werden, so dass man zu dem Wert 01111111 (= 127) gelangt.

[00171] Die entsprechenden Pulsweitenmodulationsdaten der Musterdatenwerte 63 und 127 sind in Fig. 51a und 51b dargestellt. Die Pulsweitenmodulationsdaten der Bilddatenwerte B(4,3)=52 und B(5,3)=20 sind in Fig. 52a und 52b dargestellt.

[00172] Aus diesen Darstellungen lässt sich entnehmen, dass sichergestellt ist, dass die Bildpixel immer dann beleuchtet werden, wenn sie in die erste Kippstellung gebracht werden.

[00173] Die beschriebenen Möglichkeiten der Erzeugung der Muster- und Bilddaten kann auch bei der Erzeugung und Projektion von mehrfarbigen Bildern eingesetzt werden. Wenn die mehrfarbigen Bilder zeitsequentiell dadurch erzeugt werden, dass z.B. ein rotes, ein grünes und ein blaues Farbteilbild nacheinander erzeugt werden, kann für die Erzeugung jedes Farbteilbildes eine der oben beschriebenen Möglichkeiten eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, für alle Farbteilbilder eines Bildes die gleichen Musterdaten zu erzeugen und zu verwenden. Die gleichen Musterdaten werden insbesondere auch dann verwendet, wenn die Farbteilbilder

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Patentamt gleichzeitig mittels mehrerer Bildmodulatoren erzeugt werden.

[00174] Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen wurden die Musterdaten so erzeugt, dass neben den Bildpixeln, die einen Helligkeitswert größer als 0 darstellen sollen, keine weiteren Bildpixel beleuchtet werden. Die Musterdaten können jedoch auch so erzeugt werden, dass neben den Bildpixeln, die einen Helligkeitswert größer als 0 darstellen sollen, die Bildpixel, die einen Helligkeitswert von 0 darstellen sollen, zusätzlich beleuchtet werden, die dazu unmittelbar benachbart angeordnet sind. Natürlich ist es möglich, nicht nur unmittelbar benachbarte Bildpixel, die den Helligkeitswert 0 darstellen sollen, zusätzlich zu beleuchten, sondern auch weiter entfernte Bildpixel. Man kann z.B. von den Bildpixeln, die einen Helligkeitswert 0 darstellen sollen, die beleuchten, die zu einem Bildpixel, das einen Helligkeitswert von ungleich 0 darstellen soll, um nicht mehr als ein, zwei oder z.B. drei Bildpixel (also eine vorbestimmte Pixelanzahl) beabstandet ist. Dadurch kann ein sogenanntes räumliches Dithering der zweiten Steuerelektronik 14 berücksichtigt werden, bei dem die Steuerelektronik 14 zufällig einem zu einem Ein-Bildpixel benachbarten Aus-Bildpixel einen Ein-Wert zuweist.

[00175] Die Abbildungsoptik 4 kann die beiden Modulatoren 3, 5 auch so aufeinander abbilden, dass jeder Kippspiegel K1 des Beleuchtungsmodulators 3 genau um die halbe Abmessung eines Kippspiegels K2 des zweiten Modulators in Zeilenrichtung (Fig. 53) oder in Spaltenrichtung (Fig. 54) versetzt abgebildet wird. In diesem Fall sind jedem Kippspiegel K2 des zweiten Modulators 5 genau zwei Kippspiegel K1 des ersten Modulators 3 zugeordnet.

[00176] In Fig. 55 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Projektors 1 gezeigt, bei der die Modulatoren als transmissive Modulatoren (beispielsweise LCD-Module) ausgebildet sind. Die Ansteuerung der transmissiven Modulatoren erfolgt in gleicher Weise wie in Verbindung mit Fig. 26 bis 55 beschrieben wurde.

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Claims (38)

1. Patentansprüche

   1. Projektor zum Projizieren eines Bildes, mit einem mit Licht beaufschlagten Beleuchtungsmodulator (3) mit mehreren Beleuchtungspixeln, die in Spalten und Zeilen angeordnet und voneinander unabhängig ansteuerbar sind, um die Intensität des Lichtes pixelindividuell zu modulieren, einer dem Beleuchtungsmodulator (3) nachgeordneten Abbildungsoptik (4), die das pixelindividuell modulierte Licht auf einen Bildmodulator (5) mit mehreren Bildpixeln, die in Spalten und Zeilen angeordnet und voneinander unabhängig ansteuerbar sind, um das zu projizierende Bild zu erzeugen, so abbildet, dass entweder jedem Beleuchtungspixel genau ein Bildpixel zugeordnet ist oder jedes Beleuchtungspixel mehreren Bildpixeln zugeordnet ist, sowie einer Steuereinheit (7), der Bilddaten (BD) des zu erzeugenden Bildes zugeführt sind und die daraus Beleuchtungssteuerdaten (MS) für den Beleuchtungsmodulator (3) erzeugt und an diesen zur Modulation des Lichtes anlegt sowie Bildsteuerdaten (BS) für den Bildmodulator (5) erzeugt und an diesen zur Bilderzeugung anlegt, wobei die Beleuchtungssteuerdaten (MS) für jedes Beleuchtungspixel entweder einen EinWert, um mit dem von diesem Beleuchtungspixel kommenden Licht das zugeordnete Bildpixel bzw. die zugeordneten Bildpixel des Bildmodulators für die Bilderzeugung zu beleuchten, oder einen Aus-Wert, um die Intensität des von diesem Beleuchtungspixel kommenden und auf das zugeordnete Bildpixel bzw. die zugeordneten Bildpixel abgebildeten Lichtes zu minimieren, aufweisen und wobei die Beleuchtungssteuerdaten (MS) in der Art erzeugt sind, dass sie für jedes Beleuchtungspixel, das einem bzw. zumindest einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, den Ein-Wert und für alle anderen Beleuchtungspixel den Aus-Wert mit der Ausnahme aufweisen, dass die Beleuchtungssteuerdaten für zumindest eines der anderen Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel bzw. von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines von einem Bildpixel, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, um nicht mehr als eine vorbestimmte Pixelanzahl beabstandet ist, den Ein-Wert aufweisen.
2. 2. Projektor nach Anspruch 1, bei dem die Steuereinheit (7) die Beleuchtungssteuerdaten (MS) so erzeugt, dass sie für jedes der anderen Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel bzw. von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines von einem Bildpixel, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, um nicht mehr als eine vorbestimmte Pixelanzahl beabstandet ist, den Ein-Wert aufweisen.
3. 3. Projektor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Steuereinheit (7) die Beleuchtungssteuerdaten (MS) so erzeugt, dass die vorbestimmte Pixelanzahl Null ist, so dass die Beleuchtungssteuerdaten (MS) für das zumindest eine andere Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel direkt zu einem Bildpixel benachbart ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, bzw. für jedes der anderen Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines direkt zu einem Bildpixel benachbart ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, den Ein-Wert aufweisen.
4. 4. Projektor nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Beleuchtungspixel jeweils in einen ersten Zustand, in dem das von dem Beleuchtungspixel kommende Licht auf das zugeordnete Bildpixel abgebildet wird, und in einen zweiten Zustand schaltbar sind, in dem kein Licht vom Beleuchtungspixel auf das zugeordnete Bildpixel abgebildet wird, und die Bildpixel jeweils in einen ersten Zustand, in dem das von dem Bildpixel kommende Licht zur Bilderzeugung verwendet wird, und in einen zweiten Zustand schaltbar sind, in dem kein Licht vom Bildpixel zur Bilderzeugung verwendet wird.

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5. 5. Projektor nach Anspruch 4, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten (MS) der Ein-Wert für die Beleuchtungspixel so gewählt ist, dass jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet ist, wenn das zugeordnete Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet ist, bzw. dass jedes Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet ist, wenn zumindest eines der zugeordneten Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet ist.
6. 6. Projektor nach Anspruch 4 oder 5, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten (MS) der EinWert für die Beleuchtungspixel so gewählt ist, dass jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen Helligkeitswert darstellen soll, der über dem vorbestimmten Schwellwert und unter einem vorbestimmten Maximalwert liegt, während den Zeiten, wenn das zugeordnete Bildpixel in den zweiten Zustand geschaltet ist, zumindest zeitweise auch in den zweiten Zustand geschaltet ist, bzw. dass jedes Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines gemäß den Bilddaten einen Helligkeitswert darstellen soll, der über dem vorbestimmten Schwellwert und unter einem vorbestimmten Maximalwert liegt, während den Zeiten, wenn das zumindest eine zugeordnete Bildpixel in den zweiten Zustand geschaltet ist, zumindest zeitweise auch in den zweiten Zustand geschaltet ist.
7. 7. Projektor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten (MS) der Ein-Wert für die anderen Beleuchtungspixel so gewählt ist, dass jedes der anderen Beleuchtungspixel immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet ist, wenn zumindest eines von den von dem zugeordneten Bildpixel um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln in den ersten Zustand geschaltet ist bzw. wenn zumindest eines von dessen zugeordneten Bildpixeln um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl von einem in den ersten Zustand geschalteten Bildpixel beabstandet ist.
8. 8. Projektor nach Anspruch 7, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten (MS) der Ein-Wert für die anderen Beleuchtungspixel so gewählt ist, dass jedes der anderen Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel bzw. von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines von zumindest einem anderen Bildpixel, das einen Helligkeitswert darstellen soll, der über dem vorbestimmten Schwellwert und unter einem Maximalwert liegt, um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandet ist während den Zeiten, wenn das zumindest eine andere Bildpixel in den zweiten Zustand geschaltet ist, zumindest zeitweise auch in den zweiten Zustand geschaltet ist.
9. 9. Projektor nach Anspruch 4, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten (MS) der Ein-Wert für die Beleuchtungspixel so gewählt ist, dass jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet ist, wenn das zugeordnete Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet ist, bzw. dass jedes Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet ist, wenn zumindest eines der zugeordneten Bildpixeln in den ersten Zustand geschaltet ist.
10. 10. Projektor nach Anspruch 9, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten (MS) der Ein-Wert für die anderen Beleuchtungspixel so gewählt ist, dass jedes der anderen Beleuchtungspixel immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet ist, wenn zumindest eines von den von dem zugeordneten Bildpixel um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln in den ersten Zustand geschaltet ist bzw. wenn zumindest eines von dessen zugeordneten Bildpixeln um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl von einem in den ersten Zustand geschalteten Bildpixel beabstandet ist.

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11. 11. Projektor nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Beleuchtungs- und Bildsteuerdaten (MS, BS) jeweils pulsweitenmodulierte Steuerdaten sind.
12. 12. Projektor nach Anspruch 11, bei dem die Steuerdaten für jedes Beleuchtungs- und Bildpixel jeweils einen Binärdatenwert gleicher Bittiefe enthalten, wobei der Ein-Wert für jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel bzw. zumindest einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, so gewählt ist, dass zumindest die gleichen Bits gesetzt sind wie beim Binärdatenwert des zugeordneten Bildpixels.
13. 13. Projektor nach Anspruch 12, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten (MS) der Ein-Wert für jedes der Beleuchtungspixel so gewählt ist, dass alle Bits gesetzt sind, die im Binärdatenwert des zugeordneten Bildpixels und in den Binärdatenwerten aller von den vom zugeordneten Bildpixel um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln gesetzt sind, bzw. dass alle Bits gesetzt sind, die in den Binärdatenwerten der zugeordneten Bildpixel und in den Binärdatenwerten aller von den zugeordneten Bildpixeln um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln gesetzt sind.
14. 14. Verfahren zum Projizieren eines Bildes, bei dem ein Beleuchtungsmodulator mit mehreren Beleuchtungspixeln, die in Spalten und Zeilen angeordnet und voneinander unabhängig ansteuerbar sind, mit Licht beaufschlagt wird, um die Intensität des Lichtes pixelindividuell zu modulieren, und das pixelindividuell modulierte Licht auf einen Bildmodulator mit mehreren Spalten und Zeilen angeordnet und voneinander unabhängig ansteuerbar sind, um das zu projizierende Bild zu erzeugen, so abgebildet wird, dass entweder jedem Beleuchtungspixel genau ein Bildpixel zugeordnet ist oder dass jedes Beleuchtungspixel mehreren Bildpixeln zugeordnet ist, wobei aus Bilddaten des zu erzeugenden Bildes Beleuchtungssteuerdaten für den Beleuchtungsmodulator erzeugt und an diesen zur Modulation des Lichtes angelegt sowie Bildsteuerdaten für den Bildmodulator erzeugt und an diesen zur Bilderzeugung angelegt werden, wobei die Beleuchtungssteuerdaten für jedes Beleuchtungspixel entweder einen Ein-Wert, um mit dem von diesem Beleuchtungspixel kommenden Licht das zugeordnete Bildpixel bzw. die zugeordneten Bildpixel des Bildmodulators für die Bilderzeugung zu beleuchten, oder einen Aus-Wert, um die Intensität des von diesem Beleuchtungspixel kommenden und auf das zugeordnete Bildpixel bzw. die zugeordneten Bildpixel abgebildeten Lichtes zu minimieren, aufweisen und wobei die Beleuchtungssteuerdaten in der Art erzeugt werden, dass sie für jedes Beleuchtungspixel, das einem bzw. zumindest einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, den Ein-Wert und für alle anderen Beleuchtungspixel den Aus-Wert mit der Ausnahme aufweisen, dass die Beleuchtungssteuerdaten für zumindest eines der anderen Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel bzw. von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines von einem Bildpixel, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, um nicht mehr als eine vorbestimmte Pixelanzahl beabstandet ist, den Ein-Wert aufweisen.
15. 15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Beleuchtungssteuerdaten so erzeugt werden, dass sie für jedes der anderen Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel bzw. von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines von einem Bildpixel, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, um nicht mehr als eine vorbestimmte Pixelanzahl beabstandet ist, den Ein-Wert aufweisen.

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16. 16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem die Beleuchtungssteuerdaten so erzeugt werden, dass die vorbestimmte Pixelanzahl Null ist, so dass die Beleuchtungssteuerdaten für das zumindest eine andere Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel direkt zu einem Bildpixel benachbart ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, bzw. für jedes der anderen Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines direkt zu einem Bildpixel benachbart ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert darstellen soll, den Ein-Wert aufweisen.
17. 17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei dem die Beleuchtungspixel jeweils in einen ersten Zustand, in dem das von dem Beleuchtungspixel kommende Licht auf das zugeordnete Bildpixel abgebildet wird, und in einen zweiten Zustand schaltbar sind, in dem kein Licht vom Beleuchtungspixel auf das zugeordnete Bildpixel abgebildet wird, und die Bildpixel jeweils in einen ersten Zustand, in dem das von dem Bildpixel kommende Licht zur Bilderzeugung verwendet wird, und in einen zweiten Zustand schaltbar sind, in dem kein Licht vom Bildpixel zur Bilderzeugung verwendet wird.
18. 18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der Ein-Wert für die Beleuchtungspixel so gewählt wird, dass jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet wird, wenn das zugeordnete Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet wird, bzw. dass jedes Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet wird, wenn zumindest eines der zugeordneten Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet wird.
19. 19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der EinWert für die Beleuchtungspixel so gewählt wird, dass jedes Beleuchtungspixels, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen Helligkeitswert darstellen soll, der über dem vorbestimmten Schwellwert und unter einem vorbestimmten Maximalwert liegt, während den Zeiten, wenn das zugeordnete Bildpixel in den zweiten Zustand geschaltet wird, zumindest zeitweise auch in den zweiten Zustand geschaltet wird, bzw. dass jedes Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines gemäß den Bilddaten einen Helligkeitswert darstellen soll, der über dem vorbestimmten Schwellwert und unter einem vorbestimmten Maximalwert liegt, während den Zeiten, wenn das zumindest eine zugeordnete Bildpixel In den zweiten Zustand geschaltet wird, zumindest zeitweise auch in den zweiten Zustand geschaltet wird.
20. 20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der EinWert für die anderen Beleuchtungspixel so gewählt wird, dass jedes der anderen Beleuchtungspixel immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet wird, wenn zumindest eines von den von dem zugeordneten Bildpixel um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln in den ersten Zustand geschaltet wird, bzw. dass jedes der anderen Beleuchtungspixel immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet wird, wenn zumindest eines von dessen zugeordneten Bildpixeln um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln in den ersten Zustand geschaltet wird.
21. 21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der Ein-Wert für die anderen Beleuchtungspixel so gewählt wird, jedes der anderen Beleuchtungspixel, dessen zugeordnetes Bildpixel bzw. von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines von zumindest einem anderen Bildpixel, das einen Helligkeitswert darstellen soll, der über dem vorbestimmten Schwellwert und unter einem Maximalwert liegt, um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandet ist, während den Zeiten, wenn das zumindest eine andere Bildpixel in den zweiten Zustand geschaltet wird, zumindest zeitweise auch in den zweiten Zustand geschaltet wird.
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    Patentamt

    22. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der Ein-Wert für die Beleuchtungspixel so gewählt wird, dass jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet wird, wenn das zugeordnete Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet wird, bzw. dass jedes Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet wird, wenn zumindest eines der zugeordneten Bildpixeln in den ersten Zustand geschaltet wird.
23. 23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der Ein-Wert für die anderen Beleuchtungspixel so gewählt wird, dass jeder der anderen Beleuchtungspixel immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet wird, wenn zumindest eines von den von dem zugeordneten Bildpixel um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln in den ersten Zustand geschaltet wird, bzw. dass jedes der anderen Beleuchtungspixel immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet wird, wenn zumindest eines von dessen zugeordneten Bildpixeln um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln in den ersten Zustand geschaltet wird.
24. 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, bei dem die Beleuchtungs- und Bildsteuerdaten jeweils als pulsweitenmodulierte Steuerdaten erzeugt werden.
25. 25. Verfahren nach Anspruch 24, bei dem die Steuerdaten für jedes Beleuchtungs- und Bildpixel jeweils einen Binärdatenwert gleicher Bittiefe enthalten, wobei der Ein-Wert für jedes Beleuchtungspixel, das einem Bildpixel bzw. zumindest einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, so gewählt wird, dass zumindest die gleichen Bits gesetzt sind wie beim Binärdatenwert des zugeordneten Bildpixels.
26. 26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der Ein-Wert für jedes der Beleuchtungspixel so gewählt wird, dass alle Bits gesetzt sind, die im Binärdatenwert des zugeordneten Bildpixels und in den Binärdatenwerten aller von den vom zugeordneten Bildpixel um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln gesetzt werden, bzw. dass alle Bits gesetzt sind, die in den Binärdatenwerten der zugeordneten Bildpixel und in den Binärdatenwerten aller von den zugeordneten Bildpixeln um nicht mehr als die vorbestimmte Pixelanzahl beabstandeten Bildpixeln gesetzt sind.
27. 27. Projektor zum Projizieren eines Bildes, mit einem mit Licht beaufschlagtem Beleuchtungsmodulator (3), der mehrere in Spalten und Zeilen angeordnete Beleuchtungspixel aufweist, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind, um die Intensität des Lichtes pixelindividuell zu modulieren, einer dem Beleuchtungsmodulator (3) nachgeordneten Abbildungsoptik (4), die das pixelindividuell modulierte Licht auf einen Bildmodulator (5) mit mehreren in Spalten und Zeilen angeordneten Bildpixeln, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind, um das zu projizierende Bild zu erzeugen, so abbildet, dass jedes Beleuchtungspixel mehreren Bildpixeln zugeordnet ist, sowie einer Steuereinheit (7), der Bilddaten (BD) des zu erzeugenden Bildes zugeführt sind und die daraus Beleuchtungssteuerdaten für den Beleuchtungsmodulator (3) erzeugt und an diesen zur Modulation des Lichtes anlegt sowie Bildsteuerdaten für den Bildmodulator (5) erzeugt und an diesen zur Bilderzeugung anlegt, wobei die Beleuchtungssteuerdaten für jedes Beleuchtungspixel entweder einen Ein-Wert, um mit dem von diesen Beleuchtungspixel kommenden Licht die zugeordneten Bildpixel des Bildmodulators für die Bilderzeugung zu beleuchten, oder einen Aus-Wert, um die Intensität des von diesem Beleuchtungspixel kommenden und auf die zugeordneten Bildpixel abgebildeten Lichtes zu minimieren, aufweisen und in der Art erzeugt sind, dass die Beleuchtungssteuerdaten für jedes Beleuchtungspixel, das zumindest einem Bild23/49

    AT518 845 B1 2018-01-15 österreichisches patentamt pixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, den Ein-Wert und für alle anderen Beleuchtungspixel den Aus-Wert aufweisen.
28. 28. Projektor nach Anspruch 27, bei dem die Beleuchtungspixel jeweils in einen ersten Zustand, in dem das von dem Beleuchtungspixel kommende Licht auf das zugeordnete Bildpixel abgebildet wird, und in einen zweiten Zustand schaltbar sind, in dem kein Licht auf das zugeordnete Bildpixel abgebildet wird, und die Bildpixel jeweils in einen ersten Zustand, in dem das von dem Bildpixel kommende Licht zur Bilderzeugung verwendet wird, und in einen zweiten Zustand schaltbar sind, in dem kein Licht von dem Bildpixel zur Bilderzeugung verwendet wird.
29. 29. Projektor nach Anspruch 28, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der Ein-Wert für die Beleuchtungspixel so gewählt ist, dass jedes Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet ist, wenn zumindest eines der zugeordneten Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet ist.
30. 30. Projektor nach Anspruch 27, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der Ein-Wert für die Beleuchtungspixel so gewählt ist, dass jedes Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet sind, wenn zumindest eines der zugeordneten Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet ist.
31. 31. Projektor nach einem der Ansprüche 27 bis 30, bei dem die Beleuchtungs- und Bildsteuerdaten jeweils pulsweitenmodulierte Steuerdaten sind.
32. 32. Projektor nach Anspruch 31, bei dem die Steuerdaten für jedes Beleuchtungs- und Bildpixel jeweils einen Binärdatenwert gleicher Bittiefe enthalten, wobei der Ein-Wert für jedes Beleuchtungspixel, das zumindest einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, so gewählt ist, dass zumindest die gleichen Bits gesetzt sind wie bei den Binärdatenwerten aller zugeordneter Bildpixel.
33. 33. Verfahren zum Projizieren eines Bildes, bei dem ein Beleuchtungsmodulator, der mehrere in Spalten und Zeilen angeordnete Beleuchtungspixel aufweist, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind, mit Licht beaufschlagt wird, um die Intensität des Lichtes pixelindividuell zu modulieren, und das pixelindividuell modulierte Licht auf einen Bildmodulator mit mehreren in Spalten und Zeilen angeordneten Bildpixeln, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind, um das zu projizierende Bild zu erzeugen, so abgebildet wird, dass jedes Beleuchtungspixel mehreren Bildpixeln zugeordnet ist, wobei aus Bilddaten des zu erzeugenden Bildes Beleuchtungssteuerdaten für den Beleuchtungsmodulator erzeugt und an diesen zur Modulation des Lichtes angelegt sowie Bildsteuerdaten für den Bildmodulator erzeugt und an diesen zur Bilderzeugung angelegt werden, wobei die Beleuchtungssteuerdaten für jedes Beleuchtungspixel entweder einen Ein-Wert, um mit dem von diesen Beleuchtungspixel kommenden Licht die zugeordneten Bildpixel des Bildmodulators für die Bilderzeugung zu beleuchten, oder einen Aus-Wert, um die Intensität des von diesem Beleuchtungspixel kommenden und auf die zugeordneten Bildpixel abgebildeten Lichtes zu minimieren, aufweisen und in der Art erzeugt werden, dass die Beleuchtungssteuerdaten für jedes Beleuchtungspixel, das zumindest einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, den Ein-Wert und für alle anderen Beleuchtungspixel den Aus-Wert aufweisen.

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34. 34. Verfahren nach Anspruch 33, bei dem die Beleuchtungspixel jeweils in einen ersten Zustand, in dem das von dem Beleuchtungspixel kommende Licht auf das zugeordnete Bildpixel abgebildet wird, und in einen zweiten Zustand schaltbar sind, in dem kein Licht auf das zugeordnete Bildpixel abgebildet wird, und die Bildpixel jeweils in einen ersten Zustand, in dem das von dem Bildpixel kommende Licht zur Bilderzeugung verwendet wird, und in einen zweiten Zustand schaltbar sind, in dem kein Licht von dem Bildpixel zur Bilderzeugung verwendet wird.
35. 35. Verfahren nach Anspruch 34, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der Ein-Wert für die Beleuchtungspixel so gewählt wird, dass jedes Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines gemäß den Bilddaten einen über dem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet wird, wenn zumindest eines der zugeordneten Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet wird.
36. 36. Verfahren nach Anspruch 34, bei dem in den Beleuchtungssteuerdaten der Ein-Wert für die Beleuchtungspixel so gewählt wird, dass jedes Beleuchtungspixel, von dessen zugeordneten Bildpixeln zumindest eines gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, immer genau nur zu den Zeiten in den ersten Zustand geschaltet wird, wenn zumindest eines der zugeordneten Bildpixel in den ersten Zustand geschaltet wird.
37. 37. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 36, bei dem die Beleuchtungs- und Bildsteuerdaten jeweils pulsweitenmodulierte Steuerdaten sind.
38. 38. Verfahren nach Anspruch 37, bei dem die Steuerdaten für jedes Beleuchtungs- und Bildpixel jeweils einen Binärdatenwert gleicher Bittiefe enthalten, wobei der Ein-Wert für jedes Beleuchtungspixel, das zumindest einem Bildpixel zugeordnet ist, das gemäß den Bilddaten einen über einem vorbestimmten Schwellwert liegenden Helligkeitswert im Bild darstellen soll, so gewählt wird, dass zumindest die gleichen Bits gesetzt sind wie bei den Binärdatenwerten aller zugeordneter Bildpixel.